JP3308692B2 - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

加熱装置及び画像形成装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、通電により発熱するヒ
ーターを有し、該ヒーターの発熱により加熱される加熱
部材と、該加熱部材に圧接させた加圧部材との圧接ニッ
プ部に被加熱材を給送させて加熱処理する加熱装置に関
する。また、該加熱装置を画像加熱定着装置として備え
る画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】上記のような加熱装置の具体例として
は、複写機、レーザープリンター、ファクシミリ、マイ
クロフィルムプリンター、画像表示装置、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、加熱溶融性の樹
脂等により成るトナーを用いて、画像支持体としての被
記録材(エレクトロファックスシート・静電記録シート
・転写材シート・印画紙等)の面に直接方式もしくは間
接(転写)方式で形成した、目的の画像情報に対応した
未定着のトナー画像(被定着像)を、該画像を担持して
いる被記録材面に永久画像として加熱定着処理するヒー
トローラ方式の画像加熱定着装置が挙げられる。
【0003】以下、このヒートローラ方式の画像加熱定
着装置を例にして説明する。図9は該装置の一例の概略
構成を示す断面図である。1は加熱部材としての定着ロ
ーラ、2は加圧部材としての加圧ローラであり、上下に
互いに平行に配列して所定の押圧力をもって圧接させ、
それぞれ両端側を装置フレームの側板(図示せず)間に
回転自在に軸受保持させてある。
【0004】定着ローラ1は、一例として、アルミニウ
ムや鉄等の中空芯金3の外周面にPFA、PTFE等の
離型性樹脂層4を設け、中空芯金3の中に加熱源として
のハロゲンヒータ15を挿入具備させ、ローラ表面にサ
ーミスタ等の温度検知素子9を当接させた構成のもので
ある。加圧ローラ2は、一例として、アルミニウムや鉄
等の金属芯金6に、耐熱性を有し、かつ硬度の低いロー
ラ状のスポンジ層7を同心一体に設け、その外周面にP
FA等の離型性の高い樹脂による被覆層8を形成した構
成のものである。
【0005】Nは定着ローラ1と加圧ローラ2の相互圧
接ニップ部(定着ニップ部)である。定着ローラ1は駆
動系(図示せず)により矢印方向に所定の周速で回転駆
動され、加圧ローラ2はこの定着ローラ1に従動して回
転する。
【0006】定着ローラ1はハロゲンヒーター15に通
電回路(図示せず)から通電がなされて該ハロゲンヒー
ター15が発熱することにより加熱され、該定着ローラ
1の表面温度が温度検知素子9により検知され、その検
知温度情報が温度制御回路(図示せず)へフィードバッ
クされてこの温度検知素子9の検知温度出力が所定の値
となるように通電回路によるハロゲンヒーター15への
通電が制御される。即ち、定着ローラ1の表面温度が所
定の定着温度に維持されるようにハロゲンヒーター15
への通電がなされる。
【0007】しかし、定着ローラ1、加圧ローラ2が回
転していて、定着ローラ1が所定の定着温度に温調され
ている状態において、作像機構(図示せず)から未定着
トナー画像12を担持させた被加熱材としての用紙13
が搬送されて入口ガイド14によって定着ローラ1と加
圧ローラ2の圧接部である定着ニップ部Nへ導かれ、こ
の定着ニップ部Nを挟持搬送されることにより、該定着
ニップ部Nにて用紙13上の未定着トナー画像12が熱
と圧力によって該用紙13面に永久画像として定着され
る。そして、画像加熱定着処理を受けた用紙13は装置
を出て画像形成物(コピー、プリント)として出力され
る。なお、5は定着ニップ部Nを通過した用紙13の定
着ローラ1への巻き込みを防止する用紙分離爪である。
【0008】図10はハロゲンヒーターの配光分布の一
例である。長手方向端部は定着ローラ1の開口近傍から
の熱の逃げを補正するため中央付近よりも比率を高めに
設定しており、定着ローラ1の表面温度としては最大サ
イズの用紙を通紙した場合、長手方向に亘り均一な温度
を示すように設計してある。
【0009】以上のような構成の加熱定着装置を用いた
画像形成装置において、通紙可能な最大幅よりもサイズ
が小さい用紙を連続で多数枚通紙する場合、通紙領域と
非通紙領域とで徐々に定着ローラ1表面温度に差が生じ
てきてしまう。これは、通紙域での用紙による熱の持ち
出し分が非通紙域では表面温度の上昇となって現れるこ
とによるものである。この現象は定着ローラ1の肉厚が
薄い場合(熱容量が小さい場合)に、より顕著である。
この現象によって圧接対向している加圧ローラ2は定着
ローラ1表面温度差による熱膨張に差が生じローラ形状
が歪みとなり、用紙搬送に支障をきたしシワを発生させ
てしまうことになる。
【0010】この不具合に対し、従来はプリント作業の
後工程(後回転)の時間を長くする、後工程の温調温度
をプリント時よりも下げて長くする、といった処理を行
い定着ローラ表面の長手方向における温度差を緩和して
いき加圧ローラ2の膨張を均していくという対策を採っ
ている。
【0011】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、一連の連続通紙を行った直後に次の通紙
が行われるのであれば有用であるが、そうでない場合は
エネルギーの無駄であり、また装置寿命には不利であ
る。更に、実験によれば、上記不具合は一連の連続通紙
直後にそれまで通紙していた用紙よりも大きなサイズの
用紙を通紙したときに生じることが分かった。
【0012】本発明は、上記問題点を解決し、エネルギ
ーを無駄にすることなく、通紙域と非通紙域との表面温
度差を均一にすることのできる加熱装置及び画像形成装
置を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、先ず加熱装置に関しては、長手方向中央部で発熱
量が大きい第1ヒーターと、端部で発熱量が大きい第2
ヒーターとを有し、該第1、第2ヒーターの発熱により
加熱される加熱部材と、該加熱部材に圧接させた加圧部
材との圧接ニップ部に被加熱材を給送させて加熱処理す
る加熱装置において、被加熱部材のサイズに応じて上記
第1、第2ヒーターへの通電を制御する制御手段と、
被加熱材を給送加熱する際に、前回の給送加熱動作から
の経過時間、前回の給送加熱動作時に給送した被加熱部
材の枚数、及び前回の加熱動作に給送した被加熱部材と
今回給送加熱する該被加熱材とサイズの比較結果、のう
ちの少なくとも1つに基づいて、給送動作前に、前回の
加熱動作による非通紙部と通紙部での加熱具合の偏りを
補償する前処理を行うかどうかを判断する判断手段と
有し、上記制御手段は、上記判断手段によって前回の加
熱動作による非通紙部と通紙部での加熱具合の偏りを補
償する前処理を行うと判断された場合、給送動作前に、
前回給送された被加熱部材のサイズに基づく通電制御を
行うことにより達成される。
【0014】次に、画像形成装置に関しては、上記加熱
装置を含む定着装置を備えることにより達成される。
【0015】
【作用】本発明によれば、前回給送された被加熱部材の
サイズにもとづく、第1、第2ヒーターの通電制御を含
めて上記前処理われるすなわち、上記温度差によ
る熱膨張が生じるおそれのあるときのみ、前処理が行わ
れ、効率良く非加熱材のシワの発生防止される。
た、前回のプリント動作での非通紙部と通紙部での加熱
具合を補償することができ加圧ローラの熱変形を緩和で
きる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【0017】〈実施例1〉先ず、本発明の実施例1を図
1及び図2に基づいて説明する。図1は、本発明の加熱
定着装置を具備した画像形成装置である転写式電子写真
プロセス利用のレーザープリンタの概略構成を示すブロ
ック図である。
【0018】図1において、21は回転ドラム型のOP
C感光体(以下、感光ドラム)であり、矢印の方向に所
定の周速度(プロセススピード)にて回転駆動される。
該感光ドラム21には、帯電部材たる帯電ローラ22が
接触して配設されており、該感光ドラム21の表面は、
該帯電ローラ22により均一にマイナス帯電処理された
後、レーザースキャナー23により目的の画像情報のレ
ーザービーム走査露光Lを受けることにより静電潜像が
形成される。そして、その潜像が現像器24で負極性ト
ナーによる反転現像を受けてトナー画像として顕画化さ
れる。
【0019】一方、用紙カセット28からピックアップ
ローラ29により用紙13が一枚ずつ繰り出されて、給
紙ローラ30、レジストローラ31を経由して感光ドラ
ム21とプラスの転写バイアスを印加した転写ローラ2
5との圧接ニップ部(転写部)26へ所定のタイミング
で給送されてこの給送用紙13に対して感光ドラム21
側のトナー画像が順次に転写されていく。
【0020】そして、このようにトナー画像の転写を受
けた用紙13は搬送ガイド32を通って、定着装置50
へ導入されることによりトナー画像の加熱定着処理を受
けて画像形成物(プリント、コピー)として出力され
る。
【0021】また、用紙13に対するトナー画像転写後
の感光ドラム21はクリーニング装置27により転写残
りトナー等の付着残存物の除去を受けて清浄面化されて
繰り返して作像に供される。なお、本実施例の画像形成
装置においては、用紙13は中央基準で装置内を給搬送
される。
【0022】また、定着装置50の構成は上述した図9
に示す装置と同様であり、またハロゲンヒーター15の
配光分布も上述の図10と同様である。温度検知素子9
は中央部(0の位置)に配設されている。
【0023】以上のような本レーザープリンタの全ての
制御を司っているのはCPU40であり、特に定着装置
50に関しては、温度検知素子9から読み取った定着ロ
ーラ表面温度によってスイッチ回路41を制御し、電源
42からのハロゲンヒーター15への通電をコントロー
ルする。また、定着ローラ対の回転制御も行うものであ
る。
【0024】また、CPU40は、前回の画像形成動作
終了時点からの経過時間をカウントするクロック機能を
持ち、更に前回の画像形成動作の連続通紙枚数、用紙サ
イズを記憶するメモリを持っている。上記前回の画像形
成動作終了時点からの経過時間は、どんな画像形成動作
を行っても、一定時間待機状態(スタンバイ状態)であ
れば従来例で示した加圧ローラ変形が用紙シワにならな
い程度に緩和する所定の時間と比較するための時間であ
る。また、上記連続通紙枚数は、非通紙部昇温によって
加圧ローラ変形が生ずる可能性のある所定の連続通紙枚
数と比較するための枚数である。
【0025】以下、画像形成動作要求を受けたとき(プ
リント信号受信)のCPU40の動作を図2に示すフロ
ーチャートを参照して説明する。先ず、Step1で、
上記前回の画像形成動作(プリント動作)から予め定め
た所定時間が経過しているかを判断し、所定時間経過し
ていればシワは発生しない状態となるので、そのままプ
リント動作へと進む。しかし、所定時間経過していない
場合はStep2へ進み、上記前回のプリント動作が予
め定めた所定枚数以上続いたかどうかを、上記連続通紙
枚数メモリと比較することによって行う。そして、所定
枚数以上続いていなければシワは発生しない状態となる
ので、プリント動作へ進む。一方、所定枚数以上続いた
場合には、Step3に進み、今回プリントしようとす
る用紙サイズが前回用いた用紙サイズより大きいかどう
かを判断する。そして、小さい場合はシワが発生しない
状態であるのでプリント動作へ進むが、大きい場合はS
tep4へ進みプリント前処理ルーチンを行う。
【0026】プリント前処理ルーチンStep100で
はスタンバイ状態のまま予め定めた所定時間前多回転を
実施し、加圧ローラ2の熱変形を緩和させる。そしてプ
リント動作へと進むことにより、シワの防止を行うもの
である。
【0027】(実験例)定着ローラ1の芯金3を厚さ2
mmのアルミニウムで構成し、その表面に厚さ50μm
のPFAチューブ4を被覆して、外径30mm、長さ2
40mmの定着ローラ1を形成した。加圧ローラ2とし
てはステンレス芯金6に同心一体に厚さ7mmの発泡シ
リコーンゴム層7をローラ状に形成し、その表面に厚さ
30μmのPFAチューブ8を被覆し、上記定着ローラ
1と同一外径で、長さも略同一としたものを用いた。こ
の加圧ローラ2の硬度はASKER−Cにて50度であ
った。
【0028】定着ローラ1と加圧ローラ2は総圧10k
gで当接させ、約4mm幅のニップ部Nを形成させた。
ハロゲンヒータ15は定格750Wで、温調温度はスタ
ンバイ温調は180℃、プリント温調は190℃とし
た。
【0029】また、プロセススピードは95mm/se
cとした。以上のような条件で、先ず、小サイズ連続通
紙による非通紙部昇温で加圧ローラ2が変形し、直後の
大サイズ通紙でシワになる条件を探った。この時小サイ
ズとしてA5縦送り、大サイズとしてA4縦送りを使用
した。結果、30枚以上連続通紙した際にシワが起こる
ことが分かった。
【0030】次に、上記シワが発生する状態でスタンバ
イ状態を続けた場合、どれくらい時間経過すれば加圧ロ
ーラ2の変形が緩和しシワを発生しない状態となるか調
べた結果、20秒以上経過すれば良いことが分かった。
【0031】さらに、上記シワが発生する状態でスタン
バイ温調して定着ローラ対を回転させた場合のシワ未発
生までの時間を調べたところ、10秒以上経過すれば良
いことが分かった。この場合、単にスタンバイ状態でい
るよりも回転することにより加圧ローラ2の熱緩和が促
進しているものと考えられる。
【0032】以上の結果から、図2に示すフローチャー
トにおける判断基準であるパラメータを安全側を見込
み、次のように設定した。
【0033】Step1における所定時間;25秒 Step2における所定枚数;25枚 Step100における所定時間;12秒
【0034】以上のパラメータを使い本実施例を実施し
たところ、シワに関して良好な結果が得られたことは言
うまでもない。なお、本実施例においては、上記Ste
p1、Step2、Step3はこの順番である必要は
なく、また、全てのStepを実施する必要はなく省略
するStepがあっても構わない。
【0035】また、本実施例では、プリント待ちの待機
状態としてスタンバイ温調状態を設定したが、温調オフ
の所謂スリープ状態を設定しても構わない。この場合パ
ラメータを変更することで対処できる。
【0036】〈実施例2〉次に、本発明の実施例2を図
3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。
【0037】本実施例では上記実施例1で示したプリン
ト前処理ルーチンStep100に変えて、図3で示す
にStep200を実施する以外は全て実施例1と同じ
である。
【0038】本実施例においては、プリント前処理とし
てプリント温調をとって所定時間前多回転する。これに
より、スタンバイ状態から温調を立ち上げることに伴う
温度リップル分を加圧ローラ2の熱変形緩和に利用でき
るため、実施例1に比べプリント前処理時間を短くする
ことができる。
【0039】(実験例)実験例1で用いた条件にて、シ
ワが発生する状態のもとプリント温調にして定着ローラ
対を回転させた場合のシワ未発生までの時間を調べたと
ころ、7秒以上経過すれば良いことが分かった。
【0040】以上の結果から、図3に示すフローチャー
トにおける判断基準である所定時間として9秒を設定し
た。これを用いて本実施例を実施したところ、シワに関
して良好な結果が得られた。
【0041】〈実施例3〉次に、本発明の実施例3を図
4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。
【0042】本実施例では、実施例1で示した前処理ル
ーチンStep100の代わりに、図4で示すStep
300を実施する以外は全て実施例1と同じである。
【0043】本実施例では、プリント前処理としてスタ
ンバイ状態のまま所定時間待機する。これは、実施例1
で示したように、スタンバイ状態のままでも所定時間経
てば加圧ローラ2の熱緩和によりシワが発生しなくなる
ことが分かっているので、Step300においては、
実施例1のStep1で示した所定時間から現在までの
経過時間を差し引いた時間分を待機時間として設定す
る。これによりシワは発生することはない。
【0044】〈実施例4〉次に、本発明の実施例4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。
【0045】図5は図1で示したレーザープリンタで用
いている加熱定着装置の代わりに、二本のハロゲンヒー
タ16、17を具備した加熱定着装置51を用いた例で
ある。
【0046】図中43、44はハロゲンヒータ16、1
7への通電を制御するスイッチ回路である。番号の同一
なものは上述と同じである。また、本実施例も用紙13
は中央基準で装置内を給搬送される。
【0047】ハロゲンヒータ16、17は図6に示す配
光分布を有し、また、温度検知素子9は中央部(0の位
置)に配設されている。このようなハロゲンヒータ1
6、17を適宜点滅させることにより、様々なサイズの
用紙を通紙しても非通紙部昇温を低減することができ、
加圧ローラ変形によるシワ発生は軽減できるが、完全で
はない。従って、本発明の適用が有効となる。更に定着
ローラの熱容量を低減するため薄肉化していく場合、効
果は顕著となる。
【0048】図7はハロゲンヒーター16、17の点灯
サイクルを示す図である。用紙のサイズにより、t0、
t1、t2、t3を適切な値に設定する。
【0049】また、本実施例では上記実施例1で示した
プリント前処理ルーチンStep100に代わり図8で
示すにStep400を実施する以外は全て実施例1と
同じである。Step400において、プリント前処理
として、前回プリントしたサイズに従う点灯比率でプリ
ント温調しながら所定時間前多回転する。これにより、
前回のプリント動作での非通紙部と通紙部での加熱具合
を補償することができ加圧ローラの熱変形を緩和でき
る。
【0050】(実験例)定着ローラの芯金3を厚さ0.
9mmのアルミニウムとし、ハロゲンヒーター16、1
7の定格をそれぞれ400W、350Wとした以外は実
施例1の実験例と全て同様である。このとき、用紙サイ
ズによるハロゲンヒーターの点灯比率を表1のように設
定した。
【0051】
【表1】
【0052】以上のような条件で、小サイズ(A5サイ
ズ)連続通紙による非通紙部昇温で加圧ローラ2が変形
し、直後の大サイズ(A4サイズ)通紙でシワになる条
件を探った。結果、50枚以上連続通紙した際にシワが
起こることが分かった。
【0053】次に、上記シワが発生する状態でスタンバ
イ状態を続けた場合、どれくらい時間経過すれば加圧ロ
ーラ2の変形が緩和しシワを発生しない状態となるか調
べた。結果、20秒以上経過すれば良いことが分かっ
た。
【0054】さらに、上記シワが発生する状態でA5用
紙モードで点灯しながら定着ローラ対を回転させた場合
のシワ未発生までの時間を調べたところ、5秒以上経過
すれば良いことが分かった。以上の結果から、図2及び
図8に示すフローチャートにおける判断基準であるパラ
メータを安全側を見込み、次のように設定した。
【0055】Step1における所定時間;25秒 Step2における所定枚数;60枚 Step400における所定時間;7秒
【0056】以上のパラメータを使い本実施例を実施し
たところ、シワに関して良好な結果が得られたことは言
うまでもない。また、本実施例においてプリント前処理
における点灯モードとして前回のプリント時の点灯モー
ドを選択したが、これに限られるものではなく、二本の
ハロゲンヒーターを種々な比率でドライブすることがで
きるという拡張性がある。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小サイズ連続通紙による加圧ローラの熱変形で生じる用
紙シワを簡単でコスト上昇することなく防止できる。ま
た、従来例の如く必要のない場合でも常にシワ防止のシ
ーケンスを行うということもなくより効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1〜3におけるレーザープリン
タの概略構成図である。
【図2】本発明の実施例1におけるプリント動作開始前
の処理を説明するフローチャートである。
【図3】本発明の実施例2における前処理を説明するフ
ローチャートである。
【図4】本発明の実施例3における前処理を説明するフ
ローチャートである。
【図5】本発明の実施例4を適用したレーザープリンタ
の概略構成図である。
【図6】本発明の実施例4におけるハロゲンヒーターの
配光分布を示す図である。
【図7】本発明の実施例4におけるハロゲンヒーターの
点灯方法を示す図である。
【図8】本発明の実施例4における前処理を説明するフ
ローチャートである。
【図9】従来の加熱定着装置の断面図である。
【図10】図9の加熱定着装置に装着されているハロゲ
ンヒーターの配光分布を示す図である。
【符号の説明】
1 定着フィルム(加熱部材) 2 加圧ローラ(加圧部材) 13 記録材(非加熱材) 15,16,17 ハロゲンヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 浩人 東京都大田区下丸子三丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 松隈 稔 東京都大田区下丸子三丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 酒井 宏明 東京都大田区下丸子三丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小野 和朗 東京都大田区下丸子三丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小原 泰成 東京都大田区下丸子三丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−218984(JP,A) 特開 平3−123378(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長手方向中央部で発熱量が大きい第1ヒ
    ーターと、端部で発熱量が大きい第2ヒーターとを有
    し、該第1、第2ヒーターの発熱により加熱される加熱
    部材と、該加熱部材に圧接させた加圧部材との圧接ニッ
    プ部に被加熱材を給送させて加熱処理する加熱装置にお
    いて、 被加熱部材のサイズに応じて上記第1、第2ヒーターへ
    の通電を制御する制御手段と、該被加熱材を給送加熱する際に、前回の給送加熱動作か
    らの経過時間、前回の給送加熱動作時に給送した被加熱
    部材の枚数、及び前回の加熱動作に給送した被加熱部材
    と今回給送加熱する該被加熱材とサイズの比較結果、の
    うちの少なくとも1つに基づいて、給送動作前に、前回
    の加熱動作による非通紙部と通紙部での加熱具合の偏り
    を補償する前処理を行うかどうかを判断する判断手段と
    を有し、上記制御手段は、 上記判断手段によって前回の加熱動作
    による非通紙部と通紙部での加熱具合の偏りを補償する
    前処理を行うと判断された場合、給送動作前に、前回給
    送された被加熱部材のサイズに基づく通電制御を行うこ
    とを特徴とする加熱装置。
  2. 【請求項2】 前処理は被加熱材を伴わない給送加熱動
    作処理であることを特徴とする請求項1に記載の加熱装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の加熱装置
    含む定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装
    置。
JP34725293A 1993-12-27 1993-12-27 加熱装置及び画像形成装置 Expired - Fee Related JP3308692B2 (ja)

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