JPH07248696A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルム駆動の定着装置において、フィルム
の駆動を安定化し、定着不良を防止する。 【構成】 駆動ローラ８表面の軸方向のＲｚを２μｍ＜
Ｒｚ＜１１μｍとする。

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（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。

【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
作動禁止の時間）、いわゆる、ウエ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、ローラ定着温度および曲率に
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例えば特開昭６
３−３１３１８２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、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。

【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。

【０００９】駆動ローラには、ローラ表面を清掃するた
めの駆動ローラ清掃部材が当接されている。これによっ
て、長期使用とともない、駆動ローラ表面に付着する定
着フィルム内面の摩耗粉が除去され、定着フィルムと駆
動ローラ表面との間の摩擦係数が低下し、ついにはスリ
ップしてしまうようなことがなくなり、長期にわたって
安定してフィルムの駆動を行うことが可能となった。

【００１０】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、駆動ローラ表面の軸方向のＲｚが大きい
と、長時間の使用にともない、定着フィルムや駆動ロー
ラ清掃部材との摺擦によって駆動ローラ表面が摩耗して
いき、駆動ローラの表面状態が使用初期と大きく変化し
てしまうために、定着フィルムが軸方向に移動する速度
が変化してしまい、定着フィルム軸方向の制御が不安定
になり、ついには、定着フィルムが寄り切ってしまうと
いう問題が生じた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
問題点を解消し、この種の定着装置の耐久性・信頼性の
向上を図ることを目的とする。

【００１２】上記課題を解決するため本発明は、定着フ
ィルムと、この定着フィルムを走行駆動する駆動ローラ
と、定着フィルムを挟んで圧接する加熱体及び加圧部材
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トナー像を担持した記録材を導入し
て走行する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トナー像を加熱定着する定着装置
において、前記駆動ローラの表面の軸方向Ｒｚが２μｍ
＜Ｒｚ＜１１μｍであることを特徴とするものである。

【００１３】

【実施例】

（実施例１） （１）画像装置例（図５） 図５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。

【００１４】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。

【００１５】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、コピースタ
ートキーを押すと、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。

【００１６】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。

【００１７】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３
９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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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）。

【００２２】（２）定着装置例 ａ）装置構成 図１は本発明にしたがう定着装置６０の一例の側面図、
図２は背面図、図３は定着フィルムの層構成模型図であ
る。

【００２３】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。

【００２４】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もってしわや蛇行、速度遅
れなく回動駆動される。また、定着フィルム７は、不図
示の手段によって、軸方向においても移動制御されてい
る。

【００２５】１０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
も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。

【００２６】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に取付
け保持させて固定支持させてある。

【００２７】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。

【００２８】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１６ｍｍ
・長さ３４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００２９】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／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、その上に表面保護層として耐熱ガラス６を約１０
μｍコートしたものである。

【００３０】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。

【００３１】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を略全長にわたって発熱させる。通電はＡＣ１
００Ｖ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。

【００３２】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４０
μｍ以下の単層或いは複合層フィルムを使用できる。

【００３３】図３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、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。

【００３４】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）、などの高耐熱性樹脂フィルムや、
Ｎｉ・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。

【００３５】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。

【００３６】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（コーティング）・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
層フィルム化などで行うことができる。

【００３７】１３は駆動ローラ表面を清掃する駆動ロー
ラ清掃部材である。駆動ローラ清掃部材１３は、耐熱性
の樹脂または、板金からなるホルダーと、長さ２．５ｍ
ｍ、パイル径２０ｄ／２ｆ、密度５００ループ／インチ
のノーメックス等のループ状耐熱ブラシで構成されてい
る。

【００３８】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
５）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の搬送速度と同一速度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・寄りを生じる
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。

【００３９】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。

【００４０】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
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。

【００４１】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（又はシート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。

【００４２】ｃ）駆動ローラのＲｚ 本例で使用している駆動ローラは、芯金の表面に厚さ
０．５ｍｍのシリコンゴムで構成されており、軸方向の
表面Ｒｚは２μｍ＜Ｒｚ＜１１μｍとなっている。Ｒｚ
の測定方法としては、装置が小坂研究所のＳＥ−３３０
０、触針がＲ２μｍのダイヤモンド、測定長が２．５ｍ
ｍ、送りスピードが０．１ｍｍ／ｓｅｃ、縦倍率が２０
００倍である。

【００４３】図４は上記測定方法で測定したＲｚの駆動
ローラを使用したときの、耐久試験の実験結果である。
この結果からわかるように、駆動ローラの軸方向の表面
Ｒｚを２μｍ＜Ｒｚ＜１１μｍにすることにより、耐久
後の表面の削れがなく、フィルムの軸方向の制御が安定
する。

【００４４】（実施例２）本実施例は駆動ローラ表面の
周方向Ｒｚを２μｍ＜Ｒｚ＜１５μｍとしたものであ
る。

【００４５】実施例１によって、軸方向の定着フィルム
の移動制御が安定したが、本実施例によって、定着フィ
ルムの回転駆動も安定する。つまり、長期使用後、駆動
ローラ表面の周方向Ｒｚが、使用初期から変化してしま
うと、定着フィルムと駆動ローラの周方向の摩擦係数も
変化し、安定した制御を行うことができなくなってしま
う。

【００４６】また、実施例１、２により、耐久後の駆動
ローラ表面の削れが完全になくなり、その削れ粉がヒー
タやホルダー表面に付着して、画像を悪化させたり、定
着フィルムとヒータやホルダーがはりついたりするのを
完全に防ぐことができる。

【００４７】（実施例３）本実施例は駆動ローラ表面の
軸方向のＲｍａｘ−Ｒｚ＜６μｍとしたものである。こ
うすることにより駆動ローラ表面の軸方向の粗さのバラ
ツキがなくなる。つまり、局部的に表面のゴムがとびで
ていると、その部分が耐久後に大きく削れ、その削れた
ゴムがフィルムを介してヒータ表面やホルダーに付着
し、画像を悪化させていた。本発明によりそのような問
題点が解決される。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
耐久後のフィルムの軸方向の制御が安定し、また耐久後
のフィルムの回転制御が安定し、更に駆動ローラ表面の
ゴムの局部的な削れを防ぎ、画像を安定させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着装置の側面図。

【図２】定着装置の背面図。

【図３】定着フィルムの層構成図。

【図４】第１実施例の説明の表。

【図５】画像形成装置の概略図。

【符号の説明】

１ 発熱体 ７ 定着フィルム ８ 駆動ローラ １０ 加圧ローラ １３ 清掃ブラシ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊原 裕一郎 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着フィルムと、この定着フィルムを走
   行駆動する駆動ローラと、定着フィルムを挟んで圧接す
   る加熱体及び加圧部材と、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トナー像を担
   持した記録材を導入して走行する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トナー像を
   加熱定着する定着装置において、 前記駆動ローラの表面の軸方向Ｒｚが２μｍ＜Ｒｚ＜１
   １μｍであることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記駆動ローラを清掃する清掃部材を有
   することを特徴とする請求項１の定着装置。
3. 【請求項３】 前記駆動ローラの表面の周方向Ｒｚが２
   μｍ＜Ｒｚ＜１５μｍであることを特徴とする請求項１
   記載の定着装置。
4. 【請求項４】 前記駆動ローラの表面の軸方向Ｒｍａｘ
   −ＲｚがＲｍａｘ−Ｒｚ＜６μｍであることを特徴とす
   る請求項１記載の定着装置。