JPH03181980A

JPH03181980A - 定着装置

Info

Publication number: JPH03181980A
Application number: JP32234889A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Tanabe; 雅俊田辺
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 1991-08-07

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】（産業上の利用外’ｉｆ）本発明は、フィルムを介して画像担持体（記録材）に熱
エネルギーを付与する方式の定着装置に関する。

更に詳しくは、加熱体にフィルムを接触させて移動駆動
させ、該フィルムの加熱体側とは反対側の面に画像担持
体を密着させてフィルムと共に加熱体位置を移動通過さ
せて加熱体からフィルムを介して画像担持体に熱エネル
ギーを与える方式（フィルム加熱方式）の定着装置に関
する。

この装置は、複写機・レーザービームプリンター・ファ
クシミリ・マイクロフィルムリーダプリンター・画像表
示（デイスプレィ）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より成るトナ
ーを用いて画像担持体としての記録材（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・印刷紙
など）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を
該画像を担持している記録材面に永久固着画像として加
熱定着処理する画像定着装置として活用できる。

また、画像定着装置に限定されず、例えば画像を担持し
た記録材を加熱して表面性を改質する装置等、広く像担
持体を加熱処理する手段・装置として使用できる。

（従来の技術）フィルム加熱方式の定着装置は、熱ローラ方式・ベルト
定着方式・フラッシュ定着方式・オーブン定着方式等の
他の熱定着式装置との対比において、■低熱容量線状加
熱体を用いることができるため、省電力化・ウェイトタ
イム短縮化（クイックスタート性）になり、■定着点と
分離点が別に設定できるため、オフセットも防止される
、その他、他の方式装置の種々の欠点を解決できるなど
の利点を有し、効果的なものである。

本出願人の先の提案に係る例えば特開昭６３−３１３１
８２号公報に開示の方式・装置等がこれに属し、薄肉の
耐熱フィルム（シート）と、該フィルムの移動駆動手段
と、該フィルムを中にしてその一方面側に固定支持して
配置された加熱体と、他方面側に該加熱体に対向して配
置され該加熱体に対して該フィルムを介して画像定着す
べき記録材（画像担持体）の顕画像担持面を密着させる
加圧部材を有し、該フィルムは少なくとも画像定着実行
時は該フィルムと加圧部材との間に搬送導入される画像
定着すべき記録材と順方向に同一速度で走行移動させて
、該走行移動フィルムと記録材とを挟んで加熱体と加圧
部材との圧接で形成される定着ニップ部を通過させるこ
とにより該記録材の顕画像担持面を該フィルムを介して
該加熱体で加熱して顕画像（未定着トナー像）に熱エネ
ルギーを付与して軟化・溶融せしめ、次いでフィルムと
記録材を離間させる、或はトナーが冷却・固化した後に
フィルムと記録材を離間させることを基本とする加熱手
段・装置である。

（発明が解決しようとする問題点）上記のようなフィルム加熱方式の定着装置において、加
熱体の温度制御は、加熱体に設けられた温度センサーと
、画像形成装置本体のマイクロコンピュータ−及び加熱
体駆動（通電発熱〉回路により行われている。また加熱
体は高温となっているが、フィルムが一定速度で加熱体
上を移動しているため、フィルムの局部的な熱変形は起
きずに、安定した画像定着が実行される。

しかしながら、フィルムの移動が行われていないときに
何らかの原因より加熱体の駆動が行なわれたり、加熱体
の駆動状態で何らかの原因でフィルムの移動速度が所定
速度値よりも低速化したり、また通常の定着状態（所定
速度のフィルム移動、所定温度の加熱体駆動）時に何ら
かの原因により加熱体が所定温度以上に昇温した場合、
加熱体の熱がフィルムにより十分に発散されず加熱体の
発熱部に集中することになり、次のようなトラブルを発
生させるおそれがある。

１）加熱体に加圧されて密着しているフィルム部分が発
熱部の熱により局部的にもしくは全体的に熱変形する。

２）加熱体の局部的な温度過上昇で加熱体自体が破損（
熱損〉する。

本発明はフィルム加熱方式の定着装置について上記のよ
うな事態を生じることによる、１）のフィルム熱変形や
、２）の加熱体破損の発生を厳に防止して装置の信頼性
・耐久性を向上させることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、加熱体にフィルムを接触させて移動駆動させ、該フィル
ムの加熱体側とは反対側の而に画像担持体を密着させて
フィルムと共に加熱体位置を移動通過させて加熱体から
フィルムを介して画像担持体に熱エネルギーを与える定
着装置であり、加熱体の温度を検知する温度検知手段と
、フィルムの移動速度を検知する速度検知手段と、前記温度検知手段の検知温度及び前記速度検知手段の検
知速度を夫々の所定温度値及び所定速度値と比較する手
段と、それ等の比較情報にもとすきフィルム駆動手段のフィル
ム移動速度を制御する手段を有することを特徴とする定着装置、である。

また本発明は上記のような定着装置において、フィルム
移動停止又はフィルムの移動速度が所定速度値よりも低
速であることが検知されているときに温度検知手段が加
熱体の昇温を検知した場合はフィルムの移動速度が所定
速度値以上の速度となるように制御すること、温度検知
手段と速度検知手段が通常の定着状態である所定温度値
・所定速度値を検知しているとき、温度検知手段が所定
温度値よりも高い温度を検知したときはその検知温度に
対応した速度にフィルムの移動速度を高めるように制御
すること、などを特徴とする定着装置である。

（作　用）即ち、加熱体の温度を検知する手段、フィルムの移動速
度を検知する手段、検知温度・検知速度を所定値と比較
する手段を設けて、加熱体の温度が、検知しているフィ
ルム移動速度に対応する所定温度値以上になった場合に
は、フィルムの移動速度を検知温度に対応する所定速度
値に制御することにより、加熱体の熱が速度制御された
フィルムにより十分に発散されて、加熱体発熱部へ集中
することが防止され、従ってフィルム過熱による熱変形
や加熱体の熱損のトラブルの発生が厳に防止される。

（実施例）（１）画像形成装置例（第３図）第３図は本発明に従う定着装置７を具備させた画像形成
装置の一例の概略構成を示している。

本例の画像形成装置は、原稿台固定−光学系移動型、回
転ドラム型感光体使用、両面・多重複写可能な、転写式
電子写真複写装置である。本例の複写装置の作像原理・
プロセス・機構構成自体は公知に属するのでその説明は
簡単にとどめる。

２は固定の原稿台ガラスであり、その上面に原稿０を複
写すべき画像面を下向きにして所定の載置基準に従って
載置し、その上に原稿台カバー３をかぶせることでセッ
トする。複写スタート信号により回転ドラム型感光体６
が矢示の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）
をもって回転駆動され、帯電器３０により感光体周面が
所定の電位に均一帯電処理される。また結像光学系の移
動照明ランブト移動第１ミラー１ａが所定の速度Ｖにて
、また移動第２ミラー１ｂ・同第３ミラー１ｃが速度Ｖ
／２にて、原稿台ガラス２の左辺側から右辺側へ往動駆
動されてセット原稿０の下向き画像面が左辺側から右辺
側に順次に光学走査され、その走査原稿画像が結像レン
ズ１ｄ・固定第４ミラー１ｅ・同第５ミラー１ｆ・同第
６ミラー１ｇを介して、前記帯電器３０で帯電処理され
た回転感光体６面に結像露光りされることで、感光体６
の周面に原稿画像に対応した静電潜像が順次に形成され
ていく。

その潜像は次いで現像器４により、加熱で軟化溶融する
樹脂等よりなるトナー（現像剤）により順次に顕画化さ
れる。そしてその顕画トナー像は、第１の給紙カセッ、
ト部３１又は第２の給紙カセット部３２から、もしくは
手差し給紙手段３３の使用により装置内へ１枚宛給送さ
れ、レジストローラ対３４により所定のタイミングで感
光体６と転写・分離帯電器５との間の転写部へ給送され
た転写材シート（画像担持体）の面に順次に転写されて
いく。

像転写を受けた転写材シートは搬送装置３６で定着装置
７へ導入されることで像定着処理を受けて画像形成物（
コピー）として排紙ローラ３７で機外へ排出される（片
面複写モードの場合）。

両面又は多重複写モードの場合は定着装置７を出た片面
複写済みもしくは第１回複写済みの転写材シートが再搬
送シートバス機構部３８に導入されて、転写部５へ表裏
反転されてもしくは表裏反転されずに再給送されること
により両面又は多重複写か実行される。

像転写後の感光体６はクリーニング装置３５でクリーニ
ングを受けて清浄面化され、繰り返して画像形成に供さ
れる。

（２）定着装置第１図は定着装置７の拡大構造図である。

９はエンドレスベルト状の定着フィルムであり、左側の
駆動ローラ８と、右側の従動ローラ１１と、この両ロー
ラ８・１１間の下方に固定支持させて配設した加熱体と
しての低熱容量線状加熱体１２と、駆動ローラ８の下方
に配設したガイドローラ８ａとの、互いに並行な該４部
材８・１１・１２・８ａ間に懸回張設しである。

１従動ローラ１１はエンドレスベルト状の定着フィルム９
のテンションローラを兼ねさせてあり、定着フィルム９
は駆動ローラ８の時計方向回転駆動に伴ない時計方向に
所定の周速度、をもってシワや蛇行、速度遅れなく回動
駆動される。

１７は加圧部材としての、シリコンゴム等の離型性の良
いゴム弾性層を有する加圧ローラてあり、前記のエンド
レスベルト状定着フィルム９の下行側フィルム部分を挟
ませて前記加熱体１２の下面に対して付勢手段により例
えば総圧４〜７ｋｇの当接圧をもって対向圧接させてあ
り、転写材シート１６の搬送方向に順方向の反時計方向
に回転する。

回動駆動されるエンドレスベルト状の定着フィルム９は
繰り返してトナー画像の加熱定着に供されるから、耐熱
性・離型性・耐久性に優れ、−数的には１００μｍ以下
、好ましくは５０μｍ以下の薄肉のものを使用する。例
えばポリイミド・ポリエーテルイミド・ＰＥＳ　−ＰＦ
Ａ　（４フッ化　２エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
体樹脂）などの耐熱樹脂の単層フィルム、或いは複合層
フィルム例えば２０μｍ厚フィルムの少なくとも画像当
接面側にＰＴＦＥ　（４フツ化エチレン樹脂）・ＰＡＦ
等のフッ素樹脂に導電材を添加した離型性コート層を１
０μｍ厚に施こしたものなどである。

加熱体としての低熱容量線状加熱体１２は本例のものは
、定着フィルム横断方向（定着フィルム９の走行方向に
直角な方向）を長手とする横長の剛性・高耐熱性・断熱
性を有するヒータ支持体１２ａと、この支持体の下面側
に下面長手に沿って一体に取付は保持させた、発熱体１
４・温度センサー１０等を具備させたヒータ基板１３を
有してなる。

ヒータ支持体１２ａは加熱体１２の全体の強度を確保す
る役目をするものであり、例えばＰＰ５（ポリフェニレ
ンサルファイド）、ＦＡＩ（ポリアミドイミド）、　Ｐ
Ｉ　（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテル
ケトン）、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの
樹脂とセラミックス・金属・カラス等との複合材料など
で構成できる。

ヒータ基板１３は−・例として厚み１．０ｍｍ・巾１０
ｍｍ・長さ２４０ｍｍのアルミナ基板である。

発熱体１４は、−例として、基板１３の下面の略中央部
分に長手に沿ってＴａ２Ｎ等の電気抵抗材料を巾１．０
ｍｍに塗工（スクリーン印刷等）して具備させた線状も
しくは帯状の低熱容量の通電発熱体である。

温度センサー１０は、−例として、基板１３の上面（発
熱体１４を設けた側とは反対側の面）の略中央部分に長
平に沿って塗工（スクリーン印刷等）して具備させたｐ
ｔ膜等の低熱容量の測温抵抗体である。本例では基板１
３の温度を加熱体１２の温度として該温度センサー１０
で検知させている。

本例の場合は上記の線状もしくは帯状の発熱体１４に対
してその長子両端部より通電して発熱体を全長にわたっ
て発熱させる。通電はＤＣ電圧のパルス状波形で、温度
センサー１０とマイクロコンピュータ−ＭＰＵ１９（第
４図〉によりコントロールされた所望の温度、エネルギ
ー放出量に応じたパルス（駆動パルス）をそのパルス巾
を変化させて与える通電制御回路構成にしである。

又本例では定着装置７よりも転写材シート搬送方向上流
側の定着装置寄りにシートの先端・後端検知センサー（
不図示）を設けてあり、該センサーのシート検知信号に
より発熱体１４に対する通電期間をシート１６が定着装
置７を通過している必要期間だけに制御している。

定着フィルム９はエンドレスベルト状に限らず、第２図
例のように送り出し軸４０にロール巻に巻回した有端の
定着フィルム９を加熱体１２と加圧ローラ１７との間、
ガイドローラ８ａの下を経由させて巻取り軸４１に係止
させて、送り出し軸４０側から巻取り軸４１側へ所定の
速度をもって走行させる構成であってもよい。

（２）定着実行動作画像形成スタート信号により画像形成装置が像形成動作
して転Ｖ部（５）側から定着装置７へ搬送された、未定
者のトナー画像１５を上面に担持した転写材シート１６
の先端が定着装置寄りに配設した前述のセンサー（不図
示）により検知されると定着フィルム９の回動（又は走
行）が開始され、転写材シート１６はガイド４２に案内
されて加熱体１２と加圧ローラ１７との圧接部Ｎ（定着
ニップ部〉の定着フィルム９と加圧ローラ１７との間に
進入して、未定着トナー画像面が面移動状態の定着フィ
ルム９の下面に密着して面ズレやしわ寄りを生じること
なく移動定着フィルム９と一緒の重なり状態で加熱体１
２と加圧ローラ１７との定着ニップ部Ｎを挟圧力を受け
つつ通過していく。

Ｗは加熱体下面部に設けである発熱体１４の巾寸法であ
り、発熱体１４は加熱体１２の下面と加圧ローラ１７の
上面との相互圧接中領域内、即ち定着ニップ部Ｎの山留
域内に存在している。

　６シート１６のトナー画像担持面は定着フィルム面に押圧
密着状態で定着ニップ部Ｎを通過していく過程で発熱体
１４の熱を定着フィルム９を介して受け、トナー画像が
高温溶融してシート１６而に軟化接着化１５ａする。

本例装置の場合は記録材たるシート１６と定着フィルム
９との分離はシート１６か定着ニップ部Ｎを通過して出
た時点で行なわせている。

この分離時点において溶融トナー１５ａの温度は未だト
ナーのガラス転移点より高温の状態にあり、従ってこの
分離時点でのシート１６と定着フィルム９との結合力（
接着力）は小さいのでシート１６は定着フィルム９面へ
のトナーオフセットをほとんど発生することなく、又分
離不良で定着フィルム９面にシート１６か接着したまま
巻き付いてジャムしてしまうことなく、常にスムーズに
分離していく。

そしてガラス転移点より高温の状態にあるトナー１５ａ
は適度なゴム特性を有するので、分離時のトナー画像面
は定着フィルム表面にならうことなく適度な凹凸表面性
を有したものとなり、この表面性が保たれて冷却固化す
るに至るので、定着済みのトナー画像面には過度の画像
光沢が発生せず高品位な画質となる。

定着フィルム９と分離されたシート１６はガイド４３で
案内されて排紙ローラ対（３７）へ至る間にガラス転移
点より高温のトナー１５ａの温度が自然降温（自然冷却
）してガラス転移点以下の温度になって固化１５ｂする
に至り、画像定着済みのシート１６が出力される。

（３）フィルム移動制御第４図は制御回路ブロック図である１９はマイクロコンピュータ−（ＭＰＵ）、１０は加熱
体１２の前述の温度センサー、１８はフィルム９の移動
速度検知センサー、２ｏはメモリーである。該メモリー
２０には加熱体駆動可能なフィルム９の移動速度の所定
値Ｖｃ、及びフィルム９に＃ｌ影響を与えることのない
加熱体温度の所定値Ｔｃを設定記憶させである。２３は
加熱体駆動回路、２５はフィルム移動系の駆動源（モー
ター）、２４はその駆動源の駆動制御回路である。

フィルム移動速度検知センサー１８は本例の場合はフォ
トセンサーであり、第１・２・５図のようにフィルム９
の一側縁側に該側縁部をはさむように定置配設しである
。またフィルム９のその側の側縁部には縁長手に沿って
透孔２１（第５図）又はフィルム９に光を透過する透過
部と光を遮る遮光部とを一定間隔で具備させである。フ
ィルム９が移動駆動されることで、フィルムの上記透過
部と遮光部のセンサ一部１８の通過でフォトセンサー１
８の光路が断続的に遮られてフォトセンサー１８からフ
ィルム９の移動速度に対応した間隔・巾のパルス１３号
が出力される。このセンサー１８の信号によりＭＰＵ１
９でタイマーを用いてフィルム９の移動速度Ｖｘを計数
する。

なお、フィルム移動速度検知手段は第１図のフィルム駆
動ローラ８又は従動ローラ１１゜若しくは第２図のフィ
ルム巻取り軸４１又は送り　９出し軸４０に第６図のようにそれ等のローラ又は軸と一
体に回転するスリット円板（検知板）２２を設け、この
円板２２にフォトセンサー１８を組合せてローラ又は軸
の回転速度を計測してフィルム移動速度を検知する構成
としてもよいし、その他にも適宜の手段構成を採択でき
る。

第７図はフィルム移動制御のフローチャートを示してい
る。

■速度検知センサー１８によるフィルム９の検知移動速
度Ｖｘ（フィルム停止状態も含む〉、及び温度センサー
１０による加熱体１２の検知温度ＴｘがＭＰＵ１９に入
力される。

■その検知速度Ｔｘと検知温度Ｔｘが夫々メモリー２０
に設定記憶されている所定速度Ｖｃと所定温度Ｔｃと、
ＭＰＵ１９の比較機能部で比較される。

■フィルム９の移動速度（検知速度Ｖｘ）が所定値Ｖｃ
以下の速度であると比較検知されているときに、何らか
の原因で加熱体１２が駆動（通電発熱）されて加熱体１
２の昇温が検知さ　０れ、その温度Ｔｘがフィルム９に熱影響を与えない所定
値を越えたことが比較検知されたときはフィルム９の移
動速度Ｖｘが直ちに所定速度値Ｖｃ以上になるようにＭ
ＰＵ１９・回路２４によりフィルム移動駆動系の駆動源
２５が駆動制御される。

■検知速度Ｖｘと検知温度Ｔｘが夫々通常の定着状態で
ある所定値Ｖｃ−Ｔｃであると検知されているときに加
熱体の温度が所定値よりも高い温度に変化したことが比
較検知さ−れた場合は、その温度に対応した速度にフィ
ルムの移動速度を高めるようにＭＰＵ　１９・回路２４
によりフィルム移動系の駆動源２５が駆動制御される。

■検知速度Ｖｘと検知温度Ｔｘが夫々所定値ｖｃ−ＴＣ
であると比較検知されている限りは通常の定着状態が維
持される。

（発明の効果）以上説明した様に、フィルムの移動速度、加熱体の温度
を検知し、各々所定値と比較する手段を設け、移動速度
が加熱体の駆動可能な所定値以下の速度の時に、加熱体
の昇温を検知し、その温度がフィルムに影響を与える所
定値以上になった場合、フィルムの移動速度を前記所定
値以上の速度で直ちに移動させることにより、加熱体の
熱の滞留によるフィルムの熱変形及び加熱体の破損を防
止することができ、フィルムの耐久性、加熱体の耐久性
、即ち装置の信頼性・耐久性を向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例定着装置の構成略図。第２図は他の例の定着装置の構成略図。第３図は画像形成装置例の構成略図。第４図は制御回路ブロック図。第５図は速度検知手段の一例の平面図。第６図は速度検知手段の他の例の正面図。第７図はフィルム移動制御フローチャート。１・・原稿照明ランプ、２・・原稿台ガラス、３・・Ｗ
ＨＩＩ台カバー、４・・現像器、５・・転写・分離帯電
器、６・・回転ドラム型感光体、７・・定着装置、８・
・駆動ローラ、９・・フィルム、１０・・温度センサー
、１１・・従動ローラ、１２・・加熱体、１３・・アル
ミナ基板、１４・・通電発熱抵抗体、１５・・トナー画
像、１６・・転写材シート、１８・・速度検知センサー
　１９・・ＭＰＵ０３特開平３１８１９８０　（８）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加熱体にフィルムを接触させて移動駆動させ、該
フィルムの加熱体側とは反対側の面に画像担持体を密着
させてフィルムと共に加熱体位置を移動通過させて加熱
体からフィルムを介して画像担持体に熱エネルギーを与
える定着装置であり、加熱体の温度を検知する温度検知手段と、フィルムの移動速度を検知する速度検知手段と、前記温度検知手段の検知温度及び前記速度検知手段の検
知速度を夫々の所定温度値及び所定速度値と比較する手
段と、それ等の比較情報にもとづきフィルム駆動手段のフィル
ム移動速度を制御する手段を有することを特徴とする定着装置。
（２）フィルム移動停止又はフィルムの移動速度が所定
速度値よりも低速であることが検知されているときに温
度検知手段が加熱体の昇温を検知した場合はフィルムの
移動速度が所定速度値以上の速度となるように制御する
ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
（３）温度検知手段と速度検知手段が通常の定着状態で
ある所定温度値・所定速度値を検知しているとき、温度
検知手段が所定温度値よりも高い温度を検知したときは
その検知温度に対応した速度にフィルムの移動速度を高
めるように制御することを特徴とする請求項１記載の定
着装置。