| 【発明の名称】 |
加熱装置および画像形成装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】長野 敏幸
|
| 【要約】 |
【課題】加圧部材駆動方式・フィルム加熱方式の加熱装置について、圧接ニップ部における被加熱材の挟持搬送速度の変動による弊害を解消する。
【解決手段】フィルム１２に具備させたマーキング部２０を検出する手段を含む制御手段にて被加熱材挟持搬送速度を可変できるようにしたこと、フィルム１２は、ベース層１２ａと、その外周のコーティング層１２ｃと、ベース層とコーティング層の間のプライマー層１２ｂの３層以上を有し、かつプライマー層とコーティング層は導電または半導電の電気特性を、ベース層は絶縁の電気特性を有すること、マーキング部２０は導電の電気的特性がり、マーキング部表面とプライマー層あるいはコーティング層間に電気的導通があること。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 固定支持された加熱体と、フィルムと、フィルムを挟んで加熱体に圧接され駆動回転される加圧部材を有し、フィルムを挟んで加熱体と加圧部材とで形成される圧接ニップ部のフィルムと加圧部材との間に上流側の処理部から搬送された被加熱材を導入して加圧部材の駆動回転でフィルムを加熱体に摺動移動させつつフィルムと被加熱材とを一緒に圧接ニップ部を挟持搬送させることにより加熱体の熱をフィルムを介して被加熱材へ付与する加熱装置において、フィルムは、ポリイミド等で構成されたベース層と、その外周にフッ素系樹脂等でコーティングしたコーティング層と、ベース層とコーティング層の間のプライマー層の３層以上を有し、かつプライマー層とコーティング層は導電または半導電の電気特性を、ベース層は絶縁の電気特性を有し、フィルムの面上の部分的なマーキング部と、マーキング部を検知する検知手段と、検知手段の検知時間間隔からフィルムの回転速度を演算する演算手段と、フィルムの駆動速度を可変できる速度可変手段とでフィルム速度を検知制御する手段を有し、フィルムのマーキング部は、光反射剤と導電剤をコーティング層を構成するコーティング剤、またはプライマー層を構成するプライマー剤のいずれか片方または双方に所定比率で混合し、フィルムのプライマー層またはコーティング層の表面に部分的に塗布し焼成させた構造であり、マーキング部は導電の電気的特性がり、マーキング部表面とプライマー層あるいはコーティング層間に電気的導通があることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】 請求項１に記載の加熱装置において、コーティング層はＰＴＦＥ：ＰＦＡが所定の割合の配合で構成され、マーキング部はＰＦＡベースで、配合する光反射剤が２酸化チタン粉（ＴｉＯ2）またはカルシュウム系人工パール粉またはアルミニューム粉または銀粉体であり、導電剤が導電ガラス繊維等の導電フィラーであることを特徴とする加熱装置。
【請求項３】 請求項1または２に記載の加熱装置において、マーキング部は、フィルム端部のプライマー層露出部上にパッチ状に構成され、電気的導電を有する第１の導電層が形成され、フィルムを挟んで加熱体に圧接され駆動回転される加圧部材の中心軸が金属等の導電部材でかつ端部に別部材の導電ゴム等が嵌合されての第２の導電層を形成し、第１と第２の導電層が回転しながら所定のニップを持ち電気的導通があり、加圧部材の中心軸からプライマー層の電位をコントロール可能としたことを特徴とする加熱装置。
【請求項４】 請求項１から３の何れかに記載の加熱装置において、ニップ部より上流の紙検知手段で紙の到着を判断した直前のフィルムの１周の時間で速度を判断し、装置の駆動速度を決定することを特徴とする加熱装置。
【請求項５】 請求項１から４の何れかに記載の加熱装置において、フィルムはエンドレスフィルムであることを特徴とする加熱装置。
【請求項６】 被記録材に対する作像部と、該作像部から搬送された被記録材上の未定着画像を加熱定着する画像定着手段を有する画像形成装置において、画像定着手段が請求項１から５の何れかに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】 請求項６に記載の画像形成装置において、被記録材に対する作像部は像担持体から被記録材へ画像を転写する画像転写部であることを特徴とする画像形成装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱装置および画像形成装置に関する。
【０００２】より詳しくは、固定支持された加熱体と、フィルムと、フィルムを挟んで加熱体に圧接され駆動回転される加圧部材を有し、フィルムを挟んで加熱体と加圧部材とで形成される圧接ニップ部のフィルムと加圧部材との間に上流側の処理部から搬送された被加熱材を導入して加圧部材の駆動回転でフィルムを加熱体に摺動移動させつつフィルムと被加熱材とを一緒に圧接ニップ部を挟持搬送させることにより加熱体の熱をフィルムを介して被加熱材へ付与する、フィルム加熱方式の加熱装置、および該加熱装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】例えば、複写機、ＬＢＰ、ファクシミリ、マイクロフィルムリーダプリンタ、画像表示（ディスプレイ）装置、記録機等の画像形成装置において、電子写真、静電記録、磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段により加熱溶融性樹脂等よりなる顕画剤（トナー）を用いて被記録材（転写材シート、エレクトロファックスシート、静電記録シート、印刷紙など）の面に間接（転写）方式もしくは直接方式で形成担持させた、画像情報に対応した未定着トナー画像を該被記録材面に永久固着画像として加熱定着処理する加熱装置（像加熱装置、画像加熱定着装置）としては、所定の温度に維持された加熱体としての加熱ローラと、弾性層を有して前記加熱ローラに圧接する加圧部材としての加圧ローラによって被加熱材としての被記録材を挟持搬送しつつ加熱処理する熱ローラ方式が多用されている。
【０００４】また、このほかにもフラッシュ加熱方式、オーブン加熱方式、熱板加熱方式等種々の方式、構成のものが知られており、また実用されている。
【０００５】最近では、このような方式に変わって、固定支持された加熱体と、該加熱体に対向圧接しつつ搬送される耐熱性フィルム（定着フィルム）と、該フィルムを介して被加熱材としての被記録材を加熱体に密着させる加圧部材を有し、加熱体の熱をフィルムを介して被記録材へ付与することで記録材面に形成担持されている未定着画像を被記録材面に加熱定着させる方式、構成の加熱装置（フィルム加熱方式）が考案されている。
【０００６】定着装置としてだけでなく、画像を担持した被記録材を加熱して表面性（艶など）を改質する装置、仮定着処理するなど、その他、被加熱体を加熱処理する手段として広く使用できる。
【０００７】このようなフィルム加熱方式の加熱装置は、昇温の速い低熱容量の加熱体や薄膜のフィルムを用いることができるため、省電力化やウエイトタイムの短縮化（クイックスタート性）が可能となる、画像形成装置等の本機の機内昇温を低めることができる等の利点を有し、効果的なものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】熱ローラ方式やフィルム加熱方式の加熱装置のように、加熱体と加圧部材との圧接ニップ部に被加熱材を導入して該両部材により被加熱材を挟持搬送させて被加熱材を加熱処理する装置においては、構成部材の温度状態によって該装置による被加熱材挟持搬送速度に変動を生じる。例えば、フィルム加熱方式の加熱装置であって、加熱体にフィルムを介して圧接させる加圧部材（以下、加圧ローラと記す）を駆動回転させることで、フィルムを加熱体に摺動移動させつつ、フィルムもしくはフィルムと被加熱材を一緒に加熱体と加圧ローラとの圧接ニップ部を挟持搬送させる加圧部材駆動式の装置では、装置の稼動に伴って加圧ローラの温度が上昇することで、該加圧ローラはゴム部の熱膨張により外径が大きくなる。
【０００９】加圧ローラは通常一定回転数で回転駆動させているため、加圧ローラが高温のときは低温のときよりも熱膨張が大きくなって回転周速度が増加し、被加熱材挟持搬送速度が速くなってしまう。
【００１０】即ち、加圧ローラの温度状態によって該加熱装置による被加熱材挟持搬送速度に違いを生じる。
【００１１】そのため、例えば、この加熱装置を画像加熱定着装置として画像形成装置に使用した場合、該加熱装置よりも上流側の処理部である作像部例えば画像転写部での被記録材の搬送は所定の一定に保たれているため、被記録材が転写部から該加熱装置の被記録材圧接ニップ部（定着部）に到達して挟持搬送状態になると、加圧ローラが高温状態時には転写部での被記録材搬送速度よりも該加熱装置の定着部における被記録材挟持搬送速度が大きい状態を生じて、該加熱装置が被記録材を引っ張ることとなり、この影響で転写部において画像ブレが生じてしまう。
【００１２】この被記録材引っ張り現象を見込んで、該加熱装置による被記録材挟持搬送速度を転写部での被記録材搬送速度よりも初期から遅く設定しておくと、加圧ローラの温度がまだ低い時点では転写部と加熱装置の定着部との間の被記録材搬送部において被記録材に不要なループ（たるみ）が形成され、転写部における画像転写後の被記録材の分離方向や、加熱装置の定着部への被記録材の入射角度が不安定となるため、転写分離時の画像飛び散り、加熱装置の定着部でのオフセット等が発生する。また通紙使用された被記録材が厚いものであるときは該被記録材のコシにより転写部でブレが生じてしまう。
【００１３】このような加熱装置の被記録材挟持搬送速度の変動による被記録材の引っ張り現象や不要なループ形成現象による弊害をなくするためには、転写部と該加熱装置の定着部との間の被記録材搬送部の距離を長くして被記録材が転写部と加熱装置の定着部とに同時に存在する時間を短くする必要があった。
【００１４】しかしながら、長尺の被記録材を通紙使用するＡ３機のような画像形成装置ともなると、転写部―定着部間の被記録材搬送距離が長くなりすぎ、画像形成装置本体がかなり大型化してしまうのが実状であった。
【００１５】また、特開平７−２６１５８４公報には、被記録材のループの量を検出して、または被記録材の搬送速度を検出して加圧ローラの駆動速度を変化させる方法が提案されている。しかし、これらの方法では一枚目の記録材が加熱装置（定着器）に到達するまで制御を行うことができず、高速で被記録材を搬送させる場合、制御が間に合わない可能性がある。
【００１６】また、加圧ローラの温度を測定して、その膨張量を予測して駆動速度を変化させる方法も提案されているが、誤差が大きいためより正確な制御ができない。
【００１７】また，特開平８−１９０２９８号公報には、フィルムに複数の反射板を設け、反射型センサーのＯＮ−ＯＦＦの周期を読み取ることによってフィルムの周速を検知し、その周速が一定になるように逐次、加圧ローラの駆動速度を変化させる方法が提案されている。しかし、この方法ではフィルムに複数の反射板を設けなくてはならないため、コストが高くなる。また、それら反射板の間隔を均等にしなければならないため精度良く加工するのが難しい。また、それらの信号を逐次高速で処理しなければならないため、より高価なＣＰＵが必要になってしまう。
【００１８】そこで本発明は、この種の加熱装置の被加熱材挟持搬送速度の変動による上述のような弊害を、該加熱装置よりも上流側の処理部との被加熱材搬送距離を長くすることなしに、従って装置本体を大型化させることなしに、解消することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特徴とする加熱装置および画像形成装置である。
【００２０】（１）固定支持された加熱体と、フィルムと、フィルムを挟んで加熱体に圧接され駆動回転される加圧部材を有し、フィルムを挟んで加熱体と加圧部材とで形成される圧接ニップ部のフィルムと加圧部材との間に上流側の処理部から搬送された被加熱材を導入して加圧部材の駆動回転でフィルムを加熱体に摺動移動させつつフィルムと被加熱材とを一緒に圧接ニップ部を挟持搬送させることにより加熱体の熱をフィルムを介して被加熱材へ付与する加熱装置において、フィルムは、ポリイミド等で構成されたベース層と、その外周にフッ素系樹脂等でコーティングしたコーティング層と、ベース層とコーティング層の間のプライマー層の３層以上を有し、かつプライマー層とコーティング層は導電または半導電の電気特性を、ベース層は絶縁の電気特性を有し、フィルムの面上の部分的なマーキング部と、マーキング部を検知する検知手段と、検知手段の検知時間間隔からフィルムの回転速度を演算する演算手段と、フィルムの駆動速度を可変できる速度可変手段とでフィルム速度を検知制御する手段を有し、フィルムのマーキング部は、光反射剤と導電剤をコーティング層を構成するコーティング剤、またはプライマー層を構成するプライマー剤のいずれか片方または双方に所定比率で混合し、フィルムのプライマー層またはコーティング層の表面に部分的に塗布し焼成させた構造であり、マーキング部は導電の電気的特性がり、マーキング部表面とプライマー層あるいはコーティング層間に電気的導通があることを特徴とする加熱装置。
【００２１】（２）前記（１）に記載の加熱装置において、コーティング層はＰＴＦＥ：ＰＦＡが所定の割合の配合で構成され、マーキング部はＰＦＡベースで、配合する光反射剤が２酸化チタン粉（ＴｉＯ2）またはカルシュウム系人工パール粉またはアルミニューム粉または銀粉体であり、導電剤が導電ガラス繊維等の導電フィラーであることを特徴とする加熱装置。
【００２２】（３）前記（１）または（２）に記載の加熱装置において、マーキング部は、フィルム端部のプライマー層露出部上にパッチ状に構成され、電気的導電を有する第１の導電層が形成され、フィルムを挟んで加熱体に圧接され駆動回転される加圧部材の中心軸が金属等の導電部材でかつ端部に別部材の導電ゴム等が嵌合されての第２の導電層を形成し、第１と第２の導電層が回転しながら所定のニップを持ち電気的導通があり、加圧部材の中心軸からプライマー層の電位をコントロール可能としたことを特徴とする加熱装置。
【００２３】（４）前記（１）から（３）の何れかに記載の加熱装置において、ニップ部より上流の紙検知手段で紙の到着を判断した直前のフィルムの１周の時間で速度を判断し、装置の駆動速度を決定することを特徴とする加熱装置。
【００２４】（５）前記（１）から（４）の何れかに記載の加熱装置において、フィルムはエンドレスフィルムであることを特徴とする加熱装置。
【００２５】（６）被記録材に対する作像部と、該作像部から搬送された被記録材上の未定着画像を加熱定着する画像定着手段を有する画像形成装置において、画像定着手段が前記（１）から（５）の何れかに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
【００２６】（７）前記（６）に記載の画像形成装置において、被記録材に対する作像部は像担持体から被記録材への画像転写部であることを特徴とする画像形成装置。
【００２７】〈作 用〉加圧部材駆動方式・フィルム加熱方式の加熱装置について、フィルムの速度を検知する手段と、装置の駆動速度を可変できる手段を持ち、一の被加熱材が圧接ニップ部を通過するときのフィルムの速度を用いて、次の被加熱材のための装置の駆動速度を決定することにより被加熱材挟持搬送速度の変動による弊害を、該加熱装置よりも上流側の処理部との被加熱材搬送距離を長くすることなしに、従って装置本体を大型化させることなしに解消することができる。
【００２８】また、該加熱装置を画像加熱定着装置として具備する画像形成装置にあっては加圧部材の熱膨張による被記録材搬送速度の変化に起因する画像の乱れを防止することができる。
【００２９】フィルムの速度を検知し、それによって被加熱材の搬送速度を予測して、加圧部材の駆動速度を制御する場合、フィルム１周の時間を検知することによって制御することでフィルムに具備させるマーキング部は一つで良いため低コストで製造できる。また、マーキング部間の精度も必要ないため製造が容易である。また、被加熱材一枚ごとに１回信号を処理すれば良いので、安価なＣＰＵで十分である。
【００３０】また、１枚目の被加熱材の場合、即ち、圧接ニップ部に被加熱材がいないときのフィルム速度に対して紙係数をかけてフィルム速度を判断することで、被加熱材が加熱装置に到達する前にフィルム速度を制御することができ、常に安定した被加熱材搬送を行なわせることができる。また、高速化にも対応できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】（１）画像形成装置例図１は本実施形態例における画像形成装置の概略構成図である。本例の画像形成装置は、画像読み取りスキャナ部を具備させた、転写方式電子写真プロセス利用のレーザ複写機である。
【００３２】この画像形成装置本体Ａは、上部に原稿の画像情報を読み取る画像読み取り手段である画像読み取りスキャナ部Ｂを有し、その下部に画像形成手段（作像部）となる画像形成部Ｃを有し、更にその下部にシートデッキＤを組み付けて構成されている。
【００３３】ａ）画像読み取りスキャナ部Ｂ２０２は水平に固定配設したプラテンガラスであり、その上に本や厚紙、カール紙等のブック原稿やシート状原稿を読み取りすべき画像面を下側にして所定の載置基準に従って載置し、原稿圧板２０３により背面を押圧して静止状態でセットする。
【００３４】読み取り開始キーを押すと、プラテンガラス２０２の下面側に配設の、走査系光源２０１・走査系ミラー２０４等を含む可動の走査ユニットがプラテンガラス左辺側の実線示のホームポジションからプラテンガラス下面に沿って右辺側方向である矢印ａ方向に所定の速度で往動駆動される。
【００３５】これにより、プラテンガラス２０２上に載置セットされている原稿の下向きの画像面が左辺側から右辺側に順次に照明走査され、その照明走査光の原稿面反射光がレンズ２０５を通して受光素子（光電変換素子）２０６に入射して光電読み取りされ、画像処理部で処理され、画像情報電気信号に変換されて、画像形成部Ｃのレーザスキャナ１１１に伝送される。
【００３６】可動の走査ユニットは所定の往動終点まで移動すると復動に転じられて、始めのホームポジションに戻される。
【００３７】ｂ）画像形成部Ｃ１１２は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）である。この感光体ドラム１１２は時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動され、その回転過程において、帯電器による所定の極性・電位の一様帯電処理を受け、その一様帯電面にレーザスキャナ１１１・画像書き込み光学系１１３から画像情報に対応するレーザ光走査露光を受けることで、感光体ドラム１１２面に走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。
【００３８】感光体ドラム１１２面に形成された静電潜像は現像器１１４によりトナー画像として現像され、そのトナー画像が感光体ドラム１１２と転写帯電ローラ１１５との当接ニップ部である画像転写部において、該画像転写部に給紙部から所定の制御タイミングにて給送された被記録材としてのシート（転写用紙、用紙、紙）に対して順次に転写されていく。
【００３９】画像転写部を通ってトナー画像の転写を受けたシートは感光体ドラム１１２面から順次に分離されて搬送部１１７を通り定着装置１１８に搬送され、該定着装置で加熱および加圧されて未定着トナー画像の定着処理を受ける。
【００４０】シート分離後の回転感光体ドラム１１２はクリーニング器で転写残トナー等の残留付着汚染物の除去処理を受け、またイレーサランプ等による除電処理を受けて繰り返して作像に供される。
【００４１】定着装置１１８を通ったシートは、片面プリントモードの場合には、排出ローラ１１９によって機外に配置された排紙トレイ（若しくはソーター）１２０に排出、積載される。
【００４２】また、両面プリントモードの場合には、定着装置１１８から排出された第１面に対する画像形成済みのシートが排出ローラ１１９に挟持され、そのシートの後端が分岐点２０７を通過した時点で排出ローラ１１９が逆転し、シート両面トレイ１２１上に一旦載置された後、搬送ローラ１０４・１０５により搬送されて、レジストローラ１０６に到達し、画像転写部に所定の制御タイミングにて再給送されることで反転された該シートの第２面に対して前述と同様にして画像が形成された後、排紙トレイ１２０に排出、積載される。
【００４３】ここで、画像形成装置本体Ａは、上記のようにレーザスキャナ１１１に画像読み取りスキャナ部Ｂの画像処理部の処理信号を入力すれば複写機として機能し、外部コンピューターの出力信号を入力すればプリンターとして機能する。また、他のファクシミリ装置からの信号を受信したり、画像読み取りスキャナ部Ｂの画像処理部の信号を他のファクシミリ装置に送信したりすれば、ファクシミリ装置としても機能する。
【００４４】ｃ）シートデッキＤ画像形成部Ｃの下部にはシートカセット１を装着しており、このシートカセット１は下段カセット１ａと上段カセット１ｂの２個で１つの給送ユニットとして構成されている。本例では、２つの給送ユニットＵ１・Ｕ２を装着して４個のカセットを装着するようにしている。上方に位置する１つの給送ユニットＵ１は装置本体Ａに対して着脱可能に取り付けられ、下方の給送ユニットＵ２はシートデッキＤに着脱可能に取り付けられている。そして選択指定されたカセットからそれに収容のシートが一枚宛自動給紙される。
【００４５】即ち、前記カセット１ａ・１ｂ内に収容されたシートは、給送回転体となるピックアップローラ３により繰り出され、フィードローラ４とリタードローラ５との協働作用により１枚ずつ分離・給送された後、搬送ローラ１０４・１０５によって搬送され、レジストローラ１０６に導かれ、該ローラ１０６によって画像形成動作に同期するようにして画像形成部Ｃの画像転写部へと給送される。
【００４６】また、上記シートカセット１とは別に、手差しトレイ６が装置本体Ａの側面に配置されており、該トレイ６上のシートは手差し給紙ローラ７によりレジストローラ１０６へと繰り出される。
【００４７】（２）定着装置１１８図２は、定着装置１１８及びその周辺部の構成模型図、並びに制御系のブロック図である。
【００４８】ａ）定着装置１１８の概略構成本例の定着装置１１８は加圧部材駆動式、テンションレスタイプのフィルム加熱方式の加熱装置である。
【００４９】１１は図面に垂直の方向を長手とする耐熱性樹脂製のステイである。
【００５０】１３はこのステイ１１の下面側にステイ長手に沿って配設して保持させたセラミックヒータ等の低熱容量加熱体である。セラミックヒータ１３は、薄板状のセラミック基板と、該基板の面に長手に沿って形成具備させた抵抗発熱体を基本構成体とする全体に低熱容量の部材であり、抵抗発熱体への電力供給により迅速に発熱・昇温し、温調系で所定の定着温度に温調管理される。
【００５１】１２は上記のヒータ１３を含むステイ１１に外嵌させた円筒状（エンドレスベルト状）の耐熱性のフィルム（定着フィルム）である。この定着フィルム１２の内周長とヒータ１３を含むステイ１１の外周長は定着フィルム１２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、従って定着フィルム１２はヒータ１３を含むステイ１１に対して周長が余裕を持ってルーズに外嵌している。
【００５２】定着フィルム１２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、その膜厚は総厚４０〜１００μｍ程度とし、少なくとも、耐熱性・離型性・強度・耐久性等のあるポリイミドフィルム等の耐熱素材で構成されたベース層と、その外周にＰＴＦＥ・ＰＦＡ等のフッ素系樹脂等でコーティングしたコーティング層と、ベース層とコーティング層の間のプライマー層の３層以上を有し、かつプライマー層とコーティング層は導電または半導電の電気特性を、ベース層は絶縁の電気特性を有している。
【００５３】また、定着フィルム１２の通紙域外の一部には、図３の（ａ）あるいは（ｂ）のようにマーキング部２０として光反射材がコートされている。
【００５４】上記の定着フィルム１２の層構成及びマーキング部２０については後述する。
【００５５】１８はヒータ１３との間で定着フィルム１２を挟んで圧接ニップ部である定着部Ｎを形成し、定着フィルム１２を駆動する回転体としての定着フィルム加圧ローラであり、アルミニウム・鉄・ステンレス等の芯軸１８ｂと、この軸に外装したシリコンゴム等の離型性の良い耐熱ゴム弾性体からなる肉厚３ｍｍ・外径２０ｍｍのローラ部１８ａとからなる。また、表面には被記録材としてのシートＰ、定着フィルム１２の搬送性、トナーの汚れ防止等の理由からフッ素樹脂を分散させたコート層を設けてある。
【００５６】また図３の（ａ）あるいは（ｂ）のように加圧ローラ１８のローラ部１８ａの端部には導電ゴム等で形成された導電部１９があり、定着フィルム１２のプライマー層（導電層）１２ｂに圧接しニップを形成している。ローラ軸１８ｂに不図示の導電性軸受を介してバイアス印加装置１７によりバイアス電圧（トナーと同極性のバイアス電圧）が印加されると、導電ニップ部を介して定着フィルム１２のトップコート層１２ｃ（コーティング層）にバイアス電圧が印加される。トップコート層１２ｃにバイアス電圧が印加されることで、トップコート層１２ｃのトナー付着が軽減される。
【００５７】加圧ローラ１８は芯金１８ｂの端部が定着装置駆動用モータＭ２により駆動されることで矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ１８の回転駆動による定着部Ｎにおける該加圧ローラ１８と定着フィルム１２の外面との摩擦力で定着フィルム１２に回転力が作用して、定着フィルム１２はその内面が定着部Ｎにおいてヒータ１３の下面に密着摺動しながらステイ１１の外回りを矢印の時計方向に回転駆動される（加圧部材駆動式）。この場合、定着フィルム１２の内面とこれが接触摺動するヒータ下面との摺動抵抗を低減化するために両者間に耐熱性グリス等の潤滑剤を介在させるとよい。
【００５８】ステイ１１はヒータ１３を断熱保持するとともの、定着フィルム内面ガイド部材となる。
【００５９】而して、加圧ローラ１８の回転により定着フィルム１２が回転され、またヒータ１３が所定の定着温度に立ち上げられて温調された状態において、定着部Ｎの回転定着フィルム１２と回転加圧ローラ１８との間に画像転写部Ｒ側から未定着トナー画像を形成担持させた被記録材としてのシートＰが搬送されて導入され、定着フィルム１２と一緒に定着部Ｎを挟持搬送されることによりヒータ１３の熱が定着フィルム１２を介してシートＰに付与されて未定着トナー画像がシートＰ面に加熱定着される。定着部Ｎを通ったシートＰは定着フィルム１２面から曲率分離して搬送される。
【００６０】ｂ）定着フィルム速度検知手段と、装置の駆動速度可変手段図３は、定着装置１１８の加圧ローラ１８及び定着フィルム１２の一端部側をシート搬送方向上流側から見た斜視図である。２０は前述したように定着フィルム１２の外面に形成具備させたマーキング部としての光反射材（反射板）である。この光反射材２０は定着フィルム１２の一端部側の外面で、かつ通紙域外の一部にコートして形成具備させてある。 図３の（ａ）はマーキング部２０と定着フィルム１２のトップコート層１２ｃが離間している形態のもの、（ｂ）は接触している形態のものを示している。
【００６１】２１は反射型センサーであり、上記光反射材２０を形成具備させた定着フィルム端部側において光反射材２０の回転軌跡位置の上方に取り付けられている。
【００６２】定着フィルム１２の上記の光反射材２０は定着フィルム１２の回転に伴い回転して反射型センサー２１の下を定着フィルム１２の１回転につき１回通過する。反射型センサー２１はその光反射材２０の通過時毎の反射材２０からの反射光を検知し、その信号をＣＰＵ１００に送っている。
【００６３】ＣＰＵ１００は、その検知信号と定着フィルム１２の周長より、定着フィルム１２が一周に要する時間を計算し、その回転速度を割り出すことができる。
【００６４】図４は、被記録材としてのシートＰの搬送速度と定着フィルム１２の回転速度の変化を表した図である。実験によると、図４に示すように、シートＰの搬送速度と定着フィルム１２の回転速度には相関がある。そのため、定着フィルム１２の回転速度から、実際のシートＰの搬送速度を予測することができる。
【００６５】そこで、ＣＰＵ１００は上記の反射型センサー２１からの入力情報で割り出される定着フィルム１２の回転速度が所定の速さより速い場合は、モータドライバ１０１により定着装置駆動用モータＭ２の速度を落すように制御し、反射型センサー２１からの入力情報で割り出される定着フィルム１２の回転速度が所定の速さより遅い場合は、モータドライバ１０１により定着装置駆動用モータＭ２の速度を上げるように制御する。
【００６６】ｃ）マーキング部と検知センサーの基本構成図５は、検知センサーとして反射光検知型センサー２１を用い、このセンサー２１と、定着フィルム１２上にマーキング部として具備させた、周辺の定着フィルムより反射率が高い光反射材２０の位置関係を示した斜視図である。
【００６７】定着フィルム１２が回転して光反射材２０が反射光検知型センサー２１の検知ポイントに到達すると該センサー２１の光束５４の反射率が上昇し光反射材２０すなわちマーキング部が検知される構成である。
【００６８】次に図６により各種類のマーキングの詳細な構成と製造方法について述べる。マーキング部２０は何れも図５のように反射型センサー２１を用いて検知を行うマーキングタイプである。
【００６９】図６の（ａ）は、前述した図３の（ａ）のようにマーキング部２０と定着フィルム１２のトップコート層１２ｃが離間している形態の例におけるマーキング部２０の断面模型図（図５のＸ−Ｘ断面）で、定着フィルム１２はポリイミド（ＰＩ）等のベース層１２ａに、ポリイミドにフッ素系樹脂（ＰＴＦＥとＰＦＡ）を混合したプライマー層１２ｂをかさね、さらにフッ素系樹脂を配合しコーティングしたトップコート層（ＴＯＰ層）１２ｃを施し、焼成した３層構造である。
【００７０】マーキング部２０は、定着フィルム１２の焼成時はベース層１２ａの表面にプライマー層１２ｂを焼成後、フィルム端部をマスキングしてトップコート層１２ｃを塗布し、そのマスキングした端部のプライマー層１２ｂ上にＰＦＡ樹脂をベースに高反射率粉たとえば２酸化チタン粉、カルシュウム系の人工パール粉、銀ペースト、導電フィラー等を所定比率で配合し塗布して、両者を同時に再焼成した構成である。
【００７１】このマーキング部２０の表面は周囲のトップコート層１２ｃより反射率が高く、トナー等が表面に付着しても離型性の良いフッ素系樹脂が配合されているため、反射率は低減しない。
【００７２】また、銀ペースト、導電フィラー等でマーキング部２０は内部と表面が導電化され、トップコート層１２ｃとマーキング層２０間は非接触であるが、マーキング層２０とプライマー層１２ｂとトップコート層１２ｃの３層が相互に電気的導通があり、マーキング表層２０ａとトップコート層表層１２ｄは導通が確保されている。
【００７３】次に、図６の（ｂ）は、前述した図３の（ｂ）のようにマーキング部２０と定着フィルム１２のトップコート層１２ｃが接触している形態の例におけるマーキング部２０の断面模型図である。本例は導電化されたマーキング層２０とトップコート層１２ｃが接して導通がとれている。基本構成は上述した図３（ａ）・図６（ａ）のものと同じである。
【００７４】ｄ）具体的な制御図２において、２４は第１の紙検知センサー（シート検知センサー）であり、レジストローラ１０６のシート出口側に配設してある。２５は第２の紙検知センサーであり、定着部Ｎのシート出口側に配設してある。この第１および第２の紙検知センサー２４・２５はそれぞれ図示しないフラグ部が設けてあり、フォトインタラプタ２２・２３によって、シートＰの到着および通過を検知することができる。その検知信号がＣＰＵ１００に入力する。
【００７５】■．１枚目の制御図７は具体的な制御を表したフローチャートである。
【００７６】画像形成装置本体の電源をＯＮしたとき、定着装置１１８の加圧ローラ１８の回転駆動が開始され、またヒータ１３に通電され、定着部Ｎが所定の温度になるように制御される。
【００７７】その間、加圧ローラ１８も温度上昇するため、熱膨張をはじめる。そのため、加圧ローラ１８の回転周速度は上昇し、同時に定着フィルム１２の回転速度も図４のように上昇を始める。しかし、所望の速度に対しては、当然遅い。
【００７８】反射型センサー２１は、常に定着フィルム周期（回転周期）を検知している。
【００７９】シートＰが、第１の紙検知センサー２４に到達すると、フォトインタラプタ２２がＯＮになる。この時点で最新の定着フィルム周期のデータＤ１をＣＰＵ１００が拾い上げる。
【００８０】そして、目標の定着フィルム周期Ｔと比較を行い、定着駆動速度の増減を行うわけだが、シート１枚目の場合、以下のことを考慮する必要がある。
【００８１】すなわち、図８は、速度制御しない場合、１枚のシートＰが画像形成装置を通過する間の定着フィルム周期の変化を表した図である。これによると、シートＰが定着部Ｎにいる間は定着フィルム周期が長くなることがわかる。その率は、実験より約０．８％であることが分かっている。
【００８２】すなわち、前述した定着フィルム周期データＤ１を基に定着駆動速度を設定してしまうと、定着フィルム速度は実際にはより遅くなってしまい、すなわちシートの速度も遅くなり、画像の乱れが生じてしまう。
【００８３】そこで、定着フィルム周期データＤ１にシートの通過に伴う定着フィルム周期増加分を補正する紙係数Ａを掛け合わした定着フィルム周期データＤ１ａを用いて目標定着フィルム周期Ｔと比較を行う。
【００８４】Ｄ１ａ＝Ａ＊Ｄ１ （Ａ：紙係数、本実施例ではＡ＝１．００８）
そして、すぐに定着駆動速度の増減を行うことにより、１枚目のシートが定着装置１１８に到達するときに定着フィルム１２の回転速度を所望の速度に維持しておくことができるため、シートＰの搬送速度も同様に所望の速度になる。よって、良好な画像を得ることができる。
【００８５】■．２枚目以降の制御１枚目のシートＰが、紙検知センサー２５に到達すると、フォトインタラプタ２３がＯＮになる。この時点で最新の定着フィルム周期のデータＤ２をＣＰＵ１００が拾い上げる。
【００８６】このときは、シートＰは、定着部Ｎにいるため、１枚目のときのように紙係数Ａを定着フィルム周期データＤ２に掛け合わせる必要はなく、定着フィルム周期データＤ２を目標定着フィルム周期Ｔと比べれば良い。
【００８７】ここで、モータＭ２の速度を変化させる必要が出たとき、この時点ですぐにモータＭ２の速度を変化させると不具合が生じる。すなわち、シートＰの後端はまだ画像転写部Ｒに存在している場合が多く、このときに急に定着装置１１８でのシートＰの速度が変化すると、それによって発生する振動がシートを伝わって画像にぶれが生じる可能性がある。
【００８８】そこで、ここでは、すぐにモータ速度を変化させず、紙検知センサー２４がＯＦＦになったときからＥ秒後に所望の速度に変化させるようにしてある。Ｅ秒とは、シート後端が紙検知センサー２４を抜けてから、画像転写部Ｒを抜けるのに十分な時間で設定してある。すなわち、シートが完全に画像転写部Ｒを抜けてから、モータＭ２の速度を変化させる。
【００８９】次に、２枚目のシートは、ここで設定されたモータスピードで搬送される。そして２枚目のシート先端が、紙検知センサー２５に到達すると、フォトインタラプタ２３がＯＮになる。この時点で最新の定着フィルム周期のデータＤ３をＣＰＵ１００が拾い上げる。
【００９０】そして、定着フィルム周期データＤ２を目標定着フィルム周期Ｔと比べ、次のモータ速度を決定し前述した同様のタイミングでモータＭ２を変化させる。
【００９１】以降はそれを繰り返せば良い。
【００９２】以上のように本実施形態によれば、定着フィルム１２に耐熱性のある高反射率のマーキング２０を焼成形成し反射型センサー２１により定着フィルム１２の回転周期を検知し、定着フィルム１２の速度を検知し、それによって被加熱材としてのシートＰの搬送速度を予測して、加圧ローラ１８の駆動速度を制御する系の場合、定着フィルム１周の時間を検知することによって制御するので、定着フィルムに具備させる光反射材等のマーキング部２０は一つで良いため低コストで製造できる。また、マーキング部間の精度も必要ないため製造が容易である。また、シート一枚ごとに１回信号を処理すれば良いので、安価なＣＰＵで十分である。
【００９３】またマーキング部２０をフッ素系材質で構成しフィルムと一体焼成して製造しているため、耐久的にもはがれ等の危険性も低く汚れにも強く信頼性が高い。また、マーキング層２０を導電化することで端部に電荷供給用に設けたプライマー層１２ｂ上に構成し導電層を形成することが可能となり、焼成したプライマー層１２ｂ上にトップコート層１２ｃとマーキング層２０をマスキングを用い両者が重ならぬように順次塗布することで、同時に再焼成が可能であり、トップコート層１２ｃ上にマーキング層２０を乗せる別焼成の構成より焼成が１度少なくなることから、再焼成によるフィルムのダメージが減少し、かつ製造コストが低減するメリットがある。
【００９４】またトップコート層表層１２ｄにバイアス電圧をかけることが可能となり、トナー、紙粉によるフィルム汚染が軽減するメリットがある。
【００９５】また、一枚目のシートの場合、即ち、定着部Ｎにシートがいないときの定着フィルム速度に対しても紙係数をかけて定着フィルム速度を判断しているので、シートが、定着装置１１８に到達する前にシート搬送速度を制御することができ、常に安定した画像を得ることができる。また、高速化にも対応できる。
【００９６】（３）その他ａ）本発明の加熱装置は実施形態例の画像加熱定着装置に限られず、その他、例えば、画像を担持した被記録材を加熱して表面性（つや等）を改質する装置、仮定着処理する装置、シート状物を給送して乾燥処理・ラミネート処理する等の加熱装置として広く使用することができることは勿論である。
【００９７】ｂ）フィルムは張設部材間にテンションを与えて懸回張設させてもよい。
【００９８】ｃ）加熱体はセラミックヒータに限られず、その他、例えば電磁誘導発熱性部材とすることもできる。フィルム自体を電磁誘導発熱性部材あるいは電磁誘導発熱性層を含むものにすることもできる。
【００９９】ｄ）加圧部材はローラ体に限られず、回動ベルトなど他の回転体であってもよい。
【０１００】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、加圧部材駆動方式・フィルム加熱方式の加熱装置について、フィルムの速度を検知する手段と、装置の駆動速度を可変できる手段を持ち、一の被加熱材が圧接ニップ部を通過するときのフィルムの速度を用いて、次の被加熱材のための装置の駆動速度を決定することにより被加熱材挟持搬送速度の変動による弊害を、該加熱装置よりも上流側の処理部との被加熱材搬送距離を長くすることなしに、従って装置本体を大型化させることなしに解消することができる。
【０１０１】また、該加熱装置を画像加熱定着装置として具備する画像形成装置にあっては加圧部材の熱膨張による被記録材搬送速度の変化に起因する画像の乱れを防止することができる。
【０１０２】フィルムの速度を検知し、それによって被加熱材の搬送速度を予測して、加圧部材の駆動速度を制御する場合、フィルム１周の時間を検知することによって制御することでフィルムに具備させるマーキング部は一つで良いため低コストで製造できる。また、マーキング部間の精度も必要ないため製造が容易である。また、被加熱材一枚ごとに１回信号を処理すれば良いので、安価なＣＰＵで十分である。
【０１０３】また、１枚目の被加熱材の場合、即ち、圧接ニップ部に被加熱材がいないときのフィルム速度に対して紙係数をかけてフィルム速度を判断することで、被加熱材が加熱装置に到達する前にフィルム速度を制御することができ、常に安定した被加熱材搬送を行なわせることができる。また、高速化にも対応できる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１００７
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１２年４月２５日（２０００．４．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８６８１８
【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 幸雄
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−３０５８９３（Ｐ２００１−３０５８９３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１１月２日（２００１．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１２４０６０（Ｐ２０００−１２４０６０） |
|