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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−15302
公開日 平成11年(1999)1月22日
出願番号 特願平9−179066
出願日 平成9年(1997)6月19日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 幸雄
発明者 小清水 義之
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 耐熱性フィルムをヒーターに圧接させる加圧ローラを有し、この圧接部に未定着画像を有する記録材を導入して前記耐熱性フィルムとともに移動させ、前記未定着画像を前記記録材上に加熱定着する定着器を備えた画像形成装置において、前記記録材の先端が前記圧接部に導入時、前記加圧ローラの温度が所定値以上であれば、画像露光手段の走査速度を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 前記ヒーターへの通電開始時、前記ヒーター温調用の検温素子で検出した昇温速度が所定の値以下の時、前記画像露光手段の走査速度を変化させることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項3】 耐熱性フィルムをヒーターに圧接させる加圧ローラを有し、この圧接部に未定着画像を有する記録材を導入して前記耐熱性フィルムとともに移動させ、前記未定着画像を前記記録材上に加熱定着する定着器を備えた画像形成装置において、前記記録材の先端が前記圧接部に導入する時に、前記加圧ローラの駆動回転数を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項4】 前記加圧口一ラの温度が所定の値以上になったときに前記加圧ローラの駆動回転数を変化させることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
【請求項5】 前記ヒーターへの通電開始時、前記ヒーター温調用の検温素子で検出した昇温速度が所定の値以下の時、前記加圧ローラの駆動回転数を変化させることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
【請求項6】 記録材の搬送路上に少なくとも2カ所以上に記録材の有無を検知する検知手段を備え、同一の記録材が前記2カ所の検知手段を通過する時間が同じになるように、前記加圧ローラの駆動回転数を変化させることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
【請求項7】 耐熱性フィルムをヒーターに圧接させる加圧ローラを有し、この圧接部に未定着画像を有する記録材を導入して前記耐熱性フィルムとともに移動させ、前記未定着画像を前記記録材上に加熱定着する定着器を備えた画像形成装置において、前記記録材の先端が前記圧接部に導入する時に、画像露光手段の走査速度と前記加圧ローラの駆動回転数を変化させ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】本発明は耐熱性フィルムをヒーターに圧接させる加圧ローラを有し、この圧接部に未定着画像を有する記録材を導入して前記耐熱性フィルムとともに移動させ、前記未定着画像を前記記録材上に加熱定着する定着器を備えた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、薄膜の耐熱性エンドレスフィルムと固定の低熱容量発熱体とそれに対向圧接する加圧部材からなるフイルム方式の定着器は、内部に熱源を有する熱ローラ方式の定着器と違って、著しく低熱容量のため、昇温速度は非常に速い。そのため、ウェイトタイムゼロを実現するとともに、コピー待ちのスタンバイ中でも、定着器に通電しておく必要がなく、省電力化にもなっている。この定着器の構成としては、加圧部材である加圧ローラの駆動によって、耐熱性エンドレスフィルムを回転させる方式のものがあり、この方式の場合、小型軽量化が容易で、しかも安価であるという利点がある。
【0003】しかしながら、連続して定着動作を行っていると、フィルム及び記録材としての紙を駆動している加圧口一ラが暖まって膨張し、この紙の送りスピードが変化してしまうという課題がある。例えば、十分に冷えた状態から、30枚以上連続して定着を続けた場合、直径20mmの加圧口一ラは、約0.2mm膨張するので、紙の送りスピードも約1パーセント速くなってしまう。
【0004】定着器導入前、紙はレジストローラ対であらかじめ想定したスピードで送られているが、定着器突入後は、レジストローラよりも速く回っている加圧ローラで送られ、加圧ローラとレジストローラが紙を引っ張り合う状態となる。その後、紙の後端がレジストローラ対を抜けると、加圧ローラで支配的に送られるようになる。その結果、紙の送りスピードは、定着器突入と共に段々速くなっていき、紙後端がレジストローラ対を抜けたあとは一定のスピードで送られることになる。
【0005】一方、画像露光手段の走査速度(画像露光手段と原稿台の相対速度)は、通常、一定であるため、上記のように紙送りスピードが速くなると、送り方向の画像が延びて定着されることになる。そこで、加圧ローラの直径を、冷えた状態の時も暖まった状態の時も、なんとか画像品位を欠くことがないように設定しているのが現状である。
【0006】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、前記従来の定着器では、紙の送り方向の画像延びがほとんどないのは、加圧ローラが適度に暖まった時だけであり、どうしても、加圧ローラの径の変化である程度の画像延びや縮みを含んだ画像ができてしまう。また、加圧ローラの選定においても、加圧ローラの構成要素であるゴム厚みを厚くすると直径が大きくなるため、ある程度以上はゴム厚みを厚くすることができない。しかも、一定のゴム厚みを維持できないと、定着性を確保することが困難であるという課題があった。
【0007】本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、紙の送り方向に対し伸び縮みのない画像を形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は以下の構成を有することを特徴とする画像形成装置である。
(1)耐熱性フィルムをヒーターに圧接させる加圧ローラを有し、この圧接部に未定着画像を有する記録材を導入して前記耐熱性フィルムとともに移動させ、前記未定着画像を前記記録材上に加熱定着する定着器を備えた画像形成装置において、前記記録材の先端が前記圧接部に導入時、前記加圧ローラの温度が所定値以上であれば、画像露光手段の走査速度を変化させるものである。
(2)前記ヒーターへの通電開始時、前記ヒーター温調用の検温素子で検出した昇温速度が所定の値以下の時、前記画像露光手段の走査速度を変化させるものである。
(3)耐熱性フィルムをヒーターに圧接させる加圧ローラを有し、この圧接部に未定着画像を有する記録材を導入して前記耐熱性フィルムとともに移動させ、前記未定着画像を前記記録材上に加熱定着する定着器を備えた画像形成装置において、前記記録材の先端が前記圧接部に導入する時に、前記加圧ローラの駆動回転数を変化させるものである。
(4)前記加圧口一ラの温度が所定の値以上になったときに前記加圧ローラの駆動回転数を変化させるものである。
(5)前記ヒーターへの通電開始時、前記ヒーター温調用の検温素子で検出した昇温速度が所定の値以下の時、前記加圧ローラの駆動回転数を変化させるものである。
(6)記録材の搬送路上に少なくとも2カ所以上に記録材の有無を検知する検知手段を備え、同一の記録材が前記2カ所の検知手段を通過する時間が同じになるように、前記加圧ローラの駆動回転数を変化させるものである。
(7)耐熱性フィルムをヒーターに圧接させる加圧ローラを有し、この圧接部に未定着画像を有する記録材を導入して前記耐熱性フィルムとともに移動させ、前記未定着画像を前記記録材上に加熱定着する定着器を備えた画像形成装置において、前記記録材の先端が前記圧接部に導入する時に、画像露光手段の走査速度と前記加圧ローラの駆動回転数を変化させるものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を添付図面について説明する。
実施の形態1.図1は、本発明の実施の形態1による原稿台移動方式の複写機を示す断面図であり、1は給紙トレイT1上の紙Pを送る給紙ローラ、2は給紙ローラ1に圧接する圧接ローラ、3は紙Pの搬送路4に設けられたレジスタローラ対、5は表面に画像を形成するドラムであり、不図示の駆動源によって矢印方向に回転駆動される。このドラム5の周囲には、帯電器6、画像露光手段7、現像器8、転写器9、クリーニング器10等の画像形成機器が配設され、機器本体25に対し着脱できるプロセツカートリッジに構成されている。
【0010】11は転写器9の下流側に設けられた定着器であり、この定着器11は筒状の耐熱性フイルム12を耐熱性ステー13に支持させ、この耐熱性ステー13に取り付けたヒータ14に耐熱性フイルム12を圧接させる加圧ローラ15が配設されている。17は紙Pの排出ローラ、18は搬送路4に設けられた第1の紙検出器、19は定着器11の排出側に設けた第2の紙検出器、20は矢印A、B方向に往復移動する原稿台である。
【0011】原稿台20は専用のステッピングモーターで駆動している。一方、紙Pの搬送、すなわち、給紙ローラやレジストローラ、転写ローラ、プロセスカートリッジ、定着器などは、別の専用ステッピングモータで駆動している。このような構成の場合、原稿台の正逆反転のためのクラッチ機構等を必要とせず、原稿台駆動専用のモータの回転を反転するのみで所望の動きを実現できる。
【0012】次に動作について説明する。
【0013】給紙トレイT1上の紙Pは、公知の分離手段により1枚づつ分離されて、給紙ローラ1によりレジストローラ対3に送り込まれる。このときレジストローラ対3は停止しているため、紙Pは、先端がレジストローラ対3に当接してループを作っている。
【0014】一方、原稿台20はこの時までに、図示矢印Aの方向に移動していて、原稿の先頭が露光部分に走査される寸前で停止している。次に、原稿台20は図示矢印Bの方向に動きだし、露光が開始される。このタイミングをセンサ(図示せず)で検知し、画像先端が一致するようにレジストローラ対3のクラツチを制御して、紙Pをスタートさせる。
【0015】ドラム5上は帯電器6で均一に帯電された後、移動する原稿台20上の原稿画像が画像露光手段7により照射され、形成された画像が現像器8で顕像化され、転写器9において紙Pに転写される。
【0016】転写後の紙Pは、搬送路4を通って定着器11に導入する。紙Pの先端が定着器11に導入したとき、紙Pのサイズにもよるが、A4用の複写機の場合、A4の紙Pの後端は、まだレジストローラ対3よりも後方にある。その後、まず、紙Pの後端がレジストローラ対3を抜けて、次に、転写器9を抜け、最終的に排紙トレイT2に排出される。
【0017】次に、実施の形態1における定着器11は上記のように、例えばセラミツク材のヒータ基板に抵抗体が印刷されたヒーター14を、耐熱性プラスチック製のステー13に外向きに接着固定し、このステー13に筒状の耐熱定着フィルム12を支持させた構成である。駆動されている加圧ローラ15は耐熱性フィルム12をヒータ14に圧接させた状態で回転し、この加圧ローラ15と耐熱性フィルム12との圧接ニップ部に導入した紙Pとともに該耐熱性フィルムを矢印aの方向に駆動する。ヒーター14の裏面には、サーミスタ(図示せず)が接着されていて、ヒーターの温度を検知している。この検知温度を基に、ヒーター14に入力される電力量を細かく制御して、所定の温度に温度調整している。
【0018】この定着器を備えた画像形成装置は、加圧ローラ15が暖まっていない不使用状態において、レジストローラ対3の送り速度と、加圧ローラ15の送り速度と、原稿台20の移動速度、すなわち画像露光手段の走査速度が、ほとんど一致するように設定されている。しかしながら、連続してコピーをしていると、加圧ローラ15は段々暖まってくるので、膨張して径が大きくなり、紙の送りスピードが速くなってくる。
【0019】実施の形態1においては、加圧ローラ15に直接当接させたサーミスタ16で該加圧ローラの温度を検知し、この検出温度を画像露光手段7の走査速度に反映させている。上記サーミスタ16は、板バネで所定の接触圧を保ちながら、加圧ローラ15に当接している。この当接している位置は通紙域外の端部としているので、オフセツトしたトナーや紙粉が付着したり堆積したりすることはない。
【0020】次に、具体的なシーケンスの一例を示す。サーミスタ16で検知された加圧ローラ15の温度が70℃以下の場合は、通常の駆動を続けている。コピーを連続または断続的に使用して、加圧ローラ温度が70℃を越え120℃以下であることを検知した場合には、第1の紙検知器18を通過してから一定時間後の紙Pの先端が定着器11に突入する瞬間に転写器9で転写されようとしている画像を露光する時から、ステツピングモータの駆動ステツプ数を上げて、原稿台20の移動速度を0.5%速くする。
【0021】さらに加圧ローラ15の温度が上昇して、120℃を超える温度が検知された場合は、上記と同じタイミングで原稿台20の移動速度を1.0%速くする。
【0022】また、一旦動作を終了して次の動作を開始した時には、また元のスピードに戻って原稿台20を駆動して、加圧ローラ15の温度により、上記のタイミイングで原稿台20の移動速度を変化させる。
【0023】上記のタイミング動作時、急に原稿台20の移動速度を変化させると、かえって画像に乱れを生じる場合もある。そこで、第1の紙検出器18の検出信号に基づいて、上記のタイミングよりも少し前から原稿台20の移動速度を0.5%アップ、1.0%アップに切り替える。
【0024】なお、実施の形態1は、加圧ローラ15の直径が20mmでゴム厚みが3mmの場合で説明したが、原稿台20の移動速度をどの程度速くするかは、加圧ローラ15の直径とゴム厚で変わる。
実施の形態2.上記実施の形態1では、加圧ローラ15に検温素子としてのサーミスタ16を当接させて該加圧ローラの温度を検知したが、ヒーター14への通電開始時におけるヒーター温調用のサーミスタの昇温の傾きで、加圧ローラ15の温度を推定することもできるので、これを利用する。つまり、定着器全体の熱容量の中で、加圧ローラ15が大部分を占めるため、加圧ローラ10の温度が低い場合には非常に速い昇温速度を示し、加圧ローラ温度が高い状態では比較的ゆっくりと昇温温度を示すことを利用する。
【0025】動作開始ボタンが押されたら、ヒーター温調用のサーミスタで昇温速度を測定する。たとえば、最大通紙サイズがA4サイズ、紙Pの搬送スピードが30mm/sec程度の複写機で、定着器11の最大入力電力が300w程度の場合、1秒間あたり50℃以上昇温していれば、加圧ローラ15の温度は高くないと判断して、連続コピー枚数30枚までは、通常の速度で原稿台20の駆動を行う。
【0026】その後は、前記実施の形態1で述べたタイミイング、すなわち、紙Pの先端が定着器11に突入する瞬間に転写部で転写されようとしている画像を露光する時から、原稿台20の移動速度を0.5%速く駆動するようにする。さらに、通算連続して40枚を越えた場合は、1.0%速く駆動するようにする。もし、通電開始直後の昇温速度が1秒間あたり10℃以上50℃未満であったら、連続10枚までは、通常の速度で原稿台20の駆動を行い、その後は、上記のタイミングで原稿台20の駆動を0.5%速くし、さらに、通算連続コピー枚数が25枚を越えたら10%速く駆動するようにする。また、通電開始直後の昇温速度が1秒間あたり10℃未満である場合には、最初から、上記タイミングで、1.0%速く原稿台20を駆動するようにする。
【0027】これらの昇温速度の値と連続コピー枚数の設定は最大通紙サイズや、紙Pの搬送スピードや、ヒーターへの最大入力電力によつて変わつてくる。
【0028】このように、実施の形態2では、特別に加圧ローラ15に検温素子を設けなくても、加圧ローラの温度を推定して、加圧ローラ15の膨張による紙Pの搬送速度の変化に対して対応が可能となっている。
実施の形態3.前記の実施の形態1、2では、いずれも加圧ローラ15の温度によって、加圧ローラ15の紙Pの搬送速度を推定して対処していたが、第1の紙検出器18、第2の紙検出器19から、紙Pの搬送速度を推定して対処しても良い。また、前記の実施の形態1、2では、紙Pを搬送するモーターと移動式の原稿台20を駆動するモーターを使用して、画像露光手段7の走査速度を追従させることで対処しているが、定着器11の駆動専用のモーターを使用する場合には、その駆動速度を制御しても良い。
【0029】実施の形態3では、定着器11の加圧ローラ15を専用のモーターで駆動して、その他のプロセスカートリツジや、給紙ローラ、原稿台駆動部は別のモーターで駆動するものである。また、原稿台20だけ独立させて専用の駆動モーターを設けても良い。
【0030】前記実施の形態1で述べたように、給紙ローラ1で給紙された紙Pは、その先端がレジストローラ対3に当接して停止している。その後、レジストローラ対3が回転し始めて、紙Pが搬送され、その後端が第1の紙検出器18を通過し終る。したがって、レジストローラ対3が回転を開始するタイミングと、紙Pの後端が第1の紙検出器18を通過し終るタイミングから、その紙Pの先端から後端までの搬送時間が求められる。
【0031】一方、定着器11を出てきた紙Pは、その先端が第2の紙検出器19を作動させ、その後、後端が通過し終えて第2の紙検出器19が図示の状態に戻る。つまり、第2の紙検出器19が紙Pを検知している時間でその紙Pの先端から後端までの搬送時間が求められる。この第1の紙検出器18と第2の紙検出器19による搬送時間を比較したとき、一致しているのが正しい。しかし、動作を続けていくと、加圧ローラ10の膨張により、この二つの搬送時間がずれてくることになる。そこで、常に、この二つの搬送時間をマイコン等でモニターして、一致するように定着器11の駆動モーターの回転数を制御するようにしている。
【0032】ところで、連続動作中は、常に1枚前の紙の搬送時間の情報を基に制御すればよいが、動作開始ボタンが押された直後の1枚目は搬送時間のデータはない。したがって、動作終了時の定着器11の駆動回転数を記億しておき、その値と、動作終了時から動作開始ボタンが押されるまでの時間より、定着器11の駆動回転数を決定している。たとえば、定着器11の駆動回転数を1%下げている時に動作を終了した場合、次に動作開始ボタンが押されるまでの時間が1分以内ならば、そのまま駆動回転数を1%下げて駆動する。もし、1分を越えて5分以内であれば、駆動回転数を0.5%下げて駆動する。5分を越えていれば、元の等速度で駆動する。
【0033】また、定着器11の駆動回転数を0.5%下げている時に動作終了した場合では、次に動作開始ボタンが押されるまでの時間が3分以内ならば、そのまま駆動回転数を0.5%下げて駆動するが、3分を越えて動作開始ボタンが押された場合は、元の等速度で駆動する。
【0034】以上3つの実施の形態を述べたが、加圧ローラ15が昇温して膨張したことを検知する検知手段と、生じるであろう紙Pの搬送速度の相違を解消する解消手段は、それぞれどのように組み合わせても良い。
【0035】また、上記各実施の形態では原稿台移動式の複写機について説明してきたが、本発明はそれに限られるものてなく、原稿台固定で画像露光手段が移動する形式の装置であっても良いし、また原稿のみを動かす、いわゆるシートスルー形式の装置でも良い。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、加圧ローラの温度を検知、または推定して、画像露光手段の走査速度または定着器の加圧ローラの回転速度あるいはその両者を制御するように構成したので、動作時間の長短に影響されることなく、伸び縮みのない高品質の画像を形成することができる効果がある。
【0037】また、第1、第2の紙検出器によって紙の通過時間をモニターし、画像露光手段の走査速度を制御または定着器の加圧ローラの回転速度あるいはその両者を制御するように構成したので、動作時間の長短に影響されることなく、伸び縮みのない高品質の画像を形成することができる効果がある。




 

 


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