JPH02113279A - 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・レーザど−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、トナーか完全
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
，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
式をとフでいるので、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、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、−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、上記２例では、加熱体は、加熱ローラとそれに
内蔵された発熱源とによって構成されて七り、さらに加
熱ローラがウェブの搬送ローラとしての機能を有してい
る。この為発熱源への給電方法や、温度検知素子の当接
支持が複雑化し、又温度制御の精度も悪くなりがちであ
った。又温度検出素子が加熱ローラと摺動する構成では
断線による過昇温が生ずる等安全上の問題もあった。

また、上記２例の場合、共に比較的大きな熱容量の加熱
体を必要とするため、機内への放熱が増大し、不要な機
内昇温を招くという不都合もあった。

また従来、加熱体と加圧体の間にトナー像及び記録材を
加圧挟持し加熱定着する場合、加熱体と加圧体の圧接部
の幅がすなはち加熱部であった。

而して加熱体と加圧体の間の加圧は通常長手方向の両端
でなされるが、その場合加熱体及び加圧体がたわみ、加
熱体と加圧体の圧接部が長手方向で不均一になる。する
とトナー像への加熱時間が長手方向で不均一となり、同
一記録材上において定着ムラが大きく、またオフセット
も発生しやすかフだ。

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画像形成装置を提供することを目的
とする。

（間通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と、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と、 を有し、該トナー画像加熱定着手段の萌記加熱体は定着
フィルムを挟んで加圧部材との間で形成される相互圧接
部に対応する面部分に圧接部長平方向を長手として、線
状あるいは帯状の抵抗発熱体と、その長手方向両端部に
夫々該抵抗発熱体に電気的に導通させて配置した給電電
極からなる加熱部を有し、該加熱部はその加熱幅が前記
圧接部の圧接幅よりも小さく、かつ圧接部内に対応位置
している、 ことを特徴とする画像形成装置 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、定着フィルム而に未定着トナー
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の後述する高温の加熱部
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、加熱
部による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
度とは、トナーが定着するために最低必要な温度を意味
してあり、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１１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
化といフ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。この冷却同化で
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
介して加熱体の加熱部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な奥する
。

（２）加熱体はその加熱部を、定着フィルムを挟んで加
圧部材との間で形成される相互圧接部に対応する面部分
に圧接部長手方向を長手として、線状あるいは帯状の抵
抗発熱体と、その長手方向両端部に夫々該抵抗発熱体に
電気的に導通させて配置した給電電極にて構成したこと
により、抵抗発熱体から給電電極への放熱を最小限に押
さえることができ、発熱部の発熱効率が高くなる。又電
極間間隔が大きいため電極間での放電の心配がなく耐圧
が高くとれる利点もある。

そして加熱体の加熱部はその加熱幅を前記圧接部の圧接
幅よりも小さく、かつ圧接部内に対応位置させたから、
圧接部内において加熱有効幅が上記加熱部の加熱幅に長
手方向各部均一に規定される。

従って定着行程時には加熱部の長手方向全域にわたって
加熱時間を均一にできるので、記録材の全面各部につい
て良好な定着性が得られ、かつオフセットも生じない。

（実施例） 〈実施例−１）　（第１〜６図） 図面は本発明の一実施例装置を示すもので、本例装置は
Ｌ’ｉ、ｍ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は装置機筺、１は該機筺の上面板１００ａ上に
配設したガラス板等の透用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１００８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１ｔＩ４Ｇ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１００
ｂ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−様帯電面に訂記の８８４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と感光トラム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
〈。

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によフ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、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て縁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２３をロール巻きに巻回させてあり、そ
の定着フィルム２３の先端部は定着フィルム巻取り軸２
７に係止させである。

定着フィルム２３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・２２は軸２４・２７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部
材としての加圧ローラである。該加圧ローラは金属等よ
りなる芯材状にシリコンゴム等よりなる弾性層を有する
ものである。

２６・３３は上記の加熱体２１と加圧ローラ２２との次
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（Ｉｆｔｌ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り、両ローラは何
れも回転フリーのローラである。

３２は加圧ローラ２２と分離下ローラ３３間に懸回張設
した、例えばＥＰＤＭからなるエンドレスの搬送ベルト
である。

加熱体２１と加圧ローラ２２は定着フィルム２３を挟ん
で不図示の付勢手段により所定の当接圧（例えばＡ４幅
で総圧４〜６にｇ）をもって互に圧接状態にしである。

Ｎはその相互圧接部（圧接幅部）を示している。

巻取り軸２７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２３が送出し軸
２４側から巻取り軸２７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２２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、これに伴ない該加圧ローラ２２と分離
下ローラ３３間に懸回張設した搬送ベルト３２も運動し
て回動状態になる。

第３図は加熱体２１の層構成を示す模型図であり、加熱
体の下面側を上向きに見せた斜視図として表わしである
。２１１は基体であり、アルミナ等の耐熱性でかつ電気
絶縁性のもの、またはそれを含む複合部材よりなる。２
１２は加熱部２８としてこの基体２１１の下面の略中央
部に基体長手方向に形成した線状もしくは帯状の、例え
ばＴａＳｉＯ２，Ｔａ、Ｎ、Ｒｕ２Ｏ等の材質より選ば
れた抵抗発熱体であり、本例のものは幅Ｗ：４００μｍ
、長さＬ：２１６ｍｍである。

２１３・２１３は該抵抗発熱体２１２の長手方向両端部
に夫々該抵抗発熱体に電気的に導通させて配設した給電
電極である。２１４は上記抵抗発熱体・給電電極を形成
具備させた基体２１１の下面を全面的に被覆させた摺動
保護層であり、例えばＴａ２０５，５ｉ２Ｎ、等の無機
物質の薄膜、ＰＴＦＥ　（４弗化エチレン樹脂）をはじ
めとするフッ素樹脂等の有機物質の薄膜などであり、定
着フィルム２３との摺動を円滑化する。

第４図は定着フィルム２３を挟んで加熱体２１と加圧ロ
ーラ２２との間で形成される両者の相互接部Ｎと加熱体
２１の下面の加熱部２８との対応位置関係を示した模型
的平面図である。加熱体２１と加圧ローラ２２との相互
圧接部Ｎの平面パターンは−・般に両者２１・２２の長
手方向両端側に夫々両者の相互加圧圧接手段が設けられ
るために、図示のように圧接部Ｎの長子両端側では広幅
Ｎ＋　　・Ｎ＋（例えば３．５ｍｍ）、長子中央部に向
うにつれて幅が狭くなっていき、長手略中央部で最も狭
幅Ｎ２　　（例えば２〜３ｍｍ）となったパターンとな
る。加熱体２１下面の加熱部２８、即ち線状あるいは帯
状の抵抗発熱体２１２は上記圧接部Ｎに対して圧接部長
手方向を長手として対応位置させてあり、加熱部２８の
加熱幅Ｗ、即ち抵抗発熱体２１２の幅（本例では４００
μｍ）は圧接部Ｎの最小幅部Ｎ２よりも十分に小さく、
かつ圧接部Ｎの範囲内に対応位置している。加熱部２８
の長手に沿う加熱幅Ｗは抵抗発熱体２１２の幅で規定さ
れ、加熱体２１と加圧ローラ２２の長手方向に沿う圧接
力分布や圧接部Ｎのパターンとは無関係に一定である。

又加熱部２Ｂ（２１２）は、少なくとも記録材たる搬送
シートＰの通過する幅においては長手方向全域にわたっ
てシートＰの進行方向に関し前記圧接部Ｎの範囲内にあ
る。

加熱部たる抵抗加熱体２１２は熱容量が小さく、電極２
１３・２１３に通電がなされることによりその全長域に
おいて瞬時にトナー融点よりも十分に高温に発熱する。

５０は送出し軸２４にロール巻に巻回しである定着フィ
ルム２３の外面に接触させた残量検知用のセンサアーム
である。

２９・２５はトナー画像転写部８から定着装置２０へ至
る転写材搬送ガイド１０における定着装置２０寄りの下
面側に配設したシート検知センサと同レバーである。レ
バー２５の先端部は自由状態においてはガイド１０に設
けた透孔１０ａからガイド１０の上面側に突出している
。この状態においてセンサ２９はオフである。ガイド１
０の上面に沿フて転写部８側から定着装置２０側へ転写
材シートＰが搬送されて上記レバー２５の突出先端がシ
ートＰの先端でけられることによりシートＰの裏面側に
もぐって透孔１０ａ内へ沈み回動する。このレバー２５
の沈み回動によりセンサ２９がオンとなり、シートＰの
センサ位置への到達が制御回路（不図示）に検知される
。レバー２５はシートＰが該レバー位置を通過し終るま
でシートＰの裏面に接触して押圧されていることにより
その間は沈み回動状態に保持され、従ってセンサ２９の
オン状態が保持される。その後シートＰの後端がレバー
２５の位置を通過してレバー２５とは縁が切れた時点で
レバー２５は自由状態になり再び透孔１０ａから先端部
が突出した姿勢に戻り回動する。この戻り回動によりセ
ンサ２９はオフとなり、シートＰのセンサ位置通過が制
御回路に検知される。

（３）動作 Ｗ、槁載置台１に対する原ＭＧ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ｌＯを通
ってその先端が加熱体２１と加圧ローラ２２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２７・加圧ローラ２２の回転駆動が開
始されて定着フィルム２３が送出し軸２４側から巻取り
軸２７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の加熱部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２３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２３と一緒の重なり状態で加熱体２１と加圧ロー
ラ２２との相互圧接部Ｎを挟圧力を受けつつ通過してい
く。

相互圧接部Ｎには前述したように加熱体２１の加熱部２
８が対応しているから搬送シートＰはこの相互圧接部通
過過程を加熱工程として加熱幅Ｗの領域において定着シ
ート２３を介して高温加熱を受けて前記（作用）の（１
）−０項で述べたように未定着トナー画像Ｔａの加熱軟
化・溶融Ｔｂ順次になされる。

加熱体２１と加圧ローラ２２との相互圧接部Ｎを通過し
たシート部分は分離ローラ２６・３３の位置へ到達する
までの間は加熱体２１と分離上ローラ２６間で展張して
走行している定着フィルム下面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３２はシートＰの裏面
を支えて定着フィルム２３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２６・３３の位置へ到達すると、定
着フィルム２３は曲率の大きい分離上ローラ２６の面に
沿ってシー８２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２３とシートＰとが互いに離反（分１ｍ
１）シて排紙トレイ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２３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２３とシートＰの離反は定着フィルム２３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２３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て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２３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２７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、定着工程中の加熱部２８の位置にお
ける発熱体２１２の表面温度は、トナー融点よりも十分
高く、前記表面温度とトナー融点とは従来の熱ローラ定
着に比べて著しく大きい。

またトナー画像が加熱される巾は、前述の如く、従来の
熱ローラ定着に比べて格段に狭い。

これによりトナー画像に高熱量を短時間のみ加えること
により、シートＰをほとんど温めることなく効率よく実
質的にトナー像だけを溶融させることができるので、定
着工程中の消費電力を低減できるのである。

さらに、本実施例においては加圧ローラ２２には熱源を
設けず、トナー像の加熱は上述の如く高温に維持された
発熱体２１２により短時間のうちに行なわれ、シートＰ
の昇温が極力抑えられているので、加熱後の冷却工程に
おいてシートＰによるトーナ像の冷却が行なわれている
。

また本実施例において、加熱体２１が固定されているの
で、温度検知素子を加熱体を容易に一体に構成すること
ができ、またその温度検知素子を加熱体表面に当接させ
る構成とした場合もその温度検知素子と加熱体表面の摺
動がないために両者の劣化がない。上述いずれの場合に
おいても加熱体の温度調整が安定し、良好な定着性能が
得られる。

また、本実施例において、給電電極２１３・２１３が抵
抗発熱体２！２の長子方向の両端部に配置されているた
め、抵抗発熱体２１２から電極２１３・２１３への放熱
を最小限に押さえることができ、よって発熱部２８の発
熱効率が高い。また電極２１３・２１３の間隔が大きい
ため、ｔ８ｉ間での放電の心配がなく、耐圧が高くとれ
る利点もある。

さらに本実施例においては、従来の熱ローラ定着におい
ては発熱体がハロゲンランプ、加熱体が定着ローラとい
うように発熱体と加熱体が長い空間距離を介して別々に
配置されていたのに対し、■発熱体と加熱体が一体に構
成され、■発熱体により薄い定着フィルム２３を介して
直接トナー画像を加熱するようになっている。しかも加
熱体２１は小型化のもので十分であるため、藤容量が小
さい。従って■通電開始と同時に加熱体が昇温を始め、
熱ローラ定着の場合に避けられない通電開始から加熱体
表面の昇温までの遅れが極めて小さく、■昇温速度が極
めて大きい。

従って画像形成時において、シートＰの先端が加熱体２
１より上流側に配置したシート先端・後端検知アーム２
５の位置まで到達した時に発熱体２１２に対する通電を
開始すれば、シートＰが圧接部Ｎに達するまでに加熱体
表面温度を定着温度まで上昇可能であるので、非画像形
成時に発熱体２１２に通電しなくとも定着装置のウェイ
ト時間はゼロである。従って■非画像形成時の消費電力
を低減でき、■機内昇温も防止できる。

また、本実施例においては前述の如く圧接部Ｎの巾Ｎ２
より狭い発熱体２１２の巾Ｗがすなはち加熱有効中であ
り、これが長平方向均一である。

従って、定着工程時には長手方向全域にわた７て加熱時
間を均一にひきいるので、シートＰの全面にわたって良
好な定着性が得られ、かつオフセットも生じない。

前述第１〜４図例の構成の画像形成装置において、加熱
体２１の加熱幅Ｗ＝４０００μｍとし、最低定着温度１
２５°Ｃのトナーを用いてトナー画像形成を行ない、発
熱体２１２の位置に対応する位置の加熱体表面温度がｔ
ｓｏ’ｃになるように温度制御しつつ、定着処理速度５
０…ｍ／ｓｅｃで定着テストを行なったところ、実用上
全く問題のない定着処理画像が得られた。

第５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。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：１２５°Ｃ フィルム：　ＰＥＴ　（厚さ６μｍ） トナー層の厚さ２２０μｍ 転写紙の厚さ：１００μｍ 室温：２０’に のグラフより、トナ一定着温度１２５’Ｃよりはるかに
高い１８００Ｃ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状態となっているこ
とがわかる。

方、転写紙の昇温は極めて小さいので、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。

比較例 第６図は比較例として、従来の熱ローラ定着器を用いて
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。

加熱条件ニ一定温度１５０°Ｃに保たれた定着ローラに
より、４０ｍ５加熱される。

トナーの定着温度：１２５’Ｃ トナー層の厚さ２２０μｍ 転写紙の厚さ：１００μｍ 室温：２０’Ｃ 熱ローラ定着方式を用いたこの例では、定着ローラ表面
温度をトナーの定着温度より著しく高くしてしまうとト
ナーが過剰に溶融し定着ローラに付着する、いわゆる高
温オフセットを生ずるので、定着ローラ温度はトナーの
定着温度に対比してわずか高めの温度にとどめる必要が
ある。そのためこの従来例ではトナーを十分な定着性が
得られるまで加熱するには４０ｍ５という長い時間を要
する。その結果トナーの下部に位置する転写紙への熱伝
導が大きくなり、昇温が極めて大きくエネルギーのムダ
も大きい。また、定着ローラ表面温度の最適範囲が狭く
、高精度の制御が必要であった。

〈実施例−２〉（第７図） 面述の実施例−１では発熱体２１２位置における加熱体
表面温度が定着工程中にわたって一定の温度になるよう
に温度調節していた。これに対し本実施例では、発熱体
２１２にパルス状に通電する。すると前記加熱体表面は
、その都度瞬時に昇温する。また、発熱体の熱容量が十
分小さいので、通電終了後はすみやかに放熱冷却する。

シート（転写材）Ｐの先端、後端を検知レバー２５及び
センサ２９で検出することにより、発熱体２１２はタイ
ミングを取って必要時に通電を受けることができる。本
実施例において発熱体２１２は瞬時に昇温するので、予
備加熱が不要であり、シートＰが定着工程に入る直前に
通電開始すればよい。また、シートＰの定着工程終了後
、すみやかに発熱体２１２への通電を終了すれば、発熱
体の冷却速度が速いことから、発熱体による加圧ローラ
２２の昇温が極めて小さい。これにより発熱体によるト
ナー像溶融後に、加熱体２１と加圧ローラ２２の圧接部
Ｎにおけるトナー像を冷却することが可能となり、トナ
ー像の定着フィルム２３へのオフセットのさらなる低減
が実現できる。

以下に、本実施例装置による実施結果を具体的数値をも
って示す。定着装置の加熱体２１として、加熱中Ｗが０
．５５ｍｍのものを用い、定着最低温度が１２５“Ｃの
トナーを用いてトナー画像Ｔを形成し、定着処理速度５
０ｍｍ／ｓｅｃで、Ａ４サイズ紙１枚当たり約３５００
Ｊの発熱量となるように、１０ｍ５ｅｃごとに２ｍ５ｅ
ｃの割合でパルス状加熱し定着テストを行なったところ
、実用上全く問題のない画像が得られた。特に長手方向
に関する定着ムラがなく、オフセット等も良好であった
。

第７図は、本実施例の定着装置を用いて表面にトナー像
を有する記録材（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。なお定着条件は、以下の通りである。

加熱条件：エネルギー密度１８Ｗ／ｍｍ”で２ｍｓ加熱
。

トナーの定着温度＝１２５°Ｃ フィルム：　ＰＥＴ　（厚さ６μｍ） トナー層の厚さ：２０μｍ 転写紙の厚さ＝１００μｍ 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３００°Ｃ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は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２３は実施例装置のように送出し軸２４側
から巻取り軸２７側へ定着処理の実行毎に順次に巻取り
走行させてその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、
フィルムの熱変形恰劣化が小さければ巻取り軸２７側へ
巻取られた使用済み定着フィルムを適時に送出し軸２４
側へ巻戻し制御して、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
（８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２３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を施したものを用
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、定着フィルム残量検知アーム５０とセ
ンサ５０ａで送出し軸２４側の定着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定着フィルムの交換を促すようにす
るのがよい。そして、定着フィルム２３の交換の際には
、加熱体２１と加圧ローラ２２、分離ローラ対２６・３
３とをそれぞれ離間させるように、第８図例のように回
転軸３１を中心に定着装置２０を開閉可能にすることが
望まれる。

巻戻し繰返し使用式では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２２の当接圧が解除される構成になっているのが好ま
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
トバ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バ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史なる向
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、Ｌ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、添加を行なっても良い。

何れの方式の場合も定着フィルム２３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化することができる
。

以上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
、磁気記録両像形成式５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
に本発明は有効に通用できるものである。

（発明の効果） 以ト述べたように本発明は加熱体と加圧部材との圧接に
よって形成される圧接部よりも加熱体の加熱部を小さく
し、かつ加熱部を圧接部内に設けることにより記録材上
のトナー画像の定着ムラがなくなり、またオフセットも
低減できた。また定着時においてトナー画像を掻く短時
間、トナー融点よりもはるかに高い温度にさらすことに
より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可能となった。また加熱体が線
状あるいは帯状の抵抗発熱体とこの抵抗発熱体の長手方
向両端部に配置された給電電極を有することにより、発
熱効率が高く、電気的耐圧が強いため高温に発熱するこ
とが可能な加熱体が構成された。これらの結果、装置使
用時の待機時間が短く、省電力でさらには機内昇温の小
さな画像形成装置が提供できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例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
は加熱体の層構成を示す模型的斜視図、第４図は圧接部
と加熱部の位置関係図、第５図は加熱工程での加熱体・
トナー像・記録材（転写材）の温度変化図、第６図は比
較例としての熱ロール定着式装置についての同上温度変
化図、第７図は第２の実施例装置における定着装置につ
いての同上温度変化図、第８図は定着装置を開放した状
態の図である。 ２０は加熱定着装置、２１は加熱体、２８（２１２）は
発熱体部もしくは抵抗発熱体、２１３・２１３は給電電
極、Ｗは加熱幅、２２は加圧ローラ、２３は定着フィル
ム、２４は巻戻し軸、２７は巻取り軸、Ｎは加熱体と加
圧ローラとの圧接部、Ｐは記録材としての転写材シート
。

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と、 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
   手段と、 を有し、該トナー画像加熱定着手段の前記加熱体は定着
   フィルムを挟んで加圧部材との間で形成される相互圧接
   部に対応する面部分に圧接部長手方向を長手として、線
   状あるいは帯状の抵抗発熱体と、その長手方向両端部に
   夫々該抵抗発熱体に電気的に導通させて配置した給電電
   極からなる加熱部を有し、該加熱部はその加熱幅が前記
   圧接部の圧接幅よりも小さく、かつ圧接部内に対応位置
   している、 ことを特徴とする画像形成装置。