JPH0333880A - 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エネルギーを付
与してトナー画像を記録材に加熱定着する画像形成装置
の定着装置に関するものである。

〔従来技術〕

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ーと弾性層を有して該加
熱ローラーに圧接する加圧ローラーとによって、未定着
のトナー画像が形成された転写材を挟持搬送しつつ加熱
する熱ローラ一定着方式が多用されている。

又ＵＳＰ３．５７８．７９７号記載のベルト定着方式％
式％ しかしながら、この熱ロール定着方式もベルト定着方式
も、所定温度に立ち上げ画像形成作動禁止の時間所謂ウ
ェイトタイムがある、熱容量が必要な為大きな電力が必
要であるという問題がある。

これに対し出願人は先に特開昭６３−３１３１８２号で
薄膜のエンドレスフィルムを用い、このエンドレスフィ
ルムを介してトナー像を溶融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〕

本発明によれば薄肉の樹脂を基材とするフィルムを介し
て定着する装置は、その低熱容量やフィルムの移動形態
により種々の従来例の欠点を解決できる。

また離型性を向上させるに定着ローラ一方式で知られて
いるシリコンオイル等の離型液の塗布は有効な手段だが
、従来は塗布部もオイルが必要な定着部もほぼ同じ温度
であり、塗布部においてもオイルが低粘度化して余剰に
オイルを供給して画像にオイルじみを発生させたり、定
着部にオイルが余剰に存在しスリップを発生して記録材
の進行が遅れたり停止したりする場合があった。

〔問題点を解決する手段〕

上記問題点を解決する本発明は、フィルムの一面側に加
熱体を配置し、他面側にトナー像を支持する支持材を密
着させ、フィルムを介してトナー像に熱エネルギーを付
与して定着を行なう定着装置において、上記フィルムは
少なくとも２部材で張力が与えらており、且つ定着部温
度より低い所にこれに当接する離型剤塗布手段を設けた
事を特徴とするものである。

〔実施例〕

第１図に本発明の実施例の定着装置を示す。

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間に懸回張設しである。この定
着フィルム２４については、後で詳述する。

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。

４０は離型塗布部材で定着フィルムに圧接している。

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は保持させた、発熱体２
２・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　（
ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡ■（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
複合材料などで槽底できる。

ヒータ基板２１は一例として厚み１．０ｍｍ、巾１０　
ｍ　ｍ　。

長さ２４０　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巾１〜３　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として耐熱ガラス２１
ａを約１０μｍコートする。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膜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
接配置する構成にしてもよい。

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ＡＣｌｏｏＶであり、検温
素子２３の検知温度に応じてトライアックを含む不図示
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、本実施例の定着実行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ートＰセンサ（不図
示）により検知されると定着フィルムはガイド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
着シート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２４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２４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は画像形成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の曲率の大きい（曲率
半径か約２ｍｍ）エツジ部Ｓにおいて、急角度（屈曲角
度θが略４５６）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ートＰは、エツジ部Ｓにおいて定
着フィルム２４から曲率分離し、排紙トレイ１２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、シート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とシート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（又はシー
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
或は複合層フィルムを使用できる。

第２図は複合層フィルムの一例の層構成断面模式図であ
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
ルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ
）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリパラバン酸（
ＰＰＡ）、ＰＦＡなどの高耐熱性樹脂フィルムや、Ｎｉ
・ＳＵＳ・Ａ！！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　（ポリテトラフルオロ
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の積層形成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
の成膜技術による積層、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なうことができる
。

なお、離型層２４ｂにカーボンブラック、グラファイト
、導電性ウィスカ等の導電剤を混入する等の方法により
、定着フィルム２４の表面の抵抗値を下げてもよい。そ
の場合、定着フィルム２４のトナー当接部の帯電を防止
できる定着フィルム２４のトナー当接面が絶縁性の場合
、定着フィルムの前記表面が帯電し、シー１−　Ｐ上の
トナー画像を乱したり、トナー画像が定着フィルム２４
に転移（いわゆる帯電オフセット）したりする場合があ
るが、上記の対策によりこれらの問題が回避できる。

離型液に一般的に用いられるシリコンオイルは離型性を
示す場合は定着部であり、かつ低粘度化した場合で約５
００ｃｓ以下好ましくは２００ｃｓ以下という液体に近
い挙動を示す。従来の定着ローラーでは熱源がローラー
内に有りローラー外周はほぼ等温であり、即ち定着部も
塗布部もオイルは低粘度化しているためコピー作動終了
後でもシリコンオイルは液状に流出してしまう。

本発明は加熱部が定着ニップ部のみであるため他の部分
は定着部より低温化している。−例を述べると定着部温
度を１８０℃に、フィルム総厚（ベース層＋導電フッ素
樹脂層）３０μ時で５２　ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃで外
径５０φ時の軸間上部のフィルムの温度は熱飽和時でも
９０℃程度であった。

これにより比較的に高粘度状態でオイルを塗布し定着部
のみで低粘度化して、離型性（トナーオフセット性）を
得る事が可能で、従来の如く塗布部でオイルは液状挙動
を示さず無駄かつ余剰の供給を防止できるものである。

更に従来の熱ロールではオイル塗布部が定着設定温度に
相当するため耐熱性のオーイル保持部材が必要で例えば
ポリアミドイミド繊維等の高価な部材が必要であったが
、本発明ではそれほどの耐熱性は必要でな（、ポリエス
テルとかナイロン等の安価な繊維の使用が可能となった
。

第３図に示される実施例は駆動ローラー２５と従動ロー
ラー２６間の張力でフィルムが搬送し、シリコンオイル
を含有した固定の離型液塗布手段４０はそのローラー２
５．　２６の軸間にあり、当接圧はフィルムが凹方向に
変形する張力で与えられるもので装置的に何ら加圧手段
を必要としないし、当接面積が広く安定して得られる。

第４図と第５図はエンドレスフィルムのループ内部に加
圧手段４１を有しフィルムを凸方向に変形する方向で加
圧量が安定する事で塗布供給を安定する事が可能である
。

更に第５図においては加圧手段を０Ｎ−ＯＦＦする事に
より必要な時、即ち記録材の定着部への進入と搬出のタ
イミングを塗布部と定着部の時間差を考慮して当接させ
れば良く、離型液の消費を軽減できかつ余剰なオイル供
給を防止できる。よって停止中は加圧ＯＦＦなので放置
安定性も増す。

第６図は離型液塗布部材をフィルムの位置より動方向で
下方に配置する事により、離型液の自由落下によるオイ
ル消費やフィルムへの余剰供給を防止するものである。

第７図は有端フィルムを用いた定着装置で内容は第１図
と類似している。

第８図は、本発明の実施例の定着装置を適用した原稿載
置台往復動型・回転ドラム型・転写式の電子写真複写装
置を示す断面図である。

第８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ａ１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ｌ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ｌ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ｌ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）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。

第９図は、本発明の装置に用いる定着装置の更に別の実
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４３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よりもシート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３２は共にシ
ート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間に懸回張設しである。

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の下側に対向して配設
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
ルト（バックアップベルト）である。加圧ローラ３６は
表層をシリコンゴム等の弾性体で形成したローラである
。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３
７もシートＰを定着フィルム３４に圧接しつつ、シート
Ｐの搬送速度と同一速度で反時計方向に回動する。

塗布部材は駆動ローラー２５にフィルムを介して対向圧
接する。

次に本実施例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ート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ート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、面ズレや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はシートＰ
の裏面を支えてシート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、放熱フィンや送風手段等の配
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１２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とシート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
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とシート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
れせることが可能となる。従って、例えば定着フィルム
の表面を平滑にすれば、トナー像Ｔｃの表面に銀塩写真
のような光沢を与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は加熱ローラーに限らず、第１０図に
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２１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からシートＰをさらに
確定に分離可能となる。

塗布部はフィルムを仲介に一対のローラ一対構成で、４
０は塗布液供給ローラー、４１は加圧ローラーでフィル
ム移動に従動でも良いし、単独に駆動源を接続しても良
い。

第１１図は本発明の定着装置の更に別の実施例を示す図
である。

第１０図の加熱体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２
４の内部に配置したハロゲンランプ等の輻射源４２によ
り、トナー像を加熱する。

本実施例では輻射による加熱であるので、トナーを瞬時
に昇温加熱溶融可能である。従ってシート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。

塗布部材は４０でフィルムの張力で圧接回転する。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば離型剤は定着部では非常に低粘度
であるのに対し、塗布時は比較的高粘度で塗布できるた
め、離型剤の過剰な塗布によるトナー像の劣化や記録材
のスリップなどを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の定着装置の断面図、第２図は
本発明の実施例に用いられるフィルムの断面図、 第３図乃至第７図は夫々本発明の別の実施例の定着装置
の断面図、 第８図は本発明の実施例の定着装置を適用した複写装置
の断面図、 第９ｒＩＩＪ乃至第１１図は夫々本発明の更に別の実施
例の定着装置の断面図である。 ２０・・・加熱体、２４・・・定着フィルム、４０・・
・離型剤塗布部材、４Ｉ・・・加圧部材。 第１図 ｎ 第７図 第７０図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）フィルムの一面側に加熱体を配置し、他面側にト
   ナー像を支持する支持材を密着させフィルムを介してト
   ナー像に熱エネルギーを付与して定着を行なう定着装置
   において、 上記フィルムは少なくとも２部材で張力が与えられてお
   り、且つ定着部温度より低い所にこれに当接する離型剤
   塗布手段を設けた事を特徴とする定着装置。
2. （２）上記離型液塗布手段は張力を与える部材間に配置
   され、フィルム張力により塗布手段と圧接する事を特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の定着装置。
3. （３）上記離型液塗布手段が固定配置され、上記フィル
   ム内面に圧接部材を配置した事を特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の定着装置。
4. （４）フィルム内面側に移動可能な離型液塗布手段に対
   向した圧接部材を配置した事を特徴とする特許請求の範
   囲第１項及び第３項記載の定着装置。
5. （５）離型液塗布部材が動方向で上記定着フィルムの下
   方に位置する事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の定着装置。