JPH0990807A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
着像を記録材上に定着する定着装置を有する画像形成装
置において、温度立ち上げのためのヒータへの通電によ
りヒータが破損するのを防止する。 【解決手段】 ヒータ7の温度が低い立ち上げ初期に
は、所定の時間までの間、それに引続いてヒータ7に供
給される電力の最大値より低い電力を供給する。またヒ
ータ7が所定の温度に達するまでの間、それに引続いて
ヒータ7に供給される電力の最大値より低い電力を供給
する。
Description
等の画像形成装置に関する。
採用する複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装
置においては、画像形成に際して、先ず、像担持体とし
ての感光体や誘電体の表面に原稿画像又は入力した画像
信号に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像
は、現像手段によって所定の電荷を有するトナーを用い
てトナー像として現像される。そして、像担持体上に現
像されたトナー像は、転写手段により静電気的に記録材
上に転写され、記録材上のトナー像は定着手段によって
記録材上に定着される。
方式としては、トナー像を担持した記録材を加熱ローラ
と加圧ローラと狭持搬送する熱ローラ方式が広く用いら
れてきた。このような熱ローラ方式では、加熱ローラの
熱容量が大きいため、熱ローラを所定の温度まで加熱す
るのに要する時間(所謂ウォームアップ時間)が長くか
かるという問題があった。
サーマルヘッドに対して摺動する薄肉のフィルムを用い
てウォームアップ時間を短縮したフィルム加熱定着方式
が提案されている(特開昭63−313182号公報、
特開平2−157878号公報等参照)。
ルヘッドとしては、セラミック等の基板上に抵抗体の発
熱層を設け更にその上に保護層を形成したセラミックヒ
ータが一般的である。このセラミックヒータは低熱容量
であるために、短時間で急速に温度立ち上げをすること
が可能である。その一方で、温度立ち上げ時に電力をセ
ラミックヒータに印加するとヒータ内部の温度差による
応力でヒータが変形するということがある。低熱容量で
急速に温度立ち上げを行う際には、可能な限りヒータを
薄くし大電力をセラミックヒータに印加することが望ま
れるが、この場合には前記のヒータ内部の温度差による
応力によりヒータが破損する可能性が高くなる。
て急速な温度立ち上げにおけるセラミックヒータの断線
を防止することにある。
め、請求項1記載の本発明は、画像形成開始信号入力手
段と、画像形成開始信号受信後に記録材上にトナー像を
形成するトナー像形成手段と、固定支持された発熱体に
摺接しながら有端または無端移動自在に配設されたフィ
ルム部材と、該フィルム部材を介して上記発熱体に圧接
するように配設された加圧手段と、前記発熱体の温度を
検知する温度検知手段と、前記発熱体へ供給する電力を
制御する電力制御手段とを備え、前記のトナー像を担持
した記録材を、前記フィルム部材と加圧手段の圧接部に
て挟持搬送せしめることにより前記トナー像を記録材に
定着する画像形成装置において、画像形成開始後から所
定の時間までの間に発熱体に供給される電力の最大値よ
りも、それに引き続いて発熱体に供給される電力の最大
値の方が高くなるように前記電力制御手段が設定されて
いることを特徴とする。
ー像を形成するトナー像形成手段と、固定支持された発
熱体に摺接しながら有端または無端移動自在に配設され
たフィルム部材と、該フィルム部材を介して上記発熱体
に圧接するように配設された加圧手段と、前記発熱体の
温度を検知する温度検出手段と、前記発熱体へ供給する
電力を制御する電力制御手段とを備え、前記のトナー像
を担持した記録材を、前記フィルム部材と加圧手段の圧
接部にて挟持搬送せしめることにより前記トナー像を記
録材に定着する画像形成装置において、画像形成開始後
から前記発熱体の検知温度が所定の温度に達するまでの
期間に発熱体に供給される電力の最大値よりも、それに
引き続いて発熱体に供給される電力の最大値方が高くな
るように前記電力制御手段が設定されていることを特徴
とする。
請求項2に記載の発明において、画像形成開始時の前記
発熱体の検知温度に応じ、発熱体へ供給する電力、又
は、画像形成開始後少ない電力を供給する時間を調節す
るように前記電力制御手段が設定されていることを特徴
とする。
請求項2に記載の発明において、画像形成終了から次の
画像形成開始までの時間に応じ、発熱体へ供給する電
力、又は、画像形成開始後少ない電力を供給する時間を
調整するように前記電力制御手段が設定されていること
を特徴とする。
請求項2に記載の発明において、環境温度を検知する温
度検知手段を有し、画像形成開始時の環境温度に応じ、
発熱体へ供給する電力、又は、画像形成開始後少ない電
力を供給する時間を調節するように前記電力制御手段が
設定されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明において、画像形成開始に先だっ
て前記発熱体に所定の電力W1を所定の時間供給(以後
予備通電と称す)した後に画像形成開始まで待機し、画
像形成開始後は所定期間所定の電力(最大値W2)を供
給した後に、引き続き所定の電力(最大値W3)で発熱
体の検知温度が所定の値となるように前記電力制御手段
が設定されており、W1<W2<W3であることを特徴
とする。
発明において、前記予備通電中に画像形成開始信号を受
信した場合、所定の時間は予備通電を継続し、その後に
画像形成を開始することを特徴とする。
発明において、前記予備通電前の発熱体検知温度が所定
の値以下の時には前記予備通電中に画像形成開始信号を
受信した場合、所定の時間は予備通電を継続し、その後
に画像形成を開始し、前記予備通電前の発熱体検知温度
が所定の値より高い時には、前記予備通電中に画像形成
開始信号を受信した場合でもすぐに画像形成を開始する
ことを特徴とする。
求項8記載の発明において、前記発熱体が、少なくとも
セラミックス製の基板上に形成された抵抗発熱部を有す
ることを特徴とする。
の発明において、セラミックス製の基板が、記録材の進
行方向に関し非対称形状であることを特徴とする。
は請求項10の発明において、前記抵抗発熱部がセラミ
ックス製の基板の記録材の進行方向に関する中心線に対
し非対称位置に配設されていることを特徴とする。
いて説明する。
の実施の形態を図1ないし図3に基づいて説明する。図
3は本実施の形態の定着装置60を用いた画像形成装置
の一例の概略構成を示す図である。図3に示すように本
実施の形態の画像形成装置は、原稿台固定、光学系移動
型、回転ドラム型、転写式の電子写真複写装置である。
の原稿台ガラス20上に原稿19を所要に載置し、所要
の複写条件を設定した後、コピースタートキーを押す
と、感光体ドラム39が矢印で示す時計方向に所定の周
速度で回転駆動される。また、光源21(22は反射
笠)と第一ミラー23が原稿台ガラス20の下面に沿っ
てガラス左辺側のホームポジションからガラス右辺側へ
所定の速度Vで移動し、第二ミラー24、第三ミラー2
5が同方向にV/2の速度で移動することで、原稿台ガ
ラス20上の載置原稿19の下向き画像面が左辺側から
右辺側に照明走査され、その照明走査光の原稿面反射光
が結像レンズ29、固定第四〜第六ミラー26、27、
28を介して回転感光体ドラム39面に結像露光(スリ
ット露光)される。
前に一次帯電器30により正または負の所定電位に一様
に帯電処理されており、この帯電面に対して上記の露光
がなされることで、ドラム39面に原稿画像に対応した
パターンの静電潜像が順次に形成される。感光体ドラム
39面に形成される静電潜像は、現像装置31の現像ロ
ーラ32でトナー像として顕画像化される。
送され、ガイド33を通って所定のタイミングでドラム
39と転写帯電器34との間の転写部へ導入されて転写
コロナを受けることでドラム39に接し、ドラム39面
側のトナー顕画像が記録材下面に順次転写される。
によって背面電荷の除電を受けつつ、ドラム39面から
順次に分離され、搬送部38、入口ガイド10で定着装
置60へ導入され、後述するようにトナー画像定着を受
け、画像形成物として機外へ排出される。
器36のクリーニングブレード37によって残りトナー
等の汚れが清掃除去され、繰り返して像形成に供され
る。
21〜25は所定の往路終点に到達すると、復路を移動
するように設定されており、初めのホームポジションへ
戻り、次のコピーサイクルの開始まで待機する(以下、
この工程を光学系のバック工程と称する)。
(例えば100枚)のコピー枚数が指定された場合、光
学系のバック工程が終了した後に、図3に示すマイクロ
コンピュータ(以下MPUとする)18により所定のイ
ンターバルをもって上記の工程を繰り返す。
図1に基づいて詳しく説明する。
装置(サーフ定着器)の構成図である。
着フィルムであり、該定着フィルム3は左側の駆動ロー
ラ1と、右側の従動ローラ4と、この両ローラ1、4間
の下方に固定配設した低熱容量線状ヒータ7との間に張
設してある。
る方向にテンションを与えるテンションローラを兼ねて
おり、定着フィルムは表面にシリコーンゴム等を被覆し
て摩擦係数を高めた駆動ローラ1の時計方向の回転駆動
に伴い、時計方向に所定の周速度をもってシワや蛇行、
速度遅れなく回転駆動される。
離型性の良いゴム弾性層を有する加圧ローラであり、上
記のエンドレスベルト状定着フィルム3の下方側フィル
ム部分をヒータ7との間に挟ませて、ヒータ7の下面に
対してバネ等の付勢手段により、例えば5〜10kg/
cmの当接力をもって対向圧接させてあり、記録材Pの
搬送方向に順方向の反時計方向に回転する。
されたクリーニングローラであり、該クリーニングロー
ラは、金属製である。
ム3は繰り返してトナー画像の加熱定着に供されるの
で、耐熱性・離型性・耐久性に優れ、一般的には100
μm以下、好ましくは40μm以下の薄肉のものを使用
する。一例としては、厚さ20μmのポリイミド、ポリ
エーテルイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテ
ル、エーテルケトン等の高耐熱樹脂や、ニッケル、SU
S等の金属の薄肉エンドレスベルトの外周面にPTFE
(四フッ化エチレン樹脂)、PFA(四フッ化エチレン
・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂)
等の低表面エネルギーの樹脂、又はこれらの樹脂にカー
ボンブラック等の導電材を添加した離型コート層を10
μm厚に施した総厚30μmのエンドレスベルトであ
る。
mm、幅10mm、長手方向長さ340mmのアルミナ
基板14に、銀パラジウムや酸化ルテニウム等の抵抗材
料を厚さ10μm、幅1.0mmに塗工して発熱層13
を形成し、さらにその上に厚さ10μmのフィルム3と
の摺動を考慮したガラス等の保護層15を形成したもの
であり、ヒータ支持体6に取り付け保持させて固定支持
させる。
基板14の排紙側には面取りが施しており、発熱体層1
3は基板14の巾方向の中心に対して、排紙側に寄って
いる。
び画像形成装置に対し断熱支持する、断熱性、高耐熱
性、剛性を有するもので、例えばPPS(ポリフェニレ
ンサルファイド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケ
トン)、液晶ポリマ等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂
とセラミックス、金属等との複合材料などで構成され
る。
通電される。通電は交流100Vであり、基板14の裏
面に熱伝導性シリコーンゴム接着剤等で接着又は圧接又
は一体的に形成されたNTCサーミスタ等のサーミスタ
5の検知温度に応じ通電制御される。
供給電力を段階的に制御することが可能である。
いて説明する。本体に電源が投入されると、駆動ローラ
1が回転を開始し、これに従動して定着フィルム3、テ
ンションローラ4、駆動ローラ9、クリーニングローラ
10が回動を開始する。回転開始からやや遅れてヒータ
駆動回路16からヒータ7への通電が開始される。本実
施例では、200℃温度調整を行いつつ500Wを5秒
間印加する。200℃温度調整は、サーミスタ5の検知
温度が195℃未満のときは所定の最大印加電力(予備
通電動作中は500W)を印加し、195℃以上200
℃未満のときは500Wを印加し、200℃以上205
℃未満のときは200W印加をし、205℃以上になる
と通電を停止することで行われる。通電時間が経過して
通電が終了してからやや遅れて、駆動ローラ1の回転を
停止する。ここまでの動作が、予備通電動作である。
た不図示のコピースタートキーを押すことにより画像形
成が開始すると、駆動ローラ1が回転を開始し、これに
従動して定着フィルム3、テンションローラ4、駆動ロ
ーラ9、クリーニングローラ10が回動を開始する。回
転開始からやや遅れてヒータ駆動回路16からヒータ7
への通電が開始される。このとき通電開始から所定の時
間は最大印加電力W1を印加し、所定の時間が経過した
後にW1より大きい最大印加電力W2を印加している。
本実施例では、200℃温度調整を行いつつ、600W
を3秒間印加し続いて800W印加を行う。記録材Pが
定着ニップ部Nに進入する時には、サーミスタ検知温度
は所定の定着温度(本実施例では200℃)に達してお
り、記録材Pは未定着トナー画像Tを上面に担持したま
まで移動する定着フィルム3と重なりニップ部Nに侵入
する。記録材Pと未定着トナー画像Tはニップ部Nを通
過する際にヒータ7と加圧ローラ9による押圧力を受け
つつ発熱層13で発生した熱を定着フィルム3を介して
受け、トナー画像が高温溶融して記録材Pに軟化接着し
た像となる。記録材Pの後端がニップ部Nを通過した後
に、ヒータ7への通電を停止し、やや遅れて駆動ローラ
1が停止する。
に本体の電源がオフとなる機能(オートシャットオフ機
能)を備えている。
り、低温環境下での使用に際しても定着ヒータの破損が
発生せず、良好な定着性が得られた。
は図2(c)に示すように長方形の様に基板の幅方向の
中心線に対称な断面を有する基板の幅方向の中心線に対
称に発熱層を配設しても非対称に発熱層を配設してもよ
く、もしくは図2(d)に示すように前記ヒータ基板1
4の様に基板の幅方向の中心線に非対称な断面を有する
基板の幅方向の中心線に対称に発熱層を配設してもよ
い。
制御が最も有効であるのは、図2(a)に示すような基
板の幅方向の中心線に非対称な断面を有する基板の幅方
向の中心線に非対称に発熱層を配設したヒータである。
時の最大印加電力を画像形成時同様の800Wにした
り、画像形成時に600Wを3秒間印加せずに始めから
800W印加をした場合には、低温環境下で800W印
加中にヒータ7が破損する例があった。その原因は、ヒ
ータ7へ低温状態で大きい電力を印加することで発熱層
13付近とヒータ7の裏面に生ずる温度差が大きくな
り、この温度差による応力ヒータ7が耐えられなかった
ためである。
おいて、以下の点が異なる。
大印加電力を小さくしていたところを、通電開始からサ
ーミスタ5が所定の温度を検知するまで最大印加電力を
小さくする様にした。本実施の形態では、サーミスタ5
の検知温度が70℃になるまで600W印加し、その後
800W印加する様にした。
り、低温環境化での使用に際しても定着ヒータの破損が
発生せず、良好な定着性が得られた。
予備通電中にコピースタートキーが押された場合に、そ
の時点のサーミスタ5の検知温度が所定の温度よりも低
いときは、予備通電中にコピースタートキーが押されな
かった場合の予備通電時間よりも小さい所定の予備通電
を行った後に、画像形成動作に移行するように構成し
た。本実施の形態では、500W印加で予備通電が2秒
間行われる前にコピースタートキーが押された場合に
は、サーミスタ5の検知温度が100℃以下であれば予
備通電が2秒間行われた後に画像形成動作に移行する。
また、サーミスタ5の検知温度が100℃以上の場合
や、予備通電開始から2秒以上経過後コピースタートキ
ーが押された場合は、予備通電中(本実施の形態では5
秒間)でもその時点で画像形成動作に移行する。
り、低温環境下での使用に際しても定着ヒータの破損が
発生せず、良好な定着性が得られた。
おいて、以下の点が異なる。
大印加電力を小さくしていたところを、コピースタート
キーが押されたときのサーミスタ5の検知温度に応じて
最大印加電力を変化させている。本実施の形態では、サ
ーミスタ5の検知温度が50℃以下の場合には600W
印加を2秒間行った後に800W印加を行い、サーミス
タ5の検知温度が50℃以上の場合には800W印加を
行う。
り、低温環境化での使用に際しても定着ヒータの破損が
発生せず、良好な定着性が得られた。
のサーミスタ5の検知温度のかわりに、前回の画像形成
終了からの時間に応じて最大印加電力を変化させてもよ
い。
おいて、定着装置付近の温度を測定する不図示の環境温
度センサを有し、コピースタートキーが押された時点の
環境温度センサの検知温度が所定の温度より低い場合に
は、画像形成時に通電開始から最大印加電力を小さくし
ていた所定の時間を延長するように構成した。本実施の
形態では、環境温度センサの検知温度が20℃以下の場
合は2秒間600W印加時間を延長し計5秒間600W
印加した後に800W印加を行うようにした。この際、
定着装置以外の画像形成動作はコピースタートキーが押
されてから2秒後にスタートする。
り、低温環境下での使用に際しても定着ヒータの破損が
発生せず、良好な定着性が得られた。
合、低電力の印加時間を延長するのみでなく、電力をさ
らに小さくしてもよい。
おいて、予備通電動作やコピー動作が終了した時点から
の時間を計測し、コピースタートキーが押されたさいの
時間に応じて、画像形成時に通電開始から最大印加電力
を小さくしていた所定の時間を延長するように構成し
た。本実施の形態では、予備通電動作やコピー動作が終
了してから10分以上が経過すると、2秒間600W印
加時間を延長し計5秒間600W印加した後に800W
印加を行うようにした。この際、定着装置以外の画像形
成動作はコピースタートキーが押されてから2秒後にス
タートする。
り、低温環境下での使用に際しても定着ヒータの破損が
発生せず、良好な定着性が得られた。
URF定着装置においてセラミックヒータの温度立ち上
げ時に、セラミックヒータの温度等に応じて立ち上げ初
期のセラミックヒータへの印加電力を立ち上げ中におけ
る最大印加電力より小さくするようにしたので、セラミ
ックヒータが損傷すること無く、良好な定着性能を有す
る定着装置を供することができる。
略断面図。
ックヒータの断面図。
Claims (11)
- 【請求項1】 画像形成開始信号入力手段と、画像形成
開始信号受信後に記録材上にトナー像を形成するトナー
像形成手段と、固定支持された発熱体に摺接しながら有
端または無端移動自在に配設されたフィルム部材と、該
フィルム部材を介して上記発熱体に圧接するように配設
された加圧手段と、前記発熱体の温度を検知する温度検
知手段と、前記発熱体へ供給する電力を制御する電力制
御手段とを備え、前記のトナー像を担持した記録材を、
前記フィルム部材と加圧手段の圧接部にて挟持搬送せし
めることにより前記トナー像を記録材に定着する画像形
成装置において、 画像形成開始後から所定の時間までの間に発熱体に供給
される電力の最大値よりも、それに引き続いて発熱体に
供給される電力の最大値の方が高くなるように前記電力
制御手段が設定されていることを特徴とする画像形成装
置。 - 【請求項2】 記録材上にトナー像を形成するトナー像
形成手段と、固定支持された発熱体に摺接しながら有端
または無端移動自在に配設されたフィルム部材と、該フ
ィルム部材を介して上記発熱体に圧接するように配設さ
れた加圧手段と、前記発熱体の温度を検知する温度検出
手段と、前記発熱体へ供給する電力を制御する電力制御
手段とを備え、前記のトナー像を担持した記録材を、前
記フィルム部材と加圧手段の圧接部にて挟持搬送せしめ
ることにより前記トナー像を記録材に定着する画像形成
装置において、 画像形成開始後から前記発熱体の検知温度が所定の温度
に達するまでの間に発熱体に供給される電力の最大値よ
りも、それに引き続いて発熱体に供給される電力の最大
値方が高くなるように前記電力制御手段が設定されてい
ることを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項3】 画像形成開始時の前記発熱体の検知温度
に応じ、発熱体へ供給する電力を調節するように前記電
力制御手段が設定されていることを特徴とする請求項1
または請求項2に記載の画像形成装置。 - 【請求項4】 画像形成終了から次の画像形成開始まで
の時間に応じ、発熱体へ供給する電力または画像形成開
始後、少ない電力を供給する時間を調節するように前記
電力制御手段が設定されていることを特徴とする請求項
1または請求項2に記載の画像形成装置。 - 【請求項5】 環境温度を検知する温度検知手段を有
し、画像形成開始時の環境温度に応じ発熱体へ供給する
電力または画像形成開始後、少ない電力を供給する時間
を調節するように前記電力制御手段が設定されているこ
とを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形
成装置。 - 【請求項6】 画像形成開始に先だって前記発熱体に所
定の電力W1を所定の時間供給(以後予備通電と称す)
した後に画像形成開始まで待機し、画像形成開始後は所
定期間所定の電力(最大値W2)を供給した後に、引き
続き所定の電力(最大値W3)で発熱体の検知温度が所
定の値となるように前記電力制御手段が設定されてお
り、 W1<W2<W3 であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載
の画像形成装置。 - 【請求項7】 前記予備通電中に画像形成開始信号を受
信した場合、所定の時間は予備通電を継続し、その後に
画像形成を開始することを特徴とする請求項6に記載の
画像形成装置。 - 【請求項8】 前記予備通電前の発熱体検知温度が所定
の値以下の時には前記予備通電中に画像形成開始信号を
受信した場合、所定の時間は予備通電を継続し、その後
に画像形成を開始し、前記予備通電前の発熱体検知温度
が所定の値より高い時には、前記予備通電中に画像形成
開始信号を受信した場合でもすぐに画像形成を開始する
ことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。 - 【請求項9】 前記発熱体が、少なくともセラミックス
製の基板上に形成された抵抗発熱部を有することを特徴
とする請求項1乃至8に記載の画像形成装置。 - 【請求項10】 セラミックス製の基板が、記録材の進
行方向に関し非対称形状であることを特徴とする請求項
9に記載の画像形成装置。 - 【請求項11】 前記抵抗発熱部がセラミックス製の基
板の記録材の進行方向に関する中心線に対し非対称位置
に配設されていることを特徴とする請求項9または10
に記載の画像形成装置。
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