JPH06348175A

JPH06348175A - 像加熱装置

Info

Publication number: JPH06348175A
Application number: JP16381493A
Authority: JP
Inventors: Kensaku Kusaka; 健作草加; Tsuneji Masuda; 恒司桝田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、フィルム方式の像加熱装置
において、フィルムとヒータの摩耗を増加させることな
く、かつ、装置が停止するまでの時間を長くすることな
く、ヒータへの電力供給停止後のフィルムと加圧手段間
の密着力を増加させることのない像加熱装置を提供する
ことにある。【構成】最小サイズの記録材の加熱処理を行った場
合、加熱処理後の時刻τ１にヒータへの通電を停止し、
最小サイズ紙を使用した場合の非通紙領域における検知
温度Ｔ₂が所定の温度まで降下する時刻τ₂において定着
フィルムの駆動を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業の利用分野】本発明は記録材上の画像を加熱する
像加熱装置に関し、特に記録材の未定着像を加熱定着す
る装置に好適な像加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、未定着画像の加熱定着や、画像の
表面性の改質を行なう像加熱装置としては、加熱ローラ
と加圧ローラとで、画像を支持した記録を狭持搬送する
熱ローラ方式が広く用いられてきたが、このような熱ロ
ーラ方式では、加熱ローラの熱容量が大きいため、熱ロ
ーラを所定の定着温度まで加熱するのに要する時間( い
わゆるウォームアップ時間）が長くかかるという問題が
あった。そこで、特開昭６３−３１３１８２号公報、特
開平２−１５７８７８号公報等において、低熱容量のサ
ーマルヘッド状のヒータを、このサーマルヘッドと摺動
する薄肉のフィルムを用い、ウォームアップ時間を短縮
したフィルムの加熱方式が提案された。

【０００３】この種の装置に用いるヒータは、記録材の
移動通過方向と交差する方向を長手方向とする通電発熱
層を有し、発熱層の有効全長域の各部が単位長さ当たり
の所定の発熱量をもって発熱するもので、この発熱層の
有効全長域は、この加熱装置を組み込んだ画像形成装置
に供給して使用できる最大サイズの記録材の幅に対応し
た長さ寸法を有している。そして、加熱処理実行時に
は、使用記録材の幅の大小に関わりなく、発熱層の有効
全域が単位長さ当たりの所定の発熱量をもって通電発熱
することで、使用記録材が最大幅のものでも、それより
小さい各種のサイズの幅のものでも、記録材面に対する
加熱処理が施される。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例によれば、装置に供給した記録材の幅が最大幅
より小さい場合は、ヒータの長手方向の非通紙部におい
て、いわゆる非通紙部昇温が発生するという問題点があ
った。そのような状態で、多数の枚数を連続して加熱処
理した後、ヒータへの電力供給を停止するのと同時にフ
ィルムの走行を停止させると、フィルム、ヒータ及び加
圧手段がまだ高温の状態で互いに圧接されているので、
とフィルムとヒータ、あるいはフィルムと加圧手段の間
の密着力が増加し、その後に再び加熱処理を再開する
際、上記の密着力に打ち勝ってフィルム及び加圧手段を
駆動する必要があった。そのため、駆動源のトルクを大
きくする必要があり、装置が大型化するという問題があ
った。さらには、各部品が密着したのを引き離す際に、
フィルムに損傷を与える虞があった。

【０００５】このような問題点を解決するには、加熱処
理終了後、ヒータへの電力供給を停止した後に、ヒータ
等が十分冷却するまでフィルムの走行を継続させればよ
いのであるが、過度に長い時間このようなフィルムの走
行を行うと、フィルムの走行時間が長くなり、ヒータと
の摺動によるフィルム及びヒータの摩耗が増加し、ま
た、装置が停止するまでの時間が長くなるため操作性が
低下するという別の問題が発生する。

【０００６】本発明の目的は、上記問題点を解決し、フ
ィルムとヒータの摩耗を増加させることなく、かつ、装
置が停止するまでの時間を長くすることなく、ヒータへ
の電力供給停止後のフィルムと加圧手段間の密着力を増
加させることのない像加熱装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、記録材の幅方向に延びて形成された加熱体と、該
加熱体と摺動しながら有端または無端移動自在に配設さ
れたフィルム部材と、該フィルム部材を介して上記加熱
体に圧接するように配設された加圧手段と、上記加熱体
の温度を検知する複数の温度検知手段と、該温度検知手
段のうち少なくとも一つの温度検知手段による検知温度
が所定の値となるように上記加熱体への通電を制御する
通電制御手段と、上記フィルム部材及び加圧手段を所定
のタイミングで駆動する駆動手段と具備し、上記フィル
ム部材と加圧手段の圧接部において記録材を狭持搬送す
ることで記録材に熱エネルギーを付与する像加熱装置に
おいて、上記温度検知手段は、像加熱装置に供給して使
用可能な最小幅の記録材が通過する第一の領域と、該第
一の領域外の第二の領域との少なくとも二か所に配設さ
れており、上記駆動手段は、記録材の加熱処理終了後に
おける上記加熱体への通電停止後は、上記温度検知手段
による上記第二の領域の検知温度が所定温度以下となっ
たときに、上記フィルム部材または加圧手段の駆動を停
止するように設定されていることにより達成される。

【０００８】

【作用】本発明によれば、記録材の加熱処理終了後に通
電制御手段により加熱体への通電を停止するが、最小幅
の記録材の加熱処理を行った場合には、記録材の非通過
領域における温度は所定の高い温度になっているので、
該非通紙領域の温度が所定の低い温度まで下がった時点
で、フィルム部材または加圧手段の駆動を停止する。こ
れにより、フィルム部材の内面と加熱体、あるいはフィ
ルム部材の外面と加圧手段の間の密着力は従来よりも小
さくなり、再駆動時における駆動トルクの増大及びフィ
ルムの損傷を防止する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１０】〈実施例１〉先ず、本発明の実施例１を図
１ないし図３に基づいて説明する。図１は本発明を電子
写真複写機の定着装置に適用した実施例１装置の側断面
図である。

【００１１】図１において６はエンドレスベルト状の定
着フィルムであり、駆動ローラ７及び従動ローラ８並び
に低熱容量線状ヒータ１間に懸回張設して回転移動自在
に配設されている。該定着フィルム６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１００μｍ以下、好ましくは
４０μｍ以下の薄肉のものを使用する。本実施例では、
厚さ２０μｍのポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリ
エーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン等の高
耐熱樹脂や、ニッケル、ＳＵＳ等の金属製の薄肉エンド
レスベルトの外周面に、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹
脂）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルキ
ルビニルエーテル共重合体樹脂）等の低表面エネルギー
の樹脂、またはこれらの樹脂にカーボンブラック等の導
電材を添加した離型性コート層を１０μｍ厚に施こした
総厚３０μｍのエンドレスベルトを用いている。

【００１２】このような定着フィルム６は、従動ローラ
８によって外側に張る方向にテンションを印加され、さ
らに、表面にシリコーンゴム等を被覆して摩擦係数を高
めた駆動ローラ７と接触することにより、該駆動ローラ
７の時計方向の回転駆動に伴って時計方向に所定の周速
度を持って皺や蛇行速度遅れなく回転駆動される。

【００１３】次に、低熱容量のヒータ１は、本実施例に
おいては厚さ１．０ｍｍ、幅１０ｍｍ、長手方向長さ３
４０ｍｍのアルミナ基板２に、銀パラジウムや酸化ルテ
ニウム等の抵抗材料を厚さ１０μｍ、幅１．０ｍｍに塗
工して発熱層３を形成し、さらにその上に厚さ１０μｍ
のフィルム６との摺動を考慮したガラス等の保護層４を
形成したのものであり、ヒータ支持体１１に取り付け保
持させて固定支持させてある。

【００１４】該ヒータ支持体１１はヒータ１を定着装置
６０及び画像形成装置に対し断熱支持する、断熱性、高
耐熱性、剛性を有するもので、例えばＰＰＳ（ポリフェ
ニレンサルファイト）、ＰＥＥＫ（ポロエーテルエーテ
ルケトン）液ポリマ等の高耐熱性樹脂が、これらの樹
脂とセラミックス、金属等との複合剤料等で構成され
る。

【００１５】また、上記ヒータ１の発熱層３には、１０
０Ｖの交流電圧が印加されるようになっており、該ヒー
タ１の温度は、図２に示すように基板２上に熱伝導性シ
リコーン接着剤等で接着または圧接することにより、あ
るいは一体的に形成された、ＮＴＣサーミスタ等の検温
素子５により検知され、該検知温度に応じてマイクロコ
ンピュータ（以下、ＭＰＵとする）１９により通電制御
されている。

【００１６】図２はヒータ１を給紙側からみた側面図で
あり、発熱層３は、基板２の下面の略中央部に基板長手
に沿って一直線状に形成してある。３ａと３ｂはこの発
熱層３の左端部と右端部に設けた銀等の良導電材質の通
電用電極（入力端子）である。また、ｅはこの電極３
ａ、３ｄ間の発熱層３の有効全長域であり、本実施例の
場合は装置に供給して使用できる最大サイズの記録材で
ある、Ａ３版（幅２９７ｍｍ）の幅に対応する長さ寸法
に設定してある。

【００１７】また、本実施例の場合は発熱層３の左端側
の基線イを基準とする、いわゆる片側基準で各種サイズ
の記録材シートが供給されるものである。

【００１８】さらに、基板２の発熱層３との反対側に設
けられた検温素子５は、本実施例においては二個であ
る。一つは、本実施例装置で使用可能な最小サイズであ
るＡ６版（幅１０５ｍｍ）の通紙域ｃ内側に配設された
第一サーミスタ５Ａであり、他の一つは、Ｂ４版（幅２
５７ｍｍ）の通紙域ｄの外側で、領域ｅの内側の位置に
配置した第二サーミスタ５Ｂである。

【００１９】以上のようなヒータ１の下方には、フッ素
コーティング等の離型性の良い表層とゴム弾性層とを有
する加圧手段としての加圧ローラ９が、ヒータ１の下面
に対し、定着フィルム６を介してバネ等の付勢手段によ
り、例えば総圧５〜１０ｋｇｆの当接圧を持って対向圧
接させてあり、シートＰの搬送方向に順方向の反時計方
向に回転するようになっている。

【００２０】以上のような本実施例装置において、画像
形成スタート信号により画像形成装置が像形成動作を開
始すると、所定のタイミングで定着フィルム６の回転及
びヒータ１への通電が開始される。

【００２１】そして、未定着のトナー画像Ｔを上面に担
持した記録材シートＰ、は転写部（図示せず）から定着
装置へ搬送され、入口ガイド１０に案内されて、急速に
所定の温度まで昇温したヒータ１と加圧ローラ９との圧
接部Ｎ（定着ニップ部）に進入する。

【００２２】すると、記録材シートＰの未定着トナー画
像面は、面移動状態の定着フィルム６の下面に密着して
面ずれや皺寄りを生じることなく移動し、定着フィルム
６と一緒の重なり状態で上記定着ニップ部Ｎを狭圧を受
けつつ通過していく。

【００２３】その結果、シートＰのトナー画像担持面は
発熱体３の熱を定着フィルム６を介して受け、トナーは
高温融解してシートＰ面に軟化接着化された溶融トナー
Ｔａとなる。

【００２４】本装置の場合は記録材シートＰと定着フィ
ルム６との分離はシートＰが定着ニップ部Ｎを通過して
出た時点で行わせており、この分離時点において熔融ト
ナーＴａの温度は未だトナーのガラス転移点より高温の
状態にある。従ってこの分離時点でのシートＰと定着フ
ィルム６との結合力（接着力）は小さいのでシートＰは
未定着フィルム６面へのトナーオフセットをほとんど発
生することなく、また、分離不良で接着フィルム６面に
シートＰが接着したまま巻き付いてジャムしてしまうこ
となく、常にスムーズに分離していく。

【００２５】そしてガラス転移点より高温の状態にある
トナーＴａは適度なゴム特性を有するので、分離時のト
ナー画像面は定着フィルム表面にならうことなく適度な
凹凸表面性を有したものとなり、この表面性が保たれて
冷却固化するに至るので、定着済みのトナー画像面には
過度の画像光沢が発生せず高品位な画質となる。

【００２６】このように定着フィルム６と分離されたシ
ートＰは、排紙ガイド１２で案内されて排紙ローラ対
（図示せず）へ至るが、その間にガラス転移点より高温
のトナーＴａの温度は自然降温（自然冷却）してガラス
転移点以下の温度になっており、記録材シートＰ上に固
化した像Ｔｂが形成され、画像定着済みのシートＰとし
て出力される。

【００２７】次に、本実施例における定着処理後のヒー
タ通電と定着フイルム回転駆動の制御について説明す
る。図３は、本実施例の定着装置を用い、所定の枚数
（ここでは、小さな幅の用紙を１００枚）の定着処理を
連続して行なった後の、ヒータ通電及び定着フィルム回
転駆動のＯＮ／ＯＦＦタイミングを、第二サーミスタ検
知温度Ｔ₂の時間変化と対比させて示した図である。

【００２８】図３において時刻τ₁は、最後の定着処理
が完了した時刻であり、この時にヒータへの通電をＭＰ
Ｕ１９からの信号により遮断する。このときの第二サー
ミスタ５Ｂの温度Ｔ₂は、小サイズ紙の連続通紙による
非通紙部昇温のために、２５０°Ｃとなり、同じ時刻に
おける第一サーミスタ５Ａの検知温度であるＴ₁＝１８
０°Ｃよりも７０°Ｃ高くなっているが、この温度Ｔ₂
は、時間と共に急速に下降し、時刻τ₁から５ｓｅｃた
った時刻τ₂では１９０°Ｃとなる。そこで、本実施例
では、この時刻τ₂において定着フィルム６駆動を停止
することにより、このときの定着フィルム６の内面とヒ
ータ、及び定着フィルム６の外面と加圧ローラ表面の間
の貼り付きを防止した。

【００２９】本実施例の構成を用い、温度Ｔ₁＝１８０
°Ｃに制御しつつ小サイズ紙を一枚のみ定着処理した
時、定着処理終了後に温度Ｔ₂＝２００°Ｃであった。
この場合、定着処理終了と同じに定着フィルムの駆動を
停止しても何ら問題がなかった。

【００３０】また、本実施例の構成を用い、温度Ｔ₁が
１８０°Ｃになるように制御しつつ、小サイズ紙を１０
００枚連続して定着処理したところ、定着処理終了時に
温度Ｔ₂＝２６０°Ｃであった。この後１０ｓｅｃの間
定着フィルムの駆動を停止したところ、定着フィルム６
や加圧ローラ９には何の損傷もなく、再び定着動作を行
ったときも定着フィルムを駆動するためのトルク増大等
の不都合はなかった。

【００３１】（比較例１）本実施例と比較するために、
１０００枚連続小サイズ紙を定着処理した後、ヒータへ
の通電を停止し、停止から１ｓｅｃで定着フィルムを停
止させると、定着フィルムが加圧ローラ表面のフッ素コ
ーティングと接合し、使用不能となった。そこで、ヒー
タへの通電停止から１０ｓｅｃで定着フィルムを停止さ
せるようにすると、一枚ずつ定着処理を行なう場合に定
着フィルムの走行時間が長くなり、定着フィルム内面の
摩擦が発生し、駆動ローラ７との間でスリップが発生し
た。

【００３２】〈実施例２〉次に、本発明の実施例２を図
４に基づいて説明する。なお、実施例１との共通箇所に
は同一符号を付して説明を省略する。

【００３３】図４は、本実施例の定着装置を用い、小サ
イズ紙を１００枚連続して定着処理した後の、ヒータ通
電及び定着フィルム回転駆動のＯＮ／ＯＦＦタイミング
を、第二サーミスタ検知温度Ｔ₂、及び検知温度Ｔ₂の変
化率（ーｄＴ₂／ｄｔ）と対比させて示す図である。

【００３４】本実施例は、温度変化率（−ｄＴ₂／ｄ
ｔ）が所定の値ｖ以上の時、定着フィルム駆動をＯＦＦ
とし、（−ｄＴ₂／ｄｔ）＜ｖのときは、Ｔ₂が所定の値
まで下降したときに定着フィルム駆動をＯＦＦするよう
にしたものである。

【００３５】一般に、少ない枚数しか定着処理しない場
合、定着装置内の蓄熱量が小さいため、たとえヒータの
温度が高い状態でも定着フィルムの破損は少ない。

【００３６】しかし、大量の定着処理をした直後は定着
装置内の蓄熱量が大きいため、あまり高くしなくても、
通電停止後すぐ定着フィルムの駆動を停止すると、定着
フィルムとヒータ、定着フィルムと加圧ローラが比較的
長時間高温／高圧下にさらされることにより、定着フィ
ルムと加圧ローラのはりつき等の問題が発生しやすい。

【００３７】そこで、本実験例は、Ｔ₂の変化率を検知
することにより、定着装置の蓄熱状態を検知し、蓄熱が
大きければ温度変化率（−ｄＴ₂／ｄｔ）は小さく、蓄
熱が小さければ温度変化率（−ｄＴ₂／ｄｔ）が大きい
と判断し、温度変化率（−ｄＴ₂／ｄｔ）が所定の値よ
り大きいときは、定着フィルムの駆動をＯＦＦし、温度
変化率（−ｄＴ₂／ｄｔ）が所定の値より大きくならな
いときは、実施例１と同じく、Ｔ₂が所定の値まで下降
した時に定着フィルム駆動をＯＦＦするようにしたもの
である。

【００３８】本実施例によれば、少数枚の定着動作の場
合の定着フィルムの後回転時間を、定着装置の耐久性を
損なうことなく短縮できる。その結果、定着フィルムの
摩擦を防止できる。定着フィルムと駆動ローラのスリッ
プを防止できる。

【００３９】〈実施例３〉次に、本発明の実施例３につ
いて説明する。なお、実施例１及び実施例２との共通箇
所の説明は省略する。

【００４０】本実施例は、公知の検知入力手段により、
使用する紙の幅、長さ、厚み、定着処理する枚数、環境
温度を検知し、これらの情報と、温度Ｔ₂の値、及び温
度変化率（−ｄＴ₂／ｄｔ）の値に応じ、後回転時間ｔ₀
を決めるものである。

【００４１】例えば、使用する紙のサイズ、定着処理す
る枚数に応じ、表１に示すように、定着フィルムの後回
転を停止する温度Ｔ₂を変える（但し、ヒータは、一枚
目の通紙中は２００°Ｃ、１０枚目以降の通紙中は１８
０°Ｃに制御されている）。なお、本実施例において
は、８０ｇ／ｍ²の重さの用紙を用いて説明したが他の
重量の紙に対しても同様のテーブルを作成し、実際に用
いることが可能である。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
最小幅の記録材の通過領域外に配設した少なくとも一つ
の温度検知手段の温度に応じて、定着処理終了後の加熱
体の通電停止からフィルム部材の駆動停止までの時間を
変えることにより、非通紙部昇温によるフィルム部材と
加圧手段、またはフィルム部材と加熱体の貼り付きを防
止しつつ、フィルム部材の走行時間を極力少なくするこ
とができるので、装置の長寿命化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における像加熱装置の概略構
成を示す断面図である。

【図２】図１装置における加熱体及び通電制御回路の構
成を示す図である。

【図３】本発明の実施例１における加熱処理後の加熱体
への通電及びフィルム部材の駆動のタイミングと、非通
紙領域における検知温度の変化の関係を示す図である。

【図４】本発明の実施例２における加熱処理後の加熱体
への通電及びフィルム部材の駆動のタイミングと、非通
紙領域における検知温度の変化、並びに該検知温度の変
化率との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ヒータ（加熱体）５Ａ第一の温度検知素子（温度検知手段）５Ｂ第二の温度検知素子（温度検知手段）６定着フィルム（フィルム部材）９加圧ローラ（加圧手段）５Ａ第一の温度検知素子（温度検知手段）５Ｂ第二の温度検知素子（温度検知手段）１９ＭＰＵ（通電制御手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録材の幅方向に延びて形成された加熱
体と、該加熱体と摺動しながら有端または無端移動自在
に配設されたフィルム部材と、該フィルム部材を介して
上記加熱体に圧接するように配設された加圧手段と、上
記加熱体の温度を検知する複数の温度検知手段と、該温
度検知手段のうち少なくとも一つの温度検知手段による
検知温度が所定の値となるように上記加熱体への通電を
制御する通電制御手段と、上記フィルム部材及び加圧手
段を所定のタイミングで駆動する駆動手段と具備し、上
記フィルム部材と加圧手段の圧接部において記録材を狭
持搬送することで記録材に熱エネルギーを付与する像加
熱装置において、上記温度検知手段は、像加熱装置に供
給して使用可能な最小幅の記録材が通過する第一の領域
と、該第一の領域外の第二の領域との少なくとも二か所
に配設されており、上記駆動手段は、記録材の加熱処理
終了後における上記加熱体への通電停止後は、上記温度
検知手段による上記第二の領域の検知温度が所定温度以
下となったときに、上記フィルム部材または加圧手段の
駆動を停止するように設定されていることを特徴とする
像加熱装置。
【請求項２】駆動手段は、温度検知手段による第二の
領域の検知温度の変化率に応じて、フィルム部材または
加圧手段の駆動を停止せしめる所定温度を調節するよう
に設定されていることとする請求項１に記載の像加熱装
置。