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発明の名称 定着装置
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11−194658
公開日 平成11年(1999)7月21日
出願番号 特願平9−369090
出願日 平成9年(1997)12月27日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】近島 一夫
発明者 君塚 純一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 加熱用回転体と加圧用回転体とを当接させて定着ニップ部を構成し、未定着トナー像を担持した転写材を前記定着ニップ部にて挟持搬送しつつ加熱することで、前記転写材上にトナー像を熱定着させる定着装置において、前記加熱用回転体の軸方向に沿って配設した線状の複数の加熱部材と、前記加熱用回転体の軸方向に対応する前記転写材の幅を検知するサイズ検知手段と、該サイズ検知手段の出力に基づいて前記複数の加熱部材に対する通電を切り替えて前記転写材の幅方向についての前記加熱部材全体としての発熱分布の中心を前記転写材の幅方向の中心に合わせる制御装置と、前記加熱用回転体の軸方向の両端部のうちの、前記転写材の搬送基準となる側の端部における非通紙域に対応する位置に配設した温度検知素子と、を備える、ことを特徴とする定着装置。
【請求項2】 前記温度検知素子を、前記加熱用に回転体の両端部のうちの、トナーが付着されてトナー像となる静電潜像を書き込むレーザビームの走査を開始する側に対応する端部に設ける、ことを特徴とする定着装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に装着される定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真方式の画像記録装置(例えば、複写機、レーザビームプリンタ等)は、感光ドラムを回転させて表面を均一に帯電した後、レーザビームの走査によって静電潜像を形成し、この静電潜像に、トナーを付着されてトナー像として現像し、このトナー像を転写材上に転写し、その後、定着装置により転写材上のトナー像を転写材上に定着されることによって画像を形成している。
【0003】上述の定着装置として、熱ローラ方式のものが知られている。この定着装置は、加熱ローラに加圧ローラを当接させて定着ニップ部を構成し、転写材上に転写された未定着トナー像を、定着ニップ部にて転写材を挟持搬送しつつ加熱して、転写材上に熱定着させるものである。
【0004】加熱ローラの内部には加熱のためのヒータが内蔵されている。このヒータは、小型で低速の画像記録装置においては1本であるが、高速のものでは複数本が使われる場合がある。すなわち、高速の画像記録装置においてはヒータの消費電力が増大し、1本のヒータのみでオンオフ制御を行うと大きな突入電流が発生し、配電線で電圧ドロップを生じ、他の装置に影響を及ぼすので、いくつかのヒータに分けてタイミングをずらして点灯させ、突入電流の集中を防ぐようにしている。
【0005】また、転写材の幅(転写材の搬送方向に向かって左右方向の長さをいう。以下同じ)が小さい場合、ヒータとして、その発熱分布が転写材の幅方向についての中央のみのものを使用することで、加熱ローラの必要部分のみを加熱しエネルギーの無駄を省くことが行われている。
【0006】上述の熱ローラ方式の定着装置においては、温度検知用のサーミスタは、加熱ローラに接触して取り付けられている。加熱ローラ表面のうち、サーミスタが接触している部分は、摩耗が進行するため、この部分でトナー像を定着すると、トナー像は、部分的に定着不良になったり、スジが入ったりするトラブルが発生する。これらのトラブルをなくすため、サーミスタは非画像域である加熱ローラ端部に配置される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の従来例によると、幅の狭い転写材を定着ニップ部に通紙する場合、定着装置の通紙域の中央部のみをヒータで加熱するとサーミスタの置かれた加熱ローラ端部には熱が伝わりにくい。このためサーミスタが検知した温度が低いからといってヒータを加熱すると加熱ローラ中央部では温度が高すぎ、逆に通紙した直後は転写材が熱を奪うため加熱ローラの温度が低いにもかかわらずサーミスタは温度が高いと検知し加熱ローラ中心部の温度をかえって下げてしまうことがある。
【0008】そこで、本発明は、転写材の幅方向の長さが変化した場合においても、良好な定着を行うことのできる定着装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するための、請求項1に係る定着装置は、加熱用回転体と加圧用回転体とを当接させて定着ニップ部を構成し、未定着トナー像を担持した転写材を前記定着ニップ部にて挟持搬送しつつ加熱することで、前記転写材上にトナー像を熱定着させる定着装置において、前記加熱用回転体の軸方向に沿って配設した線状の複数の加熱部材と、前記加熱用回転体の軸方向に対応する前記転写材の幅を検知するサイズ検知手段と、該サイズ検知手段の出力に基づいて前記複数の加熱部材に対する通電を切り替えて前記転写材の幅方向についての前記加熱部材全体としての発熱分布の中心を前記転写材の幅方向の中心に合わせる制御装置と、前記加熱用回転体の軸方向の両端部のうちの、前記転写材の搬送基準となる側の端部における非通紙域に対応する位置に配設した温度検知素子と、を備える、ことを特徴とする。
【0010】請求項2に係る定着装置は、前記温度検知素子を、前記加熱用に回転体の両端部のうちの、トナーが付着されてトナー像となる静電潜像を書き込むレーザビームの走査を開始する側に対応する端部に設ける、ことを特徴とする。
【0011】〔作用〕以上構成に基づき、幅の狭い転写材を定着ニップ部に通紙する際に、この転写材に対応する加熱部材のみを点灯させても、その熱は温度検知素子に伝わりやすい。つまり、温度検知素子が前記加熱用回転体の端部に配置されているにもかかわらず、通紙域に近いところで温度を検知することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【0013】〈実施の形態1〉図2に、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す。
【0014】同図に示す画像形成装置11は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下「感光ドラム」という)1、感光ドラム1表面を所定の極性、所定の電位に均一に帯電する帯電手段としての帯電ローラ2、帯電後の感光ドラム1表面を画像情報に応じて露光して静電潜像を形成する露光手段としてのレーザスキャナ3、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置4、感光ドラム1上のトナー像を紙等の転写材に転写する転写手段としての転写ローラ5、転写材を収納した給紙カセット6、給紙カセット6から転写材を1枚ずつ給紙する給紙ローラ7、感光ドラム1上のトナー像にタイミングを合わせて転写材を転写部に搬送するレジストローラ8、トナー像転写後の転写材を加熱加圧して表面にトナー像を定着させる定着装置9、定着後の転写材を画像形成装置11本体外部に排出する排出ローラ10等を備えている。上述の給紙カセット6には、転写材のサイズを検知する紙サイズセンサ(サイズ検知手段)36が取り付けられている。
【0015】上述構成の画像形成装置11において、感光ドラム1を矢印R1方向に回転駆動し、帯電ローラ2による帯電、レーザスキャナ3による露光、現像装置4による現像を行って、感光ドラム1表面にトナー像を形成する。感光ドラム1上のトナー像を転写ローラ5によって転写材上に転写し、その後、定着装置9にてトナー像を定着した後、転写材を画像形成装置11本体外部に排出して画像形成を終了する。
【0016】紙カセット6には紙サイズセンサ36が取り付けられ用紙のサイズを検知する。
【0017】次に、図3のブロック図について説明する。
【0018】同図中、12は画像形成制御回路であり、内部にワンチップのマイクロコンピュータで構成されるCPU13やドライブ回路等を搭載している。14はメインモータであり、感光ドラム1や給紙ローラ7、レジストローラ8、その他ローラや定着装置9等を駆動する。15はスキャナモータでレーザスキャナ2に含まれる。16は給紙クラッチで給紙ローラ7を制御する。17はレジストクラッチでレジストローラ8を制御する。18は高圧ユニットで帯電ローラ3や現像装置4の現像ローラ4、転写ローラ5に高電圧を与える。19はヒータ駆動回路であり、定着装置9の中のヒータを駆動する。画像形成制御回路12はメインモータ14、スキャナモータ15、給紙クラッチ16、レジストクラッチ17、高圧ユニット18、ヒータ駆動回路19等を制御し、画像記録装置11が画像を形成するための制御を行っている。
【0019】34は定着ローラ(後述)の温度を検知するサーミスタ(温度検知素子)であり、CPU13のA/D変換ポートに入力される。サーミスタ34で検知した温度に従ってヒータ駆動回路19を介して定着装置のヒータ32、33を制御している。36は給紙カセット6に取り付けたれた紙サイズセンサであり、その信号はCPU13に入力される。
【0020】図1は本発明の定着装置9の主要部を示す斜視図である。定着装置9は加圧ローラ(加圧用回転体)30を加熱ローラ(加熱用回転体)31に当接させて、両ローラの間に定着ニップ部Nが構成されている。加熱ローラ31内には線状の複数本(本実施の形態では2本)のヒータ32、33(例えば、ハロゲンヒータ)が転写材の幅方向に一致する、加熱ローラ31の軸方向に沿って配設されている。加熱ローラ31はアルミパイプで構成される。なお、同図では、説明のため加熱ローラ内部が透視できるようにしてある。
【0021】ヒータ32、33はガラス管の中にタングステンフィラメントを封入したものであるが、図1では発熱体であるフィラメントを分かりやすくするためガラスは省略してある。ヒータ32、33は、図3に示す前述のヒータ駆動回路19でそれぞれ駆動される。ヒータ33は、加熱ローラ31のほぼ全長にわたって発熱部を有するが、ヒータ32は、そのほぼ左半部が発熱部となっている。
【0022】34は加熱ローラ31の表面温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタであり、加熱ローラ31の長手方向の一方の端部における非画像域に、加熱ローラ31表面に接触するようにして配置されている。サーミスタ34の検知信号はCPU13のA/D入力端子に入力される。なお、同図中のKP は、転写材の搬送方向を示す。
【0023】図4は、転写材の通紙域とヒータ32、33との位置関係を説明するための図である。
【0024】PS は小サイズの転写材(幅の狭い転写材)、PL は大サイズの転写材(幅の広い転写材)である。矢印KP は転写材の搬送方向を示す。小サイズの転写材PS に対しては小サイズ用のヒータ32が使われ、大サイズの転写材PL に対しては大サイズ用のヒータ33が用いられる。
【0025】図5はCPU13の動きを示すフローチャートである。
【0026】ステップS1でA/D入力端子に印加されるのサーミスタ34の電圧をチェックし温度が高いと判断したらステップS2でヒータ32、33をオフする。
【0027】一方、ステップS1で温度が低いと判断したらステップS3で紙サイズセンサ36からのサイズ信号を取り込み、転写材の幅が大と判断すればステップS4でヒータ33をオンし、小と判断すればステップS5でヒータ32をオンする。
【0028】このようにして紙サイズに適したヒータ32又はヒータ33を選択して制御することができる。
【0029】なお、本実施の形態では転写材の通紙域の端部とサーミスタ34の距離とが一定のため転写材が熱を奪ってローラ31の温度が変動しても、サーミスタ34の検出する変動は転写材の幅の大小によらずほぼ一定である。このためステップS1で温度検出から開始できる。もし転写材の幅の大小によりサーミスタ34への熱の伝わり方が変わるとすると、転写材の幅ごとにその程度を推定しながら温度の判断をしなければならず、本実施の形態のような簡単な制御を行うことは不可能である。しかも、推定が入るということは実際の温度を正確に検出できないということであり温度制御の精度が落ちるのはもちろんである。
【0030】本発明によると、転写材の幅の大小によらず、温度検知を精度よく行うことができるので、熱量不足による定着不良や、熱量過多によるホットオフセットを有効に防止することができる。
【0031】〈実施の形態2〉図6は、小サイズ用のヒータ(ハロゲンヒータ)37に対し大サイズ用ヒータ38(ハロゲンヒータ)が小サイズヒータの不足分のみを補うようにしたものである。図7にこの場合の制御フローチャートを示す。
【0032】ステップS11でサーミスタ34の温度を検知し、温度が高ければステップS12でヒータ37、38をオフする。
【0033】一方、温度が低ければステップS13で転写材の幅の大小をチェックし、小ならステップS14でヒータ37をオンする。大であればステップS15でヒータ37をオンし、さらにステップS16で10ms単位の待ち時間を設けた後、ステップS17でヒータ38をオンする。この待ち時間はヒータ37が点灯すると突入電流が流れるので、それが収まるまで待ってから次のヒータ38を点灯させて突入電流の集中を防ぐためのものである。時間的には10〜100msに設定するとよい。
【0034】〈実施の形態3〉上述の実施の形態2では転写材の幅が大のときに、ヒータ37を先に点灯させ、そのヒータ38を点灯させたが、この逆に、ヒータ38を先に点灯させ、ヒータ37を後に転動させるようにしてもよい。ヒータ37、38のそれぞれの消費電力が異なる場合、消費電力の大きいヒータの方が突入電流も大きいので、突入電流の大きなヒータを先に点灯させたほうが全体での最大ピーク電流は抑えることができる。
【0035】以上の実施の形態1、2、3では、定着装置9として複数のハロゲンヒータを用いた熱ローラ方式の定着装置9について説明した。しかし、本発明は、熱ローラ方式に限らず、例えば、フィルム加熱方式の定着装置に適用することも可能である。ここで、フィルム加熱方式の定着装置とは、耐熱性の定着フィルムを、セラミックヒータと加圧ローラとの間に挟み込んで加圧ローラと定着フィルムとの間に定着ニップ部を構成したものであり、加圧ローラを回転させて定着ニップ部にて転写材を挟持搬送しつつセラミックヒータからの熱を定着フィルムを介して転写材上のトナー像に伝え、これによりトナー像を熱定着させるものである。この場合、図1のヒータ32、33や、図6のヒータ37、38に相当する発熱部を設け、転写材の幅の大小に応じて前述と同様の制御を行うようにする。この場合の効果も、実施の形態1、2、3とほぼ同様である。
【0036】〈実施の形態4〉図8は、画像形成装置11を上方から見た模式図であり、感光ドラム1と定着装置9のうちの加熱ローラ31の部分のみを抜き出して示したものである。
【0037】感光ドラム1上の矢印40はレーザスキャナ2からのレーザビーム41が走査する場所と方向を示す。
【0038】加熱ローラ31内には小サイズ用のヒータ32と大サイズ用のヒータ33が内蔵されている。
【0039】34は加熱ローラ31の一方の端部における非画像域に配置された温度検知用のサーミスタである。同図中の41aがレーザビーム41の走査開始位置を、また41bが走査終了位置を示す。走査開始位置41aでは、レーザビーム41の位置を検出するため反射ミラー42でレーザビームを反射させ、ビームディテクタ43に入射させる。ビームディテクタ43はレーザビーム41が入射するとBD信号を発生させ、このBD信号を基準にして走査線40上に画像信号が送り込まれる。
【0040】転写材の通紙域を示すため、転写材の幅の狭い小サイズの転写材をPS で、また幅の広い大サイズの転写材をPL で示してある。
【0041】転写材の幅の大小によらず、走査開始位置41aから転写材上の画像端部までの距離44が一定である。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、幅の狭い転写材を定着ニップ部に通紙する際に、この転写材に対応する加熱部材のみを点灯させても、その熱は温度検知素子に伝わりやすい。つまり、温度検知素子が前記加熱用回転体の端部に配置されているにもかかわらず、通紙域に近いところで温度を検知することができ、転写材の幅の大小によらず、温度検知を精度よく行うことができるので、熱量不足による定着不良や、熱量過多によるホットオフセットを有効に防止することができる。
【0043】また、レーザビームで主走査をする場合に、転写材の幅の大小によらず画像の書き出し位置を変えずに済ませることができる。




 

 


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