JP2002190369A - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐熱性フィルムを介して駆動ローラヘ大量に熱
が伝わってしまうため、熱エネルギーを損失してしまう
という課題があった。 【解決手段】駆動ローラと前記耐熱性フイルムの当接面
を該耐熱性フイルムの両端非通紙領域に設けたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加熱材としての
記録材（以下、記録材シートとも称する）上に形成され
た未定着トナー画像を加熱溶融させて該記録材に定着さ
せるために使用あるいは記録材を加熱処理して該記録材
の皺取り、艶出し等を行うために使用する加熱装置およ
び該加熱装置を加熱定着装置として適用した画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、未定着トナー画像を加熱定着させ
るために使用する加熱定着装置は、例えば、特開明６３
−３１３１８２号公報等に開示されているように、固定
支持された加熱体（ヒータ）に対向圧接しつつ搬送（移
動駆動）される耐熱性フィルムと、この耐熱性フィルム
を介して記録材を加熱体に密着させる加圧部材とを有
し、加熱体の熱を耐熱性フィルムを介して記録材へ付与
することで記録材面に形成担持されている未定着トナー
画像を該記録材面に加熱定着させる方式・構成の装置が
あり、既に実用にも供している。

【０００３】より具体的には、薄肉の耐熱性フィルム
（又はシート）と、この耐熱性フィルムの移動駆動手段
と、この耐熱性フィルムを中にしてその一面側に固定支
持して配置された加熱体と、他面側に加熱体に対向して
配置され該加熱体に対して耐熱性フィルムを介して記録
材の未定着トナー画像（顕画像）担持面を密着させる加
圧部材とを有し、耐熱性フィルムは少なくとも画像定着
実行時は該耐熱性フィルムと加圧部材との間に搬送導入
される記録材と順方向に略同一速度で走行移動させる。
そして、この走行移動する耐熱性フィルムと記録材を加
熱体と加圧部材との圧接で形成される定着部としてのニ
ップ部Ｎを通過させることにより、記録材の未定着トナ
ー画像担持面を耐熱性フィルムを介して加熱体で加熱
し、未定着トナー画像に熱エネルギーを付与して軟化・
溶融せしめ、次いで定着部通過後の耐熱性フィルムと記
録材を分離点で離間させることを基本構成とする加熱手
段・装置である。

【０００４】この様なフィルム加熱方式の加熱装置にお
いては、昇温の速い加熱体と薄膜の耐熱性フィルムを用
いるため、ウエイトタイム短縮化（クイックスタート）
が可能となる。

【０００５】図９は従来例の加熱装置を示す斜視図、図
１０はその加熱装置の横断面図である。図９、図１０に
おいて、１は平面状の加熱体で、エンドレスベルト状の
耐熱性フィルム（以下、定着フィルムまたは単にフィル
ムと記す）２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、不図
示のヒータ基板（セラミック材）・通電発熱抵抗体（発
熱体）・表面保護層・温度検出素子等より構成され、加
熱体支持部材４に取付けて固定支持させてある。このフ
イルム２は高剛性・高耐熱性の熱硬化性樹脂（フェノー
ル樹脂）からなる横長の加熱体支持部材４にガイドされ
ながら矢印の方向に従動回転する。

【０００６】３は表面の摩擦係数が小さい固定式加圧部
材であり、加圧バネ１２により、フィルム２を挟んで前
記加熱体１と加熱体支持部材４に対して加圧され、フィ
ルムとの間にニップ部Ｎを形成している。５はゴム製の
駆動ローラであり、フィルム２の外面に接している。こ
の駆動ローラ５が不図示の駆動源機構により矢印方向へ
回転駆動されると、摩擦力によりフィルム２も矢印の方
向へ従動回転する。

【０００７】不図示の画像形成部から搬送された未定着
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６，７に案内されて加熱体１と加圧部材３とのニッ
プ部Ｎにおいて定着フィルム２と加圧部材３との間に進
入し、未定着トナー画像面が記録材シートＰの搬送速度
と同一速度で同方向に回転駆動状態の定着フィルム２の
下面に密着して、フィルムと一緒の重なり状態で加熱体
１と加圧部材３とのニップ部Ｎ間を通過する。

【０００８】加熱体１は通電発熱抵抗体に対して所定の
タイミングで通電加熱され、温度検出素子により検出さ
れる加熱体１の温度が所定の温度（例えば２００℃）に
達した後に記録材シートＰが前記ニップ部Ｎに送り込ま
れる。そして、加熱体１側の熱エネルギーがフィルム２
を介して該フィルムに密着状態の記録材シートＰ側に伝
達され、未定着トナー画像Ｔａはニップ部Ｎを通過する
過程において加熱を受けて軟化・溶融像となる。軟化・
溶融したトナーは排紙部へ至る時までには十分に冷却固
化し、記録材シートＰに完全に定着した状態Ｔｃとなっ
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のような構成の加熱装置では、耐熱性フィルムを介
して駆動ローラヘ大量に熱が伝わってしまうため、熱エ
ネルギーを損失してしまうという課題があった。

【００１０】本発明は上記のような課題を解消するため
になされたもので、耐熱性フイルムを駆動する駆動ロー
ラへの熱の損失を最小限に抑え、加熱体における熱エネ
ルギーの消費量を低減する加熱装置を得ることを目的と
する。

【００１１】また、この加熱装置を加熱定着装置として
適用して高品質の画像を形成することのできる画像形成
装置を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を有
することを特徴とする加熱装置および画像形成装置であ
る。

【００１３】（１）略平面状の加熱体を保持する加熱体
支持部材と、前記加熱体に内面が対向圧接されて移動駆
動される耐熱性フィルムと、前記耐熱性フイルムの内面
が接するように設けられたフィルム案内部材と、前記耐
熱性フィルムを挟んで前記加熱体との問にニップ部を構
成する加圧部材と、前記耐熱性フィルムを駆動する駆動
ローラとを有する加熱装置において、前記駆動ローラと
前記耐熱性フイルムの当接面を該耐熱性フイルムの両端
非通紙領域に設けたことを特徴とする加熱装置。

【００１４】（２）前記耐熱性フィルムを駆動する駆動
ローラを該耐熱性フィルムの内面側に接するよう配置し
たことを特徴とする（１）の加熱装置。

【００１５】（３）前記耐熱性フイルムの案内部材を、
前記駆動ローラを支持しない通紙領域において、前記耐
熱性フィルムの内面との接触面を部分的に削除した形状
としたことを特徴とした（１）の加熱装置。

【００１６】（４）前記耐熱性フィルムはエンドレスま
たは巻取り式であることを特徴とする（１）の加熱装
置。

【００１７】（５）記録材に未定着トナー画像を形成担
持させる作像手段と、前記記録材に形成担持させた未定
着トナー画像を該記録材に加熱定着させる加熱定着手段
とを有する画像形成装置において、前記加熱定着手段が
（１）〜（４）のうちのいずれか１項記載の加熱装置で
あることを特徴とする画像形成装置。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を添
付図面について説明する。

【００１９】（第１の実施例）図１は本発明の第１の実
施例による加熱装置を示す斜視図、図２はその加熱装置
の横断面図である。図１、図２において、１は平面状の
加熱体で、エンドレスベルト状の耐熱性フィルム（以
下、定着フィルムまたは単にフィルムと記す）２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、不図示のヒータ基板（セ
ラミック材）・通電発熱抵抗体（発熱体）・表面保護層
・温度検出素子等よりなり、加熱体支持部材４に取付け
て固定支持させてある。フイルム２は高剛性・高耐熱性
の熱硬化性樹脂（フェノール樹脂）からなる横長の加熱
体支持部材４にガイドされながら矢印の方向に従動回転
する。

【００２０】３は表面の摩擦係数の小さい固定式加圧部
材であり、加圧バネ１２により、フィルム２を挟んで、
前記加熱体１と加熱体支持部材４に対して加圧され、フ
ィルム２との間にニップ部Ｎを形成している。ここで、
加圧部材３は、例えばシリコンスポンジ等のような高耐
熱、低熱容量で熱伝導率の小さな弾性部材の表面をＰＦ
Ａ，ＰＴＦＥ等の摩擦係数の小さい耐熱材料で覆ったも
のである。

【００２１】また、フィルム２の外周面と記録材シート
Ｐの間の摩擦係数をμ１、記録材シートＰと加圧部材３
の間の摩擦係数をμ２とすると、 μ１＞μ２ の関係を満たすように各摩擦係数が設定されている。

【００２２】８はゴム製の駆動ローラであり、両端非通
紙領域のみでフィルム２に外接するような構成となって
いる。駆動ローラ８が不図示の駆動源機構により矢印方
向へ回転駆動されると、不図示の画像形成部側から搬送
されてくる未定着トナー画像Ｔａを上面に担持した被加
熱材としての記録材シートＰの搬送速度（プロセススピ
ード）と略同じ周速度をもって矢印の方向に回転し、摩
擦力により記録材シートＰを搬送する。

【００２３】そして、上記のフィルム２の駆動と、加熱
体１への通電を行なわせた状態において、未定着トナー
画像Ｔａを担持した記録材シートＰが、ニップ部Ｎのフ
ィルム２と平面加圧部材３との間に像担持面上向きで導
入されると、記録材シートＰはフィルム２の面に密着し
て該フィルムと一緒にニップ部Ｎを移動通過し、その移
動通過過程でニップ部Ｎにおいてフィルム２の内面に接
している加熱体１の熱エネルギーが該フィルムを介して
記録材シートＰに付与され未定着トナー画像Ｔａは軟化
溶融像となる。

【００２４】このとき、フィルム２が加熱体１により受
けた熱エネルギーは、フィルム２に外接している駆動ロ
ーラ８にも伝達されるが、フィルム２との当接面を両端
非通紙領域のみとしたために、フィルムとの接触面積が
狭く、且つ駆動ローラ８自身の熱容量も小さくなるの
で、駆動ローラ８への熱エネルギーの損失を低く抑える
ことができる。

【００２５】具体的には、図９，図１０に示した従来の
構成では２００℃で温調するのに４００Ｗの平均電力が
必要であったが、本実施例を用いることにより２８０Ｗ
となり、約２／３に省エネ化が達成できた。また、クイ
ックスタート性についても、従来の構成では８秒かかっ
ていた立ち上げ時間が、５秒まで短縮することができ
た。その後、軟化溶融像が排紙部へ至る時までにはトナ
ーは十分に冷却固化し、記録材シートＰに完全に定着し
た状態Ｔｃとなっている。

【００２６】（第２の実施例）図３は本発明の第２の実
施例による加熱装置を示す横断面図、図４はその加熱装
置における駆動ローラの斜視図である。この第２の実施
例は第１の実施例における駆動ローラをフィルムの内面
側に内接するように配置したものである。

【００２７】図３において、９は高剛性・高耐熱性の熱
硬化性樹脂（フェノール樹脂）からなる横長の加熱体支
持部材であり、加熱体１を支持するとともに、加熱体支
持部材と一体に具備されたフィルム案内部９−ａを有し
ており、フィルム２の一部をガイドしている。なお、こ
の加熱体支持部材９は本体装置に固定されている。

【００２８】３は表面の摩擦係数の小さい固定式加圧部
材であり、加圧バネ１２により、フィルム２を挟んで、
前記加熱体１および加熱体支持部材９に対して加圧さ
れ、フィルム２との間にニップ部Ｎを形成している。

【００２９】１１はフィルム２を駆動するための駆動ロ
ーラであり、両端非通紙部のみでフィルム２に内接して
いる。ここで、駆動ローラ１１は本体装置に固定された
加圧バネ１０によってフィルム２の内面に圧接されてお
り、不図示の駆動源機構により駆動ローラ１１が矢印の
方向に回転すると、駆動ローラ１１とフィルム２間の摩
擦力により該フィルム２も矢印の方向に従動回転する。

【００３０】このような構成をとることにより、第１の
実施例の中で示した構成と比較して、駆動ローラ１１か
ら加熱装置外部へ放出される熱量が少なくなり、エネル
ギーの損失を更に低く抑えることが可能となる。具体的
には、本実施例を用いることにより、２００℃に温調す
るのに必要な平均消費電力は２５０Ｗとなり、上述した
第１の実施例よりもさらに３０Ｗ低減することができ
た。

【００３１】（第３の実施例）図５は本発明の第３の実
施例による加熱装置を示す斜視図である。この第３の実
施例は第１の実施例におけるフィルム案内部材を、駆動
ローラを支持しない通紙領域において、フィルムとの接
触面を部分的に削除した形状としたものである。

【００３２】図５において、１は平面状の加熱体で、エ
ンドレスベルト状の耐熱性フィルム（以下、定着フィル
ムまたは単にフィルムと記す）２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、不図示のヒータ基板（セラミック材）・
通電発熱抵抗体（発熱体）・表面保護層・温度検出素子
等よりなり、前記フィルム案内部材１３に取付けて固定
支持させてある。このフイルム２は高剛性・高耐熱性の
熱硬化性樹脂（フェノール樹脂）からなる横長のフィル
ム案内部材１３にガイドされながら矢印の方向に従動回
転する。

【００３３】３は表面の摩擦係数の小さい固定式加圧部
材であり、加圧バネ１２（図２，図３参照）により、フ
ィルム２を挟んで、前記加熱体１およびフィルム案内部
材１３に対して加圧され、フィルム２との間にニップ部
Ｎｇを形成している。

【００３４】８はゴム製の駆動ローラであり、両端非通
紙領域のみでフィルム２に外接するような構成となって
いる。ここで、フィルム案内部材１３は、両端非通紙領
域において駆動ローラ８をフィルム２の内側から支持し
ている。また、フィルム案内部材１３は、駆動ローラ８
がフィルム２に外接していない通紙領域においては、フ
ィルム２との内接面を一部１３ａを削除した形状となっ
ている。

【００３５】このような構成をとることにより、第１の
実施例で示した構成と比較して、フィルム案内部材１３
へ伝導される熱量が小さくなり、エネルギーの損失を更
に低く抑えることが可能となる。具体的には、本実施例
を用いることにより、２００℃で温調するのに必要な平
均消費電力は２４０Ｗとなり、上述した第１の実施例よ
りもさらに４０Ｗ低減することができた。またクイック
スタート性についても、立上げ時間は４秒となり、従来
の１／２まで短縮することが可能となった。

【００３６】（第４の実施例）図６は本発明の第４の実
施例による加熱装置を示す斜視図、図７はその加熱装置
の横断面図である。上記の各実施例では、フイルム２と
してエンドレスのものを示したが、図６、図７に示すよ
うに、給送ローラ４１から送り出したフイルム２を加熱
体１と加圧部材３との間のニップ部Ｎを通して巻取りロ
ーラ４２で巻取る構成とし、駆動ローラ８を加圧部材３
を挟むようにその両端外側に配置させ、フイルム２を両
端非通紙領域において駆動するようにすることもでき
る。この場合、巻取りローラ４２は例えばコイルスプリ
ング（図示せず）の駆動力により、巻取り方向に駆動す
るようになっている。

【００３７】（第５の実施例）図８は、上記各実施例に
示した加熱装置を加熱定着装置として適用した画像形成
装置の構成図である。図８において、５１は感光ドラム
であり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ
等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ
状の基盤上に形成されている。この感光ドラム５１は矢
印の方向に回転駆動され、まず、その表面は帯電装置と
しての帯電ローラ５２によって一様帯電される。

【００３８】次に、感光ドラム５１の帯電表面は、画像
情報に応じてＯＮ，ＯＦＦ制御されたレーザビーム５３
による走査露光が施され、静電潜像が形成される。この
静電潜像は、現像装置５４で現像、可視化される。現像
方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法など
が用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて
用いることが多い。

【００３９】可視化された未定着トナー画像Ｔａは、転
写装置としての転写ローラ５５により、所定のタイミン
グで搬送された記録材Ｐ上に感光ドラム５１上より転写
される。ここで、感光ドラム５１上の未定着トナー画像
Ｔａの画像形成位置と記録材の先端の書き出し位置が合
致するようにセンサ５８にて該記録材の先端を検知して
タイミングを合わせている。所定のタイミングで搬送さ
れた記録材Ｐは、感光ドラム５１と転写ローラ５５に一
定の加圧力で挟持搬送される。この未定着トナー画像Ｔ
ａが転写された記録材Ｐはこの発明に係る加熱定着装置
５６へと搬送され、この加熱定着装置５６を通過するこ
とによって、未定着トナー画像Ｔａが記録材Ｐに永久画
像として定着される。一方、感光ドラム５１上に残留す
る転写残りの残留トナーは、クリーニング装置５７によ
り感光ドラム５１表面より除去される。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
駆動ローラの耐熱性フィルムとの当接面を両端非通紙領
域のみとしたので、、耐熱性フィルムを介して駆動ロー
ラヘ放出する熱量を最小限に抑え、加熱体における消費
電力を低減することを可能となり、熱エネルギー消費量
が少なく、且つクイックスタート性の高い加熱装置を提
供することが可能となる効果がある。

【００４１】また、本発明によれば、上記の構成に加え
て、駆動ローラをフィルムの内面側に接するように配置
したので、駆動ローラに伝わった熱量が加熱装置外部の
空気中に放出されるのを防止する作用があり、加熱体に
おける消費電力をさらに低減することを可能ヒする効果
がある。

【００４２】また、本発明のよれば、上記の構成に加え
て、フィルム案内部材を、駆動ローラを支持しない通紙
領域において、フィルムとの接触面を部分的に削除した
形状としたので、加熱体で発生した熱がフィルムを介し
てフィルム案内部材に逃げるのを抑える作用があり、加
熱体における消費電力をさらに低減することを可能にす
る効果がある。

【００４３】また、本発明によれば、耐熱性フィルムは
エンドレスまたは巻取り式としたので、ニップ部Ｎにお
ける記録材の摩耗屑等をフイルムの移動により排出して
滞留を防止することができ、常に精度の良い加熱処理を
行うことができる効果がある。

【００４４】また、本発明によれば、未定着トナー画像
を記録材に加熱定着させる熱源として、本発明の加熱装
置を適用したので、高品質の画像形成装置を提供できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例を示す加熱装置の斜視図。

【図２】第１の実施例を示す加熱装置の横断面図。

【図３】第２の実施例を示す加熱装置の横断面図。

【図４】第２の実施例における駆動ローラを示す斜視
図。

【図５】第３の実施例を示す駆動ローラと耐熱性フイル
ムとの斜視図。

【図６】第４の実施例を示す加熱装置の横断面図。

【図７】第４の実施例における駆動ローラを示す斜視
図。

【図８】第５の実施例を示す画像形成装置の概要図。

【図９】従来例を示す斜視図

【図１０】従来例を示す横断面図

【符号の説明】

１…・加熱体 ２…・フィルム ３…・加圧部材 ４，９，１３…・加熱体支持部材 ５，８，１１…・従来例のフンルム駆動ローラ ６，７…・シート搬送ガイド １０，１２…・加圧パネ Ｐ…・記録材シート Ｎ…・ニップ部Ｎ Ｔａ…・未定着トナー画像 Ｔｃ…・定着済トナー画像 ５１…・感光ドラム ５２…・帯電ローラ ５３…・レーザビーム ５４…・現像装置 ５５…・転写ローラ ５６…・加熱定着装置 ５７…・クリーニング装置 ５８…・センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 悟 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 (72)発明者 室岡 謙 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 (72)発明者 中川 健 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 (72)発明者 加藤 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 Ｆターム(参考） 2H033 AA15 BA11 BA12 BA26 BA27 BE03 3K058 AA81 AA87 BA18 CE13 DA04 GA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略平面状の加熱体を保持する加熱体支持
   部材と、前記加熱体に内面が対向圧接されて移動駆動さ
   れる耐熱性フィルムと、前記耐熱性フイルムの内面が接
   するように設けられたフィルム案内部材と、前記耐熱性
   フィルムを挟んで前記加熱体との間にニップ部を構成す
   る加圧部材と、前記耐熱性フィルムを駆動する駆動ロー
   ラとを有する加熱装置において、前記駆動ローラと前記
   耐熱性フイルムの当接面を該耐熱性フイルムの両端非通
   紙領域に設けたことを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 前記耐熱性フィルムを駆動する駆動ロー
   ラを該耐熱性フィルムの内面側に接するよう配置したこ
   とを特徴とする請求項１の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記耐熱性フイルムの案内部材を、前記
   駆動ローラを支持しない通紙領域において、前記耐熱性
   フィルムの内面との接触面を部分的に削除した形状とし
   たことを特徴とする請求項１の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記耐熱性フィルムはエンドレスまたは
   巻取り式であることを特徴とする請求項１の加熱装置。
5. 【請求項５】 記録材に未定着トナー画像を形成担持さ
   せる作像手段と、前記記録材に形成担持させた未定着ト
   ナー画像を該記録材に加熱定着させる加熱定着手段とを
   有する画像形成装置において、前記加熱定着手段を請求
   項１〜請求項４のうちのいずれか１項記載の加熱装置と
   したことを特徴とする画像形成装置。