(57)【要約】【課題】可撓性部材について、温度が低下することを低減でき、移動トルクを低減でき、異物によるダメージを低減できる像加熱装置の提供。【解決手段】加熱体３を保持する保持部材２において、可撓性部材２と摺動する記録材搬送方向の上流側の領域１ｂに、前記可撓性部材と接触しない部分１ｂ１を複数設ける。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱体と、前記加熱体を保持する保持部材と、前記保持部材と前記加熱体にそれぞれ摺動する可撓性部材と、前記可撓性部材と接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送し前記記録材上の像を加熱する像加熱装置において、
前記保持部材は、前記可撓性部材と摺動する記録材搬送方向の上流側の領域に、前記可撓性部材と接触しない部分を複数有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
加熱体と、前記加熱体を保持する保持部材と、前記保持部材と前記加熱体にそれぞれ摺動する可撓性部材と、前記可撓性部材と接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送し前記記録材上の像を加熱する像加熱装置において、
前記保持部材は、前記可撓性部材と摺動する記録材搬送方向の上流側の領域と下流側の領域に、それぞれ、前記可撓性部材と接触しない部分を複数有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項３】
前記可撓性部材と接触しない部分は溝または穴によって形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機・レーザービームプリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置に搭載する画像加熱定着装置として用いれば好適な像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置において、記録材に形成担持させた未定着画像を記録材面に永久固着画像として加熱定着させる画像加熱定着装置としては、所謂熱ローラ方式の像加熱装置が広く用いられていた。
【０００３】
近時は、クイックスタートや省エネルギーの観点から所謂フィルム加熱方式の像加熱装置が実用化されている。この装置は、基本的には、加熱体と、この加熱体を保持する保持部材と、この保持部材及び加熱体と摺動する可撓性部材と、この可撓性部材を間に挟み保持部材及び加熱体と接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、を有する。そして画像を担持した記録材をニップ部で挟持搬送することにより可撓性部材を介して加熱体の熱エネルギーを記録材に付与するものである。加熱体としては一般に所謂セラミックヒータが用いられている。可撓性部材としては一般に円筒体やエンドレスベルト体の形態で、薄肉の耐熱性樹脂フィルムや金属フィルムが用いられる。バックアップ部材としては一般に耐熱性の弾性加圧ローラが用いられる。
【０００４】
このフィルム加熱方式の像加熱装置は、加熱体及び可撓性部材として低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができる。すなわち、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としての加熱体に通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよい。そのため、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。
【０００５】
特許文献１には、フィルム加熱方式の加熱装置について、ニップ部の記録材搬送方向における幅（ニップ幅）をＷｎ、加熱体の記録材搬送方向における幅（加熱体幅）をＷｋとしたときに、「Ｗｎ＞Ｗｋ」にした構成の像加熱装置が開示されている。この像加熱装置によれば、保持部材に設けた加熱体嵌め込み溝よりも少なくとも記録材搬送方向上流側の保持部材部分を、加熱体エッジで可撓性部材の内面を摺擦しないように、加熱体のニップ部側の面より突出させた凸形状にした構成が提案されている。加熱体と保持部材とに摺動する可撓性部材が直接加熱体エッジに接触することがないため、可撓性部材の破損を防止することができる。
【特許文献１】特開２００３−１８６３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術において、加熱体と保持部材とに摺動する可撓性部材が直接加熱体エッジに接触することがないため、可撓性部材の破損は、かなり改善される。
【０００７】
本発明は、上記従来技術をさらに改善して、可撓性部材について、温度が低下することを低減でき、移動トルクを低減でき、異物によるダメージを低減できるようにした像加熱装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、加熱体と、前記加熱体を保持する保持部材と、前記保持部材と前記加熱体にそれぞれ摺動する可撓性部材と、前記可撓性部材と接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送し前記記録材上の像を加熱する像加熱装置において、
前記保持部材は、前記可撓性部材と摺動する記録材搬送方向の上流側の領域に、前記可撓性部材と接触しない部分を複数有することを特徴とする像加熱装置、である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、可撓性部材について、温度が低下することを低減でき、移動トルクを低減でき、異物によるダメージを低減できる像加熱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】
【００１０】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例１】
【００１１】
（１）画像形成装置例
図１は本発明に係る像加熱装置を画像加熱定着装置として搭載できる画像形成装置の一例の概略構成模型図である。この画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタである。
【００１２】
２１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラム）であり、矢印の時計方向に所定の周速度をもって回転される。この感光ドラム２１は、ＯＰＣ、アモルファスシリコン等の感光材料をアルミニウムやニッケル等のシリンダ状の基板上に形成して構成されている。
【００１３】
回転中において感光ドラム２１は、まず、その外周面（表面）が帯電装置としての帯電ローラ２２によって一様に帯電される。次に、感光ドラム２１の一様帯電面に対して、像露光手段であるレーザースキャナー２３から出力される、画像情報に対応して変調されたレーザー光Ｌによる走査露光がなされる。これにより感光ドラム２１表面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置２４によりトナー（現像剤）によってトナー画像として現像（可視化）される。
【００１４】
一方、記録材Ｐはカセット２５から給紙ローラ２６によって取り出され、レジストローラ２７に送られる。レジストローラ２７によって記録材Ｐは感光ドラム２１の表面に形成されたトナー画像と同期を取られて、感光ドラム２１と転写ローラ２８とで形成される転写ニップ部に供給される。転写ニップ部における感光ドラム２１表面のトナー画像と記録材Ｐの同期取りはレジストセンサ（不図示）で行っても良い。
【００１５】
転写ニップ部において、感光ドラム２１上のトナー画像は不図示の電源による転写バイアスの作用で記録材Ｐに転写される。感光ドラム２１面から分離され、未定着のトナー画像を保持した記録材Ｐは定着装置２９へ搬送される。定着装置２９において未定着のトナー画像が記録材Ｐ上に定着される。そしてこの記録材Ｐ上は定着装置２９から機外へ排出される。
【００１６】
転写後に感光ドラム２１上に残留する転写残留トナーは、クリーニング装置３０により感光ドラム２１表面より除去される。これによって感光ドラム２１は次の画像形成に供される。
【００１７】
（２）定着装置
図２は定着装置２９の要部の横断面模型図である。この定着装置２９は、フィルム加熱方式、バックアップ部材駆動方式の所謂テンションレスタイプの像加熱装置である。
【００１８】
以下の説明において、定着装置又はこの定着装置を構成している部材について長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。また、幅方向（短手方向）とは記録材搬送方向である。また、幅とは記録材搬送方向における寸法をいう。
【００１９】
１は保持部材としてのヒータホルダ、２は可撓性部材としての円筒状の耐熱性フィルム（定着フィルム）、３は加熱体としてのセラミックヒータ、４は加圧部材としての加圧ステー、５はバックアップ部材としての弾性加圧ローラである。
【００２０】
図３はホルダ１を上側から見た外観斜視模型図である。図４はホルダ１と、ヒータ１と、フィルム２の分解斜視模型図である。
【００２１】
ホルダ１は横断面略半円樋型の耐熱性部材である。ホルダ１下面の幅方向略中央には長手方向に沿って溝１ａが設けてある。ヒータ３はこのホルダ１の溝１ａ内に嵌め込んで保持させてある。円筒状のフィルム２はヒータ３を保持させたホルダ１にルーズに外嵌させてある。加圧ローラ５は、芯金５ａと、シリコンゴム等の離型性の良い耐熱ゴム層５ｂと、を有する。
【００２２】
この加圧ローラ５は芯金５ａの長手両端部をそれぞれ不図示の装置側板対に軸受を介して回転自由に支持させて配設される。この加圧ローラ５に対して上記のホルダ１とヒータ３とフィルム２とを一体化したフィルム・アセンブリ１０が並列に装置側板対に配設されている。そしてフィルム２内に貫通させ、ホルダ１上に配したステー４を加圧手段としての図示しない加圧バネにより加圧することにより、ホルダ１をフィルム２を挟んで加圧ローラ５に加圧させている。この加圧バネによるステー４の加圧力に応じて加圧ローラ５が弾性変形することによって、この加圧ローラ５と加圧ローラ５と接触するフィルム２との間に所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成させている。
【００２３】
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５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性フィルムが好ましい。例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰの単層、あるいはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等の外周表面に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。金属フィルムを使用することもできる。本例では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。
【００２４】
加圧ローラ５は駆動系Ｍにより矢印の反時計方向に所定の周速度にて回転される。加圧ローラ５の回転によりニップ部Ｎにおける加圧ローラ５とフィルム２外面との摩擦力でフィルム２に回転力が作用する。フィルム２はその内面側がニップ部Ｎにおいてヒータ３の表面に密着して摺動しながらホルダ１の周りを矢印の時計方向に加圧ローラ５の回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転する。ホルダ１は従動回転するフィルム２のガイド部材の役目もしている。
【００２５】
そして、加圧ローラ５とフィルム２が回転され、ヒータ３に通電がなされて所定の定着温度に温調された状態において、ニップ部Ｎに未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｐを導入し挟持搬送させる。これにより、フィルム２を介して付与されるヒータ３からの熱とニップ部Ｎの圧力により、未定着トナー画像ｔが記録材Ｐ上に永久固着画像ｔａとして定着される。
【００２６】
図５はヒータ３の構成と通電系の説明図である。
【００２７】
ヒータ３は、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等のセラミック材でできた細長いヒータ基板３ａの表面に、発熱部材（以下、抵抗発熱体と記す）３ｂとして例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により塗工して形成具備させてある。そして、その上に保護層３ｄとしてガラスやフッ素樹脂等をコートしてある。抵抗発熱体３ｂは長手方向両端部に通電層３ｃ・３ｃを有する。基板３ａにおいて抵抗発熱体３ｂの形成面とは反対側の面には温度検知手段としてのサーミスタＴＨが設けてある。サーミスタＴＨはニップ部Ｎを通過可能な記録材Ｐの最小サイズの幅内に収まる位置に配置してある。ヒータ３は、保護層３ｄ面側がフィルム２の内面と密着して摺動するように保護層３ｄ面側を下向きにしてホルダ１の溝１ａに嵌め込んで保持させてある。
【００２８】
ヒータ３において、抵抗発熱体３ｂには通電層３ｃ・３ｃを介して給電回路１０２から通電がなされる。これにより抵抗発熱体３ｂが発熱してヒータ３は迅速に昇温する。ヒータ３の温度はサーミスタＴＨで検知される。そのサーミスタＴＨの出力をＡ／Ｄコンバーター１０５でＡ／Ｄ変換して制御回路（ＣＰＵ）１０４に取り込む。制御回路１０４はその情報をもとにトライアック１０３で給電回路１０２のＡＣ電圧を位相制御、波数制御等することによりヒータ３の抵抗発熱体３ｂに対する通電電力を制御して、ヒータ３の温度を所定の定着温度（目標温度）に温調制御する。
【００２９】
本実施例の定着装置２９においては、ヒータ３の低コスト化と基板３ａ内部の熱分布の均一化を図る目的で、ニップ部Ｎの記録材搬送方向における幅（ニップ幅）をＷｎよりもヒータ３の記録材搬送方向における幅Ｗｋを狭くする方式を採用している（図１）。
【００３０】
（３）フィルム２の温度低下、回転トルク、異物によるダメージの低減策
従来の定着装置におけるフィルム２の温度低下、回転トルク、異物によるダメージについて図６及び図７を参照して説明する。
【００３１】
図６の（ａ）は従来例の定着装置の要部の横断面模型図、（ｂ）は異物のついた記録材をニップ部に通過させたときに異物がホルダに引っかかった様子を示す説明図である。図７の（ａ）は異物（ステーブル針）のついた記録材の平面図、（ｂ）は異物（ステーブル針）の説明図である。
【００３２】
上述のようにＷｎ＞Ｗｋとする方式を採用した従来の定着装置の場合、ニップ部Ｎはヒータ３とホルダ１によって形成される事になる。このため、記録材搬送方向におけるフィルム２とホルダ１との接触面積が大きく、フィルム２の熱がホルダ１に奪われてフィルム２の温度が低下し易いという傾向がある。フィルム２の温度が低下すると、未定着トナー像ｔの良好な定着性を確保することが難しくなる。
【００３３】
また、記録材搬送方向におけるフィルム２とホルダ１との接触面積が大きいことから、ニップ部Ｎにおけるフィルム２のホルダ１に対する摺動抵抗も大きく、フィルム２を回転（移動）するときの負荷トルクも大きい。
【００３４】
そこで、ホルダ１においてフィルム２と摺動する記録材搬送方向の上流側の領域１ｂの一部をホルダ１の長手方向に沿って切除することによって領域１ｂに凹部Ｓを設けている。この凹部Ｓによりホルダ１とフィルム２との接触面積を減少できることから、フィルム２の温度低下の低減と、回転中の負荷トルクの低減が可能となる。フィルム２と摺動する記録材搬送方向の下流側の領域１ｃは、フィルム２がヒータ３で加熱された直後に摺動することから、フィルム２の温度低下の影響は上流側の領域１ｂに比べてそれほど深刻ではない。このため、下流側の領域１ｃには、ニップ幅を稼ぐ目的で、空隙を設けることなくフィルム２を長手方向に接触させている。
【００３５】
ところが、従来例の定着装置において、記録材Ｐに何らかの異物、たとえばホチキスの針（ステープル針）のようなものがついていたような場合（図７）、この異物よってフィルム２がダメージを受けることがある。図６の（ｂ）に示されるように、記録材搬送方向の上流側の領域１ｂにおいて異物Ｆは記録材Ｐとともにフィルム２と加圧ローラ３とに挟持されながら記録材搬送方向に搬送される。この搬送過程において、異物Ｆがフィルム２を介して空隙Ｓに入り込みことがある。この場合に、異物Ｆがフィルム２を介して空隙Ｓに引っかかり、フィルム２は異物Ｆを擦りながら移動してフィルム２表面がキズついてしまう。
【００３６】
本実施例の定着装置２９におけるフィルム２の温度低下、回転トルク、及び、異物によるダメージを低減策について図８及び図９を参照して説明する。
【００３７】
図８の（ａ）はフィルム・アセンブリ１０の要部の横断面模型図、（ｂ）は（ａ）に示すフィルム・アセンブリ１０のニップ部側からフィルム２を見た図である。図９の（ａ）は本実施例の定着装置２９において異物（ステープル針）のついた記録材がニップ部を通過するとき様子を示す説明図、（ｂ）は異物Ｆのついた記録材がニップ部を通過する状態を加圧ローラ側から見た図である。
【００３８】
本実施例では、フィルム２の温度低下、回転トルク、及び、異物によるダメージを低減するため、ホルダ１においてフィルム２と摺動する記録材搬送方向の上流側の領域１ｂに、フィルム２と接触しない部分（以下、非接触部と記す）１ｂ１を複数設けている。この非接触部１ｂ１は記録材搬送方向と斜めに交差するようホルダ１の長手方向に並列に配した溝によって形成してある。非接触部１ｂ１としての溝以外の部分はフィルム２と接触する接触部１ｂ２となっている。非接触部１ｂ１においてホルダ１の長手方向における幅Ｗは１ｍｍ以下とすることが望ましい。これはステープル針などの異物はその径が１ｍｍ程度のものが多く、非接触部１ｂ１の幅Ｗを１ｍｍ以下に設定すれば、非接触部１ｂ１に異物が入り込み難くすることができる。
【００３９】
本実施例の定着装置２９では、上記の非接触部１ｂ１によりホルダ１とフィルム２との接触面積を減らすことができるため、フィルム２回転中の負荷トルクを低減できる。
【００４０】
また、ホルダ１とフィルム２との接触面積を減らしたことで、ホルダ１によって奪われるフィルム２の熱を減らすことできる。これによりフィルム２の温度低下を低減できる。また、記録材搬送方向の上流側の領域１ｂにおいて記録材Ｐは非接触部１ｂ１と接触部１ｂ２を交互に通過するため、フィルム２の温度を一定に維持することが可能となる。これによって、非接触部１ｂ１と接触部１ｂ２との温度差によって画像が影響を受けるようなことを防止できる。
【００４１】
また、記録材Ｐ上にステープル針のような異物Ｆがついている場合、図９に示すように、異物Ｆは記録材Ｐとともに非接触部１ｂ１と接触部１ｂ２を交互に通過するため、異物Ｆがフィルム２を介して非接触部１ｂ１に入り込むことを防止できる。よって、異物Ｆによるフィルム２のダメージを低減することができる。
【実施例２】
【００４２】
本実施例では定着装置２９の他の例を説明する。実施例１と共通する部材、部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００４３】
図１０の（ａ）は本実施例の定着装置２９におけるフィルム・アセンブリ１０の要部の横断面模型図、（ｂ）は（ａ）に示すフィルム・アセンブリ１０のニップ部側からフィルム２を見た図である。
【００４４】
本実施例の定着装置２９は、ホルダ１においてフィルム２と摺動する記録材搬送方向の上流側の領域１ｂと下流側の領域１ｃに、それぞれ、フィルム２と接触しない部分（以下、非接触部と記す）１ｂ１・１ｃ１を複数設けている。領域１ｂの非接触部１ｂ１は実施例１と同じである。領域１ｃの非接触部１ｃ１は記録材搬送方向と斜めに交差するようホルダ１の長手方向に並列に配した溝によって形成してある。非接触部１ｃ１としての溝以外の部分はフィルム２と接触する接触部１ｃ２となっている。
【００４５】
このように記録材搬送方向の上流側と下流側の領域１ｂ・１ｃに非接触部１ｂ１・１ｃ１を複数設けることで、フィルム２の負荷トルクをさらに低減することができる。
【００４６】
〔その他〕
１）保持部材において可撓性部材と接触しない部分は、記録材搬送方向と斜めに交差する溝に限られず、記録材搬送方向と直交する保持部材の長手方向に並列に配した溝であってもよい。また、上記部分は円または多角形の穴（孔）を保持部材の長手方向に沿って所定の間隔をおいて複数配したものであってもよい。この場合、上記部分の寸法は上述の理由に基づいて１ｍｍ以下に設定することが望ましい。
【００４７】
２）加熱体は所謂セラミックヒータに限られず、例えば、ＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)ヒータや、電磁誘導発熱部材などの他の加熱体を用いることができる。また、セラミックの絶縁基板の代わりに、金属板の面を絶縁処理したものを用いることもできる。
【００４８】
３）可撓性部材はエンドレスのものに限られない。ロール巻きの長尺の有端フィルムを繰り出し側から巻取り側にニップ部を経由させて走行移動させる装置構成にすることもできる。
【００４９】
４）加圧部材はローラ体に限られず、回動ベルト体にすることもできる。また、可撓性部材は加圧部材以外の駆動部材で移動させて、加圧部材は従動させる装置構成にすることもできる。
【００５０】
５）本発明の像加熱装置は、実施例の画像加熱定着装置としてばかりでなく、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、記録材上の未定着画像を仮定着させ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】
【００５１】
【図１】画像形成装置の一例の概略構成模型図
【図２】実施例１に係る定着装置の要部の横断面模型図
【図３】ホルダを上側から見た外観斜視模型図
【図４】ホルダと、ヒータと、フィルムの分解斜視模型図
【図５】ヒータの構成と通電系の説明図
【図６】（ａ）は従来例の定着装置の要部の横断面模型図、（ｂ）は異物のついた記録材をニップ部に通過させたときに異物がホルダに引っかかった様子を示す説明図
【図７】（ａ）は異物のついた記録材の平面図、（ｂ）は異物の説明図
【図８】（ａ）は実施例１に係る定着装置のフィルム・アセンブリの要部の横断面模型図、（ｂ）は（ａ）に示すフィルム・アセンブリのニップ部側からフィルムを見た図
【図９】（ａ）は実施例１に係る定着装置において異物のついた記録材がニップ部を通過するとき様子を示す説明図、（ｂ）は異物のついた記録材がニップ部を通過する状態を加圧ローラ側から見た図
【図１０】（ａ）は実施例２に係る定着装置のフィルム・アセンブリの要部の横断面模型図、（ｂ）は（ａ）に示すフィルム・アセンブリのニップ部側からフィルムを見た図
【符号の説明】
【００５２】
１‥‥ヒータホルダ、２‥‥耐熱性フィルム、３‥‥セラミックヒータ、５‥‥弾性加圧ローラ、Ｎ‥‥ニップ部、１ｂ‥‥記録材搬送方向の上流側の領域、１ｂ１‥‥非接触部、１ｃ‥‥記録材搬送方向の下流側の領域、１ｃ１‥‥非接触部
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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