JPH04316078A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、未定着現像剤像を有す
る転写材をローラもしくは無端状のベルトで加熱・挟圧
搬送して定着を行う熱定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式においては、カール
ソンプロセスと呼ばれる手法等により紙等の転写材上に
未定着現像剤像たるトナー像を形成した後、該トナー像
を永久画像として定着させていた。定着方式としては様
々なものが提案されているが、定着性の点でトナー像を
加熱して定着させる方式が一般的であり、中でも、加熱
体を直接トナー像に接触させて定着させる方式が、多く
用いられている。

【０００３】図６はそのような熱定着方式の代表例であ
る、熱ローラ定着方式の一例である。基本構成は、ハロ
ゲンランプ等の加熱源２０を有する定着ローラ１８と、
これに圧接するシリコーンゴム等の弾性層を有する加圧
ローラ１９とから成り、両ローラが回転し、紙等の転写
材Ｐがローラ間で挟圧搬送される際に、トナー像Ｔが熱
溶融しローラ対を出て冷却され定着像を形成する。

【０００４】この熱ローラ定着のように加熱体がトナー
像と直接接触する方式では、熱溶融する際、トナー像の
一部が加熱体に付着する、いわゆるオフセット現象がみ
られる。そこで多くの場合オフセットを軽減するために
シリコーンオイル等の離型剤を塗布したり、オフセット
トナーを除去するクリーニング手段を設けている。当例
でも離型剤塗布手段３５、クリーニング手段３６を設定
している。なお両手段の併用は必須ではない。

【０００５】上記加熱源２０による定着温度は低温環境
下において定着性を満足するように設定されている。し
かしながら、ただ単に低温環境下のみ考慮に入れ設定温
度を設定しているため、転写材の厚みや材質（パルプ用
紙、マイラー用紙等）、大きさが異なった場合、転写材
の熱容量も異なり、転写材によっては定着性を満足しな
いものがあった。

【０００６】そこで、かかる欠点を補うため、転写材が
熱定着装置に進入する前段階において、転写材の厚みや
材質、大きさを適当な検知手段によって検知し、それら
の検知手段によって得られた情報に応じて定着温度を設
定するようになっているものもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】さて、この様な熱定着
方式では、種々の要因により定着性やオフセット量が左
右される。中でも転写材の影響は大きい。例えば、一般
的に転写材（紙）の厚さが厚いと、熱容量が大きい分だ
け定着しずらく、薄いと定着し易い。このため転写材の
厚さや重さを検知して定着条件を変えるということが提
案されている。しかし実際に検討してみると、同じ厚さ
や重さの紙であっても、定着性やオフセットが異なる場
合があることが判明した。また、同じ紙であっても、そ
の紙の表裏で定着性やオフセットが異なるという事実も
わかった。さらにこの様な、紙の表裏での定着性を同一
にしてみても、オフセットには依然として差がある場合
があることも確認された。

【０００８】すなわち、単に紙の厚さや、重さだけを検
知するだけでは、仮に定着性を維持できたとしても、オ
フセット現象を防止するには十分でないという結論を得
た。

【０００９】本発明は、さらに転写材の表面形状を考慮
して定着条件を変更して、十分なる定着性そしてオフセ
ット現象の防止を図ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の現像
について検討した結果、転写材の表面形状、特にその粗
さが定着性や、オフセット量に大きく関わっているとい
う事を発見した。

【００１１】本発明によれば、上記目的は、第一の発明
にしたがい、未定着現像剤像を有する転写材をローラも
しくは無端状のベルトで加熱・挟圧搬送して、上記転写
紙上の未定着現像剤像を定着させる熱定着装置において
、上記転写紙の表面形状を検知する検知手段を有し、該
検知手段の出力値に応じて、定着温度が可変であるとす
ることにより達成され、定着性の向上が図れる。

【００１２】さらに本発明によれば、第二の発明にした
がい、未定着現像剤像を有する転写材をローラもしくは
無端状のベルトで加熱・挟圧搬送して、上記転写紙上の
未定着現像剤像を定着させる熱定着装置において、該ロ
ーラもしくはベルトをクリーニングする手段及びこれら
に離型剤を塗布する手段の少なくとも一方と、上記転写
紙の表面形状を検知する検知手段とを有し、該検知手段
の出力値に応じて、上記クリーニング手段のクリーニン
グ能力及び上記離型剤塗布手段による塗布量の少なくと
も一方が可変であるとすることによってオフセットの防
止がなされる。

【００１３】

【作用】第一の発明にあっては、検知手段の出力値によ
り、転写材の表面粗度が大きいときには定着温度が上昇
せられて定着性が確保される。また、表面が滑らかな場
合には、定着温度は高くする必要がないので、降温され
る。

【００１４】また、第二の発明にあっては、検知手段の
出力値にしたがい、表面の荒れた転写材が使われた場合
は、クリーニング力を強くすることでオフセットトナー
が多くても確実に除去でき、さらに（または）離型剤の
塗布量を多くしてオフセットの発生を抑えることができ
る。また、表面が平滑な転写材が使われた場合は、その
逆にクリーニング力を落としても十分にオフセットトナ
ーを除去でき、さらに（または）離型剤の塗布量が少な
くても、オフセットの発生を抑えることができる。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面にもとづいて、本発明の実施
例を説明する。

【００１６】〈第一実施例〉図１は、本発明の第一実施
例である電子写真装置の概略の断面図である。

【００１７】トナー像を形成する部位は、よく知られて
いるように、感光体１の周囲に帯電装置２、像露光３、
現像装置４、転写分離帯電器５，６、クリーニング装置
７、前露光８が配置され、カールソン方式と呼ばれる画
像形成方法により、感光体１上にトナー像が形成される
。

【００１８】このトナー像は、給紙系より供給される紙
等の転写材Ｐ（以下紙と略す）に未定着トナー像として
転写されて搬送され、定着装置９により永久画像として
該紙上に固定された後、排紙される。

【００１９】本発明では、この紙を搬送する搬送系路上
に、紙の表面性を検知する検知装置１０を設けている。

【００２０】この検知装置については図２にその概略を
示す。

【００２１】検知装置１０は金属性の搬送ガイド１３，
１３’から成る搬送路中にあって、下側のガイド１３に
対向して設けられており、背面より付勢部材１４によっ
て緩やかに加圧されている。したがって紙Ｐは、この検
知手段とガイド板１３とに軽圧で挟まれながら搬送され
ていく。

【００２２】検知手段１０は、図２のごとくスポンジの
ような柔軟な弾性体１２を導電性のフイルム１１で包ん
だ構造の素子となっており、フイルム１１は静電容量計
１５に接続されている。また、対向するガイド板１３は
、接地もしくは既知のインピーダンス素子を介して接地
されている。さらに、上記検知素子には、ガイド板１３
’と対向する面上に磁性体１６が取り付けられており、
これに対向してギャップセンサ１７がガイド板１３’に
取り付けられている（なお、ギャップセンサ１７は、渦
電流測定法により磁性体１６とセンサ間の距離を測定す
るものである）。

【００２３】このような構成において、紙が検知素子と
ガイド板１３との間に進入すると、ギャップセンサ１７
の検知する値が、進入した紙の厚さ分だけ変化するから
、通過する紙の厚さがわかる。また、静電容量計が検知
する容量は、紙そのものの容量Ｃ１と、紙ガイド板１３
及び紙とフイルム１１の空隙による容量Ｃ２の合成容量
として検出される。このうちＣ１は紙厚によるからギャ
ップセンサより得られた紙の厚さよりＣ１がわかる。 したがって残りの容量は、Ｃ２によるものであり、紙の
表面性に比例するから、表面の粗さが粗ければそれだけ
容量が大きくなる。かくして、検知された静電容量の大
小により表面粗さが概略検出される。

【００２４】一方、定着装置は、紙に加熱体が接触する
直接加熱型の熱定着装置が用いられ、その一例として図
３に熱ローラ定着装置を示す。基本構成は図６に示した
ものとほぼ同じで、加熱源２０（ハロゲンヒータ等）を
内包し、温度制御素子２１によってその表面温度を検出
された紙の表面の粗さに応じて所定温度に保たれた定着
ローラ１８と、弾性層を有する加圧ローラ１９とで圧接
部（ニップ）を形成し、このローラ対間に未定着トナー
像を有した紙を通すことにより、これを加熱・挟圧して
定着像を得るものである。

【００２５】定着ローラ１８には、オフセットトナーを
クリーニングするクリーニングローラ２２（一例として
、表面に不織布を巻いた弾性ローラ）が当接可能に設け
られている。ここでクリーニングローラ２２は、その中
心軸２３がアーム２５に回転可能に取り付けられ、かつ
アーム２５は、揺動中心軸２４周りに揺動自在になって
おり、アーム２５の他端には、クリーニングローラを定
着ローラに加圧する付勢部材２７が接続されている。 さらに、揺動中心軸２４と付勢部材２７との中間部には
、ソレノイド２６が設けられている。このソレノイドが
引かれると（以下ＯＮ状態）、図中破線に示すようにク
リーニングローラは定着ローラに対して軽圧接状態にな
り、引かれなければ（以下ＯＦＦ状態）実線に示す強圧
接状態になるように設定されている。

【００２６】次に、以上の構成になる本実施例装置につ
いて、その作動状態を説明する。

【００２７】既述のようにコピーボタン（図示せず）が
押されると感光体上ではトナー像の形成プロセスが進行
するが、これに同期して紙Ｐが給紙される。紙が搬送ガ
イド１３，１３’間を搬送される際に上記のように、検
知手段１０により紙の粗さが検知される。紙上には転写
帯電器５により感光体上のトナー像が未定着像として転
写され、その後搬送されて定着装置９に至り、定着され
る。この定着工程においては、紙の粗さが事前に検知さ
れているので、その粗さに応じて定着温度を選択する。 一例を上げると、紙の表面粗さＲＺ値が１５μｍ未満の
場合には、定着温度を１８０℃に設定し、紙の表面粗さ
ＲＺ値が１５μｍ　以上の場合には、定着温度を１０℃
高い１９０℃に設定して定着能力を高める。以上のよう
に紙の粗さに応じて定着温度を設定するため、定着不良
が防止される。

【００２８】さらに、上記定着工程においては、検知さ
れた紙の粗さに応じてクリーニングローラの加圧力を選
択する。例えば、予め表面粗さＲＺに限定の値（スライ
スレベル）を設けておき、紙がこの値以上に粗い場合は
、ソレノイド２６をＯＦＦしてクリーニングローラを強
圧接してクリーニング能力を高め、規定値以下の粗さの
紙の場合は、ソレノイド２６をＯＮしてクリーニングロ
ーラを軽圧接することで、クリーニング能力を弱めるよ
うにする。かくして、定着後の紙は、機械本体から排出
されコピーを完了する（両面や多重モードに移ることも
ある）。なお、上記表面粗さの検知から、その値に応じ
てソレノイドをＯＮ−ＯＦＦする電気的処理については
容易に実施できるものであって、本発明においては何の
重要性をもたないのでその記載を省略する。

【００２９】このようにすることで、紙の表面性に応じ
て適切なクリーニング力を確保し、オフセットトナーを
確実に除去する事ができる。また通常、クリーニングロ
ーラを強圧接していると定着ローラを早く傷つけてしま
うこともあるが、本例のように必要なときのみ圧接力を
上げて対応するので、定着ローラへの負荷が軽減され、
定着ローラの延命化を図れる。実際、本発明者らの検討
によれば、上記例においてスライスレベルとしてＲＺ＝
１１μｍ　を設定し、この値以上の場合にクリーニング
ローラを強加圧、この値未満の場合に弱加圧とすること
で、各種の紙に対してほぼ満足のいく結果が得られた。

【００３０】なお、上記において表面性としてＲＺを用
いたが、これ以外の表面性を表す指数、例えばＲＭＡＸ
によるスライスレベルの設定であっても構わない。

【００３１】また、クリーニング手段は本実施例のロー
ラ形式のものに限定されず、また、そのクリーニング能
力の可変機構も種々のものが適応される。さらに、本実
施例では、クリーニング能力の切り変えを２段階として
いるが、紙の表面性に合わせて多段階で細かく切り変え
ることも本発明の実施形態として可能である。

【００３２】〈第二実施例〉電子写真装置が高速機の場
合、紙の粗さを検知してから、その紙の粗さに対応する
定着温度に定着ローラ温度が達する以前に紙が定着装置
９を通過してしまうことがある。そのような場合には、
図１におけるレジストローラ２２に紙が進入する直前に
紙の搬送を一旦停止し、定着ローラが紙の粗さに対応し
た定着温度に達した後に紙を搬送させる。これにより、
高速機においても適切な定着温度で定着を行え、定着性
不良を防ぐことができる。

【００３３】〈第三実施例〉第一実施例では、クリーニ
ング装置付きの定着装置について説明したが、オイル塗
布装置が設けられた定着装置であっても良く、第三実施
例としてその一例を図４に示す。

【００３４】図４の定着装置において、定着ローラ１８
にオイルを供給するための耐熱性のフェルト２８がその
一端側で該定着ローラ１８に当接可能になっている。該
フェルト２８の他端はオイルパン２９にあってオイルに
浸されており、フェルト２８に浸透したオイルが定着ロ
ーラに塗布される。

【００３５】このフェルト２８の当接端側は板金３２に
接着されており、フェルト２８を定着ローラ１８側に加
圧する付勢部材３０と、板金に接続されフェルト２８の
加圧力を変えるソレノイド３１が設けられている。第一
実施例の場合と同様にソレノイド３１がＯＮとなるとフ
ェルト２８が軽圧接するため、オイルの塗布量が少なく
なり、またＯＦＦとなると強圧接してオイルがフェルト
２８から絞り出されるため塗布量が増える。このような
定着装置を第一実施例と同様の本体に用いる。紙の粗さ
の検出、トナー像の形成は第一実施例と同じ工程（説明
は重複するので省略する）を経たのち、未定着トナー像
を載せた紙が定着装置に至る。ここで、予め紙の粗さが
検出されているので、その値に応じてオイルの塗布量を
変える。例えば粗さが規定値以上の紙がきた場合は、ソ
レノイド３１をＯＦＦしてオイルの塗布量を増やし、そ
うでないときは、ソレノイド３１をＯＮしてオイルの塗
布量を少なくする。これにより、紙の粗さに応じた必要
かつ十分なオイル量だけが供給されるので、紙の粗さの
如何によらずオフセットを軽減でき、かつ必要最低量の
オイルを供給できるのでオイルの無駄な使用が回避され
る。

【００３６】本例では離型剤（オイル）塗布手段として
、フェルトを用いたものを示したが、塗布手段はこれに
限定されるものではなく、多孔質部材を用いたもの、ロ
ーラを用いたものなど従来提案され用いられた方式の全
てに適応できる。また、ウェッブ方式のようなオイル塗
布とクリーニングを兼用した方式も適用できる。

【００３７】〈第四実施例〉前述の実施例では、紙の両
面の表面性を検出して制御したが、通常の紙では紙の裏
表で表面性に差があるのが普通であり、それ故、既述の
ように紙の表裏で定着性そしてオフセット量が異なる。 そこで、実際に紙のトナー像を載置する面の表面性を検
出して制御しても十分な場合がある。本実施例ではその
ような実施形態の一つであって、紙の表面性（トナーを
載置する側の）を光学的に検知する点に特徴がある。

【００３８】図５に示すように、搬送路１３，１３’中
にあって、トナーを載置する紙面側に対向して設置され
た光源（レーザー光の様な平行光がよいが、集光レンズ
の付いたＬＥＤ等でも良い）３３と、紙面からの反射光
を検出する受光素子（ＣＣＤ）３４とから構成される。 光源３３から発せられた光は紙面によって反射し、その
大部分が受光素子３４に入光するが、この際紙の表面が
滑らかであると、光はほぼ一定の方向に反射されるから
、受光素子３４上での光の広がりは少ない。しかし表面
が荒れていると、光は乱反射するから、広がった状態で
受光素子３４上に入光される。この広がりの度合いは光
が当たる紙の表面性に依存する。したがって、受光素子
３４が検出する反射光の広がり具合から、トナー像を載
置する側の紙の表面性のみが検出される。なお実際には
、受光素子３４からの出力が、ＣＰＵで演算されて紙の
表面性として算出されるが、そのような回路そのものは
よく知られたものでありかつ、本実施例の本質ではない
ので説明は省略する。以下、既述の前実施例と同様に、
この検知された紙の表面性に応じて、定着装置の定着温
度の選択、あるいはクリーニング能力及び（あるいは）
オイル塗布量を制御することによって、定着性の確保そ
してオフセットの発生を抑えつつ、クリーニング性の維
持、オイルの適正使用、定着ローラの負荷の軽減を図る
ことができる。また、特に本実施例では実際にトナーを
載せる面だけ表面性を検出して制御するので、前述の実
施例以上に上記諸特性の適正化が図れる。

【００３９】なお本実施例では、トナーを載置する面の
表面性を検知する手段として光学的な検知の一例を示し
たが、検知方法はこのような光学的なものに限定される
ものではなく、例えば触針にて紙の表面をなぞりその表
面性を直接的に検出する方法等、公知のさまざまな手法
が適用される。

【００４０】また上記までの諸実施例において紙の表面
性を検知する手段を、給紙直後の搬送経路上に設けたが
配置はこれに限定されるものではなく、定着装置の上流
側であれば、その直前にあっても何ら差し支えない。

【００４１】また上記諸例を適応する熱定着装置として
は、記述例の熱ローラ型の限定されず、例えば特開昭６
３−３１３１８２に見られるようなローラの代わりにフ
イルムを用いた定着装置等にも適応できる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本願の第一の発明にあっ
ては、定着装置より上流位置に配されて転写材の粗さを
検知する検知手段によって転写材の表面の粗さを測定し
、該検知手段の出力値に応じて最適な定着温度を設定す
ることにより、転写材の表面が粗い場合にも定着性を満
足させることができるという効果を得る。

【００４３】また、第二の発明にあっては、オフセット
トナーのクリーニング手段、及び（あるいは）離型剤塗
布手段を備えた定着装置に未定着トナー像を通して定着
トナー像を得るにあたって、定着装置より上流側で、通
紙される紙の表面性を検出する手段を有し、該検知手段
によって検知された紙の表面性に応じて、クリーニング
能力及び（あるいは）離型剤塗布量を制御することによ
って、オフセットトナーの確実な除去及び（あるいは）
発生量の抑制を行い、オフセットによる画像上への影響
を軽減することができるという効果を得る。また、必要
に応じてクリーニング力を高めるので定着ローラへの負
荷が軽減されローラの長寿命化に貢献し、さらには、離
型剤を常に適正量だけ使用するので、離型剤を長期間有
効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例装置を採用した電子写真装
置の断面概略図である。

【図２】本発明の第一実施例装置に用いられる搬送路上
に設けられた転写材の表面性を検知する検知装置の断面
図である。

【図３】本発明の第一の実施例の定着装置の断面図であ
る。

【図４】本発明の第三実施例の定着装置の断面図である
。

【図５】本発明の第四実施例における転写材の表面性を
検知する検知装置の構成図である。

【図６】従来の定着装置の一例を示す構成図である。

【符号の説明】

７　　クリーナー ９　　定着装置 １０　　検知手段 １８　　定着ローラ １９　　加圧ローラ ２０　　加熱源 ２２　　クリーニングローラ ２８　　オイル塗布フェルト

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　未定着現像剤像を有する転写材をローラ
   もしくは無端状のベルトで加熱・挟圧搬送して、上記転
   写紙上の未定着現像剤像を定着させる熱定着装置におい
   て、上記転写紙の表面形状を検知する検知手段を有し、
   該検知手段の出力値に応じて、定着温度が可変であるこ
   とを特徴とする熱定着装置。
2. 【請求項２】　検知手段によって検知された表面粗度が
   規定値よりも大きい場合、該規定値に対応して定められ
   た定着温度に達するまで転写材の搬送を停止せしめるこ
   ととする請求項１に記載の熱定着装置。
3. 【請求項３】　未定着現像剤像を有する転写材をローラ
   もしくは無端状のベルトで加熱・挟圧搬送して、上記転
   写紙上の未定着現像剤像を定着させる熱定着装置におい
   て、該ローラもしくはベルトをクリーニングする手段及
   びこれらに離型剤を塗布する手段の少なくとも一方と、
   上記転写紙の表面形状を検知する検知手段とを有し、該
   検知手段の出力値に応じて、上記クリーニング手段のク
   リーニング能力及び上記離型剤塗布手段による塗布量の
   少なくとも一方が可変であることを特徴とする熱定着装
   置。
4. 【請求項４】　検知手段は表面形状として転写紙の表面
   粗度を検知し、その値に応じてクリーニング能力及び離
   型剤の塗布量の少なくとも一方が可変であることとする
   請求項３に記載の熱定着装置。
5. 【請求項５】　検知手段によって検知された表面粗度が
   規定値よりも大きい場合、クリーニング能力及び離型剤
   の該塗布量を大きくし、表面粗度が小さい場合は、該ク
   リーニング能力及び該塗布量を小さくすることとする請
   求項１または請求項４に記載の熱定着装置。