JPH11161072A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着用ロール２，３の温度変化や用紙Ｐの種
類（厚さや表面状態等）の違いにより発生する定着用ロ
ールによる用紙の搬送速度Ｅの変化を、その発生要因の
内容に左右されることなく、常により正確にかつ安定し
て抑え、かかる用紙搬送速度Ｅの変化により発生する画
像不良を防止できるようにする。 【解決手段】 定着用ロール２，３のニップ部Ｎに挟持
されて搬送される用紙Ｐの搬送速度を検出する検出手段
（２０，２１）と、その検出手段により得られる用紙搬
送速度Ｅと定着用回転体の規定速度Ｖとを比較し、その
両速度Ｅ，Ｖの差分を解消するように定着用ロールの回
転速度（Ｖ）を補正する速度補正手段（３０）とを設け
た。これにより、定着用ロール２，３により搬送される
用紙の搬送速度Ｅが実際に（直接的に）検出され、その
検出情報に基づいて定着用ロールの速度が補正されるた
め、用紙搬送速度Ｅの変化が正確に抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
等の画像形成装置に使用される定着装置に係り、特に、
用紙上の未定着像を一対の定着用回転体のニップ部に挿
通させて定着させるタイプの定着装置において、その定
着用回転体による用紙の搬送速度が変化することにより
発生する画像不良を防止することが可能な定着装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式等を利用した複写機、プリ
ンタ等の画像形成装置に使用されている定着装置として
は、規定の速度で回転する加熱ロールや加圧ロール等か
らなる一対の定着用回転体を備え、その定着用回転体の
ニップ部に未定着トナー像が転写された用紙を進入させ
て通過させることによりそのトナー像を加熱加圧して用
紙に定着させるタイプのものが主に知られている。定着
用回転体のうちの加熱ロールについては、その表面温度
が所要の定着温度になるように加熱手段により加熱制御
されている。

【０００３】ところで、この種の定着装置においては、
一般に、定着動作が連続して行われると、定着用回転体
における熱がそのニップ部を連続して通過する用紙やト
ナーにより奪われやすくなるため、結果的に、その回転
体の表面温度が急激に低下してしまう。このように定着
用回転体の表面温度が低下した場合には、その回転体の
径が熱収縮等の要因により小さくなるため、ニップ部の
幅が減少して、そのニップ部に挟持された状態で搬送さ
れる用紙の搬送速度（量）が低下することになる。この
ような現象は、定着用回転体の軸間が固定された構造の
定着装置において顕著に現れる。

【０００４】そして、この定着装置の定着用回転体によ
る用紙搬送速度が低下すると、かかる用紙搬送速度が、
定着装置の前工程（転写部や、転写部と定着装置との間
の用紙搬送手段）から用紙を定着装置にむけて送り込む
際の用紙進入速度にくらべて遅くなって相対的な速度差
を生じることになり、この結果、用紙は定着用回転体の
ニップ部に進入する前の部分がループ状に変形する。こ
のようなループ状の変形が必要以上に発生した場合に
は、その用紙におけるループ部分が定着装置の進入側に
配置されている部材やその周辺部材と接触してトナー像
が乱されてしまったり、或いは、転写部を通過中の用紙
の移動速度が変化して転写中のトナー像がずれてしまう
等の不具合がある。特に後者の像ずれは、用紙の搬送方
向の長さが転写部と定着装置との離間距離よりも長い場
合に発生することになる。

【０００５】また、この種の定着装置では、用紙の種類
によっても、定着用回転体のニップ部に挟持されて搬送
される用紙の搬送速度が変化することがある。すなわ
ち、用紙の厚さやその表面状態（用紙自身の表面微細形
状や含水状態、用紙上に担持されているトナー量）の違
いによっても変化するのである。例えば、用紙の厚さが
比較的厚い（又は薄い）場合には、定着用回転体のニッ
プ部の幅が広く（又は狭く）なるため用紙の搬送速度が
速く（又は遅く）なる。また、用紙の表面状態によって
は定着用回転体の表面との表面摩擦係数が変化し、その
表面摩擦係数が比較的高い（又は低い）場合には、ニッ
プ部での用紙のすべりが増える（又は減る）ため用紙の
搬送速度が遅く（又は速く）なる。

【０００６】そして、このような用紙の種類の違いによ
り定着装置における用紙の搬送速度が変化した場合にお
いても、前記したように用紙にループ変形が発生してト
ナー像の乱れやずれのごとき画像不良を誘発しやすくな
るという不具合がある。

【０００７】そこで、このような定着装置における問題
点を解決するための手段が例えば特開平６−４３７８３
号公報に示されている。これは、用紙の厚さを検出した
り或いは定着用回転体（加熱ロール）の温度を測定し、
その用紙の厚さの検出値やロール温度の検出値に基づい
て定着用回転体の適切な速度を選ぶように構成すること
により、用紙の厚さや加熱ロールの温度変化に基づく用
紙の搬送量の変化による前記したごとき像乱れや像ずれ
等の画像不良を防止するようにした定着装置である。

【０００８】しかし、この提案した定着装置の場合に
は、用紙の表面状態によって発生する用紙の搬送速度の
変化に対しては対処することができない。また、定着用
回転体の速度の制御量があらかじめ予測して用意したも
のであるため、実際の用紙搬送速度の変化に正確に対応
した制御が必ずしもできない場合があり得るという弱点
がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、定着
用回転体の温度変化や用紙の種類（厚さや表面状態等）
の違いにより発生する定着用回転体による用紙の搬送速
度の変化を、その発生要因の内容に左右されることな
く、常により正確にかつ安定して抑えることができ、か
かる用紙搬送速度の変化により発生する画像不良を防止
することができる定着装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の定着装置は、圧
接された状態でかつ規定の速度で回転する一対の定着用
回転体を備え、未定着像を担持する用紙を前記定着用回
転体のニップ部に進入させて通過させることにより未定
着像の定着を行う定着装置であって、前記定着用回転体
のニップ部に挟持されて搬送される用紙の搬送速度を検
出する検出手段と、その検出手段により得られる用紙搬
送速度と前記定着用回転体の規定速度とを比較し、その
両速度の差分を解消するように当該定着用回転体の回転
速度を補正する速度補正手段とを設けたものである。

【００１１】このような定着装置において、上記定着用
回転体は、２本のロール体にて構成されるものである
が、圧接された状態の定着用ニップ部が形成されるもの
であれば回転体そのものの形態等は如何なる構成のもの
であってもよい。

【００１２】また、上記検出手段は、定着用回転体のニ
ップ部に挟持されて搬送される用紙の搬送速度を最終的
に検出できるものであればその構成等については特に限
定されないが、その搬送速度をより正確にかつ容易に検
出できる観点から、定着用回転体の用紙排出側に用紙進
行方向に沿って一定の間隔をあけて設置され、用紙の先
端部を検出する２以上のセンサを用いて構成したものが
好ましい。しかも、用紙が定着用回転体を通過中におい
て可能な限り速い時期に、その定着回転体の速度を補正
することが望ましいことから、その２以上のセンサー
は、いずれも定着用回転体の用紙排出側の近傍位置に配
設することがより好ましい。

【００１３】さらに、上記速度補正手段は、検出される
用紙搬送速度と定着用回転体の規定速度との差分が解消
されるようにその回転体の回転速度を補正するものであ
るが、実際には、その用紙搬送速度が回転体の規定速度
よりも速かった場合には、その回転体の回転速度を必要
な量だけ遅くし、反対に、用紙搬送速度が規定速度より
も遅かった場合には、その回転体の速度を必要な量だけ
速くすればよい。

【００１４】この定着装置によれば、その定着用回転体
のニップ部に挟持されて搬送される用紙の搬送速度が実
際に（直接的に）検出され、その検出情報に基づいて定
着用回転体の速度が補正される。これにより、定着用回
転体による用紙の搬送速度がいかなる要因により変化す
る状況が発生しても、その速度変化の発生要因に左右さ
れることなく、定着用回転体は常に規定速度に則した速
度で正確に回転するようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施形態に係る定着装
置を示すものであり、この定着装置は、既知の電子写真
プロセスを利用してトナー像を形成する複写機、プリン
ター等の画像形成装置に組み込まれて、そのトナー像を
定着するために使用されるものである。

【００１７】この図において、符号１は用紙搬入口１ａ
と用紙排出口１ｂが開設された装置本体、２と３は本体
１の内部に圧接した状態で回転するように配設された、
一対の定着用回転体を構成する上部加熱ロールと下部加
熱ロール、４と５は加熱ロール２，３の表面を定着に必
要な温度状態に保つように加熱する加熱源（ハロゲンラ
ンプ等）、６は加熱ロール２，３を図中の矢印方向に一
定の規定速度Ｖで回転させるための速度制御可能な駆動
用モータ（サーボモータ等）、７は図示しない離型剤収
容タンクに一部浸漬された状態で回転するロール７ａに
塗布された離型剤をブレード７ｂで均一に且つ適量化し
た後に塗布ロール７ｃを介して加熱ロール２の表面に塗
布する離型剤塗布装置である。

【００１８】また、８は転写される未定着像（トナー
像）Ｔを担持する用紙Ｐを、図示しない転写部から定着
装置にむけてベルト８ａ上に載置又は吸着させて搬送す
るベルト搬送装置、９はベルト搬送装置８により搬送さ
れる用紙Ｐを用紙搬入口１ａから定着装置内に搬入させ
た後、加熱ロール２，３の間に形成されるニップ部Ｎを
通して用紙排出口１ｂから排出させるための用紙搬送路
を形成する用紙ガイド部材、１０は定着後の用紙Ｐを用
紙排出口１ｂから本体１の外に排出させる排出ロールで
ある。図中の一点鎖線は、用紙Ｐが定着装置の前後及び
その内部を通過する際の搬送経路を示す。

【００１９】２本の加熱ロール２，３は、例えば、円筒
状の剛性ロール基体とその基体の外周面に形成される表
面層とで基本的に構成されたロール構造からなり、その
各ロール軸が一定の間隔で固定されるように支持されて
いる。また、加熱ロール２，３は、そのロール表面の温
度が図示しない温度センサにより検出され、その検出情
報を加熱源４，５のコントローラにフィードバックして
所定の温度に保たれるように制御されている。上部加熱
ロール２は、そのロール表面に離型剤塗布装置７から離
型剤が塗布され、これにより定着時において加熱ロール
２，３の表面にトナーが用紙側から転移して付着しない
ようになっている。

【００２０】さらに、２０と２１は、加熱ロール２，３
の用紙排出側に用紙進行方向にそって一定の間隔Ｌ₁ を
開けて配置された検出手段を構成する上流側及び下流側
の用紙センサである。この用紙センサ２０，２１は、定
着時において加熱ロール２，３（のニップ部Ｎ）により
挟持されて搬送される用紙Ｐの先端部が通過することを
検出するものである。このセンサとしては、一般に光学
的に検出する方式のものが使用されるが、それ以外の検
出方式を利用するものであってもよい。

【００２１】この実施態様では、上流側の用紙センサ２
０を下部加熱ロール３と排出ロール７の間となる用紙搬
送路の下方に配設し、下流側の用紙センサ２１を用紙排
出口１ｂ付近の装置本体１外側であって上流側用紙セン
サ２０から距離Ｌ₁ だけ離れた位置に配設している。な
お、用紙Ｐの加熱ロール２，３による搬送速度をより正
確に検出しようとする場合には、排出ロール１０による
用紙搬送速度の変化が含まれないようにするため、下流
側の用紙センサ２１も排出ロール１０よりも上流側に配
置することが望ましい。

【００２２】図２は、加熱ロール２，３の回転速度に関
する制御系を示すブロック図であり、この制御系は、所
定のプログラムに沿って演算処理等を行うコントローラ
３０を核として、そのコントローラ３０に対し、所要の
制御プログラムが書き込まれているＲＯＭ３１、必要な
データが記憶されるＲＯＭ３２、上流側の用紙センサ２
０、下流側の用紙センサ２１、駆動用モータ６を駆動制
御するドライバ３３等が接続されている。この実施態様
では、定着動作時において用紙センサ２０，２１からの
検出情報（用紙先端部の通過時間ｔ₁ ，ｔ₂ ）に基づい
てコントローラ３０で所定の演算式にそって用紙Ｐの加
熱ロール２，３による用紙搬送速度Ｅを求めた後、その
用紙搬送速度Ｅと加熱ロール２，３の規定速度（回転移
動速度）Ｖとを比較して、その双方の速度Ｅ，Ｖの差分
を解消するように加熱ロール２，３の回転速度Ｖを補正
する制御信号ｓをドライバ３３に送信する制御プログラ
ムがＲＯＭ３１に書き込まれている。

【００２３】次に、この定着装置の動作について図３を
参照しながら説明する。図３は、この定着装置における
加熱ロール２，３の速度補正に関する制御動作を主に示
すフローチャートである。

【００２４】まず、電子写真プロセスにより形成された
トナー像Ｔが図示しない転写部で用紙Ｐ上に転写される
と、その用紙Ｐがベルト搬送装置８により定着装置にむ
けて搬送され、用紙搬入口１ａから装置本体１の内部に
搬入された後、加熱ロール２，３のニップ部Ｎに進入す
る。これにより、定着動作が開始される（ステップＳ
１）。この際、加熱ロール２，３は、加熱源４，５によ
り定着温度まで加熱されるているとともに駆動用モータ
６により規定速度Ｖで回転している。

【００２５】用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔは、加熱ロー
ル２，３に挟持された状態でそのニップ部Ｎを通過する
ことにより加熱及び加圧されて用紙Ｐに定着される。こ
の用紙Ｐは、ニップ部Ｎを通過すると、加熱ロール２，
３の回転搬送力により排出ロール１０側に送り出され、
その排出ロール１０により用紙排出口１ｂを通して本体
１の外に排出される。

【００２６】そして、このようにして送り出される用紙
Ｐの先端部は、加熱ロール２，３の用紙排出側に配置さ
れた上流側の用紙センサ２０と下流側の用紙センサ２１
を順次通過することにより検出される（Ｓ２，Ｓ３）。
すなわち、用紙Ｐの先端部は、まず最初に上流側の用紙
センサ２０を通過することによりその第１の通過時間ｔ
₁ が検出された後（Ｓ２）、下流側の用紙センサを通過
することによりその第２の通過時間ｔ₂ が検出される
（Ｓ３）。

【００２７】この両センサ２０，２１に検出された各通
過時間ｔ₁ ，ｔ₂ が検出情報としてコントローラ３０に
入力されると、コントローラ３０では、以下の算出式に
基づいて用紙搬送速度Ｅが求められる（Ｓ４）。 Ｅ＝Ｌ₁ ／（ｔ₂ −ｔ₁ ）

【００２８】続いて、コントローラ３０において、算出
された用紙搬送速度Ｅと加熱ロール２，３の規定速度Ｖ
の大小関係が判断される（５）。そして、この用紙搬送
速度Ｅと規定速度Ｖが同じ場合（但し、実際には誤差分
を加味した許容範囲±α内で両速度が一致する場合に相
当する）には、用紙Ｐが正常な速度で搬送されていると
みなし、その規定速度Ｖの補正は行わない（Ｓ６）。

【００２９】一方、連続定着や用紙の種類の違い等の各
種要因により、用紙搬送速度Ｅが規定速度Ｖよりも遅く
なっている場合には、その両速度の差分（実際には速度
Ｅの速度Ｖに対する遅れ分：−ΔＶ）を解消するよう
に、規定速度Ｖをその初期設定値よりも所定量速くする
ための補正を行う（Ｓ７）。反対に、用紙搬送速度Ｅが
規定速度Ｖよりも速いと判断された場合には、その両速
度の差分（実際には速度Ｅの速度Ｖに対する超過分：＋
ΔＶ）を解消するように、規定速度Ｖをその初期設定値
よりも所定量遅くするための補正を行う（Ｓ８）。実際
には、その補正量に応じた制御信号ｓがドライバ３３に
送られる結果、駆動用モータ６の回転速度（回転数）が
制御される。

【００３０】このような加熱ロール２，３の規定速度Ｖ
の補正により、用紙搬送速度Ｅは初期設定値としての規
定速度Ｖに近似するように適宜調整される。この結果、
その用紙搬送速度Ｅは、定着装置の前の工程における用
紙送り速度、即ち、ベルト搬送装置８の用紙送り速度と
の間で速度差が生じることがなくなり、しかも、加熱ロ
ール２，３のニップ部Ｎに進入される用紙Ｐ部分が必要
以上にループ状に変形してしまうこと（図１中の二点鎖
線で示す用紙Ｐａ）が防止される。従って、従来装置の
ようなトナー像の乱れやずれ等の画像不良が発生するこ
とはない。

【００３１】この補正が実行された際の用紙Ｐが定着装
置による定着が終了して装置外に排出された後において
は、規定速度Ｖは、その前記した補正量がキャンセルさ
れて初期設定値に戻される。そして、その後に送られて
くる新たな用紙Ｐの用紙搬送速度Ｅの検出情報に基づく
前記したごとき速度補正が同様に行われる。

【００３２】図４は、本発明の他の実施形態に係る定着
装置を示すものである。この定着装置は、上流側及び下
流側の用紙センサ２０，２１の配設位置を変更した以外
は前記した実施態様に係る定着装置と同じ構成からなる
ものである。

【００３３】すなわち、この実施態様においては、下部
加熱ロール３を挟むような状態で、上流側のセンサ２０
を下部加熱ロール３の用紙進入側における用紙搬送路の
下方に配設し、下流側のセンサ２１を下部加熱ロールの
用紙排出側の用紙搬送路の下方であって上流側用紙セン
サ２０から用紙進行方向にそって距離Ｌ₂ だけ離れた位
置に配設している。これにより、上流側の用紙センサ２
０には、加熱ロール２，３のニップ部に進入する直前に
おける用紙Ｐの先端部の通過時間ｔ₁ を検出させ（Ｓ
２）、次いで、下流側の用紙センサ２１には、その加熱
ロール２，３に挟持されて搬送される用紙Ｐの先端部の
通過時間ｔ₂ を検出させるようにしている（Ｓ３）。そ
して、用紙搬送速度Ｅについては、上記各通過時間
ｔ₁ ，ｔ₂ に基づいて下記の算出式により求めるように
設定している。 Ｅ＝Ｌ₂ ／（ｔ₂ −ｔ₁ ）

【００３４】このように配設した用紙センサ２０，２１
によっても、前記した実施態様に係る定着装置と同様に
して、用紙搬送速度Ｅの検出情報に基づく加熱ロール
２，３の規定速度Ｖの補正が行われる。特に、このよう
に用紙センサ２０，２１を加熱ロール２，３の用紙進入
側と用紙排出側にそれぞれ分けて配設し、その両センサ
を通過する用紙の通過時間を検出して用紙搬送速度Ｅを
算出するように構成した場合には、前記した実施態様の
ように両センサ２０，２１を共に加熱ロール２，３の用
紙排出側に配設して用紙搬送速度Ｅを算出するように構
成した場合にくらべ、用紙の通過時間の検出、ひいては
用紙搬送速度Ｅの算出がわずかながら速くなされるた
め、加熱ロール２，３の規定速度Ｖの補正をわずかなが
ら速く実行することが可能となる。

【００３５】その反面、以下の点に鑑みて比較した場合
には、この後述の実施態様よりも前記した実施態様の定
着装置の構成のほうが望ましい。

【００３６】すなわち、図５に例示するように、定着装
置に送りこまれる用紙Ｐが斜行した姿勢（図中の実線で
示す用紙の搬送姿勢）で搬送された場合、その用紙Ｐは
加熱ロール２，３のニップ部Ｎに進入する時点でスムー
ズに挿入されず、不規則な挙動を起こすことがある（場
合によっては、その用紙先端部がニップ部Ｎと平行した
状態に矯正されて揃えられることもある。図中の二点鎖
線で示す状態がそれに相当する）。これにより、用紙Ｐ
は、上流側の用紙センサ２０と下流側の用紙センサ２１
との間を正常で一定な搬送状態で通過することがなく
（ニップ部Ｎにおいて斜行姿勢が矯正された場合には、
その搬送が遅れ気味の用紙先端部側が搬送時間がより遅
れることになる）、その用紙Ｐの通過時間（特に下流側
における通過時間ｔ₂ ）に検出誤差が生じ、ひいては用
紙搬送速度Ｅが正確に求められず、結果的に、加熱ロー
ル２，３の規定速度Ｖを正確に行えないおそれがある。

【００３７】従って、このような事情から、用紙Ｐの通
過時間ひいては用紙搬送速度Ｅをより正確に求めようと
する場合には、前記実施態様のごとく、上流側及び下流
側の用紙センサ２０，２１を共に加熱ロール２，３の用
紙排出側に配設し、加熱ロール２，３のニップ部Ｎによ
る挟持（又は、前記した斜行姿勢の矯正）がなされた後
の用紙Ｐの通過時間を検出するようにした構成の方が有
利である。

【００３８】なお、前記した各実施態様では、一対の定
着用回転体が２つの加熱ロール２，３により構成されて
いる場合について例示したが、その定着用回転体につい
ては、加熱ロールと加圧ロールにより構成されたもので
あってもよい。さらに、一方又は双方がベルト式の回転
体であって、そのベルトの背面側から押圧ロール等によ
り押圧されてニップ部Ｎが形成される構成の定着用回転
体であってもよい。

【００３９】また、前記した各実施態様では、転写部で
のトナー像の転写がなされた用紙Ｐがベルト搬送装置８
により定着装置にむけて送りこまれる場合について例示
したが、本発明は、その転写部を通過した後の用紙Ｐが
ベルト搬送装置８を介さず直接、定着装置に送り込まれ
る構成の定着装置に対しても同様に適用することができ
る。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の定着装置
によれば、前記したような検出手段と速度補正手段とを
設けたので、定着用回転体のニップ部に挟持されて搬送
される用紙の搬送速度が実際に検出され、その検出され
た用紙搬送速度と定着用回転体の規定速度との差分を解
消するように定着用回転体の速度が補正されることにな
り、これにより、定着用回転体による用紙の搬送速度が
いかなる要因により変化する状況が発生しても、その速
度変化の発生要因に左右されることなく、定着用回転体
を常に規定速度に則した速度で正確に回転させることが
できる。この結果、かかる用紙搬送速度の変化により、
従来装置のごとく、用紙に不要なループ状の変化が生じ
たり或いは上記用紙搬送速度と定着装置へむけての前工
程からの用紙送り込み速度との間に速度差が生じること
により発生する像乱れや像ずれ等の画像不良を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す概
要図である。

【図２】 一対の加熱ロールの回転速度を補正するため
の制御系の一例を示すブロック図である。

【図３】 一対の加熱ロールの回転速度を補正する際の
動作内容を示すフローチャートである。

【図４】 本発明の他の実施形態に係る定着装置を示す
概要図である。

【図５】 用紙の搬送姿勢の挙動とその用紙の通過時間
の検出精度との関係を示す説明図である。

【符号の説明】 ２，３…加熱ロール（一対の定着用回転体）、２０，２
１…用紙センサ、３０…コントローラ、Ｔ…未定着トナ
ー像、Ｐ…用紙、Ｎ…ニップ部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧接された状態でかつ規定の速度で回転
   する一対の定着用回転体を備え、未定着像を担持する用
   紙を前記定着用回転体のニップ部に進入させて通過させ
   ることにより未定着像の定着を行う定着装置であって、 前記定着用回転体のニップ部に挟持されて搬送される用
   紙の搬送速度を検出する検出手段と、その検出手段によ
   り得られる用紙搬送速度と前記定着用回転体の規定速度
   とを比較し、その両速度の差分を解消するように当該定
   着用回転体の回転速度を補正する速度補正手段とを設け
   たことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 検出手段が、定着用回転体の用紙排出側
   に用紙進行方向に沿って一定の間隔をあけて設置され、
   用紙の先端部を検出する２以上のセンサを用いて構成さ
   れている請求項１記載の定着装置。