(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力が供給されて発熱する導電層を有する回転体と、
芯金と、前記芯金の外側に形成されたゴム層と、前記ゴム層の外側に形成された離型層と、を有し、前記回転体と接触してニップ部を形成する加圧ローラと、
を備え、前記ニップ部でトナー像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記トナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記加圧ローラは、前記加圧ローラの長手方向の両端部において、前記長手方向の中央部における前記ゴム層と一体的に形成された前記両端部における前記ゴム層の外側に接着され前記ニップ部で前記導電層と接触する導電環を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加圧ローラの長手方向の両端部において、前記弾性体が加圧変形されて形成される前記ニップ部は加圧変形されない場合に比べ拡大し、
前記弾性体が加圧変形された状態で前記導電層への通電を行うために前記導電環へ給電する給電手段を有す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】
前記給電手段は、
前記加圧ローラの回転方向において前記ニップ部と異なる位置で前記導電環と接触し前記導電環を介して前記導電層に電力を供給する電極部を有することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記導電環は、前記長手方向の中央部における前記ゴム層と一体的に形成された前記ゴム層の外側に接着された導電テープであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記導電環は、前記長手方向の中央部における前記ゴム層と一体的に形成された前記ゴム層の外側に導電性材料を塗布して形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記回転体は、筒状のフィルムであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やＬＢＰ等、電子写真方式・静電記録方式等の作像プロセスを採用した画像形成装置に使用される画像加熱装置としての定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を採用する画像形成装置に具備される定着装置として、ベルト自体を発熱させるベルト発熱方式が特許文献１、２に提案されている。ベルト発熱方式は、加熱部としては、導電性フィラーを含有する有機高分子材料からなるベルトヒーターと、ベルトヒーターを駆動させると共に電流をベルトヒーターに通電させる通電ローラ、及びテンションローラ（張架ローラ）を備えている。また加圧部として、ベルトヒーターを介して通電ローラと接し、トナー像が転写された記録材を挟み込み加圧する加圧ローラを備えている。この定着装置では、発熱体として熱容量の小さいベルトを用いるため、定着可能な温度までの立ち上り時間を短縮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２０２５１３号公報
【特許文献２】特開２０００−０６６５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図３で示された特許文献１及び特許文献２の構成を用いる場合、移動回転するベルトヒーター９への給電は、金属性の通電ローラ８をベルト内面に接触させることにより行う。通電ローラ８とベルトヒーター９の接触する部分の内、通電ローラ８と加圧ローラ３がニップ部を形成する部分では、弾性層が加圧されているために接触は安定する。しかし、図３（ａ）のＡで示されるニップ部の上流側領域あるいは下流側領域では、ベルトヒーター９の回転移動によるフレやたるみなどにより接触が安定しない場合がある。
【０００５】
フレやたるみが発生してしまう原因としては、ベルトヒーター９を回転移動させる搬送速度の長手左右差や、ベルトヒーター９の移動回転する一周距離の長手左右差、ベルトヒーター９の周方向の長さの長手左右差などが考えられる。さらに、搬送速度差は、ベルトヒーター９の張架力や加圧ローラ３の加圧力、ベルトヒーター９が接触する加圧ローラ３、通電ローラ８、テンションローラとの接触状態などの影響を受ける。また、移動回転する一周距離差は、通電ローラ８とテンションローラの設置位置及び外径などの影響を受ける。
【０００６】
ベルトヒーター９と通電ローラ８の接触は、多くのパラメータが影響するため、安定して接触させることは非常に困難である。さらに、通電ローラ８は剛体であるために、フレやたるみが発生すると、ベルトヒーター８に追従することができず、接触部分と非接触部分を発生させやすい。図３（ｂ）にフレやたるみがない場合、図３（ｃ）に長手左右の通電ローラ８の搬送力差によりたわみが発生した場合を示す。たるみが発生した場合は、Ａ１に対して、Ａ２で示す範囲で接触、非接触の境界部分が変化してしまう。
【０００７】
接触部分と非接触部分ができると、ベルトヒーター９に電流が流れる部分と流れない部分ができるため発熱ムラが発生する。そして、温度が低下した部分がベルトヒーター９の回転移動によりニップ部に到達すると、トナーを記録材に定着するための熱が不足するため、定着不良が発生してしまう。
【０００８】
即ち、ニップ部の上流側領域あるいは下流側領域で給電されない状態が発生し、この領域がニップ部に到達して画像加熱する際に本来の温度よりも温度が低下し、その結果、好ましい定着ができない。
【０００９】
そして、温度低下部分を温度検知して温度制御がされる場合は、ベルトヒーター９を昇温させようとするため、他の部分が狙いよりも高い温度に制御されてしまう。トナーが過熱されると、正常に記録材に定着できずに、高温オフセットという画像不良が発生してしまう。
【００１０】
そこで、本発明では、ベルト発熱方式において、ベルト部材への給電接触部分を安定させることにより、発熱ムラを抑制し、良好な加熱画像を得る定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係わる定着装置は、電力が供給されて発熱する導電層を有する回転体と、 芯金と、前記芯金の外側に形成されたゴム層と、前記ゴム層の外側に形成された離型層と、を有し、前記回転体と接触してニップ部を形成する加圧ローラと、を備え、前記ニップ部でトナー像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記トナー像を記録材に定着する定着装置において、前記加圧ローラは、前記加圧ローラの長手方向の両端部において、前記長手方向の中央部における前記ゴム層と一体的に形成された前記両端部における前記ゴム層の外側に接着され前記ニップ部で前記導電層と接触する導電環を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、弾性体が加圧変形されて形成されるニップ部は加圧変形されない場合に比べ拡大し、加圧変形されない場合のニップ部の上流側領域あるいは下流側領域がニップ部に到達する際に良好な画像加熱を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は本発明の参考例である定着装置における長手方向（回転軸線方向）中央部の断面図、（ｂ）は長手方向の断面図、（ｃ）は長手方向中央部の断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１の実施形態である定着装置における長手方向の断面図、（ｂ）は長手方向端部の断面図である。
【図３】（ａ）は従来例の定着装置の横断面図、（ｂ）はたるみの無い状態における長手方向概略図、（ｃ）はたるみが発生した状態における長手方向の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
《参考例》
本発明の参考例における画像加熱装置たる定着装置の構成を、図１を用いて説明する。図１（ａ）は長手中央部の断面図であり、図１（ｂ）は長手方向からの図であり、図１（ｃ）は長手端部の断面図である。定着装置は、一般的な電子写真方式の画像形成方法により形成されたトナー像を加熱定着するためのものであり、図１（ａ）上右側より、トナー像Ｔを担持した記録材Ｐが、不図示の搬送手段により搬送され、定着装置を通過することにより、加熱定着される。
【００１５】
本参考例のベルト発熱方式の定着装置は、回転可能な可撓性ベルト部材である筒状の回転体としての定着フィルム１を備える。また、定着フィルム１を保持し定着フィルム１の内周面と接触するバックアップ部材としてのフィルムガイド２と、定着フィルム１を介して定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ３を備える。更に加圧ローラ３の両端部を形成する給電部材４と給電部材４に給電する給電装置５を備える。加圧ローラ３は駆動ギアＧにより回転駆動され、これにより定着フィルム１は回転される。
【００１６】
給電部材４と給電装置５は給電手段を構成し、図１（ｃ）に示す長手方向（回転軸線方向）両端部で弾性体４１が加圧変形された状態で導電層４２と加圧接触する定着フィルム１への通電を行うために導電層４２へ給電する。
【００１７】
このような定着装置において、以下に示すように電力が供給されて発熱する導電層を有する定着フィルム１と加圧ローラ３の間に形成されるニップ部にトナー画像を担持した記録材を挟持搬送して画像加熱し固着画像を得る。定着フィルム１は、基層として導電性部材１０を有しており、基層、中間層および表層１１の３層構造になっている。導電性部材１０は、定着フィルム１のねじれ強度、平滑性などの機械的特性を担うベース層で、ポリイミド等の樹脂でできている。また、カーボンなどの導電性フィラーが分散されており、交流電源印加により発熱するように電気抵抗が調整されている。中間層は、表層１１とベース層の接合を行う接着剤の役目を担っている。表層１１は、離型性のよいＰＦＡやＰＴＦＥにより形成されている。
【００１８】
また、定着フィルム１に関し、長手両端部では外面から導電性部材１０に給電可能なように、中間層、表層１１はなく、導電性部材１０が剥き出しになっている。導電性部材１０の剥き出し部には、銀ペーストをコーティングするなどの電極を設けても良い。本参考例では、外径φ２４、長手長さ２４０ｍｍ、厚み５０μｍのポリイミドに導電性フィラーとしてカーボンブラックが分散された導電性部材１０を用いた。導電性部材１０の長手両端部の実抵抗値は、５０Ωである。長手方向（回転軸線方向）両端部以外の表層１１は、ＰＦＡのコーティング処理を施して１５μｍ程度の絶縁性の離型層を設けたものを用いた。そして、外面から導電性部材１０に給電するために、両端部１０ｍｍを表層１１の無い導電部材１０が剥き出しになっている領域とした。
【００１９】
フィルムガイド２は、液晶ポリマー、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により形成され、長手両端部が装置フレームに保持された定着ステー７と係合する。そして、加圧手段としての加圧バネＳ（図１（ｂ））が、定着ステー７の長手両端部を加圧することによって、フィルムガイド２は定着フィルム１の外周面と接触して回転する加圧ローラ３側に加圧される。定着ステー７は長手両端に受けた加圧力をフィルムガイド２の長手方向に対して均一に伝えるため、鉄、ステンレス、ジンコート鋼板等の剛性のある材料を使用し、断面形状をコの字型にすることで剛性を高めている。
【００２０】
本参考例において、フィルムガイド２の材質として液晶ポリマーを用い、定着ステー７の材質としては、ジンコート鋼板を用いている。加圧ローラ３に印加される加圧力は１４ｋｇｆで、このとき７ｍｍの定着ニップ部Ｎ幅（ａ−ｂ間の距離）を有する。
【００２１】
加圧ローラ３の硬度は、定着性を満足する定着ニップ部Ｎ幅と耐久性を満足できるようにアスカーＣ型硬度計１ｋｇｆ荷重において、４０度から７０度が好ましい。本参考例においては、φ１８のアルミ芯金にシリコーンゴム層を３．５ｔの厚みで形成し、その上に５０μｍの厚みの絶縁のＰＦＡチューブを被覆してあり、硬度は５３度であり、外径はφ２５である。弾性層の長手長さは２２０ｍｍである。これにより、フィルムガイド２のたわみを抑えた状態で、加圧ローラ３の長手方向（回転軸線方向）に均一な所定の幅の定着ニップ部Ｎ（ａ−ｂ間）が形成される。
【００２２】
また、フィルムガイド２には、温度検知素子６が設置されており、定着フィルム１内面に当接し、温度検知素子６の検知温度に応じて導電性部材１０への通電が制御される。
【００２３】
（回転軸線方向の中央部）
図１（ａ）に示すように、加圧ローラ３は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金３１と、シリコーンゴム等の材質のゴム層として形成される弾性層３２、ＰＦＡ等の材質の絶縁性の離型層３３から構成されている。後述する回転軸線方向の両端部以外の領域では、上述した中央部の構成と同様である。
【００２４】
（回転軸線方向の両端部）
図１（ｃ）に示すように、加圧ローラ３の両端部を形成する給電部材４は、円板形状をしており、安定して導電性部材１０と接触するように弾性体が用いられる。給電部材４は、シリコーンゴム等の材質の絶縁性の弾性体４１と、導電性部材１０と接触する導電層４２からなる。導電層４２は、耐熱性の導電テープや導電性の塗料が用いられる。給電部材４は、加圧ローラ３の弾性層３２の両端面に設置されており、導電性部材１０と安定して接触できるように、外径と硬度は、加圧ローラ３の長手方向（回転軸線方向）の中央部と同程度が好ましい。
【００２５】
本参考例では、弾性体４１は絶縁のシリコーンゴムであり、導電層４２として弾性体４１の表層に銀ペーストがコーティングされている。給電部材４は、外径はφ２５ｍｍ、幅１０ｍｍであり、硬度はアスカーＣ型硬度計１ｋｇｆ荷重において５３度であり、定着フィルム１の導電性部材１０に加圧接触されている。
【００２６】
即ち、加圧ローラ３は回転軸線方向の両端部において、絶縁性の弾性体４１と、弾性体の表層に形成される導電層４２を備え、回転軸線方向の両端部において、弾性体４１が加圧変形されて形成されるニップ部Ｎは加圧変形されない場合に比べ拡大し平坦化される。
【００２７】
給電装置５は、交流電源Ｖより配線されており、給電部材４の導電層４２に当接する。給電装置５は、金等の細い線束で形成したブラシや板バネ、パットなどが用いられる。本参考例においては、給電装置５はカーボンチップとＳＵＳの板バネが用いられる。板バネによりカーボンチップを給電部材４の導電層４２に押し当てることで接触を安定させている。交流電源の電圧は１００Ｖである。
【００２８】
（本参考例の特徴）
本参考例の定着装置では、回転軸線方向の両端部において弾性体４１の上に導電層４２を設け、弾性体４１を介して導電層４２を導電性部材１０に加圧接触させる構成とする。さらに導電層４２に交流電源Ｖより給電装置５を介して給電を行い、導電層４２から導電性部材１０に給電することを特徴とする。本参考例では、回転軸線方向の両端部において弾性体４１の上に導電層４２を設け、定着フィルム１に通電ができるため、最大幅の記録材を含め、幅が異なる各種記録材が通紙される場合にも、記録材の介在によって通電が遮断されることがない。これにより、電力供給を安定的に行うことができる。
【００２９】
（本参考例の作用）
本参考例の定着装置では、導電性部材１０への給電は、弾性体４１を介して導電層４２が導電性部材１０に加圧されて接しているために、安定した接触部分で行うことができる。即ち、回転軸線方向の両端部において、弾性体４１が加圧変形されて形成されるニップ部Ｎは加圧変形されない場合に比べ拡大し平坦化される。
【００３０】
上記条件において、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃、湿度５０％）、Ｌ／Ｌ環境（温度１５℃、湿度１０％）、Ｈ／Ｈ環境（温度３０℃、湿度８０％）の環境でそれぞれ通紙を行った。紙はＸｅｒｏｘ４２００、坪量７５ｇ／ｍ２を用い、紙の搬送スピードは２３５ｍｍ／ｓｅｃ、温調温度は２００℃である。また、通紙の際に、定着フィルム１表面をサーモトレーサにより温度測定を行った。
【００３１】
導電性部材１０への給電は、加圧させた部分でのみ行われるため、従来例のように、定着フィルム１の回転移動によるフレやたるみの影響を受けにくい。さらに、弾性体４１を
介して導電層４２を導電性部材１０に接触させているために、フレやたるみが発生してしまった場合でも、弾性体４１が導電性部材１０に追従するために、非接触部分は発生しにくい。また、給電接触部分は、温調や弾性体の昇温による膨張による影響も小さいため、安定して給電することが可能である。その結果、発熱ムラによる定着フィルム１表面の温度ムラは１０℃以内に抑えられており、定着不良、画像不良のない良好な定着画像を得ることができた。
【００３２】
《第１の実施形態》
本実施形態における画像加熱装置たる定着装置の構成を、図２を用いて説明する。図２（ａ）は長手方向からの図であり、図２（ｂ）は長手端部の断面図である。本実施形態の加圧ローラは、回転軸線方向（長手方向）の各領域（中央部と両端部を含む）で、上述した参考例で述べたようにシリコーンゴム等のゴム層として形成される弾性層３２と、その上の離型層３３を備え、回転軸線方向の両端部領域で離型層３３の上（弾性層３２の上方）に、図２（ａ）（ｂ）に示す導電環としての導電層４２を備える。
【００３３】
本実施形態のベルト発熱方式の定着装置は、定着フィルム１と、定着フィルム１を保持するフィルムガイド２と、定着フィルム１を介して定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ３と加圧ローラ３に給電する給電装置５により構成されている。定着装置の各部材については、第１の実施形態と共通する部材・部分に同じ符号を付して再度の説明を省略する。
【００３４】
加圧ローラ３は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金３１と、シリコーンゴム等の材質の弾性層３２、ＰＦＡ等の材質の絶縁層としての離型層３３、導電性部材１０に接触する導電層４２を有する。導電層４２は接着して使用される耐熱性の導電テープや導電性の塗料が用いられる。
【００３５】
本実施形態においては、φ１８のアルミ芯金に弾性層（ゴム層）としてのシリコーンゴム層を３．５ｔの厚みで形成し、その上に５０μｍの厚みの絶縁のＰＦＡチューブを被覆している。硬度は５３度であり、外径はφ２５である。ゴム層の長手長さは２５０ｍｍである。導電層４２として、銀ペーストが用いられており、定着フィルム１の導電部材１０がむき出し部に長手位置が合うように幅１０ｍｍで最表層にコーティングされている。
【００３６】
給電装置５は、交流電源Ｖより配線されており、加圧ローラ３の導電層４２に当接する。給電装置５は、金等の細い線束で形成したブラシや板バネ、パットなどが用いられる。
【００３７】
本実施形態においては、給電装置５は電極部としてのカーボンチップとＳＵＳの板バネが用いられる。板バネによりカーボンチップを加圧ローラ３の導電層４２に押し当てることで接触を安定させている。
【符号の説明】
【００３８】
１・・定着フィルム、２・・フィルムガイド、３・・加圧ローラ、４・・給電部材、５・・給電装置、６・・温度検知素子、７・・定着ステー、１０・・導電性部材、１１・・表層、３２・・弾性層、３３・・離型層、４１・・弾性体、４２・・導電層、Ｎ・・定着ニップ部、Ｐ・・記録材、Ｔ・・トナー像、Ｖ・・交流電源
【図１】
0005725892.tif 000002
【図２】
0005725892.tif 000003
【図３】
0005725892.tif 000004