JPH0279881A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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（デイ
スプレィ）装置・記録機等の画像形成装置に関する。

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
成るトナーを用いて記録材（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トナー画像を形成担持させ、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方式の画像形成装置に
関する。

（従来の技術） 従来、この種の装置に用いられている定着装置は、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。しかしながら、この
種の装置では、加熱ローラにトナーが転移するいわゆる
オフセット現象を防止するために、加熱ローラを最適な
温度に維持する必要があり、加熱ローラあるいは加熱体
の熱容量を大きくしなければならなかった。すなわち、
加熱ローラの熱容量が小さい場合には、発熱体による供
給熱量との関係により通紙あるいは他の外的要因で加熱
ローラ温度が低温側あるいは高温側に大きく変動し易く
なる。低温側に変動した場合には、トナーの軟化溶融不
足によフて、定着不良や低温オフ゛セットを生じ、高温
側に変動した場合には、トナーが完全に溶融してしまい
トナーの凝集力が低下するために、高温オフセットを生
ずる。

この問題を回避するために、加熱ローラの熱容量を大き
くすると、加熱ローラを所定の温度まで昇温するための
時間が長くなり、装置の使用の際に待機時間が大きくな
るという別の問題が生ずる。

かかる問題を解決する方策として米国特許第３，５７８
，７９７号に開示されているように、■トナー像を加熱
体ウェ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、オフセットを生せずに
定着する方式が知られている。

上記公知の方式では、これに加えて加熱体に対して、ト
ナー像及び記録材を加圧圧接することなしに加熱する方
式をとっているので、記録材を加熱する必要がなく他の
方法に較べてはるかに少ないエネルギーでトナーを溶融
できるとしている。

しかしながら、周知のごとく加圧圧接させることなく加
熱体に接触した場合は、熱伝達効率が低下し、トナーの
加熱溶融に比較的長時間を要する。

そこで特公昭５１−２９８２５公報（特願昭４７−２５
８９６号）に、これに公知の加圧圧接技術を付加して熱
伝達率の向上を図りトナーの加熱溶融を短時間でしかも
十分に行うことが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この公報に開示の装置では、トナーの加
熱を比較的短時間でしかも十分行えるようにするために
、 ■−一対の加熱体の間にトナー像及び記録材を加圧挟持
させて加熱し、 ■加熱を停止して後強制的に冷却する、方式をとってい
るので、定着に要するエネルギーが大きくなるという不
都合を生ずる。すなわち、一対の加熱体により加熱させ
ることにより、トナー像は上下から加熱されるので一見
効率的に考えられるが、逆にトナー像を記録材側から加
熱するには、先ず記録材を十分に加熱することが必要で
あり、そのためにかえって大きなエネルギーが必要とな
る。さらに、冷却工程においてはトナー像を加熱する際
に加熱昇温した記録材をも冷却しなければ分離できず、
強制的な冷却手段が必要となってありエネルギーの無駄
が大きい。

以上のように、−旦加熱したトナーを冷却した後に分離
することにより、高温オフセットを生ずることなく定着
する方式が提案されているが、上記のととくの欠点を伴
うために実用化されていない。

さらに、上述２例では加熱ローラとトナー画像との間に
介在し熱伝達を行なう定着用の耐熱ウェブがエンドレス
部材（ベルト）で構成されており、長期に亘る使用を考
えた場合にはその走行性に問題が生じ易く、その対策と
して耐熱ウェブの厚みを大にする必要あった。耐熱ウェ
ブの厚みが大きくなると、必然的にその熱容量が増大す
るので熱伝達効率が低下して多大なエネルギーを要する
とともに、耐熱ウェブの潜熱増大にともな−い、不要な
機内昇温を招くという不都合もあった。

本発明は、上述の従来装置の有していた問題点を解決し
、定着不良やオフセットを生ずることなく加熱体の熱容
量を小さくすることを可能とし、その結果、待機時間や
消費電力、さらには機内昇温の小さい、またその他にも
顕著な特長を有する画像形成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、 記録材面に加熱溶融性の樹脂等より成るトナーを担持さ
せて目的の画像情報に対応した未定着のトナー画像を形
成する画像形成手段と、加熱体と、巻取り手段及び巻戻
し手段で正走行・逆走行される定着フィルムと、該定着
フィルムを中にして前記加熱体の側とは反対の側に配置
され、前記加熱体に対して該定着フィルムを介して記録
材の未定着トナー画像担持側の面を密着させる加圧部材
を備え、前記画像形成手段側から搬送されてくる未定着
トナー画像を担持した記録材の搬送速度と同一速度で前
記定着フィルムを正走行させ該正走行の定着フィルムと
前記加圧部材との間に該記録材を導入して未定着トナー
画像を記録材面に加熱定着するトナー画像加熱定着手段
と、 を有し、該トナー画像加熱定着手段の前記定着フィルム
の巻戻し時に前記加熱体の発熱体の発熱を中止させるこ
とを特徴とする画像形成装置である。

（作用） （１）正走行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を挟圧
力を受けつつ通過していく。

定着フィルムは記録材の搬送速度と同一速度で正走行（
記録材の搬送移動方向と同方向）されているので、記録
材と定着フィルムは互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加
熱体と加圧部材との相互圧接部を通過していく。

■加熱工程 この相互圧接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・溶融する。この場合加熱体と加圧部材の相互
圧接部において加熱体・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。

ここで本発明で記述されるトナーの軟化・溶融に関して
注記する。トナーの「融点」と便宜的に表現している温
度とは、トナーが定着するために最低必要な温度を意味
してあり、その定着下限温度で、溶融といえる程粘度が
低下する場合や、軟化といった程度の粘度低下の場合が
ある。したかって定着する際に溶融と便宜的に表現して
いる場合でも、実際には軟化といった程度の粘度低下を
示している場合がある。本発明ではこのような場合も含
む。同様に、トナーが冷却固定したと便宜的に表現して
いる場合も、トナーによっては固化とはいえず高粘度化
といった方が適切である場合がある。本発明ではこのよ
うな場合も含む。

■冷却工程 定着フィルム面に密着して加熱体と加圧部材との相互圧
接部を順次に通過するトナー画像加熱軟化・溶融済みの
記録材部分は圧接部通過後も定着フィルム面に密着させ
たままの搬送を引続きしばらく続行させ、この間を冷却
工程として前記加熱工程で軟化・溶融させたトナーの熱
を放熱させてトナーを冷却固定させる。この冷却固化で
トナーの凝集力は非常に大きくなって一団となって挙動
することになり、又記録材側に対する粘着・固着力が増
大する一方、定着フィルム側に対するそれは極めて低下
していく。記録材に対してはトナーは前記加熱工程で加
熱軟化・溶融された際加圧部材によって加圧されるため
、少なくともトナー画像の一部は記録材表面層に浸透し
、その浸透分の冷却固化によるアンカー効果で冷却固化
トナーの記録材側に対する粘着・固着力が増大する。

０１１反（分離）工程 上記の冷却工程によりトナー画像の冷却固化がなされた
後、定着フィルム面から記録材を順次に離反させる。こ
の離反時にはトナー画像は冷却固化で記録材に対する粘
着・固着力が十分に大きく、定着フィルムに対するそれ
は極めて小さい状態となっているから、画像定着済みの
記録材部分は定着フィルムに対するトナーオフセットを
発生することなく容易に順次に分離されていく。

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同一速度で
上記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、トナ
ー像が冷却固定化した後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。

（２）定着フィルムは耐熱性を有する薄いフィルムを用
いることができ、本発明では該定着フィルムを巻取り手
段と巻戻し手段で正走行・逆走行させる構成とし、定着
処理時には正走行即ち記録材の搬送方向と同方向に且つ
記録材の搬送速度と同一速度で走行させて前記のように
してトナー画像の加熱定着の実行に使用し、所定時に巻
゛戻し逆走行させて繰返して使用することを可能として
いる。

このように定着フィルムを巻き取り手段と巻戻し手段と
で巻取り正走行・巻戻し逆走行して使用する構成とする
ことにより、巻取り手段、加圧部材、加熱体、巻戻し手
段等の部品精度、あるいは互いの平行度等の位置積度に
起因して定着フィルムの搬送方向に若干のズレが生じた
り、シワ等の発生が起こり易くなっていても、所定量巻
取った後巻取り時と同一の部材にて反転巻戻しをするの
　。

で巻取り時の若干のズレがその都度修正されることにな
り、ズレが蓄積してシワ等が発生しやすい無端ベルト方
式に対して走行安定性に優れ、長期に亘って安定な定着
フィルムの走行を実現できる。これにより無端状のもの
の場合にはシワ等が生じ易く走行安定性を得られなかっ
た薄い定着フィルムであっても、長期に亘ワて繰返し使
用することが可能となり、より一層のエネルギ低減がで
きた。

（３）そして定着フィルムの巻戻し時は加熱体の発熱体
の中止（即ち発塵体への通電を中止）させることにより
、省電力、機内昇温の低減、定着フィルムの熱劣化低減
を図ることができる。

（実施例） 図面は本発明の一実施例装置を示すもので、本例装置は
原稿載置台往復動型・回転ドラム型・転写式の電子写真
複写装置である。

（１）装置の全体的概略構成（第１図）第１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Ｗ
、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１００８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の光り、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
定の周速度で矢示す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−様な帯電
処理を受け、その−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！＃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との開位置に丁度到達して
両者−致するようにタイミングと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ガイド
１０によって後述する定着装置２０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１１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１２により転写残りトナー等の付着汚染物の除
去を受け、全面露光し２による除電を受けて電気的残留
メモリの消去がなされて縁り返して画像形成に使用され
る。

ＰＨ１は給送ローラ６とレジストローラ９との間のシー
トパス部分に配設した給紙検出センサ（例えばフォトセ
ンサ）、ＰＨ２は定着装置２０の次位に配設した排紙検
出センサ（同）である。

（２）定着装置 ■構造 第２図は画像定着実行状態にある定着装置２０部分の拡
大図である。

２１は加熱体であり、その下面側に例えば幅１６０μｍ
、長さ（紙面に直角な方向の長さ）２１６ｍｍで例えば
Ｔａ２Ｎ等より成り搬送方向に直角成分をもって配され
た線状もしくは帯状に抵抗発熱体２８を有し、さらにそ
の表面は摺動保護層として例えばＴａ２０５で覆われて
いる。上記加熱体２１の発熱体２８は熱容量が小さく、
制御系４２の通電回路２８Ａによりパルス状の通電がな
されて、その都度瞬時に２６０’Ｃ前後まで昇温する。

２２は該加熱体２１の下面側に対向配設した加圧部材と
しての加圧ローラであり、金属等より成る芯材上にシリ
コンゴム等より成る弾性層を有するものであり、後述す
るように反時計方向に正転駆動、時計方向に逆転駆動さ
れる。加熱体２１と加圧ローラ２２は後述する定着フィ
ルム２３又は定着フィルム２３と記録材としてのシート
Ｐとを介して所定の当接圧をもって互いに圧接しており
、本実施例では加圧ローラ２２を固定体とし、この加圧
ローラ２２に対して加熱体２１を可動体として加圧ばね
４０で常時押圧付勢して所定の当接圧（例えばＡ４幅で
総圧４〜６Ｋｇ）を得ている。

４１は加熱体２１と加圧ローラ２２との当接圧の圧力解
除手段としての電磁ソレノイドであり、該ソレノイドに
対して制御回路４２より通電がなされるとプランジャ４
１ａの引き力でレバー４３、引上げ杆４４を介して加圧
ばね４０に抗して加熱体２１が第３図のように加圧ロー
ラ２２上から持上げられて加圧ローラ２２から離間し、
両者２１・２２の当接圧が解除された状態に保たれる。

ソレノイド４１に対する通電が断たれると加圧ばね４０
により再び所定の当接圧の圧接状態に復帰する。

２４は加熱体２１の右方（シートＰの搬送方向上流側）
に配設した定着フィルム巻戻し手段としての巻戻し軸、
２７は加熱体２１の左方（同下流側）に配設した定着フ
ィルム巻取り手段としての巻取り軸、２６は加熱体と巻
取り軸２７との略中間位置に巻取り軸２７よりも下位に
配設した曲率の大きい（曲率の強い、半径の小さい）、
回転フリーの分離ローラである。

２３は定着フィルムであり、最初は巻戻し軸２４側に十
分に巻き込んであり、その先端側は加熱体２１と加圧ロ
ーラ２２との間、分離ローラ２６の下面側を経由して巻
取り軸２７に係止させである。５０は巻戻し軸２４にロ
ール巻に巻込んである定着フィルム２３の外面に接触さ
せた残量検知用のセンサアームである。定着フィルム２
３は耐熱性・トナー離形性・強靭性を有する薄肉（例え
ば１０〜３０μｍ）の単層フィルム或は所望の表面処理
やラミネート処理をした複合層フィルムである。例えば
約１２．５μｍ厚のポリイミド（ＰＩ）単層フィルム、
該フィルム面を更に４弗化エチレン（ＰＴＦＥ）で離形
層付与処理した複合層フィルムである。

３３は分灘ローラ２６の下側に対向配設した回転フリー
の補助ローラ、３２は加圧ローラ２２と補助ローラ３３
との間に配設したガイド板であり、このガイド板は加熱
体２１と分離ローラ２６との間に展張状態の定着フィル
ム部分の下面に所定の隙間間隔を存して或は軽く接して
略並行に対向している。

２９・２５はトナー画像転写部８から定着装置２０へ至
る転写材搬送ガイド１０における定着装置２０寄りの下
面側に配設したシート検知センサと同レバーである。レ
バー２５の先端部は自由状態においてはガイド１０に設
けた透孔ｆＯａからガイド１０の上面側に突出している
。この状態に右いてセンサ２９はオフである。ガイド１
０の上面に沿って転写部８側から定着装置２０側へ転写
材シートＰが搬送されて上記レバー２５の突出先端がシ
ートＰの先端でけられることによりシートＰの裏面側に
もぐって透孔１０ａ内へ沈み回動する。このレバー２５
の沈み回動によりセンサ２９がオンとなり、シートＰの
センサ位置への到達が制御回路４２に検知される。レバ
ー２５はシートＰが該レバー位置を通過し終るまでシー
トＰの裏面に接触して押圧されていることによりその間
は沈み回動状態に保持され、従ってセンサ２９のオン状
態が保持される。その後シートＰの後端がレバー２５の
位置を通過してレバー２５とは縁が切れた時点でレバー
２５は自由状態になり再び透孔１０ａから先端部が突出
した姿勢に戻り回動する。この戻り回動によりセンサ２
９はオフとなり、シートＰのセンサ位置通過が制御回路
４２に検知される。

■駆動系 第４図は上記の巻戻し軸２４・巻取り軸２７・加圧ロー
ラ２２を夫々正転駆動（軸２４・２７については第２図
上時計方向回転、加圧ローラ２２については反時計方向
回転）・逆転駆動（上記とは逆方向回転）させる駆動系
のギヤトレイン部分を示している。

Ｇ１は動力歯車としての第１歯車であり、不図示の駆動
源により矢示Ｘの時計方向に所定の周速で回転駆動・回
転停止制御される。Ｇ２は第１歯車に噛合わせた第２歯
車、Ｇ３・Ｇ４は第２歯車Ｇ、に対する２つの遊星歯車
としての第３と第４の歯車である。この第３と第４の両
歯車は第２歯車Ｇ２の軸３５に該軸を中心に回動自由に
支持させたレバー３６の第１の腕３６．と第２の腕３６
２に支持させてあり、夫々第２歯車Ｇ２に噛合わせてい
る。Ｇ５は第４歯車Ｇ４に同心一体の第５歯車、Ｇ６は
第３歯車Ｇ３が接離する第６歯車、Ｇ７・Ｇ６は夫々第
６歯車Ｇ８に噛合わせた第７と第８の歯車、Ｇ９・Ｇ鳳
０は第８歯車Ｇ８に順次に噛合わせた第９と第１０の歯
車、Ｇ１１は第１Ｏ歯車Ｇ、。と同心一体の第１１歯車
であり、この歯車に対して前記第５歯車Ｇ５が接離する
。

第７歯車Ｇ２、第９歯車Ｇ９、第１０歯車ＧＩ。

は夫々巻取り軸２７、加圧ローラ２２、巻戻し軸２４の
駆動用歯車となっている。　３７は電磁ソレノイドであ
り、その進退プランジャ３７ａの先端と、前記レバー３
６の第２の腕３６２に支持させた第４歯車Ｇ４の中心軸
３８とをリンク３９で連結しである。

プランジャ３７ａが後退勤Ｙすることによりレバー３６
は軸３５を中心に反時計方向に回動して実線示のように
第３歯車Ｇ３が第６歯車Ｇ６に噛合し、第５歯車Ｇ、が
第１１歯車Ｇ１．から離れて縁が切れた状態となる。こ
れを第１切換え状態とする。

逆にプランジャ３７ａが前進動２することでレバー３６
は軸３５を中心に時計方向に回動して２点鎖線示のよう
に第３歯車Ｇ３が第６歯車Ｇ６から離れて縁が切れ、第
５歯車ＧＳが第１１歯車Ｇ、Ｉに噛合した状態となる。

これを第２切換え状態とする。

プランジャ３７ａは常時は後退勤Ｙした状態に保たれて
おり、従ってギヤトレインは実線示の第１切換え状態に
保持されている。この第１切換え状態において、第１歯
車Ｇ、が矢示Ｘの時計方向に回転駆動されることにより
、その回転駆動力が歯車Ｇ２→同Ｇ３→同Ｇ６→同Ｇ７
に伝達されて巻取り軸２７の正転駆動がなされる。又歯
車Ｇ８の回転力が歯車Ｇ８を介して歯車Ｇ、に伝達され
て加圧ローラ２２の正転駆動がなされる。更に歯車Ｇｇ
の回転力が歯車Ｇ、ｏに伝達されて巻戻し軸２４の正転
駆動がなされる。即ちこの巻取り軸２７・加圧ローラ２
２・巻戻し軸２４の正転駆動により定着フィルム２３は
巻戻し軸２４側から舎取り軸２７側へ所定の速度（定着
すべきシート材Ｐの搬送速度と同一速度）で巻取られて
正走行状態となる。

巻取り軸２７の駆動歯車としての第７歯車Ｇ７は巻取り
軸２７にスリップ機構を介して接続されてあり、巻取り
軸２７の周速度が加圧ローラ２２の周速度よりも若干大
きくなるように設定されている。すなわち加圧ローラ２
２によって所定の搬送速度で搬送される定着フィルムを
スリップ機構によって所定の緊張力のもとて巻取フてい
る。ここで巻取り軸２７にはさらに制動部材が負荷され
てあり摩擦板の圧力を切り換えることによって制動負荷
を切換え可能であり、フィルム巻取り時には制動負荷を
小さくしている。

巻戻し軸２４の駆動歯車としての第１０歯車Ｇ１０は上
記の第７歯車Ｇ、の場合と同様に、＠戻し軸２４にスリ
ップ機構を介して接続されて七り、また制動部材が設け
られており、フィルム巻取り時には制動負荷を大きくす
ることにより定着フィルムの緊張力を与えている。ここ
で第１０歯車ＧＩ０は巻戻し軸２４の周速が加圧ローラ
２２の周速よりも大きくなるように設定されているが、
制動部材による制動力によってスリップ機構が作動し、
加圧ローラ２２で定着フィルムが搬送される速度に準す
る形で巻戻し軸２４が回転するようになっている。

上述の構成により、本実施例では、定着フィルム２３が
、薄膜のフィルムであっても、適度な緊張力が与えられ
つつ正走行されるのでシワの発生なく巻取ることができ
る。

次にプランジャ３７ａが前進動２されギヤトレインが２
点鎖線示の第２切換え状態に保持され、第１歯車Ｇ、が
矢示Ｘの時計方向に回転駆動されると、第１歯車Ｇ、の
回転駆動力が第２歯車Ｇ２・第４歯車Ｇ４・第５歯車Ｇ
５を介して歯車Ｇ、１→同Ｇ、。→同Ｇ９→同Ｇ８→同
Ｇ６→同Ｇ７の順に前記のフィルム巻取り時とは逆順で
伝達されて巻戻し軸２４・加圧ローラ２２・巻取り軸２
７が逆転駆動され、これにより定着フィルム２３は巻取
り軸２７側から巻戻し軸２４側へ巻戻しされて逆走行状
態となる。

この場合本実施例装置では第４と第５の歯車Ｇ４・Ｇ、
が小径・大径の二段歯車であり、また第１０と第１１の
歯車ＧＩ６”Ｇ１１が大径・小径の二段歯車であるから
、巻戻し軸２４・加圧ローラ２２・巻取り軸２７の逆転
回転数はフィルム巻取り時の正転回転数よりも大きくな
り、フィルム巻戻し時間が短縮化される。また巻戻し軸
２４の制動負荷を小さくして、巻取り軸２７の制動負荷
を大きくしている。この構成により本実施例ではフィル
ム巻取り時と同様にシワの発生なく巻戻し可能で、かつ
短時間でフィルムの巻戻しができる。

■定着動作 定着装置２０の駆動系のギヤトレイン（第４図）は常時
は前述の第１切換え状態に保持されてあり、第１歯車Ｇ
、は回転停止されており、従って巻取り軸２７・巻戻し
軸２４・加圧ローラ２２は回転を停止した待機状態ある
。

画像形成スタートスイッチが押されると、給送ローラ６
によりカセットＳ内のシートＰの給紙が開始され、セン
サＰＨ１により給紙検知される。

又感光ドラム３面に対する画像形成が開始される。定着
装置２０はセンサＰＨ１による給紙検知時点から所定の
タイマ時間経過時点、即ちカセットＳから給送されたシ
ートＰがレジストローラ対９・転写部８・ガイド１０を
通ってその先端が加熱体２１と加圧ローラ２２との圧接
部近傍位置に達するに要する時間経過時点で駆動系（第
４図）の第１歯車Ｇ、の回転駆動Ｘが開始される。これ
により定着装置２０は定着フィルム２３がシートＰの搬
送速度と同一速度で正走行した巻取り駆動状態となる。

又定着装置２０に対して搬送されたシートＰの先端の前
記センサレバー２５位置到達、後端の通過がセンサ２９
で検出されることにより発熱体２８はタイミングを取っ
て必要時に通電を受ける。

上記の駆動状態においてシートＰの先端が正走行状態の
定着フィルム２３と正転状態の加圧ローラ２２との間に
スムーズに進入してシートＰは未定着トナー画像Ｔａを
担持している上面が正走行状態の定着フィルム２３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２３と一緒の重なり状態で加熱体２１と加圧ロー
ラ２２との相互圧接部を挟圧力を受けつつ通過していく
。

この相互圧着部通過過程を加熱工程として前記（作用）
の（１）−０項に述べたトナー画像の加熱軟化・溶融が
行なわれる。本実施例における加熱工程は前述のごとく
、加熱体２１に線状の発熱体２８を設け、加熱体２１と
一体的に形成された低熱容量の上記発熱体２８にパルス
状に通電し発熱を繰り返すように構成された加熱体２１
によって行なわれている。第５図に示すように搬送速度
Ｖ　ｐ　　（ｔｓｒｓ／ｓ）で搬送されたシートＰ上の
トナー画像ＴａはシートＰの搬送速度に準じてズレなく
搬送される定着フィルム２３とともに、順次加熱体２１
の発熱体２８の幅に応じて決定される線状の加熱部の有
効幅内１に送り込まれて加熱を受けて軟化・溶融像Ｔｂ
となる。

加熱体２１と加圧ローラ２２との相互圧接部を通過した
シート部分は分離ローラ２６の位置へ到達するまでの間
は加熱体２１と分離ローラ２６間で展張して正走行して
いる定着フィルム部分に引き続き密着したまま搬送され
ていく。ガイド板３２はシートＰの裏面を支えて定着フ
ィルム２３との密着を維持する作用をする。このガイド
板３２の代わりに第６図例のように加圧ローラ２２と補
助ローラ３３とに回動ガイドベルト３４を懸回張設し、
このベルト３４によりシートＰの裏面を支えて定着フィ
ルム２３との密着を維持させるようにすることもできる
。

この搬送過程を冷却工程として前記（作用）の（１）−
０項に述べたように軟化・溶融トナーＴｂの熱が放熱さ
れてトナーの冷却固化Ｔｃがなされる。

そして分離ローラ２６の位置へ到達すると、定着フィル
ム２３は曲率の大きい分離ローラ２６の面に沿ってシー
５２面から離れる方向に走行方向が転向されて定着フィ
ルム２３とシートＰとが互いに離反（分離）して排紙ト
レイ１１へ排紙されていく。この離反時点までにはトナ
ーは十分に冷却固化して前記（作用）の（１）−０項に
述べたようにシートＰに対するトナーの粘着・固着力が
十分に大きく、定着フィルム２３に対するそれは極めて
小さい状態となっているから定着フィルム２３とシート
Ｐの離反は定着フィルム２３に対するトナーオフセット
を実質的に発生することなく容易に順次になされる。

上記定着装置２０の定着フィルム２３の巻取り正走行駆
動は、シートＰが定着装置２０を通過し終ってその後端
が排紙検出センサＰＨ２で検出された時点で第１歯車Ｇ
、の駆動が停止されることにより停止される。

本実施例装置では定着フィルム２３は上記のようにシー
トＰの定着処理実行のたびに巻戻し軸２４側から巻取り
軸２７側にシートＰの搬送速度と同一速度で順次巻取ら
れて使用されていく。

定着フィルムの巻取り正走行駆動制御は、給紙検出セン
サＰＨ１による給紙検出時点から所定の第１のタイマ時
間経過時点で駆動を開始させ、所定の第２のタイマ時間
経過時点で駆動を停止させ、その間においてシートＰの
定着処理を実行させるようにして、排紙検出センサＰＨ
２を用いない構成にすることもできる。又センサ２９・
レバー２５によるシートＰの先端・後端検知信号で駆動
制御する構成にすることもできる。

■定着フィルムの巻戻し 巻戻し軸２４にロール巻きの定着フィルム２３の外面に
接触させである残量検知用のセンサアーム５０は巻戻し
軸２４側から巻取り軸２７側への定着フィルム２３の順
次巻取り使用につれて巻戻し軸２４側の定着フィルム２
３の巻き径が小さくなるのに伴い支軸５０ａを中心に時
計方向へ倒れ回動じていく。

そして巻戻し軸２４側の定着フィルム２３が終端近くま
で巻取り使用されてアーム５ｏが所定の倒れ回動角に達
するとセンサ５０ｂから制御回路４２に定着フィルム使
い切り信号が入力される。

制御回路４２はその信号にもとすいて通電回路２８Ａか
ら加熱体２１の発熱体２８への通電をフィルム巻戻し期
間中中止の状態に保たせる。これにより前記（作用）の
（３）項に記載したように、省電力、機内昇温の低減、
定着フィルムの熱劣化低減がなされる。

又、制御回路４２は上記の信号にもとすいて圧力解除手
段としての電磁ソレノイド４１に通電を行なう。これに
より前述（第３図）したように加熱体２１が加圧ローラ
２２上から持ちあげられて加圧ローラ２２から離間して
両部材２１・２２の当接圧が解除される。即ち定着フィ
ルム２３の両部材２１・２２による挟圧力が解除される
。

又駆動系の電磁ソレノイド３７（第４図）に通電がなさ
れてプランジャ３７ａが前進動２されソレノイド３７に
通電がなされている間ギヤトレインは第４図２点鎖線示
の第２切換え状態に保持される。この状態において第１
歯車Ｇ、の回転駆動Ｘがなされて定着フィルム２３の巻
取り軸２７側から巻戻し軸２４側への巻戻し逆走行が実
行される。本実施例装置ではこの定着フィルム２３の巻
戻し逆走行時は上記のように加熱体２１と加圧ローラ２
２との当接圧が解除されているので定着フィルム２３の
巻戻しトルクが減少する、加熱体２１と定着フィルムと
の不必要な相互摺擦による両者の摩耗・擦過傷等が防止
され、耐久性を向上させることができる。

定着フィルム２３が巻戻し軸２４側へ所定量巻き上げら
れてセンサアーム５０が反時計方向に所定角度まで復帰
回動するとセンサ５０ｂから制御回路４２に巻戻し完了
信号が入力し、その信号にもとずいて第１歯車Ｇ１の回
転駆動の停止即ち定着フィルム２３の巻戻し逆走行停止
、ギヤトレインの電磁ソレノイド３７への通電停止即ち
ギヤトレインの第１切換え状態への復帰がなされる。

又圧力解除手段としての電磁ソレノイド４１への通電が
断たれて加熱体２１と加圧ローラ２２とが再び定着フィ
ルム２３を挟んで所定の当接圧をもって圧接した状態に
復帰し、定着装置２ｏは待機状態となる。

尚、本実施例装置では上記の定着フィルム巻戻し実行期
間中はその旨の警告表示（表示ランプの点灯、ブザーの
発音等）を行なわせると共に、複写動作の実行を回路的
に禁止するようになっている。警告表示、複写動作の禁
止、発熱体への通電中止は前記の巻戻し完了信号にもと
すいて解除される。巻戻し軸２４側に巻戻した定着フィ
ルム２３は繰り返して画像定着の実行に使用可能である
。そしてこのように定着フィルムを巻取り手段と巻戻し
手段とで巻取り正走行して画像定着の実行に使用し、巻
戻し逆走行して再使用する構成にすることにより前記（
作用）の（２）項で説明したように薄い定着フィルムで
もシワ等の問題なく安定に正走行・逆走行させて長期に
わたって繰り返し使用することができる。

加熱体２１と加圧部材としての加圧ローラ２２との当接
圧解除は、加圧部材たる加圧ローラ２２を可動側として
加熱体２１から離間方向に移動させる構成とすることも
できるし、加熱体２１と加圧ローラ２２の両者を互いに
離間方向に移動させる構成とすることもできる。

定着フィルムの巻戻しは、上記例のように巻戻し軸２４
側の巻込み定着フィルムが巻取り軸２７側に終端近くま
で実質的に巻取り使用されたことが検知手段５０ａで検
知された時点で実行させるモードの他にも、次のような
時点で行なわせることもできる。

１１画像形成装置のメイン電源スィッチが投入（オン）
操作された時点毎に実行させる。

口、シート給送部６のシート給送信号、定着装置２０を
通過した定着済みシートのシート排出部１１に対する排
出信号、シート給送部６→画像形成部（転写部）８→定
着装置２０→シート排出部１１に到るシート搬送経路中
の適所に設けた搬送シートの先端・後端の所定位置到達
・通過検知手段からの信号等によりシートの定着装置非
通過期間を検出し、この期間或はこの期間毎に巻戻しを
実行させる。

ハ１巻取り軸２７側から巻戻し軸２４側への定着フィル
ムの巻戻し逆走行を優先的に実行させるものとし、搬送
シートの画像定着実行期間のみ定着フィルムの巻取り正
走行を実行させる。

二８手動のスイッチ手段により任意時点で定着フィルム
の巻戻しく及び巻取り）を実行させる。

何れにしても本発明は上記のような定着フィルムの巻戻
し逆走行時には加熱体２１の発熱体２８の発熱を中止さ
せることにより、省電力、機内昇温の低減、定着フィル
ムの熱劣化低減を行なうことができる。

（３）実行例 第７図は、本実施例の構成において定着フィルム２３と
して１２．５μｍ厚のポリイミドシートを用いて最低定
着部０度８０°Ｃの２０μｍのトナーを１００μｍ厚の
転写紙Ｐ上に定着した場合の経時的温度を変化を示すも
のであり、加熱部有効幅の表層部、トナーの中層部およ
び記録材の中層部をそれぞれ計算して示した。

第８図は、以上のととくの本実施例の定着装置２０を用
いて表面にトナー像を有する記録材（転写紙）を搬送し
つ？定着処理する場合の、トナー及び転写紙の温度（詳
しくは、それぞれの断面方向の中央部の温度）の時間変
化を計算により求めたグラフである。なお定着条件は、
以下の通りである。

加熱条件：エネルギー温度密度２５１７ｍ■２で２．５
　ｍｓ加熱 トナーの定着温度：８０’Ｃ フィルム：ポリイミド（厚さ２５μｍ）トナー層の厚さ
：２０μｍ 転写紙の厚さ＝１００μｍ 室ｍ　　：　　２０’ｃ 本実施例ではトナーの定着温度８０°Ｃよりはるかに高
い３６０’Ｃまで昇温するので、２ｍｓという極めて、
短い時間の加熱によってトナーは定着温度を越えて十分
に加熱され良好な定着性が得られる。

一方、転写紙の昇温は極めて小さく、従来の熱ローラ定
着に比べてエネルギーの無駄が少ない。

さらに、本実施例では加熱時間や加熱体の温度が変動し
て過剰なエネルギーが与えられた場合でも、高温オフセ
ットの発生がなく、許容範囲が広い。

また第８図においては、第７図の条件に比し、エネルギ
ー密度を２０　Ｗ／ｍｍ２として２ｍＪｇｆｉＬ、定着
フィルム厚を１２．５μｍと変え、他の条件を同じとし
たが、同様な好結果が得られた。

本発明に右ける発熱体（加熱体）は本実施例でも明らか
なように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となる。

また、本実施例では分離ローラ２６を設けることにより
、該分離ローラまでの間、加熱軟化・溶融状態のトナー
画像Ｔｂの冷却時間を確保し、しかも上記分離ローラ２
６の曲率な大きくすることによって定着フィルム２３と
記録材Ｐとの分離を容易にするとともに、前述の効果に
相乗りして分離部におけるオフセットを防止することが
できる。ただし加熱部（発熱体の部分）２８及び定着フ
ィルム２３の熱容量が十分小さく、かつ定着処理速度が
小さい場合には、分離ローラ２６のごとき特別な手段を
設けずとも記録材Ｐが加熱部を通過後の短い範囲で加熱
軟化・溶融状態のトナー画像Ｔｂは冷却固化Ｔｃするの
で、本実施例で示した分離ローラ２６を省略しても、オ
フセットのない定着処理が可能となる。すなわち、トナ
ー画像Ｔａを一旦加熱し軟化・溶融Ｔｂさせた後再び放
熱固化ＴＣした後、に定着フィルム２３と記録材Ｐとを
分離できればよい。

次に、本実施例装置による実施結果を具体的数値をもっ
て示す。キャノン株式会社製ＰＰＣＰＣ−３０（商品名
）用のワックス系トナーを用いて、トナー画像Ｔａを形
成し、定着処理速度１５　ｍｍ／ｓｅｃでＡ４サイズ紙
１枚当り約３０００Ｊの発熱量となるように、１０１Ｉ
ＩＳ毎に２ｍｓの割合でパルス状に加熱して定着テスト
を行なったところ、実用上全く問題のない画像が得られ
た。

この通電によって発熱体２８は約２６０’Ｃ前後まで昇
温し、熱容量が小さいので８１１ＩＳの通電休止により
降温する。このことから加熱体２１を加温するための待
時間は不要となる。上記の場合、トナー像の温度は、従
来高温オフセットを生ずると言われている温度を瞬間的
であっても超えているが、前述のごとく、再度十分に冷
却固定化した後に定着フィルム２３と記録材Ｐとが離れ
るのでオフセットとはならない。加熱された際に本実施
例で使用されたトナーの主成分であるワックスは約８０
’Ｃの融点であり、また、溶融時の粘度も低いために２
６０’Ｃ前後の発熱体２８により加熱されると、従来の
加熱定着装置では、記録材に溶融したトナーが浸透しす
ぎて画像のにじみ、または裏写りといった不都合を生じ
ることとなってしまいトナーの低融点化の妨げとなって
いたが、本実施例では、発熱体２８の熱容量が小さく、
かつ加熱時間が短いために温度勾配が大きくなっており
、転写紙の表層のみを短時間しか加熱しないので、トナ
ーの過浸透−によって生ずる上記の弊害はない。

以上実施例装置は転写式の電子写真複写装置であるが、
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・デイスプレィ装置・記録機等の各種の画像形成
装置に本発明は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はトナー画像加熱定着式の画像形成
装置について、定着不良やオフセットを生じさせること
なく加熱手段である加熱体の熱容量を小さくすることが
可能で、その結果、待機時間や消費電力、さらには機内
昇温の小さい画像形成装置を実現できる。又定着フィル
ムは薄肉のものをシワ発生の問題なく支障なく長期にわ
たって繰り返して使用することができる。

定着フィルムの巻戻し実行期間中は加熱体の発熱体の発
熱が中止されるので、省電力、機内昇温の低減、定着フ
ィルムの熱劣化低減がなされる等の効果があり、所期の
目的がよく達せられる。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例装置を示すもので、第１図は装置の全体的
な概略構成図、第２図は定着実行状態の定着装置部分の
拡大図、第３図は加熱体と加圧ローラとの当接圧が解除
された状態の部分拡大図、第４図は駆動系のギヤトレイ
ンンの図、第５図は加熱体と加圧ローラとの圧接部の模
型的拡大断面図、第６図は加圧ローラと補助ローラ間に
ガイドベルトを懸回張設した例の図、第７゛図は第１図
装置に右ける、加熱工程での加熱体、トナー像、記録材
の温度変化図、第８図は他の条件での同線の温度変化図
である。 ２０は加熱定着装置、２１は加熱体、２８は発熱体、２
２は加圧ローラ、２３は定着フィルム、２４は巻戻し軸
、２７は巻取り軸、４１は圧力解除手段としての電磁プ
ランジャ、Ｐは記録材としての転写材シート。 特許出願人　　キャノン株式会社 夷　　　３　　図 第　　６　　図 温度（’Ｃ） 温度（’Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録材面に加熱溶融性の樹脂等より成るトナーを
   担持させて目的の画像情報に対応した未定着のトナー画
   像を形成する画像形成手段と、加熱体と、巻取り手段及
   び巻戻し手段で正走行・逆走行される定着フィルムと、
   該定着フィルムを中にして前記加熱体の側とは反対の側
   に配置され、前記加熱体に対して該定着フィルムを介し
   て記録材の未定着トナー画像担持側の面を密着させる加
   圧部材を備え、前記画像形成手段側から搬送されてくる
   未定着トナー画像を担持した記録材の搬送速度と同一速
   度で前記定着フィルムを正走行させ該正走行の定着フィ
   ルムと前記加圧部材との間に該記録材を導入して未定着
   トナー画像を記録材面に加熱定着するトナー画像加熱定
   着手段と、 を有し、該トナー画像加熱定着手段の前記定着フィルム
   の巻戻し時に前記加熱体の発熱体の発熱を中止させるこ
   とを特徴とする画像形成装置。