JPH04358186A - 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】本発明は電子写真における定着装
置に係わり、特にオフセット転写やよごれ転写が生じる
ことなくカラー画像の光沢不足を解消して定着を行う定
着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真のトナー像の定着プロセスにお
いては、熱ローラ定着が最も一般的である。そして近年
のカラー画像を扱う電子写真のプロセスにおいては、定
着後の画像の色再現性や画像の光沢性を確保したりＯＨ
Ｐ用転写材を使用時の透過性を確保するためにトナーを
十分溶融させることが要求されている。一般に広く使用
されている球状ポリエステルのトナーを用いてその溶融
条件を前述のレベルにすると、高温オフセットの問題か
ら必須条件として離型剤として低粘度のシリコンオイル
を多量に塗布することが必要になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようにシリコンオ
イルを多量に使用するとシリコンオイルのこぼれの問題
やシリコンオイルの転写材への付着等の問題が発生する
。特にＯＨＰ使用時にはシリコンオイルの転写材への含
浸がないためシリコンオイルによりユーザーの手を汚し
たり、ＯＨＰ自体の透過性を著しく低下させたりする。 この問題のために一般のポリエステルを使用したトナー
即ちワックス系のトナーが採用されているが十分な溶融
状態を得るのがむずかしいのが現状である。また、カラ
ー画像では前述のように定着後の光沢が要求されること
が多く、その場合の手段としては従来技術の範囲では、
前述のように、多量の離型剤を塗布するか、ワックス系
のトナーを使用する場合には一度定着した画像をオプシ
ョンユニットでもう一度定着させることが行われている
。

【０００４】本発明はこのような定着の問題点を解決し
て、シリコンオイルなどの離型剤を全く使用しないか、
使用してもわずかの使用で定着後の画像においてトナー
の溶融が十分確保されトナー溶融における色再現性が優
れた定着装置を提供し、更に、カラー画像で要求される
ような光沢性のよい画像ができ、特にＯＨＰ使用時の透
過性、色再現性に優れた定着を達成させることを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、移動するベ
ルト状部材による加熱・冷却により転写材上のトナー像
を固着する定着装置において、前記ベルト状部材は表裏
両面に冷却手段を有し、該ベルト状部材裏面側の冷却手
段を表面側の冷却手段の搬送上流側に位置させたことを
特徴とする定着装置によって達成される。

【０００６】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図５に示す。

【０００７】図１は本発明による定着装置を示したもの
で、該定着装置は独立した容器に収めてユニット化した
状態で画像形成装置本体内に組込まれ、装置本体側の駆
動部および電源部に接続して作動される。

【０００８】図１において１は移動する定着用のベルト
状部材たる加熱ベルトであって加熱ローラ２と分離ロー
ラ３との間にテンションローラ４の付勢によって張架状
態とされ、前記加熱ローラ２の駆動回転により時計方向
に循環して搬送される。

【０００９】５は加熱ローラ２を巻回する前記加熱ベル
ト１の外周面に圧接するローラ部材すなわち加圧ローラ
で、反時計方向に従動もしくは加熱ローラ２と等速で駆
動回転され加熱ベルト１との間に転写材を挟着して搬送
する。

【００１０】前記加圧ローラ５は、加熱ローラ２により
高い硬度を備えていて加熱ベルト１を加熱ローラ２側に
押圧して第１のニップ領域Ｎ１を形成し、さらに加熱ロ
ーラ２の直下より角度θだけ加熱ベルト１の搬送下流側
に位置することによって図示の如く加熱ベルト１との間
に第２のニップ領域Ｎ２を形成している。

【００１１】なお、加熱ローラ２と加圧ローラ５の圧接
によって形成される前記の第１のニップ領域Ｎ１と第２
のニップ領域Ｎ２の対応する各周長及び角度は図１（ｂ
）に示す如くｌ１，ｌ２およびα１，α２である。

【００１２】前記の加熱ローラ２および加圧ローラ５は
等しい外径寸法を有し、それぞれ同じ発熱量のヒータＨ
１およびＨ２を内蔵するものであるが、外周面の温度は
それぞれの温度センサＳ１およびＳ２の温度検出によっ
て制御し管理される。

【００１３】またＦ１およびＦ２は加熱ベルトの搬送面
の表裏側に配設した冷却手段たるクロスフロー型ファン
（以下単にファンと称す）であって、それぞれダクト７
Ａおよび７Ｂを介して装置外部より吸入した空気を、フ
ァンＦ１については搬送ガイド板６の開口する複数個の
スリット穴６Ａを経て直接転写材の下面に、一方ファン
Ｆ２については加熱ベルト１の裏面に吹付けて間接的に
転写材の上面を冷却するようになっている。

【００１４】さらに加熱ローラ２を巻回する加熱ベルト
１と加圧ローラ５の各外周面には付着するトナーを清掃
するそれぞれのクリーニングローラ１Ａおよび５Ａが、
また加熱ベルト１にはさらにトナーの付着を防止するた
めのオイル含浸ローラ１Ｂが圧接されている。

【００１５】前記定着装置による転写材による転写材上
のトナー像の定着作用について説明する。

【００１６】上面にトナー像を転写した転写材が矢示Ａ
方向から装置内に搬送されるとその先方向部が搬入ガイ
ド板８Ａを経て前記加熱ベルト１と加圧ローラ５に挟着
されて搬送される。

【００１７】その際転写材は加熱ベルト１と加圧ローラ
５とにより上面と下面から同時に加熱されてトナーが溶
融状態とされる。

【００１８】すなわち転写材上のトナーは前述した第１
のニップ領域Ｎ１において加熱ベルト１による均一な押
圧と加熱を受けて溶融状態とされるが、加熱が比較的短
時間であるためトナー像の乱れがなく画質の低下が抑止
される。

【００１９】第１のニップ領域Ｎ１の通過後転写材は前
述した第２のニップ領域Ｎ２において背面から加圧ロー
ラ５による加熱を受けるが、比較的長時間にわたって順
次行われるため溶融状態となったトナーが転写材に充分
にしみ込み強固に接着してオフセットのおそれのない従
って光沢の豊かなトナー画像が得られる。

【００２０】なお第２のニップ領域Ｎ２を余り大きくと
るとトナーが過度に溶融して画質の低下を招き、また転
写材のカーリングやシワを発生し易くしたり駆動系の負
荷を増すこと等の理由から第１のニップ領域Ｎ１の３倍
程度以下にすることが望ましくある。

【００２１】トナーを溶融状態とされた転写材は搬送ガ
イド板６に沿って搬送される過程で下面を前記ファンＦ
１により、一方上面のトナー像を前記ファンＦ２によっ
て冷却されて半溶融状態から次方に固着状態に転じ分離
ローラ３において加熱ベルト１より分離される。

【００２２】加熱ベルト１より分離した転写材は排紙ガ
イド板８Ｂを経て排紙ローラ９を介し除電ブラシＢＲ２
により除電されて矢示Ｂ方向から装置本体の外部に排出
される。

【００２３】一方転写材を分離した加熱ベルト１は除電
ブラシＢＲ１により除電したのち転写材より転移したト
ナーを前記のクリーニングローラ１Ａによって清掃しさ
らにオイル含浸ローラ１Ｂによりオイルを塗布して続い
て搬入される転写材の定着作用に移る。一方加圧ローラ
５についても加熱ベルト１より転移したトナーを同時に
前記のクリーニングローラ５Ａによって除去清掃される
。なお搬送中に加熱ベルト１が軸方向に移動していわゆ
る斜行状態となった場合には、その両側縁部に配置した
フォトセンサＰＳが加熱ベルト１を検出して前記テンシ
ョンローラ４を傾斜し加熱ベルト１を正常な搬送方向に
自動的に復帰させるようになっている。前記定着装置に
おける定着温度の制御・管理は次の如くして行われる。

【００２４】図２および図３は前記温度センサＳ１とＳ
２による温度制御の回路およびプロセスを示したもので
、装置が「ウォームアップ」の段階ではヒータＨ１およ
びＨ２はＯＮの状態を持続し、ファンＦ１およびＦ２、
加熱ベルト１および加圧ローラ５は何れも停止状態（Ｏ
ＦＦ）にあり従って加圧ローラ５の圧着作用も解除（Ｏ
ＦＦ）されている。

【００２５】「ウォームアップ」を終了して加熱ローラ
２と加圧ローラ５がそれぞれ所定の周面温度に達し定着
可能の状態すなわち「レディ」の段階になると転写材の
定着温度を一定に維持するためヒータＨ１およびＨ２は
ＯＮ／ＯＦＦを繰り返す状態に転じ、同時に加熱ベルト
１と加圧ローラ５がそれぞれ搬送、回転を開始する。

【００２６】「レディ」の段階で画像形成装置において
「プリント」が行われると加圧ローラ５が圧着状態（Ｏ
Ｎ）、ファンＦ１およびＦ２が回転状態（ＯＮ）となっ
て搬入される転写材の搬送とトナー像の定着作用が実行
される。

【００２７】定着を終えた転写材の排出から後続する転
写材の搬入迄の間すなわち「プリントインターバル」の
段階ではファンＦ１およびＦ２の回転は停止（ＯＦＦ）
されて加熱ベルト１の無用の冷却が中断される。

【００２８】本発明の定着装置においては、加熱ベルト
１の裏面に配置されるファンＦ２を搬送ガイド板６の下
側に配置されるファンＦ１より若干転写材の搬送上流側
に位置させることによって加熱により溶融状態となった
転写材上のトナーを急速に冷却してトナー像として固着
し、解像性が高くいわゆるオフセット現象を伴わない光
沢に富む良質の定着画像を得ることを実現している。

【００２９】すなわちトナーの過度の溶融を避けるため
加熱ベルト１の周面温度は本実施例においては１３０℃
程度に抑えられ一方加圧ローラ５の周面温度は１５０℃
前後に迄上昇されるが、図４に示す如くファンＦ２をフ
ァンＦ１と同じく搬送下流側に設置したとすると転写材
のトナー像側の温度はファンＦ２により加熱ベルト１を
介して間接的に冷却されるため、温度曲線Ｃ２が一点鎖
線に示す如く緩やかに下降し従って加熱ベルト１より分
離する時期迄にオフセット現象を回避出来るとされる温
度７０℃に低下させることが出来ない。

【００３０】従ってファンＦ２の位置を間隔ｌｃｍだけ
搬送上流側に位置させることによって前記の温度曲線Ｃ
２を転写材裏面の温度Ｃ１と分離時以前のほぼ同時期に
前記の温度７０℃に低下させることが可能となりその結
果オフセット現象のない光沢画像を得ることが出来る。

【００３１】前述した間隔ｌｃｍは当然転写材の搬送速
度ｖｃｍ／ｓｅｃにも係わるもので実験的にはｌ／ｖ≧
０．２（ｓｅｃ） すなわちファンＦ２による冷却を少なくとも０．２ｓｅ
ｃ早めることによって充分目的を達することが出来る。

【００３２】図５は本発明の定着装置を備えるカラー画
像形成装置の一例を示す断面図である。この画像形成装
置は画像読取り系Ａ、レーザ書き込み系Ｂ、画像形成部
Ｃ等よりなっている。

【００３３】画像形成装置上部には、透明なガラス板な
どからなる原稿台と、さらに原稿台上に載置した原稿Ｄ
を覆う原稿カバー等からなる原稿載置部１１があり、原
稿台の下方であって、装置本体内には第１ミラーユニッ
ト１２、第２ミラーユニット１３、主レンズ２０、カラ
ーＣＣＤ２３等からなる画像読取り系Ａが設けられてい
る。第１ミラーユニット１２は露光ランプ１４、第１ミ
ラー１５を備え、前記原稿台と平行に、かつ図面左右方
向へ直線移動可能に取り付けられていて、原稿Ｄの全面
を光学走査する。第２ミラーユニット１３は第２ミラー
１６及び第３ミラー１７を一体化して備え、常に所定の
光路長を保つように第１ミラーユニット１２の１／２の
速度で左右同方向に直線移動する。勿論この第２ミラー
ユニット１３の移動は前記第１ミラーユニット１２と同
様に原稿台に対して平行である。前記露光ランプ１４に
よって照明される原稿台上の原稿Ｄの像は、主レンズ２
０により第１ミラー１５、第２ミラー１６、第３ミラー
１７を経てカラーＣＣＤ２３上へ結像されるようになっ
ている。走査が終わると第１ミラーユニット１２及び第
２ミラーユニット１３は元の位置に戻り、次のコピーま
で待機する。

【００３４】前記カラーＣＣＤ２３によって得られた各
色の画像データは画像処理され、画像信号としてレーザ
書き込み系Ｂから出力される。

【００３５】画像形成部Ｃは、像形成体である感光体ド
ラム３０の周縁に配設された帯電器３５、像露光部５５
、現像器３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ，３６ＢＫ、転写器３
７、分離器３８、クリーニング装置３９及び感光体ドラ
ム３０の近傍に配設された給紙カセット４０、搬送ベル
ト４４と本発明による定着装置４５からなっている。

【００３６】上記現像器３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ，３６
ＢＫは感光体ドラム３０周縁の最上流部に現像器３６Ｙ
が、最下流部には黒色トナーＢＫを収容した現像器３６
ＢＫが配設されている。現像器３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ
，３６ＢＫに収容されるカラートナー及び黒色トナーＢ
Ｋについては周知のものが使用されるので説明は省略す
る。

【００３７】コピー釦の押圧により前述した画像読取り
系Ａ、レーザ書き込み系Ｂ及び画像形成部Ｃの各プロセ
スが作動してカラーのコピー画像を形成する。即ち、制
御部のＣＰＵの制御によって画像読取り系Ａからの画像
信号が、駆動モータ３１、ポリゴンミラー３２、及び図
示しない半導体レーザ、ｆθレンズ、補正レンズ等から
なる書き込み系Ｂに入力されるとコピー動作を開始する
。即ち、感光体ドラム３０は矢示のように時計方向に回
転し、帯電器３５により一様に電荷を与えられ、像露光
部５５において原稿Ｄの画像に対応したイエロー（Ｙ）
像の書き込みがレーザ書き込み系Ｂによるレーザビーム
によって行われＹ像の静電潜像が形成される。この感光
体ドラム３０上の上記静電的な潜像は、現像器３６Ｙに
よってＹトナーによる反転現像が行われ可視のＹトナー
像となる。即ち現像器３６Ｙのマグネットロールを内蔵
した現像スリーブには、直流或いはさらに交流のバイア
ス電圧が印加され、顕像手段である２成分現像剤による
非接触現像が行われＹトナー像が形成される。このＹト
ナー像を形成した感光体ドラム３０は退避しているクリ
ーニング装置３９の下を通過し、続いて帯電器３５によ
る帯電とレーザ書き込み系Ｂによるマゼンタ（Ｍ）像の
レーザビーム書き込みが行われ、前記Ｙトナー像の上に
マゼンタ（Ｍ）像の静電潜像が形成される。この潜像は
マゼンタのトナーを収容した現像器３６Ｍによって反転
現像されＭトナー像となる。続いて同様にシアン（Ｃ）
トナー像、黒色（ＢＫ）トナー像が重ね合わせて形成さ
れる。

【００３８】原稿Ｄがモノクロ画像の場合は、現像器３
６ＢＫのみが作動して黒色トナーＢＫのみのトナー像が
形成される。

【００３９】次に、転写材である転写紙Ｐの収容された
給紙カセット４０より１枚ずつ給紙ローラ４１によって
繰り出された転写紙Ｐは、感光体ドラム３０上の前記ト
ナー像と同期して作動するタイミングローラ４２によっ
て感光体ドラム３０上に送出される。この転写紙Ｐには
、転写器３７の作用により、感光体ドラム３０上のトナ
ー像が転写され、分離器３８によって感光体ドラム３０
上から分離されたのち、トナー像を上向きにした状態で
搬送ベルト４４を経て定着装置４５へ送られる。

【００４０】前記定着装置４５において定着作用を受け
た転写紙Ｐは排紙ローラ４６を介して装置外部に排出さ
れ、一方前記感光体ドラム３０は回転を続け、その表面
に転写されずに残留したトナーは、退避を解除されたク
リーニングブレード３９Ａ等を有するクリーニング装置
３９により回収清掃されて、次回のコピーに待機する。

【００４１】なお参考迄に記すと本発明の定着装置は一
例として次に記すような各部材によって構成される。

【００４２】加熱ベルトは２層から成り、その内層には
耐熱性ベースとして厚さ５０ないし７５μｍのポリイミ
ド樹脂が使用され、外層には厚さ５０ないし１００μｍ
の弾性に富み、かつ離型性の良い特性をもったシリコン
ゴムが用いられる。

【００４３】加熱ローラおよび加圧ローラは共に外周部
に耐熱性合成ゴム層として例えば厚さ２ｍｍのシリコン
ゴム層を形成したパイプ状の芯金の中心にそれぞれ４０
０Ｗのヒータを内蔵したものが使用され、特に加圧ロー
ラに関してはゴム層の上をさらに厚さ５０μｍのフッ素
チューブをもって被ったものが使用される。

【００４４】また加熱ベルトおよび加圧ローラに設けら
れる各クリーニングローラとしてはシリコンゴムあるい
はウレタンゴムの発泡スポンジローラが用いられる。

【００４５】さらに定着装置における転写材の搬送距離
すなわち加圧ローラから分離ローラまでの間の距離とし
ては１２ないし１５ｃｍの範囲に設定される。

【００４６】

【発明の効果】本発明により、シリコンオイル等の離型
剤を全く使用しないか、使用しても極僅かの使用によっ
ても該オイルの転写（オフセット）の問題が発生するこ
となく低温溶融型のトナーを使用することにより該トナ
ーを十分溶解して透過性及び色再現性の優れた定着画像
が得られるようになった。

【００４７】そしてこのときの転写材はシリコンオイル
等により汚されることはない。また、カラー画像におい
て要求される光沢画像も十分なレベルのものが得られる
ようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の定着装置の断面構成図で、（
ｂ）は要部拡大説明図である。

【図２】前記装置における加熱温度の制御回路図である
。

【図３】前記装置における各部材の作動状況を示した説
明図である。

【図４】転写材の温度変化を示す表である。

【図５】本発明の定着装置を備えるカラー画像形成装置
の断面構成図である。

【符号の説明】

１・・・加熱ベルト　　　　　　　　　　　　　　１Ａ
・・・クリーニングローラ １Ｂ・・・オイル含浸ローラ　　　　　　２・・・加熱
ローラ３・・・分離ローラ　　　　　　　　　　　　　
　４・・・テンションローラ５・・・加圧ローラ　　　
　　　　　　　　　　　６・・・搬送ガイド板６Ａ・・
・スリット穴　　　　　　　　　　　　７Ａ，７Ｂ・・
・ダクト８Ａ・・・搬入ガイド板　　　　　　　　　　
８Ｂ・・・排紙ガイド板９・・・排紙ローラ　　　　　
　　　　　　　　　Ｈ１，Ｈ２・・・ヒータＳ１，Ｓ２
・・・温度センサ　　　　　　Ｆ１，Ｆ２・・・ファン
ＢＲ１，ＢＲ２・・・除電ブラシ　　ＰＳ・・・フォト
センサ４５・・・定着装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動するベルト状部材による加熱・冷却に
   より転写材上のトナー像を固着する定着装置において、
   前記ベルト状部材は表裏両面に冷却手段を有し、該ベル
   ト状部材裏面側の冷却手段を表面側の冷却手段の搬送上
   流側に位置させたことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】前記ベルト状部材の搬送速度ｖと前記冷却
   手段の間隔ｌは ｖ／ｌ≧０．２（ｓｅｃ） の関係を満足することを特徴とする請求項１の定着装置
   。