JPH09222820A

JPH09222820A - 画像形成装置及びその定着装置

Info

Publication number: JPH09222820A
Application number: JP8052591A
Authority: JP
Inventors: Tatsunori Ishiyama; 山竜典石
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【目的】薄肉の定着フィルムを使用する定着装置におい
て、定着後の転写材と定着フイルムの分離を促進する分
離部材による定着フイルムの損傷を阻止するとともに、
該フィルムの表面電位を制御して良質の画像を得る。【構成】定着部位の下流側において、該定着フィルムに
弾性分離部材を当接させるとともに、必要に応じてこれ
を電極とするか乃至は電極部材を定着フィルムに当接配
置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、静電複写機、同
プリンタなどの画像形成装置、とくにその定着装置に関
するものである。

【従来技術】

【０００２】上記のような周知の画像形成装置にあって
は、紙などの転写材上に形成されたトナー像をこれに定
着固定するために、熱ローラ方式、フラッシュ加熱方
式、オーブン加熱方式など種々な提案がなされており、
とくに加熱ローラとこれに圧接する加圧ローラの当接部
位を、トナー像を担持する転写材を通過させてトナー像
を転写材に加熱融着させる熱ローラ方式のものが一定の
効果を上げて多用されて来ていることはよく知られてい
る通りである。

【０００３】併しながら、近来、省エネルギ化、電源投
入から出力可能になる迄の時間を短縮して作業能率の向
上をはかる趣旨から、例えば、特開昭６３ー３１３１２
８号、特開平２ー１５７８７８号公報などにみるよう
に、固定支持された小型の加熱体と、これに当接しなが
ら走行する耐熱性の定着フィルム、これを介して転写材
を前記加熱体に圧接させる加圧部材とからなり、全体と
しての熱容量が可及的に小さくなるように構成したもの
が提案されている。

【０００４】「図８」はこのような定着装置の一例を示
す概略側断面図である。同図において、符号２は耐熱性
エンドレスベルト状の定着フィルムで、厚み２０〜８０
μｍ程度のポリイミドフィルムからなる基層の外側（転
写材に当接する側）にトナーとの離型性を考慮して厚み
５〜２０μｍのＰＴＦＥの離型層を形成してなるものと
する。

【０００５】前記ベルトの内部には、転写材Ｐの搬送方
向に直交する方向に延設して絶縁性、耐熱性、低熱容量
のヒータ基板１ー１と、その前記定着フィルム２側長手
方向に配置した発熱体１ー２とからなるヒータ１が配設
してある。前記基板１ー１の、発熱体１ー２とは反対側
にサーミスタなどの温度センサ４が配置してある。

【０００６】前記ヒータ１を囲繞するようにほぼ半円弧
状の耐熱モールド材製のフィルムガイド３ー１が配設し
てあり、また、該フィルムガイド３ー１の背面には、こ
れの熱による撓みを防止するためにＦｅ、Ａｌなどの金
属からなる板金ステー３ー２が配設してある。ヒータ１
は前記フィルムガイド３ー１に支持されており、発熱体
１ー２が定着フィルム２に露出するように配設してあ
り、定着フィルム２がこれにルーズに係合して走行す
る。

【０００７】前記ヒータ１に対向する位置には、芯金９
ａの周囲に離型性のよいゴム層９ｂを設けてなり、不図
示の駆動手段で図示反時計方向に回転駆動される加圧ロ
ーラ９が配設してあり、前記ヒータ１の位置で総圧４〜
１５ｋｇ程度の当接圧でこれに当接してニップＮを形成
している。これによって前記定着フィルム２が従動走行
する。前記芯金は符号１０で示すようにアースしてあ
る。

【０００８】このような定着装置において、トナー像を
担持する転写材Ｐを図示右方から前記ニップ部Ｎに搬
送、通過させると、この位置でトナー像は転写材に融着
固定されてハードコピーが完成して機外に排出される。
なお、符号１１１、１１２は転写材が定着フイルム、加
圧ローラ等に付着巻き付くのを阻止する分離上ガイド、
分離下ガイドである。

【０００９】このような構成とすることによって、加熱
部分の熱容量を非常に小さくできるので、装置のスイッ
チオンから、定着部位が定着可能温度に達する迄の時間
を大巾に短縮できるので作業性が顕著に向上する。

【００１０】ところでこの種の従来の装置では、定着後
の転写材が定着フイルムに付着するのを阻止するため
に、前記のように分離上ガイド１１１を設けていたが、
該ガイド１１１としては固定式のものを用いるのが普通
であった。このため該ガイド１１１先端と定着フィルム
２が接触、摩擦を生じ、とくに分離機能上の見地から分
離爪を利用するような場合には定着フィルムを損傷する
と云う問題があった。

【００１１】従来広く実用されているような剛性の加熱
定着ローラの場合には、該ローラ表面位置が確定してい
るとみてよいから、これに近接配置する分離爪と該ロー
ラ表面との間の間隔も確実に設定できたが、上記の定着
装置における定着フィルム２は、前述のように、フィル
ムガイド３ー１にルーズに係合しているので、「図９」
に符号Ｆで示すように変位可能であり、フイルムガイド
３ー１と分離上ガイド１１１先端との間のギャップは不
安定な状態たることを免れず、このような事態はとくに
大サイズの転写材で顕著であった。

【００１２】このような問題に対処すべく、定着フィル
ム２の径を小さくし、ないしはフィルムガイド３ー１の
外形を大きくして定着フィルムを安定走行させようとす
ると両者間の摩擦が過大となって加圧ローラ９との摩擦
によって定着フィルムを搬送させることが困難になり、
定着フィルムの損傷、定着部位でのジャムの頻発、転写
材先端の角折れなどを招来するおそれが大きくなる。

【００１３】このため、定着フィルムとフィルムガイド
間にはある程度の緩みを持たせて加圧ローラと定着フィ
ルムとが円滑に走行するように構成するほかはなかっ
た。

【００１４】そして、定着フィルムをフィルムガイドに
対してルーズに係合させ、分離上ガイドとして固定式の
ものを使用すると、前述のように、定着フィルムが損傷
してその離型層が剥離するおそれがあり、これによって
画像の欠落、分離不良によるジャムの発生等を招来す
る。また、定着フィルムに傷がつくフィルム上の電位制
御が困難になり静電的な画質の劣化をもたらすと云う問
題も派生する。

【００１５】本発明はこのような事態に対処すべくなさ
れたものであって、定着後の転写材を確実に定着フィル
ムから分離できるとともに、定着フィルムを損傷するこ
となく、常時安定して良質の画像を得られるような画像
形成装置の定着装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００１６】

【課題を解決する技術手段、その作用】上記の目的をた
っせつするため、本発明は、加熱体と、これに当接し駆
動力を有して走行する加圧部材と、前記加熱体と前記加
圧部材との間に位置して加圧部材と同期走行する定着フ
ィルムとをそなえ、未定着画像を担持する転写材を、前
記定着フィルムとこれに当接する前記加圧部材で形成さ
れる定着部位を通過させて未定着画像を転写材に定着さ
せる定着装置において、転写材が前記定着部位を通過し
た位置適所において、前記定着フィルムに弾性的に当接
する弾性分離部材を配設してなることを特徴とする画像
形成装置の定着装置（１）、または、上記（１）のもの
において、加圧部材が加圧ローラであることを特徴とす
る定着装置（２）、または、上記（１）または（２）の
いずれかのものにおいて、弾性分離部材が、走行する定
着フィルムにカウンタ方向に当接する耐熱ゴムブレード
であることを特徴とする定着装置（３）、または、上記
（１）または（２）のいずれかのものにおいて、弾性分
離部材が、走行する定着フィルムにカウンタ方向に当接
する耐熱フイルムであることを特徴とする定着装置
（４）、または、上記（３）または（４）のいずれかの
ものにおいて、弾性分離部材の、定着フィルムに当接す
る部位に耐摩耗性フッ素樹脂層を設けたことを特徴とす
る定着装置（５）、または、上記（５）のものにおい
て、耐摩耗性フッ素樹脂層に導電材料を分散させてこれ
を低抵抗化したことを特徴とする定着装置（６）、また
は、上記（３）または（４）のいずれかのものにおい
て、弾性分離部材に導電材料を分散させて低抵抗化した
ことを特徴とする定着装置（７）、または、上記（１）
乃至（５）のいずれかのものにおいて、定着フィルムの
走行方向にみて弾性分離部材よりも下流側で、定着部位
よりも上流側に定着フィルムに圧接する導電性部材を配
設してなることを特徴とする定着装置（８）、または、
上記（８）のものにおいて、定着フィルムに圧接する導
電性部材が導電性ローラであることを特徴とする定着装
置（９）、または、上記（８）のものにおいて、定着フ
ィルムに圧接する導電性部材が導電性ブラシであること
を特徴とする定着装置（１０）、または、上記（１）乃
至（１０）のいずれか記載の定着装置を具備することを
特徴とする画像形成装置（１１）である。

【００１７】このように構成することによって、薄肉の
定着フィルムを用いる定着装置において、定着後の転写
材を定着フィルムから確実に分離させ得るとともに、分
離部材によって定着フィルムが損傷するような事態を阻
止でき、さらに定着フィルムの表面電位を制御可能とす
ることによって常時安定して良質の画像を得ることがで
きる。

【００１８】

【実施例】「図１」は本発明の実施例を示す定着装置の
概略側断面図であって、前記「図８」に示した装置と対
応する部位には同一の符号を付して示してあり、それら
についての説明は必要ない限り省略する。

【００１９】図示のように、転写材の巾方向に延設され
たセラミック基板１ー１に抵抗発熱体１ー２、その外側
に耐熱ガラス１ー３を配設したヒータ１が金属ステー３
ー２に裏打ちされたフィルムガイド３ー１に取着してあ
り、これが全体として、円筒状に形成された定着フィル
ム２内にルーズに装着されている。前記ヒータ１の背面
には温度検知用のサーミスタ４が配設してあり、これで
検知された温度信号がＡ／Ｄコンバータ５を経てＣＰＵ
６に送られる。ＣＰＵ６はこの入力信号に基づいてＡＣ
ドライバを駆動してヒータ１の温度が適正になるように
発熱体１ー２への通電電力を制御する。

【００２０】前記ヒータ１は、定着フィルム２を介して
加圧ローラ９に当接し、ヒータ側の前記金属ステー３ー
２によって総圧４〜１５ｋｇ程度の圧力を付与して前記
加圧ローラ９との当接部位に符号Ｎで示すようにニップ
を形成している。不図示の画像形成部位によってトナー
像を担持した転写材Ｐは、図示右方から前記ニップ部Ｎ
に案内されてこれを通過し、このとき加熱、加圧されて
トナー像が転写材に定着されて機外に排出されるものと
する。

【００２１】「図２」は定着フィルム２の構成を示す説
明図である。図示のものは３層からなっており、ポリイ
ミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、
ポリエーテルイミド、ポリパラバン酸など耐熱性、絶縁
性材料に金属ホウ化粉末のような熱伝導率の高いフィラ
ーを分散させて、厚み５０μｍ程度の円筒状フイルムに
形成した基層２ａと、その外面にあってＰＦＡ、ＰＴＦ
Ｅなどのフッ素樹脂やシリコン樹脂からなる厚み１０μ
ｍ程度の離型層２ｃと、これら両者を接合する厚み５μ
ｍ程度のプライマ層２ｂとから形成されている。

【００２２】加圧ローラ９は、Ｆｅ、Ａｌ等の金属製芯
金９ａの外側にシリコンゴム、フッ素ゴムなどからなる
弾性層９ｂを設けてなり、不図示の駆動源によって「図
１」で見て反時計方向に回転駆動されるものとする。

【００２３】「図１」からわかるように、定着フィルム
２には分離ブレード１１が当接配置してあって、定着を
終了して排出された転写材が該フィルム２に付着するの
を阻止している。この分離ブレード１１は耐熱性のシリ
コンゴムで形成されているものとする。

【００２４】「図３」は分離ブレードを単体して示した
斜視図である。分離ブレード１１の主体は厚み１ｍｍ程
度のシリコンゴムからなる板状体１１ー１からなり、こ
れを定着フイルム２に当接圧１０ｇ程度に設定して使用
する。この際、該フィルムに当接する側の端縁に、厚み
２０μｍ程度のフッ素樹脂コーティング層１１ー２を設
けて定着フィルム面の損傷を防止するようになってい
る。

【００２５】前記分離ブレードにはシリコンゴムを用い
たが、同様の耐熱性（連続使用温度１７０。Ｃ程度）を
具有するゴム材であればよく、定着フィルムの基層に用
いられるようなポリイミド、ポリエーテルケトン等も同
様に使用できる。

【００２６】上述のような構成の定着装置に、前記のよ
うな弾性分離ブレードを用いることによって、定着フィ
ルムが揺動しても分離ブレードがこれに追随でき、定着
後の転写材の定着フィルムへの巻き付きを有効に阻止し
て確実に転写材を分離することができる。

【００２７】次に、前記のような定着装置において、分
離ブレードを用いて定着フィルム上の電位を制御する実
施態様について説明する。即ち、「図３」に示した分離
ブレードの定着フィルムへの当接縁のフッ素樹脂層にカ
ーボンなどの導電剤を分散させ、乃至は分離ブレード本
体に導電剤を分散させてこれら部材の体積抵抗率を調整
して、これを電極としてフィルム表面への電荷の授受を
行えるようにした。この場合の抵抗値は、実験によれば
１ＭΩ以下が好適である。

【００２８】つぎに、上記のような構成とした場合の作
用、効果について、反転現像方式の装置に適用した場合
を、「図４」によって説明する。同図は前記実施例装置
における、加圧ローラ９に対して、定着フィルム２を介
してヒータ１が当接するニップ部Ｎ近傍を示す説明図で
あって、図では、このニップ部Ｎにトナー像Ｔを担持す
る転写材Ｐが存在しているところを示している。

【００２９】不図示の画像形成部位において、転写材背
面に、トナーの帯電極性（マイナス）電荷Ｑ_TOとは逆極
性のプラス電荷Ｑ_TRが付与されることによって、トナー
像Ｔが転写材に静電的に付着している。この状態で定着
部位（前記ニップ部Ｎ）に搬送された転写材が、ここで
加熱、加圧されてトナー像Ｔが転写材Ｐに定着されるこ
とになる。

【００３０】したがって、定着フィルム２表面はトナー
と同極性（この場合マイナス）の電位Ｖ_TOに維持され、
定着フィルムと転写材の当接面間の電位差を小さくする
ことによって、転写材の未定着トナーが定着フィルムに
引きつけられる静電気力を小さくして、該フィルムへの
オフセット画像の形成を防止している。

【００３１】また、加圧ローラセ９について云うと、未
定着トナー像Ｔをその位置に強固に維持するべく、転写
材背面電荷Ｑ_TPを保持するために、加圧ローラ表面を、
この場合、プラス電位ｖ_TOに維持してある。

【００３２】実験によると、画像形成速度５０ｍｍ／ｓ
ｅｃの画像形成装置で定着フイルム表面に−１００Ｖ程
度、加圧ローラ表面に＋４００Ｖ程度の電位が誘起され
ることが確認されている。

【００３３】さらに、トナー像が転写材Ｐから定着フィ
ルム２へオフセットする原因として、トナーを転写材に
保持するために該転写材に付与された、トナーの帯電極
性とは逆極性の転写電荷が部分的に定着フィルムに付着
し、これが未定着トナーを定着フィルム側に吸着してお
こることが実験によって判明している。

【００３４】．このような現象は、転写材の吸湿度が低
く表面がチャージし易い状態にあり、加圧部材表面に絶
縁部材を用いた場合、転写材後端がニップ部から分離さ
れるときに顕著に現れる。この場合、定着フィルム表面
に蓄積した電荷は、「図５」に示すように周期的に現れ
る。

【００３５】このような問題を回避するために加圧部材
表面を導電性にすると、転写材背面に付与された電荷が
加圧部材に逃げてしまうので、未定着トナーを保持する
作用が弱まり前述のような静電的なトナーオフセットが
発生する。

【００３６】そこで、前述のように分離ブレードを電極
として作用させ、これにトナーと同極性のバイアスを印
加し、乃至はアースすることによって、転写材の分離
性、定置役フイルムの傷の発生防止という効果を損なう
ことなく、定着フィルム表面の不要電荷を除去して、オ
フセット像のない良質の画像を得ることができる。

【００３７】「図６」及び「図７」は、前述の「図１」
に示す構成の定着装置を利用することによって、オフセ
ットを防止できるような実施態様を示す概略側断面図で
ある。これらの装置では、前記「図１」に示す部位と対
応する部分には同一の符号を付して示してあり、それら
についての説明は省略する。

【００３８】「図６」に示すように、定着フィルム２の
走行方向にみて、分離ブレード１１の下流側、ニップ部
Ｎよりも上流側適所に、定着フィルム２の表面電位制御
部材が配設してある。図示の装置では該制御部材とし
て、導電性シリコンゴムからなるローラ１２が、定着フ
ィルム２に１００ｇ程度の軽圧で圧接してこれに従動回
転するように配設してある。該ローラ１２には前述の実
施例装置と同様にトナーと同極性のバイアスを印加する
か乃至はアースするものとする。図示の装置ではアース
した系を示してある。該ローラ１２の抵抗値としては１
ＭΩ以下が好ましい。なお、定着フィルム２が、基板１
ー１、フィルムガイド３ー１、分離ブレード１１などと
の摩擦が大で、円滑に走行し難い場合には、前記ローラ
１２に駆動力を付与して定着フィルム２の走行を確保す
ることも可能である。

【００３９】転写材としてＯＨＰシートのような摩擦係
数の小さい部材を使用する場合には、定着フイルムに対
して転写材たるＯＨＰシートがスリップしてトナー像の
崩れが生じたり、場合によっては定着部位からの排出が
不能となるような事態が生ずることがあるが、このよう
な場合に、上記のように制御部材たるローラ１２を積極
的に駆動することは転写材と定着フィルムの同期走行に
極めて有効である。

【００４０】「図７」は他の実施例をす定着装置の概略
側断面図であって、前記「図６」に示す実施例装置のロ
ーラ１２に相当する位置に、導電ブラシ１３が定着フィ
ルム２を摺擦するように配置してある。該ブラシ１３は
高圧電源１４によってバイアスが印加されるものとし、
その値、タイミングはＣＰＵ６によって制御されるもの
とする。

【００４１】以上、「図６」、「図７」に示すような構
成によって、転写材の分離性、定着フィルム２の損傷防
止作用を損なうことなく定着フィルムの表面電位を制御
して画質の劣化を確実に阻止することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
内側に加熱源を具備する定着フィルムに加圧ローラ等の
加圧部材を圧接し、その圧接ニップ部に未定着トナー像
を担持する転写材を通過させて該トナー像を転写材に定
着する定着装置において、定着後の転写材を定着フィル
ムから分離するための手段として柔軟な分離ブレードを
配置したから、分離部材による定着フィルムの損傷、画
質の劣化を確実に阻止することが可能である。さらに、
前記ブレードの定着フィルムに接触する部位に導電電極
を設定することによって定着フィルムの表面電位の制御
が可能となり、静電オフセットや転写材の分離時に発生
する剥離帯電オフセットをも防止でき常時安定して良質
の画像を得るのに顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例たる定着装置の概略側断面図

【図２】同上に用いた定着フィルムの構成を示す断面
図

【図３】同上に用いた分離ブレードの斜視図

【図４】定着フィルム、転写材、加圧ローラ間の帯電
関係を示す説明図

【図５】定着フィルム電位の時間的変化を例示するグ
ラフ

【図６】本発明の他の実施例を示す定着装置の概略側
断面図

【図７】さらに他の実施例を示す定着装置の概略側断
面図

【図８】公知の定着装置の構成を示す概略側断面図

【図９】同上の作動態様を示す説明図

【符号の説明】

１ヒータ１ー１基板１ー２発熱体２定着フィルム３ー１フィルムガイド３ー２金属ステー４センサ５Ａ／Ｄコンバータ６ＣＰＵ７ＡＣドライバ９加圧ローラ９ａ芯金９ｂゴム層１１分離ブレード１１１分離部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱体と、これに当接し駆動力を有して走
行する加圧部材と、前記加熱体と前記加圧部材との間に
位置して加圧部材と同期走行する定着フィルムとをそな
え、未定着画像を担持する転写材を、前記定着フィルム
とこれに当接する前記加圧部材で形成される定着部位を
通過させて未定着画像を転写材に定着させる定着装置に
おいて、転写材が前記定着部位を通過した位置適所において、前
記定着フィルムに弾性的に当接する弾性分離部材を配設
してなることを特徴とする画像形成装置の定着装置。
【請求項２】加圧部材が加圧ローラであることを特徴と
する「請求項１」記載の定着装置。
【請求項３】弾性分離部材が、走行する定着フィルムに
カウンタ方向に当接する耐熱ゴムブレードであることを
特徴とする「請求項１」または「請求項２」のいずれか
記載の定着装置。
【請求項４】弾性分離部材が、走行する定着フィルムに
カウンタ方向に当接する耐熱フイルムであることを特徴
とする「請求項１」または「請求項２」のいずれか記載
の定着装置。
【請求項５】弾性分離部材の、定着フィルムに当接する
部位に耐摩耗性フッ素樹脂層を設けたことを特徴とする
「請求項３」または「請求項４」のいずれか記載の定着
装置。
【請求項６】耐摩耗性フッ素樹脂層に導電材料を分散さ
せてこれを低抵抗化したことを特徴とする「請求項５」
記載の定着装置。
【請求項７】弾性分離部材に導電材料を分散させて低抵
抗化したことを特徴とする「請求項３」または「請求項
４」のいずれか記載の定着装置。
【請求項８】定着フィルムの走行方向にみて弾性分離部
材よりも下流側で、定着部位よりも上流側に定着フィル
ムに圧接する導電性部材を配設してなることを特徴とす
る「請求項１」乃至「請求項５」のいずれか記載の定着
装置。
【請求項９】定着フィルムに圧接する導電性部材が導電
性ローラであることを特徴とする「請求項８」記載の定
着装置。
【請求項１０】定着フィルムに圧接する導電性部材が導
電性ブラシであることを特徴とする「請求項８」記載の
定着装置。
【請求項１１】「請求項１」乃至「請求項１０」のいず
れか記載の定着装置を具備することを特徴とする画像形
成装置。