(57)【要約】【課題】  画質に影響を与えることなく、トナーが定着ベルトに残留するのを防止し、転写紙が定着ベルトに巻き付くことを防止できる定着装置と、画像形成装置を提供する。【解決手段】  離間して相互に平行に設けられた加熱ローラ４０及び定着ローラ４２と、これら２つのローラに巻回された定着ベルト４３と、該定着ベルト４３に圧接する加圧ローラ４１と、該定着ベルトを加熱する加熱手段４０ａとを有し、前記定着ローラ４２が加熱ローラ４０より通紙方向の下流側に配置され、かつ、その表面に定着ベルトに振動を与える凹凸を有することを特徴としている。【選択図】      図２
2006184396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着トナー像が担持された転写紙を通過させることでトナー像を加熱・加圧して定着する定着装置であって、離間して相互に平行に設けられた第１及び第２の張架部材と、これら２つの張架部材に巻回された定着ベルトと、該定着ベルトに圧接する加圧ローラと、該定着ベルトを加熱する加熱手段とを有し、前記第２の張架部材が第１の張架部材より通紙方向の下流側に配置され、かつ、その表面に定着ベルトに振動を与える凹凸を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ベルトが基層と弾性層とを含む多層構造で、前記凹凸の高さが基層の厚さより高く、定着ベルトの厚さより小さいことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１の張架部材が前記加熱手段を備えた加熱ローラであることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第２の張架部材と前記加圧ローラとの間に、直流と交流の重畳した電圧を印加する直流電源と交流電源とを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記第２の張架部材が回転するローラであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、特に、画像形成装置の定着装置における転写紙の分離性の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の画像形成装置では、感光体ドラムなどの像担持体の表面を一様に帯電させ、帯電した像担持体上に原稿の光学画像を結像させて静電潜像を形成し、これに帯電させたトナーを付着させてトナー像とし、これを転写紙に転写し、定着装置でトナー像を加熱溶融させて定着させている。
【０００３】
定着装置には、内部にヒータを内蔵した加熱ローラと、この加熱ローラに圧接する加圧ローラとを用いるものと、複数のローラ（通常は、加熱ローラと定着ローラ）などの張架部材の間に無端ベルトである定着ベルトを張架して該ベルトに加圧ローラが当接しているものとがある。トナー像が転写された転写紙等は、加熱ローラと加圧ローラとのニップ部や、定着ベルトと加圧ローラとのニップ部を通過する間に加熱・加圧され、熱により溶融したトナー像が転写紙等に圧着されることで定着されることになる。
【０００４】
定着ベルトを使用する定着装置は、定着ベルトの熱容量が小さいため、ウォームアップ時間が短くできるほか、加圧ローラとのニップ幅を広くすることができる等の理由から、トナー量の多いカラー画像形成装置に使用されることが多い。
【０００５】
上記のような定着装置においては、トナーが定着ローラや定着ベルトに付着するオフセットと呼ばれる現象が発生することがある。このオフセットを防止するため、定着ベルトの表面に離型層としてシリコーン樹脂等によるコーティング加工がされていたり、回転駆動時にシリコーンオイル等の液状離型剤を少しずつ塗布したりしている。
【０００６】
しかし、上記のように離型層を形成したり、離型剤を塗布しても、定着ベルトには、若干のトナーの転移が生じる。特に、トナー量の多いカラー画像では、この傾向が強い。定着ベルトへのトナーの残留量が増加すると、離型性が低下し、定着ベルトの広い範囲にオフセットが起こったり、オフセットのために転写紙が定着ベルトから離反できずに巻き付き易くなるという問題がある。
【０００７】
このような現象を防止するために、特許文献１（特開昭５５−５５３７４号）では、トナー像と接する定着ローラの表面を、トナーと同極性に帯電させ、または、加圧ローラの表面をトナーと逆極性に帯電させて、トナーが転写紙等に転移する力を高める方法が提案されている。これによって定着ベルトへのトナーの残留量を減少することができ、定着ベルトと転写紙との結合力も弱くなり、剥離し易くなって転写紙の巻き付きも防止できることになる。
【０００８】
しかし、この方法も、長期の継続使用によって離型層の摩耗や離型剤の経時劣化などが起こり、トナーと定着ベルトの付着力が増大し、トナーの残留量が徐々に増加するという問題がある。
【０００９】
そこで、特許文献２（特開平９−１１４２８９）では、定着ベルトと加圧ローラとの間に直流電圧と、交流電圧とを重畳して印加する方法を提案している。直流電圧により定着ベルトをトナーと同極性に帯電し、トナーを転写紙側に引き付ける力が発生させ、交流電圧により定着ベルトの極性を変動させてトナーに振動を与え、定着ベルトから離れ易くするものである。トナーが定着ベルトから離れ易くなれば、トナーの定着ベルトへの残留量が減少し、オフセットや転写紙の定着ベルトへの巻き付きも減少することになる。
【特許文献１】特開昭５５−５５３７４号
【特許文献２】特開平９−１１４２８９（段落００１８，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献２の直流電圧と交流電圧を重畳して印加する方法は、トナーを定着ベルトから離反するのに必要な大きさの離反力にすると、定着される前のトナーにも力が加わって振動し、画像の質を低下させる。離反力を小さくすると、十分な力を得ることができない。
【００１１】
本発明は、このような事実から考えられたもので、画質に影響を与えることなく、トナーが定着ベルトに残留するのを防止し、転写紙が定着ベルトに巻き付くことを防止できる定着装置と、画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために本発明の請求項１に記載の定着装置は、未定着トナー像が担持された転写紙を通過させることでトナー像を加熱・加圧して定着する定着装置であって、離間して相互に平行に設けられた第１及び第２の張架部材と、これら２つの張架部材に巻回された定着ベルトと、該定着ベルトに圧接する加圧ローラと、該定着ベルトを加熱する加熱手段とを有し、前記第２の張架部材が第１の張架部材より通紙方向の下流側に配置され、かつ、その表面に定着ベルトに振動を与える凹凸を有することを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載の定着装置は、前記定着ベルトが基層と弾性層を含む多層構造で、前記凹凸の高さが基層の厚さより高く、定着ベルトの厚さより小さいことを特徴としている。
【００１４】
請求項３に記載の定着装置は、前記第１の張架部材が前記加熱手段を備えた加熱ローラであることを特徴している。
【００１５】
請求項４に記載の定着装置は、前記第２の張架部材と前記加圧ローラとの間に、直流と交流の重畳した電圧を印加する直流電源と交流電源とを設けたことを特徴としている。
【００１６】
請求項５に記載の定着装置は、前記第２の張架部材が回転するローラであることを特徴としている。
【００１７】
請求項６に記載の本発明の画像形成装置は、上記いずれかの定着装置を備えたことを特徴としている。
【００１８】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１９】
未定着のトナー像を担持した転写紙等は、第１の張架部材と加圧ローラとのニップ点から定着装置に進入し、定着ベルトと加圧ローラとにより加熱と加圧を受ける。これによって、トナー像が溶融を開始する。トナー像が第１の張架部材と加圧ローラとのニップ点から第２の張架部材と加圧ローラとのニップ点に向かうにつれて、トナー像の溶融は進み、加圧ローラからの加圧力によって転写紙等に圧着固定され、第２の張架部材とのニップ点に達する前に定着が完了する。転写紙が第２の張架部材と加圧ローラとのニップ点に近づくと、第２の張架部材の表面に形成された凹凸によって、定着ベルトは振動し始める。この振動により転写紙は定着ベルトから離れ易くなり、第２の張架部材と加圧ローラとのニップ点を通過するときは、転写紙は定着ベルトから離反することができる。定着がほぼ完了した位置で定着ベルトが振動するので、画質には悪影響を与えない。
【００２０】
第２の張架部材と加圧ローラとの間に、直流と交流の重畳した電圧を印加すると、トナーと定着ベルトとの間に、直流電圧による離反力と、交流電圧による振動とが加わり、さらに転写紙と定着ベルトの離反を確実なものとする。
【００２１】
第２の張架部材の凹凸による振動や、直流電圧による振動は、トナー像が定着された後に加わるので、画質の低下を生じることはない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、トナーのオフセットを減少させ、転写紙を定着ベルトから剥がし易くして、転写紙が定着ベルトに巻き付くのを防止することができるという優れた効果を奏し得る。また、定着ベルトに加える振動は、トナー像が定着した時点で行われるので、画質には影響を与えない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態に係るカラー画像形成装置の構成を示す図である。図１に示すカラー画像形成装置は、カラー画像形成装置であり、原稿自動搬送手段３０、画像読取装置６０、画像書き込み装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、像担持体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、帯電装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、定着装置２４、ベルト状の中間転写体６、給紙手段２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ及び、搬送系２２等を有するものである。
【００２５】
原稿自動搬送手段３０は両面又は片面の原稿ｄを自動搬送する手段である。画像読取装置６０は、移動式光学系により画像情報が読み取られる装置で、原稿載置台上から給送される多数枚の原稿ｄの内容を、可動ミラー６０Ｃで反射し、結像レンズ６０ＢによりＣＣＤからなる撮像素子６０Ａに結像して読み取る。
【００２６】
イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像形成体として像担持体１Ｙの周囲に配置された帯電装置２Ｙ、画像書き込み装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、転写装置７Ｙ及びクリーニング装置８Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像形成体としての像担持体１Ｍ、帯電装置２Ｍ、画像書き込み装置３Ｍ、現像装置４Ｍ、転写装置７Ｍ及びクリーニング装置８Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像形成体としての像担持体１Ｃ、帯電装置２Ｃ、画像書き込み装置３Ｃ、現像装置４Ｃ、転写装置７Ｃ及びクリーニング装置８Ｃを有し、黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像形成体としての像担持体１Ｋ、帯電装置２Ｋ、画像書き込み装置３Ｋ、現像装置４Ｋ、転写装置７Ｋ及びクリーニング装置８Ｋを有する。
【００２７】
帯電装置２Ｙと画像書き込み装置３Ｙ、帯電装置２Ｍと画像書き込み装置３Ｍ、帯電装置２Ｃと画像書き込み装置３Ｃ及び帯電装置２Ｋと画像書き込み装置３Ｋとは、静電潜像形成手段を構成する。
【００２８】
中間転写体６は、無端状のベルトであり、複数のローラにより張架され、回動可能に支持されている。
【００２９】
撮像素子６０Ａ上に結像した画像情報の信号は、図示しない画像処理部に送られる。画像処理部はアナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像書き込み装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに各色ごとの信号を送る。
【００３０】
画像書き込み装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋでは、レーザ光線としての半導体レーザを用い、半導体レーザが出射した光ビームは、ポリゴンミラーなどの光学要素によって走査光ビームに形成されて被走査体としての像担持体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに入射し、各色の静電潜像を形成する。
【００３１】
像担持体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに形成された各色ごとの静電潜像は、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋによって、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナー像として現像される。
【００３２】
上記のようにして形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に１次転写装置としての転写装置７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋによって逐次１次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ内に収容された転写紙ＰＥは、給紙手段２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃにより給紙され、搬送系２２を経て、レジストローラ２３でタイミングを合わせて２次転写装置としての転写装置７Ａに搬送され、転写紙ＰＥ上にカラー画像が２次転写される。カラー画像が転写された転写紙ＰＥは、定着装置２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００３３】
一方、転写装置７Ａによって転写紙ＰＥにカラー画像を転写した後、転写紙ＰＥを分離した中間転写体６は、クリーニング装置８Ａによりクリーニングされる。また、中間転写体６に各色のトナー像を転写した像担持体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋも、クリーニング装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋによって表面に残留しているトナーが除去される。
【００３４】
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにそれぞれ新規のトナーを補給するトナー補給手段である。
【００３５】
定着装置２４は、加圧ローラ４１と、第１の張架部材としての加熱ローラ４０及び第２の張架部材としての定着ローラ４２とを有し、これら加熱ローラ４０と定着ローラ４２との間に定着ベルト４３を張架している。
【００３６】
図２は定着装置２４の概略の構成を示す側面図である。加熱ローラ４０は金属製の中空パイプ４０ｂ内にハロゲンヒータなどの加熱手段４０ａを有し、中空パイプ４０ｂの外側はゴムの弾性層４０ｃとなっている。加圧ローラ４１も金属製の中空パイプ４１ａを有し、その外側にゴムの弾性層４１ｂが形成されている。加圧ローラ４１の中空内にも、ハロゲンヒータなどの加熱手段を設ける場合もある。定着ローラ４２は、金属製の中空パイプ等からなる。
【００３７】
加熱ローラ４０と加圧ローラ４１とのニップ点Ｎ１から定着ローラ４２と加圧ローラ４１とのニップ点Ｎ２にかけて、定着ベルト４３と加圧ローラ４１とが接するニップ部となっている。転写紙ＰＥがニップ点Ｎ１から入ると、熱を受けてトナーＴが溶融し、転写紙ＰＥ上に定着し、ニップ点Ｎ２に達するまでには定着が完了する。
【００３８】
加圧ローラ４１及び定着ローラ４２は、交流電源４４と直流電源４５とに接続されている。直流電源４５は、定着ベルト４３をトナーＴと同極性に帯電させるもので、交流電源４４は、定着ベルト４３を両極性に交互に帯電させ、トナーＴとの間に引き付ける力と反発する力とを交互に発生させることで、微小な振動を起こさせるためのものである。
【００３９】
図３は、定着ベルト４３の断面図である。定着ベルト４３は、ポリイミド樹脂等の耐熱性樹脂で形成された基層４３ａの上にシリコーンゴムの弾性層４３ｂがあり、表面に離型層４３ｃとしてＰＦＡなどのフッ素樹脂を被覆した３層構造で薄肉の無端ベルトである。実施例では、基層４３ａの厚さが８０μｍ、弾性層４３ｂの厚さが２００μｍ、離型層４３ｃの厚さが１５μｍであった。各層の厚さは、種々選択可能であるが、定着ベルト４３の全体の厚さは、３００μｍ前後とかなり薄いものである。
【００４０】
ニップ部の出口、すなわち搬送経路の下流側のニップ点Ｎ２の定着ローラ４２は、従来は、表面が平滑なローラであった。これに対し、本発明の定着ローラ４２は、表面に凹凸を有することに特徴がある。
【００４１】
図４は、定着ローラ４２の一部を拡大した図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。定着ローラ４２の表面には、凹凸として多数の突起４２ａが形成されている。
【００４２】
図５は、また別の定着ローラ４２の斜視図で、ここでは、凹凸として多数の筋状の突起４２ｂを軸と平行な方向に形成している。
【００４３】
定着ローラ４２の表面に突起４２ａを形成することによって、この定着ローラ４２の表面を通過する定着ベルト４３に微小な振動を与えることができ、この振動によって転写紙ＰＥが定着ベルト４３から離れ易くする。凹凸は、図４、図５に例示したものに限定されず、定着ベルト４３にこのような振動を与えられればよく、どのような形状でもよい。
【００４４】
また、本発明では、凹凸を形成するのは加熱ローラ４０ではなく定着ローラ４２としている。そして、定着ローラ４２は、加熱ローラ４０より転写紙ＰＥの搬送方向（通紙方向）の下流にある。転写紙ＰＥ上のトナーＴは、加熱ローラ４０と加圧ローラ４１とのニップ点Ｎ１に入って加熱され、溶融・定着が始まるが、加圧ローラ４１と定着ローラ４２とのニップ点Ｎ２に達する前にほぼ溶融・定着が完了している。したがって、定着ローラ４２で振動を与えても、画像に悪影響を与えることがない。定着ローラ４２の凹凸による振動は、転写紙ＰＥを定着ベルト４３から離反させるためにだけ作用することになる。
【００４５】
定着ローラ４２の凹凸の高さδは、図３に示す定着ベルト４３の基層４３ａの厚さｌ１より大きく、定着ベルト４３全体の厚さｌ２より小さくしている。基層４３ａの厚さｌ１より低いと振動が弱くなるからであり、定着ベルト４３全体の厚さｌ２より大きくなると、定着ローラ４２の表面に凹凸が表れて画像に悪影響を与える可能性が生じるからである。
【００４６】
定着ローラ４２は、金属製でもよく、合成樹脂製でもよい。ただし、交流電源４４と直流電源４５からの重畳した電圧を印加するのであれば、合成樹脂製の場合は、導電性のものを使用するか、金属製の芯金の上に合成樹脂を被せた構成とすることが必要となる。凹凸の形成方法は、エンボス加工、切削加工など、多様な方法を採用することができる。
【００４７】
未定着トナーＴを担持した転写紙ＰＥ等は、加圧ローラ４１と加熱ローラ４０とのニップ点Ｎ１から進入し、ニップ点Ｎ２に向かうに連れてトナーＴが加熱され溶融し、加圧力によって転写紙ＰＥに押圧され固定される。ニップ点Ｎ２に近づくと、第２の張架部材である定着ローラ４２の表面の凹凸の影響で定着ベルト４３の表面が小さく振動する。この振動によって、転写紙ＰＥは定着ベルト４３から剥がされる。
【００４８】
加圧ローラ４１と定着ローラ４２との間に、交流電源４４と直流電源４５からの交流と直流との重畳した電圧を加えることで、定着がほぼ完了した転写紙ＰＥ上のトナーＴに、定着ベルト４３から離れる力と振動とを与えることができ、さらに転写紙ＰＥは定着ベルト４３から剥離し易くなる。
【００４９】
以上の実施例において、定着ローラ４２は定着ベルト４３の回転に合わせて回転しているが、回転させない構成としてもよい。さらに、定着ローラ４２は、第２の張架部材として定着ベルトを張架できればよく、円形断面を有するものに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態に係るカラー画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】定着装置の概略の構成を示す側面図である。
【図３】定着ベルトの断面図である。
【図４】定着ローラの一部を拡大した図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】また別の定着ローラの斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
４０      加熱ローラ（第１の張架部材）
４０ａ    加熱手段
４１      加圧ローラ
４２      定着ローラ（第２の張架部材）
４３      定着ベルト
４３ａ    基層
４３ｂ    弾性層
４３ｃ    離型層
４４      交流電源
４５      直流電源
Ｎ１      ニップ点
Ｎ２      ニップ点
ＰＥ      転写紙
Ｔ        トナー
【図１】
2006184396.tif 000003
【図２】
2006184396.tif 000004
【図３】
2006184396.tif 000005
【図４】
2006184396.tif 000006
【図５】
2006184396.tif 000007