JPH07248695A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着ニップ部における加圧ローラのへこみ変
形を回復し、定着不良を防止する。 【構成】 装置本体の主電源投入直後の加圧ローラ１０
の前回転中に加熱体１に通電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】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、画像表示装置、記録紙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なるトナーを用
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する画像定
着装置として活用できる。

【０００３】

【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。

【０００４】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
成動作禁止の時間）、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
部材が必要であり、第５に、ローラ定着温度及び曲率に
より記録材が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。

【０００５】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。

【０００６】本出願人の先の提案に係るたとえば特開昭
６３−３１３１８２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担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で
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、ついでフィルムと記録材を離間さ
せる、あるいはトナーが冷却、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。

【０００７】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って線状にまたは細
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
れて加熱体の全体が急速に昇温し、該加熱体の熱がフィ
ルムを介して記録材に与えられる。

【０００８】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）回路により行われて所定
の定着可能温度に温調管理される。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
所定温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。

【０００９】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徴を有し、時代の要望にあ
った定着装置である。

【００１０】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例においては長時間放置中に加圧ローラのニップ
部がへこんで変形してしまうことがあり、このへこみ変
形のために、加圧ローラ周期で画像の定着不良が発生し
てしまうという欠点が生じることがあった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの本発明は、移動可能なフィルムと、このフィルムと
接する通電により発熱する加熱体と、上記フィルムを介
してこの加熱体を加圧する加圧ローラと、を有し、上記
フィルムと加圧ローラで形成されるニップで未定着画像
を担持した記録材を挟持搬送して定着を行う定着装置に
おいて、装置本体の主電源投入直後の上記加圧ローラの
前回転中に上記加熱体に通電を行うことを特徴とするも
のである。

【００１２】

【実施例】

実施例１ （１）画像装置例 図３は本発明に従う後述する定着装置６０を用いた画像
形成装置の一例の概略構成を示している。

【００１３】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。

【００１４】固定の原稿台ガラス２０上に原稿１９を所
用に載置し、所用の複写条件を設定した後、コピースタ
ートキーを押すと、感光体ドラム３９が矢印の時計方向
に所定の周速度で回転駆動される。

【００１５】また光源２１（２２は反射笠）と第１ミラ
ー２３が原稿台ガラス２０の下面に沿ってガラス左辺側
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２
９、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。

【００１６】回転感光体ドラム３９の表面はこの露光前
に一次帯電器３０により正または負の所定電位に一様に
帯電処理されており、この帯電面に対して上記の露光が
成されることで、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
でトナー像として顕画される。

【００１７】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を通って所
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３
９に接しドラム３９面側のトナー顕画像がシートＰ面に
順次に転写されていく。

【００１８】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３９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６０へ導入され、後述するようにトナー画像定
着を受け、画像形成物として機外へ排出される。

【００１９】転写後のドラム３９面はクリーニング器３
６のクリーニングブレード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。

【００２０】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じられてはじめ
のホームポジションへ戻り、次のコピーサイクルの開始
まで待機する（光学系のバック行程）。

【００２１】（２）定着装置例 ａ）装置構成 図１は本発明に従う定着装置６０の一例の側面図、図２
は定着フィルムの層構成模型図である。

【００２２】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
してある。

【００２３】従動ローラ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の搬送速度と同じ周速度を持ってしわや蛇行、速度遅
れなく回動駆動される。

【００２４】１０は加圧部材としての、シリコンゴム等
の離形性の良いゴム弾性層１２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７の下行側
フィルム部分を挟ませて、前記加熱体１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の当接圧
を持って対向圧接させてあり、記録材Ｐの搬送方向に順
方向の反時計方向に軸１１を中心に回転する。

【００２５】加熱体１はフィルム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（発熱
体）４、検温素子５等よりなり、ヒータ支持体２に取り
付け保持されて固定支持させてある。

【００２６】ヒータ支持体２は加熱体１を定着装置６０
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ＰＰＳ（ポリフェニレ
ンサルファイド）、ＰＡＩ（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。

【００２７】ヒータ基板３は耐熱性、絶縁性、低熱容量
の部材であり、一例として厚み１．０ｍｍ、巾１６ｍ
ｍ、長さ３４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００２８】発熱体４は基板３に下面（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／Ｐ
ｄ（銀パラジウム）、Ｔａ₂Ｎ等の電気抵抗材料を厚み
約１０μｍ、巾１〜３ｍｍにスクリーン印刷等により塗
工し、そのうえに表面保護層として耐熱ガラス６を約１
０μｍコートしたものである。

【００２９】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
量のサーミスタ等を基板３に当接配置する構成にしても
良い。

【００３０】本例の加熱体１の場合は、線状または帯状
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を略全長にわたって発熱させる。通電はＡ
Ｃ１００Ｖ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。

【００３１】定着フィルム７は耐熱性、離形性、耐久性
等のある、一般に層圧１００μｍ以下、好ましくは４０
μｍ以下の単層あるいは複合層フィルムを使用できる。

【００３２】図２は複合層フィルムの一例の層構成模式
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、７
ａ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。

【００３３】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（ＰＥＩ）、ポリパ
ラバン酸（ＰＰＡ）等の高耐熱性樹脂フィルムや、Ｎ
ｉ、ＳＵＳ、Ａｌ等の金属など、強度、耐熱性に優れた
ものが使用できる。

【００３４】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、グラファイト、導電性ウ
ィスカ等の導電材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。

【００３５】耐熱層７ｂに対する離形層７ａの積層形性
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（コーティング）、蒸着、ＣＶＤ等の成膜技術によ
る積層、耐熱層材料の共押し出しによる２層フィルム化
などで行うことができる。

【００３６】ｂ）定着実行動作 画像形成スタート信号により前述例の画像形成装置（図
３）が画像形成動作して定着装置６０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と加圧ローラ１０との
圧接部（定着ニップ部）の、定着フィルム７と加圧ロー
ラ１０との間に進入して、未定着トナー画像面がシート
Ｐの搬送速度と同一方向で同方向に回動状態の定着フィ
ルム７の下面に密着して面ズレ、しわ、よりを生じるこ
となく定着フィルム７と一緒の重なり状態で加熱体１と
加圧ローラ１０との相互圧接部間を挟圧力を受けつつ通
過していく。

【００３７】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、トナー画像Ｔａ
は圧接部において加熱を受けて軟化、溶融像Ｔｂとな
る。

【００３８】定着フィルム７は、ヒータ支持体２の曲率
の大きいエッジ部Ｓ（曲率半径が約２ｍｍ）において、
急角度（屈曲角度θが約４５度）で走行方向が転向す
る。従って、定着フィルム７と重なった状態で圧接部を
通過して搬送されたシートＰは、エッジ部Ｓにおいて定
着フィルム７から曲率分離し、排紙トレイへ排紙されて
いく。排紙されるとき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。

【００３９】また、本例において加熱体１のうち発熱体
４及び基板３の熱容量が小さく、かつこれらが支持体２
により断熱支持されているので、圧接部における加熱体
１の表面温度は短時間にトナーの融点（またはシート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１をあらかじめ昇温させておく（いわゆるス
タンバイ温調）必要が無く、省エネルギーが実現でき、
しかも機内昇温も防止できる。

【００４０】ｃ）主電源投入直後のヒータ制御 装置本体主電源投入後、不図示のメインモータが前回転
するのに伴い、定着フィルム７及び加圧ローラ１０も前
回転し始める。本実施例の系においては、定着フィルム
７は一回転するのに１．５秒かかる。

【００４１】不図示の回転センサー部分において、回転
開始から１．５秒後に１周したことを確認した後、加熱
体１への通電を開始する。加熱体１への通電時間は５秒
間とする。これは、前回転時間と同期させるためであ
り、メインモータ停止と同時に加熱体１への通電も停止
させている。つまり前回転時間は６．５秒である。

【００４２】加熱体１へ通電するときの温調温度は以下
に示すような制御を行う。主電源投入直後の検温素子５
の検知する定着フィルム７の検知温度によって温調温度
を３段階に制御する。主電源投入直後の検知温度が１１
０℃以下であった場合、温調温度は２２５℃とする。同
様に、検知温度が１１０℃から１４０℃以下であった場
合には温調温度は２００度、１４０℃より高い場合につ
いては１８０度で温調温度を設定し制御を行う。

【００４３】主電源投入直後に５秒間通電することで、
加圧ローラ１０も温めることができ、へこみ変形した部
分を元に戻すのに十分な熱量を与えることが可能であ
る。温調温度を３段階に分けるのは、主電源投入直後の
検温素子５の検知温度が高い場合には加圧ローラ１０の
温度が高いことが想定され、へこみ変形量が小さいので
温調温度を上げる必要がないからである。

【００４４】本体主電源投入後の前回転と、加熱体への
通電のタイミングチャートを図４に示す。

【００４５】このように本実施例では前回転中に加圧ロ
ーラに熱が加わるので加圧ローラのへこみを直し、定着
不良を防止することができる。

【００４６】実施例２ 主電源投入直後のヒータ制御以外は実施例１と同様の系
とする。

【００４７】主電源投入直後のヒータ制御 画像形成装置内に、不図示のタイマーを具備させる。そ
のタイマーによりコピー終了からの時間をカウントさせ
る。このタイマーは、主電源ＯＦＦ後も作動するものと
する。

【００４８】次に主電源が投入されたときに、まずその
カウンターの値を読む。それにより、加圧ローラ１０が
停止してからの時間がわかる。加圧ローラ１０のニップ
部におけるへこみ変形量は加圧ローラ１０の停止時間と
密接な関係があり、停止時間よりへこみ変形量を推測す
ることができる。つまり、加圧ローラ１０の停止時間を
知ることにより、へこみ変形を回復させるのに必要な加
熱体１への通電時間を割り出すことができる。

【００４９】実際の通電時間の制御は以下のように行
う。

【００５０】最終コピー終了後０〜１時間以内の場合
は、へこみ変形していないので加熱体１への通電は行わ
ない。最終コピー終了後１時間を越えて２４時間以内の
場合、加熱体１へ前回転時に５秒間の通電を行う。最終
コピー終了後２４時間を越える場合には、加熱体１へ前
回転時に１０秒間の通電を行う。

【００５１】温調温度の制御は、実施例１と同様とす
る。

【００５２】図５に最終コピー終了後の経過時間と、加
熱体への通電時間との関係を示すグラフを示す。

【００５３】このように本実施例によれば、より正確に
無駄なく加圧ローラの変形を直し、定着不良を防止する
ことができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、加
圧ローラのニップ部で発生するへこみ変形を前回転中に
回復させることができる。従って、へこみ変形のために
生じていた加圧ローラ周期で発生していた画像の定着不
良を解決することができる。

【００５５】また、加圧ローラのへこみ変形量に応じて
加熱体への通電量を制御することで必要最小限の通電量
で済ますことができる。

【００５６】また、前回転時に加熱体に通電すること
で、立ち上げ時に機内を温める効果もあり、その分だけ
コピー時の温度上昇が早くなり、定着性を良くするとい
う効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１、実施例２における定着装置の側面
図。

【図２】実施例１、実施例２における定着フィルムの層
構成例の模型図。

【図３】実施例１、実施例２における画像形成装置の一
例の概略図。

【図４】実施例１における本体主電源投入後の前回転
と、加熱体への通電のタイミングチャート。

【図５】実施例２における最終コピー終了後の経過時間
と、加熱体への通電時間との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 加熱体 ３ ヒータ基板 ４ 発熱体 ５ 検温素子 ７ 定着フィルム １０ 加圧ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仙波 久明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動可能なフィルムと、このフィルムと
   接する通電により発熱する加熱体と、上記フィルムを介
   してこの加熱体を加圧する加圧ローラと、を有し、上記
   フィルムと加圧ローラで形成されるニップで未定着画像
   を担持した記録材を挟持搬送して定着を行う定着装置に
   おいて、 装置本体の主電源投入直後の上記加圧ローラの前回転中
   に上記加熱体に通電を行うことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前回転中に行われる上記加熱体への通電
   は、上記フィルムの移動後に行われることを特徴とする
   請求項１の定着装置。
3. 【請求項３】 定着動作終了から次に主電源が投入され
   るまでの時間をカウントする計測手段を有し、この計測
   手段からの出力により前回転中の上記加熱体への通電時
   間が制御されることを特徴とする請求項１及び２の定着
   装置。