JPS58220167A - 静電複写装置の圧力定着装置 - 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】 発明の背景 本発明は一般的には静電複写装置に関するものであり、
特に、３つの圧力ロールからなる定着部を形成する、一
対の無加熱圧力係合ロール部材間に画像担持基板を通過
させることによって、画像を定着するように配置した微
粒子サーモプラスチック材の定着に関するものである。

静電複写処理にあっては、複写されるべき原稿の光画像
を通常、感光性部材上に静電潜像の形で記録した後、こ
の潜像に、一般にトナと称する微粒子サーモプラスチッ
ク材を作用させて可視像とする。可視トナ像は、感光性
部材上に直接定着させるか、又は感光性部材から、普通
の用紙のような他の支持体に転写させたのち、それに画
像を定着させることができる。最も通常の定着方法は、
熱と圧力を同時に加える方法である。

熱と圧力を同時に加えて支持部材上に電子作用トナ材を
定着すなわち融着させるためには、トナの温度を高める
と同時に十分な圧力を加えてトナ成分を粘性かつ融合性
のものにさせる必要がある。

この作用によって、トナは繊維又は支持部材め細孔内又
は支持部材の表面上で流動的になる。その後、トナ材が
冷却するにしたがって、それは凝固し、トナ材を支持部
材上にしっかりと接着させる。

静電複写及び電子複写の記録技術で、支持部材にトナ像
を定着させるための上記定着装置は古くから使用され周
知のものである。

トナ画像を熱と圧力で定着する方法は、多くの欠点をも
つことも、またよく知られている。例えば、融着ロール
の表面温度を適当な温度までに上昇させるには、多量の
電力を必要とする。複写機全体で消費される全電力の約
７０％から８０％は、このタイプの融着装置には必要で
ある。他の欠点としては、熱′及び圧力融着装置は、比
較的長い予熱期間を必要とする事実にある。さらに、融
着ロールは、待機中も加熱するので熱エネルギーの損失
になる。機器の他の部品も、機器環境に消費される熱に
よって悪影響を受＆−するので、非常に高速度の複写機
では、冷却装置を必要とする。

加熱及び圧力融着については、上述した欠点があるので
、他のタイプの定着装置が追求された。

この点で最も活発に追求された領域の一つは、冷圧力定
着装置である。圧力だけで（すなわち熱を利用すること
なしに）トナ画像を定着させる最初の試みは、一対の四
−ルを使用し、これに必要な圧力を加えて実現された。

しかしながら高圧力が用いられるために、ロール彎曲の
ような問題に遭遇した。このような問題は、２個の四−
ルを相互に傾斜した関係とするか、又は、ロールに王冠
をかぶせるか、または、一方又は両方のｐ−ルの中心を
支持することによって、解決することができた。

冷却圧力定着の領域でのその後の開発によって、６０一
ル方式が得られた。この方式は、２０−ル　　　□方式
に比べて、ロールが小形となるため、一般に低費用とな
る。利点がある。２０一ル方式の一例は、米国特許第３
，８５４，９７５号に述べられており、また３０一ル方
式は、米国特許第４．１９２．２２９号および第４，２
５９，９２０号に述べられている。

２０一ル方式は、６０−ル方式に比べて、高費用となる
が用紙がしわになることは少い。２０一ル定着装置では
、負荷が加わるとき、ロールの不都合な彎曲をさけるた
め、ロールは通常傾斜させておくからである。傾斜した
ロールは、複写用紙に隅のよじれを生じやすくまたはさ
み込み部で紙を横に移動させやすい。後者は、短い紙通
路の構成では問題となる。６０一ル定着装置では、複写
用紙のはさみこみ部を形成するロールの軸は、平行にで
きるが、負荷を加える第６のロールは、傾斜させておく
ことができる。そのような装置は、米国特許第４，２５
９，９．２０号に開示されている。

この特許に示されているように、傾斜したバックアップ
ロールすなわち負荷ロールは、傾斜してないロールより
も実質的に短い。別の方法では、はさみ込み部を形成す
るロールを傾斜させることもあるが、しかしそのような
装置では、用紙にしわが生じてしまう。

また、２つの平行ロールによってはさみこみ部が形成さ
れる６０一ル方式は、２０一ル方式に較べての利点とし
て、ある寸法の用紙を使用するように組立てられると、
多くの寸法の用紙も使用することができる。ある寸法の
用紙を使用するように組立てた、単純支持２ｐ−ル方式
では、用紙の寸法を変えると、負荷分布が変化するので
、反対方向に各ロールのたわみを変化させることになる
。　　′一方、第６のロールを傾斜させた６０一ル融着
装置では、不良複写となるぶち磨耗を生じやすいことが
発見された。ぶち磨耗は、傾斜ローラのふちが接触する
ところの圧力ロールの磨耗である。

ぶち磨耗は、傾斜四−ルのふちが圧力ロールに接触する
場所で、傾斜ロールのふちに加わる負荷力によって生じ
る。従って、傾斜した負荷レールのふちから、圧力ロー
・うに加わる力によって、圧力ローラに溝を生じる。そ
の溝は、十分、用紙の通路内にあるため、溝が最終の複
写に悪影響を及ζ１すことにな少。

ロール圧力定着装置においては、用紙の詰りを取去るこ
とが困難であることも発見された。これらの定着装置で
は、詰りの取去りを容易にするためのロールの取外し装
置がムいからである。従来技術の冷却圧力定着装置では
、ロールの取付けは、取イ」けを必要とするロールの各
端末で実施している。２０−ル装置では、圧力ロールの
各端末には、ばねや止めねじのような別個の取伺は装置
がついている。止めねじは、所期の負荷を定めるために
調整可能である。このため、はさみ込み部に加わる負荷
を測定するための何らかの装置を必要とする。所期の負
荷に対して、２個の止めねじを一旦調整したときは、全
体の手順をやり直さないと変更できない。従って用紙の
詰りは、ロールに負荷をもたせたま一取去らなければな
らない。

発明の要約 本発明は、６０−ル圧力定、着装置を備えるものテアっ
て、定着ロールは、一対のフレーム部材の中間に取付け
、また圧力ローラは前記定着ローラの上に浮動的に取付
けかつ定着ローラによって支持される。バックアップロ
ーラすなわち負荷ローラは、それぞれの軸が平行に配置
されている前記定着四−ラ及び圧力ローラに対し傾斜し
た関係に取付ける。傾斜したという意味は、バックアッ
プローラの軸が、他のローラの軸に対して角度をもたせ
であるので、傾斜したロールと圧力ロール間に作用する
圧力は、ロールの中心からその軸に沿って外側に次第に
変化しているので、中心の力は最大値となり、両端末で
は力が零となる。本発明は、さらに定着ローラと圧力ロ
ーラ間のさし込み部圧力を取除くため、取外し構造とし
て、用紙の詰りを容易に除去できることを特徴とする。

本発明を、好適実施例とともに以下に説明する。

図面中、類似の参照番号によって同一素子が示されてい
る。第１図は、本発明の特徴を取入れた電子写真複写（
印刷・）装置の多くの部品を略図で示したものである。

以下の説明から明かなように、これらの特徴は、電子写
真の多くの種類に対して、等しく使用に適するものであ
って、こ−に述べる特定の実施例に対する適用に限定さ
れるものではない。

第１図に示したように、電子写真複写（印刷）装置は、
導電性基板上に設けた光導電面をもつベルト１０を使用
する。光導電面は、アルミニウム合金から製作した導電
性基板に付着させた有機光導電体で作ることが望ましい
。ベルト１０は矢印１２の方向に移動して、移動通路に
接近して配置されている多くの処理装置を紅白して光導
電面のつぎつぎの部分を進行させる。四−ラ１４，１６
及び１８は、ベル）１０を適当な張力に維持する。

ローラ１４は、駆動電動機２０に結合している。

ローラ１６及び１８は、適当な軸受けに取付けてあって
、自由に回転して、遊びローラとして動作する。電動機
２０は、ローラ１４を駆動して、ベルト１０を矢印１２
の方向に進める。

原稿２２は、透明なプラテン２４上に、表を下側にして
のせる。プラテン２４は、フレーム２６に取イ」けてあ
って、矢印２７で示すような水平面内の往復運動ができ
る。ベルト１０は、プラテン２４０線速度と実質伯に等
しい線速度で駆動される。ベルト１０は、循環通路を移
動する。原稿の１つの複写をつくるために、ベルト１０
は、循環通路を完全に２廻りする。

第１の巡回中、ベルト１０は、光導電面の一部を、参照
番号２８で全体を示した帯電−転写装置の下に先づ移動
させる。帯電−転写装置には、ベルト１０の光導電面を
比較的品く実質的に均一な電位に帯電させるコロナ発生
装置３０を包含する。

コロナ発生装置３０には、ベルト１０の光導電面に面し
て開口端をもつＵ字形じゃへい３２を含む。

２列の実質的に等間隔のピン３４は、しやへい３２から
開口端に向って外側に延びるように支持されている。

次に、光導電面１２の帯電部分は、参照番号３６で全般
的に示しである結合露出−放電装置３６の下方に移動す
る。結合露出−放電装置３６には、光源３８を含む。こ
の光源３８は、長いタングステン電球が好ましい。光源
３８は、プラテン２４の下方に固定して配置される。不
透明なしやへい４０で光源３８を取りかこむ。しやへい
４０にはスリットが設けてあって、光源３Ｂからの光線
が、透明なプラテン２４に表を下側にのせである原稿を
照射するようになっている。第１図かられかるように、
プラテン２４が左方に移動するに従って、原稿２２のつ
ぎつぎの増加部分が照射される。原稿２２からの反射光
線は、参照番号４２で全般的に示しである画像伝送ファ
イバ束を通して伝送される。画像伝送ファイバ４２は、
集束した屈折率分布形光ファイバである。米国特許第６
，６５８，４０７号には、ガラス又は合成樹脂で製作す
る光伝導ファイバで、その断面内の屈折率分布が、中心
部分から外側に向って、連続的かつ放物線状に変化する
ものが示されている。各ファイバは集束レンズとして作
用して、その一端又は近くの画像の一部を伝送する。２
列スタガの配列に組立てられたファイバは、対象物の完
全な像を伝送して焦点を結ぶ。商品名’　８１１：ＬＦ
ＯＯ”で生産されているファイバレンズについては、そ
の商標が日本で登録されて、日本板硝子株式会社の所有
となっている。これらの屈折率分布形レンズ配列は、電
子写真複写装置で通常の光学装置の代りに使用されるが
、そのような使用については、米国特許第３，９４７，
１０６号及び米国特許第３，９７７，７７７号に開示さ
れている。これら特許のうち関連部分は、本開示の中に
取入れである。

原稿からの反射光線は、光学像を形成し、この像は画像
伝送ファイバを通して、ベルト１０の光導電面の帯電部
分にまで伝送されて、そこの電荷を光学像のパターンに
従って消失させる。これは、ベルト１０の光導電面上に
静電潜像を記録するので、これは原稿２２に含まれてい
る情報領域に対応する。結合露出−放電装置３６には、
光伝送ガラスファイバ光学チューブ４４が含まれる。光
学チューブ４４の一端は、光源３８に近接した位置に配
置する。光学チューブ４４の他の一端は、ベルト１０の
光導電面に近接した位置で、矢印１２で示すベルトの移
動方向で、結合帯電−転写装置より手前の位置に配置す
る。

その後、ベルト１０は、光導電面に記録された静電潜像
を、参照番号４６で全体を示している結合現像−清掃装
置に１で進める。結合現像−清掃装置４６は、参照番号
４８で全体を示している現像四−ラを含む。現像ローラ
４８は、筒状部材５０の内部【数例けた長円筒磁石５２
を備える。

筒状部材５０は、矢印５４の方向に回転する。電圧源５
６は、筒状部材５０に電気的に接続されていて、約５０
ボルトから約５００ボルトまでの電位に筒状部材５０に
電気的バイアスを与える。特定の電圧値の選択は、潜像
の電圧値と背景区域の電圧値によって定め為。現像中、
バイアス電圧は、背景電圧と潜像電圧の中間の値とする
。その上に複数個のパケット６２をもつ円筒部材６０を
備えるコンベア５８は、現像材を進める。現像材は、ト
ナ粉をもつ磁気担持小粒で、現像ローラの上側に摩擦電
気的に密着するものである。筒状部材５０は矢印５４の
方向に回転する。現像材は、潜像と接触して運搬されて
、トナ粉は担持小粒から吸引される。このようにして、
トナ粉像が、ベルト１０の光導電面上に形成される。オ
ーガ６４は、トナ粉を担持小粒と混合させる。筒状部材
５０は、アルミニウムのような非磁性材料でつくり、そ
の外周面を粗くしておくものが好ましい。磁気部材５２
は、バリウムフェライトでつくり、その上に複数個の磁
極を印加したものが望ましい。図示してないが、現像材
が通過する筒状部材５０との間隙を定めるために、計尿
用薄板を使用することができる。この間隙がベルト１０
の光導電面に記録されている静電潜像と接触して運搬さ
れる現像材の量を調節する。

ベルト１０の光導電面に、トナ粉像が形成された後、ベ
ルト１０は、第２巡回のスタートのため、トナ粉像を結
合帯電−転写装置２Ｂに戻す。今回は、複写用紙６６が
、紙送り装ｊ！６Ｂによって、結合帯電−転写装置まで
進められる。紙送り装置６８は、回転可能に取り何けた
シリンダの外側に、間隔をおいて外側に延びるたわみ羽
根をもつものが望ましい。各羽根の自由端は、積み重ね
紙７０の最上部の紙６６に順次係合する。紙送り装置が
回転すると、紙６６がシュート１２の中に移動する。位
置合せローラ７４は、ベルト１０の光導電面上のトナ粉
像と同期して、結合帯電−転写装置２８に用紙６６を進
める。

結合帯電−転写装置２８のコロナ発生装置３０は、複写
用紙の裏側にイオンを吹き付ける。とれニヨッて、ベル
ト１０の光導電面からトナ粉像を用紙に引き付ける。こ
の転写の後、用紙はベルト１０と共に移動するが、ベル
ト１０がローラ１Ｂのまわりを通過すると、ビームの強
さによってベルトから分離する。ベルト１０から分離し
た用紙は、参照番号７６で全体を示した定着（融着）装
置に進む。定着（融着〕装ｆｋｔ７６は、バックアップ
日−ラ７８、圧力四−ラ８０及び定着（融着）ローラ８
２を含むものが望ましい。用紙がローラ８０とローラ８
２との間を通過して、トナ粉像が定着〔融着〕ローラに
接触することによって、圧力が加ってトナ粉像を複写用
紙に永久的に定着させる。その後退出ローラ８４が用紙
を矢印８６の方向の受は入れ箱８８まで進め、操作者が
印刷装置から取り出せるようにする。

ベルト１０が、光導電面に付着している残留トナ粒子を
結合現像−清掃装置４６まで進める七トナ粒子攪拌装置
９０が光導電面に付着している残留トナ粒子を攪拌して
、結合現像−清掃装置４６から取除くことを容易にする
。トナ粒子攪拌装置９０は、ベルト１００幅にわたって
延びる弾性部材又は発泡部材を含む。第１回の巡回中、
弾性部材はベルト１０の光導電面から間隔をもたせてお
く。第２回の巡回中は、電動機駆動カムが弾性部材を動
かせて光導電面と接触させて、光導電面から取除く前に
、残留トナ粒子を攪拌するようにする。電動機駆動カム
については、ソレノイドを使用して、トナ粒子攪拌装置
９００弾性部材を動かシテ、ベルト１０の光導電面と接
触をさけたりさせなかったり、することができることを
当業者は考えるであろう。トナ粒子が攪拌された後に、
ベルト１０の導電面は、ベルト１０の内部に配置されて
いるエレクトロルミネセンス光ストリップ９２によって
照射される。エレクトロルミネセシトストリップ９２は
、筒状部材５０とトナ粒子攪拌装置との間に配置しであ
る。これは、ベルト１０の光導電面に残留トナ粒子を吸
引している電荷を減少させる。その後、結合現像−清掃
装置４６は、ベルト１０の光導電面から残留トナ粒子を
取除く。第２巡回中、電圧源５６は、筒状部材５０に潜
像の電位より大きい電位で電気的にバイアスを加える。

従って、清掃中、電圧源５６は、筒状部材５０を、第１
巡回の現像電位よりも大きい電位に電気的バイアスを与
える。このようにして、トナ粒子は、筒状部材５０に付
着している相持粒子に引きつけられる。よって、残留ト
ナ粒子は、光導電面から取除かれて、結合現像−清掃装
置に戻されて、その後の再使用に供せられる。

残留トナ粒子が、ベルト１０の光導電面から清掃された
後、光導電面上の残留電荷は、結合露出−放電装置の下
を通過する。このとき、光シャッタ（示してない）は、
光源３８からの光線をファイバ光学チューブ４４を通し
て光導電面まで伝送させる。これらの光線は光導電面を
照射して、その上に残留しているどんな静電荷も取除い
て、っづく次の巡回で光導電面が帯電されるのに備える
。

第１巡回中、シャッタは、光源３８からの光線がチュー
ブ４４を通して伝送されるのを妨げている。

定着（融着）装置７６は、前述したように３個のロール
７８，８０．及び８２を備える。これらのロールは、多
くの材料、例えば、鋼、ステンレス鋼、又はアルミニウ
ムから組立てることができるが、一体ロールであること
が望ましい。定着ローラ８２と圧力ローラ８０との間に
形成されるはさみ込み部１００を通して用紙が移動する
とき、定着ローラ８２は、複写用紙上の画像と接触する
。

第２図に画いた定着装［７６の正面図に示したように、
定着ローラ８２は、端末）Ｊ−ム１０４に固定的に取付
けた適当な軸受１０２によって支持される。圧力ローラ
８０もまた、端末フレーム１０２中に、スリーブ軸受１
０６によって、その軸が定着ロール８２の軸と平行にな
るように支持される。各端末フレームには垂直なスロッ
ト１０８が設けてあって、圧力レールが定着ローラによ
づて支持されるように、浮動的に取付けて、バックアッ
プル−ルア８によって加えられる圧力を定着ロールまで
伝達させて、はさみ込み部に圧力を生して、トナを複写
用紙に圧力だけで融着させるようにする。圧力だＨの定
着に適当なトナは、本発明の一音ＩＳを構成、するもの
でｔＣいので、そのよろなトナについての説明及びこれ
以上の参照は行わない。なお、そのようなトナは、静電
写真技術で周知である。圧力ローラ及び定着ローラの代
表的な構成は、長さが２６α（１０，２５インチ）から
３０Ｃｒｎ（１２インチ）で、圧力ロールの直径は、定
着ロールの直径より小さいの７で、負荷状態では、２つ
のロール間に一致性がある。圧力ロールの直径は、定着
ロールの直径の６０％から８０％程度であることが望ま
しい。

パックアップ０ロール７８は、圧力ローラ８０にバイア
スを加えて、定着ローラ８２と圧力係合とさせるために
利用する。このため、バックアップ６−、、オ＋。□よ
Ｇ　Ｌ　、””　”Ｔ　ｍオゎゎあ□。

軸受ブロック１１０に担持され、また浮動軸受ブロック
１１０は端末フレーム１０４によって支持される。圧力
ローラ８０に対してバックアップロールを負荷するため
に、一対の適当に較正したばね座金１１２を使用する。

ばねの一方の面は、関連する軸受ブロックの上部面に係
合し、他方の面は負荷ナツト１１４の下方面に係合する
。第２図及び第６図に見られる負荷状態では、ばね座金
は負荷ナツトと軸受ブロックとの間に圧縮されて、バッ
クアップリーラに所期の力を発生して、定着ローラと圧
力ローラとを圧力係合にさせる。負荷ナツトの下部と軸
受ブロックの上部間の距離を決定することによって定め
るばねの圧縮の程度が作用する力を決定する。これは、
負荷ナツトを負荷プレート１１６へねじこむことによっ
て実現できる。所定の量は、作用する力によって定まる
。また負荷プレートは定着装置フレームに固定的に取付
けである。

ロールは、軸受ブロック１１０にねじ込まれている負荷
ねじ１ｊ゛８によって、負荷とされたり、されなかった
りできる。負荷ねじ１１８は、負荷ねじに付帯していて
負荷プレートと負荷座金１２１で離れているアクチュエ
ータアーム１２００回転角度に応答して、垂直方向に軸
受ブロックを移動させろ働きをする。第２図に示した位
置からアーム１２０が回転すると、軸受ブロックを上昇
させて、ばね座金１１２をさらに圧縮して、圧力ローラ
と定着ローラ間に形成されるはさみこみ部の負荷を取除
く。従って、紙詰りのときは、前記のように、はさみ込
み線中の負荷を取除くことによって、用紙をはさみこみ
部から容易に取除くことができる。

前述のように、ローラ８０とローラ８２との軸は平行で
ある。パックアップ口〜う７８はそうではない。それど
ころか第６図かられかるように、バックアップローラの
軸は、他の２つのロールの軸に対し傾斜している。傾斜
しているという意味は、バックアップローラの軸が圧力
ローラの軸に対し角度をもっていて、バックアップロー
ラと圧力ローラ間の圧力は、中心で最大値となり端末で
零となりまたこの圧力は圧力ローラの長さの約６０％に
わたって分布している。負荷は圧力ローラの長さの約６
０％にだけ加わるので、単純支持はりと中心支持はりと
のたわみの差を最適にし、かつはさみ込み部１００にお
ける実質的に均一な負荷分布を実現して、高い負荷を一
点に加えるときに固有の高い応力集中を除くような分布
とすることを発見した。前記の装置によって３１６Ｋｆ
／ｃｍ２（４５００ｐｓｔ）から３５１　Ｋｇ／ｃｍ”
　（５０００ｐｓｉ）程度の実質上均一なさしはさみ線
圧力が得られる。

均一性は±５％以内で得られる。圧力３１６Ｋｐ／ｃｒ
ｎ２（４５００ｐｓｉ）から３５１　Ｋｇ／ｃｍ２（５
０００ｐｓｉ　）までは、こ＼に開示した圧力だけの方
式では理悲的なものである。この概念は、これらの圧力
に限定されるものではない。四−ルの直径、材料（Ａｌ
ｖｓ鋼〕又はロールの長さを変更すると、最適圧力値も
変化−する。従って、一般的構成〔傾斜した負荷四−ル
、６０％の負荷分布、及び定着ロールの６０−８０％の
圧力ロール〕は、Ｏ−７０−７Ｏ３０儒”（０−１００
，’０００ｐｓｉ）の動作圧力範囲内で使用できる。

以上述べたように、６個のローラを備える冷却圧力定着
装置で、１個のローラが他の２個のローラに対して傾斜
しているものを示し説明したこと、及び傾斜四−ラの端
末とその接触するローラ間はゼロ負荷であることは明か
である。なおまた、このような定着装置で、力負筒機構
の較正に影榔を与えないで、ローラ間の負荷を取除く構
造をもたせることによって紙詰り除去が容易となったこ
とが明かである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の定着装置を使用した電子写真複写（
印刷〕装置の略正面図；第２図は本発明の実施例圧力定
着装置を示す正面図；及び第６図は、第２図に示した定
着装置の側面図である。 ６６・・・複写用紙 ７６・・・定着装置 ７８・・・バックアップローラ ８０・・・圧力ローラ ８２・・・定着ローラ １００・・・はさみ込み部 代理人　浅　村　　　皓 ＦＩ６．３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧力を加えるだけで複写基板にトナ画像を定着させる定
   着装置において；フレーム構造物；定着ローラとその支
   持軸受で前記支持軸受は前記フレーム構造物に固定的に
   取付けられているもの；圧力ローラが前記定着ローラと
   はさみ込み部を形成し、前記基板が前記定着ローラと接
   触する前記トナ画像とともに前記はさみ込み部を通過す
   るものであり、また、前記圧力ローラは前記フレームに
   可動的に取付けられていることによって前記定着ロール
   と圧力係合するバイアスをかけられる前記圧カローラ；
   前記圧カロールに係合するように取付けられているバッ
   クアップローラで、こ、れに負荷力を加えることによっ
   て、はさみ込み部に適当な圧力を発生させて、前記トナ
   画像が前記定着ローラに接触するように前記はさみ込み
   部を通過中にトナ画像を複写用紙に定着させる前記バッ
   クアップローラ；及び前記パックローラを前記圧力ロー
   ラに圧力係合させる装置；を具備した静電複写装置の定
   着装置。