(57)【要約】【課題】特別のクリーニング部材を設けることなく、簡易な構成で、均熱部材への汚れの蓄積を抑制することのできる像加熱装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】記録材Ｐの第１面ａに接触して記録材を加熱する第１回転体１１２と、第１回転体１１２に圧接してニップＮｅを形成する第２回転体１１０と、を有し、ニップＮｅにおいて第１回転体１１２と第２回転体１１０とで記録材Ｐを挟持して搬送しながら記録材Ｐの第１面ａに担持された画像を加熱する像加熱装置１００は、第２回転体１１０に接触して回転し、第２回転体１１０の回転軸線方向の温度差を小さくする均熱部材１４０を有し、均熱部材１４０は、ニップＮｅで第１回転体１１２と第２回転体１１０とに挟持されて搬送される記録材Ｐの第２面ｂによって摺擦される構成とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能であり記録材の第１面に接触して記録材を加熱する第１回転体と、回転可能であり前記第１回転体に圧接してニップを形成する第２回転体と、を有し、前記ニップにおいて前記第１回転体と前記第２回転体とで記録材を挟持して搬送しながら記録材の前記第１面に担持された画像を加熱する像加熱装置において、
前記第２回転体に接触して回転し、前記第２回転体の回転軸線方向の温度差を小さくする均熱部材を有し、
前記均熱部材は、前記ニップで前記第１回転体と前記第２回転体とに挟持されて搬送される記録材の前記第１面とは反対側の第２面によって摺擦されることが可能であることを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記均熱部材は、前記ニップよりも記録材の搬送方向の下流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記均熱部材は、前記ニップよりも記録材の搬送方向の上流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記均熱部材は、その表面が記録材の搬送方向に対してカウンター方向に移動するように回転しながら記録材の前記第２面によって摺擦されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記均熱部材は、前記第２回転体の回転に伴い従動回転することを特徴とする請求項４に記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記均熱部材は、その表面が記録材の搬送方向に対して順方向に移動するように回転しながら記録材の前記第２面によって摺擦されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項７】
前記均熱部材は、駆動源によって回転駆動されることを特徴とする請求項６に記載の像加熱装置。
【請求項８】
前記均熱部材は、その表面移動速度と記録材の搬送速度との間に相対速度差を有するように回転駆動されることを特徴とする請求項７に記載の像加熱装置。
【請求項９】
前記均熱部材は、前記第２回転体に対して接離可能であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項１０】
前記均熱部材は、前記ニップに供給される記録材の前記第２回転体の回転軸線方向の幅が所定値よりも小さい場合に前記第２回転体に接触し、前記ニップに供給される記録材の前記第２回転体の回転軸線方向の幅が前記所定値よりも大きい場合に前記第２回転体から離間することを特徴とする請求項９に記載の像加熱装置。
【請求項１１】
前記均熱部材は、前記ニップで前記第１回転体と前記第２回転体とに挟持されて搬送される記録材の前記第２面に接触可能な第１位置と、前記第１位置よりも前記ニップで前記第１回転体と前記第２回転体とに挟持されて搬送される記録材の搬送軌跡から離れた第２位置と、の間で変位可能であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項１２】
前記均熱部材は、前記ニップで前記第１回転体と前記第２回転体とに挟持されて搬送される記録材の前記第１面及び前記第２面の両方に画像が担持されている場合には、前記第２位置に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の像加熱装置。
【請求項１３】
前記均熱部材の前記第２回転体と接触する部分は、金属で形成されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項１４】
前記第１回転体は、無端状のフィルムであり、前記第１回転体の内周面側には、前記第１回転体に接触して前記ニップにおける前記第１回転体を加熱する加熱部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項１５】
記録材にトナーで画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された画像を担持した記録材を加熱する請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の像加熱装置と、を有す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、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置にて用いられる像加熱装置、及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式などを用いた画像形成装置では、紙などの記録材上に形成されたトナー像を記録材に定着させる定着装置などの像加熱装置が用いられている。像加熱装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式のものなどが知られている。
【０００３】
フィルム加熱方式の定着熱装置は、加熱ヒータと、加熱ヒータに接触して加熱されながら回転する定着フィルムと、定着フィルムを介して加熱ヒータに圧接して定着ニップを形成する加圧ローラと、を有する（特許文献１）。そして、フィルム加熱方式の定着装置は、未定着のトナー像を担持した記録材を、定着ニップにおいて定着フィルムと加圧ローラとで挟持して搬送しながら加熱することで、記録材上のトナー像を記録材上に定着（溶融、固着）させる。定着フィルムの材料としては、強度が高く熱伝導性の高いＳＵＳ（ステンレス鋼）などの金属材料や、熱容量が小さく成形性が良好なＰＩ（ポリイミド）などの耐熱性樹脂などが用いられる。
【０００４】
フィルム加熱方式の定着装置では、定着部材として、熱ローラ方式の定着装置におけるローラに比べて熱容量の小さいフィルムが用いられているため、定着温度を所定温度に立ち上げるまでの時間を短縮することができる。また、フィルム加熱方式の定着装置は、定着温度の立ち上がり時間が短いため、画像形成装置のスタンバイ状態において定着部材を暖めておく必要がなく、消費電力を極力低く抑えることが可能である。
【０００５】
しかし、フィルム加熱方式の定着装置では、加熱ヒータの長手方向の幅に対して幅が小さい記録材（ここでは「小サイズ紙」ともいう。）を連続して定着ニップに通過（ここでは「通紙」ともいう。）させると、次のような現象が発生しやすい。つまり、加圧ローラの回転軸線方向（長手方向）において、記録材が通過する領域（ここでは「通紙領域」ともいう。）よりも記録材が通過しない領域（ここでは「非通紙領域」ともいう。）の温度が高くなってしまう現象である。フィルム加熱方式の定着装置は、上述のように比較的熱容量が小さいため所定の温度までの立ち上がり時間は短いが、この小サイズ紙の通紙時の非通紙領域の温度も高くなりやすい。そこで、加圧ローラの温度が耐熱温度を超えないように、通紙間隔をあけ、昇温した加圧ローラの温度（熱）を均すような制御が行われることがある。これにより、小サイズ紙を用いる場合の生産性が低下してしまうことがある。
【０００６】
これに対し、加圧ローラの回転軸線方向（長手方向）の温度分布（熱分布）を均す（ここでは、単に「温度を均す」などともいう。）ための均熱ローラを加圧ローラに接触させることが提案されている（特許文献２）。均熱ローラを加圧ローラに接触させることで、昇温した加圧ローラの非通紙領域の温度を均すことができ、通紙間隔をあける必要性を低減して、小サイズ紙を用いる場合の生産性を向上することが可能となる。しかし、均熱ローラは、トナーや紙粉などの汚れが付着することがある。均熱ローラに過度に汚れが蓄積すると、その蓄積した汚れが均熱ローラから加圧ローラに再度付着することがある。そして、この加圧ローラに再度付着した汚れが記録材に付着して、記録材を汚してしまうことがある。そのため、均熱ローラをクリーニングするウェブなどのクリーニング部材を設けて、均熱ローラへの汚れの蓄積を抑制することが提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０４−０４４０７５号公報
【特許文献２】特開２０１３−５４１１５号公報
【特許文献３】特開２０１４−５２４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のように均熱ローラをクリーニングするウェブなどのクリーニング部材を設けると、ウェブを送る機構などにより装置構成が複雑化する。また、定着装置の寿命までクリーニングできるだけのウェブを用意する必要があることなどから、定着装置が大型化する。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、特別のクリーニング部材を設けることなく、簡易な構成で、均熱部材への汚れの蓄積を抑制することのできる像加熱装置、及びこれを備えた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】
【００１０】
上記目的は本発明に係る像加熱装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、回転可能であり記録材の第１面に接触して記録材を加熱する第１回転体と、回転可能であり前記第１回転体に圧接してニップを形成する第２回転体と、を有し、前記ニップにおいて前記第１回転体と前記第２回転体とで記録材を挟持して搬送しながら記録材の前記第１面に担持された画像を加熱する像加熱装置において、前記第２回転体に接触して回転し、前記第２回転体の回転軸線方向の温度差を小さくする均熱部材を有し、前記均熱部材は、前記ニップで前記第１回転体と前記第２回転体とに挟持されて搬送される記録材の前記第１面とは反対側の第２面によって摺擦されることが可能であることを特徴とする像加熱装置である。
【００１１】
本発明の他の態様によると、記録材にトナーで画像を形成する画像形成手段と、画像形成手段により形成された画像を担持した記録材を加熱する上記本発明の像加熱装置と、を有す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】
【００１２】
本発明によると、特別のクリーニング部材を設けることなく、簡易な構成で、均熱部材への汚れの蓄積を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の概略断面図である。
【図２】実施例１の定着装置の概略断面図である。
【図３】加熱ヒータの模式図である。
【図４】加圧ローラの非通紙領域の昇温を説明するための模式図及びグラフ図である。
【図５】均熱ローラの効果を説明するためのグラフ図である。
【図６】実施例１における均熱ローラの設置位置を説明するための定着装置の概略断面図である。
【図７】比較例１、２の定着装置の概略断面図である。
【図８】実施例２における均熱ローラの設置位置を説明するための定着装置の概略断面図である。
【図９】実施例３における均熱ローラの設置位置及び回転方向を説明するための定着装置の概略断面図である。
【図１０】均熱ローラが加圧ローラに対し接離可能な定着装置の概略断面図である。
【図１１】両面印字が可能な画像形成装置の概略断面図である。
【図１２】均熱ローラが記録材の搬送軌跡に対し変位可能な定着装置の概略断面図である。
【図１３】外部加熱方式の像加熱装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る像加熱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。
【００１５】
［実施例１］
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施例の画像形成装置５０の概略断面図である。本実施例の画像形成装置５０は、電子写真方式を用いたモノクロレーザビームプリンタである。
【００１６】
画像形成装置５０は、トナー像を担持する像担持体としての、回転可能な感光体（電子写真感光体）である感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、図１中の矢印Ｒ４方向（時計回り）に回転駆動される。回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材（接触帯電部材）である帯電ローラ２によって、所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電処理された感光ドラム１の表面は、露光手段としての露光装置（レーザスキャナ）３によって画像情報に応じたレーザ光Ｌが照射されて走査露光され、感光ドラム１上に静電像（静電潜像）が形成される。
【００１７】
感光ドラム１上に形成された静電像は、現像手段としての現像装置５によって現像剤としてのブラック色のトナーが供給され、感光ドラム１上にトナー像が形成される。本実施例では、感光ドラム１上の、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下したイメージ部（露光部）に、感光ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーが付着する。つまり、本実施例では、現像時のトナーの帯電極性であるトナーの正規の帯電極性は負極性である。感光ドラム１に対向して、転写手段としてのローラ型の転写部材である転写ローラ１０が配置されている。転写ローラ１０は、感光ドラム１に向けて押圧され、感光ドラム１と転写ローラ１０とが接触する転写部Ｎを形成する。
【００１８】
紙などの記録材Ｐは、カセットなどの収容部から給送ローラ４によって送り出され、搬送ローラ６によって転写ニップＮへと搬送される。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写部Ｎにおいて、転写ローラ１０の作用によって記録材Ｐ上に転写される。転写工程時に、転写ローラ１０には、転写電源（図示せず）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の転写バイアスが印加される。転写工程時に記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残留したトナー（転写残トナー）は、クリーニング手段としてのクリーニング装置１６によって感光ドラム１上から除去されて回収される。クリーニング装置１６は、感光ドラム１の表面に当接して配置されたクリーニング部材としての弾性体で形成されたクリーニングブレードによって、回転する感光ドラム１の表面から転写残トナーを掻き取り、回収容器内に収容する。
【００１９】
トナー像が転写された記録材Ｐは、像加熱装置としての定着装置１００へと搬送される。定着装置１００は、未定着のトナー像を担持した記録材Ｐを加熱及び加圧することで、トナー像を記録材Ｐに定着（溶融、固着）させる。定着装置１００の構成及び動作については、後述して詳しく説明する。トナー像が定着された記録材Ｐは、排出ローラ７によって、画像形成装置５０の装置本体の外部に排出（出力）される。
【００２０】
本実施例では、感光ドラム１、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置５、転写ローラ１０などによって、記録材Ｐにトナーで画像を形成する画像形成手段が構成される。また、本実施例では、定着装置１００が、画像形成手段により形成された画像を担持した記録材Ｐを加熱する像加熱装置の一例である。
【００２１】
２．定着装置の概略構成
次に、図２を参照して本実施例の定着装置１００の概略構成について説明する。なお、ここでは、定着装置１００及び定着装置１００の要素に関して、図２の紙面に対して略垂直な、後述する加圧ローラ１１０の回転軸線方向と略平行な方向を長手方向とする。図２（ａ）は、本実施例の定着装置１００の長手方向と略直交する概略断面図である。図２（ｂ）は、本実施例の定着装置１００を記録材Ｐの搬送方向の下流側から見た長手方向の概略断面図である。図２（ｂ）は、内部の様子が分かりやすいように、点線で示す定着フィルム１１２を透視して表している。本実施例の定着装置１００は、フィルム加熱方式の像加熱装置である。また、本実施例の定着装置１００は、加圧ローラ１１０の非通紙領域の昇温を抑制するために、加圧ローラ１１０に接触する均熱ローラ１４０が設けられた像加熱装置である。
【００２２】
定着装置１００は、加熱回転体（第１回転体）としての定着フィルム１１２と、加圧回転体（第２回転体）としての加圧ローラ１１０と、加熱部材としての加熱ヒータ１１３と、均熱部材（熱伝導部材）としての回転体である均熱ローラ１４０と、を有する。加熱ヒータ１１３は、ヒータホルダー１３０に保持され、このヒータホルダー１３０の周囲に、可撓性を有する円筒状（無端状）の定着フィルム１１２が外篏されるようにして設けられている。ヒータホルダー１３０は、加熱ヒータ１１３の熱を奪いにくいように、比較的熱容量の小さい材料で形成されていることが好ましい。本実施例では、ヒートホルダー１３０の材料として、耐熱性樹脂である液晶ポリマー（ＬＣＰ）を用いた。ヒータホルダー１３０は、強度を持たせるために、ステー１２０によって加熱ヒータ１１３とは反対側から支えられている。本実施例では、ステー１２０は、鉄製である。ステー１２０は、長手方向の両端部において、付勢手段としての加圧バネ１１４によって図２（ｂ）中の矢印Ａ２方向に加圧されている。加熱ヒータ１１３は、定着フィルム１１２の内周面に接触し、定着フィルム１１２を内周面側から加熱する。加熱ヒータ１１３と定着フィルム１１２の内周面との接触領域が内面ニップＮｉである。
【００２３】
また、定着フィルム１１２を挟むように、加熱ヒータ１１３に対向して加圧ローラ１１０が配置されている。加圧ローラ１１０と定着フィルム１１２との接触領域が定着ニップＮｅである。加圧ローラ１１０は、その芯金１１７の長手方向の両端部が軸受け１３２によって回転可能に支持されている。この軸受け１３２は、加圧バネ１１４の力を受ける。加圧ローラ１１０は、その芯金１１７の長手方向の一方の端部に設けられた駆動ギア１３１に駆動源（図示せず）から駆動力が伝達されることで、図２（ａ）中の矢印Ｒ１方向（反時計回り）に回転駆動される。定着フィルム１１２は、定着ニップＮｅで加圧ローラ１１０から駆動力を受けて、図２（ａ）中の矢印Ｒ２方向（時計回り）に従動回転する。
【００２４】
定着フィルム１１２は、長手方向のいずれかの端部側への片寄りが発生する場合がある。そのため、定着フィルム１１２の長手方向の両端部に、片寄りを規制するための定着フランジ１５０が設けられている。定着フランジ１５０は、ステー１２０に嵌合されると共に、ステー１２０に固定されている。定着フィルム１１２は、最大通紙領域Ｘの外側で、その長手方向の両端部が内周面側から定着フランジ１５０によって支持されている。なお、「最大通紙領域Ｘ」は、画像形成装置５０（定着装置１００）において搬送可能な記録材Ｐのうち、幅（記録材Ｐの搬送方向と略直交する方向の長さ）が最大である記録材Ｐの通紙領域であり、その記録材の幅が「最大幅」である。
【００２５】
記録材Ｐの搬送方向において定着ニップＮｅの下流側には、加圧ローラ１１０に接触する均熱ローラ１４０が設けられている。均熱ローラ１４０は、その長手方向の両端部において付勢手段としての加圧バネ１１９により加圧されて、加圧ローラ１１０に圧接させられている。均熱ローラ１４０は、加圧ローラ１１０から駆動力を受けて、図２（ａ）中の矢印Ｒ３方向（時計回り方向）に従動回転する。前述のように、最大通紙領域Ｘよりも幅が小さい小サイズ紙を定着装置１００に通紙すると、加圧ローラ１１０の非通紙領域が昇温しやすくなる。しかし、本実施例では、均熱ローラ１４０が設けられていることにより、加圧ローラ１１０の非通紙領域の熱が均される。つまり、均熱ローラ１４０は、長手方向に伝熱することで、加圧ローラ１１０の長手方向の温度差を小さくすることができる。
【００２６】
未定着のトナー像Ｔを担持した記録材Ｐは、図２（ａ）中の矢印Ａ１方向に搬送され、その先端が定着入口ガイド１４１に案内されることで、定着入口ガイド１４１に沿って定着ニップＮｅへと送り込まれる。そして、この記録材Ｐは、定着ニップＮｅにおいて定着フィルム１１２と加圧ローラ１１０とに挟持されて搬送される過程で、熱及び圧力が付与されて、その表面にトナー像Ｔが定着される。
【００２７】
３．定着フィルム
本実施例では、定着フィルム１１２は、変形させない円筒状の状態で外径が２０ｍｍである。また、本実施例では、定着フィルム１１２の厚み方向の層構成は、多層構成とされている。本実施例では、定着フィルム１１２は、定着フィルム１１２の強度を保つための基層１２６と、定着フィルム１１２の表面への汚れの付着を低減するための離型層１２７と、を有する。本実施例では、離型層１２７は、基層１２６上に形成され、定着フィルム１１２の表層を構成する。
【００２８】
基層１２６の材料は、加熱ヒータ１１３の熱を受けるため耐熱性が必要であり、また加熱ヒータ１１３と摺動するため強度も必要である。そのため、基層１２６の材料としては、ＳＵＳ（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  Ｕｓｅｄ  Ｓｔｅｅｌ：ステンレス鋼）やニッケルなどの金属、あるいはＰＩ（ポリイミド）などの耐熱性樹脂が好適である。金属は、樹脂に比べると強度が高いため薄肉化でき、また樹脂に比べると熱伝導率も高いため加熱ヒータ１１３の熱を定着フィルム１１２の表面へ伝達しやすい。一方、樹脂は、金属に比べると比重が小さいため、熱容量が小さく、温まりやすい利点がある。また、樹脂は、塗工成形により薄肉のフィルムを成形できるため、安価に成形できる利点がある。本実施例では、基層１２６の材料として、基材としてのポリイミド樹脂に、熱伝導率と強度を向上させるためカーボン系のフィラーを添加した材料を用いた。基層１２６の厚さは、薄いほど、加熱ヒータ１１３の熱を加圧ローラ１１０の表面に伝達しやすいが、強度が低下する。そのため、基層１２６の厚さは、１５μｍ〜１００μｍ程度が好ましく、本実施例では５０μｍとした。
【００２９】
離型層１２７の材料としては、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）などのフッ素樹脂が好適である。本実施例では、離型層１２７の材料として、フッ素樹脂の中でも離型性と耐熱性に優れるＰＦＡを用いた。離型層１２７は、基層１２６にチューブを被覆させて形成したり、基層１２６の表面を塗料でコートして形成したりすることができる。本実施例では、薄肉成形に優れるコートにより離型層１２７を成形した。離型層１２７の厚さは、薄いほど、加熱ヒータ１１３の熱を定着フィルム１１２の表面に伝達しやすいが、薄すぎると耐久性が低下する。そのため、離型層１２７の厚さは、５μｍ〜３０μｍ程度が好ましく、本実施例では１０μｍとした。
【００３０】
４．加圧ローラ
本実施例では、加圧ローラ１１０は、外径が２０ｍｍであり、外径が１２ｍｍの鉄製の芯金１１７の周りに、シリコーンゴムを発泡させた発泡ゴムで形成された厚さ４ｍｍの弾性層１１６が設けられて構成されている。
【００３１】
加圧ローラ１１０は、熱容量が大きく、熱伝導率が高いと、加圧ローラ１１０の表面の熱が内部へ吸収されやすく、加圧ローラ１１０の表面の温度が上昇しにくくなる。つまり、加圧ローラ１１０は、できるだけ熱容量が小さく、熱伝導率が低く、断熱効果の高い材料で形成されていることが、加圧ローラ１１０の表面の温度の立ち上がり時間を短縮できる点で好ましい。上記シリコーンゴムを発泡させた発泡ゴムの熱伝導率は０．１１〜０．１６Ｗ／ｍ・Ｋであり、ソリッドゴムの０．２５〜０．２９Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率よりも低い。また、熱容量に関係する比重は、ソリッドゴムが約１．０５〜１．３０であるのに対して、発泡ゴムが約０．４５〜０．８５であり、発砲ゴムは比較的熱容量も小さい。したがって、発泡ゴムは、加圧ローラ１１０の表面の温度の立ち上がり時間を短縮するのに有利である。
【００３２】
加圧ローラ１１０の外径は、小さい方が熱容量を抑えられるが、小さ過ぎると定着ニップＮｅの幅（記録材Ｐの搬送方向の長さ）が小さくなってしまう。本実施例では、上述のように加圧ローラ１１０の外径は２０ｍｍとした。弾性層１１６の肉厚に関しても、薄過ぎると金属製の芯金１１７に熱が逃げてしまう。本実施例では、上述のように弾性層１１６の厚さは４ｍｍとした。
【００３３】
加圧ローラ１１０が加熱された際、弾性層１１６の長手方向の端部は、芯金１１７や弾性層１１６の端面からの放熱で温度が低下し易い。そのため、弾性層１１６の長手方向の幅Ｗｇが最大通紙領域Ｘに対して小さすぎると、長手方向の端部の定着性が低下し易くなる。一方、弾性層１１６の長手方向の幅Ｗｇが最大通紙領域Ｘに対して大きすぎると、画像形成装置５０の幅が大きくなってしまう。本実施例では、弾性層１１６の長手方向の幅Ｗｇは、画像形成装置５０において搬送可能な記録材Ｐのうち幅が最大であるレターサイズの幅（最大幅）２１６ｍｍに対して、長手方向の両端部でそれぞれ５ｍｍずつ長くなるように設定した。つまり、本実施例では、弾性層１１６の長手方向の幅Ｗｇは２２６ｍｍとした。
【００３４】
本実施例では、弾性層１１６上に、トナーの離型性を向上させるための離型層１１８が形成されている。離型層１１８は、加圧ローラ１１０の表層を構成する。本実施例では、離型層１１８の材料として、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）を用いた。この離型層１１８は、定着フィルム１１２の離型層１２７と同様、弾性層１１６にチューブを被覆させて形成したり、弾性層１１６の表面を塗料でコートして形成したりすることができる。本実施例では、離型層１１８として、耐久性に優れるチューブを使用した。離型層１１８の材料としては、ＰＦＡの他に、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂や、離型性の良好なフッ素ゴムやシリコーンゴムなどを用いてもよい。
【００３５】
加圧ローラ１１０の表面硬度は、低いほど軽圧で所望の定着ニップＮｅの幅が得られるが、低すぎると耐久性が低下する。本実施例では、加圧ローラ１１０の表面硬度は、Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度（４．９Ｎ荷重）で４０°とした。
【００３６】
また、本実施例では、加圧ローラ１１０は、駆動源（図示せず）により図２（ａ）中の矢印Ｒ１方向に回転駆動されて、２００ｍｍ／ｓｅｃの表面移動速度（周速度）で回転する。
【００３７】
５．加熱ヒータ
加熱ヒータ１１３は、セラミックス製の基板上に抵抗発熱体が設けられて構成されている。本実施例では、図２（ａ）に示すように、加熱ヒータ１１３は、記録材Ｐの搬送方向の幅Ｗｈが６ｍｍ、厚さＨが１ｍｍのアルミナ製の基板を有する。また、加熱ヒータ１１３は、その基板の表面に、スクリーン印刷による塗工により１０μｍの厚さで形成された、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）の抵抗発熱体を有する。また、加熱ヒータ１１３は、抵抗発熱体の上を５０μｍの厚さで覆う、ガラスで構成された発熱体保護層を有する。
【００３８】
図３は、図２（ａ）中の矢印Ａ３方向から見た加熱ヒータ１１３の模式図である。つまり、図３は、加熱ヒータ１１３の、定着フィルム１１２と接触して定着フィルム１１２を加熱する抵抗発熱体を有する面を示している。上述のように、加熱ヒータ１１３は、セラミックス製（本実施例ではアルミナ製）の基板２０７と、基板２０７上に設けられた抵抗発熱体２０１、２０２と、を有する。抵抗発熱体２０１、２０２は、それぞれ長手方向に伸びて形成されており、それぞれの長手方向の一方の端部において導電体２０３を介して互いに直列に接続されている。抵抗発熱体２０１、２０２及び導電体２０３は、発熱体保護層２０９で覆われている。抵抗発熱体２０１、２０２の長手方向の一方の端部（導電体２０３が設けられている側とは反対側）には、それぞれ導電性の電極部２０４、２０５が設けられており、抵抗発熱体２０１、２０２はこの電極部２０４、２０５から通電することで発熱する。この加熱ヒータ１１３を比較的熱容量の小さい定着フィルム１１２の内周面に接触させて直接定着フィルム１１３を加熱するため、定着フィルム１１３や加圧ローラ１１０の温度が長手方向で一様に素早く立ち上がる。
【００３９】
抵抗発熱体２０１、２０２の長手方向の幅Ｗは、最大通紙領域Ｘに対して小さすぎると、上述のように加圧ローラ１１０の長手方向の端部における放熱により、長手方向の端部における定着性が低下し易くなる。一方、抵抗発熱体２０１、２０２の長手方向の幅Ｗは、最大通紙領域Ｘに対して広すぎると、加圧ローラ１１０の非通紙領域の温度が上昇し易くなってしまう。本実施例では、抵抗発熱体２０１の長手方向の幅Ｗは、画像形成装置５０において搬送可能な記録材Ｐのうち幅が最大であるレターサイズの幅（最大幅）２１６ｍｍに対して、長手方向の両端部でそれぞれ１ｍｍずつ長くなるように設定した。つまり、本実施例では、抵抗発熱体２０１、２０２の長手方向の幅Ｗは２１８ｍｍとした。基板２０７の長手方向の幅Ｗｂは、抵抗発熱体２０１、２０２、導電体２０３、電極部２０４、２０５、発熱体保護層２０９が収まるように２７０ｍｍとした。
【００４０】
図２（ａ）に示すように、加熱ヒータ１１３の背面（定着フィルム１１２に接触する側とは反対側の面）には、抵抗発熱体２０１、２０２の発熱に応じて昇温した基板２０７の温度を検知するための温度検知素子１１５が配置されている。画像形成装置５０の装置本体に設けられた制御手段としての制御部（図示せず）が、温度検知素子１１５からの信号に応じて、電極部２０４、２０５を介して抵抗発熱体２０１、２０２に流す電流を制御することで、加熱ヒータ１１３の温度が調整される。
【００４１】
６．均熱ローラ
図４（ａ）、（ｂ）は、加熱ヒータ１１３の構成と、定着装置１００に小サイズ紙を通紙した場合の加圧ローラ１１０の長手方向の温度分布と、を対比して示す模式図及びグラフ図である。小サイズ紙を定着装置１００に連続して通紙すると、図４（ｂ）に示すように非通紙領域の加圧ローラ１１０の温度が上昇してしまう。
【００４２】
本実施例では、定着装置１００には、加圧ローラ１１０の温度を長手方向に均して加圧ローラ１１０の非通紙領域の昇温を抑制するための均熱ローラ１４０が、加圧ローラ１１０に接触して設けられている。均熱ローラ１４０の材料は、熱伝導率が高いほど、加圧ローラ１１０の温度を均す効果が高い。また、均熱ローラ１４０の材料は、熱容量が大きいほど、加圧ローラ１１０の非通紙領域の熱を多く蓄えることができるため、加圧ローラ１１０の非通紙領域の昇温を抑制することが容易となる。本実施例では、均熱ローラ１４０の材料として、金属の中では比較的高熱伝導であり、比較的安価であるアルミ材（アルミニウム材料）を用いた。
【００４３】
均熱ローラ１４０は、外径が大きいほど、また肉厚が厚いほど、加圧ローラ１１０の温度を均す効果が高いため、小サイズ紙を用いる場合の生産性を向上させやすい。しかし、均熱ローラ１４０は、外径が大きすぎたり、また肉厚が厚すぎたりすると、熱容量が過度に大きくなり、加熱ヒータ１１３の立ち上がり時間が遅くなってしまう。そのため、小サイズ紙を用いる場合の生産性と、加熱ヒータ１１３の立ち上がり時間とのバランスを考慮して、均熱ローラ１４０の外径や厚さにより熱容量を調整することが好ましい。本実施例では、均熱ローラ１４０として、外径が８ｍｍの中実のアルミローラを用いた。また、本実施例では、均熱ローラ１４０の長手方向の幅は、加圧ローラ１１０の弾性層１１６の長手方向の幅Ｗｇと同じ幅とした。これにより、均熱ローラ１４０は、加圧ローラ１１０の長手方向の全域にわたり、加圧ローラ１１０の熱を長手方向に均すことができる。
【００４４】
均熱ローラ１４０は、トナーなどの汚れの付着を低減するために、表層を構成する離型層として、ＰＦＡなどのフッ素樹脂で形成されたフッ素コートなどを有していてもよい。しかし、フッ素樹脂は金属に比べて熱伝導率が低いため、均熱ローラ１４０に離型層を設けると、加圧ローラ１１０の温度を均す効果が低下しやすい。つまり、均熱ローラ１４０に離型層を設ける場合よりも、金属の表面を直接加圧ローラ１１０に接触させる場合の方が、加圧ローラ１１０の温度を均す効果は高い。本実施例では、加圧ローラ１１０の温度を均す効果を高くして、小サイズ紙を用いる場合の生産性をより向上させるために、均熱ローラ１４０としては、離型層が設けられていない、無垢のアルミ材を用いた。
【００４５】
均熱ローラ１４０を加圧ローラ１１０に圧接させる圧力が高いほど、加圧ローラ１１０と均熱ローラ１４０とが接触して形成される圧接ニップの幅（加圧ローラ１１０、均熱ローラ１４０の回転方向における接触部の長さ）が大きくなる。この圧接ニップの幅が大きいほど、均熱ローラ１４０が加圧ローラ１１０の温度を均す効果は高くなり、また均熱ローラ１４０が加圧ローラ１１０の回転に対して安定して従動回転しやすくなる。しかし、均熱ローラ１４０の加圧ローラ１１０に対する加圧力が高すぎると、加圧ローラ１１０の回転トルクが高くなる。そのため、均熱ローラ１４０の加圧ローラ１１０に対する加圧力は、１Ｎ〜２０Ｎ程度の加圧力が好適であり、本実施例では４．９Ｎとした。
【００４６】
ここで、定着装置１００に小サイズ紙を通紙した場合の均熱ローラ１４０による加圧ローラ１１０の温度を均す効果を次のようにして確認した。均熱ローラ１４０を加圧ローラ１１０に圧接させた本実施例の構成と、均熱ローラ１４０を設けない構成とで、小サイズ紙としてＢ５サイズの記録材Ｐ（坪量８０ｇ／ｍ２）を用いて、１分間に４０枚の印字速度で連続印字（連続通紙）を行った。そして、加圧ローラ１１０の非通紙領域の温度を測定し、均熱ローラ１４０による加圧ローラ１１０の温度を均す効果を確認した。具体的には、加圧ローラ１１０の非通紙領域の温度を放射温度計で測定しながら、加圧ローラ１１０の弾性層１１６を構成するシリコーンゴムの耐熱温度２３０℃に到達するまでにＢ５サイズの記録材Ｐを通紙できる枚数を調べた。図５に測定結果を示す。
【００４７】
均熱ローラ１４０を設けない構成では、加圧ローラ１１０非通紙領域の温度が約４枚の通紙枚数で２３０℃に達した。これに対して、均熱ローラ１４０を設けた本実施例の構成では、加圧ローラ１１０の温度が２３０°に達するまでに約４０枚の連続通紙を行うことができた。つまり、本実施例では、均熱ローラ１４０を設けない構成よりも、小サイズ紙（Ｂ５サイズ）を用いる場合の生産性を約１０倍向上することが可能であることがわかる。
【００４８】
７．均熱ローラの位置
次に、本実施例における均熱ローラ１４０の設置位置について説明する。本実施例では、均熱ローラ１４０は、記録材Ｐの裏面によって摺擦されるように配置されている。特に、本実施例では、均熱ローラ１４は、その表面が記録材Ｐの搬送方向とは逆方向に移動するように回転しながら、記録材Ｐの裏面によって摺擦される。つまり、均熱ローラ１４０の表面は、記録材Ｐの搬送方向に対してカウンター方向に移動しながら、記録材Ｐの裏面によって摺擦される。このように、均熱ローラ１４０が記録材Ｐの裏面によって摺擦される構成とすることによって、均熱ローラ１４０をクリーニングするウェブなどのクリーニング部材を設けなくても、均熱ローラ１４０への汚れの蓄積を抑制することができる。以下、更に詳しく説明する。
【００４９】
図６（ａ）は、記録材Ｐへのトナー像の定着を行っている時の定着装置１００の概略断面図である。表面（第１面）ａに未定着のトナー像Ｔを担持した記録材Ｐが、図６（ａ）中の矢印Ａ１方向から定着ニップＮｅに搬送されると、定着ニップＮｅにおいて記録材Ｐの表面ａにトナー像Ｔが定着される。また、均熱ローラ１４０の表面は、摺擦部Ｓにおいて、定着ニップＮｅを通過した記録材Ｐの裏面（第２面）ｂによって摺擦される。記録材Ｐの裏面ｂは、表面ａとは反対側の面、すなわち、記録材Ｐのトナー像を担持していない面である。このとき、均熱ローラ１４０は、加圧ローラ１１０の図６（ａ）中の矢印Ｒ１方向の回転に伴って図６（ａ）中の矢印Ｒ３方向に従動回転する。そのため、均熱ローラ１４０の表面は、記録材Ｐの搬送方向に対してカウンター方向に移動しながら、記録材Ｐの裏面ｂによって摺擦される。
【００５０】
均熱ローラ１４０の適切な位置は、定着装置１００の定着ニップＮｅから排出される記録材Ｐの排出方向に応じて異なることがある。図６（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ定着ニップＮｅからの記録材Ｐの排出方向が異なる場合の均熱ローラ１４０の適切な位置を説明するための定着ニップＮｅの近傍の拡大断面図である。
【００５１】
図６（ｂ）は、定着ニップＮｅを通過した記録材Ｐが加圧ローラ１１０側に寄るようにして定着ニップＮｅから排出される構成の例を示す。記録材Ｐが加圧ローラ１１０側へ排出される構成の場合、薄紙などのこしが弱い記録材Ｐほど、定着ニップＮｅでくせが付けられやすいため、加圧ローラ１１０寄りに排出されやすい。また、記録材Ｐが加圧ローラ１１０側へ排出される構成の場合、厚紙などのこしが強い記録材Ｐほど、定着ニップＮｅでくせが付けられにくいため、定着フィルム１１２寄りに排出されやすい。したがって、この場合、均熱ローラ１４０の位置は、画像形成装置５０において搬送可能な記録材Ｐのうち、厚紙などの最も均熱ローラ１４０と接触しにくい記録材Ｐでも均熱ローラ１４０と摺擦するように設定することが好ましい。つまり、摺擦部Ｓが、上記厚紙などの最も均熱ローラ１４０と接触しにくい記録材Ｐの排出方向を示す直線ｈよりも定着フィルム１１２側に位置するように、均熱ローラ１４０を図６（ｂ）中の矢印Ａ４方向に上げることが好ましい。なお、摺擦部Ｓは、より詳細には、定着ニップＮｅの記録材Ｐの搬送方向における下流側の端部を通る均熱ローラ１４０の接線ｘと均熱ローラ１４０との接点である。均熱ローラ１４０を矢印Ａ４方向に上げるほど、均熱ローラ１４０と記録材Ｐとの摺擦圧力は高くなるため、均熱ローラ１４０の汚れを除去する効果は高くなる。しかし、均熱ローラ１４０を矢印Ａ４方向に上げすぎると、記録材Ｐの搬送方向の先端が均熱ローラ１４０と加圧ローラ１１０との間に入り込み、記録材Ｐが均熱ローラ１４０と加圧ローラ１１０との間に巻き込まれやすくなってしまう。したがって、均熱ローラ１４０の位置は、画像形成装置５０において搬送可能な記録材Ｐのうち、薄紙などの最も加圧ローラ１１０側に排出されやすい記録材Ｐでも均熱ローラ１４０と加圧ローラ１１０との間に巻き込まれにくいように設定することが好ましい。この点、本発明者らの検討によれば、上記薄紙などの最も加圧ローラ１１０側に排出されやすい記録材Ｐの排出方向を示す直線ｌと均熱ローラ１４０とのなす角度ｒが４５°よりも小さくなるように均熱ローラ１４０の位置を設定することが好ましい。なお、この角度ｒは、より詳細には、直線ｌと、該直線ｌと均熱ローラ１４０との交点における均熱ローラ１４０の接線と、のなす角度である。このように均熱ローラ１４０の位置を設定することにより、記録材Ｐが均熱ローラ１４０と加圧ローラ１１０との間に巻き込まれる可能性が低くなる。
【００５２】
一方、図６（ｃ）は、定着ニップＮｅを通過した記録材Ｐが定着フィルム１１２側に寄るようにして定着ニップＮｅから排出される構成の例を示す。記録材Ｐが定着フィルム１１２側へ排出される構成の場合、薄紙などのこしが弱い記録材Ｐほど、定着ニップＮｅでくせが付けられやすいため、定着フィルム１１２寄りに排出されやすい。また、記録材Ｐが定着フィルム１１２側へ排出される構成の場合、厚紙などのこしが強い記録材Ｐほど、定着ニップＮｅでくせが付けされにくいため、加圧ローラ１１０寄りに排出されやすい。したがって、この場合、均熱ローラ１４０の位置は、画像形成装置５０において搬送可能な記録材Ｐのうち、薄紙などの最も均熱ローラ１４０と接触しにくい記録材Ｐでも均熱ローラ１４０と摺擦するように設定することが好ましい。つまり、摺擦部Ｓが、上記薄紙などの最も均熱ローラ１４０と接触しにくい記録材Ｐの排出方向を示す直線線ｌよりも定着フィルム１１２側に位置するように、均熱ローラ１４０を図６（ｃ）中の矢印Ａ４方向に上げることが好ましい。なお、摺擦部Ｓは、より詳細には、定着ニップＮｅの記録材Ｐの搬送方向における下流側の端部を通る均熱ローラ１４０の接線ｘと均熱ローラ１４０との接点である。図６（ｂ）の場合と同様、均熱ローラ１４０を矢印Ａ４方向に上げるほど、均熱ローラ１４０と記録材Ｐとの摺擦圧力は高くなるため、均熱ローラ１４０の汚れを除去する効果は高くなる。しかし、均熱ローラ１４０を矢印Ａ４方向に上げすぎると、記録材Ｐが均熱ローラ１４０と加圧ローラ１１０との間に巻き込まれやすくなってしまう。したがって、均熱ローラ１４０の位置は、画像形成装置５０において搬送可能な記録材Ｐのうち、厚紙などの最も加圧ローラ１１０側に排出されやすい記録材Ｐでも均熱ローラ１４０と加圧ローラ１１０との間に巻き込まれにくいように設定することが好ましい。この点、本発明者らの検討によれば、上記厚紙などの最も加圧ローラ１１０側に排出されやすい記録材Ｐの排出方向を示す直線ｈと均熱ローラ１４０とのなす角度ｒが４５°よりも小さくなるように均熱ローラ１４０の位置を設定することが好ましい。なお、この角度ｒは、より詳細には、直線ｈと、該直線ｈと均熱ローラ１４０との交点における均熱ローラ１４０の接線と、のなす角度である。このように均熱ローラ１４０の位置を設定することにより、記録材Ｐが均熱ローラ１４０と加圧ローラ１１０との間に巻き込まれる可能性が低くなる。
【００５３】
このように、均熱ローラ１４０の位置は、均熱ローラ１４０の汚れを除去する効果と、記録材Ｐが均熱ローラ１４０と加圧ローラ１１０との間に巻き込まれることを抑制する効果とのバランスを考慮して決定することが好ましい。本実施例の定着装置１００は、定着ニップＮｅからの記録材Ｐの排出方向が図６（ｂ）に示すように加圧ローラ１１０側になる構成である。したがって、本実施例では、次のような位置に均熱ローラ１４０を設置した。つまり、画像形成装置５０において搬送可能な最も厚い記録材Ｐ（坪量１６０ｇ／ｍ２）が均熱ローラ１４０と接触し、最も薄い記録材Ｐ（坪量６０ｇ／ｍ２）の排出方向を示す直線ｌと均熱ローラ１４０とのなす角度ｒが３０°となる位置である。
【００５４】
前述のように、加圧ローラ１１０の表面に付着した微量のトナーや紙粉などの汚れが均熱ローラ１４０に転移することがある。しかし、本実施例では、記録材Ｐが定着装置１００を搬送されている間は実質的に常に均熱ローラ１４０は記録材Ｐの裏面ｂによって摺擦される。このように、均熱ローラ１４０は、常に新しい記録材Ｐの裏面ｂに拭き取られるため、均熱ローラ１４０の表面に汚れが蓄積することが抑制される。
【００５５】
８．効果
次に、本実施例の効果を、比較例と比較して更に詳しく説明する。比較例としては、図７（ａ）に示す比較例１と、図７（ｂ）に示す比較例２とを用意した。比較例１は、均熱ローラ１４０の表面が記録材Ｐの裏面ｂによって摺擦されない構成である。比較例２は、比較例１の構成に加えて、均熱ローラ１４０をクリーニングするクリーニングウェブ１４２が設けられた構成である。なお、比較例１、２についても、本実施例におけるものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素には同一符号を付して説明する。また、本実施例の画像形成装置５０と比較例１、２の画像形成装置５０との構成及び動作は、上記の点を除いて実質的に同じである。
【００５６】
ここでは、印字耐久試験を行い、記録材Ｐへの汚れの付着の有無を比較した。印字画像としては、定着フィルム１１２にトナーが付着しやすく、加圧ローラ１１０や均熱ローラ１４０が汚れやすいパターンとして、印字率１０％の全面ハーフトーン画像を選択した。印字率１０％のハーフトーン画像を、定着装置１００の寿命である１０万枚印字する印字耐久試験を行った。そして、該印字耐久試験中に、定着後の記録材Ｐへの汚れの付着の有無を確認した。
【００５７】
比較例１（図７（ａ））では、印字枚数が増加すると、均熱ローラ１４０にトナーなどの汚れが蓄積していった。そして、印字枚数が約５千枚程度の時点で、その蓄積した汚れが均熱ローラ１４０から加圧ローラ１１０に再度付着し、その汚れが記録材Ｐに付着することによる、記録材Ｐの裏面への汚れの付着が確認された。記録材Ｐへの汚れの付着が確認された時点以降は、印字枚数の増加に伴って記録材Ｐへの汚れの付着頻度が増し、定着装置１００の寿命に近づくころには殆どの記録材Ｐの裏面への汚れの付着が確認されるようになった。
【００５８】
一方、比較例２（図７（ｂ））及び本実施例では、均熱ローラ１４０への汚れの蓄積はなく、定着装置１００の寿命である１０万枚まで記録材Ｐへの汚れの付着は確認されなかった。なお、汚れが蓄積する前の均熱ローラ１４０の表面を摺擦することで記録材Ｐの裏面に付着するトナーなどの汚れは微量であるため、通常は汚れの付着としては視認されない。
【００５９】
このように、本実施例の定着装置１００は、回転可能であり記録材Ｐの第１面ａに接触して記録材Ｐを加熱する第１回転体１１２と、回転可能であり第１回転体１１２に圧接してニップＮｅを形成する第２回転体１１０と、を有する。この定着装置１００は、ニップＮｅにおいて第１回転体１１２と第２回転体１１０とで記録材Ｐを挟持して搬送しながら記録材Ｐの第１面ａに担持された画像を加熱する。また、この定着装置１００は、第２回転体１１０に接触して回転し、第２回転体１１０の回転軸線方向の温度差を小さくする均熱部材１４０を有する。そして、均熱部材１４０は、ニップＮｅで第１回転体１１２と第２回転体１１０とに挟持されて搬送される記録材Ｐの第１面ａとは反対側の第２面ｂによって摺擦されることが可能である。本実施例では、均熱部材１４０は、ニップＮｅよりも記録材Ｐの搬送方向の下流側に配置されている。また、本実施例では、均熱部材１４０は、その表面が記録材Ｐの搬送方向に対してカウンター方向に移動するように回転しながら記録材Ｐの第２面ｂによって摺擦される。また、本実施例では、均熱部材１４０は、第２回転体１１０の回転に伴い従動回転する。また、本実施例では、均熱部材１４０の第２回転体１１０と接触する部分は、金属で形成されている。また、本実施例では、第１回転体１１２は、無端状のフィルムであり、第１回転体１１２の内周面側には、第１回転体１１２に接触してニップＮｅにおける第１回転体１１２を加熱する加熱部材１１３が配置されている。
【００６０】
以上説明したように、本実施例では、均熱ローラ１４０が記録材Ｐの裏面によって摺擦される構成とすることで、ウェブなどのクリーニング部材を設けることなく、均熱ローラ１４０への汚れの蓄積を抑制することができる。そのため、本実施例では、簡易な構成で、均熱ローラへの汚れの蓄積を抑制することができる。したがって、本実施例では、装置構成を複雑化することなく、小サイズ紙を用いる場合の加圧ローラ１１０の非通紙領域の昇温を抑制することができ、小サイズ紙を用いる場合の生産性を向上することが可能となる。
【００６１】
［実施例２］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００６２】
１．均熱ローラの位置
本実施例における均熱ローラ１４０の設置位置について説明する。図８は、記録材Ｐへのトナー像の定着を行っている時の本実施例の定着装置１００の概略断面図である。
【００６３】
本実施例では、均熱ローラ１４０は、記録材Ｐの搬送方向において定着ニップＮｅの上流側に設けられている。このように、本実施例では、均熱部材１４０は、ニップＮｅよりも記録材Ｐの搬送方向の上流側に配置されている。より詳細には、本実施例では、均熱ローラ１４０は、記録材Ｐの搬送方向において、定着ニップＮｅよりも上流側で、定着入口ガイド１４１と加圧ローラ１１０との間に設けられている。また、本実施例では、均熱ローラ１４０は、実施例１と同様に、加圧バネ（図示せず）により加圧ローラ１１０に圧接させられており、加圧ローラ１１０の図８中の矢印Ｒ１方向の回転に伴って図８中の矢印Ｒ３方向に従動回転する。
【００６４】
表面ａに未定着のトナー像Ｔを担持した記録材Ｐが、図８中の矢印Ａ１方向から搬送されると、記録材Ｐの搬送方向の先端が定着入口ガイド１４１に沿って均熱ローラ１４０に向けて送られる。そして、記録材Ｐの裏面ｂは、摺擦部Ｓにおいて、均熱ローラ１４０の表面を摺擦する。このとき、均熱ローラ１４０の表面は、記録材Ｐの搬送方向に対してカウンター方向に移動しながら、記録材Ｐの裏面ｂによって摺擦される。
【００６５】
本実施例では、定着入口ガイド１４１により記録材Ｐの姿勢が安定するため、均熱ローラ１４０と記録材Ｐの裏面ｂとが安定して接触しやすい。また、本実施例では、均熱ローラ１４０が、記録材Ｐの搬送方向において定着ニップＮｅよりも上流側で加圧ローラ１１０の回転に伴って従動回転しているため、記録材Ｐ側から見ると均熱ローラ１４０と加圧ローラ１１０とは離れるように回転する。そのため、均熱ローラ１４０と加圧ローラ１１０との間に記録材Ｐが巻き込まれることがなく、記録材Ｐの裏面ｂによって安定して均熱ローラ１４０の表面を摺擦することが可能である。
【００６６】
２．効果
本実施例について、実施例１と同様の印字耐久試験を行い、定着後の記録材Ｐへの汚れの付着の有無を確認した。本実施例においても、均熱ローラ１４０の汚れはなく、定着装置１００の寿命である１０万枚まで記録材Ｐへの汚れの付着は確認されなかった。
【００６７】
以上説明したように、本実施例では、実施例１と同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、均熱ローラ１４０と記録材Ｐの裏面とを安定して接触させやすい。また、本実施例では、均熱ローラ１４０と加圧ローラ１１０との間に記録材Ｐが巻き込まれにくい。
【００６８】
なお、実施例１、２では、均熱ローラ１４０が加圧ローラ１１０の回転に伴って従動回転する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、均熱ローラ１４０を駆動手段によって駆動回転させてもよい。均熱ローラ１４０を駆動回転させることで、均熱ローラ１４０と記録材Ｐとの摺擦を安定化することができる。また、均熱ローラ１４０を駆動回転させることで、均熱ローラ１４０の駆動回転速度を上げて記録材Ｐとの摺擦速度（相対速度差）を大きくすることができるため、均熱ローラ１４０の汚れを除去する能力を向上させることができる。つまり、均熱ローラ１４０を駆動回転させることで、均熱ローラ１４０への汚れの蓄積を、均熱ローラ１４０を従動回転させる場合よりも抑制しやすくなると言える。
【００６９】
［実施例３］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００７０】
１．均熱ローラの位置と回転方向
本実施例における均熱ローラ１４０の設置位置と回転方向について説明する。図９は、記録材Ｐへのトナー像の定着を行っている時の定着装置１００の概略断面図である。
【００７１】
本実施例では、均熱ローラ１４０は、実施例１と同様に、記録材Ｐの搬送方向において定着ニップＮｅの下流側に設けられている。また、本実施例では、均熱ローラ１４０は、実施例１と同様に、加圧バネ（図示せず）により加圧ローラ１１０に圧接させられている。ただし、本実施例では、均熱ローラ１４０は、駆動手段としての駆動源４０１により図９中の矢印Ｒ４方向に回転駆動される。つまり、本実施例では、均熱ローラ１４０は、加圧ローラ１１０との接触部において、その表面が、図９中の矢印Ｒ１方向に回転する加熱ローラ１１０の表面の移動方向に対してカウンター方向に移動するように、回転駆動される。
【００７２】
表面ａに未定着のトナー像Ｔを担持した記録材Ｐが、図９中の矢印Ａ１方向から定着ニップＮｅに搬送されると、定着ニップＮｅにおいて記録材Ｐの表面ａにトナー像Ｔが定着される。また、均熱ローラ１４０の表面は、摺擦部Ｓにおいて、定着ニップＮｅを通過した記録材Ｐの裏面ｂによって摺擦される。このとき、本実施例では、均熱ローラ１４０の表面は、記録材Ｐの搬送方向に対して順方向に移動しながら、記録材Ｐの裏面によって摺擦される。
【００７３】
ここで、均熱ローラ１４０の表面移動速度が記録材Ｐの搬送速度と同じであると、均熱ローラ１４０の汚れが記録材Ｐの裏面に転移しにくくなり、均熱ローラ１４０に汚れが堆積しやすい。均熱ローラ１４０の表面移動速度が記録材Ｐの搬送速度よりも遅くても、均熱ローラ１４０への汚れの蓄積を抑制することが可能である。しかし、この場合、均熱ローラ１４０と記録材Ｐとの相対速度差（摺擦速度）は、記録材Ｐの搬送速度以上にすることはできない。一方、均熱ローラ１４０の表面移動速度を記録材Ｐの搬送速度よりも速くしても、均熱ローラ１４０は記録材Ｐの裏面と摺擦されるため、均熱ローラ１４０への汚れの蓄積を抑制することが可能である。また、この場合は、均熱ローラ１４０の表面移動速度の設定によって記録材Ｐとの相対速度差を自由に増減して、均熱ローラ１４０の汚れを除去する効果を自由に設定することが可能である。典型的には、該相対速度差を大きくすることで、均熱ローラ１４０から汚れを除去する効果を向上させることができる。また、この場合、加圧ローラ１１０の表面移動速度よりも均熱ローラ１４０の表面移動速度が速くなるため、均熱ローラ１４０と加圧ローラ１１０との間に記録材Ｐが巻き込まれる可能性は低く、記録材Ｐの搬送が安定する。そのため、本実施例では、均熱ローラ１４０の表面移動速度を記録材Ｐの搬送速度よりも速く設定し、均熱ローラ１４０の表面移動速度を２５０ｍｍ／ｓｅｃとした。記録材Ｐの搬送速度は２００ｍｍ／ｓｅｃであるため、均熱ローラ１４０は、記録材Ｐの裏面ｂに対して５０ｍｍ／ｓｅｃの相対速度で記録材Ｐの搬送方向に対して順方向に移動しながら、記録材Ｐの裏面ｂによって摺擦される。
【００７４】
このように、本実施例では、均熱部材１４０は、その表面が記録材Ｐの搬送方向に対して順方向に移動するように回転しながら記録材Ｐの第２面ｂによって摺擦される。また、本実施例では、均熱部材１４０は、駆動源４０１によって回転駆動される。また、本実施例では、均熱部材１４０は、その表面移動速度と記録材Ｐの搬送速度との間に相対速度差を有するように回転駆動される。
【００７５】
２．効果
本実施例について、実施例１と同様の印字耐久試験を行い、定着後の記録材Ｐへの汚れの付着の有無を確認した。本実施例においても、均熱ローラ１４０の汚れはなく、定着装置１００の寿命である１０万枚まで記録材Ｐへの汚れの付着は確認されなかった。
【００７６】
このように、本実施例では、実施例１と同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、均熱ローラ１４０と記録材Ｐとの相対速度差によって、均熱ローラ１４０の汚れを除去する効果を制御したり、記録材Ｐが均熱ローラ１４０と加圧ローラ１１０との間に巻き込まれにくくしたりすることができる。
【００７７】
［その他の実施例］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
【００７８】
上述の実施例では、均熱ローラ１４０が加圧ローラ１１０に常時接触している構成について説明したが、均熱ローラ１４０が加圧ローラ１１０に対して接離可能な構成としてもよい。図１０は、実施例１と同様の構成の均熱ローラ１４０を加圧ローラ１１０に対して接離可能な構成とした場合の定着装置１００の概略断面図である。図１０（ａ）は、接離手段としての接離機構４０２によって均熱ローラ１４０を加圧ローラ１１０から離間させた状態、図１０（ｂ）は、接離機構４０２によって均熱ローラ１４０を加圧ローラ１１０に接触させた状態を示す。このような構成の場合、概略、幅が所定値より小さい小サイズ紙を定着装置１００に通紙する場合にのみ、均熱ローラ１４０を加圧ローラ１１０に接触させる構成とすることができる。つまり、幅が上記所定値より大きい記録材Ｐを定着装置１００に通紙する場合は、均熱ローラ１４０を加圧ローラ１１０から離間させることができる。このように、均熱部材１４０は、第２回転体１１０に対して接離可能であってよい。そして、均熱部材１４０は、ニップＮｅに供給される記録材Ｐの第２回転体１１０の回転軸線方向の幅が所定値よりも小さい場合に第２回転体１１０に接触する。また、ニップＮｅに供給される記録材Ｐの第２回転体１１０の回転軸線方向の幅が上記所定値よりも大きい場合に第２回転体１１０から離間する。
【００７９】
例えば、レターサイズ紙やＡ４サイズ紙などの加熱ヒータ１１３の抵抗発熱体２０１、２０２の長手方向の幅Ｗに近い幅の記録材Ｐを定着装置１００に通紙する場合は、非通紙領域が小さいため、加圧ローラ１１０の非通紙領域の温度は高温になりにくい。この場合は、図１０（ａ）に示すように、均熱ローラ１４０は、接離機構４０２により図１０（ａ）中の矢印Ｒ５方向に移動させて加圧ローラ１１０から離間させることができる。均熱ローラ１４０を加圧ローラ１１０から離間させることで、定着装置１００の熱容量が均熱ローラ１４０の分だけ小さくなるため、定着装置１００の温度の立ち上げ時間の短縮や低消費電力化を図ることができる。一方、Ｂ５サイズ紙などの小サイズ紙を定着装置１００に通紙する場合には、図１０（ｂ）に示すように、均熱ローラ１４０は、接離機構４０２により図１０（ｂ）中の矢印Ｒ６方向に移動させて加圧ローラ１１０に圧接させることができる。均熱ローラ１４０を加圧ローラ１１０に圧接させることで、上述の実施例と同様に加圧ローラ１１０の温度を均して、小サイズ紙を用いる場合の生産性を向上することができる。ここで、接離機構４０２は、制御手段としての制御部５００によって制御される。なお、例えば小サイズ紙を定着装置１００に通紙することで加圧ローラ１１０の非通紙領域の温度が一定以上の高温になったことが検知された場合に、均熱ローラ１４０を加圧ローラ１１０に圧接させるようにしてもよい。加圧ローラ１１０の非通紙領域の温度が一定以上の高温になったことは、例えば検知手段としての温度センサなどによって検知することができる。
【００８０】
このように均熱ローラ１４０を加圧ローラ１１０に対して接離可能な構成とする場合も、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように均熱ローラ１４０が記録材Ｐの裏面ｂによって摺擦されるように均熱ローラ１４０を設置する。これにより、クリーニング部材を設けることなく均熱ローラ１４０への汚れの蓄積を抑制することができる。なお、図１０に示す例では、均熱ローラ１４０は、加圧ローラ１１０から離間されている状態でも、記録材Ｐの裏面ｂによって摺擦されるように設置されている。ただし、均熱ローラ１４０は、加圧ローラ１１０に接触している状態でのみ記録材Ｐの裏面ｂによって摺擦されるように設置してもよい。
【００８１】
また、上述の実施例では、片面印字用の画像形成装置５０について説明した。これに対し、本発明は、両面印字が可能な画像形成装置にも適用できるものである。図１１は、両面印字が可能なモノクロ画像形成装置５０の概略断面図である。図１１の画像形成装置５０において、図１の画像形成装置５０のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。１面目への印字が完了した記録材Ｐは、排紙ローラ７によって図１１中の矢印Ｗ１方向へと搬送される。この記録材Ｐの搬送方向の後端側の一部が排出ローラ７に挟持されている間に、切り替え手段（図示せず）によって排出ローラ７が反転させられることで、この記録材Ｐは図１１中の矢印Ｗ２方向へと搬送される。これにより、この記録材Ｐは、両面ガイド８を通り、両面ローラ９により再度搬送ローラ６に向けて送られる。そして、記録材Ｐの上記１面目とは反対側の面である２面目へのトナー像の転写が行われ、定着装置１００で２面目のトナー像の定着が行われる。その後、この記録材Ｐは、図１１中の矢印Ｗ１方向へと搬送されて、画像形成装置５０の外部へと排出（出力）される。
【００８２】
このような両面印字の２面目のトナー像の定着の際に、１面目に画像がある場合には、上述の実施例の構成では、均熱ローラ１４０が１面目の画像と摺擦することになる。そして、１面目の画像に傷がついたり、均熱ローラ１４０にトナーが転移して均熱ローラ１４０に汚れが付着したりすることが考えられる。そこで、図１２に示すように、変位手段としての変位機構４０３によって均熱ローラ１４０を変位させて、均熱ローラ１４０を記録材Ｐの裏面ｂに対して接離可能な構成とすることができる。図１２は、実施例１と同様の構成の均熱ローラ１４０を、記録材Ｐの裏面ｂに接触しない位置（図１２（ａ））と、接触する位置（図１２（ｂ））とに変位可能な構成とした場合の、定着装置１００の概略断面図である。このような構成の場合、両面印字の２面目に形成されたトナー像の定着時には、均熱ローラ１４０が記録材Ｐと摺擦しないように均熱ローラ１４０を変位させる構成とすることができる。このように、均熱部材１４０は、第１位置と、第２位置と、の間で変位可能であってよい。第１位置は、ニップＮｅで第１回転体１１２と第２回転体１１０とに挟持されて搬送される記録材Ｐの第２面ｂに接触可能な位置である。第２位置は、第１位置よりもニップＮｅで第１回転体１１２と第２回転体１１０とに挟持されて搬送される記録材Ｐの搬送軌跡から離れた位置である。そして、均熱部材１４０は、ニップＮｅで第１回転体１１２と第２回転体１１０とに挟持されて搬送される記録材Ｐの第１面ａ及び第２面ｂの両方に画像が担持されている場合には、第２位置に配置される。
【００８３】
例えば、図１２（ａ）に示すように、表面（第１面）ａに両面印字の２面目の未定着のトナー像Ｔを担持した記録材Ｐの裏面（第２面）ｂに、両面印字の１面目のトナー像（定着済み）がある。この場合は、均熱ローラ１４０は、変位機構４０３により図１２（ａ）中の矢印Ｒ７方向に移動させて記録材Ｐの裏面ｂに接触しない位置に変位させる。これにより、１面目の画像に傷がつくことや、均熱ローラ１４０にトナーが転移することを抑制することができる。一方、図１２（ｂ）に示すように、片面印字の場合、あるいは両面印字の１面目のトナー像の定着時には、表面（第１面）ａに未定着のトナー像Ｔを担持した記録材Ｐの裏面（第２面）ｂ、すなわち、均熱ローラ１４０側の面にはトナー像が無い。この場合は、均熱ローラ１４０は、変位機構４０３により図１２（ｂ）中の矢印Ｒ８方向に移動させて記録材Ｐの裏面ｂと摺擦する位置に変位させる。これにより、上述の実施例と同様に、均熱ローラ１４０への汚れの蓄積を抑制することができる。ここで、変位機構４０３は、制御手段としての制御部５００によって制御される。なお、両面印字の２面目の定着時であっても、その記録材Ｐの１面目にトナー像が形成されていない場合には、均熱ローラ１４０を記録材Ｐの裏面ｂに接触させるようにしてもよい。また、図１２に示す例では、均熱ローラ１４０が加圧ローラ１１０に常時接触しているが、上述のように、均熱ローラ１４０を加圧ローラ１１０に対して接離可能としてもよい。
【００８４】
また、画像を担持した記録材を加熱する像加熱装置は、典型的には未定着のトナー像を記録材に定着させる定着装置であるが、例えばトナー像が定着された記録材を再加熱して光沢を制御する装置などであってもよい。
【００８５】
また、上述の実施例ではモノクロ画像形成装置を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えばイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色などの複数色のトナー像を重ねて印字するカラー画像形成装置にて用いられる像加熱装置に関しても適用することも可能であり、上述の実施例と同様の作用効果を得ることができる。モノクロ画像形成装置にて用いられるフィルム加熱方式の像加熱装置では、定着フィルムの熱容量を極力減らして温度の立ち上がりを早くするために、定着フィルム上に弾性層としてゴム層などを設けない構成が多い。複数色のトナー像を重ねるカラー画像形成装置にて用いられる像加熱装置では、トナーをより混色させ定着画質を向上させるために定着フィルム上に弾性層としてゴム層などを設けたり、加圧ローラの弾性層にソリッドゴムを用いたりする場合もある。
【００８６】
また、上述の実施例では、フィルム加熱方式の像加熱装置に関して説明したが、本発明は熱ローラ方式の像加熱装置、あるいは図１３に示すような外部加熱方式の像加熱装置にも適用できるものであり、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。ただし、フィルム加熱方式の像加熱装置では、加圧ローラが比較的熱容量の小さい定着フィルムを介して加熱ヒータによって加熱されるので、加圧ローラの非画像領域の昇温が発生しやすい。そのため、フィルム加熱方式の像加熱装置は、均熱ローラを設ける必要性が、熱ローラ方式や外部加熱方式の像加熱装置よりも相対的に高く、本発明の効果を得やすいと言える。図１３は、外部加熱方式の像加熱装置１００の一例の概略断面図である。図１３の像加熱装置１００において、上述の実施例におけるものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素には、同一符号を付している。この像加熱装置１００では、定着フィルム１１２の内周面側に設けられた加熱ヒータ１１３が、定着フィルム１１２を介して定着ローラ３００の外周面に圧接されて、加熱ニップＮ２が形成される。この加熱ニップＮ２で定着ローラ３００の表面が加熱される。定着ローラ３００には、加圧ローラ３０１が圧接されて、定着ニップＮ１が形成される。この定着ニップＮ１で記録材Ｐへのトナー像Ｔの定着が行われる。このような外部加熱方式の像加熱装置１００においても、図１３に示すように、均熱ローラ１４０を記録材Ｐの裏面ｂによって摺擦されるように設置することで、クリーニング部材を設けることなく、均熱ローラ１４０への汚れの蓄積を抑制することができる。そのため、装置構成を複雑化することなく、小サイズ紙を用いる場合の加圧ローラ３０１の非通紙領域の昇温を抑制することができ、小サイズ紙を用いる場合の生産性を向上することが可能となる。なお、熱ローラ方式の像加熱装置は、当業者には周知であるので詳しい説明は省略するが、図１３の像加熱装置１００における定着フィルム１１２及びその内周面側の構成の代わりに、定着ローラ３００の内部に設けられたハロゲンランプなどの加熱源を有する。
【００８７】
また、上述の説明において画像形成装置や像加熱装置で搬送可能な記録材の幅、厚さ、定着ニップからの排出方向などの特徴として言及したものは、一般的な記録材の種類としての特徴であればよい。例えば、搬送可能な記録材のうち最大幅の記録材とは、使用されることが一般に想定されている記録材の種類のうち幅が最大である種類の記録材（例えばレターサイズ紙）であればよい。また、例えば、搬送可能な記録材のうち最も厚いあるいは最も薄い記録材とは、坪量の範囲などで分類された薄紙、厚紙といった、使用されることが一般に想定されている記録材の種類のうち、厚さが最も厚いあるいは最も薄い種類の記録材であればよい。
【符号の説明】
【００８８】
５０          画像形成装置
１００        定着装置
１１０        加圧ローラ
１１２        定着フィルム
１１３        加熱ヒータ
１４０        均熱ローラ
Ｎｅ          定着ニップ
Ｐ            記録材
Ｓ            摺擦部
【図１】
2019128563.tif 000003
【図２】
2019128563.tif 000004
【図３】
2019128563.tif 000005
【図４】
2019128563.tif 000006
【図５】
2019128563.tif 000007
【図６】
2019128563.tif 000008
【図７】
2019128563.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019128563.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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