JP3053188B2

JP3053188B2 - 定着装置

Info

Publication number: JP3053188B2
Application number: JP1071638A
Authority: JP
Inventors: マイケル・アール・エルター
Original assignee: ゼロックスコーポレーション
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1989-03-22
Publication date: 2000-06-19
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: JPH02146074A; EP0400236A1; US4825242A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、一般に電子写真印刷機に使用される定着器
に関し、より具体的には、様々な寸法の複写シートの定
着中に、そこでの温度分布を概ね一定にするように定着
器を制御するためのシステムに関する。

この形式の高速商用印刷機は、加熱ロールとそれに対
して押し付けられるバックアップロールとを有する定着
器を使用している。加熱ロールとバックアップロールと
で形成される挟み部を複写シートが通過すると、トナー
粉末像が加熱されてそれが複写シートに定着される。典
型的な例では、加熱ロールは中央部が加熱される。大部
分の中央加熱型ロールは、単一の内部加熱ランプを使用
しているが、一部の定着器は、２個の内部加熱ランプを
有している。取り扱われる複写シートの寸法が大幅に変
化する場合に、２個の内部加熱ランプが一般に必要にな
る。この形式の定着器では、主加熱ランプは、一般に、
スタンバイ中に適当な温度にロール表面を維持するため
に使用され、他方の加熱ランプは、トナー粉末像をより
寸法の小さい複写シートに定着するための適当な温度に
加熱ロールを維持するために使用される。２個の加熱ラ
ンプを使用する目的は、複写シートの寸法が大幅に変化
する場合に生じる温度変化を最小にするためであるが、
過度の勾配が依然生じている。主加熱ランプは、最も大
きい複写シートの全長にわたって延びており、その上の
トナー粉末像を定着するだけの充分なエネルギーを提供
する。ところが、小さい複写シートが使用されるとき、
熱的隆起が小さいシートの長手方向外側に形成される。
その後、大きい複写シートが使用されるとき、ロールの
長手方向に沿って温度変化が生じ、それが複写品質を低
下させる。

本発明の一つの観点によると、複写運転中にシートに
像を定着するための装置が提供されている。装置は、複
写運転中にそこに定着された像を有するシートの数を計
数するための手段を含んでいる。複写運転中の連続的な
シート上の少なくとも像に熱を印加するための手段が設
けられている。計数手段により数えられたシートの数に
応答して、熱印加手段を制御する手段がある。

まず第１図を参照すると、本発明の制御機構が使用さ
れていないときの定着ローラの表面での温度変化を表し
たグラフが示されている。主加熱ランプは、27.9cm（11
インチ）×41.9cm（16.5インチ）の複写シート上の像を
定着するだけの充分なエネルギーを提供しなければなら
ないので、このランプのフィラメントは、定着器を通過
するシートの全長にわたって延びていなければならな
い。シートを長辺供給で取り扱うことのできる印刷機の
場合、この距離は約41.9cm（約16.5インチ）である。主
加熱ランプは、35.6cm（14インチ）シートのためにも使
用される。第１図に示された定着ローラの表面に対する
温度プロフィールは、35.6cm（14インチ）シートが使用
されるときに表れる。図示のように、シートの35.6cm
（14インチ）の長さを越える範囲で約13.9℃（約25゜
F）温度上昇がある。この温度上昇は、35.6cm（14イン
チ）の縁に高い熱応力を発生させ、これがトナー粒子の
ホットオフセットを引き起こす場合がある。仮に、35.6
cm（14インチ）シートが使用された後に41.9cm（16.5イ
ンチ）シートが使用されると、この熱的隆起は、41.9cm
（16.5インチ）シートでの不均一な定着を生じさせるこ
とがある。したがって、第１図に示すような形式の温度
上昇のない定着ロールの表面に対する概ね一定の温度プ
ロフィールにすることが非常に望ましいことは明らかで
ある。

電子写真印刷の技術は周知であるので、第２図の印刷
機に採用される種々の処理ステーションは以下に概略的
に示され、それらの作用はそれに関連して簡単に説明さ
れる。

第２図において、電子写真印刷機は、導電性基材14上
に付着させた光導電性表面12を有するベルト10を採用し
ている。好ましくは、光導電性表面12は、セレン合金か
ら作られる。導電性基材14は、好ましくは、電気的に接
地されたアルミニウム合金から作られる。ベルト10は、
矢印16の方向に運動して光導電性表面12の複数の連続す
る部分を進み、運動進路の回りに配置された種々の処理
ステーションを順々に通過する。ベルト10は、剥離ロー
ラ18とテンションローラ20と駆動ローラ22とに架け渡さ
れている。駆動ローラ22は、ベルト10と係合して回転自
在に取り付けられている。モータ24は、矢印16の方向に
ベルト10を送るようにローラ22を回転させる。ローラ22
は、駆動ベルトなどの適当な手段によりモータ24に連結
されている。ベルト10は、所望のばね力でテンションロ
ーラ20をベルト10に弾性的に付勢する１対のばね（図示
せず）により引っ張り状態に維持されている。剥離ロー
ラ18とテンションローラ20は、回転自在に取り付けられ
ている。

最初に、ベルト10の部分は帯電ステーションＡを通過
する。帯電ステーションＡでは、参照符号26で全体が示
されるコロナ発生装置が、光導電性表面12を比較的高く
て概ね均一な電位に帯電させる。高圧電源28がコロナ発
生装置26に接続されている。電源28を作動させることに
より、コロナ発生装置26がベルト10の光導電性表面12を
帯電させる。ベルト10の光導電性表面12が帯電された
後、その帯電部分は露光ステーションＢを通って送られ
る。

露光ステーションＢでは、原稿文書30が透明プラテン
32上に下向きに置かれる。ランプ34は、光線を原稿文書
30に対して照射する。原稿文書30から反射された光線
は、レンズ36を通して伝えられてその光像を形成する。
レンズ36は、この光像の焦点を光導電性表面12の帯電部
分上に合わせて、その上の電荷を選択的に消失させる。
これが、原稿文書30に含まれる情報領域に対応する光導
電性表面12上に静電潜像を記録する。

静電潜像が光導電性表面12に記録された後、ベルト10
は潜像を現像ステーションＣへ送る。現像ステーション
Ｃでは、参照符号38で示される磁気ブラシ現像システム
が現像剤材料を送って潜像と接触させる。好ましくは、
磁気ブラシ現像システム38は、２個の磁気ブラシ現像剤
ローラ40、42を含んでいる。ローラ40、42が現像剤材料
を送って潜像と接触させる。これらの現像剤ローラは、
そこから外方へ延びるトナー粒子及びキャリア粒体のブ
ラシを形成する。潜像は、キャリア粒体からトナー粒子
を引き付けてその上にトナー粉末像を形成する。連続的
な静電潜像が現像されるにつれて、現像剤材料からトナ
ー粒子が消耗される。参照符号44で全体を示すトナー粒
子供給器が、現像剤ユニット38の現像剤ハウジング46内
へトナー粒子を供給する。

更に第１図において、静電潜像が現像された後、ベル
ト10は、トナー粉末像を転写ステーションＤへ送る。複
写シート48は、シート供給装置50により転写ステーショ
ンＤへ送られる。好ましくは、シート供給装置50は、ス
タック54の最も上側のシートと接触する供給ロール52を
含んでいる。供給ロール52は、スタック54から最も上側
のシートをシュート56へ送るように回転する。シュート
56は、進行中の支持材料のシートをある時間的順序でベ
ルト10の光導電性表面12と接触するように方向付け、そ
れにより、その上に形成されたトナー粉末像が転写ステ
ーションＤで進行中のシートと接触する。転写ステーシ
ョンＤは、シート62の裏側にイオンを放射するコロナ発
生装置58を含んでいる。これがトナー粉末像を光導電性
表面12からシート48へ引き付ける。転写の後、シート48
は、定着ステーションＥへシート48を送るコンベヤ（図
示せず）上で矢印60の方向に移動し続ける。

定着ステーションＥは、全体を参照符号62で示す定着
器組立体を含んでおり、この組立体は、転写された粉末
像をシート48に永久的に定着させる。定着器組立体60
は、加熱定着ローラ64とバックアップローラ66を含んで
いる。シート48は、定着ローラ64とバックアップローラ
66の間を、定着ローラ64にトナー粉末像が接触する状態
で通過する。このようにして、トナー粉末像はシート48
に永久的に定着される。定着の後、シート48はシュート
70を通して送られる。シート48がシュート70を通して送
られると、全体を参照符号68で示す複写シートセンサ
が、定着装置62における複写シートの有無を検知し、そ
の状態を制御論理部に指示する。一例として、複写シー
トセンサ68はスイッチ又は光センサでよい。制御論理部
は、定着装置62を通過するシートの数を数える。シュー
ト70は、シート48をキャッチトレイ72へ送り、それに続
いて操作員が印刷機から取り出せるようになる。定着装
置62の詳細と、それに併設される制御システムは、第３
図〜第５図を参照して後ほど更に詳細に説明される。

複写シートがベルト10の光導電性表面12から分離され
た後、光導電性表面12に付着している残留トナー粒子
は、清掃ステーションＦにおいてそこから除去される。
清掃ステーションＦは、光導電性表面12と接触して回転
自在に取り付けられた繊維質ブラシ74を含んでいる。粒
子は、光導電性表面12から、それと接触した状態でのブ
ラシ74の回転により清掃される。清掃に続いて、放電ラ
ンプ（図示せず）が光導電性表面12に光を照射し、次に
連続する像形成サイクルのために、その帯電に先立っ
て、その上に留まっている一切の残留静電電荷を消失さ
せる。

次に第３図を参照すると、定着装置62がより詳細に説
明されている。そこに示されているように、定着器62
は、加熱定着ローラ64とバックアップローラ66を含んで
いる。定着ローラ64は、薄いカバー部をその上に有する
中空のチューブ76で構成されている。加熱要素78、80が
チューブ76の内部に配置されている。シリコンオイルの
薄い層が定着中に定着ローラ上へ調量供給される。チュ
ーブ76は、所望の伝熱特性を有する金属材料から作られ
ている。一例として、高い伝熱性を有するアルミニウム
や銅及びその他の金属がチューブとして使用するのに適
している。チューブ76を覆う薄い層は、好ましくは、シ
リコンゴムから作られる。バックアップローラ66は回動
自在に取り付けてあり、定着ローラ64に対して押し付け
られている。バックアップローラ66は金属チューブ82上
にシリコンゴムの比較的薄い層を有している。定着が行
われているとき、ローラ66は回動してローラ64を押す。
バックアップローラ66と定着ローラ64は、そこを複写シ
ートが通過するように、定着動作中に回転するようにな
っている。加熱要素78は、フィラメント84をその内部に
配置した定着ランプ82を備えている。図示のように、定
着ランプ82は、定着ローラ64の概ね縦軸に沿って延びて
いる。同様に、ランプフィラメント84は、それを内部に
配置した定着ランプ82の縦軸に沿って延びている。フィ
ラメント84は、定着ローラ64の一端部86からその他端部
88まで延びている。加熱要素80は、その内部にフィラメ
ント92を配置した定着ランプ90を備えている。図示のよ
うに、定着ランプ90は、定着ローラ64の概ね縦軸に沿っ
て延びている。同様に、ランプフィラメント92は、それ
を内部に配置した定着ランプ90の縦軸に沿って延びてい
る。フィラメント92は、定着ローラ64の一端部88から、
端部86と基準軸94の間の所定の位置まで延びている。定
着ランプ82は、定着ランプ90よりも大きいエネルギー出
力を発生させるように設計されている。定着装置62を通
過する全ての複写シートは、その一方の縁が定着ローラ
64の基準マーク96と概ね並ぶように位置合わせ又は整列
される。すなわち、フィラメント84は、位置合わせマー
ク96から約41.9cm（約16.5インチ）の距離を延びてお
り、フィラメント92は、位置合わせマーク96から約35.6
cm（約14インチ）の距離を延びている。好ましくは、位
置合わせマーク96は、定着ローラ64の端部88から約7.6m
m（約0.3インチ）の位置にある。一例としては、加熱要
素78及び80は、その内部にランプフィラメントを配置し
たハロゲンランプであってもよい。

次に第４図において、複写シートセンサ68は、複写シ
ートの存在を示す電圧出力信号を発生させる。複写シー
トセンサ68は、光センサ又はスイッチなどの一般的なシ
ート通過センサでよく、定着装置62を通過したシートの
数を記録するために使用される。センサ68からの電圧信
号は制御論理部98へ伝えられる。制御論理部98は、好ま
しくは、全ての機械機能を制御するプログラム可能なマ
イクロプロセッサである。特に、制御論理部98は、複写
シートの計測数及び定着装置を通過したシートの数の記
憶と比較を行う。ランプ82及び90を付勢するかどうかの
決定は、制御論理部98によりなされる。制御論理部98か
らの出力は、高圧電源100及び高圧電源102からの電力出
力を調整する。高圧電源100は定着ランプ82に接続さ
れ、それに対する入力に応じて、そこからの熱出力を調
整する。高圧電源102は定着ランプ90に接続され、それ
に対する入力に応じて、そこからの熱出力を調整する。
複写シートの長さが35.6cm（14インチ）未満の場合、ラ
ンプ90が付勢され、ランプ82は消勢される。また、複写
シートの長さが35.6cm（14インチ）を越える場合、制御
機構が適当な定着ランプの付勢を決定する。使用されて
いる複写シートの長さが35.6cm（14インチ）を越える場
合、制御論理部で数えられた定着装置62を通過する最初
の100枚の複写シートについては、定着ランプ82が付勢
され、定着ランプ90は消勢される。その後、次の50枚の
複写については、定着ランプ90が付勢され、定着ランプ
82が消勢される。このサイクルは、定着装置62を通過す
る各150枚の複写シート毎に繰り返される。

第５図は制御機構の作動を記載したフロー線図をより
明瞭に示している。そこに示されているように、複写作
業が開始される。複写シート54のスタックを支持するト
レイ（第２図）に併設された光センサ又はスイッチなど
のセンサが複写シートの寸法を測定し、それを示す信号
を制御論理部98へ伝える。制御論理部98は、シートのス
タックを支持するトレイ（第２図）に併設されたセンサ
からの信号を、35.6cm（14インチ）の複写シート長さに
対応する所定の一定値と比較する。複写シート長さが3
5.6cm（14インチ）未満であると、定着ランプ90が付勢
され、定着ランプ82が消勢される。また、複写シートの
スタック54の長さが35.6cm（14インチ）を越えている
と、定着ランプ90が消勢され、定着ランプ82が付勢され
る。制御論理部98は、定着装置62を通過する複写シート
の数を数える。計測数が100枚の複写シートに等しくな
ると、定着ランプ82が消勢され、定着ランプ90が付勢さ
れる。制御論理部が別の50枚の複写シートを数えると、
上述のサイクルが繰り返される。

次に第６図において、本発明の制御機構が使用された
ときの定着ローラのその長さに沿う温度の変化が示され
ている。図示のように、熱的隆起は全く発生しておら
ず、温度プロフィールは、その端部から中間点まで、約
5.6℃（約10゜F）だけ増加する概ね一定の状態に留まっ
ている。

乾式トナー粉末像の定着が記載されてきたが、本発明
の制御機構は液体像の定着にも適用できるということを
当業者は認識するであろう。従って、複写シートに定着
される像は、液体像及び乾燥粉末像のいずれでもよい。

要約すると、定着ローラの内部に配置された異なる長
さの複数の定着ランプの作動状態を、定着された複写シ
ートの数及び複写シートの寸法の関数として制御するこ
とにより、定着ローラの長手方向の温度プロフィールは
概ね一定に維持され、この方法により、種々の寸法の複
写シートについて最良の状態で定着が行われることは明
らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御機構が使用されていないときの定
着ローラ表面の温度変化を示すグラフ、第２図は本発明
の特徴を有する定着装置を組み込んだ実施例の電子写真
印刷機の概略正面図、第３図は第２図の印刷機に使用さ
れる定着装置を部分的に断面で示す側部正面図、第４図
は第３図の定着装置のエネルギー出力を調整する制御シ
ステムを示すブロック線図、第５図は第４図の制御論理
部で使用される制御機構を示すフロー線図、第６図は第
５図の制御機構が採用されたときの定着ロールの長手方
向に沿う定着ロール表面温度変化を示すグラフである。 62:定着器組立体、64:加熱定着ローラ 66:バックアップローラ 68:複写シートセンサ 78,80:加熱要素、82,90:定着ランプ 84,92:フィラメント、86,88:端部 98:制御論理部、100,102:高圧電源

フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−92979（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−95484（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−263179（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−247277（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−10653（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】異なった長さの複写シートを複写中、複写
シート上の像を定着するための定着装置であって、複写中の連続した複数枚のシート上の像と接触するよう
に採用され、その内部に露出した第１の加熱素子と第２
の加熱素子を有し、この第１の加熱素子と第２の加熱素
子はシートを横切る方向に配置され、且つ、第１の加熱
素子は第２の加熱素子よりも大きい加熱間隔を有する定
着部材と、複写中、それぞれのシートの前記それぞれの加熱素子の
配置方向の長さを検出するシート長さ検出手段と、複写中、定着した像を有する複写シートの枚数を計数す
るための枚数計数手段と、前記シート長さ検出手段により検出されたそれぞれのシ
ートの長さと、前記枚数計数手段により計数されたシー
ト枚数とに応じて前記定着部材を制御するための定着部
材制御手段とを有し、この定着部材制御手段は、前記シート長さ検出手段が、シートの長さが予め選定さ
れた長さより長い値を検出したのに応じて、前記第２の
加熱素子を消勢した状態で、前記第１の加熱素子を付勢
し、前記枚数計数手段が、複写中の定着した像を有する複写
シートの枚数が、第１の予め選定された枚数よりも多い
枚数であることを示すのに応じて、前記第１の加熱素子
を消勢し、前記第２の加熱素子を付勢し、また、複写中の定着した像を有する複写シートの枚数が、前記
第１の予め選定されたシート枚数よりも多い第２の予め
選定されたシート枚数よりも多い枚数を示すのに応じ
て、前記第２の加熱素子を消勢すると共に、前記第１の
加熱素子を付勢するものであり、さらに、前記シート長さ検出手段が、シートの長さが予め選定さ
れた長さより短いことを検出したのに応じて、前記第１
の加熱素子を消勢した状態で、前記第２の加熱素子を付
勢するものであることを特徴とする定着装置。