JP2003330322A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 紙と加圧ローラとのスベリを防止し、紙に含
まれる炭カル、酸化マグネシウム等の付着を防止し、加
圧ローラ汚れを防止する。 【解決手段】 転写定着間での紙のループを検知し、紙
が引っ張られていると感知した場合は、定着部での紙の
搬送スピードを転写部での搬送スピードよりも相対的に
遅くして、加圧ローラと紙が滑らないように加圧ローラ
のスピードを制御する。紙のループ検知は、印字面とは
反対側に光を当ててその反射光量を検知する方法、また
は、紙裏面と接触してスイッチングできるソフトスイッ
チを提案する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加熱材を加熱体
にフィルムを介して密着させ、該被加熱材とフィルムを
共に移動させて加熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被
加熱材に与えるフィルム加熱方式の加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、加熱装置として熱ローラ方式のも
のが広く使用されている。このものは例えば、複写機、
レーザービームプリンター等においてトナー像の定着に
使用されており、所定の定着温度に維持された加熱体か
らの熱で記録材上のトナー像を加熱で溶融固着させ、記
録材上に定着させている。図４はフィルム加熱方式の加
熱装置の一例（像加熱装置）を示すもので、耐熱性フィ
ルムとして円筒状のエンドレスフィルム４−２を用い、
該フィルムの周長の少なくとも一部は常にテンションフ
リー（テンションが加わらない状態）とし、フィルムは
加圧回転部材としての加圧ローラ４−４の回転駆動力で
回転するようにした装置である。フィルム４−２の特徴
としては、伝熱性を高めて熱容量を小さくし、クイック
スタート性を向上させるために、フィルム膜厚は１００
μｍ以下、好ましくは１０〜５０μｍ程度の耐熱性のあ
るＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰの単層、あるいはポリイミ
ド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ，ＰＥＳ，ＰＰＳ等の
外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等を混合コーティ
ングした複合層フィルムを使用できる。４−３は加熱体
４−１を断熱支持するホルダーであり、フィルム内面の
ガイド部材と装置の補強部材としてのステー（以下ステ
ーと記す）を兼ねている。

【０００３】加熱体４−１は横長の低熱容量の線状加熱
体であり、アルミナ（ＡＩ_２Ｏ_３）等のセラミック基盤
であるヒータ基盤４−５上に、発熱抵抗体４−６とし
て、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材
料を厚み１０〜３０μｍ、幅０．８〜３ｍｍにスクリー
ン印刷等により塗工・焼成し、その上にオーバコート層
４−７（保護層）としてガラスやフッ素樹脂などをコー
トしてある。この加熱体４−１は加熱体を断熱支持する
ホルダー４−３の外側下面に長手に沿って設けた溝４−
３ａに嵌め込んで接着して固定支持させてある。

【０００４】該加熱体４−１は、通電発熱抵抗体４−６
に対する給電により該通電発熱抵抗体が長手全長にわた
って発熱することで速やかに昇温し、その昇温が温度検
知素子４−８で検知されて不図示の制御系にフィードバ
ックされて、像加熱時、この温度検知素子４−８の温度
が所定の設定温度に維持されるように発熱抵抗体４−６
への通電がコントロールされる。

【０００５】４−２は加熱体４−１を含むステー４−３
に外嵌させた円筒状の耐熱フィルムであり、加熱体４−
１を含むステー４−３に対し周長に余裕をもってルーズ
に外嵌している。４−９はフィルムの寄り移動規制手段
として、ステー４−３の左右両端部に配設したフィルム
端部を受け止めるフランジ部材である。４−１０は加熱
体４−１との間にフィルム４−２を挟んで圧接ニップ部
（定着ニップ部）Ｎを形成し、且つフィルム４・２を回
転駆動させる加圧回転体としての加圧ローラであり、金
属軸４−１０ａと、シリコンゴム等の離型性の良い耐熱
ゴム層４−１０ｂよりなり、不図示の軸受け手段・付勢
手段により所定の押圧力をもってフィルム４−２を挟ま
せて加熱体４−１の表面に圧接させて配設してある。そ
して駆動手段Ｍにより不図示の動力伝達系を介して回転
駆動力が伝達され矢印の反時計方向に回転駆動される。

【０００６】この加圧ローラ４−１０の回転駆動による
該ローラとフィルム外面との摩擦力でフィルム４・２に
回転力が作用し（被記録材Ｐが圧接ニップ部Ｎに導入さ
れた時は該被加熱材Ｐを介してフィルム４−２に回転力
が間接的に作用し、該フィルム４−２が加熱体４−１の
表面に圧接摺動しつつ矢印の時計方向ａに回転駆動され
る。フィルム内面ガイド部材を兼ねるステー４−９はこ
のフィルム４−２の回転を容易にする。

【０００７】このように複写機など本機のコピーボタン
の押下もしくはプリント命令信号に基づいて、あるいは
画像定着すべき未定着画像（トナー像）Ｔを支持した被
記録材Ｐの先端が該装置の手前側に配設したセンサー
（不図示）に検知された時の信号に基づいて、加圧ロー
ラ４−１０の回転駆動が開始され、加熱体４−１の昇温
が開始される。

【０００８】加熱ローラ４−１０の回転によるフィルム
４−２の回転周速度が定常化し、加熱体４−１の温度が
所定に立ち上がった状態において、定着ニップ部Ｎのフ
ィルム４−２と加圧ローラ４−１０との間に被加熱材と
しての画像定着すべき被記録材Ｐが導入されてフィルム
４−２と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されることに
より加熱体４−１の熱がフィルム４−２を介して被記録
材Ｐに付与され未定着顕像剤像Ｔが被記録材Ｐ面に加熱
定着されるものである。定着ニップ部Ｎを通った被記録
材Ｐはフィルム４−２の面から分離されて搬送される。

【０００９】また、加熱体４−１には図５（ａ）の加熱
体表面、図５（ｂ）の加熱体裏面で示すように発熱抵抗
体５−１２の導電パターン５−１５・１６、発熱抵抗体
６・１２の給電電極パターン５−１３・１４、サーミス
タ等の温度検知素子５−２４、この素子の導電パターン
５−２２・２３、加熱体裏面から貫通したスルーホール
５−２０・２１を介して導電パターン５−２２・２３に
通電する温度検出素子５−２４の給電電極パターン５−
１８・１９が配置されている。

【００１０】図５（ａ）、（ｂ）に示すように加熱体の
給電パターン５−１３・１４にステーに加熱体を固定支
持するためのコネクタ５−３１が装着され、コネクタ５
−３１、内の電気接点としての加熱バネ５−３２によ
り、給電ワイヤ５−３３を介して、発熱抵抗体５−１２
は電源５−３４とトライアック５−３５等からなる給電
回路と接続される。また加熱体の給電電極パターン５−
１８・１９に、ステーに加熱体を固定支持するためのコ
ネクタ５・３６が装着され、コネクタ内の電気的接点と
しての加圧ばね５−３７により、給電ワイヤ５−３８を
介して、温度検知素子５−２４は制御系のＡ／Ｄコンバ
ータ５−３９と接続される。加熱体の温度情報として、
記録材Ｐの通紙域内に設けられた温度検知素子５−２４
のサーミスタ電圧がＡ／Ｄコンバータ５−３９へ入力さ
れ、デジタルデータとしてＣＰＵ５−４０へ取り込まれ
る。ＣＰＵ５−４０は、その入力デジタルデータを基
に、加熱体温度を所定の一定温度に制御すべくトライア
ック５−３５を制御する。制御方法としては、発熱抵抗
体５−１２の加圧電圧または電流をコントロールする
か、通電時間をコントロールする方法がとられている。
通電時間をコントロールする方法には、電源波形の半波
ごとに、通電するしないを制御するゼロクロス波数制
御、電源波形の半波毎に通電する位相角を制御する位相
制御などがある。

【００１１】像形成に於いては、一般的な電子写真技術
に基づく技術であり、感光ドラムが−６００Ｖに帯電さ
れ像形成されるところがレーザー照射され、マイナスに
帯電されたトナーが感光ドラムから紙に転写される。

【００１２】一方定着フィルムでは図４（１）に示すよ
うに導電プライマーには画像向上のために−６００Ｖの
バイアスが印加されており高圧は板バネ接点４−１１か
ら導電ゴム４−１２を通してフィルム４−２の導電プラ
イマー４−１３に印加されるように構成されている。フ
ィルムの構成はポリイミドフィルムに導電プライマー層
さらにその上にＰＴＦＥとＰＦＡもしくはＦＥＰの混合
物からなるフッ素樹脂がコーティングされており、この
ＰＴＦＥに対するＰＦＡもしくはＦＥＰの混合割合は１
０〜３０重量％以上のものをコーティングした総厚６０
μｍの接合層フィルムを用いた。

【００１３】一方、図２は本体の構成図を示し、感光ド
ラム上２−２に帯電ローラ２−６で略−６００Ｖに帯電
され画像情報に基づいてレーザースキャナー２−１１か
らレーザーＬが照射されて潜像が形成される。その後現
像ローラによりトナーが潜像が形成された箇所に付着す
る。一方カセットから紙Ｐがピックアップローラ２−１
０で搬送され搬送ローラ２−１を通って転写位置Ｔｒに
搬送され転写ローラ２−３に印加されたバイアス（プラ
ス１ＫＶ〜５Ｋｖ程度）で感光ドラム上２−２に形成さ
れている画像が紙に転写され定着装置２−６へと搬送さ
れ定着ニップＴ部を通って排紙ローラ２−６により搬送
されて画像出力がなされるのと同時に感光ドラム２−２
上で転写された後に残ったトナーはクリーニング手段２
−７により清掃されて、再度次の画像形成に備える。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において、
転写、定着間では両者の距離が被記録材Ｐ（紙）の長さ
よりも短い時、定着ニップに紙が噛んで転写ニップを紙
後端が抜けるまでの間は、定着の搬送スピードが転写部
での搬送スピードよりも速い場合、転写一定着間で転写
ニップ部と定着ニップで紙を介しての引っ張り合いとな
る（紙にバックテンションが働く）。図３に示すように
定着ニップ部では、紙は加圧ローラの送り方向とは反対
方向の力を受ける。即ち紙と加圧ローラは若干スリップ
する場合がある。一方転写ニップ内に於いては紙は定着
から搬送方向への力を受ける。このように転写一定着間
で紙を引っ張り合うと特に加圧ローラと紙の関係におい
てスべリが生じ、紙の繊維や紙に含まれる紙特有の成分
（炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン等）
が付着し、さらに紙が定着ニップ内を通過する前後でフ
ィルムと加圧ローラが互いに回転しているとフィルムに
付着しているトナーが加圧ローラに転移し先の紙特有の
成分とトナーが混ざり合い加圧ローラの汚染をさらに増
長するようになる。加圧ローラにある一定量以上のトナ
ーが付着すると定着ニップ内を通過する紙にも付着する
ようになり、紙を汚染しさらには、フィルムを汚染して
画像上にも汚染トナーが付着し画像不良となるという問
題があった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記問題は感光体から記
録材に転写する転写手段と記録材上のトナーを定着する
ための定着手段を有し、この定着手段は静電的に形成さ
れたトナー像を担持する記録材を、耐熱性フィルムと該
耐熱性フィルムを介して加熱体に圧接するように配置さ
れた加圧ローラで挟持搬送し、該記録材及びトナー像を
加熱及び加圧して該トナー像を記録材に定着させるよう
構成されており、さらに前記転写手段と定着手段の間に
はそれぞれのニップを平面的に結ぶ領域近傍に記録材検
知手段が設置されており、転写定着問で記録材が引っ張
られていることを検知した場合は、相対的に定着の搬送
スピードが転写部での搬送スピードよりも遅くなるよう
に構成することで解決できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１の実施例）図１−１は本発
明の本体構成実施例を示すもので、搬送ローラー１−１
により紙Ｐが感光ドラム１−２と転写ローラ１−３間の
ニップ部で感光ドラム１−２から紙Ｐにトナーが転写さ
れる。現像スリーブ１−４上マイナスに帯電されたトナ
ーが静電潜像が形成されている感光ドラム１−２（本体
接地されている）上へ飛翔付着する。この飛翔付着する
力は、接地された感光ドラム１−２と−３００Ｖに印加
された現像スリーブ１−４間との電位差と静電吸着力に
よる。

【００１７】この感光ドラム上の表面電位は−６００〜
−１５０Ｖの範囲で帯電しており、トナーが付着してな
いところは−６００Ｖ、トナーの付着量が多いほど−１
５０Ｖに近づく。トナーが紙に転写するのに適正なバイ
アスは＋１０００〜＋３０００Ｖである。その後、紙Ｐ
は定着装置１−５へ搬送され定着部ではヒータ表面は１
８０℃〜２１０℃に温調されて紙上にトナーは定着され
画像形成が行われる。

【００１８】図１−２及び図１−３は本発明による定着
部と転写部間での紙の搬送状態を示すもので紙Ｐの搬送
状態（ループ状態）を光センサー１−１２で検知する様
子を概略的に表わしている。この光センサーの詳細は図
１−４と図１−５に示され波長が９５０ｎｍ赤外発光素
子と受光素子から成り、センサー表面から５ｍｍの所で
焦点が結ばれ反射光の強度が最大になるように設定され
ている。また図１−５ではこの位置から離れたところを
破線で示しており、焦点がボケた位置に於いては受光素
子で検知される反射光量は低下する。即ち距離と受光強
度との関係が図１−４に記されている。紙は一般に白色
であり本実施例においては最大で約４．０Ｖ程度の受光
強度が測定された。本実施例で使用されたセンサーは白
色感度で最大５．０Ｖ、黒色で最小０Ｖになるよう設定
されている。

【００１９】本実施例に於いては、紙の搬送時に発生す
るセンサー表面と紙裏面との距離が１０ｍｍ以下になっ
た時、即ちセンサー受光強度が２．５Ｖ以上を示すよう
になった時、図１−２に示すように転写定着間で紙が引
っ張り気味に働くようになるため先の図３の説明でも述
べたように紙と定着ローラ表面とが滑るようになる。こ
の時に本実施例では加圧ローラは回転速度の可変が可能
なパルスモータ（不図示）により駆動されており、加圧
ローラの回転速度を遅らせ紙に転写と定着間での引っ張
り合いが生じないように適正な速度に調整される。本実
施例では通常、画像形成時と転写時の紙搬送速度は５２
ｍｍ／ｓｅｃであり、加圧ローラが加熱され熱膨張でロ
ーラ径が大きくなり定着ニップ内で搬送スピードが上が
り、引っ張られ気味になっていると検知された時、紙搬
送速度は５０ｍｍ／ｓｅｃになるようフィードバックが
かけられる。

【００２０】（第２の実施例）図６−１と図６−２は他
の実施例を示すもので、転写一定着間の紙通紙部の紙裏
面に軽圧で接触するようなマイクロスイッチが設けら
れ、このスイッチは軽圧でＯＮ／ＯＦＦが切換え可能で
あり図６−１の状態ではマイクロスイッチがＯＮ状態
で、定着の搬送力が強く、紙を引っ張り気味である。こ
のような時は第１の実施例でも述べたように紙と定着ロ
ーラ表面とが滑るようになる。この時に本実施例では加
圧ローラは回転速度の可変が可能なパルスモータ（不図
示）により駆動されており、加圧ローラの回転速度を遅
らせ紙に転写と定着間での引っ張り合いが生じないよう
に適正な速度に調整される。本実施例では通常、画像形
成時と転写時の紙搬送速度は５２ｍｍ／ｓｅｃであり、
加圧ローラが加熱され熱膨張でローラ径が大きくなり定
着ニップ内で搬送スピードが上がり、引っ張られ気味に
なっていると検知された時、紙搬送速度は５０ｍｍ／ｓ
ｅｃになるようフィードバックがかけられる。図６−２
では転写一定着間で紙は緩んだ状態であり、マイクロス
イッチがＯＦＦの状態になっている。マイクロスイッチ
の紙と接触する部位がバネ（不図示）による力で上方向
（紙方向）上がる構成になっており、この時は定着部で
の搬送速度は転写部の搬送速度よりも相対的に遅いた
め、定着部での速度の切換えは行われない。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば転
写一定着部での紙の搬送速度の切換えを相対的に転写部
よりも定着部で紙が引っ張る速度を相対的に遅らせるよ
うに制御することで紙と加圧ローラとのスベリを防止で
き、紙の繊維や紙に含まれる紙特有の成分（炭酸カルシ
ウム、酸化マグネシウム、酸化チタン等）が付着するの
を防止できる。

【００２２】このように紙からの不要物の量が加圧ロー
ラに付着しづらい構成になっていると、フィルムにオフ
セットしているトナーが加圧ローラに転移付着しても紙
特有の成分が少ないため、トナーと反応して加圧ローラ
の汚染を増長することがないため、紙への付着や画像へ
の付着がなく、鮮明な画像が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明本体装置図。

【図２】従来全体説明図。

【図３】転写一定着間従来説明図。

【図４】定着ユニット説明図。

【図５】ヒータ説明図。

【図６】他の実施例。

【符号の説明】 １−１ 搬送ローラ １−２ 感光ドラム １−３ 転写ローラ １−５ 定着ユニット １−１２ 光センサー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体から記録材に転写する転写手段と記
   録材上のトナーを定着するための定着手段を有し、この
   定着手段は静電的に形成されたトナー像を担持する記録
   材を、耐熱性フィルムと該耐熱性フィルムを介して加熱
   体に圧接するように配置された加圧ローラで挟持搬送
   し、該記録材及びトナー像を加熱及び加圧して該トナー
   像を記録材に、定着させるよう構成されており、さらに
   前記転写手段と定着手段の間にはそれぞれのニップを平
   面的に結ぶ領域近傍に記録材検知手段が設置されてお
   り、転写定着間で記録材が引っ張られていることを検知
   した場合は、相対的に定着の搬送スピードが転写部での
   搬送スピードよりも遅いことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】請求項１の記録材検知手段が発光素子と受
   光素子からなり記録材の裏面（トナーが転写されていな
   い面）にこの検知手段からの光が照射するよう設けられ
   この照射された光が、受光素子にある定められた以上の
   反射光量として検知された場合は、相対的に定着の搬送
   スピードが転写部での搬送スピードよりも遅くなるよう
   設定したことを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】請求項１の記録材検知手段が機械的にスイ
   ッチングされるマイクロスイッチからなり、この検知部
   が記録材の裏面に接触した場合は、相対的に定着の搬送
   スピードが転写部での搬送スピードよりも遅くなるよう
   設定したことを特徴とする定着装置。