JPH06230695A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着ローラの耐久性の向上を図ると共に定着
される転写材の種類や透過画像の形成に対する定着待ち
時間の短縮を図る。 【構成】 定着上ローラ72はシャフト72Ａの外周に肉厚
３mm以上を有する弾性体層72Ｂを設けると共にその外周
に離型材層72Ｃを被覆し、この離型材層72Ｃで覆われた
弾性体層72Ｂの硬度をアスカーＣ65°以下に設定する。
定着下ローラ73にはヒータ73Ｂが内蔵され、定着上ロー
ラ72と押接回転しながら該定着上ローラ72を外部から温
める。また定着される転写材の種類や透過画像の形成に
対し定着温度を切り換えて定着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機やプリンタ等の画
像形成装置に設けられる定着装置の定着ローラの耐久性
向上と、定着される転写材の種類や透過画像の形成に応
じた定着手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に複写機等の電子写真式画像形成装
置は原稿を載置するプラテンと、その下方に往復動する
原稿照射ランプと反射ミラー及び固定された投影レンズ
と反射ミラーとで構成される走査光学系と、帯電極によ
って所定の電位がチャージされて回転する感光体ドラム
と、前記走査光学系によって前記感光体ドラム面上に形
成された静電潜像にトナーを付与して現像する現像器
と、該感光体ドラム面の下方に向けて搬送される転写材
である記録用紙面上にトナー画像を転写する転写極と、
分離極及び除電極と、前記記録用紙面上に転写されたト
ナー画像を定着する定着装置と、転写材の排出装置と、
転写したのちの前記感光体面上に残留するトナーや紙粉
などを除去するクリーニング装置とによって構成されて
いる。

【０００３】そして所定の搬送経路に従って間欠的に搬
送される転写材上に所要のトナー画像がつぎつぎに記録
されるようになっている。

【０００４】そして定着装置は例えば内部にヒータを有
し、ゴム等の弾性体層をシャフトの外周に設けると共
に、その表面にシリコンオイルが塗布された定着上ロー
ラと、内部にヒータを有し熱伝導性を良くする為、薄肉
のゴム層とした定着下ローラとが互いに押接回動しなが
ら転写材上のトナー画像を加熱定着するようにしてい
る。

【０００５】そして定着される転写材の種類や透過画像
の形成に応じ、定着温度を高めて定着するようにしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来定着上ローラに設
けられる弾性体層は厚みが１〜２mmの親油性の良いシリ
コンゴムが用いられている。しかしながら、表層がゴム
である為キズが付きやすく、又シリコンゴムの対熱老化
の為、親油性が低下し、１〜２万ページの定着寿命しか
なかった。

【０００７】また、弾性体層を有する定着上ローラにヒ
ータを内蔵せずに定着下ローラ側にヒータを設け、定着
上ローラを外側から温めて定着する場合、例えば厚紙の
転写材や透過画像を形成するときの定着は、定着上ロー
ラの温度をそれぞれ普通紙のときよりも高い温度に温め
る必要があるため所定の温度に上昇するまでの待ち時間
が大変長く、極めて非能率である。

【０００８】本発明はこのような問題点を解決して定着
ローラの耐久性を向上すると共に、定着される転写材の
種類や透過画像の形成に対しても待ち時間の短い効率的
な定着を行うことのできる定着装置の提供を目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的は、下記のａ，
ｂ何れかの手段によって達成される。

【００１０】（ａ）像担持体上に形成されたトナー画像
が転写された転写材を加熱定着する画像形成装置の定着
装置において、軸の周囲に厚さ３mm以上の弾性体層を設
けると共にその外周に離型材層を被覆し、該離型材層で
覆われた前記弾性体層の硬度がアスカーＣ65°以下に設
定した定着上ローラと、内部に熱源を有する金属材の定
着下ローラとを互いに押接回転し定着上ローラ表面を外
部から加熱して、転写材を定着するようにしたことを特
徴とする定着装置。

【００１１】（ｂ）像担持体上に形成されたトナー画像
を転写した転写材を加熱定着する画像形成装置の定着装
置において、軸の周囲に弾性体層を有する定着上ローラ
と、内部に熱源を有する金属材の定着下ローラとが互い
に押接回転する定着ローラを、定着される転写材の種類
と画像の透過性とに応じて、その定着速度を複数の段階
に切り換えて定着するようにしたことを特徴とする定着
装置。

【００１２】

【実施例】本発明の１実施例を図１の定着装置の構成を
示す側断面図と、図２の画像形成装置の構成を示す側断
面図と、図３の画像形成システムを示すブロック図とに
よって説明する。

【００１３】しかし本発明は本実施例に限定されるもの
ではない。

【００１４】本発明の画像形成装置をカラープリンタを
例にして説明する。

【００１５】図２に示すようにカラー画像形成装置１は
レーザ書込み系ユニットＢ、画像形成部Ｃ、および給紙
部Ｄから構成されていて次のプロセスによりカラー画像
が記録されるようになっている。まず本実施例による多
色像の形成は図３の画像形成システムに従って遂行され
る。即ちオリジナル画像を撮像素子が走査するカラー画
像データ入力部（図３（イ））で得られたデータを、画
像データ処理部（図３（ロ））で演算処理して画像デー
タを作成し、これは一旦画像メモリ（図３（ハ））に格
納される。次いで該画像メモリは記録時に取り出されて
記録部（図３（ニ））である例えば図２で示したカラー
画像形成装置１へ入力される。即ち前記プリンタとは別
体の画像読取装置から出力される色信号がレーザ書込み
系ユニットＢに入力されるとこのレーザ書込み系ユニッ
トＢにおいては、半導体レーザ（図示せず）で発生され
たレーザビームは、駆動モータ51により回転されるポリ
ゴンミラー52により回転走査され、fθレンズ53を経て
ミラー54により光路を曲げられて、予め帯電手段たる帯
電器55によって所定の電荷に一様帯電させられた像担持
体である感光体ドラム30の周面上に投射され輝線を形成
する。

【００１６】一方、副走査方向に関して感光体ドラム30
の特定位置に設けられたインデックスをフォトセンサ
（いずれも図示せず）で検出して、この検出信号を基準
にして画像信号による半導体レーザの変調が開始されて
主走査方向が決定される。走査が開始されると主走査方
向に関して、レーザビームがインデックスセンサ（いず
れも図示せず）によって検出され、変調されたレーザビ
ームが感光体ドラム30の周面上を走査する。従って、レ
ーザビームによる主走査と感光体ドラム30の回転による
副走査とにより感光体ドラム30の周面上に第１の色に対
応する潜像が形成される。この潜像は、本実施例では複
数の並列して設けられた現像手段の内、例えばイエロー
（Ｙ）トナー（顕像媒体）が収容された現像器31Ｙによ
り現像されて、感光体ドラム30表面にＹトナー像が形成
される。得られたトナー像は、感光体ドラム30上に保持
されたまま、感光体ドラム30の周面上より離間している
清掃手段たるクリーニング装置59を通過し、引き続き第
２の色のコピーサイクルに入る。

【００１７】すなわち、Ｙトナー像が形成された感光体
ドラム30は、前記帯電器55により再び帯電され、次いで
画像読取装置から出力された第２の色信号が前記書込み
系ユニットＢに入力され、上述した第１の色信号の場合
と同様にして感光体ドラム30の表面への書込みが行なわ
れ、潜像が形成される。潜像は、第２の色として例えば
マゼンタ（Ｍ）トナーを収容した現像器31Ｍによって現
像される。このＭトナー像はすでに形成されている前述
のＹトナー像の現像下に形成される。

【００１８】同様にして、第３の画像信号により形成さ
れた潜像をシアン（Ｃ）トナーを収容した現像器31Ｃで
現像し再帯電後第４の画像信号により形成された潜像を
黒（Ｂ）トナーを収容し現像器31Ｂで現像し、感光体ド
ラム30周面上にＣトナー像およびＢトナー像を重ね合わ
せて、カラートナー像が感光体ドラム30の表面上に形成
される。

【００１９】これら各現像器31Ｙ，31Ｍ，31Ｃ，31Ｂの
スリーブには交流あるいはさらに直流のバイアスが印加
され、基体が接地された感光体ドラム30には非接触で反
転現像（ジャンピング現像）が行われるようになってい
る。なお、現像に関係しない現像器は、現像スリーブの
回転を止め、印加するバイアスをカットするなどして、
感光体ドラム30に形成されたトナー像の損傷を防ぎ、ま
た、不要なトナーを潜像に供給しないようにする。

【００２０】上述の如く感光体ドラム30の周面上に形成
されたカラートナー像は、転写手段として設けられた転
写極56において、前記給紙部Ｄより給紙ベルトにより供
給されタイミングローラにより前記カラートナー像とタ
イミングを合わせた記録媒体たる転写材に転写される。
この転写は、転写極56によってトナーと逆極性の高圧電
源を印加して行う。

【００２１】かくして、カラートナー像が転写された転
写材は、分離極57により感光体ドラム30表面から分離さ
れて、搬送ベルトを介して定着装置70に搬入されてカラ
ートナー像の定着が行われた後、排紙装置80に搬送され
トレー１Ａに排紙される。

【００２２】一方、転写材へカラートナー像の転写、分
離を終えた感光体ドラム30は、さらに時計方向に回転し
て、クリーニング装置59のブレード59Ａを圧接状態とし
て残留したトナーの除去、清掃が行われる。クリーニン
グ終了後は、再びブレード59Ａが感光体ドラム30から離
間して、新たなカラー画像形成のプロセスに入る。

【００２３】このようにして転写材上に所要のカラー画
像が記録される。

【００２４】次に本発明の定着装置70の構成と作用につ
いて説明する。

【００２５】図１に示すように定着装置70はハウジング
を形成する定着本体71とこの定着本体71内に回転可能に
装着される定着上ローラ72及び定着下ローラ73と、定着
上ローラ72の周面左上方に設けられるシリコンオイルパ
ット74と、右上方に設けられる均しローラ75と、転写材
の搬送方向下流側（定着上ローラ72の左側）に定着上ロ
ーラ72と対向して設けられる複数の上分離爪76と、同じ
く下流側に定着下ローラ73に当接して転写材を分離する
下分離爪77とによって構成されている。定着上ローラ72
は例えばＢ４サイズの転写材の幅方向のトナー画像を定
着することのできる長手方向（紙面垂直方向）の寸法を
有し、アルミニウム合金のシャフト72Ａの外側同心に３
mm以上の厚みを有する耐熱性合成シリコンゴムによる外
径が約30mmの弾性体層72Ｂが設けられている。好ましい
弾性体層72Ｂの厚みは５mm前後に設定されている。

【００２６】そして弾性体層72Ｂの表面には厚さ約50μ
の４フッ化エチレン-パーフルオロアルキルビニルエー
テル共重合体（以下ＰＦＡと呼ぶ）の離型材層72Ｃが被
覆され定着を終えた転写材が定着上ローラ72から剥がれ
やすいようにしかつ、キズをつきにくくしている。そし
て前記ＰＦＡが被覆されたＰＦＡの上から測定した弾性
体層72Ｂの硬度はアスカーＣで65°以下であり、好まし
くは56°近傍に設定されている。

【００２７】一方定着下ローラ73も定着上ローラ72と同
じ長手方向の寸法を有する例えば外径30mm肉厚３mmのア
ルミニウム合金の金属素管73Ａで、その中心部には900
Ｗのヒータ73Ｂが設けられている。

【００２８】そして定着上ローラ72と定着下ローラ73と
は互に所定の押圧力で押接され該定着上ローラ72の弾性
体層72Ｂは図に示すように定着下ローラ73との間にニッ
プ幅ｄを形成しこのニップ幅ｄを通過する過程で転写材
のトナー画像を設定された温度と時間とによって定着す
るようにしている。

【００２９】そして定着上ローラ72の周面上方長手方向
全域には図に示すようなシリコンオイルパット74が押接
して設けられ、常時定着上ローラ72の表面にシリコンオ
イルを塗布すると共に、均しローラ75によって均一なシ
リコンオイル層が形成されるようになっていて、定着後
の転写材が定着上ローラ72から剥離しやすくすると共に
定着ローラの耐久性を維持するようにしている。

【００３０】そして図に示すように定着装置70の矢印方
向から搬送される転写材は所定の定着速度と温度とに設
定された各定着上，下ローラ72，73によって定着され隣
接する排紙装置80を経てトレー１Ａ上に排紙される。こ
のように定着上ローラ72をシャフト72Ａに低硬度で厚肉
の弾性体層72Ｂを設けると共に、その外周に離型材層72
Ｃを被覆して内部にヒータを持たない該定着上ローラ72
と、ヒータを内蔵し金属材による定着下ローラ73とを互
いに押接回転しながら定着下ローラ73によって定着上ロ
ーラ72の表面から温めて転写材を定着するようにしてい
る。

【００３１】この構成に達した理由をＯＨＰの透過性の
観点から説明すると、次の様になる。耐久性向上の為、
弾性体層72Ｂの表層をＰＦＡ被覆する事により、対熱老
化を防止し、又キズが付きにくくなった。しかし従来技
術による薄肉のゴム層による定着上ローラ72のままで
は、ＯＨＰの透過性が充分得られない為、先に説明した
様に、３mm以上の肉厚、好ましくは５mm、そして硬度は
アスカーＣで65°以下、好ましくは56°程度にする事に
より、透過性が得られた。しかし厚肉とした為、ローラ
内部からの加熱で、定着上ローラ72の表面温度を必要な
温度迄高めると、シャフト72Ａと弾性体層72Ｂとの界面
温度が高くなり、該弾性体層72Ｂとシャフト72Ａとの剥
離が発生するという耐久上の問題が生じる。又熱伝導率
の低い弾性体層72Ｂを介して熱伝導する事は効率が悪い
為、本実施例に示した様に、定着上ローラ72にヒータを
内蔵せず、定着下ローラ73からの加熱により、定着上ロ
ーラ72を表面から、加熱するという本発明の構成に達し
た。

【００３２】その結果、従来１万〜２万ページのライフ
しかなかったものが本発明の構成によって特にＯＨＰ用
転写材の透過性に支障がなくシミやムラのない美麗なカ
ラー画像を定着することのできる例えば普通紙の定着で
10万ページ以上の耐久性が得られた。また定着上ローラ
72の外周に離型材層72Ｃが施されているので、定着され
た転写材の離型性がよく、定着上ローラ72に巻き付くこ
とがないため、定着ジャムが防止され信頼性の高い定着
装置70となった。

【００３３】次に定着される転写材の種類や透過画像の
形成に対応した本発明の定着装置70について説明する。

【００３４】定着装置の構成や、特に定着上ローラ72と
定着下ローラ73とは前述した本発明の定着装置70と同じ
構成であるため説明は省略する。

【００３５】通常普通紙を定着する場合の各定着上，下
ローラ72，73の線速度は74.4mm/sでそのときの定着温度
は約135℃に設定されている。そして例えば転写材が厚
紙の場合は、各定着上，下ローラ72，73の線速度を前述
した普通紙の場合に比し、約１/２の37.2mm/sに落とし
て遅くする事により定着温度は120℃で定着可能とな
る。仮に厚紙の場合に線速度を74.4mm/sとしたときの定
着温度は165℃程度必要となる。

【００３６】また例えばＯＨＰ用転写材に透過画像を形
成する定着の場合は、各定着上，下ローラ72，73の線速
度を12.4mm/sと普通紙の場合の１/６に遅くする事によ
り135℃程度の温度で充分な透過性が得られる。

【００３７】従って、厚紙や透過画像の形成時の定着は
普通紙に比して速度を遅くすることによって厚紙の場
合、転写に与える熱量を普通紙と同一とするように定着
温度を下げて定着することが可能となり、又透過画像の
場合、更に速度を遅くし、普通紙なみの定着温度で大き
な熱量を与える事が可能となって、充分な透過性が得ら
れる。

【００３８】このように本発明の定着装置70は普通紙定
着モード，厚紙定着モード，透過画像定着モードに対応
して定着速度を３段階に切換えると共にそれぞれの線速
度に応じた定着温度で定着する。

【００３９】従ってユーザが例えば普通紙から厚紙或い
は透過画像の定着モードに切り換えた場合、各モードに
対応した遅い線速度に設定することにより低い定着温度
で定着することが可能で、従来に比して遙かに早く所定
の定着温度に達して待ち時間が短縮されるため極めて効
率的な定着を行うことができる。

【００４０】この定着速度の切換えは転写材に感光体ド
ラム30上にトナー画像が転写されると同時にあらかじめ
記憶されたＣＰＵ（図示せず）の制御によってサーボモ
ータあるいはステッピングモータ（何れも図示せず）の
回転数が切換えられるようになっている。またそれぞれ
の定着モードにセットされると、設定された各定着上，
下ローラ72，73に対応した前述の定着温度によって定着
されることになる。

【００４１】なお本発明をカラー画像形成装置を例に説
明したものがモノ黒の画像形成装置にも勿論適用され
る。

【００４２】

【発明の効果】本発明の定着装置によって、定着ローラ
の耐久性が向上し、特にＯＨＰ用転写材の透過性を確保
しながら10万ページ以上の寿命とすることができた。そ
して、定着上ローラに施した離型材層によって定着後の
転写材の離型性がよく定着ジャムの起こらない信頼性の
高い定着装置となった。また、例えば普通紙の定着時か
ら厚紙や透過画像形成の定着時には定着ローラの速度を
遅くするようにしたので、普通紙と同等の定着温度で定
着することが可能となり、所定の定着温度に達するまで
の待ち時間が著しく短縮され、効率的な定着ができるよ
うになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例による定着装置の構成を示す
側断面図。

【図２】カラー画像形成装置の構成を示す側断面図。

【図３】画像形成のシステムを示すブロック図。

【符号の説明】

１ カラー画像形成装置 30 感光体ドラム 70 定着装置 72 定着上ローラ 72Ａ シャフト 72Ｂ 弾性体層 72Ｃ 離型材層 73 定着下ローラ 73Ｂ ヒータ 74 シリコンオイルパット 75 均しローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上に形成されたトナー画像が転
   写された転写材を加熱定着する画像形成装置の定着装置
   において、軸の周囲に厚さ３mm以上の弾性体層を設ける
   と共にその外周に離型材層を被覆し、該離型材層で覆わ
   れた前記弾性体層の硬度がアスカーＣ65°以下に設定し
   た定着上ローラと、内部に熱源を有する金属材の定着下
   ローラとを互いに押接回転し定着上ローラ表面を外部か
   ら加熱して、転写材を定着するようにしたことを特徴と
   する定着装置。
2. 【請求項２】 像担持体上に形成されたトナー画像を転
   写した転写材を加熱定着する画像形成装置の定着装置に
   おいて、軸の周囲に弾性体層を有する定着上ローラと、
   内部に熱源を有する金属材の定着下ローラとが互いに押
   接回転する定着ローラを、定着される転写材の種類と画
   像の透過性とに応じて、その定着速度を複数の段階に切
   り換えて定着するようにしたことを特徴とする定着装
   置。