JP2001100586A

JP2001100586A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001100586A
Application number: JP27990299A
Authority: JP
Inventors: Nobukazu Adachi; 信和安達; Yasumasa Otsuka; 康正大塚; Toshihiko Ochiai; 俊彦落合; Kenji Karashima; 賢司辛島; Masato Yoshioka; 真人吉岡; Takeshi Niimura; 健新村; Seietsu Miura; 誠悦三浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-13
Also published as: US6366745B1

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーをクリーニングするクリーニング部材
などを備えることなく、加圧ローラ表面のトナー固着を
防止することができる、高品質の画像形成装置を提供す
る。【解決手段】加圧ローラ１０５の記録材８当接面に対
する速度Ｖｒは、転写ニップ部Ｎ１による記録材８の搬
送速度Ｖｐより大きく設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、未定着のトナーを
記録材に定着するための加熱定着装置を備えた電子写真
方式のプリンタや複写機などの画像形成装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の画像形成装置として、た
とえば、レーザービームプリンタや複写機は感光ドラム
等の像担持体に担持されたトナー像を転写工程により紙
等の記録材に転写し定着工程で永久画像として記録材に
定着するのが一般的である。

【０００３】この定着工程はトナー画像を加熱溶融して
記録材に定着させる加熱装置が用いられており、所定の
温度に維持された加熱ローラと弾性層を有した前記加熱
ローラに圧接する加圧ローラにて記録材を挟持搬送し、
未定着のトナーを記録材上に定着する。

【０００４】一方、最近ではこのような方式に代わっ
て、電源投入から短時間で温度を上げることが可能なフ
ィルム定着装置、特開昭６３−３１３１８２，特開平２
−１５７８７８に示されるような定着装置が提案されて
いる。

【０００５】図４にこのような定着装置の一例を示す。
この装置は、固定された加熱体２０２と、加熱体２０２
に対向圧接しつつ搬送される耐熱フィルム２０１（以下
定着フィルム）と、定着フィルム２０１と圧接する加圧
ローラ２０５等で記録材を加熱圧接することで記録材上
の未定着のトナー像を記録材に定着させる。

【０００６】ところが、わずかではあるが、一部の未定
着のトナーは記録材に定着せず、フィルム２０１に付着
する。このフィルム２０１上に付着したトナーはフィル
ム２０１から加圧ローラ２０５表面に付着する。

【０００７】加圧ローラ２０５表面はトナーが付着しに
くいようにフッ素樹脂で覆われているので、一度加圧ロ
ーラ２０５表面に付着したトナーは次の記録材が定着ニ
ップ部を通過する際に記録材の裏面に付着することにな
る。したがって、加圧ローラ２０５表面にトナーが堆積
していくことはない。

【０００８】ところで、近年、記録材として使用される
紙に長期保存を目的とした中性紙への移行が進み、その
結果、炭酸カルシウムを填量として使用される紙が増え
てきている。

【０００９】炭酸カルシウムにはトナーが付着しにくい
ことが判っており、そのため、炭酸カルシウム紙を記録
材として通紙していると、上記加圧ローラ２０５上のト
ナーが記録材に付着しにくいため徐々に加圧ローラ２０
５表面にトナーが堆積して行く。この状態で使用を続け
ると、加圧ローラ２０５表面にトナーがこびりつきロー
ラ汚れが発生する。

【００１０】また、タルクを主原料とした紙も増えてき
ている。この紙は紙粉が発生しやすい。紙粉が紙表面に
多く存在してもトナーが付着しにくくなる傾向がある。
したがって、タルク紙を使用していると加圧ローラに付
着したトナーが記録材に戻りにくくなり、やはり加圧ロ
ーラ２０５表面にトナーが堆積し固着する。

【００１１】特に、転写ローラを利用した転写工程で
は、転写効率を上げるために転写ローラの周速を用紙の
搬送速度よりも速く設定することが行われているが、そ
のために記録材の裏側に紙粉が発生しやすくなり、その
結果、記録材裏面に加圧ローラ２０５上のトナーが付着
しにくくなるので、加圧ローラ２０５表面にトナーが更
に堆積しやすい。

【００１２】その対策として、図４に示す様に加圧ロー
ラ２０５表面にクリーニング部材２２０を接触させ、ト
ナーを取り除く様にしているものがあった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、記録材をある程度通紙する
と、汚れがクリーニング部材２２０に堆積し、その汚れ
がクリーニング部材２２０をすり抜け、記録材上に付着
する様になる。そのため、汚れがある程度溜まると、定
期的にクリーニング部材を交換する必要があった。

【００１４】また、もしも交換を忘れると、クリーニン
グ効果が不十分となり、加圧ローラ２０５表面にトナー
が固着し、そのトナーに紙がくっついてしまい、その結
果、加圧ローラに用紙が巻き付くジャムが発生し、場合
によっては、加圧ローラ２０５から記録材を取り除くの
が困難となり修理にいたる場合があった。

【００１５】また、加圧ローラ２０５の表面がクリーニ
ング部材２２０との摺動により傷つくという問題もあっ
た。

【００１６】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、トナ
ーをクリーニングするクリーニング部材などを備えるこ
となく、加圧ローラ表面のトナー固着を防止することが
できる、高品質の画像形成装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、像担持体上に形成された静電潜像
を現像剤により現像して、該像担持体と転写手段との間
の転写ニップ部で記録材を挟持することにより、現像剤
を該記録材に転写する画像形成手段と、加熱される回転
部材と駆動手段により駆動され該回転部材に圧接する加
圧回転体との間の定着ニップ部で、未定着の現像剤が転
写された前記記録材を、その現像剤転写面を加熱される
回転部材側として挟持搬送させることにより、該未定着
の現像剤を定着させる加熱定着手段と、を備え、前記記
録材は前記転写ニップ部と定着ニップ部に同時に挟持搬
送され、前記加圧回転体の記録材当接面は現像剤の付着
しにくい摩擦の小さい部材で構成される画像形成装置に
おいて、前記加圧回転体の記録材当接面に対する速度
は、前記転写ニップ部による記録材の搬送速度より大き
く設定されることを特徴とする。

【００１８】前記加圧回転体は、該加圧回転体に所定以
上の力が加わらないようにするトルクリミッタを介して
駆動手段により駆動されることも好適である。

【００１９】前記加圧回転体の記録材当接面は、フッ素
樹脂により被覆されていることも好適である。

【００２０】前記加熱される回転部材とは、固定された
加熱体に対向圧接しつつ搬送される耐熱フィルムである
ことも好適である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される
装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきもので
あり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣
旨のものではない。

【００２２】（実施の形態１）図１，図２を参照して、
実施の形態１に係る画像形成装置について説明する。図
１は本実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図であ
る。

【００２３】図１において、１は静電潜像担持体として
の感光ドラムで、矢印方向に回転し、帯電装置２によっ
て感光ドラム１は一様に帯電される。

【００２４】３はレーザ発光装置で一様に帯電した感光
ドラム１上にレーザ光照射し、静電潜像を形成する。こ
の静電潜像は現像装置４によって現像剤によりトナー像
として現像され、転写手段としての転写ローラ５によっ
て記録材８に転写される。

【００２５】転写ローラ５は感光ドラム１に圧接して転
写ニップ部Ｎ１で記録材８を搬送するように駆動されて
いるが、感光ドラム１の表面速度をＶｄを１００％とす
ると、その転写ローラの表面速度Ｖｔは１０５％程度に
設定されている。

【００２６】しかし、記録材８は感光ドラム１との密着
が強いので、この感光ドラム１と転写ローラ５によって
搬送される記録材８の搬送速度Ｖｐ（転写ニップ部によ
る記録材の搬送速度）は感光ドラム１の表面速度に近
く、およそ１０１％程度となる。

【００２７】従って、転写ローラ５は記録材８の裏面を
常時摺擦することになる。なお、転写されずに感光ドラ
ム１上に残存したトナー（現像剤）はクリーニングブレ
ード９により掻き取られ、廃トナー容器１１に回収され
る。クリーニングされた感光ドラム１は再度上記工程を
繰り返し画像形成を行う（画像形成手段）。

【００２８】１０は加熱定着手段としての定着装置で未
定着のトナーを記録材８上に永久画像として定着する。
定着装置１０の構成を図２に示す。

【００２９】図２において、１０１は円筒状の（耐熱）
フィルムであり、基層に厚さ４０〜６０ミクロンのポリ
イミドフィルムを用い、その外周面（紙やトナーと接触
する面）に厚さ１０〜２０ミクロン程度のＰＦＡ層を持
つ。

【００３０】１０２は加熱体としてのヒータで記録材８
の搬送方向に直交する方向を長手とする絶縁性のセラミ
ック基板とその表面に長手方向にスクリーン印刷された
抵抗発熱体と、前記セラミック基板の抵抗発熱体反対の
面に温度検知素子１０３（サーミスタ）が配置されたも
のを基本構成とする。

【００３１】１０４はヒータ１０２を保持するためのフ
ィルムガイドで、発熱体を露呈する向きにヒータ１０２
を固定支持している。ヒータ１０２の温度は温度検知素
子１０３の出力に基づき、図示しない温度制御回路にて
ヒータ１０２への通電を制御することで、所定の温度に
保っている。フィルム１０１とヒータ１０２の密着面に
は耐熱グリスが塗布されている。

【００３２】１０５は加圧回転体としての加圧ローラ
で、芯金１０６と耐熱性のシリコンゴム１０７より構成
されている。ローラの直径はφ２０で、シリコンゴム１
０７の表面はトナーの離型性に優れたフッ素樹脂層１０
８によってコートされている。

【００３３】１０９はフィルムガイドの補強板金で、ヒ
ータ１０２を保持するフィルムガイド１０４に約１０ｋ
ｇの荷重を加え、加圧ローラ１０５とニップ部Ｎ２を構
成する。

【００３４】また、フィルム１０１はその内周径が少な
くとも補強ステー１０９を含むフィルムガイド１０４の
周長よりも長くなるように構成されている。

【００３５】更に、加圧ローラ１０５は不図示の駆動手
段としての駆動部より駆動される。加圧ローラ１０５の
記録材当接面に対する表面速度Ｖｒは記録材８の搬送速
度Ｖｐに対し早めに設定されている。

【００３６】本実施の形態では、感光ドラム１の周速Ｖ
ｄに対し１０３％程度で、記録材搬送速度Ｖｐに対して
は約２％ほど速い。転写ローラ５の速度Ｖｔと加圧ロー
ラ１０５の速度Ｖｒの速度関係は特に規定は無く、どち
らが速くても良い。

【００３７】以上の構成において、フィルム１０１と加
圧ローラ１０５の間に記録材８が挿入されると記録材８
は加圧ローラ１０５により搬送され、記録材８がフィル
ム１０１を回転駆動する。

【００３８】記録材８上の未定着のトナーは定着ニップ
部Ｎ２で加熱、加圧され記録紙上に定着される。

【００３９】感光ドラム１と転写ローラ５の転写ニップ
部Ｎ１からフィルム１０１と加圧ローラ１０５の定着ニ
ップ部Ｎ２までの距離は約１５０ｍｍで、Ａ４サイズの
記録材を搬送する時は用紙の約半分が同時に挟持されて
搬送されることになる。

【００４０】このような構成において、記録材８は転写
工程、定着工程を経て画像形成される。記録材８は転写
後、定着ニップ部Ｎ２へ導かれ、転写ニップ部Ｎ１と定
着ニップ部Ｎ２に同時に挟持搬送されることになる。

【００４１】ここで、転写ニップ部Ｎ１における搬送速
度に対し、定着ニップ部Ｎ２の搬送速度は約２％程速く
設定されているので、記録材８は転写〜定着間では定着
ニップ部Ｎ２により引っ張られることになる。

【００４２】加圧ローラ１０５は表面をフッ素樹脂層１
０８でコートされているので、摩擦係数が小さく記録材
８との間でスリップしやすい。従って、定着ニップ部Ｎ
２で記録材８と加圧ローラ１０５の間でスリップが発生
する。

【００４３】従って、記録材８が定着器と転写部に同時
に挟持され搬送されている時の記録材８の搬送速度をＶ
ｐ'とすると、Ｖｐ'は記録材８が定着装置１０によって
引っ張られるのでＶｐより速くなるが、加圧ローラ１０
５の表面と記録材８はスリップするので、Ｖｒよりは遅
くなる。

【００４４】ここで、速度関係を整理すると、Ｖｄ＜Ｖｐ＜Ｖｐ'＜ＶｔＶｐ＜Ｖｐ'＜Ｖｒとなる。

【００４５】その結果、定着フィルムに付着した未定着
のトナー等が加圧ローラ１０５上に付着しても、記録材
８により擦り取られることになる。

【００４６】加圧ローラ１０５の径はφ２０だから、Ａ
４サイズの記録材であれば約１５０ｍｍ程、ＬＴＲサイ
ズの記録材であれば１３０ｍｍ程度、同時に挟持されて
搬送されるので、これらの記録材を通紙すると、加圧ロ
ーラ２周分表面が摺擦されることになる。

【００４７】その結果、加圧ローラ１０５表面にトナー
が固着することを防止できる。擦り取られた紙粉やトナ
ーは紙に付着して排出されるが、それら自体は小さいの
で、記録紙上に排出されても目立たないので実用上は問
題ない。

【００４８】なお、加圧ローラ１０５表面のトナー固着
を防止する条件としては、転写ローラ５と加圧ローラ１
０５が記録材を同時に挟持した状態で、加圧ローラ１０
５が１周分以上記録材を搬送するのが望ましい。

【００４９】また、加圧ローラ１０５表面はＰＦＡとい
ったフッ素製のチューブをかぶせたローラであっても良
い。

【００５０】（実施の形態２）図３には、実施の形態２
が示されている。実施の形態２における基本的な構成は
実施の形態１と同じであるが、図３に示す様に、加圧ロ
ーラ１０５をトルクリミッタ１１０を介して駆動するよ
うに構成した点で異なる。なお、その他の構成および作
用については実施の形態１と同一なので、同一の構成部
分については同一の符号を付して、その説明は省略す
る。

【００５１】１１１は加圧ローラ１０５を駆動するため
のギア類である。

【００５２】加圧ローラ１０５表面のトナー固着防止の
効果としては定着装置１０が記録材８を引っ張れば引っ
張るほど効果は大きい。しかしながら、定着ニップ部Ｎ
２における速度Ｖｒが速ければ速いほど、記録材８の搬
送速度は速くなり、転写部で画像が延びたり画像がぶれ
るといった問題が発生する。

【００５３】また、加圧ローラ１０５はシリコンゴムか
らなっているので、温度が上がると熱膨張する。本実施
の形態の定着装置１０は連続で使用していると加圧ロー
ラ１０５の温度が上がっていき、最終的には径で４％程
度増加する。そのため、記録材８を定着装置１０で引っ
張る割合が増える。

【００５４】そのため、加圧ローラ１０５表面のトナー
固着を防止し、かつ、画像ぶれといった問題を発生しな
いようにするには、転写部の速度Ｖｔと定着部の速度Ｖ
ｒの相対速度差をある範囲に抑える必要がある。

【００５５】ところが、加圧ローラ１０５をトルクリミ
ッタ１１０を介して駆動することで、加圧ローラ１０５
が記録材８を引っ張ろうとしても、トルクリミッタ１１
０が働き、記録材８にある一定以上の力が加わらないよ
うになるので、引っ張りすぎによる画像乱れを防止する
ことが可能となる。

【００５６】たとえば、トルクリミッタ１１０を用いな
い場合は定着装置１０が引っ張り過ぎない様にするた
め、加圧ローラの径をφ２０±０．１ｍｍとしていたの
に対し、トルクリミッタ１１０を用いた場合はφ２０−
０．１＋０．８ｍｍと公差のレンジが０．２ｍｍ→０．
９ｍｍと約４倍のマージンアップが可能となった。

【００５７】同様に、転写ローラ径の公差も大きくする
ことが可能である。

【００５８】なお、本実施の形態の定着装置１０の駆動
トルクは約２ｋｇ程度なので、トルクリミッタ１１０の
作動トルクは３〜４ｋｇ程度に設定してある。

【００５９】以上より、トルクリミッタ１１０を介して
加圧ローラ１０５を駆動することで、転写部速度Ｖｔと
定着部の速度Ｖｒの相対速度を精度良く抑える必要がな
くなり、たとえば、径がある程度ばらついた加圧ローラ
や転写ローラを使用しても、熱膨張による画像乱れを発
生させることなく、加圧ローラ表面にトナーが固着する
ことを防止できる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加圧回転体の記録材当接面に対する速度を転写ニップ部
による記録材の搬送速度より大きく設定することによ
り、加圧回転体と記録材の間で滑りが発生し、記録材が
加圧回転体表面を摺擦して、加圧回転体表面に付着した
現像剤を擦り落とすので、加圧回転体表面に現像剤が固
着するのを防止することができ、高品質の画像形成装置
を提供することが可能となる。

【００６１】また、トルクリミッタを備えることによ
り、加圧回転体の引っ張り過ぎにより発生する画像乱れ
をなくすことができるので、転写・定着間の相対搬送速
度のバラツキによらず、加圧回転体表面に現像剤が固着
するのを防止することができるとともに、画像ブレのな
い安定した画像を得ることが可能となる。

【００６２】さらに、通常の装置動作時に、搬送される
記録材を利用して加圧回転体表面をクリーニングするこ
とができるので、従来のようなクリーニング部材が不要
となり、クリーニング部材の交換作業や交換のための機
構が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略断面図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態１に係る定着装置の概略断
面図である。

【図３】本発明の実施の形態２に係る定着装置のトルク
リミッタの説明図である。

【図４】従来の定着装置の概略断面図である。

【符号の説明】

１感光ドラム２帯電装置３レーザ発光装置４現像装置５転写ローラ８記録材９クリーニングブレード１０定着装置１１廃トナー容器１０１フィルム１０２ヒータ１０３サーミスタ１０４フィルムガイド１０５加圧ローラ１０６芯金１０７シリコンゴム１０８フッ素樹脂層１０９補強ステー１１０トルクリミッタ１１１ギアＮ１転写ニップ部Ｎ２定着ニップ部Ｖｄ感光ドラム１の表面速度Ｖｐ記録材搬送速度Ｖｒ加圧ローラ１０５の表面速度Ｖｔ転写ローラ５の表面速度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者落合俊彦東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者辛島賢司東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者吉岡真人東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者新村健東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者三浦誠悦東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H033 AA09 BA48 BB01 BB28 BB29 BB37 BE03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に形成された静電潜像を現像
剤により現像して、該像担持体と転写手段との間の転写
ニップ部で記録材を挟持することにより、現像剤を該記
録材に転写する画像形成手段と、加熱される回転部材と駆動手段により駆動され該回転部
材に圧接する加圧回転体との間の定着ニップ部で、未定
着の現像剤が転写された前記記録材を、その現像剤転写
面を加熱される回転部材側として挟持搬送させることに
より、該未定着の現像剤を定着させる加熱定着手段と、
を備え、前記記録材は前記転写ニップ部と定着ニップ部に同時に
挟持搬送され、前記加圧回転体の記録材当接面は現像剤の付着しにくい
摩擦の小さい部材で構成される画像形成装置において、前記加圧回転体の記録材当接面に対する速度は、前記転
写ニップ部による記録材の搬送速度より大きく設定され
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記加圧回転体は、該加圧回転体に所定
以上の力が加わらないようにするトルクリミッタを介し
て駆動手段により駆動されることを特徴とする請求項１
に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記加圧回転体の記録材当接面は、フッ
素樹脂により被覆されていることを特徴とする請求項１
または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記加熱される回転部材とは、固定され
た加熱体に対向圧接しつつ搬送される耐熱フィルムであ
ることを特徴とする請求項１，２または３に記載の画像
形成装置。