| 【発明の名称】 |
定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】荒川 啓之
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| 【要約】 |
【課題】本発明は、連続定着処理時の定着体の温度低下や定着体と加圧体の温度差を防止し、定着安定性及び生産性を損なうことなくウォームアップタイムの短縮化を図りつつ、定着処理後の記録媒体のカールの発生を抑えることができる定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着ローラー４及び加圧ローラー５は、メインヒーター６、サブヒーター７の加熱立ち上げの際にサーミスタ８による検知温度が１９５℃に達したときに回転開始して転写材Ｐのニップ到達時前に予め回転するよう予備回転するようになっており、予備回転は、上記検知温度が２００℃に達した後も１分間経過するまで継続されるよう設定されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 互いに圧接回転する定着体及び加圧体と、該定着体を加熱する加熱体と、上記定着体の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段による検知温度が所定温度範囲内となるよう上記加熱体を駆動制御する制御手段とを備え、未定着像を担持する記録媒体を定着体及び加圧体によって形成されるニップで挟持搬送して加熱及び加圧することにより上記未定着像を上記記録媒体に定着させる定着装置において、定着体及び加圧体は、加熱体の加熱立ち上げの際に温度検知手段による検知温度が上記所定温度範囲内の所定温度に達したときに回転開始して記録媒体のニップ到達時前に予め回転するよう予備回転するようになっており、予備回転は、上記検知温度が上記所定温度範囲の上限温度に達した後も所定時間経過するまで継続されるよう設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】 一連の画像形成プロセスによって形成された画像を記録媒体に記録する画像形成装置であって、請求項１に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、未定着像を担持する記録媒体を定着体及び加圧体によって形成されるニップで挟持搬送して加熱及び加圧することにより上記未定着像を上記記録媒体に定着させる定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】複写機、プリンタ等の画像形成装置は、紙等の記録媒体たる転写材に静電的に付着形成された未定着像たるトナー画像を該転写材に定着させるための定着装置を備えている。
【０００３】かかる定着装置としては、従来から幾多のものが提案されており、一般的には、転写材上のトナー画像を加熱融解して該転写材上に固着させる定着装置が知られており、特に、互いに圧接回転する定着体及び加圧体たるローラー対（定着ローラー及び加圧ローラー）と、定着ローラーを加熱する加熱体たる加熱源ヒーターとを備え、定着ローラー及び加圧ローラーによって形成されるニップで転写材を挟持搬送して加熱及び加圧することにより該転写材上のトナー画像を定着させる定着装置が広く実用に供されている。
【０００４】上述の画像形成装置において、良好な定着性を維持するため、朝一の装置立ち上げ時（上記加熱源ヒーターの立ち上げ時）には、定着ローラーの温度を検知する温度検知手段たる感温素子によって検知される定着ローラーの表面温度が所定温度（コピー開始可能温度）に達した後にコピー可能としている。
【０００５】コピー開始可能温度を低く設定すると装置立ち上げからコピー開始可能となるまでの時間（ウォームアップタイム）が短くなるが、反面加熱源ヒーターの電力が十分に大きくない場合は、連続コピーにより定着ローラーの温度が低下し、定着不良が発生する可能性がある。
【０００６】かかる定着不良を防止する手段として、定着ローラー温度が所定温度（定着限界温度、又は定着限界温度より高い温度）まで低下した際にコピースピードを遅くするシーケンス（コピースピードダウンシーケンス）を設定する方法があるが、大量の連続コピーを行う場合の生産性が低くなるため、通常、コピー開始可能温度は、定着限界温度より比較的高く設定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の画像形成装置にあっては、コピー開始可能温度を必要以上に高い温度に設定すると、ウォームアップタイムが長くなるばかりでなく、転写紙が定着装置を通過した後のカール量の増大による積載不良が発生する可能性がある。
【０００８】これは、カールが発生する原因の一つとして、定着ローラーと加圧ローラーの温度差により転写紙の表面と裏面の水分の蒸発量の差が生じるためである。これにより、定着装置通過後にカールが発生し、朝一のウォームアップ直後は特に定着ローラーと加圧ローラーの温度差が大きいので、カール量が大きくなり、排紙部での積載不良が発生する可能性がある。
【０００９】そこで、本発明は、連続定着処理時の定着体の温度低下や定着体と加圧体の温度差を防止し、定着安定性及び生産性を損なうことなくウォームアップタイムの短縮化を図りつつ、定着処理後の記録媒体のカールの発生を抑えることができる定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本出願によれば、上記目的は、互いに圧接回転する定着体及び加圧体と、該定着体を加熱する加熱体と、上記定着体の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段による検知温度が所定温度範囲内となるよう上記加熱体を駆動制御する制御手段とを備え、未定着像を担持する記録媒体を定着体及び加圧体によって形成されるニップで挟持搬送して加熱及び加圧することにより上記未定着像を上記記録媒体に定着させる定着装置において、定着体及び加圧体は、加熱体の加熱立ち上げの際に温度検知手段による検知温度が上記所定温度範囲内の所定温度に達したときに回転開始して記録媒体のニップ到達時前に予め回転するよう予備回転するようになっており、予備回転は、上記検知温度が上記所定温度範囲の上限温度に達した後も所定時間経過するまで継続されるよう設定されているという第一の発明によって達成される。
【００１１】又、本出願によれば、上記目的は、一連の画像形成プロセスによって形成された画像を記録媒体に記録する画像形成装置であって、第一の発明の定着装置を備えるという第二の発明によっても達成される。
【００１２】即ち、本出願にかかる第一の発明にあっては、定着体及び加圧体が、加熱体の加熱立ち上げの際に温度検知手段による検知温度が上記所定温度範囲内の所定温度に達したときに回転開始し、上記検知温度が上記所定温度範囲の上限温度に達した後も所定時間経過するまで継続して予備回転し、その後記録媒体がニップに通紙される。
【００１３】又、本出願にかかる第二の発明にあっては、定着体及び加圧体が、加熱体の加熱立ち上げの際に温度検知手段による検知温度が上記所定温度範囲内の所定温度に達したときに回転開始し、上記検知温度が上記所定温度範囲の上限温度に達した後も所定時間経過するまで継続して予備回転し、その後記録媒体がニップに通紙される。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に関して、添付図面に基づき説明する。
【００１５】図１は、このような画像形成装置の概略断面図である。
【００１６】かかる画像形成装置は、像担持体２６と、像担持体２６表面を帯電する一次帯電器２０と、帯電後の像担持体２６表面に露光処理を施すレーザー１３と、像担持体２６上の潜像をトナー画像として現像する現像器２１と、像担持体２６上のトナー画像を記録媒体に転写する転写帯電器３５と、転写処理を受けた記録媒体たる転写材Ｐに定着処理を施す定着装置１５とを備えている。
【００１７】又、かかる画像形成装置は、制御装置１６を備え、制御装置１６は、画像形成装置の動作全体のタイミングを制御するものであり、像担持体２６上のトナー画像の形成、分離帯電器３４、転写帯電器３５の部位での転写材Ｐへの上記トナー画像の転移、定着装置１５での転写材Ｐへの上記トナー画像の溶融固定等の一連の画像の形成の動作を一括して制御している。
【００１８】次に、かかる画像形成装置の動作について説明する。
【００１９】かかる画像形成装置にあっては、先ず、図示矢印方向に回転する像担持体２６の表面が、像担持体２６の上方に配設される一次帯電器２０によって一様に帯電される。
【００２０】そして、光源１０から原稿Ｇに照射された光の反射光は、読み取り素子１１及び制御用ＣＰＵである制御装置１６を経て画像変調されディジタル画像信号に変換され、このディジタル画像信号に基づきレーザー１３が帯電された像担持体２６表面を露光し、その結果、像担持体２６上に静電潜像が形成される。
【００２１】上記静電潜像は現像器２１によってトナー画像として現像され、該トナー画像が転写帯電器３５によって記録媒体たる紙に転写された後、該紙は分離帯電器３４によって像担持体２６から分離され搬送路２５に沿って定着装置１５に搬送される。
【００２２】そして、搬送路２５を通過した紙は、ガイド３を経て、ハロゲンヒーター等の適宜の加熱体たるメインヒーター６及びサブヒーター７を内臓する定着体たる定着ローラー４と、定着ローラー４に圧接する加圧体たる加圧ローラー５とのニップ部に搬送され、該ニップ部を通過する際に上記トナー画像は上記紙に溶融固定されてハードコピーが形成され、機外に搬出される。
【００２３】尚、定着ローラー４の表面には、オフセット防止のためにＰＴＦＥ等フッ素樹脂膜を形成するのがよく、加圧ローラー５は耐熱性のゴムのような弾性材から形成して必要なニップ幅を得られるようにするのが好適である。
【００２４】又、定着ローラー４の外周面にはサーミスタ或いは熱伝対等の感温素子である温度検知手段たるサーミスタ８が接触配置され、その検出信号を公知の制御手段(図示せず）に伝達して、該制御手段によりメインヒーター６、サブヒーター７の出力又は印加電圧等を制御することで、定着ローラー４の外周面の温度がトナー画像を溶融可能な所定温度範囲内に維持されるようになっている。
【００２５】定着ローラー４は、アルミニウム、ステンレス鋼、鉄等の金属中空ローラー芯４１の外周面に耐熱性の弾性体層４２が０．１〜１ｍｍ程度の厚さで形成され、更にその上に離型層たる樹脂層４３が１．０〜４０μｍ程度の厚さで形成されている。
【００２６】加圧ローラー５は、金属製ローラー芯５１の外周面にシリコーンゴム、フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム等の弾性体層５２が比較的厚く（例えば５〜１０ｍｍ程度）形成され、更にその上に離型層たるフッ素樹脂層５３が３０〜５０μｍ程度の厚さで形成されている。
【００２７】定着ローラー４の上部には、定着ローラー４表面へ付着したオフセットトナーや紙粉等の異物をローラー表面から除去するためのクリーニング装置が配設されており、クリーニング装置はノーメックス、ヒメロン等の耐熱不繊布よりなるクリーニングウエブ７０を用いている。
【００２８】このクリーニングウエブ７０は通常、芳香族ポリアミド繊維に高温で柔らかいポリエステル繊維を混入させ、適度な柔らかさと強さをもった不織布を作り、この不織布に１０，０００センチストックス程度の粘度をもつシリコーンオイルを高温で含浸させ、巻取ったものを用いている。
【００２９】ウエブ圧接ローラー６５は、金属芯金の上にシリコーンゴムのような耐熱ゴム層を被覆したもので十分な柔らかさを得るためにゴム中に発泡剤を入れ、スポンジ状態としたものである。ゴム硬度としては１０〜２０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）を用いている。
【００３０】このウエブ圧接ローラー６５は、両端を回転自在に軸受け７２によって軸支され、定着ローラー４に圧接することで定着ローラー４表面へ付着したオフセットトナーや紙粉等の異物をローラー表面から除去し、オフセットを防止している。
【００３１】駆動手段（図示せず）によりウエブ巻き取り軸６１が図示矢印方向に回転し、ウエブ繰り出し軸６６からクリーニングウエブ７０が、コピー動作に同期してコピー１枚当たり所定量だけ巻き上げられている。
【００３２】定着ローラー４内には２本の加熱源ヒーターであるメインヒーター６、サブヒーター７が配設され、メインヒーター６、サブヒーター７にはそれぞれ８００Ｗ、４００Ｗのハロゲンヒーターを使用している。
【００３３】よって、主電源が投入されるとメインヒーター６、サブヒーター７が点灯し、定着ローラー４の昇温が開始されることとなる。
【００３４】朝一に主電源を投入するとメインヒーター６、サブヒーター７が点灯し、定着ローラー４の昇温が開始される。サーミスタ８が定着ローラー４の表面温度を１９５℃を検知した時点で、駆動モーター（図示せず）の駆動力を受けて、転写材Ｐのニップ到達前に予め予備回転するよう、定着ローラー４及び加圧ローラー５の回転（以下、前多回転という）が開始される。
【００３５】本実施形態は、サーミスタ８が定着ローラー４の表面温度として２００℃を検知した時点からさらに１分間、前多回転を延長させた後コピー可能となることを特徴とする。
【００３６】この間ヒーターは定着ローラー４表面温度が２００℃を保持するようＯＮ／ＯＦＦ制御を行うようになっている。
【００３７】操作パネルのスタートボタンを押すと毎分６０枚のスピードでコピーが開始され、連続コピーにより定着ローラー４の温度が１７０℃まで低下すると毎分５０枚のスピードに低下させることで、定着ローラー４の温度の低下を抑制し定着不良を防止している。
【００３８】朝一の立ち上げ時にコピー開始温度である２００℃に昇温後も前多回転を強制延長させ、コピー開始前に加圧ローラー５の温度を上昇させることで、定着ローラー４と加圧ローラー５ーとの温度差を小さくしてカール量を減少させるとともに、連続コピー中の定着ローラー４の温度の低下を抑制し、定着性の低下を防止し、又、ダウンシーケンスに入るまで可能なコピー枚数が増加することで、生産性の向上にも効果がある。
【００３９】図３は、本実施形態の朝一の立ち上がり時及びコピー開始後のメインヒーター６、サブヒーター７の点灯シーケンスを説明するための図である。
【００４０】ここで、本実施形態にかかる画像形成装置の定着性、生産性、積載性に関する実験結果について表１に示すような比較例との比較に基づき説明する。
【００４１】
【表１】
【００４２】表１に示すように、比較例１は、朝一の立ち上げ時に定着ローラー４の表面温度が１９５℃を検知した時点で前多回転が開始し、２００℃まで昇温した後、コピー開始可能となる。
【００４３】比較例２は、朝一の立ち上げ時に定着ローラー４の表面温度が２０５℃を検知した時点で前多回転が開始し、２１０℃まで昇温した後、コピー開始可能となる。
【００４４】比較例３は、前多回転開始温度、コピー開始温度に関して比較例１と同様であるが、ダウンシーケンス（コピースピードが毎分６０枚から５０枚に低下する）温度を１６５℃とした。
【００４５】図４は、比較例１における朝一の立ち上がり時及びコピー開始後のメインヒーター６、サブヒーター７の点灯シーケンスを説明するための図である。
【００４６】本実験では、定着性については、１５℃環境においてＡ４サイズ紙を１０００枚連続コピーし、６０枚間隔で抜き取り、紙に定着した黒べ夕画像を所定の紙で規定回数こすり，前後の濃度を反射濃度計で測定して，濃度の低下率によって定着能指標とした。
【００４７】生産性については、１５℃環境においてＡ４サイズ紙を１０００枚連続コピーした場合の所要時間を示した。
【００４８】積載性については、３０℃８０％環境においてＡ４サイズ紙を連続１００枚コピーし、１０枚間隔で抜き取った排紙直後の１０枚のサンプルの最大カール量を示した。
【００４９】この結果、表１に示すように、比較例１〜３では定着性、生産性、積載性のいずれかに問題が生じるのに対し、本実施形態では全てを満足することができた。
【００５０】一方、前多回転を延長することにより、比較例１，３に比べ、本実施形態はウォームアップタイムが長くなるが、比較例２のウォームアップタイムと同等であり、問題とならないレベルである。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本出願にかかる第一の発明によれば、定着体及び加圧体が、加熱体の加熱立ち上げの際に温度検知手段による検知温度が上記所定温度範囲内の所定温度に達したときに回転開始し、上記検知温度が上記所定温度範囲の上限温度に達した後も所定時間経過するまで継続して予備回転し、その後記録媒体がニップに通紙されるようになっているので、連続定着処理時の定着体の温度低下や定着体と加圧体の温度差を防止し、定着安定性及び生産性を損なうことなくウォームアップタイムの短縮化を図りつつ、定着処理後の記録媒体のカールの発生を抑えることができる。
【００５２】又、本出願にかかる第二の発明によれば、定着体及び加圧体が、加熱体の加熱立ち上げの際に温度検知手段による検知温度が上記所定温度範囲内の所定温度に達したときに回転開始し、上記検知温度が上記所定温度範囲の上限温度に達した後も所定時間経過するまで継続して予備回転し、その後記録媒体がニップに通紙されるようになっているので、連続定着処理時の定着体の温度低下や定着体と加圧体の温度差を防止し、定着安定性及び生産性を損なうことなくウォームアップタイムの短縮化を図りつつ、定着処理後の記録媒体のカールの発生を抑えることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１００７
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１６日（２０００．３．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８４１８０
【弁理士】
【氏名又は名称】藤岡 徹
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６５１５９（Ｐ２００１−２６５１５９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２８日（２００１．９．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７３７５９（Ｐ２０００−７３７５９） |
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