(57)【特許請求の範囲】
【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、
前記フィルムの回転方向に対し直交する方向への寄りを規制する規制部材と、前記規制部材に当接し前記フィルムの回転方向と直交する方向のフィルム端部を支持する樹脂製の従動リングと、この従動リングとフィルム端部の間に設けられた弾性リングと、を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記フィルムと前記弾性リングと前記従動リング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。
【請求項３】
前記弾性リング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。
【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の本発明は、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、前記フィルムの回転方向に対し直交する方向への寄りを規制する規制部材と、前記規制部材に当接し前記フィルムの回転方向と直交する方向のフィルム端部を支持する樹脂製の従動リングと、この従動リングとフィルム端部の間に設けられた弾性リングと、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４ａ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ＶＤＣ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（ＰＦＡ，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２０ｋＨｚ〜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２０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に本発明の参考例を示す。
【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３２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に本発明の他の参考例を示す。
【００３８】
３３は、硬度がＪＩＳ−Ａ硬度で５°〜４０°のシリコンゴム等の絶縁性の弾性部材で、本参考例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．），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。
【００４０】
表１は、本参考例の装置で、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、本参考例の場合、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、本参考例の定着装置の、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、本参考例の場合、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−５００Ｖ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】
0003689522.tif 000002
【００４５】
【表２】
0003689522.tif 000003
【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】  本発明の参考例である加熱定着装置の長手端部の断面図
【図６】  本発明の他の参考例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
【図１】
0003689522.tif 000004
【図２】
0003689522.tif 000005
【図３】
0003689522.tif 000006
【図４】
0003689522.tif 000007
【図５】
0003689522.tif 000008
【図６】
0003689522.tif 000009
【図７】
0003689522.tif 000010
【図８】
0003689522.tif 000011