(57)【要約】【課題】加圧ローラの熱膨張に起因する問題とニップ部の圧不均一に起因する問題の両方を解消することができる定着装置を提供すること。【解決手段】発熱体に耐熱性フィルムを加圧部材で密着させて摺動搬送させ、該耐熱性フィルムを挟んで発熱体と加圧ローラとで形成される圧接ニップ部の耐熱性フィルムと加圧部材との間に被加熱材を導入して耐熱性フィルムと一緒に圧接ニップ部を搬送させて発熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に付与するフィルム加熱方式の定着装置において、前記発熱体は可撓性部材で形成され、前記加圧ローラは剛体で形成され、前記発熱体を固定するガイド部材の前記発熱体取り付け面が前記加圧ローラの曲率とほぼ一致する曲面形状であることを特徴とする。【選択図】図１
2005257894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体に耐熱性フィルムを加圧部材で密着させて摺動搬送させ、該耐熱性フィルムを挟んで発熱体と加圧ローラとで形成される圧接ニップ部の耐熱性フィルムと加圧部材との間に被加熱材を導入して耐熱性フィルムと一緒に圧接ニップ部を搬送させて発熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に付与するフィルム加熱方式の定着装置において、
前記発熱体は可撓性部材で形成され、前記加圧ローラは剛体で形成され、前記発熱体を固定するガイド部材の前記発熱体取り付け面が前記加圧ローラの曲率とほぼ一致する曲面形状であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記発熱体とガイド部材の間に弾性部材を配置し、発熱体に耐熱性フィルムを加圧部材で密着させ、該耐熱性フィルムを挟んで発熱体と加圧ローラによる圧接ニップ部形成時に前記弾性部材が均一に弾性変形することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記可撓性発熱体は、各表面に耐熱性且つ摺動性を有する絶縁体により保護被覆されたシート状発熱体であることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム加熱方式の定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発熱体と加圧部材との圧接ニップ部で被加熱材を加熱する加熱装置の具体例として、電子写真プリンタ、電子写真複写機、静電記録装置等の画像形成装置における熱ローラ方式の画像加熱定着装置がある。
【０００３】
斯かる画像加熱定着装置は、発熱体としての加熱ローラ（定着ローラ）と、これに圧接させた加圧部材としての加圧ローラを基本構成とし、この一対のローラを回転させて該両ローラ対の圧接ニップ部（定着ニップ部）に未定着画像（トナー画像）を形成担持させた被加熱材としての被記録材（転写材シート・静電記録紙・エレクトロファックス紙・印字用紙等）を導入して圧接ニップ部を挟持搬送通過させることで、加熱ローラの熱と圧接ニップ部の加圧力にて未定着画像を被記録材面に永久固着画像として熱圧定着させるものである。
【０００４】
熱ローラ方式において、加熱ローラを表面発熱型のローラとしたものは、エネルギー効率が高く表面温度の立ち上がりが早くてプリント時に室温から定着可能温度に迅速に立ち上げることができるため、スタンバイ時の消費電力をゼロにすることができ、省エネルギータイプの装置である。
【０００５】
又、省エネルギータイプの他の加熱装置若しくは画像加熱定着装置としてフィルム加熱方式の装置が実用化されている。これは例えば特許文献１〜４等に提案されており、発熱体に耐熱性フィルム（定着フィルム）を加圧部材で密着させて摺動搬送させ、該耐熱性フィルムを挟んで発熱体と加圧部材とで形成される圧接ニップ部の耐熱性フィルムと加圧部材との間に被加熱材を導入して耐熱性フィルムと一緒に圧接ニップ部を搬送させて発熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に付与する装置である。
【０００６】
フィルム加熱方式の加熱装置は、発熱体として低熱容量線状加熱体を、フィルムとして薄膜の低熱容量のものを用いることができるため、省電力化・ウェイトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能になり、又、本機内昇温を抑えることができる。上述のフィルム加熱方式では、加熱体と加圧部材との圧接ニップ部で被加熱材を加熱する加熱装置において、従来は加熱体に対する加圧部材を耐熱性ゴム等の弾性体ローラにしてこの加圧弾性体ローラの弾性変形により加熱体との間に所定幅の圧接ニップ部を形成させていた。
【０００７】
しかし、加圧部材としての耐熱性ゴム等の弾性体ローラは熱伝導性が悪く、又、熱膨張率が大きい。そのため、加圧弾性体ローラを被加熱材や耐熱性フィルムを搬送させる駆動ローラとした装置の場合は、被加熱材や耐熱性フィルムの搬送速度はこの駆動ローラの周速で決まるため、該駆動ローラとしての加圧弾性体ローラの熱膨張率が大きいと周速が変化し易く、例えば画像形成装置の画像加熱定着装置の場合、被記録材が画像転写部等の作像部と画像加熱定着装置との間に跨がっているとき被記録材が画像加熱定着装置に引っ張られることになって、形成画像が伸びたり、画像がブレたりする。
【０００８】
そこで、上記問題点を解決する目的で、特許文献５には、弾性のある加熱体を設けて加圧ローラを剛体とする構成のフィルム加熱方式の定着装置が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報
【特許文献４】特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公報
【特許文献５】特開平７―５７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記構成では発熱体の弾性層が従来の弾性体加圧ローラの弾性部と同等の厚さが必要となり、発熱体の熱容量が大きくなり、熱伝導性も悪化するので、省電力化・ウェイトタイム短縮化において従来のフィルム加熱方式の構成より劣ってしまう。又、特許文献５（特開平７―５７８４号公報）の構成では、圧接ニップ部の面圧はニップ部中央が両端部より高くなり不均一である。ニップ圧が不均一であると被加熱材への画像定着性が不安定になり、又、被加熱材にしわが発生したり、カール量も多くなるという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、加圧ローラの熱膨張に起因する問題とニップ部の圧不均一に起因する問題の両方を解消することができる定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、発熱体に耐熱性フィルムを加圧部材で密着させて摺動搬送させ、該耐熱性フィルムを挟んで発熱体と加圧ローラとで形成される圧接ニップ部の耐熱性フィルムと加圧部材との間に被加熱材を導入して耐熱性フィルムと一緒に圧接ニップ部を搬送させて発熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に付与するフィルム加熱方式の定着装置において、前記発熱体は可撓性部材で形成され、前記加圧ローラは剛体で形成され、前記発熱体を固定するガイド部材の前記発熱体取り付け面が前記加圧ローラの曲率とほぼ一致する曲面形状であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記発熱体とガイド部材の間に弾性部材を配置し、発熱体に耐熱性フィルムを加圧部材で密着させ、該耐熱性フィルムを挟んで発熱体と加圧ローラによる圧接ニップ部形成時に前記弾性部材が均一に弾性変形することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記可撓性発熱体は、各表面に耐熱性且つ摺動性を有する絶縁体により保護被覆されたシート状発熱体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フィルム加熱方式の加熱体と加圧部材との圧接ニップ部で被加熱材を加熱する定着装置において、非通紙部昇温の発生を緩和若しくは防止して、該非通紙部昇温に起因する前述のような種々の問題を解消でき、又、加圧部材の熱膨張に起因する問題を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
＜実施の形態１＞
本実施例装置はフィルム加熱方式の加熱装置（画像加熱定着装置）である。本例の装置は特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示の所謂テンションレスタイプのフィルム加熱方式の装置である。図１は装置の要部の横断面図、図２は圧接ニップ部部分の拡大図である。
【００１８】
図において、４は横断面略半円弧状樋型のフィルム内面ガイドステーであり、このステー４の外側下面に長手に沿って形成した溝内に後述する、可撓性発熱体１と弾性部材３を嵌入して固定支持させてある。
【００１９】
ステー４は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料等で構成できる。
【００２０】
２は円筒状の耐熱性フィルムであり、前記発熱体１を含むガイドステー４に外嵌させてある。この円筒状フィルム２の内周長と、発熱体１を含むガイドステー４の外周長はフィルム２の方を例えば２ｍｍ程度大きくしてあり、従って、フィルム２は発熱体１を含むガイドステー４に対して周長が余裕をもってルーズに外嵌している。
【００２１】
フィルム２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６０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性・離型性・強度・耐久性・可撓性のある単層或は複合層フィルムを使用できる。
【００２２】
例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層フィルム、或はポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等のフィルムの外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の離型層をコーティングした複合層フィルム等である。
【００２３】
加圧ローラ５はアルミニウム、銅等の熱伝導性の高い金属を中空円筒形状にし、図２に示すように芯材５ｃ上に、耐熱剥離層５ｄとしてＰＴＦＥ等のフッ素樹脂をコーティングしたものを用いた剛体から成る良熱伝導体ローラであり、不図示の軸受手段・付勢手段により所定の押圧力をもってフィルム２を挟ませて発熱体１の表面に圧接させて配設して圧接ニップ部Ｎを形成させてある。
【００２４】
そして、加圧ローラ５は不図示の駆動手段により不図示の動力伝達系を介して回転駆動力が伝達されて矢示の反時計方向に回転駆動される。
【００２５】
この加圧ローラ５の回転駆動による該ローラ５とフィルム２外面との摩擦力でフィルム２に直接的に回転力が作用し（被記録材６が圧接ニップ部Ｎに導入されたときは被記録材６を介してフィルム２に回転力が間接的に作用）、該フィルム２が発熱体１の表面に圧接摺動しつつ矢示の時計方向ａに回転駆動される。フィルム内面ガイドステー４はフィルム２の回転を容易にするものである。尚、フィルム２の内面と発熱体１の表面との摺動抵抗を低減するために両者の間に耐熱性グリス等の潤滑剤を少量介在させるのが良い。
【００２６】
加圧ローラ５の回転によるフィルム２の回転周速度が定常化し、発熱体１の温度が所定に立ち上がった状態において、フィルム２を挟んで発熱体１と加圧ローラ５とで形成される圧接ニップ部Ｎのフィルム２と加圧ローラ５との間に被加熱材としての画像定着すべき被記録材６が導入されてフィルム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、発熱体１の熱がフィルム２を介して被記録材６に付与され被記録材６上の未定着顕画像Ｔが被記録材６面に加熱定着されるものである。圧接ニップ部Ｎを通った被記録材６はフィルム２の面から分離されて搬送される。
【００２７】
本実施の形態に係るテンションレスタイプのフィルム加熱方式の装置は、フィルム回転駆動状態時に圧接ニップ部Ｎとこの圧接ニップ部Ｎよりもフィルム回転方向上流側のフィルム内面ガイドステー外面部分とフィルム２との接触部領域のフィルム部分のみにテンションが作用し、残余の大部分のフィルム部分にはテンションが作用しない。
【００２８】
そのため、フィルム回転駆動状態時におけるフィルム２のステー長手に沿う寄り移動力が小さく、フィルム２の寄り移動規制手段及びフィルム寄り制御手段を簡単化することができる。例えば、フィルムの寄り移動規制手段としてはフィルム端部を受け止めるフランジ部材のような簡単なものにすることができ、フィルム寄り制御手段は省略して装置のコストダウンや小型化を図ることができる。
【００２９】
発熱体１は、図３にその層構成を示したように、厚さ２０〜５０μｍでＳＵＳ等の合金箔によって形成された抵抗体１ａを厚さ３０〜１００μｍのポリイミド層１ｂによって被覆、絶縁された所謂面状発熱体で、フィルム２若しくは被記録材６の搬送方向ａに対して直角方向を長手とする細長のものである。
【００３０】
発熱体１とフィルム内面ガイドステー４の間に配置された耐熱性弾性部材３は厚さ１〜２ｍｍのシリコンゴム、フッ素ゴム等である。
【００３１】
上記発熱体１とフィルム６は共に可撓性を具備しているので、加圧ローラ５の曲率に沿って所定幅の圧接ニップ部Ｎが形成される。又上記ガイドステー４の発熱体１と弾性部材３の固定面は、発熱体１と弾性部材３をガイドステー４に沿わせたときに、発熱体１の曲率が加圧ローラ５の曲率と一致する曲面形状で形成されている。これにより加圧時の弾性部材３の弾性変形量は均一となり、圧接ニップ部Ｎの面圧も均一となる。
【００３２】
これにより圧接ニップ部Ｎの面圧の不均一に起因する被記録材６の画像の加熱定着むら・光沢むら・オフセット等の異常画像や、紙しわ等の発生が除去される。
【００３３】
被記録材６の顕画像担持面側に弾性を持たせたことから、圧接ニップ部Ｎに導入した被記録材６の顕画像担持面にフィルム２の表面が弾性部材３の弾性変形により被記録材面に沿って密着して顕画像（トナー画像）に熱伝導がなされるため、熱効率が上がり、又、顕画像を包み込む効果もあるため、定着性が良好になると同時に、静電オフセットの発生も軽減させることができる。
【００３４】
加圧ローラ５は、熱伝導性が悪く、又、熱膨張率が大きい耐熱性ゴム等の弾性体ローラでなく、熱伝導性が良く、熱膨張率も極めて小さい、外径精度の高い剛体ローラを使用できるから、非通紙部昇温に起因するローラの通紙部領域のローラ外径と非通紙部領域のローラ外径とのに大きな熱膨張差による被加熱材の紙しわ等の異常画像が発生が防止される。
【００３５】
又、加圧ローラを被加熱材の駆動ローラとした場合も、熱膨張による周速変化が殆どなく無視できるレベルであるから被記録材が引っ張られることによる画像の伸びやブレが生じることが防止される。
【００３６】
更に、本実施の形態のような発熱体１は、抵抗体１ａの抵抗体短手方向の幅を変えることで、発熱体長手方向の配熱分布調節が可能であるため、良熱伝導性加圧ローラ５とを組み合わせれば更に確実な定着温度制御が可能になる。
【００３７】
又、加圧ローラは外径精度が高く、熱膨張も極めて少なく、圧接ニップ部の面圧も均一であることから、フィルム２・被記録材６の搬送性が良好になる。
【００３８】
＜実施の形態２＞
図４はフィルム加熱方式の加熱装置の他の構成形態例を示したものである。
【００３９】
第１のフィルム懸回ローラ７と、第２のフィルム懸回ローラ８と、断熱ホルダ１０に保持させた発熱体１との互いに並行の３部材７・８・１間に、エンドレスベルト状の耐熱性フィルム２を懸回張設し、フィルム２を挟んで発熱体１に圧接させて加圧ローラ５を配設し、耐熱性フィルム２を第１のフィルム懸回ローラ７、或は加圧ローラ５をフィルム駆動ローラとして図中ａ方向に回転搬送する構成である。第１のフィルム懸回ローラ７を駆動ローラとしたときは加圧ローラ５は従動回転する。
【００４０】
上記構成の装置も、断熱ホルダ１０と発熱体１の間にシート状の弾性部材３が配設されており、断熱ホルダ１０の弾性部材取付面は前記実施の形態１のガイドステーと同様の曲面形状としてあり、加圧ローラ５も実施の形態１と同様に良熱伝導ローラとしてあり、実施の形態１のものと同様の作用効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、フィルム加熱方式の定着装置に対する利用可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る定着装置の断面図（フィルム加熱方式の加熱装置の要部）である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る定着装置の圧接ニップ部の拡大図である。
【図３】発熱体の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る定着装置の装置断面図（フィルム加熱方式の加熱装置の他の構成形態）である。
【符号の説明】
【００４３】
１    発熱体
２    耐熱性フィルム
３    弾性部材
４    ガイドステー
５    加圧ローラ
６    被記録材
７    第１のフィルム懸回ローラ
８    第２のフィルム懸回ローラ
１０  断熱ホルダ
Ｎ    圧接ニップ部
【図１】
2005257894.tif 000003
【図２】
2005257894.tif 000004
【図３】
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【図４】
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