JPH04367885A - 熱定着器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱定着器に係り、特に画
像形成にトナーを用いる電子写真方式の複写機、プリン
タ、ファクシミリ等において、トナー像を紙等に効率よ
く定着させる熱定着器に関する。

【従来の技術】一般に画像形成にトナーを用いる電子写
真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等（以下、代
表して複写機と記す。）では静電気力や分散力を用いて
トナー等の粉体を紙やＯＨＰシート等の媒体に付着させ
、画像を形成させるようになっている。このとき粉体は
弱い力でしか付着していないので、媒体上の画像に変化
や移動が生じないようにする必要がある。そこで、電子
写真プロセスでは、媒体上に粉体を定着させる定着プロ
セスが設けられている。この定着プロセスの一例として
、熱定着器により媒体上の粉体を溶融し、媒体との間に
強固な定着を生じさせる定着手段がとられている。

【０００２】図１４は従来の熱定着器の一例を示してお
り、この熱定着器１００は熱源１０１を内包した中空ヒ
ートローラ１０２と、この中空ヒートローラ１０２と接
触するように配置された図示しない弾性体のローラとに
より印画紙等の媒体を挟み搬送しながら、媒体上に熱を
加え定着を行うようになっている。この場合、熱源１０
１にはヒートランプが使用されており、通常の複写機で
はこのヒートランプ１０１を常にＯＮ状態にしてある。 これは中空ヒートローラ１０２の熱容量が大きく設計さ
れているために急激に暖めることが難しく、電源投入直
後には定着を行えないからである。このように、電源を
常にＯＮ状態に設定することにより、中空ヒートローラ
１０２の表面を一定温度となるようにすることができる
が、逆に、装置は多くの電力を必要とする。また輻射熱
により中空ヒートローラ１０２の全周を暖めているので
熱効率も低い。そこで、熱定着器の熱効率向上のために
表面発熱型の定着ローラを備えた熱定着器が提案されて
いる（例えば特開昭６２−３０２８０号公報参照）。こ
の熱定着器１１０は図１５に示したように、中空の回転
軸１１１上に絶縁層１１２、導電性耐熱弾性体層１１３
が順に構成され、導電性弾性体１１３の両端側には円筒
外周部に沿って円筒形状の給電部１１４、１１４が形成
されている。そしてこの給電部１１４を通じて導電性弾
性体層１１３の一側から他側にかけて円周状に一様電流
を流すことにより定着ローラ全体を発熱させるようにな
っている。

【０００３】また、図１６に示したような未定着のトナ
ー像が付着した印画紙等の媒体１２１がニップ部を通過
する際に定着フィルム１２２を介して発熱体１２３で加
熱定着するようにした画像加熱定着装置１２０も提案さ
れている（特開平２−１５７８８２号公報参照）。この
装置によれば、発熱体に基板上に電気抵抗材料を線状に
塗布したものを用い、入力パルスにより瞬時に発熱体を
２００℃以上に加熱できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
熱定着器では、熱定着器に送られてくる印画紙等の媒体
の全幅部分にわたり発熱体が一様に発熱するので、複写
部分が点状に散在するような原稿では点状に付着したト
ナー部分以外も加熱しなければならず、多くの熱量を必
要とする。

【０００５】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、原稿に応じて発熱体を効率
を良く加熱して消費電力を小さくすることのできる熱定
着器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は記憶部に格納された媒体表面の画像情
報をマトリクス状の領域ごとに分割する領域分割処理部
と、分割された上記画像情報により各領域内の未定着像
の有無を判定し、少なくとも上記未定着像が存在してい
る領域を加熱する信号を出力する定着器制御部と、この
定着器制御部からの信号により媒体の幅方向に対して所
定位置を発熱可能な加熱部とを備えたことを特徴とする
ものである。このとき、上記領域は、隣接する周囲の領
域と互いに重複する部分を有し、この領域に応じて画像
情報を分割するようにするが好ましい。

【０００７】また、第２の発明は記憶部に格納された媒
体表面の画像情報と上記媒体の搬送情報とを照合し、感
光ドラムへの書き込み情報と媒体上の未定着像の位置情
報とを選択的に出力する画像処理部と、上記未定着像の
位置情報をもとに所定時間経過後に定着部を通過する上
記媒体の少なくとも未定着像部分を加熱する信号を出力
する遅延処理部と、この遅延処理部からの信号により媒
体の幅方向に対して所定位置を発熱可能な加熱部とを備
えたことを特徴とするものである。このとき上記画像処
理部からの未定着像の位置情報に画像近傍膨張処理を施
し、上記未定着像の輪郭の周囲まで加熱するようにする
ことが好ましい。

【作用】第１の発明によれば、領域分割処理部で記憶部
に格納された媒体表面の画像情報をマトリクス状の領域
ごとに分割し、分割された上記画像情報により各領域内
の未定着像の有無を判定し、少なくとも未定着像が存在
している領域を加熱する信号を出力し、この信号により
媒体の幅方向に対して所定位置を発熱可能な加熱部を設
けたので、媒体表面の未定着像の存在する領域のみを部
分的に加熱することができる。このとき上記領域を隣接
する周囲の領域と互いに重複する部分を設けることによ
り媒体の搬送ずれ等により未定着部が生じるのを防止す
ることができる。

【０００８】また、第２の発明によれば画像処理部にお
いて記憶部に格納された媒体表面の画像情報と上記媒体
の搬送情報とを照合し、感光ドラムへの書き込み情報と
媒体上の未定着像の位置情報とを選択的に出力し、上記
未定着像の位置情報をもとに所定時間経過後に定着部を
通過する上記媒体の少なくとも未定着像部分を加熱する
信号を出力し、この遅延処理部からの信号により媒体の
幅方向に対して所定位置を発熱可能な加熱部とを設けた
ので、媒体表面の未定着像の部分のみを部分的に加熱す
ることができる。このとき上記画像処理部からの未定着
像の位置情報に画像近傍膨張処理を施し、上記未定着像
の輪郭の周囲まで加熱することにより媒体の搬送ずれ等
により未定着部が生じるのを防止することができる。

【０００９】

【実施例】以下本発明による熱定着器の一実施例を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明による熱定着器
の組み込まれた複写機を含む感光プロセスと定着プロセ
スとを示している。本実施例では感光ドラム１への書き
込みは光のスイッチングの可能な半導体レーザ光学系が
用いられている。この半導体レーザ光学系の感光プロセ
スの画像情報の書き込み走査部は感光レーザ光発振部２
と、この感光レーザ光発振部２から出射されたレーザ光
を感光ドラム１と平行位置に配置されたｆ−θレンズ３
に向けて反射する所定の回転数で回転するポリゴンミラ
ー４とから構成されている。そしてこの書き込み走査用
画像情報は感光レーザ光発振部２から出射され、感光ド
ラム１の表面に静電潜像として形成される。その後、こ
の感光ドラム１表面の静電潜像は図示しない現像器を介
して印画紙等の媒体５に転写されるようになっている。 さらに感光ドラム１から媒体５に転写された潜像は、定
着レーザ光発振部６から出射され、ポリゴンミラー７を
介して感光ドラム１と平行位置に配置されたｆ−θレン
ズ８を通過したレーザ光により照射され定着する。この
とき、レーザ光の走査周期に搬送される媒体の駆動ピッ
チを媒体上に結像されるレーザ光の照点の直径より小さ
くすることで媒体の全幅にわたり照射することができる
。例えば、レーザ光の照点半径ａと走査周期ｔと媒体が
搬送される際の搬送速度ｖとが、 ｖ≦ａ／ｔ となるように設定すると、このレーザ光の照射により媒
体表面に付着しているトナーは速やかに温度上昇し、融
点に達する。そしてその一部は媒体に浸透して強固に定
着される。

【００１０】ここで上述の感光プロセスにおける定着プ
ロセスでの加熱部分の特定について図２乃至図３を参照
して説明する。図２は感光プロセスと定着プロセスでの
制御部３０の概略構成を示している。この制御部３０は
感光プロセスで機能する感光部制御部３１と感光レーザ
光発振部２に発信指令を出力する感光レーザ光駆動回路
３２とを備えている。また、画像メモリ等の記憶部２０
に一時的に格納された画像情報は定着プロセスに先立ち
、この制御部３０に送られ、この制御部３０内の領域分
割処理部３３で媒体サイズに対応したｎ×ｍ個のマトリ
クス状の領域に分割される。このマトリクス状の領域は
媒体サイズにもよるが、一般にｎ，ｍ＝５０〜１００程
度に設定されている。さらに定着器制御部３４では上記
各領域ごとに分割された画像情報に対して、すでに感光
され未定着状態の画像が存在するかを判断する。

【００１１】図３はこの媒体５の分割例を示しており、
媒体である印画紙は縦方向にｎ分割され、横方向にｍ分
割されている。このとき、印画紙上には３文字の「Ａ」
からなる画像が存在し、定着器制御部３４で上述のマト
リクス状の領域との照合を行い、印画紙上で未定着像の
存在する領域を判定するようになっている。図３におい
て、破線ハッチで示した領域が画像としての未定着像の
存在する部分である。この領域のみを加熱することによ
り、画像定着を効率的に行うことができる。次に、定着
プロセスでは搬送された媒体を位置センサで確認し、転
写潜像の付着した媒体の頭出しがされる。次いで分割さ
れた各領域内の未定着像の有無の制御情報に従い、定着
レーザ光駆動回路３５で定着レーザ光発振部６からのレ
ーザ光のＯＮ−ＯＦＦ状態を制御する。これにより図３
に示した破線ハッチで示した領域のみを加熱することが
できる。ところで、印画紙等の媒体が各プロセス間を搬
送される際に、搬送ムラや設定マージンのずれが生じる
ことがある。このとき未定着像が領域の端部にあると、
感光プロセスで設定された画像情報と、定着プロセスで
の定着用画像情報とに位置ずれが生じ、未定着像が加熱
部分から外れてしまうおそれがある。このように転写位
置と定着位置とにずれが生じる可能性を除去するために
次のように各領域を設定することができる。すなわち、
図４（ａ）に示したように分割された領域間のピッチを
媒体送り方向、幅方向ともに各領域の幅より小さく設定
することにより、各領域は隣接する領域と互いに重複す
る部分を有するようになる。このように各領域を設定す
ると、例えば同図（ｂ）に示したように４個の領域が重
複した部分に点状の未定着像Ｐが存在している場合に符
号Ａ〜Ｄで示した各領域が加熱されるように制御される
。これにより領域間の境界部分においても定着漏れがな
くなり、上述のような搬送時の位置ずれ等の影響を除去
することができる。

【００１２】次に、本発明による熱定着器の定着プロセ
スの発熱源として複数の発熱素子が基板上にアレイ状に
配設された他の実施例について説明する。図５はこの感
光プロセスと定着プロセスの配置を概略的に示しており
、感光プロセスではレーザ光に代えてＬＥＤアレイ４０
が感光ドラム４１と対向する位置に配置されている。 さらに定着プロセスにはＴＰＨ（サーマルプリンタヘッ
ド）アレイ４２が装着されている。このＴＰＨアレイ４
２は感熱プリンタ等に使用される複数の発熱素子４３か
ら構成され、その配置は図６に示したように媒体４４の
幅方向に千鳥配列状に配列され、各発熱素子４３からは
電極線４５、４５が延出している。これにより印画紙等
の媒体４４の幅方向に隙間なくかつ任意の位置を選択的
に加熱できる。

【００１３】図７は本実施例の制御部を示しており、こ
の制御部は図２の構成とほぼ同様の構成で、ＴＰＨドラ
イバ４６は定着器制御部３４からの信号を受けてＴＰＨ
アレイ４２上の任意の発熱素子４３を選択して加熱する
ことができる。次に上述の発明に対して媒体の画像情報
を領域ごとに分割せずに感光プロセスでの画像情報をそ
のまま利用するようにした熱定着器について図８を参照
して説明する。

【００１４】図８に示された制御部５０の画像処理部５
１では画像メモリ等の記憶部２０からの画像情報を取り
入れ、印画紙搬送情報や感光タイミング情報をもとに感
光レーザ光駆動回路５２へ指令信号を送るようになって
いる。さらにこの制御部５０には遅延処理部５４が設け
られている。この遅延処理部５４は感光画像情報を入力
し、感光レーザ駆動回路５２の走査動作に対して所定時
間の遅延を与えて定着レーザ光駆動回路５３に指令を送
る役割を果たす。すなわち、この遅延処理部５４は媒体
が感光プロセスから定着プロセスに搬送されるまでの所
要時間だけ駆動指令を遅延させるようになっている。こ
のように印画紙が定着プロセスに到達した時に定着レー
ザ光を照射してレーザ光の照点が転写された未定着像の
上を同じ幅でトレースすることができる。この定着方法
により媒体上の必要最小限の部分に対して定着を行うこ
とができる。ところで、媒体が各プロセス間を搬送され
ると、搬送時の機械誤差等が生じて移動とともにその誤
差が累積され、定着プロセスでの媒体の位置が画像情報
の指示する位置から僅かにずれる場合がある。このよう
な場合に定着レーザ光の照点径が感光レーザ光の照点径
と同じだと定着レーザ光が未定着像に対してずれて照射
され、十分な定着が行えないおそれがある。

【００１５】この例を図９と図１０とで説明すると、図
９において、破線表示「Ａ」は、感光プロセスからの遅
延情報として定着プロセスに送られた画像情報である。 一方、実線表示「Ａ」は、定着プロセスでの媒体上の未
定着像を示している。このように搬送された媒体上の像
は画像情報に対して搬送方向にｄｙ、幅方向にｄｘのず
れが生じていることがわかる。この状態で感光レーザ光
の画像情報で定着レーザ光を照射すると、図１０（ｂ）
に示した正常な定着像に対して図１０（ａ）に示したよ
うに位置ずれの影響を受けて未定着な部分を残した定着
像が形成される。このような定着不良は複写画素密度が
３００〜４００ｄｐｉ　と高精細となるにつれて顕著に
なる。このため搬送その他の原因により生じるずれを吸
収するだけの範囲に対して定着レーザ光の照射加熱範囲
を設定するようにしたのが、以下の実施例である。

【００１６】図１１は破線表示「Ａ」で示した感光プロ
セスの画像情報の輪郭の周囲に実線表示「Ａ」で示した
定着プロセスでの定着加熱領域を設定したものである。 このように与えられた画像情報の輪郭を一定幅ｄで太く
して膨張させる画像処理技術を一般に画像近傍膨張処理
と呼ぶが、本実施例は定着プロセスにおいてこの処理手
法を採用するものである。

【００１７】図１２は図８に示した実施例の制御部５０
の構成に画像近傍膨張処理部５５を追加した構成になっ
ている。この画像近傍膨張処理部５５は感光プロセスで
の画像情報の輪郭を送り方向及び幅方向にそれぞれ膨張
量ｄだけ拡張する近傍膨張処理を行うようになっている
。そしてこの近傍膨張処理をした画像情報を定着レーザ
光駆動部５３に出力する。

【００１８】図１３はこの画像近傍膨張処理を文字フォ
ントを構成するドットパターンで説明した模式図である
。同図（ａ）の白抜き表示の文字フォント「Ａ」は感光
ドラムへの書き込みドットパターンを示しており、同図
（ｂ）は画像近傍膨張処理を施した定着ドットパターン
を示している。この定着ドットパターンの画像情報によ
り定着レーザ光を照射すれば感光プロセスから得られた
未定着像より僅かに幅の広い領域の加熱を行え、ずれに
よる未定着部分が生じるのを確実に防止することができ
る。また、定着レーザ光の単位面積当たりの照射加熱量
が同じという条件のもとで定着レーザ光の照点径をａ１
　、感光レーザ光の照点径をａ２　としてａ１　≧ａ２
　＋２・ｄ とすることにより同様の効果を得ることができる。この
ようにレーザ光を制御することにより図８に示した制御
部５０をそのまま使用することができ、遅延処理部５４
で所定の遅延時間を与えるだけで定着レーザ光を感光タ
イミングと同じタイミングで照射すことができる。なお
、定着プロセスにレーザ光を使用する以外に画像の感光
をＬＥＤアレイの発光により行うようにした複写機等の
ようにディジタル信号を使用して画像処理を行うすべて
の複写機に適用することができる。すなわち、図６に示
したようにＴＰＨを配設した定着部において、感光プロ
セスからの画像情報に対してＴＰＨ駆動部は一定時間経
過後、未定着像の輪郭の周囲を前後左右に幅をとった領
域を加熱することができる。

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第１の
発明によれば媒体表面の未定着像の存在する領域のみを
部分的に加熱することができる。このとき上記領域を隣
接する周囲の領域と互いに重複する部分を設けることに
より媒体の搬送ずれ等により未定着部が生じるのを防止
することができる。

【００１９】また、第２の発明によれば媒体表面の未定
着像の部分のみを部分的に加熱することができる。この
とき上記画像処理部からの未定着像の位置情報に画像近
傍膨張処理を施し、上記未定着像の輪郭の周囲まで加熱
することにより媒体の搬送ずれ等により未定着部が生じ
るのを防止することができる。この結果、消費電力が小
さく、効率的な定着を行うことができる等の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の本発明による熱定着器の一実施例を示し
た斜視図。

【図２】第１の本発明による熱定着器の制御部の構成の
例を示した構成図。

【図３】媒体上の定着領域を説明した説明図。

【図４】媒体上の定着領域を説明した説明図。

【図５】第１の発明による熱定着器の他の実施例を示し
た概略構成図。

【図６】図５に示した発熱素子の配列を示した平面図。

【図７】図５に示した実施例の制御部の構成の一例を示
した構成図。

【図８】第２の発明による熱定着器の一実施例の制御部
の構成を示した構成図。

【図９】媒体上の像の定着状態を説明した模式図。

【図１０】媒体上の像の定着状態を説明した模式図。

【図１１】媒体上の像の定着状態を説明した模式図。

【図１２】第２の発明による熱定着器の他の実施例の制
御部の構成を示した構成図。

【図１３】画像情報のドットパターンを示した模式図。

【図１４】従来の熱定着器の例を示した断面図。

【図１５】従来の熱定着器の例を示した断面図。

【図１６】従来の熱定着器の例を示した概略正面図。

【符号の説明】

５　　媒体 ６　　定着レーザ光発振部 ２０　　記憶部 ３１　　感光部制御部 ３３　　領域分割処理部 ３４　　定着器制御部 ３５，５３　　定着レーザ光駆動回路 ４６　　ＴＰＨドライバ ５１　　画像処理部 ５４　　遅延処理部 ５５　　画像近傍膨張処理部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記憶部に格納された媒体表面の画像情報を
   マトリクス状の領域ごとに分割する領域分割処理部と、
   分割された上記画像情報により各領域内の未定着像の有
   無を判定し、少なくとも上記未定着像が存在している領
   域を加熱する信号を出力する定着器制御部と、この定着
   器制御部からの信号により媒体の幅方向に対して所定位
   置を発熱可能な加熱部とを備えたことを特徴とする熱定
   着器。
2. 【請求項２】上記領域は、隣接する周囲の領域と互いに
   重複する部分を有し、この領域に応じて画像情報を分割
   するようにしたことを特徴とする請求項１記載の熱定着
   器。
3. 【請求項３】記憶部に格納された媒体表面の画像情報と
   上記媒体の搬送情報とを照合し、感光ドラムへの書き込
   み情報と媒体上の未定着像の位置情報とを選択的に出力
   する画像処理部と、上記未定着像の位置情報をもとに所
   定時間経過後に定着部を通過する上記媒体の少なくとも
   未定着像部分を加熱する信号を出力する遅延処理部と、
   この遅延処理部からの信号により媒体の幅方向に対して
   所定位置を発熱可能な加熱部とを備えたことを特徴とす
   る熱定着器。
4. 【請求項４】上記画像処理部からの未定着像の位置情報
   に画像近傍膨張処理を施し、上記未定着像の輪郭の周囲
   まで加熱するようにしたことを特徴とする請求項３記載
   の熱定着器。