JP2013142836A - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転可能な加熱部材と接しニップ部を形成するバックアップ部材が複数あり、状況に応じて切り替えることを可能とした像加熱装置の提供。
【解決手段】 回転可能な加熱部材30と接してニップ部Ntを形成する加圧部材40は、回転可能な支持体42と前記支持体に支持され、前記加熱部材と接して前記ニップ部を形成するバックアップ部材とを有し、前記バックアップ部材が複数前記支持体に支持され、前記支持体が回転することで、前記加熱部材30に接する前記バックアップ部材を切り替えることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタなどに使用される定着装置を搭載した画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真プロセスを利用した機器に使用される像加熱装置（定着装置）としては、定着ローラとこの定着ローラに圧接する加圧ローラからなり、そのどちらか一方、あるいは両方を加熱し、このローラ対の間に記録材を搬送して定着を行う方式（以下ローラ方式という）が一般的に用いられている。

特許文献１には、加圧ローラの代わりに非回転の加圧部材（以下「加圧パッド」という）を定着ローラに圧接させて、定着ローラと加圧パッドとの間に記録材を搬送させて定着を行う方式（以下加圧パッド方式という）が記載されている。

加圧パッドは加圧ローラに比べ熱容量が小さくすることができ、定着ローラをすばやく昇温させることができる。これにより1枚目の記録材が定着完了するまでの時間（ファースト・プリント・アウト・タイム、以下「FPOT」という）を早くすることができる。

また、加圧パッドの定着ローラとの接触面の形状を工夫することで定着性能や、記録材画像面の光沢度を上げることが可能である。

特開２００８−２０７８９号公報

しかしながら、上記定着装置に最大通紙領域より幅の狭い記録材（以下「幅狭サイズシート」という）が連続的に通紙される場合、定着ローラはシートと非接触の部分（以下「非通紙部」という。）の温度がシートと接触する部分（以下「通紙部」という。）の温度よりも高温になる。したがって、幅狭サイズシートの通紙終了後に上記幅狭サイズよりも幅広サイズのシート（以下「普通サイズシート」という）が通紙されると、上記温度差により定着率に違いを生じて画質不良を生じるという問題があり、ローラ方式に比べ加圧部材熱容量の小さい加圧パッド方式ではこの問題がローラ方式よりも顕著に表れる。また、非通紙部が熱劣化、熱破壊する可能性も生じていた。

従来技術では、通紙部と非通紙部の温度差が定着率に影響しない温度差になるまで待つことでこの問題を回避しているが、このためにプリントスピードをダウンさせなければならない。

さらに、加圧パッド部材を熱容量の大きい材質にすることで定着ローラ非通紙部の過剰熱を吸収し定着ローラの熱を均一にすることができるが、加圧パッド部材を熱容量の大きな材質にしてしまうと、定着ローラから必要以上に熱を奪ってしまう。このため、十分な定着温度に達するのに時間がかかってしまい、加圧パッド方式のメリットである定着ローラをすばやく昇温させることができなくなってしまう。

また、パッド形状によって、定着性や光沢度など様々な性能を引き上げることができるものの、一方で定着ニップ内の形状の変化は記録材によっては搬送不良を引き起こす原因になりえる。

本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、回転可能な定着体と、前記定着体と接して定着ニップを形成するバックアップ部材と、を有し、前記ニップ部により記録材を挟持搬送しつつ前記加熱部材の熱で記録材上の像を加熱する像加熱装置において、
前記バックアップ部材は前記定着体との接触部と加圧機構からなり、前記バックアップ部材は性質の異なる前記接触部を複数有し、切り替え可能なことを特徴とした像加熱装置である。

以上説明したように、本発明によれば、
特性の異なる加圧パッドを複数有し、状況や記録材種に応じて切り替えることで、すばやい定着ローラの昇温と非通紙部温度低減を両立させることができる。また、定着性能や、記録材画像面の光沢度を上げることが可能である。

本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す断面図 本発明に係る定着装置の構成を示す断面図 実施例１における加圧パッド切り替えの説明図 実施例１の定着装置の加熱ニップ部と及びその近傍の拡大図と温度制御系を表す説明図 実施例１における実験用定着装置７Ａ，７Ｂの断面図 実施例１における実験用定着装置７Ａ，７Ｂの定着ニップ部と及びその近傍の拡大図 実施例１における実験用定着装置の定着ローラ温度測定位置 実施例２における定着装置７の断面図 実施例２における定着装置７の加圧パッド形状詳細

［実施例１］
（１）画像形成装置例
図１は、本実施形態の画像形成装置を好適に示す一例たるレーザビームプリンタ（以下、プリンタと略称する）１の概略構成を示す模式的断面図である。

このプリンタ１には、プリンタの外部に設けられたホストコンピュータ等の画像情報提供装置（図示せず）から画像情報が入力する。そして、プリンタ１は、入力した画像情報に応じた画像をシート状の記録材（記録媒体）Ｐに形成して記録するという一連の画像形成プロセスを公知の電子写真方式に則り行う。

プリンタ１は、潜像担持体としてのドラム状の回転自在な電子写真感光体（以下、感光体と略記する）２と、一次帯電機構８と、現像装置３と、を保持するプロセスカートリッジ４を備えている。また、画像情報提供装置から入力した画像情報に応じた露光処理工程により感光体２の外周面に前記画像情報に応じた静電潜像を形成するレーザスキャナユニット（以下、スキャナと略記する）５を備えている。また、記録材Ｐに画像を転写する処理を施すロール状の回転自在な転写体６と、画像転写処理済みの記録材Ｐに加熱及び加圧により定着処理を施す像加熱装置としての定着装置７を備えている。

プロセスカートリッジ４はプリンタ本体に対して着脱自在に支持されている。

一次帯電機構８は、スキャナ５による露光処理工程前において商用電源等から規定のバイアスが印加されることにより、回転している感光体２の外周面を規定電位分布に帯電せしめるようになっている。

スキャナ５は、画像情報提供装置からの画像情報の時系列的電気デジタル画素信号に応じて変調されたレーザＬａを出力する。そして、そのレーザＬａにより、プロセスカートリッジに設けられた窓４ａを通して、感光体２の外周面の帯電処理済みの部位が走査露光される。これにより、前記画像情報に応じた静電潜像が感光体２の外周面に形成されようになっている。

次に、プリンタ１における一連の画像形成プロセスに関して説明する。プリンタに設けられたスタートボタン等（図示せず）が押されるなどにより、感光体２の回転駆動が開始される。感光体２は矢印Ｋ１の時計方向に規定の周速度にて回転駆動される。これと共に、規定のバイアスが印加されている一次帯電機構８により感光体２の外周面が規定の電位分布に帯電せしめられる。

次に、画像情報提供装置からの画像情報に応じて感光体２の外周面の帯電処理済みの部位がスキャナ５により走査露光される。これにより、前記画像情報に応じた静電潜像が感光体２の前記部位に形成される。その静電潜像が現像装置３の現像剤により現像されてトナー画像（トナー像）として可視像化される。

一方、所定のタイミングにて駆動された給紙ローラ12により給紙カセット１１から記録材Ｐが一枚分離給送される。給紙カセット１１には複数枚の記録材Ｐを積載収容してある。給紙カセット１１から給送された記録材Ｐは搬送ローラ13により所定の制御タイミングにて感光体２と転写体６との間に形成された転写ニップ部へと給送され、転写ニップ部を挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において感光体２側の前記トナー画像が転写体６により記録材Ｐ側に順次に転写される。

そして、転写処理済みの記録材Ｐは、定着装置７によりトナー画像の加熱定着処理が施されたのち、回転自在に支持された搬送ローラ14を経由して排紙ローラ15により機外へと排紙される。排紙された記録材Ｐは、プリンタ上面に取り付けられたトレイ１４上に積載される。以上により、一連の画像形成プロセスが終了することとなる。

一方、転写後の感光体上の残留トナーは非図示のクリーニング機構によって回収される。

（定着装置）
次に、プリンタ１に備えられた定着装置7に関して図２に基づき説明する。

尚、図２は、定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。

以下の説明において、定着装置及びその構成部材について、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。幅とは記録材長手方向における寸法をいう。搬送方向（短手方向）とは記録材の面において記録材搬送方向をいう。

定着装置7は、加熱手段たる板状ヒータ21と、加圧体であり加熱体でもある円柱状若しくは略円柱状の回転自在な定着ローラ30と、加圧体たる四角柱状の回転・停止が自在な支持部材45と、その支持部材に支持され定着ローラ30と摺擦しながら接触する加圧パッド50と、温度検知体たるサーミスタ感温検知センサ22（以下、サーミスタと略称する。）とを備えている。

板状ヒータ21と、定着ローラ30は、非図示の加圧手段により圧接され、加熱部材当接部Nｈを形成し、また定着ローラ30と、支持部材42は加圧パッド41を介して、非図示の加圧手段により圧接され、定着ニップNtを形成する。

（定着ローラ）
定着装置7に備えられた定着ローラ30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芯金31の外周面に、シリコーンゴム等を主成分とする弾性層32を形成し、定着ローラ30の最外層には、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等などを主成分とする離型層33を形成されている。駆動機構から芯金31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ようになっている。

回転する定着ローラ30は加熱接触領域部Nhにおいて板状ヒータ21により外側から加熱されて、定着ニップ部Ntにて記録材P上の未定着トナー画像tを定着させるのに必要・十分な熱量を与えられる。

（加熱体）
本実施例において加熱手段は板状ヒータ21である。

この板状ヒータ21は、ホルダ23にて支持されている。

定着ローラ30の上側に長手を定着ローラ30の軸線と平行にして配列してある。そしてホルダ23を加圧機構（図示せず）により板状ヒータ21が定着ローラ30の上面に所定の圧力で圧接するように付勢している。すなわち、板状ヒータ21は定着ローラ30に対して常に同じ部位で摺擦して、定着ローラ30との間に定着ローラ30の回転方向において所定幅の加熱接触領域部Nhを形成している。

Nhの長手寸法は定着装置の最大の通紙幅より大きい。

（加圧部材）
加圧部材40は、長手方向に四角柱状の支持部材45と、その支持部材45に支持された加圧パッド50と加圧パッド51からなる。

この加圧部材40は、定着ローラ30の径方向においてヒータ21と対向するように定着ローラ30と並列に配置される。そして加圧機構（図示せず）によって加圧パッド50が定着ローラ30側に接触するように加圧される。これにより加圧パッド50は定着ローラ30に対して常に同じ部位で摺擦して接し、定着ローラ30の弾性層32が変形して、加圧パッド50の定着ローラ30側の面と定着ローラ30表面とで所定幅の定着ニップ部Ｎｔが形成される。

記録材Ｐが加圧パッド50の接触面50aに接しながらニップ部Ｎｔに導入される。その記録材Ｐはニップ部Ｎｔにおいて定着ローラ30表面と加圧パッド50とにより挟持搬送される。

（加圧パッド切り替え動作）
図２のように本実施例の支持部材45には定着ローラ30と摺動接触して定着ニップNtを形成するための加圧パッドが2枚備えられている。

加圧部材は非図示加圧機構によって、定着ローラ側へ加圧、加圧解除（離間）が自在であり、また離間中は非図示の回転機構により幅方向に回転・停止が自在である。

本実施例では加圧パッド50と加圧パッド51の2種類である。

（加圧パッド50）
すばやい定着ローラ昇温を目的とする場合、加圧パッドを加圧パッド50とする。

加圧パッド50の材料としては、ヒータ21によって加熱される定着ローラ30の熱を支持体45に伝えないように遮断する断熱性に優れた材料が望ましい。

また記録材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、かつ記録材Ｐから定着ローラ30表面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。さらに定着ニップ部Ｎｔについて長手方向に均一なニップ形状となる機械的強度も必要である。 そこで本実施例では、加圧パッド50の材料として、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）やＦＥＰ、ＰＦＡといったフッ素樹脂を用いて、厚み1mmの一体とした。

（加圧パッド51）
幅狭サイズシート通紙による非通紙部昇温を軽減させることを重視する場合、加圧パッドを加圧パッド51とする。

加圧パッド51の材料としては定着ローラ非通紙部の熱を奪い、定着ローラ30表面温度を均一化させるために、熱容量が大きく、熱伝導性に優れた材料が望ましい。かつ定着ニップ部Ｎｔについて長手方向に均一なニップ形状となる機械的強度も必要である。そこで本実施例では、加圧パッド51の材料として、SUSや鉄、アルミといった金属材料を用いていて、厚み1mmの一体とした。

また記録材Ｐの搬送を妨げないような摺動性や、記録材Ｐから定着ローラ３０表面へ転移したトナーなどが付着しないよう離型性も必要であることから、本実施例では金属材料の表層にPFAやPTFEといった摺動性、離型性に優れたフッ素樹脂を薄膜コートしている。

フッ素樹脂のコートは定着ローラ30との摺擦に対する耐久性が必要であり、かつ、定着ローラ30と加圧パッド51とを断熱してはならない。

このことから、フッ素樹脂膜厚は10〜30μmが望ましい。

加圧パッド51と支持部材45は同じ材料であっても良く。その場合、加圧パッド51と支持部材45は一体にして、その表面にフッ素樹脂コートを施してもかまわない。

加圧パッド素材の熱伝達率と比熱の比較を表１に示す。

以上のように、すばやく定着ローラを昇温させたい場合は断熱性の高い加圧パッド50を、小サイズ通紙による非通紙部昇温を軽減させたい場合は熱伝導性の高い加圧パッド51を選ぶなど、目的に応じて加圧パッドを切り替えることができる。

一方の加圧パッドが定着ローラ30と接触している間、もう一方の加圧パッドは支持部材の別の面に支持されて待機している。

本実施例では図2のような位置関係にあり、例えば加圧パッド50が定着ローラ30と接触して定着ニップNtを形成する間、加圧パッド51は、支持部材45の支持面43に支持されて待機している。

図3は加圧パッド切り替わりの例である。

加圧パッド50から加圧パッド51に切り替わり方を説明している（図3(a)）。
定着ローラ30に加圧パッド50が加圧された状態であり、ホームポジションとする（図3(b））。

非図示の加圧機構により、加圧部材40は定着ローラ30への加圧が解除され、離間される（図3(c））。

定着ローラ30と離間した加圧部材40は非図示の回転機構により、搬送方向に回転する（図3(d））。

加圧部材40は加圧パッド51が真上になるまで回転し、固定される。本実施例ではホームポジションから180度回転している（図3(e））。

加圧部材40は非図示の加圧機構によって再び定着ローラ30側に加圧される。これにより加圧パッド51は定着ローラ30とで所定幅の定着ニップ部Ｎｔが形成される。

本実施例では、支持部材45の回転方向が搬送方向であるが、その逆方向でもかまわなく、回転方向は問わない。

また、本実施例では、定着ローラ30と加圧部材40を離間させてから回転させているが、本実施例の加圧部材40の定着ローラ30への加圧力が軽圧であれば、加圧部材40を定着ローラ30に接触させたまま回転させることも可能であり、加圧機構、回転方法の構造は問わない。

（定着装置7の加熱定着動作）
本実施例におけるプリンタ１の加熱定着動作を以下に説明する。

定着装置7が像加熱定着動作に入る前は通常、常にホームポジションである。

定着装置7が像加熱定着の一連の動作に入る直前、非図示の紙サイズ検知機、または信号により次に通紙される記録材Pの幅サイズが検知される。

上記の検知機構により加熱定着動作は普通サイズシート用加熱定着動作と、幅狭シート用加熱定着動作の2パターンに分かれる。

（加熱定着動作パターン1-2：普通サイズシートの場合）
定着ローラ30は芯金31端部に設けられた駆動ギア（図示せず）が回転駆動系Ｍ1（図2）により駆動されることにより矢印方向に回転される。その状態で制御手段としての温度制御部120（図4）が通電駆動手段としてのトライアック素子121をＯＮし、ＡＣ電源102よりヒータ21の基板21ａ長手端部に設けられた電極部（図示せず）を通じて抵抗層２１ｂへの通電を開始する。抵抗層２１ｂは通電されることで発熱し、その抵抗層21ｂの発熱に応じてヒータ21が昇温する。ヒータ21は、ヒータ21自体が低熱容量である為、温度立ち上がりが速い。そのヒータ21の立ち上がり温度は基板21ａの他方の面に設けられたサーミスタ等の温度検知手段22により検知され、その検知信号を温度制御部100が取り込む。温度制御部120は、その検知信号に基づきトライアック素子121をＯＮ／ＯＦＦして抵抗層21ｂへの通電を制御することにより、ヒータ21を所定の温度（目標温度）に維持する温度制御を行う。そのヒータ21の熱で回転中の定着ローラ30表面が加熱されることによって、定着ローラ30表面は記録材Ｐのトナーを溶融し記録材Ｐ上に定着させる定着可能温度に保たれる。

ヒータ21の温度制御方式としては、検知信号に応じて、抵抗層21ｂに印加される電圧のデューティー比や波数等を適切に制御することで、ヒータ21を所定の温度に温度制御する。ヒータ21の温度制御を行う他の構成として、定着ローラ30表面の温度を温度検知手段（図示せず）で検知する。そしてその検知信号に基づき温度制御部120によりトライアック素子101をＯＮ／ＯＦＦして抵抗層21ｂへの通電を制御することよって、ヒータ21を所定の温度に維持するようにしてもよい。

上記のように定着ローラ30表面を定着可能温度とするようにヒータ21を温度制御する事によって、記録材Ｐの定着性を一定に保つことができるとともに、記録材Ｐに対し熱を与えすぎることによって発生するホットオフセットなどの画像不良も防止できる。

定着ローラ30表面を定着可能温度に保った状態で、未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが加圧部材40の加圧パッド50の接触面に接しながらニップ部Ｎｔに導入される。その記録材Ｐはニップ部Ｎｔにおいて定着ローラ30表面と加圧パッド50とにより挟持搬送される。そしてその搬送過程において記録材Ｐ上の未定着トナー像ｔを定着ローラ30の熱で記録材Ｐ上に加熱定着して固着画像とする。

ここで、加圧パッド50は熱容量が小さく断熱性があるため、定着ローラ30の表面温度は高温を維持しやすく、また記録材Pの熱が加圧部材側から逃げにくい。このため短い接触時間でも、記録材Ｐ上のトナー画像ｔを加熱定着する事が可能である。

（加熱定着動作パターン1-2：幅狭サイズシートの場合）
検知された記録材Pが幅狭サイズシートの幅だった場合
加圧パッド切り替え動作によって断熱性の高い加圧パッド50から熱容量の大きい加圧パッド51に切り替えられる
以後の加熱定着動作は加熱定着動作パターン1にならう。

未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが加圧パッド51の接触面に接しながらニップ部Ｎｔに導入される。その記録材Ｐはニップ部Ｎｔにおいて定着ローラ30表面と加圧パッド51とにより挟持搬送される。そしてその搬送過程において記録材Ｐ上の未定着トナー像ｔを定着ローラ30の熱で記録材Ｐ上に加熱定着して固着画像とする。

ここで、加圧パッド51は加圧パッド50に比べ熱容量が大きく、熱伝導性に優れるため定着ローラ30の非通紙部の過剰熱を吸収し、非通紙部昇温を軽減することが可能である。

定着動作が終了すると、加圧パッド切り替え動作が行われ、加圧部材40はホームポジションに戻る。

（実験による確認）
本実施例における定着装置の効果を実験により確認した。

実験に使用した画像形成装置のプロセススピードは100mm/secであり、1分間に16枚のプリントを実施するレーザービームプリンターを用いて実験を行った。

まず、実験に用いた定着装置7の基本構成を以下に説明する。

ヒータ21としては、厚み1.0ｍｍのセラミック基板21ａ上に、抵抗層21ｂとして銀とパラジウムの発熱体ペーストを、厚み10μｍで形成したセラミックヒータを使用した。セラミックヒータは、ホルダー23としての、中空樹脂を含有する断熱性の液晶ポリマー部材によって保持される。

セラミックヒータ21表面には、発熱体を保護する為に保護層21ｃとして厚み30μｍの絶縁ガラス層を形成し、さらに厚み10μｍのＰＦＡ樹脂からなる摺動層21dを設けている。

セラミック基板の裏側には、温度検知手段22として、セラミックヒータの温度制御用のサーミスタが当接されている。

また、定着ローラ30は、外径8mmの鉄芯金31上に、断熱弾性層32として、厚み2.8mmのシリコーンゴム層を形成している。さらにそのシリコーンゴム層の外側には、離型層33としてＰＦＡが10μmコートされている。

以上の構成で、ヒータ21と定着ローラ30の間に7kgfの加圧力を付加してニップ部Ｎｈを幅3mmで形成している。また定着ローラ30と加圧部材40の間にも7kgfの加圧力を付加してニップ部Ｎｔを幅3mmで形成している。そしてそのヒータ21と加圧部材40は、定着ローラ30を中心に定着ローラ30の径方向で対向して配置してある。

加圧部材40において支持体45の材料はSUSである。

加圧パッド50はＰＦＡによって1mmの厚みで一体に形成した。

加圧パッド51はアルミによって1mmの厚みで一体に形成し、厚さ30μｍのＰＦＡコーティング51aを施した
また、比較として比較用定着装置７A、7Bを用意した。

図5は比較用定着装置７A、7Bの横断面模型図である。

図6は比較用定着装置７A、7Bの加圧部材60の構成を詳しく説明している。

本実施例の定着装置７と共通する部材及び部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。

比較用定着装置７Aは、加圧部材60の材質を以下のように構成した他は本実施例の定着装置７と同じ構成である。

図6(a)は比較用定着装置７Aの加圧部材60の詳しい断面図である。

比較用定着装置７Aの加圧部材60において支持体62の材料はSUS材である。

定着装置７Aにおける加圧パッド71はＰＦＡによって1mmの厚みで一体に形成した。

比較用定着装置７Bの加圧パッド81の材質を以下のように構成した他は本実施例の定着装置７Aと同じ構成である
図6(b)は比較用定着装置７Bの加圧部材60の詳しい断面図である。

定着装置７Bにおける加圧パッド81はアルミによって1mmの厚みで一体に形成し、厚さ30μｍのＰＦＡコーティング81aを施した。

本実験における画像形成装置は、例えば、坪量80ｇ/ｍ2紙を定着させる定着モードにおいて、セラミックヒータ１５は、目標温度190〜200℃で制御される。

図7は本実験時における定着ローラ30の温度測定位置を表している。

定着ローラ30の非通紙部Thの温度測定位置Shと通紙部Ttの温度測定位置StにK熱電対（アンリツ社製）を押し当てて、温度を測定した。

実験1
この画像形成装置を用い、気温15℃、湿度15％の環境下において、一般的なLBP印刷用紙、坪量80ｇ/ｍ2、Ａ4（幅210mm縦297mm）サイズ紙を用いて、印字率5％の文字画像をプリントした。

以上の条件で本実施例定着装置7と比較用定着装置７A、7BとでFPOT比較を行った。

（FPOTについて）
ここでFPOTとは、プリント開始信号から記録材1枚目の定着動作が完了して搬出されるまでの時間をさす。

定着動作は定着ローラ30表面温度が180℃に達した時点から開始される。

表2に実験1の結果を示す。

実験1結果、実施例１は加熱定着動作パターン1を用いれば、定着ローラをすばやく昇温させることができ、定着装置7A同等のFPOTが実現できた。

実験2
実験1と同じ実験環境において、坪量80ｇ/ｍ2、Ａ5（幅148mm縦210mm）サイズ紙を用い、印字率5％の文字画像を100枚プリントした。

この直後に坪量80ｇ/ｍ2、LETTER（幅216mm縦279mm）サイズ紙を用い、印字率100%のベタ画像を1枚通紙した。

連続プリント直後、A5より幅広で、A5サイズ通紙時には非通紙部になる定着ローラ領域が通紙部になるLETTERサイズ紙を流すことで、非通紙部昇温による画質不良が起きるかどうかを確認した。

表3に実験2の結果を示す。

実験1の結果、実施例１は加熱定着動作パターン2を用いれば、定着装置7A同等の非通紙部昇温軽減効果を実現できた。

このため、非通紙部昇温起因のホットオフセットは発生せず、プリントスピードを落とす必要が無い。

以上より実施例１は普通サイズシート通紙時にはすばやい定着ローラ昇温によるFPOT短縮効果を実現できた。

また、幅狭サイズシート通紙による非通紙部昇温を軽減できホットオフセットによる定着不良を回避できるため、プリントスピードダウンする必要がない。

［実施例２］
本実施例における画像形成装置は実施例１と同様である。

本実施例の定着装置7を表す横断面模型図として図8を用いる。

本実施例においては、実施例１の定着装置７と共通する部材、部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。

（加圧パッド切り替え動作）
本実施例の支持部材95には定着ローラ30と摺動接触して定着ニップNtを形成するための加圧パッドが3枚備えられている。

本実施例で加圧パッドは図8のような位置関係にあり、例えば加圧パッド100が定着ローラ30と接触して定着ニップNt100する間、加圧パッド101と加圧パッド102は、支持部材95の支持側面92と支持側面93に支持されて待機している。

加圧パッドの切り替わり機構は実施例１と同じである。

加圧部材90は非図示加圧機構によって、定着ローラ側へ加圧、加圧解除（離間）が自在であり、また離間中は非図示の回転機構により幅方向に回転・停止が自在である。

本実施例では加圧パッド100が定着ローラ30に加圧されている状態をホームポジションとしている。

本実施例における加圧パッドの断面形状を図9に示す。

（加圧パッド100）
90g/m2以下の坪量の記録材（以後「普通紙」という）通紙時で、定着性能を重視する場合の加圧パッドを、加圧パッド100とする。

定着ローラ30に加圧された状態の断面図を図9(a)に示す。

加圧パッド100の材料としては、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、かつ記録材Ｐから定着ローラ30表面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。さらに定着ニップ部Ｎｔについて長手方向に均一なニップ形状となる機械的強度も必要である。 そこで本実施例では、加圧パッド100の材料として、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）やＦＥＰ、ＰＦＡといったフッ素樹脂を用いて、厚み1mmの一体とした。

そして、加圧パッド100の定着ローラ30との接触面は、定着ローラ30の表面に沿うように定着ローラ30の外径以上の曲面によって定着ニップNt100を形成している。

加圧パッド100は曲面で定着ローラ30と摺擦するため、加圧パッドがフラットな形状にくらべ、定着ニップ長さを長くできる。すなわち、記録材Pにより多くの熱を与え、効率よく定着させることが出来る。

（加圧パッド101）
記録材Pの光沢度を重視する場合の加圧パッドを、加圧パッド101とする。

定着ローラ30に加圧された状態の断面図を図9(b)に示す。

加圧パッド101の材料、厚みは加圧パッド100と同じものである。

加圧パッド101は定着ローラ30との接触面の搬送方向後端の長手に連続して隆起が設けてある。これにより、加圧パッド101が定着ローラ30と接触した際、加圧パッド100と定着ローラ30とで形成した定着ニップNt101出口で記録材Pにかかる定着圧が大きくなる。

定着ニップ内で十分に溶けた未定着トナーｔが定着ニップNt101出口で強く加圧されることで高い光沢度を生み出すことが出来る。

（加圧パッド102）
記録材Pが封筒形状や、坪量100g/m2以上の記録材（以後「厚紙」という）である場合の加圧パッドを加圧パッド102とする。

定着ローラ30に加圧された状態の断面図を図9(ｃ)に示す。

加圧パッド102の材料、厚みとしては加圧パッド100と同じものである。

加圧パッド102は定着ローラ30との接触面に起伏は無く、フラットである。

記録材Pが封筒形状や、厚紙である場合、記録材P自身の剛性が強くなる。

例えば加圧パッド100で形成した定着ニップNt100に封筒状の記録材を流した場合、記録材の形状を加圧パッド100の接触面形状に沿わせて通紙するため、記録材Pの剛性により、搬送不良が起こる可能性が高い。

加圧パッド102であれば、通紙中に記録材Pの形状変化を最小限にとどめて通紙させることができ、搬送不良が起こりにくい。

以上のように、本実施例の定着装置７では、定着性を重視する場合は加圧パッド100を、画像の光沢度を重視する場合は加圧パッド101を、搬送しにくい厚い記録材を通紙させる場合は加圧パッド102を選ぶなど、目的に応じて加圧パッドを切り替えることができる。

（定着装置7の加熱定着動作）
本実施例におけるプリンタ１の加熱定着動作を以下に説明する。

定着装置7が像加熱定着動作に入る前は通常、常にホームポジションである。

定着装置7が像加熱定着の一連の動作に入る前に、信号により加熱定着動作パターンが決定される。

上記の検知機構により加熱定着動作パターンは定着性重視モード、光沢度重視モード、搬送性重視モードの3パターンに分かれる。

（加熱定着動作パターン2-1：定着性重視モード）
定着性重視モードが検知された場合
加熱定着動作は実施例１-1の加熱定着動作に習う。

未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが加圧パッド100の接触面に接しながらニップ部Ｎｔに導入される。その記録材Ｐはニップ部Ｎｔにおいて定着ローラ30表面と加圧パッド100とにより挟持搬送される。そしてその搬送過程において記録材Ｐ上の未定着トナー像ｔを定着ローラ30の熱で記録材Ｐ上に加熱定着して固着画像とする。

ここで、加圧パッド100の定着ローラ30との接触面は、定着ローラ30の表面に沿うように定着ローラ30の外径以上の曲面によって定着ニップNt100を形成している。

加圧パッド100は曲面で定着ローラ30と摺擦するため、加圧パッドがフラットな形状にくらべ、定着ニップ長さを長くできる。すなわち、記録材Pにより多くの熱を与え、効率よく定着させることが出来る。

（加熱定着動作パターン2-2：光沢度重視モード）
光沢度重視モードが検知された場合
加圧パッド切り替え動作によってホームポジションから搬送方向後端に隆起のある加圧パッド101に切り替えられる。

以後の加熱定着動作は加熱定着動作パターン1-1にならう。

定着ニップ内で十分に溶けた未定着トナーｔが定着ニップNt101後半で強く加圧されることで高い光沢度を生み出すことが出来る。

定着動作が終了すると、加圧パッド切り替え動作が行われ、加圧部材90はホームポジションに戻る。

（加熱定着動作パターン2-3：搬送性重視モード）
搬送性重視モードが検知された場合
加圧パッド切り替え動作によってホームポジションからフラットな加圧パッド102に切り替えられる。

以後の加熱定着動作は加熱定着動作パターン1-1にならう。

加圧パッド102は定着ローラ30との接触面がフラットであるため、通紙中に記録材Pの形状変化を最小限にとどめて通紙させることができ、搬送不良が起こりにくい。

定着動作が終了すると、加圧パッド切り替え動作が行われ、加圧部材90はホームポジションに戻る。

（実験による確認）
本実施例の定着装置7において、加圧パッド100、加圧パッド101、加圧パッド102それぞれの時の定着性、光沢度、厚紙搬送性を比較した。

定着装置構成は、加圧部材90のを以下のように構成した他は実施例1の定着装置７と同じ構成であり、共通する部分、部材には同じ番号を付して再度の説明を省略する。

本実施例定着装置７の加圧部材90において支持体95の材料はSUS材である。

加圧パッド100はＰＦＡによって一体に形成した。加圧パッド100は定着ローラ３０の外径に合わせて、ニップ部Ｎｔ100にＲ＝５の曲面を設けている。

加圧パッド101はＰＦＡによって一体に形成した。加圧パッド101は定着ニップ出口に高さ1mmの段差を長手全域に設けた。

加圧パッド102はＰＦＡによって一体に形成した。加圧パッド102は定着ローラ30との接触面をフラットにした。

本実験の環境は実施例１の実験1と同じにした。

（定着性測定）
ここで定着性とは、印刷物として出力された記録材の画像を一定の条件で擦って、擦り前の濃度から擦り後の濃度を引いた濃度低下を、擦り前の濃度で割ったものを濃度低下率と（％）としている。よって、濃度低下率が小さいほど定着性が良いということになる。

濃度はマクベス（サカタインクスエンジニアリング株式会社製）で測定した。

本実験では、坪量80ｇ/ｍ2、Ａ4（幅210mm縦297mm）サイズ紙を用い、印字率5％の文字画像を100枚プリントした時の定着率を測定した。

（光沢度測定）
ここで光沢度とは、印刷物として出力された記録材の画像面が光を正反射する量を表し、光沢度測定器PG-1（日本電色工業株式会社製）で測定した。

本実験は入射角75°で測定をおこなった。

本実験では坪量80ｇ/ｍ2、Ａ4（幅210mm縦297mm）サイズ紙を用い、印字率100％のベタ画像をプリントした時の光沢度を測定した。

（封筒搬送不良率測定）
ここで搬送性とは、封筒状の記録材を連続でプリントした時の紙詰まりや角折れ、搬送不良（スリップ）による画像不良など、搬送に関して不具合のあったものを不良率として計算している。

本実験では、坪量80ｇ/ｍ2、封筒状紙（120mm×235mm）を用い、印字率5％の文字画像を1000枚プリントした時の搬送不良率を計測した。

結果を表4にまとめた

加圧パッド100は他のパッドと比べて、定着性を良化する効果が確認できた。

加圧パッド101は他のパッドと比べて、光沢度を上げる効果が確認できた。

加圧パッド102は他のパッドと比べて、厚紙搬送時に搬送不良を起こしにくいことが確認できた。

以上の結果より、加圧パッド100を用いれば、定着温度を下げることが出来るので消費電力を低減することができる。また、加圧パッド101を用いれば、写真印刷など光沢度を求められるプリントに対して有効であり、加圧パッド102を用いれば、封筒や厚紙も問題なくプリントすることが出来る。

本実施例は上記全てのパッドを備えており、状況に応じて切り替えることで、プリンタの性能幅を広げることができる。

（他の加熱手段）
以上、実施例１及び実施例２の定着装置７では定着ローラ30を外側から加熱する加熱手段とし、板状ヒータ21を用い、これを定着ローラ30の表面33に圧接させて、回転する定着ローラ30に擦らせながら接触させる構成を例として、説明を行ったが、加熱体は上記の構成に限定されるものではない。

例えば、ヒータは板状である必要はなく、定着ローラ３０表面に沿う曲面形状であっても良い。ヒータ２１の保護層２１ｄの替わりに、ヒータ２１の定着ローラ３０側（表面側）に保護シートを設け、ヒータ２１と定着ローラ３０表面の間に介在しながらニップ部Ｎｈを形成する構成としても良い。

また、ヒータを支持させたヒータホルダの外側に、可撓性部材である加熱フィルムをヒータに対して摺動回転可能に外嵌する。そして、加熱フィルムをヒータと定着ローラの間に介在させて加熱接触領域部Ｎｈを形成する構成としても良い。

他に加熱手段として、中空芯金５１の内側に、例えばハロゲンヒータなどの加熱手段を設けた、いわゆる熱ローラの構成の構成とし、その熱ローラによって定着ローラ３０表面を加熱しても良い。

また、定着ローラ自身が内部に加熱手段をもつ加熱ローラでも構わない。

尚、実施例１及び実施例２の定着装置７において、パッドの数と支持部材の形状は問わない

1：プリンタ
2：感光体
3：トナータンク
4：トナーカートリッジ
5：レーザスキャナ
6：転写ローラ
7：定着装置
8：帯電ローラ
11：給紙カセット
12：給紙ローラ
13,14：搬送ローラ
15：排紙ローラ
21：ヒータ
22：サーミスタ
30：定着ローラ
40，60、90：加圧部材
45、62、95：支持体
50、51、61、71、81、100、101、102：加圧パッド
Nh：加熱ニップ部
Nt：定着ニップ部
P：記録材
ｔ：未定着トナー

Claims (5)

1. 回転可能な定着体と、前記定着体と摺擦しながら接触して定着ニップを形成するバックアップ部材と、を有する像加熱装置において
   前記バックアップ部材は前記定着体との接触部と加圧機構からなり
   前記バックアップ部材は性質の異なる前記接触部を複数有し、切り替え可能なことを特徴とする像加熱装置。
2. 前記バックアップ部材の接触部は熱容量の異なる切り替え可能な複数の接触部からなることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記バックアップ部材の接触部は形状の異なる切り替え可能な複数の接触部からなることを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
4. 前記定着体の外周面を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項３に記載の像加熱装置。
5. 未定着像を担持する像担持体と、前記像担持体から記録材上に形成された未定着像を加熱して記録材上に定着する定着手段と、を有する画像形成装置において、
   前記定着手段として請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の像加熱装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。