JPH06308854A

JPH06308854A - 加熱装置

Info

Publication number: JPH06308854A
Application number: JP9148293A
Authority: JP
Inventors: Manabu Takano; 学高野; Daizo Fukuzawa; 福沢大三
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1993-04-19
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】加熱体により、フィルムを介して被加熱材を
加熱する装置において被加熱材を、過不足なく適切に加
熱するようにすること。【構成】固定支持された加熱体（８）にフィルム
（２）を介し、加圧部材（４）を圧接させ、フィルムの
走行移動とともに被加熱材（Ｐ）をフィルムと加圧部材
の間に導入し、加熱体の熱エネルギーをフィルムを介し
被加熱材に付与する加熱装置において、前記被加熱材
（Ｐ）の温度を検知する手段（１２）を設け、その検知
温度に応じて前記加熱体（３）の制御温度の変更を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性の定着フィルム
を介して記録材シート等の被加熱材に、熱エネルギーを
付与する加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像加熱定着装置としては従来より熱ロ
ーラー方式・熱板方式・ベルト定着方式・フラッシュ定
着方式等の多くのものが知られ実用されている。

【０００３】最近では、固定支持された加熱体と、該加
熱体に対向圧接しつつ搬送される耐熱フィルム（定着フ
ィルム）と該フィルムを介して記録材を加熱体に密着さ
せる加圧部材を有し、加熱体の熱をフィルムを介して記
録材に付与して定着を行う装置（フィルム加熱方式）が
提案されている。

【０００４】図１０はフィルム加熱方式定着器に用いた
加熱装置の概略断面図である。２はエンドレスの耐熱性
フィルムであり、加熱体を含むフィルムのガイド部材で
あるステー１に外嵌させてある。このエンドレスの耐熱
フィルムの内周長と加熱体を含むステー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はステー１にたいし周長が余裕を持ってルー
ズに外嵌している。

【０００５】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、フィルム膜厚は１００
μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱
性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰの単層、あるいはポ
リイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰ
Ｓ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。

【０００６】３は加熱体であり、アルミナ等でできた基
板表面に、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気
抵抗材料を厚み約１０μｍ、幅１〜３ｍｍにスクリーン
印刷等により塗工、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ある。

【０００７】４は加熱体３との間でフィルム２を挾んで
ニップを形成し、フィルムを駆動する回転体としての加
圧ローラーであり、芯金４−ａとシリコンゴム等の離型
性の良い耐熱ゴム４−ｂからなり、芯金４−ａの端部よ
り不図示の手段により駆動する。

【０００８】温度制御加熱体３上に設けられたサーミス
ター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により加熱体に通電す
るＡＣ電圧を位相、波数制御等のパルス幅変調をかけ、
加熱体通電電力を制御することで行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】フィルム加熱方式で
は、加熱体に取り付けた検温素子により、フィルム表面
が被加熱材である記録材上の未定着画像の定着に足る温
度になるよう、加熱体を一定の温度に制御している。

【００１０】この場合、加熱体の温度はいかなる条件下
でも一定の制御温度に保つことが可能であるが、フィル
ム表面の温度は、記録材の各種通紙モードにより変化し
てしまう。

【００１１】よって、トナーを被加熱材である記録材上
に定着させるために必要、充分な熱量を記録材に与える
ことができない可能性がある。

【００１２】特に低温環境下や朝一の立ち上げ直後のプ
リント時では、ステー、加圧ローラ等の温度が低いた
め、記録材上のトナーを定着するために必要な熱量を充
分に記録材に与えることが難かしく、定着性が不充分と
なりやすい。これは加熱体から供給される熱量が、フィ
ルムを介して記録材に与えられるばかりでなく、ステ
ー、加圧ローラ等の温度上昇分としても使用されるため
である。

【００１３】よって記録材上に与えた熱量分が、トナー
を定着するために充分であるかどうかを知るためには、
ニップから排紙された直後の記録材の温度を測定すれば
良い。

【００１４】図９はプリント時の加熱体温度、フィルム
温度、記録材温度、ステー温度、加圧ローラ温度の時間
変化を示す模式図である。加熱体はプリント開始ととも
に１８０℃に一定温調される。一方、ステー、加圧ロー
ラは、熱容量が大きいため、徐々に表面温度が上昇して
いく。この時、記録材温度も加熱体温度と加圧ローラ温
度の中間値をとりながら徐々に上昇していく。

【００１５】ところで、図９に示すように、この記録材
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を発生する。

【００１６】記録材温度を定着不良を防止するため、１
枚目でβ℃以上となる様に加熱体温度を１８０℃に設定
すると、装置が暖まってきて７枚目以降で高温オフセッ
トを発生し、逆に７枚目以降の高温オフセットを防止す
るため加熱体温度を１８０℃以下に下げると、１枚目で
定着不良を起こしてしまう。

【００１７】この問題に対して、従来より連続プリント
時にプリント枚数に応じて、加熱体温度を下げる等の提
案がなされているが、この場合でも、装置がどの程度暖
まっているかによって、記録材温度を一定とするための
１枚目の加熱体温度や加熱体温度を下げる枚数の適正値
が異なるため、各場合に応じて操作を変更する必要があ
り、制御が複雑になっている。

【００１８】例えば２分間で連続１０枚通紙した場合、
あるいは３分間隔、１０分間隔、さらには連続５枚、５
０枚とその場合の組合せは無限にあり、すべての場合を
考えて加熱体温度の操作を行うことは不可能に近い。

【００１９】また、記録材温度を検知することのみで温
調制御を行うと加熱体から記録材に熱が移動する時間
分、温調制御に応答の遅れが生じ、朝一立ち上げ時のオ
ーバーシュートが高くなったり、温調のリップルが大き
くなったりする可能性がある。よって、温調制御の温度
検知素子として、加熱体の温度を検知するサーミスタは
必要である。

【００２０】本発明は、上記のような問題を解決し、適
正な温度で被加熱材を加熱する加熱装置を提供すること
を目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれ
ば、ステーにより固定支持された加熱体に、フィルムを
介し加圧部材を圧接させ、フィルムの走行移動とともに
被加熱材である記録材をフィルムと加圧部材の間に搬送
導入し、加熱体の熱エネルギーをフィルムを介し記録材
に付与する加熱装置において、ニップ直後の記録材の温
度を検知する温度検知手段を設け、その温度に応じて前
記加熱体の制御温度を変更することにより、どの様なタ
イミング、或いは環境で装置を使用しても、記録材に随
時適切な熱エネルギーを付与し、加熱不足による定着不
良、加熱過多による高温オフセットを防止する事ができ
る。

【００２２】また、記録材の温度を検知する温度検出手
段と、フィルムの表面温度を検知する温度検出手段とを
併用することにより、その検知温度に応じて搬送間隔を
制御できるため、小サイズ紙を連続通紙した場合の非通
紙部昇温によるステーの熱劣化、変形等を防止すること
ができる。

【００２３】

【実施例】

＜実施例１＞図１は本発明の一実施例を示す定着装置に
適用した加熱装置の概略断面図である。図中、１２は記
録材の温度を検知する非接触の赤外線温度計測器であ
り、ニップ直後の記録材の温度を検出し、その出力はＡ
／Ｄ変換され、ＣＰＵ１０に取り込まれる。記録材の温
度を測定する位置は、ニップ出口より約５ｍｍの箇所と
した。

【００２４】また、非接触赤外線温度計測器１２は、ス
テーの長手方向の位置で、図２に示す通り、図の左端基
準で通紙される場合には装置に通紙される最小サイズの
記録材の通紙領域のほぼ中央部の配置してある。これは
すべての通紙可能な紙サイズに対して常にその通紙域に
非接触赤外線温度計測器を置き、紙種によらず確実に記
録材温度を検知するためである。

【００２５】本実施例の上記以外の部分は、従来例で示
したものとほぼ同じであるため、説明は省略する。

【００２６】本実施例においては、ニップ直後の記録材
の温度に応じて加熱体の制御温度を変えている。すなわ
ち、ニップ直後の記録材の温度が低く、定着フィルムを
定着最適温度に保つためにより多くの熱エネルギーが必
要とされる場合には、加熱体の制御温度を高く設定す
る。また記録材の温度が高く、少ない熱エネルギーでも
記録材を定着温度に維持できる場合は加熱体の制御温度
を低くする。

【００２７】具体的には図３に示すような記録材温度に
対応した加熱体制御温度のテーブルをデータとしてメモ
リ１０Ａにあらかじめ記憶させておく。そして、ＣＰＵ
１０は、記録材温度を検出した非接触赤外線温度計測器
１２のＡ／Ｄ変換された出力値を一定周期、あるいは不
定周期で受けとり、メモリ内のテーブルを参照し、その
テーブル中の記録材温度と前記出力値を比較演算して、
加熱体の制御温度を随時決定していく。

【００２８】図４は本実施例を適用した定着装置での連
続プリント時の加熱体温度、フィルム表面温度、記録材
温度、ステー温度、加圧ローラ温度の時間変化を示して
いる。

【００２９】まず加熱体立ち上げ時Ａにおいて、上記の
手順により加熱体温度が設定される。次に連続通紙を続
けると、次第にステー、フィルム、加圧ローラ等が温ま
るため、記録材の温度が安定し、一定数通紙したＢにお
いて、図３のテーブルにしたがって加熱体の制御温度の
変更が行われ、Ｃにおいても同様の制御を繰り返す。

【００３０】このように記録材の温度に応じて随時加熱
体の制御温度を変えることにより、定着器が十分冷えて
いる状態から連続５０枚通紙でも、常に適切なタイミン
グで加熱体温度が切り替わり、定着フィルムの温度をほ
ぼ一定に保つことができる。

【００３１】本実施例では、記録材の温度を検知し、温
調温度の制御を行ったが、さらに細かな温調制御を行う
ために、記録材温度とフィルム温度、加圧ローラ温度等
を検知し、これら複数の情報により温調制御を行っても
良い。

【００３２】＜実施例２＞本実施例では、図５に示すよ
うに搬送の基準端付近で通紙域の記録材の温度を検知す
る非接触赤外線温度計測器１２ｂと非通紙域のフィルム
表面の温度を検知する非接触赤外線温度計測器１２ａを
配置した。これは、加熱体の温度を制御するサーミスタ
の近傍であり、フィルムや記録材の長手方向で最も制御
温度の安定する領域である。

【００３３】通紙中の通紙域の記録材の温度と非通紙域
のフィルムの温度は異なっており、一般には非通紙域の
フィルムの温度の方が高くなる。また、通紙域の記録材
の温度と非通紙域のフィルムの温度の温度差は、通紙さ
れる記録材の種類、厚さによって違っており、厚い方が
温度差は大きくなる。

【００３４】本実施例では、この通紙域の記録材の温度
と非通紙域のフィルムの温度から通紙されている記録材
の厚さを推測し、加熱体の制御温度を変えている。すな
わち一般に薄紙と比べ、厚紙の画像定着はより多くの熱
を必要とするため、薄紙通紙で温度差が小さい場合には
加熱体の温度を低めに設定し、厚紙が通紙され温度差が
大きい場合には加熱体の制御温度を高くする。

【００３５】具体的には図６に示すようなテーブルを予
め用意しておき、２つの非接触赤外線温度計測器の出力
値とテーブルを参照することにより制御温度を切り替え
る。このことにより、環境、通紙モードによらず最適な
温度に加熱体を制御することができる。

【００３６】＜実施例３＞本実施例では、小サイズ紙を
連続通紙した場合の非通紙部昇温温度に応じて搬送間隔
を制御するために、図７に示すように非接触赤外線温度
計測器１２ｃ，１２ｄを配置した。図中非接触赤外線温
度計測器１２ｃは、図の左端基準で通紙される場合に
は、装置に通紙される最小サイズの記録材の通紙領域の
ほぼ中央部で記録材の温度を検知し、非接触赤外線温度
計測器１２ｄは搬送基準端と逆側の非通紙域でフィルム
の温度を検知するように配置した。

【００３７】非接触赤外線温度計測器１２ｃには、実施
例１と同様に、記録材の温度に応じて加熱体の制御温度
を変えるためのセンサーであり、非接触赤外線温度計測
器１２ｄはＢ５、封筒、葉書のような小サイズ紙を連続
通紙した場合に、非通紙部昇温温度に応じて搬送間隔で
ある紙間を制御するためのセンサーである。

【００３８】図８は、実施例１の温度制御を用いて非通
紙部昇温の厳しい封筒（幅１０５×長さ２４１ｍｍ）を
紙間５０ｍｍで連続通紙した場合の非接触赤外線温度計
測器１２ｃ，１２ｄ部の温度である。

【００３９】この図からも分かるように非接触赤外線温
度計測器１２ｃ，１２ｄ部の温度は連続３０枚以上の通
紙でおよそ１４０℃の差がつき、この時非通紙域（非接
触赤外線温度計測器１２ｄ）の温度はおよそ２７０℃と
なる。この温度はフェノール系の樹脂であるステーの耐
熱温度（およそ２４０℃〜２５０℃）に達してしまい、
ステーの熱劣化、変形等を生じてしまう。

【００４０】そこで本実施例では、小サイズ紙が連続通
紙され非通紙部のフィルムの温度である非接触赤外線温
度計測器１２ｄ部の温度が２１０℃を越えた場合、それ
まで５０ｍｍだった紙間を１００ｍｍまで広げ、スルー
プットを低下させ、通紙部と非通紙部の温度差を緩和さ
せることにより、ステーの熱劣化、変形を防いだ。

【００４１】本実施例の制御を行なうことで通紙部と非
通紙部の温度差が緩和され、小サイズ紙を連続１００枚
通紙を行なってもステーの熱劣化、変形は無く、非通紙
域のステー温度は、およそ２２０℃であった。上記制御
は、前記同様ＣＰＵ１０により行う。

【００４２】また、小サイズ紙を連続通紙した場合の非
通紙部昇温によるフィルムのねじれ等を防止することも
できた。さらに実施例１の場合と同様に適切なタイミン
グで加熱体温度が切り替わり、定着フィルムの温度をほ
ぼ一定に保つことができる。

【００４３】＜実施例４＞実施例３では、小サイズ紙を
連続通紙した場合の非通紙部昇温による定着器の熱劣
化、破損等を防止するために、温調温度、搬送間隔をニ
ップ直後の記録材温度と、フィルムの温度を検知するこ
とによって制御した。しかし、フィルムは熱容量が小さ
く加熱体のＯＮ、ＯＦＦによるリップルや加圧力の微量
なバラツキの影響を受けやすい。

【００４４】そこで本実施例では、熱容量が大きく安定
した温度測定が可能な加圧ローラの温度を検知し、定着
の制御を行う。本実施例の温調温度、搬送間隔の制御は
実施例３とほぼ同様であり、ニップ直後の記録材温度と
加圧ローラの温度を検知すことによって行う。

【００４５】加圧ローラの温度測定ポイントは、長手方
向で実施例３と同様であり、非接触赤外線温度計測器に
より温度検知を行った。これ以外の構成は実施例３と同
様である。

【００４６】以上の構成で実施例３と同様の実験を、加
圧ローラ温度を測定しながら行ったところ、小サイズ紙
を連続通紙し、非通紙部の加圧ローラ温度が２００℃を
越えた場合それまで５０ｍｍだった紙間を１００ｍｍま
で広げ、スループットを低下させ、通紙部と非通紙部の
温度差を緩和させることにより、ステーの熱劣化、変形
を防いだ。本実施例の制御を行なうことで通紙部と非通
紙部の温度差が緩和され、小サイズ紙を連続１００枚通
紙を行なってもステーの熱劣化、変形は無く、非通紙域
のステー温度は、およそ２２０℃であった。

【００４７】また、小サイズ紙を連続通紙した場合の非
通紙部昇温によるフィルムのねじれ等を防止することも
できるとともに、実施例１の場合と同様に適切なタイミ
ングで加熱体温度が切り替わり定着フィルムの温度をほ
ぼ一定に維持することができる。

【００４８】しかも熱容量の大きい加圧ローラの温度を
制御に用いるため、より安定した制御を行うことが可能
となる。

【００４９】なお、温度検知手段は、前記各実施例にお
いて、非接触赤外線温度計測器の例で説明したが、これ
に代えて、公知の検知手段を用い得ることは勿論であ
る。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
記録材の温度検出手段を設け、その温度に応じて加熱体
の制御温度を変えることにより、いかなる通紙モードに
おいても装置に通紙される記録材に付与する熱エネルギ
ーを一定のものとし、定着不良、オフセットなどを防止
する効果がある。

【００５１】また、非通紙域に設けたフィルム温度、加
圧ローラ温度の温度検出手段によりその温度に応じて搬
送間隔を制御できるため、小サイズ紙を連続通紙した場
合の非通紙部昇温によるステーの熱劣化、変形等を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した加熱装置の一例を示す断面
図。

【図２】温度検知部材の長手方向での取り付け位置を示
す図。

【図３】本発明の一実施例に使用されるデータテーブル
の図表。

【図４】実施例１におけるヒータ温度、フィルム温度、
記録材温度、ステー温度、加圧ローラ温度の時間変化の
グラフ。

【図５】本発明の実施例２の温度検知部材の取り付け位
置を示す図。

【図６】本発明の実施例２に用いられるデータテーブル
の図表。

【図７】本発明の実施例３の温度検知部材の取り付け位
置を示す図。

【図８】通紙域の記録材温度と非通紙域のフィルム温度
の時間変化のグラフ。

【図９】従来のヒータ温度、フィルム温度、記録材温
度、ステー温度、加圧ローラ温度の時間変化のグラフ。

【図１０】従来の加熱装置の断面図。

【符号の説明】

１…ステー２…フィルム３…加熱体４…加圧ローラ５…サーミスタ７…発熱体１０…ＣＰＵ１１…トライアッ
ク１２…温度検知部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定支持された加熱体にフィルムを介
し、加圧部材を圧接させ、フィルムの走行移動とともに
被加熱材をフィルムと加圧部材の間に導入し、加熱体の
熱エネルギーをフィルムを介して被加熱材に付与する加
熱装置において、前記被加熱材の温度を検知する手段を
設け、その検知温度に応じて前記加熱体の制御温度の変
更を行なうことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】固定支持された加熱体にフィルムを介
し、加圧部材を圧接させ、フィルムの走行移動とともに
被加熱材をフィルムと加圧部材の間に導入し、加熱体の
熱エネルギーをフィルムを介して被加熱材に付与する加
熱装置において、前記フィルム温度を検知する手段を設
け、その検知温度に応じて前記加熱体の制御温度の変更
を行なうことを特徴とする加熱装置。
【請求項３】固定支持された加熱体にフィルムを介
し、加圧部材を圧接させ、フィルムの走行移動とともに
被加熱材をフィルムと加圧部材の間に導入し、加熱体の
熱エネルギーをフィルムを介して被加熱材に付与する加
熱装置において、前記加圧部材の温度を検知する手段を
設け、その検知温度に応じて前記加熱体の制御温度の変
更を行なうことを特徴とする加熱装置。
【請求項４】固定支持された加熱体にフィルムを介
し、加圧部材を圧接させ、フィルムの走行移動とともに
被加熱材をフィルムと加圧部材の間に導入し、加熱体の
熱エネルギーをフィルムを介して被加熱材に付与する加
熱装置において、前記フィルム温度を検知する手段、前
記加圧部材の温度を検知する手段、被加熱材の温度を検
知する手段の少なくとも２つを設け、その検知温度の組
み合わせに応じて前記加熱体の制御温度の変更を行なう
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項５】固定支持された加熱体にフィルムを介
し、加圧部材を圧接させ、フィルムの走行移動とともに
被加熱材をフィルムと加圧部材の間に導入し、加熱体の
熱エネルギーをフィルムを介して被加熱材に付与する加
熱装置において、前記フィルム温度を検知する手段を設
け、その検知温度に応じて前記被加熱材の搬送速度の変
更を行なうことを特徴とする加熱装置。
【請求項６】固定支持された加熱体にフィルムを介
し、加圧部材を圧接させ、フィルムの走行移動とともに
被加熱材をフィルムと加圧部材の間に導入し、加熱体の
熱エネルギーをフィルムを介して被加熱材に付与する加
熱装置において、前記被加熱材温度を検知する手段を設
け、その検知温度に応じて前記被加熱材の搬送速度の変
更を行なうことを特徴とする加熱装置。
【請求項７】固定支持された加熱体にフィルムを介
し、加圧部材を圧接させ、フィルムの走行移動とともに
被加熱材をフィルムと加圧部材の間に導入し、加熱体の
熱エネルギーをフィルムを介して被加熱材に付与する加
熱装置において、前記加圧部材の温度を検知する手段を
設け、その検知温度に応じて前記被加熱材の搬送速度の
変更を行なうことを特徴とする加熱装置。
【請求項８】固定支持された加熱体にフィルムを介
し、加圧部材を圧接させ、フィルムの走行移動とともに
被加熱材をフィルムと加圧部材の間に導入し、加熱体の
熱エネルギーをフィルムを介して被加熱材に付与する加
熱装置において、前記フィルム温度を検知する手段、前
記加圧部材の温度を検知する手段、被加熱材の温度を検
知する手段の少なくとも２つを設け、その検知温度の組
み合わせに応じて前記被加熱材の搬送速度の変更を行な
うことを特徴とする加熱装置。