JPH05100596A

JPH05100596A - 定着装置

Info

Publication number: JPH05100596A
Application number: JP26168091A
Authority: JP
Inventors: Shuji Koike; 修司小池; Tetsuo Nakajima; 哲郎中嶋; Motomichi Shibano; 元通芝野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1993-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、電子写真記録装置に使用される、
特に両面記録に好適な定着装置に関し、両面記録を良好
な品質で行うことを可能にする定着装置を提供すること
を目的としている。【構成】本発明の定着装置は、記録媒体両面に記録を
行う静電記録装置に用いられるもので、ヒータ３８を内
蔵しオイル塗布機構３４により表面にオイルが塗布され
るソフトローラ３１と、ヒータ３９を内蔵しソフトロー
ラ３１に対向するバックアップローラ２１と、オイル除
去手段２２と、オイル塗布手段２３とを備えている。オ
イル除去手段２２は、記録媒体表面への印字時にバック
アップローラ２１に当接して表面のオイルを除去し、オ
イル塗布手段２３は、記録媒体裏面への印字時にバック
アップローラ２１に接触して表面にオイルを塗布する。
ヒータ３９は、裏面定着時に点灯して定着温度の低下を
防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真記録装置に使
用される、特に記録紙両面記録に好適な定着装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、電子写真記録装置の画像
プロセスには、静電潜像形成，静電潜像現像，転写，及
び定着の各プロセスが含まれる。静電潜像形成プロセス
では、帯電させた感光体ドラムまたは感光体ベルト上に
画像を光学的に投影することによって、あるいは誘電体
ドラム上に電荷を付与することによって、静電潜像が形
成される。静電潜像現像プロセスでは、上記のように形
成された静電潜像に記録媒体としてトナーを静電的に付
着することによって、静電潜像が現像されてトナー画像
となる。該トナー画像は、転写プロセスで記録紙に転写
され、次いで定着プロセスで記録紙に定着される。

【０００３】記録紙の両面印字を行う場合には、上記の
各プロセスを行って記録紙表面のトナー画像を一度定着
した後に、記録紙を裏返しにし、その裏面に、同様の各
プロセスを行ってトナー画像を転写，定着する。

【０００４】特に、カラートナーを用いた電子写真記録
装置では、記録紙に形成するトナー画像は従来よりの黒
トナーのみの場合とは異なり、トナー層も厚くなる。そ
こで、裏面印字時に記録紙の裏面にトナー画像を転写し
ているときに、先に形成した表面のトナー画像部分は紙
搬送系と接触し擦れる。ここで表面のトナー画像表面が
擦れて像が乱れると、最終的には、像かすれ更には色合
いの変化にまでなり、好ましくない。

【０００５】そこで、従来よりの両面印字式電子写真記
録装置においては、表面のトナー画像を定着器により定
着した後に、再び紙搬送系に戻して裏面印字を行うよう
にしている。転写トナーの定着方式としては、圧力定
着，フラッシュ定着，熱定着の各方式が知られており、
いずれの定着方式を採用するかによってトナー定着機構
は異なってくる。

【０００６】プリンタや複写機等のＯＡ機器では、省電
力化，小型化，ウォームアップ時間の短縮化が要求さ
れ、これに加えてカラー出力ではトナーの定着性の向上
と出力画像の色再現域の拡大及び安定化が要求される
が、圧力定着方式及びフラッシュ定着方式を採用するト
ナー定着機構の場合にはかかる要望に答えることができ
ない。その詳細は次の通りである。

【０００７】すなわち、圧力定着方式を採用する場合
は、消費電力が非常に小さく、かつウォームアップ時間
が不要で、さらに構造が簡単で小型化し易いという利点
がある反面、定着性の悪さが指摘されている。粉体トナ
ーの定着性の悪さを改善するために、圧力ローラ間の線
圧を２０〜４０kg／cmまで高める一方、記録紙としてコ
ート紙を用いて、粉体トナーをそのコート剤に押し込め
る方式が提案されている。しかしながら、そのような方
法においては、高い定着圧力のために記録紙にしわが発
生したり、記録紙の繊維がつぶれて光沢が生じたりする
点で、かつカラー出力で最も大きな欠点となる、下層ト
ナーの色が表面に達しないということで、採用はできな
い。

【０００８】また、フラッシュ定着方式を採用する場合
は、ウォームアップ時間は不要であるが、消費電力がき
わめて大きく、しかも脱煙，脱臭設備を要するために大
型化が避けられず、さらにカラートナーを記録媒体とし
て用いたときは、フラッシュランプの光源から発せられ
た光の波長を吸収せずにほとんど透過してしまうような
例えばイエロー等は定着しなくなる。

【０００９】一方、熱定着方式を採用する場合には、ヒ
ータを内蔵したヒートローラが用いられ、そのヒータの
暖まる時間すなわちウォームアップ時間が必要とされ
る。しかもこの方式は、該ヒータの消費電力が大きいと
いう欠点を有し、またカラー表現のためのカラートナー
の多層時さらに高速出力においては従来の黒トナーの場
合よりもさらに電力が必要で、ヒートローラ表面温度の
制御が重要となる。

【００１０】しかし、この方式は、カラー出力では記録
部分のトナーの表面が平滑となり明度，彩度の向上によ
る色再現域の拡大が得られ易いことから、カラー画像出
力において注目されている。ところが、カラートナー画
像の定着では、定着ローラへのトナーの付着（オフセッ
ト）を防止するために、トナー画像側の熱ローラ表面に
シリコーンオイルを塗布しており、記録紙上のカラート
ナー画像表面及び裏面にもこのオイルが残っている。

【００１１】図６は熱定着方式を採用した従来の定着装
置の構造概要を示す側面図で、図中、１は熱を伝えるソ
フトローラ、３はバックアップローラ、４ａ，４ｂはロ
ーラに付着したトナー及び塵を取り除くためのローラク
リーナ、５はサーミスタまたは熱電対、６はヒートロー
ラ表面に常に均一なオイルを塗布するためのオイル塗布
機構、７はローラから紙を剥がす紙づめ、８はローラ間
に紙を誘導するペーパーガイド、９は定着した紙を外部
に誘導するペーパーガイド、１０はローラ加熱用のヒー
タ、１１は定着装置の側板である。ソフトローラ１は、
アルミニウムの素管２ａの表面をシリコーンゴム２ｂで
ライニングして構成されている。

【００１２】このような構成の定着装置の作用は次の通
りである。図６において、右方から、トナー像１２を形
成した記録紙１００が搬送されてくる。ローラ定着部で
は、ソフトローラ１をヒータ１０により加熱してこれを
サーミスタまたは熱電対５で検知し、さらにコントロー
ラ（図示せず）を介すことにより、ソフトローラ１の表
面温度を一定に保つ。ローラ表面が所望の温度が所望値
になったのを検知した後に記録紙１００をソフトローラ
１とバックアップローラ３の間に通すと、記録紙上のト
ナー像１２は、ソフトローラ１からの熱とローラ間の圧
力により溶解して、ローラ通過後の温度低下により定
着，固化する。ソフトローラ１は上記のように熱ローラ
の素管にゴムをコートしたものであるため、ローラ通過
時にトナー像１２の表面はより平滑になり、明度，彩度
の良好な色再現域の広い画像が得られる。

【００１３】また、オイル塗布機構６の役割は、ローラ
間をトナー画像を乗せた記録紙１００が通過する際にト
ナーがソフトローラ１に付着しないようにするためであ
り、ソフトローラ１上にオイルを塗布しない場合にはソ
フトローラ１へのオフセットにより画像表面が荒れる
他、表面のトナーがソフトローラ１に取られるために記
録紙１００上の画像の色も変化する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】カラートナーを用いた
記録装置で記録紙１００の両面に印字を行うには、表面
に付着したトナー画像１２を保ちながら裏面印字を行わ
なければならない。そのため、従来よりの黒トナーのみ
の出力においては、一度定着装置を通過させ、十分定着
を行った後に記録１００を裏返し、裏面に印字を行って
いる。

【００１５】しかし、カラー画像印字においては、定着
装置において定着を行ったときに、トナー画像印字面
に、ソフトローラ１に塗布したオフセット防止オイルが
付着し、また記録紙裏面においてもバックアップローラ
３にあるオイルが付着する。裏面印字の際にこの記録紙
裏面のオイルが像形成部分、特に感光体ドラムまたは中
間転写体に付着した場合には、オイル付着部分にトナー
が機械的に付着したり、感光体ドラム等の電気特性の低
下に伴う印字品質の劣化が起こる。

【００１６】従って、両面印字を行う場合、表面定着後
に行う裏面画像形成時に該画像形成部分にオイル付着等
の影響を与えないようにしなければならない。さらに、
記録紙の両面に印字したトナー画像は定着装置において
充分に溶けなければならない。というのは、トナーを用
いて行うカラー表現は滅法混色により実現されるため
に、定着後のトナー画像では下のトナー層からの反射光
も表面に出てこなくてはならないからである。また、色
再現域を広くしかつ写真のような光沢のある画像を得る
ためには、定着後のトナー画像の表面をより平滑にする
必要がある。

【００１７】本発明は、両面印字の際の表面定着時に記
録紙裏面へオイルを付着するのを防止でき、しかも表面
定着と裏面定着での温度低下，オフセットを防止して良
好な画像形成を実現することのできる定着装置を提供す
ることを目的としている。

【００１８】

【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、記録媒体両面に記録を行う静電記録装置に用いら
れる定着装置２０の要部の構成，作用を示している。図
中、２１はバックアップローラ、２２はオイル除去手
段、２３はオイル塗布手段である。バックアップローラ
２１は、図示しないソフトローラと協働して記録媒体上
のトナー像を定着するものである。ソフトローラは、ヒ
ータを内蔵し、オイル塗布機構により表面にオイルが塗
布されるようになっている。

【００１９】オイル除去手段２２は、両面印字の際の記
録媒体表面への印字時にバックアップローラ２１に当接
して表面のオイル（ソフトローラ側から移っているも
の）を除去するもので、それ以外はバックアップローラ
２１から離れるようになっている。オイル塗布手段２３
は、記録媒体裏面への印字時にバックアップローラ２１
に接触して表面にオイルを塗布し、それ以外は該バック
アップローラ２１から離れるようになっている。

【００２０】なお、本図では、オイル除去手段２２とオ
イル塗布手段２３が軸２４を支点として揺動可能なレバ
ー２５の各端部に取り付けられ、オイル塗布手段２３
が、フェルト等で形成されて一端がオイル溜め２６内の
シリコーンオイル２７に浸された例を示している。レバ
ー２５は、回転するカム２８により駆動されて揺動し、
これにより、オイル除去手段２２及びオイル塗布手段２
３は、それぞれバックアップローラ２１に接触する位置
に選択的に位置決めされる。２９はレバー２５復旧用の
スプリングである。

【００２１】また、バックアップローラ２１内に、少な
くとも両面印字の際の裏面定着時に点灯するヒータ（図
示省略）を内蔵させるようにしても良い。

【００２２】

【作用】図１（Ａ）は通常状態を示し、オイル除去手段
２２及びオイル塗布手段２３はともにバックアップロー
ラ２１から離れている。記録紙の片面だけに印字すると
きは、この状態で印字が行われる。このとき、ソフトロ
ーラ側のヒータは点灯される。

【００２３】記録紙両面印字の場合、まず表面への印字
が行われるが、この表面印字時には、カム２８が図１
（Ａ）の位置から図１（Ｂ）の位置まで回転し、オイル
除去手段２２はバックアップローラ２１に当接して表面
のオイルを除去する。従って、その後の表面定着時に記
録紙裏面にオイルが付着することはない。すなわち、そ
の後の裏面への画像形成時に、該画像形成部分にオイル
付着等の影響を与えることはない。

【００２４】続いて裏面への印字時には、カム２８が図
１（Ｃ）の位置まで回転し、オイル塗布手段２３はバッ
クアップローラ２１に接触して表面にオイルを塗布す
る。従って、その後の定着時におけるバックアップロー
ラ２１へのトナー像オフセットを防止することができ
る。

【００２５】また、バックアップローラ２１にヒータを
内蔵させた場合は、定着温度を保つことができ、両面印
字においても良好な印字が得られる。

【００２６】

【実施例】以下、図２乃至図５に関連して本発明の実施
例を説明する。

【００２７】図２は本例の定着装置２０の構造概要を示
す側面図で、図中、３１はトナー画像を溶融するソフト
ローラ、３２ａ，３２ｂはローラに付着したトナー及び
塵を取り除くためのローラクリーナ、３３ａ，３３ｂは
サーミスタまたは熱電対、３４はソフトローラ３１の表
面に常に均一なオイルを塗布するためのオイル塗布機
構、３５はローラから紙を剥がす紙づめ、３６はローラ
間に紙を誘導するペーパーガイド、３７は定着した紙を
外部に誘導するペーパーガイド、３８，３９はローラ加
熱用のヒータ、４０は定着装置の側板である。

【００２８】また、２１，２２及び２３は、図１と関連
して前述したバックアップローラ，オイル除去手段及び
オイル塗布手段である。バックアップローラ２１は、両
面印字時の補助加熱を兼ねたもので、各ローラ２１，３
１は、アルミニウムの素管２１ａ，３１ａと、この表面
にライニングされたシリコーンゴム２１ｂ，３１ｂとで
構成されている。２４は軸、２５はレバー，２６はオイ
ル溜め、２７はシリコーンオイル、２８はカム、２９は
スプリングである。オイル塗布手段２３は、フェルトま
たウイック等で形成され、一端がオイル溜め２６内のシ
リコーンオイル２７に浸されてオイル２７を吸い上げて
いる。

【００２９】本例の定着装置は以上のように構成される
が、次にその作用について、図３のフローチャートと関
連して説明する。

【００３０】電源投入時に、カム２８は図１（Ａ）の位
置に位置決めされ、この状態から印字がスタートする。
片面出力の場合には、ソフトローラ３１のヒータ３８の
み点灯し、バックアップローラ２１のヒータ３９は点灯
しない。オイル除去手段２２及びオイル塗布手段２３は
いずれもソフトローラ３１から離れており、この状態
で、記録紙表面にトナー画像４１（図２参照）を形成
し、定着を行って出力する。

【００３１】両面印字の場合には、まずヒータ３８が点
灯し、表面への印字時（記録紙表面にトナー画像４１を
形成している間）にカム２８が図１（Ｂ）の位置に回転
し、オイル除去手段２２はバックアップローラ２１に当
接して表面のオイルを除去する。従って、その後の表面
定着時に記録紙裏面にオイルが付着することはない。こ
の状態で定着装置は待機しており、トナー画像４１が形
成された記録紙が挿入される。

【００３２】表面定着完了後、記録紙は反転搬送され、
再びトナー画像形成部に戻って裏面にトナー画像が形成
される。この間に、バックアップローラ２１内のヒータ
３９が点灯し、カム２８は図１（Ｃ）の位置まで回転し
て該バックアップローラ２１の表面にオイルが塗布され
る。従って、その後の裏面定着時におけるバックアップ
ローラ２１へのトナー像オフセットを防止することがで
きる。裏面定着を完了した記録紙は外部に出力される。

【００３３】両面印字の際の裏面定着に先立って上記の
ようにヒータ３９を点灯するのは次の理由による。すな
わち、表面印字において形成したトナー画像４１は一旦
定着された後に室温まで低下する。この状態で裏面にも
トナー画像を形成した場合、定着部で必要とされる熱エ
ネルギは裏面のトナー粉像のみに取られるのでなく、表
面のトナー画像にも吸収されることから、ソフトローラ
３１のみではエネルギが足りず、結果として、表面定着
と裏面定着の場合で定着温度が変化し出力画像の色相が
変化して良好な印字が得られなくなるためである。

【００３４】そこで、裏面定着に先立ってバックアップ
ローラ２１を加熱し、定着温度を保つようにして両面印
字時の印字品質を向上させるものである。

【００３５】このような構成，作用を有する定着装置の
駆動回路を図４に示す。両面定着指令，定着装置通過検
出器の検出信号，及び出力カウンタ検出信号はＣＰＵ４
２に入力され、該ＣＰＵ４２は、上側ヒータ（ヒータ３
８）制御回路，下側ヒータ（ヒータ３９）制御回路，カ
ム回転制御回路，定着ローラ（ソフトローラ３１及びバ
ックアップローラ２１）回転モータ制御回路のオン，オ
フ制御を行う。

【００３６】本発明が適用される電子写真記録装置の構
造概要を図５に示す。図中、５１はドラム状の感光体、
５２は帯電器、５３は露光光学系、５４_{Y ,}５４_M，５
４_C，４５_BKはＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ
（シアン），ＢＫ（ブラック）色用の各現像器、５５は
クリーナ、５６は中間転写ベルト、５７は用紙カセッ
ト、５８₁，５８₂，５８₃は用紙搬送路である。ま
た、２０は定着装置で、本図では細部構成を省略してい
る。

【００３７】記録に際しては、感光体５１を時計方向に
回転させてその表面を帯電器５２により一様に帯電さ
せ、その上に、露光光学系５３によりＹ色の画像情報に
対応した露光を行って静電潜像を形成する。この静電潜
像は、現像器５４_Yにより現像されてＹ色トナー像とな
る。このトナー像は矢印方向に走行する中間転写ベルト
５６上に転写される。以下、この動作がＭ，Ｃ，ＢＫ色
について繰り返され、各色現像器５４_M，５４_C，５４
_BKによりそれぞれ現像されたトナー像は中間転写ベルト
５６に順次重ね転写される。

【００３８】一方、用紙カセット５７に収納されている
記録紙１００は、ピックアップローラ５９と待機ローラ
６０により用紙搬送路５８₁を通り所定のタイミングで
用紙搬送路５８₂上の転写位置６１に繰り出され、該転
写位置６１において、中間転写ベルト５６に重ね転写さ
れたトナー像の記録紙１００片面への転写が行われる。
６２は転写ローラで、転写時に矢印Ａ方向に移動し、中
間転写ベルト５６との間で記録紙１００を押圧して転写
を行う。

【００３９】転写後、記録紙１００は定着装置２０に送
られてトナー像定着が行なわれる。片面印字のみの場合
は定着完了用紙は矢印Ｂ方向に外部へ排出されるが、両
面印字の場合は、定着装置２０を通過した記録紙１００
は、用紙搬送路５８₂から用紙搬送路５８₃へとスイッ
チバックされ、所定のタイミングで転写位置６１に反転
した状態で送られる。この間に、中間転写ベルト５６に
は裏面用の各色トナー像が重ね転写されており、該トナ
ー像の記録紙１００裏面への転写が行われる。このトナ
ー像は定着装置２０により定着され、その後記録紙１０
０は矢印Ｂ方向に排出される。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、両
面印字の際の表面印字時にはオイルかき取り部材により
バックアップローラ上のオイルをかき取り、両面印字の
際の裏面印字時にはバックアップローラ上にオイルを塗
布するようになっているため、表面定着時に記録紙裏面
にオイルが付着することはなく、かつ裏面定着時にバッ
クアップローラへトナー像がオフセットするのを防止で
きる。

【００４１】また、バックアップローラにもヒータを内
蔵させ、該ヒータを裏面定着に先立って点灯することに
よって、裏面定着時における定着温度を保つことがで
き、両面印字においても良好な印字が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図で、図１（Ａ）は通常状態
を、図１（Ｂ）は両面印字の際の表面印字状態を、図１
（Ｃ）は両面印字の際の裏面印字状態をそれぞれ示して
いる。

【図２】本発明の実施例の定着装置の構造概要を示す側
面図である。

【図３】本発明の実施例の印字のフローチャートであ
る。

【図４】本発明の実施例の定着装置の駆動回路図であ
る。

【図５】本発明が適用される電子写真記録装置の構造概
要を示す側面図である。

【図６】従来の定着装置の構造概要を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

２０定着装置２１バックアップローラ２２オイル除去手段２３オイル塗布手段３１ソフトローラ３４オイル塗布機構３８，３９ヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒータ（３８）を内蔵し、オイル塗布機
構（３４）により表面にオイルが塗布されるソフトロー
ラ（３１）と、該ソフトローラ（３１）に対向するバッ
クアップローラ（２１）とを備え、記録媒体両面に記録
を行う静電記録装置に用いられる定着装置において、両面印字の際の記録媒体表面への印字時に前記バックア
ップローラ（２１）に当接して表面のオイルを除去する
オイル除去手段（２２）を設けるとともに、両面印字の際の記録媒体裏面への印字時に前記バックア
ップローラ（２１）に接触して表面にオイルを塗布する
オイル塗布機構を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】請求項１記載の定着装置に、バックアップローラ（２１）内に設けられて、少なくと
も両面印字の際の裏面定着時に点灯するヒータ（３９）
を付加したことを特徴とする定着装置。