JPH04191877A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンピューター等より出力される情報を、印
字印刷する際用いられる、たとえば電そ写真方式による
印刷機において使用される定着装置、すなわち、紙また
はプラスチックシート等の連続記録媒体の上に、文字図
形などの形に付着された現像剤、例えばトナーを、加熱
溶融して、紙、プラスチックシートなどの連続記録媒体
上に熱定着させる、現像剤の定着装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、コンピューター等から出力される情報を。

印字印刷する手段として、活字式ラインプリンター、ド
ツトインパクトプリンター、感熱式プリンター等、種々
の印刷機器が用いられているが、最近では、高速性、静
寂性、高印字品質１等から電子写真方式の印刷機が好ま
れている。

一般に電子写真方式の印刷機では、まず感光ドラムに電
荷を帯電させ、ついて、これにコンピューター等から出
力されたデータを、レーザー光或いはＬＥＤ光などの光
を用いて、文字、図形などのパターンにしてドラム上に
照射する。この結果、ドラム上の電荷は、照射された文
字、図形の部分が抜取られる。この状態のドラムに、ド
ラム上の電荷と同極の電荷を持つ現像剤、例えばトナー
を振りかけると、ドラム上の電荷が抜き取られた部分に
のみトナーが付着する。

二のようにして、表面に現像剤を文字５図形などの形に
付着させたドラムに１紙、或いはプラスチックシートな
どの連続記録媒体を圧接して、文字、図形などの形の現
像剤を、紙、或いはプラスチックシートなどの連続記録
媒体に転写する。

さらに現像剤を転写された紙などの記録媒体を、定着装
置に送り、現像剤を加熱溶融して１紙などの記録媒体上
に現像剤を定着させる。

このような電子写真方式の印刷機では、前段の操作は、
電荷付与、光照射など電気的、光学的正確さを確保する
などの困難性はあるにしても、印刷機全体の処理速さに
対する影響は、さほどではない。また、仮に前段の処理
が如何にうまく仕組まれていても、後段の定着が遅かっ
たり、不具合であったりすると、印刷機全体としては不
都合なものとなる。

後段における困難さの原因は定着操作における熱の移転
にある。即ち現像剤を如何に早く昇温させ溶融させるか
、かつ、この間、比較的高温度に弱い紙、プラスチック
シートなどの記録媒体を、現像側加熱の影響から守るか
、そして如何に全体の定着処理スピードをあげることが
できるかが間層である。

二のため現像剤の加熱には、色々な方式が提案されてい
る。

例えば、シーズ線ヒーターを用いたもの、加熱ローラー
を用いたもの、キセノンランプによるフラッシュ加熱を
行うもの、等々である。

然し乍ら、これら従来の方式は、何れも、必ずしも十分
なものとはいえない。即ち、シーズ線ヒーターを用いた
ものは、温度制御がむずかしく。

現像剤を速やかに加熱しようとすると、紙、プラスチッ
クシートなど記録媒体の発火の危険性が付きまとう。

また、加熱ローラーを用いたものは、溶融した現像剤が
ローラーに付着し、これが紙などの記録媒体に転写され
て、紙などの記録媒体の汚れを生ずること、さらに、加
熱が、加熱ローラーとの接触時のみで行われるので、加
熱時間が少なく、高速定着には不向きである。

さらに、キセノンランプによるフラッシュ加熱は、装置
が大型となり、高価なものとなり、−船釣に好ましい大
きさ、特に、卓上サイズには適さ〔発明か解決しようと
する課題〕 本発明は、従来技術の持っている諸欠点を補い、温度制
御が簡単であり１紙、プラスチックシートなどの連続記
録媒体を、発火の危険性に曝すこと無く現像剤を加熱し
、記録媒体に汚れを生じさせず、全体を高速に処理進行
させ、小型で使いやすい、たとえば電子写真印刷用現像
剤定着等に用いる定着装置を提供しようとするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明定着装置においては、まず加熱方式として輻射加
熱方式を採用する６輻射方式は対流方式に比べて、加熱
温度制御が容易であり、加熱時間も少なくてすむ。また
直接加熱方式に比べて１紙などの連続記録媒体に接触し
ないので、記録媒体に汚れを生ずる恐れが無く、さらに
温度制御が容易である。

後で説明するように、輻射方式を採用することにより、
熱線の反射が利用できる二とが本発明の構成上極めて重
要である。

一般に、この種定着装置における操作の理想としては、
紙などの記録媒体上の現像剤を、なるべく短時間に、で
きれば瞬時に、溶融定着させ、かつ、この操作中、或い
はこの操作のために、紙などの連続記録媒体になんの影
響も与えない１例えば現像剤の溶融のための加熱或いは
発熱が、紙などの記録媒体の昇温を伴わないことである
。

本発明においては、加熱方式に輻射方式を採用するほか
に、輻射熱源と反射器の反射面と紙などの連続記録媒体
との関係位置を特定することで理想に迫るものである。

以下、図面を用いながら、詳細説明する。

第１図は一般的な電子写真印刷機の構成を示す概略図で
ある。

１は感光ドラムで矢印Ｒの方向に回転するように構成さ
れている。２〜６は感光ドラム１の表面に沿って配置さ
れており、ドラム表面に対し各種の作用を与える部材で
ある。まず２はクリーナーで、ドラム表面に付いている
現像剤の残渣などを、清掃するために設けられている。

３は前露光ランプて、後に行われる潜像形成を容易にす
るために設けられている。４はチャージャーで、感光ド
ラム表面に電荷を与えるために設けられている。

５は光学印字ヘッドで、レーザー光或いはＬＥＤによる
光を１画像パターンとして感光ドラム表面に照射し、ド
ラム表面に画像の潜像を形成するために設けられている
。６は現像部で、電荷を与えられた現像剤、たとえばト
ナーを、感光ドラム表面に、振りかけるために設けられ
ている。

感光ドラム１は、回転しながら、先ずクリーナー２で表
面を清掃された後、前露光ランプ３て照射され、続いて
チャージャー４で電荷を与えられる。次いで、光学印字
ヘッド５で潜像の形で、画像パターンを形成される。さ
らに回転を続け、現像部６で、ドラム表面と同じ極に帯
電させた現像剤例えばトナーを振りかけられ画像パター
ンが潜像から実像化する。

７は紙、プラスチックシートなどの連続犯＃媒体で、矢
印■の方向に移動している。８は熱定着部で、９は熱定
着部の下に設けられ、加熱を監視し制御するためのセン
サーである。

画像を、実像の形で表面に保持したドラム１は、回転し
てＡ点において、ドラム表面と同じ速さで移動している
連続記録媒体７と接触する。

ここで現像剤は、ドラム１表面から、連続記録媒体７に
逐次転写されてゆく。連続記録媒体７はそのまま熱定着
部に行き現像剤を定着される。現像剤を連続記録媒体に
移転した感光トドラムｌは、回転してクリーナー２によ
り表面を清掃され、再び電荷を与えられ、次の循環に入
る。

第２図、第５図、第６図は、本発明定着装置の要部をな
す加熱器の一例を示す概略図である。第３図は、第２図
における第１段加熱部の関係位置を説明するための略図
である。第４図は、連続記録媒体ならびに現像剤の温度
変化と加熱量と時間との関係を示す説明図である。

１０は定着用加熱器で、第−段加熱部と第２段加熱部で
構成されている。１１は第１段加熱部の反射器で１２は
第２段加熱部の反射器である。１３は第−段加熱部の加
熱用輻射熱源である。１４は第２段加熱部の加熱用輻射
熱源である。

第１段加熱部における輻射熱源１３としては、ハロゲン
ランプがより好ましい。第１段加熱部の反射器１１は反
射効率が良く、かつ、加工が容易であれば、如何なる材
質の素材でも、用いることができる。例えば、ステンレ
ス板、鏡板、金属鍍金板などである。

第２段加熱部の輻射熱源１４、反射器１２は第１段加熱
部の対応するそれぞれと同じ材料的制約をうける。

第１段加熱部の果たすべき作用の主たるものは、連続記
録媒体上に実像化されて転写されている現像剤を、十分
に加熱することである。

このため本発明においては、熱源に輻射熱源を採用した
。

さらに反射器１１は、反射面が放物線状を形成するよう
に１曲げられている。さらに反射器１１の反射面は、放
物線の軸が、連続記録媒体７に対し傾いており、連続記
録媒体７に近い側は、他の側より短くされている。

輻射熱源１３は、反射器１１の反射面の短い側の端にお
いて、記録媒体に直角に線をひいたとき。

輻射熱源の端が直角に引いた線になるべく近く、しかし
線を超えないように位置している。さらに好ましくは、
輻射熱源が、反射器の反射面を形成する放物線の焦点を
含むように位置している二とである。

輻射熱源１３から放射した熱のうち、反射面に当ったも
のは、はぼ放物線の長軸の方向に並行に反射する。従っ
て放物線の軸が傾いて設けられた反射面を持つ反射器の
下では、反射熱の多くは移動する連続記録媒体に直角に
は当らないことになる。もし、反射熱が均一に並行反射
するとすれば、連続記録媒体は第１段加熱部の中では、
進行するに従って、次第に密度を低く、反射熱を当てら
れることになる。

また、輻射熱源から放出した熱のうち５反射面に向かわ
なかったものは、均一に分散し、移動しつつある連続記
録媒体は、熱源の直下で密度が濃く、遠くへ行くに従っ
て、次第に密度を低く、輻射熱を受は取ることとなる。

かくして現像剤を転写された連続記録媒体は、移動して
熱定着部にいたると、まず、第１段加熱部において加熱
されることとなるが、第１段加熱部の中では、先に述べ
たように輻射熱源、反射器が位置付けされ、形を与えら
れているので、反射面の短い側を通過した途端、第１段
加熱部内で最大の熱照射を浴びる。熱照射は、次第に少
なくなるが、第１段加熱部にある限り続けられる。

このような熱照射を受けた連続記録媒体上では、加熱に
よる影響がでる。先ず記録媒体は一般に白いか、もしく
は薄い着色をされている。そして現像剤は一般に黒いか
、もしくは濃い着色を与えられている。このため輻射に
よって加熱された場合、当然反射に差がでて、現像剤は
記録媒体より多く熱を吸収し加熱が進む。たとえばトナ
ーの熱吸収率は９５％を超えており白い紙は３０％程度
である。紙は７０％を反射してしまうことと成る。

このことは、加熱時間が長いと記録媒体も次第に温度が
高くなるので、短時間に加熱を終わることの必要性を示
している。しかし、如何に現像剤が熱吸収がよくても、
たとえば、トナーは一般に８〜１２μｍ程度の直径を持
ち、７０−１５６℃の融点を持つ樹脂か使用されている
のて、これを短時間に、融点近くまで加熱するのは易し
くない。

十分な熱量を与える場合、熱源を大きくすることが一般
的であるが、電子写真印刷等の場合、仮に運転中機械の
運行が止まった場合連続記録媒体はたちどころに高温に
曝され、時に発火温度に達してしまう。従って、おのず
から、安全のため熱源の大容量化も制限され、ハロゲン
ランプによる輻射加熱において実用的には、１〜２ＫＷ
程度である。このランプを、連続して移行する記＃媒体
との間を、３〜５ａｎ程度に接近させて使用するのが限
界である。

本発明では先に述べたような形の反射面、これの傾斜配
置を持つ反射器ならびに、熱源の位置、をとっているの
で、反射器の入すロ近くにおいて。

最大の熱照射が行われる。従って、現像剤には十分な熱
量が与えられ、かつ、与えられた後記＃媒体が過熱状味
になるまでに十分な時間がある。二の結果記録媒体の温
度上昇より早く、有為差を持って高く、現像材の温度を
あげることができるものである。

第４図には本発明にかかる第１段加熱部の加熱と各部の
温度との関係が示されている。

縦線Ｔは熱量及び温度を示している。ｔｌで示した横線
は紙の発火温度を示している。ｔ２で示した横線は、現
像剤トナーの樹脂が十分軟化する温度を示している。Ｓ
は０点を基点とする連続記録媒体である紙の移動量を示
している。０点は第１段加熱部の反射器の反射面の短い
側の縁に対応する位置を示している６Ｈで示す曲線は紙
が０点からの移動にともなって受ける輻射熱の量の変化
をしめしている。Ｇで示す曲線は現像剤トナーの温度上
昇状況を示している。Ｐで示す曲線は連続記録媒体であ
る紙の温度上昇状況を示している。

第４図において、０点を通過すると、突然大量の輻射熱
が記録媒体上に加えられ、次第に加えられる量が減って
ゆくことが、曲ＭＨによって示されている。この加熱に
よって、記Ｂ媒体は徐′Ｊに温度をあげてゆくが、上昇
は緩やかであり、発火危険温度には相当の余裕があるこ
とを示している。

連続記録媒体上の現像剤トナーは、記録媒体より熱吸収
性がよいので加熱により記録媒体より著しく早く温度が
上昇し、素速くトナーに含まれている樹脂が十分軟化す
る温度を超えていることが、曲線Ｇで示されている。

記録媒体と現像剤とは、第４図の右端の温度の状態で第
２段加熱部に送られる。

第２段加熱部では、第１段加熱部の輻射熱源である１例
えばハロケンランプが、同じく輻射熱源１４として備え
られており、これを囲むように反射器１２が備えられて
いる。

ここでは成るべく高い大量の熱か、−挙に加えられる。

この結果、既に軟化するのに十分な温度に達している現
像剤は、−挙に溶融し現像剤は連続記録媒体に溶融定着
する。この間証録媒体は、発火危険温度に対し十分な余
裕を持って、この第２段加熱部を通過する二とができる
。

第５図に示すものは第１段力ａ熱部か変形しである。こ
の例では、第１段加熱部の反射器はほぼ矩形の反射面を
備えており、その長辺の一つが取り除かれている。さら
に、輻射熱源は、記録媒体の入り口側において、この−
辺を欠除した矩形の成るべく端に位置されているに の場合も、第２図に示したものとほぼ同じ状況の加熱が
、連続記録媒体及び現像剤に与えられ、十分第２図の場
合と同じような温度条件で、記録媒体及び現像剤は、第
１段加熱部を通過する。

第６図に示すものは第５図とは別の変形が第１段加熱部
に与えられている。

ここでは、第１段加熱部の反射器は、半円形。

或いは半円以下の状態の反射面を備えており、記録媒体
の入り口側において、なるべく端に近く輻射熱源が位置
している。

この場合も、第５図の場合と同様な加熱、及び温度状況
が得られるものである。

〔発明の効果〕

上述のごとく、本発明によれば、電子写真印刷等におけ
る一つの重要事項である、現像剤の定着が、極めて安全
に、速やかに、がっ、仕上がりが美しく行われ、しかも
、かがる処理が、簡単小型の設備で、できるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な電子写真印刷機の全体の構成を示す概
略図、第２図、第５図、第６図は本発明定着装置の要部
のそれぞれ異なった一例を示す概略図、第３図は第２図
に示した定着装置の第１段加熱部の関係位置を示す略図
、第４図は本発明の第１段加熱部における連続記録媒体
と現像剤の温度変化と加熱と時間との関係を示す説明図
である。 １・・感光ドラム　　　２・・クリーナー３・・前露光
ランプ　　４・・チャージャー５・・光学印字ヘッド　
６・・現像部 ７・・連続記録媒体　　８・・熱定着部９・・センサー １０・・定着用加熱器 １１・・第１段加熱部の反射器 １２・・第２段加熱部の反射器 １３・・第１段加熱部の輻射熱源 １４・・第２段加熱部の輻射熱源 ２０・・定着用加熱器 ２１・・第１段加熱部の反射器 ２２・・第２段加熱部の反射器 ２３・・第１段加熱部の輻射熱源 ２４・・第２段加熱部の輻射熱源 ３０・・定着用加熱器 ３１・・第１段加熱部の反射器 ３２・・第２段加熱器の反射器 ３３・・第１段加熱部の輻射熱源 ３４・・第２段加熱部の輻射熱源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、移動している連続記録媒体上の現像剤を、記録媒体
   に対向し、かつ、その移動方向に沿って設けた２段の加
   熱部で加熱して上記記録媒体に定着する装置において、
   第１段加熱部は、輻射加熱用熱源と、これを被う反射器
   とを備え、記録媒体の入口になるべく近い位置で、上記
   記録媒体に器内最大の輻射熱投与を行い、第２段加熱部
   は、輻射加熱用熱源を備えていることを特徴とする、定
   着装置。 ２、第１段加熱部の反射器は、放物線状の反射面を備え
   ていると共に記録媒体の移動方向に向かって斜めに配置
   され、上記反射面は、記録媒体の入り口側が出口側より
   も短く形成され、かつ、その入り口側において輻射加熱
   用熱源を内蔵していることを特徴とする、請求項１記載
   の定着装置。 ３、第１段加熱部の反射器は、縦断面が長辺の一つを欠
   除した矩形状の反射面を備え、かつ、記録媒体の入り口
   側において、輻射加熱用熱源を内蔵していることを特徴
   とする、請求項１記載の定着装置。 ４、第１段加熱部の反射器は、縦断面が半円形状の反射
   面を備え、かつ、記録媒体の入り口側において、輻射加
   熱用熱源を内蔵していることを特徴とする、請求項１記
   載の定着装置。