(57)【要約】【課題】耐熱性フィルム６３へのトナー汚染を防止してフィルム寿命を延長することができるとともに、常時安定したクイックスタートまたはファーストプリントタイムを実現することを可能とする。【解決手段】  加熱体６１の温度立ち上げ時に電力制限を行うとともに、被加熱部材Ｐが前記圧接ニップ部に突入するまで加熱体６１の加熱検出温度の上昇率に基づいて加圧部材６４の駆動回転速度を可変とし、加熱体６１の温度立ち上げ時における耐熱性フィルム６３の駆動回転速度を実際の温度上昇に対応して変更し、加熱体６１の温度立ち上げ条件に対応して温度上昇を安定的に行うように構成したもの。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱体と、その加熱体に接触摺動可能に配置された耐熱性フィルムと、当該耐熱性フィルムを介して前記加熱体に圧接した状態で駆動回転される加圧部材と、前記加熱体の温度を検知する温度検知手段と、を有し、
前記加圧部材と前記耐熱性フィルムとの間に形成される圧接ニップ部に、被加熱部材を挟持しつつ搬送させることによって、前記加熱体から発せられる熱を前記耐熱性フィルムを介して前記被加熱材へ付与する構成になされた加熱装置において、
前記被加熱部材が前記圧接ニップ部に突入するまでは、前記温度検知手段が検知した検知温度に基づいて前記加圧部材の駆動回転速度を制御する制御手段を備えたことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記温度検知手段が検知した検知温度の上昇率に基づいて前記加圧部材の駆動回転速度を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の加熱装置を画像形成手段として備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱体に接触する耐熱性フィルムと加圧部材との間に形成される圧接ニップ部に導入される被加熱部材に加熱体からの熱を耐熱性フィルムを介して付与するように構成された加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、ファクシミリ、プリンタ、マイクロ耐熱性フィルムリーダプリンタ、画像表示（ディスプレイ）装置、記録機などの各種画像形成装置においては、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って加熱溶融性樹脂等よりなる顕画剤（トナー）が、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、印刷紙などの被記録材の表面に間接（転写）方式もしくは直接方式で目的の画像情報を形成するように未定着トナー画像として担持され、その未定着トナー画像は、被記録材の表面に加熱装置により加熱定着処理されて永久固着画像になされている。
【０００３】
このような加熱装置には、従来から加熱ローラ方式の他に、フラッシュ加熱方式、オーブン加熱方式、熱板加熱方式などの各種加熱方式が採用されているが、最近では、耐熱性フィルムを用いた耐熱性フィルム加熱方式が採用されつつある。この耐熱性フィルム加熱方式を用いた加熱装置では、支持枠体に保持された加熱体に、適宜の耐熱性フィルム（定着フィルム）が接触摺動可能となるように配置されているとともに、その耐熱性フィルムを介して前記加熱体に加圧ローラ等からなる加圧部材が圧接された状態で駆動回転されるようになっている。そして、上記加熱体から発せられる熱を耐熱性フィルムを介して被記録材へ付与することで、被記録材の表面に形成担持されていた未定着トナー画像が加熱定着されるようになっている。
【０００４】
耐熱性フィルム加熱方式を用いた加熱装置は、複写機等の定着装置をはじめとして、被記録材を加熱して艶などの表面性を改質する装置や、仮定着処理を行う装置など、被加熱体を加熱処理する装置に広く採用することができるものであるが、昇温が早い低容量の加熱体や薄膜の耐熱性フィルムを用いることが可能であることから、省電力化やウエイトタイムの短縮化に適しており、いわゆるクイックスタートまたはファーストプリントタイムの短縮を可能とすることができる。
【０００５】
このようなクイックスタートやファーストプリントタイムの短縮を行わせるにあたっては、加熱体の温度立ち上げ時に１００％のフル電力を出力させるようにすれば目標とする温度に少しでも早期に到達させることができることとなるが、そのようにすると電源から加熱体へ供給する電気配線に過剰電流を流すことにもなりかねず、電力供給系の安全面に問題を生じることとなる。そのため従来から、加熱体の温度立ち上げ時における電力制御には制限が設けられており、フル電力での立ち上げが禁止されていることによって温度立ち上げ時の電力が過剰電流とならないようにしている。
【０００６】
一方、ウエイトタイムを短縮化させるため、例えば加熱装置の耐熱性フィルムの駆動回転速度を通常より遅い速度で駆動させるように制御することによって加熱温度上昇を早期に行わせることが行われている。しかしながら、加熱装置の耐熱性フィルム駆動回転速度を遅くすると、確かに加熱温度の上昇は良好に行われることとなるが、温度上昇が過度になることがあり、それによって加圧部材に付着していたトナー汚れが耐熱性フィルム側に転移して表面にトナーが固着し、耐熱性フィルムの汚れが早期に進んでフィルム寿命が短縮化されてしまうおそれがある。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１６０１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、耐熱性フィルムへのトナー汚染を防止しつつ安定したクイックスタートまたはファーストプリントタイムの短縮を実現することができるようにした加熱装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明にかかる画像形成装置は、加熱体と、その加熱体に接触摺動可能に配置された耐熱性フィルムと、当該耐熱性フィルムを介して前記加熱体に圧接した状態で駆動回転される加圧部材と、前記加熱体の温度を検知する温度検知手段とを有し、前記加圧部材と前記耐熱性フィルムとの間に形成される圧接ニップ部に、被加熱部材を挟持しつつ搬送させることによって、前記加熱体から発せられる熱を前記耐熱性フィルムを介して前記被加熱材へ付与する構成になされた加熱装置において、前記被加熱部材が前記圧接ニップ部に突入するまでは、前記温度検知手段が検知した検知温度に基づいて前記加圧部材の駆動回転速度を制御する制御手段を備えている。
【００１０】
このような構成を有する本発明にかかる画像形成装置によれば、主電源のオン時やウェイト後またはスタンバイ後における加熱体の温度立ち上げ時に、該加熱体への供給電力の安全性が確保された状態としつつ被加熱部材が圧接ニップ部に突入するまで耐熱性フィルムの駆動回転速度が実際の温度上昇に対応して適宜に変更されるため、加熱体の温度立ち上げ条件に対応して温度上昇が安定的に行われるようになっている。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明は、主電源のオン時やウェイト後またはスタンバイ後における加熱体の温度立ち上げ時に、被加熱部材が圧接ニップ部に突入するまで電力制限を行いつつ加熱体の加熱検出温度の上昇率に基づいて加圧部材の駆動回転速度を可変とし、加熱体の温度立ち上げ時における耐熱性フィルム駆動回転速度を実際の温度上昇に対応して変更し、加熱体の温度立ち上げ条件に対応して温度上昇を安定的に行うように構成したものであるから、どのような条件下においても耐熱性フィルムへのトナー汚染の促進を防止して耐熱性フィルム寿命を延長することができるとともに、常時安定したクイックスタートまたはファーストプリントタイムの短縮を実現することができ、加熱装置および画像形成装置の性能および信頼性を同時に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明することとするが、それに先立って、本発明を適用する画像形成装置としてのレーザービームプリンタの概略構造の一例を説明しておく。
【００１３】
図１に示されているレーザービームプリンタの装置本体１の内部に着脱自在に装着されたプロセスカートリッジ２内には、回転自在に支持された像担持体としての感光ドラム２１が設けられている。この感光ドラム２１は、図示を省略した駆動手段によって矢印方向に適宜のプロセススピードで回転駆動されるように構成されており、その感光ドラム２１の表面に近接するようにして、当該感光ドラム２１の表面を均一に帯電させる帯電装置としての帯電ローラ２２が前記プロセスカートリッジ２の内部に設けられている。また、前記感光ドラム２１の回転方向において上記帯電ローラ２２の下流側には、静電潜像を形成するための露光手段として前記プロセスカートリッジ２の外部に配置されたレーザースキャナ３からの露光３ａが照射されるように構成されているとともに、その下流側には、静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像装置２３が前記プロセスカートリッジ２の内部に設けられている。
【００１４】
さらに、前記感光ドラム２１の回転方向において上記現像装置２３の下流側には、記録媒体Ｐに感光ドラム２１上のトナー像を転写する転写装置として前記プロセスカートリッジ２の外部に配置された転写ローラ４が、前記感光ドラム２１の表面に圧接するように配置されているとともに、その転写ローラ４の下流側には、前記感光ドラム２１上に残留する未転写トナーを回収するクリーニング装置２４が、前記プロセスカートリッジ２内に設けられている。
【００１５】
一方、上述した装置本体１の底部には、紙等のシート状の記録媒体Ｐを収納した給紙カセット５が略水平方向に着脱可能となるように装着されており、その給紙カセット５の装着方向手前側端部分（図示左端部分）には、記録媒体Ｐを繰り出す給紙ローラ５ａが設けられているとともに、その給紙ローラ５ａから前記転写ローラ４が配置された転写領域に至る搬送路の途中位置にレジストローラ５ｂが配置されている。さらに、上記転写ローラ４が配置された転写領域から延出する搬送路の延出端部分には、記録媒体上の未定着トナー像を加熱作用により固定する定着装置６が配置されている。
【００１６】
さらにまた上記装置本体１には、画像形成動作等を制御する制御基板（図示省略）が取り付けられている。その制御基板内には、定着加熱制御手段を含む画像形成制御手段としての本体制御部７が設けられていて、当該本体制御部７によって各画像形成工程が制御されている。すなわち、上述したような構成を有するレーザービームプリンタにおいては、図示を省略した駆動手段によって矢印方向に回転駆動されている感光ドラム２１の表面が、帯電ローラ２２により所定の極性および所定の電位に一様に帯電され、その一様に帯電された感光ドラム２１の表面に対して露光手段であるレーザースキャナ３から、図示を省略した外部装置からビデオコントローラを介して受信される画像情報（画像信号ＶＤＯ）を変調された画像ビームからなる露光３ａが照射され、その露光３ａの露光部分に対応する電荷が除去されて感光ドラム２１の表面上に静電潜像が形成される。この感光ドラム２１の表面上に形成された静電潜像は、現像装置２３におけるアルミローラ等から形成された現像スリーブ２３ａの現像作用により顕像化されてトナー画像が得られるようになっている。
【００１７】
一方、本実施形態における定着装置６には、特に図２に示されているような周知のテンションレスタイプの加熱フィルム方式の熱定着手段が設けられている。図２において、符号６１は加熱体としてのセラミックヒータを示しているとともに、符号６２は横断面略半円弧状に形成された樋形状の支持体を示し、また符号６３は略円筒状をなすように形成された定着用耐熱性フィルムを示しており、さらに符号６４は加圧部材としての弾性の加圧ローラを示している。
【００１８】
これらの各部材のうちのセラミックヒータ６１は、紙面垂直方向を長手方向とする横長の板状部材から形成されており、アルミナ等のセラミック材から形成されたヒータ基板６１ａの表面側（図面下面側）に、銀−バラジューム（Ａｇ−Ｐｄ）等の発熱抵抗体層６１ｂが取り付けられている。また、上記発熱抵抗体層６１ｂを含むヒータ基板６１ａの表面は、耐熱ガラス層等からなるヒータ表面保護層６１ｃにより覆われている。さらに、上記ヒータ基板６１ａの裏面側（図示上面側）には、ヒータ温度を検出する加熱温度検出手段としてのサーミスタ６１ｄが取り付けられている。このような構成を備えたセラミックヒータ６１は、全体的に低熱容量を有するように形成されており、発熱抵抗体層６１ｂに対する通電のオン・オフに対応して迅速に昇温・降温するように良好な応答性を備えた構成になされていて、上記サーミスタ６１ｄにより検知された検知温度が、上述した本体制御部７に送出され、その本体制御部７によって上述したセラミックヒータ６１の加熱温度制御が実行されるようになっている。
【００１９】
ここで、上述した略円筒状の定着用耐熱性フィルム６３は、例えば４０μｍ〜１００μｍ程度の厚さを有する略円筒状の耐熱性フィルムから形成されており、ポリイミドなどの基材耐熱性フィルム上に、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂に導電剤を添加した離型性を有する耐熱樹脂が被覆されている。そして、上述したセラミックヒータ６１を図示下面側に固定支持している支持体６２に対してルーズ状態となるように外嵌されている。
【００２０】
一方、上述した加圧ローラ６４は、芯金６４ａの外側に、シリコーンゴム等の弾性を有する耐熱性材料からなるローラ層６４ｂと表面層６４ｃとが同心一体に設けられており、上記芯金６４ａの軸方向両端部分が、前述した装置本体１の手前側および奥側に配置されたシャーシ側板（図示省略）どうしの間に適宜の軸受部材を介して回転自在に支持されている。そして、その加圧ローラ６４の上面側に対して、前記セラミックヒータ６１を下面側に支持している支持体６２が対向するように配置されており、その支持体６２が、前記加圧ローラ６４の上面側に適宜の押圧力をもって圧接された状態に保持されていることによって、前記セラミックヒータ６１に接触する定着用耐熱性フィルム６３の下面と加圧ローラ６４の上面との間に所定幅の定着ニップ部（圧接ニップ部）ｎが形成されるようになっている。
【００２１】
このときの加圧ローラ６４は、ステッピングモータＭからの回転駆動力によって矢印時計方向に所定の周速度で回転駆動される構成になされているが、そのステッピングモータＭは、上述した本体制御部７からモータドライブ部Ｍ１を介して発せられる駆動指令により駆動される。そして、この加圧ローラ６４の回転駆動力は、上述した定着ニップ部ｎにおける定着用耐熱性フィルム６３との間の圧接摩擦力によって定着用耐熱性フィルム６３側に移動力として作用し、それによって当該定着用耐熱性フィルム６３の内面側が前記セラミックヒータ６１に密着した状態で摺動される構成になされている。このときの定着用耐熱性フィルム６３は、矢印で示した反時計方向に摺動されるとともに、前記加圧ローラ６４の回転周速度に対応した速度をもって前記支持体６２の外回りを回転移動するものとなっている。このように支持体６２は、セラミックヒータ６１の保持機能を有しているとともに、セラミックヒータ６１の回転移動の安定性を図る耐熱性フィルムガイドとしての機能を備えている。
【００２２】
上記のような加圧ローラ駆動方式によって定着用耐熱性フィルム６３の回転移動が行われると同時に、前記セラミックヒータ６１には、定着加熱制御手段を含む制御手段としての本体制御部７の制御下において適宜の通電が行われ、当該セラミックヒータ６１からの発熱によって定着ニップ部ｎが所定の定着温度に立ち上げられて温調された状態となる。この温調状態となった定着ニップ部ｎ内に未定着のトナー画像ｔを担持した記録媒体（被加熱部材）Ｐが突入されると、当該定着ニップ部ｎにおいて記録媒体Ｐのトナー画像担持面が定着用耐熱性フィルム６３に密着し、その定着用耐熱性フィルム６３と一緒に記録媒体Ｐが定着ニップ部ｎを挟持搬送される。そして、その記録媒体Ｐの挟持搬送過程において、前記セラミックヒータ６１からの熱が定着用耐熱性フィルム６３を介して記録媒体Ｐに付与されて記録媒体Ｐ上の未定着トナー画像ｔの加熱・定着が行われる。一方、定着ニップ部ｎを通過した記録媒体Ｐは、回転移動している定着用耐熱性フィルム６３の外表面から曲率分離して搬送されることとなる。
【００２３】
ここで、上述したステッピングモータＭに付設されたモータドライブ部Ｍ１には、本体制御部７から駆動指令が送られる構成になされているが、その本体制御部７は、例えば図３に示されているように、シーケンスコントローラ７ａ、タイマ７ｂ、Ａ／Ｄ７ｃ、メモリ７ｄ等を含む構成になされている。さらに、上記モータドライブ部Ｍ１は、ドライブ回路Ｍ１ａ、電流検知回路Ｍ１ｂ、定電流制御回路Ｍ１ｃ、相切替制御回路Ｍ１ｄを含み、上述したステッピングモータＭの回転駆動制御を行う構成になされている。そして、上記本体制御部７からは、モータ各相の励磁パルスＰＡ，ＰＢ、電流切替信号ＩＯ、ドライバ動作許可信号ＥＮＢＬがモータドライブ部Ｍ１に伝送されるようになされており、そのモータドライブ部Ｍ１は、ドライバ動作許可信号ＥＮＢＬが真になると電流切替信号ＩＯで設定された電流値で励磁パルスＰＡ，ＰＢにしたがってステッピングモータＭの励磁を行う。
【００２４】
一方、前述したように本体制御部７には、定着装置６のセラミックヒータ６１の加熱温度制御を実行するプログラムがメモリ（ＲＯＭ）内に格納されているが、セラミックヒータ６１の温度立ち上げの際には、前記サーミスタ６１ｄで検知した加熱温度に基づいて得た温度勾配（温度上昇率）と、その温度勾配に基づいて決定された耐熱性フィルム６３の回転速度、つまり加圧ローラ６４の回転駆動速度との関係が規定された温度勾配テーブルを参照して加熱温度制御が実行されるようになっている。上記温度勾配テーブルもメモリ（ＲＯＭ）内に記憶されているものであるが、その一例が次の表１に示されている。
【００２５】
【表１】
2006310059.tif 000003
【００２６】
実際のコピー機またはプリンタ等の画像形成装置における立ち上げ制御について説明すると、コピー動作またはプリント信号が入力されると、加圧ローラ回転駆動速度は１００％で回転し始めると同時に初期ヒータ出力として通電比率７０％の一定電力で４００ｍｓの間通電を行う。この７０％通電が開始されてから２００ｍｓの後と４００ｍｓの後のサーミスタ検知温度をそれぞれＴ１，Ｔ２とすると、それらＴ１からＴ２までの温度上昇分ΔＴ１を求め、上述した表１に例示された温度勾配テーブルのうちの（ａ）初期出力テーブルを参照して、上述したＴ１とΔＴ１とが交差する関係に位置する値Ｘ％を加圧ローラ回転駆動速度の初期回転速度に決定する。
【００２７】
例えば、サーミスタ検知温度が５５℃のときに初期ヒータ出力を７０％として通電し、Ｔ１が７２℃、Ｔ２が７９℃であったとするならば、ΔＴ１は７℃の温度上昇分となることから、上述した表１の温度勾配テーブル（ａ）により加圧ローラ回転駆動速度の初期回転速度を８５％に決定する。その後、２００ｍｓ間隔毎に速度補正を行うが、その速度補正の手順は上述した初期回転速度の決定手順と同様であって、初期回転速度を決定してから２００ｍｓ後におけるサーミスタ検知温度をぞれぞれＴ３，Ｔ４とすると、そのうちのＴ３からＴ４までの温度上昇分ΔＴ３を求め、今度は表１における温度勾配テーブルのうちの（ｂ）補正テーブルを参照して、上述した値Ｘ％に対する差分Δ％を加えたＹ％が補正後の回転速度出力となる。このような回転速度の制御は、記録媒体が定着ニップ部（圧接ニップ部）に突入するまで２００ｍｓ間隔毎に行う。
【００２８】
このような速度制御が主電源のオン時やウェイト後またはスタンバイ後に記録材（被加熱部材）Ｐが定着ニップ部（圧接ニップ部）に突入するまで実行されることで、温度勾配が大きいときには耐熱性フィルム６３の駆動速度を速くすることで温度上昇を鈍らせ、温度勾配が小さいときには耐熱性フィルム６３の駆動速度を遅くすることで温度上昇を鋭くさせることとなる。つまり、セラミックヒータ６１の温度立ち上げ時においては、電力制御よりも耐熱性フィルム６３の駆動制御が主体となり、立ち上げ時に耐熱性フィルム６３の駆動速度を常に遅い速度としていた従来装置に比して、セラミックヒータ６１の過熱状態を防止するように耐熱性フィルム６３の駆動速度が速くされて駆動時間が短縮化されるとともに、耐熱性フィルム６３へのトナー汚れが防止され、フィルム寿命の延命作用が得られる。
【００２９】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。
【００３０】
例えば、上述した実施形態は、レーザービームプリンタの定着装置に本発明を適用したものであるが、複写機やファクシミリなどの他の画像形成装置の加熱装置に対しても本発明は同様に適用することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上述べた本発明にかかる加熱装置は、プリンタなどの画像形成装置を始めとして、複写機等の多種多様な画像形成装置に対して広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用する画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの概略構成を示した縦断面説明図である。
【図２】図１に示されたレーザプリンタに用いられている定着装置の定着加熱手段の概略構造を表した縦断面説明図である。
【図３】図２に示された定着装置の加圧ローラ駆動用ステッピングモータのドライブ部の概略構造を表したブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  装置本体
２  プロセスカートリッジ
４  転写ローラ
５  給紙カセット
６  定着装置
７  本体制御部（制御手段）
２１  感光ドラム
２３  現像装置
６１  セラミックヒータ（加熱体）
６１ａ  ヒータ基板
６１ｂ  発熱抵抗体層
６１ｃ  ヒータ表面保護層
６１ｄ  サーミスタ（加熱温度検出手段）
６２  支持体
６３  定着用耐熱性フィルム
６４  加圧ローラ（加圧部材）
Ｐ  記録媒体（被加熱部材）
ｎ  定着ニップ部
Ｍ１  モータドライブ部
【図１】
2006310059.tif 000004
【図２】
2006310059.tif 000005
【図３】
2006310059.tif 000006