JPH09146393A

JPH09146393A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09146393A
Application number: JP30448795A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1995-11-22
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【目的】定着装置に使用される熱ローラの熱容量を小
さくしてウォーミングアップに要する時間を短縮する。【構成】熱ローラ２０１と圧着ローラ２０２から成る
定着部３０の搬送上流側に、サーマルヒータ４１と回動
するベルト部材４２から構成される予備加熱部４０を設
置し、トナー像の転写を受けた記録紙Ｐを先ず前記の予
備加熱部４０においてベルト部材４２により搬送する間
に少なくとも１００℃以上でトナーの軟化点以下の温度
に加熱し、しかる後前記の定着部３０において熱ローラ
２０１の圧着搬送によりトナーの溶融温度に加熱するよ
うに構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナー像を転写し
た転写材を、加熱圧着して定着する形式の定着装置を備
える画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式によって転写材上に
トナー画像を定着する画像形成装置で多く用いられてい
る定着方法として圧着熱定着方式がある。

【０００３】この圧着熱定着方式は、未定着のトナー像
を転写した転写材を少なくとも一方が加熱されている互
いに圧接回動する一対のローラ間に通して圧着加熱する
方式であり、この時トナーを構成する主要成分である熱
可塑性樹脂が溶融軟化して転写材に粘着してトナー画像
として定着される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この圧着熱定着方式は
転写材が燃えたりすることがなく、かつ画像形成の速度
と同等の高速の定着処理ができると言う特色を有する
が、その反面高速で移動する転写材に熱を奪われても温
度が下がらないためには熱ローラ部分に大きな熱容量を
必要として熱ローラの寿命が短く、また定着温度まで温
度上昇するウォーミングアップに時間がかかる欠点があ
る。

【０００５】本発明はこの点を解決して改良した結果、
熱容量の小さな熱ローラによってもトナー像を効率よく
定着することのできる定着手段を備えた画像形成装置の
提供を目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体上
にトナー像を形成し、該トナー像を転写材上に転写し、
該転写材を定着部において加熱して定着する画像形成装
置において、前記定着部は予備加熱部を備え、前記予備
加熱部は加熱部材と該加熱部材の周囲を回動するベルト
部材とから構成されていて、前記ベルト部材は転写材を
密着させて搬送後、分離して前記定着部に給送すること
を特徴とする画像形成装置、によって達成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１ないし図
４に示すカラー画像形成装置によって説明する。

【０００８】図１において１０は像形成体である感光体
ドラムで、ＯＰＣ感光体をドラム上に塗布したもので接
地されて時計方向に駆動回転される。１２はスコロトロ
ン帯電器で、感光体ドラム１０周面に対しＶ_Hの一様な
帯電をＶ_Gに電位保持されたグリッドとコロナ放電ワイ
ヤによるコロナ放電によって与えられる。このスコロト
ロン帯電器１２による帯電に先だって、前プリントまで
の感光体の履歴をなくすために発光ダイオード等を用い
たＰＣＬ１１による露光を行って感光体周面の除電をし
ておく。

【０００９】感光体への一様帯電ののち像露光手段１３
により画像信号に基づいた像露光が行われる。像露光手
段１３は図示しないレーザダイオードを発光光源とし回
転するポリゴンミラー１３１、ｆθレンズ等を経て反射
ミラー１３２により光路を曲げられ走査がなされるもの
で、感光体ドラム１０の回転（副走査）によって潜像が
形成される。本実施例では文字部に対して露光を行な
い、文字部の方が低電位Ｖ_Lとなるような反転潜像を形
成する。

【００１０】感光体ドラム１０周縁にはイエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒色（Ｋ）等
のトナーとキャリアとから成る現像剤をそれぞれ内蔵し
た現像器14が設けられていて、先ず１色目の現像がマグ
ネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブ
１４１によって行われる。現像剤はフェライトをコアと
してそのまわりに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリ
アと、ポリエステルを主材料として色に応じた顔料と荷
電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加えたトナーとから
なるもので、現像剤は層形成手段によって現像スリーブ
１４１上に１００〜６００μｍの層厚（現像剤）に規制
されて現像域へと搬送される。

【００１１】現像域における現像スリーブ１４１と感光
体ドラム１０との間隙は層厚（現像剤）よりも大きい
０．２〜１．０ｍｍとして、この間にＶ_ACのＡＣバアイ
スとＶ_DCのＤＣバイアスが重畳して印加される。Ｖ_DCと
Ｖ_H、トナーの帯電は同極性であるため、Ｖ_ACによって
キャリアから離脱するきっかけを与えられたトナーはＶ
_DCより電位の高いＶ_Hの部分には付着せず、Ｖ_DCより電
位の低いＶ_L部分に付着し顕像化（反転現像）が行われ
る。

【００１２】１色目の顕像化が終った後２色目の画像形
成行程にはいり、再びスコロトロン帯電器１２による一
様帯電が行われ、２色目の画像データによる潜像が像露
光手段１３によって形成される。このとき１色目の画像
形成行程で行われたＰＣＬ１１による除電は、１色目の
画像部に付着したトナーがまわりの電位の急激な低下に
より飛び散るため行わない。

【００１３】再び感光体ドラム１０周面の全面に亘って
Ｖ_Hの電位となった感光体のうち、１色目の画像のない
部分に対しては１色目と同様の潜像がつくられ現像が行
われるが、１色目の画像がある部分に対し再び現像を行
う部分では、１色目の付着したトナーにより遮光とトナ
ー自身のもつ電荷によってＶ_M′の潜像が形成され、Ｖ
_DCとＶ_M′の電位差に応じた現像が行われる。この１色
目と２色目の画像の重なりの部分では１色目の現像をＶ
_Lの潜像をつくって行うと、１色目と２色目とのバラン
スが崩れるため、１色目の露光量を減らしてＶ_H＞Ｖ_M＞
Ｖ_Lとなる中間電位とすることもある。

【００１４】３色目、４色目についても２色目と同様の
画像形成行程が行われ、感光体ドラム１０周面上には４
色の顕像が形成される。

【００１５】一方給紙カセット１５より半月ローラ１６
を介して搬出された記録紙Ｐは一旦停止し、転写のタイ
ミングの整った時点で給紙ローラ１７の回転作動により
転写域へと給紙される。

【００１６】転写域においては転写のタイミングに同期
して感光体ドラム１０の周面に転写ベルト１８が圧接さ
れ、給紙された記録紙Ｐを挟着して転写極１９の放電に
より多色像が一括して転写される。

【００１７】次いで記録紙Ｐはローラ１８Ａを巻回する
ベルトの急な搬送方向の転換により転写ベルト１８の周
面により分離して定着装置２０に搬送され、熱ローラ２
０１と圧着ローラ２０２の加熱、加圧によってトナーを
溶着したのち排紙ローラ２１を介して装置外部に排出さ
れる。なお前記の転写ベルト１８は記録紙Ｐの通過後ロ
ーラ１８Ａを支点として時計方向に回動して感光体ドラ
ム１０の周面より退避離間して次なるトナー像の形成に
備える。

【００１８】一方記録紙Ｐを分離した感光体ドラム１０
は、クリーニング装置２２のブレード２２１の圧接によ
り残留トナーを除去・清掃し、再びＰＣＬ１１による除
電と帯電器１２による帯電を受けて次なる画像形成のプ
ロセスに入る。なお前記のブレード２２１は感光体面の
クリーニング後直ちに移動して感光体ドラム１０の周面
より退避する。

【００１９】前記の定着装置２０は、図２に示す如く定
着部３０とその搬送上流側に位置する予備加熱部４０と
から構成されていて、それ等を定着容器２０Ａに収めて
一体とした上で装置内に内蔵される。

【００２０】前記の定着部３０は、ヒータを内蔵する熱
ローラ２０１とこれに圧着する圧着ローラ２０２とから
成り、時計方向へと駆動回転される前記の熱ローラ２０
１と従動回転する前記の圧着ローラ２０２とによって記
録紙Ｐを感光体ドラム１０の周速と等しい速度で挟着搬
送しつつ加熱することによってトナーを溶着し、搬送ロ
ーラ２０Ｂを介して容器２０Ａの外部に搬送する。

【００２１】前記の熱ローラ２０１は摺接するクリーニ
ングパッド３１によってその外周面が常に清浄に保た
れ、さらにオイル塗布ローラ３２によって適量のシリコ
ンオイル等が塗布されてトナーの熱ローラ２０１への溶
着が防止される。さらに前記の熱ローラ２０１と圧着ロ
ーラ２０２にはそれぞれ分離爪３３および３４が当接さ
れて記録紙Ｐのローラへの巻き付きが防止される。

【００２２】一方前記の予備加熱部４０は、加熱部材と
して設けた平面状のサーマルヒータ４１とその周囲を循
環して搬送されるベルト部材４２とから構成されてい
て、前記ベルト部材４２は駆動ローラ４３と従動ローラ
４４との間に張架されて駆動ローラ４３の動力により感
光体ドラム１０の周速と等しい速度で反時計方向へと回
動することにより、トナー像の転写を受けた記録紙Ｐを
載置して前記の定着部３０に搬送する間に前記のサーマ
ルヒータ４１の熱量によって予め所定の温度に迄予備加
熱される。

【００２３】前記のベルト部材４２には、熱容量が小さ
くかつ耐熱性と熱伝導性の良好な材料として例えば内周
面に導電層を設け、外周面にテフロンコートを施した電
気的に高抵抗（導電性フィラーを混入して１０⁸〜¹¹Ω
・ｃｍに調整したもの）の厚さが３０μｍないし２００
μｍのポリイミドフィルムが使用される。なお導電層は
アースされている。さらに記録紙Ｐの進入部と搬出部に
はそれぞれコロナ帯電極４５とコロナ除電極４６が設置
され、転写ベルト１８から分離した記録紙Ｐはコロナ帯
電極４５によって帯電し、静電的にベルト部材４２に密
着した状態でサーマルヒータ４１部分を通過し、予備加
熱されたのちコロナ除電極４６によって除電され、ベル
ト部材４２から分離して定着部３０へ搬送される。

【００２４】前記の定着装置２０によるトナー像の定着
作用は次のようにして行われる。

【００２５】前記の定着部３０の熱ローラ２０１は、画
像形成装置の電源入力により駆動回転され、同時に内蔵
するヒータがＯＮになって加熱されウォーミングアップ
状態とされる。

【００２６】前記の熱ローラ２０１はその近傍に設けた
温度センサにより検知した周面温度がトナーの溶融温度
（１９０℃ないし２００℃）に達した時点でウォーミン
グアップを終了し、画像形成の開始を可能とすると共に
ヒータのＯＮ・ＯＦＦ制御を継続して周面温度を定着を
可能とする一定温度に保った制御状態に置かれる。

【００２７】一方前記の予備加熱部４０のベルト部材４
２は、記録紙Ｐに対するトナー像の転写開始のタイミン
グもしくは記録紙Ｐの搬送検出により回動を開始され、
同時にサーマルヒータ４１により加熱制御される。

【００２８】前記のベルト部材４２は、サーマルヒータ
４１のＯＮによりサーマルヒータ４１からの発熱により
短時間内にヒータに面する周面部分が少なくとも１００
℃以上に加熱され、周面温度がトナーの軟化点に達する
以前に温度センサＳの検知信号によってサーマルヒータ
４１をＯＦＦにする制御を行い、１００℃以上軟化点以
下の範囲内の一定の周面温度が維持される。

【００２９】トナー像の転写を受けた記録紙Ｐが図２に
示す如く矢示Ａ方向より定着装置２０内に搬入される
と、予備加熱部４０の進入部に設けた前記のコロナ帯電
極４５が放電作用を開始して記録紙Ｐをトナーと同極性
に帯電し、それによってベルト部材４２は記録紙Ｐを静
電的に密着して搬送する。これにより、記録紙Ｐへの熱
伝導を良好に保つ。

【００３０】記録紙Ｐは搬送中サーマルヒータ４１によ
るベルト部材４２を介した熱伝達により記録紙中の水分
は気化熱を吸収して蒸発し、トナー像を変形しない限度
に迄軟化されたあと、搬出部のコロナ除電極４６の交流
放電により除電されて、ベルト部材４２より分離して前
記の定着部３０へと搬送される。

【００３１】前記の記録紙Ｐは、定着部３０に搬送され
ると前記の熱ローラ２０１と圧着ローラ２０２によって
挟着搬送され、同時に熱ローラ２０１の熱量によりトナ
ーを溶融して定着し、排出ローラ２０Ｂを介して矢示Ｂ
方向より定着容器２０Ａの外側に排出される。

【００３２】前記の記録紙Ｐは、熱ローラ２０１によっ
て加熱される直前に前記の予備加熱部４０において記録
紙中の水分の多くが蒸発し、予めトナーが軟化点近く迄
に予備加熱されているので定着に要する熱量が少なくて
よく、熱ローラ２０１がトナーを溶融するに要する所定
の溶融温度（１９０℃ないし２００℃）への到達時間や
所定の溶融温度の持続時間が短くて良く、従って熱ロー
ラ２０１は熱容量が小さくても高速で搬送される記録紙
に対して温度低下を起こさず安定した定着が可能とな
り、ウォーミングアップに要する時間の短い小径ローラ
を用いた定着部３０の使用が可能となる。また定着部３
０のローラ部分の熱容量を下げることによって質量が小
さくなり小型の定着器も実現でき、紙の通過によりとら
れる熱量も少ないことから局部的に高温となるのも避け
られてローラ自体の寿命を増大する。

【００３３】定着装置２０に対する動力、電力の供給な
らびに温度管理は図３に示す制御回路によって制御され
るが、予備加熱部４０に関しては規定温度に達する時間
が短いので、前述したようにトナー像転写のタイミング
もしくは記録紙搬送の検知信号に基づいて制御すること
ができるが、定着部３０については規定温度に達する時
間が長くかつ予備加熱部４０に較べて熱容量が大きいの
で、画像形成装置のメインスイッチのＯＮによりあるい
はプリントスタート時に熱ローラ２０１への動力とヒー
タへの電力の供給を開始し、メインスイッチのＯＦＦと
共にあるいはプリント終了時にヒータへの電力の供給を
中断し、機内温度の低下を待って熱ローラ２０１への動
力の供給を停止するよう制御される。

【００３４】記録紙Ｐをベルト部材４２に密着させる手
段に関しては、前記のコロナ帯電極４５に替えて図４に
示すような導電性の帯電ブラシ４５Ａをベルト部材４２
の外周面に摺接させ、１〜２ＫＶの電圧を印加しベルト
面を直接トナーと同極性に帯電させ、帯電したベルト部
材４２に記録紙Ｐを静電的に密着するようにすることも
可能であり、また記録紙Ｐのベルト部材４２からの分離
についても前記のコロナ除電極４６によらず、前記の従
動ローラ４４の外径を小さくすることにより記録紙Ｐの
ベルト部材４２からの分離性を高めることもできる。又
さらに除電電極４５Ｂにより、分離の安定性を高めるこ
ともできる。

【００３５】また記録紙Ｐの予備加熱によって蒸発する
水分を除去する目的から、定着装置２０に排気装置５０
を追設して定着容器２０Ａ内の空気を強制的に画像形成
装置の外部に排気できるようにすることが望ましい。

【００３６】

【発明の効果】本発明により圧着熱定着方式の定着装置
に、小型で熱容量の比較的小さい熱ローラの使用が可能
となり、その結果コンパクトでウォーミングアップ時間
が短くかつ耐用期間も長い実用性に優れた定着機能を備
える画像形成装置が提供されることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラー画像形成装置の断面構成図。

【図２】定着装置の断面構成図。

【図３】定着装置の制御回路図。

【図４】定着装置の要部図。

【符号の説明】

１０感光体ドラム１２帯電器１３像露光手段１４現像器１５給紙カセット１７給紙ローラ１８転写ベルト１９転写極２０定着装置２０Ａ定着容器３０定着部４０予備加熱部４１サーマルヒータ４２ベルト部材４３駆動ローラ４５コロナ帯電極４６コロナ除電極５０排気装置Ｐ記録紙Ｓ温度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体上にトナー像を形成し、該トナ
ー像を転写材上に転写し、該転写材を定着部において加
熱して定着する画像形成装置において、前記定着部は予
備加熱部を備え、前記予備加熱部は加熱部材と該加熱部
材の周囲を回動するベルト部材とから構成されていて、
前記ベルト部材は転写材を密着させて搬送後、分離して
前記定着部に給送することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記予備加熱部は、転写材を帯電するこ
とによって前記ベルト部材に密着させることを特徴とす
る請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記予備加熱部は、前記ベルト部材を帯
電することによって転写材を密着させることを特徴とす
る請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記予備加熱部は、規定温度がトナーの
軟化点以下の温度に設定されることを特徴とする請求項
１記載の画像形成装置。
【請求項５】前記予備加熱部は、規定温度が１００℃
以上の温度に設定されることを特徴とする請求項１記載
の画像形成装置。
【請求項６】前記規定温度に達する迄の加熱時間は、
前記予備加熱部が前記定着部における加熱時間より短く
設定されていることを特徴とする請求項１記載の画像形
成装置。
【請求項７】前記予備加熱部は、転写部材の搬送タイ
ミングに応じて加熱制御されることを特徴とする請求項
１記載の画像形成装置。