JPH08137307A

JPH08137307A - 定着装置

Info

Publication number: JPH08137307A
Application number: JP27737594A
Authority: JP
Inventors: Masami Kawada; 正美河田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-11-11
Filing date: 1994-11-11
Publication date: 1996-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】フィルム駆動中のフィルムとフィルム駆動ロ
ーラとの間の駆動力伝達率が改善された、フィルム走行
の安定性の高い定着装置を提供する。【構成】フィルムの一面側に加熱体を配置し、他面側
に画像担持体を密着させ、フィルムを介して該画像担持
体に熱エネルギーを付与する定着装置において、前記フ
ィルムを耐熱樹脂とし、平均粒径５μｍ以下のフッ素樹
脂粉末を含有させる。

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
材上のトナー像を溶融して定着を行う定着装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置に使用される定着装
置としては、所定の温度に維持された加熱ローラと、弾
性層を有して前記加熱ローラに圧接する加圧ローラによ
って、記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式が
多用されている。

【０００３】また、米国特許第３５７８７９７号明細
書、特公昭５１−２９８２５号公報に開示のように、エ
ンドレスベルトを用いたベルト加熱方式も知られてい
る。

【０００４】このような装置では、定着可能となるまで
のウォームアップ時間が長いという問題がある。

【０００５】そこで本出願人は、先に特開昭６３−３１
３１８２号公報で、固定加熱体と、その加熱体と摺動す
る薄膜のフィルムを用い、ウォームアップ時間を大幅に
短縮ないし無くした定着装置を提案した。

【０００６】また、このように加熱体にフィルムを摺動
させる構成では、フィルム内面が削れてしまうため、特
開平０３−０２５４８１号公報で、フィルム内面にフッ
素樹脂を含有させ、フィルムの内面削れを無くした定着
装置を先に提案した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにフィルム内面にフッ素樹脂を含有させてフィルムと
ローラや加熱体等の内接物との摩擦力を低下させて、フ
ィルムの内面削れを防止すると、フィルムとフィルム駆
動ローラとの間の摩擦力も低下し、安定した駆動力が得
られなくなることがある。

【０００８】このため、フッ素樹脂の含有率を調整して
その問題に対応しているが、なおフィルムの駆動が不安
定にあることがある。

【０００９】そこで本発明の目的は、フィルム駆動中の
フィルムとフィルム駆動ローラとの間の駆動力伝達率が
改善された、フィルム走行の安定性の高い定着装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、フィルムの一面側に加熱体を配置し、他
面側に画像担持体を密着させ、フィルムを介して該画像
担持体に熱エネルギーを付与する定着装置において、前
記フィルムが耐熱樹脂から成り、平均粒径５μｍ以下の
フッ素樹脂を含有することを特徴とする定着装置を提供
する。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

【００１２】図１は、本発明の実施例の加熱定着装置を
用いた画像形成装置の断面図である。

【００１３】図１において、１００は装置機筺、１は外
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。

【００１４】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。

【００１５】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）を長手として開ロ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ヘの往復移動
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
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。

【００１６】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３
ａ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。

【００１７】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
配設部位ヘ移行していく。

【００１８】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。

【００１９】転写部でトナー面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。

【００２０】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。

【００２１】次に本発明の実施例の定着装置について説
明する。

【００２２】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２
６と、駆動ローラ２５と従動ローラ２６間の下方に配置
した定着時固定状態で使用される加熱体としての低熱容
量線状加熱体２０という、互いに平行な３部材２５・２
６・２０間に懸回張設してある。

【００２３】なお、この定着フィルムについては後で詳
述する。

【００２４】従動ローラ２６はエンドレスベルト状の定
着フィルム２４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で、加熱
体２０に対して摺動しながら、シワ、蛇行および速度遅
れなどなく回動駆動される。

【００２５】駆動ローラ２５は金属ローラ上にシリコン
ゴム等のフィルム２４内周に対して高摩擦係数の耐熱材
料を被覆してある．また、従動ローラ２６は金属ローラ
で、駆動ローラよりもフィルム内周に対する摩擦係数は
低い。

【００２６】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、転写材シートＰの搬送
方向に順方向の反時計方向に回転する。

【００２７】加熱体としての低熱容量線状加熱体２０に
関しては、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、その支持体の下面側に下面長手に沿って一体に取付
保持させた、発熱体２２・検温素子２３等を具備させた
ヒータ基板２１を有してなる。

【００２８】ヒータ支持体２７は、低熱伝導性の加熱体
２０を定着装置１１およ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）、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。

【００２９】図３に、加熱体２０の拡大断面図を示す。
厚み１．０ｍｍ、巾１０ｍｍ、長さ２４０ｍｍの高熱伝
導性のアルミナ基板２１上に、銀、パラジウムからなる
抵抗発熱体２２を基板のほぼ中央に長手方向に沿って厚
み１０μｍ、巾３ｍｍにスクリーン印刷で塗布して焼成
している。

【００３０】また、抵抗発熱体２２およびアルミナ基板
２１は、保護層２１ａによって被覆され、定着フィルム
２４はその保護層２１ａと摺動する。

【００３１】この保護層２１ａは、ＰＴＦＥディスパー
ジョンを厚さ１０μｍになるように塗工を施し、焼成し
た。

【００３２】２３はサーミスタ等の検温素子であり、ア
ルミナ基板２１の裏面に、放熱用シリコンゴム接着剤で
固着している。本例の場合は、線状の発熱体２２に対
し、その長手方向に両端より給電し、全長にわたってほ
ぼ均一に２００℃になるように発熱させた。通電は検温
素子２３の検知温度が２００℃となるようにトライアッ
クを含む不図示の通電制御回路により通電電力を制御し
た。

【００３３】次に、図２に示した定着装置の動作につい
て説明する。

【００３４】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２
８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。

【００３５】加熱体２０は、画像形成スタート信号に基
づき所定のタイミングで通電加熱され、瞬時に昇温し、
トナー画像Ｔａは圧接部Ｎにおいて加熱を受けて軟化
し、溶融像Ｔｂとなる。

【００３６】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がほぼ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１２へ
排紙されていく。

【００３７】この分離点でのトナー温度は、トナーの融
点以上である。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】また、本実施例において加熱体２０のうち
の発熱体２２および基板２１の熱容量が小さく、かつこ
れらが支持体２７による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（またはシート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。本実施
例では、フィルムを５０ｍｍ／ｓｅｃで駆動し、加圧ロ
ール２８は加熱体に対して総圧８ｋｇで加圧した。

【００４１】次に、定着フィルム２４について詳細に説
明する。

【００４２】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４０μ
ｍｍ以下の単層あるいは複合層フィルムを使用できる。

【００４３】図４は、複合層フィルムの１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はその耐熱層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。

【００４４】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）などの高耐熱性樹脂フィルムが使
用できる。

【００４５】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２４ｂ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。

【００４６】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
ることが好ましい。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Ｐ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に転移（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。

【００４７】また、耐熱層にフッ素樹脂からなる微粉末
を０．１〜１０％分散させることにより、フィルム駆動
中の定着フィルム２４と抵抗発熱体２２との摩擦力が低
下して、摺動性が著しく改善され、かつフィルムの蛇行
制御性もよくなる。しかし、フッ素樹脂の比率を大きく
すると、定着フィルム２４と駆動ローラ２５との摩擦力
も低下して、定着フィルム２４と駆動ローラ２５がスリ
ップしてフィルムの駆動ができないことが発生すること
がある。

【００４８】本実施例では、フッ素樹脂の含有量が同じ
でも、粒径を小さくすることで、定着フィルム２４と抵
抗発熱体２２との摩擦力を変えないで、定着フィルム２
４と駆動ローラ２５の摩擦力を大きくすることができ
る。

【００４９】図５に、スリップトルクの実験値を示す。

【００５０】抵抗発熱体２２の温度を約１９０℃に設定
し、１０分間回転させた後、定着フィルム２４を回転し
ないように固定し、駆動ローラ２５と同心となるように
ＴＯＨＮＩＣＨＩ製回転トルクゲージ０．１〜９ｋｇｆ
・ｃｍ用を取付け、回転トルクゲージを回して、駆動ロ
ーラ２５に駆動力を与える。この駆動力を強くすると、
定着フィルム２４と摩擦によって静止していた駆動ロー
ラ２５が回転する。この回転始めの回転トルクゲージの
値をスリップトルクとする。

【００５１】グラフの定着フィルム２４は、フッ素樹脂
含有率３．０％で、平均粒径１０μｍ、７μｍ、５μｍ
の３種類と、フッ素樹脂を含まない「なし」の合計４種
類を、定着フィルム２４と抵抗発熱体２２との摺動面の
グリス量を変えて測定した。

【００５２】図５のグラフより、定着フィルム２４に含
有されるフッ素樹脂の平均粒径は、５μｍまでは小さい
ほど駆動ローラ２５とのスリップトルクは大きくなり、
フィルム駆動上有利となる。しかしながら、図５には、
不図示であるが平均粒径２μｍでは、平均粒径５μｍと
ほぼ同じ値を示す。

【００５３】このため、平均粒径５μｍ以下では、与え
る結果はほぼ変わらないと推定できる。つまり、定着フ
ィルム２４にフッ素樹脂を含有させる場合、フッ素樹脂
の平均粒径が５μｍ以下の場合、定着フィルム２４と駆
動ローラ２５のストップトルクは大きくなり、フィルム
駆動上、有利となる。

【００５４】平均粒径は、定着フィルムの耐熱層２４ａ
の中央部１００μｍ×１００μｍをサンプリングしたも
のの個々の最大径の平均値である。

【００５５】以上のように、フッ素樹脂の平均粒径を５
μｍ以上の微粉末を使用することで、安定したフィルム
駆動が可能となった。

【００５６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、フ
ィルム駆動中のフィルムとフィルム駆動ローラとの間の
駆動力伝達率が著しく改善されて、フィルムの走行性を
向上させることが可能な定着装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の定着装置を適用した複写装置
の１例の断面図である。

【図２】図１の定着装置の断面図である。

【図３】図１の定着装置の加熱体の拡大断面図である。

【図４】本発明の定着装置のフィルムの１例の構成を示
す断面図である。

【図５】ストップトルクの実験値を示すグラフである。

【符号の説明】

２０加熱体２４定着フィルム２５駆動ローラ２６従動ローラ２８加圧ロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルムの一面側に加熱体を配置し、他
面側に画像担持体を密着させ、フィルムを介して該画像
担持体に熱エネルギーを付与する定着装置において、前
記フィルムが耐熱樹脂から成り、平均粒径５μｍ以下の
フッ素樹脂粉末を含有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】フィルムにおけるフッ素樹脂粉末の含有
率が０．１〜１０重量％である請求項１記載の定着装
置。
【請求項３】フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチ
レン樹脂粉末である請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】画像担持体に当接するフィルム面に離型
層を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定
着装置。
【請求項５】離型層が、少なくともフッ素樹脂および
シリコン樹脂のうちのいずれかを含有している請求項４
記載の定着装置。