(57)【要約】【課題】定着ローラ表面温度の立上げ速度短縮、ファーストプリントタイム削減、ハーフトーン画像の定着ムラによるがさつき防止、記録材の定着ローラからの剥離性確保の全てを満足する定着装置を提供する。【解決手段】弾性層を有する定着ローラ表面を外部から加熱する加熱手段を備えた加熱定着装置において、定着ニップ部を形成する加圧部材が薄肉のフィルムを介して定着ローラ側に加圧する加圧パッドより構成されており、加圧パッドの下流側は定着ローラ側に凸形状を施しており、定着ニップ中の圧力分布が下流側が高くなるように設定する。これにより定着ローラ表面に歪みを生じさせ、薄い記録材を加熱定着する場合に、定着ニップ出口からの記録材排出時に記録材の定着ローラからの剥離性を向上し、定着ローラに巻付く等の問題を解決する。【選択図】  図１
2004279857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性層を有する定着ローラと、上記定着ローラ外表面を加熱ニップ部で加熱昇温する加熱ヒータを具備する加熱部材と、上記定着ローラに圧接して定着ニップ部を形成する加圧部材とを有し、上記定着ニップ部に未定着トナー画像が形成された記録材を挟持搬送させることで上記未定着画像を記録材上に永久画像として加熱定着させる加熱定着装置において、
上記加圧部材が周回移動可能に支持されたシームレスフィルムと、該シームレスフィルムを上記定着ローラに圧接させる加圧パッドを有し、圧接部に相当する該加圧パッドの少なくとも下流相当位置に定着ローラ側に凸形状を付与させてあることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
定着ローラとシームレスフィルムの圧接部において、圧力分布を有し、圧接部下流側の圧力分布を圧接部上流側の圧力分布に比べて大きく設定したことを特徴とする前記請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項３】
定着ローラの弾性層がスポンジゴム、あるいは中空の充填材を含むシリコンゴムから形成されており、厚みが１ｍｍ以上であることを特徴とする前記請求項１あるいは２に記載の加熱定着装置。
【請求項４】
定着ローラとシームレスフィルムの圧接部における記録材搬送方向の圧力分布において少なくとも圧接部下流側の圧力分布を可変としたことを特徴とした前記請求項１あるいは３に記載の加熱定着装置。
【請求項５】
画像形成装置において、記録材上にトナー画像を転写形成する部位より上流側に記録材の腰の強さに相当する量を検知する坪量検知手段を備えており、該坪量検知手段の検知結果に基づいて、記録材の腰の強い場合には、腰の弱い場合に比べて定着ローラとシームレスフィルムの圧接部下流側における圧力を低くすることを特徴とする前記請求項１〜４に記載の加熱定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、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おいて、作像プロセス部で記録材（転写材、印字用紙、感光紙、静電記録紙等）に転写方式あるいは直接方式で形成担持させた目的の画像情報の未定着トナー像を固着像として熱定着処理する加熱定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式、静電記録方式等を採用する画像形成装置に具備される定着装置においては、未定着トナー像を担持した記録材を、互いに圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部を通過させることにより記録材上に永久画像として定着させる、いわゆる熱ローラ方式の加熱定着装置が広く用いられている。
【０００３】
図９にその熱ローラ方式の加熱定着装置の概略構成を示す。定着ローラ５０は、アルミニウムやステンレス製の中空芯金５２の内部にハロゲンランプ等の加熱体５１を設け、外表面にはトナーのオフセットを防止するためのフッ素樹脂等の離型性層５３を備えたものである。定着ローラ表面の温度をサーミスタ等の温度検知手段５４を用いて検知し、温度が一定になるように加熱体５１への通電を制御している。
【０００４】
また、加圧ローラ６０は、芯金６１の外部にシリコンゴム等より形成した弾性層、あるいはシリコンゴムを発泡してなるスポンジ弾性層６２を形成し、さらにその外層には定着ローラ５０と同様のフッ素樹脂等の離型性層６３が形成されている。また、高速機あるいはカラートナーを用いた画像形成装置の場合、トナーの定着性を十分に満足し、定着ムラを防止するために、上記定着ローラ５０の中空芯金５２と離型性層５３の間にシリコンゴム等の厚み２ｍｍ程度の弾性層を設けたものもあり、軟らかくなった定着ローラ表面で記録材上のトナーを包み込むことで、記録材およびトナーへの熱の伝搬効率を向上させている。
【０００５】
しかしながら、近年の環境問題の一つとして消費電力の低減が強く望まれる一方で、市場ニーズからは高画質および高速での画像出力が望まれている。そこで、このような消費電力の低減と高速・高画質の要求に応えるために、上記の熱ローラ方式の加熱定着装置に対して種々の改善が試みられている。
【０００６】
一つは、定着ローラ５０の昇温時間を短縮し消費電力を小さくする目的で、図１１のように加熱体５６、６４をぞれぞれ内包する加熱用回転体５７および６５をそれぞれ弾性層５５を有する定着ローラ５０や加圧ローラ６０の外表面に配置させ、外表面のみを加熱することで、低消費電力で熱効率の良い加熱定着装置の１例が特開平１０−３０１４１７号公報、特開平１１−０７３０５０号公報等に提案されている。このような定着ローラ５０の外表面に配置させる加熱用部材としては、接触状態にあるものと、非接触状態にあるものと大別されるが、接触式の方が熱の伝搬効率が高い。また、図１１に示したように加熱体５６、６４を内包するタイプの加熱用回転体５７、６５の他に、中空芯金の内面にポリイミド等の有機樹脂やガラス等の絶縁層を介して通電発熱抵抗層を備えたヒートローラタイプのものもある。
【０００７】
一方では、特にスタンバイ時に加熱定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力低く抑えた方法、詳しくはヒータ部と加圧ローラの間に熱容量の小さく薄肉のフィルムを介して記録材上のトナー像を定着するフィルム加熱方式による加熱定着方法の１例が特開昭６３−３１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４９８０号公報等に提案されている。図１０にフィルム加熱方式の１例の概略構成を示す。すなわち図において、アルミナ、チッ化アルミ等のセラミック板上に通電発熱抵抗層が形成された加熱ヒータ７１が耐熱性樹脂より形成されたステイホルダー７２に固定され、その加熱ヒータ７１に密着状態のポリイミド等の耐熱性の薄肉フィルム７３（以下、定着フィルムと記す）と、その定着フィルム７３を挟んで圧接させた加圧ローラ６０を有する。定着フィルム７３は、加圧ローラ６０の回転力により、定着ニップ部において加熱ヒータ７１に密着・摺動しつつ矢印の方向に搬送移動される。加熱ヒータ７１の温度は、ヒータ背面に配置されたサーミスタ等の温度検知手段７４により検知し、不図示の通電制御部へフィードバックされ、加熱ヒータ７１が一定温度（定着温度）になるように加熱、温調される。
【０００８】
このようなフィルム加熱方式の加熱定着装置を用いたプリンター、複写機等の各種画像形成装置は、加熱効率の高さや立ち上がりの速さにより、待機中の予備加熱の不要化や、ウエイトタイムの短縮化など、従来の熱ローラ方式の加熱定着装置に比べて多くの利点を有している。
【０００９】
また、定着ローラに弾性層を有し、定着ニップ部の立上げ時間を短縮する方法として、特開平５−１５０６７９号公報・特開平８−２６２９０３号公報・特開平１１−２９８７号公報等に提案されている方法がある。すなわち、図１２において、定着ローラ５０が０．５ｍｍ程度の薄い鋼製ローラ５２の表面に、厚さ０．５ｍｍ程度のシリコンゴム等の薄い弾性層５５、さらに外層に離型性層５３を形成することで構成されており、一方加圧側としては、圧力パッド８１が定着ローラ５０の回転軸に平行となるように支持部材８２により支持され、ベルトガイド８３および圧力パッド８１の外側を周回移動可能に配置された厚み７５μｍ程度の薄肉の無端ベルト８４から構成されている。
【００１０】
以上の構成により、定着ローラの各層の薄肉化、加圧部材の薄肉ベルト化を行うことで、熱容量を極力抑え、定着ローラ内部に配置した加熱体５１に通電することによって弾性層を有する定着ローラを使用した場合でも、定着ニップ部での温度の立上げ時間を短くし、待機中の加熱体５１への通電による定着ローラ５０の予備加熱を抑えられることから、高画質を維持し、かつ省エネ化を実践する加熱定着方法として提案されている。また、特に特開平１１−２９８７号公報には、図１２に示すように圧力パッド８１の上下流において、薄肉の無端ベルト８４の周回を上流側に偏るようにベルトガイド８３が上流側に張り出した形状を有しており、定着ニップの下流側で無端ベルト８４が大きな曲率で定着ローラ５０から離開するような形状となっている。
【００１１】
これにより記録材を定着ローラ５０に沿わせるような力が作用せず、定着ニップ下流での定着ローラからの記録材の剥離を容易にしている。さらに、本例では、図１３に示すように圧力パッド８１の上下流を２つの部材に分け、支持部材８２上の上流側に弾性体８１ａ、下流側に圧力付与部材８１ｂを配置し、特に圧力付与部材８１ｂとしては、曲率半径３ｍｍ程度の鋼製シャフトとし、定着ニップ下流側に配置することで、この部分に相当する箇所で定着ローラ５０の薄肉弾性層５５に局所的な歪みを発生させ、定着ニップ下流側で無端ベルト８４を圧力付与部材８１ｂの表面に沿って大きな曲率で曲げ、さらに積極的に定着ローラと離開する方向で送り出す構成としている。これにより記録材が定着ニップ下流側で定着ローラ５０から分離する方向で搬送されることから、記録材の定着ローラからの剥離性をさらに向上させることが提案されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来方式の加熱定着装置でも、立ち上がり時の昇温時間の短縮、消費電力の低減、さらには高速、高画質、記録材の搬送性といった全てにおいて優れた性能を達成させることは非常に困難である。例えば、フィルム加熱方式を考えた場合、立ち上がり時間の短縮と消費電力の低減、定着フィルムからの記録材の剥離性に関しては、非常に優れているが高速化させた場合、次のような問題点がある。定着フィルムにポリイミド等の有機性耐熱樹脂を用いているために熱伝導性が悪く、高速化した際に記録材の定着性を満足するのに十分な熱量を供給することができなくなる。
【００１３】
これを改善する方法としては、耐熱性樹脂フィルムの熱伝導性を向上させるために耐熱性樹脂フィルムに熱伝導性フィラーを大量に混入したり、耐熱性樹脂フィルムの膜厚を更に薄くしたりするなどの方法があるが、この場合定着フィルムの引裂き強度が低下する等、耐久性に難がある。
【００１４】
また、上記フィルム加熱装置では、高速化すると画像の劣化が顕著になってくる。特に加圧ローラ駆動により回転するフィルム加熱装置では未定着トナー像と直接接触する定着フィルムが加圧ローラの回転駆動により従動回転しているため、フィルムの速度が加圧ローラの速度に対して遅れるという問題があり、これは高速化するほど大きくなる。記録材は加圧ローラによって搬送されるため、記録材のスピードは加圧ローラと同じであるのに対し定着フィルムの速度が遅い場合はこの速度差の分だけフィルムによって未定着トナー像がこすられて画質の劣化につながる。
【００１５】
また、表面の凹凸が粗い記録材を加熱定着する場合、薄肉の耐熱性樹脂では弾性層でトナー画像を包み込むような作用が働かないため記録材の凹部に熱を効率よく伝えることができず、定着性が悪くなり、トナー画像表面ががさついてしまう。すなわち記録材上のトナー像の定着ムラが発生し、特に写真画像等のハーフトーン画像の場合にはがさついた画像になってしまう。このがさつきは定着性に不利な高速化によりさらに顕著になってくる。このような問題は、熱ローラ方式の加熱定着装置でも発生し、表面に弾性層を有さず、金属芯金に離型層を設けたのみの定着ローラ（ハードローラ）では高速化するにつれて画像のがさつきが顕著に現れる。特にカラー画像形成装置においては、トナー層を複数記録材上に形成した上で加熱定着を行うため、定着ムラによる画質劣化が著しくなってしまう。
【００１６】
以上のような問題を解決し、高速の画像形成装置、カラー画像形成装置に対応するためには弾性層を有する定着ローラであることが必要となってくる。しかしながら、従来の弾性層を有する熱ローラ方式の加熱定着装置では、定着ローラの熱容量が大きく、熱伝導の悪い弾性層を介して内面からの伝熱により定着ローラ表面を所定温度に昇温させるために要する時間はフィルム加熱方式と比較すると圧倒的に長く、また定着ローラを所定温度に昇温させるために必要な電力が大きくなる。また、画像形成装置の電源をＯＮしてからプリント開始可能になるまでのウエイトタイムが長くなり、さらにスタンバイ中もある程度定着ローラを加熱しておく必要があることから、消費電力が多くなるという点でも不利である。
【００１７】
また、図１１に示すように比較的熱容量の小さい加熱部材（ヒートローラ）によって外部から定着ローラ表面および加圧ローラ表面を加熱する方式では熱容量の大きい定着ローラの内面まで温める必要はなく、表面のみ昇温すれば良いため所定温度までの加熱時間の短縮や消費電力を低く抑えることが可能となる。しかし、フィルム加熱方式と比較すると圧倒的に劣る。それはヒートローラの構成が図のように中空芯金内にハロゲンヒータを内包する構成の場合、定着ローラを温める前にヒートローラ自体を温めるために時間を要する。また、金属パイプの内面に絶縁層を介して発熱抵抗層を有する構成のヒートローラでは、前記ハロゲンヒータで昇温するタイプよりは早く立ち上がるがこのようなローラ形状の加熱部材では、定着ローラに熱を供給できるのは、ヒートローラと定着ローラで圧接して形成される加熱ニップ部においてのみ可能であり、ニップで接している部分以外は外気に熱を放出してしまうため熱の供給が非効率になってしまうと共に、フィルム加熱方式に比べやはり熱容量が大きく、スタンバイ中はある程度の加熱が必要になっていた。よって画像形成装置の記録材搬送速度が遅い場合は、定着ローラに供給すべき熱量が少なくてすむため、ローラ形状のヒートローラでも十分間に合うが、記録材搬送速度が速くなるとヒートローラの加熱ニップ以外から放出される熱がロスとなり定着ローラへの熱供給が間に合わなくなる。
【００１８】
さらにこれらの課題を解決する方法として提案されている図１２に示す方法では、やはり定着ローラの内部から加熱するため、各層を薄肉構成とした場合でも定着ローラ表面の温度が定着可能な温度に達するまでの時間はある程度かかってしまっていた。このため、スタンバイ中に定着ローラ内部に配置した加熱体への通電を完全にシャットダウンした場合には、加熱定着装置が室温に近い状態（以後、コールド状態と記す）からプリントを開始するときには、加熱定着装置が定着可能な状態になるまで時間がかかり、画像形成装置がプリント信号を受信してから記録材上にトナー画像を加熱定着して排出するまでの時間（以後、ファーストプリントタイム）を短縮することは困難となっていた。このためスタンバイ状態からの立上げ時間の短縮やファーストプリントタイムを短縮するためには定着ローラの弾性層をできる限り薄く形成する必要があるが、あまり薄くしすぎると弾性層としての包み込み効果による定着ムラ防止に対して効果が軽減してしまう。また定着ローラの芯金を薄肉のパイプとすることから、機械的強度が弱くなり、大きな加圧力を加えることは困難となってしまっていた。
【００１９】
さらに、図１３に示したような記録材の定着ローラからの剥離性向上の手段としての圧力付与部材を設ける構成においても以下の課題があった。すなわち、定着ローラに薄い弾性層を形成して構成するため、圧力付与部材による記録材の定着ローラからの剥離性を維持するためには弾性層の硬度を軟らかくする必要があり、さらに、ある程度の厚みがないと剥離性を十分に保つことが困難となっていた。
【００２０】
また、記録材の厚みや腰の強さに対して同一設定の構成で定着ニップ部を形成した場合、薄い記録材の剥離性を満足しようとすると厚い記録材に対しては、腰付けを強く行い過ぎて定着ニップ部から排出される際に異常にカールした状態で排出されてしまい、逆に厚い記録材のカール量を少なくするように設定した場合には、薄い記録材の剥離性が保てなくなることがあった。
【００２１】
特に定着ローラの弾性層の局所的な歪みで記録材の定着ローラからの剥離性を確保しようとする従来例の方法では、弾性層の厚みがあまりに薄すぎるため自由度が少なく、圧力付与部材の定着ローラへの圧力のばらつきや定着ローラの弾性層の硬度のばらつきに対して厳しい設定を余儀なくされており、生産性の悪化を招いていた。
【００２２】
以上、従来の加熱定着装置では、スタンバイ中に電力を消費せず、コールド状態からのファーストプリントタイムを十分に低減し、画像形成装置の高速化を達成すると共にハーフトーン画像を含む画像を高画質状態で加熱定着することが可能で、記録材の定着部材からの剥離性等の搬送性能を満足させる全てを兼ね備えた加熱定着装置は実現していない。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
以上を鑑み、本発明においては、弾性層を有する定着ローラと、上記定着ローラ外表面を加熱ニップ部で加熱昇温する加熱ヒータを具備する加熱部材と、上記定着ローラに圧接して定着ニップ部を形成する加圧部材とを有し、上記定着ニップ部に未定着トナー画像が形成された記録材を挟持搬送させることで上記未定着画像を記録材上に永久画像として加熱定着させる加熱定着装置において、
上記加圧部材が周回移動可能に支持されたシームレスフィルムと、該シームレスフィルムを上記定着ローラに圧接させる加圧パッドを有し、圧接部に相当する該加圧パッドの少なくとも下流相当位置に定着ローラ側に凸形状を付与させる。これにより定着ローラ表面を直接加熱するために、定着ローラ表面の速い昇温が可能であり、スタンバイ中に定着ローラを予備加熱する必要がないため、消費電力を抑えられ、また、画像形成装置がプリント信号を受信してからの立上げ時間が速いため、ファーストプリントタイムを軽減できる。さらに、定着ローラが弾性層を有するために記録材上のトナー像を包み込む効果があり、ハーフトーン画像の定着ムラによる画質劣化を軽減できる。さらに、定着ローラとシームレスフィルムの圧接部下流側において、加圧パッドが定着ローラの弾性層に歪みを生じさせるため、記録材の定着ローラからの剥離性を良好とする。
【００２４】
さらには定着ローラとシームレスフィルムの圧接部において、圧力分布を有し、圧接部下流側の圧力分布を圧接部上流側の圧力分布に比べて大きく設定する。これにより、圧接部下流側での定着ローラ弾性層の歪みを大きくし、記録材が定着ローラから剥離しやすくなる。
【００２５】
また、定着ローラの弾性層をスポンジゴム、あるいは中空の充填材を含むシリコンゴムから形成し、該弾性層の厚みを１ｍｍ以上とすることで、断熱性が高くなり、定着ローラ表面の昇温速度が速くなるため、画像形成装置の高速化にも対応が可能となる。
【００２６】
さらには、定着ローラとシームレスフィルムの圧接部における記録材搬送方向の圧力分布において少なくとも圧接部下流側の圧力分布を可変とし、画像形成装置において、記録材上にトナー画像を転写形成する部位より上流側に記録材の腰の強さに相当する量を検知する坪量検知手段を備え、該坪量検知手段の検知結果に基づいて、記録材の腰の強い場合には、腰の弱い場合に比べて定着ローラとシームレスフィルムの圧接部下流側における圧力を低く設定する。これにより腰の強い厚い記録材が加熱定着される際には、カール状の変形を小さくすることが可能となり、一方腰の弱い薄い記録材の定着ローラからの剥離性は維持できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［実施例１］
以下に、本発明に係る実施例を示すが、まず図１は、本発明に係る画像形成装置の構成図である。
【００２８】
図１において、１は感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成されている。感光ドラム１は矢印の方向に回転駆動され、まずその表面は帯電装置としての帯電ローラ２によって一様帯電される。次に画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビーム３がスキャナユニット内で回転するポリゴンミラーにより反射して感光ドラムに走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４で現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００２９】
可視化されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ５により、所定のタイミングで搬送された記録材Ｐ上に感光ドラム１上より転写される。ここで感光ドラム１上のトナー像の画像形成位置と記録材の先端の書き出し位置が合致するように８のトップセンサにて記録材の先端を検知し、タイミングを合わせている。所定のタイミングで搬送された記録材Ｐは感光ドラム１と転写ローラ５に一定の加圧力で挟持搬送される。このトナー像が転写された記録材Ｐは定着装置６へと搬送され、永久画像として定着される。一方、感光ドラム１上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置７により感光ドラム１表面より除去される。
【００３０】
図２に、本発明に係る加熱定着装置の構成を示す。図２において、定着ローラ１０は以下の部材から構成される。アルミあるいは鉄製の芯金１１の外面をブラスト処理等の表面粗し処理を行った後、外側にシリコンゴムより形成された弾性層（ソリッドゴム層）、あるいは断熱効果を持たせるためにシリコンゴムを発泡して形成された弾性層（スポンジゴム層）、あるいはシリコンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気体部分を持たせ、断熱作用を高めた弾性層（気泡ゴム層）１２からなる。
【００３１】
しかしながら、定着ローラの熱容量が大きく、また熱伝導率が少しでも大きいと、外表面から受ける熱を吸収しやすく、表面温度が上昇しにくくなるため、できるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材質の方が、定着ローラの立ち上がり時間に有利である。ここで、上記シリコンゴムのソリッドゴム層は熱伝導率が０．２５〜０．２９Ｗ／ｍ・ｋ、スポンジゴム、気泡ゴムは０．１１〜０．１６Ｗ／ｍ・ｋであり、スポンジゴム、気泡ゴムはソリッドゴムの約半分の値を示す。また、熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約１．０５〜１．３０、スポンジゴム、気泡ゴムが約０．７５〜０．８５である。従って、弾性層の好ましい形態としては熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・ｋ以下で、比重が０．８５以下の断熱効果の高いスポンジゴムや気泡ゴム層の方が好ましい。
【００３２】
また、定着ローラの外径は小さい方が熱容量を抑えられるが、小さすぎると加熱ニップ及び定着ニップがかせぎにくくなるため適度な径が必要である。弾性層の肉厚に関しても、薄すぎれば金属製の芯金に熱が逃げるので適度な厚みが必要である。
【００３３】
以上を考慮して、適正な加熱ニップを形成でき、且つ熱容量を抑えるために最適な定着ローラの形状としては、肉厚が１〜４ｍｍのスポンジゴム、あるいは気泡ゴムを用いて弾性層を形成し、外径がφ２０ｍｍ程度とすることが良い。なお、気泡ゴムによる弾性層を形成するにあたり使用する中空フィラーとしては、ガラスバルーン、シリカバルーン、カーボンバルーン、フェノールバルーン、アクリロニトリルバルーン、塩化ビニリデンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、シラスバルーンなど、いかなるものであっても構わない。また、芯金は従来例に記載しているような中空芯金でもよい。
【００３４】
上記に述べた弾性層１２の上にはパーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂離型性層１３を形成する。あるいは、ＧＬＳラテックスコーティングを施したものであっても良い。なお、離型性層１３はチューブを被覆させたものでも表面を塗料でコーティングしたものであってもどちらでもよい。また、定着ローラ１０表面の温度を検知するためのサーミスタ、赤外温度素子等の温度検知手段１４を定着ニップ下流側に配置し、後述する加熱部材の加熱用ヒータへの通電発熱抵抗層への通電を制御することで、定着ローラ表面の温度を一定に保つ。
【００３５】
加熱部材２０は以下の部材から構成される。２１は加熱用ヒータの基板であり、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性のセラミックス基板やポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板より形成され、表面に長手方向に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の通電発熱抵抗層２２をスクリーン印刷等により、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に塗工して形成してある。加熱用ヒータの定着ローラ側には、熱効率を損なわない範囲で加熱用ヒータの通電発熱抵抗層を保護する保護層を設けてあっても良い。
【００３６】
ただし、保護層の厚みは十分薄く、表面性を良好にする程度が好ましい。その例としては、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）、エチレンテトラフルオロエチレン樹脂（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＣＴＥＦ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂層を単独ないしは混合して被覆するか、あるいはグラファイト、ダイアモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）、二硫化モリブデン等からなる乾性被膜潤滑剤、ガラスコート等の保護層が考えられる。
【００３７】
また、加熱用ヒータの基板２１として熱伝導性の良好な窒化アルミ等を使用する場合には、図５に示すように通電発熱抵抗層２２を基板２１に対して定着ローラと反対側に形成し、通電発熱抵抗層２２にガラスコート等の保護層２５が形成されてある構成であっても良い。
【００３８】
また、加熱用ヒータの定着ローラ１０側の形状を凹形状とし、後述する耐熱性シート１９を介して加熱用ヒータと定着ローラ間で形成する加熱ニップ部を広く保つ方が加熱用ヒータの熱を定着ローラ１０の表面へ効率的に伝えられる。２４は加熱用ヒータを保持する断熱ステイホルダーであり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により形成され、熱伝導率が低いほど定着ローラ表面の加熱に際する熱効率が高くなる。よって樹脂層の中に中空のフィラー、例えばガラスバルーン、シリカバルーン等を内包してあっても良い。
【００３９】
加熱用ヒータの定着ローラ１０と反対側には、通電発熱抵抗層の発熱に応じて昇温したセラミック基板の温度を検知するためのサーミスタ等の温度検知手段２３が配置されており、加熱用ヒータを温度制御するか、異常昇温を監視する目的で設けられている。温度制御に使用する際には、上記定着ローラ１０表面の温度検知手段１４と加熱用ヒータ温度検知手段２３の信号に応じて、長手方向端部にある不図示の電極部から通電発熱抵抗層に印加される電圧のデューティー比や波数等を適切に制御することで、加熱用ヒータを発熱させ、定着ローラ１０の表面を加熱・温調する。温度検知素子２３から不図示の温度制御部へのＤＣ通電は不図示のＤＣ通電部およびＤＣ電極部を介して不図示のコネクターにより達成している。
【００４０】
また、加熱用ヒータと定着ローラ１０の間には耐熱性シート１９が介在してあっても良い。耐熱性シート１９は耐熱性、可撓性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製のシートで形成されており、加熱用ヒータからの熱を定着ローラ１０に効率良く伝える部材として、厚みを２５μｍ以下で形成されている。また、耐熱性シート１９中にＢＮ、アルミ、アルミナ、ＡｌＮのフィラ等、熱伝導性を向上する熱伝導フィラを混入してあっても良い。
【００４１】
また、該耐熱シート１９の定着ローラ側には摺動性の良好なＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等が薄膜で塗布された状態であっても良い。また、加熱用ヒータと耐熱性シート１９の間の接触熱抵抗を小さく抑えるため、加熱用ヒータと耐熱性シート１９の接触面の表面粗さは小さい方が好ましいが、定着ローラ１０表面の加熱不足を解消するため、加熱用ヒータと耐熱性シート１９の間に熱伝導性が良好な耐熱性グリスを介在することにより、加熱用ヒータと耐熱性シート１９の接触面の表面粗さが多少粗くなっても熱を効率良く定着ローラ１０側へ伝えることが可能になる。
【００４２】
また、上記耐熱性シート１９は、テンションローラ１７の長手方向に渡って巻き付けられており、加熱用ヒータと定着ローラ１０の間を介して巻き取りローラ１８によって巻き取られる構成になっている。ここで、テンションローラ１７および巻き取りローラ１８はプリント中は回転せず、よって耐熱性シート１９は定着ローラ１０と摺擦された状態で固定されている。このため、プリント中は、微量のオフセットトナーにより定着ローラ上に付着した微少トナーを加熱ニップ部で耐熱性シート１９上に溜め、所定枚数のプリントが終了する毎に巻き取りローラ１８の微少回転によって耐熱性シート１９を巻き取る。
【００４３】
これにより、トナー汚れのない耐熱性シート１９を随時加熱ニップ部に供給する。また加圧部材に用いられているフィルムと違い、摺動回転せず固定された状態で使用するため、テンションローラ１７と加熱ニップ部との間で引っ張りのテンション負荷がかけられた状態となるため、引っ張り強度が満足される５μｍ以上の厚みで形成されていることが望ましい。よって加熱用ヒータの熱を効率よく定着ローラ１０表面に伝達し、強度的に満足するために５μｍ〜２５μｍ程度の厚みのものがよい。
【００４４】
以上の部材から構成される加熱部材２０は、不図示の加圧手段によって定着ローラ１０に対して加圧され、その加圧力により加熱部材２０と定着ローラ１０の間に加熱ニップ部を形成している。
【００４５】
加圧部材３０は、次のような構成である。３３は耐熱性を有する薄肉フィルムであり、耐熱性、断熱性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製のフィルムである。フィルム厚みは、強度等を考慮し、２０μｍ以上１５０μｍ未満が適当な範囲である。また、定着ローラ１０上に付着したオフセットトナーが蓄積しないように、表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合ないし単独で被覆してあっても良い。また、３１は薄肉フィルム３３の内部に具備された加圧パッドであり、シリコンゴム、シリコンスポンジゴム、シリコン気泡ゴム等の弾性部材や耐熱フェルト、マイカシート、セラミックシート、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂、ＰＥＥＫ等の耐熱性を有する樹脂部材より形成され、特に断熱性を有する部材が適している。
【００４６】
またその表面に摩擦抵抗を低減するガラスコート、フッ素樹脂等の摺動層をコーティングしてあっても、薄肉フィルム３３との間に薄肉の摺動シートを挟み込むように形成してあっても良い。３２は加圧パッド３１を保持し、薄肉フィルム３３の周回移動をガイドする断熱加圧ホルダーであり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により形成され、断熱性、摺動性を有する部材が適しており、薄肉フィルム３３との接触面積を少なくするために薄肉フィルム３３の周回方向にリブが設けられている。
【００４７】
また、図３に定着ニップ部近傍の詳細を示す。図３において、加圧パッド３１は少なくとも２つの部位３１ａおよび３１ｂより構成されており、３１ａは主に上流側の定着ニップ部を形成するための上流加圧パッド部、３１ｂは主に下流側の定着ニップ部を形成するための下流加圧パッド部であり、３１ａおよび３１ｂは同一部材であっても、別部材で構成されていても構わない。また、上流加圧パッドの定着ニップ側は定着ローラ１０の外周面に沿った形状をしており、一方下流加圧パッド３１ｂは定着ローラ側に凸形状を施した形状となっており、上流加圧パッド３１ａに比べて定着ローラ１０の弾性層１２への食い込み量が多くなるように形成されている。該加圧パッド３１ａおよび３１ｂを取り付けた状態の断熱加圧ホルダー３２は固定状態の支持部材３４に一端を固定された加圧バネ等の加圧手段３５ａおよび３５ｂによって薄肉フィルム３３を介して定着ローラに対して加圧され、定着に必要な定着ニップ部を形成している。
【００４８】
ここで、定着ニップ領域における上流側から下流側への圧力分布を測定すると図４のような分布となっている。すなわち、定着ニップ上流側は略均一な圧力分布を示しているのに対して、下流側の特に定着ニップ出口付近では定着ローラ１０側へ凸形状を施した下流加圧パッド３１ｂの形状に起因して圧力が高い状態となっている。また、薄肉フィルム３３と加圧パッド３１の間には、摩擦抵抗を小さく抑えるためにグリス等の潤滑剤を少量介在させてある。上記グリスは熱伝導率が低く、薄肉フィルム３３を介して定着ローラ１０からの熱が加圧パッド３１および断熱加圧ホルダー３２へ放熱されるのを防ぐことが望ましい。
【００４９】
このような構成において、定着ローラ１０は長手方向端部から芯金１１を介して不図示の回転駆動により、図２の矢印の方向に回転駆動される。これにより加圧部材３０の薄肉フィルム３３は断熱加圧ホルダー３２の外側を図の矢印方向に従動回転する。
以上が本実施例の加熱定着装置の構成であるが、記録材Ｐは不図示の供給手段によって適宜供給され、耐熱性の定着入口ガイド１５に沿って定着ローラ１０と加圧部材３０によって形成される定着ニップ部内に搬送される。その後定着ニップ部より排出された記録材Ｐは耐熱性の定着排紙ガイド１６に案内されて不図示の排出トレイ上に排出される。
以上に説明した加熱定着装置を用いて、定着ローラ１０の外表面の昇温時間の測定、および定着性能を評価した。
【００５０】
また、ハーフトーン画像を加熱定着した場合の定着ムラによるがさつき、薄い記録材を加熱定着した場合の定着ローラ１０からの剥離性、通紙耐久時の耐久性についても評価を行った。
【００５１】
評価に使用した画像形成装置は記録材の搬送スピード２００ｍｍ／ｓｅｃ、白黒のレーザービームプリンタであり、加熱定着装置の構成は以下のものとした。まず定着ローラは鉄製芯金であり、弾性層として、シリコンゴムに中空フィラとしてアクリロニトリルバルーンを１０重量％添加した気泡ゴムを厚み０．３ｍｍ〜４ｍｍで形成し、その表面にＧＬＳラテックスコーティングを４０μｍの厚みで形成した、外径φ２０ｍｍのものを用いた。また、加熱用ヒータとしては、幅１０ｍｍ、厚み０．６ｍｍのＡｌＮの片面（定着ローラ側）を定着ローラの外周面に沿う形状とし、反面にはＡｇ／Ｐｄより成る通電発熱抵抗層を幅２ｍｍでスクリーン印刷し、保護層としてガラス層を厚み３０μｍで形成した。また、加熱用ヒータと定着ローラの間にはポリイミドより形成した厚み７μｍの耐熱シートを介在させた。以上の構成で加熱用ヒータの通電発熱抵抗層へ印加する電力は定着ローラ表面の温度が２００℃に達するまでは８００Ｗと固定し、以後は定着ローラ表面の温度が２００℃に固定されるように加熱用ヒータの通電発熱抵抗層へのＡＣ電圧の印加をフィードバック制御した。また、加熱用ヒータは耐熱シートを介して定着ローラに５ｋｇｆの加圧力で密着状態とした。
【００５２】
また、加圧部材としては、加圧パッドとして液晶ポリマーにガラスビーズを混入した樹脂製パッドを用意し、上流側５ｍｍは定着ローラの外周面に沿う形状とし、下流側４ｍｍは曲率半径３ｍｍの円弧上で定着ローラ側へ凸形状となる形状とした。
また、薄肉フィルムとしてポリイミドより形成される厚み４０μｍ、外径１８ｍｍのシームレスフィルムとした。さらに上記加圧パッドは薄肉フィルムを介して定着ローラ側に総圧１２〜１８ｋｇｆで加圧させて定着ニップ部を形成した。
【００５３】
評価方法としては、コールド状態からの加熱用ヒータの加熱により定着ローラ表面が常温２５℃から２００℃に達するまでの時間Ｔの測定、画像形成装置がプリント信号を受信してから８秒後に定着ニップ部に未定着画像が形成された記録材を導入した時の定着性能、定着ローラ表面が２００℃に維持された状態でハーフトーン画像を形成した記録材を加熱定着した際の画像のがさつき状態の観察、坪量６０ｇ／ｍ２の薄いカット紙（紙の繊維方向が剥離性には厳しい定着ローラと平行方向に形成されたカット紙）の先端にべた黒画像を印字した際の定着ニップ下流側での剥離性の確認、カット紙を連続して３０万枚加熱定着した場合の弾性層の割れ、芯金の変形、破損等の耐久性評価を行った。また、耐久性評価は３０万枚で問題ない場合には５０万枚まで継続した。
【００５４】
なお、比較例として従来例にて示した図１２の構成で定着ローラを内面からハロゲンランプで加熱する方式に関しても評価を行った。また、このときの定着ローラの中空芯金は厚み０．５ｍｍ、外径φ１９ｍｍの鉄製芯金とし、弾性層としてシリコンゴムを０．５ｍｍの厚みで形成し、表面にＧＬＳラテックスコーティングを厚み４０μｍで形成したローラを使用した。評価結果を以下に示す。
【００５５】
なお、表中の定着性能、画像のがさつき、剥離性は○が良好、△が許容範囲内／ぎりぎり剥離、×が劣悪／剥離せずを示す。また、耐久性の項目は５０万枚の加熱定着で何ら問題がなかったときを○、３０万枚〜５０万枚の加熱定着で弾性層、芯金等に問題が発生し、良好な画像形成が不可能になった場合を△、３０万枚まで良好な良好な画像形成ができなかった場合を×とした。
【００５６】
【表１】
2004279857.tif 000003
【００５７】
以上の結果より、定着ローラ表面を外面加熱する本実施例では、断熱性弾性層の厚みが厚くなるほど定着ローラ表面の昇温スピード、定着性能共に優れていることがわかる。これは、弾性層が薄い場合には、加熱用ヒータからの伝熱が弾性層を介し、熱容量の大きな芯金に逃げてしまうためである。
【００５８】
また、各弾性層の厚みにおいて、加圧力を増加することで定着ローラ表面温度の立上げ時間Ｔが遅くなっているが、これは、加圧力を増加することで、定着ローラと薄肉フィルムの密着面積が増加し、定着ローラ表面の熱が薄肉フィルム側に伝わるためである。ただし、実験７および実験８にあるように定着ローラ表面の立ち上げ時間は加圧力が低い実験７の方が速いが、定着性能は加圧力を強くして定着ローラと薄肉フィルムの密着性を上げた実験８の方が良化している。
【００５９】
ただし、実験９に示すように定着ローラと薄肉フィルムの密着性を上げても定着ローラ表面の温度が目標温度まで達していない状態では定着性が悪化してしまう。
【００６０】
一方、定着ローラ内部より加熱体により加熱する従来例の比較例１〜３では、定着ローラの中空芯金および弾性層を介して定着ローラ表面を加熱するため、コールド状態からの立上げ時間は多くかかってしまっており、このため、表面温度が目標温度まで達していない状態では定着不良を起こしてしまう。なお、当然ながら、実験１〜９および比較例１〜３の全てにおいて定着ローラ表面の温度が２００℃まで達した状態からの加熱定着では十分な定着性を確保できる。以上のことから、比較例では、スタンバイ中に定着ローラを予備加熱しておかないとコールド状態からのファーストプリントタイムは長くなってしまい、一方予備加熱を行うとスタンバイ中に無駄な電力を消費してしまうこととなってしまう。
【００６１】
また、ハーフトーン画像の定着ムラによるがさつきに対しては、弾性層の厚みが少なくとも０．５ｍｍ以上は必要で、好ましくは１．０ｍｍ以上の厚みが必要である。ただし、比較例では定着ローラ内部より加熱するため、熱伝導の悪い弾性層の厚みを厚く形成することは、立上げ時間をさらに長くしてしまう結果となってしまう。また、加圧力は高い方ががさつきに対しては有利となる傾向がある。
これは、定着ローラと記録材の密着力が上がるためである。さらに薄い記録材の定着ローラからの剥離性に関しては、加圧力が大きい方が、定着ニップ下流側に設けた加圧パッドによる定着ローラの弾性層の歪みを大きく形成できることから有利であり、さらに弾性層の厚みが厚い方がより弾性層の歪みを強調できるために有利に働くことがわかる。
【００６２】
また、耐久性に関しては、薄い弾性層では、定着ニップ下流の加圧力集中部における局所的な弾性層の歪みに対して繰り返し使用に対して弾性層にヒビが入ってしまい、耐久性を損ねてしまった。また、比較例の場合には、さらに定着ローラの中空芯金の肉厚が薄いため、加圧力を高くした場合には加圧力に耐えられず、繰り返し疲労により芯金が変形してしまった。
【００６３】
また、本実施例では、実験１３〜１５の弾性層の厚み４ｍｍまで評価を行ったが、これ以上厚い弾性層を形成する場合、芯金の径が小さくなり、加圧力に対して撓み量が大きくなるため、定着ニップの長手方向が不均一となるため、定着ローラの芯金の径をあまり小さく設定しないほうがよく、φ２０ｍｍの定着ローラを使用する場合には、４ｍｍ以下の弾性層の厚みに設定する方が良い。
【００６４】
以上の結果より弾性層を有する定着ローラの内面から加熱体により加熱する従来例に比べ本実施例の定着ローラ表面を外部から加熱する加熱定着装置の方が定着ローラ表面の立上げ時間短縮、ファーストプリントタイム短縮に有利であり、さらに弾性層を厚めに形成できることから、ハーフトーンの定着ムラによるがさつきに対しても有利である。
【００６５】
また、加圧パッドによる定着ローラからの記録材剥離効果が弾性層の厚みが厚い方が有利に働く。さらに加圧力を高めに設定した場合の耐久性能に関しても、本実施例は従来例に対して余裕がある。
【００６６】
また、従来例では、定着ムラによるがさつき、薄い記録材の剥離性、耐久性を満足するために必要な加圧力の設定範囲が狭く、全ての性能を満足することは困難であるのに対して、本実施例では、弾性層の厚み、加圧力に対して許容できる範囲が広く、設定が容易であることがわかる。なお、本実施例で示したように弾性層の厚みとしては、１ｍｍ以上とすることで、定着ムラによるがさつき、薄い記録材の剥離性、耐久性能を満足できる。
【００６７】
ここで本実施例では、主に白黒のレーザープリンタでの加熱定着装置について説明したが、カラー画像形成装置に本実施例の加熱定着装置を用いた場合には、さらにカラー画像の均一定着性による高画質を短い立上げ時間、および短いファーストプリントタイムで実施することが可能であり、トナーが薄い記録材に多く載った状態でも定着ローラからの剥離性を満足することが可能であり、従来例に挙げた課題を全てクリアすることが可能な加熱定着装置を提供することができる。
【００６８】
［実施例２］
以下に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例に関する画像形成装置全体の構成は、前記実施例１で示した図１と同様であるため説明を省く。また、加熱定着装置の構成は前記実施例１で示した図２とほとんど同様のため、本実施例特有の加圧パッドについて以下に説明する。
【００６９】
本実施例では、坪量あるいは腰の強さの異なる記録材に対して、加熱定着装置での定着ニップ下流側での定着ローラからの剥離性を維持し、かつ定着ニップ部において、記録材をカール形状に変形させることのない方法を提供する。
【００７０】
本実施例では、記録材の坪量あるいは腰の強さを検知するセンサを記録材上へトナー画像を形成する転写部より上流側に配置し、該センサの検知結果に基づいて加熱定着装置の定着ニップ部での記録材搬送形態を変更する。本実施例における坪量検知センサの構成を図７（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図７（ａ）は記録材が搬送されていないときの坪量検知センサ４０の状態を示す図であり、該坪量検知センサ４０は、図１の画像形成装置におけるトップセンサ８より上流側の記録材搬送路内に設けられており、坪量検知センサ４０は記録材搬送ガイド４４上を摺動する記録材Ｐの坪量（ｇ／ｍ２）、すなわち転写材１枚の厚さ、あるいは腰の強さに相当する量を検知するように構成されている。前記記録材搬送ガイド４４の一部切り欠き部（不図示）の上下に渡って図７（ａ）に示す如く、検知レバー４１が回転軸４２を軸として回転自在に取り付けられている。該検知レバー４１は略Ｌ字状形状をしており、その上端部は記録材搬送ガイド４４の上部に突出しており、さらに記録材搬送ガイド４４の下部には固定支持部材４１ｂが配置されており、該固定支持部材４１ｂと前記検知レバー４１下端部との間には引っ張りバネ４１ｃが装着されている。該固定支持部材４１ｂと反対側には、検知レバー４１に突起部４１ａが形成されており、該突起部４１ａに対向する位置には圧力センサ４３が配置されている。よって該検知レバー４１が図７（ａ）の矢印の方向に回転した場合には、検知レバー４１の前記突起部４１ａが圧力センサの受動部４３ａに接触するように構成されている。また、図７（ｂ）は、記録材Ｐが前記記録材搬送ガイド４４上を搬送中の状態を示しており、記録材が検知レバー４１を回転させることで、検知レバー４１の突起部４１ａが圧力センサ４３の受動部４３ａを一定の圧力で押圧する。ここで坪量の大きい記録材ほど腰が強く、図７（ｂ）に示される記録材Ｐのたわみは小さくなるため、圧力センサ４３の受動部４３ａに加わる圧力が大きくなる。以上の方法により搬送される記録材の坪量あるいは腰の強さが検知され、その情報に基づいて、図３に示す定着ニップ下流側の加圧パッド３１ｂの定着ローラ弾性層１２側への凸形状を変更する。
【００７１】
ここで、本実施例における加熱定着装置の加圧部材として構成される加圧パッドについて図３および図６（ａ）、（ｂ）を用いて以下に説明する。本実施例では図３に示す加圧パッド３１ａおよび３１ｂは別部材より構成されており、特に定着ニップ下流側に配置した下流加圧パッド３１ｂは図６（ａ）に示すように液晶ポリマー等の樹脂や金属製のコの字形状を施した剛性の枠体３７の上面に３ｍｍ厚程度の弾性シリコンゴムシート３８が固定されており、端部は不図示の封し部材により封しされ、密閉状態にある。
【００７２】
また該枠体３７の内部には吸入口３９より加圧オイルを不図示の加圧ポンプより供給され、オイルが充満した状態となっている。以上の構成で形成される下流加圧パッド３１ｂは加圧ポンプより供給される加圧オイルの圧力の大きさにより、弾性シリコンゴムシート３８は定着ローラ側へ押し上げられる。すなわち加圧オイルの内圧を変化させることで、弾性シリコンゴムシート３８の定着ローラ側への凸形状の大きさを自在に変更することが可能となっている。
【００７３】
これにより、例えば上記坪量検知センサによって腰の強い記録材が搬送されてくることが検知された場合には、加圧ポンプによる加圧オイルの圧力を弱めることで、下流加圧パッド３１ｂの定着ローラ側への凸形状を小さく設定することが可能となる。これにより、元々定着ローラからの剥離性が良好な厚く腰の強い記録材に対しては定着ニップ部で記録材をカール状に変形させるような力の作用を少なくする。一方、腰の弱い坪量の小さい薄い記録材が搬送されてきた場合には、加圧ポンプによる加圧オイルの圧力を高め、図３に示したように下流加圧パッドの定着ローラ側への凸形状を強調することで、定着ローラの弾性層１２の歪みを大きくし、記録材が定着ローラ表面から剥離しやすくする。
【００７４】
すなわち、図８に示すように定着ニップ内の圧力分布を記録材の腰の強さによって切り替え、腰の強い厚い記録材に対しては定着ニップ領域で略均一な圧力分布とし、一方腰の弱い薄い記録材に対しては、前記実施例１と同様に定着ニップ下流側の圧力が強くなるように圧力分布を形成する。
【００７５】
以上により、記録材の腰の強さに係わらず、定着ニップ下流出口での定着ローラからの記録材の剥離性を維持し、記録材のカール変形を防止することが可能となる。
【００７６】
また、本実施例では、加圧パッドの形状を記録材の腰の強さに応じて変化させる方法を説明したが、下流側の加圧パッドの加圧力を変化させて、腰の強い厚い記録材の場合に、下流加圧パッドによる加圧を弱める構成であっても構わない。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、定着ローラ表面に断熱性の高い弾性層を有し、加熱手段により定着ローラ表面を外部から加熱することにより、定着ローラ表面が高速で昇温する。これにより、スタンバイ中の定着ローラの予備加熱を必要とせず、消費電力を抑えることが可能となる。また、コールド状態からのファーストプリントタイムも抑えることができる。
【００７８】
また、定着ローラが弾性層を有しているため、ハーフトーン画像や、カラー画像等、トナーが多量に形成された記録材を加熱定着する場合でも定着ローラの弾性層による包み込み効果によって定着ムラを防止し、がさつき等の画像劣化を防止することが可能となる。
【００７９】
さらに定着ローラと薄肉フィルムを介して圧接することで定着ニップ部を形成する加圧パッドの下流側において、該加圧パッドが定着ローラ側に凸形状を施し、定着ニップ内の下流側の圧力分布を高くすることで、定着ローラ弾性層に歪みを生じ、薄い記録材にトナーが多量に形成された場合でも定着ローラとの剥離性を確保することができ、定着ローラへ巻き付く等の問題を回避できる。さらに、記録材の腰の強さに相当する量を検知するセンサを画像形成装置に具備し、該センサの検知結果に応じて、加圧パッドの下流側の形状が可変であったり、圧力を増減可能な構成とすることで、腰の強い厚い記録材に関しては、より定着ローラの外周面に加圧パッドの形状を近づけたり、加圧力を低減させることで定着ニップ部でカール変形させるような負荷を与えず、腰の弱い薄い記録材に関しては、定着ローラ弾性層の歪みを生じさせるように加圧パッド下流側の形状を定着ローラ側に凸形状となるように変形したり、加圧力を高めることで、記録材の定着ローラからの分離性を満足させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる画像形成装置の構成図
【図２】本発明に係わる加熱定着装置の構成図
【図３】本発明における一実施例の定着ニップ近傍の拡大図
【図４】本発明に係わる定着ニップ内圧力分布のグラフ
【図５】本発明における一実施例の加熱用ヒータの構成図
【図６（ａ）】本発明に係わる加圧パッドの構成図
【図６（ｂ）】本発明における一実施例の定着ニップ近傍の拡大図
【図７（ａ）】本発明における一実施例の記録材坪量検知手段の断面図
【図７（ｂ）】本発明における一実施例の記録材坪量検知手段の記録材搬送中の断面図
【図８】本発明に係わる定着ニップ内圧力分布のグラフ
【図９】従来例に係わる加熱定着装置の断面図
【図１０】従来例に係わる加熱定着装置の断面図
【図１１】従来例に係わる加熱定着装置の断面図
【図１２】従来例に係わる加熱定着装置の断面図
【図１３】従来例に係わる定着ニップ近傍の拡大図
【符号の説明】
１０‥‥定着ローラ
１７‥‥テンションローラ
１８‥‥巻き取りローラ
１９‥‥耐熱シート
２０‥‥加熱部材
２１‥‥プレート状ヒータ基板
２２‥‥通電発熱抵抗層
２３‥‥温度検知手段
２４‥‥断熱ステイホルダー
３０‥‥加圧部材
３１‥‥加圧パッド
３２‥‥断熱加圧ホルダー
３３‥‥薄肉フィルム
【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（ａ）】
2004279857.tif 000009
【図６（ｂ）】
2004279857.tif 000010
【図７（ａ）】
2004279857.tif 000011
【図７（ｂ）】
2004279857.tif 000012
【図８】
2004279857.tif 000013
【図９】
2004279857.tif 000014
【図１０】
2004279857.tif 000015
【図１１】
2004279857.tif 000016
【図１２】
2004279857.tif 000017
【図１３】
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