(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体と接触する領域での加熱ローラの回転方向上手側と下手側に、２つの加圧ローラを接触配置するとともに、上手側に位置する上記加圧ローラのニップ部の曲率半径を、上記加熱ローラ及び上手側に位置する上記加圧ローラの非圧縮部でのいずれの曲率半径よりも大きく設定し、下手側に位置する上記加圧ローラのニップ部の曲率半径を、上記加熱ローラ及び下手側に位置する上記加圧ローラの非圧縮部でのいずれの曲率半径よりも大きく設定し、上記上手側の加圧ローラ表面の摩擦係数を、上記下手側の加圧ローラのそれよりも大きな素材を用いることにより、上記上手側の加圧ローラのニップ部の摩擦力を、上記下手側の加圧ローラのニップ部の摩擦力より大きくし、上記上手側の加圧ローラの紙送り速度を、下手側の加圧ローラあるいは排紙ローラの紙送り速度よりも小さくすることを特徴とするトナーの定着装置。
【請求項２】
上記２つの加圧ローラの間に、上記加熱ローラの周面を覆うようにして上記記録媒体をガイドする記録媒体案内手段を配設したことを特徴とする請求項１記載のトナー定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法を用いた、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の装置に用いるトナーの定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
像担持体上に各色成分に応じた潜像を形成して、この潜像を各色成分に応じたトナーにより現像し、さらに、重ね合わされて形成されたこれらのトナーよりなるカラー画像を実用的な速度で記録媒体上に定着するには、モノトーンの定着装置よりもはるかに大きな熱源が必要になって、常に発火の危険性を伴うことにもなる。
【０００３】
このような問題に対して、特開昭５８−２１２６２号公報あるいは特開昭５５−２９８２２号公報で提案された装置は、下流側の周速をより大きくした２つの加圧ローラ、もしくは、２つのローラ間に張り渡した加圧ベルトにより、加熱ローラ上に送り込んだ記録媒体をその周上に広い面で接触させて、より低い温度でトナーを効率よく軟化させるようにしたものであるが、これらは、トナーを軟化させる上で効果があるとしても、重ね合わされた多量のトナーを記録媒体上に強固に定着させるといった面で問題があるばかりでなく、加熱ローラと加圧ローラ等との間の僅かな速度差によっても面接触するトナー像に乱れを生じさせかねない問題を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、２つの加圧ローラのそれぞれに、トナーの溶融と、記録媒体へのトナーの固着という機能をそれぞれ別個に担持させることにより、トナー像の定着をより迅速に、かつ記録媒体に皺やカールを発生させずに行うことのできる新たな定着装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明はこのような課題を達成するためのトナーの定着装置として、記録媒体と接触する領域での加熱ローラの回転方向上手側と下手側に、２つの加圧ローラを接触配置するとともに、上手側に位置する上記加圧ローラのニップ部の曲率半径を、上記加熱ローラ及び上手側に位置する上記加圧ローラの非圧縮部でのいずれの曲率半径よりも大きく設定し、下手側に位置する上記加圧ローラのニップ部の曲率半径を、上記加熱ローラ及び下手側に位置する上記加圧ローラの非圧縮部でのいずれの曲率半径よりも大きく設定し、上記上手側の加圧ローラ表面の摩擦係数を、上記下手側の加圧ローラのそれよりも大きな素材を用いることにより、上記上手側の加圧ローラのニップ部の摩擦力を、上記下手側の加圧ローラのニップ部の摩擦力より大きくし、上記上手側の加圧ローラの紙送り速度を、下手側の加圧ローラあるいは排紙ローラの紙送り速度よりも小さくすることを特徴とする。
以上
【０００６】
【作用】
このように構成したことにより、記録媒体の表裏の速度差を小さくして、記録媒体に皺を発生することなく、ハイデューティな定着処理を、より迅速に、かつより確実に行わせるようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の実施例について説明する。
【０００８】
図は、いずれも本発明の一実施例をなす定着装置を示したものである。
【０００９】
はじめに、図２をもとに、本発明に係る定着装置を備えたカラー画像形成装置の概要について説明する。
【００１０】
図において符号１で示した感光体ドラムには、その周囲に、回転方向上手側から順に、帯電ローラ２、レーザ光走査型の潜像形成ユニット３、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各現像ユニット４、５、６、７及び、転写部８を挟んでクリーニングユニット９が配設されていて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各作像プロセスを中間転写ベルト１０の回転毎に反復することによって、記録情報に応じたトナー像を形成するように構成されている。
【００１１】
一方、転写部８で感光体ドラム１と接離する無端状の中間転写ベルト１０は、一次転写ローラ１１により感光体ドラム１の周面に形成されたカラーのトナー像をバックアップローラ１２により記録媒体Ｓ上に二次転写するように構成されており、また、給紙カセット１４にスタックされた記録紙Ｓは、給紙ローラ１５、紙搬送ローラ１６、１６を経て二次転写部１７に達し、ここでトナーによるカラー画像の転写処理を受け、さらに定着ユニット２０により定着処理を受けた上、排紙ローラ対１９を介して排紙スタッカ１８へと排出されるように構成されている。
【００１２】
ところで、図１は上記した定着ユニット２０の詳細を示したもので、つぎにこのユニットの細部の構成について説明すると、この定着ユニット２０を覆う図示しないケーシングは、装置本体の内方下端部に設けた支点ピン２１に装着することによって、寿命が尽きた場合等に容易に交換できるように構成され、かつ、装置の手前側に回動させることによって、現像ユニット４、５、６、７の交換等に際して支障をきたさないように構成されている。
【００１３】
この定着ユニット２０には、軸心部分に熱源としてのハロゲンランプ２３を備えたヒートローラ２４が図示しない駆動モータに駆動され回転するよう配設されていて、転写部１７からぼほ水平に導かれてきた記録媒体Ｓをこの周面に添わせてその面にトナーを定着させた上、排紙スタッカ１８へ向けてほぼ真上へ送り出すように構成されている。
【００１４】
このヒートローラ２４は、硬度が１５乃至９０度、表面の粗さが０．２μｍ程度をなすような素材を用いて、定着速度を１００乃至３００mm／secとして設定した場合には、外径が２０乃至８０mmのローラとして形成され、さらにその周面には、回転方向上手側から順に、第１の加圧ローラ２６、ガイドコロユニット３２、第２の加圧ローラ３８、剥離爪４１、クリーニングローラユニット４４、オイル塗布ローラユニット４８及びサーミスタ５２が配設されていて、さらに、ガイドコロユニット３２と第２の加圧ローラ３８及びクリーニングローラユニット４４とオイル塗布ローラユニット４８がそれぞれ別個のフレームに支持されていて、寿命が尽きたような場合に適宜新しいものと交換し得るように構成されている。
【００１５】
上記した第１の加圧ローラ２６は、記録媒体Ｓをヒートローラ２４に圧接させることによってその上に付着したトナーを加熱して軟化させる機能を持たせるように、ヒートローラ２４と可能な限り大きな面で接触するよう大径のローラとして形成され、かつ、支持されたフレーム２８に作用する加圧ローラバネ２９によって下手側の第２の加圧ローラ３８よりも大きな押圧力を受けてヒートローラ２４の周面に圧接するように構成されている。なお図中符号３０は、このフレーム２８の上縁に設けた紙ガイドを示している。
【００１６】
これに対して、ヒートローラ２４及び記録媒体Ｓの保温と記録媒体の案内とを兼ねた、記録媒体案内手段としての保熱覆い３３とガイドコロ３４、３５とからなるガイドコロユニット３２の下手側に配設される第２の加圧ローラ３８には、記録媒体Ｓをヒートローラ２４に押圧してその面にトナーを固着させる機能を持たせるように、このローラ３８は、第１の加圧ローラ２６よりもニップ部での曲率が大きく、言い換えれば、第１の加圧ローラ２６よりも小径に形成された上、加圧ローラバネ３９によってヒートローラ２４の周面に圧接されいる。
【００１７】
つぎに、このように構成された装置による記録紙Ｓ上へのカラーのトナー像を定着する動作について説明する。
【００１８】
感光体ドラム１の各回転毎の作像プロセスを経てその表面に形成したイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各トナーよりなるカラーのベタ画像は、一次転写部８で中間転写ベルト１０上に順次転写され、さらに、第２転写部１７で記録紙Ｓ上に転写される。
【００１９】
このようにしてカラーのベタ画像が転写された記録紙Ｓは、定着ユニット２０内に送り込まれ、さらに、紙ガイド３０に案内されてヒートローラ２４のもとに達し、ここで第１の加圧ローラ２６のニップ部２６ａによりヒートローラ２４上に強く押圧されつつ加熱作用を受ける。
【００２０】
このため、記録紙Ｓ上のトナーはヒートローラ２４の熱により軟化され、つづく、ガイドコロユニット３２の各ガイドコロ３４、３５と、保熱覆い３３の底縁により第２の加圧ローラ３８にのもとに送られ、ここで、さらに押圧力を受け、ヒートローラ２４による再度の加熱作用を受けて、多層に積層されたトナーはフィルム状に混合されつつ記録紙内に混り込んで固着される。
【００２１】
以上述べたように、トナーの溶融を主たる役割とする第１の加圧ローラ２６は、定着を主とする第２の加圧ローラ３８とともに、硬度が１５乃至９０、表面粗さが０．２乃至１０μｍ程度の素材により形成され、かつ駆動モータに駆動されて回動するように構成されるが、これらの加圧ローラ２６、３８は、それぞれの機能を発揮すべく、以下に述べるような条件のもとに成形され、配設される。
【００２２】
すなわち、第１の加圧ローラ２６に作用する押圧荷重Ｆ1については、これを0.4乃至100Kgf、好ましくは12Kgfとなして、第２の加圧ローラ３８の押圧荷重Ｆ2の0.3乃至70kgf、好ましくは6Kgfよりも大きくすることにより、第１の加圧ローラ２６によるニップ巾を大きくし、記録媒体Ｓ上のトナーを広い面でヒートローラ２４に接触させて、トナーの加熱溶融を効果的に行う。第２の加圧ローラ３８のニップ部２８ａの接触圧力Ｐ2を、第１の加圧ローラ２６のそれの0.004乃至28Kgf／cm2よりも大きな0.006乃至40Kgf／cm2にして、第２の加圧ローラ３８によ り記録媒体をヒートローラ２４の表面に強く圧接させて、その面に付着して既に軟化したトナーを高い押圧力で記録媒体Ｓの繊維間にうめ込み固着し、このアンカー効果によって強い定着強度を得るとともに、多層に積層されたトナーは圧縮変形し、フィルム状に混合され、十分な発色性を得ることができる。
【００２３】
また、第１の加圧ローラ２６のニップ部２６ａの巾Ｎ1については、これを１ 乃至２５mm、好ましくは８mmとなして、第２の加圧ローラ３８のニップ部３８ａの巾Ｎ2を0.5乃至１５mm、好ましくは2.5mmよりも大きくすること、つまり、第 １の加圧ローラ２６の外径を第２の加圧ローラ３８のそれよりも大きくするか、あるいは第１の加圧ローラ２６の材質を第２の加圧ローラ３８のそれよりも軟らかいものとすることにより、記録媒体Ｓを可能な限り広い面でヒートローラ２４に接触させて、トナーの加熱溶融を効果的に行う。
【００２４】
またさらに、第１の加圧ローラ２６の押圧荷重を第２の加圧ローラ３８のそれよりも大きくすることや、第１の加圧ローラ２６表面の摩擦係数を、第２の加圧ローラ３８のそれよりも大きな素材を用いることにより、第１の加圧ローラ２６のニップ部の摩擦力を第２の加圧ローラ３８のそれよりも大きく設定し、第１の加圧ローラ２６のニップ部で記録媒体を強く保持して、第２の加圧ローラ３８をこの記録媒体上でスリップさせることにより、トナー像の乱れを生じさせることなく溶融すると同時に、記録媒体が封筒のような二重のものでも、これにしわやカールを生じさせることなく定着処理することができる。
【００２５】
特に、封筒の皺防止、紙等のカール防止といった観点から、ニップの形状は重要であるので、図３を用いてこれを説明する。
【００２６】
ヒートローラ１２４、第１の加圧ローラ１２６、第２の加圧ローラ１３８は、それぞれ非圧縮部でＲ0、Ｒ1、Ｒ2の曲率半径を持ち、ヒートローラ１２４の曲率半径は第１の加圧ローラ１２６とのニップ部でＲ01に、第２の加圧ローラ１３８とのニップ部でＲ02である。ここで、Ｒ01＞Ｒ0かつＲ01＞Ｒ1とすることにより、記録媒体をヒートローラ１２４に沿わせて伝熱を確実にしてトナーの溶融を促進できるだけでなく、記録媒体の表裏の速度差を小さくして封筒の皺や紙のカールを防止することができる。また、Ｒ02＞Ｒ0かつＲ02＞Ｒ2とすることにより、同様に伝熱を確実にしてトナーの固着を促進できるだけでなく、封筒の皺や紙のカールを防止し、記録媒体の剥離も容易になる。さらに、ヒートローラ１２４と保熱覆い１３３との間の空隙を微小（１mm以下）に保つことにより、保熱性を高めて定着率を向上できるだけでなく、第１第２の加圧ローラ間の速度差を吸収して定着むら（グロスむら）をなくすことができる。但し、保熱覆い１３３の一部分にヒートローラ１２４と接触する前述のようなガイドコロを設ける場合には、ガイドコロは、軸方向に分割せずに画像領域全体に渡って設ける方が、軸端での損傷を発生しないため好ましい。
【００２７】
なお、以上の条件付与と同時に、第１の加圧ローラ２６の紙送り速度を、第２の加圧ローラ３８あるいは排紙ローラ１９の紙送り速度よりも小さくすることにより、記録媒体を常にヒートローラ２４の周面に密着させた状態でトナー像の乱れを抑えつつ、トナーの溶融と固着処理を行なわせることができる。同様に、二次転写部から排紙ローラに至る記録媒体の搬送経路では、下流に行くほど速度を大きくすることにより、紙皺を防止しスリップによる画像乱れを防止することができる。一方、この搬送経路では、定着部以降下流に行くほど記録媒体とのグリップ力を小さくして、定着部でのスリップを防止して画像乱れを無くすことが望ましい。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、記録媒体との接触する領域での加熱ローラの周面に２つの加圧ローラを設けるとともに、上手側に位置する加圧ローラのニップ部の曲率半径を、加熱ローラ及び上手側に位置する加圧ローラのいずれの曲率半径よりも大きく設定したので、上手側と下手側の各加圧ローラに、トナーの加熱作用と記録媒体へのトナーの固着作用を分担させることによって、特に多色のトナーを用いてベタ画像を形成するようなハイデューティーな定着を、より短い時間で、より効率的に行わせることができ、伝熱を確実にしてトナーの溶融を促進できるだけでなく、記録媒体の表裏の速度差を小さくして封筒の皺や紙のカールを防止することができる。
【００２９】
また、下手側に位置する加圧ローラのニップ部の曲率半径を、加熱ローラ及び下手側に位置する加圧ローラのいずれの曲率半径よりも大きく設定したので、伝熱を確実にしてトナーの固着を促進できるだけでなく、封筒の皺や紙のカールを防止し、記録媒体の剥離も容易に行うことができる。
【００３０】
さらに、２つの加圧ローラの間に、加熱ローラの周面を覆うようにして記録媒体をガイドする記録媒体案内手段を配設したので、保熱性を高めて定着率を向上できるだけでなく、第１第２の加圧ローラ間の速度差を吸収して定着むら（グロスむら）をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す定着装置の概要構成図である。
【図２】同上装置を備えた画像形成装置の一例を示した構成図である。
【図３】同上装置のニップ部の一例を示した構成図である。
【符号の説明】
１  感光体ドラム
１０  転写ベルト
２０  定着ユニット
２４、１２４  ヒートローラ
２６、１２６  第１の加圧ローラ
３３、１３３  保熱覆い
３８、１３８  第２の加圧ローラ
【図１】
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【図２】
0003758793.tif 000003
【図３】
0003758793.tif 000004