JPH0980941A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通電開始後の最初の定着処理（朝一の定着処
理）および連続定着処理において、常時良好な定着性が
得られるようにし、非通紙部昇温によるフィルム部材の
走行不良や蛇行、放熱手段、加圧手段およびフィルム部
材の熱損傷による装置のダメージを防止し、装置全体の
長寿命化を実現する。 【解決手段】 発熱体１と、フィルム部材６を介して該
発熱体１に回転可能に圧接する加圧手段９とを備え、記
録材Ｐを該フィルム部材６と該加圧手段９の圧接部との
間を通過させて該記録材Ｐの未定着画像を加熱定着する
像加熱装置において、該加圧手段９を回転可能な放熱手
段１３を介して該記録材Ｐの定着面側へ圧接規制する規
制手段４３を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録材上の画像を
加熱する像加熱装置に関し、特に記録材の未定着画像を
加熱定着する装置に好適な像加熱装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、未定着画像の加熱定着や、画像の
表面性の改質を行う像加熱装置としては、加熱ローラと
加圧ローラとで画像を支持した記録材を挟持搬送する熱
ローラ方式が広く用いられてきたが、このような熱ロー
ラ方式では、加熱ローラの熱容量が大きいため、熱ロー
ラを所定の定着温度まで加熱するのに要する時間（いわ
ゆるウォームアップ時間）が長くかかるという問題があ
った。そこで、特開昭６３−３１３１８２号公報、特開
平２−１５７８７８号公報等において、低熱容量のサー
マルヘッドと、このサーマルヘッドと摺動する薄肉のフ
ィルムを用い、ウォームアップ時間を短縮したフィルム
加熱定着方式が提案されている。

【０００３】上記加熱装置は、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
成装置に用いられるものであり、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
融性の樹脂等により成るトナーを用いて記録材（エレク
トロファックスシート・静電記録シート・転写シート・
印刷紙等）の面に直接方式もしくは間接（転写）方式で
形成した、目的の画像に対応した顕画像（未定着のトナ
ー画像）を該画像を担持している記録面に永久固着像と
して加熱定着処理する画像定着装置である。また、この
装置は画像定着装置に限定されず、例えば画像を担持し
た記録材を加熱して表面性を改質する装置等、広く像担
持体を加熱処理する手段・装置として使用されるもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では以下のような問題があった。

【０００５】まず、第１の問題点は、いわゆる非通紙部
昇温によるヒータ及びフィルム等の耐久性の低下に関す
る問題点である。

【０００６】上記装置に用いるヒータは、記録材の移動
通過方向と交差する方向を長手方向とする通電発熱層を
有し、発熱層の有効全長域の各部が単位長さ当たりの所
定の発熱量をもって通電発熱することで、使用記録材が
最大幅のものでも、それより小さい各種サイズ幅のもの
でも供給記録材面に対する加熱処理を行うようになって
いる。

【０００７】しかし、発熱層の有効全長域の各部が単位
長さ当たりの所定の発熱量をもつヒータを備えた従来例
においては、装置に供給した使用記録材の幅が最大幅よ
り小さい場合は、ヒータの長手方向の非通紙部におい
て、いわゆる非通紙部昇温が発生し、ヒータまたはヒー
タを支持する部材の熱損傷による耐久寿命の低下、フィ
ルム等の耐久性低下、フィルムの走行不安定化（フィル
ムのシワや蛇行）などを生じさせるという問題点があっ
た。

【０００８】このような問題の解決手段として、フィル
ムを介してヒータに圧接する加圧手段である加圧ローラ
に、金属等の高熱伝導率の物質で形成したローラ（放熱
ローラと称する）を従動回転させる構成が知られてい
る。

【０００９】ところが、上記のような放熱ローラを常時
加圧ローラに対し圧接し従動回転するようにすると、ヒ
ータからの熱量がフィルムを介して加圧ローラに伝わ
り、さらに放熱ローラへと伝わる。その結果、ヒータの
昇温速度が放熱ローラがない場合と比較すると、小さく
なる。そこで、低温環境下では、通電開始後、最初の定
着処理（以後、朝一の定着処理と称する）が不良となる
虞れがあった。

【００１０】本出願に係る発明の目的は、上記問題点を
解決し、良好な朝一の定着処理性能を維持しつつ、非通
紙部昇温を防止し耐久寿命の低下及びフィルムの走行不
安定性を発生させることのない画像形成装置等に使用さ
れる像加熱装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する構成は、固定支持された発熱体に摺接しなが
ら有端または無端移動自在に配設されたフィルム部材
と、該フィルム部材を介して上記発熱体に圧接するよう
に配設された回転自在に支持されている弾性ローラ体の
加圧手段とを有し、前記フィルム部材と加圧手段の圧接
部にて記録材を挟持搬送せしめる像加熱装置において、
前記加圧手段に対して接触又は近接するように配設され
た回転自在のローラ体である放熱手段と、前記加圧手段
と前記放熱手段との軸間距離ｄが所定距離ｄ_C より大き
くなるように規制する規制手段とを有することを特徴と
する像加熱装置にある。

【００１２】この構成によれば、通電開始後、最初の定
着処理において、放熱手段は前記規制手段により加圧手
段と離間、あるいは従動しない程度のわずかな圧力でも
って当接しているので、最初の定着処理において加圧手
段から放熱手段へ伝達される熱量は極めて小さく、良好
な最初の定着処理を可能とすることができる。

【００１３】また、連続して定着装置を使用（特に幅の
狭く厚い記録材を使用）したときには、加圧手段に対し
圧接し従動回転するようにでき、常時良好な定着性が得
られる。

【００１４】さらに、非通紙部の昇温によるフィルム部
材の走行不良や蛇行、放熱手段、加圧手段およびフィル
ム部材の熱損傷による装置のダメージを防止することが
でき、装置全体の長寿命化が実現できる。

【００１５】上記した構成の規制手段としては、外力を
受けない状態での加圧手段および放熱手段の外径が温度
零度の環境でそれぞれＡ_O ，Ｂ_O である場合、Ａ_O ＋Ｂ
_O ＜ｄ_C となるように設定され、かつ放熱手段を加圧手
段の方向へ付勢する付勢手段を有することを特徴とす
る。

【００１６】この構成によれば、装置が昇温したときに
は加圧手段、放熱手段が熱膨張するので、最初の定着処
理中と同じ加圧手段と放熱手段の間の軸間距離を保持し
ていても、放熱手段が加圧手段に十分強く圧接し従動回
転する状態となるため、加圧手段の軸方向の温度分布を
均一化することができ、加圧手段と接触するフィルム、
該フィルムと接触する発熱体の軸方向の温度が均一化で
きる。

【００１７】この目的を実現する具体的な構成として
は、前記所定の距離ｄ_C を環境温度に応じて調節する調
節手段を有することを特徴とする。

【００１８】この構成によれば、通電開始後、連続する
定着処理において、定着装置が昇温したときに規制手段
による所定の距離ｄ_C を自動的に短縮することができ、
より安定かつ確実に加圧手段と放熱手段とを圧接従動で
き、装置の非通紙部昇温を確実に防止することができ
る。

【００１９】この目的を実現する具体的な構成として
は、前記放熱手段が回転軸方向に関し分割され、回転軸
に沿って同軸的に配された複数の円筒を有することを特
徴とする。

【００２０】この構成によれば、隣り合う円筒の間に隙
間が発生してもその部分で加圧手段の昇温が発生するこ
とがなくなり、熱効率が良く、電力も削減でき、装置の
信頼性が向上する。

【００２１】この目的を実現する具体的な構成として
は、前記放熱手段を複数本有することを特徴とする。

【００２２】この構成によれば、熱効率が良く放熱を促
進することができる。

【００２３】この目的を実現する具体的な構成として
は、前記放熱手段を形成する円筒部材同士の境界が他の
放熱手段を形成する円筒部材同士の境界と回転軸方向に
関して異なる位置になるように配置したことを特徴とす
る。

【００２４】この構成によれば、隣り合う円筒部材の間
に隙間が発生してもその部分で加圧手段の昇温が発生す
ることがなくなり、熱効率が良く、電力も削減でき、装
置の信頼性が向上する。

【００２５】この目的を実現する具体的な構成として
は、前記放熱手段が前記加圧手段の清掃手段を兼ねるこ
とを特徴とする。

【００２６】この構成によれば、安定した従動回転の下
で放熱手段により加圧手段を清掃するので、常時加圧手
段の汚れが防止され記録材の裏面の汚れが発生しない。

【００２７】この目的を実現する具体的な構成として
は、少なくとも加圧手段に当接される部分の熱伝導率が
前記放熱手段よりも小さい清掃手段が常時加圧手段に当
接していることを特徴とする。

【００２８】この構成によれば、加圧手段との間の摩擦
係数が向上するので、安定した放熱効果が得られるとと
もに、加圧手段の清掃効果も向上する。

【００２９】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）図１、図２に基づき本出願に係る
発明の第１の実施の形態について説明する。図２は本実
施の形態の定着装置６０を用いた画像形成装置の一例の
概略構成を示す断面図である。図２に示すように本実施
の形態の画像形成装置は、原稿台固定、光学系移動型、
回転ドラム型、転写式の電子写真複写装置である。

【００３０】本実施の形態による装置においては、図２
に示すように固定の原稿台ガラス２０上に原稿１９を所
要に載置し、所要の複写条件を設定した後、コピースタ
ートキーを押すと、感光体ドラム３９が矢印で示す時計
方向に所定の周速度、本例では１２０ｍｍ／ｓｅｃで回
転駆動される。また、光源２１（２２は反射笠）と第一
ミラー２３が原稿台ガラス２０の下面に沿ってガラス左
辺側のホームポジションからガラス右辺側へ所定の速度
Ｖで移動し、第二ミラー２４、第三ミラー２５が同方向
にＶ／２の速度で移動することで、原稿台ガラス２０上
の載置原稿１９の下向き画像面が左辺側から右辺側に照
明走査され、その照明走査光の原稿面反射光が結像レン
ズ２９、固定第四〜第六ミラー２６，２７，２８を介し
て回転感光体ドラム３９面に結像露光（スリット露光）
される。

【００３１】回転感光体ドラム３９の表面は、この露光
前に一次帯電器３０により正または負の所定電位に一様
に帯電処理されており、この帯電面に対して上記の露光
がなされることで、ドラム３９面に原稿画像に対応した
パターンの静電潜像が順次に形成される。感光体ドラム
３９面に形成される静電潜像は、現像装置３１の現像ロ
ーラ３２でトナー像として顕画像化される。

【００３２】一方、給紙ローラ５１により記録材Ｐが給
送され、ガイド３３を通って所定のタイミングでドラム
３９と転写帯電器３４との間の転写部へ導入されて転写
コロナを受けることでドラム３９に接し、ドラム３９面
側のトナー顕画像が記録材下面に順次転写される。

【００３３】像転写部を通過した記録材Ｐは除電針３５
によって背面電荷の除電を受けつつ、ドラム３９面から
順次に分離され、搬送部３８、入口ガイド１０で定着装
置６０へ導入され、後述するようにトナー画像定着を受
け、画像形成物として機外へ排出される。

【００３４】転写後のドラム３９の表面はクリーニング
器３６のクリーニングブレード３７によって残りトナー
等の汚れが清掃除去され、繰り返して像形成に供され
る。

【００３５】上述のように往路を移動した移動光学部材
２１〜２５は所定の往路終点に到達すると、復路を移動
するように設定されており、初めのホームポジションへ
戻り、次のコピーサイクルの開始まで待機する（以下、
この工程を光学系のバック工程と称する）。

【００３６】次に、本実施の形態での装置に装着される
定着装置６０を図１に基づいて詳しく説明する。図１に
おいて、６はエンドレスベルト状の定着フィルムであ
り、該定着フィルム６は左側の駆動ローラ７と、右側の
従動ローラ８と、この両ローラ７，８間の下方に固定配
設した低熱容量線状ヒータ１との間に張設してある。

【００３７】従動ローラ８は定着フィルム６を外側に張
る方向にテンションを与えるテンションローラを兼ねて
おり、定着フィルムは表面にシリコーンゴム等を被覆し
て摩擦係数を高めた駆動ローラ７の時計方向の回転駆動
に伴い、時計方向に所定の周速度をもってシワや蛇行、
速度遅れなく回転駆動される。

【００３８】９は加圧手段としてのシリコーンゴム等の
離型性の良いゴム弾性層を有する加圧ローラであり、上
記のエンドレスベルト状定着フィルム６の下方側フィル
ム部分をヒータ１との間に挟ませて、ヒータ１の下面に
対してバネ等の付勢手段により、例えば５〜１０ｋｇ／
ｃｍの当接力をもって対向圧接させており、記録材Ｐの
搬送方向に順方向の反時計方向に回転する。なお、加圧
ローラ９は、０℃において直径４０ｍｍ、弾性層厚１６
ｍｍである。

【００３９】尚、加圧ローラ９の構成としては、芯金の
廻りにシリコーンゴムまたはシリコーンスポンジ層を形
成し、その廻りにＰＦＡ等のフッ素樹脂、フッ素ゴム等
をコートした２層構成のものを用いても良い。

【００４０】１３は加圧ローラ９に対向して配設された
放熱ローラであり、該放熱ローラ１３は、０℃で直径２
０ｍｍ、軸径６ｍｍのアルミローラである。また、この
放熱ローラ１３にはＳＵＳ製のスクレープ部材４５がカ
ウンタ方向に当接しており、放熱ローラ１３に付着した
トナーを除去するようになっている。

【００４１】回転駆動されるエンドレス状の定着フィル
ム６は繰り返してトナー画像の加熱定着に供されるの
で、耐熱性・離型性・耐久性に優れ、一般的には１００
μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下の薄肉のものを使用
する。一例としては、厚さ２０μｍのポリイミド、ポリ
エーテルイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテ
ル、エーテルケトン等の高耐熱樹脂や、ニッケル、ＳＵ
Ｓ等の金属の薄肉エンドレスベルトの外周面にＰＴＦＥ
（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン
・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）
等の低表面エネルギーの樹脂、又はこれらの樹脂にカー
ボンブラック等の導電材を添加した離型コート層を１０
μｍ厚に施した総厚３０μｍのエンドレスベルトであ
る。

【００４２】低熱容量のヒータ１は、例えば厚さ１．０
ｍｍ、幅１０ｍｍ、長手方向長さ３４０ｍｍのアルミナ
基板２に、銀パラジウムや酸化ルテニウム等の抵抗材料
を厚さ１０μｍ、幅１．０ｍｍに塗工して発熱層３を形
成し、さらにその上に厚さ１０μｍのフィルム６との摺
動を考慮したガラス等の保護層４を形成したものであ
り、ヒータ支持体１１に取り付け保持させて固定支持さ
せる。

【００４３】ヒータ支持体１１は、ヒータ１を定着装置
６０及び画像形成装置に対し断熱支持する、断熱性、高
耐熱性、剛性を有するもので、例えばＰＰＳ（ポリフェ
ニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテ
ルケトン）、液晶ポリマ等の高耐熱性樹脂や、これらの
樹脂とセラミックス、金属等との複合材料などで構成さ
れる。

【００４４】ヒータの発熱層３には長手方向両端から通
電される。通電は交流１００Ｖであり、基板２の裏面に
熱伝導性シリコーンゴム接着剤等で接着または圧接ある
いは一体的に形成されたＮＴＣサーミスタ等のサーミス
タ５の検知温度に応じ、ＭＰＵ１８により通電制御され
る。

【００４５】次に、本実施の形態での装置の定着動作に
ついて説明する。

【００４６】画像形成スタート信号により画像形成装置
が像形成動作を開始したときに、定着フィルム６の回動
が開始し、ヒータ１への通電が開始される。未定着トナ
ー画像Ｔを上面に担持した記録材Ｐは、転写部３４から
定着装置６０へ搬送される。記録材Ｐは入口ガイド１０
に案内されて急速に所定の定着温度（本実施の形態では
２００℃）まで昇温したヒータ１と、加圧ローラ９との
圧接部Ｎに未定着トナーをヒータ側にして定着フィルム
６と密着して進入する。なお、ヒータ１への通電開始か
ら記録材Ｐの圧接部Ｎへの進入までの時間は５秒であ
る。

【００４７】進入した記録材Ｐは面ズレやシワ寄りを生
じることなく移動定着フィルム６と一緒の重なり状態で
ヒータ１と加圧ローラ９との定着ニップ部Ｎを挟圧力を
受けつつ通過し、記録材Ｐのトナー画像担持面は定着フ
ィルム面に押圧定着状態で定着ニップ部Ｎを通過する過
程で発熱層３の熱を定着フィルム６を介して受け、トナ
ー画像が高温溶融して記録材Ｐ面に軟化接着化した像Ｔ
ａとなる。

【００４８】なお、本実施の形態での装置の場合は、記
録材Ｐと定着フィルム６との分離は記録材Ｐが定着ニッ
プ部Ｎを通過して出た時点で行わせている。この分離時
点において溶融トナーＴａの温度は未だトナーのガラス
転移点より高温の状態にある。この分離点でガラス転移
点より高温の状態にあるトナーＴａは、適度なゴム特性
を有するので、分離時のトナー画像面は定着フィルム表
面にならうことなく適度な凹凸表面性を有したものとな
り、この表面性が保たれて冷却固化するに至るので、定
着済のトナー画像面には過度の画像光沢が発生せず高品
位な画質となる。

【００４９】定着フィルム６と分離された記録材Ｐは排
紙ガイド１２で案内されて排紙ローラ対１５へ至る間に
ガラス転移点より高温のトナーＴａの温度が自然降温
（自然冷却）してガラス転移点以下の温度になった固化
し、画像Ｔｂに至る。記録材Ｐが定着ニップＮを抜けた
後、画像定着済の記録材Ｐが出力される。

【００５０】次に、図１、図３、図４、図５によって加
圧ローラ９に対する放熱ローラ１３の当接状態を説明す
る。

【００５１】加圧ローラ９及び放熱ローラ１３の軸は、
それぞれ肉厚１ｍｍのポリフェニレンサルファイド（Ｐ
ＰＳ）製の軸受４１，４２で支持されている。なお、Ｐ
ＰＳの線膨張係数は２０×１０^-6／ｄｅｇである。この
軸受４１，４２は、パイレックスガラス（線膨張係数３
×１０^-6／ｄｅｇ）製の放熱ローラ位置規制部材４３に
より支持され、一方の軸受４２にはバネ４４が係合して
おり、このバネ４４の押圧力により放熱ローラ１３を加
圧ローラ９に向けて押圧している。

【００５２】図３は、０℃環境における、加圧ローラ９
と放熱ローラ１３の位置関係を示す図である。

【００５３】この環境において、加圧ローラ９の軸半径
（ｒ_p ）は、ｒ_p ＝８．００ｍｍ、芯金材である炭素鋼
の線膨張係数は１１×１０^-6／ｄｅｇであり、加圧ロー
ラ９の弾性層厚（ｔ_p ）は、ｔ_p ＝１６．００ｍｍ、弾
性層材質であるシリコーンゴムの線膨張係数は１００×
１０^-6／ｄｅｇであり、軸受４１，４２の肉厚はｔ＝
１．００ｍｍである。また、放熱ローラ１３の軸半径
（ｒ_r ）は、ｒ_r ＝３．００ｍｍ、放熱部肉厚はｔ_r ＝
７．００ｍｍ、放熱ローラ１３の材質であるアルミの線
膨張係数は２３×１０^-6／ｄｅｇである。また、放熱ロ
ーラ１３の位置規制部材４３の穴間隔をｄ_C とすると、
加圧ローラ９と放熱ローラ１３の間のギャップｇ（ｍ
ｍ）は、 ｇ＝ｄ_C −（ｔ_p ＋ｔ_r −２ｔ） ＝２１．１５−２１．００ ＝０．１５ すなわち、加圧ローラ９と放熱ローラ１３は、０．１５
ｍｍ離れていることになる。

【００５４】図４は、ギャップｇの環境温度依存性を示
すグラフである。

【００５５】ギャップｇ（ｍｍ）は、環境温度をＴ
（℃）とすると、環境温度Ｔが上昇するにつれ、次の式
のように変化する。

【００５６】ｇ＝０．１５−１．６５８×１０^-3Ｔ すなわち、上記の関数に従って、ｇ＝０となるまで単調
減少する。

【００５７】Ｔ＝９０．５（℃）でｇ＝０となり、加圧
ローラ９と放熱ローラ１３が接触する。それ以上環境温
度が上昇すると、加圧ローラ９が弾性変形して放熱ロー
ラ１３との間に圧接部を形成し、放熱ローラ１３が加圧
ローラ９の回転に従って従動回転する。このとき放熱ロ
ーラ規制部材４３と放熱ローラ軸受４２の間に図５に示
すような空隙Ｓが生じる。

【００５８】このような構成の定着装置６０を用い、以
下のような２つのテスト（実施例１、実施例２）を行っ
た。

【００５９】（実施例１）：環境温度を５℃から３５℃
まで変化させ、定着装置が冷えた状態から、１０００枚
連続して定着処理を夫々行ったところ、いずれの環境に
おいても１枚目から１０００枚目まで良好な定着性が得
られた。

【００６０】（実施例２）：このような構成の定着装置
６０を用いて、 ２０℃の環境で、幅２１０ｍｍ，長さ２９７ｍｍ，
重さ１２８ｇｒ／ｍ²の記録材を、１分間１５枚の速度
で、連続１０００枚定着処理した。その後２時間の送風
冷却又は８時間以上の自然冷却を行った。上記した定着
処理−冷却のサイクルを計３００回繰り返し、計３０万
枚の定着処理を行った、その結果、 フィルム６の軸方向に関し記録材が通過しない部分
（以下非通紙部と称す）の表面温度の最高値（圧接部Ｎ
の出口部での観測値）は、４０枚目の定着処理時に２４
５℃に達した。このとき、非通紙部における加圧ローラ
の表面の最高温度は約１５０℃であったが、加圧ローラ
９の弾性層の平均温度としては約９０℃であった。この
とき、加圧ローラ９と放熱ローラ１３の間のギャップｇ
は、ほぼ０ｍｍとなり、加圧ローラ９と放熱ローラ１３
は、非通紙部において略接触した。

【００６１】さらに定着処理を続け、５０枚目に至る
と、フィルム６の表面温度は最高２５０℃まで達した。
このとき、加圧ローラ９や、そのまわりの部材の温度も
上昇し、加圧ローラ９と放熱ローラ１３は非通紙部にお
いて十分広い圧接部を形成し、放熱ローラ１３は加圧ロ
ーラ９の回転と共に従動回転を開始した。すると、加圧
ローラ９の非通紙部に蓄積された熱量は放熱ローラ１３
に伝達され、加圧ローラ９の温度が低下した。それに伴
い、加圧ローラ９の非通紙部の温度も低下し、結局、１
００枚目の定着処理中には、フィルム６の表面温度は２
４０℃にとどまった。その後、定着処理を１０００枚ま
で続行したところ、フィルム６の表面温度は再び上昇し
ていったが、約２４５℃で飽和した。

【００６２】 上記のサイクルを３００回繰り返した
ところ、 １）フィルム６の蛇行やシワ等は発生しなかった。

【００６３】２）フィルム６や加圧ローラ９に損傷は発
生しなかった。

【００６４】なお、本実施の形態では、加圧ローラ９の
構成を種々試した中で、特にシリコーンスポンジ又はシ
リコーンゴムのまわりをＰＦＡ等の樹脂チューブで覆っ
た２層構成のものが、耐久性による外径の変化（特に、
細り）がなく、非通紙部のフィルム６が加圧ローラ９の
昇温を低減する効果が安定して得られた。

【００６５】（比較例１）第１の実施の形態のように、
放熱ローラ位置規制部材４３を設けず、放熱ローラ１３
を常時加圧ローラ９に当接させた場合には、低温（５
℃）環境での１枚目の記録材Ｐの定着性が不良となる不
具合が発生した。その原因は、ヒータへの通電開始から
定着ニップ部に記録材が突入するまで、放熱ローラ１３
が加圧ローラ９に接して従動回転しているため、加圧ロ
ーラ９が暖まらないためであり、また、ヒータからの熱
量が定着フィルム６を介して加圧ローラ９へ伝わった
後、さらに放熱ローラ１３へ伝わるため、ヒータの昇温
速度が遅れるためである。

【００６６】（比較例２）第１の実施の形態のように、
放熱ローラ１３を設けない場合、前述した実施例２と同
様のテストを実施したところ、１０００枚の定着処理後
のフィルム６の表面温度が２６５℃に達した。そして、
定着処理を５００００枚行ったときに、フィルムが軸方
向の片側に寄る傾向が大きくなり、フィルム６の走行安
定性が損なわれた。そして、２万枚の定着処理を行った
ところ、フィルム６にシワが発生し、使用不能となっ
た。

【００６７】（第２の実施の形態）放熱ローラ位置規制
部材４３の寸法は、第１の実施の形態に記載の数値に限
定されない。例えば、３０℃の環境において、加圧ロー
ラ９と放熱ローラ１３の間のギャップｇが０（ｍｍ）と
なるように設定してもよい。

【００６８】すなわち、１枚目の定着性が不良となり易
い低温（５℃〜１０℃）環境では、ギャップｇは、ｇ＞
０なので、加圧ローラ９が放熱ローラ１３に接触せず、
良好な定着性が得られる。

【００６９】また、第１の実施の形態に比べ、加圧ロー
ラ９が低温状態にあるとき、放熱ローラ１３が加圧ロー
ラ９に対して従動回転を開始するため、装置の非通紙部
における昇温がより早期に低減できる。

【００７０】（第３の実施の形態）本実施の形態の特徴
は、温度０℃乃至１０℃の環境において、ギャップｇ＝
０（ｍｍ）となるように設定したことにある。

【００７１】（特有の効果）放熱ローラ１３は、加圧ロ
ーラ９に常時当接しているものの、定着処理の開始当初
は、加圧ローラ９との間に十分な圧接力が得られないの
で、加圧ローラ９と放熱ローラ１３の摩擦力が放熱ロー
ラ１３の軸部の摺動抵抗より小さいため、加圧ローラ９
に対し停止している。そのため、加圧ローラ９から放熱
ローラ１３へ伝達される熱量は少なく、５℃の環境下に
おける１枚目の定着性も実用上問題がない。

【００７２】一方、第２の実施の形態と比べても、加圧
ローラ９がさらに低温の状態で、放熱ローラ１３が加圧
ローラ９に対し従動回転を開始するため、装置の非通紙
部における昇温をさらに低減できる。

【００７３】（第４の実施の形態）本実施の形態の特徴
は、放熱ローラ位置規制部材４３の一部を公知のバイメ
タルに変更し、図３における穴間隔ｄ_C が、環境温度５
０℃になったとき、該バイメタルが約１０ｍｍだけ短縮
するように屈曲せしめた点にある。

【００７４】（特有の効果）連続して定着処理を行い、
定着装置が昇温したとき、放熱ローラ位置規制部材４３
が自動的に変形し、穴間隔ｄ_C が短縮することにより、
より確実に加圧ローラ９に対し放熱ローラ１３を圧接従
動させることができるので、装置の非通紙部が昇温する
のを安定して防止できる。

【００７５】（第５の実施の形態）本実施の形態の特徴
は、放熱ローラ１３の材質として第１の実施の形態で使
用した熱伝導率Ｗが２４０Ｗｍ^-1Ｋ^-1のアルミニウム以
外の材質、例えば、アルミ芯金のまわりに、アルミナ、
シリカ、カーボン、チタン等の高熱伝導性のフィラーを
混入したシリコーンゴムを厚さ０．１ｍｍ乃至１ｍｍの
肉厚で被覆したものを用いた点にある。

【００７６】（特有の効果）加圧ローラ９との間の摩擦
係数が向上するので、放熱ローラ１３が加圧ローラ９と
接触したとき、安定して従動回転する。そのため、安定
した放熱効果が得られると共に、加圧ローラを清掃する
という更なる効果も大きくなる。

【００７７】又、ステンレス鋼（Ｗ＝１５）、又はパイ
レックスガラス（Ｗ＝１．１、好ましくはＷ≧１０）を
用いてもよい。

【００７８】（特有の効果）表面性がアルミよりも向上
するので、図１に示すスクレープ材４５による表面清掃
能力が向上する。その結果、放熱ローラ１３の径の太り
が発生せず、長期にわたって安定した放熱性能が得られ
た。なお、放熱ローラの材料としてパイレックスガラス
を用いたときは、スクレープ部材４５にＰＰＳ等の樹脂
を用いるのが好ましい。

【００７９】（第６の実施の形態）図６は本実施の形態
の定着装置の側面図を示すもので、放熱ローラとして、
外径６ｍｍのＳＵＳ芯金４７のまわりに、面長約２０ｍ
ｍで内径６ｍｍ、外径２０ｍｍのアルミ製円筒４８が１
６個回転自在に配置されている。芯金４７と円筒４８の
間には、熱伝導性の高いフィラーを添加したシリコーン
オイルを塗布している。芯金４７の両端には、芯金４７
の軸受と、円筒４８の長手方向の移動を防止する部材を
兼ねる軸受４６（ＰＰＳ製）が配置されている。軸受４
６は、バネ４４により加圧ローラ９の方向に付勢されて
いる。

【００８０】（特有の効果） 上記構成の定着装置を用いて、第１の実施の形態と
同じテスト２（実施例２）を行ったところ、非通紙部の
昇温した部分の円筒４８のみが加圧ローラ９に当接し、
その部分のみ、加圧ローラの放熱が促進された。

【００８１】そのため、加圧ローラ９の軸方向温度分布
が第１の実施の形態よりも均一化され、加圧ローラ９と
接触するフィルム６の温度分布も均一化された。その結
果、フィルム６の走行安定性が第１の実施の形態よりも
さらに向上した。

【００８２】 定着処理中に、記録材が通過する部分
の加圧ローラ表面には、放熱を促進する円筒４８が当接
しない。そのため、連続定着処理中の記録材通過部の放
熱が第１の実施の形態よりも小さくなり、熱効率が良
く、省電力化が図れる。

【００８３】（第７の実施の形態）図７は本実施の形態
の定着装置の断面図を示すもので、芯金４７と円筒４８
等で構成される図６に示す機構を加圧ローラ９に近接し
て２組配置している。

【００８４】各組の機構において、円筒４８は、図８に
示すように、隣接する円筒４８同志の接合部Ａが互いに
一致しないように配置されている。

【００８５】（特有の効果）隣接する円筒４８の間にす
き間が発生しても、その部分で加圧ローラ９の昇温が発
生することがなくなるので、装置の信頼性が向上する。

【００８６】（第８の実施の形態）本実施の形態は、図
１に示す第１の実施の形態におけるスクレープ部材４５
に代えて、クリーニングローラ４９を放熱ローラ１３に
対して、加圧ローラ９の回転方向下流側に配置したもの
で、このクリーニングローラ４９を加圧ローラ９に当接
させている。そして、クリーニングローラ４９として
は、シリコーンオイルを含浸したシリコンスポンジの周
りをアラミド繊維（商品名：ノーメックス）で被覆した
ものを用いている。

【００８７】（特有の効果）アラミド繊維の放熱効果は
十分小さいので、クリーニングローラ４９の加圧ローラ
９に当接することによる定着性の低下は十分小さい。一
方、クリーニングローラ４９を当接することにより、加
圧ローラ４３の汚れが防げ、記録材Ｐの裏面が汚れるの
を防止できる。

【００８８】（第９の実施の形態）本実施の形態におい
て第１の実施の形態との違いは、図１においてスクレー
プ部材４５を装置から除去した点にある。

【００８９】（特有の作用効果）定着処理を長期にわた
って使用すると、放熱部材１３の表面にトナーが付着
し、放熱ローラ径が変化する。しかしながら、一般に
トナーの熱伝導率は放熱ローラ母体のアルミに比べ十分
小さい（アルミ：２４０（Ｗ．ｍ^-1．ｋ^-1）に対し、
０．１（Ｗ．ｍ^-1．ｋ^-1）程度）、本装置で、放熱ロ
ーラに付着するトナーの量が少なく、径の変化があまり
大きくないため、たとえ、定着装置を長時間使用し、放
熱ローラがトナーで汚れ、室温環境で加圧ローラ９と放
熱ローラ１３が接触するような状態となったとしても、
装置使用後１枚目の定着性は実際上問題は生じない。

【００９０】また、このような状態で幅の狭い記録材を
連続して定着処理しても、付着トナーによる熱伝達の遅
れは問題とならず、非通紙部の昇温に大きな影響はな
い。

【００９１】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、通電開始
後、最初の定着処理（朝一の定着処理）において、放熱
手段は前記規制手段により加圧手段と離間、あるいは従
動しない程度のわずかな圧力でもって当接しているの
で、朝一の定着処理において加圧手段から放熱手段へ伝
達される熱量は極めて小さく、良好な朝一の定着処理を
可能とすることができる。また、連続して定着装置を使
用（特に幅の狭く厚い記録材を使用）したときには加圧
手段に対し圧接し従動回転するようにでき、常時良好な
定着性が得られる。さらに、非通紙部昇温によるフィル
ム部材の走行不良や蛇行、放熱手段、加圧手段およびフ
ィルム部材の熱損傷による装置のダメージを防止するこ
とができ、装置全体の長寿命化が実現できる。

【００９２】請求項２に係る発明によれば、装置が昇温
したときには加圧手段、放熱手段が熱膨張するので、朝
一の定着処理中と同じ加圧手段と放熱手段の間の軸間距
離を保持していても、放熱手段が加圧手段に十分強く圧
接し従動回転する状態となるため、加圧手段の軸方向の
温度分布を均一化することができ、加圧手段と接触する
フィルム、該フィルムと接触する発熱体の軸方向の温度
が均一化できる。

【００９３】請求項３に係る発明によれば、通電開始
後、連続する定着処理において、定着装置が昇温したと
きに規制手段による所定の距離ｄ_C を自動的に短縮する
ことができ、より安定かつ確実に加圧手段と放熱手段と
を圧接従動でき、装置の非通紙部昇温を確実に防止する
ことができる。

【００９４】請求項４に係る発明によれば、隣り合う円
筒部材の間に隙間が発生してもその部分で加圧手段の昇
温が発生することがなくなり、熱効率が良く、電力も削
減でき、装置の信頼性が向上する。

【００９５】請求項５に係る発明によれば、熱効率が良
く放熱を促進することができる。

【００９６】請求項６に係る発明によれば、隣り合う円
筒部材の間に隙間が発生してもその部分で加圧手段の昇
温が発生することがなくなり、熱効率が良く、電力も削
減でき、装置の信頼性が向上する。

【００９７】請求項７に係る発明によれば、安定した従
動回転の下で放熱手段により加圧手段を清掃するので、
常時加圧手段の汚れが防止され記録材の裏面の汚れが発
生しない。

【００９８】請求項８に係る発明によれば、加圧手段と
の間の摩擦係数が向上するので、安定した放熱効果が得
られるとともに、加圧手段の清掃効果も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本出願に係る発明の第１の実施の形態における
定着装置の概略構成を示した断面図。

【図２】図１の定着装置を組み込んだ画像形成装置の概
略構成を示す断面図。

【図３】図１の加圧ローラと放熱ローラの０℃の環境に
おける位置関係を示す説明図。

【図４】図１の加圧ローラと放熱ローラのギャップｇの
環境温度依存性を示すグラフ図。

【図５】図１の加圧ローラと放熱ローラの連続定着処理
中の位置関係を示す説明図。

【図６】本出願に係る発明の第６の実施の形態における
定着装置の加圧ローラと放熱ローラの周辺の概略構成を
示す側面図。

【図７】本出願に係る発明の第７の実施の形態における
定着装置の概略構成を示す断面図。

【図８】本出願に係る発明の第７の実施の形態における
定着装置に用いられる加圧ローラと放熱ローラの軸方向
位置関係を示す断面図。

【図９】本出願に係る発明の第８の実施の形態における
定着装置の概略構成を示す断面図。

【符号の説明】

１…発熱体 ６…フィルム部
材 ９…加圧手段 １３…放熱手段 ４３…規制手段 Ｐ…記録材

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定支持された発熱体に摺接しながら有
   端または無端移動自在に配設されたフィルム部材と、該
   フィルム部材を介して上記発熱体に圧接するように配設
   された回転自在に支持されている弾性ローラ体の加圧手
   段とを有し、前記フィルム部材と加圧手段の圧接部にて
   記録材を挟持搬送せしめる像加熱装置において、 前記加圧手段に対して接触又は近接するように配設され
   た回転自在のローラ体である放熱手段と、前記加圧手段
   と前記放熱手段との軸間距離ｄが所定距離ｄ_Cより大き
   くなるように規制する規制手段とを有することを特徴と
   する像加熱装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、規制手段は、外力を
   受けない状態での加圧手段および放熱手段の外径が温度
   零度の環境でそれぞれＡ_O ，Ｂ_O である場合、Ａ_O ＋Ｂ
   _O ＜ｄ_C となるように設定され、かつ放熱手段を加圧手
   段の方向へ付勢する付勢手段を有することを特徴とする
   像加熱装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記所定距
   離ｄ_C を環境温度に応じて調節する調節手段を有するこ
   とを特徴とする像加熱装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかにおいて、前
   記放熱手段が回転軸方向に関し分割され、回転軸に沿っ
   て同軸的に配された複数の円筒部材を有することを特徴
   とする像加熱装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記放熱手段を複数
   有することを特徴とする像加熱装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記一方の放熱手段
   を形成する円筒部材同士の境界が他方の放熱手段を形成
   する円筒部材同士の境界と回転軸方向に関して異なる位
   置になるように配置したことを特徴とする像加熱装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかにおいて、前
   記放熱手段が前記加圧手段の清掃手段を兼ねることを特
   徴とする像加熱装置。
8. 【請求項８】 請求項４または５において、少なくとも
   加圧手段に当接される部分の熱伝導率が前記放熱手段よ
   りも小さい清掃手段が常時加圧手段に当接していること
   を特徴とする像加熱装置。