JP2004226484A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着フィルムの長寿命化。
【解決手段】加熱部材６に接触して移動するフィルム２を有し、このフィルム２を介して加熱部材６とニップ部Ｎを形成する加圧部材４を有し、被加熱部材Ｐはそのニップ部Ｎへ導入されてフィルム２と一緒にニップ部Ｎを移動通過することでフィルム２を介して加熱部材６から熱を受け加熱処理がなされることを特徴とする定着装置において、
前記フィルム表層の光沢度検知手段と、該光沢度検知手段の検知出力に応じて、加熱温度を変更する加熱温度決定手段（ＣＰＵ）１０を有することを特徴とする定着装置。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱装置、像加熱装置、及び画像形成装置に係る定着装置に関する。
【０００２】
より詳しくは、加熱部材と、この加熱部材の温度を検知する温度検知部材と、被加熱部材加熱時に該温度検知部材の検知温度が所定の加熱温度に一定に維持されるように前記加熱部材への通電を制御する通電制御手段とを有し、装置に通紙された被加熱部材を加熱部材からの熱で加熱処理する加熱装置に係る定着装置に関する。
【０００３】
また、電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置において、転写材・感光紙・静電記録紙等の被記録材（像支持部材）上に適宜の作像プロセス手段にて形成担持させた画像を加熱して、像定着やつや等の表面性の改質、仮定着等を行う像加熱装置、及び該像加熱装置を備えた画像形成装置に係る定着装置に関する。
【０００４】
【従来の技術】
像加熱装置の代表である加熱定着装置として、加熱部材として昇温の速い加熱体（以下、ヒータと記す）と、薄膜のフィルムを用いた、フィルム加熱方式の装置が提案されている（下記、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００５】
図２に該フィルム加熱方式の像加熱装置の一例の概略構成の模型図を示した。即ち、薄肉の耐熱性フィルム２（又はシート）と、該フィルム２の移動駆動手段（駆動ロール）５１と、該フィルム２を中にしてその一方面側に固定支持して配置された一定温調されるヒータ６と、他方面側に該ヒータ６に対向して配置され該ヒータ６に対して該フィルム２を介して画像定着すべき被加熱材としての被記録材Ｐの顕画像担持面を密着させる加圧部材（加圧ロール）４を有し、該フィルム２は少なくとも画像定着実行時は該フィルム２と加圧部材４との間に搬送導入される画像定着すべき被記録材Ｐと順方向に略同一速度で走行移動させて該走行移動フィルム２を挟んでヒータ６と加圧部材４との圧接で形成される定着部としてのニップ部Ｎを通過させることにより、該被記録材Ｐの顕画担持面を該フィルム２を介して該ヒータ６で加熱して顕画像（未定着トナー像）ｔに熱エネルギーを付与して軟化・溶融せしめ、次いで定着部通過後のフィルム２と被記録材Ｐを分離点で離間させることを基本とする加熱装置である。
【０００６】
本例装置ではフィルム２はエンドレスベルト状のものを使用し、これを図５に示す駆動ロール５１とテンションロール５２とヒータ６の３部材間に懸回張設させて駆動ロール５１により回動移動駆動させている。
【０００７】
ヒータ６の温度制御Ｔはサーミスタ５によるヒータ６の検知温度が一定となるようにヒータ６の発熱体層６ｂへの通電を制御することでなされる。このようなフィルム加熱方式の加熱装置は非常に熱容量が小さく昇温の速い加熱部材６を用いることができ、加熱部材６が所定の加熱温度に達する迄の時間を大きく短縮できる。
【０００８】
上記フィルム２表面温度がβ℃以下になると定着不良となり、α℃以上になると高温オフセット（ホットオフセット）を発生する。そのため上記のヒータ６の温調温度は、フィルム２温度がβ℃以上α℃以下になるように設定する必要がある。ところで、上記フィルム２表面は総通紙枚数が増加するほど表面状態は徐々に粗度が増大し、表面積が増加していく。この表面積の増大に伴い、トナーとの接触面積が増加し、トナーへの熱の供給が、より効率的になる。その為、高温オフセット温度α℃、低温オフセット温度β℃は、フィルム粗度の増加に伴い、徐々に低下していくこととなる。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】
特開平２−１５７８７８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記フィルムは、温調温度Ｔが、通紙枚数が進むに連れ低下していく高温オフセットβ℃を上回った時点で、画像不良が発生する。そこで、画像不良を防止する為に、総通紙枚数の増加に伴い、温調温度Ｔを徐々に下げていくことが考えられるが、フィルム表面の粗度の進行は一定ではなく、紙種、紙サイズ、画像等に依存する為、予め温調温度Ｔの変化を一律に設定しておくことは、困難であった。その為、温調温度Ｔを下げれば使用可能である状態で、寿命枚数を設定せざるを得なかった。
【００１１】
そこで本発明は、像の高温オフセットや加熱不足を生じさせないように温調温度Ｔを最適化させ、フィルムの寿命枚数を増加させることのできる定着装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記（１），（２）の構成を特徴とする、加熱装置、像加熱装置、及び画像形成装置に係る定着装置である。
【００１３】
（１）加熱部材に接触して移動するフィルムを有し、このフィルムを介して加熱部材とニップ部を形成する加圧部材を有し、被加熱部材はそのニップ部へ導入されてフィルムと一緒にニップ部を移動通過することでフィルムを介して加熱部材から熱を受け加熱処理がなされることを特徴とする定着装置において、
前記フィルム表層の光沢度検知手段と、該光沢度検知手段の検知出力に応じて、加熱温度を変更する加熱温度決定手段を有することを特徴とする定着装置。
【００１４】
（２）フィルム表層の光沢度検知手段と、該光沢度検知手段の検知出力に応じて記録材通紙１枚目の像加熱温度を決定する温度決定手段を有し、かつ被記録材を連続通紙する際は該光沢度検知手段の検知出力に応じて、像加熱温度を下げていく温度決定手段を有することを特徴とする上記（１）に記載の定着装置。
【００１５】
【作用】
以上の構成に基づき、本発明によると、フィルム表層の光沢度検知手段を設けることで、フィルムの表面性変化に伴い、定着制御を最適化することが可能となる。これにより、不良画像を発生することなく、定着フィルムの寿命枚数（耐通紙枚数）を増加することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を、実施例に基づいて図面を参照しながら説明する。
【００１７】
【実施例】
〈実施例１〉
（１）画像形成装置例
図１に画像形成装置の一例の概略構成を示した。本例の画像形成装置は原稿台往復動型・回転ドラム型・転写式・プロセスカートリッジ着脱方式の電子写真複写装置である。
【００１８】
１００は装置機筺、１０１はその装置機筺１００の上面板１０２上に配設したガラス板等の透明板部材よりなる往復動型の原稿載置台であり、機筺上面板１０２上を図面上右方ａ、左方ａ’に夫々所定の速度で往復移動駆動される。
【００１９】
Ｇは原稿であり、複写すべき画像面側を下向きにして原稿載置台１０１の上面に所定の載置基準に従って載置し、その上に原稿圧着板１０３をかぶせて押え込むことによりセットされる。
【００２０】
１０４は機筺上面板１０２面に原稿載置台１０１の往復移動方向とは直角の方向（紙面に垂直の方向）を長手として開口された原稿照明部としてのスリット開口部である。
【００２１】
原稿載置台１０１上に載置セットした原稿Ｇの下向き画像面は原稿載置台１０１の右方ａへの往動移動過程で右辺側から左辺側にかけて順次にスリット開口部１０４の位置を通過していき、その通過過程でランプ１０５の光Ｌをスリット開口部１０４、透明な原稿載置台１０１を通して受けて照明走査され、その照明走査光の原稿面反射光が像素子アレイ１０６によって感光ドラム１０７面に結像露光される。
【００２２】
感光ドラム１０７は例えば酸化亜鉛感光層・有機半導体感光層等の感光層が被覆処理され、中心支軸１０８を中心に所定の周速度で矢示ｂの時計方向に回転駆動され、その回転過程で帯電器１０９により正極性又は負極性の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に前記の原稿画像の結像露光（スリット露光）を受けることにより感光ドラム１０７面には結像露光した原稿画像に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
【００２３】
この静電潜像は現像器１１０により加熱で軟化溶融する樹脂等より成るトナーにて順次に顕像化され、該顕像たるトナー画像が転写部としての転写放電器１１１の配設部位へ移行していく。
【００２４】
Ｓは被記録材としての転写材シートＰを積載収納したカセットであり、該カセットＳ内のシートＰが給送ロール１１２の回転により１枚宛繰出し給送され、次いでレジストロール１１３により、感光ドラム１０７上のトナー画像形成部の先端が転写放電器１１１の部位に到達したとき転写材シートＰの先端も転写放電器１１１と感光ドラム１０７との間位置に丁度到達して両者一致するようにタイミングどりされて同期給送される。
【００２５】
そしてその給送シートの面に対して転写放電器１１１により感光ドラム１０７側のトナー画像が順次に転写されていく。
【００２６】
転写部でトナー画像転写を受けたシートＰは不図示の分離手段で感光ドラム１０７面から順次に分離されて搬送装置１１４によって像加熱装置（加熱定着装置）５０に導かれて担持している未定着トナー画像の加熱定着を受け、画像形成物（コピー）として排出ロール１１６を通って機外の排紙トレイ１１７上に排出される。
【００２７】
画像転写後の感光ドラム１０７の面はクリーニング装置１１８により転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて繰り返して画像形成に使用される。
【００２８】
ＰＣは装置本体１００内のカートリッジ着脱部１２０に着脱されるプロセスカートリッジであり、本例の場合は、像担持体としての感光ドラム１０７、帯電器１０９、現像器１１０、クリーニング装置１１８の４つのプロセス機器を包含させて一括して装置本体１００に対して着脱交換自在としてある。
【００２９】
（２）像加熱装置５０
図２は像加熱装置５０の概略構成の模型図である。本例の像加熱装置５０は特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示のテンションレスタイプのフィルム加熱方式の像加熱装置である。
【００３０】
このタイプの装置はフィルム２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２の走行移動は加圧部材４の回転駆動力から得るようにしたものであり、同じフィルム加熱方式の装置でも前述図５の装置のようにフィルム２を常に全周的にテンションを作用させて張り状態で走行移動させるテンションタイプのものよりも、フィルム２の駆動・走行等の制御・機構が簡略化され、また駆動トルクを大幅に低減できる利点がある。
【００３１】
１は耐熱性樹脂製の横長ステーであり、下記のエンドレス耐熱性フィルム２の内面ガイド部材となる。
【００３２】
エンドレスの耐熱性フィルム２は、加熱部材としてのヒータ（加熱体）６を含む上記ステー１に外嵌させてある。このエンドレスの耐熱性フィルム２の内周長とヒータ６を含むステー１の外周長はフィルム２の方を例えば３ｍｍ程大きくしてあり、従ってフィルム２はヒータ６を含むステー１に対して周長が余裕をもってルーズに外嵌している。
【００３３】
フィルム２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、その膜厚は、総厚１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、２０μｍ以上の耐熱性・離型性・強度・耐久性等のあるＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ等の単層、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等をコーティングした複合層フィルムを使用できる。本実施例ではポリイミドフィルムの外周表面にＰＴＦＥをコーティングしたものを用いた。
【００３４】
光沢センサユニット１１５は、発光回路にてフィルム２に光を照射し、その反射光の正反射成分を受光回路で検出してアナログ量を出力している。発光回路は主にＬＥＤ、受光回路はフォトトランジスタなどで構成されている。
【００３５】
ヒータ６は、アルミナ等でできた基板６ａの表面の略中央部に長手に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料（発熱体層）６ｂを厚み約１０μｍ、幅１〜３ｍｍにスクリーン印刷等により塗工し、その上に保護層７としてガラスやフッ素樹脂等をコートしている。
【００３６】
４はヒータ６との間でフィルム２を挟んで定着ニップ部Ｎを形成し、フィルム２を駆動する回転体としてのフィルム加圧ロールであり、中芯軸４ａと、この軸に外装したシリコンゴム等の離型性のよい耐熱ゴム弾性体からなるロール部４ｂとからなり、中芯軸４ａの端部が不図示の駆動手段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る。加圧ロール４が回転駆動されることでエンドレスの耐熱性フィルム２も矢示の時計方向に回転駆動される。
【００３７】
エンドレスの耐熱性フィルム２は非駆動時においてはヒータ６と加圧ロール４とのニップ部Ｎに挾まれている部分を除く残余の大部分の略全周長部分がテンションフリーである。
【００３８】
加圧ロール４が回転駆動されるとニップ部Ｎにおいてフィルム２に回転加圧ロール４との摩擦力で移動力がかかり、フィルム２が加圧ロール４の回転周速と略同速度をもってフィルム裏面がヒータ６面（＝保護層７面）を摺動しつつ時計方向に回転駆動される。このフィルム２駆動時においてはニップ部Ｎとこのニップ部Ｎよりもフィルム２移動方向上流側であって、このニップ部Ｎ近傍のフィルム内面ガイド１部分とニップ部Ｎの間の部分のみにおいてフィルム２にテンションが加わる。
【００３９】
上記のフィルム駆動とヒータ６の発熱体層６ｂへの通電を行わせた状態において、未定着トナーｔを担持した被記録材Ｐがニップ部Ｎの回転フィルム２と回転加圧ロール４との間に像担持面上向きで導入されると、被記録材Ｐはフィルム２と一緒にニップ部Ｎを通過していき、該ニップ部Ｎにおいてフィルム２裏面に接しているヒータ６の熱エネルギーがフィルム２を介して被記録材Ｐに付与されて、またニップ部Ｎにおける加圧力によりトナー像ｔの熱定着がなされる。
【００４０】
（３）ヒータ６の温度制御
ヒータ６は発熱体層６ｂの長手両端間に電圧印加（電力供給）がなされることで該発熱体層６ｂが発熱し、ヒータ基板６ａが加熱され、低熱容量であるヒータ６全体が温度立ち上りよく急速昇温する。
【００４１】
ヒータ６の温度制御はヒータ６上に設けられたサーミスタ５の出力をＡ／Ｄ変換しＣＰＵ１０に取り込み、その情報をもとにトライアック１１によりヒータ６の発熱体層６ｂに通電するＡＣ電圧を位相・波数制御等によりヒータ通電電力を制御することで行う。１２はＡＣ電源である。
【００４２】
即ち、サーミスタ５の検知温度が所定の設定温度より低いとヒータ６が昇温するように、また高い場合はヒータ６が降温するように通電を制御することで、ヒータ６は定着時一定温調される。
【００４３】
１３は画像形成装置の主制御回路であり、複数枚の画像形成指令（プリント指令）による連続プリント時には連続的に定着動作が実行される。また、プリント指令を待つスタンバイ時はヒータ６への通電がオフされ、メインスイッチのオンで更にプリント指令後にヒータ６への通電が開始される。
【００４４】
Ａ．ヒータ６立ち上げ時における定着温度の決定プリント指令があると、まずヒータ６立ち上げ時において次のようにして定着温度が決定される。
【００４５】
▲１▼プリント指令が入力されると、光沢度センサの出力値Ｖｍを検出する。
【００４６】
▲２▼検出したＶｍから、プリント１枚目に温調するヒータ温度Ｔ１が図４により決定される。
【００４７】
ここで、図４に示したフィルム表層のＶｍとヒータ温調温度の関係について説明する。
【００４８】
従来の技術において説明したように、フィルム表層は、通紙枚数の増加に伴い、表層の粗度が増大し、光沢度が徐々に低下していく。それに伴い、高温オフセット発生温度α℃、低温オフセット発生温度β℃が徐々に低下していく。
【００４９】
図３に通紙枚数の増加に伴う、フィルム表層Ｖｍの変化を示す。また、図４にフィルム表層のＶｍと高温オフセット発生温度α℃、低温オフセット発生温度β℃の関係を示す。また、図３に通紙枚数の増加に伴う、フィルム表層Ｖｍの変化を示す。
【００５０】
この結果から、図４より、温調温度Ｔ１はα＞Ｔ１＞βの関係になるように設定される。
【００５１】
上記図４より、従来のように、通紙枚数によらず、温調温度Ｔ１が初期値の１８５℃にて固定の場合、高温オフセットが発生するＶｍはＶｍ＝Ｖｍ１となり、図３より通紙枚数が１００ｋ枚に達した時点となる。すなわち、この時点でフィルム交換が必要となる。
【００５２】
これに対して、本実施例のようにＶｍに対応して温調温度Ｔ１を変更した場合、図４よりＶｍがＶｍ＝Ｖｍ２まで、図３より通紙枚数４００ｋ枚まで不良画像が発生することなく通紙が可能となり、フィルムの耐通紙枚数を大幅に増加させることが可能となる。
【００５３】
〈実施例２〉
前記実施例１では、プリント開始時にフィルム２表層の光沢度Ｖｍに対応して温調温度Ｔ１を設定したが、本実施例では連続プリントにおいても、光沢度Ｖｍに対応して温調温度Ｔ１を変更する点で異なっている。
【００５４】
前述のように、フィルム２表層の光沢度（表面積）は通紙枚数の増加に対応して低下していく。そのため、大量の連続プリント時には、そのプリントジョブ中にも徐々に光沢度が低下していくことが予想される。その為、プリント開始時の設定温調では、プリント終了直前のフィルム表層の状態によっては不良画像が発生することがありうる。そこで、本実施例では、連続プリント中においても、常に光沢度センサの出力値を監視し、その検出値Ｖｍに応じて、段階的に温調温度Ｔ１を変更する制御とした。これにより、大量の連続プリント時においても、不良画像を発生することを防止することができる。
【００５５】
〈実施例３〉
以上の各実施例はテンションレスタイプのフィルム加熱方式の像加熱装置であるが、テンションタイプのフィルム加熱方式の像加熱装置、その他の方式の加熱装置もしくは像加熱装置についても本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、熱源を内包する定着ローラと、該定着ローラに圧接する加圧ローラとを備え、
前記定着ローラ及び前記加圧ローラの圧接部に未定着現像剤像が形成された記録材を挟持搬送することにより未定着現像材像を記録材上に定着させる定着装置において、
前記定着ローラ表層の光沢度検知手段と、該光沢度検知手段の検知出力に応じて、加熱温度を変更する加熱温度決定手段を有することを特徴とする定着装置において、加熱不足、加熱過剰の何れも発生させないようにすることができ、画像形成装置の定着装置にあっては、像の高温オフセットや加熱不足を生じさせないように、長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の一例の概略構成図
【図２】使用した像加熱装置（テンションレスタイプのフィルム加熱方式）の概略構成図
【図３】通紙枚数増加に伴う、光沢度変化を示す図
【図４】光沢度検出値と高温オフセット発生温調α、低温オフセット発生温調β、設定温調の変化を示す図
【図５】像加熱装置としてのフィルム加熱方式加熱装置の一例（テンションタイプ）の概略図
【符号の説明】
１ フィルムガイド部材（ステー）
２ 耐熱性フィルム（フィルム）
４ 加圧ロール（加圧部材）
４ａ 中心軸
４ｂ ロール部
５ サーミスタ（温度検知部材）
６ ヒータ（加熱部材）
６ａ ヒータ基板
６ｂ 発熱体層（電気抵抗材料）
７ 保護層
１０ ＣＰＵ（温度決定手段）
１１ トライアック（通電制御手段）
１２ ＡＣ電源
１３ 画像形成装置の主制御回路
５０ 加熱装置（像加熱装置）
５１ 耐熱性フィルムの移動駆動手段（駆動ロール）
５２ テンションロール
１００ 装置機筐（装置本体）
１０１ 原稿載置台
１０２ 機筐上面板
１０３ 原稿圧着板
１０４ スリット開口部
１０５ ランプ
１０６ 像素子アレイ
１０７ 感光ドラム
１０８ 中心支軸
１０９ 帯電器
１１０ 現像器
１１１ 転写放電器
１１２ 給送ロール
１１３ レジストロール
１１４ 搬送装置
１１５ 光沢度検出手段（光沢センサユニット）
１１６ 排出ロール
１１７ 排紙トレイ
１１８ クリーニング装置
１２０ カートリッジ着脱部
ｔ 顕画像（未定着トナー像）
Ｇ 原稿
Ｌ 光
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 被記録材（被加熱部材，転写材シート）
ＰＣ プロセスカートリッジ
Ｓ カセット

Claims (2)

1. 加熱部材に接触して移動するフィルムを有し、このフィルムを介して加熱部材とニップ部を形成する加圧部材を有し、被加熱部材はそのニップ部へ導入されてフィルムと一緒にニップ部を移動通過することでフィルムを介して加熱部材から熱を受け加熱処理がなされることを特徴とする定着装置において、
   前記フィルム表層の光沢度検知手段と、該光沢度検知手段の検知出力に応じて、加熱温度を変更する加熱温度決定手段を有することを特徴とする定着装置。
2. フィルム表層の光沢度検知手段と、該光沢度検知手段の検知出力に応じて記録材通紙１枚目の像加熱温度を決定する温度決定手段を有し、かつ被記録材を連続通紙する際は該光沢度検知手段の検知出力に応じて、像加熱温度を下げていく温度決定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

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