JP2006078578A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム加熱方式の像加熱装置について、熱効率と高速ウォームアップ特性、低コストといった利点を損なうことなく、被記録材加熱ニップ内の圧分布の最適化をはかり、カラー画像における高速化・高画質化への対応を図ることを目的とする。
【解決手段】板状発熱体２３と、板状発熱体と接触しつつ移動する可撓性部材２１と、板状発熱体および可撓性部材を保持する支持ホルダー２２と、可撓性部材を介して板状発熱体とニップ部Ｎを形成する弾性ローラ３０と、を有し、ニップ部の可撓性部材と弾性ローラとの間で像Ｔを担持した被記録材Ｐを挟持搬送して加熱する像加熱装置において、弾性ローラの回転軸線に対して鉛直な断面において、板状発熱体２３の中心位置Ｃ１がニップ部Ｎの中心Ｃ２よりも被記録材搬送方向上流側に位置し、かつ板状発熱体の被記録材搬送方向下流側端部Ｋは、ニップ部Ｎのニップ内にあり、被記録材搬送方向上流側端部Ｊは定着ニップ部Ｎのニップ外にあることを特徴とする像加熱装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置において、未定着トナー像を形成担持させた被記録材を加熱して、被記録材上に永久固着像を形成するトナー像定着装置として用いて好適な像加熱装置に関する。

本発明は、特にカラー画像形成装置に使用される、低コストで立ち上がり時間（いわゆるウォームアップタイム）の短い、耐久性に優れたオンデマンド定着装置として用いて好適な像加熱装置に関するものである。

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像を加熱定着させる加熱定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式など各種の方式・構成の像加熱装置が知られている。

これらのうち、フィルム加熱方式の像加熱装置はウォームアップタイムが短く、安価な定着装置として良く知られている。フィルム加熱方式の像加熱装置は、固定支持された、セラミックスヒーターを一般的とする板状発熱体（加熱体）と、この板状発熱体と接触しつつ移動する、耐熱樹脂製フィルムや金属製フィルム等の可撓性部材と、可撓性部材を介して板状発熱体とニップ部を形成する弾性ローラと、を有し、ニップ部の可撓性部材と弾性ローラとの間で像を担持した被記録材を挟持搬送して加熱するものである。このような構成の像加熱装置では、可撓性部材の熱容量が非常に小さくなっているので、板状発熱体に電力を投入した後、短時間でニップ部を所定の像加熱可能温度まで昇温させることが可能である。

特許文献１に記載のフィルム加熱方式の定着装置は、円筒状またはエンドレス状の可撓性部材が加圧部材と加圧当接し定着ニップを形成するとき、可撓性部材を支持する部材の定着ニップ部内相当位置に突起を設け、定着ニップ内に局所的に加圧力の高い部分を形成することで、定着のプロセススピードを高速化したときでも、高いグロスで良好な定着画像が得られるよう工夫されている。

特許文献２に記載のフィルム加熱方式の定着装置は、定着ニップの下流部分で加圧力を急激に変化させている。この手法によれば加圧ローラ汚れを防止できるばかりでなく高速化・高画質化（高光沢化）に対してもある程度の効果が認められる。

フィルム加熱方式の定着装置において更なる高速化・高光沢化を図る手法として、例えば図１０に示されるような形態、あるいは特許文献３で提案されているような形態（図１２）が考えられる。これらはフィルム加熱方式の定着装置において、円筒状またはエンドレス状フィルムを有する加熱回転体が加圧部材と加圧当接し定着ニップを形成するとき、回転体を支持する部材の定着ニップ部内相当位置に突起を設け、定着ニップ内に局所的に加圧力の高い部分を形成することで、定着のプロセススピードを高速化したときでも、高いグロスで良好な定着画像が得られるよう工夫されている。
特開平１１−１３３７７６号公報 特開２００３−３３７４８１号公報 特開平１０−１９８２００号公報

しかしながら、板状発熱体で発生した熱を可撓性部材（加熱フィルム）を介して効率的に被記録材に与えることで更なる高速化・高光沢化・ウォームアップタイム短縮を達成すると言う観点に対しては改善の余地が残されていた。

すなわち、図１０の定着ニップ部を拡大した図である図１１の領域Ｑ、あるいは、図１２（b）の領域Ｑのように、定着ニップ部内に相当する位置に突起を設けると、加熱フィルムと板状発熱体１５３との間に空隙が生じ、板状発熱体で発生した熱が充分に加熱フィルムに伝達せず、板状発熱体が必要以上に発熱し、板状発熱体を仕持する支持ホルダーの耐熱温度を超えてしまって破損するといった問題が生じていた。

本発明は上記従来技術を更に発展させたものである。すなわち、フィルム加熱方式の像加熱装置について、熱効率と高速ウォームアップ特性、低コストといった利点を損なうことなく、被加熱材を加熱するニップ内の圧分布の最適化をはかり、カラー画像における高速化・高画質化への対応を図ることを目的とする。

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、板状発熱体と、前記板状発熱体と接触しつつ移動する可撓性部材と、前記板状発熱体および前記可撓性部材を保持する支持ホルダーと、前記可撓性部材を介して前記板状発熱体とニップ部を形成する弾性ローラと、を有し、前記ニップ部の前記可撓性部材と前記弾性ローラとの間で像を担持した被記録材を挟持搬送して加熱する像加熱装置において、前記弾性ローラの回転軸線に対して鉛直な断面において、前記板状発熱体の中心位置が前記ニップ部の中心よりも被記録材搬送方向上流側に位置し、かつ前記板状発熱体の被記録材搬送方向下流側端部は、前記ニップ部のニップ内にあり、被記録材搬送方向上流側端部は前記定着ニップ部のニップ外にあることを特徴とする像加熱装置、である。

上記構成において、板状発熱体が弾性ローラの回転中心からニップ部の入口側にオフセットし、かつ板状発熱体下流側端部がニップ部内にあることで、ニップ部内では板状発熱体による加熱と同時に、ニップ中心よりも下流でピーク値となるような圧分布が形成される。これにより被記録材の像がニップ部内で可撓性部材から熱供給を受け、その温度が最も高くなる下流部分、すなわち充分に軟化もしくは溶融した状態において高圧にさらされるため、従来の方式におけるようなニップ中心部で圧分布のピーク値をもつ場合と比較して加圧力を増加させることなく高速条件下においても充分な像加熱性と画質を確保することが可能となる。

また、上流側の板状発熱体端部がニップ部の入口より外側となるように板状発熱体を配置したので、可撓性部材内面と支持ホルダーがニップ部上流側近傍で接触して可撓性部材の熱が支持ホルダーに奪われてしまうことのないため、高速ウォームアップ特性を損なうこともない。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。

以下に、第１の実施例を説明する。

（１）画像形成装置例
図１は本発明に従う像加熱装置を定着装置として搭載した画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は転写方式電子写真プロセスを用いた、インライン方式（タンデム型）の４色フルカラーレーザビームプリンタである。

Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋはそれぞれイエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの各色のトナー像を形成する第１〜第４の４つのプロセスステーション（以下、作像部と記す）であり、プリンタ内に下から上に順に並列配置されている。

各作像部は、それぞれ、時計方向に所定のプロセススピードで回転駆動されるドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１、１次帯電器２、レーザスキャナユニット３、現像装置４、クリーニング装置５等を有している。

７は被記録材の静電吸着搬送部材としてのエンドレスベルト（以下、搬送ベルトと記す）である。この搬送ベルト７は上側の駆動ローラ８、下側の吸着対向ローラ９、２本のテンションローラ１０・１１との間に懸回張設してある。駆動ローラ８と吸着対向ローラ９との間の搬送ベルト部分を各作像部に亘らせて縦方向に配設してある。６は転写ローラであり、上記の搬送ベルト７を介して各作像部の感光ドラム１に圧接させている。

そして、各作像部において、感光ドラム１が回転駆動され、１次帯電器２により所定の極性及び電位に一様に１次帯電処理される。その帯電処理面に対してレーザスキャナユニット３により光像露光がなされ、各感光ドラム１上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。その静電潜像が現像装置４によってトナー像として現像される。

このようなプロセスにより、各作像部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの感光ドラム１の面に、それぞれ、フルカラー画像の色分解成分像である、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が形成される。

一方、プリンタ内下部に配設した給紙カセット１２内の被記録材（以下、転写材と記す）Ｐが所定の制御タイミングにて給紙ローラ１３により１枚ずつ分離給送される。転写材Ｐは搬送ローラ１４・１５で上方に搬送され、レジストローラ１６により所定の制御タイミングにて搬送ベルト７の下端部と吸着ローラ１７との間の吸着部に導入される。吸着ローラ１７は搬送ベルト７を介して吸着対向ローラ９に圧接させてある。吸着ローラ１７には吸着バイアス電源１７ａより電圧が印加されることにより吸着部に導入された転写材Ｐに電荷が付与される。その転写材Ｐは搬送ベルトを分極することによってベルト面に静電吸着状態になる。

その転写材Ｐは搬送ベルト７の回動で上方に搬送されていき、搬送過程で第１〜第４の各作像部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの転写部を通過して、各作像部の感光ドラム面にそれぞれ形成されるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー像の重畳転写を順次に受ける。これにより転写材Ｐの面に未定着のフルカラートナー像が合成形成される。感光ドラム１から転写材Ｐへのトナー像の転写は転写ローラ６に転写バイアス電源６ａから転写バイアスが印加されて、静電的になされる。

また、各作像部において、転写材Ｐへのトナー像転写後の感光ドラム１はクリーニング装置５によって転写残トナー等の残存付着物が除去され、繰り返して作像に供される。

４つのトナー像の重畳転写を受けて搬送ベルト７の上端に搬送された転写材Ｐは搬送ベルト７面から分離されて、像加熱装置である定着装置１８に送り込まれ、トナー像の加熱定着を受けた後、フルカラープリントとして排出搬送される。

（２）定着装置１８
図２は定着装置１８の要部の拡大横断面模型図である。図３はその部分的拡大模型図である。この定着装置１８は、可撓性部材として円筒状（スリーブ状）の加熱フィルム（定着フィルム）を用いた、フィルム加熱方式、加圧ローラ駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。

２０は加熱ユニット（加熱回転体ユニット）、３０は弾性を有する加圧ローラである。この両者２０・３０の圧接により定着ニップ部Ｎを形成させている。

加熱ユニット２０は、図面に垂直方向（被記録材の搬送路面において被記録材搬送方向に交差する方向）を長手とし、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した支持ホルダー２２と、この支持ホルダー２２の外面側中央部に支持ホルダー長手に沿って設けた凹溝部に嵌め込んで固定して配設した板状発熱体（加熱体）２３と、支持ホルダー２２の内面側に配設されて支持ホルダーを保持する、横断面Ｕ字型の金属製の定着ステー（剛性加圧ステー）２４と、上記の支持ホルダー２２・板状発熱体２３・定着ステー２４の組み立て体にルーズに外嵌させた、可撓性部材としての円筒状の加熱フィルム２１等からなる。

加圧ローラ３０はアルミあるいは鉄製の芯金３１、その外側に弾性層３２、弾性層３２の表面を被覆する離型性層３３から形成されている。弾性層３２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。離型性層３３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４３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。

加圧ローラ３０は芯金２１の両端部を不図示の装置側板間に回転自由に軸受保持させて固定配設してある。この加圧ローラ３０に対して加熱ユニット２０を板状発熱体２３側を加圧ローラ３０に向けて加圧ローラ３０に並行に配列し、定着ステー２４の両端部を不図示のバネ等の加圧手段にて加圧ローラ方向に所定の加圧力Ｆで加圧ローラ３０の弾性層３２の弾性に抗して押圧状態にすることで、加圧ローラ３０に加熱フィルム２１を介して板状発熱体２３を加圧ローラ３０の弾性層３２に所定に侵入させて定着ニップ部Ｎを形成させている。

加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢印の反時計方向に回転駆動される（加圧ローラ駆動式）。この加圧ローラ３０の回転駆動による加圧ローラ３０と加熱フィルム２１との定着ニップ部Ｎにおける接触摩擦力で加熱フィルム２１に移動力が作用して、円筒状の加熱フィルム２１がその内面側が定着ニップ部Ｎにおいて板状発熱体２３の面に密着して摺動しながら支持ホルダー２２・板状発熱体２３・定着ステー２４の組み立て体の外周りを矢印の時計方向に従動回転状態になる。

加圧ローラ３０が回転駆動され、それに伴って円筒状の加熱フィルム２１が従動回転状態になり、また板状発熱体２３に通電がなされ、この板状発熱体２３が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、定着ニップ部Ｎの加熱フィルム２１と加圧ローラ３０との間に未定着トナー像Ｔを担持した被記録材である転写材Ｐが導入される。転写材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいてトナー像担持面側が加熱フィルム２１の外面に密着して加熱フィルム２１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、板状発熱体２３の熱が加熱フィルム２１を介して転写材Ｐに付与され、転写材Ｐ上の未定着トナー像Ｔが転写材Ｐ上に加熱加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した転写材Ｐは加熱フィルム２１から曲率分離される。

加熱回転体を構成する円筒状の加熱フィルム２１は、具体的には、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等の樹脂製フィルムあるいはニッケル、鉄、ステンレス等の金属性フィルムを基層２１ａとし、これに、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からなる弾性層２１ｂ、および、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からなる離型性層２１ｃを順次形成したものである。

弾性層２１ｂの厚さは１０〜５００μｍであることが好ましく、画像品質と高速ウォームアップ特性の両立の観点から、より好ましくは５０〜３００μｍが良い。また弾性層２１ｂ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。そして弾性層２１ｂ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、加熱フィルム２１の表層である離型性層２１ｃ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２１ｂ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。

また、離型性層２１ｃの厚さは離型性能や製造の安定性の観点および熱伝導特性の観点から、１〜１００μｍが好ましい
本実施例に使用する加熱フィルム２１は、基層２１ａとしての厚み５０μｍの円筒状に形成したポリイミド製のエンドレスベルト上に、弾性層２１ｂとしてシリコーンゴム層をリングコート法により厚さ２５０μｍに形成した。シリコーンゴム層には、熱伝導率が約８．０×１０^−１Ｗ／ｍ・Ｋ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。さらに、離型性層２１ｃとして厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブをシリコーンゴム層上に被覆して加熱フィルム（樹脂スリーブ）２１を形成した。

図４は板状発熱体２３の一例の構成説明図である。この板状発熱体２３は、基本的には、アルミナや窒化アルミ等のセラミックスの平板状のヒーター基材と、該基材面に、スクリーン印刷等の手段により、線状もしくは細帯状に塗工し焼成されて形成された、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ_２、Ｔａ_２Ｎ等の抵抗発熱体パターンと、該抵抗発熱体パターンを形成した基材面を被覆させたガラスコート等の絶縁層と、前記抵抗発熱体パターンと電気的に導通されて基材面に形成されており、給電コネクタを介して給電回路から電圧が印加される給電電極パターンと、を有している全体に低熱容量の表（おもて）面加熱型のセラミックスヒーターである。より具体的には
ａ：定着ニップ部Ｎにおける被記録材搬送方向ＰＦ方向に交差（直交）する方向を長手とする、例えばＡｌ_２Ｏ_３やＡｌＮ等の細長・薄肉の平板状の基材２３ａ、
ｂ：この基材２３ａの表面側に基材長手に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料を厚み約１０μｍ、幅１〜５ｍｍにスクリーン印刷等によりパターン塗工し焼成して形成具備させた、並行２条の抵抗発熱体パターン２３ｂ、
ｃ：上記の並行２条の抵抗発熱体パターン２３ｂの一端部側の基材面にそれぞれ抵抗発熱体パターン２３ｂに電気的に導通させて形成具備させた第１と第２の通電用電極パターン２３ｄ・２３ｅ、
ｄ：上記の並行２条の抵抗発熱体パターン２３ｂの他端部側を電気的に直列に導通させてヒーター基材面に形成具備させた導通用電極パターンパターン２３ｆ、
ｅ：上記の導通用電極パターンパターン２３ｆ側において、基材面に形成具備させた第１と第２の温度制御部出力用電極パターン２３ｇ・２３ｈ、
ｆ：基材２３ａの表面側において、抵抗発熱体パターン２３ｂと導通用電極パターンパターン２３ｆとを覆わせて設けた、厚さ１０μｍ程度の薄肉ガラスの表面保護層２３ｃ、
ｇ：基材２３ａの背面（裏面）側において、基材長手中央部に当接させて具備させたサーミスタ等の温度検知素子５１、
ｈ：上記の温度検知素子５１と電気的に導通させて基材２３ａの背面に形成具備させた、第１と第２の導電性パターン２３ｉ・２３ｊ、
ｉ：上記の第１と第２の電極パターン２３ｉ・２３ｊの各端部をそれぞれ基板表面側の前記第１と第２の温度制御部出力用電極パターン２３ｇ・２３ｈに電気的に導通させた導電性スルーホール２３ｋ・２３ｌ
等からなる。

そして、この板状発熱体２３を表（おもて）面側（抵抗発熱体パターン２３ｂ・表面保護層２３ｃを形成具備させた基材面側）を加熱フィルム密着摺動面にして、支持ホルダー２２の外面側中央部に支持ホルダー長手に沿って形成具備させた板状発熱体嵌め込み溝内に板状発熱体表面側を外側に露呈させて嵌め入れて固定保持させてある。

５２は安全素子としての、温度ヒューズ・サーモスイッチ等のサーモプロテクタであり、集熱板５２ａ部分を板状発熱体背面の所定の設計位置に当接させて配設される。

５３は給電用コネクタであり、支持ホルダー２２に固定保持させた板状発熱体２３の第１と第２の通電用電極パターン２３ｄ・２３ｅ側に嵌着され、該通電用電極パターン２３３ｄ・３３ｅにそれぞれ給電用コネクタ５３側の電気接点が接触状態になる。

５４は温度制御用コネクタであり、支持ホルダー２２に固定保持させた板状発熱体２３の第１と第２の温度制御部出力用電極パターン２３ｇ・２３ｈ側に嵌着され、該温度制御部出力用電極パターン２３ｇ・２３ｈにそれぞれ温度制御用コネクタ５４側の電気接点が接触状態になる。

５５はＡＣ電源、５６は制御回路部（ＣＰＵ）、５７はトライアックである。板状発熱体２３は、ＡＣ電源５５から給電用コネクタ５３、第１と第２の通電用電極パターン２３ｄ・２３ｅを介して抵抗発熱体パターン２３ｂに給電されて抵抗発熱体パターン２３ｂが全長にわたって発熱することで迅速急峻に昇温する。その板状発熱体２３の昇温が温度検知素子５１により検知され、その検知温度の電気的情報が、第１と第２の導電性パターン２３ｉ・２３ｊ、導電性スルーホール２３ｋ・２３ｌ、第１と第２の温度制御部出力用電極パターン３３ｇ・３３ｈ、温度制御用コネクタ５４を介して制御回路部５６に入力する。制御回路部５６はその入力する検知温度情報に基づいてトライアック５７をコントロールしてＡＣ電源５５から板状発熱体２３の抵抗発熱体パターン３３ｂに通電する電力を位相、波数制御等により制御して、板状発熱体２３の温度を所定の定着温度に温調制御する。

板状発熱体２３の背面に集熱板５２ａ部分を当接させて配設したサーモプロテクタ５２は板状発熱体２３の抵抗発熱体パターン２３ｂに対する通電回路に電気的に直列に挿入してある。制御回路部５６・トライアック５７等の何等かの故障原因により電源５５から板状発熱体２３の抵抗発熱体パターン２３ｂへの通電が無制御状態に陥って抵抗発熱体パターン２３ｂへの通電が連続化して板状発熱体２３が許容以上の過加熱状態になるとサーモプロテクタ５２がその板状発熱体２３の過加熱で電路遮断動作して抵抗発熱体パターン２３ｂへの通電を強制的にシャットダウンして安全を確保する。

板状発熱体２３の温調構成は上記に限られず、加圧ローラ３０の表面温度もしくは、定着ニップ部Ｎの加熱フィルム２１の内面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Ｎ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加熱フィルム２１の表面温度を目標設定温度とし、それが維持されるよう板状発熱体２３の抵抗発熱体パターン２３ｂへの通電量を制御することもできる。

（３）定着ニップ部Ｎの詳細説明
以下において、上流と下流とは、被記録材搬送方向ＰＦまたは加熱フィルムの移動方向において上流と下流を意味するものとする。

前記したように、板状発熱体２３は、加熱フィルム２１を介して加圧ローラ３０と加圧力Ｆで定着ニップ部Ｎを形成している。このとき加圧ローラ回転軸線に対して鉛直な断面の定着ニップ部Ｎにおいて、図３のように、板状発熱体５３の被記録材搬送方向ＰＦにおける中心線Ｃ１が、定着ニップ部Ｎの被記録材搬送方向ＰＦにおける中心線Ｃ２に対して定着ニップ部Ｎの被記録材入口に近い上流側にあり、このとき板状発熱体２３の下流側端部Ｋが定着ニップ部Ｎ内にある。

ここで、加熱フィルム２１は定着ニップ部Ｎにおける板状発熱体２３との接触により板状発熱体２３で発生した熱を受け取るが、逆に加熱フィルム２１が板状発熱体２３以外の部分と接触する場合には板状発熱体２３から受け取った熱を接触対象物に奪われることとなり、高速ウォームアップ特性を損なうこととなる。特に加熱フィルム２１が板状発熱体２３から熱を受け取った直後の定着ニップ部Ｎの下流近傍、例えば支持ホルダー２２と接触する場合などはその影響が顕著に現れる。

そこで、加熱フィルム２１が定着ニップ部Ｎの下流位置近傍において、支持ホルダー２２と接触しないよう、支持ホルダー２２の形状を設定した。すなわち、加熱フィルム２１は定着ニップ部Ｎの下流位置近傍においても、支持ホルダー２２と接触して加熱フィルム２１の熱が支持ホルダー２２に奪われてしまうことがないため、高速ウォームアップ特性を損なうこともない。

また、同様に定着ニップ部Ｎの上流位置近傍においても加熱フィルム２１と支持ホルダー２２が接触しないよう、板状発熱体２３の上流側端部Ｊが定着ニップ部Ｎの被記録材入口より外側となるように板状発熱体２３を配置した。

上記のように、加圧ローラ回転軸線に対して鉛直な断面で、板状発熱体２３の被記録材搬送方向中心線Ｃ１が、定着ニップ部Ｎの被記録材搬送方向中心線Ｃ２に対して定着ニップ部の被記録材入口に近い上流側にあり、このとき板状発熱体２３の下流側端部Ｋが定着ニップ部内にあり、板状発熱体２３が加圧ローラ３０に加熱フィルム２１を介して圧接されていることで、定着ニップ部Ｎ内では板状発熱体２３による加熱と同時に、図５に示されるように定着ニップ部Ｎの被記録材搬送方向中心よりも下流でピーク値となるような圧分布が形成されることになる。

これによりトナーが定着ニップ部Ｎ内で加熱フィルム２１から熱供給を受け、その温度が最も高くなる下流部分、すなわち充分に軟化もしくは溶融した状態において高い定着圧にさらされるため、従来の方式におけるような定着ニップ部の被記録材搬送方向中心部で圧分布のピーク値をもつ場合と比較して加圧力Ｆを増加させることなく高速条件下においても充分な定着性を画質を確保することが可能である。

また、加熱フィルム２１は定着ニップ部Ｎの下流位置近傍において、支持ホルダー２２と接触して加熱フィルム２１の熱が支持ホルダー２２に奪われてしまうことのないよう支持ホルダー２２の形状を設定し、板状発熱体２３の上流側端部Ｊが定着ニップ部Ｎの被記録材入口より外側となるように板状発熱体２３を配置したので、高速ウォームアップ特性を損なうこともなかった。

以下に、第２の実施例を説明する。本実施例の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１で説明したものと同じであるため再度の説明は省略する。また定着装置について第１の実施例の定着装置と共通する構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。

本実施例の定着装置においては、可撓性部材としての加熱フィルム２１はステンレスをベースにした加熱フィルム（金属スリーブ）を用いている。板状発熱体２３はこの加熱フィルム２１を介して加圧ローラ３０に圧接されている。

本実施例においては、板状発熱体は図９に示されるような形態とした。即ち、アルミナや窒化アルミ等のセラミックスの平板状のヒーター基材２３ａと、該基材表（おもて）面にスクリーン印刷等の手段により塗工されたポリイミド・４フッ化エチレン等の耐熱摺動層２３ｍ、該基材裏面にスクリーン印刷等の手段により線状もしくは細帯状に塗工し焼成されて形成された、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ_２、Ｔａ_２Ｎ等の抵抗発熱体パターン２３ｂと、該抵抗発熱体パターンを形成した基材面を被覆させたガラスコート等の絶縁層２３ｃと、前記抵抗発熱体パターンと電気的に導通されて基材面に形成されており、給電コネクタを介して給電回路から電圧が印加される給電電極パターン（不図示）と、を有している全体に低熱容量の裏面加熱型のセラミックスヒーターである。

そして、この板状発熱体２３を表（おもて）面側（耐熱摺動層側）を加熱フィルム密着摺動面にして、支持ホルダー２２の外面側中央部に支持ホルダー長手に沿って形成具備させた板状発熱体嵌め込み溝内に板状発熱体表面側を外側に露呈させて嵌め入れて固定保持させてある。

不図示のサーミスタは加熱フィルム内面に接触するように配置され、実施例１と同様の手法によって加熱フィルム内面が一定温度となるように温調制御される。

そして、図６に示されるように、加圧ローラ３０の回転軸線に対して鉛直な断面において、板状発熱体２３は加圧ローラ３０の回転中心に向かって加圧方向Ｆで加圧されており、定着ニップ部Ｎにおける加熱フィルム２１の内面との板状発熱体２３ならびに支持ホルダー２２の摺動面の法線方向Ｕが加圧ローラ３０への加圧方向Ｆに対して平行ではなく、定着ニップ部Ｎにおいて被記録材Ｐの搬送方向ＰＦの入口から出口方向にかけて、板状発熱体２３ならびに支持ホルダー２２の摺動面が加圧ローラ３０の表面から内部へ侵入量が増加する方向に傾斜している。

本実施例ではステンレスをベースとした加熱フィルム２１を用いているため、第１の実施例で用いたポリイミドをベースとした加熱フィルム２１よりも剛性が高くなっている。このため図７に示すように、定着ニップ部上流側における加熱フィルム２１の形状も第１の実施例の場合とは異なり、加熱フィルム２１が加圧ローラ３０側に湾曲する形状となる。そして加熱フィルム２１の内面と板状発熱体２３とは加熱フィルム２１と加圧ローラ３０の接触により形成される定着ニップＮとは別の、より狭い範囲のフィルム内面ニップ部Ｎ’を形成することとなる。

そこで、本実施例においては、板状発熱体２３の上流側端部Ｊが定着ニップ部Ｎの被記録材入口より内側、かつフィルム内面ニップ部Ｎ’の外側となるように板状発熱体２３を配置した。このような配置においても加熱フィルム２１の内面は支持ホルダー２２と接触しない構成とすることが可能であった。また、板状発熱体２３の被記録材搬送方向ＰＦにおける中心線Ｃ１が、定着ニップ部Ｎの被記録材搬送方向の中心線Ｃ２に対して被記録材Ｐの搬送方向ＰＦの入口に近い上流側にあり、板状発熱体２３の下流側端部Ｋはフィルム内面ニップ部Ｎ’の下流端部に位置する構成とした。

上記のように、板状発熱体２３ならびに支持ホルダー２２からなる加熱フィルム２１内の摺動面法線方向Ｕが加圧ローラ３０への加圧方向Ｆに対し平行ではなく、摺動面が傾斜しかつその端部の一方Ｋが定着ニップ部Ｎ内にあることにより、第１の実施例での効果と同様に、定着ニップ部Ｎ内では板状発熱体２３による加熱と同時に、図８に示されるように定着ニップ部Ｎの出口側（摺動面端部Ｋ）位置において定着圧分布がピーク値をもつことになる。

これによりトナーが定着ニップ部Ｎ内で加熱フィルム２１から熱供給を受け、その温度が最も高くなる下流部分、すなわち充分に軟化もしくは溶融した状態においてより高い定着圧にさらされる。このため、第１の実施例と比較しても、加圧力Ｆを増加させることなく更なる高速条件下においても充分な定着性と画質を確保することが可能である。

また、加熱フィルム２１は定着ニップ部Ｎの上下流位置近傍において、前記支持ホルダー２２と接触して加熱フィルム２１の熱が支持ホルダー２２に奪われてしまうことのないよう、板状発熱体２３の前記中心線Ｃ１が、定着ニップ部Ｎの前記中心線Ｃ２に対して被記録材Ｐの搬送方向ＰＦの入口に近い上流側にあり、板状発熱体２３の下流側端部Ｋがフィルム内面ニップ部Ｎ’の下流端部となるように、また板状発熱体２３の上流側端部Ｊがフィルム内面ニップ部Ｎ’の入口より外側となるように板状発熱体２３を配置したので、高速ウォームアップ特性を損なうこともなかった。

（その他）
１）本発明の像加熱装置は、未定着画像を被記録材に仮に定着せしめる仮定着装置や、定着画像を担持した被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を包含する。

２）実施例では板状発熱体２３として図４に例示したような構造のセラミックスヒーターを用いているが、これとは異なる構造のセラミックスヒーターであっても勿論よい。抵抗発熱体パターン２３ｂを基材２３ａの可撓性部材摺動面とは反対側の面に設けた所謂背面加熱型のセラミックスヒーターであってもよい。また抵抗発熱体としてニクロム線等を用いた板状発熱体等や、鉄板片等の電磁誘導発熱性部材を用いた板状発熱体等でもよい。

３）実施例では可撓性部材は円筒状部材（可撓性スリーブ）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、任意の回転手段にすることが出来る。また可撓性部材はロール巻きにした長尺の有端ウエブ状部材にしてこれを板状発熱体を経由させて繰り出し走行移動させる像加熱装置構成にすることもできる。

第１の実施例における画像形成装置例の概略図。 像加熱装置である定着装置の横断面模型図。 図２の部分的拡大図。 板状発熱体の一例の構成説明図。 定着ニップ内の圧力分布の説明図。 第２の実施例を示す定着ニップ部の形状図。 定着ニップ部上流側部分の拡大図。 定着ニップ内の圧力分布の説明図。 第２の実施例における板状発熱体の拡大横断面図。 従来の加熱定着装置を示す断面構成図。 図１０の定着ニップ部の拡大図。 従来の加熱定着装置を示す構成図。

符号の説明

１８・・加熱定着装置（像加熱装置）、２０・・加熱ユニット、２１・・加熱フィルム、２２・・支持ホルダー、２３・・板状発熱体、２４・・定着ステー、３０・・加圧ローラ（弾性ローラ）、３１・・芯金、３２・・弾性層、３３・・離型層、Ｐ・・被記録材、Ｔ・・トナー像、ＰＦ・・被記録材搬送方向、Ｎ・・定着ニップ部、Ｃ１・・板状発熱体の中心線、Ｃ２・・定着ニップ部Ｎの中心線、Ｕ・・摺動面法線方向

Claims (7)

1. 板状発熱体と、前記板状発熱体と接触しつつ移動する可撓性部材と、前記板状発熱体および前記可撓性部材を保持する支持ホルダーと、前記可撓性部材を介して前記板状発熱体とニップ部を形成する弾性ローラと、を有し、前記ニップ部の前記可撓性部材と前記弾性ローラとの間で像を担持した被記録材を挟持搬送して加熱する像加熱装置において、
   前記弾性ローラの回転軸線に対して鉛直な断面において、前記板状発熱体の中心位置が前記ニップ部の中心よりも被記録材搬送方向上流側に位置し、かつ前記板状発熱体の被記録材搬送方向下流側端部は、前記ニップ部のニップ内にあり、被記録材搬送方向上流側端部は前記定着ニップ部のニップ外にあることを特徴とする像加熱装置。
2. 前記可撓性部材は前記定着ニップ部の被記録材搬送方向下流位置において前記支持ホルダーと接触していないことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 板状発熱体と、前記板状発熱体と接触しつつ移動する可撓性部材と、前記板状発熱体および前記可撓性部材を保持する支持ホルダーと、前記可撓性部材を介して前記板状発熱体とニップ部を形成する弾性ローラと、を有し、前記ニップ部の前記可撓性部材と前記弾性ローラとの間で像を担持した被記録材を挟持搬送させて加熱する像加熱装置において、
   前記弾性ローラの回転軸線に対して鉛直な断面において、前記板状発熱体の中心位置が前記定着ニップ部の中心よりも被記録材搬送方向上流側に位置し、かつ前記板状発熱体の被記録材搬送方向下流側端部は、前記可撓性部材の前記弾性ローラの側とは反対側の面と前記板状発熱体の摺動面が圧接されて形成される可撓性部材内面ニップの可撓性部材移動方向下流側端部に位置することを特徴とする加熱定着装置。
4. 前記板状発熱体の可撓性部材移動方向上流側端部は前記可撓性部材内面ニップの外に位置することを特徴とする請求項３に記載の像加熱装置。
5. 前記弾性ローラの回転軸線に対して鉛直な断面において、前記板状発熱体の摺動面が、前記ニップ部の被記録材搬送方向入口から出口方向にかけて、前記弾性ローラの表面から内部への侵入量が増加する方向に傾斜していることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の像加熱装置。
6. 前記弾性ローラの回転軸線に対して鉛直な断面において、前記ニップ部のニップ内における圧力分布が前記板状発熱体の被記録材搬送方向下流側端部に相当する位置でピーク値を持つことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の像加熱装置。
7. 前記可撓性部材が円筒状あるいはエンドレスベルト状部材であることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の像加熱装置。