JPH1184917A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寒冷な装置環境であってもクイックスタート
の機能を損なうことのない定着装置及びこれを用いた画
像形成装置を提供する。 【解決手段】 加熱体に接触して回転支持されたフィル
ムと加圧回転体とによって像が転写された転写材を挟持
搬送して前記像を定着する定着装置において、前記フィ
ルムを回転支持する支持回転体のうち、前記加熱体に対
してフィルム回転方向上流側で最も近い位置にある支持
回転体を加熱する補助加熱手段と、前記ニップ部の近傍
であって、前記ニップ部よりも転写材搬送方向上流側に
設けられた、転写材を検出する定着入口センサとを設
け、記録開始信号を受けてから少なくとも１枚目の転写
材の後端が前記定着入口センサによって検出されるまで
の間、前記補助加熱手段を駆動させて前記フィルムを加
熱するよう構成したことを特徴とする。

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、レーザー
ビームプリンタ等の定着装置及びこれを備えた画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機等の画像形成装置において
は、画像形成手段において像担持体上にトナー像を形成
し、このトナー像を紙等の転写材上に転写し、これを定
着装置に搬送して転写材上の未定着トナー像を転写材上
に定着させてコピー（画像形成）を完了する。そして前
記定着には、熱ローラ対を加熱し、この熱ローラ対によ
って転写材を挟持搬送しながらトナーを溶融して固着さ
せる、いわゆる熱ローラ定着方式の定着装置が広く使用
されている。

【０００３】しかし、この熱ローラ定着方式によると、
熱ローラ対の温度がトナー像を速やかに溶融、固着する
のに十分な所定の定着温度に達するまでの立ち上がり時
間が長く、この立ち上がり時間を短くしようとすると予
熱が必要となるという課題がある。この課題は、画像形
成装置においては、コピー（画像形成）のスイッチをON
してからコピー可能な状態になるまでのウォームアップ
時間が長く、クイックスタートが行えないという現象と
して現れる。

【０００４】そこで、本件出願人は、立ち上がり時間を
短縮すべく、耐熱性フィルム（以下「定着フィルム」と
いう）を使用した定着方式（以下「サーフ方式」と称
す）を提案している（特開昭63-313182 号、特開平2-15
7878号）。

【０００５】サーフ方式の定着装置（以下「サーフ定着
装置」という）ではアルミナ等の高熱伝導度の材質で形
成された基板上に、抵抗発熱層を設けて加熱部材を構成
し、更に加圧ローラによって耐熱性フィルムを加熱部材
に押しつける。そして、定着時に加熱部材が加熱され、
加圧ローラが回転され、表面に未定着トナー像を担持し
た転写材が供給されると、加圧ローラと定着フィルムの
間で転写材を挟持搬送しながら、転写材上のトナー像を
溶融固着させる。尚、基板上には加熱部材の温度を検出
するためのサーミスタが接着されており、その出力を基
に加熱部材の温度制御がなされる。

【０００６】前記サーフ方式によると、前述の熱ローラ
方式では熱ローラ全体を加熱していたのに対し、定着に
必要な加熱部材と加圧ローラとの圧接部（定着フィルム
に接触する部分）のみを加熱すれば足りるので、これら
の部分が定着可能な温度に達するまでの立ち上がり時間
が短く、予熱を必要としない。このことは、画像形成装
置では、クイックスタートが可能で、消費電力が少ない
という長所となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たサーフ定着装置にあっては、装置環境が寒冷な状態に
あり、且つその日初めて使用されるような場合には、定
着装置のニップ部の熱が加圧ローラやフィルム等に奪わ
れるため、若干の時間ではあるがクイックスタートの機
能が損なわれるおそれがあった。

【０００８】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的は、寒冷な装置環境であってもクイックスター
トの機能を損なうことのない定着装置及びこれを用いた
画像形成装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、発熱体を具備する加熱
体と、前記加熱体と接触するフィルムと、前記フィルム
とニップ部を形成する加圧回転体とを有し、前記フィル
ムと加圧回転体とによって像が転写された転写材を挟持
搬送して前記像を定着する定着装置において、前記フィ
ルムを回転支持する支持回転体のうち、前記加熱体に対
してフィルム回転方向上流側で最も近い位置にある支持
回転体を加熱する補助加熱手段と、前記ニップ部の近傍
であって、前記ニップ部よりも転写材搬送方向上流側に
設けられた、転写材を検出する定着入口センサとを設
け、記録開始信号を受けてから少なくとも１枚目の転写
材の後端が前記定着入口センサによって検出されるまで
の間、前記補助加熱手段を駆動させて前記フィルムを加
熱するよう構成したことを特徴とする。

【００１０】上記構成にあっては、記録開始信号と同時
に補助加熱手段によって支持回転体を加熱し、転写材に
接触する前のフィルム部分を予備加熱することにより、
定着不良を生ずることなく、クイックスタートが可能と
なるものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の定着装置及び画像形
成装置の一実施形態について図面を参照して説明する。

【００１２】〔第１実施形態〕本発明に係る定着装置を
備えた画像形成装置の一例を図１乃至図４を参照して説
明する。尚、図１は定着装置の構成説明図であり、図２
は定着装置を用いた画像形成装置の全体模式説明図、図
３は定着装置の駆動ブロック図であり、図４は定着装置
における補助加熱を中心にした動作手順のフローチャー
トである。

【００１３】ここでは、まず画像形成装置の全体構成及
び動作を簡単に説明し、次に定着装置の構成について説
明する。

【００１４】｛画像形成装置の全体構成｝この画像形成
装置Ａは、図２に示すように、画像形成装置本体１の上
部に、原稿載置台２を備えている。原稿載置台２はガラ
ス板等の透明板部材によって形成されており、その上面
に画像面を下向きにして載置された原稿Ｄは開閉自在な
原稿圧着板３によって原稿載置台２上に押圧セットされ
る。そして、記録開始キーが押されると、光学系４によ
って原稿画像が読み取られる。

【００１５】前記光学系４は光源４ａと共に走査ミラー
４ｂが図２の矢印Ｖ方向へ移動し、原稿からの反射光を
折り返しミラー４ｃ1 〜４ｃ6 及びレンズ４ｄを介して
画像形成手段へ照射して像担持体である感光体ドラム５
の表面に結像露光する。

【００１６】前記感光体ドラム５は、所定の周速度で矢
印方向に回転駆動され、その回転過程で、帯電器６によ
り正極性又は負極性の一様な帯電処理を受け、その表面
の一様帯電面に前述の結像露光を受けることにより、表
面に結像露光した原稿画像に対応した静電潜像力が順次
形成される。

【００１７】前記静電潜像は、現像器７により、熱可塑
性のトナーが付着されてトナー像として顕像化（現像）
される。このトナー像は、感光体ドラム５の回転に伴っ
て、感光体ドラム５と転写帯電器８との間に形成された
転写部に向けて移動する。

【００１８】画像形成装置本体の下方には、転写材Ｐが
積載収納された給送カセット９が配設されており、この
転写材Ｐは、給送ローラ10の回転によって１枚ずつ給送
される。次いで、転写材Ｐは搬送ローラ11，12によって
搬送され、レジストローラ13により所定のタイミング
で、即ち感光体ドラム５上のトナー像の先端が転写部に
到達したとき、転写材Ｐの先端部が転写部に到達するよ
うなタイミングで、転写部に向けて供給される。この転
写部において、転写帯電器８により、感光体ドラム５表
面のトナー像が転写材Ｐの表面に順次転写されていく。

【００１９】トナー像転写後の転写材Ｐは、図示しない
分離手段によって感光体ドラム５の表面から順次に分離
され、表面に未定着トナー像を担持した状態で搬送ベル
ト14によって矢印方向に搬送され、ガイド15を介して後
述する定着装置Ｂに供給される。転写材Ｐは、定着装置
Ｂによって加熱加圧され、表面の未定着トナー像が溶融
固着されて定着され、その後、排出ローラ16を介して、
排出トレイ17上に排出される。

【００２０】一方、トナー像転写後の感光体ドラム５
は、表面に残った転写残トナー等の付着汚染物がクリー
ニング装置18によって除去され、帯電器６による帯電か
ら始まる次の画像形成に供される。

【００２１】｛定着装置の構成｝次に本発明に係る定着
装置Ｂについて説明する。この定着装置Ｂは、図１に示
すように、定着フィルム19を回転させて定着するサーフ
定着装置である。

【００２２】定着フィルム19はエンドレスベルト状耐熱
フィルムであり、該フィルム19の支持回転体である駆動
ローラ20と、従動ローラ21と、この両ローラ間の下方に
設けたヒータ支持体に保持させて固定支持させて配設し
た加熱体22との互いに並行な上記３部材間に懸回張設し
てある。

【００２３】従動ローラ21は定着フィルム19のテンショ
ンローラを兼ねさせてあり、定着フィルム19は駆動ロー
ラ20の図中時計回転方向の回転駆動に伴い、時計回転方
向に所定の速度、即ち図示しない画像形成部側から搬送
されてくる未定着トナー画像Ｔを上面に担持した被加熱
部材としての転写材Ｐの搬送速度と同じ周速度をもって
シワや蛇行、速度遅れなく回転駆動される。

【００２４】加圧ローラ23はシリコンゴム等の離型性の
よいゴム弾性層を有するローラであり、前記定着フィル
ム19の下側フィルム部分を挟ませて加熱体22の下面に対
して付勢手段により、例えば総圧４〜10kgの当接圧をも
って対向圧接（ニップ部Ｎを形成）させてあり、転写材
Ｐの搬送方向に順万向の反時計回り方向に回転する。

【００２５】前述の定着フィルム19は、繰り返してトナ
ー画像の加熱定着に供されるため、耐熱性、離型性、耐
久性に優れ、一般的には総厚100 μm 以下、好ましくは
40μm 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（ポリエーテルサルフ
ァイド）、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアル
キルビニルエーテル共重合体樹脂）等の耐熱樹脂の単層
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フッ化エ
チレン樹脂）、ＰＦＡ等のフッ素樹脂に導電材を添加し
た離型性コート層を10μm 厚に施したものや、フッ素ゴ
ム、シリコンゴム等の弾性層を施したものである。

【００２６】図１において本実施形態の加熱体22の平面
基板22ａは、アルミナ等の高熱伝導度且つ高電気抵抗率
を有する材料からなっており、フィルム19と接触する表
面には長手方向に抵抗発熱体で構成した定着ヒータ22ｂ
を具備させてある。それは例えば、Ａｇ／Ｐｄ、Ｔａ2
Ｎ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により線状もし
くは帯状に塗工したものである。また、前記定着ヒータ
22ｂの両端部には、図示しない給電用電極が形成され、
電極間に通電することで、抵抗発熱体が全長にわたって
発熱する。また、前記基板22ａの定着ヒータ22ｂが具備
させてある面と逆の面にはサーミスタによって構成した
定着温度センサ22ｃが設けられている。

【００２７】定着温度センサ22ｃによって検出された基
板22ａの温度情報は、図示しない伝達部、制御手段に送
られ、定着ヒータ22ｂに供給される電力量が制御され、
加熱体22は所定の温度に保たれる。

【００２８】しかし、装置環境が寒冷の場合、記録開始
時においては転写材Ｐを給送してから定着装置Ｂに突入
するまでに、加熱体22が定着可能な温度にまで立ち上が
っていないおそれがある。このため、本実施形態ではフ
ィルム19を回転支持する支持回転体のうち、前記加熱体
22に対してフィルム回転方向上流側で最も近い位置にあ
る従動ローラ21を加熱する補助加熱手段24を設けてい
る。

【００２９】前記補助加熱手段24は従動ローラ21内にハ
ロゲンヒータで構成した補助ヒータ24ａを設け、該従動
ローラ21の表面に接するようにサーミスタからなる補助
温度検出センサ24ｂを配置して構成している。これによ
り、従動ローラ21を介してニップ部Ｎに至る前の定着フ
ィルム19を加熱し、寒冷状態であっても転写材Ｐが定着
装置Ｂに搬送される前に定着フィルム19が定着温度に達
するようにするものである。

【００３０】また、前記ニップ部Ｎの近傍であって、前
記ニップ部Ｎよりも転写材搬送方向上流側に定着入口セ
ンサ25を設けている。このセンサ25は転写材Ｐの通過に
よって回動するフラグ25ａと該フラグ25ａが回動すると
光路が遮られるフォトインタラプタ25ｂとで構成され、
定着装置Ｂへ搬送される転写材Ｐの先端が通過したと
き、及び前記転写材Ｐの後端が通過したときに前記フラ
グ25ａが回動してフォトインタラプタ25ｂによって検出
されるものである。

【００３１】前記補助加熱手段24は記録開始時におい
て、記録開始信号から転写材Ｐの後端が定着入口センサ
25を通過するまでの間駆動して定着フィルム19を加熱す
るものである。ここで、補助加熱手段24を前記のように
駆動制御する制御構成について、図３及び図４を参照し
て説明する。

【００３２】図３に示すように、制御手段26は図示しな
い操作パネルからのキー操作等により記録枚数や記録開
始等を操作する操作手段27からの信号や定着入口センサ
25等の信号に応じて装置自体の制御や画像形成の制御を
行う。

【００３３】また、定着ヒータ駆動手段28は定着ヒータ
22ｂに通電させて該ヒータ22ｂを発熱させ、その温度を
定着温度センサ22ｃで検出し、一定の定着温度になるよ
うに前記ヒータ22ｂへの通電を制御する。

【００３４】補助ヒータ駆動手段29も同様に、補助ヒー
タ24ａに通電させて該ヒータ24ａを発熱させ、その温度
を補助温度検出センサ24ｂで検出し、従動ローラ21が一
定の温度になるように前記ヒータ24ａへの通電を制御す
るものである。尚、図３において、実線の矢印は電気的
につながることを表し、破線の矢印は熱が作用している
ことを表している。

【００３５】前記制御手段26により、定着装置Ｂは図４
のフローチャートに示すように制御される。即ち、操作
手段27から複写モードや複写枚数が設定され、スタート
キーが押されると（Ｓ１）、光学系４のイニシャルが行
われると共に、転写材Ｐが給送され、且つ定着装置Ｂの
定着温度の温調と共に、従動ローラ21の補助温調を開始
する（Ｓ２）。

【００３６】前記光学系４のイニシャルは、光源４ａを
点灯させると共にスキャン位置をホームポジションに移
動させ、レンズ４ｄの位置を設定モードに従った倍率の
位置に設定する。

【００３７】また定着装置の温調は、定着ヒータ駆動手
段28が駆動して定着温度センサ22ｃが定着温度Ｔを検出
するように定着ヒータ22ｂを駆動する。更に、スタート
キーの押下による記録開始信号と同時に補助ヒータ駆動
手段29が駆動して、補助温度検出センサ24ｂにより従動
ローラ21が定着温度Ｔになるように補助ヒータ24ａを駆
動する。

【００３８】このとき、前記従動ローラ21の熱容量は非
常に小さく設定されており、転写材Ｐが給送されてから
定着装置Ｂに搬送されるまでに従動ローラ21は定着温度
Ｔと同じ温度になるように加熱される。

【００３９】上記定着温調の開始と同時に潜像が形成さ
れ、この潜像と転写材Ｐとの位置合わせが行われるよう
にレジストローラ13で転写材Ｐの搬送タイミングがとら
れ（Ｓ３）、転写材Ｐへトナー像の転写形成が行われる
（Ｓ４）。

【００４０】そして、トナー像が転写された転写材Ｐは
定着装置Ｂへ搬送されて熱及び圧力が印加されて画像定
着される。定着フィルム19は前記のように定着ヒータ22
ｂのみならず、補助ヒータ24ａの加熱によって従動ロー
ラ21を介して加熱されているために、装置環境が寒冷で
ある場合に、定着ヒータ22ｂのみでは最初の転写材Ｐが
定着装置Ｂへ搬送されるまでにフィルム19が定着温度に
達しないような場合であっても、確実に定着温度に達し
ており、定着不良を生ずることなく加熱定着される。

【００４１】そして、転写材の後端が入口センサ25によ
って検出された時点で補助ヒータ24ａによる補助加熱を
停止する（Ｓ５、Ｓ６）。更に最終枚の画像形成動作が
終了するまで前記制御を行う（Ｓ７）。

【００４２】上記のようにしてスタート時の定着装置の
加熱不足による定着不良を防止することができる。尚、
前記制御において、記録開始から１枚目の転写材Ｐが排
出される時点においては定着装置Ｂは十分に加熱される
ため、従動ローラ21の温調制御は２枚目以降は必ずしも
行わなくても定着不良を起こすことはない。

【００４３】また、前述した実施形態では、画像形成装
置として複写機を例示したが、これはファクシミリ装置
やレーザービームプリンタ等に用いる定着装置であって
も同様に適用し得ることは当然である。

【００４４】

【発明の効果】本発明は前述のように構成したために、
記録開始信号と同時に補助加熱手段によって支持回転体
を加熱し、転写材に接触する前のフィルム部分を予備加
熱することにより、寒冷環境であっても定着不良を生ず
ることなく、クイックスタートが可能となるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着装置の構成説明図である。

【図２】定着装置を用いた画像形成装置の全体模式説明
図である。

【図３】定着装置の駆動ブロック図である。

【図４】定着装置における補助加熱を中心にした制御手
順のフローチャートである。

【符号の説明】

Ａ …画像形成装置 Ｂ …定着装置 Ｎ …ニップ部 Ｐ …転写材 Ｔ …未定着トナー画像 １ …画像形成装置本体 ２ …原稿載置台 ３ …原稿圧着板 ４ …光学系 ４ａ …光源 ４ｂ …走査ミラー ４ｃ1 〜４ｃ6 …折り返しミラー ４ｄ …レンズ ５ …感光体ドラム ６ …帯電器 ７ …現像器 ８ …転写帯電器 ９ …給送カセット 10 …給送ローラ 11，12…搬送ローラ 13 …レジストローラ 14 …搬送ベルト 15 …ガイド 16 …排出ローラ 17 …排出トレイ 18 …クリーニング装置 19 …定着フィルム 20 …駆動ローラ 21 …従動ローラ 22 …加熱体 22ａ …平面基板 22ｂ …定着ヒータ 22ｃ …定着温度センサ 23 …加圧ローラ 24 …補助加熱手段 24ａ …補助ヒータ 24ｂ …補助温度検出センサ 25 …定着入口センサ 25ａ …フラグ 25ｂ …フォトインタラプタ 26 …制御手段 27 …操作手段 28 …定着ヒータ駆動手段 29 …補助ヒータ駆動手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱体を具備する加熱体と、前記加熱体
   と接触するフィルムと、前記フィルムとニップ部を形成
   する加圧回転体とを有し、前記フィルムと加圧回転体と
   によって像が転写された転写材を挟持搬送して前記像を
   定着する定着装置において、 前記フィルムを回転支持する支持回転体のうち、前記加
   熱体に対してフィルム回転方向上流側で最も近い位置に
   ある支持回転体を加熱する補助加熱手段と、 前記ニップ部の近傍であって、前記ニップ部よりも転写
   材搬送方向上流側に設けられた、転写材を検出する定着
   入口センサと、 を設け、 記録開始信号を受けてから少なくとも１枚目の転写材の
   後端が前記定着入口センサによって検出されるまでの
   間、前記補助加熱手段を駆動させて前記フィルムを加熱
   するよう構成したことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 転写材に像を転写形成し、該像を定着す
   る画像形成装置において、 転写材に像を形成するための画像形成手段と、 請求項１記載の定着装置と、 を有することを特徴とする画像形成装置。