JPH0527629A

JPH0527629A - 定着装置

Info

Publication number: JPH0527629A
Application number: JP18604691A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Fukuchi; 真和福地; Satoru Haneda; 哲羽根田; Shizuo Morita; 静雄森田; Yasuhiko Tanaka; 康彦田中; Kiyoaki Kawamoto; 清明河本; Tetsuko Oomoto; 大本　　哲子; Toshiki Yamazaki; 敏規山崎
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1991-07-25
Publication date: 1993-02-05

Abstract

(57)【要約】【目的】ベルト状部材に常時加熱および冷却の各手段
を作動させて置いて、ベルト状部材の温度分布を安定化
することを目的とする。【構成】加熱ローラ２と加圧ローラ５の回転により加
熱ベルト１が搬送状態にある場合には、前記の各ローラ
の内蔵するヒータＨ１，Ｈ２と、前記加熱ベルト１の周
面に配設したファンＦ１とＦ２が常に同時に作動して加
熱ベルト１がトナー像の定着に適した温度分布を維持出
来るように構成していて、その状態は少なくとも画像形
成装置が「プリント」を可能としている間持続されてい
ることを特徴としている。

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】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
透過性を著るしく低下させたりする。この問題のため一
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】このような多様な定着条件を満たす定着装
置として、トナー像を転写した転写材をベルト状部材に
よって搬送しつつトナー像の溶融、固着を行う形式の定
着装置が提案されている。

【０００５】前記のベルト状部材はファンの冷却作用に
よりその搬送中における転写材に対する加熱温度を定着
条件に応じて制御するようになっているので、カラー画
像、モノクロ画像あるいは転写材の種類にそれぞれ対応
した画像の定着を行うことが出来るようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】かかる形式の定着装置
においてはベルト状部材はその搬送位置に応じて異なる
温度分布を備えるよう温度管理が行われ、それによって
トナー像の溶融から固着までのプロセスが制御されるよ
うになっている。

【０００７】従って前記ベルト状部材に対する加熱・冷
却の作用は定着作用を開始前から行われて安定した温度
分布を備えているよう準備されている必要がある。

【０００８】本発明はこの点を解決して改良した結果、
ベルト状部材を常に適正な温度分布の状態に保ち、それ
によってトナー像を高品位の画像として定着することの
出来る定着装置の提供を目的としたものである。

【０００９】

【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・冷却手段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
移動中において常に加熱および冷却状態に設定されるこ
とを特徴とする定着装置によって達成される。

【００１０】

【実施例】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。

【００１１】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。

【００１２】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との間に転写材を挾着して搬
送する。

【００１３】前記加圧ローラ５は、加熱ローラ２により
低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。

【００１４】また、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の対応する各周長および角度は図１
（ｂ）に示す如くｌ₁，ｌ₂およびα₁，α₂である。

【００１５】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。

【００１６】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Ｆ
２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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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に挾着
されて搬送される。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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第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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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とファンＦ１およびＦ２は共にONになってその
状態を持続し、一方加熱ベルト１と加圧ローラ５は何れ
も停止状態（OFF）に保たれていて従って加圧ローラ５
の圧着作用も解除（OFF）の状態にある。

【００２９】「ウォームアップ」を終了し加熱ローラ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を
可能とする状態すなわち「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Ｈ
２はON/OFFを繰り返す状態に転じ、またファンＦ１およ
びＦ２はONの状態を継続し同時に加熱ベルト１と加圧ロ
ーラ５がそれぞれ搬送、回転を開始する。

【００３０】「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）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。

【００３１】前記加熱ベルト１に対するヒータＨ１およ
びＨ２による加熱とファンＦ１およびＦ２による冷却の
各作用は少なくとも加熱ベルト１の移動中並行して行わ
れ、それによって加熱ベルト１は常にトナー像の溶融な
らび固着に適切な温度分布に保たれる。

【００３２】従って加熱ベルト１に対する前記のヒータ
Ｈ１およびＨ２による加熱とファンＦ１およびＦ２によ
る冷却の各作用は、「プリントインターバル」を含めた
画像形成装置のアイドリング状態においても終始持続さ
れ、画像形成装置の作動停止すなわちメインスイッチを
OFFにすることによって始めて解除される。

【００３３】なお、加熱ベルト１に熱伝導率の小さい材
料を使用している場合には「ウォームアップ」時に特に
冷却作用を必要としないので前記のファンＦ１とＦ２を
停止状態にして置くことも出来る。

【００３４】本発明の定着装置においては、転写材上の
トナー像を加熱ベルト１と加圧ローラ５の挟着によって
溶融状態としたのち、加熱ベルト１とトナー像との界面
温度を転写材自体の温度より先行して低下して温度差を
設けることにより、トナー像の表層部材を固化すると同
時に転写材に対するトナー像の親和力を維持して分離の
際のオフセットを防止するようにしている。

【００３５】すなわち前記のファンＦ２はファンＦ１よ
り転写材の搬送上流側の加熱ローラ２に近接した位置に
配置されると共に必要によってはファンＦ１より大きな
風量を有するものが使用される。

【００３６】図４は前記のファンＦ１およびＦ２の冷却
作用によって変化する温度Ｔ２で示される転写材側の温
度曲線Ｃ２と温度Ｔ１で示される加熱ベルト１裏面の温
度曲線Ｃ１との関係の一例を示したものである。

【００３７】図に示すようにトナー像は溶融状態とされ
たあと、転写材自体の温度より低い温度の加熱ベルト１
によりその表層部が速やかに冷却されて固化されるため
加熱ベルト１に密着して搬送されたのち分離部において
容易に分離される。

【００３８】一方転写材自体はベルト面より分離する迄
の間、加熱ベルト１の界面温度より高い温度に保たれて
いるのでトナー像に対する親和力を維持し、その結果分
離に際してオフセットを生ずることなく光沢の豊かな画
像として定着される。

【００３９】なお実験によれば加熱ベルト１の裏面側の
温度Ｔ１と転写材側の温度Ｔ２との差は５℃以内で充分
であって、それによって特に密度の大きい画像を転写し
た転写材でもオフセットを生ぜずして分離出来ることが
確認されている。

【００４０】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、レーザ書込み系Ｂ、画像形成部Ｃ
等よりなっている。

【００４１】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20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の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。

【００４２】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込
み系Ｂから出力される。

【００４３】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37、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。

【００４４】上記現像器36Ｙ，36Ｍ，36Ｃ，36BK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36BK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BK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。

【００４５】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）像の書込みがレー
ザ書込み系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込み系Ｂによるマゼ
ンタ（Ｍ）像のレーザビーム書込みが行われ、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）トナー像が重ね合せ
て形成される。原稿Ｄがモノクロ画像の場合は、現像器
36BK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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】

【発明の効果】本発明によりベルト状部材は常に画像定
着に適した温度分布に加熱され、それにより転写材上の
トナー像を最適の温度条件をもって定着することが可能
となり、その結果高品質の画像を安定して定着すること
の出来る定着装置が提供されることとなった。

【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）はその要部拡大図である。

【図２】前記装置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す図表
である。

【図４】ベルトと転写材の温度変化を示すグラフであ
る。

【図５】前記定着装置を備える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 30 感光体ドラム 36 現像器 40 給紙カセット 44 搬送ベルト 45 定着装置Ｈ１，Ｈ２ヒータＦ１，Ｆ２ファン

フロントページの続き (72)発明者田中康彦東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者河本清明東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者大本哲子東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者山崎敏規東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動するベルト状部材による加熱・冷却
手段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移動中において常に加熱およ
び冷却状態に設定されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記ベルト状部材の加熱および冷却の状
態は画像形成装置のアイドリング時においても設定され
ることを特徴とする請求項１の定着装置。
【請求項３】前記ベルト状部材の加熱および冷却の状
態は画像形成装置の作動停止時に設定を解除されること
を特徴とする請求項１の定着装置。