(57)【要約】【課題】表面加熱方式の加熱定着装置において、オフセットトナーによる画像上のトナー汚れを防ぎ、良好な定着を行なうことができる加熱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と、該定着ローラの外表面に接触して加熱ニップを形成する加熱部材と、前記定着ローラに圧接して定着ニップを形成する加圧部材とを有し、前記定着ニップで未定着トナー画像を記録材に加熱定着する加熱定着装置において、前記加熱部材は、前記定着ローラと接触する側において定着ローラの外表面と摺動する離型層を有し、前記加熱ニップにおいて定着ローラ回転方向の下流側の端である加熱ニップ下流端からおろした鉛直線と、前記記録材上に未定着トナー画像が形成される位置と前記定着ニップ間の通紙パスとが交わらないように配置される。【選択図】図１
2007178863.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、該定着ローラの外表面に接触して加熱ニップを形成する加熱部材と、前記定着ローラに圧接して定着ニップを形成する加圧部材とを有し、前記定着ニップで未定着トナー画像を記録材に加熱定着する加熱定着装置において、
前記加熱部材は、
前記定着ローラと接触する側において定着ローラの外表面と摺動する離型層を有し、
前記加熱ニップにおいて定着ローラ回転方向の下流側の端である加熱ニップ下流端からおろした鉛直線と、前記記録材上に未定着トナー画像が形成される位置と前記定着ニップ間の通紙パスとが交わらないように配置される
ことを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
前記離型層は、加熱ニップ下流端よりも下流側に延長する延長部を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項３】
前記加熱部材の前記定着ローラと摺動する離型層の摺動面は平坦であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加熱定着装置。
【請求項４】
前記延長部は、加熱ニップ下流端から離れるほど、前記摺動面を含む面から離間してゆく形状を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の加熱定着装置。
【請求項５】
前記加熱ニップ下流端が、前記定着ローラの回転中心を通る鉛直線に対して定着ニップを含む領域の反対側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項６】
前記加熱ニップ下流端が、前記定着ローラの中心を通る水平線に対して下半面側に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項７】
前記定着ローラの表面硬度は、４０°〜６５°（アスカーＣ測定法準拠）の範囲であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項８】
記録材上に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
画像形成部で形成された未定着トナーを加熱定着する加熱定着装置と
を有する画像形成装置において、
前記加熱定着装置は請求項１〜７のいずれかに記載の加熱定着装置である
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式、静電記録方式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、所謂熱ローラ方式の加熱定着装置が広く用いられている。この加熱定着装置は、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に未定着トナー像を担持した記録材を通過させることにより記録材上にトナー像を永久画像として定着させる。
【０００３】
＜熱ローラ方式＞
図１３は熱ローラ方式の加熱定着装置の概略構成を示す図である。定着ローラ２０１は、アルミニウムやステンレス製の中空芯金２０４の内側に、ハロゲンランプ等の加熱体２０５を設け、外表面には弾性層２０３及び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層２０６を備えたものである。又、加圧ローラ２０２は、芯金２０８の外部にシリコーンゴム等の弾性層（或はシリコーンゴムを発泡して成るスポンジ弾性層）２０７を形成し、更にその外層には定着ローラ２０１と同様のフッ素樹脂等の離型層２０９が形成されている。
【０００４】
また、高速機或はカラートナーを用いた画像形成装置の場合、定着ローラ２０１は、トナーの定着性を向上するために、中空芯金２０４の外側にシリコーンゴム等の厚み２ｍｍ程度の弾性層２０３を設けている。弾性層２０３の弾力により軟らかくなった定着ローラ２０１の表面でトナーを包み込むことで、記録材Ｐ及びトナーへの熱の伝播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１つとして消費電力の低減が強く望まれている一方で、市場のニーズから高画質及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・高画質の画像出力を行なうために、前記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】
図１４は、定着ローラの昇温時間を短縮し消費電力を小さくするための構成を示す図である。ローラ部材２１０の内側にハロゲンランプ等の加熱体２０５を設けた加熱部材２１１を、定着ローラ２０１や加圧ローラ２０２の外表面に配置した加熱定着装置が提案されている（特許文献１、２を参照）。この構成により、離型層２０６、２０９の外表面のみを加熱することで、低消費電力で熱効率が良くなる。
【０００７】
また、定着ローラ２０１等の外表面に配置させる加熱部材は、定着ローラ２０１等に対して接触状態にあるものと非接触状態にあるものに大別されるが、接触式の方が熱の伝播率が高い。
【０００８】
＜フィルム加熱方式＞
一方、特にスタンバイ時に加熱定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力抑えたフィルム加熱方式による加熱定着方法が提案されている（特許文献３〜６を参照）。この加熱定着方法においては、ヒータ部と加圧ローラの間に設けられた熱容量の小さい薄肉フィルムを介して記録材上のトナー像を定着する。
【０００９】
図１５はフィルム加熱方式の概略構成を示す図である。定着部材２１２において、アルミナや窒化アルミ等のセラミック板上に発熱抵抗層を形成した加熱ヒータ２１３がステイホルダー（支持体）２１５に固定されている。そして、加熱ヒータ２１３に密着したポリイミド等の耐熱性の薄肉フィルム２１６（以下、定着フィルムと記す）が設けられている。また、加圧ローラ２０２は定着部材２１２のフィルム２１６に圧接して設けられている。
【００１０】
加圧ローラ２０２が回転すると、定着フィルム２１６は、定着ニップにおいてヒータ面に密着・摺動しつつ矢印方向に回転する。加熱ヒータ２１３の温度は、加熱ヒータ２１３の背面に設置された温度検知手段２１４により検知される。検知された温度を示す信号が不図示の通電制御部へフィードバックされ、加熱ヒータ２１３の温度が一定温度（定着温度）になるように加熱・温調される。
【００１１】
このようなフィルム加熱方式の定着装置を用いたプリンタ、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早さにより、待機中の予備加熱の不要化や、ウェイトタイムの短縮化等、従来の熱ローラ等を用いて加熱定着させる方式に比べて多くの利点を有している。
【００１２】
＜上記従来方式の課題＞
しかしながら、上述した従来方式の加熱定着装置においては、立ち上がり時の昇温時間の短縮、消費電力の低減、更には高速、高画質の画像出力といった全てにおいて優れた性能を満たすことは非常に困難である。
【００１３】
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に関しては、非常に優れている。しかし、高速化させた場合やフルカラー画像を定着する場合において、以下に述べる課題がある。
【００１４】
先ず、定着フィルム２１６にポリイミド等の有機性耐熱樹脂を用いているため、熱伝導性が悪い。そのため、実用上可能な範囲で多くの熱量を加熱ヒータにより供給しても、その熱が定着フィルム２１６により遮断されてしまう。これにより、高速化するにつれ、記録材に定着ニップ内で十分な熱量を供給することが次第に困難となる。
【００１５】
更に、高速化した場合に生じ易い問題として、画像ずれ等の画像不良が発生する。特に、フィルム加熱方式では、定着フィルムが加圧ローラの回転駆動により従動回転するため、高速化に伴ってフィルムの速度が加圧ローラの回転速度に対して遅れ、画像ずれが生じ易くなる。
【００１６】
また、表面の凹凸が粗い記録材を加熱定着する場合、金属製のチューブ等は表面が硬いため、紙の凹部への接触が悪くなり、十分な熱が記録材に伝達できず、トナー画像表面が視覚的にガサガサした感じとなる。
【００１７】
このような問題は、熱ローラ方式の加熱定着装置においても発生しうる問題である。例えば、図１３の弾性層２０３がない、金属性の中空芯金２０４に直接離型層２０６のみを設けて加熱効率を改善した定着ローラ（ハードローラ）では、高速化するにつれて画像のガサツキが顕在化し易くなる。
【００１８】
更に、カラートナーを用いてフルカラー画像を形成する場合においては、定着部材の表面が硬いと、トナーを包み込んで十分に溶融することが困難となり、定着後の画像に痘痕（あばた）状の光沢ムラが生じるなどの画像劣化が生じ易くなる。
【００１９】
この結果、カラートナーを定着する場合において、ビジネス用途の文書や画像では問題は無いが、写真調の高品位なフルカラー画像を得ることは困難である。また、ＯＨＴ（オーバーヘッドトランスペアレンシー）用紙での十分な透過性を得ることが出来ない、などの不都合を生じることがあった。
【００２０】
以上のような問題を解決するために、プリント速度の更なる高速化や、カラートナーを用いて高品位なフルカラー画像を得るためには、定着ローラに弾性層を有することが重要なポイントとなる。
【００２１】
この条件を満たす加熱定着装置として、図１３に示す様な従来の弾性層を有する熱ローラ方式の加熱定着装置がある。熱ローラ方式の加熱定着装置は、カラーの高画質化という観点では優れている。しかし、定着ローラの昇温時間が圧倒的に長く、スタンバイ時も電力の供給を必要とするため消費電力が大きくなり、省エネルギー化や高速化といった市場のニーズに対して不利な構成である。
【００２２】
また、図１４に示すような弾性層２０３を有する定着ローラ２０１表面を外部から加熱する方式では、従来の熱ローラ方式と比較すれば、昇温時間の短縮及び省電力が改善されているが、フィルム加熱方式と比べて性能は劣る。その原因として１つは、定着ローラ２０１表面を加熱するための加熱部材２１１（以下、ヒートローラと呼ぶ）が中空芯金内にハロゲンヒータ等を有するので、中空芯金がハロゲンヒータの輻射熱により昇温してヒートローラ自身を暖めるのに時間を要してしまう。
【００２３】
加熱定着のプロセススピードが遅い場合であれば、記録材の通過により奪われた定着ローラ表面の熱はヒートローラからの熱供給で補填可能であるが、高速化が進むに連れてヒートローラからの熱供給のみでは間に合わなくなる。従って、ローラ形状のヒータで定着ローラを外部加熱する方式では、高速化に限界がある。又、加圧ローラも定着ローラを介して熱を蓄えるので、立ち上がりの昇温時間を遅らせる原因となっている。
【００２４】
一方、図１５に示すようなポリイミド等の耐熱性の薄肉フィルムや金属製のチューブを用いたフィルム加熱方式を更に改良した方式のものも発案され、実用化されている（特許文献７、８を参照）。例えば、硬いポリイミドや金属チューブの基層（定着フィルム２１６）の上に、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のシリコーンゴム等による弾性層を設けた構成である。
【００２５】
この方式によれば、高品位なカラー画像を得ることが出来、図１３の様な定着ローラタイプに比べて、大幅な昇温時間の短縮が実現可能である。しかし、前記弾性層を介して定着部材表面にヒータの熱を伝える方式であるため、図１５の様なゴム層の無いフィルム加熱方式の場合に比べると、定着部材表面までの熱伝達が遅くなり、プリントの高速化や昇温時間に対しては不利であった。また、加圧力の観点では、図１３の様なローラ方式よりも軽圧力で使いこなす必要があるため、フルカラー画像の定着時に高い光沢の画質を得ようとする場合は、熱ローラ方式に比べて不利であった。
【００２６】
＜上記従来方式の課題を解決する方法＞
そこで、上記の不都合を解決するための新たな方式として、本出願人は、図１６に示すような加熱定着方式を提案した（特許文献９、１０を参照）。この加熱定着方式は、弾性層２２２を有する定着ローラ２２０とその定着ローラ２２０に外部表面から接触して加熱ニップを形成する加熱部材２２４と、定着ローラ２２０に圧接して定着ニップを形成する加圧部材２０２とを有する。そして、上記定着ニップに未定着トナー画像が形成された記録材Ｐを狭持搬送させることで加熱定着を行なう。以下、この方式を「表面加熱方式」という。
【００２７】
ここで、上記加熱部材２２４に具備される加熱ヒータ２２６は低熱容量のプレート形状であり加熱ニップに摺擦して発熱するタイプである。このような構成にすることで、従来のようなヒートローラによって定着ローラ表面を加熱する構成よりも、加熱ニップでのエネルギー密度を高くすることができるので、定着ローラ表面を効率良く加熱することが可能となる。
【００２８】
更に、上述の様に構成することで、定着ローラの弾性体と記録材やトナーとの密着性が従来の高速機に用いられているような弾性層を持つ熱ローラ方式と同等となる。また、加圧力も熱ローラ方式並に確保することが可能であるため、画像形成装置の高速化や高画質化、フルカラー画像の高画質化に対しても対応することが可能となる。つまり、定着可能な温度までの立ち上がり時間の短縮及び消費電力の削減、高速化やフルカラー画像に対応した高画質の画像出力等、様々な要求を満足することが可能となる。
【特許文献１】特開平１０−３０１４１７号公報
【特許文献２】特開平１１−０７３０５０号公報
【特許文献３】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献４】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献５】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献６】特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献７】特開平１１−１５３０３号公報
【特許文献８】特開２００４−０２９２３３号公報
【特許文献９】特開平８−１２９３１３号公報
【特許文献１０】特開２００３−２７０９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
しかしながら、本出願人の検討の結果、図１６に示す加熱定着装置では、定着ローラ２２０にオフセットトナーが付着すると、そのトナーが加熱部材２２４に溜まってしまうことが分かった。すなわち、このトナーが加熱部材２２４の表面にある程度溜まると、定着ローラ２２０と加熱部材２２４間の密着性が悪くなり、定着ローラに温度ムラが生じてしまい、スジ状の光沢ムラや定着不良が発生するという問題が生じた。更に、プリント枚数を重ねると、やがて加熱部材の当接面に付着したトナーとの摺擦により、定着ローラ２２０の表面に傷がつくなどの不都合も生じた。また、加熱部材２２４に設けられたヒータ２２６と、定着ローラ２２０との当接部における加熱ニップＨの入り口近傍で、定着ローラ２２０に付着したオフセットトナーが掻き取られ、トナー溜まりが形成されて、プリント枚数を重ねると、やがてこれが加熱ニップＨに入り込み、加熱部材２２４との当接面におけるトナー汚染の問題を更に加速させるという不具合も生じた。
【００３０】
この様な、加熱部材２２４の当接面でのトナー蓄積を完全に防止するためには、加熱部材２２４におけるヒータ２２６の表層を、図１５に示したような樹脂フィルムで覆い、定着ローラ２２０に従動回転させる様な構成とすれば良い。しかし、この方法だと、定着ローラ２２０に対するヒータの熱伝達が遅くなるとともに、加熱部材２２４自体の総熱容量も増加して、定着ローラ２２０の温度を高速に立ち上げることは難しい。
【００３１】
一方、加熱部材２２４を定着ローラ２２０に対して固定状態で摺動接触させつつ、表面にトナーが付着するのを防止するには、ヒータ２２６の表面を離型性の良いフッ素樹脂等で覆う事が有効であることが判明した。具体的には、加熱部材のヒータ２２６について、定着ローラ２２０との当接面や、加熱ニップの入り口・出口近傍をＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂による離型層で被覆することで、加熱ニップの上流端（入り口）や、加熱ニップ内におけるトナー付着はほぼ無くすことが出来た。これは、定着ローラ表面に付着した
オフセットトナーが、加熱部材との当接面をすり抜けてしまうためである。
【００３２】
しかし、すり抜けたトナーは、加熱部材との加熱ニップを完全に通過するのではなく、加熱ニップ下流出口近傍における、ヒータ２２６の当接下流端部表面やその近傍に堆積してしまう。それゆえ、下流方向に向かってある程度大きなトナー塊にまで成長したときに、加熱部材から剥離し、再び定着ローラを介して記録材にトナー汚れとなって現れてしまう、という新たな問題の発生することが判明した。
【００３３】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、表面加熱方式の加熱定着装置において、オフセットトナーによる画像上のトナー汚れを防ぎ、良好な定着を行なうことができる加熱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】
【００３４】
本発明は上記目的を達成するため、弾性層を有する定着ローラと、該定着ローラの外表面に接触して加熱ニップを形成する加熱部材と、前記定着ローラに圧接して定着ニップを形成する加圧部材とを有し、前記定着ニップで未定着トナー画像を記録材に加熱定着する加熱定着装置において、前記加熱部材は、前記定着ローラと接触する側において定着ローラの外表面と摺動する離型層を有し、前記加熱ニップにおいて定着ローラ回転方向の下流側の端である加熱ニップ下流端からおろした鉛直線と、前記記録材上に未定着トナー画像が形成される位置と前記定着ニップ間の通紙パスとが交わらないように配置されることを特徴とする
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、表面加熱方式の加熱定着装置において、オフセットトナーによる画像上のトナー汚れを防ぎ、良好な定着を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３７】
（第１の実施形態）
まず、本実施形態における画像形成装置について説明し、次いで、本実施形態に係わる加熱定着装置について詳しく説明する。
【００３８】
＜１．画像形成装置＞
本実施形態においては、記録材に未定着トナー像を形成する方法及び画像形成装置の一例を、図１２に示すようなカラーレーザープリンタを用いて説明する。本実施形態におけるカラーレーザープリンタ１５０は、記録材搬送ベルト１０９上に担持した記録材Ｐ上に、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー像を順次転写することで、一つの画像を形成する。いわゆるタンデム方式またはインライン方式と呼ばれる構成である。
【００３９】
初めに、画像ステーション１３０Ｙ（１色目のイエロー）の構成を説明する。像担持体である感光ドラム１０１Ｙの周面には、その回転方向（矢印で図示）に沿って５つの装置が配置されている。具体的には、（１）帯電器１０２Ｙ、（２）レーザ光を感光ドラム１０１Ｙに照射する露光装置１０３Ｙ、（３）現像器１０５Ｙ、（４）記録材搬送ベルト１０９を介して転写ローラ１１０Ｙ、および、（５）感光ドラムクリーナー１１６Ｙが配置されている。
【００４０】
次に、画像ステーション１３０Ｙの動作について説明する。まず、感光ドラム１０１Ｙは、その表面が帯電器１０２Ｙによって負極性に帯電される。次に、帯電された感光ドラ
ム１０１Ｙは、露光手段１０３Ｙの露光Ｌにより表面に静電潜像が形成（露光された部分は表面電位が上がる）される。そして、イエロートナーが入った現像器１０５Ｙによって、感光ドラム１０１Ｙ上の静電潜像部にトナーを付着させ、トナー像を形成する。これらの動作がＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に行なわれる。
【００４１】
一方、記録材搬送ベルト１０９は、三つの支持軸（駆動ローラ１１２、テンションローラ１１３、１１４）に支持され、駆動ローラ１１２によって図中矢印方向に回転される。記録材Ｐは、給紙ローラ１０４によって給紙されると、正極性のバイアスが印加された吸着ローラ１０６によって帯電され、記録材搬送ベルト１０９上に静電吸着し搬送される。記録材Ｐが記録材搬送ベルト１０９を介して転写ローラ１１０Ｙと対向する転写ステーション１２０Ｙまで搬送されると、転写ローラ１１０Ｙに、不図示の電源から正極性の転写バイアスが印加される。そして、感光ドラム１０１Ｙ上のイエロートナー像は、記録材Ｐ上に転写される。その後、感光ドラム１０１Ｙ上の表面の転写残トナーが、弾性体ブレードを有する感光ドラムクリーナー１１６Ｙによって除去される。
【００４２】
以上の帯電、露光、現像、転写、クリーニングの一連の画像形成プロセスを、画像ステーション１３０Ｍ（２色目のマゼンタ）、画像ステーション１３０Ｃ（３色目のシアン）、画像ステーション１３０Ｋ（４色目のブラック）についても順次行なう。４色について画像形成プロセスが実行され、記録材搬送ベルト１０９上の記録材Ｐに４色のトナー像が重なる。最後に、４色のトナー像を担持した記録材Ｐは、加熱定着装置２００に搬送され、表面のトナー像の定着が行なわれ、排紙される。
【００４３】
図１は本実施形態におけるトナー像を形成する画像形成部と加熱定着装置の配置を示す図である。ここで、図１に示す様に、４色目のブラックトナー像を感光ドラム１０１Ｋから記録材Ｐ上に転写する最終の転写ステーション１２０Ｋと、定着装置２００に記録材Ｐが進入する定着入り口５０の間の紙パスＡは、定着ローラ２０の表面を加熱する加熱部材２４の加熱ニップＨの下流後端部６０を通る垂線に対し、定着ニップＮ寄りの領域に設けている。詳しくは後述する。
【００４４】
＜２．加熱定着装置＞
次に、本実施形態に係わる加熱定着装置について説明する。図２は本実施形態における加熱定着装置の構成を示す断面図である。加熱定着装置は、定着ローラ２０と、定着ローラ２０に圧接する加圧ローラ３０と、定着ローラ２０を加熱する加熱部材２４とから構成される。
【００４５】
＜定着ローラ２０＞
図２において、定着ローラ２０は芯金２１、弾性層２２、離型層２３から構成される。芯金２１はアルミ或は鉄製であり、定着ローラ２０の中心に設けられている。そして、弾性層２２が芯金２１の外側に、離型層２３が弾性層２２の外側に設けられている。
【００４６】
＜弾性層２２＞
ここで、弾性層２２は、（１）ソリッドゴム層、（２）スポンジゴム層、或は（３）気泡ゴム層などで形成される。
【００４７】
（１）ソリッドゴム層はシリコーンゴムで形成された弾性層である。（２）スポンジゴム層はソリッドゴム層より高い断熱効果を持たせるためにシリコーンゴムを発泡して形成された弾性層である。（３）気泡ゴム層はシリコーンゴム層内に気泡を分散させ、断熱作用を高めた弾性層である。
【００４８】
ここで、定着ローラ２０の熱容量や熱伝導率が大きいと、外表面から受ける熱を吸収し
易くなるため、離型層２３の表面温度が上昇しにくくなる。すなわち、弾性層２２は、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、定着ローラ表面温度の立ち上がり時間を短縮するのに有効である。ここで、上記シリコーンゴムのソリッドゴムは熱伝導率が０．２５〜０．２９Ｗ／ｍ・Ｋであり、スポンジゴム及び気泡ゴムは０．１１〜０．１６Ｗ／ｍ・Ｋである。スポンジゴム及び気泡ゴムはソリッドゴムの約半分の値を示す。
【００４９】
又、熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約１．０５〜１．３０であり、スポンジゴム及び気泡ゴムが約０．７５〜０．８５である。従って、弾性層２２の好ましい形態としては、熱伝導率が約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層や気泡ゴム層の方が好ましい。又、定着ローラ２０の外径が小さいと全体の熱容量が抑えられ、記録材Ｐ上のトナーを定着するための十分な熱を弾性層２２に蓄積できない。外径が小さくなるほど加熱ニップが小さくなるため適度な径が必要である。弾性層２２の肉厚に関しても、薄過ぎれば金属製の芯金２１に熱が逃げるので適度な厚みが必要である。
【００５０】
更に、加熱ニップＨ内において、後述する加熱部材２４との当接圧が局所的に高くなると、その部分でオフセットトナーが強い圧力を受ける。この様に、加熱ニップＨ内で局所的にトナーへの圧力が強い部分が形成されると、オフセットトナーが加熱ニップＨをスムーズにすり抜けることが出来なくなる。そのため、加熱ニップＨ内の圧力分布は出来るだけ平坦であることが望ましい。そこで、定着ローラ２０の表面硬度を出来るだけ低硬度とし、加熱ニップＨ内での加熱部材２４との当接圧を分散させることが望ましい。具体的には、定着ローラ２０の表面硬度は、アスカーＣ（Asker-C）測定（６００ｇ加重）にて、
４０°〜６５°程度、より好ましくは４０°〜５５°程度（下限は耐久性能を考慮した値）の範囲とするのが良い。
【００５１】
以上を考慮して本実施の形態では、適正な加熱ニップＨを形成でき、且つ、熱容量を抑えるために、肉厚が４ｍｍの気泡ゴムを用いて弾性層を形成し、外径がφ２０ｍｍの定着ローラを使用することが望ましい。
【００５２】
＜離型層２３＞
次に、上記弾性層２２の上に設ける離型層２３は、フッ素樹脂で形成する。具体的なフッ素樹脂としては、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）等のフッ素樹脂がある。離型層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良いが、チューブの方が耐久性に優れている。
【００５３】
＜加熱部材２４＞
図３は加熱部材２４の構成を示す図である。加熱部材２４は、断熱ステイホルダー２５、加熱用ヒータ２６、加熱用ヒータ２６の温度を検知する温度検知素子２７、定着ローラ２０と摺動する保護摺動層２８から構成される。
【００５４】
図３において、加熱用ヒータ２６は、定着ローラ２０の表面を加熱する。前述の様に、加熱ニップＨ内において当接圧が局所的に高くなるのを防止するために、加熱用ヒータ２６は少なくともニップＨ内において平坦な形状を有する。本実施形態における加熱用ヒータ２６としては、通電加熱用部材を用いる。アルミナや窒化アルミ等の高絶縁性のセラミックス基板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をスクリーン印刷等により塗工して形成する。例えば、厚みは１０μｍ程度、幅は１〜５ｍｍ程度の線状若しくは細帯状に形成する。
【００５５】
＜保護摺動層２８＞
加熱用ヒータ２６の表面には、離型性の優れた保護摺動層２８（本発明の「離型層」に相当）を設けている。保護摺動層２８は定着ローラ２０の表面にオフセットしたトナーがヒータに付着すること、及び摺擦により定着ローラ２０の離型層が磨耗するのを防止する。
【００５６】
保護摺動層２８は、種類の異なるフッ素樹脂層を、単独ないし混合して被覆することにより形成する。フッ素樹脂層の一例として、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）等がある。
【００５７】
本実施形態の保護摺動層２８として、厚さ略７０μｍであり、離型性と耐久性に優れたＰＦＡシートが使用できる。また、保護摺動層２８は、定着ローラ２０の回転方向上流にあるエッジ部分２６１及び定着ローラ２０の回転方向下流にあるエッジ部分２６２で加熱用ヒータ２６を巻き込む形で被覆を行なう。巻き込む形にすることにより、ヒータ２６のエッジ部分にトナーが固着しにくく、仮に保護摺動層２８で被覆されたエッジ近傍でトナーが一時滞留しても、容易に剥離する。
【００５８】
断熱ステイホルダー２５は加熱用ヒータ２６を保持する部材である。断熱ステイホルダー２５は不図示の加圧手段によって定着ローラ２０に対して加圧され、その加圧力により加熱用ヒータ２６と定着ローラ２０の間に加熱ニップＨが形成される。また、断熱ステイホルダー２５は、図２における加熱ニップＨと反対方向への放熱を防ぐ役割を果たし、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成されている。
【００５９】
加熱部材２４を定着ローラ２０に当接させる際の当接圧力は、適正な加熱ニップＨを得るために重要である。形成された加熱ニップＨ内での当接圧力分布の安定性は、圧力の下限値と関連する。オフセットトナーのすり抜け性能及び定着ローラ２０や加熱部材２４の耐久性は、圧力の上限値と関連する。これら安定性、すり抜け性能及び耐久性を考慮すると、総圧は５００ｇ〜１５Ｋｇ、より好ましくは１Ｋｇ〜１０Ｋｇ程度の間が良い。また、プリント速度の大小に応じて、加熱ニップ幅は３ｍｍ〜１５ｍｍ程度に設定する。
【００６０】
又、温度検知素子２７は、加熱ヒータ２６の背面に配置され、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である。温度制御部（不図示）は、加熱ヒータ２６の発熱を制御するために温度検知素子２７から信号を受信する。そして、温度制御部は、受信信号に応じて、加熱用ヒータ２６の長手方向端部にある電極部（不図示）に印加する電圧のデューティー比や波数等を適切に制御する。これに従って、加熱ヒータ２６は発熱し、定着ローラ２０の表面を加熱・温調する。また、コネクター（不図示）が温度制御部に設けられている。温度検知素子２７からＤＣ通電部（不図示）及びＤＣ電極部（不図示）を介してコネクターへのＤＣ通電を達成している。
【００６１】
＜加圧ローラ＞
図２における加圧部材である加圧ローラ３０は、次のような構成である。
【００６２】
本実施形態において、加圧ローラ３０に要求される性能は、定着ローラと類似するものでよい。すなわち、加圧ローラ３０は低熱容量で熱伝導率が低く且つ断熱効果の高い材質でよい。これにより、加圧ローラ３０が定着ローラ２０から奪う熱量を少なくすることができるため、定着ローラ２０の表面温度の立ち上がり時間の短縮に有効である。
【００６３】
本実施形態において、加圧ローラ３０は、基本的に定着ローラ２０と同様の構成とする。すなわち、図２において、加圧ローラ３０は芯金３１、弾性層３２、離型層３３から構成される。芯金３１はアルミ或は鉄製であり、加圧ローラ３０の中心に設けられている。そして、肉厚４ｍｍのシリコーンゴム（気泡ゴム等）を用いた弾性層３２が芯金３１の外側に、離型層３３が弾性層３２の外側に設けられている。加圧ローラ３０の外径はφ２０ｍｍである。
【００６４】
離型層３３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）等のフッ素樹脂等のチューブで形成する。
【００６５】
但し、加圧ローラ３０は、通常はトナーの乗っていない紙の裏面が通紙されるので、両面プリントを行なわないプリンタにおいては、上記フッ素樹脂の離型成層３３を省略することも可能である。また、定着ローラ２０と加圧ローラ３０の直径が必ずしも同じである必要はない。
【００６６】
なお、加圧ローラ３０が定着ローラ２０に加える総加圧力は、適正な定着ニップＮを得るために、１０Ｋｇ〜１００Ｋｇ程度の間で設定する。
【００６７】
また、記録材Ｐは、耐熱性の定着入り口ガイド３４に沿って定着ローラ２０と加圧ローラ３０によって形成される定着ニップＮ内に不図示の供給手段によって搬送される。
【００６８】
以上の構成でプリントを行なった場合、プリント枚数が多くなってくると、オフセットトナーが加熱部材２４に蓄積される。ここで、加熱用ヒータ２６には高離型性を有するフッ素樹脂から成る保護摺動層２８が設けてあるため、オフセットトナーは加熱ニップＨの上流入り口近傍やニップ内に滞留することはなく、加熱ニップの下流端６０に集まる。そして、ある一定量以上のオフセットトナーが加熱ニップ下流端６０に堆積した後、図１または図２の矢印Ｆ方向に落下する。従って、一旦堆積されたオフセットトナーが剥離し、落下した後の加熱部材２４は、トナー堆積が起こる以前の状態に復帰する。従って、プリントを重ねるにつれ、加熱ニップＨの近傍に堆積したオフセットトナーによる不具合が生じることがない。
【００６９】
一方、このとき矢印Ｆ方向の直下に未定着画像を担持した記録材Ｐが搬送されていると、未定着画像上にオフセットトナーが落下し、そのまま定着されて画像不良を生じることになる。これに対し、図１に示すように、未定着画像が最終的に記録材Ｐ上に形成されるところから未定着画像の搬送が終了するところの紙パスＡを、落下したトナーが通過しないようにする必要がある。
【００７０】
言い換えると、加熱部材２４は、定着ローラ２０の回転に対して下流にある加熱ニップ下流端６０からの鉛直方向と、記録材上Ｐに未定着トナー画像が形成されてから前記定着ニップに至る迄の間の通紙パスＡとが交わらないように配置される。
【００７１】
具体的には、４色目のブラックトナー像を記録材Ｐ上に転写する最終の転写ステーション１２０Ｋと、定着装置２００に記録材Ｐが進入する定着入り口５０との間（紙パスＡ）を、矢印Ｆで示した加熱ニップの下流端６０を通る垂線よりも定着ニップ寄りの領域に設ける。これにより、前述のオフセットトナーの落下による画像不良を防止することが出来る。
【００７２】
（第２の実施形態）
図４に、本発明の第２の実施形態を示す。
【００７３】
前述の第１の実施形態における加圧ローラ３０を、図４に示す加圧部材４０のような構成としても良い。なお、他の部分の構成に関しては、第１の実施形態と同一の形態であるため、説明を省略する。
【００７４】
加圧部材４０は、摺動板４１と、摺動板４１を固定した断熱ステイホルダー４２と、断熱ステイホルダー４２により定着ローラ２０に加圧される摺動フィルム４３とから構成される。
【００７５】
摺動フィルム４３は、耐熱性、熱可塑性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製のフィルムである。フィルムの厚みは、強度等を考慮し、２０μｍ以上１５０μｍ未満が適当な範囲である。
【００７６】
摺動板４１は摺動フィルム４３の内部に具備され、断熱ステイホルダー４２は摺動板４１を保持している。
【００７７】
断熱ステイホルダー４２は不図示の加圧手段によって定着ローラ２０に対して加圧される。これにより、摺動板４１と定着ローラ２０との間に摺動フィルム４３を介して定着に必要なニップＮを形成する。
【００７８】
断熱ステイホルダー４２は加熱部材２４のステイホルダー２５と同様に断熱性、耐熱性を有する樹脂として、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成されている。
【００７９】
又、摺動板４１は、摺動フィルム４３との摩擦が小さく且つ断熱性を有する材料として、ステイホルダー４２と同様の液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成され、その表面に摩擦抵抗を低減する摺動層をコーティングするのが望ましい。その例としては、加熱ヒータ２６の表面に設ける摺動層２８と同様であるので説明を省略する。
【００８０】
ここでは、摺動板４１と断熱ステイホルダー４２を別部材として扱っているが、それらを一体成型により形成し、摺動部分に上記摺動層をコーティングしても良い。別部材とするよりコストダウンを図ることが可能である。又、摺動フィルム４３と摺動板４１の間には、摩擦抵抗を小さく抑えるためにグリース等の潤滑剤を少量介在させてもよい。
【００８１】
このような構成において、定着ローラ２０は長手方向端部から芯金２１を介して不図示の回転駆動部により、矢印方向に回転駆動される。これにより上記摺動フィルム４３はステイホルダー４２の外側を図の矢印方向に従動回転する。
【００８２】
以上の様な構成においても、第１の実施形態と同様に、定着ローラ２０に付着したオフセットトナーが加熱部材２４や未定着画像を汚染するのを防止することが出来る。
【００８３】
更に、加圧部材４０として、摺動フィルム４３を用いているため、加圧部材の熱容量を第１の実施形態と比較して更に小さくすることが可能となり、定着ローラ２０の昇温時間を更に短縮できる。
【００８４】
（第３の実施形態）
図５に、本発明の第３の実施形態を示す。
【００８５】
図５においては、加熱部材２４の加熱ニップ下流端部６０を、定着ローラ２０の回転中
心よりも下半面側、すなわち、定着ローラ２０の回転中心を通る水平破線Ｌよりも下方に設けている。以下、この理由について、図６〜図８を用いて説明する。なお、他の部分の構成に関しては、第１の実施形態と同一の形態であるため、説明を省略する。
【００８６】
図６は、第１の実施形態を示す図面である。通常、加熱ニップ下流端部６０に蓄積したオフセットトナーは、下方空間があいていればそのまま鉛直下方へ落下する。また、図６に示すように、加熱ニップ下流端部６０が定着ニップＮと定着ローラ２０の回転中心を通る鉛直線に対して定着ニップを含む領域（領域Ａ）の反対側（領域Ｂ）に配置されれば、加熱定着装置が停止しても上流方向である記録材Ｐの通紙パスへ溶融したオフセットトナーが流れ込むことがない。
【００８７】
しかし、図６に示すように、溶融したオフセットトナーが、定着ローラ２０の回転に伴って下流方向へ運ばれた後に落下することが考えられる。オフセットトナーが溶融して粘性を帯びている他に、離型層２３が電荷を帯びている場合がある。このような状態においては、加熱用ヒータ２６（保護摺動層２８）から落下したオフセットトナー７０が、一旦定着ローラの離型層２３に引き付けられ定着ローラ２０の回転に伴って下流方向へ運ばれた後に落下する。
【００８８】
これを避けるために、加熱部材２４は図５に示すように配置することが望ましい。このときのオフセットトナーの挙動を図７、図８を用いて説明する。まず、図８に示すように、加熱ニップＨの下流には、定着ローラからゆるやかに離間する形で保護摺動層２８が存在する（図８のＧの部分）。加熱ニップＨを通過したオフセットトナーは、一旦このＧの領域に蓄積される。
【００８９】
ここで、領域Ｇにおいて、保護摺動層２８は加熱ローラ２０表面の下方に位置し且つ傾斜している。これにより、加熱ニップ下流端部６０近傍に蓄積されたオフセットトナーは、加熱ニップ下流端部６０下流の領域Ｇへ押し出されてくる新たなオフセットトナーの圧力と、重力との作用により保護摺動層２８の傾斜に沿って下方へと押し出される。
【００９０】
そして、保護摺動層２８の下流端部までトナーが到達すると、重力により下方へ落下する。即ち、図５に示した様に、加熱部材２４の加熱ニップ下流端部６０を、定着ローラ２０の回転中心よりも下半面側、すなわち水平な破線Ｌよりも下方に設ける。これにより、図７に示すように、保護摺動層２８の傾斜に沿って下方へと押し出されたオフセットトナーが再び定着ローラ２０に触れることなく、そのまま下方へと落下することが可能になる。図６に示すように、溶融したオフセットトナーが、定着ローラ２０の回転に伴って下流方向へ運ばれた後に落下することを防止できる。
【００９１】
なお、図９、図１０に示すように、加熱部材２４の形状を、領域Ｇにおいて、加熱ニップ下流端部６０から離れるほど、保護摺動層２８が定着ローラ２０から積極的に離間してゆく形状とする。言い換えると、加熱部材２４の保護摺動層２８は、定着ローラ２０と摺動する平坦な面（摺動面）と摺動面を含む面Ｍから離間してゆく面（延長部）を含んでいる。これにより、オフセットトナーの離型効果をより一層高めることが出来る。
【００９２】
具体的に、図９では、加熱ニップ下流端部６０において、定着ローラ２０と保護摺動層２８とで挟まれたＧ領域において、保護摺動層２８にＲ形状を付加することで、定着ローラ２０との面Ｍに対し定着ローラ２０とは反対側に積極的に離間してゆく形状としている。また、図１０では、Ｇ領域において保護摺動層２８にＣ面取り部分を加えることで、定着ローラ２０との面Ｍに対し定着ローラ２０とは反対側に積極的に離間してゆく形状としている。
【００９３】
また、更に図９や図１０の例では、離型性の良いフッ素樹脂で出来た保護摺動層２８により、加熱用ヒータ２６や断熱ステイホルダー２５の定着ローラ２０との対向表面を完全に覆う様にすることで、この部分にオフセットトナーが溜まることを防止している。
【００９４】
（第４の実施形態）
図１１に、本発明の第４の実施形態を示す。
【００９５】
第１〜第３の実施形態においては、記録材Ｐを下方から上方へ搬送する構成に関して説明を行なった。本実施形態は、図１１に示すように、記録材Ｐの未定着画像面を下に向けた、いわゆる上面搬送の構造を用いている。
【００９６】
図１１の配置における、各部材の詳細は、第１又は第３の実施形態において説明を行なったものと共通であるため、各部の詳細な説明は省略する。
【００９７】
図１１に示すように、紙パスＡは、未定着画像が最終的に記録材Ｐ上に形成される最終の転写ステーション１２０Ｋと、未定着画像の搬送が終了する進入する定着入り口５０間水平方向に設けられている。最終の転写ステーション１２０Ｋでは４色目のブラックトナー像を感光ドラム１０１Ｋから記録材Ｐ上に転写し、定着入り口５０では加熱定着装置２００に記録材Ｐが進入する。
【００９８】
この紙パスＡを、オフセットトナーの落下開始点である加熱ニップ下流端６０よりも上方の領域に設けることで、プリント枚数の増加に伴い、加熱ニップ下流端６０に集まるオフセットトナーが紙パスＡに落下することで起る画像不良の発生を防止できる。第１〜第３の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９９】
なお、第４の実施形態の構成においては、定着ニップＮが加熱ニップ下流端６０の上方に形成されるため、第３の実施形態において説明を行なった様な、一度落下したオフセットトナーが定着ローラ２０に引き付けられて下流へ移動することはない。即ち、オフセットトナーが最終的に定着ニップＮ近傍まで至り、記録材Ｐの未定着画像上に付着する、という現象は生じ難い。
【０１００】
また、第４の実施形態の構成においては、第３の実施形態の図５で説明を行なった様に、加熱部材２４の加熱ニップ下流端部６０を、定着ローラ２０の回転中心よりも下半面側、すなわち水平線Ｌよりも下方に設けなくともよい。一度落下したオフセットトナーが定着ローラ２０に引き付けられて下流へ移動したとしても、オフセットトナーが上方にある紙パスＡまで至り、記録材Ｐの未定着画像上に付着するという現象は生じ難いからである。
【０１０１】
これにより、本実施形態において、加熱部材２４の定着ローラ上への配置の自由度が向上する。もちろん、第３の実施形態に従って定着ローラ２０の回転中心よりも下半面側、すなわち水平線Ｌよりも下方に加熱部材２４を配置することで、より好ましい結果が得られるのは言うまでもない。
【０１０２】
以上説明したごとく、上記各実施形態によれば、表面加熱方式の加熱定着装置において、加熱部材の当接部におけるオフセットトナーの堆積による画像汚れを防止できる。更に、表面加熱方式の定着装置が有する、高速昇温特性や、定着ローラの弾性層によるトナーの包み込み特性を十分に生かすことが可能となる。
【０１０３】
具体的には、定着ローラの有する弾性層の効果により、高速プリント時のがさつき現象や、フルカラープリント時における痘痕状の光沢ムラといった画像不良を防止できる。ま
た、定着ローラと加圧部材により、十分な定着時の加圧力を確保することにより、高光沢なフルカラー画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】第１の実施形態におけるトナー像を形成する画像形成部と定着装置の配置を示す図である。
【図２】第１の実施形態における定着装置の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態における加熱部材の構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態における定着装置の構成を示す図である。
【図５】第３の実施形態におけるプリンタ本体と定着装置の構成を示す図である。
【図６】第３の実施形態以前の解決すべき課題を示す模式図である。
【図７】第３の実施形態における加熱部材の構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態における加熱部材の構成及び効果を模式的に示す拡大図である。
【図９】第３の実施形態における加熱部材の構成を示す別の図である。
【図１０】第３の実施形態における加熱部材の構成を示す更に別の図である。
【図１１】第４の実施形態におけるプリンタ本体と定着装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るカラーレーザビームプリンタの概略構成図である。
【図１３】従来の熱ローラ定着装置の構成を示す図である。
【図１４】従来の熱ローラを外部より加熱する方式の定着装置の構成を示す図である。
【図１５】従来のフィルム加熱方式による定着装置の構成を示す図である。
【図１６】熱ローラを外部より加熱する方式の定着装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０５】
２０‥‥定着ローラ
２４‥‥加熱部材
３０‥‥加圧ローラ
２１,３１‥‥芯金
２２,３２‥‥弾性層
２３,３３‥‥離型層
２６‥‥ヒータ
２７‥‥温度検知素子
２８‥‥摺動層
３４‥‥ガイド
１０１Ｙ,  １０１Ｍ,  １０１Ｃ,  １０１Ｋ‥‥感光ドラム
１０９‥‥搬送ベルト
１１０Ｙ,  １１０Ｍ,  １１０Ｃ,  １１０Ｋ‥‥転写ローラ
１３０Ｙ,  １３０Ｍ,  １３０Ｃ,  １３０Ｋ‥‥画像ステーション
２０１‥‥定着ローラ
２０２‥‥加圧ローラ
２０４,２０８,２２１‥‥芯金
２０３,２０７‥‥弾性層
２０６,２０９,２２３‥‥離型層
２１２,２２５‥‥ヒータ
２１３,２２７‥‥温度検知素子
２１５‥‥定着フィルム
【図１】
2007178863.tif 000003
【図２】
2007178863.tif 000004
【図３】
2007178863.tif 000005
【図４】
2007178863.tif 000006
【図５】
2007178863.tif 000007
【図６】
2007178863.tif 000008
【図７】
2007178863.tif 000009
【図８】
2007178863.tif 000010
【図９】
2007178863.tif 000011
【図１０】
2007178863.tif 000012
【図１１】
2007178863.tif 000013
【図１２】
2007178863.tif 000014
【図１３】
2007178863.tif 000015
【図１４】
2007178863.tif 000016
【図１５】
2007178863.tif 000017
【図１６】
2007178863.tif 000018