JP2000162908A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フィルム加熱方式のオンデマンド加熱定着装置
を具備した画像形成装置について、どのような電圧環境
であっても、またどのような紙種でも、定着性を損なわ
ない定着制御を可能とすること。 【解決手段】ヒーター１１と、一方の面がこのヒーター
１１と摺動し他方の面が未定着画像ｔを担持した記録材
８と接し共に移動するフィルム１４と、を有し、上記フ
ィルム１４を介した上記ヒーター１１からの熱により未
定着画像ｔを記録材８上に定着する加熱定着装置を有す
る画像形成装置において、上記加熱定着装置に印加され
る電力をヒーター立ち上げ時に検知し、電力の検知結果
に応じて、スループットを変更することを特徴とする画
像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルム加熱方式
の加熱定着装置（像加熱装置）を具備した画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ
などの画像形成装置において、電子写真方式・静電記録
方式等の適宜の作像手段にて記録材（転写材・感光紙・
静電記録紙・印字用紙等）の上に転写（間接）方式もし
くは直接方式で形成担持させた未定着画像（トナー画
像）を加熱定着する装置としては、熱ローラ方式やフィ
ルム加熱方式など、熱効率、安全性が良好な接触加熱型
の装置が広く知られている。

【０００３】熱ローラ方式の装置は、互いに圧接して回
転する、定着部材としての定着ローラ（熱ローラ、ヒー
トローラ）と、加圧部材としての加圧ローラを有し、該
両ローラの圧接部である定着ニップ部（加熱ニップ部）
に未定着画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬
送通過させることで、定着ローラの熱と定着ニップ部の
加圧力にて未定着画像を記録材面に永久固着画像として
加熱定着させるものである。

【０００４】特に近年では、省エネルギー推進等の観点
から、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりも速いオン
デマンドの加熱定着装置としてフィルム加熱方式の装置
が実用に供されている。これは、例えば特開昭６３−３
１３１８２号公報、特開平２−１５７８７８号公報、同
４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９８
０〜２０４９８４号公報等に提案されており、加熱用ヒ
ーター（加熱体）と、一方の面がこのヒーターと摺動し
他方の面が未定着画像を担持した記録材と接し共に移動
するフィルム（定着フィルム）と、を有し、上記フィル
ムを介した上記ヒーターからの熱により未定着画像を記
録材上に定着する方式の装置であり、ヒーターとして、
セラミックのヒーター基板に通電発熱抵抗体を具備させ
てなる所謂セラミックヒーター等の低熱容量線状加熱体
を、伝熱部材である定着フィルムとして薄肉の低熱容量
のものを用いることができるため、短時間にヒーターの
温度が昇温してヒーターもしくは定着ニップ部の所定温
度への立ち上がりを迅速にすることができるので、スタ
ンバイ時に装置（ヒーター）に電力を供給せず、消費電
力を極力抑えることができ、熱ローラ方式等の他の像加
熱装置に比べて省電力化やウエイトタイムの短縮化（ク
イックスタート性）が可能であり、オンデマンドな加熱
定着装置を構成することができる。

【０００５】フィルム加熱方式の加熱定着装置おいて、
定着フィルムの搬送方式としては、専用の搬送用ローラ
と従動ローラを用いてテンションを加えながらヒーター
と加圧ローラとの圧接部である定着ニップ部間で定着フ
ィルムを搬送する方式と、円筒形定着フィルムをヒータ
ーにフィルムを挟んで圧接して定着ニップ部を形成する
加圧ローラの搬送力で駆動させる方式（加圧ローラ駆動
方式）があり、前者は定着フィルムの搬送性を高くでき
る利点を有し、後者は構成を簡略化して低コストの加熱
定着装置を実現できる利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年のコンピュータ産
業の発展に伴い周辺機器でもあるレーザービームプリン
タも世界各国で使用されるようになってきた。各国で使
われている紙種は予想以上に多く、様々な厚さの紙や表
面性の異なる紙を印刷する機会が増してきた。また紙種
の多様化と同時に、画像形成装置自体の高速化が相まっ
て、１枚目プリント時間の短縮や１枚目プリントの定着
性の確保などの面から、通電発熱抵抗体を具備した加熱
用ヒーターを用いた、フィルム加熱タイプのオンデマン
ド定着装置を具備させた画像形成装置にあっては、ヒー
ターから記録材へ与える瞬間的熱量を増加させてゆき、
満足のゆく定着性を得てきた。

【０００７】しかしながら、ヒーターから発生する熱量
を増加させる方法として、通電発熱抵抗体が消費する電
力量を増加させることがあげられるが、電力は Ｗ＝Ｖ² ／Ｒ＝ＶＩ（Ｗ：電力、Ｖ：電圧、Ｒ：抵抗、
Ｉ：電流） のように電流・電圧に比例し、通電される対象の抵抗値
に反比例する。

【０００８】レーザービームプリンタを導入する国は多
種多様で、定格電圧に対し、電圧変動率が−１０％を越
える国が多々あり、思うように加熱定着装置に電力が入
らない場合がある。このため、どのような条件下であっ
ても定着に必要な電力量を得るために、ヒーターの通電
発熱抵抗体の抵抗値を下げ、電力量を増加させてゆくの
だが、単に抵抗を下げると電気のＯＮ／ＯＦＦによって
電圧降下が生じ、電圧降下の大きさと周期に伴って起き
る電灯のちらつきなどを規定した、フリッカーや高調波
歪みの電気的ノイズの規格などを満たせなくなってきて
しまう。

【０００９】本発明は上記に鑑みて提案されたもので、
フィルム加熱方式の加熱定着装置を具備した画像形成装
置について、どのような電圧環境であっても、またどの
ような紙種でも、定着性を損なわない定着制御を可能と
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする画像形成装置である。

【００１１】（１）ヒーターと、一方の面がこのヒータ
ーと摺動し他方の面が未定着画像を担持した記録材と接
し共に移動するフィルムと、を有し、上記フィルムを介
した上記ヒーターからの熱により未定着画像を記録材上
に定着する加熱定着装置を有する画像形成装置におい
て、上記加熱定着装置に印加される電力をヒーター立ち
上げ時に検知し、電力の検知結果に応じて、スループッ
トを変更することを特徴とする画像形成装置。

【００１２】（２）電力を検出する手段として、印加さ
れる電圧値を用い、定格電圧に対し所定の電圧値を下回
ったとき、スループットを低下することを特徴とする
（１）に記載の画像形成装置。

【００１３】（３）ヒーター温度検知部材の検知温度の
値に応じて、スループットを変更することを特徴とする
（１）に記載の画像形成装置。

【００１４】（４）定格電圧に対し所定の電圧値を下回
ったとき、前回転時間を延長することを特徴とする
（１）に記載の画像形成装置。

【００１５】（５）ヒーターと、一方の面がこのヒータ
ーと摺動し他方の面が未定着画像を担持した記録材と接
し共に移動するフィルムと、を有し、上記フィルムを介
した上記ヒーターからの熱により未定着画像を記録材上
に定着する加熱定着装置を有し、定着性を確保するため
の条件を複数持った定着モードを持ち、その中から使用
者が選択する事により、それぞれの定着モードの定着プ
ロセスが始まる画像形成装置において、上記加熱定着装
置に印加される電力をヒーター立ち上げ時に検知し、電
力の検知結果に応じて、スループットおよび前回転時間
の少なくとも一方を変更する定着モードを持つことを特
徴とする画像形成装置。

【００１６】〈作 用〉即ち本発明では、加熱定着装置
に印加されるヒーター立ち上げ時の電圧値をモニター
し、ある一定電圧以下を検知した場合、スループットを
低下させ、電力量不足からくる通電発熱抵抗体温度低下
を緩和させる。

【００１７】また、同様に、前回転時間を印加電圧値に
応じて変化させ、検知電力が低い場合は前回転時間を延
長させ、加圧ローラ等へ蓄熱させ、加熱定着装置の温度
低下を防ぎ定着性を確保する。

【００１８】加えて、スループット低下や前回転延長な
どを組み合わせたいくつかの紙種に応じた定着モードを
設定し、それぞれの定着モードを使用者が選択すること
により、立ち上がり時の電力による紙種に応じた定着制
御が働き、薄紙から厚紙までの定着性を確保する。

【００１９】

【発明の実施の形態】〈実施例１〉 （１）画像形成装置例 図１は画像形成装置例の概略構成図である。本例の画像
形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザービー
ムプリンタである。

【００２０】１は像担持体としての回転ドラム型の電子
写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。ＯＰ
Ｃ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料
層がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の導電性
基体上に形成されている。該感光ドラム１は矢印の時計
方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転
駆動される。

【００２１】感光ドラム１は回転過程において、まず、
その表面が帯電装置としての帯電ローラ２によって所定
の極性・電位に一様に帯電される。

【００２２】次に、露光装置としての不図示のレーザー
スキャナによる、目的の画像情報パターンに対応したレ
ーザービーム走査露光３を受ける。これにより回転感光
ドラム１面に目的の画像情報パターンに対応した静電潜
像が形成される。

【００２３】レーザースキャナはホストコンピュータ等
の外部装置等から送られた画像情報パターンの時系列電
気デジタル画素信号に対応してＯＮ／ＯＦＦ制御された
レーザービームを出力し、このレーザービームで回転感
光ドラム１の一様帯電処理面を走査露光する。

【００２４】回転感光ドラム１面に形成された静電潜像
は、現像装置４でトナー現像されて可視化される。現像
方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、Ｆ
ＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像
とを組み合わせて用いられることが多い。

【００２５】回転感光ドラム１面に形成されたトナー画
像は、感光ドラム１と、感光ドラム１に一定の加圧力で
接触させた転写装置としての転写ローラ５とで形成され
る転写ニップ部Ｔにおいて、該転写ニップ部Ｔに不図示
の給紙部から所定の制御タイミングにて給送された記録
材（転写材）８に対して順次に転写される。

【００２６】転写ローラ５には不図示の電源から所定の
転写バイアスが所定の制御タイミングにて印加され、感
光ドラム１面のトナー画像が該転写バイアスの作用で、
転写ニップ部Ｔを挟持搬送される記録材８面に順次に転
写される。

【００２７】転写ニップ部Ｔにてトナー画像の転写を受
けて転写ニップ部Ｔを通過した記録材８は回転感光ドラ
ム１面から分離されて加熱定着装置７へと搬送され、ト
ナー画像が永久画像として定着される。加熱定着装置７
は、通電発熱抵抗体を具備した加熱用ヒーターを用い
た、フィルム加熱タイプのオンデマンド定着装置であ
る。これについては（２）項で詳述する。

【００２８】一方、感光ドラム１上に残存する転写残り
の残留トナーは、クリーニング装置６により感光ドラム
１表面より除去される。

【００２９】図２はプリンタの動作行程図である。

【００３０】ａ．前多回転行程 プリンタの始動（起動）動作期間（ウォーミング期間）
である。メイン電源スイッチのＯＮにより、メインモー
タを駆動させて感光ドラム１を回転駆動させ、所定のプ
ロセス機器の準備動作を実行させる。

【００３１】所定の装置始動動作期間終了後は、メイン
モータの駆動が一旦停止されて感光ドラム１の回転駆動
が停止され、印字（プリント）スタート信号が入力され
るまでスタンバイ（待機）状態に保持される。

【００３２】ｂ．前回転行程 印字スタート信号の入力によりメインモータを再駆動さ
せて感光ドラム１を再回転駆動させ、所定の時間所定の
印字前動作を実行させる期間である。

【００３３】ｃ．印字行程（画像形成行程） 所定の前回転行程が終了すると、引き続いて回転感光ド
ラム１に対する帯電・画像露光・現像、記録材８へのト
ナー画像転写等の所定シーケンスの印字プロセス（画像
形成プロセス）が実行され、トナー画像の転写を受けた
記録材８が加熱定着装置７に搬送されて、１枚目の印字
行程が実行される。

【００３４】連続印字（連続プリント）モードの場合
は、上記の印字行程が繰り返えされて所定の設定枚数ｎ
分の印字行程が実行される。

【００３５】ｄ．紙間行程 連続印字モードにおいて、一の記録材８の後端が転写ニ
ップ部Ｔを通過した後、次の記録材８の先端が転写ニッ
プ部Ｔに到達するまでの間の、転写ニップ部Ｔにおける
記録材８の非通紙状態期間である。

【００３６】ｅ．後回転行程 最後であるｎ枚目の印字行程が終了した後も所定の時間
メインモータの駆動を継続させて感光ドラム１を回転駆
動させ、所定の後動作を実行させる期間である。

【００３７】所定の後回転行程が終了するとメインモー
タの駆動が停止され感光ドラム１の回転駆動が停止さ
れ、次の印字スタート信号が入力するまで再びスタンバ
イ状態に保持される。

【００３８】なお上記において、前多回転行程中に印字
スタート信号が入力された場合には前多回転行程後引き
続いて前回転行程を経て印字行程が実行される。また１
枚だけの印字の場合は、その印字行程の終了後、後回転
行程を経てスタンバイ状態になる。

【００３９】（２）加熱定着装置７ 加熱定着装置７は、通電発熱抵抗体を具備した加熱用ヒ
ーターを用いた、フィルム加熱タイプのオンデマンド定
着装置である。より詳しくは、特開平４−４４０７５〜
４４０８３号公報等に開示の、円筒状の定着フィルムを
用いたフィルム加熱方式・加圧ローラ駆動式・テンショ
ンレスタイプの加熱定着装置である。

【００４０】図３は該加熱定着装置７の横断面模型図で
ある。９・１０は互いに当接させて定着ニップ部Ｎを形
成させた定着部材と加圧部材である。

【００４１】定着部材９は、加熱用ヒーター１１、断熱
支持部材１５、定着フィルム１４等から構成されてい
る。加圧部材１０は弾性加圧ローラである。

【００４２】ヒーター１１は高熱伝導であるＡｌ₂ Ｏ₃
又はＡｌＮ基板からなる、薄肉・横長のセラミックヒー
タである。このヒーター１１については後述する。

【００４３】断熱支持部材１５は、ヒーター１１を保持
し、定着ニップ部Ｎと反対方向への放熱を防ぐ部材であ
り、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ
等により形成されている。本例の断熱支持部材１５は横
断面略半円弧状樋型の横長で、耐熱性、電気絶縁性で、
高い加重に耐えられる部材であり、ヒーター１１はこの
断熱支持部材１５の下面のほぼ中央部に部材長手に沿っ
て設けた溝部に加熱面側を下向きに露呈させて嵌入して
固定支持させてある。

【００４４】定着フィルム１４は円筒状の耐熱性フィル
ムであり、ヒーター１１を含む断熱支持部材１５に対し
て周長に余裕を持たせた形でルーズに外嵌させてあり、
断熱支持部材１５は定着フィルム１４を内面から支え
る。

【００４５】定着フィルム１４は熱容量の小さなもので
あり、クイックスタートを可能にするために総厚１００
μｍ以下の厚みで耐熱性、熱可塑性を有するポリイミ
ド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、Ｐ
ＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層としたフィルムであ
る。また、長寿命の加熱定着装置を構成するために充分
な強度を持ち、耐久性に優れたフィルムとして、総厚２
０μｍ以上の厚みが必要である。よって定着フィルム１
４の総厚みとしては２０μｍ以上１００μｍ以下が最適
である。さらにオフセット防止や記録材の分離性を確保
するために表層には、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリ
コーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合ないし単
独で被覆したものである。

【００４６】加圧部材としての弾性加圧ローラ１０は、
芯金２１と、その外側にシリコンゴムやフッ素ゴム等の
耐熱ゴムあるいはシリコンゴムを発泡して形成された弾
性層２０からなり、さらには、この上にＰＦＡ、ＰＴＦ
Ｅ、ＦＥＰ等の離型性層１９を形成してもよい。

【００４７】この弾性加圧ローラ１０は、不図示の軸受
部材に保持させ、断熱支持部材１５の下面側に固定支持
させたヒーター１１の下向き表面に対して定着フィルム
１４を挟ませて、不図示の加圧手段により長手方向両端
部から加熱定着に必要な定着ニップ部Ｎを形成するべく
十分に加圧されている。

【００４８】加圧ローラ１０は駆動手段Ｍにより矢印の
反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ１０の回
転駆動による該ローラ１０の外面と定着フィルム１４の
外面との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力で定着フ
ィルム１４に回転力が作用して、該定着フィルム１４は
その内面が定着ニップ部Ｎにおいてヒーター１１の下向
き表面に密着して摺動しながら矢印の時計方向に加圧ロ
ーラ１０の回転周速度にほぼ対応した周速度をもって断
熱支持部材１５の外回りを従動回転状態になる。

【００４９】この場合、断熱支持部材１５の外回りを従
動回転する円筒状の定着フィルム１４はその周長の定着
ニップ部Ｎとその近傍部の定着フィルム部分以外の定着
フィルム部分はテンションフリー（テンションが加わら
ない状態）の状態にある。

【００５０】定着フィルム１４はその内面側がヒーター
１１および断熱支持部材１５の外面の一部に摺擦しなが
ら回転するため、ヒーター１１および断熱支持部材１５
と定着フィルム１４の間の摩擦抵抗を小さく抑える必要
がある。このためヒーター１１および断熱支持部材１５
の表面に耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させてあ
る。これにより定着フィルム１４はスムーズに回転する
ことが可能となる。

【００５１】而して、加圧ローラ１０が回転駆動され、
それに伴って円筒状の定着フィルム１４が断熱支持部材
１５の外回りを従動回転状態になり、ヒーター１１に通
電がなされて該ヒーター１１の発熱で定着ニップ部Ｎの
温度が所定に立ち上がって温調された状態において、定
着ニップ部Ｎに、未定着トナー画像ｔを形成担持させた
記録材８が導入され、定着ニップ部Ｎにおいて記録材８
の未定着トナー画像担持面側が定着フィルム１４の外面
に密着して定着フィルム１４と一緒に定着ニップ部Ｎを
挟持搬送されていく。

【００５２】この記録材８の挟持搬送過程において、ヒ
ーター１１の熱が定着フィルム１４を介して記録材に付
与され、記録材８上の未定着トナー画像ｔが熱圧定着さ
れる。

【００５３】記録材８は定着ニップ部Ｎを通過すると定
着フィルム１４の外面から曲率分離して不図示の排出ト
レイ上に排出される。

【００５４】図４の（ａ）は加熱用ヒーター１１の表面
側（加熱面側）の一部切欠き平面模型図と通電系のブロ
ック図、（ｂ）は縦断側面模型図、（ｃ）は横断面模型
図である。

【００５５】加熱用ヒーター１１において、１６はヒー
ター基板としてのセラミック基板であり、通紙方向に直
交する方向を長手とする横長・細幅・薄肉の耐熱性・電
気絶縁性・低熱容量の部材である。本例では、例えば長
さ２７０ｍｍ、幅１０ｍｍ、板厚０．６５ｍｍのアルミ
ナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）部材である。

【００５６】１７はこのヒーター基板１６の表面側に基
板長手に沿って形成具備させた細帯状の通電発熱抵抗体
（Ａｇ／Ｐｄ、Ｔａ₂ Ｎ等）の印刷パターン層である。
本例では長さ２２０ｍｍ（＝有効発熱領域長さ）・幅５
ｍｍである。１７ａ・１７ａはこの通電発熱抵抗体層１
７の両端部に導通させて形成具備させた給電用電極部で
ある。

【００５７】１８は通電発熱抵抗体１７を覆わせて形成
具備させた表面保護層である。本例では厚さ５０〜６０
μｍの耐熱性ガラスのコーティング層である。

【００５８】２１はヒーター基板１６の背面側（裏面
側、非加熱面側）に配設具備させたヒーター温度検知部
材としてのサーミスタである。

【００５９】２２は同じくヒーター基板１６の背面側に
当接させて配設したサーマルプロテクターとしての安全
ヒューズである。

【００６０】ヒーター１１は通電発熱抵抗体層１７・表
面保護層１８を形成具備させたヒーター基板表面側が加
熱面側（定着フィルム接触摺動面側）であり、このヒー
ター基板表面側を下向きに外部露呈させて断熱支持部材
１５に固定支持させてある。

【００６１】ヒーター１１は全体的に低熱容量の部材で
あり、通電発熱抵抗体層１７の両端部の給電用電極部１
７ａ・１７ａ間に給電回路にて電圧印加がなさて通電発
熱抵抗体層１７が発熱することで全体的に迅速に昇温す
る。

【００６２】そのヒーター１１の温度がヒーター温度検
知部材としてのサーミスタ２１により検知され、その検
知温度情報が給電回路の通電制御部２３に入力する。通
電制御部２３はサーミスタ２１で検知されるヒーター温
度が所定のほぼ一定温度（定着温度）に維持されるよう
に電源回路２４を制御して通電発熱抵抗体層１７に対す
る通電を制御する。即ちヒーター１１の温調制御がなさ
れる。

【００６３】サーマルプロテクター２２は通電発熱抵抗
体層１７に対する通電電路に直列に介入させてあり、ヒ
ーター１１が所定以上に過昇温（異常昇温）したときに
作動して通電発熱抵抗体層１７に対する通電を緊急遮断
する働きをする。

【００６４】ヒーター１１に形成具備させる通電発熱抵
抗体層１７のパターンは上記例のように細帯状１本に限
らず、（ｄ）のように細帯状２本のパターン、その他種
々のパターンのものにすることができる。また背面（裏
面）加熱型としてヒーター基板１６の背面側（非加熱面
側）に通電発熱抵抗体層１７を形成具備させた形態のヒ
ーターにすることもできる。

【００６５】（４）定着制御 オンデマンド定着の高速化を行うにあたり、記録材のス
ループットを上げるために、プロセススピードを速めて
ゆくと、満足する定着性を得るにはヒーター１１の同一
の通電発熱抵抗体層１７に対し投入電力を増大させ、記
録材８に対する供給熱量を増加させなくてはならない。

【００６６】その為には、通電発熱抵抗体自体の抵抗値
を低くし、記録材通紙時に奪われる熱量を瞬時に補うよ
うな応答性と発熱効率を持つ構成にしなくてはならな
い。

【００６７】しかし、通電発熱抵抗体の抵抗値を下げる
方法のみでは、フリッカーや高調波歪みといった電気的
ノイズの発生を促進してしまう。

【００６８】そこで本実施例では、定着制御において、
フリッカーや高調波歪みを満足させうる抵抗値を有する
通電発熱抵抗体を設けたヒーター１１を具備させた加熱
定着装置７において、電圧変化率の大きな２２０Ｖ系電
源の統計的に考えられる変動幅±１５％から計算した１
８７Ｖを最低値の基準として実験を行う。

【００６９】ここで、今回用いる加熱定着装置７の構成
は、加熱用ヒーター１１は７０Ωの通電発熱抵抗体１７
を具備し、加圧ローラ１０の外径は直径２５ｍｍ、アル
ミ芯金２０に肉厚５ｍｍの発泡ゴム層１９を形成し、加
圧力は１０ｋｇとし、２０ｐｐｍのスループットで、記
録材８が加熱定着装置７内の定着ニップ部Ｎを通過して
いる間の温調温度は２１０℃、また、その記録材が転写
直前のプレフィード位置に加熱定着装置７が立ち上がる
までの間待機し、再び搬送を開始するためのタイミング
であるレディー温度は２００℃とした。

【００７０】また、今回主に用いた評価紙（記録材）は
Ａ４サイズの厚紙で坪量が１２８ｇ／ｍ² のものを用い
た。試験環境は１５℃・５０％の環境で行った。

【００７１】そこで、従来形態である加熱定着装置を単
純に２０ｐｐｍにした場合の各印加電圧における定着性
を見てみる。

【００７２】その結果を表１に示す。表１において、
○、△、×は定着性の評価レベルであり、それぞれ定着
後指で擦ったときに、 ○：殆ど落ちない △：多少落ちる ×：よく落ちる 定着性レベルを表わしている。

【００７３】例えば２００Ｖの電圧に対し印加された電
力が５７０Ｗの時、定着性は△レベルである。またこの
結果から、実用上許容可能な定着性を得られるのは５７
０Ｗ（２００Ｖ）以上であることがわかる。

【００７４】以上の実験結果から従来の構成や制御にお
いて高速化を図ろうとすると、定格電圧に対し、電圧変
化率の値が大きい環境下では満足する定着性を得ること
ができないことがわかった。この現象は特に立ち上がり
初期の加熱定着装置全体が冷めているときに、電圧が低
く電力が不足すると、記録材通紙時に記録材に与える熱
量と、加熱定着装置を構成する各々の部品に奪われる熱
量を加えた総必要熱量に対し、通電発熱抵抗体１７の供
給可能な熱量が十分でない場合に生じる。

【００７５】そこで、本実施例では定着性を満足できな
い電圧を供給された時、供給電圧を検知しその値に応じ
た、スループットを下げることを特徴とする。

【００７６】ここで、スループットは記録材の給紙間隔
を制御することで変化させる。また、本実施例での検知
方法として、図５のような回路を用いる。検知するタイ
ミングは、オンデマンド系加熱定着装置７は立ち上げか
ら１枚目通紙までの時間が非常に短く、また、オンデマ
ンド系加熱定着装置の通紙時最低温度は、通紙初期の１
０枚以内に到来することが多い。さらに、定着性も最低
温度を記録した記録材が悪いこと等により、通紙直前に
検知しその情報に基づいた制御を通紙１枚目から制御し
なくては間に合わないので、立ち上げ時に検知すること
とする。

【００７７】また、検知装置は加熱定着装置に印加され
る電圧値をモニターすることで、その検知値を制御装置
へ送信し、電力値（Ｗ＝Ｖ² ／Ｒ）として換算して加熱
定着装置の作動条件を決定する。

【００７８】そこで、上記の従来構成機での実験結果を
基に、スループットをどの程度下げれば満足のゆく定着
性が得られるのかを実験した。

【００７９】その結果、表２に見られるように、電力が
低下するほど、許容できる定着性を得ることが可能なス
ループットは低下してしまう。しかし、従来構成のまま
記録材搬送速度を２０ｐｐｍにした場合、１９５Ｖ（５
４０Ｗ）で△×レベルという許容しがたい定着性を示し
ていたものの、段階的にスループットを落とせば許容可
能な定着性を得られることが明らかとなった。

【００８０】また、表２での結果から表３に示すよう
に、例えば検知電圧Ｖが１９７（Ｖ）の場合、１８ｐｐ
ｍにスループットを低下させる、といったように、各々
の範囲に適合するスループットに低下するアルゴリズム
を立て、定着性を見てみたところ、殆ど表２で示すよう
に○レベルの定着性から△レベルの定着性まで許容でき
る定着性を得ることが可能となった。

【００８１】また、このアルゴリズムの効果確認とし
て、通紙中のサーミスタ２１の出力値をモニターし最低
出力値を比較してみた。

【００８２】その結果、表４に示すように、従来例に示
すスループットを電力値によらず一定値の２０ｐｐｍの
まま制御させた場合と、今回作成した新しいアルゴリズ
ムによる、スループットを立ち上がり時の入力電力によ
って変える制御を行った場合とでは、明らかにサーミス
タ指示温度の差が生じ、このサーミスタ指示最低温度の
差が定着性にも現れていることが明確になった。

【００８３】また、表２と表４の結果より定着性が△レ
ベルとなる最低温度は１８０℃前後と言うことが分か
る。

【００８４】本実施例のように、加熱用ヒーター１１の
立ち上げ時の入力電圧（電力）に応じて、スループット
を段階的に変化させることにより、加熱定着装置に印加
される電圧（電力）が少ない場合であっても、安定した
定着性を得ることが可能となる。

【００８５】また、本実施例では２００Ｖ系の電源を使
い説明を行ってきたが、１００Ｖ系であっても同様の効
果が得られるのは言うまでもなく、さらに、本実施例で
は検知方法として、加熱定着装置に印加される電圧値を
基に制御してきたが、ヒーター立ち上げ時の傾きを検知
する方法でも、同様のことが可能であることを付け加え
ておく。

【００８６】

【表１】 〈実施例２〉前記実施例１では、加熱用ヒーター１１の
立ち上がり時の印加電圧の大きさに応じてスループット
を変更する新しいアルゴリズムを用いることによって、
最低電圧であったとしても許容可能な定着性を得ること
が可能となつた。

【００８７】しかし、前記実施例１では立ち上がり時の
印加電圧によってスループットが決まってしまい、オン
デマンド定着系に見られる連続印刷時に徐々に温度が回
復していくことを検知できない。

【００８８】そこで、本実施例では前記実施例１のアル
ゴリズムに加え、サーミスタ２１の出力値をリアルタイ
ムにモニターし、その出力値に応じてスループットを回
復させるアルゴリズムを用いることを特徴とする。

【００８９】まず、前記実施例１における表３と表４の
結果から、例えば、表３において１９５Ｖ（５４０Ｗ）
でのスループットは１６ｐｐｍであり、表４において同
様の１９５Ｖ（５４０Ｗ）における最低温度は１８９℃
ということから、それぞれのスループットでの最低温度
は表５のようになる。

【００９０】表５で見られるように、スループットが２
ｐｐｍ異なると、温度にして約５℃の差が生じている。
そして、この結果から、表６のようなスループット回復
アルゴリズムを決定する。この表６は、たとえば、印加
電圧が１９２Ｖの時、前記実施例１に依るアルゴリズム
によって１６ｐｐｍと決められる。そして通紙中にサー
ミスタ２１の温度が１９５℃を越えた場合、スループッ
トを１６ｐｐｍから１８ｐｐｍへと変更するアルゴリズ
ムである。また、逆に１６ｐｐｍから１８ｐｐｍへ変更
後、サーミスタ温度が１９５℃を下回った場合、スルー
プットを１８ｐｐｍから１６ｐｐｍへ戻すことを行う。
ここで用いるサーミスタ温度は通紙直後に最低値を記録
することより、通紙直後の値を持って判断する。

【００９１】この結果、印加電圧が不足していることに
よるスループットダウンの制御が入ったとしても、通紙
中のサーミスタ温度によって、温度上昇が認められ、本
実施例で設けたアルゴリズムに従って、スループット切
り替えサーミスタ温度に到達した場合、スループットを
上昇させ、また、温度下降が認められ、同様にスループ
ット切り替えサーミスタ温度以下になった場合、スルー
プットを低下させることで、立ち上げ時の条件のほか、
通紙時のサーミスタ温度により、一貫して安定した定着
性を得ることができる。

【００９２】

【表２】 〈実施例３〉前記実施例１では加熱定着装置に印加され
る電圧に応じて、スループットを変更し、定着性を確保
するものであった。

【００９３】また、前記実施例２では、オンデマンド定
着系に特有である徐々に温度が回復する現象を用い、回
復する温度に応じ、スループットを回復させると言うも
のであった。

【００９４】本実施例では、立ち上がり時における加熱
定着装置に印加される電力検知結果に応じて、前回転行
程の時間を延長することを特徴とする。

【００９５】そこで、表４の従来例で示してあるように
各印加電圧における最低温度を見てみることにする。延
長時間として、１０ｓｅｃから３０ｓｅｃまで行い、そ
のときの最低温度を比較する。

【００９６】ここで、本実施例で行う実験構成は前記実
施例１と同様の条件、構成で行うので、ここでの詳細な
説明は省略する。

【００９７】その結果、表７に示すように、最低電圧の
１８７Ｖ（５００Ｗ）では、前回転時間を３０ｓｅｃの
延長のみでは１８０℃を大きく下回ってしまった。しか
し、１９０Ｖ（５２０Ｗ）では１８０℃を下回るもの
の、ほぼ１８０℃の値を示し、定着性が確保できる。そ
して、１９５Ｖ（５４０Ｗ）では２０ｓｅｃの延長、２
００Ｖ（５７０Ｗ）では延長なしで、１８０℃を越える
ことが可能となった。また、この１８０℃という温度は
前記実施例１にて定着性を満足できる最低の温度である
ことがわかっている。

【００９８】そこで、表７に示す実験結果より、本実施
例のアルゴリズムを最低温度が定着性を満足できる１８
０℃を最低値として組み立ててみると、表８のようにな
った。表８にあるように１９０Ｖ以下の場合は３０ｓｅ
ｃ以上の前回転がないと定着性を満足することがないの
でそれ以下のものについては、前記実施例１および前記
実施例２のアルゴリズムと組み合わせる必要がある。

【００９９】そこで、本実施例の前回転延長アルゴリズ
ムと前記実施例１記載のスループット低下アルゴリズム
を組み合わせ、表９に示すアルゴリズムを作る。

【０１００】表９のアルゴリズムは、本実施例で１９０
Ｖまで前回転時間を３０ｓｅｃにすることで定着性が確
保され、スループット延長のように複数枚に影響するも
のではなく、立ち上がり時の１枚目のみに対して延長時
間が入るので、最大３０ｓｅｃ程度は有効であると判断
する。そして、１９０Ｖ以下の電圧では前回転時間を延
長したところで、定着性は確保できないことより、前記
実施例１のスループット低下のアルゴリズムを採用す
る。

【０１０１】これにより、加熱定着装置に印加される電
圧が１９０Ｖの比較的高いときは前回転時間を延長する
ことによって定着性を確保することが可能となる。

【０１０２】また、本実施例ではスループット変更のア
ルゴリズムと前回転時間を設けるアルゴリズムをそれぞ
れ独立して作用させているが、二つのアルゴリズムを組
み合わせ、例えば入力電圧が１９５≧Ｖ＞１９０（Ｖ）
の範囲内で、前回転時間を１０ｓｅｃ、スループットを
１８ｐｐｍにする事で定着性を確保するためのアルゴリ
ズムを組むことが可能である。

【０１０３】

【表３】 〈実施例４〉本実施例では複数の定着モードを持ち、記
録材や環境などによりいずれの定着モードをユーザーが
指定することで、定着性を確保するための定着モードに
はいることを特徴とする。

【０１０４】初めに記録材の坪量による、定着性の違い
を見てみることにする。今回用意した記録材は坪量の異
なる３紙種と、表面性の特に悪い１紙種の、６０ｇ／ｍ
² 、８０ｇ／ｍ² 、１２８ｇ／ｍ² 、ラフ紙である。そ
こで、この紙種について定着性を見ていくのであるが、
ここで、パラメーターとして加熱定着装置に印加される
電圧値を用いる。また、実験で用いる加熱定着装置は、
加熱用ヒーター１１には７０Ωの通電発熱抵抗体１７を
具備し、加圧ローラ１０の外径は直径２５ｍｍ、アルミ
芯金２０に肉厚５ｍｍの発泡ゴム層１９を形成し、加圧
力は１０ｋｇとし、２０ｐｐｍのスループットで、記録
材が加熱定着装置７内の定着ニップ部Ｎを通過している
間の温調温度は２１０℃、また、その記録材が転写直前
のプレフィード位置に加熱定着装置の立ち上がるまでの
間待機し、再び搬送を開始するためのタイミングである
レディー温度は２００℃とした。

【０１０５】そして、このそれぞれの記録材がいかなる
印加電圧までを無制御で定着可能かを見てみると、表１
０のように、６０ｇ／ｍ² の坪量のものは１８７Ｖ（５
００Ｗ）まで安定した定着性を得ることができた。

【０１０６】また、８０ｇ／ｍ² の坪量のものも定着性
はよいのであるが、印加電圧が１９５Ｖ以下の場合、定
着性のレベルは△レベルであった。

【０１０７】また、１２８ｇ／ｍ² は印加電圧が２００
Ｖ以下になると、定着性は徐々に悪くなり、明らかに電
力が足りていない。

【０１０８】また、ラフ紙はもっとも悪く２０５Ｖ以下
で定着性が急激に悪くなり、１９５Ｖ以下では×レベル
であった。

【０１０９】そこで、６０ｇ／ｍ² 以外の記録材につい
て、前回転時間やスループットを変更することで、どの
程度定着性が回復されるかを見てみる。

【０１１０】その結果をまとめると、表１１に示すよう
に、８０ｇ／ｍ² の坪量では前回転時間を延長すること
で定着性を確保することができる。また、１２８ｇ／ｍ
² の坪量ではスループットを変更することで定着性を確
保でき、そして、ラフ紙などの定着性の特に悪い記録材
はスループットを変更しその上前回転時間も充分とらな
くてはならなかった。

【０１１１】そこで本実施例では表１１の結果を受け、
表１２のような各モードＩ〜IVを設定する。

【０１１２】モードＩは主に定着の容易な薄紙を対象と
し、全電圧範囲で一定して２０ｐｐｍのスループットを
実現する。

【０１１３】また、モードIIでは厚手の普通紙を想定
し、低電圧環境下では定着性に不安が持たれるので、前
回転時間を延長し定着性を向上する。

【０１１４】さらに、モードIII では定着の難しい厚紙
を想定し、スループットダウンにより、定着性を確保す
る。

【０１１５】そして、モードIVでは定着の困難なラフ紙
やさらに坪量の大きな厚紙に対応し、モードIII よりも
スループットを一段階下げた設定をし、さらに、前回転
時間を設け、できる限り多くの熱量を記録材へと与える
ように設定している。

【０１１６】このＩからIVのそれぞれのモードは、必要
なときに使用者が選択する。そして、加熱定着装置に印
加される電圧値に従って選ばれたモードのそれぞれ電圧
値に対応した制御が行われる。

【０１１７】加えて、モードIII の制御について、表１
３のように通紙中のサーミスタ温度に応じてスループッ
トを変更するアルゴリズムを付加する。

【０１１８】しかし、モードIVについては、このサーミ
スタに応じてスループットを変更するアルゴリズムを適
応させると、モードIVによって確保された定着性が悪化
してしまうことがわかったので、モードIVについては適
応せずとする。

【０１１９】このように、対象記録材の違いによる複数
のモードを設けることで、使用者が記録材の紙種に適合
した定着制御を選択でき、記録材にあった定着モードで
安定した定着性を得ることが可能となる。

【０１２０】

【表４】

【０１２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ィルム加熱方式のオンデマンド加熱定着装置を具備した
画像形成装置について、加熱定着装置に印加される電圧
条件を基に、低電圧環境下では定着時スループットや前
回転時間を変更するアルゴリズムにのっとって制御する
ことで、厚紙などの電力が必要な紙種の定着性を保持
し、また、複数のアルゴリズムを持った、定着モードを
使用者が選択できるようにすることで、使う紙種などに
よって定着するためのアルゴリズムを変え、どのような
紙種でも、また、どのような電圧環境であっても、定着
性を損なわない定着制御を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１における画像形成装置例（レーザー
ビームプリンタ）の概略構成図

【図２】 プリンタの動作行程図

【図３】 加熱定着装置の横断面模型図

【図４】 加熱用ヒーターの構成説明図

【図５】 定着制御系のブロック回路例

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２ 帯電ローラ ３ 画像露光光（レーザービーム） ４ 現像装置 ５ 転写ローラ ６ クリーニング装置 ７ 加熱定着装置 ８ 記録材 ９ 定着部材 １０ 加圧部材（加圧ローラ） １１ 加熱用ヒーター １４ 定着フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 敏男 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 Ｆターム(参考） 2H027 DA01 DA03 DA12 DA40 ED03 ED04 ED17 EE02 EF01 EG04 EG07 2H033 BE03 CA04 CA07 CA37 9A001 HH34 JJ35 KK42

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヒーターと、一方の面がこのヒーターと摺
   動し他方の面が未定着画像を担持した記録材と接し共に
   移動するフィルムと、を有し、上記フィルムを介した上
   記ヒーターからの熱により未定着画像を記録材上に定着
   する加熱定着装置を有する画像形成装置において、 上記加熱定着装置に印加される電力をヒーター立ち上げ
   時に検知し、電力の検知結果に応じて、スループットを
   変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】電力を検出する手段として、印加される電
   圧値を用い、定格電圧に対し所定の電圧値を下回ったと
   き、スループットを低下することを特徴とする請求項１
   に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】ヒーター温度検知部材の検知温度の値に応
   じて、スループットを変更することを特徴とする請求項
   １に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】定格電圧に対し所定の電圧値を下回ったと
   き、前回転時間を延長することを特徴とする請求項１に
   記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】ヒーターと、一方の面がこのヒーターと摺
   動し他方の面が未定着画像を担持した記録材と接し共に
   移動するフィルムと、を有し、上記フィルムを介した上
   記ヒーターからの熱により未定着画像を記録材上に定着
   する加熱定着装置を有し、定着性を確保するための条件
   を複数持った定着モードを持ち、その中から使用者が選
   択する事により、それぞれの定着モードの定着プロセス
   が始まる画像形成装置において、 上記加熱定着装置に印加される電力をヒーター立ち上げ
   時に検知し、電力の検知結果に応じて、スループットお
   よび前回転時間の少なくとも一方を変更する定着モード
   を持つことを特徴とする画像形成装置。