(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、該定着ローラの外周面に圧接して配置された加圧部材とを備え、前記定着ローラと前記加圧部材との間に未定着トナー像を有する記録材を搬送することにより、前記記録材に未定着トナー像を定着させる定着装置において、
前記定着ローラと前記加圧部材との間に位置し、定着ローラに圧接される耐熱性シートを備え、この耐熱性シートの定着ローラへの当接部に、スリット幅を有しない切り目を、耐熱性シートと定着ローラとの接触幅であって前記記録材の搬送方向の接触幅の２倍以上の長さで、前記耐熱性シートの端部に達しないように、耐熱性シートの厚さに対して２倍以上１０倍未満の所定ピッチで形成し、前記定着ローラと前記耐熱性シートとの間に前記記録材を搬送させるようにしたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ローラに圧接される耐熱性シートの定着ローラへの当接部に、所定の温度の前記定着ローラにより加熱されると耐熱性シートの膨張によりスリット幅がゼロになる複数のスリットを、前記切り目と平行に形成したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着ローラは前記耐熱性シートに設けられたスリットの長手方向に対し、中央部に当接することを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子写真複写機、同プリンタ、同ファクシミリ等の電子写真プロセスを利用した機器に使用する定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真複写機、同プリンタ、同ファクシミリ等の電子写真プロセスを利用した機器に使用する定着装置は、定着ローラと、定着ローラに圧接する加圧ローラとからなり、そのどちらか一方、あるいは両方を加熱し、このローラ対の間に記録材を搬送して定着を行うローラ方式が一般的に用いられている。
【０００３】
しかしながら、上記ローラ方式においては、一対のローラを同期させて回転させなければならない。また、ローラをそれぞれ回転自在に支持する必要があるため構造が複雑になり、コストアップになると共に、装置が大型化するという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、加圧ローラの代わりに非回転の押圧部材を定着ローラに圧接させて、定着ローラと押圧部材の間に記録材を搬入させて定着を行う加圧パッド方式が、特公昭５５−３６９９６号公報に開示されている。
【０００５】
また、加圧ローラの代わりに圧力ウエブ部材を定着ローラに所定の巻付け角度で圧接させて、定着ローラと圧力ウエブ部材との間に記録材を搬入させて定着を行う加圧シート方式が特開平１−３０４４８１号公報に開示されている。
【０００６】
また、同一出願人により提案された、加圧パッド方式で定着ローラと加圧部材の間に耐熱性シートを設け定着ローラと耐熱性シートの間に記録材を搬入させて定着を行う方式、更には、その耐熱性シートの外側にアルミ箔等で形成された放熱部材が特願平７−４４６４７号に開示されている。
【０００７】
加圧パッド方式による定着装置の例を図１７を用いて説明する。定着ローラ１１２は、アルミからなる中空ローラ１１２ａの周辺面にシリコンゴム等の大きい摩擦係数を持つ被覆層１１２ｂを設けて構成されている。定着ローラ１１２の下面には、押圧部材１１１が設けられている。
【０００８】
また、定着ローラ１１２と対面する面、即ち、押圧面は４フッ化エチレン樹脂等の摩擦係数の小さい物質からなる被覆層１１４によって構成されている。押圧部材１１１は軸１１７支持された加圧板１１６の上面に固定されており、加圧スプリング１１８により所定の圧力で定着ローラ１１２に押圧されている。そして、定着ローラ１１２と押圧部材１１１との間に未定着トナー像１０２を有する用紙１０１が搬送され定着が行われる。
【０００９】
また、加圧シート方式による定着装置の例を図１８を用いて説明する。定着ローラ１２２はアルミからなる中空ローラ１２２ａの周辺面にシリコンゴム等の大きい摩擦係数を持つ被覆層１２２ｂを設けて構成されている。圧力ウエブ部材１２１の一端部はフレーム１２３に係止されており、反対端部はコイルスプリング１２８により所定の張力で張り渡され、定着ローラ１２２に所定の巻付角度αで圧接されている。そして、定着ローラ１２２と圧力ウエブ１２１との間に未定着トナー像１０２を有する用紙１０１が搬送され定着が行われる。
【００１０】
加圧パッド方式に耐熱性シートを用いた定着装置の例を図１９を用いて説明する。定着ローラ１１２は、肉薄アルミ製円筒体の外周面全周に離型性、紙搬送性、及び耐熱性が良好である合成樹脂材料、例えばシリコンゴム等の摩擦係数の大きな耐熱ゴムが被覆されている。定着ローラ１１２の下面には、加圧部材１１１が設けられている。
【００１１】
また、定着ローラ１１２と加圧部材１１１との間には、下フレーム１１３に耐熱性両面テープで固定された耐熱性シート１１４が挿入されている。耐熱性シート１１４はガラス繊維（１００μｍ）の基材に離型性及び耐熱性の良好な合成樹脂材料、例えばＰＦＡ（四フッソ化エチレン＝パーフロロアルクルビニールエーテル共重合樹脂）、ＰＴＦＥ（四フッソ化エチレン樹脂）等のフッソ樹脂等の被覆あるいは含浸したもの（厚さ１００μｍ）を使用している。そして、定着ローラ１１２と耐熱性シート１１４との間に未定着トナー像を有する用紙１０１が搬送され定着が行われる。さらには、その耐熱性シート１１４の下側にアルミ等の金属箔を設け、金属箔はフレームに接着されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記加圧パッド方式による定着装置においては、
▲１▼押圧部材１１１に対する被覆層１１４の接着強度が弱いため、定着ローラ１１２との摺動により、すぐに磨耗、剥離してしまう。
【００１３】
▲２▼用紙１０１を搬入する前の前回転や連続通紙時の紙間等の非通紙時には、定着ローラ１１２の回転により、押圧部材１１１にせん断力が作用し、押圧部材１１１が変形してしまう。
【００１４】
▲３▼押圧部材１１１と加圧板１１６との接着強度を増大させるために両者の接着面積を大きくした場合、押圧部材１１１が大型化し、コスト高になる。
【００１５】
▲４▼押圧部材１１１の硬度が高すぎると十分にニップ幅が得られず、定着ローラ１１２の長手方向に定着ムラが生じやすい。逆に、押圧部材１１１の硬度が低すぎると永久歪みが生じやすい。
【００１６】
▲５▼押圧部材１１１及び被覆層１１４は、加圧板１１６に固定されているため、紙搬送は定着ローラ１１２の搬送力に頼らざるを得ず、紙搬送が行いにくく、通紙不良が起こりやすい。
【００１７】
▲６▼定着ローラ１１２に被覆された被覆層１１２ｂのみで離型性と紙搬送性との両方の相反する性能を満足させるためには、大きな搬送力が必要となり、搬送力の最適化が要求される。
【００１８】
という問題を有している。
【００１９】
また、上記加圧シート方式による定着装置においては、
▲１▼十分な定着力（定着強度）を得るためには、定着ローラ１２２に対する圧力ウエブ部材１２１の巻付け角度αを大きくする必要があり、定着後の用紙１０１のカールが大きくなってしまう。
【００２０】
▲２▼定着ローラ１２２に対する圧力ウエブ部材１２１のローラ長手方向の圧力分布が不均一になりやすく、定着ムラが発生しやすい。
【００２１】
という問題を有している。
【００２２】
また、加圧パッドに耐熱性シートを用いた方式による定着装置は、
▲１▼ガラス繊維上に耐熱性の合成樹脂を形成するために厚みが増し、適度なニップが確保できず良好な定着が得られない。
【００２３】
▲２▼上記構成により、ガラス繊維と合成樹脂の温度による膨張係数が異なるため、加熱時には、反りが発生する（金属泊等の放熱装置が必要）。
【００２４】
▲３▼用紙１０１を搬入する前の前回転や連続通紙時の紙間等の非通紙時には、定着ローラ１１２の回転により、押圧部材１１１にせん断力が作用し、押圧部材１１１が変形してしまう。
【００２５】
▲４▼押圧部材１１１の硬度が高すぎると十分にニップ幅が得られず、定着ローラ１１２の長手方向に定着ムラが生じやすい。逆に、押圧部材１１１の硬度が低すぎると永久歪みが生じやすい。
【００２６】
▲５▼定着ローラ１１２に被覆された被覆層１１２ｂのみで離型性と紙搬送性との両方の相反する性能を満足させるためには、大きな搬送力が必要となり、搬送力の最適化が要求される。
【００２７】
という問題を有している。
【００２８】
また、加圧パッド方式及び加圧シート方式等に共通したものとして、
▲１▼両面プリント時等の裏面にトナー像が記録されている用紙（以後、裏紙と称する）の定着を行った場合、用紙の裏面と押圧部材１１１、若しくは圧力ウエブ１２１との摺動により用紙裏面のトナー像が流れたり（以後、像流れと称する）、用紙裏面のトナーと押圧部材１１１、若しくは圧力ウエブ１２１とが溶着して、ジャムの原因となる。
【００２９】
という問題点を有している。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の定着装置は、定着ローラと、該定着ローラの外周面に圧接して配置された加圧部材とを備え、前記定着ローラと前記加圧部材との間に未定着トナー像を有する記録材を搬送することにより、前記記録材に未定着トナー像を定着させる定着装置において、前記定着ローラと前記加圧部材との間に位置し、定着ローラに圧接される耐熱性シートを備え、この耐熱性シートの定着ローラへの当接部に、スリット幅を有しない切り目を、耐熱性シートと定着ローラとの接触幅であって前記記録材の搬送方向の接触幅の２倍以上の長さで、前記耐熱性シートの端部に達しないように、耐熱性シートの厚さに対して２倍以上１０倍未満の所定ピッチで形成し、前記定着ローラと前記耐熱性シートとの間に前記記録材を搬送させるようにしたことを特徴とする定着装置である。
【００３１】
請求項２記載の定着装置は、前記定着ローラに圧接される耐熱性シートの定着ローラへの当接部に、所定の温度の前記定着ローラにより加熱されると耐熱性シートの膨張によりスリット幅がゼロになる複数のスリットを、前記切り目と平行に形成したことを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
【００３２】
請求項３記載の定着装置は、前記定着ローラは前記耐熱性シートに設けられたスリットの長手方向に対し、中央部に当接することを特徴とする請求項２記載の定着装置である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態ついて図１〜図１２および図２０に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本発明の実施形態に係る定着装置は、レーザープリンターに適用した場合について説明する。
【００３７】
上記レーザープリンターは、図２に示すように、給紙部１０、画像形成装置２０、レーザー走査部３０、及び本発明の定着装置５０を有している。給紙部１０はプリンタ内部にある画像形成装置２０に用紙１を搬送し、画像形成装置２０は搬送された用紙１上にトナー像を転写する。用紙１はさらに搬送され用紙１、定着装置５０によりトナーは用紙上に固定される。その後、用紙搬送ローラ４１、４２よってプリンタ外部に排出される。即ち、用紙１は図中の太線で示される矢印Ａの経路を辿る。
【００３８】
上記給紙部１０は、給紙トレイ１１、給紙ローラ１２、用紙分離摩擦板１３、加圧バネ１４、用紙検知アクチュエータ１５、用紙検知センサー１６、及び制御回路１７を有している。
【００３９】
給紙トレイ１１に装着された用紙１は、外部に接続された図示しないホストコンピュータよりプリント命令を受け、給紙ローラ１２、用紙分離摩擦板１３、加圧バネ１４の作用により、一枚ずつ給紙され、プリンタ内部に順次給送される。給紙された用紙１は、用紙検知アクチュエータ１５を倒し、用紙検知光学センサー１６に電気信号として出力させ、画像印刷の開始を指示する。用紙検知アクチュエータ１５の動作により起動された制御回路１７は、画像信号をレーザー走査部３０のレーザーダイオード発光ユニット３１に送り、発光ダイオードの点灯・非点灯を制御する。
【００４０】
上記レーザー走査部３０は、上記レーザーダイオード発光ユニット３１、走査ミラー３２、走査ミラーモータ３３、及び反射ミラー３５・３６・３７を備えている。
【００４１】
走査ミラー３２は、走査ミラーモータ３３により高速かつ定速に回転する。即ち、図２において、レーザー光３４は紙面に対して垂直方向に走査することになる。レーザーダイオード発光ユニット３１から照射されたレーザー光３４は、反射ミラー３５・３６・３７を介して後述する感光体２１へ照射される。この時、レーザー光３４は、上記制御回路１７からの点灯・非点灯の情報を基に、感光体２１上に選択的に露光する。
【００４２】
上記画像形成装置２０は、感光体２１、転写ローラ２２、帯電部材２３、現像ローラ２４、現像ユニット２５、及びクリーニングユニット２６を備えている。上記レーザー光３４により予め帯電部材２３により所定電位に帯電された感光体表面に露光することにより、感光体表面電位を選択的に放電させ静電潜像が形成される。現像に共されるトナーは現像ユニット２５に蓄積されている。現像ユニット２５内で適度な攪拌により電荷が付与されたトナーは現像ローラ２４の表面に付着し、現像ローラ２４に与えられた現像バイアス電圧及び感光体表面電位の作り出す電界の作用により、静電潜像に応じたトナー像を感光体２１上に形成することができる。
【００４３】
上記給紙部１０より搬送された用紙１は、感光体２１と転写ローラ２２とに挟まれ送られる。そして、転写ローラ２２に印加された転写電圧の与える電界の作用により、感光体２１上のトナーは電気的に吸引され用紙１に転写される。この時、感光体２１上のトナーは転写ローラ２２により用紙１に転写されると共に、未転写トナーはクリーニングユニット２６により回収される。
【００４４】
その後、用紙１は定着装置５０に搬送される。そこで、加圧部材５１及び１７０℃に保たれた定着ローラ５２により温度と加圧力が与えられる。そして、トナーは用紙１上に溶解し、用紙１に固定化され壁牢な画像となる。用紙１は用紙搬送ローラ４１、４２により搬送され、機外に排出される。上記定着装置５０については、次に詳しく述べる。
【００４５】
上記定着装置５０は、図１に示すように、加圧部材５１、定着ローラ５２、及び下フレーム５３を備えている。定着ローラ５２は薄肉アルミ製の円筒体の外周面全面に離型性、紙搬送性、及び耐熱性が良好である合成樹脂材料例えばシリコンゴム等の紙搬送性の良好な耐熱性ゴムが被覆されたものである。定着ローラ５２の軸芯部にはヒーターランプ５５が挿入されている。
【００４６】
定着ローラ５２の両端部付近には半円弧状の軸受け６０（エスベアＳＳ７４５：スターライト工業（株）社製）が定着ローラ軸に対して垂直に配置されている。軸受け６０は、耐熱性樹脂で構成されている定着カバー５９（レマペット：三菱油化（株）社製）にはめ込まれている。定着カバー５９は、加圧力１２００ｇｆの加圧スプリングを介して、上フレーム６１から加圧された構成となっている。
【００４７】
加圧部材５１は、厚さ２ｍｍのシリコンスポンジゴム（シリコンスポンジゴムＴＬ４４００：イノアック（株）社製）であり、アスカーＣ硬度で約３０度である。この加圧部材５１は、Ｌ曲げ板金５６（ＳＥＣＣ：厚さｔ１）と定着ローラ５２の外周面との間に位置しており、加圧スプリング５８の作用により圧接されている。また、加圧部材５１は、Ｌ曲げ板金５６上に耐熱性両面テープ（両面テープ５３０２Ａ：日東工業（株）社製）により固定されている。さらに、加圧部材５１は、Ｌ曲げ板金５６の両端部付近で下フレーム５３から突出したボスに嵌め込まれ、下フレーム５３に固定されている。
【００４８】
上記加圧部材５１と定着ローラ５２との間には、下フレーム５３に耐熱性両面テープで上流側を固定された耐熱性シート５４が挿入されている。耐熱性シート５４は離型性及び耐熱性の良好な合成樹脂材料、例えばＰＦＡ（四フッ化エチレン＝バーフロロアルクルビニールエーテル共重樹脂）、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）等のフッソ樹脂等の被覆あるいは含浸したもの（厚さ３００μｍ）である。本実施例では耐熱性シート５４としてＰＴＡシート（一般的な対アルミの摩擦係数０．０４〜０．１）にスリット５４ａを設けたものを採用している。
【００４９】
上記下フレーム５３は、定着ローラ５２より上流側（用紙１が挿入される側）が下流側に比べて、ほぼ加圧部材５１と耐熱性シート５４との厚み分だけ高くなっている。その高さの境界部分にＬ曲げ板金５６が嵌め込まれている。また、上記上流側は用紙１の搬入をガイドする定着前ガイド５７となっており、下流側は定着が終了した用紙１の排出のガイドをする定着ガイド６２となっている。
【００５０】
上記構成によれば以下のようになる。未定着トナー像２がのった用紙１は通紙方向（矢印Ｂ方向）に移動し、定着前ガイド５７により定着ローラ５２と耐熱性シート５４との間のニップ部を通過する。この時、定着ローラ５２の熱及び圧力により、用紙１上に静電付着している未定着トナー像２が用紙１に固定され、所望の文字及び図面が形成される。その後、定着ガイド６２の上を通過し排出される。このような構成により電子写真プロセスの最終定着を行う。
【００５１】
次に、図５から図１２を用いて、耐熱性シートの説明を行う。
【００５２】
耐熱性シート５４は上記した合成樹脂材料、例えばＰＦＡ、ＰＴＦＥが用いられ、本実施例においては、厚さ３００μｍ、図５に示すようにスリット幅ΔＬを１．２ｍｍ、スリット間隔Ｌを８０ｍｍのものを採用している。この厚さは定着ローラ５２とのニップ幅により決定され、加圧部材５１の強度、耐熱シート５４の硬度及び、定着ローラ５４との摩擦による磨耗量により、本定着装置のライフ６０Ｋを維持できるように設定されている。また、スリット幅及び、スリット間隔は、定着ローラの設定温度及び、その温度による樹脂特有の熱膨張係数によって設定されている。
【００５３】
従来の方式の耐熱性シートであれば、定着ローラからの加熱により耐熱性シートが膨張し表面に撓みや歪みが生じて、定着ローラ５４と加圧部材５１との間では加圧力が不均一になり、良好な定着が行われず、像流れ等の定着不良の問題があった（図２０（ａ），（ｂ）参照）。また長期間の使用においては、熱により耐熱性シートの撓みや歪みが固定化され永久歪になる問題があった。
【００５４】
本発明によると、設定された耐熱性シート５４は、定着ローラ５２の温度上昇Ｔ（定着ローラの表面温度−外気温度）と共に耐熱性シート５４は徐々に膨張し始める。さらに、温度上昇が続くと耐熱性シートは５４は膨張と共に表面がたわむ。そして、定着ローラ５２の設定温度に達すると、図６で示すように、膨張した耐熱性シート５４の膨張部分や表面の撓みは圧力差によりスリット部５４ａに吸収され、スリット幅：ΔＬ＝０となり、耐熱性シート５４の膨張部分及び撓みはスリット５４ａに全て吸収される。従って、放熱装置を用いたり、耐熱性シート５４の厚みを増すことなく、加圧部材の加圧力を維持したまま、最適なニップ幅を確保することができる。よって、良好な定着を行うことができる。
【００５５】
図７は耐熱性シート５４に設けられたスリット５４ａを用紙の搬送方向に対し、傾斜させたものである。スリット部５４ａに傾斜を設けることで、ライフ以上の使用や、その他の何らかの理由で定着不良が発生しても、用紙の搬送方向に対して同一線上でないため、定着不良が目立たない。従って、スリット幅５４ａ、スリット間隔及び、定着ローラの設定が容易に行える。また、スリットを傾斜させることで、耐熱性シート５４のスリット５４ａ端部の反り等が防止でき、搬送トルク増大などの防止をすることが可能となる。
【００５６】
図８はスリット５４の長手方向の中央部に定着ローラ５２を当接させたものである。定着ローラ５２の当接部を一点鎖線で示す。定着ローラ５２をスリット５４の中央部に設けることにより、耐熱性シート５４の端部の反り等の搬送トルクの増大を招く問題が生じることがない。また、図９は定着ローラ５２を加熱した状態である。耐熱性シート５４全体の熱伝導（表面温度）が均一となりスリット５４ａが熱による膨張や撓みを確実に吸収することが可能になり、スリット幅、スリット間隔の設定も容易である。従って、用紙搬送トルクを増大させることなく、安定した定着温度を維持することが可能となる。
【００５７】
図１０、図１１は耐熱性スリット５４のスリット５４ａの形状を略三角形状または、四角形状にしたものである。スリット５４ａの形状を上記のように歪めることにより、耐熱性シート５４の熱による膨張部分を確実に吸収することが可能となる。また、耐熱性シートの膨張や収縮による耐熱性シート５４の疲労を軽減することが可能になる。また、スリット部の切断端部等の疲労が軽減でき、永久歪みなどの問題が解消できる。従って、ライフに渡る安定した定着を行うことが可能である。
【００５８】
図１２は耐熱性シート５４のスリット５４ａの各間に、複数の切り目５４ｂを設けたものである。切り目５４ｂのない耐熱性シートの場合、封筒やはがき等の厚手の用紙を通紙すると用紙の端部が接触するシート部分が歪み、その部分に定着不良が発生していた。そのために、スリット間に複数の切り目５４ｂを設けると、耐熱性シートの僅かな撓みや歪みであれば、複数の切り目５４ｂで吸収を行うことが可能になる。したがって、厚手の紙を通紙した場合でもシートの撓み防止が行え、確実な定着が行える。
【００５９】
そして、耐熱性シートのスリット間に設けた切り目は記録材搬送方向の中央部だけに設けることにより、切り目による耐熱性シートの反りや折れ曲がりが防止できる。また、耐熱性シートの表面温度が安定する。それゆえ、定着ローラの負荷変動を生じさせることなく、また、耐熱性シートの表面温度を均一に維持することが可能であり、耐熱性シートの反りを防止することができ、用紙搬送トルクを増大させることなく、耐熱性シートの確実な歪み補正が行え、良好な定着を行うことができる。
【００６０】
次に、スリット幅と、スリット間隔の変化による定着性の実験を行った。
【００６１】
本実施例では、ＰＴＦＥの膨張係数は１０×１０-5、外気温度２０℃、定着ローラの表面温度１７０℃で設定を行うと、常温でのスリット幅；ΔＬを１．２ｍｍ、スリット間隔；Ｌを８０ｍｍに設定した。上記スリット幅及びスリット間隔は次の式より求められる。
【００６２】
ΔＬ＝α・Ｌ・Ｔ
ΔＬ：常温でのスリット幅（ｍｍ）
α：材質による膨張係数（１／℃）
Ｌ：常温でのスリット間隔（ｍｍ）
Ｔ：耐熱性シートの温度上昇（℃）
（定着ローラの表面温度−外気温度）
上記により、常温では１．２ｍｍのスリット幅；ΔＬが表面温度１７０度の定着ローラ５２により加熱されると、スリット幅；ΔＬはゼロになり、定着が可能な状態となる。さらに、上記数式によりスリット幅；ΔＬと、スリット間隔；Ｌをそれぞれ変化させて実験を行った。
【００６３】
【表１】
0003763369.tif 000002
【００６４】
上記表１の結果により、スリット間隔；Ｌは１１０ｍｍ以下が最適であることが分かる。スリット間隔；Ｌを１２０ｍｍ以上に設定すると、理論上はスリット部でシートの膨張や撓みを吸収することが可能であるが、実際には膨張が一部分に集中し、スリット幅；ΔＬが広い場合、上述したスリット間隔；Ｌではシートの撓みを吸収できないことが理解できる。
【００６５】
すなわち、耐熱性シートのスリット間隔を１１０ｍｍ以下にすることにより、耐熱性シートの撓みを確実に防止することができる。それゆえ、安定した定着につながる。
【００６６】
次に、定着ローラ５２は紙を通紙方向に搬送するために紙搬送力が必要である。これについて、（ａ）白紙通紙、（ｂ）１００％黒ベタ印字紙通紙の２種類の場合に必要な紙搬送力を図４に基づいて説明する。図３は図４の紙搬送力の測定方法を示す斜視図である。但し、１００％黒ベタ印字紙とは、定着ローラ５２側は未定着トナー像２による黒ベタであり、耐熱性シート５４側は定着が終了した定着像３による黒ベタとする。
【００６７】
定着ローラ５２と耐熱性シート５４との間に白紙（１２８ｇ）を挿入する。定着ローラ５２を回転させ、定着ローラ温度を１４０度に温度調節し、用紙１を搬送する。このとき、用紙１に取り付けたバネばかり６３を引っ張ると、定着ローラ５２が回転中に用紙１の搬送が停止する。その後、徐々にバネばかり６３の引っ張り力を弱めると、再び用紙１が搬送され始める。用紙１が再搬送され始めた時点でのバネばかり６３の値を紙搬送力とした。
【００６８】
（ａ）白紙通紙の場合、紙搬送を行うためには、
μ１（ｔ１・ｍ）・ｐ＞（ｔ２・ｍ）・ｐ＋Ｍｐ    ・・・（１）
μ１ ：定着ローラ５２のコート材と用紙１との間の摩擦係数
μ２ ：耐熱性シート５４材と用紙１との間の摩擦係数
ｐ：用紙１に加えられた加圧力
Ｍｐ：用紙１の抵抗力と搬送力
の関係が満足されていなければならない。即ち、μ１＞μ２の関係を満たしていなければならない。但し、摩擦係数μ１はコート材の温度及び材料に依存する係数である。同様に、摩擦係数μ２はシート材の温度及び材料に依存する係数である。つまり、耐熱性シート５４と用紙１との摩擦係数μ２より、定着ローラ５２と用紙１との摩擦係数μ１を大きくすることによって、安定した紙搬送を行うことができ、通紙不良が少なくなる。
【００６９】
本実施例では摩擦係数μ２が０．１、加圧力ｐが１４００ｇｆ、搬送力Ｍｐが１００ｇｆであり、このとき摩擦係数μ１は０．１７以上必要となる。また、摩擦係数μ２が０．１、加圧力ｐが１０００ｇｆ、搬送力Ｍｐが１００ｇｆであり、このとき摩擦係数μ１は０．２以上必要となる。さらに、摩擦係数μ２が０．１の場合は、摩擦係数μ１は０．２５以上必要となる。従って、耐熱性シート材５４は摩擦係数μ２が小さい材料が良く、加圧力ｐは大きいほうが良いことになる。しかし、加圧力ｐが大きすぎると、摩擦トルクが大きくなり、装置全体としてコストアップにつながる。
【００７０】
次に、（ｂ）１００％黒ベタ印字紙通紙の場合は、
μＣ（ｔ１・ｍ）・ｐ＞μｓ（ｔ２・ｍ）・ｐ＋Ｍｐ    ・・・（２）
Ｆ２・Ｆ２′＞Ｆ３＞Ｆ１    ・・・（３）
μＣ：定着ローラ５２のコート材と用紙１との間の摩擦係数
μＳ：耐熱性シート５４材と用紙１との間の摩擦係数
ｐ：用紙１に加えられる加圧力
Ｍｐ：用紙１の抵抗力と搬送力
Ｆ１：コート材と表面張力（耐離型性）
Ｆ２：定着ローラ５２側の用紙１とトナーとの表面張力（耐離型性）
Ｆ２′：耐熱性シート５４側の用紙１とトナーとの表面張力（耐離型性）
Ｆ３：シート材とトナーとの表面張力（耐離型性）
上記（２）、（３）の関係を同時に満足していなければならない。但し、上記白紙通紙の場合と同様に、摩擦係数μＣ・μＳ、表面張力Ｆ１・Ｆ２・Ｆ２′・Ｆ３は、それぞれ温度及び材料によって決まる。
【００７１】
ところで、トナーの流動性は温度によって変化し、温度が高いと他物質との表面張力及び摩擦係数は大きくなる。従って、１００％黒ベタ印字紙通紙の場合は、白紙の場合より条件が厳しくなる。つまり、μＳ＞μ２となり、白紙の場合より摩擦係数μＳ、即ち、紙搬送力Ｍｐの大きいコート材が必要となる。
【００７２】
次に、上記構成により通紙試験を行ったときの通紙状態の評価を行った。このとき、黒トナー濃度１．４の両面黒ベタ紙（定着面：未定着黒ベタ、シート面：定着黒ベタ）を用いた。定着ローラ５２の離型性、耐熱性及び搬送性を兼ねたものであり、その搬送力が１７０ｇｆ、２５０ｇｆ、３００ｇｆ、５００ｇｆ、１５００ｇｆの５種類のものを使用した。また、通紙は通紙間隔が３秒であるマルチプリント（非通紙状態の３秒間は１４０度の温度調節）と通紙間隔が６０秒であるシングルマルチプリント（非通紙状態の６０秒間は温調オフ）とで行い、それぞれ通紙速度２５ｍｍ／ｓｅｃで行った。この結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
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【００７４】
この結果、紙搬送力が３００ｇｆ、５００ｇｆ、１５００ｇｆのとき、マルチプリント及びシングルマルチプリントの通紙性は良好であった。さらに、本定着装置のライフである６０Ｋ相当時間を定着ローラ温度１４０度で空回転（耐熱性シートとは摩擦）を行った。即ち、本実施例に用いたレーザービームプリンタは４枚／ｍｉｎプリントであるので、１５００ｍｉｎ（２５０ｈｏｕｒ）を、通紙なしでローラ表面温度１４０度で回転続けたところ、紙搬送力が約１０％低下した。この理由は、定着ローラ５２と耐熱性シート５４（本実施例ではＰＴＦＥ）との摩擦及びＰＴＦＥシート５４から定着ローラ５２のコート層側にＰＴＦＥが移行するという２つの大きな理由が考えられる。
【００７５】
これにより、定着ローラ５２に持たせる紙搬送力として３００ｇｆ以上が望ましい。この結果、最低紙搬送力を決定することでどのような種類の用紙に対しても通紙不良を起こすことなく、安定した通紙を行うことができる。また、上記最低紙搬送力に近い値を紙搬送力とすることで、トナーとの離型性が良好な定着ローラ５２を得ることができる。従って、紙搬送力は約３５０ｇｆが最適値である。
【００７６】
以上の説明においては、定着ローラ５２の長手方向、つまり回転軸方向においてほぼ均一に加熱されている場合において耐熱性シート５４が膨張し、耐熱性シート５４に設けたスリット幅；ΔＬがゼロになることで、耐熱性シート５４の歪み等による波打ちや、反り等を緩和（吸収）し、これらの影響をなくしている。これにより、定着ローラ５２に圧接される耐熱性シート５４とのニップ幅を所定の値に維持でき、定着状態を良好に行える。
【００７７】
しかし、耐熱性シート５４の材質や、その製法において、定着ローラ５２の回転軸方向での温度分布が均一であっても、スリット５４ａ等を設けても、熱膨張によりスリット幅；ΔＬがゼロにならない場合や、部分的な波打ちや反り等が発生し、定着ローラ５２に耐熱性シート５４が均一なニップ幅にて圧接しなくなることがある。
【００７８】
また、定着ローラ５２においても、回転軸方向に全域において均一な温度分布になることはなく、多少の温度差が生じており、これにより上述したような耐熱性シート５４による部分的な波打ちや反りが生じることとなる。
【００７９】
耐熱性シート５４の製法の一例を示せば、耐熱性に優れた合成樹脂材料、例えばポリイミド（ＰＩ）をベースに離型性及び耐熱性の良好な合成樹脂、例えばＰＦＡ（四フッ素化エチレン＝パーフロロアルクルビニールエーテル共重合樹脂）や、ＲＴＦＥ（四フッ素化エチレン樹脂）等のフッ素樹脂を混ぜた合成樹脂にて作成している。
【００８０】
そこで、上述した合成樹脂材料をまず円柱形状に形成した後、桂剥きにしてロール状態にシート形状に形成する。この場合、桂剥きにしたロール形状のシートはどうしても巻癖が生じるため、そのままでは耐熱性シート５４として利用できない。
【００８１】
そのため、巻癖が生じたロール形状のシートをフラット形状にするために加熱ローラで均一に張力を加えながら圧延させる。そしてシート材の内部の残留応力を除去するために熱処理される。例えば、３００℃以上の雰囲気中で５時間放置される。
【００８２】
こうしてフラット形状になった源反シートに対して耐熱性シート５４を作成するために金型等で打ち抜き所定の形状の耐熱性シート５４が作成される。例えば本実施形態においては、図１３に示すとおり長さ２３１ｍｍ、幅１４ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの耐熱性シート５４を作成し、スリットを設けることなく切り目５４ｂを、ピッチ；Ｐを１．４１ｍｍ、切り目の長さ；ｄを８ｍｍに形成した。ここで、本発明による切れ目５４ｂは、スリット５４ａとは別に、そのスリット幅を有しないものであり、単に切り筋が形成されるものである。
【００８３】
上述のように作成した耐熱性シート５４の場合、温度膨張係数が安定しない。そのため、定着ローラ５２の回転軸方向の温度分布が一定であっても、シート５４の熱膨張が一定しなくなり、部分的に波打ち等が生じる。また、定着時にシート５４に加えられる熱は均一ではなくスリットをもうけた場合のスリット幅；ΔＬ、スリット間隔；Ｌは材料の製造ロットによってその最適値が変動する場合がある。そのため、スリットを設ける場合に定着時（高温時）にスリット幅；ΔＬが完全なゼロにならない場合がある。そのため、その部分で定着ムラが発生する。
【００８４】
この点、図１３の上述した切れ目５４ｂを所定のピッチで形成した耐熱性シート５４では高温時、つまり、定着ローラ５２にて定着を行える状態において、図１４に示すように耐熱性シート５４が長手方向、つまり定着ローラ５２の回転軸方向に膨張するが、それと直交する方向への熱膨張はなく、部分的な波打ちや反り等がなく、当初のニップ幅；ｎ（本実施形態においては１．５ｍｍ）の変化がみられなかった。つまり、上述した耐熱性シート５４においては、切れ目５４ｂを所定のピッチで形成した場合に、定着ローラ５２が加熱され定着状態においても最適なニップ幅；ｎを確保でき、定着を常時安定させることができる。
【００８５】
下記表３には耐熱性シート５４に形成する切り目５４ｂのピッチ；Ｐを変えて加工した結果を示している。つまり、切り目５４ｂのピッチ；Ｐを短くすると、熱膨張等を緩和する効果が高まる一方、加工ムラが生じる。これはシート５４の厚さにより変化する。この加工ムラは切り目５４ｂを形成する時に、隣接して形成された切り目５４ｂに影響され歪んだり、一定幅のピッチにならないムラ等である。また、切り目５４ｂのピッチ；Ｐが長くなると、熱膨張等を緩和できずにピッチに応じて定着ムラが発生する。
【００８６】
【表３】
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【００８７】
また、耐熱性シート５４の厚さが０．３ｍｍにおいて、切り目５４ｂを加工した場合において、シート厚さの２倍以下のピッチでは均一な切り目５４ｂの加工が困難となる。また、１０倍を越える場合では切り目５４ｂのピッチ；Ｐで定着の光沢ムラが生じ定着後には見苦しい画像となる。
【００８８】
以上のことから、切り目５４ｂは、そのピッチ；Ｐを短くすることで、定着ローラ５２による熱にて耐熱性シート５４が膨張する時に、シートの波打ちやうねり、あるいは反り等の影響を受けることなく、定着ローラ５２に所定のニップ幅を維持して、安定した定着を行える。
【００８９】
一方、切り目５４ｂのピッチ；Ｐにおいては、短くすると切れ目の加工ムラが発生し、これによる定着ムラが発生する。そのため、耐熱性シート５４の厚さの２倍以上に設定することで、加工ムラをなくし、安定した定着を可能にしている。しかも、耐熱性シート５４の厚さの１０倍以下のピッチ；Ｐによる切り目５４ｂを形成することで、定着ムラを解消できる。
【００９０】
よって、耐熱性シート５４の温度膨張係数が安定しない場合においては、上述したように定着装置を構成する耐熱性シート５４にスリットを設けずに切り目５４ｂを所定ピッチで設けることで、熱膨張等による耐熱性シート５４の波打ち等をなくし、安定した定着を可能にしている。
【００９１】
続いて、耐熱性シート５４は、上述したロール形状に形成した後、フラット形状のシートにする源反の製造工程で、シートの長手方向に張力が加えられる。例えば図１５に示すように矢印方向に張力を加えられたシートは、その両端部には中央部とは異なる図示する残留応力を残す。この残留応力を除去するための熱処理が施されても完全に除去できるものではない。そのため、定着装置を構成する耐熱性シート５４をその部分において作成すれば、定着加熱や定着加圧時に、その耐熱性シート５４はその応力を緩和する方向に形状を変形しようとする。そのため、耐熱性シート５４が大きく変形し、定着不良が生じることになる。
【００９２】
特に図１５に示すシート源反に対し、図１６（ａ）に示すように横方向に打ち抜き耐熱性シート５４を作成した場合、長手方向の両端部は定着ローラ５２による定着加熱、定着加圧により伸びることによって応力を緩和できる。中央部はそのようなことはなく伸びない。この差はスリット５４ａや切り目５４ｂを形成した耐熱性シートに対し、その幅やピッチの寸法不安定の原因となる。
【００９３】
常温で打ち抜き加工された耐熱性シート５４のスリット幅；ΔＬや切り目は、定着加熱、定着加圧により中央と両端部でその寸法が変化してしまう。これにより波打ちやうねり、さらに反り等として部分的に生じ、定着ローラ５２への耐熱性シート５４の接触状態が安定せず、ニップ幅等が不安定になり、定着不良を生じる。
【００９４】
これを解決するためには製品寸法に対し十分に長い幅の源反シートを作成し、その両端部を使用しないという方法がある。例えば、長手方向において２３１ｍｍの耐熱性シート５４を作成する場合、図１６（ａ）に示すように約３００ｍｍ幅のシートを作成する必要がある。そのためには、まず高さ３００ｍｍの円柱状の上述した合成樹脂材料を作成する必要があり、これが製造上かなり困難となる。また、両端部約３５ｍｍ、合計で約７０ｍｍの部分は、製品化されず廃棄となるため耐熱性シートを作成する時のコストアップの要因ともなる。
【００９５】
そこで、シート源反に対し、図１６（ｂ）に示すように縦方向に打ち抜いて耐熱性シート５４を作成した場合、定着加熱、定着加圧により耐熱性シートは縮むことにより残留応力を緩和する。その縮みは、耐熱性シートの長手方向に均一でありスリット５４ａ、切り目５４ｂの寸法変化が出たとしてもそれは均等になる。また、高さ１５０ｍｍの円柱の合成樹脂材料であっても、十分に２４０ｍｍを越える耐熱性シート５４を作成することができる。これにより、定着装置を構成する耐熱性シート５４の作成するコストが低減する。
【００９６】
このようにして作成された耐熱性シート５４を用いて定着装置を構成した場合、５００枚〜１０００枚の連続印刷を行うと耐熱性シート５４は、長時間定着ローラ５２による熱にて高温状態にさらされる。しかもその温度は一定ではなく、定着を行う通紙中には用紙１を介して定着ローラ５２の熱を受け紙間では定着ローラ５２から直に熱を受ける。また加圧部、いわゆる定着ローラ５２と耐熱性シート５４とが接触するニップ部は、紙間で直に定着ローラ５２に加圧されるが、ニップ部以外は定着ローラ５２からの熱が伝わりにくい。
【００９７】
この熱ストレスの不均一さが耐熱性シート５４の反りや歪み、波打ちの発生原因となる。耐熱性シート５４の通紙上流側は、フレームに粘着性材料で固定されており、シートの反り、歪み、波打ちは発生しにくい。シートの通紙下流側は不均一な熱ストレスの影響を受けやすくシートの波打ちが発生しやすい。波打ちが発生した場合、その波打ち形状がニップ部まで達していると定着圧が不均一となり定着不良が生じる。
【００９８】
このような不具合をなくすために、本発明においては耐熱性シート５４に切り目５４ｂを形成し、この切り目５４ｂにて緩和するようにしている。そこで、この切り目５４ｂの長さ、つまり用紙１を搬送する方向の長さについての実験結果を下記表４に示した。特に、切り目５４ｂは、短いと熱等による膨張による影響を十分に緩和できずに、定着不良が生じる結果となった。
【００９９】
【表４】
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【０１００】
これに対して、切り目５４ｂを十分に長く形成すれば、熱による膨張を吸収して、耐熱性シート５４の波打ち等による症状が解消され、安定した定着が可能となる。
【０１０１】
そこで、耐熱性シート５４に形成される切り目５４ｂと、該耐熱性シート５４が定着ローラ５２に接触するニップ幅（＝約１．５ｍｍ）との関係について示した結果が上記表４である。この結果から切り目５４ｂの中央部に定着ローラ５４を当接させた場合において、切り目５４ｂの長さは、ニップ幅の２倍以上の時に良好な定着結果が得られた。
【０１０２】
なお、耐熱性シート５４は、用紙１の搬送方向の長さ（幅）が、本実施例においては１４ｍｍであれば、それ以上の長さにはならない。しかも、耐熱性シート５４の一端がフレーム等に固着されるため、切れ目５４ｂは少なくとも１０ｍｍ以下に設定する必要がある。これは、耐熱性シート５４の幅に応じて決めればよいことである。
【０１０３】
また、上述した耐熱性シート５４に設ける切り目５４ｂについては、用紙１の搬送方向に平行に形成しているが、多少傾斜するように形成してもよい。さらに、上述した切り目５４ｂの長さは図１２に示した切り目５４ｂにおいても適用すれば、好適な結果を得ることができる。
【０１０４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、定着ローラと加圧部材との間にスリットを有した耐熱性シートを設け、前記定着ローラと耐熱性シートとの間に前記記録材を搬送させる構成である。
【０１０５】
これにより、定着ローラによって、高温に加熱されても耐熱性シートの膨張による撓みや歪みを吸収することができるので、用紙搬送トルクを増大させることなく、耐熱性シートの確実な歪み補正が行え、良好な定着を行うことができる。また、加圧部材には定着ローラの回転によるせん断力は作用しない。それゆえ、加圧部材は変形することがなく、耐久性が向上する。さらに加圧部材にはせん断力が働かないので、加圧部材を固定するための接着面積を考慮する必要がない。従って、加圧部材は必要最低限の大きさにすることができるので、装置の小型化が可能となり、コストの低減につながる。
【０１０６】
請求項２記載の発明によれば、耐熱性シートのスリットは記録材の搬送方向に対し傾斜しているので、加圧部材によって加圧されても、加圧効果を損なうことなく、トナーの定着性を向上させることができる。
【０１０７】
また、スリットと用紙搬送の摩擦力を分散することができる。それゆえ、加圧部材は変形することがなく、耐久性が向上し、用紙搬送に大きなトルクを必要としない。従って、モータや電源の小型化が可能となりコスト及び消費電力の低減につながる。
【０１０８】
結局、耐熱性シートの反りを防止することができ、用紙搬送トルクを増大させることなく、耐熱性シートの確実な歪み補正が行え、良好な定着を行うことができる。
【０１０９】
請求項３記載の発明によれば、耐熱性シートに設けられたスリットの長手方向に対し、中央部に定着ローラを当接することによって、温度の安定性が良くなり、スリット幅、スリット間隔の設定が確実に行える。
【０１１０】
すなわち、耐熱性シートの疲労を軽減でき、耐熱性シートの表面温度を均一に維持することが可能であり、耐熱性シートの反りを防止することができ、用紙搬送トルクを増大させることなく、耐熱性シートの確実な歪み補正が行え、良好な定着を行うことができる。
【０１１１】
請求項４記載の発明によれば、耐熱性シートのスリット間にスリットと平行に切り目を設けたことにより、切り目が耐熱性シートの撓みや歪みを吸収することによって、スリット幅、スリットの間隔設定が容易に行える。
【０１１２】
すなわち、耐熱性シートの疲労を軽減でき、耐熱性シートの表面温度を均一に維持することが可能であり、良好な定着を行うことができる。
【０１１３】
また本発明の定着装置によれば、特に耐熱性シートに所定のピッチで切り目を設けることでも十分に耐熱性シートの熱による膨張を緩和し、安定した定着を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置の説明図である。
【図２】上記定着装置が適用されるレーザービームプリンタの概略構成図である。
【図３】紙搬送力の測定方法を示す斜視図である。
【図４】（ａ）上記定着装置における定着ローラの紙搬送力の測定状態で、用紙が白紙の場合を示す説明図である。
（ｂ）上記定着装置における定着ローラの紙搬送力の測定状態で、用紙が１００％黒ベタ印字の場合を示す説明図である。
【図５】本発明の耐熱性シートの正面図である。
【図６】上記耐熱性シートを定着の設定温度に加熱した状態の正面図である。
【図７】上記耐熱性シートの設けたスリットを傾斜させたものである。
【図８】上記耐熱性シートに当接する定着ローラの当接部を示したものである。
【図９】上記耐熱性シートに当接する定着ローラの当接部とニップを示したものである。
【図１０】上記耐熱性シートのスリットの形状を略三角形状にしたものである。
【図１１】上記耐熱性シートのスリットの形状を略三角形状にしたものである。
【図１２】上記耐熱性シートのスリット間に切り目を設けたものである。
【図１３】本発明の他の実施形態による耐熱性シートを示す平面図である。
【図１４】図１３による耐熱性シートの熱等による膨張状態を示す平面図である。
【図１５】本発明にかかる耐熱性シートを作成する過程において残留する応力状態を示す図である。
【図１６】形成したフラット状態の源反シートに対して、耐熱性シートを作成する状態を示すものであって、（ａ）は源反シートに対して横抜きに打ち抜く状態を示した平面図、（ｂ）は本発明による源反シートに対して縦抜きに打ち抜く状態を示した平面図である。
【図１７】従来の加圧パッド方式の定着装置の構造図である。
【図１８】従来の加圧シート方式の定着装置の構造図である。
【図１９】従来の加圧パッド方式に耐熱シートを用いた定着装置の構造図である。
【図２０】（ａ）像ながれのない画像を表す図である。
（ｂ）像ながれのある画像を表す図である。
【符号の説明】
１  用紙
２  未定着トナー像
３  定着像
１０  給紙部
１１  給紙トレイ
１２  給紙ローラ
１３  用紙分離摩擦板
１４  加圧バネ
１５  用紙検知アクチュエータ
１６  用紙検知センサー
１７  制御回路
２０  画像形成装置
２１  感光体
２２  転写ローラ
２３  帯電部材
２４  現像ローラ
２５  現像ユニット
２６  クリーニングユニット
３０  レーザー走査部
３１  レーザーダイオード発光ユニット
３２  走査ミラー
３３  走査ミラーモータ
３４  レーザー光
３５・３６・３７  反射ミラー
４１・４２  用紙搬送ローラ
５０  定着装置
５１  加圧部材
５２  定着ローラ
５３  下フレーム
５４  耐熱シート
５４ａ  スリット
５４ｂ  切れ目
５５  ヒーターランプ
５６  Ｌ曲げ板金
５７  定着前ガイド
６０  軸受け
６１  上フレーム
６２  定着ガイド
６３  バネばかり
１０１  用紙
１０２  未定着トナー像
１１１  押圧部材
１１２  定着ローラ
１１２ａ  中空ローラ
１１２ｂ  被覆層
１１３  下フレーム
１１４  被覆層
１１６  加圧板
１１７  軸
１１８  加圧スプリング
１２１  圧力ウエブ部材
１２２  定着ローラ
１２２ａ  中空ローラ
１２２ｂ  被覆層
１２３  フレーム
１２８  コイルスプリング
【図１】
0003763369.tif 000006
【図２】
0003763369.tif 000007
【図３】
0003763369.tif 000008
【図４】
0003763369.tif 000009
【図５】
0003763369.tif 000010
【図６】
0003763369.tif 000011
【図７】
0003763369.tif 000012
【図８】
0003763369.tif 000013
【図９】
0003763369.tif 000014
【図１０】
0003763369.tif 000015
【図１１】
0003763369.tif 000016
【図１２】
0003763369.tif 000017
【図１３】
0003763369.tif 000018
【図１４】
0003763369.tif 000019
【図１５】
0003763369.tif 000020
【図１６】
0003763369.tif 000021
【図１７】
0003763369.tif 000022
【図１８】
0003763369.tif 000023
【図１９】
0003763369.tif 000024
【図２０】
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