JP2004184518A

JP2004184518A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2004184518A
Application number: JP2002348473A
Authority: JP
Inventors: Masatake Usui; 正武臼井; Shunichi Ebihara; 俊一海老原; Hideyuki Yano; 秀幸矢野; Katsuhiko Oba; 克彦大庭; Kiyonari Ogawa; 研也小川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】加熱用回転体１０と、該加熱用回転体１０を回転体の内側において支持する加熱用回転体ガイド部材１６（１６ａ・１６ｂ）と、加熱用回転体１０を介して加熱用回転体ガイド部材１６とニップＮを形成するとともに加熱用回転体１０を従動回転させる加圧駆動回転体３０とを有し、前記加熱用回転体１０は前記加熱用回転体ガイド部材１６と摺動回転し、加熱用回転体１０、もしくは、加熱用回転体ガイド部材１６側が発熱し、前記ニップＮで被加熱材Ｐを挟持搬送して加熱する加熱装置について、定着装置とした場合においても、ホットオフセットのマージンを広げることが出来、グロスの確保が可能な加熱装置を提供する。
【解決手段】前記加熱用回転体１０の内側に突起形状ａを有する部材４０があり、かつ、ニップＮの中心より通紙方向下流側に圧分布ピークをつけることを特徴とした加熱装置。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置において、未定着画像を形成担持させた記録材を加圧・加熱して、記録材上に永久固着像を形成する定着装置として用いて好適な加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリンタや複写機等の画像形成装置におけるカラー化が進んできている。このようなカラー画像形成装置に使用される定着装置としては、定着部材に弾性層を有する熱ローラ定着が良く知られている。この定着装置では、温度調整された定着ローラ及び加圧ローラからなる二本の加熱ローラの当接ニップ部で未定着トナー画像を載せた転写材（記録材）Ｐが通過できるように構成されている。未定着トナー画像がニップ部を通過する際に、定着ローラおよび加圧ローラにより加熱、加圧されて、転写材上に完成画像として定着される。
【０００３】
また、近年にはオンデマンド性が重要になってきている。クイックスタートや省エネルギーの観点からフィルム加熱方式の定着装置（例えば、特許文献１参照）や、フィルム自体が発熱する電磁誘導加熱方式の装置（例えば、特許文献２参照）が実用化されている。電磁誘導加熱方式は、フィルム自体が発熱するために、消費エネルギーの効率アップが達成できる上、高速化にも対応しやすい。
【０００４】
また、カラー画像形成装置では、写真画像等の出力のため、グロス（光沢性）が要求されている。
【特許文献１】
特開平４−４４０７５号公報
【特許文献２】
特開２００１−４２６７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、カラー画像形成装置の需要が高まってきている。カラー画像形成装置では、写真のようなてかりのある写真画質の要望も強く求められている。
【０００６】
光沢性であるグロスは、転写材上の未定着画像を定着させる際の定着装置の条件で決まってくる。グロス値を向上させる一つの方法として、定着温度を上げることが考えられる。
【０００７】
しかし、温調温度を高く設定すると、トナーが過剰に加熱されて粘度低下が著しくなり、ニップ後端部で転写材がベルト表面から分離する際にトナー層が凝集破壊してベルト表面にオフセットしてしまう現象（以下、ホットオフセットと呼ぶ）が発生してしまう。オフセットしたトナーは次の周で再び転写材に再付着する為、画像不良を引起す。従来は、ホットオフセットの発生で定着温度の上限が決定されてしまっていた。
【０００８】
本発明はこの種の加熱装置を定着装置とした場合においても、ホットオフセットのマージンを広げることが出来、グロスの確保が可能な加熱装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加熱用回転体と、該加熱用回転体を回転体の内側において支持する加熱用回転体ガイド部材と、加熱用回転体を介して加熱用回転体ガイド部材とニップを形成するとともに加熱用回転体を従動回転させる加圧駆動回転体とを有し、前記加熱用回転体は前記加熱用回転体ガイド部材と摺動回転し、加熱用回転体、もしくは、加熱用回転体ガイド部材側が発熱し、前記ニップで被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置において、前記加熱用回転体の内側に突起形状を有する部材があり、かつ、ニップ中心より通紙方向下流側に圧分布ピークをつけることを特徴とした加熱装置、である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
（１）画像形成装置例
図１に、本発明に係る加熱装置としての定着装置を具備させた画像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式のフルカラーのレーザプリンタであり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。尚、画像形成装置としては、電子写真方式のレーザプリンタのほか、電子写真方式の複写機、ファクシミリであってもよく、更には静電記録方式のプリンタ、複写機、ファクシミリ等であってもよい。
【００１１】
図１に示すレーザプリンタ（以下「画像形成装置」という）は、画像形成装置本体１０００の内側に転写材（記録材）Ｐの搬送方向に沿って下側から順に、４個のプロセスステーション（画像形成部）Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄを備えている。この順に、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成するものである。
【００１２】
以下、感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄから順に詳述する。
【００１３】
感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄは、例えば直径３０ｍｍのアルミシリンダの外周面に有機光半導体層（ＯＰＣ感光層）を塗布して構成したものである。感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄは、その両端部を支持部材（不図示）によって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータ（不図示）からの駆動力が伝達されることにより、図１中の反時計回りに回転駆動される。
【００１４】
帯電装置１００２ａ〜１００２ｄは、ローラ状に形成された帯電ローラ（導電性ローラ）と、帯電バイアス印加電源（不図示）とを有している。帯電装置１００２ａ〜１００２ｄは、帯電ローラを感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄの表面に当接させるとともに、この帯電ローラに上述の帯電バイアス印加電源によって帯電バイアスを印加することにより、感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄの表面を所定の極性・電位に一様（均一）に帯電させるものである。本実施の形態では、感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄの表面は、帯電装置１００２ａ〜１００２ｄによって負極性に一様に帯電される。
【００１５】
露光装置１００３ａ〜１００３ｄは、図１に示されるそれぞれの感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄの左方に配置され、レーザダイオード（不図示）によって、画像信号に対応する画像光が、スキャナモータ（不図示）によって高速回転されるポリゴンミラー１００９ａ、１００９ｂ、１００９ｃ、１００９ｄに照射される。ポリゴンミラー１００９ａ〜１００９ｄによって反射された画像光は、結像レンズ１０１０ａ、１０１０ｂ、１０１０ｃ、１０１０ｄを介して帯電済みの感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄの表面を選択的に露光して静電潜像を形成するように構成されている。本実施の形態では、画像光が照射された部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。
【００１６】
現像装置１００４ａ、１００４ｂ、１００４ｃ、１００４ｄは、それぞれシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを収納したトナー容器を有し、トナーに電荷を付与する。そして静電潜像が形成された感光体ドラム１００１ａと対向して接触して、現像バイアス印加電源（不図示）によって現像バイアスを印加することにより、感光体ドラム１００１ａ上の静電潜像に負極性のトナーを付着させてトナー像として現像するものである。
【００１７】
他の色の現像装置１００４ｂ、１００４ｃ、１００４ｄも、上述のシアンの現像装置１００４ａと同様の構成であり、作用をなす。
【００１８】
図１に示すプロセスカートリッジ１００７ａ、１００７ｂ、１００７ｃ、１００７ｄの右方には、転写装置１００５が配設されている。転写装置１００５は、感光体ドラム１００１ａ、１００１ｂ、１００１ｃ、１００１ｄに対向して接するように循環移動（回転）する静電搬送ベルトである搬送ベルト（転写材搬送体）１０１１を有している。搬送ベルト１０１１は、１０^８〜１０^１３Ω・ｃｍの体積固有抵抗値を有する厚さ５０〜３００μｍのフィルム状部材で構成されている。本実施例では、搬送ベルト１０１１は、厚さ約１００μｍで１０^１１Ω・ｃｍに抵抗調整をしたＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）によって形成されている。
【００１９】
搬送ベルト１０１１は、相互に平行に配設された４本のローラ１０１３、１０１４、１０１５、１０１６に掛け渡されていて、全体として垂直方向に配設されている。搬送ベルト１０１１は、図１のローラ１０１３とローラ１０１４との間に位置する部分において、外周面に転写材Ｐを静電吸着した状態で回転する。これにより、転写材Ｐは、上述の感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄにそれぞれに転写部において、順次に搬送され、感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄ上のトナー像が次に説明する転写ローラ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃ、１０１２ｄによって順次に転写される。
【００２０】
搬送ベルト１０１１の内側には、感光体ドラム１００１ａ、１００１ｂ、１００１ｃ、１００１ｄのそれぞれに対応する位置に４個の転写ローラ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃ、１０１２ｄが配設されている。これら転写ローラ１０１２ａ〜１０１２ｄは、搬送ベルト１０１１の裏面側に当接されており、感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄとの間に搬送ベルト１０１１を挟持するようになっている。
【００２１】
本実施例においては、転写バイアス印加電源（不図示）によって転写ローラ１０１２ａ〜１０１２ｄに正極性の転写バイアスが印加され、これにより感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄ上の負極性の各色のトナー像が、第１〜第４の転写部において転写材Ｐ上に順次に転写されるようになっている。
【００２２】
トナー像転写時に転写材Ｐに転写されないで、感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄ上に残った残留トナーは、クリーニング装置１００６ａ〜１００６ｄによって除去される。
【００２３】
画像形成装置本体１０００の下部には、着脱自在な給紙カセット１０１７が配設されている。給紙カセット１０１７には、複数枚の転写材Ｐ（例えば、普通紙、封筒、透明フィルム）が積層状態で収納されている。給紙カセット１０１７内の転写材Ｐは、画像形成時には給紙ローラ１０１８（半月ローラ）の駆動回転により１枚ずつ分離給送され、その先端部をレジストローラ対１０１９に突き当てることで一旦停止されて、ループを形成する。その後、搬送ベルト１０１１の回転と、感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄ上の画像書出し位置の同期をとって、レジストローラ対１０１９によって搬送ベルト１０１１へと供給されていく。搬送ベルト１０１１に向けて供給された転写材Ｐは、最上流側の感光体ドラム１００１ａよりも更に上流側に配設された吸着部材としての吸着ローラ１０２２によって搬送ベルト１０１１の表面に吸着される。
【００２４】
最下流側のプロセスステーションＳｄの更に下流側（上方）には、定着装置１００が配設されている。定着装置１００は、転写材Ｐに転写された複数色のトナー像を定着させるものである。定着装置１００に関しては、詳細を後で述べる。
【００２５】
上述の画像形成装置における画像形成動作は、次の（１）〜（９）のプロセスを順次行っていく。
【００２６】
１）プロセスカートリッジ１００７ａ〜１００７ｄ内の感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄが画像形成タイミングに合わせて反時計回りに回転駆動され、帯電装置１００２ａ〜１００２ｄによって一様に帯電される。
【００２７】
２）帯電後の感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄは、露光装置１００３ａ〜１００３ｄによって画像信号（画像情報）に応じた露光がなされ、静電潜像が形成される。このとき露光されない部分が暗部（高電位部）となりその電位（暗部電位）をＶＤとする。一方、露光された部分が明部（低電位部）となりその電位（明部電位）をＶＬとする。
【００２８】
３）現像装置１００４ａ〜１００４ｄは、上述の静電潜像の明部にトナーを付着させて、感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄ上に、それぞれシアン，イエロー，マゼンタ，ブラックのトナー像を形成する。
【００２９】
４）一方、給紙カセット１０１７から給紙ローラ１０１８、レジストローラ対１０１９等によって搬送ベルト１０１１に供給された転写材Ｐは、吸着ローラ１０２２と搬送ベルト１０１１とによって挟み込むようにして搬送ベルト１０１１の表面（外周面）に圧接され、且つ搬送ベルト１０１１と吸着ローラ１０２２との間に電圧が印加されることにより、搬送ベルト１０１１の表面に静電吸着される。
【００３０】
５）この際、吸着ローラ１０２２側から正極性の電圧が印加され、ローラ（吸着対向ローラ）１０１４は接地する。尚、ローラ１４は吸着ローラ１０２２より長手方向に長く形成されている。これにより、転写材Ｐは搬送ベルト１０１１に安定して吸着され、最下流の第４の転写部まで搬送される。
【００３１】
６）このように搬送ベルト１０１１表面に吸着された転写材Ｐは、搬送ベルト１０１１の矢印Ｒ１１方向の回転によって各色の第１〜第４の転写部に順次に搬送され、各感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄと転写ローラ１０１２ａ〜１０１２ｄとの間に形成される電界（転写電界）によって、各感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄのトナー像が順次に転写される。
【００３２】
７）４色のトナー像が転写された転写材Ｐは、ローラ（ベルト駆動ローラ）１０１３の曲率により搬送ベルト１０１１から曲率分離され、定着装置１００に搬入される。転写材Ｐは、定着装置１００において加熱・加圧されて、表面に４色のトナー像が定着される。
【００３３】
８）トナー像定着後の転写材Ｐは、排紙ローラ対１０２５によって、画像形成装置本体１０００上面に形成されている排紙トレイ１０２６上に、画像面を下方に向けて排出される。
【００３４】
９）一方、トナー像定着後の感光体ドラム１００１ａ〜１００１ｄは、表面に残った残留トナーがクリーニング装置１００６ａ〜１００６ｄによって除去され、次の画像形成に供される。以上により４色フルカラーの画像形成が終了する。
【００３５】
（２）定着装置１００
電磁誘導加熱方式の定着装置に関して、詳しく述べる。本実施例において定着装置１００は電磁誘導加熱方式の装置である。
【００３６】
図２は本実施例の定着装置１００の要部の横断模型図、図３は要部の正面模型図、図４は要部の縦断正面模型図である。
【００３７】
この定着装置１００は、大きく分けて円筒状の加熱用回転体支持部材としてのフィルムガイド部材（加熱用回転体ガイド部材）１６（１６ａ・１６ｂ）と、このフィルムガイド部材１６にルーズに外嵌させた、加熱用回転体としての円筒状の電磁誘導発熱性の定着フィルム１０と、フィルムガイド部材１６との間に定着フィルム１０を挟んでニップ部Ｎを形成させた、加圧駆動回転体としての加圧ローラ３０とからなる。
【００３８】
１）フィルムガイド部材１６
円筒状のフィルムガイド部材１６は、左右一対の横断面略半円弧状樋型半体１６ａと１６ｂとを互いに開口部を向かい合わせて組み合わせることで円筒体を構成させてある。図２中で右側のフィルムガイド部材半体１６ａの内側には、磁場発生手段としての磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃと励磁コイル１８を配設して保持させてある。
【００３９】
２）加圧ローラ３０
加圧ローラ３０は、芯金３０ａと、前記芯金周りに同心一体にローラ状に成型被覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性弾性材層３０ｂとで構成される。弾性体層３０ｂの外周にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型層３０ｃを形成して良い。本実施例では、離型層３０ｃとしてＰＦＡを用いている。芯金３０ａの両端部は装置の不図示のシャーシ側板金間に回転自由に軸受け保持させて配設してある。
【００４０】
加圧ローラ３０の成型状態における製品硬度はＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度（９．８Ｎ荷重）で、４０°〜７０°である。製品硬度が低すぎる加圧ローラでは、定着フィルムと加圧ローラとの圧接による定着ニップ幅が広くなりすぎ、メディアのスリップに対して不利となる。一方、製品硬度が高すぎる場合、定着ニップ幅が小さくなり、定着性が悪化する。
【００４１】
定着フィルム１０を外嵌させたフィルムガイド部材１６は加圧ローラ３０の上側に配置され、フィルムガイド部材１６内に挿通して配設した加圧用剛性ステイ２２の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材２９ａ・２９ｂとの間にそれぞれ加圧バネ２５ａ・２５ｂを縮設することで加圧用剛性ステイ２２に押し下げ力を作用させている。これにより、フィルムガイド部材１６の下面と加圧ローラ３０の上面とが定着フィルム１０を挟んで圧接して、所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００４２】
加圧ローラ３０は駆動手段（不図示）により矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回転駆動により、定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外面との摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用し、定着フィルム１０の内周面が定着ニップ部Ｎにおいてフィルムガイド部材１６の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ３０の周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド部材１６の外周を回転する。
【００４３】
フィルムガイド部材１６ａの下面の定着ニップ部Ｎに対応する面部分には、フィルムガイド部材１６ａとは別体の耐熱性の摺動部材４０を設けている。
【００４４】
またフィルムガイド部材１６ａに摺動性の高い材質を用い、摺動面とフィルムガイド部材１６ａを一体部材として形成しても良い。摺動部材４０としては、例えばポリイミド樹脂、ガラス、アルミナ、アルミナにガラスをコートしたものなどで構成するのが好ましい。本例では、アルミナ基板にガラスをコートしたものを配設している。詳細については後述する。
【００４５】
３）磁場発生手段
磁場発生手段を構成している磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃは高透磁率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料が良く、より好ましくは１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いるのが良い。
【００４６】
また、磁場発生手段を構成する励磁コイル１８は、コイル（線輪）を構成させる導線（電線）として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の細線を複数本束ねたもの（束線）を用い、これを複数回巻いて励磁コイルを形成している。本例では１２回巻きで励磁コイルを形成している。
【００４７】
絶縁被覆を行う被覆部材は、定着フィルム１０の発熱による熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いることが好ましい。例えば、アミドイミドやポリイミド等の被覆を用いるとよい。本実施形態例においては、ポリイミドによる被覆を用いており耐熱温度は２２０℃である。
【００４８】
励磁コイル１８は外部から圧力を加えて密集度を向上させてもよい。
【００４９】
磁場発生手段１７ａ・１７ｂ・１７ｃ・１８と加圧用剛性ステイ２２の間には、絶縁部材１９を配設してある。絶縁部材１９の材質としては、絶縁性に優れ、耐熱性がよいものが好ましい。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂等を選択するとよい。
【００５０】
励磁コイル１８には給電部１８ａ・１８ｂ（図５）に励磁回路２７を接続してある。この励磁回路２７は２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源で発生できるようになっている。励磁コイル１８は励磁回路２７から供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。
【００５１】
磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃに導かれた交番磁束Ｃは、磁性コア１７ａと磁性コア１７ｂとの間、そして磁性コア１７ａと磁性コア１７ｃとの間において定着フィルム１０の発熱層１に渦電流を発生させる。この渦電流は、発熱層１の固有抵抗によって、発熱層１にジュール熱（渦電流損）を発生させる。
【００５２】
この定着ニップ部Ｎの温度は、温度検知手段２６（図２）を含む不図示の温調系により励磁コイル１８に対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるように温調される。温度検知手段２６は定着フィルム１０の温度を検知するサーミスタなどの温度センサであり、本例においてはサーミスタで測定した定着フィルム１０の温度情報を基に定着ニップ部Ｎの温度を制御するようにしている。
【００５３】
４）定着フィルム１０
図６は、本実施形態例における定着フィルム１０の層構成模型図である。本実施形態の定着フィルム１０は、基層となる電磁誘導発熱性の金属フィルム等でできた発熱層１と、その外面に積層した弾性層２と、その外面に積層した離型層３と、発熱層１の内面に積層した摺動層４の複合構造のものである。
【００５４】
発熱層１と弾性層２との間の接着、弾性層２と離型層３との間の接着、離型層３と摺動層４との間の接着のために、各層間にプライマー層（図示せず）を設けてもよい。
【００５５】
略円筒形状である定着フィルム１０において、摺動層４が内面側であり、離型層３が外面側である。
【００５６】
上述したように、発熱層１に交番磁束が作用することにより、発熱層１に渦電流が発生して発熱層１が発熱する。この熱が弾性層２、離型層３に伝達されて、定着フィルム１０全体が加熱され、定着ニップ部Ｎに通紙される記録材Ｐを加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。
【００５７】
ａ．発熱層１
発熱層１としては、磁性及び非磁性の金属を用いることができるが、磁性金属が好ましく用いられる。このような磁性金属としては、ニッケル、鉄、強磁性ステンレス、ニッケル−コバルト合金、パーマロイといった強磁性体の金属が好ましく用いられる。又、定着フィルム１０回転時に受ける繰り返しの屈曲応力による金属疲労を防ぐために、ニッケル中にマンガンを添加した部材を用いるのも良い。
【００５８】
発熱層１の厚さは、次の式で表される表皮深さσ［ｍ］より厚く、且つ２００μｍ以下にすることが好ましい。発熱層１の厚さをこの範囲とすれば、発熱層１が電磁波を効率よく吸収することができるため、効率良く発熱させることができる。
【００５９】
σ＝（ρ／πｆμ）^１／２ …（１）
ここで、ｆは励磁回路の周波数［Ｈｚ］、μは発熱層１の透磁率、ρは発熱層１の固有抵抗［Ωｍ］である。
【００６０】
この表皮深さσは、電磁誘導で使われる電磁波の吸収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強度は１／ｅ以下になっている。逆にいうと殆どのエネルギーはこの深さまでで吸収されている。
【００６１】
発熱層１の厚さは、より好ましくは１〜１００μｍがよい。発熱層１の厚みが上記範囲よりも薄い場合には、ほとんどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が悪くなる。又、発熱層１が上記範囲よりも厚い場合には、発熱層１の剛性が高くなりすぎ、又、屈曲性が悪くなり回転体として使用するには現実的でなくなる。
【００６２】
ｂ．弾性層２
弾性層２は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等の、耐熱性、熱伝導率が良い材質が好ましく用いられる。
【００６３】
弾性層２の厚さは、定着画像品質を保証するために１０〜５００μｍであることが好ましい。カラー画像を印刷する場合、特に写真画像等では、記録材Ｐ上で大きな面積にわたってベタ画像が形成される。
【００６４】
この場合、記録材Ｐの凹凸或いはトナー層ｔの凹凸に加熱面（離型層３）が追従できないと加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光沢ムラが発生する。即ち、伝熱量が多い部分はグロス（光沢度）が高く、伝熱量が少ない部分ではグロス（光沢度）が低くなる。弾性層２の厚さが上記範囲よりも小さい場合には、上記離型層３が記録材Ｐ或いはトナー層ｔの凹凸に追従しきれず、画像光沢ムラが発生してしまう。又、弾性層２が上記範囲よりも大きすぎる場合には、弾性層２の熱抵抗が大きくなりすぎ、クイックスタートを実現するのが難しくなる。この弾性層２の厚さは、より好ましくは５０〜５００μｍが良い。
【００６５】
弾性層２は、硬度が高すぎると記録材Ｐ或いはトナー層ｔの凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層２の硬度としては６０゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５゜（ＪＩＳ−Ａ）以下がよい。
【００６６】
弾性層２の熱伝導率λは、２．５×１０^−１〜８．４×１０^−１Ｗ／ｍ・℃であることが好ましい。熱伝導率λが上記範囲よりも小さい場合には、熱抵抗が大きすぎて、定着フィルム１０の表層（離型層３）における温度上昇が遅くなる。熱伝導率λが上記範囲よりも大きい場合には、弾性層２の硬度が高くなりすぎたり、圧縮永久歪みが発生しやすくなる。より好ましくは３．３×１０^−１〜６．３×１０^−１Ｗ／ｍ・℃が良い。
【００６７】
ｃ．離型層３
離型層３は、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性且つ耐熱性のよい材料を用いることが好ましい。
【００６８】
離型層３の厚さは１〜１００μｍが好ましい。離型層３の厚さが上記範囲よりも薄い場合には、塗膜の塗ムラが生じ、離型性の悪い部分が発生したり、耐久性が不足するといった問題が発生する。又、離型層３の厚さが上記範囲よりも厚い場合には、熱伝導が悪化する。特に、離型層３に樹脂系の材質を用いた場合は、離型層３の硬度が高くなりすぎて、弾性層２の効果がなくなってしまう。
【００６９】
ｄ．摺動層４
図６に示すように、定着フィルム１０の構成において、発熱層１の弾性層２とは反対面側に摺動層４を設けている。
【００７０】
摺動層４としては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂などの摺動性が高く、耐熱性のある樹脂がよい。
【００７１】
摺動層４を設けることにより、定着装置１００の使用初期において回転駆動トルク（駆動ローラとしての加圧ローラ軸におけるトルク）を低く抑えられることに加え、定着フィルム１０の発熱層１の摩耗を防ぐことができるため、定着装置１００を長時間使用しても回転駆動トルクの上昇を抑えることができる。
【００７２】
摺動層４は、発熱層１に発生した熱が定着フィルムの内側に向かわないように断熱する効果もあるため、摺動層４がない場合と比較して記録材Ｐ側への熱供給効率が良くなる。よって、消費電力を抑えることもできる。
【００７３】
また、摺動層４の厚さとしては１０〜１０００μｍが好ましい。摺動層４の厚さが１０μｍよりも小さい場合には耐久性が不足するうえ、断熱性も小さい。一方、１０００μｍを超えると磁性コア１７及び励磁コイル１８から発熱層１距離が大きくなり、磁束が十分に発熱層１に吸収されなくなる。
【００７４】
５）摺動部材４０の形状
次に、本実施例の特徴である摺動部材４０の形状について述べていく。
【００７５】
本実施例で用いた摺動部材４０の構成を図７に示す。（ａ）は摺動部材４０の斜視図、（ｂ）は拡大横断面模型図である。図８は従来用いられている摺動部材４０´の構成を示すもので、（ａ）は摺動部材４０´の斜視図、（ｂ）は拡大横断面模型図である。
【００７６】
従来用いられている摺動部材４０´は定着フィルム摺動面は平らな形状をしているのに対し、本実施例で用いた摺動部材４０の定着フィルム摺動面には長手方向に沿って突起形状部ａをつけてある。本実施例で用いた摺動部材４０の突起形状部ａの横断面は三角形である。三角形の頂点ｂはニップ中心から通紙方向下流側に２ｍｍの位置になる様に設計されている。また、三角形の頂点部での高さは０．５ｍｍである。
【００７７】
摺動部材４０の突起のある面を定着フィルム面側にして固定し、定着装置１００を組んでグロス値の検討をおこなった。尚、今回用いた加圧ローラ３０は、硬度６０°・直径３０ｍｍである。
【００７８】
図９に、本実施例の摺動部材４０を使った時と従来の摺動部材４０´を使った時とでのグロス値の比較を示す。
【００７９】
尚、グロス値は日本電飾社製ＰＧ−３Ｄを使った入射角７５°での測定である。図９に示す通り、同一の定着温度で比較すると、従来の摺動部材に比べ本実施例の摺動部材ではグロスが上がっていることがわかる。
【００８０】
また、従来の摺動部材ではホットオフセットのため定着温度をある程度まで高くしていくとグロスが下がりはじめる現象が見られる。
【００８１】
一方、本実施例の摺動部材では、温度を高くしていってもグロスの低下が起こっていない。このことから、ホットオフセットのマージンが広くなっていて、より高温域でもグロスの低下が起こっていないことがわかる。
【００８２】
従来の摺動部材４０´を使った時と、本実施例の摺動部材４０を使った時とでの定着ニップ部Ｎ内の圧分布比較を図１０に示す。従来の摺動部材４０´は加圧ローラにより定着フィルムはフラットに変形する。本実施例で用いた摺動部材４０の時は、定着フィルムはフラットではなく突起形状に沿って変形する。そのため、圧分布中心が通紙方向下流側にずれる。
【００８３】
ニップ内部での圧分布中心が通紙方向下流側にずれるため、従来の摺動部材よりもトナーがとけてから圧を加えることになり、グロスの絶対値を上げることが出来る。また、転写材のトナー面側にから押すため、圧が伝わり易い。
【００８４】
さらに、圧分布は圧ピーク中心より上流側から圧ピークまでの圧の立ち上りよりも、圧ピーク中心から下流側の圧の立さ下り方が急峻である。転写材Ｐ上のトナーｔに熱と圧を加えた状態から一気に引き剥がすことが出来るため、ホットオフセットが発生しにくく、ホットオフセットマージンが広がる。よって、従来の摺動部材を使用した時よりも定着温度を高くすることが可能となり、グロスを更に上げることが可能となる。
【００８５】
以上の様に、本実施例で用いた摺動部材４０では、グロスの絶対値を上げることが出来る。さらに、ホットオフセットマージンが広がることから定着温度を高くすることが可能となり、グロスを更に上げることが可能となる。
【００８６】
また、従来の摺動部材よりも、圧の加わる位置が下流側にくるため、従来の摺動部材よりもトナーがとけてから圧を加えることになる為、定着性も従来例と比較すると向上する。
【００８７】
（第２の実施例）
本実施例において、画像形成装置の基本的な構成は、上述の第１の実施例と同じなので、説明は省略する。定着装置１００も第一の実施例と同じ、電磁誘導加熱方式である。
【００８８】
本実施例においても、摺動部材の長手方向に沿って突起をつけている。本実施例では、摺動部材の突起形状を変えている。図１１に本実施例で用いた摺動部材の断面図を示す。本実施例では、突起形状の断面は、高さ０．５ｍｍ・幅１．５ｍｍの四角形である。四角形の角はニップ中心から通紙方向下流側に２ｍｍの位置にくる様に設計されている。
【００８９】
第１の実施例の摺動部材を使った時と、本実施例の摺動部材を使った時とでの定着ニップＮ内の圧分布比較を図１２に示す。突起の段差面積が広くなった分、第１の実施の形態よりもピークが下流側にシフトし、ピーク圧が大きくなり、かつ、ニップ幅が広がっている。
【００９０】
よって、第１の実施例に加えて、グロスや定着性を向上することが出来る。
【００９１】
（第３の実施例）
本実施例において、画像形成装置の基本的な構成は、上述の第１の実施例と同じなので、説明は省略する。本実施例では、フィルム加熱方式の定着装置を用いる。フィルム加熱方式の定着装置について詳しく述べる。
【００９２】
図１３に本発明である第３の実施例の定着装置の断面図を示す。定着装置１０１は、定着ヒーター、ヒーターホルダ、サーミスタ、定着フィルム、加圧ローラ、入り口ガイド等により構成される。
【００９３】
定着ヒーター４１は、アルミナの基板上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体を形成した上に耐圧ガラスによるガラスコートを施したものを使用している。
【００９４】
ヒーターホルダ１５は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、定着ヒーターを保持し、定着フィルムをガイドする役割を果たす。
【００９５】
定着フィルム１１は、ポリイミド樹脂を、厚み５０μｍの円筒状に形成したエンドレスフィルム上に、シリコーンゴム層を、リングコート法により形成した上に、厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。シリコーンゴム層には、極力熱伝導率の高い材質を用い、定着フィルム１１の熱容量を小さくすることが、温度立上げの観点からは望ましい。
【００９６】
本実施例においては、熱伝導率が約４×１０^−１Ｗ／ｍ・℃と、シリコーンゴムとしては、熱伝導率が高い部類に属する材質を用いた。
【００９７】
本実施例におけるシリコーンゴム層は、厚み２５０μｍとした。さらに、定着フィルム１１表面にフッ素樹脂層を設けることで、表面の離型性を向上させている。また、定着フィルム１１表面のフッ素樹脂層を、ＰＦＡチューブとすることで、より簡便に、均一なフッ素樹脂層を形成することが可能となる。
【００９８】
加圧ローラ３１は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。
【００９９】
本実施例の定着装置は、加圧ローラ３１が回転することによって、定着フィルム１１が従動回転する。その際、定着フィルム１１内面とヒーターホルダ１５は摺動する構成となっている。定着フィルム１１内面にはグリスが塗布され、ヒーターホルダ１５と定着フィルム１１内面との摺動性を確保している。
【０１００】
定着ニップ部Ｎの温度は、温度検知手段２７（図１３）を含む不図示の温調系により制御されることで所定の温度が維持されるように温調される。温度検知手段２６は定着フィルム１０の温度を検知するサーミスタなどの温度センサであり、本例においてはサーミスタで測定した定着フィルム１１の温度情報を基に定着ニップ部Ｎの温度を制御するようにしている。
【０１０１】
本実施例では、ヒーター下流側において長手方向に突起を設けている。本実施例で用いた突起部材４３の拡大横断面を図１４に示す。突起形状部ａは横断面三角形としてある。
【０１０２】
図１５にニップ部近傍の拡大図を示す。図１５に示す様に、突起形状部ａである三角形の頂点ｂはニップ中心から通紙方向下流側に２．５ｍｍの位置になる様に設計されている。また、三角形の頂点部ｂでの高さは０．５ｍｍである。
【０１０３】
突起部材４３は、ヒーター下流側に位置し、定着ニップ内に突起形状部ａがおさまるような構成となっている。
【０１０４】
本構成をとることで、第１の実施例と同様の効果を得ることが可能となる。加えて、発熱体である定着ヒーター４１ではニップがしっかりと形成され、熱を効率的に伝えることが可能となる。
【０１０５】
〈その他〉
本発明の加熱装置は実施形態例の画像加熱定着装置としてに限らず、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、仮定着する像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置として使用できる。
【０１０６】
以上、本発明の様々な例と実施例が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【０１０７】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【０１０８】
〔実施態様１〕加熱用回転体と、該加熱用回転体を回転体の内側において支持する加熱用回転体ガイド部材と、加熱用回転体を介して加熱用回転体ガイド部材とニップを形成するとともに加熱用回転体を従動回転させる加圧駆動回転体とを有し、前記加熱用回転体は前記加熱用回転体ガイド部材と摺動回転し、加熱用回転体、もしくは、加熱用回転体ガイド部材側が発熱し、前記ニップで被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置において、前記加熱用回転体の内側に突起形状を有する部材があり、かつ、ニップ中心より通紙方向下流側に圧分布ピークをつけることを特徴とした加熱装置。
【０１０９】
〔実施態様２〕前記突起形状で押し圧することにより、圧分布調整をおこなうことを特徴とした実施態様１に記載の加熱装置。
【０１１０】
〔実施態様３〕前記圧分布は、圧ピーク中心より通紙方向上流側から圧ピークまでの圧の立ち上りよりも、圧ピーク中心から通紙方向下流側の圧の立ち下りが急峻であることを特徴とする実施態様１又は２に記載の加熱装置。
【０１１１】
〔実施態様４〕電磁誘導加熱を利用して加熱用回転体を発熱させることを特徴とする実施態様１〜３の何れか１つに記載の加熱装置。
【０１１２】
〔実施態様５〕加熱用回転体ガイド部材に突起形状を有することを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
【０１１３】
〔実施態様６〕加熱用回転体ガイド部材が熱ヒーターであることを特徴とする実施態様１〜３の何れか１つに記載の加熱装置。
【０１１４】
〔実施態様７〕加熱用回転体ガイド部材の通紙方向下流側に突起部材を設けたことを特徴とする実施態様６に記載の加熱装置。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加熱用回転体と、該加熱用回転体を回転体の内側において支持する加熱用回転体ガイド部材と、加熱用回転体を介して加熱用回転体ガイド部材とニップを形成するとともに加熱用回転体を従動回転させる加圧駆動回転体とを有し、前記加熱用回転体は前記加熱用回転体ガイド部材と摺動回転し、加熱用回転体、もしくは、加熱用回転体ガイド部材側が発熱し、前記ニップで被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置について、定着装置とした場合においても、ホットオフセットのマージンを広げることが出来、グロスの確保が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例に用いた画像形成装置の概略図
【図２】第１の実施例に用いた加熱装置の要部の横断側面模型図
【図３】同じく要部の正面模型図
【図４】同じく要部の横断正面模型図
【図５】磁場発生手段の図
【図６】電磁誘導発熱性の定着フィルムの層構成模型図
【図７】第１の実施例に用いた摺動部材の構造説明図
【図８】従来の摺動部材の構造説明図
【図９】グロス値の従来との比較の図
【図１０】定着ニップ圧分布の第１の実施例と従来との比較の図
【図１１】第２の実施に用いた摺動部材の断面図
【図１２】定着ニップ圧分布の第２の実施例と第１の実施例との比較の図
【図１３】第３の実施例に用いた加熱装置の要部の横断側面模型図
【図１４】第３の実施例に用いた突起部材の拡大横断面図
【図１５】第３の実施に用いた加熱装置の要部の横断側面模型図の拡大図
【符号の説明】
１０・・加熱用回転体（定着フィルム）、１６（１６ａ・１６ｂ）・・加熱用回転体ガイド部材（フィルムガイド部材）、３０・・加圧駆動回転体、Ｎ・・ニップ（定着ニップ部）、Ｐ・・被加熱材（記録材）、４０・・摺動部材、ａ・・突起形状部

Claims

加熱用回転体と、該加熱用回転体を回転体の内側において支持する加熱用回転体ガイド部材と、加熱用回転体を介して加熱用回転体ガイド部材とニップを形成するとともに加熱用回転体を従動回転させる加圧駆動回転体とを有し、前記加熱用回転体は前記加熱用回転体ガイド部材と摺動回転し、加熱用回転体、もしくは、加熱用回転体ガイド部材側が発熱し、前記ニップで被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置において、
前記加熱用回転体の内側に突起形状を有する部材があり、かつ、ニップ中心より通紙方向下流側に圧分布ピークをつけることを特徴とした加熱装置。