JP2005181989A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可撓性の回転部材５２と、前記回転部材の内面に接触する摺動部材５５と、前記摺動部材を保持するホルダ５３と、前記回転部材を介して前記摺動部材とニップ部Ｎを形成する加圧ローラ５７と、を有する像加熱装置において、記録媒体の皺や波打ちを抑える。
【解決手段】前記ホルダ５３の前記摺動部材５５を保持する保持面は、前記ホルダの長手方向中央部が両端部より前記ニップ部側に突出したクラウン形状の第１保持領域Ａと、前記第１保持領域より前記回転部材の移動方向下流側に設けられており前記ホルダの長手方向中央部が両端部より前記ニップ部側に突出したクラウン形状の第２保持領域Ｂと、を有し、前記第２保持領域のクラウン量は前記第１保持領域のクラウン量より大きいことを特徴とする像加熱装置
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、トナー像が形成された記録媒体の画像定着を行う加熱定着装置として用いて好適な像加熱装置に関する。

画像形成装置において、プリンタや複写機等にあっては電子写真記録方式によって画像を形成するものが多いが、この電子写真記録方式は記録媒体にトナー像を転写方式または直接方式で形成し、この記録媒体に熱及び圧力を印加してトナー像を定着させるようにしている。

前記トナー像を加熱定着させるための像加熱装置としての定着装置としては、従来、図６に示すような熱ローラ方式が用いられていた。この方式は、内部にヒータ１０１を備えた金属製等の加熱ローラ１０２と、これに圧接する弾性をもった加圧ローラ１０３を基本構成として、この両ローラ１０２・１０３の圧接ニップ部Ｎ（定着ニップ部）に未定着トナー像ｔを担持させた記録媒体Ｓを導入して挟持搬送、通過させることによってトナー像ｔを加熱、加圧定着させるものである。

しかし、このような熱ローラ方式の定着装置では、ローラの熱容量が大きいためにローラ表面を定着温度まで上げるのには非常に多くの時間を要していた。このため、画像出力動作を速やかに実行するためには、装置を使用していないときにもローラ表面をある程度の温度に温調していなければならないという問題点があった。

そこで、高剛性の定着ローラの代わりに可撓性のスリーブ（フィルム）を用い、ヒータをこのスリーブの内面に接触させ、可撓性スリーブを介してヒータと加圧ローラによりニップ部を形成した構成のオンデマンド（ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）タイプの像加熱装置が特許文献１〜１２等で提案されている。

このオンデマンドタイプの像加熱装置は、通常、薄肉の耐熱性フィルム（例えばポリイミド等）と、このフィルムの一方面側に固定支持して配置されたヒータ（発熱体）と、他方面側にヒータに対向して配置された、ヒータに対してフィルムを介して被加熱部材を密着させる加圧ローラとからなっている。

そして、これを定着装置として用いる場合には、前記フィルムを挟んでヒータと加圧ローラとの圧接で形成される圧接ニップ部（定着ニップ部）に、トナー像を形成担持させた記録媒体を導入して通過させることにより、記録媒体がフィルムを介してヒータで加熱され、未定着画像に熱エネルギーを付与し、トナーが軟化、溶融して画像の加熱定着がなされる。

図７に上記のような像加熱装置の一例の要部の概略構成図を示した。１１３は発熱体としてのセラミックヒータである。このセラミックヒータ１１３は図面に垂直方向を長手とする細長薄板状のセラミック基板と、この基板面に具備させた通電発熱抵抗体層を基本構成とするもので、通電発熱抵抗体層に対する通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する、低熱容量のヒータである。

１１２は上記のヒータ１１３を固定支持させたホルダである。このホルダ１１２は横断面略半円弧状樋型で、図面に垂直方向を長手とする耐熱樹脂製部材である。ヒータ１１３はこのホルダ１１２の下面に長手に沿って形成具備させた溝部にヒータ表面側を下向きに露呈させて嵌め入れて耐熱性接着剤等により固定して配設してある。

１１４は円筒状の耐熱性フィルムであり、上記のヒータ１１３付きのホルダ１１２にルーズに外嵌させてある。

１１１は横断面逆Ｕ字型の加圧ステーであり、図面に垂直方向を長手とする剛性部材である。この加圧ステー１１１は上記ホルダ１１２の内側に挿通して配設してある。

１１５は加圧部材としての弾性加圧ローラである。この加圧ローラ１１５は芯金の両端部を回転自由に軸受け支持させて配設してある。この加圧ローラ１１５の上側に上記のヒータ１１３・ホルダ１１２・フィルム１１４・ステー１１１のアセンブリを、ヒータ１１３側を下向きにして加圧ローラ１１５に並行に配置し、加圧ステー１１１の長手両端側を不図示の付勢部材で下方に押圧させることで、ヒータ１１３の下面をフィルム１１４を介して加圧ローラ１１５の上面にローラ弾性層の弾性に抗して圧接させて所定幅の圧接ニップ部Ｎを形成させてある。

加圧ローラ１１５は不図示の駆動手段により矢印の時計方向に所定の回転周速度にて回転駆動される。この加圧ローラ１１５の回転駆動による加圧ローラ１１５とフィルム１１４との圧接ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により円筒状のフィルム１１４に回転力が作用して該フィルム１１４がヒータ１１３の下向き面に密着して摺動しながらホルダ１１２の外回りを矢印の反時計方向に従動回転状態になる。

加圧ローラ１１５が回転駆動され、それに伴って円筒状フィルム１１４が従動回転状態になり、またヒータ１１３に通電がなされて該ヒータが迅速に昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、圧接ニップ部Ｎのフィルム１１４と加圧ローラ１１５との間に未定着トナー像ｔを担持した記録媒体Ｓが導入され、圧接ニップ部Ｎにおいて記録媒体Ｓのトナー像担持側面がフィルム１１４の外面に密着してフィルム１１４と一緒に圧接ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程においてヒータ１１３で加熱されたフィルム１１４の熱により記録媒体Ｓが加熱され、記録媒体Ｓ上の未定着トナー像ｔが記録媒体Ｓ上に加熱・加圧されて溶融定着される。圧接ニップ部Ｎを通過した記録媒体Ｓはフィルム１１４の面から曲率分離して排出搬送されていく。

上記のようなフィルム加熱方式の像加熱装置においては、発熱体として低熱容量ヒータを用いることができるため、従来の熱ローラ方式、ベルト加熱方式等の装置に比べて省電力及びウエイトタイムの短縮化が可能となる。
特開平３−２３３５８６号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平８−６４０９号公報 特開平８−５４７９５号公報 特開平８−２８６５３３号公報 特開平９−１１４２９２号公報 特開平９−１９７８６４号公報 特開２００１−１９４９３７号公報 特開２００３−２２８２４６号公報 米国特許第５５２５７７５号明細書 米国特許第５３５５２０４号明細書 米国特許第６７７５５０９号明細書

このようなオンデマンドタイプの像加熱装置は、上述したように加圧ステー１１１と加圧ローラ１１５の長手方向両端部をバネ等の付勢部材で加圧することによりヒータ１１３と加圧ローラ１１５の間に圧力を掛けている。このような加圧構成の場合、加圧ローラ１１５や加圧ステー１１１のわずかな撓みによりニップ部の長手方向中央部に掛かる圧力がニップ部両端部に掛かる圧力よりも小さくなり易い。このように圧力分布が不均一になると記録媒体搬送方向のニップ幅も長手方向に亘り不均一になり、画像の定着性が不均一になりやすい。このニップ幅分布の不均一性を補うために、ホルダ１１２のヒータ保持面の長手方向中央部の厚みを両端部より若干大きくして、ヒータ１１３の長手方向中央部が両端部よりも加圧ローラ１１５側に反るようにしている（このような形状を以下クラウン形状と称する）。

ところで、記録媒体を皺なく排出するための手法として、加圧ローラの形状を逆クラウン形状（長手方向両端部付近の径が中央部より大きい形状）にすることが知られている。加圧ローラを逆クラウン形状にすることにより加圧ローラの周速が中央部より両端部付近で速くなり、このため記録媒体がニップ部で搬送される際に中央部から両端部に向かって引っ張られる力を受ける。このような現象により皺の発生が抑えられると考えられている。

しかしながら、記録媒体の皺を抑えるメカニズムは必ずしも加圧ローラの中央と両端の周速差だけに拠るものではない。上述したように、ニップ部のニップ幅の不均一性を補うためのヒータ１１３の反り（クラウン量）を大きくしすぎると、たとえ加圧ローラが逆クラウン形状になっていても記録媒体が皺になって排出されることがある。ヒータのクラウン量を大きくするということはニップ長手方向中央部のニップ幅（記録媒体移動方向の幅）をより大きくするということである。記録媒体の皺を抑えるメカニズムは加圧ローラの中央と両端の周速差だけでなく、ニップ長手方向中央部のニップ幅と両端部のニップ幅の差なども微妙に関係していると思われる。いずれにしても、ヒータのクラウン量を大きくしすぎると記録媒体の皺の発生には不利になる。

一方、図８及び図９に示すように、フィルム１１４と加圧ローラ１１５との圧接ニップ部Ｎからの記録媒体Ｓの排出がなされた直後の部分では、圧接ニップ部Ｎでの拘束が開放されると同時に記録媒体が熱膨張し、記録媒体Ｓに縦方向の波打ちＳａが現れる。このように波打ちが発生すると、記録媒体Ｓの凸の部分が凹の部分よりフィルム１１４に長く接触する。このため、図９に示すように、記録媒体Ｓの波打ちＳａの凸の部分は凹の部分に比べて余分な熱を受けやすくなる。波打ちＳａは、特にＯＨＰシートや光沢フィルム等の樹脂フィルム記録媒体で顕著である。

特に、フィルム１１４として、ある程度の熱容量を持つ弾性層と離型層と金属フィルムからなるスリーブを使用する場合（例えば単位面積当たりの熱容量０．１Ｊ／ｃｍ^２・Ｋ）は、記録媒体Ｓに発生する波打ちＳａの凸の部分は、凹の部分に比べて過剰の熱を受ける事になる。この過剰の熱の為に、凸の部分の表面の平滑度が悪化する事で、特に記録媒体ＳがＯＨＰシートの場合、図１０に示すように、波打ちＳａの凸の部分に沿って透過性が悪化したり、記録媒体Ｓが光沢フィルムの場合は光沢度ムラが発生する。この画像ムラを炎のような形に見えるので便宜的にファイヤマークと称する。

このファイヤマークは、図１１で示すように、フィルム１１４を介してヒータ１１３と加圧ローラ１１５とで形成される圧接ニップ部Ｎのニップ長手方向のクラウン量Ｃが小さい（例えば長手Ｌ＝２２０に対してＣ＝１００μｍ）ほど悪くなる傾向があり、同クラウン量Ｃが大きい（例えば長手Ｌ＝２２０に対してＣ＝３００μｍ）と軽微になる。これは、上述したようにニップ部Ｎのクラウン量Ｃが小さいと圧接ニップ部Ｎ内で記録媒体Ｓを広げながら搬送する能力が大きくなり、記録媒体Ｓに対するストレスが大きくなり前記波打ちＳａが大きくなる為と考えられる。しかしながら、このファイヤマークに対するクラウン量Ｃの傾向を重視し、クラウン量Ｃを大きく設定すると、圧接ニップ部Ｎ内で記録媒体Ｓを広げながら搬送する能力が低くなる為に、薄紙等の剛性の弱い記録媒体Ｓの紙シワが悪化する。

本発明は上述の課題に鑑み成されたものであり、その目的は、記録媒体の皺や波打ちを抑えられる像加熱装置を提供することにある。

本発明の更なる目的は、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。

上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、可撓性の回転部材と、前記回転部材の内面に接触する摺動部材と、前記摺動部材を保持するホルダと、前記回転部材を介して前記摺動部材とニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記ホルダの前記摺動部材を保持する保持面は、前記ホルダの長手方向中央部が両端部より前記ニップ部側に突出したクラウン形状の第１保持領域と、前記第１保持領域より前記回転部材の移動方向下流側に設けられており前記ホルダの長手方向中央部が両端部より前記ニップ部側に突出したクラウン形状の第２保持領域と、を有し、前記第２保持領域のクラウン量は前記第１保持領域のクラウン量より大きいことを特徴とする像加熱装置、である。

また、上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の他の代表的な構成は、可撓性の回転部材と、前記回転部材の内面に接触する摺動部材と、前記回転部材を介して前記摺動部材とニップ部を形成する加圧ローラと、前記ニップ部を形成するための圧力を付与する付勢手段と、を有し、前記摺動部材は、前記付勢手段による圧力が掛かった状態で長手方向中央部が両端部より前記ニップ部側に突出したクラウン形状になっており、前記摺動部材の前記回転部材の移動方向下流側のクラウン量は上流側のクラウン量より大きいことを特徴とする像加熱装置、である。

この構成により、ニップ部に突入した直後の特に薄紙のような剛性の弱い記録媒体は、十分に両端に広げられながら侵入する為にシワが発生することは無い。又、排紙直前の記録媒体は余分なストレスを受けることなく排出される為、排紙直後に波うつ量が少なく、ファイヤマークも抑えることが可能になる。

本発明に係る像加熱装置を定着装置として用いた画像形成装置の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は画像形成装置の一例を示す図であり、図２は定着装置の説明図である。まず画像形成装置の全体構成について説明し、次に定着装置の構成について説明する。

（１）画像形成装置
本実施例の画像形成装置は電子写真方式を採用したフルカラー画像形成装置であって、略垂直方向へ略直線上に配列され、異なる色の画像（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）をそれぞれ形成する４つのプロセスステーション１ａ〜１ｄと、記録媒体としてのシートＳを搬送する搬送経路２０とを備える。

各プロセスステーション１ａ〜１ｄは、少なくとも潜像を担持するための感光体ドラム２ａ〜２ｄを有し、各感光体ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、感光体ドラム２ａ〜２ｄを一様に帯電するための帯電ローラ３ａ〜３ｄと、感光体ドラム２ａ〜２ｄ上にレーザ光を照射して潜像を形成するための露光器４ａ〜４ｄと、感光体ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された潜像を対応する色（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）のトナーで現像して顕像化する現像手段５ａ〜５ｄと、感光体ドラム２ａ〜２ｄ上の残留トナーを除去するクリーニング装置６ａ〜６ｄと、が配置されている。

各現像手段５ａ〜５ｄは、トナーを担持するための現像スリーブ５０ａ〜５０ｄを有する。各現像スリーブ５０ａ〜５０ｄは、対応する感光体ドラム２ａ〜２ｄと所定の間隔をおいて支持されており、現像時には感光体ドラム２ａ〜２ｄと現像スリーブ５０ａ〜５０ｄの間に現像バイアスが印加される。

中間転写ベルト７は、駆動ローラ８、従動ローラ９、および各ベルト張架ローラ１０，１１に張架され、図中の矢印が示す方向に回転駆動される。

中間転写ベルト７は、各プロセスステーション１ａ〜１ｄの配列方向に沿って搬送され、感光体ドラム２ａ〜２ｄ上の各色のトナー像は各ステーションで順次１次転写手段１４ａ〜１４ｄにより中間転写ベルト表面に転写されフルカラー画像が形成される。

一方、シートＳは、装置下部に設けられた給紙カセット１５に積載収納されており、給紙ローラ１６によって給紙カセット１５から一枚ずつ分離給送され、レジストローラ対１７に給紙する。レジストローラ対１７は、給紙されたシートＳを中間転写ベルト７と２次転写ローラ１２の間に送り出す。

中間転写ベルト７の最下方の表面には、従動ローラ９に対向するように配置された２次転写ローラ１２が当接され、２次転写ローラ１２は、中間転写ベルト７との間で通過するシートＳを挟持搬送する。２次転写ローラ１２には、高圧電源１３（バイアス手段）からバイアスが印加され、これにより、２次転写ローラ１２と中間転写ベルトの間を通過するシートＳに中間転写ベルト上のトナー画像が２次転写されながら定着装置１８に搬送される。

トナー像が転写されたシートＳは、定着装置１８に送られる。定着装置１８によってシートＳが加熱及び加圧され、そのトナー像がシートＳ上に定着される。これにより、シートＳ上には画像が形成されることになり、このシートＳは、定着装置１８から装置外部の排出トレイ１９へ排出される。

（２）定着装置１８
図２は定着装置１８の構成略図である。この定着装置１８は前述した図７の定着装置と基本的には同じオンデマンドタイプの像加熱装置である。

すなわち、セラミックヒータ（摺動部材）５５と、該ヒータ５５を支持する加熱体保持部材としてのホルダ５３と、ホルダ５３の周辺に巻きかけられたフィルム状の定着スリーブ（可撓性の回転部材）５２と、横断面下向きにＵ字型の断面をもつ剛性部材から構成される補強ステー５１と、定着スリーブ５２を挟んでヒータ５５に対向配設される加圧ローラ５７と、を有する。セラミックヒータ５５は、セラミック製の長方形の基板に発熱抵抗体のペーストをスクリーン印刷し、基板上に発熱抵抗体のパターンを形成したものである。発熱抵抗体パターンの上には定着スリーブ内面と接触する絶縁層（ガラス製）が形成されている。加圧ローラ５７は芯金の周りに弾性層を設けた構造である。また、加圧ローラ５７は弾性層の長手方向両端部付近の径が中央部より大きい逆クラウン形状になっている。

また、図１２の分解図及び図１３を参照すれば理解できるように、定着装置本体フレーム７０とステー５１の間にはバネ６１Ａ（第１の付勢手段）、６１Ｂ（第２の付勢手段）が配置されており、バネ６１Ａ、６２Ｂは共にステー５１を加圧ローラ５７に向かって付勢している。バネ６１Ａ、６２Ｂの付勢力はステー５１からホルダ５３を介してヒータ５５に伝わる。また、加圧ローラ５７の軸５７Ａ、５７Ｂはいずれも本体フレーム７０に回転可能に保持されている。したがって、ヒータ５５と加圧ローラ５７の間にはバネ６１Ａ、６２Ｂによる圧力が掛かり、ニップ部Ｎが形成される。

加圧ローラ５７と定着スリーブ５２との圧接ニップ部Ｎを通る記録媒体としてのシートＳは、圧接ニップ部Ｎにて圧接され、定着スリーブ５２に密着して挟持搬送される。さらに、この圧接力によりヒータ裏面は、ホルダ５３のシート搬送方向上流側受け面（第１保持領域）Ａと下流側受け面（第２保持領域）Ｂに圧接される。ホルダ５３のヒータを保持する保持面は第１保持領域Ａと第２保持領域Ｂを有する。受け面Ａ，Ｂはいずれも長手方向中央部が両端部よりニップ部側に突出したクラウン形状になっている。ヒータ５５はセラミック製で、装置に搭載していない部品単体状態では実質的に長方形である。このようなヒータを装置の搭載しバネ６１Ａ、６１Ｂの力が加わると、ヒータはこのＡ・Ｂの各々の受け面のクラウン形状にならって湾曲し、クラウン形状を作る。

本実施例において、定着スリーブ５２は、図３に層構成模型図を示したように、内面から金属フィルム５２ａ、弾性層５２ｂ、離型層５２ｃから構成される可撓性を有するものである。また定着スリーブ５２の単位面積当たりの熱容量は、およそ０．１Ｊ／ｃｍ^２・Ｋ程度の熱容量のものを使用する。

加圧ローラ５７が回転駆動され、それに伴って定着スリーブ５２が従動回転状態になり、またヒータ５５に通電がなされて該ヒータが迅速に昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、圧接ニップ部Ｎの定着スリーブ５２と加圧ローラ５７との間に未定着トナー像ｔを担持した記録媒体としてのシートＳが導入され、圧接ニップ部ＮにおいてシートＳのトナー像担持側面が定着スリーブ５２の外面に密着して定着スリーブ５２と一緒に圧接ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程においてヒータ５５で加熱された定着スリーブ５２の熱によりシートＳが加熱され、シートＳ上の未定着トナー像ｔがシートＳ上に加熱・加圧されて溶融定着される。圧接ニップ部Ｎを通過したシートは定着スリーブ５２の面から曲率分離して排出搬送されていく。

定着動作で圧接ニップ部Ｎからの排出直後において、シートＳは、圧接ニップ部Ｎでの拘束が開放されると同時に熱膨張する。ここで、図４の部分拡大模型図及び図８、図９に示すように、圧接ニップ部Ｎ内を通過中のシートＳは、加圧ローラの逆クラウン形状の作用等により、搬送方向に対して直交する方向の中央部から両端部に向かって押し広げられようとする力を受けている。このような力による搬送ストレスを受けたシートＳは、ニップ部から排出されてニップ部での拘束力から開放されると熱膨張し縦方向の波うちＳａが発生する。この時の波うちＳａにおいて、上に凸のラインを波うちの上端部６３とし、下に凸のラインを波うちの下端部６２とする。この時、より定着スリーブ５２に長く接触する波うち上端部６３は、下端部６２と比べて余分な熱を受けやすくなり、従来例で説明したように画像不良の原因になる。この画像不良は炎のような形に見えるので便宜的にファイヤマークと呼ばれ、記録媒体ＳがＯＨＰシートや樹脂フィルムシートである場合に特に顕著に発生する。

ファイヤマークは、特に圧接ニップ部Ｎ内下流からシートＳが排紙される時のシートＳに対する搬送ストレスとの関係が深い。搬送ストレスはヒータホルダの長手方向に沿って設けられたクラウン量Ｃ（図１１）に関連がある。圧接ニップ部Ｎ内の長手方向に亘るニップ幅分布の不均一性を抑えつつ紙シワを防止する為に十分な、ホルダ５３のヒータ受け面Ａ・Ｂのクラウン量として、例えばＬ＝２２０ｍｍに対しＣ＝１００μｍ（即ち、小さめのクラウン量）に設定すると、紙シワは防止できるものの、ファイヤマークが顕著になる。又、この画像不良（ファイヤマーク）に有利なクラウン量の設定として、例えばＬ＝２２０ｍｍに対しＣ＝４００μｍ（即ち、大きめのクラウン量）にすると、ニップ部内でシートＳを広げる作用が低下し薄紙などの剛性の低い紙で紙シワが発生する。なお、この場合のホルダ５３のヒータ受け面Ａ・Ｂのクラウン量の数値は、加圧ローラ５７の逆クラウン量Ｃ_{ｐｒｅｓｓｕｒｅ}が、例えばＬ＝２２０ｍｍに対しＣ_{ｐｒｅｓｓｕｒｅ}＝１５０μｍの時の数値である。

ファイヤマークは、特に、圧接ニップ部Ｎからの排紙時、すなわち圧接ニップ部Ｎ内の下流側のクラウン量による搬送ストレスでが主な原因で発生するのに対し、紙シワは、シートＳが圧接ニップ部Ｎに突入した直後（即ち圧接ニップ部Ｎ内の上流側）において、紙を広げながら搬送する作用が十分に働かない場合に発生することが判明した。

このため、本実施例では、加圧ローラ５７、定着スリーブ５２、ホルダ５３で構成された圧接ニップ部Ｎ内のクラウン量を圧接ニップ部Ｎ内のシート搬送方向上流と下流で異ならせる様に構成する。即ち、図５で示すように、ヒータホルダ５３の上流側のヒータ受け面Ａと下流側のヒータ受け面Ｂのクラウン量Ｃを、例えば、Ａ面においてはＬ＝２２０ｍｍに対してＣ_Ａ＝１００μｍ、Ｂ面においてはＬ＝２２０ｍｍに対してＣ_Ｂ＝４００μｍに設定する。つまり、ヒータ受け面Ｂ（第２保持領域）のクラウン量Ｃ_Ｂをヒータ受け面Ａ（第１保持領域）のクラウン量Ｃ_Ａより大きく設定する。なお、従来装置の構成においてはＡ面とＢ面は同じ値である。

本実施例の設定の場合のヒータホルダ５３の一部を斜め下側から見たときの斜視図を図１４に示す。また、ヒータホルダ５３を図１４の形状にし、加圧バネ６１Ａ及び６１Ｂにより圧力を掛けた状態におけるヒータ５５を斜め下側から見たときの斜視図を図１５に示す。また、ヒータホルダをシートＳの搬送方向下流側から見たときの図を図１６に示す。図１４及び図１６を参照すれば理解できるように、ヒータ受け面Ｂのクラウン量（Ｃ_Ｂ＝４００μｍ）はヒータ受け面Ａのクラウン量（Ｃ_Ａ＝１００μｍ）より大きいが、ヒータ受け面Ａ、Ｂのクラウン部の頂点は同じ高さに設定されている。

図１５に示すヒータの撓み方を参照すれば分かるように、ヒータ受け面Ａ、Ｂのクラウン量が同じ場合、ヒータの撓み方は図１５の破線に示すようにシート搬送方向上流側と下流側共にクラウン量が同じ形状になるが、本実施例のようにヒータ受け面Ｂのクラウン量をヒータ受け面Ａのクラウン量より大きく設定すると、ヒータの撓み方も図１５の実線のようにシート搬送方向（定着スリーブ移動方向）下流側のクラウン量が上流側のクラウン量より大きくなるように撓む。

この構成により、圧接ニップ部Ｎに突入した直後の特に薄紙のような剛性の弱いシートＳは、十分に両端に広げられながら侵入する為に紙シワが発生することは無い。又、排紙直前のシートＳは余分なストレスを受けることなく排出される為、排紙直後に波うつ量が少なく、ファイヤマークも抑えることが可能になる。

上記の様に、ヒータホルダ５３の上流側のヒータ受け面Ａと下流側のヒータ受け面Ｂのクラウン量Ｃを別々に設定する事によってファイヤマークと紙シワを共に抑えることができる。しかしながら、このクラウン量Ｃの差を大きく取るに従って、圧接ニップ部Ｎの長手方向のニップ幅分布の不均一性に影響を与える。この為、ファイヤマークの低減、紙シワの低減、ニップ幅分布の均一性、を満たすヒータ受け面Ａ、Ｂ各々のクラウン量Ｃの設定が重要になる。そこで、最適なクラウン量を設定すべく、実験を行った。実験結果を表１に示す。

表１は、シートＳの紙シワ・ファイヤマーク・ニップの均一性の、ヒータ受け面Ａ、Ｂクラウン量に応じた性能差を示している。○＝良好、△＝やや悪い、×＝悪い、を意味する。この実験により、圧接ニップ部Ｎにおけるシート搬送方向と直交する方向のクラウン量に関して、シート搬送方向上流位置のクラウン量と下流位置のクラウン量を上流部Ａで１００〜２００μｍ、下流部Ｂで３００〜４００μｍに設定する事で、圧接ニップ部Ｎのニップ幅の均一性を損なう事無く、紙シワとファイヤマークの良好な状態を実現する事が可能になることがわかる。なお、ヒータ５５はバネ６１Ａ、６１Ｂによる圧力を掛ける前の状態（部品単体）では長方形であるが、セラミック製であるので、ホルダ５３のクラウン量を上述の値に設定してもヒータ５５のクラウン量は必ずしもホルダ５３と全く同じ値にはならない。ヒータ受け面Ａのクラウン量をＣ_Ａ＝１００〜２００μｍ、ヒータ受け面Ｂのクラウン量をＣ_Ｂ＝３００〜４００μｍに設定した場合、ヒータ５５の上流側のクラウン量Ｃ_Ａ´は０μｍ＜Ｃ_Ａ´≦１００μｍ、下流側のクラウン量Ｃ_Ｂ´は２００μｍ≦Ｃ_Ｂ´≦３００μｍとなり、ヒータのクラウン量の設定としてはこれらの値が適切であることがわかる。

以上のように、弾性層と離型層と金属フィルムとから成る定着スリーブを備えた定着装置において、薄紙においても紙シワの発生が無く、かつファイヤマークの良好な定着装置を提供する事ができる。熱容量の比較的大きな定着フィルムを用いたときでも、画質を落とさず紙シワを発生させずに定着作業を行うことができる。

上記の実施例においては、定着フィルムとして、単位面積当たりの熱容量がおよそ０．１Ｊ／ｃｍ^２・Ｋ程度の熱容量のものを使用したが、これに限るものではなく、熱容量の非常に小さいポリイミドフィルム（例えば厚さ５０μｍ、単位面積当たりの熱容量０．０１Ｊ／ｃｍ^２・Ｋ）等を使用することもできる。この場合、波うちＳａの上端部６３と、下端部６２との受ける熱量の差は小さく、元々画像に対する影響は少ないが、本実施例のような構成にすることでより高画質にすることができるまた、弾性層のない可撓性の定着スリーブを備えた装置にも適用できる。

なお、本実施例の摺動部材は発熱機能のあるヒータであるが、加圧ローラと共にニップ部を形成する機能さえあればよく、発熱機能は必ずしもなくても構わない。この場合、例えば定着スリーブ自体を電磁誘導の原理で発熱させればよい。また、実施例では可撓性の移動部材５２を円筒状部材にして、これを加圧ローラ駆動による従動回転としているが、エンドレスフィルムの内部に駆動ローラとテンションローラを設け駆動ローラを回転駆動することによりフィルムを回転させるなど、任意の回転駆動手段にすることが出来る。

また、本発明の像加熱装置は実施例の画像加熱定着装置としての使用に限られず、未定着画像を記録材に仮に定着せしめる仮定着装置、定着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表面改質装置等の像加熱装置としても有効である。またその他、例えば、紙幣等のシワ除去用の熱プレス装置、熱ラミネート装置、紙等の含水分を蒸発させる加熱乾燥装置、インクジェットプリンタ等に用いられる乾燥用の像加熱装置など、被加熱部材を加熱処理する像加熱装置等として用いても有効であることは勿論である。

本発明は上述の実施例にとらわれるものではなく、技術思想が同じ変形例を含むものである。

実施例１における画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の概略構成図である。 定着スリーブの層構成模型図である。 定着装置の部分的な拡大模型図である。 ヒータホルダのヒータ受け面Ａ・Ｂの形状をグラフ化したものである。 従来の熱ローラ方式の定着装置の説明図である。 従来のフィルム加熱方式の定着装置の説明図である。 記録媒体の波うちの状態を模式的に示す斜視図である。 図８の拡大模式図である。 画像不良の部位を示す図である。 クラウン量の説明図である。 実施例１の定着装置の分解図である。 実施例１の定着装置におけるバネ６１の掛け方を示した図である。 実施例１のヒータホルダの一部を斜め下側から見たときの斜視図である。 加圧バネにより圧力を掛けた状態におけるヒータを斜め下側から見たときの斜視図である。 ヒータホルダを記録媒体搬送方向下流側から見たときの図である。

符号の説明

Ｓ…シート、Ｓａ…波うち、Ｎ…圧接ニップ部、Ａ…ニップ上流のクラウン形成面、Ｂ…ニップ下流のクラウン形成面、Ｃ…クラウン量、１…プロセスステーション、２…感光体ドラム、３…帯電ローラ、４…露光器、５…現像手段、６…クリーニング装置、７…中間転写ベルト、８…駆動ローラ、９…従動ローラ、１０…ベルト張架ローラ、１１…ベルト張架ローラ、１２…二次転写ローラ、１３…高圧電源、１４…一次転写手段、１５…給送カセット、１６…給送ローラ、１７…レジストローラ対、１８…定着装置、１９…排出トレイ、２０…搬送経路、５０…現像スリーブ、５１…補強ステー、５２…定着スリーブ、５２ａ…金属フィルム、５２ｂ…弾性層、５２ｃ…離型層、５３…ホルダ、５５…ヒータ、５７…加圧ローラ、６２…下端部、６３…上端部

Claims (22)

1. 可撓性の回転部材と、前記回転部材の内面に接触する摺動部材と、前記摺動部材を保持するホルダと、前記回転部材を介して前記摺動部材とニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記ホルダの前記摺動部材を保持する保持面は、前記ホルダの長手方向中央部が両端部より前記ニップ部側に突出したクラウン形状の第１保持領域と、前記第１保持領域より前記回転部材の移動方向下流側に設けられており前記ホルダの長手方向中央部が両端部より前記ニップ部側に突出したクラウン形状の第２保持領域と、を有し、前記第２保持領域のクラウン量は前記第１保持領域のクラウン量より大きいことを特徴とする像加熱装置。
2. 前記ニップ部を形成するための圧力を付与する付勢手段を有し、前記付勢手段は前記装置の長手方向両端部に夫々設けられていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記ホルダを前記加圧ローラ側に押さえつける高剛性のステーを有し、第１の前記付勢手段は前記ステーの一端側を前記加圧ローラに向かって付勢しており、第２の前記付勢手段は前記ステーの他端側を前記加圧ローラに向かって付勢していることを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
4. 前記第１保持領域のクラウン量は１００μｍ以上２００μｍ以下であり、前記第２保持領域のクラウン量は３００μｍ以上４００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
5. 前記第１保持領域のクラウン部の頂点と前記第２保持領域のクラウン部の頂点は略同じ高さであることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
6. 前記摺動部材は板状の部材であり、前記付勢手段による圧力の作用により前記ホルダの前記保持面の形状に倣って撓んでいることを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
7. 前記摺動部材は、前記ホルダの前記保持面に倣って撓んだ状態で、前記ホルダの前記第１保持領域に対応する領域のクラウン量がゼロより大きく１００μｍ以下であり、前記ホルダの前記第２保持領域に対応する領域のクラウン量が２００μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の像加熱装置。
8. 前記摺動部材はセラミック製であり、前記付勢手段による圧力が掛かる前の形状は実質的に長方形であることを特徴とする請求項６に記載の像加熱装置。
9. 前記摺動部材は発熱抵抗体パターンが形成されたヒータであることを特徴とする請求項６に記載の像加熱装置。
10. 前記回転部材は、基層と弾性層を有することを特徴とする請求項６に記載の像加熱装置。
11. 前記基層は金属製であることを特徴とする請求項１０に記載の像加熱装置。
12. 前記加圧ローラは長手方向両端部付近の径が中央部より大きい逆クラウン形状であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
13. 可撓性の回転部材と、前記回転部材の内面に接触する摺動部材と、前記回転部材を介して前記摺動部材とニップ部を形成する加圧ローラと、前記ニップ部を形成するための圧力を付与する付勢手段と、を有し、前記摺動部材は、前記付勢手段による圧力が掛かった状態で長手方向中央部が両端部より前記ニップ部側に突出したクラウン形状になっており、前記摺動部材の前記回転部材の移動方向下流側のクラウン量は上流側のクラウン量より大きいことを特徴とする像加熱装置。
14. 前記付勢手段は前記装置の長手方向両端部に夫々設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の像加熱装置。
15. 前記摺動部材を保持するホルダと、前記ホルダを前記加圧ローラ側に押さえつける高剛性のステーを有し、第１の前記付勢手段は前記ステーの一端側を前記加圧ローラに向かって付勢しており、第２の前記付勢手段は前記ステーの他端側を前記加圧ローラに向かって付勢していることを特徴とする請求項１４に記載の像加熱装置。
16. 前記摺動部材は板状の部材であり、前記付勢手段による圧力の作用により前記ホルダの保持面の形状に倣って撓んでいることを特徴とする請求項１５に記載の像加熱装置。
17. 前記摺動部材は、前記上流側のクラウン量がゼロより大きく１００μｍ以下であり、前記下流側のクラウン量が２００μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１３に記載の像加熱装置。
18. 前記摺動部材はセラミック製であり、前記装置に搭載する前の形状は実質的に長方形であることを特徴とする請求項１６に記載の像加熱装置。
19. 前記摺動部材は発熱抵抗体パターンが形成されたヒータであることを特徴とする請求項１８に記載の像加熱装置。
20. 前記回転部材は、基層と弾性層を有することを特徴とする請求項１３に記載の像加熱装置。
21. 前記基層は金属製であることを特徴とする請求項２０に記載の像加熱装置。
22. 前記加圧ローラは長手方向両端部付近の径が中央部より大きい逆クラウン形状であることを特徴とする請求項１３に記載の像加熱装置。