JPH04220673A - 定着装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置の定着装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真装置の定着装置において
、最も一般的に熱ローラ方式が用いられてきた。この熱
ローラ方式は、基本的には、加熱ローラと、それに圧接
する加圧ローラの１対の構成により、両者間に未定着画
像を通過させて定着を行なうものであり、現像剤と該加
熱ローラとの離型性を高めるために、ローラ表面にふっ
素樹脂の離型層を設けたり、オイル塗布をする等の、い
わゆる、オフセット現象の防止対策が必要である。

【０００３】しかし、この熱ローラ方式では、加熱され
て溶融状態の現像剤が固体ローラ表面と分離する過程で
、現像剤は凝集破壊を起しやすく、ぬれ現象としてのオ
フセットが発生することは、原理的に必然であった。

【０００４】そこで、最近において、新しい定着方式と
して、たとえば、特開昭６３−３１３１８２号公報に記
載されているように、フィルムシートまたはベルトを介
して加熱体を用紙に圧接して定着を行なう定着方式が開
発されているが、この定着方式によれば、数１０μの厚
さの熱容量の小さいベルトは、加熱体を通過後、直ちに
放熱による冷却がなされるため、固体状態の現像剤と離
型性のよいＰＦＡ，ＰＴＦＥ等の固体ベルト表面で界面
破壊による分離を行なうことにより、原理的には、オフ
セットを防止することが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た新しい定着方式においては、現像剤が完全に固体状態
となるまで冷却される以前に溶融もしくは半溶融状態で
フィルムベルトと用紙との密着性が悪くなり、剥がれが
起きた場合には、オフセットが発生してしまうという問
題点があった。最も顕著であるのは、連続通紙時で加圧
ローラの表面が加熱された場合である。

【０００６】これは、温まったローラが用紙のカールを
引きおこすためと、ローラが用紙に熱を与えるため、通
常の加熱体の放熱量が多めになり、現像剤（トナー）の
流動性が高まることで、フィルムベルトと用紙の密着力
が低下することによる。

【０００７】このとき、たとえば、連続通紙時に、ある
枚数を越えるか、ローラ表面温度の上昇が検知された場
合に、加熱体の温度設定を僅かに低めにとることで、定
着性をそこなわずに剥がれを改善することが可能である
が、充分に防止することは困難であった。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を解決しよ
うとするものである。すなわち、本発明は、加圧ローラ
の表面の過昇温を防止して、紙カールによる剥がれのオ
フセットをなくするとともに、定着条件を安定化して高
画質でむらのない良好な定着画像を得ることができる定
着装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、定着ベルトと、該定着ベルトを搬送する
搬送機構と、紙搬送上流部で該定着ベルトを外面側から
押圧して該定着ベルトの内面側を加熱体に圧接させる加
圧ローラと、紙搬送下流部で該定着ベルトを冷却する冷
却機構とを有する定着装置において、該定着ベルトを介
して対向する前記加熱体と加圧ローラとの対が２段に並
置されていて、かつ、前記各加圧ローラの表面温度に基
づいて上流側の加熱体と下流側の加熱体の加熱制御を交
互に行なう制御手段を有するものとした。

【００１０】

【作用】本発明によれば、加熱体と加圧ローラの対を２
段に備えているので、定着は通常、片側の段のみの加熱
により行なうが、その加圧ローラの表面温度がある限度
を越える前に、他方の段による加熱によるように切換え
制御することで、剥がれによるオフセットの発生を防止
することができる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示した側面図で
ある。図１において、１ａは第１の加熱体、１ｂは第２
の加熱体、２ａは該加熱体１ａに設けられた第１のサー
ミスタ、２ｂは該加熱体１ｂに設けられた第２のサーミ
スタ、３はエンドレスフィルム状の定着ベルト、４ａは
紙搬送上流部で定着ベルト３を外面側から押圧して定着
ベルト３の内面側を加熱体１ａに圧接させる第１の加圧
ローラ、４ｂは紙搬送下流部で定着ベルト３を外面側か
ら押圧して定着ベルト３の内面側を加熱体１ｂに圧接さ
せる第２の加圧ローラ、５は冷却機構としてのファン、
６は該定着ベルト３の駆動ローラ、７は同じく従動ロー
ラ（テンションローラ）、８は分離ローラ、９は搬送ロ
ーラそして１０は紙パスラインである。

【００１２】なお第１の加熱体１ａと第１の加圧ローラ
４ａは定着ベルト３を介して対をなして設けられ、第２
の加熱体１ｂと第２の加圧ローラ４ｂは定着ベルト３を
介して対をなして設けられている。すなわち、用紙は紙
パスライン１０に沿って右方から搬送され、定着ベルト
３を介して加熱体１ａもしくは加熱体１ｂによる加熱を
加圧ローラ４ａのニップ部もしくは加圧ローラ４ｂのニ
ップ部で受けて定着がなされる。前記加熱体１ａと加熱
体１ｂの温度制御は、それぞれのサーミスタ２ａとサー
ミスタ２ｂを温度検知手段として一定の設定温度を保つ
ように発熱量を制御することでなされる。

【００１３】前記加圧ローラ４ａと加圧ローラ４ｂは、
それぞれの加熱体１ａ，１ｂ、定着ベルト３、用紙間の
接触面積を増加することで、熱伝導の効率を高めている
。また加熱ニップ部通過直後には、定着ベルト３の放熱
冷却がなされるための冷却区間が分離ローラ８に至るま
で設けてある。

【００１４】冷却はファン５によって通紙時に紙裏面か
ら送風して用紙および定着ベルト３を空冷することによ
り行なう。このとき、搬送ローラ９，９の働きで用紙は
冷却がなされる間は定着ベルト３に密着した状態を保つ
ようになっている。

【００１５】冷却がトナーの固化により、トナーどうし
の分子間力がトナーと定着ベルト３の表面の分子間力を
上まわる温度までなされた後に分離ローラ８の働きによ
り、定着ベルト３は用紙から曲率分離される。したがっ
て、原理的には、粘性を失ったトナーと定着ベルト３の
界面で、きれいに分離が起り、オフセットは発生しない
ことになる。

【００１６】しかしながら、従来の定着装置のように、
発熱体と加圧ローラが１組だけの場合は、実際には、連
続通紙時においては、図３に示すように、加熱体を一定
温度となるように加熱した場合、加圧ローラの表面温度
は時間的に増大し、ついには、加熱体温度近くのある温
度Ｔまで上がってしまう。すると、用紙に加圧ローラ方
向へカールがかかりやすくなり、定着ベルトからの剥が
れが起りやすくなる。また用紙に加圧ローラの表面の熱
が与えられることから加熱体の加熱量に余分な加熱が加
わることになり、トナーの溶融粘度がさらに低下して用
紙と定着ベルトの付着力がなくなり、この剥がれが起り
やすくなるという問題点があった。

【００１７】図１の実施例においては、上記の問題点を
次のように解決した。すなわち、ファン５により、２本
の加圧ローラ４ａ，４ｂの表面は常に空冷されるように
なっている。そこで、図２に示すように、連続通紙時に
おいては、第１の加熱体１ａ（上流加熱体）と第２の加
熱体１ｂ（下流加熱体）を一定期間ごとに交互に通電し
て加熱定着のために使用する。

【００１８】この一定期間は、たとえば、１枚ごととい
うように行なってもよいし、また加圧ローラ４ａ，４ｂ
の温度が剥がれの起きる温度に達する前に行なえるよう
に対応する枚数を決めて、交代使用するのもよい。つま
り、片方の加熱体と加圧ローラで定着が行なわれてロー
ラ表面温度が上昇していく間に他方の加圧ローラでは空
冷により表面温度が下がっている。このため、剥がれの
ない定着サイクルを連続して行なうことが可能である。

【００１９】ここで、実験例とその結果を述べる。実験
の条件としては、トナーはシャープメルトノンマグカラ
ートナー、定着ベルトはポリイミド製で表面にふっ素樹
脂やシリコン樹脂等のコーティングを行なったもの、加
熱体は１０ｍｍ幅のセラミック面状ヒータ（６００Ｗ）
、加圧ローラはシリコンゴムローラ１４φ，１８φ、加
圧力は３〜６ｋｇ、搬送速度は秒速２０〜７０ｍｍ、加
熱体の設定温度は１２０〜１８０℃（室温２５℃）であ
る。

【００２０】まず、単一の加圧ローラの場合、空冷なし
では、連続通紙２０枚時で表面温度が１２０℃程度にも
上がってしまい、剥がれが発生した。空冷を行なうと、
８０℃近くで安定した。

【００２１】冷却分離でオフセットが発生しない温度は
８０℃以下であったので、連続通紙１００枚を行なうた
めに１５枚ごとに上流と下流の加熱体の加熱を交互に行
ない、定着を試みたところ、加圧ローラ表面温度は６０
〜７０℃におさまり、剥がれのない良好な定着を行なう
ことができた。

【００２２】なお上記実験条件で、図１に示した定着装
置についての実験結果では、下流側に位置する第２の加
圧ローラ４ｂは、上流側からの熱が常に定着ベルト３に
より運ばれてくるために、その表面温度は平均して上流
側より５℃以上高かった。

【００２３】図４は本発明の第２実施例を示した側面図
である。この第２実施例では、第１の加圧ローラ４ａの
表面温度を直接検知するサーミスタ１１ａと、第２の加
圧ローラ４ｂの表面温を直接検知するサーミスタ１１ｂ
とを設けている。すなわち、それぞれの加圧ローラ４ａ
，４ｂの実際の表面温度をそれぞれのサーミスタ１１ａ
，１１ｂにより直接検知して、片方がある限界温度（８
０℃程度）に達する前（７５℃程度）に、他方に切換え
（加熱体への通電切換え）を行なうようにする。

【００２４】図５は本発明の第３実施例を示した側面図
である。この第３実施例では、下流側に位置する第２の
加圧ローラ４ｂの外径が上流側に位置する第１の加圧ロ
ーラ４ａの外径より大きくしている。これは、前述の図
１および図４のように、同一外径では、下流側は上流側
から熱が送られてくるために、より高温になりやすいた
めであり、下流側に位置する第２の加圧ローラ４ｂの外
径を大きくして、熱容量を増やすことで、同等の温度と
定着条件とすることができる。

【００２５】また下流側の加圧ローラ４ｂの外径が上流
側の加圧ローラ４ａの外径より大きいことにより、両ニ
ップ間の定着ベルト３と用紙に対してテンションが高ま
り、この間での剥がれ防止に対して、より効果が発揮さ
れる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
定着ベルトを用いた表面急速加熱方式の定着装置におい
て、定着ベルトおよび加圧ローラを冷却する冷却機構を
有し、かつ、加熱体と加圧ローラによる加熱定着部が２
組並置されており、しかも、その２組の加熱制御を交互
に行なうようになっているので、該両加圧ローラの表面
の過昇温を防止することができて、紙カールによる剥が
れのオフセットをなくするとともに、定着条件を安定化
して高画質で、むらのない良好な定着画像を得ることが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示した側面図である。

【図２】図１の加熱制御シーケンスの説明図である。

【図３】従来の技術の作用の説明図である。

【図４】本発明の第２実施例を示した側面図である。

【図５】本発明の第３実施例を示した側面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ…加熱体　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　２ａ，２ｂ…サーミスタ ３…定着ベルト　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　４ａ，４ｂ…加圧ローラ ５…ファン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　８…分離ローラ １０…紙パスライン　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　１１ａ，１１ｂ…サーミスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　定着ベルトと、該定着ベルトを搬送す
   る搬送機構と、紙搬送上流部で該定着ベルトを外面側か
   ら押圧して該定着ベルトの内面側を加熱体に圧接させる
   加圧ローラと、紙搬送下流部で該定着ベルトを冷却する
   冷却機構とを有する定着装置において、該定着ベルトを
   介して対向する前記加熱体と加圧ローラとの対が２段に
   並置されていて、かつ、前記各加圧ローラの表面温度に
   基づいて上流側の加熱体と下流側の加熱体の加熱制御を
   交互に行なう制御手段を有することを特徴とする定着装
   置。