JP3412357B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ等の電子写真式の画像形成装置に使用され、ＰＰＣ
用紙やＯＨＰ用シート等の記録材上に形成されたトナー
像を加熱及び加圧によって定着させる定着装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真式の画像形成装置で
は、像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像をＰ
ＰＣ用紙等の記録材に転写する。そして、トナー像が転
写された記録材を定着装置へ導き、トナー像を記録材に
定着させて永久画像とする。上記定着装置としては、特
開昭５５−１３７５５８号公報、特開昭５５−１４３５
７６号公報、特開昭５６−４８６６４号公報、実開昭６
１−１５０３６６号公報等に記載されているような定着
ローラ及び加圧ローラで構成されるものがよく知られて
おり、具体的には、図４に示される様な定着装置であ
る。この定着装置は、平行に配置された定着ローラ１０
１と加圧ローラ１０３とを有し、これらの周面が互いに
圧接されている。定着ローラは、円筒状の芯金１０１ｂ
の内部にヒータ１０１ｃを備え、芯金１０１ｂの外周に
弾性体層１０１ａ及びオフセット防止層１０１ｄが形成
されている。一方加圧ローラは、円筒状芯金１０３ｂの
外周に耐熱弾性体層１０３ａが形成されたものである。

【０００３】このような定着装置では、定着ローラ１０
１を回転駆動するとともに、加圧ローラ１０３を従動さ
せ、トナー像１０８が転写された記録材１０９を定着ロ
ーラ１０１と加圧ローラ１０３とが圧接して形成される
ニップ部に挟み込んで搬送する。トナー像が転写された
記録材１０９は、ニップ部を通過する間に加熱・加圧さ
れ、熱により溶融したトナー像が記録材１０９に圧着さ
れる。このとき、記録材１０９は、トナー像の転写され
た面が定着ローラ１０１に対向するようにニップ部に送
り込まれ、トナー像が効率よく溶融するようになってい
る。また、トナー像が定着ローラ１０１の表面へ付着す
るいわゆるオフセットを防止するために、定着ローラ１
０１の表面にシリコーン樹脂等によるコーティング加工
が施されていたり、回転駆動時に定着ローラ１０１の表
面へ、シリコーンオイル等の液状離型剤が少しずつ塗布
供給されるようになっている。

【０００４】しかし、上記のように定着ローラ表面にシ
リコーン樹脂等をコーティングしたり、離型剤を供給し
ても、これらの定着ローラ表面にはわずかながらトナー
の転移が生じてしまう。これは特にトナー量の多いカラ
ー画像において顕著であり、画像形成を続けることによ
り定着ローラ表面にトナーが蓄積され、離型性が低下す
るので、定着ローラの広い範囲にオフセットが生じてし
まい、定着ローラの寿命を縮めてしまうこともある。

【０００５】このようなオフセットを防止する手段とし
て、特開昭５５−５５３７４号公報、特開平４−３１６
０７１号公報、特開平６−２５８９７２号公報等に提案
されている技術がある。特開昭５５−５５３７４号公報
に記載の技術は、トナー像と接する定着ローラ表面をト
ナーと同極性に、もしくは加圧ローラ表面をトナーと逆
極性となるようにコロトロンで帯電させるものである。
これにより、トナーが定着ローラ側から反発力を、また
は加圧ローラ側から吸着力を受けるため、トナーの記録
材へ転移する力が高まり、定着ローラに生じるオフセッ
トが防止される。

【０００６】特開平４−３１６０７１号公報に記載の定
着装置は、定着ローラと加圧ローラのニップ部に記録材
が存在するときには、定着ローラにトナーと同極性の直
流バイアスを印加し、定着ローラと加圧ローラのニップ
部に記録材が存在しないときには、定着ローラにトナー
と逆極性の直流バイアスを印加するようになっている。
これにより、定着時におけるトナーと記録材の吸着力を
増大させるとともに、非定着時においては加圧ローラ表
面に付着してしまったトナーを定着ローラの表面に転移
させ、さらにこれらのトナーを定着ローラに備えられた
クリーニング装置により除去する。したがって、オフセ
ットが防止されると同時に記録材の裏面の汚染が防止さ
れる。

【０００７】特開平６−２５８９７２号公報に記載の定
着装置は、定着装置の直前にガイド部材を設け、ガイド
部材と記録材との摩擦により、記録材をトナーと逆極性
に帯電するか、ガイド部材の位置に帯電器を設けて、記
録材をトナーと逆極性に帯電するようになっている。こ
れにより、トナーと記録材の吸着力を高め、オフセット
を防止する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の技術では次のような問題点を有している。
特開昭５５−５５３７４号公報および特開平４−３１６
０７１号公報に記載の方法においては、記録材上のトナ
ーが定着される前に、このトナーに電気的な力が作用し
てしまうため、記録材上で未定着トナーが飛散し、像乱
れの原因となる。

【０００９】これを図を用いてさらに詳しく説明する。
図５は負帯電トナーを用い、定着ローラ２０１を負に帯
電もしくは負の電圧を印加した場合における、定着ロー
ラ、トナー及び記録紙の電荷をモデル化して示すもので
ある。このような状態では、画像部に付着した未定着ト
ナーが定着部に接近した時に、記録紙に直接付着してい
ない不安定なトナーと定着ローラとの間に静電反発力Ｆ
１が働き、トナーを矢印で示すように周辺部に飛び散ら
せてしまう。

【００１０】また、図６は負帯電トナーを用い、加圧ロ
ーラ３０３をトナーと逆極性に帯電もしくは逆極性の電
位を付与した場合における、加圧ローラ、トナー及び記
録紙の電荷をモデル化して示すもので、定着部に未定着
トナーが接近すると、記録紙に直接付着していない不安
定なトナーと加圧ローラとの間に静電吸引力Ｆ２が働
き、図中の矢印で示すように周辺部にトナーを飛び散ら
せてしまう。

【００１１】また、特開平６−２５８９７２号公報に記
載の装置では、未定着トナーを担持する記録材が定着部
直前で帯電されるため、帯電された記録材が定着ローラ
もしくは加圧ローラに近接した瞬間に放電を起こし、未
定着トナーが飛散して像乱れが発生する恐れがある。本
発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、未定着のトナーを飛散させることな
く、オフセットの発生を低減することのできる定着装置
を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、 発熱手段を内蔵
し、周面が周回するように支持された定着部材と、
前記定着部材に圧接される加圧部材とを有し、 前記
加圧部材が前記定着部材と圧接される領域を通過する記
録材を、加熱および加圧して、該記録材上に担持された
トナー像を定着する定着装置において、 前記加圧部
材が前記定着部材に圧接される領域内では、記録材進行
方向における下流側の部分のみに、電荷を有するトナー
を記録材側に引き付ける電界を形成する電界形成手段を
有するものとする。

【００１３】また、請求項２に記載の発明は、 請求
項１に記載の定着装置において、前記定着部材は、回転
可能に支持された定着ローラであり、 前記加圧部材
は、周面が無端状に形成された加圧ベルトと、該加圧ベ
ルトを張架し、周面の周回移動が可能となるように支持
するとともに、前記加圧ベルトの周面の一部を前記定着
ローラの周面の所定範囲に圧接させる複数のローラとを
含むものであり、前記電界形成手段は、前記複数のロー
ラの内の一のローラと定着ローラとの間に電圧を印加す
る電源装置であり、 前記定着ローラとの間に電圧が
印加される一のローラは、前記加圧ベルトが前記定着ロ
ーラと圧接される領域の、記録材進行方向における下流
側の位置において、前記定着ローラに前記加圧ベルトを
介して押圧されるものとする。

【００１４】更に、請求項３に記載の発明は、 請求
項１に記載の定着装置において、前記定着部材は、周面
が無端状に形成された定着ベルトと、該定着ベルトを張
架し、周面の周回移動が可能となるように支持する複数
のローラと、該複数のローラの少なくとも一のローラに
内蔵された発熱手段とを含むものであり、 前記加圧
部材は、回転可能に支持された加圧ローラであり、
前記電界形成手段は、前記定着ベルトを支持する複数の
ローラの内の一のローラと前記加圧ローラとの間に電圧
を印加する電源装置であり、 前記加圧ローラとの間
に電圧が印加される一のローラが、前記定着ベルトが前
記加圧ローラと圧接される領域の、記録材進行方向にお
ける下流側において、前記加圧ローラに前記定着ベルト
を介して押圧されるものとする。

【００１５】請求項１、請求項２または請求項３に記載
の発明は上記のような構成を有しているので、それぞれ
次に記載のとおりに作用する。請求項１に記載の発明で
は、加圧部材と定着部材とが圧接される領域の記録材進
行方向における下流側の部分に、トナーを記録材側に引
き付ける電界が形成されているので、圧接領域に導入さ
れたトナーは熱で溶融され、下流側の電界が作用する領
域に到達したときには記録材への定着が既に進行してい
る。このため、トナーは飛散することなく記録材側に静
電吸着され、オフセットが防止される。また、これにと
もない、定着ローラに付着したトナーが蓄積されて離型
性が悪くなることによる定着ローラの寿命の短縮が防止
される。

【００１６】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の発明における加圧部材が複数のローラとこれ
らに張架されるエンドレスベルトとからなり、該エンド
レスベルトと定着ローラとが圧接されて、定着領域を形
成しているので、記録材上に転写されたトナー像は、こ
の定着領域を通過する間に加熱・溶融され、定着され
る。また、エンドレスベルトを支持するローラと定着ロ
ーラとの間に電界が形成され、トナーが記録材側に静電
的に吸着されるようになっているのでトナーが定着ロー
ラに付着するのが防止される。このとき電圧が印加され
たローラは、定着領域の記録材進行方向における下流側
にあるので、電界が作用する領域に到達するときにはト
ナーが既に溶融し始めており、トナーの飛散による像の
乱れは生じない。さらに、加圧部材が複数のローラに張
架されるエンドレスベルトで構成されているので、小さ
な押圧力であっても、加圧部材と定着ローラとのニップ
部を十分な面積にすることができ、確実な定着を行なう
ことができる。

【００１７】請求項３に記載の発明では、請求項１に記
載の発明における定着部材が複数のローラとこれらに張
架されるエンドレスベルトと複数のローラの少なくとも
一つのローラに内蔵された発熱手段とからなり、該エン
ドレスベルトと加圧ローラとが圧接されているので、こ
の圧接領域に導入された記録材上のトナーは加熱・加圧
されて記録材上に定着される。また、エンドレスベルト
を支持するローラであって圧接領域の下流側にあるロー
ラと加圧ローラとの間に電界が形成されているので、記
録材上に担持されたトナー像が圧接領域に接近したとき
には、トナーに電気的な力がほとんど作用せず、トナー
の飛散は生じない。そして、電界が作用する圧接領域の
下流側では記録材上のトナーが既に溶融し始めており、
トナーの飛散を生じることなく記録材上に静電吸着され
る。また、定着部が複数のローラとこれらに張架される
エンドレスベルトとで構成されるため、小さな押圧力で
あっても定着部材と加圧ローラとのニップ部を十分な面
積とすることができ、確実な定着が行なわれる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は、請求項１または請求項２に
記載の発明に係る定着装置の一例を示す概略構成図であ
る。この定着装置は、円筒状芯金１ｂの内部にヒーター
１ｃを備え、その外側がシリコーンＨＴＶゴムの弾性体
層１ａで形成される定着ローラ１と、３本のローラ３
ａ、３ｂ、３ｃとこれに張架される無端状の加圧ベルト
３ｄとで構成される加圧部３とを有しており、ローラ３
ａにはトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加すること
ができる電源７が接続されている。

【００１９】本実施例において定着ローラを構成する円
筒状芯金１ｂはアルミニウムで構成されており、また、
定着ローラの弾性体層１ａ表面には、シリコーンＨＴＶ
ゴムより離型性の高いシリコーンＲＴＶゴム層１ｄがト
ナー離型層として設けられ、更に、その表面には、離型
剤供給装置２により定量の離型剤が供給されるようにな
っている。

【００２０】また本実施例において加圧部を構成する３
本のローラ３ａ、３ｂ、３ｃはステンレス製とし、これ
に張架される加圧ベルト３ｄは厚さが０．１ｍｍ程度の
ポリイミドフィルムで構成されている。前記した３本の
ローラ３ａ、３ｂ、３ｃの内のローラ３ａは、圧縮コイ
ルバネ６により定着ローラ１の中心に向かって付勢され
ており、これにより加圧ベルト３ｄが定着ローラに圧接
され、定着ローラの弾性体層１ａには圧縮変形が生じる
ようになっている。また補助ローラ４は加圧ベルトが定
着ローラ１に圧接される領域で、加圧ベルトの背面から
定着ローラ１に圧接され、定着ローラ１と加圧ベルトと
の間に充分な接触圧が得られるようになっている。

【００２１】次に上記定着装置の動作について説明す
る。上記定着ローラは図中に示す矢印Ａの方向に回転駆
動され、加圧ベルト３ｄはこの定着ローラに従動して周
回する。そして、通常の画像形成プロセスによりトナー
像８が転写された記録材９が、搬送手段（図示せず）に
よって矢印Ｂの方向から加圧ベルト３ｄ上に送り込ま
れ、定着ローラ１と加圧ベルト３ｄとで構成される圧接
部に導入される。さらに記録材は定着ローラの回転に伴
って移動し、記録材の定着ローラ１と接する面に転写さ
れたトナー像８は、定着ローラ１の熱により、溶融・圧
着される。また、圧接部の最下流側にあるローラ３ａに
は、電源７からトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加
されており、ローラ３ａと定着ローラ１との間にトナー
を記録材側に引き付ける電界が形成される。このため、
トナーは記録材９に静電吸着され、定着ローラ側へ転移
することなく、記録材上に定着される。

【００２２】したがって、この定着装置によれば、記録
材上のトナーが定着ローラ１と加圧部材３との圧接部分
に接近したときには、トナーにほとんど電気的な力が作
用せず、トナーの飛散生じない。そして、記録材上のト
ナーが加熱・溶融された状態で電界内に進入するので、
トナーが電界の作用によって飛散して像が乱れるという
ことがなく、良好なトナー像を記録材上に定着すること
ができる。なお、この定着装置では、ローラ３ａと定着
ローラ１との圧接により定着ローラの弾性体層１ａに圧
縮変形が生じ、この変形部分では定着ローラ１の表面速
度が、変形の生じていない部分に比べ速くなっている。
この速度差で定着ローラ１の表面と記録材９との間に小
さなスリップが生じ、このスリップによって定着ローラ
１から記録材９が剥離される。したがって、この定着装
置では剥離部材を取り付ける必要がなく、部品数を低減
することができる。

【００２３】図２は請求項１または請求項３に記載の発
明に係る定着装置の一例を示す概略構成図である。この
定着装置では、定着部２１が円筒状金属ローラ３１ｂの
内部にヒーター３１ｃを備える加熱ローラ３１と、円筒
状心金４３ｂとこれをシリコーンゴム発泡体４３ａで被
覆してなる弾性体ローラ４３と、これらに張架される定
着ベルト２４とで構成され、加圧部材は、円筒状心金２
３ｂとその外周部のシリコーン発泡体層２３ａからなる
加圧ローラ２３となっている。また上記加熱ローラ３１
にはトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加することが
できる電源２７が接続されている。

【００２４】本実施例においては、定着ベルト２４は加
熱ローラ３１により加熱され、この熱で記録材上の定着
ベルト側に転写されたトナーを溶融し記録材に定着する
ので、定着ベルト２４を構成する材料は高熱伝導性であ
る必要がある。具体的には、厚さが０．１ｍｍ程度のポ
リイミド層を基体とし、これに数１０μ程度のニッケル
層及び２０μ程度のフッ素樹脂層を積層させた無端状の
フィルムなどが挙げられる。また定着ベルト２４は、回
転駆動される加熱ローラ３１に従動して矢印Ｃの方向に
周回移動するようになっており、この周回移動ともなっ
て、ニップ部にある記録材も移動する。

【００２５】次に上記定着装置の動作について説明す
る。通常の画像形成プロセスによりトナー像２８が記録
材２９に転写された後、記録材２９は搬送手段（図示せ
ず）によって矢印Ｂの方向から定着装置に搬送され、ニ
ップ部に突入する。記録材２９上のトナー２８は、定着
ベルト２４から伝達される熱によって溶融されると同時
に、加圧ローラ２３の押圧力により、記録材へ圧着され
る。記録材はニップ部においてさらに加熱・加圧されな
がら、定着ベルトの周回移動に伴って、定着領域の下流
側の加熱ローラ３１と対向する位置まで移動する。ここ
で、加熱ローラ３１にはトナーの帯電極性と同極性の電
圧が印加されているため、加熱ローラ３１と加圧ローラ
２３との間にトナーを加圧ローラ側に引きつける電界が
形成され、トナーを定着ベルトに転移させることなく定
着工程を終了する。

【００２６】この定着装置によれば記録材上のトナーの
加熱・溶解が開始された状態で、トナーを電界内に進入
させるので、トナーが電界によって飛散して像の乱れが
生じるようなことがない。このため、トナーを定着ベル
トに付着させることはなく良好なトナー像を定着するこ
とができる。また図３に示すように、定着部のヒーター
７３ｃを圧接領域の上流側にあるローラ７３に内蔵する
こともでき、このような構成であっても、同様の効果が
得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の定
着装置では、定着領域の下流側部分に、トナーを記録材
側に引き付ける電界が形成されているので、定着部材と
加圧部材との圧接領域に記録材が導入されるまでに、ほ
とんど電気的な力が作用せず、記録材上のトナーの飛散
およびこれによる像の乱れが生じない。そして、電界が
作用する領域にトナー像が達するときには、既に記録材
上のトナーが溶融し始めている。このため、トナーは電
界の影響によって飛散することなく、記録材側に静電吸
着され、オフセットを生じることなく定着工程が施され
る。また、定着ローラに転移したトナーが蓄積されるこ
とによる離型性の低下が防止され、定着ローラの寿命を
延長することができる。

【００２８】また、請求項２に記載の定着装置では、加
圧部材が複数のローラとこれらに張架されるエンドレス
ベルトとからなり、加圧部材の定着領域下流側のローラ
に電圧が印加されているので、定着領域の上流側から接
近した記録材上のトナーには電気的な力が作用せず、飛
散するのが防止される。また、定着領域の下流側ではト
ナーを記録材側に静電吸着しながら定着することがで
き、トナーの使用量が多いカラー画像であってもオフセ
ットを生じることなく、記録材に定着することができ
る。

【００２９】さらに、請求項３に記載の定着装置では、
定着部材が、複数のローラとこれらに張架されるエンド
レスベルトと複数のローラの内の少なくとも一つのロー
ラに内蔵される発熱手段とからなり、定着領域の下流側
にあるローラに電圧が印加されているので、定着領域に
導入される前に電気的な力でトナーが飛散することがな
く、また定着領域の下流側では電界の作用によってトナ
ーが記録材側に静電吸着される。したがってトナーの使
用量が多いカラー画像においてもオフセットを防止する
とともに良好な画像を定着することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１または請求項２に記載の発明に係る定
着装置の一例を示す概略構成図である。

【図２】請求項１または請求項３に記載の発明に係る定
着装置の一例を示す概略構成図である。

【図３】請求項１または請求項３に記載の発明に係る定
着装置の他の例を示す概略構成図である。

【図４】従来の定着装置の一例を示す概略構成図であ
る。

【図５】従来の定着装置において生じる問題点を示す図
である。

【図６】従来の定着装置において生じる問題点を示す図
である。

【符号の説明】

１、１０１、２０１ 定着ローラ １ｃ、３１ｃ、７３ｃ、１０１ｃ ヒーター ２ 離型剤供給装置 ３ａ、３ｂ、３ｃ ローラ ３ｄ 加圧ベルト ４ 補助ローラ ７、２７ 電源 ８、２８、１０８ トナー像 ９、２９、１０９ 記録材 ２１ 定着部 ２４ 定着ベルト ２３、５３、１０３、３０３ 加圧ローラ ３１ 加熱ローラ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱手段を内蔵し、周面が周回するように
   支持された定着部材と、 前記定着部材に圧接される加圧部材とを有し、 前記加圧部材が前記定着部材と圧接される領域を通過す
   る記録材を、加熱および加圧して、該記録材上に担持さ
   れたトナー像を定着する定着装置において、 前記加圧部材が前記定着部材に圧接される領域内では、
   記録材進行方向における下流側の部分のみに、電荷を有
   するトナーを記録材側に引き付ける電界を形成する電界
   形成手段を有することを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の定着装置において、 前記定着部材は、回転可能に支持された定着ローラであ
   り、 前記加圧部材は、周面が無端状に形成された加圧ベルト
   と、該加圧ベルトを張架し、周面の周回移動が可能とな
   るように支持するとともに、前記加圧ベルトの周面の一
   部を前記定着ローラの周面の所定範囲に圧接させる複数
   のローラとを含むものであり、 前記電界形成手段は、前記複数のローラの内の一のロー
   ラと定着ローラとの間に電圧を印加する電源装置であ
   り、 前記定着ローラとの間に電圧が印加される一のローラ
   は、前記加圧ベルトが前記定着ローラと圧接される領域
   の、記録材進行方向における下流側の位置において、前
   記定着ローラに前記加圧ベルトを介して押圧されるもの
   であることを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の定着装置において、 前記定着部材は、周面が無端状に形成された定着ベルト
   と、該定着ベルトを張架し、周面の周回移動が可能とな
   るように支持する複数のローラと、該複数のローラの少
   なくとも一のローラに内蔵された発熱手段とを含むもの
   であり、 前記加圧部材は、回転可能に支持された加圧ローラであ
   り、 前記電界形成手段は、前記定着ベルトを支持する複数の
   ローラの内の一のローラと前記加圧ローラとの間に電圧
   を印加する電源装置であり、 前記加圧ローラとの間に電圧が印加される一のローラ
   が、前記定着ベルトが前記加圧ローラと圧接される領域
   の、記録材進行方向における下流側において、前記加圧
   ローラに前記定着ベルトを介して押圧されるものである
   ことを特徴とする定着装置。