JPH03282576A - 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、加熱定着すべき顕画像（以下、トナー画像と
記す）を担持した記録材を加熱体に対してフィルムを介
して密着させて加熱体からフィルムを介して記録材に熱
エネルギーを与えてトナー画像を加熱定着するフィルム
加熱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タプリンタ・画像表示（
デイスプレィ）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
用いて画像担持体としての記録材（エレクトロファック
スシート・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）方式で形成した
目的の画像情報に対応した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。

（従来の技術） 従来、加熱方式の定着装置としては、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
された記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ定着方
式の定着装置が多用されている。

しかし、この熱ローラ定着方式の定着装置は、第１に、
所定温度に立ち上げるまでの時間（画像形成作動禁止の
時間）、いわゆる、ウェイトタイムが必要であり、 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
特殊軸受が必要であり、 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、保護部材か必要であり、第５に、ローラ定着温
度および曲率により記録材か巻き付いてジャム発生の原
因となる、などの欠点があった。

そこで、上記のような欠点のない加熱方式の定着装置と
して、近時は、前記のようなフィルム加熱方式の定着装
置が注目され、その実用のための研究・開発が進められ
ている。

本出願人の先の提案に係る例えば特開昭６３−３１３１
８２号公報に開示の方式・装置等がこれに属し、薄肉の
耐熱フィルム（シート）と、該フィルムの移動駆動手段
と、該フィルムを中にしてその一方面側に固定支持して
配置された加熱体と、他方面側に該加熱体に対向して配
置され該加熱体に対して該フィルムを介して画像定着す
べき記録材の顕画像相持面を密着させる加圧部材を有し
、該フィルムは少なくとも画像定着実行時は該フィルム
と加圧部材との間に搬送導入される画像定着すべき記録
材と順方向に同一速度で走行移動させて該走行移動フィ
ルムを挟んで加熱体と加圧部材との圧接て形成される定
着ニップ部を通過させることにより該記録材の顕画像担
持面を該フィルムを介して該加熱体で加熱して顕画像（
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、次いで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。

加熱体としては、フィルムの幅方向を長手とする横長の
耐熱性・絶縁性・低熱容量のヒータ基板のフィルム当接
面側に該面の長手に沿フて線状に又は細帯状に低熱容量
の通電発熱抵抗体（発熱体）を具備させた形態のものが
用いられ、発熱体の両端間に電力が供給されることで発
熱体が発熱し、またヒータ基板も加熱されて加熱体の全
体か急速に昇温し、該加熱体の熱かフィルムを介して記
録材に与えられる。

加熱体の温度制御は、加熱体に設けられた温度センサと
、画像形成装置本体のマイクロコンピュータ及び加熱体
駆動（通電発熱）回路により行なわれて所定の定着可能
温度に温潤管理される。また加熱体は高温となっている
が、少なくとも発熱体の発熱時はフィルムが所定速度で
加熱体上を移動駆動されているため、フィルムの局部的
な熱変形は起きずに、安定した画像定着が実行される。

このようなフィルム加熱方式の定着装置はウェイト・タ
イムが短い等の特長を有し、時代の要望に合った定着装
置である。

（発明が解決しようとする問題点） フィルム加熱方式の定着装置は熱ローラ定着方式のもの
に比べれば格段にウェイトタイムが短縮化できてクイッ
クスタート性に優れるものであるが、画像形成装置の作
像動作が高速化されて作像部から定着部への記録材の突
入時間かより短縮化されていくに従い、より一層のクイ
ックスタート性が要求される。

フィルム加熱方式の定着装置において、定着フィルムを
挟んで加熱体との間に定着ニップ部を形成させる加圧部
材としてはシリコンゴム等の離形性の良いゴム弾性層を
有するローラ等の加圧ローラが用いられてるが、装置の
ウェイト・タイム時にこの加圧ローラに加熱体側の発熱
がかなりうばわれることて定着ニップ部における所定の
定着温度への立上がりがそれだけ遅くなり、高速の画像
形成動作をする画像形成装置に対応し切れない場合もあ
った。

本発明はこの点を改善して、この種のフィルム加熱方式
の定着装置について、より一層のクイックスタート性の
向上を図り、高速度画像形成装置にも十分に対応できる
ようにしたものを提供す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、走行駆動される定着フィルムと、それを挟ん
で圧接する加熱体と加圧部材とを有し、定着フィルムを
挟んで加熱体と加圧部材との加圧で形成される定着ニッ
プ部の定着フィルムと加圧部材との間に未定着顕画像を
担持した記録材を導入して走行定着フィルムと共に定着
ニップ部を移動通過させることで加熱体から定着フィル
ムを介して記録材に熱エネルギーを与えて顕画像を加熱
定着する定着装置であり、前記加圧部材は少なくとも定
着ニップ部において記録材を挟んで定着フィルムに圧接
するフィルム部材であることを特徴とする定着装置であ
る。

また本発明は上記の定着装置について、加圧部材として
のフィルム部材は、走行駆動手段と従動手段間に懸回張
設されて定着ニップ部において定着フィルムと同一方向
・同一速度で走行することを特徴とする定着装置である
。

（作　用） 即ち、本発明は定着フィルムを挟んで加熱体との間に定
着ニップ部を形成する加圧部材として、加圧ローラでは
なく、フィルム部材を用いたもので、そのフィルム部材
（以下、密着フィルムと３己す）としては加圧ローラに
比べて非常に熱容量の小さい薄肉のものを用いることか
でき、そのために装置のウェイト・タイム時に加圧部材
としての該密着フィルムにうばわれる加熱体側の熱の量
が極めて少なくて定着ニップ部の所定の定着温度への立
上りが速くなり、クイックスタート性が大いに向上する
。実際上、加圧部材として加圧ローラを用いた場合より
もウェイト・タイム時間は半分にてきた。

特に、定着ニップ部においては定着フィルム・記録材・
密着フィルムしか熱をうばうものがないため効率よく記
録材の未定着顕画像に熱を供給てきる。

定着ニップ部の温度が掻く短時間に所定の定着温度に昇
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の必要がなく、省エネルギーが実現
でき、しかも機内昇温も防止できる。

（実　施　例） （１）画像装置例（第４図） 第４図は本発明に従う後述する定着装置５０を用いた画
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固定−光学系移動型、回転
ドラム型、転写式の電子写真複写装置である。

固定の原稿台ガラス２０上に原稿１９を所要に載置し、
所要の複写条件を設定した後、コど一スタートキーな押
すと、感光体ドラム３９が矢示の時計方向に所定の周速
度で回転駆動される。

また光５２１　（２２は反射笠）と第１ミラー２３が原
稿台カラス２０の下面に沿ってカラス左辺側のホームポ
ジションからガラス右辺側へ所定の速度Ｖで往動し、第
２ミラー・第３ミラー２４・２５が同方向にＶ／２の速
度で往動することで原稿台ガラス２０上の載置原稿１９
の下向き画像面が左辺側から右辺側に照明走査され、そ
の照明走査光の原稿面反射光が結像レンズ２９、固定第
４〜６ミラー２６・２７・２８を介して回転感光体ドラ
ム３９面に結像露光（スリット露光）される。

回転感光体ドラム３９の表面はこの露光前に１次帯電器
３０により正又は負の所定電位に様に帯電処理されてお
り、この帯電面に対して上記の露光がなされることで、
ドラム３９面に原稿画像に対応したパターンの静電潜像
が順次に形成されていく。感光ドラム３９面の形成静電
潜像は現像装置３１の現像ローラ３２てトナー像として
顕画される。

一方、不図示の給紙手段により記録材としての転写材シ
ートＰが給送され、ガイド３３を通電て所定のタイミン
グでドラム３９と転写帯電器３４との間の転写部へ導入
されて転写コロナを受けることでドラム３９に接しドラ
ム３９面側のトナー顕画像がシー８２面に順次に転写さ
れていく。

像転写部を通過したシートＰは不図示の分離手段（例え
ばドラム端部に配設した分離ベルト）によってドラム３
９面から順次に分離され、除電針３５によって背面電荷
の除電を受け、搬送部３８・ガイド１８で定着装置５０
へ導入され、トナー像の定着を受け、画像形成物として
機外へ排出される。

転写後のドラム３９面はクリーニング器３６のクリーニ
ンクブレード３７で残トナー等の汚れが除去されて清浄
面化され、繰り返して像形成に供される。

往動移動した移動光学部材２１〜２５は所定の往動終点
に到達すると復動移動に転しられてはじめのホームポジ
ションへ戻り、次のコピーサイクルまで待機する。

（２）定着装置例工（第１〜３図） ａ）装置構成 第１図は本発明にしたがう定着装置５０の例の側面図、
第２図は定着フィルムの層構成模型図、第３図は加圧部
材としての密着フィルムの層構成模型図である。

７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８と、右側の従動ローラ９と、該両ローラ８
・９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１の、該３部材８・９・１間に懸回張設しである。

従ａｏ−ラ９はエンドレスベルト状の定着フィルム７の
テンションローラを兼ねさせており、該定着フィルム７
は駆動ローラ８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を上面に担持した記録材Ｐの搬送速
度と同し周速度をもってしわ使蛇行、速度遅れなく回動
駆動される。

１１は加熱体１の下側に配設した、加圧部材としてのエ
ンドレスベルト状の密着フィルムであり、駆動ローラ１
２と従動ローラ１３との間に懸回張設させである。この
両ローラ１２・１３との間の密着フィルム１１の上行側
のフィルム部分の略中央部分に加熱体１が位置し、該密
着フィルムは加熱体１のヒータ支持体２の定着人口側の
エツジ部Ｓ１よりテンションを受け、加熱体１との間に
定着フィルム７を挟んで該定着フィルムに密着フィルム
１１が密着して定着ニップ部を形成している。そして該
密着フィルム１１は定着ニップ部において定着フィルム
７と同方向に同速度で回動駆動される。

加熱体１は定着フィルム７の面移動方向と交差する方向
（フィルムの幅方向）を長手とする低熱容量線状加熱体
であり、ヒータ基板３、通電発熱抵抗体く発熱体）４、
検温素子５等よりなり、ヒータ支持体２に取付は保持さ
せて固定支持させである。

ヒータ支持体２は加熱体１を定着装置５０及び画像形成
装置に対し断熱支持する断熱性・高耐熱性・剛性を有す
るもので、例えばＰＰ５（ポリフェ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３は耐熱性・絶縁性・低熱容量の部材であり
、−例として厚み１．０ｎｕｏ−巾１６［１１１１・長
さ３４０ｍｍのアルミナ基板である。

発熱体４は基板３の下面（フィルム７との対面側）の略
中央部に長手に沿って、例えば、Ａｇ／Ｐｄ　（銀パラ
ジウム）、Ｔａ２　Ｎ等の電気抵抗材料を厚み約１０μ
ｍ・巾１〜３ｍｍにスクリーン印刷等により塗工し、そ
の上に表面保護層として耐熱ガラス６を約１０μＩコー
トしたものである。

検温素子５は一例として基板３の上面（発熱体４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
タなどを基板３に当接配置する構成にしてもよい。

本例の加熱体１の場合は、線状又は帯状をなす発熱体４
に対し、その長手方向両端部より通電し、発熱体４を略
全長にわたフて発熱させる。

通電はＡＣｌｏｏＶであり、検温素子５の検知温度に応
じてトライアッ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。

定着フィルム７は耐熱性・離形性・耐久性等のある、一
般に総厚１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下の単
層或いは複合層フィルムを使用できる。

第２図は複合層フィルムの一例の層構成模型図であり、
本例は２層構成フィルムである。７ｂは定着フィルムの
基層（ベースフィルム）としての耐熱層、７ａは該耐熱
層７ｂの外面（トナー画像に対面する側の面）に積層し
た離形層である。

耐熱層７ｂ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（ＰＥ　Ｉ　）ポリパラバン酸（
ＰＰＡ）、などの高耐熱性樹脂フィルムや、Ｎｉ−８Ｕ
Ｓ−ＡＩＬ等の金属など、強度・耐熱性に優れたものが
使用てきる。

離形層７ａは例えばＰＴＦＥ　（ポリテトラフルオロエ
チレン）・ＰＦＡ−ＦＥＰ等のフッ素樹脂、シリコン樹
脂等が好ましい（本例はＰＴＦＥ）。この離形層７ａに
カーボンブラック・クラファイト・導電性ウィスカ等の
導電剤を混入する等の方法により、定着フィルム７の表
面の抵抗値を下げることもできる。これにより、定着フ
ィルム７のトナー当接面の帯電を防止できる。

耐熱層７ｂに対する離形層７ａの積層形成は離形層フィ
ルムの接着ラミネート、離形層材料の静電塗装（コーチ
インク）・蒸着・ＣＶＤ等の成膜技術による積層、耐熱
層材料と離形層材料の共押し出しによる２層フィルム化
なとて行なうことができる。

加圧部材としての密着フィル１１は、定着フィルム７と
同様の特性が必要となる。即ち耐熱性・離形性・耐久性
等を有するものである。一般には５ｍｍ以下好ましくは
１００μｍ以下の単層あるいは複合フィルムを使用でき
る。

第３図は密着フィルム１１としての複合フィルムの一例
の層構成断面模型図であり、ｆｉｂは密着フィル１１の
基層として耐熱層であり、懸回張設のため充分の強度を
持つ層でもある。

１１ａは基層１１ｂ上の離型層である。単層とする場合
はこの離型層ｆｉｂを除く、基層１１ｂのみとなる。

基層ｆｌｂは例えばポリイミド、ポリエーテルエーテル
ケトン（ＰＥＥに）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（ＰＰ
Ａ）なとの高耐熱性樹脂フィルムや、Ｎｉ−５ＬＩＳ−
Ａｌ１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１１ａとしては基層ｆｉｂ上にコートしてなるゴ
ム層例えばシリコンゴム薄層・アクリルゴム薄層などで
ある。また定着フィルム７と同様、ＰＴＦＥ　（ポリテ
トラフルオロエチレン）・ＰＦＡ−ＦＥＰ等のフッ素樹
脂やシリコン樹脂などが好ましい。

ｂ）定着実行動作 画僧形成スタート信号により画像形成装置が画像形成動
作して定着装置５ｏ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シートＰは、ガイド１８に
案内されて加熱体１と加圧部材としての密着フィルム１
１との圧接部（定着ニップ部）の、定着フィルム７と密
着フィルム１１との間に進入して、シート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７と定着
フィルム１１との間に挟まれて未定着トナー画像面が定
着フィルム７の下面に密着して面ズレ・しわ・寄りを生
じることなく定着ニップ部を通過していく。

駆動ローラ１２と従動ローラ１３間に懸回張設されて回
動駆動される密着フィルム１１は前述したようにヒータ
支持体２の定着入口側のエツジＳ８部よりテンションを
受けている。従動ローラ１３の上側頭頂部が定着ニップ
部より上方にあるため記録材Ｐはθ１の角度で上方から
下方へ向かって定着ニップ部に突入する。記録材を搬送
する側の密着フィルムは駆動ローラ１２とローラ１３と
ヒータ支持体エツジ部Ｓ１の３点の位置関係により定着
ニップ部で記録材Ｐを加熱体１の方向に密着させる方向
にテンションが働き、密着フィルム１１により記録材Ｐ
が定着フィルム７を介して加熱体１に密着する。

加熱体１は画像形成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、定着ニップ部へ導入された記
録材Ｐのトナー画像Ｔａは定着ニップ部において定着フ
ィルム７を介して加熱を受けて軟化・溶融像Ｔｂとなる
。

定着フィルム７は、ヒータ支持体２の曲率の大きい定着
排出側のエツジ部Ｓ（曲率半径が約２　ｍｍ）において
、急角度（屈曲角度θか略４５°）で走行方向が転向す
る。従って、定着フィルム７と重なった状態で定着ニッ
プ部を通過して搬送されたシートＰは、エツジ部Ｓに右
いて定着フィルム７から曲率分離し、排紙トレイへ排紙
されてゆく。排紙される時までにはトナーは十分冷却固
化しシートＰに完全に定着した状態（トナー画像Ｔｃ）
となっている。

密着フィルム１１による記録材Ｐの定着ニップ部での加
熱体１に対する圧接は加圧部材として加圧ローラを用い
た場合とその効果はかわることはない。だが加圧ローラ
に較べて密着フィルム１１は非常に熱容量が小さい。そ
のため加熱体１からの該フィル１１の奪熱が非常に少な
く、定着ニップ部で急激に温度上昇がなされる。

即ち、定着ニップ部での温度立上り性が非常によい。加
圧ローラを用いた場合のトナーの融点温度に達する時間
（定着部は定着フィルム方式）の半分で融点温度に達す
る。特に定着ニップ部においては定着フィルム７・記録
材Ｐ−密着フィルム１１しか熱なうばつものがないため
効率良くトナーへ熱を供給できる。

以上本実施例においては、定着ニップ部か短時間にトナ
ーの融点に対して充分な高温に昇温するので（クイック
スタート性）、加熱体１をあらかしめ昇温させておく（
いわゆるスタンバイ温調）必要がなく、高速度の画像形
成装置に十分に対応でき、また省エネルギーが実現でき
、しかも機内昇温も防止できる。

（３）定着装置例■（第５図） 本例は、定着装置５０の密着フィルム１１にシート材搬
送力があるので、前述第４図例の画像形成装置において
搬送部（搬送ベルト装置）３８・ガイド１８をなくして
、そのかわりに密着フィルム１１の従動ローラ１３を除
電針３５の近傍に配設することで密着フィルム１１を除
電針３−５の近くまで延長させ、転写部３４を出た記録
材Ｐをその延長した密着フィルム部分を搬送手段として
利用して定着装置５０の定着ニップ部へ搬送導入させる
ようにしたものである。

搬送系３８・定着部ロガイト１８等がいらないためコス
トタウンが可能、密着フィルム１１上に記録材Ｐが担持
されたのち定着ニップ部へ突入するため、定着部への記
録材の搬送か良好になされ、シワ、斜行などの発生が防
止できる、等のメリットがある。

（４）定着装置例■（第６図） 本例は、密着フィルム１１を上記定着装置例■より更に
延長させて、転写ベルトとしても機能させている。転写
ベルト部の内側の転写部背面には転写コロナ３４を設け
、感光体ドラム３９上のトナー画像を記録材Ｐへ転写す
る。

本例の場合も搬送系（３８）・定着人ロカイド（１８）
等かいらないためコストタウンが可能、記録材分離が良
好（紙を選ばない）、密着フィルム背面にトナー逆極性
の電荷があり記録材Ｐと密着フィルム１１との吸着は非
常に強く、定着時定者フィルム７へのトナーのオフセッ
トが非常に少ない、などのメリットかある。

（発明の効果） 以上のように本発明はフィルム加熱方式の定着装置につ
いて、定着フィルムを挟んで加熱体との間に定着ニップ
部を形成する加圧部材としてフィルム部材を用いたこと
て、加圧ローラを用いるものに較べてクイックスタート
性がより一層向上し、高速度画像形成装置にも十分に対
応することができるもので、所期の目的がよく達成され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例定着装置の側面図。 第２図は定着フィルムの層構成例の模型図。 第３図は加圧部材としての密着フィルムの層構成例の模
型図。 第４図は画像形成装置例の概略構成図。 第５図は第２の実施例定着装置を含む画像形成装置の概
略図。 第６図は第３の実施例定着装置を含む画像形成装置の概
略図。 １は加熱体、３はヒータ基板、４は発熱体（通電発熱抵
抗体）、５は検温素子、７は定着フィルム、１１は加圧
部材としての密着フィルム１２・１３はその駆動ローラ
と従動ローラ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）走行駆動される定着フィルムと、それを挟んで圧
   接する加熱体と加圧部材とを有し、定着フィルムを挟ん
   で加熱体と加圧部材との加圧で形成される定着ニップ部
   の定着フィルムと加圧部材との間に未定着顕画像を担持
   した記録材を導入して走行定着フィルムと共に定着ニッ
   プ部を移動通過させることで加熱体から定着フィルムを
   介して記録材に熱エネルギーを与えて顕画像を加熱定着
   する定着装置であり、前記加圧部材は少なくとも定着ニ
   ップ部において記録材を挟んで定着フィルムに圧接する
   フィルム部材であることを特徴とする定着装置。
2. （２）加圧部材としてのフィルム部材は、走行駆動手段
   と従動手段間に懸回張設されて定着ニップ部において定
   着フィルムと同一方向・同一速度で走行することを特徴
   とする請求項１記載の定着装置。