JPH03166579A - 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） 本発明はフィルムを介して記録材に熱エネルギーを付与
する方式の定着装置に関する。

この装置は、複写機・レーザービームプリンタ・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（
ディスプレイ）装置・記録機等の画像形成装置において
、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一ト・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画像定着装置として活用できる。

また、画像定着装置に限定されず、例えば画像な拒持し
た記録材を加熱して表面性を改質する装置等、広く像担
持体を加熱処理する手段装置として使用できる。

（従来の技術） 従来、例えば画像の加熱定着等のための記録材の加熱装
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、
記録材を扶持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式が多用さ
れている。

米国特許第３，５７８．７９７号明ｉａ書に開示のよう
に画像定着手段としてベルト定着方式も知られている。

これは ■トナー像を加熱体ウエプ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、オフセットを生じさせ
ずに定着する方式である。

フラッシュ定着方式やオーブン定着方式もある。

最近では、固定支持された加熱体と、該加熱体に対向圧
接するフィルムと、該フィルムを介して記録材を加熱体
に密着させる加圧部材からなる構成方式の加熱装置（フ
ィルム加熱方式）も考案されている。

本出願人の先の提案に係る特開昭６３−３１３１８２号
公報に開示の方式装置等がこれに属し、固定加熱体に圧
接摺動する薄肉の耐熱フィルム（シ一ト）を介して、記
録材に形成担持されている未定着トナー像に熱エネルギ
ーを付与して軟化・溶融せしめフィルムと記録材を離間
させる、或いはトナーが冷却・固化した後にフィルムと
記録材を離間させることを基本とする加熱手段・装置で
ある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述のような従来の熱ローラ方式、米国
特許第３，５７８，７９７号明細書に記載のベルト定着
方式、その他の方式には次のような問題があった。

熱ローラ方式：の所定温度に立ち上がるまでにかなり時
間がかかり、その間は画像形成作動禁止の時間となる。

即ち所謂ウェイトタイムがある。

■熱容量が必要な為大きな電力が必要である。

■回転ローラでローラ温度が高温の為に耐熱性特殊軸受
けが必要。■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。

■ローラの定着温度及び曲率により記録材がローラに巻
き付き記録材のジャム（Ｊａｍ）トラブルをみやすい。

■記録材上のトナーを定着する定着点の温度と、記録材
と熱ローラの分離点の温度が等しいため、分ｍ温度に依
存する高温オフセットが発生しやすく、また分離温度に
依存する画像光沢の程度が制御できない。

フラッシュ、オーブン定着方式：■装置が大きくなる。

■画像の鮮明さが低下したり、記録紙が定着器内で滞留
すると発火する危険がある。

ベルト定着方式：この方式の場合も前記熱ローラ方式の
■項や■項と同様のウェイトタイム、大電力消費等の問
題がある。

フィルム加熱方式は、■低熱容量加熱体を用いることが
できるため、省電力化・ウェイトタイム短縮化（クイッ
クスタート性）になり、■定着点と分離点が別に設定で
きるため、オフセットも防止される、その他従来例の種
々の欠点を解決できるなどの利点を有し効果的なもので
ある。

このフィルム加熱方式の定着装置においては移動フィル
ムにシワや送りムラを発生させないようにすることが肝
要である。フイルムのシワ発生は定着ムラを生じさせ送
りムラは画像乱れを生じさせる。そこでこの種の定着装
置においてはテンションローラを用いてフイルムに張り
を与えてフィルムのシワや送リムラを除去する装置構成
がとられている。

本発明は同じくフィルム加熱方式の定着装置であるが、
テンションローラを用いなくともフィルムのシワや送り
ムラの発生を防止できるようにして、この種の装置の小
型化・低コスト化を図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、固定支持された加熱体にフィルムを接触させ
て移動させ、該フィルムの加熱体側とは反対側の面に記
録材を密着させてフィルムと共に加熱体位置を移動通過
させて加熱体からフィルムを介して記録材に熱エネルギ
ーを与える定着装置であり、上記フィルムがフィルム駆
動部と該加熱体部間のみで張力を与えられていることを
特徴とする定着装置である。

（作　用） 即ち、フィルム駆動部と加熱体部との両部間の間隔調整
でこの両部間に掛け渡したフィルムにテンションローラ
を用いずにシワや送りムラを発生するのを防止するのに
十分な張力を与えた状態とするものであり、テンション
ローラを用いないため装置の小型化・低コスト化が可能
となるばかりでなく、従来の２軸間によるフィルムの波
打ちの中間に加熱体が位置し定着ムラを起こす場合に比
べ、張力部が面で構成され、張力部位に定着部が存在す
るために少なくとも定着部でフィルムの波ムラがなく定
着ムラのない画像が得られる。

（実施例） （１）定着装置例１（第１図） 第１図は本発明に従うフィルム加熱方式の定着装置２０
の一例の構造図である。

１は加熱体としての低熱容量線状加熱体（ヒータ）であ
る。この加熱体１は、加熱体ホルダ（ヒータホルダ）と
しての横長の断熱性部材８の下面に長手に沿って設けた
加熱体収容凹渭に後述する通電発熱体層３を設けた側の
面を外側にして嵌め入れて保持させ、更に必要に応じて
このホルダ８を加熱体１側を下向きにして剛性支持体９
に取付け支持させ、これを定着装置の所定位置に加熱体
１を下向きにして定置配設してある。

６はこの定置配設の加熱体（１・８・９）の上方に加熱
体と並行に配設したフィルム駆動ローラである。

５は上記定置配設の加熱体１（１・８・９）と、駆動ロ
ーラ６との間に懸回張設したエンドレスベルト状の定着
フィルムであり，該フィルム５は駆動ローラ６が矢示の
時計方向に回転駆動されることにより時計方向に回動す
る。

７は加圧部材としての、シリコーンゴム等の離形性の良
いゴム弾性層を有する加圧ローラであり、前記加熱体１
の下面に対して前記フィルム７を挟ませて不図示の付勢
手段により例えば総圧４〜７ｋｇの当接圧をもって対向
圧接させてあり、装置に給送される記録材Ｐの搬送方向
に順方向の反時計方向に回転する。

加熱体１はフイルムの面移動方向に交差する方向を長手
とする低熱容量線状加熱体であり、基板２・通電発熱体
層３・温度検知素子４等よりなる。

基盤２は耐熱性・電気絶縁性・低熱容量の部材であり、
一例として、厚み１．０ｍｍ・幅１０ｍｍ・長さ２　４
　０　ｍｍのアルミナ基板である。

通電発熱体層３は基板２の一方側の面をフィルム慴動側
の面としてその面の略中央部に面長手に沿ってＴａ２　
Ｎ・銀パラジウム等の電気抵抗材料を幅１．Ｏｍｆｌｌ
に塗工（スクリーン印刷等）して具備させた線状もしく
は帯状の低熱容量の層である。

温度検知素子４（検温素子）は、加熱体１の温度調節系
の構成要素であり、通電発熱体層３を設けた面側とは反
対側の基板２面に設けてあり、基板２の温度を加熱体１
の温度として検温させている。

加熱体ホルダ８は断熱体で、耐熱性かつ熱伝導性の悪い
、例えばＰＰＳ　（ポリフエニレンサルファイト）・ベ
ークライト・ＰＢＴ−ＰＡＩ（ポリアミドイミド）・Ｐ
Ｉ（ポリイミド〉ＰＥＥＫ　（ポリエーテルエーテルケ
トン）液晶ボリマー等の高耐熱性樹脂、これらの樹脂と
セラミックス・金属・ガラス等との複合材などで構成で
きる。

駆動ローラ６はソリッドや中空の金属ローラ、もしくは
その外周をフィルム５との摩擦係数を大きくするために
例えばウレタン・ＥＰＤＭ・ＣＲ等のゴム層や樹脂層で
コートしたものなどである。

回勤駆動されるエンドレスベルト状の定着フィルム５は
装置に導入して定着処理させる最大の記録材の幅サイズ
よりも広い幅寸法のもので、繰り返してトナー画像の加
熱定着に供されるから、耐熱性・離型性・耐久性に優れ
、一般的には１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下
、２０〜３０μｍの薄肉のものを使用する。例えばボリ
イミト・（ＰＩ）・ポリエーテルイミド（ＰＥ　Ｉ　）
　　・ＰＥＳ−ＰＦＡ（４フツ化エチレンーバーフル才
ロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）などの耐熱樹
脂の単層フイルム、或いは複合層フィルム例えば２０μ
ｍ厚フイルムの少なくとも画像当接面側に離型性の良い
ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）・ＰＡＦ等のフッ素
樹脂や、更にはカーボン等の導電材を添加した離型性コ
ート層を１０μｍ厚以下に施こしたものなどである。フ
ィルムの内面は駆動摺動部となる。

フィルム５は駆動ローラ６と、ホルダ８・支持体９を介
して定置配設した加熱体１間において、回動駆動されて
進行するにシワや送りムラのない張力が与えられる。即
ちシワは定着ムラとなり、送りムラは画像乱れとなるた
めで、これらを防止するために例えばＡ４縦送り、即ち
幅２１０〜２４００１１１のＰＩフィルム５をスビート
５　０　ｍｍ　／ｓｅｃで送るのに約数ｋｇの張力が必
要であったが、ホルダ８もしくは支持体９或いは駆動ロ
ーラ６の位置調節によりフイルム５をこの張力でたわみ
なく支持する構成にすることで、フィルム５に対するシ
ワや送りムラの発生を除去できた。

フィルム５とホルダ８の摺動抵抗を軽減するためにフィ
ルム内面に摩擦力軽減のコーティングをほどこすと駆動
ローラ５とのフィルム駆動力が得られないため、ホルダ
８側の摩擦力軽減が望ましく、樹脂ホルダが良い事がわ
かった。摩擦軽減のために表面に微細な凹凸をつけ接触
面積を減じてみたが、凹凸でのフィルム摩耗が生じ、総
合的に樹脂の型成形品のパリのない平滑型面を利用する
のが適した。更にこの樹脂成形品の表面にフッ素やシリ
コン樹脂等の低摩擦係数の樹脂をコーティングすると一
層の効果が得られた。

ホルダ８は形状的にはフィルム当接部は全て曲率を待た
せる事がフィルムの損傷に有効である。

剛性支持体９にホルダ８を一体成形すると、強度や接合
による精度、また幾分ではあるが軽量化が向上した。

発熱体層３を形成具備させた基板２の下面はフィルム５
との慴動面であるから、例えばＴａ２　０５等の摺動保
護層を形成して面保護することが好ましい。

本例の場合は加熱体１の前記の線状もしくは帯状の通電
発熱体層３に対してその長手両端部より通電して発熱体
層３を全長にわたって発熱させる。通電はＤＣ電圧のパ
ルス状波形で、温度検出素子４によりコントロールされ
た所望の温度、エネルギー放出量に応じたパルスをその
パルス巾を変化させて与える通電制御回路構成にしてあ
る。パルス幅は概略０．５〜５ＩＩＩＳｅＣとなる。

又本例では定着装置２０よりも記録材Ｐの搬送方向上流
側の定着装置寄りに記録材Ｐの先端・後端検知センサ（
不図示）を設けてあり、該センサの記録材検知信号によ
り発熱体層３に対する通電期間を記録材Ｐが定着装置２
０を通過している必要期間だけに制御している。

画像形成スタート信号により画像形成装置が像形成動作
して不図示の像形成部側から定着装置２０へ搬送された
、未定着のトナー画像Ｔａを上面に担持した記録材Ｐの
先端が定着装置寄りに配設した前述のセンサ（不図示）
により検知されると定着フィルム５の回動が開始され、
記録材Ｐはガイド１０ａに案内されて加熱体１と加圧ロ
ーラ７との圧接部Ｎ（定着ニップ部）の定着フィルム５
と加圧ローラ７との間に進入して、未定着トナー画像面
が記録材Ｐの搬送速度と同一速度で同方向に面移動状態
の定着フイルム５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５と一緒の重なり状態で加
熱体１と加圧ローラ７との定着ニップ部Ｎを挟圧力を受
けつつ通過していく。

記録材Ｐのトナー画像担持而は定着フィルム面に押圧密
着状態で定着ニップ部Ｎを通過していく過程で発熱体層
３の熱を定着フィルム５を介して受け、トナー画像が高
温溶融して記録材Ｐ面に軟化接着化Ｔｂする。

本例装置の場合は記録材Ｐと定着フィルム５との分離は
記録材Ｐが定着ニツブ部Ｎを通過して出た時点で行なわ
せている。

この分離時点でトナーＴｂの温度は未だトナーのガラス
転移点より高温の状態にあり、従ってこの分離時点での
記録材Ｐと定着フィルム５との結合力（接着力）は小さ
いので記録材Ｐは定着フィルム５面へのトナーオフセッ
トをほとんど発生することなく、又分離不良で定着フィ
ルム５面に記録材Ｐが接着したまま巻き付いてジャムし
てしまうことなく常にスムーズに分離していく。

そしてガラス転移点より高温の状態にあるトナーＴｂは
適度なゴム特性を有するので分離時のトナー画像面は定
着フィルム表面にならうことなく適度な凹凸表面性を有
したものとなり、この表面性が保たれて冷却固化するに
至るので定着済みのトナー画像面には過度の画像光沢が
発生せず高品位な画質となる。

定着フィルム５と分離された記録材Ｐはガイド１０ｂで
案内されて排紙手段へ至る間にガラス転移点より高温の
トナーＴｂの温度が自然降温（自然冷却）してガラス転
移点以下の温度になって固化Ｔｃするに至り、画像定着
済みの記録材Ｐがトレイ上へ出力される。

（２）定着装置例２（第２図） 上述の第１図例定着装置２０は記録材Ｐの定着フィルム
５との分離は記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過した時点
で（すなわち定着後早期に〉行なわせた構成のものであ
るが、本例は加熱体１と駆動ローラ６を第１図装置の上
下縦配置に対して左右横配置にして定着ニヅブ部Ｎを通
過した記録材Ｐを引続き定着フィルム５面に密着させて
搬送させて、その間をトナー層冷却工程として溶融トナ
ーを適度に冷却させ、次いでフィルム５面から分離させ
る構成態様としたものである。

（３）画像形成装置例（第３図） 第３図は本発明に従う前述第１図例の定着装置２０を組
み込んだ画像形成装置の一例の概略構成を示している。

本例の画像形成装置は原稿台往復動型・回転ドラム型・
転写式の電子写真複写装置である。

１００は装置機筺、１１はその装置機筺の上面板１００
ａ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１　００ａ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１１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１１ａ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１　００ａ面に原稿載置台１１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。原稿載置台１１上に載置セットした原槁Ｇの下
向き画像面は原稿載置台１工の右方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１０
０ｂの位置を通過していき、その通過過程でランプ１３
の光Ｌをスリット開口部ｔｏｏｂ、透明な原稿載置台１
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１２によって感
光ドラム１４面に結像露光される。

感光ドラム１４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％　１　４　ａ
を中心に所定の周速度で矢示Ｃの時計方向に回転駆動さ
れ、その回転過程で帯電器ｌ５により正極性又は負極性
の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に前記の原稿
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１４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。

この静電潜像は現像器１６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１９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一ト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１７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１８により、ドラムｌ４上のトナー画像形成部の先端
が転写放電器１９の部位に到達したとき転写材シ一トＰ
の先端も転写放電器１９と感光ドラム１４との間位置に
丁度到達して両者一致するようにタイミングとりされて
同期給送される。ぞしてその給送シ一トの面に対して転
写放電器１９により感光ドラム１４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１４面から順次に分離されて搬送装置
２３によって前述した定着装置２０に導かれて担持して
いる未定着トナー画像Ｔａの加熱定着処理を受け、画像
形成物（コピー）としてガイド１０ｂ・排出ロ−ラ１０
ｃを通って機外の排紙トレイ２１上に排出される。

一方、トナー画像転写後の感光ドラム１４の面はクリー
ニング装置２２により転写残りトナー等の付着汚染物の
除去を受けて繰り返して画像形成に使用される。

（発明の効果） 以Ｌ説明したように、本発明はフィルム加熱方式の定着
装置について、フィルムのシワや送りムラを防止する手
段としてテンションローラを用いないため装置の小型化
・低コスト化が可能となるばかりでなく、従来の２軸間
によるフィルムの波打ちの中間に加熱体が位置し定着ム
ラを起こす場合に比べ、張力部が面で構成され、張力部
位に定着部が存在するために少なくとも定着部でフィル
ムの波ムラがなく定着ムラのない画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第Ｉ図は本発明に従うフィルム加熱方式の定着装置の一
例の概略構成図。 ｙＪ２図は他の装置例の同上図。 第３図は画像形成装置例の概略構成図。 １４は感光ドラム，Ｐは記録材としての転写材シート、
２０は定着装置、１は加熱体、３は発熱体、４は加熱体
温度検知素子、５は定着フィルム、６はフィルム駆動ロ
ーラ、７は加圧ローラ。 ／１００ 第 １ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定支持された加熱体にフィルムを接触させて移
   動させ、該フィルムの加熱体側とは反対側の面に記録材
   を密着させてフィルムと共に加熱体位置を移動通過させ
   て加熱体からフィルムを介して記録材に熱エネルギーを
   与える定着装置であり、上記フィルムがフィルム駆動部
   と該加熱体部間のみで張力を与えられていることを特徴
   とする定着装置。