JPH04342276A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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】この目的は下記技術手段
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅのいずれか１項によって達成される
。（ａ）内部加熱ローラと剥離ローラを内包する加熱無
端ベルトと該ベルトを介して該内部加熱ローラに圧接す
る加圧ローラとを有し、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
ローラ及び該加熱無端ベルトによって形成される第１の
ニップ領域Ｎ１と該加熱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とを有し、前
記両ローラの軸心を結ぶ直線と前記両ローラから剥離ロ
ーラに向けて走行する該加熱無端ベルトの直線部とのな
す角度の余角αが ５°＜α＜４０° を満たすことを特徴とする定着装置。

【０００６】（ｂ）内部加熱ローラと剥離ローラを内包
する加熱無端ベルトと該ベルトを介して該内部加熱ロー
ラに圧接する加圧ローラとを有し、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加熱無端ベルトによって形成され
る第１のニップ領域Ｎ１と該加熱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とを
有し、前記両ローラの軸心を結ぶ直線と前記両ローラか
ら剥離ローラに向けて走行する該加熱無端ベルトの直線
部とのなす角度の余角αが ５°＜α＜４０° を満たし、且つ、第１のニップ領域Ｎ１へ転写材を進入
させる進入ガイドを有することを特徴とする定着装置。

【０００７】（ｃ）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ａ項
又はｂ項記載の定着装置。

【０００８】（ｄ）前記加熱ローラ及び加圧ローラのい
ずれか一方が表面がゴム質のソフトローラで他方がハー
ドローラであることを特徴とするａ項又はｂ項記載の定
着装置。

【０００９】（ｅ）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ａ項，ｂ項，ｃ項又はｄ項
記載の定着装置。

【００１０】

【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。

【００１１】芯部に３００〜６００Ｗ程度の熱源ヒータ
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。 該テンションローラ２２は該ベルト２５の斜行制御にも
使えるようにしてある。また、前記剥離ローラ２１及び
テンションローラ２２の外径は５〜２０ｍｍであり、本
実施例では１０ｍｍにしてある。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。

【００１２】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が被覆されて外径が４０ｍｍに仕上げられソフ
トローラが形成されお互いに加圧され、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
プ領域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
。また、加圧ローラ３１の芯部のヒーター３４は省かれ
る場合もある。

【００１３】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Ｎ
２の長さは５〜５０ｍｍ、より好ましくは１０〜３５ｍ
ｍにしてある。

【００１４】そして、加熱ローラ１１，加圧ローラ３１
の軸心を結ぶ直線と前記両ローラから剥離ローラ２１に
向けて走行する該加熱無端ベルトの直線部となす角度の
余角αが決めてある。その角度αは５°より大きく４０
°より小さいことが望ましい。

【００１５】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開口孔ルー
バー５７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４
１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。

【００１６】更に、加熱ローラ１１の上方には外径が２
０ｍｍのクリーニングローラ１６と微量オイルローラ１
７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。

【００１７】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。

【００１８】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と開口孔（ルーバー）５７を
有するガイドプレート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。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、ベ
ルト巾は３１０ｍｍ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、剥離ローラ２１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６
２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が架けられた側の加
熱ローラ１１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２
５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６
２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３
９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２
５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】また前記余角αの下限を５°としたのはＮ
１とＮ２がちょうど同じぐらいの長さになるところであ
り、実験結果ではＮ２がＮ１より小さくなるのは好まし
くはなかった。また、上限を４０°と抑えた理由は、そ
れ以上の角度にするとＮ１に対しＮ２が大きくなりすぎ
、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
り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５°＜α＜４０°とすること
により、転写材へのトナー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　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１６，３６・・・クリーニングローラ １７…微量オイルローラ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　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（加熱無端ベルト）　　　　　　
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５７…開口孔（ルー
バー）　　　　　　　　　　　　　　　　　６１・・・
転写材６２・・・トナー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部加熱ローラと剥離ローラを内包する加
   熱無端ベルトと該ベルトを介して該内部加熱ローラに圧
   接する加圧ローラとを有し、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
   圧両ローラ及び加熱無端ベルトによって形成される第１
   のニップ領域Ｎ１と該加熱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とを有し、
   前記両ローラの軸心を結ぶ直線と前記両ローラから剥離
   ローラに向けて走行する該加熱無端ベルトの直線部との
   なす角度の余角αが ５°＜α＜４０° を満たすことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】内部加熱ローラと剥離ローラを内包する加
   熱無端ベルトと該ベルトを介して該内部加熱ローラに圧
   接する加圧ローラとを有し、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
   圧両ローラ及び加熱無端ベルトによって形成される第１
   のニップ領域Ｎ１と該加熱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とを有し、
   前記両ローラの軸心を結ぶ直線と前記両ローラから剥離
   ローラに向けて走行する該加熱無端ベルトの直線部との
   なす角度の余角αが ５°＜α＜４０° を満たし、且つ、第１のニップ領域Ｎ１へ転写材を進入
   させる進入ガイドを有することを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】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１又
   は請求項２記載の定着装置。
4. 【請求項４】前記加熱ローラ及び加圧ローラのいずれか
   一方が表面がゴム質のソフトローラで他方がハードロー
   ラであ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。
5. 【請求項５】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，請求項２，請求項３又
   は請求項４記載の定着装置。