JPH0325475A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は加熱体と摺動するフィルムを介してトナー像を
加熱定着する定着装置に関する。

〔従来技術〕

従来の画像形或装置に用いられているトナー像の定着装
置は所定の温度に維持された定着ロールと、弾性層を有
して該定着ロールに圧接する加圧ロールとによってトナ
ー像を支持する記録体を扶持搬送しつつ加熱する熱ロー
ル定着方式が多用されている。

その他、フラッシュやオープンや米国特許明細書３，５
７８，７９７号記載のベルト定着方式等が知られている
。

しかしながら、上記従来の加熱装置は何れも次のような
問題点があった。

熱ロール定着方式 ■　所定温度に立ち上がるまでにかなり時間がかかり、
その間は画像形成作動禁止の時間となる。即ち所謂ウェ
イトタイムがある。

■　熱容量が必要な為大きな電カが必要である。

■　回転ローラでローラ温度が高温の為に耐熱性特殊軸
受けが必要。

■　ローラに直接手が触れる構戊となり、危険があった
り、保護部材が必要。

■　ローラの定温度及び曲率により記録材がローラに巻
き付き記録材のジャムＨａｍ）　　トラブルをみやすい
。

フラッシュ，オープン定着方式 ■　装置が大きくなる。

■　画像の鮮明さが低下したり、記録紙が定着器内で滞
留すると発火する危険がある。

このような問題に鑑み、出願人は先に、特開昭６３−３
１３１８２号で固定状態で使用される加熱体と、この加
熱体と摺動する耐熱フィルムを有する定着装置を提供し
た。

〔発明が解決する問題点〕

しかし、フィルムが加熱体と摺動する際、摺勤音が発生
することがあった。

また、エンドレス状のフィルムを使用する場合長時間使
用しているとベルト駆動ロールや従動ロールの寸法精度
の微少なズレや熱膨張による径変化、あるいは発熱体と
フィルムとの摩擦力の変化により、フィルム円筒の軸方
向に徐々に移動していく現象（以後フィルム寄りという
）が発生する。

そして、このフィルムの寄りを制御しようとした時に、
フィルムの内周面と駆動ロールや発熱体等の内接物との
面密着性が高く摩擦抵抗が高い場合はフィルム寄り制御
が阻害されたり、フィルム寄り制御時にシワが発生する
ことがある。

〔問題点を解決する手段〕

上記問題点を解決する本発明は、固定状態で使用される
加熱体と、この加熱体と摺動するフィルムと、を有し、
フィルムを介してトナー像に加熱体からの熱を加えて定
着する定着装置において、上記フィルムの加熱体側の面
の少なくともフィルムの移動方向と直交する方向の表面
粗さが０．５μｍ以上７μｍ以下であることを特徴とす
るものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第５図は本発明の定着装置を適用した電子写真方式の複
写装置の断面図である。

第５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ａ１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ｌ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１００ａ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ｌ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ｌ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ｔｏｏｂの位
置を通過していき、その通過過程でランプ７の光Ｌ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ｂ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一様な帯電
処理を受け、その一様帯電面に前記の原稿画像の結像露
光（スリツ１・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
等より或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一ト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口−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一トＰの先端も
転写放電器８と感光ドラム３との間位置に丁度到達して
両者一致するようにタイミングどリされて同期給送され
る。そしてその給送シー１・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１・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によって後述する定着装置ｌ１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
戒物（コピー）として機外の排紙トレイ１２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１３により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。

次に本発明の実施例の定着装置について詳述する。

第４図は定着装置の断面図である。

２４はエンドレスベルト状の定着フィルムであり、左側
の駆動ローラ２５と、右側の従動ローラ２６と、駆動ロ
ーラ２５と従動ローラ２６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２０の互いに並行な該４部材
２５・２６・２７・２０間に懸回張設してある。この定
着フィルム２４に−ついては、後で詳述する。

従動ローラ２６はエンドレスベルト状の定着フィルム２
４のテンションローラを兼ねさせており、該定着フィル
ム２４は駆動ローラ２５の時計方向回転駆動に伴ない時
計方向に所定の周速度、即ち画像形或部８側から搬送さ
れてくる未定着トナー画像Ｔａを上面に担持した転写材
シ一トＰの搬送速度と同じ周速度をもってシワや蛇行、
速度遅れなく回動駆動される。

２８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、前記のエンド
レスベルト状定着フィルム２４の下行側フィルム部分を
挟ませて前記加熱体２０の下面に対して不図示の付勢手
段により例えば総圧４〜７ｋｇの当圧接をもって対向圧
接させてあり、転写材シ一トＰの搬送方向に順方向の反
時計方向に回転する。

加熱体としての低熱容量線状加熱体２０は本例のものは
、定着フィルム横断方向（定着フィルム２５の走行方向
に直角な方向）を長手とする横長の剛性・高耐熱性◆断
熱性を有するヒータ支持体２７と、この支持体の下面側
に下面長手に沿って一体に取付け保持させた、発熱体２
２・検温素子２３等を具備させたヒータ基板２１を有し
てなる。

ヒータ支持体２７は加熱体２０を定着装置１ｌ及び複写
装置全体に対し断熱支持するもので、例えばｐｐｓ　（
ポリフエニレンサルファイド）、ＦＡＩ　（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）、液晶ボリマー等の高耐熱性樹脂
や、これらの樹脂とセラミックス．金属，ガラス等との
複合材料などで構或できる。

ヒータ基板２ｌは一例として厚みｌ　．Ｏ　ｍ　ｍ　％
巾１　０　ｍ　ｍ．　，長さ２４０ｍｍのアルミナ基板
である。発熱体２２は例えば基板２１の下面の略中央部
に長手に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ　（銀パラジウム）
等の電気抵抗材料を厚み約１０μｍ１巾１〜３ｍｍにス
クリーン印刷等により塗工、その上に表面保護層として
耐熱ガラス２１ａを約１０μｍコートする。検温素子２
３は一例として基板２ｌの上面（発熱体２２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。検温素子としては、他に低熱容量のサーミス
タ等基板２１に当接配置する構成にしてもよい。

本例の場合は、線状又は帯状をなす発熱体２２に対し、
その長手方向両端部より通電し、発熱体２２を略全長に
わたって発熱させる。通電はＡＣＩＯＯＶであり、検温
素子２３の検知温度に応じてトライアツクを含む不歯示
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、通電電力を制御している。

定着フィルム２４はエンドレスベルト状に限らず、第６
図例のように送り出し軸３０にロール巻に巻回した有端
の定着フィルム２４を加熱体２０と加圧ローラ２８との
間、巻取り軸３１に係止させて、送り出し軸３０側から
巻取り軸３１側へ転写材シ一トＰの搬送速度と同一速度
をもって走行させる構成であってもよい。

次に本実施例の定着動作について説明する。

画像形成スタート信号により装置が画像形威動作して転
写部８から定着装置ｌ１へ搬送された、未定着のトナー
画像Ｔａを上面に担持した転写材シ一トＰはガイド２９
に案内されて加熱体２０と加圧ローラ２８との圧接部Ｎ
の定着フィルム２４と加圧ローラ２８との間に進入して
、未定着トナー画像面がシ一ト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２４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２
４と一緒の重なり状態で加熱体２０と加圧ローラ２８と
の相互圧接部Ｎ間を挾圧力を受けつつ通過していく。

加熱体２０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。

定着フィルム２４は、支持体２７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（屈曲角
度θが略４５°）で走行方向が転向する。

従って、定着フィルム２４と重なった状態で圧接部Ｎを
通過して搬送されたシ一トＰは、エッジ部Ｓにおいて定
着フィルム２４から曲率分離し、排紙トレイｌ２へ排紙
されていく。排紙される時までには、トナーは十分冷却
固化し、シ一トＰに完全に定着した状態（トナー画像Ｔ
ｃ）となっている。

本実施例で用いたトナーは加熱溶融時の粘度が十分高い
ので、定着フィルム２４と分離する際の１・ナー温度が
トナーの融点以上であっても、トナー同士の固着力が定
着フィルムに対するトナーの粘着力より極めて大きい。

従って定着フィルム２４とシ一トＰの離反に際し、定着
フィルム２４に対するトナーオフセットは実質的に発生
することはない。

また、本実施例において加熱体２０のうち発熱体２２及
び基板２ｌの熱容量が小さく、かつこれらが支持体２７
により断熱支持されているので、圧接部Ｎにおける加熱
体２０の表面温度は短時間に１・ナーの融点（又はシ一
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、加熱体をあらかじめ昇温させておく（いわゆるス
タンバイ温調）必要がなく、省エネルギーが実現でき、
しかも機内界温も防止できる。

第７図は本発明の装置に用いる定着装置の他の実施例を
示す図である。

３２は加熱体としての加熱ローラであり、ヒータ３３を
内蔵し、検温素子４１によって検出された加熱ローラ表
面温度に応じてヒータ３３を適宜発熱させることにより
、加熱ローラ３２の表面を所定の温度に維持できる。

３４は加熱ローラ３２よりもシ一トＰの搬送方向下流側
に配置した小径の分離上ローラである。２５は定着フィ
ルムを回転走行させる駆動ローラであり、２６は定着フ
ィルムに常に適度のテンションを付勢する従勤ローラで
ある。なお、駆動ローラ２５と加熱ローラ３２は共に、
シー１−　Ｐの搬送速度と同一速度で時計方向に回動駆
動される。

定着フィルム３４は、互いに平行な該４部材３２，３４
，　　２５．　　２６間に懸回張設してある。

３６は加熱ローラ３２の下側に対向して配設された加圧
ローラ、３５は分離上ローラ３４の下側に対向して配設
した分離下ローラ、３７は加圧ローラ３６と分離下ロー
ラ３５の間に懸回張設した、エンドレスベルト状の搬送
ベルト（バックアップベル１・）である。加圧ローラ３
６は表層をシリコンゴム等の弾性体で形威したローラで
ある。この加圧ローラ３６と加熱ローラ３２の間に、前
記のエンドレスベルト状定着フィルム２４の下行側フィ
ルム部分を挟ませて、不図示の付勢手段により例えば総
圧４〜７Ｋｇの当接圧を得ている。加熱ローラ３２の回
転駆動により加圧ローラ３６が従動回転して、搬送ベル
ト３７も、シ一トＰを定着フィルム３４に圧接しつつ、
シ一トＰの搬送速度と同一速度で反時計方向に回動ずる
。

画像形成スタート信号により装置が画像形成動作して転
写部８から定着装置１１へ搬送された、未定着のトナー
画像Ｔａを上面に担持した転写材シ一トＰは、加熱ロー
ラ３２が回転駆動され、従って定着フィルム２４及び搬
送ベルト３７が回動している状態において、ガイド２９
に案内されて加熱ローラ３２と加圧ローラ３６との圧接
部Ｎの定着フィルム２４と搬送ベルト３７との間に進入
して、未定着１・ナー画像面がシ一トＰの搬送速度と同
一速度で同方向に回動状態の定着フィルム２４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２４と一緒の重なり状態で加熱ローラ３２と加圧ロ
ーラ３６との相互圧接部Ｎ間を挾圧力を受けっつ通過し
てゆく。

相互圧接部Ｎを通過する過程において、シートＰ上のト
ナー画像Ｔａは加熱を受けて軟化・溶融像Ｔｂとなる。

加熱ローラ３２と加圧ローラ３６との相互圧接部Ｎを通
過したシート部分は、分離上ローラ３４の位置へ到達す
るまでの間は、加熱ローラ３２と分離上ローラ３４の間
で展張して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３７はシートＰ
の裏面を支えて、シ一トＰと定着フィルム２４との密着
を維持する作用をはたす。この搬送過程において、軟化
・溶融トナー像Ｔｂの熱が放熱されて、冷却・固化トナ
ー像Ｔｃとなる。この放熱・冷却過程におけるトナー放
熱は、本例の場合は自然放熱冷却であるが、放熱フィン
か送風手段等の配設により、強制的に放熱冷却してもよ
い。

そして分離上ローラ３４の位置まで搬送されると、定着
フィルム２４は曲率の大きい分離上ローラ３４の面に沿
ってシートＰ面から離れる方向に走行方向が転向され、
定着フィルム２４とシ一トＰとが互いに分離して、シ一
トＰは排紙トレイ１２へ搬送されていく。この分離時点
までにはトナーは十分に冷却固化して、シ一ト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
２４に対するそれは極めて小さい状態となっているので
、定着フィルム２４とシ一トＰの分離は、定着フィルム
２４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。

本実施例においては、加熱体である加熱ローラの温度を
、従来の加熱ローラ定着方式では高温オフセットを生ず
る温度より高く設定することが可能となり、定着性が向
上する。また、加熱体の許容温度範囲が高温側に広く、
温度制御の簡略化が可能となる。

また、多色特に３色以上のトナー画像を定着処理する際
に、高温で十分溶融できるため、混色が容易である。ま
た、いったんトナーを溶融し、定着フィルムに密着した
状態で冷却固化せしめた後に定着フィルムから剥離する
ので、トナー像の表面性を定着フィルムの表面性になら
わせることが可能となる。従って、例えば定着フィルム
の表面を平滑にすれば、トナー像Ｔｃの表面に銀塩写真
のような光沢を与えることが可能となる。

また、定着フィルム２４を前記のように薄肉化すること
により、定着フィルムの蓄熱を防止し、トナー像の冷却
工程を効率化している。また、定着フィルムとして樹脂
製の薄肉フィルムを用いた場合、トナ，一像への密着性
が良くなり、熱伝達効率が向上した。

なお、加熱体３２は加熱ローラに限らず、第８図に示す
ように、第１実施例で示した固定加熱体２０を用いても
よい。その場合上記の効果に加え、発熱体２２と基板２
ｌの熱容量が小さく、しかも断熱されているので、昇温
速度が速く、スタンバイ温調を必要としないという利点
がある。また、分離上ローラ３４のかわりに、さらに大
きな曲率の端面を有する分離ステイ３８を配置すること
により、定着フィルム２４からシ一トＰをさらに確定に
分離可能となる。

第９図は、本発明の装置に用いる定着装置の他の実施例
を示す図である。

第４図に示した、第１実施例の加熱体２０のかわりに耐
熱ガラス等の透光部材を配し、該部材を介して、エンド
レス定着フィルム２４の内部に配置したハロゲンランプ
等の輻射源４０によりトナー像を加熱する。

本実施例によれば、輻射による加熱であるので、トナー
を瞬時に昇温・加熱・溶融可能である。従ってシ一トＰ
が圧接部Ｎにある時のみ加熱すればよいので省電力が可
能であり、また、機内昇温も少ない。

以上説明した加熱装置のうちエンドレスフィルムを使用
した装置（第４図，第７図，第８図，第９図）では長期
の使用に際してのフィルムの寄りを防止する為にエンド
レスフィルムの前奥のテンションを変化させたり、いず
れかのロールの前奥の高さ位置を変える等の不図示のフ
ィルム寄り制御装置を備えている。

次に本発明に用いられる定着フィルムを第１図〜第３図
に示す。これらの図において２４ａ，２４ｃはフィルム
の断面図である。

（実施例ｌ） 第１図は第１の実施例であり、１０１はポリイミドフィ
ルムで厚みは３０μｍＳ１０２はブライマー層、１０３
はＰＴＦＥからなる離型層である。上記フィルムの離型
層側に鋼板を当接させ、ポリイミドの側からサンドブラ
ストをかけてＲｚ２μｍの表面粗さを得た。

（実施例２） 第２図はポリイミドエンドレスフィルムであり、フィル
ムの移動方向に沿って５μの凹凸を設けることで移動方
向と直交する方向で粗したポリイミドエンド１ノスフィ
ルムは円柱状金型にポリイミド前駆体を塗布した後加熱
して乾燥イミド化反応させて得られる。本実施例は上記
内型表面にあらかじめ周方向に微細な研磨痕あるいは切
削痕を残しておき、この上にポリイミド前駆体を塗布反
応させることによって得たものである。上記内型表面を
サンドブラスト処理した場合は前記（実施例ｌ）記載の
形状のフィルムを得ることもできる。

（実施例３） 第３図はポリイミドフィルム中にフイラーを混入したも
のである。ポリイミドフィルム表面は表層近傍のフイラ
ーの影響を受けて凸凹が生じる。本実施例では球形シリ
カ粒子を１％ポリイミド中に分散させることによりポリ
イミド表面に２μｍの凸凹を得た。この場合、離型層側
にも同様な凸凹が生じる為に離型層の接着性も向上した
。

尚、この表面粗さＲｚはＪＩＳ　Ｂ　０６５１の測定器
を用いＪＩＳＢＯ６０’ｌに準じて測定した十点平均粗
さである。

以上の実施例で得られたポリイミドフィルムの表面を粗
した方を発熱体側にして、第４図に示される加熱装置に
装着して稼動させたところ寄り制御発熱体との摺擦音共
に良好な結果が得られた。

第４図において発熱体表面のガラス層２１ａは表面粗さ
は０．５μであり、当接するフィルムの表面粗さが０．
５μ以下の場合はヒーターとフィルムの貼り付き現象が
発生し、摩擦力が大きくなるので駆動時にビビリ音が生
じる。又、駆動ロール２５及びテンションロール２６と
の摩擦力も大きくなり過ぎてフィルム寄り制御時にフィ
ルムにシワが生じる場合がある。フィルムの表面粗さが
７μ以上になると発熱体とのエアーギャップが大きくな
り、熱伝導が阻害されるので表面粗さは０．５μｍ〜７
μｍ１望ましくは１μ〜５μである。

定着フィルムは総厚１００μｍ以下、好ましくは５０μ
ｍ以下で駆動安定性から１０μｍ以上が望ましい。材料
は耐熱性があれば上記ポリイミド樹脂に限定されること
はなく、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポ
リエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（
ＰＥＩ）等の耐熱樹脂を使用してもよい。離型コー１・
樹脂もＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ等のフッ素樹脂やシリ
コン樹脂等の耐熱離型樹脂を使用することが可能である
。

本特許の特徴とするところのポリイミドフィルムの表面
の粗し方も上記実施例に限定されるものではなく、切削
、研摩、エッチング等の手段によっても可能である。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、本発明によれば摺動音を発生するこ
となく、且つ、熱効率を劣化させることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いられる定着フィルムの断
面図、 第２図は本発明の実施例に用いられるエンドレスフィル
ムの斜視図、 第３図は本発明の実施例に用いられるフィルムの断面図
、 第４図，第６図乃至第９図は夫々本発明の実施例の定着
装置の断面図、 第５図は本発明の実施例の定着装置を適用した複写装置
の断面図である。 ２４・・・定着フィルム ２８・・・加圧ローラ １０１・・・耐熱層 １０３・・・離型層 １０４・・・フイラ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 固定状態で使用される加熱体と、この加熱体と摺動する
   フィルムと、を有し、フィルムを介してトナー像に加熱
   体からの熱を加えて定着する定着装置において、 上記フィルムの加熱体側の面の少なくとも フィルムの移動方向と直交する方向の表面粗さが０．５
   μｍ以上７μｍ以下であることを特徴とする定着装置。