JP2714201B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は記録材上のトナー像を加熱定着する定着装置
に関する。

〔背景技術〕

記録材上のトナー像を定着する方式としては熱ローラ
定着方式が広く知られているが、出願人は先に特開昭63
−313182号で熱ローラ定着方式の問題点を解決した新規
な定着装置を提案した。

この定着装置では低熱容量の固定支持される加熱体
と、この加熱体と摺動するフイルムと、加圧ローラを用
いてトナー像を加熱及び加圧定着を行なっている。

〔発明が解決する問題点〕

しかし、このように加熱体と摺動するフイルムを用い
る定装置では、フイルムの摺動がフイルム駆動の負荷の
大きな要因となる。

特に、加圧ローラ等により摺動部で所定の圧力を加え
る構成ではフイルムの摺動がフイルム駆動の負荷の大部
分にも及ぶことがある。

このフイルムの摺動の負荷、即ち、加熱体とフイルム
の摩擦抵抗は低温時に大きくなる。

この傾向は、加熱体とフイルム間に潤滑油を塗布する
場合非常に大きくなる。

このため、潤滑油を塗布しているにもかかわらず高出
力のモータが必要となったり、消費電力が大きくなると
いう問題が発生する。

さらに、より低温時にはギアの歯とびなど駆動ギア列
を破損させることがある。

〔問題点を解決する手段〕

上記問題点を解決するため本発明は、固定された加熱
体と、一方の面がこの加熱体と摺動し他方の面が未定着
像を担持した記録材と接して共に移動するフィルムと、
このフィルムを駆動する駆動手段と、前記加熱体の温度
を検知する温度検知手段と、を有し、前記フィルムを介
した前記加熱体からの熱により未定着像を記録材上に定
着する定着装置において、前記加熱体と前記フィルムの
間には潤滑剤が介在しており、前記温度検知手段の検知
温度が所定温度以上である時、前記駆動手段は前記フィ
ルムの駆動を開始することを特徴とするものである。

また本願発明は、通電により発熱する発熱体を備えた
固定された加熱体と、一方の面がこの加熱体と摺動し他
方の面が未定着像を担持した記録材と接して共に移動す
るフィルムと、このフィルムを駆動する駆動手段と、を
有し、前記フィルムを介した前記加熱体からの熱により
未定着像を記録材上に定着する定着装置において、前記
加熱体と前記フィルムの間には潤滑剤が介在しており、
前記加熱体への通電開始後に前記駆動手段は前記フィル
ムの駆動を開始することを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、添付図面にもとづいて本発明の実施例を説明す
る。

先ず、本発明の実施例の定着装置を用いた画像形成装
置の概略構造を第２図に基づいて説明すると、１はガラ
ス等の透明部材よりなる原稿載置台で、矢印ａ方向に往
復動して原稿を走査する。原稿載置台の直下には短焦点
小径結像素子アレイ２が配されていて、原稿載置台上に
置かれた原稿像は照明ランプ３によって照射され、その
反射光像は上記アレイ２によって感光ドラム４上にスリ
ツト露光される。なおこの感光ドラムは矢印ｂ方向に回
転する。また５は帯電器であり、例えば酸化亜鉛感光層
あるいは有機半導体感光層等を被覆された感光ドラム４
上に一様に帯電を行う。この帯電器５により一様に帯電
されたドラム４は、素子アレイ２によって画像露光が行
なわれた静電画像が形成される。この静電潜像は、現像
器６により加熱で軟化溶融する樹脂等より成るトナーを
用いて顕像化される。一方、カセツトＳ内に収納されて
いる記録材であるシートＰは、給送ローラ７と感光ドラ
ム４上の画像と同期するようタイミングをとって上下方
向で圧接して回転される対の搬送ローラ８によって、ド
ラム４上に送り込まれる。そして、転写放電器９によっ
て、感光ドラム４上に形成されているトナー像は、シー
トＰ上に転写される。その後、公知の分離手段によって
ドラム４から分離されたシートＰは、搬送ガイド10によ
って定着装置11に導かれ加熱定着処理された後にトレイ
12上に排出される。なお、トナー像を転写後、ドラム４
上の蒸留トナーはクリーナ13によって除去される。

第３図（ａ）に本実施例の定着装置11の拡大図を示
す。14は装置に固定支持された低熱容量線状加熱体であ
って、一例として、厚み1.0mm,巾10mm,長手長240mmのア
ルミナ基板15に発熱層である抵抗材料16を巾1.0mmに塗
工したもので、長手方向両端より通電される。この加熱
体のフイルムとの摺動面には潤滑材としてフツ素系潤滑
グリースが塗布されている。通電はDC100Vの周期20msec
のパルス状波形でサーシスタ等の検温素子17によりコン
トロールされた所望の温度、エネルギー放出量に応じた
パルスをそのパルス巾を変化させて与える。略パルス巾
は0.5msec〜5msecとなる。この様にエネルギー、温度制
御された加熱体14に当接して図中矢印方向に定着フイル
ム18は移動する。この定着フイルムの一例として厚み20
μｍの耐熱フイルム、例えばポリイミド、ポリエーテル
イミド、PES、PFAに少なくとも画像当接面側にPTFE,PAF
等のフツ素樹脂に導電材を添加した、離型層を10μｍコ
ートしたエンドレスフイルである。一般的には総厚100
μより好ましくは40μ未満、フイルム駆動は駆動ローラ
ー19と従動ローラー20による駆動とテンションにより矢
印方向にシワなく移動する。

21はシリコンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を有す
る加圧ローラーで総圧４〜7kgでフルイムを介して加熱
体を加圧し、フイルムと圧接回転する。

転写材Ｐ上の未定着トナーＴは入口ガイド22により定
着部に導かれ、上述の加熱により定着像を得るものであ
る。

以上はエンドレスベルトで説明したが、第３図（ｂ）
の如く定着フイルムは有端のフイルムであっても良い。

また、本発明の定着装置が適用される画像形成装置と
しては複写機、プリンター、Fax等のトナーを用いて画
像を形成する装置全てに適応するものである。

また、記録材内や転写フイルム内に含まれているマイ
クロカプセルに光や熱や圧力を加えることによって発色
して画像形成する様な方式による顕画像の鮮明化や定着
にも適応できるものである。

次に、第２図に示した画像形成装置の制御動作につい
て詳細に説明する。

第１図は第２図に示した画像形成装置の制御部のブロ
ツク図である。

101はマイクロコンピユータ等で構成される制御回路
であり、102は制御回路が行う制御ソフトや制御データ
がメモリーされているROMであり、103制御に用いる書き
込み可能なメモリー（RAM）である。制御回路の入力ポ
ートPO,PU,EXにはセンサー信号が入力され、それぞれに
原稿台位置センサー104、給紙センサー105、排紙センサ
ー106がつながれている。各センサーは、フオトインタ
ラプタと遮蔽物とで構成され、遮蔽物を検知するとそれ
ぞれの入力ポートPO,PU,EXはハイレベル１となる。

また、Ｍはモータ107の駆動出力信号である。

メインモータは定着フイルム駆動と連結されており、
メインモータの駆動によりフイルムが駆動する。又、制
御回路101には操作部110が接続されており、操作者のキ
ー入力や表示を行う。

この操作の１例を第４図に示す。

119はパワーランプで、電源投入時は常時点灯する。

118はJAMランプ、117は７セグメント表示部でJAMラン
プとあわせてエラー表示JAM表示を行なったり、７セグ
メントで操作キーによって枚数表示を行なう。113〜116
は各操作キーであり、113はコピーキー、114はクリアキ
ー、115はプラスキー、116はAEキーである。又、120はA
EランプでAE動作の表示を行なう。

又、第１図で16は定着ヒータ、17はサーミスタ等によ
るヒータの温度検知素子、109はヒータへ通電するため
の回路である。又、108は排熱排気用のフアンである。

次に第５図以降にフローチヤートを用いて制御回路10
1の制御動作を説明する。

制御回路101の制御の説明を第５図以降のフローチヤ
ートに従って述べる。第５図はコピーキーON時、即ち、
画像形成信号が入力され画像形成動作開始時に呼ばれる
サブルーチンである。このサブルーチンではまず蛍光灯
の点灯のため蛍光灯の予熱動作を開始する。Tiはコピー
キーON後で、発熱層16への通電開始前にサーミスタ17が
検知する加熱体温度で、Tiが第１の所定温度たとえば10
0℃より高いか否かを判別し、低い時はヒータの設定温
度をたとえば200℃に、高い時にはたとえば185℃に設定
する。発熱層16には、電源109を介してサーミスタ17の
検知温度が上記の設定温度になるように通電制御され
る。

又、Tiが第２の所定温度、たとえば60℃より高ければ
ヒータへの通電開始と同時にメインモータを駆動する。
また、60℃より低い時はヒータへの通電を開始した後、
所定時間後、たとえば0.25秒後（201）にメインモータ
を駆動する。

この0.25秒の所定時間の通電により加熱体温度は第２
の設定温度である60℃以上に昇温する。

この様に加熱体が冷えている時に加熱体に通電後モー
タを駆動してフイルムを摺動させることは加熱体面を暖
めるこにより、固定支持された加熱体表面と前記定着フ
イルム18との摩擦力を下げることができる。これにより
定着器の起動トルクが下げられ、メインモータの負荷ト
ルクを下げることができる。

特に、本実施例のように定着時固定状態で使用される
加熱体と定着フイルムの間に潤滑油（本実施例ではフツ
素系潤滑グリースを用いている。）が介在している場合
は、常温時と加熱状態の起動時の負荷トルクの差が大き
い。実験によると20℃状態で5.2kg・cmに対し、100℃で
は3.0kg・cm、180℃では1.8kg・cmとなる。これは、グ
リース類の一般的特性として、温度が高くなると粘度が
低くなるからである。

前記のように、ヒーター通電開始後0.25秒後にメイン
モータを駆動した場合の起動トルクは2.5kg・cmであっ
て、ヒータ通電とモータ駆動を同時にはじめた場合の起
動トルク4.0kg・cmにくらべて約40％の低減がはかられ
ている。

又、Tiの値は、前記RAM103に格納しておく。そして発
熱体への通電にともなって、画像形成装置内の排熱のた
めフアンを駆動する。

SUB1を終了後所定の蛍光灯予熱時間経過後に蛍光灯を
点灯し、複写動作に入る。第６図は蛍光灯点灯時に呼ば
れるサブルーチンである。

SUB2では、先づ排熱のために駆動していたフアンを停
止して、蛍光灯を点灯する。これは、フアンを停止する
ことで蛍光灯周りの風の流れを止め、寒冷時の蛍光灯の
点灯立ち上りを助ける。次に、RAM103に格納したTi値
と、現在の加熱体温度T_FLONとを比較することによりサ
ーミスタ又は加熱体に異常があるかを判別する（20
2）。この時Tiが第３の所定温度、たとえば150℃、より
高い場合には202の処理を行わない（203）。この様にTi
によって異常判断の処理を変えることにより正常時で前
記第３の設定温度とTiの差が小さい場合でも、誤って異
常判断をすることがなくなる。サーミスタ、又はヒータ
に異常がない時に、原稿台駆動ソレノイドにより原稿台
をバツクさせ、原稿台位置センサー104、により原稿台
をスタートポジシヨンに止める。異常を判断した時は、
複写動作を中止し、前記操作部の７セグメント又はJAM
ランプに表示する。又、蛍光灯の光量が充分に立ち上っ
た後、先じめ決められた時点、たとえば高圧の出力する
時点で再びフアンを駆動する。

原稿台がスタートポジシヨンに停止した後、前述した
複写プロセスに従って画像形成される。

複写プロセスが終了し、シートＰが定着装置から出た
ことを排紙センサー106で検出した後ヒータへの通電を
停止し所定時間t₀後、たとえば１秒後にモータを停止
し、複写動作を終了する（第７図参照）。又、第７図SU
B3において、t₁は排紙滞留JAM検知用のタイマー値であ
り、機体寸法及びシート搬送スピードで決まる時間であ
る。

以上の動作を第８図のタイミングチヤートに示す。

又、本実施例ではTiによって、定着フイルムの駆動開
始タイミングを切り換えたが、Tiに関係なく発熱体への
通電開始から所定時間後にフイルムを駆動開始するよう
にしてもよい。

次に本発明の更に別の実施例を説明する。

本実施例では加熱体温度が所定温度に達した時にフイ
ルム駆動を開始する。

第９図は本実施例を示すコピーボタンON時に呼ばれる
制御回路101のサブルーチンである。

このサブルーチンは第５図の場合と同様に、まず蛍光
灯の点灯のための公知である予熱動作を開始する。その
後発熱層16に電力が印加される。加熱体に取り付けられ
たサーミスタにより加熱体温度Ｔが所定温度Ｔが所定温
度、たとえば100℃以上を検知したならば（204）モータ
駆動を開始される。又、発熱層への電力の印加は設定温
度たとえば185℃になる様に制御される。又、第１の実
施例で述べたように、コピーON時のヒータ温度Tiにより
上記温度を切りかえても良い（図示せず）。

次に本発明の第３の実施例について説明する。

本実施例では加熱体の温度が所定温度に達するか、ま
たは加熱体へ通電開始から所定時間経過の一方が満足し
た時点でフイルムの駆動を開始する。

第10図は本実施例を示すフローチヤートである。

第10図はコピーON時に呼ばれるサブルーチンである。
第１の実施例，第２の実施例と同様に、まず、蛍光灯の
点灯のための公知の予熱動作を開始する。その後発熱層
16に、先じめ決められた設定温度になる様に電力が印加
される。加熱体に取りつけられたサーミスタにより加熱
体温度Ｔが所定温度、たとえば100℃以上を検知するか
（205）、ヒータ通電を開始した後所定時間の0.25秒経
過するか（206）、いずれかが満足するとメインモータ
駆動を開始する。この様に時間経過と、温度と両方を見
ることにより、サーミスタのライン断線の異常時など長
時間定着フイルムが停止した状態で加熱されることがさ
けられ、フイルムの破損を防げる。又、第１の実施例で
述べた様にコピーON時のヒータ温度Tiにより上記設定温
度を切りかえても良い（図示せず）。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、加熱体が所定温度以上である状態
でフイルムの駆動を開始することにより、定着装置の起
動トルクを大幅に低減することができ、低出力のモータ
を使用することができるようになり、より低温時でも駆
動ギヤ列を破損したり、ギヤの歯とび現象をおこすこと
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第２図は本
発明の実施例の定着装置の適用した画像形成装置の断面
図、第３図（ａ）は本発明の実施例の定着装置の断面
図、第３図（ｂ）は本発明の別の実施例の定着装置の断
面図、第４図は第２図に示した画像形成装置の操作部を
示す拡大図、第５図から第７図は本発明の実施例の制御
動作を示すフローチヤート、第８図は本発明の実施例の
タイミングチヤート、第９図，第10図は夫々本発明の別
の実施例を示すフローチヤートである。 14……加熱体 16……ヒータ 17……サーミスタ 18……定着フイルム 101……制御回路 107……駆動モータ 109……定着用電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 敏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 黒田 綱紀 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−313182（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−77776（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−68766（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定された加熱体と、一方の面がこの加熱
   体と摺動し他方の面が未定着像を担持した記録材と接し
   て共に移動するフィルムと、このフィルムを駆動する駆
   動手段と、前記加熱体の温度を検知する温度検知手段
   と、を有し、前記フィルムを介した前記加熱体からの熱
   により未定着像を記録材上に定着する定着装置におい
   て、 前記加熱体と前記フィルムの間には潤滑剤が介在してお
   り、前記温度検知手段の検知温度が所定温度以上である
   時、前記駆動手段は前記フィルムの駆動を開始すること
   を特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】通電により発熱する発熱体を備えた固定さ
   れた加熱体と、一方の面がこの加熱体と摺動し他方の面
   が未定着像を担持した記録材と接して共に移動するフィ
   ルムと、このフィルムを駆動する駆動手段と、を有し、
   前記フィルムを介した前記加熱体からの熱により未定着
   像を記録材上に定着する定着装置において、 前記加熱体と前記フィルムの間には潤滑剤が介在してお
   り、前記加熱体への通電開始後に前記駆動手段は前記フ
   ィルムの駆動を開始することを特徴とする定着装置。