JP2002169411A - 定着装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フィルム加熱方式・加圧回転体駆動方式の定着
装置２、および該定着装置２を具備した画像形成装置に
おいて、間欠プリント、ホット（ＨＯＴ）スタート時に
おける上述のスリップを防止すること。 【解決手段】プリント開始時、ヒータ５４近傍のサーミ
スタ５４ｅの出力を検知して、検知温度Ｔ１と定着温度
Ｔ２の温度差ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１が所望の温度Ｔ０より小
さい時、ヒータの立ち上げタイミングを遅らす。これに
より、ＨＯＴスタート時加圧ローラが過剰に暖まること
なく、スリップを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録材上に形成担
持させた未定着画像を加熱定着する定着装置（定着
器）、および画像形成装置に関する。

【０００２】より詳しくは、フィルム加熱方式・加圧回
転体駆動方式の定着装置、および該定着装置を具備した
画像形成装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、電子写真方式・静電記録方式等の
作像技術を用いたプリンター・複写機・ファクシミリな
どの画像形成装置において、記録材上に形成担持させた
未定着画像を定着する定着装置としては、熱効率、安全
性が良好な接触加熱型の熱ローラ定着装置や、省エネル
ギータイプ・オンデマンドタイプのフィルム加熱方式の
定着装置が広く採用している。

【０００４】フィルム加熱方式の定着装置は、例えば、
特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７８
７８、４−４４０７５〜４４０８３、４−２０４９８０
〜２０４９８４号公報等に提案されており、ヒータ（加
熱体）と、このヒータと摺動する耐熱性フィルム（定着
フィルム）と、このフィルムを介してヒータと圧接して
定着ニップ部を形成する加圧部材と、を有し、定着ニッ
プ部のフィルムと加圧部材の間で未定着画像が形成され
た記録材を挟持搬送して未定着画像をフィルムを介して
付与されるヒータからの熱と定着ニップ部の加圧力によ
って記録材上に永久画像として定着させる装置である。

【０００５】このようなフィルム加熱方式の定着装置
は、ヒータとして低熱容量線状加熱体を、フィルムとし
て薄膜の低熱容量のものを用いることが出来るため、省
電力化・ウエイトタイム短縮化（クイックスタート性）
が可能である。

【０００６】又この種のフィルム加熱方式の定着装置に
おいては、定着フィルムの駆動方式として、フィルムの
搬送に専用の搬送用ローラと従動ローラを用いてテンシ
ョンを加えながら加圧部材としての加圧ローラとの間で
定着フィルムを搬送する方式と、円筒形定着フィルム
を、加圧部材としての加圧ローラを回転駆動させること
で加圧ローラの搬送力で駆動させるテンションレスの方
式がある。前者は定着フィルムの搬送製を高くできる利
点を有し、後者は装置構成を簡略化して低コストの装置
を実現できる利点がある。

【０００７】また、近年のコンピュター産業の発展に伴
い、プリンターの需要も高まり世界各国で使用されるよ
うになってきた。これにより、使用される紙種も厚み、
表面性等多種多様に富むと同時に画像形成装置の高速化
と相まって、１枚目のプリント時間の短縮や１枚目プリ
ント定着性確保などの点から、ヒータから記録材へ与え
る瞬間的熱量を少しずつ増加させてゆき満足のゆく定着
性を得てきた。さらに近年、ユーザーの高画質に対する
要求も高まり、ドット再現性、階調性に優れたプリンタ
ーが発表され、顕画剤（現像剤）であるトナーの粒径も
さらに微小径化することで高画質化が図られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ここで、フィルム加熱
方式・加圧回転体駆動方式の定着装置を使用し、間欠プ
リントで５０枚ほど通紙したところ、定着装置で「スリ
ップジャム」が発生した。

【０００９】スリップジャム（以下、スリップと称す
る）とは、加圧ローラ駆動、フィルム従動（テンション
レス）であるフィルム加熱方式・加圧回転体駆動方式の
定着装置において、定着ニップ部に未定着画像が載った
記録材（以下、紙と記す）が搬送された際、加圧ローラ
と紙が滑ることで発生する現象である。

【００１０】スリップが発生する状態でフィルムの回転
速度をレーザドップラー速度計で測定した結果を図１４
に示す。図に示すように紙が定着ニップに噛んだ瞬間か
ら、紙が滑ることで、フィルムの速度が遅くなり、フィ
ルムに加圧ローラからの駆動力が伝わっていないことが
判る。このため紙が一定の速度で、搬送できなくなりス
リップが発生するのである。

【００１１】さらにスリップの確認をしたところ、スリ
ップは、以下の条件で発生し易いことが判った。

【００１２】条件：記録材（紙）の吸湿量が高い 条件：加圧ローラの温度が高い 条件：印字パターンのドット比率が高い ［条件について］プリントに使用されるメディアに
は、表面性、坪量など、多種多様なものが存在してい
る。このうち、高温多湿環境で紙を放置した場合、吸湿
してしまう。このため、プリント行程で、定着ニップま
で紙が搬送された時、ヒータの加熱により、加圧ロー
ラ、及びフィルムが十分暖まっており、定着ニップに紙
が噛んだ際、水蒸気が紙から発生する。この時発生した
水蒸気が加圧ローラに付着することで、加圧ローラと紙
の間に水蒸気が存在するため、紙が滑ることで、加圧ロ
ーラの搬送力が紙を介してフィルムに伝わらず、フィル
ムがスリップしてしまう。

【００１３】時間がたつことで、スリップしている間
も、ヒータは加熱しており、紙に含まれる水蒸気は蒸発
し、加圧ローラからの駆動力が紙を介してフィルムに伝
わることで、安定して紙搬送速度が得られるようにな
る。しかし、最初にスリップが発生することで、紙搬送
が遅延してジャムとなる。

【００１４】一般にスリップの発生しやすい紙として、
含水率で２３℃、７０％ＲＨ放置の含水率が８．０％以
上であり、坪量として、７０ｇ／ｍ²以下が挙げられ
る。

【００１５】［条件について］プリント中の定着温度
は、定着性が確保でき、かつ熱オフセットが発生しない
ように、定着温度が決定されている。さらに定着温度は
サーミスタ検知温度に応じて決定され、電源投入時等定
着装置が冷却された状態では、高いヒータ温度で制御さ
れ、さらにプリントが続いた場合、加圧ローラ、フィル
ムガイド、剛性加圧ステー（Ｔステー、金属ステー）等
が暖まるためプリント枚数に応じて定着温度を下げるこ
とが一般的である。

【００１６】また、間欠プリントを行う際、加圧ローラ
は各プリント行程での余熱で加熱され、蓄熱されるた
め、連続プリントに比べ温度は高くなる傾向がある。

【００１７】また、定着行程のヒータオンタイミングは
プリント開始時、定着装置に紙が突入する前に、加圧ロ
ーラ、定着フィルム等定着装置構成部品が十分暖まるよ
うに、プリンターがプリント信号を受け、プリント行程
が始まると、ヒータがオンされることが一般的である。

【００１８】この時、プリント開始給紙時の給紙センサ
ーオン後や、定着ニップに紙突入前のトップセンサー、
或いはレジストセンサーオン後にヒータオンされること
が一般的である。

【００１９】停止インターバルの短い、間欠プリントの
場合、連続プリントに比べ、加圧ローラ温度が過剰に高
くなり、約５０枚のプリントで、約１５０℃以上となる
ことで、スリップが発生してしまう。

【００２０】［条件について］スリップ発生時、印字
パターンでドット比率の高いもので発生しやすい。ドッ
ト比率の高い画像パターンとして、ベタ黒画像や、ハー
フトーンなどのグラフィックパターンが挙げられ、これ
らのパターンは、紙上印字面全域にトナー像が構成され
ていることになる。そのため、スリップ発生時、紙から
発生する水蒸気は印字面にはトナー像があるため、逃げ
られず、積極的に紙の裏側すなわち加圧ローラ側に逃げ
ることになる。よって、加圧ローラと紙の間に溜まる水
蒸気でスリップが発生しやすい。

【００２１】本発明は、上記に鑑みて提案されたもので
あり、フィルム加熱方式・加圧回転体駆動方式の定着装
置、および該定着装置を具備した画像形成装置におい
て、間欠プリント、ホット（ＨＯＴ）スタート時におけ
る上述のスリップを防止すること等を目的とするもので
ある。

【００２２】

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

【００２３】（１）固定支持されたヒータと、該ヒータ
と摺動するフィルムと、該フィルムを介して前記ヒータ
と圧接して定着ニップを形成し、回転駆動される加圧回
転体と、を有し、前記定着ニップのフィルムと加圧回転
体の間で未定着画像が形成された記録材を挟持搬送して
ヒータの熱で未定着画像を定着させる定着装置におい
て、ヒータの温度を検知する温度検知素子の検知温度と
ヒータの目標加熱温度との温度差が所望の値より小さい
場合、ヒータの加熱時間を切り替える温度制御手段を有
することを特徴とする定着装置、である。

【００２４】より具体的には、プリント開始時、前記温
度検知素子の検知温度と前記ヒータの目標加熱温度の温
度差がＡ℃以下の時、ヒータのオンタイミングを前記温
度差がＡ℃より大きい場合より、遅らせる制御とする。

【００２５】即ち、ヒータの温度を検知する温度検知素
子の検知温度をＴｌ、ヒータの目標加熱温度をＴ２とす
ると、Ｔ１−Ｔ２≦Ａの時、ヒータオンタイミングをＴ
１−Ｔ２＞Ａの時より遅らせる。

【００２６】上記構成により、間欠プリントが続いて、
加圧ローラがプリント時の余熱で、十分暖まった場合、
次のプリント開始時には、Ｔ１−Ｔ２≦Ａとなり、ヒー
タオンタイミングをＴ１−Ｔ２＞Ａの時より遅らせて立
ち上げを行う。これにより、ヒータ立ち上げ時に過剰に
加圧ローラが暖まることはなく、定着ニップに吸湿した
記録材（紙）が噛んでも、加圧回転体である加圧ローラ
と紙の間で発生する水蒸気は少量であり、紙が加圧ロー
ラと接触しても滑ることはない。よって、間欠プリント
においても、紙を介して加圧ローラの駆動力がフィルム
に安定して伝達でき、スリップを防止して、紙搬送の安
定化が可能となる。

【００２７】また、ヒータオンタイミングを遅らせて
も、加圧ローラ、フィルムガイド等が十分暖まっている
ため、短い時間で目標ヒータ温度まで立ち上げることが
可能となり、定着に必要な温度を十分確保でき、定着不
良が発生しない。

【００２８】（２）前記（１）に記載の定着装置におい
て、ヒータの温度を検知する温度検知素子の検知温度と
ヒータの目標加熱温度との温度差に応じて、ヒータの加
熱時間を複数切り替えることを特徴とする定着装置、で
ある。

【００２９】より具体的には、前記温度差が、Ａ，Ｂ，
Ｃ［℃］、Ａ＞Ｂ＞Ｃの時、ヒータオンタイミングを
Ａ，Ｂ，Ｃの順に遅く立ち上げる制御とする。上記構成
により、プリント開始時の定着温度がＴａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ
［℃］となっているおり、厚紙等定着性を確保するため
に、Ｔｃを使用した場合にも、ヒータオンタイミングが
Ｔａ、Ｔｂより遅くできる。よって、厚紙等でヒータ温
度を高く、間欠プリントを続けた場合でも、過剰に加圧
ローラが暖まることなく、定着ニップでの、紙からの水
蒸気の発生量を抑え、スリップを防止して、紙搬送の安
定化が可能となる。合わせて、厚紙においてもて、定着
温度が高い為、十分な定着性を確保することができる。

【００３０】（３）前記（１）に記載の定着装置におい
て、外気温検知素子を有し、該外気温検知素子の検知温
度、及びヒータの温度を検知する温度検知素子の検知温
度とヒータの目標加熱温度との温度差に応じて、ヒータ
の加熱時間及び目標加熱温度を複数切り替えることを特
徴とする定着装置である。

【００３１】より具体的には、外気温検知温度がＴα、
Ｔβ、Ｔγ（Ｔα＜Ｔβ＜Ｔγ）の時、Ｔα、Ｔβ、Ｔ
γの順にヒータオンタイミングを遅くする温度制御とす
る。上記構成により、Ｔαは、低温環境、Ｔβは通常環
境、Ｔγは高温環境と判断でき、定着ニップで紙から発
生する水蒸気量もＴα、Ｔβ、Ｔγの順に多くなる。そ
こで、Ｔα、Ｔβ、Ｔγの順にヒータオンタイミングを
遅くすることで、各環境で、過剰に加圧ローラが過剰に
暖まることなく、水蒸気の発生量を抑え、スリップを防
止できる。加えて、低温環境では、紙も冷えているた
め、定着に要する熱量も多量になり、定着温度も高くな
ることで、立ち上げに時間がかかるが、ヒータも早く立
ち上げているため、立ち上げの時間は十分であり、定着
性を確保できる。

【００３２】（４）記録材に未定着画像を形成する作像
プロセス手段と、未定着画像を記録材に加熱定着させる
定着装置を有する画像形成装置において、定着装置が前
記（１）から（３）の何れかに記載の定着装置であるこ
とを特徴とする画像形成装置、である。

【００３３】（５）前記（４）に記載の画像形成装置に
おいて、作像プロセス手段が転写方式電子写真プロセス
手段であることを特徴とする画像形成装置、である。

【００３４】

【発明の実施の形態】〈第１の実施例〉 （１）画像形成装置例 図１は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成模型
である。本例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセ
スを用いたレーザービームプリンターである。

【００３５】１０は画像形成装置の総括符号、１は画像
形成装置本体に対して着脱交換自在のプロセスカートリ
ッジである。本実施例におけるプロセスカートリッジ１
は、像担持体としての電子写真感光ドラム３と、帯電装
置としての帯電ローラ６と、現像装置５と、クリーニン
グ装置７、との４つの作像プロセス機器を包含させて構
成してある。

【００３６】感光ドラム３は、ＯＰＣ、アモルファスＳ
ｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料をアルミニウムやニ
ッケル等のシリンダ状の基板上に形成して構成されてい
る。

【００３７】感光ドラム１は矢印の時計方向に所定の周
速度をもって回転駆動され、その表面は、帯電装置とし
ての帯電ローラ６によって一様に帯電される。

【００３８】次に、画像露光装置であるレーザースキャ
ナー４による像露光Ｌを受ける。レーザースキャナー４
は画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応してオ
ン／オフ変調制御されたレーザービームを出力して、回
転する感光ドラム３の帯電処理面を走査露光Ｌする。こ
の走査露光により感光ドラム１上に画像情報の静電潜像
が形成される。

【００３９】この静電潜像は現像装置５でトナー像とし
て現像されて可視化される。現像方法としては、ジャン
ピング現像法等が用いられ、イメージ露光と反転現像と
の組み合わせで用いられることが多い。本実施例では現
像剤として絶縁性一成分トナーＴを用いた現像装置であ
る、この現像装置５内のトナーＴが消費されると新しい
プロセスカートリッジ１に交換される。

【００４０】記録材（以下、紙と記す）Ｐはカセット１
２から給紙ローラ９によって取り出され、反転シートパ
ス９ａを通ってレジストローラ１１に送られる。給送さ
れた紙Ｐは、レジストローラ１１によって、感光ドラム
３の表面に形成されたトナー像と同期を取り、感光ドラ
ム３と転写ローラ８とで形成される転写ニップ部に供給
され、一定の加圧力で挟持搬送される。転写ニップ部に
おいて、感光ドラム１上のトナー像は不図示の電源によ
る転写バイアスの作用で紙Ｐに静電転写される。

【００４１】転写ニップ部を通過した紙Ｐは、感光ドラ
ム３面から分離され、トナー像を保持して定着装置２へ
搬送され、定着装置２の定着ニップ部で加熱・加圧され
てトナー像が紙Ｐ上に定着されて永久画像となり、機外
へ排出される。

【００４２】一方、紙分離後の回転感光ドラム３はその
表面に残る転写残留トナーがクリーニング装置７により
除去されて、繰り返して作像に供される。

【００４３】（２）画像形成装置の動作シーケンス 図２は上記画像形成装置の動作シーケンス図である。

【００４４】ａ．前多回転動作：画像形成装置の始動動
作期間（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−オンにより、装置のメインモータを
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。

【００４５】ｂ．前回転動作：プリント前動作を実行さ
せる期間である。この前回転動作は前多回転動作中にプ
リント信号が入力したときには前多回転動作に引き続い
て実行される。プリント信号の入力がないときには前多
回転動作の終了後に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、画像形成装置は
プリント信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態
に保たれる。プリント信号が入力すると、前回転動作が
実行される。

【００４６】ｃ．プリント動作：所定の前回転動作が終
了すると、引き続いて回転感光ドラム１に対する作像プ
ロセスが実行され、回転感光ドラム面に形成されたトナ
ー像の記録材Ｐへの転写、定着器６によるトナー像の定
着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる。

【００４７】連続プリントモードの場合は上記のプリン
ト動作が所定の設定プリント枚数分繰り返して実行され
る。

【００４８】ｄ．紙間：連続印字モードにおいて一の記
録材の後端部が転写ニップ部を通過した後、次の記録材
の先端部が転写ニップ部に到達するまでの間の、転写ニ
ップ部における記録材の非通紙状態期間である。

【００４９】ｅ．後回転動作：最後の記録材のプリント
動作が終了した後もしばらくの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。

【００５０】ｆ．スタンバイ：所定の後回転動作が終了
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、画像形成装置は次のプリントスタ
ート信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。

【００５１】１枚だけのプリントの場合は、そのプリン
ト終了後、プリンタは後回転動作を経てスタンバイ状態
になる。

【００５２】スタンバイ状態においてプリントスタート
信号が入力すると、プリンタは前回転動作に移行する。

【００５３】ｃのプリント動作時が画像形成時であり、
ａの前多回転動作、ｂの前回転動作、ｄの紙間、ｅの後
回転動作が非画像形成時（非プリント時）になる。

【００５４】（３）定着装置２ 図３は定着装置の拡大横断面模型図である。本例の該定
着装置２は、特開平４−４４０７５〜４４０８３、４−
２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示の、円筒状
（エンドレスベルト状）の定着フィルムを用いた、フィ
ルム加熱方式、加圧回転体駆動方式（テンションレスタ
イプ）のオンデマンド定着装置である。

【００５５】５１は定着部材（定着ユニット）、５２は
加圧回転体としての加圧ローラであり、両者５１・５２
の圧接により定着ニップ部ｎを形成させている。

【００５６】定着部材５１は図面に垂直方向を長手とす
る部材であり、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を
有するフィルムガイド部材５３と、このフィルムガイド
部材５３の下面に、該部材の長手に沿って設けた凹溝部
に嵌め入れて固定して配設した、通電により発熱するヒ
ータ（加熱体）５４と、ヒータ５４を取り付けたフィル
ムガイド部材５３にルーズに外嵌した円筒状の耐熱性の
定着フィルム５５と、フィルムガイド部材５３の内側に
挿通した剛性加圧ステー５６等からなる。

【００５７】加圧ローラ５２は、芯金５２ａと、該芯金
上に同心一体に形成具備させたシリコーンゴムやフッ素
ゴム等の耐熱性ゴムあるいはシリコーンゴム等を発泡し
て形成された弾性層５２ｂとから成る回転体である。弾
性層５２ｂ上にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素
樹脂から成る耐熱離型層を形成しても良い。

【００５８】加圧ローラ５２は芯金５２ａの両端部を装
置シャーシーの手前側と奥側の側板間に軸受部材を介し
て回転自由に軸受保持させて配設してある。

【００５９】定着部材５１は、この加圧ローラ５２の上
側に、ヒータ５４側を下向きにして加圧ローラ５２に並
行に配置し、剛性加圧ステー５６の両端部を不図示のバ
ネ等の加圧附勢部材にて加圧ローラ５２の軸線方向に附
勢することで、ヒータ５４の下向き面を定着フィルム５
５を介して加圧ローラ５２の弾性層５２ｂに該弾性層の
弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、所定幅の
定着ニップ部ｎを形成させてある。加圧ローラ５２側を
加圧附勢部材にて定着部材５１の下面に押し上げ附勢し
て所定幅の定着ニップ部ｎを形成する装置構成にするこ
ともできる。

【００６０】加圧ローラ５２は駆動手段Ｍにより矢印の
反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧
ローラ５２の回転駆動による該加圧ローラ５２の外面と
定着フィルム５５との、定着ニップ部ｎにおける圧接摩
擦力により円筒状の定着フィルムに回転力が作用して該
定着フィルム５５がその内面側がヒータ５４の下向き面
に密着して摺動しながらフィルムガイド部材５３の外周
を矢印の時計方向に従動回転状態になる。

【００６１】ヒータ５４の構成及び制御については次の
（４）及び（５）項で詳述する。

【００６２】フィルムガイド部材５３は、例えば、ＰＰ
Ｓ・液晶ポリマーなどの耐熱性の樹脂の成形品であり、
ヒータ５４を支持し、且つ定着フィルム５５の円滑な回
転を促す案内部材の役割をしている。

【００６３】定着フィルム５５は、熱容量を小さくして
クイックスタート性を向上させるために、膜厚を総厚１
００μｍ以下、本実施例では６０μｍとした。耐熱性・
離型性・強度・耐久性等のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＰ
Ｓ等の単層フィルム、或いはポリイミド、ポリアミドイ
ミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ等のフィルム表面にＰＴＦＥ、
ＰＦＡ、ＦＥＰ等を離型層としてコーティングした複合
層フィルムである。

【００６４】加圧ローラ５２が回転駆動され、それに伴
って円筒状の定着フィルム５５が従動回転状態になり、
またヒータ５４に通電がなされ、該ヒータが昇温して所
定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニ
ップ部ｎの定着フィルム５５と加圧ローラ５２との間に
未定着トナー像Ｔを担持した紙（記録材）Ｐが導入さ
れ、定着ニップ部ｎにおいて記録材Ｐのトナー像担持面
側が定着フィルム５５の外面に密着してフィルム５５と
一緒に定着ニップ部ｎを挟持搬送されていく。この挟持
搬送過程において、ヒータ５４の熱が定着フィルム５５
を介して紙Ｐに付与され、紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔが
紙Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ
部ｎを通過した紙Ｐは定着フィルム５５から曲率分離さ
れる。

【００６５】６２・６３は定着装置の上側と下側の筐
体、６０・６１は下側筐体６３に設けた記録材入口側と
同出口側のガイド部材である。

【００６６】（４）ヒータ５４ ヒータ５４は本例のものは所謂セラミックヒータであ
る。各種の構成形態のものが知られている。典型的な構
成形態は、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）・ＡｌＮ（窒化アルミ
ニウム）等のセラミック基板上に、Ａｇ／Ｐｄ等の通電
発熱抵抗体のペーストを印刷・焼成して発熱体を形成
し、更に発熱体の保護と絶縁性を確保するためのガラス
コーティング層を形成した、全体に低熱容量の細長・面
状部材であり、発熱体への通電により全体に迅速に昇温
する。

【００６７】図４は本例において用いたヒータ５４の構
成説明図である。（ａ）はヒータ表面側の一部切り欠き
平面模型図と制御系のブロック図、（ｂ）はヒータ裏面
側の平面模型図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線に沿う拡大
横断面模型図である。

【００６８】５４ａはヒータ基板としてのＡｌ₂Ｏ₃基板
であり、通紙方向と直交する方向を長手とする横長・薄
肉板部材である。

【００６９】５４ｂはヒータ基板５４ａの一方面側に基
板長手に沿って形成具備させた通電発熱抵抗層（以下、
発熱体と記す）である。銀パラジューム（Ａｇ／Ｐｄ）
・Ｔａ₂Ｎ等の通電発熱抵抗体ペーストを用いてスクリ
ーン印刷等でパターン形成し、焼成することで具備させ
ている。

【００７０】５４ｃ・５４ｃはヒータ基板５４ａの両端
部側の面にそれぞれ形成具備させた給電用電極パターン
であり、それぞれ発熱体５４ｂの一端部側と他端部側と
に延長電路を介して電気的に導通させてある。各給電用
電極パターン５４ｃ・５４ｃおよび延長電路は銀（Ａ
ｇ）等の導電体ペーストを用いてスクリーン印刷等でパ
ターン形成し、焼成することで具備させている。

【００７１】５４ｄは発熱体５４ｂの保護と絶縁性を確
保するための、熱伝導の良いガラス層であり、複数層設
けている。

【００７２】５４ｅはヒータの温度を検知する温度検知
素子としてのサーミスタであり、ヒータヒータ基板５４
ａの裏面側に印刷或いは接着されている。

【００７３】上記のヒータ５４はヒータ基板５４ａの発
熱体５４ｂ・ガラス層５４ｅを形成具備させた面側をヒ
ータ表面側として、このヒータ表面側を外側にしてフィ
ルムガイド部材５３の下面に固定して配設してあり、こ
のヒータ表面に対して定着フィルム５５の内面が密着し
て摺動する。

【００７４】２１は制御回路（制御ＣＰＵ）、２２はＡ
Ｃドライバ、２３は商用ＡＣ電源である。ヒータ５４の
給電用電極パターン５４ｃ・５４ｃとＡＣドライバ２２
とがコネクタ（不図示）を介して電気的に連絡される。
ＡＣドライバ２２は制御回路２１により制御される。ヒ
ータの温度を検知する温度検知素子としてのサーミスタ
５４ｅの電気的な温度検知情報はＡ／Ｄコンバータ２４
を介して制御回路２１に入力する。

【００７５】２６（図１・図４）は画像形成装置の適所
に設けた外気温検知素子である。この素子２６の検知情
報もＡ／Ｄコンバータ２５を介して制御回路２１に入力
する。

【００７６】制御回路２１はＡＣドライバ２２を制御し
てヒータ５４の発熱体５４ｂに通電して発熱させる。

【００７７】上記のようにヒータ５４の発熱体５４ｂに
通電がなされることで、発熱体５４ｂの発熱でヒータ５
４が迅速に昇温する。そのヒータ５４の温度情報がサー
ミスタ５４ｅからＡ／Ｄコンバータ２４を介して制御回
路２１に入力する。制御回路２１はその入力温度情報を
基にヒータ温度を所定の一定温度に制御すべくＡＣドラ
イバ２２を制御する。即ちヒータ５４の発熱体５４ｂへ
電力制御されたＡＣ電流を流すことにより、ヒータ温度
を所定の定着温度に温調制御する構成となっている。

【００７８】（５）スリップ防止制御 プリント開始時、ヒータ５４近傍のサーミスタ５４ｅの
出力を検知して、検知温度Ｔ１と定着温度Ｔ２の温度差
ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１が所望の温度Ｔ０より小さい時、ヒー
タの立ち上げタイミングを遅らす。これにより、ＨＯＴ
スタート時加圧ローラが過剰に暖まることなく、スリッ
プを防止できる。

【００７９】本実施例における定着温度制御のフローチ
ャートを図５に示す。図５において、間欠プリントで、
加圧ローラ５２が暖まっている状態で、ヒータオンタイ
ミングを遅らすことで、加圧ローラ５２が過剰に暖まる
ことを防止している。

【００８０】以下に、フローチャートの説明をする。ま
ず、図５のフローチャートは、間欠プリントで、加圧ロ
ーラ５２が十分暖まる場合に適用する。即ち、連続プリ
ント中は、図６に示すように加圧ローラ５２は間欠プリ
ントほど暖まらず、水蒸気の発生も少ない為スリップは
発生しない。

【００８１】図５において、図示しないパソコン等か
ら、プリント信号を受けると、プリント動作を開始する
（ステップＳ１）。

【００８２】ここで、スキャナー４、感光ドラム３の回
転とほぼ同時期に定着動作も開始する（ステップＳ
２）。定着動作として、サーミスタ５４ｅが温度検知Ｔ
１［℃］を行う（ステップＳ２）。

【００８３】ここで、定着行程の目標ヒータ温度をＴ２
［℃］とすると、Ｔ２−Ｔｌ≦Ａ［℃］がＮｏ．の時は
カセット１２から紙Ｐの給紙後すぐに、ヒータ通電を開
始して、Ｔ２にヒータを立ち上げる（ステップＳ６）。

【００８４】逆に、Ｙｅｓ．の時は、カセット給紙後、
更に転写ニップに紙が突入する前のレジストローラ１１
を通過した時点でヒータ通電を行い、Ｔ２に立ち上げる
（ステップＳ７）。

【００８５】即ち、後者のほうが、ヒータオンタイミン
グが遅く紙が定着ニップ突入までの加熱時間が短いこと
になる。そのため、加圧ローラ５２も過剰に暖まること
はなく、スリップ発生温度まで、達することはなく、ス
リップを防止できる。

【００８６】また、ステップＳ７において、加圧ローラ
５２、フィルムガイドガイド部材５３、剛性加圧ステー
５６等が十分暖まっており、これらの余熱のためヒータ
加熱時間が短くなっても、紙定着の突入時には、定着不
良は発生しない。

【００８７】［実験１］ここで、本実施例の画像形成装
置を使用して、従来例と本実施例における、間欠プリン
ト時の加圧ローラ温度変化とスリップの確認行った。

【００８８】 プロセススピード：３０π＝９４．２ｍｍ／ｓｅｃ ファーストプリントタイム：１３ｓｅｃ ヒータオンタイミング切り替え：Ｔ２−Ｔ１≦Ａ＝７０
［℃］に設定 定着フィルム５５：厚み５０μｍのポリイミドを基層と
し、その上に厚み１０μｍのＰＦＡ層を設ける構成で、
フィルム内径２５φ ヒータ５４：Ａｌ₂Ｏ₃基板上にＡｇ／Ｐｂペーストを圧
膜印刷し、焼成して発熱体を作成し、その上にガラスコ
ーティング層５０〜６０μｍ設ける。

【００８９】サーミスタ５４ｅ：ヒータ基盤裏側にチッ
プ状サーミスタを接着固定 加圧ローラ５２：φ１２のアルミ芯金上に液状シリコー
ンゴムを熱硬化さ せたゴム層４ｍｍ、表層に離型層として、５０μｍのＰ
ＦＡチューブをプライマー接着〜外径約φ２２ トナーＴ：体積平均粒径５．８μｍの絶縁一成分磁性ト
ナー 紙Ｐ：含水率８．５％の２３℃／７０％放置の６４ｇ／
ｍ²オフィスリーダーＡ４ 印字パターン：印字率１００％ べた黒画像 上記条件で、１枚プリント２秒休止の間欠プリント１０
０枚で、スリップ、加圧ローラ温度の確認を行った。図
７は朝一コールドスタート、図８は通紙で加圧ローラ５
２が暖まった状態でのホットスタートでの結果である。

【００９０】まず図７において、従来例では３０枚、５
０枚目でスリップが発生し、加圧ローラ温度はそれぞれ
１４６℃、１５０℃であったのに対し、本実施例では、
５枚目からヒータオンタイミング切り替えが作動し、ヒ
ータオンが遅くなることで、１００枚プリンとしても、
ローラ温度は１３５℃であり、スリップは発生しなかっ
た。

【００９１】図８においても従来例では、プリント開始
２枚目、３枚目で１４３℃、１４６℃となりスリップが
発生したのに対し、本実施例では１枚目からヒータオン
タイミング切り変えが作動し、１００枚通紙しても１３
７℃であり、スリップは発生しなかった。

【００９２】更に検討を行った結果、ヒータオンタイミ
ングを切り替える条件であるＴ１−Ｔ２の温度差Ａの設
定は、ヒータ温度設定、ヒータの立ち上がり時間、及び
加圧ローラ５２の熱容量によっても異なるが、一般的に
Ａ＝４０〜８０℃程度で、良好な結果を示すことが確認
された。

【００９３】また、図５のフローチャートでは前記切り
替えを給紙後から、レジストローラ通過後で行っている
が、それぞれ給紙ローラ、レジストユニットに配置して
いる、不図示の給紙センサー、レジストセンサーのオン
タイミングと同期させて行ったり、制御回路（制御ＣＰ
Ｕ）２１のタイマークロックから時間を演算して作動さ
せても同様の効果が期待できる。

【００９４】以上説明したように、間欠プリントが続い
て、加圧ローラ５２がプリント時の余熱で十分暖まった
場合でも、プリント開始時のヒータ温度を検知し、その
温度とヒータ目標温度との温度差に応じてヒータオンタ
イミングを遅らせて立ち上げを行う。これにより、ヒー
タ立ち上げ時に過剰に加圧ローラ５２が暖まることはな
く、定着ニップ部ｎに吸湿した紙Ｐが噛んでも、加圧ロ
ーラ５２と紙Ｐの間で発生する水蒸気は少量であり、紙
Ｐが加圧ローラ５２と接触しても滑ることはない。よっ
て、間欠プリントにおいても、紙Ｐを介して加圧ローラ
Ｐの駆動力がフィルム５５に安定して伝達でき、スリッ
プを防止して、定着紙搬送の安定化が可能となる。ま
た、ヒータオンタイミングを遅らせても、加圧ローラ、
フィルムガイド等が十分暖まっているため、短い時間で
目標ヒータ温度まで立ち上げることが可能となり、定着
に必要な温度を十分確保でき、定着不良は発生せず良好
な定着画像を提供できる。

【００９５】〈第２の実施例〉厚紙と呼ばれるメディ
ア、例えば坪量１０５ｇ／ｍ²のボンド紙等では、定着
に必要な熱量も多く、定着温度も高くして使用されるこ
とが多い。この時、ユーザーがパソコン上のプリンター
ドライバーソフトを操作することでハイモードとして、
使用されることが多い。ここで、ボンド紙等の厚紙では
表面性も粗く多少放置により吸湿しても、発生する水蒸
気が紙表面から、抜けることで、スリップが発生するこ
とはない。しかしながら、ボンド紙をハイモードでプリ
ント後、加圧ローラ温度が更に高くなっている状態で、
ユーザーが定着温度設定をハイモードから、通常のモー
ドに戻さずに前記第１の実施例（実施例１）で示す６４
ｇ／ｍ²の吸湿紙をプリントした場合、従来例同様スリ
ップが発生した。

【００９６】そこで以下に本実施例を述べる。図９〜１
１は本実施例における、ヒータオンタイミングを示すフ
ローチャートである。図において、プリント開始時のヒ
ータオンタイミングをヒータの目標加熱温度とヒータ近
傍のサーミスタとの温度差に応じて、複数切り替える構
成となっている。

【００９７】即ち、定着温度がＴａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ［℃］
と設定してあり、各温度に応じてプリント開始時のサー
ミスタ温度との温度差をＡ・Ｂ・Ｃ［℃］、Ａ＞Ｂ＞Ｃ
の時ヒータオンタイミングをＡ，Ｂ，Ｃの順に遅く立ち
上げる制御としている。図９は定着温度が最も低くＴａ
で、プリント開始時スキャナー回転と同期してヒータを
立ち上げ、図１０は従来例と同様、図１１は定着温度が
最も高く、ヒータオンは転写バイアスオン後最も遅く行
っている。

【００９８】上記構成より、厚紙等定着性を確保するた
めに、Ｔｃを使用した場合にも、ヒータオンタイミング
がＴａ、Ｔｂより遅くできる。よって、厚紙等でヒータ
温度を高く、間欠プリントを続けた場合でも、過剰に加
圧ローラが暖まることなく、定着ニップでの、紙からの
水蒸気の発生量を抑え、スリップを防止して、定着紙搬
送の安定化が可能となる。合わせて、加圧ローラが暖ま
ってから、本実施例の図１１は実施される為、定着ニッ
プに紙が到達するまでに十分ヒータ温度を立ち上げるこ
とが可能であり、厚紙においても十分な定着性を確保で
きる。

【００９９】［実験２］第１の実施例（実施例１）で使
用したプリンターで、ヒータオンタイミングを以下の３
通りに変えて、朝一、スタンバイ各１００枚の間欠プリ
ントを行った。

【０１００】 ヒータオンタイミング切り替え：Ｔｃ−Ｔ３≦Ａ＝５０［℃］に設定 Ｔｂ−Ｔ２≦Ｂ＝７０［℃］に設定 Ｔａ−Ｔ１≦Ｂ＝８０［℃］に設定 結果：加圧ローラ温度は１４０℃以下でスリップ発生せ
ず。

【０１０１】（含水率８．５％の２３℃／７０％放置の
６４ｇ／ｍ２オフィスリーダー Ａ４） 各温度で定着不良発生せず。

【０１０２】（放置の１０５ｇ／ｍ² ボンド Ｌｔ
ｒ） 図１２に実施例１との比較データをしめす。切り替え温
度を変えることで、２枚ほど早く、切り替えモードに入
り、その後のプリントでも加圧ローラの温度上昇が押さ
えられていることが判る。

【０１０３】〈第３の実施例〉前記第２の実施例（実施
例２）の構成でハイモードＴｃの温調で、１２℃／１０
％の環境で、放置１０５ｇ／ｍ²ボンドをプリントした
ところ朝一初期、３〜５枚目で定着不良が発生した。こ
れは、１２℃／１０％の環境で、実施例２の制御が入る
ことで、加圧ローラ温度が低下し、十分な定着温度が得
られない為に発生する。また、プリンター機内は、動作
開始ですぐに暖まるが、機外に放置してある乾燥した紙
は、十分冷えている為、実施例２の制御が初期に入る
と、十分な定着温度が、得られずに定着不良となってし
まう。

【０１０４】以下に本実施例（実施例３）を述べる。実
施例１の画像形成装置（図１、図４）に加え、外気温検
知用のサーミスタ２６が配されている。このサーミスタ
２６の外気温検知の情報よりＴα、Ｔβ、Ｔγ（Ｔα＜
Ｔβ＜Ｔγ）の時、Ｔα、Ｔβ、Ｔγの順にヒータオン
タイミングを遅くする温度制御とする。

【０１０５】即ち、Ｔαは低温環境、Ｔβは通常環境、
Ｔγは高温環境と判断でき、定着ニップで紙から発生す
る水蒸気量もＴα、Ｔβ、Ｔγの順に多くなる。そこ
で、Ｔα、Ｔβ、Ｔγの順にヒータオンタイミングを遅
くすることで、各環境で、過剰に加圧ローラが過剰に暖
まることなく、水蒸気の発生量を抑え、スリップを防止
できる。加えて、低温環境では、紙も冷えているため、
定着に要する熱量も多量になり、定着温度も高くなるこ
とで、立ち上げに時間がかかるが、ヒータも早く立ち上
げているため、立ち上げの時間は十分であり、定着性を
確保できる。更に、実施例２と組み合わせることで、プ
リンターの使用環境に応じた最適のヒータ温調を得るこ
とが可能となり、環境、紙種、紙の放置状況によらず、
良好な定着画像が得られると共に、スリップを防止し定
着紙搬送の安定化が可能となる。

【０１０６】尚、本実施例では、外気温情報のみで制御
を行ったが、湿度制御及びその両方（環境情報）で制御
を行うこともできる。

【０１０７】〈その他〉 １）セラミックヒータ５４の構成形態は実施例のものに
限られないことは勿論である。

【０１０８】２）定着フィルム５５はその内面がヒータ
５４およびフィルムガイド部材５３に摺擦しながら回転
するため、ヒータ５４およびフィルムガイド部材５３と
定着フィルム５５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５４およびフィルムガイド部材５
３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５５はスムーズに回転す
ることが可能となる。

【０１０９】フィルム５５はロール巻きの有端ウエブ状
にし、これを加圧ローラ５２の回転駆動により走行移動
させる装置構成とすることもできる。

【０１１０】３）また、定着装置は、ヒータとして鉄板
等の電磁誘導発熱部材を用いた電磁誘導加熱タイプであ
ってもよい。

【０１１１】図１３は電磁誘導加熱タイプ・加圧用回転
体駆動方式・フィルム型オンデマンド定着器の一例の概
略構成模型図である。５４Ａはヒータとしての鉄板等の
電磁誘導発熱部材である。３０は励磁コイル３１と磁性
コア３２から成る磁場発生器である。励磁回路３３から
励磁コイル３１に高周波電流が通電されることで発生す
る高周波磁界によりヒータ５４Ａが電磁誘導発熱する。
このヒータ５４Ａの熱により、定着ニップ部ｎを挟持搬
送される紙（記録材）Ｐが加熱される。ヒータ５４Ａの
温度情報がチップサーミスタ５４ｅからＡ／Ｄコンバー
タ２４を介して制御回路２１に取り込まれる。制御回路
２１はその入力温度情報を基にヒータ５４Ａの温度を所
定の一定温度に制御すべく励磁回路３３を制御する。即
ちヒータ５４Ａを電磁誘導発熱させる励磁コイル３１へ
の高周波電流を制御することにより、ヒータ温度を目標
温度（プリント温度）に温調制御する構成となってい
る。

【０１１２】その他の定着器構成、制御等は第１から第
３の実施例と同様である。

【０１１３】

【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・加圧回転体駆動方式の定着装置、およ
び該定着装置を具備した画像形成装置において、プリン
ト前に検知したヒータ近傍の温度と定着目標温度との温
度差が所望の値より小さい場合、ヒータ立ち上げタイミ
ングを遅くすることで、間欠プリント時に加圧ローラが
過剰に暖まることで発生するスリップを防止することが
できた。

【０１１４】また、前記温度差に応じて、ヒータ立ち上
がりタイミングを変更することで、厚紙等定着温度によ
らず、スリップを防止すると共に、定着性を確保するこ
とが可能となった。

【０１１５】環境、紙種、紙の放置状況によらず、良好
な定着画像が得られると共に、スリップを防止し定着紙
搬送の安定化が可能となる。

【０１１６】更に、画像形成装置に外気温センサー（環
境検知センサー）を配することで、使用環境に応じた最
適な定着温調が実現でき、環境、紙種、紙の放置状況に
よらず、良好な定着画像が得られると共に、スリップを
防止し定着紙搬送の安定化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例に係わる画像形成装置の構成略
図

【図２】 画像形成装置の動作シーケンス図

【図３】 定着装置の拡大横断面模型図

【図４】 ヒータの構成説明図

【図５】 ヒータオンタイミングフローチャート

【図６】 加圧ローラ温度差グラフ

【図７】 実験１の結果グラフ（その１）

【図８】 実験１の結果グラフ（その２）

【図９】 第２の実施例に係わるヒータオンタイミング
フローチャート１

【図１０】 同じくヒータオンタイミングフローチャー
ト２

【図１１】 同じくヒータオンタイミングフローチャー
ト３

【図１２】 実験２の結果グラフ

【図１３】 電磁誘導加熱方式の定着装置の一例の概略
構成図

【図１４】 ドップラー速度測定結果

【符号の説明】

２・・定着装置、５１・・定着部材、５２・・加圧部材
（加圧ローラ）、５３・・フィルムガイド部材、５４・
・ヒータ、５４ｅ・・ヒータ温度検知素子（サーミス
タ）、５５・・定着フィルム、Ｐ・・記録材、Ｔ・・未
定着画像（トナー像）、２２・・制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴見 雅彦 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 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） 2H033 AA30 BA11 BA12 BA25 BA30 BE03 CA04 CA07 CA08 CA30 CA48 3K058 AA02 AA34 AA41 AA45 AA54 AA61 BA18 CA05 CA12 CA16 CA23 CA46 CA61 CB02 CB09 CB10 CB19 CB22 CB23 CB27 CC06 CE02 CE13 CE19 DA04 GA06 3K059 AA08 AA14 AB04 AB19 AB20 AB26 AB28 AC33 AC73 AD02 AD15 AD24 AD28 AD34 BD02 CD02 CD44 CD66 CD75 CD77

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定支持されたヒータと、該ヒータと摺
   動するフィルムと、該フィルムを介して前記ヒータと圧
   接して定着ニップを形成し、回転駆動される加圧回転体
   と、を有し、前記定着ニップのフィルムと加圧回転体の
   間で未定着画像が形成された記録材を挟持搬送してヒー
   タの熱で未定着画像を定着させる定着装置において、 ヒータの温度を検知する温度検知素子の検知温度とヒー
   タの目標加熱温度との温度差が所望の値より小さい場
   合、ヒータの加熱時間を切り替える温度制御手段を有す
   ることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の定着装置において、ヒ
   ータの温度を検知する温度検知素子の検知温度とヒータ
   の目標加熱温度との温度差に応じて、ヒータの加熱時間
   を複数切り替えることを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の定着装置において、外
   気温検知素子を有し、該外気温検知素子の検知温度、及
   びヒータの温度を検知する温度検知素子の検知温度とヒ
   ータの目標加熱温度との温度差に応じて、ヒータの加熱
   時間及び目標加熱温度を複数切り替えることを特徴とす
   る定着装置。
4. 【請求項４】 記録材に未定着画像を形成する作像プロ
   セス手段と、未定着画像を記録材に加熱定着させる定着
   装置を有する画像形成装置において、定着装置が請求項
   １から３の何れかに記載の定着装置であることを特徴と
   する画像形成装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の画像形成装置におい
   て、作像プロセス手段が転写方式電子写真プロセス手段
   であることを特徴とする画像形成装置。