JP2003302860A - 電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 用紙が連続して定着される連続印刷時、定着
ローラおよび加圧ローラ表面の用紙非通過領域の温度が
上昇し、用紙通過領域との温度差が大きくなって、用紙
搬送速度に軸方向のむらができ、用紙および画像にひず
みを与え、画像品質を低下する問題があり、これらの問
題を解消することを課題とする。 【解決手段】 定着ローラ１４３または加圧ローラ１４
６どちらか一方のローラ表面の用紙通過領域に設けた第
１のセンサ１５１と、第１のセンサが設けられていない
もう一方のローラ表面の用紙非通過領域に第２のセンサ
１５２とを設け、第１のセンサ１５１および第２のセン
サ１５２からの検出値を基に、夫々のローラ内部に設け
た加熱手段１４８、１４９を、夫々独立でＯＮ／ＯＦＦ
して夫々のローラの表面温度が所定の値になるように制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真装置に係
り、特に、カラー画像記録などを行う画像形成装置にお
いて、電子写真プロセスを利用した画像むらのない電子
写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータなどからの画像情報に従っ
てカラー画像を記録する方法は、数多く知られている。
これらのうち、高画質のカラー画像を比較的高速に記録
可能な方式としては、電子写真を利用した方式が有効で
ある。

【０００３】電子写真法を利用したカラー画像記録は、
感光体である記録体上にイエロー、マゼンタ、シアン、
ブラックのトナー画像を形成し、形成されたこれらのト
ナー画像を用紙上に重ね合わせて合成した後、用紙上の
トナー画像がヒータを内蔵する定着ローラと、これに圧
接する加圧ローラとからなる定着装置で定着されてカラ
ー画像を形成するものである。

【０００４】このようなカラー電子写真装置の定着装置
では、定着ローラ、および加圧ローラは、中空の芯金に
シリコーンゴム等の弾性体を被覆した弾性体ローラから
構成し、両ローラを加圧接触することでニップを確保
し、ニップ部において幾層にも重なったトナーに十分な
熱量を与えて定着するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような定着装置
では、トナーと直接接触する定着ローラに温度センサを
設け、定着ローラの表面が所定の温度になるように制御
している。

【０００６】しかしながら、定着を連続して行うと、す
なわち定着ローラ表面を連続して用紙が通過すると、用
紙が通過した領域は定着ローラから熱が奪われて表面温
度が低下するため、所定の温度になるようにローラ内部
の加熱手段から熱が投入されるが、用紙が通過しない部
分は用紙に熱を奪われないため、投入された熱が蓄積す
る一方となり、用紙通過領域よりも表面温度が高くな
る。

【０００７】特に、定着ローラおよび加圧ローラは表面
にゴム層が被覆されているため、このように定着ローラ
表面の軸方向に温度むらが生じると、表面ゴム層の熱膨
張量が軸方向で異なってしまい定着ローラは外径が軸端
部ほど大きくなる形状になる。この結果、用紙搬送速度
は軸方向両端部ほど速くなり用紙にひずみを与え、画像
にも乱れが生じてしまっていた。

【０００８】定着ローラ軸方向の温度分布を均一化する
従来技術としては、特開平１０−１３３５０５号公報に
記載のように、定着ローラの外周に設けた加熱手段によ
り定着ローラ表面に熱を与えることにより、表面温度の
均一化を図る手段が開示されている。しかしながら、外
部加熱手段を設けることは装置が大型化し、高コスト化
するといった課題があった。

【０００９】また、特開平７−７２５８号公報には、定
着ローラおよび加圧ローラの用紙通過領域に夫々温度セ
ンサを設け、夫々の表面温度の差が小さくなるよう制御
する手段が開示されている。しかしながら、用紙が連続
して通過すると用紙の通過領域と非通過領域で温度差が
生じ、ローラ軸方向の用紙搬送速度が異なり画像が乱れ
るといった課題があった。

【００１０】本発明の目的は、用紙が連続して定着され
る場合においても、定着ローラ表面における用紙非通過
領域の温度が安定し、かつ定着ローラ表面における用紙
通過領域の温度が定着するのに十分な温度を維持し、常
に安定して高品質の画像を得ることができる電子写真装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の電子写真装置は、トナー画像が転写され
た用紙を、定着ローラと加圧ローラとの間を通過させ、
夫々のローラ内部のヒータで加熱して定着する定着機を
有し、前記定着ローラおよび加圧ローラの用紙通過領域
と非通過領域とに、夫々のローラ表面温度を検出するセ
ンサを配置し、夫々のセンサによる検出温度によって、
前記用紙通過領域と非通過領域との温度差を少なくする
ように、前記夫々のヒータを制御することを特徴とする
ものである。

【００１２】また、さらに具体的には、感光体と、該感
光体を帯電させる帯電手段と、前記感光体上に静電潜像
を形成する露光手段と、前記感光体の周囲に配置された
現像手段と、前記感光体に一部分が接触し、前記静電潜
像によるトナー画像を用紙に転写する転写手段と、該ト
ナー画像が転写された用紙を、定着ローラと加圧ローラ
との間を通過させ、夫々のローラ内部のヒータで加熱し
て定着する定着機とを有する電子写真装置において、前
記定着機は、前記定着ローラまたは前記加圧ローラのい
ずれか一方の用紙通過領域に、ローラ表面温度を検出す
る第１のセンサを配置し、該第１のセンサが配置されて
いない他方の用紙非通過領域に第２のセンサを配置し、
該第１および第２のセンサからの検出値を基に、夫々の
ローラ内部に設けたヒータを夫々独立でＯＮ／ＯＦＦし
て、夫々のローラの表面温度が所定の値になるように制
御することを特徴とするものである。

【００１３】本発明によれば、次のような作用がある。
定着ローラおよび加圧ローラそれぞれの、表面の用紙通
過領域と用紙非通過領域との温度差をできるだけ少なく
制御できるので、夫々のローラの熱変形を抑制できる。
そのため、用紙搬送速度の軸方向のむらによる用紙およ
び画像のひずみが抑制される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態の概要は、定着
ローラ１４３と加圧ローラ１４６との間に用紙１６を通
過させ、用紙上のトナー画像を加圧するとともに、夫々
のローラ内部のヒータで加熱して定着する定着装置で、
定着ローラおよび加圧ローラの用紙通過領域と非通過領
域とに温度センサ１５１、１５２を配置し、検出温度に
よりヒータ１４８、１４９をＯＮ／ＯＦＦ制御して、用
紙通過領域と非通過領域との温度差による夫々のローラ
の熱変形を防止するものである（図５参照）。さらに、
ヒータ自体に高配熱部１８０を設けて温度制御すること
もできる（図８参照）。

【００１５】これにより、連続印刷で用紙を連続定着す
る場合でも、定着ローラおよび加圧ローラ表面の用紙通
過領域と用紙非通過領域との温度差が減少し、夫々のロ
ーラの熱変形が抑制されるので、用紙搬送速度の軸方向
のむらがなくなり、用紙および画像にひずみがない、高
い画像品質を維持できる。

【００１６】以下、本発明の実施形態を図面を用いて説
明する。図１は、本発明の電子写真装置の一例を示すカ
ラーレーザプリンタ１の概略構成図である。図１におい
て、従動ローラ２１は、駆動ローラ２２および感光体ベ
ルト２に張力を与えるテンションローラを兼ね備えてい
る。感光体ベルト２は、この従動ローラ２１により垂直
方向に張架され、矢印方向に一定速度で回転する。

【００１７】中間転写体３は、感光体ベルト２と接触配
置され、ベルト２からトナー画像が転写される。帯電器
４は、感光体ベルト２の表面を一様に帯電させるための
ものである。露光装置５は、一様に帯電された感光体ベ
ルト２の表面を露光して該表面に静電潜像を形成する。
そして、この静電潜像を現像してトナー像を形成する４
色の各現像機６１、６２、６３、６４が、感光体ベルト
２の水平面に当接するよう配置されている。

【００１８】カセット１０には、用紙等の転写材が収納
され、給紙ローラ１１は、カセット１０から用紙等の転
写材を給紙する。レジストローラ１２は、カセット１０
より給紙された用紙等の転写材の姿勢を矯正する。転写
ローラ１３は、トナー像を用紙等の転写材に転写するロ
ーラである。

【００１９】定着機１４は、１組の弾性体ローラから成
り、用紙等の転写材に転写されたトナー像を定着させ
る。定着され機外に排出された用紙等の転写材は排紙部
１７に収容される。

【００２０】また、ブレード８は、転写後に感光体ベル
ト２の表面に残留するトナーを除去する。また、トナー
像転写後に感光体ベルト２の表面に残留する電荷を除去
するためのイレーズランプ９が設けられ、中間転写体３
の表面に残留するトナーを除去するクリーナ１５が設け
られている。

【００２１】次に、本実施形態の電子写真装置によるカ
ラー画像の形成動作を説明する。まず、電源投入後、プ
リント待機状態となったプリンタ１本体に、図示されな
い情報処理装置からプリント信号が送られると、露光装
置５が信号にしたがってトナー像に該当するレーザ光
が、帯電器４により一様に帯電された感光体ベルト２上
に照射され、感光体ベルト２上には静電潜像が形成され
る。

【００２２】次に、感光体ベルト２上に露光装置２によ
りイエロー色のトナー像に対応する静電潜像が形成さ
れ、イエロー現像機６１により現像し、トナー像とす
る。ここで、各現像機は、イエロー色のトナーを使用す
る現像機６１、マゼンタ色のトナーを使用する現像機６
２、シアン色のトナーを使用する現像機６３、ブラック
色のトナーを使用する現像機６４であり、各現像機には
バイアス電圧を制御することにより現像機能が付与また
は消失されるようになっている。

【００２３】感光体ベルト２上に形成されたトナー像
は、中間転写体３との接触部で中間転写体３表面に転写
され、該表面に保持される。一方、トナー像転写後の感
光体ベルト２上は、転写されずに残留したトナーをブレ
ード８により除去した後、感光体ベルト２の表面に残留
する電荷をイレーズランプ９で除去するようになってい
る。

【００２４】これら感光体ベルト２表面を初期状態に戻
す工程が終了した後、次色であるマゼンタ色のトナー像
を同様に感光体ベルト２表面に形成し、中間転写体３表
面上に保持されている前記イエロー色のトナー像に重ね
合わせて転写して中間転写体３上に保持する。

【００２５】同様の工程をシアン、ブラック色について
も繰り返し中間転写体３上で４色のトナー像を重ね合わ
せると同時に該表面に保持する。なお、モノクロの場合
は中間転写体を省略する場合もある。

【００２６】このようにして中間転写体３の表面上に形
成した４色のトナー像を用紙１６に転写するために、給
紙ローラ１１を回転させ、カセット１０に収納された用
紙１６を１枚づつに分離し、レジストローラ１２まで搬
送し用紙１６の斜行を矯正した後、停止する。

【００２７】次いで、中間転写体３上のトナー像と整合
するようなタイミングで、レジストローラ１２の回転を
始動する。搬送される用紙の先端が中間転写体３と接触
すると同時に、転写ローラ１３を用紙背面より押し付
け、中間転写体３表面上の４色のトナー像を一度に用紙
１６上に静電転写する。

【００２８】こうして用紙１６上にでき上がった４色の
トナー像は、定着機１４の加熱ローラと加圧ローラとの
間を通過することにより、用紙１６上に定着されプリン
タ１の上部の排紙部１７に排出される。

【００２９】本実施形態において、定着機１４は、図２
に示すように芯金１４１の表面にシリコーンゴム１４２
を被覆した定着ローラ１４３と、同様に芯金１４４の表
面にシリコーンゴム１４５を被覆した加圧ローラ１４６
とが、図示されない加圧ばねから加圧力を受け加圧接触
して配置される。

【００３０】このとき接触部には、加圧力によるシリコ
ーンゴムの変形で、ニップ１４７が形成される。未定着
のトナー像が載った用紙がニップ１４７を通過すると、
トナー像は、熱と圧力を受けて用紙上に定着されること
になる。そして、画像形成が終了するとプリンタは停止
し、次の画像形成が行なわれるまで待機する。

【００３１】参考例として図３に示した定着機では、定
着ローラ１４３の表面が所定の温度になるように、定着
ローラ表面温度を定着ローラ軸方向中央部に設けた温度
検出センサ１５０で検出し、定着ローラおよび加圧ロー
ラの内部に設けたヒータ１４８、１４９をＯＮ／ＯＦＦ
して加熱制御する。

【００３２】この場合、定着ローラ１４３および加圧ロ
ーラ１４６の内部に設けたヒータ１４８、１４９は、シ
リコーンゴムが被覆された領域Ｌ１とほぼ同じ幅Ｌ２
で、用紙が通紙される領域Ｌ３よりも長く設定されてい
る。

【００３３】このような構成において、用紙を連続して
定着機を通過する連続印刷を行うと、定着ローラ１４
３、および加圧ローラ１４６の軸方向の表面温度は、図
４に示すような温度分布となる。

【００３４】図４に示すように、用紙通過領域Ｌ３部の
表面は用紙に熱を奪われ温度が低下するが、用紙通過領
域に設けた温度検出センサ１５０が温度低下を検出する
ためるため、ヒータ１４８、１４９をＯＮ／ＯＦＦして
所定の温度Ｔ０を維持するように制御される。

【００３５】一方、用紙が通過しない領域では、用紙に
熱を奪われることがないので、用紙通過領域の温度を維
持しようとしてヒータ１４８、１４９を投入するほど、
所定の温度Ｔ０からΔＴの温度上昇が起こる。

【００３６】このとき、定着ローラ１４３は、軸方向に
生じる温度差から、表層に被覆したシリコーンゴム１４
２に軸方向の熱膨張量差が生じ、外径が軸方向端部ほど
大きい形状になる。

【００３７】この結果、連続印刷においては、用紙端部
ほど用紙搬送速度が大きくなり、用紙にひずみが発生し
易く、画像に乱れが生じ、画像品質が低下するといった
課題をもっていた。

【００３８】図５は、本発明による一実施形態を示して
いる。本実施形態では、第１の温度検出センサ１５１を
定着ローラ１４３の用紙通過領域の中央に、第２の温度
センサ１５２を加圧ローラ１４６の用紙非通過領域に設
けている。

【００３９】第１の温度検出センサ１５１の検出値を基
に定着ローラ内部に設けたヒータ１４８を制御し、第２
の温度検出センサ１５２の出力値を基に加圧ローラ内部
に設けたヒータ１４９を制御する。これらのヒータ１４
８、１４９は、夫々独立してＯＮ／ＯＦＦするようにし
た構成である。

【００４０】定着ローラ１４３の用紙通過領域は、第１
の温度センサ１５１により連続印刷時の用紙通過による
温度低下を検出し、ヒータ１４８をＯＮ／ＯＦＦする。
一方、加圧ローラ１４６の用紙の非通紙領域は、第２の
温度検出センサ１５２により連続印刷時の温度上昇が防
止できるように、ヒータ１４９をＯＮ／ＯＦＦし、所定
の温度に制御する。

【００４１】図６は、本発明の上記構成の定着機で連続
印刷を行った場合の定着ローラ１４３および加圧ローラ
１４６の軸方向の温度分布を示している。用紙通過領域
の定着ローラ１４３の表面温度は、連続印刷が行われて
も所定の温度Ｔ０で制御されるが、非通紙領域の表面温
度はΔＴa上昇する。一方、加圧ローラ１４６は、用紙
の非通過領域の表面温度がＴ０＋ΔＴa以下のＴ１にな
るよう制御する。

【００４２】したがって、連続印刷における用紙の非通
過領域の温度上昇は、従来に比べ低くすることができる
ようになる。この結果、用紙の搬送速度は、用紙中央部
と用紙端部の速度差が小さくなり、用紙にはひずみが生
じにくく、出力される画像にも乱れがなくなる。

【００４３】図７は、定着ローラ１４３の用紙非通過領
域に、第２の温度検出センサ１５２を設け、加圧ローラ
の用紙通過領域の中央に、第１の温度検出センサ１５１
を設けた例である。

【００４４】本例でも、夫々の温度センサ１５１、１５
２の検出値に基づいて、ヒータ１４８およびヒータ１４
９を、それぞれ独立して制御する構成を示している。こ
の場合にも、図５に示した実施形態と同様の効果が得ら
れる。

【００４５】また、図８に示すように、第１のセンサ１
５１を設けた側のヒータ１４８は、ローラ軸方向中央部
ほど配熱が高くなるように高配熱部１８０を設け、第２
のセンサ１５２を設けた側のヒータ１４９は、逆にロー
ラ軸方向中央部ほど配熱を小さくすると有効である。

【００４６】つまり、図９に示すように、第１のセンサ
１５１を設けたローラの表面温度は、定常状態ではロー
ラ軸方向両端部が中央部より小さくなる反面、連続印刷
時には、用紙非通過領域であるローラ両端部が温度上昇
しても、中央部との温度差を小さくすることが可能であ
る。

【００４７】また、第２のセンサ１５２を設けたローラ
の表面温度は、定常状態では第１のセンサ１５１を設け
たローラの軸方向温度分布と軸対象になるため、それぞ
れの低温部分を補完し、定着性能を維持することが可能
になる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、連続印刷時の用紙非通
過領域の温度上昇が抑制され、定着ローラ軸方向の用紙
搬送速度を均一にできるため、用紙、および画像にひず
みを与えることがなく、高品質の画像を得ることができ
る電子写真装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるカラーレーザプリン
タの概略構成図。

【図２】定着ローラと加圧ローラの接触状態を説明する
概略図。

【図３】定着機の参考例を示す断面図。

【図４】定着機の参考例における定着ローラおよび加圧
ローラの温度分布図。

【図５】本発明における定着機の一構成例を示す断面
図。

【図６】本発明における定着機の定着ローラおよび加圧
ローラの温度分布図。

【図７】本発明における定着機の他の構成例を示す断面
図。

【図８】本発明のおける定着機のさらに他の構成例を示
す断面図。

【図９】本発明における定着機の定着ローラおよび加圧
ローラの温度分布図。

【符号の説明】

１ カラーレーザプリンタ ２ 感光体ベルト ３ 中間転写体ベルト ４ 帯電器 ５ 光学装置 ８ ブレード ９ イレーズランプ １０ 用紙カセット １１ 給紙ローラ １２ レジストローラ １３ 転写ローラ １４ 定着機 １５ クリーナ １６ 用紙 １７ 排紙部 ２１ 従動ローラ ２２ 駆動ローラ ６１ イエロー色の現像機 ６２ マゼンタ色の現像機 ６３ シアン色の現像機 ６４ ブラック色の現像機 １４１ 定着ローラ芯金 １４２ 定着ローラのシリコーンゴム １４３ 定着ローラ １４４ 加圧ローラのシリコーンゴム １４５ 加圧ローラ芯金 １４６ 加圧ローラ １４７ ニップ １４８ 定着ローラヒータ １４９ 加圧ローラヒータ １５１ 温度検出センサ１ １５２ 温度検出センサ２ １８０ 高配熱部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 一夫 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 日 立ホーム・アンド・ライフ・ソリューショ ン株式会社内 (72)発明者 住吉 道夫 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 日 立ホーム・アンド・ライフ・ソリューショ ン株式会社内 (72)発明者 平岡 力 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 日 立ホーム・アンド・ライフ・ソリューショ ン株式会社内 (72)発明者 小野瀬 勝義 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 日 立ホーム・アンド・ライフ・ソリューショ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA03 BA27 BA32 BB01 CA02 CA17 CA27 CA45

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー画像が転写された用紙を、定着ロ
   ーラと加圧ローラとの間を通過させ、夫々のローラ内部
   のヒータで加熱して定着する定着機を有し、前記定着ロ
   ーラおよび加圧ローラの用紙通過領域と非通過領域と
   に、夫々のローラ表面温度を検出するセンサを配置し、
   夫々のセンサによる検出温度によって、前記用紙通過領
   域と非通過領域との温度差を少なくするように、前記夫
   々のヒータを制御することを特徴とする電子写真装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電子写真装置におい
   て、前記定着ローラまたは前記加圧ローラのいずれか一
   方の用紙通過領域に第１の温度センサを配置し、該第１
   の温度センサが配置されていない他方のローラの用紙非
   通過領域に第２の温度センサを配置し、該第１および第
   ２の温度センサからの検出値を基に、前記ヒータを夫々
   独立でＯＮ／ＯＦＦし、前記定着ローラおよび前記加圧
   ローラの表面温度が所定の値になるように制御すること
   を特徴とする電子写真装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の電子写真装置におい
   て、前記第１の温度センサは、前記定着ローラまたは前
   記加圧ローラのいずれか一方の用紙通過領域の中央に設
   置し、前記第２の温度センサは他方のローラの用紙非通
   過領域に設置したことを特徴とする電子写真装置。
4. 【請求項４】 特許請求項３記載の電子写真装置におい
   て、前記第１のセンサを設置した側のヒータは、ローラ
   軸方向中央部ほど配熱を大きくし、前記第２のセンサを
   設置した側のヒータは、ローラ軸方向中央部ほど配熱を
   小さくしたことを特徴とする電子写真装置。
5. 【請求項５】 感光体と、該感光体を帯電させる帯電手
   段と、前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、
   前記感光体の周囲に配置された現像手段と、前記感光体
   に一部分が接触し、前記静電潜像によるトナー画像を用
   紙に転写する転写手段と、該トナー画像が転写された用
   紙を、定着ローラと加圧ローラとの間を通過させ、夫々
   のローラ内部のヒータで加熱して定着する定着機とを有
   する電子写真装置において、前記定着機は、前記定着ロ
   ーラまたは前記加圧ローラのいずれか一方の用紙通過領
   域に、ローラ表面温度を検出する第１のセンサを配置
   し、該第１のセンサが配置されていない他方の用紙非通
   過領域に第２のセンサを配置し、該第１および第２のセ
   ンサからの検出値を基に、夫々のローラ内部に設けたヒ
   ータを夫々独立でＯＮ／ＯＦＦして、夫々のローラの表
   面温度が所定の値になるように制御することを特徴とす
   る電子写真装置。