JPH02113277A - 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ダプリンタ・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・静電記録シート・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
着のトす−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
の温度に維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
ナー画像が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。

しかしながら、この種の装置では、加熱ローラにトナー
が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ローラ温度が低温側あるいは高１！
Ａ側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ーの凝集力が低下するために
、高温オフセットを生ずる。

この問題を回避するために、加熱ローラの熱容量を大き
くすると、加熱ローラを所定の温度まで昇温するための
時間が長くなり、装置の使用の際に待機時間が大きくな
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、 ■トナーの付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、オフセットを生ぜずに
定着する方式が知られている。

上記公知の方式では、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
方法に較べてはるかに少ないエネルギーでトナーを溶融
できるとしている。

しかしながら、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、熱伝達効率が低下し、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
十分に行うことが提案されている。

（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、 ■加熱を停止し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が大きくなるという不
都合を生ずる。すなわち、一対の加熱体により加熱させ
ることにより、トナー像は上下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ーが必要とな
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お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がエンドレス
部材（ベルト）で構成されており、長期に亘る使用を考
えた場合にはその走行性に問題が生じ易く、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
ブの厚みが大きくなると、必然的にその熱容量が増大す
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。

要するに、上述のような従来例装置は、効率的な加熱が
難しく加熱エネルギーの無駄が生ずる、エンドレス方式
では耐熱ウェブの搬送安定性を得るために耐熱ウェブの
厚肉化が必要となり、大きな加熱エネルギーが必要とな
る。エンドレス方式では耐熱ウェブの内周面に加熱体を
配設する必要があり、構成が複雑で組立性に劣り、さら
に耐熱ウェブの保守も困難である等の問題点を有してい
る。

本発明は、上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、 有端の定着フィルムと、該定着フィルムの走行駆動手段
と、該定着フィルムを中にしてその一方面側に配置され
た加熱体と、他方面側に配置され、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同一方向に走行駆動させた定
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、 を有し、前記トナー画像加熱定着手段の少なくとも定着
フィルムとその両端側のフィルム送出し軸と同巻取り軸
の２つの軸はそれ等を一括してトナー画像加熱定着手段
の所定部所に対して着脱自在の定着フィルムカートリッ
ジとして構成し、該２つの軸は互換可能とし、且つ該カ
ートリッジは反転して航記定着手段の所定部所に着脱自
在に構成した、 ことを特徴とする画像形成装置 である。

（作用） （１）記録材の搬送方向と同一速度で同一方向に走行駆
動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、定着フィルム面に未定着トナー
画像相持側の面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上回り完
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って良好に押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
ーは十分に軟化・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・溶融して低電力で
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、軟化といフた程度の粘度低下の場合があ
る。したが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
いった方が適切である場合がある。本発明ではこのよう
な場合も含む。

■冷却工程 定着フィルム面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面に密着させ
たままの搬送を引続きしばらく続行させ、この間を冷却
工程として前記加熱工程で軟化・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・固着力が増
大する一方、定着フィルム側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前記加熱工程で加
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
、その浸透分の冷却固化によるアンカー効果で冷却同化
トナーの記録材側に対する粘着・固着力が増大する。

■離反（分ｍ＞工程 上記の冷却工程によりトナー画像の冷却固化がなされた
後、定着フィルム面から記録材を順次に離反させる。こ
の離反時にはトナー画像は冷却固化で記録材に対する粘
着・固着力が十分に大きく、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担
持面が面するように画像定着すべき記録材を同一速度で
上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離
反させているので定着フィルムに対するトナーオフセッ
トを発生することがなく、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
に加熱することが可能となり、少ないエネルギーで定着
不良のない十分良好な定着が可能となり、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な奥する。

（２）定着フィルムは予め所望に設定した長さ寸法を有
する有端のフィルムにし、少なくとも該有端の定着フィ
ルムとその両端側のフィルム送出し軸と同巻取り軸の２
つの軸はそれ等を一括して定着手段の所定部所に対して
着脱自在の定着フィルムカートリッジとして構成したの
で、定着手段に対する定着フィルムの交換操作を容易に
行なうことができ、保守性がよく、組立性も向上する。

又有端の定着フィルムを送出し軸側から巻取り軸側へ順
次に巻取り走行させて画像定着に使用していく方式であ
るので、エンドレス式のものの場合にはシワ等が生じ易
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、使用可能となり、低加熱エネルギーで良好な画像
定着処理が実行される。

更にフィルム送出し軸と同巻取り軸は互換可能とし、且
つ該カートリッジは反転して定着手段の所定部所に着脱
自在に構成したので、定着手段に装着されたカートリッ
ジ内の定着フィルムが定着処理の実行に伴ない送出し軸
側から巻取り軸側へ順次に巻取られて使用されていき何
れ送出し軸側のフィルムがその終端近くまで巻取り軸側
に巻取られたらカートリッジを定着手段から一旦取外し
反転して定着手段に対して再装着することにより、今度
は定着フィルムをロール巻に巻堆り状態にある巻取り軸
が送出し軸として機能し、送出し軸が巻取り軸として機
能して定着フィルムの再走行駆動・再使用が可能状態と
なる。

かくしてカートリッジの反転・再反転装着操作を適時に
繰返して行なうことにより、定着フィルムの同一面ない
しは表裏面の繰返し便用ができて経済性が向上する。

更にまた、定着フィルムとして画像定着特性を異にする
ものを組込んだ数種のカートリッジや、表面側と裏面側
の画像定着特性を異にするフィルムを内蔵させたカート
リッジを準備し、それ等を所望に交換使用して又は反転
装着して使用することにより出力画像品質の選択を使用
者サイトにおいて簡単に行なうことができると共に、経
済性やエネルギー面でも容易に調整等が可能となる。

（実施例） 〈実施例−１＞（第１〜４図） 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
配設したガラス板等の透明板部材よりなる往復動型の原
稿載置台であり、機筺上面板１００ａ上を図面上右方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、複写すべき画像面側を下向きにして原
稿載置台１の上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！ａをかぶせて押え込むことによりセ
ットされる。

１００ｂは機筺上面板１００８面に原稿載置台１の往復
移動方向とは直角の方向（紙面に垂直の方向）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。Ｗ、稿載置台１上に載置セットした原ＭＧ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
側から左辺側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ｔｏｏｂ、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
光が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−様帯電面に府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ｉ稿画像に対応した静電潜像が順次に
形成されていく。

この静電潜像は現像器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が給送ローラ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、ドラム３上のトナー画像形成部の先端が転写
放電器８の部位に到達したとき転写材シートＰの先端も
転写放電器８と感光トラム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
より感光トラム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離
手段で感光ドラム３面から順次に分離されて搬送ガイド
１０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。

一方、トナー画像転写後の感光ドラム３の面はクリーニ
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
メモリの消去が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２０ 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。

２４は定着フィルム送出し軸であり、所望の設定長さ分
の定着フィルム２２をロール巻きに巻回させてあり、そ
の定着フィルム２２の先端部は定着フィルム巻取り軸２
３に係止させである。定着フィルム２２は本実施例のも
のは耐熱処理した例えば厚さ６μｍのＰＥＴ（ポリエス
テル）を基材とする薄肉プラスチック長尺フィルムであ
る。

２１・２７は軸２４・２３間の定着フィルム部分の上面
側と下面側とに夫々対向させて配設した加熱体と加圧ロ
ーラである。加圧ローラ２７は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る。

巻取り軸２３は不図示の駆動系により矢示の時計方向に
回転駆動され、これにより定着フィルム２２が送出し軸
２４側から巻取り軸２３側へ、画像形成部（転写部８）
からガイド１０を介して定着装置２０へ搬送されるシー
トＰの搬送速度と同一・速度で同一方向に巻取り走行さ
れる。加圧ローラ２７は不図示の駆動系によりシートＰ
の搬送速度とほぼ同一の周速度をもって矢示の反時計方
向に回転駆動される。

加熱体２１はアルミナ等の耐熱性でかつ電気絶縁性の基
材またはそれを含む複合部材より成る基材の下面に、幅
１８０μｍ、長さ（紙面に直角な方向の長さ）２１８ｍ
ｍで例えばＴａ２Ｎ等より成る線状もしくは帯状の発熱
面（層）２８を有し、さらにその表面に慴動保護層とし
て例えば、Ｔａ、０．が形成されている。加熱体２１の
下面は平滑であり、かつ前後端部は丸みを帯びていて定
着フィルム２２とのスムーズな摺動を可能にしている。

上記加熱体の発熱面２８は熱容量が小さく、パルス状に
通電されてその都度瞬時に２００’Ｃ前後まで昇温する
。

又加熱体２１は支軸３３を中心に上下に回動慴動自由に
支持アーム３１に付勢ばね部材３２を介して支持させて
あり、支持アーム３１が支軸３３を中心に反時計方向に
回動されて実線示のように加熱体２１が下向きとなる第
１姿勢位置に回動されて不図示のロック手段で位置保持
されることにより、加熱体２１の下面と加圧ローラ２７
の上面とが定着フィルム２２又は定着フィルム２２と記
録材としてのシートＰとを挟んで所定の当接圧（例えば
Ａ４幅で総圧４〜６にｇ）をもって互に圧接状態となる
。又ロック手段を解除して支持アーム３！を支軸３３を
中心に２点鎖線水のように時計方向に大きく回動させた
第２姿勢位置に回動させることにより加熱体２１は加圧
ローラ２７との当接が解除されて上方に逃げ移動した状
態に保持される。

本実施例では定着フィルム２２をロール巻きに巻込んだ
送出し軸２４、巻取り軸２３についてそれ等を一括して
定着装置２０の所定部所に対して着脱交換自在の定着フ
ィルムカートリッジ３５として構成しである。２６は上
記部材２２・２３・２４を内蔵させた該カートリッジ３
５の外装ケースである。第３図は該カートリッジ３５の
外観斜視図である。

３４は画像形成装置の側面に開口させたカートリッジ装
填部である。カートリッジ３５の着脱は、加熱体２１の
支持アーム３１を２点鎖線水の第２姿勢位置に転換保持
させて加熱体２１をカートリッジ装填部３４内から外方
へ逃かし状態となして装填部３４内へカートリッジ３５
を矢示Ａ方向に十分に装填する。或は逆方向Ｂに引抜い
てＪ？ｌｌ：Ｈす。カートリッジ３５の装填後は２点Ｓ
Ａ線示の第２姿勢位置の支持アーム３１を実線示の第１
姿勢位置に転換することにより加熱体２１の下面が装着
カートリッジ３５内の定着フィルム２２を介して加圧ロ
ーラ２７の上面と所定の圧接状態となる。又カートリッ
ジ３５の巻取り軸２３と送出し軸２４には夫々駆動ギヤ
（不図示）が設けてあり、カートリッジ３５を送出し軸
内域側を先にして装填部３４内に十分に装填すると巻取
り軸２３側の駆動ギヤが定着装置本体側の駆動系の動力
ギヤ（不図示）に噛合状態となり、巻取り軸２３か回転
駆動可能状態になる。送出し軸２４は該軸側から巻取り
軸２３側へ巻取り走行さ・れる定着フィルム２２に対し
て適度な緊張力を与えるように若干の制動力の作用のも
とて回転可能である。

巻取り軸２３・送出し軸２４に夫々設けである駆動ギヤ
は同形状のもので、カートリッジ３５を後述するように
装填部３４へ前後反転して装着したときは送り出し軸２
４側の駆動ギヤが定着装置本体側の駆動系の動力ギヤと
噛合する関係となる。

（３）動作 原稿載置台１に対する原′Ｎ４Ｇのセット、画像形成枚
数の設定、使用シートＰのサイズ指定、倍率指定など所
要の前設定をした後、画像形成スタートスイッチが押さ
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、センサＰＨ１により給紙検知される。

又感光ドラム３面に対する画像形成が開始される。定着
装置２０はセンサＰＨ１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がレジストローラ対９・転写部８・ガイド１０を
通ってその先端が加熱体２１と加圧ローラ２７との圧接
部近傍位置に達する要する時間経過時点で定着装置の駆
動系により巻取り軸２３・加圧ローラ２７の回転駆動が
開始されて定着フィルム２２が送出し軸２４側から巻取
り軸２３側へシートＰの搬送速度と同一速度走行した巻
取り駆動状態となる。又、加熱体２１の発熱面２８はシ
ートＰの先端、後端を検出することによりタイミングを
取って必要時に通電を受ける。その際、画像形成装置の
給紙センサなどによりシートの位置検知等を用いて、発
熱面への通電を制御しても良い。

定着装置２０に対する搬送された未定着トナー画像Ｔａ
を担持している上面が走行状態の定着フィルム２２の下
面に密着して面ズレやしわ寄りを生じることなく定着フ
ィルム２２と一緒の重なり状態で加熱体２１と加圧ロー
ラ２７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前記（作用）
の（１）−＠項に述べ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前述のごとく
、加熱体２１に線状の発熱面２８を設け、加熱体２１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。即ち搬送速度ＶＰ（ｎｍ／ｓ
）で搬送されたシートＰ上のトナー画像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２
２とともに、順次加熱体２１の発熱面２８の幅に応じて
決定される線状の加熱部の有効幅内ｊ２（第２図）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２７との相互圧接部を通過した
シート部分はしばらくの間圧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。

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。

トナーは十分に冷却固化すると前記（作用）の（１）−
０項に述べたようにシートＰに対するトナーの粘着・固
着力が十分に大きく、定着フィルム２２に対するそれは
極めて小さい状態となっているからシートＰは定着フィ
ルム２２而から自然に容易に離反して、又は別に設けた
不図示の分離手段により容易に離反していく。この離反
は定着フィルム２２に対するトナーオフセットを実質的
に発生することなく容易に順次になされる。定着フィル
ム２２面から離反したシートＰは排紙トレイ１１へ排紙
されていく。

上記定着装置２０の定着フィルム２２の巻取り走行駆動
は、シートＰが定着装置２０を通過し終ってその後端が
排紙検出センサＰＨ２で検出された時点で停止される。

本実施例装置では定着フィルム２２は上記のようにシー
トＰの定着処理実行のたびに送出し軸２４側から巻取り
軸２３ｆｆＩｌにシートＰの搬送速度と同一速度で順次
巻取られて使用されていく。

定着フィルムの巻取り正走行駆動制御は、給紙検出セン
サＰＨ１による給紙検出時点から所定の第１のタイマ時
間経過時点で駆動を開始させ、所定の第２のタイマ時間
経過時点で駆動を停止させ、その間においてシートＰの
定着処理を実行させるようにして、排紙検出センサＰＨ
２を用いない構成にすることもできる。

本実施例においては加熱体２１の線状の発熱面２８は通
電により瞬時にトナーの融点（ないし定着可能温度）に
対して充分な高温に昇温するので、加熱体の予備加熱が
不要であり、非定着時における加圧ローラ２７への伝熱
は少ない。又定着時においても定着フィルム、トナー画
像、シートが加熱体２１と加圧ローラ２７との間に介在
し、かつ発熱時間が短いことによって急激な温度勾配が
生ずる為、加圧ローラ２７は昇温にしくく実用上必要と
される程度の連続的な画像形成を行なってもその温度は
トナーの融点以下に維持される。

かかる構成の本実施例装置にあっては、シートＰ上にの
加熱触性のトナーより成るトナー画像は先ず、定着フィ
ルム２２を介して加熱体２１によフて加熱溶融され、特
に、その表層部は完全に軟化溶融する。この際、加圧ロ
ーラ２７によって加熱体、定着フィルム、トナー画像、
シートは良好に密着されており、効率的に熱伝達される
。これによりシートＰ自体の加熱は極力抑えてトナー画
像を効率的に加熱溶融させることができ、特に、通電発
熱時間を限定することにより、省エネルギー化を図るこ
とができる。

加熱体は小型もので十分でありそのため熱容量が小さく
なり、予め加熱体を昇温させる必要がないので、非画像
形成時の消費電力も小さくすることができ、また機内昇
温も防止できることになる。

本実施例では、加圧ローラ２７の温度は上述したように
トナーの融点よりも低く維持されているので、トナー画
像加熱工程に引くつづく冷却工程のトナー画像の放熱を
促進することが可能である。

この為、冷却に要する時間が短くて済み、装置を小型化
することができる。

定着フィルムカートリッジ３５は本実施例装置の場合は
内蔵の定着フィルム２２が送出し軸２４側から巻取り軸
２３側に定着実行の都度順次に巻取られていき、その略
全長分が巻取り使用されたらカートリッジ３５を装填部
３４から一旦抜外し、前後１８０°反転させて再び装填
部３４へ挿入装着する。カートリッジ３５の着脱要領は
前述した通りである。

このカートリッジ３５の前後反転装着により、装填部に
関してカートリッジ３５のフィルム巻取り軸２３と同送
出し軸２４の位置関係が先の反転面のときとは逆になり
、送出し軸２４側の駆動ギヤ（不図示）が駆動系の動力
ギヤ（不図示）に噛合状態となり、該送出し軸２４が巻
取り軸として機能することになり、反巻取り軸２３は送
出し軸として機能することになり、鎖巻堆り軸２３側に
ロール巻に巻取り状態にある定着フィルムが巻取り軸と
して機能することになった送出し軸２４に定着処理の実
行毎に順次に巻取り走行されて再使用される。

かくしてカートリッジの反転・再反転装着を繰返してカ
ートリッジ内の定着フィルムを該フィルムの耐久が尽き
るまで繰返して使用することができ経済性が向上する。

第４図は本実施例画像形成装置の定着装置において、表
面にトナー層を有する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、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。条件は以下の通りである。

加熱条件：エネルギー密度密度１５Ｗ／ｍｍで２ｍｓ加
熱 トナーの定着温度：８０°Ｃ・トナー層の厚さ２０μｍ 定着フィルム：ＰＥＴ、厚さ６μｍ 転写紙の厚さ：１００μｍ 室温＝２０°Ｃ 本実施例では加熱体２１の発熱面２８はトナーの定着温
度８０°よりはるかに高い約２００’Ｃまで昇温するの
で、２ｍｓという極めて短い時間の加熱によってトナー
は定着温度を超えて十分に加熱され良好な定着性が得ら
れる。一方、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すくない。

さらに本実施例では加熱時間や加熱エネルギー密度が変
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、加熱制御の許容範囲が広い。

〈実施例−２〉（第５図） 本実施例は、前記実施例−１において鎖側で用いた定着
フィルム２２　（ＰＥＴ、６μｍ厚）よりも耐久性に優
れたフィルム（ポリイミド、１２．５μｍ厚）を用いて
長期にわたって繰返し使用を可能とした例である。

第５図は本実施例画像形成装置の定着装置において、表
面にトナー層を有する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、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。条件は以下の通りである。

加熱条件：エネルギー密度密度２０　Ｗ　／　ｍ　、ｍ
で２ｍｓ加熱 トナーの定着温度二８０°Ｃ・トナー層の厚さ２０μｍ 定着フィルム：ポリイミド、厚さ１２．５μｍ転写紙の
厚さ：１００μｍ 室温：２０°Ｃ 本実施例では加熱体２１の発熱面２８はトナーの定着温
度８００よりはるかに高い約２４０’　Ｃまで昇温する
ので、２ｍｓという極めて短い時間の加熱によってトナ
ーは定着温度を超えて十分に加熱され良好な定着性が得
られる。一方、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すくない。

さらに本実施例では加熱時間や加熱エネルギー密度が変
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、加熱制御の許容範囲が広い。

〈実施例−３）　（第６・７図） 本実施例は加熱体２１として第６図の横断面図に示した
ような構造の恒温加熱体を用いた。この恒温加熱体は、
例えば幅ｉｓｏμｍ、長さ（紙面に直角な方向の長さ）
２１６ｍｍで例えばＴａ２　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の抵抗発熱体
２８及びその両側に電極５２を有し、さらにその表面に
慴動保護膜層５０として例えば、厚さ５μｍの膜状のＰ
ＴＦＥをはじめとする弗素樹脂等で覆われている。抵抗
発熱体２８の上面には、絶縁層５３を介して、サーミス
タ等の温度検知素子５１が配置されており、該素子の検
知した温度に応じて抵抗発熱体２８への通電を制御する
ことにより、加熱体２１の定着部Ｎ（凸状の加熱中部０
．４ｍｍ幅）における表面温度を所定の値に維持してい
る。そして、以上の部材は、発熱体支持部材５４により
固定保持される、発熱体支持部材５４は、断熱性及び電
気絶縁性を有するもの、例えばベークライトから成フて
いる。

又定着フィルムカートリッジ３５は本実施例の場合は装
填部３４に対して天地１８０°反転して装着自在であり
、定着フィルム２２は送出し軸２４と巻取り軸２３間に
たすきに巻掛けである。

そして定着フィルム２２は表裏面（第１面と第２而）に
ついて夫々定着特性を異ならせてあり、カートリッジ３
５の天地１８０°反転装着により定着フィルムの第１面
又は第２面を使い分けて定着画像の画質を選択可能にし
た例である。

本発明の画像形成装置ではトナー画像と定着フィルム２
２とを密着させつつ加熱してトナー画像を軟化溶融させ
、そのトナー画像が再び放熱（ないし強制冷却しても良
い）して冷却固化した後に、定着フィルム２２とトナー
画像とを分離するので、定着後のトナー画像の表面は定
着フィルム２２の表面性にならうことになる。すなわち
定着フィルム２２の表面が平滑であれば定着トナー画像
は光沢を帯び、逆に定着フィルム２２の表面が粗面であ
れば光沢のない定着画像が得られる。

そこで本実施例はこの点に着目して定着フィルム２２と
して第１面と第２面では夫々表面状態の異なるものを用
い、カートリッジ３５の天地１８０°反転装着操作で第
１面又は第２面を使い分けて定着画像の画質選択を可能
にしたものである。

具体的に定着フィルム２２として１２．５μｍ厚のポリ
イミドフィルムを基材とし耐熱処理・摺動処理を施し、
第１面は光沢用として０．５５以下の表面性を、第２面
は非光沢用として１ｓ以上の表面性を持たせたものを用
い、カートリッジ３５の天地１８０°反転装着操作で第
１面と第２面を使い分けて定着処理を実行させた（トナ
ーの定着温度１２５”Ｃ，プロセススピード５０　ｍ　
ｍ　／　Ｓ、加熱体２１は所定温度に維持）。

フィルムの第１面使用時には良好な光沢のある、第２面
使用時には光沢のない、夫々高品位な定着画像を得るこ
とができた。

本実施例のカートリッジ天地１８０°反転装着式では定
着フィルム２２の表裏の両面が使用可能であり、更に経
済性が向上する。表裏面とも同じ表面性のものであって
もよいことは勿論である。

第１Ｏ図は、本実施例において、表面にトナー層を有す
る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。条件
は、以下の通りである。

加熱条件ニ一定温度１８０°Ｃに保たれた線状加熱体に
より、８ｍｓ加熱される。

トナーの定着温度：１２５’Ｃ フィルム：ＰＥＴ（厚さ６μｍ） トナー層の厚さ：２０μｍ 転写紙の厚さ：１００μｍ 室温：　２０’　Ｃ 本実施例ではトナ一定着温度１２５°Ｃよりはるかに高
い１８０８Ｃによってトナーは定着温度を超えて十分に
加熱され良好な定着性が得られる。

一方、転写紙の昇温は極めて小さく、従来の熱ローラ定
着に較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が変動して
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。

以上の実施例装置は転写式の電子複写装置であるが、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適用できるものである。

（発明の効果） 以上のように本発明に依れば下記のような種々の顕著は
効果を得ることができる。

（１）定着フィルを用いてトナー画像を高温で短時間加
熱定着する方式なので、待ち時間がなく、画像定着すべ
き記録材自体は無駄に昇温させずにトナー画像を効率的
に加熱定着することが可能で、低エネルギー化が可能と
なフた。。

（２）有端の定着フィルムを用いることにより、薄肉厚
のフィルムを安定して使用することができ、さらに低エ
ネルギー化が可能となった。

（３）有端のフィルムをカートリッジ化したので内周面
に加熱体を配するエンドレス方式に比較して、カートリ
ッジの養親が簡易な構成で可能となり、保守性が向上し
、又組立性も向上した。

（４）定着フィルムカートリッジを反転装着自在に構成
したので、定着フィルムの同一面、ないしは表裏面の繰
り返し使用が可能となり、経済性が向上した。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例装置を示すもので、第１図は画像形成装置
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図は定着フィルムカートリッジの
外観斜視図、第４図は温度変化図、第５図は第２実施例
の装置における温度変化図、第６図は第３実施例装置の
定着装置部分の拡大図、第７図は温度変化図である。 ３は感光ドラム、８は転写放電器、Ｐは転写材シート（
記録材）、２０は定着装置の全体符号、２１は加熱体、
２２は定着フィルム、２３・２４は巻取り軸と送出し軸
（８戻し軸）、２７は加圧ローラ、３５は定着フィルム
カートリッジ。 茅 図 椅 間（ｍｓ　） 渇欠。Ｑ

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、 有端の定着フィルムと、該定着フィルムの走行駆動手段
   と、該定着フィルムを中にしてその一方面側に配置され
   た加熱体と、他方面側に配置され、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同一方向に走行駆動させた定
   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、 を有し、前記トナー画像加熱定着手段の少なくとも定着
   フィルムとその両端側のフィルム送出し軸と同巻取り軸
   の２つの軸はそれ等を一括してトナー画像加熱定着手段
   の所定部所に対して着脱自在の定着フィルムカートリッ
   ジとして構成し、該２つの軸は互換可能とし、且つ該カ
   ートリッジは反転して前記定着手段の所定部所に着脱自
   在に構成した、 ことを特徴とする画像形成装置。