JPH03144676A - 画像加熱定着装置 - 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１？　］ 本発明は、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
イスプレィ）装置・記録機等の画像形成装置に組み込む
画像加熱定着装置に関する。

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
成る顕画材（以下トナーと記す）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！！（転写
）方式で目的の画像情報に対応した未定着の顕画像（以
下トナー画像と記す）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画像形成装置に組み込まれる画
像加熱定着装置に関する。

［従来の技術］ 従来、加熱定着式の画像定着装置としては、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。

又米国特許第３５７８７９７号明細書に開示のようなベ
ルト定着方式も知られている。これは■　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、オフセットを生ぜずに
定着する方式である。

更にまた特公昭５０−１６９３６号公報に開示のよう？
ｊベルト定着装置、特開昭５７−４１６７２号公報・米
国特許第４７５Ｅｄ４９号明細書に開示のような転写ベ
ルトによる定着方式が知られている。

［発明が解決しようとする課Ｎ］ しかしながら従来知られる各種の定着方式・装置におい
て、 （１１発熱源と、定着ベルト間に空気層があるものは熱
容量が大きく所定の定着温度に立ち上げるまでに時間を
要し、又大きな電力が必要であった。

（２）加熱源が回転体であるものは温度検知素子が摺動
摩擦するため、■耐摩耗性に問題があり、耐久性に劣り
素子の破壊で加熱されなかったり、オーバーヒートした
りする場合がある、■耐摩耗性フィルムを介すると素子
の検知応答性が遅れ、オーバーシュートや温度リップル
が生じ定着ムラやオフセットを生ずる場合がある。

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じさせ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、更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加熱定着装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的を遠戚するための要旨とするところは、記
録材上に、加熱溶融性の樹脂等より成る顕画材を担持せ
しめた未定着顕画像を前記記録材上に加熱定着させる加
熱定着装置ｔｋ：おいて、導電特性を持つ定着フィルム
と、該定着フィルムの走行駆動手段と、該定着フィルム
を挟んで一方面側に設けられた該定着フィルムに通電す
る少なくとも２以上の電極からなる電極対と、該定着フ
ィルムの他方面側に該電極対に対向して配置され、該電
極対Ｃ対して該定着フィ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とを有し、該
電極対を、該電極対と該加圧部材の圧接で前記記録材上
に形成される定着ニップ面内に配置することを特徴とす
るものである。

［作　　　用］ 上記した構成の画像加熱定着装置は、定着ニップ面内に
おいて、定着フィルムを通電により自己発熱させて記録
材上のＲ画像を加熱溶融し、記録材に顕画像を定着する
。

［実　施　例］ 第１図は本発明を有効に実施することができるレーザー
ビーム走査露光式・転写方式の電子写真レーザープリン
タの概略構成を示す図である。ｉは支軸１ａを中心に矢
示方向に所定の周速度で回転駆動されるドラム型電子写
真感光体であり（以下ドラムと略す）、ドラム型基体の
周面に有機あるいは無機の光導電体層を主体とする感光
体を具備させたものである。

ドラム１はその回転過程でイレーザ（全面露光器）２に
より全面一様露光を受けて均一除電がなされ、次いで一
次帯電器３により正又は負の所定電位の均一帯電を受け
、次いで露光部４にてレーザースキャナ５によるレーザ
ービーム走査露光しで目的画像情報の走査書き込みを受
ける。これによりドラム１面に目的画像情報に対応した
静電潜像が順次に形成されていく。

５ａはレーザースキャナ５から出力されたレーザービー
ムＬをドラム１に対する露光部４へ偏向させるレーザー
ビーム折り返しミラーである。

潜像の形成されたドラム１面は次いで現像装置６により
現像剤（トナー）ｔの適用を受けてトナー画像として顕
像化される。

次いでそのトナー画像は転写帯電器７の位置を通過する
過程で、該転写帯電器７とドラム１との間に給紙機構８
から１枚宛給送された転写材Ｐ面に順次に転写されてい
く、ドラム１面から転写材Ｐ面へのトナー画像の転写は
転写材Ｐの裏面に配置される転写帯電器７によりトナー
画像の荷電極性と逆極性の帯電がなされることにより行
われる。

転写帯電器７の位置を通過した転写材Ｐは次いで、転写
帯電器７の次位に配設され、該帯電器と逆極性の電位を
印加した分離除電針９で除電を受けることによりドラム
１面から構成される装置１２へ導入され、転写材Ｐ面に
転写されている未定着のトナー画像が永久固着像として
転写材Ｐ面に定着される。そして像定着のなされた転写
材が像形成物として排紙ローラ対１３に搬送され、排紙
トレイ１４上に排紙される。

一方トナー画像転写後のドラム１の面はクリーニング装
置１５によって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。

第２図は本発明による定着装置の一実施例を示す斜視図
である。

１６は導電性を有する定着フィルムであり供給ローラ１
７から電極１９ａ、　１９ｂと加圧ローラ２１の間を通
り、巻き取りローラ１８へ巻きまかれている。

供給ローラ１７には、図示しない公知のパウダーブレー
キ等が具備され所定の張力を定着フィルム１６に与えて
いる。電極１９ａ、　１９ｂは非導電体である電極ホル
ダー２０の下部に、部がその長さ方向に沿って露出する
ように夫々回転自在に保持され、その長さ方向において
定着フィルム１６と導通状態を常に保持して接触してい
る。

巻き取りローラ１８には、図示しない公知のパウダーク
ラッチ等が具備され、かつ転写材Ｐの搬送速度に対して
約１１０〜１８０％の速度で定着フィルム１６を矢印方
向に、所定の張力を与えながら搬送している。

この供給ローラ１７と壱き取りローラ１８が定着フィル
ム１６に与える張力によって、シワや蛇行等なく定着フ
ィルム１６が搬送されることとなる。

２１は加圧部材としての、シリコンゴム等の離型性の良
いゴム弾性層を有する加圧ローラであり定着フィルム１
６を挟み電極１９ａ、　１９ｂに対して不図示の付勢手
段によって総圧４〜７ｋｇｆの当接圧をもって対向圧接
させてあり、転写材Ｐの搬送速度と同期して不図示の駆
動手段により矢印方向に回転駆動されている。　定着フ
ィルム１６は、送り方向に沿って離隔対向する一対の電
極１９ａ、　１９ｂを介して不図示の電源回路より通電
供給され自己発熱し、密着する転写材上の未定着トナー
画像を溶融するため、耐熱性・離型性に優れ、所定の電
気的特性を持つことが必要となる。

一般的には１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下の
薄肉のフィルムを使用する０例えばポリイミド、ポリア
ミドイミド、ポリエーテルイミド、ハイインパクトポリ
カーボネート、ポリカーボネート、ＰＦＡ（４フフ化エ
チレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
樹脂〉などの耐熱樹脂の単層フィルム、あるいは複合層
フィルム例えば２０〜３０μ−厚の自己発熱性のフィル
ムの画像当接面側にＰＴＦＥ（４フツ化エチレン樹脂）
、ＰＦＡ等のフッ素樹脂からなる離型性コート層を１０
μｍ厚に施したものである。

電気的特性としては、体積抵抗値が２０〜２００Ω・Ｃ
ｌ１１、表面抵抗値が２００〜１０００Ω程度であるこ
とが好ましく、カーボンブラック等を前記耐熱樹脂フィ
ルムに添加することによって前記電気的特性が得られ、
電極１９ａ、　１９ｂ間の電流密度が高い部分において
ジュール熱が発生し、必要熱量がトナーおよび転写材Ｐ
に与えられることとなる。

電気エネルギーの定着フィルム１６への供給手段である
電極１９ａ、　１９ｂは、直径１〜２ｍｍ程度の銅棒に
白金メツキ、ロジウムメツキ等が施されている。一対の
電１１９ａ、　１９ｂの長さ方向後端には、第３図に示
すように、通電電極板２２ａ。

２２ｂが固定され、これらの通電電極板２２ａ、　２２
ｂに電源回路側と接続される通電電極子２３ａ、　２３
ｂからなる摺動電極が回転する通電電極２２ａ、　２２
ｂに摺動可能に接触し、電流供給を受けている。

この摺動電極部の詳細斜視図を第３図に示す。

電極ホルダー２０は、一対の電極１９ａ、　１９ｂを所
定間隔を有して形成された凹溝２０ａ、　２０ｂ内にそ
の一部が長さ方向に沿って露出するように回転自在に保
持するもので、例えばｐｐｓ　（ポリフェニレンサルフ
ァイド）、ＦＡＩ　（ポリアミドイミド）、　　ＰＩ　
（ポリイミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート
）、不飽和ポリエステル等の樹脂や、これらの樹脂とセ
ラミック、ガラス等との複合材料で構成される。

次に定着動作にしたがって、説明をする。

画像形成スタート信号にしたがって、画像形成装置が所
定の画像形成動作が行われ、転写部２４から定着装置１
２へ、未定着のトナー画像Ｔａを上面に担持した転写材
Ｐが必要量搬送され、定着装置手前の所定位置、例えば
約１５ｍｍの所に転写材Ｐの先端が来た時、定着フィル
ム１６の走行が開始され、転写材Ｐは電極１９ａ。

１９ｂと加圧ローラ２１との圧接部Ｎ（定着ニップ部）
の定着フィルム１６と加圧ローラ２１との間に進入し、
未定着トナー画像面が転写材Ｐの搬送速度と同一速度で
同方向に、面移動状態の定着フィルム１６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
１６と一緒の重なり状態で電＆ｔａａ、　１９ｂと加圧
ローラ２１との定着ニップ部Ｎの挟圧力を受けつつ通過
していく。

本実施例においては、加圧ローラ２１は例えば直径２０
ｍｍで、直径１０ｍｍの金属軸に約３５＃のゴム硬度を
持つシリコンスポンジ要約４ｍｍ、その上層に約４０°
のゴム硬度を持つシリコンゴムを約１　ｍｍ被覆したも
のを使用し、約５　ｋｇｆの総圧力をかけることにより
、第４図に示すようなニップ形状を（Ｎ１＝８３−５ｍ
ｍ　Ｎ２−４ｍｍ）得ている。

第５図において、Ｗは電極１９ａ、　１９ｂ間の巾寸法
でありこのＷを３．５ｍｍに設定することにより、転写
材面内において定着ニップ部Ｎの巾領域内に配置される
こととなる。すなわち、定着ニップ部Ｎの最小幅よりも
、一対の電極１９ａ。

１９ｂの巾を狭くしている。

転写材Ｐのトナー画像担持面は定着フィルム面に押圧密
着状態で定着ニップ部Ｎを通過していく過程で、定着フ
ィルム１６の発熱によりトナー画像が高温溶融して転写
材Ｐ面に軟化接着化する。

本実施例においては厚み２０μｍのＰＣ（ポリカーボネ
ート）フィルムにカーボンブラックを約３５％含有させ
、体積抵抗値７０Ω・ｃｍ、表面抵抗値６００Ωである
フィルムを使用し、電極１９ａ、　１９ｂ間を約７０Ｖ
の電圧により、通電制御し定着フィルム１６表面温度で
約１４０℃を得ることが出来所定の定着を行うことが出
来た。定着フィルム１６にはフェルト材に粘度的１００
００ｃｓｔのシリコンオイルを含浸させたフェルバッド
を圧接することにより定着フィルム１６へのトナーオフ
セットをほとんど発生させることなく定着させることが
出来る。

定着フィルムは第１図に示す形態のみならず、第６図に
示すように、エンドレスベルト状にすることも可能であ
る。この場合定着フィルムとしては耐熱、耐久性の面で
３０μｍ厚程度０ポリイミド樹脂フィルムを基材とし、
カーボンブラック等を含有させる構成が良い。又、同様
に巻き取りローラ側へ巻き取られた使用済みの定着フィ
ルムを適時に、供給ロール側へ巻き戻し制御して、或い
は巻き取りロール側と供給ロール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。なお、２
５はフェルトにシリコンオイルを含浸させたフェルトパ
ッドである。

また、一対の電極１９ａ、　Ｌ９ｂへの通電も、通常の
通電制御でなく、パルス状に通電することにより定着フ
ィルムの発熱温度を一定化させても可能である。

さらに第７図に示すように、電極ホルダー２０内にサー
ミスタ等の温度センサー２６を配置し、その温度センサ
ーからの情報により定着フィルムの発熱温度制御をする
ことも可能である。

以上本発明の定着装置は、第１図に例示の転写式電子写
真装置に限らず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・デイスプレィ装置・記録機等
の各種の画像形成装置における画像加熱定着装置として
有効に通用できるものである。

［発明の効果］ 本発明の画像加熱定着装置は、熱容量が小さく、かつ蓄
熱がなくさらに熱伝達の面でも熱効率よく画像を加熱し
て少ないエネルギーで、良好な画像定着が可能で、画像
形成装置使用時の待機時間や消費電力、さらには画像形
成装置の機内界温か小さい等の特長を有している。

加えて、導電性定着フィルムに通電供給する電極対を、
定着ニップ面内に配置するため、常に安定した電力供給
と定着圧力を得られ、良好な画像定着を安定的に行うこ
とが可能である。

さらに加えて、電極対を回転自在に保持するため、電極
の摩耗を少なくし定着装置全体の必要回転トルクを小さ
くおさえることが可能で、記録装置全体の小型化、省エ
ネルギー化、低コスト化を計ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を有効に実施することが°できる画像形
成装置を示す概略図、第２図は本発明による画像加熱定
着装置の一実施例を示す斜視図、第３図はその摺動電極
部の斜視図、第４図はその定着ニップ部の詳細を示す平
面図、第５図は電極部の拡大図、第６図は定着フィルム
をエンドレスベルト状にした他の実施例の概略図、第７
図はサーミスタを組みこんだ電極ホルダーの斜視図であ
る。 １・・・ドラム　　　　　１ａ・・・支軸２・・・イレ
ーザ　　　　３・・・−成帯電器４・・・露光部　　　
　　５・・・レーザースキャナ５ａ・・・ミラー　　　
　６・・・現像装置７・・・転写帯電器　　　８・・・
給紙機構９・・・分離除電針　　　１２・・・定着装置
１３・・・排紙ローラ　　１４・・・排紙トレイ１５・
・・クリーニング装置 １６・・・定着フィルム　１７・・・供給ローラ１８・
・・巻き取りローラ １９ａ、　１９ｂ・・・電極　　　２０・・・電極ホル
ダー２１・・・加圧ローラ　　２２ａ、　２２ｂ・・・
通電電極板２３ａ、　２３ｂ・・・通電電極子 ２４・・・転写部　　　　２５・・・フェルトバッド２
６・・・サーミスタ 他４名 第 ２ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　記録材上に、加熱溶融性の樹脂等より成る顕画材を
   担持せしめた未定着顕画像を前記記録材上に加熱定着さ
   せる加熱定着装置において、 導電特性を持つ定着フィルムと、該定着フィルムの走行
   駆動手段と、該定着フィルムを挟んで一方面側に設けら
   れた該定着フィルムに通電する少なくとも２以上の電極
   からなる電極対と、該定着フィルムの他方面側に該電極
   対に対向して配置され、該電極対に対して該定着フィル
   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
   させる加圧部材とを有し、該電極対を、該電極対と該加
   圧部材の圧接で前記記録材上に形成される定着ニップ面
   内に配置することを特徴とする画像加熱定着装置。 ２　前記電極が、前記定着フィルムの少なくとも搬送順
   方向に対し回転可能であることを特徴とする請求項１に
   記載の画像加熱定着装置。