JPH04366874A - 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を行う定
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
いては、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ＯＨ
Ｐ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自体の透過性を著るしく低下させたりする
。この問題のため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が優
れた定着装置を提供し、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達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、前記ベルト状部材の両面
にベルト冷却手段を設け、該冷却手段により前記ベルト
状部材の裏面側の温度（Ｔ１）が転写材側の温度（Ｔ２
）より低い温度に設定される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の外周面に圧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】また、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
等しい外径寸法を有し、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Ｆ
２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において加熱ベルト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のおそれのない
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第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。

【００２４】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。

【００２５】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は何れも停止状態（Ｏ
ＦＦ）にあり従って加圧ローラ５の圧着作用も解除（Ｏ
ＦＦ）されている。

【００２６】「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。

【００２７】「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作用が実行
される。

【００２８】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。

【００２９】本発明の定着装置においては、転写材上の
トナー像を加熱ベルト１と加圧ローラ５の挟着によって
溶融状態としたのち、加熱ベルト１とトナー像との界面
温度を転写材自体の温度より先行して低下して温度差を
設けることにより、トナー像の表層部材を固化すると同
時に転写材に対するトナー像の親和力を組持して分離の
際のオフセットを防止するようにしている。

【００３０】すなわち前記のファンＦ２はファンＦ１よ
り転写材の搬送上流側の加熱ローラ２に近接した位置に
配置されると共に必要によってはファンＦ１より大きな
風量を有するものが使用される。

【００３１】図４は前記のファンＦ１およびＦ２の冷却
作用によって変化する温度Ｔ２で示される転写材側の温
度曲線Ｃ２と温度Ｔ１で示される加熱ベルト１裏面の温
度曲線Ｃ１との関係の一例を示したものである。

【００３２】図に示すようにトナー像は溶融状態とされ
たあと、転写材自体の温度より低い温度の加熱ベルト１
によりその表層部が速やかに冷却されて固化されるため
加熱ベルト１に密着して搬送されたのち分離部において
容易に分離される。

【００３３】一方転写材自体はベルト面より分離する迄
の間、加熱ベルト１の界面温度より高い温度に保たれて
いるのでトナー像に対する親和力を維持し、その結果分
離に際してオフセットを生ずることなく光沢の豊かな画
像として定着される。

【００３４】なお実験によれば加熱ベルト１の裏面側の
温度Ｔ１と転写材側の温度Ｔ２との差は５℃以内で充分
であって、それによって特に密度の大きい画像を転写し
た転写材でもオフセットを生ぜずして分離出来ることが
確認されている。

【００３５】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。

【００３６】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けられていて、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
１６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２
０により第１ミラー１５、第２ミラー１６、第３ミラー
１７を経てカラーＣＣＤ２３の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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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Ｂ
Ｋ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。

【００４０】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
部の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５
５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
３０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、直流或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、黒色
（ＢＫ）トナー像が重ね合せて形成される。原稿Ｄがモ
ノクロ画像の場合は、現像器３６ＢＫ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。

【００４１】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。

【００４２】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は回転を続け、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
３９により回収清掃されて、次回のコピーに待機する。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】

【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。

【００４９】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】ベルトと転写材の温度変化を示すグラフである
。

【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 Ｈ１，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 (2)

【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、前記ベルト状部材の両面にベルト冷却手段を設け、
   該冷却手段により前記ベルト状部材の裏面側の温度（Ｔ
   １）が転写材側の温度（Ｔ２）より低い温度に設定され
   ることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】　　前記温度（Ｔ１）と前記温度（Ｔ２）
   との温度差が５℃以内であることを特徴とする請求項１
   の定着装置。