JPH0772814B2 - 画像記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真、静電記録等の画像記録装置、特に樹
脂、カーボン、顔料、染料等からなる所謂トナー像を表
面に形成された紙等の記録部材（以下、シートと略称す
る）に熱を加えて、上記トナー像をシート上に定着させ
る加熱定着装置を備えた画像記録装置に関する。

従来のこの種の画像記録装置に用いられる加熱定着装置
はシートおよびトナーに多くの熱量を加えている。この
ため、シートに含まれている水分が蒸発し、シートは表
裏面の水分蒸発量に不均衡を生じてカールする。また、
シートの表裏面ともに十分な熱量が加えられた場合に
は、シートの水分の蒸発とともにシートの腰がなくなる
ため、カールの形状は加熱定着装置を出たシートの排出
直後の状態により決まる。

上記カールの発生は、通常の画像記録モードでは大きな
問題にならないが、例えば画像記録装置にソータを連結
して自動的にシート揃えを行う場合に不都合が生ずるこ
と、シートの表裏面にトナー像を転写する自動両面プリ
ントを行う場合にシートの搬送性、中間トレイへの積載
性に不都合が生ずること、像形成体からトナー像をシー
トに転写した後、そのシートを像形成体から静電的に分
離を行う場合にシートの２面目に対する転写後における
分離に不都合が生ずること等に問題がある。

従来、上記の問題を解決するために、例えばシートその
ものを改良してカール量を減らす工夫、具体例としては
特開昭57−81270号公報に開示されるように、シートの
含水率を5.5〜6.5％にして、そのときのシートの腰の強
さを適当に保つ試みがなされている。しかし、この試み
は、使用されるシートが限定されてしまうこと、シート
そのものが環境変動の影響を受け易く、高湿環境下で吸
湿することによりシートの腰がなくなること、水分の蒸
発量が多くなるためカール量を増すこと、等の現象に対
しては上記の改良では不充分であった。

シートは加熱定着装置から排出された直後の状態でカー
ル形状が決められるということから、定着装置のシート
排出部に工夫がされている。具体例としては米国特許第
4,375,327号明細書に開示されるように、加熱定着ロー
ラと加圧ローラからなる熱ローラ定着の場合に、加圧ロ
ーラに接する分離爪とニップ部の距離を短くすること、
特開昭51−113637号公報に開示されるように、シートの
定着ローラ排出後の搬送手段のシート搬送速度を該定着
ローラのシート搬送速度よりも大きくすることに等の試
みがなされている。

しかし、これ等の試みは、シートの一部分のカール状態
を規制することができない。特に、両面プリントの場合
では１面目プリントのシートの後端が２面目プリントの
ときの先端にくることになるので、１面目のシート後端
のカール状態を規制する必要があるが、上記の試みでは
不充分である。すなわち、前例は波状のカールの規制に
対してのみ有効であり、後例はシートが定着ローラとそ
の排出後の搬送手段の間にあるときだけカール量の規制
ができるもので、シートの先端および後端のカール量の
規制ができないとう問題がある。

上記例の他にも定着ローラの排出部でのカール量規制の
工夫がなされているが、いずれもシートの先端から後端
に至る全ての部分のカール量を規制するという意味では
不充分であった。

また、シートのカールが両面プリント時に最も問題にな
るということから、例えば特開昭53−143339号公報に開
示されるように、１面目のプリント像は仮定着を行い２
面目のプリント像は本定着を行うというような提案もな
されている。しかし、仮定着した１面目は定着ローラか
らあまり熱量を供給されないため、シートのカールは少
なくなるが定着性が悪いために、２面目のシート搬送時
に搬送ローラ等によってトナー像が擦り落されるという
欠点を生ずる。つまり、実用上問題のない定着性が得ら
れる条件とカール量が少ない定着条件とは相反し、両者
がオーバーラップする領域は狭く、環境変動等を考慮す
ると、定着性を少し悪くしてカール量を減らすという考
え方は実用上非常に困難である。

本発明は上記に鑑み提案されたもので、加熱定着装置を
通過することで生ずるシートのカールの低減を効率よく
確実に行うことも目的とする。特にシートの両面に画像
を形成する両面プリントにおいて、本発明はシートの搬
送性を良くしてジャム発生を低減するとともに２面目プ
リント後における像形成体からのシートの分離特性を良
好にするものであって、この種の用途としては特に好ま
しい。

上記の目的を達成するために、本発明は、熱を与えてト
ナー像を記録部材（シート）上に定着する加熱定着装置
と、この加熱定着装置の熱により記録部材から発生した
水蒸気を加熱定着装置から排出された記録部材に付与す
る水蒸気付与手段と、を有するこを特徴とする画像記録
装置である。

第１図は本発明画像記録装置としての両面レーザビーム
プリント装置の全体概略を示す図である。外部からの信
号または内部で発生する信号によって変調されたレーザ
光１は、スキャナ２によって走査されるとともに結像レ
ンズ３を通り、折り返しミラー４によって光路を曲げら
れ、像形成体としての感光ドラム５上に結像される。感
光ドラム５は帯電器６により均一なコロナ帯電を受けた
後、レーザ光１の照射により信号に従った静電化パター
ンつまり静電潜像を作る。この静電潜像は現像器７の位
置を通過することによりトナー像化される。

一方、転写紙としてのシート９はシート給送コロ12によ
りカセット13から送出された後、レジストローラ14によ
り感光ドラム５上の画像と同期をとって給送される。そ
して、転写コロナ帯電器８の位置通過時に感光ドラム５
上からトナー像を転写された後、分離コロナ帯電器10に
より感光体５から分離され、搬送ベルト15により定着器
16に搬送される。感光体５はその表面がシート分離後に
クリーナ11で清掃されて繰返し使用される。

定着器16から排出された定着済のシートは、片面プリン
トの場合は排出コロ22によりトレイ23上に送出される。
また、両面プリントの場合は分岐爪18により搬送路を曲
げられて搬送され、引続いて搬送ベルト19で搬送されて
中間トレイ20にトナー像形成面を上向きに送り込まれ
る。

次に中間給送ローラ21により中間トレイ20から給送さ
れ、レジストローラ14により画像と同期をとり、転写コ
ロナ帯電器８へ向ってトナー像形成面を下向きに給送さ
れる。そして、転写コロナ帯電器８により１回目のトナ
ー像形成面とは反対側面に２回目のトナー像が転写さ
れ、以後、片面プリントの場合と同様に分離、搬送、定
着された後、排出ローラ22により機外のトレイ23上に送
出される。

なお、第１図例では光像露光は変調されたレーザ光であ
るが、光が照射された原稿からの光像露光であってもよ
い。

第２図は本発明画像記録装置に適用する加熱定着装置の
１例を示す横断面図である。この加熱定着装置16は定着
ローラ162とこれに圧接する加圧ローラ163との１対のロ
ーラからなる。上記定着ローラ162はSUS・Al・鉄等の芯
金表面に四弗化エチレン等の非粘着性耐熱樹脂、HTV・R
TV等のシリコンゴムあるいはシリコンゴムの表面にフッ
素ラテックスをコーティングしたFLC（商品名：日東工
業製）等の非粘着性耐熱弾性体層を被覆し、ハロゲンヒ
ータ169等の加熱源を内部に有する構成である。上記加
圧ローラ163はSUS・鉄等の芯金表面にHTV・LTV・FLC等
の非粘着性耐熱弾性体を被覆した構成である。本例では
加熱手段が定着ローラ中に設けられており、加圧ローラ
には設けられない。従って、表面温度は定着ローラ側の
方が加圧ローラより大である。

定着ローラ162の表面温度はサーミスタ164等の温度セン
サによって検知され、既知の制御回路（不図示）により
一定温度に制御される。この定着ローラ上にオフセット
したトナーは、シリコンオイル含浸クリーニングウエブ
161によってクリーニングされる。オイル塗布部材およ
びクリーニング部材としては他のものを使用しても何ら
差し支えない。

上記クリーニングウエブ161は供給リール24から送出さ
れ、押圧ローラ25で定着ローラ162に押し付けられた状
態にて巻取りリール26で巻取られる。図中165は先端が
定着ローラ表面に当接するように不図示のばねで付勢さ
れたシート９の巻付け防止爪、166は先端が加圧ローラ
表面に当接するように不図示のばねで付勢されたシート
９の巻付け防止爪、167は定着器16の底部よりシート排
出側近傍好ましくは排出コロ22の外側に向って形成され
た水蒸気流路である。この水蒸気流路167は、水蒸気付
与手段としてのものであり、定着器の底板の排出側部の
側壁を排出側に傾斜して作られている。

感光ドラム５からトナー像が転写されたシート９は加熱
定着装置16に搬送され、定着ローラ162と加圧ローラ163
との間を通過するとき定着ローラ162から熱を供給さ
れ、シート９上のトナーは溶融し該シート上に固着す
る。このとき、シート９からは上記の熱供給によって含
有水分の一部が蒸発し、定着器16内は一般空気中に比べ
て水蒸気を多く含んだ状態になる。

定着器16内の水蒸気は温たかい空気の流れと一緒に上方
へ流れるが、定着器の上部は例えばモルトプレーン等の
弾性体168などで空気の流れが塞がれているため該定着
器内で対流をおこす。この結果、定着器16内の温風およ
び水蒸気は水蒸気流路167を通って矢示ａのように流れ
る。

一方、定着ローラ162、加圧ローラ163間を通過したシー
ト９は排出コロ17により排出され、通路を切換える分岐
爪18により矢示ｂの方向へ導かれる。このとき、シート
９は排出コロ17を出た直後に水蒸気流路167を通った水
蒸気に下面が曝されることにより、カールが矯正され、
中間トレイ20に送り込まれるときにはほぼ平面状にな
り、中間トレイ20上での積載性および２面目の転写後に
おける感光ドラム５からの分離がともに良好な状態にな
る。

なお、排出コロ17の排出側近傍に配設したシート案内部
材179としては、水蒸気が通るように網目状の穴明き
板、櫛目状のガイド棒とするを可とする。

シート９が水蒸気に曝されることにより、カールが矯正
されることを、第３、４図に基づいて詳述する。定着ロ
ーラ162と加圧ローラ163との間に進入したシート９の先
端は、溶融したトナーの粘着力で定着ローラ162に巻き
付くが、巻付け防止爪165によって剥離される。このた
め、シート９の先端は上記の力を受けて第３図ａのよう
に下方にカールする。

一方、シート９の後端は第３図ｂに示すように、定着ロ
ーラ162と加圧ローラ163に挾まれている束縛力を受けな
くなったとき、排出コロ17のみにより支えられるため、
重力により下方に垂下して下向きにカールする。このよ
うに、シート９は定着器16を出ると、第４図ａのような
下向きカールを生ずる。

上記の現象はシート９が吸湿した場合により顕著にな
る。これはシート９の腰が吸湿により弱くなること、シ
ート内の水分の移動が常に上方向に向いていることによ
り、シート下面の水分の移動がより多くなることにも起
因すると思われている。さらに、両面プリント時には第
１、２図に開示されるように、シート９は分離爪18によ
りカールと同じ方向に案内屈曲されて搬送される。この
屈曲作用はシート９が定着器16を出た直後の暖かいとき
に生ずるので、シート９のカールに大きく影響して前記
の下向きカールはより大きいものとなる。

そこで、本発明はシートが水分を供給されて第４図
（ｂ）の示すように伸びるという現象を利用して、前記
のようにカールにより縮んだシート面に水蒸気を当てる
という極めて簡単な手段により、シートのカールを矯正
するようにしたものである。

また、本発明の作用が有効に働くためには、定着器16か
ら排出されたシート９の温度およびシート９の縮み面側
および伸び面側の水蒸気圧の関係が一定の範囲内に納ま
ることが好ましい。これはシート９から蒸発する水分量
とシート９の各面に供給される水分量のバランスが上記
三者の関係できまるため、上記三者の関係によって矯正
されるカール量が変わってくるからである。

また、上記以外の条件では例えばシート９の温度が130
℃以上になった場合には、シート９からの水分の蒸発量
が多くなりすぎることがあり、シート９の温度が60℃以
下では該シート内で水分の移動が少なくなり、縮み面側
と伸び面側の水分量の差が大きくなりやすくなる。この
ため、カール矯正のために供給する水蒸気量の制御を、
その装置に応じて可変することが好ましい。さらに低い
温度では適当なある水蒸気を供給するだけではシート９
上で露結することもあり、その供給量や温度等が適切に
定められることが好ましい。

従って、本発明実施例では、定着器16から排出されるシ
ート９の温度がある程度高い状態で該温度よりも低い温
度の水蒸気を含んだ空気をシート９の縮み面側にあっ
て、シート９の伸び面側の水蒸気圧よりも縮み面側の水
蒸気圧を大きくして、シート９からの水分の蒸発量が過
度に大きくならないようにし、シート９の縮み面側に供
給される水分量とのバランスをとり、縮み面側に水分を
供給することでカールを矯正する。

本発明者等の実験では定着器16から排出されたシート９
の温度が60℃〜130℃、また、定着器16からの水蒸気を
含んだ空気の流れが、温度が30℃〜60℃、相対湿度が60
〜100％でシート９の縮み面側にあたり、シート９の伸
び面側では温度で20℃〜50℃、相対湿度で30〜70％のと
き、好ましくはシート９の温度が80℃〜110℃、定着器1
6からのシート９の縮み面側への空気流が温度で40℃〜5
0℃、相対湿度で60〜90％、シート９の伸び面側では温
度で20〜40℃、相対湿度で30〜70％のとき非常に優れた
カール矯正効果が得られた。

第５図は本発明画像記録装置に適用する加熱定着装置16
の変形例を示す１部の正面図である。本実施例では定着
器内の水蒸気をクロスフォローファン170によって吸込
み、定着器16から排出後のシート９の下面に上記水蒸気
を吹付けるようにしたもので、シート９のカール矯正効
果がより顕著となり、短時間のうちにカールを矯正する
ことができる。この結果、高速な画像記録装置の加熱定
着装置として有効である。

加熱定着装置は図示例の熱ロール定着装置だけではな
く、チャンバー定着、誘導加熱定着、フラッシュ定着、
熱板等の各種の熱印加型の定着装置を適用可能である。
また、トナー像をシートにプリントする方法としては、
図示例のように一旦別の像形成体にトナー像を形成した
後、シートに転写する方法の他、シートに直接静電像を
形成すると同時またはその直後に現像する方法であって
もよい。

以上、詳述したように、本発明によれば、加熱定着装置
から排出したシートに該加熱定着装置内の水蒸気を与え
るように構成したから、次のような種々の効果が得られ
る。

（１）加熱定着装置排出後のシートのカールを、簡単な
構成で確実に低減することができる。

（２）カールが低減されたことにより、両面プリント時
におけるシートのカールに起因するジャム発生を低減で
き、安定した両面搬送特性を得ることができる。

（３）図示の実施例のように、感光ドラムからのシート
分離が静電分離の場合には、カールによる分離性低下が
防止され、特に高湿環境下に放置されたシートの場合に
有効である。

（４）シートに水蒸気つまり湿気を与えるから、１回目
の加熱定着を受けた後でもシートの極度な表面抵抗の上
昇が防止されるために、転写性、分離性が良くなり、２
回目も良好な画像記録が得られる。つまり、本発明はカ
ール防止ばかりでなく、シートの調湿効果にも良い結果
が得られるものである。

（５）記録部材に付与する水蒸気は記録部材の加熱定着
時に記録部材から発生する水蒸気を利用するので、別部
材としての貯水槽の様なものを設ける必要がなく、装置
構成を簡略化することができる。

（６）記録部材から発生する水蒸気を記録部材に付与す
るので、もともと記録部材がもっていた水分量に対応し
た水蒸気を付与することができ、記録部材それぞれに対
応した水蒸気付与が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明画像記録装置としてのレーザビームプリ
ンタ装置の全体概略図、第２図はその装置に適用された
加熱定着装置の拡大横断面図、第３、４図はシートのカ
ール矯正の説明図、第５図は加熱定着装置の変形例を示
す一部の横断面図である。 ９は記録部材（シート）、16は加熱定着装置、167は水
蒸気流路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−24862（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−35569（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−63970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−168073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−182460（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−182462（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−182467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−182469（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−103415（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平６−103416（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−7229（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平６−38177（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱を与えてトナー像を記録部材上に定着す
   る加熱定着装置と、この加熱定着装置の熱により記録部
   材から発生した水蒸気を加熱定着装置から排出された記
   録部材に付与する水蒸気付与手段と、を有することを特
   徴とする画像記録装置。
2. 【請求項２】前記水蒸気付与手段は水蒸気の流れを案内
   する流路であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の画像記録装置。
3. 【請求項３】前記水蒸気付与手段はファンであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像記録装置。