JPH0656536B2 - 加熱定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトナー像を記録材に加熱定着する加熱定着装置
に関し、特に記録材として種々の異なる種類のものが使
用できる記録装置用の加熱定着装置に関する。

一般に加熱定着装置は複写機，（レーザービーム）プリ
ンター，印刷機又はフアクシミリ等の記録装置用として
多用されている。

近来記録画像は単色でもカラー化され、多色カラー化さ
れており、その定着性，鮮明度に関して研究されてい
る。特にカラー記録装置として代表的なものである電子
写真装置では光導電層をもつ感光体や誘電体等の担持体
上にカラートナー像を形成し、紙面上にこのカラートナ
ー像を静電的に支持させ、その後一対のローラ間で加熱
加圧処理することでフルカラー画像或いは単色カラー画
像を得ている。ところが近年この種の装置では普通紙
（厚手紙，ハガキ，薄手の通常紙等）の使用を可能と
し、又オーバーヘツドプロジエクター（以下、ＯＨＰと
略す）に用いる透明樹脂フイルムへの画像記録も使用で
きるが、その定着性や鮮明度には満足のいかないものも
あつた。特に透明樹脂フイルム上にカラートナー像を記
録することは要求度が非常に大きいにもかかわらず不可
能に近いものであつた。つまり、画像の鮮明度や定着性
及びオフセツトの発生度について多くの新たな問題が生
じ、実用化に至つていなかつた。

この問題のうち、透明樹脂フイルム上の画像の色調の問
題点について簡単に説明する。

従来のカラー画像定着と同様に加熱定着処理してもＯＨ
Ｐによりフイルム上のカラー画像をスクリーンに投影し
て観察した場合、実用的な色調が得られない。

例えばイエロートナーの投影画像は全体に黒ずみ、特に
ハーフトーンの部分はグレイになる。またシアン及びマ
ゼンタの投影画像も全体に黒ずみ、しかも色調はそれぞ
れ淡いグリーン，レツドにシフトし、実用に耐えなかつ
た。

これらの現象はフイルム上のカラートナーが半溶融状態
で定着しており、トナー層内部に空気層が介在している
ことあるいはトナー層表面が粗であること等が影響して
ＯＨＰの投影光がトナー層を通過する際、光が屈折、散
乱することによつて生じるものであると考えられる。

従つて、スクリーン上の投影画像の色調を良くするには
トナーを充分に溶融させ、トナーが厚くあるいは密に付
着している部分をトナー表面同しを融着させ空気層を極
力少なくしまたトナー層表面に平担にすることが必要で
あると本発明者らは認定した。

しかし、トナーに与える熱量をそれぞれ公知の手段であ
る加熱ローラの温度を高くする、加熱ローラの周速
度を遅くする、定着ローラ対のニツプ巾を広くする方
法により増加させるとトナーに接触する側の加熱ローラ
表面に被覆してある離型性材料にオフセツトが生じ、場
合によつてはカラー画像の欠落あるいは汚れが生じてし
まうことがあつた。また離型性材料の耐久性が著しく低
下する問題があり、加熱ローラの交換を早期に行なう必
要を生じていた。

この問題はカラー画像に多く見られ、特に樹脂シート上
への単色カラー又は複色カラー等において多く見られ
た。

本発明の目的は上述従来例の欠点を除去し、ＯＨＰ用フ
イルムや記録紙等の種々の記録材上の種々のトナー画像
に対しそれぞれ最適な定着性を与え、特に投影画像の色
調を鮮やかにすることも可能になるようにローラやベル
ト等の定着用回転体の耐久性向上を可能とすることであ
る。

上記目的を達成する本発明は、記録材上にカラートナー
像を加熱定着するための加熱源により加熱される定着用
回転体と、この定着用回転体の表面が所定の設定温度に
維持されるように加熱源への通電を制御する通電制御手
段と、定着用回転体を所定の設定速度で移動させるため
の駆動手段と、を有する加熱定着装置において、上記記
録材が樹脂フィルムの場合、上記設定温度、及び、設定
速度を共に減少させることを特徴とする加熱定着装置で
ある。

以下、本発明を実施例によつて具体的に説明する。

第１図は本発明を適用した電子写真カラー複写装置の概
略説明図である。

１は表面に絶縁層を有する電子写真感光ドラムで、軸２
に回転自在に支持され、コピー命令により矢印３の方向
に回転を開始する。ドラム１が定位置迄回転してくると
原稿台ガラス４上に置かれた原稿０は第一走査ミラー５
と一体に構成された照明ランプ６で照射され、その反射
光は第二走査ミラー７で走査される。第一走査ミラー５
と第二走査ミラー７は１：1/2の速比で動くことにより
原稿０とレンズ８までの光路長が常に一定に保たれたま
ま原稿の走査が行なわれる。上記反射光像はレンズ８、
第三ミラー９を経た後色分解フイルタ１０により色分解
され、更に第四ミラー１１、防塵用密閉ガラス12を経て
露光部１３でドラム１上に結像される。

ドラム１は除電器１４で除電され、次に一次帯電器１５
により帯電（例えばプラス）された後、前記露光部１３
で照明ランプ６により照射された像をスリツト露光され
る。それと同時にＡＣ又は一次と逆極性（例えばマイナ
ス）の除電を除電器１６で行ない、その後更に全面露光
ランプ１７による全面露光によりドラム１上に高コント
ラストの静電潜像が形成される。

感光ドラム１上の静電潜像は次に現像器１８により、ト
ナー像として顕像化される。現像器１８はイエロー１８
１、マゼンタ１８２、シアン１８３及び黒１８４の４個
の現像器で構成され、露光に用いられた色分解フイルタ
に対応して指定された現像器が働いて必要な色のトナー
像が得られる。

カセツト１９１内の記録材としての転写材２０１は給紙
ローラ２１１により機内に送られ、第一レジスタローラ
２２１で概略のタイミングがとられ、次に第二レジスタ
ローラ２３で正確なタイミングがとられて、その先端が
転写ドラム２９のグリツパ２４に把持される。転写ドラ
ムの詳細については後述するが、その転写ドラム２９の
回転に伴つてドラム２９に巻きつきながら搬送され転写
帯電器２５と感光ドラム１の間を転写材２０１が通過す
る間に該転写材上に感光ドラム１上のトナー像が転写さ
れる。転写ドラム２９はグリツパ２４で転写材２０１の
先端を把持したまま所要回転数だけ回転し、所要色数の
像が転写される。

なお図の複写機はサイズ等種類の異なる転写材を夫々装
填した２つのカセツトを装着してそれ等の紙を切換え的
に給紙するようにしたものを示す。

転写終了後、転写材はグリツパ２４から開放され、分離
爪２６で搬送ベルト２７へガイドされ、更に加熱定着用
回転体としての定着ローラ３１，３４へ導かれ加圧、加
熱により定着され、その後トレー３０へ排出される。又
転写後の感光ドラム１は弾性ブレードで構成されたクリ
ーニング装置２８でその表面を清掃し、次サイクルへ進
むようになつている。

第２図には定着ローラ２８，２９のある定着装置Ａの詳
細構成と制御ブロツクとを示してある。

３１は金属パイプ３２の表面にＲＴＶシリコーンゴム層
３３を被覆したもの加熱定着ローラーで、上方に圧接す
るローラ３８により加熱されている。３４は金属パイプ
３５の表面にテフロン（商品名）層３６を被覆した加熱
定着ローラで、その内部に赤外線ランプ３７が配設され
ている。記録材はこの加熱定着ローラ３１，３４間で定
着処理される。

ローラ３１に圧接されているローラ３８は圧接ローラ３
４と同様に、金属パイプ３９の表面にテフロン層４０を
被覆したもので、その内部に赤外線ランプ４１が配設さ
れている。容器42内のシリコーンオイル４３は塗布フエ
ルト４４によつてくみ上げられ、ローラ３８表面に塗布
され、次いでローラ３８表面のシリコーンオイルはロー
ラ３１の表面に塗布される。

塗布フエルト４４は押え板４５と共に回転軸４６に支持
されており、図示しない電磁プランジヤーと引張りとス
プリングにより、ローラ３８に接触する塗布位置と接触
しない非塗布位置との間を移動する。

クリーニングウエブ４７はＯＨＰ用樹脂フイルムの定着
時のみ押し当てゴムローラ481の矢印方向の移動によ
り、ローラ３１の表面に押し当てられ、オフセツトした
トナーをクリーニングする。クリーニングウエブ４７は
巻き取りローラ４８によつてローラ３１表面をクリーニ
ングしながら巻き取られる。またクリーニングフエルト
ローラ４９はローラ３１，３４，３８の加圧時（メイン
スイツチ同期）に矢印方向に移動してローラ３８表面の
オフセツトしたトナーをクリーニングする。

次に第２図中に示してある制御系のブロツク図について
説明する。５０は記録材検知手段で、転写材２０１等の
記録材が紙，樹脂シート等の材質であるか又は厚手，薄
手等の厚さであるかといつた記録材の種類を検知する。
この記録材検知手段５０は自動でも手動でも良いが、OH
P用の樹脂フイルムを検知した際の信号Ｓが得られる
と、その信号Ｔを前述したクリーニングウエブ４７の接
離を行なう接離手段５７へ送り、前述した接離動作を行
なわせる。

５１は検知した記録材に応じて、後述の温調制御手段５
２の設定温度Ｔと後述の駆動制御手段５３の設定速度Ｖ
の夫々の大きさを変化させる設定切換手段で、設定速度
を小さくするときは設定温度も小さくなるように可変制
御する。この設定切換手段５１によつて定められた設定
速度，設定温度により，夫々の記録材に適した定着性が
得られる。

本例では温調制御手段５２が定着用回転体としてのロー
ラ３４の表面温度を定められた設定温度に維持するた
め、ローラ３４の表面に当接（又は近接）して設けられ
た表面温度検知手段５４とヒータ３７への供給電力を印
加電圧制御又は印加電流制御等の電力供給手段５５とを
有し、温度制御を行つている。又、ローラ３４の表面速
度を定められた設定速度に維持するため、本例では駆動
制御手段５３が駆動力を変速するギアやクラツチ等の駆
動伝達部材や駆動モータ等の駆動力供給手段５６を有
し、ローラ３４を直接又はローラ３８やローラ３１を介
して関接的に速度制御する。

さて、上記構成において記録材が上記装置内に供給され
ると、記録材上に多色の複合カラートナー像が形成され
第２図の定着装置Ａに記録材は搬送されてくる。

この記録材が例えば通常多様される薄手の通常紙の場合
は、設定温度Ｔ₀，設定速度Ｖ₀に加熱定着用のローラ３
４を制御することで鮮明で定着性も良好なカラー画像が
得られるとする。これに対して記録材が例えばＯＨＰ用
の樹脂シート（以下トラペンと称す）の場合は、設定温
度Ｔ₂（＜Ｔ₀），設定速度Ｖ₂（＜Ｖ₀）にローラ３４を
制御（これらの設定値を通常紙の場合に比較して共に小
さくしている）することで鮮明且つ定着性良好で、しか
もその定着像の透過光は色鮮やかである。同様に記録材
が例えば厚手の紙の場合はトラペンと同様に設定温度Ｔ
₁（＜Ｔ₀）、設定速度Ｖ₁（＜Ｖ₀）にローラ３４を制御
することで、厚手の紙に対しカラー画像を鮮明且つ定着
性も良好に定着処理できる。

これらの設定切換により、各記録材に対して優れた定着
性を示し且つ色鮮やかでオフセツト量も少ないカラー画
像を得ることができた。

第３図には記録材の種類検知を行なう手動用の記録材検
知手段を示し、第１図中には紙に対してトラペン検知用
の光透過率によつて判別する手段５５を設け自動的検知
の例を略して示してある。

第３図は記録装置の手動操作部で図中の図番５６〜６
３、５１１〜５１３，５１を含んでいる。５１１は厚手
の記録材を指定するキー、５１２はトラペン材の記録材
を指定するキー、５１３は通常の普通指定紙を指定する
キーで、通常はキー５１３が押されている。これらのキ
ー５１１，５１２，５１３には夫々速度手動設定手段５
１にあるように予めプログラムされている所定の定着設
定速度，定着設定温度が対応しており、キー５１１には
定着設定速度Ｖ₁，定着設定温度Ｔ₁が、キー５１２には
定着設定速度Ｖ₂，定着設定温度Ｔ₂が、キー５１３には
定着設定速度Ｖ₀（Ｖ₁，Ｖ₂＜Ｖ₀），定着設定温度Ｔ₀
（Ｔ₁，Ｔ₂＜Ｔ₀）が対応した条件となつている。依つ
て、操作者がキー５１３をオンすれば、手動設定による
定着用回転体の定着設定速度は「Ｖ₀」，定着設定温度
は「Ｔ₀」となる。

又、５９は連続コピー枚数の設定キーで、このキーによ
つて指定された数字は表示部６０に示される。６１はコ
ピーキーで、装置の開始を行わしめる。さらに５６，５
７は第１図で示した上、下のカセツトを指定するキー
で、指定されたカセツト内の記録材サイズはカセツト信
号等からサイズ表示部５８に表示される。

６２は画像のカラー度を指定する手動操作部で、使用さ
れる現像剤夫々の単色キー及びこれらのうちの組み合せ
を示す複色キー及びフルカラーキー６３が設けられてい
る。これらのキーの選択により、画像のカラー度（フル
カラーの時は原稿自体もカラー色であることが好まし
い）を好みのものに決定できる。

このように記録材の検知に応じた適切な定着速度と定着
温度を与えるように構成したので、記録材によつては定
着不良が生じるとかオフセツトが顕著であるとかいう問
題を解決できた。つまり、記録材の種類に左右されるこ
となく、オフセツトを大幅に防止して各種類に適した定
着性が得られる。

特に、トラペン材の記録材を用いたフルカラーコピーで
は、定着性を良好にする他に、十分な熱と加熱時間をか
なり長くすることが確実に行なわれるため、トナー粒子
が相互に十分に溶けてトナー画が均一化されるのでトナ
ー部を通過する光が散乱することなく所定位置に対して
均等に達することができる。従つて、定着後のフルカラ
ーコピーによるトラペンの画像は色鮮やかで色の再現力
も優れたものとなる。

次に具体的な数値例を挙げて、さらなる効果の説明をす
る。

前述した第２図の装置でローラ３４，３８を共に直径５
０mmで、その層３６，４０の厚さを２５μとし、ローラ
３１を直径６０mmでそのゴム層３３を５．５mmの厚さと
し、ローラ３４，３８内に８００Ｗのハロゲンランプを
設けたもので実験した。

まず記録材が通常の多用される紙の場合、フルカラート
ナー像定着時の設定温度をローラ34の表面が１５０℃、
ローラ３１の表面が145℃とし、その定着速度であるロ
ーラ周速の設定速度をプロセス速度と同速の１５０mm／
secとする。この場合鮮やかな色調でかつ適度の光沢が
あるカラー定着画像が得られる。また紙のカーリングは
殆ど生じていなかつた。

次に記録材がＯＨＰ用フイルムの場合、フルカラートナ
ー像定着時の設定温度をローラ３４の表面が１３５℃，
ローラ３１の表面がほぼ１４０℃程度とし、そのローラ
周速の設定速度をプロセス速度よりかなり遅い３０mm／
secとした。

この場合転写ドラム２９のグリツパ２４に保持されると
き光源と受光素子より成る透過光量検出手段５５により
紙でないフイルムと判断され、転写ドラムにフイルムが
巻き付けられ、所定の回数トナー画像が転写された後フ
イルムがグリツパから開放され、分離爪２６の作動によ
り、搬送ベルト２７へ導かれる。この分離爪26の作動
時、定着装置Ａのローラ対３１，３４の周速度が図示し
ない電磁クラツチとギヤ機構により３０mm／secに切り
換えられる。フイルムは低速で定着搬送されその後トレ
ー２７へ排出される。

こうして投影時鮮やかな色調の得られるカラー定着画像
が得られる。

なお実験的にＯＨＰ用フイルムの上記定着条件で紙の定
着を行なうと、定着画像の色調は不鮮明で、オフセツト
がひどく、画像に過剰の光沢が生じ、また紙のカーリン
グが生じた。またローラ３１表面の離型性材料の耐久性
は前記の通常紙の定着条件の場合の約２分の１の9,000
枚となり好ましくなかつた。

次に上記の具体的数値例の装置に於て、OHP用フイルム1
00μｍ厚ポリエステルフイルム紙に８０ｇ／m²の普通紙
を用いて熱ローラ定着器26の熱ローラの設定温度と周速
度を変化させてホツト・オフセツト・ポイントの温度
（熱ローラ温度を序々にに上げていつた場合、記録材上
のトナー画像が熱ローラの離型性材料表面にオフセツト
するときの熱ローラ表面温度、以下Ｈ.Ｏ.Ｔとする。）
ＯＨＰ用フイルムに於ては投影時、通常紙に於てはその
まゝ観察した場合良好なフルカラー画像が得られる熱ロ
ーラ表面温度（以下Ｓ.Ｔ.とする）、またコールドオフ
セツトポイントの温度（熱ローラ表面温度を序々に低く
していつた場合、溶融していないトナーがオフセツトす
る温度。以下Ｃ.Ｏ.Ｔとする。）を調べた結果を次の表
に示す。

1. ＯＨＰ用フイルム 2. 通常紙 上記１及び２のデータをプロツトしたものが第４図であ
り、横軸は熱ローラの周速度，縦軸は熱ローラ３４の表
面温度である。

前記の表及び第４図に示すようにＯＨＰ用フイルムの
Ｈ.Ｏ.ＴとＳ.Ｔとの差は熱ローラ周速度が１５０mm／s
ecの場合は10℃であるのに対し、３０mm／secの場合は
２０℃に拡大する。これは１５０mm／secにおける紙の
Ｈ.Ｏ.ＴとＳ.Ｔとの差１７℃を上回る値である。

上記２のデータで３０mm／sec設定速度を示したが、こ
の場合紙がカールして実用にならないカラー画像となつ
た。

次に耐久性について調べた。

通常紙の定着条件、即ち熱ローラ周速度；１５０mm／se
c熱ローラ温度；１４８℃でＯＨＰ用フイルムの連続定
着を行なつた。画像はシアン，マゼンタ，イエローの３
色によるフルカラーコピー画像である。１２００枚で定
着画像にオフセツトが生じ実用に耐えないコピー画像と
なつた。

本発明を適用して熱ローラ周速度；30mm／sec熱ローラ
温度；１３５℃で上記と同様にＯＨＰ用フイルムの連続
定着を行なつたところ、3,000枚の定着後も画像にオフ
セツトが見られなかつた。またＯＨＰによる投影画像は
彩度と明度が高く、しかもフイルムを白紙の上に乗せて
反射でカラートナー画像を観察した場合と殆ど同じ色相
がスクリーン上で得られた。このときの色調の鮮やかさ
は上記の転写紙の定着条件では全く得られなかつた。ま
た熱ローラ周速度；３０mm／sec，熱ローラ温度；１４
８℃と殆ど遜色のない色調が得られた。

以上の如くカラー画像形成装置に於て、OHP用フイルム
及び通常紙上のカラートナー画像をそれぞれ最適に定着
を行なうもので、特にOHP用フイルムの定着に於ては投
影時、鮮やかな色調が得られ、しかも熱ローラの離型性
材料の耐久性向上が図れるもので、実用的価値が大き
い。

以上説明したように本発明は、記録材の種類に応じてロ
ーラやベルト等の定着用回転体の設定温度と設定速度を
共に減少或いは増加する設定切換を行うように構成した
ので、記録材に対してトナー像を定着性良く且つオフセ
ツトも大きく減少でき、記録材に左右されることなく安
定した画像を得ることができる。

特に本発明をカラー記録装置に適用した場合はその効果
が顕著であり、さらに特異的に紙材と樹脂材との夫々の
記録材の場合に優れた効果を示すことは前述したとおり
である。

前述した実施例では、定着用回転体としてトナー像と接
しない側のローラ３４を採用したが、これは記録材を加
熱する量を環境に左右されずに安定確保できるという利
用を有し、有効な実施例であるが、本発明の定着用回転
体としては、トナー像と直接接する側の回転体例えばロ
ーラ３１を採用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したカラー電子写真複写機の構成
図、第２図は本発明を適用したローラ定着装置の構成，
作用の説明図、第３図は第１図の操作部説明図、第４図
はローラ定着装置のローラ周速度とローラ表面温度との
関係を示す特性説明図である。 １は感光ドラム、１８は現像器、２９は転写ドラム、Ａ
は定着装置、３１，３４，３８はローラ、４４；シリコ
ーンオイル塗布フエルト、４７；クリーニングウエブ、
５０は記録材検知手段、５１は設定切換手段、Ｖ₁，
Ｖ₂，Ｖ₀は設定速度、Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₀は設定温度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−147768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−109969（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−73773（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−188673（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−92749（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−143324（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−33535（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録材上にカラートナー像を加熱定着する
   ための加熱源により加熱される定着用回転体と、この定
   着用回転体の表面が所定の設定温度に維持されるように
   加熱源への通電を制御する通電制御手段と、定着用回転
   体を所定の設定速度で移動させるための駆動手段と、を
   有する加熱定着装置において、 上記記録材が樹脂フィルムの場合、上記設定温度、及
   び、設定速度を共に減少させることを特徴とする加熱定
   着装置。