JP2851889B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複写機、光プリンタ等の画像形成装置に用い
られる定着装置に関し、特にエンドレスベルトを用いて
定着する定着装置に関する。

（背景技術） 記録材上のトナー像を定着する定着装置としては種々
の形態が考えられ実施されているが、米国特許明細書第
3,578,797号、特公昭51−29825号公報、特開昭63−3131
82号公報では、エンドレスベルトを用い、特には、エン
ドレスベルトを介してトナー像を加熱溶融する定着装置
が考えられている。

このようにエンドレスベルトを用いて定着を行なう場
合、エンドレスベルトを回転駆動するにつれ、エンドレ
スベルトがその回転方向と直交する方向に位置づれ、い
わゆる寄りが発生する問題がある。

この位置ずれの要因として、ベルトにテンシヨンをか
けている２本のローラーの平行度・ねじれがあげられる
が、これらの精度を高めるには限度があり精度向上だけ
ではベルトの位置ずれ防止は非常に困難である。

このためエンドレスベルトにリブを設け、このリブで
エンドレスベルトを規制し、寄りの発生を防止すること
も考えられるが、前述した特開昭63−313182号公報よう
に、厚さが100μｍ以下、特には50μｍ以下と薄い耐熱
フイルムを用いる場合は、耐熱フイルムに弾性がなくか
つ薄いため耐熱フイルムにシワなどが発じてしまい、寄
りを規制するのは困難である。

そのため、このフイルム状のエンドレスベルト（以下
エンドレスフイルム）にテンシヨンをかけているローラ
ーのどちらか一方のローラー軸を変位することにより、
エンドレスフイルムの移動方向を切り替えられるように
し、同時にエンドレスフイルムの位置を検出するセンサ
ーを設け、フイルムの移動方向を交互にきりかえて寄り
制御を行うことにより、薄いエンドレスフイルムの寄り
規正は可能である。

また、電源投入直後の寄り制御開始時には初期設定と
してあらかじめ決められた寄り方向に制御されると、寄
り方向によりスピード差が大きな場合には、制御開始時
より初期のフイルム位置を検出して実際の寄り制御を開
始するまでの時間にエンドレスフイルムがどちらかの端
部に寄ってしまうことが生じ、その場合には、エンドレ
スフイルムが破損するばかりでなく、定着器にも損傷を
与えてしまうという欠点があるため、電源オフ時に、フ
イルムの寄り方向を記憶しておく不揮発性の記憶手段を
設けることが好ましい。

（発明が解決する問題点） しかしながら、このような定着装置が用いられる画像
形成装置では感光体の残留電位の除去や初期の紙無し時
等にメインモータを短時間のみ回転させることが発生す
る。

このためメインモータの駆動力でエンドレスフイルム
の駆動を行なう場合、この短時間のメインモータの駆動
時間がエンドレスフイルムの位置を検出して、実際の寄
り制御を開始するまでの時間より短い場合、前述したよ
うにエンドレスフイルムの寄り方向を交互にきり換える
機構では、短時間のメインモータのオン動作が繰り返し
行なわれると、フイルムの寄りの検知ができないため
に、エンドレスフイルムが一方の端部に寄ってしまい、
エンドレスフイルムの破損や定着器の破損を生じるとい
う問題がある。

（問題点を解決する手段） 上記問題点を解決するため本発明は、未定着像を担持
した記録材と接し共に移動するフィルムを有する定着装
置において、前記フィルムの移動方向と直交する方向の
フィルムの寄りを検知するための検知手段を有し、前記
フィルムの移動開始後、前記検知手段が少なくともフィ
ルムの位置を検知するまでフィルムの停止が禁止される
ことを特徴とするものである。

（発明の実施例） 第１図は本発明の第１の実施例を示した図であり、第
２図で示す定着器１の上視図である。また第３図はこの
定着器の断面図を示したものである。

第２図は本発明による定着装置を用いた画像形成装置
である複写装置を示し、原稿第101上に載置された原稿
は照明ランプ102によって照明され、この反射光が短焦
点レンズアレイ103により感光ドラム104上に結像され
る。

尚、105は感光体を均一に帯電する帯電器、106は現像
器、106はクリーナーである。

給紙カセツトＳに収容された記録材である転写紙Ｐは
給紙ローラ108により給送され、レジストローラ109によ
り感光ドラム上に像にタイミングを合わせて転写部に搬
送される。

感光体上の未定着トナー像は転写帯電器110により転
写紙上に転写される。

加熱により軟化溶融する樹脂等よりなるトナー画像が
形成された転写紙は搬送ベルト２上を搬送され定着器１
に入り加熱定着される。

次に、定着器１についての構成を第３図を用いて説明
すると、11が総厚100μ未満より好ましくは40μ未満で
ある耐熱性のフイルム（本実施例では厚み20μ程のポリ
イミド、ポリエーテルイミド、PES、PFA、に画像当接面
にPTFE等の離型層を10μ程コートしたエンドレスフイル
ム）であり、このエンドレスフイルム11の駆動はモータ
ー27（不図示）により駆動ローラー13に駆動を伝達さ
せ、この駆動ローラー13と従動ローラー12によるテンシ
ヨンとその駆動により定着フイルム１は矢印ａ方向へと
移動していくように構成されている。又14は定着器11に
固定支持された低熱容量線状加熱体（以下ヒーター）で
あり、15はシリコンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を
有する加圧ローラーで総圧４〜5Kgでフイルムを介して
ヒーターを加圧しフイルムと圧接回転する。以上説明し
た本定着器により、トナー画像が形成された転写紙は入
口ガイド10により定着部に導かれ、加圧ローラー15とフ
イルム11の間に入り、フイルムを介してトナーは加熱体
からの熱で加熱定着される。

次に第１図を用いて本実施例の定着装置のエンドレス
フイルムの寄り制御機構について説明する。

前述の従動ローラー12は20,21の軸受を有し、軸受20
側は22の圧縮バネで側板に突き当てられている。ここで
駆動ローラー13、従動ローラー12、ヒーター14及び加圧
ローラー15の平行度（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）
の精度を±０にしないかぎり、駆動ローラー13を駆動さ
せフイルム11を矢印ａ方向に移動させていくと、このフ
イルム11は前記３つのローラー及びヒーターの位置関係
（X,Y,Z軸の方向のバラツキ）により、図１で示すフイ
ルム11の初期の位置よりも右あるいは左に寄りが発生し
てしまい、側板18,19にフイルムの端がこすれ破損して
しまうことになる。そこで本実施例においては、軸受20
にソレノイド23を接続し従動ローラー12の位置を可変で
きるようにしてある。ここではソレノイド23がOFFの場
合はフイルム11は第１図に示す奥側に寄るように設定さ
れ、又、ソレノイド23がONの場合は、フイルムは同様に
手前側に寄るように設定されている。16はフオトセンサ
でありフイルムの位置検知を行なうものである。

また第１図に示す様にフイルム11の端部３部分はフオ
トセンサーの光を遮光するようにマスキング処理されて
いる。本実施例においては、フオトセンサーにフオトイ
ンタラプタを用いているが、ここに反射型フオトセンサ
ーを用いた場合は、フイルム11の端部３部分は光を反射
するような反射処理が必要である。また、本実施例では
マスキング等の処理を片側端部のみに行っているが、フ
イルム全体にあってもかまわないのは言うまでもない。
４に示すのはフイルム端部のクリーニング部材であり、
フイルム端部の汚れ等により、読み取りを行なわないよ
うにフイルム端部を常にクリーニングしているものであ
る。本実施例ではフエルトを用いているが、クリーニン
グ効果があるものであればその種類は選ばないものであ
る。

第４図はフイルム11の外形形状を示している。本フイ
ルムは前述したようにエンドレスベルトであり、その直
径はΦＭである。また図のようにフイルム11の片側端部
は斜めに切られていて、その最長部の長さをLmaxとし、
最短部の長さをLminとすれば、フイルム11の斜めに切ら
れている部分（斜めカツト部）の寸法はLmax−Lminで求
められ、ここではそれをΔＬ（フイルム斜めカツト量）
としている。そしてこの斜めカツト部は第１図に示すよ
うに本定着器の手前側に配置しフオトセンサー16でフイ
ルム11の位置を検出するように構成されている。

第５図はフオトセンサー16とフイルム11の位置関係の
詳細図である。本実施例ではフオトセンサー16には透過
形のフオトインタラプタを用いており、その検出位置が
ｂにより示されている。これはフイルム11がｂの位置よ
りも奥側の場合はフオトセンサー16はONし、またｂの位
置よりも手前側の場合はOFFすることになる。またフイ
ルム11の斜めカツト部はこの検出位置ｂの位置になるよ
うに構成されている。すなわちフイルム11が第３図に示
した矢印ａ方向に移動（回転）することによってフオト
センサー16はON/OFFを繰り返すことになり、フイルム位
置によりそのON/OFFの周期の比率（duty比）が可変する
事になる。第５図に示すフイルム位置はフオトセンサー
16の検出位置ｂにフイルム11の斜めカツト部の中央がく
る基準位置を表わしている。このフイルムの基準位置を
中心としてフイルム位置とフオトセンサー16のOFF時間
の関係を示したのが第６図のグラフである。

第６図に示すように、フイルム11が基準位置にある時
はフオトセンサー16のOFF時間はｃ秒であり、フイルム1
1が1/2ΔＬ以上基準位置より手前側に位置している時は
フオトセンサー16のOFF時間は０秒となる。また逆にフ
イルム11が1/2ΔＬ以上基準位置より奥側に位置してい
る時はフオトセンサー16はOFFし続けることになる。こ
こでフイルム11の位置が前記フオトセンサー16をOFFし
続ける位置の直前の場合のOFF時間はｄ秒であり、これ
はフイルム11が一周する時間とほぼ同等と考えることが
でき、また基準位置でOFF時間ｃ秒はフイルム斜めカツ
ト部の中央であることにより、前記OFF時間ｄ秒のほぼ
半分の時間となっている。

次に第７図に示すのは、電気制御の概略図を示すもの
である。ここで26はマンクロコンピユータであり、その
入力端子IN1に前記フオトセンサー16が接続されてい
る。またOUT1端子にはソレノイド23が接続されている。
OUT2端子には本定着器の駆動をも行なうモーター27の回
転制御信号が出力されている。VDD端子には＋5Vの電源
が接続され、GND端子はグランドに接続されている。ま
た不図示ではあるが、本定着器を用いた複写装置のその
他の入力信号及び出力信号の端子を備えており、マンク
ロコンピユーター26内には、この複写装置の複写動作の
シーケンスプログラム等がプログラムされたROM及びRAM
等とともに、本マイクロコンピユーター26への電源供給
が断たれてもその記憶内容が消えない不揮発性RAMが内
蔵されている。

第８〜11図に本定着器のフイルム寄り制御プログラム
のフローチヤートを示す。このプログラムも前述のマイ
クロコンピユーター26内の内蔵ROMにプログラムされて
いるものであり、一定時間間隔ごと、または必要に応じ
てメインのシーケンスプログラム等より呼び出されて実
行されるようになっている。まずスタート後ステツプ１
において、モーター27がONしているか否かの判断を行な
っている。ここでモーター27がONしている場合は、ステ
ツプ２へ移行し、モーター27がOFFの場合はステツプ１
へ戻りモーター27がONするまで待つことになる。次にス
テツプ２では、これまでフイルムが手前側に寄るように
制御されていたか否かの判断を行なっている。これは前
述マイクロコンピユーター26内の不揮発性RAM上の所定
の番地の内容を手前側フラグと設定し、そのメモリーの
状態が１の時、すなわちこれまで手前側に制御されてい
た時はステツプ３へ移行しソレノイド23をONし、寄り制
御を手前側に設定しステツプ４へ移行する。また、ステ
ツプ２において手前側フラグが０の場合はこれまでフイ
ルムが奥側に寄るように制御されていたのでこのままス
テツプ４へ移行することになる。ステツプ４ではセンサ
ー16がOFFか否かの判断を行なっており、センサー16がO
Nの場合はステツプ８へ移行しOFFの場合はステツプ５へ
移行する。ステツプ５ではエラータイマーの値を０にリ
セツトするとともに計測を開始しステツプ６へ移行す
る。ステツプ６ではセンサー16がONか否かの判断をおこ
なっておりONでない場合はステツプ７へ移行する。ステ
ツプ７ではエラーチエツクルーチンを実行しステツプ６
へ戻ることになる。ここでエラーチエツクルーチンの内
容を第10図をもとに説明すると、まずステツプS1におい
てモーター27がONか否かの判断をおこなっており、ONの
場合はステツプS2へ移行し、ONでない場合はステツプ13
へ移行する。ステツプS2ではエラータイマー値がｄ秒よ
り大きいか否かの判断をおこなっており、小さい場合は
このルーチンの出口へ移行する。またステツプS2におい
てエラータイマー値がｄ秒より大きい場合はステツプS3
へ移行することになる。ステツプS3ではエラーフラグを
セツトしてこのルーチンの出口へ移行する。つぎにステ
ツプ６においてセンサー16がONの場合はステツプ８へ移
行しエラータイマーの値を０にリセツトするとともに計
測を開始しステツプ９へ移行する。ステツプ９ではセン
サー16がOFFか否かの判断をおこなっており、OFFでない
場合はステツプ10へ移行しエラーチエツクルーチンを実
行しステツプ９へ戻り、センサー16がOFFになった場合
はステツプ11へ移行しタイマー１の値を０にリセツトす
るとともに計測を開始しステツプ12へ移行する。ステツ
プ12ではモーター27がONか否かの判断をおこなってお
り、ONの場合はステツプ14へ移行する。ステツプ14では
センサー16がONか否かの判断をおこなっており、ONでな
い場合はステツプ15へ移行してエラーチエツクルーチン
を実行しステツプ14へ戻り、ONの場合はステツプ16へ移
行する。ステツプ16ではタイマー１の計測値が、1/4d秒
より小さいか否かの比較をおこなっており、ここで小さ
い場合はフイルム11が手前側に位置したと判断できるた
め、ステツプ17へ移行しソレノイド23をOFFしフイルム1
1の寄り方向を奥側に切り替えるとともに、手前フラグ
を０にリセツトしてステツプ20へ移行する。またステツ
プ16においてタイマー１の計測値が1/4d秒より小さくな
い場合はステツプ18へ移行する。ステツプ18ではタイマ
ー１の計測値が、3/4d秒よりも大きいか否かの比較をお
こなっていて、大きくない場合はステツプ20へ移行し、
大きい場合はフイルム11が奥側に位置したと判断できる
ため、ステツプ19へ移行しソレノイド23をONしフイルム
11の寄り方向を手間側に切り替えるとともに手前フラグ
を１にセツトしてステツプ20へ移行する。ステツプ20で
はフイルムフラグをセツトし、エラータイマーの値を０
にリセツトするとともに計測を開始し、ステツプ21へ移
行する。ステツプ21ではセンサー16がOFFか否かの判断
をおこなっており、OFFでない場合はステツプ22へ移行
しエラーチエツクルーチンを実行して、ステツプ21へ戻
る。またステツプ21においてセンサー16がOFFの場合は
ステツプ23へ移行しここでタイマー１の値を０にリセツ
トするとともに計測を開始し、ステツプ12へ戻ることに
なる。前述ステツプ12においてモーター27がOFFの場合
はステツプ13へ移行し、まずタイマー１の計測を止める
とともに計測値を０にリセツトして、次にソレノイド23
をOFFし、ステツプ１へ戻ることになる。

次に、第11図にメインプログラムの一部であるフイル
ム異常処理プログラムのフローチヤートを示す。ここで
はステツプ24においてエラーフラグがセツトされている
か否かの判断をおこなっており、セツトされていない場
合は出口へ移行し、次のメインシーケンスプログラムを
実行することになる。また、ステツプ24においてエラー
フラグがセツトされている場合は、ステツプ25へ移行し
全装置（本実施例では複写装置）の全ての出力をOFF状
態とし、次にステツプ26へ移行しフイルム異常表示を行
ないステツプ26を永久ループとして、メインプログラム
の実行を行なえないようにしている。

次に第12図にシーケンスプログラム等より、モーター
を停止する時に呼び出されるサブルーチンを示す。

このサブルーチンにおいて、モーターを停止する時ス
テツプ30においてフイルムフラグがセツトされているか
否かをチエツクする。セツトされていない時は、セツト
されるまで待ち、セツトされるとモーターをOFFして、
このサブルーチンを終る。このフイルムフラグは、モー
ターをONした後フイルム11の位置を最初に検出した時に
セツトされる。このため、このサブルーチンにより前回
転処理や紙無し時においても、フイルム11の位置を最初
に検知するまでモーターの停止を禁止することにより常
にフイルムの位置が正しい値にクリアされた状態とな
る。

以上説明したように、モーター回転時より本定着器の
エンドレスフイルム11は、まずそれ以前までに制御され
ていた寄り方向を記憶している不揮発性RAMの内容にし
たがってソレノイド23を制御する。次にモーター回転時
にセンサー16がONのときはOFFになるまで待ち、またセ
ンサー16がOFFの場合はONになるまで待った後にOFFにな
るまで待つようにして、フイルム位置センサー16の出力
がONからOFFに切り替わるタイミングを検知して初期設
定を終了する。そして次にセンサー16がOFFからONに切
り替わるまでのセンサー16のOFF時間を計測して初めて
フイルム11の位置を検出する。すなわちこの最初のセン
サー16のOFF時間計測時点まではフイルム11の制御は不
能状態となるため、それ以前までに制御を行なっていた
寄り方向に設定し、その間モーターの停止を禁止する。
そして、最初のセンサー16のOFF時間計測時点に達し、
前記計測時間が、1/4dより小さい又は3/4dより大きい時
はソレノイドの制御を行なった後に前記モーターの停止
の禁止を解除する。これにより前回転処理や紙無し等の
エンドレスフイルムの位置検知に要する時間より短い時
間の間だけモーターを回転させる処理をくり返し行なっ
ても、前述の制御不能状態の間にフイルムが異常にどち
らかの端部に寄ってしまうことを防止できる。そして以
後センサー16がONからOFFに切り替わるタイミングよりO
FFからONに切り替わるまでのセンサー16のOFF時間を計
測してフイルム位置を所定の制御範囲内になるように制
御をおこなっている。

また本実施例においてセンサー16には透過形フオトセ
ンサーを用いたが、例えばマイクロSW、または反射形フ
オトセンサー等のセンサーを用いることも可能である。

また、電源をオフしてもエンドレスフイルムの寄り方
向を記憶しておく記憶手段として、前述実施例では不揮
発性RAMを用いたが、バツクアツプ用の電源を用いた
り、ソレノイド23に単安定ラツチングソレノイドを用い
ても良い。

但し、装置の大型化防止等の観点から不揮発性RAMを
用いることが好ましい。

次に本発明の別の実施例を説明する。

前述実施例ではフイルムフラグがセツトされる迄、エ
ンドレスフイルムの回転停止を禁止したが、本実施例で
はエンドレスフイルムの回転開始後、所定時間モーター
の停止を禁止する。

第８図〜第11図に示すフイルム寄り制御において、モ
ーター回転時にセンサー16がONのときはOFFになるまで
待ち、又、センサー16がOFFの場合はONになるまで待っ
た後にOFFになるまで待ってからセンサー16がOFFからON
に切り替わるまでのセンサー16のOFF時間を計測してフ
イルム11の位置を検知する。このことは、フイルムが２
周回転している間にフイルム11の位置が検知できる。つ
まり、モーター回転開始よりフイルム２周分（2d）の間
モーターの停止を禁止することによってもフイルムの位
置が検知された状態にすることができる。そのサブルー
チンを第13図に示す。

第13図はモーター停止時に呼ばれるサブルーチンであ
り、タイマーＴは、モーター回転開始時にリセツトされ
るタイマーである。このタイマーＴが、予め決められた
2dより長い時間T₀より小さければT₀より長くなるのを待
ってモーターを停止する。他の処理においては前述した
実施例に同じである。

〔発明の効果〕 以上本発明によれば、駆動モーターを短時間のみオン
させることを繰り返し行なってもエンドレスベルトが一
方に寄りきってしまうことを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の定着装置を示す上視図、 第２図は本発明の実施例の定着装置を用いた画像形成装
置を示す本体側面図、 第３図は本発明の実施例を示す定着器の側面図、 第４図はエンドレスフイルムの外形図、 第５図はフイルムセンサーとフイルム位置の関係図、 第６図はフイルム位置とフイルムセンサー出力の関係を
示すグラフ、 第７図は第１の実施例の電気制御の概略図、 第８図〜第11図は夫々第１の実施例の寄り制御プログラ
ムのフローチヤート、 第12図は本発明の第１の実施例の制御を示すフローチヤ
ート、 第13図は本発明の別の実施例の制御を示すフローチヤー
トである。 11…エンドレスフイルム定着シート 12…従動ローラー 13…駆動ローラー 14…定着ヒーター 15…加圧ローラー 16…フオトセンサー 23…ソレノイド 26,28,32…マイクロコンピユーター 27…モーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 綱紀 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−97168（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−12570（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20 B65H 5/02 B65G 43/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】未定着像を担持した記録材と接し共に移動
   するフィルムを有する定着装置において、 前記フィルムの移動方向と直交する方向のフィルムの寄
   りを検知するための検知手段を有し、前記フィルムの移
   動開始後、前記検知手段が少なくともフィルムの位置を
   検知するまでフィルムの停止が禁止されることを特徴と
   する定着装置。