JPH04358188A - 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
置に係わり、特にオフセット転写やよごれ転写が生じる
ことなくカラー画像の光沢不足を解消して定着装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真のトナー像の定着プロセスにお
いて、熱ローラ定着が最も一般的である。そして近年の
カラー画像を扱う電子写真のプロセスにおいては、定着
後の画像の色再現性や画像の光沢性を確保したりＯＨＰ
用転写材を使用時の透過性を確保するためにトナーを十
分溶融させることが要求されている。一般に広く使用さ
れている球状ポリエステルのトナーを用いてその溶融条
件を前述のレベルにすると、高温オフセットの問題から
必須条件として離型剤として低粘度のシリコンオイルを
多量に塗布することが必要になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようにシリコンオ
イルを多量に使用するとシリコンオイルのこぼれの問題
やシリコンオイルの転写材への付着等の問題が発生する
。特にＯＨＰ使用時にはシリコンオイルの転写材への含
浸がないためシリコンオイルによりユーザーの手を汚し
たり、ＯＨＰ自体の透過性を著しく低下させたりする。 この問題のために一般のポリエステルを使用したトナー
即ちワックス系のトナーが採用されているが十分な溶融
状態を得るのがむずかしいのが現状である。また、カラ
ー画像では前述のように定着後の光沢が要求されること
が多く、その場合の手段としては従来技術の範囲では、
前述のように、多量の離型剤を塗布するか、ワックス系
のトナーを使用する場合には一度定着した画像をオプシ
ョンユニットでもう一度定着させることが行われている
。

【０００４】本発明はこのような定着の問題点を解決し
て、シリコンオイルなどの離型剤を全く使用しないか、
使用してもわずかの使用で定着後の画像においてトナー
の溶融が十分確保されトナー溶融における色再現性に優
れた定着を提供し、更に、カラー画像で要求されるよう
な光沢性のよい画像ができ、特にＯＨＰ使用時の透過性
、色再現性に優れた定着を逹成させることを目的とする
。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、移動するベ
ルト状部材による加熱・冷却により転写材上のトナー像
を固着する定着装置において、前記ベルト状部材に対し
転写材を挟着・搬送する圧着用ローラ部材を設け、該圧
着用ローラ部材を前記ベルト状部材に対し離間可能とし
たことを特徴とする定着装置によって達成される。

【０００６】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図５に示す。

【０００７】図１は本発明による定着装置を示したもの
で、該定着装置は独立した容器に収めてユニット化した
状態で画像形成装置本体内に組込まれ、装置本体側の駆
動部および電源部に接続して作動される。

【０００８】図１において１は移動する定着用のベルト
状部材たる加熱ベルトであって加熱用ローラ部材たる加
熱ローラ２と分離ローラ３との間にテンションローラ４
の付勢によって張架状態とされ、前記加熱ローラ２の駆
動回転により時計方向に循環して搬送される。

【０００９】５は、加熱ローラ２を巻回する前記加熱ベ
ルト１の外周面に左接するローラ部材すなわち加圧ロー
ラで、反時計方向に従動もしくは加熱ローラ２と等速で
駆動回転され加熱ベルト１との間に転写材を挾着して搬
送する。

【００１０】前記加圧ローラ５は、加熱ローラ２により
高い硬度を備えていて加熱ベルト１を加熱ローラ２側に
押圧して第１のニップ領域Ｎ１を形成し、さらに加熱ロ
ーラ２の直下より角度θだけ加熱ベルト１の搬送下流側
に位置することによって図示の如く加熱ベルト１との間
に第２のニップ領域Ｎ２を形成している。

【００１１】なお、加熱ローラ２と加圧ローラ５の圧接
によって形成される前記の第１のニップ領域Ｎ１と第２
のニップ領域Ｎ２の対応する各周長および角度は図１（
ｂ）に示す如くｌ１，ｌ２およびα１，α２である。

【００１２】前記の加熱ローラ２および加圧ローラ５は
等して外径寸法を有し、それぞれ同じ発熱量のヒータＨ
１およびＨ２を内蔵するものであるが、外周面の温度は
それぞれの温度センサＳ１およびＳ２の温度検出によっ
て制御し管理される。

【００１３】またＦ１およびＦ２は加熱ベルトの搬送面
の表裏側に配設した冷却手段たるクロスフロー型ファン
（以下単にファンと称す）であって、それぞれダクト７
Ａおよび７Ｂを介して装置外部より吸入した空気を、フ
ァンＦ１については搬送ガイド板６の開口する複数個の
スリット穴６Ａを経て直接転写材の下面に、一方ファン
Ｆ２については加熱ベルト１の裏面に吹付けて間接的に
転写材の上面を冷却するようになっている。

【００１４】さらに加熱ローラ２を巻回する加熱ベルト
１と加圧ローラ５の各外周面には付着するトナーを清掃
するそれぞれのクリーニングローラ１Ａおよび５Ａが、
また加熱ベルト１にはさらにトナーの付着を防止するた
めのオイル含浸ローラ１Ｂが圧接されている。

【００１５】前記定着装置による転写材による転写材上
のトナー像の定着作用について説明する。

【００１６】上面にトナー像を転写した転写材が矢示Ａ
方向から装置内に搬送されるとその先方向部が搬入ガイ
ド板８Ａを経て前記加熱ベルト１と加圧ローラ５に挾着
されて搬送される。

【００１７】その際転写材は加熱ベルト１と加圧ローラ
５とにより上面と下面から同時に加熱されてトナーが溶
融状態とされる。

【００１８】すなわち転写材上のトナーは前述した第１
のニップ領域Ｎ１におてい加熱ベルト１による均一な押
圧と加熱を受けて溶融状態とされるが、加熱が比較的短
時間であるためトナー像の乱れがなく画質の低下が抑止
される。

【００１９】第１のニップ領域Ｎ１の通過後転写材は前
述した第２のニップ領域Ｎ２において背面から加圧ロー
ラ５による加熱を受けるが、比較的長時間にわたって順
次行われるため溶融状態となったトナーが転写材に充分
にしみ込み強固に接着してオフセットおそれのない従っ
て光沢の豊かなトナー画像が得られる。

【００２０】なお、第２のニップ領域Ｎ２を余り大きく
とるとトナーが過度に溶融して画質の低下を招き、また
転写材のカーリングやシワを発生し易くしたり駆動系の
負荷を増すこと等の理由から第１のニップ領域Ｎ１の３
倍程度以下にすることが望ましくある。

【００２１】トナーを溶融状態とされた転写材は搬送ガ
イド板６に沿って搬送される過程で下面を前記ファンＦ
１により、一方上面のトナー像を前記ファンＦ２によっ
て冷却されて半溶融状態から次方に固着状態に転じ分離
ローラ３において加熱ベルト１より分離される。

【００２２】加熱ベルト１より分離した転写材は排紙ガ
イド板８Ｂを経て排紙ローラ９を介し除電ブラシＢＲ２
により除電されて矢示Ｂ方向から装置本体の外部に排出
される。

【００２３】一方転写材を分離した加熱ベルト１は除電
ブラシＢＲ１により除電したのち転写材より転移したト
ナーを前記のクリーニングローラ１Ａによって清掃しさ
らにオイル含浸ローラ１Ｂによりオイルを塗布して続い
て搬入される転写材の定着作用に移る。一方加圧ローラ
５についても加熱ベルト１より転移したトナーを同時に
前記のクリーニングローラ５Ａによって除去清掃される
。なお搬送中に加熱ベルト１が軸方向に移動していわゆ
る斜行状態となった場合には、その両側縁部に配置した
フォトセンサＰＳが加熱ベルト１を検出して前記テンシ
ョンローラ４を傾斜し加熱ベルト１を正常な搬送方向に
自動的に復帰させるようになっている。前記定着装置に
おける定着温度の制御・管理は次の如くして行われる。

【００２４】図２および図３は前記温度センサＳ１とＳ
２による温度制御の回路およびプロセスを示したもので
、装置が「ウォームアップ」の段階ではヒータＨ１およ
びＨ２はＯＮの状態を持続し、ファンＦ１およびＦ２，
加熱ベルト１および加圧ローラ５の圧着作用も解除（Ｏ
ＦＦ）されている。

【００２５】「ウォームアップ」を終了して加熱ローラ
２と加圧ローラ５がそれぞれ所定の周面温度に達し定着
可能の状態すなわち「レディ」の段階になると転写材の
定着温度を一定に維持するためヒータＨ１およびＨ２は
ＯＮ／ＯＦＦを繰り返す状態に転じ、同時に加熱ベルト
１と加圧ローラ５がそれぞれ搬送、回転を開始する。

【００２６】「レディ」の段階で画像形成装置において
「プリント」が行われると加圧ローラ５が圧着状態（Ｏ
Ｎ），ファンＦ１およびＦ２が回転状態（ＯＮ）となっ
て搬入される転写材の搬送とトナー像の定着した定着作
用が実行される。

【００２７】定着を終えた転写材の排出から後続する転
写材の搬入迄の間すなわち「プリントインターバル」の
段階ではファンＦ１およびはＦ２の回転は停止（ＯＦＦ
）されて加熱ベルト１の無用の冷却が中断される。

【００２８】前述した加圧ローラ５の加熱ベルト１に対
する圧着作動と圧着の解除作動すなわち加熱ベルト１よ
りの離間作動は次の如くして行われる。

【００２９】図４（Ａ）および（Ｂ）に示す如く前記加
圧ローラ５はその回転軸２Ａが定着装置の両内側面に設
けた一対のクランクレバー５０の間に支持されていて、
各クランクレバー５０を固定して一体とする貫通軸５０
Ａを支点として引張バネ５１により時計方向に回動する
よう付勢されている。

【００３０】また、前記各クランクレバー５０に対向す
る位置に装置本体の制御部によって回転角を制御される
回動軸５２Ａに固定した一対の偏心カム５２が設けられ
ている。

【００３１】前述したように「プリント」が開始される
と前記偏心カム５２は図４（Ａ）に示す角度に回転され
て前記クランクレバー５０より退避し従ってクランクレ
バー５０は時計方向に回動して加圧ローラ５を加熱ベル
ト１に圧接して前述したニップ部と加熱ベルト１との間
の接触角Ｎを形成する。

【００３２】一方「プリント」が実施されていない状態
では前記偏心カム５２は１／２回転して図４（Ｂ）に示
す如く前記クランクレバー５０を押圧して反時計方向に
回動させる。

【００３３】従って、加圧ローラ５は加熱ローラ２に対
しほぼ軸間距離を拡げる方向に移動して加熱ベルト１の
周面より離間し圧着状態を解除する。

【００３４】加圧ローラ５の圧着解除によって生じた加
熱ベルト１の「たるみ」は、テンションローラ４を支持
するクランクレバー６０が引張バネ６１の付勢により軸
６０Ａを支点として反時計方向に回動する動作により、
自動的に吸収されて、加熱ベルトは適度の張力により正
常な搬送・回転を続ける。

【００３５】その結果加熱ベルト１は定着時以外には無
用の加圧、変形を受けることがなく従って耐久性が向上
し長期にわたって滑面状態を維持して光沢の豊かな画像
を定着することが可能となる。

【００３６】なお、定着装置の搬送下流の位置には転写
材の通過を検知するフォトセンサＰＳ２が設置されてい
て、「プリント」開始後所定時間経過しても前記フォト
センサＰＳ２が転写材を検知出来ない場合にはジャム発
生と見なし定着中にも加圧ローラ５の圧着状態は解除さ
れる。

【００３７】図５は本発明の定着装置を備えるカラー画
像形成装置の一例を示す断面図である。この画像形成装
置は画像読取り系Ａ、レーザ書込み系Ｂ、画像形成部Ｃ
等よりなっている。

【００３８】画像形成装置上部には、透明なガラス板な
どからなる原稿台と、さらに原稿台上に載置した原稿Ｄ
を覆う原稿カバー等からなる原稿載置部１１があり、原
稿台の下方であって、装置本体内には第１ミラーユニッ
ト１２、第２ミラーユニット１３、主レンズ２０、カラ
ーＣＣＤ２３等からなる画像読取り系Ａが設けられてい
る。第１ミラーユニット１２は露光ランプ１４、第１ミ
ラー１５を備え、前記原稿台と平行に、かつ図面左右方
向へ直線移動可能に取り付かれていて、原稿Ｄの全面を
光学走査する。第２ミラーユニット１３は第２ミラー１
６及び第３ミラー１７を一体化して備え、常に所定の光
路長を保つように第１ミラーユニット１２の１／２の速
度で左右同方向に直線移動する。勿論この第２ミラーユ
ニット１３の移動は前記第１ミラーユニット１２と同様
に原稿台に対して平行である。前記露光ランプ１４によ
って照明される原稿台上の原稿Ｄの像は、主レンズ２０
により第１ミラー１５、第２ミラー１６、第３ミラー１
７を経てカラーＣＣＤ２３上へ結像されるようになって
いる。走査が終わると第１ミラーユニット１２及び第２
ミラーユニット１３は元の位置に戻り、次のコピーまで
待機する。

【００３９】前記カラーＣＣＤ２３によって得られた各
色の画像データは画像処理され、画像信号としてレーザ
書込み系Ｂから出力される。

【００４０】画像形成部Ｃは、像形成体である感光体ド
ラム３０の周縁に配設された帯電器３５、像露光部５５
、現像器３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ，３６ＢＫ、転写器３
７、分離器３８、クリーニング装置３９及び感光体ドラ
ム３０の近傍に配設された給紙カセット４０、搬送ベル
ト４４と本発明による定着装置４５からなっている。

【００４１】上記現像器３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ，３６
ＢＫは感光体ドラム３０周縁の最上流部に現像器３６Ｙ
が、最下流部には黒色トナーＢＫを収容した現像器３６
ＢＫが配設されている。 現像器３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ，３６ＢＫに収容される
カラートナー及び黒色トナーＢＫについては周知のもの
が使用されるので説明は省略する。

【００４２】コピー釦の押圧により前述した画像読取り
系Ａ、レーザ書込み系Ｂ及び画像形成部Ｃの各プロセス
が作動してカラーのコピー画像を形成する。即ち、制御
部ＣＰＵの制御によって画像読取り系Ａからの画像信号
が、駆動モータ３１、ポリゴンミラー３２、及び図示し
ない半導体レーザ、ｆθレンズ、補正レンズ等からなる
書込み系Ｂに入力されるとコピー動作を開始する。即ち
、感光体ドラム３０は矢示のように時計方向に回転し、
帯電器３５により一様に電荷を与えられ、像露光部５５
において原稿Ｄの画像に対応したイエロー（Ｙ）像の書
込みがレーザ書込み系Ｂによるレーザビームによって行
われＹ像の静電潜像が形成される。この感光体ドラム３
０上の上記静電的な潜像は、現像器３６ＹによってＹト
ナーによる反転現像が行われ可視のＹトナー像となる。 即ち現像器３６Ｙのマグネットロールを内蔵した現像ス
リーブには、直流域はさらに交流のバイアス電圧が印加
され、顕像手段である２成分現像剤による非接触現像が
行われＹトナー像が形成される。このＹトナー像を形成
した感光体ドラム３０は退避しているクリーニング装置
３９の下を通過し、続いて帯電器３５による帯電とレー
ザ書込み系Ｂによるマゼンタ（Ｍ）像のレーザビーム書
込みが行われ、前記Ｙトナー像の上にマゼンタ（Ｍ）像
の静電潜像が形成される。この潜像はマゼンタのトナー
を収容した現像器３６Ｍによって反転現像されＭトナー
像となる。続いて同様にシアン（Ｃ）トナー像、黒（Ｂ
Ｋ）トナー像が重ね合せて形成される。

【００４３】原稿Ｄがモノクロ画像の場合は、現像器３
６ＢＫのみが作動して黒色トナーＢＫのみのトナー像が
形成される。

【００４４】次に、転写材である転写紙Ｐの収容された
給紙カセット４０より１枚ずつ給紙ローラ４１によって
繰り出された転写紙Ｐは、感光体ドラム３０上の前記ト
ナー像と同期して作動するタイミングローラ４２によっ
て感光体ドラム３０上に送出される。この転写紙Ｐには
、転写器３７の作用により、感光体ドラム３０上のトナ
ー像が転写され、分離器３８によって感光体ドラム３０
上から分離されたのち、トナー像を上向きにした状態で
搬送ベルト４４を経て定着装置４５へ送られる。

【００４５】前記定着装置４５において定着作用を受け
た転写紙Ｐは排紙ローラ４６を介して装置外部に排出さ
れ、一方前記感光体ドラム３０回転を続け、その表面に
転写されずに残留したトナーは、退避を解除されたクリ
ーニングブレード３９Ａ等を有するクリーニング装置３
９により回収清掃されて、次回のコピーに待機する。

【００４６】なお、参考迄に記すと本発明の定着装置は
一例として次に記すような各部材によって構成される。

【００４７】加熱ベルトは２層から成り、その内層には
耐熱性ベースとして厚さ５０ないし７５μｍのポリイミ
ド樹脂が使用され、外層には厚さ５０ないし１００μｍ
の弾性に富みかつ離型性の良い特性をもったシリコンゴ
ムが用いられる。

【００４８】加熱ローラおよび加圧ローラは共に外周部
に耐熱性合成ゴム層として例えば厚さ２ｍｍのシリコン
ゴム層を形成したパイプ状の芯金の中心にそれぞれ４０
０Ｗのヒータを内蔵したものが使用され、特に加圧ロー
ラに関してはゴム層の上をさらに厚さ５０μｍのフッ素
チューブをもって被ったものが使用される。

【００４９】また加熱ベルトおよび加圧ローラに設けら
れる各クリーニングローラとしてはシリコンゴムあるい
はウレタンゴムの発泡スポンジローラが用いられる。

【００５０】さらに定着装置における転写材の搬送距離
すなわち加圧ローラから分離ローラまでの間の距離とし
ては１２ないし１５ｃｍの範囲に設定される。

【００５１】

【発明の効果】本発明により、シリコンオイル等の離型
剤を全く使用しないか使用しても極く僅かの使用によっ
て該オイルの転写（オフセット）の問題が発生すること
なく低温溶融型のトナーを使用することにより該トナー
を十分溶融して透過性及び色再現性に優れた定着画像が
得られるようになった。

【００５２】そしてこのときの転写材はシリコンオイル
等により汚されることはない。また、カラー画像におい
て要求される光沢画像も十分なレベルのものが得られる
ようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の定着装置の断面構成図で、（
ｂ）は要部拡大説明図である。

【図２】前記装置における加熱温度の制御回路図である
。

【図３】前記装置における各部材の作動状況を示した説
明図である。

【図４】前記装置の（Ａ）作動、（Ｂ）不作動を示す断
面図である。

【図５】本発明の定着装置を備えるカラー画像形成装置
の断面構成図である。

【符号の説明】

１…加熱ベルト　　　　　　　　　　　　　　　　１Ａ
…クリーニングローラ １Ｂ…オイル含浸ローラ　　　　　　　　２…加熱ロー
ラ３…分離ローラ　　　　　　　　　　　　　　　　４
…テンションローラ５…加圧ローラ　　　　　　　　　
　　　　　　　６…搬送ガイド板６Ａ…スリット穴　　
　　　　　　　　　　　　７Ａ，７Ｂ…ダクト８Ａ…搬
入ガイド板　　　　　　　　　　　　８Ｂ…排紙ガイド
板９…排紙ローラ　　　　　　　　　　　　　　　　Ｈ
１，Ｈ２…ヒータＳ１，Ｓ２…温度センサ　　　　　　
　　Ｆ１，Ｆ２…ファンＢＲ１，ＢＲ２…除電ブラシ　
　　　　ＰＳ…フォトセンサ４５…定着装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　移動するベルト状部材による加熱・冷
   却により転写材上のトナー像を固着する定着装置におい
   て、前記ベルト状部材に対し転写材と挟着・搬送する圧
   着用ローラ部材を設け、該圧着用ローラ部材を前記ベル
   ト状部材に対して離間可能としたことを特徴とする定着
   装置。
2. 【請求項２】　　前記圧着用ローラ部材の前記ベルト状
   部材に対する離間作動は、転写材の非定着時およびジャ
   ム発生時に行われることを特徴とする請求項１の定着装
   置。
3. 【請求項３】　　前記圧着用ローラ部材の前記ベルト状
   部材に対する離間作動の方向は、前記ベルト状部材を駆
   動する加熱用ローラ部材と前記圧着用ローラ部材との軸
   間距離を拡げる方向であることを特徴とする請求項１又
   は請求項２の定着装置。