(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に発熱抵抗層を有する加熱体と、前記加熱体を保持するホルダーと、前記加熱体及び前記ホルダーと接触しつつ移動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱体及び前記ホルダーとニップ部を形成する弾性ローラと、を有し、前記ニップ部で記録材上に形成された未定着トナー像を記録材に加熱定着する定着装置において、
前記ニップ部に掛かる圧力がニップ部入口から記録材移動方向下流に向かって増加し続けて前記可撓性部材を介して前記ホルダーと前記弾性ローラによって形成されているニップ部分で最大ピークとなるように、前記弾性ローラに対する前記加熱体の侵入量が記録材移動方向上流側から下流側端部に向かって徐々に大きくなっており且つ前記加熱体の前記下流側端部と隣り合う前記ホルダーの部分で圧力が前記最大ピークになっており、前記最大ピーク部分よりも記録材移動方向下流側には前記加熱体は存在せず前記可撓性部材を介して前記ホルダーと前記弾性ローラによってのみ前記ニップ部が形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記基板の前記可撓性部材と接触する平面の記録材移動方向中央に対する法線が前記弾性ローラの回転中心よりも記録材移動方向上流側を通るように前記基板と前記弾性ローラの位置関係が設定されてい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】
前記ホルダーへの加圧方向は前記基板の前記可撓性部材との摺動面に対する法線に対して記録材搬送方向上流側に傾いていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記ホルダーへの加圧方向と前記基板の前記可撓性部材との摺動面に対する法線との成す角度Ｄは０°＜Ｄ≦３０°の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記ホルダーの加圧力を受ける面は、前記基板の前記可撓性部材との摺動面と非平行であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項６】
前記ホルダーの加圧力を受ける面は、前記基板の前記可撓性部材との摺動面と略平行であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項７】
前記加熱体の前記可撓性部材との摺動面を広げた仮想平面Ｈと前記弾性ローラの表面とが交わるラインと前記仮想平面Ｈに対して垂直で前記弾性ローラの回転軸を通る仮想平面Ｖとの距離をＬとすると、前記最大ピーク部分は、前記仮想平面Ｖから記録材搬送方向上流側へ（１／３）Ｌの範囲内、または、前記仮想平面Ｖから記録材搬送方向下流側へ（１／２）Ｌの範囲内、に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項８】
前記可撓性部材は回転体であることを特徴とする請求項１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、記録材（普通紙、ＯＨＰ用等の樹脂シートなど）上に形成担持された未定着トナー像を加熱定着する定着装置に関し、特にトナーを用いてフルカラーの画像を形成できる画像形成装置に搭載すれば好適な定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真記録技術や静電記録技術を用いた複写機やプリンタ等のフルカラー画像形成装置では、光沢度（グロス）の高いフルカラー画像の出力が求められている。出力画像の光沢度が高い装置を設計する場合、定着装置で対処することが多い。
【０００３】
光沢度の高い画像を得られる定着装置として、特許文献１には、芯金上に弾性層を有し、内部にハロゲンランプを配置した定着ローラと、エンドレスベルトを介して定着ローラとニップ部を形成する圧力パッドと、を有する構成が開示されている。この文献の図２には更に、定着ローラに歪を与えるための剥離ニップ部材がニップ部内の出口側に設けられている。
【０００４】
しかしながら、この特許文献１のような構成の場合、ハロゲンヒーターが発生する熱は空気層を介して芯金に伝わるので定着可能な状態まで定着装置を立ち上げるのに時間を要してしまう。しかも、定着ローラ全体を加熱する構成なので定着に寄与せず放熱される熱も多く、エネルギーの有効活用という点で課題の多い構造である。
【０００５】
ところで、未定着画像を形成するトナー層には多くの空隙が含まれており、特にフルカラーの未定着画像を形成しているトナー層の場合はモノクロの未定着画像を形成しているトナー層の場合よりも数倍も多く空隙が含まれている。このような空隙の多いトナー像を加熱定着すると、トナーが溶融するのと同時にトナー層の空隙に存在する空気が加熱膨張する。この空気がトナーと記録材との間に入り込むことにより定着性の悪化を引き起こし、また膨張した空気がトナー層を突き破って外に逃げ出す際に、画像表面から記録材まで達する微小な孔が多数形成される。この孔はマクロには泡のように観察され、画像表面の平滑性が低下し光沢度が低下する原因となる。
【０００６】
このような原因による光沢度の低下を抑えるには、トナー像を弾性層で包み込むようにして加熱するのが効果的である。つまり、定着ニップ内において弾性層が未定着画像表面の凹凸に追従して変形し、凹凸のあるトナー層を均一に加熱溶融し、弾性層の応力により泡をしごき出しながら定着が行われるので、光沢度と表面均一性の低下を回避できる。しかしながら、弾性層を厚くすればするほど熱容量が大きくなり装置の立ち上げに時間を要してしまう。
【０００７】
特許文献２には、フィルム状の回転体と、この回転体の内面に接触するように固定された摺動板と、回転体を介して摺動板とニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、回転体が電磁誘導発熱する定着装置、および摺動板を加熱ヒーターとする定着装置が記載されている。そして、ニップ部内の一部の加圧力を局所的に上げて画像の光沢度を上げるための突起部を摺動板に設けることも開示されている。
【０００８】
この構成によれば、回転体自体が発熱し、その発熱領域も回転体の周方向の一部だけになっているので（加熱ヒーターを用いる例では加熱ヒーターでニップ部を形成しているので）、非常にエネルギー効率が優れており、装置の立ち上げ時間も短縮できる。しかも定着ニップ部に局所的に加圧力の高い部分を形成することで、泡のしごき効果も期待できる。
【特許文献１】特開平１１−１３３７７６号公報
【特許文献２】特開平１０−１９８２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、定着ニップ部に局所的に加圧力の高い部分を形成しても出力される画像の光沢度が記録材移動方向と直交する方向で不均一になる現象が発生することがわかった。図２１（ｂ）の領域Ｐのように、特許文献２の構成では定着ニップ部に掛かる圧力が記録材移動方向で定着ニップ部の記録材入口側（上流側）から最大ピークに達する前に低下してしまう部分が存在する。この圧力低下部分が存在するために、この圧力低下部分の長手方向でフィルム状の回転体とトナー層の接触状態が不均一になり、突起部長手方向（記録材移動方向と直交する方向）における泡のしごき効果に差が生じ、出力される画像の突起部長手方向の光沢度が不均一なる（表面均一性が悪化）ことがわかった。
【００１０】
図１６はニップ部に掛かる圧力がニップ部長手方向で均一になっておらず、フィルム状の回転体とトナー層の接触状態がニップ部長手方向で不均一になっている状態を示している。また、図２２及び図２３は定着中にトナー像に掛かる圧力が不十分である領域のトナーの溶融状態を示した図である。尚、図２２ではヒーター及びフィルム状回転体を省略している。
【００１１】
図２２、２３に示すように、定着中にトナー像に掛かる圧力が不十分な領域では、その後に高い圧力を掛けても、高い圧力を掛ける段階でのトナーの溶融状態が不十分なために溶融後のトナー層表層にトナー層内部に含まれていた空気の抜け出た孔が現れ、この孔の存在により溶融後のトナー層表面の平滑性が低下し、画像の光沢度が低下してしまう。
【００１２】
本発明は上述の課題に鑑み成されたものであり、その目的は、エネルギー効率が優れており、しかも光沢度の高い画像をムラなく出力できる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明に係る定着装置は、基板上に発熱抵抗層を有する加熱体と、前記加熱体を保持するホルダーと、前記加熱体及び前記ホルダーと接触しつつ移動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱体及び前記ホルダーとニップ部を形成する弾性ローラと、を有し、前記ニップ部で記録材上に形成された未定着トナー像を記録材に加熱定着する定着装置において、前記ニップ部に掛かる圧力がニップ部入口から記録材移動方向下流に向かって増加し続けて前記可撓性部材を介して前記ホルダーと前記弾性ローラによって形成されているニップ部分で最大ピークとなるように、前記弾性ローラに対する前記加熱体の侵入量が記録材移動方向上流側から下流側端部に向かって徐々に大きくなっており且つ前記加熱体の前記下流側端部と隣り合う前記ホルダーの部分で圧力が前記最大ピークになっており、前記最大ピーク部分よりも記録材移動方向下流側には前記加熱体は存在せず前記可撓性部材を介して前記ホルダーと前記弾性ローラによってのみ前記ニップ部が形成されていることを特徴とする定着装置、である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、エネルギー効率が優れており、しかも光沢度の高い画像をムラなく出力できる定着装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
【実施例】
【００１７】
（第１の実施例）
（１）画像形成装置例
図１は本発明に係る定着装置を搭載した画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は、電子写真プロセスを用いた、タンデム型のカラーＬＢＰ（カラーレーザービームプリンタ）である。
【００１８】
Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋはそれぞれイエロー成分・マゼンタ成分・シアン成分・ブラック成分の各色のトナー画像を形成する第１〜第４の４つの作像ステーションであり、画像形成装置本体内に下から上に順に並列配置されている。
【００１９】
第１〜第４の４つの作像ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋは、それぞれ、図示矢印方向（反時計方向）に所定のプロセススピードで回転する潜像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと称する）１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄ、１次帯電手段２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ、レーザービーム露光手段（以下、スキャナーと称する）３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄ、現像部４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ、クリーニング手段６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄ等からなる。
【００２０】
９ａは記録材の担持搬送部材としてのエンドレスの静電吸着搬送ベルトであり、上記の第１〜第４の４つの作像ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの感光ドラム側（プリンタ前面側）においてこの４つの作像ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋに亘らせて縦方向に配設してある。９ｂ・９ｃ・９ｄ・９ｅはこの静電吸着搬送ベルトを懸回張架させた、それぞれ駆動ローラ、２本の固定ローラ、及びテンションローラである。静電吸着搬送ベルト９ａは駆動ローラ９ｂにより図示矢印方向（時計方向）に感光ドラム１ａ〜１ｄの回転周速度に対応した周速度で回転駆動される。
【００２１】
５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄは第１〜第４の４つの転写ローラであり、それぞれ、上記の静電吸着搬送ベルト９ａを介して第１〜第４の４つの作像ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの各感光ドラム１ａ〜１ｄに圧接している。
【００２２】
第１〜第４の４つの作像ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋにおいて感光ドラム１ａ〜１ｄが回転駆動される。これらの感光ドラムは不図示のドラムモータ（直流サーボモータ）によって回転駆動されるが、各感光ドラムにそれぞれ独立した駆動源を設けても良い。尚、ドラムモータの回転駆動は不図示のＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）によって制御され、その他の制御は不図示のＣＰＵによって行われる。
【００２３】
そして第１〜第４の４つの各作像ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋにおいて各感光ドラム１ａ〜１ｄはその回転過程で１次帯電手段２ａ〜２ｄにより所定の極性及び電位に一様に１次帯電処理され、その帯電処理面に対してスキャナー３ａ〜３ｄにより光像露光がなされ、該感光ドラム１ａ上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。その静電潜像が現像部４ａ〜４ｄによってトナー画像として現像されることで、第１〜第４の４つの各作像ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの各感光ドラム１ａ〜１ｄの面にそれぞれ電子写真プロセスによりフルカラー画像の色分解成分像である、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が形成される。
【００２４】
一方、画像形成装置本体下方に配設した給紙カセット８ａ内の記録材（転写シート）Ｓは所定のシーケンス制御タイミングにて給紙ローラ８ｂにより１枚ずつ分離給送される。そして、記録材Ｓを停止及び再搬送するレジストローラ８ｃにより同期が取られて、静電吸着搬送ベルト９ａに下から給送される。記録材Ｓは静電吸着搬送ベルト９ａの面に静電吸着して保持され、静電吸着搬送ベルト９ａの回動で上方に搬送されていき、その搬送過程で第１〜第４の各作像ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの各転写部にて第１〜第４の各作像ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの感光ドラム１ａ〜１ｄの面にそれぞれ形成されるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像の重畳転写を順次に受ける。これにより記録材Ｓの面に未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。
【００２５】
また、第１〜第４の各作像ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋにおいて、記録材Ｓへのトナー画像転写後の感光ドラム１ａ〜１ｄはクリーニング手段６ａ〜６ｄによって転写残トナー等の残存付着物が除去され、繰り返して作像に供される。
【００２６】
４つの感光ドラム１ａ〜１ｄからトナー画像の重畳転写を受けて静電吸着搬送ベルト９ａの上端に搬送された記録材Ｓは、駆動ローラ９ｂ部において静電吸着搬送ベルト９ａ面から分離されて、像加熱装置である定着装置（定着器）１０に送り込まれ、定着装置１０においてトナー画像が加熱定着された後、排出ローラ１０ｃによって排出トレー１３に排出される。
【００２７】
以上が片面印字モードにおける装置の動作である。両面印字モード時には、記録材Ｓの後端が排出両面ガイド１０ｄを抜けるところまで排出ローラ１０ｃによって記録材Ｓを搬送し、その後、排出ローラ１０ｃを逆転することによって記録材Ｓを両面時搬送パスに導くようになっている。具体的には、排出ローラ１０ｃの逆転により、記録材Ｓの後端が排出両面ガイド１０ｄの上面に沿って搬送され、記録材Ｓは更に通風ダクト１１の下部に設けられたガイドリブ１１ａと操作パネル１２の下部に設けられたガイドリブ１２ａに沿って搬送され、両面ローラ１４に送り込まれる。更に、記録材Ｓは、下流の両面ローラ１５，１６を経た後、Ｕターンガイド１７に沿って搬送され、レジストローラ８ｃによって同期され、感光ドラム１ａ〜１ｄと静電吸着搬送ベルト９ａとの転写ニップ部に再び送られる。以後の動作は片面印字モードの場合と全く同様である。
【００２８】
（２）定着装置１０
図２は定着装置１０の要部の拡大横断面模型図である。この定着装置１０は、可撓性部材として円筒状（エンドレスベルト状）の定着フィルムを用いた、フィルム加熱方式、加圧ローラ駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。
【００２９】
３０は加熱回転体としての加熱ユニット、２０は弾性ローラとしての加圧ローラであり、この両者３０・２０の圧接により定着ニップ部Ｎを形成させている。
【００３０】
１）加圧ローラ２０
加圧ローラ２０はアルミあるいは鉄製の芯金２１、その外側に弾性層２２、弾性層２２の表面を被覆する離型性層２３から形成され、芯金２１の両端部を不図示の装置側板間に回転自由に軸受保持させて固定配設してあり、不図示の駆動系により図示矢印方向（時計方向）に所定の速度にて回転駆動される。
【００３１】
弾性層２２はシリコンゴム等で形成されたソリッドゴム層、あるいは断熱効果を持たせるためシリコンゴムを発泡させ形成されたスポンジゴム層、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、硬化物内に気泡部分を持たせ、断熱作用を高めた気泡ゴム層などである。
【００３２】
離型性層２３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）等のフッ素系樹脂、あるいはＧＬＳラテックス（ダイキン工業株式会社の商標）コーティングを施したものであってもよく、また離型性層２３はチューブを被覆させたものでも、表面を塗料でコートしたものであってもよい。
【００３３】
２）加熱ユニット３０
加熱ユニット３０は、図面に垂直方向（記録材通紙方向に交差する方向）を長手とし、耐熱性・断熱性・剛性を有する加熱体ホルダー３２と、この加熱体ホルダー３２の外面側中央部に加熱体ホルダー長手に沿って設けた凹溝部に嵌め込んで固定して配設した加熱体３３と、加熱体ホルダー３２の内面側に配設されて加熱体ホルダー３２を保持する、横断面Ｕ字型の金属製の剛性加圧ステー３４と、上記の加熱体ホルダー３２・加熱体３３・剛性加圧ステー３４の組み立て体にルーズに外嵌させた定着フィルム（可撓性スリーブ）３１等からなる。
【００３４】
本実施例の定着装置１０は、芯金２１の両端部を装置側板間に回転自由に軸受保持させて固定配設した加圧ローラ２０の図２の左側に加熱ユニット３０を加熱体３３側を加圧ローラ２０に向けて加圧ローラ２０に並行に配列し、剛性加圧ステー３４の両端部を不図示のバネ等の加圧手段にて加圧ローラ方向に所定の加圧力Ｆで加圧ローラ２０の弾性層２２の弾性に抗して押圧状態にすることで、加圧ローラ２０の左側に定着フィルム３１を介して加熱体３３と加熱体ホルダー３２を加圧ローラ２０の弾性層２２に所定に侵入させて定着ニップ部Ｎを形成させている。
【００３５】
加圧ローラ２０が回転駆動されると、この加圧ローラ２０の回転駆動による回転力が円筒状の定着フィルム３１に作用する。この回転力により該定着フィルム３１はその内面側が定着ニップ部Ｎにおいて加熱体面と加熱体ホルダー面に密着して摺動しながら加熱体ホルダー３２・加熱体３３・剛性加圧ステー３４の組み立て体の外周りを図示矢印方向（反時計方向）に従動回転状態になる。
【００３６】
加圧ローラ２０が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム３１が従動回転状態になり、また加熱体３３に通電がなされ、該加熱体が昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Ｎの定着フィルム３１と加圧ローラ２０との間に未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｓが導入され、定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｓのトナー画像担持面側が定着フィルム３１の外面に密着して定着フィルム３１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、加熱体３３の熱が定着フィルム３１を介して記録材Ｓに付与され、記録材Ｓ上の未定着トナー画像Ｔが記録材Ｓ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｓは定着フィルム３１から曲率分離される。
【００３７】
定着フィルム（可撓性部材）３１は、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フィルムである。表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良い耐熱樹脂を混合または単独で被覆してある。
【００３８】
加熱体ホルダー３２は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の耐熱性と、摺動性を具備した耐熱性樹脂により形成されている。
【００３９】
図３は本実施例における加熱体３３の構成説明図である。この加熱体３３は、基本的には、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性のセラミックスや、ポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂などの基板と、該基板面に、スクリーン印刷等の手段により、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に塗工し焼成されて形成された、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の通電発熱抵抗層と、該通電発熱抵抗層を形成した基板面を被覆させたガラスコート等の絶縁層と、前記通電発熱抵抗層と電気的に導通されて基板面に形成されており、給電コネクタを介して給電回路から電圧が印加される給電電極部と、を有している全体に低熱容量の表（おもて）面加熱型のセラミックスヒーターである。
【００４０】
より具体的には
ａ：定着ニップ部Ｎにおける通紙方向に交差（直交）する方向を長手とする、例えばＡｌ２Ｏ３やＡｌＮ等の細長・薄肉の平板状のヒーター基板３３ａ、
ｂ：このヒーター基板３３ａの表面側にヒーター基板長手に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料を厚み約１０μｍ、幅１〜５ｍｍにスクリーン印刷等によりパターン塗工し焼成して形成具備させた、並行２条の通電発熱抵抗層３３ｂ、
ｃ：上記の並行２条の通電発熱抵抗層３３ｂの一端部側のヒーター基板面にそれぞれ通電発熱抵抗層３３ｂに電気的に導通させて形成具備させた第１と第２の通電用電極パターン３３ｄ・３３ｅ、
ｄ：上記の並行２条の通電発熱抵抗層３３ｂの他端部側を電気的に直列に導通させてヒーター基板面に形成具備させた導電性パターン３３ｆ、
ｅ：上記の導電性パターン３３ｆ側において、ヒーター基板面に形成具備させた第１と第２の温度制御部出力用電極パターン３３ｇ・３３ｈ、
ｆ：ヒーター基板３３ａの表面側において、通電発熱抵抗層３３ｂと導電性パターン３３ｆとを覆わせて設けた、厚さ１０μｍ程度の薄肉ガラス保護層３３ｃ、
ｇ：ヒーター基板３３ａの背面（裏面）側において、ヒーター基板長手中央部に当接させて具備させたサーミスタ等の温度検知素子５１、
ｈ：上記の温度検知素子５１と電気的に導通させてヒーター基板３３ａの背面に形成具備させた、第１と第２の導電性パターン３３ｉ・３３ｊ、
ｉ：上記の第１と第２の導電性パターン３３ｉ・３３ｊの各端部をそれぞれヒーター基板表面側の前記第１と第２の温度制御部出力用電極パターン３３ｇ・３３ｈに電気的に導通させた導電性スルーホール３３ｋ・３３ｌ
等からなる。
【００４１】
そして、この加熱体３３を加熱体表（おもて）面側（通電発熱抵抗層３３ｂ・ガラス保護層３３ｃを形成具備させたヒーター基板面側）を定着フィルム密着摺動面にして、加熱体ホルダー３３の外面側中央部に加熱体ホルダー長手に沿って形成具備させた加熱体嵌め込み溝内に加熱体表面側を外側に露呈させて嵌め入れて固定保持させてある。
【００４２】
５２は安全素子としての、温度ヒューズ・サーモスイッチ等のサーモプロテクタであり、集熱板５２ａ部分を加熱体背面の所定の設計位置に当接させて配設される。
【００４３】
５３は給電用コネクタであり、加熱体ホルダー３２に固定保持させた加熱体３３の第１と第２の通電用電極パターン３３ｄ・３３ｅ側に嵌着され、該通電用電極パターン３３ｄ・３３ｅにそれぞれ給電用コネクタ５３側の電気接点が接触状態になる。
【００４４】
５４は温度制御用コネクタであり、加熱体ホルダー３２に固定保持させた加熱体３３の第１と第２の温度制御部出力用電極パターン３３ｇ・３３ｈ側に嵌着され、該温度制御部出力用電極パターン３３ｇ・３３ｈにそれぞれ温度制御用コネクタ５４側の電気接点が接触状態になる。
【００４５】
５５はＡＣ電源、５６は制御回路部（ＣＰＵ）、５７はトライアックである。加熱体３３は、ＡＣ電源５５から給電用コネクタ５３、第１と第２の通電用電極パターン３３ｄ・３３ｅを介して通電発熱抵抗層３３ｂに給電されて通電発熱抵抗層３３ｂが全長にわたって発熱することで迅速急峻に昇温する。その加熱体３３の昇温が温度検知素子５１により検知され、その検知温度の電気的情報が、第１と第２の導電性パターン３３ｉ・３３ｊ、導電性スルーホール３３ｋ・３３ｌ、第１と第２の温度制御部出力用電極パターン３３ｇ・３３ｈ、温度制御用コネクタ５４を介して制御回路部５６に入力する。制御回路部５６はその入力する検知温度情報に基づいてトライアック５７をコントロールしてＡＣ電源５５から加熱体３３の通電発熱抵抗層３３ｂに通電する電力を位相、波数制御等により制御して、加熱体３３の温度を所定の定着温度に温調制御する。
【００４６】
加熱体３３の背面に集熱板５２ａ部分を当接させて配設したサーモプロテクタ５２は加熱体３３の通電発熱抵抗層３３ｂに対する通電回路に電気的に直列に挿入してある。制御回路部５６・トライアック５７等の何等かの故障原因により電源５５から加熱体３３の通電発熱抵抗層３３ｂへの通電が無制御状態に陥って通電発熱抵抗層３３ｂへの通電が連続化して加熱体３３が許容以上の過加熱状態になるとサーモプロテクタ５２がその加熱体３３の過加熱で電路遮断動作して通電発熱抵抗層３３ｂへの通電を強制的にシャットダウンして安全を確保する。
【００４７】
加熱体３３の温調構成は上記に限られず、加圧ローラ２０の表面温度もしくは、定着ニップ部Ｎの定着フィルム３１の内面任意の位置に配された不図示のサーミスタ等の温度検知手段により検知される温度情報を元に、定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｓ上のトナー画像Ｔを定着するのに必要とされる定着フィルム３１の表面温度を目標設定温度とし、それが維持されるよう加熱体３３の通電発熱抵抗層３３ｂへの通電量を制御することもできる。
【００４８】
上記のように板状加熱体３３を、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性のセラミックス基板、ポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板より構成することで、板状加熱体３３を単純な形態で構成することを可能とした。
【００４９】
３）定着ニップ部Ｎの詳細説明
図４は本実施例の定着装置１０における定着ニップ部Ｎの構成形態の説明用模型図である。なお、図２の装置では定着ニップ部Ｎは横向きであるが、図４では説明の便宜上、定着ニップ部Ｎは上向き状態にして描いている。
【００５０】
本発明のポイントは、ニップ部に掛かる圧力が記録材移動方向で記録材入口側（記録材搬送方向上流側）から途中で殆ど降下することなく最大ピークになっており、加熱体が圧力最大ピーク部分よりも記録材移動方向手前側（記録材搬送方向上流側）に設けられていることである。本例の定着ニップ部Ｎ付近をその長手方向一端側から見た場合、定着フィルム３１の内面との板状加熱体３３の摺動面Ａの中心線（摺動面Ａに対する垂線）Ｃ１が、加圧ローラ２０の回転軸中心線（線Ｃ１に対して平行な仮想線）Ｃ２に対して定着ニップ部Ｎにおける記録材Ｓの搬送方向ＳＦの入口に近い上流側にある。換言すると、加熱体の定着フィルムと接触する平面の記録材搬送方向中央に対する仮想垂線が加圧ローラの回転中心よりも記録材移動方向上流側を通るように加熱体、加熱体ホルダー、及び加圧ローラがそれぞれ配置されている。このとき板状加熱体３３ならびに加熱体ホルダー３２からなる摺動面Ａの記録材搬送方向上流側端部Ｊが定着ニップ部Ｎの記録材入口より外にあり、板状加熱体３３ならびに加熱体ホルダー３２からなる摺動面Ａの記録材移動方向下流側端部Ｋが定着ニップ部Ｎ内にある。加熱ユニット３０は加圧ローラ２０に定着フィルム３１を介して圧接されている。なお、上述したように「加圧ローラ２０」と「加熱体ホルダー３２、板状加熱体３３」とに挟持された定着フィルム３１は、加圧ローラ２０の回転によって加熱体ホルダー３２ならびに剛性加圧ステー３４の周りを従動回転する。
【００５１】
このとき摺動面Ａの端部Ｋから定着ニップ部Ｎの記録材出口側にかけて、ニップ部に掛かる圧力が急激に低下する第２の摺動面Ｂを形成している。
【００５２】
上記のように、本実施例の定着装置は、加熱ユニット３０の回転軸に対して鉛直な断面で、摺動面Ａの中心線Ｃ１が、加圧ローラ２０の回転軸中心線Ｃ２に対して定着ニップ部Ｎにおける記録材Ｓの搬送方向ＳＦの入口に近い上流側にある。更に、上流側の板状加熱体３３ならびに加熱体ホルダー３２からなる摺動面端部Ｊが定着ニップ部Ｎの入口より外にあり、下流側の板状加熱体３３ならびに加熱体ホルダー３２からなる摺動面端部Ｋが定着ニップ部Ｎ内にある。このような構成により、定着ニップ部Ｎ内では板状加熱体３３による加熱と同時に、定着ニップ部Ｎの摺動面Ａの端部Ｋにかけて徐々に圧力が高くなるような圧分布が形成されている。
【００５３】
ここで、本実施例における定着ニップ部Ｎ内の現象について詳細に説明する。
【００５４】
まず、定着ニップ部Ｎ内における圧力分布について、図５の（ｂ）を用いて説明する。定着ニップ部Ｎ内の圧力分布は、図５の（ｂ）に示すようにニップ部の入口から圧力が殆ど降下することなく最大ピークになっており、最大ピークからニップ部出口まで急激に圧力が低下している。この圧力分布を得るために本実施例では、摺動面Ａの端部Ｊが定着ニップ部Ｎの記録材入口より上流側（ニップ部の外側）にあり、且つ加熱体基板の定着フィルムと接触する平面の記録材搬送方向中央に対する仮想垂線（図４のＣ１）が加圧ローラの回転中心よりも記録材移動方向上流側を通るように加熱体、加熱体ホルダー、加圧ローラをそれぞれ配置している。更に詳細には、摺動面Ａの端部Ｊが定着ニップ部Ｎの記録材入口より上流側（ニップ部の外側）にあり、且つ、図６−１に示されるように、摺動面Ａの端部Ｊと摺動面Ａの端部Ｋを結んだ仮想平面Ｈとこの仮想平面Ｈに垂直であり加圧ローラ２０の回転軸中心を通る仮想平面Ｖが交差する位置に略重なるように（仮想平面Ｖから位置Ｋまでの距離が略０の位置に）端部Ｋを配置している。この配置により、定着ニップ部Ｎの記録材入口から摺動面Ａの端部Ｋに至るまでの摺動面Ａの加圧ローラ２０に対する侵入量は略単調増加し、摺動面Ａの端部Ｋの位置で侵入量は最大値を示す。
【００５５】
そのため、定着ニップ部Ｎの記録材入口から、定着ニップ部中央（ニップ部入口から出口までの中央）を通り、摺動面Ａの端部Ｋに至る部分まで、定着ニップ部内の圧力は略単調増加していく。また、摺動面Ａの端部Ｋの位置で、定着ニップ部Ｎ内における加圧力は最大ピークを示す。
【００５６】
また、本実施例では、加熱体ホルダー３２により、摺動面Ａの端部Ｋからニップ部出口まで、一定の平面をもたせた第２の摺動面Ｂが形成される構成となっている。そのため、摺動面Ａの端部Ｋ以降から定着ニップ部Ｎの記録材出口に至るまで、加圧ローラ２０に対する侵入量は略単調に減少する。
【００５７】
そのため、摺動面Ａの端部Ｋ以降、定着ニップ部Ｎの記録材出口に向かって定着ニップ部Ｎ内の圧力は急峻に減少する。
【００５８】
また、定着ニップ部Ｎ内における温度分布は、図５の（ａ）の１）に示すようになっている。
【００５９】
定着ニップ部Ｎの温度は、定着ニップ部Ｎの記録材入口から定着ニップ部中央を通り、摺動面Ａの端部Ｋに至る直前まで板状加熱体３３により加熱されるため、単調に増加する。定着ニップ部Ｎ内において、板状加熱体３３は摺動面Ａの端部Ｋより記録材搬送方向上流側に存在するため、端部Ｋに到達する前に、定着ニップ部内の温度は所望の温度に到達する。端部Ｋより記録材搬送方向下流側には、板状加熱体３３が存在していないために、端部Ｋ以降から定着ニップ部Ｎの記録材出口にかけて、定着ニップ部内の温度は略平衡状態を保つ。
【００６０】
上記説明のような圧力及び熱がトナーに加わることで、記録材Ｓおよび記録材Ｓ上の未定着トナー画像が定着ニップ部Ｎを通過する際に、記録材Ｓ上のトナー画像は以下のように溶融すると考えられる。以下に、本実施例における定着ニップ部Ｎ内におけるトナーの溶融状態を図７、図２４及び図２５の模型図を用いて説明する。なお、図２４は本実施例の実際的な構成を示したものであり、図２５は図２４の定着装置におけるトナー定着推移を示したものである。図２５において紙の厚みやトナーの粒径等は実際の大きさより誇張して示している。
【００６１】
まず、定着装置１０の定着ニップ部Ｎの通過前において、記録材Ｓ上のトナー画像Ｔのトナー層は図７の１）及び図２５のようになっていると考えられる。すなわち、記録材Ｓ上には、前記のように４つの感光ドラム１ａ〜１ｄから順次転写されたトナー画像Ｔが層状に形成されているが、空隙がない状態に積み重ねられているのではなく、トナー層の中にはある程度の空隙（空気）が存在している。
【００６２】
定着ニップ部Ｎの記録材入口から端部Ｋにかけて、記録材Ｓ上のトナー層にかかる熱および圧力は、図５の（ａ）の１）及び（ｂ）で示すように、ともに単調増加しているため、定着フィルム３１とトナー層の密着性を保ったまま記録材Ｓ上のトナー層は図７の２）及び図２５のように徐々に溶融していき、トナー層内部に存在する空隙（空気）は、トナー層内部で徐々に膨張していく。また、端部Ｋに至るまでに、記録材Ｓ上のトナー層は板状加熱体３３からの熱により充分に溶融する。
【００６３】
端部Ｋにおいて、記録材Ｓ上のトナー層にかかる圧力は、図５の（ｂ）に示すように、定着ニップ部Ｎ内で最大ピークを示す。圧力の最大ピーク位置Ｋに至るまでに圧力が降下する部分が殆どないので、圧力の最大ピーク位置Ｋに至るまでに定着フィルムとトナー層がニップ部長手方向に亘って常に密着している。そのため、端部Ｋ直前までに充分に溶融された記録材Ｓ上のトナー層が、端部Ｋによって長手方向に亘って均一にしごかれる。それにより、図７の３）及び図２５に示すように、トナー層内部に存在する空隙（空気）が、端部Ｋによるしごき効果によって、トナー層から完全に外部へしごき出され、長手方向に亘ってトナー層内に空隙（空気）が存在しない状態になる。図２２及び図２３のように圧力の最大ピーク位置Ｋに至るまでに圧力が降下する部分が存在すると、圧力降下部分でトナーの溶融が不十分となり、圧力の最大ピーク位置Ｋにおけるしごき効果が不十分になってしまう。
【００６４】
端部Ｋ以降から、定着ニップ部の記録材出口にかけて、トナー層の温度は、図５の（ａ）の１）に示すように略平衡状態を示しており、また、トナー層にかかる圧力は、図５の（ｂ）に示すように急峻に減少していくため、図７の４）及び図２５に示すように、トナー層はある程度の弾性を保ったまま、軽圧下でさらに均一に溶融される。
【００６５】
定着ニップ部Ｎの記録材出口において、トナー層の温度が略平衡状態であるために、トナー層はある程度の弾性を保っており、定着フィルム３１から充分に離型することができる。と同時に、第２の摺動面Ｂ下流側において、加圧ローラ２０により、記録材Ｓは定着フィルム３１とともに摺動面Ｂに押し当てられる。そのため、記録材Ｓのカールを適度に除去することができ、定着ニップ部Ｎの記録材出口において、定着フィルム３１は回転方向に引っ張られ、記録材Ｓが定着フィルム３１に巻きつくことなく定着フィルムから分離する。
【００６６】
以上の動作により、記録材Ｓ上のトナー層は図７の５）及び図２５に示すように、グロス及び表面均一性の高い高画質な画像として出力される。
【００６７】
以上のことから、本実施例の構成を用いることで、ホットオフセットがなく、グロス及び表面均一性の向上とともに、ホットオフセットのラティチュードを確保できるようになり、カールや巻き付きの発生しない高画質な定着画像を出力できる。
【００６８】
なお、本発明は、板状加熱体３３の摺動面とヒーターホルダー３２の摺動面の間に全く段差がないものだけに限られるものではない。板状加熱体３３の摺動面からヒーターホルダー３２の摺動面（圧力の最大ピーク位置Ｋ）にかけて加圧力の低下が殆どなければ良いのであって、板状加熱体３３の摺動面の記録材搬送方向下流側端部がその直後のヒーターホルダー３２の摺動面端部より若干低い構成でもよい。本発明者らの検討によると、板状加熱体３３の摺動面の記録材搬送方向下流側端部とその直後のヒーターホルダー３２の摺動面端部との段差が１００μｍ未満であれば、この段差による加圧力の低下は略無視できる。
【００６９】
また、板状加熱体３３の摺動面の記録材搬送方向下流側端部がその直後のヒーターホルダー３２の摺動面端部より若干高い構成でもよい。この場合、板状加熱体３３の摺動面の記録材搬送方向下流側端部が圧力の最大ピーク位置となる。しかしながら、板状加熱体３３の摺動面の記録材搬送方向下流側端部が圧力の最大ピーク位置になると、定着フィルム内面が板状加熱体３３のエッジで削られてしまうので、ヒーターホルダー３２で圧力の最大ピーク位置が形成される構成のほうが好ましい。
【００７０】
また、板状加熱体３３の記録材搬送方向下流側の端面とこの端面に対向するヒーターホルダー３２の面との間に若干の隙間（記録材搬送方向のギャップ）があっても構わない。本発明者らの検討によると、この隙間が３００μｍ以下であれば、この隙間による加圧力の低下は略無視できる。
【００７１】
ここで、本実施例において、摺動面Ａの端部Ｊの位置については、定着ニップ部Ｎの記録材入口より記録材移動方向上流側に配置した構成として説明を行ったが、上流側の板状加熱体３３ならびに加熱体ホルダー３２からなる摺動面Ａの端部Ｊは定着ニップ部Ｎの記録材入口と一致または、入口より上流側にあればよい。
【００７２】
端部Ｊが定着ニップ部Ｎの記録材入口と一致または、記録材入口より上流側にあることで、もう一方の端部Ｋの位置に、定着ニップ部Ｎ内における加圧力の最大ピークを持ってくることができ、また端部Ｋ近傍のピークを急峻にすることができるため、端部Ｋにおいて効果的にしごき効果を得ることができ、本発明における効果を充分に得ることができる。
【００７３】
摺動面Ａの端部Ｊが定着ニップ部Ｎの中に存在してしまうと、板状加熱体３３ならびに加熱体ホルダー３２からなる摺動面Ａの中央に加圧力のピークが発生してしまい、端部Ｋにおける加圧力のピークがブロードになってしまうため、適切なしごき効果、すなわちトナーが充分に溶融した状態で高い圧力を掛けるという作用が得られなくなり、本発明の効果を損なってしまう。しかしながら、端部Ｋによる圧力の低下が殆ど生じない程度であれば端部Ｊの定着ニップ部Ｎ内への多少の侵入は許容範囲である。
【００７４】
また、上述したように本実施例では、図６−１に示されるように、摺動面Ａの端部Ｊと摺動面Ａの端部Ｋを結んだ仮想平面Ｈと、この仮想平面Ｈに垂直であり加圧ローラ２０の回転軸中心を通る仮想平面Ｖが交差する位置に略重なるように（仮想平面Ｖからの距離が略０の位置に）端部Ｋを配置している。すなわち、定着ニップ部Ｎの記録材入口から端部Ｋに至るまで、摺動面Ａの加圧ローラ２０に対する侵入量が単調増加し、端部Ｋの位置で侵入量が最大値を示すので、定着ニップ部Ｎの記録材入口から、定着ニップ部Ｎの中央を通り、端部Ｋに至る部分まで、定着ニップ部Ｎ内の圧力は単調増加していき、端部Ｋの位置で、定着ニップ部Ｎ内における加圧力の最大ピークを示すものとして説明を行ったが、定着ニップ部Ｎ内において、端部Ｋが最大加圧ピークを得るためには、実施形態によらず、加圧ローラ２０に対する端部Ｋの侵入の仕方が本発明において重要な要素となる。
【００７５】
端部Ｋの位置が、図６−２に示すように、本実施例の配置（図６−１の位置）より記録材移動方向上流側に大幅にずれると、端部Ｋで得られる加圧力最大ピーク部の圧力分布は図６−２に示すように確かにシャープな形状を保つが、定着ニップ部Ｎの記録材入口から加圧力最大ピーク部（端部Ｋ）までの距離が短くなってしまうため、定着ニップ部Ｎ内における加熱領域が減少してしまう。
【００７６】
また、端部Ｋの位置が、図６−３に示すように、本実施例の配置より下流側に大幅にずれると、端部Ｋで得られる加圧力最大ピーク部の圧力分布が図６−３に示すようにブロード化し、本発明の効果が薄れてしまう。
【００７７】
そのため、より具体的には、図８の斜線部Ｍに示すように、板状加熱体３３の摺動面を広げた仮想平面Ｈを想定し、「この平面Ｈと加圧ローラ２０表面とが交わるライン」と「平面Ｈに対して垂直で加圧ローラの回転軸を通る仮想平面Ｖ」との距離をＬとすると（図８では平面Ｖの記録材搬送方向上流側の距離Ｌのみを記載しているが、平面Ｖの記録材搬送方向下流側にも距離Ｌが存在する）、端部Ｋの位置が平面Ｖから記録材搬送方向上流側へ「長さＬの３分の１」の範囲内に設定されていれば良い。また、端部Ｋの位置が平面Ｖから記録材搬送方向下流側へ「長さＬの２分の１」、好ましくは「長さＬの３分の１」、更に好ましくは「長さＬの４分の１」の範囲内に設定されていれば良い。図８の斜線部Ｍは、端部Ｋの位置が平面Ｖから記録材搬送方向上流側へ「長さＬの３分の１」の範囲、及び平面Ｖから記録材搬送方向下流側へ「長さＬの４分の１」の範囲を示している。
【００７８】
図８について詳述すると、加熱ユニットを加圧ローラに侵入させたとき、平面Ｈで切り取られる面において、Ｖからニップ部入口までの長さをＬとしている。斜線部Ｍの境界線はＶからの距離が、上流側においてＬの１／３程度、下流側において１／４程度までの範囲を示している。つまり、加圧ローラに対する加熱ユニット侵入量が減る（平面Ｈが図８の上側にずれる）とＬは減少し、それに伴って範囲も狭くなる。また、侵入量が増える（平面Ｈが図８の下側にずれる）とＬは増加し、それに伴って範囲も広がるので、斜線部Ｍの境界線は曲線になっている。また、平面Ｖより下流側の適正範囲は図８では平面Ｖから長さＬの１／４までとしているので、Ｌの１／３を適正範囲としている上流側とは斜線部Ｍの境界線の曲線が上流側の曲線とは若干異なる。しかしながら、平面Ｖより下流側の適正範囲は上述したように長さＬの１／２までで良い。斜線部Ｍの底部がくぼんでいるのは、平面ＶからＬの１／３，１／４という条件を満たしていても、あまりに加熱ユニットを侵入させすぎると、摺動面Ａの端部Ｊも加圧ローラに侵入することになり、そうなると発明の効果が得られなくなるため、適正でない範囲を避けているからである。
【００７９】
また、本発明で説明した実施例において、上流側の板状加熱体３３ならびに加熱体ホルダー３２からなる摺動面Ａの端部Ｊから加圧力の最大ピークを得る部分（摺動面Ａの端部Ｋ）までに形成される第１の摺動面Ａは平面として定義したが、第１の摺動面Ａは定着ニップ部Ｎ内で連続的に定着圧の増加をつくるようになっていればよく、即ち第１の摺動面Ａが、上流側の板状加熱体３３ならびに加熱体ホルダー３２からなる端部Ｊと加圧力の最大ピークを得る部分（端部Ｋ）を結んだ面で形成される平面Ｈに対し凹面にならなければ、若干の凸面であっても構わない。
【００８０】
第１の摺動面Ａが図９の（１）および（２）のように平面または凸面になっていれば、第１の摺動面Ａにおいて連続的に定着圧の増加をつくるようになり、ニップ部に掛かる圧力の最大ピークの位置までに圧力が降下する領域がなく定着ニップ部内で加熱フィルムと記録材上のトナー画像との長手方向の密着性を確保できるため、長手方向で均一なしごき効果が得られ、出力画像の表面均一性が良好になり、グロスむらも低減可能となる。
【００８１】
第１の摺動面Ａが図９の（３）のように凹面になっていると、領域Ｐにおいて定着圧の減少が発生するために、定着ニップ部内での領域Ｐにおける定着フィルムと記録材上のトナー画像との長手方向の密着性が確保できなくなり、長手方向で泡のしごき効果に差が発生し、出力画像の長手方向での表面均一性が悪くなり、グロスむらも発生してしまう。
【００８２】
また、本発明において、定着ニップ部Ｎ内の加圧力最大ピーク部Ｋ以降の構成、すなわち摺動面Ｂの構成については、全て平坦な面をニップ形状とする構成を用いて説明したが、平坦な面という形に限らず、図１０〜図１２及び図２４、図２５で示されるように、凹面形状とする構成を用いたとしても、摺動面Ｂ下流側において、加圧ローラ２０により、記録材Ｓは定着フィルム３１とともに摺動面Ｂに押し当てられ、記録材Ｓは摺動面Ｂにならうようになるため、記録材が定着フィルム側にカールするのを防止できる。また定着ニップ部Ｎの記録材出口において、摺動面Ｂが凹面形状を形成していることで、定着フィルム３１は加熱ユニット３０の回転方向に引っ張られ、定着フィルム３１と記録材Ｓの分離性をより一層確保できるため、本発明の効果を損なわない。なお、図１０〜図１２は摺動面Ｂの上記の凹面形状のこと以外は前述した図４、図９、図７と同様であるので再度の説明は省略する。
【００８３】
また、摺動部を構成する板状加熱体３３ならびに加熱体ホルダー３２は剛体であり加圧力Ｆの管理が構成上容易に出来る。
【００８４】
（第１の実施例に対する比較例１）
図１３は本比較例１における定着装置の要部の模型図である。図１４は本比較例１の定着装置における加熱体の外観斜視模型図である。第１の実施例における定着装置と共通する構成部材・部分には共通の符号を付して再度の説明を省略する。
【００８５】
本比較例１の定着装置と第１の実施例における定着装置との異なる点は、加熱体が圧力ピークＫの後にも配置されている点であり、その他の構成は第１の実施例における定着装置と同様の構成を用いている。
【００８６】
ここで、第１の実施例と本比較例１の違いを、図５で示す定着ニップ部内の温度・圧力分布を用いて説明する。
【００８７】
本比較例１と第１の実施例との異なる点は、加熱体が圧力ピークＫの後にも配置されている点であり、その他の構成は第１の実施例と同様の構成を用いているため、定着ニップ部Ｎ内における圧力分布は図５の（ｂ）のように、第１の実施例と同様の圧力分布を形成する。
【００８８】
しかし、本比較例１においては、定着ニップ部Ｎ内のほぼ全ての領域において加熱体３３が接する構成となるため、定着ニップ部Ｎ内ほぼ全域で加熱が行われることになり、第１の実施例の構成で得られるような、定着ニップ部Ｎにおける最大ピーク圧を発生する点（摺動面Ａの端部Ｋ）よりも前に最適温度で飽和するような温度勾配（図５の（ａ）の１））になることはない。
【００８９】
そのため、本比較例１において、加熱体の目標設定温度（定着温度）をホットオフセットが発生しない直前の温度に設定しても、ニップ部内の温度のピークが圧力の最大ピーク位置Ｋより記録材移動方向下流側になってしまい（図５の（ａ）の２））、定着ニップ部Ｎにおける最大ピーク圧を発生する点Ｋにおいては、記録材Ｓ上のトナーを十分溶融させることができないため、泡のしごき効果が十分に得られず、定着したトナー画像面の表面均一性を確保することができず、グロスも低下してしまう。
【００９０】
また、定着ニップ部Ｎにおける最大ピーク圧を発生する点Ｋにおいて、第１の実施例と同じ温度を得るように温度設定を行った場合（図５の（ａ）の３））、本比較例１の構成では、定着ニップ部Ｎにおける最大ピーク圧を発生する点Ｋ以降でも更に加熱体３３により記録材Ｓ上のトナーを加熱することになる。そのため、定着ニップ部Ｎの記録材出口付近では、記録材Ｓ上のトナーが加熱され過ぎ、トナーの弾性が下がってしまうため、ホットオフセットが発生してしまう。
【００９１】
つまり、本比較例１のように、定着ニップ部Ｎ内全体で加熱を行う構成をとると、本発明における効果を得ることができなくなってしまうのである。よって本実施例では、ニップ部に掛かる圧力が最大ピークになる位置よりも記録材移動方向上流側に加熱体を配置している。
【００９２】
（第１の実施例に対する比較例２）
図１５は本比較例２における定着装置の要部の模型図である。第１の実施例における定着装置と共通する構成部材・部分には共通の符号を付して再度の説明を省略する。
【００９３】
本比較例２と第１の実施例との異なる点は、加熱体よりも下流側の加熱体ホルダーを加圧ローラ側に大きく（１００μｍ以上）突出させている点であり、その他の構成は第１の実施例と同様の構成を用いている。
【００９４】
以下に、第１の実施例と本比較例２の違いを図１５を用いて説明する。定着ニップ部Ｎ内において、定着ニップ部Ｎ内における泡のしごき効果を増大させるために、図１５に示すような定着ニップ部内に突起形状の部材を設け局所的に加圧力の高い部分を形成することが考えられる。確かに定着ニップ部内に局所的に加圧力の高い部分を形成することで高いグロスが得られるものの、図１５の領域Ｐのように、定着ニップ部内の加圧力が最大ピークに達する前に、加圧力が減少してしまう部分が存在すると、それにより長手方向で定着フィルム３１と記録材Ｓ上のトナーＴとの密着性が低下する部分が不均一に生じ、そこでは定着フィルムから記録材上のトナーへの熱伝達が不十分になり、トナーは泡のしごき効果を発揮するために必要な溶融粘度まで達しないため、泡が残ってしまう。圧力の低下部分が存在すると図１６に示すように定着フィルム３１と記録材Ｓ上のトナーＴとの密着性は長手方向において不均一になるため、それにより長手方向において泡のしごき効果に差が生じてしまい、出力される定着画像の長手方向における表面均一性が悪化したり、長手方向においてグロスむらが生じてしまう。
【００９５】
ここで図１７を用いて、定着ニップ内部における密着性と温度・圧力分布の関係を説明する。本比較例２における圧力分布は図１７の（ｂ）に示すように定着ニップ内部で加圧力が低下する部分が存在するために、長手方向において定着フィルムと記録材上のトナーの密着性が不均一になる。このとき密着性が良い部分での温度分布は図１７の（ａ）の１）に示すように、最大ピーク圧を発生する点Ｋよりも前に最適な温度まで到達し、点Ｋにおいて泡のしごき効果が発現する。一方、密着性の悪い部分での温度分布は図１７の（ａ）の２）に示すように、加圧力の低下が始まる位置から温度上昇の傾きが低下し、点Ｋよりも前に最適温度まで到達できず、泡のしごき効果が得られない。そこで、加熱体３３の発熱量を増加させることで、図１７の（ａ）の３）に示すように密着性が悪い部分でも最適温度に到達させることはできるものの、今度は密着性が良い部分で、図１７の（ａ）の４）に示すように温度が上昇しすぎ、トナーの弾性が下がりすぎるため、ホットオフセットが発生してしまう。つまり、本比較例２のように定着ニップ部内で加圧力の低下部分が存在するような構成では、良好な表面均一性を得る定着ラティチュードが無くなってしまい、本発明における効果を得ることができない。よって、加熱体よりも下流側の加熱体ホルダーの加圧ローラ側への突出量は、加熱体の摺動面の記録材搬送方向下流側端部から１００μｍ未満にするのが好ましい。
【００９６】
なお、例えば図１８に示す、定着フィルム３１内面との加熱体３３ならびに加熱体ホルダー３２の摺動面に垂直な中心線Ｃ１が、加圧ローラ２０の回転軸中心線Ｃ２と一致する構成などのように、周方向において加熱ユニット３０の加圧ローラ２０への圧接位置が変化したとしても、定着ニップ部内で加圧力が低下する部分が生じるため、やはり本発明における効果を得ることはできない。
【００９７】
（第２の実施例）
図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は本実施例における定着装置の要部の模型図である。第１の実施例における定着装置と共通する構成部材・部分には共通の符号を付して再度の説明を省略する。
【００９８】
本実施例における定着装置１０は大別して、弾性層を有する直径Φ２０でＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度６０°の加圧ローラ２０と、加圧ローラ２０に圧接し定着ニップ部Ｎを形成し、また定着ニップ部Ｎを加熱する加熱手段を持った加熱ユニット４０から構成される。
【００９９】
加圧ローラ２０は、アルミあるいは鉄製の芯金２１、その外側に弾性層２２、弾性層２２の表面を被覆する離型性層２３から形成される。
【０１００】
弾性層２２はシリコンゴム等で形成されたソリッドゴム層、あるいは断熱効果を持たせるためシリコンゴムを発泡させ形成されたスポンジゴム層、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、硬化物内に気泡部分を持たせ、断熱作用を高めた気泡ゴム層などがある。
【０１０１】
離型性層２３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）等のフッ素系樹脂、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よく、また離型性層２３はチューブを被覆させたものでも、表面を塗料でコートしたものであってもよい。
【０１０２】
加熱ユニット４０を構成する耐熱性を有する直径Φ１８の円筒状で厚さ６４μｍの定着フィルム４１は、定着フィルム４１を円筒状に保持する加熱体ホルダー４２と、加熱体ホルダー４２を保持する金属製の剛性加圧ステー４４の外周に緩やかに嵌合されている。さらに加圧ホルダー４２の長手方向には幅５．８３ｍｍの板状加熱体４３が保持され、不図示の加圧手段により、板状加熱体４３は、定着フィルム４１を介して加圧ローラ２０と加圧力Ｆ（＝２０ｋｇｆ）で図１９（ｂ）に示される定着ニップ部Ｎを形成している。図１９（ｃ）に示されるように、このとき加熱ユニット４０の回転軸に対して鉛直な断面において、加熱ユニット４０は加圧ローラ２０の回転中心に向かって加圧方向Ｆで加圧されており、定着ニップ部Ｎにおける定着フィルム４１内面との板状加熱体４３ならびに加熱体ホルダー４２の摺動面の法線方向Ｕが加圧ローラ２０への加圧方向Ｆに対して平行ではなく、定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｓの搬送方向ＳＦの入口から出口方向にかけて、板状加熱体４３ならびに加熱体ホルダー４２の摺動面が加圧ローラ２０表面から内部へ侵入量が増加する方向に４．４°傾斜している。なお、加熱体ホルダー４３に対する加圧方向は、加熱体４３の摺動面の法線（仮想垂線）方向に対して０度より大きく３０°以下の範囲に設定するのが好ましい。このとき上流側の板状加熱体４３ならびに加熱体ホルダー４２からなる摺動面端部Ｊが定着ニップ部Ｎの記録材入口より外にあり、下流側の板状加熱体４３ならびに加熱体ホルダー４２からなる摺動面端部Ｋが定着ニップ部Ｎ内にある。このとき定着ニップ部Ｎの入口から摺動面端部Ｋまで７．７ｍｍの摺動面Ａが形成され、このとき摺動面端部Ｋの加圧ローラ２０への侵入量は１．０９ｍｍとなる。この実施例２も実施例１同様、加熱体の定着フィルムと接触する面の記録材搬送方向中央に対する仮想垂線は加圧ローラの回転中心よりも記録材搬送方向上流側を通っている。
【０１０３】
加熱ユニット４０は加圧ローラ２０に定着フィルム４１を介して圧接されている。加圧ローラ２０と、加熱体ホルダー４２及び板状加熱体４３とに挟持された定着フィルム４１は、加圧ローラ２０の回転に従動して加熱体ホルダー４２ならびに剛性加圧ステー４４の周りを回転する。
【０１０４】
このとき摺動面Ａの端部Ｋの下流側では、加熱体ホルダー４２が凹面形状となっており、この加熱体ホルダー４２の凹面形状部により端部Ｋから定着ニップ部Ｎの出口にかけて第２の摺動面Ｂが３ｍｍ形成される。
【０１０５】
定着フィルム４１は、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フィルムである。表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良い耐熱樹脂を混合または単独で被覆してある。
【０１０６】
加熱体ホルダー４２は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の耐熱性と、摺動性を具備した耐熱性樹脂により形成されている。
【０１０７】
このとき板状加熱体４３は、加圧ローラ２０の表面温度もしくは、板状加熱体４３の裏面温度もしくは、定着ニップ部Ｎの定着フィルム４１内面任意の位置に配された不図示のサーミスタ等の温度検知手段により検知される温度情報が目標設定温度を維持するように制御される。
【０１０８】
上記のように、板状加熱体４３ならびに加熱体ホルダー４２からなる定着フィルム４１内の摺動面法線方向Ｕが加圧ローラへの加圧方向Ｆに対し平行ではなく、摺動面が傾斜している。また、端部Ｊはニップ部の外にありかつ端部Ｋが定着ニップ部内にある（図１９（ｂ）、図１９（ｃ））ことにより、第１の実施例での効果と同様に、定着ニップ部Ｎ内では板状加熱体４３による加熱と同時に、定着ニップ部Ｎの圧力最大ピーク位置Ｋにかけて定着圧が途中で殆ど降下することなく高くなるような連続的な圧分布を形成している。さらに、最大ピーク圧を発生する加熱体ホルダー４２の位置Ｋよりも上流側に加熱体が配置されているため、記録材Ｓの未定着トナー画像面に対して定着ニップ部Ｎ内で温度低下のない加熱と連続的な定着圧の増加をつくる部分（摺動面Ａ）から、加圧力の最大ピーク部を分離し構成することができる。このとき定着ニップ内部の圧力・温度分布は図５の（ｂ）、図５の（ａ）の１）に示すように第１の実施例と同様のものが得られる。これにより、トナーが加圧力の最大ピーク部（摺動面端部Ｋ）に達する前に充分に溶融され、且つ加圧力の最大ピーク部（摺動面端部Ｋ）以後に余計な加熱を行わず、温度上昇をほぼ飽和させることができ、効果的な泡のしごき作用を得ることができる。それによりグロスおよび表面均一性の向上とともに、ホットオフセットのラティチュードを確保できるようになる。
【０１０９】
加えて、板状加熱体４３ならびに加熱体ホルダー４２からなる定着フィルム４１内の摺動面Ａの法線方向Ｕが加圧ローラへの加圧方向Ｆに対し平行ではなく、加熱ユニット４０内で摺動面Ａが傾斜して形成されていることにより、摺動面Ａに垂直な方向への力Ｆ１と同時に、摺動面Ａに平行で定着フィルムならびに定着ニップ部Ｎ内で記録材Ｓを挟持搬送するＳＦ方向への力Ｆ２が発生する。これにより、記録材Ｓの挟持搬送時の搬送安定性が増し、定着ニップ部Ｎ内で局所的に加圧力が低下するといった板状加熱体４３と定着フィルム４１の摺動面、定着フィルム４１と記録材Ｓでの不均一な加圧力の発生が軽減されるため、泡を均一に安定してしごくことが可能となり、より一層グロスと表面均一性を向上させることができる。
【０１１０】
また、第１の実施例と同様に摺動部を構成する板状加熱体４３ならびに加熱体ホルダー４２は剛体であり、加圧力Ｆの圧管理が構成上容易に出来る。
【０１１１】
また、第１の実施例と同様に第２の摺動面Ｂにおいて、ホットオフセットを発生させることなく、更にグロスを向上させることができ、同時に第２の摺動面Ｂ下流側において、記録材Ｓのカールを適度に除去し、定着ニップ部Ｎの記録材出口において、定着フィルム４１と記録材Ｓの分離効果が得られ、定着フィルムへの巻きつきも防止できる。
【０１１２】
なお、本実施例で示した部材の形状、材質を表す物性値はこれに限ったものではなく、図５の（ｂ）及び図５の（ａ）の１）に示す圧力・温度分布を実現できるようなものであれば、本発明の効果を損なわない。
【０１１３】
（第３の実施例）
図２０は本実施例における定着装置の要部の模型図である。第１の実施例における定着装置と共通する構成部材・部分には共通の符号を付して再度の説明を省略する。第２の実施例と異なる点は、第２の実施例の加熱体ホルダー４２の力Ｆを受ける面が、力Ｆの方向に対して略垂直な面である（加熱体ホルダー４２の力Ｆを受ける面が加熱体４３の摺動面とは非平行になっている）のに対し、本実施例では加熱体ホルダーの力Ｆを受ける面が、力Ｆの方向に対して非垂直な面である（加熱体ホルダー４２の力Ｆを受ける面が加熱体４３の摺動面と略平行になっている）点である。
【０１１４】
本実施例における定着装置は、加熱ユニット３０の加圧ローラ２０への加圧方向（加熱体ホルダーに対する加圧方向）が、加熱ユニット３０の定着フィルムの回転軸に対して鉛直な断面で、定着ニップ部Ｎにおける定着フィルム３１内面との板状加熱体３３ならびに加熱体ホルダー３２の摺動面の法線方向Ｕに対して、最大３０°の範囲で定着ニップ部Ｎにおける記録材Ｓの搬送方向ＳＦの入口に近い上流側へ角度Ｄで傾斜して加圧力Ｆで加圧している。つまり、角度Ｄは０°＜Ｄ≦３０°の範囲内に設定されている。
【０１１５】
上記構成においても定着ニップ部Ｎ内の圧力・温度分布は、図５の（ｂ）、図５の（ａ）の１）に示す第１の実施例と同様のものが得られるため、第１の実施例と同様に、摺動面Ａにおけるグロスおよび表面均一性の向上と、ホットオフセットのラティチュードを確保する効果と、摺動面Ｂにおける記録材Ｓのカール性除去と、巻きつき防止の効果が得られる。
【０１１６】
また、上記構成において、摺動面の法線方向Ｕに対して加圧方向Ｆが定着ニップ部の上流に角度Ｄをもって傾いて形成されることで、摺動面に垂直な方向への力Ｆ１と同時に、摺動面に平行で定着フィルム３１ならびに定着ニップ部Ｎ内で記録材Ｓを挟持搬送するＳＦ方向への力Ｆ２が発生する。これにより、記録材Ｓの挟持搬送時の搬送安定性が増し、定着ニップ部Ｎ内で局所的に加圧力が低下するといった板状加熱体３３と定着フィルム３１の摺動面、定着フィルム３１と記録材Ｓでの不均一な加圧力の発生が軽減されるため、泡を均一に安定してしごくことが可能となり、グロスと表面均一性を向上させることができる。
【０１１７】
このとき３０°以上の傾斜では摺動面に対する垂直方向の加圧力Ｆ１が記録材Ｓの挟持搬送方向の力Ｆ２に逃げすぎるため、搬送安定性は増すものの逆に記録材Ｓのトナー画像面との密着性が低下または不安定になり、泡の均一なしごき効果が得られず、定着後のトナー画像面の均一性が損なわれる。よって加圧方向Ｆを上記範囲で設定することで、より安定した泡のしごき効果が得られ、定着後のトナー画像面の表面均一性とグロス向上が図れる。なお、加圧方向Ｆの摺動面の法線方向Ｕに対する角度Ｄの設定値については、記録材と摺動面との摩擦係数等により決定される適正な値を選択するものであるが、３０°程度の傾斜までは効果を発揮するものである。本実施例により第１の実施例の効果に加え、加圧方向Ｆを摺動面の法線方向Ｕに対して角度Ｄで傾斜させることにより、第２の実施例で挙げた効果も得ることが出来る。
【０１１８】
（第４の実施例）
本実施例は、第１〜第３の実施例の定着装置において、定着ニップ部Ｎ内で加熱体ホルダー３２、４２が、定着フィルム３１、４１の回転時にその内周と摺動する部分、または加熱体ホルダー３２、４２全体がＰＴＦＥまたはそれに近い耐熱性と摺動性を兼ね備えた部材で形成されていることを特徴としている。
【０１１９】
上記のように、加熱体ホルダー３２、４２の定着フィルム３１、４１内周との摺動部、または加熱体ホルダー３２、４２全体を、ＰＴＦＥなどの耐熱性と摺動性を兼ね備えた部材で形成することで、定着フィルム３１、４１の走行安定性と耐久性が向上し、定着ニップ部Ｎ内での加熱体ホルダー３２、４２ならびに板状加熱体３３と定着フィルム３１、４１の密着性が向上し、より安定したトナー画像面の表面均一性とグロス向上が図れる。
【０１２０】
（第５の実施例）
本実施例は、第１〜第３の実施例の定着装置において、定着ニップ部Ｎ内で加熱体ホルダー３２、４２が、定着フィルム３１、４１の回転時にその内周と摺動する部分、または加熱体ホルダー３２、４２全体に、フッ素系の耐熱性と摺動性を兼ね備えたコーティングが施されていることを特徴としている。
【０１２１】
上記のように構成することで、第４の実施例に記載のＰＴＦＥまたはそれに近い材料で加熱体ホルダー３２、４２を構成するのと同等の、定着フィルム３１、４１の走行安定性と耐久性向上がはかれ、定着ニップ部Ｎ内での加熱体ホルダー３２、４２ならびに板状加熱体３３、４３と定着フィルム３１、４１の密着性が向上しより安定したトナー画像面の表面均一性とグロス向上が図れる。
【０１２３】
（その他）
１）実施例では加熱体として図３に示したような構造のセラミックスヒーターを用いているが、これとは異なる構造のセラミックスヒーターであっても勿論よい。通電発熱抵抗層３３ｂをヒーター基板３３ａの可撓性部材摺動面とは反対側の面に設けた所謂背面加熱型のセラミックスヒーターであってもよい。
【０１２４】
２）実施例では加熱体の温度検出手段として接触型のサーミスタを用いているが、ふく射等で感知する非接触型の温度検出手段等でも何ら問題は無く、配設位置に関しても実施例とは異なる他の場所に付けても温度制御は可能である。
【０１２５】
３）可撓性部材は耐熱性樹脂フィルムに限られず、金属製フィルムや、複合フィルムにすることもできる。
【０１２６】
４）実施例では可撓性部材は円筒状部材（可撓性スリーブ）にして、これを加圧ローラ駆動による従動回転としているが、エンドレスフィルムの内部に駆動ローラを設け駆動ローラを回転駆動することによりフィルムを回転させるなど、任意の回転手段にすることが出来る。
【０１２７】
５）また可撓性部材はロール巻きにした長尺の有端ウエブ状部材にしてこれを加熱体を経由させて繰り出し走行移動させる装置構成にすることもできる。
【０１２８】
本発明は上述の実施例にとらわれるものではなく、技術思想内の変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】第１の実施例における画像形成装置例の概略構成模型図。
【図２】定着装置部分の拡大図。
【図３】加熱体の構成説明図。
【図４】定着ニップ部分の拡大模型図。
【図５】定着ニップ内の温度分布と圧力分布の説明図。
【図６−１】定着ニップ部分の圧力分布の説明図（その１）。
【図６−２】定着ニップ部分の圧力分布の説明図（その２）。
【図６−３】定着ニップ部分の圧力分布の説明図（その３）。
【図７】定着ニップ内におけるトナーの溶融状態の説明図。
【図８】定着ニップ部の詳細説明図。
【図９】定着装置の摺動部の断面構成図。
【図１０】摺動部の変形例の断面構成図（その１）。
【図１１】摺動部の変形例の断面構成図（その２）。
【図１２】図１０の摺動部の変形例の場合の定着ニップ内におけるトナーの溶融状態の説明図。
【図１３】比較例１の定着装置の構成説明図。
【図１４】比較例１の定着装置における加熱体の外観斜視模型図。
【図１５】比較例２の定着装置の構成説明図。
【図１６】比較例２の定着装置の問題点の説明模型図。
【図１７】比較例２の定着装置における定着ニップ内の温度分布と圧力分布の説明図。
【図１８】比較例２における他の構成の定着装置の構成説明図。
【図１９（ａ）】第２の実施例の定着装置の構成説明図（その１）。
【図１９（ｂ）】第２の実施例の定着装置の構成説明図（その２）。
【図１９（ｃ）】第２の実施例の定着装置の構成説明図（その３）。
【図２０】第３の実施例の定着装置の構成説明図。
【図２１】従来の加熱定着装置の説明図。
【図２２】定着中にトナー像に掛かる圧力が不十分である領域のトナー溶融推移を示した図。
【図２３】定着中にトナー像に掛かる圧力が不十分である領域のトナー定着推移を示した図。
【図２４】第１の実施例の実際的な構成を示した断面図。
【図２５】第１の実施例のトナー層定着推移を示した図。
【符号の説明】
【０１３０】
１０・・加熱定着装置、２０・・加圧ローラ、２１・・芯金、２２・・弾性層、２３・・離型層、３０・４０・・加熱ユニット、３１・４１・・定着フィルム、３２・４２・・加熱体ホルダー、３３・４３・・板状加熱体、３４・４４・・剛性加圧ステー、Ｓ・・記録材、Ｔ・・トナー画像、ＳＦ・・記録材搬送方向、Ｎ・・定着ニップ部、Ｃ１・・・・定着フィルム内摺動面中心線（加熱ユニット側）、Ｃ２・・加熱ローラ回転軸中心、Ｕ・・・・摺動面法線方向
【図１６】
0004612812.tif 000002
【図１９（ｃ）】
0004612812.tif 000003
【図１】
0004612812.tif 000004
【図２】
0004612812.tif 000005
【図３】
0004612812.tif 000006
【図４】
0004612812.tif 000007
【図５】
0004612812.tif 000008
【図６−１】
0004612812.tif 000009
【図６−２】
0004612812.tif 000010
【図６−３】
0004612812.tif 000011
【図７】
0004612812.tif 000012
【図８】
0004612812.tif 000013
【図９】
0004612812.tif 000014
【図１０】
0004612812.tif 000015
【図１１】
0004612812.tif 000016
【図１２】
0004612812.tif 000017
【図１３】
0004612812.tif 000018
【図１４】
0004612812.tif 000019
【図１５】
0004612812.tif 000020
【図１７】
0004612812.tif 000021
【図１８】
0004612812.tif 000022
【図１９（ａ）】
0004612812.tif 000023
【図１９（ｂ）】
0004612812.tif 000024
【図２０】
0004612812.tif 000025
【図２１】
0004612812.tif 000026
【図２２】
0004612812.tif 000027
【図２３】
0004612812.tif 000028
【図２４】
0004612812.tif 000029
【図２５】
0004612812.tif 000030