JP2002040867A - 画像定着装置 - Google Patents
画像定着装置Info
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Abstract
対して小さなサイズの転写材を連続的に処理している場
合でも、定着ローラ上の両端部における温度の過剰な上
昇を抑制する事ができるように構成した画像定着装置を
提供すること。 【解決手段】 定着ローラに対して圧着および圧着解除
可能に、温度制御用ローラを設けた事を特徴とする画像
定着装置。
Description
等に使用できる画像定着装置に係わる。
を、加熱ローラ型定着装置として呼称される画像定着装
置に導き、加熱源を内蔵した可回転の定着ローラと、当
該定着ローラに圧着しながら回転する圧着ローラとの間
を通過せしめ、前記両ローラにより付与される圧力及び
加熱作用で前記トナー像を前記転写材上に定着させるよ
うに構成した画像定着装置は公知である。
ーラ表面の温度が所定の温度幅内にあるように制御する
温度制御技術も公知である。
は、取扱性がよく、また、コンパクト化ができ、更に、
安全性が高い等、極めて有用なものであり、多くの画像
形成装置に組み込まれ、現在でも便利に使用されてい
る。
例えば、ガラスで構成し、迅速なウォーミングアップを
可能とする構成とした場合、次のような不都合が生ず
る。
材を連続的に処理しなければならない場合、前記ローラ
芯が金属芯を用いたローラに比して熱伝導率が低いた
め、転写材に対して良好な定着処理ができても、転写材
との接触領域よりも外側の領域、換言すれば、定着ロー
ラ上の加熱幅の両端部における温度が過剰に上昇してし
まい、この状態で大きなサイズの転写材を処理すると、
温度の境界部に対応する転写材上に光沢ムラができてし
まうという問題がそれである。
で、主たる目的は、簡単な構成により、定着ローラ上の
加熱幅に対して小さなサイズの転写材を連続的に処理し
ている場合でも、定着ローラ上の両端部における温度の
過剰な上昇を抑制する事ができるように構成した画像定
着装置を提供することにある。
の構成によって達成することができる。
解除可能に、温度制御用ローラを設けた事を特徴とする
画像定着装置。
を定着ローラに対して圧着および圧着解除可能に設ける
とともに、両温度制御用ローラを常時接触状態に保ち、
かつ、定着処理される転写材が前記定着ローラの加熱領
域に対して小さい場合には、当該転写材の幅方向外側領
域にのみローラ部を有する前記第1の温度制御用ローラ
を前記定着ローラの表面に圧着させるとともに、第1ま
たは第2の温度制御用ローラが所定温度に達すると、前
記第1の温度制御用ローラの圧着を解除するとともに前
記第2の温度制御用ローラを前記定着ローラの表面に圧
着させるように構成した事を特徴とする画像定着装置。
を、以下、図面に基づいて説明する。
装置の構成を示す概略図である。図において、10は像
形成体である感光体ドラム(以下、単にドラムとい
う)、11は各色毎の帯電手段であるスコロトロン帯電
器、12は各色毎の画像書込手段である露光光学系、1
3は各色毎の現像手段である現像器、14は転写ベルト
である。
透明アクリル樹脂等の透明部材によって形成される円筒
状の基体の外周に、透明の導電層、a−Si層あるいは
有機感光層(OPC)等の感光層(光導電層ともいう)
を形成したものであり、導電層を接地した状態で矢印で
示す時計方向に回転される。
12及び現像器13は、これらを1組として、イエロー
(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)および黒色
(K)の各色の画像形成手段として4組設けられ、感光
体ドラム10の回転方向に対して、Y、M、C、Kの順
に配置してある。
所定の電位に保持された制御グリッドと、例えば、鋸歯
状電極からなる放電電極11aとを有し、トナーと同極
性のコロナ放電(本実施形態においてはマイナス帯電)
により、感光体ドラム10に対して一様な電位を与え
る。
ロン帯電器11に対して感光体ドラム10の回転方向下
流側に位置するようにドラム10の内部に配置される。
平行に主走査方向に配列された像露光光の発光素子とし
てのLED(発光ダイオード)を複数個アレイ状に並べ
た線状の露光素子12aと、結像素子としての光集束性
光伝送体(商品名:セルフォックレンズアレイ)12b
と、不図示のレンズホルダとで構成される露光用ユニッ
トであり、保持部材120に取付けてある。
系12の他に、転写同時露光器12dおよび一様露光器
12eが取付けられ、一体となって前記ドラム10の基
体内部に収容される。
り装置によって読み取られメモリに記憶された各色毎の
画像データに従って前記ドラム10の感光層を裏面から
像露光し、当該ドラム10上に静電潜像を形成する。
L(蛍光体発光)、EL(エレクトロルミネッセン
ス)、PL(プラズマ放電)等の複数の発光素子をアレ
イ状に並べたものを用いることも可能である。
Cのトナーに対して透過性の高い780〜900nmの
範囲のものが用いられるが、本実施形態においては裏面
から像露光を行う方式であるため、カラートナーに対し
て透過性を十分に有しないこれより短い400〜780
nmの波長でもよい。
方向と最近接点において順方向に回転する非磁性のステ
ンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ13
1と、現像ケーシング138とを有し、現像ケーシング
138の内部には、各々イエロー(Y)、マゼンタ
(M)、シアン(C)および黒色(K)の一成分或いは
二成分現像剤を収容している。
所定の間隙をあけて非接触に保たれており、現像スリー
ブ131に対して直流電圧と交流電圧を重畳した現像バ
イアスを印加することにより、非接触の反転現像を行
い、ドラム10上に重ね合わせのトナー像を形成する。
を張架するローラであり、14aが図示しない駆動源か
ら動力を受け、前記転写ベルトを矢印方向に回転させる
ように構成してある。
挟んで前記ドラム10と対向配置させた第1及び第2の
転写手段である転写器および除電器、17は転写工程終
了後の前記ドラム10を除電するためのAC除電器、1
8は除電後の前記ドラム表面を清掃するクリーニング装
置で、クリーニングブレード180を有する。
ナー像が転写される転写材(以下、用紙という)Pを収
納してなるカセット、25は給紙ローラである。
乃至R5、前記転写ベルト14および画像定着装置(以
下、単に定着装置という)30等が付設してある。
14を介して対向配置せしめた用紙分離用のAC除電器
を示す。
ロゲンランプ)300を内蔵し、当該ハロゲンヒータの
周囲を回転しうる定着ローラ(以下、第1ローラとい
う)305と、前記第1ローラ305と圧接しながら回
転しうる圧着ローラ(以下、第2ローラという)315
とを有する。Tはニップ部を示す。
基体からなり、実施の形態においては、外径27mm、
肉厚1.6mmのガラスで構成した。
透明なシリコンゴム層を形成してあり、更に、その外側
にカーボンブラックなどを混入させて光吸収率を高くし
たPFA(パーフルオロアルコキシ)からなる耐熱性の
チューブを被せてある。
に設けたシリコンゴム表面を有している。
14と一体的に送られる転写後の用紙Pを確実に分離せ
しめるための分離爪で、前記ローラ14a上の転写ベル
ト14表面に対して先端を近接して位置づけてある。
おける、画像形成プロセスは次の通りである。
駆動モータが始動し、ドラム10が図1の矢印で示す時
計方向へ回転され、同時にイエロー(Y)のスコロトロ
ン帯電器11が作動して前記ドラム10に所定の電位を
付与する。
1の色信号すなわちYの画像データに対応する電気信号
による画像書込が開始され、前記ドラム10の表面に原
稿画像のYの画像に対応する静電潜像が形成される。
触の状態で反転現像され、前記ドラム10上にイエロー
(Y)のトナー像が形成される。
ナー像の上からマゼンタ(M)のスコロトロン帯電器1
1の帯電作用により電位が付与され、Mの露光光学系1
2によって第2の色信号すなわちMの画像データに対応
する電気信号による画像書込により、Mの画像に対応す
る静電潜像が形成され、Mの現像器13による非接触の
反転現像によって前記イエロー(Y)のトナー像の上に
マゼンタ(M)のトナー像が重ね合わせて形成される。
コロトロン帯電器11、Cの露光光学系12およびCの
現像器13によって、第3の色信号に対応するシアン
(C)のトナー像が重ね合わせて形成され、更にその上
に黒色(K)のスコロトロン帯電器11、Kの露光光学
系12およびKの現像器13によって第4の色信号に対
応する黒色(K)のトナー像が順次重ね合わせて形成さ
れ、感光体ドラム10の一回転以内にその周面上にイエ
ロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)および黒色
(K)の4色の重ね合わせカラートナー像が形成され
る。
2による前記ドラム10の感光層に対する画像書込は、
当該ドラム10の内部より、前述した透光性の基体を通
して行われる。
応する画像の書込は何れも先に形成されたトナー像の影
響を全く受けることなく行われ、第1の色信号に対応す
る画像と同等の静電潜像を形成することが可能となる。
0上に形成された重ね合わせカラートナー像は、前記転
写器15によって、用紙P上に一括して転写される。
記ドラム10の内部に設けた転写同時露光器12dを付
勢させ一様露光を行う。
に残ったトナーは前記AC除電器17により除電作用を
受けた後、クリーニング装置18によりクリーニングさ
れ、これにより、前記ドラム表面は、次の画像形成に備
えられる。
あって、次の帯電前に、例えば発光ダイオードを用いた
一様露光器12eを作用させ、前記ドラム表面の先の画
像形成における履歴を解消させる。
Pは、AC除電器44による除電作用と、分離爪46と
により、転写ベルト14から分離され、定着装置30へ
と搬送され、当該定着装置において、前記トナー像は前
記用紙P上に定着される。
れて送られ、搬送ローラR3、R4、R5を介して装置
上部のトレイへ排出される。
ーラ305および第2ローラ315の構成を説明するた
めの模式的側断面図である。
同じ参照記号を付してある。図において、本発明に係わ
る第1ローラ305は、用紙P上の未定着トナー像と接
触する側に設けてある。
は所定の圧力を以て圧接(密着)され、作動時には圧接
状態を保ちながら、接触部(ニップ部T)において同方
向に回転し、加熱・押圧により未定着トナーを溶融し、
定着させる。
からなるローラ芯307と、当該ローラ芯307の外側
(外周面)に設けた透明シリコンゴム層308と、更
に、その外側に設けた熱線吸収層(トナーに対する離型
層でもある)309とを有している。
材を用いた円筒状の金属パイプ316と、当該金属パイ
プ316の外周面に、例えば、シリコンゴム層317を
被覆したことからなり、前記金属パイプ316の内部に
ヒータ310を配したソフトローラとして構成される。
体307としては、結晶を析出することなく、熔融体が
冷却固化された無機物であると定義されるガラスの他
に、ハロゲンヒータ300(ハロゲンランプ)等の照射
部材よりの光を透過するパイレックス(登録商標)ガラ
ス、サファイヤ(Al2O3)、CaF2等のセラミック
材や、ポリイミド、ポリアミド等を使用した透光性樹脂
等が使用でき、当該ローラ芯の内側に配設されるハロゲ
ンランプやキセノンランプの如き熱線を効率的に吸収す
るように、前記透明シリコンゴム層の外側に、カーボン
ブラック、黒鉛、鉄黒(Fe3O2)や各種フェライト等
の粉末を混入したフッ素樹脂(PFA)チューブを設
け、上述の熱線吸収層を形成することができる。
の如きローラ芯の外側に、フィラーとしてシリカ、アル
ミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物の粉末を混入し
たシリコンゴムからなる熱線透過性のゴム層を形成する
とともに、カーボンブラック、黒鉛、鉄黒や各種フェラ
イト及びその化合物、酸化銅、酸化コバルト、ベンガラ
等の粉末を混入した熱線吸収層と、バインダと離型剤と
を兼ねたフッ素樹脂塗料を混入配合した離型層とを一体
とした形の一体型熱線吸収層を形成してもよい等、第1
ローラ(定着ローラ)の構成に係わる設計の自由度は広
い。
構成を説明するための模式図、図4は第1ローラ(定着
ローラ)に対して温度制御用ローラが圧着解除位置に待
避している状態を示す模式図、図5は第1ローラに対し
て第1の温度制御用ローラが圧着している状態を示す模
式図、図6は第1ローラに対して第2の温度制御用ロー
ラが圧着している状態を示す模式図である。
ラ)、315は第2ローラである。330は第1の温度
制御用ローラ、350は第2の温度制御用ローラであ
り、両ローラは、常時、接触状態を保つように構成して
あり、当該接触状態は、例えば、両ローラの軸間にバネ
を介在させる等、公知の適宜の方法により達成すること
ができる。
ーラのそれぞれは、前記第1ローラ305の表面に対し
て所定の圧力を以て接触出来るようになっており、第1
ローラに従動して回転しうるように構成してある。
めの両側板(図示せず)に支点を設けるとともに、可逆
回転可能なモータにより前記側板を回動せしめることに
より達成することができる。
ローラ330を圧着解除位置(図4参照)から前記第1
ローラ305に圧着させる(図5参照)駆動、前記圧着
位置から前記第1の温度制御用ローラを解除位置に持ち
来す(図4参照)駆動および前記第2の温度制御用ロー
ラ350を前記第1ローラ表面に対して圧着する(図6
参照)ための駆動は、前記第1の温度制御用ローラ33
0の圧着解除位置を基準として、前記モータを正転また
は逆転させればよく、モータの通電時間等は適宜の駆動
制御部で制御すればよい。
ーラの位置を記憶し、また、後述する条件により、モー
タの回転を正逆いずれにするかの演算手段を備えてい
る。
力で温度制御用ローラが接触するように、定着装置の固
定部にストッパを設けておき、当該ストッパに前記側板
の一部が衝突したことを検知し、モータの通電を遮断す
る等、駆動制御は公知の方法により容易に達成できる。
とおりである。前記第1の温度制御用ローラ330は、
軸331と、当該軸331上に移動可能に設けた2つの
ローラ部333を主要素とする。
ーラ305に対して機械的損傷を与えないようになだら
かな曲面で構成してある。
テンレスからなる軸331に、外径16mmのアルミ材
からなるパイプ状基体の上に約0.5mm厚のシリコン
ゴム層を設けて構成したローラ部333をはめ込むこと
により第1の温度制御用ローラ330を形成した。
肉厚3mm、外径18mmのアルミ材からなるパイプの
表面にフッ素コーティングを施して形成した。
述するように、特に良好な熱伝導が必要とされるので、
アルミニウムや銅などの高熱伝導率を持つ材料を用いる
ことが望ましい。
ラ305の定着処理可能な加熱領域(使用できる用紙の
搬送方向における最大サイズに対応可)である。
用紙の搬送方向におけるサイズとほぼ同じ寸法の加熱領
域を示し、当該寸法は、前記ローラ部333の内側端部
間で作られる幅寸法に略等しい。
ト時に圧着解除位置にあり、使用される用紙のサイズが
前記第1ローラの定着処理可能な加熱領域に対して小さ
い場合、前記第1ローラ305表面(図3おいて、前記
加熱領域Sの左右外側部分に対応する第1ローラ上の領
域:非通紙領域)に対して前記第1の温度制御用ローラ
330(実質的にはローラ部333)が圧着される。
5の非通紙領域における余分な熱を奪い、当該領域での
過剰な温度上昇を防止または極力抑制するためである。
ーラと常時接触している第2温度制御用ローラ350に
伝わり放熱される。
理数が少ない場合、定着処理終了後、前記第1の温度制
御用ローラ330を圧着解除位置に待避させ、当該ロー
ラと前記第2の温度制御用ローラ350とに蓄積された
熱は自然放熱される。
小サイズの定着処理を行わなければならない場合、前記
第1および第2の温度制御用ローラの温度が徐々に上昇
し、第1ローラ305上の非通紙領域の余分な熱を奪う
効率が低下するので、このような場合、第1または第2
の温度制御用ローラの温度が所定温度までに上昇した時
点で、第1の温度制御用ローラ330を圧着解除位置に
待避せしめるとともに、第2の温度制御用ローラ350
を、前記第1ローラ305の表面に対して所定の力で圧
着させるように構成してある。
領域の余分な熱を、前記第2の温度制御用ローラを介し
て、通紙領域に熱輸送し、加熱領域全体の温度を出来る
限り均一にさせるためである。
紙領域と非通紙領域おける境界で従来起こっていた急峻
な温度差を温度制御用ローラにより制御できるので、多
数の小サイズの用紙に対する定着処理に引き続いて大き
なサイズの用紙の定着処理を行っても、前記境界で光沢
度差が生じることを極力抑制できる。
ラ305に対する圧着モードは、実施の形態において2
つある。
の用紙が定着処理されるとき、前記温度制御用ローラは
プレヒート時と同様に、圧着解除位置に待避している。
5の定着処理可能な加熱領域に対して、使用される最大
サイズの用紙と、サイズの小さい用紙の2種類の用紙を
例としたが、例えば、第1の温度制御用ローラの軸33
1を長く構成し、ローラ部333の移動範囲を広くする
ことにより、使用用紙のサイズに応じて3段階あるいは
4段階に制御することができ、一方、使用用紙サイズが
限定されている場合は、前記ローラ部333を軸331
上に固設することができる。
過領域を中央基準で設定してある例で説明したが、第1
ローラの一方の端部を基準とする片側基準で用紙が通る
形態でもよく、この場合、ローラ部333は基準位置と
反対側の片側にのみ設ければよいことになる。
透光性基体に代えて薄肉の金属パイプで構成しても同様
の効果を得ることができる。
や温度制御用ローラ330、350の構成は実施の形態
に拘束されるものではなく、材質、寸法等も仕様に応じ
て適宜決定できる。
が、第1ローラの温度制御は、小サイズの用紙の通過領
域に対応する第1ローラの表面近傍に温度検知素子を配
設し、当該温度検知素子の出力情報により加熱源への電
力供給をオン/オフする公知の方法が適用できる。
度検知は、軸331を介して行ってもよく、また、第2
温度制御用ローラ350の軸またはローラ表面を利用し
て行ってもよい。
写材を多数枚、連続的に定着処理しても、定着ローラ上
の通紙領域と非通紙領域との間の温度差を抑制しうるの
で、上記に引き続き大きなサイズの用紙が使用されて
も、前記両領域の境界部におけるトナー像の光沢度差が
殆どない安定した定着処理を行うことができる。
示す概略図である。
および第2ローラの構成を説明するための模式的側断面
図である。
図である。
ローラが圧着解除位置に待避している状態を示す模式図
である。
圧着している状態を示す模式図である。
圧着している状態を示す模式図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 定着ローラに対して圧着および圧着解除
可能に、温度制御用ローラを設けた事を特徴とする画像
定着装置。 - 【請求項2】 前記温度制御用ローラは複数のローラか
らなる事を特徴とする請求項1に記載の画像定着装置。 - 【請求項3】 温度制御用ローラの内、少なくとも1本
は、前記定着ローラの一部分に圧着するように構成して
ある事を特徴とする請求項2に記載の画像定着装置。 - 【請求項4】 前記定着ローラに圧着する前記温度制御
用ローラのローラ部は軸方向に移動可能に構成してある
事を特徴とする請求項3に記載の画像定着装置。 - 【請求項5】 前記温度制御用ローラの内、少なくとも
2本の温度制御用ローラは常時接触状態に構成してある
事を特徴とする請求項2乃至請求項4の何れか1項に記
載の画像定着装置。 - 【請求項6】 前記定着ローラに対する前記温度制御用
ローラの圧着モードが複数あるように構成した事を特徴
とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の画像
定着装置。 - 【請求項7】 前記圧着モードは、前記温度制御用ロー
ラの温度により選択される事を特徴とする請求項6に記
載の画像定着装置。 - 【請求項8】 前記定着ローラは、ローラ芯として透光
性基体を有する事を特徴とする請求項1乃至請求項7の
何れか1項に記載の画像定着装置。 - 【請求項9】 第1および第2の温度制御用ローラを定
着ローラに対して圧着および圧着解除可能に設けるとと
もに、両温度制御用ローラを常時接触状態に保ち、か
つ、定着処理される転写材が前記定着ローラの加熱領域
に対して小さい場合には、当該転写材の幅方向外側領域
にのみローラ部を有する前記第1の温度制御用ローラを
前記定着ローラの表面に圧着させるとともに、第1また
は第2の温度制御用ローラが所定温度に達すると、前記
第1の温度制御用ローラの圧着を解除するとともに前記
第2の温度制御用ローラを前記定着ローラの表面に圧着
させるように構成した事を特徴とする画像定着装置。 - 【請求項10】 定着ローラのプレヒート時および前記
定着ローラの加熱領域の幅に近似しているサイズの転写
材を処理する場合、前記第1および第2の温度制御用ロ
ーラを、前記定着ローラの表面から離間して保持するよ
うに構成した事を特徴とする請求項9に記載の画像定着
装置。 - 【請求項11】 前記第1の温度制御用ローラのローラ
部は、軸方向に対して移動可能に構成してある事を特徴
とする請求項9または請求項10に記載の画像定着装
置。
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