(57)【要約】【課題】薄肉フィルムを介してこの加熱部材から発生した熱で記録材を加熱し、記録材上の未定着トナー像を定着固定する加熱定着装置において、加熱部材とフィルムの接触面積を広げ、伝熱効率を上げることを目的とする。【解決手段】絶縁基板上に形成された抵抗発熱体と、該抵抗発熱体を覆うガラス保護層とからなる加熱部材と、薄肉フィルムを介してこの加熱部材から発生した熱で記録材を加熱し、該記録材上の未定着トナー像を定着固定する加熱定着装置において、板などの部材でフィルムの上部を抑えて、フィルムの断面形状を扁平にすることで加熱部材とフィルムの接触面積を広げることを特徴とする定着装置。【選択図】　　　　図１
2004102038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に形成された抵抗発熱体と該抵抗発熱体を覆うガラス保護層とからなる加熱部材と、薄肉フィルムを介してこの加熱部材から発生した熱で記録材を加熱し、該記録材上の未定着トナー像を定着固定する加熱定着装置において、板などの部材でフィルムの上部を抑えて、フィルムの断面形状を扁平にすることで加熱部材とフィルムの接触面積を広げることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、フィルムをローラなどフィルムにあわせて従動する構造で抑えることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記定着装置において、フィルムの外側回転方向前後にガイドを設けることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
前記定着装置において、フィルムの内側回転方向前後にガイドを設けることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
前記請求項１乃至４に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザーピームプリンター等の定着装置および該定着装置を具備した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、被加熱材としての記録材に形成した画像を該記録材に加熱定着する加熱装置には、所定の温度に維持された加熱ローラと、弾性体層を介して前記加熱ローラに圧接する加圧ローラとによって、記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式が多用されている。また、この他にもフラッシュ加熱方式、オープン加熱方式、熱板加熱方式等種々の方式、構成のものが知られており、実用されている。
【０００３】
特に、最近では、上記のような方式に代わって、図６に示すように固定支持された加熱体（ヒータ）２３と、この加熱体２３に対向圧接しつつ搬送される耐熱性のフィルム（以下、フィルムと称する）２２と、このフィルム２２を介して被加熱体としての記録材Ｐを加熱体２３に密着させる加圧体（以下、加圧ローラと称する）２８を有し、加熱体２３の熱をフィルム２２を介して記録材Ｐへ付与することで、この記録材面に形成担持されている未定着画像を該記録材面に加熱定着させる方式、構成の画像加熱定着方式（フィルム加熱方式の加熱装置）が提案されている。加熱体２３は、セラミック等の絶縁基板２５と、発熱体２４と、基盤保護ガラス２６とからなっている。
【０００４】
このようなフィルム加熱方式の加熱装置ないしは画像加熱定着装置においては、加熱体として低熱容量加熱体を用いることができる。このため、前記の接触加熱方式である熱ローラ方式、ベルト加熱方式等の装置に比べ省電力及び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。
【０００５】
図６は上記フィルム加熱方式の最大通紙幅がＡ３サイズである加熱装置の一例を示す概略構成図であり、この加熱装置は例えば、下記特許文献１〜１４等に開示された所謂テンションレスタイプの装置である。
【０００６】
このテンションレスタイプの装置は耐熱性のフィルム２２としてエンドレスベルト状もしくは円筒状のものを用い、このフィルム２２の周長の少なくとも一部は常にテンションフリー（テンションが加わらない状態）とし、フィルム２２は加圧体２８の回転駆動力で従動回転する装置である。
エンドレスの耐熱性のフィルム２２は、加熱体２３（ヒータ）を含むフィルムガイド部材であるステー２１に外嵌させてある。このエンドレスのフィルム２２の内周長と加熱体２３を含むステー２１の外周長はフィルム２２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、したがってフィルム２２は周長が余裕を持って外嵌している。
【０００７】
また、上記フィルム２２は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性のあるＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ等の単層フィルム、或いはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＦＥＫ，ＰＥＳ，ＰＰＳ等のフィルムの外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムを使用できるもので、ポリイミドフィルムの外周表面にＰＴＦＥをコーティングしたものを用いている。
【０００８】
加圧ローラ２８は加熱体２３との間にフィルム２２を挟んで圧接ニップ部（定着ニップ部）Ｎ１を形成し、かつフィルム２２を回転駆動させるフィルム外面接触駆動手段であり、このフィルム駆動ローラ兼加圧ローラ２８は芯金２８ａとシリコンゴム等よりなる弾性体層２８ｂと最外層の離形層２８ｃからなり、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２２を挟ませて加熱体２３の表面に圧接させて配設してある。この加圧ローラ２８の回転駆動による該ローラとフィルム２２外面との摩擦力でフィルム２２に回転力が作用する。
【０００９】
検温素子２７は加熱体２３の温度を検知して非図示のＣＰＵに供給し、このＣＰＵは検温素子２７の検知温度に基づいて検知温度が一定となるように交流電源から加熱体２３に供給される電力を調整する。
【００１０】
【特許文献１】
特開平４−４４０７５号公報
【特許文献２】
特開平４−４４０７６号公報
【特許文献３】
特開平４−４４０７７号公報
【特許文献４】
特開平４−４４０７８号公報
【特許文献５】
特開平４−４４０７９号公報
【特許文献６】
特開平４−４４０８０号公報
【特許文献７】
特開平４−４４０８１号公報
【特許文献８】
特開平４−４４０８２号公報
【特許文献９】
特開平４−４４０８３号公報
【特許文献１０】
特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献１１】
特開平４−２０４９８１号公報
【特許文献１２】
特開平４−２０４９８２号公報
【特許文献１３】
特開平４−２０４９８３号公報
【特許文献１４】
特開平４−２０４９８４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
定着器に求められる性能として、加熱体で発生した熱をいかに効率よく記録体に伝えるか、ということがある。実際、加熱体で発生した熱は記録体へ伝わる以外にステーへ伝わったり各部から外気へ放熱されたりしている。この定着以外に使われる熱が多くなると、定着の効率が下がるだけではなく、電源投入から定着が可能になるまでの立ち上がり時間が長くなる原因にもなる。また、ステーに伝わる熱が多くステーの温度が上昇すると劣化や変形などが起こることもある。
【００１２】
このため、フィルムの材質にも、従来のポリイミドなどの材料より熱伝導率や熱容量の高いＳＵＳを用いたものも使われている。しかし、熱特性がいい反面剛性が高いために加圧ローラの圧力だけでフィルムをヒータに押し付けることが難しく従来に比べヒータとフィルム間の接触幅が狭くなる傾向にある。このためヒータからの熱伝達量が少なくなってしまう。
【００１３】
従来、この問題の解決のために、ローラの径を大きくして曲率を大きくしたり、フィルムの剛性を下げるためにフィルムを薄くしたりする方法がとられている。しかし、フィルムの剛性の低下やコストの増大などの問題もある。
【００１４】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたものであって、加熱部材とフィルムの接触面積を広げ、伝熱効率を上げることのできる定着装置および該定着装置を具備した画像形成装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、以下（１）〜（５）の構成を備える。
【００１６】
（１）絶縁基板上に形成された抵抗発熱体と該抵抗発熱体を覆うガラス保護層とからなる加熱部材と、薄肉フィルムを介してこの加熱部材から発生した熱で記録材を加熱し、該記録材上の未定着トナー像を定着固定する加熱定着装置において、板などの部材でフィルムの上部を抑えて、フィルムの断面形状を扁平にすることで加熱部材とフィルムの接触面積を広げるようにした定着装置。
【００１７】
（２）上記（１）の定着装置において、フィルムをローラなどフィルムにあわせて従動する構造で抑えるようにした定着装置。
【００１８】
（３）前記定着装置において、フィルムの外側回転方向前後にガイドを設けるようにした定着装置。
【００１９】
（４）前記定着装置において、フィルムの内側回転方向前後にガイドを設けるようにした定着装置。
【００２０】
（５）前記（１）乃至（４）に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を、実施例に基づいて図面を参照しながら説明する。
【００２２】
本発明の基本構成を図１に示す。
【００２３】
この図は定着装置をローラ軸に垂直な断面で切った形状を表わす。基本的な構成は図６とほぼ同じであるが、加熱体等は省略してある。フィルム１２の上部からフィルム１２に対してあまり摩擦などの影響を与えない部材１１でフィルム１２を抑えながら、加圧ローラ１５をヒータ１４に圧接させる（この図の例では平らな板を押し付けている）。
【００２４】
するとこの図のようにフィルム１２は部材１１と加圧ローラ１５に挟まれて扁平につぶされた形に変形する。これによってフィルム１２のニップ近辺の曲率は小さくなる。このためさらにヒータ１４と加圧ローラ１５間の圧力によってフィルム１２は平らにつぶされやすくなり、フィルム１２とヒータ１４の間の接触領域Ｎ２が広く取れるようになる。
【００２５】
図８に従来構成、図５に本発明のモデルをＦＥＭで解析したときのフィルムとヒータの間の接触反力の結果を示す。この結果の通り、従来の構成に比べてフィルム上部を押さえてフィルムを扁平にした場合、ヒータとフィルムが接触している幅はおよそ２倍に増加している。
【００２６】
なお、フィルム１２を押す部材１１は、フィルムの耐久性のことを考えて接触部分の摩擦係数が小さくかつ突起などのない滑らかな形状が適している。図１のような固定した形状以外にもローラなどフィルムに合わせて動くものも摩擦の低減に有効である。
【００２７】
【実施例】
（実施例１）
図１は本発明における第一の実施例における定着装置の断面形状を示す図である。図中１１はフィルムを押さえる部材、１２はフィルム、１３はステ−、１４はヒータ、１５は加圧ローラを示す。
【００２８】
本実施例では、フィルム１２の上方（ニップの反対側）から接触面の摩擦係数が小さい平らな部材１１でフィルム１２を押さえて扁平にし、接触領域Ｎ２を稼いでいる。
【００２９】
（実施例２）
図２に実施例２の形状を示す。４１は押さえローラを示す。押さえローラ４１はフィルム４２に従動して動く。フィルム４２を押さえる部材をローラ４１にすることでフィルム４２との摩擦を抑え、かつフィルム４２の回転を滑らかにすることができる。
【００３０】
なお、同図において、４３はステー、４４はヒータ、４５は加圧ローラを示す。
【００３１】
（実施例３）
図３に実施例３の形状を示す。基本構成は図１と同じで、５６は前後の押さえ部材を示す。上からの押さえのみでフィルム５２が回転した場合、フィルム５２が押さえの部材５１から前後いずれかに外れてしまって違う形に変形し目指すヒータ５４とフィルム５２の接触域Ｎ２の増加という効果が得られない可能性がある。
【００３２】
そこで、フィルム５２の前後いずれかあるいは両側に上の押さえの部材５１と同様に摩擦係数の小さい部材５６を設けてフィルム５２の前後の移動を押さえて回転時もフィルム５２の形状が安定するようにする。
【００３３】
（実施例４）
図４に実施例４の形状を示す。基本構成は実施例４と同じで、６６はフィルム内側に設けた押さえの部材を示す。実施例４と同じく回転時のフィルム６２のずれを抑える目的で、フィルム６２内側の前後に摩擦係数の小さい部材６６を設ける。これがフィルム６２の前後の移動を抑え回転を安定させる。部材６６はフィルム６２に従動して回るローラ６１にすることもできる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、ＳＵＳ等の剛性の高いフィルムでも、径を大きくしたり押し付け圧を強くしなくても、ヒータとの接触面積を増やし、その結果ヒータからフィルムへの伝熱効率を上げることができる。これにより、ヒータの熱を紙に効率よく伝えることができ、定着効率を上げることができる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施例１の加熱体構成を示す図（軸垂直方向断面図）
【図２】本発明における実施例２の加熱体構成を示す図（軸垂直方向断面図）
【図３】本発明における実施例３の加熱体構成を示す図（軸垂直方向断面図）
【図４】本発明における実施例４の加熱体構成を示す図（軸垂直方向断面図）
【図５】本発明の効果を示す解析結果を示す図
【図６】従来のフィルム加熱方式の加熱装置を示す概略図
【図７】従来の加熱装置でのフィルム接触状態の模式図
【図８】従来の構成での接触状態を示す解析結果を示す図
【符号の説明】
Ｐ　記録材
Ｎ１　圧接ニップ部（定着ニップ部）
Ｎ２　フィルムとヒータの間の接触領域
１１　部材
１２　フィルム
１３　ステー
１５　加圧ローラ
２１　ステー（フィルムガイド部材）
２２　フィルム
２３　加熱体〈ヒータ〉
２４　発熱体
２５　絶縁基板
２６　基板保護ガラス
２７　検温素子
２８　加圧ローラ（加圧体）
２８ａ　芯金
２８ｂ　弾性体層
２８ｃ　離形層
４１　押さえローラ
４２　フィルム
５１　押さえの部材
５２　フィルム
５４　ヒータ
５６　部材（前後の押さえ部材）
６２　フィルム
６６　部材
【図１】
2004102038.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004102038.tif 000007
【図６】
2004102038.tif 000008
【図７】
2004102038.tif 000009
【図８】
2004102038.tif 000010