JPH07160133A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低消費電力で加熱体を所要の加熱温度まで立
ち上げて、フィルム加熱方式の利点の省エネルギ性を向
上する。 【構成】 プリント信号の入力と同時に加熱体５への通
電が開始され、また、加圧ローラ８が駆動される。加熱
体５は、記録材１１の加熱装置への突入前に、定着温度
に達するように所定の電力によって通電が続けられる
が、この際、耐熱性フィルム７の駆動ローラを兼ねる加
圧ローラ８の回転移動速度は、プロセススピードよりも
遅くする。

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を付与する加
熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真を用いた複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像出力装置の定着装置には、熱
ローラ方式が広く使われてきた。

【０００３】この方式は、内部にヒータを備えた金属性
のローラと、それに圧接する弾性を持つ加圧ローラを基
本構成として、この一対のローラによりできる定着ニッ
プ部に記録材を通過させることにより、トナー像を加熱
・加圧・定着させるものである。

【０００４】しかし、このような熱ローラ方式では、ロ
ーラの熱容量が大きいため、ローラ表面を定着温度まで
上げるのには非常に多くの時間を要していた。

【０００５】またこのため、画像出力動作を速やかに実
行するためには、機械を使用していないときにもローラ
表面をある程度の温度に温調していなければならないと
いう問題があった。

【０００６】そこでこれらの問題を解決するために発明
された定着方法として本出願人の先の提案に係る例えば
特開昭６３−３１３１８２号公報に開示の方式・装置等
がある。

【０００７】この方式を用いた装置は、通常、薄肉の耐
熱性フィルムと、このフィルムの一方面側に固定支持し
て配された加熱体（ヒータ）と、他方面側に加熱体に対
向して配置され、加熱体に対して耐熱性フィルムを介し
て画像定着すべき記録材を密着させる加圧部材とからな
っている。

【０００８】その代表例を本発明の第１実施例の加熱装
置の断面図を示す図１を借用して説明する。

【０００９】５は、線状の加熱体で良熱伝導性の加熱体
基板１２と、通電により発熱する発熱部（抵抗層）１３
を有する。１は、加熱体を断熱支持するとともに、耐熱
性フィルムをガイドするステー、８は、加圧ローラであ
り、これは、耐熱性フィルムの駆動ローラも兼ねてい
る。また、加熱体５は、不図示の付勢手段により、ステ
ー１の両端部から耐熱性フィルムを介して加圧ローラ８
に圧接されている。

【００１０】画像の定着動作は、耐熱性フィルム７を挟
んで加熱体５と加圧ローラ８との圧接で形成される定着
ニップ部に、記録材１１を通過させることにより、記録
材１１の顕画像担持体面を耐熱性フィルム７を介して加
熱体５で加熱して、未定着トナー像に熱エネルギを付与
し、トナーを軟化・溶融させることで行なわれる。

【００１１】このようなフィルム加熱方式の定着装置に
は、低熱容量の加熱体を用いることができるため、従来
の熱ローラ方式に比べ、ウエイトタイムの短縮化（クイ
ックスタート）が可能となる。

【００１２】また、クイックスタートができることによ
り、非プリント動作時の予熱が必要なくなり、総合的な
意味での省電力化もはかることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では定着装置の回転が速いものほど、すなわち、こ
の定着装置を含む画像形成装置のプロセススピードが速
いものほど、定着装置の最大消費電力を大きくしなくて
はならなかった。これは、プロセススピードが速いほ
ど、給紙から定着装置に紙が突入するまでの時間が短く
なるため、その分加熱体を定着温度までより速く立ち上
げる必要があること、また同時に、定着装置の回転が速
いほど加熱体の立ち上がりは遅くなることが原因であ
る。このような最大消費電力の増大は、ユーザーの装置
の使用環境を制限するため好ましくない。

【００１４】この解決策としては、例えば非プリント動
作時にも加熱体に通電を行い、ある程度装置を温めてお
く方法もあるが、これでは、前述したフィルム加熱方式
の利点である省電力が失われ、また、昨今の省エネルギ
の動きにも反するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、耐熱性
フィルムの一面側に加熱体を、他面側に被加熱材を密着
させ、前記耐熱性フィルムの移動駆動手段を有し、前記
耐熱性フィルムを介して加熱体の熱エネルギーを被加熱
材に付与する加熱装置において、装置の動作開始から加
熱体の温度が被加熱材の加熱温度に達するまでの間、前
記耐熱性フィルムの移動速度を、加熱装置内において被
加熱材を加熱処理する間の移動速度よりも遅くすること
で、従来のものよりも低消費電力で加熱体を加熱温度ま
で素早く立ち上げるようにしたものである。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の第１実施例の加熱装置の概
略断面図である。

【００１７】本実施例では記録材送りスピード（プロセ
ススピード）４７ｍｍ／ｓｅｃでＡ４サイズを毎分８枚
出力するレーザービームプリンタ（不図示）の加熱定着
装置に本実施例を適用する。

【００１８】１は、横長のステーであり、耐熱性フィル
ム７の内面ガイド部材と加熱体５の支持・補強部材を兼
ねる。

【００１９】本実施例の線状の加熱体５は、耐熱性フィ
ルム横断方向（耐熱性フィルム７の走行方向に直角方
向）を長手とする横長の剛性・高耐熱・断熱性を有する
ステー１の下面側に下面長手に沿って一体に取り付け支
持させた、発熱部１３を具備させた加熱体基板１２を有
してなる。発熱部１３は、加熱体基板１２の下面の略中
央部に沿って、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、その上に絶縁、保護を目的とし
たガラス層を備える。さらにこの上に耐熱性フィルム７
との摩擦を低減するためＰＦＡ、ＰＴＦＥ等をコートし
ても良い。ステー１は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレン
サルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ
（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、ガラス等との複合材料などで構
成できる。

【００２０】７は、エンドレスの耐熱性フィルムであ
り、加熱体５を含むステー１に外嵌させてある。このエ
ンドレスの耐熱性フィルム７の内周長と加熱体５を含む
ステー１の外周長は、耐熱性フィルム７の方を例えば３
ｍｍ程大きくしてあり、従って耐熱性フィルム７は、加
熱体５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。耐熱性フィルム７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、耐熱性
フィルム７の膜厚は、総厚１００μｍ以下好ましくは４
０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性・離型性・強度・耐久
性等のある単層、或は複合層フィルムを使用できる。

【００２１】８は、加熱体５との間で耐熱性フィルム７
を挟んでニップ部を形成し、耐熱性フィルム７を駆動す
る回転体としての加圧ローラ（圧接ローラ、バックアッ
プローラ）であり、中心軸９に外装したシリコーンゴム
等の離型性の良いゴム弾性体からなるローラ部１０とか
らなり、中心軸９の左右端部をそれぞれ左右不図示の軸
受部材に回転自由に軸受け支持させてある。

【００２２】加熱体５は、ステー１の両端部から不図示
の付勢手段により、耐熱性フィルム７を介して加圧ロー
ラ８に圧接されている。

【００２３】上記の加熱装置を配設したプリンタにプリ
ント信号の入力がされると、プリンタ内への記録材１１
の給紙が行われ、画像形成部において記録材１１上への
作像が行われた後、上記加熱定着装置によって画像の定
着処理がなされる。

【００２４】上記のプロセスにおいて、本例の加熱装置
は、プリント信号の入力と同時に加熱体５への通電が開
始され、また加圧ローラ８の駆動も行われる。加熱体５
は、記録材１１の加熱装置への突入前に、定着温度に達
するように所定の電力によって通電が続けられるが、こ
の際耐熱性フィルム７の駆動ローラを兼ねる加圧ローラ
８の回転移動速度は、プロセススピードよりも遅くす
る。この加熱装置の駆動速度を遅くしている間も、他の
部分は、プロセススピードのまま記録材を搬送し、画像
形成を行っている。

【００２５】また、遅くしている間の加熱装置の駆動速
度は、本実施例ではプロセススピードの４分の１にして
いるが、装置構成、ファーストプリントタイム、最大消
費電力等で要求されるスペックに応じて、変えることが
できる。

【００２６】本実施例では、加圧ローラ８及び耐熱性フ
ィルム７の回転移動速度は、加熱体５が定着温度に達し
た時点でプロセススピードと同一速度に切り替えられる
が、記録材の先端が加熱装置に突入する前であれば、突
入直前、或いはそれ以外のタイミングで切り替えるよう
にしてもよい。速度切り替えの方法としては、加圧ロー
ラを駆動するギアの切り替えを行うか、或いは装置のメ
インモータとは別に加熱装置の駆動モータを設け、この
モータの回転数を変えることで行える。

【００２７】本発明者の実験によると、ヒータの立ち上
がり速度は、加熱装置の駆動速度−特に加圧ローラの回
転速度に大きく依存し、加圧ローラの回転を遅くすれば
するほど立ち上がりは速くなる。図１に示したものとほ
ぼ同一構成の加熱装置において行った実験データを図２
に示す。

【００２８】一般に、ヒータを所定温度まで素早く立ち
上げるのに必要な電力は、加熱体を所定温度に維持し続
けるのに必要な電力よりもかなり大きい。このため従来
の加熱装置では、加熱体を素早く立ち上げるためだけに
最大消費電力を大きくしなくてはならなかった。しか
し、本実施例のように加熱体が定着温度に立ち上がるま
での間、加熱装置の駆動速度を通常のプロセススピード
よりも遅くすることにより、加熱体をより低消費電力で
素早く立ち上げることが可能になる。例えば図２に示し
たデータをとるのに用いた加熱装置を本実施例のプリン
タに組み込んだ場合と従来のプリンタに組み込んだ場合
を比較してみる。どちらもプロセススピードは、同じ
く、プリント開始から記録材が加熱装置に突入するまで
の時間は、８秒である。定着温度は、１８０℃である。

【００２９】従来のものでは加熱装置の駆動速度は、い
つでもプロセススピードと同一速度であるため、８秒以
内にヒータを１８０℃まで立ち上げるのに３５０Ｗの供
給電力が必要であった。

【００３０】これに対し本発明を用いたものは、加熱体
立ち上がり時の加熱装置の駆動速度をプロセススピード
の４分の１にすることにより、２５０Ｗで８秒以内に立
ち上げることが可能であった。

【００３１】ところで図２からもわかるように加熱装置
の駆動速度を遅くするほど、より低消費電力で加熱体を
高温に立ち上げることができるため、加熱体を定着温度
に維持するのに最低限必要な電力以下で加熱体を立ち上
げることも可能になる。この場合、最大消費電力は、加
熱体の立ち上げに必要な電力ではなくなるが、特に問題
はない。

【００３２】本発明の第２実施例では、前述実施例と同
様に加熱体立ち上げ時は、加熱装置の駆動速度を遅くす
るが、プリント開始から記録材が加熱装置に突入するま
でに加圧ローラが少くとも一回転できない速度以下には
しない。すなわち加圧ローラの回転数をＫ（ｒｐｓ）プ
ロセススピードをＰ（ｍｍ／ｓｅｃ）、給紙から加熱装
置に記録材が突入するまでの所要時間をｔ（ｓｅｃ）、
加圧ローラ半径をｒ（ｍｍ）としたときに、加圧ローラ
の回転数Ｋは １／ｔ≦Ｋ≦Ｐ／２πｒ の範囲となるようにする。

【００３３】もし、記録材の加熱装置への突入までに加
圧ローラが、一回転以上できなかった場合、加圧ローラ
の表面は、ヒータによって温められて高温になった部分
と、全く温められず常温のままの部分ができる。このロ
ーラ表面の温度差は、画像定着時に光沢ムラ、もしく
は、温度が低い位置での定着不良となり、好ましくな
い。

【００３４】しかし、本実施例のように、記録材の突入
前に少くとも加圧ローラが一回転以上するようにしてお
けば、上記の様な問題は発生しない。

【００３５】本発明の第３実施例を説明する。

【００３６】加熱装置が何枚かの通紙を行った後である
程度温まっていた状態では、加熱体の立ち上り時間は、
冷えた状態から立ち上げる場合より短くなる。したがっ
て、ある程度加熱装置が温まった系では、特に加熱体立
ち上げ時に加熱装置の駆動速度を遅くしなくても低消費
電力で加熱体を素早く立ち上げることができる。

【００３７】本実施例では、プリント直前の加熱装置の
温まり具合を検知し、それに応じて加熱体立ち上げ時の
加熱装置の駆動速度を変えている。すなわち、加熱装置
が温まっている時は、駆動速度はプロセススピードのま
まとし、冷えている場合は、プロセススピードよりも遅
くする。

【００３８】加熱装置の温まり具合は、プリント直前の
サーミスタ温度によって検知し、例えば図３に示す制御
テーブルによって加熱装置の駆動速度の切り替えを行
う。また、加圧ローラにサーミスタを当接し、その温度
を検知してもよい。

【００３９】本実施例のようにプリント直前のサーミス
タ温度に応じて加熱体立ち上げ時の加熱装置の駆動速度
を変えることで不要な駆動速度の切り替えをなくすこと
ができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、加熱体立ち上げ時
に加熱装置の駆動速度を遅くすることにより、従来のも
のと比べ、より少ない消費電力で加熱体を定着温度まで
立ち上げることが可能になり、フィルム加熱方式の利点
である省エネルギ性をより高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の加熱装置の断面図であ
る。

【図２】本発明の第１実施例の加熱装置の実験データを
示す図表である。

【図３】本発明の第３実施例の制御テーブルの図表を示
す。

【符号の説明】

１…ステー ５…加熱体 ７…耐熱性フィルム ８…加圧ローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱性フィルムと、この耐熱性フィルム
   の移動駆動手段を有し、前記耐熱性フィルムの一面側に
   加熱体を、他面側に被加熱材を密着させ、前記耐熱性フ
   ィルムを介して加熱体の熱エネルギーを被加熱材に付与
   する加熱装置において、加熱体温度のある所定温度を境
   にして、前記耐熱性フィルムの移動速度が異なることを
   特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 加熱体の温度がある所定温度以下の時の
   耐熱性フィルムの移動速度は、加熱体の温度がある所定
   温度以上の時の耐熱性フィルムの移動速度以下であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
3. 【請求項３】 加熱体を所定温度まで立ち上げる間の耐
   熱性フィルムの移動速度は、被加熱材の加熱を行う間の
   耐熱性フィルムの移動速度よりも遅いことを特徴とする
   請求項１又は２記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 耐熱性フィルムと、この耐熱性フィルム
   の移動駆動手段を有し、前記耐熱性フィルムの一面側に
   加熱体を、他面側に被加熱材を密着させ、前記耐熱性フ
   ィルムを介して加熱体の熱エネルギーを被加熱材に付与
   する加熱装置において、被加熱材の加熱装置への突入前
   と後で前記耐熱性フィルムの移動速度が異なることを特
   徴とする加熱装置。