JPH07248698A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印字用紙にカールを生じさせない定着装置を
提供する。 【構成】 加熱ローラ１とバックアップローラ２とで印
字用紙３を挟持し搬送することにより、該印字用紙３上
の未定着画像を定着させる装置であって、前記の加熱ロ
ーラ１とバックアップローラ２間の圧力を可変させる定
着ニップ圧力可変手段４を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電潜像により形成さ
れたトナー画像を印字用紙に定着させる定着装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真により印字を行うと印字
用紙がカールする問題があった。カールは、主に定着器
において印字用紙に定着熱と定着ニップ圧力とが付与さ
れるために生じ、印字用紙が吸湿している場合に多発す
る。

【０００３】特に、両面印字の場合、表面印字において
カールが発生すると裏面印字時に印字用紙と感光ドラム
とが密着できず隙間が生じ、印字用紙の先端部および後
端部に画像が転写されない部分（先端ぬけおよび後端ぬ
けという）ができるという問題があった。両面印字を種
々の定着ニップ圧力で行ったときの定着ニップ圧力とカ
ール量との関係を図７のグラフに、カール量と後端ぬけ
量との関係を図８のグラフに示す。ここで、カール量と
は図６に示すように、印字用紙の曲がった端部の高さ
（ｍｍ）をいい、後端ぬけ量とは印字用紙の後端部にお
いてトナー画像が形成されなかった領域の幅（印字用紙
の前後方向の幅）（ｍｍ）をいう。それらのグラフか
ら、定着ニップ圧力を高くするとカール量が大きくなり
後端ぬけ量が増加することがわかる。カールに対処する
ために感光ドラムとのギャップを詰めた転写ガイドを配
置すると、転写ガイドがトナーで汚れ印字用紙も汚れて
しまうことがあった。また、図９（ａ），（ｂ）に示す
ように、表面印字においてカールした印字用紙１０４の
端部が裏面印字において加熱ローラ１０１またはバック
アップローラ１０２に衝突（位置Ａ，Ａ’において）し
印字用紙１０４が振動する結果、感光ドラム１０３から
印字用紙１０４に転写されるトナー画像がずれる（位置
Ｂ，Ｂ’において）という問題もあった。なお、記号１
０５は転写器を示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
鑑み成されたものであり、その目的は、印字用紙にカー
ルを生じさせない定着装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を達
成すべく鋭意検討を重ねた結果、定着器における定着ニ
ップ圧力を変化させることによりカールの発生を制御し
得ることを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００６】すなわち、第１の発明の定着装置は、図１
の発明原理図に示すように、加熱ローラ１とバックアッ
プローラ２とで印字用紙３を挟持し搬送することによ
り、該印字用紙３上の未定着画像を定着させる装置であ
って、前記の加熱ローラ１とバックアップローラ２間の
圧力を可変させる定着ニップ圧力可変手段４を設けたこ
とを特徴とする。

【０００７】第２の発明の定着装置は、第１の発明にお
いて、定着ニップ圧力可変手段４が、印字用紙３の表面
へのトナー画像定着時には印字用紙３の先端部および後
端部にかけられる定着ニップ圧力を低くし、印字用紙３
の表面へのトナー画像定着の後の裏面へのトナー画像定
着時には印字用紙３の先端部および後端部にかけられる
定着ニップ圧力を高くすることにより定着ニップ圧力を
可変させるものである装置である。

【０００８】

【作用】第１の発明によれば、定着ニップ圧力可変手段
４により加熱ローラ１とバックアップローラ２にて印字
用紙３にかけられる定着ニップ圧力を低くすることによ
り、カールしやすい印字用紙におけるカールの発生を抑
制することができる。その後、カールが発生し難いまた
は発生しない別の印字用紙に印字を行う際には定着ニッ
プ圧力を通常の値に戻せばよい。また、トナー画像の定
着が不充分であるとき、または強く定着させる必要があ
る場合は定着ニップ圧力を高くすればよい。さらに、印
字用紙３のカールが発生しやすい部分に対しては定着ニ
ップ圧力を低くし、カールの発生が問題とならない部分
においては定着ニップ圧力を通常通り付加すればよい。
この定着ニップ圧力は、加熱ローラ１とバックアップロ
ーラ２との間に生じる圧力なのでバネ等の単純な手段に
より制御することができる。

【０００９】第２の発明によれば、表面印字において、
カールの発生が特に問題となる印字用紙３の先端部，後
端部の定着ニップ圧力を低くするので印字用紙３の先端
部，後端部にカールが発生しない。従って、その後の裏
面印字時に印字用紙３の先端部，後端部と感光ドラムと
の間に隙間ができず画像がぬけることがない。さらに裏
面印字時にその先端部，後端部への定着ニップ圧力を高
くするので、裏面はもちろんのこと、表面の先端部，後
端部におけるトナー画像も充分に定着され両面印字が良
好に成される。

【００１０】

【実施例】次に、本発明による定着装置を用いた電子写
真装置の具体的実施例について図面を参照しつつ説明す
る。

【００１１】（実施例１）図２に示すような電子写真装
置が用いられて印字が行われる。この電子写真装置にお
いて、感光ドラム２０の表面に形成された静電潜像に帯
電したトナーが付着することによりトナー画像が形成さ
れ、このトナー画像が転写器１９による静電作用により
印字用紙１８に転写される（図２においては印字用紙１
８は既に転写器１９上から運び去られている）。トナー
画像が転写された印字用紙１８は定着器１０に送られて
加熱ローラ１１とバックアップローラ１２とにより定着
ニップ圧力がかけられ、トナー画像が印字用紙１８に定
着される。バックアップローラ１２はバネ１６により加
熱ローラ１１に押しつけられており、その力（定着ニッ
プ圧力）は、軸１４を中心に軸回転するＬ字型のリリー
スバー１３をステッピングモータ１５により矢印で示す
ように動かすことによりリリースバー１３の先端に接続
されたバネ１６を引き延ばしたり縮めたりすることによ
り調節される。すなわち、バネ１６，リリースバー１
３，ステッピングモータ１５が定着ニップ圧力可変手段
を構成する。また、定着器１０の上流側にはフォトセン
サー１７が設けられており、このフォトセンサー１７に
より印字用紙１８の先端，後端が検知される。印字用紙
は通常一定速度で搬送されるので、先端，後端が検知さ
れてから所定時間後にステッピングモータ１５を前述の
ように作動させれば印字用紙の所定の位置において定着
ニップ圧力が変えられることになる。このような電子写
真装置の全体構成図を図３に示す。

【００１２】両面印字が行われる全工程を図３および定
着ニップ圧力の制御を示すタイミングチャートである図
４を用いて説明する。

【００１３】まず、図３に示す給紙トレー２３から印字
用紙が搬出され、この印字用紙は搬送ローラ２２により
搬送されセンサ２８，待機ローラ２１を経て、感光ドラ
ム２０と転写器１９との間に送られる。なおセンサ２８
によりこの印字用紙は表面印字すべきものであることが
判断される。感光ドラム２０と転写器１９との間におい
て、前述のように、感光ドラム２０表面の静電潜像に対
応して形成されたトナー画像が転写器１９による静電作
用によりその印字用紙の表面に転写される。トナー画像
が転写された印字用紙は定着器１０の方向に送られる。
定着器１０の手前にはフォトセンサー１７が設けられて
おり前述のように印字用紙の先端の通過が検知される。
この印字用紙はフォトセンサー１７を通過後、定着器１
０に達し加熱ローラ１１とバックアップローラ１２との
間に挟持される。そして、その印字用紙の先端からある
位置までは加熱ローラ１１とバックアップローラ１２と
による定着ニップ圧力が低く保たれる。すなわち、図４
に示すように印字用紙の先端Ａからある位置Ｂまでにお
いては、例えば図２に示したバネがバックアップローラ
を加熱ローラに押しつける力が低く保たれる。次に図４
に示すように位置Ｂから位置Ｃにかけて定着ニップ圧力
が少しずつトナー画像の定着に必要な値まで上げられ
る。急激に上げると印字用紙が変形することがあるから
である。印字用紙の中央部、すなわち位置Ｃから位置Ｄ
の間においては定着ニップ圧力は一定値に保たれる。次
に印字用紙の後端に近い位置Ｄから位置Ｅにかけて定着
ニップ圧力が再び下げられる。そして位置Ｅから後端ま
ではその低い圧力が維持される。これにより印字用紙の
表面へのトナー画像の定着工程、すなわち表面印字工程
が終了する。なお、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの位置はフォトセン
サー１７が前記印字用紙の先端Ａを検出した時からの時
間により決められる。このように印字用紙の先端部，後
端部にかける定着ニップ圧力を低くすることにより、印
字用紙にカールが発生しない。

【００１４】この表面印字された印字用紙は定着器１０
から送りだされ、スイッチバックローラ２５まで搬送さ
れる。スイッチバッックローラ２５によりその印字用紙
が今度は裏面印字のための経路２７に送り込まれる。こ
の印字用紙は両面ローラ２４，２４等により搬送され、
再びセンサ２８，待機ローラ２１を経ることになる。こ
の時点において、トナー画像が定着された印字用紙の表
面は下に向いており、センサ２８により裏面印字すべき
ことが判断される。次に感光ドラム２０と転写器１９と
の間までその印字用紙が搬送され、表面と同様の方法で
裏面にトナー画像が転写される。この印字用紙は前述の
ようにカールしていないので、トナー画像の転写が良好
に行われる。トナー画像が転写された印字用紙は定着器
１０側に搬送され、印字用紙の先端（表面印字時の後
端）の通過がフォトセンサ１７により検出される。な
お、この印字用紙が定着器１０に達するまでに、定着ニ
ップ圧力は通常の値より高い値まで上げられている。そ
して、図４に示すように印字用紙の先端Ｆからある位置
Ｇまでは前述の高い定着ニップ圧力が保持される。先端
Ｆと位置Ｇとの間隔は、表面印字時の位置Ｅと後端との
間隔に等しい。すなわち、表面印字時に低い定着ニップ
圧力しかかけられなかった部分に裏面印字時に高い定着
ニップ圧力がかけられることにより、その部分の裏面へ
のトナー画像の定着と共にその部分の表面へのトナー画
像の定着が補われるのである。次に位置Ｇから位置Ｈに
かけて定着ニップ圧力が低下されて通常の値に戻され
る。その値が位置Ｈから位置Ｉまで維持され、位置Ｉか
ら位置Ｊにかけて再度最初の高い定着ニップ圧力が印字
用紙にかけられる。最後に位置Ｊから後端までは、その
高い定着ニップ圧力が維持される。この位置Ｊから後端
までの間隔は、表面印字時の先端Ａから位置Ｂまでの間
隔に等しい。従って、前述したように表面印字時に定着
が不充分であった印字用紙端部のトナー画像がしっかり
と定着される。このように裏面印字が終了した印字用紙
は定着器１０から送りだされ、スイッチバックローラ２
５を経て排紙ローラ２６により排紙トレー２９に排出さ
れる。排出される両面印字された印字用紙は良好な印字
が成されている。

【００１５】つぎに、前述の図２に示したような装置を
用いた両面印字における定着ニップ圧の具体的な制御を
図５のフローチャートを用い、図４を参照しつつ説明す
る。

【００１６】なお、図２において、フォトセンサ１７か
ら加熱ローラ１１とバックアップローラ１２との接点、
すなわち定着ニップ圧力がかけられる位置までの距離は
５０ｍｍであり、印字用紙の搬送スピードは１３３ｍｍ
／ｓｅｃとされた。

【００１７】このような条件下に、まず、印字用紙がセ
ンサ（図２中には示されていない）により感知されて表
面印字すべきものか裏面印字すべきものか判断される
（ステップＳ１）。表面印字の場合、ステッピングモー
タ１５の動作により定着ニップ圧力が印字用紙にかから
ないようにされる。次に、その印字用紙の先端の通過が
フォトセンサ１７により検知される（ステップＳ２）。
検知されると、検知から４１４ｍｓ後にステッピングモ
ータ１５がオンされｔ秒後（図４の位置Ｃに対応）に定
着ニップ圧力が０．６ｋｇ／ｃｍ（線圧）にされる（ス
テップＳ３）。４１４ｍｓの時間において印字用紙は５
５ｍｍ搬送され、フォトセンサ１７から加熱ローラ１１
とバックアップローラ１２との接点までの距離が５０ｍ
ｍであるので、ステッピングモータ１５のオンにより定
着ニップ圧力がかけられ始める位置は図４に示すように
印字用紙の先端Ａから５ｍｍ離れた位置（位置Ｂ）であ
る。また、ｔ秒は例えば３８〜１５０ｍｓとされ、従っ
て図４のＢＣ間の距離は５〜２０ｍｍとされる。位置Ｃ
から後は０．６ｋｇ／ｃｍの定着ニップ圧力でトナー画
像の定着が行われる。次に、印字用紙の後端がフォトセ
ンサ１７により検知される（ステップＳ４）。検知され
ると、検知から７４〜１８８ｍｓ後（図４中の位置Ｄに
対応）にステッピングモータ１５がオンされｔ秒後（図
４中の位置Ｅに対応）に定着ニップ圧力が０ｋｇ／ｃｍ
に戻される（ステップＳ５）。その結果、後端部の５ｍ
ｍの領域においては印字用紙に定着ニップ圧力がかけら
れない。これで表面印字の工程は終了しステップＳ１に
戻る。

【００１８】また、裏面印字すべきと判断されると（ス
テップＳ１）、裏面印字すべき印字用紙の先端部が加熱
ローラ１１とバックアップローラ１２とにより挟み込ま
れるまでに、例えばステップＳ１から２００ｍｓ後にス
テッピングモータ１５をオンにし即座に定着ニップ圧力
を１．０ｋｇ／ｃｍに上げておく（ステップＳ６）。次
に、その印字用紙の先端の通過がフォトセンサ１７によ
り検知される（ステップＳ７）。検知されると、検知か
ら４１４ｍｓ後（図４中の位置Ｇに対応）にステッピン
グモータ１５がオンされｔ秒後（図４の位置Ｈに対応）
に定着ニップ圧力が０．６ｋｇ／ｃｍ（線圧）に下げら
れる（ステップＳ８）。位置Ｇは前述と同様の理由によ
り先端Ｆから５ｍｍ離れている。また、ｔ秒は同様に３
８〜１５０ｍｓとされ、従ってＧＨ間の距離は５〜２０
ｍｍとされる。位置Ｈから後は０．６ｋｇ／ｃｍの定着
ニップ圧力でトナー画像の定着が行われる。次に、印字
用紙の後端がフォトセンサ１７により検知される（ステ
ップＳ９）。検知されると、検知から７４〜１８８ｍｓ
後（図４中の位置Ｉに対応）にステッピングモータ１５
がオンされｔ秒後（図４中の位置Ｊに対応）に定着ニッ
プ圧力が１．０ｋｇ／ｃｍに戻される（ステップＳ１
０）。その結果、後端部の５ｍｍの領域においては１．
０ｋｇ／ｃｍの定着ニップ圧力がかけられる。これで裏
面印字の工程は終了し、ステップＳ１に戻る。

【００１９】以上のように、表面印字時に印字用紙の先
端部および後端部において定着ニップ圧力をかけないこ
とにより表面印字後の印字用紙がカールしないので、裏
面印字において問題が生じない。また裏面印字時に印字
用紙の後端部および先端部における定着ニップ圧力を通
常より高くすることにより、表面印字時には表面の先端
部および後端部に充分に定着していなかったトナー画像
が裏面印字時に充分に定着されるので良好な両面印字が
達成される。

【００２０】以上の実施例では印字用紙の先端部および
後端部のそれぞれ５ｍｍの領域においてのみ定着ニップ
圧力を変化させたが、変化させる領域の長さおよび定着
ニップ圧力を変化させる程度は印字用紙の材質や湿度等
の環境によりカールが最も効果的に抑制されるように決
められる。また、表面印字時にカールを抑制するのみな
らず、裏面印字時に定着ニップ圧力を調節して両面印字
後の印字用紙がカールしないようにすることもできる。
また、両面印字のみならず片面印字にも本発明の装置を
適用することによりカールしていない片面印字された印
字用紙を得ることができる。また、本発明の装置の適用
により初めからカールしている印字用紙を真っ直ぐにす
ることもできる。また、カールの抑制のみならずトナー
画像の定着程度を制御することもできる。使用される印
字用紙はカット紙でも連続紙でもよい。また、定着ニッ
プ圧力を付与する手段としては、前述のようなバネの収
縮力のみならずゴムの張力等他の手段を用いてもよい。
さらに定着ニップ圧力可変手段の構成要素としてステッ
ピングモータ以外のものを適用することもできる。

【００２１】本発明の定着装置は、Ｂ／Ｗ複写機、カラ
ー複写機、製版機、マイクロ写真機器、プリンタ、ファ
クシミリおよびディジタル複写機等に適用することがで
きる。

【００２２】なお、本実施例における加熱ローラ１１は
加熱ローラ１に、バックアップローラ１２はバックアッ
プローラ２に、印字用紙１８は印字用紙３に、バネ１
６，リリースバー１３，ステッピングモータ１５は定着
ニップ圧力可変手段４にそれぞれ対応する。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、印
字用紙３のカールしやすさに応じて定着ニップ圧力を変
化させることにより真っ直ぐな印字された印字用紙を得
ることができる。また、トナー画像の定着の程度を制御
することもできる。さらに、印字用紙３のカールが発生
しやすい部分に対しては定着ニップ圧力を低くし、カー
ルの発生が問題とならない部分においては定着ニップ圧
力を通常通り付加することにより効果的にカールを抑制
することができる。このような定着ニップ圧力の制御は
バネ等の単純な手段により行うことができるので特に費
用を要さない。

【００２４】第２の発明によれば、表面印字において先
端部，後端部の定着ニップ圧力を低くするので表面印字
後の印字用紙が真っ直ぐであり、裏面印字においてカー
ルに起因する画像ぬけや画像ずれ等の問題が生じない。
さらに裏面印字時にその先端部，後端部への定着ニップ
圧力を高くするので、表面の先端部，後端部におけるト
ナー画像の定着も確実に成され良好な両面印字が達成さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の発明原理図。

【図２】実施例に係る電子写真装置の側断面図。

【図３】実施例に係る電子写真装置の全体構成図。

【図４】実施例で行った両面印字における定着ニップ圧
力の制御を示すタイミングチャート。

【図５】実施例で行った両面印字を説明するフローチャ
ート。

【図６】印字用紙のカール量を説明する図。

【図７】定着ニップ圧力とカール量との関係を示すグラ
フ。

【図８】カール量と後端ぬけ量との関係を示すグラフ。

【図９】従来法によりカールが生じたときに発生する問
題点を説明する図。

【符号の説明】

１，１１ 加熱ローラ ２，１２ バックアップローラ ３，１８ 印字用紙 ４ 定着ニップ圧力可変手段 １０ 定着器 １３ リリースバー １４ 軸 １５ ステッピングモータ １６ バネ １７ フォトセンサ １９ 転写器 ２０ 感光ドラム ２１ 待機ローラ ２２ 搬送ローラ ２３ 給紙トレー ２４ 両面ローラ ２５ スイッチバックローラ ２６ 排紙ローラ ２８ センサ ２９ 排紙トレー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱ローラ（１）とバックアップローラ
   （２）とで印字用紙（３）を挟持し搬送することによ
   り、該印字用紙（３）上の未定着画像を定着させる装置
   であって、前記の加熱ローラ（１）とバックアップロー
   ラ（２）間の圧力を可変させる定着ニップ圧力可変手段
   （４）を設けたことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記定着ニップ圧力可変手段（４）は、
   印字用紙（３）の表面へのトナー画像定着時には印字用
   紙（３）の先端部および後端部にかけられる定着ニップ
   圧力を低くし、印字用紙（３）の表面へのトナー画像定
   着の後の裏面へのトナー画像定着時には印字用紙（３）
   の先端部および後端部にかけられる定着ニップ圧力を高
   くすることにより定着ニップ圧力を可変させるものであ
   る請求項１に記載の定着装置。