JP2002311744A - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フィルム式定着装置において、加圧ローラの熱
膨張による搬送速度の変動を容易に検知して、用紙を所
定の速度で搬送できる加熱装置を提供する。 【解決手段】ヒータガイド１１に外装される定着フィル
ム１２の一端部に反射材２０を設け、反射型センサ２１
で反射部材２０の検知間隔を検知することによりフィル
ム１２の速度を求めて用紙の搬送速度を予測し、所定の
速度となるように加圧ローラの駆動速度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置及び
その加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、複写機、ＬＢＰ、ファクシミ
リ、マイクロフィルムリーダプリンタ、画像表示（ディ
スプレイ）装置、記録機等の画像形成装置において、電
子写真、静電記録、磁気記録等の適宜の画像形成プロセ
ス手段により加熱溶融性樹脂等よりなる顕画剤（トナ
ー）を用いて被記録材（転写材シート、エレクトロファ
ックスシート、静電記録シート、印刷紙など）の面に間
接（転写）方式もしくは直接方式で形成担持させた目的
の画像情報に対応した未定着トナー画像を該被記録材面
に永久固着画像として加熱定着処理する加熱装置（像加
熱装置、画像加熱定着装置）としては、所定の温度に維
持された加熱体としての加熱ローラと、弾性層を有して
前記加熱ローラに圧接する加圧部材としての加圧ローラ
によって被加熱材としての被記録材を挟持搬送しつつ加
熱処理する熱ローラ方式が多用されている。

【０００３】また、このほかにもフラッシュ加熱方式、
オーブン加熱方式、熱板加熱方式等種々の方式、構成の
ものが知られており、また実用されている。

【０００４】最近では、このような方式に変わって、固
定支持された加熱体と、該加熱体に対向圧接しつつ搬送
される耐熱性フィルム（定着フィルム）と、該フィルム
を介して被加熱材としての被記録材を加熱体に密着させ
る加圧部材を有し、加熱体の熱をフィルムを介して被記
録材へ付与することで記録材面に形成担持されている未
定着画像を被記録材面に加熱定着させる方式、構成の加
熱装置（フィルム加熱方式）が提案されている。

【０００５】定着装置としてだけでなく、画像を担持し
た被記録材を加熱して表面性（艶など）を改質する装
置、仮定着処理するなど、その他、被加熱体を加熱処理
する手段として広く使用できる。

【０００６】このようなフィルム加熱方式の加熱装置
は、昇温の速い低熱容量の加熱体や薄膜のフィルムを用
いることができるため、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）が可能となる、画像形成装
置等の機器の機内昇温を低めることができる等の利点を
有し、効果的なものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】熱ローラ方式やフィル
ム加熱方式の加熱装置のように、加熱体と加圧部材との
圧接ニップ部に被加熱材を導入して該両部材により被加
熱材を挟持搬送させて被加熱材を加熱処理する装置にお
いては、構成部材の温度状態によって該装置による被加
熱材挟持搬送速度に変動を生じる。例えば、フィルム加
熱方式の加熱装置であって、加熱体にフィルムを介して
圧接させる加圧部材（以下、加圧ローラと記す）を駆動
回転させることで、フィルムを加熱体に摺動移動させつ
つフィルムもしくはフィルムと被加熱材を一緒に加熱体
と加圧ローラとの圧接ニップ部を挟持搬送させる加圧部
材駆動式の装置では、装置の稼動に伴って加圧ローラの
温度が上昇することで、該加圧ローラはゴム部の熱膨張
により外径が大きくなる。

【０００８】加圧ローラは通常一定回転数で回転駆動さ
れているため、加圧ローラが高温のときは低温のときよ
りも熱膨張が大きくなって回転周速度が増加し、被加熱
材挟持搬送速度が速くなってしまう。

【０００９】即ち、加圧ローラの温度状態によって該加
熱装置による被加熱材挟持搬送速度に違いを生じる。

【００１０】そのため、例えば、この加熱装置を画像加
熱定着装置として画像形成装置に使用した場合、該加熱
装置よりも上流側の処理部である作像部、例えば画像転
写部での被記録材の搬送は所定の一定に保たれているた
め、被記録材が転写部から該加熱装置の被記録材圧接ニ
ップ部（定着部）に到達して挟持搬送状態になると、加
圧ローラが高温状態時には転写部での被記録材搬送速度
よりも該加熱装置の定着部における被記録材挟持搬送速
度が大きい状態を生じて、該加熱装置が被記録材を引っ
張ることとなり、この影響で転写部において画像ブレが
生じてしまう。

【００１１】この被記録材引っ張り現象を見込んで、該
加熱装置による被記録材挟持搬送速度を転写部での被記
録材搬送速度よりも初期から遅く設定しておくと、加圧
ローラの温度がまだ低い時点では転写部と加熱装置の定
着部との間の被記録材搬送部において被記録材に不要な
ループ（たるみ）が形成され、転写部における画像転写
後の被記録材の分離方向や、加熱装置の定着部への被記
録材の入射角度が不安定となるため、転写分離時の画像
飛び散り、加熱装置の定着部でのオフセット等が発生す
る。また通紙使用された被記録材が厚いものであるとき
は該被記録材のコシにより転写部でブレが生じてしま
う。

【００１２】このような加熱装置の被記録材挟持搬送速
度の変動による被記録材の引っ張り現象や不要なループ
形成現象による弊害をなくするためには、転写部と該加
熱装置の定着部との間の被記録材搬送部の距離を長くし
て被記録材が転写部と加熱装置の定着部とに同時に存在
する時間を短くする必要があった。

【００１３】しかしながら、長尺の被記録材を通紙使用
するＡ３機のような画像形成装置ともなると、転写部一
定着部間の被記録材搬送距離が長くなり過ぎ、画像形成
装置本体がかなり大型化してしまうのが実状であった。

【００１４】また、特開平7−261584号公報では、被記
録材のループの量を検出して、または被記録材の搬送速
度を検出して加圧ローラの駆動速度を変化させる方法が
提案されている。しかし、これらの方法では一枚目の記
録材が定着器に到達するまで制御を行うことができず、
高速で記録材を搬送させる場合、制御が間に合わない可
能性がある。

【００１５】また、加圧ローラの温度を測定して、その
膨張量を予測して駆動速度を変化させる方法も提案され
ているが、誤差が大きいためより正確な制御ができな
い。

【００１６】そこで本発明の目的は、この種の加熱装置
の被加熱材挟持搬送速度の変動による上述のような弊害
を、該加熱装置よりも上流側の処理部との被加熱材搬送
距離を長くすることなく、従って装置本体を大型化させ
ることなく解消できる加熱装置および画像形成装置を提
供しようとするものである。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】第１の発明は、加熱体
と、フィルムと、前記フィルムを挟んで前記加熱体に圧
接され駆動回転される加圧部材とを有し、前記フィルム
を挟んで前記加熱体と前記加圧部材とで形成される圧接
ニップ部に、上流側の処理部から搬送された被加熱材を
導入して挟持搬送させることにより、前記加熱体の熱を
前記フィルムを介して被加熱材へ付与する加熱装置にお
いて、前記フィルムの速度を検知するフィルム速度検知
手段と、前記フィルム検知手段の検知速度に基づいて被
加熱材の搬送速度を予測して前記加圧部材の速度を可変
できることを特徴とする。

【００１８】第２の発明は、上記第１の発明で、前記フ
ィルム速度検知手段は、前記フィルムの一部に設けた光
反射部と、前記光反射部に向け投光しその反射光を受光
する反射型センサとを有することを特徴とする。

【００１９】第３の発明は、上記第１の発明で、前記フ
ィルム速度検知手段は、前記フィルムの一部に設けられ
た光透過部と、前記光透過部の透過光の透過、非透過を
検知する透過型センサとを有することを特徴とする。

【００２０】第４の発明は、上記第１の発明で、前記フ
ィルム速度検知手段は、前記フィルムの端部に形成され
た切り欠き部と、前記フィルムの端部に当接し、前記き
り欠き部を検知するレバーとを有することを特徴とす
る。

【００２１】第５の発明は、上記いずれかの発明で、前
記フィルムはエンドレスフィルムであることを特徴とす
る。

【００２２】第６の発明は、上記いずれかの発明で、起
動時における前記駆動速度を実際の駆動速度よりも速く
設定し、前記フィルム速度検知手段での検知速度が高い
と、前記駆動速度を低くして実際の駆動速度に制御する
ことを特徴とする。

【００２３】第７の発明は、像担持体に形成した潜像を
トナーにより現像してトナー画像を得る作像手段と、前
記トナー画像を記録材に転写する転写手段と、前記転写
手段でトナー画像の転写された記録材を定着する上記い
ずれかの加熱装置としての定着手段とを有することを特
徴とする画像形成装置にある。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施の形
態に基づいて説明する。

【００２５】第１の実施の形態 ［画像形成装置本体の全体構成］まず、図８を用いて画
像形成装置本体の全体構成について説明する。図８にお
いて、画像形成装置本体Ａは、その上部にブック原稿の
画像情報を読み取る画像読み取り手段であるスキャナ部
Ｂを有し、その下部に画像形成手段となる画像形成部Ｃ
を有し、更にその下部にシートデッキＤを組み付けて構
成されている。

【００２６】前記スキャナ部Ｂは、走査系光源２０１、
プラテンガラス２０２、装置本体Ａに対して開閉可能な
原稿圧板２０３、ミラー２０４、レンズ２０５、および
受光素子（光電変換素子）２０６および画像処理部など
を有して構成されている。そして、プラテンガラス２０
２上に本や厚紙、カール紙等のブック原稿やシート状原
稿などを原稿面を下側にして載置し、原稿圧板２０３に
より背面を押圧して静止状態でセットし、読み取り開始
キーを押すと、走査光学源２０１がプラテンガラス２０
２の下部を矢印ａ方向に走査して原稿面の画像情報を読
み取る。走査系光源２０１により読み取られた原稿の画
像情報は画像処理部で処理され、電気信号に変換されて
レーザスキャナ１１１に伝送される。

【００２７】ここで、画像形成装置本体Ａは、レーザス
キャナ１１１に画像処理部の処理信号を入力すれば複写
機として機能し、コンピューターの出力信号を入力すれ
ばプリンターとして機能する。また、他のファクシミリ
装置からの信号を受信したり、画像処理部の信号を他の
ファクシミリ装置に送信したりすれば、ファクシミリ装
置としても機能する。

【００２８】一方、画像形成部Ｃの下部にはシートカセ
ット１を装着しており、このシートカセット１は下段カ
セット１ａと上段カセット１ｂの２個で１つの給送ユニ
ットとして構成されている。本従来例では、２つの給送
ユニットＵ１，Ｕ２を装着して４個のカセットを装着す
るようにしている。そして、上方に位置する１つの給送
ユニットＵ１は装置本体Ａに対して着脱可能に取り付け
られ、下方の給送ユニットＵ２はシートデッキＤに着脱
可能に取り付けられている。

【００２９】前記カセット１ａ，１ｂ内に収容されたシ
ートは、後述するように給送回転体となるピックアップ
ローラ３により繰り出され、フィードローラ４とリター
ドローラ５との協働作用により１枚ずつ分離、給送され
た後、搬送ローラ１０４，１０５によって搬送され、レ
ジストローラ１０６に導かれ、該ローラ１０６によって
画像形成動作に同期するようにして画像形成部Ｃへと給
送される。

【００３０】また、上記シートカセット１とは別に、手
差しトレイ１０が装置本体Ａの側面に配置されており、
トレイ１０上のシートＳは手差し給紙ローラ１１によ
り、レジストローラ１０６へと繰り出される。

【００３１】画像形成部Ｃは、電子写真感光体ドラム１
１２、画像書き込み光学系１１３、現像器１１４および
転写帯電器１１５等を有して構成されている。そして、
帯電器により一様に帯電された感光体ドラム１１２の表
面にレーザスキャナ１１１から射出された画像情報に対
応するレーザー光が画像書き込み光学系１１３により走
査されて潜像を形成し、この潜像に現像器１１４により
トナー画像が形成されて、レジストローラ１０６により
感光体ドラム１１２の回転に同期して搬送されたシート
に転写帯電器１１５によりシートの第１面にトナー画像
が転写される。

【００３２】１１７はトナー画像が形成されたシートを
搬送する搬送部、１１８は定着装置、１１９は排出ロー
ラである。トナー画像が形成されたシートは搬送部１１
７により定着装置１１８に搬送されて、加熱および加圧
されてトナー画像がシート表面に定着された後、排出ロ
ーラ１１９によって機外に配置されたソーター１２０に
排出、積載される。

【００３３】また、シートの両面に画像を記録する場合
には、定着装置１１８から排出されたシートが排出ロー
ラ１１９に挟持され、シートの後端が分岐点２０７を通
過した時点で該排出ローラ逆転し、シート両面トレイ１
２１上に一旦載置された後、搬送ローラ１０４，１０５
により搬送されて、レジストローラ１０６に到達し、反
転されたシートは第２面に前述と同様にして画像が形成
された後、ソーター１２０に排出、積載されるように構
成されている。

【００３４】［定着装置の説明］図１）は画像形成装置
本体の画像転写部から定着部までの断面図である。本例
の定着装置は加圧部材駆動式、テンションレスタイプの
フィルム加熱方式の加熱装置である。また、図２）は、
定着装置の加圧ローラ１８及び定着フィルム１２のニッ
プ部を上流側から見た図である。

【００３５】図１において、１１２は感光体ドラム、１
１５は転写帯電器、１１７は搬送部である。１１は耐熱
性樹脂製の横長ステイであり、下記のエンドレス耐熱性
フィルム（定着フィルム）１２の内面ガイド部材とな
る。

【００３６】エンドレスの耐熱性フィルム１２は、加熱
体としてのヒータ１３を含む上記ステイ１１に外嵌され
ている。このエンドレスの耐熱性フィルム１２の内周長
とヒータ１３を含むステイ１１の外周長はフィルム１２
の方を例えば３ｍｍ程度大きくしており、従ってフィル
ム１２はヒータ１３を含むステイ１１に対して周長が余
裕を持ってルーズに外嵌している。

【００３７】フィルム１２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、その膜厚は総厚４０〜
１００μｍ程度とし、耐熱性、離型性、強度、耐久性等
のあるポリイミドフィルムの外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦ
Ａ等のフッ素樹脂に導電剤を添加したコート層を設けた
ものである。

【００３８】また、図２に示すように、通紙域外の一部
には、反射材２０がコートされている。

【００３９】１８はヒータ１３との間でフィルム１２を
挟んで圧接ニップである定着部Ｎを形成し、フィルム１
２を駆動する回転体としてのフィルム加圧ローラであ
り、アルミニウム、鉄、ステンレス等の芯軸１９と、こ
の軸に外装したシリコンゴム等の離型性の良い耐熱ゴム
弾性体からなる、肉厚３ｍｍ、外径２０ｍｍのローラ部
２０とからなる。また、表面には被記録材Ｐ、定着フィ
ルム１２の搬送性、トナーの汚れ防止の理由からフッ素
樹脂を分散させたコート層を設けてある。

【００４０】芯金１９の端部が定着装置駆動用モータＭ
２により駆動されることで矢示の反時計方向に回転駆動
され、この加圧ローラ１８の回転駆動によりエンドレス
の耐熱性フィルム１２がその内面がヒータ１３の面に密
着摺動しながら矢示の時計方向に回転駆動される。

【００４１】２１は反射型センサであり、定着フィルム
１２の上方に取り付けられている。そして、前述の反射
材２０からの反射光を検知しその信号をＣＰＵ１００に
送っている。ＣＰＵ１００は、その信号とフィルムの周
長より、定着フィルム１２が一周に要する時間を計算
し、その回転速度を割り出すことができる。

【００４２】図４は、用紙の搬送速度と定着フィルム１
２の回転速度の変化を表した図である。実験によると、
図４に示すように、用紙の搬送速度と定着フィルム１２
の回転速度には相関がある。そのため、定着フィルム１
２の回転速度から、実際の用紙の搬送速度を予測するこ
とができる。

【００４３】そこで、定着フィルム１２の回転速度が所
定の速度さより速い場合は、定着装置駆動用モータＭ２
の速度を落とし、定着フィルム１２の回転速度が所定の
速さより遅い場合は、定着装置駆動用モータＭ２の速度
を上げる。

【００４４】［具体的な制御］図３は、具体的な制御を
表したフローチャートである。本体の電源をＯＮしたと
き、本体動作が開始され（Ｓ１）、ヒータ１３に通電さ
れ、定着器が所定の温度になるように制御される。その
間、加圧ローラ１８も温度上昇するため、熱膨張をはじ
める。

【００４５】そして、定着フィルム速度を検知し（Ｓ
２）、Ｓ３で定着フィルムの速度が低いか高いかを判断
する。つまり、温度上昇により加圧ローラ１８の回転周
速度は上昇し、同時に定着フィルム１２の回転速度も図
４のように上昇を始める。しかし、所望の速度に対して
は、当然遅い。

【００４６】そこで、本実施の形態では定着装置駆動用
モータＭ２の速度を予め高く設定しておき、定着フィル
ム１２の回転速度の上昇に伴って、低くなるように制御
している（Ｓ４）。また、定着フィルム速度が低いと定
着駆動速度を高めるようにしている（Ｓ３）。

【００４７】この制御により、一枚目の用紙が定着器に
到達するときに定着フィルム１２の回転速度を、所望の
速度に維持しておくことができるため、用紙の搬送速度
も同様に所望の速度になる。よって、良好な画像を得る
ことができる。

【００４８】また、２枚目以降の用紙に関しても、反射
型センサ２１によって定着フィルム１２の回転速度を常
にモニターしているので、一定の用紙搬送速度を維持す
ることができる。

【００４９】本実施の形態では、定着フィルム１２の回
転速度を、反射型センサを用いて検知したが、例えばレ
ーザー変位計を用いて行っても良い。

【００５０】また、反射型センサでは、定着フィルムに
反射材２０をコートしなくてはならないので、コストが
かかる。そこで透過型センサを使用することもできる。

【００５１】第２の実施の形態 図５および図６は透過型センサを使用した第２の実施の
形態を示し、図５は画像形成装置本体の画像転写部から
定着部までの概略断面図、図６は定着装置の加圧ローラ
１８及び定着フィルム１２のニップ部を上流側から見た
斜視図である。

【００５２】本実施の形態では、定着フィルム１２の端
部の非通紙領域に穴２３をあけ、それをまたぐように透
過型センサ２２を配置する。穴２３が、透過型センサ２
２を通過するたびに信号をＣＰＵ１００に送れるので、
それで定着フィルム１２の回転速度が検知できる。

【００５３】しかし、穴を開けると定着フィルム１２の
耐久性を損なうおそれがあるので、次のようにしても良
い。即ち、定着フィルム１２の端部の非通紙領域に一部
ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂に導電剤を添加したコ
ート層を設けない領域を設けて、光が透過するようにす
れば良い。

【００５４】第３の実施の形態 図７に示すように、フィルム１２の端部にレバー３０を
支点３１を中心に回動可能に突き当てる。そして、レバ
ー３０の動きを透過型センサ３２で検知しても良い。こ
の構成では、透過型センサ３２の配置をヒータから遠ざ
けることができるので、センサの寿命をのばすことがで
きる。

【００５５】なお、上記した各実施の形態は、定着フィ
ルム１２がエンドレスのものについて記載したが、例え
ば、巻き取り式のフィルムにおいても可能である。即
ち、フィルムに等間隔に２個所以上の反射部、または、
穴部、または非コート層があればフィルムの速度を検知
できる。

【００５６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、定着フィ
ルムの速度を検知し、それによって、被加熱材としての
例えば用紙の搬送速度を予測して、加圧部材としての例
えば加圧ローラの駆動速度を制御することにより、加圧
ローラの熱膨張によらず、所望の用紙搬送速度を維持す
ることができるので、良好な画像を得ることができる。
また、用紙が加熱装置に到達する前に用紙搬送速度を制
御することができるので、一枚目の用紙も確実に制御で
きるし、高速化にも対応できる。

【００５７】また、定着フィルムの速度の検知は、定着
フィルムの一部に反射部を設け、反射型センサやレーザ
ー変位計等を用いれば良いので容易にできる。

【００５８】また、定着フィルムの一部に透過部として
の穴を設け、透過型センサにより検知すれば、より安価
にできる。

【００５９】また、定着フィルムの一部に透過部として
非コート層を設ければ、定着フィルムの耐久性を向上す
ることができる。

【００６０】また、定着フィルムの端部に切り欠きを設
け、定着フィルムの端部に突き当たるレバーの動きを透
過型センサにより検知することにより、透過型センサの
耐久性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概略図

【図２】図１の定着装置の斜視図

【図３】第１の実施の形態の動作を示すフローチャート

【図４】定着フィルム速度と用紙搬送速度との関係を示
す図。

【図５】第２の実施の形態を示す概略図。

【図６】図５の定着装置の概略図。

【図７】第３の実施の形態を示す斜視図。

【図８】画像形成装置の概略図。

【符号の説明】 Ａ 画像形成装置本体 Ｂ スキャナ部 Ｃ 画像形成部 Ｄ シートデッキ １１ 横長ステイ １２ 定着フィルム １３ ヒータ １８ フィルム加圧ローラ １９ 芯軸 ２０ 反射材 ２１ 反射型センサ ２２ 透過型センサ ２３ 穴 ３０ レバー ３１ 支点 ３２ 透過型センサ １００ ＣＰＵ １１２ 感光体ドラム １１５ 転写帯電器 １１７ 搬送部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA14 BA11 BA12 BA25 BB32 BB37 BE03 CA13 CA36 CA40 2H072 AA09 AB09 AB20 CA01 JA02 3K058 AA95 BA18 CA12 DA04 GA06

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱体と、フィルムと、前記フィルムを
   挟んで前記加熱体に圧接され駆動回転される加圧部材と
   を有し、前記フィルムを挟んで前記加熱体と前記加圧部
   材とで形成される圧接ニップ部に、上流側の処理部から
   搬送された被加熱材を導入して挟持搬送させることによ
   り、前記加熱体の熱を前記フィルムを介して被加熱材へ
   付与する加熱装置において、 前記フィルムの速度を検知するフィルム速度検知手段
   と、前記フィルム検知手段の検知速度に基づいて被加熱
   材の搬送速度を予測して前記加圧部材の速度を可変でき
   ることを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 前記フィルム速度検知手段は、前記フィ
   ルムの一部に設けた光反射部と、前記光反射部に向け投
   光しその反射光を受光する反射型センサとを有すること
   を特徴とする請求項１の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記フィルム速度検知手段は、前記フィ
   ルムの一部に設けられた光透過部と、前記光透過部の透
   過光の透過、非透過を検知する透過型センサとを有する
   ことを特徴とする請求項１の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記フィルム速度検知手段は、前記フィ
   ルムの端部に形成された切り欠き部と、前記フィルムの
   端部に当接し、前記きり欠き部を検知するレバーとを有
   することを特徴とする請求項１の加熱装置。
5. 【請求項５】 前記フィルムはエンドレスフィルムであ
   ることを特徴とする請求項１から４のいずれかの加熱装
   置。
6. 【請求項６】 起動時における前記駆動速度を実際の駆
   動速度よりも速く設定し、前記フィルム速度検知手段で
   の検知速度が高いと、前記駆動速度を低くして実際の駆
   動速度に制御することを特徴とする請求項１から５のい
   ずれかの加熱装置。
7. 【請求項７】 像担持体に形成した潜像をトナーにより
   現像してトナー画像を得る作像手段と、前記トナー画像
   を記録材に転写する転写手段と、前記転写手段でトナー
   画像の転写された記録材を定着する請求項１から６のい
   ずれかの加熱装置としての定着手段とを有することを特
   徴とする画像形成装置。