JPH1048977A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンドレスフィルムの寄りによるフィルム端
部の損傷を緩和する。 【解決手段】 フィルム２０の端部を支持する従動リン
グ２８とフィルム２０との間に弾性リング２７を設け
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、電磁誘導を利用し
て渦電流を発生させてフィルムを発熱させる像加熱装置
に関し、特に電子写真装置、静電記録装置などの画像形
成装置に用いられ未定着画像を定着する定着装置に好適
な像加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、加熱定着装置に代表される像加熱
装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式等の接
触加熱方式の定着装置が広く用いられており、これらの
装置は、ハロゲンランプ、発熱抵抗体に電流を流して発
熱させ、ローラやフィルムを介してトナー像の加熱を行
っている。従って、発熱位置とトナーとの間には、フィ
ルム加熱方式の定着装置であっても若干の距離を有して
おり、その分だけ消費エネルギーの効率が低下せざるを
得なかった。

【０００３】そこで、特公平５−９０２７号公報に開示
されているように、磁束により定着ローラに渦電流を発
生させ、ジュール熱によってローラを発熱させる加熱装
置が提案され、渦電流の発生を利用することで、発熱位
置をトナーにより近くすることができ、消費エネルギー
の効率の向上が図られた。さらに、より一層の熱効率の
向上のために、薄いフィルム自身に渦電流を発生させて
発熱させ、加熱を行う方式の定着装置が提案された。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
磁誘導を利用したフィルム方式の定着装置は、例えば、
装置を高速化したり、耐久性を上げようとした場合、フ
ィルムが寄ってフィルム端部と定着装置の側板の摺擦等
により、フィルムの長手方向端部が破損してしまうこと
があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、回転移動可能なエンドレス状のフィルムと、
磁束を発生する励磁コイルと、を有し、この励磁コイル
により発生する磁束により前記フィルムに渦電流を発生
させてフィルムを発熱させ、このフィルムからの熱によ
り記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記
フィルムの移動方向と直交する方向のフィルム端部を支
持する支持部材と、この支持部材とフィルム端部の間に
設けられた弾性部材と、を有することを特徴とするもの
である。

【０００６】

【発明の実施の形態】図８は本発明の実施の形態である
像加熱装置を定着装置として用いた画像形成装置の断面
図である。

【０００７】１は像担持体としての回転ドラム型の電子
写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。感光ド
ラム１は矢印の時計方向に所定の周速度（プロセススピ
ード）をもって回転駆動され、その回転過程で一次帯電
器（帯電ローラ）２によりマイナスの所定の暗電位ＶＤ
に一様に帯電処理される。

【０００８】３はレーザービームスキャナであり、不図
示の画像読取装置、ワードプロセッサ、コンピュータ等
のホスト装置から入力される目的画像情報の時系列電気
デジタル画像信号に対応して変調されたレーザービーム
を出力し、上記のように一次帯電器２でマイナスに一様
帯電された感光ドラム１面がレーザービームで走査露光
されることで露光部分は電位絶対値が小さくなって明電
位ＶＬとなり回転感光ドラム１面に目的の画像情報に対
応した静電潜像が形成されていく。

【０００９】次いでその潜像は現像器４によりマイナス
に帯電した粉体トナーで反転現像（レーザー露光部ＶＬ
にトナーが付着）されて顕像化される。

【００１０】現像器４は回転駆動される現像スリーブ４
ａを有し、そのスリーブ外周面にマイナスの帯電を持っ
たトナーの薄層がコートされてドラム１面と対向し、ス
リーブ４ａにはその絶対値がドラム１の暗電位ＶＤより
も小さく、明電位ＶＬよりも大きな現像バイアス電位Ｖ
ＤＣが印加されていることで、スリーブ４ａ上のトナー
が感光ドラム１の明電位ＶＬの部分にのみ転移して潜像
が顕像化（反転現像）される。

【００１１】一方、給紙トレイ１４上に積載セットされ
ている記録材１５が給紙ローラ１３の駆動により１枚宛
繰り出し給紙され、搬送ガイド１２ａ、レジストローラ
対１０・１１、転写ガイド８・９を経由して、感光ドラ
ム１とこれに当接させて転写バイアスを印加した転写部
材としての転写ローラ５のニップ部（転写部）ｍへ感光
ドラム１の回転と同期どりされた適切なタイミングをも
って給送されて記録材１５の面に感光ドラム１面側のト
ナー像が順次に転写されていく。転写部材としての転写
ローラ５の体積抵抗値は１０⁸〜１０⁹Ωｃｍ程度のもの
が適当である。

【００１２】転写部を通った記録材１５は感光ドラム１
面から分離され、搬送ガイド１２ｂで像加熱装置である
定着装置７へ導入されて転写トナー像の加熱定着を受
け、画像形成物（プリント）として排紙トレイ１６へ出
力される。記録材分離後の感光ドラム１面はクリーニン
グ装置６で転写残りトナー等の感光ドラム面残留物の除
去を受けて清浄面化されて繰り返して作像に供される。

【００１３】次に本発明の実施の形態の像加熱装置であ
る定着装置を詳細に説明する。

【００１４】まず、定着装置全体の構成を説明する。

【００１５】図７（ａ）は本発明における定着装置の断
面図である。

【００１６】同図において２０は回転体としてのエンド
レス状の定着フィルムであり、矢印の方向に回転し、フ
ィルムガイド２１によって圧接部（以下、ニップ部とす
る）への加圧とフィルムの搬送安定性が図られている。
また、この定着フィルム２０は、図７（ｂ）の断面図に
示すように、導電性部材から形成される発熱層２０ａ上
に、ゴム等の弾性層２０ｂを有しており、さらにトナー
との分離性を上げるために離型層２０ｃが形成された構
成となっている。従って、上記フィルムガイド２１に支
持された高透磁率のコア２２と励磁コイル２３により、
定着フィルム２０の発熱層２０ａに渦電流を発生させる
ことにより、発熱層２０ａは発熱し、ニップ部ｎにおい
て記録材１５上の未定着トナーＴを加熱できるようにな
っている。

【００１７】発熱層２０ａとしては、ニッケル，鉄，強
磁性ＳＵＳ，ニッケル−コバルト合金といった強磁性体
の金属から形成される厚さ１〜１００μｍのものが好ま
しい。

【００１８】弾性層２０ｂとしては、シリコーンゴム，
フッ素ゴム，フルオロシリコーンゴム等の耐熱性，熱伝
導性の良い材料からなる厚さ１０〜５００μｍのものが
好ましい。

【００１９】離型層２０ｃとしては、フッ素樹脂（ＰＦ
Ａ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ等），シリコーン樹脂，フルオロ
シリコーンゴム，フッ素ゴム，シリコーンゴム等の離型
性、耐熱性の良い材料からなる厚さ１〜１００μｍのも
のが好ましい。

【００２０】つまり、高透磁率コア２２は、フェライト
やパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材
料、より好ましくは１００ｋＨｚ以上でも損失の少ない
フェライトが用いられており、このコア２２の周囲に巻
かれたコイル２３に、励磁回路（不図示）から２０ｋＨ
ｚ〜５００ｋＨｚの高周波電流を流すことにより磁束が
発生し、この磁束の変化によって発熱層２０ａに渦電流
が発生し、発熱層２０ａの固有抵抗に基づきジュール熱
により発熱が生じるのである。

【００２１】一方、以上のように構成された定着フィル
ム２０には、加圧部材として、芯金２４ａとシリコンゴ
ム層２４ｂからなる加圧ローラ２４が圧接するように配
設されており、該加圧ローラ２４と定着フィルム２０で
形成されたニップｎに被加熱材としての未定着トナー像
Ｔをのせた記録材１５を通すことで加熱定着を行う。

【００２２】つまり、以上のようにして定着フィルム２
０の発熱層２０ａに発生した熱は、弾性層２０ｂ、離型
層２０ｃを介してニップｎに伝達され、このニップｎに
挟持搬送される記録材１５と記録材１５上のトナーＴを
加熱するため、ニップｎ内ではトナーＴが溶融し、ニッ
プｎを通過した後、冷却して永久固着像となり、定着が
行われるのである。

【００２３】ところでこのようにフィルムを用いた場合
には、フィルムに寄りが発生しフィルムの端部と定着装
置の側板が摺擦し、フィルムの端部が破損する場合があ
った。

【００２４】そこで、本実施形態においては、図１、図
２、及び３に示すような構成をとっている。図１は本発
明の第１の実施の形態の特徴を最も良く表す定着装置の
長手端部の断面図である。また、図２は、本実施形態の
特徴を最も良く表す定着装置の長手端部の分解斜視図で
あり、図３は、図２における面Ａでの断面図である。

【００２５】図１〜３において２５は、非磁性ＳＵＳ等
からなる保持ステーで、長手方向端部でフィルムガイド
２１の中央部を貫通して設けられている。この保持ステ
ー２５は、フィルムガイド２１を介してフィルム２０を
加圧ローラ２４側に当接させるためのもので、バネ等の
導電性加圧部材２６によって、保持ステー２５と加圧ロ
ーラ芯金２４ｂを保持することによって、フィルムと加
圧ローラとが所定の圧力になるように調整されている。
なお、加圧部材２６は接地されている。

【００２６】２９は、導電性ブラシ２９ａ、及び非磁性
の導電性保持部材２９ｂから構成される接地部材であ
り、導電ブラシ２９ａはフィルムの発熱層２０ａに当接
され、非磁性導電性保持部材２９ｂは保持ステー２５に
固定支持されている。フィルム２０は、部材２９によっ
て、保持ステー２５及び導電性加圧部材２６を介して加
圧ローラ芯金２４ａと接続され、接地されるため、フィ
ルムと加圧ローラの電位は同電位（０Ｖ）となり、オフ
セットを防止できる。すなわち、フィルムが耐久を通じ
て劣化しても、定着フィルムと加圧ローラの表面電位が
上昇してチャージアップしてしまうのを防止でき、オフ
セットの発生しない良好な定着画像を得ることが可能と
なる。

【００２７】２８はＰＯＭ、ＡＢＳ樹脂等からなる保護
部材であるフィルム端部支持部材としての従動リング、
２７はシリコンゴム等の弾性部材からなる弾性リングで
あり、図２のようにフィルムの移動方向と直交する方向
のフィルム端部にはめ込まれ、従動リング２８はフィル
ムの寄りを規制する規制部材としての規制板３０に当接
されている。

【００２８】従動リング２８としては、フェノール樹
脂，ポリイミド樹脂，ポリアミド樹脂，ポリアミドイミ
ド樹脂，ＰＥＥＫ樹脂，ＰＥＳ樹脂，ＰＰＳ樹脂，フッ
素樹脂（ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰｅｔｃ．），ＬＣＰ
（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｐｏｌｙｍｅｒ：液
晶ポリマー）樹脂，これらの混合樹脂等の耐熱性の良い
材料からなる厚さ０．５〜３ｍｍのものが好ましい。

【００２９】上記構成は、フィルムの回転トルクを軽減
するとともに、従動リング２８により、フィルム端部と
規制板３０の摩擦による劣化を防止でき、さらに、弾性
リング２７が介在するので、フィルム２０が加圧ローラ
２４により押圧されるニップ部ｎで生じるフィルム２０
の歪みを、剛体である従動リング２８に直接伝えること
なく、弾性リング２７により歪みを吸収し、応力緩和す
ることができるので、例えば、装置を高速化する場合
や、耐久性を上げえようとする場合であっても、フィル
ム端部の破断、破損を防止でき、また、劣化しにくくす
ることが可能である。

【００３０】図４に本発明の第２の実施の形態を示す。

【００３１】第２の実施の形態においては、第１の実施
の形態におけるフィルム２０と弾性リング２７との間
に、摺擦部材である粘着層４０を設けたものである。

【００３２】この粘着層４０は、弾性リング２７のフィ
ルム２０との接触面、及び弾性リング２７の従動リング
２８との接触面に、シリコーン系粘着剤等の粘着剤を塗
布して粘着層を設けたもので、フィルム２０と弾性リン
グ２７、及び、弾性リング２７と従動リング２８が粘着
して、これらが一体的にスムーズに回転できるようにし
たものである。このような構成とすることで、フィル
ム、弾性リング、及び従動リングが一体的にスムーズな
回転を行なうため、各部材間での無駄な摺擦を無くせた
り、また、従動リング２８、および弾性リング２７は、
フィルムに対して、粘着されているのみで、互いに独立
して回転することも可能で、ジャム時等に無理な力が加
わった場合においても、フィルムは弾性リング２７及び
従動リング２８から独立して動きフィルムの破損を防止
できる。このような構成とすることにより、フィルム端
部に極端な力が加わるのが回避できるため、フィルム端
部での劣化を防止でき、高速化、高耐久性化が可能とな
る。また本実施の形態においても弾性部材でフィルムの
寄りを緩和しフィルム端部の損傷を防止することができ
る。

【００３３】なお、本実施の形態においては、粘着剤
を、弾性リングのみに塗布して粘着層４０を形成してい
るが、従動リング面、及びフィルム面、またはこれらす
べての面に粘着層を形成してもよい。また、弾性リング
と従動リングの粘着性がよい場合などには、弾性リング
と従動リングの間の粘着層を省略でき、また逆に、フィ
ルムと弾性リングの粘着性がよい場合にはフィルムと弾
性リング間の粘着層を省略してもよい。さらに、粘着性
のよい弾性部材を弾性リングとして用いてもよい。

【００３４】図５に本発明の第３の実施の形態を示す。

【００３５】３１は、ポリアセタール等の導電性のフィ
ルム支持部材である従動リングで導電性の弾性接着剤３
２によって、フィルム２０の導電層である発熱層２０ａ
と接着され、導電性の規制板３０につき当てるように保
持されている。これら３１、３２はフィルムと一体とな
って動作し、規制板３０面と摺擦して回転する。従って
フィルムと従動リングの無駄な摺擦を無くしてフィルム
の劣化を防止することができる。なお、導電性フィルム
支持部材３１と、規制板３０との間には、導電性グリー
ス等を塗布するなどして、フィルムが確実に接地される
ようにしてある。従って、フィルムは、導電性弾性接着
剤３２及び導電性フィルム支持部材３１、規制板３０を
介して接地されているため、特に、例えば低温低湿環境
下での多量の連続通紙という条件であってもチャージア
ップを防止し、オフセットの発生を防ぐことが可能であ
る。また、フィルム２０のニップ部ｎにおける変形によ
る従動リング３１との歪みが、導電性弾性接着剤３２を
用いることにより、緩和されるため、フィルムの端部劣
化、破損に対し有利となり、装置の高速化、高耐久化が
可能となる。

【００３６】さらに、導電性従動リングをフィルム端部
に接着し、規制板に当接するという構成であるため、装
置の簡略化が可能となる。

【００３７】図６に本発明の第４の実施の形態を示す。

【００３８】３３は、硬度がＪＩＳ−Ａ硬度で５°〜４
０°のシリコンゴム等の絶縁性の弾性部材で、本実施の
形態ではディッピングにより、フィルム端部に、厚さ１
〜３ｍｍの弾性層をフィルムを挟むように設けている。
３４は、ＰＯＭ、ＡＢＳ樹脂等の絶縁性の従動リング
で、弾性層３３が設けられたフィルムに被せて、規制板
３０につき当てるように保持される。また、３５は、バ
イアス印加部材で、フィルムの導電層である発熱層に当
接された導電性ブラシ３５ａ及び、電源３５ｂから構成
される。電源３５ｂには、トナーと同極性の電圧が印加
される。

【００３９】従動リング３４としては、フェノール樹
脂，ポリイミド樹脂，ポリアミド樹脂，ポリアミドイミ
ド樹脂，ＰＥＥＫ樹脂，ＰＥＳ樹脂，ＰＰＳ樹脂，フッ
素樹脂（ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ ｅｔｃ．），ＬＣ
Ｐ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｐｏｌｙｍｅｒ：
液晶ポリマー）樹脂，これらの混合樹脂等の耐熱性の良
い材料からなる厚さ０．５〜３ｍｍのものが好ましい。

【００４０】表１は、本実施の形態の装置で、高速化
（プロセススピード２００ｍｍ／ｓｅｃ）して空回転耐
久した結果である。比較例として、弾性部材の硬度を２
°および５０°の場合についても同様に、空回転耐久を
行った。なお、表１は、回転数をＡ４通紙枚数に換算し
たものである。硬度が５０°の場合、１５万枚通紙相当
の回転で、フィルムの端部の破損が生じた。また、硬度
２°の弾性部材を用いた場合、１０万枚通紙相当の回転
で弾性部材自身が劣化してしまい、直後に、フィルム端
部も破断した。一方、本実施の形態の場合、３５万枚通
紙相当の回転耐久を行ってもフィルム端部劣化、及び破
断は発生しなかった。

【００４１】表２は、本実施の形態の定着装置の、低温
低湿環境下での耐久試験による画像評価の結果を示した
ものである。なお、トナーはマイナス帯電のものを用
い、バイアスは−５００Ｖ印加した。比較例として、印
加バイアス０Ｖ（アース）、およびフィルム電位をフロ
ートにしたものについても、同様に画像評価した。フィ
ルム電位がフロートの場合、１５万枚通紙時点からオフ
セットの点でＮＧとなるのに対し、本実施の形態の場
合、３５万枚通紙しても、オフセットの点はＯＫレベル
であった。

【００４２】なお、上記したバイアス印加の例では−５
００Ｖのみしか示していないが、印加するバイアスは、
トナーの性質や、プロセススピード等により、最適な値
に、適宜変更して設定される。

【００４３】上記のような構成とすることで、従動リン
グ３４により、フィルム端部と規制板３０の摩擦による
劣化を防止できるとともに、弾性部材３３によって加圧
ローラとのニップ部での形状変化による変形による、従
動リング３４との歪みを緩和させることが可能となり、
例えば装置を高速化する場合や、耐久性を上げようとす
る場合であっても、フィルム端部の破断、破損を防止で
き、また、劣化しにくくすることが可能となる。また、
バイアス印加によって、低温低湿環境においても、耐久
を通じてオフセットの発生を防止でき、良好な画像品質
を保つことが可能となる。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
フィルム端部の破損、及び劣化を防止でき、装置の高速
化及び高耐久化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である加熱定着装置
の長手端部の断面図

【図２】図１の加熱定着装置の長手端部の斜視分解図

【図３】図１の加熱定着装置の断面図

【図４】本発明の第２の実施の形態である加熱定着装置
の長手端部の断面図

【図５】本発明の第３の実施の形態である加熱定着装置
の長手端部の断面図

【図６】本発明の第４の実施の形態である加熱定着装置
の長手端部の断面図

【図７】本発明の加熱定着装置及び定着フィルムの断面
図

【図８】本発明の実施の形態を用いた画像形成装置の断
面図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転移動可能なエンドレス状のフィルム
   と、磁束を発生する励磁コイルと、を有し、この励磁コ
   イルにより発生する磁束により前記フィルムに渦電流を
   発生させてフィルムを発熱させ、このフィルムからの熱
   により記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、 前記フィルムの移動方向と直交する方向のフィルム端部
   を支持する支持部材と、この支持部材とフィルム端部の
   間に設けられた弾性部材と、を有することを特徴とする
   像加熱装置。
2. 【請求項２】 前記フィルムの寄りを規制する規制部材
   を有し、前記支持部材は前記規制部材と当接することを
   特徴とする請求項１の像加熱装置。
3. 【請求項３】 前記フィルムと前記弾性部材と前記支持
   部材はそれぞれ独立して回転移動可能であることを特徴
   とする請求項１の像加熱装置。
4. 【請求項４】 前記弾性部材は前記フィルムとの当接面
   に粘着層を有することを特徴とする請求項１の像加熱装
   置。
5. 【請求項５】 前記弾性部材は接着剤であり、前記支持
   部材は前記フィルムに接着固定されていることを特徴と
   する請求項１の像加熱装置。
6. 【請求項６】 前記フィルムは前記支持部材を介して接
   地されていることを特徴とする請求項１の像加熱装置。
7. 【請求項７】 前記弾性部材はＪＩＳ−Ａ硬度が５〜４
   ０°であることを特徴とする請求項１の像加熱装置。