JPH08241002A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着フィルムを介して加熱体によりトナー像
を定着する装置において、加熱体とフィルムの摺擦によ
る摩耗粉の発生による駆動ローラとフィルムとのスリッ
プを、過熱によるフィルムの劣化等を生ずることなく防
止する。 【構成】 駆動ローラ（８）によって駆動される定着フ
ィルム（７）と、それを挟んで圧接する加熱体（１）と
加圧部材（１０）とを有し、定着ニップ部の間で未定着
トナーを加熱定着する装置において、加圧部材の加圧力
調節、又は加圧部材の接離のいずれか一方、もしくは両
方を行なうことが可能であり、前記加熱体の加熱状態、
あるいは加熱体内発熱部に供給される電力等の供給状態
に対応して加圧力調節及び／又は接離を行なうことによ
り、電力の非供給状態等の場合、加圧ローラによりニッ
プ部の過熱を防ぎフィルムの劣化等を防ぎつつ、摺擦に
よる摩耗粉の発生を低減し、スリップを防止する。

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
（トナー画像）を担持した記録材を加熱体に対して定着
フィルムを介して密着させて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ものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、記録紙上の顕画像を定着する手段
としては、熱ローラを用いたものが知られているが、消
費電力が大きく、定着可能な温度に到達するまでの時間
が長くなる等の欠点があった。

【０００３】これに対し、上記欠点を改善する耐熱性フ
ィルムを用いた定着方式が特開昭６３−３１３１８２号
公報に記載されている。

【０００４】前記公報に記載されている定着装置は、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
て配置されて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、溶解せしめ、ついで、フィルムと記録材を離間、
あるいはトナーが冷却固化したのちに、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。

【０００５】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
タおよび加熱体駆動（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。

【０００６】このようなフィルム加熱方式の定着装置
は、ウエイトタイムが短い等の長所を有し、時代の要望
に合った定着装置である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のフィルム加熱方式の定着装置においては長時間
の使用にともない加熱体と加圧部材との圧接により、定
着フィルムの内面が加熱体との摺擦によって摩耗してい
き、その摩耗粉が定着フィルムの内面を介して駆動ロー
ラの表面に付着し、定着フィルムの内面と駆動ローラと
の間の摩耗係数が低下し、ついには、スリップを起こし
たり、該フィルムの駆動が停止したり、などが生じ、よ
って、画像形成手段側から搬送されてくる未定着画像を
担持した記録材の、定着装置内の定着ニップへの導入不
良や、定着フィルム、加圧部材、記録材が停止したま
ま、定着ニップ部のみが加熱されるために起る定着フィ
ルム、加圧部材、記録材、加熱体の熱的破損、画像劣化
等が発生する。

【０００８】そのため、定着実行時以外において、加圧
部材の加圧を解除することが考えられる。加圧解除によ
り、定着フィルムの内面と加熱体との摺擦が減り、摩耗
減少が期待できる。

【０００９】しかしながら、加熱体内発熱体へのたとえ
ば電力供給時に加圧部材の加圧解除を行なった場合、被
加熱部材的要素でもある加圧部材の離間により、瞬間的
に加熱体の温度が上昇し、加熱体が破損するなどの問題
が生じる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、定着フィルムの内面の加熱体と加圧摺擦によ
って生じる摩耗を大幅に減少させ、かつ加熱体の熱的破
損もなくなり、耐久性ならびに信頼性の向上を図ること
ができる定着装置を提供することを目的としたものであ
り、本発明によれば、駆動ローラによって走行駆動され
るエンドレス状の定着フィルムと、それを挟んで圧接す
る加熱体と加圧部材とを有し、該定着フィルムを挟んで
該加熱体と加圧部材との加圧で形成される定着ニップ部
の該定着フィルムと加圧部材との間に未定着トナーを担
持した記録材を導入して走行する該定着フィルムととも
に定着ニップ部を移動通過させることで該加熱体から定
着フィルムを介して該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、加圧部材の加
圧力調節、又は加圧部材の接離のいずれか一方、好まし
くは両方を行なうことが可能であり、また加熱体の加熱
状態、あるいは加熱体内発熱部に供給される例えば電力
等の供給状態に対応して加圧力調節及び／又は接離を行
ない好ましくは記録材加熱定着実行時に所定の加圧力に
より加圧し、加熱定着実行時以外の少なくとも一部にお
いて加圧力調節及び／又は接離を行なうことにより、加
熱体の過熱による破損を生じることなく定着フィルム内
面の摩耗を減少させる。

【００１１】

【実施例】

＜実施例１＞図７は本発明の第１実施例の後述する定着
装置６０を使用している画像形成装置の一例を示した断
面図である。

【００１２】本例の画像形成装置は、原稿台固定の、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。

【００１３】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、回転感光体ドラム３９が矢印で示す
時計方向に所定の周速度で回転駆動される。

【００１４】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２４、第３ミラー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ミラー２６、固定第５ミラー２７、固定第
６ミラー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。

【００１５】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、該ドラム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。該ドラム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。

【００１６】一方、図示されていない給紙手段により記
録材シートＰが給送され、ガイド３３を通って所定のタ
イミングで該ドラム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該ドラム３９
に接し、該ドラム３９面側のトナー顕画像が記録シート
Ｐ面に順次に転写されていく。

【００１７】像転写部に通過した該シートＰは図示され
ていない分離手段、たとえば、ドラム端部に配設した分
離ベルトによって該ドラム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、搬送ガイド
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。

【００１８】転写後の回転感光体ドラム３９面はクリー
ニング器３６のクリーニングプレート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。

【００１９】往動移動した移動光学部（光源２１、反射
笠２２、第１ミラー２３、第２ミラー２４、第３ミラー
２５）は所定の往動終点に到達すると、往動移動に転じ
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（光学系のバック行程）する。

【００２０】つぎに、図１、図２及び図３により、定着
装置６０の第１実施例について説明する。

【００２１】同図において、７はエンドレス状の定着フ
ィルムであり、図１の左側の駆動ローラ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低
熱容量線状の加熱体１の、該３部材８，９，１間に懸回
張設してある。

【００２２】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、すなわち、画像形成部側から
搬送されてくる未定着トナー像Ｔａを上面に担持した記
録材シートＰの搬送速度と同じ周速度をもって、皺や蛇
行、速度遅れなく回動駆動される。

【００２３】１０は加圧部材としての、シリコンゴム等
の離型性のよいゴム弾性層１２を有する加圧ローラであ
り、定着フィルム７の下行側フィルム部分を挟ませて加
熱体１の下面に対して、たとえば、総圧４〜７ｋｇの当
接圧をもって対向圧接させてあり、記録材シート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。

【００２４】本実施例ではローラー直径２５ｍｍ、ゴム
長さ３３０ｍｍ、シリコンゴム弾性層の表面にＰ．Ｆ．
Ａ薄膜、厚さ５０μｍを形成し、ローラー硬度は５０°
（アスカーＣ）のものを用い、総圧７ｋｇ、ニップ幅約
４〜５ｍｍ程度とした。

【００２５】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（定着フィルム７の幅方向）を長手とする
低熱容量線状のものからなり、ヒータ基板３、通電発熱
抵抗体（発熱体）４、検温素子５、耐熱ガラス層６など
からなり、ヒータ支持体２に取付け保持されて固してあ
る。

【００２６】ヒータ支持体２は加熱体１を定着装置６０
およ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、たとえば、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、幅１６ｍ
ｍ、長さ３４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００２８】発熱体４は基板３の下面（定着フィルム７
との対面側）のほぼ中央部に長手に沿って、たとえば、
ＡｇとＰｄ（銀パラジウム）、Ｔａ₂ Ｎ等の電気抵抗材
料を厚み１０μｍ、幅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１０μｍコートしたものである。本実施例では、幅
２．２５ｍｍのものを使用した。なお、加圧ローラー１
０とのニップは、ニップ帯中央が、発熱体中央に位置す
ることにした。

【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）のほぼ中央部に
スクリーン印刷等により塗工して具備させたＰｔ膜等の
低熱容量の側温抵抗体である。検温素子５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。

【００３０】この実施例の加熱体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から通
電し、発熱体４をほぼ全長にわたって発熱させる。通電
は交流１００Ｖ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図示されていない通電制御回路によ
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、離型性、耐久性
等のあるもので、一般に総厚１００μｍ以下、好ましく
は４０μｍ以下の単層あるいは複合層フィルムを使用で
きる。

【００３２】１３は、本発明に係る加圧ローラー１０を
支持し、加圧、位置調節を行なうところの加圧ローラー
支持部材であり不図示の接離手段により調節される。

【００３３】１４は、加圧ローラー加圧部材であるとこ
ろの加圧バネである。図中、矢印Ａは加圧ローラー支持
部材１３の加圧、位置調節可能な方向であり、つまり加
圧ローラー１０の移動の方向である。矢印Ｂは、それぞ
れの移動した方向である。

【００３４】図１は本実施例の加圧、加熱し、定着す
る、定着実行時の定着装置の断面図である。加圧ローラ
ー１０は、定着に必要な所定の加圧力で加圧され、回転
し、定着を行なう。

【００３５】図２は、本実施例の加圧解除時の定着装置
の断面図である。加圧ローラー１０は、加圧ローラー支
持部材１３の位置調節により、定着フィルム７表面から
離間している。

【００３６】図３は、本実施例の定着実行時の加圧よ
り、低い加圧力で加圧している時の定着装置の断面図で
ある。加圧ローラー１０は、加圧ローラー支持部材の調
節により、定着実行時より低い加圧力にて加圧され回転
する。

【００３７】本実施例では、低加圧時において、加圧力
を総圧４〜５ｋｇ、ニップ幅２〜３ｍｍに低下させた。
また、ニップ幅２〜３ｍｍとしたことにより、発熱体部
に対してほぼ全域にわたり接触している構成とした。

【００３８】本構成にすることにより、低加圧時の発熱
体通電時における発熱体の急激な昇温をより未然に防止
することができる。

【００３９】また、本実施例では、記録材の定着実行時
の全てにおいて、定着用の所定の加圧力により加圧さ
れ、発熱体の通電時の定着実行時以外の少なくとも一部
において、定着用の所定加圧力より低い加圧力によって
加圧される。

【００４０】そして、発熱体の非通電時の少なくとも一
部において、加圧ローラーの加圧当接解除を行なった。

【００４１】本実施例は発熱体通電状態に対応して、加
圧力、調節接離調節を実行した。

【００４２】図４に、連続コピー時の発熱体通電と加圧
ローラー加圧力調節、接離調節のタイミングを示すもの
であり、図５は、定着終了後、次定着開始までの間、少
なくとも１部に、発熱体に非通電状態を用いた場合のタ
イミングを示すものである。本発明における加圧力調
節、接離調節のタイミングは、発熱体の昇温特性及びヒ
ーター基板、ヒーター支持体、定着フィルム、及び加圧
ローラー等の比熱等を考慮することは、もちろんのこと
である。

【００４３】本実施例により、通常、耐久枚数１０万枚
（Ａ４）に対し、１５〜２０万枚まで長期使用に耐える
ものとなった。

【００４４】なお、本実施例では加圧力調節と接離調節
両方を行なったが、いずれか、一方のみでも良いのはも
ちろんである。

【００４５】＜実施例２＞他の実施例として、本実施例
では定着装置の加熱体の加熱状態に対応して、加圧ロー
ラーの加圧力調節及び加圧解除を行なったものである。

【００４６】画像形成装置、定着装置、及び加圧力調節
等の設定値等は実施例１と同じものを用いたので断面図
は省略する。

【００４７】例えば、通常のコピー用紙サイズ（Ａ４，
Ｂ４等）に比べ小さいサイズの記録紙（例えば葉書な
ど）の場合、連続コピー時の定着装置の加熱体等の非通
紙部の昇温が生じ、加圧ローラー等の破損、定着フィル
ムの破損を発生しかねない。

【００４８】そのため、小サイズ紙の連続コピー時の場
合、記録紙定着終了後、次記録紙定着開始までの間（以
後紙間と称する）の温調温度をサーミスター等の検知に
より、切り替える方法が一般に行なわれ、非通紙部昇温
を防止している。

【００４９】図６に温調切替、と加圧ローラーの加圧力
調節接離調節のタイミングを示す。温調切替としては、
通常コピー時の温調温度は、本実施例では、１〜４枚目
まで２２５℃、５〜８枚目は２１０℃、９枚目以降２０
０℃となるように設定されるものであり、小サイズ紙連
続コピー時の温調温度は、通常に対し、２０℃低く設定
し、これを特別温調とした。

【００５０】よって、図６のように温調切替を行なって
いて、加圧ローラーの加圧力調節等をその温調切替に対
応して、行なうものである。

【００５１】本実施例により、定着フィルムの長寿命化
が図られ、しかも、特別温調等の切替にもかかわらず、
定着性を十分に満足できるものであった。

【００５２】＜実施例３＞他の実施例として、本実施例
では温調温度及び通電電力に対応して、加圧ローラー加
圧力を多段階に調節されるものであり、図６に示すタイ
ミングと同じ設定とした。

【００５３】表１に、温調温度と、加圧ローラーの加圧
力の替りとしてニップ幅の切替の対応を示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】温調温度が比較的低い場合、ニップ幅を減
少させる度合いを大きめに、取ることができる。そのた
め、より加圧力を低く設定できるため、いっそうの定着
フィルムの長寿命化を図ることができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加圧部材の加圧力調節、又は加圧部材の接離のいずれか
一方、もしくは両方を行ない、たとえば加熱体の加熱状
態、あるいは加熱体内発熱部に供給される電力等の供給
状態に対応して加圧力調節又は及び接離を行なう。そし
て、好ましくは記録材加熱定着実行時に所定の加圧力に
より加圧し、加熱定着実行時以外の少なくとも一部にお
いて、加圧力調節及び／又は接離を行なうことにより、
加熱体の破損を生じさせることなく、定着フィルムの内
面の摩耗を減少させ、摩耗粉による定着フィルムのスリ
ップ、及び、定着フィルムの駆動停止を防止し、長期的
使用においても安定した画像形成を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１の定着実行時における定
着装置の断面図

【図２】本発明による実施例１の加圧解除時における定
着装置の断面図

【図３】本発明による実施例１の低加圧時における定着
装置の断面図

【図４】連続コピー時の加圧ローラの加圧と発熱体通電
に関するタイミングを示す図

【図５】定着終了後非通電状態を設けた場合の加圧ロー
ラの加圧と発熱体通電に関するタイミングを示す図

【図６】温調切替と加圧ローラの加圧力調節、接離調節
のタイミングを示す図

【図７】本発明による１実施例の定着装置を使用する画
像形成装置の１例を示す図

【符号の説明】

１…加熱体 ７…定着フィル
ム ８…駆動ローラ １０…加圧ロー
ラ １３…加圧ローラ支持部材 １４…加圧バネ ６０…定着装置 Ｐ…記録材シー
ト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動ローラによって走行駆動されるエン
   ドレス状の定着フィルムと、それを挟んで圧接する加熱
   体と加圧部材とを有し、該定着フィルムを挟んで該加熱
   体と加圧部材との加圧で形成される定着ニップ部の該定
   着フィルムと加圧部材との間に未定着トナーを担持した
   記録材を導入して走行する該定着フィルムとともに定着
   ニップ部を移動通過させることで該加熱体から定着フィ
   ルムを介して該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、 前記加圧部材の加圧力調節、又は加圧部材の接離のいず
   れか一方、もしくは両方を行なうことが可能であり、前
   記加熱体の加熱状態、あるいは加熱体内発熱部に供給さ
   れる電力等の供給状態に対応して加圧力調節及び／又は
   接離を行なうことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 駆動ローラによって走行駆動されるエン
   ドレス状の定着フィルムと、それを挟んで圧接する加熱
   体と加圧部材とを有し、該定着フィルムを挟んで該加熱
   体と加圧部材との加圧で形成される定着ニップ部の該定
   着フィルムと加圧部材との間に未定着トナーを担持した
   記録材を導入して走行する該定着フィルムとともに定着
   ニップ部を移動通過させることで該加熱体から定着フィ
   ルムを介して該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、 前記加圧部材の加圧力調節、又は加圧部材の接離のいず
   れか一方、もしくは両方を行なうことが可能であり、前
   記記録材加熱定着実行時に所定の加圧力により加圧し、
   加熱定着実行時以外の少なくとも一部において加圧力調
   節及び／又は接離を、前記加熱体の加熱状態、あるいは
   加熱体内発熱部に供給される電力等の供給状態に対応し
   て加圧力調節及び／又は接離を行なうことを特徴とする
   定着装置。