JP2884716B2 - 像加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、加熱体に圧接させて移動駆動させた耐熱性
フィルムの加熱体側とは反対面側に、顕画像を支持する
記録材を導入して密着させてフィルムと一緒に加熱体位
置を通過させることで加熱体の熱をフィルムを介して導
入記録材に与える方式（フィルム加熱方式）の像加熱装
置に関する。

この装置は、電子写真複写機・プリンタ・ファックス
等の画像形成装置における画像加熱定着装置、即ち電子
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（転写材シート・エレクトロファックスシート・
静電記録シート・印刷紙など）の面に間接（転写）方式
もしくは直接方式で形成した、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加熱定着
装置として活用できる。

また、例えば、画像を担持した記録材を加熱して表面
性を改質（つや出しなど）する装置、仮定着処置する装
置に使用できる。

（背景技術） 従来、例えば画像の加熱定着のための記録材の加熱装
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、
記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式が多用さ
れている。

その他、フラッシュ加熱方式、オーブン加熱方式、熱
板加熱方式、ベルト加熱方式、高周波加熱方式など種々
の方式のものが知られている。

一方、本出願人は例えば特開昭63−313182号公報等に
おいて、固定支持された加熱体（以下ヒータと記す）
と、該ヒータに対向圧接しつつ搬送（移動駆動）される
耐熱性フィルムと、該フィルムを介して記録材をヒータ
に密着させる加圧部材を有し、ヒータの熱をフィルムを
介して記録材へ付与することで記録材面に形成担持され
ている未定着画像を記録材面に加熱定着させる方式・構
成の装置を提案し、既に実用にも供している。

より具体的には、薄肉の耐熱性フィルム（又はシー
ト）と、該フィルムの移動駆動手段と、該フィルムを中
にしてその一方面側に固定支持して配置されたヒータ
と、他方面側に該ヒータに対向して配置され該ヒータに
対して該フィルムを介して画像定着するべき記録材の顕
画像担持面を密着させる加圧部材を有し、該フィルムは
少なくとも画像定着実行時は該フィ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略
同一速度で走行移動させて該走行移動フィルムを挟んで
ヒータと加圧部材との圧接で形成される定着部としての
ニップ部を通過させることにより該記録材の顕画担持面
を該フィルムを介して該ヒータで加熱して顕画像（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、次いで定着部通過後のフィルムと記録材を分離点で
離間させることを基本とする加熱手段・装置である。

この様なフィルム加熱方式の装置においては、昇温の
速い加熱体と薄膜のフィルムを用いるためウエイトタイ
ム短縮化（クイックスタート）が可能となる。その他、
従来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。第13図に耐熱性フィルムとしてエ
ンドレスフィルムを使用したこの種方式の画像加熱定着
装置の一例の概略構成を示した。

51はエンドレスベルト状の耐熱性フィルム（以下定着
フィルム又はフィルムと記す）であり、左側の駆動ロー
ラ52と、右側の従動ローラ53と、これ等の駆動ローラ52
と従動ローラ53間の下方に配置した低熱容量線状加熱体
54の互いに並行な該３部材52・53・54間に懸回張設して
ある。

定着フィルム51は駆動ローラ52の時計方向回転駆動に
伴ない時計方向に所定の周速度・即ち不図示の画像形成
部側から搬送されてくる未定着トナー画像Taを上面に担
持した被加熱材としての記録材シートＰの搬送速度（プ
ロセススピード）と略同じ周速度をもって回転駆動され
る。

55は加圧部材としての加圧ローラであり、前記のエン
ドレスベルト状の定着フィルム51の下行側フィルム部分
を挟ませて前記加熱体54の下面に対して不図示の付勢手
段により圧接させてあり、記録材シートＰの搬送方向に
順方向の反時計方向に回転する。

加熱体54はフィルム51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（ベース材）56・通電発熱抵抗体
（発熱体）57・表面保護層58・検温素子59等よりなり、
断熱材60を介して支持体61に取付けて固定支持させてあ
る。

不図示の画像形成部から搬送された未定着のトナー画
像Taを上面に担持した記録材シートＰはガイド62に案内
されて加熱体54と加圧ローラ55との圧接部Ｎの定着フィ
ルム51と加圧ローラ55との間に進入して、未定着トナー
画像面が記録材シートＰの搬送速度と同一速度で同方向
に回動駆動状態の定着フィルム51の下面に密着してフィ
ルムと一緒の重なり状態で加熱体54と加圧ローラ55との
相互圧接部Ｎ間を通過していく。

加熱体54は所定のタイミングで通電加熱されて該加熱
体54側の熱エネルギーがフィルム51を介して該フィルム
に密着状態の記録材シートＰ側に伝達され、トナー画像
Taは圧接部Ｎを通過していく過程において加熱を受けて
軟化・溶融像Tbとなる。

回動駆動されている定着フィルム51は断熱材60の曲率
の大きいエッジ部Ｓにおいて急角度で走行方向が転向す
る。従って、定着フィルム51と重なった状態で圧接部Ｎ
を通過して搬送された記録材シートＰはエッジ部Ｓにお
いて定着フィルム51から曲率分離し排紙されてゆく。排
紙部へ至る時までにはトナーは十分冷却固化し記録材シ
ートＰに完全に定着Tcした状態となっている。

（発明が解決しようとする問題点） このようなフィルム加熱方式の装置は問題点として次
のようなことが挙げられている。

即ち、回転体により加熱体に対するフィルムの圧接と
移動駆動を行なう構成とした場合において、 ・フィルムの外周面に対する該回転体表面の摩擦係数を
μ１ ・フィルム内周面に対する加熱体表面の摩擦係数をμ２ ・加熱体表面対する回転体表面の摩擦係数をμ３ ・記録材表面に対するフィルム外周面の摩擦係数をμ
４、 ・記録材表面に対する回転体表面の摩擦係数をμ５、 ・装置に導入される記録材の搬送方向の最大長さ寸法を
１、 ・装置が画像加熱定着装置として転写式画像形成装置に
組み込まれている場合において画像転写手段部から該定
着装置の加熱体と回転体のニップ部までの記録材の搬送
路長をl2、 としたとき、μ４とμ５の関係はμ４＜μ５と設定さ
れ、１とl2の関係は１＞l2となっているが、このと
き、μ１≦μ２では加熱定着手段の断面方向でフィルム
と記録材がスリップ（回転体の周速に対してフィルムの
搬送速度が遅れる）して、加熱定着時に記録材上のトナ
ー画像が乱されてしまう。

また、記録材とフィルムが一体でスリップした場合に
は（回転体の周速に対してフィルムと記録材の搬送速度
が遅れる）、転写式画像形成装置の場合では画像転写手
段部において記録材（転写材）上にトナー画像が転写さ
れる際に、やはり記録材上のトナー画像が乱されてしま
う。

また、μ１≦μ３の関係では加熱定着手段の幅方向で
フィルムと回転体がスリップし、その結果フィルムと記
録材がスリップし、加熱定着時に記録材シート上のトナ
ー画像が乱されてしまう。

本発明はフィルム加熱方式についての上述のような問
題点を解消した像加熱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、前記加熱体と摺動するフィルム
と、前記フィルムを介して前記加熱体とニップを形成し
フィルムを駆動する駆動回転部材と、を有し、前記ニッ
プで画像を担持した記録材を挟持搬送し画像を加熱する
像加熱装置において、前記駆動回転部材の前記フィルム
に対する摩擦係数は前記加熱体の前記フィルムに対する
摩擦係数より大きいことを特徴とする像加熱装置、であ
る。

（作用） （１）フィルムを駆動させ、加熱体を発熱させた状態に
おいて、フィルムを挟んで加熱体と回転体（駆動回転部
材）との間に形成させたニップ部のフィルムと回転体と
の間に記録材を顕画像担持面側をフィルム側にして導入
すると、記録材はフィルム外面に密着してフィルムと一
緒にニップ部を移動通過していき、その移動通過過程で
ニップ部においてフィルム内面に接している加熱体の熱
エネルギーがフィルムを介して記録材に付与され、顕画
像を支持した記録材がフィルム加熱方式で加熱処理され
る。

（２）加熱体にフィルムを圧接させる圧接部材はフィル
ムを挟んで加熱体に圧接しつつ駆動源により回転駆動さ
れてフィルム内面を加熱体面に摺動させつつフィルムを
所定の速度で記録材搬送方向へ移動駆動させる回転体
（フィルムの加圧と駆動の両機能を有するローラ体又は
エンドレスベルト体）とすることで、フィルムにかかる
寄り力を低減することが可能となると共に、該回転体の
位置や該回転体を駆動するためのギアの位置精度を向上
させることができ、装置構成が簡略化され、安価で信頼
性の高い装置とすることができ、また使用するエンドレ
スフィルムの全周長を短いものとすることができる。

（３）また前記したようにμ１とμ２との関係は μ１＞μ２ とすることにより、断面方向での回転体に対するフィル
ムと記録材のスリップを防止することができる。

（４）また前記したようにＣ＜Ｈ、Ｃ＜Ｄという条件に
おいて、 μ１＞μ３ の関係構成にすることで、幅方向、特に記録材の外側で
回転体に対するフィルムのスリップを防止することがで
きる。

（５）このようにμ１＞μ２、μ１＞μ３とすることに
より、フィルムと記録材の搬送速度は常に回転体の周速
度と同一にすることが可能となり、画像形成装置にあっ
ては定着時の画像乱れを防止することができ、μ１＞μ
２、μ１＞μ３を同時に実施することにより、回転体の
周速＝プロセススピード）と、フィルム及び記録材の搬
送速度を常に同一にすることが可能となり、転写式画像
形成装置においては安定した定着画像を得ることができ
る。

（実施例） 図面は本発明の一実施例装置（画像加熱定着装置10
0）を示したものである。

（１）装置100の全体的概略構造 第１図は装置100の横断面図、第２図は縦断面図、第
３図・第４図は装置の右側面図と左側面図、第５図は要
部の分解斜視図である。

１は板金製の横断面上向きチャンネル（溝）形の横長
の装置フレーム（底板）、２・３はこの装置フレーム１
の左右両端部に該フレーム１に一体に具備させた左側壁
板と右側壁板、４は装置の上カバーであり、左右の側壁
板２・３の上端部間にはめ込んでその左右端部を夫々左
右側壁板２・３に対してねじ５で固定される。ねじ５を
ゆるめ外すことで取り外すことができる。

６・７は左右の各側壁板２・３の略中央部面に対称に
形成した縦方向の切欠き長穴、８・９はその各長穴６・
７の下端部に嵌係合させた左右一対の軸受部材である。

10は後述する加熱体との間でフィルムを挟んでニップ
部を形成し、フィルムを駆動する回転体（駆動回転部
材）としてのフィルム加圧ローラ（圧接ローラ、バック
アップローラ）であり、中心軸11と、この軸に外装した
シリコンゴム等の離型性のよいゴム弾性体からなるロー
ラ部12とからなり、中心軸11の左右端部を夫々前記左右
の軸受部材８・９に回転自由に軸受支持させてある。

13は、板金製の横長のステーであり、後述するフィル
ム21の内面ガイド部材と、後述する加熱体19・断熱部材
20の支持・補強部材を兼ねる。

このステー13は、横長の平な底面部14と、この底面部
14の長手両辺から夫々一連に立ち上がらせて具備させた
横断面外向き円弧カーブの前壁板15と後壁板16と、底面
部14の左右両端部から夫々外方へ突出させた左右一対の
水平張り出しラグ部17・18を有している。

19は後述する構造（第６図）を有する横長の低熱容量
線状加熱体であり、横長の断熱部材20に取付け支持させ
てあり、この断熱部材20を加熱体19側を下向きにして前
記ステー13の横長底面部14の下面に並行に一体に取付け
支持させてある。

21はエンドレスの耐熱性フィルムであり、加熱体19・
断熱部材20を含むステー13に外嵌させてある。このエン
ドレスの耐熱性フィルム21の内周長と、加熱体19・断熱
部材20を含むステー13の外周長はフィルム21の方を例え
ば3mmほど大きくしてあり、従ってフィルム21は加熱体1
9・断熱部材20を含むステー13に対して周長が余裕をも
ってルーズに外嵌している。

22・23はフィルム21を加熱体19・断熱部材20を含むス
テー13に外嵌した後にステー13の左右端部の各水平張り
出しラグ部17・18に対して嵌着して取付け支持させた左
右一対のフィルム端部規制フランジ部材である。後述す
るように、この左右一対の各フランジ部材22・23の鍔座
の内面22a・23a間の間隔寸法Ｇ（第８図）はフィルム21
の幅寸法Ｃ（同）よりもやや大きく設定してある。

24・25はその左右一対の各フランジ部材22・23の外面
から外方へ突出させた水平張り出しラグ部であり、前記
ステー13側の外向き水平張り出しラグ部17・18を夫々こ
のフランジ部材22・23の上記水平張り出しラグ部24・25
の肉厚内に具備させた差し込み用穴部に十分に嵌入して
いて左右の各フランジ部材22・23をしっかりと支持して
いる。

装置の組み立ては、左右の側壁板２・３間から上カバ
ー４を外した状態において、軸11の左右端部側に予め左
右の軸受部材８・９を嵌着したフィルム加圧ローラ10の
その左右の軸受部材８・９を左右側壁板２・３の縦方向
切欠き長穴６・７に上端開放部から嵌係合させて加圧ロ
ーラ10を左右側壁板２・３間に入れ込み、左右の軸受部
材８・９が長穴６・７の下端部に受け止められる位置ま
で下ろす（落し込み式）。

次いで、ステー13、加熱体19、断熱部材20、フィルム
21、左右のフランジ部材22・23を図のような関係に予め
組み立てた中間組立て体を、加熱体19側を下向きにし
て、かつ断熱部材20の左右の外方突出端と左右のフラン
ジ部材22・23の水平張り出しラグ部24・25を夫々左右側
壁板２・３の縦方向切欠き長穴６・７に上端開放部から
嵌係合させて左右側壁板２・３間に入れ込み、下向きの
加熱体19がフィルム21を挟んで先に組み込んである加圧
ローラ10の上面に当って受け止められるまで下ろす（落
し込み式）。

そして左右側壁板２・３の外側に長穴６・７を通して
突出している、左右の各フランジ部材22・23のラグ部24
・25の上に夫々コイルばね26・27をラグ部上面に設けた
支え凸起で位置決めさせて縦向きにセットし、上カバー
４を、該上カバー４の左右端部側に夫々設けた外方張り
出しラグ部28・29を上記セットしたコイルばね26・27の
上端に夫々対応させて各コイルばね26・27をラグ部24・
28、25・29間に押し縮めながら、左右の側壁板２・３の
上端部間の所定の位置まで嵌め入れてねじ５で左右の側
壁板２・３間に固定する。

これによりコイルばね26・27の押し縮め反力で、ステ
ー13、加熱体19、断熱部材20、フィルム21、左右のフラ
ンジ部材22・23の全体が下方へ押圧付勢されて加熱体19
と加圧ローラ10とがフィルム21を挟んで長手各部略均等
に例えば総圧４〜7kgの当接圧をもって圧接した状態に
保持される。

30・31は左右の側壁板２・３の外側に長穴６・７を通
して突出している断熱部材20の左右両端部に夫々嵌着し
た、加熱体19に対する電力供給用の給電コネクタであ
る。

32は装置フレーム１の前面壁に取付けて配設した被加
熱材入口ガイドであり、装置へ導入される被加熱材とし
ての顕画像（粉体トナー像）Taを支持する記録材シート
Ｐ（第７図）をフィルム21を挟んで圧接している加熱体
19と加圧ローラ10とのニップ部（加熱定着部）Ｎのフィ
ルム21とローラ10との間に向けて案内する。

33は装置フレーム１の後面壁に取付けて配設した被加
熱部材出口ガイド（分離ガイド）であり、上記ニップ部
を通過して出た記録材シートを下側の排出ローラ34と上
側のピンチコロ38とのニップ部に案内する。

排出ローラ34はその軸35の左右両端部を左右の側壁板
２・３に設けた軸受36・37間に回転自由に軸受支持させ
てある。ピンチコロ38はその軸39を上カバー４の後面壁
の一部を内側に曲げて形成したフック部40に受け入れさ
せて自重と押しばね41とにより排出ローラ34の上面に当
接させてある。このピンチコロ38は排出ローラ34の回転
駆動に従動回転する。

G1は、右側壁板３から外方へ突出させたローラ軸11の
右端に固着した第１ギア、G3はおなじく右側壁板３から
外方へ突出させた排出ローラ軸35の右端に固着した第３
ギア、G2は右側壁板３の外面に枢着して設けた中継ギア
としての第２ギアであり、上記の第１ギアG1と第３ギア
G3とに噛み合っている。

第１ギアG1は不図示の駆動源機構の駆動ギアG0から駆
動力を受けて加圧ローラ10が第１図上反時計方向に回転
駆動され、それに連動して第１ギアG1の回転力が第２ギ
アG2を介して第３ギアG3へ伝達されて排出ローラ34も第
１図上反時計方向に回転駆動される。

（２）動作 エンドレスの耐熱性フィルム21は非駆動時においては
第６図の要部部分拡大図のように加熱体19と加圧ローラ
10とのニップ部Ｎに挟まれている部分を除く残余の大部
分の略全周長部分がテンションフリーである。

第１ギアG1に駆動源機構の駆動ギアG0から駆動が伝達
されて加圧ローラ10が所定の周速度で第７図上反時計方
向へ回転駆動されると、ニップ部Ｎにおいてフィルム21
に回転加圧ローラ10との摩擦力で送り移動力がかかり、
エンドレスの耐熱性フィルム21が加圧ローラ10の回転周
速と略同速度をもってフィルム内面が加熱体19面を摺動
しつつ時計方向Ａに回動移動駆動される。

このフィルム21の駆動状態においてはニップ部Ｎより
もフィルム回動方向上流側のフィルム部分に引き寄せｆ
が作用することで、フィルム21は第７図に実線で示した
ようにニップ部Ｎよりもフィルム回動方向上流側であっ
て該ニップ部近傍のフィルム内面ガイド部分、即ちフィ
ルム21を外嵌したステー13のフィルム内面ガイドとして
の外向き円弧カーブ前面板15の略下半面部分に対して接
触して摺動を生じながら回動する。

その結果、回動フィルム21には上記の前面板15との接
触摺動部の始点部Ｏからフィルム回動方向下流側のニッ
プ部Ｎにかけてのフィルム部分Ｂにテンシヨンが作用し
た状態で回動することで、少なくともそのフィルム部分
面、即ちニップ部Ｎの記録材シート進入側近傍のフィル
ム部分面Ｂ、及びニップ部Ｎのフィルム部分についての
シワの発生が上記のテンションの作用により防止され
る。

そして上記のフィルム駆動と、加熱体19への通電を行
わせた状態において、入口ガイド32に案内させて被加熱
材としての未定着トナー像Taを担持した記録材シートＰ
がニップ部Ｎの回動フィルム21と加圧ローラ10との間に
像担持面上向きで導入されると記録材シートＰはフィル
ム21の面に密着してフィルム21と一緒にニップ部Ｎを移
動通過していき、その移動通過過程でニップ部Ｎにおい
てフィルム内面に接している加熱体19の熱エネルギーが
フィルムを介して記録材シートＰに付与されトナー画像
Taは軟化溶融像Tbとなる。

ニップ部Ｎを通過した記録材シートＰはトナー温度が
ガラス転移点より大なる状態でフィルム21面から離れて
出口ガイド33で排出ローラ34とピンチコロ38との間に案
内されて装置外へ送り出される。記録材シートＰがニッ
プ部Ｎを出てフィルム21面から離れて排出ローラ34へ至
るまでの間に軟化・溶融トナー像Tbは冷却して固化像化
Tcして定着する。

上記においてニップ部Ｎへ導入された記録材シートＰ
は前述したようにテンションが作用していてシワのない
フィルム部分面に常に対応密着してニップ部Ｎをフィル
ム21と一緒に移動するのでシワのあるフィルムがニップ
部Ｎを通過する事態を生じることによる加熱ムラ・定着
ムラの発生、フィルム面の折れすじを生じない。

フィルム21は被駆動時も駆動時もその全周長の一部Ｎ
又はＢ・Ｎにしかテンションが加わらないから、即ち非
駆動時（第６図）においてはフィルム21はニップ部Ｎを
除く残余の大部分の略全周長部分がテンションフリーで
あり、駆動時もニップ部Ｎと、そのニップ部Ｎの記録材
シート進入側近傍部のフィルム部分Ｂについてのみテン
ションが作用し残余の大部分の略全周長部分がテンショ
ンフリーであるから、また全体に周長の短いフィルムを
使用できるから、フィルム駆動のために必要な駆動トル
クは小さいものとなり、フィルム装置構成、部品、駆動
系構成は簡略化・小型化・低コスト化される。

またフィルム21の非駆動時（第６図）も駆動時（第７
図）もフィルム21には上記のように全周長の一部Ｎ又は
Ｂ・Ｎにしかテンションが加わらないので、フィルム駆
動時にフィルム21にフィルム幅方向の一方側Ｑ（第２
図）、又は他方側Ｒへの寄り移動を生じても、その寄り
力は小さいものである。

そのためフィルム21が寄り移動Ｑ又はＲしてその左端
縁が左側フランジ部材22のフィルム端部規制面としての
鍔座内面22a、或は右端縁が右側フランジ部材23の鍔座
内面23aに押し当り状態になってもフィルム寄り力が小
さいからその寄り力に対してフィルムの剛性が十分に打
ち勝ちフィルム端部が座屈・破損するなどのダメージを
生じない。そしてフィルムの寄り規制手段は本実施例装
置のように簡単なフランジ部材22・23で足りるので、こ
の点でも装置構成の簡略化・小型化・低コスト化がなさ
れ、安価で信頼性の高い装置を構成できる。

フィルム寄り規制手段としては本実施例装置の場合の
フランジ部材22・23の他にも、例えばフィルム21の端部
にエンドレスフィルム周方向に耐熱性樹脂から成るリブ
を設け、このリブを規制してもよい。

更に、使用フィルム21としては上記のように寄り力が
低下する分、剛性を低下させることができるので、より
薄肉で熱容量が小さいものを使用して装置のクイックス
タート性を向上させることができる。

（３）フィルム21について。

フィルム21は熱容量を小さくしてクイックスタート性
を向上させるために、フィルム21の膜厚Ｔは総厚100μ
ｍ以下、好ましくは40μｍ以下、20μｍ以上の耐熱性・
離形性・強度・耐久性等のある単層或は複合層フィルム
を使用できる。

例えば、ポリイミド・ポリエーテルイミド（PEI）・
ポリエーテルサルホン（PES）・４フッ化エチレンーパ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（PF
A）・ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）・ポリパラ
バン酸（PPA）、或いは複合層フィルム例えば20μｍ厚
のポリイミドフィルムの少なくとも画像当接面側にPTFE
（４フッ化エチレン樹脂）・PAF・FEP等のフッ素樹脂・
シリコン樹脂等、更にはそれに導電材（カーボンブラッ
ク・グラファイト・導電性ウイスカなど）を添加した離
型性コート層を10μｍ厚に施したものなどである。

（４）加熱体19・断熱部材20について。

加熱体19は前述第13図例装置の加熱体54と同様に、ヒ
ータ基板19a（第６図参照）・通電発熱抵抗体（発熱
体）19b・表面保護層19c・検温素子19d等よりなる。

ヒータ基板19aは耐熱性・絶縁性・低熱容量・高熱伝
導性の部材であり、例えば、厚み1mm・巾10mm・長さ240
mmのアルミナ基板である。

発熱体19bはヒータ基板19aの下面（フィルム21との体
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、RuO₂等の電気抵抗材料を厚み約10
μｍ・巾１〜3mmの線状もしくは細帯状にスクリーン印
刷等により塗工し、その上に表面保護層19cとして耐熱
ガラスを約10μｍコートしたものである。検温素子19d
は一例としてヒータ基板19aの上面（発熱体19b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。低熱容量のサーミスタなども使用できる。

本例の加熱体19の場合は、線状又は細帯状をなす発熱
体19bに対して画像形成スタート信号により所定のタイ
ミングにて通電して発熱体19bを略全長にわたって発熱
させる。

通電はAC100Vであり、検温素子の19c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供給電力を制御して
いる。

加熱体19はその発熱体19bへの通電により、ヒータ基
板19a・発熱体19b・表面保護層19cの熱容量が小さいの
で加熱体表面が所要の定着温度（例えば140〜200℃）ま
で急速に温度上昇する。

そしてこの加熱体19に接する耐熱性フィルム21も熱容
量が小さく、加熱体19側の熱エネルギーが該フィルム21
を介して該フィルムに圧接状態の記録材シートＰ側に効
果的に伝達されて画像の加熱定着が実行される。

上記のように加熱体19と対向するフィルムの表面温度
は短時間にトナーの融点（又は記録材シート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、クイッ
クスタート性に優れ、加熱体19をあらかじめ昇温させて
おくいわゆるスタンバイ温調の必要がなく、省エネルギ
ーが実現でき、しかも機内昇温も防止できる。

断熱部材20は加熱体19を断熱して発熱を有効に使うよ
うにするもので、断熱性・高耐熱性を有する、例えばPP
S（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である。

（５）フィルム幅Ｃとニップ長Ｄについて。

第８図の寸法関係図のように、フィルム21の幅寸法を
Ｃとし、フィルム21を挟んで加熱体19と回転体としての
加圧ローラ10の圧接により形成されるニップ長寸法をＤ
としたとき、Ｃ＜Ｄの関係構成に設定するのがよい。

即ち上記とは逆にＣ≧Ｄの関係構成でローラ10により
フィルム21の搬送を行なうと、ニップ長Ｄの領域内のフ
ィルム部分が受けるフィルム搬送力（圧接力）とニップ
長Ｄの領域外のフィルム部分が受けるフィルム搬送力と
が、前者のフィルム部分の内面は加熱体19の面に接して
摺動搬送されるのに対して後者のフィルム部分の内面は
加熱体19の表面とは材質の異なる断熱部材20の面に接し
て摺動搬送されるので、大きく異なるためにフィルム21
の幅方向両端部分にフィルム搬送過程でシワや折れ等の
破損を生じるおそれがある。

これに対してＣ＜Ｄの関係構成に設定することで、フ
ィルム21の幅方向全長域Ｃの内面が加熱体19の長さ範囲
Ｄ内の面に接して該加熱体表面を摺動して搬送されるの
でフィルム幅方向全長域Ｃにおいてフィルム搬送力が均
一化するので上記のようなフィルム端部破損トラブルが
回避される。

また回転体として本実施例で使用した加圧ローラ10は
シリコンゴム等の弾性に優れたゴム材料製であるので、
加熱されると表面の摩擦係数が変化する。そのため加熱
体19の発熱体19bに関してその長さ範囲寸法をＥとした
とき、その発熱体19bの長さ範囲Ｅに対応する部分にお
けるローラ10とフィルム21間の摩擦係数と、発熱体19b
の長さ範囲Ｅの外側に対応する部分におけるローラ10と
フィルム21間の摩擦係数は異なる。

しかし、Ｅ＜Ｃ＜Ｄの寸法関係構成に設定することに
より、発熱体19bの長さ範囲Ｅとフィルム幅Ｃの差を小
さくすることができるため発熱体19bの長さ範囲Ｅの内
外でのローラ10とフィルム21との摩擦係数の違いがフィ
ルムの搬送に与える影響を小さくすることができる。

これによって、ローラ10によりフィルム21を安定に駆
動することが可能となり、フィルム端部の破損を防止す
ることが可能となる。

フィルム端部規制手段としてのフランジ部材22・23の
フィルム端部規制面22a・23aは加圧ローラ10の長さ範囲
内であり、フィルムが寄り移動してもフィルム端部のダ
メージ防止がなされる。

（６）加圧ローラ10について。

加熱体19との間にフィルム21を挟んでニップ部Ｎを形
成し、またフィルムを駆動する回転体としての加圧ロー
ラ10は、例えば、シリコンゴム等の離型性のよいゴム弾
性体からなるものであり、その形状は長手方向に関して
ストレート形状のものよりも、第９図（Ａ）又は（Ｂ）
の誇張模型図のように逆クラウン形状、或いは逆クラウ
ン形状でその逆クラウンの端部をカット12aした実質的
に逆クラウン形状のものがよい。

逆クラウンの程度ｄはローラ10の有効長さＨが例えば
230mmである場合において ｄ＝100〜200μｍ に設定するのがよい。

即ち、ストレート形状の場合は部品精度のバラツキ等
により加熱体19とのニップ部Ｎにおいて該ローラにより
フィルム21に加えられるフィルム幅方向に関する圧力分
布はフィルムの幅方向端部よりも中央部の方が高くなる
ことがあった。つまり該ローラによるフィルムの搬送力
はフィルム幅方向端部よりも中央部の方が大きく、フィ
ルム21には搬送に伴ない搬送力の小さいフィルム部分が
搬送力の大きいフィルム部分へ寄り向う力が働くので、
フィルム端部側のフィルム部分がフィルム中央部分へ寄
っていきフィルムにシワを発生させることがあり、更に
はニップ部Ｎに記録材シートＰが導入されたときにはそ
の記録材シートＰにニップ部搬送通過過程でシワを発生
させることがある。

これに対して加圧ローラ10を逆クラウンの形状にする
ことによって加熱体19とのニップ部Ｎにおいて該ローラ
によりフィルム21に加えられるフィルム幅方向に関する
圧力分布は上記の場合とは逆にフィルムの幅方向端部の
方が中央部よりも大きくなり、これによりフィルム21に
は中央部から両端側へ向う力が働いて、即ちシワのばし
作用を受けながらフィルム21の搬送がなされ、フィルム
のシワを防止できると共に、導入記録材シートＰのシワ
発生を防止することが可能である。

回転体としての加圧ローラ10は本実施例装置のように
加熱体19との間にフィルム21を挟んで加熱体19にフィル
ム21を圧接させると共に、フィルム21を所定速度に移動
駆動し、フィルム21との間に被加熱材としての記録材シ
ートＰが導入されたときはその記録材シートＰをフィル
ム21面に密着させて加熱体19に圧接させてフィルム21と
共に所定速度に移動駆動させる駆動部材とすることによ
りフィルムにかかる寄り力を低減することが可能となる
と共に、圧接ローラ10の位置や該ローラを駆動するため
のギアの位置精度を向上させることができる。

即ち、加熱体19に対してフィルム21又はフィルム21と
記録材シートＰとを加圧圧接させる加圧機能と、フィル
ム21を移動駆動させる駆動機能とを夫々別々の加圧機能
回転体（必要な加圧力はこの回転体を加圧することによ
り得る）とフィルム駆動機能回転体で行なわせる構成の
ものとした場合には、加熱体19とフィルム駆動機能回転
体間のアライメントが狂った場合に薄膜のフィルム21に
は幅方向への大きな寄り力が働き、フィルム21の端部は
折れやシワ等のダメージを生じるおそれがある。

またフィルムの駆動部材を兼ねる加圧回転体に加熱体
19との圧接に必要な加圧力をバネ等の押し付けにより加
える場合には該回転体の位置や、該回転体を駆動するた
めのギアの位置精度がだしずらい。

これに対して前記したように、加熱体19に定着時に必
要な加圧力を加え回転体たる加圧ローラ10により記録材
シートＰをフィルム21を介して圧接させると共に、記録
材シートＰとフィルム21の駆動をも同時に行なわせるこ
とにより、前記の効果を得ることができると共に、装置
の構成が簡略化され、安価で信頼性の高い装置を得るこ
とができる。

なお、回転体としてはローラ10に代えて、第10図のよ
うに回動駆動されるエンドレスベルト10Aとすることも
できる。

回転10・10Aにフィルム21を加熱体19に圧接させる機
能と、フィルム21を駆動させる機能を持たせる構成は、
本実施例装置のようなフィルムテンションフリータイプ
の装置（フィルム21の少なくとも一部はフィルム非駆動
時もフィルム駆動時もテンションが加わらない状態にあ
るもの）、フィルムテンションタイプの装置（前述第13
図例装置のもののように周長の長いフィルムを常に全周
的にテンションを加えて張り状態にして駆動させるも
の）にもまたフィルム寄り規制手段がセンサ・ソレノイ
ド方式、リブ規制方式・フィルム端部（両側または片
側）規制方式等の何れの場合でも、適用して同様の作用
・効果を得ることができるが、殊にテンションフリータ
イプの装置構成のものに適用して最適である。

（７）記録材シート排出速度について。

ニップ部Ｎに導入された被加熱材としての記録材シー
トＰの加圧ローラ10（回転体）による搬送速度、即ち該
ローラ10の周速度をV10とし、排出ローラ34の記録材シ
ート排出搬送速度、即ち該排出ローラ34の周速度をV34
としたとき、V10＞V34の速度関係に設定するのがよい。
その速度差は数％例えば１〜３％程度の設定でよい。

装置に導入して使用できる記録材シートＰの最大幅寸
法をＦ（第８図参照）としたとき、フィルム21の幅寸法
Ｃとの関係において、Ｆ＜Ｃの条件下ではV10≦V34とな
る場合にはニップ部Ｎと排出ローラ34との両者間にまた
がって搬送されている状態にある記録材シートＰはニッ
プ部Ｎを通過中のシート部分は排出ローラ34によって引
っ張られる。

このとき、表面に離型性の良いPTFE等のコーティング
がなされているフィルム21は加圧ローラ10と同一速度で
搬送されている。一方記録材シートＰには加圧ローラ10
による搬送力の他に排出ローラ34による引っ張り搬送力
も加わるため、加圧ローラ10の周速よりも速い速度で搬
送される。つまりニップ部Ｎにおいて記録材シートＰと
フィルム21はスリップする状態を生じ、そのために記録
材シートＰがニップ部Ｎを通過している過程で記録材シ
ートＰ上の未定着トナー像Ta（第７図）もしくは軟化・
溶融状態となったトナー像Tbに乱れを生じさせる可能性
がある。

そこで前記したように加圧ローラ10の周速度V10と排
出ローラ34の周速度V34を V10＞V34 の関係に設定することで、記録材シートＰとフィルム21
にはシートＰに排出ローラ34による引っ張りが作用せず
加圧ローラ10の搬送力のみが与えられるので、シートＰ
とフィルム21間のスリップにもとずく上記の画像乱れの
発生を防止することができる。

排出ローラ34は本実施例では像加熱装置100側に配設
具備させてあるが、像加熱装置100を組み込む画像形成
装置等本機側に具備させてもよい。

（８）フィルム端部規制フランジ間隔について。

フィルム端部規制手段としての左右一対のフランジ部
材22・23のフィルム端部規制面としての鍔座内面22a・2
3a間の間隔寸法をＧ（第８図）としたとき、フィルム21
の幅寸法Ｃとの関係において、Ｃ＜Ｇの寸法関係に設定
するのがよい。例えばＣを230mmとしたときＧは１〜3mm
程度大きく設定するのである。

即ち、フィルム21はニップ部Ｎにおいて例えば200℃
近い加熱体19の熱を受けて膨張して寸法Ｃが増加する。
従って常温時におけるフィルム21の幅寸法Ｃとフランジ
間隔寸法ＧをＣ＝Ｇに設定してフィルム21の両端部をフ
ランジ部材22・23で規制するようにすると、装置稼働時
には上述したフィルムの熱膨張によりＣ＞Ｇの状態を生
じる。フィルム21は例えば50μｍ程度の薄膜フィルムで
あるために、Ｃ＞Ｇの状態ではフランジ部材22・23のフ
ィルム端部規制面22a・23aに対するフィルム端部当接圧
力（端部圧）が増大してそれに耐え切れずに端部折れ・
座屈等のダメージを受けることになると共に、フィルム
端部圧の増加によりフィルム21の端部とフランジ部材22
・23のフィルム端部規制面22a・23a間での摩擦力も増大
するためにフィルムの搬送力が低下してしまうことにも
なる。

Ｃ＜Ｇの寸法関係に設定することによって、加熱によ
りフィルム21が膨張しても、膨張量以上の隙間（Ｇ−
Ｃ）をフィルム21の両端部とフランジ部材のフィルム端
部規制面22a・23a間に設けることによりフィルム21の両
端部が同時にフランジ部材のフィルム端部規制面22a・2
3aに当接することはない。

従ってフィルム21が熱膨張してもフィルム端部圧接力
は増加しないため、フィルム21の端部ダメージを防止す
ることが可能になると共に、フィルム駆動力も軽減させ
ることができる。

（９）各部材間の摩擦係数関係について。

a.フィルム21の外周面に対するローラ（回転体）10表面
の摩擦係数をμ１、 b.フィルム21の内周面に対する加熱体19表面の摩擦係数
をμ２、 c.加熱体19表面に対するローラ10表面の摩擦係数をμ
３、 d.被加熱材としての記録材シートＰ表面に対するフィル
ム21の外周面の摩擦係数をμ４、 e.記録材シートＰ表面に対するローラ10表面の摩擦係数
をμ５、 f.装置に導入される記録材シートＰの搬送方向の最大長
さ寸法を１、 g.装置が画像加熱定着装置として転写式画像形成装置に
組み込まれている場合において画像転写手段部から画像
加熱定着装置としての該装置のニップ部Ｎまでの記録材
シート（転写材）Ｐの搬送路長をl2、 とする。

而して、μ１とμ２との関係は μ１＞μ２ の関係構成にする。

即ち、この種のフィルム加熱方式の装置では前記μ４
とμ５との関係はμ４＜μ５と設定されており、また画
像形成装置では前記１とl2との関係は１＞l2となっ
ている。

このとき、μ１≦μ２では加熱定着手段の断面方向で
フィルム21と記録材シートＰがスリップ（ローラ10の周
速に対してフィルム21の搬送速度が遅れる）して、加熱
定着時に記録材シート上のトナー画像が乱されてしま
う。

また、記録材シートＰとフィルム21が一体でスリップ
（ローラ10の周速に対してフィルム21と記録材シートＰ
の搬送速度が遅れる）した場合には、転写式画像形成装
置の場合では画像転写手段部において記録材シート（転
写材）上にトナー画像が転写される際に、やはり記録材
上のトナー画像が乱されてしまう。

上記のようにμ１＞μ２とすることにより、断面方向
でのローラ10に対するフィルム21と記録材シートＰのス
リップを防止することができる。

また、フィルム21の幅寸法Ｃと、回転体としてのロー
ラ10の長さ寸法Ｈと、加熱体19の長さ寸法Ｄに関して、
Ｃ＜Ｈ、Ｃ＜Ｄという条件において、 μ１＞μ３ の関係構成にする。

即ち、μ１≦μ３の関係では加熱定着手段の幅方向
で、フィルム21とローラ10がスリップし、その結果フィ
ルム21と記録材シートＰがスリップし、加熱定着時に記
録材シート上のトナー画像が乱されてしまう。

上記のようにμ１＞μ３の関係構成にすることで、幅
方向、特に記録材シートＰの外側でローラ10に対するフ
ィルム21のスリップを防止することができる。

このようにμ１＞μ２、μ１＞μ３とすることによ
り、フィルム21と記録材シートＰの搬送速度は常にロー
ラ10の周速度と同一にすることが可能となり、定着時ま
たは転写時の画像乱れを防止することができ、μ１＞μ
２、μ１＞μ３を同時に実施することにより、ローラ10
の周速度（＝プロセススピード）と、フィルム21及び記
録材シートＰの搬送速度を常に同一にすることが可能と
なり、転写式画像形成装置においては安定した定着画像
を得ることができる。

（10）フィルムの寄り制御について。

第１〜10図の実施例装置のフィルム寄り制御はフィル
ム21を中にしてその幅方向両端側にフィルム端部規制用
の左右一対のフランジ部材22・23を配設してフィルム21
の左右両方向の寄り移動Ｑ・Ｒに対処したものであるが
（フィルム両側端部規制式）、フィルム片側端部規制式
として次のような構成も有効である。

即ち、フィルムの幅方向への寄り方向は常に左方Ｑか
右方Ｒへの一方方向となるように、例えば、第11図例装
置のように左右の加圧コイルばね26・27の駆動側のばね
27の加圧力f27が非駆動側のばね26の加圧力f26に比べて
高くなる（f27＞f26）ように設定することでフィルム21
を常に駆動側である右方Ｒへ寄り移動するようにした
り、その他、加熱体19の形状やローラ10の形状を駆動端
側と非駆動端側とで変化をつけてフィルムの搬送力をコ
ントロールしてフィルムの寄り方向を常に一方向のもの
となるようにし、その寄り側のフィルム端部をその側の
フィルム端部の規制部材としてのフランジ部材や、フィ
ルムリブと係合案内部材等の手段で規制する、つまり第
11図例装置においてフィルム21の寄り側Ｒの端部のみを
規制部材27で規制することにより、フィルムの寄り制御
を安定に且つ容易に行なうことが可能となる。これによ
り装置が画像加熱定着装置である場合では常に安定し良
好な定着画像を得ることができる。

また、エンドレスフィルム21はニップ部Ｎを形成する
加圧ローラ10により駆動されているため特別な駆動ロー
ラは必要としない。

このような作用効果はフィルムに全周的にテンション
をかけて駆動するテンションタイプの装置構成の場合で
も、本実施例装置のようにテンションフリータイプの装
置構成の場合でも同様の効果を得ることができるが、該
手段構成はテンションフリータイプのものに殊に最適な
ものである。

（11）画像形成装置例 第12図は第１〜10図例の画像加熱定着装置100を組み
込んだ画像形成装置の一例の概略構成を示している。

本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用の
レーザービームプリンタである。

60はプロセスカートリッジであり、回転ドラム型の電
子写真感光体（以下、ドラムと記す）61・帯電器62・現
像器63・クリーニング装置64の４つのプロセス機器を包
含させてある。このプロセスカートリッジは装置の開閉
部65を開けて装置内を開放することで装置内の所定の位
置に対して着脱交換自在である。

画像形成スタート信号によりドラム61が矢示の時計方
向に回転駆動され、その回転ドラム61面が帯電器62によ
り所定の極性・電位に一様帯電され、そのドラムの帯電
処理面に対してレーザースキャナ66から出力される、目
的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して
変調されたレーザビーム67による主走査露光がなされる
ことで、ドラム61面に目的の画像情報に対応した静電潜
像が順次に形成されていく。その潜像は次いで現像器63
でトナー画像として顕画化される。

一方、給紙カセット68内の記録材シートＰが給紙ロー
ラ69と分離パッド70との共働で１枚宛分離給送され、レ
ジストローラ対71によりドラム61の回転と同期取りされ
てドラム61とそれに対向圧接している転写ローラ72との
定着部たる圧接ニップ部73へ給送され、該給送記録材シ
ートＰ面にドラム１面側のトナー画像が順次に転写され
ていく。

転写部73を通った記録材シートＰはドラム61面から分
離されて、ガイド74で定着装置100へ導入され、前述し
た該装置100の動作・作用で未定着トナー画像の加熱定
着が実行されて出口75から画像形成物（プリント）とし
て出力される。

転写部73を通って記録材シートＰが分離されたドラム
61面はクリーニング装置64で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作像に使用される。

本発明の像加熱装置は上述例の画像形成装置の画像加
熱定着装置としてだけでなく、その他、画像面加熱つや
出し装置、仮定着装置としても効果的に活用することが
できる。

（発明の効果） 以上のように本発明のフィルム加熱方式の像加熱装置
は、駆動回転部材の周速度と、フィルム及び被加熱材と
しての記録材の搬送速度を相互間でのスリップを防止し
て常に同一にすることが可能となり、画像形成装置にあ
っては定着時または転写時の上記スリップに起因の画像
乱れを防止して常に安定に良好な定着処理画像を得るこ
とが出来る。

駆動回転部材によりフィルムを駆動することにより装
置の構成が更に簡略化されると共に、コストの低減が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例装置の横断面図。 第２図は縦断面図。 第３図は右側面図。 第４図は左側面図。 第５図は要部の分解斜視図。 第６図は非駆動時のフィルム状態を示した要部の拡大横
断面図。 第７図は駆動時の同上図。 第８図は構成部材の寸法関係図。 第９図（Ａ）・（Ｂ）は夫々回転体としてのローラ10の
形状例を示した誇張形状図。 第10図は回転体として回動ベルトを用いた例を示す図。 第11図はフィルム片側端部規制式の装置例の縦断面図。 第12図は画像形成装置例の概略構成図。 第13図はフィルム加熱方式の画像加熱定着装置の公知例
の概略構成図。 19は加熱体、21はエンドレスフィルム、13はステー、10
は回転体としてのローラ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱体と、前記加熱体と摺動するフィルム
   と、前記フィルムを介して前記加熱体とニップを形成し
   フィルムを駆動する駆動回転部材と、を有し、前記ニッ
   プで画像を担持した記録材を挟持搬送し画像を加熱する
   像加熱装置において、 前記駆動回転部材の前記フィルムに対する摩擦係数は前
   記加熱体の前記フィルムに対する摩擦係数より大きいこ
   とを特徴とする像加熱装置。