(57)【要約】【課題】加熱ニップ部をすり抜けてきたトナーを加熱ニップ部の下流端に蓄積させないようにして画像不良の発生を防止するようにする。【課題手段】回転体１０と、前記回転体と共に加熱ニップ部Ｈを形成する加熱部材１４と、前記回転体と共にニップ部Ｎを形成するバックアップ部材１６と、を有し、前記加熱ニップ部で前記加熱部材により前記回転体を加熱し、前記ニップ部で記録材Ｐが担持するトナー像Ｔを前記回転体の熱により記録材に加熱する像加熱装置において、前記加熱部材は、基板１４ａと、前記回転体の回転方向における前記加熱ニップ部の領域内で前記基板に設けられ、通電により発熱して前記回転体を加熱する発熱抵抗体１４ｂと、前記回転体の回転方向における前記加熱ニップ部の領域の外側で前記基板に設けられ、通電により発熱して前記加熱ニップ部をすり抜けてきたトナーを加熱する発熱抵抗体１４ｄと、を有することを特徴とする。【選択図】図２
2012108172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、前記回転体と共に加熱ニップ部を形成する加熱部材と、前記回転体と共にニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記加熱ニップ部で前記加熱部材により前記回転体を加熱し、前記ニップ部で記録材が担持するトナー像を前記回転体の熱により記録材に加熱する像加熱装置において、
前記加熱部材は、基板と、前記回転体の回転方向における前記加熱ニップ部の領域内で前記基板に設けられ、通電により発熱して前記回転体を加熱する発熱抵抗体と、前記回転体の回転方向における前記加熱ニップ部の領域の外側で前記基板に設けられ、通電により発熱して前記加熱ニップ部をすり抜けてきたトナーを加熱する発熱抵抗体と、を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記回転体を加熱する発熱抵抗体と、前記加熱ニップ部をすり抜けてきたトナーを加熱する発熱抵抗体は、それぞれ、独立した給電用電極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３】
前記回転体を加熱する発熱抵抗体と、前記加熱ニップ部をすり抜けてきたトナーを加熱する発熱抵抗体は、共通の給電用電極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４】
前記加熱ニップ部をすり抜けてきたトナーを加熱する発熱抵抗体は、前記基板の前記回転体の回転方向における前記加熱ニップ部の下流端から３ｍｍ以内の領域に設けら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５】
前記加熱ニップ部をすり抜けてきたトナーを加熱する発熱抵抗体は、抵抗温度係数が正である材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１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、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する加熱定着装置（定着器）として用いて好適な像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機やプリンタに搭載する加熱定着装置（以下、定着装置と記す）として、熱ローラ方式の定着装置が知られている。この定着装置は、定着ローラと、定着ローラと接触して加熱ニップ部を形成する加熱ヒータと、定着ローラと接触してニップ部を形成するバップアップ部材などを有している。特許文献１にはこのタイプの定着装置が記載してある。未定着トナー像を担持する記録材はニップ部で挟持搬送されつつ定着ローラにより加熱され、これにより記録材上のトナー像は記録材に加熱定着される。加熱ヒータは、低熱容量のプレート形状であり、加熱ニップ部で定着ローラの外周面（表面）と摺擦して定着ローラ表面を加熱するタイプである。このタイプの定着装置は、加熱ニップ部で加熱ヒータ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でき高速化に対応することが可能となる。定着ローラは、定着ローラ表面に弾性を有する為、記録材やトナーとの密着性がよく、高画質化にも優れた構成である。また、このタイプの定着装置では、加熱ヒータ表面と定着ローラ表面との摩擦が大きく駆動トルクが増大してしまう場合があるため、加熱ヒータと定着ローラとの間に摺動性に優れた耐熱性シートを介すような発展形態もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８６３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記熱ローラ方式の定着装置では、記録材が担持する未定着トナー像のトナーが定着ローラ表面に付着し定着ローラの回転方向に伴い加熱ニップ部をすり抜けて加熱ニップ部の下流端に蓄積することがある。その蓄積トナーは定着ローラの回転に伴い加熱ニップ部の下流端から定着ローラ表面に転移しニップ部で記録材に付着して画像不良を発生させることがある。
【０００５】
本発明の目的は、加熱ニップ部をすり抜けてきたトナーを加熱ニップ部の下流端に蓄積させないようにして画像不良の発生を防止するようにした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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の構成は、回転体と、前記回転体と共に加熱ニップ部を形成する加熱部材と、前記回転体と共にニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記加熱ニップ部で前記加熱部材により前記回転体を加熱し、前記ニップ部で記録材が担持するトナー像を前記回転体の熱により記録材に加熱する像加熱装置において、前記加熱部材は、基板と、前記回転体の回転方向における前記加熱ニップ部の領域内で前記基板に設けられ、通電により発熱して前記回転体を加熱する発熱抵抗体と、前記回転体の回転方向における前記加熱ニップ部の領域の外側で前記基板に設けられ、通電により発熱して前記加熱ニップ部をすり抜けてきたトナーを加熱する発熱抵抗体と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、加熱ニップ部をすり抜けてきたトナーを加熱ニップ部の下流端に蓄積させないようにして画像不良の発生を防止するようにした像加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像形成装置の横断側面の概略構成模式図
【図２】実施例１に係る定着装置の横断側面の概略構成模式図
【図３】実施例１に係る定着装置の加熱ヒータの説明図
【図４】実施例２に係る定着装置の加熱ヒータの説明図
【図５】実施例３に係る定着装置の横断側面の概略構成模式図
【図６】従来の熱ローラ方式の定着装置における定着ローラ表面のオフセットトナーの挙動を表す概念図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などはこの発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１０】
[実施例１]
（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定着装置として搭載する画像形成装置の横断側面の概略構成模式図である。この画像形成装置は、電子写真プロセスを利用して記録紙やＯＨＰシート等の記録材に画像を形成するレーザビームプリンタ（以下、プリンタと記す）である。本実施例に示すプリンタは、ホストコンピュータなどの外部装置（不図示）から出力されるプリント指令に応じて制御部１００が所定の画像形成シーケンスを実行し、この画像形成シーケンスに従って所定の画像形成動作行う。制御部１００はＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとからなり、メモリには画像形成シーケンス及び画像形成に必要な各種プログラムが記憶されている。
【００１１】
本実施例のプリンタは、記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、記録材が担持するトナー像を記録材上に加熱定着する加熱定着装置（以下、定着装置と記す）７を備えた定着部と、に大別される。画像形成シーケンスが実行されると、画像形成部において、先ず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）１が矢印方向へ所定の周束度（プロセススピード）で回転される。
【００１２】
感光ドラム１は、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料をアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成することによって作製されたものである。感光ドラム１が矢印方向に回転されると、その感光ドラム１の外周面（表面）は帯電装置としての帯電ローラ２によって所定の極性及び電位に一様に帯電される。
【００１３】
次に、その感光ドラム１表面の帯電面に対して、レーザースキャナ３により外部装置から出力された画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビームＬの走査露光が施され、感光ドラム１表面の帯電面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４でトナーを用いて現像され可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００１４】
一方、給送カセット１０に積載された状態に収納されている記録材Ｐは送出しローラ１１により一枚ずつ分離されて給送カセット１０からレジストローラ１２に搬送される。
レジストローラ１２は、感光ドラム１表面と転写ローラ５の外周面（表面）とで形成される転写ニップ部Ｔｎに対して、感光ドラム１表面のトナー像の画像形成位置と記録材Ｐの先端の書き出し位置とが合致するように所定のタイミングで記録材Ｐを送り出す。６は転写ニップ部Ｔｎに送り出す記録材Ｐの先端を検知するためのトップセンサである。
【００１５】
転写ニップ部Ｔｎにおいて記録材Ｐが感光ドラム１表面と転写ローラ５表面とで挟持されその状態に搬送される。そしてこの搬送過程において転写ローラ５により感光ドラム１表面のトナー像が記録材Ｐに転写される。これにより記録材Ｐはトナー像を担持する。トナー像転写後の感光ドラム１表面は、感光ドラム１表面に残留している転写残トナーがクリーニング装置８によって除去され、次の画像形成に供される。
【００１６】
未定着のトナー像を担持した記録材Ｐは定着装置７へと搬送され、定着装置７によりトナー像に熱と圧力を印加することによってトナー像は記録材Ｐに加熱定着される。トナー像が加熱定着された記録材Ｐは排出ローラ１３によって排出トレー１４に排出される。
【００１７】
９は加熱定着装置６の記録材排出口側に設けられた排紙センサであり、記録材Ｐがトップセンサ６と排紙センサ９との間で紙詰まりなどを起こした際に、それを検知する為のセンサである。
【００１８】
（２）定着装置７
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、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をいう。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向をいう。長さとは長手方向の寸法をいう。幅とは短手方向の寸法をいう。
【００１９】
図２は定着装置７の横断側面の概略構成模式図である。この定着装置７は、熱ローラ方式の定着装置であり、回転体としての定着ローラ１０と、加熱部材としてのセラミックヒータ（以下、加熱ヒータと記す）１４と、耐熱性シート１５と、バックアップ部材としての弾性加圧ローラ１６などを有している。定着ローラ１０と、加熱ヒータ１４と、耐熱性シート１５と、弾性加圧ローラ１６は、何れも長手方向に長い部材である。加熱ヒータ１４は、定着ローラ１０の外周面（表面）と共に耐熱性シート１５を挟むことによって加熱ニップ部Ｈを形成している。弾性加圧ローラ１６は、加熱ヒータ１４と異なる位置で定着ローラ１０表面に接触することによって定着ニップ部Ｎを形成する。
【００２０】
１）定着ローラ（回転体）１０
定着ローラ１０は以下の部材から構成される。アルミ或いは鉄製の芯金１１の外周面上に、シリコーンゴムで形成された弾性層１２（ソリッドゴム層）を設けている。弾性層１２として、より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（スポンジゴム層）を用いてもよい。あるいは、シリコーンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気体部分を持たせ、断熱作用を高めた弾性層（気泡ゴム層）を用いてもよい。
【００２１】
定着ローラ１０は、熱容量が大きく、また熱伝導率が少しでも大きいと、定着ローラ１０表面から受ける加熱ヒータ１４の熱を内部に吸収しやすく、定着ローラ１０表面温度が上昇しにくくなる。そのため、定着ローラ１０の弾性層１２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１０表面温度の立ち上がり時間に有利である。
【００２２】
ここで、上記シリコーンゴムのソリッドゴム層は熱伝導率が０．２５〜０．２９Ｗ／（ｍ・Ｋ）、スポンジゴム・気泡ゴムは０．１１〜０．１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、スポンジゴム・気泡ゴムはソリッドゴムの約半分の値を示す。
【００２３】
また、熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約１．０５〜１．３０、スポンジゴム・気泡ゴムが約０．７５〜０．８５である。したがって、定着ローラ１０の弾性層１２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。
【００２４】
また、定着ローラ１０の外径は小さい方が熱容量を抑えられるが、小さすぎると加熱ニップ部Ｈの幅が稼ぎにくくなるので適度な外径が必要である。弾性層１２の肉厚に関しても、薄すぎれば金属製の芯金１１に熱が逃げるので適度な厚みが必要である。以上を考慮して本実施例では、加熱ニップ部Ｈにおいて適正な幅を形成でき、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１２を形成し、外径がφ１８ｍｍの定着ローラを使用した。芯金１１は中実芯金に限られず中空芯金でも良い。
【００２５】
上記に述べた弾性層１２の外周面上に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）等のフッ素樹脂離型成層１３を形成する。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良い。離型層１３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どちらでもよい。
【００２６】
この定着ローラ１０は、定着ローラ１０の芯金１１の長手方向両端部が定着装置７の装置フレーム（不図示）に軸受（不図示）を介して回転可能に支持されている。
【００２７】
２）加熱ヒータ（加熱部材）１４
加熱ヒータ１４は、低熱容量のプレート状であり、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性セラミック基板や、ポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板等のヒータ基板（以下、基板と記す）１４ａを有している。基板１４ａの表面（加熱ニップ部Ｎ側の面）には、基板１４ａの長手方向に沿って、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の通電発熱抵抗体１４ｂ，１４ｄが、厚み約１０μｍ、幅約１〜５ｍｍ程度でスクリーン印刷等により形成されている。
【００２８】
この加熱ヒータ１４の定着ローラ１０側の表面には、熱効率を損なわない範囲で通電発熱抵抗体１４ｂ，１４ｄを保護する保護層１４ｃを設けてあっても良い。保護層１４ｃの厚みは十分薄く、表面性を良好にする程度が望ましい。保護層１４ｃとしては、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥや、ＰＶＤＦ等のフッ素樹脂層、ポリイミドあるいはポリアミドイミド等のイミド系樹脂層を単層あるいは混合して被覆することが挙げられる。或いは、グラファイト、ダイアモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）、二硫化モリブデン等から成る乾性皮膜潤滑剤を単層あるいは混合して被覆することが挙げられる。ここで、ＰＦＡはパーフルオロアルコキシ樹脂であり、ＰＴＦＥはポリテトラフルオロエチレン樹脂である。ＦＥＰは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であり、ＥＴＦＥはエチレンテトラフルオロエチレン樹脂である。ＣＴＦＥはポリクロロトリフルオロエチレン樹脂であり、ＰＶＤＦはポリビニリデンフルオライドである。また一般的にはガラスコート等の保護層が考えられる。さらに、基板１４ａとして熱伝導性の良好な窒化アルミ等を使用する場合には、通電発熱抵抗体１４ｂは基板１４ａに対して定着ローラ１０と反対側に形成してあってもよい。
【００２９】
以上の部材から構成される加熱ヒータ１４は、定着ローラ１０の右斜め上方で定着ローラ１０と平行に配設されている。そして加熱ヒータ１４の保護層１４ｃの外表面を耐熱性シート１５を介して定着ローラ１０表面に加圧バネ等の加圧部材（不図示）により加圧することによって定着ローラ１０と共に加熱ニップ部Ｈを形成している。
【００３０】
次に本実施例における加熱ヒータ１４の通電発熱抵抗体について説明する。図３は本実施例における加熱ヒータ１４の説明図であって、（ａ）は加熱ヒータ１４の保護層１４ｃの一部を省略した長手方向表面側の説明図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線矢視拡大断面図である。加熱ヒータ１４は、独立した二つの通電発熱抵抗体を有している。そしてこの二つの通電発熱抵抗体は、それぞれ、独立した給電用電極を有している。
【００３１】
二つの通電発熱抵抗体のうち、一つの通電発熱抵抗体は、基板１４ａの定着ローラ１０の回転方向上流側で加熱ニップ部Ｈの領域内に配置されている２本の通電発熱抵抗体１４ｂである。即ち、この２本の通電発熱抵抗体１４ｂは、定着ローラ１０の回転方向における加熱ニップ部Ｈの領域内で基板１４ａに配置されている。この通電発熱抵抗体１４ｂは、基板１４ａの長手方向にわたって１往復パターンで形成されている。この通電発熱抵抗体１４ｂへの給電（通電）は、第１の通電制御部（電源回路）としての第１トライアック１０１から基板１４ａの長手方向一端部で通電発熱抵抗体１４ｂと連続して設けられた給電用電極１４ｅに給電することにより行われる（片側給電）。この通電発熱抵抗体１４ｂには、耐熱性シート１５を介して定着ローラ１０表面を加熱することによって、記録材Ｐが担持するトナー像の加熱定着に必要な熱を定着ローラ１０表面に供給する役割を持たせている。以降、この通電発熱抵抗体１４ｂを定着用発熱体と称する。
【００３２】
他の一つの通電発熱抵抗体は、基板１４ａの定着ローラ回転方向下流側で加熱ニップ部Ｈの領域外に配置されている通電発熱抵抗体１４ｄである。即ち、この通電発熱抵抗体１４ｄは、定着ローラ１０の回転方向における加熱ニップ部Ｈの領域の外側で基板１４ａに配置されている。この通電発熱抵抗体１４ｄは、基板１４ａの長手方向にわたって１本のパターンで形成されている。この通電発熱抵抗体１４ｄへの給電（通電）は、第２の通電制御部（電源回路）としての第２トライアック１０２から基板１４ａの長手方向両端部で通電発熱抵抗体１４ｄと連続して設けられた給電用電極１４ｆに給電することにより行われる（両側給電）。
この通電発熱抵抗体１４ｄには、加熱ニップ部Ｈをすり抜けてきたオフセットトナーを適切な温度に加熱する役割を持たせている。これにより加熱ニップ部Ｈをすり抜けてきたオフセットトナーが加熱ニップ部の定着ローラ回転方向下流端に汚れとして固着せずにそのまま定着ローラ１０表面に保持させて排出させることができる。以降、この通電発熱抵抗体１４ｄを汚れ防止用発熱体と称する。本実施例においては、汚れ防止用発熱体１４ｄは、例えば基板１４ａの定着ローラ１０の回転方向における加熱ニップ部Ｈの下流端から１．５ｍｍの位置（領域）に配置される。この配置位置はトナーの軟化点溶融粘度や、加熱ヒータ１４と定着ローラ１０の表面性の関係、定着ローラ１０のローラ径、通電発熱抵抗体の発熱量によって適切な位置が変化する。そのため、汚れ防止用発熱体１４ｄは少なくとも加熱ニップ部Ｈの下流端から３．０ｍｍ以内の位置に配置される事が好ましい。
【００３３】
また、汚れ防止用発熱体１４ｄの一部が加熱ニップ部Ｈの領域内に入っていても良い。従来の発熱体パターンは定着に必要な熱を供給するために配置されており、その一部が加熱ニップ部Ｈの領域からはみ出すと定着ローラに熱を奪われる部分と奪われない部分ができて温度ムラが発生するため、ヒータの割れなどが発生する可能性があった。本実施例の汚れ防止用発熱体１４ｄは、定着用発熱体１４ｂとは別に通電され温調（温度制御）されるため、上記のような温度ムラが発生したときも定着用発熱体１４ｂに影響を及ぼさないように温度ムラに対応する温調ができる。したがって、汚れ防止用発熱体１４ｄの大部分が加熱ニップ部Ｈの領域内に入ってしまうことは好ましくない。しかし、公差の関係上などで汚れ防止用発熱体１４ｄの一部が加熱ニップ部Ｈの領域に入ってしまっても定着に影響を与えることなくヒータ割れなどの発生を抑えることができる。
【００３４】
また、本実施例では、例えば、定着用発熱体１４ｂは往復ともに１０Ωで総抵抗２０Ωであり、汚れ防止用発熱体１４ｄは２０Ωに設定される。また、加熱ヒータ１４の基板１４ａの背面（定着ニップ部Ｎと反対側の面）には、定着用発熱体１４ｂの配置領域の基板温度を検知するサーミスタ等の温度検知素子２０ａが設けられている。また、加熱ヒータ１４の基板１４ａの背面には、汚れ防止用発熱体１４ｄの配置領域の基板温度を検知するサーミスタ等の温度検知素子２０ｂが設けられている。この２つの温度検知素子２０ａ，２０ｂから出力される温度検知信号（出力信号）に基づいて対応する定着用発熱体１４ｂと汚れ防止用発熱体１４ｄがそれぞれ温度制御され一定の温度に保たれる。
【００３５】
また、汚れ防止用発熱体１４ｄの材料を抵抗温度係数が正である高ＰＴＣ特性のペーストにすることによって、汚れ防止用発熱体１４ｄに自己温度制御の機能をもたせるようにしてもよい。この場合、汚れ防止用発熱体１４ｄの温度を検知するためのサーミスタ等の温度検知素子２０を無くすことも可能である。
【００３６】
３）耐熱性シート１５
耐熱性シート１５は、耐熱性、可撓性を有するポリイミド、ポリイミドアミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＥＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製のシート、あるいは薄肉のＳＵＳなどから形成される十分な強度をもった薄肉金属層のシートである。加熱ヒータ１４からの熱を効率よく定着ローラ１０表面に伝えるために厚みは５０μｍ以下で形成されている。樹脂製のシートの場合は、基層中にＢＮ、アルミ、アルミナ、窒化アルミ等の熱伝導性を向上させるフィラーが混入されていても良い。また、基層の定着ローラ１０表面との摺動面側は、離型性や摺動性に優れた性質を持つＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の樹脂薄膜をコーティングした多層構造であっても良い。この耐熱性シート１５は短手方向の両端が固定部材２１によって固定されるような構成となっている。
【００３７】
また、加熱ヒータ１４と耐熱性シート１５の間に熱伝導性が良好な耐熱性グリースを介在させることにより加熱ヒータ１４と耐熱性シート１５との間の接触熱抵抗を減らすことができ、熱を効率よく定着ローラ側に伝えることが可能となる。
【００３８】
また、加熱ヒータ１４の表面が、例えばＰＴＦＥでコートされているなどして離型性、潤滑性に優れている場合は、この耐熱性シート１５を必ずしも用いる必要はない。
【００３９】
４）弾性加圧ローラ（バックアップ部材）１６
弾性加圧ローラ（以下、加圧ローラと記す）１６は、ＳＵＳ（ｓｔｅｅｌ  ｕｓｅ  ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）、ＳＵＭ（ｓｔｅｅｌ  ｕｓｅ  ｍａｃｈｉｎａｂｉｌｉｔｙ）、Ａｌ等の金属製芯金１７を有している。そしてこの金属製芯金１７の外周面上に、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコーンゴムを発泡して形成された弾性層１８を有する弾性加圧ローラである。この弾性層１８の外周面上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性層１９を形成してあってもよい。加圧ローラ１６も、定着ローラ１０と同様に、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１０の熱を吸収しにくく、表面温度が高く維持できるので、スポンジゴム層や気層ゴム層のほうが望ましい。
【００４０】
この加圧ローラ１６は、定着ローラ１０の下方で定着ローラ１０と平行に配設され、金属製芯金１７の長手方向両端部が定着装置７の装置フレームに軸受（不図示）を介して回転可能に支持されている。そしてこの金属製芯金１７の長手方向両端部の軸受を定着ローラ１０側に加圧バネ等の加圧部材（不図示）により加圧することによって加圧ローラ１６の外周面（表面）を定着ローラ１０表面に加圧状態に接触させている。これにより加圧ローラ１６は定着ローラ１０と共に所定幅の定着ニップ部（ニップ部）を形成している。
【００４１】
（３）定着装置７の加熱定着動作
制御部１００は、プリント指令に応じて定着モータＭ（図２参照）を回転駆動する。この定着モータＭの出力軸の回転はギア列（不図示）を介して定着ローラ１０の芯金１１に伝達され、これによって定着ローラ１０は所定の周束度（プロセススピード）で矢印方向へ回転する。定着ローラ１０の回転は定着ニップ部Ｎにおける定着ローラ１０表面と加圧ローラ１６表面との摩擦力によって弾性加圧ローラ１６表面に伝わる。これにより加圧ローラ１６は定着ローラ１０の回転に追従して矢印方向へ回転する。また、プリント指令に応じて第１トライアック１０１をオン（ＯＮ）すると共に第２トライアック１０２をオン（ＯＮ）する。これにより、第１トライアック１０１から給電用電極１４ｅを介して加熱ヒータ１４の定着用発熱体１４ｂに給電され、第２トライアック１０２から給電用電極１４ｆを介して加熱ヒータ１４の汚れ防止用発熱体１４ｄに給電される。これにより、定着用発熱体１４ｂと汚れ防止用発熱体１４ｄが発熱し加熱ヒータ１４は急速に昇温して定着ローラ１０表面を耐熱性シート１５を介して加熱する。定着用発熱体１４ｂの温度は基板１４ａを通じて温度検知素子２０ａにより検知される。一方、汚れ防止用発熱体１４ｄの温度は基板１４ａを通じて温度検知素子２０ｂにより検知される。制御部１００は、温度検知素子２０ａからの出力信号を取り込み、この出力信号に基づいて加熱ヒータ１４が所定の定着温度（目標温度）を維持するように第１トライアック１０１の制御を行う。また制御部１００は、温度検知素子２０ｂからの出力信号を取り込み、この出力信号に基づいて加熱ヒータ１４が所定の定着温度（目標温度）を維持するように第２トライアック１０２の制御を行う。本実施例では、加熱ヒータ１４が所定の温度として１８０℃を維持するように第１トライアック１０１と第２トライアック１０２の制御を行っている。この温調温度は、記録材Ｐが担持する未定着のトナー像Ｔを定着ローラ１０表面で記録材Ｐに加熱定着できる温度である。定着モータＭが回転駆動され、かつ加熱ヒータ１４が所定の温度に維持されると、トナー像Ｔを担持した記録材Ｐ（図２参照）はトナー像担持面を上向きにして定着ニップ部Ｎに導入される。この記録材Ｐは定着ニップ部Ｎで定着ローラ１０表面と加圧ローラ１６表面とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。そしてこの搬送過程において定着ローラ１０表面の熱と定着ニップ部Ｎのニップ圧がトナー像Ｔに印加され、これよってトナー像Ｔは記録材に加熱定着される。そしてこの記録材Ｐは記録材Ｐに加熱定着されたトナー像が定着ローラ１０表面から分離しながら定着ニップ部Ｎより排出される。
【００４２】
（４）加熱ニップ部Ｈの下流端に蓄積するオフセットトナーの説明
図６は従来の熱ローラ方式の定着装置における定着ローラ１０表面のオフセットトナーの挙動を表す概念図である。従来の熱ローラ方式の定着装置は、加熱ヒータ１４の発熱抵抗体のパターンが異なる点を除いて、本実施例の定着装置７と同じ構成としてある。図６において、本実施例と共通する部材及ぶ部分には同じ符号を付している。従来の熱ローラ方式の定着装置は、加熱ヒータ１４の基板１４ａに定着用発熱体１４ｂのみを設けたものである。つまり、本実施例の加熱ヒータ１４のような汚れ防止用発熱体１４ｄを設けていない。
【００４３】
熱ローラ方式の定着装置において、記録材Ｐが担持するトナー像Ｔを定着ローラ１０表面で記録材Ｐに加熱定着するとき、そのトナー像Ｔのほとんどのトナーは記録材Ｐ上に加熱定着される。しかしながら、トナー像Ｔのトナーのうち少量のトナーは定着ローラ１０表面に付着するオフセットトナーＴｏｆｆとなってしまうことがある。このオフセットトナーＴｏｆｆは、記録材Ｐ上から定着ローラ１０表面に移動する（図６（ａ）参照）。そして加熱ニップ部Ｈに到達すると加熱ヒータ１４の熱により溶融されるが、加熱ニップ部Ｈをすり抜けた瞬間に外部雰囲気により冷却されて加熱ニップ部Ｈの下流端に固着する。このプロセスがプリントするたびに繰り返されると、加熱ニップ部Ｈの下流端にはオフセットトナー汚れがどんどん蓄積していく（図６（ｂ）参照）。
そしてそのオフセットトナー汚れの塊がある量に達すると、そのオフセットトナー汚れの塊が加熱ニップ部Ｈの下流端から分離される。そしてこのオフセットトナー汚れの塊が再び定着ローラ１０表面に移動（図６（ｃ）参照）して次の加熱定着動作のときに記録材Ｐのトナー像担持面に加熱定着される。
【００４４】
（５）本実施例の定着装置と従来の定着装置とのオフセットトナー汚れの比較
以下に、本実施例の定着装置７が従来の定着装置よりも優れている点について説明する。
【００４５】
本実施例の定着装置７のように、加熱ヒータ１４の基板１４ａに定着用発熱体１４ｂとは別の汚れ防止用発熱体１４ｄを設けることによって、加熱ニップ部Ｈの下流端に付着するオフセットトナー汚れを無くすことが出来る。つまり、オフセットトナーが加熱ニップ部Ｈをすり抜けたあとも加熱ニップ部Ｈよりも定着ローラ回転方向下流側に配置されている汚れ防止用発熱体１４ｄによって加熱され、加熱ニップ部Ｈの下流端で固着することがない。このように、加熱ニップ部Ｈの下流端でオフセットトナー汚れを溜め込まず、プリント毎に少しずつ記録材に排出することによって、ユーザーが視覚的に気づかないレベルでのトナー汚れの除去が可能となる。
【００４６】
実際に、本実施例の定着装置７と従来の定着装置とを用いて、オフセットトナー汚れの防止、及び画像不良の発生防止の効果確認を行った。加熱ヒータ１４は、定着用抵抗体１４ｂの総抵抗値が２０Ω、汚れ防止用発熱体１４ｄの抵抗値が２０Ωであり、汚れ防止用発熱体１４ｄの位置が加熱ニップ部の下流端から１．５ｍｍの位置であるものを使用した。定着温度は、定着用発熱体１４ｂの配置領域の基板温度で１８０℃に設定してあり、汚れ防止用発熱体１４ｄの配置領域の基板温度も同様の１８０℃に設定してある。定着ローラ１０としては、弾性層１２がスポンジ層、離型層１３としてＰＦＡチューブを被覆したφ１８のローラを使用している。加熱ヒータ１４の外表面と定着ローラ１０表面との間には、耐熱性シート１５として、定着ローラ１０表面側にＰＦＡコートを施したＰＩフィルムを挟み込みこんでいる。弾性加圧ローラ１６としては、定着ローラ１０と同じ構成のローラを用いている。そして定着ローラ１０と共に定着ニップ部Ｎを形成している。
【００４７】
このような構成の定着装置７の定着ニップ部Ｎに、ＬＴＲサイズの普通紙（ゼロックス４２００）（以下、記録紙と記す）を連続通紙（連続導入）させて、加熱ヒータ１４の下流端でのオフセットトナー汚れ、プリントした後の記録紙の画像不良を確認した。印字パターンは横線（２ｄ５０ｓ）の印字率４％である。表１に汚れ防止用発熱体１４ｄの加熱ニップ部Ｈの下流端からの距離をふったときの結果を示す。結果の『○』は加熱ニップ部Ｈの下流端でのオフセットトナー汚れ、画像不良ともに無し、『△』は加熱ニップ部Ｈの下流端でのトナー汚れはあるが画像不良には至っていない、『×』は画像不良に至っていることを表している。
【００４８】
【表１】
2012108172.tif 000003
【００４９】
従来の定着装置の場合、１００枚目には画像不良は発生していなかったが、加熱ニップ部Ｈの下流端にオフセットトナーが溜まって固着している状態であった。さらに、５００枚目までには加熱ニップ部Ｈの下流端に溜まっていたトナーが大きな塊となって、記録紙上に画像不良となってあらわれた。本実施例の定着装置７の場合、１０００枚通紙を行っても加熱ニップ部Ｈの下流端でのオフセットトナー溜まりが発生せず、出力される画像にも視覚的にわかるレベルの画像不良は見あたらなかった。しかしながら、汚れ防止用発熱体１４ｄが加熱ニップ部Ｈの下流端から離れ過ぎてしまうとオフセットトナーが固着する領域に十分な熱を供給することができずに効果が弱まってしまう結果となった。
【００５０】
発熱量の大きさによって汚れ防止用発熱体１４ｄの適切な位置は変化してくる。オフセットトナーが蓄積する領域が加熱ニップ部Ｈの下流端から１〜２ｍｍの範囲内にあることを考慮すると、汚れ防止用発熱体１４ｄは基板１４ａの定着ローラ１０の回転方向における加熱ニップ部Ｎの下流端から３ｍｍ以内の領域に配置されることが好ましい。
【００５１】
以上に説明したように、本実施例の定着装置７は、加熱ヒータ１４の汚れ防止用発熱体１４ｄにより加熱ニップ部Ｈの下流端のオフセットトナーを加熱できるので、加熱ニップ部の下流端でのオフセットトナーの蓄積を防止することができる。これによって、オフセットトナーの塊が原因で発生する画像不良を防止できる。
【００５２】
[実施例２] 
定着装置の他の例を説明する。本実施例では、実施例１の定着装置７と同じ部材及び部分には同じ符号を付して、その部材及び部分の説明を省略している。
【００５３】
本実施例に示す定着装置７は、加熱ヒータ１４の通電発熱抵抗体のパターンが異なる点を除いて、実施例１の定着装置７と同じ構成としてある。
【００５４】
図４は本実施例の定着装置の加熱ヒータ１４の説明図であって、（ａ）は加熱ヒータ１４の保護層１４ｃの一部を省略した長手方向表面側の説明図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線矢視拡大断面図である。
【００５５】
加熱ヒータ１４は、定着用発熱体１４ｂと汚れ防止用発熱体１４ｄを１つのパターンで形成している。即ち、基板１０ａの定着ローラ１０の回転方向上流側に１本のパターンで形成した定着用発熱体１４ｂを配置し、基板１０ａの定着ローラ１０の回転方向下流側に２本のパターンで形成した汚れ防止用発熱体１４ｄを配置している。そしてこの定着用発熱体１４ｂ及び汚れ防止用発熱体１４ｄは、定着用発熱体１４ｂ及び汚れ防止用発熱体１４ｄの長手方向他端部が基板１０の長手方向他端部に設けられた導電部１４ｇを介して結合されている。基板１４ａの長手方向一端部側には定着用発熱体１４ｂの長手方向一端部と連続して給電用電極１４ｈが設けられ、基板１４ａの長手方向一端部側には２本の汚れ防止用発熱体１４ｄの長手方向一端部と連続して給電用電極１４ｉが設けられている。つまり、定着用発熱体１４ｂと、汚れ防止用発熱体１４ｄは、共通の給電用電極１４ｈ，１４ｉを有している。従って、定着用発熱体１４ｂ及び汚れ防止用発熱体１４ｄへの給電（通電）は、通電制御部（電源回路）１０３から給電用電極１４ｈ，１４ｉに給電（通電）することにより行われる（片側給電）。
【００５６】
このように定着用発熱体１４ｂと汚れ防止用発熱体１４ｄを１つのパターンで形成することによって、トライアック等の電源回路の簡素化、コスト軽減を達成することができる。
【００５７】
本実施例においては、汚れ防止用発熱体１４ｄは、例えば基板１４ａの定着ローラ１０の回転方向における加熱ニップ部Ｈの下流端から１．５ｍｍの位置（領域）に配置されている。この配置位置はトナーの軟化点溶融粘度や、加熱ヒータ１４と定着ローラ１０の表面性の関係、定着ローラ１０のローラ径、通電発熱抵抗体の発熱量によって適切な位置が変化する。そのため、汚れ防止用発熱体１４ｄは少なくとも加熱ニップ部Ｈの下流端から３．０ｍｍ以内の位置に配置される事が好ましい。
【００５８】
また、本実施例においては、２本の定着用発熱体１４ｂは往復の定着用発熱体１４ｂともに１０Ωであり、１本の汚れ防止用発熱体１４ｄは２００Ωに設定されており、総抵抗は１９．５Ωとなる。
【００５９】
本実施例の加熱ヒータ１４においては、定着用発熱体１４ｂと汚れ防止用発熱体１４ｄは一つのパターンで構成されており、かつ、その役割がお互い異なることから、それぞれの発熱量が異なるように抵抗値が設定されている。汚れ防止用発熱体１４ｄでは、加熱ニップ部Ｈの下流端でオフセットトナーを溶融させる熱量を補うだけでよいので、汚れ防止用発熱体１４ｄの発熱量は定着用発熱体１４ｂの発熱量の１／４０となるようにしている。この比率は使用するトナーの軟化点溶融粘度や、加熱ヒータ１４と定着ローラ１０の表面性の関係、定着ローラ１０のローラ径、などによって適切な抵抗値が変化する。また、汚れ防止用発熱体１４ｄは加熱ニップ部Ｈの領域の外側に配置されるため、定着ローラ１０に熱を奪われることがなく昇温しやすい。そこで、汚れ防止用発熱体１４ｄの材料を抵抗温度係数が正である高ＰＴＣ特性のペーストにして、汚れ防止用発熱体１４ｄに自己温度制御の機能をもたせることにより必要以上の昇温を防止することができる。
【００６０】
また、汚れ防止用発熱体１４ｄの一部が加熱ニップ部Ｈの領域内に入っていても良い。本実施例の汚れ防止用発熱体１４ｄは、上記のように定着用発熱体１４ｂとは発熱量が異なるように抵抗値が設定されている。このため、汚れ防止用発熱体１４ｄの一部が加熱ニップ部Ｈの領域内に入っていたとしても、汚れ防止用発熱体では発熱量が少なく温度ムラが従来よう軽減される。したがって、汚れ防止用発熱体１４ｄの大部分が加熱ニップ部Ｈの領域内に入ってしまうことは好ましくない。しかし、公差の関係上などで汚れ防止用発熱体１４ｄの一部が加熱ニップ部Ｈの領域に入ってしまっても定着に影響を与えることなくヒータ割れなどの発生を抑えることができる。
【００６１】
本実施例の定着装置７について、実施例１の定着装置と同様のオフセットトナー汚れの防止、及び画像不良の発生防止の効果確認を行なったところ、実施例１のときとほぼ同等の効果が確認された。
【００６２】
以上に説明したように、本実施例の定着装置７も、加熱ヒータ１４の汚れ防止用発熱体１４ｄにより加熱ニップ部Ｈの下流端のオフセットトナーを加熱できるので、加熱ニップ部の下流端でのオフセットトナーの蓄積を防止することができる。これによって、オフセットトナーの塊が原因で発生する画像不良を防止できる。
【００６３】
[実施例３]
定着装置の他の例を説明する。本実施例では、実施例１の定着装置７と同じ部材及び部分には同じ符号を付して、その部材及び部分の説明を省略している。
【００６４】
本実施例に示す定着装置７は、加圧ローラ１６が異なる点を除いて、実施例１の定着装置７と同じ構成としてある。
【００６５】
実施例１及び実施例２に示す定着装置７において、加圧ローラ１６の代わりに、バックアップ部材として加圧パッド４０（図５（ａ）参照）を用いて定着ニップ部Ｎを形成してもよい。また、加圧ローラ１６の代わりに、バックアップ部材として加圧シート保持部材４２に保持された加圧シート４１（図５（ｂ）参照）を用いて定着ニップ部Ｎを形成してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
７：定着装置、１０：定着ローラ、Ｈ：加熱ニップ部、１６：弾性加圧ローラ、Ｔ：トナー像、Ｐ：記録材、１４：加熱ヒータ、１４ａ：ヒータ基板、１４ｂ：通電発熱抵抗体（定着用発熱体）、１４ｄ：通電発熱抵抗体（汚れ防止用発熱体）
【図１】
2012108172.tif 000004
【図２】
2012108172.tif 000005
【図３】
2012108172.tif 000006
【図４】
2012108172.tif 000007
【図５】
2012108172.tif 000008
【図６】
2012108172.tif 000009