JPH06118819A - 画像形成装置の定着器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所謂クイックスタートができる定着器の構成
を簡単かつ小型にすると共に、定着器の製造原価も低廉
にする。 【構成】 転写材搬送ローラ36によって反射笠31の熱照
射口33に近接させて搬送される転写材15及び転写材15に
形成されたトナー像に、ハロゲンヒータ30から放射され
た輻射熱及び反射笠31の内面で反射された輻射熱を直接
照射して、トナー９を軟化，溶融させることにより、ト
ナー９を転写材15に定着させる。又、定着時に転写材15
から発生して反射笠31の内部に流入した水蒸気は、空気
と共に、ファン37によって、反射笠31に穿設した排気穴
34及び反射笠31とカバー部材35との空間から画像形成装
置の外部に排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成技術の分野に
おいて使用される電子写真等のように、乾式粉末トナー
によって紙等の転写材に現像された画像を輻射熱で加熱
して、転写材に定着させる画像形成装置の定着器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置は、熱源を内装した
加熱ローラと、加熱ローラに押圧，密着させた加圧ロー
ラとの間に、乾式粉末トナーによって現像された画像を
有する紙等の転写材を通して、トナー像を転写材に定着
させるのが一般的で、この定着方法は、液体トナーを用
いた電子写真装置を除くほとんど全ての電子写真装置に
用いられている。

【０００３】以下、従来の画像形成装置について、図４
を参照しながら説明する。

【０００４】図４は従来の画像形成装置の概略の構成を
示す断面図で、１はアルミニウム等の金属性の円筒管の
外周壁面にセレン(Ｓe)，有機光導電体(ＯＰＣ)等の感
光材料を薄膜状に塗布した感光体である。２はタングス
テンワイヤ等の帯電線３，金属製のシールド板４及びグ
リッド板５からなる帯電器で、この帯電器２は、帯電線
３に高電圧を印加すると、コロナ放電して、グリッド板
５を介して感光体１を一様に帯電させる。６は光学装置
７から照射される露光光線、例えば画像形成装置がレー
ザプリンタであればレーザビームで、この露光光線６を
ホストコンピュータ(図示しない)等からの信号によって
点滅制御することにより、感光体１の表面に所望の画像
を静電潜像として形成する。

【０００５】８は、トナー９を収容するトナーホッパー
10と、トナー９と鉄粉等の磁性粒子であるキャリア11と
を混合，撹拌した上、内部に磁石を有する現像ローラ12
によってトナー９とキャリア11との混合物を搬送しなが
ら、磁気ブラシを形成させる現像バット13とからなる２
成分現像用の現像器である。14は紙等の転写材15を収容
した転写材カセットである。16は転写材カセット14から
転写材搬送路17に転写材15を１枚ずつ送り出す半月形の
給紙ローラである。18は転写材15を転写材搬送路17に沿
って搬送する搬送ローラ対である。19は感光体１の表面
に形成したトナー像と転写材15との位置を一致させるた
めに、転写材15を一時的に停止，待機させるレジストロ
ーラで、このレジストローラ19は従動ローラ20に圧接し
ている。

【０００６】21は感光体１の表面に形成したトナー像を
転写材15の表面に転写させる転写器で、この転写器21の
帯電線には、帯電線３に印加する電圧の極性とは逆の極
性の高電圧が印加される。22は熱源を内装した加熱ロー
ラ23に加圧ローラ24を押圧して密着させた定着器で、こ
の定着器22は加熱ローラ23と加圧ローラ24とによる圧力
及び熱によって転写材15の表面に転写されたトナー像を
転写材15に定着させる。25は転写されずに感光体１の表
面に残った残留トナーを感光体１から掻き取るクリーニ
ング装置である。26はクリーニングされた感光体１の電
荷を除去する除電器である。27は画像形成装置の側板28
に開設した口から挿入して側板28に固着することによ
り、帯電器２の近傍に設置したオゾン吸着部材で、この
オゾン吸着部材27は帯電器２で発生したオゾンを吸着す
る。

【０００７】このように構成された従来例では、画像形
成動作信号がホストコンピュータ等から入力すると、感
光体１を図中矢印Ａ方向に回転させると共に、高電圧源
に接続された帯電器２の帯電線３に高電圧を印加して、
コロナ放電させ、感光体１の表面を−600〜−700Ｖ程度
の電圧に一様に帯電させた後、その帯電した感光体１の
表面にレーザビーム等の露光光線６を照射すると、感光
体１の表面の露光光線６の照射された部分の電荷が消え
て、感光体１の表面に静電潜像が形成される。

【０００８】一方、現像バット13において十分に摩擦，
帯電されたトナー９とキャリア11とは、内部に磁石を配
設した現像ローラ12の表面に吸着されて、現像部29に搬
送された上、現像部29で磁気ブラシを形成して、感光体
１と接触する。そこで、感光体１と現像ローラ12との間
に電位を与えると、感光体１の表面の静電潜像部にトナ
ー９が付着して、可視像(以下「トナー像」という)が形
成され、現像が終了する。そして、転写材カセット14か
ら転写材搬送路17に沿って送られてきた転写材15が感光
体１と接触したときに、転写器21に高電圧を印加する
と、感光体１の表面に形成されたトナー像が転写材15に
転写される。そこで、トナー像が転写された転写材15を
定着器22に送って、加熱ローラ23と加圧ローラ24との間
を通過させれば、トナー像は熱と圧力とで転写材15に定
着される。

【０００９】ところで、定着器22の加熱ローラ23が転写
材15に付着しているだけの未定着のトナー９に直接接触
すると、その未定着のトナー９の一部が加熱ローラ23の
表面に付着した上、転写材15に転写される、所謂オフセ
ット現象が生じる。そこで、従来は、加熱ローラ23の表
面にシリコーンオイル等の離型剤を塗布する手段を定着
器22に設置していたが、この方法では、定着器22が複雑
化，大型化すると共に、製造価格が上昇するという問題
があった。

【００１０】又、加圧ローラ24は加熱ローラ23に高温下
で常に押圧された状態に保持され、しかも、回転時には
互いに摺動するので、加熱ローラ23及び加圧ローラ24は
耐熱性，耐摩耗性，耐衝撃性等が要求されて、高価にな
るという問題があった。

【００１１】更に、離型剤を塗布する手段を定着器22に
設けても、加熱ローラ23及び加圧ローラ24の寿命が十分
に確保できないため、専門のサービスを依頼する必要が
生じて、低廉な画像形成装置には不向きであるという問
題があった。

【００１２】更に、熱容量の大きなローラを使用する
と、電源を投入してからトナー９を転写材15に定着させ
るだけの温度に到達するまでの待機時間が長くなるの
で、待機時間を短くした、所謂クイックスタートは実現
し難いという問題があった。

【００１３】そこで、加熱ローラ23及び加圧ローラ24を
使用しない定着方法として、未定着のトナー像に溶剤を
噴霧して、トナーを軟化，溶融させることにより、転写
材15に定着させる方法が提案されている。ところが、溶
剤の生体への危険性や、引火性等の問題が多い上、溶剤
回収まで考慮すると、電子写真装置等は極めて大型化し
てしまうという問題があった。

【００１４】又、前述の問題を伴わない定着方法とし
て、ヒータ等によって雰囲気温度を高めた空間の中に、
未定着のトナー像を付着させた転写材15を通して、トナ
ー像を軟化，溶融させることにより、転写材15に定着さ
せるヒートチャンバー方式が提案されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヒート
チャンバー方式の定着器は、構成は簡単であるが、ヒー
トチャンバーの寸法が大きくなる上、チャンバーの内部
温度を高温に保持するために、ヒータに常に通電しなけ
ればならないので、消費電力が増加すると共に、危険で
もあり、又、所謂クイックスタートもできない等の問題
があり、最近ではあまり利用されていない。

【００１６】このように、画像形成装置における定着器
を概観すると、構成が簡単且つ小型で、動作が安定し、
所謂クイックスタートが可能なものが望まれているが、
未だにこれに応えるものが出現していない。

【００１７】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、構成が簡単，小型で、製造原価が低廉、且
つ、所謂クイックスタートができる定着器を具備する画
像形成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】本発明は、搬送路に沿っ
て搬送される転写材と転写材の表面に形成されたトナー
の像とを輻射熱で加熱する輻射熱発生手段と、内設した
輻射熱発生手段からの輻射熱を反射する内面を有すると
共に、複数の排気穴を穿設し、且つ、転写材の搬送路と
対向する部分に熱照射口を開設した略筒状の反射笠と、
反射笠の外側を覆うカバー部材と、反射笠の内部の空気
を排気穴から反射笠とカバー部材との間を介して外部に
排出する排気手段と、転写材を反射笠の熱照射口に近接
させて搬送する搬送手段とからなるものである。

【００１９】

【作用】本発明によれば、搬送手段によって反射笠の熱
照射口に近接させて搬送される転写材及び転写材に形成
されたトナー像に、輻射熱発生手段から放射される輻射
熱及び反射笠によって反射される輻射熱を直接照射し
て、トナーを軟化，溶融させることにより、トナーを転
写材に定着させる。

【００２０】このため、熱効率が向上して、定着器での
消費電力を減少させることができる上、定着器そのもの
を小型化できると共に、定着器の周囲の放熱空間が不要
になって、画像形成装置も小型化できる。又、加熱ロー
ラ及び加圧ローラが不要になって、ローラの予熱が不要
になるので、所謂クイックスタートができるようになっ
て、定着器での消費電力を更に低下させることができる
と共に、画像形成装置の稼働効率を向上させることがで
きる上、オフセット現象及び定着器における転写材のジ
ャムの発生をなくすことができる。更に、定着時に転写
材から発生する水蒸気が反射笠の内部に流入しても、排
気手段によってその水蒸気を空気と共に画像形成装置の
外部に排出するので、水滴の落下による転写材の汚損，
トナーの定着強度の低下等を防止できる。更に、定着器
の構成が簡単であるため、定着器の製造原価が低廉にな
る。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
を詳細に説明する。

【００２２】図１は転写材の搬送方向と平行な面でみた
本発明の一実施例を具備する画像形成装置の概略の構成
を示す断面図、図２は転写材の搬送方向と平行な面でみ
た本発明の一実施例の要部の拡大断面図、図３は転写材
の搬送方向に対して垂直な面でみた要部の拡大断面図
で、図４の参照符号と同一符号のものは同一部分を示し
ている。

【００２３】30は搬送路に沿って搬送される転写材15と
転写材15の表面に形成されたトナー９の像とを赤外線等
の輻射熱で加熱する輻射熱発生手段としての300Ｗのハ
ロゲンヒータである。31は、内設したハロゲンヒータ30
からの輻射熱を反射するように内面32を鏡面状に形成す
ると共に、複数の排気穴34を転写材15の搬送方向に対し
て垂直な方向に２列に穿設し、且つ、転写材15の搬送路
と対向する下部にスリット状の熱照射口33を転写材15の
搬送方向に対して垂直な方向に転写材15の幅全域にわた
って開設した直径30mmの略円筒状の反射笠である。35は
反射笠31の外側を覆うカバー部材で、このカバー部材35
と反射笠31との間には空間が設けられている。36は反射
笠31の熱照射口33に近接させて設置した直径30mmの転写
材搬送ローラである。37は反射笠31の内部の空気を図３
に矢印Ｂで示したように反射笠31に穿設した排気穴34か
ら反射笠31とカバー部材35との間の空間を介して定着器
22の外部に排出するファンである。

【００２４】このように構成された本実施例では、反射
笠31と転写材搬送ローラ36との間に進入した転写材15
は、転写材搬送ローラ36によって毎秒30mmの速度で、反
射笠31の熱照射口33に近接した状態で搬送されるので、
ハロゲンヒータ30から放射された輻射熱及び反射笠31の
内面32で反射された輻射熱が熱照射口33から転写材15及
び転写材15に付着したトナー９に直接照射される。この
ため、カーボンブラックで着色されたトナー９は、カー
ボン粒子及びトナー９の組成物が輻射熱を吸収して、そ
れ自体の温度が上昇する。そして、トナー９の温度が軟
化，溶融点に到達すると、トナー９は、軟化，溶融して
転写材15の繊維等と馴染み合い、転写材15に定着され
る。

【００２５】このように、本発明の定着方法によれば、
ハロゲンヒータ30の輻射熱によってトナー９を直接加熱
して、トナー９を転写材15に定着させるので、加熱ロー
ラ及び加圧ローラが不要になって、オフセット現象や、
加熱ローラへの巻き付きによる所謂転写材15のジャムが
全く発生しなくなる上、従来の定着方法のように、熱容
量の大きな加熱ローラを180℃程度まで予熱する必要が
なくなるので、所謂クイックスタートも容易にできるよ
うになる。また、ハロゲンヒータ30から照射される熱エ
ネルギーがトナー９と転写材15とに有効に吸収されると
共に、ハロゲンヒータ30の熱が熱伝導や対流によって反
射笠31とカバー部材35とから定着器22の周囲に漏れるこ
とも少なくなるので、ハロゲンヒータ30の発熱量を低下
させて、定着器22での消費電力を減少させることができ
るようになると共に、定着器22の周辺の放熱空間を大き
く開ける必要がなくなって、画像形成装置が小型化でき
るようになる。

【００２６】又、転写材15に含まれている水分は前述の
トナー９の定着課程で蒸発して、反射笠31の内部にも流
入するが、その流入した水蒸気は空気と共に、ファン37
によって、図３に矢印Ｂで示したように反射笠31に穿設
した排気穴34から反射笠31とカバー部材35との空間を通
って画像形成装置の外部に排出される。このため、画像
形成装置を連続運転しても、水滴が転写材15に落下し
て、転写材15を汚損したり、トナー９の定着強度を低下
させたりすることがなくなるので、良好な定着品質が得
られる。

【００２７】尚、本発明の実施例において使用するトナ
ー９は、カーボンブラック，電荷制御材，外添剤及び軟
化，溶融点が95℃の低分子量のポリエステル樹脂とを、
溶融して混練した後に、平均粒子径が10μmになるまで
粉砕したもので、比較的低温で軟化，溶融する上、溶融
時の粘度は低い。確かに、トナー９の熱特性は、比較的
低温で軟化，溶融するものが好ましいが、転写材15の搬
送速度とハロゲンヒータ30の発熱量との相関関係にある
もので、保存性等を考慮した上で、最適な熱特性のもの
を使用すればよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
搬送手段によって反射笠の熱照射口に近接させて搬送さ
れる転写材及び転写材に形成されたトナー像に、輻射熱
発生手段から放射される輻射熱及び反射笠によって反射
される輻射熱を直接照射して、トナーを軟化，溶融させ
ることにより、トナーを転写材に定着させる。

【００２９】このため、熱効率が向上して、定着器での
消費電力を減少させることができる上、定着器そのもの
を小型化できるという効果を奏すると共に、定着器の周
囲の放熱空間が不要になって、画像形成装置も小型化で
きるという効果を奏する。又、加熱ローラ及び加圧ロー
ラが不要になって、ローラの予熱が不要になるので、所
謂クイックスタートができるようになって、定着器での
消費電力を更に低下させることができるという効果を奏
すると共に、画像形成装置の稼働効率を向上させること
ができるという効果を奏する上、オフセット現象及び定
着器における転写材のジャムの発生をなくすことができ
るという効果を奏する。更に、定着時に転写材から発生
する水蒸気が反射笠の内部に流入しても、排気手段によ
ってその水蒸気を空気と共に画像形成装置の外部に排出
するので、水滴の落下による転写材の汚損，トナーの定
着強度の低下等を防止できるという効果を奏する。更
に、定着器の構成が簡単であるため、定着器の製造原価
が低廉になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】転写材の搬送方向と平行な面でみた本発明の一
実施例を具備する画像形成装置の概略の構成を示す断面
図である。

【図２】転写材の搬送方向と平行な面でみた本発明の一
実施例の要部の拡大断面図である。

【図３】転写材の搬送方向に対して垂直な面でみた要部
の拡大断面図である。

【図４】従来の画像形成装置の概略の構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

９…トナー、 15…転写材、 22…定着器、 30…ハロ
ゲンヒータ(輻射熱発生手段)、 31…反射笠、 32…内
面、 33…熱照射口、 34…排気穴、 35…カバー部
材、 36…転写材搬送ローラ(搬送手段)、 37…ファン
(排気手段)。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送路に沿って搬送される転写材と該転
   写材の表面に形成されたトナーの像とを輻射熱で加熱す
   る輻射熱発生手段と、 内設した前記輻射熱発生手段からの前記輻射熱を反射す
   る内面を有すると共に、複数の排気穴を穿設し、且つ、
   前記搬送路と対向する部分に熱照射口を開設した略筒状
   の反射笠と、 前記反射笠の外側を覆うカバー部材と、 前記反射笠の内部の空気を前記排気穴から前記反射笠と
   前記カバー部材との間を介して外部に排出する排気手段
   と、 前記転写材を前記反射笠の熱照射口に近接させて搬送す
   る搬送手段と、からなる画像形成装置の定着器。