JPH02113278A - 画像形成装置 - 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】 （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（デイ
スプレィ）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フて、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め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
，７９７号に開示されているように、■トナー像を加熱
体ウェ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４７−２５
８９６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、そのためにかえつ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、−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、上記のととくの欠点を伴
うために実用化されていない。

上記２つの提案例では加熱体は加熱ローラ及び、これに
より送られるウェブと加熱ローラに内蔵された発熱源と
によりて構成されていて、加熱はウェブを介して行われ
、ウェブの搬送ローラとしての機能を有している。この
ため、発熱源への給電方法や温度検知素子の当接支持の
形感が複雑化し、また、温度制御の精度も悪くなりがち
であった。

さらには、温度検知素子が加熱ローラと慴動する構成で
は断線による過昇温が生じ易、い等安全上の問題もあっ
た。しかも、上述２例の場合とともに比較的大きな熱容
量の加熱体を必要とするために、機内への放熱が増大し
、機内昇温か著るしくなるという不都合もあった。

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５２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画像形成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。

記録材面に加熱溶融性の樹脂等より成るトナーを担持さ
せて目的の画像情報に対応した未定着のトナー画像を形
成する画像形成手段、 定着フィルムと、該定着フィルムの走行駆動手段と、該
定着フィルムを中にしてその一方面側に配置された加熱
体と、他方面側に配置され、前記加熱体に対して該定着
フィルムを介して記録材の未定着トナー画像担持側の面
を密着さ、せる加圧部材を備え、前記画像形成手段側か
、ら搬送されてくる未定着トナー画像を担持した記録材
の搬送速度と同一速度で同一方向に走行駆動させた定着
フィルムと前記加圧部材との間に該記録材を導入して未
定着トナー画像を記録材面に加熱定着するトナー画像加
熱定着手段、 を有し、前記トナー画像加熱定着手段の少なくとも定着
フィルムはトナー画像加熱定着手段の所定部所に対して
着脱自在の定着フィルムカートリッジとして構成され、
該定着フィルムカートリッジは定着手段に対して互換間
可能で、定着フィルムの定着特性を互に異にする複数の
カートリッジが！［ｆされている、又は定着手段に対し
て天地反転装着自在で定着フィルムは表面側と裏面側と
の定着特性をみならせたカートリッジである、 ことを特徴とする画像形成装置 である。

（作用ン （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。

０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
互圧接部に右いて加熱体・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フてト
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
ギーの無駐が少ない。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。したがフ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６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
せたままの搬送ケ引続きしばらく続行させ、この間を冷
却工程、とじ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燻めて
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フて加圧される
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Ｉ！り工程 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）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課されていく。

かくして走１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１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（融点または軟化点ンに対して、十分に
高い温度の加熱体を維持することによ）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。

（２）定着フィルムは定着手段の所定部所に対して着脱
自在のカートリッジとしたのて、使用済みの定着フィル
ムと新しい定着フィルムとの交換、使用途中で異常を生
じた定着フィルムの点検・調整もしくは新しい定着フィ
ルムとの交換がカートリッジの着脱操作により容易に行
なうことができ、保守性がよく、組立性も向上した。

又該定着フィルムカートリッジは定着手段に対して互換
可能で、定着フィルムの定着特性を互いに異にする複数
のカートリッジが準備されている、又は定着手段に対し
て天地反転装着自在で、定着フィルムは表面側と裏面側
との定着特性を異ならせたカートリッジとすることによ
り、該カートリッジを所望に交換装着して、又は反転装
着して選択したフィルム又はフィルム面の定着特性に対
応する出力画像品質の選択を使用者サイドにおいて行な
うことができると共に、経済性やエネルギー面でも容易
に調整等が可能となる。

（実施例） 〈実施例−１〉（第１〜５図・） 本例装置は原、８！載装台往復動型・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１概略構成（第１図）第１図におい
て、１００は装置機筺、ｌ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に夫々所真の速度で往復啓動駆動される。

Ｇは原稿であり、複写すべき画像面側を下向きにしてＲ
稿社置台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１００８面にＲ稿載置台１の往復
し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ｙＬ稿照明部とじ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の光り、
をスリット開口部１ｏｏｂ、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Ｗ、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ｆｆＩＡ埋され、中心支軸３ａを中心
に所定の周速度で矢示す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−様な
帯電処理を受け、その−様帯電面に前記のＷＣ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枚宛線用し給送され、次いでレジストローラ
９により、ドラ、ムコ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との開位置に丁度到
達して両者−致するようにタイミングとりされて同期給
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路
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により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の而はクリーニ
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、全面露光し２による除電を受けて電気的残留
メモリの消去がなされず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悪にある定着装置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２
３に係止させである。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）
分離上口→うと分離下ローラである。３０は加圧ローラ
２；７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０
分層上ローラ２５及び分層下ローラ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ｆ
４２４側から＠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べルト３０も連動し
て回動状恩になる。

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、長さく紙面に直角な方向の長さ）２１６ｍ
ｍで例えばＴａ、Ｎ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。

とじて例えば、Ｔａ２　ｏ、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２０００Ｃ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摺動自由に
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点鏝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
しである。

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の装填マ支は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）に噛合状悪となり、巻取り＠２３が回転駆動可
能状悪になる。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て回転
可能である。

（３）動作 原稿載置台１に対するｙ！、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９１・転写部８・ガイドｌ
Ｏ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＠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
た巻取り駆動状悪となる。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
グを取フ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て加熱体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
。

この椙互圧着部通過過程を加熱工程として前記（作用）
の（１）−０項に述べたトナー画像の加熱軟化・溶融が
行なわれる０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
によりて行なわれている。第４図に示すように搬送速度
Ｖ　ｐ　　（ｍｔｎ／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ね、る線状の加熱部の有
効幅内λ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２．１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）−
０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
沿フてシー８２面から超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（分りし
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）
−０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りでいるから定着フィルム２２
とシートＰ（１９１１１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ル軸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箪１のタイ
マ時間ｌ！過時点で駆動を開始させ、所定の第２のタイ
マ時間ｉ！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、す、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２！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フて急激な温度Ｉ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上にの加熱散性のトナーより成
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によりて加熱体
、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１１−’ｔＡ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
像加熱工程に引く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＠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、全長
分が巻取り使用されたら使い捨てにして新しい定着フィ
ルムカートリッジと交換使用するもので（＠取り交換式
）、これにより定着フィルムは耐久性に関係なく薄肉化
することが可能となり、低電力化することもできる。

本発明の画像形成装置ではトナー、画像と定着フィルム
２２とを密着させつつ加熱してトナー画像を軟化溶融さ
せ、そのトナー睡像が再び放熱（ないし強制冷却しても
良い）して冷却固化した後に、定着フィルム２２とトナ
ー画像とを分離するので、定着後のトナー画像の表面は
定着フィルム２２の表面性にならうことになる。すなわ
ち定着フィルム２２の表面が平滑であれば定着トナー画
像は光沢を帯び、逆に定着フィルム２２の表面が粗面で
あれば光沢のない定着画像が得られる。

そこで本実′施例で−はこの点゛に着目して、異なる表
面状態の定着フィルムを各別に内蔵させた互換性を有す
る複数の定着フィルムカートリッジを用意して右き、所
望のＩｉ！ｉ質（例えば光沢度合い）に応じて、使用者
が適宜にそれカートリッジな選択して使用するようにし
ている。

定着フィルムとして、６μｍ厚のＰＥＴを基材として加
熱体摺動面に耐熱処理・摺動処理を施し、トナー画像に
接する側に、１）光沢用・・・・０．５ｓ以下、２）非
光沢用・・・・１８以上の表面性を持たせたものを用い
た。画像形成装置として第１図例のものとほぼ同様の構
成のものとを用いて、定着温度が１２５’Ｃのトナーを
用いて５０　ｍｔｎ／ｓの速度で画像形成、定！！ＦＩ
Ａ理を行なフたところ、上記１）の定着フィルムカート
リッジでは光沢を有し、２）では光沢のない、それぞれ
高品位な定着画像を得ることができた。なお加熱体とし
ては熱容量が小さく所定の温度に維持させた凸状の加熱
幅０．４ｍｍの恒温加熱体を用いて定Ｍ’Ａ理を行なフ
た。

第５図は、本実施例のおいて、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
写紙の温度、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６条件は
、以下の通りである。

加熱条件ニ一定温度１８０°Ｃに保たれた線状加熱体に
より、８ｍｓ加熱される。

トナーの定着温度：１２百０Ｃ フィルム：ＰＥＴ（厚さ６μｍ） トナー層の厚さ：２０μｍ 転写紙の厚さ８１００μｍ 室温：２０’Ｃ 本実施例ではトナ一定着温度１２５°Ｃよりはるかに高
い１８０’Ｃによってトナーは定着温度を超凡て十分に
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
着に較べてエネルギーの無駄が少ない。

さらに本実施例ては加熱時間や加熱体の温度が変動して
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
の発生がなく許容範囲が広い。

（実施例−２）　（第６・７図） 本実施例は加熱体２１として第６図の横断面図に示した
ような構造の恒温加熱体を用いた。この恒温加熱体は、
例えば幅１６０μｍ、長さ（紙面に直角な方向の長さ）
２１６ｍｍで例えばＴａ、Ｎ等より成り搬送方向に直角
成分をもって配された線状もしくは帯状の抵抗発熱体２
８及びその両側に電極５２を有し、さらにその表面に摺
動保護膜層５０として例、えば、厚さ５μｍの膜状のＰ
ＴＦＥをはじめとする弗素側、脂等で覆われている。抵
抗発熱体２８の上面には、絶縁層５３を介して、サーミ
スタ等の温度検知素子５工が配置されており、該素子の
検知した温度に応じて抵抗発熱体２８への通電をＩＩＩ
Ｊ御することにより、加熱体２１の定着部Ｎ・（凸状の
加熱中部０．４ｍｍ幅）における表面温度を所定の値に
維持している。そして、以上の部材は、発熱体支持部材
５４により固定保持される、発熱体支持部材５４は、断
熱性及び電気絶縁性を有するもの、例えばベークライト
から成っている。

又定着フィルムカートリッジ３５は本実施例の場合は装
填部３４に対して天地１８０°反転して装着自在であり
、定着フィルム２２は送出し軸２４と巻取り軸２３間に
たすきに巻掛けである。

そして定着フィルム２２は表裏面（第１面と第２面）に
ついて夫々定着特性を異ならせてあり、カートリッジ３
５の天地１８０°反転装着により定着フィルムの第１面
又は第２面を使い分けて定着画像の画質を選択可能にし
た例である。

具体的に定着フィルム２２として１２．５μｍ厚のポリ
イミドフィルム牽基材とし耐熱処理・摺動処理を施し、
Ｎ１面は光沢用として０．５ｓ以下の表面性を、第２面
は非光沢用として１ｓ以上の表面性を持たせたものを用
い、カートリッジ３５の天地１８０°反転装着操作でｉ
ｆ面と第２面を使い分けて定ｔＩ処理を実行させたくト
ナーの定着温度１２５°Ｃ１プロセススビー、ド５０ｍ
ｍ／Ｓ、加熱体２１は所定温度に維持）。

フィルムの第１面使用時には良好な光沢のある、′１Ｉ
ｃｚ面使用時には光沢のない、夫々高品位な定着画像を
得ることができた。

本実施例のカートリッジ天地１８０°反転装着式では定
着フィルム２２の表裏の両面が使用可能であり、更に経
済性が向上する０表裏面とも同じ表面性のものであって
もよいことは勿論である。

第７図は、本実施例において、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
写紙の温度、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０条件
は、以下の通りである。

加熱条件ニ一定温度１８０°Ｃに保たれた線状加熱体に
より、８ｍｓ加熱される。

トナーの定ｔｒｖ７Ａ度二１２５°Ｃ フィルム：　ＰＥＴ　（厚さ６μｍ） トナー層の厚さ２２０μｍ 転写紙の厚さ：１，００μｍ 室温：　２００　Ｃ 本実施例ではトナ一定着温度１２５’Ｃよりはるかに高
い１８０’Ｃにより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１１．温は極めて小さく、従来の熱ロー
ラ定着に較べてエネルギーの無駄が少ない。

さらに本実施例では加熱時間や加熱体の温度が変動して
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
の発生がなく許容範囲が広い。

（その他） 定着フィルム２２は実施例装置のよ、うに送出し軸２４
側から巻取り軸２３側へ定１着処理の実行毎に順次に巻
取り走行させてその全要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式にする他に、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り軸２７
側八巻取られた使用済み定着フィルムを適時に送出し軸
２４側へ巻戻しＩＩＪ御して、或は巻取り側と送・出し
側とを反転交換するなど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）、又エンドレスベル
ト型にして回動走行させて定着処理に供する構成とする
こともできる。

巻取り交換式では定着フィルム２２は例えば薄くて安価
なポリエステルを基材として耐熱処理な施したものを用
いることができ、そして耐久性に関係なく薄肉化するこ
とが可能となり低電力化することができる。かかる方式
を採った場合は、定着フィルム残量センサ手段（図示せ
ず）でフィルムの残量を検出してフィルムが終端近くな
った場合に使用者に警告表示ないしは警告音、でフィル
ム交換を促すようにするのがよい。

巻戻し緑返し使用式では定着フィルムとしては例えば耐
熱性・機減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弗
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、巻戻し逆走行時は加熱体２１と加圧ロー
ラ２７の当接圧が解除される構成になりているのが好ま
しい。

巻戻し繰返し使用式やエンドレスベルト型のように複数
回使用する場合は、フィルム面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１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
のフッ素樹脂処理品の場合などではトナー画像を撹乱す
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理するのもよい、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撹乱
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、ｓ１脂に導電性の粉体１ｍ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、加圧ローラの徐帯電及び
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、添加を行なフても良
い。

何れρ方式の場合も定着フィルム２２は定着装置２０の
所定部所に着脱自在のカートリッジ構成にすることによ
り定着フィルムの交換作業等を容易ゴヒすることができ
る。

加熱体２１の構成及び発熱面（層）２８への通電制御は
前述例のものに限定されない０例えば加熱体の発熱面２
８の代りに、厚膜の抵抗体かＰＴＣ特性を有するセラミ
ック製チップアレイを配置してもよく、通電制御もパル
ス状に与えるものではなく通常通電してもよい、要は加
熱体の通電発熱部−とトナーを加熱する加熱部が一体的
に形成されており、かつ固定支持されていればよい。

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・デイスプレィ装置・記録機等の各種の画像形成
装置に本発明は存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！Ｉ！フィル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社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、砥エネルギー化が可
能となフた。

（２）定着フィルムは定着手段の所定部所に対して着脱
自・在のカートリッジとしたので９、使用済みの定着フ
ィルムと新しい定着フィルムとの交換、使用途中で異常
を生じた定着フィルムの点検・調整もしくは新しい定着
フィルムとの交換がカートリッジの着脱操作により容易
に行なうことができ、保守性がよく、組立性も向上した
。

又該定着フィルムカートリッジは定着手段に対して互換
可能で、定着フィルムの定着特性を互に異にする複数の
カートリッジが準備されている、又は定着手段に対して
天地反転装着自在で、定着フィルムは表面側と裏面側と
の定着特性を異ならせたカートリッジとすることにより
、該カートリッジを所望に交換装着して、又は反転装着
し選択したフィルム又はフィルム面の定着特性に対応す
る出力画像品質の選択を使用者サイドにおいて行なうこ
とができると共に、経済性やエネルギー面でも容易に調
整等が可能となる。

【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、東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、第６図は第２
実施例の装置における定着装置部分の図、′Ｍ７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は啓取り軸と送出し
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。 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録材面に加熱溶融性の樹脂等より成るトナーを
   担持させて目的の画像情報に対応した未定着のトナー画
   像を形成する画像形成手段、 定着フィルムと、該定着フィルムの走行駆動手段と、該
   定着フィルムを中にしてその一方面側に配置された加熱
   体と、他方面側に配置され、前記加熱体に対して該定着
   フィルムを介して記録材の未定着トナー画像担持側の面
   を密着させる加圧部材を備え、前記画像形成手段側から
   搬送されてくる未定着トナー画像を担持した記録材の搬
   送速度と同一速度で同一方向に走行駆動させた定着フィ
   ルムと前記加圧部材との間に該記録材を導入して未定着
   トナー画像を記録材面に加熱定着するトナー画像加熱定
   着手段、 を有し、前記トナー画像加熱定着手段の少なくとも定着
   フィルムはトナー画像加熱定着手段の所定部所に対して
   着脱自在の定着フィルムカートリッジとして構成され、
   該定着フィルムカートリッジは定着手段に対して互換可
   能で、定着フィルムの定着特性を互に異にする複数のカ
   ートリッジが準備されている、又は定着手段に対して天
   地反転装着自在で定着フィルムは表面側と裏面側との定
   着特性を異ならせたカートリッジである、ことを特徴と
   する画像形成装置。