JP2646444B2 - 画像加熱定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複写機・レーザビームのプリンタ・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組み
込む画像加熱定着装置に関する。更に詳しくは、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顕画材（以下トナ
ーと記す）を用いて記録材（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）方式で目的の画像情報
に対応した未定着の顕画像（以下トナー画像と記す）を
形成担持させ、該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
画像形成装置における画像加熱定着装置関する。

（従来の技術） 従来、加熱定着式の画像定着装置としては、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ロー
ラ定着方式が多用されている。

又米国特許第3,578,797号明細書に開示のようなベル
ト定着方式も知られている。これは トナー像を加熱体ウエブに接触させてその融点へ加熱
して溶融し、 溶融後、そのトナーを冷却して比較的高い粘性とし、 トナーの付着する傾向を弱めた状態で加熱体ウェブか
ら剥す、 という過程を経ることによって、オフセットを生ぜずに
定着する方式である。

また、特公昭51−29825号公報には、一対の加熱体の
間に、トナー粉像の形成された支持体を加圧挟持させ、
これを粉像の融点以上の状態に加熱し、トナー粉像を溶
解し、その後加熱を停止してこれを強制的に冷却し、ト
ナー粉像がガラス転移点以下の状態になったとき、これ
を加熱体から引き剥すようにした電子写真の定着方式が
開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記従来の定着方式の何れも次のような
問題点があった。

熱ロール定着方式 所定温度に立ち上がるまでにかなり時間がかかり、そ
の間は画像形成作動禁止の時間となる。即ち所謂ウエイ
トタイムがある。

熱容量が必要な為大きな電力が必要である。

回転ローラでローラ温度が高温の為に耐熱性特殊軸受
けが必要。

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。

ローラの定温度及び曲率により記録材がローラに巻き
付き記録材のジャム（Jam）トラブルをみやすい。

ベルト定着方式 この方式の場合も上記熱ローラ定着方式の項や項
と同様のウエイトタイム、大電力消費等の問題がある。

特公昭51−29825号公報の定着方式 トナー画像がガラス転移点以下になったときベルトか
らトナー画像を分離するため、トナーをベルトから分離
する際にトナーはゴム状態を全くうしなっているため、
トナー画像の表面性がベルトの表面にならい、定着トナ
ー画像表面が光沢を帯び、画質が劣化する。

また、トナーの材料としてガラス転移点が０℃以下の
ワックスを用いた場合、実際上はガラス転移点以下にト
ナーを冷却することは困難である。

また、トナーをガラス転移点以下に冷却すると、トナ
ー画像自体は固化し結合力が増大する一方、トナーとベ
ルトの間の接着力も増加する。そのため トナーとベルトを分離する際にベルト面に残留するト
ナーも多い。

ベルト面へ支持体が巻き付く恐れがあり、それを防止
するために分離部材を設ける必要がある場合がある。

等という欠点がある。

本発明は上記に鑑みて上述の従来装置のような問題点
のない実用性のある画像加熱定着装置を提供することを
目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、発熱体を備えた固定静止加熱体と、一方の
面が前記加熱体の発熱***置及びこの加熱体の発熱体の
存在しない面に接して摺動し他方の面が記録材と接して
共に移動するフィルムと、を有し、このフィルムを介し
た前記加熱体からの熱により未定着トナー像を記録材上
に加熱定着する画像加熱定着装置において、未定着トナ
ー像は前記フィルムを介して前記加熱体の発熱***置で
トナーの融点以上に加熱され、この加熱されたトナー像
は引き続き前記フィルムを介して前記加熱体の発熱体の
存在しない面で温度が低下され且つトナーのガラス転移
点より高温状態にある時、前記フィルムと記録材が分離
されることを特徴とする画像加熱定着装置である。

（作 用） 未定着トナー像は加熱体によりトナーの融点以上に加
熱され、この加熱されたトナー像の温度が低下し且つト
ナーのガラス転移点より高い状態にある時、前記フィル
ムと記録材を分離する構成とすることで、定着性を向上
するため未定着トナー像をトナーの融点以上に加熱して
も、フィルムと記録材の分離時はトナー像の温度が低下
しているので高温オフセットを防止することができ、ま
たその時トナー像の温度はガラス転移点より高いので画
像の光沢を防止することができる。

即ち、搬送記録材と同一速度で同一方向に走行駆動状
態の定着フィルムと加圧部材との間に導入された画像定
着すべき記録材は、定着フィルム面に未定着トナー（顕
画材）画像担持側の面が密着して定着フィルムと一緒の
重なり状態で加熱体と加圧部材との相互圧接部（定着ニ
ップ部）を挟圧力を受けつつ互いに速度差による面ズレ
を生じたり、しわ寄ったりすることなく一体的に重なり
密着して通過していく。

この定着ニップ部通過過程で記録材面の未定着トナー
画像が定着フィルムを介して加熱体によって加熱軟化・
溶融され、特に、その表層部はトナー融点を大きく上回
り完全に軟化・溶融（高温溶融）する。この場合定着ニ
ップ部において加熱体・定着フィルム・トナー画像・記
録材は加圧部材によって良好に押圧密着されて効果的に
熱伝達されることにより、短い時間の加熱によってトナ
ーは十分に軟化・溶融されて良好な定着性が得られる。
一方記録材自体の昇温は実際上極めて小さく熱エネルギ
ーの無駄が少ない。つまり実質的に記録材自体は加熱せ
ず、トナーのみを効果的に加熱軟化・溶融して低電力で
トナー画像の加熱定着を良好に実行できる。

そして定着ニップ部を記録材が通過して加熱定着され
た顕画像たるトナー画像のトナー（顕画材）の温度が低
下し且つ未だ該トナーのガラス転移点より高温の状態に
ある間に記録材と定着フィルムとを相互に分離させるこ
とにより、この分離時点では未だガラス転移点より高温
の状態にあるトナーは適度なゴム特性を有するので分離
時のトナー画像表面は定着フィルム表面にならうことな
く適度な凹凸表面性を有したものとなり、その表面性が
保たれたまま冷却固化するので定着済みのトナー画像面
には過度の画像光沢が発生しない。又加熱定着トナー画
像が未だガラス転移点より高温の状態にある間では密着
状態の該トナー画像表面と定着フィルム面との結合力
（接着力）は、定着フィルム面に密着させてガラス転移
点以下に冷却固化状態に至らせた該固化トナー画像表面
と定着フィルム面との結合力よりも小さい。そのため記
録材と定着フィルムとの相互分離過程での定着フィルム
面へのトナーオフセットをほとんど発生せず、又分離位
置での記録材と定着フィルムの分離性もよく分離不良で
定着フィルム面に記録材が巻き付いてジャムトラブルを
生じるおそれもなくなる。

加熱定着トナー画像が未だガラス転移点より高温の状
態にある間で定着フィルム面から分離された記録材の加
熱定着トナー画像は該分離記録材が排出部へ搬送移動し
ていく間に冷却（自然冷却、又は送風や放熱フィン等を
利用した強制冷却手段を用いてもよい）して固化状態に
なって排出部へ出力される。

かくして走行する定着フィルム面に未定着トナー画像
担持面が面するように画像定着すべき記録材を定着フィ
ルムに密着走行せしめ、該定着フィルムを介して加熱体
によりトナー画像を加熱溶融せしめ、そのトナー画像が
未だトナーのガラス転移点より高温の状態にある間に記
録材と定着フィルムとを離反させているので定着フィル
ムに対するトナーオフセットや記録材の分離不良・巻き
付きを発生することがなく、かつ熱容量の小さい発熱体
を用い、その発熱体への給電を簡素な構成のもとに行な
うことが可能となり、定着するためにトナーを昇温させ
るべき温度（融点または軟化点）に対して、十分に高い
温度の加熱体を維持することによってトナー画像を効率
的に加熱することが可能となり、少ないエネルギーで定
着不良のない十分良好な定着が可能となり、その結果、
装置使用時の待機時間や、消費電力、さらには機内昇温
の小さな画像形成装置を得るという効果を奏する。

（実施例） 〈実施例１〉（第１〜４図） 第４図は本発明に従う画像加熱定着装置11を組み込ん
だ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往復動型・回転ドラム型・転写式
の電子写真複写装置である。

（１）複写装置の全体的概略構成 第４図において、100は装置機筺、１は該機筺の上面
板100a上に配設したガラス板等の透明板部材よりなる往
復動型の原稿載置台であり、機筺上面板100a上を図面上
右方ａ、左方ａ′に夫々所定の速度で往復移動駆動され
る。

Ｇは原稿であり、複写すべき画像面側を下向きにして
原稿載置台１の上面に所定の載置基準に従って載置し、
その上に原稿圧着板1aをかぶせて押え込むことによりセ
ットされる。

100bは機筺上面板100a面に原稿載置台１の往復移動方
向とは直角の方向（紙面に垂直の方向）を長手として開
口された原稿照明部としてのスリット開口部である。原
稿載置台１上に載置セットした原稿Ｇの下向き画像面は
原稿載置台１の右方ａへの往動移動過程で右辺側から左
辺側にかけて順次にスリット開口部100bの位置を通過し
ていき、その通過過程でランプ７の光Ｌをスリット開口
部100b、透明な原稿載置台１を通して受けて照明走査さ
れる。その照明走査光の原稿面反射光が短焦点小径結像
素子アレイ２によって感光ドラム３面に結像露光され
る。

感光ドラム３は例えば酸化亜鉛感光層・有機半導体感
光層等の感光層が被覆処理され、中心支軸3aを中心に所
定の周速度で矢示ｂの時計方向に回転駆動され、その回
転過程で帯電器４により正極性又は負極性の一様な帯電
処理を受け、その一様帯電面に前記の原稿画像の結像露
光（スリット露光）を受けることにより感光ドラム３面
には結像露光した原稿画像に対応した静電潜像が順次に
形成されていく。

この静電潜像は現像器５により加熱で軟化溶融する樹
脂等より成るトナーにて順次に顕像化され、該顕像たる
トナー画像が転写部としての転写放電器８の配設部位へ
移行していく。

Ｓは記録材としての転写材シートＰを積載収納したカ
セットであり、該カセット内のシートが給送ローラ６の
回転により１枚宛繰出し給送され、次いでレジストロー
ラ９により、ドラム３上のトナー画像形成部の先端が転
写放電器８の部位に到達したとき転写材シートＰの先端
も転写放電器８と感光ドラム３との間位置に丁度到達し
て両者一致するようにタイミングどりされて同期給送さ
れる。そしてその給送シートの面に対して転写放電器８
により感光ドラム３側のトナー画像が順次に転写されて
いく。

転写部でトナー画像転写を受けたシートは不図示の分
離手段で感光ドラム３面から順次に分離されて搬送装置
10によって後述する定着装置11に導かれて担持している
未定着トナー画像の加熱定着処理を受け、画像形成物
（コピー）として機外の排紙トレイ12上に排出される。

一方、トナー画像転写後の感光ドラム３の面はクリー
ニング装置13により転写残りトナー等の付着汚染物の除
去を受けて繰り返して画像形成に使用される。

（２）定着装置11 第１図は定着装置11部分の拡大図である。

25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26と、右側の従動ローラ27と、この両ロー
ラ26・27間の下方に固定支持させて配設した加熱体とし
ての低熱容量線状加熱体20との、互いに並行な該３部材
26・27・20間に懸回張設してある。

従動ローラ27はエンドレスベルト状の定着フィルム25
のテンションローラを兼ねさせてあり、該定着フィルム
25は駆動ローラ26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８側から搬送されてく
る未定着トナー画像Taを上面に担持した転写材シートＰ
の搬送速度と同じ周速度をもってシワや蛇行、速度遅れ
なく回動駆動される。

28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25の下行側フィルム部分を挟
ませて前記加熱体20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の当圧接をもって対向圧接させ
てあり、転写材シートＰの搬送方向に順方向の反時計方
向に回転する。

回動駆動されるエンドレスベルト状の定着フィルム25
は繰返してトナー画像の加熱定着に供されるから、耐熱
性・離型性・耐久性に優れ、又一般的には100μｍ以
下、好ましくは50μｍ以下の薄肉のものを使用する。例
えばポリイミド・ポリエーテルイミド・PES・PFA（４フ
ッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共
重合体樹脂）などの耐熱樹脂の単層フィルム、或は複合
層フィルム例えば20μｍ厚フィルムの少なくとも画像当
接面側にPTFE（４フッ化エチレン樹脂）・PAF等のフッ
素樹脂に導電材を添加した離型性コート層を10μｍ厚に
施こしたものなどである。

加熱体としての低熱容量線状加熱体20は本例のもの
は、定着フィルム横断方向（定着フィルム25の走行方向
に直角な方向）を長手とする横長の剛性・高耐熱性・断
熱性を有するヒータ支持体24と、この支持体の下面側に
下面長手に沿って一体に取付け保持させた、発熱体22・
検温素子23等を具備させたヒータ基板21を有してなる。

ヒータ支持体24は加熱体20の全体の強度を確保するも
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。

ヒータ基板21は一例として厚み1.0mm・巾10mm・長さ2
40mmのアルミナ基板であり、発熱体22は一例として基板
21の下面の略中央部分に長手に沿って例えばTa₂Nの等の
電気抵抗材料を巾1.0mmに塗工（スクリーン印刷等）し
て具備させた線状もしくは帯状の低熱容量の通電発熱体
であり、検温素子23は一例として基板21の上面（発熱体
22を設けた側とは反対側の面）の略中央部分に長手に沿
って塗工（スクリーン印刷等）して具備させたPt膜等の
低熱容量の測温抵抗体である。

本例の場合は上記の線状もしくは帯状の発熱体22に対
してその長手両端部より通電して発熱体22を全長にわた
って発熱させる。通電はDC100Vの周期20msecのパルス状
波形で、検温素子23によりコントロールされた所望の温
度、エネルギ放出量に応じたパルスをそのパルス巾を変
化させて与える通電制御回路構成にしてあり、パルス巾
は略0.5〜5msecの範囲で制御され、発熱体22はパルスが
入力される都度瞬時に200〜300℃前後まで昇温する。又
本例では定着装置11よりも転写材シート搬送方向上流側
の定着装置寄りにシートの先端・後端検知センサ（不図
示）を設けてあり、該センサのシート検知信号により発
熱体22に対する通電期間をシートＰが定着装置11を通過
している必要期間だけに制御している。

定着フィルム25はエンドレスベルト状に限らず、第３
図例のように送り出し軸30にロール巻に巻回した有端の
定着フィルム25を加熱体20と加圧ローラ28との間を経由
させて巻取り軸31に係止させて、送り出し軸30側から巻
取り軸31側へ転写材シートＰの搬送速度と同一速度をも
って走行させる構成であってもよい。

（３）定着実行動作 画像形成スタート信号により装置が画像形成動作して
転写部８から定着装置11へ搬送された、未定着のトナー
画像Taを上面に担持した転写材シートＰの先端が定着装
置寄りに配設した前述のセンサ（不図示）により検知さ
れると定着フィルム25の回動（又は走行）が開始され、
転写材シートＰはガイド29に案内されて加熱体20と加圧
ローラ28との圧接部Ｎ（定着ニップ部）の定着シート25
と加圧ローラ28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面移動状態
の定着フィルム25の下面に密着して面ズレやしわ寄りを
生じることなく定着フィルム25と一緒の重なり状態で加
熱体20と加圧ローラ28との定着ニップ部Ｎを挟圧力を受
けつつ通過していく。

第２図は加熱体20と加圧ローラ28との定着ニップ部を
含む加熱体下面部分の模型的拡大断面図である。

定着フィルム25が摺動走行する加熱体下面の定着フィ
ルム走行方向上流側の前縁部及び後縁部、即ち支持体24
の前縁部E₁と後縁部E₂を夫々曲率半径r₁・r₂をもって面
取り処理してあり、定着フィルム25は従動ローラ27から
上記の面取り前縁部E₁に沿って滑らかに加熱体20の下面
側へ進入し、加熱体下面に密着して走行して上記面取り
後縁部E₂に沿って上方へ大きな屈曲角度θでもって駆動
ローラ26側へ進路偏向する。

ｗは加熱体下面部に設けてある発熱体22の巾寸法であ
り、発熱体22は加熱体20の下面と加圧ローラ28の上面と
の相互圧接巾領域内、即ち定着ニップ部Ｎの巾領域内に
存在している。

定着ニップ部Ｎの巾領域の定着フィルム走行方向上流
側始端部を位置Ａ、同下流側終端部を位置Ｄ、発熱体22
の巾領域Ｗの定着フィルム走行方向上流側始端部を位置
Ｂ、同下流側終端部を位置Ｃとすると、 定着装置11へ搬送さた画像定着すべき転写材シートＰ
の未定着トナー画像Taは位置Ａから定着ニップ部Ｎに入
り定着フィルム25を介して加熱体20による加熱を受け始
める。

位置Ｂから位置Ｃ即ち発熱体22の直下領域を通ること
によりトナーは最も高温で加熱されて完全に軟化（高温
溶融）してシートＰ面に軟化接着化Tbする。

この発熱体22の直下領域を通過して位置Ｃから位置Ｄ
へ至る間は加熱体20の下面温度が発熱体直下領域の位置
Ｂ・Ｃ間より低くなるのでトナーTbの温度は低下しトナ
ー粘度が増加する。しかしそのトナー温度はトナーのガ
ラス転移点よりは高温の状態にある。

定着ニップ部Ｎの終端部である位置Ｄから加熱体下面
の面取り後端部E₂へ至る間はシートＰは走行定着フィル
ム25の下面に軟化トナーTbの接着力で接着している状態
で搬送される。

加熱体20の面取り後端部E₂では定着フィルム25が小さ
い曲率半径r₂の該面取り後端部E₂に沿って大きな屈曲角
度θでもって駆動ローラ26側へ進路偏向する。即ちシー
トＰ面から急速に離れる方向に進路偏向し、シートＰの
剛性（腰の強さ）がシートＰの定着フィルム25面に対す
る接着力に十分に打ち勝ちこの面取り後端部E₂を分離位
置としてシートＰと定着フィルム25との分離がなされ
る。

この分離時点においてトナーTbの温度は未だトナーの
ガラス転移点より高温の状態にあり、従ってこの分離時
点でのシートＰと定着フィルム25との結合力（接着力）
は小さいのでシートＰは定着フィルム25面へのトナーオ
フセットをほとんど発生することなく、又分離不良で定
着フィルム25面にシートＰが接着したまま巻き付いてジ
ャムしてしまうことなく常にスムーズに分離していく。

そしてガラス転移点より高温の状態にあるトナーTbは
適度なゴム特性を有するので分離時のトナー画像面は定
着フィルム表面にならうことなく適度な凹凸表面性を有
したものとなり、この表面性が保たれて冷却固化するに
至るので定着済みのトナー画像面には適度の画像光沢が
発生せず高品位な画質となる。

定着フィルム25と分離されたシートＰはガイド35で案
内されて排紙ローラ対36へ至る間にガラス転移点より高
温のトナーTbの温度が自然降温（自然冷却）してガラス
転移点以下の温度になって固化Tcするに至り、画像定着
済みのシートＰがトレイ12上へ出力される。

具体的に顕画材としてのトナーが熱可塑性樹脂を主成
分とする、ガラス転移点50℃・融点130℃のものを用い
たとして、位置Ａにおける定着フィルム表面温度は110
℃、位置Ｂ・Ｃ間での同温度を150℃、位置Ｄでの同温
度を130℃、位置E₂（分離位置）での同温度を100℃に設
定して良好な結果を得た。位置Ｄから位置E₂までトナー
Tbの温度がトナーのガラス転移点と融点の間に保たれて
おり、トナーTbはゴム状の形態となりフィルム25との適
度な接着を可能にしている。

シート分離位置である加熱体下面の面取り後端部E₂の
曲率半径r₂は0.5〜10mmの範囲に設定するのがよく、好
ましくは5mm以下にするのがよい。又フィルム25の屈曲
角度θは５゜以上、好ましくは25゜以上に設定するのが
よい。

本実施例においては加熱体20の線状の発熱体22は通電
により瞬時にトナーの融点（ないし定着可能温度）に対
して充分な高温に昇温するので、加熱体の予備加熱が不
要であり、非定着時における加圧ローラ28への伝熱は少
ない。又定着時においても定着フィルム・トナー画像・
シートが加熱体20と加圧ローラ28との間の定着ニップ部
Ｎに介在し、かつ発熱時間が短いことによって急激な温
度勾配が生ずる為、加圧ローラ28は昇温しにくく実用上
必要とされる程度の連続的な画像形成を行なってもその
温度はトナーの融点以下に維持される。かかる構成の本
実施例装置にあっては、シートＰ上の加熱融性のトナー
より成るトナー画像は先ず、定着フィルム25を介して加
熱体20によって加熱溶融され、特に、その表層部は完全
に軟化溶融する。この際、加圧ローラ28によって加熱体
・定着フィルム・トナー画像・シートは良好に密着され
ており、効率的に熱伝達される。これによりシートＰ自
体の加熱は極力抑えてトナー画像を効率的に加熱溶融さ
せることができ、特に、通電発熱時間を限定することに
より、省エネルギー化を図ることができる。

加熱体は小型もので十分であり、そのため熱容量が小
さくなり、予め加熱体を昇温させる必要がないので、非
画像形成時の消費電力も小さくすることができ、また機
内昇温も防止できることになる。

〈実施例２〉（第５図） 本例は加熱体20の下面の面取り後端部E₂を加圧ローラ
28に向けて下向きに突出させた凸形状に構成した点に特
徴がある。

即ちシートＰが定着ニップ部Ｎである位置Ａ・Ｄ間を
通過した後も定着フィルム25と分離されるまでは上記の
下向き凸形状の加熱体下面の面取り後端部E₂でシートＰ
が加圧ローラ28面に軽圧で押し付けられる。

これにより定着ニップ部Ｎの終端位置Ｄから加熱体の
面取り後端部E₂までシートＰとトナー画像Tbを定着フィ
ルム25面に確実に密着させて搬送することが可能とな
る。前述実施例１の第２図例の場合はシートＰ上のトナ
ー量が著しく少ないような場合には軟化トナーTbを介し
てのシートＰと定着フィルム25との結合力が著しく小さ
くなることによりシートＰが位置Ｄから分離位置Ｅへ至
るまでの間に重力により定着フィルム25面から分離して
シート搬送が不安定となる可能性があるが、本例の構成
にすればトナー量が著しく少ない場合でも分離位置Ｅま
でのシート搬送路が一定化してシートＰは常に分離位置
Ｅで定着フィルム25面から分離するのでシート搬送が安
定する。

加熱体温度を高くできるので定着性が向上する。即ち
本例では発熱体直下領域である位置Ｂ・Ｃ間での定着フ
ィルム25の表面温度を前述実施例１の場合の150℃より
も高い180℃に設定している。これにより位置Ｄでの定
着フィルム表面温度は160℃とトナー融点（130℃）以上
となる。この位置Ｄから分離位置Ｅまでは前述したよう
にトナー画像TbとシートＰは定着フィルム25面に常に安
定に密着された状態で加熱体20の支持体24と加圧ローラ
28間に押え込まれて搬送されるからその間に加圧ローラ
28や支持体24にトナーの熱が放熱し、分離位置Ｅへ至っ
た時点でのトナー温度は90℃であり、トナー融点（130
℃）とトナーのガラス転移点（50℃）の中間の温度とな
り、トナーオフセットや巻き付き等なく定着フィルム25
面からシートＰがスムーズに分離される。従って加熱体
温度を高くして定着性の向上を図ることが可能となる。

なお、融点以上の温度で十分な凝集力を持つ材料から
成るトナーを用いれば、分離位置Ｅでのトー温度がトナ
ー融点以上であってもよい。その場合、加熱温度をさら
に上げ、高温オフセットを生じることなく、さらなる定
着性の向上が期待できる。

〈実施例３〉（第６図） 本例は前述実施例１と同様の加熱体20を用い、該加熱
体20と加圧ローラ28のシート搬送方向下流側に上下に対
向させて定着フィルムガイド部材40と小ローラ41とを配
設し、定着フィルム25を加熱体20の下面からガイド部材
40の先端縁を経由させて上方へ屈曲走行させ、加圧ロー
ラ28と小ローラ41との間に、厚さ500μｍの基布付きの
シリコンゴムからなる搬送ベルト42を懸回張設してあ
る。小ローラ41は該ベルト42を回動駆動する。ガイト部
材40は分離部材であり、定着フィルム25が屈曲して回り
込む下縁40aの曲率半径は1mmに設定し、フィルムの屈曲
角度θは120゜に設定してある。

定着ニップ部Ｎは定着フィルム25と搬送ベルト42を挟
んで対向する加熱体20と加圧ローラ28との圧接部であ
り、導入シートＰ上のトナーTaは該定着ニップ部Ｎであ
る位置Ａ・Ｄ間で加熱される。その後分離位置Ｅである
ガイド部材40の下縁部へ到達するまでシートＰは搬送ベ
ルト42に支えられ定着フィルム25の下面に押圧密着され
て搬送され、分離位置Ｅでフィルム25と曲率分離する。

本例での使用トナーTaはガラス転移点−10℃、融点70
℃のワックス系樹脂を主成分とするもので、70℃以上で
は粘度が急激に低下する、いわゆるシャープメルト特性
を有する。

発熱体22の直下領域である位置Ｂ・Ｃ間での定着フィ
ルム表面温度は100℃とトナーの融点をはるかにこえた
温度であり、トナーTaは完全に容融TbにしてシートＰ面
に強固に結合する。

位置Ｄでの定着フィルム表面温度は90℃であり、トナ
ーTbはまだ極めて低粘度の状態である。

その後トナーTbは分離位置Ｅまで搬送される間に融点
70℃とガラス転移点−10℃の間である55℃まで放熱冷却
されトナー同士の凝集力は十分に高くなっており、分離
位置Ｅで定着フィルム25面に残留することなくフィルム
25と良好に曲率分離する。

本例の場合はトナーとしてシャープメルトトナーを用
いてもトナー温度が融点以下になるまでトナーとフィル
ムを確実に密着させて分離位置Ｅへ搬送できるので、い
わゆるトナーの高温オフセットが生じない。

〈実施例４〉（第７図） 本例は前述実施例３の変形装置であり、搬送ベルトと
して厚さ3mmのシリコンベルト42Aを用い、加圧ローラ
（28）の代りに芯金28Aを用いたものである。

ベルト42Aの剛性が強く、トナーTbを定着フィルム25
の下面に押し付ける力が強い。そのために定着ニップ部
Ｎを通過したトナーが分離位置Ｅへ至るまでの間にフィ
ルム面から離間するおそれがない。

〈その他〉 （１）加熱体20について基板21はアルミナの他にも耐熱
ガラスや、PI・PPS等の耐熱樹脂などを用いることがで
きる。発熱体22はTa₂Nの他にもニクロム・RuO₂・Ag/Pd
等の抵抗体等を用いることができる。検温素子23はPt膜
等の測温抵抗体の他にも抵抗容量のビードサーミスタな
どを用いることができる。定着フイルム25が摺動走行す
る加熱体下面は薄い耐熱ガラス層などの摺動保護膜層を
設けるのがよい。発熱体22は基板21の上面側（基板21の
定着フィルム対面側とは反対面側）に配設し、検温素子
23を基板21の下面側（基板21の定着フィルム対面側）に
配設した形態にしてもよいし、発熱体22と検温素子23を
共に基板21の下面側に配設した形態にしてもよい。発熱
体22への通電もパルス通電ではなく通常通電制御であっ
てもよい。

（２）前述第３図例装置のように定着フィルム25として
有端のものを用いる場合、送出し軸側の定着フィルムが
巻取り軸側にほとんど全て巻取られて使用されたら新し
いロール巻フィルムと交換する方式にすることもできる
（巻取り交換式）。このような巻取り交換式の場合は定
着フィルムの耐久性に関係なく薄肉化が可能となり、低
電力化することができる。例えば定着フィルムとしてPE
T（ポリエステル）フィルムなどの安価な基材を用い、
耐熱処理を施した例えば12.5μｍ程度又はそれ以下の薄
肉のものを用いることができる。

或は定着フィルム面へのトナーオフセットは前述した
ように実質的に生じないので定着フィルムの使用に伴な
う熱変形や劣化が小さければ巻取り軸側へ巻取られた使
用済みのシートを適時に送出し軸側へ巻戻し制御して、
或は巻取り軸側と送出し軸側とを反転交換するなどして
複数回繰返して使用することもできる（巻戻し繰返し使
用式）。

巻戻し繰返し使用式では定着フィルムとしては例え
ば、耐熱性・機械的強度等に優れた基材として25μｍ厚
のポリイミド樹脂フィルムを用いてその面に離型性の高
いフッ素樹脂等よりなる離型層を設けた複合層フィルム
を用いることができ、巻戻し逆走行時は圧力解除機構を
自動制御させて加熱体と加圧ローラとの当圧接を解除状
態に保持させるのがよい。

巻戻し繰返し使用式やエンドレスベルト型のように複
数回使用する場合は、フィルム面クリーニング用にフェ
ルトパッドを設けると共に若干の離型剤、例えばシリコ
ンオイルを含浸させて該パッドをフィルム面に当接する
させるなどしてフィルム面のクリーニングと離型性の更
なる向上を行なうようにしてもよい。定着フィルムが絶
縁性のフッ素樹脂処理品の場合などではトナー画像を撹
乱する静電気がフィルムに発生し易いので、その対処の
ために接地した除電ブラシで除電処置するのもよい。接
地せずにブラシにバイアス電圧を印加してトナー画像を
撹乱しない範囲でフィルムを帯電させても良い。さらに
フッ素樹脂に導電性の粉体繊維、例えばカーボンブラッ
ク等を添加して、上述の静電気による画像乱れを防止す
るのも一策である。また、加圧ローラの除帯電及び導電
化に関しても同様の手段により行なうことができる。ま
た、帯電防止剤等の塗布や、添加を行なっても良い。

定着フィルムはエンドレスベルト式、巻取り交換式、
巻戻し繰返し使用式の何れにしても定着装置11の所定部
所に着脱自在のカートリッジ構成にすることにより定着
フィルムの交換等を容易化することができる。

以上本発明の定着装置は第４図に例示の転写式電子写
真装置に限らず画像形成のプロセス・手段はエレクトロ
ファックス紙・静電記録紙等に直接にトナー画像を形成
担持させる直接式や、磁気記録画像形成式、その他適宜
の画像形成プロセス・手段で記録材上に加熱溶融性トナ
ーによる画像を形成し、それを加熱定着する方式の複写
機・レーザビームプリンタ・ファクシミリ・マイクロフ
ィルムリーダプリンタ・ディスプレイ装置・記録機等の
各種の画像形成装置における画像加熱定着装置として有
効に適用できるものである。

（発明の効果） 以上のように本発明の画像加熱定着装置は熱容量の小
さい小型簡便な加熱手段を用いて熱効率よく画像を加熱
して少ないエネルギーで、定着不良・オフセット・記録
材の巻き込みジャムトラブルなど、又定着画像に過度の
光沢をもたせずに十分良好な画像定着が可能であり、又
装置使用時の待機時間や消費電力、さらには機内昇温が
小さい等の特長を有しており、従来装置におけるような
前述問題点を有しない画像加熱定着装置として実用性が
あり、所期の目的がよく達せられる。

特に本発明は、加熱されたトナー像が加熱体の発熱体
の存在しない位置で摺動して温度が低下するので、加熱
体のある部分を使って温度低下をさせることができ、加
熱体でトナー温度低下部も兼用することができるため装
置構成をコンパクトにすることができる。

また本発明は、フィルムが加熱体の発熱***置と摺動
した後、引き続き加熱体の発熱体の存在しない面で摺動
するので、フィルムは加熱体の発熱***置を通り過ぎた
後も加熱体側から押さえられることができ、フィルムの
波打ちを防止して画像の乱れを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例定着装置の概略構成図、第２図はそ
の定着ニップ部分の拡大図、第３図は他の構成装置の概
略構成図、第４図は該定着装置を組み込んだ画像形成装
置の一例の概略構成図、第５図乃至第７図は夫々第２乃
至第４実施例の定着装置の概略構成図である。 11は定着装置の全体符号、25は定着フィルム、28は加圧
ローラ、Ｐはシート、Taは未定着トナー、Tbは加熱軟化
・溶融トナー、Tcは固化トナー、Ｎは定着ニップ部、E₂
・Ｅは分離位置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 茂雄 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 (56)参考文献 特開 昭59−157678（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−68766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−122665（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−16936（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱体を備えた固定静止加熱体と、一方の
   面が前記加熱体の発熱***置及びこの加熱体の発熱体の
   存在しない面に接して摺動し他方の面が記録材と接して
   共に移動するフィルムと、を有し、このフィルムを介し
   た前記加熱体からの熱により未定着トナー像を記録材上
   に加熱定着する画像加熱定着装置において、 未定着トナー像は前記フィルムを介して前記加熱体の発
   熱***置でトナーの融点以上に加熱され、この加熱され
   たトナー像は引き続き前記フィルムを介して前記加熱体
   の発熱体の存在しない面で温度が低下され且つトナーの
   ガラス転移点より高温状態にある時、前記フィルムと記
   録材が分離されることを特徴とする画像加熱定着装置。