(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な円筒形回転体と、
前記円筒形回転体の内部空間に固定されており、回転する前記円筒形回転体の内周面と接触する被摺動部材と、
前記円筒形回転体の外周面に接触するローラあって、前記被摺動部材と共に前記円筒形回転体を挟みこむローラと、
前記円筒形回転体の温度を上げるための加熱手段と、
を有し、未定着トナー像が形成された記録材を前記円筒形回転体と前記ローラの間で挟持しつつ搬送し、前記円筒形回転体からの熱で未定着トナー像を記録材に定着する定着装置であって、
前記円筒形回転体と前記ローラが接触する領域である定着外面ニップの領域内の、前記円筒形回転体の回転方向における中央より上流側の領域の前記円筒形回転体と前記被摺動部材の接触面積率は、前記中央より下流側の領域の接触面積率よりも小さいことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着外面ニップの領域での前記円筒形回転体の温度は、前記回転方向の上流端が下流端よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着外面ニップの領域での圧力の平均値は、前記回転方向の上流側の領域が下流側の領域よりも低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記被摺動部材の前記円筒形回転体と接触する表面のうち少なくとも前記上流側の領域に対応する領域には凹凸形状が形成されて前記円筒形回転体と前記被摺動部材が局所的に接触する部位があることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記円筒形回転体と前記被摺動部材が接触する領域である定着内面ニップの領域のうち、前記回転方向で前記定着外面ニップではない領域において、前記被摺動部材の前記円筒形回転体と接触する表面に凹凸形状が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記円筒形回転体は可撓性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
回転可能な円筒形回転体と、
前記円筒形回転体の内部空間に固定されており、回転する前記円筒形回転体の内周面と接触する接触部材と、
前記接触部材を介し前記円筒形回転体に対向する位置に配置され、前記接触部材が固定される保持部材と、
前記円筒形回転体の外周面に接触するローラあって、前記接触部材と共に前記円筒形回転体を挟みこむローラと、
前記円筒形回転体の温度を上げるための加熱手段と、
を有し、未定着トナー像が形成された記録材を前記円筒形回転体と前記ローラの間で挟持しつつ搬送し、前記円筒形回転体からの熱で未定着トナー像を記録材に定着する定着装置であって、
前記円筒形回転体と前記ローラが接触する領域である定着外面ニップの領域内の、前記円筒形回転体の回転方向における中央より上流側の領域の前記接触部材と前記保持部材の接触面積率は、前記中央より下流側の領域の接触面積率よりも小さく、
前記回転方向における前記円筒形回転体と前記接触部材の接触領域のうち、前記回転方向で前記定着外面ニップではない領域において、前記保持部材の前記接触部材と接触する表面に凹凸形状が形成されて前記保持部材と前記接触部材が局所的に接触する部位があることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
前記定着外面ニップの領域での前記円筒形回転体の温度は、前記回転方向の上流端が下流端よりも高いことを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記定着外面ニップの領域での圧力の平均値は、前記回転方向の上流側の領域が下流側の領域よりも低いことを特徴とする請求項７又は８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記接触部材と前記保持部材の接触領域には、前記保持部材の表面に凹凸形状が形成されて前記接触部材と前記保持部材が局所的に接触する部位があることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記円筒形回転体は可撓性を有することを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１２】
回転可能な円筒形回転体と、
前記円筒形回転体の内部空間に固定されており、回転する前記円筒形回転体の内周面と接触する接触部材と、
前記接触部材を介し前記円筒形回転体に対向する位置に配置され、前記接触部材が固定される保持部材と、
前記円筒形回転体の外周面に接触するローラあって、前記接触部材と共に前記円筒形回転体を挟みこむローラと、
前記円筒形回転体の温度を上げるための加熱手段と、
を有し、未定着トナー像が形成された記録材を前記円筒形回転体と前記ローラの間で挟持しつつ搬送し、前記円筒形回転体からの熱で未定着トナー像を記録材に定着する定着装置であって、
前記円筒形回転体と前記ローラが接触する領域である定着外面ニップの領域内の、前記円筒形回転体の回転方向における中央より上流側の領域の前記接触部材と前記保持部材の接触面積率は、前記中央より下流側の領域の接触面積率よりも小さく、
前記回転方向における前記接触部材と前記保持部材の接触領域には、前記接触部材の前記保持部材と接触する側の面に凹凸形状が形成されて前記接触部材と前記保持部材が局所的に接触する部位があることを特徴とする定着装置。
【請求項１３】
前記円筒形回転体は可撓性を有することを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
回転可能な円筒形回転体と、
前記円筒形回転体の内部空間に固定されており、回転する前記円筒形回転体の内周面と接触する接触部材と、
前記接触部材を介し前記円筒形回転体に対向する位置に配置され、前記接触部材が固定される保持部材と、
前記円筒形回転体の外周面に接触するローラあって、前記接触部材と共に前記円筒形回転体を挟みこむローラと、
前記円筒形回転体の温度を上げるための加熱手段と、
を有し、未定着トナー像が形成された記録材を前記円筒形回転体と前記ローラの間で挟持しつつ搬送し、前記円筒形回転体からの熱で未定着トナー像を記録材に定着する定着装置であって、
前記円筒形回転体と前記ローラが接触する領域である定着外面ニップの領域内の、前記円筒形回転体の回転方向における中央より上流側の領域の前記接触部材と前記保持部材の接触面積率は、前記中央より下流側の領域の接触面積率よりも小さく、
前記回転方向における前記円筒形回転体と前記接触部材の接触領域のうち、前記回転方向で前記定着外面ニップではない領域において、前記接触部材の前記保持部材と接触する面に凹凸形状が形成されて前記保持部材と前記接触部材が局所的に接触する部位があることを特徴とする定着装置。
【請求項１５】
前記円筒形回転体は可撓性を有することを特徴とする請求項１４に記載の定着装置。
【請求項１６】
記録材にトナー像を形成する画像形成部と、
請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の定着装置と、
を備え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、可撓性を有する円筒状回転体を用いて、記録材を加熱する加熱手段を有する定着装置、及び、この定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては記録材上に形成したトナー像を加熱及び加圧することで記録材にトナーを定着させる定着装置がある。
【０００３】
図１１に一例を示す。この定着装置の一例としては、例えば特許文献１に記載のものがある。可撓性を有する円筒状の定着ベルト２０１（円筒形回転体）、加熱手段としてのハロゲンヒータ２０２、定着部材２０３（被摺動部材）、加圧部材としての加圧ローラ２０４からなるものである。定着ベルト２０１は加圧ローラ２０４の回転に伴い従動回転する。定着部材２０３は定着ベルト２０１の内部で固定されており、加圧ローラ２０４との間でニップを形成している。
【０００４】
記録材２０６は図１１の右側から搬送されてきてニップ内でトナーが定着される。ハロゲンヒータ２０２は輻射熱により定着ベルト２０１を温めるが、定着部材２０３へ熱を与えず効率的に定着ベルト２０１に熱を供給するため、ハロゲンヒータ２０２と定着部材２０３の間の位置に反射部材２０５を設置している。このような定着方式では熱容量が低いため省エネに優れているという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９２０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この構成では定着ベルト２０１から定着部材２０３への熱の移動が存在し、この熱の移動により定着ベルト２０１の温度が上がりづらく定着装置の立ち上げを速くできないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、円筒形回転体から摺動部材への熱の移動を効果的に遮断して短時間での立ち上げを実現でき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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の定着装置は、回転可能な円筒形回転体と、前記円筒形回転体の内部空間に固定されており、回転する前記円筒形回転体の内周面と接触する被摺動部材と、前記円筒形回転体の外周面に接触するローラあって、前記被摺動部材と共に前記円筒形回転体を挟みこむローラと、前記円筒形回転体の温度を上げるための加熱手段と、を有し、未定着トナー像が形成された記録材を前記円筒形回転体と前記ローラの間で挟持しつつ搬送し、前記円筒形回転体からの熱で未定着トナー像を記録材に定着する定着装置であって、前記円筒形回転体と前記ローラが接触する領域である定着外面ニップの領域内の、前記円筒形回転体の回転方向における中央より上流側の領域の前記円筒形回転体と前記被摺動部材の接触面積率は、前記中央より下流側の領域の接触面積率よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、円筒形回転体から被摺動部材への熱の移動を効果的に遮断して短時間での立ち上げを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施例の定着装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】定着装置の断面図である。
【図３】定着ニップ付近における被摺動部材３の表面形状を説明する模式図である。
【図４】（ａ）は、定着外面ニップＮ内における定着スリーブの温度分布を示すグラフである。（ｂ）は、定着外面ニップＮ内において従来構成と後端加圧構成のそれぞれにおける圧力分布を示すグラフである。
【図５】ザグリ箇所の断面図である。
【図６】摺動部材の変形例を示す平面図である。
【図７】ザグリ無しの例の立ち上がり時間に対し、図３、図６の実施例及び変形例の接触面積率に対する立ち上がり時間を相対比較するグラフである。
【図８】ザグリ無しの例の接触面積率に対し、図３、図６の実施例及び変形例の接触面積率を相対比較する表である。
【図９】実施例２に係る定着ニップ部の拡大断面図である。
【図１０】実施例３に係る定着ニップ部の拡大断面図である。
【図１１】特許文献１に関する技術を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、後の実施例の構成に関して、前の実施例と同一の構成に関しては前の実施例と同一の符号を付して、前の実施例中の説明が援用されるものとする。
【実施例１】
【００１２】
＜画像形成装置 全体構成＞
図１は、本実施例の定着装置１１５を用いた画像形成装置１００の概略構成図である。画像形成装置１００は、電子写真方式のレーザビームプリンタである。画像形成装置１００は装置本体１００Ａを有する。装置本体１００Ａの内部には、像担持体としての感光体ドラム１０１、帯電ローラ１０２、レーザビームスキャナ１０３、現像装置１０４が配置される。感光体ドラム１０１、帯電ローラ１０２、レーザビームスキャナ１０３、現像装置１０４、定着装置１１５等を含んで、画像を形成する画像形成部Ｇが構成される。
【００１３】
感光体ドラム１０１は、矢示の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）にて回転駆動する。感光体ドラム１０１はその回転過程で帯電ローラ１０２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【００１４】
画像露光手段としてのレーザビームスキャナ１０３は、不図示のコンピュータ等の外部機器から入力されるデジタル画素信号に対応してオン／オフ変調されたレーザ光１１３を出力して、感光体ドラム１０１の帯電処理面を走査露光する。この走査露光により感光体ドラム１０１の表面の露光明部の電荷が除電されて感光体ドラム１０１の表面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００１５】
現像装置１０４は、現像ローラ１０４ａから感光体ドラム１０１の表面に現像剤（トナー）が供給されて、感光体ドラム１０１の表面の静電潜像は、可転写像であるトナー像として順次に現像される。
【００１６】
カセット１０５は、記録材１１４を収納している。給送スタート信号に基づいて給送ローラ１０６が駆動されて、カセット１０５内の記録材１１４は、一枚ずつ分離給送される。そして、レジストローラ対１０７を介して、感光体ドラム１０１と接触して従動回転する転写ローラ１０８との当接ニップ部である転写部位１０８Ｔに、所定のタイミングで導入される。すなわち、感光体ドラム１０１上のトナー像の先端部と記録材１１４の先端部とが、同時に転写部位１０８Ｔに到達するように、レジストローラ対１０７で記録材１１４の搬送が制御される。
【００１７】
その後、記録材１１４は転写部位１０８Ｔを挟持搬送され、その間、転写ローラ１０８には不図示の転写バイアス印加電源から所定に制御された転写電圧（転写バイアス）が印加される。転写ローラ１０８にはトナーと逆極性の転写バイアスが印加され、転写部位１０８Ｔにおいて感光体ドラム１０１の表面側のトナー像が記録材１１４の表面に静電的に転写される。
【００１８】
転写後の記録材１１４は、感光体ドラム１０１の表面から分離されて搬送ガイド１０９を通り加熱装置としての定着装置１１５に導入される。定着装置１１５では、トナー画像の熱定着処理を受ける。
【００１９】
一方、記録材１１４に対するトナー像転写後の感光体ドラム１０１の表面はクリーニング装置１１０で転写残トナーや紙粉等の除去を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。定着装置１１５を通った記録材１１４は、排出口１１１から排出トレイ１１２上に排出される。
【００２０】
＜定着装置＞
図１に示される円筒形回転体としての定着スリーブ１は直径３０ｍｍの円筒形状をしており、基層１ａと、その外面に積層した弾性層１ｂと、その外面に積層した離形層１ｃとで構成されている。基層１ａは、材料をＳＵＳやニッケル等の金属材料、ポリイミド、ポリアミドイミド等の耐熱性樹脂材料とし、裂けることなく可撓性を有するように厚みを３０μｍ〜１３０μｍ程度とするのが望ましい。
【００２１】
本実施例の構成では基層１ａとして厚み５０μｍのＳＵＳを採用する。弾性層１ｂの材質は耐熱性に優れたものが望ましく、厚さ５０μｍ〜１５０μｍでシリコーンゴムまたはフッ素ゴムを採用する。離形層１ｃは厚さ５０μｍ程度のＰＦＡチューブを採用する。
【００２２】
図２は、定着装置１１５の断面図である。定着装置１１５は、円筒形で形成されて回転可能な『円筒形回転体』としての定着スリーブ１と、定着スリーブ１の内部で定着スリーブ１と接触する被摺動部材３と、を備える。また、定着装置１１５は、定着スリーブ１を介し被摺動部材３に対向する位置に配置されて定着スリーブ１を加圧する『加圧部材』としての加圧ローラ４を備える。
【００２３】
定着スリーブ１の内部には、定着スリーブ１の温度を上げるための『加熱手段』としてのハロゲンヒータ２が配置され、このハロゲンヒータ２より発生する輻射熱にて定着スリーブ１を加熱する。ハロゲンヒータ２の輻射熱で定着スリーブ１を効果的に温めるためには、ハロゲンヒータ２の輻射熱を定着スリーブ１以外に放射しないようにしなければならない。そのため、被摺動部材３とハロゲンヒータ２の間に反射板５を設ける。この反射板５は断熱性樹脂等からなり、輻射の反射率を上げるため反射面に金属を蒸着している。
【００２４】
加圧部材としての加圧ローラ４は、芯金４ａと、芯金４ａの周りに同心一体に成形被覆させたシリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性を有する弾性層４ｂとで構成されており、表層に離形層４ｃを設けてある。離形層４ｃはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、等の離形性が良く、かつ耐熱性の良い材料を選択することができる。
【００２５】
芯金４ａの両端部は軸受を介して回転自由に保持させて配置している。加圧ローラ４は不図示の駆動手段により図２の反時計方向に回転する。また、不図示の加圧機構により被摺動部材３を加圧ローラ４方向に押圧する事で定着ニップを形成しているため、加圧ローラ４の回転により定着スリーブ１も連れ回って回転する。
【００２６】
被摺動部材３には耐熱性、摺動性、低熱伝導性が求められるため本実施例の構成では材質としてＰＰＳ樹脂を採用する。被摺動部材３の形状については以下詳述する。
【００２７】
＜摺動部材 表面形状＞
図３は、定着ニップ付近における被摺動部材３の表面形状を説明する模式図である。図３（ａ）は、被摺動部材３の断面方向模式図である。定着ニップは、定着スリーブ１と加圧ローラ４が互いに接触している領域である定着外面ニップＮと、定着スリーブ１と被摺動部材３が互いに接触している領域である定着内面ニップＮ’の２種類存在する。
【００２８】
定着外面ニップＮの長さが定着内面ニップＮ’の長さより長いと被摺動部材３の上流エッジ部において局所的に圧力が増大し、被摺動部材３の摩耗が促進する。その時発生する削れ粉が定着ニップに介在することで定着スリーブ１が回りづらくなり、結果、加圧ローラ４のトルク上昇を招く。そのため定着外面ニップＮよりも定着内面ニップＮ’を長くする事が望ましい。本実施例の構成では定着外面ニップＮの長さを１１ｍｍとし、定着内面ニップＮ’の長さを１４ｍｍとする。
【００２９】
定着外面ニップＮのうち定着スリーブ１の回転上流側を領域Ｎ１と表記し回転下流側を領域Ｎ２と表記する。本実施例の構成では領域Ｎ１にザグリＪを設けており、ザグリ幅Ｘ１を０．９ｍｍ、非ザグリ幅Ｘ０を０．９ｍｍ、ザグリ深さＺを０．５ｍｍとする。ここでのザグリＪは、底を有する凹部を意味する。定着スリーブ１と被摺動部材３の間で接触する接触領域（定着内面ニップＮ´）の領域Ｎ１には、被摺動部材３の表面に凹凸形状が形成されて定着スリーブ１と被摺動部材３が『局所的に接触する部位』としての被摺動部材表面３ａがある。なお、前述の底を有する凹部で形成されるザグリＪに替えて、凹部の部位を貫通穴とする構成を採用することも可能である。
【００３０】
これにより、定着スリーブ１と被摺動部材３の間で接触する接触領域（定着内面ニップＮ´）での接触面積率は、定着スリーブ１の回転方向Ｌ１で上流の『上流部』としての領域Ｎ１が下流の『下流部』としての領域Ｎ２よりも小さい。そして、定着スリーブ１と加圧ローラ４の間で接触する接触領域（定着外面ニップＮ）での接触面積率は、定着スリーブ１の回転方向Ｌ１で上流の領域Ｎ１が下流の領域Ｎ２よりも小さい。
【００３１】
ザグリ幅Ｘ１の適正値は定着スリーブ１の剛性や加圧力によって変化する。具体的には、ザグリ幅Ｘ１の大きさを大きくし過ぎると定着スリーブ１がザグリ内に追従し圧抜けしてしまい、記録材６上の画像が定着する前に擦れてしまうという画像不良が発生する。そのためこのような画像不良が発生しないようにザグリ幅Ｘ１を設定する必要がある。
【００３２】
また、本実施例の構成ではザグリ部と非ザグリ部を規則的に繰り返しているが、必ずしも規則的である必要はない。例えば領域Ｎ１の中でもより圧力が低い所ほどザグリ幅Ｘ１を増やすようにしてもよい。
【００３３】
また、本実施例の構成では、定着内面ニップＮ’内でかつ定着外面ニップＮに含まれない領域にザグリを設けた。定着スリーブ１と被摺動部材３の間で接触する接触領域（定着内面ニップＮ´）のうち、定着スリーブ１と加圧ローラ４が互いに接触しない非接触領域Ｙにおいて、以下の部位がある。すなわち、被摺動部材３の表面に凹凸形状が形成されて定着スリーブ１と被摺動部材３が『局所的に接触する部位』としての被摺動部材表面３ａ１がある。
【００３４】
この領域では加圧ローラ４からの圧力はかからず定着スリーブ１の剛性等により被摺動部材３へ接触している領域である。そのため圧力が低くこの領域にザグリを設けても上記画像不良の懸念が低いため、定着ニップＮ内に比べて大きなザグリを付ける事が可能である。
【００３５】
図３（ｂ）は、被摺動部材３の定着外面ニップＮに含まれる領域の摺動面模式図である。図に示す通り、本実施例の構成ではザグリは幅一定のままｙ軸方向に直線形状をしている。ザグリ幅Ｘ１が小さいため定着スリーブ１はザグリ形状に追従せず、ザグリのある箇所では定着スリーブ１が被摺動部材３に接触しない。
【００３６】
よって定着スリーブ１から被摺動部材３への熱の移動が抑えられ、定着装置１１５の立ち上げをより速くすることができる。本実施例のザグリを設けることで、従来のザグリが無い構成に対して１０％程度の高速化が実現できた。ただし、ザグリの形状に関しては上記以外の形状も採用可能であり、ザグリ形状の種類に関しては後に詳述する。
【００３７】
以下、領域Ｎ２よりも領域Ｎ１により多くのザグリを設けることが、定着スリーブ１から被摺動部材３への熱の移動抑制に対し効果的である理由を詳述する。
【００３８】
図４（ａ）は、定着外面ニップＮ内における定着スリーブ１の温度分布を示すグラフである。図４（ａ）において右側が定着スリーブ１の回転上流側である。定着スリーブ１はハロゲンヒータ２によって定着外面ニップＮの反対側で主に加熱される。
【００３９】
また、定着外面ニップＮ内では定着スリーブ１から加圧ローラ４や記録材６、被摺動部材３へ熱が移動する。そのため、定着スリーブ１と加圧ローラ４の間で接触する接触領域（定着外面ニップＮ）での定着スリーブ１の温度は、定着スリーブ１の回転方向Ｌ１で上流の上流端Ｎｉｎの方が下流の下流端Ｎｏｕｔよりも高い。伝熱による熱の移動量は温度差に比例するため、領域Ｎ２よりも領域Ｎ１の方が定着スリーブ１から被摺動部材３への熱の移動が大きくなる。
【００４０】
そのため領域Ｎ２にザグリを設けるよりも領域Ｎ１に設ける方が効果的に熱の遮断が行える。そこで本実施例では領域Ｎ１にザグリを設けるため、定着外面ニップＮ内の圧力分布が後端加圧になるようにした。具体的には、図３に示した後端部Ｎｔの位置において定着外面ニップＮ内の他の位置よりも被摺動部材３が加圧ローラ４に食い込むような形状を採用した。
【００４１】
図４（ｂ）は、定着外面ニップＮ内において従来構成と後端加圧構成（前述の後端部Ｎｔの食い込み構成）のそれぞれにおける圧力分布を示すグラフである。圧力が大きいと定着スリーブ１と被摺動部材３の間の摺擦による被摺動部材３の摩耗が促進される。この時発生する削れ粉が定着ニップに介在することで定着スリーブ１が回りづらくなり、結果、加圧ローラ４のトルク上昇を招く。ザグリを設けた箇所ではエッジ部で局所的に圧力が増大するため従来の構成ではどの領域にザグリを設けても摩耗が厳しかった。
【００４２】
しかし、後端加圧構成にすることで領域Ｎ１の圧力が相対的に下がるためザグリを設けても摩耗レベルが問題にならない。このことから、定着スリーブ１と加圧ローラ４の間で接触する接触領域（定着外面ニップＮ）での圧力の平均値は、定着スリーブ１の回転方向Ｌ１で上流の領域Ｎ１が下流の領域Ｎ２よりも低くなっている。
【００４３】
以上より、後端加圧構成及び領域Ｎ１でのザグリによって、被摺動部材３の摩耗を抑えつつ効果的に定着スリーブ１から被摺動部材３への熱の移動を抑制できる。
【００４４】
図５は、ザグリ箇所の断面図である。ザグリ量を規定するために接触面積率を以下のように定義する。
【００４５】
【数１】
0006622542.tif 000002
【００４６】
接触領域と非接触領域は以下の測定で定義する。被摺動部材表面３ａに対しポリイミドテープ７を適度にテンションを保ったまま貼り付ける。その際、加圧ローラ４にて加圧する事で定着装置１１５内にて定着スリーブ１が被摺動部材３へ接触する形状を再現する。その後に加圧ローラ４を離間し、ポリイミドテープ表面７ａをレーザ顕微鏡等の測定機で形状測定を行う。ポリイミドテープ７の厚みを考慮する事でポリイミドテープ粘着面７ｂの形状が算出できる。
【００４７】
ポリイミドテープ粘着面７ｂは定着スリーブ１の裏面に相当するため、ポリイミドテープ粘着面７ｂの位置にある被摺動部材３は定着スリーブ１に接触していると考える。以上のように接触領域と非接触領域を得る事で接触面積率が算出できる。
【００４８】
＜ザグリ形状と立ち上げ時間＞
本実施例においてザグリ形状は図３の通りであるが、他の形状でも同様の効果が得られる。ザグリ形状違いでの立ち上がり時間を確認するため、図６に示すザグリ形状違いで効果を確認した。図７は、ザグリ無しの例の立ち上がり時間に対し、図３、図６の実施例及び変形例の接触面積率に対する立ち上がり時間を相対比較するグラフである。図８は、ザグリ無しの例の接触面積率に対し、図３、図６の実施例及び変形例の接触面積率を相対比較する表である。
【００４９】
本実施例の構成である長手方向溝（３本）の場合、従来のザグリ無しの場合に比べて１０％程度立ち上がり時間が速くなる（図７参照）。更に溝を増やした場合（図６（ａ））接触面積率の減少は大きいが立ち上がり時間はさほど短くならない（図７参照）。これは上記の通り、定着外面ニップＮ内の定着スリーブ１の温度が減少しているため効果が少ないという事を表している。
【００５０】
次に長手方向に加えて搬送方向（回転方向Ｌ１）から３０°の方向にザグリを増やした場合（図６（ｂ））を確認すると、こちらは立ち上がり時間に対する効果が大きい事がわかる（図７参照）。この理由も上記の通りであり、領域Ｎ１にザグリを入れたため立ち上がり時間が短くなったと考えられる。なお、搬送方向（回転方向Ｌ１）にザグリを設けると、定着スリーブ１の長手方向の特定箇所において長期間ザグリのエッジ部に摺擦され摩耗が促進されるため、搬送方向（回転方向Ｌ１）からある程度角度をつける方が望ましい。
【００５１】
また、ザグリ形状として円形も考慮する事ができる（図６（ｃ））。上記のザグリ形状以外にもパターンは考えられ、またザグリ以外にも被摺動部材表面３ａをラッピングする事で接触面積率を下げる事も可能である。ただし、接触面積率を減らし過ぎると定着スリーブ１や被摺動部材３の摩耗等に影響があるため、立ち上がり時間とのバランスを考慮する必要がある。
【００５２】
以上のように本実施例の定着装置１１５では、被摺動部材表面３ａにザグリ加工を設ける。その際、上流側でザグリ量を増やすことで定着スリーブ１から被摺動部材３への熱の供給が抑えられ、その結果、定着装置１１５立ち上げをより高速化することができる。
【００５３】
本実施例の構成における加熱手段としてハロゲンヒータ２を採用したが、定着ニップ部を介さず定着スリーブ１を加熱する方式であればどのような加熱方式を加熱手段として用いても良い。
【実施例２】
【００５４】
以下実施例２の構成について説明する。本実施例では実施例１の被摺動部材３を接触部材８と摺動部保持部材９の２体化とした。そのため接触部材８と摺動部保持部材９以外の構成に関しては説明を省略する。
【００５５】
図９は、実施例２に係る定着ニップ部の拡大断面図である。接触部材８は、定着スリーブ１の内部で定着スリーブ１と接触する。接触部材８は高熱伝導性、耐熱性、摺動性を有する材料で構成する。高熱伝導性を有することにより、小型紙を通紙して非通紙部領域で定着スリーブ１が異常昇温した際に熱を拡散させるという効果を生む。一方で接触部材８は定着スリーブ１の熱を奪う事になるため低熱容量であることが望ましく、厚みが０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度で材質がアルミ等の金属材料が採用できる。本実施例の構成では接触部材８として厚み０．５ｍｍのアルミを採用する。
【００５６】
摺動部保持部材９は、接触部材８を介し定着スリーブ１に対向する位置に配置され、接触部材８が固定される。摺動部保持部材９は薄い接触部材８をバックアップするための部材であるため、耐熱性を有しかつ熱が伝わらないように低熱伝導性を有する必要である。本実施例の構成では摺動部保持部材９としてＰＰＳ樹脂を採用する。
【００５７】
この構成であれば定着スリーブ１から接触部材８への熱の移動はあるものの、接触部材８の熱容量が小さいため温度がすぐに上がり、定着スリーブ１から接触部材８への熱の移動が収まる。そのため定着装置１１５の立ち上げを速くするためには接触部材８から摺動部保持部材９への熱の移動を抑制する必要がある。
【００５８】
本実施例の構成では保持部材表面９ａにザグリを設ける。ザグリ幅Ｘ３の大きさは実施例１のザグリ幅Ｘ１に対して比較的大きく設定できる。実施例１では定着スリーブ１がザグリ内部に追従してしまうためザグリ幅Ｘ１を大きくできなかったが、本実施例の構成では接触部材８が加圧ローラ４からの加圧力を受ける構成になっている。そのため、接触部材８が変形したりせず定着ニップ内の圧力分布が変化しない範囲でザグリ幅Ｘ３を決めてやればよい。
【００５９】
結果として、実施例１よりザグリ量を多くする事ができる。本実施例の構成ではザグリ幅Ｘ３として１．０ｍｍを採用する。実施例１と同様の理由で領域Ｎ２においては、領域Ｎ１に対してザグリを減らす必要がある。そのため本実施例の構成では領域Ｎ２にはザグリを設けない。接触部材８と摺動部保持部材９の間の接触面積率は、定着スリーブ１の回転方向Ｌ１で上流の『上流部』としての領域Ｎ１が下流の『下流部』としての領域Ｎ２よりも小さい。以上より、従来の構成に比べて１０％近く立上げの高速化が実現できる。
【００６０】
接触部材８と摺動部保持部材９の間で接触する接触領域（定着内面ニップＮ´）には、摺動部保持部材９の表面に凹凸形状が形成されて接触部材８と摺動部保持部材９が『局所的に接触する部位』としての保持部材表面９ａがある。また、定着スリーブ１と接触部材８の間で接触する接触領域（定着内面ニップＮ´）のうち、定着スリーブ１と加圧ローラ４が互いに接触しない非接触領域Ｙにおいて、以下の部位がある。すなわち、摺動部保持部材９の表面に凹凸形状が形成されて摺動部保持部材９と接触部材８が『局所的に接触する部位』としての保持部材表面９ａ１がある。
【００６１】
以上のように本実施例の定着装置１１５では、接触部材８と摺動部保持部材９の２体構成とし、摺動部保持部材９にザグリ加工を設ける。実施例１に対し接触部材８の効果で定着スリーブ１の端部異常昇温を抑制しつつ、上流側でより摺動部保持部材９のザグリ量を増やす事で接触部材８から摺動部保持部材９への熱の供給が抑えられる。その結果、定着装置１１５の立ち上げをより高速化することができる。
【実施例３】
【００６２】
以下実施例３の構成について説明する。ただし、本実施例では実施例２の構成に対して接触部材１０と摺動部保持部材１１が異なるのみである。そのため接触部材１０と摺動部保持部材１１以外の構成に関しては説明を省略する。
【００６３】
図１０は、実施例３に係る定着ニップ部の拡大断面図である。接触部材１０は、定着スリーブ１の内部で定着スリーブ１と接触する。接触部材１０は実施例２の接触部材８と同様、高熱伝導性、耐熱性、摺動性を有する材料で構成する。高熱伝導性を有することにより、小型紙を通紙して非通紙部領域で定着スリーブ１が異常昇温した際に熱を拡散させるという効果を生む。ただし、本実施例の構成では摺動部保持部材１１と接触する接触部材１０の裏面１０ａにザグリを設ける。そのため低熱容量を実現しながらも剛性を確保するための厚みが必要である。本実施例の構成では２．０ｍｍのアルミを採用する。
【００６４】
ザグリ幅Ｘ３は実施例２で記載の理由で決める必要があり、本実施例の構成では６．５ｍｍを採用する。このザグリを設けることで従来の構成に対し定着装置１１５の立上げ速度を約５％高速化できる。
【００６５】
摺動部保持部材１１は、接触部材１０を介し定着スリーブ１に対向する位置に配置され、接触部材１０が固定される。摺動部保持部材１１は実施例２の摺動部保持部材９と同様、耐熱性を有しかつ熱が伝わらないように低熱伝導性を有する必要である。本実施例の構成では摺動部保持部材９としてＰＰＳ樹脂を採用する。
【００６６】
接触部材１０と摺動部保持部材１１の間の接触面積率は、定着スリーブ１の回転方向Ｌ１の上流の『上流部』としての領域Ｎ１が下流の『下流部』としての領域Ｎ２よりも小さい。
【００６７】
接触部材１０と摺動部保持部材１１の間で接触する接触領域（定着内面ニップＮ´）には、接触部材１０の裏面に凹凸形状が形成されて接触部材１０と摺動部保持部材１１が『局所的に接触する部位』としての接触部材裏面１０ａがある。定着スリーブ１と接触部材１０の間で接触する接触領域（定着内面ニップＮ´）のうち、定着スリーブ１と加圧ローラ４が互いに接触しない非接触領域Ｙにおいて、以下の部位があっても良い。すなわち、実施例２と同様に、接触部材１０の裏面に凹凸形状が形成されて摺動部保持部材１１と接触部材１０が局所的に接触する部位があっても良い。
【００６８】
以上のように本実施例の定着装置１１５では、接触部材１０と摺動部保持部材１１の２体構成とし、接触部材１０にザグリ加工を設ける。実施例１に対し接触部材１０の効果で定着スリーブ１の端部異常昇温を抑制しつつ、上流側でより接触部材１０のザグリ量を増やす事で接触部材１０から摺動部保持部材１１への熱の供給が抑えられる。その結果、定着装置１１５立ち上げをより高速化することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１…定着スリーブ（円筒形回転体）
２…ハロゲンヒータ（加熱手段）
３…被摺動部材
４…加圧ローラ（加圧部材）
１１５…定着装置
Ｎ１…領域（上流部）
Ｎ２…領域（下流部）
【図１】
0006622542.tif 000003
【図２】
0006622542.tif 000004
【図３】
0006622542.tif 000005
【図４】
0006622542.tif 000006
【図５】
0006622542.tif 000007
【図６】
0006622542.tif 000008
【図７】
0006622542.tif 000009
【図８】
0006622542.tif 000010
【図９】
0006622542.tif 000011
【図１０】
0006622542.tif 000012
【図１１】
0006622542.tif 000013