(57)【要約】【課題】加熱手段により回転体を加熱するとき回転体の熱がバックアップ部材を通じて付勢部材に逃げないようにして、ニップ部での温度ムラの発生を低減するようにした像加熱装置の提供。【解決手段】回転体に対し、加熱ニップ部Ｎｈを形成するために加熱手段２１を付勢する付勢部材２７と、ニップ部Ｎｔを形成するためにバックアップ部材４０を付勢する付勢部材４３と、を有し、前記加熱手段を付勢する付勢部材と前記バックアップ部材を付勢する付勢部材のうち少なくとも一方の付勢部材は樹脂からなることを特徴とする。【選択図】図４
2012048000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、前記回転体を前記回転体の外部から加熱する加熱手段であり前記回転体と共に加熱ニップ部を形成する加熱手段と、前記回転体に対するバックアップ部材であり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、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ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形成するために前記加熱手段を付勢する付勢部材と、前記ニップ部を形成するために前記バックアップ部材を付勢する付勢部材と、を有し、前記加熱手段を付勢する付勢部材と前記バックアップ部材を付勢する付勢部材のうち少なくとも一方の付勢部材は樹脂からなることを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記加熱手段と前記バックアップ部材のうち一方を前記回転体に対し摺動するように配置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】
前記バックアップ部材を付勢する付勢部材、若しくは前記加熱手段を付勢する付勢部材及び前記バックアップ部材を付勢する付勢部材は、コイルバネ形状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】
前記バックアップ部材を付勢する付勢部材、若しくは前記加熱手段を付勢する付勢部材及び前記バックアップ部材を付勢する付勢部材は、前記回転体の記録材搬送方向と直交する長手方向に沿って複数配置され、複数の前記付勢部材のうち少なくとも一つの付勢部材が記録材の搬送領域内に配置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５】
前記バックアップ部材を付勢する付勢部材、若しくは前記加熱手段を付勢する付勢部材及び前記バックアップ部材を付勢する付勢部材は、ガラス転移点が１４０℃以上を有する樹脂からな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】
前記樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミドまたはポリイミドであることを特徴とする請求項５に記載の像加熱装置。
【請求項７】
記録材に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部で記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部と、を有する画像形成装置において、
前記定着部として請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の像加熱装置を有す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、電子写真複写機や電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置（定着器）として用いれば好適な像加熱装置、及びこの像加熱装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタに搭載する定着装置（定着器）として、外部加熱方式の定着装置が知られている。このタイプの定着装置は、定着ローラと、定着ローラを定着ローラの外部から加熱する加熱手段と、定着ローラと接触してニップ部を形成する加圧ローラと、を有している。未定着トナー画像を担持する記録材は定着装置のニップ部で挟持搬送され、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。
【０００３】
特許文献１には、加熱手段としてセラミックヒータを用いることにより定着ローラの外周面（表面）を加熱する外部加熱方式の定着装置が提案されている。特許文献２では、加熱手段としてハロゲンヒータを内蔵した小径の加熱ローラを用いることにより定着ローラの外周面（表面）を加熱する外部加熱方式の定着装置が提案されている。
【０００４】
これらの定着装置は、セラミックヒータや、ハロゲンヒータを内蔵した小径の加熱ローラなどにより、定着ローラの外部から定着ローラ表面を加熱するため、定着ローラ表面を迅速に昇温させることが可能となる。従って、このタイプの定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着ローラ表面を定着可能温度まで昇温するのに要する時間（ウォームアップ時間）を短くできるという利点がある。
【０００５】
外部加熱方式の定着装置に用いられる定着ローラでは、定着ローラの回転中心軸の外周面上に熱伝導率の低いシリコーンゴムや発泡シリコーンゴムを用いて断熱弾性層を形成している。そしてこの断熱弾性層の外周面上に熱伝導率の高いシリコーンゴム（特許文献２参照）や金属（特許文献１参照）を用いた熱伝導層を形成し、さらにこの熱伝導層の外周面上にフッ素樹脂からなる離型層を形成している。
【０００６】
上記定着装置においては、定着ローラの断熱弾性層が弾性を有するため、記録材上で加熱され軟化されたトナーを断熱弾性層の弾性を利用して包み込むことができ、定着ムラのない高画質な画像を形成する事ができる。また、定着ローラ表面を定着ローラの外部から加熱する方式のため、定着ローラの離型層の下層に断熱弾性層を有していても、定着ローラ表面を迅速に昇温させることが可能となる。
【０００７】
また、これらの定着装置に対し、さらにウォームアップ時間の短縮と省エネルギー化を実現させるために、特許文献３には次のような構成の定着装置が提案されている。即ち、回転可能な加圧ローラに代えて熱容量の小さい加圧部材を定位置に固定して用いることによって、加圧部材から大気中への放熱等による熱損失を減少させた定着装置が提案されている。
【０００８】
一方、上記固定タイプの加圧部材を設けた場合の定着ローラへの付勢手段として、特許文献４には、定着ローラ側に加圧部材を付勢するように、コイルバネが定着ローラ軸方向に複数個配置された定着装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−７５４９１号公報
【特許文献２】特開２００２−１２３１１７号公報
【特許文献３】特開２００８−２０７８９号公報
【特許文献４】特開２００２−８２５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、外部加熱方式の定着装置では、金属製のローラの内部にハロゲンランプ等の加熱源を有する加熱ローラを定着ローラとして用いる熱ローラ方式（内部加熱方式）の定着装置に比べて、装置としての熱容量を小さく設計している。このため、加熱手段を定着ローラに付勢する部品の熱容量も加熱定着性能に影響することがある。また、定着装置として固定タイプの加圧部材を採用する場合、この固定タイプの加圧部材の熱容量を回転タイプの加圧ローラに比べて小さく設計している。このため、加圧部材を定着ローラに付勢するコイルバネのような小部品の熱容量も加熱定着性能に影響することがある。
【００１１】
例えば、良熱伝導性の鋼材からなるコイルバネを用いた場合、定着装置が冷えている状態からヒータへの通電を開始し定着ローラ表面を定着可能温度まで昇温するとき、定着ローラから加圧部材への伝熱時にコイルバネに熱が逃げてしまうことがある。この場合、ニップ部内に温度ムラが生じてしまう。温度ムラが生じているニップ部に未定着トナー像を担持した記録材を通紙（導入）すると、ニップ部の熱が逃げた領域でトナー像に定着不良が発生してしまう。
【００１２】
本発明の目的は、加熱手段により回転体を加熱するとき回転体の熱がバックアップ部材を通じて付勢部材に逃げないようにして、ニップ部での温度ムラの発生を低減し、ウォームアップ時間を短縮するようにした像加熱装置を提供することにある。また本発明の目的は、この像加熱装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の目的は、加熱手段により回転体を加熱するとき加熱手段の熱が支持部材を通じて付勢部材に逃げないようにして、回転体への加熱効率を向上し、ウォームアップ時間を短縮するようにした像加熱装置を提供することにある。また本発明の目的は、この像加熱装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）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、前記回転体を前記回転体の外部から加熱する加熱手段であり前記回転体と共に加熱ニップ部を形成する加熱手段と、前記回転体に対するバックアップ部材であり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、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ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形成するために前記加熱手段を付勢する付勢部材と、前記ニップ部を形成するために前記バックアップ部材を付勢する付勢部材と、を有し、前記加熱手段を付勢する付勢部材と前記バックアップ部材を付勢する付勢部材のうち少なくとも一方の付勢部材は樹脂からなることを特徴とする。
【００１５】
（２）上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の構成は、記録材に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部で記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部と、を有する画像形成装置において、前記定着部として（１）の像加熱装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、加熱手段により回転体を加熱するとき回転体の熱がバックアップ部材を通じて付勢部材に逃げないようにして、ニップ部での温度ムラの発生を低減し、ウォームアップ時間を短縮するようにした像加熱装置を提供できる。また本発明によれば、この像加熱装置を有する画像形成装置を提供できる。
【００１７】
また、本発明によれば、加熱手段により回転体を加熱するとき加熱手段の熱が支持部材を通じて付勢部材に逃げないようにして、回転体への加熱効率を向上するようにした像加熱装置を提供できる。また本発明によれば、この像加熱装置を有する画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１に係る定着装置の概略構成を表わす横断面図である。
【図２】実施例１に係る定着装置の概略構成を表わす縦断面図である。
【図３】図１に示す定着装置の加熱ニップ部及びその近傍を表わす拡大図である。
【図４】実施例２に係る定着装置の概略構成を表わす横断面図である。
【図５】実施例２に係る定着装置の概略構成を表わす縦断面図である。
【図６】ヒータと定着ローラとの間に摺動シートを介在させた場合の加熱ニップ部及びその近傍を表わす説明図である。
【図７】画像形成装置の一例の構成模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
[実施例１]
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【００２０】
（１）画像形成装置例
図７は本発明に係る像加熱装置を定着装置（定着器）として搭載する画像形成装置の一例の構成模式図である。この画像形成装置は電子写真方式を用いたレーザービームプリンタ（以下、プリンタと記す）である。
【００２１】
本実施例に示すプリンタ１は、プリンタ１の筐体を構成するプリンタ本体１ａの内部に、記録材にトナー像（画像）を形成する画像形成部１７と、記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部７などを有している。画像形成部１７は、プロセスカートリッジ４と、露光手段としてのレーザスキャナユニット５と、転写部材としての転写ローラ６などを有している。プロセスカートリッジ（以下、カートリッジと記す）４は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体２と、帯電手段としての一次帯電機構８と、現像手段としての現像装置３などをカートリッジフレーム４ｆ内に一体的に具備している。このカートリッジ４は、プリンタ本体１ａに取り外し可能に装着されている。このカートリッジ４において、感光体２の交換、現像装置３への現像剤補給等のメンテナンスが必要であるときには、プリンタ本体１ａに設けられている開閉カバー９を開き、プリンタ本体１ａからカートリッジ４を取り出す。そして新品のカートリッジをプリンタ本体１ａに装着する。このようにカートリッジ４ごと交換することにより、メンテナンスの迅速化及び簡易化等が図られている。
【００２２】
次に、本実施例のプリンタ１における一連の画像形成プロセスを説明する。ホストコンピュータなどの画像情報提供装置（図示せず）から出力されるプリント指令に応じて電子写真感光体（以下、感光体と記す）２が矢印方向に所定の周速度で回転される。またこの感光体２の回転と共に、一次帯電機構８により感光体２の外周面（表面）に所定の帯電バイアスが印加され感光体２表面は所定の極性・電位に一様に帯電される。この感光体２表面の帯電面に対して、レーザスキャナユニット５は画像情報提供装置からの画像情報の時系列的電気デジタル画素信号に応じて変調されたレーザＬａを出力する。そしてそのレーザＬａにより、カートリッジ４のカートリッジフレーム４ｆに設けられている窓４ａを通して、感光体２表面の帯電面が走査及び露光される。これにより画像情報に応じた静電潜像が感光体２表面に形成される。この静電潜像が現像装置３によりトナー（現像剤）を用いて現像されトナー画像（現像像）として可視像化される。
【００２３】
一方、プリンタ本体１ａに取り外し可能に装着されている給送カセット１１に積載され収容されている記録材Ｐは給送ローラ１２により所定のタイミングにて一枚ずつ分離されレジストローラ対１３に給送される。このレジストローラ対１３は給送ローラ１２からの記録材Ｐを所定の制御タイミングにて感光体２表面と転写ローラ６の外周面（表面）との間の転写ニップ部へと搬送する。この記録材Ｐは転写ニップ部において感光体２表面と転写ローラ６表面とにより挟持搬送され、この搬送過程において転写ローラ６に印加される所定の転写バイアスにより感光体２表面のトナー画像は記録材Ｐ上に転写され担持される。未定着のトナー画像を担持した記録材Ｐは定着部７を構成する定着装置に導入され、この定着装置７により熱と圧力を受けることによってトナー画像は記録材Ｐに加熱定着される。定着装置７を出た記録材Ｐは定着排出ローラ１４を経由して排出ローラ１５によりプリンタ本体１ａの上面の排出トレイ１６に排出される。
【００２４】
（２）定着装置（像加熱装置）
以下の説明において、定着装置及びこの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。幅とは短手方向の寸法をいう。
【００２５】
図１は本実施例に係る定着装置７の概略構成を表わす横断面図、図２は本実施例に係る定着装置７の概略構成を表わす縦断面図である。図３は図１に示す定着装置７の加熱ニップ部及びその近傍を表わす拡大図である。
【００２６】
定着装置７は、回転体としての定着ローラ３０と、加熱手段としてのセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）２１と、などを有している。また、定着装置７は、支持部材としてのヒータホルダー（以下、ホルダーと記す）２３と、定着ローラ３０に対するバックアップ部材としての加圧部材４０などを有している。定着ローラ３０と、ヒータ２１と、ヒータホルダ２３と、加圧部材４０は、何れも長手方向に長い部材である。また定着装置７は、Ｓ加圧バネ２５と、付勢部材としてのＰ加圧バネ４３などを有している。以下、各部材について詳しく説明する。
【００２７】
ａ）定着ローラ３０
定着ローラ３０は、芯金３１と、芯金３１の外周面上に設けられた熱伝導率の低い断熱弾性層３２と、断熱弾性層３２の外周面上に設けられた熱伝導層３３と、を有するものである。熱伝導層３３は少なくとも１層以上あればよい。芯金３１の材料としては、アルミ、鉄、ＳＵＳ（ステンレス）、ＳＵＭ（快削鋼）材などが用いられる。芯金３１は、芯金３１の外周面上に設けられた断熱弾性層３２によって定着ローラ３０の外周面（表面）から断熱される為、低熱伝導性、低熱容量であってもその効果は少ない。従って芯金３１の形態は中実であっても中空の筒状であっても良い。断熱弾性層３２は、例えばシリコーンゴムなどに、マイクロバルーンなどの中空フィラなどを配合したバルーンゴム層、または、吸水性ポリマーが含有されたシリコーンゴム層、シリコーンゴムを水素発泡させたスポンジゴム層とする。また断熱弾性層３２は、熱伝導性が低ければソリッドゴム層でも良い。熱伝導層３３は、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴムに高熱伝導フィラを配合した高熱伝導弾性層などが好適である。高い熱伝導率と、記録材Ｐを搬送するのに必要な摩擦力を得ることができる。この定着ローラ３０は芯金３１の長手両端部が定着装置７の装置フレーム（図示せず）に軸受を介して回転自在に支持されている。
【００２８】
ｂ）ヒータ２１
ヒータ２１は、長手方向に細長いヒータ基板２１ａを有する。ヒータ基板（以下、基板と記す）２１ａとして、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性のセラミックス基板や、ポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板が用いられる。基板２１ａの定着ローラ３０側の基板面には、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（以下、抵抗層と記す）２１ｂがスクリーン印刷等により線状もしくは細帯状に塗工して形成されている。抵抗層２１ｂの厚さは１０μｍ程度、幅は１〜５ｍｍ程度である。また、抵抗層２１ｂの保護、及び絶縁の確保を目的として、例えばガラス、ポリイミド樹脂などからなる絶縁保護層（以下、保護層と記す）２１ｃを、抵抗層２１ｂを覆うように基板２１ａの基板面に設けている。その保護層２１ｃの厚さは１０μｍから１００μｍ程度とする。さらに、定着ローラ３０の外周面（表面）との摺動性を高め、かつ記録材Ｐ上の未定着トナーなどの付着を防ぐことを目的として、保護層２１ｃを覆うように摺動層（図示せず）を基板２１ａの基板面に設けても良い。この場合、摺動層の材料として、例えばフッ素樹脂などの摺動性、離型性が良好な材料を使用する。或いは、抵抗層２１ｂの上に直接フッ素樹脂などからなる厚さ１０μｍから１００μｍ程度の保護層２１ｃを形成し、その保護層２１ｃで上記摺動層の機能を兼ねる構成としても良い。
【００２９】
ｃ）ホルダー２３
ホルダー２３は、ヒータ２１の基板２１ａを保護層２１ｃが下向きになるように支持している。このホルダー２３は、ヒータ２１の保護層２１ｃが定着ローラ３０の径方向で定着ローラ３０表面と対向するように定着ローラと並列に配置されている。ホルダー２３の材料として、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂が用いられている。従ってホルダー２３は、熱伝導率が低いほど定着ローラ３０の加熱に際する熱効率が高くなる。さらに熱伝導率を低くし定着ローラ３０の加熱に際する熱効率が高めるために、ホルダー２３を構成する耐熱性樹脂層の中に、中空のフィラー、例えばガラスバルーン、シリカバルーン等を内包してあっても良い。
【００３０】
ｄ）定着ステー２４
ホルダー２３の上方に配設されている定着ステー２４は、定着ステー２４の長手方向の両端部が装置フレームに支持されている。そしてこの定着ステー２４の長手方向の両端部でホルダー２３が係合し、これによりホルダー２３は定着ステー２４に支持されている。この定着ステー２４は、定着ステー２４の長手の両端部が鋼材製のコイルバネ形状のＳ加圧バネ２５により定着ローラ３０側に付勢されている。本実施例では、定着ステー２４の長手方向の両端部で受けるＳ加圧バネ２５による付勢力（加圧力）をホルダー２３の長手方向に対して均一に伝えるために、定着ステー２４を鉄、ＳＵＳ、ＳＵＭ、ジンコート鋼板等の剛性のある材料を用いて形成している。また、定着ステー２４の剛性を形状的にも高めるために、定着ステー２４の横断面形状をコの字型としている。これにより、ホルダー２３の長手方向の撓みを抑えた状態で、ホルダー２３に支持されているヒータ２１の保護層２１ｃの定着ローラ３０側の表面を定着ローラ３０表面に略均等な加圧力で接触させることができる。またその加圧力により定着ローラ３０の断熱弾性層３２をヒータ２１の保護層２１ｃの長手方向に沿って略均等に弾性変形させることができる。これによってヒータ２１と定着ローラ３０表面とで所定幅の加熱ニップ部Ｎｈが形成される。この加熱ニップ部Ｎｈを通じてヒータ２１は定着ローラ３０の外部から定着ローラ３０表面を加熱する。
【００３１】
ここで、上記ヒータ２１は抵抗層２１ｂを基板２１ａの定着ローラ３０側の基板面上に形成している。ヒータ２１において熱伝導性の良好な窒化アルミ等を基板２１ａの材料として使用する場合には、抵抗層２１ｂを基板２１ａの定着ローラ３０側と反対側の基板面即ちホルダー２３側の基板面上に形成してもよい。その場合、保護層２１ｃを基板２１ａの定着ローラ３０側と反対側の面に設け、摺動層を基板２１ａの定着ローラ３０側の面に配置する。また、ヒータ２１の基板２１ａは、定着ローラ３０表面に沿う曲面形状であっても良い。定着ローラ３０表面に沿いやすくなり、より軽い加圧力で、加熱ニップ部Ｎｈの幅を広く形成することができる。
【００３２】
ｅ）加圧部材４０
加圧部材４０は、定着ローラ３０に対して定位置で静止している固定タイプの部材であり、定着ローラ３０の径方向でヒータ２１と対向するように装置フレームに定着ローラ３０と並列に配置されている。この加圧部材４０は、長手方向に細長い基材４１と、基材４１の定着ローラ３０側の表面に設けられた摺動層４２などを有している。基材４１は、基材４１の長手方向の両端部が装置フレームに支持されている。そしてこの基材４１は、基材４１の長手方向の所定の３箇所で樹脂製の付勢部材としてのコイルバネ形状のＰ加圧バネ４３により定着ローラ３０側に付勢されている。このＰ加圧バネ４３による付勢力（加圧力）により基材４１上の摺動層４２の定着ローラ３０側の面が定着ローラ３０表面と接触して定着ローラ３０の弾性層３２が変形する。これにより摺動層４２の定着ローラ３０側の面と定着ローラ３０表面とで所定幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎｔが形成される。
【００３３】
基材４１の材料として、Ｐ加圧バネ４３の付勢力を受けても基材４１が長手方向に撓むことのない所定の剛性材料が用いられる。摺動層４２の材料は、記録材Ｐの搬送を妨げないような摺動性と、記録材Ｐから定着ローラ３０表面へ転移したトナーＴ等が付着しないような離型性と、記録材Ｐとの摺擦で削れないような耐磨耗性と、を有していることが好ましい。そのため、摺動層４２の材料としては、例えばＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡといったフッ素樹脂、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）やＰＩ（ポリイミド）樹脂、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）や硬質セラミック等のハードコーティング膜等が用いられる。ここで、ＰＴＦＥは４フッ化エチレン樹脂である。一方、基材４１の材料は、上記摺動層４２の形成や配置に適した材料であれば特に制限は無い。もちろん、摺動層４２の材料は、上記材料例に限定される訳ではなく、また基材４１と摺動層４２を一体的に設けても構わない。
【００３４】
ｆ）Ｐ加圧バネ４３
Ｐ加圧バネ４３は、コイルバネ形状を有している。そしてこのＰ加圧バネ４３を加圧部材４０の基材４１の長手方向の両端付近と中央付近の計３箇所に配置している。つまり、Ｐ加圧バネ４３を定着ローラ３０の長手方向に沿って上記のように複数配置している。これにより、加圧部材４０の長手方向の撓みを適切に抑えた状態で、加圧部材４０の摺動層４２の定着ローラ３０側の表面を定着ローラ３０表面に略均等な付勢力（加圧力）で接触させることができる。このため、定着ニップ部Ｎｔの幅を長手方向に沿って略均一に形成することができる。上記３箇所に配置した３つ（複数）のＰ加圧バネ４３のうち、加圧部材４０の長手方向の中央付近に配置されたＰ加圧バネ４３は記録材Ｐの搬送領域の略中央に位置させている。しかしながら、加圧部材４０の長手方向の両端付近に配置されたＰ加圧バネ４３は記録材Ｐの搬送領域との位置関係は問わない。つまり、加圧部材４０の長手方向の両端付近に配置されたＰ加圧バネ４３は記録材Ｐの搬送領域より外側に位置させてもよい。この場合、加圧部材４０の長手方向の両端付近に配置されたＰ加圧バネ４３は中央付近に配置されたＰ加圧バネ４３から略等距離離れた位置に配置される。
【００３５】
Ｐ加圧バネ４３は、ヒータ２１により加熱される定着ローラ３０表面と接触する加圧部材４０を直接付勢しているため、実使用温度は１２０℃程度まで上昇する。そのため、Ｐ加圧バネ４３として、ガラス転移点が１４０℃以上であるＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＰＡＩ、ＰＩ等の高温領域における曲げ弾性率が安定している耐熱性樹脂を使用している。上記ガラス転移点はＤＳＣ（示差走査熱量測定）法で測定した。
【００３６】
ここで、バックアップ部材として、本実施例の加圧部材４０のような固定タイプを用いた場合と、加圧ローラ（図示せず）のような回転タイプを用いた場合とで、同一の付勢力で定着ローラ３０表面に付勢した時の定着ニップ部Ｎｔの幅を比較した。すると、固定タイプの方がニップ幅を広く形成できる。すなわち、同等の定着性能を得るために必要な加圧バネによる付勢力は、回転タイプよりも固定タイプのバックアップ部材を採用することにより加圧バネによる付勢力を低くすることができる。
【００３７】
そのため、従来一般的に使用されている鋼材製の加圧バネに比べてバネ定数が小さい樹脂製の加圧バネでも、本実施例の定着装置には使用できるのである。これにより、Ｐ加圧バネ４３の熱伝導率は、鋼材が凡そ２０Ｗ/ｍｋ以上であるのに対し、上記耐熱樹脂は凡そ０．２Ｗ／ｍｋであるため、鋼材製の加圧バネよりも樹脂製の加圧バネを用いることにより熱伝導率を非常に低くすることができる。上記熱伝導率はＡＳＴＭ  Ｃ１７７に示す試験法で測定した。
【００３８】
上述したように、本実施例の定着装置７は、前述の熱ローラ方式の定着装置と異なり、定着ローラ３０内部に加熱源を有していない。そのため、定着ローラ３０の外径を小さくして低熱容量化することが可能である。また、加熱ニップ部Ｎｈと定着ニップ部Ｎｔは、定着ローラ３０表面において異なる位置に形成される。定着ローラ３０表面において加熱ニップ部Ｎｈと定着ニップ部Ｎｔとの間の距離は短い方が、空気中への放熱、定着ローラ３０内部への熱の逃げが少なく、より効率的に熱を運搬する事ができる。このようなことを考慮して定着ローラ３０の外径を１０〜２０ｍｍの範囲で設定している。また、加圧部材４０の構成が簡単であることから、定着装置７全体の構成を簡略化できて小型化、低熱容量化が可能である。また、加圧部材４０はローラ状の加圧ローラに比べて大気中への放熱などによる熱の損失が少ない。さらに、Ｐ加圧バネ４３を低熱伝導率の樹脂製にすることで加圧部材４０からの熱の逃げを少なくできるため、Ｐ加圧バネ４３を記録材の搬送領域内に配置させても定着ニップ部Ｎｔ内における長手方向の温度ムラも低減することができる。以上のように、本実施例の定着装置７は、ウォームアップ時間の短縮と省エネルギー化とともに、定着品質の安定化に適した構成としている。
【００３９】
（３）定着装置の加熱定着処理
プリント指令に応じて回転駆動系（図示せず）が駆動し定着ローラ３０の芯金３１の長手方向端部に設けられた駆動ギア３４を回転させて定着ローラ３０を矢印方向に回転される。またプリント指令に応じて温度制御部１００が通電駆動回路としてのトライアック素子１０１をＯＮし、ＡＣ電源１０２よりヒータ２１の基板２１ａ長手方向端部に設けられている電極部（図示せず）を通じて抵抗層２１ｂへの通電を開始する。抵抗層２１ｂは通電されることで発熱し、その抵抗層２１ｂの発熱に応じてヒータ２１が昇温する。ヒータ２１は、ヒータ２１自体が低熱容量である為、温度立ち上がりが速い。このヒータ２１の立ち上がり温度は基板２１ａのホルダー２３側の基板面に設けられているサーミスタ等の温度検知部材２２により検知される。温度制御部１００は、温度検知部材２２の出力信号（温度検知信号）を取り込み、この出力信号に基づいてトライアック素子１０１をＯＮ／ＯＦＦして抵抗層２１ｂへの通電を制御することにより、ヒータ２１を所定の温度（目標温度）に維持する温度制御を行う。このヒータ２１の熱で回転中の定着ローラ３０表面が加熱され、ことにより定着ローラ３０表面は記録材Ｐのトナーを溶融し記録材Ｐ上に定着させる定着可能温度に保たれる。
【００４０】
ヒータ２１の温度制御方式としては、温度検知部材２２の出力信号に基づいて抵抗層２１ｂに印加される電圧のデューティー比や波数等を適切に制御することによりヒータ２１を所定の温度に制御する方式を採用している。この方式に限らず温度検知部材２２の出力信号に基づいてトライアック素子１０１をＯＮ／ＯＦＦし抵抗層２１ｂへの通電を制御することよりヒータ２１を所定の温度に維持する方式を採用してもよい。
【００４１】
上記のように定着ローラ３０表面を定着可能温度とするようにヒータ２１を温度制御することによって、記録材Ｐの定着性を一定に保つことができるとともに、記録材Ｐに対し熱を与えすぎることによって発生するホットオフセットなどの画像不良も防止できる。
【００４２】
定着ローラ３０表面を定着可能温度に保った状態で、未定着トナー像Ｔを担持した記録材Ｐがトナー像担持面を上向きした状態で定着ニップ部Ｎｔに導入される。この記録材Ｐは定着ニップ部Ｎｔで定着ローラ３０表面と加圧部材４０の摺動層４２とにより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記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔは定着ローラ３０の熱で記録材Ｐ上に加熱定着される。ここで、加圧部材４０は熱容量が小さいため、定着ローラ３０の熱は記録材Ｐに迅速に伝わり、短い接触時間でも、記録材Ｐ上のトナー画像Ｔを加熱定着する事が可能である。
【００４３】
（４）比較実験
本実施例の定着装置７を搭載する画像形成装置と、比較例の定着装置を搭載する画像形成装置と、を用いて、記録材Ｐへの未定着トナー像Ｔの定着性を満足させるために必要なウォームアップ時間を測定した。具体的には定着可能条件でのＦＰＯＴ（Ｆｉｒｓｔ Ｐａｇｅ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）を測定した。ここで、ウォームアップ時間とは、ヒータ２１への通電を開始し定着ローラ３０表面を定着可能温度まで昇温するのに要する時間をいう。
【００４４】
実験に使用した画像形成装置は、プロセススピードが１００ｍｍ／ｓｅｃであり、１分間に１６枚のプリントを実施するレーザービームプリンタである。
【００４５】
まず、実験に用いた本実施例の定着装置７の基本構成を以下に説明する。ヒータ２１としては、厚さ１．０ｍｍのセラミック基板２１ａの定着ローラ３０側の基板面上に、抵抗層２１ｂとして、銀とパラジウムの発熱体ペーストを厚さ１０μｍで形成したセラミックヒータを使用した。このセラミックヒータ２１は、ホルダー２３としての、中空樹脂を含有する断熱性の液晶ポリマー部材により支持している。上記セラミック基板２１ａの基板面には、抵抗層２１ｂを保護する為に、保護層２１ｃとして、厚さ３０μｍの絶縁ガラス層を形成している。セラミック基板２１ａのホルダー側の基板面には、温度検知部材としてサーミスタ２２が接触した状態に設けられている。そしてこのセラミックヒータ２１は所定の温度として２１０℃を維持するように温度制御されている。
【００４６】
定着ローラ３０は、外径６ｍｍのＳＵＭ芯金３１の外周面上に、断熱弾性層３２として、厚み３．０ｍｍのシリコーンゴム層を形成している。さらにこのシリコーンゴム層の外周面上には、熱伝導層３３として、厚み１５０μｍのシリコーンソリッドゴム層を形成している。つまり定着ローラ３０は、定着ローラ表層を高熱伝導層とした２層のシリコーンゴム層を有する定着ローラである。
【００４７】
加圧部材４０としては、厚さ１．０ｍｍのジンコート鋼板からなる基材４１上に、厚さ５０μｍのＰＴＦＥのコーティング層からなる摺動層４２を設けたものを用いた。
【００４８】
Ｐ加圧バネ４３は、実使用時の温度上昇が１２０℃程度のため、ガラス転移点が１４０℃以上であるＰＥＥＫからなる樹脂製のバネを使用し、加圧部材４０の長手方向の両端付近と中央付近の計３箇所に配置した。
【００４９】
以上の構成で、ヒータ２１と定着ローラ３０の間にＳ加圧バネ２５により２９．４Ｎ（３ｋｇｆ）の加圧力を付加して加熱ニップ部Ｎｈを幅３ｍｍで形成している。また定着ローラ３０と加圧部材４０の間にもＰ加圧バネ４３により２９．４Ｎ（３ｋｇｆ）の加圧力を付加して定着ニップ部Ｎｔを幅３ｍｍで形成している。そしてそのヒータ２１と加圧部材４０は、定着ローラ３０を中心に定着ローラ３０の径方向で対向させて配置してある。
【００５０】
一方、実験に使用した比較例の定着装置（図示せず）は、Ｐ加圧バネ４３の材質を鋼材製に変更した点を除いて、本実施例の定着装置７と同じ構成としてある。
【００５１】
本実施例の定着装置７を搭載した画像形成装置と、比較例の定着装置を搭載した画像形成装置と、を用いて、未定着トナー像Ｔを担持した記録材Ｐの加熱定着処理を行なった。そしてそれぞれの画像形成装置について、記録材Ｐの定着性を満足させるために必要なウォームアップ時間を各々調査した後、定着可能条件でのＦＰＯＴを測定した。その結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2012048000.tif 000003
【００５３】
表１の結果のように、本実施例のようにＰ加圧バネ４３として低熱伝導性のＰＥＥＫを使用した方が、比較例のように高熱伝導性の鋼材を使用した時よりも、ＦＰＯＴを短縮できることが確認できた。
【００５４】
ここで定着性とは、印刷物として出力された記録材Ｐの画像を一定の条件で擦って、擦り前の濃度から擦り後の濃度を引いた濃度低下を、擦り前の濃度で割ったものを濃度低下率［％］としている。よって、濃度低下率［％］が小さいほど定着性が良いということになり、ここでは２０％を超えるとＮＧと判断している。そのため、表１の結果は、濃度低下率が２０％未満となるようにウォームアップ時間を調整した時のＦＰＯＴの値である。
【００５５】
以上のように、本実施例の定着装置７は、Ｐ加圧バネ４３として低熱伝導性の耐熱性樹脂を使用しているため、定着ローラ３０から加圧部材４０への伝熱時に、Ｐ加圧バネ４３に熱が逃げてしまうのを抑制できる。このため、定着ニップ部Ｎｔ内における長手方向の温度ムラを低減することができる。そのため、ウォームアップ時間を短縮しても、未定着トナー像Ｔの定着品質を維持できるのである。すなわち、本実施例の定着装置７は、加圧部材４０は部品点数も少なく低熱容量化が可能であり、定着ローラ３０からの伝熱による熱の損失が極めて少ないため、定着品質を維持しつつ、ウォームアップ時間の短縮と、省エネルギー化を達成できるのである。
【００５６】
[実施例２]
本実施例では、実施例１の定着装置７における定着ローラ３０へのヒータ２１を支持するホルダー２３の加圧方法の他の例を説明する。本実施例においては、実施例１の定着装置７と共通する部材、部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。
【００５７】
図４は本実施例に係る定着装置７Ａの概略構成を表わす横断面図、図５は本実施例に係る定着装置７Ａの概略構成を表わす縦断面図である。
【００５８】
本実施例に示す定着装置７Ａでは、図４及び図５に示すように、ヒータ２１を支持しているホルダー２３は、ホルダー２３の長手方向の両端部が装置フレーム（図示せず）に支持されている。そしてこのホルダー２３は、耐熱樹脂製のＨ加圧バネ２７によって定着ローラ３０側に直接付勢されている。
【００５９】
付勢部材としてのＨ加圧バネ２７は、コイルバネ形状を有している。そしてこのＨ加圧バネ２７をホルダー２３の長手方向の両端付近と中央付近の計３箇所に配置されている。つまり、Ｈ加圧バネ２７を定着ローラ３０の長手方向に沿って上記のように複数配置している。これにより、ホルダー２３の長手方向の撓みを適切に抑えた状態で、ヒータ２１の保護層２１ｃの定着ローラ３０側の表面を定着ローラ３０表面に略均等な付勢力（加圧力）で接触させることができる。またその付勢力（加圧力）により定着ローラ３０の断熱弾性層３２をヒータ２１の保護層２１ｃの長手方向に沿って略均等に弾性変形させることができるため、加熱ニップ部Ｎｈの幅を長手方向に沿って略均一に形成することができる。上記３箇所に配置した３つ（複数）のＨ加圧バネ２７のうち、ホルダー２３の長手方向の中央付近に配置されたＨ加圧バネ２７は記録材Ｐの搬送領域の略中央に位置させている。しかしながら、ホルダー２３の長手方向の両端付近に配置されたＨ加圧バネ２７は記録材Ｐの搬送領域との位置関係は問わない。つまり、ホルダー２３の長手方向の両端付近に配置されたＨ加圧バネ２７は記録材Ｐの搬送領域より外側に位置させてもよい。この場合、ホルダー２３の長手方向の両端付近に配置されたＨ加圧バネ２７は中央付近に配置されたＨ加圧バネ２７から略等距離離れた位置に配置される。
【００６０】
Ｈ加圧バネ２７は、低熱伝導性を有するとともに、ヒータ２１により支持するホルダー２３を直接付勢しているため、実使用時の温度上昇が実施例１のＰ加圧バネ４３よりも高く１８０℃程度となる。このため、Ｈ加圧バネ２７の材料は１８０℃より高いガラス転移点を有する必要がある。そのため、Ｈ加圧バネ２７の材料として、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＰＡＩ、ＰＩ等のガラス転移点が２００℃以上の耐熱性樹脂を使用している。
【００６１】
このように、低熱伝導性の樹脂からなるＨ加圧バネ２７で直接ホルダー２３を定着ローラ３０側に付勢しているため、定着装置７Ａ全体の構成として熱容量を小さくできるとともに、ホルダー２３及びヒータ２１からの熱の逃げを少なくできる。このため、効率的に加熱ニップ部Ｎｈを通じて定着ローラ３０表面を加熱することができる。さらに、Ｈ加圧バネ２７を記録材Ｐの搬送領域内に配置させても加熱ニップ部Ｎｈ内における長手方向の温度ムラも低減することができる。
【００６２】
本実施例の定着装置７Ａは、上述した定着ローラ３０へのヒータ２１を保持するホルダー２３の加圧方法を除いて、実施例１の定着装置７と同じ構成である。
【００６３】
本実施例の定着装置７Ａを搭載する画像形成装置と、比較例１の定着装置を搭載する画像形成装置と、比較例２の定着装置を搭載する画像形成装置と、を用いて、記録材Ｐへの未定着トナー像Ｔの定着性を満足させるために必要なウォームアップ時間を測定した。具体的には定着可能条件でのＦＰＯＴ（Ｆｉｒｓｔ Ｐａｇｅ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）を測定した。
【００６４】
実験に使用した画像形成装置は、実施例１と同じ仕様のレーザービームプリンタである。実験に用いた本実施例の定着装置において、ホルダー２３を定着ローラ３０側に直接加圧するＨ加圧バネ２７は、実使用時には１８０℃程度まで温度上昇するため、ガラス転移点が２００℃以上であるＰＡＩからなる樹脂製のバネを使用した。そしてこのＨ加圧バネ２７をホルダー２３の長手方向の両端付近と中央付近の計３箇所に配置した。実験に用いた定着装置は、上述した定着ローラ３０へのヒータ２１を支持するホルダー２３の加圧方法を除いて、実施例１において実験に用いた定着装置７と同じ構成としてある。
【００６５】
一方、実験に使用した比較例１の定着装置は、実施例１において実験に用いた定着装置７（図１）と同じものである。この比較例１の定着装置において、定着ステー２４は厚さ１．５ｍｍのジンコート鋼板からなり、Ｓ加圧バネ２５は鋼材製である。
【００６６】
比較例２の定着装置（図示せず）は、Ｈ加圧バネ２７の材質を鋼材製に変更した点を除いて、本実施例の定着装置７Ａと同じ構成である。
【００６７】
本実施例の定着装置７Ａを搭載した画像形成装置と、比較例１の定着装置を搭載した画像形成装置と、比較例２の定着装置を搭載した画像形成装置と、用いて、未定着トナー像Ｔを担持した記録材Ｐの加熱定着処理を行なった。そしてそれぞれの画像形成装置について、記録材Ｐの定着性を満足させるために必要なウォームアップ時間を各々調査した後、定着可能条件でのＦＰＯＴを測定した。その結果を表２に示す。
【００６８】
【表２】
2012048000.tif 000004
【００６９】
表２の結果のように、本実施例のようにホルダー２３の加圧に熱伝導性の低いＰＡＩ製のＨ加圧バネ２７を使用した方が、比較例１のように熱容量の大きいジンコート鋼板製のＴステー２４を使用した時よりも、ＦＰＯＴを短縮できることが確認できた。また比較例２のように熱伝導性の高い鋼材製のＨ加圧バネを使用した時よりも、ＦＰＯＴを短縮できることが確認できた。
【００７０】
以上のように、本実施例の定着装置７Ａは、ヒータ２１を支持するホルダー２３の付勢部材として、低熱伝導性の耐熱樹脂からなるＨ加圧バネ２７を使用している。このため、ヒータ２１から定着ローラ３０への伝熱時に、Ｈ加圧バネ２７に熱が逃げてしまうのを抑制できる。このため、効率的に加熱ニップ部Ｎｈ部及び定着ローラ３０を加熱することができる。そのため、ウォームアップ時間を短縮しても、未定着トナー像Ｔの定着品質を維持できるのである。すなわち、本実施例の定着装置７Ａは、定着ローラ３へのヒータ２１の加圧構成がシンプルで、装置として低熱容量化が可能であり、定着ローラ３０への伝熱による熱の損失が極めて少ない。これにより定着品質を維持しつつ、ウォームアップ時間の短縮と、省エネルギー化を達成できるのである。
【００７１】
［他の実施例］
１）実施例１及び実施例２の定着装置７，７Ａでは、ヒータ２１は定着ローラ３０表面に直接接触され定着ローラ３０と共に加熱ニップ部Ｎｈを形成している例を説明した。ヒータ２１はこれに限られず摺動シートを介して定着ローラ３０と共に加熱ニップ部Ｎｈを形成するようにしてもよい。図６はヒータ２１と定着ローラ３０との間に摺動シート２６を介在させた場合の加熱ニップ部Ｎｈ及びその近傍を表わす説明図である。ヒータ２１は、ヒータ２１の前述した摺動層の代わりに、ヒータ２１の定着ローラ３０側の表面に摺動シート２６が設けられる。そしてこの摺動シート２６と定着ローラ３０表面とで加熱ニップ部Ｎｈを形成している。摺動シート２６は、ＳＵＳやＮｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）等の金属製部材をシート状に形成したシート状摺動部材であってもよい。あるいは、シート基層と、シート基層の定着ローラ３０側の基層面上に設けられた離型層と、を有する多層構成のシート状摺動部材であってもよい。シート基層としては、ＰＡＩやＰＩ等の耐熱性樹脂に高熱伝導フィラーを混入した厚さ３０〜１００μｍで形成したものを用いる。離型層としては、例えばフッ素樹脂等を厚さ５〜３０μｍで形成したものを用いる。また、摺動シート２６は、フッ素樹脂等の単体で、厚さ３０〜１００μｍのシート状に形成したシート状摺動部材であってもよい。
【００７２】
２）実施例１の定着装置７では、加熱手段としてヒータ２１のみを用いて定着ローラ３０表面を加熱するタイプの定着装置を説明した。加熱手段はヒータ２１に限られず定着ローラ３０と共に加熱ニップ部Ｎｈを形成して定着ローラ３０表面を加熱できるものであればよい。例えば加熱手段としては、セラミックヒータと、このヒータと定着ローラ表面との間に設けられた可撓性の回転可能な定着フィルムと、を有し、ヒータにより加熱された定着フィルムで定着ローラ表面を加熱する所謂フィルム加熱方式の加熱手段を用いてもよい。或いは中空芯金と、この中空芯金の内側に設けられたハロゲンヒータ（加熱源）と、を有し、ハロゲンヒータにより加熱された中空芯金で定着ローラ３０表面を加熱する所謂熱ローラ加熱方式の加熱手段を用いてもよい。
【００７３】
３）実施例２の定着装置７Ａでは、バックアップ部材として定着ローラ３０表面に対して摺動するように配置された固定タイプの加圧部材４０を説明した。加圧部材４０はこれに限られず定着ローラ３０表面と定着ニップ部Ｎｔを形成して記録材Ｐを挟持搬送可能とするものであればよい。例えばバックアップ部材としては、固定タイプの加圧部材４０と、この加圧部材４０と定着ローラ３０表面との間に設けられた可撓性の回転可能な加圧ベルトと、を有する構成とする。そして加圧部材４０により加圧された加圧ベルトと定着ローラ３０表面とで定着ニップ部Ｎｔを形成する所謂ベルト加圧方式のバックアップ部材を用いてもよい。或いは加圧ローラ等の回転タイプのバックアップ部材を用いてもよい。つまり、加熱手段とバックアップ部材の一方を回転体に対し摺動するように配置してもよい。
【００７４】
４）低熱伝導性の耐熱性樹脂からなるＰ加圧バネ４３やＨ加圧バネ２７は、定着ローラ３０表面の加熱ニップ部Ｎｈや定着ニップ部Ｎｔの形成に使用されていれば、加圧バネの使用個数は問わない。また加熱ニップ部Ｎｈ或いは定着ニップ部Ｎｔ形成用のみに使用してもよい。また加熱ニップ部Ｎｈ及び定着ニップ部Ｎｔの両方のニップ部の形成に使用してもよい。また加熱ニップ部Ｎｈ形成用と定着ニップ部Ｎｔ形成用とで異なる樹脂材料を使用しても構わない。
【００７５】
５）加熱手段はヒータ２１に限られるものではなく、例えば磁束（磁界）を発生する電磁誘導方式の加熱手段を用いてもよい。この場合、定着ローラには磁束の作用で発熱する発熱層を具備させる。
【００７６】
６）本発明の像加熱装置は、実施例１及び実施例２の定着装置に限られず、画像を記録材に仮定着する像加熱装置、画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する像加熱装置等としても使用できる。
【符号の説明】
【００７７】
２１：ヒータ、２７：Ｈ加圧バネ、３０：定着ローラ、４０：加圧部材、４３：Ｐ加圧バネ、Ｎｈ：加熱ニップ部、Ｎｔ：定着ニップ部、Ｔ：トナー画像、Ｐ：記録材
【図１】
2012048000.tif 000005
【図２】
2012048000.tif 000006
【図３】
2012048000.tif 000007
【図４】
2012048000.tif 000008
【図５】
2012048000.tif 000009
【図６】
2012048000.tif 000010
【図７】
2012048000.tif 000011