JPH0277777A - 定着装置 - 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、電子写真複写機等の画像形成装置に装備され
、転写材上に形成された加熱溶融性のトナー画像を加熱
定着処理する定着装置に関するものである。

［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
ナー画像か形成された転写材を挟持搬送しつつ加熱する
ローラ定着方式か多用されている。しかしながら、この
種の装置では、加熱ローラに、トナーか転移するいわゆ
るオフセラ）・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かあり、加熱ローラあるいは加
熱体の熱容量を大きくしなけれはならなかった。すなわ
ち、加熱ローラの熱容量か小さい場合には、発熱体によ
る供給熱歪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温側に犬きく変動し
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、トナーか完全に溶融してしま
い１〜ナーの凝集力か低下するために、高温オフセット
を生ずる。

かかる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
の時間か長くなり、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３５７８
７９７号に開示されているように、■　ｉ−ナー像を加
熱体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
、 ■　トナーのイ」着する傾向を弱めた状態て加熱体ウェ
ブから￥１」ず、 という過程を縁ることによって、オフセットを生ぜずに
定着する方法か知られている。

上記・公知の方法では、これに加えて加熱体に対して、
トナー像及び転写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て、転写材を加熱する必要かなく他
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
融て籾るとしている。しかしなから、周知のごとく加圧
圧接させることなく加圧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
。そこで特願昭４７−２５８９６号では、これに公知の
加圧圧接技術を付加して熱伝達効率の向上を図りトナー
の加熱溶融を短時間てしかも十分に行なうことが提案さ
れている。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、この特願昭４７−２５８９６号では、ト
ナーの加熱を比較的短時間てしかも十分行なえるように
するために、 ■　一対の加熱体の間にトナー像及び転写材を加圧挟持
させて加熱した、 ■　加熱を停止した後強制的に冷却する、方式をとって
いるのて、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、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か、逆に１−ナー像を転写紙側から
加熱するには、先つ転写材を十分に加熱することが必要
てあり、そのためにかえって大きなエネルギーか必要と
なる。さらに、冷却工程においては１〜ナー像を加熱す
る際に加熱昇温した転写材をも冷却しな＋−］れは分離
できず、強制的な冷却手段か必要となっておりエネルギ
ーの無馬大か大きい。

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することなく定着
する方式が提案されているか、上記のことくの欠点を伴
うために実用化されていない。

」二記２つの提案例では加熱体は加熱ローラ及びこれに
より送られるウェブと加熱ローラに内蔵された発熱源と
によって構成されていて加熱はウェブを介して行われ、
ウェブの搬送ローラとしての機能を有している。このた
め、発熱源への給電方法や温度検知素子の当接支持の形
態か複雑化し、また、温度制御の精度も悪くなりがちで
あった。さらには、温度検知素子か加熱ローラと摺動す
る構成では断線による過Ａ温か生ずる等安全上の問題も
あった。しかも、上述２例の場合ともに比較的大きな熱
容量の加熱体を必要とするために、機内への放熱か増大
し、機内昇温か著しくなるという不都合もあった。

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、さらには画像形成装置の機内昇温を小さくて
きる定着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］ 本発明の目的を達成するための要旨とするところは、発
熱体を有する加熱体と、該加熱体の加熱部に耐熱性のシ
ート面部材を介して圧接する加圧手段と、該加圧手段の
温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段か所定
値以上の加圧手段温度を検知すると定着処理禁止の信号
を出力する定着処理禁止手段を備え、加熱溶融性のトナ
ー画像を担持した転写部材を該シート面部制にトナー画
像を接するようにしてシート面部材と共に圧接部を通過
させ、該圧接部の通過により溶融したトナー画像が冷却
固化した後、シート面部材を転写材から分離することを
特徴とする定着装置にある。

［実　施　例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

実施例１ 第１図は実施例１の定着装置を装備した画像形成装置の
一例を示す概略図である。１はガラス等の透明部材より
なる原稿載置台て、矢印ａ方向に往復動して原稿Ｇを走
査する。２は短焦点小径結像素子アレイであり、原稿載
置台１上に置かれた原稿像Ｇは照明ランプ７によって照
射され、その反射光像はこのアレイ２によって感光トラ
ム３上にスリット露光される。なおこの感光ドラム３は
矢印す方向に回転する。また４は帯電器であり、例えは
酸化亜鉛感光層あるいは有機半導体感光層３８等を被覆
された感光トラム３上に一様に帯電を行なう。この帯電
器４により一様に帯電されたトラム３は、素子アレイ２
によって画像露光か行なわれ静電画像か形成される。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
等より成るトナーを用いて顕像化される。一方、カセッ
トＳ内に収納されているシートＰは、給送ローラ６と感
光トラム３上の画像と同期するようタイミングをとって
回転する上下に圧接されている対の搬送ローラ９によっ
て、トラム３上に送り込まれる。そして、転写放電器８
によって、感光１−ラム３上に形成されている］・ナー
像は、シートＰ上に転写される。その後、公知の分離手
段によってドラム３から分離されたシートＰは搬送ガイ
ド１０によって定着袋ｗ２０に導かれ加熱定着処理され
た後にトレイ１１上に排出される。なおトナー像を転写
後、トラム３上の残留トナーはクリーナ１２によって除
去される。

第２図は木実施例１の定着装置２０の拡大図である。２
１は、アルミナ等の耐熱性でかつ電気絶縁性の基材又は
それを含む複合部材より成る加熱体基材上にｉ〕１６０
μｍ、長さ２１６ｍｍで例えばＴａ２Ｎ等より成る線状
の発熱層２８を設け、さらにその表層に摺動保護層とし
て例えは、Ｔａ２０５を設けた加熱体である。加熱体２
１の表面は平滑であり、かつ端部は丸味を帯びており後
記する定着フィルム２３との摺動を可能にしている。２
３はポリエステルを基材とし、耐熱処理を施した例えば
約９μｍ厚の有端の定着フィルムであり、シート送り出
し軸２４に巻かれており、矢印Ｃ方向へ送り出し可能に
支持されている。定着フィルム２３は加熱体２１の表層
に当接し、曲率の大きな分離ローラ２６を介してシー１
へ巻き取り！１ｉｌＩ１２７に巻き取られる。

加圧ローラ２２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設けたものであり、不図示の駆動
源により駆動されており、搬送ガイド１０によって導び
かれた未定着］ヘナー画像Ｔを有する転写材Ｐを、同一
速度て移動する定着フィルム２３に密着させて加熱体２
１に圧接させている。ここで、加圧ローラ２２の搬送速
度は、画像形成時の搬送速度とほぼ同一である事が好ま
しく、定着フィルム２３の駆動速度は、それに準する値
で設定される。

転写紙Ｐ上の加熱溶融性のトナーより成るトナー画像は
、定着フィルム２３を介して、加熱体２１によって加熱
され、完全に軟化溶融する。その後加熱体２１から離れ
、分離ローラ２６に達っするまでに、トナー像は自然放
熱し、再び冷却固化しており、曲率の大きな分離ローラ
２６を通過した後、定着フィルム２３と転写材Ｐとは分
離される。この際、トナーＴは一旦完全に軟化溶融した
後、再び固化しているのて、トナーの凝集力は非常に大
きくなっているので、−団となって挙動することになる
。

又、加熱されて軟化溶融された際に加圧ローラ２２によ
って加圧されている為、トナー像は転写材表層に浸透し
ており、そのまま冷却固化しているのて、トナー像Ｔは
定着フィルム２３にオフセットすることなく転写材Ｐ上
に定着される。

加熱体２１の発熱層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２６０℃前後まで昇温する
。搬送カイト１０上を移動する転写紙Ｐの先端、後端を
転写紙検知レバー２５及び転写紙検知センサー２９で検
出することにより、発熱層２８にタイミングを取って通
電する。この際、画像形成装置の給紙センサーなどによ
る転写紙の位置検知等を用いて、発熱体への通電を制御
しても良い。本発明では、加熱体２１の熱容量か小さい
のて予し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てき、又、機内昇
温も防止出来る。

本実施例において、キャノン製ＰＰＣＰＣ−３０用のワ
ックス系トナーを用いてトナー画像Ｔを形成し、定着処
理速度約１５ｍｍムてＡ４サイズ紙１枚当たり約２００
０Ｗ　−Ｓの発熱量となる様に１０ｍ５ｉに２ｍｓの割
合でパルス状加熱して定着テストを行なった所、実用上
全く問題のない画像が得られた。この通電によって発熱
層２８は、約２６０℃前後までｙ−温し、熱容量が小さ
いので８ｍｓの通電休止により再び降温する。このこと
から加熱体２１を加温する為の待時間は不要となる。又
、ここで、トナー層Ｔ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過してい
る。しかしなから前述の如く、再度冷却固化したトて定
着フィルム２３と転写材Ｐとが分Ｉｆ！Ｉｆされるのて
オフセットとはならない。加熱された際に本実施例で使
用されたトナーの生成分であるワックスは、約８０℃の
融点てあり、又、溶融時の粘度も低い為に、２６０　’
Ｃ前後の加熱体２１により加熱されると、転写材に溶融
したトナーか浸透し過ぎて画像のにしみ、又は裏うつつ
といった不都合を生ずるので従来の加熱定着装置ては定
着てきずトナーの低融点化のさまたげとなっていたか本
実施例では発熱層２８の熱容量か小さい為に、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。

ところで、連続で多数枚数の画像形成を続けた場合、加
圧ローラ２２は蓄熱し、昇温する。

加圧ローラ２２か例えはトナー融点の８０℃近くまで昇
温すると、転写材Ｐも昇温してしまい、前述した加熱お
よび冷却工程か行なわれないことかある。すなわち、溶
融トナーの加圧ローラへの放熱が行なわれないため、十
分に冷却できないことかある。本実施例においては、上
記現象を防止すめために、軽圧で当接したサーミスター
Ｓにより加圧ローラ２２の温度を検知し、例えは７５℃
以上に昇温したときには、定着処理を禁止するために次
の画像形成を一時禁止する定着処理禁止回路（不図示）
か設置　２ けられている。その場合画像形成装置本体の表示部（不
図示）に定着処理禁止回路はｒＷ八へＴＪの表示を指示
し、該検知温度６０′Ｃ辺下に降温した後に再ひ画像形
成を開始する。

したかって、転写材か、昇温することによる画像のにし
み、又は裏うつつといった不都合を生したり、溶融ｌ・
ナーか」−分冷却される前に転写材と定着フィルム２３
が離れることによりオフセットを生じてしまう等の問題
を生しることなく常に安定した高品質な画像を形成する
ことができる。

実施例２ 第３図は実施例２の定着装置である。

本実施例は、定着フィルム２３を転写材Ｐの定着に際し
て、巻き取り！ｌ１ｌｈ２７により巻き取り、次の定着
処理開始までの紙間て毎回、高速で送り出し軸２４の駆
動により巻き戻す構成とし、必要定着フィルム長を短く
したものである。巻ぎ戻し時には、加圧ローラ２２は解
除レバー３３か、矢印方向に回転することにより、加圧
解除状態になり、加熱体の不要な摩耗を防止するととも
に巻き戻しｌ・ルクを減少させ高速で巻き戻すことを可
能としている。サーミスターＳは、定名時に、加圧ロー
ラ２２から約Ｉｃｍ離れた位置に設置されており、非定
着時に加圧解除状態になったときに、加圧ローラの自重
て、当接さねる構成となっている。

手記構成において、毎回紙間で、サーミスターＳか加圧
ローラに当接することにより、加圧ローラ温度を検知し
、該温度が６５℃以上であれは次の画像形成を禁止し、
５０℃以下に降温したら、再ひ開始する。かかる構成の
本実施例においては、サーミスターＳと加圧ローラ２２
は摺動しないので、加圧ローラ２２か摩耗するという問
題かヰしない。

実施例３ 第４図は実施例３の定着装置である。

本実施例はトナー画像力重令却する前に、定着フィルム
２３と転写材Ｐか分離することを防ぐために加圧ベルト
２２ａにより加圧する構成としたもので、加圧ローラ２
２と分離ローラ２６に圧接する分離下ローラ２２ｂとの
間に無端ベルト状の加圧ベルト２２ａを掛回し、加圧ベ
ルト２２ａと定着フィルム２３とによって転写材Ｐを挟
持搬送する。

なお、本実施例においては、トナー画像か十分冷却する
まで、定着フィルムと転写材は分離することがないので
必ずしもパルス状に通電する必要はない。但し、木刀式
においても定着フィルム２３の分離部におｉ−＋る加圧
ヘルド２２ａの温度がトナー融点以上てあれば、オフセ
ットを生じてしまうことがある。本実施例においては、
定着フィルム２３が転写材Ｐから離れる位置の近傍で、
加圧ベルト２２ａの内面に総圧１００ｇで、当接された
サーミスターＳにより、加圧ベルト温度を検知し、該温
度か１−ナー融点以上に昇温した場合、定着処理工程を
休止する構成になっている。

かかる構成においては、本発明において最も重要な、定
着フィルム２３と転写材Ｐが離れる部分の加圧ベルト温
度が精度良く検知できる。

また、サーミスターＳは、加圧ベルト２２ａの内側面に
摺動させているので、画像に大きく影響する加圧ベルト
の転写材接触面は摩耗しない。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれは、加熱体の発
熱体へのパルス状通電によりトナー画像を短時間に加熱
溶融するのて、通電発熱時間の限定か可能となり、省エ
ネルギー化や定着番装置の装備される画像形成装置内の
昇温を小さくてきる。

また、溶融したトナー画像に密着したシート面部材は、
トナー画像が冷却固化後に分離されるので、定着不良や
オフセラｉ・を防止できる。

さらに、加圧手段か所定温度以上に昇温すると定着処理
禁止手段が動作して、例えは定着装置か装備される画像
形成装置において画像形成工程を中断させる等の処置か
行なわれ、その間に加圧手段を自然冷却等により降温さ
せるので、次の定着工程中に転写材を介してトナー画像
か加圧手段により加熱溶融されることかなくなり、シー
ト面部材か転写材から分離される時にはトナー画像を確
実に冷却固化させることかでき、オフセットの生じない
高品質な画像を形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の定着装置を装備した画像形成装置の
概略図、第２図は実施例１の定着装置の概略図、第３図
は実施例２の定着装置の概略図、第４図は実施例３の定
着装置の概略図である。 ２０・・・定着装置　　　２１・・・加熱体２２・・・
加圧ローラ　　２２ａ・・・加圧ヘルド２２ｂ・・・分
離下ローラ ２３・・・定着フィルム ２４・・・シート送り出し軸 ２７・・・シート巻き取り軸

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　発熱体を有する加熱体と、該加熱体の加熱部に耐熱
   性のシート面部材を介して圧接する加圧手段と、該加圧
   手段の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段
   が所定値以上の加圧手段を温度検知すると定着処理禁止
   の信号を出力する定着処理禁止手段を備え、加熱溶融性
   のトナー画像を担持した転写部材を該シート面部材にト
   ナー画像を接するようにしてシート面部材と共に圧接部
   を通過させ、該圧接部の通過により溶融したトナー画像
   が冷却固化した後、シート面部材を転写材から分離する
   ことを特徴とする定着装置。 ２　上記発熱体への通電をパルス状に印加する事を特徴
   とする請求項１に記載の定着装置。