JP2011033671A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着後の画像の画質の向上と、記録材の分離性の向上とを両立させられる構造を実現する。
【解決手段】定着フィルム３０と加圧ローラ３１とのニップ部Ｎ内に第１突起部３５を設ける。また、このニップ部Ｎから記録材搬送方向下流に外れた位置に第２突起部３６を設ける。第１突起部３５によりニップ部Ｎ内の圧力分布を局所的に増大させることができ、定着性を向上させられる。また、第２突起部３６の存在によりニップ部Ｎから排出される記録材の方向が定着フィルム３０側となることを防止できるため、この記録材の定着フィルム３０に対する分離性を向上させられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、フィルムやシートなどのエンドレスベルトと加圧ローラとによりトナー像を記録材に加熱定着させる定着装置と、このような定着装置を組み込んだ画像形成装置に関する。

例えば、複写機、ファクシミリ装置、プリンタおよび複合機などの電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置では、未定着のトナー像を記録材に加熱、加圧して定着させる定着装置を使用している。このような定着装置として、内部にヒータを有する定着ローラに加圧ローラを圧接してニップ部を形成し、定着を行うローラ定着方式が従来採用されている。また、近年では省エネルギー推進の観点から、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりが速いオンデマンド方式として、熱容量の小さい定着フィルムを介して加熱するフィルム加熱方式の定着装置（フィルム定着装置）が提案されている（特許文献１〜５参照）。なお、本明細書では、このような定着フィルム或はシート状の部材などをエンドレスベルトと総称する。

このようなフィルム定着装置は、例えば、固定支持されたセラミックヒータなどのヒータを、耐熱性樹脂フィルムなどの定着フィルムを介して加圧ローラに圧接させることによりニップ部を形成する。そして、このニップ部内で未定着トナー像を担持した記録材を挟持搬送し、定着フィルムを介したヒータからの熱により未定着トナー像を記録材上に加熱溶融定着させる。この定着フィルムは、薄肉で熱容量が小さく、かつ熱応答性が良いため、ヒータの熱応答をほぼそのままニップ部内に反映する事ができる。このため、ヒータをＯＮしてから短時間で、所望の定着温度に上昇させることができ（オンデマンド方式）、これに伴う省電力が実現される。

このようなフィルム定着装置に使用される定着フィルムとしては、未定着トナーに定着フィルムが追従して定着性を向上させるように、ＰＩ等の基材の上に弾性層を設けたものが多く用いられている。更に、その弾性層の上方にトナー離型性に優れたＰＦＡ等のフッ素樹脂からなる離型層を有しているものが広く用いられている。また、定着フィルムを走行させる構造として、この定着フィルムの搬送に専用の搬送ローラと従動ローラとを用いてテンションを加えながら、加圧ローラとの間で定着フィルムを搬送する構造がある。また、この構造以外に、略円筒形の定着フィルムを加圧ローラの搬送力で駆動させる、即ち、加圧ローラに対して従動回転させる構造もある。前者は、定着フィルムの搬送性を高くできる利点を有し、後者は装置構成を簡略化して低コストの定着装置を実現できる利点がある。

また、フィルム定着装置に使用する加熱手段として、上述のようなヒータを使用する構造以外に電磁誘導方式を使用する構造も知られている。この場合、フィルムの基材にＮｉ等の金属を使用し、電磁誘導方式の加熱手段によりフィルム自体を発熱させる（特許文献５参照）。このような方式の定着装置では、ヒータを用いないので、フィルムの内側に弾性パッド等の加圧部材を配置して、この加圧部材をフィルムを介して加圧ローラに圧接することによりニップ部を形成する。これによりヒータを用いる方式に比べて、大きな加圧力をかけることが可能となり、定着性や画質を向上させ易い。

特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平２−１５７８７８号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平４−２０４９８０号公報 特開２００５−７７８４７号公報

しかしながら、上述のようなフィルム定着装置では、以下の様な課題がある。まず、上述したように、フィルム定着装置では、定着フィルムの内側からセラミックヒータや加圧部材等を定着フィルムを介して加圧ローラに押し当て、定着フィルムと加圧ローラとの間でニップ部を形成している。ここで定着に必要なニップ部を充分に確保するため、加圧ローラは弾性層を有する。この弾性層は、定着フィルムの表層の離型層であるフッ素樹脂に比べ低硬度となっている。このような構成のもとでニップ部において加圧を行うと、定着フィルムの表層樹脂より、加圧ローラの外周面の変形が大きくなってニップ部が形成されることになる。そして、ニップ部の記録材搬送方向に関する形状（記録材搬送方向に対して直角方向から見た形状）は、定着フィルムが加圧ローラに食い込んだ凹型の形状となる場合がある。

特に、近年、定着性及び画質の向上の為に、図１０に示すように、定着フィルム１内に配置されこの定着フィルム１を支持案内する支持ガイド２に加圧ローラ３側に向けて突出する突起部４を設けた構造が知られている。即ち、図１０に示す構造は、支持ガイド２に形成した保持部５内にセラミックヒータ６を保持し、このセラミックヒータ６を定着フィルム１を介して加圧ローラ３に押し付けることによりニップ部Ｎを形成している。そして、このニップ部Ｎ内に突起部４を設け、この突起部４により加圧ローラ３を強く押圧している。これにより、ニップ部Ｎ内の圧力分布を局所的に増大させることができ、定着性を向上させられる。

但し、このような構成の場合、図１０に示すように、ニップ部Ｎがより凹型になるため、ニップ部Ｎの出口で、記録材の搬送方向が図１０の上方（矢印の方向）、即ち、定着フィルム１側になってしまう。この為、定着プロセスを終了して記録材を定着装置から排出する際に、この記録材が定着フィルム１に付着し易くなり、この記録材を定着フィルム１から分離しにくくなる。したがって、図１０に示すような構造の場合、記録材の分離不良が発生し易い。このような分離不良を生じにくくするためには、従来、使用できる記録材の坪量に制限を加えたり、記録材の先端にトナー画像を形成しない余白部を多く設けたりするなどしていた。

一方、このような分離不良を改善するために、図１１に示すようにニップ部Ｎから外れた位置に突起部４ａを設ける構造が考えられる。このような構造の場合、ニップ部Ｎの出口で、記録材の搬送方向を図１１の下方（矢印の方向）、即ち、定着フィルム１から離れる側にでき、記録材の分離性が向上する。但し、このような構成にすると、ニップ部Ｎが終わるＡ点から突起部４ａが存在するＢ点までの間は、無圧状態で記録材と定着フィルム１が接して搬送されることになる。このため、Ｂ点で定着フィルム１から剥離した記録材のトナー表面は、凹凸が大きくなって光沢及び色域が低下してしまう可能性がある。

この画質が低下するメカニズムについて説明する。加圧された状態の直後に記録材が定着フィルム１から剥離する場合は、ニップ部Ｎで加圧により歪んでいた定着フィルム１及び加圧ローラ３の表面が、加圧が開放される際に元に戻ろうとすることによりせん断応力が発生する。そして、このせん断応力により定着フィルム１と記録材との間の付着力が低下する。このように定着フィルム１と記録材との間の付着力が低下した後に、記録材が定着フィルム１から剥離されれば、トナー表面は平滑になる。これに対して、無圧状態で搬送された直後に記録材が定着フィルム１から剥離する場合、上述のような歪みによるせん断応力が発生していない為、記録材と定着フィルム１との付着力は大きいままである。この状態で無理やりに定着フィルム１から記録材を剥離させると、トナー表面は微小に定着フィルム１に引きつけられ、トナー表面が凹凸化してしまうと考えられている。

このように、定着性及び画質を向上させるためにニップ部Ｎ内に突起部４を設けると、記録材の分離性が低下してしまい、一方、この分離性の低下を防止するために、ニップ部Ｎから外れた部分に突起部４ａを設けると、画質が低下してしまう。したがって、従来、フィルム定着装置で定着後の画像の画質と記録材の分離性の両方を向上させることは困難であった。

そこで、本発明は、このような事情に鑑み、定着後の画像の画質の向上と、記録材の分離性の向上とを両立させられる構造を実現すべく発明したものである。

本発明は、エンドレスベルトと、該エンドレスベルトの外周面と接触してニップ部を形成する加圧ローラと、該エンドレスベルトを介して該ニップ部を加熱する加熱手段と、を備え、該ニップ部で未定着トナー像を担持した記録材を挟持搬送しつつ、該記録材にトナー像を加熱定着する定着装置において、前記エンドレスベルトの内側に、前記ニップ部の記録材搬送方向中央部分の接線方向よりも前記加圧ローラに向けて突出するように設けられた第１突起部及び第２突起部を備え、該第１突起部は、前記ニップ部内に配置され、該第２突起部は、該ニップ部から記録材搬送方向下流に外れた位置に配置されることを特徴とするものである。

本発明によれば、ニップ部内に第１突起部を、ニップ部から外れた位置に第２突起部をそれぞれ設けているため、定着後の画像の画質の向上と、記録材の分離性の向上とを両立させられる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 図１の画像形成部の拡大図。 定着装置の主要部を抜き出して示す模式図。 支持ガイドの一部を示す斜視図。 支持ガイドを抜き出して図３の上方から見た図。 板状発熱体の一部を切断して示す概略平面図。 加熱構造の別例を示す図３と同様の図。 第２の実施形態の第１突起部と第２突起部とを図３の右方から見た模式図。 第３の実施形態の第１突起部と第２突起部とを、（Ａ）は図３の右方から見た模式図、（Ｂ）は（Ａ）の上から見た図。 ニップ部内にのみ突起部を設けた定着装置の主要部を示す模式図。 ニップ部から外れた位置にのみ突起部を設けた定着装置の主要部を示す模式図。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態を、図１ないし図６を用いて説明する。まず、フルカラー複写機である画像形成装置について、図１、２を用いて簡単に説明する。本発明の画像形成装置１０は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する画像形成部（画像形成ステーション）Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを並べて配置した、いわゆるタンデム型の画像形成装置である。即ち、図１に示すように、各画像形成部で形成された感光ドラム１１上のトナー像が、感光ドラム１１に隣接して移動通過する記録材搬送手段である転写ベルト１２上の紙等の記録材Ｐへ、転写部Ｔで順次転写される構成となっている。なお、図示の例では、各画像形成部の上方に、原稿をＣＣＤ等の光電変換素子で読み取るリーダ部が設けられている。

図２に拡大して示すように、各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄには、それぞれ像担持体である電子写真感光体（感光ドラム）１１が配置されている。各感光ドラム１１は矢印方向に回転自在となっている。また、各感光ドラム１１の周囲には、帯電手段である帯電器１３、露光手段であるレーザ走査部、現像手段である現像装置１４、クリーニング手段であるクリーナ１５などが、感光ドラム１１の回転方向に沿って配置されている。また、各感光ドラム１１の図１、２の下方には転写ベルト１２が配設され、各感光ドラム１１と転写ベルト１２とが対向する部分を転写部Ｔとしている。更に、各感光ドラム１１と転写ベルト１２を挟んで対向した位置に、転写用帯電手段である帯電ブレード１６を配置している。

このような各画像形成部での画像形成プロセスは、まず、帯電器１３により感光ドラム１１の表面を一様に帯電する。次に、画像情報の信号に基づいてレーザ操作部により照射されるレーザＬにより感光ドラム１１の表面に静電潜像が形成される。このように感光ドラム１１に形成された静電潜像は、現像装置１４により現像され、トナー像として顕在化する。その後、転写部Ｔで、帯電ブレード１６により所定の加圧力および静電的負荷バイアスが与えられ、転写ベルト１２上に支持された記録材Ｐに、トナー像が順次転写され、この記録材Ｐ上にフルカラーのトナー像が形成される。記録材Ｐは、図１に示す記録材供給手段である給紙カセット１７から供給される。

転写部Ｔでトナー像を転写された記録材Ｐは、転写ベルト１２から分離されて定着装置１８へ記録材案内手段である搬送ベルト１９により搬送される。そして、定着装置１８により記録材Ｐに転写されたトナー像を記録材Ｐに加熱定着させる。その後、トナー像を定着させた記録材Ｐを、排紙手段である排紙ローラ２０により排紙トレイ２１に排紙する。一方、両面印刷を行う場合には、片面にトナー像を定着させた記録材Ｐを両面搬送パス２２に搬送し、スイッチバックして再度、各画像形成部に搬送する。そして、上述のような画像形成プロセスを行う。

次に、定着装置１８について図３ないし６を参照しつつ説明する。まず、定着装置１８は，図３に示すように、走行（回転）可能なエンドレスベルトである定着フィルム３０と、回転可能な加圧ローラ３１と、セラミックヒータなどの板状発熱体３２などを備える。そして、定着フィルム３０の外周面と加圧ローラ３１の外周面とを接触させてニップ部Ｎを形成し、板状発熱体３２により定着フィルム３０を介してこのニップ部Ｎを加熱する。ニップ部Ｎでは、未定着トナー像を担持した記録材Ｐを挟持搬送しつつ、記録材Ｐにトナー像を加熱定着する。

定着フィルム３０は、ＰＩ等の基材上にシリコーンゴムなどの弾性層を設け、更に、その弾性層の上にＰＦＡなどのフッ素樹脂からなる離型層を設けてなり、全体を無端ベルト状に形成している。このような定着フィルム３０は、両端部を図示しない略部分円筒状の支持部材で支持されることにより略円筒状を有する。

また、定着フィルム３０の内側には支持ガイド３３及び加圧ステー３４を配置している。支持ガイド３３は、例えば、液晶ポリマーなどの耐熱性の樹脂製、或は、アルミニウムなどの金属製で、図３ないし５に示すように、略板状に形成され、定着フィルム３０の走行（回転）方向に直角な方向（軸方向、図３の表裏方向）を長手方向として配置される。そして、定着フィルム３０のニップ部Ｎ側を内側から支持しつつ定着フィルム３０の走行を案内する。また、支持ガイド３３は、図４、５に示すように、板状の本体部３３ａの幅方向（図５の上下方向）両端部に、フランジ３３ｂをそれぞれ形成している。これらフランジ３３ｂは、ニップ部Ｎに搬送される記録材Ｐのトナー像が担持された部分から、記録材搬送方向に対して直角方向、即ち、定着フィルム３０の軸方向に外れた位置に設けられている。また、本体部３３ａのニップ部Ｎとは反対側（図３の上側）は、両端部をバネなどの付勢手段によりニップ部Ｎ側（図３の下側）に付勢される加圧ステー３４に固定されている。更に、本体部３３ａのニップ部Ｎ側には凹部３３ｃを形成し、板状発熱体３２を保持している。

また、加圧ローラ３１は、図３に示すように、金属製の芯金３１ａの外周にシリコーンゴムなどの比較的厚さが大きい弾性層３１ｂを備え、更にその外周に厚さ小さいフッ素樹脂などの樹脂層３１ｃを設けてなる。そして、図示しないモータなどの駆動源により回転自在としている。このような加圧ローラ３１は、定着フィルム３０と当接するように配置される。そして、定着フィルム３０を、加圧ローラ３１の回転に従動して回転（走行）させる。

また、板状発熱体３２は、上述のように凹部３３ｃ内に配置されると共に、支持ガイド３３を介して加圧ステー３４により加圧ローラ３１に向けて付勢される。これにより、板状発熱体３２を定着フィルム３０を介して加圧ローラ３１に圧接している。また、板状発熱体３２は、加圧ローラ３１と定着フィルム３０との圧接部であるニップ部Ｎに、上述したような定着プロセスに必要な熱を付与する。このような板状発熱体３２は、低熱容量で、図６に示すように、記録材搬送方向（矢印α方向）に対して直角方向（図６の左右方向）を長手方向とする板状に形成されている。

また、板状発熱体３２は、セラミックなどの耐熱性・絶縁性・良熱伝導性を有する基板３２ａの表面側（ニップ部Ｎ側）の幅方向（図６の上下方向）中央部に、基板３２ａの長手方向に沿って電気抵抗材料により形成された抵抗発熱体３２ｂを配置している。また、この抵抗発熱体３２ｂを配置した板状発熱体３２の表面を耐熱性を有するオーバーコート層３２ｃにより覆って、この抵抗発熱体３２ｂを保護している。また、抵抗発熱体３２ｂの長手方向両端部には、この抵抗発熱体３２ｂに給電するための電極３２ｄを固定している。更に、基板３２ａの裏面側には、板状発熱体３２の温度を検知するサーミスタ等の検温素子３２ｅを配置している。

基板３２ａは、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等の厚み１ｍｍ、幅２０ｍｍ、長さ３３０ｍｍのものである。又、抵抗発熱体３２ｂは、例えば、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯに、Ｔａ_２Ｎ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により、厚み約１０ｕｍ、幅１〜３ｍｍの線状若しくは細帯状に塗工して形成したものである。また、オーバーコート層３２ｃは、例えば、約１０ｕｍの厚さの耐熱体ガラス層である。また、電極３２ｄは、例えば、Ａｇ等のスクリーン印刷パターン層である。

また、本実施形態の場合、定着フィルム３０の内側に配置された支持ガイド３３の、板状発熱体３２を保持する部分である凹部３３ｃから外れた位置に、第１突起部３５及び第２突起部３６を設けている。これら第１突起部３５及び第２突起部３６は、ニップ部Ｎの記録材搬送方向中央部分の接線方向よりも加圧ローラ３１に向けて突出するように設けられている。この接線方向は、板状発熱体３２の加圧ローラ３１側の面とほぼ平行となる。また、第１突起部３５はニップ部Ｎ内に配置される。本実施形態では、第１突起部３５は、ニップ部Ｎ内におけるこのニップ部Ｎの記録材搬送方向中央よりも下流に配置されている。一方、第２突起部３６は、ニップ部Ｎから記録材搬送方向下流に外れた位置に配置されている。

また、第１突起部３５は、支持ガイド３３のニップ部Ｎ側の面で、本体部３３ａの記録材搬送方向下流の端部寄りに相当する位置に、支持ガイド３３の長手方向全体に亙って設けている。また、この第１突起部３５の突出量及び先端部の搬送方向（図３の左右方向）の厚さは、長手方向全体に亙って同じとしている。なお、図示の例では、第１突起部３５を支持ガイド３３と別体として、この支持ガイド３３に設けた凹部内に押し込んで固定するようにしている。このために、第１突起部３５を例えばフッ素ゴム、シリコーンゴムなどの弾性材製としている。勿論、この第１の突起部３５を支持ガイド３３と一体に設けても良い。

一方、第２突起部３６は、支持ガイド３３のフランジ３３ｂのニップ部Ｎ側の面で、本体部３３ａの記録材搬送方向下流の端部から下流に外れた位置に、それぞれ設けている。即ち、第２突起部３６は、ニップ部Ｎに搬送される記録材Ｐのトナー像が担持された部分から、記録材搬送方向に対して直角方向に外れた位置（非画像領域）にそれぞれ設けられている（点在している）。これら第２突起部３６の突出量及び先端部の搬送方向（図３の左右方向）の厚さは、互いに同じとしている。また、第２突起部３６の突出量は、第１突起部３５の突出量以上とすることが好ましい。なお、図示の例では、第２突起部３６を支持ガイド３３と一体に設けているが、上述の第１突起部３５のように別体に設けても良い。

このように第１突起部３５を設けることにより、定着フィルム３０が第１突起部３５部分で加圧ローラ３１に食い込む。また、第２突起部３６を設けることにより、ニップ部Ｎの出口で記録材Ｐが排出される方向が加圧ローラ３１側に傾斜するか、記録材搬送方向とほぼ平行となる。言い換えれば、第１突起部３５により定着フィルム３０が加圧ローラ３１に食い込むが、第２突起部３６の存在により定着フィルム３０の形状が凹型となることを防止している。そして、ニップ部Ｎの出口で記録材Ｐが排出される方向が定着フィルム３０側になることを防止している。

このような本実施形態によれば、ニップ部Ｎ内に第１突起部３５を、ニップ部Ｎから外れた位置に第２突起部３６をそれぞれ設けているため、定着後の画像の画質の向上と、記録材Ｐの分離性の向上とを両立させられる。即ち、第１突起部３５によりニップ部Ｎ内の圧力分布を局所的に増大させることができ、定着性を向上させられる。また、上述のように、第２突起部３６の存在によりニップ部Ｎから排出される記録材Ｐの方向が定着フィルム３０側となることを防止できるため、この記録材Ｐの定着フィルム３０に対する分離性を向上させられる。

また、本実施形態の場合、記録材Ｐが、第１突起部３５の存在により大きな力で加圧された直後にニップ部Ｎから排出される。このため、定着フィルム３０及び加圧ローラ３１の表面により大きなせん断応力が作用し、記録材Ｐと定着フィルム３０との付着力を低下させ易い。したがって、定着画像の光沢及び色域が低下することを防止できる。また、本実施形態では、第２突起部３６を、非画像領域に設けているため、この第２突起部３６により記録材Ｐ上のトナー像が定着フィルム３０と付着しにくく、トナー表面が凹凸化して光沢及び色域が低下することをより確実に防止できる。なお、第２突起部３６を画像領域を含めて設けられていても、上述のような大きなせん断応力の作用により、記録材Ｐと定着フィルム３０との付着力を低下させることができる。更に、この場合に、第１突起部３５と第２突起部３６との突出量を同じとすれば、定着フィルム３０のニップ部Ｎの出口での傾斜を、前述の図１１に示した構造よりも緩やかにできる。このため、記録材Ｐと定着フィルム３０との付着力が図１１に示した構造よりも小さくでき、トナー表面が凹凸化して光沢及び色域が低下することを防止できる。

次に、本発明者が本実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。まず、本実験の条件を説明する。定着フィルム３０は、円筒状にしたと仮定した場合の外径が３０ｍｍで、基材に厚さ７０μｍのＰＩを、ゴム層に硬度１５°（ＪＩＳ−Ａ）で厚さ２００μｍのシリコーンゴムを、表面離型層に厚さ５０μｍのＰＦＡチューブを使用した。加圧ローラ３１は、外径が３０ｍｍで、厚さ５ｍｍの下層弾性層の表面に、厚さ３０μｍのフッ素樹脂をコートしたものを使用した。そして、定着フィルム３０の表面温度が２００℃となるように温度制御を行い、定着フィルム３０と加圧ローラ３１との総加重を３００Ｎ印加し、定着フィルム３０の回転速度（走行速度）を２００ｍｍ／ｓｅｃとした。また、ニップ部Ｎの記録材搬送方向の幅は、板状発熱体３２部分で６ｍｍ、支持ガイド３３の板状発熱体３２の記録材搬送方向前後部分で各１ｍｍの計８ｍｍとした。また、実験に使用した未定着トナー画像としては、ＣＬＣ用紙（キヤノン株式会社製、坪量８０ｇ／ｍ^２）に、マゼンタとシアンの２色のベタでブルー画像を形成したもの使用した。また、定着後のトナー画像表面の光沢は、光沢計ＰＧ−１（日本電計工業株式会社製）の投受光角６０°を用いて測定した。

上述のような条件で、前述の図１０に示したように、ニップ部Ｎ内にのみ突起部（内突起）を設けた構造で、この突起部の突出量（内突起高さ）を変えて行った実験について説明する。本実験では、各内突起高さでの突起部圧力及び画像光沢を測定し、それぞれ分離不良が発生するか否かを確認した。この結果を表１に示す。

なお、内突起高さは、板状発熱体３２（セラミックヒータ６）がニップ部Ｎの記録材搬送方向中央で定着フィルム３０（定着フィルム１）に接する点を０点として、加圧ローラ３１（加圧ローラ３）側に高さを０．１ｍｍずつ突出させた。なお、括弧内は、図１１に示した構造に対応させたものである。また、突起部圧力は、突起部にかかるピーク圧力を圧力センサーＩＳＣＡＮ（ニッタ株式会社製）を用いて計測したものである。また、記録材の分離性は、記録材としてオフィスプランナー（キヤノン株式会社製、坪量６４ｇ／ｍ^２）を用いて確認した。

この実験から、内突起の突出高さが大きくなると、突起部にかかるピーク圧が大きくなり、それに伴い定着後の画像光沢も大きくなることが分かった。また、内突起の高さが０．４ｍｍ以上になると、画像光沢はほぼ一定となり、改善が見られなくなった。なお、一般的に画像光沢が高くなると、反射濃度も高くなり、色再現範囲も向上する。即ち、内突起を設けることで画質が向上し、内突起高さが０．４ｍｍ以上では改善効果が得られなくなった。なお、内突起高さを大きくしていくと定着フィルム３０の内面にかかるピーク圧力が大きくなるため、定着フィルム３０の寿命に大きな影響を及ぼす可能性がある。このため、内突起高さは最小限とすることが好ましいと考えられる。一方、内突起高さを大きくした場合の記録材の分離性については、内突起高さが０．２ｍｍ以上において分離不良が発生した。

次に、本実施形態の構造で、前述と同様の条件で行った実験について説明する。なお、以下の説明では、ニップ部Ｎ内に設けた第１突起部３５を内突起、ニップ部Ｎ外に設けた第２突起部３６を外突起と言う。また、外突起の突出量（外突起高さ）を、板状発熱体３２がニップ部Ｎの記録材搬送方向中央で定着フィルム３０に接する点を０点として０．１ｍｍずつ変化させた。また、外突起の定着フィルム３０に当接する部分の記録材搬送方向の幅は１ｍｍとした。また、内突起高さは０．４ｍｍとし、内突起の定着フィルム３０に当接する部分の記録材搬送方向の幅は１ｍｍとした。更に、外突起と内突起の定着フィルム３０に当接する部分の記録材搬送方向の間隔を２ｍｍとした。なお、本実験でも、記録材の分離性については、オフィスプランナー（キヤノン株式会社製、坪量６４ｇ／ｍ^２）を使用し、画像光沢については、ＣＬＣ用紙（キヤノン株式会社製、坪量８０ｇ／ｍ^２）を使用した。この条件で行った実験の結果を表２に示す。

この実験から、外突起高さが大きくなるにつれて記録材の分離性が向上し、外突起高さが０．４ｍｍ以上で分離不良は発生しなくなった。このときのトナー画像光沢は、外突起高さが０．４ｍｍを上回ってもほとんど低下が見られなかった。したがって、内突起を０．４ｍｍ設けることによって画質が向上し、且つ、外突起を０．４ｍｍ以上設けることによりその画質を低下させることなく、分離不良を解消することが可能となることが分かった。

なお、上述の内突起と外突起における画質と分離性の関係は、使用するトナーやプロセス条件によって変動するため、これらの条件によって、適切に内突起と外突起との関係を規制することが好ましい。即ち、条件によっては、必ずしも上述の値に限るものではない。

また、上述の実施形態では、加熱手段として板状発熱体を使用した定着装置について説明したが、本発明は、図７に示すような定着装置においても同様な効果が得られる。この図７に示す定着装置は、図３に示した定着装置に対して、支持ガイド３３の代わりに弾性体等からなる加圧部材３７を設け、加熱手段として電磁誘導方式を用いたものである。このような定着装置は、定着フィルム３０ａの基材にＮｉ等の金属を使用し、電磁誘導方式の加熱手段によりフィルム自体を発熱させるものである。即ち、略円筒状の定着フィルム３０ａの外部にコイル３８が同心状に配置されており、このコイル３８に高周波電流を流して生じた高周波磁界により、定着フィルム３０ａに誘導渦電流を発生させ、定着フィルム３０ａ自体をジュール発熱させる。この図７に示した定着装置においても、上述の実施形態と同様に、加圧部材３７の所定位置に第１突起部３５及び第２突起部３６を設ければ、本実施形態と同様の効果が得られる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態を、図８を用いて説明する。なお、本実施形態は、第１突起部３５ａ及び第２突起部３６ａの形状が上述の第１の実施形態と異なるだけで、その他の構造及び作用は、この第１の実施形態と同じである。このため、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明し、重複する図示及び説明は省略する。

本実施形態の場合、定着フィルムと加圧ローラとのニップ部内に設けた第１突起部３５ａは、記録材搬送方向に対して直角方向中央部が両端部よりも大きく突出した形状（クラウン形状）としている。言い換えれば、第１突起部３５ａの突出量を、中央部から両端部に向けて漸次減少させている。また、第１突起部３５ａの先端面は、中央部と両端部とを滑らかに連続させている。なお、第１突起部３５ａの両端部の突出量は０としても良い。

一方、ニップ部外に設けた第２突起部３６ａは、記録材搬送方向に対して直角方向両端部が中央部よりも大きく突出した形状（逆クラウン形状）としている。言い換えれば、第２突起部３６ａの突出量を、両端部から中央部に向けて漸次減少させている。また、第２突起部３６ａの先端面も、中央部と両端部とを滑らかに連続させている。なお、第２突起部３６ａの中央部の突出量は０としても良い。

また、第２突起部３６ａの中央部の突出量は、第１突起部３５ａの中央部の突出量よりも小さくし、第２突起部３６ａの両端部の突出量は、第１突起部３５ａの両端部の突出量よりも大きくしている。また、第２突起部３６ａの両端部の突出量は、第１突起部３５ａの中央部の突出量以上とすることが好ましい。更に、第２突起部３６ａの中央部の突出量は、第１突起部３５ａの両端部の突出量以上とすることが好ましい。なお、第１突起部３５ａのクラウン形状と第２突起部３６ａの逆クラウン形状は、それぞれ両端部と中央部とを直線で結ぶ稜線でも、円弧状に結ぶ稜線でも良い。

本実施形態によれば、第１突起部３５ａの中央部でニップ部のピーク圧が大きくでき、第１の実施形態と同様に画質を向上させられる。また、第２突起部３６ａの存在により、やはり、第１の実施形態と同様に記録材の端部での分離性が向上し、記録材の端部をきっかけにして記録材全体の分離性も向上する。更に、本実施形態では、第１突起部３５ａと第２突起部３６ａとの突出位置及び量が、記録材搬送方向に対して直角方向に関して異なる。このため、第１突起部３５ａと第２突起部３６ａとで記録材にそれぞれ逆方向の応力が生じることになり、ニップ部出口付近で記録材と定着フィルムとの間にせん断応力（記録材と定着フィルムとをずらそうとする力）が生じる。この結果、記録材と定着フィルムとの付着力が低下して、記録材を分離し易くなる。

本実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。なお、以下の説明では、ニップ部内に設けた第１突起部３５ａを内突起、ニップ部外に設けた第２突起部３６ａを外突起と言う。また、内突起の中央部の突出量（中央部内突起高さ）を、板状発熱体がニップ部の記録材搬送方向中央で定着フィルムに接する点を０点として０．１ｍｍずつ変化させた。また、内突起の定着フィルム３０に当接する部分の記録材搬送方向の幅は１ｍｍとした。また、各中央部内突起高さにおいて、外突起の両端部の突出量（端部外突起高さ）を、板状多発熱体がニップ部の記録材搬送方向中央で定着フィルムに接する点を０点として０．１ｍｍずつ変化させた。また、外突起の定着フィルム３０に当接する部分の記録材搬送方向の幅は１ｍｍとした。更に、外突起と内突起の定着フィルムに当接する部分の記録材搬送方向の間隔を２ｍｍとした。なお、本実験でも、記録材の分離性については、オフィスプランナー（キヤノン株式会社製、坪量６４ｇ／ｍ^２）を使用し、画像光沢については、ＣＬＣ用紙（キヤノン株式会社製、坪量８０ｇ／ｍ^２）を使用した。その他の条件は、第１の実施形態で行った実験と同じである。この条件で行った実験の結果を表３に示す。

この実験から、内突起の中央部の突出量を大きくしていくと、出力画像の光沢が大きくなることが確認できた。また、外突起の両端部の突出量を大きくしていくと、画質をほとんど低下させずに分離性を向上させられることが確認できた。また、第１の実施形態と比較して、外突起の突出量が小さくても分離性が向上した。これは、前述したように、せん断応力によってニップ出口での記録材と定着フィルムとの付着力が小さくなったためと考えられる。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態を、図９を用いて説明する。本実施形態の場合、定着フィルムと加圧ローラとのニップ部内に設けた第１突起部３５ｂと、ニップ部外に設けた第２突起部３６ｂとを一体に形成している。即ち、突起の形状を、ニップ部内では中央部を含む所定の範囲で突出させ、記録材搬送方向の下流に行くにしたがって、その突起の幅を大きくすると共に、中央部の突出量を小さくしつつ、両端部の突出量を大きくする。そして、ニップ部外で、突起の形状を両端部が中央部よりも突出量を大きくしている。本実施形態ではこのような変化を滑らかに行って、第１突起部３５ｂと第２突起部３６ｂとを連続的に形成している。また、第１の突起部３５ｂ部分であるニップ部内の中央部を含む所定の範囲Ｘは、第２突起部３６ｂ部分の範囲Ｙに対し（Ｘ／Ｙ）、好ましくは１／４〜３／４程度、より好ましくは１／３〜２／３程度としている。このような本実施形態の場合も、上述の第２の実施形態と同様に、画質と分離性を共に向上させることができる。その他の構造及び作用は、第２の実施形態と同様である。

なお、上述の各実施形態では、定着フィルムを支持ガイドなどにより案内し、この定着フィルム自体にテンションを付与していない構造について説明したが、本発明は、このような構造に限らない。例えば、定着フィルムを複数のローラに掛け渡してテンションを付与した構造にも適用可能である。

１０・・・画像形成装置、１１・・・感光ドラム、１８・・・定着装置、３０、３０ａ・・・定着フィルム、３１・・・加圧ローラ、３２・・・板状発熱体、３３・・・支持ガイド、３５、３５ａ、３５ｂ・・・第１突起部、３６、３６ａ、３６ｂ・・・第２突起部、３７・・・加圧部材、３８・・・コイル、Ｎ・・・ニップ部、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ・・・画像形成部

Claims (5)

1. エンドレスベルトと、該エンドレスベルトの外周面と接触してニップ部を形成する加圧ローラと、該エンドレスベルトを介して該ニップ部を加熱する加熱手段と、を備え、該ニップ部で未定着トナー像を担持した記録材を挟持搬送しつつ、該記録材にトナー像を加熱定着する定着装置において、
   前記エンドレスベルトの内側に、前記ニップ部の記録材搬送方向中央部分の接線方向よりも前記加圧ローラに向けて突出するように設けられた第１突起部及び第２突起部を備え、
   該第１突起部は、前記ニップ部内に配置され、
   該第２突起部は、該ニップ部から記録材搬送方向下流に外れた位置に配置されることを特徴とする定着装置。
2. 前記エンドレスベルトを内側から支持しつつ該エンドレスベルトの走行を案内し、前記加熱手段である板状発熱体を保持する支持ガイドを備え、
   前記第１突起部及び前記第２突起部は、それぞれ前記支持ガイドの前記板状発熱体を保持する部分から外れた位置に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第２突起部は、前記ニップ部に搬送される前記記録材のトナー像が担持された部分から、記録材搬送方向に対して直角方向に外れた位置に設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記第１突起部は、記録材搬送方向に対して直角方向中央部が端部よりも大きく突出し、
   前記第２突起部は、記録材搬送方向に対して直角方向両端部が中央部よりも大きく突出していることを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の定着装置。
5. 画像形成部と、該画像形成部で形成されたトナー像を記録材に転写する転写部と、該転写部で記録材に転写されたトナー像を記録材に加熱定着させる定着装置と、を備えた画像形成装置において、該定着装置が請求項１ないし４のうちの何れか１項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。

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