(57)【要約】【課題】画像不良の原因となる加熱部材上の加熱領域の下流側の加熱領域から外れた領域へのオフセットトナーの付着を防止若しくは低減し、記録材へのトナー汚れを低減した定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】外部加熱装置７０の加熱部材３０は、定着部材５０の回転に対して摺擦される摺動部材３４を介して定着部材５０の表面に圧接して定着部材５０の表面を加熱し、摺動部材３４は、定着部材５０と接触する側の面に離型層４３が設けられている部分と、離型層４３が設けられていない部分を有し、少なくとも定着部材５０と接触する面の一部には離型層４３が設けられておらず、且つ、定着部材５０の回転時には定着部材５０と接触しておらず、停止時に接触している部分には少なくとも離型層４３がある。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な定着部材と、前記定着部材の表面と当接して圧接部を形成する加圧部材と、前記定着部材の表面を外部から加熱する加熱部材を備えた外部加熱装置と、を有し、
前記定着部材と前記加圧部材との圧接部に、未定着トナー画像を担持した記録材を導入して加熱定着を行う定着装置において、
前記外部加熱装置の前記加熱部材は、前記定着部材の回転に対して摺擦される摺動部材を介して前記定着部材の表面に圧接して前記定着部材の表面を加熱し、
前記摺動部材は、前記定着部材と接触する側の面に離型層が設けられている部分と、離型層が設けられていない部分を有し、少なくとも前記定着部材と接触する面の一部には離型層が設けられておらず、且つ、前記定着部材の回転時には前記定着部材と接触しておらず、停止時に接触している部分には少なくとも離型層があることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記摺動部材は、耐熱性を有するシート状の部材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
回転可能な定着部材と、前記定着部材の表面と当接して圧接部を形成する加圧部材と、前記定着部材の表面を外部から加熱する加熱部材を備えた外部加熱装置と、を有し、
前記定着部材と前記加圧部材との圧接部に、未定着トナー画像を担持した記録材を導入して加熱定着を行う定着装置において、
前記外部加熱装置の前記加熱部材は、前記定着部材の表面に圧接して前記定着部材の表面を加熱し、
前記加熱部材は、前記定着部材と接触する側の面に離型層が設けられている部分と、離型層が設けられていない部分を有し、少なくとも前記定着部材と接触する面の一部には離型層が設けられておらず、且つ、前記定着部材の回転時には前記定着部材と接触しておらず、停止時に接触している部分には少なくとも離型層があることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
前記離型層は、フッ素樹脂層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の定着装置。
【請求項５】
記録材に未定着トナー画像を形成する画像形成手段と、この未定着トナー画像を記録材に熱定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、請求項１〜４のいずれかの項に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真技術や静電記録技術を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載され、記録材上の未定着画像を加熱定着する定着装置、及び、斯かる定着装置を使用した画像形成装置に関する。特に、定着部材と、定着部材表面と当接する加圧部材と、定着部材表面を外部から加熱する外部加熱装置を有し、定着部材と加圧部材との圧接部に、未定着トナー像を担持した記録材を導入し、加熱定着を行う定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を採用する画像形成装置において、転写紙、ＯＨＰ等の記録材上に転写された未定着トナー像を記録材上に定着させる定着装置には加熱定着装置が広く利用されている。加熱定着装置としては加熱された定着ローラ（定着部材）に加圧ローラ（加圧部材）を圧接させ、記録材を両ローラで挟持搬送しながら未定着トナー像を加熱溶融して未定着トナー像の定着を行う熱ローラ方式のものが広く用いられてきた。本願添付の図５に、その熱ローラ方式の定着装置の概略図を示す。
【０００３】
本例にて、定着ローラ５０は、アルミニウムやステンレス製の中空芯金５１の中にハロゲンランプなどの加熱部材（熱源）５３を設け、外表面にはトナーのオフセットを防止するためのフッ素樹脂などの離型層５２を備えたものである。また、加圧ローラ６０は、芯金６１の外部にシリコーンゴムなどを形成した弾性層６２或いはシリコーンゴムを発泡して成るスポンジ弾性層６２を形成し、更にその外層には定着ローラ５０と同様のフッ素樹脂などの離型層６３が形成されている。
【０００４】
また、高速機或いはカラートナーを用いた画像形成装置の場合、定着ローラ５０は、トナーの定着性を十分に満足させるために、中空芯金の５１の外表面に、離型層５２の代わりにシリコーンゴム等の厚み２ｍｍ程度の弾性層を設ける。この構成により、軟らかくなった定着ローラ表面でトナーを包み込むことで、記録材及びトナーへの熱の伝播効率を向上させている。
【０００５】
しかしながら、この熱ローラ定着方式では、定着ローラ５０の加熱開始後、定着ローラ表面が定着温度に達するまでの時間（ウォームアップ時間）が長かった。これは、定着ローラ５０の内面に配置した熱源５３からの熱が定着ローラ表面まで伝達されるまで時間がかかってしまうからである。
【０００６】
従って、使い勝手の点から、待機時も定着ローラ５０を予熱する必要があり、ウォームアップ時及び待機時において、大きな電力を消費してしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、このような問題を解決するものとして、外部から定着ローラ５０を加熱する構成の定着装置（以下、「外部加熱定着装置」と称する。）が提案されている。
【０００８】
定着ローラ５０を外部から加熱する方式は、種々の形態が提案されており、例えば、特許文献１、２、３等には、本願添付の図６に示すように、外部加熱装置７０を備え、定着ローラ外周面に小径の加熱ローラ７１を接触させるものが提案されている。
【０００９】
この場合には、外部加熱装置７０の小径の加熱ローラ７１は、内蔵したハロゲンヒータ等の熱源７２により短い時間で昇温される。それによって、中空芯金５１の外面にシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等より形成された弾性層５２を有する定着ローラ５０の表面は、加圧ローラ６０とは反対側に配置された加熱ローラ７１で直接加熱される。そのために定着ローラ５０の表面の昇温スピードを速くすることができる。
【００１０】
さらに、熱効率を向上させられる外部加熱定着装置の例が特許文献４に提案されている。
【００１１】
特許文献４の外部加熱定着装置では、本願添付の図７に示すように、外部加熱装置７０の熱源として熱容量の小さいプレート状のヒータ７３を用いる。断熱ステイホルダー７４に担持されたプレート状のヒータ７３が定着ローラ５０に摺動接触し、定着ローラ５０を加熱する。ヒータ７３の発熱量は、温度検知素子７５を介して行われる。
【００１２】
又、本例では、加圧部材６０は、可撓性の回転体６４を、ホルダー６５に保持された摺動部材６６を介して定着ローラ５０に当接させる構造とされている。
【００１３】
この構成においては、ヒータ７３そのものの熱容量が小さいために迅速にヒータ７３が立ち上がる。更には、図６に示す上述の小径の熱ローラ７１で加熱するタイプとは異なり、定着ローラ５０との接触面が摺動状態で固定されているために、ヒータ７３からの熱が、接触部から持ち去られることがない。そのため、より効率的に熱を伝達することが可能となる。
【特許文献１】特開平０４−１５９５８５号公報
【特許文献２】特開平０９−２０４１１４号公報
【特許文献３】特開平１０−３０１４３４号公報
【特許文献４】特開２００３−１８６３２７号公報
【特許文献５】特開平７−１５２２７１号公報
【特許文献６】特開平９−５４５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述の定着方式には次のような課題がある。
【００１５】
未定着トナー像を、定着ローラ５０と加圧部材６０で形成する定着ニップ部Ｎにおいて加熱溶融し、記録材上に定着せしめる際に、若干ながら、トナーが定着ローラ上に転移してしまう。この転移するトナーを、以下、「オフセットトナー」と呼ぶことにする。
【００１６】
オフセットトナーの量は、紙の種類や、定着強度、プリンタ周囲の環境などの種々の条件によって異なってくるが、どんな良好な条件においても、ゼロにすることは難しい。
【００１７】
このオフセットトナーは、定着ローラ表面に付着したまま、定着ローラ５０の回転によって、ヒータ、即ち、加熱部材７３と定着ローラ５０の形成する加熱領域Ｈの中に導入される。オフセットトナーは、加熱領域内で再び加熱溶融され、加熱領域内を定着ローラ５０の回転と共に、加熱領域内の上流側から下流側へと移動する。そして、加熱領域Ｈの下流側に排出され、加熱部材７３の加熱領域Ｈから外れた領域に付着する。
【００１８】
このオフセットトナーの付着量は、通紙枚数の増加とともに増加し、トナー同士が凝集して、徐々に大きな塊へ成長する。このオフセットトナーが、何らかの理由で加熱部材７３上で保持できなくなり、加熱部材７３上から分離してしまうと、定着ローラ５０の回転により、定着ニップ部の方へと運ばれてしまい、記録材汚れを引き起こしてしまう。
【００１９】
このオフセットトナーが加熱部材７３から分離してしまう理由は主に次の２つが挙げられる。
【００２０】
先ず、プリント枚数の大きい連続プリント中に、付着するオフセットトナーが大きく成長してしまい、自重や定着ローラ５０との接触により、分離してしまう。
【００２１】
次に、オフセットトナーが付着したまま、定着ローラ５０が回転状態から静止状態になり、再び、プリントが始まって、定着ローラ５０が回転し始めるときに、オフセットトナーの分離が起こる。これについては、図８を用いて説明を行う。
【００２２】
図８（ａ）に、定着ローラ５０が回転中の加熱領域近傍の概略図を、図８（ｂ）に定着ローラ５０が静止状態の加熱領域近傍の概略図を示す。
【００２３】
定着装置２０は、種々の構成部品により成り立っているが、その部品には、かならず、公差が設けられている。例えば、加熱部材７３を保持する断熱ステイホルダー（以下、「ヒータホルダ」と呼ぶ。）７４や、ヒータホルダ７４を保持する板金等の支持部材７６にも公差が設けられている。そのため、組み立てたときに、ヒータホルダ７４とヒータホルダ支持部材７６の接触部分には若干の隙間が存在することになる。
【００２４】
加熱部材７３が固定状態にあり、定着ローラ５０の回転時に摺動される構成において、上記のように、部品同士の接触部分において隙間が存在すると、次のような問題が起こる。
【００２５】
つまり、加熱部材７３は、定着ローラ５０の回転時には、ヒータホルダ７４ごと定着ローラ５０の回転方向に傾くか、若しくは、位置がずれる。
【００２６】
この位置のズレは、ヒータホルダ７４の固定のされ方によって異なる。ヒータホルダ７４とヒータホルダ７４を固定する部材７６などの間に隙間が存在する場合は、ヒータホルダ７４が定着ローラ５０の回転方向に従動する形で隙間分だけ回転し、加熱部材７３が傾く状態となる（図８（ａ））。
【００２７】
一方、定着ローラ５０が回転を中止し、静止（停止）状態に入ると、定着ローラ５０の回転に従動する形で傾いていた加熱部材７４が、元の位置に戻る（図８（ｂ））。
【００２８】
この、加熱部材７３の位置のズレにより、定着ローラ５０の回転中と停止中において、加熱部材７３と定着ローラ５０で形成する加熱領域Ｈの加熱部材７３上の位置にズレが生じる。
【００２９】
すなわち、加熱部材上の加熱領域Ｈを形成する面上に着目して考えると、定着ローラ回転時の加熱領域Ｈは、静止時の加熱領域Ｈと比較して、定着ローラ回転方向の若干上流側に形成されることになるのである。
【００３０】
すなわち、加熱部材７３上の、オフセットトナーが付着する加熱領域Ｈから下流側に外れた領域に着目すると、定着ローラ５０の回転時には加熱領域Ｈに含まれず、定着ローラ５０の停止中には加熱領域Ｈに含まれる領域７７が生じることになる。
【００３１】
この領域７７に付着していたオフセットトナーは、定着ローラ停止の瞬間に、加熱部材７３と共に加熱領域Ｈに引き込まれる。そして加熱領域内において、定着ローラ５０からの熱により溶融する。再びプリント動作が始まり、定着ローラ５０の回転が始まると、溶融したオフセットトナーは定着ローラ５０の回転とともに加熱領域外に運ばれる。
【００３２】
このようなメカニズムによりオフセットトナーが加熱部材７３から分離し、定着ローラ５０の回転と共に加熱領域外に運ばれる現象を、以下、「トナーの吐き出し」と記述することにする。このトナーの吐き出しによって加熱部材７３から分離したオフセットトナーはそのまま定着ニップ部Ｎへと導入される。
【００３３】
これらの不具合は、加熱領域Ｈにおいて、加熱部材７３と定着ローラ５０が摺動されている状態であることが原因となっている。すなわち、固定状態である加熱部材７３の加熱領域Ｈから外れた領域に、ある程度の量のオフセットトナーが溜まってしまうため、それが分離し、記録材に付着したときに、程度の悪い汚れとなり、画像品位を損なう。
【００３４】
これを防止、若しくは、低減させるために、加熱部材７３の表面に、離型性に優れた材料を使用することが考えられる。材質としてはフッ素樹脂が考えられ、例えば、加熱部材７３と定着ローラ５０の間に、定着ローラ５０と接触する側の面にフッ素樹脂層を有するシート状部材を挟むような構成が考えられる。また、加熱部材７３の表面に直接フッ素樹脂層をコーティングする、などの構成も考えられる。
【００３５】
しかし、フッ素樹脂は一般的に熱伝導率が低いため、上記のような構成においては、加熱部材７３から定着ローラ表面への熱の移動をフッ素樹脂層が妨げてしまうことになる。オフセットトナーによる汚れが良好となったとしても、記録材への定着強度が下がってしまうため、加熱部材７３の温度を上げる必要が生じてしまう。加熱部材７３の温度を上げなければならなくなると、加熱部材７３及びその周辺を構成する部材もそれに応じた耐熱性を有する部材を使用しなくてはならなくなるし、定着装置自体の立ち上げ時間も長くなってしまう。
【００３６】
そこで、本発明の目的は、画像不良の原因となる加熱部材上の加熱領域の下流側の加熱領域から外れた領域へのオフセットトナーの付着を防止若しくは低減し、記録材へのトナー汚れを低減した定着装置及び画像形成装置を提供することである。
【００３７】
本発明の他の目的は、更に、熱効率にも優れ、立ち上がり時間の速い定着装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
上記目的は本発明に係る定着装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の第一の態様によると、回転可能な定着部材と、前記定着部材の表面と当接して圧接部を形成する加圧部材と、前記定着部材の表面を外部から加熱する加熱部材を備えた外部加熱装置と、を有し、
前記定着部材と前記加圧部材との圧接部に、未定着トナー画像を担持した記録材を導入して加熱定着を行う定着装置において、
前記外部加熱装置の前記加熱部材は、前記定着部材の回転に対して摺擦される摺動部材を介して前記定着部材の表面に圧接して前記定着部材の表面を加熱し、
前記摺動部材は、前記定着部材と接触する側の面に離型層が設けられている部分と、離型層が設けられていない部分を有し、少なくとも前記定着部材と接触する面の一部には離型層が設けられておらず、且つ、前記定着部材の回転時には前記定着部材と接触しておらず、停止時に接触している部分には少なくとも離型層があることを特徴とする定着装置が提供される。
【００３９】
本発明の第二の態様によると、回転可能な定着部材と、前記定着部材の表面と当接して圧接部を形成する加圧部材と、前記定着部材の表面を外部から加熱する加熱部材を備えた外部加熱装置と、を有し、
前記定着部材と前記加圧部材との圧接部に、未定着トナー画像を担持した記録材を導入して加熱定着を行う定着装置において、
前記外部加熱装置の前記加熱部材は、前記定着部材の表面に圧接して前記定着部材の表面を加熱し、
前記加熱部材は、前記定着部材と接触する側の面に離型層が設けられている部分と、離型層が設けられていない部分を有し、少なくとも前記定着部材と接触する面の一部には離型層が設けられておらず、且つ、前記定着部材の回転時には前記定着部材と接触しておらず、停止時に接触している部分には少なくとも離型層があることを特徴とする定着装置が提供される。
【００４０】
本発明の第三の態様によると、記録材に未定着トナー画像を形成する画像形成手段と、この未定着トナー画像を記録材に熱定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、上記いずれかの構成の定着装置であることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の定着装置は、加熱部材上の、加熱領域の下流側の加熱領域から外れた領域へのオフセットトナーの付着量を低減することが可能となる。一方、定着部材の回転時に形成される加熱領域にはフッ素樹脂などの離型層がないため、定着部材の加熱効率にも優れる。
【００４２】
従って、本発明の外部加熱方式の定着装置は、加熱部材へのオフセットトナー付着による記録紙汚れを低減しつつ、定着部材の加熱効率を向上させ、ウォームアップタイムが短い、オンデマンド性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００４４】
実施例１
（画像形成装置の全体構成）
図１に、本発明に係る定着装置が適用される画像形成装置１００の一実施例の概略構成を示す。
【００４５】
本実施例において、画像形成装置１００は、給紙トレイ１、シート積載台２、給紙ローラ３からなるシート給送装置を備えている。給紙トレイ１内のシート積載台２に積載された記録材３７は、給紙ローラ３により最上位の記録材から一枚ずつピックアップされ、搬送ローラ４、搬送コロ５によってレジスト部へと送られる。記録材３７はレジストローラ６とレジストコロ７からなるレジスト部で搬送方向を揃えられた後、画像形成プロセス手段にて構成される画像形成部へと給送される。
【００４６】
画像形成部は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）８０を備えている。感光ドラム８０の回りには、画像形成プロセス手段としての感光ドラム８０を帯電させる帯電器８１、感光ドラム上の潜像をトナーで現像する現像器８２、感光ドラム上の残留トナーを除去し、収容するクリーナー８３等が配置されている。これら画像形成プロセス手段は、トナーカートリッジ９としてユニット化して構成されている。露光手段としてのレーザスキャナユニット１０は、多面体ミラー、多面体ミラー回転用モータ、レーザユニット等がユニット化されて構成されている。
【００４７】
レーザスキャナユニット１０から画像情報に基づくレーザ光Ｌが照射され、帯電器８１にて一様に帯電された感光ドラム８０を露光し、感光ドラム上８には画像情報に基づいた潜像画像が電子写真方式で形成される。この潜像は現像器８１により現像剤としてのトナーにより現像され、この現像されたトナー像は転写ローラ１２により、感光ドラム８０上から搬送される記録材３７に転写される。
【００４８】
トナー像の転写を終えた記録材３７は、定着装置２０に搬送され、ここで転写されたトナー像が加熱定着される。定着装置２０は、定着ローラ５０と、加圧部材６０と、外部加熱装置７０とを備えている。その後、記録材Ｐは、中間排紙ローラ１５、排紙ローラ１６等からなる排紙ユニットにより排紙トレイ１７上に排紙される。
【００４９】
また、画像形成装置本体１００Ａの側面には、機内の画像形成部、電装基板等の昇温箇所を冷却するための冷却ファン１８が取り付けられており、適宜ファン１８を回転することで外気を機内に取り込むことで冷却する。また、冷却ファン１８の近傍には、サーミスタ等の温度検知手段１９が取り付けられている。温度検知手段１９は、冷却ファン１８によって機外の空気を取り込んだ際に、画像形成装置１００が設置されている環境の温度を検知し、その検知結果に基づいて加熱定着装置２０の温度制御シーケンスにフィードバックする。
【００５０】
以上の画像形成装置１００において、記録材上の未定着トナー画像を永久画像として記録材上に加熱定着する定着装置の構成を次に説明する。
【００５１】
（定着装置）
図２（ａ）に、本実施例１における定着装置２０の構造を示す。本実施例の定着装置２０は、互いに圧接させて圧接部、即ち、定着ニップ部２８を形成させた定着部材としての定着ローラ５０と、加圧部材としての加圧ローラ６０を有している。更に、定着装置２０は、定着ローラ５０を加熱する外部加熱手段である外部加熱装置７０を備えている。即ち、本実施例の定着装置２０は、定着部材外部加熱方式の定着装置である。斯かる構成にて、ニップ部２８に未定着トナー画像３６を担持した記録材３７を導入し、挟持搬送してこの未定着トナー画像を記録材３７に定着させる。
【００５２】
本実施例にて、ローラ形状とされる定着部材、即ち、定着ローラ５０は、外径約１８ｍｍであり、回転可能に支持されている。詳しくは、直径１２ｍｍのステンレス製の芯金２１の外側に厚みおよそ３ｍｍの低熱伝導性シリコーンゴムで形成された弾性層２２を設け、更にその外側に厚さ３０μｍのフッ素樹脂からなる離型層２３を順次設けた構成とされる。
【００５３】
低熱伝導性の弾性層２２は、シリコーンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気体部分を持たせ、断熱作用を高めた弾性層（気泡ゴム層）からなる。
【００５４】
この中空フィラーにはマイクロバルーン材等があり、このような材料としては、ガラスバルーン、シリカバルーン、カーボンバルーン、フェノールバルーン、アクリロニトリルバルーン、塩化ビニリデンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、シラスバルーンなど、如何なるものでも構わない。
【００５５】
本実施例におけるシリコーンゴム層は、その硬化物（シリコーンゴム）の熱伝導度が０．１５Ｗ／ｍＫ以下、好ましくは０．１３Ｗ／ｍＫ以下であることが望ましく、かかる熱伝導度を達成するように調整することが好ましい。熱伝導度が高いと、外部加熱装置７０からの熱を内部に吸収しやすく、定着ローラ表面の温度が上昇しにくくなるため、出来るだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果が高い方が定着ローラ５０の立ち上りに有利である。
【００５６】
ローラ形状とされる加圧部材、即ち、加圧ローラ６０は、前述した定着ローラ５０と同じ構成となっており、外径約１８ｍｍとされる。詳しくは、直径１２ｍｍのステンレス製の芯金２５の外側に厚みおよそ３ｍｍの低熱伝導性シリコーンゴムで形成された弾性層２６を設け、更にその外側に厚さ３０μｍのフッ素樹脂からなる離型層２７を順次設けた構成とされる。
【００５７】
本実施例では、以上に述べたように、定着部材５０においても、加圧部材６０においてもローラ形状の部材を例に説明を行うが、その形状はローラのみに限定されるものではない。
【００５８】
本実施例において、加圧ローラ６０は、定着ローラ５０と軸方向において並列になるように配列され、総圧９８Ｎで定着ローラ５０に圧接されている。このときに定着ローラ５０と加圧ローラ６０の間には定着ニップ部２８が形成されるが、このニップ幅Ｗ１はおよそ５ｍｍであった。
【００５９】
外部加熱装置７０は、定着ローラ５０を定着ローラ５０の表面側から加熱する手段であり、従来公知のフィルム加熱方式のセラミックヒータユニットの一部を使用している。
【００６０】
すなわち、本実施例にて、外部加熱装置７０は、加熱部材としてのセラミックヒータ３０と、このヒータ３０を断熱支持する支持体である断熱ステイホルダー３１、及び、断熱ステイホルダーをバックアップする金属ステー３２を備えている。又、セラミックヒータ３０の定着ローラ側の面の反対面には、サーミスタなどの温度検知素子３３及び温度ヒューズなどの安全素子（不図示）などが設置されている。
【００６１】
図３（ａ）及び図３（ｂ）にセラミックヒータ３０の概略図を示す。図３（ａ）に示すのは、セラミックヒータ３０の断面概略図であり、図３（ｂ）に示されるＣ−Ｄの線で切った断面図を示している。図３（ｂ）には、図３（ａ）に示すセラミックヒータ３０のＢ面を示している。
【００６２】
セラミックヒータ３０は、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性セラミックスを基板３８にもつ板状加熱用ヒータである。ヒータ３０は、その表面に、長手方向に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の発熱体である通電発熱抵抗層３９をスクリーン印刷等により、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状若しくは細帯状に塗工して形成してある。本実施例では、これに限定されるものではないが、長手方向に沿って平行に２本のパターンとされる通電発熱抵抗層３９が形成されている。
【００６３】
加熱部材であるヒータ３０の定着ローラ側（表面側）には、熱効率を損なわない範囲で発熱体である通電発熱抵抗層３９を保護する保護摺動層４０が設けてある。この保護摺動層４０の材質としては主にガラスコートが挙げられるが、ポリイミドやフッ素樹脂、などの材質を用いても良い。本実施例においては、基板３８にアルミナ、通電発熱抵抗層３９の材料として銀パラジウム、保護摺動層４０としてガラスコートを用いた。
【００６４】
基板３８のある一方の長手方向端部付近には、３．７ｍｍ×３．７ｍｍ程度の大きさのＡｇ／Ｐｔ電極４１が２つ形成されている。本実施例で２本パターンとされる通電発熱抵抗層３９の一端と電極４１は、各々、電極１８と同じ材料でなる導電層４２ａで接続されており、導通状態となっている。２本パターンとされる通電発熱抵抗層３９の他端は互いに導電層４２ｂで接続されている。
【００６５】
本実施例で使用したセラミックス基板３８は、アルミナであり、図３（ｂ）にて、長手方向長さＬが２７０ｍｍ、記録材の通紙方向の幅（以下、「基板幅」と称する。）Ｗは６．０ｍｍのものを使用した。ヒータ３９の保護摺動層４０にはガラスコートを用い、その厚みは約５０μｍである。６．０ｍｍの基板幅Ｗに対して、１ｍｍの幅を持つ通電発熱抵抗層３９を２本配置した。その配置の位置は、基板幅方向の両エッジ部からそれぞれ１．０ｍｍのところに配置した。抵抗は２５Ωになるように調整した。材料は銀パラジウムを使用し、その配合比を変更することで抵抗値を調整した。
【００６６】
セラミックヒータ３０を保持する断熱ステイホルダー（即ち、ヒータホルダ）３１は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂によって形成され、熱伝導率が低いほど定着ローラ表面の加熱に際する熱効率が高くなる。よって樹脂層の中に中空のフィラー、例えばガラスバルーン、シリカバルーンなどを内包してあっても良い。
【００６７】
セラミックヒータ３０の定着ローラ５０の反対面には、上述したように、通電発熱抵抗層３９の発熱に応じて昇温したセラミックス基板３８の温度を検知するためのサーミスタ３３が配置されており、セラミックヒータ３０の温度制御をする。
【００６８】
また、上記サーミスタ３３と同様の位置に配置された安全素子（不図示）は、所定の温度で作動する温度ヒューズであり、ヒータの異常昇温時にヒータに供給される電力をカットし、ヒータが非常な高温になる危険な状態を予防する目的で配置されている。
【００６９】
以上の部材から構成される外部加熱装置７０は、セラミックヒータ３０を定着ローラ５０側にして、不図示の加圧手段によって定着ローラ５０に対して耐熱性を有するシート状の摺動部材、即ち、耐熱性摺動シート３４を介して加圧される。これにより、セラミックヒータ３０と定着ローラ５０の間に熱伝達領域、即ち、加熱領域３５を形成している。本実施例において、外部加熱装置７０は、定着ローラ５０に対し、総圧９８Ｎで圧接されており、加熱領域３５の幅Ｗ２はおよそ５．０ｍｍである。
【００７０】
本実施例で使用している耐熱性摺動シート３４は、厚み３０μｍのポリイミドシートで形成されている。熱伝導改善を目的としたフィラーが混入されており、セラミックヒータ３０からの熱を定着ローラ５０に効率よく伝達するように構成されている。
【００７１】
本実施例における耐熱性摺動シート３４の材質は、上記のポリイミドに限定されることはなく、他の樹脂材料、例えば、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、等を使用しても良い。また、樹脂材料以外でも、アルミニウムやステンレス、リン青銅等の金属材料で構成することも好ましい。
【００７２】
樹脂材料を使用する場合には前述のように熱伝導率改善のためのフィラーを混入することが望ましい。その材料としては、例えば、ＢＮやアルミ、アルミナ、窒化アルミなどが考えられるが、もちろんその他の材料であっても構わない。
【００７３】
また、熱を効率に伝えるために耐熱性摺動シート３４のセラミックヒータ３０との接触面、及び、定着ローラ５０との接触面の表面粗さは小さい方が好ましい。また、セラミックヒータ３０と耐熱性摺動シート３４の間には熱伝達の改善のために熱伝導性に優れた耐熱性グリスを介在させるのも好ましい。
【００７４】
本実施例における耐熱性摺動シート３４は、その両方の端部が断熱ステイホルダー３１に巻き付けられ、断熱ステイホルダー３１をバックアップする金属ステー３２との間に挟み込まれることで固定されている。
【００７５】
これらの耐熱性摺動シート３４の固定部材は、プリント中、非プリント中問わず同じ位置で耐熱性摺動シート３４を固定しており、定着部材、即ち、定着ローラ５０の回転中には耐熱性摺動シート３４は、定着ローラ５０と摺擦された状態で固定されている。
【００７６】
図２（ｂ）に示すように、耐熱性摺動シート３４の定着ローラ５０側には、離型層としてのフッ素樹脂層４３がコートされている部分を設けている。そのフッ素樹脂層４３は、定着ローラ５０の回転動作中に形成される加熱領域３５から下流側に外れた領域に、幅（Ｗ３）＝３．０ｍｍに渡ってコーティングされている。本実施例におけるフッ素樹脂層４３の材質は、ＰＦＡであり、厚みは６〜８μｍである。このフッ素樹脂層４３は、定着ローラ５０の停止時に定着ローラ５０と接触状態となる。
【００７７】
すなわち、加熱部材７３上の、オフセットトナーが付着する加熱領域３５から下流側に外れた領域に着目すると、定着ローラ５０の回転時には加熱領域３５に含まれず、定着ローラ５０の停止中には加熱領域３５に含まれる領域７７が生じることになる。フッ素樹脂層４３はこの領域に設けられる。
【００７８】
以上のような構成において、定着ローラ５０が回転駆動されると、定着ローラ５０は、外部加熱装置７０のヒータ３０と耐熱性摺動シート３４を介して摺動摩擦しながら回転状態となる。加圧ローラ６０はそれに伴い従動回転する。その後、セラミックヒータ３０に通電がなされて発熱し、定着ローラ５０の表面が加熱される。セラミックヒータ３０の定着ローラ５０の反対面に設けられたサーミスタ３３により温度検知情報が不図示の制御回路に入力される。制御回路はサーミスタ３３から入力するセラミックヒータ３０の検知温度が所定の温度（定着温度）に維持されるように外部加熱装置７０の、ヒータ３０に対する電力供給を制御する。これにより定着ローラ５０の表面温度は所定の温度に温調される。
【００７９】
次に、本実施例における定着装置２０による、画像評価及び定着装置２０の立ち上げ速度の評価を行った。評価の内容及び、評価方法について、以下、記述する。
【００８０】
先ず、オフセットトナーによる、記録材汚れが発生するかどうか、についての評価について述べる。
【００８１】
本実施例１における定着装置のほかに、比較例１の定着装置として、耐熱性摺動シート３４の定着ローラ５０側の面にフッ素樹脂層４３を全く有さない構成の定着装置を準備した。また、比較例２の定着装置として、耐熱性摺動シート３４の定着ローラ５０側の面の全域に厚み６〜８μｍのＰＦＡ樹脂層４３を有する定着装置を準備した。
【００８２】
実施例１及び比較例１、比較例２の定着装置において、連続プリントを行い、記録材汚れが発生するかどうかについて調べた。連続プリントの紙としては、坪量８０ｇのＡ４紙を使用した。この紙に太さ１．０ｍｍの横線が１０ｍｍ間隔で並んだ画像をプリントし、１０枚間欠の連続プリント試験を行った。
【００８３】
次に、定着装置の立ち上がり試験について述べる。
【００８４】
ヒータ３０に５００Ｗの電力を投入し、５秒間、空回転させた後で、定着強度測定用の未定着画像を載せた記録紙を一枚通紙した。定着強度とは未定着画像を定着装置で定着し、定着された画像がどれだけの力で記録材上に定着しているかを表し、濃度低下率（単位：％）をもって表される。次に濃度低下率の測定方法を述べる。
【００８５】
未定着トナー画像は、黒及びハーフトーン（灰色）の５ｍｍ角の画像がレターサイズ用紙の上に９ヶ所配されたものを用いる。未定着画像のハーフトーンパターンは画素密度６００ｄｐｉを３×３のマトリックスで形成し、これを１ドット１スペースで千鳥状に形成したパターンである。
【００８６】
定着装置通紙後の画像のハーフトーンの濃度を濃度測定器（マクベス社製）にて測定後、専用の擦り試験機で画像を擦り、擦り後のハーフトーンの濃度を再び測定し、濃度の低下率を計算する。
【００８７】
擦り試験機は、静電気により用紙を固定する台の上に用紙上に９ヶ所配された５ｍｍ角の黒及びハーフトーンパターンに合わせて２００ｇの金属製の重りをのせる構造となっている。用紙と重りの間にはシルボンＣ紙（小津産業社製）が挟まれている。用紙を固定する台は紙の長手方向に往復運動できるようになっており、このとき画像はシルボンＣ紙に擦られて欠落する。本例では５往復させて画像を擦った。
【００８８】
この濃度の低下率は、記録紙上の９ヶ所のハーフトーン画像全てに関して計算し、平均値を算出し、その条件での定着強度をあらわす指標とする。
【００８９】
今回の測定では、室温２３℃、湿度５０％に保たれた実験室内で記録材としては坪量８０ｇのＡ４紙を用いた。この条件における濃度低下率が１０％以下であれば、定着強度を満たした、とした。上記環境において濃度低下率１０％であれば、通常、指で強く擦っても紙からトナーが落ちないレベルであり、十分に実用に耐えうる水準にある。
【００９０】
定着装置の立ち上り試験についても、記録材汚れ評価と同様に、実施例１、比較例１、比較例２の定着装置の３つの定着装置について行った。
【００９１】
表１に記録材汚れの評価結果及び定着装置立ち上がり試験の評価結果をまとめて示す。
【００９２】
【表１】
2010145666.tif 000003
【００９３】
実施例１においては、記録材汚れが発生せず、５秒間空回転後の定着強度も１０％以下となった。
【００９４】
比較例１においては、最初の１０枚の連続プリント終了後、定着ローラの回転がいったん止まり、再びプリント動作に入る状態となったが、その次の１０枚連続プリントの一枚目で、程度の悪い紙裏汚れが発生した。一方、５秒空回転後の定着強度は１０％以下を示し、良好であった。
【００９５】
比較例２においては、記録材汚れは発生しなかった。しかし、５秒間空回転後の定着強度は２０％以上の値を示し、定着強度は満足できるものではなかった。
【００９６】
実施例１においては、定着ローラ５０の回転中に形成される加熱領域３５から下流側に外れた領域に、幅３．０ｍｍに渡ってフッ素樹脂層４３がコーティングされている。すなわち、ヒータ３０の熱を伝達する加熱領域３５には熱移動を阻害するフッ素樹脂層４３が無いため、定着ローラ５０の加熱効率が、フッ素樹脂層４３を有する構成と比較して、高い。また、オフセットトナーに対しては、加熱領域３５から下流側に外れた領域に、フッ素樹脂層４３を設けているために、加熱領域３５を通り抜けたオフセットトナーが、摺動シート上に付着し難い。フッ素樹脂層４３が無い構成と比較すると、オフセットトナーの付着が無いか、若しくは、低減される。このような状態では、定着ローラ５０が静止し、再び回転を始め、オフセットトナーの吐き出しが生じたとしても、その量は非常に少なく、画像品位を損なうような記録材汚れとはならない。
【００９７】
比較例１においては、摺動シート上にフッ素樹脂層４３を有さないため、定着ローラ５０の加熱効率に優れ、５秒間空回転後の定着強度も１０％以下の値を示した。しかし、オフセットトナーが摺動シート上に固着し易く、わずか１０枚のプリントにおいても、記録材汚れとして明確に認められるような量のオフセットトナーが摺動シート上に付着した。１０枚プリント後、いったん停止した定着ローラが再び回転を始める際に、オフセットトナーの吐き出しが生じ、それが次の記録材上に、汚れとして現れた。
【００９８】
比較例２においては、実施例１と同様に、フッ素樹脂層４３の存在により、オフセットトナーの付着量が低減され、記録材汚れとして明確に認められるような量のオフセットトナーが摺動シート上に付着しなかった。しかし、加熱領域内にもフッ素樹脂層４３が存在するため、定着ローラ５０の加熱効率が実施例１及び比較例１よりも劣り、５秒間空回転後の定着強度が２０％以上となってしまった。
【００９９】
以上、本実施例１においては、摺動シート上の、少なくとも定着ローラ５０の回転時には加熱領域３５に含まれず、定着ローラ５０の停止時に加熱領域３５に含まれる領域に、フッ素樹脂層（離型層）を設けることで、定着ローラ５０の加熱効率を損なうことがない。その上、オフセットトナーの付着量も低減できることが分かった。
【０１００】
つまり、本実施例の外部加熱方式の定着装置は、外部加熱ヒータへのオフセットトナー付着による記録紙汚れを低減しつつ、定着ローラの加熱効率を向上させ、ウォームアップタイムが短い、オンデマンド性に優れている。
【０１０１】
実施例２
次に、本発明に係る定着装置の他の実施例について説明する。
【０１０２】
本実施例における定着装置の構成を図４（ａ）、（ｂ）に示す。本実施例の定着装置２０の全体構成は、実施例１で説明した定着装置と同様の構成とされる。ただ、本実施例の定着装置２０は、実施例１で存在していた摺動シート３４が実施例２では存在しない点と、本実施例２ではセラミックヒータ３０の定着ローラ５０と接触する側の面にフッ素コートを施している点において、実施例１と異なっている。従って、同じ構成及び機能をなす部材には、同じ参照番号を付し、実施例１の説明を援用し、以上の２点以外の構成についての説明は省略する。
【０１０３】
本実施例２においては、実施例１で存在していた摺動シート３４が実施例２では存在せず、直接定着ローラ５０に圧接されている。従って、定着ローラ５０の回転時にはセラミックヒータ３０が直接定着ローラ５０に摺擦される状態となる。また、加熱領域３５は、セラミックヒータ３０が直接定着ローラ５０に当接することにより形成することとなる。
【０１０４】
また、本実施例２においては、セラミックヒータ３０の定着ローラ５０と接触する側の面にフッ素樹脂層（離型層）４３が設けられている。その位置は、定着ローラ５０の回転時に、セラミックヒータ３０と定着ローラ５０が形成する加熱領域３５の下流側に外れた領域に設ける。
【０１０５】
以上、本実施例２のように、離型層４３を有する摺動シート３４を設けるのではなく、直接ヒータ３０に離型層４３を設ける構成としてもオフセットトナーの固着を低減しつつ、定着ローラ５０の加熱効率にも優れた定着装置を提案することが可能である。
【０１０６】
従って、本実施例の外部加熱方式の定着装置は、実施例１と同様に、外部加熱ヒータへのオフセットトナー付着による記録紙汚れを低減しつつ、定着ローラの加熱効率を向上させ、ウォームアップタイムが短い、オンデマンド性に優れた定着装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明に係る外部加熱式定着装置の一実施例の概略構成図であり、図２（ｂ）は、定着ローラとヒータとの接触状態を説明する拡大構成図である。
【図３】セラミックヒータの概略図であり、図３（ａ）は図３（ｂ）のＣ−Ｄ断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ面を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明に係る外部加熱式定着装置の他の実施例の概略構成図であり、図４（ｂ）は、定着ローラとヒータとの接触状態を説明する拡大構成図である。
【図５】従来例である外部加熱方式の熱ローラ定着装置の概略図である。
【図６】従来例である加熱ローラを用いた外部加熱方式の熱ローラ定着装置の概略図である。
【図７】従来例であるプレート状のヒータを用いた外部加熱方式の熱ローラ定着装置の概略図である。
【図８】オフセットトナー分離メカニズムの一例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０８】
２０        定着装置
２８        ニップ部（圧接部）
３０        セラミックヒータ（加熱部材）
３３        サーミスタ（温度検知手段）
３４        耐熱摺動シート（摺動部材）
３５        加熱領域（熱伝達領域）
３７        記録材
３８        基板
３９        通電発熱抵抗層（発熱体）
４３        フッ素樹脂層（離型層）
５０        定着ローラ（定着部材）
６０        加圧ローラ（加圧部材）
７０        外部加熱装置
８０        感光ドラム（像担持体）
８１        帯電器
８２        現像器
８３        クリーナー
１００      画像形成装置
１００Ａ    画像形成装置本体
【図１】
2010145666.tif 000004
【図２】
2010145666.tif 000005
【図３】
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【図４】
2010145666.tif 000007
【図５】
2010145666.tif 000008
【図６】
2010145666.tif 000009
【図７】
2010145666.tif 000010
【図８】
2010145666.tif 000011