JPH02267579A - 熱ローラ定着装置を備えた画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子写真式の画像記録装置に使用され、転写材
上のトナー像を溶融定着する熱ローラ定着装置を備えた
画像記録装置に関するものである。

〔従来の技術〕

複写機等の画像記録装置の熱ローラ定着装置を第７図に
示す断面図により説明する。

標〕 ンをコーティングした肉厚４１１Ｉ１１〜５１１０１ア
ルミニウム製の中空ローラからなる熱ローラ、５２は赤
外線ランプ等からなる加熱素子、５４は熱電対或はサー
ミスタ等からなり、熱ローラ５１の表面温度を検知する
温度センサ、５３は熱ローラｌとの間に記録紙を挟持し
、一定の圧着力を加えつつ通過せしめるための圧着ロー
ラであり、通常、シリコンゴム製、またシリコンゴムを
被覆したローラである。

トナー像を形成した記録紙は連続的に熱ローラ５１と圧
着ローラ５３との間に挿入され熱を受けつつ挟持、一定
の圧着力が加えられる。その結果トナーが記録紙面に融
着し定着が行われる。　こうしてトナーは定着されるが
、熱ローラ５１の表面温度を常に一定に保つために、上
記熱ローラ５１の表面温度を検知して信号に変換し制御
している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記熱ローラによる定着装置を備えｔ；画像記録装置（
複写機）では、一般に連続して複写速度を上げようとす
ると、複写速度に比例して、記録紙が熱ローラから奪う
熱量が増大するため熱ローラ５１の表面温度が低下する
。また熱ローラ５１の表面温度の低下は熱ローラと圧着
ローラとの圧着力、室内の温度、電源電圧の変化、記録
紙の種Ｉｔ（厚さ、紙質等）によっても生ずる。このよ
うに熱ローラ５１の表面温度がある一定値より下がると
、良質の定着画像が得られず、場合によっては定着むら
を生じｔ；す、未定着の記録紙が送出される等の問題点
があった。

またこのため、定着に充分な温度が保たれるためには、
容量の大きい熱源装置を用意して温度制御が行われたり
している。それでも安定した熱ローラ定着は得にくく、
装置も電源も大形となる等の問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、これらの欠点を除去し、常に安定した
熱ローラによるトナー像の定着が行われるための装置を
提供することにある。

上記目的を達成する本発明は、加熱手段を内蔵して回転
する熱ローラと、これに押圧する圧着ローラとの間に転
写材を挟持し、搬送し、該転写材に付着したトナー像の
定着を行う熱ローラ定着装置を備えｔ；画像記録装置に
おいて、前記熱ローラの温度を直接または間接に検知す
る検出装置と、上記圧着ローラの圧着力を可変にする手
段とを有し、あらかじめ設定されたサイズの転写材（記
録紙）が、設定された枚数に達した時には、前記熱ロー
ラおよび圧着ローラの圧着力を第１の圧着力より低い第
２の圧着力に切り換えて定着を実行するようにしてなる
熱ローラ定着装置を備えた画像記録装置である。また、
本発明は電源投入後一定時間内であれば第１の枚数設定
値までは第１の圧着力により定着を実行し、一定時間後
は第２の枚数設定値まで定着を実行するようにした第１
項記載の熱ローラ定着装置を備えた画像記録装置である
。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の熱ローラ定着装置の実施例
を説明する。

第７図は本発明に係る熱ローラ定着装置を装備した画像
記録装置（複写機）の構成図である。まず、複写機にお
ける定着装置に至るまでの工程の概略を説明する。

像担持体ｌＯは帯電器１１により帯電され、像担持体１
０表面の光導電面は、−様に電荷を保持して回転し、露
光部２０に至る。該露光部２０では、光源により照射さ
れて原稿の反射光がミラー　レンズ等の光学系により走
査され、像担持体１０の光導電面に入射され、原稿画像
の静電潜像を作る。この静電潜像は現像部３０において
現像ξれ、潜像のトナー像が形成される。該トナー像は
転写Ｎ４０において、同期して給送されてきた転写紙上
にトナー像を転写する。トナー像を転写した転写紙は分
離電極４１により像担持体ｌＯから分離され、搬送ベル
ト４２によって搬送されて、更に本発明に係る熱ローラ
定着装置５０により熱定着されて機外に排出される。

一方、分離電極４１で転写紙を分離しｔ；像担持体ｌＯ
は未転写の残留トナーを担持したままクリーニング装置
４３にいたり、ここで該像担持体ｌＯの残留トナーが除
去され、新たなコピーサイクルが準備される。

第６図は本発明に係る熱ローラ定着装置５ｏの断面図で
ある。図において５１は熱ローラで、該熟ローラ５１の
内部にはハロゲンヒータ５２が配設されている。上記熱
ローラ５１の下側には対向ローラとして、熱ローラ５１
に圧着して、圧着ローラ５３が設けられている。前記一
対のローラ間をトナー像を有した転写紙が、搬送ベルト
４２側から送り込まれ、トナー像を熱ローラ５１偏に向
けて通過することにより、前記転写紙上のトナー像の定
着が行われる。

熱ローラ５１は、パイプ状の金属性芯金の外側に、厚す
３０ｕＬｍ程度のテトラフルオロエチレン−パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）チューブ
を被覆させ外径寸法が約６０＋ｍｍのローラである。

上記熱ローラ５１に内蔵されたハロゲンヒータ５２は、
熱ローラ５１のほぼ中央に位置する１５００ｗと６００
Ｗのヒータである。そしてその発熱量は、熱ローラ５１
の肩面に近接して配置され温度センサ５４の温度検出に
より、熱ローラ５１の周面温度が複写時には２００℃前
後に保たれるようコントロールされている。

上記熱ローラ５１の周面上方には、オイル塗布ローラ５
５が、その自重およびばねによって前記熱ローラ５１に
圧接して従動回転しながら該熱ローラ５１の周面にオイ
ルを塗布する。５６はオイル塗布ローラ５５にオイルを
常時供給するオイル供給手段であり、箱状枠体５６Ａに
内蔵されているオイル含浸バンド５６Ｂがオイル塗布ロ
ーラ５５の周面に摺接してオイルを供給する。５７は発
泡したシリコンゴム製のクリーニングローラであり、熱
ローラ５１の周面に付着したトナー等を吸着除去する。

圧着ローラ５３は前記熱ローラ５１に対し、直下から圧
接して反時計方向に回転するようになっている。該圧着
ローラ５３の周面に近接して補助加熱手段５８が配設さ
れている。該補助加熱手段５８は、発熱素子を用いたヒ
ータを内蔵していて、圧着ローラ５３の表面温度をコン
トロールしている。

上記熱ローラ５１と圧着ローラ５３の圧着部に向かって
、その上面にトナー像を転写した転写紙を、矢示Ａ方向
からガイド板５０１．５０２の案内によって搬入する。

該転写紙は上記両ローラ５１．５３の圧着部で挟持され
、圧着力を加えられ矢示Ｂ方向に搬送される。この際、
転写紙上のトナーは、前記熱ローラ５１に内蔵されたヒ
ータ５２の発熱量によって熔融され、両ローラ５１．５
３により圧着されて転写紙上に定着される。トナー像が
定着された転写紙は、前記両ローラ５１．５２の圧着部
から搬出され、分離爪５０３．５０４によって両ローラ
周面から剥離され、ガイド部材５０５．５０６の案内を
経て、矢示Ｂ方向がら熱ローラ定着装置５０の外方へ排
出する。

第３図は横軸に時間、縦軸に温度変化をとって、熱ロー
ラ５１の表面温度変化と圧着力の関係を示したものであ
る。前述したように、連続して熱ローラ５１と圧着ロー
ラ５３との間に記録紙が挿入され圧着力が加えられて定
着が行われると、記録紙が熱を奪うため、熱ローラ表面
の温度は低下する。この熱ローラ表面の温度は通常１６
０℃〜２ｏｏ℃程度が、またローラ圧着力は２ｋｇ／ｃ
＋ｍ〜２．８ｋｇ／ｃｍ程度が使用されている。

そこであらかじめ実験等により、使用されている記録紙
のサイズ（例えばＡ４判）を設定し、熱ローラ５１と加
圧ローラ５３との圧着力ＰＩで定着した場合に、この記
録紙サイズ（Ａ４判）の記録紙を定着した枚数によって
、どの程度熱ローラ５１の温度低下を生ずるかを測定し
てをく。そしてこの測定結果を基として、両ローラ５１
１５３による圧着力Ｐｌでこの記録紙サイズ（Ａ４判）
の記録紙を定着した場合に、定着可能な範囲で低温度に
至る記録紙の枚数ｎｌを設定する。そしてこの基準枚数
設定値ｎｌに至るまでは圧着力ＰＩで定着し、この基準
枚数設定値ｎ１以上は圧着力をＰ２に切り替えて定着を
する。

この圧着力を変える機構を第１図、第２図に示す。熱ロ
ーラ５１と圧着ローラ５３の近くにレバー１０１が設置
されていて、このレバーｌ旧には回転可能な伝達ローラ
１０２設置されている。そしてレバー１０１は支軸１０
３を支点として揺動し、上下方向に移動可能となってい
る。またレバー１０１の他端には引張りバネ１０４によ
って後に説明するアーム１１０と連結されている。一方
、カム１０５は、モータＭ２に直結する回転軸１０６と
一体をなし偏心回転可能となっている。そして伝達ロー
ラ１０２と互いに周面で圧接することにより、カム１０
５の回転によってレバーｌ旧を上下方向に移動せしめる
よう構成されている。

下方のアーム＋１０には、圧着ローラ５３がＩｌｌを回
転軸として取り付けられており、アーム１１０の先端は
支軸１１２を軸として回転し、上下方向に移動可能な状
態で、定着装置の枠体に取り付けられている。またアー
ム１１０の他端には前記引張りバネ１０４が円弧状の長
穴１１３でレバー１０１と結合している。

カム１０５がモータＭ２の駆動力により回転すると、伝
達ローラ１０２を介して支軸１０３を中心にしてレバー
１０１を押し上げる。従って第２図のように引張’ｌバ
ネ１０４が伸びつつアーム１１０を上方に引き上げる。

これによって、圧潰ローラ５３は熱ローラ周面に強く押
し付けられて圧着力を高圧とする。

このようにカム１０５の回転位置によって圧着力を変化
させることが可能である。そしてこのカム１０５を回転
させる駆動モータＭ２はＣＰＵによって制御される。第
５図は本発明の画像記録装置の駆動系のブロック図を示
す。

第３図に示すように５点で熱ローラ５１の表面温度は高
く、圧着力ｐｔで定着が開始されたとすると、連続して
このサイズ（Ａ４判）の記録紙が定着されるに従い、熱
ローラ表面の温度は次第に低下し、やがて設定枚数値ｎ
ｌの定着が行われて点Ｃに達する。そうすると、この点
Ｃで圧着力をＰ２の低圧力に切り換える。こうすること
によって熱ローラ５１と圧着ローラ５３の間を記録紙が
通過する際の圧着力が減少するｔ；め、記録紙に奪われ
る熱量は減少する。即、両ローラ周面の接触面積が少な
くるため、記録紙と熱ローラとの接触面積、接触時間も
減少する。こうして、熱ローラ表面の温度低下は中断さ
れ、再び熱ローラ表面の温度は上昇する状態となる。従
ってこの低圧力の圧着力Ｐ２で最＆（点Ｆ）まで定着す
ることが出来る。

圧着力ＰｉとＰ２とは勿論それぞれ一定圧着力であって
ＰＩ≧Ｐ２の条件が必要である。

また実際には例えば、Ｐ２′＝Ｔ（０，５〜０．７）ｘ
　Ｐ　１が実用的である。

記録紙の各サイズ、例えばＡ４判、８４判、Ａ３判に対
してそれぞれ対応する枚数設定値ｎＬｎ２、ｎ３を第４
図に示すように設定しておく。

次に、本発明を応用して、電源投入初期の定着表１ 画像記録装置では電源を投入してから比較的短時間内に
コピー、即ち定着をスタートさせた場合と、やや長時間
たってからスタートさせた場合とでは詳細には定着状態
が異なる。即ち、電源が投入されてから熱ローラ５１は
加熱が始まるので、初期には充分に熱ローラ５１は暖ま
っていない。しかし時間がたつと熱ローラ５１は充分加
熱され、そのため圧着ローラ５３も温度上昇する。

そこで、今Ａ４判サイズの記録紙を例として、電源投入
後、例えば３０分という一定時間内に定着を開始する場
合には、前記の基準枚数設定値を８０枚として定着する
。しかし、この一定時間（３０分）を経過してから定着
を開始する場合には、記録紙の基準枚数設定値を１５０
枚として定着する。そして、その基準枚数設定値に達し
た後は、上記した本発明に係る圧着力の切り替え等を行
って定着を続行する。こうすることによって、電源投入
から熱ローラ５１が加熱されつつある時でも、時間に応
じて記録紙の枚数設定値を変更することによって、安定
した定着を行うことが出来る。そして、この場合の記録
紙のサイズと基準枚数設定値の関係の一例を第４図に示
す。

画像記録装置の駆動系は総てＣＰＵによって制御されて
いるが、像担持体ｌＯおよび熱ローラ５１を駆動するモ
ータＭｌと、カム１０５を駆動するモータＭ２とは独立
で、タイミングを合わせて全てＣＰＵで制御される。ま
た、基準枚数設定値や記録紙のサイズもＣＰＵのメモリ
に記憶されていて、圧着力の切り替えや、温度制御もＣ
ＰＵで制御されるよう構成されている。

なお、上記モータＭ２の代わりに熱ローラ５１の駆動力
をクラッチ機構を介してカム回転軸１０６に選択的に伝
達することも可能である。

〔発明の効果〕

上述のように本発明の熱ローラ定着装置は、熱ローラの
温度変化に応じて記録紙のサイズと枚数設定値を設定し
、これに対応してローラの圧着力を切り替えることによ
って常にむらのない、奇麗な定着が安定して得られるよ
うになった。また更に電源投入後の一定時間内と一定時
間経過後とで、定着を開始する時の枚数設定値を変更す
ることによって、常に安定した定着が出来る熱ローラ定
着装置を備えた画像記録装置を提供できるようになった
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は圧着ローラの圧着力を切り替える
ための機構を示しｔ；断面図、第３図は熱ローラ表面の
温度変化を示した線図、第４図は記録紙のサイズに対応
した基準枚数設定の一例を示した線図、第５図は本発明
による画像記録装置の駆動系の制御ブロック図、第６図
は本発明に係る熱ローラ定着装置の断面図、第７図は本
発明に係る熱ローラ定着装置を備えた画像記録装置の一
例を示す断面図である。 ５０・・・熱ローラ定着装置　５１・・・熱ローラ５２
・・・ハロゲンヒータ　　５３・・・圧Ｊｌ　ａ　−５
５４・・・測温ユニット　　　１０１・・・レバー１０
２・・・伝達ローラ　　　　１０３．１１２・・・支軸
１０４・・・引張りバネ　　　　１０５・・・カム１０
６．１１１・・・回転軸　　　１１０・・・アームＭｌ
、Ｍ２・・・駆動モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱手段を内蔵して回転する熱ローラと、これに
   押圧する圧着ローラとの間に転写材を挟持搬送し、該転
   写材に付着したトナー像の定着を行う熱ローラ定着装置
   を備えた画像記録装置において、前記熱ローラの表面温
   度を直接または間接に検知する検出装置と、上記圧着ロ
   ーラの圧着力を可変にする手段とを有し、あらかじめ設
   定されたサイズの転写材記録紙が、設定された枚数に達
   した時には、前記熱ローラおよび圧着ローラの圧着力を
   第１の圧着力より低い第２の圧着力に切り換えて定着を
   実行するようにしてなる熱ローラ定着装置を備えた画像
   記録装置。
2. （２）電源投入後一定時間内であれば第１の枚数設定値
   までは第１の圧着力により定着を実行し、一定時間後は
   第２の枚数設定値まで定着を実行するようにしたことを
   特徴とする請求項１に記載の熱ローラ定着装置を備えた
   画像記録装置。