JPH1184935A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 転写材の厚さにかかわらず、定着不良を生ず
るおそれのない定着装置及びこれを用いた画像形成装置
を提供する。 【解決手段】 加熱体に接触して回転支持されたフィル
ムと加圧回転体とによって像が転写された転写材を挟持
搬送して前記像を定着する定着装置において、前記転写
材の先端が前記定着入口センサによって検出されたとき
から第１の定着温度Ｔ1 となるように温度制御を行い、
前記転写材の先端が前記定着出口センサによって検出さ
れたときに、前記定着温度センサによって検出された検
出定着温度Ｔと前記第１の定着温度Ｔ1 との温度差Ｔ1
−Ｔを求め、前記定着出口センサが前記転写材の後端を
検出するまで前記第１の定着温度に前記温度差を加えた
第２の定着温度Ｔ2 ＝Ｔ1 ＋（Ｔ1 −Ｔ）となるように
温度制御を行うよう構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザー
ビームプリンタ等の定着装置及びこれを備えた画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機等の画像形成装置において
は、画像形成手段において像担持体上にトナー像を形成
し、このトナー像を紙等の転写材上に転写し、これを定
着装置に搬送して転写材上の未定着トナー像を転写材上
に定着させてコピー（画像形成）を完了する。そして前
記定着には、熱ローラ対を加熱し、この熱ローラ対によ
って転写材を挟持搬送しながらトナーを溶融して固着さ
せる、いわゆる熱ローラ定着方式の定着装置が広く使用
されている。

【０００３】しかし、この熱ローラ定着方式によると、
熱ローラ対の温度がトナー像を速やかに溶融、固着する
のに十分な所定の定着温度に達するまでの立ち上がり時
間が長く、この立ち上がり時間を短くしようとすると予
熱が必要となるという課題がある。この課題は、画像形
成装置においては、コピー（画像形成）のスイッチをON
してからコピー可能な状態になるまでのウォームアップ
時間が長く、クイックスタートが行えないという現象と
して現れる。

【０００４】そこで、本件出願人は、立ち上がり時間を
短縮すべく、耐熱性フィルム（以下「定着フィルム」と
いう）を使用した定着方式（以下「サーフ方式」と称
す）を提案している（特開昭63-313182 号、特開平2-15
7878号）。

【０００５】サーフ方式の定着装置（以下「サーフ定着
装置」という）ではアルミナ等の高熱伝導度の材質で形
成された基板上に、抵抗発熱層を設けて加熱部材を構成
し、更に加圧ローラによって耐熱性フィルムを加熱部材
に押しつける。そして、定着時に加熱部材が加熱され、
加圧ローラが回転され、表面に未定着トナー像を担持し
た転写材が供給されると、加圧ローラと定着フィルムの
間で転写材を挟持搬送しながら、転写材上のトナー像を
溶融固着させる。尚、基板上には加熱部材の温度を検出
するためのサーミスタが接着されており、その出力を基
に加熱部材の温度制御がなされる。

【０００６】前記サーフ方式によると、前述の熱ローラ
方式では熱ローラ全体を加熱していたのに対し、定着に
必要な加熱部材と加圧ローラとの圧接部（定着フィルム
に接触する部分）のみを加熱すれば足りるので、これら
の部分が定着可能な温度に達するまでの立ち上がり時間
が短く、予熱を必要としない。このことは、画像形成装
置では、クイックスタートが可能で、消費電力が少ない
という長所となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような定着装置に転写材が突入すると定着装置の熱が転
写材に奪われることになる。このため、厚さが薄い転写
材に比べて厚い転写材が定着装置に突入すた場合はそれ
だけ多くの熱が転写材に奪われることになる。

【０００８】従って、転写材の厚さにかかわらず同じ定
着温度によって定着制御すると、転写材の厚さによって
はヒータによる加熱以上に熱が奪われるため、定着温度
が徐々に低下し、転写材の途中から後端部にかけて定着
不良が生ずるおそれがある。そして、前記定着不良を防
止するために定着装置の定着温度を上げるようにする
と、定着装置の構成が必要以上に大きくなってしまう可
能性がある。

【０００９】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的は、転写材の厚さにかかわらず、定着不良を生
ずるおそれのない定着装置及びこれを用いた画像形成装
置を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、発熱体を具備する加熱
体と、前記加熱体と接触するフィルムと、前記フィルム
とニップ部を形成する加圧回転体とを有し、前記フィル
ムと加圧回転体とによって像が転写された転写材を挟持
搬送して前記像を定着する定着装置において、転写材を
検出するために、前記ニップ部の近傍であって、前記ニ
ップ部よりも転写材搬送方向上流側に設けられた定着入
口センサと、転写材を検出するために、前記ニップ部の
近傍であって、前記ニップ部よりも転写材搬送方向下流
側に設けられた定着出口センサと、前記加熱体の加熱に
よる前記ニップ部の定着温度を検出する定着温度センサ
と、前記加熱体の加熱温度を制御する温度制御手段と、
を有し、前記温度制御手段は、前記転写材の先端が前記
定着入口センサによって検出されたときから第１の定着
温度Ｔ1 となるように温度制御を行い、前記転写材の先
端が前記定着出口センサによって検出されたときに、前
記定着温度センサによって検出された検出定着温度Ｔと
前記第１の定着温度Ｔ1 との温度差Ｔ1 −Ｔを求め、前
記定着出口センサが前記転写材の後端を検出するまで前
記第１の定着温度に前記温度差を加えた第２の定着温度
Ｔ2 ＝Ｔ1 ＋（Ｔ1 −Ｔ）となるように温度制御を行う
よう構成したことを特徴とする。

【００１１】上記構成にあっては、厚さが異なる転写材
が供給されても厚さによって定着温度が低下する分だけ
補正されるため、装置を大型化することなく定着不良の
発生を防止することができるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明の定着装置及び画像形
成装置の一実施形態について図面を参照して説明する。

【００１３】〔第１実施形態〕本発明に係る定着装置を
備えた画像形成装置の一例を図１乃至図４を参照して説
明する。尚、図１は定着装置の構成説明図であり、図２
は定着装置を用いた画像形成装置の全体模式説明図、図
３は定着装置の駆動ブロック図であり、図４は定着装置
における温度制御を中心にした動作手順のフローチャー
トである。

【００１４】ここでは、まず画像形成装置の全体構成及
び動作を簡単に説明し、次に定着装置の構成について説
明する。

【００１５】｛画像形成装置の全体構成｝この画像形成
装置Ａは、図２に示すように、画像形成装置本体１の上
部に、原稿載置台２を備えている。原稿載置台２はガラ
ス板等の透明板部材によって形成されており、その上面
に画像面を下向きにして載置された原稿Ｄは開閉自在な
原稿圧着板３によって原稿載置台２上に押圧セットされ
る。そして、記録開始キーが押されると、光学系４によ
って原稿画像が読み取られる。

【００１６】前記光学系４は光源４ａと共に走査ミラー
４ｂが図２の矢印Ｖ方向へ移動し、原稿からの反射光を
折り返しミラー４ｃ1 〜４ｃ6 及びレンズ４ｄを介して
画像形成手段へ照射して像担持体である感光体ドラム５
の表面に結像露光する。

【００１７】前記感光体ドラム５は、所定の周速度で矢
印方向に回転駆動され、その回転過程で、帯電器６によ
り正極性又は負極性の一様な帯電処理を受け、その表面
の一様帯電面に前述の結像露光を受けることにより、表
面に結像露光した原稿画像に対応した静電潜像力が順次
形成される。

【００１８】前記静電潜像は、現像器７により熱可塑性
のトナーが付着されてトナー像として顕像化（現像）さ
れる。このトナー像は、感光体ドラム５の回転に伴っ
て、感光体ドラム５と転写帯電器８との間に形成された
転写部に向けて移動する。

【００１９】画像形成装置本体の下方には、転写材Ｐが
積載収納された給送カセット９が配設されており、この
転写材Ｐは、給送ローラ10の回転によって１枚ずつ給送
される。次いで、転写材Ｐは搬送ローラ11，12によって
搬送され、レジストローラ13により所定のタイミング
で、即ち感光体ドラム５上のトナー像の先端が転写部に
到達したとき、転写材Ｐの先端部が転写部に到達するよ
うなタイミングで、転写部に向けて供給される。この転
写部において、転写帯電器８により、感光体ドラム５表
面のトナー像が転写材Ｐの表面に順次転写されていく。

【００２０】トナー像転写後の転写材Ｐは、図示しない
分離手段によって感光体ドラム５の表面から順次に分離
され、表面に未定着トナー像を担持した状態で搬送ベル
ト14によって矢印方向に搬送され、ガイド15を介して後
述する定着装置Ｂに供給される。転写材Ｐは、定着装置
Ｂによって加熱加圧され、表面の未定着トナー像が溶融
固着されて定着され、その後、排出ローラ16を介して、
排出トレイ17上に排出される。

【００２１】一方、トナー像転写後の感光体ドラム５
は、表面に残った転写残トナー等の付着汚染物がクリー
ニング装置18によって除去され、帯電器６による帯電か
ら始まる次の画像形成に供される。

【００２２】｛定着装置の構成｝次に本発明に係る定着
装置Ｂについて説明する。この定着装置Ｂは、図１に示
すように、定着フィルム19を回転させて定着するサーフ
定着装置である。

【００２３】定着フィルム19はエンドレスベルト状耐熱
フィルムであり、該フィルム19の支持回転体である駆動
ローラ20と、従動ローラ21と、この両ローラ間の下方に
設けたヒータ支持体に保持させて固定支持させて配設し
た加熱体22との互いに並行な上記３部材間に懸回張設し
てある。

【００２４】従動ローラ21は定着フィルム19のテンショ
ンローラを兼ねさせてあり、定着フィルム19は駆動ロー
ラ20の図中時計回転方向の回転駆動に伴い、時計回転方
向に所定の速度、即ち図示しない画像形成部側から搬送
されてくる未定着トナー画像Ｔを上面に担持した被加熱
部材としての転写材Ｐの搬送速度と同じ周速度をもって
シワや蛇行、速度遅れなく回転駆動される。

【００２５】加圧ローラ23はシリコンゴム等の離型性の
よいゴム弾性層を有するローラであり、前記定着フィル
ム19の下側フィルム部分を挟ませて加熱体22の下面に対
して付勢手段により、例えば総圧４〜10kgの当接圧をも
って対向圧接（ニップ部Ｎを形成）させてあり、転写材
Ｐの搬送方向に順万向の反時計回り方向に回転する。

【００２６】前述の定着フィルム19は、繰り返してトナ
ー画像の加熱定着に供されるため、耐熱性、離型性、耐
久性に優れ、一般的には総厚100 μm 以下、好ましくは
40μm 以下の薄肉のものを使用する。例えばポリイミ
ド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフ
ァイド）、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアル
キルビニルエーテル共重合体樹脂）等の耐熱樹脂の単層
フィルム、或いは複合層フィルム、例えば20μm 厚フィ
ルムの少なくとも画像当接面側にＰＴＦＥ（４フッ化エ
チレン樹脂）、ＰＦＡ等のフッ素樹脂に導電材を添加し
た離型性コート層を10μm 厚に施したものや、フッ素ゴ
ム、シリコンゴム等の弾性層を施したものである。

【００２７】図１において本実施形態の加熱体22の平面
基板22ａは、アルミナ等の高熱伝導度且つ高電気抵抗率
を有する材料からなっており、フィルム19と接触する表
面には長手方向に抵抗発熱体で構成した定着ヒータ22ｂ
を具備させてある。それは例えば、Ａｇ／Ｐｄ、Ｔａ2
Ｎ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により線状もし
くは帯状に塗工したものである。また、前記定着ヒータ
22ｂの両端部には、図示しない給電用電極が形成され、
電極間に通電することで、抵抗発熱体が全長にわたって
発熱する。また、前記基板22ａの定着ヒータ22ｂが具備
させてある面と逆の面にはサーミスタによって構成した
定着温度センサ22ｃが設けられている。

【００２８】定着温度センサ22ｃによって検出された基
板22ａの温度情報は、図示しない伝達部、制御手段に送
られ、定着ヒータ22ｂに供給される電力量が制御され、
加熱体22は後述するようにして所定の温度に制御され
る。

【００２９】前記定着温度制御のために、前記ニップ部
Ｎの近傍であって、前記ニップ部Ｎよりも転写材搬送方
向上流側に定着入口センサ24を設けている。このセンサ
24は転写材Ｐの通過によって回動するフラグ24ａと該フ
ラグ24ａが回動すると光路が遮られるフォトインタラプ
タ24ｂとで構成され、定着装置Ｂへ搬送される転写材Ｐ
の先端が通過したとき、及び前記転写材Ｐの後端が通過
したときに前記フラグ24ａが回動してフォトインタラプ
タ24ｂによって検出されるようになっている。これによ
り、転写材Ｐの先端及び後端が前記入口センサ24を通過
したか否かを検出し得るものである。更に、前記ニップ
部Ｎの近傍であって、前記ニップ部Ｎよりも転写材搬送
方向下流側には、前記定着入口センサ24と同様の構成に
より、フラグ25ａとフォトインタラプタ25ｂとによっ
て、転写材Ｐの先端及び後端が通過したことを検出し得
る定着出口センサ25が設けられている。

【００３０】そして、前記センサ24，25による転写材Ｐ
の検出に伴って前記定着温度センサ22ｃによって定着温
度を検出し、制御手段によって定着温度を制御するよう
に構成している。次に前記定着温度制御構成について、
図３及び図４を参照して説明する。

【００３１】図３に示すように、制御手段26は図示しな
い操作パネルからのキー操作等により記録枚数や記録開
始等を操作する操作手段27からの信号や定着入口センサ
24、定着出口センサ25等の信号に応じて定着温度制御や
画像形成の制御を行う。

【００３２】また、定着ヒータ駆動手段28は定着ヒータ
22ｂに通電させて該ヒータ22ｂを発熱させ、その温度を
定着温度センサ22ｃで検出し、所定の定着温度になるよ
うに前記ヒータ22ｂへの通電を制御する。尚、図３にお
いて、実線の矢印は電気的につながることを表し、破線
の矢印は熱が作用していることを表している。

【００３３】前記制御手段26により、定着装置Ｂは図４
のフローチャートに示すように温度制御される。即ち、
操作手段27から複写モードや複写枚数が設定され、スタ
ートキーが押されると、光学系４のイニシャルが行われ
ると共に、転写材Ｐが給送され、且つ定着装置Ｂの定着
温度の初期温調を開始する（Ｓ１）。

【００３４】そして、感光体ドラム５に潜像が形成さ
れ、この潜像と転写材Ｐとの位置合わせが行われるよう
にレジストローラ13で転写材Ｐの搬送タイミングがとら
れ（Ｓ２）、転写材Ｐへトナー像の転写形成が行われる
（Ｓ３）。

【００３５】前記定着装置の初期温調は、定着ヒータ駆
動手段28と定着温度センサ22ｃと定着ヒータ22ｂをによ
り、転写材Ｐの先端が定着入口センサ24で検出されるま
での間、前記ニップ部Ｎが初期定着温度Ｔ0 となるよう
に温調制御する。尚、前記初期定着温度Ｔ0 は後述する
第１の定着温度Ｔ1 に設定してもよいが、転写材Ｐの先
端が前記定着入口センサ24によって検出されるまでは、
前記温度Ｔ1 以下であってもよい。即ち、サーフ定着装
置では定着温度を急速に立ち上げることができるため、
定着温度を瞬時に前記温度Ｔ1 に立ち上げることができ
る範囲の温度Ｔ0 （Ｔ1 ＞Ｔ0 ）に温調制御するように
してもよい。

【００３６】次に転写材Ｐの先端が定着入口センサ24に
よって検出されると（Ｓ４）、第１の定着温度Ｔ1 とな
るように温度制御を行う（Ｓ５）。この第１の定着温度
Ｔ1は通常の厚さの転写材Ｐに転写されたトナー像を熱
定着するのに適当な温度である。そして、その温度で定
着が開始され、該転写材Ｐの先端が定着出口センサ25で
検出された時点で定着温度センサ22ｃによって定着温度
Ｔを検出する。

【００３７】このとき、転写材Ｐに熱が奪われるため、
前記温度Ｔ1 ＞Ｔの関係になるのが一般的であり、その
ときの温度差Ｔ1 −Ｔは転写材Ｐの厚さが厚いほど大き
くなる。そして、前記温度低下が大きくなると定着不良
を生ずるおそれがある。そこで、前記定着出口センサ25
が定着装置Ｂを通過した転写材Ｐの先端を検出してから
（Ｓ６）、該転写材Ｐの後端を検出するまで前記第１の
定着温度Ｔ1 に前記温度差Ｔ1 −Ｔを加えた第２の定着
温度Ｔ2 ＝Ｔ1 ＋（Ｔ1 −Ｔ）＝２Ｔ1 −Ｔとなるよう
に温度制御を行う（Ｓ７，Ｓ８）。

【００３８】前記のように、転写材Ｐの先端が定着装置
Ｂに入る直前から定着装置Ｂを抜け出るまでの間に、定
着ニップ部Ｎが温度Ｔ1 から変化した温度差を検出する
ことで、その転写材Ｐによって奪われた熱量を検出し、
第１の定着温度Ｔ1 に対して不足する温度分を定着温度
に上乗せさせるように、それ以降の定着温度を設定す
る。このようにすることで、転写材Ｐの厚さが１枚ごと
に変化したとしても、定着温度をその都度補正すること
になり、例えば厚い転写材Ｐが搬送された場合でも定着
温度不足による定着不良を未然に防ぐことができる。

【００３９】そして、前記定着出口センサ25が転写材Ｐ
の後端を検出した後は、次の転写材が定着装置に搬送さ
れるまでは定着を行っていないため、転写材間時の温度
として、前記第１の定着温度Ｔ1 と同じ、若しくはそれ
よりも低い定着温度Ｔ3 になるように温度制御する（Ｓ
９）。

【００４０】前記のような温度制御を最終枚の画像形成
動作が終了するまで行う（Ｓ10）。これによって、厚手
の転写材が搬送されてもサーフ定着装置の熱容量に期待
せず、定着不良を回避して良好な画像を得ることができ
るようになる。

【００４１】尚、前述した実施形態では、画像形成装置
として複写機を例示したが、これはファクシミリ装置や
レーザービームプリンタ等に用いる定着装置であっても
同様に適用し得ることは当然である。

【００４２】

【発明の効果】本発明は前述のように構成したために、
厚さが異なる転写材が供給されても厚さによって定着温
度が低下する分だけ補正されるため、装置を大型化する
ことなく定着不良の発生を防止することができるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着装置の構成説明図である。

【図２】定着装置を用いた画像形成装置の全体模式説明
図である。

【図３】定着装置の駆動ブロック図である。

【図４】定着装置における温度制御を中心にした動作手
順のフローチャートである。

【符号の説明】

Ａ …画像形成装置 Ｂ …定着装置 Ｄ …原稿 Ｎ …ニップ部 Ｐ …転写材 １ …画像形成装置本体 ２ …原稿載置台 ３ …原稿圧着板 ４ …光学系 ４ａ …光源 ４ｂ …走査ミラー ４ｃ1 〜４ｃ6 …ミラー ４ｄ …レンズ ５ …感光体ドラム ６ …帯電器 ７ …現像器 ８ …転写帯電器 ９ …給送カセット 10 …給送ローラ11，12…搬送ローラ 13 …レジストローラ 14 …搬送ベルト15 …ガイド 16 …排出ローラ 17 …排出トレイ 18 …クリーニング装置 19 …定着フィルム 20 …駆動ローラ 21 …従動ローラ 22 …加熱体 22ａ …平面基板 22ｂ …定着ヒータ 22ｃ …定着温度センサ 23 …加圧ローラ 24 …定着入口センサ 24ａ …フラグ 24ｂ …フォトインタラプタ 25 …定着出口センサ 25ａ …フラグ 25ｂ …フォトインタラプタ 26 …制御手段 27 …操作手段 28 …定着ヒータ駆動手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱体を具備する加熱体と、前記加熱体
   と接触するフィルムと、前記フィルムとニップ部を形成
   する加圧回転体とを有し、前記フィルムと加圧回転体と
   によって像が転写された転写材を挟持搬送して前記像を
   定着する定着装置において、 転写材を検出するために、前記ニップ部の近傍であっ
   て、前記ニップ部よりも転写材搬送方向上流側に設けら
   れた定着入口センサと、 転写材を検出するために、前記ニップ部の近傍であっ
   て、前記ニップ部よりも転写材搬送方向下流側に設けら
   れた定着出口センサと、 前記加熱体の加熱による前記ニップ部の定着温度を検出
   する定着温度センサと、 前記加熱体の加熱温度を制御する温度制御手段と、 を有し、 前記温度制御手段は、前記転写材の先端が前記定着入口
   センサによって検出されたときから第１の定着温度Ｔ1
   となるように温度制御を行い、前記転写材の先端が前記
   定着出口センサによって検出されたときに、前記定着温
   度センサによって検出された検出定着温度Ｔと前記第１
   の定着温度Ｔ1 との温度差Ｔ1 −Ｔを求め、前記定着出
   口センサが前記転写材の後端を検出するまで前記第１の
   定着温度に前記温度差を加えた第２の定着温度Ｔ2 ＝Ｔ
   1 ＋（Ｔ1 −Ｔ）となるように温度制御を行うよう構成
   したことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記温度制御手段は、前記定着出口セン
   サが前記転写材の後端を検出した後、定着温度を前記第
   １の定着温度Ｔ1 以下に戻すよう温度制御することを特
   徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 【請求項３】 転写材に像を転写形成し、該像を定着す
   る画像形成装置において、 転写材に像を形成するための画像形成手段と、 請求項１又は請求項２記載の定着装置と、 を有することを特徴とする画像形成装置。