JP2741716B2

JP2741716B2 - 記録装置のトナー熱定着機構

Info

Publication number: JP2741716B2
Application number: JP23371088A
Authority: JP
Inventors: 博之井上
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1998-04-22
Anticipated expiration: 2013-04-22
Also published as: JPH0282280A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕トナーを用いる静電記録装置に組み込まれるトナー熱
定着機構に関し、特にイエロ、マゼンタ、シアンおよび
黒のうちの少なくとも２色以上のトナーを用いてカラー
記録を行う記録装置に適したトナー熱定着機構に関し、ヒートローラの経時的な直径変化に応じてトナー熱定
着機構での記録紙送り速度を信頼的に調節し得るトナー
熱定着機構を提供することを目的とし、ヒートローラへの累積通電時間を測定する測定手段
と、測定手段によって測定された累積通電時間に応じて
ヒートローラとバックアップローラとの回転数を調節し
て記録紙送り速度を一定に維持する調節手段とを具備す
ることを特徴とするトナー熱定着機構を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はトナーを用いる記録装置に組み込まれるトナ
ー熱定着機構に関し、特にイエロ、マゼンタ、シアンお
よび黒のうちの少なくとも２色以上のトナーを用いてカ
ラー記録を行う記録装置に適したトナー熱定着機構に関
する。

〔従来の技術〕

記録媒体としてトナーを用いる静電記録装置の代表的
なものとして、電子写真記録装置が知られている。電子
写真記録装置の記録プロセスには、感光ドラムを帯電さ
せた後に露光して該感光ドラム上に静電潜像を形成する
静電潜像形成段階と、感光ドラム上に形成された静電潜
像をトナーでもって現像するトナー現像段階と、その現
像トナーを記録紙に転写するトナー転写段階と、その転
写トナーを熱定着させるトナー定着段階とがある。

第５図を参照すると、イエロ、マゼンタ、シアンおよ
び黒の４色のトナーを用いてカラー記録を行う電子写真
記録装置の概略が示されている。第５図において、１は
記録紙カセット、２は繰出しローラ、３はレジストロー
ラ、４はグリッパ、５はグリッパ４を搬送する無端ベル
ト、６は無端ベルト５の駆動プーリを示す。また、無端
ベルト５の上側走行部に沿って４つのトナー記録機7_Y,7
_M,7_Cおよび7_Bが配置され、これらトナー記録機7_Y,7_M,7_C
および7_Bはそれぞれイエロトナー、マゼンタトナー、シ
アントナーおよび黒トナーで記録を行うようになってい
る。記録紙カセット１内には複数の記録紙Ｓが保持さ
れ、その記録紙Ｓは一枚づつ繰出しローラ２によって繰
り出される。繰出しローラ２によって繰り出された記録
紙Ｓはレジストローラ３によって一旦停止され、グリッ
パ４とのタイミングが取られた後、記録紙Ｓはレジスト
ローラ３によってグリッパ４よりも移動速度よりも幾分
大きな速度で送り出される。記録紙Ｓの先導端がグリッ
パ４と係合させられると、該グリッパ４は適当なカム機
構（図示されない）でもって閉じられて記録紙Ｓを把持
し、これにより記録紙Ｓは無端ベルト５の移動に伴って
４つのトナー記録機7_Y,7_M,7_Cおよび7_Bを順次通過するこ
とになる。なお、記録紙Ｓがレジストローラ３によって
送り出された後、レジストローラ３は所定の定速回転に
復帰する。

トナー記録機7_Y,7_M,7_Cおよび7_Bの各々は異なった色の
トナーを用いる点を除けば実質的同じ構成を持つ。すな
わち、各トナー記録機は感光ドラム８、帯電器９、露光
系10、現像器11、転写器12およびクリーナ13から構成さ
れる。感光ドラム８は光導電性物質から形成され、その
性質は光が無いときは絶縁性を示すが、光が照射される
と導電性を示す。各トナー記録機で記録作動を行う場
合、先ず、感光ドラム８には帯電器９によって一様に電
荷が帯電され、次いで感光ドラム８には記録画像が露光
系10によって投影され、このとき光の照射領域の電荷が
光導電効果によって放電され、その結果感光ドラム８上
には静電潜像が形成される。感光ドラム８上に形成され
た静電潜像は現像器11によって所定の色のトナー（すな
わち、トナー記録機7_Yではイエロトナーで、トナー記録
機7_Mではマゼンタトナーで、トナー記録機7_Cではシアン
トナーで、トナー記録機7_Bでは黒トナーで）で記録され
る。各トナー記録機での現像トナーはそこを通過する記
録紙Ｓに転写器12によって転写され、各色のトナーは必
要に応じて重ね合わせられる。すなわち、記録紙Ｓがト
ナー記録機7_Y,7_M,7_Cおよび7_B順次通過する間に所定の混
合色領域では色トナーが重ね合わせられて、所望のカラ
ー記録が行われることになる。なお、無端ベルト５に対
する記録紙Ｓの位置決めはグリッパ４によって常に定め
られるので、各色トナーの重ね合わせは整合させられて
互いにずれることがないようになっている。

記録紙Ｓがトナー記録機7_Y,7_M,7_Cおよび7_Bで順次所定
の色トナーでトナー転写されて、各色トナーの重ね合わ
せが行われると、記録紙Ｓはトナー熱定着機構14を通過
させられ、これにより転写トナーが記録紙Ｓに熱定着さ
れることになる。トナー熱定着機構14はヒートローラ15
およびバックアップローラ16を具備し、最後のトナー記
録機7_Bでトナー転写された記録紙Ｓはヒートローラ15と
バックアップローラ16との間を通過させられ、これによ
り転写トナーが記録紙Ｓ上に熱定着される。熱定着時、
トナーがヒートローラ15側にオフセットされるのを防止
するために、ヒートローラ15にはローラ17によってシリ
コンオイルが塗布されるようになっている。

以上の従来例では、イエロ、マゼンタ、シアンおよび
黒の４色のトナーを用いてカラー記録を行う電子写真記
録装置に組み込まれたトナー熱定着機構について述べた
が、モノクロの電子写真記録装置でも、また誘電体ドラ
ムに針電極等により静電潜像を書き込むタイプの静電記
録装置でも、同様なトナー熱定着機構が組み込まれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

さて、記録装置に組み込まれる従来のトナー熱定着機
構においては、ヒートローラがシリコンオイルの塗布に
よって次第に膨潤してその直径を増大させるということ
が指摘されている。なお、第６図のグラフを参照する
と、ヒートローラに実際に数千時間通電した際にヒート
ローラの直径がどのように変化するかが示されている。
このようにヒートローラの直径が経時的に増大すると、
該ヒートローラの周速度は次第に大きくなり、これに伴
ってトナー熱定着機構の記録紙送り速度も早くなる。

ところで、電子写真記録装置等の記録装置では、その
全体寸法を小さくさせるために、トナー熱定着機構とト
ナー記録機とは通常互いに接近して配置され、その結果
記録紙がトナー記録機でトナー転写されている間に該記
録紙はトナー熱定着機構に導かれることになる。すなわ
ち、第５図に示す従来例では、記録紙Ｓが最後のトナー
記録機7_Bでトナー転写されている（場合によっては、ト
ナー記録機7_Cでも）間に該記録紙Ｓの先導側は既にヒー
トローラ15とバックアップローラ16との間に導入される
ことになる。このため従来では、トナー熱定着機構での
記録紙送り速度はトナー転写時での記録紙移動速度に一
致させるようになっている。

しかしながら、前述のようにヒートローラの直径が経
時的に増大して、トナー熱定着機構での記録紙送り速度
がトナー転写時での記録紙移動速度よりも大きくなる
と、記録紙がトナー熱定着機構側に引っ張り込まれ、こ
のためトナー転写の画像に伸びが生じ、その結果記録画
の画質が低下することになる。特に、第５図で説明した
ようなカラー記録では、画像の伸びだけでなく色ずれの
問題も生じ、しかもカラー記録の場合、熱定着すべきト
ナー量が多いことから、十分な熱をトナーに伝えるべく
ヒートローラとしてソフトローラが用いられるが（ソフ
トローラの場合には記録紙に対する接触幅いわゆるニッ
プ幅が大きく取られる）、そのソフトローラはシリコン
オイルによる膨潤量が大きく、このためかかる問題は一
層深刻なものとなる。

以上に述べたような問題を解決するために、ヒートロ
ーラの膨潤量を見込んでヒートローラの直径を小さめと
し、これによりトナー熱定着機構での記録紙送り速度を
トナー転写時での記録紙移動速度よりも常に遅くするこ
とが提案されているが、この場合にも記録画の画質低下
という同様な問題が起きることになる。詳しく述べる
と、トナー熱定着機構での記録紙送り速度がトナー転写
時での記録紙移動速度よりも遅くされるために、トナー
熱定着機構とトナー記録機との間で記録紙に撓みが生じ
て、腰の強い記録紙では記録紙がトナー記録機側に押し
戻されることになり、その結果画像に縮が生じ、カラー
記録の場合には色ずれが起きることになる。

更に、かかる問題を解決するために、第７図に示すよ
うに、ヒートローラ16に反射型距離センサ18を適用し
て、ヒートローラ16の直径の変化を測定し、その測定に
応じてヒートローラ16の速度を調節することも提案され
ているが、この場合にはシリコンオイル、トナー等のヒ
ートローラ面の汚れやセンサ自体の汚れによって高い測
定精度が期待できず、ヒートローラの速度調節に信頼性
が得られない点が問題となる。また、トナー熱定着機構
内は高温環境下にあるためセンサの耐熱性を高めなけれ
ばならないという点も問題となる。

したがって、本発明の目的はトナーを用いる記録装置
に組み込まれるトナー熱定着機構、特にイエロ、マゼン
タ、シアンおよび黒のうちの少なくとも２色以上のトナ
ーを用いてカラー記録を行う記録装置に適したトナー熱
定着機構であって、ヒートローラの経時的な直径変化に
応じてトナー熱定着機構での記録紙送り速度を信頼的に
調節し得るトナー熱定着機構を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明は、同一の記録紙の
下流側部分が熱定着処理を受けているときに、上流側部
分が転写処理を受けるような記録装置に組み込まれるト
ナー熱定着機構であって、そのヒートローラへの累積通
電時間を測定する測定手段と、測定手段によって測定さ
れた通電時間に基づいてヒートローラの回転速度を求算
する手段と、該求算した回転速度に応じて制御する調整
手段、とを具備することを構成上の特徴とする。

〔作用〕

本発明によるトナー熱定着機構では、測定手段はヒー
トローラについての経時的な直径変化と関数関係にある
ヒートローラへの累積通電時間を測定し、調節手段は記
録紙送り速度を一定に維持するように該累積通電時間に
応じてヒートローラの回転数を調節する。

〔実施例〕

次に、添付図面の第２図ないし第４図を参照して本発
明によるトナー熱定着機構の一実施例について説明す
る。

第２図を参照すると、本発明によるトナー熱定着機構
を組み込んだカラー用電子写真記録装置が示され、この
カラー用電子写真記録装置は従来のトナー熱定着機構に
代えて本発明によるトナー熱定着機構が組み込まれてい
る点を除けば第５図に図示した電子写真記録装置と同様
なものである。なお、第２図では、第５図と同様な構成
要素については同じ参照番号が用いられており、それら
構成要素の説明については省くことにする。

トナー熱定着機構20は第５図の場合と同様にヒートロ
ーラ21およびバックアップローラ22を具備し、最後のト
ナー記録機7_Bでトナー転写された記録紙Ｓはヒートロー
ラ21とバックアップローラ22との間を通過させられ、こ
れにより転写トナーが記録紙Ｓ上に熱定着される。ま
た、熱定着時、トナーがヒートローラ21側にオフセット
されるのを防止するために、ヒートローラ21にはローラ
23によってシリコンオイルが塗布されることも第５図の
場合と同様である。

トナー熱定着機構20はヒートローラ21の駆動用モータ
として例えばサーボモータ24を具備し、このサーボモー
タ24への給電はモータドライブすなわちモータ駆動回路
25によって行われる。一方、ヒートローラ21にはそこへ
の累積通電時間を測定する測定器例えばアワーメータ26
が組み込まれ、このアワーメータ26はカラー用電子写真
記録装置の電源が“オン”されると始動し、その“オ
フ”によって停止され、これによりヒートローラ21への
通電時間が累積されることになる。

トナー熱定着機構20は、更に、アワーメータ26に累積
された通電時間に応じてモータ駆動回路25を制御するた
めの制御回路27も具備し、この制御回路27はマイクロコ
ンピュータによって構成される。第２図から明らかなよ
うに、マイクロコンピュータは中央処理装置（CPU）28
と、カラー用電子写真記録装置の作動に必要な種々のプ
ログロム、定数等を記憶している読出し専用メモリ（RO
M）29と、一時的なデータ等を記憶する書込み・読出し
可能なメモリ（RAM）30と、入出力インターフェース（I
/O）31とを具備する。また、第２図に示すように、中央
処理装置（CPU）28にはクロック32によって例えば100〜
10μｓ毎に割込み信号が入力されるようになっている。

次に、第３図、第４図Ａおよび第４図Ｂを参照して、
以上に述べたトナー熱定着機構20の作動について説明す
る。

第３図はモータドライブ25に出力するための駆動パル
スの周期Ｔを決定するためのルーチンであり、このルー
チンはカラー用電子写真記録装置の電源が“オン”され
たとき一回だけ実行される。なお、モータドライブ25に
駆動パルスが出力されると、モータドライブ25がサーボ
モータ24への給電を行って回転駆動させるが、その回転
速度は駆動パルスの周期Ｔの長さによって決まり、周期
Ｔが長くなるにつれて遅くなり、周期Ｔが短くなるにつ
れて速くなる。更に、前記ルーチンは、電源オン後の所
定枚数の記録毎に実行しても良い。

先ず、ステップ301でアワーメータ26からデータＳ
（すなわち、ヒートローラ21への累積通電時間）が取り
込まれ、次いでステップ302では、データＳがROM29に予
め記憶されたマップにアドレス信号として入力される。
そのマップは第３図のステップ302に示されるようにヒ
ートローラ21への累積通電時間Ｓをパラメータとする一
次元マップであり、所定の累積通電時間Ｓに応じて駆動
パルスの周期Ｔが一義的に求められる。累積通電時間Ｓ
と駆動パルスの周期Ｔとの関係は第５図に示したグラフ
に基づいて決められる。詳しく述べると、累積通電時間
Ｓと駆動パルスの周期Ｔとの関係については、トナー熱
定着機構20での記録紙送り速度を常に一定に維持すべく
ヒートローラ21の直径増大に伴う記録紙送り速度の増大
を補償し得るように決められる。なお、かかるマップに
書き込まれた駆動パルスの周期Ｔのデータはディスクリ
ートとなっているので、所定の累積通電時間Ｓに対する
駆動パルスの周期Ｔは通常は補完演算によって求められ
る。ステップ303では、ステップ302で求めた駆動パルス
の周期ＴがRAM30に書き込まれ、この書込みによって第
３図に示すルーチンは終了する。

更に、ステップ302のデータは、ROMテーブル以外に関
数発生器を用い、高精度に発生させるようにしても良
い。

第４図Ａはモータドライブ25に出力するための駆動パ
ルスを発生させるための割込みルーチンであり、この割
込みルーチンはクロック32によって前記所定周期毎に割
込み信号がCPU28に入力されると実行される。

先ず、ステップ401でカウンタＣが＋１だけカウンタ
アップされ、次いでステップ402ではカウンタＣのカウ
ンタ数が所定値Ｐと比較される。なお、所定値Ｐは第４
図Ｂに示すように駆動パルスのパルス幅を決定する定数
であり、ROM29に予め記憶されている。カウンタＣのカ
ウンタ数が所定値Ｐよりも小さいときは、ステップ403
に進み、I/O 31を介してモータドライブ25にハイレベル
の電圧が印加される。

ここで第４図のルーチンは一旦終了するが、CPU28へ
の割込み信号毎に（すなわち、前記周期毎に）逐次実行
され、カウンタＣのカウンタ数が所定値Ｐを越えない限
り、ステップ401,402および403が繰り返されて、モータ
ドライブ25にはハイレベルの電圧が印加され続ける。

第４図のルーチンが前記周期毎に逐次実行されている
間にカウンタＣのカウンタ数が所定値Ｐを越えると、ス
テップ404に進み、I/O 31を介してモータドライブ25に
ローレベルの電圧が印加される。次いでステップ405に
進み、カウンタＣのカウンタ数が周期Ｔ（第３図のルー
チンの実行により求められた）と比較される。第４図の
ルーチンが前記周期毎に逐次実行されている間にカウン
タＣのカウンタ数が周期Ｔを越えない限り、ステップ40
1,402,404および405が繰り返され、モータドライブ25に
はローレベルの電圧が印加され続ける。

第４図のルーチンが前記周期毎に逐次実行されている
間にカウンタＣのカウンタ数が周期Ｔを越えると、ステ
ップ406に進み、カウンタＣがリセットされる。カウン
タＣがリセットされると、モータドライブ25にはハイレ
ベルの電圧が再び印加され続け、次いでローレベルの電
圧が印加され続け、その結果第４図Ｂに示すような駆動
パルスがモータドライブ25に入力されて、ヒートローラ
21の経時的な直径増大にもかかわらず、トナー熱定着機
構での記録紙送り速度は一定に維持されることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、記録紙送り速度
を一定に維持し得るので、記録画像の伸縮だけでなく、
カラー記録の場合には色ずれも起こらず、高画質の記録
を行うことが可能である。また、本発明によれば、ヒー
トローラについての経時的な直径変化と関数関係にある
ヒートローラへの累積通電時間に基づいてヒートローラ
の回転速度を調節するので、記録紙送り速度について信
頼性の高い制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるトナー熱定着機構の構成図、第２
図は本発明によるトナー熱定着機構を組み込んだカラー
用電子写真記録装置の概略図、第３図は第２図のトナー
熱定着機構のヒートローラを駆動させるためのサーボモ
ータの駆動パルス周期を決定するルーチン、第４図Ａは
第２図のトナー熱定着機構の作動を説明するためのルー
チン、第４図Ｂは第２図のトナー熱定着機構のヒートロ
ーラを駆動させるためのサーボモータの駆動パルスを示
す波形図、第５図は従来のトナー熱定着機構を組み込ん
だカラー用電子写真記録装置の概略図、第６図はヒート
ローラの経時的な直径変化とそこへの通電時間との関係
を示すグラフ、第７図はヒートローラの直径変化を測定
する従来例を示す概略図である。 20……トナー熱定着機構、 21……ヒートローラ、 22……バックアップローラ、 23……ローラ、24……サーボモータ、 25……モータドライブ、26……アワーメータ、 27……制御回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】同一の記録紙の下流側部分が熱定着処理を
受けているときに、上流側部分が転写処理を受けるよう
な記録装置に組み込まれるトナー熱定着機構であって、そのヒートローラへの累積通電時間を測定する測定手段
と、測定手段によって測定された通電時間に基づいてヒート
ローラの回転速度を求算する手段と、該求算した回転速度に応じて制御する調整手段、とを具
備することを特徴とするトナー熱定着機構。