JPH04208974A - 熱定着器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１１

【産業上の利用分野］本発明は、電子写真記録方式にお
いて用いられる熱定着器に関する。電子写真記録方式を
用いた複写器およびプリンタにおいては、感光ドラム上
に形成されたトナー画像は、紙あるいはＯＨＰシートな
どの転写媒体に転写された後、転写媒体は定着器に搬送
され、トナーが加熱および加圧されることにより、トナ
ー画像は転写媒体上に定着される。 ［０００２１電子写真記録方式において用いられる定着
器としては、フラッシュ定着、オーブン定着、圧力定着
およびヒートローラ定着などのものがあり、その方式に
よって構造が異なる。これらの定着器のうち、ヒートロ
ーラ定着器は、構造が簡単で広く用いられており、常に
良好な品質の定着画像を出力することが要望されている
。 ［０００３］ 【従来の技術】従来の熱定着器としては、例えば図７に
示すようなものがある。この熱定着器は、一対のローラ
１．２、ローラ１を加熱するランプヒータ３、ローラ１
の表面の温度検出を行う温度センサ４、ローラ１，２を
清掃するクリーナ５，６、用紙を分離する用紙分離爪７
、用紙を搬送する用紙搬送ガイド板８．９などを有して
いる。 ［０００４］この定着器においては、一対となっている
ローラ１，２のうち、トナーと接する側のローラ１はヒ
ートローラ、転写媒体の裏面側を加圧するローラ２はボ
トムローラと呼称されている。ヒートローラ１には、ラ
ンプヒータ３が内蔵され、その表面はトナーを溶融する
ために適した温度（通常１４０〜１８０℃）に常に保た
れている。 ［０００５］　トナーには、通常ポリエステル系やエポ
キシ系の樹脂が用いられる。これらのトナーは粘着性が
強いため、ヒートローラ１として常温硬化型シリコーン
ゴムをアルミ素管にライニングしたソフトローラを用い
、トナーと直接接触する最上層にはテトラフルオロエチ
レン（以下、テフロン）系樹脂をコーティングしてシリ
コーンゴムのオイル膨潤を低減するようにしていた。 ［０００６］　ヒートローラ１のゴムライニングされた
部分を図８に示す。ヒートローラ１は、アルミニウム素
管２０の表面に、例えば常温硬化型のシリコーンゴム２
１をライニングし、トナーと直接接触する最上層にテフ
ロン系樹脂２２をコーティングした構造となっている。 従来のヒートローラでは、シリコーンゴム２１がトナー
と直接接触し、テフロン系樹脂２２はコーティングされ
ていなかった。しかし、この構造では、トナーの粘着性
が強いために多量に塗布するシリコーンオイルが、この
シリコーンゴム２１の中に含浸し、その結果シリコーン
ゴム２１が膨潤してしまう欠点があった。シリコーンゴ
ム２１が膨潤してしまうと、ヒートローラの外径が変化
してしまい、記録紙の送り速度ムラや、最悪の場合紙シ
ワの原因となる。 ［０００７］実際にこの影響を調査すると、シリコーン
ゴム２１へのオイルの含浸量が１ｗｔ％増加するごとに
シリコーンゴム２１は５０μｍはど膨潤し、例えば外径
３９．２ｍｍであったヒートローラは、オイルが１３．
５％含浸してしまったことにより３９．８ｍｍへと膨潤
してしまった。このオイル含浸による障害を防止するた
め、現在のヒートローラ１ではシリコーンゴム２１の表
面にテフロン系樹脂２２をコーティングし、シリコーン
ゴム２２とオイルとの接触を遮断している。コーティン
グ材料としては種々のものを検討したが、化学的に安定
しており、かつ非接着性や撥水性の高いテフロン系樹脂
が最適であるものと判断し採用している。 ［０００８］このテフロン系樹脂２２により、シリコー
ンゴム２１のオイル膨潤は低減したが、ここであらたに
テフロン系樹脂２２の抵抗が非常に高いことから、ヒー
トローラ表面が不必要に帯電してしまうことが明らかと
なった。このような帯電が起こると、ヒートローラ表面
と記録紙、あるいはボトムローラ２との間で放電が起こ
り、記録紙上に転写された定着前のトナー画像を乱すた
めに、画質品位が著しく低下してしまうという問題が生
じてしまった。 ［０００９］一般に、ヒートローラ表面は、記録紙等と
の摩擦帯電あるいは、記録紙上に転写されたトナー画像
が保持しているトナー電荷（電圧）がヒートローラ表面
へ電荷転移することにより帯電すると考えられる。ここ
で、トナー電荷（電圧）は記録紙上に転写したトナー量
により変動し、例えばトナー比電荷１５〜２０μＣ／ｇ
のトナーが記録紙上に厚さ３０μｍ転写された場合のト
ナー層電圧実測値は約５０Ｖ程になる。 ［００１０１さらに、イエロー・マゼンタ・シアン色の
３色トナーを用いて、これらのトナーの重ね合わせによ
る減法混色でフルカラー出力を行う場合では、色の異な
るトナーが２層・３層と重なり合うために、トナー電荷
（電圧）も大きくなる。例えば２種類（２色）のトナー
が重なり合いトナー厚さが６０μｍとなった時には約１
７０Ｖ（実測値）、３種類（３色）のトナーが重なり合
いトナー厚さが９０μｍとなった時には約３８０Ｖ　（
実測値）にもなる。図９は、転写トナーの厚みが大きく
なるにつれトナー電圧が大きくなる様子をシュミレート
した結果を示す。厚みが大きくなるほどトナー電圧は増
加してゆくことが明らかである。 ［００１１１特に、カラー出力を行う場合には、トナー
厚みは必然的に厚くなるため、トナー電圧が非常に大き
くなり、ヒートローラ１を帯電させやすい。このため、
ヒートローラ１の帯電による画質劣化は、カラー出力を
行う時に顕著となり、ヒートローラ１の帯電は解決しな
ければならない問題であった。この問題を解決するため
の手段の一つとして、定着器に搬送される直前にコロナ
除電器等の除電手段を設け、記録媒体上のトナー電荷の
除電を上記除電手段により行った後、除電された記録媒
体を定着器に搬送し、定着を行うものが提案され、一部
で製品化されている。 ［００１２］

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の熱定着器にあっては、ヒートローラの帯電を
抑制することには効果があるものの、除電を行う瞬間に
、未定着状態のトナー像が除電を行うための電界により
、記録紙上でチリ易く、画質が劣化するという問題点が
あった。 ［００１３１本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、常に安定した良好な品質の定
着画像を出力することができる熱定着器を提供すること
を目的としている。 ［００１４］

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。図１において、１２は転写されたトナー像１
６を記録媒体１７に仮定着するトナー仮定着手段、１８
．１９はトナー像１６の仮定着を行った記録媒体１７の
除電を行う除電手段、１００は仮定着を行ったトナー画
像１６を記録媒体１７上に本定着を行うヒートローラ定
着手段である。 ［００１５］

【作用】本発明においては、まず、トナー仮定着手段に
よりトナー像を記録媒体に仮定着した後、除電手段によ
り記録媒体の除電を行う。その後、除電が完了した記録
媒体をヒートローラ定着手段に搬送し、ヒートローラ定
着手段によりトナー像を記録媒体に本定着する。 ［００１６］除電時にはトナー像は仮定着されているた
め除電電界によるチリは抑制され、さらに、除電された
記録媒体がヒートローラ定着手段に搬送されるため、ヒ
ートローラの帯電も抑制することができる。その結果、
常に安定した良好の品質の定着画像を出力することがで
きる。 ［００１７］

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２〜因６は本発明の一実施例を示す図である。 図２において、１はトナーと接する側のヒートローラで
あり、ヒートローラ１にはランプヒータ３が内蔵され、
その表面はトナーを溶融するために適した温度に保持さ
れる。ヒートローラ１の表面温度は、温度センサ４によ
り検出され、所定の温度となるように温度管理が行われ
る。また、ヒートローラ１の表面はクリーナ５により清
掃される。 ［００１８］２は転写媒体１７の裏面側を加圧するボト
ムローラであり、ボトムローラ２とヒートローラ１で加
熱および加圧することにより転写媒体１７にトナー画像
１６を定着させる。転写媒体１７は一方の用紙搬送ガイ
ド板８から両ローラ１，２の間を通って他方の用紙搬送
ガイド板９に搬送され、また、用紙分離爪７により分離
される。なお、６はボトムローラ２の清掃を行うクリー
ナ、１０．１１はオイル塗布機構である。 ［００１９］前記ヒートローラ１は、図８に示すように
、アルミニウム素管２０の表面に、例えば常温硬化型の
シリコーンゴム２１をライニングし、トナーと直接接触
する最上層にテフロン系樹脂２２をコーティングした構
造となっている。また、１００はヒートローラ定着器（
ヒートローラ定着手段）を示す。１５は記録媒体１７を
搬送する用紙搬送機構であり、用紙搬送機構１５は搬送
ローラ１５Ａ、１５Ｂとベルト１５Ｃから構成されてい
る。記録媒体１７上には図示しない転写部によりトナー
画像１６が転写されている。 ［００２０１１２はトナー仮定着手段（仮定着部）とし
ての赤外線ランプ定着器であり、赤外線ランプ定着器１
２は、図３に示すような集光熱線型あるいは図４に示す
ような平行熱線型などが用いられる。図３および図４に
おいて、５１．６１は近赤外線を発光する赤外ランプを
、５２．６２は近赤外線を反視する反射板を、５３゜６
３は反射板５２．６２にそれぞれ形成された放熱板を、
５４．６４は反射された近赤外光を、それぞれ示してい
る。また、除電手段（除電部）は、導電性部材からなる
導電性ローラ１８，１９を一対に組み合わせ、かつ、こ
れらの導電性ローラ１８，１９を図示していない配線に
より、グランドレベル（アース）に接続した構成となっ
ている。帯電している記録媒体１７が、この一対の導電
性ローラ１８，１９間を搬送されることにより、記録媒
体１７上の電荷は導電性ローラ１８，１９を介して、グ
ランドへ放電されるため、所望の記録媒体１７の除電が
行うことができる。 ［００２１１除電ローラ１８，１９としては、導電性で
あることが求められる。このため前記除電ローラ１８゜
１９を金属性のローラとしている。また、図５あるいは
図６に示すように、金属性のパイプに導電性部材を組み
合わせた構成の除電ローラ１８，１９を用いることもで
きる。図５では、金属性パイプ７１上に導電性ゴム７２
をライニング加工して導電性の除電ローラを構成した例
である。導電性ゴム７２としては、導電性フィラー、例
えばカーボンブラックを混入し抵抗調整を行ったポリウ
レタンゴム、天然ゴム、クロロプレーンゴム、ニトリル
ゴムなどであり、これらのゴムの体積抵抗が１０１０Ω
以下、好ましくは１０８〜１０２Ωの範囲であることが
必要である。 ［００２２］また、図６は、導電性部材のその他の例で
あり、導電性繊維からなる導電ブラシ８２を金属性パイ
プ８１上に設けた導電性ブラシローラの構成となってい
る。図５あるいは図６の構成の除電ローラ１８，１９は
、金属ローラに比べて記録媒体の表面と密接に接触し易
いことから、均一かつ効率の良い除電を行うことができ
る。 ［００２３］なお、除電ローラ１８，１９の径および抵
抗、圧接圧力等また導電性部材（ゴム）の硬度などは、
記録媒体１７の搬送速度、および除電効率から適切に定
められるものであり、また、記録媒体１７上のトナー像
１６は、仮定着部において、記録媒体１７に仮定着され
ているため、除電ローラ１８，１９間を搬送させること
によるトナー像１６の乱れは生じない。 ［００２４］さらに、本実施例では、一対の除電ローラ
１８．１９は、それぞれ電気的にグランドレベルに接続
されているものとして記述しているが、例えばトナー１
５．１６と接触する側の除電ローラ１８には、トナー像
１６の帯電極性とは逆の電圧を印加して、除電効率を向
上させることができる。さらに、仮定着部の０Ｎ−ＯＦ
Ｆ制御は、図示していない電子写真プロセス全体をコン
トロールしているコントローラにより行われ、記録媒体
１７が仮定着部に無い時にはＯＦＦとなるように制御さ
れるものである。 ［００２５］このように、本実施例においては、トナー
像１６を記録媒体１７に仮定着するトナー仮定着手段と
して、赤外ランプ５１．６１より出る輻射熱によりトナ
ー像１６を非接触で溶融させる非接触型の赤外線ランプ
定着器１２を採用している。さらに、除電手段としては
、導電性部材からなる一対の除電ローラ１８，１９をヒ
ートローラ定着器１００の直前に配置している。 ［００２６］転写部でトナー像１６を記録媒体（１７）
上に転写したのち、記録媒体１７は仮定着部に搬送され
、トナー層１６は仮定着される。その後、記録媒体１７
は除電部へと搬送され記録媒体１７上の電荷を除電した
のち、ヒートローラ定着器１００へ搬送され、このヒー
トローラ定着器１００によりトナー像１６は記録媒体１
７に本定着される。 ［００２７］除電時にはトナー像１６は仮定着されてい
るため、除電電界によるチリは抑制され、また、ヒート
ローラ１の帯電も抑制される。したがって、常に安定し
た良好な品質の定着画像を出力することができる。 ［００２８］

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、除電時には除電電界によるチリを抑制することがで
き、ヒートローラの帯電も抑制することができるので、
常に安定した良好な品質の定着画像を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図

【図２】本発明の一実施例を示す図

【図３】集光熱線型赤外線ランプ定着器を示す図

【図４
】平行熱線型赤外線ランプ定着器を示す図

【図５】除電
ローラの断面図

【図６】他の除電ローラの断面図

【図７】従来例を示す図

【図８】ヒートローラの部分断面図

【図９】トナー層厚さとトナー層電圧の関係を示すグラ
フ

【符号の説明】

１・・・ヒートローラ　　　　　　　　　　　　２・・
・ボトムローフ ３・・・ランプヒータ　　　　　　　　　　４・・・温
度センサ５．６・・・クリーナ　　　　　　　　　　７
・・・用紙分離爪８．９・・・用紙搬送ガイド板　　　
　　　１０．１１・・・オイル塗布機構 １２・・・赤外線ランプ定着器（トナー仮定着手段）１
５・・・用紙搬送機構　　　　　　　　　１５Ａ、１５
Ｂ・・・搬送ローラ １５Ｃ・・・ベルト　　　　　　　　　　　１６・・・
トナー像１７・・・記録媒体　　　　　　　　　　　１
８．１９・・・除電ローラ（除電手段） ２０・・・アルミニウム素管　　　　　　　２１・・・
シリコーンゴム ２２・・・テフロン系樹脂　　　　　　　　５１．６１
・・・赤外ランプ ５２、　６２・・・反射板　　　　　　　　　５３．６
３・・・放熱板 ５４、　６４・・・近赤外光　　　　　　　　７１．８
１・・・金属性パイプ ７２・・・導電性ゴム　　　　　　　　　　　８２・・
・導電ブラシ １００・・・ヒートローラ定着器（ヒートローラ定着手
段）

【図１】

【図８】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】転写されたトナー像（１６）を記録媒体（
   １７）に仮定着するトナー仮定着手段（１２）と、トナ
   ー像（１６）の仮定着を行った記録媒体（１７）の除電
   を行う除電手段（１８）、（１９）と、仮定着を行った
   トナー画像（１６）を記録媒体（１７）上に本定着を行
   うヒートローラ定着手段（１００）を備えたことを特徴
   とする熱定着器。