JPH09204111A - 加熱定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性フィルム加熱方式の加熱定着装置にお
いて、耐熱性フィルムと記録材との間で発生するスリッ
プ現象及び加熱定着装置の可動時の温度の経時変化の影
響を受けることなく安定した記録材の搬送を行い、良好
なる画像の加熱定着を行う。 【解決手段】 加熱定着装置に、耐熱性フィルム３の表
面に当接して耐熱性フィルムを駆動する駆動ローラ２０
（駆動手段）と、駆動される耐熱性フィルム３に従って
従動する加圧ローラ４（加圧手段）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の画
像形成装置の技術分野に関し、特に加熱手段の熱を耐熱
性フィルムを介してシート状の記録材に伝熱させる耐熱
性フィルム加熱方式の加熱定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式を利用した画像形成
装置において、シート状の記録材に形成したトナー画像
の加熱定着等を行うための加熱定着装置は、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】またフラッシュ加熱方式、オーブン加熱方
式、熱板加熱方式など種々の方式・構成のものが知られ
ており、また実用化されている。さらに最近では、金属
や樹脂性のホルダーに直接固定支持された加熱手段（例
えばサーマルヒータが利用することが可能であり、以下
ヒータと記す）と、該ヒータに対向圧接しつつ搬送され
る耐熱性フィルム（定着耐熱性フィルム）と、該耐熱性
フィルムを介して記録材をヒータに密着させる加圧部材
を有し、ヒータの熱を耐熱性フィルムを介して記録材へ
付与することで記録材面に形成担持されている未定着画
像を記録材表面に加熱定着させる耐熱性フィルム加熱方
式を採用した定着装置が考案されている。

【０００４】このような耐熱性フィルム加熱方式の加熱
装置においては、加熱手段として低熱容量加熱手段と、
耐熱性フィルムとして薄膜の低熱容量のものを用いるこ
とができるため、接触加熱方式である熱ローラ方式等の
加熱装置に比べ加熱を行うための熱ローラ等の昇温を短
時間で行うことができ、省電力化・ウェイトタイム短縮
化（クイックスタート）が可能である。

【０００５】また、熱ローラ方式等の該加熱装置を備え
た画像形成装置に比べて装置本体内の機内昇温を抑える
ことができる等の種々の欠点を解決できるなどの利点を
有したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
耐熱性フィルム加熱方式の加熱定着装置において、耐熱
性フィルムと該耐熱性フィルムを駆動させる駆動ローラ
（加圧ローラ）との間に記録材を通して画像を定着させ
ており、以下のような欠点があった。

【０００７】第１に、記録材の吸湿により加圧ローラの
記録材に対する搬送力が落ち、加圧ローラと記録材の間
でスリップ現象が発生する。

【０００８】第２に、耐熱性フィルムを駆動する加圧ロ
ーラの加熱手段からの熱の影響により搬送速度が変化し
てしまう。

【０００９】すなわち、第１の問題は吸湿した記録材が
定着ニップ部に進入してきた際、加熱手段によって熱せ
られることにより、記録材から水蒸気が発生する。この
水蒸気は記録材へのトナー定着により耐熱性フィルム側
へは逃げられずに加圧ローラ側へ逃げてしまう。これに
よって、加圧ローラと記録材との間に水蒸気が挟まれ、
加圧ローラの記録材に対する搬送力が落ち、スリップ現
象を発生する。

【００１０】また、第２の問題は、加圧ローラを駆動さ
せて定着耐熱性フィルム及び記録材を搬送するタイプの
加熱定着装置では加圧ローラの温度が上昇すると、ゴム
部の熱膨張により外径が大きくなる。通常、一定回転数
で加圧ローラを回転駆動させているため、加圧ローラが
高温の時は低温時のときより記録材の搬送速度が速くな
ってしまう。

【００１１】従って定着部に記録材が到達すると、定着
部が記録材を引っ張ることとなり、この影響で画像の伸
びや記録材後端の画像欠けが生じてしまう。

【００１２】反対に、上記現象を見込んで定着部の記録
材搬送速度を初期から遅く設定しておくと、加圧ローラ
の温度がまだ低い時点では加熱定着装置の手前で記録材
に不要なループが形成されてしまい、転写後の記録材分
離方向や定着部への記録材入射角度等が不安定となるた
め、転写材分離時の画像飛び散り、定着部でのオフセッ
ト、さらには周辺部材に紙表面がこすれて画像が汚れる
等の不具合が発生してしまう。又、腰の強い厚い記録材
等を通紙した場合には転写部でのブレが生じてしまう。

【００１３】加えて、長尺の紙を搬送するＡ３機（Ａ３
サイズの記録材を通紙可能な装置において）ともなる
と、前述の搬送速度の影響を受けないように記録紙を転
写部と定着部とに跨がらせないような構成とすると、そ
の間の記録材搬送距離が長くなりすぎ、装置本体として
も大型化してしまうのが実情であった。

【００１４】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、耐熱性
フィルム加熱方式の加熱定着装置において、耐熱性フィ
ルムと記録紙との間でスリップ現象が発生することな
く、また、転写部と定着部との間の距離を長くせずと
も、加熱定着装置の可動時に温度の経時変化の影響を受
けることなく安定した記録紙の搬送を行うことを可能と
する加熱定着装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、加熱手段と、一方の表面に接触す
る前記加熱手段からの熱を他方の表面へと伝熱させる耐
熱性フィルムと、この耐熱性フィルムに加圧当接するこ
とでニップ部を形成する加圧手段とを備え、前記ニップ
部に未定着画像を担持した記録材を挟持して搬送するこ
とで画像を記録材に加熱・定着する加熱定着装置であっ
て、前記耐熱性フィルムの表面に当接して該耐熱性フィ
ルムを駆動する駆動手段を有し、前記加圧手段は前記耐
熱性フィルムの駆動に従って従動する。

【００１６】また、前記加圧手段及び前記駆動手段は、
ほぼ同じ外径のローラ状部材であり、それぞれのローラ
状部材が同軸的に構成されて前記耐熱性フィルムと当接
することも好適である。

【００１７】また、前記駆動手段の耐熱性フィルムと当
接する当接部に高摩擦部材を備えたことや、前記耐熱性
フィルムの加熱手段により加熱される領域以外の表面領
域に当接することも好ましい。

【００１８】さらに、前記駆動手段の前記耐熱性フィル
ムを介した対向位置に、前記駆動手段とにより耐熱性フ
ィルムを挟持する回動部材を備えたことも好ましい。

【００１９】画像形成装置において、記録材に画像を形
成する画像形成手段と、上記記載の加熱定着装置を備え
る。

【００２０】上記の構成により、記録材は耐熱性フィル
ムの駆動力により搬送され、また、加圧手段は前記耐熱
性フィルムの駆動に従って従動する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図示された実施の
形態に基づいて説明する。

【００２２】（実施の形態１）図１は本発明を適用した
第１の実施の形態であり、例えば電子写真方式の画像形
成装置の一構成要素となるもので、耐熱性フィルム加熱
方式を採用している加熱定着装置としての画像加熱定着
装置を説明する為の断面構成図である。

【００２３】１は樹脂製の横長ステーであり、後述する
耐熱性フィルム３の内面ガイド部材と後述の加熱手段と
してのヒータ２の支持体を兼ねるものである。

【００２４】３はエンドレス状の耐熱性フィルムであ
り、ヒータ２を含むステー１に外嵌させてある。このエ
ンドレスの耐熱性フィルム３の内周長とヒータ２を含む
ステー１の外周長は耐熱性フィルム３の方を例えば３ｍ
ｍ程度大きくしてあり、従って耐熱性フィルム３はヒー
タ２を含むステー１に対して周長が余裕をもってルーズ
に外嵌している。

【００２５】耐熱性フィルム３は熱容量を小さくしてク
イックスタート性を向上させるために、その膜厚を層厚
１００μｍ以下好ましくは６０μｍ以下２０μｍ以上に
設定したもので、耐熱性・離型性・強度・耐久性等のあ
る単層あるいは複合層耐熱性フィルムを使用することが
できる。

【００２６】図２は加熱手段としてのヒータ２の平面模
式図である。ヒータ２は、耐熱性フィルム３もしくは被
加熱手段としての記録材Ｐの搬送方向Ａ１に対して直角
方向を長手とする細長の耐熱性・絶縁性・良熱伝導性の
基板３１、該基板の表面側の短手方向中央部に基板長手
に沿って形成具備させた発熱体３２、この発熱体３２を
形成したヒータ２の表面を保護する耐熱性オーバーコー
ト層３４、抵抗発熱体３２の長手両端部の給電用電極３
３ａ，３３ｂ（図３）、基板裏面側に具備させた、加熱
手段温度を検知するサーミスタ等の検温素子５等からな
るもので低熱容量の線状の加熱手段である。

【００２７】また、ヒータ２の発熱温度は、検温素子５
の温度情報を基にＣＰＵ１０が電源１３から発熱体３２
へ流れる電流をトライアック１１により制御して所定の
温度を保つように制御されている。

【００２８】このヒータ２を抵抗発熱体３２を形成具備
させた表面側を下向きに露呈させて剛性・耐熱性を有す
るステー１の下面側に保持させて固定配設してある。

【００２９】加熱手段基板３１は、例えば、アルミナや
窒化アルミニウム等の厚み１ｍｍ・幅１０ｍｍ・長さ２
４０ｍｍのものである。

【００３０】抵抗発熱体３２は、例えば、Ａｇ／Ｐｄ
（銀パラジウム）、ＲｕＯ₂ 、Ｔａ₂Ｎ等の電気抵抗材
料をスクリーン印刷等により、厚み約１０μｍ、幅１〜
５ｍｍの線状もしくは細帯状に塗工して形成したもので
ある。

【００３１】給電用電極３３ａ，３３ｂは、例えば、Ａ
ｇ等のスクリーン印刷パターン層である。

【００３２】オーバーコート層３４は、例えば、約１０
μｍ厚の耐熱性ガラス層である。

【００３３】図３は本実施の形態の加熱定着装置の外観
図であり、図４は本実施の形態の加熱定着装置の片側端
部の断面図である。

【００３４】４はヒータ２との間で耐熱性フィルム３を
挟んで、定着ニップ部Ｎを形成する加圧手段としての加
圧ローラである。

【００３５】加圧ローラ４の芯金１５は中空軸になって
おり、これにより回転駆動軸１８にベアリング１４を介
して加圧ローラ４を取り付けることで、回転駆動軸１８
からの駆動力が加圧ローラへは伝わらないようにしてい
る。

【００３６】耐熱性フィルム３を駆動する駆動手段とし
て駆動ローラ２０を用いる。駆動ローラ２０は回転駆動
軸１８に回り止めピン１９で該駆動軸からの駆動力が伝
わるように取り付ける。

【００３７】駆動ローラ２０は芯金１６の表面に薄く摩
擦力の大きい高摩擦部材としてのゴム層１７を有する。
これにより、該駆動ローラ２０の当接部と耐熱性フィル
ム３外面との摩擦力で、耐熱性フィルム３が駆動され
る。

【００３８】駆動ローラ２０の外径は、加圧ローラ径と
定着ニップ部Ｎの寸法より決定する。これは、駆動ロー
ラ径が大きすぎると、定着ニップ部Ｎが形成されなくな
り、逆に小さすぎると耐熱性フィルム３との摩擦力が無
くなり駆動力が伝わらなくなってしまう。

【００３９】従って、駆動ローラ２０の外径は（駆動ロ
ーラ２０の回転中心から定着ニップ部Ｎまでの距離）×
２＜駆動ローラ２０の外径＜加圧ローラ４の外径という
関係の下で設定する。

【００４０】駆動ローラ２０の回転により耐熱性フィル
ム３がステー１の回りをヒータ２にその内周面が密着摺
動しながら回転する。ヒータ２は所定のタイミングで発
熱体３２に対する通電がなされて所定の温度に発熱状態
になる。

【００４１】不図示の画像形成手段から搬送されてきた
未定着のトナー画像Ｔを上面に担持した被加熱材として
の記録材Ｐはヒータ２と加圧ローラ４の定着ニップ部Ｎ
の、耐熱性フィルム３と加圧ローラ４との間に進入して
トナー画像面が耐熱性フィルム３の外面に密着して耐熱
性フィルム３と一緒の重なり状態で定着ニップ部Ｎを通
過していき、その通過過程でヒータ２の熱を耐熱性フィ
ルム３を介して受けてトナー画像Ｔの加熱定着処理がな
される。ここで、１Ａは記録材Ｐ、Ａ２は耐熱性フィル
ム７の進行または移動方向である。

【００４２】以上の第１の実施の形態のように、耐熱性
フィルム駆動により加圧ローラを従動させることによっ
て、記録材の吸湿によるスリップ現象を、耐熱性フィル
ムとトナーの密着性を利用して防ぐことができる。ま
た、駆動ローラのゴム層１７を薄くすることで、熱膨張
による駆動ローラの外径変化を抑え、加熱定着装置での
記録材の搬送速度変化をさらに抑えることが可能とな
る。

【００４３】（実施の形態２）図５は第２の実施の形態
の加熱定着装置の断面図である。

【００４４】耐熱性フィルム３は回転駆動軸１８の両端
に取り付けた駆動ローラ２０と耐熱性フィルム外周面と
の摩擦力で回転力を与えられる。

【００４５】加圧ローラ４はベアリング１４を介して回
転駆動軸１８に取り付けられているため、耐熱性フィル
ム３より回転力を与えられる。

【００４６】ここで、従来の駆動ローラは発熱体３２に
耐熱性フィルムを介して接していたために、発熱体３２
の熱を受け熱膨張を起こしやすく、回転速度が不安定に
なっていた。

【００４７】そこで、本実施の形態は駆動ローラ２０を
発熱体３２から離したものであり、換言すると耐熱性フ
ィルムの発熱体３２により加熱された表面領域３ａに当
接することにより、発熱体３２からの熱を伝わりにくく
する。これにより、駆動ローラの熱膨張が抑えられるた
め、耐熱性フィルム３に対してより安定した回転を供給
できる。

【００４８】発熱体３２への給電方法としては、耐熱性
フィルム３の駆動を片側駆動にし、発熱体３２の電極を
駆動側と逆側に設けることで、発熱体３２への給電を行
う。また、両端駆動を行う場合でも、スルーホールでス
テー１上に発熱体３２の電極を設けることで給電するこ
とが可能となる。

【００４９】（実施の形態３）図６は本実施の形態の加
熱定着装置の断面図である。

【００５０】本実施の形態の加熱定着装置は駆動ローラ
２０と回動部材２２を耐熱性フィルム３両端部に設け、
これらの間に耐熱性フィルム３を挟み、駆動ローラから
耐熱性フィルム３に回転力を与えている。

【００５１】これにより、駆動ローラ２０から耐熱性フ
ィルム３へ安定した回転が供給できるとともに、より大
きい回転トルクも供給できる。

【００５２】また、回動部材２２を設けることによっ
て、耐熱性フィルム３を発熱体と駆動ローラで挟んでい
る加熱定着装置に比べて、駆動ローラ２０の外径をより
大きい範囲で調整することが可能となる。

【００５３】

【発明の効果】以上に説明された本発明によると、耐熱
性フィルム加熱方式による加熱定着装置において、記録
材は耐熱性フィルムの駆動により搬送されるので、加圧
ローラと記録材とのスリップ現象がなくなり、記録材が
安定した速度で搬送される。その結果、良好な画像の加
熱定着が得られる。

【００５４】ローラ状部材の加圧手段と駆動手段を同軸
的に構成することで、フィルム駆動手段を持ちながらコ
ンパクトな構成とすることが可能となり、その他の構成
の変更は最小限に留まるので、容易に本発明を適用する
ことができる。

【００５５】駆動手段の当接部に高摩擦部材と備えるこ
とで、耐熱性フィルムの駆動をより安定して行うことが
できる。

【００５６】また、駆動手段が耐熱性フィルムの加熱さ
れる領域以外の表面領域に当接することで熱の影響が少
なくなり、外径の変化等による搬送速度の変化は減少し
て一定の速度で記録材を搬送することができる。

【００５７】従って、加熱定着装置の前後の構成要素に
記録材が挟持されている状態であっても、加熱定着装置
を含むそれぞれの構成要素による搬送速度が同じとな
り、画像の伸び、後端欠け、画像こすれによる画像汚れ
等の発生を防止できる。

【００５８】しかも記録材の搬送速度のずれの影響を解
消するために、加熱定着装置を前後の構成要素から離す
必要がなくなり、この加熱定着装置を画像形成装置に適
用した場合には、コンパクトな構成の画像形成装置を得
ることができる。

【００５９】また、回動部材により耐熱性フィルムを挟
持することで、さらに安定して耐熱性フィルムを駆動・
搬送することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の加熱定着装置を説明する図。

【図２】図２は加熱手段を説明する図。

【図３】図３は本発明の加熱定着装置の外観図。

【図４】図４は本発明の第１の実施の形態の加熱定着装
置。

【図５】図５は本発明の第２の実施の形態の加熱定着装
置。

【図６】図６は本発明の第３の実施の形態の加熱定着装
置。

【符号の説明】

１ ステー ２ ヒータ（加熱手段） ３ 耐熱性フィルム ４ 加圧ローラ（加圧手段） ５ 検温素子 １０ ＣＰＵ １１ トライアック １３ 電源 １４ ベアリング １５，１６ 芯金 １７ ゴム層 １８ 回転駆動軸 １９ 回り止めピン ２０ 駆動ローラ（駆動手段） ３１ 基板 ３２ 発熱体 ３３ａ，３３ｂ 給電用電極 ３４ オーバーコート層 Ｎ 定着ニップ部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段と、一方の表面に接触する前記
   加熱手段からの熱を他方の表面へと伝熱させる耐熱性フ
   ィルムと、この耐熱性フィルムに加圧当接することでニ
   ップ部を形成する加圧手段とを備え、前記ニップ部に未
   定着画像を担持した記録材を挟持して搬送することで画
   像を記録材に加熱・定着する加熱定着装置であって、 前記耐熱性フィルムの表面に当接して該耐熱性フィルム
   を駆動する駆動手段を有し、前記加圧手段は前記耐熱性
   フィルムの駆動に従って従動することを特徴とする加熱
   定着装置。
2. 【請求項２】 前記加圧手段及び前記駆動手段は、ほぼ
   同じ外径のローラ状部材であり、それぞれのローラ状部
   材が同軸的に構成されて前記耐熱性フィルムと当接する
   ことを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
3. 【請求項３】 前記駆動手段の耐熱性フィルムと当接す
   る当接部に高摩擦部材を備えたことを特徴とする請求項
   １または２に記載の加熱定着装置。
4. 【請求項４】 前記駆動手段は、前記耐熱性フィルムの
   加熱手段により加熱される領域以外の表面領域に当接す
   ることを特徴とする請求項１，２または３に記載の加熱
   定着装置。
5. 【請求項５】 前記駆動手段の前記耐熱性フィルムを介
   した対向位置に、前記駆動手段とにより耐熱性フィルム
   を挟持する回動部材を備えたことを特徴とする請求項
   １，２，３または４に記載の加熱定着装置。
6. 【請求項６】 記録材に画像を形成する画像形成手段
   と、請求項１，２，３，４または５のいずれか一項に記
   載される加熱定着装置を備えたことを特徴とする画像形
   成装置。