JP2004258536A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】加熱用回転体外部加熱構成の定着装置において、構成上の低コスト化と定着性の向上を両立させつつ、カラー画像における高グロス化ならびに、定着後の被記録材の定着ローラへの巻付きを軽減させ、定着性の向上をはかる。
【解決手段】弾性層を有し回転する定着ローラ１０と、該定着ローラに圧接し定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧回転体２０と、定着ニップ部以外で定着ローラ表面を加熱する熱供給手段３０を有し、定着ニップ部で被記録材Ｐを挟持搬送させて定着ローラの熱により被記録材上の画像を加熱する定着装置において、加圧回転体２０が加圧フィルム２１と加圧フィルムを保持する支持ホルダー２２からなり、定着ニップ部において、加圧フィルム内面に、定着ニップ部幅方向に関して少なくとも１つ以上の段差と、１つ以上の平坦部を定着ニップ部長手方向全体にわたり設ける。
【選択図】図１
【解決手段】弾性層を有し回転する定着ローラ１０と、該定着ローラに圧接し定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧回転体２０と、定着ニップ部以外で定着ローラ表面を加熱する熱供給手段３０を有し、定着ニップ部で被記録材Ｐを挟持搬送させて定着ローラの熱により被記録材上の画像を加熱する定着装置において、加圧回転体２０が加圧フィルム２１と加圧フィルムを保持する支持ホルダー２２からなり、定着ニップ部において、加圧フィルム内面に、定着ニップ部幅方向に関して少なくとも１つ以上の段差と、１つ以上の平坦部を定着ニップ部長手方向全体にわたり設ける。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被記録材上に形成担持されたトナー画像を加熱定着させる定着装置、及び該定着装置を具備した複写機・プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
ここで、本発明の定着装置には、未定着画像を永久画像として被記録材に加熱定着する装置の他に、未定着画像を仮定着させる像加熱装置、画像を担持した被記録材を加熱してつや等の表面製を改質する像加熱装置も含まれる。
【０００３】
【従来の技術】
例えば、電子写真プロセス・静電記録プロセス等の画像形成装置において、転写方式あるいは直接方式で被記録材（転写紙、印字用紙、感光紙、静電記録紙など）に形成担持させた未定着のトナー画像を加熱定着させる加熱装置としての定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式など各種の方式・構成の装置が知られている。
【０００４】
被記録材上に複数色のトナー画像を形成するカラー画像形成装置、あるいは被記録材上に複数色のトナー画像を形成するカラー画像形成機能を有する画像形成装置において、フルカラーモードの場合は被記録材上に形成される未定着のトナー画像のトナー量がモノクロモードの場合より数倍多い。
【０００５】
そのようなトナー量の多い未定着トナー画像についても良好に加熱定着させることが可能な定着装置として、被記録材上のトナー画像を加熱定着させる定着部材としての定着ローラ（加熱用回転体）に弾性層を具備させた弾性表面ローラを用いるものがある。
【０００６】
定着ローラを弾性表面ローラにすることで定着ローラの表面が、被記録材面の未定着トナー画像に対して該トナー画像の凹凸に対応して弾性変形してトナー画像面を覆い包むように接触するため、トナー量の多い未定着トナー画像についても良好に加熱定着することが可能になる。
【０００７】
しかし、弾性層を具備させた定着ローラは弾性層自体が断熱層となり、定着ローラ内部に熱源を具備させたのでは定着ローラの熱効率が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本出願人は、加熱用回転体としての定着部材の加熱を定着部材外面側から行う外部加熱構成にして、定着部材が弾性表面を有するものであっても該定着部材の加熱効率を高めて装置のクイックスタート性、定着性等を確保した定着装置を先に提案している（特許文献１参照）。
【０００９】
図９にその定着部材外部加熱構成の定着装置の一実施形態を示した。
【００１０】
２０１は被記録材Ｐの画像面に接して未定着トナー画像Ｔを加熱定着させる定着部材としての定着ローラである。この定着ローラ２０１は、内側から外側に順に、芯金２１１と、弾性層２１２と、離型層２１３の３層構造を有する弾性表面ローラである。
【００１１】
２０２は定着ローラ２０１と相互圧接して被記録材Ｐを挟持搬送する定着ニップ部Ｎ４を形成する加圧装置である。この加圧装置２０２は定着ローラ２０１を加熱する加熱装置をも兼ねており、回転可能な円筒状のフィルム２２１と、該フィルムを内側から支持しかつ板状加熱ヒータ２２２を介して定着ローラ２０１に圧接させて定着ニップ部Ｎ４を形成するフィルム・ヒータ支持ホルダー２２４等を有する。
【００１２】
２０３は上記の加圧兼加熱装置２０２とは別に、定着ローラ２０１の表面を定着ローラ外側から加熱する外部加熱装置である。この外部加熱装置２０３は、板状加熱ヒータ２３２と、該ヒータを支持し、定着ローラ２０１の表面に圧接させて定着ローラ加熱ニップ部Ｎ３を形成するヒータ支持ホルダー２３４等を有する。
【００１３】
定着ローラ２０１は不図示の駆動機構により矢印の時計方向に回転駆動される。この定着ローラ２０１の回転駆動に伴い、加圧兼加熱装置２０２の円筒状のフィルム２２１が、定着ニップ部Ｎ４においてその内面側が板状加熱ヒータ２２２の表面に密着摺動しながらホルダー２２４の外回りを矢印の反時計方向に従動回転状態になる。
【００１４】
また加圧兼加熱装置２０２における板状加熱ヒータ２２２と、外部加熱装置２０３における板状加熱ヒータ２３２は所謂セラミックヒータであり、それぞれ給電回路２０５・２０６から通電発熱抵抗層（不図示）に対して通電がなされることで迅速に昇温する。その各ヒータ２２２・２３２のヒータ温度が各ヒータの裏面に配設した温度検知手段としてのサーミスタ２２３・２３３により検知され、その各検知温度情報が制御回路（ＣＰＵ）２０４に入力する。
【００１５】
制御回路２０４はサーミスタ２２３の検知温度が所定のヒータ温度に維持されるように給電回路２０５から加圧兼加熱装置２０２における板状加熱ヒータ２２２への通電を制御してヒータ２２２を温調制御する。またサーミスタ２３２の検知温度が所定のヒータ温度に維持されるように給電回路２０６から外部加熱装置２０３における板状加熱ヒータ２３２への通電を制御してヒータ２３２を温調制御する。
【００１６】
これにより、定着ローラ２０１の表面温度をトナー画像加熱定着に必要な所定の表面温度（定着温度）に維持管理している。
【００１７】
定着ローラ２０１が回転駆動され、これに伴い加圧兼加熱装置２０２のフィルム２２１が従動回転状態になり、また加圧兼加熱装置２０２における板状加熱ヒータ２２２と、外部加熱装置２０３における板状加熱ヒータ２３２に通電がなされて、各ヒータ２２２・２３２が所定のヒータ温度に温調制御されることで、定着ローラ２０１の表面が、定着ニップ部Ｎ４おいて加圧兼加熱装置２０２の板状加熱ヒータ２２２の発熱によりフィルム２２１を介して加熱されると共に、外部加熱装置２０３の板状加熱ヒータ２３２の発熱により加熱ニップ部Ｎ３において加熱されることで、定着ローラ２０１の表面温度がトナー画像加熱定着に必要な所定の表面温度（定着温度）に加熱される。
【００１８】
この状態において、定着ニップ部Ｎ４に、未定着トナー画像Ｔを形成担持させた被記録材Ｐをトナー画像面側を定着ローラ２０１側にして導入することで、該被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ４を挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ローラ２０１の熱により未定着トナー画像Ｔが被記録材Ｐの面に永久画像として加熱加圧定着される。定着ニップ部Ｎ４を出た被記録材Ｐは定着ローラ２０１の面から分離されて排出搬送されていく。
【００１９】
このような装置では、定着ローラ等の定着部材の表面を定着部材の外側から加熱する加熱手段を外部に有しているため、定着に必要な定着部材表面だけを急速に加熱し温度を上げることができ、定着部材が弾性層を具備させた弾性表面ローラ等であっても、定着装置のクイックスタートならびに、熱効率を高めることが可能である。
【特許文献１】
特開２００２−２３６４２６号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術によれば、定着ローラ２０１の表面を外部加熱する手段の熱源である加熱ヒータ２２２・２３２の２本が存在し、そのため構成上コストが高くなってしまう。
【００２１】
このとき、加熱ヒータ２２２を取り除き定着ニップ部Ｎ４を構成すると、加熱ヒータ２３２だけでは定着ローラ２０１に対し十分な熱を供給することが出来ず、定着ムラまたは未定着といった定着不良を招いてしまう。
【００２２】
このとき供給電力を増すことも可能だが、省電力化に反する方向であると同時に、ある一定以上の電力をいくら投入しても、定着ニップ部Ｎ４での熱の授受が飽和して加熱ヒータ２３２自身が昇温するだけで、ヒータ割れや、ヒータを保持する周りの部材が熱により変形や溶解、発火するなどの問題が生じる。
【００２３】
また、加熱ヒータ２３２から構成される上側の熱供給手段２０３を取り除くと、定着ニップ部Ｎ４において被記録材Ｐの下面より被記録材Ｐを介して被記録材上面のトナーＴを、溶融・定着をしなくてはならないため、十分な熱を供給することが出来ず、やはり定着ムラまたは未定着といった定着不良を招いてしまう。
【００２４】
このとき、前述と同様に供給電力を増すと加熱ヒータ２２２において同様の、ヒータ割れ、ヒータを保持する周りの部材が熱により変形や溶解、発火するなどの問題が生じる。
【００２５】
そこで、本発明は、上記従来技術における課題を解決し、加熱用回転体外部加熱構成において、構成上の低コスト化と定着性の向上を両立させつつ、カラー画像における高グロス化ならびに、定着後の被記録材の定着ローラへの巻付きを軽減させ、定着性の向上をはかることを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする定着装置および画像形成装置である。
【００２７】
（１）弾性層を有し回転する定着ローラと、該定着ローラに圧接し定着ニップ部を形成する加圧回転体と、定着ニップ部以外で該定着ローラ表面を加熱する熱供給手段を有し、前記定着ニップ部で被記録材を挟持搬送させて定着ローラの熱により被記録材上の画像を加熱する定着装置において、
前記加圧回転体が加圧フィルムと加圧フィルムを保持する支持ホルダーからなり、
前記定着ニップ部の被記録材搬送方向を定着ニップ部幅方向、被記録材搬送方向に交差する方向を定着ニップ部長手方向としたとき、前記定着ニップ部において、前記加圧フィルム内面に、定着ニップ部幅方向に関して少なくとも１つ以上の段差と、１つ以上の平坦部を定着ニップ部長手方向全体にわたり設けることを特徴とする定着装置。
【００２８】
上記構成において、加熱ヒータを定着ニップ内に配すること無くとも、局所的に定着圧力が上昇する段差部と、一定の定着圧を保持する平坦部を形成し、定着ムラや未定着といった定着性を損なうことなく、定着ニップ内の加熱ヒータを取り除きコストを削減し、されにグロスの向上と定着後の被記録材のカールを低減することが可能である。
【００２９】
（２）前記定着ニップ部における加圧フィルム内面の段差が、前記加圧フィルムを保持する前記支持ホルダーにより形成されていることを特徴とする（１）に記載の定着装置。
【００３０】
上記構成において、より簡易な手段で定着ニップ内に段差を設けることを可能とし、よりコストを低減しつつ（１）の定着装置と同様の効果をもたらす。
【００３１】
（３）前記定着ニップ部における加圧フィルム内面の段差が、段差が設けられた摺動板で形成され、該摺動板は前記支持ホルダーに配されていることを特徴とする（１）に記載の定着装置。
【００３２】
上記構成において、段差形状の設計の自由度が増し、また加圧フィルムの内面と摺動する摺動板の材質を任意に決められるので、摺動板ならびに加圧フィルムの耐久性向上をはかることが可能となると同時に（１）の定着装置と同様の効果をもたらす。
【００３３】
（４）前記定着ニップ部における加圧フィルム内面の段差が、断面が円形または楕円形または多角形の加圧部材で形成され、該加圧部材は前記支持ホルダーに配されていることを特徴とする（１）に記載の定着装置。
【００３４】
上記構成において、より少ない材料で任意の段差形状と材質を選択でき、さらに加圧部材ならびに加圧フィルムの耐久性向上をはかることが可能となると同時に（１）の定着装置と同様の効果をもたらす。
【００３５】
（５）前記摺動板または前記加圧部材が金属で構成されることを特徴とする（３）または（４）に記載の定着装置。
【００３６】
上記構成において、定着ニップ部長手方向に対する段差部での温度ムラを軽減すると同時に（１）、（３）、（４）の定着装置と同様の効果をもたらす。
【００３７】
（６）被記録材上に未定着トナー画像を形成する像形成手段と、前記被記録材上の未定着トナー画像を被記録材に永久画像として加熱定着させる像加熱手段を有する画像形成装置において、前記像加熱手段が（１）から（５）の何れかに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【００３８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
（１）画像形成装置例
図８は画像形成装置の一例の概略構成模型図であり、電子写真プロセスを利用した中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置である。
【００３９】
ａ）フルカラーモードの場合
像担持体である感光ドラム１０１は、不図示の駆動手段によって矢印の反時計方向に回転駆動され、一次帯電器１０２により所定の極性・電位に一様に帯電される。
【００４０】
次いで、露光装置（レーザスキャナ）１０３によるレーザ走査露光Ｌを受けて、フルカラー画像のイエロー成分色画像模様に従った静電潜像が形成される。
更に感光ドラム１０１の回転が進むと、回転支持体１１１により支持された現像装置１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄのうち、イエロートナーが入った現像装置１０４ａが感光ドラム１０１に対向するよう回転し、上記の静電潜像が該現像装置１０４ａによって可視化される。現像装置１０４ｂ・１０４ｃ・１０４ｄはそれぞれマゼンタトナー、シアントナー、黒トナーが入った現像装置である。
【００４１】
中間転写ベルト１０５は感光ドラム１０１と略同速で矢印の時計方向に回転しており、感光ドラム１０１上に形成担持されたトナー画像を一次転写ローラ１０８ａに印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルト１０５の外周面に一次転写する。一方、感光ドラム１０１上の転写残トナーはブレード手段のクリーニング装置１０７によって清掃される。
【００４２】
以上と同様の、感光ドラム１０１に対するトナー画像形成行程、中間転写ベルト１０５に対する一次転写行程を、フルカラー画像のマゼンタ成分色画像模様、シアン成分色画像模様、黒成分色画像模様について行うことによって、中間転写ベルト１０５上には複数色（イエロー・マゼンタ・シアン・黒）のトナー画像の重畳による合成カラートナー画像が形成される。
【００４３】
次に、所定のタイミングで被記録材カセット１１２内からピックアップローラ１１３によって被記録材Ｐが給紙され、シートパス１１６を通って二次転写ローラ１０８ｂと中間転写ベルト１０５との圧接部である二次転写ニップ部に導入され、同時に二次転写ローラ１０８ｂに二次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト１０５から被記録材Ｐへ上記の合成カラートナー画像が一括して転写される。
【００４４】
更に被記録材Ｐは搬送ベルト１１４によって加熱定着装置１０６まで搬送され溶融固着され、シートパス１１７を通って機外の排紙部１１８にカラープリント（カラーコピー）として排紙される。
【００４５】
中間転写ベルト１０５上の転写残トナーは中間転写クリーニングローラ１１５により電荷が付与され、次回の一次転写時に感光ドラム１０１上に逆転写され、クリーニング装置１０７によって感光ドラム１０１上から清掃除去される。
【００４６】
ｂ）モノカラーモード（白黒コピー）の場合
カラー画像形成時と同様に感光ドラム１０１上に潜像が形成され、黒色トナーが入った現像器１０４ｄによって感光ドラム１０１にトナー画像が担持され、中間転写ベルト１０５上に一次転写が行われる。そして、ここで形成された単色のトナー画像のみを被記録材Ｐに二次転写し、同様に定着装置１０６にて定着されることにより、黒色の単色画像が得られる。つまり、中間転写ベルト１０５上に全ての画像が形成されるまでの時間がカラー画像のそれに比べて約４分の１に短縮されることになる。
【００４７】
（２）定着装置１０６
図１は本実施例の加熱定着装置１０６の構成を示すものである。本加熱定着装置１０６は大別して、弾性層を有する定着ローラ１０と、定着ローラ１０に圧接し定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧回転体２０と、定着ニップ部以外で定着ローラ１０に当接し定着ローラ１０の表面を加熱する加熱ニップ部Ｎ１を形成する熱供給手段３０の３つの部分から構成される。
【００４８】
ａ）定着ローラ１０
定着ローラ１０は、アルミあるいは鉄製の芯金１１、その外側に弾性層１２、弾性層１２の表面を被覆する離型性層１３から形成される。
【００４９】
弾性層１２はシリコンゴム等で形成されたソリッドゴム層、あるいは断熱効果を持たせるためシリコンゴムを発泡させ形成されたスポンジゴム層、あるいはシリコンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気泡部分を持たせ、断熱作用を高めた気泡ゴム層などがある。
【００５０】
離型性層１３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）等のフッ素系樹脂、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よく、また離型性層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よい。
【００５１】
ｂ）加圧回転体２０
加圧回転体２０を構成する耐熱性を有する円筒状の加圧用フィルム２１は、加圧用フィルム支持ホルダー２２（以下、支持ホルダー２２）の外周に緩やかに嵌合されており、支持ホルダー２２は不図示の加圧手段により定着ローラ１０に加圧保持され加圧用フィルム２１を介して定着ローラ１０と定着ニップ部Ｎ２を形成している。定着ローラ１０と支持ホルダー２２に挟持された加圧用フィルム２１は、定着ローラ１０に対して支持ホルダー２２の周りを従動回転する。
【００５２】
このとき支持ホルダー２２の定着ニップ部Ｎ２に相当する位置には、図２で示すように定着ニップ部幅方向に関して段差２３とその前後に平坦部２４が定着ニップ部長手方向に形成されている。
【００５３】
加圧用フィルム２１は、耐熱性、断熱性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ，ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製フィルムである。表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良い耐熱樹脂を混合または単独で被覆してある。
【００５４】
支持ホルダー２２は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の耐熱性と、摺動性を具備した耐熱性樹脂により形成されている。
【００５５】
ｃ）熱供給手段３０
本実施例の熱供給手段３０は、熱供給手段の一例としてフィルム加熱の手段を用いて説明するが、本発明の装置において定着ローラ１０の表面に熱を供給する熱供給手段は、その他、例えば、ハロゲンランプを用いた熱ローラ方式、輻射加熱方式、電磁誘導加熱方式等であってもよく、限定するものはない。
【００５６】
熱供給手段３０を構成する耐熱性を有する円筒状の加熱用フィルム３１は、加熱用フィルム支持ホルダー３２（以下、支持ホルダー３２）の外周に緩やかに嵌合されている。板状の加熱ヒータ３３は支持ホルダー３２に保持されており、支持ホルダー３２は不図示の加圧手段により定着ローラ１０に加圧保持されることで、加熱ヒータ３３は加熱用フィルム３１を介して定着ローラ１０と加熱ニップ部Ｎ１を形成している。定着ローラ１０と支持ホルダー３２に保持された加熱ヒータ３３に挟持された加熱用フィルム３１は、定着ローラ１０に対して支持ホルダー３２の周りを従動回転する。
【００５７】
加熱用フィルム３１は、耐熱性、断熱性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ，ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製フィルムである。表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良い耐熱樹脂を混合または単独で被覆してある。
【００５８】
支持ホルダー３２は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の耐熱性と、摺動性を具備した耐熱性樹脂により形成されている。
【００５９】
加熱ヒータ３３は、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性のセラミックス基板、ポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板よりなり、その表面に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の手段により、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に塗工し焼成されている。加熱ヒータ３３の表面端部には給電電極部が設けられており、給電電極部は通電発熱抵抗層と電気的に導通されており、不図示の給電コネクタを介して給電回路から電圧を印加されることにより加熱ヒータ３３の全体が迅速に昇温する。
【００６０】
このとき加熱ヒータ３３は、定着ローラ１０の表面温度もしくは、加熱ヒータ３３の裏面温度もしくは、加熱用フィルム３１内面で定着ニップ部Ｎ２内等の任意の位置に配された不図示のサーミスタ等の温度検知手段により検知される温度情報を元に、定着ニップ部Ｎ２において被記録材Ｐ上のトナー像Ｔを定着するのに必要とされる定着ローラ１０の表面温度を目標設定温度とし、定着ローラ１０の表面温度が目標設定温度に維持されるよう加熱ヒータ３３への通電量を制御する。
【００６１】
上記のように、支持ホルダー２２の定着ニップ部Ｎ２に相当する位置に定着ニップ部幅方向に関して段差２３とその前後に平坦部２４を定着ニップ部Ｎ２に対して長手方向に形成することで、被記録材Ｐ上の未定着のトナー像Ｔは、定着ニップＮ２の入口部で、加熱ニップＮ１で表層を加熱された定着ローラ１０と加圧回転体２０により加熱主体の定着が行われ、次に段差２３で形成される段差部で局所的に定着圧力が上昇する線圧主体の定着が行われることで、加熱ニップ部Ｎ１と定着ニップ部Ｎ２の分離による定着ニップ部Ｎ２の形状の自由度をもち、定着ニップ部Ｎ２での総圧を上げることなく、また定着ムラや未定着といった定着性を損なうことなく、グロスの向上と定着後の被記録材のカールを低減することが可能となる。さらに定着ニップ部Ｎ２における加熱ヒータを取り除き、支持ホルダー２２で段差を形成することでより簡易な構成による部品構成コストの削減を可能とした。
【００６２】
（第２の実施例）
第２の実施の形態を図３に示す。本実施例の加熱定着装置を含む、画像形成装置の構成は第１の実施例の図８で説明したものと同じであるため省略する。本実施例は図８中の加熱定着装置１０６に相当するもので、その詳細を図３、図４で説明する。以後図１と同一部材で機能が同じものについては、同じ番号を用いて説明を省略する。
【００６３】
本加熱定着装置１０６は大別して、弾性層を有する定着ローラ１０と、定着ローラ１０に圧接し定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧回転体２０と、定着ニップ部以外で定着ローラ１０に当接し定着ローラ１０の表面を加熱する加熱ニップ部Ｎ１を形成する熱供給手段３０の３つの部分から構成される。
【００６４】
加圧回転体２０を構成する耐熱性を有する円筒状の加圧用フィルム２１は、摺動板支持ホルダー２６（以下、支持ホルダー２６）の外周に緩やかに嵌合されている。支持ホルダー２６外周の加圧用フィルム２１内面との摺動面上には、摺動板２５が具備されており、支持ホルダー２６は不図示の加圧手段により定着ローラ１０に加圧保持され摺動板２５と加圧用フィルム２１を介して定着ローラ１０と定着ニップ部Ｎ２を形成している。
【００６５】
定着ローラ１０と摺動板２５ならびに支持ホルダー２６に挟持された加圧用フィルム２１は、定着ローラ１０に対して支持ホルダー２６の周りを従動回転する。このとき摺動板２５の定着ニップ部Ｎ２に相当する位置には、図４で示すように定着ニップ部幅方向に関して段差２７とその前後に平坦部２８が定着ニップ部長手方向に形成されている。
【００６６】
摺動板２５は、定着ニップ部Ｎ２と同程度またはそれより広い面積を有し、材質は耐熱性と高い熱伝導率、また定着ニップ部Ｎ２に加えられる加圧力に耐え得る強度と、ある程度の摺動性を兼ね備えた材質が適している。例えばアルミ性の摺動板などがあげられる。
【００６７】
加圧用フィルム２１は、耐熱性、断熱性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ，ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製フィルムである。表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良い耐熱樹脂を混合または単独で被覆してある。
【００６８】
支持ホルダー２６は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の耐熱性と、摺動性を具備した耐熱性樹脂により形成されている。
【００６９】
このとき加熱ヒータ３３は、定着ローラ１０の表面温度もしくは、加熱ヒータ３３の裏面温度もしくは、加熱用フィルム３１内面で定着ニップ部Ｎ２内等の任意の位置に配された不図示のサーミスタ等の温度検知手段により検知される温度情報を元に、定着ニップ部Ｎ２において被記録材Ｐ上のトナー像Ｔを定着するのに必要とされる定着ローラ１０の表面温度を目標設定温度とし、定着ローラ１０の表面温度が目標設定温度に維持されるよう加熱ヒータ３３への通電量を制御する。
【００７０】
上記のように、加圧フィルム内面の段差が、定着ニップ部相当の位置に段差が設けられた摺動板２５で形成され、その摺動板２５が支持ホルダー２６に配されていることで、第１の実施例に示す効果に加え更に、摺動板２５を設けることにより段差形状の設計の自由度がさらに増し、また加圧フィルム２１の内面と摺動する摺動板２５の材質を任意に決められるので、摺動板２５ならびに加圧フィルム２１の耐久性向上をはかることが可能となる。
【００７１】
（第３の実施例）
第３の実施の形態を図５に示す。本実施例の加熱装置を含む、画像形成装置の構成は第１の実施例の図８で説明したものと同じなので省略する。本実施例は図８中の加熱定着装置１０６に相当するもので、その詳細を図５ならびに図６で説明する。以後図１と同一部材で機能が同じものについては、同じ番号を用いて説明を省略する。
【００７２】
本加熱定着装置１０６は大別して、弾性層を有する定着ローラ１０と、定着ローラ１０に圧接し定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧回転体２０と、定着ニップ部以外で定着ローラ１０に当接し定着ローラ１０の表面を加熱する加熱ニップ部Ｎ１を形成する熱供給手段３０の３つの部分から構成される。
【００７３】
定着ローラ１０ならびに熱供給手段３０の構成は実施例１と同一であり説明を省略し、加圧回転体２０の構成について説明する。
【００７４】
加圧回転体２０を構成する耐熱性を有する円筒状の加圧用フィルム２１は、加圧部材支持ホルダー５０（以下、支持ホルダー５０）の外周に緩やかに嵌合されている。支持ホルダー５０外周の加圧用フィルム２１内面との摺動面上には、加圧部材５１が具備されており、支持ホルダー５０は不図示の加圧手段により定着ローラ１０に加圧保持され加圧部材５１と加圧用フィルム２１を介して定着ローラ１０と定着ニップ部Ｎ２を形成している。
【００７５】
定着ローラ１０と加圧部材５１ならびに支持ホルダー５０に挟持された加圧用フィルム２１は、定着ローラ１０に対して支持ホルダー５０の周りを従動回転する。このとき加圧部材５１の定着ニップ部Ｎ２に相当する位置には、図６で示すように支持ホルダー５０と加圧部材５１により定着ニップ部幅方向に関して段差５２とその前後に平坦部５３が定着ニップ部Ｎ２に対して長手方向に形成されている。
【００７６】
加圧部材５１は、定着ニップ部Ｎ２に収まる幅もしくは段差５２が定着ニップ部Ｎ２内に存在する位置にあり、材質は耐熱性と高い熱伝導率、また定着ニップ部Ｎ２に加えられる加圧力に耐え得る強度と、ある程度の摺動性を兼ね備えた材質が適している。例えばアルミ性の加圧部材などがあげられる。
【００７７】
図７は、加圧部材の別の一例を示すもので、加圧部材５４は断面形状が円形のものを示し、曲率を持った段差５５と平坦部５６を示している。
【００７８】
加圧用フィルム２１は、耐熱性、断熱性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ，ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製フィルムである。表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良い耐熱樹脂を混合または単独で被覆してある。
【００７９】
支持ホルダー５０は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の耐熱性と、摺動性を具備した耐熱性樹脂により形成されている。
【００８０】
このとき加熱ヒータ３３は、定着ローラ１０の表面温度もしくは、加熱ヒータ３３の裏面温度もしくは、加熱用フィルム３１内面で定着ニップ部Ｎ２内等の任意の位置に配された不図示のサーミスタ等の温度検知手段により検知される温度情報を元に、定着ニップ部Ｎ２において被記録材Ｐ上のトナー像Ｔを定着するのに必要とされる定着ローラ１０の表面温度を目標設定温度とし、定着ローラ１０の表面温度が目標設定温度に維持されるよう加熱ヒータ３３への通電量を制御する。
【００８１】
上記のように、加圧フィルム内面の段差が、定着ニップ部相当の位置に加圧部材で形成され、その加圧部材が支持ホルダーに配されていることで、第１の実施例に示す効果に加え更に、より少ない材料で任意の段差形状と材質を選択でき、さらに加圧部材ならびに加圧フィルムの耐久性向上をはかることが可能とする。
【００８２】
（第４の実施例）
第４の実施の形態を図３、図５を用いて説明する。本実施例の加熱定着装置を含む、画像形成装置の構成は第１の実施例の図８で説明したものと同じであるため省略する。本実施例は図８中の加熱定着装置１０６に相当するもので、以後図１と同一部材で機能が同じものについては、同じ番号を用いて説明を省略する。
【００８３】
本加熱定着装置１０６は大別して、弾性層を有する定着ローラ１０と、定着ローラ１０に圧接し定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧回転体２０と、定着ニップ部以外で定着ローラ１０に当接し定着ローラ１０の表面を加熱する加熱ニップ部Ｎ１を形成する熱供給手段３０の３つの部分から構成される。
【００８４】
定着ローラ１０ならびに熱供給手段３０の構成は実施例１と同一であり説明を省略し、加圧回転体２０の構成について説明する。
【００８５】
本実施例は図３、図５に示される、第２ならびに第３の実施例における摺動板２５ならびに加圧部材５１の材質を限定するものである。すなわち第２の実施例に示される摺動板２５ならびに、第３の実施例に示される加圧部材５１の材質を、支持ホルダー２６、５０よりも熱伝導率の高い金属、例えば、アルミ合金または銅合金等で構成する。
【００８６】
上記のように、摺動板２５および加圧部材５１が熱伝導率の高い金属で構成されることで、定着ニップ部長手方向に対する段差部での温度ムラを小さくすることで定着ムラを軽減させすると同時に、第１、第２、第３実施例に示す効果を併せ持つことを可能とする。
【００８７】
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。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、加熱用回転体外部加熱構成の定着装置において、構成上の低コスト化と定着性の向上を両立させつつ、カラー画像における高グロス化ならびに、定着後の被記録材の定着ローラへの巻付きを軽減させ、定着性の向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す加熱定着装置の構成断面図。
【図２】本発明の第１の実施例を示す支持ホルダーの形状図。
【図３】本発明の第２の実施例を示す加熱定着装置の構成断面図。
【図４】本発明の第２の実施例を示す支持ホルダーの形状図。
【図５】本発明の第３の実施例を示す加熱定着装置の構成断面図。
【図６】本発明の第３の実施例を示す支持ホルダーの形状図。
【図７】本発明の第３の実施例を示す支持ホルダーの形状図。
【図８】本発明の画像形成装置の全体構成を示す断面構成図。
【図９】従来の加熱定着装置を示す断面構成図。
【符号の説明】
１０・・・・定着ローラ、１１・・・・芯金、１２・・・・弾性層、１３・・・・離型性層、２０・・・・加圧回転体、２１・・・・加圧用フィルム
２２・・・・加圧用フィルム支持ホルダー、２３，２７，５２・・・・段差、２４，２８，５３，５６・・・・平坦部、２５・・・・摺動板、２６・・・・摺動板支持ホルダー、５１，５４・・・・加圧部材、５０・・・・加圧部材支持ホルダー、３０・・・・熱供給手段、３１・・・・加熱用フィルム、３２・・・・加熱用フィルム支持ホルダー、３３・・・・加熱ヒータ、Ｐ・・・・被記録材、Ｔ・・・・トナー画像
【発明の属する技術分野】
本発明は、被記録材上に形成担持されたトナー画像を加熱定着させる定着装置、及び該定着装置を具備した複写機・プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
ここで、本発明の定着装置には、未定着画像を永久画像として被記録材に加熱定着する装置の他に、未定着画像を仮定着させる像加熱装置、画像を担持した被記録材を加熱してつや等の表面製を改質する像加熱装置も含まれる。
【０００３】
【従来の技術】
例えば、電子写真プロセス・静電記録プロセス等の画像形成装置において、転写方式あるいは直接方式で被記録材（転写紙、印字用紙、感光紙、静電記録紙など）に形成担持させた未定着のトナー画像を加熱定着させる加熱装置としての定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式など各種の方式・構成の装置が知られている。
【０００４】
被記録材上に複数色のトナー画像を形成するカラー画像形成装置、あるいは被記録材上に複数色のトナー画像を形成するカラー画像形成機能を有する画像形成装置において、フルカラーモードの場合は被記録材上に形成される未定着のトナー画像のトナー量がモノクロモードの場合より数倍多い。
【０００５】
そのようなトナー量の多い未定着トナー画像についても良好に加熱定着させることが可能な定着装置として、被記録材上のトナー画像を加熱定着させる定着部材としての定着ローラ（加熱用回転体）に弾性層を具備させた弾性表面ローラを用いるものがある。
【０００６】
定着ローラを弾性表面ローラにすることで定着ローラの表面が、被記録材面の未定着トナー画像に対して該トナー画像の凹凸に対応して弾性変形してトナー画像面を覆い包むように接触するため、トナー量の多い未定着トナー画像についても良好に加熱定着することが可能になる。
【０００７】
しかし、弾性層を具備させた定着ローラは弾性層自体が断熱層となり、定着ローラ内部に熱源を具備させたのでは定着ローラの熱効率が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本出願人は、加熱用回転体としての定着部材の加熱を定着部材外面側から行う外部加熱構成にして、定着部材が弾性表面を有するものであっても該定着部材の加熱効率を高めて装置のクイックスタート性、定着性等を確保した定着装置を先に提案している（特許文献１参照）。
【０００９】
図９にその定着部材外部加熱構成の定着装置の一実施形態を示した。
【００１０】
２０１は被記録材Ｐの画像面に接して未定着トナー画像Ｔを加熱定着させる定着部材としての定着ローラである。この定着ローラ２０１は、内側から外側に順に、芯金２１１と、弾性層２１２と、離型層２１３の３層構造を有する弾性表面ローラである。
【００１１】
２０２は定着ローラ２０１と相互圧接して被記録材Ｐを挟持搬送する定着ニップ部Ｎ４を形成する加圧装置である。この加圧装置２０２は定着ローラ２０１を加熱する加熱装置をも兼ねており、回転可能な円筒状のフィルム２２１と、該フィルムを内側から支持しかつ板状加熱ヒータ２２２を介して定着ローラ２０１に圧接させて定着ニップ部Ｎ４を形成するフィルム・ヒータ支持ホルダー２２４等を有する。
【００１２】
２０３は上記の加圧兼加熱装置２０２とは別に、定着ローラ２０１の表面を定着ローラ外側から加熱する外部加熱装置である。この外部加熱装置２０３は、板状加熱ヒータ２３２と、該ヒータを支持し、定着ローラ２０１の表面に圧接させて定着ローラ加熱ニップ部Ｎ３を形成するヒータ支持ホルダー２３４等を有する。
【００１３】
定着ローラ２０１は不図示の駆動機構により矢印の時計方向に回転駆動される。この定着ローラ２０１の回転駆動に伴い、加圧兼加熱装置２０２の円筒状のフィルム２２１が、定着ニップ部Ｎ４においてその内面側が板状加熱ヒータ２２２の表面に密着摺動しながらホルダー２２４の外回りを矢印の反時計方向に従動回転状態になる。
【００１４】
また加圧兼加熱装置２０２における板状加熱ヒータ２２２と、外部加熱装置２０３における板状加熱ヒータ２３２は所謂セラミックヒータであり、それぞれ給電回路２０５・２０６から通電発熱抵抗層（不図示）に対して通電がなされることで迅速に昇温する。その各ヒータ２２２・２３２のヒータ温度が各ヒータの裏面に配設した温度検知手段としてのサーミスタ２２３・２３３により検知され、その各検知温度情報が制御回路（ＣＰＵ）２０４に入力する。
【００１５】
制御回路２０４はサーミスタ２２３の検知温度が所定のヒータ温度に維持されるように給電回路２０５から加圧兼加熱装置２０２における板状加熱ヒータ２２２への通電を制御してヒータ２２２を温調制御する。またサーミスタ２３２の検知温度が所定のヒータ温度に維持されるように給電回路２０６から外部加熱装置２０３における板状加熱ヒータ２３２への通電を制御してヒータ２３２を温調制御する。
【００１６】
これにより、定着ローラ２０１の表面温度をトナー画像加熱定着に必要な所定の表面温度（定着温度）に維持管理している。
【００１７】
定着ローラ２０１が回転駆動され、これに伴い加圧兼加熱装置２０２のフィルム２２１が従動回転状態になり、また加圧兼加熱装置２０２における板状加熱ヒータ２２２と、外部加熱装置２０３における板状加熱ヒータ２３２に通電がなされて、各ヒータ２２２・２３２が所定のヒータ温度に温調制御されることで、定着ローラ２０１の表面が、定着ニップ部Ｎ４おいて加圧兼加熱装置２０２の板状加熱ヒータ２２２の発熱によりフィルム２２１を介して加熱されると共に、外部加熱装置２０３の板状加熱ヒータ２３２の発熱により加熱ニップ部Ｎ３において加熱されることで、定着ローラ２０１の表面温度がトナー画像加熱定着に必要な所定の表面温度（定着温度）に加熱される。
【００１８】
この状態において、定着ニップ部Ｎ４に、未定着トナー画像Ｔを形成担持させた被記録材Ｐをトナー画像面側を定着ローラ２０１側にして導入することで、該被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ４を挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ローラ２０１の熱により未定着トナー画像Ｔが被記録材Ｐの面に永久画像として加熱加圧定着される。定着ニップ部Ｎ４を出た被記録材Ｐは定着ローラ２０１の面から分離されて排出搬送されていく。
【００１９】
このような装置では、定着ローラ等の定着部材の表面を定着部材の外側から加熱する加熱手段を外部に有しているため、定着に必要な定着部材表面だけを急速に加熱し温度を上げることができ、定着部材が弾性層を具備させた弾性表面ローラ等であっても、定着装置のクイックスタートならびに、熱効率を高めることが可能である。
【特許文献１】
特開２００２−２３６４２６号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術によれば、定着ローラ２０１の表面を外部加熱する手段の熱源である加熱ヒータ２２２・２３２の２本が存在し、そのため構成上コストが高くなってしまう。
【００２１】
このとき、加熱ヒータ２２２を取り除き定着ニップ部Ｎ４を構成すると、加熱ヒータ２３２だけでは定着ローラ２０１に対し十分な熱を供給することが出来ず、定着ムラまたは未定着といった定着不良を招いてしまう。
【００２２】
このとき供給電力を増すことも可能だが、省電力化に反する方向であると同時に、ある一定以上の電力をいくら投入しても、定着ニップ部Ｎ４での熱の授受が飽和して加熱ヒータ２３２自身が昇温するだけで、ヒータ割れや、ヒータを保持する周りの部材が熱により変形や溶解、発火するなどの問題が生じる。
【００２３】
また、加熱ヒータ２３２から構成される上側の熱供給手段２０３を取り除くと、定着ニップ部Ｎ４において被記録材Ｐの下面より被記録材Ｐを介して被記録材上面のトナーＴを、溶融・定着をしなくてはならないため、十分な熱を供給することが出来ず、やはり定着ムラまたは未定着といった定着不良を招いてしまう。
【００２４】
このとき、前述と同様に供給電力を増すと加熱ヒータ２２２において同様の、ヒータ割れ、ヒータを保持する周りの部材が熱により変形や溶解、発火するなどの問題が生じる。
【００２５】
そこで、本発明は、上記従来技術における課題を解決し、加熱用回転体外部加熱構成において、構成上の低コスト化と定着性の向上を両立させつつ、カラー画像における高グロス化ならびに、定着後の被記録材の定着ローラへの巻付きを軽減させ、定着性の向上をはかることを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする定着装置および画像形成装置である。
【００２７】
（１）弾性層を有し回転する定着ローラと、該定着ローラに圧接し定着ニップ部を形成する加圧回転体と、定着ニップ部以外で該定着ローラ表面を加熱する熱供給手段を有し、前記定着ニップ部で被記録材を挟持搬送させて定着ローラの熱により被記録材上の画像を加熱する定着装置において、
前記加圧回転体が加圧フィルムと加圧フィルムを保持する支持ホルダーからなり、
前記定着ニップ部の被記録材搬送方向を定着ニップ部幅方向、被記録材搬送方向に交差する方向を定着ニップ部長手方向としたとき、前記定着ニップ部において、前記加圧フィルム内面に、定着ニップ部幅方向に関して少なくとも１つ以上の段差と、１つ以上の平坦部を定着ニップ部長手方向全体にわたり設けることを特徴とする定着装置。
【００２８】
上記構成において、加熱ヒータを定着ニップ内に配すること無くとも、局所的に定着圧力が上昇する段差部と、一定の定着圧を保持する平坦部を形成し、定着ムラや未定着といった定着性を損なうことなく、定着ニップ内の加熱ヒータを取り除きコストを削減し、されにグロスの向上と定着後の被記録材のカールを低減することが可能である。
【００２９】
（２）前記定着ニップ部における加圧フィルム内面の段差が、前記加圧フィルムを保持する前記支持ホルダーにより形成されていることを特徴とする（１）に記載の定着装置。
【００３０】
上記構成において、より簡易な手段で定着ニップ内に段差を設けることを可能とし、よりコストを低減しつつ（１）の定着装置と同様の効果をもたらす。
【００３１】
（３）前記定着ニップ部における加圧フィルム内面の段差が、段差が設けられた摺動板で形成され、該摺動板は前記支持ホルダーに配されていることを特徴とする（１）に記載の定着装置。
【００３２】
上記構成において、段差形状の設計の自由度が増し、また加圧フィルムの内面と摺動する摺動板の材質を任意に決められるので、摺動板ならびに加圧フィルムの耐久性向上をはかることが可能となると同時に（１）の定着装置と同様の効果をもたらす。
【００３３】
（４）前記定着ニップ部における加圧フィルム内面の段差が、断面が円形または楕円形または多角形の加圧部材で形成され、該加圧部材は前記支持ホルダーに配されていることを特徴とする（１）に記載の定着装置。
【００３４】
上記構成において、より少ない材料で任意の段差形状と材質を選択でき、さらに加圧部材ならびに加圧フィルムの耐久性向上をはかることが可能となると同時に（１）の定着装置と同様の効果をもたらす。
【００３５】
（５）前記摺動板または前記加圧部材が金属で構成されることを特徴とする（３）または（４）に記載の定着装置。
【００３６】
上記構成において、定着ニップ部長手方向に対する段差部での温度ムラを軽減すると同時に（１）、（３）、（４）の定着装置と同様の効果をもたらす。
【００３７】
（６）被記録材上に未定着トナー画像を形成する像形成手段と、前記被記録材上の未定着トナー画像を被記録材に永久画像として加熱定着させる像加熱手段を有する画像形成装置において、前記像加熱手段が（１）から（５）の何れかに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【００３８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
（１）画像形成装置例
図８は画像形成装置の一例の概略構成模型図であり、電子写真プロセスを利用した中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置である。
【００３９】
ａ）フルカラーモードの場合
像担持体である感光ドラム１０１は、不図示の駆動手段によって矢印の反時計方向に回転駆動され、一次帯電器１０２により所定の極性・電位に一様に帯電される。
【００４０】
次いで、露光装置（レーザスキャナ）１０３によるレーザ走査露光Ｌを受けて、フルカラー画像のイエロー成分色画像模様に従った静電潜像が形成される。
更に感光ドラム１０１の回転が進むと、回転支持体１１１により支持された現像装置１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄのうち、イエロートナーが入った現像装置１０４ａが感光ドラム１０１に対向するよう回転し、上記の静電潜像が該現像装置１０４ａによって可視化される。現像装置１０４ｂ・１０４ｃ・１０４ｄはそれぞれマゼンタトナー、シアントナー、黒トナーが入った現像装置である。
【００４１】
中間転写ベルト１０５は感光ドラム１０１と略同速で矢印の時計方向に回転しており、感光ドラム１０１上に形成担持されたトナー画像を一次転写ローラ１０８ａに印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルト１０５の外周面に一次転写する。一方、感光ドラム１０１上の転写残トナーはブレード手段のクリーニング装置１０７によって清掃される。
【００４２】
以上と同様の、感光ドラム１０１に対するトナー画像形成行程、中間転写ベルト１０５に対する一次転写行程を、フルカラー画像のマゼンタ成分色画像模様、シアン成分色画像模様、黒成分色画像模様について行うことによって、中間転写ベルト１０５上には複数色（イエロー・マゼンタ・シアン・黒）のトナー画像の重畳による合成カラートナー画像が形成される。
【００４３】
次に、所定のタイミングで被記録材カセット１１２内からピックアップローラ１１３によって被記録材Ｐが給紙され、シートパス１１６を通って二次転写ローラ１０８ｂと中間転写ベルト１０５との圧接部である二次転写ニップ部に導入され、同時に二次転写ローラ１０８ｂに二次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト１０５から被記録材Ｐへ上記の合成カラートナー画像が一括して転写される。
【００４４】
更に被記録材Ｐは搬送ベルト１１４によって加熱定着装置１０６まで搬送され溶融固着され、シートパス１１７を通って機外の排紙部１１８にカラープリント（カラーコピー）として排紙される。
【００４５】
中間転写ベルト１０５上の転写残トナーは中間転写クリーニングローラ１１５により電荷が付与され、次回の一次転写時に感光ドラム１０１上に逆転写され、クリーニング装置１０７によって感光ドラム１０１上から清掃除去される。
【００４６】
ｂ）モノカラーモード（白黒コピー）の場合
カラー画像形成時と同様に感光ドラム１０１上に潜像が形成され、黒色トナーが入った現像器１０４ｄによって感光ドラム１０１にトナー画像が担持され、中間転写ベルト１０５上に一次転写が行われる。そして、ここで形成された単色のトナー画像のみを被記録材Ｐに二次転写し、同様に定着装置１０６にて定着されることにより、黒色の単色画像が得られる。つまり、中間転写ベルト１０５上に全ての画像が形成されるまでの時間がカラー画像のそれに比べて約４分の１に短縮されることになる。
【００４７】
（２）定着装置１０６
図１は本実施例の加熱定着装置１０６の構成を示すものである。本加熱定着装置１０６は大別して、弾性層を有する定着ローラ１０と、定着ローラ１０に圧接し定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧回転体２０と、定着ニップ部以外で定着ローラ１０に当接し定着ローラ１０の表面を加熱する加熱ニップ部Ｎ１を形成する熱供給手段３０の３つの部分から構成される。
【００４８】
ａ）定着ローラ１０
定着ローラ１０は、アルミあるいは鉄製の芯金１１、その外側に弾性層１２、弾性層１２の表面を被覆する離型性層１３から形成される。
【００４９】
弾性層１２はシリコンゴム等で形成されたソリッドゴム層、あるいは断熱効果を持たせるためシリコンゴムを発泡させ形成されたスポンジゴム層、あるいはシリコンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気泡部分を持たせ、断熱作用を高めた気泡ゴム層などがある。
【００５０】
離型性層１３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）等のフッ素系樹脂、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よく、また離型性層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よい。
【００５１】
ｂ）加圧回転体２０
加圧回転体２０を構成する耐熱性を有する円筒状の加圧用フィルム２１は、加圧用フィルム支持ホルダー２２（以下、支持ホルダー２２）の外周に緩やかに嵌合されており、支持ホルダー２２は不図示の加圧手段により定着ローラ１０に加圧保持され加圧用フィルム２１を介して定着ローラ１０と定着ニップ部Ｎ２を形成している。定着ローラ１０と支持ホルダー２２に挟持された加圧用フィルム２１は、定着ローラ１０に対して支持ホルダー２２の周りを従動回転する。
【００５２】
このとき支持ホルダー２２の定着ニップ部Ｎ２に相当する位置には、図２で示すように定着ニップ部幅方向に関して段差２３とその前後に平坦部２４が定着ニップ部長手方向に形成されている。
【００５３】
加圧用フィルム２１は、耐熱性、断熱性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ，ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製フィルムである。表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良い耐熱樹脂を混合または単独で被覆してある。
【００５４】
支持ホルダー２２は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の耐熱性と、摺動性を具備した耐熱性樹脂により形成されている。
【００５５】
ｃ）熱供給手段３０
本実施例の熱供給手段３０は、熱供給手段の一例としてフィルム加熱の手段を用いて説明するが、本発明の装置において定着ローラ１０の表面に熱を供給する熱供給手段は、その他、例えば、ハロゲンランプを用いた熱ローラ方式、輻射加熱方式、電磁誘導加熱方式等であってもよく、限定するものはない。
【００５６】
熱供給手段３０を構成する耐熱性を有する円筒状の加熱用フィルム３１は、加熱用フィルム支持ホルダー３２（以下、支持ホルダー３２）の外周に緩やかに嵌合されている。板状の加熱ヒータ３３は支持ホルダー３２に保持されており、支持ホルダー３２は不図示の加圧手段により定着ローラ１０に加圧保持されることで、加熱ヒータ３３は加熱用フィルム３１を介して定着ローラ１０と加熱ニップ部Ｎ１を形成している。定着ローラ１０と支持ホルダー３２に保持された加熱ヒータ３３に挟持された加熱用フィルム３１は、定着ローラ１０に対して支持ホルダー３２の周りを従動回転する。
【００５７】
加熱用フィルム３１は、耐熱性、断熱性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ，ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製フィルムである。表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良い耐熱樹脂を混合または単独で被覆してある。
【００５８】
支持ホルダー３２は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の耐熱性と、摺動性を具備した耐熱性樹脂により形成されている。
【００５９】
加熱ヒータ３３は、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性のセラミックス基板、ポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板よりなり、その表面に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の手段により、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に塗工し焼成されている。加熱ヒータ３３の表面端部には給電電極部が設けられており、給電電極部は通電発熱抵抗層と電気的に導通されており、不図示の給電コネクタを介して給電回路から電圧を印加されることにより加熱ヒータ３３の全体が迅速に昇温する。
【００６０】
このとき加熱ヒータ３３は、定着ローラ１０の表面温度もしくは、加熱ヒータ３３の裏面温度もしくは、加熱用フィルム３１内面で定着ニップ部Ｎ２内等の任意の位置に配された不図示のサーミスタ等の温度検知手段により検知される温度情報を元に、定着ニップ部Ｎ２において被記録材Ｐ上のトナー像Ｔを定着するのに必要とされる定着ローラ１０の表面温度を目標設定温度とし、定着ローラ１０の表面温度が目標設定温度に維持されるよう加熱ヒータ３３への通電量を制御する。
【００６１】
上記のように、支持ホルダー２２の定着ニップ部Ｎ２に相当する位置に定着ニップ部幅方向に関して段差２３とその前後に平坦部２４を定着ニップ部Ｎ２に対して長手方向に形成することで、被記録材Ｐ上の未定着のトナー像Ｔは、定着ニップＮ２の入口部で、加熱ニップＮ１で表層を加熱された定着ローラ１０と加圧回転体２０により加熱主体の定着が行われ、次に段差２３で形成される段差部で局所的に定着圧力が上昇する線圧主体の定着が行われることで、加熱ニップ部Ｎ１と定着ニップ部Ｎ２の分離による定着ニップ部Ｎ２の形状の自由度をもち、定着ニップ部Ｎ２での総圧を上げることなく、また定着ムラや未定着といった定着性を損なうことなく、グロスの向上と定着後の被記録材のカールを低減することが可能となる。さらに定着ニップ部Ｎ２における加熱ヒータを取り除き、支持ホルダー２２で段差を形成することでより簡易な構成による部品構成コストの削減を可能とした。
【００６２】
（第２の実施例）
第２の実施の形態を図３に示す。本実施例の加熱定着装置を含む、画像形成装置の構成は第１の実施例の図８で説明したものと同じであるため省略する。本実施例は図８中の加熱定着装置１０６に相当するもので、その詳細を図３、図４で説明する。以後図１と同一部材で機能が同じものについては、同じ番号を用いて説明を省略する。
【００６３】
本加熱定着装置１０６は大別して、弾性層を有する定着ローラ１０と、定着ローラ１０に圧接し定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧回転体２０と、定着ニップ部以外で定着ローラ１０に当接し定着ローラ１０の表面を加熱する加熱ニップ部Ｎ１を形成する熱供給手段３０の３つの部分から構成される。
【００６４】
加圧回転体２０を構成する耐熱性を有する円筒状の加圧用フィルム２１は、摺動板支持ホルダー２６（以下、支持ホルダー２６）の外周に緩やかに嵌合されている。支持ホルダー２６外周の加圧用フィルム２１内面との摺動面上には、摺動板２５が具備されており、支持ホルダー２６は不図示の加圧手段により定着ローラ１０に加圧保持され摺動板２５と加圧用フィルム２１を介して定着ローラ１０と定着ニップ部Ｎ２を形成している。
【００６５】
定着ローラ１０と摺動板２５ならびに支持ホルダー２６に挟持された加圧用フィルム２１は、定着ローラ１０に対して支持ホルダー２６の周りを従動回転する。このとき摺動板２５の定着ニップ部Ｎ２に相当する位置には、図４で示すように定着ニップ部幅方向に関して段差２７とその前後に平坦部２８が定着ニップ部長手方向に形成されている。
【００６６】
摺動板２５は、定着ニップ部Ｎ２と同程度またはそれより広い面積を有し、材質は耐熱性と高い熱伝導率、また定着ニップ部Ｎ２に加えられる加圧力に耐え得る強度と、ある程度の摺動性を兼ね備えた材質が適している。例えばアルミ性の摺動板などがあげられる。
【００６７】
加圧用フィルム２１は、耐熱性、断熱性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ，ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製フィルムである。表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良い耐熱樹脂を混合または単独で被覆してある。
【００６８】
支持ホルダー２６は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の耐熱性と、摺動性を具備した耐熱性樹脂により形成されている。
【００６９】
このとき加熱ヒータ３３は、定着ローラ１０の表面温度もしくは、加熱ヒータ３３の裏面温度もしくは、加熱用フィルム３１内面で定着ニップ部Ｎ２内等の任意の位置に配された不図示のサーミスタ等の温度検知手段により検知される温度情報を元に、定着ニップ部Ｎ２において被記録材Ｐ上のトナー像Ｔを定着するのに必要とされる定着ローラ１０の表面温度を目標設定温度とし、定着ローラ１０の表面温度が目標設定温度に維持されるよう加熱ヒータ３３への通電量を制御する。
【００７０】
上記のように、加圧フィルム内面の段差が、定着ニップ部相当の位置に段差が設けられた摺動板２５で形成され、その摺動板２５が支持ホルダー２６に配されていることで、第１の実施例に示す効果に加え更に、摺動板２５を設けることにより段差形状の設計の自由度がさらに増し、また加圧フィルム２１の内面と摺動する摺動板２５の材質を任意に決められるので、摺動板２５ならびに加圧フィルム２１の耐久性向上をはかることが可能となる。
【００７１】
（第３の実施例）
第３の実施の形態を図５に示す。本実施例の加熱装置を含む、画像形成装置の構成は第１の実施例の図８で説明したものと同じなので省略する。本実施例は図８中の加熱定着装置１０６に相当するもので、その詳細を図５ならびに図６で説明する。以後図１と同一部材で機能が同じものについては、同じ番号を用いて説明を省略する。
【００７２】
本加熱定着装置１０６は大別して、弾性層を有する定着ローラ１０と、定着ローラ１０に圧接し定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧回転体２０と、定着ニップ部以外で定着ローラ１０に当接し定着ローラ１０の表面を加熱する加熱ニップ部Ｎ１を形成する熱供給手段３０の３つの部分から構成される。
【００７３】
定着ローラ１０ならびに熱供給手段３０の構成は実施例１と同一であり説明を省略し、加圧回転体２０の構成について説明する。
【００７４】
加圧回転体２０を構成する耐熱性を有する円筒状の加圧用フィルム２１は、加圧部材支持ホルダー５０（以下、支持ホルダー５０）の外周に緩やかに嵌合されている。支持ホルダー５０外周の加圧用フィルム２１内面との摺動面上には、加圧部材５１が具備されており、支持ホルダー５０は不図示の加圧手段により定着ローラ１０に加圧保持され加圧部材５１と加圧用フィルム２１を介して定着ローラ１０と定着ニップ部Ｎ２を形成している。
【００７５】
定着ローラ１０と加圧部材５１ならびに支持ホルダー５０に挟持された加圧用フィルム２１は、定着ローラ１０に対して支持ホルダー５０の周りを従動回転する。このとき加圧部材５１の定着ニップ部Ｎ２に相当する位置には、図６で示すように支持ホルダー５０と加圧部材５１により定着ニップ部幅方向に関して段差５２とその前後に平坦部５３が定着ニップ部Ｎ２に対して長手方向に形成されている。
【００７６】
加圧部材５１は、定着ニップ部Ｎ２に収まる幅もしくは段差５２が定着ニップ部Ｎ２内に存在する位置にあり、材質は耐熱性と高い熱伝導率、また定着ニップ部Ｎ２に加えられる加圧力に耐え得る強度と、ある程度の摺動性を兼ね備えた材質が適している。例えばアルミ性の加圧部材などがあげられる。
【００７７】
図７は、加圧部材の別の一例を示すもので、加圧部材５４は断面形状が円形のものを示し、曲率を持った段差５５と平坦部５６を示している。
【００７８】
加圧用フィルム２１は、耐熱性、断熱性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ，ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製フィルムである。表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良い耐熱樹脂を混合または単独で被覆してある。
【００７９】
支持ホルダー５０は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の耐熱性と、摺動性を具備した耐熱性樹脂により形成されている。
【００８０】
このとき加熱ヒータ３３は、定着ローラ１０の表面温度もしくは、加熱ヒータ３３の裏面温度もしくは、加熱用フィルム３１内面で定着ニップ部Ｎ２内等の任意の位置に配された不図示のサーミスタ等の温度検知手段により検知される温度情報を元に、定着ニップ部Ｎ２において被記録材Ｐ上のトナー像Ｔを定着するのに必要とされる定着ローラ１０の表面温度を目標設定温度とし、定着ローラ１０の表面温度が目標設定温度に維持されるよう加熱ヒータ３３への通電量を制御する。
【００８１】
上記のように、加圧フィルム内面の段差が、定着ニップ部相当の位置に加圧部材で形成され、その加圧部材が支持ホルダーに配されていることで、第１の実施例に示す効果に加え更に、より少ない材料で任意の段差形状と材質を選択でき、さらに加圧部材ならびに加圧フィルムの耐久性向上をはかることが可能とする。
【００８２】
（第４の実施例）
第４の実施の形態を図３、図５を用いて説明する。本実施例の加熱定着装置を含む、画像形成装置の構成は第１の実施例の図８で説明したものと同じであるため省略する。本実施例は図８中の加熱定着装置１０６に相当するもので、以後図１と同一部材で機能が同じものについては、同じ番号を用いて説明を省略する。
【００８３】
本加熱定着装置１０６は大別して、弾性層を有する定着ローラ１０と、定着ローラ１０に圧接し定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧回転体２０と、定着ニップ部以外で定着ローラ１０に当接し定着ローラ１０の表面を加熱する加熱ニップ部Ｎ１を形成する熱供給手段３０の３つの部分から構成される。
【００８４】
定着ローラ１０ならびに熱供給手段３０の構成は実施例１と同一であり説明を省略し、加圧回転体２０の構成について説明する。
【００８５】
本実施例は図３、図５に示される、第２ならびに第３の実施例における摺動板２５ならびに加圧部材５１の材質を限定するものである。すなわち第２の実施例に示される摺動板２５ならびに、第３の実施例に示される加圧部材５１の材質を、支持ホルダー２６、５０よりも熱伝導率の高い金属、例えば、アルミ合金または銅合金等で構成する。
【００８６】
上記のように、摺動板２５および加圧部材５１が熱伝導率の高い金属で構成されることで、定着ニップ部長手方向に対する段差部での温度ムラを小さくすることで定着ムラを軽減させすると同時に、第１、第２、第３実施例に示す効果を併せ持つことを可能とする。
【００８７】
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。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、加熱用回転体外部加熱構成の定着装置において、構成上の低コスト化と定着性の向上を両立させつつ、カラー画像における高グロス化ならびに、定着後の被記録材の定着ローラへの巻付きを軽減させ、定着性の向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す加熱定着装置の構成断面図。
【図２】本発明の第１の実施例を示す支持ホルダーの形状図。
【図３】本発明の第２の実施例を示す加熱定着装置の構成断面図。
【図４】本発明の第２の実施例を示す支持ホルダーの形状図。
【図５】本発明の第３の実施例を示す加熱定着装置の構成断面図。
【図６】本発明の第３の実施例を示す支持ホルダーの形状図。
【図７】本発明の第３の実施例を示す支持ホルダーの形状図。
【図８】本発明の画像形成装置の全体構成を示す断面構成図。
【図９】従来の加熱定着装置を示す断面構成図。
【符号の説明】
１０・・・・定着ローラ、１１・・・・芯金、１２・・・・弾性層、１３・・・・離型性層、２０・・・・加圧回転体、２１・・・・加圧用フィルム
２２・・・・加圧用フィルム支持ホルダー、２３，２７，５２・・・・段差、２４，２８，５３，５６・・・・平坦部、２５・・・・摺動板、２６・・・・摺動板支持ホルダー、５１，５４・・・・加圧部材、５０・・・・加圧部材支持ホルダー、３０・・・・熱供給手段、３１・・・・加熱用フィルム、３２・・・・加熱用フィルム支持ホルダー、３３・・・・加熱ヒータ、Ｐ・・・・被記録材、Ｔ・・・・トナー画像
Claims (6)
- 弾性層を有し回転する定着ローラと、該定着ローラに圧接し定着ニップ部を形成する加圧回転体と、定着ニップ部以外で該定着ローラ表面を加熱する熱供給手段を有し、前記定着ニップ部で被記録材を挟持搬送させて定着ローラの熱により被記録材上の画像を加熱する定着装置において、
前記加圧回転体が加圧フィルムと加圧フィルムを保持する支持ホルダーからなり、
前記定着ニップ部の被記録材搬送方向を定着ニップ部幅方向、被記録材搬送方向に交差する方向を定着ニップ部長手方向としたとき、前記定着ニップ部において、前記加圧フィルム内面に、定着ニップ部幅方向に関して少なくとも１つ以上の段差と、１つ以上の平坦部を定着ニップ部長手方向全体にわたり設けることを特徴とする定着装置。 - 前記定着ニップ部における加圧フィルム内面の段差が、前記加圧フィルムを保持する前記支持ホルダーにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
- 前記定着ニップ部における加圧フィルム内面の段差が、段差が設けられた摺動板で形成され、該摺動板は前記支持ホルダーに配されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
- 前記定着ニップ部における加圧フィルム内面の段差が、断面が円形または楕円形または多角形の加圧部材で形成され、該加圧部材は前記支持ホルダーに配されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
- 前記摺動板または前記加圧部材が金属で構成されることを特徴とする請求項３または４に記載の定着装置。
- 被記録材上に未定着トナー画像を形成する像形成手段と、前記被記録材上の未定着トナー画像を被記録材に永久画像として加熱定着させる像加熱手段を有する画像形成装置において、前記像加熱手段が請求項１から５の何れかに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003051724A JP2004258536A (ja) | 2003-02-27 | 2003-02-27 | 定着装置および画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003051724A JP2004258536A (ja) | 2003-02-27 | 2003-02-27 | 定着装置および画像形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004258536A true JP2004258536A (ja) | 2004-09-16 |
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ID=33116800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2003051724A Pending JP2004258536A (ja) | 2003-02-27 | 2003-02-27 | 定着装置および画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004258536A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7519320B2 (en) | 2005-10-31 | 2009-04-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Image heating apparatus in which heater for heating heat roller is outside heat roller |
| US9709935B2 (en) | 2015-05-29 | 2017-07-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing apparatus |
-
2003
- 2003-02-27 JP JP2003051724A patent/JP2004258536A/ja active Pending
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