JPH10333459A - 定着装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱定着は、定着時の加熱によって、記録材
Ｐが加圧手段側にカールするという課題があった。 【解決手段】 表面に抵抗発熱体を形成した基板をホル
ダーに固定支持した加熱体と、前記加熱体の温度を検出
する温度検出手段と、前記加熱体に対向圧接しつつ搬送
可能な耐熱性の定着フィルムと、少なくとも２つ以上の
ローラに懸回されたエンドレスベルトを、前記定着フィ
ルムを介在させて前記加熱体に対し記録材を密着させ、
前記記録材進行方向に下流側のローラを該記録材進行方
向と略垂直に移動可能とした加圧手段とを備えたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録体上に形成さ
れたトナー像を加熱定着する定着装置及び該定着装置を
有する電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、記録材上に顕画像化されたトナー
像を定着するには、所定の温度に制御された加熱ローラ
ーと、弾性層を前記加熱ローラーに圧接する加圧ローラ
ーによって記録材を加熱、加圧しながら挟持搬送するこ
とにより行う熱ローラー方式が一般的である。

【０００３】しかしながら、最近では省電力化、及び電
源投入から画像出力までの時間短縮を実現するために、
例えば米国特許第３５７８７９７号明細書、特開昭５８
−６８７６６号公報、特開昭６３−３１３１８２号公
報、特開平２−１５７８７８号公報等に記載されている
ように、少なくとも固定支持された加熱体（以下、ヒー
ターと称する）及び前記ヒーターに圧接しつつ搬送され
る耐熱性の定着フィルム（以下、フィルムと称する）と
からなるヒーターユニットと、前記ヒーターユニットに
対し記録材を密着させる加圧部材とを有し、ヒーターの
熱をフィルムを介して記録材へ付与することで記録材表
面に形成されているトナー像を加熱定着させるフィルム
加熱定着方式が提案されている。

【０００４】このようなフィルム加熱定着方式の一例を
図８について説明する。

【０００５】図８において、１０１は円筒形状の耐熱性
のフィルムであり、基層に厚さ４０〜６０μｍのポリイ
ミドフィルムを用い、その外周面（記録材及びトナー像
と接触する面）に厚さ５〜２０μｍのＰＦＡ及びＰＦＡ
中にＰＴＦＥを分散させた離型層が形成されている。１
０３はヒーターであり、記録材Ｐの搬送方向に直交する
方向を長手とする絶縁性、耐熱性、低熱容量のセラミッ
ク基板１０４と、その表面に長手に沿って印刷された抵
抗発熱体１０５とを基本構成体とする。１０６は前記セ
ラミック基板１０４の抵抗発熱体１０５の露呈面とは反
対側面に接触させて設けた温度検知素子（サーミスター
等）である。

【０００６】前記ヒーター１０３は、横断面半円弧桶形
のフィルムガイド１０７（ヒーターステー）に抵抗発熱
体１０５を露呈させて断熱、固定支持されている。ま
た、ヒーター１０３の温度制御は、サーミスタ１０６の
出力に応じてＣＰＵ１１４がトライアック１１５を駆動
して、電源１１６から抵抗発熱体１０５に対する通電制
御を行うことにより実施される。

【０００７】１０８は逆Ｕ字形の補強板金であり、ヒー
ター１０３、サーミスター１０６、ヒーターステー１０
７等からなるヒーターユニット１０９が、加圧ローラー
１１０により加圧された際に変形しないために設けられ
ている。なお、フィルム１０１はその内周径が、前記補
強板金１０８を含むヒーターユニット１０９の外周長さ
より大きくなるように構成されている。

【０００８】加圧ローラー１１０は芯金１１１とシリコ
ンゴムから成る弾性層１１２及び離型層１１３とで構成
され、離型層１１３はフッ素樹脂系のラテックスコート
を行った後に加熱乾燥処理を施すことによって形成され
る。この加圧ローラー１１０は、ヒーター１０３に対
し、フイルム１０１を不図示の加圧手段により総圧５〜
８ｋｇｆの圧力で加圧し、記録材Ｐの搬送方向に、不図
示の駆動系により回転駆動（反時計回り）される。

【０００９】これにより、円筒形のフィルム１０１は抵
抗発熱体１０５の表面に密着して摺動し、ヒーターステ
ー１０７の周囲を回転する。この時、抵抗発熱体１０５
とフィルム１０１の内面の摺動摩擦を軽減するために、
両者の間に耐熱性のグリスを介在させている。

【００１０】以上の構成により、記録材Ｐがフィルム１
０１と加圧ローラー１１０との間に案内され、定着ニッ
プ部Ｎを通過することで、記録材Ｐ上のトナー像は加熱
定着される。

【００１１】上記のフィルム加熱定着方式は、従来一般
的である熱ローラー方式の定着装置に比べ、ヒーター１
０３の熱容量を数十分の一にすることが可能であり、か
つ昇温の速い抵抗発熱体１０５を用いることが可能であ
るため、加熱部分が定着可能となる温度に達するまでの
時間を数秒にすることができる。よって、熱ローラー方
式の定着装置においては実現が困難であった所謂、オン
デマンド定着が可能となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のフィルム加熱定
着方式を行う定着装置は以上のように構成されているの
で、ヒーター基板として用いられるのは、絶縁性、耐熱
性等からアルミナ等のセラミックが一般的である。この
ため、ヒーター基板は加工性、コストを考慮すると、平
板形状とするのが一般的であり、そのヒーター基板の記
録材進行方向端面が定着ニップ領域外に位置するように
構成されている。

【００１３】一方、一般的に厚紙と言われる７５ｇ／ｍ
² 以上の記録材では、熱容量が大きく、剛度も大きいの
でカールが少ない。しかし、通常多く使われる熱容量の
小さく、剛度も小さい６０ｇ／ｍ² 未満の記録材では、
図８に示したように、平面となっているヒータ１０３と
加圧領域において弾性変形する加圧ローラ１１０とによ
り挟持されて搬送されるとき、厚紙でも定着出来るよう
に設定されているヒータから、充分すぎる熱を受け、し
かも定着ニップ部通過直後も加熱時の熱で水分が蒸発し
て一旦収縮したのち、吸湿して画像面側の紙繊維がのび
て図９に示すように、画像面が凸となる下カールになり
易い。そのため、定着後の記録材Ｐがうまく積載せず見
栄えが悪い等の課題があった。

【００１４】また、この課題は、特に画像形成装置が自
動両面画像形成機能を有している際により大きな課題と
なる。つまり、１面目が下カールになると、両面ユニッ
ト内で反転した２面目は図１０に示すように、上カール
となり、転写後の分離不良を起こしやすい。特に、吸湿
紙等、カール量が大きくなる場合には、転写材Ｐが転写
手段から分離不良となり、クリーナーまで搬送され該ク
リーナー内に侵入する場合がある。この場合は、記録材
ずまりの後処理が繁雑になるとともに、オペレーターの
衣服が未定着トナーにより汚れるばかりではなく、クリ
ーナーや像担持体としての感光ドラムに損傷を与えると
いう課題があった。

【００１５】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたもので、記録材に生じるカールを矯正するこ
とのできる定着装置および該定着装置を適用した画像形
成装置を得ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る定着装置は、表面に抵抗発熱体を形成した基板をホル
ダーに固定支持した加熱体と、前記加熱体に対向圧接し
つつ搬送可能な耐熱性の定着フィルムと、少なくとも２
つ以上のローラに懸回され、前記定着フィルムを介在さ
せて前記加熱体に記録材を押圧して移動するベルトを有
する加圧手段とを備え、ベルトが該記録材の進行路より
前記加熱体側に位置するように、前記ホルダーと前記加
圧手段とを相対的に該進行路と直交する方向に移動可能
としたものである。

【００１７】請求項２記載の発明に係る定着装置は、前
記ホルダーの記録材進入側を、記録材進行路に対し直交
する方向に移動可能としたものである。

【００１８】請求項３記載の発明に係る定着装置は、前
記ベルトを懸回した２つ以上のローラのうち、記録材進
行路下流側ローラを記録材進行路に対し直交する方向に
移動可能としたものである。

【００１９】請求項４記載の発明に係る定着装置は、前
記ベルトは、前記定着フィルムを介在させて前記加熱体
に記録材を押圧して繰返し移動する無端状としたもので
ある。

【００２０】請求項５記載の発明に係る定着装置は、前
記ベルトは、前記定着フィルムを介在させて前記加熱体
に記録材を押圧して送出しローラ側から巻取りローラ側
に移動する帯状としたものである。

【００２１】請求項６記載の発明に係る画像形成装置
は、像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、
トナー像を記録材に転写する転写手段と、前記記録材に
前記トナー像を加熱定着する請求項１から請求項４のう
ちのいずれか１項記載の定着装置とを備えたものであ
る。

【００２２】請求項７記載の発明に係る画像形成装置
は、記録材の両面に画像を形成する自動両面画像形成手
段を備えたものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】

実施の形態例１．以下、本発明の実施の一形態を説明す
る。

【００２４】図１は本発明の実施の形態１による定着装
置の正面図であり、図において、１１は加圧手段であ
り、表面を粗らくしているアルミニウム製の駆動ローラ
１２と従動ローラ１３とを互いに平行に配設し、このロ
ーラ１２，１３に耐熱性のエンドレスベルト１４たとえ
ばポリイミドフィルム等を懸回張設した構成である。そ
して、不図示の付勢手段により、例えば総圧４〜７ｋｇ
の等圧をもって、エンドレスベルト１４をフイルム１５
に対向圧接させ、フィルム１５を従動移動させる。この
エンドレスベルト１４のトナー画像Ｔａと接する面には
離型性の良いフッ素がコーティングされている。

【００２５】従動ローラ１３はエンドレスベルト１４の
テンションローラをかねており、エンドレスベルト１４
は駆動ローラ１２の反時計軸方向回転駆動に伴い、駆動
ローラ１２との摩擦力により反時計回転方向に所定の周
速度、すなわち、画像形成部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Ｐの搬送速度と
同じ周速度をもって、皺や蛇行、速度遅れなく回転駆動
される。

【００２６】１９はヒーターユニットであり、ヒーター
２０、ヒーターホルダー兼フィルムガイド１７（以下、
フィルムガイドと記す）、フィルム１５から構成されて
いる。なお、上記フィルムガイド１７は、例えば、ＰＰ
Ｓ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミ
ドイミド）、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、ガラス等の複合材などで構成出
来る。

【００２７】前記ヒーター２０は、記録材Ｐの搬送方向
に直交する方向を長手とする絶縁性、耐熱性、低熱容
量、高熱伝導性で、例えば厚さ１ｍｍ、幅１２ｍｍ、長
さ２４０ｍｍのアルミナ基板（以下、基板と略称する）
１６、この基板１６の中央長手方向に設けたＡｇ／Ｐｄ
（銀パラジウム）を厚さ１０μｍ、幅１〜３ｍｍにスク
リーン印刷により形成された抵抗発熱体１８を基本構成
体とする。図示例は、基板１６の幅略中央に駆動ローラ
１２の中心が位置している。そして、フィルムガイド１
７の記録材搬送方向上流側端部より２ｍｍの位置に抵抗
発熱体１８が位置し、約３ｍｍの定着ニップ幅Ｎが形成
されている。２２は基板１６の抵抗発熱体１８の形成面
とは反対の面に設けた温度検出素子としてのサーミスタ
ーである。

【００２８】前記フィルム１５は、内径φ２４ｍｍの内
筒形の耐熱性のフィルムであり、基層に厚さ４０〜６０
μｍのポリイミドフィルムを用い、その外周面に樹脂バ
インダー中にカーボンを分散させたプライマー層を形成
し、そのプライマー層の上面（記録材及びトナー像と接
触する面）に厚さ５〜２０μｍのＰＦＡ及びＰＦＡ中に
ＰＴＦＥを分散させた離型層を形成したものである。

【００２９】前記フィルムガイド１７は、芳香族ポリエ
ステル、もしくはフェノール樹脂からなる。ヒーター２
０の温度制御は、温度によるサーミスター２２の抵抗値
変化をＣＰＵ２３がモニターし、その抵抗値変化に応じ
てトライアック２４の駆動制御を行い、抵抗発熱体１８
に対する電源２５からの通電電流を制御することによ
り、１７０℃〜１８０℃で温度制御が行われる。

【００３０】上記の構成よりなる実施の形態１では、ヒ
ーター２０の昇温が速く、フィルム１５の熱容量も小さ
い為、抵抗発熱体１８への通電開始後すぐに定着可能温
度に達する。このため、スタンバイ時に通電しておく必
要がなく、ウオームアップ時間のない、いわゆるクイッ
クスタートが可能である。

【００３１】そして、記録材Ｐがフィルム１５とエンド
レスベルト１４との間に案内され、定着ニップ部Ｎを通
過することで、記録材Ｐ上のトナー像が該記録材に加熱
定着される。このとき、従動ローラ１３を駆動ローラ１
２の中心までの距離を保ってフィルムガイド側に不図示
のソレノイド等で押し上げ、エンドレスベルト１４を実
線の位置まで移動させているので、フィルム１５からの
分離不良がなくなり、片面プリント時は勿論、両面プリ
ント時においても記録材Ｐのカール量が小さく抑えるこ
とが出来る。また、従動ローラ１３をフィルムガイド側
に押し上げると、ヒーター面と記録材の画像面と接触し
ている時間が長くなり、画像表面のトナーの載り量差に
よる凹凸が過剰の熱により、トナーが完全に溶かされ
て、凹凸が少なくなり、反射濃度が高くなるので画像の
光沢が増す傾向があり、好みによって使い分けもでき
る。また、記録材Ｐの紙種によってもカールの発生量が
異なるので、手動にて、従動ローラ１３の位置を微調整
しても良い。 実施の形態２．図２は本発明の実施の形態２による定着
装置の正面図であり、駆動ローラ１２がヒーター２０を
押圧してない構成であり、エンドレスベルト１４を駆動
ローラー１２と従動ローラ１３で張り、このエンドレス
ベルト１４の張力でフィルム１５をヒーター２０に押圧
している構成になっている。

【００３２】この実施の形態２の構成にすると、駆動ロ
ーラ１２の熱容量は殆ど無視できるので、エンドレスベ
ルト１４が所定温度まで達するのが早く、定着時もヒー
ター２０からの熱が駆動ローラ１２で奪われないので、
定着性に対しても有利となる。

【００３３】また、実施の形態１と同様に記録材搬送方
向下流側の従動ローラ１３は図示において略上方、つま
りフィルムガイド側に移動可能に構成してあり、紙種に
よって移動量をかえることにより、記録材Ｐのカール状
態を適正にすることが出来る。また、定着ニップ幅を広
くすることが出来るので、フィルムがスリップして画像
を乱すこともなくなる。 実施の形態３．図３は本発明の実施の形態３による定着
装置を示す正面図であり、エンドレスベルト１４に耐熱
性の弾性ベルトを用いて張りをやや弱くしておき、エン
ドレスベルト１４を搬送する駆動ローラ１２、従動ロー
ラ１３を固定させ、フイルムガイド２１の記録材入口側
を図示において下方向、つまり、エンドレスベルト押圧
方向に移動させ、エンドレスベルト１４の張りを強くし
て、実質的にヒーター２０と記録材搬送方向下流側の従
動ローラ１３の位置関係を変える構成である。この構成
により、紙種によって移動量をかえることにより、記録
材Ｐのカール状態を適正にすることが出来る。 実施の形態４．実施の形態１〜３では、２つのローラ間
に懸回したエンドレスベルト１４を加圧手段として使用
しているが、図４に示すように、フィルム１５をヒータ
２０に対し押圧しながら記録材搬送方向に送出しローラ
側２１ａから送出され巻取りローラ側２１ｂに巻取られ
る帯状ベルト２６を加圧手段としても同様の効果が得ら
れる。 実施の形態５．実施の形態１〜４では、円筒状のフイル
ム１５を使用しているが、図５に示すように２つのロー
ラ２７、２８間に懸回し、ヒーター２０に圧接しながら
加圧手段のエンドレスベルト１４あるいは帯状ベルト２
６に従動移動する無端状のフイルム２９、図６に示すよ
うにヒーター２０と対向圧接しながら送出しローラ４１
側から送出され巻取りローラ４２側に巻取られる帯状の
フイルム３０であっても実施の形態１〜４と同様の作用
効果が得られる。

【００３４】なお、上記各実施の形態の中に示した部材
の形状、寸法、材料、あるいは回転スピード等は一例で
あり、本発明は前記特許請求の範囲記載の内容にのみ限
定される。 実施の形態６．図７は本発明の定着装置を適用したレー
ザービームプリンタの概略断面図である。図において、
１は像担持体である有機感光ドラムであり、不図示の駆
動手段によって図示矢印方向に周速７５ｍｍ／ｓｅｃの
速度で回転駆動される。２は帯電部材としての帯電ロー
ラであり、不図示の高圧電源からの印加バイアスによっ
て感光ドラム１の表面を一様に帯電する。

【００３５】上記帯電ローラ２によって一様に帯電され
た感光ドラム１は、画像信号に応じて強度変調されたレ
ーザー露光装置３からのレーザー光で、走査されること
によってその表面に静電潜像が形成される。そして、こ
の静電潜像は、現像スリーブ、現像ブレード、１成分磁
性トナー等からなる現像装置４によってトナー像として
顕画像化され、このトナー像は転写ローラ６によって記
録材Ｐ上に静電転写される。

【００３６】この記録材Ｐはカセット９内に収容されて
おり、各記録材Ｐはピックアップローラ８により給送さ
れた後、レジストローラ５によって像形成プロセスと一
致したタイミングで矢印方向に搬送される。而して、記
録材Ｐが、入口ガイド３１、加熱ユニット３２、加圧搬
送ベルトユニット３３等によって構成された定着装置を
通過することにより、トナー像が記録材Ｐ上に加熱定着
される。

【００３７】なお、図示のレーザービームプリンタは、
記録材Ｐを反転搬送することが出来る自動両面ユニット
３４を装備しており、両面に画像が形成される記録材Ｐ
は前記定着装置によって１面目の画像定着を受けた後、
排出フラッパー３５の向きが不図示の駆動手段により切
り替わることにより自動両面ユニット３４に案内され、
搬送ローラ３６を通過した後、反転ローラ３７により反
転経路３８に案内される。そして、記録材Ｐのサイズに
応じた適切なタイミングで前記反転ローラ３７が逆回転
することによって、記録材Ｐは表裏の反転が行われ、搬
送ローラ３９等により搬送されて２面目の画像形成が行
われる。このように、図示例は記録材Ｐの表裏両面に画
像形成を行うものであるが、記録材Ｐの一面にのみ画像
形成するものであってもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、少なく
とも２つ以上のローラに懸回され、定着フィルムを介在
させて加熱体に記録材を押圧して移動するベルトを有す
る加圧手段とを備え、ベルトが記録材の進行路より前記
加熱体側に位置するように、前記ホルダーと前記加圧手
段とを相対的に記録材の進行路と直交する方向に移動可
能に構成したので、記録材が定着ニップ部を通過した直
後に、記録材の搬送方向が規制され、記録材に生じるカ
ールを矯正することができる効果がある。

【００３９】また、画像形成手段で像担持体上に形成し
たトナー像を、転写手段で記録材に転写後、そのトナー
像を本発明の加熱定着装置を用いて加熱定着するように
構成したので、定着後、記録材がカールすることが少な
く、その結果、記録材が進行路でジヤムすることによる
トラブルを少なくし、円滑な画像形成を実行することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による加熱定着装置の
縦断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態２による加熱定着装置の
縦断面図である。

【図３】 本発明の実施の形態３による加熱定着装置の
縦断面図である。

【図４】 本発明の実施の形態４による加熱定着装置の
縦断面図である。

【図５】 本発明の実施の形態５による加熱定着装置の
縦断面図である。

【図６】 本発明の実施の形態５による加熱定着装置の
縦断面図である。

【図７】 本発明の加熱定着装置を適用した画像形成装
置の縦断面図である。

【図８】 従来の加熱定着装置の縦断面図である。

【図９】 記録材の下カール状態を示す側面図である。

【図１０】 記録材の下カール状態を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

９０ ヒーターユニット、８８ 定着フィルム、８０
ヒーター、７０ｃ エンドレスベルト、Ａ 記録材の進
行方向。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に抵抗発熱体を形成した基板をホル
   ダーに固定支持した加熱体と、前記加熱体に対向圧接し
   つつ搬送可能な耐熱性の定着フィルムと、少なくとも２
   つ以上のローラに懸回され、前記定着フィルムを介在さ
   せて前記加熱体に記録材を押圧して移動するベルトを有
   する加圧手段とを備え、ベルトが該記録材の進行路より
   前記加熱体側に位置するように、前記ホルダーと前記加
   圧手段とを相対的に該進行路と直交する方向に移動可能
   としたことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記ホルダーの記録材進入側を、記録材
   進行路に対し直交する方向に移動可能としたことを特徴
   とする定着装置。
3. 【請求項３】 前記ベルトを懸回した２つ以上のローラ
   のうち、記録材進行路下流側ローラを記録材進行路に対
   し直交する方向に移動可能としたことを特徴とする定着
   装置。
4. 【請求項４】 前記ベルトは、前記定着フィルムを介在
   させて前記加熱体に記録材を押圧して繰返し移動する無
   端状であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
5. 【請求項５】 前記ベルトは、前記定着フィルムを介在
   させて前記加熱体に記録材を押圧して送出しローラ側か
   ら巻取りローラ側に移動する帯状であることを特徴とす
   る請求項１記載の定着装置。
6. 【請求項６】 像担持体上にトナー像を形成する画像形
   成手段と、前記トナー像を記録材に転写する転写手段
   と、前記記録材に転写された前記トナー像を該記録材に
   加熱定着する請求項１から請求項４のうちのいずれか１
   項記載の定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成
   装置。
7. 【請求項７】 前記記録材の両面に画像を形成する自動
   両面画像形成手段を備えたことを特徴とする請求項５記
   載の画像形成装置。