JP2547396B2

JP2547396B2 - 定着装置

Info

Publication number: JP2547396B2
Application number: JP60188299A
Authority: JP
Inventors: アールエルターマイケル
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1984-09-04
Filing date: 1985-08-27
Publication date: 1996-10-23
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: JPS6165280A; US4588281A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、一般には電子写真式複写機に使用される定
着装置、より詳細には定着装置に使用され、その表面に
定着すべき像を有する支持材のシートの端から端まで、
ほゞ一様な温度特性を保証する定着ローラーに関するも
のである。

一般に、電子写真式複写機は、表面を感光化するため
ほゞ一様な電位に荷電される光導電性部材を使用してい
る。光導電性部材の荷電部分は複写する原稿の光像にさ
らされる。光導電性部材の露光により照射さた領域内の
電荷は選択的に消去され、これにより、光導電性部材の
上に原稿に含まれた情報領域に対応する静電潜像が記録
される。光導電性部材の上に静電潜像が記録されたあ
と、潜像は現像剤と接触することにより現像される。一
般に、現像液はキャリヤ粒子と、摩擦電気力でキャリヤ
粒子に付着しているトナー粒子とから成る。トナー粒子
はキャリヤ粒子から潜像へ引きつけられ、光導電性部材
の上にトナー粉末像を形成する。次に、トナー粉末像は
光導電性部材からコピーシートへ転写される。そのあ
と、トナー粒子が加熱され、トナー粉末像は永久的にコ
ピーシートへ融着される。

（発明が解決しようとする問題点）前述形式の市販複写機において、定着装置は、トナー
粒子を加熱し、永久的にコピーシートへ融着するため加
熱された定着ローラーを用いている。しかしながら、加
熱された油湿式定着ローラーを用いる場合、内部加熱式
シリンダの性質とコピーシートが通過するニップにおけ
る熱伝達係数の差異のために、定着ローラーの表面に、
縦方向に温度成分が現れることが判った。従来の加熱ラ
ンプのフィラメントは、定着ローラーの一端から他端ま
で延びていた。ローラーの長さは、通過する最大サイズ
のコピーシートを横切って十分に延びていなければなら
なかった。したがって、複写機が11インチおよび14イン
チの用紙に複写する場合には、定着ローラーの長さは少
なくとも14インチでなければならなかった。以上の事情
のもとでは、11インチの寸法の境目の近くに熱こぶ（th
ermal hump）が生じることが判った。このため、11イン
チのコピーシートが定着装置を通過する場合、温度は、
11インチの境目の近くで、約25゜F高くなる。この温度
急上昇は、11インチの境目における熱応力を表わし、こ
の熱応力でトナー粒子の高温裏移り（hot offset）が生
じることがある。もし11インチ用紙を使用する複写処理
が終了したあと、14インチの用紙が定着装置を通過すれ
ば、トナー粒子の高温裏移りの第２の例が生じよう。

11インチ用紙の複写処理が終了すると、定着ローラー
の表面温度は急激に上昇する。この上昇は定着ローラー
の全長に沿って起るので、11インチの境目における熱こ
ぶも増大する。もし、続いて、14インチの用紙が定着装
置を通過すれば、いっそう大きな熱応力が生じる。した
がって、11インチの境目における熱こぶを小さくするこ
とが強く要望されている。定着ローラーを加熱するため
いろいろな方法が考案されているが、米国特許第3,331,
592号（1967年７月18日発行）は、関係があると思われ
る特許文献である。その関連部分は次のように要約する
ことができる。

上記米国特許は、内部に抵抗発熱体が配置された定着
ローラーを開示している。発熱体はローラーの縦軸に沿
って延び、その両端はローラーの柄部を通して突き出て
いる。

（問題点を解決するための手段）本発明は、各種のサイズを有する支持材シートに像を
定着する装置において、定着すべき像を有する支持材シ
ートに接触するように配置された定着ローラーと、この
定着ローラーの内部に固定して取り付けられた固定発熱
体であって、この固体発熱体が、上記定着ローラーの一
端から上記定着ローラーの中心を通り且つその縦軸線に
直角に延びている基準軸線と上記定着ローラーの他端の
中間にある所定位置までその縦軸線に沿って延びると共
に上記所定位置と上記定着ローラーの他端との間に発熱
体が実質的に配置されていない領域を有し、この領域に
より、より小さいサイズの支持材シートが使用されてい
るとき生じる熱こぶを大幅に減少させる上記固定発熱体
と、を有する。

本発明の他の特徴は、以下の説明が進み、図面を参照
すれば明らかになろう。

（実施例）以下、好ましい実施例について本発明を説明するが、
発明をその実施例に限定するつもりはなく、反対に、特
許請求の範囲に記載したように、発明の精神と範囲に含
めることができる代替物、修正物、および均等物のすべ
てを発明に包含することを意図している。

本発明の特徴の一般的理解のため図面について説明す
るが、図面中、全体を通じ、同一要素は、同じ参照番号
を使用して表示した。第１図は本発明の定着装置を組み
入れた電子写真式複写機の各種構成要素を概略的に示
す。本発明の定着装置は、多種多様な静電写真式複写機
にも同様に使用することができ、その利用は、ここに示
した特定の複写機に必ずしも限定されないことは、以下
の検討から明らかになろう。

電子写真式複写技術は周知であるから、以下、第１図
の複写機に用いられた各種処理ステーションを略図で示
し、それを参照してそれらの作用を簡単に説明する。

第１図に示すように、電子写真式複写機は、導電性基
層14の上に光導電性表面12を付着させたベルト10を用い
ている。光導電性表面12はセレン合金から作られ、導電
性基層14はアルミニウム合金から作られたものが好まし
いが、他の適当な光導電性材料および導電性基層を用い
ることもできる。

ベルト10は、矢印16の方向に動いて光導電性表面12の
連続する部分を進め、その移動通路の周囲に配置された
各種処理ステーションを順次通過させる。ベルト10は、
剥離ローラー18、張力付与ローラー20、および駆動ロー
ラー22の周囲に掛け渡されている。剥離ローラー18は、
自由に回転できるように取り付けられ、ベルト10の動き
によって回転する。張力付与ローラー20は、ベルト10を
弾力的に押し、ベルト10を所定の張力状態に維持する。
駆動ローラー22は、適当な手段たとえば駆動ベルトで結
合されたモーター24によって回転される。駆動ローラー
22が回転すると、ベルト10は矢印16の方向に動く。

最初に、光導電性表面12の一部分が荷電ステーション
Ａを通過する。荷電ステーションＡでは、コロナ発生装
置26が光導電性表面12を比較的高いほゞ一様な電位に荷
電する。

次に、光導電性表面12の荷電部分は、像形成ステーシ
ョンＢへ進められる。像形成ステーションＢでは、複写
機のプラテン30の上方に、原稿取扱い装置28が配置され
ている。原稿取扱い装置28は、オペレータが原稿トレー
の中に表を上にして正順の丁合順序で置かれた原稿のス
タックから原稿を順次送り出す。トレーの下に配置され
た原稿給送装置は、スタックの一番下の原稿を一対の引
取りローラーへ送り出す。一番下の原稿は、そのあと、
ローラーによって、原稿ガイドを通過し、送りローラ
ー、そしてコンベヤ・ベルトへ送られる。コンベヤ・ベ
ルトは、原稿をプラテン30の上に進める。像形成後、原
稿は、コンベヤ・ベルトによってプラテン30から原稿ガ
イド、そして送りロール対へ送られ、送りロール対は原
稿を反転機構へ送り込むか、または送りロール対を介し
て原稿スタックへ戻す。原稿を反転機構から送りロール
対のいずれかへ偏向させるために、決定ゲートが設けら
れている。原稿の像形成は、プラテン30の上に置かれた
原稿をランプ32が照明することによって行なわれ、原稿
から反射した光線は、レンズ34を透過する。レンズ34は
原稿の光像を光導電性表面の荷電部分の上に結像させ、
その上の電荷を選択的に消去させる。これにより、光導
電性表面の上に、原稿に含まれた情報領域に対応する静
電潜像が記録される。そのあと、ベルト10は光導電性表
面12の上に記録された静電潜像を現像ステーションＣへ
進める。

第１図の説明を続けると、現像ステーションＣでは、
一対の磁気ブラシ現像ローラー36、38が現像剤を搬送し
て静電潜像に接触させる。潜像は現像剤のキャリヤ粒子
からトナー粒子を引きつけ、ベルト10の光導電性表面12
の上にトナー粉末像を形成する。

ベルト10は、次に、トナー粉末像を転写ステーション
Ｄへ進める。転写ステーションＤでは、移動してきたコ
ピーシートがトナー粉末像に接触する。転写ステーショ
ンＤに設置されたコロナ発生装置40はコピーシートの裏
面にイオンを照射し、これにより、トナー粉末像は、ベ
ルト10の光導電性表面12からコピーシートへ引きつけら
れる。転写後、コンベヤ42がコピーシートを定着ステー
ションＥへ進める。

コピーシート・トレー44または46のいずれかから選択
されたコピーシートは、コンベヤ・ベルト70と供給ロー
ラー72によって転写ステーションＤへ進められる。トナ
ー粉末像がコピーシートの最初の面に転写されたあと、
コピーシートはコンベヤ42によって定着ステーションＥ
へ進められる。

定着ステーションＥには、定着装置48が設置されてい
る。定着装置は、加熱された定着ローラー50とバックア
ップ・ローラー52を有しているものが好ましい。シート
上のトナー粉末像は定着ローラー50に接触し、この方法
で、トナー粉末像が永久的にコピーシートへ融着され
る。定着装置48の詳細構造は、あとで、第２図を参照し
て説明する。

定着後、コピーシートは、反転選択器として作用する
決定ゲート54へ送られる。ゲート54の位置にしたがっ
て、シートはシート反転装置56へ偏向されるか、シート
反転装置56をバイパスして直接第２の決定ゲート58へ送
られる。反転装置56をバイパスしたシートは、ゲート58
に達する前にシート通路内の90゜コーナを回わる。これ
によりシートは表を上にした向きに反転され、転写さ
れ、定着された像面が上を向く。もしシート反転装置56
への通路が選択されれば、逆になる、すなわち複写され
た面が下を向く。第２決定ゲート58は、シートを直接出
力トレー60に偏向させるか、またはシートを反転せずに
第３の決定ゲート62へ運ぶ搬送通路へ偏向させる。決定
ゲート62はシートを直接、反転せずに複写機の出力通路
に通すか、またはシートを両面複写用反転ローラー64へ
偏向させる。ローラー64は、ゲート62がそのように向い
たとき、両面複写するシートを反転し、両面複写用トレ
ー66内に積み重ねる。両面複写用トレー66は、片面がす
でに複写され、続いて反対面が複写されるシート、すぬ
わち両面複写されるシートのために中間保管場所を提供
する。シートは、ローラー64により反転されるので、ト
レー66内に表を下にして積み重ねられる。すなわち、シ
ートは、それらが複写された順序で次々に両面複写用ト
レー66に積み重ねられる。

両面複写を完了させるために、両面複写用トレー66内
の片面複写済シートは、その反対面にトナー粉末像を転
写するため下部給送装置68によってトレー66から転写ス
テーションＤへ送り戻される。コンベヤ70とローラー72
は、シートの反転が生じる通路に沿ってシートを進め
る。しかし、両面複写用トレー66からは一番下のシート
が送り出されるので、転写ステーションＤでは、コピー
シートの正しい面、すなわち白紙面がベルト10に接触
し、そこに、光導電性表面12上のトナー粉末像が転写さ
れる。両面複写済シートは、そのあと、片面複写済シー
トと同じ通路を通って、トナー60へ送られ、オペレータ
によって取り出される。

ベルト10の光導電性表面12からコピーシートが分離し
たあとには、必らず若干の残留粒子が表面に付着して残
っている。これらの残留粒子は、清掃ステーションＦで
光導電性表面12から除去される。清掃ステーションＦに
は、回転可能な繊維状ブラシ74がベルト10の光導電性表
面12に接触して取り付けられている。これらの粒子は、
ブラシ74がベルト10の光導電性表面12に接触して回転す
ることにより、表面12から清掃される。清掃後、次の連
続する像形成サイクルの荷電に先立って、光導電性表面
12に残っている残留静電荷をすべて消去するため、放電
ランプ（図示せず）が光導電性表面12を投光照明する。

複写機の全機能を制御する制御器76は、プログラム可
能なマイクロプロセッサであることが好ましい。制御器
76は、コピーシートの計数、原稿セットの循環される原
稿の数、オペレータが選定したコピーシートの数の記憶
と比較、時間遅延、ジャム是正制御、定着装置の温度制
御その他を行なう。複写機内のすべての装置の制御は、
複写きのコンソールから、オペレータが選択した通常の
制御スイッチ入力によって実行することができる。通常
のシート通路センサすなわちスイッチを用いて、原稿お
よびコピーシートの位置を追跡することができる。制御
器76は、定着装置48の温度調節に必要な論理回路を含ん
でいる。

本発明の特徴を組み入れた電子写真式複写機の一般的
動作を明らかにしたが、本発明の目的には以上の説明で
十分であると信じる。次に、本発明の特定の主題につい
て、第２図を参照して定着装置48を説明する。

第２図に示すように、定着装置48は定着ローラー50と
バックアップ・ローラー52を有する。定着ローラー50の
外周表面には、温度センサ78が接している。実例とし
て、温度センサ78は、抵抗が検出温度の関数として変化
するサーモスタットを使ってもよい。定着ローラー50
は、薄い被覆層82をもつ中空管80でできている。管80の
内部に発熱対84が配置されている。定着処理の間、定着
ローラーの上にシリコン油の薄い層が塗付される。管80
は、望ましい熱伝導特性を有する金属材料から作られ
る。実例として、高い熱伝導率を有するアルミニウム、
銅、その他の金属は、管として使用するのに適してい
る。管80の薄い被覆層82は、シリコン・ゴムから作られ
たものが好ましい。発熱体84の詳細構造は、あとで、第
３図を参照して説明する。発熱体84は、制御器76を介し
てセンサ78に接続されている。バックアップ・ローラー
52は、金属管88の上にシリコン・ゴムの比較的厚い層86
を有し、プラケット90に回転できるように取り付けられ
ている。ブラケット90は制御器76によって旋回動作を行
ない、バックアップ・ローラー52を定着ローラー50に圧
接し、両者の間にコピーシートが通るニップを形成す
る。スイッチ92は、定着装置48内のコピーシートの有無
を検出し、その状況を制御器76に指示する。ローラー50
と52は、定着処理が行なわれていないときは、互いに離
れた状態にあるが、定着処理が行なわれるときは、ロー
ラー52が旋回して定着ローラー50に圧接する。バックア
ップ・ローラー52と定着ローラー50は、定着装置のと
き、そこを通るコピー・シートを進めるため回転するよ
うになっている。定着ローラー50の詳細構造は、以下、
第３図を参照して説明する。

次に、第３図を参照すると、定着ローラー50は、発熱
体84を有している。発熱体84は、内部にフィラメント96
を有する定着ランプ94である。図示のように、定着ラン
プ94は、定着ローラー50の縦軸線に沿って延びている。
同様に、定着ランプ94の内部にあるランプ・フィラメン
ト96は定着ローラー50の縦軸線に沿って延びている。図
示のように、定着ランプ94の発熱体であるランプ・フィ
ラメント96は、定着ローラー50の中心を通り縦軸線100
に垂直な方向に延びている基準軸線98に対し非対称であ
る。定着ローラー50の両端は、被覆層82の両端で形成さ
れる。したがって、定着ローラー50は、端102から端104
まで延びている。他方、ランプ・フィラメント96は縦方
向に、定着ローラー50の縦軸線100に沿って端102から軸
線98と端104の中間にある所定位置まで延びている。定
着装置48を通過するすべてのコピーシートは、その一つ
の縁が定着ローラー50の整合目印106とほゞ一直線に並
ぶように、整合される。整合目印106は、端102と基準軸
線98の中間に設けられている。ランプ・フィラメント96
は、端102から基準軸線98と定着ローラー50の端104の中
間にある所定位置まで延びているので、整合目印106と
ランプ・フィラメント96の端との距離は、定着装置48を
通過する最大のコピーシートのサイズと一致している。
したがって、もし定着装置48を通過する最大のコピーシ
ートのサイズが14インチであれば、ランプ・フィラメン
ト96は整合目印106から14インチの距離、延びている。
整合目印106は定着ローラー50の端102から0.295インチ
の所にあることが好ましい。実例として、発熱体84は、
非対称なランプ・フィラメントを有するハロゲン・ラン
プにすることができる。

次の第４図は、11インチのコピーシートが定着装置48
を通過するときの定着ローラ表面温度の温度プロフィル
を示す。図示のように、温度プロフィルは定着ローラー
の一端から約11インチの遊離の間、340−350゜Fの範囲
でほゞ一定に保たれている。11インチの所で、約348゜F
から約360゜Fまでほゞ12゜の温度上昇がある。ランプ・
フィラメントを短縮することによって、熱こぶ（therma
l hump）は、大幅に、すなわち約50％減少したことがわ
かる。

次の第５図は、14インチのコピーシートが定着装置48
を通過するときの定着ローラー温度の全長にわたる変化
を示す。図示のように、熱こぶは生じておらず、温度プ
ロフィルもほゞ一定で、その両端から中心まで約10゜F
増しているだけである。最適な長さのランプ・フィラメ
ントを選定すれば、トナー粉末像の定着が不十分になる
コピーシートの温度を低下させることなく、熱こぶ（th
eraml hump）は小さくなる。

（発明の効果）要約すると、本発明の定着装置は、定着処理のとき、
11インチのコピーシートを用いた場合に生じる熱こぶ
（thermal hump）を縮少させることは明らかである。こ
れは、定着ローラーの中心を通りその縦軸線に垂直な基
準軸線に対し非対称である発熱体を使用することによっ
て達成される。この型式の定着装置によって各種サイズ
のコピーシートに定着された後は優秀で品質が良い。

以上により、本発明にしたがって、先に述べた目的お
よび利点を完全に満たす定着装置が得られたことは明ら
かである。発明をその特定実施例について説明したが、
この分野の専門家が多くの代替物、修正物、均等物を容
易に思い浮べることは明らかである。したがって、特許
請求の範囲の精神と広義の範囲に入るすべての代替物、
修正物、均等物は、本発明に包含されるものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の特徴を組み入れた電子写真式複写機
の略正面図、第２図は、第１図の複写機に使用された定着装置を示す
部分正面図、第３図は、第２図の定着装置に使用された定着ローラー
を示す平面図、第４図は、11インチのコピーシートの場合の定着ローラ
ーの温度変差を示すグラフ第５図は、14インチのコピーシートの場合の定着ローラ
ーの温度変差を示すグラフである。Ａ……荷電ステーション、Ｂ……像形成ステーション、Ｃ……現像ステーション、Ｄ……転写ステーション、Ｅ……定着ステーション、Ｆ……清掃ステーション、 10……ベルト、12……光導電性表面、 14……導電性基層、16……移動方向 18……剥離ローラー、20……張力付与ローラー、 22……駆動ローラー、24……モーター、 26……コロナ発生装置、28……原稿取扱い装置、 30……プラテン、32……ランプ、34……レンズ 36、38……磁気ブラシ現像ローラー、 40……コロナ発生装置、42……コンベヤ、 44、46……コピーシート・トレー、 48……定着装置、50……定着ローラー 52……バックアップ・ローラー、 54……決定ゲート、56……シート反転装置 58……決定ゲート、60……出力トレー、 62……決定ゲート、 64……両面複写用反転ローラー、 66……両面複写用トレー、 68……下部給送装置、70……コンベヤ、 72……ローラー、74……繊維状ブラシ、 76……制御器、78……温度センサ 80……中空管、82……薄い被覆層、 84……発熱体、86……厚いシリコン・ゴム層、 88……金属管、90……プラケット 92……スイッチ、94……定着ランプ、 96……ランプ・フィラメント、98……基準軸線、 100……縦軸線、102、104……定着ローラーの端、106…
…整合目印。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−83180（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−1191160（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−22444（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−114168（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−43478（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−10653（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−60663（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−190561（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】各種のサイズを有する支持材シートに像を
定着する装置において、定着すべき像を有する支持材シートに接触するように配
置された定着ローラーと、この定着ローラーの内部に固定して取り付けられた固定
発熱体であって、この固体発熱体が、上記定着ローラー
の一端から上記定着ローラーの中心を通り且つその縦軸
線に直角に延びている基準軸線と上記定着ローラーの他
端の中間にある所定位置までその縦軸線に沿って延びる
と共に上記所定位置と上記定着ローラーの他端との間に
発熱体が実質的に配置されていない領域を有し、この領
域により、より小さいサイズの支持材シートが使用され
ているとき生じる熱こぶを大幅に減少させる上記固定発
熱体と、を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】上記固定発熱体は、少なくとも上記定着ロ
ーラーの上記一端から少なくともその他端まで延びてい
る加熱ランプと、この加熱ランプの内部に配置され上記
定着ローラーの上記一端から上記所定位置まで延びてい
る加熱フィラメントとを有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の定着装置。
【請求項３】上記支持材シートの一つ縁は上記定着ロー
ラー上の整合目印に合わされ、この整合目印は上記定着
ローラーの上記一端のすぐ近くにあることを特徴とする
特許請求の範囲第２項記載の定着装置。
【請求項４】上記加熱フィラメントは、少なくとも上記
整合目印から上記所定位置まで、定着すべき像をその表
面に有する最大の支持材シートのサイズにほぼ等しい距
離延びていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
載の定着装置。