JPH02103580A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複写機・レーザビームプリンタ・ファクシミ
リ・マイクロフィルムリーグプリンタ・画像表示（デイ
スプレィ）装置・記録機等の画像形成装置に関する。

更に詳しくは、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り加熱溶融性の樹脂等より
成るトナーを用いて記録材（エレクトロファックスシー
ト・静′准記録シート・転写材シート・印刷紙など）の
面に直接方式もしくは間接（転写）方式で目的の画像情
報に対応した未定着のトナー画像を形成担持させ、該未
定着のトナー画像を該画像を担持している記録材面に永
久固着画像として加熱定着処理する方式の画像形成装置
に関する。

（従来の技術） 従来、この種の装置に用いられている定着装置は、所定
の温度に！持された加熱ローラと、弾性層を有して該加
熱ローラに圧接する加圧ローラとによって、未定着のト
ナー画像か形成された記録材を挟持搬送しつつ加熱する
ローラ定着方式が多用されている。

しかしなから、この袖の装置では、加熱ローラにトナー
か転移するいわゆるオフセット現象を防止するために、
加熱ローラを最適な温度に維持する必要があり、加熱ロ
ーラあるいは加熱体の熱容量を大きくしなければならな
かった。すなわち、加熱ローラの熱容量が小さい場合に
は、発熱体による供給熱量との関係により通紙あるいは
他の外的要因で加熱ａ−ラ温度か低温側あるいは高温ｎ
１に大きく変動し易くなる。低温側に変動した場合には
、トナーの軟化溶融不足によって、定着不良や低温オフ
セットを生じ、高温側に変動した場合には、トナーが完
全に溶融してしまいトナ〜の凝集力か低下するために、
高温オフセットを生する。

この問題を回避するために、加熱ローラの熱容ｊ、ｔを
大きくすると、加熱ローラを所定の温度までｒ、１温す
るための時間が長くなり、装置の使用の際に待機時間か
大きくなるという別の問題が生ずる。

かかる問題を解決する方策として米国特許第３，５７８
，７９７号に開示されているように、■トナー像を加熱
体ウェブに接触させてその融点へ加熱して溶融し、 ■溶融後、そのトナーを冷却して比較的高い粘性とし、 ■トナーの（−１着する傾向を弱めた状態で加熱体ウェ
ブから剥す、 という過程を経ることによって、オフセットな生ぜずに
定着する方式か知られている。

−Ｆ記公知の方式では、これに加えて加熱体に対して、
トナー像及び記録材を加圧圧接することなしに加熱する
方式をとっているので、記録材を加熱する必要がなく他
の方法に較へてはるかに少ないエネルギーてトナーを溶
融できるとしている。

しかしながら１周知のごとく加圧圧接させることなく加
熱体に接触した場合は、熱伝達効率か低下し、トナーの
加熱溶融に比較的長時間を要する。

そこで特公昭５１−２９８２５公報（特願昭４７−２５
８９６号）に、これに公知の加圧圧接技術゛を付加して
熱伝達率の向上を図りトナーの加熱溶融を短時間でしか
も十分に行うことか提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この公報に開示の装置では、トナーの加
熱を比較的短時間でしかも十分行えるようにするために
、 ■一対の加熱体の間にトナー像及び記録材を加圧挟持さ
せて加熱し、 ■加熱を停止１−シて後強制的に冷却する、方式をとっ
ているので、定着に要するエネルギーか大きくなるとい
う不都合を生ずる。すなわち、対の加熱体により加熱さ
せることにより、トナー像はＦ−Ｆから加熱されるので
一見効率的に考えられるが、逆にトナー像を記録材側か
ら加熱するには、先ず記録材を十分に加熱することが必
要であり、そのためにかえって大きなエネルギ°−が必
要となる。さらに、冷却工程においてはトナー像を加熱
する際に加熱昇温した記録材をも冷却しなければ分離で
きず、強制的な冷却手段が必要となってありエネルギー
の無駄が大きい。

以上のように、−旦加熱したトナーを冷却した後に分離
することにより、高温オフセットを生ずることなく定着
する方式が提案されているが、上記のごとくの欠点を伴
うために実用化されていない。

さらに、上述２例では加熱ローラとトナー画像との間に
介在し熱伝達を行なう定着用の耐熱ウェブかエンドレス
部材（ヘルド）で構成されておリ、長期にぼる使用を考
えた場合にはその走行性に問題か生じ易く、その対策と
して耐熱ウェブの厚みを大にする必要あった。耐熱ウェ
ブの厚みか大きくなると、必然的にその熱容量か増大す
るので熱伝達効率が低下して多大なエネルギーを要する
とともに、耐熱ウェブの潜熱増大にともない、不要な機
内昇温を招くという不都合もあった。

本発明は、−Ｊ−述の従来装置の有していた問題点を解
決し、定着不良やオフセットを生ずることなく加熱体の
熱容量を小さくすることを可能とし、その結果、待機時
間や消費電力、さらには機内昇温の小さい、またその他
にも顕著な特長を有する画像形成装置を提供することを
目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、 記録材面に加熱溶融性の樹ＪＩＦｆ　’；’？より成る
トナを担持させて１」的の画像情報に対応した未定着の
トナー画像を形成する画像形成手段と、加熱体と、巻取
り手段及び巻戻し手段でＩＦ定走行逆走行される定着フ
ィルムと、１該定着フィルムを中にして前記加熱体の側
とは反対の側に配置され、１）η記加熱体に対して該定
着フィルムを介して記録材の未定着トナー画像担持側の
面を密着させる加圧部材を備え、面記画像形成手段側か
ら搬送されてくる未定着トナー画像を担持した記録材の
搬送速度と同一速度で前記定着フィルムを正走行させ該
正走行の定着フィルムと前記加圧部材との間に該記録材
を導入して未定着トナー画像を記録材面に加熱定着する
トナー画像加熱定着手段と、 該トナー画像加熱定着手段の面記定着フィルムの巻戻し
逆走行は、少なくとも、一の記録材の定着処理が定着フ
ィルムの巻取り正走行駆動のもとで実行されてその記録
材の後端か定着フィルムから着れた後、次の定着処理す
べき記録材の先端の先端か定Ｂト段に導入するまでの記
録材間毎に、月、つ定着フィルムの巻取り正走行速度よ
りも大きい速度をもって実行させる定着フィルム駆動制
御ト段と、 を仔することを特徴とする画像形成装置である。

（作用） （１）正走行状態の定着フィルムと加圧部材との間に導
入された画像定着すべき記録材は、定着フィルム而に未
定着トナー画像担持側の而が密着して定着フィルムと一
緒の重なり状態で加熱体と加圧部材との相互圧接部を挟
圧力を受けつつ通過していく。

定着フィルムは記録材の搬送速度と同一速度で正走行（
記録材の搬送移動方向と同方向）されているので、記録
材と定着フィルムは互に速度差による面ズレを生じたり
、しわ寄ったりすることなく一体的に重なり密着して加
熱体と加圧部材との相互圧接部を通過していく。

■加熱工程 この相互圧接部通過過程で記録材面の未定着トナー画像
が定着フィルムを介して加熱体によって加熱軟化・溶融
され、特に、その表層部はトナー融点を大きく丑回り完
全に軟化・溶融する。この場合加熱体と加圧部材の相互
圧接部において加熱体・定着フィルム・トナー画像・記
録材は加圧部材によフて良好に抑圧密着されて効果的に
熱伝達されることにより、短い時間の加熱によってトナ
ーは七分に軟化・溶融されて良好な定着性が得られる。

一方記録材自体の昇温は実際上極めて小さく熱エネルギ
ーの無駄が少ない。つまり実質的に記録材自体は加熱せ
ず、トナーのみを効果的に加熱軟化・溶融して低？「力
でトナー画像の加熱定着を良好に実行できる。

ここで本発明で記述されるトナーの軟化・溶融に関して
注記する。トナーの「融点」と便宜的に表現している温
度とは、トナーが定着するために最低必要な温度を意味
しており、その定着下限温度で、溶融といえる程粘度が
低下する場合や、軟化といった程度の粘度低下の場合か
ある。したかって定着する際に溶融と便宜的に表現して
いる場合でも、実際には軟化といった程度の粘度低下を
示している場合がある。本発明ではこのような場合も含
む。同様に、トナーが冷却固定したと便宜的に表現して
いる場合も、トナーによっては固化とはいえず高粘度化
といった方か適切である場合かある。本発明ではこのよ
うな場合も含む。

■冷却工程 定着フィルム而に密着して加熱体と加圧部材との相互圧
接部を順次に通過するトナー画像加熱軟化・溶融済みの
記録材部分は圧接部通過後も定着フィルム而に密着させ
たままの搬送を引続きしばらく続行させ、この間を冷却
工程として１）η記加熱工程で軟化・溶融させたトナー
の熱を放熱させてトナーを冷却固定させる。この冷却固
化でトナーの凝集力は非常に大きくなって一団となって
挙動することになり、又記録材側に対する粘着・固着力
か増大する一方、定着フィルム酵１に対するそれは極め
て低下していく。記録材に対してはトナーは面記加熱工
程で加、熱軟化・溶融された際加圧部材によって加圧さ
れるため、少なくともトナー画像の一部は記録材表面層
に浸透し、その浸透分の冷却同化によるアンカー効果で
冷却固化トナーの記録材側に対する粘着・固着力か増大
する。

■離反（分離）工程 Ｖ記の冷却工程によりトナー画像の冷却固化かなされた
後、定着フィルム面から記録材を順次に８反させる。こ
の腑反時にはトナー画像は冷却固化で記録材に対する粘
着・固着力か十分に大きく、定着フィルムに対するそれ
は極めて小さい状態となっているから、画像定着済みの
記録材部分は定着フィルムに対するトナーオフセットを
発生することなく容易に順次に分離されていく。

かくして走行する定着フィルム而に未定着トナー画像ｊ
ＥＵ持面が而するように画像定着すべき記録材を同一速
度で丑記定着フィルムに密着走行せしめ、該定着フィル
ムを介して加熱体によりトナー画像を加熱溶融せしめ、
トナー像が冷却固定化した後に記録材と定着フィルムと
を甥反させているので定着フィルムに対するトナーオフ
セラ１〜を発生することかなく、かつ熱容量の小さい発
熱体を用い、その発熱体への給電を簡素な構成のもとに
行なうことが可能となり、定着するためにトナーを昇温
させるべき温度（融点または軟化点）に対して、十分に
高い温度の加熱体を維持することによってトナー画像を
効率的に加熱することか可能となり、少ないエネルギー
で定着不良のない十分良好な定着かり能となり、その結
果、装置使用時の待機時間や、消費電力、さらには機内
昇温の小さな画像形成装置を得るという効果を奏する。

（２ン定着フィルムは耐熱性を存する薄いフィルムを用
いることができ、本発明では該定着フィルムを巻取り手
段と巻戻し手段で正走行・逆走行させる構成とし、定着
処理時には正走行即ち記録材の搬送方向と同方向に且つ
記録材の搬送速度と同速度で走行させて１１η記のよう
にしてトナー画像の加熱定着の実行に使用し、所定時に
巻戻し逆走行させて繰り返して使用することを”Ｊ　ｆ
ｉｔとしている。

このように定着フィルムを巻き取り手段と巻戻し手段と
で巷取り正走行・巻戻し逆走行して使用する構成とする
ことにより、巻取り手段、加圧部材、加熱体、巻戻し手
段等の部品粒度、あるいはｔｊいの平行度等のイ装置精
度に起因して定着フィルムの搬送方向に若モのズレが生
じたり、シワ等の発生か起こり易くなっていても、所定
Ｍ巻取った後巻取り時と同一の部材にて反転巻戻しをす
るので巻取り時の若干のズレがその都度修正されること
になり、ズレが蓄積してシワ等が発生しやすい無端ベル
ト方式に対して走行安定性に優れ、長期に１丁って安定
な定着フィルムの走行を実現できる。これにより無端状
のものの場合にはシワ等か生じ易く走行安定性を得られ
なかった薄い定着フィルムであっても、長期に亘って繰
返し使用することか可能となり、より一層のエネルギ低
減かできた。

（３）そして定着フィルムの巻戻し逆走行は、少なくと
も、一の記録材の定着処理が定着フィルムの巻取り正走
行駆動のもとで実行されてその記録材の後端が定着フィ
ルムから甥れた後、次の定着処理すべき記録材の先端が
定着手段に導入するまでの記録材間毎に、江つ定着フィ
ルムの巻取り正走行速度よりも大きい速度をもって実行
させる、つまり定着手段部を一の記録材が通り終−フだ
後、次の記録材か画像形成部側から定着手段部に導入す
るまでの、該定着手段における記録材非通過期毎に、且
つ定着フィルムの巻取り正走行速度よりも速い速度で実
行させ、訪欧の記録材は、上記巻戻された定着フィルム
を再び巻取り正走行させて実行させ、このように定着フ
ィルムを巻取り・巻戻して繰り返して使用することによ
り、０巻取り手段と巻戻し手段間に組込むセット定着フ
ィルムの長さ寸法は、例えば、該画像形成装置に給送使
用可能な最大サイズ記録材の長さ寸法（縦送り給送の場
合）、或は幅手法（横送り給送の場合）にある程度の余
裕長さ分を加えた程度の最小限の長さ寸法に設定するこ
とか°可能であり、この定着フィルムの短尺化で定着手
段ひいては画像形成装置の小型化・低コスト化か可能と
なる、■定着フィルムの巻取り・巻戻し速度を巻取り速
度く巻戻し速度とすることにより定着フィルムの巻戻し
時間か短縮化され、それたけ連続画像形成サイクル（マ
ルチコど−）におけるーの記録材と次の給送記録材との
記録材間間隔を詰めて（短縮化）して連続画像形成サイ
クルを実行させることができ、単位時間当りの画像形成
枚数（画像形成処理速度、プロセススピード、コピース
ピード）を大きくすることかできる。

（実施例） 図面は本発明の一実施例装置を示すもので、本例装置は
原稿載置台往復動型・回転ドラム型・転写式の電子写真
複写装置である。

（１）装置の全体的概略構成（第１図）第１図において
、１００は装置機筺、１は該機筺の上面板１００ａ上に
配設したカラス板等の透明板部材よりなる往復動型の原
８１載置台であり、機筺上面板１００ａ上を図面−に右
方ａ、左方ａに夫々所定の速度で往復移動駆動される。

Ｇは原稿であり、複写すべき画像面１１！１を下向きに
してＪｇ、槁載置台１のＬ面に所定の載置基準に従って
載置し、その上に原稿圧着板１ａをかぶせて押え込むこ
とによりセットされる。

ｉ　ｏｏｂは機筺上面板１００ａ面に原稿載置台１の往
復移動方向とは直角の方向（紙面にｉＩｊ直の方向）を
長手として開口された原稿照明部としてのスリット開口
部である。原稿・賊置台１上に載置セットした原稿Ｇの
下向き画像面は原稿載置台１の右方ａへの往動移動過程
で右辺側から左辺（ｌ！１１にかけて順次にスリット開
口部１００ｂの位置を通過していき、その通過過程でラ
ンプ７の光Ｌ１をスリット開口部１００ｂ、透明な原稿
載置台１を通して受けて照明走査される。その照明走査
光の原稿面反射光か短焦点小径結像素子アレイ２によっ
て感光ドラム３面に結像露光される。

感光ドラム３は例えば酸化亜鉛感光層・有機半導体感光
層等の感光層が被覆処理され、中心支軸３ａを中心に所
定の周速度で矢示すの時計方向に回転駆動され、その回
転過程で帯電器４により正極性又は負極性の−様な帯電
処理を受け、その様帯電面に１１η記の原稿画像の結像
露光（スリット露光）を受けることにより感光ドラム３
面には結像露光した原稿画像に対応した静電潜像が順次
に形成されていく。

この静ｔ′に潜像は現像器５により加熱で軟化溶融する
樹脂等より成るトナーにて順次に顕像化され、該顕像た
るトナー画像が転写部としての転写放電器８の配設部位
へ移行していく。

Ｓは記録材としての転写材シートＰを積載収納したカセ
ットであり、該カセット内のシートか給送ローラ６の回
転により１枚宛繰出し給送され、次いでレジストローラ
９により、トラム３上のトナー画像形成部の先端が転写
放′ポ器８の部位に到達したとき転写材シー１−　Ｐの
先端も転写放電器８と感光ドラム３との開位置に丁度到
達して両者−致するようにタイミングとりされて同期給
送される。そしてその給送シートの面に対して転写放電
器８により感光ドラム３側のトナー画像が順次に転写さ
れていく。

転写部でトナー画像転写を受けたシートは不図示の分ａ
＋段で感光ドラム３而から順次に分離されて搬送ガイド
ｌＯによって後述する定着装置２０に導かれて担持して
いる未定着トナー画像の加熱定着処理を受け、画像形成
物（コピー）として機外の排紙トレイ１１上に排出され
る。

方、トナー画像転写後の感光トラム３の而はクリーニン
グ装置１２により転写残りトナー等の付着汚染物の除去
を受け、全面露光し２による除電を受けて電気的残留メ
モリの消去かなされて繰り返して画像形成に使用される
。

ＰＨ１は給送ローラ６とレジストローラ９との間のシー
トパス部分に配設した給紙検出センサ（例えばフォトセ
ンサ）、ＰＨ２は定着装置２０の次位に配設した排紙検
出センサ（同）である。

（２）定着装置 ■構造 第２図は画像定着実行状態にある定着装置２０部分の拡
大図である。

２１は加熱体であり、その上面ｎ１に例えば幅１６０μ
ｍ、長さ（紙面に直角な方向の長さ）２１６ｍｍで例え
ばＴａ、、Ｎ等より成り搬送方向に直角成分をもって配
された線状もしくは帯状に抵抗発熱体２８を有し、さら
にその表面は慴動保護層として例えばＴａ２０５で覆わ
れている。１ニ記加熱体２１の発熱体２８は熱容量が小
さく、制御系４２の通電回路２８Ａによりパルス状の通
電かなされて、その都度瞬時に２６０°Ｃ前後まで昇温
する。

２２は該加熱体２１の下面側に対向配設した加圧部材と
しての加圧ローラであり、金属等より成る芯材上にシリ
コンゴム等より成る弾性層を有するものであり、後述す
るように反時計方向に正転駆動、時計方向に逆転駆動さ
れる。加熱体２１と加圧ローラ２２は後述する定着フィ
ルム２３又は定着フィルム２３と記録材としてのシート
Ｐとを介して所定の当接圧をもって互いに圧接しており
、本実施例では加圧ローラ２２を固定体とし、この加圧
ローラ２２に対して加熱体２１を可動体として加圧ばね
４０で常時押圧付勢して所定の当接圧（例えばＡ４幅で
総圧４〜６Ｋｇ）を得ている。

４１は加熱体２１と加圧ローラ２２との当接圧の゛圧力
解除手段としての電磁ソレノイドであり、該ソレノイド
に対して制御回路４２より通電かなされるとプランジャ
４１ａの引き力でレバー４３、引上げ杆４４を介して加
圧ばね４０に抗して加熱体２１が第３図のように加圧ロ
ーラ２２−４二から持−Ｆげられて加圧ローラ２２から
離間し、両者２１・２２の当接圧が解除された状態に保
たれる。ソレノイド４１に対する通電が断たれると加圧
ばね４０により再び所定の当接圧の圧接状態に復帰する
。

２４は加熱体２１の６方（シートＰの搬送方向上流ｆｉ
ｌ　）に配設した定着フィルム巻戻し手段としての巻戻
し軸、２７は加熱体２１の左方（同下流側）に配設した
定着フィルム巻取り手段としての巻取り軸、２６は加熱
体と巻取り軸２７との略中間位置に巻取り軸２７よりも
下位に配設した曲率の強い（半径の小さい）、回転フリ
ーの分離ローラである。

２３は定着フィルムであり、最初は巻戻し袖２４側に十
分に巻き込んであり、その先端側は加熱体２１と加圧ロ
ーラ２２との間、分課ローラ２６の下面側を経由して巻
取り軸２７に係止させである。定着フィルム２３は耐熱
性・トナーＲＪｔ’。

性・強靭性を有する薄肉（例えば１０〜３０μｍ）の単
層フィルム或は所望の表面処理やラミネート処理をした
複合層フィルムである。例えば約１２．５μｍ厚のポリ
イミド（ＰＩ）単層フィルム、該フィルム面を更に４弗
化エチレン（ＰＴＦＥ）で離形層付与処理した複合層フ
ィルムである。

３３は分離ローラ２６の下側に対向配設した回転フリー
の補助ローラ、３２は加圧ローラ２２と補助ローラ３３
との間に配設したガイド板であり、このガイド板は加熱
体２１と分離ローラ２６との間に展張状態の定着フィル
ム部分の下面に所定の隙間間隔を存して或は軽く接して
略並行に対向している。

２９・２５はトナー画像転写部８から定着装置２０へ至
る転写材搬送ガイド１０における定着装置２０寄りの下
面ｆｌｌ＋に配設したシート検知センサと同レバーであ
る。レバー２５の先端部は自由状態においてはガイド１
０に設けた透孔１０ａからカイト１０の上面ｎ１に突出
している。この状態においてセンサ２９はオフである。

ガイド１０の一ト面に沿って転写部８側から定着装置２
０俳１へ転写材シートＰか搬送されて−Ｆ記ワレバー２
５突出先端かシートＰの先端でけられることによりシー
トＰの裏面側にもぐって透孔１０ａ内へ沈み回動する。

このレバー２５の沈み回動によりセンサ２９かオンとな
り、シートＰのセンサ位置への到達が制御回路４２に検
知される。レバー２５はシートＰが該レバー位置を通過
し終るまでシートＰの裏面に接触して押圧されているこ
とによりその間は沈み回動状態に保持され、従ってセン
サ２９のオン状態か保持される。その後シートＰの後端
かレバー２５の位置を通過してレバー２５とは縁か切れ
た時点でレバー２５は自由状態になり再び透孔１０ａか
ら先端部が突出した姿勢に戻り回動する。この戻り回動
によりセンサ２９はオフとなり、シートＰのセンサ位置
通過か制御回路４２に検知される。

■駆動系 第４図は上記の巻戻し軸２４・巻取り釉２７・加圧ロー
ラ２２を夫々正転駆動（軸２４・２７については第２図
−ト時計方向回転、加圧ローラ２２については反時計方
向回転）・逆転駆動（上記とは逆方向回転）させる駆動
系のギヤトレイン部分を示している。

Ｇ１は動力歯車としての第１歯車であり、不図示の駆動
源により矢示Ｘの時計方向に所定の周速で回転駆動・回
転停止制御される。Ｇ２は第１歯車に１徳合わせた第２
歯車、Ｇ３　・Ｇ４は第２歯車Ｇ２に対する２つの遊星
歯車としての第３と第４の歯車である。この第３と第４
の両歯車は第２歯ｉｔ　Ｇ　２の軸３５に該軸を中心に
回動自由に支持させたレバー３６の第１のＩＮ　３６＋
　と第２のＪ扼３６２に支持させてあり、夫々第２歯重
Ｇ２に噛合わせている。Ｇ５は第４歯車Ｇ４に同心一体
の第５歯車、Ｇ６は第３歯車Ｇ３が接層する第６歯車、
Ｇ、・ＧＩ３は夫々第６歯車Ｇ６に噛合わせた第７と第
８の歯車、Ｇ９・Ｇｌｏは第８歯屯Ｇ８に１１０次に噛
合わせた第９と第１０の歯車、Ｇ、□は第１０歯東Ｇ、
ｏと同心一体の第１１歯車であり、この歯車に対して面
記第５歯車Ｇ５が接離する。

第７歯車Ｇ７、第９歯車Ｇ９、第１０歯車ＧＩＯは夫々
巻取り軸２７、加圧ローラ２２、巻戻し軸２４の駆動用
歯車となっている。　　３７は電磁ソレノイドであり、
その進退プランジャ３７ａの先端と、面記レバー３６の
第２の腕３６□に支持させた第４歯車Ｇイの中心軸３８
とをリンク３９で連結しである。

プランジャ３７ａが後退勤Ｙすることによりレバー３６
は軸３５を中心に反時計方向に回動して実線示のように
第３尚車Ｇ３が第６歯車Ｇ６に噛合し、第５歯車Ｇ５か
第１１歯車Ｇ１１から離れて縁が切れた状態となる。こ
れを第１切換え状態とする。

逆にプランジャ３７ａが萌進動Ｚすることでレバー３６
は情３５を中心に時計方向に回動じて２点鎖線示のよう
に第３爾車Ｇ３が第６歯東０６から離れて縁が切れ、第
５歯車Ｇ５か第１１歯屯ＧＩ＋に暗合した状態となる。

これを第２切換え状態とする。

・プランジャ３７ａは常時は後退勤Ｙした状態に保たれ
ており、従ってギヤトレインは実線示の第１切換え状態
に保持されている。この第１切換え状態において、第１
歯車Ｇ１が矢示Ｘの時計方向に回転駆動されることによ
り、その回転駆動力か歯車Ｇ２→同Ｇ３→同Ｇ６→同Ｇ
７に伝達されて巻取り４２７の正転駆動がなされる。又
歯車Ｇ６の回転力が歯車Ｇ８を介して歯車Ｇ９に伝達さ
れて加圧ローラ２２の正転駆動がなされる。更に歯車Ｇ
９の回転力が歯車Ｇ１ｏに伝達されて巻戻し軸２４の正
転駆動がなされる。即ちこの巻取りＩｌｄ　２７・加圧
ローラ２２・巻戻し軸２４の正転駆動により定着フィル
ム２３は巻戻しＩｌｉｔｈ２４１１Ｍから巻取り軸２７
側へ所定の速度（定着すべきシート材Ｐの搬送速度と同
一速度）で巻取られて正走行状態となる。

巻取り軸２７の駆動歯車としての第７歯東Ｇ７は巻取り
１ｌＩＩｉ１２７にスリップ機構を介して接続されてお
り、巻取り軸２７の周速度が加圧ローラ２２の周速度よ
りも若干大きくなるように設定されている。すなわち加
圧ローラ２２によって所定の搬送速度で搬送される定着
フィルムをスリップ機構によって所定の緊張力のもとで
巻取っている。ここで巻取り！！１１２７にはさらに制
動部材が負荷されてあり摩擦板の圧力を切り換えること
によって制動負荷を切換え可能であり、フィルム巻取り
時には制動負荷を小さくしている。

巻戻し軸２４の駆動歯車としての第１０歯」μＧ１ｏは
ト記の第７南車Ｇ７の場合と同様に、巻戻し軸２４にス
リップ機構を介して接続されており、また制動部材が設
けられており、フィルム巻取り時には制動負荷を大きく
することにより定着フィルムの緊張力を与えている。こ
こて第１０（ＱＩ　ａ　＋。は巻戻しＭ　２４の周速か
加圧ローラ２２Ｑ〕周速よりも大きくなるように設定さ
れているか、；−Ｊ動部材による；ｔｌＩｊ動力によっ
てスリップ機構が作動し、加圧ローラ２２で定着フィル
ムが搬送される速度に準する形で巻戻し＠２４か回転す
るようになっている。

」二連の構成により、本実ｂＦ＋例では、定着フィルム
２３が薄膜のフィルムであっても、適度な緊張力か与え
られつつ正走行されるのでシワの発生なく巻取ることが
できる。

次にプランジャ３７ａが面進動Ｚされギヤトレインが２
点鎖線示の第２切換え状態に保持され、第１南車Ｇ１が
矢示Ｘの時計方向に回転駆動されると、第１歯車Ｇ１の
回転駆動力が第２歯車Ｇ２　・第４１ｆＪ車Ｇ４　・第
５歯車Ｇ５を介して歯車Ｇ、、−）同ＧＩＯ→同Ｇ９→
同Ｇ８→同Ｇ６→同Ｇ７の順に萌記のフィルム巻取り時
とは逆順て伝達されて巻戻し軸２４・加圧ローラ２２・
巻取り軸２７か逆転駆動され、これにより定着フィルム
２３は会取りｌ１ｑｈ２７側から巻戻し餉２４　（［１
へ巻戻しされて逆走行状態となる。

この場合本実施例装置では第４と第５の爾「ｊｉＧ、・
Ｇ５か小径・大径の二段歯車であり、また第１０と第１
１の１′！Ｉ屯Ｇ　Ｉｏ−Ｇ　ｚが大径・小径の段（Ｋ
ｒ　＋ｌｊであるから、巻戻しＩＩＱＩＩ２４・加圧ロ
ーラ２２・巻取りｌ噛２７の逆転回転数はフィルム巻取
り時の正転回転数よりも大きくなり、フィルム冬戻し時
間か短縮化される。また巻戻し軸２４のＦｌｄＪ動負荷
を小さくして、巻取り軸２７の制動負荷を大きくしてい
る。この構成により本実施例ではフィルム巻取り時と同
様にシワの発生なく巻戻し可能で、かつ短時間でフィル
ムの巻戻しができる。

■動作 第９図は画像形成装置の動作制御フローチャート図であ
る。

装置のメイン電源スィッチを投入し、所望の画像形成枚
数の設定、使用シートＰのサイズ指定、その他の倍率・
濃度等の画像形成条件を所望に設定する。しかる後、画
像形成スタートスイッチを押す（ステップ■）。

定着装置２０の駆動系のギヤトレイン（第４図）は常時
は前述の第１切換え状態に保持されており、第１歯車Ｇ
、は回転停止されており、従って巻取り軸２７・巻戻し
ｌ１ｉｌＩＩ２４・加圧ローラ２２は回φムを停止にし
た待機状態ある。

画像形成スタートスイッチか押されると、給送ローラ６
によりカセットＳ内のシートＰの給紙が開始され（ステ
ップ■）、センサＰＨ１により給紙検知される（ステッ
プ■のＹＥＳ）。又感光トラム３而に対する画像形成が
開始される（ステップ■）。定着装置２０はセンサＰＨ
１による給紙検知時点から所定のタイマ時間経過時点、
即ちカセットＳから給送されたシートＰがレジストロラ
対９・転写部８・ガイド１０を通ってその先端か加熱体
２１と加圧ローラ２２との圧接部近傍位置に達するに要
する時間経過時点で駆動系（第４図）の第１＠車Ｇ１の
回転駆動Ｘが開始される。

これにより定着装置２０は定着フィルム２３がシートＰ
の搬送速度と同一速度で正走行した巻取り駆動状態とな
る（ステップ■）。又定着装置２０に対して搬送された
シートＰの先端の面記センサレバー２５位置到達、後端
の通過かセンサ２９で検出されることにより発熱体２８
はタイミングを取って必要時に通電を受ける。

上記の駆動状態においてシートＰの先端が正走行状態の
定着フィルム２３と正転状態の加圧ローラ２２との間に
スムーズに導入してシートＰは未定着トナー画像Ｔａを
担持している上面か正走行状、態の定着フィルム２３の
下面に密着して面ズレやしわ寄りを生しることなく定着
フィルム２３と緒のＩＲなり状態で加熱体２１と加圧ロ
ーラ２２との相互圧接部を挟圧力を受けつつ通過してい
く。

この相互圧着部通過過程を加熱工程としてｎ「記（作用
）の（１）　−０項に述へたトナー画像の加熱軟化・溶
融が行なわれる。本実施例における加熱工程は面述のご
とく、加熱体２１に線状の発熱体２８を設け、加熱体２
１と一体的に形成された低熱容量の上記発熱体２８にパ
ルス状に通電し発熱を繰り返すように構成された加熱体
２１によって行なわれている。第５図に示すように搬送
速度Ｖ　、、（ｍｍ／ｓ）で搬送されたシートＰトのト
ナー画像ＴａはシートＰの搬送速度に準じてズレなく搬
送される定着フィルム２３とともに、順次加熱体２１０
発熱体２８の幅に応じて決定される線状の加熱部の有効
幅内１に送り込まれて加熱を受けて軟化・溶融像Ｔｂと
なる。

加熱体２１と加圧ローラ２２との相互圧接部を通過した
シート部分は分館ローラ２６の位置へ到達するまでの間
は加熱体２１と分離ローラ２６間で）ｔ４　張して正走
行している定着フィルム部分に引き続き密着したまま搬
送されていく。ガイド板３２はシートＰの裏面を支えて
定着フィルム２３との密着を維持する作用をする。この
ガイド板３２の代わりに第６図例のように加圧ローラ２
２と補助ローラ３３とに回動ガイドヘルド３４を懸回張
設し、このベルト３４によりシートＰの裏面を支えて定
着フィルム２３との密着を維持させるようにすることも
できる。

この搬送過程を冷却工程として前記（作用）の（１）−
０項に述べたように軟化・溶融トナーＴｂの熱が放熱さ
れてトナーの冷却固化Ｔｃがなされる。

そして分離ローラ２６の位置へ到達すると、定着フィル
ム２３は曲率の強い分離ローラ２６の面に沿ってシー８
２面から離れる方向に走行方向か転向されて定着フィル
ム２３とシートＰとが互いに離反（分離うしてＪＪＦ紙
トレイ１１へ排紙されてい＜３．この刊反時点までには
トナ・−は十分に冷却固化して前記（作用）の（１）−
０項に述へたようにシートＰに対する１〜ナーの粘着・
固着力が１−分に大きく、定着フィルム２３に対するそ
れは極めて小さい状態となりているから定着フィルム２
３とシートＰの離反は定着フィルム２３に対する１〜ナ
ーオフセツトを実質的に発生することなく容易に順次に
なされる。

定着装置２０に導入されたシートＰの上記の加熱工程・
冷却工程・離反工程が進行してそのシートＰの後端が巻
取り正走行駆動されている定着フィルム２３の面から離
れ、次いでその後端の排紙検出センサＰＨ２位置通過か
該センサＰＨ２で検出（排出検出）されると（ステップ
■のＹＥＳ）、その信号にもとすいて定着フィルム２３
Ｑ）巻戻し逆走行が開始される（ステップ■）。

１−記定着フィルム２３の巻戻しは、排紙検出信号にも
とすいて圧力解除手段としてのｒ；′Ｕ　４Ｂソレノイ
ド４１に通電がなされ、又駆動系の電磁ソレノイド３７
にも通電かなされることにより実行される。

圧力解除手段としての電磁ソレノイド４１への通′１′
「がなされることにより１）１述（第３図）したように
加熱体２！か加圧ローラ２２上から持ちあげられて加圧
ローラ２２から離間して両部材２１２２の当接圧か解除
される。即ち定着フィルム２３の両部材２！・２２によ
る挟圧力が解除される。

又駆動系の電磁ソレノイド４１に通電がなされることに
よりプランジャ３７ａか前進動Ｚされソレノイド３７に
通電がなされている間ギヤトレインは第４図２点５ｉｔ
ｓ示の第２切換え状態に保持される。

この状態において第１市車Ｇ１の回転駆動Ｘは引続き続
行されていて定着フィルム２３０巻取り軸２７　ｆｌｌ
ｌから巻戻し軸２４　ｆｌｌｌへの巻戻し逆走行が巻取
り正走行時の速度よりも速い速度で実行される。本実施
例では巻戻し逆走行速度を巻取り正走行速度の３．５倍
に設定しである。

この定着フィルム２３の巻戻し逆走行時は上記のように
加熱体２１と加圧ローラ２２との当接圧が解除されてい
るので定着フィルム２３の巻戻しトルクか減少する、加
熱体２１と定着フィルムとの不必要な相互慴掠による両
者の摩耗・擦過傷等か防止され、耐久性を向上させるこ
とかできる。

又本実施例装置ではこの定着フィルム巻戻し実行中は加
熱体２１の発熱体２８への通電も中止させて、これによ
り省電力、機内昇温の低減、定着フィルムの熱劣化低減
・耐久化を図っている。

巻取り軸２７側から巻戻し輔２４側への定着フィルム２
３０巻戻し終了か不図示の検出手段で検出されると、圧
力解除手段としての電磁ソレノイド４１への通電、又駆
動系の電磁ソレノイド３７への通電か断たれ、又駆動歯
車たる第１歯市Ｇ１の駆動か停止される。

画像形成か所望設定の複数枚の連続モート（マルチコど
−モート）である場合には（ステップ■のＹＥＳ）、ス
テップ■の給紙開始に戻り、ステップ■〜■の動作サイ
クルが設定枚数回分繰返して実行される。

ステップ■の定着フィルム巻戻しおいて本実施例装置の
場合、該巻戻しは前述第４図の駆動系によりフィルム巻
取りよりも３．５倍の速い速度で実行され、又フィルム
の全長は短尺に設定できるから次のシートか給紙されて
そのシートの先端が定着装置２０へ導入するまでの間に
は十分に巻戻し終了状態となり、画像形成プロセススピ
ードが向上する。

巻戻し速度を巻取り速度の３．５倍にすることにより、
足前処理速度５０ｍｍ／ｓとしてＡ４サイズ等速巻戻し
時４ｃｐｍであったのが、６ｃｐｍにすることかできた
。

又−枚だけの画像形成モート（モノコど一モード）にお
いてそのシートの排紙が検出された後、又は連続画像形
成モードにおいて最後のシートの排紙か検出された後は
（ステップ■のＮｏ）、画像形成路Ｙ（ステップ■）と
なり、定着フィルムの巻戻しが終了して電磁ソレノイド
４１・同３７への通電か断たれ、第１歯車Ｇ１の駆動か
停止され、又加熱体２１の発熱体２８への通電も中正さ
れた状態にて装置は待機状態となる。

ステップ■の給紙検出において、給紙開始信号時点から
所定のタイマ時間経過後もセンサＰＨ１による給紙検出
がなされないときは（ステップ■のＮｏ）、給紙不良で
あるとしてその旨の表示かコンソールパネル部の表示部
になされ（ステップ［相］）、この時点で装置の作動が
緊急停止される（ステップ■）。

又ステップ■の排紙検出において、ステップ■の給紙検
出時点、又はセンサ２５・２９によるシートの先端又は
後端検出時点から所定のタイマ時間経過後も排紙検出か
なされない場合はくステップ■のＮＯ）、シート搬送不
良であるとしてその旨の表示がコンソールパネル部にな
される（ステップ＠）と共に、画像形成装置の作動が緊
急停止される（ステップＯＤ）。

上記のように給紙不良や搬送不良により装置の緊急停止
がなされたときには、その不良の回復処理をした後、回
路リセット釦を押し、画像形成スタートスイッチを再び
押すことにより画像形成の再実行がなされる。

定着フィルムは繰り返して画像定着の実行に使用可能で
あり、定着フィルムを巻取り手段と巻戻し手段とで巻取
り正走行して画像定着の実行に使用し、巻戻し逆走行し
て再使用する構成にすることにより首記（作用）の（２
）項で説明したように薄い定着フィルムでもシワ等の問
題なく安定に正走行・逆走行させて長期にわたって繰り
返し使用することができる。

そして定着フィルムを上記のように巻取り・巻戻しｊｃ
（Ｊ御することにより前記（作用）の（３）項で説明し
たように装置に組込むセットフィルムの長さを必要最小
限の長さに設定することができ、定着フィルムの短尺化
により定着装置ひいては画像形成装置の小型化・低コス
ト化か可能となる。

又Ｃｌｔ位時間当りの画像形成枚数、即ちプロセススビ
ートを向上させることができる。

定着フィルム２３の巻戻し開始のタイミングは実施例装
置のように排紙検出センサＰＨ２の排紙検出信号でとる
他にも、例えば給紙検出センサＰＨ１の給紙検出信号時
点からタイマ回路を始動させ、該給紙されたシートが排
紙トレイ１１へ排出される終るに要する時間に相当する
所定のタイマ時間経過時点でその経過信号でとるなど、
適宜に設定することができる。

定着フィルム２３の巻戻し時における加熱体２１と加圧
部材としての加圧ローラ２２との当接圧解除は、加圧部
材たる加圧ローラ２２を可動（Ｉｌｌとして加熱体２１
から離間方向に移動させる構成とすることもできるし、
加熱体２１と加圧ローラ２２の両者を〃いに離間方向に
移動させる構成とすることもできる。

（３）実行例 第７図は、本実施例の構成において定着フィルム２３と
して１２．５μｍ厚のポリイミドシートを用いて最低定
着温度８０°Ｃの２０μｍのトナーを１００μｍ厚の転
写紙Ｐ上に定着した場合の経時的温度を変化を示すもの
であり、加熱部有効幅の表層部、トナーの中層部および
記録材の中層部をそれぞれ計算して示した。

第８図は、以」二のごとくの本実施例の定着装置２０を
用いて表面にトナー像を有する記録材（転写紙）を搬送
しつつ定着処理する場合の、トナー及び転写紙の温度（
詳しくは、それぞれの断面方向の中央部の温度）の時間
変化を計算により求めたグラフである。なお定着条件は
、以下の通りである。

加熱条件：エネルギー温度密度２５Ｗ／ｍ＋ｎ２で２．
５　ｍｓ加熱 トナーの定着温度：８０’Ｃ フィルム：ポリイミド（厚さ２５μｍ）トナー層のＪ′
１さ＝２０μｍ 転写紙の厚さ１１００μｍ 室温　・　２０°Ｃ 本実施例ではトナーの定着温度８０°Ｃよりはるかに高
い３６０°Ｃまで昇温するので、２　ｍ　ｓという極め
て、短い時間の加熱によってトナーは定着温度を越えて
十分に加熱され良好な定着性か得られる。

方、転写紙の昇温は極めて小さく、従来の熱ローラ定着
に比べてエネルギーの無駄が少ない。

さらに、本実施例では加熱時間や加熱体の温度か変動し
て過剰なエネルギーが与えられた場合でも、高温オフセ
ットの発生がなく、許容範囲が広い。

また第８図においては、第７図の条件に比し、エネルギ
ー密度を２０　Ｗ／ｍｍ２　として２＋ｎｓ加熱し、定
着フィルム厚を１２．５μｍと変え、他の条件を同じと
したか、同様な好結果が得られた。

本発明における発熱体（加熱体）は本実施例でも明らか
なように小髪！もので十分でありそのため許容４１か小
さくなり、予め加熱体を昇温させる必要かないので、非
画像形成時の消費電力も小さくすることかでき、また機
内昇温も防止できることとなる。

また、本実施例では分離ローラ２６を設けることにより
、１偵分離ローラまでの間、加熱軟化・溶融状態のトナ
ー画像Ｔｂの冷却時間を確保し、しかも上記分離ローラ
２６の曲率を強くすることによって定着フィルム２３と
記録材Ｐとの分離を容易にするとともに、面述の効果に
相乗りして分離部におけるオフセットを防止することが
できる。

たたし加熱部（発熱体の部分）２８及び定着フィルム２
３の許容４１１が十分小さく、かつ定着処理速度が小さ
い場合には、分離ローラ２６のごとき特別な手段を設け
ずとも記録材Ｐが加熱部を通過後の短い範囲で加熱軟化
・溶融状態のトナー画像Ｔｂは冷却同化Ｔｃするので、
本実施例で示した分離ローラ２６を省略しても、オフセ
ットのない定着処理が可能となる。すなわち、トナー画
像Ｔａを一旦加熱し軟化・溶融Ｔｂさせた後再び放熱固
化Ｔｃ１７た後、に定着フィルム２３と記録材Ｐとを分
離できればよい。

次に、本実施例装置による実施結果を具体的数値をもっ
て示す。キャノン株式会社製ＰＰ、：　ＰＣ−３０（商
品名）用のワックス系トナーを用いて、トす−画像Ｔａ
を形成し、定着処理速度１５　ｍｍ／ｓｅｃでＡ４サイ
ズ紙１枚当り約３０００Ｊの発熱１１１となるように、
１０ｍ５毎に２ｍｓの割合でパルス状に加熱して定着テ
ストを行なったところ、実用」二全く問題のない画像が
得られた。

この通電によって発熱体２８は約２６０’Ｃ＠後まで昇
温し、熱容量が小さいので８ｍｓの通電休止により降温
する。このことから加熱体２１を加温するための待時間
は不要となる。上記の場合、トナー像の温度は、従来高
温オフセットを生ずると言われている温度を瞬間的であ
っても超えているが、面述のごとく、再度十分に冷却固
定化した後に定着フィルム２３と記録材Ｐとか離れるの
でオフセラ１〜とはならない。加熱された際に木実ｈｈ
例で使用されたトナーの主成分であるワックスは約８０
°Ｃの融点であり、また、溶融時の粘度も低いために２
６０°０１１１後の発熱体２８により加熱されると、従
来の加熱定着装置では、記録材に溶融したトナーか浸透
しすきて画像のにじみ、または裏写りといった不都合を
生じることとなってしまいトナーの低融点化の妨げとな
っていたか、本実施例では、発熱体２８の熱容量か小さ
く、かつ加熱時間が短いために温度勾配が大きくなって
おり、転写紙の表層のみを短時間しか加熱しないので、
トナーの過浸透によって生ずる上記の弊害はない。

以上実施例装置は転写式の電子写真複写装置であるが、
画像形成のプロセス・手段はエレクトロファックス紙・
静電記録紙等に直接にトナー画像を形成担持させる直接
式や、磁気記録画像形成式、その他適宜の画像形成プロ
セス・手段で記録材上に加熱溶融性トナーによる画像を
形成し、それを加熱定着する方式の複写機・レーザビー
ムプリンタ・ファクシミリ・マイクロフィルムリーダプ
リンタ・デイスプレィ装置・記録機等の各種の画像形成
装置に本発明は有効に通用できるものである。

（発明の効果） 以上のように本発明はトナー画像加熱定着式の画像形成
装置について、定着不良やオフセットな生じさせること
なく加熱手段である加熱体の熱容量を小さくすることか
可能で、その結果、待機時間や消費電力、さらには機内
昇温の小さい画像形成装置を実現できる。又定着フィル
ムは薄肉のものをシワ発生の問題なく支障なく長期にわ
たって繰り返して使用することができる。

定着フィルムは必要最小限の長さのものに設定すること
かでき、定着フィルムの短尺化により定着装置ひいては
画像形成装置の小型化・低コスト化か可能となる、プロ
セススピードが向上する、等の効果があり、所期の目的
かよく達せられる。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例装置を示すもので、第１図は装置の全体的
な概略構成図、第２図は定着実行状態の定着装置部分の
拡大図、第３図は加熱体と加圧ローラとの当接圧が解除
された状態の部分拡大図、第４図は駆動系のギヤトレイ
ンンの図、第５図は加熱体と加圧ローラとの圧接部の模
型的拡大断面図、第６図は加圧ローラと補助ローラ間に
カイトベルトを懸回張設した例の図、第７図は第１図装
置における、加熱工程での加熱体、トナー像、記録材の
温度変化図、第８図は他の条件での同様の温度変化図、
第９図は実施例装置の動作制御フローチャートである。 ２０は加熱定着装置、２１は加熱体、２８は発熱体、２
２は加圧ローラ、２３は定着フィルム、２４は巻戻し軸
、２７は巻取り軸、４１は圧力解除手段としての電磁プ
ランジャ、Ｐは記録材としての転写材シート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録材面に加熱溶融性の樹脂等より成るトナーを
   担持させて目的の画像情報に対応した未定着のトナー画
   像を形成する画像形成手段と、加熱体と、巻取り手段及
   び巻戻し手段で正走行・逆走行される定着フィルムと、
   該定着フィルムを中にして前記加熱体の側とは反対の側
   に配置され、前記加熱体に対して該定着フィルムを介し
   て記録材の未定着トナー画像担持側の面を密着させる加
   圧部材を備え、前記画像形成手段側から搬送されてくる
   未定着トナー画像を担持した記録材の搬送速度と同一速
   度で前記定着フォルムを正走行させ該正走行の定着フィ
   ルムと前記加圧部材との間に該記録材を導入して未定着
   トナー画像を記録材面に加熱定着するトナー画像加熱定
   着手段と、 該トナー画像加熱定着手段の前記定着フィルムの巻戻し
   逆走行は、少なくとも、一の記録材の定着処理か定着フ
   ィルムの巻取り正走行駆動のもとで実行されてその記録
   材の後端が定着フィルムから離れた後、次の定着処理す
   べき記録材の先端の先端が定着手段に導入するまでの記
   録材間毎に、且つ定着フィルムの巻取り正走行速度より
   も大きい速度をもって実行させる定着フィルム駆動制御
   手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。