JPH02242280A - 熱ローラ定着装置を備えた画像記録装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真式の画像記録装置に使用され、転写
材上のトナー像を溶融定着する熱ローラ定着装置を備え
た画像記録装置に関するものである。

〔発明の背景〕

第６図は熱ローラ定着装置を備えた複写機等の画像記録
装置の全体構成断面図で、例えば、特開昭５５−８１３
７８号公報によって知られている。

図においてｌは表面に・２０μｍ〜６０μｍのテフロン
をコーティングした肉厚４ｍｍ〜５ｍｍアルミニウム製
の中空ローラからなる熱ローラ、５２は赤外線ラング（
ハロゲンヒータ）等からなる加熱素子、５４は熱電対或
はサーミスタ等からなる測温ユニット、熱ローラ５１の
表面温度を検知する温度センサ、５３は熱ローラ１との
間に記録紙を挟持し、一定の圧着力を加えつつ通過せし
めるための加圧ローラであり、通常、シリコンゴム製、
またシリコンゴムを被覆したローラである。

トナー像を形成した記録紙は連続的に熱ローラ５１と加
圧ローラ５３との間に挿入され熱を受けつつ挟持、一定
の圧着力が加えられる。その結果トナーが記録紙面に融
着し定着が行われる。こうしてトナーは定着されるが、
熱ローラ５１の表面温度を常に一定に保つために、上記
熱ローラ５１の表面温度を検知して信号に変換し制御し
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記熱ローラによる定着装置を備えた画像記録装置（複
写機）では、一般に連続して複写速度を上げようとする
と、複写速度に比例して、記録紙が熱ローラから奪う熱
量が増大するため熱ローラ５１の表面温度が低下する。

また熱ローラ５１の表面温度の低下は室内の温度、電源
電圧の変化、記録紙の種類（厚さ、紙質等）によっても
生ずる。このように熱ローラ５１の表面温度がある一定
値より下がると、良質の定着画像が得られず、場合によ
っては定着むらを生じたり、未定着の記録紙が送出され
る等の問題点があった。

またこのため、定着に充分な温度が保たれるためには、
容量の大きい熱源装置を用意して温度制御が行われたり
している。それでも安定した熱ローラ定着は得にくく、
装置も電源も大形となる等の問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、これらの欠点を除去し、常に安定した
熱ローラによるトナー像の定着が行われるだめの装置を
提供することにある。

上記目的を達成する本発明は、加熱手段を内蔵して回転
する熱ローラと、これに押圧する加圧ローラとの間に転
写材を挟持・搬送し、該転写材に付着したトナー像の定
着を行う熱ローラ定着装置を備えた画像記録装置におい
て、前記熱ローラの温度を直接または間接に検知する検
出装置と、定着上限を設定する第１の設定温度と定着下
限を設定する第２の設定温度の二つの設定基準値を有し
、検出された熱ローラ温度が前記第２の設定基準値に達
した時には、前記熱ローラと加圧ローラ間の圧着力を、
第１の設定基準値でのローラ圧着力より低い第２の圧着
力に切り換えて熱定着を実行するように構成したことを
特徴とする熱ローラ定着装置を備えた画像記録装置であ
る。

また、本発明は、加熱手段を内蔵して回転する熱ローラ
と、これに押圧する加圧ローラとの間に転写材を挟持・
搬送し、該転写材に付着したトナー像の定着を行う熱ロ
ーラ定着装置を備えた画像記録装置において、前記熱ロ
ーラの温度を直接または間接に検知する検出装置と、定
着上限を設定する第１の設定温度と定着下限を設定する
第２の設定温度と複写機能を停止する第２の設定温度よ
り低い第３の設定温度の三つの設定基準値を有し、検出
された熱ローラ温度が前記第２の設定基準値に達した時
には、前記熱ローラおよび加圧ローラの圧着力を、第１
の設定基準値でのローラ圧着力より低い第２の圧着力に
切り換えて定着を実行するようにし、第３の設定基準値
に達した時には複写機能を停止するようにしてなる熱ロ
ーラ定着装置を備えた画像記録装置である。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の熱ローラ定着装置の実施例
を説明する。

第６図は本発明の熟ローラ定着装置を装備しｊ；画像記
録装置（複写機）の構成図である。まず、複写機におけ
る定着装置に至るまでの工程の概略を説明する。像担持
体ｌＯは帯電器１１により帯電され、像担持体１０表面
の光導電面は、−様に電荷を保持して回転し、露光部２
０に至る。該露光部２０では、光源により照射されて原
稿の反射光がミラーレンズ等の光学系により走査され、
像担持体ｌＯの光導電面に入射され、原稿画像の静電潜
像を作る。

この静電潜像は現像部３０において現像され、潜像のト
ナー像が形成される。該トナー像は転写部４０において
、同期して給送されてきた転写紙上にトナー像を転写す
る。トナー像を転写した転写紙は分離電極４１により像
担持体ｌＯから分離され、搬送ベルト４２によって搬送
されて、更に本発明に係る熱ローラ定着装置５０により
熱定着されて機外に排出される。

一方、分離電極４１で転写紙を分離した像担持体ＩＯは
未転写の残留トナーを担持したままクリーニング装置４
３にいたり、ここで該像担持体ｌＯの残留トナーが除去
され、新たなコピーサイクルが準備される。

第１図は本発明に係る熱ローラ定着装置５０の断面図で
ある。図において５１は熱ローラで、該熱ローラ５１の
内部には加熱素子（ハロゲンヒータ）５２が配設されて
いる。上記熱ローラ５１の下側には対向ローラとして、
熱ローラ５１に圧着して、加圧ローラ５３が設けられて
いる。前記一対のローラ間をトナー像を有した転写紙が
、搬送ベルト４２側から送り込まれ、トナー像を熱ロー
ラ５１側に向けて通過することにより、前記転写紙上の
トナー像の定着が行われる。

熱ローラ５１は、パイプ状の金属性芯金の外側に、厚さ
３０μｍ程度のテトラフルオロエチレン・パーフルオロ
アルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）チューブを
被覆させ外径寸法が約６０ｍｍのｏ　−ラである。

上記熱ローラ５１に内蔵されたハロゲンヒータ５２は、
熱ローラ５１のほぼ中央に位置する１５００ｗと６００
ｗのヒータである。そしてその発熱量は、熱ローラ５１
の周面に近接して配置され２Ｉｌ！Ｉ温ユニツト５４の
温度検出により、熱ローラ５１の周面温度が複写時には
２００℃前後に保たれるようコントロールされている。

上記熱ローラ５１の周面上方には、オイル塗布ローラ５
５が、その自重およびばねによって前記熱ローラ５１に
圧接して従動回転しながら該熱ローラ５１の周面にオイ
ルを塗布する。５６はオイル塗布ローラ５５にオイルを
常時供給するオイル供給手段であり、箱状枠体５６Ａに
内蔵されているオイル含浸パッド５６Ｂがオイル塗布ロ
ーラ５５の周面に摺接してオイルを供給する。５７は、
発泡したシリコンゴム製のクリーニングローラであり、
熱ローラ５１の局面に付着したトナー等を吸着除去する
。

加圧ローラ５３は前記熱ローラ５１に対し、直下から圧
接して反時計方向に回転するようになっている。該加圧
ローラ５３の周面に近接して補助加熱手段５８が配設さ
れている。該補助加熱手段５８は、発熱素子を用いたヒ
ータを内蔵していて、加圧ローラ５３の表面温度をコン
トロールしている。

上記熱ローラ５１と加圧ローラ５３の圧着部に向かって
、その上面にトナー像を転写した転写紙を、矢示Ａ方向
からガイド板５０１．５０２の案内によって搬入する。

該転写紙は上記両ローラ５１，５３の圧着部で挟持され
、圧着力を加えられ矢示Ｂ方向に搬送される。この際、
転写紙上のトナーは、前記熱ローラ５１に内蔵されたヒ
ータ５２の発熱量によって熔融され、両ローラ５１，５
３により圧着されて転写紙上に定着される。トナー像が
定着された転写紙は、前記両ローラ５１．５３の圧着部
から搬出され、分離爪５０３．５０４によって両ローラ
周面から剥離され、ガイド部材５０５．５０６の案内を
経て、矢示Ｂ方向から熱ローラ定着装置５０の外方へ排
出する。

第４図は第１．第２温度設定値（設定温度）を設けた場
合の熱ローラ表面の温度変化を示した図である。

第４図は横軸に時間、縦軸に温度変化をとって、熱ロー
ラの表面温度変化と圧着力の関係を示したものである。

前述したように、連続して熱ローラ５１と加圧ローラ５
３との間に記録紙が挿入され圧着力が加えられて定着が
行われると、記録紙が熱を奪うため、熱ローラ表面の温
度は低下する。この熱ローラ表面の温度は通常１６０°
Ｃ〜２００℃程度が、またローラ圧着力は２ｋｇ／ｃｍ
〜２．８ｋｇ／ｃｍ程度が使用されている。そこで、こ
の定着可能な温度範囲内で高温部に第１設定温度ＴＨを
、また低温部に第２設定温度ＴＬを設定する。そしてこ
の２つの設定値（温度）に対応して、両ローラ５１．５
３の圧着力を変えるため、この圧着力を高圧Ｐ１から低
圧Ｐ２へ切り換え可能とする。

この圧着力を変える機構は第２図、第３図に示すように
、熱ローラ５１と加圧ローラ５３の近くにレバーｌＯ１
が設置されていて、このレバー１０１には回転可能な伝
達ローラ１０２設置されている。そしてレバー１０１は
１０３を支点として回転し、上下方向に移動可能となっ
ている。またレバー１０１の他端にはばね１０４によっ
て後に説明するアーム１１０と連結されている。一方カ
ム１０５は回転軸１０６を支点として偏芯で回転可能と
なっている。そして伝達ローラ１０２と互いに周辺で接
触し、カム１０５の回転によってレバーｌＯ１を上下方
向に移動せしめるよう構成されている。

アーム１１Ｏには加圧ローラ５３が１１１を回転軸とし
て取り付けられてをり、アーム１１０の先端は支点１１
２を軸として回転し、上下方向に移動可能な状態で本体
に取り付けられている。またアーム１１０の他端にばば
ね１０４が円弧状の長穴１１３でレバー１０１と結合し
ている。

カム＋０５が回転すると、伝達ローラ１０２を通じてレ
バー１０１を押上る。従って第３図のようにばね１０４
が伸びつつアーム１１０を上方に引き上る。これによっ
て、加圧ローラ５３は熱ローラ５１の周面に強く押し付
けられて圧着力を高圧とする。このようにカム１０５の
回転位置によって圧着力を変化させることが可能である
。そしてこのカム１０５を回転駆動するモータはＣＰＵ
によって制御される。

画像記録装置の駆動系は総てＣＰＵによって制御されて
いるが、像担持体ｌＯを駆動するモータＭｌと図示して
いないがカムを駆動するモータＭ２とは独立で、タイミ
ングを合わせて全てＣＰＵで制御される。

今、第４図のように点Ｓで設定温度ＴＨ，圧着Ｐｉで定
着が開始されたとすると、連続して記録紙が定着される
に従い、熱ローラ表面の温度は次第に低下し、やがて第
２設定温度ＴＬに達する。

そうすると、点Ｃで圧着力Ｐ２の低圧に切り換える。こ
うすることによって熱ローラ５１と加圧ローラ５３の間
を記録紙が通過する際の圧着力が減少するため、記録紙
に奪われる熱量は減少する。即ち、両ローラ周面の接触
面積が少なくるｔ；め、記録紙と熱ローラとの接触面積
、接触時間も減少する。

こうして、熱ローラ表面の温度低下は中断され、再び熱
ローラ表面の温度は上昇する状態となる。

従ってこの低圧の圧着力Ｐ２で最後（点Ｆ）まで定着す
ることが出来る。

圧着力ＰＩとＰ２とは勿論それぞれ一定圧着力であって
Ｐｌ≧Ｐ２の条件が必要である。

また実際には例えばＰｌ辷（０，５〜０．７）Ｘ　Ｐ　
ｌが実用的である。

第５図は第１．第２．第３の温度設定値を設けた場合の
熱源ローラ表面の温度変化を示した図である。

次に本発明を応用して、前記と同様定着可能な温度範囲
内で第１設定温度Ｔｌと第２設定温度Ｔ２とを設定し、
それぞれに対応した熱ローラ５１と加圧ローラ５３との
圧着力ＰｉＳＰ２とを設定すると共に更に、定着不可能
となる温度として第３設定温度Ｔ３を設定する。第５図
の点Ｓに示すように第１設定温度Ｔ１、両ローラの圧着
力がＰｉで定着が開始されたとすると、連続した記録紙
の定着によって熱ローラ表面の温度は低下する。そして
点Ｃに達して、そのままのＰｌの圧着力で定着を続ける
と、すぐに点りに達して、定着不能となる。しかし本発
明により、圧着力をＰ２に切り換えると、更に定着を続
けられる。この場合でもあまりにも記録紙の量が多いと
、図の点線に示すようにやかて点Ｆ１第３設定温度Ｔ３
に達して定着不能となる。即ち第３設定温度Ｔ３に達し
た場合には、直ちに定着を停止し、アラーム等の警告を
発すると共に、転写部４０や、熱ローラ定着装置５０に
挿入されている記録紙を装置外に排出するように画像記
録装置を制御する。

以上述べたように、画像記録装置は定着温度に応じて圧
着力をコントロールし、むらのない熱ローラ定着を行っ
て、きれいなコピーが得られる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明の熱ローラ定着装置は、熱ローラの
温度変化に応じて第１設定温度、第２設定温度を設け、
この各設定温度に応じてローラの圧着力を切り替えるこ
とによって常にむらのない、きれいなコピーが安定して
得られるようになった。

また更に第３の設定温度を設けることにより、コピー不
可能の場合には直ちにコピーを停止し、不確実な定着の
記録紙を搬出しないようにした熱ローラ定着装置を備え
た画像記録装置を提供できるようＩこなうた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱ローラ定着装置の一実施例を示
す断面図、第２図１第３図は圧着力を切り替えるｌ；め
の機構を示した図、第４図はＭｌ。 第２の温度設定値を設けた場合の熱源ローラ表面の温度
変化を示した図、第５図は第１．第２．第３の温度設定
値を設けた場合の熱源ローラ表面の温度変化を示した図
、第６図は従来の熱ローラ定着装置を備えた画像記録装
置の一例を示す全体構成図である。 ５０・・・熱ローラ定着装置 ５１・・・熱ローラ ５２・・・加熱素子（ハロゲンヒータ）５３・・・加圧
ローラ　　　５４・・・測温ユニットｌｏｔ・・・レバ
ー　　　　　１０２・・・伝達ローラ１０４・・・ばね
　　　　　　１０５・・・カム１１０・・・アーム　　
　　　１０３，１１２・・・支点１０６．１１１・・・
回転軸 ＴＨ，ＴＩ・・・第１設定温度 Ｔ　Ｌ、Ｔ　２・・・第２設定温度 Ｔ３・・・第３設定温度　Ｓ・・・コピー開始点Ｃ・・
・圧着力切換え点　Ｄ・・・コピー不可能点Ｆ・・・コ
ピー停止点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱手段を内蔵して回転する熱ローラと、これに
   押圧する加圧ローラとの間に転写材を挟持搬送し、該転
   写材に付着したトナー像の定着を行う熱ローラ定着装置
   を備えた画像記録装置において、前記熱ローラの温度を
   直接または間接に検知する検出装置と、定着上限を設定
   する第１の設定温度と定着下限を設定する第２の設定温
   度の二つの設定基準値を有し、検出された熱ローラ温度
   が前記第２の設定基準値に達した時には、前記熱ローラ
   と加圧ローラ間の圧着力を、第１の設定基準値でのロー
   ラ圧着力より低い第２の圧着力に切り換えて熱定着を実
   行するように構成したことを特徴とする熱ローラ定着装
   置を備えた画像記録装置。
2. （２）加熱手段を内蔵して回転する熱ローラと、これに
   押圧する加圧ローラとの間に転写材を挟持・搬送し、該
   転写材に付着したトナー像の定着を行う熱ローラ定着装
   置を備えた画像記録装置において、前記熱ローラの温度
   を直接または間接に検知する検出装置と、定着上限を設
   定する第１の設定温度と定着下限を設定する第２の設定
   温度と複写機能を停止する第２の設定温度より低い第３
   の設定温度の三つの設定基準値を有し、検出された熱ロ
   ーラ温度が前記第２の設定基準値に達した時には、前記
   熱ローラおよび加圧ローラの圧着力を、第１の設定基準
   値でのローラ圧着力より低い第２の圧着力に切り換えて
   定着を実行するようにし、第３の設定基準値に達した時
   には複写機能を停止するように構成したことを特徴とす
   る熱ローラ定着装置を備えた画像記録装置。