JPH0325473A - 定着装置 - 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〕 本発明はフィルムを介してトナー像に熱を加えることに
より定着を行う定着装置に関する。

〔従来技術〕

従来から熱ローラ方式の定着装置が普及しているが、更
に、ウオームアツプ時間の短縮、消費電力の減少を達或
するものとして出願人は先に特開昭６３−３１３１８２
号でフィルムを介して定着する定着装置を提案した。

〔発明が解決する問題点〕

しかし、熱効率を良くするためにフィルムは薄く特に５
０μｍ以下のものを用いており、フィルムの位置を機械
的に検知することは困難である。

〔問題点を解決する手段〕

上記問題点を解決する本発明は、フィルムを介して記録
材上のトナー像に熱を加えて定着する定着装置において
、フィルムを光学的に検知する検知手段を有し、フィル
ムの少なくとも一部の光透過率は７５％以下であり、こ
の光透過率が７５％以下の部分を用いてフィルムを検知
することを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第２図は本発明の実施例の定着装置を適用した電子写真
方式の複写装置の断面図である。

第２図において、１００は装置機筐、ｌは該機筐の上面
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、機筐上面板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。

ｉｏｏｂは機筺上面板１００ａ面に原稿載置台ｌ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ｌの右方ａへの往復移動過程で右辺側
から左辺側にかけて順次にスリット開口部ｉｏｏｂ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１〕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
に形威されていく。

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の配役部位へ移
行していく。

Ｓは記録材としての転写材シ一ト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１ノジストロー
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一ト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とりされて同期給送さ
れる。そしてその給送シ一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Ｉ’ｌｌ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
威物（コピー）として機外の排紙トレイｌ２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戊に使用される。

次に定着装置について詳述する。

第１図（ａ）は本発明の実施例の定着装置の断面図であ
る。２４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２５と、右側の従動ローラ２６と、駆
動ローラ２５と従動ローラ２６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２０の互いに並行な該４
部材２５　−　２６●２７　−　２０間に懸回張設して
ある。この定着フィルム２４につ・いては、後述で詳述
する。

従動ローラ２６はエンドレスベルト状の定着フィルム２
４のテンションローラを兼ねさせており、該定着フィル
ム２４は駆動ローラ２５の時計方向回転駆動に伴い時計
方向に所定の周速度、即ち画像形戊部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
一ト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。この蛇行防止について、後
で述べる。

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、前記エンドレ
スベルト状定着フィルム２４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の等圧接をもって対向圧接
させてあり、転写材シー１−　Ｐの搬送方向に順方向の
反時計方向に回転する。

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
熱性を有するとヒータ支持体２７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２７は加熱体２０を定着装置１１及び複写
装置全体に対し断熱支持するもので、例えばｐｐｓ　（
ポリフエニレンサルファイド）、ＦＡＩ　（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）、液晶ボ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
複合材料などで構威できる。

ヒータ基板２１は一例として厚み１　，　Ｏ　ｍ　ｍ　
，幅１　０　ｍ　ｍ　，長さ２　４　０　ｍ　ｍのアル
ミナ基板である。発熱体２２は例えば基板２１の下面の
略中央部に長手に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ　（銀パラ
ジウム）等の電気抵抗材料を厚み約１０μｍ１幅ｌ〜３
　ｍ　ｍにスクリーン印刷等により塗工、その上に表面
保護層にて耐熱ガラス２１ａを約１０μｍコートする。

検温素子２３は一例として基板２ｌの上面（発熱体２２
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脱等の低熱容量の測
温抵抗体である。検温素子としては、他に低熱容量のサ
ーミスタ等、基板２１に当接配置する構戒にしてもよい
。

本例の場合は、線状又は帯状をなす発熱体２２に対し、
その長手方向両端部より通電し、発熱体２２を略全長に
わたって発熱させる。通電はＡＣＩＯＯＶであり、検温
素子２３の検知温度に応じてドライアツクを含む不図示
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。

次に、本実施例の定着装置の動作について説明する。

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一ト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
の定着フィルム２４と加圧ローラ２２との間に進入して
、未定着トナー画像面がシ一ト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２４の下面に密着
して面ズレやしわ寄りを生しることなく定着フィルム２
４と一緒の重なり状態で加熱体２０と加圧ローラ２８と
の相互圧接部Ｎ間を挟圧力を受けつつ通過していく　。

加熱体２０は画像形威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Ｎ
において加熱を受けて軟化・溶融像Ｔｂとなる。

定着フィルム２４は、支持体２７の曲率の大きさ（曲率
半径が約２ｍｍ）エッジ部Ｓ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２４と重なった状態で圧接部Ｎを
通過して搬送されたシ一トＰは、エッジ部Ｓにおいて定
着フィルム２４から曲率分離し、排紙トレイｌ２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、シ一トＰに完全に定着した状態（トナー画像Ｔｃ
）となっている。

本実施例で用いたトナーは加熱溶融時の粘度が十分高い
ので、定着フィルム２４と分離する際のトナー温度がト
ナーの融点以上であっても、トナー同志の固着力が定着
フィルムに対するトナーの粘着力より極めて大きい。従
って定着フィルム２４とシ一トＰの離反に際し、定着フ
ィルム２４に対するトナーオフセットは実質的に発生す
ることはない。

また、本実施例において、加熱体２０のうち発熱体２２
及び基板２１の熱容量が小さく、かつこれらが支持体２
７により断熱支持されているので、圧接部Ｎにおける加
熱体２０の表面温度は短時間にトナーの融点（又はシ一
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。

次に本実施例で用いられる定着フィルム２４について説
明する。

定着フィルム２４は耐熱性・離型性・耐久性等のある、
一般に１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下の単層
或いは複合層フィルムを使用できる。

第３図は復合層フィルムの一例の層構戒断面模式図であ
り、２４ａは定着フィルムの基層（ベースフィルム）と
しての耐熱層、２４ｂは該耐熱層２４ａの外面（トナー
画像に対面する側の面）に積層した離型層である。

耐熱層２４ａは例えばポリイミド、ポリエーテルエーテ
ルケント（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ
）、ポリエーテルイミド（ＰＥＮ）、ポリバラバン酸（
ＰＰＡ）、ＰＦＡなとの高耐熱性樹脂フィルムや、Ｎｊ
，ＳＵＳ，ｋｌ等の金属など、強度・耐熱性に優れたも
のが使用できる。

離型層２４ｂは例えばＰＴＦＥ　（ポリテトラフルオ口
エチレン）−ＰＦＡ−ＦＥＰ等のフッ素樹脂や、シリコ
ン樹脂などが好ましい。耐熱層２４ａに対する離型層２
４ｂの積層形戊は離型層フィルムの接着ラミネート、離
型層材料の静電塗装（コーティング）・蒸着・ＣＶＤ等
の戊膜技術による積層、耐熱層材料と離型層材料の共押
し出しによる２層フィルム化などで行うことができる。

なお、本実施例においては、前記離型層にカ−ポンプラ
ックグラファイト・ウイスカ等の導電性の着色材を混入
してフィルム２４の光透過率を７５％以下に下げている
。これによりフィルム２４が軸方向にシフトしたときに
両端に設けられたフォトセンサーＧにより検知され、こ
の検知信号に応じてソレノイドＨにより従動ローラ２６
を傾け元の位置に戻すことができる。

さらに詳細に述べると第１図（ｂ）に拡大図を示すよう
にセンサーＧは発光源と、検知ピークを９００ｎｍにも
つ光センサーから或り、例えばフィルム２４が矢印ｂ方
向にシフトした場合、センサーＧ２の光をフィルム２４
がしゃ断することでこれが検知され、矢印ａ方向に戻す
ようにソ１ノノイドＨにより従動ローラ２６が調整され
る。

著者らの実験によると１０μＰＩと５μのＰＴＦＥから
成るフィルムは９００ｎｍでの分光透過率が７５％以上
であり、第１図（Ｃ）に示すようにセンサーＧ２はフィ
ルム位置を検知できないことがあった。

７５％以上のフィルムを検知するための手段としてセン
サーの感度を上げる等の方法があるが、この場合、使用
中にフィルムが汚れたり、センサー受光部が汚れたとき
に、検知できなくなるという欠点がある。

本実施例は、これらの問題点を解決する手段として、Ｐ
ＴＦＥ中に５％カーポンブラックを分散させ９００ｎｍ
の分光透過率を５５％とし、確実にフィルム位置を検知
できるようにしてある。光透過率は７５％以下であれば
確実に検知できるが、長期にわたって使用する装置にお
いては５０％以下とするのが好ましい。

また、光透過率を低くする手段としては前記したものが
あるが、導電性の材料を分散させた方が、フィルムの帯
電を防止できるので良い。これにより単に光検知するだ
けでなく静電オフセット防止できる。また、必ずしも、
離型層に混入する必要はなく、基材に顔料を混入しても
良い。

第４図（ａ）は、本発明の定着装置の第２の実施例を示
す図である。

３２は加熱体としての加熱ローラであり、ヒータ３３を
内蔵し、検温素子４１によって検出された加熱ローラ表
面温度に応じてヒータ３３を適宜発熱させることにより
、加熱ローラ３２の表面を所定の温度に維持できる。

３４は加熱ローラ３２よりもシー１−　Ｐの搬送方向下
流側に配置した小径の分離上ローラである。２５は定着
フィルムを回転走行させる駆動ローラであり、２６は定
着フィルムに常に適度のテンションを付勢する従動ロー
ラである。なお、駆動ローラ２５と加熱ローラ２は共に
シ一トＰの搬送速度と同一速度で時計方向に回動駆動さ
れる。

定着フィルム３４は、互いに平行な該４部材３２，３４
，２５．２６間に懸回張設してある。

３６は加熱ローラ３２の下側に対向して配設された加圧
ローラ、３５は分離上ローラ３４のＴ側に対向して配設
した分離下ローラ、３７は加圧ローラ３６と分離下ロー
ラ３５の間に懸回張設した、エンドレスベルト状の搬送
ベル１・（バックアップベルト）である。加圧ローラ３
６は表層をシリコンゴム等の弾性体で形威したローラで
ある。この加圧ローラ３６と加熱ローラ３２の間に、前
記のエンドレスベルト状定着フィルム２４の下行側フィ
ルム部分を挟ませて、不図示の付勢手段により例えば総
圧４〜７Ｋｇの当接圧を得ている。加熱ローラ３２の回
転駆動により加圧ローラ３６が従動回転して、搬送ベル
ト３７も、シ一トＰを定着フィルム３４に圧接しつつ、
シ一トＰの搬送速度と同一速度で反時計方向に回動する
。

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一トＰは、加熱ロー
ラ３２が回転駆動され、従って定着フィルム２４及び搬
送ベルト３７が回動している状態において、ガイド２９
に案内されて加熱ローラ３２と加圧ローラ３６との圧接
部Ｎの定着フィルム２４と搬送ベルト３７との間に進入
して、未定着トナー画像面がシ一ト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２４の下面に密
着して、面ズレがしわ寄りを生じることなく定着フィル
ム２４と一緒の重なり状態で加熱ローラ３２と加圧ロー
ラ３６との相互圧接部Ｎ間を挟圧力を受けつつ通過して
ゆく。

相互圧接部Ｎを通過する過程において、シートＰ上のト
ナー画像Ｔａは加熱を受けて軟化・溶融像Ｔｂとなる。

加熱ローラ３２と加圧ローラ３６との相互圧接部Ｎを通
過したシート部分は、分離上ローラ３４の位置へ到達す
るまでの間は、加熱ローラ３２と分離上ローラ３４の間
で展張して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。搬送ベルト３７はシ一トＰ
の裏面を支えてシ一トＰと定着フィルム２４との密着を
維持する作用をはたす。

この搬送過程において、軟化・溶融トナー像Ｔｂの熱が
放熱されて、冷却・固化トナー像Ｔｃとなる。

この放熱・冷却過程におけるトナー放熱は、本例の場合
は自然放熱冷却であるが、放熱フィンが送風手段等の配
設により強制的に放熱冷却してもよい。

そして分離上ローラ３４の位置まで搬送されると、定着
フィルム２４は曲率の大きい分離上ローラ３４の面に沿
ってシートＰ面から離れる方向に走行方向が転向され、
定着フィルム２４とシ一トＰとが互いに分離して、シー
トＰは排紙トレイ１２へ搬送されていく。この分離時点
までにはトナーは十分に冷却固化して、シ一ト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
２４に対するそれは極めて小さい状態となっているので
、定着フィルム２４とシ一トＰの分離は、定着フィルム
２４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。

本実施例においては加熱体である加熱ローラの温度を、
従来の加熱ローラ定着方式では高温オフセットを生ずる
温度より高く設定することが可能となり、定着性が向上
する。また、加熱体の許容温度範囲が高温側に広く、温
度制御の簡略化が可能となる。

また、多色特に３色以上のトナー画像を定着処理する際
に、高温で十分溶融できるため、混色が容易である。ま
た、いったんトナーを溶融し、定着フィルムに密着した
状態で冷却固化せしめた後に定着フィルムから剥離する
ので、トナー像の表面性を定着フィルムの表面性になら
わせることが可能となる。従って、例えば定着フィルム
の表面を平潟にすれば、トナー像Ｔｃの表面に銀塩写真
のような光沢を支えることが可能となる。

また、定着フィルム２４を前記のように薄肉化すること
により、定着フィルムの蓄熱を防止し、トナー像の冷却
工程を効率化している。また、定着フィルムとして樹脂
製の薄肉フィルムを用いた場合、トナー像への密着性が
良くなり、熱伝達効率が向上した。

なお、加熱体３２は加熱ローラに限らず、第６図（ａ）
に示すように、第１実施例で示した固定加熱体２０を用
いてもよい。その場合、上記の効果に加え、発熱体２２
と基板２ｌの熱容量が小さく、しかも断熱されているの
で昇温速度が速く、スタンバイ温調を必要としないとい
う利点がある。また、分離上ローラ３４のかわりに、さ
らに大きな曲率の端面を有する分離ステイ３８を配置す
ることにより、定着フィルム２４からシ一トＰをさらに
確定に分離可能となる。

本実施例の定着フィルム２４について説明すると、定着
フィルム２４の周長は３５０ｍｍであり、本画像形成装
置で使用可能な最大シートＰ長３００ｍｍよりも長く、
シート状フィルムをＤ部分で貼り合わせる方法でエンド
レス状に形威されている。なお、該フィルムは光透過率
が７５％以上であるが、前記貼り合せ部分は第４図（ｂ
）に拡大図を示すように顔料で色づけすることで８００
ｎｍでの分光透過率を３０％以下としている。（センサ
ーＧは８００ｎｍに検知感度ピークを有する） このようにすることで貼り合せ部分Ｄの位置はフォトセ
ンサーＧにより検知することができ、貼り合わせ部分Ｄ
が搬送されてくるシ一トＰと接することがないようにタ
イミングをとってエンドレス状フィルム２４を回動させ
る。一般に貼り合せ部分には段差があるため、その部分
が画像に接すると光沢ムラが生じてしまうが本実施例は
これを回避したものである。

第５図（ａ）は、本発明の装置に用いる定着装置の第３
の実施例を示す図である。

第１図に示した、第１実施例の加熱体２０のかわりに耐
熱ガラス等の透光部材を配し、該部材を介して、エンド
レス定着フィルム２４の内部に配置したハロゲンランプ
等の輻射源４０により、トナー像を加熱する。

この実施例では輻射による加熱であるので、ｌ・ナーを
瞬時に昇温加熱、溶融可能である。従ってシ一トＰが圧
接部Ｎにある時のみ加熱すればよいので省電力が可能で
あり、また、機内昇温も少ない。

本実施例においては、第５図（ｂ）の展開図を示すよう
にフィルムの端部（シー１−　Ｐより外側の部分）のみ
に離型層表面をプラズマ処理し、さらにその上に顔料で
色をつけ、シートを接する部分は透明にしたものを使用
する。このようにすることで実施例ｌと同様にフィルム
の蛇行を防止でき、かつトナー像は効率良く輻射により
溶融させるこどができるようにしたものである。

なお、定着フィルムは第６図（ａ）に示すようにエンド
レス状に限らず送り出し軸３０にロール巻に巻回した有
端のフィルム２４であり、巻き取り軸３ｌに巻き取るこ
とでシ一トＰと同一速度をもって走行させる構成でも良
い。

ここでは第６図（ｂＬｌｌｍ展開図を示すように有端フ
ィルムの送り出し軸側の端から２　０　０　ｍ　ｍの部
分には顔料で色づけすることで、光透過率を５０％以下
にしており、検知素子Ｇによりこの位置を検知しユーザ
ーにフィルムが終了したことを表示するようにしてある
。このようにすることで、フィルムが終了しているにも
かかわらず装置を動かすために装置が故障してしまうの
を回避できる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにフィルムの少なくとも一部の光透過
率を７５％以下とし、この部分でフィルムを光学的に検
知することで、フィルムにダメージを与えることなく、
フィルムの位置・状態等を検知することを可能としフィ
ルムの耐久性を向上したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例の定着装置の断面図、 第１図（ｂ）．　　（ｃ）は定着フィルムの寄りの検知
を示す図、 第２図は第１図（ａ）実施例の定着装置を用いた複写装
置の断面図、 第３図は本発明の実施例に用いられる定着フィルムの断
面図、 第４図（ａ）は本発明の別の実施例の定着装置の断面図
、 第４図（ｂ）は第４図（．１１ｋ）に用いられるフィル
ムの接合部を示す拡大断面図、 第５図（ａ）は本発明の更に別の実施例の定着装置の断
面図、 第５図（ｂ）はフィルムの展開図、 第６図（ａ）は本発明の更に別の実施例の定着装置の断
面図、 第６図（ｂ）はフィルムの展開図である。 図において、 ２０・・・加熱体 ２４・・・定着フィルム ２８・・・加圧ローラ 栗／図（の 第５図（の

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フィルムを介して記録材上のトナー像に熱を加え
   て定着する定着装置において、 フィルムを光学的に検知する検知手段を有し、フィルム
   の少なくとも一部の光透過率は７５％以下であり、この
   光透過率が７５％以下の部分を用いてフィルムを検知す
   ることを特徴とする定着装置。
2. （２）上記フィルムはエンドレス状であり、上記検知手
   段はフィルムの寄りを検知することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の定着装置。