JP2004212904A - 加熱装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】加圧ローラと用紙の間のスリップの防止。
【解決手段】用紙の先端付近に形成される画像の印字率を測定する手段を備え、印字率が所定値より高い場合は定着温調を下げ、搬送速度を落とす。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセス、静電記録プロセス、磁気記録プロセスなどの任意の画像形成プロセス手段により、転写方式、あるいは直接方式で被記録材(転写材、感光紙、静電記録紙)に目的の画像情報に対応した未定着のトナー画像を形成担持させ、この被記録材を加熱定着装置に導入して上記トナー画像の加熱定着を行う、レーザビームプリンタや複写機などの画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、電子写真複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置において画像形成プロセス手段部で記録材に形成担持させた目的の画像情報に対応する未定着トナー画像を加熱定着させる加熱装置としての画像加熱定着装置としては、ヒートローラ式が一般的である。
【0003】
即ち、ハロゲンヒータ等の内装熱源で加熱されて所定の温度に温調される加熱部材としての回転定着ローラと、この定着ローラに所定に圧接された加圧部材としての回転加圧ローラとを有し、両ローラの定着ニップ部(定着ニップ部)に記録材を導入して挟持搬送させることで未定着トナー画像を記録材面に加熱定着させるものである。
【0004】
また近時は、フィルム加熱方式の加熱装置が画像加熱定着装置として実用されている。この加熱装置は特開昭63−313182号公報、特開平1−263679号公報、特開平2−157878号公報、特開平4−44075〜44083号公報等で知られており、加熱体に加熱部材としての耐熱フィルムを加圧部材で押圧密着させて走行させ、耐熱フィルムを挟んで加熱体と加圧部材とで形成される定着ニップ部(定着ニップ部)の耐熱フィルムと加圧部材との間に記録材を導入して耐熱フィルムに密着させて耐熱フィルムと一緒に定着ニップ部を通過させることで加熱体の熱を耐熱フィルムを介して記録材に与えて未定着トナー画像を記録材面に加熱定着させるものである。
【0005】
また、例えば画像を担持した記録材を加熱して表面性(つや出しなど)を改質する装置、仮定着処理する装置など、その他、被記録材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耐熱フィルムを用いることができるため、省電力化やウェイトタイムの短縮化(クイックスタート性)が可能となる、画像形成装置等の本機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】
図14および図15に画像加熱定着装置してのフィルム加熱方式の加熱装置を示した。
【0008】
図14および図15の装置において、加熱体1は全体に低熱容量のセラミックヒータである。
【0009】
2は横断面略半円弧樋型で、被記録材Pの搬送方向に直交する方向に長い加熱体保持部材であり、例えばフェノール系の熱硬化性樹脂製である。この加熱体保持部材2の下面に長手に沿って、耐熱性・断熱性の加熱体保持部材2に密着して支持され、給電を受けて発熱する加熱体1を配設してある。
【0010】
4はこの加熱体1付の加熱体保持部材2にルーズに外嵌させたチューブ型の耐熱フィルム(定着フィルム)である。5は固定された軸を持ち駆動源Mによって駆動される回転自由の加圧ローラである。
【0011】
加熱体1・加熱体保持部材2・フィルム4の組み立て体(以下、フィルムユニットと呼ぶ)は加圧ローラ5への対向方向移動自在である。
【0012】
3はフィルムユニットに上面から押圧する応接力が加える加圧ばねである。加圧ばね3によりフィルムユニットは加圧ローラ5に対して所定の押圧力で圧接しており、圧接ニップNを形成するようになっている。
【0013】
加圧ローラ5が駆動源Mにより、図14において反時計方向に回転駆動されることにより、フィルム4はその内面が加熱体1の面に密着摺動しながら時計方向に従動回転する。
【0014】
フィルム4は加熱体1と密着摺動するため、摩耗を防いだり摺動抵抗を低減するためにフィルム4内部にはグリスが塗布してある。
【0015】
加圧ローラ5によるフィルム4の回転駆動がなされていて、かつ加熱体1が通電により所定の温度に昇温している状態において、不図示の作像部側から未定着トナー画像10を形成担持させた被記録材Pが前記定着ニップ部Nのフィルム4と加圧ローラ5との間に導入されると、前記被記録材Pがフィルム4の外面に密着してフィルム4と一緒の重なり状態で定着ニップ部Nを通過していく。
【0016】
この定着ニップ部N通過過程で加熱体1の熱エネルギーがフィルム4を介して被記録材Pに付与されて被記録材P上の未定着トナー画像10が加熱溶融定着処理される。被記録材Pは定着ニップ部Nを通過してフィルム4の面から分離されて排出されていく。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フィルム駆動方式には以下のような問題点があった。
【0018】
加圧ローラ5は摩擦力によってフィルム4に駆動力を伝え従動回転させるが、例えば装置の老朽化が進んで、フィルム4と加圧ローラ5間の摩擦係数値が減少した時、あるいはフィルム4内面に塗布されたグリスの劣化によりフィルム4と加熱体1表面の摺動抵抗が増大した時などに、フィルム4が確実に回転駆動されなくなる事がある。
【0019】
そのため被記録材Pとフィルム4間、あるいは被記録材Pと加圧ローラ5間でスリップが発生し、搬送不良や定着画像の乱れ、被記録材Pのシワ等が発生する。
【0020】
(1)本出願に係わる第1の発明の目的は、上記問題点を解決し、スリップが発生しやすい印字率の高い画像の場合は加熱体の温調温度が低くなるよう制御して被記録材と加圧ローラ間のスリップを防ぐことである。
【0021】
(2)本出願に係わる第2の発明の目的は、被記録材の搬送速度を遅くすることで未定着トナー画像の定着不良を防ぐことである。
【0022】
(3)本出願に係わる第3の発明の目的は、部品点数の増大によるコストアップを防ぐことである。
【0023】
(4)本出願に係わる第4の発明の目的は、スリップを防止するために最も効果的な印字率の測定領域を設定することである。
【0024】
(5)本出願に係わる第5の発明の目的は、加圧ローラを空回転させる事で加圧ローラを冷却してスリップの発生を防ぐことである。
【0025】
(6)本出願に係わる第6の発明の目的は、画像を担持していない被記録材を通紙することで加圧ローラを冷却してスリップの発生を防ぐことである。
【0026】
(7)本出願に係わる第7の発明の目的は、加熱装置が老朽化した場合でも効果的にスリップを防止することである。
【0027】
(8)本出願に係わる第8の発明の目的は、被記録材を連続通紙した場合でも効果的にスリップを防止することである。
【0028】
(9)本出願に係わる第9の発明の目的は、加圧ローラの表面温度を測定することで、より正確に適切な所定値を設定することである。
【0029】
(10)本出願に係わる第10の発明の目的は、加圧ローラをファンで風冷してスリップの発生を防ぐことである。
【0030】
(11)本出願に係わる第11の発明の目的は、本発明をフィルム加熱方式の加熱装置に応用することである。
【0031】
【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加熱装置及びこれを備えた画像形成装置である。
【0032】
(1)入力される画像情報に基づいて被記録材に未定着画像を形成させる作像手段と、未定着画像を形成させた被記録材を、加熱部材と加圧部材とで形成される定着ニップ部を通過させることにより、加熱部材から与えられる熱で被記録材上の未定着画像を加熱定着する加熱装置を有する画像形成装置において、
前記被記録材上に形成された画像の印字率を検知する検知手段を備え、前記被記録材の搬送方向の先端領域において前記検知手段によって計測された印字率が所定値以上となった場合に、前記加熱部材の温調温度が通常より低い制御モードに切り替わる
ことを特徴とする画像形成装置。
【0033】
スリップが発生しやすい印字率の高い画像を形成担持した被記録材の場合、加熱体の温調温度が低くなるよう制御することで、被記録材の搬送不良を防止することが出来る。
【0034】
(2)前記検知手段によって計測された印字率が所定値以上となった場合、前記被記録材Pの搬送速度が通常よりも遅くすることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【0035】
被記録材の搬送速度を遅くすることにより未定着トナー画像の定着不良を防ぐことが出来る。
【0036】
(3)前記検知手段が前記画像情報を解析して印字率を測定することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
【0037】
部品点数の増大によるコストアップを防ぐことが出来る。
【0038】
(4)前記定着ニップ部の下流側近傍に、前記被記録材を挟持する搬送ローラと前記搬送ローラに対向する位置に設けられた搬送コロを備え、前記定着ニップ部から前記搬送ローラおよび前記搬送コロにより形成されるニップ部までの距離と、前記被記録材の先端から印字率の測定を行う領域の後端までの距離が略同一であることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の画像形成装置。
【0039】
スリップを防止するために最も効果的な印字率の測定領域を設定することが出来る。
【0040】
(5)前記検知手段によって計測された印字率が所定値以上となった場合、前記被記録材の搬送をストップし、前記加熱体への通電を遮断した状態あるいは前記加熱体の温調温度が被記録材の定着ニップ部通過時における温調温度の半分以下の状態で前記加圧部材および前記フィルムを空回転させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【0041】
加圧ローラを空回転させる事で加圧ローラを冷却してスリップの発生を防ぐことが出来る。
【0042】
(6)印字率の測定を行う領域において印字率が所定値以上となった場合、前記加熱体への通電を遮断した状態あるいは前記加熱体の温調温度が被記録材の定着ニップ部通過時における温調温度の半分以下の状態で、未定着画像を担持しない前記被記録材を前記圧接ニップ部を通過させ、前記被記録材が排紙される直前に前記被記録材を逆方向へ搬送し、前記作像手段において前記被記録材上に未定着画像を形成してから、前記加熱体への通電を行った状態で再び前記被記録材を定着ニップ部を通過させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【0043】
画像を担持していない被記録材を圧接ニップ部を通紙させる事で加圧ローラを冷却してスリップの発生を防ぐことが出来る。
【0044】
(7)加熱装置内を通過した前記被記録材の累積枚数あるいは加熱装置の通算稼動時間をカウントする手段を備え、カウント数が増加するにつれて印字率の所定値を変化させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【0045】
加熱装置が老朽化した場合でも効果的にスリップを防止することが出来る。
【0046】
(8)複数の前記被記録材を連続で通紙する場合、通紙枚数の増加とともに印字率の所定値を変化させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【0047】
被記録材を連続通紙した場合でも効果的にスリップを防止することが出来る。
【0048】
(9)前記加圧部材の温度を検知する温度検知手段を備え、検知された温度により印字率の所定値を変化させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【0049】
加圧ローラの表面温度を測定することでより正確に適切な所定値を設定することが出来る。
【0050】
(10)ファンを備え、測定された印字率が所定値以上となった場合、ファンによって前記加圧部材を風冷することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【0051】
加圧ローラを風冷してスリップの発生を防ぐことができる。
【0052】
(11)前記加熱部材が、加熱体と、前記加熱体と摺動するエンドレスベルト上の耐熱性フィルムと、を有し、前記フィルムを介して前記加熱体と加圧部材が圧接して定着ニップ部を形成し、前記フィルムと前記加圧部材の間に未定着画像を形成させた被記録材を通過させて加熱定着するフィルム加熱方式の加熱装置であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【0053】
本発明をフィルム加熱方式の加熱装置に応用することができる。
【0054】
【発明の実施の形態】
(第1の実施例)
本発明の実施例1を図1および図2に基づいて説明する。
【0055】
加熱体1は低熱容量の線状加熱体であって、セラミック基板上の表側(フィルム4側)には抵抗発熱体層が基板長手に沿って形成してあり、例えば銀パラジューム(Ag/Pb)、Ta2N等の電気抵抗ペースト(抵抗ペースト)を例えば厚み10μm、幅1〜3mmの細帯状パターンにスクリーン印刷により塗工し焼成することで形成した物である。
【0056】
加熱体1は発熱体層の両端よりAC100Vが通電されることで前記発熱体層の発熱で急速昇温する。前記発熱体層に対する通電が不図示の制御系で制御されることにより加熱体1の温度が所定の温度に制御される。加熱体1は加熱体保持部材2に耐熱性接着剤で接着して保持させてある。
【0057】
加熱体保持部材2は、加熱体1の発熱によって変形が発生しないように、また加熱体1から発生する熱を後述の加圧ローラ5側に効率よく伝えるため、例えばLCP、PPS、フェノール樹脂等、耐熱性と断熱性に富んだ材料から成る。
【0058】
エンドレスベルト状の耐熱性定着フィルム4は上記の加熱体1・加熱体保持部材2の組み立て体に対してルーズに嵌入してあり、回転自由である。フィルムユニットは加圧ローラ5に対して垂直方向に移動自由になっている。
【0059】
加圧ばね3によりフィルムユニットに上面から押圧する応接力が加わることにより、加圧ローラ5は加熱体1に対して所定の押圧力で圧接しており、図1に示すように圧接ニップNを形成するようになっている。
【0060】
フィルム4は、例えばポリイミド、ポリイミドエーテル等の耐熱ベースフィルムと、前記フィルム4の画像に当接する外周面にトナーが付着しにくいようにPTFE,PFA等のフッ素樹脂系の材料など離形性の良い材料で離形層を設けたエンドレスベルト状フィルムである。
【0061】
本実施例では、ポリイミドの耐熱ベースフィルムに、離形層と耐熱ベースフィルムとの接着を強固にするためのプライマー層がコートされ、表面に離形層としてPTFEがコートされており、計3層でフィルム4を構成している。
【0062】
加熱体1の発熱エネルギーの画像当接面への伝達効率はフィルム4の厚みがより薄いほど良く、フィルム4の搬送の安定性からは、フィルム4の剛性を高めるためにフィルム4はより厚い方が良いため、フィルム4の厚みは50μm以上100μm未満であることが望ましい。フィルム4の長手方向の幅は、レターサイズ(幅216mm)の被記録材に対応できるよう240mmとする。
【0063】
フィルム4は加圧ローラ5と当接して従動回転するように配設されており、加熱体1および加熱体保持部材2と摺動している。この際、摺動抵抗を減少させるために、フィルム4の内面には耐熱性のグリスが塗布してある。グリスはフィルム4の内面と加熱体1および加熱体保持部材2との間で潤滑膜を形成し、フィルム4をスムーズに回転させることが出来る。
【0064】
加圧ローラ5はその芯金軸の両端部をそれぞれ不図示の軸受けにより回転自在に支持されており、その一方の軸端にはギアが固着されている。ギアは、画像形成装置本体の駆動源Mにより駆動力が伝えられ、加圧ローラ5は所定の周速度をもって回動駆動されるようになっている。
【0065】
本実施例において、加圧ローラ5は芯金軸に同心一体にローラ状にゴム層5aを形成し、そのゴム層5aの表面にトナー等が付着するのを防ぐため離形層5bを形成してある。ゴム層5aはシリコンゴム等の耐熱性のあるゴム材料、離形層5bはFEP,PFA等の離形性の良いフッ素樹脂で構成している。
【0066】
本実施例ではゴム層5aをゴム硬度40〜50°の液状シリコンゴムで構成し、その表面に離形層5bとしてフッ素ゴムにFEPを分散した材料を30μm程度コーティングし、トナーが付着しにくいようにしている。
【0067】
搬送ローラ6は駆動源Mにより駆動力を伝えられ、所定の周速度をもって回転駆動される。搬送コロ7は搬送ローラ6と対向した位置に設けられ、搬送ローラ6に従動して回転駆動される。定着ニップ部Nを通過した被記録材Pは搬送ローラ6と搬送コロ7に挟持され、A方向に搬送される。
【0068】
加圧ローラ5によるフィルム4の回転駆動がなされていて、かつ加熱体1が通電により所定の温度に昇温している状態において、不図示の作像部側から未定着トナー画像10を形成担持させた被記録材P(図14)が入口ガイドに案内されて定着ニップ部Nのフィルム4と加圧ローラ5との間に導入されることで前述図14の装置の場合と同様に被記録材P上の未定着トナー画像10の加熱溶融定着処理がなされ、被記録材P上に画像形成(プリント)される。
【0069】
被記録材Pが定着ニップ部Nに進入していない時、加圧ローラ5は摩擦力によってフィルム4に駆動力を伝えフィルム4を従動回転させる。
【0070】
一方で、被記録材Pが定着ニップ部N内に進入している時、被記録材Pの通過領域において、フィルム4と加圧ローラ5は直接接することはなく、被記録材Pは加圧ローラ5との間の摩擦力によって搬送方向へと搬送され、フィルム4と被記録材Pとの間の摩擦力により、加圧ローラ5から被記録材Pに与えられた駆動力がフィルム4にも伝達され、フィルム4は従動回転する。
【0071】
つまり、被記録材Pから見ると、フィルム4は被記録材Pに搬送方向とは逆方向の力(バックテンション)を与えていることになる。
【0072】
被記録材Pが定着ニップ部Nに進入する際、加熱体1や加圧ローラ5により被記録材Pが急激に熱せられることで、被記録材Pに含まれてる水分が瞬時に水蒸気となり、加圧ローラ5と被記録材Pの間に水蒸気膜Sを作る場合がある。
【0073】
水蒸気膜Sが発生すると、被記録材Pと加圧ローラ5の間の摩擦係数が著しく低下し、加圧ローラ5と被記録材Pの間の摩擦力よりもフィルム4から被記録材Pに与えられるバックテンションが大きくなり、加圧ローラ5が被記録材Pを搬送できなくなる現象が発生する。この現象はスリップと呼ばれている。
【0074】
被記録材Pから発生する水蒸気はすぐに定着ニップ部N内から外部に拡散するので、加熱体1や加圧ローラ5が低温であり単位時間あたりに被記録材Pに与えられる熱量が小さい場合、被記録材Pから発生する水蒸気量は少なく定着ニップ部N内の水蒸気膜Sは生成されにくい。
【0075】
逆に加熱体1や加圧ローラ5が高温であり単位時間あたりに被記録材Pに与えられる熱量が大きい場合、被記録材Pから大量の水蒸気が瞬時に発生するので定着ニップ部N内に水蒸気膜Sが生成しやすく、スリップが発生しやすい傾向がある事が知られている。
【0076】
被記録材P上に形成された画像の印字率が低い場合、
被記録材Pが定着ニップ部Nに進入した際に発生する水蒸気は、被記録材Pの印字面側(フィルム4側)と非印字面側(加圧ローラ5側)の両面から被記録材Pの外部へと噴出する(図2)。
【0077】
しかし、例えばベタ黒画像のように印字率が高い画像が被記録材P上に形成されている場合、被記録材Pから発生して印字面側(フィルム4側)へ噴出しようとする水蒸気がトナー層10cにより阻まれるため、水蒸気の噴出が被記録材Pの非印字面側(加圧ローラ5側)へと集中する(図3)。
【0078】
そのため、被記録材P上に印字率が低い画像が形成されている場合よりも印字率が高い画像が形成されている場合の方が加圧ローラ5と被記録材Pとの間に水蒸気膜Sが形成されやすく、スリップが発生しやすい。
【0079】
定着ニップ部Nに被記録材Pの先端が挟持されている時と、被記録材Pの後端が挟持されている時とでは、前者の方がスリップが発生しやすい。これは、被記録材Pが圧接ニップN内を通過するにつれ、加圧ローラ5に蓄えられた熱量が被記録材Pに奪われて加圧ローラ5の表面温度が下がり、被記録材Pの後端が定着ニップ部Nに近づけば近づくほど被記録材Pから発生する水蒸気の量が減少するためである。
【0080】
このため、被記録材P上に先端付近において印字率が高い画像が担持され、さらに加熱体1や加圧ローラ5の表面温度が高い場合に、被記録材Pと加圧ローラ5の間のスリップが最も発生しやすいと考えられる。よって、被記録材Pに形成担持された画像の印字率の測定は、被記録材Pの先端付近において行うことが望ましい。
【0081】
図4のBは被記録材P上における印字可能領域である。未定着トナー画像10は印字可能領域B内において形成担持される。印字可能領域Bの前後左右には空白領域が設けられており、印字可能領域Bの搬送方向の全長Xbは被記録材Pの全長Xよりも短い。
【0082】
図4のCは印字率の測定を行う印字率測定領域である。印字測定領域Cは印字可能領域Bの進行方向側の先端付近に位置する。
【0083】
定着ニップ部Nを通過した被記録材Pの先端が搬送ローラ6と搬送コロ7間のニップに進入すると、被記録材Pには搬送ローラ6からも搬送力を与えられるため、被記録材Pの搬送不良は発生しなくなる。
【0084】
そこで、本実施例では、被記録材Pの先端から印字率測定領域Cの後端までの全長Xcが、図14に示す定着ニップ部Nと搬送ローラ6および搬送コロ7が形成するニップ部間の距離Lと略同一とする。
【0085】
レーザビームプリンタや複写機などの画像形成装置では、画像情報に基づき、不図示のスキャナユニットから発射されるレーザー光により、数10μmの径に集光された光ドットの集合として不図示の感光ドラムの表面に像を形成し、感光ドラムの表面に未定着トナー画像10を形成し、不図示の転写手段により感光ドラムから被記録材P上に未定着トナー画像10を転写する方式が多く採用されている。
【0086】
このことから、画像を構成するレーザードットの割合を解析することにより印字率測定領域Bにおける印字率を測定することが出来る。
【0087】
この印字率の測定手段では、たとえばCCD等の画像読み取りセンサを追加する必要が無いので、部品点数の増加によるコストアップを防ぐことができる。
【0088】
以上をふまえ、本実施例では、被記録材Pの先端付近に設けた印字率測定領域における印字率を印字率検知手段によって測定し、印字率が所定値以上であった場合、加熱体1の温調温度を下げるモードに移行することを特徴としている。
【0089】
また、加熱体1の温調温度を下げるだけでは被記録材Pに与えられる単位面積当たりの熱量が減少し、未定着トナー画像10が十分に融解せず、定着性が低下してしまう恐れがある。
【0090】
そこで、加熱体1の温調温度を下げると同時に被記録材Pの搬送速度を下げることで、被記録材Pに与える単位時間当たりの熱量は変わらないものの、被記録材Pに与える総熱量が増大するため、スリップを防止しつつ十分な定着性を確保することが出来る。
【0091】
このように、本実施例では図1に示すフローチャートに従って被記録材Pの加熱定着を実施する。
【0092】
以上のように、本発明では被記録材Pがスリップが発生する危険性が高い画像を形成担持している場合、加熱体1の温調温度を下げ、同時に被記録材Pの搬送速度を下げることで、定着性を損なう事なく効果的なスリップ対策を行うことが出来る。
【0093】
(第2の実施例)
次に、本発明の実施例2を図5に基づいて説明する。なお、実施例1との共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【0094】
前述の通り、加圧ローラ5の表面温度が高くなるとスリップが発生しやすくなる。そのため、被記録材P上の印字率測定領域Bにおける印字率が所定値以上であった場合、被記録材Pが定着ニップ部Nに進入する前に被記録材Pの搬送を止め、加熱体1への通電を遮断した状態で加圧ローラ5およびフィルム4を1〜15秒間ほど空回転させる。
【0095】
本実施例では加熱体1の温調温度を、被記録材が定着ニップ部を通過する時における温調温度の半分以下にする方法も可能である。こうして加圧ローラ4を冷却することで、被記録材Pと加圧ローラ5の間のスリップ発生を防ぐことが出来る。
【0096】
このように、本実施例では図5に示すフローチャートに従って被記録材Pの加熱定着を実施する。
【0097】
(第3の実施例)
次に、本発明の実施例3を図6に基づいて説明する。
【0098】
本実施例では、被記録材Pに未定着トナー画像10が形成担持される前に印字率が所定値を越える事が事前に検知された場合、加熱体1への通電を遮断した状態で未定着トナー画像10を形成担持していない被記録材Pを定着ニップ部Nに進入させる。
【0099】
本実施例では加熱体1の温調温度を、被記録材が定着ニップ部を通過する時における温調温度の半分以下にする方法も可能である。
【0100】
その後、被記録材Pの後端が定着ニップ部Nを通過する前に加圧ローラ5等を逆回転させ被記録材Pを搬送方向とは逆方向に搬送する。その後、作像手段により未定着トナー画像10を形成担持させた後に通常通り加熱体1へ通電させた状態で被記録材Pを定着ニップ部に進入させる。
【0101】
被記録材Pが1回目に定着ニップ部Nを通過する際、被記録材Pが加圧ローラ5から熱量を奪うことで加圧ローラ5を冷却する。また、1回目の通過の際に被記録材Pに含まれている水分の一部が蒸発して被記録材Pが乾燥するため、2回目の通過の際にスリップが発生することを防ぐことが出来る。
【0102】
このように、本実施例では図6に示すフローチャートに従って被記録材Pの加熱定着を実施する。
【0103】
(第4の実施例)
次に、本発明の実施例4を図7に基づいて説明する。
【0104】
装置の老朽化が進むと、フィルム4内面に塗布されたグリスが劣化することにより、フィルム4内面と加熱体1との間の摺動抵抗が増大し、被記録材Pにフィルム4から与えられるバックテンションが増大する。
【0105】
そのため、印字率が所定値以下であっても、装置の老朽化が進むとフィルム4が被記録材Pに与えるバックテンションが加圧ローラ5と被記録材P間の摩擦力よりも大きくなり、スリップが発生する可能性がある。
【0106】
そこで本実施例では、加熱装置の稼動開始時からの通算プリント枚数あるいは加熱装置の総稼働時間をカウントするカウント手段を備え、カウント数の増大に応じて所定値を減少させていく。これにより、装置の老朽化が進んだ後でもスリップの発生を防止する事が出来る。
【0107】
このように、本実施例では図7に示すフローチャートに従って被記録材Pの加熱定着を実施する。
【0108】
(第5の実施例)
次に、本発明の実施例5を図8および図9に基づいて説明する。
【0109】
複数枚の被記録材Pを連続でプリントさせていると、加圧ローラ5には常に加熱体1から熱量を与えられるので、加圧ローラ5の表面温度は次第に上昇し、スリップが発生しやすくなる。
【0110】
本実施例では、連続でプリントが行われた場合、10枚プリントが行われるごとに所定値を低くする。ただし、50枚程度で連続プリントで加圧ローラ5の表面温度は安定してくるので、50枚以降は所定値は一定とする。通紙枚数と所定値の関係の一例を図9に示す。
【0111】
これにより、加圧ローラの表面温度が低くスリップの危険性が低いのに搬送スピードが遅くなったり、逆に加圧ローラの表面温度が高いのに搬送スピードが遅くならずスリップが発生してしまったりする事を防ぐことが出来る。
【0112】
またこの方式では、新しい部品やセンサを追加することないので、コストアップすることなくスリップを効率的に防ぐことが出来る。
【0113】
このように、本実施例では図8に示すフローチャートに従って被記録材Pの加熱定着を実施する。
【0114】
(第6の実施例)
次に、本発明の実施例6を図10および図11に基づいて説明する。
【0115】
加圧ローラ5の表面温度が上昇するとスリップが発生しやすくなるのは前述の通りである。
【0116】
本実施例では加圧ローラ5の表面温度を検知する温度検知手段を備え、図11のように、測定された加圧ローラ5の表面温度が低温である場合は印字率の所定値を高く変更し、加圧ローラ5の表面温度が高温である場合には印字率の所定値を低く変更する事を特徴とする。
【0117】
これにより、加圧ローラの表面温度が低くスリップの危険性が低いのに搬送スピードが遅くなりユーザに不必要な時間的負荷を与えたり、逆に加圧ローラの表面温度が高いのに搬送スピードが遅くならずスリップが発生してしまったりする事を防ぐことが出来る。
【0118】
また、本実施例では加圧ローラの表面温度を直接測定するため、より確実に適切な所定値を設定することができる。
【0119】
このように、本実施例では図10に示すフローチャートに従って被記録材Pの加熱定着を実施する。
【0120】
(第7の実施例)
次に、本発明の実施例5を図12および図13に基づいて説明する。
【0121】
本実施例では加圧ローラ5を冷却するためのファン8を備え(図12)、被記録材P上の印字率測定領域Bにおいて所定値を越える印字率が測定された場合、被記録材Pが定着ニップ部Nに進入する前に被記録材Pの搬送を停止し、加圧ローラ5を空回転させた状態で加圧ローラ5周辺に風が吹き付ける事によって加圧ローラ5の表面温度を低下させてから、被記録材Pを定着ニップ部に進入させることで、被記録材Pと加圧ローラ5の間のスリップをより確実に防止することが出来る。
【0122】
また、本実施例では、ファン8を装置の他の部位を冷却するファンと兼用し、ファンの風路を切り替える風路切り替え手段9を備え(図12)、加圧ローラ5の空回転時に風路切り替え手段によって加圧ローラ5に風が吹き付けられるよう風路を切り替えることで、装置に設置されるファンの数を減らしてコストダウンする方式も考えられる。
【0123】
このように、本実施例では図13に示すフローチャートに従って被記録材Pの加熱定着を実施する。
【0124】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スリップが発生しやすい印字率の高い画像を形成担持した被記録材の場合、加熱体の温調温度が低くなるよう制御することで、被記録材の搬送不良を防止することが出来る。
【0125】
また、被記録材の搬送速度を遅くすることで未定着トナー画像の定着不良を防ぐことが出来る。また、部品点数の増大によるコストアップを防ぐことができる印字率検知手段を提供する事が出来る。
【0126】
また、スリップを防止するために最も効果的な印字率の測定領域を設定することが出来る。また、加圧ローラを空回転させる事で加圧ローラを冷却してスリップの発生を防ぐことが出来る。
【0127】
また、画像を担持していない被記録材を圧接ニップ部を通紙させる事で加圧ローラを冷却してスリップの発生を防ぐことが出来る。また、加熱装置が老朽化した場合でも効果的にスリップを防止することが出来る。
【0128】
また、被記録材を連続通紙した場合でも効果的にスリップを防止することが出来る。また、加圧ローラの表面温度を測定することでより正確に適切な所定値を設定することが出来る。
【0129】
また、加圧ローラを風冷してスリップの発生を防ぐことが出来る。また、本発明をフィルム加熱方式の加熱装置に応用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例における一連の処理を示したフローチャート
【図2】印字率が低い場合の水蒸気膜の発生を示す図
【図3】印字率が高い場合の水蒸気膜の発生を示す図
【図4】被記録材P上の印字率測定領域Bを示す図
【図5】第2の実施例における一連の処理を示したフローチャート
【図6】第3の実施例における一連の処理を示したフローチャート
【図7】第4の実施例における一連の処理を示したフローチャート
【図8】第5の実施例における一連の処理を示したフローチャート
【図9】第5の実施例における所定値とプリント枚数の関係を示したグラフ
【図10】第6の実施例における一連の処理を示したフローチャート
【図11】第6の実施例における所定値と加圧ローラ表面温度の関係を示したグラフ
【図12】第7の実施例における加熱装置の側面図
【図13】第7の実施例における一連の処理を示したフローチャート
【図14】従来例の加熱装置における側面図
【図15】従来例の加熱装置における斜視図
【符号の説明】
1 加熱体
2 加熱体保持部材
3 加圧ばね
4 フィルム
5 加圧ローラ
6 搬送ローラ
7 搬送コロ
8 ファン
9 風路切り替え手段
10 未定着トナー画像
10b 定着済みトナー画像
10c ベタ黒トナー層
X 被記録材の全長
Xb 印字可能領域の全長
Xc 印字率測定領域の全長
A 被記録材搬送方向
B 印字率測定領域
C 印字可能領域
M 駆動源
P 被記録材
N 定着ニップ部
S 水蒸気膜

Claims (11)

  1. 入力される画像情報に基づいて被記録材に未定着画像を形成させる作像手段と、未定着画像を形成させた被記録材を、加熱部材と加圧部材とで形成される定着ニップ部を通過させることにより、加熱部材から与えられる熱で被記録材上の未定着画像を加熱定着する加熱装置を有する画像形成装置において、
    前記被記録材上に形成された画像の印字率を検知する検知手段を備え、前記被記録材の搬送方向の先端領域において前記検知手段によって計測された印字率が所定値以上となった場合に、前記加熱部材の温調温度が通常より低い制御モードに切り替わることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記検知手段によって計測された印字率が所定値以上となった場合、前記被記録材Pの搬送速度が通常よりも遅く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. 前記検知手段が前記画像情報を解析して印字率を測定することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記定着ニップ部の下流側近傍に、前記被記録材を挟持する搬送ローラと前記搬送ローラに対向する位置に設けられた搬送コロを備え、前記定着ニップ部から前記搬送ローラおよび前記搬送コロにより形成されるニップ部までの距離と、前記被記録材の先端から印字率の測定を行う領域の後端までの距離が略同一であることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の画像形成装置。
  5. 前記検知手段によって計測された印字率が所定値以上となった場合、前記被記録材の搬送をストップし、前記加熱体への通電を遮断した状態あるいは前記加熱体の温調温度が被記録材の定着ニップ部通過時における温調温度の半分以下の状態で前記加圧部材および前記フィルムを空回転させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 印字率の測定を行う領域において印字率が所定値以上となった場合、前記加熱体への通電を遮断した状態あるいは前記加熱体の温調温度が被記録材の定着ニップ部通過時における温調温度の半分以下の状態で、未定着画像を担持しない前記被記録材を前記圧接ニップ部を通過させ、前記被記録材が排紙される直前に前記被記録材を逆方向へ搬送し、前記作像手段において前記被記録材上に未定着画像を形成してから、前記加熱体への通電を行った状態で再び前記被記録材を定着ニップ部を通過させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 加熱装置内を通過した前記被記録材の累積枚数あるいは加熱装置の通算稼動時間をカウントする手段を備え、カウント数が増加するにつれて印字率の所定値を変化させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. 複数の前記被記録材を連続で通紙する場合、通紙枚数の増加とともに印字率の所定値を変化させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  9. 前記加圧部材の温度を検知する温度検知手段を備え、検知された温度により印字率の所定値を変化させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  10. ファンを備え、測定された印字率が所定値以上となった場合、ファンによって前記加圧部材を風冷することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  11. 前記加熱部材が、加熱体と、前記加熱体と摺動するエンドレスベルト上の耐熱性フィルムと、を有し、前記フィルムを介して前記加熱体と加圧部材が圧接して定着ニップ部を形成し、前記フィルムと前記加圧部材の間に未定着画像を形成させた被記録材を通過させて加熱定着するフィルム加熱方式の加熱装置であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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