JP4054599B2 - 像加熱装置 - Google Patents

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    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子写真式プリンタ、複写機、及び静電記録装置等の画像形成装置において記録材上に形成担持させた未定着トナー画像を加熱定着させる加熱定着装置等として用いるに好適な像加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機、プリンタ等の多くは、加熱定着手段として熱効率、安全性の良好な接触加熱型の熱ローラ定着方式や、省エネルギータイプのフィルム加熱方式を採用している。
【0003】
熱ローラ定着方式の加熱定着装置は、内部にハロゲンヒータを内包する加熱用回転体としての加熱ローラ(以下、定着ローラ)と、これに圧接させた加圧用回転体としての弾性加圧ローラ(以下、加圧ローラ)を基本構成とする。この一対のローラを回転させ、この一対のローラの圧接ニップ部である定着ニップ部に、未定着画像(トナー画像)を形成担持した被加熱材としての記録材(転写材シート・静電記録材・エレクトロファックス紙・印字用紙等)を導入し、挟持搬送することで、定着ローラからの熱と定着ニップ部の加圧力により、トナー画像を記録材面に熱圧定着させるものである。
【0004】
一方、フィルム加熱方式の加熱定着装置は、例えば特開昭63−313182号公報、特開平2−157878、4−44075〜44083、4−204980〜204984号公報等に提案されているように、固定配置したセラミックヒータ等の加熱部材(以下、加熱体)に、加熱用回転体である耐熱性フィルム(以下、定着フィルム)を回転加圧部材(以下、加圧ローラ)で密着させ、そして摺動回動させて、定着フィルムを挟んで加熱体と加圧ローラとで形成される圧接ニップ部である定着ニップ部に、トナー画像を担持形成した記録材を導入し、定着フィルムと一緒に搬送させて、定着フィルムを介して付与される加熱体からの熱と定着ニップ部の加圧力によってトナー画像を記録材面に熱圧定着させるものである。
【0005】
フィルム加熱方式の加熱定着装置は、加熱体としてセラミックヒータ等の低熱容量線状加熱体を、定着フィルムとして薄膜の低熱容量のものを用いることができるため、省電力化、ウェイトタイム短縮化(クイックスタート)が可能である。また、フィルム加熱方式の加熱定着装置は、定着フィルム駆動方法として定着フィルム内面に駆動ローラを設ける方法、また加圧ローラを駆動ローラとして用い加圧ローラとの摩擦力で定着フィルムを駆動する方法が知られているが、近年では部品点数が少なく低コストな構成である加圧ローラ駆動方式が多く用いられている。
【0006】
図9は加圧ローラ駆動方式・フィルム加熱方式の加熱定着装置の一例の概略構成模型図である。
【0007】
30は加熱アセンブリ、32は加圧部材としての弾性加圧ローラであり、上下に並行に配置して圧接させて定着ニップ部Nを形成させてある。
【0008】
加熱アセンブリ30は、加熱部材(加熱体)としてのヒータ33と、該ヒータを支持するガイド部材としてのフィルムガイド35と、該フィルムガイドを内包し、かつ前記ヒータ35と内接する可撓性の回転体としての円筒状の定着フィルム31と、該定着フィルム31を両端で支持し、かつ前記フィルムガイド35と嵌合するフランジ部材36等から成る組立体である。
【0009】
ヒータ33は記録材Pの搬送方向に直交する方向を長手とする横長・薄肉で、全体に低熱容量の所謂セラミックヒータであり、給電を受けて発熱する。
【0010】
フィルムガイド35は横断面略半円弧状の樋型で、記録材Pの搬送方向に直交する方向を長手とする横長部材であり、例えばフェノール系の熱硬化性樹脂製である。このフィルムガイド35の下面の略中央部に長手に沿って形成具備させたヒータ嵌め込み溝部内に上記のヒータ33を嵌め込んで固定支持させてある。
【0011】
円筒状の定着フィルム31は上記のヒータ33を取り付けたフィルムガイド35に対してルーズに外嵌させてある。
【0012】
フランジ部材36は、円筒状の定着フィルム31の端面部を受け止めて定着フィルムの軸線方向への移動を規制する鍔座部36aと、円筒状の定着フィルム31の端部内側に嵌入して定着フィルム端部を支持するほぼ円弧形状の定着フィルム摺動部36bを有していて、フィルムガイド35の両端部に嵌合させて装着される。
【0013】
弾性加圧ローラ32は不図示の装置側板間に回転自由に軸受支持させてあり、この加圧ローラ32の上に、上記の加熱アセンブリ30をヒータ33側を下向きにして並行に配置し、不図示の加圧手段により加熱アセンブリ30と加圧ローラ32とを加圧ローラの弾性に抗して押圧することでヒータ33と加圧ローラ32を定着フィルム31を挟んで圧接させて加圧ローラ32の弾性変形により所定幅の圧接ニップ部である定着ニップ部Nを形成させている。
【0014】
加圧ローラ32は不図示の駆動手段により矢印の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ32の回転駆動により、定着ニップ部Nにおいて加圧ローラ32と定着フィルム31の外面との摩擦力で定着フィルム31に回転力が作用し、定着フィルム31の内周面が定着ニップ部Nにおいてヒータ33の下面に密着して摺動しながら矢印の時計方向に加圧ローラ32の周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド35の外回りを回転する(加圧ローラ駆動方式)。
【0015】
この回転する定着フィルム31の軸線方向の移動はフランジ部材36の鍔座部36aで規制され、また定着フィルム31の端部内側はフランジ部材36の定着フィルム摺動部36bで支持されて回転ガイドされる。
【0016】
そして、加圧ローラ32による定着フィルム31の回転駆動がなされ、かつヒータ33が通電により所定の温度に昇温している状態において、不図示の作像部側から未定着トナー画像Tを形成担持させた記録材Pが定着ニップ部Nの定着フィルム31と加圧ローラ32との間に導入されると、記録材Pが定着フィルム31の外面に密着して定着フィルム31と一緒の重なり状態で定着ニップ部Nを通過していく。
【0017】
この定着ニップ部Nを通過していく過程でヒータ33の熱エネルギーが定着フィルム31を介して記録材Pに付与されて記録材P上の未定着トナー画像Tが加熱溶融定着処理される。記録材Pは定着ニップ部Nを通過して定着フィルム31の面から分離ポイントAにおいて分離されて排出されていく。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようなフィルム加熱方式の加熱定着装置を用いた電子写真式プリンタ等の画像形成装置は、近年画質の向上とともに、プリント速度の高速化が求められている。高速化により、定着ニップ部Nの滞留時間が短縮されても従来と同等の記録材Pへのトナー画像Tの定着性を維持させるため、定着温度アップ、定着ニップNの拡大、ヒータ基板や定着フィルム31の材質の熱伝導性アップ等の改良とともに、トナーの低融点化が必要である。
【0019】
しかしながら、定着温度アップや定着ニップ拡大等の単位時間当たりにおける記録材Pへの熱エネルギー供給量の増加と、トナーの例えば低分子量成分の増加等による低融点化の組合せは、定着性の向上には大きな効果が得られるが、一方で定着ニップN内の温度が高く、記録材Pと定着フィルムNとの分離ポイントAにおけるトナー温度も高くしてしまう。これにより、定着フィルム31と記録材Pの分離ポイントAにおけるトナーTの凝集力が、トナーTと定着フィルム31の粘着力より低くなり、記録材Pと分離した後の定着フィルム31の表面にトナーが残存してしまう、いわゆるホットオフセットT′が発生しやすくなるのである。
【0020】
本発明は、フィルム加熱方式のような像加熱装置における上記課題を解決するものであり、その目的とするところは、プリント速度の高速化に際し、定着性の維持とともにホットオフセットの無い良好な画像を得られる像加熱装置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする像加熱装置である。
【0022】
ヒータと、
内面が前記ヒータに接触しつつ回転する円筒状のフィルムと、
前記ヒータを支持し前記フィルムの回転を案内するガイド部材と、
前記ガイド部材の長手方向の両端部にそれぞれ取り付けられており、前記フィルムの回転に伴う前記フィルムの長手方向への寄り移動を前記フィルムの前記長手方向の端面を受け止めて規制する鍔部と、前記フィルムの前記長手方向の端部内面と接触する円弧形状のフィルム摺動部とを有するフランジ部材と、
前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成すると共に前記フィルムが回転するための動力を伝える加圧ローラと、
を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、
前記ニップ部と前記ニップ部よりも記録材搬送方向下流側の前記フィルムから記録材が分離する分離位置の間では、前記フィルムと前記ガイド部材が接触しないように、前記フランジ部材の前記フィルム摺動部のうち前記ニップ部より下流側の円弧端部を上流側の円弧端部より前記ニップ部から離して且つ前記加圧ローラ側に長い形状とし、且つ前記ガイド部材の前記ニップ部より下流側の表面領域が前記ニップ部の略直後を始点にして記録材から離れる方向に傾斜しているのに対して、前記フランジ部材の前記フィルム摺動部の前記ニップ部より下流側の外側表面領域が前記ガイド部材よりも記録材搬送方向下流側を始点にして記録材から離れる方向に傾斜していることを特徴とする像加熱装置。
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【発明の実施の形態】
〈実施例1〉
(1)画像形成装置例
図1は本発明に従う像加熱装置を加熱定着装置3として具備させた画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置1は、電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタである。
【0029】
11は像担持体たる感光ドラムであり、OPC、アモルファスシリコン等の感光材料をアルミニウムやニッケル等のシリンダ状の基板上に形成して構成されている。この感光ドラム11は矢印の時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。
【0030】
感光ドラム11はその回転過程において表面が帯電装置としての帯電ローラ12によって所定の極性・電位に一様に帯電される。次に、露光手段であるレーザースキャナ13から出力される、画像情報に応じてON/OFF制御されたレーザービームLによる走査露光を受ける。これにより、感光ドラム11上に走査露光した画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置14でトナー像として現像可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、2成分現像法等が用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。本例のプリンタは、感光ドラム11面をマイナスの所定の電位に一様帯電し、その帯電面にレーザースキャナ13でイメージ露光して静電潜像を形成し、その静電潜像を現像装置14により反転現像している。
【0031】
一方、カセット21から記録材Pが給紙ローラ22によって一枚分離給送されレジストローラ23に送られる。記録材Pはレジストローラ23によって、感光ドラム11の表面に形成されたトナー像と同期を取り、感光ドラム11と転写ローラ15とで形成される転写ニップ部に供給される。転写ニップ部において、感光ドラム11上のトナー像は不図示の電源から転写ローラ15に印加された転写バイアスの作用で記録材Pに転写される。
【0032】
転写ニップ部を出た記録材Pは感光ドラム11の表面から分離され、トナー像を保持した記録材Pはシートパス24を通って加熱定着装置3へ搬送され、加熱定着装置3のニップ部で加熱・加圧されてトナー像が記録材P上に定着され、シートパス25を通って機外の排紙トレイ26上へ排出される。
【0033】
一方、記録材Pに対するトナー像転写後の感光ドラム11上に残留する転写残留トナーは、クリーニング装置16により感光ドラム11の表面より除去され、感光ドラム11は繰り返して作像に供される。
【0034】
(2)加熱定着装置3
図2は本実施例における加熱定着装置3の要部の横断面模型図である。本実施例の加熱定着装置3は前述した図9の従来例の加熱定着装置と同様に、円筒状の定着フィルムを用いた、加圧ローラ駆動方式・フィルム加熱方式の加熱定着装置である。図9の加熱定着装置と共通する構成部材・部分には共通の符号を付して再度の説明を省略する。
【0035】
図3は、フィルムガイド35と、その両端部に嵌合させて取り付けたフランジ部材36の外観斜視図、図4の(a)はフランジ部材36に内面側の平面図、(b)は側面図である。図5は定着フィルム31の層構成模型図である。
【0036】
1)ヒータ33
加熱部材としてのヒータ33は、セラミック基板上に発熱ペーストを印刷した発熱体、発熱体の保護と絶縁性を確保するためのガラスコーティング層を順次形成したものであり、ヒータ33上の発熱体へ電力制御されたAC電流を流すことにより発熱される。セラミック基板の材質としてはチッ化アルミニウムや酸化アルミニウム等を使用している。セラミック基板の裏には温調用のサーミスタ(不図示)を当接させてある。
【0037】
2)フィルムガイド35
ガイド部材としてのフィルムガイド35は、ヒータ33を支持し、後述する定着フィルム31の回転を案内する。このフィルムガイド35のヒータ33の近傍の横断面形状は後述する定着フィルム31の略同一半径を有する半円弧状となっている。
【0038】
3)定着フィルム31
エンドレスベルト状(円筒状)の耐熱性フィルム(定着フィルム)31は、可撓性を有し、フィルムガイド35を周長に余裕を持たせた形(テンションが加わらない状態)で内包し、フィルムガイド35と嵌合するフランジ36で両端を摺擦回動可能に支持されている。
【0039】
定着フィルム31は、図5の(a)の層構成模型図のように、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES等の低熱容量の耐熱性樹脂フィルム(ベースフィルム)31aの表面に、導電性プライマー層31bを介して、PTFE、PFA、FEP等にカーボンブラック等の導電性部材を混入させた離型層31cをコーティングした複合層フィルムである。離型層31cは様々な画像不良を引き起こさないよう最適な抵抗値に設計されている。また定着フィルム31は、チャージアップ防止のため接地させたり、後述する定着バイアスを印加させるため、図5の(b)のように、定着フィルム表面の一部に導電性プライマー層31cを露出させ、導電ブラシ等の給電手段41と接触させている。
【0040】
定着フィルム31は、ステンレス等の薄い金属製素管の表面に、プライマー層を介して、前記離型層をコーティングした金属スリーブでも良い。この場合、定着フィルムの接地やバイアス印加のため、金属製素管が金属スリーブ表面に一部露出している。
【0041】
4)フランジ部材36
フランジ部材36は、フィルムガイド35の長手方向両端部にそれぞれ取り付けられている。そして、各フランジ部材36は、定着フィルム31の回転に伴う定着フィルムの長手方向への寄り移動を定着フィルム31の長手方向の端面を受け止めて規制する鍔部36aと、定着フィルム31の長手方向の端部内面と接触する円弧形状のフィルム摺動部36cとを有する。フランジ部材36の定着フィルム摺動部における反ヒータ面側は、定着フィルム31と略同一半径を有する円弧状となっている。
【0042】
5)加圧ローラ32
加圧部材としての加圧ローラ32は、金属製の芯金上に、シリコンゴム等の耐熱性ゴムの弾性層、あるいは発泡スポンジ弾性層を挟んで、PFA、PTFE、FEP等のフッ素樹脂から成る絶縁性の離型層から構成される回転体である。弾性層は絶縁性の離型層表面のチャージアップを抑制するため、カーボンブラック等の導電性部材を混入させて導電化し、芯金を接地させた方が好ましい。
【0043】
加圧ローラ32は不図示のバネにより加熱アセンブリ30に圧接され、不図示の駆動系により回転駆動し、記録材Pと定着フィルム31は上記加圧ローラ32によって従動回転して搬送される構成となっている。加圧ローラ32は、定着フィルム31を介してヒータ33と共にニップ部を形成すると共に定着フィルム31が回転するための動力を伝える。未定着のトナー像(画像)Tを担持した記録材Pは、加熱定着装置3の加熱アセンブリ30と加圧ローラ32により形成された圧接ニップ(定着ニップ)部N内で加熱・加圧され、記録材P上にトナー像Tは定着し、定着後の記録材Pは機外へ排出される。すなわち、 加熱定着装置3は、ニップ部Nで画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する。
【0044】
6)潤滑剤
定着ニップ部Nのヒータ33の下表面、すなわちヒータ33のガラスコーティング層と、定着フィルム31の裏面(内周面)、すなわち記録材Pのトナー像Tと接する側とは反対側の面との間に潤滑剤を介在させて、定着ニップ部N内における定着フィルム31とヒータ33間の摺動トルクを低く安定化し、定着フィルム31と記録材P間のスリップを防止している。なお潤滑剤としては、フッ素系グリス(例えば、HP−300 GREASE(ダウコーニング社)や、DEMNUM GREASE L−65(ダイキン工業社))等の耐熱品を使用している。
【0045】
7)定着バイアス印加手段
バイアス電源42(図2)から、導電ブラシ等の給電手段41を用いて、定着フィルム31表面に一部露出している導電性プライマー層31b(図5)と接触させて、トナーTと同極性の定着バイアスを定着フィルム31に印加する。定着バイアスの印加は、少なくとも記録材Pが定着フィルム31と接触している間は行われる。
【0046】
(3)ホットオフセットの抑制
定着フィルム31の定着ニップ近傍における回転軌跡を、定着ニップ部Nよりも記録材搬送方向上流側は定着フィルム31の略半径とするのに対し、定着ニップ部Nよりも記録材搬送方向下流側は下流方向に突っ張るよう規制させるため、図2・図4に示すように、フランジ部材36の定着フィルム摺動部36bの形状を、定着ニップ近傍の記録材搬送方向上流側はフィルムガイド35と同様に定着フィルム31の略半径とする形状36cにするのに対し、定着ニップ近傍の記録材搬送方向下流側はフィルムガイド35との嵌合部付近に定着フィルム31を下流方向に突っ張らせる突起36dを設けている。
即ち、ニップ部Nとニップ部Nよりも記録材搬送方向下流側の定着フィルム31から記録材が分離する分離ポイント(分離位置)Aの間では、定着フィルム31とガイド部材35が接触しないように、フランジ部材36のフィルム摺動部36bのうちニップ部Nより下流側の円弧端部を上流側の円弧端部よりニップ部Nから離して且つ加圧ローラ側に長い形状とした。且つガイド部材35のニップ部Nより下流側の表面領域がニップ部Nの略直後を始点にして記録材Pから離れる方向に傾斜しているのに対して、フランジ部材36のフィルム摺動部36bのニップ部Nより下流側の外側表面領域がガイド部材35よりも記録材搬送方向下流側を始点にして記録材Pから離れる方向に傾斜していることを特徴とする。
【0047】
これは、定着ニップ近傍の記録材搬送方向下流側における定着フィルム31と記録材Pの分離ポイントAを、定着ニップ部N、及びヒータ33を支持するフィルムガイド35から、図2に示す距離α、遠ざけるとともに、フランジ部材36にて定着フィルム31の両端部のみを記録材搬送方向下流方向に突っ張らして、ニップ下流側で定着フィルム31とフィルムガイド35を接触しにくくし、熱源のヒータ33を支持する熱容量の大きいフィルムガイド35から定着フィルム31への伝熱量を減少させることができる。
【0048】
これにより、定着ニップ部Nで加熱溶融されたトナーTを分離ポイントAに達するまで放熱させられるため、分離ポイントAにおけるトナーT温度を下げることができる。よって、定着フィルム31と記録材Pの分離時におけるトナーTの凝集力を、トナーTと定着フィルム31の粘着力よりも高くすることができ、記録材Pと分離した後の定着フィルム31表面へのトナーTの残存、すなわちホットオフセットを抑制できるのである。
【0049】
一方、定着ニップ上流側は、加圧ローラ32により定着フィルム31が従動回転しているため、定着フィルム31は定着ニップ側に常に引っ張られている。そこで、定着フィルム31のスムースな回転のために、定着ニップ上流側における定着フィルム31の回転軌跡は、フィルムガイド35と同様に定着フィルム31の略半径としている。
【0050】
また、さらにホットオフセットを抑制させるため、上記定着バイアス印加手段41・42により、少なくとも記録材Pが定着フィルム31と接触している間、トナーTと同極性の定着バイアスを定着フィルム31に印加し、トナーTを静電的に記録材Pに押さえつけて定着フィルム31への残存を抑制することが好ましい。このバイアス印加による静電的なホットオフセットの抑制も、本実施例による定着フィルム31と記録材Pの分離ポイントAにおけるトナーT温度の低減化により、定着フィルム31との界面におけるトナーTの凝集力も向上しているため、相乗的な効果を得ることができるのである。
【0051】
(4)従来例との比較実験
本実施例における上記加熱定着装置3を用いた場合と、従来例(図8)の加熱定着装置ように定着フィルム31の定着ニップ近傍における回転軌跡を、ニップの上下流側共にフィルムガイド35と同様に定着フィルム31の略半径とした場合とについて、定着バイアスの有無によるホットオフセット評価を、異なるプリント速度(20/30/40PPM)で実施したので、その結果を表1に示す。表中の○はOKレベル、△は実用上問題の無いレベル、×はNGレベルを示す。
【0052】
なお、23℃/60%RHの環境下で24時間以上放置された普通紙に、先端100mmは文字、後端はベタ白とするパターンを印字し、ベタ白部への文字パターンのオフセット状態を観察して評価を行なった。
【0053】
【表1】
【0054】
プリント速度の高速化に伴ない定着温度は上昇し、定着フィルム31と記録材Pの分離ポイントAにおけるトナーTの温度が高くなるため、本実施例は従来例に比べて、ホットオフセットマージンが広く、より高速化が可能な装置であることが確認できた。
【0055】
すなわち、定着ニップ近傍の記録材搬送方向下流側における定着フィルム31の回転軌跡を、下流方向に部分的に突っ張るよう規制させることにより、定着フィルム31と記録材Pの分離時のトナーT温度が低下しトナーT凝集力が増加するため、ホットオフセットの抑制が可能となったのである。
【0056】
(5)異なる定着バイアス印加方式の場合の比較実験
次に、異なる定着バイアス印加方式(図6)を採用した場合について述べる。なおこのバイアス印加方式は、プリント速度の高速化により、後方トナー飛び散り現象の抑制が必要な場合に採用する。
【0057】
1)除電手段
定着ニップ部Nの記録材搬送方向下流側に、定着ニップ部Nを通過した記録材Pの印字面の裏面と接触する位置に、接地された導電ローラ等の除電手段43を設ける。除電手段43の形態としては、導電性を有していればブラシやガイド等の形態でも構わない。
【0058】
2)定着バイアスの印加
定着バイアス印加手段41・42により、少なくとも記録材Pが定着フィルム31と接触している間、トナーT(ここではマイナス極性トナーを使用する)と同極性のマイナスバイアスを定着フィルム31に所定量印加することで、記録材Pの抵抗を介して除電手段43の接地部から印加したマイナスバイアスと逆極性のプラス電荷を記録材Pの印字面の裏面に誘起させ、誘起したプラス電荷で逆極性であるトナーTを記録材Pに引き付け固定している。
【0059】
上述したような定着バイアス印加方式の場合に、本実施例で説明した定着フィルム31の回転軌跡を採用した場合と、上述の従来例(図9)の回転軌跡を採用した場合とについて、定着バイアス印加量の大小によるホットオフセットと後方トナー飛び散り現象の比較評価を、40PPMのプリント速度で実施したので、その結果を表2に示す。表中の○はOKレベル、□は実用上問題の無いレベル、×はNGレベルを示す。
【0060】
なお、ホットオフセットは、23℃/60%RHの環境下で24時間以上放置された普通紙に、先端100mmは文字、後端はベタ白とするパターンを印字し、ベタ白部への文字パターンのオフセット状態を観察し、後方トナー飛び散り現象は、23℃/60%RHの環境下で24時間以上放置された普通紙に、紙の搬送方向と直交する向きに線を並べたパターンを印字し、後方へのトナーの飛び散り状態を観察して評価を行なった。
【0061】
【表2】
【0062】
この結果より、本実施例は従来例と比べて、定着バイアス増大してもホットオフセットは問題無く、高速化により後方トナー飛び散り現象の抑制のため高バイアスの印加が必要な場合でも、ホットオフセットと後方トナー飛び散り現象を両立させることができ、より高速化が可能な装置であることが確認できた。
【0063】
ここで定着バイアスの増大による、本実施例と従来例でのホットオフセット状況の差異について説明する。
【0064】
この定着バイアス方式は、記録材Pの印字面の裏面にトナーと逆極性のプラス電荷を誘起させるために、プラス電流を記録材P中に流しており、その電流は定着フィルム31と記録材Pの分離ポイントA付近で、記録材Pから定着フィルム31側に流れていく。そのため、分離ポイントA付近において、マイナス電荷の弱いトナーはこのプラス電流によって反転し、マイナスバイアスの印加されている定着フィルム31側に付着しやすい状態にある。
【0065】
このような状態で、従来例のように、定着フィルム31と記録材Pの分離時のトナー温度が高くトナーの凝集力が低い場合は、反転したトナーは定着フィルム31側に付着するとともに、定着バイアスの増大によりさらに付着量は増加してしまう。
【0066】
一方、本実施例のように、定着フィルム31と記録材Pの分離時のトナー温度が低くトナーの凝集力が高い場合は、一部のトナーが反転してもトナー同士の凝集力が強いため、定着フィルム31側への付着を抑制することができるのである。
【0067】
〈参考例〉
次に参考例として、定着フィルム31の定着ニップ近傍における回転軌跡の規制方法の他例を図7に示す。なお、前述した実施例1と同一機能を有する部分は同一符号を使用し説明を援用する。
【0068】
(1)フィルムガイド35による回転軌跡の規制
本参考例では、定着フィルム31の定着ニップ近傍における回転軌跡を、定着ニップ部Nよりも記録材搬送方向上流側は定着フィルム31の略半径とするのに対し、定着ニップ部Nよりも記録材搬送方向下流側は下流方向に部分的に突っ張るよう規制させるため、図8に示すように、フィルムガイド35の定着フィルム摺動部の形状を、定着ニップ近傍の記録材搬送方向上流側は定着フィルム31の略半径とする形状35aにするのに対し、定着ニップ近傍の記録材搬送方向下流側は定着フィルム31を下流方向に部分的に突っ張らせるくし歯状の突起35b(図8、図3)を設けている。
【0069】
これにより、定着ニップ下流側における定着フィルム31と記録材Pの分離ポイントAを、定着ニップ、及びヒータ33を支持するフィルムガイド35の枠体から、図7に示す距離α、遠ざけることができ、そして分離時のトナーTの温度を下げることが可能なため、実施例1と同様にホットオフセットを抑制することができる。この時、熱源であるヒータ33を支持する熱容量の大きいフィルムガイド35から、分離ポイントAにおける定着フィルム31への伝熱を極力少なくするため、上記くし歯状突起35bは、図3に示すように、フィルムガイド35の長手方向に部分的に設けた方が好ましい。
【0070】
さらに、定着ニップ下流側における定着フィルム31の回転軌跡を、実施例1におけるフランジ部材36による定着フィルム31の両端部のみを規制する方式から、フィルムガイド35による定着フィルム31の長手全域を規制する方式に変更することにより、定着ニップ下流側における定着フィルム31の回転軌跡を安定化させることができる。これにより、高温、高湿環境下で長期放置され腰の弱くなった薄い記録材Pを使用しても、紙しわ等の定着ニップ下流側における定着フィルム31のたるみといった回転軌跡の不安定さを原因とする弊害も、抑制することが可能となる。
【0071】
この時のフランジ部材36の定着フィルム摺動部36bの形状は、定着ニップの上下流共に定着フィルム31の略半径としても構わないが、定着フィルム31の回転軌跡の安定化のため、下流側は実施例1と同様の定着フィルム31を下流方向に突っ張らせる突起36dを設けた方が好ましい。さらに、定着フィルム31の回転軌跡をフィルムガイド35で規制させるため、フランジ部材36の突起36dの高さは、フィルムガイド35のくし歯状突起35bよりも若干低めに設定した方が好ましい。
【0072】
もちろん、さらなるホットオフセットの抑制のため、実施例1と同様に、少なくとも記録材Pが定着フィルム31と接触している間、トナーTと同極性の定着バイアスを定着フィルム31に印加しても構わない。
【0073】
また、後方トナー飛び散り現象の抑制のため、実施例1の図6と同様に、記録材の印字面の裏面にトナーと逆極性のプラス電荷を誘起させるような定着バイアス構成を採用しても良い。
【0074】
(2)比較実験
本参考例における上記装置を用いた場合と、比較例として、フィルムガイド35の定着フィルム摺動部の形状を、定着ニップ近傍の記録材搬送方向上流側は定着フィルムの略半径とするのに対し、下流側は定着フィルム全体を下流方向に突っ張らせるようフィルムガイドの長手方向全域にわたって凸形状とした場合とについて、定着バイアスの有無によるホットオフセット評価を、異なるプリント速度(20/30/40PPM)で実施したので、その結果を表3に示す。表中の○はOKレベル、△は実用上問題の無いレベル、×はNGレベルを示す。
【0075】
なお、23℃/60%RHの環境下で24時間以上放置された普通紙に、先端100mmは文字、後端はベタ白とするパターンを印字し、ベタ白部への文字パターンのオフセット状態を観察して評価を行なった。
【0076】
【表3】
【0077】
この結果より、本参考例は比較例と比べて、フィルムガイドにおける定着ニップ近傍の記録材搬送方向下流側にくし歯状突起35b(図7、図8、図3)を設け、定着フィルム31を下流方向に部分的に突っ張らせたため、フィルムガイド35から分離ポイントAにおける定着フィルム31への伝熱を極力少なくでき、実施例1と同様に、ホットオフセットマージンが広く、より高速化が可能な装置であることが確認できた。
【0078】
次に、同じく本参考例における上記装置を用いた場合と、実施例1(図2)とについて、高温/高湿(例えば30℃/80%RH)の環境下で24時間以上放置された、厚紙/普通紙/薄紙(例えば105g/80g/60g紙)の紙三種類に、紙の搬送方向と直交する向きに線を並べたパターンを印字し、紙のシワ状態や画像(横線パターン)の乱れを観察して評価を行なった。その結果を表4に示す。表中の○は問題無し、△は画像乱れの発生(紙シワは無し)、×は紙シワの発生を示す。なお、プリント速度は30PPMとした。
【0079】
【表4】
【0080】
記録材は薄い方が剛性が低く、さらに高温/高湿環境に放置することで腰も弱くなるため、本参考例は実施例1に比べて、紙シワに対するマージンが広く、定着ニップ下流側における定着フィルム31の回転軌跡の安定化が、紙シワに対して効果があることが確認できた。
【0081】
すなわち、定着ニップ下流側における定着フィルム31の回転軌跡を、実施例1のフランジ部材36による定着フィルム31の両端部のみを規制する方式から、本参考例の中央へのたるみ等が無いようフィルムガイド35にて定着フィルム31長手全域を規制する方式への変更にて、安定化させることにより、紙シワの最も発生しやすい高温/高湿環境の薄紙の放置紙を使用しても、紙シワの発生を抑制できることが可能となったのである。
【0082】
〈その他〉
1)加熱部材であるヒータ33はセラミックヒータに限られるものではなく、たとえば鉄板等の電磁誘導発熱部材等にすることも出来る。
【0083】
【0084】
2)本発明の像加熱装置は、加熱定着装置に限られず、仮定着する像加熱装置、画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する像加熱装置等としても使用できる。
【0085】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フィルム加熱方式の像加熱装置について、プリント速度の高速化に際し、定着性の維持とともにホットオフセットの無い良好な画像を得られる像加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1における画像形成装置の概略構成模型図である。
【図2】 加熱定着装置の要部の横断面模型図である。
【図3】 フィルムガイドとその両端部に嵌合装着したフランジ部材の外観斜視図である。
【図4】 (a)と(b)はフランジ部材の内面側の平面図と側面図である。
【図5】 (a)と(b)は定着フィルムの層構成模型図とプライマー層露出部の模型図である。
【図6】 定着バイアス印加方式の他の例の説明図である。
【図7】 参考例における加熱定着装置の要部の横断面模型図である。
【図8】 フィルムガイドの形状説明図である。
【図9】 従来例の加熱定着装置の要部の横断面模型図である。
【符号の説明】
1・・・・電子写真画像形成装置
11・・・感光ドラム
12・・・帯電ローラ
13・・・レーザービームスキャナ
14・・・現像装置
15・・・転写ローラ
16・・・クリーニング装置
21・・・カセット
22・・・給紙ローラ
23・・・レジストローラ
3・・・・定着装置
31・・・定着フィルム
32・・・加圧ローラ
33・・・ヒータ
35・・・フィルムガイド
36・・・フランジ部材
41・・・給電手段
42・・・バイアス電源
43・・・除電手段

Claims (1)

  1. ヒータと、
    内面が前記ヒータに接触しつつ回転する円筒状のフィルムと、
    前記ヒータを支持し前記フィルムの回転を案内するガイド部材と、
    前記ガイド部材の長手方向の両端部にそれぞれ取り付けられており、前記フィルムの回転に伴う前記フィルムの長手方向への寄り移動を前記フィルムの前記長手方向の端面を受け止めて規制する鍔部と、前記フィルムの前記長手方向の端部内面と接触する円弧形状のフィルム摺動部とを有するフランジ部材と、
    前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成すると共に前記フィルムが回転するための動力を伝える加圧ローラと、
    を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、
    前記ニップ部と前記ニップ部よりも記録材搬送方向下流側の前記フィルムから記録材が分離する分離位置の間では、前記フィルムと前記ガイド部材が接触しないように、前記フランジ部材の前記フィルム摺動部のうち前記ニップ部より下流側の円弧端部を上流側の円弧端部より前記ニップ部から離して且つ前記加圧ローラ側に長い形状とし、且つ前記ガイド部材の前記ニップ部より下流側の表面領域が前記ニップ部の略直後を始点にして記録材から離れる方向に傾斜しているのに対して、前記フランジ部材の前記フィルム摺動部の前記ニップ部より下流側の外側表面領域が前記ガイド部材よりも記録材搬送方向下流側を始点にして記録材から離れる方向に傾斜していることを特徴とする像加熱装置。
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