(57)【要約】【課題】画像の加熱温度への可撓性部材の立ち上がり時間を短縮でき、可撓性部材の回転駆動力を低減できる像加熱装置の提供。【解決手段】加熱ニップ部Ｎを通る可撓性部材１３を有する。さらに、前記加熱ニップ部よりも記録材搬送方向下流側で前記可撓性部材の内周面と接して前記可撓性部材を回転駆動する駆動部材１４と、前記駆動部材と前記可撓性部材を挟んで前記駆動部材とともに前記可撓性部材を回転駆動する外部駆動部材１５と、を有する。前記加熱ニップ部は前記可撓性部材の内周面側及び外周面側にそれぞれ設けられた第１の発熱体１０と第２の発熱体１とにより形成されている。そして、前記可撓性部材は回転方向において前記加熱ニップ部と前記外部駆動部材間以外の領域の張力Ｔ２が、前記加熱ニップ部と前記外部駆動部材間の領域の張力Ｔ１よりも小さい。【選択図】図３
2007272034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記加熱ニップ部を通る可撓性部材と、前記加熱ニップ部よりも記録材搬送方向下流側で前記可撓性部材の内周面と接して前記可撓性部材を回転駆動する駆動部材と、前記駆動部材と前記可撓性部材を挟んで前記駆動部材とともに前記可撓性部材を回転駆動する外部駆動部材と、を有し、前記加熱ニップ部は前記可撓性部材の内周面側及び外周面側にそれぞれ設けられた第１の発熱体と第２の発熱体とにより形成されており、前記可撓性部材は回転方向において前記加熱ニップ部と前記外部駆動部材間以外の領域の張力が、前記加熱ニップ部と前記外部駆動部材間の領域の張力よりも小さいことを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記外部駆動部材は、前記駆動部材と等周速度、若しくは略等周速度で回転されることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記外部駆動部材は、前記記録材の搬送方向と直交する幅方向で前記録材上の画像が通過する領域外に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記外部駆動部材は、前記可撓性部材が前記駆動部材から離れる位置、若しくは前記駆動部材から略離れる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記駆動部材の周方向において前記外部駆動部材が前記可撓性部材に接触する位置は、前記可撓性部材と前記駆動部材の接触開始位置に対してπ／２（ｒａｄ）〜π（ｒａｄ）の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記加熱ニップ部はフラット、若しくは略フラットな形状であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項７】
前記可撓性部材において前記加熱ニップ部の前記可撓性部材回転方向終端から前記駆動部材との接触開始位置までの領域と、前記加熱ニップ部を含む仮想面と、の成す角度は０〜１０°であることを特徴とする請求項６に記載の像加熱装置。
【請求項８】
更に、前記可撓性部材の回転方向において前記可撓性部材の内周面側の前記駆動部材から前記加熱ニップ部までの領域に前記可撓性部材の移動を案内するガイド部材を有し、前記可撓性部材は前記ガイド部材によって張力を掛けられていないことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項９】
更に、内周面が前記第２の発熱体に接し、かつ、外周面が前記可撓性部材の外周面に接する第２の可撓性部材を有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項１０】
前記第２の可撓性部材は、前記記録材上の画像と接触することを特徴とする請求項９に記載の像加熱装置。
【請求項１１】
前記第１の発熱体の抵抗値を前記第２の発熱体の抵抗値よりも高く設定して、前記第１の発熱体の最大発熱量より前記第２の発熱体の最大発熱量を高く設定したことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項１２】
更に、制御手段を有し、前記制御手段は、前記記録材の厚みに応じて前記第１の発熱体および前記第２の発熱体の温調温度を切り替えるモードを有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項１３】
更に、制御手段を有し、前記制御手段は、前記記録材のサイズに応じて前記第１の発熱体および前記第２の発熱体の温調温度を切り替えるモードを有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項１４】
前記第１の発熱体および前記第２の発熱体が、セラミック基板上に発熱抵抗体を印刷した上に絶縁コートが施されたセラミックヒータであることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項１５】
前記第１の発熱体が給電を受けるコネクタ接点が、前記第２の発熱体が給電を受けるコネクタ接点の位置に対し、前記記録材の搬送方向と直交する幅方向で反対側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項１６】
前記第１の発熱体および前記第２の発熱体をそれぞれ保持する保持部材は、少なくとも前記記録材が前記加熱ニップ部を通過する範囲において、熱伝導度が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の断熱性材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項１７】
前記第１の発熱体は、前記第２の発熱体よりも前記記録材の搬送方向上流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置
【請求項１８】
前記第１の発熱体の前記記録材の搬送方向下流側に、前記可撓性部材を介して前記第２の発熱体、若しくは前記第２の発熱体を保持する第２の保持部材に弾性力を加える弾性部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置
【請求項１９】
前記可撓性部材は、エンドレス状のベースフィルム上に耐熱性弾性体層を有し、さらに前記耐熱性弾性体層の表層にトナーに対して離型性の高い離型層を有することを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置において記録材（シート）上に転写方式または直接方式で形成担持させた未定着画像を加熱定着する定着装置（定着器）として用いて好適な像加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の定着装置には、加熱手段に対向して配置された無端状の可撓性部材を用いて、加熱手段と可撓性部材との間の加熱ニップ部に画像形成するシートを通過させて未定着トナー画像をシート上に加熱定着するものがある。この可撓性部材について、複数の内周駆動ローラとテンショナーにより回転動作を実現した例や（特許文献１）、１本の内周駆動ローラを加熱手段と対向する位置に配置した上で加熱体の方向に押圧して回転動作を実現した例がある（特許文献２、特許文献３）。
【特許文献１】特開平０４−２３３５６８号公報
【特許文献２】特開平０５−００２３５０号公報
【特許文献３】特開平０７−１２９００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術において、画像をシートに定着させるための加熱温度への可撓性部材の立ち上がり時間の短縮は、かなり改善される。
【０００４】
本発明の目的は、従来技術をさらに改善して、画像の加熱温度への可撓性部材の立ち上がり時間を短縮でき、可撓性部材の回転駆動力を低減できる像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、加熱ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記加熱ニップ部を通る可撓性部材と、前記加熱ニップ部よりも記録材搬送方向下流側で前記可撓性部材の内周面と接して前記可撓性部材を回転駆動する駆動部材と、前記駆動部材と前記可撓性部材を挟んで前記駆動部材とともに前記可撓性部材を回転駆動する外部駆動部材と、を有し、前記加熱ニップ部は前記可撓性部材の内周面側及び外周面側にそれぞれ設けられた第１の発熱体と第２の発熱体とにより形成されており、前記可撓性部材は回転方向において前記加熱ニップ部と前記外部駆動部材間以外の領域の張力が、前記加熱ニップ部と前記外部駆動部材間の領域の張力よりも小さいことを特徴とする像加熱装置、である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、画像の加熱温度への可撓性部材の立ち上がり時間を短縮でき、可撓性部材の回転駆動力を低減できる像加熱装置の提供を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例１】
【０００８】
（１）画像形成装置例
図１は本発明に従う像加熱装置を定着装置として用いた画像形成装置の一例の概略断面図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセスを用いた、レーザービームプリンタである。
【０００９】
１０１は画像形成装置本体、１０２は画像形成装置本体に対して着脱自在のプロセスカートリッジである。プロセスカートリッジ１０２は主要な電子写真プロセスパーツをユニット化したものである。具体的には、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１０３、帯電手段としての帯電ローラ１０４、現像手段としての現像装置１０５、感光ドラム面清掃手段としてのクリーニング装置１０６等を内包させてある。
【００１０】
感光ドラム１０３は矢印の時計方向に所定の周速度にて回転される。帯電ローラ１０４はこの回転する感光ドラム１０３の周面を所定の極性・電位に一様に帯電処理する。１０７は像露光手段としてのレーザースキャナユニットである。レーザースキャナユニット１０７はプリントすべき画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応してオン／オフ変調したレーザー光Ｌを出力して、上記の回転感光ドラム１０３の一様帯電処理面を主走査露光する。これにより回転感光ドラム面にプリントすべき画像情報に対応した静電潜像が書き込まれる。その回転感光ドラム面に書き込まれた静電潜像が現像装置１０５によりトナー画像として現像される。
【００１１】
１０８はトナー画像転写手段としての転写ローラである。転写ローラ１０８は感光ドラム１０３の下面に当接させて転写ニップ部Ｔを形成させている。感光ドラム面に形成されたトナー画像は引き続く感光ドラム１０３の回転で上記の転写ニップ部Ｔに至る。
【００１２】
１０９は給紙カセットであり、画像形成装置本体１０１の下部に着脱自在である。給紙カセット１０９内にはカセット内の中板１１０上に記録材（以下、シートと記す）Ｓの束を載置して収容させてある。中板１１０は軸部１１０ａを中心に上下方向に回動自在でかつ上方向に回動付勢されている。これにより中板１１０上に載置したシート束の先端側の上面が給紙ローラ１１１の下面に圧接する。給紙ローラ１１１は給紙スタート信号に基づいて回転される。給紙ローラ１１１が回転されると、給紙カセット１０９内のシートＳが繰り出され、給紙ローラ１１１に当接させた分離パッド１１２によりシート重送が阻止されてシート束の最上位のシートＳが一枚分離されて給紙カセット１０９内から送り出される。送り出されたシートＳはカセット給紙パス１１３にガイドされて搬送ローラ対１１４で中継ぎされて転写ニップ部Ｔに搬送される。転写ニップ部Ｔに対するシートＳの搬送は、回転する感光ドラム１０３上のトナー画像の先端部が転写ニップ部Ｔに到達したときにシートＳの先端部も丁度転写ニップ部Ｔに到達するような制御されたタイミングでなされる。
【００１３】
そして、シートＳは転写ニップ部Ｔを挟持搬送されていき、その間、転写ローラ１０８にはトナーの帯電極性とは逆極性の所定の転写バイアスが印加される。これにより回転感光ドラム１０３面側のトナー画像がシートＳ面側に順次に静電転写されていく。
【００１４】
転写ニップ部Ｔを出たシートＳは回転感光ドラム１０３面から分離され、搬送ガイド１１５にガイドされて、後述する定着装置１１６に導入される。この定着装置１１６によりシートＳ上の未定着のトナー画像が順次に加熱定着される。定着装置１１６を出たシートＳは排紙第１ローラ対１１７→排紙パス１１８→排紙第２ローラ対１１９を通って画像形成装置上面の排紙トレイ１２０の排紙積載面に画像形成物（プリント）として排出される。
【００１５】
また、転写ニップ部Ｔにおいてシート分離後の回転感光ドラム面はクリーニング装置１０６により転写残トナー等の残留物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。
【００１６】
（２）定着装置１１６
定着装置１１６の構成を説明する。
【００１７】
以下の説明において、定着装置１１６を構成する部材に付した符号のＲは定着装置１１６をシート搬送方向の上流側から見て右側に部材があることを示している。符号のＬは定着装置１１６をシート搬送方向の上流側から見て左側に部材があることを示している。また、定着装置１１６を構成する部材について、幅方向とはシート搬送方向と直交する方向である。幅とは幅方向の寸法である。また、「略」とは実質的に等しい、又は実質的に同一と見故し得る範囲、若しくは許容され得る誤差範囲（例えば、±０．５％以内の誤差）を意味している。
【００１８】
図２は図１に示した定着装置１１６の詳細を示した断面図である。図３は同装置１１６の要部の拡大断面図である。図４は同装置１１６をシート搬送方向下流側から見た図である。
【００１９】
図２から図４において、１はフラット状、若しくは略フラット状の接触面をもつ薄板状の印字面発熱体（第２の発熱体）であり、シートＳの印字面側（画像形成面側）に配置されている。印字面発熱体１は、セラミック基板上に印刷した発熱抵抗体を覆うようにセラミック基板上に絶縁コートが施されたセラミックヒータである。セラミック基板の材質としては、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素などが好適である。
【００２０】
２は印字面発熱体１を保持する印字面側ヒータホルダ（第２の保持部材）である。この印字面側ヒータホルダ２は熱伝達率０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の断熱性材料（例としては、住友化学社製ＬＣＰ  Ｅ５２０４Ｌ）で形成されている。すなわち、印字面側ヒータホルダ２は、少なくともシートＳが加熱ニップ部Ｎを通過する範囲（通紙範囲）において、上記断熱性材料で構成されている。この断熱性材料により印字面発熱体１の熱は効率的に加熱ニップ部Ｎ側に供給される。
【００２１】
３は印字面側ヒータホルダ２の形状を安定させる補強材である定着ステーである。
【００２２】
４はエンドレス状の定着フィルム（第２の可撓性部材）である。定着フィルム４は、印字面発熱体１と印字面側ヒータホルダ２に対し、その内周面が接した状態で回転可能である。定着フィルム４として、厚さ３０〜６０μｍのポリイミド円筒フィルムにふっ素コートを施した部品を用いるのが好適である。
【００２３】
５Ｒは右側定着フランジであり、５Ｌは左側定着フランジである。左右の定着フランジ５Ｌ・５Ｒは、定着フィルム４の形状を決めつつ、定着ステー３と接触している。
【００２４】
６Ｒは定着フランジ５Ｒに接触した右側定着加圧板である。６Ｌは定着フランジ５Ｌに接触した左側定着加圧板である。
【００２５】
７Ｒは定着フランジ５Ｒの姿勢を決め、かつ定着関連の複数部品の取り付け材となる右側定着側板である。７Ｌは定着フランジ５Ｌの姿勢を決め、かつ定着関連の複数部品の取り付け材となる左側定着側板である。
【００２６】
８Ｒは図に表れない右側の付勢手段の固定端側を保持する右側加圧バネ受けである。８Ｌは図に表れない左側の付勢手段の固定端側を保持する左側加圧バネ受けである。
【００２７】
９Ｒは定着加圧板６Ｒを付勢する右側定着加圧バネである。９Ｌは定着加圧板６Ｌを付勢する左側定着加圧バネである。
【００２８】
１０はフラット状、若しくは略フラット状の接触面をもつ薄板状の非印字面発熱体（第１の発熱体）であり、シートＳの非印字面側（非画像形成面側）に配置されている。非印字面発熱体１０も印字面発熱体１と同じ構成のセラミックヒータである。この非印字面発熱体１０の直流抵抗値は、印字面側発熱体１の直流抵抗値よりも高く設定されている。その結果、非印字面発熱体１０の出力は印字面側発熱体１の出力より低くなる。つまり、非印字面発熱体１０の抵抗値を印字面発熱体１の抵抗値よりも高く設定して、非印字面発熱体１０の最大発熱量より印字面発熱体１の最大発熱量が高くなるように設定してある。これにより、いかなる場合においても、非印字面側発熱体１０の発熱により、印字面側発熱体１の温度が異常に上昇する（オーバーシュート）することを防止することが可能となる。
【００２９】
１１は非印字面発熱体１０を保持する非印字面側ヒータホルダ（保持部材）である。この非印字面側ヒータホルダ１１は熱伝達率０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の断熱性材料（例としては、住友化学社製ＬＣＰ  Ｅ５２０４Ｌ）で形成されている。すなわち、非印字面側ヒータホルダ１０は、少なくともシートＳが加熱ニップ部Ｎを通過する範囲（通紙範囲）において、上記断熱性材料で構成されている。この断熱性材料により非印字面発熱体１０の熱は効率的に加熱ニップ部Ｎ側に供給される。
【００３０】
１２は非印字面ヒータホルダ１１を支持する加圧ステーである。
【００３１】
１３はエンドレス状の加圧フィルム（可撓性部材）である。加圧フィルム１３はその内周面に非印字面発熱体１０が接している。１３ａは加圧フィルム１３のエンドレス状のベースフィルム（基層）である。ベースフィルム１３ａの素材としては、ポリイミドフィルムが好適である。或いは、薄膜化されたステンレスフィルム、強化された薄膜アルミニウムフィルムなども好適である。１３ｂはベースフィルム１３ａ上にコートされたＨＶＴシリコンゴム層（弾性層）である。１３ｃはシリコンゴム層１３ｂ上に形成された離型層(表層）である。離型層１３ｃとしてはフッ素樹脂、特にＰＦＡを使用することが好適である。加圧フィルム１３としては、厚さ３０〜１００μｍのベースフィルム１３ａと離型層１３ｃを覆うふっ素コートとの間にシリコンゴムコート（厚さ３００〜１０００μｍ）を施した部品が使用に好適である。
【００３２】
定着フィルム４は、左右の定着加圧バネ９Ｌ・９Ｒの作用により印字面側ヒータホルダ２を介して印字面発熱体１の接触面より力を受け、加圧フィルム１０側に付勢されている。この定着フィルム４は加圧フィルム１０を介して非印字面発熱体１０に加圧され、定着フィルム４の外周面が加圧フィルム１３の外周面と加圧状態に接触している。この定着フィルム４と加圧フィルム１３とによりシート搬送方向において所定幅の加熱ニップ部Ｎを形成している。つまり、加熱ニップ部Ｎは、加圧フィルム１３の内周面側の非印字面発熱体１０と、加圧フィルム１３の外周面側の印字面発熱体１とによって形成されている。
【００３３】
１４は加熱ニップ部Ｎよりもシート搬送方向下流側で加圧フィルム１３の内周面に接して加圧フィルム１３を回転駆動する内周駆動ローラ（駆動部材）である。１４ａは内周駆動ローラ１４の加圧フィルム１３に摩擦による駆動力を生じさせる内部ローラゴムである。１４ｂは内周駆動ローラ１４の芯金である。内周駆動ローラ１４は、少なくとも内部ローラゴム１４ａが巻かれている範囲のほとんどが中空材料で構成されている。
【００３４】
１５は内周駆動ローラ１４と加圧フィルム１３を挟んで内周駆動ローラ１４とともに加圧フィルム１３を回転駆動する外部駆動ローラ（外部駆動部材）である。この外部駆動ローラ１５は、加圧フィルム１３の外周面側から内周駆動ローラ１４の方向に付勢されている。１５ａＲは外部駆動ローラ１５の右側外部ローラゴムである。１５ａＬは外部駆動ローラ１５の左側外部ローラゴムである。１５ｂは外部駆動ローラ１５の芯金であり、左右の外部ローラゴム１５ａＬ・１５ａＲを連結している。
【００３５】
１６Ｒは外部駆動ローラ１５の芯金１５ｂの右端部を保持する右側外部ローラ軸受である。１６Ｌは外部駆動ローラ１５の芯金１５ｂの左端部を保持する左側外部ローラ軸受である。
【００３６】
１７Ｒは外部ローラ軸受１６Ｒを内周駆動ローラ１４中心の方向に付勢する右側外部加圧バネである。１７Ｌは外部ローラ軸受１６Ｌを内周駆動ローラ１４中心の方向に付勢する左側外部加圧バネである。
【００３７】
１８Ｒは外部加圧バネ１７Ｒの固定端側を保持する右側外部バネ受けである。１８Ｌは外部加圧バネ１７Ｌの固定端側を保持する左側外部バネ受けである。
【００３８】
１９は左右の外部バネ受け１８Ｌ・１８Ｒと外部ローラ軸受１６Ｌ・１６Ｒの位置および可動方向を決めつつ保持する外部ローラ保持部材である。
【００３９】
２０は加圧フィルム１３が外部駆動ローラ１５と内周駆動ローラ１４との接触部Ａを抜けた後、非印字面発熱体１０に戻る際の軌跡を規定する加圧フィルム入り口ガイド（ガイド部材）である。加圧フィルム入り口ガイド２０は固定であり、摺擦による摩擦力が発生することによる微細な影響を除くと加圧フィルム１３に張力を加える構成とはなっていない。すなわち、この定着装置は、加圧フィルム１３の内周面側の内周駆動ローラ１４から加熱ニップ部Ｎまでの領域に加圧フィルム１３の移動を案内するガイド手段としての加圧フィルム入り口ガイド２０を有している。そして加圧フィルム１３はこのガイド２０によって張力を掛けられていない。
【００４０】
２１は印字面発熱体１に電力を供給するための表面コネクタ（コネクタ接点）である。表面コネクタ２１と結合した給電用の束線は本実施例においては簡単のため記載していないが、この表面コネクタ２１を介して印字面発熱体１は、図示しない制御回路（制御手段）により電源供給の制御を受けることとなる。
【００４１】
２２は図示しない回転駆動源から回転駆動力を受ける定着入力ギヤである。
【００４２】
２４は内周駆動ローラ１４の芯金１４ｂと一体に回転するように芯金１４ｂの右端部に組みつけられた内周駆動ギヤである。
【００４３】
２３は一方のギヤ２３ａが定着入力ギヤ２２に、他方のギヤ２３ｂが内周駆動ギヤ２４かみ合った段ギヤである。
【００４４】
２５は内周駆動ローラ１４の芯金１４ｂと一体に回転するように芯金１４ｂの左端部に組みつけられた内周駆動伝達ギヤである。
【００４５】
２６は外部駆動ローラ１５の芯金１５ｂと一体に回転するように芯金１５ｂの右端部に組みつけられ、かつ内周駆動伝達ギヤ２５とかみ合った外部駆動ギヤである。
【００４６】
上記定着入力ギヤ２２と、内周駆動ギヤ２４と、段ギヤ２３と、内周駆動伝達ギヤ２５と、外部駆動ギヤ２６と、を有する駆動系により、内周駆動ローラ１４と外部駆動ローラ１５は同期し、かつ等周速度、若しくは略等周速度で回転することとなる。
【００４７】
２７は非印字面発熱体１０に電力を供給する裏面コネクタ（コネクタ接点）である。裏面コネクタ２７と結合した給電用の束線は本実施例においては簡単のため記載していないが、この裏面コネクタ２７を介して非印字面発熱体１０は、上記制御回路により電源供給の制御を受けることとなる。
【００４８】
図５は印字面発熱体１と非印字面発熱体１０を保持する部品の組み付け状態の分解説明図である。
【００４９】
１０ａ・１０ｂはそれぞれ非印字面発熱体１０の電力受け入れ口である裏面ヒータ接点である。裏面ヒータ接点１０ａ・１０ｂは、裏面コネクタ２７をさしこむことにより、裏面コネクタの図示しない接点と接合・導通することとなる。同図に示すとおり、表面コネクタ２１と裏面コネクタ２７は、シートＳ幅方向において、加熱ニップ部Ｎのシート通過範囲を挟み、互いに反対側に配置されている。このため、接点間に十分な絶縁距離を確保しながら近接した両発熱体１・１０に通電・発熱させることが可能となる。
【００５０】
（３）定着装置１１６の加熱定着動作の説明
図２から図４を参照して定着装置１１６の動作を説明する。
【００５１】
上記駆動系により、外部加圧バネ１７Ｌ・１７Ｒにより付勢された外部駆動ローラ１５と内周駆動ローラ１４が同期して回転駆動される。すると、加圧フィルム１０は、外部駆動ローラ１５の摩擦力と、内周駆動ローラ１４の摩擦力を受けて反時計方向へ回転する（図２）。定着フィルム４は加熱ニップ部Ｎを介して加圧フィルム１０から摺動抵抗を受けることにより時計方向へ従動回転する。
【００５２】
加圧フィルム１０と定着フィルム４の回転状態において、印字面発熱体１及び非印字面発熱体１０は、制御回路により電源供給の制御を受けて、未定着トナー画像の所定の加熱定着温度（目標温度）に温調される。
【００５３】
この温調状態において、未定着トナー画像Ｔｔｒを保持したシートＳが加熱ニップ部Ｎに導入される。すると、シートＳは加熱ニップ部Ｎにおいて定着フィルム４と加圧フィルム１０とで挟持されて搬送される。
【００５４】
この搬送過程において、シート印字面側には印字面発熱体１から定着フィルム４を介して熱が伝えられ、非印字面側には非印字面発熱体１０から加圧フィルム１３を介して熱が伝えられ、これによって未定着トナー画像Ｔｔｒが溶融する。この際の印字面発熱体１及び非印字面発熱体１０の加熱制御は、図示しない温度検知手段の検知状況に応じて制御回路によって制御されている。一般的な薄紙（６４〜８０ｇ／ｍ２）に印字する際には、非印字面発熱体１０からの熱の供給は不要である。厚紙（９０ｇ／ｍ２以上）に印字する際には、印字面発熱体１および非印字面発熱体１０から熱の供給を行うことで、薄紙使用時と同等の搬送速度、同等の給紙間隔での定着処理が可能となる。溶融した未定着トナー画像Ｔｔｒは左右の定着加圧バネ９Ｌ・９Ｒによる定着圧でシートＳに押し付けられ、シートＳ上に密着して定着される。ＴｆｉｘはシートＳ上に加熱定着されたトナー画像を示す。その後、シートＳは加圧フィルム１３上を搬送されて定着装置１１６のシート搬送方向下流側に搬送されていく。
【００５５】
（４）駆動系の特徴の説明
次に、加圧フィルム１３を回転駆動する上記駆動系の特徴について説明する。
【００５６】
加圧フィルム１３がその回転方向において非印字面発熱体１０と接触している範囲の下流端の点、または線から内周駆動ローラ１４が加圧フィルム１３の内周面と接触する範囲（領域）は張力Ｔ２が加わっている。この範囲以外の範囲の加圧フィルム１３には、張力を加える機構はない。従って、加圧フィルム１３は回転方向において加熱ニップ部Ｎと外部駆動ローラ１５間以外の領域の張力Ｔ１が、加熱ニップ部Ｎと外部駆動ローラ１５間の領域の張力Ｔ２よりも小さい。これにより、加圧フィルム１３の回転駆動力を低減できる。よって、加圧フィルム１３を駆動する機構として、より小型で重量や熱容量の少ない簡単な構成をとることができる。
【００５７】
また、加圧フィルム１３における上記範囲の下流端の点、または線に対して、内周駆動ローラ１４が加圧フィルム１３と最初に接触する点または線の位置が、加熱ニップ部Ｎの延長線または平面上か、加圧フィルム側に角度にして１０°以内の範囲に配置されている。この結果、加圧フィルム１３を引き抜く際に生ずる張力が、定着加圧バネ９Ｌ・９Ｒにより印字面発熱体１が定着フィルム４を介してシートＳを加圧する定着圧に影響を与えず、かつ非印字面発熱体１０による摩擦力が加圧フィルム１３に強く働かないこととなる。
【００５８】
すなわち、本実施例の定着装置においては、加圧フィルム１３において加熱ニップ部Ｎの加圧フィルム回転方向終端から内周駆動ローラ１４との接触開始位置までの領域と、加熱ニップ部Ｎを含む仮想面と、の成す角度は０〜１０°の範囲で設定される。
【００５９】
また、内周駆動ローラ１４の周方向において外部駆動ローラ１５が加圧フィルム１３に接触する位置は、加圧フィルム１３と内周部駆動ローラ１４の接触開始位置に対してπ／２（ｒａｄ）〜π（ｒａｄ）の範囲内にする。これにより外部駆動ローラ１５の押圧力を初期圧とした巻きつき効果による強い摩擦力を、加圧フィルム１３と内周駆動ローラゴム１４ａとの間で作用させることができる。本実施例では、外部駆動ローラ１５が加圧フィルム１３を介して内周駆動ローラ１４を押圧するポイントを、上記内周駆動ローラ１４が加圧フィルム１３と最初に接触する点または線の位置に対して、略１８０°回転した位置に配置した。その結果、外部駆動ローラ１５の押圧力を初期圧とした巻きつき効果による強い摩擦力を、加圧フィルム１３と内周駆動ローラゴム１４ａとの間で作用させることができる。その理論式は、以下のとおりである。（加圧フィルム１３は厚さ０．２ｍｍ程度と非常に軽いため、質量成分については計算に組み入れない）
Ｔ＝μＰ０・ｅμθ
Ｔ：加圧フィルム１３に加わる引き抜き張力
μ：内周駆動ローラゴム１４ａと加圧フィルム１３間の摩擦係数
Ｐ０：外部駆動ローラ１５の圧接力
θ：加圧フィルム１３の内周駆動ローラ１４に対する巻きつき角（ｒａｄ）‥‥図２では１８０°＝π  ｒａｄ
また、この結果より、外部駆動ローラゴム１５ａＬ・１５ａＲは、内周駆動ローラ１４の幅全域に触れる必要は無くなり、図４に示すように加圧フィルム１３の幅方向内側の両端に配置することができる。この外部駆動ローラゴム１５ａＬ・１５ａＲの内側の端面は、加熱ニップ部Ｎに通過させるシートの最大幅よりも外側か、最大幅の５ｍｍ内側より外側に配置される。つまり、左右の外部駆動ローラゴム１５ａＬ・１５ａＲは、加圧フィルム１３の幅方向においてシートＳ上のトナー画像が通過する領域外に配置される。これにより、加熱ニップ部ＮにおけるシートＳの通紙範囲（通過範囲）、もしくは未定着トナー画像ＴｔｒによるシートＳへの画像形成範囲において、外部駆動ローラゴム１５ａＬ・１５ａＲにより加圧フィルム１３の熱を奪わないように構成することが可能となる。
【００６０】
また、この構成を用いることにより、張力の加わる範囲は略平面状況に加圧フィルム１３があり、かつこれ以外の領域に張力を加える必要がない。したがって、フィルム・ベルトを用いる機構の多くで必要となるテンショナー機構の採用が不要となり、加圧フィルム１３が非印字面発熱体１０に入り込むまでの経路を決定するための加圧フィルム入り口ガイド２０を設けるのみでよい。
【００６１】
また、この加圧フィルム入り口ガイド２０と加圧フィルム１３は幅方向全域を接触させる必要はない。熱損失を最小にするために加圧フィルム入り口ガイド２０の外周面に図５に示すとおりリブ形状を採用しつつ、加圧フィルム入り口ガイド２０を低熱伝導率の材料で構成するもできる。
【００６２】
実験では、外部加圧バネの総圧が３０Ｎ以下の条件でも、定着圧総圧１５０Ｎの条件下で加圧フィルム１３を回転駆動することが可能であった。
【００６３】
以上の構成の元で、以下のような効果が得られる。
【００６４】
１）プリンタや複写機など画像形成装置の実際の使用状況は、数枚のプリント・コピーを間欠的に取るという場合が過半を占めると考えられる。したがって、使用していない時間は定着器を温調せず電力消費を０にし、使用時に定着器を加熱して定着可能な状態にすることは、省エネルギーの観点で非常に有効である。よって定着器の立ち上げ時間の短縮は、使用時のユーザ待ち時間を短縮しつつ、省エネルギーを図る手段としては重要な技術課題となる。しかし５０ＰＰＭを超える高速機においては、定着に必要な温度も高くなるため、この立ち上げ時間短縮は非常に困難となる。
【００６５】
本実施例では、加熱ニップ部Ｎにおいて加圧フィルム１３の内周面側及び外周面側にそれぞれ印字面発熱体１と非印字面発熱体１０を配置している。さらにシートＳの印字面と非印字面に接する部材をそれぞれ熱容量の少ない無端状（エンドレス状）のフィルム（定着フィルム４、加圧フィルム１３）としている。これにより、加熱ニップ部Ｎへの効率的な熱供給と、熱容量削減に効果があり、より高速な画像形成装置における定着立ち上げ時間の短縮が可能となる。
【００６６】
２）非印字面発熱体１０の温調温度を切り替えることで、シートＳが厚みの異なる薄紙や厚紙であっても、薄紙から厚紙まで同一の印字速度で定着することが可能となる。すなわち、制御回路は、シートＳの厚みに応じて非印字面発熱体１０および印字面発熱体１の温調温度を切り替える定着モード（薄紙定着モード・厚紙定着モード）を有し、この定着モードをシートＳ厚に応じて切り替える。これにより、定着モードによる印字速度の切替を行わないようにすることができる。ここで、印字速度とは、シートＳが複数の場合、同一の搬送速度、同一の間隔で各シートＳを加熱ニップ部Ｎに給送する速度を意味する。
【００６７】
また、制御回路は、シートＳのサイズに応じて非印字面発熱体１０および印字面発熱体１の温調温度を切り替える定着モードを有していてもよい。この場合において、シートＳのサイズ(幅）が加熱ニップ幅よりも小さい（幅狭シート）場合と、シートＳのサイズ(幅）が加熱ニップ幅と略等しい場合とで、非印字面発熱体１０および印字面発熱体１の温調温度を切り替える。これにより、加熱ニップ幅よりも小さいサイズのシートＳに対して定着処理を行うときに、加熱ニップ部ＮにおいてシートＳが通過しない領域（非通紙部）の昇温を低減することができる。
【００６８】
３）加圧フィルム１３にＨＶＴシリコンゴム等からなる弾性層１３ｂを設けることにより、シート搬送性の安定化と、印字面発熱体１と非印字面発熱体１０表面にわずかな凹凸による定着性への影響を無くすことが可能となる。
【００６９】
４）非印字面発熱体１０から内周駆動ローラ１４に渡る範囲以外の加圧フィルム１３に張力を加えるようなテンショナー機構をもたない構成を採用している。また、加圧フィルム１３の幅方向においてトナー画像が通る範囲外の加圧フィルム１３の端部のみ接触する外部駆動ローラ１５と、加圧フィルム１３の内周面側を駆動する内周駆動ローラ１４と、により加圧フィルム１３の回転駆動を実現する構成を採用している。上記２つの構成を採用したことにより、定着装置１１６の低熱量化、印字範囲より奪われる熱損失低減化が可能となる
５）約πｒａｄという角度の範囲で内周駆動ローラ１４に加圧フィルム１３を巻きつけて加圧フィルム１３を駆動する構成を採用している。また、外部駆動ローラ１５を加圧フィルム１３が内周駆動ローラ１４から離間する位置、若しくはその位置付近に配置した構成を採用している。また、加圧フィルム１３を加熱ニップ部Ｎより直線的に引き抜く構成を採用している。上記３つの構成を採用したことにより、より低い初期力で強い定着ニップ圧下の加圧フィルム１３、定着フィルム４を回転駆動することが可能となる。
【００７０】
６）加圧フィルム１３が内周駆動ローラ１４に巻きつくために、巻きついている範囲の加圧フィルム１３の剛性が高い状態で、加圧フィルム１３を引き出す方向が決められる。このため、内周駆動ローラ１４の姿勢精度を管理することにより、加圧フィルム１３が幅方向に移動するフィルム寄り現象を規制することが可能となる。
【実施例２】
【００７１】
本実施例では定着装置の他の例を示す。本実施例では、実施例１の定着装置と同じ部材・部分には同一部号を付して再度の説明を省略する。
【００７２】
本実施例の定着装置は、非印字面発熱体をシート搬送方向の上流側に配置し、この非印字面発熱体のシート搬送方向の下流側に高ニップ面圧を発生させる押圧部材（弾性部材）を配置したものである。また、印字面発熱体を有する定着フィルムユニットにフィルム駆動機構を適用したものである。
【００７３】
図６は本実施例の定着装置１１６の詳細を示した断面図である。図７は同装置１１６を定着フィルムユニット側から見た斜視図である。図８は同装置１１６の要部の拡大断面図である。
【００７４】
（１）定着フィルムユニットの構成
図６から図８において、３０は加熱ニップ部Ｎの画像側を規定する、フラット状、若しくは略フラット状の接触面をもつ薄板状の印字面発熱体である。この印字面発熱体３０も実施例１の印字面発熱体１と同じ構成のセラミックヒータである。
【００７５】
３１は印字面発熱体３０を保持する印字面側ヒータホルダである。印字面側ヒータホルダ３１は熱伝達率０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の断熱素材（例としては、住友化学社製ＬＣＰ  Ｅ５２０４Ｌ）で形成してある。
【００７６】
３２はエンドレス状の定着フィルム（第２の可撓性部材）である。定着フィルム３２は、印字面発熱体３０と印字面側ホルダ３１に対し、その内周面が接した状態で回転可能である。定着フィルム３２として、厚さ３０〜６０μｍのポリイミド円筒フィルムにふっ素コートを施した部品を用いるのが好適である。
【００７７】
３３は定着フィルム３２が後述する外部駆動ローラ(外部駆動部材）３８と内周駆動ローラ（駆動部材）との接触部Ｂ（図８）を抜けた後、印字面発熱体３０に戻る際の軌跡を規定する加圧フィルム入り口ガイド（ガイド部材）である。加圧フィルム入り口ガイド３３は固定であり、摺擦による摩擦力が発生することによる微細な影響を除くと定着フィルム３２に張力を加える構成とはなっていない。
【００７８】
３４は印字面側ヒータホルダ３１の姿勢を規制し、かつ剛性を出す定着ステーである。
【００７９】
３５Ｒは定着ステーｂ３４の右端部を保持した右側ステーホルダである。定着ステーｂ３４の左端部は図示しない左側ステーホルダにより保持されている。
【００８０】
３６Ｒは右側ステーホルダ３５Ｒの姿勢を決め、かつ定着関連の複数部品の取り付け材となる右側定着側板である。３６Ｌは左側ステーホルダの姿勢を決め、かつ定着関連の複数部品の取り付け材となる左側定着側板である。
【００８１】
３７は加熱ニップ部Ｎよりもシート搬送方向下流側で定着フィルム３２の内周面に接して定着フィルム３２を回転駆動する内周駆動ローラ（駆動部材）である。３７ａは内周駆動ローラ３７の定着フィルム３７に摩擦による駆動力を生じさせる内部ローラゴムである。３７ｂは内周駆動ローラ３７の芯金である。内周駆動ローラ３７は、少なくとも内部ローラゴム３７ａが巻かれている範囲のほとんどが中空材料で構成してある。
【００８２】
３８は内周駆動ローラ３７と定着フィルム３２を挟んで内周駆動ローラ３７とともに定着フィルム３２を回転駆動する外部駆動ローラ（外部駆動部材）である。この外部駆動ローラ３８は、定着フィルム３２の外周面側から内周駆動ローラ３７の方向に付勢されている。そして外部駆動ローラ３８は、内周駆動ローラ３７と等周速度、若しくは略等周速度で回転するように構成されている。３８ａＲは外部駆動ローラ３８の右側外部ローラゴムである。３８ａＬは外部駆動ローラ３８の左側外部ローラゴムである。３８ｂは外部駆動ローラ３８の芯金であり、左右の外部ローラゴム３８ａＬ・３８ａＲを連結している。
【００８３】
３９Ｒは外部駆動ローラ３８の芯金３８ｂの右端部を保持する右側外部ローラ軸受である。３９Ｌは外部駆動ローラ３８の芯金３８ｂの左端部を保持する左側外部ローラ軸受である。
【００８４】
４０Ｒは外部ローラ軸受３９Ｒを内周駆動ローラ３７中心の方向に付勢する右側外部加圧バネである。４０Ｌは外部ローラ軸受３９Ｌを内周駆動ローラ３７中心の方向に付勢する左側外部加圧バネである。
【００８５】
４１は左右の外部加圧バネ４０Ｌ・４０Ｒの固定端側を保持する外部バネ受け板である。
【００８６】
４２Ｒは外部バネ受け板４１に組みつけられた、外部ローラ軸受３９Ｒの位置および可動方向を決めつつ保持する右側外部ローラ保持部材である。４２Ｌは外部バネ受け板４１に組みつけられた、外部ローラ軸受３９Ｌの位置および可動方向を決めつつ保持する左側外部ローラ保持部材である。
【００８７】
上記の外部駆動ローラ３８における左右の外部ローラゴム３８ａＬ・３８ａＲの定着フィルム３２に対する位置は、実施例１の外部駆動ローラ１５における左右の外部ローラゴム１５ａＬ・１５ａＲの加圧フィルム１３に対する位置と同じである。また、定着フィルム３２は、外部駆動ローラ３８により内周駆動ローラ３７と挟持され、この駆動ローラ３７・３８が実施例１の駆動系と同じ構成の駆動系（図示せず）により回転駆動されることで、時計方向へ回転駆動される。
【００８８】
（２）非印字面発熱体及び非印字面発熱体側の押圧部材の説明
５０は印字面発熱体３０と対向してシート搬送方向の上流側に配置された非印字面発熱体である。非印字面発熱体５０は実施例１の非印字面発熱体１０と同じ構成のセラミックヒータである。
【００８９】
５１は印字面発熱体３０と、後述する押圧部材５２と、を保持する非印字面側ヒータホルダである。非印字面側ヒータホルダ５１は実施例１の非印字面側ヒータホルダ１１と同じ材料を用いて作られている。
【００９０】
５２は弾性材料からなる押圧部材（弾性部材）である。押圧部材５２は非印字面発熱体５０よりもシート搬送方向の下流側に配置されている。そして図７に示すように、加圧フィルム１３に対して、非印字面発熱体５０による加圧フィルム１３内周面への定着圧による平均押圧力よりも高い圧で加圧フィルム１３の内周面を押圧している。この押圧部材５２と対向する印字面発熱体３０側の部材は印字面側ヒータホルダ３１であるが、印字面発熱体３０であっても同様の効果が得られる。すなわち、加熱ニップ部Ｎのシート搬送方向下流側に押圧部材５２により高ニップ面圧部Ｎｐを形成することができる。
【００９１】
すなわち、本実施例の定着装置１１６は、以下の１）〜７）の点で実施例１の定着装置１１６と異なっている。
【００９２】
１）非印字面発熱体５０を印字面発熱体３０に対してシート搬送方向の上流側にシフトした位置に配置した点。
【００９３】
２）シートＳの非印字面側からシートＳの印字面を印字面側ヒータホルダ３１に向けて押圧する押圧部材５２を非印字面発熱体５０のシート搬送方向の下流側に配置した点。
【００９４】
３）定着フィルム３２の回転駆動が、内周駆動ローラ３７と外部駆動ローラ３８の回転による摩擦力でおこなわれる点。
【００９５】
４）印字面側ヒータホルダ３１が小型化されている点。
【００９６】
５）定着フィルムユニットにおいて、テンショナー機構を採用せずに、外部駆動ローラ３８を定着フィルム３２の長手方向の両端部にのみ定着フィルム３２を押し付けるように配置した点。
【００９７】
６）定着フィルムユニットにおいて、転写ガイド１１５（図１参照）上を搬送されるシート先端を呼び込む入り口形状を、定着フィルム入り口ガイド３３により形成した点。
【００９８】
７）定着フィルム３２が内周駆動ローラ３７と接触する点、または線と、外部駆動ローラ１５と加圧フィルム１３とが接触する点または線が、内周駆動ローラ３７の回転中心に対してなす角度は１０５°となっている点。この角度については、９０°以上であれば、緩み無く定着フィルム３２を内周駆動ローラ３７に巻きつけて回転させることができ、フィルム寄り防止効果がある。
【００９９】
本実施例の定着装置１１６では、以下のような特有の効果を得ることが可能となる。
【０１００】
シートＳの非印字面を加熱する非印字面発熱体５０を印字面発熱体３０と対向させてシート搬送方向の上流側に配置している。これにより、シートＳを定着フィルム３２と加圧フィルム１３とで挟持搬送する過程において、シートＳの非印字面に加わった熱がシートＳの印字面に伝達する時間を取ることが可能となる。これによって、シートＳの印字面上のトナーと印字面との境界面における温度差が低くなり、より密着度の高い定着画像を得ることが可能となる。
【０１０１】
加熱ニップ部Ｎのシート搬送方向において、シートＳの温度が上昇した非印字面発熱体５０の下流側に、シートＳの印字面が定着フィルム３２に接触する面圧を増加させる押圧部材５２を配置したことにより、定着性の向上を図ることが可能となる。
【０１０２】
１０℃以下の低温環境や、高湿度環境下に放置されることによる９％を超える水分量を含んだ高吸湿紙使用時においても、ばらつきのない安定した定着フィルム・加圧フィルムの回転とシートの定着搬送が可能となる。
【０１０３】
印字面側ヒータホルダ３１の小型化が可能となり、印字面発熱体３０のシートＳと反対側からの熱の損失が減少する。
【０１０４】
〔その他〕
本発明の像加熱装置は実施例の定着装置としての使用に限られず、画像を担持した記録材を過熱してつや等の表面製を改質する像加熱装置、仮定着処理する像加熱装置等としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】画像形成装置の一例の概略断面図
【図２】実施例１の定着装置の詳細を示した断面図
【図３】実施例１の定着装置の要部の拡大断面図
【図４】実施例１の定着装置をシート搬送方向下流側から見た図
【図５】実施例１の定着装置における印字面発熱体と非印字面発熱体を保持する部品の組み付け状態の分解説明図
【図６】実施例２の定着装置の詳細を示した断面図
【図７】実施例２の定着装置を定着フィルムユニット側から見た斜視図
【図８】実施例２の定着装置の要部の拡大断面図
【符号の説明】
【０１０６】
１‥‥印字面発熱体、４‥‥定着フィルム、１３‥‥加圧フィルム、Ｎ‥‥加熱ニップ部、１４‥‥内周駆動ローラ、１５‥‥外部駆動ローラ、２０‥‥加圧フィルム入り口ガイド、２１・２７‥‥裏面コネクタ
【図２】
2007272034.tif 000003
【図３】
2007272034.tif 000004
【図４】
2007272034.tif 000005
【図５】
2007272034.tif 000006
【図６】
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【図８】
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【図１】
2007272034.tif 000009
【図７】
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