(57)【要約】【課題】  定着における紙しわの発生を防止する。【解決手段】  フィルムガイド上の定着リブのうち、ニップ上流側にあるリブとフィルムとの接触面積をニップ下流側にあるリブとフィルムの接触面積に対して少なくする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定された発熱体と、該発熱体に内面を圧接しつつ回転走行するエンドレス形状の耐熱性薄膜の定着フィルムと、該定着フィルムを挟んで前記発熱体とニップ部を形成してそのニップ部においてその定着フィルム外面との間に搬送された顕画像を支持する転写媒体の画像支持面を前記定着フィルムと一体で搬送する加圧ローラと、前記発熱体を内部に支持して前記定着フィルムの内面を長手方向全域にわたって支持するフィルム支持部材とを有する加熱装置において、該フィルム支持部材のニップ上流側のフィルムとの接触面積が下流側のフィルムとの接触面積よりも少ないことを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
前記フィルム支持部材の定着フィルム支持部には、前記定着フィルムとフィルム支持部材の摺動面を減少させるリブが設けられており、該フィルム支持部材上のニップ上流側に位置するリブのフィルムとの接触面積が下流側に位置するリブのフィルムとの接触面積よりも少ないことで該フィルム支持部材と該フィルムの接触面積が、ニップ下流側よりも上流側の方が少ないことを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項３】
前記フィルム支持部材の定着フィルム支持部には、前記定着フィルムとフィルム支持部材の摺動面を減少させるリブが設けられており、該フィルム支持部材上のニップ上流側に位置するリブの数が下流側に位置するリブの数よりも少ないことにより、該フィルム支持部材と該フィルムの接触面積が、ニップ下流側よりも上流側の方が少ないことを特徴とする請求項２に記載の加熱定着装置。
【請求項４】
固定された発熱体と、該発熱体に内面を圧接しつつ回転走行するエンドレス形状の耐熱性薄膜の定着フィルムと、該定着フィルムを挟んで前記発熱体とニップ部を形成してそのニップ部においてその定着フィルム外面との間に搬送された顕画像を支持する転写媒体の画像支持面を前記定着フィルムと一体で搬送する加圧ローラと、前記発熱体を内部に支持して前記定着フィルムの内面を長手方向全域にわたって支持するフィルム支持部材とを有する加熱装置において、該フィルムの回転時の該フィルム支持部材との摩擦抵抗力が、該フィルム支持部材のニップ下流側よりも上流側の方が少ないことを特徴とする加熱定着装置。
【請求項５】
前記フィルム支持部材の定着フィルム支持部には、前記定着フィルムとフィルム支持部材の摺動面を減少させるリブが設けられており、該フィルム支持部材上のニップ下流側に位置するリブの表面摩擦係数を上げることで、該フィルムとの摩擦抵抗力を上流側の摩擦力よりも多くしたことを特徴とする請求項４に記載の加熱定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱体に圧接させて移動駆動させた耐熱性の定着フィルムの加熱体側とは反対面側に、顕画像を支持する転写媒体を導入し、密着させて該フィルムと一緒に加熱体位置を通過させることで加熱体の熱をそのフィルムを介して転写媒体に与える方式（フィルム加熱方式）の定着装置に関するものである。
【０００２】
この装置は、電子写真複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置における画像加熱定着装置、すなわち、電子写真、静電気、磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段により加熱溶融性の樹脂等からなるトナーを用いて転写媒体（転写材シート、エレクトロファックスシート、静電記録シート、印刷紙等）に形成したトナー画像を永久固着像として加熱定着処理する画像加熱定着装置として活用できる。
【背景技術】
【０００３】
従来、電子写真方式を応用したレーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像をシートに転写した後、トナー像を定着させるようにしている。
【０００４】
このような画像の加熱定着等のための記録材の加熱装置として、例えば一対のローラのうち片方ないし両方の表層を所定の硬度の弾性層で覆い、片方もしくは両方のローラにヒータを内蔵させ、ローラ表面が一定温度になるように温度制御し、ローラ対のなすニップ内に挟持搬送させ、加圧と熱ローラからの熱によりトナーを紙上に定着させる熱ローラ定着方式などの加熱装置が提案されている。しかしながら、このような熱ローラ方式の定着装置は大きな熱容量を有し、電源投入から画像出力までの装置立上りに時間を要した。
【０００５】
さらにまた固定支持された加熱体たるヒータと、該ヒータに対して摺動するテンションレスのフィルム状のフィルム部材たる耐熱性の定着フィルムと、該定着フィルムを介して上記ヒータに圧せられてニップ領域を形成し回転する加圧部材たる加圧ローラとを備え、定着フィルムを加圧ローラにより駆動し、未定着画像を有する記録材を上記ニップ領域で上記定着フィルムと上記加圧ローラとの間にて挟持搬送して、加圧しながら上記ヒータからの熱を上記定着フィルムを介して上記記録材及び上記未定着画像に付与して上記記録材及び上記未定着画像を加熱処理する所謂、テンションレスのフィルム加熱方式の画像加熱定着装置も提案されている。
【０００６】
このようなフィルム加熱方式においては、低熱容量の加熱体を用いることができるため、従来の接触加熱方式である熱ローラ方式、ベルト加熱等の加熱装置に比べ省電力が図れ、またウェイトタイムの短縮化（クイックスタート）が可能になる。
【０００７】
また出願人は、テンションレスのフィルム加熱方式の画像加熱定着装置のフィルムを常に円滑に作動させる目的で、特許文献１にあるような提案を行っている。すなわちフィルムの支持部材（図３のプラステー１に相当）にリブ１０の形状を付与することでフィルムを円滑に作動させることを提案している。
【特許文献１】特開平６−３９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、近年プリンターの印刷速度向上に対する市場からの要求に伴い、プリンターのプロセススピードが早くなったこと、また特にプリンター市場の拡大に伴い、プリンターが対応する紙種（とくに紙の腰が弱い薄い紙）や使われる環境（特に紙のコシが弱くなりやすい高温多湿な環境）が多様化し、その数も増えたことにより紙しわが発生することが問題になってきている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の加熱定着装置は、上記課題を解決するために以下の構成を特徴とするものである。
【００１０】
（１）固定された発熱体と、該発熱体に内面を圧接しつつ回転走行するエンドレス形状の耐熱性薄膜の定着フィルムと、該定着フィルムを挟んで前記発熱体とニップ部を形成してそのニップ部においてその定着フィルム外面との間に搬送された顕画像を支持する転写媒体の画像支持面を前記定着フィルムと一体で搬送する加圧ローラと、前記発熱体を内部に支持して前記定着フィルムの内面を長手方向全域にわたって支持するフィルム支持部材とを有する加熱装置において、該フィルム支持部材のニップ上流側のフィルムとの接触面積が下流側のフィルムとの接触面積よりも少ないことを特徴とする加熱定着装置。
【００１１】
（２）前記フィルム支持部材の定着フィルム支持部には、前記定着フィルムとフィルム支持部材の摺動面を減少させるリブが設けられており、該フィルム支持部材上のニップ上流側に位置するリブのフィルムとの接触面積が下流側に位置するリブのフィルムとの接触面積よりも少ないことで該フィルム支持部材と該フィルムの接触面積が、ニップ下流側よりも上流側の方が少ないことを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
【００１２】
（３）前記フィルム支持部材の定着フィルム支持部には、前記定着フィルムとフィルム支持部材の摺動面を減少させるリブが設けられており、該フィルム支持部材上のニップ上流側に位置するリブの数が下流側に位置するリブの数よりも少ないことにより、該フィルム支持部材と該フィルムの接触面積が、ニップ下流側よりも上流側の方が少ないことを特徴とする請求項２に記載の加熱定着装置。
【００１３】
（４）固定された発熱体と、該発熱体に内面を圧接しつつ回転走行するエンドレス形状の耐熱性薄膜の定着フィルムと、該定着フィルムを挟んで前記発熱体とニップ部を形成してそのニップ部においてその定着フィルム外面との間に搬送された顕画像を支持する転写媒体の画像支持面を前記定着フィルムと一体で搬送する加圧ローラと、前記発熱体を内部に支持して前記定着フィルムの内面を長手方向全域にわたって支持するフィルム支持部材とを有する加熱装置において、該フィルムの回転時の該フィルム支持部材との摩擦抵抗力が、該フィルム支持部材のニップ下流側よりも上流側の方が少ないことを特徴とする加熱定着装置。
【００１４】
（５）前記フィルム支持部材の定着フィルム支持部には、前記定着フィルムとフィルム支持部材の摺動面を減少させるリブが設けられており、該フィルム支持部材上のニップ下流側に位置するリブの表面摩擦係数を上げることで、該フィルムとの摩擦抵抗力を上流側の摩擦力よりも多くしたことを特徴とする請求項４に記載の加熱定着装置。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、フィルムとフィルム支持部材の間の摩擦抵抗力をニップ上流側で相対的に下流側よりも多くし、フィルムのニップ上流直前でのたるみをなくし走行形状を安定化させることで、紙しわの抑制を実現できる加熱定着装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図３は最大通紙幅がＡ３サイズである従来のフィルム加熱定着方式による加熱装置を示す概略構成断面図である。また図１２は同じく従来のフィルム加熱定着方式の長手片側部を省略し、定着器のフィルム内部及び断面を示した定着器の斜視図である。本発明は従来のフィルム加熱定着装置とは、プラステー７の形状のみが異なっているだけであるので、本発明の説明をするのに先立って、まず従来のフィルム加熱定着方式の説明をする。
【００１８】
図３及び図１２中の１は板金ステーであり、加熱体６を露呈させて支持した横断面Ｕ字状のプラステー７と該プラステー７を対向する加圧ローラ４側へ加圧する加圧部５と、該本体部７の長手端部に冠着され、フィルムが長手方向にスライドすることを防止する端部キャップ３とから構成されている。２はプラステー７に外嵌させてある横断面円形の耐熱性フィルム（以下、フィルムと略称する）であり、内径30ｍｍ、長さ300ｍｍ、厚み７０μｍのものを用いた。１０はプラステー７上に設けられたリブであり、プラステー７はリブ１０でのみフィルムと接するようになっている。端部キャップ３のフィルム２内面との摺察部１４におけるフィルム２の断面形状はプラステー７のリブ部１０におけるフィルム２の断面形状とおなじである。フィルム２は３層構造からなり基層（最も内側の層）としてポリイミド樹脂；厚み６０μｍ、トップ層（最表層）としてＰＴＦＡなどのフッ素樹脂；厚み約７ミクロン、中間層（プライマ-層）としてフッ素樹脂とポリイミド樹脂の混合層；厚み約３ミクロンをもつ。フィルムを除いた上ユニット部（ヒータ、プラステーと板金ステ-）のリブ部断面（図２）の外周長は８８ｍｍであり、フィルムの内周長に対して約９３．２％である。８は定着上ユニット９と加圧ローラを軸受け部（不図示）で受けて規制する定着側板である。
【００１９】
図４は上記加熱体６の途中を省略し、一部切り欠いて示した平面図である。この加熱体６は、フィルム２もしくは被加熱体としての紙等の記録材Ｐの搬送方向ａに対して直角方向を長手とする細長の耐熱性・絶縁性・良熱伝導性の基板１３１や、この基板１３１の表面側の短手方向中央部に基板長手に沿って形成具備させた抵抗発熱体１３２、この抵抗発熱体１３２を形成した加熱体表面を保護させた耐熱性オーバーコート層１３４、抵抗発熱体１３２の長手両端部の給電用電極１３３・１３３とともに、基板裏面側に具備させた加熱体温度を検知するサーミスタ等の検温素子１０７等からなる全体に低熱容量の線状加熱体を基板構成体とする。この加熱体６は抵抗発熱体１３２を図２において、剛性・耐熱性を有するステー１の下面側に下向きに露呈させて固定配設してある。
【００２０】
この加熱体６の基板１３１は、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等の厚み１ｍｍ・幅１０ｍｍ・長さ３３０ｍｍのものである。また、抵抗発熱体１３２は例えば、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ2、Ｔａ2Ｎ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により、厚み約１０μｍ、幅１〜３ｍｍの線状もしくは細帯状に塗工して形成したものである。
【００２１】
給電用電極１３３・１３３は例えばＡｇ等のスクリーン印刷パターン、オーバーコート層１３４は例えば約１０μｍ厚の耐熱体ガラス層である。
【００２２】
上記加圧ローラ４は、加熱体６との間にフィルム２を挟んで圧接ニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成し、且つフィルム２を回転駆動させるフィルム外面接触駆動手段として作用する。このフィルム駆動ローラ兼加圧ローラ４は芯金４ａとシリコンゴム等よりなる弾性体層４ｂと最外層の離形層４ｃよりなり、定着側板８にある不図示の軸受け手段・付勢手段により所定の押圧力をもってフィルム２を挟ませて加熱体６の表面に圧接させて配設してある。この加圧ローラ４はモータ（不図示）による回転駆動により、この加圧ローラ４とフィルム２の外面との摩擦力で該フィルムに搬送力を付与する。
【００２３】
次に動作を説明する。
【００２４】
上記加熱体６は、抵抗発熱体１３２の長手両端部の給電用電極１３３・１３３に対する給電により該抵抗発熱体が長手全長にわたって発熱することで昇温し、その昇温が検温素子１０７で検知される。その検温素子１０７の出力をＡ／Ｄ変換しＣＰＵ１０８に取り込み、その情報をもとにトライアック１０９により抵抗発熱体１３２に通電するＡＣ電源１００のＡＣ電圧を位相、周波数制御等により、加熱体通電電力を制御することで、加熱体６の温度制御を行う。
【００２５】
即ち、検温素子１０７の検知温度が所定の設定温度である２１０℃より低いと加熱体６が昇温するように、また、高い場合は加熱体６が降温するように通電を制御することで加熱体６は定着時、一定の温度に調整される。ちなみにこの設定温度２１０℃は一般的な紙である坪量が６４ｇ／ｍ２〜９０ｇ／ｍ２の紙が定着不良、ホットオフセットの発生がないように設定された温度である。而して、加熱体６の温度が所定に立ち上がり、かつ加圧ローラ４の回転によるフィルム２の回転周速度が定常化した状態において、画像定着すべき記録材Ｐが加熱体６と加圧ローラ４とで形成される圧接ニップ部Ｎの間に、不図示の画像形成装置の転写部から搬送されて導入され、フィルム２と一緒に圧接ニップ部Ｎを挟持搬送されることにより、加熱体６の熱がフィルム２を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着顕画像（トナー画像）Ｔが記録材Ｐ面に加熱定着される。そして、圧接ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはフィルム２の面から分離されて搬送される。この場合、記録材Ｐは中央基準で通紙される。
【００２６】
図１は本発明のプラステー１１を示す説明図である。本発明の装置は、従来のフィルム定着装置と比べてこのフィルム支持部材であるプラステ−部７の形状のみが異なっており、その他の構成は同じである。
【００２７】
本発明のプラステー１１の特徴は、プラステー上のリブの本数をプラステーの上下流で変えることでニップ上下流でフィルム支持部材であるプラステーのフィルムとの接触面積を変えたことにある。従来のリブは図９に示すように上下流で同じ本数であった。
【００２８】
本発明の発明者は、定着ニップ手前におけるフィルム形状の違いが紙しわの発生に密接な関連があることを発見した。
【００２９】
図５はしわの発生しやすいフィルムの走行形状とプラステーの位置関係を示した図である。フィルムがこのように上流側にたるみをもつと、フィルムと接触して動く紙のニップ直前の搬送速度が不安定になり、紙にひずみを生じさせ、紙しわが発生しやすくなる。またこのようなたるみはフィルムとフィルムと接触する支持部材のリブ部との摩擦の上下流差により生じ、とくにリブや摺動グリースの温度が下がっていて、フィルムの回転トルクが大きくなっている状態である朝一電源ＯＮ直後のプリントや、低温環境で顕著に現れる。
【００３０】
そこで本発明は、図１３に示すようにフィルムのたるみを上流がわではなく、下流側にくるようにすることで上流側のフィルムの走行形状を安定させた。すなわち本発明では相対的に上流側でのリブとフィルムの摩擦抵抗力を下流側のリブとのよりも減らし、紙しわ発生抑制を実現した。
【００３１】
本実施例では図１及び図２に示すように、上下流に同じ形の（幅3ｍｍ×29ｍｍ）リブを用いたまま、下流側は従来どおり１２本均等配置であるのに対して上流側は１０本の均等配置にした。こうすることで、上流側の摩擦抵抗力を下流側に対して減らした。
【００３２】
実際に従来例と本実施例とで紙しわとスリップの発生を比較した結果を以下に示す。なお本実施例のプリンター本体のプロセススピードとしては170ｍｍ／ｓｅｃの（33ｐｐｍ相当）のものを用いた。紙しわの評価方法としてはＰＢＳＫ６４ｇ／ｍ２  Ａ３紙を高温多湿環境（３５℃／９０％）に4時間放置したものを用いて、べた白パターンで朝一プリントの実力を見た。すなわち電源ＯＮ後に朝一プリント１枚を行い、冷却ファンで十分冷却の後、また朝一の１枚プリントを行い、計１０枚の朝一プリントを行ったときの紙しわ発生率をみた。
【００３３】
【表１】
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上記の表１の結果が示すように、上流側のリブの数を減らして接触面積を減らし、上流側の摩擦抵抗力を下流側よりも減らすことで紙しわの発生を抑制することができる。
【実施例２】
【００３４】
図６は本発明にかかる実施例２のプラステー１２を示した図である。本実施例２の基本構成はフィルム支持部材であるプラステーの構成を除き、実施例１に全く同じであるので、説明を省くとともに同じ構成部に同じ番号を付した。
【００３５】
本実施例の特徴は、フィルムガイド上のリブとフィルムとの接触幅、つまり接触面積を上下流で変えることで上流側のフィルム支持部材の摩擦抵抗を下流側よりも減らし、紙しわの発生抑制を行った。
【００３６】
具体的には図１０及び図１１の従来例のフィルムガイドに対して、図７のように上流側のリブに対してのみ中央に幅0.8ｍｍの溝を入れた。このことで従来例のリブが図１１に示したようにリブ全域（斜線部）でフィルムと接していたものが減少し、図７の斜線部のみの接触に減少する。
【００３７】
実際に従来例と本実施例とで紙しわの発生を比較した結果を以下の表２に示す。なお本実施例のプリンター本体のプロセススピードとしては170ｍｍ／ｓｅｃの（33ｐｐｍ相当）のものを用いた。紙しわの評価方法としてはＰＢＳＫ６４ｇ／ｍ２  Ａ３紙を高温多湿環境（３５℃／９０％）に4時間放置したものを用いて、べた白パターンで朝一プリントの実力を見た。すなわち電源ＯＮ後に朝一プリント１枚を行い、冷却ファンで十分冷却の後、また朝一の１枚プリントを行い、計１０枚の朝一プリントを行ったときの紙しわ発生率をみた。（表２）
【００３８】
【表２】
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以上のように、紙しわとスリップどちらの発生もないことから、上流側のリブの接触面積を下流側に対して減らすことが、有効であることが判る。
【実施例３】
【００３９】
図８及び図９は本発明にかかる実施例３のプラステー１３を示した図である。本実施例２の基本構成はフィルム支持部材であるプラステーの構成を除き、実施例１に全く同じであるので、説明を省くとともに同じ構成部に同じ番号を付した。
【００４０】
本実施例の特徴は、フィルムガイド上のリブのうち、下流側のリブの表面のみにフィルム回転方向と直行するような横溝１２０を設け、相対的に下流側のフィルム支持部材とフィルムの間の摩擦力（係数）を上流側のよりも多くし、紙しわ発生抑制とフィルムのスムーズな回転の両立を行った。
【００４１】
具体的には、従来例のフィルムガイドの下流リブの表面に図９のように幅０．５ｍｍ、深さ０．８ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍの横溝を３本入れた。
【００４２】
実際に従来例と本実施例とで紙しわの発生を比較した結果を以下に示す。なお本実施例のプリンター本体のプロセススピードとしては170ｍｍ／ｓｅｃの（33ｐｐｍ相当）のものを用いた。紙しわの評価方法としてはＰＢＳＫ６４ｇ／ｍ２  Ａ３紙を高温多湿環境（３５℃／９０％）に4時間放置したものを用いて、べた白パターンで朝一プリントの実力を見た。すなわち電源ＯＮ後に朝一プリント１枚を行い、冷却ファンで十分冷却の後、また朝一の１枚プリントを行い、計１０枚の朝一プリントを行ったときの紙しわ発生率をみた。（表３）
【００４３】
【表３】
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以上のように、紙しわとスリップどちらの発生もないことから、下流側のリブの表面摩擦抵抗を上流側に対して多くすることが、有効であることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明第一の実施例のプラステーを示した図。
【図２】本発明第一の実施例のプラステー及びリブ部の拡大図。
【図３】従来例フィルム加熱方式の加熱定着装置の図。
【図４】フィルム加熱方式の加熱体の構成図。
【図５】しわが発生しやすいフィルム走行形状とプラステーの位置関係を示した図。
【図６】本発明第二の実施例のプラステーを示した図。
【図７】本発明第二の実施例のプラステー及びリブ部の拡大図。
【図８】本発明第三の実施例のプラステーを示した図。
【図９】本発明第三の実施例のプラステー及びリブ部の拡大図。
【図１０】従来例のプラステーを示した図。
【図１１】従来例のプラステー及びリブ部の上流側拡大図。
【図１２】従来フィルム加熱方式の加熱定着装置フィルム内側の構成を示した斜視断面図。
【図１３】本発明第一、第二、第三実施例のフィルム走行形状とプラステーの位置関係を示した図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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