JPH0296789A

JPH0296789A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0296789A
Application number: JP24960288A
Authority: JP
Inventors: Shiyoukiyou Kou; 松強黄; Yoshihiko Suzuki; 鈴木　嘉彦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-10-03
Filing date: 1988-10-03
Publication date: 1990-04-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、転写材上に形成された加熱溶融性のトナー画
像を加熱定着処理する画像形成装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、この種の画像形成装置に用いられている定着装置
は、所定の温度に維持された加熱ローラと、弾性層を有
して該加熱ローラに圧接する加圧ローラとによって、未
定着のトナー画像が形成された転写材を挟持搬送しつつ
加熱するローラ定理方式が多用されている。しかしなが
ら、この種の装置では、加熱ローラにトナーが転穆する
いわゆるオフセット現象を防止するために、加熱ローラ
を最適な温度に維持する必要があり、加熱ローラあるい
は加熱体の熱容量を大きくしなければならなかった。す
なわち、加熱ローラの熱容量が小さい場合には、発熱体
による供給熱量との関係により通紙あるいは他の外的要
因で加熱ローラ温度が低温側あるいは高温側に大きく変
動し易くなる。低温側に変動した場合には、トナーの軟
化溶融不足によって、定着不良や低温オフセットを生じ
、高温側に変動した場合には、トナーが完全に溶融して
しまいトナーの凝集力が低下するために、高温オフセッ
トを生ずる。

かかる問題を回避するために、加熱ローラの熱容量を大
きくすると、加熱ローラを所定の温度まで昇温するため
の時間が長くなり、装置の使用の際に待機時間が大きく
なるという別の問題が生ずる。

かかる問題を解決する方策として、米国特許Ｈ３５７８
７９７号に開示されているように、■　トナー像を加熱
体でその融点へ加熱して溶融し、 ■　溶融後、そのトナーを冷却して比較的高い粘性とし
、 ■　トナーの付着する傾向を弱めた状態で加熱体ウェブ
から剥す。

という過程を経ることによって、オフセットを生ぜずに
定着する方法が知られている。

上記公知の方法では、これに加えて加熱体に対して、ト
ナー像及び転写材を加圧圧接することなしに加熱する方
式をとっているので、転写材を加熱する必要がなく他の
方法に比べてはるかに少ないエネルギーでトナーを溶融
できるとしている。しかしながら、周知のごとく加圧圧
接させることなく加圧体に接触した場合は、熱伝達効率
が低下し、トナーの加熱溶融に比較的長時間を要する。

そこで特願昭４７−２５８９６号では、これに公知の加
圧圧接技術を付加して熱伝達効率の向上を図りトナーの
加熱溶融を短時間でしかも十分に行うことが提案されて
いる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、この特願昭４７−２５８９６号では、ト
ナーの加熱を比較的短時間でしかも十分行えるようにす
るために、 ■　一対の加熱体の間にトナー像及び転写材を加圧挟持
させて加熱し、 ■　加熱を停止した後強制的に冷却する、方式をとって
いるので、定着に要するエネルギーが大きくなるという
不都合を生ずる。

すなわち、一対の加熱体により加熱させることによりト
ナー像は上下から加熱されるので一見効率的に考えられ
るが、逆にトナー像を転写紙側から加熱するには、先づ
転写材を十分に加熱することが必要であり、そのために
かえって大きなエネルギーが必要となる。さらに、冷却
工程においてはトナー像を加熱する際に加熱昇温した転
写材をも冷却しなければ分離できず、強制的な冷却手段
が必要となっておりエネルギーの無駄が大きい。

以上のように、−旦加熱したトナーを冷却した後に分離
することにより、高温オフセットを生ずることなく定着
する方式が提案されているが、上記のととくの欠点を伴
うために実用化されていない。

上記２つの提案例では加熱体は加熱ローラ及びこれによ
り送られるウェブと加熱ローラに内蔵された発熱源とに
よって構成されていて加熱はウェブを介して行われ、ウ
ェブの搬送ローラとしての機能を有している。このため
、発熱源への給電方法や温度検知素子の当接支持の形態
が複雑化し、また、温度制御の精度も悪くなりがちであ
った。さらには、温度検知素子が加熱ローラと摺動する
構成では断線による過昇温が生ずる等安全上の問題もあ
った。しかも、上述２例の場合ともに比較的大きな熱容
量の加熱体を必要とするために、機内への放熱が増大し
、機内昇温か箸しくなるという不都合もあった。

本発明は、上述の従来装置の有していた問題点を解決し
、定着不良やオフセットを生ずることなく加熱体の熱容
量を小さくすることを可能とし、その結果、待機時間や
消費電力、ざらには機内昇温を小さくでき、しかも加熱
定着手段の定着性能を低下させることのない画像形成装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的を達成するための要旨とするところは、加
熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを転写材上に担持せし
めて、未定着のトナー画像を形成する画像形成手段と、
通電発熱する加熱体に対向圧接しつつ回転駆動されて、
上記転写材の搬送速度と同一速度で移動する定着フィル
ムを介して上記転写材を加熱体に密着させる加圧手段を
備えて、転写材上の未定着トナー画像を上記加熱体で溶
融せしめた後、トナー画像が冷却固化した上で定着フィ
ルムと転写材とを囚反する加熱定着手段と、転写材が該
加熱定着手段の加熱部を通過したことを検知する転写材
通過検知手段と、上記転写材通過検知手段が転写材の通
過を検知すると上記加熱体への通電を停止させる通電制
御手段とから構成したことを特徴゛とする画像形成装置
にある。

（実　施　例）以下、添付図面にもとづいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明による画像形成装置の一実施例の概略
構造を示す図である。

１はガラス等の透明部材よりなる原稿載置台で、矢印ａ
方向に往復動じて原稿を走査する。

原稿載置台の直下には短焦点小経結像素子アレイ２が配
されていて、原稿載置台１上に置かれた原稿像Ｇは照明
ランプ７によって照射され、その反射光像は上記アレイ
２によって感光ドラム３上にスリット露光される。なお
この感光ドラム３は矢印す方向に回転する。また４は帯
電器であり、例えば酸化亜鉛感光層あるいは有機半導体
感光層等を被覆された感光ドラム３上に一様に帯電を行
なう。この帯電器４により一様に帯電されたドラム３は
、素子アレイ２によって画像露光が行なわれた静電潜像
が形成される。この静電潜像は、現像器５により加熱で
軟化溶融する樹脂等より成るトナーを用いて顕像化され
る。一方、カセットＳ内に収納されている転写材Ｐは、
給紙ローラ６と、感光ドラム３上の画像と同期するよう
タイミングをとって上下方向で圧接して回転される対の
搬送ローラ９によって、ドラム３上に送り込まれる。そ
して、転写放電器已によって、感光ドラム３上に形成さ
れているトナー像は、転写材Ｐ上に転写される。その後
、公知の分離手段によってドラム３から分離された転写
材Ｐは、搬送ガイドＩＯによって定着装置２０に導かれ
て加熱定着処理された後にトレイ１１上に排出される。

なお、トナー像を転写後、ドラム３上の残留トナーはク
リーナ１２によって除去される。

第２図は上記定着装置２０の拡大図である。

同図において、２１は加熱体で、アルミナ等の耐熱性で
かつ電気絶縁性の基材またはそれを含む複合部材より成
る基材の下面に、例えばＴａ２Ｎ等より成り、加熱部に
は搬送方向に直角成分をもって配された線状もしくは帯
状の発熱体２８を有し、さらにその表面に摺動保護層と
して例えば、Ｔａ、０．が形成されている。加熱体２１
の下面は平滑でありかつ前後端部は丸味を帯びていて加
熱部（加熱面）をなしており後記の定着フィルム２３と
の摺動を可能にしている。定着フィルム２３は、ＰＥＴ
　　（ポリエステル）を基材とし、耐熱処理を施した例
えば約６ｕＩ１１厚に形成され、矢印Ｃ方向へ送り出し
可能にフィルム送り出し軸２４に巻回されている。上記
定着フィルム２３は加熱体２１の表面に当接し、曲率の
大きな分離ローラ２６を介してフィルム巻取り軸２７に
巻き取られる。

上記加熱体２１の発熱体２８は熱容量が小さく、パルス
状に通電されて、その都度瞬時に３００℃前後まで昇温
する。搬送ガイド１０上を移動する転写材Ｐの先端、後
端を転写紙検知レバー２５及び転写紙検知センサー２９
で検出することにより、発熱体２８はタイミングを取っ
て必要時に通電を受ける。その際、画像形成装置の給紙
センサーなどによる転写紙の位置検知等を用いて、発熱
体への通電を制御しても良い。

一方、加圧ローラ２２は、金属等より成る芯材上にシリ
コンゴム等より成る弾性層を有するものであり、駆動源
（図示せず）により駆動されて、搬送ガイドｌＯによっ
て導かれた未定着トナー画像Ｔを有する転写材Ｐを、該
転写材Ｐと同一の速度で移動する定着フィルム２３を介
して加熱体に密着させている。ここで、加圧ローラ２２
の搬送速度は、画像形成時の搬送速度とほぼ同一である
ことが好ましく、定着フィルム２３の穆勤速度は、それ
に準する値で設定される。

本実施例においては、上記発熱体２８は、瞬時に昇温す
るので、予備加熱が不要であり、非定着時における加圧
ローラへの伝熱は少ない。

また、定着時においても、定着フィルム、トナー画像、
転写材が発熱体２８と加圧ローラ２２との間に介在し、
かつ発熱時間が短いことによって温度勾配を急激なもの
とすることができるため、加圧ローラ２２は昇温しにく
く、実用上必要とされる温度の連続的な画像形成を行っ
てもその温度はトナーの融点以下に維持される。

かかる構成の定着装置にあっては、転写材Ｐ上の加熱溶
融性のトナーより成るトナー画像は先ず、定着フィルム
２３を介して、加熱体２１によって加熱溶融され、特に
その表層部は融点を大きく上回り完全に軟化溶融する。

その際加圧ローラ２２によフて発熱体、定着フィルム、
トナー画像、転写材は良好に密着されており効率的に熱
伝達される。

しかる後、発熱体２８の発熱が停止するとともに、転写
材が搬送されて、発熱体位置から穆勅して離れるにつれ
て、トナー画像は放熱して再び冷却固化し、曲率の大き
な分動ローラ２６を通過した後に定着フィルム２３は転
写紙Ｐから離反される。その際、本実施例では加圧ロー
ラ２２の温度はトナーの融点よりも低く維持されている
ので、トナー画像の放熱を促進することが可能である。

このため、冷却に要する時間が短くて済み、装置を小型
化することができる。

上述のように、トナーＴは一旦完全に軟化溶融した後、
再び固化するので、トナーの凝集力は非常に大きくなっ
ていて、−団となって挙動することになる。また、加熱
されて軟化溶融された際に加圧ローラ２２によって加圧
されるため、少なくともトナー像Ｔの一部は転写材表層
に浸透してそのまま冷却固化しているので、定着フィル
ム２３にオフセットすることなく転写材Ｐ上に定着され
る。

ここで、本明細書中で記述されるトナーの状態の表現に
関して注記する。

トナーの融点と便宜的に表現している温度は、トナーが
定着するために最低必要な温度を意味しており、その定
着下限温度で、溶融といえる程粘土が低下する場合や、
軟化といった程度の粘度の低下の場合がある。したがっ
て定着する際に溶融と便宜的に表現している場合でも実
際には軟化といった程度の粘度低下を示している場合が
ある。同様にトナーが冷却固化したと便宜的に表現して
いる場合も、トナーによっては固化とはいえず高粘度化
といった方が適切である場合が考えられる。

第３図は定着装置の加熱体２１の構造を示している。

加熱体２１は、基層５４の下面にベークライト等の低熱
伝導耐熱性材料からなる断熱層５３を形成し、その下面
に低熱容量の温度検知手段としてのサーミスタ５５と補
助発熱体５６を設け、さらに薄い絶縁層５２を介してそ
の下面前後に電ｆｆ１５０．！５０を設けていて、画電
極５０．５０間には発熱層として巾℃の発熱体２８がサ
ーミスタ５５に近接して形成され、それらの表面には保
護層５１が施されている。そして、発熱体２８での保護
層５１の表面に加熱部Ｈが形成される。

このように形成された定着装置における加熱体２１にお
いて、発熱体２８に電極５０．５０を介してパルス状に
通電した時の加熱部Ｈの温度とサーミスタ５５の検出温
度を第４図に示す。前者の温度は赤外放射温度計により
非接触で測定した測定値に基づき、後者の温度はサーミ
スタの出力電力を温度に換算した値に基づいたものであ
る。このグラフを得た時のパルスの周期は約１０ｍ５ｅ
ｃであり、通電時間は約２　ｍ５ｅｃである。加熱部Ｈ
の温度は通電時に急速に立ち上がった後、休止時に急速
に立ち下がり、非通電時間が通電時間より十分長く、ま
た断熱層５３が存在するため、パルス波形の極小値をと
った時点では、加熱部Ｈの温度が、その背面の発熱層２
８．絶縁体５２．及びサーミスタ５５と略等温となる。

本実施例で用いたサーミスタ５５は、１０ｍ５ｅｃとい
う短い周期のパルス状温度変化には追従できず、パルス
波形の略極小値を指示する。従って加熱部Ｈの表面温度
の極小値の包絡線は、サーミスタ５５の検知温度曲線と
ほぼ一致する。

ところで、通電パルス巾を一定値τ。に固定して定着処
理を行なった場合の加熱部Ｈの表面温度の時間変化は、
第８図に示すように加熱部Ｈの温度は初期は定着温度Ｔ
Ｈｏ近傍であるが、発熱体２８周辺が温まり、極小温度
が上昇するにもかかわらず発熱量が一定であるため、加
熱部Ｈの温度は定着動作が進むにつれて定着温度Ｔｏｏ
を大きく超えてしまう、すると、無駄な電力を消費する
ことになるうえ、機内昇温が大きくなるという問題があ
る。また、連続して多くの定着処理動作を行なう場合、
発熱体がさらに著しく昇温し、ついには破損してしまう
恐れもある。また、加熱部Ｈに圧接当接される定着フィ
ルムも熱変形してしまう虞れがある。

そこで、このような問題を解消するために、本実施例で
は発熱体２８への給電パルス巾を変えて常に定着温度Ｔ
）１ｏを維持するようにしたもので、第５図に発熱体２
８及び補助発熱体５６への給電を行う給電回路の基本的
構成を示す。

６０はマイクロコンピュータを含む制御回路であり、サ
ーミスタ５５の検知温度に応じて、パワーＦＥＴ等のス
イッチ手段（不図示）を制御し、発熱体２８への電源回
路６１からの給電のパルス巾を変えることで発熱体２８
への供給電力を制御する。また、補助発熱体５６は制御
回路６０からの指示により交流電源である補助発熱体用
電源６２から通電で発熱する。

本実施例で、上記のような発熱体２８への電力制御をす
る理由を以下に示す。

本実施例では、加熱体２１において発熱体２８から基板
５４への放熱を防止するために、断ｐへ層５３を設けて
いる。その目的は、■無駄な放熱をなくし、エネルギー
効率を高めることで省エネルギー化をはかる。■基板５
４からの放熱による機内昇温を低減するの２点である。

ところで、発熱体２８への供給電力を制御することなし
に単に断熱するだけだと、発熱量が放熱量を著しく上ま
わることになり、発熱体２８及び加熱部Ｈが異常に昇温
し、発熱体２８及び定着フィルム２３が熱により破損す
る虞れがある。そこで、断熱層５３を設けた場合に加熱
部Ｈの異常昇温を防止するために、発熱体２８への供給
電力制御が有効となるのである。

以下、本実施例の発熱体２８に対する電力制御の方法を
説明する。

本実施例のパルス加熱による定着方式では、前述のよう
にトナーを１ｌｌｓｅｃオーダーの短い時間のみ加熱す
るので、トナーの加熱時間よりもむしろ加熱部Ｈの温度
が定着性能に関し支配的であり、加熱部Ｈの最大到達温
度に応じてトナー履が昇温する。すると、トナーが定着
に十分な状態にまで軟化するときの加熱部Ｈの温度をＴ
ＨＯとした時、加熱部Ｈの極大温度が、定着処理中にお
いてほぼＴＨＯに保たれるように、発熱体２８への給電
を制御すれば、無駄１．電力を消費することなく、十分
な定着性能を得ることができる。

加熱部Ｈの温度が基準温度Ｔｏであり、時間ｔｏだけ一
定電圧Ｖが電極５０に給電されたときに、加熱部Ｈの温
度が定着温度Ｔ□０まで到達するとするが（第６図参照
）、発明者らの実験によると、ＴＨＯｌＴｏ、ｔｏの間
には、ＴＨＯ＝ＴＯ＋Ａ　（１−ｅ−Ｉｌｔ’）　　　
　（１）という関係があることが明らかになった。

なお、Ａは発熱体２８への給電電力によって決まる係数
、Ｂは加熱部Ｈからの放熱経路によって決まる係数であ
る。

そして、本発明者らの実験によると、という関係があることが明らかにな７た。

なお、■は発熱体２８への給ＭＬ電圧、Ｒは発熱体２８
の電気抵抗、ｋは定数である。

加熱部Ｈの温度がＴａのとき、これを定着温度ＴＨＯま
で昇温するのに必要なパルス状給電時間をτｂとすると
、ＴＨｏ　　ＴＢ　＝Ａ　’　（＋　−ｅ　−””　）　
　（３）となる。

Ｂ′はＮ温及び発熱体温度が一定範囲内であれば略一定
である。したがって、予め実験によって、式（１）を用
いて求めることができる。

したがって、Ｂ＝Ｂ′ Ａ′は発熱体２８への給電電圧■１発熱体２８の電気抵
抗Ｒが一定であれば略一定である。したがって、予め標
準電圧ＶＯ，標準抵抗Ｒｏの条件で、実験によりＡの値
を求めておけば、ＶこＶｏ、Ｒ：Ｒｏならば、Ａ”＝Ａ
である。

Ａ’＝Ａ、Ｂ’＝Ｂならば、式（３）は下記のようにな
る。

Ｔ＋−＋ｏ−Ｔｅ　＝Ａ　（１−ｅ　　””　）　　　
　（３°）これらのことから、Ａ、Ｂは実験により予め
求まるので、定着温度ＴＨ０を所定の値に設定したとき
、ＴＢをサーミスタ５５により測定し、式（４）により
求めたパルス巾τ８だけパルスを通電すれば、発熱体の
極大温度を定着温度Ｔ８゜まで昇温可能となる。

本実施例においては前述のように、発熱体２８に十分小
さいＤｕｔｙ比でパルス状通電をした場合、パルス状に
変化する加熱部Ｈが極小温度を示す時、すなわち次のパ
ルス通電開始寸前において、加熱部Ｈの温度がほぼサー
ミスタ５５の検知温度と等しくなる。従ってこの時のサ
ーミスタ５５の検知温度を用い、第５図の制御回路６０
において、式（４）に従って次の通電時間を算出し、電
源６１により発熱体２８へ、算出した時間で、だけ給電
する。

第７図は、本実施例において、定着動作中の加熱部Ｈの
温度の時間変化を示すグラフを、発熱体２８への給電の
タイミング図と並べて示した図である。本実施例では発
熱体２８への給電電圧Ｖは一定であり、通電パルスの周
期でも一定である。加熱部Ｈの温度がＴＯの時に時刻ｔ
０で定着動作を開始したとすると、加熱部Ｈの温度は、
温度Ｔｏから一義的に定まるパルス巾τ。の通電により
定着温度ＴＨＯに達した後、τ。よりも十分長い非給電
時間（τ−で０）の間にＴｏより高温のＴ１まで低下す
る。次に、時刻上〇からパルス周期でだけ経た時刻ｔ、
において２回目の通電を、τ。より短い温度Ｔｌより一
義的に定まるパルス巾τ１だけ発熱体２８に行なうこと
により、加熱部１（の温度は再びＴＨｏまで上昇し、給
電停止と共に低下する。

以下同様にして、通電開始後にパルス周期τごとにサー
ミスタ５５の温度を読み、検知温度によって式（４）に
より求まるパルス巾τ、で５発熱体２８へ給電すること
により、加熱部Ｈの極大温度を定着温度Ｔｓａ　　に保
つことができる。

なお、Ａ　＜　Ｔ　）１０−　Ｔ　Ｏの場合、パルス巾
で８の通電では加熱部Ｈの温度が定着温度Ｔ、。に達し
ないが、数パルス、すなわち数１．０　ｍ　ｓ　ｅ　ｃ
のうちに定着温度Ｔｏｏに達する。

また、Ａ　＞　Ｔ　）ｔｏ−丁０の場合でも電源性能か
らくるパルス巾の定格最大値が加熱部Ｈの温度を定着温
度Ｔ）１０に昇温するのに必要なパルス巾より小さい場
合も、ＡＣＴ□、−Ｔｏの場合と同様にごく短時間で加
熱部Ｈの温度を定着温度ＴＨｏに昇温可能である。

第９図は発熱体２８及び補助発熱体５６への通電のタイ
ミングと、電源６１及び６２の消費電力の和の時間変化
とを合せて示している。なお、電源６１の消費電力は周
期τ当たりの平均電力とした。その理由は本実施例を含
めて通常この種のパルス電源の場合、コンデンサの充放
電によりパルス状の電圧出力を得るが、１回の放電で必
要な電力と実用上必要なコンデンサの容量は比例する。

コンデンサの容量と体積は略比例し、コンデンサの容量
が大きくなればパルス電源６１は大きくなる。従って、
周期τ当たりの平均電力が大かければ電源６１はそれに
略比例して犬きくなる。

時刻ｔ０で画像形成動作を開始したとする。

トナー画像を転写された転写紙の先端を、定着装置の上
流に配置した転写紙検知アーム２５及び転写紙検知セン
サ２９により時刻ｔ１で検知するやいなや、制御回路６
０により、補助発熱体用電源６２から補助発熱体５６へ
の給電が開始される。制御回路６０はサーミスタ５５の
検知温度が、トナーの軟化温度Ｔ１より十分低い温度Ｔ
。にほぼ保たれるように、電源６２の出力をｏｎ１０ｆ
ｆ！！ｌＪ御する。サーミスタ５５は加熱部Ｈと近接さ
れて配置されているので、加熱部Ｈの温度はほぼＴｏに
保たれる。時刻ｔ、から一定時間たった時刻ｔ２に補助
発熱体用電源６２の出力を停止すると同時に、電源６１
のパルス状電力出力を開始する。制御回路６０は、サー
ミスタ５５の検知温度を用いて、前述のような制御方式
で、加熱部Ｈの極大温度が、トナーの軟化温度ＴＭより
もはるかに高い温度Ｔ□０にほぼ保たれるように、電源
６１の出力パルス巾を制御する。転写紙検知アーム２５
及び転写紙検知センサ２９で転写紙の後端を検知すれば
、先端の検知時刻と総合することで転写紙の後端が加熱
部Ｈを抜ける時刻ｔ３が算出できる。そこで、その時刻
ｔ、で電源６１の電力出力を停止、画像形成動作が完了
する。

定着処理が行なわれる時刻ｔ２から時刻ｔ。

までの間において、前述のように電源６１の出力パルス
巾は時刻ｔ２で最大であり、定着処理が進むにつれ減少
する。従って消費電力Ｗは、時刻ｔ２で最大値Ｗ　ａ　
ａ　ｗをとる。

また補助発熱体用電源６２を常時ｏｆｆ　Ｌ、、た場合
の電力Ｗ゛の時間変化を点線で示す。Ｗ゛もＷと同様に
、時刻ｔ２で最大値Ｗ　ａ　ａ　＋１゛を示す。

Ｗ　ｗａｘとＷ　ｍａＸ゛を比較すると、Ｗ　ｎ　ａ　
ｘはＷ　ｗａ、′より格段に小さい、その理由は、本実
施例では加熱部Ｈが室温より十分高い温度Ｔ。にあらか
じめ保たれているので、電源６１の最初のパルス通電中
が比較例に比べて格段に小さくてすむからである。

第１０図に、本実施例の画像形成装置で第９図を用いて
説明した電力制御を行なったとぎの加熱部Ｈの温度の時
間変化を実線で示す０時刻ｔ０からｔ２にわたって、加
熱部Ｈの温度はトナーの軟化温度Ｔ鋪以下に維持される
０発明者らが本実施例の画像形成装置で実用上必要とさ
れる温度の連続的な画像形成を行なったところ、非定着
時の加熱部Ｈの温度は、常に１Ｍ以下であった。従って
非定着時に、加熱部Ｈと定着フィルムを介して当接する
加圧ローラの温度は常に１Ｍ以下である。また定着処理
中には定着フィルム、トナー画像、転写紙が発熱部ドと
加圧ローラ２２の間に介在し、かつ加２へ時間が短いた
め発熱部Ｈから加圧ローラに向かう断面方向に関し急激
ｒｊ温度勾配が生じるため、加圧ローラの温度はほとん
ど上昇しない。従って、通常の連続的な画像形成を行な
っても加圧ローラの温度はトナーの軟化温度Ｔ、４以下
に保たれる。

かかる構成の本実施例装置にあっては、転写紙Ｐ上の加
熱溶融性のトナーよりなるトナー画像は先ず、定着フィ
ルム２３を介して、加熱部Ｈによって加熱溶融され、特
に、その表層部は融点を犬とく上回り完全に軟化溶融す
る。この際、加圧ローラ２２によって、加熱体、定着フ
ィルム、トナー画像２．転写材は良好に密着されており
、効率的に熱伝達される。

しかる後、加熱体２１の発熱が停止するとともに転写材
が搬送されて、加熱体と隙間することにより、トナー画
像は放熱して再び冷却固化し、曲率の大ぎな分離ローラ
対２６を通過した後に定着フィルム２３は転写紙Ｐから
離れる。

この際本実施例では、加圧ローラ２２の温度は前述のよ
うにトナーの軟化温度Ｔ１．１よりも低く維持されてい
るのでトナー画像の放熱を促進することが可能である。

また、本実施例で行なう、時刻ｔ１からｔ２にかけての
加熱部Ｈの補助加熱体５６による予備加熱時間は、定数
処理前の画像形成中にのみ行なえばよいので、画像形成
装置の非画像形成時の消費電力を小さくでき、また機内
昇温も防止できる。

また、前記の予備加熱は画像形成開始後に始めればよい
ので、予備加熱のための待機時間は必要ない。

次に、本実施例装置による実施結果を具体的数値をもっ
て示す。

室温２０℃において、約１２５℃で軟化定着するトナー
を用いて厚さ　１００μｌの転写紙にトナー画像Ｔを形
成し、パルス通電の周期１０ｍ５ｅｃで、定着部Ｈの極
大温度が３００℃となるように、サーミスタ５５の検知
温度を用いて、パルス巾を制御しつつ定着処理速度５０
１ｌＩｓ／ｓｅｃで定着テストを行なったところ、実用
上全く問題のない画像が得られた。ここで、転写紙が加
熱部Ｈの上流側　１５０ａ＋ｍの搬送路上に、転写紙検
知アームと転写紙検知センサを給け、転写紙の先端がこ
の位置に直した時、すなわち転写材の定着処理開始３　
ｓｅｃ前に予備加熱を開始し、予備加熱時の加熱部Ｈの
温度が８０℃となるように制御した６第１１図は本実施例の定着器を用いて表面にトナー層を
有する転写紙を搬送しつつ定着処理する場合の、トナー
及び転写紙、詳しくはそれぞれの断面方向の中央部の温
度の時間変化を求めた試験結果のグラフで、条件は以下
の通りである。

加熱条件：エネルギー密度２５Ｗ／ａｍ２で２ｍｓ加熱
、トナーの定着温度：１２５℃、フィルムＰＥＴ（厚さ
６μｍ）、トナー厚さ＋２０μｓ、転写紙の厚さ：　　
ｉｏｏμｍ、室温：２０℃本試験では、加熱部Ｈはトナ
ーの定着温度１２５℃よりはるかに高い約３００℃まで
昇温するので、トナーは定着温度を超えて十分に加熱さ
れ良好な定着性が得られる。

一方、転写紙の昇温は極めて小さく、従来の熱ローラ定
着に比べてエネルギーの無駄が少ない。

さらに本試験では、加熱時間や加熱エネルギー密度が変
動して過剰なエネルギーが与えられた場合でも、高温オ
フセットの発生がなく、加熱制御の許容範囲が広いこと
が判る。

ところで、加熱体２１と加圧ローラ２２とが定着フィル
ム２３を介して接した状態で、画像形成工程中に補助加
熱体５６への通電する予備加熱工程を行なうと、加圧ロ
ーラ２２が過昇温し、冷却工程の冷却効率が低下して高
温オフセットが発生する虞れがあり、また加熱体２１の
熱が加圧ローラに奪われて、予備加熱の効率が低下する
虞れがある。

そこで本実施例では、予備加熱工程時に発熱体２１と加
圧ローラ２２との圧接を解除し、加熱体２１と加圧ロー
ラ２２とを離間して発熱体２１の熱が加圧ローラ２２に
伝わらないようにしており、第１５図はその加圧解除機
構の一例を示している。

第１５図において、加圧ローラ２２は支軸９２を支点と
して回動する加圧アーム９１の一端部に取り付けられ、
加圧アーム９１は他端部に設けられた加圧バネ９３によ
り加圧ローラ２２を加熱体２１に常時押圧させ、また加
圧アーム９１の他端部に設けた加圧解除ソレノイド８３
をオンすると、該加圧バネ９３のバネ力に抗して加圧ア
ーム９１を反時計方向に回動し、加圧ローラ２２を加熱
体２１から退避させて加圧の解除を行なう。

第１２図は加圧解除機構の加圧ソレノイドを駆動制御す
る回路のブロック図を示す。

制御回路６０には排紙センサー８１、給紙センサー８２
が接続し、転写材の給紙、排紙のタイミングを検知して
いる。又、加圧ロ一ラソレノイド８３で加圧ローラ８４
の加圧解除を行っている。制御回路６０は、タイマー８
０に従って時間管理を行い、温度検知素子５５に応じて
前記温度制御を行っている。また、制御回路６０は給紙
センサー８２、排紙センサー８１の出力を検知して、予
め定められたタイミングで予備加熱通電、定着処理通電
と、加圧ローラの状態を制御する。

次に制御回路６０の動作手順を第１３図のタイミング図
と第１４図のフローチャートに従って説明する。

転写材が給紙され、給紙センサーがＯＮすると、制御を
回路６０は、予め定められた時間ｔ０後に、予備加熱通
電を始める。このとき加圧解除ソレノイドをＯＮＩ、、
加熱体２１と加圧ローラ８４を離す。そして１．後（給
紙センサー位置と定着ニップ位置、転写材速度により決
る時間）に、加圧解除ソレノイドをＯＦＦ　して、発熱
体２８への通電を予備加熱通電から定Ｓ処理通電へと変
える。ここで第１３図では、予備加熱通電、定着処理通
電の処理時間だけ示しており、実際の通電信号は前述の
ように一定周期のパルスで通電を行っている。そして転
写材が排紙センサー８１を抜け、排紙センサー８１の出
力がＯＦＦすると、発熱体２８への通電を停止する。

なお、上記した実施例に変り、転写材が定着器を通過し
たことの検知手段として、転写材が給紙センサー８２を
抜け、給紙センサー８２がＯＦＦ　してからの所定時間
ｔ３　（給紙センサーと定着ニップを出るまでの距離と
転写材の速度で決る時間）とし、ｔｊ後に発熱体２８へ
の通電を停止するようにしてもよい。

また、定着ニップ内に転写材が存在すると、加圧ローラ
２２が転写材の厚さだけ下がることを用いて、加圧ロー
ラ２２の軸の位置を検知することで、転写材が定着器を
通過したことを検知し、発熱体２８への通電を停止する
ようにしてもよい。

（発明の効果）以上説明してきたように、本発明によれば、定着不良が
オフセットを発生することなく、加熱体の熱容量を小さ
くすることが可能となり、その結果、装置使用時の待機
時間や、消費電力、機内昇温の小さな画像形成装置を得
ることができ、また転写材が加熱定着手段の加熱部を通
過すると加熱体への通電を停止するので、加圧手段の過
昇温を防ぎ充分なトナー画像の冷却効果が得られると共
に省電力化も図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による画像形成装置の一実施例を示す概
略図、第２図は第１図の定着装置の拡大断面図、第３図
は加熱体の拡大断面図、第４図はパルス状通電による加
熱の原理を示す図、第５図は給電回路の基本的構成を示
す図、第６図は電極への１パルス給電時の加熱部での温
度変化を示す図、第７図はパルス巾を変えたとぎの加熱
部の温度変化を示す図、第８図は比較例の温度変化を示
す図、第９図は加熱体への通電タイミングと消費電力と
を示す図、第１０図は加熱工程における温度状態を示す
図、第１１図は一定の条件下での加熱工程における各部
の温度変化を示す図、第１２図は加圧解除機構の制御回
路、第１３図はタイミング図、第１４図はフローチャー
ト、第１５図は加圧解除機構を示す図である。２０・・・定着装置　　　２１・・・加熱体２２・・・
加圧ローラ　　２３・・・定着フィルム２８・・・発熱
体５５・・・温度検知素子（サーミスタ）６０・・・制御
回路　　　Ｐ・・・転写材Ｔ・・・トナー

Claims

【特許請求の範囲】１　加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを転写材上に担
持せしめて、未定着のトナー画像を形成する画像形成手
段と、通電発熱する加熱体に対向圧接しつつ回転駆動さ
れて、上記転写材の搬送速度と同一速度で移動する定着
フィルムを介して上記転写材を加熱体に密着させる加圧
手段を備えて、転写材上の未定着トナー画像を上記加熱
体で溶融せしめた後、トナー画像が冷却固化した上で定
着フィルムと転写材とを離反する加熱定着手段と、転写
材が該加熱定着手段の加熱部を通過したことを検知する
転写材通過検知手段と、上記転写材通過検知手段が転写
材の通過を検知すると上記加熱体への通電を停止させる
通電制御手段とから構成したことを特徴とする画像形成
装置。２　前記加熱体はパルス状通電により発熱する線状又は
面状の発熱体を有することを特徴とする請求項１に記載
の画像形成装置。