JPH04237084A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐熱性のフィルムを介し
て被定着像を加熱定着する定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真装置等の画像形成装置に
用いられる定着装置としては、熱ローラ定着方式が普及
している。

【０００３】しかし、この熱ローラ定着方式は熱ローラ
表面が所定温度に達する迄のウォームアップタイムが長
くかかるという問題がある。

【０００４】そこで出願人は特開昭６３−３１３１８２
号公報、特開平２−１５７８７８号公報、特開平２−１
５７８８４号公報等で瞬時に昇温する加熱体と、薄膜の
フィルムを用いウォームアップタイムを大幅に減縮乃至
無くした定着装置を先に提案した。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】このような定着装置
では加圧ローラを両端部から加圧することや、記録材の
しわの発生の防止のために加圧ローラを逆クラウン形状
にすることなどにより、ニップ幅が端部で大きく、中央
部で小さくなることがある。

【０００６】このようにニップ幅が長手方向で異なると
、ニップ幅の小さい部分はニップ幅の大きな部分に比べ
て定着性が低くなる。

【０００７】また、複数サイズの記録材を用いる場合、
最大通紙幅の記録材より小さいサイズの記録材を連続し
て定着すると、非通紙部の昇温が大きくなり、フィルム
や加圧ローラに熱ダメージを与えることがある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する本
発明は、被定着像を支持した支持材の移動方法と交差す
る方向に沿って設けられ、通電されて発熱する抵抗発熱
体を有する加熱体と、この加熱体と摺動し支持材と共に
移動するフィルムと、このフィルムとニップを形成する
加圧部材とを有し、フィルムと加圧部材とで支持材を挟
持搬送して被定着像を加熱定着する定着装置において、
上記抵抗発熱体は長手方法で、単位長さ当りの発熱量が
ニップ幅の大小とは逆の関係となるように抵抗分布を有
することを特徴とするものである

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

【００１０】図２は本発明の実施例の定着装置を適用し
た電子写真方式の画像形成装置の断面図である。

【００１１】図２において、１００は装置機筺、１は該
機筺の上面板１００ａの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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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３
ａ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。

【００１５】この静電潜像は現像器５により加熱で軟化
溶融する樹脂等により成る粉体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。

【００１６】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。

【００１７】転写部８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によって後術する定着装置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。

【００１８】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。

【００１９】次に本発明の実施例の定着装置１１につい
て詳細に説明する。

【００２０】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２
６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３部材２５・２６・２０間に懸回張設してある。

【００２１】従動ローラ２６はエンドレスベルト状の定
着フィルム２４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、速度遅れなく回転駆動される。

【００２２】駆動ローラ２５はフィルム２４に対して摩
擦係数の高い耐熱材料、例えばシリコンゴム等をコート
した金属ローラであり、従動ローラ２６は駆動ローラ２
５に比べて摩擦係数の低い、例えばムクの金属ローラな
どである。

【００２３】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の当接圧をも
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。

【００２４】加熱体２０はフィルム２４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、ヒータ基板２１、通電発熱抵抗体
（発熱体）２２、検温素子２３等よりなり、ヒータ支持
体２７に取付け保持させて固定支持させてある。

【００２５】ヒータ支持体２７は加熱体２０を定着装置
１１及び画像形成装置に対し断熱支持する断熱性・高耐
熱性・剛性を有するもので、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）・Ｐ
Ｉ（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は耐熱性・絶縁性・低熱容
量・高熱伝導性の部材であり、一例として厚み１ｍｍ・
巾１０ｍｍ・長さ２４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００２６】発熱体２２は基板２１の下面（フィルム２
４との対面側）の略中央部に長手に沿って、例えば、Ａ
ｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、Ｔａ２Ｎ等の電気抵抗材料
を厚み約１０μｍ・巾１〜３ｍｍにスクリーン印刷等に
より塗工し、その上に表面保護層として耐熱ガラス２１
ａを約１０μｍコートしたものである。

【００２７】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などを基板２１に当接配置する構
成にしてもよい。

【００２８】本例の加熱体２０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
ＡＣ１００Ｖ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。

【００２９】次に定着動作について説明する。

【００３０】不図示のコピーボタンが押圧されることに
より得られ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。

【００３１】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Ｔ
ａは圧接部Ｎにおいて加熱を受けて軟化・溶融像Ｔｂと
なる。

【００３２】定着フィルム２４は、ヒータ支持体２７の
曲率の大きいエッジ部Ｓ（曲率半径が約２ｍｍ）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ート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１
２へ排紙されてゆく。

【００３３】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。

【００３４】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、トナー同士の
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。

【００３５】また、本例において加熱体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２７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２０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。

【００３６】次に本実施例に用いられる定着フィルム２
４について説明する。

【００３７】定着フィルム２４は熱容量を小さくしクイ
ックスタート性を達成するために、総厚１００μｍ以下
好ましくは４０μｍ以下の、耐熱性・離形性・耐久性等
のある単層或は複合層フィルムを使用できる。図４は複
合層フィルムの一例の層構成模型図であり、本例は２層
構成フィルムである。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２４
ａの外面（トナー画像に対面する側の面）に積層した離
形層である。

【００３８】耐熱層２４ａは例えばポリイミド（ＰＩ）
、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）、などの高耐熱性樹脂フ
ィルムなど、強度・耐熱性に優れたものが使用できる。

【００３９】離形層２４ｂは例えばポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦＥ）・パーフルオロアルコキシ（ＰＦ
Ａ）・フルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）等のフッ
素樹脂、シリコン樹脂等が好ましい。

【００４０】耐熱層２４ａに対する離形層２４ｂの積層
形成は離形層フィルムの接着ラミネート、離形層材料の
静電塗装（コーティング）・蒸着・ＣＶＤ等の成膜技術
による積層、耐熱層材料と離形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。

【００４１】耐熱層２４ａの厚さは、離形層２４ｂの厚
さより厚く設定されているため、フィルムの強度を保ち
ながらフィルムの総厚を低減でき、加熱体から記録材へ
の伝熱効率が高い。

【００４２】なお、離形層２４ｂの表面抵抗は１０１０
Ω以下が好ましい。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、
離形層２４ｂ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のトナー当接面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、シート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に移転（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。

【００４３】また、加圧ローラ２８は不図示の付勢手段
により総圧４〜７Ｋｇの当接圧でフィルム２４を介して
加熱体に対向圧接している。

【００４４】次に本実施例における定着フィルム、及び
、記録材のしわ防止対策について説明する。

【００４５】記録材、フィルムの移動方向と交差（本実
施例では直交）する方向に沿って設けられた加熱体は長
手方向で下に凸となるようにクラウン形状をなしている
。

【００４６】これによりフィルムがたるんでしわが発生
することを防止できる。

【００４７】また、記録材のしわの発生を防止するため
に、加圧ローラは両端部が中央に比べて０．３ｍｍ直径
の大きい逆クラウン形状をなしている。

【００４８】この加熱体、フィルム、加圧ローラによっ
て形成されるニップは図３中３０１に示す通り中央が端
部より幅が狭い凹形状である。

【００４９】記録紙上の未定着トナーを加熱溶融し、定
着するためには一定の熱量が必要である。記録紙がこの
ように凹状に形成されたニップ部を通過する際には、加
熱体の温度が均一の場合ニップ幅が広い部分でより多く
の熱エネルギーが加わるのでニップ幅形状に応じた熱量
分布を記録紙は受け、定着性に長手分布を生じてしまう
。

【００５０】そこで本実施例では図４に示すように抵抗
発熱体２２の幅を中央を狭くしている。

【００５１】即ち、発熱体２２としてＡｇ／Ｐｄを用い
て加熱体基盤上にスクリーン印刷等により均一の厚みで
塗布し、ニップ幅が広い方が発熱体幅が狭くなるように
、ニップ幅の大小に逆の関係に対応した形状パターンと
している。

【００５２】このため抵抗発熱体の単位の長さ当りの発
熱量はニップ幅の狭い部分が大きく、広い部分が小さく
なる。

【００５３】従って加熱体と加圧ローラの形成するニッ
プ内で記録紙は均一の熱量を受けることが可能になり長
手方向に対して定着性のムラを発生することがない。

【００５４】また、記録材の通過領域である最大記録材
巾よりも小さい小サイズの記録紙が連続して定着された
場合には、加熱体中央部のみが記録紙に熱を奪われる。

【００５５】このため記録材の最大通過域で発熱量が均
一の発熱体を用い、最小サイズの記録紙幅内に設けられ
た検温素子によって温調すると非通紙領域は昇温する。 （図５参照）これに対し本実施例では図６に示すように
非通紙部の昇温を小さく抑えることができる。

【００５６】このため過昇温によるフィルム離型層や加
圧ローラの熱的ダメージを防止することができる。

【００５７】前述実施例では加熱体と加圧ローラの形成
するニップ形状に対応し発熱体の抵抗分布を連続的に変
化させたが段階的に変化させても良い。

【００５８】この別の実施例を図７に示す。

【００５９】この図７実施例では最大通紙幅ＬＭＡＸ（
本例では２２０ｍｍ）に対し、ある小サイズ紙幅Ｌの（
本例ではハガキ縦送りに相当する１０５ｍｍ）でヒータ
ー発熱パターンが変更されており、中央部の発熱量が多
く設定されている。最大サイズ紙を通紙する場合は、両
端部のニップ幅が大きいので若干中央部より温度が低く
ても充分な熱量を受けることが可能であり、定着性に問
題をおこすことはない。

【００６０】ハガキ等の小サイズ紙を通紙した場合、非
通紙部の昇温を最小に抑えることが可能である。

【００６１】本実施例において発熱体の発熱パターンを
２段に分割しているがさらに多段に分割しても良い。図
６、図７実施例では抵抗分布を持たせるために、発熱体
の幅を変化させたが、発熱体の幅を一定とし、厚さを変
化させもしくは両方変化させて長手に沿って抵抗値分布
を設けるようにしても良い。

【００６２】図８に発熱体２２の厚みを変化させる実施
例を示す。

【００６３】抵抗層２２は、中央部の厚みを薄く、端部
の厚みを厚く設定してある。また、通電電極部分２２ａ
はさらに厚く抵抗層が形成されており、発熱を抑えてい
る。また、通電電極部分２２ａには、銀層等の低抵抗層
を形成するのも有効である。

【００６４】また、前述実施例では定着フィルムはエン
ドレスベルト状のものを用いたが、有端状のものでも可
能である。

【００６５】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、加熱
体長手方向でニップ幅に変化があっても均一な定着性が
得られる。

【００６６】また、複数サイズの記録材を定着する場合
、小サイズの記録材を連続的に定着しても非通紙部の昇
温を低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の定着装置である。

【図２】図１の実施例の定着装置を用いた画像形成装置
の断面図である。

【図３】ニップ形状を示す平面図である。

【図４】本発明の実施例の定着装置における発熱体パタ
ーンを示す平面図である。

【図５】従来の定着装置の温度分布図である。

【図６】本発明の実施例の定着装置の温度分布図である
。

【図７】本発明の別の実施例の発熱体パターンを示す平
面図である。

【図８】本発明の更に別の実施例の発熱体パターンを示
す断面図である。

【符号の説明】

２０　　加熱体 ２２　　抵抗発熱体 ２４　　フィルム ２８　　加圧ローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被定着像を支持した支持材の移動方法
   と交差する方向に沿って設けられ、通電されて発熱する
   抵抗発熱体を有する加熱体と、この加熱体と摺動し支持
   材と共に移動するフィルムと、このフィルムとニップを
   形成する加圧部材とを有し、フィルムと加圧部材とで支
   持材を挟持搬送して被定着像を加熱定着する定着装置に
   おいて、上記抵抗発熱体は長手方法で、単位長さ当りの
   発熱量がニップ幅の大小とは逆の関係となるように抵抗
   分布を有することを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】　　上記ニップの幅は端部が中央部より大
   であると共に、上記抵抗発熱体は単位長さ当りの発熱量
   が中央部が端部より大となるように長手方向に抵抗分布
   を有することを特徴とする請求項１の定着装置。
3. 【請求項３】　　上記加圧部材は支持材と共に移動する
   回転体であり、この回転径は端部が中央部より大きいこ
   とを特徴とする請求項２の定着装置。
4. 【請求項４】　　上記抵抗発熱体は支持材の通過領域内
   で抵抗分布を有することを特徴とする請求項１から請求
   項３の定着装置。