(57)【要約】【課題】  本発明は、電力断等の異常時におけるウェブへの焼損防止を達成する非接触のオーブン方式の両面同時定着装置を提供する。【解決手段】  本発明は、連続したウェブを搬送するウェブ搬送手段と、トナー担持体を有し、該トナー担持体表面に形成されたトナー像を前記ウェブの片面もしくは両面に転写する画像記録手段と、ウェブに転写されたトナー像を定着する定着装置と、前記ウェブの両面に非接触で対向配置した加熱源を有する加熱板を備えたプリンタ等の印刷装置において、トナー像を定着する加熱板開放位置と非印刷時の加熱板閉止位置の動作における前記加熱板とウェブとの接離は、ウェブ搬送方向に対し垂直方向への平行移動とウェブ搬送方向に対して隣接する少なくとも２つの加熱板の加熱面が向かい合う方向に個々に概略９０〜１８０度回転する動作によって行なうことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続したウェブを搬送するウェブ搬送手段と、トナー担持体を有し、該トナー担持体表面に形成されたトナー像を前記ウェブの片面もしくは両面に転写する画像記録手段と、ウェブに転写されたトナー像を定着する定着装置と、前記ウェブの両面に非接触で対向配置した加熱源を有する加熱板を備えたプリンタ等の印刷装置において、トナー像を定着する加熱板開放位置と非印刷時の加熱板閉止位置の動作における前記加熱板とウェブとの接離は、ウェブ搬送方向に対し垂直方向への平行移動とウェブ搬送方向に対して隣接する少なくとも２つの加熱板の加熱面が向かい合う方向に個々に概略９０〜１８０度回転する動作によって行なうことを特徴とするオーブン定着装置。
【請求項２】
前記加熱板の閉止位置において、加熱面同士が対向した２つの加熱板の距離を移動可能とし、前記加熱板の平行移動及び回転動作を分離した２段階動作としたことを特徴とする請求項１記載のオーブン定着装置。
【請求項３】
前記加熱板の閉止位置において、前記加熱板とウェブとの距離は該ウェブの温度や距離を検出して、移動自在であることを特徴とする請求項１または２記載のオーブン定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紙もしくはシート状のプラスチックフィルム等の連続した被記録体の片面もしくは両面の未定着トナー像を非接触で定着するプリンタ等の印刷装置におけるオーブン定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ等の印刷装置に用いられる連続したウェブへの非接触定着装置としては、例えば、フラッシュ定着が知られている。前記フラッシュ定着装置はトナー像に短時間で放射エネルギーを与えてトナー像を溶融しウェブに定着させる方式であるが、多色画像の定着には吸収スペクトルに違いにより、不適であるという問題がある。
【０００３】
また、オーブン方式の両面非接触定着装置のオーブン開閉方式としては、ウェブに対向する少なくとも一対の加熱装置が各々蝶番式に結合された熱遮蔽筐体の形状を有し、印刷時と非印刷時のそれぞれ開放位置から閉止位置の間で移動自在とする機構を設け、ウェブの停止時にはウェブに対向する加熱面がそれぞれ、向き合うように移動する手段が知られている（例えば、特許文献1参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許第３１９７１５４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的にプリンタ等の定着装置は加熱ロールと加圧ロールによるニップ定着方式が多く採用されている。更には高速のプリンタにおいてはロール定着装置だけでは不十分なため、前段に予熱装置を設け、トナーのウェブへの定着を達成している。また、画質向上を図った両面印刷対応のプリンタ等の連続したウェブを用いた１筐体両面印刷装置においては、両面同時定着を達成するためには、ウェブの両面に未定着のトナーがあるため、非接触での定着方式が必要となる。または従来のニップ定着方式でも可能ではあるが、両面に加熱ロールが必要となるため、定着に必要なニップ時間を確保できないため、低速領域に限定されたものである。前述したウェブと非接触で加熱する定着装置は、画質を劣化させない等のメリットがあるが、非接触のため熱効率は２０〜３０％と低く、高速化や厚紙への対応に対しては、（１）加熱時間を長くする、（２）温度を上げる、（３）ウェブとのギャップを狭くする手段がある。（１）については装置自体の大きさに影響し、（３）についてはバタツキや熱による収縮から限界がある。よって、（２）の温度を上げる必要がある。しかしながら、高速機の場合、加熱板温度は２５０度以上の高温とする必要があり、特にウェブが紙である場合、駆動装置の故障や停電等の電力障害が発生した場合、加熱板が閉止状態のまま残っていると、直ぐには温度が下がらないため、焼損等の用紙ダメージを招く。よって、安全性の面から、加熱板をメカニカルに回避する構成が必要となる。
【０００６】
しかしながら、前述した従来のオーブン定着装置では、記録紙停止時には蝶番式に結合された加熱板が開放位置から閉止位置まで連続して動作するため、例えば、用紙が定着内部で破断した場合には、破断した紙の先端部分が動作中に向かい合う加熱板の中に入り込んでしまう可能性があり、完全な安全性の回避にはなっていない。
【０００７】
また、２つが蝶番式に結合されているため、開放位置でのウェブとの距離は常に一定である。このため、ウェブが紙の場合、各種連量に応じて同じ定着性を確保するためにはオーブンの温度を変える必要がある。しかしながら、用紙のオーブン出口温度を検知して、オーブンの制御温度を変更する制御は応答性の問題から追従性が悪い等の問題を招く。また、高温での温度コントロールのため、非印刷時の消費電力は大きいものとなってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、オーブン方式非接触定着装置の電力断等の異常時における被記録体への焼損防止を達成する非接触のオーブン方式の両面同時定着装置を提供することにある。他の目的は用紙の連量や環境が変化しても、定着性に影響がない非接触のオーブン方式の両面同時定着装置を提供することにある。更に他の目的は、待機時のオーブンの消費電力を低減した定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的は、連続したウェブを搬送するウェブ搬送手段と、トナー担持体を有し、該トナー担持体表面に形成されたトナー像を前記ウェブの片面もしくは両面に転写する画像記録手段と、ウェブに転写されたトナー像を定着する定着装置と、前記ウェブの両面に非接触で対向配置した加熱源を有する加熱板を備えたプリンタ等の印刷装置において、トナー像を定着する加熱板開放位置と非印刷時の加熱板閉止位置の動作における前記加熱板とウェブとの接離は、ウェブ搬送方向に対し垂直方向への平行移動とウェブ搬送方向に対して隣接する少なくとも２つの加熱板の加熱面が向かい合う方向に個々に概略９０〜１８０度回転する動作によって行なうことにより達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電力断等の異常時におけるウェブへの焼損防止を達成する非接触のオーブン方式の両面同時定着装置を提供することが可能となる。また、加熱板の閉止位置において、加熱面同士が対向した２つの加熱板の距離を移動可能とし、前記加熱板の平行移動及び回転動作を分離した２段階動作とすることによって、用紙の連量や環境が変化しても、定着性に影響がない非接触のオーブン方式の両面同時定着装置を提供することが可能となる。更に、加熱板の閉止位置において、前記加熱板とウェブとの距離は該ウェブの温度や距離を検出して、移動自在とすることにより、待機時の消費電力を低減したオーブン方式の両面同時定着装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明のウェブからの回避手段を備えたオーブン定着方式を用いた電子写真方式の両面印刷装置の概略構成を示す。
先ず、図１を用いて、本発明の実施形態を適用した両面印刷装置の全体構成について説明する。
【００１２】
ロール状に巻かれた紙もしくはシート状のプラスチックフィルム等の連続したウェブ３は給紙装置１から搬送ローラ２に送られる。搬送ローラ２から送り出されたウェブ３はウェブ３に張力を作用させる張力制御部４、ウェブ３の幅方向の送行位置を規制する規制手段５、従動ローラ６を介した後、トナー画像形成部８ａ、８ｂに送られる。画像形成部８ａ、８ｂの前段に設けられた従動ローラ６には、実際のウェブ３の搬送速度を検出するエンコーダ等の検出手段７が設けられており、排出ローラ２０の速度コントロールを行い、定着部通過後のウェブ収縮の影響を考慮して一定速度でウェブ３を搬送する。トナー画像９を形成するトナー画像形成部８ａ、８ｂはウェブ３の両面に画像を形成するよう配置している。トナー画像９を形成するトナー画像形成部８ａ、８ｂは金属製のドラム表面に感光体層を塗布したトナー担持体１０を回動可能に設け、トナー担持体１０の外周にトナー担持体１０の表面を一様に帯電させる帯電器１１、トナー担持体１０上に静電潜像を形成する光学部１２、静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成するための現像機１３、トナー像をウェブ３に転写する転写器１４、トナー担持体１０上の転写後の残留トナーを除去する清掃機１５が設けられている。ウェブ３はトナー画像記録８ａ、８ｂを通過し、両面にトナー画像９が形成され、トナー画像９が形成されたウェブ３はウェブ３に対向配置されたヒータ１７や温度検出センサ（図示しない）を内装する加熱板１６の間を適正な隙間で非接触で通過し、両面に永久画像が形成される。永久画像が形成されたウェブ３従動ローラ６を介し、排出ローラ２０によって、図示しない後処理装置に送られ、印刷工程が完了する。
【００１３】
加熱板１６は表面温度を２５０℃以上に制御され、加熱板１６からウェブ３への熱移動は、熱板表面をウェブ３の吸収波長に合わせた放射率とすることによる輻射熱と加熱板１６をウェブ３に近接させることによる空気層を介した熱伝達により行われる。加熱板ユニットの構成はヒータ１７を内装したアルミ等の加熱板１６と、ウェブ対向面以外からの周囲への放熱を防ぐ断熱カバとからなり、更には図示しない加熱板１６への給電線や加熱板の温度をコントロールするセンサの信号線等の構成部品への熱負荷を低減するため、断熱カバ内部に断熱材が具備されている。上記加熱板１６を含む加熱板ユニットはウェブ３に対向するように、少なくとも１対で構成され、装置の印刷速度やウェブ３の厚み等の条件により搬送方向に複数個配列される。
【００１４】
なお、図１では対向配置された加熱板１６が２対記載されているが、ウェブ搬送速度やウェブ坪量により、複数個配列されることは容易に考えられる。また、図１ではオーブン単独定着としているが、更なる高速を考慮した場合、オーブンを予熱として使用し、オーブンの下流側に加熱ロールと加圧ロールによるニップ定着機構を付加した定着装置においても同様である。
【００１５】
次に、本発明における加熱板開閉方式の構成を図１及び定着部の上面図を示した図２を用いて説明する。加熱板１６はサブフレーム１９とコイルバネ２１を具備したシャフト１８によって、両端を支持されており、シャフト１８を介し、オーブンは回動可能となっており、コイルバネ２１は図１中Ａ方向に回転するような荷重をかけるように配備されている。サブフレーム１９は２つのカムフォロア２２を有しており、フレーム２３に具備されているガイドレール２５に沿って図１中上下方向に移動可能となっている。加熱板１６を含むサブフレーム１９はガイドレール２５に隣接されたタイミングベルト２４やワイヤ等に固定され、図示しないモータ等の駆動源によってタイミングベルト２４を介し図２中上下方向に移動する。フレーム２３は下部にプーリ２６を具備し、レール２７上で支持されている。加熱板１６を含むフレーム２３はリンク２８で連結されており、図示しないモータ等の駆動源によって、レール２７上を図１中水平方向に移動する構成をとる。上述した構成は、ウェブ３に対向する側も同様に構成される。
【００１６】
次に、本定着装置の開閉動作について、図３から図６を用いて説明する。図３は印刷時の開放位置、図５は非印刷時での第１閉止位置、図６は同様に非印刷時での第２閉止位置、図４は開放位置から第１閉止位置に至るまでの途中状態を示す図である。ウェブ３は連続した紙又はシート状のプラスチックであるため、印刷開始及び印刷終了時においても定着内部に残っている。上記印刷停止時に加熱板１６が印刷時の状態で停止すると、ウェブ３の加熱板１６に対向する部分が過剰に熱を加えられる為、用紙等のウェブ３は黄変や焼損、異臭の発生が生じる。従って、加熱板１６のウェブ３対向面から該ウェブ３への熱移動を遮断する必要が有り、開閉機構が必須となってくる。上記の加熱板１６のウェブ近接からの回避は通常の印刷停止時は勿論、装置の異常時においても自動的に行われなければならない。例えば、電力障害による装置への給電停止が発生しても、加熱板１６自体の温度はヒータを遮断してもなかなか低下しないため、短時間で用紙の黄変や焼損の不具合が発生してしまう。
【００１７】
先ず、通常動作の場合について説明する。コントローラより印刷停止信号が立つとオーブンは閉止位置への動作を開始し、図示しないモータが駆動し、リンクを介し、フレーム２３が図中右方向に概略平行移動する。図５の第一閉止位置への動作過程で加熱板１６はコイルバネ２１のスプリング力によって、図中Ａ方向に回転する。この時、上下２つの加熱板の回転方向はそれぞれの加熱板の加熱面が向き合うよう逆とさせる。図５の第一閉止位置において、加熱板１６の加熱面はウェブ３に対し、概略９０度回転しているため、ウェブ３へのダメージは既に回避されている。しかしながら、加熱板１６は高温のため、規定温度を維持するための消費電力が大きく、可能な限り断熱を強化する必要がある。よって、待機時の消費電力低減図るため、図６の第二閉止位置に加熱板１６を移動させ、互いに向き合う加熱面どうしを、例えば、０〜３０ｍｍ程度に近づけることにより、互いの加熱面からの熱の授受はなり、消費電力は単独時と比較し、概略１／２に低減することが可能となる。なお、図５から図６への移行時間は任意に可変可能とし、例えば、短いジョブの繰り返し印刷時においては、図５の第一閉止位置から再印刷させておけば、加熱板開閉動作時間を短縮することが可能となり、無駄頁の低減を図ることが可能となる。また、待機時から印刷時の開放位置への動作は前述した逆を行なえば良い。
【００１８】
次に、電力障害等の装置の異常時が発生した場合について説明する。前述した図３の開放位置から図５の第一閉止位置への平行移動動作はリンク２８を介したモータにより駆動されるが復帰スプリング３１のバネ力により、閉止位置側にメカニカルに荷重をかける構成としておく。図７は装置の異常が発生した場合の加熱板１６の位置関係を示す。異常時により、全ての給電が停止しているため、加熱板を含むフレーム２３は復帰スプリング３１によって図７の位置まで戻される。図７の位置は図５の第一閉止位置よりも、更にウェブ３に対して離れた位置になる。ここで、加熱板１６の加熱面は第一閉止位置よりも、更に９０度回転してウェブ３に対して完全に１８０度反対の位置関係となる。これにより、例えば、ウェブ３が破断した時の紙片が加熱面に入り込む可能性がなくなり、ウェブ３の黄変や焼損、異臭の発生を完全に回避することが可能となる。
【００１９】
また、図１に示すようにウェブ３と加熱板１６との距離Ｌを本構成は容易に可変可能であることから、定着部出口にウェブの出口温度を測定する温度センサ２９とウェブの送行位置を検出する変位センサ３０を設ける。通常、ウェブの連量や速度に対応して定着性を常時確保するためには、加熱板の制御温度を切り替えることが容易である。しかしながら、温度の追従性の問題から時間を要する。また、定着内部を通過するウェブ３は熱により、特に薄紙の場合、しわやうねり等が発生しやすくウェブ３と加熱板１６の距離Ｌによっては、接触する可能性もある。よって、温度センサ２９や変位センサ３０を設け、その温度や位置を検出して距離Ｌを可変することにより、上述した問題を解決することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のオーブン定着装置の実施形態を適用した両面印刷装置全体の概略構成図。
【図２】本発明に係るオーブン定着装置の構成を示す上面図。
【図３】本発明に係るオーブン定着装置の開放位置を示す模式図。
【図４】本発明に係るオーブン定着装置の動作過程を示す模式図。
【図５】本発明に係るオーブン定着装置の閉止位置１を示す模式図。
【図６】本発明に係るオーブン定着装置の閉止位置２を示す模式図。
【図７】本発明に係るオーブン定着装置の装置異常時の閉止位置を示す模式図。
【符号の説明】
【００２１】
３はウェブ、１６は加熱板、１７はヒータ、１８はシャフト、１９はサブフレーム、２１はコイルバネ、２２はカムフォロア、２３はフレーム、２４はタイミングベルト、２５はガイドレール、２６はプーリ、２７はレール、２８はリンク、２９は温度センサ、３０は変位センサ、３１はスプリングを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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