JP2992710B2 - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JP2992710B2
JP2992710B2 JP3114745A JP11474591A JP2992710B2 JP 2992710 B2 JP2992710 B2 JP 2992710B2 JP 3114745 A JP3114745 A JP 3114745A JP 11474591 A JP11474591 A JP 11474591A JP 2992710 B2 JP2992710 B2 JP 2992710B2
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roller
toner
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康彦 田中
清明 河本
大本  哲子
哲 羽根田
敏規 山崎
静雄 森田
真和 福地
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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
置のオフセット転写やよごれ転写の防止手段及びカラー
画像に光沢を与える手段に関する。
【0002】
【従来の技術】トナー画像の加熱定着、特にベルトを介
しての定着装置につていは特開昭49-36342号公報におい
て記されているものがあるがベルト掛け加熱ローラに対
して加圧ローラがベルトを介して設けられており、トナ
ー画像を担持した転写材が該加圧ローラとベルトの間に
はさまれて送りこまれて定着がなされるようにしてあ
る。しかし、充分なニップ領域N1が得られず、上部の加
熱ローラからベルトを介しての熱の供給が保証されずト
ナー画像に光沢がでる程にはトナーの溶融がなされない
状況であった。
【0003】また、特開昭61-122665号公報にもベルト
を介して熱定着を行う定着装置が述べられているが、加
圧ローラに対するベルトによる独立の抱き角によるニッ
プ領域N2が充分な長さにならず、従って充分な溶融時間
が得られず転写材に対する加熱が不充分となっている。
そして、結局は転写材の材質とか厚みに定着性が依存し
て不安定な熱定着になってしまうことになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、トナー画像
の熱定着性が転写材の材質や厚さに依存したりすること
なく安定した光沢定着ができ、それでいてオフセット転
写のおきることのない高画質カラートナー画像の得られ
る定着装置を提供することを課題目的にする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は下記する
構成要件により達成することができる。
【0006】(1)加熱ローラ及び剥離ローラを内包す
る無端ベルトと、当該無端ベルトを介して前記加熱ロー
ラに圧接する加圧ローラを有し、トナー像を担持した
転写材を加熱加圧して定着する定着装置において、前記
加熱、加圧両ローラ及び無端ベルトによって形成される
第1のニップ領域N1、前記無端ベルト及び前記加圧ロ
ーラによって形成される第2のニップ領域N2の関係を 1≦N2/N1≦3となした ことを特徴とする定着装置。
【0007】(2)前記第1のニップ領域および第2の
ニップ領域を形成する前記加熱ローラ及び加圧ローラは
表面がゴム質のソフトローラであることを特徴とする
記(1)に記載の定着装置。
【0008】(3)前記第1のニップ領域および第2の
ニップ領域を形成する前記加熱ローラ及び加圧ローラは
熱源を有することを特徴とする前記(1)又は前記
(2)に記載の定着装置。
【0009】
【実施例】本発明の1実施例を図1のニップ域を示す側
面図、図2のその一部拡大図、図3の側断面図、図4の
冷却部の分解斜視図、図5の定着ローラ(上,下)の断
面図、図6のベルトの層構成断面図及び図7のトナーの
粘度温度特性曲線を用いて説明する。
【0010】芯部に熱源ヒーター14を有する加熱ローラ
11、剥離ローラ21及びテンションローラ22を内包するよ
うに無端ベルト25が巻回されている。そして加圧ローラ
31が該ベルト25を介して加熱ローラ11に対して加圧され
ている。また、加圧ローラ31の下流剥離ローラ21までの
間の該ベルト25の上部と下部にそれぞれ空冷装置40,50
が配置されている。
【0011】加熱ローラ11及び加圧ローラ31の表面
には図5に示すように芯金13,33上に合成ゴム層1
2,32が被覆されてソフトローラが形成されお互に加
圧され、つぶされ易くなっており、図1、図2に示すよ
うに角度θ1を挟むニップ域N1を形成している。但
し、ゴム硬度は加熱ローラ11よりも加圧ローラ31の
方が大きい方が好ましい。
【0012】更に、加熱ローラ11に対して、加圧ローラ
31の配置によって無端ベルト25による抱き角θ2が形成
され、無端ベルト25によってニップ領域N2が形成されて
いる。そして、ニップ領域N1の長さは3〜20mm、より好
ましくは3〜10mm、ニップ領域N2の長さは5〜50mm、よ
り好ましくは10〜35mmにしてある。
【0013】また、ニップ比は1≦N2/N1≦3が好まし
い。
【0014】また、トナー62を担持した転写材61は入口
ガイド18にそって加圧ローラ31とベルト25の間にはさま
れて途中下部空冷装置50のファン53を内蔵した空冷ボッ
クス52の上部に設けられたルーバー付きのガイドプレー
ト51と無端ベルト25との間を該ベルト25に密着された状
態で搬送され、剥離ローラ21のところで、該ベルト25か
ら剥離されて上下のガイド23A,23Bの間を進みローラ対
24によって回収される。そして該下部空冷装置50の上方
の無端ベルト25を越える所には、ファン43からダクト41
に送風する上部空冷装置40が設けられている。このよう
に途中転写材61及びトナー62は無端ベルト25の外側及び
内側から冷却されて該ベルト25から剥離回収し易くなっ
ている。
【0015】更に、加熱ローラ11の上方にはクリーニン
グローラ16,17が配設され、加圧ローラ31の下部には同
様にクリーニングローラ36が設けられている。
【0016】また、剥離ローラの近くの戻りベルト部及
びローラ対24から排出される直後のところに除電ブラシ
26,27が設けられている。
【0017】下部空冷装置50の加圧ローラ31に近い部分
には空冷ボックス52とガイドプレート51との間に形成さ
れる隙間56及び上部空冷装置40のダクト41と加熱ローラ
11に近い方の無端ベルト25とその隙間46が小さくとられ
ているため冷却用空気が加熱ローラ11や加圧ローラ31の
方向に噴出して、それ等のローラ表面を冷やして加熱効
率を落としてしまうことのないようにしてある。
【0018】また、加熱ローラ11の表面及び加圧ローラ
31の表面近傍には温度検知センサー19,39がそれぞれ設
けられている。
【0019】そして、無端ベルト25は図6に示すように
ポリイミドの基体28上にシリコンゴムからなる離型層29
を塗布したもので構成され、ポリイミド層の厚さは25〜
75μm、全体厚さは25〜150μmにしてある。
【0020】次に、このように構成された定着装置1の
作用について述べる。
【0021】先ず、図7に示す線状ポリエステル製トナ
ーと一般のポリエステル製トナーの粘度−温度特性曲線
について説明する。
【0022】このグラフは、縦軸に粘度がポアズの単位
の常用対数値で目盛られ、横軸に温度が目盛られてい
る。そして線状ポリエステル製トナーは実線で示され一
般のポリエステル製トナーは鎖線で示されている。両ト
ナーとも100℃近辺で100,000ポアズ程度の高粘度即ちガ
ラス転位状態になっており、100℃を越すと両トナーと
も溶融状態になる。そして最適の溶融状態は粘度が5000
ポアズぐらいのところである。そして、その粘性状態
は、今まで一般的なポリエステル製のトナーでの加熱温
度は150℃に達するにもかかわらず、線状ポリエステル
製のトナーははるかに低い温度の120℃で済んでいる。
【0023】更に、2つの定着ローラによるローラ対だ
けのニップによって熱定着を行っていた従来の定着装置
にくらべて、本発明においては、無端ベルト25を介在さ
せており、それによって剥離までの降温時間が確保でき
るので、溶融温度を今までよりも高い方に拡げて、加熱
領域をはるかに広くとることができる。この加熱領域に
おいては、線状ポリエステル樹脂のような、低温度で溶
融状態の得られるトナーによって未定着画像は十分溶融
する。この溶融状態にあるトナー62と転写材61の粘着力
及び転写材の裏面から当てられる冷却ファン53からのエ
ヤフローにより、転写材61とトナー62は無端ベルト25に
付着したままで搬送されベルト自体の温度低下とエヤフ
ローによる冷却効果により温度を低下させてゆく。
【0024】この領域において十分冷却され粘度が大き
くなりガラス転位状態になったトナー62と転写材61は、
搬送ローラに支持された前記無端ベルト25の端部で該ベ
ルト25から剥離される。このときトナー62は殆んど凝固
したガラス転位状態にあるので、該ベルト25の表面性を
そのまま保持して鏡面に近い光沢のある表面が得られ
る。このようにトナー62は十分溶融した状態になってか
ら凝固するので複数のカラートナーの溶融混合による色
再現性が確保されると共に、OHPなどに定着した場合の
透過性も安定して確保できる。ここで前述のように無端
ベルト25を構成する表面材料は離型剤であるシリコンゴ
ム等の材料であるので離型性とともに離型層自体が弾性
を有するため、トナーへの均一な加熱と加圧が実現でき
るとともにトナー62と無端ベルト25の基体との間のダン
パー的効果もあって、線状ポリエステルトナーのような
比較的低温度において溶融しやすいトナーを用いてもオ
フセットの状態が全く起らないか、起っても極く僅かで
あってクリーニングできる範囲のレベルにとどめること
ができる。
【0025】また、無端ベルト25が架けられた側の定着
ローラ10のベルト搬送路に該当しない外周面に沿って設
けた温度検知手段としてのセンサー19の接触により温度
制御を行うのであるが、見落すことのできない利点とし
て無端ベルト25の表面はセンサー19によって全く傷つけ
られることがない。逆にまた、無端ベルト25の表面での
み該ベルト25とトナー62との接触がありトナーが裏面に
まわりこむことがないので、トナー62がセンサー19に付
着して検知不良になることもない。
【0026】また、無端ベルト25を用いた定着装置の場
合には、上部空冷装置40下部空冷装置50の状態によって
定着部分の温度に影響が出やすいが、圧着する加圧ロー
ラ31につけた温度検知手段としてのセンサー39の読み取
り値を前記センサー19の読み取り値と合わせてヒーター
の加熱を制御することにより、定着部分の温度を安定範
囲に保持することが可能になる。
【0027】さて、ニップの長さN1が必要であるのは、
均一な押圧と溶融をさせるためであり、無端ベルト25の
上側(内側)から加熱すると、トナー62と無端ベルト25
との界面での溶融が保証される。ただし過度の加熱をす
るとトナー62が広がってトナー像が乱れる。そして冷却
も難しくなる。
【0028】次にニップの長さN2が必要であるのは、転
写材61を充分加熱してトナー62を溶融させて転写材61に
充分しみこませて定着性を向上させる役目をしているか
らと思われる。
【0029】そして、トナー側の加熱は比較的最小限の
短時間で行い、画質低下を抑止し、従ってニップ部の大
きな加圧は必要でなく、トナー62が溶ければよいのであ
り、無端ベルト25の基体側はゆっくり加熱して充分なト
ナー接着を得ることが重要である。
【0030】またニップ比N2/N1の上限を3と抑えた理
由は、N2が大きくなりすぎると、やはり、トナー像が溶
け過ぎ品質低下を引き起こす。また、N2/N1が大きくな
りすぎると転写材61の入口側と出口側の角度が大きくな
りすぎる。更に、転写材61の冷却領域を充分とるために
はN2/N1はあまり大きくはとれない。あまり大きくする
ことは装置の小型化の阻害にも通じるものである。そし
て、記録材の種類によっては、カールやしわの発生がN2
/N1が大きくなるにつれて著しくなる。
【0031】更に、N2をあまり大きくしすぎると駆動ト
ルクが大きくなるので避けることが望ましい。
【0032】以上のように1≦N2/N1≦3とすることに
より、転写材61へのトナー62の充分なしみこみと充分な
光沢をもった定着が安定して達成できるようになり、ト
ナーの充分な溶融と光沢が得られるにもかかわらず、無
端ベルトへのトナーのオフセット転写はなくなり、その
オフセット転写に基づく後続の転写紙に表面汚れをもた
らすようなことも実用上皆無の状態にすることができ
た。そして高品位の画像定着が安定して達成できるよう
になった。また、加圧ローラ31は中心部にヒーター34を
設けて加熱してもよいし、ヒーター34を省いたものとし
てもよい。いずれにしても、前記表面温度検知センサー
39の情報により加熱量を加減してコントロールするよう
にすればよい。
【0033】
【発明の効果】本発明の定着装置によりオフセット汚れ
転写がなく、光沢をもったにじみのない高画質の画像転
写、特にカラー画像転写が転写材の材質や厚さに依存す
ることなく安定して達成でき、しかも定着装置をコンパ
クトで低コストなものにすることが実現できた。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明におけるニップ領域を示す側面図。図2は
その一部拡大図。図3は本発明の1実施例の側断面図。
図4は本実施例の冷却部の分解斜視図。図5は加熱ロー
ラ又は加圧ローラの断面図。図6は無端ベルトの層構成
断面図。図7はトナーの粘度・温度特性曲線。
【符号の説明】
1・・・定着装置 11・・・加熱ロ
ーラ 14,34・・・ヒーター 16,17,36・・・ク
リーニングローラ 18・・・入口ガイド 19,39・・・温度
検知センサー 21・・・剥離ローラ 22・・・テンシ
ョンローラ 23A,23B・・・上下ガイド 24・・・排出ロ
ーラ対 25・・・無端ベルト 26,27・・・除
電ブラシ 31・・・加圧ローラ 40,50・・・空冷
装置 41・・・ダクト 43・・・ファン 46,56・・・隙間 51・・・ガイドプレ
ート 52・・・空冷ボックス 53・・・ファン 61・・・転写材 62・・・トナー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 森田 静雄 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 福地 真和 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株 式会社内 審査官 一宮 誠 (56)参考文献 特開 昭49−36342(JP,A) 特開 昭64−90477(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 15/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱ローラ及び剥離ローラを内包する無
    端ベルトと、当該無端ベルトを介して前記加熱ローラに
    圧接する加圧ローラを有し、トナー像を担持した転写
    材を加熱加圧して定着する定着装置において、前記加
    熱、加圧両ローラ及び無端ベルトによって形成される第
    1のニップ領域N1、前記無端ベルト及び前記加圧ロー
    ラによって形成される第2のニップ領域N2の関係を 1≦N2/N1≦3となした ことを特徴とする定着装置。
  2. 【請求項2】 前記第1のニップ領域および第2のニッ
    プ領域を形成する前記加熱ローラ及び加圧ローラは表面
    がゴム質のソフトローラであることを特徴とする請求項
    記載の定着装置。
  3. 【請求項3】 前記第1のニップ領域および第2のニッ
    プ領域を形成する前記加熱ローラ及び加圧ローラは熱源
    を有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載
    の定着装置。
JP3114745A 1991-02-28 1991-05-20 定着装置 Expired - Lifetime JP2992710B2 (ja)

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US6795681B2 (en) * 2001-10-26 2004-09-21 Konica Corporation Fixing device controlling method, fixing device, and image forming apparatus for forming fixed images of desired glossiness

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