JPH04318882A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィルムを介して記録
材に熱エネルギーを付与する方式の定着装置に関するも
ので、詳しくは、加熱体にフィルムを接触させて移動さ
せ、該フィルムの加熱体側とは反対側の面に記録材を密
着させて該フィルムとともに加熱体位置を移動通過させ
て加熱体から該フィルムを介して記録材に熱エネルギー
を与える方式、つまり、フィルム加熱方式の定着装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の定着装置は、たとえば、
特開昭６３−３１３１８２号公報に記載されているよう
に、薄肉の耐熱フィルム（シート）と、該フィルムの移
動駆動手段と、該フィルムを中にしてその一方面側に固
定支持して配置された加熱体と、他方面側に該加熱体に
対向して配置されて該加熱体に対して前記フィルムを介
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
加圧部材を有し、該フィルムは少なくとも画像定着実行
時は該フィルムと加圧部材との間に搬送導入される画像
定着すべき記録材と順方向に同一速度で走行移動させて
該走行移動フィルムを挟んで加熱体と加圧部材との圧接
で形成されるニップ部を通過させることにより該記録材
の顕画像担持面を該フィルムを介して該加熱体で加熱し
て顕画像に熱エネルギーを付与して、軟化溶融せしめ、
ついで、該フィルムと記録材を離間させるか、あるいは
トナーが冷却固化した後に、該フィルムと記録材を離間
させることを基本とするものである。

【０００３】このようなフィルム加熱方式の定着装置に
おいて、従来使用の線状加熱体は、記録材の移動通過方
向と交差する方向を長手とする通電発熱層を有し、該通
電発熱層の長手両端部の通電用電極間に電圧が印加され
ることで、発熱層の有効全長域の各部が単位長さ当りの
所定の発熱量をもって発熱する。この発熱層の有効全長
域は該定着装置を組込んだ画像形成装置に供給して使用
できる最大サイズ記録材の幅（最大幅、最大サイズ幅）
に対応した長さ寸法を有している。

【０００４】しかして、定着実行時には、使用記録材の
サイズ幅の大小にかかわりなく、発熱層の有効全長域が
単位長さ当りの所定の発熱量をもって通電発熱すること
で、使用記録材が最大幅のものでも、それより小さい各
種サイズ幅のものでも、供給記録材面に対する画像定着
処理が実行される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような加熱体構成では、以下のような問題点があった。 第１に、発熱体に電力が供給されることで、発熱体を発
熱させ、発熱体が急速に昇温し、該発熱体の熱がフィル
ムを介して記録材に与えられる。そのため、熱の応答性
、熱の立ち上がりをよくするために、フィルムの厚みを
極力薄くして使用しているが、フィルムの厚みが極薄で
あるがために、フィルムに皺が発生し易くなったり、傷
や破損等によるトラブルが発生するという問題点があっ
た。また製品の組み立て時やメンテナンス等でも、脆弱
であるため、取り扱いにくいという問題点もあった。

【０００６】第２に、従来の加熱体構成では、通電発熱
層の長手方向両端部に通電用電極が配設されているので
、加熱体の破損および通電発熱層のパターン切れ（熱ロ
ーラ定着装置のハロゲンヒータ切れに相当）またはフィ
ルム等の破損や定着装置のメンテナンス等に際し、加熱
体の交換またはフィルムの交換に作業性が悪いという問
題点があった。また長手方向両端部に電源コードを接続
するためのコードやコネクタを両端部に設けなければな
らなく、スペースに無駄および制約が多く、コストアッ
プにもなっていた。

【０００７】本発明は、上記のような問題点を解決しよ
うとするものである。すなわち、本発明は、フィルムの
厚さを増加することができて、フィルムが薄いがために
発生するトラブルを回避することができ、また発熱体に
供給する電力を小さくすることができて省エネルギーと
なり、しかも、装置の組み立て性やメンテナンス等が容
易となる定着装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、加熱体にフィルムを接触させて移動させ
、該フィルムの加熱体とは反対側の面に記録材を密着さ
せて該フィルムとともに加熱体位置を移動通過させて加
熱体から該フィルムを介して記録材に熱エネルギーを与
える定着装置において、前記加熱体は記録材の移動通過
方向と交差する方向を長手とし、少なくとも基板と通電
発熱層と通電電極とからなり、かつ、該通電電極は長手
方向の一端と両端のいずれかに存在し、該通電発熱層は
一方端から長手方向に存在する発熱層部と、他方端で折
り返しまたは他方端より一方端へ戻る発熱層部とからな
り、しかも、前者の発熱層部は記録材を挟み込むニップ
部上に存在し、後者の発熱層部はその前者の発熱層部よ
りも記録材の進入側に存在しているものとした。

【０００９】

【作用】本発明によれば、加熱体の通電発熱層が、定着
ニップ部上に存在する発熱層部と、これよりも記録材の
進入側に存在する発熱層部とからなるので、その記録材
の進入側に存在する発熱層部でフィルムに予熱を与える
ことができる。したがって、定着ニップ部でフィルムが
温度上昇し易くなり、定着ニップ部上の発熱体が転写材
（記録材）に与える熱エネルギー効率を高めることがで
きる。これによりフィルムの厚さを増加させることが可
能となり、従来フィルムが薄いがために発生していたト
ラブルを防ぐことができ、しかも、発熱体に供給する電
力を小さくすることができる。また加熱体の通電電極が
長手方向端部に配設されているので、組み立てやメンテ
ナンスも容易となる。

【００１０】

【実施例】図３は本発明の第１実施例の定着装置を使用
している画像形成装置の断面図である。

【００１１】この画像形成装置は、原稿台固定で光学系
移動型であり、回転ドラム型感光体を使用し、両面多重
複写可能な転写式電子写真複写装置である。この複写装
置の作像原理、プロセス、機構構成自体は公知に属する
ので、詳細説明は省略する。図３において、２は固定の
原稿台ガラスであり、その上に原稿Ｏを複写すべき画像
を下向きにして所定の載置基準に従って載置し、その上
に原稿台カバー３をかぶせることでセットする。

【００１２】複写信号により回転ドラム型感光体６が矢
印の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をも
って回転駆動され、帯電器３０により感光体周面が所定
の電位に均一帯電処理される。

【００１３】また結像光学系の移動照明ランプ１、移動
第１ミラー１ａが所定の速度Ｖにて、また移動第２ミラ
ー１ｂ、同第３ミラー１ｃが速度Ｖ／２にて、原稿台ガ
ラス２の左辺側へ往復駆動されてセットされた原稿Ｏの
下向き画像面が左辺側から右辺側に順次に光学走査され
、その走査原稿画像が結像レンズ１ｄ、固定第４ミラー
１ｅ、同第５ミラー１ｆ、同第６ミラー１ｇを介して、
前記帯電器３０で帯電処理された該感光体６の面に結像
露光Ｌされることで、該感光体６の周面に原稿画像に対
応した静電潜像が順次形成されていく。

【００１４】その潜像は、ついで、現像器４により、加
熱で軟化溶融する樹脂等からなるトナー（現像剤）によ
り順次に顕画化される。そして、その顕画トナー像は、
第１の給紙カセット部３１または第２の給紙カセット部
３２から、もしくは手差し給紙手段３３の使用により装
置中へ１枚宛給送され、対のレジストローラ３４により
所定のタイミングで感光体６と転写・分離帯電器５との
間の転写部へ給送された記録材としての転写材シートの
面に順次に転写されていく。

【００１５】像転写を受けた転写材シートは搬送装置３
６で定着装置７へ導入されることで像定着処理を受けて
画像形成物（コピー）として排紙ローラ３７で機外へ排
出され（片面複写モードの場合）る。

【００１６】両面または多重複写モードの場合は定着装
置７を出た片面複写ずみもしくは第１回複写ずみの転写
材シートが再搬送シートパス機構部３８に導入されて、
転写部へ表裏反転されて、もしくは表裏反転されずに再
給送されることにより両面または多重複写が実行される
。

【００１７】像転写後の感光体６はクリーニング装置３
５でクリーニングを受けて清浄化され、繰り返して画像
形成に供される。

【００１８】図１は図３の定着装置７の拡大断面図であ
る。図１において、９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８と、右側の従動ローラ
１１と、該両ローラ８，１１間の下方に固定支持させて
配設した低熱容量線状の加熱体１２と、駆動ローラ８の
下方に配設したガイドローラ８ａとの、互いに並行な該
４部材８，１１，１２，８ａの間に懸回張設してある。

【００１９】従動ローラ１１は定着フィルム９のテンシ
ョンローラを兼ねさせてあり、定着フィルム９は駆動ロ
ーラ８の時計方向の回転駆動に伴ない、時計方向に所定
の周速度をもって、皺や蛇行、速度遅れなく、回動駆動
される。

【００２０】１７は加圧部材としての、シリコンゴム等
の離型性のよいゴム弾性層を有する加圧ローラであり、
定着フィルム９の下側フィルム部分を加熱体１２との間
に挟ませて加熱体１２の下面に対して付勢手段により、
たとえば、総圧４〜７Ｋｇの当接圧をもって対向圧接さ
せてあり、転写材シート１６の搬送方向に順方向の反時
計方向に回転する。

【００２１】回転駆動されるエンドレスベルト状の定着
フィルム９は繰り返してトナー画像の加熱定着に供され
るから、耐熱性、離型性、耐久性にすぐれ、一般的には
１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下の薄肉のもの
を使用する。たとえば、ポリイミド、ポリエーテルイミ
ド、ＰＥＳ、ＰＦＡ（４ふっ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、たとえば、２
０μｍ厚フィルムの少なくとも画像当接面にＰＴＦＥ（
４ふっ化エチレン樹脂）、ＰＡＦ等のふっ素樹脂に導電
材を添加した離型性コート層を１０μｍ厚に施こしたも
のなどがある。

【００２２】加熱体１２は、この実施例のものは、定着
フィルム横断方向（定着フィルム９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１２ａと、この支持体１２ａの下面側
に下面長手に沿って一体に取付け保持させたヒータ基板
１３を有している。

【００２３】このヒータ基板１３には、後述するように
、通電発熱層部１４ａと通電発熱層部１４ｂで構成され
ており、該通電発熱層部１４ａ（加熱体１２）の長手に
関する発熱（加熱）範囲を所要に限定するための分岐電
路、通電電極、温度センサ（温度検知素子）１０等を具
備させてある。

【００２４】通電発熱層部１４ｂは通電発熱層部１４ａ
と加圧ローラ１７との定着ニップ部（圧接部）Ｎよりも
転写材シート１６の進入方向に具備させてあり、定着フ
ィルム９の予熱を行なっている。

【００２５】ヒータ支持体１２ａは加熱体１２の全体強
度を確保する役目をするものであり、たとえば、ＰＰＳ
（ポリフェニレサルファイド）、ＰＡＩ（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）、液晶ポリマ等の高耐熱性樹脂、これ
らの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材な
どで構成できる。

【００２６】ヒータ基板１３は耐熱性、かつ、電気絶縁
性を有するもので、一例として、厚み１．０ｍｍ、幅１
０ｍｍ、長さ３４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００２７】発熱層１４は、一例として、ヒータ基板１
３の定着フィルム摺動側である下面のほぼ中央部分に長
手に沿ってＴａ２　Ｎ・銀パラジウム等の電気抵抗材料
を幅１．０ｍｍに塗工（スクリーン印刷等）して具備さ
せた線状もしくは帯状の低熱容量の通電発熱層である。

【００２８】温度センサ１０は、通電発熱層１４を設け
た側とは反対側の基板１３面に配置してある。この実施
例では、ヒータ基板１３の温度を加熱体１２の温度とし
て該温度センサ１０で検知させている。

【００２９】またこの実施例の場合は、上記の線状もし
くは帯状の発熱層１４に対してその長手両端部から通電
して発熱層１４を全長にわたって発熱させる。通電は、
たとえば、直流電源のパルス状波形で、温度センサ１０
と、図示されていないマイクロコンピュータＭＰＵによ
りコントロールされた所望の温度、エネルギー放出量に
応じたパルス（駆動パルス）を、そのパルス幅を変化さ
せて与える通電制御回路構成にしてある。

【００３０】さらに、この実施例では、定着装置７より
も転写材シート搬送方向上流側の定着装置寄りにシート
の先端、後端センサ（図示せず）を設けてあり、該セン
サのシート検知信号により発熱層１４に対する通電期間
を該シート１６が定着装置７を通過している必要期間だ
けに制御している。

【００３１】図２は本発明の第２実施例の定着装置を示
した断面図である。この第２実施例では、定着フィルム
９はエンドレスベルト状のものではなく、送り出し軸４
０にロール巻きに巻回した有端のものであり、この定着
フィルム９を加熱体１２と加圧ローラ１７との間、ガイ
ドローラ８ａの下を経由させて巻き取り軸４１に係止さ
せて、送り出し軸４０側から巻き取り軸４１側へ所定の
速度をもって走行させる構成からなっている。

【００３２】図１または図２における定着装置７の定着
実行動作については、まず、画像形成スタート信号によ
り画像形成装置が像形成動作して転写部側から定着装置
７へ搬送された未定着のトナー画像１５を上面に担持し
た転写材シート１６の先端が定着装置寄りに配設したセ
ンサ（図示せず）により検知されると、定着フィルム９
の回動または走行が開始され、転写材シート１６はガイ
ド４２に案内されて加熱体１２と加圧ローラ１７との定
着ニップ部Ｎの定着フィルム９と加圧ローラ１７との間
に進入して、未定着トナー画像面が面移動状態の定着フ
ィルム９の下面に密着して、面ずれ、皺、寄りを生じる
ことなく、定着フィルム９と一緒の重なり状態で加熱体
１２と加圧ローラ１７との定着ニップ部Ｎを、挟圧力を
受けつつ通過していく。

【００３３】ここで、Ｗは加熱体下面部に設けてある通
電発熱層部１４ａの幅寸法であり、この通電発熱層部１
４ａは加熱体１２の下面と加圧ローラ１７の上面との相
互圧接幅領域内、すなわち、定着ニップ部Ｎの幅領域内
に存在している。

【００３４】転写材シート１６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
ていく過程で通電発熱層部１４ａの熱を定着フィルム９
を介して受け、トナー画像が高温溶融して転写材シート
１６面に軟化接着化１５ａする。

【００３５】このとき、通電発熱層部１４ｂを通過する
定着フィルム９は熱せられ、予熱をもった定着フィルム
９は通電発熱層部１４ａに進入していく。

【００３６】なお図１および図２の場合は記録材である
転写材シート１６と定着フィルム９との分離は、該シー
ト１６が定着ニップ部Ｎを通過した時点で行なわせてい
る。前記分離時点において、溶融トナー１５ａの温度は
未だトナーのガラス転移点より高温の状態にあり、した
がって、この分離時点での該シート１６と定着フィルム
９との結合力（接着力）は小さいので、該シート１６は
定着フィルム９面へのトナーオフセットをほとんど発生
することなく、また分離不良で定着フィルム９面に該シ
ート１６が接着したまま巻き付いてジャムしてしまうこ
となく、常にスムーズに分離していく。

【００３７】そして、ガラス転移点より高温の状態にあ
るトナー１５ａは適度なゴム特性を有するので、分離時
のトナー画像面は定着フィルム表面にならうことなく、
適度な凹凸表面性を有したものとなり、この表面性が保
たれて冷却固化するに至るので、定着ずみのトナー画像
面には過度の画像光沢が発生せず、高品位な画質となる
。

【００３８】定着フィルム９と分離された該シート１６
はガイド４３で案内されて図３の対の排紙ローラ３７へ
至る間にガラス転移点より高温のトナー１５ａの温度が
自然降温（自然冷却）してガラス転移点以下の温度にな
って固化１５ｂするに至り、画像定着ずみの該シート１
６が出力される。

【００３９】図４はヒータ基板１３の定着フィルム９と
の摺動面側の構成を表わしたもので、通電発熱層部１４
ｂは通電発熱層部１４ａよりも転写材（記録材）シート
進入方向側に具備させてある。

【００４０】通電発熱層部１４ａは加圧ローラ１７との
圧接部（定着ニップ部Ｎ）により定着フィルム９を介し
て熱エネルギーを与え、トナー画像１５を定着させる。 このとき、通電発熱層部１４ｂは定着フィルム９を予熱
しており、予熱を持った定着フィルム９は通電発熱層部
１４ａを通過すると同時に昇温する。

【００４１】通電発熱層部１４ａは途中に所定位置から
分岐させた分岐電路１４ｃ，１４ｄ，１４ｅを持ち、い
ずれも通電発熱層部１４ａと同材質の発熱層である。

【００４２】前記両発熱層部１４ａ，１４ｂは基板長手
に沿って一直線上に形成してある。また１４ａ’，１４
ｂ’，１４ｃ’，１４ｄ’，１４ｅ’は、該発熱層部１
４ａ，１４ｂの一方端に設けた銀等の良導電材質の通電
電極（入力端子）である。Ｋは該発熱層部１４ａ，１４
ｂの有効全長域であり、この実施例の場合は、装置に供
給して使用できる最大サイズ転写材シートをＡ３版とし
、そのシート幅に対応する長さを寸法に設定してある。

【００４３】またこの実施例の場合は、通電発熱層部１
４ａ，１４ｂの左端の基線Ｚを基準とする所謂片側基準
で、各種サイズの転写材シートが供給されるもので、第
１の分岐電路１４ｃ、第２の分岐電路１４ｄ、第３の分
岐電路１４ｅは、それぞれこの基線Ｚから、ｈ，ｉ，ｊ
の距離位置において通電発熱層部１４ａ部分から分岐さ
せ、それぞれＢ５版、Ａ４版、Ｂ４版シート幅に対応す
る長さ寸法に設定してある。

【００４４】たとえば、Ａ４版転写材シートを選択し、
転写材シートが進入してきた場合は、通電電極１４ａ’
と通電電極１４ｄ’の電位同レベルになるように設定し
てあり、通電電極１４ｄ’にも流れるために、ｉ’部の
発熱はｉ部と比較して低くなる構成となっている。他サ
イズの場合も同様であり、ｈ部のＢ５版の時はｈ’部が
、ｊ部の場合はｊ’部の発熱が小さくなる構成となって
いる。

【００４５】この実施例では、Ｂ４版、Ｂ５版、Ａ４版
の転写材シートが通過しない部分の昇温を押さえるため
に、上記のような構成としている。

【００４６】上述のように、定着フィルム９が最初に通
過する通電発熱層部１４ｂにより予熱を持ち、次の通電
発熱層部１４ａを通過すると同時に昇温するため、熱の
応答性を高めることができ、定着フィルム９の厚みを厚
くすることが可能となり、定着フィルム９の厚みを厚く
することにより、該フィルム９の皺や破損等の発生を防
ぐことができる。

【００４７】さらに、通電電極１４ａ’，１４ｂ’，１
４ｃ’，１４ｄ’，１４ｅ’は長手方向の一方端に配設
されているので、組み立て、メンテナンス性においても
、定着フィルム９などの組み込みが一方端で行なえ、作
業性も向上する。

【００４８】図６および図７はヒータ基板１３のもう１
つの実施例を示したもので、図６は定着フィルム９との
摺動面側を表わし、図７はその側面側を表わしている。

【００４９】この実施例では、通電発熱層部１４ａは定
着フィルム９との摺動面側にあるが、予熱用の通電発熱
層部１４ｂは前記摺動面側に存在しない構成例を表わし
たものである。

【００５０】すなわち、長手方向に通電発熱層部１４ａ
を具備し、動作時には、加圧ローラとのニップ部と重な
り合う位置にある。１４ａ１　，１４ａ２　，１４ｂ１
　，１４ｂ２　は銀等の良導電材質の通電電極であり、
通電電極１４ａ１　，１４ｂ１　から電力を供給する。

【００５１】またヒータ基板１３の裏面，表面にある通
電電極１４ａ２　，１４ｂ２　を接合させるためのコネ
クタ１０３を設け、銀または銅等の導電材質のプレート
１０２により、通電電極１４ａ２　，１４ｂ２　を接合
させている。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱体の通電発熱層が、定着ニップ部上に存在する発熱
層部と、これよりも記録材の進入側に存在する発熱層部
とからなるので、その記録材の進入側に存在する発熱層
部で定着フィルムに予熱を与えることができる。したが
って、定着ニップ部で定着フィルムが温度上昇し易くな
り、定着ニップ部上の発熱体が記録材に与える熱エネル
ギー効率を高めることができる。これにより定着フィル
ムの厚さを増加させることが可能となり、従来では定着
フィルムが薄いがために発生していたフィルム皺、波う
ち、耐久性の低下、破損等を防止することができる。ま
た加熱体の通電電極が長手方向端部に配設されているの
で、組み立てやメンテナンスも容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の定着装置を示した断面図
である。

【図２】本発明の第２実施例の定着装置を示した断面図
である。

【図３】図１の定着装置を使用している画像形成装置を
示した断面図である。

【図４】図１の定着装置の加熱体に設けられたヒータ基
板の定着フィルム摺動面側の１つの例を示した底面図で
ある。

【図５】図４の切断線Ｙ−Ｙに沿う断面図である。

【図６】図４に対応させてもう１つの例を示した底面図
である。

【図７】図６の側面図である。

【符号の説明】

９…定着フィルム　　　　　　　　　　　　　　１２…
加熱体１３…ヒータ基板　　　　　　　　　　　　　　
１４…通電発熱層１４ａ，１４ｂ…通電発熱層部 １４ａ’，１４ｂ’，１４ｃ’，１４ｄ’，１４ｅ’…
通電電極 １６…転写材シート　　　　　　　　　　　　１７…加
圧ローラＮ…定着ニップ部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　加熱体にフィルムを接触させて移動さ
   せ、該フィルムの加熱体側とは反対側の面に記録材を密
   着させて該フィルムとともに加熱体位置を移動通過させ
   て加熱体から該フィルムを介して記録材に熱エネルギー
   を与える定着装置において、前記加熱体は記録材の移動
   通過方向と交差する方向を長手とし、少なくとも基板と
   通電発熱層と通電電極とからなり、かつ、該通電電極は
   長手方向の一端と両端のいずれかに存在し、該通電発熱
   層は一方端から長手方向に存在する発熱層部と、他方端
   で折り返しまたは他方端より一方端へ戻る発熱層部とか
   らなり、しかも、前者の発熱層部は記録材を挟み込むニ
   ップ部上に存在し、後者の発熱層部はその前者の発熱層
   部よりも記録材の進入側に存在していることを特徴とす
   る定着装置。