JP6289258B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本願発明は、電子写真方式の複写機、プリンタなどの画像形成装置に用いられる定着装置に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタに使用する定着装置として、外部加熱方式の定着装置が知られている。この外部加熱方式の定着装置は、定着ローラと、定着ローラを加熱するための回転体と、定着ローラと接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、を有するものが一般的である。定着ローラを加熱するための回転体としては、ヒータを接触させた筒状のフィルムや、ハロゲンヒータを内包したローラなどが用いられる。未定着トナー画像を担持する記録材は、ニップ部で搬送されつつ加熱され、記録材上の未定着トナー画像は記録材に加熱定着される。

外部加熱方式の定着装置では、定着ローラにオフセットしたトナーが定着ローラを加熱するための回転体に移動して付着する場合がある。回転体は記録材と接触せずクリーニング手段がないので、トナーが蓄積しやすい。この蓄積したトナーが大きな塊に成長すると、ニップ部で搬送されている記録材上に落下し画像不良を引き起こす場合がある。

そこで、特許文献１には、定着ローラの表面のオフセットトナーが定着ローラを加熱するための回転体に付着することを抑制するために、トナーに対する回転体の離型性を定着ローラの離型性よりも高くした定着装置が開示されている。この定着装置では、オフセットトナーと定着ローラとの接着力が、オフセットトナーと回転体との接着力を上回るため、定着ローラのオフセットトナーは回転体には付着せずに定着ローラ表面に留まりやすくなる。これによって、オフセットトナーが定着ローラから定着ローラを加熱するための回転体へ移動し難くすることができる。

特開平３−２５４８１号公報

しかしながら、記録材を加熱定着する際に記録材に含まれる紙繊維や、炭酸カルシウム、タルクなどの無機物からなる填料（充填剤）などの紙粉が微量ながら定着ローラに付着する場合がある。この紙粉と定着ローラにオフセットしたオフセットトナーとが混ざり合ったコンタミネーションは、トナーの粘着性が弱まっているため、特許文献１の構成だけでは定着ローラから回転体へのコンタミネーションの移動を十分に抑制することができない場合がある。

そこで、本願発明は、定着ローラから定着ローラを加熱するための回転体へのコンタミネーションの移動を更に抑制することができる定着装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、本願発明は、ローラと、前記ローラと接触して前記ローラを加熱する第１の回転体と、前記ローラと接触する第２の回転体を有し前記ローラとの間にニップ部を形成するバックアップ部材と、を備え、前記ニップ部でトナー画像が形成された記録材を搬送しながら加熱し前記トナー画像を記録材に定着する定着装置において、前記ローラの表面のマイクロ硬度は前記第１の回転体の表面のマイクロ硬度よりも小さく、前記ローラの表面と前記第１の回転体の表面との間には、少なくとも前記ローラの母線方向の一部において、速度差が設けられていると共に、前記ローラの表面と前記第２の回転体の表面との間にも速度差が設けられ、前記ローラの表面と前記第１の回転体の表面との間の最大速度差は、前記ローラの表面と前記第２の回転体の表面との間の最大速度差よりも大きいことを特徴とする。

本願発明によれば、定着ローラから定着ローラを加熱するための回転体へのコンタミネーションの移動を更に抑制することが可能な定着装置を提供することができる。

実施例１に係る定着装置を備える画像形成装置の概略構成を示す断面図 実施例１に係る定着装置の構成を示す断面図 実施例１に係るヒータの概略構成を示す断面図 実施例１に係るヒータの横断面図及びヒータの制御部を示すブロック図 定着ローラの駆動時に加熱フィルムと加圧フィルムとに加わる摩擦力を示した図 定着ローラと加熱フィルムと加圧フィルムの長手方向の形状を表した図 実施例１に係る加熱圧接部の前後におけるコンタミネーションの状況を示した図 加熱圧接部における定着ローラが弾性変形した時のコンタミネーションの加熱フィルム及び定着ローラに対する付着力の変化を説明する図 実施例１に係る加熱圧接部においてコンタミネーションと加熱フィルムの間にせん断力が働いた時のコンタミネーションの加熱フィルム及び定着ローラに対する付着力の変化を説明する図 実施例１に係る定着装置におけるコンタミネーションの移動を示す図 実施例１に係る加熱フィルムと定着ローラと加圧フィルムの長手方向の形状を表した図 実施例２に係る定着装置の構成を示す断面図

（実施例１）
（１）画像形成装置
図１は本実施例に係る画像形成装置としてのレーザビームプリンタの横断面の概略図である。本実施例に示す画像形成装置は、現像剤としてのシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のトナーを用いてトナー画像を形成する第１から第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを一列に並設したインライン方式の装置である。各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ、像担持体としての感光ドラム１１７を有している。

各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて、複数の感光ドラム１１７の周囲にはそれぞれ、帯電部１１９と、現像部１２０と、ドラムクリーナ１２２と、が設けられている。そして感光ドラム１１７に対向する位置に中間転写体としての中間転写ベルト１２３が設けてられている。この中間転写ベルト１２３は、中間転写ベルト１２３を駆動するための駆動ローラ１２５ａと、二次転写対向ローラ１２５ｂと、に掛け回して張架されている。また、装置上部には露光装置１０７が設けられている。

中間転写ベルト１２３の内周面側には、中間転写ベルト１２３を介して感光ドラム１１７と共に一次転写部を形成する一次転写ローラ１２４が設けられている。中間転写ベルト１２３の外周面側には、中間転写ベルト１２３を介して二次転写対向ローラ１２５ｂと共に二次転写部を形成する二次転写ローラ１２１が設けられている。

本実施例の画像形成装置は、ホストコンピュータ、ネットワーク上の端末機、外部スキャナなどの外部装置（不図示）から出力されるプリント指令に応じて制御部１０１が所定の画像形成シーケンスを実行する。制御部１０１はＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとからなり、メモリには画像形成シーケンスや画像形成に必要な各種プログラムなどが記憶されている。

本実施例の画像形成装置の画像形成動作を、図１を参照して説明する。制御部１０１は、プリント指令に応じて実行される画像形成シーケンスに従い各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを順次駆動する。先ず、各感光ドラム１１７が所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向へ回転されると共に、駆動ローラ１２５ａにより中間転写ベルト１２３が矢印方向へ回転される。１色目のイエローの画像形成部Ｐａにおいて、感光ドラム１１７の表面は、帯電部１１９によって所定の極性・電位に一様に帯電される。次に露光装置１０７が画像データに応じたレーザ光を感光ドラム１１７の帯電された面に対し走査露光する。これにより感光ドラム１１７の表面の帯電面に画像データに応じた静電潜像が形成される。そして、この静電潜像が現像部１２０によってイエローのトナーを用いて現像される。これによって感光ドラム１１７表面上にイエローのトナー画像（現像像）が形成される。

同様の帯電、露光、現像の各工程が、２色目のマゼンタの画像形成部Ｐｂ、３色目のシアンのイエローの画像形成部Ｐｃ、４色目のブラックの画像形成部Ｐｄにおいても行われる。各感光ドラム１１７の表面に形成された各色のトナー画像は一次転写部において中間転写ベルト１２３上に順番に重ねて転写される。これにより中間転写ベルト１２３上にフルカラーのトナー画像が担持される。

一次転写後の感光ドラム１１７の表面は、クリーナ１２２によりクリーニングされて次の画像形成に供される。

一方、給送カセット１０２から記録材Ｐが繰り出しローラ１０５により１枚ずつ繰り出されレジストローラ１０６に搬送される。この記録材Ｐはレジストローラ１０６によって二次転写部に搬送される。この二次転写部において中間転写ベルト１２３上のトナー画像が記録材Ｐに転写される。これにより記録材Ｐ上に未定着のトナー画像が担持される。

トナー画像を担持した記録材Ｐは定着装置１０９の後述する定着ニップ部Ｎ１に導入される。そしてこの定着ニップ部Ｎ１で記録材Ｐを搬送しながら加熱し、記録材Ｐ上のトナー画像は記録材Ｐに加熱定着される。定着ニップ部Ｎ１を出た記録材Ｐは排出ローラ１１１により排出トレイ１１２上に排出される。

（２）定着装置
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、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である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。長さとは長手方向の寸法である。幅とは短手方向の寸法である。図２は本実施例に係る定着装置１０９の概略構成を表す模式断面図である。この定着装置１０９は外部加熱方式の定着装置である。

本実施例に示す定着装置１０９は、定着ローラ３０と、定着ローラ３０を加熱するための加熱ユニット１０と、バックアップ部材としての加圧ユニット５０と、を有している。定着ローラ３０は長手方向に長い部材である。

定着ローラ３０は、芯金３０Ａと、芯金３０Ａの外側に形成されたゴム層３０Ｂと、ゴム層３０Ｂの外側に形成された離型層３０Ｃと、を有する。芯金３０Ａは、Ｆｅ（鉄）、ＳＵＳ（ステンレス）、Ａｌ（アルミニウム）等の金属材料で形成されている。ゴム層３０Ｂは、シリコーンゴムなどで形成されている。この離型層３０Ｃは、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰなどで形成されている。定着ローラ３０は、芯金３０Ａの長手方向の両端部が装置フレーム（不図示）の長手方向の両側の側板（不図示）に軸受（不図示）を介して回転可能に支持されている。

加熱ユニット１０は、ヒータ１５と、定着ローラ３０を加熱するための回転体（第１の回転体）としての筒状の加熱フィルム１６と、加熱フィルム１６の内面に接触し加熱フィルム１６をガイドする加熱フィルムガイド１９と、を有している。ヒータ１５は、加熱フィルム１６を介して定着ローラ３０と共に加熱圧接部Ｎ２を形成する部材としての役割も有する。この加熱圧接部Ｎ２においてヒータ１５の熱が加熱フィルム１６を介して定着ローラ３０に伝達される。

加熱フィルムガイド１９は、耐熱性材料を用いて横断面が略凹字形状になるように形成されている。加熱フィルムガイド１９の長手方向の両端部が装置フレームの長手方向の両側の側板に支持されている。また、加熱フィルムガイド１９は、加熱フィルムガイド１９の平坦面に長手方向に沿って設けられた溝でヒータ１５を支持する。

ヒータ１５の構成について図３を用いて説明する。図３は本実施例に係る定着装置１０９に用いられるヒータ１５の概略構成を表す横断面図である。ヒータ１５は、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックで形成された基板１５Ａを有する。この基板１５Ａの加熱フィルム１６と接触する側の面には、銀、パラジウム等を主成分とした発熱抵抗層１５Ｂが長手方向に沿って設けられる。発熱抵抗層１５Ｂは、ガラス又はフッ素樹脂、ポリイミド等の耐熱樹脂で形成された保護層１５Ｃで覆われている。

加熱フィルム１６は、加熱フィルム１６の内周長が加熱フィルムガイド１９の外周長より長くなるように形成され、加熱フィルムガイド１９にルーズに外嵌されている。加熱フィルム１６は、ポリイミド等で形成された基層と、基層の外側に形成されたＰＦＡ等で形成された表面層と、を有する。加熱フィルム１６は、ゴム層を有していない。加熱ユニット１０は、加熱フィルムガイド１９の長手方向の両端部を加圧バネ（不図示）によって定着ローラ３０の母線方向と直交する方向へ付勢して、所定幅の加熱ニップＮ２を形成している。加熱ニップＮ２では定着ローラ３０の弾性層３０Ｂがヒータ２４の保護層１５Ｃの外表面と対応する位置で潰れて弾性変形する。一方、加熱フィルム１６はゴム層を有していないため表面の硬度が高くほとんど変形しない。

加圧ユニット５０は、第２の回転体としての筒状の加圧フィルム５１と、ニップ部形成部材としての加圧フィルムガイド５２と、を有している。加圧フィルムガイド５２は、耐熱性材料を用いて横断面が略凹字形状になるように形成されている。そして加圧フィルムガイド５２の長手方向の両端部が装置フレームの長手方向両側の側板に支持されている。そしてこの加圧フィルムガイド５２に加圧フィルム５１をルーズに外嵌させている。

加圧フィルム５１は、加圧フィルム５１の内周長が加圧フィルムガイド５２の外周長より長くなるように形成されている。加圧フィルム５１は、ポリイミドなどで形成された基層と、ＰＦＡなどで形成された表面層と、を有する。この加圧フィルム５１は、加熱フィルム１６と同様にゴム層を有していない。加圧ユニット５０は、加圧フィルムガイド５２の長手方向両端部を加圧バネ（不図示）によって定着ローラ３０の母線方向と直交する方向へ付勢して、定着ニップＮ１を形成している。

定着ニップＮ１では、定着ローラ３０のゴム層３０Ｂが加圧フィルムガイド５２の平坦面と対応する位置で潰れて弾性変形する。一方、加圧フィルム５１はゴム層を有していないため表面の硬度が高く、ほとんど変形しない。

定着装置の駆動構成について図２及び図５を用いて説明する。制御部１０１は、プリント指令に応じて駆動源としての駆動モータ（不図示）を回転駆動する。この駆動モータの出力軸の回転はギア列（不図示）を介して定着ローラ３０の芯金３０Ａに伝達される。これにより定着ローラ３０は矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転する。図５に示すように、加熱フィルム１６は、加熱圧接部Ｎ２において定着ローラ３０の回転によって受けた摩擦力Ｆｈによって回転する。加圧フィルム５１は、定着ニップ部Ｎ１において定着ローラ３０から受けた摩擦力Ｆｐによって回転する。

次に、ヒータ１５の制御について図４を用いて説明する。制御部１０１は、画像形成シーケンスに従ってトライアック２０をオンする。トライアック２０はＡＣ電源２１から印加される電力を制御しヒータ１５の発熱抵抗層１５Ｂへの電力供給を開始し、発熱抵抗層１５Ｂは発熱し加熱フィルム１６を加熱する。ヒータ１５の温度は基板１５Ａの加熱フィルム１６と接触する側の面と反対側の面に設けられた温度検知部材としてのサーミスタ１８により検知される。制御部１０１は、サーミスタ１８からの出力信号（温度検知信号）をＡ／Ｄ変換回路２２を介して取り込み、この出力信号に基づいてサーミスタ１８の検知温度が目標温度に維持するようにトライアック２０を制御する。

定着ローラ３０は加熱ニップ部Ｎ２で加熱フィルム１６によって加熱される。これにより定着ローラ３０の表面には記録材Ｐが担持する未定着のトナー像Ｔを記録材に加熱定着するために必要な熱量が与えられる。定着ローラ３０が駆動されヒータ１５が目標温度に達した状態で、未定着のトナー像Ｔを担持した記録材Ｐが未定着トナー像Ｔが定着ローラ３０と接触する向きで定着ニップ部Ｎ１に導入される。この記録材Ｐは定着ニップ部Ｎ１で搬送されながら加熱されて未定着トナー像Ｔは記録材Ｐに加熱定着される。

（３）本実施例の特徴的な構成
図８は、加熱圧接部Ｎ２における定着ローラ３０の弾性変形と、コンタミネーションＴｃが受ける力を示した模式図である。加熱圧接部Ｎ２おいて、定着ローラ３０と加熱フィルム１６とに挟まれたコンタミネーションＴｃには以下の２種類の力が働くと考えられる。
Ｗｒ：コンタミネーションＴｃが定着ローラ３０に付着する力
Ｗｆ：コンタミネーションＴｃが加熱フィルム１６に付着する力
コンタミネーションＴｃは、Ｗｆ＞Ｗｒであれば定着ローラ３０から加熱フィルム１６へ移動する可能性が高く、Ｗｆ＜Ｗｒであれば定着ローラ３０に留まる可能性が高い。付着力Ｗｆ、Ｗｒは、トナーの粘着性、分子間力、静電気力、凹凸などへの力学的な付着力などからなる。付着力ＷｆとＷｒに支配的な影響を与え、コンタミネーションＴｃが定着ローラ３０から加熱フィルム１６へ移動することを抑制するための本実施例の特徴的な構成について説明する。

一つ目の構成は、加熱フィルム１６の表面のマイクロ硬度が定着ローラ３０の表面のマイクロ硬度よりも小さい構成である。加熱圧接部Ｎ２において、定着ローラ３０の表面はゴム層３０Ｂの影響でマイクロ硬度が低く弾性変形しやすい。一方、加熱フィルム１６の表面は加熱フィルム１６がゴム層を有していないため、マイクロ硬度が高く弾性変形しにくい。従って、コンタミネーションＴｃは定着ローラ３０の表面に食い込み、定着ローラ３０とコンタミネーションＴｃとの接触面積は、加熱フィルム１６とコンタミネーションＴｃとの接触面積よりも大きくなる。その結果、付着力Ｗｒは付着力Ｗｆよりも大きくなるので、本構成だけでもコンタミネーションＴｃが定着ローラ３０から加熱フィルム１６へ移動することを抑制する効果がある。しかしながら、コンタミネーションＴｃは、大きさが大きくて硬度が高い場合、加熱フィルム１６に突き刺さって加熱フィルム１６に固着することがある。その結果、付着力Ｗｆが大きくなりコンタミネーションＴｃが定着ローラ３０から離れやすくなることがある。

そこで、２つ目の構成は、加熱フィルム１６の表面速度Ｖｆと定着ローラ３０表面速度Ｖｒとの間に速度差ΔＶが設けられている構成である。本構成の作用について図９を用いて説明する。定着ローラ３０の表面に食い込んでいるコンタミネーションＴｃと、加熱フィルム１６と、の間でせん断力を生じさせてコンタミネーションＴｃを加熱フィルム１６から引き離すことができる。このせん断力は、加熱フィルム１６の表面速度Ｖｆと定着ローラ３０表面速度Ｖｒとが等速の場合は生じない。従って、加熱フィルム１６とコンタミネーションＴｃとの間にせん断力が生じる構成は、せん断力が生じない構成よりも、コンタミネーションＴｃが加熱フィルム１６に付着する付着力Ｗｆは弱くなるのである。速度差ΔＶが大きいほどせん断力が大きく成り付着力Ｗｆは小さくなる。

ここで、加熱フィルム１６の表面速度Ｖｆと定着ローラ３０表面速度Ｖｒとに速度差ΔＶを設けるための具体的な構成ついて説明する。本実施例の構成は、加熱フィルム１６は定着ローラ３０との接触面において摩擦力を受けて回転する構成であるので、加熱フィルム１６及び定着ローラ３０の外径が長手方向全域で等しい場合、速度差ΔＶは発生しない。しかしながら、定着ローラ３０が長手方向において中央部から端部に向かうほど外径が大きくなる逆クラウン形状である場合は、外径が大きい端部は外径が小さい中央部よりも表面速度が速くなる。従って、加熱圧接部Ｎ２において、加熱フィルム１６の表面速度Ｖｆと定着ローラ３０表面速度Ｖｒとの間の速度差ΔＶは、長手方向において少なくとも一部の領域において生じることになる。尚、定着ローラ３０もしくは加熱フィルム１６との少なくともいずれか一方の外径が長手方向で異なる構成であれば速度差ΔＶを設けることができる。尚、速度差ΔＶは絶対値が重要であり加熱フィルム１６と定着ローラ３０のどちらの表面速度が速くても構わない。

以上述べたことから、本実施例は上記２つの構成によってコンタミネーションＴｃが定着ローラ３０から加熱フィルム１６へ移動することを抑制することができる。

ところで、定着ローラ３０に留まったコンタミネーションＴｃは加熱圧接部Ｎ２を出た後に定着ニップ部Ｎ１に進入する。定着ニップ部Ｎ１で記録材を搬送している時は定着ローラ３０上のコンタミネーションＴｃは記録材上に付着して排出される。この場合のコンタミネーションＴｃは微量であるため画像不良としては認識されない。一方、定着ニップ部Ｎ１において記録材を搬送していない時は、定着ローラ３０に付着したコンタミネーションＴｃは、定着ローラ３０から加圧フィルム５１へ移動することが望ましい。コンタミネーションＴｃは、定着ローラ３０に留まった状態で定着ニップ部Ｎ１を出てしまうと、再度加熱圧接部Ｎ２に進入することになり、加熱フィルム１６に付着するリスクが高まるからである。コンタミネーションＴｃを加圧フィルム５１に移動させると、加圧フィルム５１に付着したコンタミネーションＴｃは定着ニップ部Ｎ１で搬送される記録材の画像形成面と反対側の面に付着して排出することができる。

そこで、本実施例に係る定着装置は、加圧フィルム５１の表面速度と定着ローラ３０の表面速度との間の速度差ΔＶｐを加熱フィルム１６の表面速度と定着ローラ３０の表面速度との間の速度差ΔＶｈよりも小さくする。コンタミネーションＴｃが加圧フィルム５１に付着する力ＷｆｈをコンタミネーションＴｃが加熱フィルム１６に付着する力Ｗｆｐよりも小さくして、定着ニップ部Ｎ１でコンタミネーションが定着ローラ３０から加圧フィルム５１へ移動しやすくするのである。

速度差ΔＶｐを速度差ΔＶｈよりも小さくするための構成としては、加圧フィルム５１と定着ローラ３０との外径差が加熱フィルム１６と定着ローラ３０との外径差よりも小さくする構成が考えられる。図６は加熱フィルム１６と定着ローラ３０と加圧フィルム５１外径寸法の概略を示した模式図である。

定着ローラ３０と加圧フィルム５１は、外径が長手方向において中央部から端部にかけて大きくなる逆クラウン形状となっている。定着ローラ３０と加熱フィルム１６、加圧フィルム５１の表面速度が同じとなる点の外径をＤｆ１、それ以外の任意の点の外径をＤｆ２とし、それぞれの位置での定着ローラ３０の表面速度をＶｆ１、Ｖｆ２とすると、Ｖｆ１とＶｆ２の関係は、下記のようになる。
Ｖｆ２＝（Ｄｆ２／Ｄｆ１）×Ｖｆ１
同様に加熱フィルム１６と加圧フィルム５１についても下記のようになる。
Ｖｈ２＝（Ｄｈ２／Ｄｈ１）×Ｖｈ１
Ｖｐ２＝（Ｄｐ２／Ｄｐ１）×Ｖｐ１
また、長手方向の任意の点での加熱フィルム１６の表面と定着ローラ３０の表面との間の速度差ΔＶｈと加圧フィルム５１の表面と定着ローラ３０の表面との間の速度差ΔＶｐは、下記のようになる。
ΔＶｈ＝Ｖｈ２−Ｖｆ２＝（Ｄｈ２／Ｄｈ１）×Ｖｈ１−（Ｄｆ２／Ｄｆ１）×Ｖｆ１
ΔＶｐ＝Ｖｐ２―Ｖｆ２＝（Ｄｐ２／Ｄｐ１）×Ｖｐ１−（Ｄｆ２／Ｄｆ１）×Ｖｆ１
Ｖｈ１＝Ｖｆ１＝Ｖｐ１
であることから、下記のようになる。
ΔＶｈ＝（（Ｄｈ２／Ｄｈ１）−（Ｄｆ２／Ｄｆ１））×Ｖｆ１
ΔＶｐ＝（（Ｄｐ２／Ｄｐ１）−（Ｄｆ２／Ｄｆ１））×Ｖｆ１
ΔＶｈ＞ΔＶｐとなるためには、外径の関係が下記にようになる。
｜（Ｄｈ２／Ｄｈ１）−（Ｄｆ２／Ｄｆ１）｜＞｜（Ｄｐ２／Ｄｐ１）−（Ｄｆ２／Ｄｆ１）｜
次に、速度差ΔＶｈ、ΔＶｐの測定方法について説明する。加熱フィルム１６の表面と、定着ローラ３０の表面と、加圧フィルム５１の表面と、を非接触の回転数計でそれぞれの角速度もしくは単位時間当たりの回転数を測定し、その角速度（回転数）と外径とから表面速度を算出する。速度差ΔＶｈ、ΔＶｐが温度によって変化する場合は、各部材の温度を、実際の加熱定着動作時に記録材Ｐが定着ニップへ突入する直前の温度と同等の温度にして測定を行う。

（４）効果確認
本実施例に係る定着装置の効果を実験により確認した。実験に用いた画像形成装置は、プロセススピードが１５０ｍｍ／ｓで、スループットが２５枚／分であるレーザビームプリンタである。

実験に用いた本実施例における定着装置の構成を示す。ヒータ１５は、厚み１．０ｍｍで幅７．０ｍｍのアルミナで形成された基板１５Ａの上に、銀とパラジウムからなる厚み１０μｍ、幅４．０ｍｍの発熱抵抗層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。加熱フィルム１６は、内径１８ｍｍ、厚み５０μｍのポリイミド樹脂で形成された基層上に厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂で形成された離型層を備えている。

加熱ユニット１０の状態で測定した加熱圧接部Ｎ２における加熱フィルム１６の表面のマイクロ硬度は９０°であった。マイクロ硬度は、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１ タイプＡ押針（高分子化学製）で測定した。定着ローラ３０は、アルミ製の外径１２ｍｍの芯金３０Ａ上に、厚み３．０ｍｍの熱伝導率０．１Ｗ／ｍ・Ｋのシリコーンゴムからなるゴム層３０Ｂを形成し、最外層に厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂で形成された離型層３０Ｃを設けている。定着ローラ３０の表面のアスカーＣ硬度は４５°であった。アスカーＣ硬度は、アスカーＣ硬度計（高分子化学製）１ｋｇｆ荷重で測定した。定着ローラ３０の表面のマイクロ硬度は５０°であった。定着ローラ３０は駆動軸（不図示）を軸受（不図示）にて支持している。軸受には、回転抵抗が十分小さくなるようにボールベアリングを用いている。加圧ユニット５０は、ＬＣＰ樹脂で形成された加圧フィルムガイド５２に、加圧フィルム５１を外嵌している。加圧フィルム５１は、内径１８ｍｍ、厚み５０μｍのポリイミド樹脂で形成された基層上に厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂で形成された離型層を備えている。加圧ユニット５０状態で定着ニップ部における加圧フィルム５１の表面のマイクロ硬度は９０°であった。ヒータ１５は、加熱フィルム１６を介して、加圧力１８ｋｇで定着ローラ３０に押圧されて幅６．０ｍｍの加熱圧接部Ｎ２を形成する。加圧フィルムガイド５２は、加熱フィルム５１を介して、加圧力１８ｋｇで定着ローラ３０に押圧され、幅６．０ｍｍの定着ニップ部Ｎ１を形成する。

図１１は本実験において使用した本実施例に係る定着装置Ａの加熱フィルム１６と定着ローラ３０と加圧フィルム５１外径寸法の概略を示した模式図である。定着装置Ａの定着ローラ３０と加圧フィルム５１の外径寸法は長手方向において中央部から端部に向かって外径が大きくなる逆クラウン形状となっており、加熱フィルム１６の外径寸法はストレート形状となっている。定着ローラ３０の最大外径と最小外径の差は２００μｍ、加圧フィルム５１の最大外径と最小外径の差は１００μｍであり、ストレート形状の加熱フィルム１６の最大外径と最小外径の差はない。つまり、加熱フィルム１６と定着ローラ３０の外径差ΔＤｈは最大で２００μｍであり、加圧フィルム５１と定着ローラ３０の外径差ΔＤｐは最大で１００μｍとなっている。また、比較例として外径が長手方向で均一である加熱フィルム１６、定着ローラ３０、加圧フィルム５１と、を備える定着装置Ｂを用いた。

定着装置Ａ及び定着装置Ｂを用いて、加熱フィルム１６の表面と定着ローラ３０の表面との間の速度差ΔＶｈと加圧フィルム５１の表面と定着ローラ３０の表面との間の速度差ΔＶｐを長手方向全域に亘って測定した。速度差が最も大きくなった位置での結果を表１に以下に示す。

本実験における定着装置Ａでは、速度差ΔＶｈのうち長手方向の中央部において最大速度差ΔＶｈｍａｘとして１．２ｍｍ／ｓが測定され、速度差ΔＶｐのうち最大速度差であるΔＶｐｍａｘとして０．７ｍｍ／ｓが測定された。一方、外径差を設けていない定着装置Ｂでは、ほとんど速度差が発生しなかった。わずかな速度差は加熱ユニット内の加熱フィルム１６とヒータ１５、また加圧ユニット５０内の加圧フィルム５１と５２の摺動抵抗によるものであると考えられる。しかし、この摺動抵抗による表面速度の変化はユニットの摩耗状態によって大きく変化し、安定するものではない。したがって、本実施例のようにフィルムやローラの外径差を長手方向で変える構成が安定して表面の速度差を発生させる手段である。また、加圧フィルム５１と定着ローラ３０の外径の長手方向における外径差を加熱フィルム１６と定着ローラ３０との長手方向における外径差をよりも小さくすると、速度差ΔＶｐを速度差ΔＶｈよりも小さくすることができる。尚、加熱フィルム１６と定着ローラ３０との外径差と、加圧フィルム５１と定着ローラ３０との外径差と、の差分は３０μｍ以上あることが望ましい。

画像形成装置を用いて、気温１５℃、湿度１５％の環境下で坪量８０ｇ／ｍ２、Ａ４（幅２１０ｍｍ縦２９７ｍｍ）サイズ紙を用い、印字率５％の文字画像をプリントした。比較例としての定着装置Ｂでは、２０００枚プリントしたところで、プリントされた記録材Ｐの定着トナー画像に、光沢ムラがみられるようになった。定着装置内部を観察したところ、加熱フィルム１６にコンタミトナーＴｃなどの付着物が付着していた。本実施例に係る定着装置Ａでは、３００００枚プリントをおこなっても、加熱フィルム１６にコンタミネーションＴｃの付着はなかった。

以上説明したように、本実施例によると、定着ローラから加熱フィルムへのコンタミネーションの移動を抑制することができる。

尚、本実施例においては、加熱フィルム１６の代わりにローラを用いても良いし、加圧フィルム５１の代わりにローラを用いても良い。

（実施例２）
本実施例における定着装置は、図１２に示すように、定着ローラ３０と、ハロゲンヒータ６０を内包した加熱ローラ６１（第１の回転体）と、加圧ローラ１７と、を有する。加熱ローラ６１は、定着ローラ３０と接触して加熱圧接部Ｎ２で定着ローラを加熱するための加熱圧接部Ｎ２を形成する。加圧ローラ１７は、定着ローラ３０と接触して記録材を搬送するための定着ニップ部Ｎ１を形成する。

加熱ローラ６１は、ＳＵＳ、鉄、アルミなどの金属で形成され、厚み０．３から３ｍｍの中空円筒状の部材である。加熱ローラ６１の最外層には、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等などのフッ素樹脂で形成された離型層６１Ｃが設けられている。また、加圧ローラ１７はアルミニウム等の金属で形成された芯金１７Ａと、芯金１７Ａの外側にシリコーンゴム等で形成されたゴム層１７Ｂと、ゴム層１７Ｂの外側にＰＦＡ等のフッ素樹脂で形成された離型層１７Ｃと、を備える。加熱ローラ６１、定着ローラ３０、加圧ローラ１７の外径はいずれも長手方向で均一である。

本実施例においては、加熱ローラ６１と定着ローラ１７とを不図示の駆動源によって各々駆動する構成とする。このように構成すると、加熱ローラ６１の回転数と定着ローラ３０の回転数を各々調整して、それらの表面速度に速度差を設けることができる。また、定着ローラ３０の表面と加圧ローラ１７の表面との間は速度差ができないように加圧ローラ１７を定着ローラに従動回転させる。本実施例においては、加熱ローラ６１の表面は定着ローラ３０の表面に対して９８％の速度で回転駆動され、加圧ローラ１７の表面と定着ローラ３０の表面とは等速で回転する。また、マイクロ硬度は加熱ローラ６１が７０°、定着ローラ３０が５０°、加圧ローラ１７が６０°である。

本実施例の定着装置を用いて実施例１と同様の試験を行った結果、３００００枚プリントをおこなっても、加熱ローラ６１にコンタミネーションＴｃの付着はなかった。

以上述べたことから、実施例２によると、実施例１と同様に定着ローラから加熱ローラへのコンタミネーションの移動を抑制することができる。

尚、本実施例の駆動構成として、加熱ローラ６１と加圧ローラ１７とを不図示の駆動源によって各々駆動する構成であっても良い。また、実施例１のように定着ローラ３０を駆動して加熱ローラ６１と加熱ローラ１７とを定着ローラ３０の回転に従動回転させる構成でも良い。この場合は、少なくとも定着ローラ３０の外径形状を逆クラウン形状にして従動回転であっても定着ローラ３０の表面と加熱ローラの表面との間に、長手方向の少なくとも一部において速度差が生じるようにする。

１０９ 定着装置
１５ ヒータ
１６ 加熱フィルム
３０ 定着ローラ
１８ サーミスタ
１９ 加熱フィルムガイド
Ｎ１ 定着ニップ部
Ｎ２ 加熱圧接部
Ｐ 記録材
５０ 加圧ユニット
５１ 加圧フィルム
５２ 加圧フィルムガイド
Ｔ トナー
Ｔｃ コンタミネーション

Claims (6)

1. ローラと、
   前記ローラと接触して前記ローラを加熱する第１の回転体と、
   前記ローラと接触する第２の回転体を有し前記ローラとの間にニップ部を形成するバックアップ部材と、
   を備え、前記ニップ部でトナー画像が形成された記録材を搬送しながら加熱し前記トナー画像を記録材に定着する定着装置において、
   前記ローラの表面のマイクロ硬度は前記第１の回転体の表面のマイクロ硬度よりも小さく、前記ローラの表面と前記第１の回転体の表面との間には、少なくとも前記ローラの母線方向の一部において、速度差が設けられていると共に、
   前記ローラの表面と前記第２の回転体の表面との間にも速度差が設けられ、
   前記ローラの表面と前記第１の回転体の表面との間の最大速度差は、前記ローラの表面と前記第２の回転体の表面との間の最大速度差よりも大きいことを特徴とする定着装置。
2. 前記ローラは駆動源によって駆動されて回転し、前記第１の回転体は前記ローラの回転によって駆動され回転するように構成され、
   前記第１の回転体の外径は、前記第１の回転体の母線方向において、中央部よりも端部の方が大きい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の回転体の外径は、前記第２の回転体の母線方向において、中央部よりも端部の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記第１の回転体は筒状のフィルムであり、前記フィルムの内面に接触し前記フィルムを介して前記ローラと共に圧接部を形成する部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
5. 前記フィルムを第１のフィルムとすると、前記第２の回転体は第２のフィルムであり、前記第２のフィルムの内面に接触し前記第２のフィルムを介して前記ローラと共に前記ニップ部を形成するニップ部形成部材を有することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記圧接部を形成する部材は、ヒータであることを特徴とする請求項４又は５に記載の定着装置。

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