JPH0335277A - 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〕 本発明はフィルムを介してトナー像を溶融して定着を行
なう定着装置に関する。

〔従来技術〕

従来、複写機、光プリンタ等の画像形成装置に用いられ
る定着装置としては、所定の温度に維持された加熱ロー
ラーと弾性層を有して該加熱ローラーに圧接する加圧ロ
ーラーによって、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熱ローラ一定着方式が多用
されている。

この熱ローラ一定着は熱容量が大きいため、大きな電力
が必要であり、所定の温度に立ち上げるまでのウェイト
タイムがかかる。

また、記録材上のトナーを定着する定着点の温度と記録
材と熱ローラの分離点の温度が等しいため、分離温度に
依存する高温オフセットが発生しやすい。という問題が
あった。

そして出願人は先に、特開昭６３−３１３１８２号で固
定支持された加熱体と、この加熱体に対向圧接するフィ
ルムと、該フィルムを介して記録材を加熱体に密着させ
る加圧部材からなる新規なフィルム定着装置を提案した
。

〔発明が解決する問題点〕

しかし、このように定着点と分離点間の距離ｄの異なる
定着装置では、ｄが大きいと冷却が大きいためトナー像
に光沢がでるという欠点があり、またｄが小さいと冷却
が不十分で高温オフセットがでるという３欠点があった
。

〔問題点を解決する手段〕

上記問題点を解決する本発明は、加熱体とこの加熱体と
接しトナ像を支持する支持材と共に移動するフィルムと
、を有し、このフィルムを介してトナー像を溶融する定
着装置において、上記フィルムと上記支持材の分離で、
フィルムの屈曲時の曲率半径が８　ｍ　ｍ以下であり、
かつフィルムの屈曲方向が分離点までのフィルムの進行
方向に対し、角度で１５度以上であることを特徴とする
ものである。

〔実施例〕

本例装置は原稿載置台往復動型・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２図）第２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。

ｔｏｏｂは機筺上面板１００ａ面に原稿載置台ｌ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−様帯電面に前記の原稿画像の結像露
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と感光ドラム３との開位置に丁度到達して
両者一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１１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河染物の除
去を受けて繰り返して画像形成に使用される。

（２）定着装置１１（第１図、第２図）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２
５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２ｏの互いに並行な該４部材２６・２６・２
７・２０間に懸回張設しである。この定着フィルム２４
については、後記（４）項で詳述する。

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い時計
方向に所定の周速度、即ち画像形成部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
ート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、転写材シート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は保持させた、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１１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）、ＰＥＥＫ　（ポリエー
テルエーテルケトン）、液晶ポ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
複合材料などで構成できる。

ヒータ基板２１は一例として厚みｌ　、　Ｏｍ　Ｉｎ　
Ｎ幅ｉ　０　ｍ　ｍ　１長さ２４０　ｍ　ｍ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幅１〜３　ｍ
　ｍにスクリーン印刷等により塗工、その上に表面保護
層にて耐熱ガラス２１ａを約１０μｍコートする。検温
素子２３は一例として基板２１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ＡＣｌｏｏＶであり、検温
素子２３の検知温度に応じてトライアックを含む不図示
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。

（３）定着実行動作 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ート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ート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間を挟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２　ｍ　ｍ　）エツジ部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ートＰは、エツジ部Ｓにおいて定
着フィルム２４から曲率分離し、排紙トレイ１２へ排紙
されてゆく。排紙される時までにはトナーは十分冷却固
化、し、シート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と分離する際のトナー温度がト
ナーの融点以上であっても、トナー同志の固着力が定着
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とシート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２１の熱容量が小さく、かつこれらが支持体２
７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トナーの融点（又はシー
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、
しかも機内昇温も防止できる。

（４）定着フィルム２４について 定着フィルム２４は耐熱性・離型性・耐久性等のある、
一般に１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下の単層
或いは複合層フィルムを使用できる。

第４図は複合層フィルムの一例の層構成断面模式図であ
り、２４ａは定着フィルムの基層（ベースフィルム）と
しての耐熱層、２４ｂは該耐熱層２４ａの外面（トナー
画像に対面する側の面）に積層した離型層である。

耐熱層２４ａは例えばポリイミド、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）、ポリパラバン酸（
ＰＰＡ）、ＰＦＡなどの高耐熱性樹脂フィルムや、Ｎｉ
、ＳＵＳ、Ａｆ等の金属など、強度・耐熱性に優れたも
のが使用できる。

離型層２４ｂは例えばＰＴＦＥ　（ポリテトラフルオロ
エチレン）・ＰＦＡ・ＦＥＰ等のフッ素樹脂や、シリコ
ン樹脂などが好ましい。耐熱層２４ａに対する離型層２
４ｂの積層形成は離型層フィルムの接着ラミネート、離
型層材料の静電塗装（コーティング）・蒸着・ＣＶＤ等
の成膜技術による積層、耐熱層材料と離型層材料の共押
し出しによる２層フィルム化などで行うことができる。

なお、離型層２４ｂにカーボンブラック、グラファイト
、導電性ウィスカ等の導電剤を混入する等の方法により
、定着フィルム２４の表面の抵抗値を下げてもよい。そ
の場合、定着フィルム２４のトナー当接面の帯電を防止
できる。定着フィルム２４のトナー当接面が絶縁性の場
合、定着フィルムの前記表面が帯電し、シートル上のト
ナー画像を乱したり、トナー画像が定着フィルム２４に
移動（いわゆる帯電オフセット）したりする場合がある
が、上記の対策によりこれらの問題が回避できる。

本実施例では、上記のようにフィルム２４はエツジ部に
おいて、曲率半径γ＝２ｍ１屈折角度θ＝４５゜で分離
する。このγとθをかえた場合、表１および表２に示す
ような高温オフセットと、転写材との分離不良（巻付き
）がみられた。表１に示されるように、高温オフセット
は、γとθに大きく依存し、γ≦８．０ｍｍ、θ≧１５
°で、さらに望ましくはγ≦６．０　ｍ　ｍ　、θ≧２
０°で高温オフセットが防げた。

なお、表中の△の条件とは、薄い転写材を通した場合な
どである。また、表２には、分離不良とγ、θの関係を
示す。この場合もγ≦８．０ｍｍ、θ≧１５°で、さら
に望ましくは７５６．０ｍｍで、θ≧２０°で分離不良
が防げた。なお表中△の条件とは、トナー画像の多い転
写材やうす紙の転写材を通した場合などである。いずれ
の場合も７５８．０ｍｍ。

θ≧１５°、望ましくはγ≦６．０ｍｍ、θ≧２０＠で
、高温オフセットおよび分離不良が防げた。

表 高温オフセットとγ。

θの関係 ○・・・発生せず △・・・条件により発生することあり ×・・・発生する 表 ２ 分離不良とγ。

θの関係 ○・・・発生せず △・・・条件により発生することあり ×・・・発生する 定着フィルム２４はエンドレスベルト条に限らず、第３
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側へ転写材シートル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。

〔実施例２〕 第５図は、本発明の装置に用いる定着装置のさらに他の
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よりもシート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（７２２ｍｍ）
、２６は定着フィルムに常に適度のテンションを付勢す
る従動°ローラである。なお、駆動ローラ２５と加熱ロ
ーラ３２は共にシート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２４は、互いに平行な該４部材３２゜３４
、２５．　２６間に懸回張設しである。

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Ｔ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（バックアップベルト）である。加圧ローラ３６
は表層をシリコンゴム等の弾性体で形成したローラであ
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、シートＰを定着フィルム２４に圧接しつつ、シ
ートＰの搬送速度と同一速度で反時計方向に回動する。

（定着実行動作） 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ート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、未定着トナー画像面がシート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、面ズレが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間を挟圧力を受けつつ通過して
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
の裏面を支えてシート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、放熱フィンが送風手段等の配
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１１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とシートＰとが互いに分離して、シー
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
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とシート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
れせることが可能となる。従って、例えば定着フィルム
の表面を平温にすれば、トナー像Ｔｃの表面に銀塩写真
のような光沢を支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、トナー像への密着性が
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６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
２１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ａｉ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からシートＰをさらに確定
に分離可能となる。

なお、第５図および第６図の場合のγおよびθは分離時
の温度が低いと考えられるため、高温オフセットは原則
発生せず、主として分離の条件から決まるが、これも前
記の条件に含まれるものである。

〔第３実施例〕 第７図は、本発明の装置に用いる定着装置のさらに他の
実施例を示す図である。

第１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。

（特有の効果） 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。従ってシートルが圧接部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。この場合のγとθの条件は、高温オフセッ
トおよび分離不良から得られ、前記条件に含まれるもの
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、前記フィルムと前記記録材の分離
で、該フィルムの屈曲時の曲率半径が８ｍｍ以下であり
、かつ該フィルムの屈曲方向が、分離点までの該フィル
ムの進行方向に対し、角度で１５度以上であるように構
成することにより、１．該フィルムと該記録材の分離不
良を防止でき ２、分離部に空気がはいりやすくなり、より冷やされや
すくなることにより、高温オフセットが防止できるよう
にしたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の定着装置の断面図、第２図は
第１図実施例を適用した複写装置の断面図、 第３図は本発明の別の実施例の定着装置の断面図、第４
図は本実施例に用いられるフィルムの断面図、第５図、
第６図、第７図は夫々本発明の実施例の断面図、 ２０・・・加熱体 ２４・・・フィルム ２８・・・加圧ローラ ８ 東 翅 ２デ久

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱体と、この加熱体と接しトナー像を支持する
   支持材と共に移動するフィルムと、を有し、このフィル
   ムを介してトナー像を溶融する定着装置において、 上記フィルムと上記支持材の分離で、フィルムの屈曲時
   の曲率半径が８ｍｍ以下であり、かつフィルムの屈曲方
   向が分離点までのフィルムの進行方向に対し、角度で１
   ５度以上であることを特徴とする定着装置。