(57)【要約】【課題】定着装置から記録媒体をスムースに排出する。【解決手段】加熱ローラ（加熱手段）２５と加圧ベルト（加圧手段）２６とその加圧ベルト２６に接して帯電手段３３を備える熱定着装置２３において、加熱ローラ２５と加圧ベルト２６との間にトナー画像を転写された記録媒体ｓを通して、その記録媒体ｓ上に画像を定着するとき、加圧ローラ２６に帯電手段３３で不平等電界を付与する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段と加圧手段との間に記録媒体を通して、その記録媒体上に画像を定着する熱定着装置において、
前記加圧手段に帯電手段で不平等電界を付与することを特徴とする、熱定着装置。
【請求項２】
前記加圧手段が、外側に非導電性層を、内側に導電性層を備えることを特徴とする、請求項１に記載の熱定着装置。
【請求項３】
前記非導電性層の厚さが５００μｍ以下であることを特徴とする、請求項２に記載の熱定着装置。
【請求項４】
前記導電性層を接地することを特徴とする、請求項２または３に記載の熱定着装置。
【請求項５】
前記加熱手段に接して剥離手段を設けることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１に記載の熱定着装置。
【請求項６】
前記記録媒体を前記加圧手段から剥離するための除電手段を備えることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１に記載の熱定着装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１に記載の熱定着装置を備えることを特徴とする、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。特に、帯電・光書込み・現像・転写・クリーニング等を繰り返して像担持体上に画像を形成し、その画像を転写して、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体上に画像を形成する電子写真式の画像形成装置に関する。および、そのような画像形成装置において、熱を加えて記録媒体上の転写画像を定着する熱定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真式の画像形成装置では、像担持体の回転とともに、その表面を帯電装置で帯電し、その帯電した像担持体の表面に光書込み装置で書込みを行って静電潜像を形成し、その静電潜像に現像装置でトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像化した画像を転写装置で転写して記録媒体上にトナー画像を形成していた。そして、画像転写後の像担持体は、クリーニング装置で表面を清掃し、再度の画像形成に備えていた。
【０００３】
一方、トナー画像転写後の記録媒体ｐを、例えば図７に示すような熱定着装置１へと導き、加熱手段である加熱ローラ２と加圧手段である加圧ローラ３とで形成されるニップｎでそれらのローラから熱と圧力とを加え、その記録媒体ｐ上のトナー画像を定着していた。
【０００４】
このような熱による画像定着方法は、トナー画像を転写された記録媒体ｐの作像面を加熱ローラ２に直接接触させ、しかも加圧ローラ３で付勢手段４により高い圧力を加えてトナーに均一な熱を加えることから、熱効率がよく、広く一般的に用いられている。
【０００５】
この熱定着装置１では、加熱ローラ２がトナー画像に直接接触するので、ニップｎで画像を定着する際、加熱されて融けたトナーの粘着性により、記録媒体ｐの作像面が加熱ローラ２に巻き付いてしまうという問題があり、これらの熱定着装置１には、加熱ローラ２に常時、強く押し当てた分離爪６を備える。この分離爪６により、記録媒体ｐを加熱ローラ２から分離させて、装置外へ排出していた。
【０００６】
しかし、これらの熱転写装置１では、分離爪６を常時、加熱ローラ２に強く押し当てているため、加熱ローラ２の表面が劣化して耐久性が悪くなるという問題があった。また、記録媒体ｐの作像面側に分離爪６を備えるので、形成された画像を分離爪６が擦ることになり、記録媒体ｐの作像面が画像不良を起こしたり、擦って剥離したトナーが分離爪６に堆積して記録媒体ｐの分離を妨げる恐れがある。
【０００７】
また、図８に示すように、加圧ローラ３に代えて、加圧ベルト５を用いた場合にも、上述の図７の例と同様の問題が生じる。
【０００８】
そこで、図９に示すように、加圧ベルト５に接触して帯電ローラ７を設け、加圧ベルト５の搬送ローラ５Ａを接地するとともに、不図示の高圧電源を用いて加圧ベルト５に一様に電荷を付与する熱定着装置１が提案されている。これによると、ニップｎで画像を定着された記録媒体ｐは、一様に帯電した加圧ベルト５に引き付けられて加熱ローラ２から離れて、装置外に排出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような熱定着装置１では、一様に帯電した加圧ベルト５によって記録媒体ｐも逆極性に分極して一様に帯電し、加熱ローラ２から分離した後にも電荷が残留してしまい、排出口８付近でジャムが生じたり、装置外に排出された後、スタック不良を起こしたりするという問題があった。
【００１０】
そこで、この発明の第１の目的は、定着装置から記録媒体をスムースに排出することにある。
【００１１】
この発明の第２の目的は、記録媒体を加熱手段から確実に分離することにある。
【００１２】
この発明の第３の目的は、記録媒体を加圧手段から確実に分離することにある。
【００１３】
この発明の第４の目的は、上記目的を達成した定着装置を備える画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に記載の発明は、加熱手段と加圧手段との間に記録媒体を通して、その記録媒体上に画像を定着する熱定着装置において、前記加圧手段に帯電手段で不平等電界を付与することを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱定着装置において、前記加圧手段が、外側に非導電性層を、内側に導電性層を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の熱定着装置において、前記非導電性層の厚さが５００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の熱定着装置において、前記導電性層を接地することを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１に記載の熱定着装置において、前記加熱手段に接して剥離手段を設けることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１に記載の熱定着装置において、前記記録媒体を前記加圧手段から剥離するための除電手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、画像形成装置において、請求項１ないし６のいずれか１に記載の熱定着装置を備えることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１には、この発明による熱定着装置を備える、電子写真式画像形成装置の一例であるレーザプリンタの概略構成を示す。
【００２２】
図中符号１０は、プリンタ装置本体である。プリンタ装置本体１０内の図中右側には、ドラム状の像担持体１２を回転自在に設ける。像担持体１２のまわりには、帯電装置１３、現像装置１４、転写装置１５、クリーニング装置１６などを配置する。また、少し離れた位置に、光書込み装置１７を設置する。
【００２３】
光書込み装置１７の下方には、記録媒体ｓを収納する給紙カセット１８を上下２段にそれぞれプリンタ装置本体１０に着脱自在に取り付ける。各給紙カセット１８の先端側（図中右側）上には、各々給紙ローラ１９を備える。各給紙ローラ１９位置からは、途中で合流して上方に向けてのび、像担持体１２と転写装置１５間の転写位置ａを通過してさらに上方に向けてのびる用紙搬送路Ｒを形成する。
【００２４】
用紙搬送路Ｒには、転写位置ａの上流側に搬送ローラ２１、レジストローラ２２を設け、下流に熱定着装置２３、排紙ローラ２４、排紙コロ２４Ａ・２４Ｂを設ける。熱定着装置２３には、加熱ローラ（加熱手段）２５と加圧ベルト（加圧手段）２６を備える。また、プリンタ装置本体１０上には、記録済みの記録媒体ｓのスタック部２８を設ける。
【００２５】
いま、このレーザプリンタで記録媒体ｓに記録を行うときは、例えばホストコンピュータからの書込み信号に基づき、像担持体１２を反時計まわりに回転するとともに、給紙ローラ１９の１つを選択的に反時計まわりに回転する。
【００２６】
そして、給紙カセット１８から繰り出した記録媒体ｓを用紙搬送路Ｒに入れ、下方の給紙カセット１８からの場合は搬送ローラ２１で搬送し、上方の給紙カセット１８からの場合は直接先端をレジストローラ２２に突き当て、ループの形成により記録媒体ｓの斜行を矯正して止める。
【００２７】
他方、像担持体１２の回転とともに、まず帯電装置１３でその表面を所定の極性に一様に帯電し、次いで光書込み装置１７から出射する光変調したレーザ光Ｌを照射して書込みを行い、像担持体１２上に静電潜像を形成する。それから、現像装置１４でトナーを付着してその静電潜像を現像し、可視像化して像担持体１２上にトナー画像を形成する。
【００２８】
そして、その像担持体１２上のトナー画像に位置合わせするタイミングで、レジストローラ２２を回転して記録媒体ｓを送り出し、その記録媒体ｓに、転写位置ａで転写装置１５により像担持体１２上のトナー画像を順次転写する。
【００２９】
画像転写後の記録媒体ｓは、熱定着装置２３の加熱ローラ２５と加圧ベルト２６とのニップに通して、熱と圧力とを加えて記録媒体ｓの作像面上のトナー画像を定着した後、排紙ローラ２４と排紙コロ２４Ａ・２４Ｂとで挟んで搬送してプリンタ装置本体１０外に排出し、スタック部２８上にスタックする。
【００３０】
一方、画像転写後の像担持体１２は、その回転とともに、クリーニング装置１６で、画像転写後になお表面上に残留する残留トナーを除去し、帯電からはじまる再度の画像形成に備える。
【００３１】
ところで、このようなレーザプリンタにおいて、熱定着装置２３は、詳しくは、図２に示すように、定着フレーム３０内に、上述した加熱ローラ２５と加圧ベルト２６を設ける。
【００３２】
加熱ローラ２５の内部には、その加熱ローラ２５を加熱する、ハロゲンランプ、抵抗発熱体等のヒータなどを設けて熱源３１を配置する。熱源３１を構成するヒータは、１つに限らず複数でもよい。また、加熱ローラ２５の内部に限らず、外部に設けてもよいし、加圧ローラ２６を加熱して加熱ローラ２５を間接的に加熱するようにしてもよい。
【００３３】
そして、加熱ローラ２５の外周に分離爪（剥離手段）３２の先端を接触させる。
【００３４】
他方、加圧ベルト２６は、シリコンベルトやポリイミドフィルムなどを用いた無端ベルト状に形成し、搬送ローラ２７Ａ，２７Ｂに掛け回され、不図示のスプリングで付勢して加熱ローラ２５に押し当てる。また、図中、加圧ベルト２６の下方には、加圧ベルト２６に接するように帯電ローラ（帯電手段）３３を設ける。さらに、加圧ベルト２６を接地して、不図示の高電圧印加手段により帯電ローラ３３に１０００〜５０００Ｖ程度の交番電圧を印加する。
【００３５】
これにより、定着フレーム３０の入口３４から侵入した用紙ｓを、加熱ローラ２５と加圧ベルト２６のニップＮを通して未定着トナー画像を定着後、分離爪３２で加熱ローラ２５から分離し、ガイド３５で案内して定着フレーム３０の出口３６から送り出し、排紙ローラ２４と排紙コロ２４Ａ・２４Ｂでプリンタ装置本体１０外に排出する。
【００３６】
このように構成された定着装置２３を用いて転写されたトナー画像を記録媒体ｓに定着するには、転写位置ａにてトナー画像の転写された画像形成面ｓ１が加熱ローラ２５に接触するように記録媒体ｓを入口３４から定着装置２３に搬入する一方、加圧ベルト２６を矢印の方向に搬送するべく搬送ローラ２７Ａ，２７Ｂを回転するとともに、熱源３１により加熱しながら加熱ローラ２５を矢印の方向に回転する。
【００３７】
そして、ニップＮにて、記録媒体ｓの画像形成面ｓ１を加熱ローラ２５で加熱するとともに、記録媒体ｓの裏面ｓ２を加圧ベルト２６で加圧する。このとき、加圧ベルト２６の表面には、帯電ローラ３３から交番電圧をかけて不平等電界を付与するので、記録媒体ｓは、ニップＮにさしかかる前に、加圧ベルト２６の表面に吸着される。
【００３８】
そして、ニップＮで画像の定着をした後、記録媒体ｓは加圧ベルト２６に吸着されたまま、加熱ローラ２５から容易に剥離する。そして、記録媒体ｓのコシの強さにより、加圧ベルト２６から曲率分離してガイド３５に導かれ、排紙ローラ２４と排紙コロ２４Ａ，２４Ｂにより、スタック部２８に排出される。
【００３９】
詳しくは、図３に示すように、トナー画像ｔの転写された画像形成面ｓ１を加熱ローラ２５側に向けて記録媒体ｓが定着装置に搬入される。これに伴って、加圧ベルト２６と加熱ローラ２５がそれぞれ矢印の方向に回転し、加圧ベルト２６は、帯電ローラ３３から回転方向に直交する方向にストライプ状に不平等電界を付与される。
【００４０】
すると、記録媒体ｓは、ニップＮ手前で、不平等電界を付与された加圧ベルト２６に吸着するとともに、裏面ｓ２側が加圧ベルト２６に付与された不平等電界と逆極性に分極し、加圧ベルト２６に吸着した状態でニップＮに搬送される。したがって、記録媒体ｓの先端が、ニップＮに到達する前に、ばたついて転写されたトナー画像を乱す恐れを防止できる。
【００４１】
そして、図４に示すように、ニップＮにてトナー画像ｔが記録媒体ｓの作像面ｓ１に定着された後も記録媒体ｓは、加圧ベルト２６に吸着したまま搬送される。したがって、加熱されたトナーの粘着性によって加熱ローラ２５に巻き付くことはない。
【００４２】
その後、搬送ローラ２７Ａにさしかかり、加圧ベルト２６が図中右側に湾曲し始めると、記録媒体ｓのコシの強さによって、加圧ベルト２６から容易に曲率分離して、ガイド３５に導かれ、排紙ローラ２４によって、スタック部２８に排出される。このとき、記録媒体ｓの裏面ｓ２には、加圧ベルト２６と逆極性の不平等電界が形成されているので、加圧ベルト２６から分離した後、容易に、記録媒体ｓ内で電荷が移動して不平等電界が中和され、排紙時にジャムを発生させたり、スタック時に不揃いを生じたりすることがない。
【００４３】
なお、この例では、加圧ベルト２６を同一素材で形成したが、この発明はこれに限定されるものではなく、図５に示すように、外側に非導電性層２６ａを、内側に導電性層２６ｂを備えるようにしてもよい。この場合、内側の導電性層２６ｂに例えば、ブラシローラを当ててそのブラシローラを接地すると、常に、導電性層２６ｂが帯電ローラ３３との間に電位差を有し、より効果的に不平等電界を付与することができる。さらに、非導電性層２６ａの厚さを５００μｍ以下とすると、より一層効果的に不平等電界を形成することができる。
【００４４】
加えて、図６に示すように、チャージワイヤ（除電手段）３７を加熱ローラ２５に隣接して、ニップＮの下流側に備え、不平等電界を付与された加圧ベルト２６に吸着した記録媒体ｓの作像面ｓ１側から電界を付与して、分極した記録媒体ｓを除電して、加圧ベルト２６から剥離しやすくしてもよい。このとき、チャージワイヤ３７に代えて、帯電ローラや帯電ブラシなどを記録媒体ｓに接触させるように備えてもよい。
【００４５】
さらに、上述の例では、帯電ローラ３３で加圧ベルト２６に不平等電界を付与したが、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば、帯電ブラシやコロナ放電を利用したチャージワイヤ方式の帯電手段を用いてもよい。
【００４６】
また、上述の例では、帯電ローラ３３を加圧ベルト２６の外側に接するように設けたが、この発明はこれに限定されるものではなく、加圧ベルト２６の内側、すなわち搬送ローラ２７Ａ，２７Ｂ側から加圧ベルト２６に接するように設けてもよい。
【００４７】
また、加圧ベルト２６の表面の材質は、導電性でも非導電性でもよく、非導電性の場合には、接地させることが望ましい。
【００４８】
さらに、上述の例では、加熱手段として加熱ローラ２５を、加圧手段として加圧ローラ２６を用いたが、この発明はこれに限定されるものではなく、加熱手段としてベルトを用いてもよいし、また、加圧手段としてローラを用いてもよい。さらに、加熱手段、加圧手段は、回転して記録媒体を搬送することができるものであれば、どのようなものでもよい。
【００４９】
また、上述の例では、熱源３１を加熱ローラ２５に備えたが、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば、加熱ローラ２５に備えるのに加えて、加圧ベルト２６に備えてもよい。さらに、加熱ローラ２５と加圧ローラ２６の双方に駆動力を伝達して両者を回転してもよいし、加熱ローラ２５あるいは、加圧ローラ２６のいずれか一方に駆動力を伝達して、他方を従動回転するようにしてもよい。
【００５０】
加えて、上述の例では、帯電ローラ３３に交番電圧をかけることにより、加圧ベルト２６にストライプ状の不平等電界を付与したが、この発明はこれに限定されるものではなく、加圧ベルト２６の裏面に電位の高い部分と電位の低い部分が隣接して帯電分布が形成されていればよい。
【００５１】
また、上述の例では、加熱ローラ２５の外周に分離爪３２の先端を接触させたが、この発明はこれに限定されるものではなく、分離爪３２を備えなくてもよいし、分離爪３２に代えて、分離板や圧搾空気の吹き付けによる分離手段などを用いてもよい。
【００５２】
さらに、上述の例では、画像形成装置の一例としてレーザプリンタについて説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、ファクシミリや複写機、およびそれらの複合機などに適用しうる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に係る発明によれば、加圧手段に帯電手段で不平等電界を付与するので、加圧手段に記録媒体を吸着して加熱手段に巻き付けることなく熱定着を行うことができ、また、加圧手段から離れた後に、記録媒体に電荷が残らないので、定着装置内でジャムを起こしたり、スタック不良などを起こすことがなく、定着装置から記録媒体をスムースに排出することができる。
【００５４】
請求項２に係る発明によれば、加圧手段が、外側に非導電性層を、内側に導電性層を備えるので、導電性層中の自由電子を非導電性層に導き入れて効果的に不平等電界を形成し、記録媒体を効果的に加圧手段に吸着することができ、定着装置から記録媒体をよりスムースに排出することができる。また、導電性層が自由電子を送り出すことにより、非導電性層とは逆極性に帯電するので、非導電性層との間で電荷が引き合い、不平等電界を長く保持することができる。
【００５５】
請求項３に係る発明によれば、非導電性層の厚さが５００μｍ以下であるので、導電性層中の自由電子を非導電性層に容易に導き入れて帯電しやすく、効果的に不平等電界を形成し、記録媒体を効果的に加圧手段に吸着することができ、定着装置から記録媒体を一層スムースに排出することができる。
【００５６】
請求項４に係る発明によれば、導電性層を接地するので、導電性層と帯電手段との間に常に所望の電位差を確保することができ、導電性層中の自由電子を非導電性層に一層容易に導き入れて効果的に不平等電界を形成し、記録媒体を効果的に加圧手段に吸着することができ、定着装置から記録媒体を一層スムースに排出することができる。
【００５７】
請求項５に係る発明によれば、加熱手段に接して剥離手段を設けるので、高温、多湿などにより加圧手段の吸着力が低下して記録媒体が吸着されないときに、記録媒体を加熱手段から確実に分離することができる。
【００５８】
請求項６に係る発明によれば、記録媒体を加圧手段から剥離するための除電手段を備えるので、コシの弱い記録媒体が、加圧手段から曲率分離しないときに、記録媒体を加圧手段から確実に分離することができる。
【００５９】
請求項７に係る発明によれば、画像形成装置が、請求項１ないし６のいずれか１に記載の熱定着装置を備えるので、上記目的を達成した定着装置を備える画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による熱定着装置を備える、電子写真式画像形成装置の一例であるレーザプリンタの概略構成図である。
【図２】そのレーザプリンタに備える熱定着装置の概略構成図である。
【図３】その熱定着の様子を説明する図である。
【図４】さらにその熱定着の様子を説明する図である。
【図５】この発明の他例の熱定着装置の要部拡大図である。
【図６】この発明のさらに他例の熱定着装置の要部拡大図である。
【図７】従来の熱定着装置の概略構成図である。
【図８】その他例である。
【図９】さらにその他例である。
【符号の説明】
１０    プリンタ装置本体
２３    熱定着装置
２５    加熱ローラ（加熱手段）
２６    加圧ベルト（加圧手段）
２６ａ    非導電性層
２６ｂ    導電性層
３１    熱源
３２    分離爪（剥離手段）
３３    帯電ローラ（帯電手段）
３７    チャージワイヤ（除電手段）
ｓ      用紙（記録媒体）
【図１】
2004170486.tif 000003
【図２】
2004170486.tif 000004
【図３】
2004170486.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004170486.tif 000007
【図６】
2004170486.tif 000008
【図７】
2004170486.tif 000009
【図８】
2004170486.tif 000010
【図９】
2004170486.tif 000011