JPS60182461A - 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】 本発明は電子写真、静電記録等の画像記録装置、特に樹
脂、カーボン、顔料、染料等からなる所謂トナー像を紙
等の記録部材（以下、シートと略称する）−ヒに定着さ
せる定着装置を備えた画像記録装置に関する。

従来のこの種の画像記録装置に用いられる定着装置とし
ては、加熱手段を内部に有したチャンへ−内にシートを
通過させてシー１−　にのトナー像を加熱融着させる加
熱定着装置、シートに圧力を加えてシート上のトナー像
を固化させる圧力定着装置、加熱ローラと加圧ローラと
の間にシートを通してシート上のトナー像を加熱融着さ
せる加熱定着装置等がある。しかし、いずれの定着装置
であっても、定着装置を通過したシートは熱または機械
的圧力を受けて変形しカールする問題がある。この現象
は加熱定着装置において顕著である。

特に、上記加熱定着装置はシートおよびトナーに多くの
熱量を加えている。このため、シートに含まれている水
分が蒸発し、シートは表裏面の水分蒸発量に不均衡を生
してカールする。また、シートの表裏面ともに十分な熱
量が加えられた場合には、シートの水分の蒸発とともに
シートの腰がなくなるため、カールの形状は加熱定着装
置を出たシートの排出直後の状態により決まる。

−１−記カールの発生は、通常の画像記録モードでは大
きな問題にならないが、例えば画像記録装置にソータを
連結して自動的にシート揃えを行う場合に不都合が生ず
ること、シートの表裏面にトナー像を転写する自動両面
プリントを行う場合にシートの搬送性、中間トレイへの
積載性に不都合が生ずること、像形成体からトナー像を
シートに転写した後、そのシートを像形成体から静電的
に分離を行う場合にシートの２面目に対する転写後にお
ける分離に不都合が生ずること等に問題がある。

従来、上記の問題を解決するために、例えばシートその
ものを改良してカール量を減らす工夫、具体例としては
特開昭５７−８１２７０号公報に開示されるように、シ
ートの含水率を５．５〜８，５％にして、そのときのシ
ートの腰の強さを適当に保つ試みがなされている。しか
し、この試みは、使用されるシートが限定されてしまう
こと、シートそのものが環境変動の影響を受け易く、高
湿環境下で吸湿することによりシートの腰がなくなるこ
と、水分の蒸発量が多くなるためカール量を増すこと、
等の現象に対しては上記の改良では不充分であった。

シートは加熱定着装置から排出された直後の状態でカー
ル形状が決められるということから、定着装置のシート
排出部に工夫がされている。具体例としては米国特許第
４，３７５．３２７号明細書に開示されるように、加熱
定着ローラと加圧ローラからなる熱ローラ定着の場合に
、加圧ローラに接する分離爪とニップ部の距離を短くす
ること、特開昭５１−１１３８３７号公報に開示される
ように、シートの定着ローラ排出後の搬送手段のシー）
・搬送速度を該定着ローラのシート搬送速度よりも大き
くすること等の試みがなされている。

しかし、これ等の試みは、シートの一部分のカール状態
を規制することができない。特に、両面プリントの場合
では１面目プリントのシートの後端が２面目プリントの
ときの先端にくることになるので、１面目のシート後端
のカール状態を規制する必要があるが、上記の試みでは
不充分である。すなわち、前例は波状のカールの規制に
対してのみ有効であり、後側はシートが定着ローラとそ
の排出後の搬送手段の間にあるときだけカール儀の規制
ができるもので、シートの先端および後端のカール量の
規制ができないどう問題がある。

上記例の他にも定着ローラの排出部でのカール量規制の
１−夫がなされているが、いずれもシートの先端から後
端に至る全ての部分のカール量を規制するという意味で
は不充分であった。

また、シートのカールが両面プリント時に最も問題にな
るということから、例えば特開昭５３−１４３３３８号
公報に開示されるように、１面目のプリント像は仮定着
を行い２面目のプリン′ト像は本定着を行うというよう
な提案もなされている。しかし、仮定着した１面目は定
着ローラかもあまり熱量を供給されないため、シートの
カールは少なくなるが定着性が悪いために、２面目のシ
ート搬送時に搬送ローラ等によってトナー像が擦り落さ
れるという欠点を生ずる。つまり、実用上問題のない定
着性が得られる条件とカール量が少ない定着条件とは相
反し、両者がオーバーラツプする領域は狭く、環境変動
等を考慮すると、定着性を少し悪くしてカール量を減ら
すという考え方は実用上非常に困難である。

本発明は上記に鑑み提案されたもので、定着装置を通過
することで生ずるシートのカールの低減を効率よく確実
に行うことを目的とする。また本発明はカールを水蒸気
によって防止するがその水蒸気の有効利用も目的とする
。特にシートの両面に画像を形成する両面プリントにお
いて１本発明はシートの搬送性を良くしてジャム発生を
低減するとともに２面目プリント後における像形成体か
らのシートの分離特性を良好にするものであって、この
種の用途としては特に好ましい。

上記の目的を達成するために、本発明は、トナー像を記
録部材上に定着する定着装置と、水蒸気を前記記録部材
に与えるように該定着装置の記録部材排出側近傍に設け
た水蒸気流路と、前記記録部材の種類、状態に応じて前
記水蒸気流路の流借を制御する流量制御手段と、を備え
たことを特徴とする画像記録装置である。

第１図は本発明画像記録装置としての両面レーザビーム
プリント装置の全体概略を示す図である。外部からの信
号または内部で発生する信号によって変調されたレーザ
光ｌは、スキャナ２によって走査されるとともに結像レ
ンズ３を通り、折り返しミラー４によって光路を曲げら
れ、像形成体としての感光ドラム５上に結像される。感
光ドラム５は帯電器６により均一なコロナ帯電を受けた
後、レーザ光ｌの照射により信号に従った静電化パター
ンつまり静電潜像を作る。この静電潜像は現像器７の位
置を通過することによりトナー像化される。

一方、転写紙としてのシート９はカセット給送コロ１２
によりカセット１３から送出された後、レジストローラ
１４により感光ドラム５上の画像と同期をとって給送さ
れる。そして、転写コロナ帯電器８の位置通過時に感光
ドラム５上からトナー像を転写された後、分離コロナ帯
電器ｌｏにより感光体５から分離され、搬送ベルト１５
により定着器１６に搬送される。感光体５はその表面が
シート分離後にクリーナ１１で清掃されて繰返し使用さ
れる。

定着器１６から排出された定着器のシートは、片面プリ
ントの場合は排出コロ２２によりトレイ２３上に送出さ
れる。また、両面プリントの場合は分岐爪１８により搬
送路を曲げられて搬送され、引続いて搬送ベル）１９で
搬送されて中間トレイ２０にトナー像形成面を上向きに
送り込まれる。

次に中間給ネローラ２１により中間トレイ２゜から給送
され、レジストローラ１４により画像と同期をとり、転
写コロナ帯電器８へ向ってトナー像形成面を下向きに給
送される。そして、転写コロナ帯電器８により１回目の
トナー像形成面とは反対側面に２回目のトナー像が転写
され、以後、片面プリントの場合と同様に分離、搬送、
定着された後、排出ローラ２２により機外のトレイ２３
上に送出される。

なお、第１図例では光像露光は変調されたレーザ光であ
るが、複写装置のように光が照射された原稿からの光像
露光であってもよい。

第２図は本発明画像記録装置に適用する加熱定着装置の
１例を示す横断面図である。この加熱定着装置１１６は
定着ローラ１６２とこれに圧接する加圧ローラ１６３と
の１対のローラからなる。

に記定着ローラ１６２は５ｕｓ−Ａ！；Ｌ＊鉄等の芯金
表面に四弗化エチレン等の非粘着性耐熱樹脂、ＨＴＶ　
−ＲＴＶ等のシリコンゴムあるいはシリコンゴムの表面
にフッ素ラテックスをコーティングしたＦＬＣ（商品名
二日東工業製）等の非粘着性耐熱弾性体層を被覆し、ハ
ロゲンヒータ１６９等の加熱源を内部に有する構成であ
る。

」−配属１１：ローラ１６３はＳｕｓ＊鉄等の芯金表面
にＨＴ　Ｖ・ＬＴＶ　−ＦＬＣ等の非粘着性耐熱弾性体
を被覆した構成である。

本実施例では加熱定着装置を用いているが、その温度は
定着ローラの方が加圧ローラよりも高いためカールが定
着ローラの周に沿った形で発生しつすい。このカール発
生は圧力定着の加圧の方法によっても生じるが、詳細は
後述する。

定着ローラ１６２の表面温度はサーミスタ１６４等の温
度センサによって検知され、既知の制御回路（不図示）
により一定温度に制御される。この定着ローラ上にオフ
セットしたトナーは、シリコンオイル含浸クリーニング
ウェブ１６１によってクリーニングされる。オイル塗布
部材およびクリーニング部材としては他のものを使用し
ても何ら差し支えない。

上記クリーニングウェブ１６１は供給リール２４から送
出され、押圧ローラ２５で定着ローラ１６２に押し付け
られた状態にて巻取りリール２６で巻取られる。図中１
６５は先端が定着ローラ表面に当接するように不図示の
ばねでイ１勢されたシート９の巻付は防止爪、１６６は
先端が加圧ローラ表面に当接するように不図示のばねで
伺勢されたシート９の巻伺は防止爪、１６７は定着器１
６の底部よりシート排出側近傍好ましくは排出コロ２２
の外側に向って形成された水蒸気流路である。この水蒸
気流路１６７は、本例では定着器の底板の排出側部の側
壁を排出側に傾斜して作られている。

感光ドラム５からトナー像が転写されたシート９は加熱
定着装置１６に搬送され、定着ローラ１６２と加圧ロー
ラ１６３との間を通過するとき定着装置１６２から熱を
供給され、シート９上のトナーは溶融し該シート上に固
着する。このとき、シート９からは上記の熱供給によっ
て含有水分の一部が蒸発し、定着器１６内は一般空気中
に比べて水蒸気を多く含んだ状態になる。

定着器１６内の水蒸気は温たかい空気の流れと一緒に一
ヒ方へ流れるが、定着器のと部は例えばモルトプレーン
等の弾性体１６８などで空気の流れが塞がれているため
該定着器内で対流をおこす。

この結果、定着器１６内の温風および水蒸気は、水蒸気
流路１６７を通って矢示ａのように流れる。

定着ローラ１６２、加圧ローラ１６３間を通過したシー
ト９は排出コロ１７により排出され、通路を切換える分
岐爪１８により矢示すの方向へ導かれる。このとき、シ
ート９は排出コロ１７を出た直後に水蒸気流路１６７を
通った水蒸気に下面が曝されることはより、カールが矯
正され、中間トレイ２０に送り込まれるときにはほぼ平
面状になり、中間トレイ２０上での積載性および２面目
の転写後における感光ドラム５からの分離性がともに良
好な状態になる。

一方、上記水蒸気流路１６７に設けられたルーパー１７
１は、制御信号をドライバ１１２３に人力し該ドライバ
を介してプランジャｌ　７０が通電されると、復元ばね
１．７２に抗して矢示（１方向に引かれ、図示例の状態
に水蒸気流路１６７を開く。

また、プランジャ１７０への通電が断たれると、ルーパ
ー１７１は復元ばね１７２の付勢力によって矢示Ｃ方向
に引かれ、鎖線示の状態に水蒸気流路１６７を閉じる。

この場合、シート９の種類、状態に応じた制御信号によ
り、プランジャ１７０への通電量を制御し、ルーパー１
７１の開き角度を可変にしてシート９に供給される水蒸
気量を制御する。

第３図は定着装置１６の変形例を示す１部の正面図であ
る。本例は定着装置１６の底部と水蒸気流路１６７との
境界に、周面に貫通穴１８０ａを有する丸棒状の流路開
閉部材１８０を回転自在に設けたもので、この流路開閉
部材１８０は第４図に示すように、ばね１８１で矢示Ｃ
の時計方向へのイ１勢力が付与され、貫通穴１８０ａが
図示の状８（第３図では鎖線示）となって波路を閉じて
いる。

そして、プリント開始信号によってプランジャ１８２が
通電されて矢示ｄ方向に移動すると、流路開閉部材１８
０は上記矢示Ｃと反対の反時計方向に回動し、［６穴１
８０ａが第３図実線示の状態となって流路を開くもので
ある。この場合、シート９の種類、状態に応じて出力さ
れる制御信号により、ドライバ１８３を介してプランジ
ャ１８２への通電を制御して流路の開き量を調整し、シ
ート９に供給される水蒸気量をカールに最適になるよう
調整にする。

なお、排出コロ１７の排出側近傍に゛配設したシート案
内部材１７９としては、水蒸気の通過できる網目状の穴
明き板、櫛目状のガイド棒とするを可とする。

シート９が水蒸気に曝されることにより、カールが矯正
されることを、第５．６図に基づいて詳述する。定着ロ
ーラ１６２と加圧ローラ１６３との間に進入したシート
９の先端は、溶融したｌ・ナーの粘着力で定着ローラ１
６２に巻き付くが、巻付は防止爪１６５によって剥離さ
れる。このため、シート９の先端は上記の力を受けて第
５図ａのように下方にカールする。

一方、シー）・９の後端は第５図すに示すように、定着
ローラ１６２と加圧ローラ１６３に挾まれている束縛力
を受けなくなったとき、排出コロ１７のみにより支えら
れるため、重力により下方に垂ドして下向きにカールす
る。このように、シート９は定着器１６を出ると、第６
図ａのような下向きカールを生ずる。

上記の現象はシート９が吸湿した場合により顕著になる
。これはシート９の腰が吸湿により弱くなること、シー
ト内の水分の移動が常に上方向に向いていることにより
、シート下面の水分の移動がより多くなることにも起因
すると思われる。さらに、両面プリント時には第１．２
図に開示されるように、シート９は分岐爪１８によりカ
ールと同じ方向に案内屈曲されて搬送される。この屈曲
作用はシート９が定着器１６を出た直後の暖かいときに
生ずるので、シート９のカールに大きく影響して前記の
下向きカールはより大きいものとなる。

そこで、本発明はシートが水分を供給されて第６図（ｂ
）の示すように伸びるという現象を利用して、前記のよ
うにカールにより縮んだシート面に水蒸気を当てるとい
う極めて簡単な手段により、シートのカールを矯正する
ようにしたものである。この場合、シート下面の延び量
は該シート下面に与えられる水蒸気量によって異なる。

従って、定着装置１６から排出されたシート９のカール
を最適に矯正するためには、シート９の種類、状態に応
じてシート下面に供給する水蒸気量を制御する必要があ
る。すなわち、品温環境下に放置され吸湿量の多いシー
ト９は、前述のように下方向カールがきわめて大きく、
このカール矯正のためには水蒸気量を多くする必要があ
る。また、厚紙のような腰の強いシートは、定着装置か
ら排出されてもほとんどカールしないが、または、定着
ローラからの熱がシート下面に十分伝わらないため、定
着ローラが直接圧接するシート上面のみ水分が蒸発し、
シートは上方向カールとなる場合もある。このような場
合には、シートの下面に水蒸気を供給することはカール
を助長することになって好ましくない。

第７図はシートの種類、状態、特に、シートの厚さ、吸
湿量を検知する機構の１例を示すもので、シート９の搬
送路を挾んで対向配設した光源６１とフォトダイオード
６２により、シート９を透過する透過光量を検知してい
る。この透過光量はシート９の厚みに応じて変化するた
め、フォトダイオード６２の出力はシート９の厚さとい
う情報を与える。

そこで、上記フォトダイオード６２の出力を既知の増幅
器６３、比較器６４、制御回路６５を通して、シート９
の厚さに応じた制御信号を前記第２図におけるドライバ
１７３または前記第４図におけるドライバ１８３に供給
し、シート９に供給される水蒸気量を制御する。

第８図はシートの厚みと吸湿状態を検知する機構の１例
を示すもので、給送ローラ１２によってカセット１３内
からシート９が送出されると、そのシート搬送路を挾ん
で対向する前記第７図のシート厚み検知機構によってシ
ートの厚みが検知される。さらに、シート９は１対のレ
ジストローラ７４によって感光ドラム５の回転と同期を
とり、転写ガイド７３を通って転写帯電器８と対向する
転写部へ送られる。

このとき、レジストローラ７４にはバイアス電＠７２に
より、バイアス電圧（好ましくは転写帯電と同極性）が
印加されている。また、転写ガイド７３は抵抗７１を介
して接地されている。そこで、レジストローラ７４から
シート９を通って転写ガイド７３に流れる電流を検知す
ることにより、シート９の抵抗を知ることができ、その
結果、シート９の吸湿状態を知ることができる。つまり
、シート９の吸湿状態は抵抗７１の電圧降下値として知
ることができる。

上記の構成により、フォトダイオード６２から出力され
たシートの厚みを表わす出力電圧は、増幅器６３、比較
器６４を通して制御回路６５へ、また、シート９の吸湿
状態を表わす抵抗７１の電圧降下値は、増幅器６６を通
して、上記制御回路６５へ入力される。このため、制御
回路６５からは上記内入力に基づいてシート９に供給す
る水蒸気量を制御する制御信号を出力する。　１さらに
、具体的に説明すると、フォトダイオード６２から増幅
器６３を通った出力ｖＩは、比較器６４で基準電圧ｖｏ
と比較される。このとき、Ｖ、＞Ｖｏであれば（シート
９が薄く透過光量が多い）比較器６４の出力はｒｌＪと
なる。また、Ｖ、＜Ｖｏであれば（シート９が厚く透過
光量が少ない）比較器６４の出力はｒＱＪとなる。

一方、シート９の吸湿状態に応じた出力信号■２は、抵
抗７１の電圧降下を増幅することで得られるが、この出
力信号■２が大きいときは、シート９の抵抗が低くて吸
湿状態にあることを示し、出力信号ｖ２が小さいときは
、シート９の抵抗が高くあまり吸湿していないことを示
す。

そして、最終的な制御信号は、第９図のフローチャート
に示すようにＶ、＞Ｖ、のとき、つまり、比較器６４の
出力が「１」のときには■２に比例した値の出力信号を
出す。また、Ｖ、＜Ｖ。

のときには出力信号■は「０」となる。

第１Ｏ図は定着装置の他の変形例を示す一部の正面図で
ある。本例は定着器１６内の水蒸気を風量可変のクロス
フローファン１９０によって吸込み、定着器１６から排
出直後のシート９の下面に吹付ける。上記クロスフロー
ファン１９０は前述の制御信号Ｖによりコントロールさ
れるドライ／く１９１の出力によって風量が調節される
。このときドライバ１９１の特性は制御信号Ｖが０（シ
ートカ十分に厚い）のとき、クロスフローファン１９０
がｏｆｆされ、■が大きくなる（シートが厚く、吸湿し
て抵抗が低い）につれて、クロスフローファン１９０の
風量が増加するような出力を出すようにする。

この結果、シートの種類、状態にかかわらず、常に確実
にカール矯正が行われる。また、定着器１６から排出さ
れる水蒸気量は適宜制御されてしするため、無駄に使用
されることなく常にシート９のカール矯正のために有効
に使われる。

以上の各実施例においては、定着装置の排出近傍に該定
着装置内の水蒸気をシートに与える流路を設けたもので
あるが、排出近傍に水蒸気発生源を設け、この発生した
水蒸気をシートに与えるように構成することもできる。

上記水蒸気発生源として、例えばピエゾ素子等の振動素
子によって水を振動させ、水蒸気を発生させるものが適
当である。

定着装置は図示例の熱ロール定着装置だけではなく、チ
ャンへ一定着装置、誘導加熱定着装置、フラッシュ定着
装置、熱板等の各種の熱印加型の定着装置、圧力によっ
て定着を行う圧力定着装置が適用可能である。また、ト
ナー像をシートにプリン］・する方法としては、図示例
のように一旦別の像形成体にトナー像を形成した後、シ
ートに転写する方法の他、シートに直接静電像を形成す
ると同時またはその直後に現像する方法であってもよい
。

以上、詳述したように、未発明によれば、定着装置から
排出した直後のシートに水蒸気を与える流路を設け、シ
ート種類、状態に応じて該シートに供給する水蒸気量を
制御するようにしたから、次のようん種々の降下が得ら
れる。

（１）定着装置排出後のシートのカールを、シートの種
類、状態を問わず簡単な構成で確実に低減することがで
きる。

（２）カールが低減されたことにより、両面プリント時
におけるシートのカールに起因するジャム発生を低減で
き、安定した両面搬送特性を得ることができる。

（３）図示の実施例のように、感光ドラムからのシート
分離が静電分離の場合には、カールによる分離性低下が
防げられ、特に高湿環境下に放置された・々−トの場合
に有効である。

（４）シートに水蒸気つまり湿度を与えるから、１回目
の定着を受けた後でもシートの極度な表面抵抗のＪ：　
Ｆｌが防げられるために、転写性、分離性が良くなり、
２回目も良好な画像記録が得られる。つまり、本発明は
カール防止ばかりでなく、シートの調湿効果にも良い結
果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明画像記録装置とし一部のレーザビームプ
リンタ装置の全体概略図、第２図はその装置に適用され
た定着装置の拡大横断面図、第３図はその定着装置の変
形例を示す一部の拡大横断面図、第４図は流路開閉部材
の端面図、２８５．６図はシートのカール矯正の説明図
、第７図はシートの厚み検知機構の概略図、第８図はシ
ートの厚みおよび吸湿状態を検知する機構の概略図、第
９図はフローチャート図、第１０図は定着装置の他の変
形例を示す一部の拡大横断面図である。 ９は記録部材（シート）、１６は定着装置、１６７は水
蒸気流路。 特許出願人　キャノン株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナー像を記録部材上に定着する定着装置と、水
   蒸気を前記記録部材に与えるように該定着装置の記録部
   材排出側近傍に設けた水蒸気流路と、前記記録部材の種
   類、状態に応じて前記水蒸気流路の流量を制御する流量
   制御手段と、を備えたことを特徴とする画像記録装置。
2. （２）定着装置として加熱定着装置を用いる特許請求の
   範囲第（１）項記載の画像記録装置。
3. （３）記録部材に与える水蒸気として、加熱定着装置内
   の水蒸気を用いる特許請求の範囲第（２）項記載の画像
   記録装置。