JP3126552B2 - 像加熱装置 - Google Patents

像加熱装置

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JP3126552B2
JP3126552B2 JP05169201A JP16920193A JP3126552B2 JP 3126552 B2 JP3126552 B2 JP 3126552B2 JP 05169201 A JP05169201 A JP 05169201A JP 16920193 A JP16920193 A JP 16920193A JP 3126552 B2 JP3126552 B2 JP 3126552B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はヒーターと摺動し記録材
と接触して移動するフィルムを介してヒータからの熱で
記録材上に画像を加熱する像加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、画像の加熱定着等のため
の記録材の加熱装置としては、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
加圧ローラを有し、両ローラによって、未定着のトナー
画像が形成された記録材を挾持搬送しつつ加熱する熱ロ
ーラ方式が多用されている。
【0003】また、本出願人は、先に特開昭63−31
3182号公報で、固定支持された加熱体(サーマルヒ
ータ)と、該ヒータに対向圧接しつつ搬送される耐熱性
フィルム(定着フィルム)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れ
る方式・構成の定着装置を提案した。
【0004】このようなフィルム加熱方式の定着装置に
おいては、ヒータとして低熱容量加熱体を用いることが
できる。そのため従来の接触式加熱方式である熱ローラ
方式やベルト加熱方式に比べて菱電力化及びウェイトタ
イム短縮化(クイックスタート)が可能になる。
【0005】しかし、このようなフィルム加熱方式の加
熱定着装置においても静電的な要因によるオフセットが
発生する。これは特にマイナス帯電したトナーを加熱す
る場合、顕著である。マイナストナーの場合、記録材の
後端がフィルムと剥離する際に放電し、そのためにフィ
ルム表面に局所的に剥離帯電電荷が溜り、+20〜+5
0Vの電位となって静電的に吸着するためである。
【0006】そこで、特開平1−187582号公報
で、フィルムのトナー像と接する離型層を低抵抗化し、
この離型層を接地することでフィルムの表面電位を低下
させトナー画像の乱れやゴミの吸着を防止することが提
案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、フィルムの表
面離型層を大きく低抵抗化すると、吸湿して低抵抗化し
た記録材を加熱すると、記録材に保持されているトナー
と逆極性の転写電荷が離型層にリークしてしまい、記録
材とトナー間の静電的吸引力が働かなくなりオフセット
し易くなったり、記録材が更に、大きく低抵抗化した場
合、転写電流が記録材を通して離型層に流れ込んでしま
い転写抜けが発生してしまうことがある。特に、秤量が
100g/m2を超える紙や吸湿した紙においては紙の
抵抗が下がるため、この現象が顕著に起こる。
【0008】また、この現象を解決するために表面離型
層の低抵抗化を小さくすると、フィルム内面の強い帯電
電位がフィルムのトナー側表面まで影響し、帯電電位と
逆極性のトナーを静電的に吸引したり、同極性のトナー
画像を飛び散らせてしまう。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、ヒータと、一面が前記ヒータと摺動し他面が画像
を担持した記録材と接して移動するフィルムと、を有
し、前記フィルムを介した前記ヒータからの熱により記
録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記フィ
ルムは前記ヒータと摺動する電気絶縁性の基層と、低抵
抗物質を含有し記録材と接する表面離型層と、前記表面
離型層と前記基層の間に設けられ前記表面離型層より表
面抵抗値が小さい導電層と、を有することを特徴とする
ものである。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。
【0011】図1は本発明の実施例の画像形成装置の主
要部の断面図である。
【0012】図1において記録材Pは、画像形成部Aの
感光ドラム21の表面に形成されたマイナス帯電したト
ナー像が、転写帯電手段22によって記録材Pの背面に
トナー帯電極性(マイナス)と逆極性のプラスの電荷が
与えられることによって転写され、その転写トナー像T
aを静電気的に記録材面に保持して定着装置へ搬送さ
れ、以下のような定着装置にて加熱定着される。
【0013】7はエンドレスベルト状の加熱フィルムで
ある定着フィルム(耐熱性フィルム)であり、左側の駆
動ローラ8と、右側の従動ローラ9と、該駆動ローラ8
及び従動ローラ9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1との三部材間に懸回張設してある。
定着フィルム7についての層構成の詳細は後述する。
【0014】従動ローラ9はエンドレスベルト状の定着
フィルム7のテンションローラを兼ねさせており、該定
着フィルム7は駆動ローラ8の時計方向回転駆動に伴い
時計方向に所定の周速度、すなわち画像形成部A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(転写シート)Pの搬送速度と同じ周速度をもっ
て皺や蛇行、速度遅れなく回動駆動される。
【0015】10は鉄・ステンレス等の芯金11にシリ
コーンゴム等の離型性の良いゴム弾性層12を形成した
加圧部材としての加圧ローラであり、上記エンドレスベ
ルト状の定着フィルム7の下行側部分を挟ませて加熱体
1の下面に対して付勢手段(図示せず)により例えば総
加圧力40〜120Nをもって対向圧接させてあり、記
録材Pの搬送方向に順方向の反時計方向に芯金11を中
心に回転する。なお、芯金11はノイズ防止のために接
地してある。
【0016】加熱体1はフィルム7の面移動方向と交差
する方向を長手方向とする低熱容量線状ヒータであり、
ヒータ基板3、通電発熱抵抗体(発熱体)4、検温素子
5等よりなり、ヒータ支持体2に取付け保持させて固定
支持させてある。
【0017】ヒータ支持体2は加熱体1を定着装置及び
画像形成装置全体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構成できる。
【0018】ヒータ基板3は耐熱性・絶縁性・低熱容量
の部材であり、本実施例においては厚み1.0mm、幅
10mm,長さ240mmのアルミナ基板である。
【0019】発熱体4はヒータ基板3の下面(フィルム
7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、幅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6を
約10μmコートしたものである。
【0020】発熱体4及びヒータ基板3の熱容量が小さ
く、かつ、これらがヒータ支持体2により断熱支持され
ているので、定着フィルム7を介して形成される加熱体
1と加圧ローラ10の圧接部Nにおける加熱体1の表面
温度は、短時間にトナーの融点(または記録材Pへの定
着可能温度)に対して充分な高温に昇温するので、加熱
体1を予め昇温させておく(いわゆるスタンバイ状態)
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。
【0021】検温素子5は本実施例ではヒータ基板3の
上面(発熱体4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。しかしこれに限られる
ものではなく、他に低熱容量のサーミスタ等をヒータ基
板3に当接配置する構成にしてもよい。
【0022】本実施例の加熱体1の場合は、線状又は帯
状をなす発熱体4に対し、その長手方向両端部より通電
し、発熱体4を略全長に亘って発熱させる。この発熱体
4を検温素子5の検知温度に応じてトライアックを含む
通電制御回路(図示せず)により、検知素子5の検知温
度が所定の定着温度に維持されるように通電電力が制御
される。
【0023】以上のような本実施例装置において、上記
未定着トナー画像Taを上面に担持した記録材Pは、定
着フィルム7を介して形成された加熱体1と加圧ローラ
10との圧接部N(定着ニップ部)へガイド18に案内
されて進入し、未定着トナー画像面が定着フィルム7の
下面に密着する。該定着フィルム7は記録材Pの搬送速
度と同一速度で同一方向に回動しているため、上記記録
材Pは定着フィルム7に対して面ずれ・皺・寄りを生じ
ることなく定着フィルム7と重なった状態で上記圧接部
N間を挟圧力を受けつつ通過する。加熱体1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。
【0024】定着フィルム7は、支持体2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
(屈折角度θが略45°)で走行方向が転向する。した
がって、定着フィルム7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Pは、エッジ部Sにおいて定着
フィルム7から曲率分離し、排紙トレイへ排紙される。
トナーは記録材Pが排紙される時までに充分冷却固化
し、記録材Pに完全に定着した状態(トナー画像Tc)
となる。
【0025】次にフィルム7の構成について説明する。
【0026】図2は定着フィルム7の層構成を示す断面
図である。絶縁性の樹脂基層104は厚さ20〜80μ
m、体積抵抗1014Ωcm以上の耐熱性樹脂、ポリイミ
ドPFA、PTFE等をチューブ状のフィルムに形成し
たものである。
【0027】この中でも強度的にはポリイミドが好まし
い。但し、ポリイミドは加熱体1との摺擦によりマイナ
ストナーと逆極性のプラスに帯電する。
【0028】102は表面抵抗値が107Ω/□以下の
導電層で、本実施例ではポリイミド、PFA等の樹脂を
混合したものに導電性カーボンを加えた基層104に離
型層103を接着するためのプライマー層である。
【0029】このようにプライマー層を導電層とする場
合は、導電剤の含有量が大きすぎると接着強度が低下す
るため表面抵抗値は102Ω/□以上とすることが好ま
しい。
【0030】この導電層102により基層104内面の
帯電電位はシールドされ、フィルム外周面には内面の帯
電電位による影響はでない。
【0031】導電層の表面抵抗値が107Ω/□をこえ
るとシールド効果は不十分で、フィルム内面の電位とト
ナーとの静電的吸引力によるオフセット防止効果も充分
ではなくなる。
【0032】103はPFAやPTFE、もしくはこれ
らのブレンドの耐熱離型性の樹脂に表面抵抗値が108
Ω/□以上1011Ω/□以下となるように導電性カーボ
ンを加えた離型層である。
【0033】一方、表面離型層の抵抗が108Ω/□以
下では、紙から転写電荷がリークしてオフセットが発生
したり、あるいは高湿環境下で転写電流がもれて、転写
抜けが生じた。逆に1011Ω/□以上では、剥離帯電に
よって生じた電荷が、アースに流出しずらく、このため
オフセットが発生した。
【0034】実験ではプライマー層102には、固形分
比で1〜4wt%となるように導電性カーボンブラック
(商品名ライオンペーストW−310A,ライオン株式
会社製)を加え、導電性とし離型層にはPFAとPTF
Eとが20/80の比となるようなベース配合に対して
固形分比で0.4〜1wt%の導電性カーボンブラック
(商品名ライオンペーストW−310A,ライオン株式
会社製)を加えたところオフセット、飛び散り、転写抜
けすべてに良好な結果が得られた。一方で、プライマー
層のカーボンブラック量が1wt%未満では充分なシー
ルド効果が得られず、かつ4wt%より多くては、樹脂
のコストが上るうえに、膜としての強度が低下してプラ
イマとしての役割が充分はたせなくなった。また離型層
ではカーボンブラックの量が0.4wt%未満では、フ
ィルム表面の剥離帯電電荷の減衰が充分行なわれずオフ
セットが発生し、1.0wt%より大では、抵抗が下り
すぎて転写電荷が、リークすることでのオフセットや転
写抜けが発生した。
【0035】尚、シールド効果を更に高いものとするた
めには導電層を導通をとることが好ましい。
【0036】図3に導電層の導通のとり方を示す。
【0037】フィルム7の端部において表面離型層によ
り覆われていない露出部22を設け、この露出部22に
接地された導電性の摺擦ブラシ23を当接させている。
【0038】尚、表面離型層は108〜1011Ω/□と
高抵抗であるためブラシ23は表面離型層に接触しても
問題はない。
【0039】図4に導電層の導通のとり方の他の実施例
を示す。
【0040】加圧ローラ10に導電ゴムのリング24を
付けてこれをフィルム7端の露出部22で圧接させて導
通をとり、金属性のシャフト11を導電軸受や、カーボ
ンチップ接点25でさらにアースにつなげる。
【0041】このようなプライマ層の露出部22は、フ
ィルム基材にディッピングでプライマー層と離型層を付
ける際にデップの深さを変えることで離型層の被らない
層を作ることで達成できる。あるいは、スプレーで塗工
する場合は離型層を塗布する時にマスキングすれば良
い。
【0042】前述実施例では、導電性カーボンブラック
としてライオンペーストW310−A(ライオン(株)
製)を使用したが、この平均粒径は0.3μmであっ
た。これに対してケッチェンブラックEC(AKZO社
製)を用いると平均粒子径が30mμと小さく添加量を
減らしても同等の効果が得られた。さらにケッチェンブ
ラックEC600JD(AKZO社製)を用いるとより
一層添加量を減らすことができる。
【0043】これによって、塗工液の凝集が生じにくく
なり分散安定化が図れて、プライマ層、離型層の電導
度、抵抗が安定するので量産に向いている。
【0044】またフィルム離型層の離型性はカーボンが
多いと悪化するが、ケッチェンブラックを用いることで
離型性の低下を生じずに高い抵抗値で製造できる。
【0045】下記表にプライマ層、離型層に対するケッ
チェンブラックECおよびEC600JDの適量を示
す。
【0046】
【表1】
【0047】なおフィルムのプライマ層と、アース間に
抵抗、バイリスタ、ダイオード等を入れて、加熱体に印
加されたAC電流に雷サージ等が加わった場合に発熱体
のガラス保護層に穴が開かないようにしても良い。また
ダイオードの向きによってプライマ層にトナーと同極性
の電荷が保持されるようにして、オフセット防止効果を
増すことも可能である。
【0048】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、ヒー
タとフィルム内面の摩擦帯電電位による外周面への影響
をシールドでき、更に、フィルム表面の剥離帯電電荷の
蓄積を防止しかつ、紙の転写電荷のリークを防止するこ
とでオフセット、画像の飛び散り、転写抜けを防止する
ことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の画像形成装置の主要部の断面
図である。
【図2】本発明の実施例に用いられるフィルムの断面図
である。
【図3】本発明の実施例のフィルムの導通のとり方を示
す部分斜視図である。
【図4】本発明の別の実施例のフィルムの導通のとり方
を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
1 加熱体 2 ヒーター支持体 7 定着フィルム 8 駆動ローラー 9 テンションローラー 10 加圧ローラー 102 プライマ層 103 離型層 104 フィルム基材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヒータと、一面が前記ヒータと摺動し他
    面が画像を担持した記録材と接して移動するフィルム
    と、を有し、前記フィルムを介した前記ヒータからの熱
    により記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、 前記フィルムは前記ヒータと摺動する電気絶縁性の基層
    と、低抵抗物質を含有し記録材と接する表面離型層と、
    前記表面離型層と前記基層の間に設けられ前記表面離型
    層より表面抵抗値が小さい導電層と、を有することを特
    徴とする像加熱装置。
  2. 【請求項2】 前記表面離型層の表面抵抗値は108Ω
    /□以上1011Ω/□以下であることを特徴とする請求
    項1に記載の像加熱装置。
  3. 【請求項3】 前記導電層の表面抵抗値は107Ω/□
    以下であることを特徴とする請求項1もしくは2に記載
    の像加熱装置。
  4. 【請求項4】 前記導電層は前記基層と前記表面離型層
    を接着するプライマー層であることを特徴とする請求項
    1乃至3のいずれか1項に記載の像加熱装置。
  5. 【請求項5】 前記導電層は前記表面離型層に覆われな
    い露出部を有し、前記露出部がグラウンドに電気的に接
    続されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
    か1項に記載の像加熱装置。
  6. 【請求項6】 画像は負帯電性のトナーからなり、前記
    基層はポリイミドからなることを特徴とする請求項1乃
    至5のいずれか1項に記載の像加熱装置。
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