JP3382403B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタ等の
画像形成装置に用いられる定着装置（ＳＵＲＦ定着装
置）に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、定着装置における定着方式として
は、例えば米国特許第３，５７８，７９７号明細書に記
載されているベルト定着方式が知られている。しかし、
この種のベルト定着方式では、所定の温度に立ち上げる
までの時間が長く、又、比較的大きな電力を必要とする
等、改良すべき点を有していた。 【０００３】そこで、本出願人は薄層ベルトを用いた定
着装置を提案している。この定着装置においては、ロー
ラ等のテンション及び駆動により薄膜のエンドレスフィ
ルムを駆動しているが、定着性の問題から、ローラは金
属製の軸にゴム材を巻いて構成されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上記提案に
係る定着装置においては、ローラ自身の回転数は変わら
ないが、連続して複写していくと、ゴム材の膨張率が大
きいためにローラ径は次第に大きくなり、このためエン
ドレスフィルムの周速が速くなり、従って、定着部での
紙の搬送速度も速くなる。例えば、直径φ１０ｍｍのア
ルミニウム製の軸に厚さ２．９ｍｍのシリコンゴムを巻
いた加圧ローラの場合、複写１枚目と１０分間動作後で
は紙の搬送速度は２．５％の差がある。このため、加圧
ローラが冷えているときの定着の紙の搬送速度と定着前
までの紙の搬送速度とをほぼ一致させておくと、連続で
複写していったときに定着の紙の搬送速度の方が速くな
り、定着装置が紙を引っ張る状態となって、紙が感光ド
ラムを擦ることによって画像に線が発生した。 【０００５】又、逆に定着ローラが暖められているとき
の定着の紙の搬送速度と定着前までの紙の搬送速度をほ
ぼ一致させておくと、複写し始めたときの定着ローラ径
は暖められているときに比べて小さいため、定着の紙の
搬送速度は遅くなる。このため、感光ドラムが紙を押す
状態となり、画像が縮んだり、感光ドラムが紙を押すこ
とによって該感光ドラムと定着部との間に紙のループが
でき、レジストローラを紙が通り抜けたときに紙が感光
ドラムの方へ押し戻され、紙が感光ドラムを擦ることに
よって画像に線が発生した。 【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、ヒータとの間でニップを形成
する加圧ローラの外径が変化しても、転写材の搬送速度
を一定に保って転写の悪影響や未定着トナー像の摺擦に
よる画像の乱れを防ぐことができる定着装置を提供する
ことにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、発熱体を有するヒータと、耐熱性エンド
レスフィルムの外周に圧接し、ヒータと耐熱性エンドレ
スフィルムを介して未定着トナー像を有する転写材を挟
持搬送するニップを形成するゴム層を有する加圧ローラ
と、加圧ローラを回転駆動させる駆動手段と、を有し、
加圧ローラを回転させることで加圧ローラに従動して耐
熱性エンドレスフィルムが回転する定着装置において、
前記耐熱性エンドレスフィルムの周速を検知する周速検
知手段と、この周速検知手段により検知される周速が所
定速度に一定に維持されるように加圧ローラの駆動手段
の駆動速度を制御する制御手段と、を有し、加圧ローラ
の径の変化に拘らず前記耐熱性エンドレスフィルムの周
速が一定となるように制御することを特徴とする。 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【作用】本発明によれば、周速検知手段により検知され
る周速が所定速度に一定に維持されるように加圧ローラ
の駆動手段の駆動速度を制御手段によって制御し、加圧
ローラの径の変化に拘らず耐熱性エンドレスフィルムの
周速が一定となるように制御するため、ヒータとの間で
ニップを形成する加圧ローラの外径が変化しても、転写
材の搬送速度が常に一定に保たれることとなり、転写の
悪影響や未定着トナー像の摺擦による画像の乱れが防が
れ、安定した画像を得ることができる。 【００１３】 【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。 【００１４】＜第１実施例＞先ず、本発明に係る定着装
置を備える画像形成装置の概略構成を図２に基づいて説
明する。 【００１５】図２に示す画像形成装置の本体の上面には
原稿台１が設けられ、本体内の中央部には像担持体であ
る感光ドラム４が回転自在に配され、該感光ドラム４の
周囲には帯電器５、現像装置６、転写放電器９等が配さ
れている。又、画像形成装置本体内の上部には光学系を
構成する短焦点小径結像素子アレイ２、照明ランプ３等
が配され、下部には転写紙Ｐを収容したカセットＳ、給
送ローラ７、搬送ローラ８等で構成される給紙系と、搬
送ベルト１０、本発明に係る定着装置１１及び排紙トレ
イ１２が配されている。 【００１６】而して、周知のプロセスを経て画像形成さ
れた転写紙Ｐは、前記搬送ベルト１０によって定着装置
１１に送られ、これに担持された未定着トナー像が定着
装置１１によって当該転写紙Ｐ上に定着される。 【００１７】ここで、定着装置１１の構成を図３に基づ
いて説明する。 【００１８】図３は定着装置１１の概略構成を示す側面
図であり、同図において、１５は耐熱性を有するエンド
レスフィルムであり、該エンドレスフィルム１５は、例
えば厚み２０μｍ程度のポリイミド、ポリエーテルイミ
ド、ＰＥＳ、ＰＦＡ等のフィルムシートに、少なくとも
画像当接面側にＰＴＦＥに導電剤を添加した離型層を１
０μｍの厚みでコーティングして構成されている。この
エンドレスフィルム１５はヒータホルダー２７の外周に
巻装されており、ヒータホルダー２７には低熱容量線状
加熱体１８（以下、ヒータと称す）が支持されている。
そして、ヒータ１８にはエンドレスフィルム１５を介し
て加圧ローラ１４が当接しており、この加圧ローラ１４
はシリコンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を含んで構
成されている。 【００１９】而して、前記ヒータ１８をエンドレスフィ
ルム１５を介して加圧ローラ１４にて総圧４〜７ｋｇで
加圧し、図１に示すパルスモータ１３によって加圧ロー
ラ１４を図３の矢印方向（反時計方向）に回転駆動して
エンドレスフィルム１５を図３の矢印方向（時計方向）
に従動回転させる。すると、周知の技術によって画像形
成され、入口ガイド２３に沿って定着部に導かれた転写
紙Ｐは、加圧ローラ１４とエンドレスフィルム１５の間
に挟持されて図３の矢印ｅ方向に搬送され、該転写紙Ｐ
上に担持されたトナーｔが定着される。 【００２０】ところで、本実施例では、図１に示すよう
に、エンドレスフィルム１５の片側端部には複数の孔１
７が等間隔で形成されており、同端部の縁全周囲（斜線
部分）にはフォトインタラプタ１６の光を遮光するため
のマスキング処理が施されている。従って、フォトイン
タラプタ１６の位置にエンドレスフィルム１５の孔１７
が一致したときにはフォトインタラプタ１６はＯＮとな
り、フォトインタラプタ１６の光がエンドレスフィルム
１５によって遮断されるとフォトインタラプタ１６はＯ
ＦＦとなるため、エンドレスフィルム１５が図１の矢印
ａ方向に回動駆動されることによってフォトインタラプ
タ１６はＯＮ／ＯＦＦを繰り返すこととなる。 【００２１】而して、エンドレスフィルム１５の周速に
よってフォトインタラプタ１６のＯＮ／ＯＦＦの周期は
変化し、このＯＮ／ＯＦＦの周期を読み取ることによっ
てエンドレスフィルム１５の周速を検知し、エンドレス
フィルム１５の周速が前記感光ドラム４（図２参照）の
周速と同じになるように、加圧ローラ１４を駆動するパ
ルスモータ１３を不図示のマイクロコンピュータによっ
て制御する。この結果、定着装置１１での転写紙Ｐの搬
送速度を常に一定に保つことができ、安定した画像を供
給することができる。 【００２２】又、本実施例では、エンドレスフィルム１
５に孔１７が開いているか否かによってフォトインタラ
プタ１６のＯＮ／ＯＦＦを光学的に検知するため、トナ
ーｔ等によるエンドレスフィルム１５の汚れに拘らず、
エンドレスフィルム１５の周速を正確に検知することが
できる。 【００２３】尚、加圧ローラ１４を駆動するモータとし
てＤＣサーボモータ等の別の種類のモータを用いても良
い。 【００２４】＜第２実施例＞次に、本発明の第２実施例
を図４に基づいて説明する。尚、図４は本実施例に係る
定着装置の側面図である。 【００２５】本実施例では、エンドレスフィルム１５の
片側端部（非通紙部）には反射型センサー２０の光を遮
光するためのマスキング処理（図に斜線にて示す）が縁
全周囲に亘って施されており、その上には光を反射し易
い白色のパターン１９が等間隔で印刷されている。 【００２６】而して、エンドレスフィルム１５が図４の
矢印ｂ方向に回動駆動されると、反射型センサー２０は
ＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことになり、そのＯＮ／ＯＦＦ
の周期はエンドレスフィルム１５の周速によって変化す
るため、このＯＮ／ＯＦＦの周期を読み取ることによっ
てエンドレスフィルム１５の周速を検知し、エンドレス
フィルム１５の周速が感光ドラム４（図２参照）の周速
と同じになるように、加圧ローラ１４を駆動するモータ
を不図示のマイクロコンピュータによって制御する。こ
の結果、定着装置１１での転写紙の搬送速度を常に一定
に保つことができ、安定した画像を供給することができ
る。 【００２７】又、本実施例では、反射型センサー２０の
検知をエンドレスフィルム１５の非通紙部にて行ってい
るため、トナー等による汚れの影響を受けることなくエ
ンドレスフィルム１５の周速を正確に検知することがで
きる。 【００２８】＜第３実施例＞次に、本発明の第３実施例
を図５乃至図７に基づいて説明する。 【００２９】図５は本実施例に係る定着装置１１の斜視
図であり、同図において、２１はエンドレスフィルム１
５の周速を検知するためのフォトセンサーであり、エン
ドレスフィルム１５の手前側の端部２４にはフォトセン
サー２１の光を遮光するためのマスキング処理（図に斜
線にて示す）が縁全周囲に亘って施されている。 【００３０】尚、本実施例においてはフォトセンサー２
１としてフォトインタラプタを用いているが、反射型フ
ォトセンサーを用いた場合には、エンドレスフィルム１
５の端部２４部分には光を反射するための反射部材処理
を施す必要がある。又、本実施例ではマスキング処理を
エンドレスフィルム１５の片側端部２４のみに施してい
るが、エンドレスフィルム１５全体に施しても構わない
ことは言うまでもない。 【００３１】又、図５において、２２はクリーニング部
材であり、これはエンドレスフィルム１５端部を常にク
リーニングしてフォトセンサー２１の誤読み取りを防ぐ
ためのものであり、フォトセンサー２１として特に反射
型センサーを用いた場合に有効に機能する。尚、本実施
例ではクリーニング部材２２としてフェルトを用いてい
るが、クリーニング効果があるものであればその種類は
問わない。 【００３２】図６にエンドレスフィルム１５の外形形状
を示すが、その直径はφＭであり、その片側端部（手前
側の端部）は斜めにカットされており、その最長部の長
さをＬｍａｘ とし、最短部の長さをＬｍｉｎ とすれ
ば、斜めにカットされている部分（斜めカット部）の寸
法（フィルム斜めカット量）ΔＬはＬｍａｘ −Ｌｍｉ
ｎ で求められる。そして、この斜めカット部は図５に
示すように本定着装置１１の手前側に配置され、フォト
センサー２１によってエンドレスフィルム１５の周速を
検出するよう構成されている。 【００３３】図７はフォトセンサー２１とエンドレスフ
ィルム１５の位置関係を示す詳細図である。 【００３４】本実施例では、フォトセンサー２１として
透過型のフォトインタラプタを用いており、その検出位
置が図７にｄとして示されている。そして、エンドレス
フィルム１５が検知位置ｄよりも奥側に位置する場合は
フォトセンサー２１がＯＮし、同フィルム１５が検知位
置ｄのよりも手前側に位置する場合はフォトセンサー２
１がＯＦＦすることになる。 【００３５】而して、エンドレスフィルム１５の斜めカ
ット部はフォトセンサー２１の検出位置ｄに位置するよ
う構成されている。従って、エンドレスフィルム１５が
図５の矢印ｃ方向に回動駆動されることによってフォト
センサー２１はＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことになり、そ
のＯＮ／ＯＦＦの周期はエンドレスフィルム１５の周速
によって変化する。このため、フォトセンサー２１のＯ
Ｎ／ＯＦＦの周期を読み取ることによってエンドレスフ
ィルム１５の周速を検知し、エンドレスフィルム１５の
周速が不図示の感光ドラムの周速と同じになるように、
加圧ローラ１４を駆動するモータ１３を不図示のマイク
ロコンピュータによって制御すれば、定着装置１１での
転写紙の搬送速度を常に一定に保つことができ、安定し
た画像を供給することができる。 【００３６】＜参考例＞ 次に、本発明の参考例を図８乃至図１０に基づいて説明
する。 【００３７】図８は本参考例に係る定着装置１１の断面
図であり、同図において、１８は加熱体、１５はエンド
レスフィルムであり、該エンドレスフィルム１５はポリ
イミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ等から成る厚さ２
０μｍの耐熱性樹脂フィルムの片側にＰＴＦＥ等の離型
層をコーティングして構成されている。尚、エンドレス
フィルム１５の総厚は一般的に５０μｍ以下が好まし
い。 【００３８】又、図８において、２９はエンドレスフィ
ルム１５の片側（手前側）端部外周に設けられたリブで
あり、このリブ２９はフィルム１５と同材質で一体成形
したものでも、後から摺動性の良い別材質（例えば、ウ
レタンゴムやシリコンゴム等）のリブを接着等により成
形したものでも構わない。 【００３９】ところで、エンドレスフィルム１５は駆動
ローラ３０とテンションローラ３１の間に掛け渡され、
これは加熱体１８と合わせてフィルム搬送路を構成して
いる。そして、このエンドレスフィルム１５は、付勢手
段３２，３３によってテンションローラ軸受３４，３５
を介してテンションローラ３１を図示矢印Ａ方向に付勢
することによって所定のテンションを付与され、駆動ロ
ーラ３０によって図示矢印Ｂ方向に搬送される。ここ
で、駆動ローラ３０はエンドレスフィルム１５の搬送を
確実に行うため、鉄等の芯金の表面にシリコンゴム等の
コーティング層を設けて構成されている。 【００４０】１４は加圧ローラであり、これはシリコン
ゴム等の離型性の良いゴム弾性層を有し、定着に必要な
力でエンドレスフィルム１５を加熱体１８に加圧してい
る。又、加圧ローラ１４はエンドレスフィルム１５に従
動して回転するようにその両端が不図示の軸受によって
回転自在に支持されている。 【００４１】前記加熱体１８は、耐熱性樹脂より成る断
熱部材３６を介してステイ３７に固定されており、ステ
イ３７は加圧ローラ１４による加圧力に耐え得る剛性を
有している。尚、図８において、２３は入口ガイド、３
８は分離ガイド、３９は排紙ローラである。図９は図８
の矢視Ｊ方向の図であり、図示のようにリブ２９を規制
するための規制部材４０が駆動ローラ３０の外周に沿っ
てリブ２９の内側（フィルム１５の中央側）に配置され
て不図示の定着装置枠体に固定されている。 【００４２】而して、エンドレスフィルム１５は、前記
付勢手段３２，３３による付勢力を調整すること等によ
って、搬送時には常に矢印Ｃ方向に寄り力が働くように
構成されており、前記リブ２９が規制部材４０に当接す
ることによってフィルム１５の寄りが規制される。尚、
規制部材４０の少なくともリブ２９が摺動する面は、摺
動性の良いポリアセタールやフッ素樹脂等の材料で構成
されていることが望ましい。 【００４３】図１０はエンドレスフィルム１５とマイク
ロスイッチ２８の関係を示す斜視図であり、図示のよう
に、リブ２９には複数の突起４１が等間隔で設けられて
おり、マイクロスイッチ２８は突起４１に接触できるよ
うに設置されている。 【００４４】而して、エンドレスフィルム１５が図１０
の矢印ｆ方向に回動駆動されると、マイクロスイッチ２
８は突起４１に当接してＯＮされ、突起４１から離れる
とＯＦＦされる。そして、エンドレスフィルム１５が回
動駆動され続けると、マイクロスイッチ２８はＯＮ／Ｏ
ＦＦを繰り返すことになり、そのＯＮ／ＯＦＦの周期は
エンドレスフィルム１５の周速によって変化する。この
ため、マイクロスイッチ２８のＯＮ／ＯＦＦの周期を読
み取ることによってエンドレスフィルム１５の周速を検
知し、エンドレスフィルム１５の周速が不図示の感光ド
ラムの周速と同じになるように、駆動ローラ３０の駆動
を不図示のマイクロコンピュータによって制御すれば、
定着装置１１での転写紙の搬送速度を常に一定に保つこ
とができ、安定した画像を供給することができる。 【００４５】又、本参考例において、エンドレスフィル
ム１５の寄りを規制する規制部材４０を用いてフィルム
１５の周速を制御するようにすれば、定着装置１１の部
品点数の削減とコストダウンを図ることができる。 【００４６】 【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、周速検知手段により検知される周速が所定速度
に一定に維持されるように加圧ローラの駆動手段の駆動
速度を制御手段によって制御し、加圧ローラの径の変化
に拘らず耐熱性エンドレスフィルムの周速が一定となる
ように制御するため、ヒータとの間でニップを形成する
加圧ローラの外径が変化しても、転写材の搬送速度が常
に一定に保たれることとなり、転写の悪影響や未定着ト
ナー像の摺擦による画像の乱れが防がれ、安定した画像
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１実施例に係る定着装置の斜視図で
ある。 【図２】画像形成装置の断面図である。 【図３】本発明の第１実施例に係る定着装置の側面図で
ある。 【図４】本発明の第２実施例に係る定着装置の側面図で
ある。 【図５】本発明の第３実施例に係る定着装置の斜視図で
ある。 【図６】本発明の第３実施例に係る定着装置のエンドレ
スフィルムの斜視図である。 【図７】本発明の第３実施例に係る定着装置のフォトセ
ンサーとエンドレスフィルムの位置関係を示す詳細図で
ある。 【図８】本発明の参考例に係る定着装置の断面図であ
る。 【図９】図８の矢視Ｊ方向の図である。 【図１０】本発明の参考例に係る定着装置のエンドレス
フィルムとマイクロスイッチとの関係を示す斜視図であ
る。 【符号の説明】 １１ 定着装置１４ 加圧ローラ １５ エンドレスフィルム １６ フォトインタラプタ（周速検知手段） １７ 孔 １８ ヒータ（発熱体） １９ 白色パターン ２０ 反射型センサー（周速検知手段） ２１ フォトセンサー（周速検知手段） ２８ マイクロスイッチ（周速検知手段） ４０ 規制部材Ｐ 転写紙（転写材）

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 発熱体を有するヒータと、耐熱性エンド
   レスフィルムの外周に圧接し、ヒータと耐熱性エンドレ
   スフィルムを介して未定着トナー像を有する転写材を挟
   持搬送するニップを形成するゴム層を有する加圧ローラ
   と、加圧ローラを回転駆動させる駆動手段と、を有し、
   加圧ローラを回転させることで加圧ローラに従動して耐
   熱性エンドレスフィルムが回転する定着装置において、
   前記耐熱性エンドレスフィルムの周速を検知する周速検
   知手段と、この周速検知手段により検知される周速が所
   定速度に一定に維持されるように加圧ローラの駆動手段
   の駆動速度を制御する制御手段と、を有し、加圧ローラ
   の径の変化に拘らず前記耐熱性エンドレスフィルムの周
   速が一定となるように制御することを特徴とする定着装
   置。