JPS6247677A - 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】 （産業上の利用分野〕 この発明は、転写紙上に静電転写され九未定着トナー像
を同紙上に加熱定着させる定着装置の改良に関する。

（従来技術〕 近年、電子写真式複写機等の画像形成装置にありては、
使用される転写紙のサイズは、はがき又は名刺サイズの
ものからん又はＡＩサイズの大型のものまで多褌類のも
のが使用可能であることが要求される。

ところが、例えばＡ１サイズの転写紙まで使用可能な加
熱式定Ｎｇ装置の定着ローラを用いてＡｌサイズ以下の
転写紙を定着装置に通紙させると、定着ローラの通紙面
部と非通紙面部とではその表面温度に差が生ずる。これ
に、定着ローラの通紙面部の熱が転写紙に奪われる反面
、非通紙面部では熱が奪われないからである。このため
、定着ローラの非通紙面部と通紙面部とでは、バックア
ップローラの熱膨張比が異なシ、非通紙面部におけるロ
ーラ径が、通紙面部のローラ径よシ大径となることから
、この状態のままＡ４サイズの転写紙が定着装置に通紙
されると紙シワや転写紙の斜行、画像ズレ並びに非通紙
面部における転写紙のカール増大等のトラブルが発生し
易くなる。この傾向は、画像形成装置の高速化に伴ない
、ますます顕著となる。

このようなトラブルを解決する丸め、従来ではその第１
の手段として、定着ローラの長軸方向に対する熱伝導性
を向上させる目的から、同ローラの芯金を太く形成する
ようにしたものであシ、第２の手段は、フィラメントの
巻数がその長軸方向に非対称に形成され九ノ・ロゲンラ
ンプからなるヒータを少なくと二本以上定着ローラに配
設し、同ヒータの通電量を制御することで、定着ローラ
の長軸方向における温度を均一に保つ工うに構成し友も
のである。

（発明が解決しょうとする問題点〕 しかしながら、上記第１の手段にあっては、定着ローラ
の芯金を太くすると、定着温度までの昇温時間が長くな
シ稼動効率が非常に悪くなるという問題含有していた。

一方、上記第２の手段にあっては、定着ローラの表面温
度を長軸方向に沿って均一化する手段としては有効であ
るが、定着ローラの通紙面部と非通紙面部との温度差と
、バックアップローラにおける同各面部の温度差を比較
してみれば、第７図に示されるように、定着ローラの温
度変化ａに比ベバックアツプローラの温度変化すの方が
大きい。

尚、同図中Ｃは定着ローラのスタンバイ時における温度
分布を、Ｌは定着ローラの全長％Ｌ１はＡ３サイズの転
写紙の通紙面部長ｂ　Ｉ４は人サイズの転写紙の通紙面
部（鳥サイズ通紙時には非通紙面部となる）の長さを夫
々示し、ま７ｔａ、ｂμ鳥サイズの転写紙２５０枚を通
紙した後の温度変化状態金示す。

この結果、定着ローラの表面温度のみを均一と彦アよう
に制御したとしてもバックアップローラの通紙面部と非
゛通紙面部との温度差によってバックアップローラの通
紙面部Ｌ′ｘと非通紙面部Ｌ／、における外径差は第８
図からも明らかなように著るしい差となることから、前
記トラブルを抜本的に解決することはできず、特にこの
バックアップローラにあっては、一般に、芯金に充分な
厚み（３〜１５ｍ位）を有するシリコンゴムが被覆され
ている文め、同ゴムの熱膨張が大きく、上記外径差が増
大されるという問題を肩していた。尚、第８図は、室温
時とＡＩサイズの転写紙２５０枚通紙後におけるバック
アップローラの外径差を示している。

（目　的） この発明は、かかる現状に鑑み案出されたものであって
、その目的とするところは、バックアップローラの通紙
面部と非通紙面部との温度差によって生ずる紙シワ、画
はズレ又は転写紙の斜行等のトラブルを確実に防止して
複写品質全向上することができる定着装置全提供しょう
とするものである。

（問題点を解決するための手段〕 上記目的を連取するため、この発明にあっては、定着温
度に適する温度に加熱制御される定着ローラと、該ロー
ラ面に所定の圧力で接するよう両端部が支持装置に支持
されてなるバックアップローラとから構成されてなる定
着装置のバックアップローラを、四ローラの長軸方向に
おける表面温度差に対応して、定着ローラへの当接圧力
が上記長軸方向の両端部では異なるよう加圧制御されて
上記支持装置に支持して構成したものである０（実施例
） 以下、添付図面に示す実施例に基づきこの発明の詳細な
説明する。

第１図は本発明の一実施例の全体的構成概略を示すもの
で、１は定着ローラであシ、不図示の固定側板に回転自
在に取着支持され同じく不図示の七−夕にニジ回転駆動
されると共に、内部には熱源となるヒータ２を具備して
いる。

図の破線によシ前記定着ローラ１とニップ部全形成して
接触するよう示した部材はノくツクアップローラ３であ
フ、このローラ３はその両端部が左右のアーム４によっ
て回転自在に支持されている。

そしてこれらの各アーム４は、不図示の固定側板に設け
られた支持ｓ５にニジその一端側が回転自在に支持され
ているものであシ、この支持軸５回りに関するアーム４
の回動に＝９前記ノ々ツクアップローラ３を定着ローラ
１に押圧させ又離間させるように設けられている。そし
てローラ３は前記ローラ１に押圧された時に摩擦力によ
り該ローラ１に伴なって従動回転する。

６はアーム４を押し上げる加圧ローラに示し、図示の如
く前記アーム４の回転中心側の一端とは反対の他端（図
の左側端〕において該アームに係合し、後述のコイルス
プリングユニットからの力（弾性力〕を受けて、バック
アップロール３を定着ロール１に押付ける方向（図では
時計回シ方向〕にアーム４に回転力を付勢する構成をな
している。

７は内部に圧縮はねを内蔵したコイルスプリングユニッ
トであシ、第２図に示す圧力軸全介し前記加圧ローラに
対する前述弾性力を付与するものでおる。８はバックア
ップローラ３の軸両端に対応して各々配設される一対の
前記コイルスプリングユニット７．７を、両端部に支持
する加圧棒でちゃ、その中間部にはぜ−ルナットが非回
転的に固着されている。９はポールナツトに螺合しｆｃ
ポールネジ軸、１０は不図示の固定側板に固定された支
持部材であシ、前記ボールネジ軸９を軸回シ回転自在で
、かつ軸方向移動は出来ないように支持している。そし
てこのボールネジ軸９に螺合する前記ポールナツト、シ
たがってこれに一体の加圧ｎ８お工びコイルスプリング
ユニット７は、後述のように支持部材１０に対するボー
ルネジ軸９回りの回転が規制されるために、ボールネジ
４１１９の回転に伴い非回転的に該軸９上ｔ−軸方向に
動くことになる。尚、同ユニット７は、左右のアーム４
に対応して左右に夫々配置されている。

１１にボールネジ軸９の一端側に配設固定され九ポテン
ショメータであシゼールネジ＠９の回転角度を検出する
。１２はボールネジ！１Ｎｌ１９の同一端側に組付けら
れ九タイミングゾーリ、１３はタイミンクヘルド１４を
駆動させるモータでちゃ、支持部材工０に取付けられて
いる。１５はモータ１３の出力軸に固定され次メイミン
グプーリ、１６はタイミングプーリ１５お工びモータ１
３の軸と同軸上に配設固定された電磁ブレーキ、１４は
タイミングベルトでタイミングプーリ１２お：びタイミ
ングプーリ１５０間に張設されている。１８はモータ１
３の出力軸と反対方向の軸に固定されたロータリエンコ
ーダであシ、前記モータ１３の回転数を検知する。

尚、第１図と第２図に示される加圧機構とモータ１３等
〃≧らなる駆動装置は、バックアップローラ３の両端部
を支持する左右のアーム４を支持し駆動するよう支持部
材１０の両端部に１個づつ配置されている。

２２．２３ｆ”、ｚ、定着ローラ１の両端部にＰＪｒ要
間隔へだてで配設された温度検知センサ、２４．２５は
バックアップローラ３の両端部に戸１要間隔へだてで配
設され−ｆｃ温度検知センナを夫々示し、これらのセン
サ２２．２３．２４．２５によって検出された温度匝は
囚示外の温度検知回路に入力される。

第２図は加圧機構の詳細を示すものである。コイルスプ
リングユニット７の筒枠６１には、圧縮コイルスプリン
グ６２が予じめ設定せられた圧縮鍛造圧縮されて収容さ
れている。このスプリング６２の一端は、コイルスプリ
ングユニット７のフランジ６４に接し、他端は上部に加
圧ローラ６を支持する圧力軸２０のフランジ７１に接し
ている。

なお、圧力Ｍ２０の下部はスプリングユニット７の下側
フランジ６４に対し軸方向に摺動自在の関係をもって嵌
合支持されておシ、一方圧刃軸２０の上部に設けられ几
フラン−）７１は、前記バックアップローラ３が定着ロ
ーラ１に接する時まではコイルスプリングユニット７の
フランジ面６３に接して収納されているものである。２
１は支持部材１０の側面に当接して摺動するビンであシ
、コイルスプリングユニット７を両端に支持した前記加
圧棒８が、ボールネジ＠９の軸方向に移動するときその
回転を防ぐ作用をする。このビン２１１ケ加圧棒８に１
個又は複数個設ける。なお、支持部材１０は不図示の側
板に固定せられるものである。

次に動作を説明する。各モータ１３０回転駆動を制御す
る後記の制御回路によって、電磁ブレーキ１６を解除し
、大略同時にモータ１３ｔ−回転させ始めるとすると、
モータ１３０回転駆動カは、タイミングプーリ１５、タ
イミングベルト１４、タイミングプーリ１２を介してボ
ールネジ軸９に伝達され、ボールネジ１１１１９を所定
の方向に回転せしめ、これに伴いポールネジ軸９と噛合
っているゼールナット１９がダールネジ軸９に沿って矢
印Ａの方向に直線移動する。それ故ゼールナット１９が
固定され九加圧棒８と、この加圧棒８の両端に設けられ
友コイルスプリングユニット７も、３２１−ルナット１
９と一体にＡ方向に移動する。この運動にともなってユ
ニット７に支持されｔ加圧ローラ６がアーム４の一端を
押し上げ、アーム４に支持されｍバックアップローラ３
は定着ローラ１に当接すべく上方向に移動する。

一方ゼールネジ軸９の一端に固定され九ポテンショメー
タ１１の入力軸は上記動作時に回転する。

なおここで使用するポテンショメータは多回転型ポテン
ショで入力軸が数回転し北ときの回転角度を正確に検出
できるものでちることがよい。

面シて各ポテンショメータの出力信号と日？−ルナット
１９のヂールネジ軸９上の位置は一定の相関性をもつも
のであるから、各アーム４の回転角度、すなわちバック
アップローラ３が定着ローラ１に接触する位置にあるか
、あるいは離間してその離間距離がどの程度の位置に存
在するかはポテンショメータ１１の出力から正確に知る
ことができる。

以上のことから各モータ１３の軸に固定されたロータリ
エンコーダ１８の出力信号を前記制御回路に入力させ、
また前記制御回路に同時にポテンショメータ１１からの
出力信号を入力させることにより、バックアップローラ
３の位置と、圧着又は解除動作の状態に対応して最適な
モータ回転数が得られるよう各モータ１３の回転数を制
御することが可能となる。

箸３図は、上記したように構成されたバックアップロー
ラ３の定着ローラｌへの圧接調節を司さどる制御回路図
を示すものであって、複写機等の電源スイッチ金オンす
ると、ＲＯＭ３０の入力内容に基づいて定着ローラ１が
ヒータ２に工って加熱される。ＲＯＭ３０には、転写紙
の最小サイズ（コピー可能なサイズ〕が初期設定値とし
て入力されているとともに、バックアップローラ３の左
右両端部における温度全検知する温度検知センサ２４．
２５の温足差為及び同ローラ３の左右両端部における初
期圧接量が初期値として入力されている。この状態でコ
ピ一枚数やコピーモーＦ等を選択してコピースタートブ
タン３１をオンすると、バックアップローラ３が定着ロ
ーラ１に圧接する。

これは、上記ＲＯＭに入力された同ローラ３の初期圧接
量に基づきコンピュータＣＰＵが、出力インターフェー
ス３２を介して左右のモータ１３を駆動制御するモータ
ドライバ３３にモータ駆動信号を入カレ、この入力信号
に対応してモータ１３は夫々駆動されて前記加圧ローラ
６が左右のアーム４を押し上げ、同ローラ３は定着ロー
ラ１に圧接する。この場合、各モータ１３の回転量は各
ポテンショメータ１１によってチェックされ制御される
ので、バックアップローラ３の圧接量が前記初期値を上
回ることはない。

一方、バックアップローラ３の左右両端部に配設され九
温度検知センサ２４．２５に工って検知された温度に、
その検知信号がアンプ３４　、３４で増幅された後〜Φ
変換器３５で〜巾変換されて入力インターフェース３６
に入力され、コンピュータＣＰＵでその実測温度差Ｘが
演算され友後、前記初期設定ｆ［！Ｘｏと比較される。

そして、実測温度差Ｘが初期設定［Ｘｏに比べＸ≦為で
、かつＸ≦−為である場合には、紙シワ等のトラブルが
発生する心配はないことからバックアップローラ３の前
記圧接状態を保つ工うコンピュータＣＰＵは指示する。

この後、コピーを終了させる場合には、第４図に示すよ
うに、コンピュータＣＰＵは定着ローラ１とバックアッ
プローラ３との圧接状態を解除すべくモータ１３を反回
転させ、バックアップローラ３はスタンバイ状態にリセ
ットされる。一方、コピーが終了しない場合には、第４
図に示されるように温度検知センサ２４．２５による温
度検知が前記と同様の手順で行なわれる。

また、実測温度差Ｘが前記初期設定値人に比べＸ＞為や
Ｘ　＞−Ｘｏの場合には、まず紙サイズ検知装置３７に
工つて転写紙のサイズが検知され、この転写紙のサイズ
が前に複写された転写紙サイズよシ大きなサイズの場合
には、パックアップローラ３の温度が高い側のニップ斂
を減らすよう、温度が高い側の圧接量を制御するモータ
１３がコンピュータＣＰＵの指令によシ駆動制御される
。この場合のモータ１３の駆動量は、予じめ定められた
温度差に対応する量に基づき回転制御される。

このようにして複写作条が終了すると、第４図に示すよ
うに５次の複写に備えて直前に複写された転写紙のサイ
ズがコンピュータＣＰＵにメモリーされる。この後、複
写終了の判断がなされ、複写を終了させる場合には、定
着ローラ１とバックアップローラ３との圧接状態を解除
すべく両モータ１３を反回転させてバックアップローラ
３をスタンバイ状態にリセットし、他方複写を終了させ
ない場合には温度検知が前記手順に工って行なわれる。

尚、転写紙サイズが直前の転写紙サイズと同じ場合又は
小さなサイズである場合には、紙シワ等の前記トラブル
は発生しないのでバックアップローラ３の圧接蓋を変化
させる必要はない。

第５図は、この発明の第２実施例を示すものであって、
バックアップローラ３の両端部を畑支する左右アーム４
の支持をカム２６で行ない、このカム２６を回転制御す
ることで、パックアッ７°ローラ３の圧接量を調整する
ように構成したものである。

また第６図はこの発明の第３実施例を示すものであって
、バックアップ口〜う３の両端部を軸支する左右のアー
ム４の支持をくさび型の調整部材２７で支持し、同部材
２７を進退動させることで同部材２７の傾斜面２７ａと
摺接するアーム４の傾斜端部４ａを昇降調整してバック
アップローラ３の圧接蓋を調整するように構成したもの
である。

（発明の効果） この発明は以上説明し′１′ｃように、バックアップロ
ーラの長軸方向における温度を検知し、この両端部付近
における温度差によって同ローラの長物方向における圧
接量を変えるように構成したので、紙シワ、画像ズレ又
は転写紙の斜行等のトラブルが発生することを確実に防
止でき、常に安定し友高品質の定Ｎ画故を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例に係る定Ｎ装置の構成全
概略的に示す側面図、第２図はアームの支持装置の構成
を一部切欠して示す側面図、第３図はバックアップロー
ラの圧接蓋を可変制御する制御回路を示すブロック図、
第４図は上記定着装置の作動状態を示す７μｍチャート
図、第５図はこの発明の第２実施例に係る定着装置の構
成全概略的に示す側面図、第６図はこの発明の第３実施
例に係る定着装置の構成全概略的に示す側面図、第７図
は定着ローラとバックアップローラの軸方向における湛
度分布状態金示すグラフ図、第８図はバックアップロー
ラの軸方向における外径変化状態を示すグラフ図である
。 ｌ・・・定着ロー２　　２・・・ヒータ３・・・バック
アップローラ　　６・・・加圧ローラ７・・・コイルス
プリングユニット ９・・・デールネヅ軸　　１１・・・ポテンショメータ
１３・・・モータ　　　　　２４，２５・・・温度検知
センサム・・・バックアップローラの通紙面部Ｌｚ・・
・バックアップローラの非通紙面部特許出願人　　キャ
ノン株式会社 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 定着温度に適する温度に加熱制御される定着ローラと、
   該定着ローラ面に所定の圧力で接するよう両端部が支持
   装置に支持されてなるバックアップローラと、から構成
   されてなる定着装置において、上記バックアップローラ
   は、同ローラの長軸方向における表面温度差に対応して
   、定着ローラへの当接圧力が上記長軸方向両端部では異
   なるよう加圧制御されて上記支持装置に支持されている
   ことを特徴とする定着装置。