JPH06317997A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 転写紙にトナーを加熱装置により加熱定着す
る画像形成装置において、定着すべき転写紙が、枚数が
多くなったり、厚紙となったりした場合に、連続加熱さ
れる紙間の距離が不足して、加熱装置の加熱温度が、前
回の転写紙の加熱により低下して、次回の加熱までに十
分に回復せず、加熱が不良となる。本発明は、この問題
を、加熱装置の消費電力を増すことなく解決する。 【構成】 固定支持された加熱体（６）に、耐熱フイル
ムを介し加圧部材（７）を圧接させ、該耐熱フイルムの
走行移動と共に転写紙を該耐熱フィルムと該加圧部材の
間に導入し、該加熱体の熱エネルギーを該耐熱フイルム
を介し転写紙に付与する加熱装置と、像担持体（１）上
の未定着トナー像を転写紙上に転写する転写装置（４）
とを有する画像形成装置において、前記加熱装置と前記
転写装置との間の距離（Ｄ１）を、画像形成可能最大転
写紙幅よりも大きく、且つ加熱装置の耐熱フイルムの回
転速度を像担持体の回転速度よりも大きく設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームプリンタ
やデジタル式の複写機等の画像形成装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザビームプリンタや複写機等
の画像形成装置では、図ｌを参考に説明すると、矢印ｍ
方向に回転している感光体等の像担持体ｌ上を帯電部材
２により所定の電位に帯電した後、所望の像を得るため
に該像担持体１上に所定の波長と光量を有した光Ｌを照
射し、静電潜像を形成する。該静電潜像を形成するため
に照射する光Ｌの光源には、半導体レーザのレーザビー
ムやハロゲンランプの蛍光等が用いられている。

【０００３】該静電潜像を可視化するための顕像材であ
るトナーを電気的・磁気的力を利用して該静電潜像上に
付着せしめ、そこに形成された可視像を電気的力を利用
して転写紙Ｐ上（不図示）に転写し、その後所定の圧力
と熱を加えてある定着装置６，７に、像が形成されてい
る転写紙Ｐを通すことによって、転写紙Ｐ上のトナー像
を定着する。

【０００４】この定着装置としては図４に示す熱加圧ロ
ーラが一般的であり、熱ローラ１０には円筒状のアルミ
ニウム合金の外側にＰＦＡなどのような耐熱・耐摩耗性
のある樹脂をコートしたものが用いられており、その内
部にはハロゲンヒータｌｌが配してあり、それによって
加熱を行う。加圧ローラ１２にはステンレス鋼ｌ２ａを
芯金とした周囲にシリコーンスポンジを接着したローラ
１２ｂが用いられている。

【０００５】しかし、この熱加圧ローラ方式の定着装置
に対し、最近これに代わって定着装置が温まるまでの待
ち時間が少なく、かつ消費電力が少なくてすむという利
点のある耐熱性フィルムを利用した、図５に示すような
サーフ定着装置が用いられるようになった。このフィル
ムを用いたサーフ定着装置の具体構成については後述す
るが、この装置は、定着性を十分に確保するために、ヒ
ータの温調温度と同時に加圧ローラ全体の温度をある温
度以上に保つことが必要であるということが分かってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】低速機（４ｐｐｍ程
度）では、サーフ定着の特徴であるクイックスタート・
低消費電力という性能を維持しながら十分な定着性を確
保する事が可能である。しかしながら、中速機（８ｐｐ
ｍ程度）の場合には、定着する枚数が多くなるとともに
必要とされる消費電力が大きくなり、また、ハガキのよ
うな厚い紙を連続して印字を行った場合に第一枚目の印
字が終り、次なる第二枚目の印字が始まるまでの間の、
いわゆる紙間の距離、時間が短くなり、第一枚目の印字
によって低下した加圧ローラの温度を十分に高めること
ができなくなり、その結果、第二枚目以降の画像の定着
性が大変悪くなってしまう。この問題を回避するため
に、フイルムの膜厚を薄くする、あるいはヒータの温調
温度・消費電力を大きくするといった対策が考えられ
る。

【０００７】しかし、フイルムの膜厚を薄くすると、通
紙部と非通紙部のフイルムの温度差によりフイルムがね
じれてしまう、あるいはフイルムが端部の方から破れて
しまうといった問題が発生してしまう。また、ヒータの
温調温度・消費電力を大きくすると各構造部材の耐熱温
度を越えてしまうので安全面で問題があり、十分な耐熱
性を維持する部材を使用するとコストが数倍かかってし
まう。また、消費電力を大きくすることはサーフ定着の
特徴である低消費電力ということに反してしまうという
問題点がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の画像形
成装置は、固定支持された加熱体に、耐熱フイルムを介
し加圧部材を圧接させ、該耐熱フイルムの走行移動と共
に転写紙を該耐熱フィルムと該加圧部材の間に導入し、
該加熱体の熱エネルギーを該耐熱フイルムを介し転写紙
に付与する加熱装置と、像担持体上の未定着トナー像を
転写紙上に転写する転写装置とを有する画像形成装置に
おいて、前記加熱装置と前記転写装置との間の距離が、
画像形成可能最大転写紙幅よりも大きく、且つ加熱装置
の耐熱フイルムの回転速度が像担持体の回転速度よりも
大きく設定されているか、または、前記加熱装置と前記
転写装置との間の距離が、画像形成可能最大転写紙幅よ
りも小さく設定され、かつ転写紙の後端が像担持体と転
写装置から抜けた後に、加熱装置の耐熱フィルムの回転
速度を像担持体の回転速度よりも大きくしたことを特徴
とする。

【０００９】本発明は、上記手段により、フイルムを用
いたサーフ定着によって画像の定着を行うレーザビーム
プリンタや複写機等の画像形成装置において、フイルム
の膜厚を変化させることなく、連続した印字の場合に、
紙間での時間を従来よりも多く取ることでハガキのよう
な厚紙においても第二枚目以降の画像の定着性を確保す
る。すなわち、感光体ドラムの回転速度、いわゆるプロ
セススピード（Ｖｐ）に対して、定着装置の回転速度を
大きく設定することにより、単位時間当たりの印字枚数
を減らすことなく紙間距離・時間を大きく確保し、たと
えいかなる紙が通紙されようとも紙間での温度調節によ
り第二枚目以降の画像の定着性も十分に確保することを
可能にする。

【００１０】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。

【００１１】＜実施例ｌ＞図１、５は本実施例を示す概
略構成図であり、同図において、１は像担持体である感
光体ドラム、２は像担持体表面を帯電させる帯電部材と
しての帯電ローラ、３はレーザ光Ｌによつて像担持体表
面ｌ上に形成された潜像をトナーで可視化する現像ロー
ラ、４は像担持体上の可視像を転写紙上に転写するため
の転写ローラ、５はトナー転写後の転写紙を転写ローラ
から定着装置まで搬送するための搬送ベルト、６は耐熱
フィルムとヒータによる定着装置乃至加熱装置、７は転
写紙を加熱装置に圧接する加圧ローラである。また、レ
ーザ光Ｌは折り返しミラー８によって像担持体上に照射
される。

【００１２】図５において、加熱装置６は、ポリイミド
等からなる厚さ５０μｍ前後の円筒状の耐熱フィルム６
０を有し、その内部に加熱体であるセラミックヒータ６
１を配置し、それによって熱を加え、加熱温度はヒータ
に接触させて配設したサーミスタ等の温度検知素子６２
によって調節する。加圧ローラ７にはアルミニウム合金
７１を芯金に、その外側にシリコーンゴムからなるロー
ラ７２を用いている。

【００１３】本実施例は、図ｌにおける転写〜定着間距
離（Ｄ１）が、印字可能な最大の紙幅（Ｄ２）に対して
常にＤｌ＞Ｄ２であることが特徴であり、この様な構成
を取ることが可能なレーザビームプリンタや複写機等の
画像形成装置において実施され得る。

【００１４】従来、８枚機の場合には、感光体ドラムま
たは像担持体の回転速度すなわちプロセススピード（Ｖ
ｐ）はおよそ４７ｍｍ／ｓｅｃであり、定着器での紙の
搬送速度（以下定着速度と言う）もプロセススピード
（Ｖｐ）に準じるものであった。この場合の紙間の距離
・時間はそれぞれ約５ｃｍ・１．１ｓｅｃである。

【００１５】そこで本実施例ではこの紙間の距離・時間
を大きくするために、（Ｖｐ）は変えることなく４７ｍ
ｍ／ｓｅｃのままとし、定着速度を約б１ｍｍ／ｓｅｃ
に変化させた。これにより、紙間の距離と時間は従来の
設定に比ベて、それぞれ約１２ｃｍ・２．５ｓｅｃと倍
以上も確保することができ、加圧ローラを加熱するには
十分な時間をかせぐことが可能になった。定着速度を上
記の設定にし、ヒータの消費電力を５００Ｗ、温調温度
を２００℃、フィルム厚を５０μｍという条件の下、厚
紙（銀環Ａ４，１２８ｇ／ｃｍ）で実施した結果は以下
に示す通りである。

【００１６】従来設定では、図２の破線で示すように印
字が連続するにつれて加圧ローラ温度は徐々に下降して
いき、紙間での加圧ローラの温度上昇はあるものの、図
中に示してある定着性保証温度を目安にして見れば分か
る通り、二枚目以降では紙の全体に渡って十分な定着性
を示すまでには至ってない。しかし、本実施例の条件に
基づいて同様の検討をしたところ、図２の実線で示すよ
うに、印字が連続しても紙間の時間が十分に確保されて
いるため、枚数によらず紙全般に渡って加圧ローラ温度
が定着性保証温度を上回っており、定着性の劣化を招く
ことはなくなった。

【００１７】このように、プロセススピードに対して定
着速度を大きく設定し、紙間の時間を大きくすることに
より、ヒータの消費電力、温調温度、あるいはフイルム
の膜厚を特に変化させることなく、加圧ローラ温度をあ
る値以上に維持することが可能になり、常に良好な定着
性を維持することが可能になった。

【００１８】＜実施例２＞本実施例における構成は、実
施例ｌで用いた図ｌと同じであり、常時モニタしている
加圧ローラ温度に応じて定着速度を変化させ、紙間の時
間を適切に確保したことを特徴とするものである。

【００１９】加圧ローラ温度の変化は、印字する紙種、
紙サイズに大きく依存しており、ヒータの消費電力、温
調温度には特に依存しない。簡単な例を示すと、Ａ４
（７５ｇ／ｃｍ）の紙を印字したときの加圧ローラの温
度変化を調ベたところ、ヒータの消費電力が５００Ｗ、
温調温度２００℃の場合と、７００Ｗ、２２０℃の場合
のどちらも、紙が定着装置に突入し、抜けるまでの間に
約１０℃の温度変化しかなかった。

【００２０】そこで、本実施例では加圧ローラにサーミ
スタ（不図示）を当接させて加圧ローラ温度の最低値を
測定し、その値に対して段階的に定着速度を変化させた
ことを特徴とするものである。即ち温度検知手段の検知
温度に基づき、ＣＰＵ（図示せず）の判断により、定着
速度を設定する。

【００２１】Ａ４，８枚機のプロセススピード（４７ｍ
ｍ／ｓｅｃ）において、図２に示した定着性が十分に確
保できる温度に対し５℃低い場合は定着速度をб１ｍｍ
／ｓｅｃにし、５〜１０℃の場合には７５ｍｍ／ｓｅ
ｃ、１０℃以上の場合は９４ｍｍ／ｓｅｃにすることで
紙間時間を多くかせぐことにした。これらの定着速度に
対する紙間の距離と時間はそれぞれ、１２ｃｍ，２．５
ｓｅｃ、１бｃｍ，３．５ｓｅｃ、２０ｃｍ，４．２ｓ
ｅｃである。加圧ローラ温度の最低値は、図２の時間−
加圧ローラ温度曲線の矢印の点で判定することにし、次
の紙が定着装置に突入するまでの紙間で定着速度を変化
させることにした。

【００２２】以上の設定の下、ヒータの消費電力を５０
０Ｗ、温調温度２００℃で様々な紙種・紙サイズで検討
したところ、印字を連続させた場合においても良好な定
着性を示し、特にハガキのような厚紙に対しても定着性
を維持することが可能になった。

【００２３】このように、加圧ローラ温度によって定着
速度を変化させることにより、消費電力を上げず、毎分
８枚という性能を低下させることなく良好な定着性を維
持することが可能になつた。

【００２４】＜実施例３＞図３は本実施例を示す概略構
成図であり、９は転写紙Ｐが転写ローラ４から定着装置
６まで移動する間の搬送ガイドであり、本実施例は転写
〜定着間距離（Ｄ３）が最大の紙幅（Ｄ２）に対してＤ
３＜Ｄ２であることが特徴であり、この様な構成を取る
レーザビームプリンタや複写機等の画像形成装置におい
て実施され得る。

【００２５】上記の構成を取る装置では、転写紙の先端
が定着装置に突入した時には紙の後端はまだ感光体ドラ
ムと転写ローラによって挟まれたままであり、その場合
には定着速度のみを大きくすることはできない。そこ
で、紙の後端が感光体ドラムと転写ローラのニップから
抜け出た時点で定着速度を大きくし、紙間時間をより多
く確保することにした。この場合の紙間時間は転写〜定
着間距離（Ｄ３）にのみ依存し、紙サイズには一切影響
されない。

【００２６】プロセススピードが４７ｍｍ／ｓｅｃであ
る８枚機（Ａ４サイズ）で、転写〜定着間距離（Ｄ３）
が１３０ｍｍである装置において、紙後端が感光体ドラ
ムと転写ローラに挟まれているときは定着速度もプロセ
ススピード４７ｍｍ／ｓｅｃと同じにし、紙後端が感光
体ドラムと転写ローラから抜け出たときには定着速度を
９４ｍｍ／ｓｅｃという設定にして検討した。この設定
では紙間時間が約１．４ｓｅｃ多くなり、全体としては
約２．５ｓｅｃになり、距離にして約１２ｃｍになる。
紙の後端が感光体ドラムと転写ローラから抜けたかどう
かの判断は、検知手段及びＣＰＵによるシーケンスで制
御し、各紙サイズを検知する時点でそのタイミングは一
義的に決る。

【００２７】上記の設定の下、ヒータの消費電力を５０
０Ｗ、温調温度を２００℃で検討を行ったところ、ハガ
キのような厚紙を連続印字したときの印字枚数に対する
加圧ローラ温度変移は図２の破線とほぼ同じになり、定
着性保証温度よりも常に高い温度を維持することが可能
になった。

【００２８】このように、転写紙が感光体ドラムと転写
ローラから抜けた時点で定着速度を大きくすることによ
り、ヒータの消費電力を上げず、毎分８枚の性能を低下
させることなく、紙間時間を多く取ることが可能にな
り、紙種、紙サイズによらず常に良好な定着性を維持す
ることが可能になった。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、固定支
持された加熱体に、耐熱フイルムを介し加圧部材を圧接
させ、該耐熱フイルムの走行移動と共に転写紙を該耐熱
フィルムと該加圧部材の間に導入し、該加熱体の熱エネ
ルギーを該耐熱フイルムを介し転写紙に付与する加熱装
置と、像担持体上の未定着トナー像を転写紙上に転写す
る転写装置とを有する画像形成装置において、前記加熱
装置と前記転写装置との間の距離が、画像形成可能最大
転写紙幅よりも大きく、且つ加熱装置の耐熱フイルムの
回転速度が像担持体の回転速度よりも大きく設定され、
または、前記加熱装置と前記転写装置との間の距離が、
画像形成可能最大転写紙幅よりも小さく設定され、かつ
転写紙の後端が像担持体と転写装置から抜けた後に、加
熱装置の耐熱フィルムの回転速度を像担持体の回転速度
よりも大きくしたことにより、像担持体の回転速度即ち
プロセススピードの対し定着速度を大きくして、従来よ
りも紙間距離・時間を多く確保することができ、紙間で
加圧ローラを十分に温めることが可能になったので、ヒ
ータの消費電力を上げず、装置の性能を低下させること
なく、いかなる紙種・紙サイズに対しても常に良好な定
着性を維持することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図ｌ】本発明による画像形成装置の実施例１、実施例
２を説明する概略構成図

【図２】本発明の実施例１を説明する加圧ローラ温度曲
線図

【図３】本発明による画像形成装置の実施例３を説明す
る概略構成図

【図４】従来の加熱ローラを用いた定着装置の断面図

【図５】本発明の実施例における耐熱フィルムを用いた
定着装置の断面図

【符号の説明】

ｌ…像担持体 ２…帯電部材 ３…現像部材 ４…転写部材 ５…紙搬送部材 ６…加熱装置 ７…加圧ローラ ８…折り返しミ
ラー ９…紙搬送ガイド ｌＯ…加熱ロー
ラ ｌｌ…ヒータ １２…加圧ロー
ラ ２０…耐熱フィルム ２１…セラミッ
クヒータ ２２…温度検知素子 ２３…加圧ロー
ラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定支持された加熱体に、耐熱フイルム
   を介し加圧部材を圧接させ、該耐熱フイルムの走行移動
   と共に転写紙を該耐熱フィルムと該加圧部材の間に導入
   し、該加熱体の熱エネルギーを該耐熱フイルムを介し転
   写紙に付与する加熱装置と、像担持体上の未定着トナー
   像を転写紙上に転写する転写装置とを有する画像形成装
   置において、 前記加熱装置と前記転写装置との間の距離が、画像形成
   可能最大転写紙幅よりも大きく、且つ加熱装置の耐熱フ
   イルムの回転速度が像担持体の回転速度よりも大きく設
   定されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項ｌの画像形成装置において、加熱
   装置の耐熱フイルムの回転速度を加圧部材の温度に応じ
   て切り換え可能としたことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 固定支持された加熱体に、耐熱フイルム
   を介し加圧部材を圧接させ、該耐熱フイルムの走行移動
   と共に転写紙を該耐熱フィルムと該加圧部材の間に導入
   し、該加熱体の熱エネルギーを該耐熱フイルムを介し転
   写紙に付与する加熱装置と、像担持体上の未定着トナー
   像を転写紙上に転写する転写装置とを有する画像形成装
   置において、 前記加熱装置と前記転写装置との間の距離が、画像形成
   可能最大転写紙幅よりも小さく設定され、かつ転写紙の
   後端が像担持体と転写装置から抜けた後に、加熱装置の
   耐熱フィルムの回転速度を像担持体の回転速度よりも大
   きくしたことを特徴とする画像形成装置。