JPH02146074A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
度の勾配が依然中じている。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
長平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）　　Ｘ４１．９　ｃ＋ｎ（１６，５イ
ンチ）　の復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４１．９　ｃ＋ｎ（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、３５．６Ｃ
ｍ　（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
、３５．６ｃｍ　（１４インチ）シートが使用された後
に４１．９ｃ＋＋＋　（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
Ｎｏ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Ｉ
Ｏは、剥離ローラ１８とテンションローラ２０と駆動ロ
ーラ２２とに架は渡されている。駆動ローラ２２は、ベ
ルＮＯ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Ｎｏ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八を通過
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
高くて梃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１ｆｆ２８を作
動させることにより、コロナ発生装置２６がベルＮＯの
光導電性表面１２を帯電させる。ベルＮＯ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。

露光ステーンヨン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）１
（ｌ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、磁気ブラシ現像ンステム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図にふいて、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ヨン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５
４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）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ヘシート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がンユート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。

−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
て後はど更に詳細に説明される。

複写シートがベルＮＯの光導ｌ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、薄いカバ一部をその上に
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。ン
リコンオイルの薄い層が定着中に定ｄ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。−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２６２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３５．６ｃｔｎ　（約１
４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
．６ｍｍ　（約０．３　　インチ）の位置にある。

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９
８は、好ましくは、全てのｒＡ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、複写ノートの計測数及び定着装置を通過した
シートの数の記ｔ＠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
人力に応じて、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
対する人力に応じて、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／りを支持するト
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３５．６ｃｍ　（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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複写運転中にシートに像を定着するための装置であ
   って、 複写運転中に定着された像を有するシートの数を計数す
   るための手段と、 複写運転中に連続するシート上の少なくとも像に熱を印
   加するための手段と、 前記計数手段により数えられたシートの数に応答して、
   前記熱印加手段を制御するための手段とを備えた装置。 ２、前記熱印加手段が、 複写運転中の連続するシート上の少なくとも像と接触す
   るようにされた定着部材と、 前記計数手段と接続され、前記定着部材を加熱するため
   の手段とを含む請求項１に記載の装置。 ３、前記加熱手段が、 前記定着部材の内部に配置された第１の加熱要素と、 前記定着要素の内部に配置された第２の加熱要素とを含
   み、前記第１の加熱要素及び前記第２の加熱要素が、前
   記第１の加熱要素が前記第２の加熱要素よりも長い距離
   を延びる状態で、前記定着部材に接触するシートを横切
   る方向に延びるように配列されている請求項２に記載の
   装置。 ４、前記第１の加熱要素が、前記第２の加熱要素よりも
   大きい熱を発生する請求項３に記載の装置。 ５、複写運転中の各シートの寸法を検知するための手段
   を更に含む請求項４に記載の装置。 ６、前記制御手段が、前記検知手段により検出されたシ
   ートの寸法に応答して、前記熱印加手段を調整する請求
   項５に記載の装置。 ７、前記制御手段が、前記検知手段が所定寸法よりも小
   さい寸法のシートを検出したことに応答して前記第１の
   加熱要素を消勢する請求項６に記載の装置。 ８、前記制御手段が、前記検知手段が所定寸法よりも大
   きい寸法のシートを検出したことに応答して、前記第１
   の加熱要素を付勢する請求項７に記載の装置。 ９、複写運転中にそこに定着された像を有するシート枚
   数が第１の所定のシート枚数よりも大きいことを前記計
   数手段が示すことに応答して、前記制御手段が前記第１
   の加熱要素を消勢するとともに、前記第２の加熱要素を
   付勢する請求項８に記載の装置。 １０、複写運転中に定着された像を有するシート枚数が
   、第１の所定のシート枚数よりも大きな第２の所定のシ
   ート枚数よりも大きいことを前記計数手段が示すことに
   応答して、前記制御手段が前記第２の加熱要素を消勢す
   るともに前記第１の加熱要素を付勢する請求項９に記載
   の装置。 １１、前記定着部材が定着ロールである請求項１０に記
   載の装置。 １２、前記第１の加熱要素が、前記定着ロールの縦方向
   軸と概ね平行な方向において前記定着ロールの一端部か
   らその他端部まで延びる第１の加熱ランプを前記定着ロ
   ールの内部に位置させた状態で含み、 前記第２の加熱要素が、前記定着ロールの縦方向軸と概
   ね平行な方向において前記定着ロールの一端部からその
   他端部まで延びる第２の加熱ランプを前記定着ロールの
   内部に位置させ、且つ、前記第１の加熱ランプから間隔
   を隔てた状態で含んでいる請求項１１に記載の装置。 １３、前記定着ロールに当接して像付きシートがそこを
   通過する挟み部を形成するバックアップロールを含む請
   求項１２に記載の装置。 １４、前記第１の加熱ランプが、その内部に配置され、
   最も大きいシートの寸法に概ね等しい距離を延びる第１
   の加熱フィラメントを含んでいる請求項１３に記載の装
   置。 １５、前記第２の加熱ランプが、その内部に配置され、
   前記第１の加熱フィラメントが延びる距離よりも小さい
   距離を延びる第２の加熱フィラメントを含んでいる請求
   項１４に記載の装置。