JP2009237120A

JP2009237120A - 像加熱装置

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Publication number: JP2009237120A
Application number: JP2008081427A
Authority: JP
Inventors: Akira Kuroda; 明黒田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】幅広いニップ部を確保して、高速化、省エネ化を実現し、より良好な画像を得る。
【解決手段】加熱ヒータ１のうち定着ニップＮを形成する定着ニップ形成面１ａの形状が、断面湾曲形状に形成されており、加圧手段は、加圧ベルト５と、定着フィルム４及び加圧ベルト５を介して加熱ヒータ１との間で定着ニップＮを形成する加圧パッド６であって、定着ニップＮを形成する定着ニップ形成面６ａが、加熱ヒータ１の定着ニップ形成面１ａの断面湾曲形状に倣った形状をなす加圧パッド６と、加圧パッド６を移動可能に保持するパッドホルダ８と、を有し、定着ニップＮが形成される場合、加圧パッド６の定着ニップ形成面６ａが加熱ヒータ１の定着ニップ形成面１ａに合うように、加圧パッド６がパッドホルダ８に対して移動することで、定着ニップＮが形成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた電子写真方式の画像形成装置に適用される像加熱装置に関するものである。

従来、電子写真方式、静電記録方式を採用する画像形成装置の定着装置においては、所謂熱ローラ方式の加熱定着装置が広く用いられている。この加熱定着装置は、未定着トナー像を担持した記録材を、互いに圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部を通過させることにより記録材上に永久画像として定着させる装置である。図９にその熱ローラ方式による加熱定着装置の概略構成を示す。

定着ローラ２０１は、アルミニウムや鉄製の中空芯金の内側に、ハロゲンランプ等の加熱源２０２を設け、最表層にはトナーのオフセットを防止するためのフッ素樹脂等の離型性層を備えたものである。

また、加圧ローラ２０３は、アルミニウムや鉄製の中実芯金の外部にシリコーンゴム等で形成した弾性層あるいはシリコーンゴムを発泡して成るスポンジ弾性層を形成し、更にその外層には定着ローラと同様のフッ素樹脂等の離型性層が形成されている。定着ローラ２０１と加圧ローラ２０３とは所定の加圧力により圧接して定着ニップＮを形成し、記録材Ｐ上の未定着のトナーＴを定着ニップで加熱・加圧し定着させるものである。

しかしながら近年、環境対応の１つとして消費電力の低減が、また市場のニーズから高画質及び高速での画像出力が望まれている。

このような状況に於いて、上述した熱ローラ方式においては、定着及び加圧ローラの熱容量が大きいため、急速加熱するためには、ファーストプリント時間を短縮し、常時スタンバイ状態で定着ローラを予熱することが望まれていた。しかし、このような場合には、無駄なエネルギー消費につながることが懸念されていた。

そこで、このような消費電力の低減と高速・高画質の要求に応えるために、前記熱ローラ方式の加熱定着装置に対して種々の改善が試みられている。

図１０にはスタンバイ時に加熱定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力抑えた方法、詳しくはヒータ部と加圧ローラの間に熱容量の小さい薄肉フィルムを介して記録材上のトナー像を定着するフィルム加熱方式による加熱定着方法を例示する。

図１０において、２１１はＡｌ_２Ｏ_３やＡｌＮ等のセラミック板上に発熱抵抗層が形成された加熱ヒータ、２１２は加熱ヒータ２１１を保持するホルダ（支持体）である。また、２１３は加熱ヒータ２１１に密着したポリイミド等の耐熱樹脂を基層とするフィルム（以下、定着フィルムと記す）、２１４は定着フィルム２１３を挟んで加熱ヒータ２１１に圧接する加圧ローラである。

定着フィルム２１３は矢印方向に回転する加圧ローラ２１４により、定着ニップＮにおいてヒータ面に密着・摺動しつつ従動される。加熱ヒータ２１１の温度は、加熱ヒータ背面に設置された温度検知手段２１５により検知し、不図示の通電制御部へフィードバックされ、加熱ヒータ温度が一定温度（定着温度）になるように加熱・温調される。

このようなフィルム加熱方式の定着装置を用いたプリンタ、複写機等の各種画像形成装置は、加熱効率の高さや立上りの速さにより、待機中の予備加熱の不要化や、立上り時の昇温時間（ウェイトタイム）の短縮化等、従来の熱ローラ方式に比べて多くの利点を有す。

また、図１１には加圧部材がロール状の部材ではなく、ポリイミド等の耐熱樹脂によるエンドレスベルト２２１（以下、加圧ベルトと呼ぶ）を圧力部材２２２によって定着ローラ２０１に押圧させるように構成された加圧ベルト方式による加熱定着装置を例示する（例えば、特許文献１を参照。）。加圧ベルト２２１は矢印方向に回転する定着ローラ２０１により、定着ニップＮにおいて定着ローラ外周面に密着しつつ従動回転する。圧力部材２２２は、例えばシリコーンゴム等の弾性体と耐熱樹脂等を組合せて構成され、例えばアルミニウム等の支持部材２２３上に固定される。また、加圧ベルト２２１が滑らかに回転するよう、ガイド２２４及びシリコーンオイル等の潤滑材を含浸させたパッド２２５が加圧ベルト２２１内面に配置されている。

図１１の構成では、加圧ベルト２２１と圧力部材２２２を用いることによって、従来の加圧ローラに比べ、装置の低熱容量化を図ることができる。更には、圧力部材２２２に設けられた曲面形状により加圧ベルト２２１を定着ローラ２０１の外周面に所定角度巻きつけて定着ニップＮを形成するため、上述の熱ローラ方式に比べて低い荷重で幅広い定着ニップを得ることができる。

従って、トナー定着に必要な定着温度を低下させることができるとともに、定着ローラ２０１を薄肉化し低熱容量化することが可能である。これら低温度化、低熱容量化により、図１１による加熱定着装置は従来の熱ローラ方式に比べ、ウェイトタイムの短縮化や省電力化を実現している。

しかしながら、上述したフィルム加熱方式あるいは加圧ベルト方式の加熱定着装置でも、ウェイトタイムの短縮、消費電力の低減、更には高速、高画質、カラー定着といった全てにおいて優れた性能を両立させることは非常に困難である。

例えば、フィルム加熱方式に於いては、ウェイトタイムの短縮と消費電力の低減に関しては、非常に優れているが、ポリイミド等から成る定着フィルムの硬さに起因して、紙表面の凹凸や紙表面上のトナー層の凹凸に追従して接触することが困難である。従って、高速化するにつれて紙もしくはトナー層に対し一様に熱を伝達できず、結果、トナーの溶融状態の差によって画像表面が視覚的にガサガサした感じとなる。同様に、カラー定着の場合には、積層された各色の未定着トナー層を十分に溶融しないと、トナー混色不足による色再現性不良や光沢ムラ、あるいはＯＨＴ（オーバーヘッドトランスペアレンシー）の透過性不良等の問題が発生する可能性があった。

このような課題に対し、フィルム加熱方式（図１０）を更に改良した方式として、次のような構成も考案され、実用化されている（特許文献２，３参照）。それは、定着フィルム２１３の基層上に０．２〜０．５ｍｍ程度のシリコーンゴム等で弾性層を設けると共に、弾性層によって加熱ヒータ２１１からの熱伝導性が損なわれることが無い様、定着フィルム２１３の基層を薄膜金属（例えばＳＵＳ）を用いた構成である。

しかしながら、基層を金属にし、更に基層上に弾性層を設けた定着フィルムは一般に剛性が高く、図１０に示すような矩形平板状の加熱ヒータ２１１に倣って当接させることが難しい。

従って、定着フィルムの剛性を増すにつれ、定着フィルム内面と加熱ヒータの接触面積
は減少するとともに、接触の不均一性が増す。高速化した場合に、前者は定着フィルムへの熱供給不足、また後者は定着フィルムの温度ムラ要因となり、いずれもトナー定着性を悪化させてしまうことが懸念される。

一方、加圧ベルト方式（図１１）に於いても、上述したカラー定着に際し、定着ローラ２０１の芯金上に弾性層を設けることが必要である。

しかしながら、加圧ベルト方式に於いては、ハロゲンランプ２０２等の加熱源による輻射加熱によって定着ローラ２０１を加熱する構成のため、定着ローラ２０１上に弾性層を設けた場合、更なる高速化に対応するにはウェイトタイムの短縮化が大きな課題となる。即ち、いずれの方式に於いても装置の高速化に対応しつつ、ウェイトタイムの短縮とカラー定着は相容れない課題となっていた。

そこで、上記の課題を解決するための新たな方式として、次に示すようなフィルム加熱方式が提案されている。それは、図１２に示すように、定着フィルム内面に曲面を有する加熱ヒータ２３１を用いたフィルム加熱方式（特許文献４〜５参照）である。また、図１３に示すように、加熱部２４２が設けられた加熱ヒータ２４１であって可撓性を有する加熱ヒータ２４１を用いたフィルム加熱方式（特許文献６参照）である。

図１２，１３に示す構成では、定着フィルム内面と加熱ヒータの密着性が高まり、上述したフィルム加熱装置に比べて高速化、カラー定着に対しても対応することができる
特開平１１−１３３７７６号公報特開平１１−１５３０３号公報特開２００４−０２９２３３号公報特開２００２−０３１９７２号公報特開２００２−２７０３４５号公報特開２０００−１０５５１５号公報

しかしながら、図１２，１３に示す加熱定着装置では以下のような課題が生じることが懸念される。

すなわち、図１２，１３に示すような装置においては、加圧ローラ側に凸となる曲面形状で定着ニップを形成した場合、従来、平面形状で形成されていた定着ニップに対し幅狭になり、高速化した際のトナー溶融時間が得られなくなることが懸念される。したがって、このような場合に、高速化を図るには、定着温度を上げることが必要となる。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、幅広いニップ部を確保して、高速化、省エネ化を実現し、より良好な画像を得ることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
ヒータと、
前記ヒータに摺動する第１可撓性スリーブと、
前記第１可撓性スリーブを介して、前記ヒータとの間でニップ部を形成する加圧手段と、
を備え、現像剤像が形成された記録材を前記ニップ部で挟持搬送することにより、前記記録材上の現像剤像を加熱する像加熱装置において、
前記ヒータのうち前記ニップ部を形成する第１ニップ部形成面の形状が、前記ニップ部
により挟持搬送される記録材の幅方向に対して直交する断面において湾曲形状に形成されており、
前記加圧手段は、
前記ニップ部で前記第１可撓性スリーブに当接することにより前記第１可撓性スリーブとともに記録材を挟持搬送する第２可撓性スリーブと、
前記第１可撓性スリーブ及び前記第２可撓性スリーブを介して前記ヒータとの間で前記ニップ部を形成する加圧部材であって、前記加圧部材のうち前記ニップ部を形成する第２ニップ部形成面が、前記ヒータの前記第１ニップ部形成面の前記湾曲形状に倣った形状をなす加圧部材と、
前記加圧部材を移動可能に保持する第１保持部材と、
を有し、
前記ニップ部が形成される場合、前記第２ニップ部形成面が前記第１ニップ部形成面に合うように、前記加圧部材が前記第１保持部材に対して移動することで、前記ニップ部が形成される
ことを特徴とする。

本発明によれば、幅広いニップ部を確保して、高速化、省エネ化を実現し、より良好な画像を得ることが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

以下に、本発明の実施例１に係る画像形成装置について説明する。

図８は、本実施例に係る画像形成装置の概略構成を説明するための図である。

図８において、１０１は画像形成装置としてのプリンタ本体である。また、１０２はプリンタ本体１０１に設けられ、電子写真方式により画像形成を行う画像形成部である。この画像形成部１０２はトナー像（現像剤像）を形成する感光体ドラム１０３、感光体ドラム１０３に形成されたトナー像を記録材Ｐに転写する転写ローラ１０４などを備えている。

このような構成の画像形成部１０２において、画像形成動作が開始されると、まずレーザスキャナにより画像信号に応じた光１０６が感光体ドラム１０３に照射される。すると、このような光１０６が照射されることで、感光体ドラム１０３上に潜像が形成される。

次に、感光体ドラム１０３上に形成された潜像が、トナーカートリッジ１０５に収納された現像剤としてのトナーで現像されることにより、感光体ドラム１０３上にトナー画像（可視像）が形成される。また、このようなトナー画像形成動作に並行して記録材収納カセットから記録材Ｐが給送される。すると、この記録材Ｐは、搬送ローラ及びレジストローラによって感光体ドラム１０３に形成されたトナー画像と同期をとって感光体ドラム１０３と転写ローラ１０４とにより構成される転写部に搬送される。

そして、この転写部において、転写ローラ１０４にバイアスが印加されることによってトナー画像が記録材Ｐへ転写される。

このようなトナー画像が転写された記録材Ｐは、この後、像加熱手段としての定着装置１００へ搬送され、この定着装置１００において加熱されることによりトナー画像が記録材Ｐに定着される。

図１は、本発明の実施例１に係る像加熱装置としての定着装置１００を示す概略断面図である。図２は、本実施例の定着装置１００を示す概略断面図である。図３は、本実施例の定着装置１００において、第１可撓性スリーブとしての定着フィルム長手方向端部の構成部材を示す概略斜視図である。

１は可撓性を有するヒータ（以下、加熱ヒータ）、２は加熱ヒータ１に当接するヒータホルダ、３は加熱ヒータ１及びヒータホルダ２を保持しつつ、図１に示すＦ方向に不図示の加圧機構により付勢される加圧ステーである。ここで、ヒータホルダ２及び加圧ステー３は、第２保持部材を構成している。

４は第１可撓性スリーブとしての定着フィルム、５は第２可撓性スリーブとしての加圧ベルト、６は加圧ベルト内面にあって加熱ヒータ１と対向しつつニップ部（以下、定着ニップ）Ｎを形成する加圧部材としての加圧パッドである。

図４は、本実施例に用いる加熱ヒータ１の展開図である。

４１は、例えば約０．１ｍｍ厚のＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属をエッチングあるいはプレス加工等により薄膜形成した発熱抵抗体である。

電極部４２は、加熱ヒータ１の長手方向端部に回転対称位置に形成されるとともに、電極部４２近傍で発熱抵抗体４１のパターン幅を広くすることで電極部位置における発熱を抑制している。ここで、長手方向は、定着ニップＮで挟持搬送される記録材Ｐの搬送方向（記録材搬送方向）に略直交する方向である。また、この長手方向は、定着ニップＮで挟持搬送される記録材Ｐの幅方向である。

発熱抵抗体４１の表裏は電極部４２を除き、例えばポリイミド等の耐熱樹脂シートを接着あるいはコーティングして絶縁層４３を構成している。本実施例においては、絶縁層４３の厚みを、例えば約０．１ｍｍで形成することで加熱ヒータ１の総厚を薄くし熱容量を低減するとともに、軽微な力により容易に変形する可撓性ヒータとしている。

ヒータホルダ２は、例えばＬＣＰ、ＰＰＳ等の耐熱性樹脂で形成され、加熱ヒータ１の定着ニップ逆側を断熱し熱効率を高める機能を有する。

また、ヒータホルダ２は、定着ニップＮにおいて、長手方向に対して直交する断面をとったときに、加熱ヒータ１が所定の曲率を有した円弧形状をなすように加熱ヒータ１を変形させる曲面を有する。可撓性を有する加熱ヒータ１は、ヒータホルダ２の曲面に倣うことにより、加熱ヒータ１のうち、定着ニップＮを形成する第１ニップ部形成面としての定着ニップ形成面１ａが、円弧形状をなすこととなる。ここで、ＬＣＰは液晶ポリマー（ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｐｏｌｙｍｅｒ）であり、ＰＰＳはポリフェニレンスルフィドである。

加圧ステー３は、例えば押出成形されたアルミニウム等の金属製で、ヒータホルダ２を位置決め固定するとともに締結部材１３により加熱ヒータ１を固定する。その際、発熱抵抗体４１はヒータホルダ２の曲面内に納められるよう不図示の位置合わせが成される。

また、図２，３に示す加熱ヒータ１の電極部４２においては、不図示の電源に至る電線Ｌを締結部材１３により共締めし、加熱ヒータ１の電気接点を形成している。

一方、加圧ステー３の長手方向端部は略円形に加工され、軸受１４を介して定着フィルム４の長手方向端縁を規制するフランジ１２に係合するとともに、溝部３１を有してフレーム１５に対して嵌り合い、記録材搬送方向において位置決めが成されている（図３）。

定着フィルム４は、例えば２０μｍ〜５０μｍ厚のＮｉ、ＳＵＳ等の金属を基層とし、その上にシリコーンゴム等の弾性層とＰＦＡ等の離型層を各々３００μｍ、３０μｍの厚みで積層したエンドレス状（無端状）のフィルムである。そして、定着フィルム４は、その内径に緩く嵌り合うフランジ１２の一部形状により周方向に張力が作用しない状態で回転自在に支持される。ここで、ＰＦＡはテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体である。

また、定着ニップＮに於ける定着フィルム４は、上述のように変形した加熱ヒータ１の定着ニップ形成面１ａに倣い円弧形状を成すとともに、その内面が加熱ヒータ１により加熱される。

定着フィルム４の内面温度は、図１に示す温度検出素子１１により温度制御される。具体的には、画像形成装置本体の定着装置制御回路が、温度検出素子１１の検出温度と予め設定された温度を比較する。そして、定着装置制御回路は、検出温度が低い場合には加熱ヒータ１に通電し発熱させ、検出温度が高い場合には加熱ヒータ１への通電を遮断し、定着フィルム４の内面温度を所定のトナー定着温度とする制御を行う。

加圧ベルト５は、例えば５０μｍ〜１００μｍ厚のポリイミド等の耐熱性樹脂やＮｉ、ＳＵＳ等の金属を基層とし、その上にＰＴＦＥやＰＦＡ等の離型層を３０μｍの厚みで積層したエンドレスベルトである。加圧ベルト５は、駆動ローラ７、及び、図１に示すＦｔ方向（本実施例ではＦ方向に直交する方向）に付勢される張架ローラ１０に懸回され、不図示の駆動源に繋がる駆動ローラ７との摩擦力により図１中の矢印方向に回転する。ここで、ＰＴＦＥはポリテトラフルオロエチレンである。

加圧パッド６は、Ｆｅ、ＳＵＳ等の金属平板をベースにシリコーンゴム等の弾性層と、加圧ベルト５の内面との摺擦抵抗を軽減するためのＰＦＡ等の離型層から成る。そして、加圧パッド６における加圧ベルト５との当接面には、上述した定着フィルム４に対応し、加圧ベルト５の厚みを加味した円弧状曲面が形成されている。詳細には、加圧パッド６は、定着ニップＮにおいて、加熱ヒータ１の円弧形状（ヒータホルダ２の円弧形状）と同一の中心を有する円弧形状をなすように設けられている。

また、加圧パッド６は、第１保持部材としてのパッドホルダ８上で加圧方向（図１に示すＦ方向）にのみ支持されており、パッドホルダ８に設けられた溝（誘導部）に配置されることで、パッドホルダ８上を図１において左右方向に移動可能となっている。

パッドホルダ８は、ＬＣＰ、ＰＰＳ等の耐熱樹脂で形成され加圧パッド６を断熱するためのものである。さらに、パッドホルダ８は、上述した加圧パッド６が遊挿される溝であって、図１において左右方向に加圧パッド６を移動可能とする溝を備えている。また、ホルダステー９と一体となり、ホルダステー９の位置決め部９１によりフレーム１５に対する位置が決まるよう構成されている。ここで、加圧ベルト５，加圧パッド６，駆動ローラ７，パッドホルダ８，ホルダステー９及び張架ローラ１０は、加圧手段を構成している。

以上のような構成において、加圧ステー３が図１のＦ方向に付勢されると、定着フィル
ム４及び加圧ベルト５の外周面が圧接されることにより、圧力が均一に作用する定着ニップＮが形成される。例えば、加圧ステー３がＦ方向に約３０Ｋｇｆ（２９４Ｎ）の加圧力で付勢されると、定着フィルム４及び加圧ベルト５の外周面が圧接され、例えば約１．０Ｋｇｆ／ｃｍ^２（９．８×１０^４Ｐａ）の圧力が均一に作用する定着ニップＮが形成される。

ここで、定着ニップＮを形成する加圧力は、加圧ステー３が付勢されることで作用させることに限るものではない。すなわち、定着ニップＮを形成する加圧力は、定着フィルム４および加圧ベルトのいずれの方向から作用させてもよい。

そして、上述した駆動ローラ７により加圧ベルト５が駆動されると、定着フィルム４は定着ニップＮにおける加圧ベルト５の外周面との摩擦力により、加熱ヒータ１に密着して移動（摺動）しながら加圧ベルト５に従動回転する。この状態に於いて、定着フィルム４側に未定着画像（トナーＴ）を持った記録材Ｐが不図示の画像形成装置転写部より図中Ａ方向（記録材搬送方向）から定着ニップＮに送られる。記録材Ｐは、定着フィルム４及び加圧ベルト５と一体となって定着ニップＮを通過して加熱・加圧され、画像定着がなされる。

図５は、本実施例における定着ニップＮを詳細に示す断面図であり、同図（ａ）は定着ニップＮが形成される前の状態を示す図であり、同図（ｂ）は定着ニップＮが形成された状態を示す図である。

加圧パッド６は、上述したように、パッドホルダ８上で加圧方向（図１，５に示すＦ方向）にのみ支持されており、パッドホルダ８に設けられた溝に配置されることで、パッドホルダ８上を図５（ａ）に示すＢ方向に移動可能となっている。ここで、図５（ａ）に示すＢ方向は、Ｆ方向に対して直交する方向であって、定着ニップＮにより挟持搬送される記録材の搬送方向のうちの一方向である。また、本実施例では、Ｂ方向は、図５に示す断面形状において、定着フィルム４（加熱ヒータ１、ヒータホルダ２、加圧ベルト５、加圧パッド６）のうち定着ニップＮを構成する円弧の真中における接線方向である。

図５に於いて、加圧パッド６の第２ニップ部形成面としての定着ニップ形成面６ａは、半径Ｒｋの円弧形状（円弧状曲面）で形成されている。一方、定着フィルム４において定着ニップＮを形成する領域のうち加圧パッド６側（加圧部材側）の面である外周面４ａは、ヒータホルダ２及び加熱ヒータ１の定着ニップ形成面１ａに倣って、半径Ｒｈの円弧形状を成している。

加圧ベルト５の厚みをＴｋとすると、Ｒｈ、Ｒｋには、
Ｒｋ＝Ｒｈ＋Ｔｋ
の関係が成り立っている。

上述のように、加圧パッド６はパッドホルダ８に対して図５（ａ）に示すＢ方向に移動可能に設けられており、定着ニップ形成前ではＢ方向における加圧パッド６の位置が定まらない。

しかしながら、定着ニップＮを形成する過程において、加圧パッド６の円弧中心をヒータホルダ２の円弧中心に一致させる力、具体的には図５（ａ）に示すＣ方向の調芯力が働く。このため、図５（ｂ）に示す定着ニップ形成後において、両者の円弧中心は一致し、定着フィルム４と加圧ベルト５との間に密着性を高めた定着ニップＮを形成することが可能となる。

ここで、定着フィルム４が円筒状の回転体で構成され、半径Ｒｈが定着フィルム４の外径の大きさの１／２であると、より好ましい。定着フィルム４のうち定着ニップＮを形成する外周面４ａの半径Ｒｈを、定着フィルム４が定着装置１００に組付けられていない状態（定着フィルム単体）の定着フィルム４の外径の半分とすることで、定着フィルム４にかかる余計な負荷を抑制することができる。これにより、定着フィルム４をより良好な状態として定着ニップＮを形成することができる。

以上説明したように、本実施例においては、加熱ヒータ１及び定着フィルム４をヒータホルダ２の形状に倣わせて構成している。その結果、定着フィルム外周面を円弧形状にするとともに、この円弧形状に加圧ベルト５を介して圧接する加圧パッド６の圧接面を、加圧ベルト厚みを加味してオフセットした円弧形状となるよう形成している。また同時に、加圧パッド６を加圧方向に支持するパッドホルダ８に対して、加圧パッド６を移動可能とすることを特徴とするものである。

このように、加圧パッド６の定着ニップ形成面を、定着ニップ形成時の定着フィルム外周面と中心を同じくする円弧形状で形成し、且つ加圧パッド６を移動可能としている。このことで、ヒータホルダ２及び加熱ヒータ１の形状に倣って円弧形状に形成された定着フィルム外周面に合わせて加圧パッド６が移動することにより定着ニップＮが形成される。このため、定着ニップ形成時に加圧パッド６を定着フィルム外周面に密着するように調芯させることができる。

これにより、部品の製品寸法のバラツキや組立精度に依らず、加熱ヒータ１の加熱部（発熱抵抗体）を、より確実に定着ニップ域内に収めることができる。

また、フレーム１５に対し記録材搬送方向で位置決めされるヒータホルダ２及び加熱ヒータ１と、パッドホルダ８及びホルダステー９の相対位置精度を緩和することができるため、組立及び部品製造コストを安価にすることができる。

更には、ヒータホルダ２及び加圧パッド６における記録材搬送方向の長さ（Ｂ方向又は記録材搬送経路の長さ）を適宜設定することにより、定着ニップＮを自在に形成することができる。このため、定着ニップＮの長さ（円弧の長さ、記録材が搬送される長さ）を長く設定することにより、より容易に高速化に対応することが可能となる。さらに、定着フィルム４に対する加圧ベルト５の巻き付量は定着ニップ長さに比例して増加するため、図１に示すような円弧形状の定着ニップＮを形成することで、高速化した際に懸念される定着フィルム４のスリップ等の課題もまた解決することができる。

また、本実施例では、可撓性を有する加熱ヒータ１を用いているため、加熱源としての熱容量は小さく、従来の加熱ヒータを用いた場合に比べ、より急速に定着フィルム及び定着ニップＮを加熱することができる。

なお、本実施例では、加圧パッド６がパッドホルダ８上を移動する方向をＢ方向（図１においては左右方向）として、Ｆ方向（加圧方向）に対して直交する方向としているが、これに限るものではない。加圧パッド６は、定着ニップＮ形成時に加圧方向（図１，５に示すＦ方向）に加圧力（付勢力）が作用した場合に、図５（ａ）に示すＣ方向の調芯力が働くようにパッドホルダ８に保持されるものであればよい。加圧パッド６がパッドホルダ８上を移動する方向は、加圧方向（図１，５に示すＦ方向）に対して直交する方向の成分を有する方向、すなわちＦ方向以外の方向であればよい。また、本実施例では、加圧パッド６は、図５（ａ）に示す断面においてＢ方向に移動可能としているが、長手方向で移動量が異なるものであってもよい。すなわち、加圧パッド６がパッドホルダ８上を揺動することによって、定着ニップＮが形成されるものであってもよい。

本実施例においては、発熱抵抗体に金属を用いた加熱ヒータ１を例示したが、例えば抵抗塗料等をスクリーン印刷等で形成した加熱ヒータであっても同様の効果があり、適宜設計変更できる。同様に、定着装置断面に於ける定着フィルムを円弧形状として例示しているが、定着ニップＮにおける定着フィルム外周面は、湾曲形状であればよく、適宜設計変更は可能である。更に、本実施例では、パッドホルダ８とホルダステー９を別体として例示したが、これらを一体として構成しても同様の効果を得ることができる。

ここで、従来では、シート状ヒータの課題として、例えば加圧ローラのゴム硬度、加圧力等の部品および組立精度により定着ニップＮの長さが変動し、シート状ヒータの一部が定着ニップＮの外側に位置してしまうことが懸念されていた。そして、シート状ヒータの一部が定着ニップＮの外側に位置した場合には、本来、定着ニップＮを加熱することで熱平衡状態にあったヒータが、自己過昇温の状態となることが懸念される。

これに対して本実施例では、上述のように、定着ニップ形成時に加圧パッド６を定着フィルム外周面に密着するよう調芯させている。これにより、部品の製品寸法のバラツキや組立精度に依らず、加熱ヒータ１の発熱抵抗体を、より確実に定着ニップ域内に収めることができる。

従って、本実施例では、加熱ヒータ１の発熱抵抗体が定着ニップ域から外れることにより生じることが懸念される加熱ヒータ１の自己過昇温を防止することができる。

このように、シート状の加熱ヒータ１と定着フィルム内面の密着を高めつつ、加圧パッド幅によって自在な定着ニップ幅を確保することが可能となり、結果、省エネと高速化に対応しつつ良好なカラー定着画像が得られる装置を、より安全性を高めて提供できる。

また、本実施例においては、可撓性を有するヒータを像加熱装置に適用した場合について説明したが、これに限るものではない。

すなわち、本発明に係る像加熱装置にあっては、ヒータとして、背景技術の項で説明した図１２に示すような曲面を有する加熱ヒータ２３１を適用することもできる。

しかしながら、図１２に示す加熱ヒータ２３１は、Ａｌ_２Ｏ_３あるいはＡｌＮ等のセラミックスやＦｅやＳＵＳ等の金属を基材とし、例えばＡｇＰｄ等の発熱抵抗体やガラス等の絶縁層を曲面上に均一な厚みで薄膜形成することが必要である。一般的にはスクリーン印刷等の手法が用いられるが、この場合、従来の矩形平板状ヒータの製造に比べ製造コストが上がってしまうことが懸念される。また、曲面の裏面を平面とし、その平面上に上記薄膜形成を行うことも考えられるが、従来の矩形平板状の加熱ヒータに対し断面積が増し、熱容量が大きくなってしまうことが懸念される。従って、立ち上り時間については従来の加熱ヒータを用いた場合に比べ長くなってしまうことが懸念される。

したがって、像加熱装置に適用する場合には、図１２に示すような加熱ヒータ２３１を用いるより、上述したような本実施例の、可撓性を有する加熱ヒータ１を用いた方が、より好ましい。

図６は、本発明の実施例２に係る像加熱装置としての定着装置の定着ニップＮを詳細に示す断面図である。尚、実施例１と同様な構成要素については実施例１と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施例１においては、図５（ａ）に示すように、ヒータホルダ２が、定着フィルム４の外周側に向かって凸になる円弧形状（加圧方向Ｆに対し凸となる円弧形状、定着フィルム４の形状に沿う（倣う）ような円弧形状）としていた。これに対して、本実施例においては、図６に示すように、定着フィルム４の内周側に向かって凸（加圧方向Ｆの逆方向に対し凸）になる円弧形状を有するヒータホルダ６２を適用している。

これにより本実施例においては、図６に示すように、定着フィルム４は定着ニップＮにおいて、ヒータホルダ６２及び加熱ヒータ１の定着ニップ形成面１ａに倣って定着フィルム４の内周側に向かって凸になる円弧形状に変形している。

図６に示すように、定着フィルム４のうち定着ニップＮを形成する外周面４ａの円弧形状（半径Ｒｈ）は、図中の破線で示す変形前の定着フィルムと略同等の長さで形成されている。これにより、定着フィルム内面と加熱ヒータ１とにおける定着ニップ形成時の長さ違いによる不均一な接触が生じないように構成されている。また、実施例１同様、定着フィルム４が円筒状の回転体で構成され、図６に示す破線の半径（半径Ｒｈに相当）が定着フィルム４の外径の大きさの１／２であると、より好ましい。これにより、実施例１同様、定着フィルム４にかかる余計な負荷を抑制することができ、定着フィルム４をより良好な状態として定着ニップＮを形成することができる。

また、加圧パッド６１は、実施例１同様に加圧ベルト５内面に当接し、加圧パッド６１の第２ニップ部形成面としての定着ニップ形成面６１ａが、半径Ｒｋの円弧形状（円弧状曲面）で形成されることで、定着ニップＮを形成している。

本実施例においては、加圧パッド６１の定着ニップ形成面６１ａの半径Ｒｋ、定着フィルム４の外周面４ａの半径Ｒｈ、加圧ベルト５の厚みＴｋの間には、
Ｒｋ＝Ｒｈ−Ｔｋ
なる関係が成り立っている。

本実施例においては、実施例１と同様の効果がある他、さらに以下に示す特有な効果がある。

定着フィルム側に凸となる円弧形状の定着ニップＮを形成することにより、定着ニップ通過後の記録材は、前記凸形状に沿う形で加圧ベルト側に向かうよう排出される。

即ち、記録材の画像担持面と定着フィルムとがより分離しやすくなり、溶融トナーの粘着力による定着フィルムへの巻き付ＪＡＭ等が軽減され、記録材搬送を安定化することが可能となる。

図７は、本発明の実施例３に係る像加熱装置としての定着装置を示す概略断面図である。尚、実施例１と同様な構成要素については実施例１と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施例においては、パッドホルダの形態（形状）を、上述した実施例１におけるパッドホルダ８に対して、図７に符号８１で示すような形態としている。

すなわち、パッドホルダ８１は、加圧ベルト５の内面を案内するガイド形状を有するとともに、ホルダステー９に加圧方向Ｆのみ支持されている。

このような構成に於いて、パッドホルダ８１は図中Ｆｔ方向に移動し、加圧ベルト５に
所定の張力を与える張架ガイドとしての機能を有する。なお、実施例１，２同様、加圧パッド６はパッドホルダ８１の位置に依らず定着フィルム外周面に調芯して定着ニップを形成する。

張架ローラの代替としてパッドホルダ８１を用いることにより、部品点数の削減が可能となる。また、耐熱性樹脂によりパッドホルダ８１を形成することで、加圧ベルト５の放熱を抑制するとともに、定着装置全体の熱容量を低減し、装置の省エネルギー化を図ることが可能となる。

以上、本発明は上述した実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。本発明は、本発明の主旨の範囲において、適宜変形、組み合わせが可能である。

実施例１の定着装置を示す概略断面図である。実施例１の定着装置を示す概略断面図である。実施例１において、定着フィルム長手方向端部の構成部材を示す概略斜視図である。実施例１の加熱ヒータを説明するための図である。実施例１における定着装置の定着ニップを詳細に示す断面図であり、（ａ）は定着ニップＮが形成される前の状態を示す図であり、（ｂ）は定着ニップＮが形成された状態を示す図である。実施例２における定着装置の定着ニップを詳細に示す断面図である。実施例３の定着装置を示す概略断面図である。画像形成装置の概略構成を説明するための図である。従来例を説明するための図である。従来例を説明するための図である。従来例を説明するための図である。従来例を説明するための図である。従来例を説明するための図である。

符号の説明

１加熱ヒータ
１ａ定着ニップ形成面
４定着フィルム
５加圧ベルト
６加圧パッド
６ａ定着ニップ形成面
８パッドホルダ
Ｎ定着ニップ

Claims

ヒータと、
前記ヒータに摺動する第１可撓性スリーブと、
前記第１可撓性スリーブを介して、前記ヒータとの間でニップ部を形成する加圧手段と、
を備え、現像剤像が形成された記録材を前記ニップ部で挟持搬送することにより、前記記録材上の現像剤像を加熱する像加熱装置において、
前記ヒータのうち前記ニップ部を形成する第１ニップ部形成面の形状が、前記ニップ部により挟持搬送される記録材の幅方向に対して直交する断面において湾曲形状に形成されており、
前記加圧手段は、
前記ニップ部で前記第１可撓性スリーブに当接することにより前記第１可撓性スリーブとともに記録材を挟持搬送する第２可撓性スリーブと、
前記第１可撓性スリーブ及び前記第２可撓性スリーブを介して前記ヒータとの間で前記ニップ部を形成する加圧部材であって、前記加圧部材のうち前記ニップ部を形成する第２ニップ部形成面が、前記ヒータの前記第１ニップ部形成面の前記湾曲形状に倣った形状をなす加圧部材と、
前記加圧部材を移動可能に保持する第１保持部材と、
を有し、
前記ニップ部が形成される場合、前記第２ニップ部形成面が前記第１ニップ部形成面に合うように、前記加圧部材が前記第１保持部材に対して移動することで、前記ニップ部が形成される
ことを特徴とする像加熱装置。
前記ヒータは、可撓性を有しており、
可撓性を有する前記ヒータのうち前記第１ニップ部形成面が、前記断面において前記湾曲形状に形成されるように、前記ヒータを保持する第２保持部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
前記第１ニップ部形成面及び前記第２ニップ部形成面の前記湾曲形状はそれぞれ、前記断面において同一の中心を有する円弧形状に設けられており、
前記第１可撓性スリーブにおける前記ニップ部を形成する領域のうち前記加圧部材側の面の半径をＲｈとし、
前記第２可撓性スリーブの厚みをＴｋとし、
前記加圧部材の前記第２ニップ部形成面の半径をＲｋとした場合、
Ｒｋ＝Ｒｈ＋Ｔｋ
又は、
Ｒｋ＝Ｒｈ−Ｔｋ
の関係が成り立つことを特徴とする請求項１又は２に記載の像加熱装置。
前記第１可撓性スリーブは、円筒状の回転体であり、
前記半径Ｒｈは、前記第１可撓性スリーブの外径の大きさの１／２であることを特徴とする請求項３に記載の像加熱装置。
前記第１保持部材は、前記第２可撓性スリーブを張架する機能を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像加熱装置。