JPH10240044A

JPH10240044A - 画像定着装置

Info

Publication number: JPH10240044A
Application number: JP4320897A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Otsubo; 一三大坪; Ryoichi Nagamatsu; 良一永末; Takahiro Utsunomiya; 隆広宇津宮; Keiichi Matsuzaki; 圭一松崎; Hiroshi Koishi; 浩小石; Yukinori Hara; 幸範原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1998-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】印字速度が速い場合にも十分な定着性能が得
られる画像定着装置を提供することを目的とする。【解決手段】記録用紙１２を定着ベルト２４の外周面
に当接させるガイドローラ３４をヒートローラ２１より
も下流側にずらして配し、駆動ローラ３０と加圧ローラ
３１の表面硬度差により、定着ベルト２４の平均搬送速
度にニップ部Ｃの搬送速度を合わせ、速度差による画像
ずれを解消し、定着強度、画像品質を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体上に形成さ
れた静電潜像をトナー粒子にて顕像化し記録用紙に転写
させ、熱及び圧力にて定着する画像定着装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】画像定着装置は、電子写真技術を応用し
た複写機、ファクシミリ、レーザプリンタ等の画像形成
装置において、最終的に画像品質を決定する重要なもの
である。以下、図４〜図９を用いて、従来の画像定着装
置について説明する。

【０００３】図４において、１は半導体レーザと、コリ
メータレンズと、回転ミラーと、ｆ―θレンズ等の光源
と、光学系を内蔵したＬＳＵユニットである。２は無端
ベルト状をなし、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）等からなる基材の外周面上に、セレン（Ｓｅ）系感
光体、あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光性受容層
が塗布された感光体であり、駆動ローラ３と従動ローラ
４とに掛けわたされて矢印Ａ方向に回転する。５Ｙ、５
Ｍ、５Ｃ及び５Ｂは、感光体２に対向するように配設さ
れた現像器であり、それぞれイエロー、マゼンタ、シア
ンおよびブラックの各色トナーを収容している。

【０００４】６は無端ベルト状の中間転写体であり、駆
動ローラ７と従動ローラ８とに掛けわたされて矢印Ｂ方
向に回転する。１０は中間転写体６の内面側に配置され
た第一転写ローラであり、この第一転写ローラ１０の押
圧力によって、中間転写体６の表面と感光体２の表面と
が接触している。１１は中間転写体６の表面上に形成さ
れたトナー像を記録用紙１２に転写する第二転写ローラ
であり、記録用紙１２への転写時に中間転写体６と当接
する。１３は記録用紙１２を収納する給紙トレイであ
り、１４は給紙トレイ１３より記録用紙１２をピックア
ップし、適時、第二転写ローラ１１側へ給紙する給紙ロ
ーラである。

【０００５】次に記録用紙１２に転写されたトナー像を
熱と圧力をもって記録用紙に半永久的に固着させる従来
の画像定着装置を説明する。図５において、２１はヒー
トローラであり、アルミなどの高熱伝導性の金属管内に
ヒータ２２を内包している。２３は金属ローラの外周に
シリコンゴムなどの弾性層を有した駆動ローラであり、
駆動源（図示せず）から伝達機構を介して駆動を得てい
る。なお、軽量化のために、中空ローラを芯材とすこと
もある。２４は良熱伝導性の定着ベルトであり、図６に
示すように、ニッケルやステンレス等の金属製薄膜（約
３０〜１００μ）からなるベース２４ａと、ベース２４
ａの外周上に設けられ、離型性が大きく比較的柔らかい
シリコン系のゴムコート層２４ｂとから形成されてい
る。

【０００６】図５に示すように、定着ベルト２４は、ヒ
ートローラ２１と駆動ローラ２３に掛けわたされてお
り、テンションローラ２５によって張力が与えられてい
る。ここで、テンションローラ２５は、定着ベルト２４
に張力を与える機能のみだけでなく、表層にフェルト等
のクリーニング機能材料２６を用いることで、クリーニ
ング機能をも兼ねている。さらに、ローラ内部にシリコ
ンオイル等の離型オイルを内蔵し、オイル塗布量制御層
等をその表面に配することで、離型オイル塗布機能をも
併せ持つことになる。

【０００７】２７は加圧ローラであり、画像定着装置の
用紙搬送の最下流側に位置し、トナー像と記録用紙１２
を押圧する。２８は第二転写ローラ１１側から送られて
きた記録用紙１２を、画像定着装置入口に位置するガイ
ドローラ２９とヒートローラ２１とのニップへ案内する
ガイドである。また、ガイドローラ２９は、定着ベルト
２４の外周上に安定的に未定着トナー画像を担持した記
録用紙１２を当接させる。

【０００８】以上のように構成された従来の画像定着装
置を用いた画像形成装置について、以下その動作を説明
する。印字信号に従いＬＳＵユニット１によって感光体
２上に第一の色（以下イエローとする）の成分に対応す
る潜像が書き込まれる。この潜像をイエローのトナーを
収容した現像器５Ｙによって顕像化する。顕像化された
一色分のトナー画像は、電圧が印加された第一転写ロー
ラ１０によって中間転写体６に転写される。同様にし
て、感光体２の表面上に形成されたマゼンタ、シアン及
びブラックのトナー画像も中間転写体６上に重ねあわせ
るように転写され、中間転写体６の表面上に１つの合成
トナー像が形成される。この後、給紙トレイ１３から給
紙ローラ１４により記録用紙１２が抽出・搬送され、合
成トナー像は電圧が印加された第二転写ローラ１１によ
って記録用紙１２に転写され、画像定着装置へと搬送さ
れる。

【０００９】未定着トナー像を担持した記録用紙１２
は、画像定着装置の入口部で、ガイドローラ２７によ
り、そのトナー面が定着ベルト２４に当接し、搬送され
る。そして、搬送中に定着ベルト２４からの熱を授受
し、未定着トナー像は次第に溶融され、出口部で加圧ロ
ーラ２７と駆動ローラ２３との間で加圧され、トナーは
記録用紙１２の繊維内に進入する。駆動ローラ２３と加
圧ローラ２７とで形成されるニップ部を過ぎると、記録
用紙１２は定着ベルト２４の表面から剥離し、トナーは
記録用紙１２上に半永久的に固着する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像定着装置では、その搬送中に画像ずれが発生するこ
とがわかった。以下にその内容について述べる。この画
像ずれは、記録用紙の搬送方向（副走査方向）に発生す
るもので、例えば、副走査方向の直線が、未定着トナー
画像に対して前方や後方にずれるような現象である。

【００１１】次にモデルを用いて、定着ベルトの搬送速
度を考察する。さて記録用紙１２は、図７（ａ）と
（ｂ）とに示すような２つのニップ部Ａ、Ｃで、それぞ
れＶａ、Ｖｃの速度で搬送されることになり、ヒートロ
ーラ２１と駆動ローラ２３の外径が異なれば、２つの搬
送速度を与えられることになる。ここで、Ｖａは駆動ロ
ーラ巻き付け部での定着ベルト２４外周側周速度および
ニップ部Ａでの記録用紙１２搬送速度、Ｖｂは定着ベル
ト２４の内周側の周速度（巻き付け部以外は外周側も含
む）、Ｖｃはヒートローラ巻き付き部での定着ベルト２
４外周側周速度およびニップ部Ｃでの記録用紙１２の搬
送速度である。

【００１２】図８には、これらの速度Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ
の関係によって生じる、記録用紙１２上の副走査方向の
ずれの挙動を示唆している。Ｖａ＝Ｖｃの場合でもＶｂ
との速度差があれば、副走査方向の画像ずれは発生す
る。これは、定着ベルト２４の内周側と外周側の周速度
差に起因するもので、ニップ部Ａ、Ｃでは、記録用紙１
２は定着ベルト２４の外周側の周速度で搬送が行われる
のに対し、ニップ部Ａ〜ニップ部Ｃ間で定着ベルト２４
の搬送は定着ベルト内周側の周速度で行われるためであ
る。

【００１３】また、加圧／駆動ローラで構成するニップ
部Ａでは、加圧力が大きいために、図９に示すようなモ
デルにより、記録用紙１２の搬送速度が定義される。ニ
ップ荷重Ｆを大きくするとｒｐは減少し、ｒｐ×ω（駆
動ローラ角速度）がＶｂ（ベルトの平均搬送速度）より
小さくなると、記録用紙がベルトに対して遅延し、副走
査方向に画像ずれが生じる原因となる。

【００１４】そこで本発明は、印字速度が速い場合にも
十分な定着性能が得られる画像定着装置を提供すること
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の画像定着装置
は、複数のローラと、これらのローラに掛け渡された無
端状ベルトと、複数のローラのうちの少なくとも１本
に、無端状ベルトを加熱する加熱手段を有し、複数のロ
ーラのうち記録媒体搬送路の下流側のローラを駆動する
ことによって無端状ベルトを搬送し、無端状ベルトを駆
動ローラ側に押圧する加圧ローラを備え、記録媒体に担
持された未定着トナー画像面を無端状ベルト外周面に当
接させながら搬送し、トナー溶融を行う画像定着装置で
あって、記録媒体を無端状ベルト外周面に付勢するため
のガイド手段が記録媒体に当接する箇所を無端状ベルト
が掛け渡され、かつガイド手段に対向するローラが記録
媒体に当接する箇所よりも下流側に配している。

【００１６】

【発明の実施の形態】請求項１の構成によれば、画像定
着装置内の記録媒体搬送の搬送速度は、入口側のローラ
径に依存しないこととなり、設計の自由度が拡大し、よ
り高熱効率のシステムを実現することができるし、画像
定着装置に内において未定着トナー画像を担持した記録
媒体は、終始一定の速度で搬送されるため、速度差によ
る画像の乱れ、ずれ等の発生を防ぐことができる。

【００１７】また、請求項２の構成によれば、よりスム
ーズにガイド可能となる。特にガイドをローラとするこ
とでベルトの長寿命化につながる。

【００１８】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。図１中従来例と同じものにつ
いては同じ符号を付与し、詳細な説明を省略する。

【００１９】（実施の形態１）図１および図２におい
て、２１はヒートローラであり、管内に加熱手段として
のヒータ２２を内包している。２４は定着ベルトであ
り、駆動ローラ３０とヒートローラ２１に掛け渡されて
おり、テンションローラ２５によって張力が与えられて
いる。また、駆動ローラ３０には定着ベルト２４を介し
て加圧ローラ３１が加圧されている。駆動ローラ３０と
加圧ローラ３１は金属ローラの外周にシリコンゴムなど
の耐熱性弾性層を有しており、駆動ローラ３０の表面硬
度は、加圧ローラ３１の表面硬度より軟くなるように、
それぞれの耐熱性弾性層の材質を選択している。

【００２０】３３は第二転写ローラ１１側から送られて
きた記録用紙１２を、定着装置の入口に位置するガイド
ローラ３４とヒートローラ２１とのニップ部へ案内する
ガイドであり、定着ベルト２４の外周上に未定着トナー
画像を担持した記録用紙１２を案内する。なお図１にお
いて、図４に示す従来例と同一要素には同一符号を付し
ている。

【００２１】ここで、ガイドローラ３４は，ヒートロー
ラ２１とベルトの接点Ｃより搬送経路の下流側に配設さ
れ、ばね部材Ｓによって付勢されており、接点Ｃから下
流側へのオフセット量ｅは、ヒートローラ２１の直径の
約１０％〜３０％程度である。表層には、シリコンゴ
ム、シリコン発泡材などの耐熱性弾性層を配している。
また、さらに表層にはフッ素系のコーティング、チュー
ブ材などを配することで、ガイドローラ３４寿命を確保
することも考えられる。３５は定着装置内搬送中に起き
うるジャムを未然に防ぐための搬送ガイドである。

【００２２】以上のように構成された画像形成装置およ
び画像定着装置について、以下にその画像定着方法を中
心に装置動作を説明する。第二転写ローラ１１側から搬
送されてきた未定着トナー像を担持した記録用紙１２
は、画像定着装置の入口部においてガイド３３により、
定着ベルト２４とガイドローラ３４との当接点に案内さ
れる。これによりヒータ２２の発熱でヒートローラ２１
を介して一定温度に制御されている定着ベルト２４の外
周面に未定着トナー面を当接させる。記録用紙１２の先
端が、駆動ローラ３０／加圧ローラ３１のニップ部に突
入するまでは、記録用紙１２は、定着ベルト２４の平均
搬送速度で搬送され、未定着トナーに対して比較的長時
間をかけて加熱溶融する。

【００２３】駆動ローラ３０／加圧ローラ３１のニップ
部での記録用紙１２の搬送について、それぞれのローラ
の表面硬度、ニップ荷重などで、搬送速度が定着ベルト
２４の平均搬送速度と等しくなるように調整しているた
めに、ニップ部への突入後も記録用紙１２の搬送速度は
変化することなく、従来、生じていた画像ずれなどの画
像不良は起こらない。このとき、それぞれのローラの表
面硬度は、駆動ローラ３０＜加圧ローラ３１の関係にな
っており、ニップの断面形状は定着ベルト２４から記録
用紙１２を剥がす方向となっている。

【００２４】このため、ニップを通過した記録用紙１２
は定着ベルト２４から剥離し、トナーを記録用紙１２上
に固着させ、排紙ローラ（図示せず）の方へ搬送される
こととなる。

【００２５】（実施の形態２）図３においてヒートロー
ラ２１、ヒータ２２、定着ベルト２４、テンションロー
ラ２５、２６、駆動ローラ３０、加圧ローラ３１は、前
述のものと同様なので、ここでの説明は省略する。

【００２６】３６は第二転写ローラ１１側から送られて
きた記録用紙１２を、画像定着装置の入口から定着開始
点へ案内するガイドであり、定着ベルト２４の外周上に
未定着トナー画像を担持した記録用紙１２を案内する。

【００２７】ここで、ガイド３６は、ヒートローラ２１
とベルトの接点Ｃより搬送経路の下流側で、ばね部材
Ｓ、もしくは、ばね部材Ｓを介してソレノイド３７など
で定着ベルト２４側に付勢されており、接点Ｃから下流
側へのオフセット量ｅは、ヒートローラ２１の直径の約
１０％〜３０％程度である。

【００２８】その表層には、シリコンゴム、シリコン発
泡材などの耐熱性弾性層を配している。また、さらに表
層には、フッ素系のコーティング、チューブ材などを配
することで、ガイド３６や定着ベルト２４の寿命を確保
することも考えられる。

【００２９】ここで、ガイド３６を軸３８を中心に矢印
ｄ方向に回動可能に取付け、その位置制御をソレノイド
３７で行うことも考えられる。

【００３０】また、非通紙時には、ガイド３６を定着ベ
ルト２４から離し、通紙時には定着ベルト２４へ当接さ
せるような制御を用いることで、ガイド３６や定着ベル
ト２４の摩擦によるダメージを抑制できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、ベルトの搬送速度と記
録用紙の搬送速度との速度差が引き起こす画像不良を解
決でき、高速化に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における画像形成装置の
要部構成図

【図２】本発明の実施の形態１における画像定着装置の
要部構成図

【図３】本発明の実施の形態２における画像定着装置の
要部構成図

【図４】従来の画像定着装置の要部構成図

【図５】従来の画像定着装置の要部構成図

【図６】従来の定着ベルトの断面図

【図７】（ａ）従来の定着ベルトと記録用紙の搬送速度
の速度差の説明図（ｂ）従来の定着ベルトと記録用紙の搬送速度の速度差
の説明図

【図８】従来の速度差による画像ずれ量の説明図

【図９】従来のニップ部での速度差の説明図

【符号の説明】

１２記録用紙２１ヒートローラ２２ヒータ２４定着ベルト２５テンションローラ３０駆動ローラ３１加圧ローラ３４ガイドローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松崎圭一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者小石浩大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者原幸範大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のローラと、これらのローラに掛け渡
された無端状ベルトと、前記複数のローラのうちの少な
くとも１本に、前記無端状ベルトを加熱する加熱手段を
有し、前記複数のローラのうち記録媒体搬送路の下流側
のローラを駆動することによって無端状ベルトを搬送
し、前記無端状ベルトを前記駆動ローラ側に押圧する加
圧ローラを備え、記録媒体に担持された未定着トナー画
像面を前記無端状ベルト外周面に当接させながら搬送
し、トナー溶融を行う画像定着装置であって、前記記録
媒体を前記無端状ベルト外周面に付勢するためのガイド
手段が前記記録媒体に当接する箇所を前記無端状ベルト
が掛け渡され、かつ前記ガイド手段に対向するローラが
前記記録媒体に当接する箇所よりも下流側に配すること
を特徴とする画像定着装置。
【請求項２】前記ガイド手段は、少なくとも表層にはフ
ッ素系樹脂が配されたガイドローラと、このガイドロー
ラを前記無端状ベルト外周面に押圧するばね部材とを有
することを特徴とする請求項１記載の画像定着装置。
【請求項３】前記加圧ローラの表面硬度を前記駆動ロー
ラの表面硬度より硬くして、前記無端状ベルトの平均搬
送速度Ｖｂと前記駆動ローラ、前記加圧ローラで形成す
るニップでの前記記録媒体の搬送速度Ｖａを等しくなる
ように加圧力を設定したことを特徴とする請求項２また
は３記載の画像定着装置。