(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラと、
前記ローラに接触して圧接部を形成する加熱回転体と、
前記ローラに接触してニップ部を形成する加圧回転体と、
を備え、前記ローラの回転によって前記加熱回転体と前記加圧回転体とが回転し、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、
前記圧接部における前記加熱回転体の表面及び前記ニップ部における前記加圧回転体の表面のマイクロ硬度はいずれも、前記ローラの表面のマイクロ硬度よりも高く、
前記圧接部において前記加熱回転体から前記ローラに作用する摩擦力は、前記ニップ部において前記加圧回転体から前記ローラに作用する摩擦力よりも大きいことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱回転体の前記ローラに対する付勢力は、前記加圧回転体の前記ローラに対する付勢力と同じであ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】
筒状の第１のフィルムと、前記第１のフィルムの内面に接触し前記ローラと共に前記第１のフィルムを介して圧接部を形成する圧接部形成部材と、前記ローラの母線方向に関し前記第１のフィルムの端部の内面を規制する第１の規制部材と、を備えた加熱ユニットと、
筒状の第２のフィルムと、前記第２のフィルムの内面に接触し前記ローラと共に前記第２のフィルムを介してニップ部を形成するニップ部形成部材と、前記ローラの母線方向に関し前記第２のフィルムの端部の内面を規制する第２の規制部材と、を備えた加圧ユニットと、
をさらに有し、前記ローラの回転によって前記第１のフィルムと前記第２のフィルムが回転し、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、
前記圧接部における前記第１のフィルムの表面のマイクロ硬度及び前記ニップ部における前記第２のフィルムの表面のマイクロ硬度はいずれも、前記ローラの表面のマイクロ硬度よりも大きく、
前記第１の規制部材を設けた場合の前記第１のフィルムの横断面の外郭が前記第１の規制部材を外した場合の前記第１のフィルムの横断面の外郭に対して外側に食み出した領域の面積は、前記第２の規制部材を設けた場合の前記第２のフィルムの横断面の外郭が前記第２の規制部材を外した場合の前記第２のフィルムの横断面の外郭に対して外側に食み出した領域の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱ユニットの前記ローラに対する付勢力は、前記加圧ユニットの前記ローラに対する付勢力と同じであることを特徴とする請求項３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、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置で用いられる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置として、定着ローラを外周面から加熱する構成を有するものが知られている。この定着装置は、定着ローラと、定着ローラと接触して定着ローラを加熱する加熱回転体と、定着ローラと接触してニップ部を形成する加圧ローラと、を有するものが一般的である。このニップ部でトナー像が形成された記録材を搬送しつつ加熱して記録材にトナー像を定着する。この定着装置の加熱回転体としては、筒状のフィルムとフィルムの内面に接触するヒータとを有するものや、ハロゲンヒータを内包した加熱ローラを有するものなどがある。
【０００３】
ところで、この定着装置は、記録材上のトナーの一部が定着ローラ外周面に転移するオフセットという現象が発生する場合がある。ここでは、オフセットしたトナーをオフセットトナーと記す。オフセットトナーは定着ローラの回転に伴い加熱回転体の表面に転移して加熱回転体の表面に蓄積する場合がある。蓄積したトナーは塊となって不定期に定着ローラ３０表面に戻り記録材上のトナー像を汚す場合がある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、記録材上のトナーに対する加熱部材の非粘着性を定着ローラへの非粘着性よりも高くする定着装置が開示されている。この定着装置では、オフセットトナーと定着ローラとの粘着力が、オフセットトナーと加熱部材との粘着力を上回るため、定着ローラのオフセットトナーは加熱部材には付着せずに定着ローラ表面上に留まることとなる。これにより定着ローラ表面上のオフセットトナーを定着ローラの回転に伴い記録材に定着させて排出する事ができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１１４５８３
【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、外部加熱部材の非粘着性と定着ローラ表面の非粘着性に差をもたせるだけでは十分でない場合があり、オフセットトナーが外部加熱部材に付着するという課題がある。そこで、外部加熱部材に付着したオフセットトナーをクリーニングすることができる画像形成装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の実施態様の一つ目は、ローラと、前記ローラに接触して圧接部を形成する加熱回転体と、前記ローラに接触してニップ部を形成する加圧回転体と、を備え、前記ローラの回転によって前記加熱回転体と前記加圧回転体とが回転し、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、前記圧接部における前記加熱回転体の表面及び前記ニップ部における前記加圧回転体の表面のマイクロ硬度はいずれも、前記ローラの表面のマイクロ硬度よりも高く、前記圧接部において前記ローラに作用する摩擦力は、前記ニップ部において前記ローラに作用する摩擦力よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の実施態様の２つ目は、ローラと、筒状の第１のフィルムと、前記第１のフィルムの内面に接触し前記ローラと共に前記第１のフィルムを介して圧接部を形成する圧接部形成部材と、前記ローラの母線方向に関し前記第１のフィルムの端部の内面を規制する第１の規制部材と、有する加熱ユニットと、筒状の第２のフィルムと、前記第２のフィルムの内面に接触し前記ローラと共に前記第２のフィルムを介してニップ部を形成するニップ部形成部材と、前記ローラの母線方向に関し前記第２のフィルムの端部の内面を規制する第２の規制部材と、を有する加圧ユニットと、を備え、前記ローラの回転によって前記第１のフィルムと前記第２のフィルムが回転し、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、前記圧接部における前記第１のフィルムの表面のマイクロ硬度及び前記ニップ部における前記第２のフィルムの表面のマイクロ硬度はいずれも、前記ローラの表面のマイクロ硬度よりも大きく、前記第１の規制部材を設けた場合の前記第１のフィルムの横断面の外郭が前記第１の規制部材を外した場合の前記第１のフィルムの横断面の外郭に対して外側に食み出した領域の面積は、前記第２の規制部材を設けた場合の前記第２のフィルムの横断面の外郭が前記第２の規制部材を外した場合の前記第２のフィルムの横断面の外郭に対して外側に食み出した領域の面積よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、外部加熱部材に付着したオフセットトナーをクリーニングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す断面図
【図２】本発明に係る定着装置の構成を示す断面図
【図３】実施例１に係る加熱フィルム規制部材２０の概略図
【図４】実施例１に係る加圧フィルム規制部材２０の概略図
【図５】実施例１に係るヒータ１５と通電制御系とを表す説明図
【図６】実施例１に係る定着ローラと当接する各部材へ生じる摩擦力を示した模式図
【図７】実施例１に係る摩擦力を測定する場合の定着装置模式断面図
【図８】実施例１に係る定着装置の断面形状を、二次元変位センサを用いて測定した図
【図９】実施例１に係る加熱ニップＮ２における加熱フィルム１６と定着ローラのトナーＴｃとの接触具合、周速とトナーＴｃに加わる力を示した模式断面図
【図１０】実施例１に係る加熱ニップＮ２において発生する摩擦力の関係を示した模式断面図
【図１１】実施例１に係る定着装置のトナーＴｃの移動を示す模式断面図
【図１２】実施例３に係る定着装置の構成を示す断面図
【図１３】実施例１に係る定着装置の加圧機構の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔実施例１〕
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
（１）画像形成装置例
図１は本実施例に係る定着装置を搭載する画像形成装置１００の横断側面の概略構成を表す模式断面図である。この画像形成装置は電子写真式のレーザービームプリンターである。
【００１３】
本実施例に示す画像形成装置は、現像剤としてのシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のトナーを用いてトナー画像を形成する第１から第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを所定の方向に一列に並設したインライン方式の装置である。各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ、像担持体としてドラム形状の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１１７を有している。
【００１４】
各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて、感光ドラム１１７の外周面（表面）の周囲には、帯電部材としてのドラム帯電器１１９と、露光手段としての走査露光装置１０７が設けられている。また感光ドラム１１７表面の周囲には、現像手段としての現像器１２０と、ドラムクリーナ１２２が設けられている。そして感光ドラム１１７に跨るように搬送部材としての中間転写ベルト１２３が設けてある。この中間転写ベルト１２３は、駆動ローラ１２５ａと、二次転写対向ローラ１２５ｂとに掛け回してある。
【００１５】
中間転写ベルト１２３の内周面（内面）側には、各感光ドラム１１７と中間転写ベルト１２３を挟んで一次転写ローラ１２４が設けられている。中間転写ベルト１２３の外周面（表面）側には、二次転写対向ローラ１２５ｂと中間転写ベルト１２３を挟んで二次転写ローラ１２１が設けられている。
【００１６】
本実施例の画像形成装置は、ホストコンピュータ、ネットワーク上の端末機、外部スキャナなどの外部装置（不図示）から出力されるプリント指令に応じて制御部１０１が所定の画像形成シーケンスを実行する。制御部１０１はＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとからなり、メモリには画像形成シーケンスや画像形成に必要な各種プログラムなどが記憶されている。
【００１７】
本実施例の画像形成装置の画像形成動作を、図１を参照して説明する。制御部１０１は、プリント指令に応じて実行される画像形成シーケンスに従い各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを順次駆動する。先ず、各感光ドラム１１７が所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向へ回転されると共に、駆動ローラ１２５ａにより中間転写ベルト１２３が各感光ドラム１１７の回転周速度と対応した周速度で矢印方向へ回転される。１色目のイエローの画像形成部Ｐａにおいて、感光ドラム１１７表面はドラム帯電器１１９によって所定の極性・電位に一様に帯電される。次に走査露光装置１０７が外部装置から出力される画像データ（画像情報）に応じたレーザ光を感光ドラム１１７の帯電面に対し走査露光する。これにより感光ドラム１１７表面の帯電面に画像データに応じた静電潜像（静電像）が形成される。そしてこの静電潜像が現像器１２０によってイエローのトナーを用いて現像される。これによって感光ドラム１１７表面上にイエローのトナー画像（現像像）が形成される。同様の帯電、露光、現像の各工程が、２色目のマゼンタの画像形成部Ｐｂ、３色目のシアンのイエローの画像形成部Ｐｃ、４色目のブラックの画像形成部Ｐｄにおいても行われる。各感光ドラム１１７表面に形成された各色のトナー画像は感光ドラム１１７表面と中間転写ベルト１２３表面との間の一次転写ニップ部で一次転写ローラ１２４によって中間転写ベルト１２３表面上に順番に重ねて転写される。これにより中間転写ベルト１２３表面にフルカラーのトナー画像が担持される。
【００１８】
トナー画像の転写後の感光ドラム１１７表面は、感光ドラム１１７表面に残留する転写残トナーがドラムクリーナ１２２により除去され次の画像形成に供される。一方、給送カセット１０２から記録紙等の記録材Ｐが繰り出しローラ１０５により１枚ずつ繰り出されレジストローラ１０６に搬送される。この記録材Ｐはレジストローラ１０６によって中間転写ベルト１２３表面と二次転写ローラ１２１の外周面（表面）との間の二次転写ニップ部に搬送される。そしてこの搬送過程において二次転写ローラ１２１によって中間転写ベルト１２３表面のトナー画像が記録材Ｐ上に転写される。これにより記録材Ｐ上に未定着のフルカラーのトナー画像が担持される。フルカラーのトナー画像を担持した記録材Ｐは定着部に備える定着装置１０９の後述する定着ニップ部Ｎ１に導入される。そしてこの定着ニップ部Ｎ１で記録材Ｐを挟持搬送しつつトナー像に熱とニップ圧を印加し、これにより記録材Ｐ上のトナー像は記録材Ｐに加熱定着される。定着ニップ部Ｎ１を出た記録材Ｐは排出ローラ１１１により排出トレイ１１２上に排出される。
【００１９】
（２）定着装置（定着部）
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。長さとは長手方向の寸法である。幅とは短手方向の寸法である。
【００２０】
図２は本実施例に係る定着装置１０９の概略構成を表す模式断面図である。この定着装置１０９は外部加熱方式の定着装置である。本実施例に示す定着装置１０９は、定着回転体としての定着ローラ（ローラ部材）３０と、加熱回転体としての加熱ユニット１０と、加圧回転体としての加圧ユニット５０を有している。
【００２１】
（２−１）定着ローラ３０
定着ローラ３０は、鉄、ＳＵＳ、アルミニウム等の金属材料からなる丸軸状の芯金３０Ａを有している。そしてこの芯金３０Ａの外周面上にシリコーンゴムなどを主成分とする弾性層３０Ｂが形成され、この弾性層３０Ｂの外周面上にＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰなどを主成分とする離型層３０Ｃが形成されている。この定着ローラ３０は、芯金３０Ａの長手方向両端部が装置フレーム（不図示）の長手方向両側の側板（不図示）に軸受（不図示）を介して回転可能に支持されている。また、定着ローラ３０は回転中心軸となる芯金３０Ａ側（回転中心軸側）に弾性層３０Ｂを有することで表面硬度が約５０°となっている。
【００２２】
（２−２）加熱ユニット１０
加熱ユニット１０は、ヒータ１５と、ヒータホルダ１９と、加熱回転体としての筒状の加熱フィルム１６（第１のフィルム）、加熱フィルムの回転軌道を規制する加熱フィルム規制部材２０（第１の規制部材）と、を有している。加熱フィルム規制部材２０は、定着ローラ３０の母線方向に関し加熱フィルム１６の端部の内面に接触するように設けられている。ヒータホルダ１９は、所定の耐熱性材料を用いて横断面略凹字形状に形成されている。そしてヒータホルダ１９の長手方向の両端部がフィルム規制部材２０に抱きかかえられて、装置フレームの長手方向両側の側板に支持されている。ヒータ１５はヒータホルダ１９の長手方向に沿ってヒータホルダ１９の平坦面に設けられた溝に支持されており、ヒータ１５を支持させたヒータホルダ１９に加熱フィルム１６をルーズに外嵌させている。ヒータ１５と、加熱フィルム１６と、ヒータホルダ１９は、何れも長手方向に長い部材である。ヒータ１５は、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックを主成分とする薄板状のヒータ基板面に銀、パラジウム等を主成分とした通電発熱抵抗体が長手方向に沿って設けられている。またこの基板面には、ガラス等の耐熱性の高い保護層が通電発熱抵抗体を覆うように設けられている。
【００２３】
加熱フィルム１６は加熱フィルム１６の内周長がヒータホルダ１９の外周長よりも長くなるように形成され、ヒータホルダ１９に無張力にてルーズに外嵌されている。加熱フィルムの層構成として、ポリイミドやＰＥＥＫなどを主成分とする無端帯状のフィルム基層の外周面をＰＦＡ主成分とする無端帯状の表面層により被覆するという二層構成が採用されている。
【００２４】
図３は本実施形態における加熱フィルム規制部材２０の概略図である。加熱フィルム規制部材２０は加熱フィルム１６の内周面と接触してフィルム形状を規制する面２０Ａと、フィルム端部が接触しフィルムの長手方向への寄りを規制する面２０Ｂと、で構成されている。加熱フィルム規制部材２０の材料は摺動性が高く熱変形温度が２００℃を超える樹脂であるフッ素樹脂、ポリイミド、またはポリアミドイミド等から形成されるものが好ましく、本実施例ではポリイミドを用いている。
【００２５】
（２−３）加圧ユニット５０
加圧ユニット５０は、加圧回転体としての筒状の加圧フィルム５１（第２のフィルム）と、ニップ部形成部材としての加圧ホルダ５２と、加圧フィルム５１の形状を規制する加圧フィルム規制部材５３と、を有している。加圧ホルダ５２は所定の耐熱性材料を用いて横断面が略凹字形状に形成されている。そして加圧ホルダ５２の長手方向の両端部が加圧フィルム規制部材５３に保持され、装置フレームの長手方向両側の側板に支持されている。そしてこの加圧ホルダ５２に加圧フィルム５１をルーズに外嵌させている。加圧フィルム５１と、加圧ホルダ５２は、何れも長手方向に長い部材である。尚、ニップ部形成部材としてアルミニウム等で形成された金属板を用いても良い。金属板を加圧フィルム５１の内面に接触させて加圧フィルム５１を介して定着ローラ３０と共にニップ部を形成する構成としても良い。金属板をニップ部形成部材として用いる場合は、記録材搬送方向の長さをヒータ１５よりも長くすることが好ましい。
【００２６】
加圧フィルム５１は加圧フィルム５１の内周長が加圧ホルダ５２の外周長よりも長くなるように形成され、加圧ホルダ５２に無張力にてルーズに外嵌されている。加圧フィルム５１の層構成として、ポリイミドやＰＥＥＫなどを主成分とする無端帯状のフィルム基層の外周面をＰＦＡ主成分とする無端帯状の表面層により被覆するという二層構成が採用されている。
【００２７】
図４は本実施形態におけるフィルム規制部材５３（第２の規制部材）の概略図である。
加圧フィルム規制部材５３は加熱フィルム規制部材２０と同様に、フィルム内周面と摺動してフィルム形状を規制する面５３Ａとフィルム端部が突き当たりフィルムの長手方向への寄りを規制する面５３Ｂとで構成されている。加圧フィルム規制部材５３の材料は摺動性が高く熱変形温度が２００℃を超える樹脂であるフッ素樹脂、ポリイミド、またはポリアミドイミド等から形成されるものが好ましく、本実施例ではポリイミドを用いている。
【００２８】
次に、図１３を用いて加圧機構について説明する。加熱ユニット１０と、加圧ユニット５０と、定着ローラ３０と、は並列に配置されている。加熱ユニット１０の長手方向の両端部に設けられた加熱フィルム規制部材２０と、加圧ユニット５０の長手方向の両端部に設けられた加圧フィルム規制部材５３と、がそれぞれ加圧板２００、５３０を介してばね３００で定着ローラ３０を挟んで引っ張られる。よって、加熱ユニット１０の定着ローラ３０に対する付勢力は、加圧ユニット５０の定着ローラ３０に対する付勢力と同じになる。ヒータ１５は加熱フィルム１６を介して定着ローラ３０と共に加熱ニップ部Ｎ２（圧接部）を形成する。ヒータ１５は、圧接部形成部材としての役割を有する。一方、加圧ホルダ５２は、加圧フィルム５３を介して定着ローラ３０と共にニップ部Ｎ１を形成する。
【００２９】
また、加熱ユニット１０表面の加熱ニップＮ２部でのマイクロ硬度は加熱フィルム１６の内面と接触するヒータ１５のガラス保護層の硬度によって定着ローラ３０表面のマイクロ硬度よりも高い。加圧ユニット５０表面の定着ニップＮ１部でのマイクロ硬度はバックアップである加圧ホルダ５２の硬度によって定着ローラ３０のマイクロ硬度よりも高い。
【００３０】
（２−４）加熱定着動作
図５はヒータ１５と通電制御系とを表す説明図である。図１、図２及び図５を参照して定着装置１０９の加熱定着動作を説明する。制御部１０１は、プリント指令に応じて実行される画像形成シーケンスに従い駆動源としての駆動モータ（不図示）を回転駆動する。この駆動モータの出力軸の回転は所定のギア列（不図示）を介して定着ローラ３０の芯金３０Ａに伝達される。これにより定着ローラ３０は矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転する。定着ローラ３０の回転駆動は定着ニップ部Ｎ１において定着ローラ３０の表面と加圧フィルム５１の表面との間に生じる摩擦力によって加圧フィルム５１に伝わる。これにより加圧フィルム５１は加圧フィルム５１の内周面（内面）が加圧ホルダ５２の平坦面５２Ａ、加圧フィルム規制部材５３の面５３Ａと接触しながらフィルム形状を規制された状態で定着ローラ３０の回転に追従して矢印方向へ回転する。また定着ローラ３０の回転駆動は、加熱ニップ部Ｎ２において定着ローラ３０の表面と加熱フィルム１６の表面との間に生じる摩擦力によって加熱フィルム１６に伝わる。これにより加熱フィルム１６は加熱フィルム１６の内周面（内面）がヒータ２３の外表面、加熱フィルム規制部材２０のフィルム摺擦面２０Ａと接触しながらフィルム形状を規制された状態で定着ローラ３０の回転に追従して矢印方向へ回転する。
【００３１】
制御部１０１は、画像形成シーケンスに従ってトライアック２１をオンする。トライアック２１はＡＣ電源２２から印加される電力を制御しヒータ１５への通電を開始する。この通電によりヒータ１５は急速に昇温し加熱フィルム１６を加熱する。ヒータ１５の温度はヒータホルダ１９側の基板面に設けられた温度検知部材としてのサーミスタ１８により検知される。制御部１０１は、サーミスタ１８からの出力信号（温度検知信号）をＡ／Ｄ変換回路２３を介して取り込み、この出力信号に基づいてヒータ１５を所定の定着温度（目標温度）に維持するようにトライアック２０を制御する。これによりヒータ１５は所定の定着温度（目標温度）に維持される。
【００３２】
回転動作している定着ローラ３０表面は加熱ニップ部Ｎ２でヒータ１５により加熱フィルム１６を介して加熱される。これにより定着ローラ３０表面には記録材Ｐが担持する未定着のトナー像Ｔを定着ニップ部Ｎ１で加熱定着するために必要十分な熱量が与えられる。駆動モータを回転駆動し、かつヒータ１５を温調している状態において、未定着のトナー像Ｔを担持した記録材Ｐがトナー像担持面を上向きにして定着ニップ部Ｎ１に導入される。この記録材Ｐは定着ニップ部Ｎ１で定着ローラ３０表面と加圧フィルム５１表面とにより挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程においてトナー像Ｔが定着ローラ３０表面で加熱されて溶融すると共にこの溶融したトナー像Ｔに定着ニップ部Ｎ１によるニップ圧が印加され、これによりトナー像Ｔは記録材Ｐの面上に加熱定着される。
【００３３】
（３）摩擦力
図６は定着ローラ３０が回転し始めるときの加熱ニップＮ２における加熱フィルム１６が定着ローラ３０から受ける摩擦力Ｆｈと方向、定着ニップＮ１における加圧フィルム５１が定着ローラ３０から受ける摩擦力Ｆｐと方向を示した断面模式図である。本実施例の定着装置では加熱フィルム１６の表面が定着ローラ３０の表面から受ける摩擦力Ｆｈが、加圧フィルム５１表面が定着ローラ３０表面から受ける摩擦力Ｆｐよりも大きくなるように構成する。摩擦力Ｆｈ、摩擦力Ｆｐは、例えば以下のように測定し、比較する。
【００３４】
図７は摩擦力ＦｈとＰｈを測定する場合の定着装置の模式断面図である。図７（ａ）に示すように加圧ユニット５０を離間し、定着ローラ３０と加熱ユニット１０のみを当接した状態とする。そして、定着ローラ３０を画像形成装置のプリント時と同等の速度で回転駆動して加熱フィルム１６を従動回転させて、定着ローラ３０の軸上の駆動トルクＴｈを非図示のトルク測定装置により計測する。次に図７（ｂ）のように加熱ユニット１０を離間し、定着ローラ３０と加圧フィルム５１のみを当接させた状態とし、定着ローラ３０を駆動して加圧フィルム５１も従動回転させる。定着ローラ３０の軸上の駆動トルクＴｐを非図示のトルク測定装置により計測する。測定された駆動トルクには、定着ローラ３０表面に当接している部材、すなわち加熱ユニット１０、または加圧ユニット５０を従動回転させる摩擦力と、定着ローラ３０の回転軸部と軸受における摩擦抵抗分が含まれている。すなわち以下の式となる。
定着ローラ駆動トルクＴｈ
＝摩擦力Ｆｈ×定着ローラ半径ｒ＋定着ローラ軸受の摩擦抵抗Ｆｈｊ×軸半径ｒｊ
定着ローラ駆動トルクＴｐ
＝摩擦力Ｆｐ×定着ローラ半径ｒ＋定着ローラ軸受の摩擦抵抗Ｆｐｊ×軸半径ｒｊ
定着ローラ軸受の摩擦抵抗分Ｆｒｈ、Ｆｒｐが無視できるほど小さい場合、駆動トルクＴｈと駆動トルクＴｐを比較し、Ｔｈが大きければ、摩擦力Ｆｈが摩擦力Ｆｐよりも大きいと言える。定着ローラ３０の軸受けがすべり軸受のような摩擦抵抗の大きい場合や軸径が大きい場合は、定着ローラ自体を回転させる為のトルクＦｈｊ×ｒｊ、Ｆｐｊ×ｒｊが無視できない。このような場合は、トルク測定時のみ、定着ローラ自体の回転抵抗を十分小さくできる部材を使用する。例えば、すべり軸受をころがり軸受に変更する、軸受にグリスを塗布する、などして定着ローラ自体を回転させるトルクを無視できる大きさにすれば良い。そして、定着ローラ３０の駆動トルクを測定し摩擦力の比較を行う。また、定着ローラ３０に対する加熱ユニット１０の付勢力と、加圧ユニット５０の付勢力と、が同等ならば、定着ローラ３０の駆動トルクＴｈ測定時と、Ｔｐ測定時の定着ローラ３０の軸を軸受けに押し付ける力は同等となる。つまり、定着ローラ３０の軸受の摩擦抵抗分はほぼ同等になる。駆動トルクＴｈと駆動トルクＴｐを比較し、駆動トルクＴｈが大きければ、摩擦力Ｆｈが摩擦力Ｆｐよりも大きいと判断できる。摩擦力Ｆｈ、Ｆｐが温度によって変化する場合は、各部材の温度を、実際の定着処理時にシートＰが定着ニップへ突入する直前の温度と同等の温度にして、駆動トルク測定を行う。例えば、図７（ａ）に示すように加圧ユニット５０を離間し、定着ローラ３０に対して加熱ユニット１０のみを当接した状態とし、定着ローラ３０を駆動して加熱フィルム１６を従動回転させる。そして、ヒータ１５に通電発熱させて、ヒータ１５および加熱フィルム１６、定着ローラ３０を加熱定着動作時のシートＰの定着ニップＮ１突入直前と同等の温度まで昇温させ、定着ローラ３０の軸上の駆動トルクＴｈを計測する。
【００３５】
次に、定着ローラ３０と加熱フィルム１６、加圧フィルム５１を当接させ、定着ローラ３０を回転駆動しながら、ヒータ１５を発熱させ、ヒータおよび加熱フィルム１６、定着ローラ３０、加圧フィルム５２を加熱定着動作中と同等以上に昇温させる。その後、図７（ｂ）に示すように加熱ユニット１０を離間し、定着ローラ３０と加圧フィルム５１のみを当接させた状態とし、定着ローラ３０を駆動して、加圧フィルム５１も従動回転させる。加圧フィルム５１の表面温度が下がり、加熱動作時のシートＰが定着ニップＮ１に突入する直前と同様の温度となった時点で、定着ローラ３０の軸上の駆動トルクＴｐを計測する。
【００３６】
（４）摩擦力に差をつける手段
摩擦力Ｆｈを摩擦力Ｆｐよりも大きくする手段としては、例えば、加熱フィルム１６の内面がその接触部材から受ける摩擦力を。加圧フィルム５１の内面がその接触部材から受ける摩擦力よりも大きくする。具体的には、加熱フィルム１６の内面が、加熱フィルム規制部材２０の面２０Ａから受ける摩擦力を、加圧フィルム５１の内面が、加圧フィルム規制部材５３の面５３Ａから受ける摩擦力よりも大きくなるよう構成する。図８は図２に示す定着装置１０９の断面形状を、二次元変位センサを用いて測定した結果である。二次元変位センサを定着ニップＮ１の入り口側と出口側に配置し、両側から測定することによって定着器全体の二次元断面形状を測定している。測定はキーエンス製の高精度二次元レーザ変位センサＬＪ−Ｇ５０００（コントローラ部）、ＬＪ−Ｇ２００（ヘッド部）を用いた。
【００３７】
図８の実線の部分Ａは、加熱フィルム規制部材２０を設けている場合の加熱フィルム１６の横断面の外郭である。図８の実線の部分Ｂは、定着ローラ３０の横断面の外郭である。図８の実線の部分Ｃは、加圧フィルム規制部材５３を設けている場合の加圧フィルム５１の横断面の外郭である。図８の破線の部分Ａは、加熱フィルム規制部材２０を外した場合の加熱フィルム１６の横断面の外郭である。図８の破線の部分Ｃは、加圧フィルム規制部材５３を外した場合の加圧フィルム５１の横断面の外郭である。
【００３８】
ここで、加熱フィルム規制部材２０を設けた場合の加熱フィルム１６の横断面の外郭（部分Ａの実線）が加熱フィルム規制部材２０を外した場合の加熱フィルム１６の横断面の外郭（部分Ａの破線）に対して外側に食み出した領域の面積をＳ１とする。加圧フィルム規制部材５３を設けた場合の加圧フィルム５１の横断面の外郭（部分Ｃの実線）が加圧フィルム規制部材５３を外した場合の加圧フィルム５１の横断面の外郭（部分Ｃの破線）に対して外側に食み出した領域の面積をＳ２とする。本実施例は、Ｓ１がＳ２よりも大きくなるように構成されている。
【００３９】
Ｓ１が大きいほど、加熱フィルム１６の内面が加熱フィルム規制部材２０の面２０Ａと接触する圧力が高くなり、摩擦力も大きくなる。一方、本実施例の加圧フィルム規制部材５３の面５３Ａの形状は、ニップ部のみでフィルム形状を規制する場合の加圧フィルム５１の形状に倣った形状になっているのでＳ２は小さい。したがって、加圧フィルム５１の内面が加圧フィルム規制部材５３の面５３Ａから受ける摩擦力は加熱ユニット１０に比べて小さい。このように本実施例では、Ｓ１がＳ２よりも大きくなるように構成する。これによって加熱フィルム１６内面が加熱フィルム規制部材２０の面２０Ａから受ける摩擦力が、加圧フィルム５１内面が加圧フィルム規制部材５３の面５３Ａから受ける摩擦力よりも大きくなる。
【００４０】
（加熱フィルムのコンタミネーショントナーの蓄積）
定着ニップＮ１にてシートＰ上のトナー画像を加熱定着する際に、シートＰに含まれる紙繊維や、炭酸カルシウム、タルクなどの無機物からなる填料（充填剤）などの紙粉が脱落する。この無機物からなる微量な紙粉に、同じく定着ローラに付着した微量のトナーが付着し、混ざって汚れの原因となるコンタミネーショントナーとなる。このコンタミネーショントナーをトナーＴｃと記す。これらトナーＴｃや紙粉は、定着ローラ３０の回転に伴い加熱ニップＮ２において加熱フィルム１６に接触する。紙粉やトナーＴｃが加熱フィルム１６へ転移してしまうと、加熱フィルム１６表面の離型性を悪化させトナーや紙紛を集めてさらに成長する。トナーは高い温度の部材から低い温度の部材に転移する傾向があり、基本的には加熱フィルム１６から定着ローラ３０に転移し易い傾向をもっているものの、トナーＴｃは紙粉と混ざっている為、熱を加えても軟化しにくく粘着性も低い。よって、加熱フィルム１６表面と定着ローラ３０表面の温度差だけでは剥がれにくくなっている。加熱フィルム１６表面に固着したトナーＴｃは、定着ローラ３０への伝熱ムラを発生させ、シートＰ上の定着トナー画像の光沢ムラやスジなどの画像不良を発生させる。また、加熱フィルム１６表面で大きく成長した後に、不定期に定着ローラ３０へ移りシートＰへ転移して画像不良を発生させる。
【００４１】
（コンタミネーショントナーの蓄積抑制メカニズム）
本実施例では、従来課題だった加熱フィルム表面１６へのトナー付着、蓄積を抑制できる。そのメカニズムについて説明する。加熱ニップＮ２、定着ニップＮ１において、定着ローラ３０とフィルムに挟まれたトナーＴｃや紙粉には、以下の２種類の力が働いている。
Ｗｒ：トナーＴｃや紙粉が定着ローラ３０に付着する力
Ｗｆ：トナーＴｃや紙粉が加熱フィルム１６、加圧フィルム５１へ付着する力
定着ローラ３０表面上のトナーＴｃや紙粉は、Ｗｆ＞Ｗｒであればフィルムに転移する可能性が高く、Ｗｆ＜Ｗｒであれば定着ローラ３０表面上に留まる可能性が高い。付着力Ｗｆ、Ｗｒは、トナーの粘着性、分子間力、静電気力、凹凸などへの力学的な付着力などからなる。定着ローラ３０やフィルムが加圧もされず、変形も少ない状態では各部材表面の表面エネルギーや表面あらさ、帯電量、温度などによって支配的に決まる。しかし、加熱ニップＮ２、定着ニップＮ１では以下に述べる作用によって大きく変化し、その影響が支配的になる。
【００４２】
図９は加熱ニップＮ２における定着ローラ３０の変形とトナーＴｃとの接触面積、加熱フィルム１６と定着ローラ３０の周速とトナーＴｃに加わる力を示した模式断面図である。
【００４３】
加熱ユニット１０は定着ローラ３０に押圧されており、加熱ニップＮ２において定着ローラ３０の表面は潰れて弾性変形する。定着ローラ３０表面に付着している紙粉や紙粉と混じったトナーＴｃは硬くて変形しにくいため、マイクロ硬度の比較的低い定着ローラ３０表面が弾性変形して紙粉や紙粉と混じったトナーＴｃに追従して接触面積が大きくなる。一方、加熱フィルム１６表面は比較的硬度の高いヒータ１５がバックアップ部材として存在するためにマイクロ硬度が高くなり、紙粉や紙粉と混じったトナーＴｃに追従せずに接触面積が小さくなる。この接触面積の違いにより、定着ローラ３０表面に付着する力Ｗｒが加熱フィルム１６へ付着する力Ｗｆよりも大きくなる。また、図９のように加熱フィルム１６表面の周速Ｖｆと定着ローラ３０表面周速Ｖｒに周速差ΔＶがあると、紙粉やトナーＴｃは、弾性のある定着ローラ３０側に食い込み、加熱フィルム１６表面と間で擦れてせん断力が生じる。そのため、加熱フィルム１６へ付着しにくくなり、付着力Ｗｆは弱くなる。周速差が大きいほど、Ｗｆは小さくなる。また、加熱フィルム１６と定着ローラ３０の間の周速差ΔＶが観測できなくても、加熱フィルム内面における摩擦力があると同様の効果がある。これは以下のメカニズムが考えられている。
【００４４】
図１０は加熱ニップＮ２において加熱フィルム１６表面が定着ローラ３０から受ける摩擦力と、加熱フィルム１６内面がヒータ１５から受ける摩擦力と、の関係を表した模式断面図である。加熱ニップＮ２において加熱フィルム１６が定着ローラ３０から受ける摩擦力Ｆｈによって加熱フィルム１６を従動回転させる。ただし、定着ローラ３０は加熱フィルム１６内面がヒータ１５から受ける摩擦力Ｆｆｈを受けるため、弾性変形しニップ入口側へ歪みながら、定着ローラ３０表面は芯金の回転に対して遅れて回転することになる。具体的には、定着ローラ３０が静止している加熱フィルム１６を従動させようとしたときに、摩擦力Ｆｈが摩擦力Ｆｆｈを超えたときに定着ローラ３０の表面が回転を開始する。
【００４５】
加熱フィルム１６が定着ローラ３０表面に従動され始めたとき、フィルム内面での摩擦力Ｆｆｈは静止摩擦力から動摩擦力に変化し低下する。これにより定着ローラ３０は摩擦力Ｆｆｈの抗力から解放され、弾性変形していた形状から元に戻る。この際、定着ローラ３０表面周速が一時的に速くなって加熱フィルム１６表面と微小な周速差を生じる。この周速差は定着ローラ３０と加熱フィルム１６が従動回転している状態でも微小には存在する。しかしながら、定着ローラが静止した状態から回転動作を開始するタイミングが最も大きな周速差が発生しやすいので大きなせん断力が得られる。また、加熱ニップＮ２について説明したが、定着ニップＮ１における定着ローラ３０と加圧フィルム５１の関係でも同様である。
【００４６】
本実施例では前述したようにＳ１がＳ２よりも大きくなるように構成する。これによって、加熱フィルム１６の内面が加熱フィルム規制部材２０から受ける摩擦力は、加圧フィルム５１の内面が加圧フィルム規制部材５３から受ける摩擦力よりも大きくなる。そして、加熱ニップ部Ｎ２でのせん断力の方が加圧ニップ部でのせん断力より大きくなり、紙粉やトナーＴｃが加熱フィルム１６に付着する力Ｗｆｈが、紙粉やトナーＴｃが加圧フィルム５１に付着する力Ｗｆｐよりも小さくなる。
【００４７】
定着処理時に定着ローラ３０表面上に付着したトナーＴｃが、加熱ニップＮ２と定着ニップＮ１それぞれの位置で定着ローラ３０の変形によって付着力Ｗｒが弱まる。そして、定着ローラ３０から離れようとするが、付着力Ｗｆｈが弱い加熱フィルム１６よりも、付着力Ｗｆｐが強い加圧フィルム５１に付着する可能性が高くなる。定着ローラ３０に付着していた紙粉やトナーＴｃは、図１１のように、加圧フィルム５１へ優先的に転移し、定着ローラ３０表面上から除去されるので、加熱フィルム１６へは転移しにくくなる。加圧フィルム５１表面上のトナーＴｃは、次回のシートＰ加熱定着動作時に、定着ニップＮ１において、シートＰの裏面に付着させて、画像形成装置から排出する事ができる。紙などからなるシートＰの表面性は粗い為、トナーＴｃを付着させやすい。また、強く固着したトナーＴｃでも、一度トナー画像を形成、定着させたシートＰを裏返して、再び定着ニップＮ１へ通紙する事によって、トナー画像の粘着力を利用し、加熱フィルム５１表面のトナーＴｃをクリーニングする事も可能である。
【００４８】
以上述べたように、定着ローラ３０表面に付着したトナーＴｃや紙粉を、加圧フィルム５１表面へ移動させ、加圧フィルム５１からシートＰへ付着させて排出する事で、加熱フィルム１６表面へ転移を防止する事ができ、良好な画像を維持する事が可能になる。
【００４９】
（実験結果）
本実施例における定着装置の効果を実験により確認した。実験に用いた画像形成装置は、プロセススピードが９０ｍｍ／ｓで、１４枚／分のフルカラープリント出力が可能なレーザービームプリンターである。実験に用いた本実施例における定着装置の構成を示す。
【００５０】
ヒータ１５は、厚み１ｍｍ幅７ｍｍのアルミナからなる基板上に抵抗発熱体を備えたもので、保護層として厚み６０μｍのガラス層で覆われている。加熱フィルム１６は、内径２０ｍｍ、厚み３０μｍのポリイミド樹脂からなるフィルム基層上に、厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層を備えている。また、加熱フィルム規制部材２０の材料はポリイミドを用いている。定着ローラ３０は、アルミ製の外径１４ｍｍの芯金３０Ａ上に、厚み３ｍｍの熱伝導率０．２  Ｗ／ｍ・Ｋのシリコーンゴムからなる弾性層３０Ｂを形成し、最外層に厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層３０Ｃを設けている。定着ローラ３０のアスカーＣ硬度は４５°であった。アスカーＣ硬度は、アスカーＣ硬度計（高分子化学製）１ｋｇｆ荷重で測定した。定着ローラ３０のマイクロ硬度は５０°であった。マイクロ硬度は、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１  タイプＡ押針（高分子化学製）で測定した。加圧ユニット５０は、ＬＣＰ樹脂からなる加圧ホルダ５２に、加圧フィルム５１を外嵌している。加圧フィルム５１は、内径２０ｍｍ、厚み３０μｍのポリイミド樹脂からなるフィルム基層上に、厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層を備えている。ヒータ１５は、加熱フィルム１６を介して、加圧力（付勢力）１８ｋｇで定着ローラ３０に圧接され、幅６ｍｍの加熱ニップＮ２を形成する。加圧ホルダ５２は、加圧フィルム５１を介して、加圧力１８ｋｇで定着ローラ３０に圧接され、幅６ｍｍの定着ニップＮ１を形成する。
【００５１】
本実施例では、加熱フィルム規制部材２０を設けた場合の加熱フィルム１６の横断面の外郭が加熱フィルム規制部材２０を外した場合の加熱フィルム１６の横断面の外郭に対して外側に食み出した領域の面積Ｓ１は１０ｃｍ２である。一方、加圧フィルム規制部材５３を設けた場合の加圧フィルム５１の横断面の外郭が加圧フィルム規制部材５３を外した場合の加圧フィルム５１の横断面の外郭に対して外側に食み出した領域の面積Ｓ２はゼロである。従って、本実施例は、Ｓ１＞Ｓ２を満たすように構成されている。比較例は、上記のＳ１、Ｓ２共にゼロになる装置である。
【００５２】
これらの定着装置を用いて摩擦力Ｆｈ、Ｆｐを測定した。摩擦力Ｆｈの測定方法を示す。加圧ユニット５０を定着ローラ３０から離間し、加熱ユニット１０だけを定着ローラ３０で駆動する状態にする。そして、定着ローラ３０を回転駆動させながらヒータ１５を目標温度２００度となるように制御し、定着ローラ３０の芯金軸上のトルクＴｈをトルク測定装置により測定する。
【００５３】
次に、摩擦力Ｆｐの求め方を説明する。加熱ユニット１０と加圧ユニット５０を定着ローラ３０と当接させた状態で定着ローラを回転駆動させる。そして、ヒータ１５に通電して定着ローラ３０と加圧ユニット５０を加熱した後、ヒータ１５の通電を停止する。それから、加熱ユニット１０を定着ローラ３０から離間させて、定着ローラ３０を回転駆動し、加圧フィルム５１温度が７０℃となった時点で定着ローラ軸上のトルクＴｐを測定する。測定した結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
0006655889.tif 000002
【００５５】
Ｓ１＞Ｓ２を満たす本実施例の定着装置では摩擦力ＦｈがＦｐよりも大きくなった。一方、Ｓ１＝Ｓ２である比較例の定着装置ではＦｈとＦｐにほとんど差はみられなかった。
【００５６】
これらの定着装置及び画像形成装置を用いて気温１５℃、湿度１５％の環境下において、一般的なＬＢＰ印刷用紙、坪量８０ｇ／ｍ２、Ａ４（幅２１０ｍｍ縦２８７ｍｍ）サイズ紙を用い、印字率５％の文字画像をプリントした。本実験における画像形成装置は、例えば、坪量８０ｇ／ｍ２紙を定着させる定着モードにおいて、画像形成装置が気温１５℃環境に置かれた場合のフルカラープリントではヒータ１５は目標温度２００℃で制御される。
定着ローラ温度、加圧フィルム温度は制御されないが、非接触温度計にて測定したところ、加熱動作時のシートＰが定着ニップＮ１に突入する直前の温度は、定着ローラ温度が１５０℃、加圧フィルム温度が７０℃であった。プリントモードは２枚ジョブを１０分間の間欠時間でプリントするモードとした。加熱フィルム１６表面のトナー汚れレベルと画像へのトナーＴｃの吐き出し有無を所定枚数で確認した結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】
0006655889.tif 000003
【００５８】
比較例において２５０００枚プリントしたところで定着装置内部を観察したところ、加熱フィルム１６にトナーＴｃなどの付着物が軽微に付着していた。しかしながら、プリントされたシートＰの定着トナー画像には全く問題がなかった。更に５００００枚プリントしたところでシートＰの定着トナー像に細かい粒状のトナー塊がみられるようになった。定着装置内部を観察したところ、加熱フィルム１６にトナーＴｃなどの付着が多くなっていた。一方、本発明における実施構成では、７５０００枚プリントをおこなっても、加熱フィルム１６にトナーＴｃなどの付着物は付着しなかった。
【００５９】
以上説明したように、本発明における定着装置では、Ｓ１がＳ２よりも大きくなるように構成する。これによって加熱フィルム規制部材と加熱フィルム内面の摩擦力が加圧フィルム規制部材と加圧フィルム内面における摩擦力よりも大きくなり、加熱フィルム１６へのトナーＴｃの蓄積を抑制し、良好なプリント画像を維持することができる。尚、Ｓ１−Ｓ２＞５ｍｍ２を満たすことが好ましい。
【００６０】
〔実施例２〕
本実施例における画像形成装置および定着装置は実施例１と同様であり、加熱フィルム規制部材２０と加圧フィルム規制部材５３の形状はニップ部のみでフィルム形状を規制している場合のフィルム形状に倣った形状になっている。
【００６１】
ただし、摩擦力Ｆｈを摩擦力Ｆｐよりも大きくする手段として次のようなものがある。それは、加熱フィルム１６及び加圧フィルム５１の内面に潤滑剤としてのグリスを塗布し、加熱フィルム１６の内面に塗布されているグリスの動粘度を、加圧フィルム５１内の面に塗布されているグリスの動粘度よりも高くする。ヒータ１５と加熱フィルム１６の間には、潤滑剤としてグリスＡを５００ｍｇ塗布してある。また、加圧ホルダ５２と加圧フィルム５１の間にはグリスＢを５００ｍｇ塗布してある。本実験では、グリスＡとグリスＢのそれぞれの分子量の違うフッ素グリスを用意した。グリスＡは、グリスＢよりも動粘度が高い。グリスＡは分子量１２５００、１００℃における動粘度は２００（ｃＳｔ）、グリスＢは分子量９８００、１００℃における動粘度は、４５（ｃＳｔ）である。本実施例における定着装置には、加熱ユニット１０には動粘度の高いグリスＡを、加圧ユニット５０には動粘度の低いグリスＢを塗布した。また、比較例としては、加熱ユニット１０と加圧ユニット５０のグリスを両方ともグリスＢを同じグリスとした定着装置（比較例１）を用意した。また、加熱ユニット１０に動粘度の低いグリスＢを、加圧ユニット５０に動粘度の高いグリスＡを塗布した定着装置（比較例２）を用意した。
【００６２】
（実験結果）
本実施例における定着装置の効果を実験により確認した。本実験における画像形成装置は、例えば、坪量８０ｇ／ｍ２紙を定着させる定着モードにおいて、画像形成装置が気温１５℃環境に置かれた場合のフルカラープリントでは、ヒータ１５は、目標温度２００℃で制御される。定着ローラ温度、加圧フィルム温度は制御されないが、非接触温度計にて測定したところ、加熱動作時のシートＰが定着ニップＮ１に突入する直前の温度は、定着ローラ温度が１５０℃、加圧フィルム温度が７０℃であった。
【００６３】
摩擦力Ｆｈは、加圧ユニット５０を定着ローラ３０から離間し、加熱ユニット１０だけを定着ローラ３０で駆動する状態とする。そして、定着ローラ３０を回転駆動させながらヒータ１５を目標温度２００℃となるように通電制御し、定着ローラ３０の芯金軸上のトルクＴｈをトルク測定装置により測定する事により求めた。また、摩擦力Ｆｐの求め方を示す。加熱ユニット１０と、加圧ユニット５０と、を定着ローラ３０に当接させて、定着ローラ３０を回転駆動させる。そして、ヒータ１５に通電して定着ローラ３０および加圧ユニット５０を加熱した後、ヒータ１５の通電を停止して加熱ユニット１０を定着ローラ３０から離間させる。それから再び定着ローラ３０を回転させて、加圧フィルム５１の温度が７０℃となった時点で定着ローラ軸上のトルクＴｐを測定する。測定した結果を下記の表３に示す。
【００６４】
【表３】
0006655889.tif 000004
【００６５】
これらの定着装置及び画像形成装置を用いて気温１５℃、湿度１５％の環境下において、一般的なＬＢＰ印刷用紙、坪量８０ｇ／ｍ２、Ａ４（幅２１０ｍｍ縦２８７ｍｍ）サイズ紙を用い、印字率５％の文字画像をプリントした。
【００６６】
本実験における画像形成装置は、例えば、坪量８０ｇ／ｍ２紙を定着させる定着モードにおいて、画像形成装置が気温１５℃環境に置かれた場合のフルカラープリントではヒータ１５は目標温度２００℃で制御される。定着ローラ温度、加圧フィルム温度は制御されないが、非接触温度計にて測定したところ、加熱動作時のシートＰが定着ニップＮ１に突入する直前の温度は、定着ローラ温度が１５０℃、加圧フィルム温度が７０℃であった。プリントモードは２枚ジョブを１０分間の間欠時間でプリントするモードとした。加熱フィルム１６表面のトナー汚れレベルと画像へのトナーＴｃの吐き出し有無を所定枚数で確認した結果を表４に示す。
【００６７】
【表４】
0006655889.tif 000005
【００６８】
比較例２において１００００枚プリントしたところで定着装置内部を観察したところ、加熱フィルム１６にトナーＴｃなどの付着物が軽微に付着していた。しかしながら、プリントされたシートＰの定着トナー画像には全く問題がなかった。更に２５０００枚プリントしたところでシートＰの定着トナー像に細かい粒状のトナー塊がみられるようになった。定着装置内部を観察したところ、加熱フィルム１６にトナーＴｃなどの付着が多くなっていた。比較例１でも５００００枚プリントしたところでシートＰの定着トナー像に細かい粒状のトナー塊がみられるようになった。一方、本発明における実施構成では、７５０００枚プリントをおこなっても、加熱フィルム１６にトナーＴｃなどの付着物はなく、画像へのトナーの吐き出しも観察できなかった。
【００６９】
以上説明したように、加熱フィルム１６の内面の摺動抵抗が、加圧フィルム５１の内面の摺動抵抗よりも高くなり、加熱フィルム１６を駆動するための摩擦力Ｆｈが、加圧フィルム５１を駆動する為の摩擦力Ｆｐよりも大きくなる。その結果、実施例１と同様に加熱フィルム１６へのトナーＴｃの蓄積を抑制し、良好なプリント画像を維持することができる。
【００７０】
〔実施例３〕
本実施例における画像形成装置および定着装置は実施例１と同様であるが、図１２のように定着ローラ３０と定着ニップＮ１を形成する加圧部材を加圧ローラ１７とする。加圧ローラ１７は芯金１７Ａと、芯金の外側に形成される弾性層１７Ｂと、弾性層１７Ｂの外側に形成される離型層１７Ｃと、を有する。芯金１７Ａは、アルミニウムなどの金属で形成される。弾性層１７Ｂは、シリコーンゴム等によって形成される。離型層１７Ｃは、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等などで形成される。加圧ローラ１７は、定着ローラ３０の回転によって回転する。実施例１と同様に加熱フィルム１６は、定着ローラ３０との接触面において摩擦力Ｆｈを受けて従動回転する。また、加圧ローラ１７は定着ローラ３０との接触面において摩擦力Ｆｐを受けて従動回転する。
【００７１】
本実施例でも摩擦力Ｆｈが摩擦力Ｆｐよりも大きくなるように構成する。摩擦力Ｆｈを摩擦力Ｆｐよりも大きくする手段としては、例えば実施例１と同様に加熱フィルム１６内面に塗布されている潤滑剤としてのグリスの動粘度を高くする。また、加圧ローラ１７の回転軸の外径、表面性、材質などにより、加圧ローラ１７の回転抵抗を小さくする。その他、上記の条件を達成できる方法であれば、手段は特に限定されない。本実施例の加圧ローラ１７のマイクロ硬度は定着ローラ３０に比べて高い事が望ましい。定着ニップＮ１において、加圧ローラ１７も弾性変形し、加圧ローラ１７上に転移させたトナーＴｃが剥離し、定着ローラ３０へ戻ってきてしまう可能性があるからである。加圧ローラ１７のマイクロ硬度が高いと表面が変形しにくく、トナーＴｃを保持しやすい。表面の微小な変形のしやすさは、アスカーＣ硬度よりも、マイクロ硬度が対応している。
【００７２】
本実施例における定着装置の効果を実験により確認した。実験に用いた画像形成装置は加圧ユニットを除き実施例１と同様である。加熱定着装置１０９の定着ローラ３０は実施例１と同様である。加圧ローラ１７は、鉄製の外径１４ｍｍの芯金１７Ａ上に、厚み３．０ｍｍの熱伝導率０．３Ｗ／・Ｋのシリコーンゴムからなる弾性層１７Ｂを形成し、最外層に厚み４０μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層１７Ｃを設けている。定着ローラ３０のアスカーＣ硬度は４５°、加圧ローラ１７のアスカーＣ硬度は５５°であった。加圧ローラ１７は、非図示の軸を、軸受けによって回転可能に支持しており、軸受けはボールベアリング構成による低摩擦抵抗品を用いている。加熱フィルム１６内面には、実施例２で用いた粘度の高いグリスＡを用いている。ヒータ１５は、加熱フィルム１６を介して、加圧力１８ｋｇで定着ローラ３０に圧接され、幅６．０ｍｍの加熱ニップＮ２を形成する。加圧ローラ１７は、加圧力１８ｋｇで定着ローラ３０に圧接され、幅６．０ｍｍの定着ニップＮ１を形成する。本実験における画像形成装置は、例えば、坪量８０ｇ／ｍ２紙を定着させる定着モードにおいて、画像形成装置が気温１５℃環境に置かれた場合のフルカラープリントではヒータ１５は、目標温度２００℃で制御される。
【００７３】
定着ローラ温度、加圧ローラ温度は制御されないが、非接触温度計にて測定したところ、加熱動作時のシートＰが定着ニップＮ１に突入する直前の温度は、定着ローラ温度が１５０℃、加圧ローラ温度が５０℃であった。本実施例における加熱定着装置の摩擦力Ｆｈは２．５ｋｇｆ、摩擦力Ｆｐは１．０ｋｇｆであった。
【００７４】
この実験装置を用い、実施例１と同様の通紙試験を行ったが、７５０００枚プリントをおこなっても、加熱フィルム１６にトナーＴｃなどの付着物は付着せず、画像へのトナー吐き出しは確認されなかった。実施例１、２と同様に、加熱フィルム１６表面が定着ローラ３０表面から受ける摩擦力Ｆｈを、加圧ローラ１７表面が定着ローラ３０表面から受ける摩擦力Ｆｐよりも大きくする。これによって、加熱フィルム１６へのトナーＴｃの蓄積を抑制し、良好なプリント画像を維持することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０９  定着装置
１６  加熱フィルム
３０  定着ローラ
１７  加圧ローラ
Ｎ１  定着ニップ
Ｎ２  加熱ニップ
Ｐ  記録材
１０  加熱ユニット
５０  加圧ユニット
５１  加圧フィルム
Ｔ  トナー
【図１】
0006655889.tif 000006
【図２】
0006655889.tif 000007
【図３】
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【図４】
0006655889.tif 000009
【図５】
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【図６】
0006655889.tif 000011
【図７】
0006655889.tif 000012
【図８】
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【図９】
0006655889.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
0006655889.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
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