JP2789753B2 - 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、記録材を加熱体に対してフイルムを介して
密着させて加熱体からフィルムを介して記録材に熱エネ
ルギーを与えるフイルム加熱方式の定着装置に関する。

この装置は、複写機・レーザービームプリンタ・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おい
て、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
を用いて画像担持体としての記録材（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）方式で形成し
た目的の画像情報に対応した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
着処理する画像定着装置として活用できる。

また、画像定着装置に限定されず、例えば画像を担持
した記録材を加熱して表面性を改質する装置等、広く像
担持体を加熱処理する手段・装置として使用できる。

（従来の技術） フイルム加熱方式の定着装置は、他に知られている熱
ローラ方式・熱板方式・ベルト定着方式（米国特許第
３、578、797号明細書）・フラッシュ定着方式・オーブ
ン定着方式等の熱定着式装置との対比において、加熱
体（サーマルヒータ）として低熱容量線状加熱体を用い
ることができるため、省電力化・ウエイトタイム短縮化
（クイックスタート性）になり、定着点と分離点が別
に設定できるため、オフセットも防止される、その他、
他の方式装置の種々の欠点を解決できるなどの利点を有
し、効果的なものである。

本出願人の先の提案に係る例えば特開昭63−313182号
公報に開示の方式・装置等がこれに属し、薄肉の耐熱フ
イルム（シート）と、該フイルムの移動駆動手段と、該
フイルムを中にしてその一方面側に固定支持して配置さ
れた加熱体と、他方面側に該加熱体に対向して配置され
該加熱体に対して該フイルムを介して画像定着すべき記
録材の顕画像担持面を密着させる加圧部材を有し、該フ
イルムを少なくとも画像定着実行時は該フイルムと加圧
部材との間に搬送導入される画像定着すべき記録材と順
方向に同一速度で走行移動させて該走行移動フイルムを
挟んで加熱体と加圧部材との圧接で形成される定着ニッ
プ部を通過させることにより該記録材の顕画像担持面を
該フイルムを介して該加熱体で加熱して顕画像（未定着
トナー像）に熱エネルギーを付与して軟化・溶融せし
め、次いでフイルムと記録材を離間させる、或はトナー
が冷却・固化した後にフイルムと記録材を離間させるこ
とを基本とする加熱手段・装置である。

加熱体としては、フイルムの幅方向を長手とする横長
の加熱性・絶縁性・低熱容量のヒータ基板のフイルム当
接面側に該面の長手に沿って線状に又は細帯状に低熱容
量の通電発熱抵抗体（発熱体）を具備させ、この発熱体
を設けたヒータ基板面を絶縁性の例えばガラス保護層で
被覆処理した形態のものが用いられ、発熱体の両端間に
電力が供給されることで発熱体が発熱し、またヒータ基
板も加熱されて加熱体の全体が急速に昇温し、該加熱体
の熱がフイルムを介して記録材に与えられる。

加熱体の温度制御は、加熱体に設けられた温度センサ
ーと、画像形成装置本体のマイクロコンピューター及び
加熱体駆動（通電発熱）回路により行なわれて所定の定
着可能温度に温調管理される。また加熱体は高温となっ
ているが、フイルムが一定速度で加熱体上を移動してい
るため、フイルムの局部的な熱変形は起きずに、安定し
た画像定着が実行される。

（発明が解決しようとする問題点） フイルムとして、絶縁性のベースフイルムと、該ベー
スフイルムの記録材との対向面に形成した離形層との２
層構造のものを用いたとき、該離形層は導電処理をし、
該離形層をフイルムの搬送駆動部のローラ等を介して接
地させた状態にさせている。

この場合、該フイルムの幅方向両端部において上記の
接地離形層が加熱体面に接したり或いは極めて接近した
状態となるが、該離形層の接地と、加熱体の発熱体に対
する電力供給電源（AC電源）との間は加熱体面の前記保
護層であるガラス層で一応の耐圧保証がなされている。

しかし加熱体面の前記ガラス保護層は薄層でピンホー
ルの存在する率が高く、耐圧劣化を生じて加熱体の発熱
体を破壊するような自体を生じさせる可能性が大きい。

本発明は上記のような事態の発生を厳に防止して装置
の耐久性・信頼性を向上することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は下記の構成を特徴とする定着装置である。

基板に発熱体、保護層が順次形成された加熱体と、こ
の加熱体と一方の面が摺動し、他方の面が記録材と接し
て共に移動するフィルムと、を有し、このフィルムを介
した前記加熱体からの熱により未定着像が記録材上に定
着される定着装置において、 前記フィルムの移動方向と直交する方向のフィルム端
部において、前記加熱体と前記フィルムの間に絶縁部材
を設けたことを特徴とする定着装置。

（作用） 上記のように絶縁物を介在させることによりフイルム
の幅方向両端部分における加熱体面部分の耐圧が強化さ
れる。従ってフイルム側の接地導電部と、加熱体側の発
熱体に対する電力供給電源との間の耐圧が十分に確保さ
れ、装置の耐久性・信頼性が向上する。

（実施例） （１）定着装置例（第１〜３図） 第１図は本発明にしたがう定着装置11の一例である。

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、該両ローラ
25・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の該３部材25・26・20間に懸回張設してある。

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を上面に担持した記録材たる
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に良
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。

加熱体20はフイルム25の面移動方向と交差する方向を
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。

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）・PAI（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・ガラス等との復合材料などで構
成できる。

ヒータ基板21は耐熱性・絶縁性・低熱容量の部材であ
り、一例として厚み1.0mm・巾10mm・長さ240mmのアルミ
ナ基板である。

発熱体22は基板21の下面（フイルム24との対面側）の
略中央部に長手に沿って、例えば、Ag/Pd（銀パラジウ
ム）、Ta₂N等の電気抵抗材料を厚み約10μｍ・巾１〜3m
m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21aを約10μｍコートしたものであ
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
タなどを基板21に当接配置する構成にしてもよい。

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。

定着フイルム24は第３図の拡大断面図に示したように
絶縁性のベースフイルム24aと、該ベースフイルムの記
録材との対向面に形成した離形層24bとの２層構造のも
のであり、該定着フイルムは装置に装着した状態におい
て離形層24bをフイルム懸回ローラ25・26等を介して接
地させてある。

定着フイルム24は耐熱性・離型性・耐久性等のある、
一般に総厚100μｍ以下、好ましくは40μｍ以下のフイ
ルムを使用できる。

ベースフイルム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（PE
S）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリパラバン酸（PP
A）、PFAなどの高耐熱性樹脂フイルムなど、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、シリコン樹脂等が好ま
しい。この離型層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、定着フイルム24の表面の抵抗値を下げてある。これ
により、定着フイルム24のトナー当接面の帯電を防止で
きる。定着フイルム24のトナー当接面が絶縁性の場合、
定着フイルムの前記表面が帯電し、記録材たるシートＰ
上のトナー画像を乱したり、トナー画像が定着フイルム
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。

この定着フイルム24の幅方向両端部分において加熱体
とフイルムの間に本発明に従って絶縁物201、202（第４
・５図）を介在させてあるが、これについては後記
（３）項で詳述する。

定着フイルム24はエンドレスベルト状に限らず、第２
図例のように送り出し軸30にロール巻に巻回した有端の
定着フイルム24を加熱体20と加圧ローラ28との間を経由
させて巻取り軸31に係止させて、送り出し軸30側から巻
取り軸31側へ転写材シートＰの搬送速度と同一速度をも
って走行させる構成であってもよい。

（２）定着実行動作 画像形成スタート信号により画像形成装置が画像形成
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。

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
径が約2mm）エッジ部Ｓにおいて、急角度（屈曲角度θ
が約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（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、トナー同士の固着力が定着
フィルム24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。

（３）絶縁物の配設構成 第４図は加熱体20のフイルム摺動面側の一部切欠き平
面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う拡大横断面図で
ある。

フイルム24は前述したように加熱体20のガラス保護層
21a面に密着して移動していく。201・202はフイルム24
の幅方向両端部分において加熱体20とフイルム24との間
に介在させた絶縁部材である。本実施例はフイルム24の
幅方向両端部分に対応する加熱体両端部分にその部分の
ガラス保護層21a面をおおわせて設けてある。

該絶縁部材201・202は例えば厚さ25〜30μｍのポリイ
ミドフイルム片であり、これを耐熱接着剤を介して上記
のガラス保護層21a面に貼着する。

第５図の断面図に示す様に絶縁部材201（202）は、保
護層21aをおおう様にしてヒータ支持体27の内部にまき
込まれる様な形になっている。図では、絶縁部材201（2
02）は、途中までまき込まれているが、ヒータ支持体27
の形状と合わせて、基板21の部分も含めて加熱体20を一
周する形で絶縁部材を設けてもよい。

第４図において、22a・22bは発熱体22の長手両端部に
導通させて設けた通電用端子電極である。

このように絶縁部材201、202を具備させることで、フ
イルム24の幅方向両端部分における加熱体面部分（保護
膜層21a部分）の耐圧が強化される。従ってフイルム側
の接地導電部（離形層24b）と加熱体20側の発熱体22に
対する電力供給電源との間の耐圧（発熱体の対接地耐
圧）が十分に確保され、耐圧劣化による発熱体の破壊ト
ラブル等の発生が厳に防止される。

絶縁部材201、202の幅・厚さは所要の耐圧強化度に応
じて適宜に適切に設定する。

（４）画像形成装置例（第６図） 第６図は本発明にしたがう前述第１図示の装置11を画
像定着装置として組み込んで使用した画像形成装置の一
例を示している。

本例の画像形成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。

100は装置機筺である。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
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。

（発明の効果） 以上のようにフイルム加熱方式の定着装置について、
上記のように絶縁物を介在させることによりフイルムの
幅方向両端部分における加熱体面部分の電気的耐圧が強
化される。従ってフイルム側の接地導電部と、加熱体側
の発熱体に対する電力供給電源との間の耐圧が十分に確
保され、この種の定着装置の耐久性・信頼性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う定着装置の一例の概略構成図。 第２図は他の例の同上図。 第３図は定着フイルムの層構成を示す拡大横断面図。 第４図は加熱体のフイルム摺動面側の一部切欠き平面
図。 第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う拡大横断面図。 第６図は画像形成装置の一例の概略構成図。 20は加熱体、21はヒータ基板、22は発熱体（通電発熱抵
抗体）、23は検温素子、24は定着フイルム、24aはベー
スフイルム、24bは離形層、201・202は絶縁物。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に発熱体、保護層が順次形成された加
   熱体と、この加熱体と一方の面が摺動し、他方の面が記
   録材と接して共に移動するフィルムと、を有し、このフ
   ィルムを介した前記加熱体からの熱により未定着像が記
   録材上に定着される定着装置において、 前記フィルムの移動方向と直交する方向のフィルム端部
   において、前記加熱体と前記フィルムの間に絶縁部材を
   設けたことを特徴とする定着装置。