JPS6086574A - 加熱定着装置 - 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】 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）フリ
ンター、印刷機又はファ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ｄ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１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、
又オーバーヘッドプロジェクタ−（以下、ＯＨＰと略す
）に用いる透明樹脂フィ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ついかないものもあっ
た。特に透明樹脂フィ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
近いものであった。つまり、画像の鮮明度や定着性及び
オフセットの発生度について多くの新たな問題が生じ、
実用化に至っていなかった。

この問題のうち、透明樹脂フィ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によシ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
ノ・−７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、レッドにシフトし、
実用に耐えなかった。

これらの現象はフィルム上のカラートナーが半溶融状態
で定着しており、トナ一層内部に空気層が介在している
ことあるいはトナ一層表面が粗であること等が影響して
ＯＨＰの投影光がトナ一層を通過する際、光が屈折、散
乱することによって生じるものであると考えられる。

従って、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じを融着させ空気層を極
力少なくしまたトナ一層表面を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、■定着ローラ対のニップ巾を広くする方
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
表面に被覆しである離型性材料にオフセットが生じ、場
合によってけカラー画像の欠落あるいは汚れが生じてし
まうことがあった。また離型性材料の耐久性が著しく低
下する問題があシ、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
ィ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ｄ−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０ 本発明は上記目的を解決するため記録材上にトナー像を
加熱定着するための定着用回転体と、該定着用回転体の
表面温度を所定の設定温度に制御する手段と、該定着用
回転体の周速度を所定の設定速度に制御する手段と、記
録材の種類に応じて該定着用回転体の設定温度と設定速
度とを共に減少或いは共に増加する設定切換手段と、を
有することを＠徴とする加熱定着装置である０ 以下、本発明を実施例によっ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、コピー命令によシ矢印３の方向
に回転を開始する。ドラム１が定位１１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を経た後色分解フィルタ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１
２を経て露光部１３でドラムｌ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（例えにプラス）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ット露光され
る。それと同時にＡＣ又は−次と逆極性（例えばマイナ
ス）の除電を除’ｉ［ｓ１６で行ない、その後更に全面
露光ランプ１１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′ｔ’ｔ　ｍ像が形成される。

感光ドラムｌ上の静電潜像は次に現像器１８によね、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ィルタ
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。

カセット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のグリッツ（２４に把持される。転写ト
・ラムの詳細については後述するが、その転写ドラム２
９の回転に伴ってドラム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１０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はグリッパ２４で転写材２０
１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つのカセッ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、転写材はグリッパ２４から開放され、分離
爪２６で搬送ベルト２７ヘガイドされ、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
むようになっている。

第２図には定着ローラ２８，２９のある定着装置Ａの詳
細構成と制御ブロックとを示しである０ ３１は金属バイブ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は金属バイブ
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０ 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、金属バイブ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
ェルト４４によってくみ上げられ、ロー２３８表面に塗
布され、次いでロー２３８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。

塗布フェルト４４は押え板４５と共に回転軸４６に支持
されてお９、図示しない電磁プランジャーと引張りスプ
リングによ妙、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。

クリーニングウェブ４７はＯＨＰ用樹脂フィルムの定着
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、オフセットした
トナーをクリーニングする。クリーニングウェブ４７は
巻き取りロー２４Ｂによってローラ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ェルト
ローラ４９はローラ３１，３４．３８の加圧時（メイン
スイッチ同期）に矢印方向に移動してローラ３８表面の
オフセットしたトナーをクリーニングする。

次に第２図中に示しである制御系のブロック図について
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っ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、Ｏ
ＨＰ用の樹脂フィ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ェブ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によっ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、温度制御を行っている。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ッチ等の駆動
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
間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■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（以下トラベンと称す）の場合は、設定温
度Ｔｔ　（＜　Ｔｏ　）　、設定速度Ｖｔ　（＜　Ｖｏ
　）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ベン
と同様に設定温度Ｔ＋　（＜　Ｔｏ　）　。

設定速度Ｖ、　（＜■）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ット鴬も少ないカラー画
像を得ることかできた。

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ベン検知用
の光透過率によって判別する手段５５を設は自動的検知
の例を略して示しである。

第３図は記録装置の手動操作部で図中の図番５６〜６３
．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はトラベン材の記録材を
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５１
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Ｖ８．定着設定温度ＴＩが、キー５１２には
定着設定速度ｖｔ、定着設定温度Ｔ、が、キー５１３に
は定着設定速度Ｖｏ　（Ｖ＋　、Ｖｔ　＜　Ｖｏ）　を
定着設定温度Ｔ０（Ｔｔ　−Ｔｔ　＜　Ｔｏ　）が対応
した条件となっている。

依って、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ｒｖ＊」＋定着設定
温度は「Ｔｏ」となる。

又、５９は連続コピ一枚数の設定キーで、このキーによ
って指定された数字は表示部６（）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．
５７は第１図で示した上、下のカセットを指定するキー
で、指定されたカセット内の記録材サイズはカセット信
号等からサイズ表示部５８に表示される。

６２は画像のカラ一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、画像のカラ一度（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、記録材によっては定
着不良が生じるとかオフセッ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、オフセッ
トを大幅に防上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
一部を通過する光が散乱すること々く所定位置に対して
均等に達することができる。従って、定着後のフルカラ
ーコピーによるトラペンの画像は色群やかで色の再現力
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
０圏で、その層：（６，４０の厚さを２５μとし、ロー
ラ３１を直径６０簡でそのゴム層３３を５．５　ｍの厚
さとし、ロー２３４．３８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１５０
　ｔａｒ／ｓｅｃとする。

この場合群やかな色調でかつ適度の光沢があるカラ一定
着画像が得られる。また紙のカーリングは殆ど生じてい
なかった。

次に記録材がＯＨＰ用フィルムの場合、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３０　ｍ
／ｓｅｃとした０ この場合転写ドラム２９のグリッパ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
紙で々いフィルムと判断され、転写ドラムにフィルムが
巻き付けられ、所定の回数トナー画像が転写された後フ
ィルムがグリッパから開放され、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２Ｇの作動
時、定着装置Ａのローラ対３１．３４の周速度が図示し
ない電磁クラッチとギヤ機構により　３０　ｍ／ｐｅｃ
に切り換えられる。フィ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一定着画像
が得られる。

なお実験的に０）ＩＰ用フィ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、オフセッ
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った。

次に上記の具体的数値例の装置に於て、ＯＨＰ用フィル
ム１００μｍ厚ポリエステルフィルム紙に８０ｆ／ｎ？
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ット・オフセットポイント
の温度（熱ローラ温度を序々に上げていった場合、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
ットするときの熱ローラ表面温度、以下Ｈ，０，Ｔとす
る。）ＯＨＰ用フィルムに於ては投影時、通常紙に於て
はそのま＼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ットポイントの温度
（熱ローラ表面温度を序々に低くしていった場合、溶融
していないトナーがオフセットする温度。以下Ｃ，Ｏ，
Ｔとする。）を調べた結果を次の表に示す。

１、ＯＨＰ用フィルム ２１通常紙 上記１及び２のデータをプロットしたものが第４図であ
り、横軸は熱ロー２の周速度、縦軸は熱ロー２３４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３０■／ｓ
ｅｅの場合は２０℃に拡大する。これは１５０　ｓｍ／
ｓｅｅ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３０　闘／ｓｅｅ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
なった。

次に耐久性について調べた０ 通常紙の定着条件、即ち熱ローラ周速度１１５０　ｍ／
ｓｅｅ熱ローラ温度；１４８℃でＯＨＰ用フィルムの連
続定着を行なった０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ットが生じ実用に耐えないコピー画
像となった。

本発明を適用して熱ローラ周速度；３０■／ｓｅｅ熱ロ
一ラ温度；１３５℃で上記と同様に０Ｔ（Ｐ用フィルム
の連続定着を行なったところ、３，０００枚の定着後も
画像にオフセットが見られなかった。またＯＨＰによる
投影画像は彩度と明度が高く、シかもフィルムを白紙の
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
かった。また熱ローラ周速度１３０ｗａ／Ｓｅｅ　Ｈ熱
ローラ温度；１４８℃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、０ｌ−ＴＰ用フ
ィ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用フィルムの定着に
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
ッ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ＶＣ左右されずに安定獲保てきるとい
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、トナー像と直接液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９
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Ｉ時性説明図である。 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
ーンオイル塗布フェルト、４７；クリーニングウェブ、
５０は記録材検知手段、５１は設定切換手段、■＋　、
Ｖ２　、Ｖｏ　は設定速度、Ｔｌ　、　Ｔｔ　、Ｔｏは
設定温度。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録材上にトナー像を加熱定着するための定着用
   回転体と、 該定着用回転体の表面温度を所定の設定温度に温調制御
   する手段と、 該定着用回転体の周速度を所定の設定速度に駆動制御す
   る手段と、 記録材の種類に応じて該定着用回転体の設定温度と設定
   速度とを共に減少或いは共に増加する設定切換手段と、 を有することを特徴とする加熱定着装置。
2. （２）上記設定切換手段は、記録材が樹脂フィルムであ
   る時通常多用される薄手の紙の場合に比較して上記定着
   用回転体の回転速度を遅くし、上記定着用回転体表面の
   設定温度を低下させる特許請求の範囲第１項記載の加熱
   定着装置。