JP2011203545A

JP2011203545A - 加熱装置

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Publication number: JP2011203545A
Application number: JP2010071466A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nishida; 聡西田; Kenichi Ogawa; 賢一小川; Masashi Tanaka; 正志田中; Shuichi Tetsuno; 修一鉄野; Shogo Suga; 祥吾菅
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-10-13
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: US8532530B2; JP5436295B2; US20110236084A1

Abstract

【課題】圧接部を複数備える加熱定着装置において、定着部材へ記録材が巻きついた場合にも、記録材を容易に除去し、定着機能を回復させること。
【解決手段】定着部材３０と加圧部材１７との間の定着圧接部Ｎ１にシートを導入することで、前記シートを加熱する加熱装置において、少なくとも、前記定着部材又は前記加圧部材の外周面に加圧接触し加圧圧接部Ｎ２を形成する加圧接触部材１６と、前記加圧部材１７を前記定着部材３０に加圧する第一加圧手段と、前記加圧接触部材１６を前記定着部材３０に加圧する第二加圧手段と、を有し、前記シートが前記定着圧接部における滞留を起こした場合には、前記シートを前記定着圧接部Ｎ１から引き抜くために必要な第一引抜力Ｆ１は、前記シートを前記加圧圧接部から引き抜くために必要な第二引抜力Ｆ２以上となることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真技術や静電記録技術を用いたプリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載される加熱装置に関する。加熱装置には、記録材上の未定着画像を定着する定着装置や、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を増大させる光沢増大装置がある。

従来の電子写真プロセスを用いた画像形成装置における熱定着手段としての熱定着装置は、電子写真プロセス等の画像形成手段により記録材上に形成された未定着画像（トナー像）を記録材上に定着させるものである。定着方式としては、公知のハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式のものや、セラミックヒータを熱源とするフィルム加熱式のものが用いられている。

そして、近年、内部に熱源を持たない定着ローラ外周面に、加熱部材を当接させて加熱圧接部を形成し、外周面から加熱するものが提案されている。例えば、定着ローラ外周面にセラミックヒータや、小径の加熱ローラなどの加熱部材を接触させ、加熱部材により外表面のみを加熱する加熱装置（定着装置）が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、参照）。

これらは熱ローラ定着装置同様に安定性、耐久性に優れ、また、低熱容量の加熱部材で外部から定着ローラを加熱するため定着ローラの表面を急激に昇温させることが可能となり、ウォームアップ時間が熱ローラ定着装置に比べ短縮される。

定着圧接部に記録材を導入し、挟持搬送しながら加熱する定着装置では、記録材Ｐが、例えば薄くコシの弱い紙などである場合、記録材上の溶融したトナー像が粘着剤となって、定着部材に記録材が巻きついてしまうことがある。このような記録材の巻きつき等の紙詰まり（ジャム）が生じた場合、ユーザーは、記録材Ｐがローラに巻きついていない記録材Ｐ後端部をつかみ、定着圧接部に挟まった記録材を引き抜くことで、巻きついた記録材を除去する（ジャム処理）。このようなジャム処理を行って、定着装置の機能を回復させていた。

特開平０６−０７５４９１号公報特開２００４−３１７７８８号公報特開２００２−１２３１１７号公報

しかしながら、図１３に示すように、定着ローラ３０の外周面にフィルム１６が当接し、定着圧接部Ｎ１以外の加圧圧接部Ｎ２を備える構成では、巻きついた記録材が、定着圧接部から定着圧接部Ｎ１以外の加圧圧接部Ｎ２まで達してしまうことがある。

ユーザーは、図１３（ａ）のＡ方向に加圧圧接部Ｎ２から記録材Ｐの一端を持って引き抜こうとするが、定着圧接部Ｎ１と加圧圧接部Ｎ２の複数箇所で記録材Ｐが挟まれ、それぞれが異なる力と方向へとブレーキがかかる。

加圧圧接部Ｎ２では記録材が動かず、定着圧接部Ｎ１だけから記録材が引き抜かれると、図１３（ｂ）のように記録材Ｐが定着ローラ３０を締め付ける状態になり、定着ローラ３０に過度の負荷がかかることがある。また、記録材Ｐが破れたりすると、記録材Ｐの除去が困難な状態になることがあった。

本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためになされたものである。その目的は、圧接部を複数備える加熱定着装置において、定着部材へ記録材が巻きついた場合にも、記録材を容易に除去し、定着機能を回復させることにある。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、
定着部材と加圧部材との間の定着圧接部にシートを導入することで、前記シートを加熱する加熱装置において、
少なくとも、前記定着部材又は前記加圧部材の外周面に加圧接触し加圧圧接部を形成する加圧接触部材と、
前記加圧部材を前記定着部材に加圧する第一加圧手段と、
前記加圧接触部材を前記定着部材に加圧する第二加圧手段と、を有し、
前記シートが前記定着圧接部における滞留を起こした場合には、前記シートを前記定着圧接部から引き抜くために必要な第一引抜力は、前記シートを前記加圧圧接部から引き抜くために必要な第二引抜力以上となることを特徴とする。

上記構成を有するため、圧接部を複数備える加熱定着装置において、定着部材へ記録材が巻きついた場合にも、記録材を容易に除去し、定着機能を回復させることができる。

画像形成装置の概略構成図。第１実施形態の定着装置の概略構成を示す模式的断面図。セラミックヒータの概略構成を示す一部透視斜視図。セラミックヒータ及びその周辺手段における接続関係を示すブロック図。引抜力の測定方法を示す模式図。画像形成装置におけるジャム処理方法を説明する模式的断面図。第１実施形態の効果測定の結果を示す図表。第３実施形態の定着装置の概略構成を示す模式的断面図。第４実施形態の定着装置の概略構成を示す模式的断面図。第５実施形態の定着装置の概略構成を示す模式的断面図。第６実施形態の定着装置の概略構成を示す模式的断面図。第７実施形態の定着装置の概略構成を示す模式的断面図。定着部材への巻きつきジャム処理方法を説明する模式的断面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

〔第１実施形態〕
（画像形成部説明）
図１は本発明の第１実施形態における電子写真プロセスを用いた画像形成装置の概略構成図であり、例えばレーザプリンタの場合を示している。

以下、構成及び動作について説明する。画像形成装置としてのレーザプリンタ本体１０１（以下、本体１０１とする）は、記録材Ｐを収納する給送カセット１０２を有し、給送カセット１０２には、記録材Ｐを繰り出す給送ローラ１０５が設けられる。また、外付けの給送トレイ１０３を有し、給送トレイ１０３には、記録材Ｐを繰り出す給送ローラ１０４が設けられる。

そして、給送ローラ１０５の下流には記録材Ｐを同期搬送するレジストローラ対１０６と、トップセンサー１５１が設けられている。トップセンサー１５１によって検知された信号が後述のＣＰＵ２３に伝達されることにより、レジストローラ位置での記録材Ｐの通過をＣＰＵ２３が検知する。

また、レジストローラ対１０６の下流にはレーザスキャナ部１０７からのレーザ光に基づいて記録材Ｐ上にトナー像を形成する画像形成部１０８が設けられている。つまり、本実施形態のレーザプリンタにおいては、このレーザスキャナ部１０７と画像形成部１０８により画像形成手段が構成される。

さらに、画像形成部１０８の下流には記録材Ｐ上に形成されたトナー像を熱定着する加熱装置として定着装置１０９が設けられている。定着装置１０９の下流には記録材Ｐを排出する第一排出ローラ対１１１及び第二排出ローラ対１４０、記録の完了した記録材Ｐを積載する積載トレイ１１２が設けられている。

画像形成部１０８は、電子写真プロセスに必要な、感光体ドラム１１７、帯電ローラ１１９、現像器１２０、一次転写ローラ１２４、二次転写ローラ１２１、クリーナ１２２、中間転写体１２３等から構成される。

（定着装置概略説明）
次に、プリンタ１に備えられた定着装置１０９に関して図２に基づき説明する。尚、図２は第１実施形態の定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。

定着装置１０９は、加圧体であり加熱体でもある円筒形状若しくは略円筒形状の回転可能な定着ローラ３０（定着部材）を有する。定着ローラ３０の上部には、定着ローラ３０の外周面に加圧接触し加圧圧接部Ｎ２を形成する無端帯状のフィルム１６（加圧接触部材）が当接するように配設される。そして、フィルム１６の内部には、セラミックヒータ１５（熱源）と温度検知体たるサーミスタ感温検知センサー（以下、サーミスタ１８と略称する。）とが備えられる。定着ローラ３０の下部で記録材Ｐを介して対向する位置には、加圧体たる円柱状若しくは略円柱状の回転自在な加圧ローラ１７が配設される。

定着ローラ３０と加圧ローラ１７は、第一加圧手段４１により圧接され、定着圧接部Ｎ１を形成する。またセラミックヒータ１５と定着ローラ３０は、フィルム１６を介して第二加圧手段４２により圧接され、加圧圧接部Ｎ２を形成する。

図１に示すように、定着装置１０９の定着圧接部Ｎ１より下流側には、第一排出ローラ対１１１と排出センサー１５２を備える。排出センサー１５２はＣＰＵ２３に接続される。このため、記録材の通過を検知できる。

（定着各部品説明）
図２に示す定着装置１０９に備えられたセラミックヒータ１５は、定着装置１０９の本体に取り付けられたホルダ１９にて支持されている。セラミックヒータ１５について説明する。図３はセラミックヒータ１５の概略構成を示す一部透視斜視図である。

図３に示すように、セラミックヒータ１５は、基板１５Ａ、発熱抵抗体１５Ｂ、保護層１５Ｃから構成される。

基板１５Ａは、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックを主成分とし、薄板状に形成される。発熱抵抗体１５Ｂは、銀、パラジウム等を主成分とし、基板１５Ａの一方の面に形成される。基板１５Ａの他方の面にはサーミスタ１８が当接して配置される。また、保護層１５Ｃは、ガラス又はフッ素樹脂、ポリイミド等の耐熱樹脂を主成分とし、発熱抵抗体１５Ｂのある面を、フィルム１６との摺接等から保護するようにコートしたものである。

図４はセラミックヒータ及びその周辺手段における接続関係を示すブロック図である。

図４に示すように、セラミックヒータ１５を構成する発熱抵抗体１５Ｂは、トライアック２０を介して商用電源２１から通電を受けるようになっている。よって、商用電源２１からの通電を受けた発熱抵抗体１５Ｂが発熱することによりセラミックヒータ１５による加熱が行われる。また、サーミスタ１８からの信号はＡ／Ｄ変換回路２２を介してＣＰＵ２３に伝達される。

定着装置１０９に備えられたフィルム１６は、図２に示すように、その内周長がホルダ１９の外周長より所定長長く採られる。このため、フィルム１６は、ホルダ１９に無張力にて外嵌されると共に、定着ローラ３０の回転に従動しながらホルダにより規定方向にガイドされる。尚、ここで定着ローラ３０の回転は定着装置１０９本体の外部に設けられた駆動機構（図示せず）によりなされる。

また、フィルム１６は、ポリイミドを主成分とする無端帯状体の外周面にＰＦＡを主成分とする無端帯状体を被覆するという二層構造が採用されている。

定着ローラ３０は、芯金３０Ａ、弾性層３０Ｂ、離型層３０Ｃを有する。芯金３０Ａは、鉄、ＳＵＳ、アルミニウム等からなる円柱状若しくは略円柱状の回転自在な円筒部材である。弾性層３０Ｂは、芯金３０Ａの外周面に形成され、シリコーンゴム等を主成分とする。そして、定着ローラ３０の最外層には離型層３０Ｃが形成される。離型層３０Ｃは、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等などを主成分とする。定着ローラ３０はこの構成にて、駆動機構から芯金３０Ａのローラ軸線方向に対する端部に駆動力を受けることにより回転駆動される。

加圧体たる加圧ローラ１７は、芯金１７Ａ、弾性層１７Ｂ、離型層１７Ｃを有する。芯金１７Ａは、アルミニウム等を主成分とする円柱状若しくは略円柱状の回転自在な円筒部材である。弾性層１７Ｂは、芯金１７Ａの外周面に形成され、シリコーンゴム等を主成分とする。離型層１７Ｃは、加圧ローラ１７の最外層に形成され、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等などを主成分とする。加圧ローラ１７はこの構成により、回転駆動されている定着ローラ３０の回転に従動回転するようになっている。

（引抜力Ｆの測定方法）
引抜力Ｆの測定方法は、次に示すとおりである。図５は引抜力Ｆの測定方法を示す模式図である。

図５に示すように、定着圧接部Ｎ１における第一引抜力Ｆ１を測定する場合には、記録材Ｐを、先端から５０ｍｍの位置で定着圧接部Ｎ１に挟み、後端の長手中央部に接着したワイヤーを引っ張る。そして、定着ローラ３０の外周接線方向へ引き抜くときの力を、デジタルフォースゲージ１５０にて測定する。ここで、記録材Ｐとしては試験紙Ｘｅｒｏｘ製４２００坪量７５ｇ紙ＬＴＲサイズ紙を用い、デジタルフォースゲージ１５０はＳＨＩＭＰＯ製型番ＦＧＮ１０を用いた。加圧圧接部Ｎ２における第二引抜力Ｆ２も同様に、加圧圧接部Ｎ２から試験紙を引き抜いて測定する。

本実施形態における定着装置１０９では、これらの引抜力Ｆ１、Ｆ２の関係を次のように設定する。即ち、定着圧接部Ｎ１から記録材Ｐを引き抜くのに必要な第一引抜力が、加圧圧接部Ｎ２から記録材Ｐを引き抜くのに必要な第二引抜力以上（Ｆ１≧Ｆ２）となるように設定する。

引抜力Ｆ１、Ｆ２の調整は、フィルム１６の定着ローラ３０への加圧力、加圧ローラ１７の定着ローラ３０への加圧力、フィルム１６表面、加圧ローラ１７表面の材質、表面性を変更することにより可能である。

例えば、フィルム１６の定着ローラ３０への加圧力を、加圧ローラ１７の定着ローラ３０への加圧力よりも同じか又は小さくすることとしてもよい。

また、一般に、同じフッ素樹脂でもＰＦＡよりもＰＴＦＥの方が摺動性に優れており、引抜き力を小さくすることができる。このため、フィルム１６の表面をＰＴＦＥとＰＦＡのブレンド樹脂で被覆し、加圧ローラ１７表面をＰＦＡ樹脂で被覆することとしてもよい。

（動作説明）
定着装置及び画像形成装置の動作を図１を用いて説明する。

本体１０１が、不図示のコントローラにプリント信号を受け取る。すると、定着ローラ３０は駆動回転され、フィルム１６及び加圧ローラ１７も合わせて従動回転される。

セラミックヒータ１５には通電が開始され、サーミスタ１８で検知されたセラミックヒータ１５の温度が所定の目標温度となるよう制御される。

定着ローラ３０表面は、フィルムを介してセラミックヒータ１５から加熱されて、所定の温度まで昇温する。所定のタイミングで、給送カセット１０２から給送ローラ１０５によって給送された記録材Ｐは、レジストローラ対１０６によって画像形成部１０８に送られる。

記録材Ｐ先端がレジストローラ対１０６に送られると、レジストローラ位置に配置されたトップセンサー１５１が記録材Ｐ通過を検知する。画像形成部１０８によって未定着トナー画像を転写された記録材Ｐは、定着装置１０９の定着圧接部Ｎ１へ導入される。

定着圧接部Ｎ１に導入された記録材Ｐは、フィルム１６を介してセラミックヒータ１５から加熱された定着ローラ３０と加圧ローラ１７の間で挟持搬送されながら、前記未定着トナー画像が溶融して記録材上に半永久定着される。

定着圧接部Ｎ１で定着された記録材Ｐは、第一排出ローラ対１１１、第二排出ローラ対１４０を経て、積載トレイ１１２に排出される。

記録材Ｐの先端が第一排出ローラ対１１１に送られると、排出ローラ位置に配置された排出センサー１５２が記録材Ｐ通過を検知する。

一連のプリント動作が正常に行われる場合、トップセンサー１５１が記録材Ｐ先端を検知してから、所定の時間（トップセンサー１５１と排出センサー１５２の距離から計算された移動時間）後に、排出センサー１５２が記録材先端を検知することになる。また同様に、トップセンサー１５１が記録材Ｐ後端を検知してから、所定の時間後に、排出センサー１５２が記録材Ｐ後端を検知することになる。

トップセンサー１５１が記録材Ｐ先端を検知してから所定の時間後に、排出センサー１５２が記録材Ｐ先端を検知できない場合、記録材Ｐが定着装置内で定着ローラ巻きつきや紙詰まりなどの滞留（ジャム）を起こしたと判断する。この場合、画像形成を停止し、定着ローラ３０及び第一排出ローラ対１１１の駆動、セラミックヒータ１５への電力供給を停止する。

ここで、巻きつきジャムについて説明する。

定着ローラ３０表面には離型性の良いフッ素樹脂などからなる表層が形成されている。また定着圧接部Ｎ１内でトナーが溶融すると、トナーに内包されたワックスが染み出し、定着ローラ３０と記録材Ｐとの分離を助ける。通常は、これらの力で定着圧接部Ｎ１通過後に、記録材Ｐのコシによって、記録材Ｐは定着ローラ３０から分離し、無事に排出される。

しかし、定着圧接部Ｎ１でトナーを溶融し過ぎると、トナーの表面張力が小さくなって付着しやすくなり、定着ローラ３０の表層に対する粘着性が増える。また、逆に、トナーが溶融しきれないと、ワックスが十分に染み出さなくなる。不適正な温度で定着させようとした場合、定着ローラ３０表面と記録材Ｐ上のトナーとの粘着力が記録材Ｐのコシを上回ることがある。すると、定着ローラ３０に記録材Ｐが貼り付いたまま、記録材Ｐが定着ローラ３０とともに回転して加圧圧接部Ｎ２まで侵入し、巻きつきジャムがおこる可能性がある。

記録材Ｐ上のトナー像を溶融定着させ、無事に定着ローラ３０から分離するために適切な定着ローラ３０表面の温度及び熱量は、記録材Ｐの坪量、つまり熱容量によって大きく変わる。したがって、例えば坪量が５０ｇ／ｍ^２程度の薄紙から、２００ｇ／ｍ^２程度の厚紙まで、同じ温度で良好に定着させるのは難しい。

ユーザーに使用される可能性のある多種多様な記録材に対して、適切な定着温度を持つ定着モードを、自動的あるいはユーザーによって確実に選択させることは困難である。よって、定着ローラ３０への巻きつきジャムを完全に防ぐのは困難である。

定着ローラ３０に巻きついた記録材Ｐ先端が加圧圧接部Ｎ２まで達する前に、ジャムを判断し、定着ローラ３０の駆動を停止するのが望ましいが、以下に述べる問題があり、実際には難しい。

まず、定着圧接部Ｎ１から排出センサー１５２の距離が、定着圧接部Ｎ１から加圧圧接部Ｎ２までの距離よりも近くなければならないが、排出センサー１５２が定着ローラ３０の発する熱によって正常に動作しないおそれがあり、あまり近くには配置できない。また、トップセンサー１５１と排出センサー１５２の検知精度によってジャムと判断できるまでに時間がかかる。また、ギヤやモータの空転などにより、定着ローラ３０の駆動を停止しようとしてから、実際に止まるまでには時間がかかる。これらの理由があるため、本実施形態では次のようにジャム処理を行う。図６は画像形成装置におけるジャム処理方法を説明する模式的断面図である。

ジャムが発生した場合、ＣＰＵ２３は、ジャム発生の警告ＬＥＤを点灯させるなどして、ユーザーにジャムの発生を知らせる。ここで、図６のように、ユーザーは、画像形成部１０８と定着装置１０９の間のジャム処理用ドア４０を開き、記録材Ｐの後端を本体１０１の外部方向（図６のＡ方向）に引っ張って、記録材Ｐを引き抜く。このように、ジャム処理が行われる。

本実施形態では、定着圧接部Ｎ１と加圧圧接部Ｎ２から記録材Ｐを引き抜く力である第一引抜力Ｆ１と第二引抜力Ｆ２は、Ｆ１≧Ｆ２となるよう設定されている。

この構成では、定着ローラ３０に記録材Ｐの巻きつきが発生し、記録材Ｐが加圧圧接部Ｎ２まで達してしまったときでも、第一引抜力Ｆ１の力によって、定着圧接部Ｎ１からも加圧圧接部Ｎ２からも記録材Ｐを引き抜くことができる。また、記録材Ｐは、定着圧接部Ｎ１において定着ローラ３０表面とずれることなく、定着ローラ３０を従動回転させながら引き抜くことができる。

また、ユーザーが記録材Ｐを引っ張り、記録材Ｐが引き抜かれていく際、図５に示すように、加圧圧接部Ｎ２から記録材Ｐが引き抜かれていく速度Ｓ２は、定着圧接部Ｎ１から記録材Ｐが引き抜かれていく速度Ｓ１以下となる。

もし、本実施形態とは逆に、Ｆ１＜Ｆ２の構成の場合、Ｆ１の力で定着圧接部Ｎ１から記録材Ｐを引き抜くことができるが加圧圧接部Ｎ２では引き抜くことが出来ない。ここで、定着圧接部Ｎ１で、記録材Ｐと定着ローラ３０が滑らなければ、定着ローラ３０は記録材Ｐに引かれて回転しようとする。しかし加圧圧接部Ｎ２ではブレーキがかかってしまう。この結果、定着ローラ３０表面にシワが出来たり、弾性層３０Ｂを過度の負荷がかかるおそれがある。また、弾性層３０Ｂが弾性変形して、定着圧接部Ｎ１だけから記録材Ｐが引き抜かれ、定着ローラ３０が記録材Ｐによって締め付けられてしまう。また、定着圧接部Ｎ１で、記録材Ｐと定着ローラ３０が滑ってしまっても、定着圧接部Ｎ１だけから記録材Ｐが先行して引き抜かれ、定着ローラ３０が記録材Ｐによって締め付けられてしまう。記録材Ｐが定着ローラ３０表面を締め付けると、締め付けた部分で定着ローラ３０表面への圧力となり、ジャム処理に必要な力が増大する。ユーザーが引っ張るほど、引抜力は増大し、ジャム処理は困難となる。さらに、無理に引き抜こうとすると、締め付けられた定着ローラ３０に過負荷がかかるおそれがある。また、記録材Ｐが破れてしまうとジャム処理は更に困難になる。

（効果測定）
本実施形態における定着装置の効果を実験により確認した。まず、実験に用いた本実施形態における定着装置の構成を示す。

セラミックヒータ１５は、厚み１．０ｍｍ幅７．０ｍｍのアルミナからなる基板１５Ａ上に、銀とパラジウムからなる厚み１０μｍ、幅４．０ｍｍの発熱抵抗体１５Ｂを備えたもので、保護層１５Ｃとして厚み６０μｍのガラス層で覆われている。フィルム１６は、厚み３０μｍのＳＵＳからなるフィルム基層上に、厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層を備えている。

定着ローラ３０は、アルミ製の外径１４ｍｍの芯金３０Ａ上に、厚み３．０ｍｍの熱伝導率０．２Ｗ／ｍ・Ｋのシリコーンゴムからなる弾性層３０Ｂを形成し、最外層に厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層３０Ｃを設けている。

加圧ローラ１７は、アルミ製の外径１４ｍｍの芯金１７Ａ上に、厚み３．０ｍｍの熱伝導率０．２Ｗ／ｍ・Ｋのシリコーンゴムからなる弾性層１７Ｂを形成し、最外層に厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層１７Ｃを設けている。

そして、定着圧接部Ｎ１から記録材Ｐを引き抜くのに必要な第一引抜力Ｆ１と、加圧圧接部Ｎ２から記録材Ｐを引き抜くのに必要な第二引抜力Ｆ２とをそれぞれ測定した。測定に際しては、セラミックヒータ１５と定着ローラ３０との加圧力、定着ローラ３０と加圧ローラ１７との加圧力をそれぞれ変えて測定した。そして、それぞれの構成でジャム処理試験を行った。

ジャム処理試験の内容を以下に示す。試験紙Ｘｅｒｏｘ製４２００坪量７５ｇ紙ＬＴＲサイズ紙を、定着ローラに巻き付けながら、定着圧接部Ｎ１から加圧圧接部Ｎ２まで挟み、試験用の記録材Ｐの先端１０ｍｍが加圧圧接部Ｎ２から出るようにセットする。記録材Ｐの後端５０ｍｍ付近を片手でつかみ、定着圧接部Ｎ１から定着ローラ３０外周接線方向へ真っ直ぐ引き抜く。

この結果、１０回の試験結果で１度も問題がなければ○、問題があった場合を×と記入した。この結果を図７に示す。図７は第１実施形態の効果測定の結果を示す図表である。

ジャム処理試験の結果、図７に示すように、Ｆ１＜Ｆ２である検討１から検討４は、記録材Ｐが定着ローラ３０を締め付けて、記録材Ｐを引っ張ることが困難となった。さらに引っ張ると記録材Ｐが破れ、ジャム処理不能なまま残留してしまった。また、検討１から検討２は定着ローラ３０表層が破損した。Ｆ１≧Ｆ２である検討５から検討７では、記録材Ｐが定着ローラ３０を締め付けることなく、無事にジャム処理することができた。

以上説明したように、本実施形態では、圧接部を複数備える加熱定着装置において、加圧圧接部Ｎ２での第二引抜力Ｆ２と、定着圧接部Ｎ１での第一引抜力Ｆ１の関係を、Ｆ１≧Ｆ２とした。これによって、定着装置１０９でのジャムが起こった場合にも、定着ローラ３０が記録材Ｐに締め付けられることがない。このため、巻きついた記録材Ｐを容易に除去することができ、定着機能を容易に回復させることができる。

〔第２実施形態〕
本実施形態では、部材の圧接力を調整する減圧機構を有する構成について説明する。前述と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。

本実施形態においては、通常運転時の第一引抜力Ｆ１と第二引抜力Ｆ２の関係については特に限定せず、第一加圧手段４１及び第二加圧手段４２を、減圧機構を具備する加圧手段としたものである。

第一加圧手段４１及び第二加圧手段４２は、定着ローラ３０と加圧ローラ１７のそれぞれに対する加圧力を増加させるのみならず、加圧力を減少させる減圧機構を備える。このため、第一加圧手段４１及び第二加圧手段４２は、加圧力を加圧側及び減圧側の双方に変化させることができる。加圧力の調整はＣＰＵ２３からの指令に応じて行われる。

この構成により、ジャムが検知された場合には、第一加圧手段４１及び第二加圧手段４２の減圧機構の作用により、定着圧接部Ｎ１にかかる第一圧力Ｐ１と加圧圧接部Ｎ２にかかる第二圧力Ｐ２をそれぞれ弱めることができる。

第一加圧手段４１及び第二加圧手段４２は、ジャム処理を行う段階において、減圧する。具体的には、定着圧接部Ｎ１から記録材Ｐを引き抜くのに必要な第一引抜力Ｆ１ｂと加圧圧接部Ｎ２から記録材Ｐを引き抜くのに必要な第二引抜力Ｆ２ｂとの関係が、Ｆ１ｂ≧Ｆ２ｂとなるように減圧する。

記録材Ｐの巻きつきジャムが発生した場合、センサーがジャムを検知する。すると、ＣＰＵ２３は。画像形成を停止し、定着ローラ３０及び排出ローラ対１１１の駆動、セラミックヒータ１５への電力供給を停止する。そして、第一加圧手段４１及び第二加圧手段４２の減圧機構によって、定着圧接部Ｎ１にかかる圧力と加圧圧接部Ｎ２にかかる圧力とをそれぞれ弱める。この結果、Ｆ１ｂ≧Ｆ２ｂとなった引抜力の関係によって、記録材Ｐを容易に引き抜くことができる。

〔第３実施形態〕
本実施形態では、部材の圧接力を調整する減圧機構を有する構成について説明する。前述と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。図８は第３実施形態の定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。

本実施形態においては、第１実施形態のようにセラミックヒータ１５にフィルム１６を外嵌せず、図８に示すように、セラミックヒータ１５を直接又は保護部材などを介して定着ローラ３０に摺動接触させて加圧圧接部Ｎ２を形成する。

具体的には、セラミックヒータの保護層１５Ｃの上層に、定着ローラ３０との摺動性を高め、トナーなどの付着を防ぐ目的で摺動層２１Ｄ（加圧接触部材）を構成する。例えば、摺動層２１Ｄを、フッ素樹脂などの摺動性、離型性が良好な材料とし、厚さ１０μｍから３０μｍ程度の厚みで形成する。あるいは、通電発熱抵抗層の上に、直接、フッ素樹脂などからなる厚さ１０μｍから１００μｍ程度の保護層を形成し、発熱体の絶縁保護層と摺動層を兼ねる構成としてもよい。

また、セラミックヒータ１５の定着ローラ３０側（表面側）に保護シートを設け、セラミックヒータ１５と定着ローラ３０の間に保護シートを介在させながら加圧圧接部Ｎ２を形成してもよい。

保護シートは、ステンレス（ＳＵＳ）やニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）等の金属製部材を用いる。または、シート基層と、シート基層の定着ローラ側に形成したシート状保護部材としてもよい。この場合、シート基層は、ポリイミド（ＰＩ）等の耐熱性樹脂に金属粒子、や金属酸化物、人工ダイアモンド、グラファイト等の粉末より成る高熱伝導フィラを大量に混入した厚さ３０〜１００μｍを用いる。また、シート状保護部材は、例えばフッ素樹脂などからなる離型層を厚さ１０〜３０μｍに形成するか、フッ素樹脂単体で、厚さ３０〜１００μｍのシート状に形成する。

本実施形態においても、定着圧接部Ｎ１における第一引抜力Ｆ１と、加圧圧接部Ｎ２における第二引抜力Ｆ２との関係を、Ｆ１≧Ｆ２となるように設定する。

加圧圧接部Ｎ２では、定着ローラ３０とセラミックヒータ１５は摺擦しながら圧接しているため、加圧圧接部Ｎ２に記録材Ｐが挟まった場合の引抜力は高くなりやすい。しかし、定着ローラ３０への加圧力、材質、表面性を変更することによりＦ１≧Ｆ２とする。

具体的には、例えば、フィルム１６の定着ローラ３０への加圧力を、加圧ローラ１７の定着ローラ３０への加圧力の２０％〜１０％となるように小さくする。また、例えば、定着ローラ３０と摺動接触するセラミックヒータ１５の保護層のフッ素樹脂をＰＴＦＥとＰＦＡのブレンド樹脂とすることで摺動性を高める。また、フッ素樹脂中にグラファイトなどの摺動性を高める無機フィラ−を分散する。

このように、引抜力の関係をＦ１≧Ｆ２とすることによって、ジャム処理時に定着ローラ３０が記録材Ｐに締め付けられること無く、記録材Ｐを容易に引き抜くことができる。

〔第４実施形態〕
本実施形態では、加熱部材を熱ローラ５１を用いた構成について説明する。前述と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。図９は第４実施形態の定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。

本実施形態においては、図９に示すように、定着ローラ３０と加圧圧接部Ｎ２を形成する加熱部材を、ハロゲンヒータ５０を内蔵した熱ローラ５１（加圧接触部材）とする。熱ローラ５１は、例えば、芯金５１ＡとしてＳＵＳ、鉄、アルミなどを主材料とした、厚み０．３から３ｍｍの中空円筒部材である。熱ローラ最外層には、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等などのフッ素樹脂を主成分とする離型層５１Ｃを形成する。

引抜力Ｆ１、Ｆ２の調整は、例えば、熱ローラ５１の定着ローラ３０への加圧力を、加圧ローラ１７の定着ローラ３０への加圧力よりも小さくすることにより行う。また、例えば、熱ローラ５１の離型層５１ＣをＰＴＦＥとＰＦＡのブレンド樹脂とし、加圧ローラ１７の離型層をＰＦＡ樹脂とする。また、例えば、離型層５１Ｃのフッ素樹脂中にグラファイトなどの摺動性を高める無機フィラ−を分散する。

このように、引抜力の関係をＦ１≧Ｆ２とすることによって、ジャム処理時に定着ローラが記録材Ｐに締め付けられること無く、記録材Ｐを容易に引き抜くことができる。

〔第５実施形態〕
本実施形態では、加圧部材として板状加圧部材９６を用いた構成について説明する。前述と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。図１０は第５実施形態の定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。

本実施形態においては、図１０に示すように、加圧部材を定着ローラ３０と摺動接触させる板状加圧部材９６とする。板状加圧部材９６は、例えば、ＳＵＭ材等からなる支持体９０の上に、断熱部材または断熱層９１を形成し、さらに摺動離型層９２を形成して構成する。

板状加圧部材９６の摺動離型層９２は、記録材Ｐの搬送を妨げないよう摺動性に優れた材料が望ましく、また、定着ローラ３０上へ転移したトナーなどが付着しないよう離型性に優れた材料が望ましい。例えば、フッ素樹脂製のシートを接着またはコーティングし、摺動離型層として形成したものが適する。

定着圧接部Ｎ１では、定着ローラ３０と板状加圧部材９６は摺擦しながら当接する。

上述の引抜力Ｆ１、Ｆ２の関係とするため、例えば、フィルム１６の定着ローラ３０への加圧力を、加圧ローラ１７の定着ローラ３０よりも小さい加圧力とする。また、例えば、フィルム１６の表面をＰＴＦＥとＰＦＡのブレンド樹脂で被覆し、板状加圧部材表面をＰＦＡ樹脂で被覆する。

〔第６実施形態〕
本実施形態では、定着ローラ３０がハロゲンヒータ５０を内蔵した熱ローラである構成について説明する。前述と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。図１１は第６実施形態の定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。

本実施形態では、定着ローラ３０がハロゲンヒータ５０を内蔵し、定着ローラ３０内部と外部から加熱することで、ウォームアップタイムを短縮する。

定着ローラ３０は、例えばＳＵＳ、鉄、アルミなどを主材料とした、厚み０．３から３ｍｍの中空円筒部材である。定着ローラ３０の外層にはシリコーンゴムを主成分とする弾性層５１Ｂを設け、最外層には、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等などのフッ素樹脂を主成分とする離型層５１Ｃを形成する。

〔第７実施形態〕
本実施形態では、加圧ローラ１７にも加熱部材を加圧接触させる構成について説明する。前述と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。図１２は第７実施形態の定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。

本実施形態では、図１２に示すように、加圧ローラ１７にも、加熱部材を加圧接触させて加熱圧接部Ｎ３を形成する。定着ローラ３０に加えて加圧ローラ１７も外部から加熱することで、ウォームアップタイムをより短縮する。加熱部材は、ハロゲンヒータ５０を内蔵した熱ローラ５１とする。

また、加熱圧接部Ｎ３から記録材Ｐを引き抜くのに必要な第三引抜力Ｆ３と、定着圧接部Ｎ１から記録材Ｐを引き抜くのに必要な引抜力Ｆ１の関係も、Ｆ１≧Ｆ３となるように設定する。

上述の引抜力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の関係とするため、例えば、熱ローラ５１の定着ローラ３０への加圧力と、熱ローラ５１の加圧ローラ１７への加圧力を、加圧ローラ１７の定着ローラ３０への加圧力よりも小さくする。また、例えば、熱ローラ５１の離型層５１ＣをＰＴＦＥとＰＦＡのブレンド樹脂とし、定着ローラ３０、加圧ローラ１７の離型層をＰＦＡ樹脂とする。また、例えば、熱ローラ５１の離型層５１Ｃのフッ素樹脂中にグラファイトなどの摺動性を高める無機フィラ−を分散する。

また、引抜力の関係をＦ１≧Ｆ３とすることによって、ジャム処理時に加圧ローラ側に巻きついた記録材Ｐも容易に引き抜くことができる。

Ｆ１ …第一引抜力
Ｆ２ …第二引抜力
Ｎ１ …定着圧接部
Ｎ２ …加圧圧接部
Ｐ …記録材
１５ …セラミックヒータ
１６ …フィルム
１７ …加圧ローラ
３０ …定着ローラ
４１ …第一加圧手段
４２ …第二加圧手段
１０９ …定着装置

Claims

定着部材と加圧部材との間の定着圧接部にシートを導入することで、前記シートを加熱する加熱装置において、
少なくとも、前記定着部材又は前記加圧部材の外周面に加圧接触し加圧圧接部を形成する加圧接触部材と、
前記加圧部材を前記定着部材に加圧する第一加圧手段と、
前記加圧接触部材を前記定着部材に加圧する第二加圧手段と、を有し、
前記シートが前記定着圧接部における滞留を起こした場合には、前記シートを前記定着圧接部から引き抜くために必要な第一引抜力は、前記シートを前記加圧圧接部から引き抜くために必要な第二引抜力以上となることを特徴とする加熱装置。
前記加圧接触部材は、熱源を備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
前記第一加圧手段又は前記第二加圧手段は、加圧力を変化させることができることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱装置。
前記第一加圧手段又は前記第二加圧手段は、前記シートが前記定着圧接部における滞留を起こした後に、加圧力を減少させることを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
前記定着部材は、回転可能な円筒形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の加熱装置。