JPH03226985A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、複写機やプリンタなどの画像形成装置に用い
られる定着装置に関するもので、詳しくは、耐熱性の定
着フィルムを介して発熱体により未定着トナーを転写材
に加熱定着する定着装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の定着装置は、たとえば、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の
ものが知られている。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のものも
知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の技術で述べた熱ローラ方式お
よびベルト定着方式においては、第１に、所定温度に立
ち上げ、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、大きな電力
が必要であるという問題点があった。

そこで、最近、ウェイトタイムを必要とすることなく、
かつ、大電力消費とならない定着方式として、耐熱性の
定着フィルムを介して発熱体により未定着トナーを転写
材に加熱定着するフィルム定着方式が提案されているが
、このフィルム定着方式においては、発熱体の長手長が
使用する紙サイズの最大長さまたは最大長さ以上あり、
発熱体中央をサーミスタなどで温度を検知し、温調を行
なっているが、たとえば、最大サイズの紙を通紙してい
る場合は、発熱体から発生する熱を紙が吸収しても、発
熱体全域にわたって紙があるため、発熱体の長手長全域
の温度が下がるだけであり、正しい温調が行なわれるが
、たとえば、最大サイズよりも小さなサイズの紙を通紙
した場合、中央基準で紙を通紙すると、紙が通過する中
央部は紙に熱が吸収されて温度が低下するため、前記サ
ーミスタにより低下した温度を検知し、発熱体に通電を
行ない、温調させるので、紙が通過しない両端部は中央
部に比較して温度の低下がないため、中央部の温度に合
わせて温調させていくと、端部が昇温していき、定着フ
ィルム等にダメージを与えるほか、小サイズ通紙後、最
大サイズの紙を通紙すると、端部がオフセットしてしま
うという問題点があった。

また上記問題点を解決するために、第８図（ａ）　、　
（ｂ）　に示すように、発熱体の表面に異なるパターン
のヒータ８１，８２および８３８４を設け、各ヒータ８
１，８２および８３８４に、個別に通電を行なう手段が
考えられたが、この手段は、ヒータ８１，８２および８
３゜８４による発熱体の幅が広くなり、また発熱部の中
心が異なってしまうため、加圧ローラのニップから発熱
体が、はずれてしまい、定着性が悪くなるという問題点
があった。また第９図に示すように、ヒータパターン９
１に対して途中から分岐パターン９２，９２°を設け、
パターン９１と９２の抵抗値を変化させ、接点ｄ、ｄ”
に通電時は発熱幅がＡ、接点ｅ、ｅに通電時は発熱幅か
Ｂとなるようにすることも考えられたが、発熱体の幅を
必要とするために熱容量が大きくなり、温度の立ち上が
り時間が長くなるという問題点があった。

本発明は、上記の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、ウェイトタイムを必要とするこ
となく、かつ、消費電力を小さくすることができ、しか
も、発熱体の長手方向の異状な昇温状態を防ぐことがで
きて、定着フィルムのダメージやオフセットを防止する
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、耐熱性の定着フ
ィルムを介して発熱体により未定着トナーを転写材に加
熱定着する定着装置において、前記発熱体には、基板と
、この基板の表裏に複数の異なる温度分布を有するよう
に設けられた抵抗材料とを備えているものとした。

［作　　　用］ 本発明によれば、熱ローラ方式でなく、定着フィルムは
方式であるため、ウェイトタイムを必要としなく、消費
電力も小さくすみ、しかも、発熱体には、基板の表裏に
複数の異なる温度分布を有するように設けられた抵抗材
料を備えているので、転写材サイズに応じて発熱体への
通電の調整をすることができて、該発熱体の長手方向の
異状な昇温状態を防ぐことが可能となる。

［実　施　例］ まず、本発明の第１実施例の定着装置を用いた画像形成
装置の概略構造を第２図により説明する。

同図において、１はガラス等の透明部材からなる原稿載
置台で、矢印ａの方向に住復動して原稿を走査する。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は照明
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によっ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等からなるトナー
を用いて顕像化される。一方、カッセトＳ内に収納され
ているシート（転写材）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によって、感
光ドラム４上に送り込まれる。

そして、転写放電気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、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感光ドラム４から分離され
たシート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２３によって除去される。

第３図は第２図の定着装置１１を拡大して示している。

同図において、１３は装置に固定支持された低熱容量線
状または帯状の発熱体で、−例として、厚み１　、０ｍ
ｍ　、幅１０ｍｍ、長手長２４０ｍｍのアルミナ基板１
４に抵抗材料１５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
２０ｍ５ｅｃのパルス状波形で、検温素子１６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与える。は
ぼパルス幅は０．５１Ｉｓｅｃ　〜５ｍ５ｅｃとなる。

このように、エネルギーおよび温度の制御された発熱体
１３に当接して、図中、矢印の方向に定着フィルム１７
は移動する。この定着フィルム１７の一例として、厚み
２０μｍ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、ＰＥＳ、ＰＦＡに少なくとも画像当接
面にＰＴＦＥ、ＰＡＦ等のふっ素樹脂に導電材を添加し
た離型層を１０μｍコートしたエンドレスフィルムであ
る。−船釣には総厚１００μｍ、より好ましくは４０μ
ｍ未満である。定着フィルム１７の駆動は駆動ローラ１
８と従動ローラ１９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。

また２０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、総圧４〜７ｋｇで定着フィルム１
７を介して発熱体１３を加圧し、定着フィルム１７と圧
接回転する。転写材２１上の未定着トナー２２は人口ガ
イド３１により定着部に導かれ、上述の加熱により、定
着像を得るものである。

以上は、定着フィルム１７がエンドレスである場合につ
いての説明であるが、定着フィルムは有端のフィルムで
もよい。

また画像形成装置としては、複写機、プリンタ、Ｆａｘ
等のトナーを用いて画像を形成する装置すべての定着装
置に適応するものである。

この第１実施例の定着装置１１における低熱容量発熱体
について説明すると、第４図に示すように、２６は厚み
１．０ｍｍ、幅１０ｍｍ、長手長２４０ｍｍのアルミナ
基板であり、２４．２５は該アルミナ基板２６に塗工し
た抵抗材料である。

なおアルミナ基板２６の上記の寸法は、紙サイズ等によ
り変更してもよい。

第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は前記発熱体を
示したもので、アルミナ基板２６の長平方向からの３面
（平面・正面・底面）図である。

第１図に示すように、抵抗材料２４は最大通紙サイズ、
たとえば、酸Ａ４サイズ・の縦送りの場合をあげると、
長手長約２１０〜２２０ｍｍの長さで均一に発熱するよ
うに、該抵抗材料２４をアルミナ基板２６の表に幅１ｍ
ｍ程度に塗工し、また該抵抗材料２４の塗工面とは逆の
面のアルミナ基板２６には、前記長手長約２１０〜２２
０ｍｍの長さで塗工した抵抗材料２４よりも短い長さ（
たとえば、中央が１５０ｍｍ程）が多く発熱する温度分
布になるように、抵抗材料２５を、中央１５０ｍｍの間
は幅１ｍｍ程にし、その両端は幅５ｍｍ程に塗工する。

ここで、公知のように、抵抗材料は幅が狭いほど、通電
した時の発熱量が多いことになる。また両抵抗材料２４
．２５は長手方向両端から、それぞれ、抵抗材料２４の
みに通電、または抵抗材料２５のみに通電できるように
構成されている。

このように、発熱の態様が異なる抵抗材料２４．２５を
設けておき、第５図に示すように、給紙トレイ３２に、
紙を中央基準でセットさせた時、サイドガイド２７．３
３を紙の大きさに合わせて移動させるが、該サイドガイ
ド２７．３３の位置を図示されていないセンサが読み取
り、紙サイズを認識し、Ａ４サイズの時は、前記抵抗材
料２４に通電を行ない、またＡ５サイズ以下の時は、前
記抵抗材料２５に通電を行なう制御をしている。

ここで、前述のアルミナ基板２６の厚みは１、Ｏ１程度
であり、かつ、熱伝導率がよいため、アルミナ基板２６
の表裏による熱伝導の違いは問題にならないし、もし、
厚み２０ｍｍ必要であり、熱伝導が低下したことが発生
しても、アルミナ基板２６の裏面の抵抗材料２５に通電
すす る電流を大きくすれは、問題はない。

以上のように、異なる紙サイズであっても、発熱体への
長手方向の発熱部を紙サイズにほぼ合わせることができ
、発熱体の中央部に設けられている図示されていないサ
ーミスタにより、各々の抵抗材料２４．２５による発熱
の温調を行なっている。

つぎに、第６図および第７図は本発明の第２実施例を示
している。

この第２実施例の定着装置における低熱容量発熱体は、
第７図に示すように、３０が厚み１　、０ｍｍ、幅１０
ｍｍ、長手長２４０ｍｍのアルミナ基板であり、２８．
２９が該アルミナ基板３０に塗工した抵抗材料であり、
該抵抗材料２８．２９は、第６図（ａ）　、　（ｂ）　
、　（ｃ）に示すように、抵抗材料２８は最大通紙サイ
ズＡ４縦送りを例にあげると、２１０ｍｍの通紙領域の
両端３０ｍｍ、３０ｍｍが多く発熱する温度分布になる
ように、両端３０ｍｍは抵抗材料２８の幅を１ｍｍ程に
し、中央１５０ｍｍは幅を５ｍｍ程にアルミナ基板３０
に抵抗材料２８を塗工しである。抵抗材料２９は前記抵
抗材料２８の塗工面とは逆の面のアルミナ基板３０に中
央１５０ｍｍが多く発熱する温度分布になるように、中
央部１５０ｍｍは幅１ｍｍ、両端部は５ｍｍ程にアルミ
ナ基板３０に抵抗材料２９を塗工しである。また前述し
たように、抵抗材料２８．２９は幅が狭いほど、通電し
た時の発熱量が多いことになる。

前記抵抗材料２８．２９は、長手方向両端から、抵抗材
料２８のみ通電、または抵抗材料２９のみ通電できるよ
うに構成されている。またアルミナ基板３０または加圧
ローラ２０の長手方向中央と、両端のどちらかの端部に
サーミスタを設けることにより、中央部での温度および
両端部での温度を別々に検知でき、通常時は抵抗材料２
８および抵抗材料２９に通電を行ない、Ａ４サイズ（２
１０ｍｍ）全体を加熱し、また小サイズ紙の通紙を連続
した場合には、非通紙部である両端部が昇温して、端部
に設けているサーミスタが温度を検知することにより、
抵抗材料２８への通電を停止し、温調を行なっている。

なお前述の各実施例における抵抗材料２４゜２５．２８
．２９はパターンからなるものを示した。

［発明の効果］ 以上の説明したように、本発明によれば、熱ローラ方式
でなく定着フィルム方式であるため、ウェイトタイムを
必要としなく、消費電力も小さくてすみ、しかも、発熱
体には、基板の表裏に複数の異なる温度分布を有するよ
うに設けられた抵抗材料を備えているので、転写材サイ
ズに応じて発熱体への通電の調整をすることができて、
該発熱体の長手方向の異状な昇温状態を防ぐことができ
、かつ、定着フィルムのダメージやオフセットを防止す
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は本発明の第１
実施例の定着装置の発熱体のみを示した説明図、第２図
は同じく定着装置を用いた画像形成装置の断面側面図、
第３図は第２図の定着装置の拡大側面図、第４図は同じ
く主として発熱体を説明するための拡大側面図、第５図
は第１図の画像形成装置の給紙トレイ部の拡大説明図、
第６図（ａ）。 （ｂ）　、　（Ｃ）は本発明の第２実施例の定着装置の
発熱体のみを示した説明図、第７図は同じく定着装置の
側面図、第８図（ａ）　、　（ｂ）は定着フィルム方式
の問題点を解決するための１つの方法を示した説明図、
第９図は同じくもう１つの方法を示した説明図である。 １１・・・定着装置　　　　１３・・・発熱体１４・・
・アルミナ基板　　１５・・・抵抗材料１６・・・検温
素子　　　　１７・・・定着フィルム１８・・・駆動ロ
ーラ　　　　１９・・・従動ローラ２０・・・加圧ロー
ラ　　　２１・・・転写材２２・・・未定着トナー　　
２４．２５・・・抵抗材料２６・・・アルミナ基板　　
２８．２９・・・抵抗材料３０・・・アルミナ基板 τ１０］ −〇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　耐熱性の定着フィルムを介して発熱体により未定着
   トナーを転写材に加熱定着する定着装置において、前記
   発熱体には、基板と、この基板の表裏に複数の異なる温
   度分布を有するように設けられた抵抗材料とを備えてい
   ることを特徴とする定着装置。 ２　定着フィルムがエンドレスのものからなり、基板が
   アルミナからなり、抵抗材料がパターンからなる請求項
   １記載の定着装置。