JP2003015459A

JP2003015459A - 定着装置

Info

Publication number: JP2003015459A
Application number: JP2001196124A
Authority: JP
Inventors: Akito Akaishi; 明人赤石; Mitsugi Oishi; 貢大石; Akichika Furusawa; 彰近古澤
Original assignee: Casio Computer Co Ltd; Casio Electronics Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd; Casio Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-17

Abstract

(57)【要約】【課題】用いられるトナーのタイプに応じて、ロール
圧を変更することにより定着プロセスを最適に制御する
定着装置を提供すること。【解決手段】本実施例の定着ユニットは、片側に３個
の圧着バネ３７ａ〜３７ｃとこのそれぞれに対応する圧
着力切換カム３８ａ〜３８ｃとが付いている。圧着解除
レバー３９が垂直の状態では、定着ロール対は圧着状態
にある。圧着解除レバー３９を４５度右方向に回すと、
カム３８ａの左部形状により最端部のアーム４０ａが上
がり、それに連動して圧着バネ３７ａが最大荷重まで伸
ばされる。このとき、アーム４０ａは、ベアリング４１
ａより離れるので、このアーム位置によるバネ荷重は解
除される。さらに圧着解除レバー３９を４５度右方向に
回すと、圧着解除カム３８ｂの中央部の形状によりアー
ム４０ｂが上がりベアリング４１ｂより離れるので、こ
れによりバネ荷重が解除される。さらに圧着解除レバー
３９を９０度右方向に回すと、圧着解除となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像形成装
置に関し、特に、このカラー画像形成装置において用い
られる定着ユニットに関する。

【０００２】

【従来技術】図１９に従来の定着ユニットを示す。同図
の定着ユニットにおいて、画像に光沢のないマット系ト
ナーを定着させる場合には、定着ロール１５ａの温度を
高くし、少ないロール圧着力で定着させる。よって圧着
バネ３７の両側には線径の小さい低荷重設定の引張バネ
が１個ずつ付いている。尚、マット系トナーによる非光
沢画像は、カラー文書、グラフなどの出力に好適であ
り、オフィス用のプリンタにおいてよく用いられる。

【０００３】しかし、近年はインクジェットプリンタだ
けでなく、電子写真プリンタにおいても高画質、写真画
質等のニーズが増えている。この要求に対し、トナーと
してグロスアップタイプのトナー（以下、グロス系トナ
ーという）を使用した電子写真プリンタがあり、光沢を
上げることで色空間が上がり、写真、グラフィック等の
画像に適している。このグロス系トナーは、マット系ト
ナーより低温で、より高いロール圧着力で定着させるト
ナーである。そして、ロール間のニップ幅をより多くと
り、長い時間をかけて定着させるタイプのトナーであ
る。このため定着ユニットの構造は、マット系トナーの
定着ユニットより大きい荷重設定のバネを左右に２個ず
つ付けている。バネを片側に２個付けることで、組み立
てがしやすくなる。また、力が２つのアームに分散する
ため部品の変形がおこりにくくなる。

【０００４】グロス系トナーは、溶けた状態で、より高
い圧着力にて定着させれば、トナーの表面の平滑度が上
がり、それに伴い光沢度が上がる特性を持っている。ま
た、グロス系トナーはマット系トナーよりトナー間の凝
集力が弱く、オフセットしやすいので、オイルをオイル
塗布ロール上に塗布し剥離性を向上させなければならな
い。

【０００５】以上の理由により、マット系トナーとグロ
ス系トナーの定着プロセスを比較すると相反する条件が
数多くあることがわかる。このため、マットタイプから
グロスタイプへの画質の変更を１台のプリンタで行おう
とすると、トナーセットだけでなく、定着ユニットも交
換しなければならない。また、このような交換をしない
場合には、マットタイプ機とグロスタイプ機の２台の電
子写真プリンタを用意しなければならない。

【０００６】このように従来の定着ロール１５ａとプレ
スロール１５ｂを用いた定着装置では、装置の仕様に合
わせた圧接力設定を行っていた。すなわち、自定着装置
で用いるトナーの組成などを考慮し、定着装置毎に圧接
力設定を行っていた。しかし、近年カラープリンタが汎
用されるようになると、上述のマット系トナー、グロス
系トナーを１つの定着装置で使い分けられることが望ま
しくなってきた。また、そのような要求も出てきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、マット系トナーとグロス系トナーの両方に対応する
プリンタ装置も出てきている。しかしながら、その多く
は搬送力の調整など時間的な調整であり、ロール圧を段
階的に変えるような構成ではなかった。

【０００８】本発明では、用いられるトナーのタイプに
応じて、ロール圧を変更することにより定着プロセスを
最適に制御する定着装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項1 記載の発明によ
れば、複数色トナー像を転写材に転写し、該転写材を、
少なくとも一方に熱源を有し互いに圧接する加熱ローラ
と加圧ローラとを備えた加熱定着手段により挟持搬送し
て画像を形成するカラー画像形成装置において、前記加
熱定着手段は、前記加熱ローラと前記加圧ローラの一方
を他方に移動自在に支持して圧接／離間する支持手段
と、該支持手段を前記圧接方向に付勢する付勢手段とを
少なくとも備えており、前記加熱ローラと前記加圧ロー
ラの間を通過して加熱定着された画像の光沢度を異なる
光沢度とすべく前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧接
力を可変にする形成画像光沢切換手段を備えることを特
徴とするカラー画像形成装置を提供することで上記課題
は達成できる。

【００１０】請求項２記載の発明では、オイル塗布ロー
ラに供給するオイル供給量を制御するオイル供給量制御
手段は、上記請求項１の形成画像光沢切換手段と連動し
て上記オイル塗布ローラのオイル供給量を制御する。ま
た、請求項３記載の発明では、上記請求項１の形成画像
光沢切換手段として、切換レバーにより加熱ローラと加
圧ローラの圧接力を可変にする。

【００１１】また、請求項４記載の発明では、モータな
どの駆動手段を制御する駆動制御手段により、加熱ロー
ラと加圧ローラの圧接力を可変にする。請求項５記載の
発明によれば、複数色トナー像を転写材に転写し、該転
写材を、少なくとも一方に熱源を有し互いに圧接する加
熱ローラと加圧ローラとを備えた加熱定着手段により挟
持搬送して画像を形成するカラー画像形成装置におい
て、前記加熱定着手段は、前記加熱ローラと前記加圧ロ
ーラの一方を他方に移動自在に支持して圧接／離間する
支持手段と、該支持手段を前記圧接方向に付勢する複数
の付勢手段と、該複数の付勢手段による前記支持手段へ
の作用を選択的に規制することにより前記加熱ローラと
前記加圧ローラの圧接力を可変にする圧接力可変手段と
を備えることを特徴とするカラー画像形成装置を提供す
ることで上記課題は達成できる。

【００１２】ここで、複数の付勢手段とは、具体的に
は、後述する３個の圧着バネとそのそれぞれに対応する
圧着力切り替えカムである。請求項６記載の発明では、
オイル塗布ローラに供給するオイル供給量を制御するオ
イル供給量制御手段は、上記請求項５の圧接力可変手段
と連動して上記オイル塗布ローラのオイル供給量を制御
する。また、請求項７記載の発明では、上記請求項５の
圧接力可変手段として、切換レバーにより加熱ローラと
加圧ローラの圧接力を可変にする。

【００１３】また、請求項８記載の発明では、モータな
どの駆動手段を制御する駆動制御手段により、加熱ロー
ラと加圧ローラの圧接力を可変にする。請求項９と請求
項１０記載の発明は、定着ユニットの加熱ローラと加圧
ローラの圧接力が駆動手段により駆動されている場合の
変形例を示したものである。

【００１４】すなわち、請求項９では、転写材の種類を
検知する検知手段により検知された情報に基づき、上記
駆動制御手段は、加熱ローラと加圧ローラの圧接力を可
変にする。ここで、転写材の種類とは、例えば、普通紙
であるか厚紙であるか等の情報のことである。

【００１５】また、請求項１０では、カラープリンタに
接続されたホスト機器からカラープリンタへ画像情報を
送信する場合を想定している。プリンタが受信した画像
情報中には、画像光沢情報が含まれており、この画像光
沢情報に基づいて、上記駆動制御手段は、加熱ローラと
加圧ローラの圧接力を可変にする。

【００１６】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施の形態を図面を
参照しながら説明する。＜第１の実施形態＞図１はいわゆるタンデム方式のカラ
ープリンタの例である。このプリンタ装置は図示しない
ケーブルによってパーソナルコンピュータなどのホスト
機器に接続されている。

【００１７】同図のプリンタ装置１の内部構成は、画像
形成部２、両面印刷用搬送ユニット３、及び給紙部４で
構成されている。ここで、画像形成部２は、４個の画像
形成ユニット５〜８を並設した構成であり、同図の紙面
右側から左側に向かってマゼンダ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の順に配設さ
れている。この中で、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、
イエロー（Ｙ）の画像形成ユニット５〜７は、減法混色
によりカラー印刷を行う構成であり、ブラック（Ｋ）の
画像形成ユニット８は、モノクロ印刷に使用する。

【００１８】ここで、上記各画像形成ユニット５〜８
は、それぞれドラムセットＣ１とトナーセットＣ２で構
成され、現像容器に収納された現像剤を除いて同じ構成
である。したがって、イエロー（Ｙ）用の画像形成ユニ
ット７を例にして、構成を説明する。ドラムセットＣ１
には、感光体ドラム９、帯電器１０ａ、クリーナ１０ｅ
などが収納され、またドラムセットＣ１の上方には印字
ヘッド１０ｂが配置されている。トナーセットＣ２に
は、現像ロール１０ｃやトナーが収納されている。

【００１９】感光体ドラム９は、その周面が例えば有機
光導電性材料で構成され、感光体ドラム９の周面近傍に
は、帯電器１０ａ、印字ヘッド１０ｂ、現像ロール１０
ｃ、転写器１０ｄ、クリーナ１０ｅが順次配設されてい
る。感光体ドラム９は、矢印方向に回動し、まず、帯電
器１０ａからの電荷付与により、感光体ドラム９の周面
に一様に帯電する。そして、印字ヘッド１０ｂからの印
字情報にもとづく光書き込みにより、感光体ドラム９の
周面に静電潜像を形成し、現像ロール１０ｃによる現像
処理によりトナー像を形成する。このとき、感光体ドラ
ム９の周面に形成されるトナー像は、トナーセットＣ２
に収納したイエロー（Ｙ）色のトナーによる。このよう
にして、感光体ドラム９の周面に形成されるトナー像
は、感光体ドラム９の矢印方向の回動に伴って転写器１
０ｄの位置に達し、感光体ドラム９の真下を矢印方向に
移動する用紙に転写される。

【００２０】一方、用紙の搬送は、前述の給紙部４を構
成する給紙カセット１１、待機ロール１２、搬送ベルト
１３、駆動ロール１４などで構成され、給紙コロ１１ａ
の回動により、給紙カセット１１から搬出された用紙
は、待機ローラ対１２まで送られ、さらに、トナー像に
一致するタイミングで搬送ベルト１３上に送られ、各転
写器１０ｄに達する。そして、各転写器１０ｄにおいて
トナー像が転写され、トナー像が転写された用紙は搬送
ベルト１３の移動に従って、搬送ベルト１３上を矢印方
向に移動し、定着ユニット１５において熱定着処理が施
される。

【００２１】また、用紙の上面には、上記イエロー
（Ｙ）のトナー像のみならず、マゼンダ（Ｍ）、および
シアン（Ｃ）のトナー像も転写され、前述の減法混色に
したがった色の印刷が行われる。尚、上述の用紙は給紙
カセット１１から搬出される用紙のみならず、ＭＰＦト
レー１６から供給される用紙も含まれ、この場合には、
用紙は給紙コロ１６ａによって搬入され、前述の経路に
よって印刷処理が行われる。

【００２２】また、上記定着ユニット１５は、熱ロール
１５ａ（以下では定着ロールと呼ぶ）、プレスロール１
５ｂおよびオイル塗布ロール１５ｃで構成され、用紙が
上述の定着ロール１５ａとプレスロール１５ｂの間を挟
持搬送される間、用紙に転写された例えば複数色のトナ
ー像は溶融して用紙に熱定着する。また、オイル塗布ロ
ール１５ｃは、定着ロール１５ａ周面に離型性オイルを
塗布すると共に定着ロール１５ａに残るトナーを除去す
る機能を有する。尚、定着ユニット１５によってトナー
像が定着された用紙は切換フラップ１７を介して上方、
または、紙面左方向に搬送される。そして、排紙ロール
対２０を介して排紙部２１へ用紙を案内する。

【００２３】一方、両面印刷用搬送ユニット３は、装置
本体に対して着脱自在に構成され、本例のプリンタ装置
１によって両面印刷を行う際、装着するユニットであ
り、内部に複数の逆搬送ローラ対１８ａ〜１８ｅが配設
されている。両面印刷の場合には、上記切換フラップ１
７によって一旦上方に用紙が送られ、例えば用紙の後端
が搬送ロール１９に達したとき、用紙の搬送を停止し、
さらに用紙を逆方向に搬送する。この制御によって、用
紙は点線で示す位置に設定された両面印刷用搬送ユニッ
ト３の用紙搬送路に搬入され、逆搬送ローラ対１８ａ〜
１８ｅによって用紙が逆方向に送られ、待機ローラ対１
２に達し、前述したように、トナー像と一致するタイミ
ングで転写部に送られ、トナー像が用紙の裏面に転写さ
れる。

【００２４】図２に図１のプリンタ装置１の外観斜視図
を示す。同図のプリンタ装置１は、装置本体上部２２と
装置本体下部２３によって構成され、装置本体上部２２
には、操作パネル３３が配設され、またその上面には印
字用紙の排出部２１も形成されている。操作パネル３３
は、複数のキーが配設されたキー操作部３３ａと、後述
する図３のＣＰＵ３０から出力される表示情報に基づき
表示を行う液晶ディスプレイなどである表示部３３ｂと
で構成されている。また、排紙部２１には、排紙ロール
２０の回動によって、画像形成ユニットにより作成され
た印刷用紙が出力され、排紙部２１上に順次積載され
る。

【００２５】また、装置本体下部２３には、その前面に
開閉可能なフロントカバー２４が設けられている。この
フロントカバー２４は例えばジャム処理やメンテナンス
に開放される。また、後述するオイル塗布ロールの装脱
もプリンタ装置１の手前からオイル塗布ロールを引き出
すことで行われる。

【００２６】図３は、上記構成のプリンタ装置１におけ
る回路ブロック図である。図３において、回路ブロック
は、インターフェイスコントローラ（以下Ｉ／Ｆコント
ローラという）２６、プリンタコントローラ２８、プリ
ンタ印字部２９、ＣＰＵ３０、ＲＯＭ３１、操作パネル
３３、ＥＥＰＲＯＭ３２で構成されている。Ｉ／Ｆコン
トローラ２６は、ホスト機器から供給される印字データ
をビットマップデータに変換し、フレームメモリ２７に
展開する。フレームメモリ２７は、マゼンダ（Ｍ）、シ
アン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）ごとに記
憶エリアが設定され、対応するエリアに各色のデータが
展開される。

【００２７】フレームメモリ２７に展開されたデータは
プリンタコントローラ２８に出力され、ＣＰＵ３０の制
御にしたがってプリンタ印字部２９に出力される。この
とき、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー
（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色のデータは、それぞれ対
応する図１の印字ヘッド１０ｂに供給される。

【００２８】尚、ＲＯＭ３１には、本例のシステムプロ
グラムが記憶され、ＣＰＵ３０は、このシステムプログ
ラムに従って処理を行う。図４に本実施例の定着ユニッ
トの縦断面図を示す。本実施例の定着ユニットの特徴
は、片側に３個の圧着バネ３７ａ〜３７ｃとこれに対応
する図５に示す形状の圧着力切換カム３８ａ〜３８ｃが
付いていることである。圧着力切換カム３８ａ〜３８ｃ
は並列に一体化して構成される。尚、図５は、図４の断
面Ａ、Ｂ、Ｃで切って見た側断面図である。

【００２９】図６〜図９に本実施例の定着ユニットの動
作例を示す。図６（ａ）は、圧着解除レバー３９が垂直
の状態を示している。このとき、圧着解除レバー３９は
圧着状態にある。この状態では、圧着バネ３７ａ〜３７
ｃのすべてが指定長さによる荷重を定着ロール１５ａに
伝達している。このとき、総バネ荷重は最大バネ荷重に
一致する。また、この状態では、圧着力は最大であるの
で、グロス系トナー定着時の高グロス画像に適する。ま
た、ロールニップ幅も最大となるので、低温オフセット
しやすい厚紙のグロス系トナー定着にも好適である。
尚、図６（ｂ）は、同図（ａ）を断面Ａで切って見た側
断面図である。また、図６（ｃ）は、同図（ａ）の側断
面図である。

【００３０】図７（ａ）は、圧着解除レバー３９を４５
度右方向に回して固定した状態を示している。この状態
では、圧着力切換カム３８ａの左部形状により最端部の
ロール支持アーム４０ａが上がり、それに連動して圧着
バネ３７ａが最大荷重まで伸ばされる。このとき、ロー
ル支持アーム４０ａは、ベアリング４１ａより離れるの
で、このアーム位置によるバネ荷重は解除される。これ
により、総バネ荷重は最大バネ荷重の２／３となる。
尚、この状態は、グロス系トナー定着時の低グロス画像
に適する。尚、図７（ｂ）は、同図（ａ）を断面Ａで切
って見た側断面図である。

【００３１】図７（ａ）よりさらに圧着解除レバー３９
を４５度右方向に回して固定すると、図８（ａ）に示す
ような状態になる。この状態では、圧着力切換カム３８
ｂの中央部の形状によりロール支持アーム４０ｂが上が
りベアリング４１ｂより離れるので、これによりバネ荷
重が解除される。総バネ荷重は最大バネ荷重の１／３と
なる。この状態では圧着力が少なくてすむマット系トナ
ーの定着に適している。尚、図８（ｂ）は、同図（ａ）
を断面Ｂで切って見た側断面図である。

【００３２】図８（ａ）よりさらに圧着解除レバー３９
を９０度右方向に回して固定すると（すなわち、圧着状
態より１８０度右方向に回して固定すると）、図９
（ａ）に示すような状態になる。最も内側にあるロール
固定支持アーム４０ｃに定着ロール１５ａを支えるベア
リング４１ｃが固定されているので、このロール固定支
持アーム４０ｃが圧着力切換カム３８ｃにより上がる
と、これに連動して定着ロール１５ａも上部へ上がり、
圧着解除となる。図９（ａ）の圧着解除状態は、輸送時
またはＪＡＭ紙処理時に使用する状態である。尚、図９
（ｂ）は、同図（ａ）を断面Ｃで切って見た図である。

【００３３】尚、上記説明において、圧着解除レバー３
９の操作は図６〜８までのロール圧着力の変更時には、
プリンタ本体１のルーフをオープンせずに操作可能と
し、図９の圧着解除状態にするときのみルーフをオープ
ンして操作可能とする構成としてもよいし、圧着解除レ
バー３９の操作はすべてルーフオープン時に行い、ルー
フクローズ時に圧着状態が確認できるウィンドウを設置
する等、プリンタ本体１の外装を工夫する構成としても
よい。

【００３４】また、上記説明中、圧着バネの設置数を３
としたが、圧着バネの設置数を１〜２個にして、バネの
引っ張り長さによる荷重調整により、圧着力を変更して
もよい。このように、本実施例では、定着ユニットに圧
着バネを複数設置し、圧着解除レバーの位置により、カ
ムとアームを動作させて定着ロール圧を変更できるよう
にした。このため、グロス系トナーとマット系トナーを
定着する定着ユニットを共通化できる。また、画像光沢
度をユーザが簡単なレバー操作で切り替えることができ
る。また、オフセットによる画像障害が生じてもユーザ
がレバー操作して対応することが可能である。また、画
像、トナーに適した圧着力とロール温度を選択すること
で、定着ロール寿命の拡大につながる。また、バネを複
数設置することで、組み立てが容易になり、バネによる
力を各ロール支持アームに分散するためアームやフレー
ムの部品変形が起こりにくくなる。＜第２の実施形態＞上記第１の実施形態と異なる制御を
本実施例では示す。本実施例の特徴はアームにオイル塗
布ロール軸受台座を設けたことである。

【００３５】以下に本実施例の定着ユニットの動作を図
１０〜１３を用いて説明する。図１０は、グロス系トナ
ー設定時の定着ユニットの状態である。上述したよう
に、グロス系トナーはトナー凝集力が低いため、オフセ
ットしやすいので、オイルにより剥離性を向上させなけ
ればならない。オイル塗布ロール１５ｃは、オイル塗布
ロール圧接バネにより定着ロール１５ａに適当な荷重で
接しており、定着ロール１５ａに従動して回転する。こ
の状態で、オイル塗布ロール１５ｃはグロス系トナーに
適した量にてオイルを供給している。

【００３６】図１１（ａ）は、圧着解除レバー３９を４
５度回転した状態である。この状態は、図１０の状態と
後述する図１２の状態の間にある中間的な状態である。
この場合、グロス系トナーであればオイルを多めに供給
し、マット系トナーであれば必要以上のオイルを供給し
ないという制御を行うことで、定着ユニットの寿命を延
ばすことが可能となる。

【００３７】尚、図１１（ｂ）に圧着解除レバー３９を
拡大して示した。この圧着解除レバー３９のプリンタ本
体中での位置を示すために、図１４及び図１５に本実施
例のプリンタ装置の外観図を示す。図１４は、図２のフ
ロントカバー２４が開放された状態を示す図である。ま
た、図１５は、図２において、フロントカバー２４と、
本体装置上部２２とが開放された状態を示す図である。
図１４及び図１５に示すように、圧着解除レバー３９は
オイル塗布ロール１５ｃの手前にある。図１１（ｂ）の
圧着解除レバー３９を左方向に回すと図１４の状態にな
る。一方、圧縮解除レバー３９を起こすと図１５の状態
になる。図１５の圧着解除レバー３９を起こした状態で
は、この圧着解除レバー３９のハネが邪魔してオイル塗
布ローラユニット１５ｃは抜けなくなっている。

【００３８】図１２は、圧着解除レバー３９を９０度回
転させたマット系トナー使用時の状態である。マット系
トナー使用時はグロス系トナーと比較しオフセットしに
くいので、オイル使用量は、グロス系トナーと比較し少
量で定着させることが可能である。そこで、この状態の
ときは、ロール支持アーム４０に設置したオイル塗布ロ
ール軸受台座４４により、オイル塗布ロール軸受４３が
上に上がることで、オイル塗布ロール１５ｃと定着ロー
ル１５ａとの圧接力が弱くなる。これにより、オイル塗
布ロール１５ｃから供給されるオイルの量を減らすこと
ができマット系トナーに適したオイル量による定着が可
能となる。尚、オイル塗布ロール１５ｃの新品時に画像
オイル汚れが発生した場合は、図１２の圧着解除レバー
３９を９０度回転させた状態を選択して供給オイル量を
少なくすればよい。

【００３９】図１３は、圧着解除レバー３９を１８０度
回転させた状態である。この状態においては、定着ロー
ル１５ａとプレスロール１５ｂは圧着が解除されてい
る。このときのロール支持アーム４０とオイル塗布ロー
ル軸受台座４４に連動してオイル塗布ロール軸受４３も
さらに上に上がり、オイル塗布ロール１５ｃは、定着ロ
ール１５ａから完全に分離された状態となっている。こ
の状態は、プリンタ本体１の輸送時に適し、外部から負
荷をなくすことで新品時のオイル過多を減少させること
ができる。

【００４０】このように、本実施例では、定着ロール支
持アームにオイル塗布ロール軸受台座を設置し、定着ロ
ール圧着解除レバーと連動して動作することでオイル塗
布ロール圧接力を可変とした。これにより、グロス系ト
ナー、マット系トナーに適したオイル量を供給できるた
め、オイルロールユニットを共通化できる。また、圧着
解除状態時に、オイル塗布ロールも定着ロールから離れ
るので、輸送時は定着ユニットに同梱できる。＜第３の実施形態＞上記実施例においては、定着ロール
対の圧接を圧着解除レバーを操作することにより手動で
行っていたが、この操作を自動で行うようにしてもよ
い。本実施例は、定着ロール対の圧接を自動で行う場合
について扱う。

【００４１】従来の定着ユニットは、両サイドにアーム
等を用いてロールに圧力を加えていた。この従来の定着
装置では、上下ロールを圧着させる方式として両サイド
のアーム部にバネを引っ掛けて加圧していた。しかしア
ーム方式による圧着ではバネのバラツキ等によりニップ
を均一化することが困難であった。特にグロス系トナー
使用時は画像を均一にするため、ニップの均一化が必要
である。また、従来は普通紙と厚紙では定着性が異なる
ため、定着スピードや定着温度を変えて対応していた。

【００４２】図１９に従来の定着ユニットを示す。この
定着ユニットにマット系トナーを用いる場合、定着ロー
ル１５ａとプレスロール１５ｂの圧着は、圧着アーム４
０を用いてバネ圧が３ｋｇの圧着バネ３７により行って
いた。一方、グロス系トナーを用いる場合、ニップ幅を
稼ぐため圧着バネのバネ圧を１０ｋｇ以上にする。しか
し、そのようにした場合でも、バネ圧のバラツキ等によ
りＡ部ニップ幅が不均一な状態となり画像上の光沢性が
不均一となってしまう。またグロス系トナーでは、普通
紙と厚紙においても定着温度や定着スピードを普通紙モ
ードと厚紙モードに分けて対応している。

【００４３】本実施例は、上記問題を解決することを目
的とするものである。厚紙時と普通紙時で定着温度・定
着スピードを変えずに行う方法を図１７に示す。同図の
レジストロールＵ４７内に設けた圧電センサ４８（用紙
厚み検知センサ）により普通紙（１００ｇ／ｍ²未満）
か、厚紙（１００ｇ／ｍ²以上）かを検知し、レジスト
部から定着装置に紙（普通紙または厚紙）が到達する前
に定着圧力を適正値に制御し、ニップ幅を適正に制御す
るものである。

【００４４】図１６に示すように、両サイドに設けた圧
着アーム４０ａ〜４０ｃは同じく両サイドに設けた圧着
力切換カム３８ａ〜３８ｃに突き当てられている。これ
ら圧着力切換カム３８ａ〜３８ｃは圧着解除軸４２に固
定されている。圧着解除軸４２の端部にはウォームギヤ
４９が取り付けられており、正逆両用の駆動モータ５０
によりアイドルギヤ５１を介して圧着解除軸４２を回転
させる。

【００４５】尚、本実施例の装置としては、圧接力可変
モードを図２の操作パネル３３に持たせて、ユーザが操
作パネル３３上のキー操作部３３ａを操作することで、
この圧接力可変モードを変更するのが好ましい。また、
本実施例の変形例としてプリンタ本体に接続されたホス
ト機器からの画像情報中にマット系トナーで印字する
か、グロス系トナーで印字するかを指定する画像光沢情
報を付加して、この画像光沢情報に基づいて、本実施例
における上記制御を行うことも可能である。

【００４６】このように、本実施例においては、厚紙を
検知した際に、圧着カムを矢印方向に回転させ定着圧力
を上げて、厚紙の定着に最適なニップ幅を得ることがで
きる。また、普通紙時は厚紙時に比べ圧着力を下げて、
普通紙の定着に最適なニップ幅を得ることができる。ま
た、厚紙時には定着温度変更や定着スピード変更がない
ため、ウエイト時間や搬送スピードを一定にできる。普
通紙時にも同様のことがいえる。＜第４の実施形態＞本実施例では、定着ユニット中の定
着ロール及びプレスロールを内部から加熱するヒータを
制御することにより所謂オーバーシュートを抑えること
を目的とする。

【００４７】従来の定着ユニットにおいては、未定着画
像に伝わる熱量は加熱時間と加熱温度の積で表せる。す
なわち、同じ定着ユニットを用いた場合は、定着スピー
ドが速くなれば、定着温度の設定を高くしなければなら
ない。他の方法としては、定着ロールとプレスロールの
接触面積（ニップ幅）を増やし、未定着画像が定着ロー
ルに接している時間を延ばして定着温度設定を高くせず
に対応可能である。一般に定着ロールの主体を構成して
いるシリコンゴムは高温になると分解・劣化する性質が
あるので、ニップ幅を増やすことで定着スピードの高速
化に対応するのが好ましい。

【００４８】ヒータによる熱を効率よく未定着画像に伝
えるためにニップ幅を広くとるには、ゴム自身のゴム硬
度を柔らかくしゴム層が潰されやすくするか、ゴム厚を
厚くして見かけのゴム硬度を柔らかくしてゴム層を潰さ
れやすくする、という２つの方法がある。前者の場合、
ゴム自身の硬度を下げることによりゴムの耐熱性が低下
してしまう。このため、後者の方法を取るのが現実的で
ある。

【００４９】しかしながらゴム厚を厚くし定着装置を用
いてＡ４サイズの白紙を連続で４０枚通紙した際に以下
のような現象がより顕著となる。すなわち、定着ロール
の表面温度が１７０℃以下になると、ヒータが点灯し定
着ロールの温度を上げるように設定されている。定着ロ
ールの表面温度検知タイミングは０．５秒間隔でヒータ
のＯＮ／ＯＦＦを制御している。

【００５０】設定温度が１７０℃になったところで印字
が開始されると、定着ロール表面温度が低下し１７０℃
以下になるために、温度センサは温度を検知してヒータ
をＯＮにする。しかし、ヒータの熱が芯金に伝わってか
らゴム層を通過して定着ロール表面にくるまで時間がか
かるために、印字当初は用紙によりロール表面の熱が奪
われることが主となり定着ロールの表面温度は下がりつ
づける。その後、ヒータの熱がロール表面に達するよう
になり徐々に定着ロール表面温度は上昇し設定温度の１
７０℃に近づく。定着ロール表面温度が１７０℃になっ
た時点で印字を終了すると、温度センサはヒータＯＦＦ
信号を出しヒータは消灯される。しかし既に、定着ロー
ルのゴム層内部には熱が蓄積されており印字終了後も定
着ロール表面へエネルギーを放出する。本来ならば用紙
に吸収されるべき熱エネルギーは印字が終了しているの
で行き場がなくなり定着ロール表面温度を上げ続けると
いう、所謂オーバーシュート現象が発生する。これは不
必要に定着ロール表面温度を上昇させるためにゴムの熱
劣化を促進させ、ひいては定着ユニットの寿命を低下さ
せるという問題を引き起こす。

【００５１】また、オーバーシュート時に印字を開始し
た場合より高温の定着温度となるため、非オフセット温
度領域が比較的広いマット系トナーは問題ないが、非オ
フセット温度領域が狭いグロス系トナーにおいては、高
温オフセット発生要因となる。

【００５２】尚、本実施例のカラー画像形成装置は上記
第１の実施形態のものと同じであるので、説明は省略す
る。定着ユニットは図４に示すように、定着ユニット匡
体に定着ロール１５ａ、プレスロール１５ｂを配し、こ
れら定着ロール１５ａ、プレスロール１５ｂは内部に置
かれたヒータにより加熱されている。また、定着ロール
１５ａとプレスロール１５ｂは圧着バネ３７により互い
に押し付けられている。

【００５３】定着ロール１５ａは肉厚２ｍｍアルミ中空
パイプを芯金として外側にＬＴＶシリコンゴム（厚さ２
ｍｍ、ゴム硬度ＪＩＳ＿Ａ５°）を設け、表面をＰＦＡ
（パーフルオロアルコキシコポリマー）チューブ（厚み
３０μ）で被覆して成るものである。

【００５４】定着ロール１５ａ端部は図４に示すように
非通紙部分のゴム厚が１ｍｍとなっている。また、定着
ロール１５ａ端部には図４に示すように、ゴム厚２ｍｍ
部分の表面温度を検知する、熱伝対あるいはサーミスタ
より成る温度センサ５２ａと、ゴム厚１ｍｍ部分の表面
温度を検知する温度センサ５２ｂとが配置され、ロール
表面に接触している。

【００５５】定着ロール１５ａ表面での温度検知タイミ
ングは０．５秒間隔でヒータのＯＮ／ＯＦＦを制御して
おり、温度センサにより検知されたロール表面温度が１
７０℃以下になった場合、ヒータが点灯しロール表面温
度が１７０℃以下にならないよう制御しているが、検知
して制御に使用する温度情報は、定着ロール１５ａの表
面温度が低下している状態では、温度センサ５２ａを用
い、定着ロール表面温度が上昇している状態では温度セ
ンサ５２ｂを用いる。

【００５６】以上の構成で、Ａ４サイズの白紙を連続で
４０枚通紙した際の時間と、定着ロール表面温度との関
係を図１８に示す。同図において、印字が開始されると
定着ロール表面温度が低下し１７０℃以下になる。この
とき、温度センサは、温度を検知してヒータをＯＮにす
る。しかしヒータの熱が芯金に伝わってからゴム層を通
過して定着ロール表面までくるまで時間がかかるため、
印字当初は用紙によりロール表面の熱が奪われることが
主となり定着ロール表面の温度は下がり続ける。このと
き、温度センサ５２ａは温度センサ５２ｂより印字によ
る定着ロール表面温度を早く検知するため、温度センサ
５２ａの検知している温度でヒータのＯＮ／ＯＦＦの制
御を行う。

【００５７】その後、ヒータの熱がロール表面に達する
ようになり徐々に定着ロール表面温度は上昇する。定着
ロール１５ａ表面温度が上昇している際は、温度センサ
５２ｂの検知する温度によりヒータのＯＮ／ＯＦＦの制
御を行う。これは、ゴム厚の薄い部分を検知している温
度センサ５２ｂの方がゴム厚のより厚い部分を検知して
いる温度センサ５２ａよりヒータＯＮによる温度上昇が
早く検知できるためである。

【００５８】このように本実施例では、従来例で印字終
了時に温度設定１７０℃になるようなタイミングで印字
動作を終了した場合でも、従来例より以前に温度センサ
５２ｂによりヒータがＯＦＦされておりゴム内に熱が蓄
積されていないため、図１８に示すようにオーバーシュ
ートが低く抑えられる。

【００５９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、定着ユニットに圧着バネを複数設置し、圧着解除レ
バーの位置により、カムとアームを動作させて定着ロー
ル圧を変更できるようにした。このため、グロス系トナ
ーとマット系トナーを定着する定着ユニットを共通化で
きる。また、画像光沢度をユーザが簡単なレバー操作で
切り替えることができる。また、オフセットによる画像
障害が生じてもユーザがレバー操作して対応することが
可能である。また、画像、トナーに適した圧着力とロー
ル温度を選択することで、定着ロール寿命の拡大につな
がる。また、バネを複数設置することで、組み立てが容
易になり、バネによる力を各ロール支持アームに分散す
るためアームやフレームの部品変形が起こりにくくな
る。

【００６０】また、本発明では、定着ロール支持アーム
にオイル塗布ロール軸受台座を設置し、定着ロール圧着
解除レバーと連動して動作することでオイル塗布ロール
圧接力を可変とした。これにより、グロス系トナー、マ
ット系トナーに適したオイル量を供給できるため、オイ
ルロールユニットを共通化できる。また、圧着解除状態
時に、オイル塗布ロールも定着ロールから離れるので、
輸送時は定着ユニットに同梱できる。

【００６１】また、本発明では、厚紙を検知した際に、
圧着カムを矢印方向に回転させ定着圧力を上げて、厚紙
の定着に最適なニップ幅を得ることができる。また、普
通紙時は厚紙時に比べ圧着力を下げて、普通紙の定着に
最適なニップ幅を得ることができる。また、厚紙時には
定着温度変更や定着スピード変更がないため、ウエイト
時間や搬送スピードを一定にできる。普通紙時にも同様
のことがいえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態のプリンタ装置の全体構成を示
す側断面図である。

【図２】第１の実施形態のプリンタ装置の外観斜視図で
ある。

【図３】第１の実施形態のプリンタ装置の回路ブロック
図である。

【図４】第１の実施形態の定着ユニットの縦断面図であ
る。

【図５】図４の３個の圧着カムの側断面図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第１の実施形態の定
着ユニットの動作例を示す図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）は第１の実施形態の定着ユニッ
トの動作例を示す図である。

【図８】（ａ）、（ｂ）は第１の実施形態の定着ユニッ
トの動作例を示す図である。

【図９】（ａ）、（ｂ）は第１の実施形態の定着ユニッ
トの動作例を示す図である。

【図１０】第２の実施形態の定着ユニットの動作例を示
す図である。

【図１１】（ａ）、（ｂ）は第２の実施形態の定着ユニ
ットの動作例を示す図である。

【図１２】第２の実施形態の定着ユニットの動作例を示
す図である。

【図１３】第２の実施形態の定着ユニットの動作例を示
す図である。

【図１４】第２の実施形態のプリンタ装置の外観斜視図
である。

【図１５】第２の実施形態のプリンタ装置の外観斜視図
である。

【図１６】第３の実施形態の駆動装置を示す図である。

【図１７】第３の実施形態の駆動装置を示す図である。

【図１８】第４の実施形態で、Ａ４の紙を４０枚通紙し
た際の時間と、熱ロール表面温度との関係を示すグラフ
である。

【図１９】従来例の定着ユニットを示す図である。

【符号の説明】

１プリンタ装置２画像形成部３両面印刷用搬送ユニット４給紙部５〜８画像形成ユニット９感光体ドラム１０ａ帯電器１０ｂ印字ヘッド１０ｃ現像ロール１０ｄ転写器１０ｅクリーナ１１給紙カセット１２待機ロール１３搬送ベルト１４駆動ロール１５定着ユニット１５ａ熱ロール１５ｂプレスロール１５ｃオイル塗布ロール１６ＭＰＦトレー１６ａ給紙コロ１７切換フラップ１８ａ〜１８ｅ逆搬送ローラ対１９搬送ロール２０排紙ロール２１排紙部２２装置本体上部２３装置本体下部２４フロントカバー２６Ｉ／Ｆコントローラ２７フレームメモリ２８プリンタコントローラ２９プリンタ印字部３０ＣＰＵ３１ＲＯＭ３２ＥＥＰＲＯＭ３３操作パネル３３ａキー操作部３３ｂ表示部３７ａ〜３７ｃ圧着バネ３８ａ〜３８ｃ圧着力切換カム３９圧着解除レバー４０ａ，４０ｂロール支持アーム４０ｃロール固定支持アーム４１ａ〜４１ｃベアリング４２圧着解除軸４３オイル塗布ロール軸受４４オイル塗布ロール軸受台座４７レジストロールＵ４８圧電センサ４９ウォームギヤ５０駆動モータ５１アイドルギヤ５２ａ，５２ｂ温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大石貢東京都東大和市桜が丘２丁目229 番地カシオ計算機株式会社東京事業所内 (72)発明者古澤彰近東京都東大和市桜が丘２丁目229 番地カシオ計算機株式会社東京事業所内Ｆターム(参考） 2H030 AA00 AB02 AD04 BB02 BB23 2H033 AA09 AA10 BA43 BA46 BB06 BB14 BB15 BB18 BB30 BB34 BB35 CA02 CA16 CA30 CA39 CA45 3J103 AA02 BA43 CA63 FA18 GA27 GA57 GA58 GA60 GA66 GA73

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数色トナー像を転写材に転写し、該転
写材を、少なくとも一方に熱源を有し互いに圧接する加
熱ローラと加圧ローラとを備えた加熱定着手段により挟
持搬送して画像を形成するカラー画像形成装置におい
て、前記加熱定着手段は、前記加熱ローラと前記加圧ローラ
の一方を他方に移動自在に支持して圧接／離間する支持
手段と、該支持手段を前記圧接方向に付勢する付勢手段
とを少なくとも備えており、前記加熱ローラと前記加圧ローラの間を通過して加熱定
着された画像の光沢度を異なる光沢度とすべく前記加熱
ローラと前記加圧ローラの圧接力を可変にする形成画像
光沢切換手段を備えることを特徴とするカラー画像形成
装置。
【請求項２】前記加熱定着手段は、オイル塗布ローラ
とオイル供給量制御手段とをさらに備え、該オイル供給
量制御手段は、前記形成画像光沢切換手段と連動して前
記オイル塗布ローラのオイル供給量を制御することを特
徴とする請求項1 記載のカラー画像形成装置。
【請求項３】前記形成画像光沢切換手段は、前記加熱
定着手段と係合し前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧
接力を可変にする切換レバーであることを特徴とする請
求項1 、または2 記載のカラー画像形成装置。
【請求項４】前記形成画像光沢切換手段は、前記加熱
定着手段と係合し前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧
接力を可変にする駆動手段と、該駆動手段を制御する駆
動制御手段とから構成されることを特徴とする請求項1
、または2 記載のカラー画像形成装置。
【請求項５】複数色トナー像を転写材に転写し、該転
写材を、少なくとも一方に熱源を有し互いに圧接する加
熱ローラと加圧ローラとを備えた加熱定着手段により挟
持搬送して画像を形成するカラー画像形成装置におい
て、前記加熱定着手段は、前記加熱ローラと前記加圧ローラ
の一方を他方に移動自在に支持して圧接／離間する支持
手段と、該支持手段を前記圧接方向に付勢する複数の付
勢手段と、該複数の付勢手段による前記支持手段への作
用を選択的に規制することにより前記加熱ローラと前記
加圧ローラの圧接力を可変にする圧接力可変手段とを備
えることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項６】前記加熱定着手段は、オイル塗布ローラ
とオイル供給量制御手段とをさらに備え、該オイル供給
量制御手段は、前記圧接力可変手段と連動して前記オイ
ル塗布ローラのオイル供給量を制御することを特徴とす
る請求項5 記載のカラー画像形成装置。
【請求項７】前記圧接力可変手段は、前記加熱定着手
段と係合し前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧接力を
可変にする切換レバーであることを特徴とする請求項5
、または6 記載のカラー画像形成装置。
【請求項８】前記圧接力可変手段は、前記加熱定着手
段と係合し前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧接力を
可変にする駆動手段と、該駆動手段を制御する駆動制御
手段とから構成されることを特徴とする請求項5 、また
は6 記載のカラー画像形成装置。
【請求項９】前記転写材の種類を検知する検知手段を
さらに備え、前記駆動制御手段は、前記検知手段の検知
結果に基づいて前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧接
力を可変にすることを特徴とする請求項4 、または8 記
載のカラー画像形成装置。
【請求項１０】前記カラー画像形成装置に接続された
ホスト機器から前記カラー画像形成装置が受信した画像
情報中の画像光沢情報に基づいて、前記駆動制御手段
は、前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧接力を可変に
することを特徴とする請求項4 、または8 記載のカラー
画像形成装置。