JPH07248697A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルム駆動の定着装置において、フィルム
とヒーターのはり付きによるフィルムの破損を防止す
る。 【構成】 温度検知素子１４の検知温度に応じてフィル
ム２の後回転時間を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフィルムを介して記録材
上の顕画像を加熱定着する定着に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置に用いられる定着装
置としては、所定の温度に維持された加熱ローラと、弾
性層を有して該加熱ローラに圧接する加圧ローラを有
し、該両ローラによって、未定着のトナー画像が形成さ
れた記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ定着方式
が多用されている。

【０００３】しかしこの熱ローラ定着方式は、熱ローラ
表面を所定の定着温度に立ち上げる迄のウォームアップ
タイムが長くなるという問題がある。

【０００４】そこで出願人は先に特開昭６３−３１３１
８２号公報で、省電力で且つ、ウォームアップタイムを
大幅に減縮乃至無くした定着装置を提供した。

【０００５】この定着装置は線状の通電発熱層を有する
固定加熱体と、記録材と密着して移動するフィルムを用
い、瞬時に定着温度に達するものである。

【０００６】定着温度に達すると、トナー像を載せた紙
等の記録材がこの定着器に挿入され、フィルムを介して
加熱体により加熱されトナー像を記録材上に固定化する
（熱定着する）。

【０００７】記録材は、フィルムの移動に同期して走行
し、定着器から排出されると発熱層への通電が終了す
る。又、フィルムは、その後暫く移動走行した後、停止
する。この通電終了後の移動走行は、以下後回転と呼
ぶ。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、上記従来
例では、記録材を連続して多数枚送り（コピー機で言う
所の連続コピーの事）、一旦作動停止後、次の定着を開
始すべく、フィルムを移動走行させようとすると、駆動
トルクが極めて大きくなりフィルムが移動出来なかった
り、無理矢理移動させ様として、フィルムを破損させる
といった問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで著者らはその原因
について検討した所、連続多数枚定着により定着器が、
昇温し、フィルムと発熱体間の摩擦係数、特に静止摩擦
係数が著しく高まるため作動再開時にフィルムが発熱体
によって移動を阻止され、上記の様な問題が生じる事を
つきとめた。

【００１０】そこで本発明は、この様な究明結果に基づ
き少なくとも上記問題を解決する事を目的としている。

【００１１】上記課題を解決するため本発明は、加熱体
と、一面を加熱体と他面を記録材と接触して移動するフ
ィルムと、加熱体の温度を検知する複数の温度検知素子
を有し、フィルムを介して記録材上の顕画像を加熱定着
する定着装置において、記録材が定着装置を通過した
後、所定時間フィルムを移動させ、その後停止させる後
回転工程を行うに当り、少なくとも１つの温度検知素子
の検知温度に応じて、後回転時間を変化させることを特
徴とするものである。

【００１２】

【実施例】

〈実施例１〉以下本発明の実施例を説明する。

【００１３】図１は本発明の実施例の定着装置の断面図
である。

【００１４】２はエンドレスベルト状の定着フィルムで
あり、左側の駆動ローラ３と、右側の従動ローラ４と、
この両ローラ３、４間の下方に固定支持させて配設した
加熱体としての低熱容量線状加熱体１と、の間に懸回張
設してある。

【００１５】従動ローラ４は定着フィルム２のテンショ
ンローラを兼ねさせてあり、定着フィルム２は駆動ロー
ラ３の時計方向の回転駆動に伴い時計方向に所定の周速
度、をもってシワや蛇行、速度遅れなく回動駆動され
る。

【００１６】５は加圧部材としての、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であり、前
記のエンドレスベルト状定着フィルム２の下行側フィル
ム部分を加熱体１との間に挟ませて加熱体１の下面に対
して付勢手段により例えば総圧４〜７ｋｇの当接圧をも
って対向圧接させてあり、転写材シート１０の搬送方向
に順方向の反時計方向に回転する。

【００１７】回動駆動されるエンドレスベルト状の定着
フィルム２は繰り返してトナー画像の加熱定着に供され
るから、耐熱性・離型性・耐久性に優れ、一般的には５
００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下の薄肉のもの
を使用する。材質は、上記特性に優れているならば、特
に限定するものではなく、アルミ、ニッケル、ＳＵＳ等
の金属製フィルム、シリコン、フッ素ゴム等エラストマ
ー製フィルム、ポリイミド・ポリエーテルイミド・ＰＥ
Ｓ・ＰＦＡ（４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）などの耐熱樹脂の単層フ
ィルム、或いは複合層フィルム例えば２０μｍ厚フィル
ムの少なくとも画像当接面側にＰＴＦＥ（４フッ化エチ
レン樹脂）・ＰＦＡ等のフッ素樹脂に導電材を添加した
離型性コート層を数μｍ〜数１０μｍ厚に施したものな
どである。

【００１８】又、上記金属、エラストマー、樹脂を積層
化して用いる事も可能である。例えばＳＵＳの上にシリ
コンゴムを塗布したものや、ＳＵＳの上にフッ素樹脂層
をコートしたものなどである。

【００１９】加熱体としての低熱容量線状加熱体１は、
本例のものは、定着フィルム横断方向（定着フィルム２
の走行方向に直角な方向）を長手とする横長の剛性・高
耐熱性・断熱性を有するヒータ支持体１１と、この支持
体の下面側に下面長手に沿って一体に取付保持させたヒ
ータ基板１２を有してなる。

【００２０】ヒータ支持体１１は加熱体１の全体強度を
確保する役目をするものであり、例えばＰＰＳ（ポリフ
ェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミ
ド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエ
ーテルケトン）、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂、これ
らの樹脂とセラミックス・金属・ガラス等との複合材な
どで構成できる。

【００２１】ヒータ基板１２は耐熱性かつ電気絶縁性を
有するもので、一例として、厚み１．０ｍｍ・巾１０ｍ
ｍ・長さ３４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００２２】このヒータ基板１２のフィルム当接面側に
は発熱層１３が、設けられている。一例として、基板１
２のフィルム摺動側である下面の略中央部分に長手に沿
ってＴａ₂ Ｎ・銀パラジウム等の電気抵抗材料を巾２．
０ｍｍに塗工（スクリーン印刷等）して具備させた線状
もしくは帯状の低熱容量の通電発熱層である。

【００２３】ヒータ基板１２のフィルムが当接する側と
は、反対側には、ビート状のサーミスタに代表される様
な、温度検知素子１４が、１個もしくは、複数個設けら
れており、ヒータ基板１２の温度をモニター１、その温
度情報によって定着作動中の発熱層１３への通電が制御
される。

【００２４】以上の様な構成に於て定着動作が開始され
ると、フィルム２が駆動ローラ３により回転走行し始め
ると同時に発熱層１３へ給電が開始され温度検知素子１
４が、定着可能な温度を検知した後、トナー像を積載し
た転写材１０がフィルム２、ローラ５と同期移動しなが
ら加熱体１の下を通過し、この時主に発熱層１３より熱
エネルギーを受けてトナー像が軟化し、転写材１０の上
に定着する。

【００２５】この後、転写材はフィルム２ローラ５から
離れ、排紙ローラ対７、８により機外に排出される。転
写材が全て排出されると、発熱層１３への給電が停止
１、フィルムは、その後暫く回転するいわゆる後回転を
経て駆動ローラ３が停止、元の静止状態に戻る。

【００２６】以上一連の定着動作に於て、本発明では、
後回転に入る際の温度検知素子１４が検知した温度Ｔ_m
に応じて後回転時間を変化させる。具体的には、予め所
定の判断温度Ｔ_o を設け又後回転時間を通常の場合のｔ
₀ 秒と、それより長いｔ₁ 秒を設定しておく。

【００２７】そしてＴ_m ≦Ｔ_o ならば後回転はｔ₀ 秒行
い、Ｔ_m ＞Ｔ₀ ならば後回転はｔ₁秒行う。この作用に
よる効果を、図２〜３を用いて説明する。

【００２８】図２は定着作動開始から後回転終了後まで
の検知された温度の推移を見たものである。実線は、１
枚転写材を通して終了したもの、点線は、多数枚通紙し
て終えたものであり従来の様に共に同じ時間だけ後回転
を行っている。この定着器では、既述の様に、低熱容量
の加熱体を使っているので、いわゆる暖まりやすく、冷
えやすい。従って長い休止時間をおきながら１枚通紙す
る様な場合は、後回転に入ると急速に温度が下がる。と
ころが連続通紙枚数が、多くなったり短い休止時間で、
いわば間断なく通紙をくり返す様な場合は、加熱体、加
圧ローラを含む定着器全体が、昇温しているため後回転
時及び後回転終了後の温度は前記程急速には下がらな
い。この事が摩擦係数の過度の上昇を招いている。そこ
で上述の様に判断温度Ｔ₀ によって後回転時間を変え
る。

【００２９】図３はＴ_m ＞Ｔ₀ に於て後回転時間を、ｔ
₀ 秒にした場合とｔ₁ 秒にした場合の温度推移（特に通
紙直後からの様子）である。

【００３０】フィルムが回転走行している間は、フィル
ムからの放熱を介して、加熱体の温度が比較的急速に低
下し、フィルムの走行が止まると放熱量が減って緩やか
な温度低下となるから共にｔ₀ 、ｔ₁ 秒後からの温度低
下は小さくなっているが後回転終了時の温度は後回転時
間をｔ₁ と長くした方が、それだけ十分低くなってい
る。従って連続多数枚通紙の様に定着器が、昇温した場
合後回転時間を長くする事で従来例の摩擦係数の過度の
上昇が回避される。後回転時の温度降下の状態は、通紙
枚数の大小だけによらず、既述の様に１枚通紙であって
も短い休止時間で間断なくくり返した場合なども連続通
紙後と同じ状況になるので、後回転時間を通紙枚数から
判断・制御する事は出来ない。しかし、通紙状態がどの
様なものであっても、定着器の昇温の度合は、後回転に
入ってからの温度の低下具合を見れば、判断がつくの
で、図２に例を示した様に後回転開始後の温度によっ
て、後回転時間を変え、加熱体及びフィルムの温度を下
げる事で摩擦係数の過度の増加を防ぐ事が出来る。この
ため従来問題となっていた駆動トルクの上昇、フィルム
の破損が生じない。

【００３１】ところで上述の後回転時間切り換えに対し
て、一律に後回転時間を延ばせば、通紙状態の如何によ
らず、加熱体他の温度を下げる事が出来、従来の問題は
防げる。しかし、この方法では、図２の実線で示した様
に短時間の後回転で十分な場合も、いたずらに回転時間
を長くする事になり全体の回転時間が、大幅に増大する
分フィルムの加熱体等との摺擦による損傷、摩耗が、増
えこれらの部材の寿命を短くするという新たな問題を引
き起こす。

【００３２】この様な点からも本発明は必要最小限の適
切な後回転時間を選択するため新たな弊害を引き起こす
事なく従来の問題を解決出来る。

【００３３】尚、上記例に於て、温度を判断するタイミ
ングを、後回転開始時としているが、発熱層への通電が
停止し、後回転が始まって所定時間経過した後温度の判
定基準Ｔ₀ からの高低を判断し、その後の回転時間を切
り替える方が、フィルムの回転走行による温度低下の度
合を加味した判断となるためより好ましい。

【００３４】又、判断基準の温度を１つにしそれによる
後回転時間設定を２種類としているが各々複数個に増や
せば、より細かく適切な制御が可能となるのは言うまで
もない。

【００３５】〈実施例２〉本例では、後回転開始時（又
はその近傍）の検知温度による制御ではなく、後回転終
了時の温度検知による後回転時間制御を図４により説明
する。当図は、図３同様後回転に入る少し前からの加熱
体の温度推移を示しており実線は長い休止時間をおいて
１枚通紙した場合、点線は連続多数枚通紙した場合を例
に上げて表わしている。

【００３６】前述の様に、後回転に入ってからの温度低
下は、１枚通紙した場合に比べ連続通紙後の方が遅い。
ここで本例では前記例と異なり、判断温度Ｔ₁ を後回転
を終了する温度と設定する。

【００３７】すると後回転は温度検知素子が検知する温
度がＴ₁ になるまで継続され、その後終了される。判断
温度Ｔ₁ は次の定着動作開始時でのフィルムと加熱体と
の摩擦係数が過度に高くならない様な温度に任意に設定
される。この様に構成する事で図４からも明らかな様に
通紙モードによって後回転時間が変化し、温度低下の割
合が小さいもの程後回転が長くなる。

【００３８】その結果フィルムの走行停止後の加熱体の
温度は必ず、Ｔ₁ 以下となり前記例同様次の定着動作開
始時の駆動トルクアップやフィルムの損傷といった従来
の問題が解決される。さらに、前記例の場合後回転終了
時の温度には、ある程度のバラつきが生じるから、終了
時の温度がバラつきの高い側にある場合、フィルムの破
損等は生じないものの静止摩擦係数が高いため回転走行
開始時微小な振動（ビビリ）が生じ、感光体を含むいわ
ゆる画像形成部にその振動が伝播され、画像ブレが起き
る場合があるが、本例の様な構成によって、確実に所定
温度以下に下げておく事が出来るから、この所定温度を
上記振動発生温度域以下にしておけば上記欠点発生の可
能性も排除される。

【００３９】〈実施例３〉本例では、温度検知素子を複
数個設けた例を示す。尚、説明の都合上、温度検知素子
を２個とし以下説明する。

【００４０】図５は加熱体を長手側方から見たもので、
１２はヒータ基板、１３は発熱層である。本例に於て通
紙される紙はいずれのサイズも通紙方向と直交する方向
での紙の中心線が、加熱体の長手方向での中心と合致す
る様にして搬送される、いわゆる中央基準通紙になって
いる。

【００４１】又、温度検知素子は、２個あってヒータ基
板の発熱層とは、反対側に接触しており、うち第１の素
子１４ａは略上記通紙の中心線（以下通紙基準）上にあ
り他の１つ１４ｂはＡ４サイズ紙をその短辺が、搬送方
向と平行になる様に送った場合（Ａ４横送り）の通紙域
内であって、かつＡ４サイズ紙をその長辺が、搬送方向
と平行になる様に送った場合（Ａ４縦送り）の通紙域外
に位置している。

【００４２】この様な構成に於て、通紙される紙のサイ
ズと加熱体の温度分布の相関を同じ図５に例示してい
る。ここで実線はＡ４横送り、点線は、Ａ４縦送りの場
合であり、これからも明らかな様に発熱層の長手方向の
巾よりも小さいサイズの紙を送ると、いわゆる非通紙部
の昇温が生じる。又、この昇温の度合は通紙される紙の
サイズのみならず、紙の厚さ、通紙される枚数（特に連
続通紙においてきびしい）等の作動モードに大きく左右
されバラつく。既述の様に温度上昇すると、摩擦係数
が、上昇するため特に昇温部に於てその傾向が、大きく
なり、フィルムの破損等の危険性が増す他、全体に昇温
しかつ通紙域と非通紙域の温度差があると摩擦力の違い
によりフィルムに部分的なシワが発生したり、フィルム
が長手方向に片寄せするという問題も併発する場合があ
る。このため前記例の様に通紙域の温度検知素子による
制御のみでは従来のフィルム破損等の欠点は防げるが、
上記非通紙部昇温による弊害は防げない。

【００４３】そこで、本例では、後回転時間を、非通紙
域に位置する温度検知素子（本例の１４ｂ）によって変
える。さらに具体例を言えば、この第２の検知素子１４
ｂの検知温度がＴ₂ 以下になるまで後回転を行う様にす
る。この様にする事で、通紙域は無論の事、非通紙域の
温度（これは１４ｂの検知温度として代表される）をも
後回転により必要十分な低温まで下げておく事が出来
る。その結果、前記例同様フィルムの破損、走行開始時
のビビリを防止出来る。又、非通紙部と通紙部との間に
温度差は残るものの、後回転により定着部が、放熱冷却
していく事で、温度差は、極めて小さくなっていく（な
ぜなら高温部程放熱量が大きいから）。その結果温度が
低く、温度差が小さいため摩擦力とその通紙、非通紙の
差が小さくなってフィルムのシワや、片寄せといった弊
害も生じない。

【００４４】尚、上述した内容からも分かる様に判定温
度Ｔ₂ は、フィルムの破損、シワの生じない十分低い温
度に任意に設定される。

【００４５】又、定着器通紙中は、従来通り、必ず通紙
域内にある、温度検知素子１４ａにより定着に必要な温
度に加熱体を制御する（非通紙部の素子１４ｂでは、非
通紙昇温に影響されて通紙域を適正に制御し得な
い。）。

【００４６】

【発明の効果】以上説明した様に加熱体からの熱をフィ
ルムを介してトナー像に伝熱し急速加熱定着を行わせる
熱定着装置に於て、加熱体に設けた温度検知素子により
検知した温度により後回転時間を変えていくことにより
フィルム、加熱体を必要十分な温度に下げ、フィルムの
破損、シワが生ずることなく、再起動時においても、安
定したフィルムの走行を確保することが出来、フィルム
の長寿命化、良好画像の維持に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した定着器の断面図。

【図２】連続通紙枚数の違いによる後回転時の温度低下
を示す図。

【図３】本発明の第１の実施例における温度低下の様子
を示す図。

【図４】本発明の第２の実施例における温度低下の様子
を示す図。

【図５】本発明の第３の実施例における温度検知素子の
配置と通紙領域及び通紙による温度分布を示す図。

【符号の説明】

１ 加熱体 ２ フィルム ５ 加圧ローラ １２ ヒータ基板 １３ 発熱層 １４、１４ａ、１４ｂ 温度検知素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊原 裕一郎 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱体と、一面を加熱体と他面を記録材
   と接触して移動するフィルムと、加熱体の温度を検知す
   る複数の温度検知素子を有し、フィルムを介して記録材
   上の顕画像を加熱定着する定着装置において、 記録材が定着装置を通過した後、所定時間フィルムを移
   動させ、その後停止させる後回転工程を行うに当り、少
   なくとも１つの温度検知素子の検知温度に応じて、後回
   転時間を変化させることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 少なくとも１つの温度検知素子の検知温
   度が、所定の温度以下になるまで、後回転を行なうこと
   を特徴とする請求項１の定着装置。
3. 【請求項３】 少なくとも１つの温度検知素子は記録材
   の通過域外に位置し、この温度検知素子の検知温度によ
   って後回転時間を変化させることを特徴とする請求項１
   の定着装置。