JP2018013613A - 画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性弾性部材３５を設置するフィルム加熱方式の定着装置において、導電性弾性部材を安定して、定着フィルム２１に当接させつつ、定着フィルムの座屈を抑制する。【解決手段】導電性弾性部材３５の外径Ｄｄを加圧ローラ３０の外径Ｐｄよりも小さくし、定着フィルム当接時には、導電性弾性部材３５が定着フィル２１ムに接触する外径となるようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、記録材上のトナー像を加熱する画像加熱装置に関する。この画像加熱装置は、電子写真方式などの複写機、プリンタ、ファックス、それらの複合機能機等の画像形成装置において定着装置等として用いられ得る。

従来、上記のような画像形成装置においては、画像形成プロセス手段部にて目的の画像情報に対応するように記録材（以下、用紙又は紙と記す）に形成担持させた未定着トナー画像を加熱定着させる定着装置としてフィルム加熱方式の装置が実用化されている。

この定着装置は、ヒータ（加熱体）に加熱部材としての定着フィルム（以下、フィルムと記す）を加圧部材で押圧密着させて走行させる。そして、フィルムを挟んでヒータと加圧部材とで形成される圧接ニップ部（定着ニップ部）に用紙を導入してフィルムに密着させ、フィルムと一緒に定着ニップ部を通過させる。これにより、ヒータの熱をフィルムを介して用紙に与えて未定着トナー画像を用紙面に加熱定着させるものである。

フィルム加熱方式の定着装置においては特に乾燥した電気抵抗の高い用紙を通紙した際に、用紙とフィルムの摩擦によりフィルム表面がトナーの帯電極性とは逆極性に帯電してしまうことがある。このときトナー像を担持した用紙を通紙すると、用紙のトナーに対する静電的な保持力が低下するため、未定着トナーがフィルム側へ転移する現象（静電オフセット）が発生することがある。

この静電オフセットを防止するために、特許文献１には、フィルムの一部に導電面を露出させ、駆動回転体としての加圧ローラの芯金上に設けた導電性弾性体とフィルムと加圧ローラとの圧接ニップ部で接触させる。そして芯金をアースに落とすことによってフィルムの表面が帯電することを防止する構成が開示されている。この構成では、導電性弾性体を安定してフィルムに当接させるために、導電性弾性体の外径は、加圧ローラの外径よりも大きくしている。

特開平６−２０２５０９号公報

前述のような定着装置では、フィルムと加圧ローラの当接時には、フィルムは導電性弾性体側が持ち上げられて、加圧ローラに対して傾いた状態になっている。傾いた状態では、導電性弾性体側は、潰れ量が小さいため加圧ローラの外径が大きく、反対側は潰れ量が大きいため外径は小さくなる。そのため、加圧ローラの回転により、フィルムは、導電性弾性体側の方が速く送られることになる。それにより、フィルムには、導電性弾性体側に寄る力が発生する。

一方で、近年では、製品の小型のため、紙搬送において、搬送ローラ、転写部、定着部間の距離が短くなっている。各部において、用紙搬送方向に対して、製品公差上の傾きが生じる。傾きがある部で用紙が搬送されると、傾きの分、搬送方向に対して垂直方向にも力が働く。このとき定着部に用紙がニップされると、用紙からフィルムが長手方向の力を受ける。フィルムが受ける力は、用紙が転写部を抜けるまで続くため、定着部と転写部の距離が短いと、用紙が転写部を抜けるまでの距離が長くなるため、フィルムが寄る力が大きくなる。

導電性弾性部材によるフィルムへの働く力と製品の小型化による用紙搬送によるフィルムへの働く力の方向が同じ方向になった場合には、フィルムへの働く力がさらに大きくなる。そのため、フィルムを規制するフランジ部材に強く当り、フィルムが座屈する可能性が高くなってしまう。

本発明の目的は、製品の小型化により、用紙搬送によるフィルム（可撓性を有する円筒形状の回転体）へ働く力が大きくなっても、導電性弾性体でのフィルムへの影響を抑制することにより、製品寿命を通して、フィルムの座屈発生を抑制することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、
可撓性を有する筒状の回転体と、
前記回転体の内面に当接するバックアップ部材と、
芯金と該芯金の外回りにローラ状に形成された弾性層を備え、前記回転体を介して前記バックアップ部材と前記弾性層の弾性に抗して加圧して当接することにより前記回転体との間にニップ部を形成する弾性ローラと、を有し、
前記ニップ部にてトナー像を担持した記録材を挟持搬送して加熱する画像加熱装置であって、
前記回転体は少なくとも一部に周方向に沿って導電面を有し、
前記芯金には前記ニップ部において弾性に抗して前記導電面と接して前記芯金と連れ回り可能な環状の導電性弾性部材が設置されており、
前記弾性ローラの自由状態において、前記導電性弾性部材の外径は前記弾性ローラの外径より小さいことを特徴とする。

本発明によれば、導電性弾性部材を安定して可撓性を有する筒状の回転体に当接させつつ、該回転体の座屈を抑制することが可能となる。

実施例１における定着装置の加圧ローラと導電ゴム輪の構成説明図 実施例１における定着装置の正面模式図 同装置の切り欠き正面模式図 図３の（４）−（４）線矢視の拡大横断面模式図 フランジ部材と、これが嵌着されるステーの外方突出部の外観斜視模式図 フィルムの層構成説明図 画像形成装置の一例の構成模式図 参考例の説明図 用紙搬送によるフィルムに働く力の説明図

《実施例１》
［画像形成装置］
図７は本発明に係る画像加熱装置を定着装置Ｆとして搭載した画像形成装置１の一例の構成模式図である。この画像形成装置１は電子写真記録技術を用いたモノクロのレーザプリンタである。

この画像形成装置１において、記録材（以下、用紙と記す）Ｐにトナー像を形成する画像形成部２は、矢印Ｒ３の方向に回転駆動される像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）３を有する。更に、画像形成部２は、ドラム３の周囲にドラム回転方向に沿って順に配設された、ドラム３に作用する電子写真プロセス機器としての、帯電器４、レーザスキャナ５、現像器６、転写ローラ７、ドラムクリーナー８を有する。レーザスキャナ５はレーザ光Ｂをドラム３に照射する露光装置である。

この画像形成部２のドラム３に対するトナー像の電子写真作像原理・動作は周知であるからその説明は割愛する。

カセット９に積載されて収容されている用紙Ｐが所定の制御タイミングで駆動される給紙ローラ１０により１枚分離給送され、搬送ローラ１１によってドラム３と転写ローラ７との当接部である転写ニップ部１２に搬送される。この転写ニップ部１２でドラム３側からトナー像が転写された用紙Ｐが定着装置Ｆに搬送されてトナー像の加熱定着を受ける。定着装置Ｆを出た画像形成済みの用紙Ｐは搬送ローラ１３によって排出トレー１４に排出される。ａは用紙搬送方向（記録材搬送方向）を示している。

［定着装置］
以下で説明する定着装置Ｆに関して、正面側とは用紙Ｐの入口側、背面側とは用紙Ｐの出口側である。左右とは装置Ｆを正面側からみて左又は右である。本実施例においては右側を一端側（駆動側）、左側を他端側（非駆動側）とする。上流側と下流側は用紙搬送方向ａにおいて上流側と下流側である。また、加圧ローラの軸線方向或いはこれに平行な方向を長手方向とし、これに直交する方向を短手方向とする。

本実施例の定着装置Ｆは、立ち上げ時間の短縮や低消費電力化を目的としたフィルム（ベルト）加熱方式の画像加熱装置（ＯＭＦ：オンデマンド定着器）である。図２は本実施例の定着装置Ｆの正面模式図、図３は同装置Ｆの切り欠き正面模式図、図４は図３の（４）−（４）線矢視の拡大横断面模式図である。

この定着装置Ｆは、大別して、フィルムユニット（ベルトユニット）２０と、弾性を有する駆動回転体としての加圧ローラ３０と、これらを収容している装置枠体（シャーシ、ハウジング）４０を有する。

フィルムユニット２０は内部アセンブリ（内部部材）に対してルーズに外嵌されている、可撓性を有する無端状（円筒形状）の回転可能なベルトである定着フィルム（以下、フィルムと記す）２１を有する。フィルム２１の内部には、加熱体としての加熱ヒータ（以下、ヒータと記す）２２、ヒータ２２を保持する保持部材であるヒータホルダー（以下、ホルダーと記す）２３、ホルダー２３を支持するステー２４が内部アセンブリとして配設されている。

ヒータ２２、ホルダー２３、ステー２４は何れも長さがフィルム２１の幅（長さ）よりも長い部材であり、一端側と他端側がそれぞれフィルム２１の両端部から外方に突出している。そして、ステー２４の一端側と他端側の外方突出部２４ａに対してそれぞれ一端側と他端側のフランジ部材２５Ｒ・２５Ｌが嵌着されている。フランジ部材２５Ｒ・２５Ｌはそれぞれ左右対称形状の耐熱樹脂製のモールド成形品である。図５の（ａ）と（ｂ）は本実施例におけるフランジ部材２５（Ｒ・Ｌ）と、これが嵌着されるステー２４の外方突出部２４ａの外観斜視模式図である。

フィルム２１はステー２４の両端部にそれぞれ嵌着されたフランジ部材２５Ｒ・２５Ｌの対向するフランジ面（鍔座）２５ａ・２５ａによって幅方向への移動が規制されて内部アセンブリ２２〜２４の外側にルーズに外嵌されている。また、フィルム２１の両端部の内面がそれぞれフランジ部材２５Ｒ・２５Ｌのフランジ面２５ａに設けられている円弧状のガイド部２５ｂに接することによりフィルム２１の回転がガイドされる。

（１）フィルム
本実施例における可撓性を有するフィルム２１は自由状態においては自身の弾発性によりほぼ円筒形状（筒状）を呈し、外径が２０ｍｍであり、厚み方向に多層構成となっている。図６はこのフィルム２１の層構成模式図である。層構成としては、フィルム２１の強度を保つための円筒状の基層２１ａと、この基層２１ａの外周面に配設された導電プライマ層２１ｂと、更にその外側に配設された、フィルム表面への汚れ付着低減のための離型層２１ｃと、からなる。

基層２１ａの材質は、ヒータ２２の熱を受けるため耐熱性が必要であり、またヒータ２２と摺動するため強度も必要である。そのため、ＳＵＳ（Stainless Used Steel：ステンレス鋼）やニッケルなどの金属やポリイミドなどの耐熱性樹脂を用いると良い。金属は樹脂に比べると強度があるため薄肉化でき、また熱伝導率も高いため、ヒータ２２の熱をフィルム２１の表面へ伝達しやすい。一方、樹脂は金属に比べると比重が小さいため熱容量が小さく温まりやすい利点がある。また樹脂は塗工成型により薄肉のフィルムが成型できるため安価に成型できる。

本実施例では、フィルム２１の基層２１ａの材質としてポリイミド樹脂を用い、熱伝導率と強度を向上させるためカーボン系のフィラーを添加して用いた。基層２１ａの厚さは薄いほどヒータ２２の熱をフィルム２１の表面に伝達しやすいが強度が低下するため１５μｍ〜１００μｍ程度が好ましく、本実施例では５０μｍとした。

導電プライマ層２１ｂは、ポリイミド樹脂やフッ素樹脂からなり、カーボン等が添加されて低抵抗化されている。定着装置Ｆへの通紙時には、フィルム２１の他端側に環状に配設されている、導電プライマ層２１ｂの露出部である導電層露出部２１ｄが加圧ローラ３０の側に配設されている導電性弾性体である環状の導電ゴム輪３５を介して接地する。これによりフィルム２１の電位を安定させている。これについては後述する。

離型層２１ｃの材質は、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）等のフッ素樹脂を用いると好ましい。本実施例ではフッ素樹脂の中でも離型性と耐熱性に優れるＰＦＡを用い、導電材が分散され、中抵抗化されている。

離型層２１ｃは、チューブを被覆させたものでも良いが、表面を塗料でコートしたものでも良く、本実施例では、薄肉成型に優れるコートにより離型層２１ｃを成型した。離型層２１ｃは薄いほどヒータ２２の熱をフィルム２１の表面に伝達しやすいが、薄すぎると耐久性が低化するため、５μｍ〜３０μｍ程度が好ましく、本実施例では１０μｍとした。

導電ゴム輪３５が導電プライマ層２１ｂと接触して導通をとるために、フィルム２１の他端側の長手端部５ｍｍ幅は離型層２１ｃが成形されておらず、フィルム２１の周方向に導電プライマ層２１ｂが環状に露出した導電層露出部２１ｄを形成している。

（２）ヒータ
本実施例のヒータ２２はフィルム加熱方式の加熱装置で用いられる一般的なヒータであり、セラミックス製の基板上に抵抗発熱体を直列に設けたものを用いている。ヒータ２２は、用紙搬送方向ａの幅Ｗｈ（図４）＝６ｍｍ、厚さＨ＝１ｍｍのアルミナの基板表面に、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）の抵抗発熱体をスクリーン印刷により１０μｍ塗工し、その上に発熱体保護層としてガラスを５０μｍの厚さで覆ったものを用いた。

ヒータ２２は制御部（制御回路部：ＣＰＵ）５０で制御される給電部５１から電気的コネクタ（不図示）を介して電力供給を受けて抵抗発熱体の所定の有効全長領域が急峻に発熱する。ヒータ２２の背面にはセラミック基板の温度を検知するための温度検知素子であるサーミスタ２６が配置されている。このサーミスタ２６の温度に関する検知信号が制御部５０に入力する。制御部５０はこのサーミスタ２６からの入力信号に応じて給電部５１からヒータ２２の抵抗発熱体に流す電流を適切に制御することで、ヒータ２２の温度を所定の温度に立ち上げてその温度が維持されるように調整（温調）している。

また、ヒータ２２の背面には、ヒータ２２が異常発熱した場合に給電部５１からヒータ２２への給電回路を遮断するために保安素子である温度ヒューズ２７が配置されている。ヒータ２２はこの温度ヒューズ２７を介して商用電源に接続されている。温度ヒューズ２７が異常高温になるとＯＦＦ動作して商用電源からヒータ２２への給電を遮断する。

（３）ホルダーとステー
ホルダー２３は、ヒータ２２の熱を奪い難いように低熱容量の材料が好ましく、本実施例では耐熱性樹脂である液晶ポリマー（ＬＣＰ）を用いた。ホルダー２３は強度を持たせるために鉄製のステー２４でヒータ２２とは反対側から支えられている。

（４）加圧ローラ
本実施例の加圧ローラ３０は芯金３１と該芯金の外回りにローラ状に形成された弾性層３２を備えた弾性ローラである。本実施例の加圧ローラ３０は外径１４ｍｍであり、鉄製の芯金３１の外径９ｍｍ部にシリコーンゴムが厚さ２．５ｍｍでローラ状に同心一体に配設されて弾性層３２を形成している。弾性層３２は、耐熱性のあるシリコーンゴムやフッ素ゴムが用いられるが、本実施例ではシリコーンゴムを使用している。本実施例の加圧ローラ３０の弾性層３２はソリッドゴムの弾性層である。

加圧ローラ３０の外径は１０〜５０ｍｍ程度のものが使用されるが、外径は小さい方が熱容量を抑えられる。しかし、小さ過ぎるとフィルムユニット２０との圧接でフィルム２１と加圧ローラ３０との間に形成される定着ニップ部Ｎｏの用紙搬送方向ａに関する幅が狭くなってしまうので適度な径が必要であり、本実施例では、外径を１４ｍｍとした。弾性層３２の肉厚に関しても、薄過ぎれば金属製の芯金３１に熱が逃げるので適度な厚みが必要であり、本実施例では、弾性層３２の厚さを２．５ｍｍとした。

弾性層３２の上には、トナーの離型層として、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）からなる離型層３３が形成されている。離型層３３はフィルム２１の離型層２１ｃと同様に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も良いが、本実施例では、耐久性に優れるチューブで膜厚２０μｍとした。離型層３３の材質としては、ＰＦＡの他に、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂や、離型性の良いフッ素ゴムやシリコーンゴム等を用いても良い。

加圧ローラ３０の表面硬度は、低いほど軽圧で定着ニップ部Ｎｏの幅が得られるが、低すぎると耐久性が低化するため、本実施例では、Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度（６００ｇ荷重）で、４０°とした。

加圧ローラ３０の芯金３１の両端部にはそれぞれ芯金３１と同心一体に芯金３１よりも小径の軸部３１ａが配設されている。加圧ローラ３０はこの一端側と他端側の軸部３１ａ・３１ａをそれぞれ装置枠体４０の一端側と他端側の側板４１Ｒ・４１Ｌ間に軸受部材４２を介して軸受させて回転可能に配設されている。また、一端側の軸部３１ａには同心一体に駆動ギア３４が配設されている。

このギア３４に制御部５０で制御されるモータ５２の駆動力が駆動伝達部（不図示）を介して伝達されることで、加圧ローラ３０が駆動回転体として図４において矢印Ｒ３０の方向に所定の周速度で回転駆動される。本実施例においては、加圧ローラ３０は表面移動速度１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。

（５）加圧機構
フィルムユニット２０は装置枠体４０に対して上記のように回転可能に配設されている加圧ローラ３０にヒータ２１の側を対向させて加圧ローラ３０に平行に配列されている。フィルムユニット２０の一端側と他端側のフランジ部材２５Ｒ・２５Ｌはそれぞれ装置枠体４０の側板４１Ｒ・４１Ｌに形成されているガイドスリット部４２ａ・４２ａに係合している。

ガイドスリット部４２ａ・４２ａはそれぞれフランジ部材２５Ｒ・２５Ｌを加圧ローラ３０に近づく方向と遠のく方向とにスライド案内する。従って、フィルムユニット２０は全体に側板４１Ｒ・４１Ｌ間においてガイドスリット部４２ａ・４２ａに沿って加圧ローラ３０に対して近づく方向と遠のく方向とに移動可能な自由度を有する。

そして、一端側のフランジ部材２５Ｒにおけるバネ受け部２５ｃと装置枠体４０の一端側のバネ受け部４３Ｒとの間には加圧バネ４４Ｒが縮設されている。同様に、他端側のフランジ部材２５Ｌにおけるバネ受け部２５ｃと装置枠体４０の他端側のバネ受け部４３Ｌとの間には加圧バネ４４Ｌが縮設されている。

上記の加圧バネ４４Ｒ・４４Ｌの縮設反力によりフィルムユニット２０のステー２４の一端側と他端側の外方突出部２４ａにフランジ部材２５Ｒ・２５Ｌを介してそれぞれ所定の同等の押圧力が作用している。これにより、ヒータ２１を有するホルダー２３と加圧ローラ３０とが加圧ローラ３０の弾性層３２の弾性に抗してフィルム２１を挟んで所定の加圧力をもって圧接する。本実施例の定着装置Ｆにおいては、ヒータ２１、或いはヒータ２１とホルダー２３がフィルム２１の内面に当接するバックアップ部材として機能している。

そのため、図４のように、フィルム２１と加圧ローラ３０との間に用紙搬送方向ａに関して所定幅の定着ニップ部Ｎｏが形成される。また、ヒータ２１はフィルム２１の内面に接触し、用紙搬送方向ａに関して所定幅の内面ニップ部Ｎｉを形成し、フィルム２１を内側から加熱する。

（６）定着動作
前記のように、加圧ローラ３０のギア３４に制御部５０で制御されるモータ５２の駆動力が駆動伝達部を介して伝達されることで、加圧ローラ３０が駆動回転体として図４において矢印Ｒ３０の方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ３０の回転により定着ニップ部Ｎｏにおける加圧ローラ３０との摩擦力でフィルム２１に回転力が作用する。これにより、フィルム２１はその内面が内面ニップ部Ｎｉにおいてヒータ２１の面に密着して摺動しながら矢印Ｒ２１の方向に加圧ローラ３０の回転周速度にほぼ対応し周速度で従動回転する。

一方、ヒータ２２は制御部５０で制御される給電部５１から電力供給を受けて急峻に発熱する。このヒータ２２の温度がサーミスタ２６で検知され、検知温度情報が制御部５０に入力する。制御部５０は入力する検知温度情報に応じて給電部５１からヒータ２２に流す電流を適切に制御することで、ヒータ２２の温度を所定の温度に立ち上げてその温度が維持されるように温調する。

このように、加圧ローラ３０が回転駆動され、これに伴いフィルム２１が従動して回転し、ヒータ２２が所定の温度に立ち上げられて温調された状態において、転写ニップ部１２側から未定着のトナー像Ｔを担持した用紙Ｐが定着ニップ部Ｎｏに導入される。用紙Ｐはトナー像Ｔの担持面がフィルム２１に対面するように定着ニップ部Ｎｏに導入されて挟持搬送されていく。これにより、用紙上の未定着のトナー像Ｔは加熱加圧されて固着画像として定着される。定着ニップ部Ｎｏを通過した用紙Ｐはフィルム２１の表面から曲率分離して定着装置Ｆから排出搬送されていく。

なお、本実施例における画像形成装置１や定着装置Ｆにおいて、大小各種幅サイズの用紙Ｐの搬送は用紙幅中心の所謂中央基準でなされる。用紙の幅方向一端側を基準とする所謂片側基準で用紙搬送を行う装置構成であってもよい。図２、図３において、ＷＰｍａｘは装置に使用可能な最大幅サイズの用紙の通紙（通過）領域幅である。

（７）フィルム表面を接地するための構成
前記のように、フィルム２１の他端側には導電プライマ層２１ｂの露出部である導電層露出部（導電面）２１ｄがフィルム周方向に環状に配設されている。加圧ローラ３０の側にはフィルム２１の導電層露出部２１ｄに対応位置する部分に導電層露出部２１ｄに接する導電性弾性体（導電性弾性部材）である環状（リング状、ドーナツ状）の導電ゴム輪３５が配設されている。

そして、フィルム２１側の導電層露出部２１ｄを加圧ローラ３０側の導電ゴム輪３５を介して接地させている。これにより、特に乾燥した電気抵抗の高い用紙を通紙した際においても、用紙Ｐとフィルム２１の摩擦によるフィルム表面の帯電を抑制してフィルム電位が安定化される。

本実施例の定着装置においてはフィルム２１が幅方向（長手方向）に働く力による座屈を抑制するために、加圧ローラ３０の芯金３１に設置された導電ゴム輪３５の外径を加圧ローラ３０の外径より小さくしていることを特徴としている。

図１の（ａ）は加圧ローラ３０の芯金３１に導電ゴム輪３５が設置された本実施例における加圧ローラ３０の正面図、（ｂ）は導電ゴム輪３５の単体の構成模式図である。

本実施例の加圧ローラ３０の外径Ｐｄは加圧ローラ３０の自由状態（無負荷状態）において１４ｍｍである。この加圧ローラ３０の芯金３１の他端側において芯金３１の外径８ｍｍ部に導電性弾性体として導電ゴム輪３５が嵌められている。導電ゴム輪３５は、シリコーンゴムにカーボンブラックを混合させる事により抵抗調整されたソリッドの導電性シリコーンゴムであり、導電弾性部材の硬度は２０〜３０°（ＪＩＳ−Ａ）程度のものが使用されるが、本実施例では２３°である。

この導電ゴム輪３５の円筒外周面にはトナー等の汚れによるフィルム２１の導電層露出部２１ｄとの導通不良を抑制するために、ローレット形状（凹凸形状）３５ａが形成されている。また、電ゴム輪３５の外径Ｄｄは導電ゴム輪３５の自由状態において加圧ローラ３０の外径Ｐｄ：１４ｍｍより小さい１３．８ｍｍとしてある。内穴部３５ｂの径（内径）Ｄｉは６．５ｍｍ、幅Ｄｗは３ｍｍとしてある。

この導電ゴム輪３５は、加圧ローラ３０の芯金３１の外径８ｍｍ部に設置され、１．５ｍｍの締めしろを以って装着されている。これにより、芯金３１との導通を確保されると共に、ずれることなく芯金３１の回転と共に導電ゴム輪３５も回転するように固定されるようになっている。即ち、導電ゴム輪３５は芯金３１と連れ回り可能である。

前述のように、加圧機構によりフィルムユニット２０が加圧ローラ３０に対して加圧され、フィルム２１と加圧ローラ３０が定着ニップ部Ｎｏを形成する。この際には、フィルム２１の導電層露出部２１ｄに対向する位置で導電ゴム輪３５も弾性に抗して圧縮変形し、導電層露出部２１ｄと導電ゴム輪３５とのニップ（以下、導電ニップ部とする）Ｎａ（図２、図３）を形成する。

導電ニップ部Ｎａにおいて圧縮された導電ゴム輪３５の弾性により、導電層露出部２１ｄと導電ゴム輪３５は一定の応力で接触し、電気的導通が確保される。さらに導電ゴム輪３５は、金属製の加圧ローラ芯金３１、ダイオード（整流子）５３、保安抵抗５４を介して電気的に接地Ｇされている。

本実施例で用いているトナーはネガ帯電性トナーであり、フィルム２１の表面がプラスに帯電してしまうと静電気力により静電オフセットが発生しやすくなる。そこで、フィルム表面からトナーの帯電極性とは逆極性の電荷を逃がすようダイオード５３を配置している。このようにフィルム２１は、導電層露出部２１ｄ、導電ゴム輪３５、芯金３１、ダイオード５３、抵抗５４を介して接地Ｇされることによって、トナーの帯電極性とは逆極性の電荷が蓄積することを防止している。

上記の導通が取れないと、低温低湿環境下において放置されていた高抵抗化した用紙Ｐを連続通紙した際にフィルム２１に蓄積する電荷を除くことができず、静電オフセットが発生し始めることが分かっている。

図８の（ａ）は、参考例として、導電ゴム輪３５の外径Ｄｄが加圧ローラ３０の外径Ｐｄより大きい場合を示している。この加圧ローラ３０の場合は、同図の（ｂ）に誇張して示した装置模式図のように、加圧ローラ３０の外径Ｐｄより外径Ｄｄが大きい導電ゴム輪３５により、加圧ローラ３０に対してフィルムユニット２０のフィルム２１は傾いた状態で当接される。

そのため、加圧ローラ３０は長手方向で弾性層３２の潰れ量が異なるため、加圧ローラ３０の長手方向で、外径差が生じる。これにより、加圧ローラ３０の回転によるフィルム送り速度は、導電ゴム輪３５側の方が速くなる。即ち、フィルム長手方向でフィルム速度が異なることより、フィルム２１は長手方向で導電ゴム輪３５側に移動してその側のフランジ部材２５Ｌのフランジ面（鍔座）２５ａに突き当る。速度差が大きくなるほど、フィルム２１のフランジ面２５ａに突き当る力は大きくなる。

本実施例では、図１のように、導電ゴム輪３５の外径Ｄｄが加圧ローラ３０の外径Ｐｄよりも小さい。そのため、加圧ローラ３０に対してフィルムユニット２０のフィルム２１の傾きは抑制される。従って、フィルム２１がフランジ部材２５Ｌのフランジ面２５ａに突き当る力は小さくなる。

一方で、フィルム２１と電子写真感光体（像担持体）であるドラム３は製品公差により、一定の傾きが生じる場合がある。図９は、用紙Ｐがドラム３と転写ローラ７で形成される転写ニップ部１２で挟持搬送され、更に定着装置Ｆの定着ニップ部Ｎｏで挟持搬送される過程を示している。

図９の（ａ）のように、フィルム２１とドラム３との間に傾きがない場合には、用紙Ｐは転写ニップ部１２で矢印ａのまっすぐの方向に搬送される。そして、転写ニップ部１２と定着ニップ部Ｎｏで用紙Ｐがニップされた状態において、フィルム２１は用紙Ｐから矢印ｆの方向に力を受ける。そのため、フィルム２１がフランジ部材２５（Ｒ、Ｌ）に突き当る力は発生しない。

しかし、図９の（ｂ）のように、フィルム２１に対してドラム３に傾きがある場合には、用紙Ｐは転写ニップ部１２で矢印ａ１の斜めの方向に搬送される。そして、転写ニップ部１２と定着ニップ部Ｎｏで用紙Ｐがニップされた状態において、フィルム２１は用紙Ｐから矢印ｆ１と矢印ｆ２の力を受ける。そのため、矢印ｆ２の力によりフィルム２１はフランジ部材２５Ｌに突き当る。

図９の（ｃ）のように、ドラム３に対してフィルム２１に傾きがある場合でも、転写ニップ部１２で用紙Ｐが矢印ａのまっすぐ方向に搬送されても、フィルム２１では、用紙Ｐは矢印ｆ１と矢印ｆ２の方向に力を受ける。そのため、矢印ｆ２の力によりフィルム２１はフランジ部材２５Ｌに突き当る。

図９の（ｂ）や（ｃ）において、フィルム２１のフランジ部材２５Ｌに対する突き当る力は、用紙Ｐが転写ニップ部１２と定着ニップ部Ｎｏの両方でニップされてから転写ニップ部１２を抜けるまで受ける。そのため、装置の小型化により転写ニップ部１２と定着ニップ部Ｎｏの距離が短くなると、用紙Ｐが転写ニップ部１２を抜けるまでの距離が増え、寄る力は大きくなる。本実施例では、転写ニップ部１２と定着ニップ部Ｎｏの距離は４５ｍｍとしている。

（効 果）
本実施例１、本実施例の変形例１−２、比較例１−３、参考例（図８）について、静電オフセットの評価と、フィルム２１がフランジ部材２５（Ｒ、Ｌ）に突き当ることによるフィルム２１の座屈（通紙耐久）の評価を行った。本実施例の変形例１−２、比較例１−３、参考例は、本実施例１と導電ゴム輪３５の外径Ｄｄのみが違う条件となっている。

１）静電オフセットは、低温低湿（温度：１５℃、湿度：１０％）環境下で行った。評価用紙はこの低温低湿環境下に２日放置したXerox Vitality MultiPurPose PaPer（Ｌｅｔｔｅｒサイズ、２０ｌｂ）紙を用いた。オフセットが発生しやすい６００ｄＰｉの孤立１ｄｏｔが用紙の先端５ｍｍから２０ｍｍに印字されるハーフトーン画像を評価画像とした。

評価は、連続で１００枚印字し、評価した。用紙の先端から２０ｍｍ以降のべた白紙面上に、オフセットトナーによる汚れが発生していない場合を○、発生している場合を×とした。

２）フィルム２１の座屈に関しては、用紙Ｐの搬送の影響も考慮して、搬送により、フィルム２１が導電ゴム輪３５側に寄るように、長手方向の両端部で、ドラム３を０．３ｍｍ、フィルム２１を−０．３ｍｍ傾かせた状態の画像形成装置本体を使用した。

製品寿命を想定して、Xerox Vitality MultiPurPose PaPer（Ｌｅｇａｌサイズ、２０ｌｂ）紙を５万枚通紙したときのフィルム２１の状態を評価した。通紙後に、フィルム２１に座屈が発生していない場合を○、発生した場合を×とした。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、フィルム２１の座屈（通紙耐久）に関しては、本実施例１、本実施例の変形例１−２、比較例１で示すように加圧ローラ３０の外径Ｐｄよりも導電ゴム輪３５の外径Ｄｄが小さいと発生はなかった。これは、導電ゴム輪３５による加圧ローラ３０に対してフィルム２１の傾きが抑制されて、フィルム２１がフランジ部材２５Ｌに突き当たる力が抑制されたためである。

一方、静電オフセットは、比較例１において×になり、それ以外では、○となった。これは、比較例１では、加圧ローラ３０の外径Ｐｄに対して導電ゴム輪３５の外径Ｄｄが小さすぎて、導電ゴム輪３５がフィルム２１の導電層露出部２１ｄに接触することができない。即ち、ニップ部Ｎａを形成することができず、フィルム２１の帯電を抑制することができなかったためである。

以上より、本実施例１、本実施例の変形例１−２のように、加圧ローラの自由状態における、導電ゴム輪３５の外径Ｄｄを加圧ローラ３０の外径Ｐｄより小さくし、導電ゴム輪３５は通紙時にフィルム２１の導電層露出部２１ｄと接触するような外径にする。これにより、フィルム２１の座屈や静電オフセットの発生を抑制することができる。

本実施例１では、用紙Ｐの搬送により、フィルム２１の座屈に影響がある構成で評価を行った。しかし、他の要因によりフィルム２１がフランジ部材２５（Ｒ、Ｌ）に突き当る力が発生する構成においても、本実施例を行うことにより、フィルム２１の座屈は抑制することができる。

本実施例では、フィルム２１を導電ゴム輪３５と芯金３１を介して接地する構成であったが、導電ゴム輪３５と芯金３１を介してフィルム２１の導電層露出部２１ｄにトナーの帯電極性と同極性の電圧をかける構成においても本実施例の効果は同様である。

即ち、芯金３１と導電ゴム輪３５を介してフィルム２１の導電層露出部２１ｄにトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する電源部（不図示）を有する装置構成にすることもできる。

《実施例２》
本発明の第２の実施例を以下に説明する。本実施例２では、加圧ローラ３０の弾性層３２は低熱容量で、断熱効果を向上させるために、発泡させたシリコーンゴムを使用している。即ち、弾性層３２はスポンジゴム層、発泡ゴム層などの微細な空孔を持つスポンジ状の弾性材料にて形成されている。

熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約０．９５〜１．３０であるのに対して、発泡ゴムが約０．４５〜０．８５である。本実施例２では、比重０．４５の発泡ゴムを使用した。上記加圧ローラ３０を使用することにより、表面温度の立ち上がり時間を短縮できる。

（効 果）
本実施例２、本実施例２の変形例３−５、参考例（図８）、比較例４−１０において、実施例１と同様に評価を実施した。本実施例２の変形例３、比較例４、５、６、７、参考例では、本実施例２と導電ゴム輪３５の外径Ｄｄのみが違う条件となっている。

本実施例２の変形例４、５、比較例８、９、１０では、芯金３１の径が１３ｍｍ部に弾性層３２を厚み３．５ｍｍ設け、加圧ローラ３０の外径を２０ｍｍとした。導電ゴム輪３５の内径Ｄｉは１０．５ｍｍとし、芯金３１の径１２ｍｍ部に設置し、外径Ｄｄは本実施例２と異なる条件とした。他の条件は、本実施例２と同様である。評価結果を表２に示す。

表２に示す様に、比較例４、８で静電オフセットが×になったのは、通紙中に導電ゴム輪３５がフィルム２１の導電層露出部２１ｄと接触しなかったために、フィルム２１の帯電を抑制できなかったためだと考えられる。

フィルム２１の座屈（通紙耐久）に関しては、下記の式（１）を満たす例において○となった。

式（１）：
（導電ゴム輪の外径−加圧ローラの外径）／加圧ローラの外径≦−０．０１
即ち、加圧ローラ３０の自由状態において、導電ゴム輪３５の外径をＤｄ、加圧ローラ３０の外径をＰｄとした場合、上記式（１）は下記となる。

（Ｄｄ−Ｐｄ）／Ｐｄ≦−０．０１
ここで、加圧ローラ３０の自由状態において、加圧ローラ３０の外径Ｄｄは、加圧ローラ長手方向中央部（回転体長手方向中央部）の外径である。

実施例１のソリッドゴムの弾性層３２の加圧ローラ３０では、加圧されてつぶされた際に、ゴムが圧縮される分と変形して外側に逃げる分があるため、外径が小さくなりにくい。これに対して、本実施例２の発泡ゴムの弾性層３２の加圧ローラ３０では、気泡をつぶすように変形するため、外径は小さくなる。そのため、フィルム２１が傾いたときには、ソリッドゴムよりも長手方向でフィルム２１を送る速度に差が出やすい。上記式（１）を満たす外径にすることで、フィルム２１の傾きをさらに抑制できたため、フィルム２１の座屈の発生を抑制することができた。

以上より、導電ゴム輪３５の外径Ｄｄと加圧ローラ３０の外径Ｐｄは式（１）を満たし、導電ゴム輪３５は通紙時にフィルム２１の導電層露出部２１ｄと接触するような外径にする。これにより、フィルム２１の座屈や静電オフセットの発生を抑制することができる。

以上の実施例においては、導電層露出部（導電面）２１ｄをフィルム２１の他端側に配置しているがこれに限られない。導電層露出部２１ｄはフィルム２１の一端側に配置されてもよい。導電層露出部２１ｄはフィルム２１の少なくとも一部に周方向に沿って設けることができる。

《その他の事項》
（１）定着ニップ部Ｎｏを形成するためのフィルムユニット２０と加圧ローラ３０の加圧構成は、加圧ローラ３０をフィルムユニット２０に対して加圧する装置構成にすることもできる。フィルムユニット２０と加圧ローラ３０の両者を互いに加圧する構装置成にすることもできる。即ち、加圧機構はフィルムユニット２０と加圧ローラ３０の少なくとも一方を他方に向けて加圧する構成であればよい。

（２）フィルムユニット２０において、フィルム２１を複数の懸架部材に懸回張設して支持させ、フィルム２１を加圧ローラ３０あるいは加圧ローラ３０以外の駆動回転体で回転させる装置構成にすることもできる。

（３）フィルム２１のバックアップ部材はヒータ２２以外の部材であってもよい。

（４）フィルム２１の加熱手段は実施例のヒータ２２に限られない。ハロゲンヒータ、電磁誘導コイルなど他の加熱手段を用いた、内部加熱構成、外部加熱構成、接触加熱構成、非接触加熱構成など適宜の加熱構成を採ることができる。

（５）実施例では、画像加熱装置として、記録材上に形成された未定着のトナー像を加熱して定着する定着装置を例にして説明したがこれに限られない。記録材に定着若しくは仮定着されたトナー像を再加熱して画像のグロス（光沢度）を増大させる装置（光沢度向上装置）にも本発明を適用することが可能である。

（６）画像形成装置は実施例のようなモノカラーの画像を形成するものに限られない。カラー画像を形成する画像形成装置でもよい。また、画像形成装置は、必要な機器、装備、筺体構造を加えて、複写機、ＦＡＸ、及び、これらの機能を複数備えた複合機等、種々の用途で実施できる。

Ｆ・・画像加熱装置（定着装置）、２１・・可撓性を有する円筒形状の回転体（定着フィルム）、２１ｄ・・導電面、２２・・加熱体（ヒータ）、３０・・駆動回転体（加圧ローラ）、３１・・芯金、３２・・弾性層、Ｎｏ・・定着ニップ部、３５・・導電性弾性部材、Ｄｄ・・導電性弾性部材の外径、Ｐｄ・・駆動回転体の外径、Ｐ・・記録材（用紙）、Ｔ・・トナー像

Claims (9)

1. 可撓性を有する筒状の回転体と、
   前記回転体の内面に当接するバックアップ部材と、
   芯金と該芯金の外回りにローラ状に形成された弾性層を備え、前記回転体を介して前記バックアップ部材と前記弾性層の弾性に抗して加圧して当接することにより前記回転体との間にニップ部を形成する弾性ローラと、を有し、
   前記ニップ部にてトナー像を担持した記録材を挟持搬送して加熱する画像加熱装置であって、
   前記回転体は少なくとも一部に周方向に沿って導電面を有し、
   前記芯金には前記ニップ部において弾性に抗して前記導電面と接して前記芯金と連れ回り可能な環状の導電性弾性部材が設置されており、
   前記弾性ローラの自由状態において、前記導電性弾性部材の外径は前記弾性ローラの外径より小さいことを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記弾性層は微細な空孔を持つスポンジ状の弾性材料にて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 前記弾性ローラの自由状態において、前記導電性弾性部材の外径をＤｄ、前記弾性ローラの外径をＰｄとした場合に、下記の式（１）を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像加熱装置。
   記
   式（１）：（Ｄｄ−Ｐｄ）／Ｐｄ≦−０．０１
4. 前記弾性ローラの自由状態において、前記弾性ローラの外径Ｄｄは、回転体長手方向中央部の外径であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の画像加熱装置。
5. 前記導電性弾性部材の外周面に凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の画像加熱装置。
6. 前記芯金はトナーの帯電極性とは逆極性の電荷を逃がすように配置された整流子を介して接地されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の画像加熱装置。
7. 前記芯金と前記導電性弾性部材を介して前記導電面にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する電源部を有することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の画像加熱装置。
8. 前記バックアップ部材は前記回転体を加熱する加熱体であり、前記回転体は前記加熱体に摺動して回転することを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の画像加熱装置。
9. 前記弾性ローラは駆動回転体であることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の画像加熱装置。