JP2511826B2 - 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、この種の画像形成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って、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3,578,79
7号に開示されているように、 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47-25896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おりエ
ネルギーの無駄が大きい。

以上のように、一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、上記のごとくの欠点を
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。

要するに、上述のような従来例装置は、効率的な加熱
が難しく加熱エネルギーの無駄が生ずる、エンドレス方
式では耐熱ウエブの搬送安定性を得るために耐熱ウエブ
の厚肉化が必要となり、大きな加熱エネルギーが必要と
なる、エンドレス方式では耐熱ウエブの内周面に加熱体
を配設する必要があり、構成が複雑で組立性に劣り、さ
らに耐熱ウエブの保守も困難である等の問題点を有して
いる。

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定着フィルム加熱方式の定着装置
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、加熱体と、この加熱体と摺動する有端状の
フィルムと、このフィルムを介して前記加熱体と圧接す
るローラと、前記フィルムを巻取る巻取部材と、前記フ
ィルムを送出する送出部材と、前記加熱体と前記ローラ
の間に圧接力を付与する圧接力付与手段と、を有し、前
記圧接力付与手段は圧接力付与位置と圧接力非付与位置
とをとり得ることができ、前記圧接力付与手段が圧接力
付与位置にある時、前記フィルムを介した前記加熱体か
らの熱により未定着像を記録材上に定着する定着装置に
おいて、前記フィルム、前記巻取部材及び前記送出部材
はケース内に一体的に収容されたカートリッジとして構
成され、前記圧接力付与手段は装置本体側に設けられて
おり、前記圧接力付与手段が圧接力非付与位置にある
時、前記カートリッジは装置本体に対して着脱自在であ
ることを特徴とする定着装置、である。

（作用） （１）記録材の搬送方向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
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
温度は、トナーが定着するために最低必要な温度を意味
しており、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。したが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。

離反（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。

なお、上記の分離工程において定着フィルムと記録
材との分離部位置でトナーは必ずしも冷却固化していな
くともよい。又上記加熱・冷却・分離の３つの工
程のうち、トナーが高温で十分に溶融するものであれば
加熱工程でトナーを十分に高温溶融させたら直ちに記録
材を定着フィルム面から分離させて加熱工程後の冷却工
程は廃止する構成にしてもよく、本発明の範ちゅうに属
するものである。

（２）定着フィルムは予め所望に設定した長さ寸法を有
する有端フィルムとなし、該フィルムを送出し側から巻
取り側へ順次に巻取り走行させて画像定着に供し、全長
分が巻取り使用されたら新しい定着フィルムと交換する
巻取り交換方式、或は適時に巻戻し制御して何回も繰り
返して使用する巻戻し方式とすることにより、エンドレ
ス式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、使用可能と
なり、低加熱エネルギーで良好な画像定着処理が実行さ
れる。

（３）フィルム、巻取部材及び送出部材がカートリッジ
化されている、即ち、フィルム、巻取部材及び送出部材
がケース内に一体的に収容されたカートリッジとして構
成され、圧接力付与手段は装置本体側に設けられてお
り、圧接力付与手段が圧接力非付与位置にある時、カー
トリッジは装置本体に対して着脱自在であることによ
り、フィルム、巻取部材及び送出部材の交換を極めて容
易に行なうことができ、またカートリッジの着脱時は圧
接力が付与されていないのでいたずらにフィルムが伸ば
されることがなく取扱いが容易であり、更にまた圧接力
付与手段は装置本体側に残されるのでカートリッジ交換
時、圧接力付与手段は交換されることがなく、無駄な交
換を防止することができる。

（実施例） 〈実施例−１〉（第１〜５図） 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は装置機筐、１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。

100bは機筐上面板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L1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、前面露光L2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繰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20 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。

24は定着フィルム送出し軸であり、所望の設定長さ分
の定着フィルム22をロール巻きに巻回させてあり、その
定着フィルム22の先端部は定着フィルム巻取り軸23に係
止させてある。定着フィルム22は本実施例のものは耐熱
処理した例えば厚さ６μｍのPET（ポリエステル）を基
材とする薄肉プラスチック長尺フィルムである。

21・27は軸24・23間の定着フィルム部分の上面側と下
面側とに夫々対向させて配設した加熱体と加圧ローラ、
25・29はその加熱体21と加圧ローラ27の次位に定着フィ
ルムの上面側と下面側とに夫々対向させて配設した曲率
の大きい（曲率の強い、半径の小さい）分離上ローラと
分離下ローラである。30は加圧ローラ27と分離下ローラ
29間に懸回張設した搬送ベルトである。加圧ローラ27は
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
を有するものである。分離上ローラ25及び分離下ローラ
29は回転フリーのローラである。

巻取り軸23は不図示の駆動系により矢示の時計方向に
回転駆動され、これにより定着フィルム22が送出し軸24
側から巻取り軸23側へ、画像形成部（転写部８）からガ
イド10を介して定着装置20へ搬送されるシートＰの搬送
速度と同一速度で同一方向に巻取り走行される。加圧ロ
ーラ27は不図示の駆動系によりシートＰの搬送速度とほ
ぼ同一の周速度をもって矢示の反時計方向に回転駆動さ
れ、これに伴い該加圧ローラ27と分離下ローラ29間に懸
回張設した搬送ベルト30も連動して回動状態になる。

加熱体21はアルミナ等の耐熱性でかつ電気絶縁性の基
材またはそれを含む複合部材より成る基材の下面に、幅
160μｍ、長さ（紙面に直角な方向の長さ）216mmで例え
ばTa2N等より成る線状もしくは帯状の発熱面（層）28を
有し、さらにその表面に摺動保護層として例えば、Ta2O
5が形成されている。加熱体21の下面は平滑であり、か
つ前後端部は丸みを帯びていて定着フィルム22とのスム
ーズな摺動を可能にしている。

上記加熱体の発熱面28は熱容量が小さく、パルス状に
通電されてその都度瞬時に200℃前後まで昇温する。

又加熱体21は支軸33を中心に上下に回動揺動自由に支
持アーム31に付勢ばね部材32を介して支持させてあり、
支持アーム31が支軸33を中心に反時計方向に回動されて
実線示のように加熱体21が下向きとなる第１姿勢位置に
回動されて不図示のロック手段で位置保持されることに
より、加熱体21の下面と加圧ローラ27の上面とが定着フ
ィルム22又は定着フィルム22と記録材としてのシートＰ
とを挟んで所定の当接圧（例えばA4幅で総圧４〜6Kg）
をもって互に圧接状態となる。又ロック手段を解除して
支持アーム31を支軸33を中心に２点鎖線示のように時計
方向に大きく回動させた第２姿勢位置に回動させること
により加熱体21は加圧ローラ27との当接が解除されて上
方に逃げ移動した状態に保持される。

本実施例では定着フィルム22をロール巻きに巻込んだ
送出し軸24、巻取り軸23、分離上ローラ25についてそれ
等を一括して定着装置20の所定部所に対して着脱交換自
在の定着フィルムカートリッジ35として構成してある。
26は上記部材24・23・25を内蔵させた該カートリッジ35
の外装ケースである。第３図は該カートリッジ35の外観
斜視図である。

34は画像形成装置の側面に開口させたカートリッジ装
填部である。カートリッジ35の着脱は、加熱体21の支持
アーム31を２点鎖線示の第２姿勢位置に転換保持させて
加熱体21をカートリッジ装填部34内から外方へ逃がし状
態となして装填部34内へカートリッジ35を矢示Ａ方向に
十分に装填する。或は逆方向Ｂに引抜いて取出す。カー
トリッジ35の装填後は２点鎖線示の第２姿勢位置の支持
アーム31を実線示の第１姿勢位置に転換することにより
加熱体21の下面が装着カートリッジ35内の定着フィルム
22を介して加圧ローラ27の上面と所定の圧接状態とな
る。又カートリッジ35の巻取り軸23の一端には駆動ギヤ
（不図示）が設けてあり、カートリッジ35を装填部34内
に十分に装填するとその駆動ギヤが定着装置本体側の駆
動系の動力ギヤ（不図示）に噛合状態となり、巻取り軸
23が回転駆動可能状態になる。送出し軸24は該軸側から
巻取り軸23側へ巻取り走行される定着フィルム22に対し
て適度な緊張力を与えるように若干の制動力の作用のも
とで回転可能である。

（３）動作 原稿載置台１に対する原稿Ｇのセット、画像形成枚数
の設定、使用シートＰのサイズ指定、倍率指定など所要
の前設定をした後、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27との圧接部近傍位置に達
する要する時間経過時点で定着装置の駆動系により巻取
り軸23・加圧ローラ27の回転駆動が開始されて定着フィ
ルム22が送出し軸24側から巻取り軸23側へシートＰの搬
送速度と同一速度走行した巻取り駆動状態となる。又、
加熱体21の発熱面28はシートＰの先端、後端を検出する
ことによりタイミングを取って必要時に通電を受ける。
その際、画像形成装置の給紙センサなどによりシートの
位置検知等を用いて、発熱面への通電を制御しても良
い。

定着装置20に対する搬送された未定着トナー画像Taを
担持している上面が走行状態の定着フィルム22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22と一緒の重なり状態で加熱体21と加圧ローラ27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）−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に線状の発熱面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４図に示すように搬送速度VP（mm
/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22
とともに、順次加熱体21の発熱面28の幅に応じて決定さ
れる線状の加熱部の有効幅内ｌ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27との相互圧接部を通過したシ
ート部分は分離ローラ25・29の位置へ到達するまでの間
は加熱体21と分離上ローラ25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。搬送ベルト30はシートＰの裏面を支えて定着フィ
ルム22との密着を維持する作用をする。

この搬送過程を冷却工程として前記（作用）の（１）
−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。

そして分離ローラ対25・29の位置へ到達すると、定着
フィルム22は曲率の大きい分離上ローラ25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て定着
フィルム22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）−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22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22とシートＰの
離反は定着フィルム22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22の巻取り走行駆動
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停止される。

本実施例装置では定着フィルム22は上記のようにシー
トＰの定着処理実行のたびに送出し軸24側から巻取り軸
23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PH2
を用いない構成にすることもできる。

本実施例においては加熱体21の線状の発熱面28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27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21と加圧ローラ27との間に介在し、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27は昇温にし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上に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22を介して加熱体21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27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。

本実施例では、加圧ローラ27の温度は上述したように
トナーの融点よりも低く維持されているので、トナー画
像加熱工程に引きつづく冷却工程のトナー画像の放熱を
促進することが可能である。

この為、冷却に要する時間が短くて済み、装置を小型
化することができる。

定着フィルムカートリッジ35は本実施例装置の場合は
内蔵の定着フィルム22が送出し軸24側から巻取り軸23側
に定着実行の都度順次に巻取られていき、不図示の終端
検知手段で送出し軸24側の巻回定着フィルム22が終端近
くなったこと、もしくは終端になったことが検知される
と、この信号によりその旨の表示もしくは警告手段が作
動して定着フィルム、本実施例の場合は定着フィルムカ
ートリッジ35の新旧交換をオペレータに促す、更には画
像形成動作を禁止状態に保つようになっている。このよ
うに定着フィルムを巻取り交換式にしたときは定着フィ
ルムは耐久性に関係なく薄肉化することが可能で低電力
化することができる。

定着フィルム終端検知手段は、例えば、送出し軸24の
巻回フィルム22の巻径の減少を当接回動レバー・光電セ
ンサなどの機械的・光電的手段で検知することにより検
知する、定着フィルムの終端側にマークを付与してお
き、そのマークを光電的・磁気的・機械的手段で検知す
ることにより検知するなど、適宜な手段を採択し得る。

定着装置20に対する定着フィルム即ち本実施例の場合
は定着フィルムカートリッジ35の装填部34に対する挿脱
時は前述したように加熱体支持アーム31を第２図２点鎖
線示のように支軸33を中心に装填部34内から上方に逃が
し移動させて加熱体21と加圧ローラ27との相互圧接を解
除させた第２姿勢位置に転換させることにより、定着フ
ィルムの押え込みやカートリッジ35の移動干渉障害がな
いからカートリッジの着脱交換が支障なく容易になされ
る。カートリッジの装填後に加熱体支持アーム31を第２
図実線示のように第１姿勢位置に転換させることにより
定着フィルム22が加熱体21と加圧ローラ27間に所定に挟
圧された状態になって定着実行可能状態となる。

第５図は本実施例画像形成装置の定着装置において、
表面にトナー層を有する転写紙を搬送しつつ定着処理す
る場合の、トナー及び転写紙、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。条件は以下の通りである。

加熱条件：エネルギー密度密度15W/mmで2ms加熱 トナーの定着温度:80℃・トナー層の厚さ20μｍ 定着フィルム:PET、厚さ６μｍ 転写紙の厚さ:100μｍ 室温:20℃ 本実施例では加熱体21の発熱面28はトナーの定着温度
80℃よりはるかに高い約200℃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
超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すくない。

さらに本実施例では加熱時間や加熱エネルギー密度が
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、加熱制御の許容範囲が広い。

〈その他〉 定着フィルム面へのトナーオフセットは実質的に生じ
ないので、フィルムの熱変形や劣化が小さければ巻取軸
23側へ巻取られた使用済みの定着フィルムを適時に送出
し軸24側へ巻戻し制御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）。この場合定着フィル
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、巻戻し走行時は加熱
体21と加圧ローラ27の当接圧を解除状態に保たせるのが
よい。

又繰返して使用される定着フィルムの面にはクリーニ
ング用の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の場合などではトナー画
像を攪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
画像を攪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よ
い。

加熱体21の構成、発熱体28への通電制御は前述例のも
のに限定されない。例えば発熱体28は厚膜の抵抗体、PT
C特性を有するセラミック製チップ・アレイ等を利用で
き、通電制御もパルス通電でなく通常のAC通電であって
もよい。

トナー加熱溶融時の粘度が十分高ければ、定着フィル
ムとトナーを剥離する際のトナー温度がトナー融点以上
であってもよい。その場合、各実施例において、分離ロ
ーラ25・29及び搬送ベルト30を除き、加熱体21と加圧ロ
ーラ27の圧接部を転写紙Ｐが抜けた時に定着フィルムと
トナー画像が分離する構成であってもよい。その際、加
圧ローラ27の温度がトナー融点以下に保たれている必要
はない。

以上の実施例装置は転写式の電子複写装置であるが、
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・ディスプレイ装置・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に依れば下記のような種々の顕著
は効果を得ることができる。

（１）定着フィルムを用いてトナー画像を高温で短時間
加熱定着する方式なので、待ち時間がなく、画像定着す
べき記録材自体は無駄に昇温させずにトナー画像を効率
的に加熱定着することが可能で、低エネルギー化が可能
となった。

（２）有端の定着フィルムを用いることにより、薄肉厚
のフィルムを安定して使用することができ、さらに低エ
ネルギー化が可能となった。

（３）フィルム、巻取部材及び送出部材がカートリッジ
化されている、即ち、フィルム、巻取部材及び送出部材
がケース内に一体的に収容されたカートリッジとして構
成され、圧接力付与手段は装置本体側に設けられてお
り、圧接力付与手段が圧接力非付与位置にある時、カー
トリッジは装置本体に対して着脱自在であることによ
り、フィルム、巻取部材及び送出部材の交換を極めて容
易に行なうことができ、またカートリッジの着脱時は圧
接力が付与されていないのでいたずらにフィルムが伸ば
されることがなく取扱いが容易であり、更にまた圧接力
付与手段は装置本体側に残されるのでカートリッジ交換
時、圧接力付与手段は交換されることがなく、無駄な交
換を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例装置を示すもので、第１図は画像形成装置
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図は定着フィルムカートリッジの
外観斜視図、第４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５図は温度変化図である。 ３は感光ドラム、８は転写放電器、Ｐは転写材シート
（記録材）、20は定着装置の全体符号、21は加熱体、22
は定着フィルム、23・24は巻取り軸と送出し軸（巻戻し
軸）、27は加圧ローラ、35は定着フィルムカートリッ
ジ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱体と、この加熱体と摺動する有端状の
   フィルムと、このフィルムを介して前記加熱体と圧接す
   るローラと、前記フィルムを巻取る巻取部材と、前記フ
   ィルムを送出する送出部材と、前記加熱体と前記ローラ
   の間に圧接力を付与する圧接力付与手段と、を有し、前
   記圧接力付与手段は圧接力付与位置と圧接力非付与位置
   とをとり得ることができ、前記圧接力付与手段が圧接力
   付与位置にある時、前記フィルムを介した前記加熱体か
   らの熱により未定着像を記録材上に定着する定着装置に
   おいて、 前記フィルム、前記巻取部材及び前記送出部材はケース
   内に一体的に収容されたカートリッジとして構成され、
   前記圧接力付与手段は装置本体側に設けられており、前
   記圧接力付与手段が圧接力非付与位置にある時、前記カ
   ートリッジは装置本体に対して着脱自在であることを特
   徴とする定着装置。