JPH052349A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動するフィルム１の一面側に加熱体２を配
して加熱部Ｎとし、該フィルムの他面側に記録材Ｐをそ
の未定着画像担持面を密着させてフィルムと共に該加熱
部Ｎを通過させることで加熱体２の熱エネルギーをフィ
ルムを介して記録材に付与して未定着画像を熱溶融さ
せ、該加熱部Ｎよりもフィルム移動方向下流側において
フィルム１と記録材Ｐとを分離させる構成の定着装置に
ついて、加熱・冷却各々の熱効率を高めると同時に装置
全体の電力損失を少なくすること、フィルム１と記録材
Ｐとの剥離過程を安定化して定着不良を防止すること。 【構成】 加熱部Ｎと分離部Ｂとの間を記録材Ｐ及びフ
ィルム１を未分離状態で冷却する冷却部とし該冷却部に
送風冷却手段１０を具備させ、加熱部Ｎと該冷却部との
間に冷却部の送風冷却手段１０の送風が加熱部Ｎ側へ回
り込むのを防止する手段１０ｂ・１１を設けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真装置・静電記録
装置・磁気記録装置等の画像形成装置において電子写真
・静電記録・磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段
により記録材（転写材・感光紙・静電記録シートなど）
の面に形成担持させた未定着画像を記録材面に永久固着
像として定着させる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真装置等の画像形成装置の
定着装置としては熱ローラ方式の定着装置が最も一般的
に用いられてきた。該定着装置は基本的には加熱ローラ
とそれに圧接する加圧ローラとの一対のローラ間に未定
着画像を形成担持させた記録材を通過させ未定着画像を
記録材面に熱定着させるものであり、未定着画像を構成
している現像剤と加熱ローラとの離型性を高めるために
ローラ表面にフッ素樹脂の離型層を設けたり、オイル塗
布をする等のいわゆるオフセット現象の防止対策が必要
である。

【０００３】しかしながら、熱ローラ方式の定着装置で
は加熱されて溶融状態の現像剤が固体ローラ表面と分離
する過程で現像剤は凝集破壊を起こしやすくオフセット
が発生することは原理的に必然であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近、新しい定着方式
としてフィルム加熱方式、すなわち、移動するフィルム
（シート）の一面側に発熱体を配して加熱部とし、該フ
ィルムの他面側に記録材をその未定着画像担持面を密着
させてフィルムと共に該加熱部を通過させることで加熱
体の熱エネルギーをフィルムを介して記録材に付与して
未定着画像を熱溶融させ、該加熱部よりもフィルム移動
方向下流側においてフィルムと記録材とを分離させる構
成・方式が開発されている。この方式によればフィルム
として熱容量の小さいものを用いることができ加熱部を
通過後直ちに放熱による冷却がなされるため固体状態の
現像剤と固体ローラ表面で界面破壊による分離を行なう
ことにより原理的にオフセットを防止することが可能で
ある。

【０００５】しかしフィルムの加熱・冷却のサイクルを
繰り返することになるため該加熱・冷却各々の熱効率を
高めると同時に装置全体の電力損失を少なくする必要が
あり、またフィルムと記録材との剥離過程を安定化して
定着不良を防止しなければならない。本発明はこれを実
現することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の構成を
特徴とする定着装置である。 （１）移動するフィルムの一面側に加熱体を配して加熱
部とし、該フィルムの他面側に記録材をその未定着画像
担持面を密着させてフィルムと共に該加熱部を通過させ
ることで加熱体の熱エネルギーをフィルムを介して記録
材に付与して未定着画像を熱溶融させ、該加熱部よりも
フィルム移動方向下流側においてフィルムと記録材とを
分離させる構成の定着装置において、加熱部と分離部と
の間を記録材及びフィルムを未分離状態で冷却する冷却
部とし該冷却部に送風冷却手段を具備させ、加熱部と該
冷却部との間に冷却部の送風冷却手段の送風が加熱部側
へ回り込むのを防止する手段を設けた、ことを特徴とす
る定着装置。 （２）送風冷却手段をフィルムの記録材密着面側に設け
た、ことを特徴とする（１）記載の定着装置。 （３）加熱部側への送風回り込み防止手段の端部にフィ
ルム面当接部材を設けた、ことを特徴とする（１）また
は（２）記載の定着装置。 （４）フィルム面当接部材がローラ部材である、ことを
特徴とする（３）記載の定着装置。

【０００７】

【作用】（ａ）本発明者らは、加熱部から分離部へ至る
間の冷却部でのフィルムと記録材の高効率の冷却を行な
うために冷却部に送風冷却手段を配設してフィルムと記
録材の冷却を直接同時に行なってみたところ、冷却作用
は充分に得られた。即ち送風冷却によりフィルムと記録
材を同時にかつ高効率に両者の分離可能温度以下に冷却
してオフセットを防止し高画質で安定した定着プロセス
を実現できた。従ってオフセット防止用のオイルを塗布
するための大容量のオイル容器やウェーブ巻取システム
を必要とせず、定着装置の小型化・低コスト化が可能と
なる。

【０００８】（ｂ）ただし単に冷却部に送風冷却手段を
配設しただけでは冷却送風が加熱部にも及んで該加熱部
の加熱体やこれにフィルムを挟んで対向する圧接ローラ
までも冷却して加熱効率を低下させることが明らかにな
った。

【０００９】そこで本発明は、加熱部と冷却部との間に
隔壁を設けたり、加熱部を風よけで覆うとか、送風ガイ
ドの配置など、冷却部の送風冷却手段の送風が加熱部側
へ回り込むのを防止する手段を設ける措置をすること
で、加熱部と冷却部の熱効率を各々独立に高めることが
でき、安定した温度制御を行なうことができた。

【００１０】（ｃ）パイプ等の接触熱伝導による冷却方
式と異なり送風冷却であるのでフィルム・記録材の中央
部と端部あるいは両端部の冷却温度に差がなく常に安定
した冷却作用が得られる。

【００１１】（ｄ）送風冷却手段をフィルムの記録材密
着面側に設けて冷却送風を記録材裏面から当てることで
風圧により記録材にフィルムへの押し付け作用がはたら
き、冷却不充分な状態でのフィルムと記録材との両者の
ハガレによる定着オフセット不良をも防止する効果も与
えることが可能となった。即ち冷却未完了の状態で記録
材がフィルムより離れた場合に発生するオフセットや気
泡現象を防止できる。

【００１２】

【実施例】

＜実施例１＞（図１） 図１は本発明の一実施例定着装置の概略構成図である。
１はエンドレスベルト型の耐熱性定着フィルム（フィル
ムベルト）であり、低熱容量線状加熱体（発熱ヒータ）
２、ローラ３、同４の３部材間に懸回張設してあり、ロ
ーラ３・４による駆動とテンションにより矢示の反時計
方向に所定のプロセススピード（周速度）をもってシワ
なく回動駆動される。５は加熱体２の下面にフィルム１
を挟ませて圧接させた加圧ローラである。

【００１３】エンドレスフィルム１は、一例として厚み
２０μｍの耐熱フィルム、例えばポリイミド、ポリエー
テルイミド、ＰＥＳ、ＰＦＡに少なくとも画像当接面側
にＰＴＦＥ、ＰＡＦ等のフッ素樹脂に導電材を添加した
離型層を１０μｍコートしたものである。該フィルムは
一般的には総厚１００μより好ましくは４０μ未満のも
のである。

【００１４】低熱容量線状加熱体２は装置に固定支持さ
せてあり、一例として厚み１．０ｍｍ・巾１０ｍｍ・長
さ２４０ｍｍのアルミナ基板に抵抗材料（通電発熱体）
を巾１．０ｍｍに塗工したもので、その抵抗材料に長手
方向両端より通電される。通電はＤＣ１００Ｖの周期２
０ｍｓｅｃのパルス状波形で検温素子（サーミスタ）２
ａの抵抗値変化に基づき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をそのパルス巾を変
化させて与える。略パルス巾は０．５ｍｓｅｃ〜５ｍｓ
ｅｃとなる。この様に加熱体２はエネルギー・温度制御
される。

【００１５】加圧ローラ５はシリコンゴム等の離型性の
良いゴム弾性層を有するローラであり、総圧４〜７ｋｇ
でフィルム１を介して加熱体２を加圧しフィルムと圧接
回転する。

【００１６】不図示の画像形成部（Ａ）側から定着装置
へ搬送された、上面に未定着画像（トナー画像）を担持
した記録材Ｐはガイド板７に案内されて加熱体２の下面
に圧接して回転駆動しているフィルム１の下面と加圧ロ
ーラ５とのニップ部（加熱部）Ｎに進入して画像担持面
がフィルム１の下面に密着してフィルム１と一緒に加熱
体２と加圧ローラ５とのニップ部Ｎを通過していく。こ
の通過過程で未定着画像は加熱体２の熱エネルギーをフ
ィルム１を介して受けて加熱溶融される。加圧ローラ５
は記録材Ｐを背面から押圧して記録材Ｐの画像担持面を
フィルム１を介して加熱体２に圧接させて熱接触を高め
るとともに、ローラ自身の蓄熱により記録材背面側から
の加熱作用も有している。

【００１７】加熱部Ｎを通過した記録材Ｐはフィルム１
の面に密着したままフィルム１の回動と一緒に搬送され
て分離部Ｂとしてのローラ３の位置へ至り、このローラ
３の位置でフィルム１がローラ３に沿って進路転向する
ことで該フィルム１と記録材Ｐとは曲率分離する。フィ
ルム１から分離した記録材Ｐは搬送手段８・ガイド板９
で排紙部等へ送られる。

【００１８】上記の加熱部Ｎと分離部Ｂとの間のフィル
ム・記録材移動パス部をフィルム・記録材冷却部として
該冷却部に送風冷却手段１０としてのファン装置を配設
してある。本実施例ではそのファン装置１０を加熱部Ｎ
と分離部Ｂとの間のフィルムの記録材密着面側に配設し
て、加熱部Ｎを通過してフィルム１に密着して分離部Ｂ
へ搬送されていく記録材Ｐの背面に対してファン１０ａ
による吸い込み外気を吹きつけるようにしてある。

【００１９】その吹きつけ外気により加熱部Ｎを通過し
てフィルム１に密着して分離部Ｂへ搬送されていく記録
材Ｐとフィルム１の両者の冷却がなされる。そして分離
部Ｂへ至るまでに記録材Ｐとフィルム１を同時にかつ高
効率に両者の分離可能温度以下に冷却させることがで
き、分離部Ｂにおいてオフセットなしに記録材Ｐとフィ
ルム１との分離がなされ高画質で安定した定着プロセス
を実現でき、オフセット防止用のオイルを塗布するため
の大容量のオイル容器やウェーブ巻取システムを必要と
せず、定着装置の小型化・低コスト化が可能となった。

【００２０】また本実施例においては、加熱部Ｎを通過
してフィルム１に密着して分離部Ｂへ搬送されていく記
録材Ｐは、その背面に対する吹きつけ外気の風圧により
フィルム１面に対して積極的に押しつけられることによ
り冷却完了直後までに記録材Ｐとフィルム１との自然剥
離は起きず、オフセットや熱転写プリンタの転写不良と
類似して高温で現像剤溶融粘度が低い場合にストレスで
起きる気泡現象が発生しない。

【００２１】風の流れはファン装置１０の送風ガイド１
０ｂにより加熱部Ｎ側へは回り込まないようにしてある
こと、またこの送風ガイド１０ｂの先端部には、加熱部
Ｎを通過直後の高温の状態の現像剤のままで記録材Ｐが
フィルム１面から自然剥離しないように先端部が記録材
Ｐの背面に軽く接して記録材Ｐをフィルム１面に押し当
てるようにハガレ防止シート１１を設けてあり、このハ
ガレ防止シート１１が加熱部Ｎへの風もれを防ぐ作用を
していること、から送風が加熱部Ｎ側へ回り込むのが防
止される。

【００２２】これにより加熱部Ｎの加圧ローラ５や加熱
体２が送風の影響で冷却を受けることがなく加熱部Ｎで
の加熱効率を低下させることがなく、加熱部と冷却部の
熱効率を各々独立に高めることができ、安定した温度制
御を行なうことができた。また単なる接触熱伝導による
冷却と異なり冷却部の横方向の温度が均一化しやすいと
いう利点も有する。

【００２３】風量は環境温度の変化に対応できるように
冷却部のフィルム部分の内面側に設けたサーミスタ１２
の抵抗値に基づき制御できるのがよい。

【００２４】トナーとして例えば、キャノン販売（株）
より発売されているカラー複写機ＣＬＣ２００用非磁性
トナー（イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナ
ー、黒トナー）では画質の向上の為非常にシャープメル
ト特性のあるトナーで使用している為に通常の熱ローラ
方式定着装置ではシリコンオイル塗布等を行なわない限
り記録材上へ充分なトナー転位が行なわれず、ローラ上
へオフセットトナーが残る等不都合があったが、本実施
例の装置では加熱体２より下流側でフィルム１と記録材
Ｐを分離することで前述オフセット不良はない。

【００２５】ＣＬＣ２００用ナトーを使用した場合、加
熱体２（加熱部Ｎ）の位置では１３０℃、分離位置Ｂで
は８０℃以下の温度であれば記録材上へトナーは固着
し、かつトナーがフィルム１面上へ残ることはない。

【００２６】トナーが磁性トナーであっても同様の効果
が得られる。本実施例の定着装置をカラー複写機ＣＬＣ
２００に組み込んで画像形成を実行したところ、オフセ
ットのない高画質の画像が得られた。

【００２７】又フィルム１の長寿命化できるキャノン販
売（株）より商品化されているＥＰカートリッジキット
内容品の定着パッド１３を用いてフィルム１の外面に当
接設定する構成でフィルム表面の微弱なトナー付着も一
掃され、より高耐久、高信頼の結果を得た。

【００２８】＜実施例２＞（図２） 本実施例は加熱部Ｎから分離部Ｂへ至る冷却部における
記録材・フィルムの送風冷却をフィルム１の裏面側から
も行なうようにしたものである。

【００２９】即ち、加熱部Ｎと分離部Ｂとの間のフィル
ムの記録材密着面側に配設され、加熱部Ｎを通過してフ
ィルム１に密着して分離部Ｂへ搬送されていく記録材Ｐ
の背面に対して吸い込み外気を吹きつけるファン装置１
０の風をフィルム１の幅方向の一方側からフィルム裏面
側へも導入させることで該フィルム裏面側からもフィル
ム・記録材の送風冷却を行なわせている。このフィルム
裏面側へ導入されて記録材・フィルムを冷却して熱せら
れた風はフィルム１の幅方向の他方側から排気される。

【００３０】この場合、フィルム裏面側への導入冷却風
が加熱部Ｎの加熱体２に作用するのを防ぐために、エン
ドレスフィルム１の内空を加熱部Ｎ側と冷却部側とに仕
切る送風ガイド１４を設け、かつ該送風ガイド１４の縁
にはフィルム１の内面に軽く接触させて風もれ防止フィ
ルム（例えば、数十μ厚のＰＥＴシート等）１５・１５
を設けてある。これにより加熱部Ｎと冷却部の熱効率を
各々独立に高めることができる。

【００３１】＜実施例３＞（図３） 本実施例は加熱体として線状発熱体２の代りに熱ローラ
２Ａを用いた定着装置である。ローラ２Ａはハロゲンラ
ンプ２ｂを内蔵したものでよいが、表面が通電加熱され
る面状発熱体であってもよい。

【００３２】＜実施例４＞（図４・図５） 本実施例は図４のようにファン装置１０の送風ガイド１
０ｂを分離部Ｂ方向へフィルム面に沿ってフィルム面に
接触させて延長させ、その延長送風ガイド部分１０ｃの
面に図５のように数多の風吹き出し穴１０ｄを設けたも
のである。この穴１０ｄから吹き出す風が、加熱部Ｎを
通過してフィルム１に密着して分離部Ｂへ搬送されてい
く記録材Ｐをフィルム１面に押付けるとともに記録材Ｐ
とフィルム１の両者の冷却がなされる。また延長送風ガ
イド部分１０ｃが送風により冷却されこの冷却された延
長送風ガイド部分１０ｃとの接触により記録材Ｐの冷却
がなされる。これにより風圧が弱くとも充分な冷却効果
が得られる。

【００３３】延長送風ガイド部分１０ｃの記録材Ｐとの
接触面は図５のように穴１０ｄのへりがフィルム面を傷
つけることがないように、またガイド部分１０ｃの横部
より風が滑らかに逃げるようにで凹部１０ｅを設けてい
る。穴１０ｄはスリット状のものにしてもよい。

【００３４】＜実施例５＞（図６） 本実施例は冷却ローラ１６を具備させたものである。風
による冷却を該ローラの表面に行なうことにより、該ロ
ーラの温度を常に低温に保っておき、該ローラ１６を加
熱部Ｎを通過直後の記録材Ｐの背面に密着もしくは圧接
させることで記録材Ｐのフィルム１面からのハガレを防
止し、単なる送風冷却だけの場合よりも高い冷却効果を
生み出すものである。対向ローラはあってもよいが、な
くても差しつかえない。また対向ローラも表面を送風冷
却してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、フィルム
加熱方式の定着装置について、加熱・冷却各々の熱効率
を高めると同時に装置全体の電力損失を少なくすること
ができ、またフィルムと記録材との剥離過程を安定化し
て定着不良を防止して、即ちオフセットを防止して高画
質で安定した定着プロセスを実現でき、オフセット防止
用のオイルを塗布するための大容量のオイル容器やウェ
ーブ巻取システムを必要とせず、定着装置の小型化・低
コスト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例装置の概略構成図

【図２】 第２実施例装置の概略構成図

【図３】 第３実施例装置の概略構成図

【図４】 第４実施例装置の概略構成図

【図５】 数多の風吹き出し穴を設けた延長送風ガイド
面の部分的斜視図

【図６】 第５実施例装置の概略構成図

【符号の説明】

１ 定着フィルム ２ 加熱体 ５ 加圧ローラ Ｎ 加熱部 Ｂ 分離部 Ｐ 記録材 １０ ファン装置（送風冷却手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動するフィルムの一面側に加熱体を配
   して加熱部とし、該フィルムの他面側に記録材をその未
   定着画像担持面を密着させてフィルムと共に該加熱部を
   通過させることで加熱体の熱エネルギーをフィルムを介
   して記録材に付与して未定着画像を熱溶融させ、該加熱
   部よりもフィルム移動方向下流側においてフィルムと記
   録材とを分離させる構成の定着装置において、加熱部と
   分離部との間を記録材及びフィルムを未分離状態で冷却
   する冷却部とし該冷却部に送風冷却手段を具備させ、加
   熱部と該冷却部との間に冷却部の送風冷却手段の送風が
   加熱部側へ回り込むのを防止する手段を設けた、ことを
   特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 送風冷却手段をフィルムの記録材密着面
   側に設けた、ことを特徴とする請求項１記載の定着装
   置。
3. 【請求項３】 加熱部側への送風回り込み防止手段の端
   部にフィルム面当接部材を設けた、ことを特徴とする請
   求項１または同２記載の定着装置。
4. 【請求項４】 フィルム面当接部材がローラ部材であ
   る、ことを特徴とする請求項３記載の定着装置。