JPH07122770B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複写機，レーザビームプリンタ・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（ディ
スプレイ）装置・記録機等の画像形成装置における定着
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
成るトナーを用いて記録材（エレクトファックシート・
静電記録シート・転写材シート・印刷紙など）の面に直
接方式もしくは間接（転写）方式で目的の画像情報に対
応した未定着のトナー画像を形成担持させ、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方式の画像形成装置におけ
る定着装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の装置に用いられている定着装置は、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。

しかしながら、この種の装置では、加熱ローラにトナー
が転移するいわゆるオフセット現象を防止するために、
加熱ローラを最適な温度に維持する必要があり、加熱ロ
ーラあるいは加熱体の熱容量を大きくしなければならな
かった。すなわち、加熱ローラの熱容量が小さい場合に
は、発熱体による供給熱量との関係により通紙あるいは
他の外的要因で加熱ローラ温度が低温側あるいは高温側
に大きく変動し易くなる。低温側に変動した場合には、
トナーの軟化溶融不足によって、定着不良や低温オフセ
ットを生じ、高温側に変動した場合には、トナーが完全
に溶融してしまいトナーの凝集力が低下するために、高
温オフセットを生ずる。

この問題を回避するために、加熱ローラの熱容量を大き
くすると、加熱ローラを所定の温度まで昇温するための
時間が長くなり、装置の使用の際に待機時間が大きくな
るという別の問題が生ずる。

かかる問題を解決する方策として米国特許第3,578,797
号に開示されているように、 トナー像を加熱体ウエ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、オフセットを生せずに
定着する方式が知られている。

上記公知の方式では、これに加えて加熱体に対して、ト
ナー像及び記録材を加圧圧接することなしに加熱する方
式をとっているので、記録材を加熱する必要がなく他の
方法に較べてはるかに少ないエネルギーでトナーを溶融
できるとしている。しかしながら、周知のごとく加圧圧
接させることなく加熱体に接触した場合は、熱伝達効率
が低下し、トナーの加熱溶融に比較的長時間を要する。

そこで特公昭51−29825公報（特願昭47−25896号）に、
これに公知の加圧圧接技術を付加して熱伝達率の向上を
図りトナーの加熱溶融を短時間でしかも十分に行うこと
が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この公報に開示の装置では、トナーの加
熱を比較的短時間でしかも十分行えるようにするため
に、 一対の加熱体の間にトナー像及び記録材を加圧挟持さ
せて加熱し、 加熱を停止して後強制的に冷却する、 方式をとっているので、定着に要するエネルギーが大き
くなるという不都合を生ずる。すなわち、一対の加熱体
により加熱させることにより、トナー像は上下から加熱
されるので一見効率的に考えられるが、逆にトナー像を
記録材側から加熱するには、先ず記録材を十分に加熱す
ることが必要であり、そのためにかえって大きなエネル
ギーが必要となる。さらに、冷却工程においてはトナー
像を加熱する際に加熱昇温した記録材をも冷却しなけれ
ば分離できず、強制的な冷却手段が必要となっておりエ
ネルギーの無駄が大きい。

以上のように、一旦加熱したトナーを冷却した後に分離
することにより、高温オフセットを生ずることなく定着
する方式が提案されているが、上記のごとくの欠点を伴
うために実用化されていない。

上記２つの提案例では加熱体は加熱ローラ及びこれによ
り送られるウェブと加熱ローラに内蔵された発熱源とに
よって構成されていて加熱はウェブを介して行われ、ウ
ェブの搬送ローラとしての機能を有している。このた
め、発熱源への給電方法や温度検知素子の当接支持の形
態が複雑化し、また、温度制御の精度も悪くなりがちで
あった。さらには、温度検知素子が加熱ローラと摺動す
る構成では断線による過昇温が生ずる等安全上の問題も
あった。しかも、上述２例の場合ともに比較的大きな熱
容量の加熱体を必要とするために、機内への放熱が増大
し、機内昇温が著るしくなるという不都合もあった。

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ず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、さら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定着装置を提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、 基材に線状の発熱部が設けられた加熱体と、一方の面が
この加熱体と摺動し、他方の面が記録材と接して共に移
動するフィルムと、を有し、このフィルムを介して前記
加熱体からの熱により記録材上の未定着トナー像を加熱
する定着装置であり、 前記フィルムの移動方向と直交する方向に関して、前記
フイルムの幅は前記加熱体の発熱部の幅よりも大きく、
発熱部の全長域にわたっていることを特徴とする定着装
置 である。

（作用） （１）記録材の搬送方向と同一速度で同一方向に走行駆
動状態の定着フィルムと加圧部材との間に導入された画
像定着すべき記録材は、定着フィルム面に未定着トナー
画像担持側の面が密着して定着フィルムと一緒の重なり
状態で加熱体と加圧部材との相互圧接部（定着ニップ
部）を挟圧力を受けつつ互に速度差による面ズレを生じ
たり、しわ寄ったりすることなく一体的に重なり密着し
て通過していく。

加熱工程 この相互圧接部通過過程で記録材面の未定着トナー画像
が定着フィルムを介して加熱体によって加熱軟化・溶融
され、特に、その表層部はトナー融点を大きく上回り完
全に軟化・溶融する。この場合加熱体と加圧部材の相互
圧接部において加熱体・定着フィルム・トナー画像・記
録材は加圧部材によって良好に押圧密着されて効果的に
熱伝達されることにより、短い時間の加熱によってトナ
ーは十分に軟化・溶融されて良好な定着性が得られる。
一方記録材自体の昇温は実際上極めて小さく熱エネルギ
ーの無駄が少ない。つまり実質的に記録材自体は加熱せ
ず、トナーのみを効果的に加熱軟化・溶融して低電力で
トナー画像の加熱定着を良好に実行できる。

ここで本発明で記述されるトナーの軟化・溶融に関して
注記する。トナーの「融点」と便宜的に表現している温
度は、トナーが定着するために最低必要な温度を意味し
ており、その定着下限温度で、溶融といえる程粘度が低
下する場合や、軟化といった程度の粘度低下の場合があ
る。したがって定着する際に溶融と便宜的に表現してい
る場合でも、実際には軟化といった程度の粘度低下を示
している場合がある。本発明ではこのような場合も含
む。同様に、トナーが冷却固定したと便宜的に表現して
いる場合も、トナーによっては固化とはいえず高粘度化
といった方が適切である場合がある。本発明ではこのよ
うな場合も含む。

冷却工程 定着フィルム面に密着して加熱体と加圧部材との相互圧
接部を順次に通過するトナー画像加熱軟化・溶融済みの
記憶材部分は圧接部通過後も定着フィルム面に密着させ
たままの搬送を引続きしばらく続行させ、この間を冷却
工程として前記加熱工程で軟化・溶融させたトナーの熱
を放熱させてトナーを冷却固定させる。この冷却固化で
トナーの凝集力は非常に大きくなって一団となって挙動
することになり、又記録材側に対する粘着・固着力が増
大する一方、定着フィルム側に対するそれは極めて低下
していく。記録材に対してはトナーは前記加熱工程で加
熱軟化・溶融された際加圧部材によって加圧されるた
め、少なくともトナー画像の一部は記録材表面層に浸透
し、その浸透分の冷却固化によるアンカー効果で冷却固
化トナーの記録材側に対する粘着・固着力が増大する。

離反（分離）工程 上記の冷却工程によりトナー画像の冷却固化がなされた
後、定着フィルム面から記録材を順次に離反させる。こ
の離反時にはトナー画像は冷却固化で記録材に対する粘
着・固着力が十分に大きく、定着フィルムに対するそれ
は極めて小さい状態となっているから、画像定着済みの
記録材部分は定着フィルムに対するトナーオフセットを
発生することなく容易に順次に分離されていく。

かくして走行する定着フィルム面に未定着トナー画像担
持面が面するように画像定着すべき記録材を同一速度で
上記定着フィルムに密着走行せしめ、該定着フィルムを
介し加熱体によりトナー画像を加熱溶融せしめ、トナー
像が冷却低固定化した後に記録材と定着フィルムとを離
反させているので定着フィルムに対するトナーオフセッ
トを発生することがなく、かつ熱容量の小さい発熱体を
用い、その発熱体への給電を簡素な構成のもとに行なう
ことが可能となり、定着するためのトナーを昇温させる
べき温度（融点または軟化点）に対して、十分に高い温
度の加熱体を維持することによってトナー画像を効率的
に加熱することが可能となり、少ないエネルギーで定着
不良のない十分良好な定着が可能となり、その結果、装
置使用時の待機時間や、消費電力、さらには機内昇温の
小さな画像形成装置を得るという効果を奏する。

（２）トナー画像加熱定着手段の加熱体は定着フィルム
横断方向に線状の発熱部を有し、定着フィルムは該加熱
体の少なくとも発熱部の全長域にわたって接しているこ
とにより、つまり発熱部の全長域寸法をＨとし、定着フ
ィルムの幅寸法をＦとしたときＨ＜Ｆの寸法関係にする
ことにより、発熱部の全長域の各部が常に少なくとも定
着フィルムと当接して発熱部各部分の発熱が定着フィル
ム側へ放熱される状態に保たれる。これにより定着工程
中の非通紙端部の過昇温を抑制して発熱部即ち加熱体の
耐久性（寿命）を向上させることができる。

また、フィルムの幅が発熱部の幅よりも大きいのでフィ
ルムの移動により加熱体に対するフィルムの幅方向の位
置が若干ずれても確実に発熱部を覆い過昇温を防止する
ことができる。

（実施例） ＜実施例−１＞（第１〜５図） 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１図） 第１図において、100は装置機筺、１は該機筐体の上面
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、機筐体上面板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１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は機筐体上面板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１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１の右方ａへの往復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L₁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の帯電処理
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結送ローラ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20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11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12により転写残りトナー等の付着汚染物の除去
を受け、全面露光L₂による除電を受けて電気的残留メモ
リの消去がなされて繰り返し画像形成に使用される。

PH1は給送ローラ６とレジストローラ９との間のシート
パス部分に配設した給紙検出センサ（例えばフォトセン
サ）、PH2は定着装置20の次位に配設した排紙検出セン
サ（同）である。

（２）定着装置20 第２図は画像定着実行状態にある定着装置20部分の拡大
図である。

24は定着ファィルム送出し軸であり、所望の設定長さ分
の定着フィルム23をロール巻きに巻回されてあり、その
定着フィルム23の先端部は定着フィルム巻取り軸27に係
止させてある。定着フィルム23は本実施例のものは耐熱
処理した例えば厚さ６μｍのPET（ポリエステル）を基
材とする薄肉プラスチック長尺フィルムである。

21・22は軸24・27間の定着フィルム部分の上面側と下面
側とに夫々対向させて配設した加熱体と加圧ローラであ
る。加熱体21と加圧ローラ22は不図示の付勢手段により
定着フィルム23を挟んで常時押圧付勢されて所望の当接
圧（例えばA4幅で総圧４〜6kg）与えられている。26・3
3はその加熱体21と加圧ローラ22の次位に定着フィルム
の上面側と下面側とに夫々対向させて配設した曲率の大
きい（曲率の強い、半径の小さい）分離上ローラと分離
下ローラである。32は加圧ローラ22と分離下ローラ33と
の間に配設したガイド板であり、このガイド板は加熱体
21と分離上ローラ26との間に展張状態の定着フィルム部
分の下面に所定の隙間間隔を存して或は軽く接して略平
行に対向している。加圧ローラ22は金属等より成る芯材
上にシリコンゴム等より成る弾性層を有するものであ
る。分離上ローラ26及び分離下ローラ33は回転フリーの
ローラである。

巻取り軸27は不図示の駆動系により矢示の時計方向に回
転駆動され、これにより定着フィルム23が送出し軸24側
から巻取り軸27側へ、画像形成部（転写部８）からガイ
ド10を介して定着装置20へ搬送されるシートＰの搬送速
度と同一速度で同一方向に巻取り走行される。加圧ロー
ラ22は不図示の駆動系によりシートＰの搬送速度とほぼ
同一の周速度をもって矢示の反時計方向に回転駆動され
る。

30は送出し軸24側の巻回定着フィルム23の外面に接触さ
せた定着フィルムの残量センサアームであり、定着処理
の実行による巻取り軸27側への定着フィルムの順次移行
に伴なう巻径の逐次減少から残量を検知し、フィルムが
終端近くなった場合に使用者に警告表示ないしは警告音
で定着フィルムの交換を促す。

加熱体21はアルミナ等の耐熱性でかつ電気絶縁性の基材
またはそれを含む複合部材より成る基材の下面に例えば
Ta₂N等より成る線状もしくは帯状の発熱面（層）28を有
し、さらにその表面に摺動保護層として例えば、Ta₂O₅
が形成されている。加熱体21の下面は平滑であり、かつ
前後端部は丸みを帯びていて定着フィルム23とのスムー
ズな摺動を可能にしている。

上記加熱体の発熱面28は熱容量が小さく、パルス状に通
電されてその都度瞬時に300゜前後まで昇温する。

29・25はトナー画像転写部８から定着装置20へ至る転写
材搬送ガイド10における定着装置20寄りの下面側に配設
したシート検知センサと同レバーである。レバー25の先
端部は自由状態においてはガイド10に設けた透孔10aか
らガイド10に上面側に突出している。この状態において
センサ29はオフである。ガイド10の上面に沿って転写部
８側から定着装置20側へ転写材シートＰが搬送されて上
記レバー25の突出先端がシートＰの先端でけられること
によりシートＰの裏面側にもぐって透孔10a内へ沈み回
動する。このレバー25の沈み回動によりセンサ29がオン
となり、シートＰのセンサ位置への到達が制御回路（不
図示）に検知される。レバー25はシートＰが該レバー位
置を通過し終るまでシートＰの裏面に接触して押圧され
ていることによりその間は沈み回動状態に保持され、従
ってセンサ29のオン状態が保持される。その後シートＰ
の後端がレバー25の位置を通過してレバー25とは縁が切
れた時点でレバー25は自由状態になり再び透孔10aから
先端部が突出した姿勢に戻り回動する。この戻り回動に
よりセンサ29はオフとなり、シートＰのセンサ位置通過
が制御回路に検知される。

第３図は加熱体21、加圧ローラ22、定着フィルム23、記
録紙としての転写紙Ｐの寸法関係図であるが、これにつ
いては後記（４）項で詳述する。

（３）動 作 原稿載置台１に対する原稿Ｇのセット、画像形成枚数の
設定、使用シートＰのサイズ指定、倍率指定など所要の
前設定をした後、画像形成スタートスイッチが押される
と、給送ローラ６によりカセットＳ内のシートＰの給紙
が開始され、センサPH1により給紙検知される。又感光
ドラム３面に対する画像形成が開始される。

定着装置20はセンサPH1による給紙検知時点から所定の
タイマ時間経過時点、即ちカセットＳから給送されたシ
ートＰがレジストローラ対９・転写部８・ガイド10を通
ってその先端が加熱体21と加圧ローラ22との圧接部近傍
位置に達する要する時間経過時点で定着装置の駆動系に
より巻取り軸27・加圧ローラ22の回転駆動が開始されて
定着フィルム23が送出し軸24側から巻取り軸27側へシー
トＰの搬送速度と同一速度走行した巻取り駆動状態とな
る。又、加熱体21の発熱面28は搬送シートＰの先端、後
端が前記センサ29・レバー25で検出されることによりタ
イミングを取って必要時に通電を受ける。その際、画像
形成装置の給紙センサなどによりシートの位置検知等を
用いて、発熱面への通電を制御しても良い。

定着装置20に対して搬送された未定着トナー画像Taを担
持しているシートの上面が走行状態の定着フルム23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23と一緒の重なり状態で加熱体21と加圧ローラ22
との相互圧接部を挟圧力を受けつつ通過していく。

この相互圧着部通過過程を加熱工程として前記（作用）
の（１）−項に述べたトナー画像の加熱軟化・溶融が
行なわれる。

本実施例における加熱工程は前述のごとく、加熱体21に
線状の発熱面28を設け、加熱体21と一体的に形成された
低熱容量の上記発熱体28にパルス状に通電し発熱を繰り
返すように構成された加熱体21によって行なわれてい
る。即ち搬送速度V_P（mm/s）で搬送されたシートＰ上の
トナー画像TaはシートＰの搬送速度に準じてズレなく搬
送される定着フィルム23とともに、順次加熱体21の発熱
面28の幅に応じて決定される線状の加熱部の有効幅内ｌ
に送り込まれて加熱を受けて軟化・溶融像Tbとなる。

加熱体21と加圧ローラ22との相互圧接部を通過したシー
ト部分は分離ローラ26・33の位置へ到達するまでの間は
加熱体21と分離上ローラ26間で展張して正走行している
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。ガイド板32はシートＰの裏面を支えて定着フィルム
22との密着を維持する作用をする。

このガイド板32の代りに加圧ローラ22と分離下ローラ33
とに回動ガイドベルトを懸回張設して、このベルトによ
りシートＰの裏面を支えて定着フィルム23との密着を維
持させるようにすることもできる。

この搬送過程を冷却工程として前記（作用）の（１）−
項に述べたように軟化・溶融トナーTbの熱が放熱され
てトナーの冷却固化Tcがなされる。

そして分離上ローラ対26の位置へ到達すると、定着フィ
ルム23は曲率の大きい分離上ローラ26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て定着フィ
ルム23とシートＰとが互いに離反（分離）して排紙トレ
イ11へ排紙されいく。この離反時点までにはトナーは十
分に冷却固化して前記（作用）の（１）−項に述べた
ようにシート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23に対するそれは極めて小さい状
態となっているから定着フィルム23とシートＰの離反は
定着フィルム23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。

上記定着装置20の定着フィルム23の巻取り走行駆動は、
シートＰが定着装置20を通過し終ってその後端が排紙検
出センサPH2で検出された時点で停止される。

本実施例装置では定着フィルム23は上記のようにシート
Ｐの定着処理実行のたびに送出し軸24側から巻取り軸27
側にシートＰの搬送速度と同一速度で順次巻取られて使
用されていく。

定着フィルムの巻取り正走行駆動制御は、給紙検出セン
サPH1による給紙検出時点から所定の第１のタイマ時間
経過時点で駆動を開始させ、所定の第２のタイマ時間経
過時点で駆動を停止させ、その間においてシートＰの定
着処理を実行させるようにして、排紙検出センサPH2を
用いない構成にすることもできる。

又センサ29・レバー25によるシートＰの先端・後端検知
信号で駆動制御する構成にすることもできる。

本実施例においては加熱体21の線状の発熱面28は通電に
より瞬時にトナーの融点（ないし定着可能温度）に対し
て充分な高温に昇温するので、加熱体の予備加熱が不要
であり、非定着時における加圧ローラ22への伝熱は少な
い。又定着時においても定着フィルム、トナー画像、シ
ートが加熱体21と加圧ローラ22との間に介在し、かつ発
熱時間が短いことによって急激な温度勾配が生ずる為、
加圧ローラ22は昇温にしくく実用上必要とされる程度の
連続的な画像形成を行なってもその温度はトナーの融点
以下に維持される。かかる構成の本実施例装置にあって
は、シートＰ上の加熱融性のトナーより成るトナー画像
は先ず、定着フィルム23を介して加熱体21によって加熱
溶融され、特に、その表層部は完全に軟化溶融する。こ
の際、加圧ローラ22によって加熱体、定着フィルム、ト
ナー画像、シートは良好に密着されており、効率的に熱
伝達される。これによりシートＰ自体の加熱は極力抑え
てトナー画像を効率的に加熱溶融させることができ、特
に、通電発熱時間を限定することにより、省エネルギー
化を図ることができる。

加熱体は小型もので十分でありそのため熱容量が小さく
なり、予め加熱体を昇温させる必要がないので、非画像
形成時の消費電力も小さくすることができ、また機内昇
温も防止できることになる。

本実施例では、加圧ローラ22の温度は上述したようにト
ナーの融点よりも低く維持されているので、トナー画像
加熱工程に引くつづく冷却工程のトナー画像の放熱を促
進することが可能である。この為、冷却に要する時間が
短くて済み、装置を小型化することができる。

（４）寸法関係 第３図（ａ），（ｂ）は加熱体21、加圧ローラ22、定着
フィルム23、記録材としての転写紙Ｐの相互寸法関係を
示す図である。

加熱体21に具備させてある線状の発熱面（発熱部）28の
定着フィルム横断方向の全長域寸法をＨ、該加熱体21に
定着フィルム23を挟んで対向する加圧ローラ22の同じく
全長域寸法をＲ、定着フィルム23の幅寸法をＦ、転写紙
Ｐの幅寸法（搬送方向とは直角方向の寸法）をＰとした
とき、 Ｐ≦Ｒ≦Ｈ≦Ｆ の寸法関係に設定する。本例では Ｐ＜Ｒ＜Ｈ＜Ｆ である。即ち加熱体21の発熱面28と定着フィルム23の関
係ではＨ＜Ｆであり、定着フィルム23は加熱面28の全長
域にわたって接している。

定着処理を連続して多数枚行なっている場合を考える。
領域Ｐの範囲では発熱面28で発生した熱量Ｑは主に転写
材へ移動するのでこの領域Ｐに対応する発熱面領域（Ａ
領域）の過昇温は発生しない。領域Ｒ∩（Ｂ・Ｂ領
域）では熱量Ｑは主に定着フィルム23及び加圧ローラ22
に移動するので、この領域に対応する発熱面領域も過昇
温は発生しない。領域Ｈ∩（Ｃ・Ｃ領域）では熱量Ｑ
は主に定着フィルム23に移動するので、この領域に対応
する発熱面領域も過昇温は発生しない。従って加熱体21
の発熱面28は熱容量が小さくともその全長域Ｈについて
過昇温状態になるのが抑制され、過昇温による熱損が防
止されて発熱面28即ち加熱体21の耐久性（寿命）が向上
する。

第４図は過昇温を生じやすい場合の例を示しており、 Ｐ＜Ｆ＜Ｒ＜Ｈ の寸法関係にあり、加熱体21の発熱面28と定着フィルム
23の関係ではＦ＜Ｈであり、発熱面28の全長域Ｈの両端
部側に夫々定着フィルム23の非接触領域部がある。

この場合は、定着処理を連続して行なったとすると、領
域Ｈ∩（領域Ｄ・Ｄ）についてはこの領域に対応する
加熱体21の発熱面28部分からの発熱を積極的に放熱させ
る、定着フィルム部分や加圧ローラ部分のような接触放
熱部材がなく、結局この領域に対応する発熱面部分から
の放熱が熱伝達効率の悪い空気中への放熱のみとなり、
熱容量の小さい発熱面28がこの領域部分において過昇温
状態になり熱損トラブルを生じやすくなる。又領域Ｒ∩
（領域Ｅ・Ｅ）では加熱体21と加圧ローラ22とが直接
に加圧接触しているので、固定の加熱体21面に回転駆動
されている加圧ローラ22面が摺動接触することにより加
圧ローラ22の駆動トルクを多く必要とする、そしてこの
領域Ｅ・Ｅに対応する発熱面28部分が加圧ローラ22との
直接的な摺動接触で早期に摩耗したり損傷を受ける可能
性もある。これ等の問題はＦ＜Ｈで、定着フィルム23が
発熱面28の全長域にわたって接触している関係にないた
めに生じているものである。

第５図は他の例を示しており、 Ｐ≦Ｈ≦Ｒ≦Ｆ の寸法関係に設定する。本例では Ｐ＜Ｈ＜Ｒ＜Ｆ である。本例は加熱体21の発熱面28がその全長域Ｈにわ
たって定着フィルム23及び加圧ローラ22に圧接するの
で、発熱面全長域Ｈの各部について放熱効率がよく、発
熱面の長手各部の過昇温が効果的に抑制されて耐久性が
向上する。

（５）その他 定着フィルム23は実施例装置のように送出し軸24側から
巻取り軸27側へ定着処理の実行毎に順次に巻取り走行さ
せてその全長分が巻取り使用されたら新しい定着フィル
ム23と交換する巻取り交換式にする他に、定着フィルム
23面へのトナーオフセットは実質的に生じないので、フ
ィルムの熱変形や劣化が小さければ巻取り軸27側へ巻取
られた使用済み定着フィルム23を適時に送出し軸24側へ
巻戻し制御して、或は巻取り側と送出し側とを反転交換
するなどして複数回繰返して使用することもできる（巻
戻し繰返し使用式）。又エンドレスベルト型にして回動
走行させて定着処理に供する構成とすることもできる。

巻取り交換式は定着フィルム23は例えば薄くて安価なポ
リエステルを基材として耐熱処理を施したものを用いる
ことができ、そして耐久性に関係なく薄肉化することが
可能となり低電力化することができる。

巻戻し繰返し使用式では定着フィルムとしては例えば耐
熱性・機械的強度等に優れた基材として25μｍ厚のポリ
イミド樹脂フィルムを用いてその面に離型性の高いフッ
素樹脂等よりなる離型層を設けた複合層フィルムを用い
ることができ、巻戻し逆走行時は加熱体21と加圧ローラ
22の当接圧が解除される構成になっているのが好まし
い。

巻戻し繰返し使用式やエンドレスベルト型のように複数
回使用する場合は、フィルム面クリーニング用のフェル
トパッドを設けると共に若干の離型剤、例えばシリコン
オイルを含浸させて該パッドをフィルム面に当接させる
などしてフィルム面のクリーニングと離型性の更なる向
上を行なうようにしてもよい。定着フィルムが絶縁性の
フッ素樹脂処理品の場合などではトナー画像を撹乱する
静電気がフィルムに発生し易いので、その対処のために
接地した除電ブラシで除電処理するのもよい。接地せず
にブラシにバイアス電圧を印加してトナー画像を撹乱し
ない範囲でフィルムを帯電させても良い。さらにフッ素
樹脂に導電性の粉末繊維、例えばカーボンブラック等を
添加して、上述の静電気による画像乱れを防止するのも
一策である。また、加圧ローラの除帯電及び導電化に関
しても同様の手段により行なうことができる。また、帯
電防止剤等の塗布や、添加を行なっても良い。

何れの方式の場合も定着フィルム23は定着装置20の所定
部所に着脱自在のカートリッジ構成にすることにより定
着フィルムの交換作業等を容易化することができる。

加熱体21の構成及び発熱面（層）28への通電制御は前述
例のものに限定されない。例えば加熱体の発熱面28の代
りに、厚膜の低抗体か、PTC特性を有するセラミックス
製チップ・アレイを配置してもよく、通電制御もパルス
状に与えるものではなく通常通電してもよい。要は加熱
体の通電発熱部とトナーを加熱する加熱部が一体的に形
成されており、かつ固定支持されていればよい。

以上の実施例装置は転写式の電子複写装置であるが、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・ディスプレイ装置・記録機等の各種の画像形成装
置に本発明は有効に適用できるものである。

（発明の効果） 以上のように本発明はトナー画像加熱定着装置につい
て、定着不良やオフセットを生じさせることなく加熱手
段である加熱体の熱容量を小さくすることが可能で、そ
の結果、待機時間や消費電力、さらには機内昇温の小さ
い画像形成装置を実現できる。又定着フィルムは薄肉の
ものをシワ発生の問題なく支障なく長期にわたって繰り
返して使用することができる。

又加熱体の発熱部の過昇温が抑制され発熱部、即ち加熱
体の使用耐久性（寿命）が向上する。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例装置を示すもので、第１図は装置の全体的
な概略構成図、第２図は定着実行状態の定着装置部分の
拡大図、第３図乃至第５図は夫々加熱体（発熱面）・加
圧ローラ・定着フィルム・転写紙の寸法関係説明図であ
る。 ３は感光ドラム、８は転写放電器、Ｐは転写材シート
（記録材）、20は定着装置の全体符号、21は加熱体、22
は加圧ローラ、23は定着フィルム、24は巻取り軸、27は
送出し軸。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−13288（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−237483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−109083（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−149966（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−157678（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−131272（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−92745（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−114229（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−26580（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−68766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−237483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−90180（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−93476（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−13862（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−81552（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材に線状の発熱部が設けられた加熱体
   と、一方の面がこの加熱体と摺動し、他方の面が記録材
   と接して共に移動するフィルムと、を有し、このフィル
   ムを介して前記加熱体からの熱により記録材上の未定着
   トナー像を加熱する定着装置であり、 前記フィルムの移動方向と直交する方向に関して、前記
   フイルムの幅は前記加熱体の発熱部の幅よりも大きく、
   発熱部の全長域にわたっていることを特徴とする定着装
   置。