JPH0325476A

JPH0325476A - 定着装置

Info

Publication number: JPH0325476A
Application number: JP1160276A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Maruta; 秀和丸田; Hiroyuki Adachi; 足立　裕行; Akira Yamamoto; 明山本; Shigeo Kimura; 茂雄木村; Kensaku Kusaka; 草加　健作
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1989-06-22
Publication date: 1991-02-04
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: US5115278A; JPH0810376B2

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トナー像を溶融することによ
り、トナー像の定着を行なう定着装置に関する。

〔従来技術〕

従来、この種の装置に用いられている記録装置は、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扶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。

しかし、この熱ローラ定着方式に代わり、固定支持され
た加熱体と、この加熱体と摺動するフィルムを有し、こ
のフィルムを介して記録材上のトナー像を溶融する新規
な定着装置を特開昭６３−３１３１８２号で出願人は先
に提案した。

この提案の定着装置は熱容量が小さく省電力、ウェイト
タイムの短縮を達成することができる。

〔発明が解決する問題点〕

しかし、この加熱フィルム方式で使われる可撓性のフィ
ルムは、ポリイミド樹脂や弗素樹脂等の体積抵抗値が大
きい材質が使われてきた。このため、フィルムの回転と
ともに加熱体及び記録材との摩擦帯電がフィルムに生じ
、あるいは、帯電した記録材および記録材上のトナーか
らの電荷をうけて帯電してしまう場合が多く、このため
帯電による画像の乱れ、例えば、オフセットや飛び散り
が発生しやすく、また、リークが発生しやすいという問
題があった。

この問題はフィルムがエンドレスベルト状の場合、特に
顕著であった。

〔問題点を解決する手段〕

上記問題点を解決する本発明は、固定状態で使用される
加熱体と、この加熱体と摺動するフィルムとを有し、フ
ィルムを介してトナー像に熱を加えることによりトナー
像の定着を行なう定着装置において、上記フィルムは夫
々が体積抵抗値が１０１１Ω・ｃｍ以下である複数の層
からなり、上記加熱体と摺動する層は実質的に所定電位
に保たれていることを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第２図は本発明の実施例の定着装置を適用した電子写真
方式の複写装置の断面図である。

第２図において、１００は装置機筺、ｌ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ａ１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ｌ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１ａ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１００ａ面に原稿載置台ｌ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１上に載置セットした原稿Ｇ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ｉ　ｏｏｂの
位置を通過していき、その通過過程でランプ７の光Ｌを
スリッＩ・開口部ｉ　ｏ　ｏ　ｂ　．，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
１ノイ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ｂ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３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
形威されていく。

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
等より或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６の回
転により１枚宛繰出し給送され、次いでレンストローラ
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一トＰの先端も
転写放電器８と感光ドラム３との間位置に丁度到達ｊノ
て両者一致するようにタイミングどりされて同期給送さ
れる。そしてその給送シ一トの面に対して転写放電器８
により感光ドラム３側の１・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１１に導かれて担持して
いる未定着ｌ・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ｌ２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１３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。

次に、本発明の実施例の定着装置について詳細に説明す
る。

第ｌ図は本発明の実施例の定着装置の拡大断面図である
。

２４はエンドレスベルト状の定着フィルムであり、左側
の駆動ローラ２５と、右側の従動ローラ２６と、駆動ロ
ーラ２５と従動ローラ２６間の下方に配置した加熱体と
しての低熱容量線状加熱体２０の互いに並行な該４部材
２５・２６・２７・２０間に懸回張設してある。この定
着フィルム２４については、後で詳述する。

従動ローラ２６はエンドレスベルト状の定着フィルム２
４のテンションローラを兼ねさせており、該定着フィル
ム２４は駆動ローラ２５の時計方向回転駆動に伴ない時
計方向に所定の周速度、即ち画像形成部８側から搬送さ
れてくる未定着トナー画像Ｔａを上面に担持した転写材
シ一トＰの搬送速度と同じ周速度をもってシワや蛇行、
速度遅れなく回動駆動される。

２８は加圧部材としての、シリコンゴム等の離型性の良
いゴム弾性層を有する加圧ローラであり、前記のエンド
レスベルト状定着フィルム２４の下行側フィルム部分を
挟ませて前記加熱体２０の下面に対して不図示の付勢手
段により例えば総圧４〜７ｋｇの当圧按をもって対向圧
接させてあり、転写材シ一トＰの搬送方向に順方向の反
時計方向に回転する。

加熱体としての低熱容量線状加熱体２０は本例のものは
、定着フィルム横断方向（定着フィルム２５の走行方向
に直角な方向）を長手とする横長の剛性・高耐熱性・断
熱性を有するヒータ支持体２７と、この支持体の下面側
に下面長手に沿って一体に取付け保持させた、発熱体２
２・検温素子２３等を具備させたヒータ基板２ｌを有し
てなる。

ヒータ支持体２７は加熱体２０を定着装置１１及び複写
装置全体に対し断熱支持するもので、例えばｐｐｓ　（
ボリフエニレンサルファイド）、ＦＡＩ　（ポリアミド
イミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ　（ポリエー
テルエーテルケトン）、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂
や、これらの樹脂とセラミックス，金属，ガラス等との
複合材料などで構成できる。

ヒータ基板２ｌは一例として厚み１．０ｍｍ，巾１　０
　ｍ　ｍ　，長さ２　４　０　ｍ　ｍのアルミナ基板で
ある。発熱体２２は例えば基板２１の下面の略中央部に
長手に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ　（銀パラジウム）等
の電気抵抗材料を厚み約１０μｍ１巾ｌ〜３　ｍ　ｍに
スクリーン印刷等により塗工、その上に表面保護層と耐
熱ガラス２１ａを約１０μｍコートする。検温素子２３
は一例として基板２ｌの上面（発熱体２２を設けた面と
は反対側の面）の略中央部に、スクリーン印刷等により
塗工して具備させたｐｔ膜等の低熱容量の測温抵抗体で
ある。検温素子としては、他に低熱容量のサーミスタ等
基板２１に当接配置する構戊にしてもよい。

本例の場合は、線状又は帯状をなす発熱体２２に対し、
その長手方向両端部より通電し、発熱体２２を略全長に
わたって発熱させる。通電はＡＣＩＯＯＶであり、検温
素子２３の検知温度に応じてトライアツクを含む不図示
の通電制御回路により通電する位相角を制御することに
より、通電電力を制御している。

次に、この定着装置の動作について説明する。

画像形成スタート信号により装置が画像形威動作して転
写部８から定着装置１１へ搬送された、未定着のトナー
画像Ｔａを上面に担持した転写材シートＰはガイド２９
に案内されて加熱体２０と加圧ローラ２８との圧接部Ｎ
の定着フィルム２４と加圧ローラ２８との間に進入して
、未定着トナー画像面がンート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ィルム２４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２
４と一緒の重なり状態で加熱体２０と加圧ローラ２８と
の相互圧接部Ｎ間を挟圧力を受けつつ通過していく。

加熱体２０は画像形戒スタート信号により所定のタイミ
ングで通電加熱されるので、トナー画像Ｔａは圧接部Ｎ
において加熱を受けて軟化・溶融像Ｔｂとなる。

定着フィルム２４は、支持体２７の曲率の大きい（曲率
半径が約２　ｍ　ｍ　）エッジ部Ｓにおいて、急角度（
屈曲角度θが略４５°）で走行方向が転向する。

従って、定着フィルム２４と重なった状態で圧接部Ｎを
通過して搬送されたシ一トＰは、エッジ部Ｓにおいて定
着フィルム２４から曲率分離し、排祇トレイ１２へ排紙
されていく。排紙される時までには、トナーは十分冷却
固化し、シ一トＰに完全に定着した状態（トナー画像Ｔ
ｃ）となっている。

本実施例で用いたトナーは加熱溶融時の粘度が十分高い
ので、定着フィルム２４と分離する際のトナー温度がト
ナーの融点以上であっても、トナー同士の固着力が定着
フィルムに対するトナーの粘着力より極めて大きい。従
って定着フィルム２４とシ一トＰの離反に際し、定着フ
ィルム２４に対するトナーオフセットは実質的に発生す
ることはない。

また、本実施例において加熱体２０のうち発熱体２２及
び基板２ｌの熱容量が小さく、かつこれらが支持体２７
により断熱支持されているので、圧接部Ｎにおける加熱
体２０の表面温度は、短時間にトナーの融点（又はシ一
トＰへの定着可能温度）に対して十分な高温に昇温する
ので、加熱体をあらかじめ昇温させておく（いわゆるス
タンバイ温調）必要がなく、省エネルギーが実現でき、
しかも機内昇温も防止できる。

次に本実施例で用いられる定着フィルムについて詳述す
る。

定着フィルム２４は耐熱性・離型性・耐久性等のある、
一般に１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下の複合
層フィルムを使用している。

第４図は複合層フィルムの一例の層構威断面模式図であ
り、２４ａは定着フィルムの基層（ベースフィルム）と
しての耐熱層、２４ｂは該耐熱層２４ａの外面（トナー
画像に対面する側の面）に積層した離型層である。

耐熱層２４ａは例えばポリイミド、ポリエーテルエーテ
ルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ
）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリパラバン酸（
ＰＰＡ）、ＰＦＡなどの高耐熱性樹脂フィルムや、Ｎｉ
ｈＳＵＳ−Ａｌ等の金属など、強度・耐熱性に優れたも
のが使用できる。

離型層２４ｂは例えば、ＰＴＦＥ　（ポリテトラフルオ
口エチレン）・ＰＦＡ−ＦＥＰ等のフッ素樹脂や、シリ
コン樹脂などが好ましい。耐熱層２４ａに対する離型層
２４ｂの積層形成は離型層フィルムの接着ラミネート、
離型層材料の静電塗装（コーティング）・蒸着・ＣＶＤ
等の戊膜技術による積層、耐熱層材料と離型層材料の共
押し出しによる２層フィルム化なとで行なうことができ
る。

本実施例では、フィルム２４ａおよび２４ｂにカーボン
ブラック，グラファイト，導電性ウイスカ等の導電剤を
混入する等の方法により、定着フィルム２４の表面の体
積抵抗値を下げた。その結果、定着フィルム２４のトナ
ー当接面の帯電を防止できる。

定着フィルム２４のトナー当接面が絶縁性の場合、定着
フィルムの前記表面が帯電し、シートＰ上のトナー画像
を乱したり、トナー画像が定着フィルム２４に転移（い
わゆる帯電オフセット）したりする場合があるが、本実
施例で示されるような方法で、これらの問題を解決でき
た。更に、フィルムと加熱体２０との摺動による摩擦帯
電も防止できる。

なお、フィルム全体の帯電量を減らすため、第１図に示
されるように、駆動ローラ２５は導電性であり、導電性
軸受４１または摺動電極等を通じ、バリスタ４２を介し
て接地することにより、フィルムは実質的に所定の電位
に保たれている。

特に定電圧作用を有するバリスタを介して接地すること
で、フィルムと加熱体との摩擦帯電電荷を有効に利用し
、特別な電源を必要とせずに、フィルムを所望の電位に
保つことができる。

以上の構成をとることにより、本実施例では、フィルム
２４の帯電が防げ、フィルムチャージアップによるリー
クや帯電オフセットが防止された。

第８図は、従動ローラ２６を導電性にした実施例である
。また、第９図は、導電性ブラシ４３を用いた実施例で
ある。これらの実施例もフィルム２４の内側と接するた
めフィルム２４の表層をいためつけることがないため、
フィルム表層とブラシが接するよりもフィルムの耐久性
が良い。

定着フィルム２４はエンドレスベルト状に限らず、第３
図例のように送り出し軸３０にロール巻に巻回した有端
の定着フィルム２４を加熱体２０と加圧ローラ２８との
間、巻取り軸３１に係止させて、送り出し軸３０側から
巻取り軸３１側へ転写材シ一トＰの搬送速度と同一速度
をもって走行させる構戊であってもよい。

なお、巻取り軸３ｌは導電性であり、導電性４１および
バリスタ４２を介して接地されている。

第５図は、本発明の装置に用いる定着装置の他の実施例
を示す図である。

３２は加熱体としての加熱ローラであり、ヒータ３３を
内蔵し、検温素子４ｌによって検出された加熱ローラ表
面温度に応じてヒータ３３を適宜発熱させることにより
、加熱ローラ３２の表面を所定の温度に維持できる。

３４は加熱ローラ３２よりもシ一トＰの搬送方向下流側
に配置した小径の分離上ローラである。２５は定着フィ
ルムを回転走行させる駆動ローラであり、２６は定着フ
ィルムに常に適度のテンションを付勢する従動ローラで
ある。なお、駆動ローラ２５と加熱ローラ３２は共に、
シ一トＰの搬送速度と同一速度で時計方向に回動駆動さ
れる。

定着フィルム３４は、互いに平行な該４部材３２．３４
，　　２５．　　２６間に懸回張設してある。

３６は加熱ローラ３２の下側に対向して配設された加圧
ローラ、３５は分離上ローラ３４の下側に対向して配設
した分離下ローラ、３７は加圧ローラ３６と分離下ロー
ラ３５の間に懸回張設した、エンドレスベルト状の搬送
ベルト・（バックアップベルト）である。加圧ローラ３
６は表層をシリコンゴム等の弾性体で形成したローラで
ある。この加圧ローラ３６と加熱ローラ３２の間に、前
記のエンドレスベルト状定着フィルム２４の下行側フィ
ルム部分を挾ませて、不図示の付勢手段により例えば総
圧４〜７ｋｇの当接圧を得ている。加熱ローラ３２の回
転駆動により加圧ローラ３６が従動回転して、搬送ベル
ト３７も、シ一トＰを定着フィルム３４に圧接しつつ、
シ一トＰの搬送速度と同一速度で反時計方向に回動する
。

画像形或スタート信号により装置が画像形成動作して転
写部８から定着装置１１へ搬送された、未定着のトナー
画像Ｔａを上面に担持した転写材シ一トＰは、加熱ロー
ラ３２が回転駆動され、従って定着フィルム２４及び搬
送ベルト３７が回動じている状態において、ガイド２９
に案内されて加熱ローラ３２と加圧ローラ３６との圧接
部Ｎの定着フィルム２４と搬送ベルト３７との間に進入
して、未定着トナー画像面がシ一トＰの搬送速度と同一
速度で同方向に回動状態の定着フィルム２４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２４と一緒の重なり状態で加熱ローラ３２と加圧ロー
ラ３６との相互圧接部Ｎ間を挾圧力を受けつつ通過して
ゆく。

相互圧接部Ｎを通過する過程において、シートＰ上のト
ナー画像Ｔａは加熱を受けて軟化・溶融像Ｔｂとなる。

加熱ローラ３２と加圧ローラ３６との相互圧接部Ｎを通
過したシート部分は、分離上ローラ３４の位置へ到達す
るまでの間は、加熱ローラ３２と分離上ローラ３４の間
で展張して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。搬送ベルト３７は、シ一ト
Ｐの裏面を支えて、シ一トＰと定着フィルム２４との密
着を維持する作用をはたす。この搬送過程において、軟
化・溶融トナー像Ｔｂの熱が放熱されて、冷却・固化ト
ナー像Ｔｃとなる。この放熱・冷却過程におけるトナー
放熱は、本例の場合は自然放熱冷却であるが、放熱フィ
ンや送風手段等の配設により、強制的に放熱冷却しても
よい。

そして分離上ローラ３４の位置まで搬送されると、定着
フィルム２４は曲率の大きい分離上ローラ３４の面に沿
ってシートＰ面から離れる方向に走行方向が転向され、
定着フィルム２４とシ一トＰとが互いに分離して、シー
トＰは排紙トレイｌ２へ搬送されていく。この分離時点
までにはトナーは十分に冷却固化して、シ一ト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
２４に対するそれは極めて小さい状態となっているので
、定着フィルム２４とシ一トＰの分離は、定着フィルム
２４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。

本実施例においては、加熱体である加熱ローラの温度を
、従来の加熱ローラ定着方式では高温オフセットを生ず
る温度より高く設定することが可能となり、定着性が向
上する。また、加熱体の許容温度範囲が高温側に広く、
温度制御の簡略化が可能となる。

また、多色特に３色以上のトナー画像を定着処理する際
に、高温で十分溶融できるため、混色が容易である。ま
た、いったんトナーを溶融し、定着フィルムに密着した
状態で冷却固化せしめた後に定着フィルムから剥離する
ので、トナー像の表面性を定着フィルムの表面性になら
わせることが可能となる。従って、例えば定着フィルム
の表面を平滑にすれば、トナー像Ｔｃの表面に銀塩写真
のような光沢を与えることが可能となる。

また、定着フィルム２４を前記のように薄肉化すること
により、定着フィルムの蓄熱を防止し、トナー像の冷却
工程を効率化している。また、定着フィルムとして樹脂
製の薄肉フィルムを用いた場合、トナー像への密着性が
良《なり、熱伝達効率が向上した。

なお、加熱体３２は加熱ローラに限らず、第６図に示す
ように、第１実施例で示した固定加熱体２０を用いても
よい。その場合上記の効果に加え、発熱体２２と基板２
１の熱容量が小さく、しかも断熱されているので、昇温
速度が速く、スタンバイ温調を必要としないという利点
がある。また、分離、上ローラ３４のかわりに、さらに
大きな曲率の端面を有する分離ステイ３８を配置するこ
とにより、定着フィルム２４からシ一トＰをさらに確定
に分離可能となる。

第７図は、本発明の装置に用いる定着装置のさらに他の
実施例を示す図である。

第１図に示した、第１実施例の加熱体２０のかわりに耐
熱ガラス等の透光部材を配し、該部材を介して、エンド
レス定着フィルム２４の内部に配置したハロゲンランプ
等の輻射源４０によりトナー像を加熱する。

本実施例によれば輻射による加熱であるので、トナーを
瞬時に昇温加熱溶融可能である。従って、シ一トＰが圧
接部Ｎにある時のみ加熱すればよいので省電力が可能で
あり、また、機内昇温も少ない。

いずれの場合も、フィルム２４の帯電が防止され、リー
クおよび帯電オフセットに効果があった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、前記フィルムを構戊する各層にフ
ィルムの体積抵抗値をＩＱＩＩΩ・ｃｍ以下にして、フ
ィルムに帯電した電荷を、他の接地されたフィルムに接
触する部材を通して逃がすことにより、フィルムのチャ
ージアップによるリークや、帯電オフセットが防止でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の定着装置の断面図、第２図は
第１図実施例を適用した複写装置の断面図、第３図、第５図乃至第９図は夫々本発明の実施例の定着
装置の断面図、第４図は本発明の実施例に用いられる定着フィルムの断
面図である。２０・・・加熱体２５・・・駆動ローラ２６・・・従動ローラ２８・・・加圧ローラ４２・・・バリスタ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）固定状態で使用される加熱体と、この加熱体と摺
動するフィルムとを有し、フィルムを介してトナー像に
熱を加えることによりトナー像の定着を行なう定着装置
において、上記フィルムは夫々が体積抵抗値が１０＾１＾１Ω・ｃ
ｍ以下である複数の層からなり、上記加熱体と摺動する
層は実質的に所定電位に保たれていることを特徴とする
定着装置。
（２）上記摺動層は電気的に接地されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の定着装置。
（３）上記摺動層はバリスタを介して接地されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の定着装置。