JPH0580672A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子写真プロセス速度を変えることなく、且
つ、低コスト、簡単な構成でＯＨＰシート等にも十分に
対応できる定着能力が得られる定着装置を提供するこ
と。 【構成】 加熱ローラ２１ａと該加熱ローラに圧接した
加圧ローラ２１ｂとを備えトナー像が付着した用紙１１
を該両ローラ間を通過させることにより該用紙にトナー
像を加熱定着する定着ローラと、該定着ローラから送り
出される用紙を搬送する搬送ローラ２３，２６と、前記
各ローラの回動を制御する制御装置２８とを備え、該制
御装置は、前記用紙のトナー像転写領域が前記定着ロー
ラを通過した後で該用紙の後端が該定着ローラの間を離
れる前に該定着ローラと搬送ローラ２３の回動を逆転さ
せるようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真複写機やレーザ
プリンタのような電子写真装置における定着装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の電子写真装置は、回転する感光
ドラム（または感光ベルト）上に電子写真プロセスによ
りトナー像を形成し、給紙カセットに収納したカットシ
ート（用紙）を給紙ローラにより抽出し、転写位置にお
いて該用紙が前記感光ドラム上のトナー像と整合するよ
うにレジストローラで姿勢と搬送タイミングを調整し、
トナー像が転写された該用紙を定着器を通過させて該ト
ナー像を該用紙上に定着し、該定着器を通過した用紙を
搬送ローラにより本体外の排紙トレー上に排出する構成
となっている。

【０００３】トナー像を定着する前記定着器は、輻射伝
熱を利用するキセノンフラッシュ方式や対流伝熱を利用
する面状ヒータ方式等もあるが、現在では、熱効率が良
く、動作温度が１８０℃程度と比較的低くて安全性にす
ぐれ、また、定着機能と用紙搬送機能を兼ね備えた加熱
ローラ方式のものが多い。

【０００４】最近のプリンタは、従来の黒色印刷や多色
印刷に加えて、非常に多くの色の画像を印刷するフルカ
ラープリンタが増える傾向にある。

【０００５】また、使用する用紙の種類も一般のＰＰＣ
用紙を始め、ボンド紙、葉書、封筒、ＯＨＰシート等と
多岐にわたっている。

【０００６】ところが、前記した加熱ローラ方式の定着
器は、これらの各種用紙に共通に最適に作用する定着性
能を得ることが困難である。すなわち、加熱ローラ方式
の定着器は、中心にヒータを有する加熱ローラと表面に
シリコンゴム層等を形成した加圧ローラを圧接状態に配
置した定着ローラの間に用紙を通過させ、該用紙上のト
ナー像を加熱、加圧して用紙に定着させるものであり、
その定着エネルギーＥは加熱温度Ｔ、加熱ローラと加圧
ローラの圧接力で形成されるニップ幅Ｗ及び用紙搬送速
度Ｖの関数として次式のようになる。

【０００７】Ｅ∝Ｔ・Ｗ・Ｖ ここで、一般の小型カラーレーザプリンタ（Ａ４サイズ
用紙に８〜１０枚／分程度の印刷能力）では、Ｔ＝１６
０〜２００℃、Ｗ＝３〜５ｍｍ程度がほぼ限界値であ
り、より大きな定着エネルギーを得るためには加圧ロー
ラ側にもヒータを設置したり、全体のプロセス速度を遅
くする等の方法があるが、コストの増大、印刷能力の低
下となり、また、加熱温度を上げるためには、より高温
に耐える構造、材料、安全上の対策等のために装置の大
型化、コストの増大につながり、実用的には多くの問題
を含んでいる。

【０００８】特に、会議や発表会で多用されるＯＨＰシ
ートへのフルカラー画像印刷において、該ＯＨＰシート
上のカラートナー像をプロジェクタによりカラー画像と
してスクリーンに投影するためには、トナー像は少なく
とも５０％程度以上の光透過性をもつように定着するこ
とが必要である。このためには一般のＰＰＣ用紙への定
着に比べてより平滑に定着することが必要であり、大き
な定着力を必要とし、一般のＰＰＣ用紙の使用を対象に
して構成したカラープリンタの定着装置でこのような定
着力を得ることは困難である。

【０００９】一般のＰＰＣ用紙を標準使用として構成し
た定着装置で高い定着性能を得るために、特開昭６２−
１２１４７４号公報に記載された定着装置は、用紙が定
着ローラを通過し終えた後に該定着ローラを逆転させて
該用紙を再び該定着ローラを通過させるような構成を提
案している。しかしながら、定着ローラを通過し終えた
用紙は熱変形しており、定着ローラを離れた該用紙を再
び該定着ローラに正確に供給すことは困難であり、シワ
やジャム発生等のトラブルの原因となる。また、特開昭
６０−８６５７４号公報や特開昭６０−２１１４８３号
公報に記載されたように、ＯＨＰシートにトナー像を定
着する場合には定着速度を遅くする定着装置は、ＯＨＰ
シートそのものに過大な熱エネルギーが与えられて該シ
ートが大きく変形する欠点があると共に、電子写真プロ
セス速度も遅くしなければならないので最適な電子写真
プロセスを実行するためにはその制御が複雑になる欠点
がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の電
子写真装置における定着装置の定着能力を高めようとす
ると、用紙にシワが発生したり、ジャムが発生したり、
電子写真プロセス速度を変える複雑な制御が必要になっ
たりする問題があった。

【００１１】本発明の目的は、電子写真プロセス速度を
変えることなく、且つ、低コスト、簡単な構成でＯＨＰ
シート等にも十分に対応できる定着能力が得られる定着
装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、加熱ローラと
該加熱ローラに圧接した加圧ローラとを備えトナー像が
付着した用紙を該両ローラ間を通過させることにより該
用紙にトナー像を加熱定着する定着ローラと、該定着ロ
ーラから送り出される用紙を搬送する搬送ローラと、前
記各ローラの回動を制御する制御装置とを備えた定着装
置において、前記制御装置は、前記用紙のトナー像転写
領域が前記定着ローラを通過した後で該用紙の後端が該
定着ローラの間を離れる前に該定着ローラと搬送ローラ
の回動を逆転させる制御機能を備えたことを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】大きな定着エネルギーを必要とする用紙に対す
るトナー像の定着には、トナー像が転写された用紙を定
着ローラの間を往復させて大きな定着エネルギーを与え
るが、該用紙を往動から復動に移行するときに該用紙の
トナー像転写領域が定着ローラの間を通過した後で該用
紙の後端が該定着ローラの間を離れる前に該定着ローラ
の回動方向を逆転するので、ジャム発生の原因が減少す
る。しかも往動定着中には定着速度が変化しないので電
子写真プロセスも一定の実行速度で安定であり、用紙の
熱変形も軽減する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１５】図４は本発明になる小型カラーレーザプリ
ンタの縦断側面図であり、回動する感光ベルト１を帯電
器２により一様に帯電した後に該感光ベルト１を露光装
置３で露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を４色の
現像器４を選択的に使用して現像することによりカラー
のトナー像に変換する構成である。このトナー像は感光
ベルト１と共に回動して転写ドラム５に転写される。露
光装置３は上位の情報処理装置から与えられるビデオ信
号に従って点滅するレーザビームを発生して感光ベルト
１を露光するもので、印刷すべきカラー画像を色分解し
たビデオ信号で露光して形成した静電潜像を対応する色
の現像器４を選択的に使用して現像し、該現像で形成し
たトナー像を転写ドラム５に転写し、これを所要色繰返
して転写ドラム５上にカラートナー像を形成するもので
ある。

【００１６】該カラートナー像を再転写する用紙１１は
給紙カセット１２に収容しており、給紙ローラ１３によ
り該用紙１１を抽出してレジストローラ１４まで搬送す
る。該レジストローラ１４は、搬送されてきた用紙１１
を受け止めて整姿し、前記転写ドラム５上のトナー像と
整合するように搬送タイミングを調整する。レジストロ
ーラ１４から送り出された用紙１１が前記転写ドラム５
と接触して移動する間に転写器１５により該用紙１１の
背面に転写電荷を与えることにより該転写ドラム５上の
トナー像を該用紙１１に静電転写する。

【００１７】トナー像が転写された後に転写ドラム５か
ら分離した用紙１１は、定着器２１によって定着した後
に排紙ガイド２２と搬送ローラ２３によって上部排紙ト
レー２４上に印刷物として排出し（片道定着）、或いは
往復定着した後に切換え排紙ガイド２５と搬送ローラ２
６によって側部排紙トレー２７に印刷物として排出する
（往復定着）。

【００１８】電子写真プロセス制御，給紙制御，定着制
御及び搬送制御は、制御装置２８が実行する。

【００１９】次に図１を参照して定着器２１を詳細に説
明する。該定着器２１は、圧接状態に配置した加熱ロー
ラ２１ａと加圧ローラ２１ｂで構成される定着ローラの
間に用紙１１を通過させることで該用紙１１に付着した
未定着トナー像を該用紙１１上に加熱定着する。加熱ロ
ーラ２１ａはアルミニウムの金属ローラ表面にテフロン
をコーティングもしくはシリコンゴム層を成形した構成
であり、内部のヒータ２１ｃにより、通常の小形カラー
レーザプリンタでは、１５０〜２００℃程度に加熱され
る。また、加圧ローラ２１ｂは芯金にシリコンゴム層を
成形した構成であり、前述の通常の小形カラーレーザプ
リンタでは、ニップ幅が２〜５ｍｍ程度になるように加
熱ローラ２１ａに圧接される。この加圧ローラ２１ｂは
加熱ローラ２１ａとの摩擦力で従動するようにしたが、
加熱ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂの芯金をギヤ結合
して駆動するようにしてもよい。

【００２０】以上のような構成の定着器２１は、一般の
ＰＰＣ用紙等を片道定着するときは該用紙を通過させて
そのまま排紙ガイド２２と搬送ローラ２３を通して上部
排紙トレー２４上に排出し、ＯＨＰシート等のようにＰ
ＰＣ用紙に比べて大きい定着エネルギーを要する用紙を
往復定着するときは、該用紙上のトナー像転写領域（印
字領域）を通過させて定着した後に加熱ローラ２１ａと
加圧ローラ２１ｂ及び搬送ローラ２３の回動を停止し、
加熱ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂ及び搬送ローラ２
３を逆転して該用紙を逆方向に搬送し、トナー像転写領
域を、再度、該加熱ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂの
間を通過させて再定着し、切換え排紙ガイド２５と搬送
ローラ２６によって側部排紙トレー２７上に排出する。

【００２１】このとき、トナー像転写領域内で加熱ロー
ラ２１ａが停止すると過剰加熱となって定着不良となる
ため、該トナー像転写領域がニップ部を通過後で該用紙
の後端部がニップ部に挾持されている状態で該加熱ロー
ラ２１ａを停止させ、逆転させる。

【００２２】このような往復定着のための加熱ローラ２
１ａと搬送ローラ２３，２６の回動制御は前記制御装置
２８が行うが、従来から行われている用紙搬送管理デー
タを利用し或いは定着器２１の手前に用紙後端検出器を
配置して、制御タイミングを得る。また、使用する用紙
１１が往復定着を必要とするＯＨＰシートかどうかの認
識（用紙の種類検出）は、上位の情報処理装置或いは該
レーザプリンタに設けたスイッチから与えられる用紙情
報に従うか、図２に示したように、用紙搬送通路に配置
した透過式の検出器２９の検出信号に従い、一般のＰＰ
Ｃ用紙に対しては片道定着制御を行い、ＯＨＰシートに
対しては往復定着制御を行う。

【００２３】以上のように用紙１１としてＯＨＰシート
等を使用するときはこれを往復定着することにより、該
用紙１１上のトナー像に通常の２倍の定着エネルギーを
与えることができ、定着性が大きく向上する。

【００２４】このような往復定着を行うための定着器２
１と搬送ローラ２３，２６の駆動系を他の送紙系や電子
写真プロセス系の駆動系と独立させておけば、定着器２
１が往復定着している間にも、次の用紙１１への印刷の
ために、給紙や電子写真プロセス実行に移ることがで
き、全体のプロセス速度をほとんど低下させることなく
該往復定着を実現することが可能である。例えば、電子
写真プロセス速度が７５ｍｍ／ｓ程度でＡ４サイズの用
紙に印刷するプリンタでは、給紙から定着までの用紙搬
送路の長短にもよるが、次の用紙１１が定着器２１に到
達する前に先の用紙１１の往復定着を完了することが可
能であり、電子写真プロセス速度を遅くする必要がな
く、性能低下に至らない。また、定着器２１の駆動速度
を適宜変更可能とすることにより、電子写真プロセス速
度との兼ね合いで用紙逆送（復動定着中）時のみ定着速
度を遅くして、定着性を更に上げるようにすることも可
能である。

【００２５】往復定着を行なう場合に、定着器２１を逆
転させて用紙１１を復動中は、該定着器２１の手前の切
換え搬送ガイド６は該復動した用紙１１を側部排紙トレ
ー２７上に排出するように搬送通路を切換える。

【００２６】このために、該切換え排紙ガイド２５は、
図３に示したように、その両端支持部２５ａ，２５ｂを
回動可能な状態で保持し、重量バランスにより或いは弱
いばね力で図１に実線で図示した状態に位置するように
する。そして、転写ドラム５から分離して搬送されてき
た用紙１１を定着器２１に搬送するときは、該用紙１１
の先端が該切換え排紙ガイド２５の下面に当たると該切
換え排紙ガイド２５が一点鎖線で示す位置に押し上げら
れて該用紙１１が定着器２１の方向に搬送されるのを許
容し、該用紙１１が定着器２１から逆送（復動）されて
くるときには、該切換え排紙ガイド２５の上面に沿って
該用紙１１を搬送ローラ２６の方向に案内し、側部排紙
トレー２７上へ排出する構成とする。そして、該切換え
排紙ガイド２５は、用紙１１が該切換え排紙ガイド２５
を押し上げて定着器２１に向かって進行する際に、該用
紙１１の先端が傷付くのを防止し且つ進路を妨害しない
ように、櫛状にして質量を小さくし、且つ、材質も比重
の小さいプラスチック等を使用するとよい。これにより
該切換え排紙ガイド２５を押し上げるのに必要なモーメ
ントは数ｇｍｍ〜数十ｇｍｍとすることができ、前記目
的を達成することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明は、ＯＨＰシートの
ように大きな定着エネルギーを必要とする用紙へのトナ
ー像の定着には、トナー像が転写された用紙を定着ロー
ラの間を往復させて大きな定着エネルギーを与えるが、
用紙を往動から復動に移行するときに該用紙のトナー像
転写領域が定着ローラの間を通過した後で該用紙の後端
が該定着ローラの間を離れる前に該定着ローラの回動を
逆転するので、ジャム発生の要因が減少する。しかも往
動中には定着速度が変化しないので電子写真プロセスも
一定の実行速度で安定であり、用紙の熱変形も軽減す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる定着器及び排紙部の縦断側面図で
ある。

【図２】用紙の種類検出器の斜視図である。

【図３】切換え排紙ガイドの斜視図である。

【図４】本発明になるカラーレーザプリンタの縦断側面
図である。

【符号の説明】

１ 感光ベルト ３ 露光装置 ４ 現像器 ５ 転写ドラム １１ 用紙 ２１ 定着器 ２１ａ 加熱ローラ ２１ｂ 加圧ローラ ２３，２６ 搬送ローラ ２５ 切換え排紙ガイド ２４ 上部排紙トレー ２７ 側部排紙トレー ２８ 制御装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱ローラと該加熱ローラに圧接した加
   圧ローラとを備えトナー像が付着した用紙を該両ローラ
   間を通過させることにより該用紙にトナー像を加熱定着
   する定着ローラと、該定着ローラから送り出される用紙
   を搬送する搬送ローラと、前記各ローラの回動を制御す
   る制御装置とを備えた定着装置において、 前記制御装置は、前記用紙のトナー像転写領域が前記定
   着ローラを通過した後で該用紙の後端が該定着ローラの
   間を離れる前に該定着ローラと搬送ローラの回動を逆転
   させる制御機能を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記制御装置は用紙
   の種類に応じて前記定着ローラと搬送ローラの回動制御
   を行うことを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】 加熱ローラと該加熱ローラに圧接した加
   圧ローラとを備えトナー像が付着した用紙を該両ローラ
   間を通過させることにより該用紙にトナー像を加熱定着
   する定着ローラと、該定着ローラから送り出される用紙
   を搬送する搬送ローラ群と、前記各ローラの回動を制御
   する制御装置とを備えた定着装置において、 前記制御装置は、前記用紙のトナー像転写領域が前記定
   着ローラを通過した後で該用紙の後端が該定着ローラの
   間を離れる前に該定着ローラと搬送ローラ群を逆転させ
   る制御機能を備え、 前記搬送ローラ群は、前記定着ローラを通過した用紙を
   第１の排紙トレーに搬送する第１の搬送ローラと、定着
   ローラから戻された用紙を第２の排紙トレーに搬送する
   第２の搬送ローラを備えたことを特徴とする定着装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、前記制御装置は用紙
   の種類に応じて前記定着ローラと搬送ローラ群の回動制
   御を行うことを特徴とする定着装置。