JP2000321893A - 加熱定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加圧用ローラ駆動方式のフィルム定着装置で
は、紙シワを防止するために、定着フィルムの外径形状
規格を厳しく管理する必要があり、歩留まりが低下して
コストが上がるという課題があった。 【解決手段】 耐熱性の定着フィルム１１を回転可能に
支持する支持部材１２の該定着フィルム対抗面に、定着
フィルムと從動回転する回転摺動部材２２（２３、２４
ａ、２４ｂ、２５）を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒータと該ヒータ
面を摺動する耐熱性の定着フィルム及び該定着フィルム
を回転可能に支持する支持部材とで構成した加熱部材
と、上記定着フイルムを上記ヒータに押圧させて加熱ニ
ップ部を形成するとともに該定着フイルムを従動回転さ
せる加圧用回転部材とを有し、電子写真方式、静電記録
方式により形成した未定着画像を保持する記録材を、上
記加熱ニップ部を通過搬送させ、この加熱ニップ部で記
録材を加熱加圧して該記録材上の未定着画像を永久画像
として定着する加熱定着装置及び該加熱定着装置を適用
した画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式を用いたプリンタ、
複写機、ファクシミリなどにより記録材上に形成した未
定着画像を定着する方式としては、熱効率、安全性が良
好な接触加熱型の定着装置が広く知られている。特に近
年では省エネルギ推進の観点から、熱伝達効率が高く、
装置の立ち上がりも早い省エネルギタイプのフィルム加
熱方式の定着装置が多く用いられている。

【０００３】このフィルム加熱方式の定着装置は、例え
ば特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７
８７８号公報，特開平４−４４０７５号公報〜特開平４
−４４０８３号公報，特開平４−特開平４−２０４９８
０号公報〜特開平４−２０４９８４号公報等に提案され
ており、ヒータに耐熱性のフイルム（定着フィルム）を
加圧用回転部材（加圧ローラ）で圧接密着させて摺動搬
送させ、この定着フィルムを挟んでヒータと加圧ローラ
とで形成される圧接ニップ部に未定着画像を坦持した記
録材を導入して該定着フィルムと一緒に搬送させ、この
定着フィルムを介して付与されるヒータからの熱と圧接
ニップ部の加圧力によって未定着画像を記録材上に永久
画像として定着させる。

【０００４】このフィルム加熱方式の定着装置の構成と
しては、定着フィルムの搬送に専用のフィルム搬送用ロ
ーラと従動ローラを用いてテンションを加えながら加圧
ローラとの間で定着フィルムを搬送する方式と、定着フ
ィルムを支持部材（フィルムガイド）にルーズに嵌合さ
せ、加圧ローラを駆動することで定着フィルムを該加圧
ローラに対し従動回転させる方式（加圧ローラ駆動方
式）が知られているが、近年では部品点数が少なく小型
化が容易で、低コストで実現できる後者の加圧ローラ駆
動方式が採用されることが多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加圧ロ
ーラ駆動方式のフィルム定着装置では、定着フィルムを
支持部材に対しテンショシレスで嵌合させているため、
定着フィルムの中央部外径が端部外径よりも大きい、い
わゆる中ぶくれ形状のフィルムを用いた場合は、その形
状にならって記録材が搬送される。この場合、定着フィ
ルムは、外径が大きな中央部のフィルム周速に対し、外
径が小さい左右端部側のフィルム周速が小さくなる。そ
のため、定着フイルムと記録材端部との間では記録材Ｐ
をスリップさせる力（図８中矢印ａ方向の力）が働く。
この時、記録材Ｐへは図８の矢印ｂで示したように、記
録材左右端部を中央に寄せる力が働き、記録材後端に紙
シワＣが発生してしまう。

【０００６】それに対し、支持部材１０１によって定着
フィルムを張り、加熱ニップ部突入直前の定着フィルム
長手形状を補正することで、記録材が加熱ニップ部を通
過する際、定着フィルムから記録材に対してかかる前述
の力を無くし、紙シワを防止することが考えられるが、
この場合、支持部材と定着フィルム間の摺擦抵抗が増し
てトルクが高くなり、定着フィルムの回転が止まって、
紙がスリップすることになる。特に、定着速度が高速に
なるほど、紙シワの防止とスリップの防止の双方のバラ
ンスを取るのが困難となる。

【０００７】従って、加圧用ローラ駆動方式のフィルム
定着装置では、紙シワを防止するために、定着フィルム
の外径形状規格を厳しく管理する必要があり、歩留まり
が低下してコストが上がるという課題があった。

【０００８】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、加圧ローラ駆動方式のフィルム定着
装置において、定着フィルムと支持部材間の摺擦抵抗を
小さくして、定着フィルムの回転不良とそれに起因する
記録材スリップを防止すると共に、紙シワを防止し、長
期にわたって定着フィルムのよれや破損を防止すること
のできる加熱定着装置を得ることを目的とする。

【０００９】また、本発明はこの加熱定着装置を適用し
て、記録材の搬送を円滑に行い、高品質の画像形成を行
うことのできる画像形成装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【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加熱定着装置及び画像形成装置で
ある。

【００１１】（１）ヒータと該ヒータ面を摺動する耐熱
性の定着フィルム及び該定着フィルムを回転可能に支持
する支持部材とで構成した加熱部材と、上記定着フイル
ムを上記ヒータに押圧させて加熱ニップ部を形成すると
ともに該定着フイルムを従動回転させる加圧用回転部材
とを有し、未定着画像を保持した記録材を上記加熱ニッ
プ部を通過搬送させて該加熱ニップ部で記録材を加熱加
圧して、上記記録材上の未定着画像を永久画像として定
着する加熱定着装置において、上記支持部材の定着フィ
ルム対抗面に該定着フィルムと従動回転する回転摺動部
材を設けたことを特徴とする加熱定着装置。

【００１２】（２）上記回転摺動部材は、上記支持部材
の長手方向端部に配置したことを特徴とする（１）記載
の加熱定着装置。

【００１３】（３）上記回転摺動部材は、長手方向に外
径差のある円筒形コロであり、上記記録材幅方向に対し
て外側になるほど外径が大となるように配置したことを
特徴とする（１）記載の加熱定着装置。

【００１４】（４）上記回転摺動部材は、円筒形コロで
あり、上記記録材通紙方向に対して上記円滑形コロの回
転軸を上記定着フィルムの仮想中心軸に対して角度を持
たせて配置したことを特徴とする（１）記載の加熱定着
装置。

【００１５】（５）記録材に未定着画像を形成坦持させ
る作像手段と、上記記録材に形成坦持させた未定着画像
を該記録材に加熱定着させる加熱定着手段とを有する画
像形成装置において、前記加熱定着手段が（１）から
（４）のうちのいずれか１項記載の加熱定着装置である
ことを特徴とする画像形成装置。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の一形態を添
付図面に基づいて説明する。

【００１７】実施の形態１．図１に本発明の実施の形態
１に係る加熱定着装置６の構成図であり、図１におい
て、１０は加圧部材としての加圧ローラであり、芯金１
６の外側にシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムある
いはシリコンゴムを発泡して形成した弾性層１７を有す
る構成である。また、弾性層１７の上にＰＦＡ，ＰＴＦ
Ｅ，ＦＥＰ等の離型性層１８を形成してもよい。

【００１８】９は加熱部材であり、ヒータＨと該ヒータ
面とを摺動する耐熱性の定着フィルム１１及び該定着フ
ィルムを回転可能に支持する断熱性の支持部材（フィル
ムガイド部材）１２とで構成されている。定着フイルム
１１は熱容量の小さな耐熱性、熱可塑性を有するポリイ
ミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ，ＰＥＳ，ＰＰＳ，
ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ等の円筒形フィルムである。
そして、オフセット防止や記録材の分離性を確保するた
めに、表層にはＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ等の離型性の
良好な耐熱樹脂を混合ないし単独で被覆したものであ
る。

【００１９】また、ヒータＨは、サーミスタ１３，ヒー
タ基板１４，発熱体１５で構成されて定着フィルム１１
の内部に具備されており、記録材８上のトナー像Ｔを溶
融、定着させる加熱ニップ部Ｎの加熱を行う。

【００２０】ヒータＨを保持し、加熱ニップ部Ｎと反対
方向への放熱を防ぐための断熱性の支持部材１２は、液
晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等によ
り形成されており、定着フィルム１１が矢印の方向に余
裕を持って回れるような形状と大きさを持っている端部
支持部材２０と中央部支持部材２１とで構成されたガイ
ドＧである。

【００２１】また、定着フィルム１１はヒータＨおよび
支持部材１２に摺擦しながら回転するため、ヒータＨお
よび支持部材１２と定着フィルム１１の間の摩擦抵抗を
小さく抑える必要がある。このため、ヒータＨおよび支
持部材１２の表面に耐熱性グリースなどの潤滑剤を少量
介在させてある。これにより定着フィルム１１はスムー
ズに回転することが可能である。

【００２２】表面にトナーＴによる未定着画像を保持し
た記録材８は、上記の加圧ローラ１０と定着フィルム１
１による加熱ニップ部Ｎを通過することにより、トナー
Ｔは加熱加圧を受けて溶融され、記録材８に定着され
る。このときの搬送力は加圧ローラ１０駆動方式の定着
フィルム定着装置の場合は、加圧ローラのみに限られ、
定着フィルム自体は従動する形をとり、記録材８と共に
回転移動する。

【００２３】この場合、重要な役割を果たすのが耐熱性
グリースと支持部材１２である。耐熱性グリースは定着
フィルム１１と支持部材１２と間の潤滑性のために使わ
れ、支持部材１２は定着フィルム自体の熱を逃がさない
用途がある。

【００２４】本発明では、図１、図２に示したように、
支持部材１２の定着フィルム対抗面の両端部にＰＯＭな
どの樹脂を円筒形に成形した従動コロ２２を設け、この
従動コロ２２によって加熱ニップ部Ｎ近傍の定着フィル
ム１１にテンションを与えるものである。紙シワは加熱
ニップ部Ｎ直前の定着フィルム１１の長手形状をまっす
ぐに保つことで防止されるため、この従動コロ２２は支
持部材１２の上流側（記録材突入側）の加熱ニップ部近
傍におくことが望ましい。このように定着フィルム１１
を従動コロ２２によってガイドすることで、支持部材１
２と定着フィルム１１の間の摺擦抵抗をなくすことがで
きる。

【００２５】表１は、支持部材１２からの従動コロ２２
の突出量ｘと紙シワ、スリップの関係を示す。比較例と
して、支持部材１２から固定部材を出して定着フィルム
１１にテンションを与えた例を示す。

【００２６】外径Φ２５のポリイミドベースの定着フィ
ルム１１と、Φ２５のソリッドシリコーンゴムローラを
加圧ローラ１０に用い、加圧ローラ１０をヒータに対し
総圧９ｋｇｆの加圧力で圧接したフィルム加熱方式の定
着装置に、幅２０ｍｍのＰＯＭ製コロ２２を図３の
（ａ）に示したように、長手方向は記録材通紙域端部か
ら５〜２５ｍｍ、記録材進行方向に対しては図２に示し
たように加熱ニップ部突入口から３ｍｍ手前に配置し、
従動コロ２２の支持部材１２からの突出量Ｘを変えた場
合の紙シワとスリップの関係を表１に示す。

【００２７】なお、この実施の形態１では端部外径に対
し中央部の外径差が４０μｍの定着フィルム１１を用
い、記録材８としては常温常湿環境（２０℃・６０％Ｒ
Ｈ）に３日間放置したＡ４サイズの普通紙を使用して、
表中には１００枚プリントを行った際の紙シワ、または
スリップの発生枚数を示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示したように、支持部材１２からの
従動コロ２２の突出量ｘを大きくするほど、定着フィル
ム１１を張る効果が高くなり、紙シワの発生頻度が低く
なる。これは従動コロ２２で定着フィルム１１を張るこ
とによって該定着フィルムの外径差が小さくなり、図３
の（ｂ）に示すようにフィルム長手方向でほぼ均一の外
周速で定着フィルム１１が回転するためである。

【００３０】このとき定着フィルム１１を従動コロ２２
で張ると、定着フィルム１１に対して摺動抵抗がかから
ないため、スリップは全く発生しない。それに対し、定
着フィルム１１を固定部材で張った場合は、シワに対す
る効果は従動コロ２２で定着フィルム１１にテンション
を与えた場合と同様に得られるが、固定部材の突出量が
高くなるに従って、定着フィルム１１と支持部材１２の
間の摺動抵抗が高くなり、定着フィルム１１の回転が阻
害されるためにスリップが発生するようになる。このた
め、固定部材で定着フィルム１１を張った場合は、紙シ
ワ防止とスリップ防止の双方を満足させる設定が困難で
ある。

【００３１】以上説明したように、本発明のように支持
部材１２の定着フィルム対抗面に摺動性の良い従動コロ
２２を設けると、支持部材１２と定着フィルム１１の間
の摺擦抵抗がなくなり、紙シワを防止するために従動コ
ロ２２で定着フィルム１１にテンションをかけても、定
着フィルム１１の回転不良による記録材スリップをなく
すことができる。

【００３２】実施の形態２．この実施の形態２では、支
持部材１２の定着フィルム対抗面に従動コロ２３を設
け、この従動コロ２３で定着フィルム１１にテンション
を与えると同時に、この従動コロ２３の形状を記録材８
の外側に対向する部分の外径を大、中央に近い側の外径
を小さい形状とすることで定着フィルム１１を外側に張
る力を付与したものである。

【００３３】図４は、この実施の形態２を適用したフィ
ルム加熱方式の定着装置の概略断面図である。定着装置
の基本構成は前述の実施の形態１と同一であるから、重
複説明は省略する。図４の（ａ）に示したテーパ形状の
従動コロ２３を、定着フィルム１１の左右端ほど径が大
きくなるように配置する。

【００３４】この実施の形態２では、従動コロ２３の中
央端の外径をφ４ｍｍ、左右端側をφ５ｍｍとして０．
５ｍｍのテーパーを設けた。この従動コロ２３の幅は実
施の形態１と同一の２０ｍｍである。このように、支持
部材１２と従動コロ２３によって、定着フィルム１１の
左右端よりになるほど外径を大きくする形状を持たせる
と、図４の（ｂ）に示すような、回転中に定着フィルム
１１を長手方向左右端側にのばす力Ｆａが生じ、これに
よって加熱ニップ部Ｎ内にある記録材８に対しても同様
に外側に伸ばす力Ｆｂがかかるために、より高い紙シワ
防止効果が得られる。

【００３５】このような構成を取ることで、定着フィル
ム１１にかけるテンションを小さくしても、高いシワ防
止効果が得られるため、スリップに対するマージンを広
げることができる。また、この実施の形態２のように定
着フィルム１１に対して左右端に該定着フィルムを伸ば
す力を与えた構成にすることで、定着装置を長期にわた
って回転使用した場合に、定着フィルム１１が中央部に
徐々によることで発生するフィルム破損の問題も防止す
ることができ、定着フィルム１１の長寿命化を図ること
ができる。

【００３６】従来例では、フィルム破損に対する寿命は
約２５万ペ一ジのプリントであったが、この実施の形態
２を適用した加熱定着装置では、４０万ペ一ジのプリン
トをしても定着フィルム１１のよれや裂けもなく、良好
な結果が得られた。さらに、従動コロ２３は図５に示す
ように複数のコロ２４ａ，２４ｂを１セットとし、この
従動コロの外径を記録材通紙域の外側になるほど大きく
なるような構成配置にしても、前述のテーパ形状の従動
コロ２３を用いた場合とまったく同じ効果を得ることが
できる。

【００３７】実施の形態３．この実施の形態３では、支
持部材１２の定着フイルム対抗面に、記録材通紙方向に
対して斜めにかたむけた斜送コロ２５を配置したもので
ある。図６は、この実施の形態３を適用した加熱定着装
置の概略断面図である。なお、定着装置の従動コロ以外
の基本構成は、前述の実施の形態と同一構成であるか
ら、重複説明は省略する。

【００３８】図６に示した従動コロ２５は、円筒形に成
形したＰＯＭ製コロをフィルムガイドの定着フィルム対
抗面に記録材通紙方向に対して斜めになるように配置し
てある。加圧ローラ１０を回転駆動して定着フィルム１
１を従動回転させると、斜送従動コロ２５は図６に示し
た矢印Ｒ方向に従動回転する。この斜送コロ２５の回転
によって、定着フィルム１１には図６中の矢印Ｆｃ方向
に力がかかり、その結果、回転駆動時の定着フィルム全
体には該定着フィルムを外側に伸ばす力が働く。従動コ
ロ２５を傾ける角度は該従動コロの幅によって有効な範
囲が変化するが、例えば幅２０ｍｍの従動コロ２５を用
いた場合、約１０〜３０°程度にすると良好な結果が得
られた。

【００３９】以上の実施の形態３によれば、従動コロ２
５を傾けて配置したので、定着フィルム１１の中ぶくれ
形状が矯正されるため、前述の実施の形態２と同様に、
紙シワの発生を防止することができ、また長時間使用時
の定着フィルム破損を防止することができる。

【００４０】実施の形態４．図７は、本発明の実施の形
態４に係る画像形成装置の構成図である。図７におい
て、１は感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳ
ｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニ
ッケルなどのシリンダ状の基板上に形成されている。こ
の感光ドラム１は矢印の方向に回転駆動され、まず、そ
の表面は帯電装置としての帯電ローラ２によって一様帯
電される。

【００４１】次に、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御
されたレーザビーム３による走査露光が施され、静電潜
像が形成される。この静電潜像は、現像装置４で現像、
可視化される。この現像方法としては、ジャンピング現
像法、２成分現像法，ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、
イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられるこ
とが多い。

【００４２】上記可視化されたトナーＴの画像は転写装
置としての転写ローラ５により、所定のタイミングで搬
送された記録材８上に感光ドラム１上より転写される。
このとき記録材８は感光ドラム１と転写ローラ５に一定
の加圧力で挟持搬送される。このトナーＴの画像が転写
された記録材８は定着装置６へと搬送され、永久画像と
して定着される。一方、感光ドラム１上に残存する転写
残りの残留トナーは、クリーニング装置７により感光ド
ラム１表面より除去される。

【００４３】以上の実施の形態４によれば、本発明の加
熱定着装置を適用したので、記録材の搬送を円滑に行
い、定着トラブルのない、高品質の画像形成を行なうこ
とができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加圧ローラ駆動方式のフィルム定着装置において、支持
部材の定着フィルム対抗面に、定着フィルムに従動回転
する従動コロを設け、定着フィルムと支持部材の間の摺
擦抵抗を小さくして、定着フィルムの回転不良とそれに
起因する記録材スリップを防止すると共に、この従動コ
ロによって定着フィルムを張り、定着部突入直前のフィ
ルム形状を補正することで紙シワを防止することが可能
となる。

【００４５】また、従動コロを記録材通紙域長手方向の
外側ほど径が大きい構成にする。もしくは従動コロを斜
送コロとすることで、定着フィルム回転駆動時に該定着
フィルムを外側に伸ばす力を加え、より高い紙シワ防止
効果を得るとともに、長期にわたって使用した場合に発
生する定着フィルムのよれや破損を防止することが可能
となる加熱定着装置を得ることができる。

【００４６】また、この加熱定着装置を適用することに
より、記録材の搬送を円滑に行ない、高品質の画像形成
を行なうことができる画像形成装置を得ることができる
等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による加熱定着装置の
概略断面図である。

【図２】 本発明の適用した定着フィルムの支持状態を
示す概略断面図である。

【図３】 本発明の実施の形態１を説明する図である。

【図４】 本発明の実施の形態２を説明する図である。

【図５】 本発明の実施の形態３を説明する図である。

【図６】 本発明の実施の形態４を説明する図である。

【図７】 本発明を適用する画像形成装置の概略断面図
である。

【図８】 加圧ローラ駆動方式のフィルム定着装置にお
けるシワの発生原理を説明する図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム、６ 加熱定着装置、１１ 定着フイル
ム、２１ フィルムガイド（支持部材）、２２、２３、
２４ａ、２４ｂ、２５ 従動コロ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 順仁 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 Ｆターム(参考） 2H033 AA31 BA11 BE03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒータと該ヒータ面を摺動する耐熱性の
   定着フィルム及び該定着フィルムを回転可能に支持する
   支持部材とで構成した加熱部材と、上記定着フイルムを
   上記ヒータに押圧させて加熱ニップ部を形成するととも
   に該定着フイルムを従動回転させる加圧用回転部材とを
   有し、未定着画像を保持した記録材を上記加熱ニップ部
   を通過搬送させて該加熱ニップ部で記録材を加熱加圧し
   て、上記記録材上の未定着画像を永久画像として定着す
   る加熱定着装置において、上記支持部材の定着フィルム
   対抗面に該定着フィルムと従動回転する回転摺動部材を
   設けたことを特徴とする加熱定着装置。
2. 【請求項２】 上記回転摺動部材は、上記支持部材の長
   手方向端部に配置したことを特徴とする請求項１記載の
   加熱定着装置。
3. 【請求項３】 上記回転摺動部材は、長手方向に外径差
   のある円筒形コロであり、上記記録材幅方向に対して外
   側になるほど外径が大となるように配置したことを特徴
   とする請求項１記載の加熱定着装置。
4. 【請求項４】 上記回転摺動部材は、円筒形コロであ
   り、上記記録材通紙方向に対して上記円筒形コロの回転
   軸を上記定着フィルムの仮想中心軸に対して角度を持た
   せて配置したことを特徴とする請求項１記載の加熱定着
   装置。
5. 【請求項５】 記録材に未定着画像を形成坦持させる作
   像手段と、上記記録材に形成坦持させた未定着画像を該
   記録材に加熱定着させる加熱定着手段とを有する画像形
   成装置において、前記加熱定着手段が請求項１から請求
   項４のうちのいずれか１項記載の加熱定着装置であるこ
   とを特徴とする画像形成装置。