JPH06314008A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JPH06314008A
JPH06314008A JP5102736A JP10273693A JPH06314008A JP H06314008 A JPH06314008 A JP H06314008A JP 5102736 A JP5102736 A JP 5102736A JP 10273693 A JP10273693 A JP 10273693A JP H06314008 A JPH06314008 A JP H06314008A
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JP
Japan
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temperature
fixing
film
fixing temperature
paper
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JP5102736A
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Yasumasa Otsuka
康正 大塚
Akira Hayakawa
亮 早川
Daizo Fukuzawa
大三 福沢
Yoji Tomoyuki
洋二 友行
Tokuyoshi Abe
篤義 阿部
Manabu Takano
学 高野
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Canon Inc
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G—PHYSICS
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    • G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2039—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat with means for controlling the fixing temperature
    • G03G15/2042—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat with means for controlling the fixing temperature specially for the axial heat partition

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着不良、ホットオフセットを生じることな
く、非通紙部昇温を防止する。 【構成】 定着温度の変更に応じて記録材の給送間隔を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は記録材上の画像を加熱定
着する定着装置に関し、特に、定着温度を変更できる定
着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、トナー像を記録材に定着する定着
方式としては図２に示す熱ローラ方式が広く用いられて
いる。
【０００３】これは、アルミニウム等の芯金の表面にＰ
ＦＡ等の耐熱離型層を形成した定着ローラー９を内面か
らヒーター１０で加熱し、定着ローラー表面に接触させ
た温度検知素子で温度を読み取り不図示の制御回路によ
ってヒーター１０のＯＮ／ＯＦＦを行い所定の温度に保
つようにしたものである。この定着ローラー９に圧接さ
れた加圧ローラー２とのニップ部をトナー像Ｔを載せた
紙Ｐが通過し、トナー像は溶融されて固着される。
【０００４】しかしながらこの方式では、ヒーター９の
熱が定着ローラー表面に達する為に時間を要する為、非
動作中も高温で待機させておく必要が有った。
【０００５】そこで非常に熱容量が小さく昇降温の速い
ヒータと、このヒータと摺動するフィルムを用いウォー
ムアップタイムを無くすとともにスタンバイ時の消費電
力を無くすか非常に小さくした定着装置が考えられてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このようにスタンバイ
時に高温の温調を行なわない装置では定着開始時の装置
の暖まり具合が定着に大きく影響し、トナーが過溶融し
高温オフセットが発生したり、逆に加熱不足による定着
不良が発生することがある。
【０００７】また、連続的に定着動作を行なうと通紙部
は記録材に熱を奪われるのに対し、非通紙部は記録材に
熱を奪われないため通紙部と非通紙部の温度差が大きく
なる。
【０００８】特に、前述したフィルムを用いた装置では
この通紙部と非通紙部の温度差が大きくなるとフィルム
の寄りバランスがくずれ、寄りのコントロールが不能に
なったりフィルムが寄り力により損傷を受けることがあ
る。
【０００９】尚、特開平３−２０８０７６号公報では装
置の温度に応じて定着温度を変えることが考えられてい
るが通紙部と非通紙部の温度差の問題に関しては何ら対
処されていない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、加熱部材と、この加熱部材の温度を検知する温度
検知部材と、定着時温度検知部材の検知温度が所定の定
着温度に一定に維持されるように加熱部材への通電を制
御する通電制御手段と、定着温度を変更する定着温度変
更手段と、この定着温度変更手段による定着温度に応じ
て記録材の給送間隔を制御する給送間隔制御手段と、を
有することを特徴とする定着装置である。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の実施例の定着装置の断面図で
ある。図中１は、定着フィルムでポリイミド等の耐熱樹
脂フィルム基材の上にＰＦＡやＰＴＦＥ等の耐熱離型層
をコーティングしたものである。
【００１２】６は加熱体でアルミナ等の良熱伝導性の耐
熱絶縁基板の上に、銀パラジウム等の抵抗発熱体パター
ン５を印刷し、裏面には、温度検知素子４を接着したも
のである。３はこの発熱体６を保持し、かつフィルム１
の摺動をガイドする断熱樹脂からなるステーである。
【００１３】１１は定着フィルム１を内面から駆動する
ローラー、１２は定着フィルム１に張力を与えて片寄り
を防止するテンションローラーである。フィルム１は、
矢印の向きに駆動される。
【００１４】未定着のトナー像を担持した記録材Ｐは、
ニップ部Ｎにおいて加熱加圧されて永久固着されて排出
される。
【００１５】スタンバイ時発熱体６への通電はオフされ
ており画像形成信号が入力された後発熱体６への通電が
開始され温度検知素子の検知温度が所定の定着制御温度
に維持されるように発熱体６への通電が制御される。
【００１６】定着終了後、新たな画像形成信号が入力さ
れていない場合は発熱体６への通電がオフされる。
【００１７】まず、この様な構成で動作開始直前の温度
検知素子４の検知温度Ｔ1をもとに制御温度ＴCを決定す
る方法（方法１）について説明する。
【００１８】一例として、検知温度Ｔ1に対して、３レ
ベルの分類を行ない、それぞれ異なった定着温度ＴCを
割り振ったものが、図３である。
【００１９】これによると検知温度Ｔ1が５０℃未満の
場合は、装置が冷えていると判断し、高めの定着温度１
９０℃を選択する。
【００２０】逆に７０℃以上では、装置は暖まっている
と判断して定着温度１７０℃を選択する。
【００２１】次に連続プリント中の定着温度決定方法に
ついて説明する。連結プリント中も装置の暖まり具合に
よって定着温度を切り換える必要が有る。これは、装置
が暖まっていくに従って、加圧ローラーからも紙に熱が
供給されるため、紙に与える総熱量を常に一定に保つた
めにヒーター側の制御温度を徐々に下げなければならな
いからである。
【００２２】もし、ヒーター側の温度を下げないと紙に
熱が過剰に供給されてトナーが過溶融してホットオフセ
ットを生じることになる。
【００２３】この連続プリント中の温調切り換えの判断
方法としては、紙間ないし後回転でヒーターをｏｆｆ
し、その間の温度検知素子の温度変化ｄＴ／ｄｔを検知
して装置の暖まり具合を判断して、定着温度を決めるこ
とができる。
【００２４】例えば、図４に示すように、装置が冷えて
いれば、（ａ）のように紙間でヒーターｏｆｆした際の
所定の比較値よりｄＴ／ｄｔは大きくなるので、温調は
そのままの温度で続ける。一方で、（ｂ）のようにｄＴ
／ｄｔが比較値より小さい場合は装置が暖まっていると
判断されるので、温調温度を下げるように制御する。
【００２５】このように制御することで連続プリントを
行なった場合には、図８実線のように定着温度は徐々に
下げられる。以上のように連続プリント時の定着温度を
変化させていってプリントが終了ないし停止するとき
に、温度変化ｄＴ／ｄｔで決められた最終プリント時の
温調温度Ｔ2を記憶しておく。
【００２６】そしてプリントが再開された時にこの温調
温度Ｔ2を定着温度として用いる方法を方法２と呼ぶ。
【００２７】本実施例は方法１と方法２で決められる２
つの定着温度Ｔ1，Ｔ2を比較して、大きい方の値を再プ
リントの定着温度とするものである。
【００２８】具体的に図５を用いて説明する。
【００２９】装置が暖まっていない場合では、プリン
ト停止前の紙間ヒーターｏｆｆ時のｄＴ／ｄｔが大きく
制御も１９０℃と高めになっている。この場合方法２に
よる定着温度としてＴ2＝１９０℃が記憶されており、
放熱中のどの時点から再度プリント開始しても定着温度
は１９０℃を選択する。温度検知素子の温度状況に対し
て本発明による定着温度選択は下表１のようになる。
【００３０】
【表１】
【００３１】この様に装置が冷えた状態では、初期の加
熱体温度にかかわらず高めの定着温度を選択し、定着不
良が防止される。
【００３２】次に定着装置が少し暖まった状態では、破
線に示すように、Ｔ2＝１８０℃が記憶されており、
放熱中の再プリント時の定着温度ＴCは下表２のように
なる。
【００３３】
【表２】 充分に装置の暖まった状態では一点破線に示すよう
に、Ｔ2＝１７０℃が記憶されており、再プリント時の
定着温度ＴCは下表３のようになる。
【００３４】
【表３】 この表のように制御された場合、再スタートのタイミン
グによって図７のように定着温度が変わることになる。
【００３５】すなわち装置が暖まっている場合は、低め
の定着温度が選択されてホットオフセットが防止され、
冷えている場合は高めの定着温度を選択して定着不良を
防止する。
【００３６】このように装置の暖まり具合を加熱体の温
度と温度変化率の両方を検知し、定着温度を決定するこ
とで定着不良、ホットオフセットいずれも防止すること
が可能となった。
【００３７】かつ間欠、連続いかなるプリントモードに
対しても、上記効果が得られた。
【００３８】本実施例では、紙間のヒーター通電をｏｆ
ｆすることで温度変化率ｄＴ／ｄｔを求めているが、Ｏ
Ｎする方法であっても良いことは言うまでもない。
【００３９】次に定着温度を決定する別の例について示
す。
【００４０】前述実施例では、方法１で決められる定着
温度レベル数と、連続プリント中の定着温度レベル数を
等しくしていたが、連続プリント中のレベル数を多くし
ておいた方が好ましい。
【００４１】例えば、図８の破線のように温度変化率で
決まる温度レベルを１９０℃、１８０℃、１７０℃、１
６０℃、１５０℃と５レベルにして、かつ方法１による
温度検知素子レベルも下表４のようにする。
【００４２】
【表４】
【００４３】これと方法２によって決まる定着温度Ｔ2
とを組み合わせると下表５のように定着温度ＴCが決ま
る。
【００４４】
【表５】
【００４５】前述実施例では、再プリントの直前のプリ
ントか１５０℃で終了した場合に再プリントの定着温度
として１７０℃〜１９０℃を選択するが、再プリントが
プリント停止と同時に始まるような場合には、１７０℃
を選択しても熱が過剰の場合が有る。例えばプリント終
了後の後回転中に再プリントが始まるような場合がこれ
に相当する。この様な場合は、前述実施例でも軽微なホ
ットオフセットが生じる場合が有り得る。
【００４６】本実施例では、このような場合には、細か
にレベル分けされた方法２によって決められた定着温度
Ｔ2が、定着温度ＴCとなり、Ｔ1で決められる温度より
低めに制御することになるのでホットオフセットは完全
に防止される。
【００４７】次に本実施例の給紙間隔について説明す
る。
【００４８】高い定着温度が選択された場合、装置は冷
えた状態にあり非通紙部昇温は発生していない。
【００４９】そこで連続プリントを短い給紙間隔で行な
う。
【００５０】そして連続プリント中に低い定着温度に変
更された場合、装置が暖まってきており、非通紙部昇温
が発生している。
【００５１】そこで連続プリントを長い給送間隔に切換
える。
【００５２】このため紙間での通紙部と非通紙部との熱
伝導が十分に行なわれる。
【００５３】本実施例では小サイズ紙を通紙する際に最
低の制御温度に達したときに、紙の通紙間隔を広げてい
る。
【００５４】例えば、ヒーターの制御温度として１９０
℃、１８０℃、１７０℃、１６３℃、１５５℃の５レベ
ルを有するときに、小サイズの紙を通紙した場合でも１
９０℃、１８０℃、１７０℃、１６３℃の範囲では加圧
ローラーの温度がさほど熱くないために、通紙域と非通
紙域との温度差はフィルムにダメージを与えるほど大き
くないので、紙の通紙間隔を広げなくとも、問題がな
い。
【００５５】むしろ、短時間で多くのプリントを行なう
という効率の面から、紙の通紙間隔を広げないことが、
好ましい。そして凡そ１５から２０枚のプリントが行な
われ、通常の小規模のユーザーでは、その範囲で処理が
完了するので紙の通紙間隔を広げないままで効率良く処
理できる。一方２０枚を越える様な処理が行なわれ最低
の１５５℃が選択された場合には、通紙間隔が広がり定
着フィルムのねじれや破れと言った破損にいたる問題は
防止される。
【００５６】（実験例）ポリイミド６０μの円筒状フィ
ルムの表面に接着剤４μとテフロンの離型層１０μとを
形成したものを定着フィルムとし、セラミックヒーター
は、幅９ｍｍ長さ２６２ｍｍ厚さ０．６３ｍｍのアルミ
ナ基材に銀パラジウムの抵抗発熱体を総抵抗２８．３Ω
となるように直線状に印刷して形成されているものを使
い、加圧ローラーは１０ｍｍの芯金の周囲に３ｍｍの肉
厚のシリコーンゴムを接着したものを用いた。このよう
な構成でプリントの初期はＡ４毎分３．４枚の速度で搬
送するが、制御温度を最低温度の１５５℃にすると同時
に通紙間隔を広げて毎分２．５枚にした。この結果定着
フィルムのねじれや破れと言った破損にいたる問題は防
止された。
【００５７】（比較例）一方通紙間隔を広げず、１５５
℃に達しても毎分３．５枚のままにしたものは２．５枚
目から定着フィルムにねじれが発生し、５０枚目ではフ
ィルム端部が中央によってヒーターが直接加圧ローラー
や紙に接触するようになってしまった。このように本実
施例では、フィルム定着器における破損につながるよう
な問題を防止できる。
【００５８】特にカセット給紙と手差し給紙の２つの給
紙モードを有する場合において、同じ様に温調制御温度
の切り替えを行なうが、手差し給紙にかぎって上述のよ
うに紙の通紙間隔を広げる制御をとってもよい。これ
は、カセット給紙では、Ａ４、Ｂ５、レター等の定型の
幅の広い紙を通紙するため、非通紙部と、通紙部の差が
生じにくく定着フィルムのねじれや破れと言った問題が
発生しないためである。このためカセット給紙ではより
通紙間隔を狭くして、効率をあげてもよい。一方手差し
給紙では、封筒や葉書といった、幅の狭い紙が通紙され
易くそのため非通紙部と、通紙部の差が生じやすく定着
フィルムのねじれや破れと言った問題が発生しやすいた
め、上述の紙の通紙間隔を広げる制御を行なうと加圧ロ
ーラーの熱膨張の差を小さく抑えられて、これらの問題
を解決できる。
【００５９】具体的にはカセット給紙ではＡ４毎分４枚
で終始一定とし、手差しでは最初は毎分３．４枚で１５
５℃温調に達してから毎分２．５枚に切り替えるように
したところ、定着フィルムの損傷もなく、かつ効率良く
プリントを行なうことができた。
【００６０】本実施例では給紙間隔は２段階で説明した
が、複数の定着温度に応じて更に多段階としても良い。
【００６１】次に本発明が更に有効な定着装置を図９に
示す。
【００６２】定着フィルム２８は耐熱性、トナー離型
性、強靭性を有する単層定着フィルムあるいは所望の表
面処理やラミネート処理をした複合層フィルムである。
例えば耐熱処理をした約５０μｍのポリエステル（ＰＥ
Ｔ）やポリイミド（ＰＩ）単層フィルム、あるいは前記
フィルム面を更に４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）で離型
層付与処理した複合層フィルムなどである。前記定着器
７では定着フィルムはエンドレスの円筒状で、その周方
向にはニップ部を除いて張力が働いておらず、加圧ロー
ラ２９との摩擦力のみで回転走行する構成をとってい
る。
【００６３】定着フィルム２８の内面を長手方向全域に
わたって支持する定着フィルムガイド３０と当接したヒ
ータ３４と加圧ローラ２９は定着フィルム２８を挟んで
加圧ばね３１ａ、３１ｂにより所定の当接圧（例えばＡ
４幅で総圧３〜６ｋｇ）をもって互いに圧接状態にして
ある。ヒータ３４の表面には蒸着、スパッタリング、Ｃ
ＶＤ、スクリーン印刷等で形成されたＴａＳｉＯ2、銀
パラジウム、Ｔａ2Ｎ、ＲｕＯ2、ニクロム等の線上また
は細帯状の薄膜発熱抵抗部がある。また定着フィルム２
８の端部を、装置組み立て時に定着フィルムガイド３０
に取り付けられるフランジ３３で規制することにより、
加熱定着器２７の駆動時に生じる定着フィルム２８の寄
りは、規制されている。
【００６４】未定着トナー画像を転写された転写紙Ｐは
駆動ギア３２で回転する加圧ローラ２９の表面摩擦力に
より定着フィルム２８とともに定着ニップ部へ搬送され
た後、少なくとも定着ニップ部内では、加圧ばね３１
ａ、３１ｂによる当接圧によって滑ることなく、定着フ
ィルム２８、加圧ローラ２９と同一速度で転写紙Ｐの進
行方向へ送られる。３５は加圧ローラ２９の軸受を示
す。定着ニップ部を通過した後、定着フィルム２８と転
写紙Ｐは引き続き溶融、軟化したトナーＴの粘着力によ
り密着したまま搬送される。この搬送過程を冷却工程と
して、軟化、溶融したトナーＴの熱が放熱され、トナー
Ｔは冷却固化し、転写紙Ｐ上に永久固着像が形成され
る。冷却工程後、定着フィルム２８と転写紙Ｐはトナー
冷却固化により容易に分離し、分離後転写紙Ｐは加熱装
置２７より排出される。
【００６５】このようにフィルム端部をフランジで受け
とめて規制する場合、フィルムの寄り力が大きいとフィ
ルム端部を損傷するため定着温度に応じて給送間隔を変
えることは非常に有効である。
【００６６】
【発明の効果】このように本発明によればプリントの効
率を十分に確保しつつ、非通紙部昇温を減少させること
ができ、特にフィルムを用いた装置ではフィルムを損傷
させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の定着装置の断面図。
【図２】従来のローラー加熱装置の断面図。
【図３】動作開始温度と制御温度の関係を示す図。
【図４】本実施例における連続動作中の定着温度の切り
換え方法を示す図。
【図５】本実施例における動作終了後の温度の減衰を示
す図。
【図６】本発明の第１実施例の制御を示す図。
【図７】本発明の第２実施例の制御を示す図。
【図８】本発明における連続動作中の定着温度の切り換
えを示す図。
【図９】本発明の別の実施例の定着装置の断面図。
【符号の説明】
１ 定着フィルム ２ 加圧ローラー ４，１３ 温度検知素子 ５ 発熱抵抗体 ９ 定着ローラー １０ ハロゲンヒーター Ｔトナー Ｐ 加圧ローラー
フロントページの続き (72)発明者 友行 洋二 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 阿部 篤義 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 高野 学 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

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加熱部材と、この加熱部材の温度を検知
    する温度検知部材と、定着時温度検知部材の検知温度が
    所定の定着温度に一定に維持されるように加熱部材への
    通電を制御する通電制御手段と、定着温度を変更する定
    着温度変更手段と、この定着温度変更手段による定着温
    度に応じて記録材の給送間隔を制御する給送間隔制御手
    段と、を有することを特徴とする定着装置。
  2. 【請求項２】 上記定着温度変更手段は連続定着回数が
    所定回数に達すると定着温度を低くすることを特徴とす
    る請求項１の定着装置。
  3. 【請求項３】 上記給送間隔制御手段は定着温度が低く
    なると給送間隔を大きくすることを特徴とする請求項１
    もしくは２の定着装置。
  4. 【請求項４】 上記装置は更に、上記加熱部材と接触し
    て移動するフィルムと、このフィルムを介して加熱部材
    とニップを形成する加圧部材と、を有することを特徴と
    する請求項１から３の定着装置。
  5. 【請求項５】 上記通電制御手段はスタンバイ時加熱部
    材への通電をオフすることを特徴とする請求項１から４
    の定着装置。
JP5102736A 1993-04-28 1993-04-28 定着装置 Pending JPH06314008A (ja)

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JP5102736A JPH06314008A (ja) 1993-04-28 1993-04-28 定着装置
US08/234,943 US5552874A (en) 1993-04-28 1994-04-28 Image fixing apparatus

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JP5102736A JPH06314008A (ja) 1993-04-28 1993-04-28 定着装置

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