JPH03114090A - 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】 〔産業上の利用分計〕 本発明は、トナー画像を記録材に加熱定着する画像形成
装置の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
ナー画像が形成された転写材を挟持搬送しつつ加熱する
熱ローラ定着方式が多用されている。

また米国特許第３５７８７９７号明細書に記載されてい
るようなベルト定着方式が知られている。

しかしながら、上記熱ローラ定着方式においては、第１
に、所定温度に立ち上げるまでの間の画像形成作動禁止
の時間、いわゆるウェイトタイムがあり、第２に、熱容
量が必要なため、比較的大きな電力が必要であり、第３
に、回転ローラでローラ温度が高温のため、耐熱性特殊
軸受を必要とし、第４に、ローラに直接手が触れる構成
となり、危険があったり、保護部材が必要であり、第５
に、ローラの定温度および曲率により転写材が巻きつき
、ジャムとなるなどの問題点がある。また上記ベルト定
着方式においても、ウェイトタイムがあり、比較的大き
な電力を必要とする。

そこで、本出願人は、上記の問題点を解決するものとし
て、次のような定着装置を提案している。すなわち、厚
み２０μ程度の耐熱フィルム（たとえば、ポリイミド、
ポリエーテルイミド等）をエンドレス状に形成させ、表
側面に離形層を１０μ程度コートし、記録材を加圧部材
により、該フィルムを介して熱容量の小さな加熱体に密
着させて、記録材上の顕画像を加熱定着させるものであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記提案の定着装置においては、薄膜の
エンドレスフィルムの搬送手段として、複数のローラ等
でテンションを与えつつ回転駆動するため、該エンドレ
スフィルムが、その幅方向にずれ動いてしまうという問
題点がある。

この種のエンドレスフィルム搬送時の片寄りに対しては
、ローラの円筒度や表面性を上げたり、ローラ間のピッ
チや平行度を調整したり、テンションを調整したりして
、ある程度抑えることが可能だが、量産性を考慮すると
限界がある。

またローラ端部に突き当て部材を設ける方法やパーフォ
レーション等によって片寄りを規制することも、エンド
レスフィルム自体の強度が小さいので、実施することが
不可能である。同様に、ローラ両端部にフランジを設け
、強制的にエンドレスフィルムの寄りを規制する手段も
考えられるが、薄膜のフィルムでは、フランジに突き当
たることによって、フィルム端部を傷付けてしまうとい
う問題点がある。

つぎに、エンドレスイルムの片寄りについて説明する。

２本のローラの配置位置を考えると、２本のローラが精
度よく組み立てられ、平行状態にある場合と、ローラの
前側または奥側の軸間が異なり、はぼハの字状態にある
場合と、ローラの前側または奥側の高さが異なり、いわ
ゆる、ねじれの状態にある場合と、またへの字状態とね
じれ状態の組み合った状態にある場合とがある。

ここで、平行状態にある場合は、エンドレスフィルムは
いずれの方向へも片寄らず、安定に駆動され、への字状
態にある場合は、エンドレスフィルムは軸間の狭い方へ
寄り、ねじれの状態にある場合は、エンドレスフィルム
はローラの端部の高い方に寄り、両方が組み合わさった
場合は、への字状態による寄り力（寄り量）とねじれの
状態による寄り力（寄り量）との大きい方にエンドレス
フィルムは寄る。

すなわち、第６図（ａ）　に示すように、駆動ローラ１
９が矢印Ｈの方向に回転している時は、エンドレスの定
着フィルム１８の張力は上側がゆるみ、下側（Ｍ線で示
す）が引張り側となる。駆動ローラ１９から送り出され
た定着フィルム１８は従動ローラ２０とＭの点で接触す
る。Ｍの点に接触してからＮの点まで、はぼ１／２Ｍ、
　従動ローラ２０に巻きついている。Ｎの点で定着フィ
ルム１８は従動ローラ２０から離れ、駆動ローラ１９側
へ引張られる。この時、従動ローラ２０が駆動ローラ１
９に対して傾斜しているので、Ｍの点とＮの点は、従勅
ローラ２０の同一垂直面上になく、ΔＳだけずれが生じ
ている。このずれ量ΔＳは、定着フィルム１８．駆動ロ
ーラ１９、従動ローラ２０との摩擦係数や張力等によっ
て左右されるので、定量的に定まりにくいが、定着フィ
ルム１８は矢印Ｑの方向に確実に寄る。この寄り量（ま
たは寄り力）を第１の寄り量とする。

また第６図（ｂ）　に示すように、駆動ローラ１９が矢
印Ｈの方向に回転すると、定着フィルム１８の上側が矢
印りの方向に移動し、定着フィルム１８の下側（破線で
示す）が矢印Ｅの方向に移動する。このフィルム端部の
従動ローラ２０への巻きつぎ方をみると、定着フィルム
１８が従動ローラ２０に接触する接触点Ｄ１と定着フィ
ルム１８が従動ローラ２０から離れる接触点Ｅ１とはΔ
１だけ離れている。フィルム張力は下側が強く、接触点
Ｅｉ側へ（Δ１を縮める方向へ）引張される。このこと
は、フィルム端部だけでなく、フィルム幅全体に作用し
、駆動ローラ１９が矢印Ｈの方向に回転を続ければ、定
着フィルム１８は矢印Ｇの方向へ寄り続ける。この寄り
量（または寄り力）を第２の寄り量とする。

前記第１の寄り量と第２の寄り量とをつり合わせ、方向
を逆にすることで、定着フィルム１８の寄りを抑えるこ
とができる。

したがって、モータやプランジャ等のアクチュエータを
使って、ローラを傾けさせ、第２の寄り量を発生させ、
かつ、定着フィルム１８の寄り量を検知するセンサを設
け、第１の寄り量と第２の寄り量とをバランスさせるこ
とも充分可能であるが、構造が複雑化するという問題点
があった。

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするもの
である。すなわち、本発明は、簡単な構造で、定着フィ
ルムの片寄りを自動的に抑えることができる定着装置を
提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明は、記録材上に顕画
材をのせて顕画像を形成する画像形成手段と、固定支持
された加熱体に対向圧接してエンドレスの定着フィルム
を介して、記録材を該加熱体に密着させる加圧部材によ
り、前記顕画像を加熱定着する定着手段とを有する画像
形成装置において、前記定着フィルムの走行経路を形成
させる駆動ローラと従動ローラとを備え、かつ前記２本
のローラの相互位置関係により発生する前記定着フィル
ムをローラの軸線方向に移動させようとする寄り力に対
して、これとは逆方向の寄り力を常時発生させるように
したものである。また付加的に、駆動ローラと従動ロー
ラの少なくともいずれか一方のローラ表面に、該ローラ
の軸方向に対して螺旋状に凸あるいは凹形状を設け、ま
たは該ローラの材料とは摩擦係数の異なる材料を前記同
様に螺旋状に設けた。

（作　　　用） 本発明によれば、エンドレスの定着フィルムの走行経路
を形成する駆動ローラと従動ローラの一方のローラが基
準ローラとなフていて、他方のローラがその基準ローラ
に対して、への字形になる位置と、ねじれの位置と、そ
の両方を含む位置との、いずれかになるように配置され
ているので、第６図（ａ）　、　（ｂ）で説明したよう
に、定着フィルムが片側へ寄る力を作為的に発生させる
ことができ、この寄る力を、駆動ローラまたは従動ロー
ラ自身により、自動的につり合いを取らせることによっ
て、他のアクチュエータやセンサを取付けなくても、定
着フィルムを所定の位置で安定して駆動させることがで
きる。

なおローラ自身により、上記つり合いを取らせる手段と
しては、たとえば、ローラ表面に、ローラ軸方向に対し
て、螺旋形状を設けることにより、ローラの回転によっ
て定着フィルムを寄らせる力が発生することが、以下の
実験により求められている。すなわち、第７図に示すよ
うに、駆動ローラ１９と従動ローラ２０が同一平面上で
軸間距離も手前側と奥側で差がない位置に配置され、駆
動ローラ１９には、ローラ軸方向に対して同図のような
螺旋状部材２３を設けである。そして、駆動ローラ１９
を矢印の方向に回転させると、それにともなって、定着
フィルム１８および従動ローラ２ｏは、それぞれ矢印の
方向へ回転するとともに、定着フィルム１８は駆動ロー
ラ１９に設けられた螺旋状部材２３により矢印Ｕの方向
へ移動する。

〔実　施　例〕

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、第３
図この第１実施例の定着装置を使用した画像形成装置を
示している。

第３図において、１はガラス等の透明部材からなる原稿
載置台で、矢印ａの方向に往復動じて原稿を走査する。

原稿載置台１の直下には短焦点小径結像素子アレイ２が
配置されていて、原稿載置台１上に置かれた原稿像が照
明ランプ３によって照射され、その反射光像は上記アレ
イ２によって感光ドラム４上にスリット露光される。な
おこの感光ドラム４は矢印すの方向に回転する。また５
は帯電器であり、たとえば、酸化亜鉛感光層あるいは有
機半導体感光層等が被覆された感光ドラム４上に一様に
帯電を行なう。この帯電器５により一様に帯電された感
光ドラム４は、上記アレイ２によフて画像露光が行なわ
れた静電画像が形成される。この静電画像（静電潜像）
は、現像器６により加熱で軟化溶融する樹脂からなるト
ナーを用いて顕像化される。一方、カセットＳ内に収納
されている記録材（シート）Ｐは、給送ローラ７と感光
ドラム４上の画像と同期するようにタイミングをとって
上下方向で圧接して回転される対の搬送ローラ８によフ
て、感光ドラム４上に送り込まれる。そして、転写放電
器９によって、感光ドラム４上に形成されているトナー
像は、記録材Ｐに転写される。その後、公知の分離手段
によって感光ドラム４上から分離された記録材Ｐは、搬
送ガイド１０によって定着装置１１に導かれ、加熱定着
処理された後にトレイ１２上に排出される。なおトナー
像を転写後、感光ドラム４上の残留トナーはクリーナ１
３によって除去される。

第４図は第３図の定着装置１１を拡大して示している。

第４図において、１４は装置に固定支持された低熱容量
線状加熱体であって、−例としては、厚み１．０ｍｍ、
長手長２４０　ｍｍのアルミ基板１５に抵抗材料１６を
幅１．０ｍｍに塗工したもので、長手方向両端から通電
される。通電は直流１００Ｖの周期２０　ｍ５ｅｃのパ
ルス波形で、検温素子１７によりコントロールされた所
望の温度およびエネルギー放出量に応じたパルスを、そ
のパルス幅を変化させて、はぼパルス幅は０．５〜５　
ｍ５ｅｃとなる。このように、エネルギー、温度制御さ
れた前記加熱体１４に当接して、図中、矢印の方向にエ
ンドレスの定着フィルム１８は移動する。この定着フィ
ルムの一例としては、厚み２０μの耐熱性フィルム（た
とえば、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ、Ｐ
ＦＡ等）に少なくとも画像当接面に、ＰＴＦＥＰＦＡ等
のふっ素樹脂に導電材を添加した離型層を１０μコート
したエンドレスフィルムがある。一般には総厚は１００
μ、より好ましくは４０μ未満である。

フィルム駆動は駆動ローラ１９と従動ローラ２０による
駆動とテンションにより、矢印の方向に皺なく移動する
。

２１はシリコンゴム等の離型性のよいゴム弾性層を有す
る加圧ローラであり、総圧４〜７ｋｇで定着フィルム１
８を介して低熱容量線状加熱体１４を加圧し、定着フィ
ルム１８と圧接回転する。記録材Ｐ上の未定着トナーＴ
は入口ガイド２２により定着部に導かれ、上述の加熱に
より定着を得るものである。

第１図は本発明の第１実施例を示した平面図であり、第
２図は第１図の側面図である。

この第１実施例では、第１図にみられるように、駆動ロ
ーラ１９の表面に、該ローラ１９の軸方向の奥側に螺旋
状に、該ローラ１９とは摩擦係数の異なる材料による螺
旋状部材２３を設け、従動ローラ２０は駆動ローラ１９
に対して同一平面上において、奥側の軸間が短くなるよ
うに、への字形に配置する。そして、駆動ローラ１９を
矢印の方向に回転させることによりて、定着フィルム１
８、従動ローラ２０、加圧ローラ２１も、従動でそれぞ
れ矢印の方向に回転する。

各部品が、このような動きをすることによって、前述の
とおり、駆動ローラ１９と従動ローラ２０の軸間距離の
関係で、軸間距離の狭い方向へ定着フィルム１８が寄る
力を該ローラ１９．２０の摩擦より受けるため、定着フ
ィルム１８は、奥側の軸間の狭い方向へ寄ろうとする。

また駆動ローラ１９に設けられた螺旋状部材２３によっ
て、矢印方向への回転により、定着フィルム１８は、駆
動ローラ１９から手前側へ寄ろうとする力を受けること
になる。このとき、定着フィルム１８が螺旋状部材２３
により受ける寄り力は螺旋状部材２３が、定着フィルム
１８にかかっている幅が広いほど、寄り力は強くなり、
掛り幅が狭いほど、力は弱くなる。

上記のことを考え合わせて、２本のローラ１９．２０お
よび定着フィルム１８を配置する際は、軸間距離のちが
いによる寄り力に対して、螺旋状部材２３によって与え
られる寄り力の方が強いか、あるいは同等となるように
、軸間距離、螺旋状部材２３への定着フィルム１８の掛
かり量を設定して配置する。これによフて、２つの寄り
力が等しければ、駆動ローラ１９により定着フィルム１
８を駆動した際、２力のつり合いによって定着フィルム
１８は手前側にも奥側にも寄ることなく、安定して駆動
される。また螺旋状部材２３による寄り力の方が強い場
合は、駆動初期は、寄り力の不均一により、定着フィル
ム１８は手前側に寄ることになる。しかし、定着フィル
ム１８が手前側に寄ることにより、螺旋状部材２３への
定着フィルム１８の掛かり量が減少するため、定着フィ
ルム１８の螺旋状部材２３による寄り力も減少し、軸間
の狭い方向へ寄る寄り力とつり合う位置まで定着ベルト
１８は手前側へ移動し、その位置で安定して定着フィル
ム１８は駆動される。

第５図は本発明の第２実施例を示している。

この第２実施例では、駆動ロー１９に、螺旋の方向が互
いに逆になっている奥側の螺旋状部材２３と手前側の螺
旋状部材２４を設けている。

したがって、駆動ローラ１９を矢印の方向に回転させる
と、定着フィルム１８は、奥側の螺旋状部材２３により
手前側に寄る力が与えられ、手前側の螺旋状部材２４に
より奥側に寄る力が与えられる。

これによって、前記第１実施例と同様に、軸間距離の差
により、定着フィルム１８に与えられる寄り力と、奥側
の螺旋状部材２３により手前側に定着フィルム１８を寄
らせる力と、手前側の螺旋状部材２４により奥側に定着
フィルム１８を寄らせる力の、３つの力がつり合った位
置で定着フィルム１８は安定して駆動される。

なお前記第１実施例および第２実施例では、駆動ローラ
１９に螺旋状部材２３．２４を設け、従動ローラ２０を
駆動ローラ１９に対して、奥側の軸間距離が短くなるよ
うにした系について説明したが、軸の位置関係により定
着フィルム１８へ与えられる寄り力と、螺旋状部材２３
．２４の方向と、ローラの回転方向により定着フィルム
へ与えられる寄り力を考え合わせると、螺旋状部材２３
．２４は、駆動ローラ１９に限定されず、従動ローラ２
０に設けても、同様の寄り力を発生させて、自己調心を
させることができる。また軸間距離差に限らず、２軸が
、ねじれの位置関係にある場合や、ハの字状態で、かつ
、ねじれの位置の場合でも、その２軸の位置関係による
定着フィルム１８を寄らせる力の働く方向が、わかって
いれば、それと反対方向に定着フィルム１８を寄せる力
を働くように、該ローラ１９，２０に螺旋状部材２３．
２４を設けることにより、前記した実施例と同様の効果
が得られる。また螺旋状部材２３．２４を凹形状または
凸形状にしても、同様のことがいえる。

〔発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、定着フィルムを
保持する駆動ローラと従動ローラの互いの位置関係によ
って、該ローラを回転させた時に、作為的に定着フィル
ムに寄り力を与え、その寄り力につり合う力を自動的に
発生させることによって、該ローラおよび定着フィルム
の円筒度、表面性、軸間の平面度および平行度が狂った
場合でも、センサやセンサ信号に対応して作用するアク
チュエータなどを設けなくても、定着フィルムの寄りは
自動的に抑えられ、定着フィルムは安定して駆動される
。このため、センサ、アクチエエータ、配線等が不要と
なり、構造が簡単なものとなり、かつ、組立て性も向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示した平面図、第２図は
第１図の側面図、第３図は本発明の定着装置を使用した
画像形成装置を示した断面側面図、第４図は第３図の定
着装置を拡大して示した断面側面図、第５図は本発明の
第２実施例を示した平面図、第６図（ａ）　、　（ｂ）
は２本のローラに掛けられたエンドレスの定着フィルム
の掛り方の説明図、第７図は螺旋状部材を設けた場合の
説明図である。 １１・・・定着装置　　　　１４・・・加熱体１８・・
・定着フィルム　　１９・・・ｍ勤ローラ２０・・・従
動ローラ　　　２１・・・加圧ローラ２３．２４・・・
螺旋状部材 他４名 （） 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　記録材上に顕画材をのせて顕画像を形成する画像形
   成手段と、固定支持された加熱体に対向圧接してエンド
   レスの定着フィルムを介して、記録材を該加熱体に密着
   させる加圧部材により、前記顕画像を加熱定着する定着
   手段とを有する画像形成装置において、前記定着フィル
   ムの走行経路を形成させる駆動ローラと従動ローラとを
   備え、かつ前記２本のローラの相互位置関係により発生
   する前記定着フィルムをローラの軸線方向に移動させよ
   うとする寄り力に対して、これとは逆方向の寄り力を常
   時発生させることを特徴とする画像形成装置。 ２　駆動ローラと従動ローラの少なくともいずれか一方
   のローラ表面に、該ローラの軸方向に対して螺旋状に設
   けられた凸形状を有する請求項１記載の定着装置。 ３　駆動ローラと従動ローラの少なくともいずれか一方
   のローラ表面に、該ローラの軸方向に対して螺旋状に設
   けられた凹形状を有する請求項１記載の定着装置。 ４　駆動ローラと従動ローラの少なくともいずれか一方
   のローラ表面に、該ローラの材料とは摩擦係数の異なる
   材料が該ローラの軸方向に対して螺旋状に設けられてい
   る請求項１記載の定着装置。