JP2007079507A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム加熱方式の加熱装置において、被加熱材のシワの発生を防止し、品質及び信頼性を向上させた加熱装置を提供する。
【解決手段】フィルム支持手段１０５は、被加熱材Ｐの搬送方向における圧接ニップＮの上流側と下流側との間の上下流中心線を通る鉛直平面Ｃよりも下流側の領域のみに、嵌合部材１０８の摺動面から外側に張り出す突状部１１１を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、電子写真式、静電記録式などとされる画像形成手段により記録材に未定着の顕画像（トナー像）を形成し、このトナー像を記録材に加熱定着するための加熱定着装置などとして使用可能な加熱装置に関するものである。より詳しくは、フィルム加熱方式を用いた加熱装置に具備された、定着フィルムの走行形状に特徴を有している。

また、本発明は、斯かる加熱装置を加熱定着装置として使用した複写機、ファクシミリ、プリンタなどとされる画像形成装置に関するものである。

従来、複写機やレーザービームプリンタに用いられる未定着画像の加熱定着装置として、特許文献１や特許文献２に記載されるようなフィルム加熱方式の加熱装置が提案され、実用化されている。

このフィルム加熱方式は、加熱体に加熱用回転体である耐熱性の薄膜フィルム（定着フィルム）を加圧用弾性回転体（加圧ローラ）で密着させて摺動搬送させる。そして、この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に被加熱材、即ち、未定着画像を担持した記録材を導入して定着フィルムと一緒に搬送させる。このために、記録材上の未定着画像は、定着フィルムを介して付与される加熱体からの熱と圧接ニップ部の加圧力によって記録材上に永久画像として定着される。

図１８は、最大通紙幅がＡ３サイズであるフィルム加熱方式による従来の加熱定着装置の概略構成図である。また、図１９は、図１８の加熱定着装置のフィルムを省略した斜視図である。

加熱定着装置１０は、フィルムユニット１と、フィルムユニット１と圧接ニップＮを形成する加圧ローラ４と、を有する。フィルムユニット１は、主として、加熱体３と、加熱体３と接触しつつ回転走行する円筒状のフィルム（定着フィルム）２と、フィルム２及び加熱体３のための支持体としてのフィルムガイド５とを有する。更に、フィルムユニット１は、フィルムガイド５を対向する加圧ローラ４側へ加圧する加圧ステイ６を有する。

加熱体３は、フィルムガイド５とフィルム２との間に挟持されている。また、定着フィルム２は、前記フィルムガイド５にルーズに外嵌された横断面円形の耐熱性フィルムとされる。

更に説明すると、加熱体３は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等、低熱容量の板状セラミック基材をベースとしている。このベースの一面に銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）・Ｔａ₂Ｎ等を用いた発熱パターン、及び、前記発熱パターンに通電させるためのＡｇ等の低抵抗材材料よりなる給電電極パターンがスクリーン印刷等で形成される。更に、前記発熱パターン形成面が、薄肉ガラス保護層で被覆されている。

上記加圧ローラ４は、加熱体３との間にフィルム２を挟んで圧接ニップ部Ｎを形成し、且つフィルム２を回転駆動させるフィルム外面接触駆動手段として作用する。この加圧ローラ４は、芯金４ａと、シリコンゴム等よりなる弾性体層４ｂと、最外層の離形層４ｃとを有している。加圧ローラ４は、不図示の軸受け手段・付勢手段により所定の押圧力をもってフィルム２を挟ませて加熱体３の表面に圧接されている。この加圧ローラ４は、不図示のモータによる回転駆動により、この加圧ローラ４とフィルム２の外面との摩擦力で該フィルム２に搬送力を付与する。

図１９において、加圧ステイ６の長手方向両端部に、嵌合部材としての定着フランジ８が設けられている。定着フランジ８は、不図示の加圧バネの加圧力を矢印Ｂ方向に加え、これによって、加圧ステイ６を介して圧接ニップ部Ｎに伝達する役割、及び、フィルム２の長手方向端部の走行を規制する役割を担っている。

次に、上記構成の加熱定着装置１０の動作を説明する。

図１８にて、加熱体３は、給電電極パターンを介して発熱パターンに通電がなされることにより発熱し、加熱体全体が急速昇温する。図１８に示すように、この加熱体３の昇温を、加熱体３に当接或いは近傍に配置された温度検知手段としてのサーミスタ７により検知し、加熱体通電駆動制御部７０へフィードバックする。通電駆動制御部７０は、サーミスタ７で検知される加熱体温度が所定のほぼ一定温度（定着温度）に維持されるように発熱パターンに対する通電を制御する。すなわち加熱体３は所定の定着温度に加熱制御される。

加熱体３の温度が所定温度となり、かつ加圧ローラ４の回転によるフィルム２の回転周速度が定常化した状態となる。この状態において、未定着画像Ｔを有した記録材Ｐが加熱体３と加圧ローラ４とで形成される圧接ニップ部Ｎの間に、不図示の画像形成装置の転写部から搬送されて導入される。これにより、記録材Ｐは、フィルム２と一緒に圧接ニップ部Ｎを挟持搬送される。従って、加熱体３の熱がフィルム２を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着顕画像（トナー画像）Ｔが記録材Ｐ面に加熱定着される。そして、圧接ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは、フィルム２の面から分離されて搬送される。この場合、記録材Ｐは中央基準で通紙される。

この種のフィルム加熱定着装置１０においては、特にフィルム２の軸方向長さに対して幅の狭い記録材Ｐ（以後、「小サイズ紙」と称する。）を連続的に搬送した際にフィルム上流側の長手中央部分に弛みが生じる。そして、このフィルムの上流側弛みに起因して紙シワが発生し易くなることが知られている。このような紙シワを防止するために特許文献３に記載されるような定着装置が提案されている。

例えば、図２０は、特許文献３における定着装置の一例を搬送方向上流側から臨んだ概略斜視図である。定着フィルムは省略されている。

この定着装置１０においては、フィルムガイド５の長手方向両端部の搬送方向上流側側面に突状部１１を形成し、加圧ステイ６の長手方向中央部の上面に突状部１２を形成している。

この定着装置１０を用いて記録材Ｐを搬送した際の長手方向中央部断面及び長手方向端部断面の概略図をそれぞれ、図２１及び図２２に示す。

ここで、フィルム２と加圧ローラ４により形成される圧接ニップＮとは別に、フィルム２と記録材Ｐとの接触領域を接触ニップＭと定義する。また、該接触ニップＭの上流側端部、即ち、記録材Ｐ上の任意点がフィルム２との接触を開始するポイントを長手方向にわたって結んだ線を突入接線Ｍａとする。そして、前記接触ニップＭの下流側端部、即ち、記録材Ｐ上の任意点がフィルム２から分離するポイント（即ち、曲率分離点）を長手方向にわたって結んだ線を分離接線Ｍｂと定義する。

図２１及び図２２によると、フィルム２の走行断面形状は、長手方向端部では突状部１１によってＫ方向上流側に膨らみ、長手方向中央部では突状部１２によってＪ方向上面側に膨らむ。この作用により、圧接ニップＮ、接触ニップＭ、及びフィルム走行形状との関係は、図２３に示す上面図のようになる。

詳しく説明すると、長手方向端部付近では圧接ニップＮから搬送方向上流側に遠ざかる方向にフィルム面が張り出し、長手方向中央付近では圧接ニップＮ側に凹んだ形状となる。これによって、突入接線Ｍａが略円弧形状となり、記録材Ｐを長手方向外側に張り易くする。この作用により紙シワの発生を抑制している。

この種の定着装置は、紙シワに対しては大きな効果があるが、特に幅広サイズ紙（フィルムの軸方向長さに近い紙幅の記録材）通紙時において、端部濃度低下という弊害を生じる場合があった。これは、次の理由による。

つまり、幅広サイズ紙の定着搬送中、紙シワ防止作用としての記録材Ｐへの外側張力により記録材両端部が上側（フィルム側）に反りやすくなることに加えて、突入接線Ｍａが圧接ニップＮのより上流側に張り出している。これによって、圧接ニップＮのかなり手前で両端部の未定着画像がフィルムに接触してしまう。このことに起因して、画像乱れが発生し易くなるためである。

これに鑑みて提案されたのが特許文献４に記載されるような定着装置である。図２４〜図２６にその定着装置１０の一例を示す。図２４は、記録材Ｐの搬送方向上流側から臨んだ斜視図であり、図２５は、搬送方向下流側から臨んだ斜視図である。また、図２６は、上面図である。

この定着装置１０においては、図２４に示すように、フィルムガイド５の長手方向両端部よりある程度内側の領域の搬送方向上流側側面に突状部１１を形成し、加圧ステイ６の長手方向中央部の上面に突状部１２を形成している。更には、図２５に示すように、フィルムガイド５の長手方向中央部の搬送方向下流側側面に突状部１３、定着フランジ８の搬送方向下流側側面に突状部１４を形成している。

この定着装置１０を用いて記録材Ｐを搬送した際の、圧接ニップＮ、接触ニップＭ、及びフィルム走行形状との関係は、図２６に示すようになる。

特許文献４の定着装置は、上述した特許文献３の定着装置よりも、突入接線Ｍａの長手方向端部が上流側に突き出さないような走行形状になっている。特許文献４の定着装置を用いた場合、紙シワ防止性能については上記特許文献３の定着装置より若干悪化するが、前述の端部濃度低下は良化する。

その他、特許文献５では、フィルムガイド部材、加圧ステイ、定着フランジの様々な部分に突状部を設けて端部濃度低下に効果のあるフィルムユニット構成が提案されている。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平１０−２４７０２６号公報 特開２００１−１８３９３０号公報 特開２００１−１８５３２８号公報

しかしながら、上述のような定着装置においてもなお、紙シワと端部濃度低下（画像乱れ）の両方を良化させることが困難であり、一方を良化させると他方が悪化するという、一見、相反する傾向を有していた。

また、特に特許文献４、特許文献５における定着装置においては、フィルムガイドの搬送方向上流側側面だけでなく、搬送方向下流側側面や加圧ステイ上面等にも突状部を設けてフィルムのテンションを非常に大きくさせている。そのため、本来のフィルム従動性が低下し、高温高湿環境に放置された薄紙等において、スリップによる画像乱れやジャム等に代表される定着搬送不良が発生し易かった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フィルム加熱方式の加熱装置において、被加熱材のシワの発生を防止し、品質及び信頼性を向上させた加熱装置を提供することである。

本発明の他の目的は、像記録材のしわ防止及び端部濃度低下防止とを達成することができ、かつ、スリップなどの定着搬送不良を発生させることのないフィルム加熱方式の加熱定着装置として有効に使用し得る加熱装置及び斯かる加熱定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る加熱装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、加熱体と、加熱体と接触しつつ回転走行する円筒状のフィルムと、前記フィルムを介して前記加熱体と共に圧接ニップを形成し、かつ前記フィルムを駆動する加圧用回転体と、前記加熱体を支持し前記フィルムを外嵌するフィルム支持手段と、前記フィルムの回転方向に直交する方向を長手方向としたときのフィルムの長手方向端部における回転走行を規制する摺動面を有する嵌合部材と、を有し、前記加熱体と前記加圧用回転体との前記圧接ニップで被加熱材を挟持搬送しつつ前記フィルムを介した前記加熱体による加熱で前記被加熱材を加熱する加熱装置において、
前記フィルム支持手段は、前記被加熱材の搬送方向における前記圧接ニップの上流側と下流側との間の上下流中心線を通る鉛直平面よりも下流側の領域のみに、前記嵌合部材の摺動面から外側に張り出す突状部を有することを特徴とする加熱装置である。

本発明の他の態様によれば、所定の通紙基準から搬送された被加熱材上に未定着画像を形成する像形成手段と、前記未定着画像を前記被加熱材に加熱定着させるための上記構成の加熱装置と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の加熱装置によれば、フィルムユニットの搬送方向上流側側面のいかなる箇所をも必要以上に上流側に張り出すことなく、被加熱材シワを防止できるフィルム走行形状を構成できる。また、本発明の加熱装置を加熱定着装置として使用した画像形成装置では、画像記録材しわを防止し、且つ、端部濃度低下を防止することが可能になる。また、加熱定着装置におけるフィルムユニット部材に設ける突状部を必要最小限に抑えた構成が可能となるため、スリップ等の定着搬送不良をも防止することができる。

以下、本発明に係る加熱装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。本実施例にて、画像形成装置は、転写式電子写真プロセスを利用したレーザームプリンタである。

（画像形成装置の全体構成）
図１に示す本実施例の画像形成装置は、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）２１を備えている。感光ドラム２１は、矢印ａの時計方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転駆動される。感光ドラム２１は、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケルなどのシリンダ（ドラム）状の導電性基体の外周面に形成した構成とされる。感光ドラム２１は、その周辺に設けた画像形成手段によりドラム表面に顕画像（トナー像）が形成される。このトナー像は、記録材Ｐに転写される。

つまり、感光ドラム２１は、その回転過程で帯電手段としての帯電ローラ２２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。

一方、露光手段としてのレーザービームスキャナ２３から、目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームが出力される。出力されたレーザービームは、走査露光Ｌとして、回転感光ドラム２１の一様帯電面に対して照射される。これにより、回転感光ドラム面に目的の画像情報の静電潜像が形成される。

感光ドラム２１上の潜像は、現像装置２４でトナーＴにより現像されて可視化され、トナー像とされる。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、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。

一方、給紙ローラ２８の駆動により、給紙カセット２９内に収容された転写紙のような記録材Ｐが一枚宛繰り出される。記録材Ｐは、ガイド３０、レジストローラ３１を有するシートパスを通って感光ドラム２１と、転写手段としての転写ローラ２５の圧接部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて給送される。給送される記録材Ｐの面に感光ドラム１面側のトナー画像が順次に転写されていく。

転写ニップ部を出た記録材Ｐは、回転感光ドラム２１の面から順次に分離されて、搬送装置３２で、本実施例に従った加熱装置の構成を備えた加熱定着装置１００に導入されてトナー画像の熱定着処理を受ける。加熱定着装置１００については後述する。

加熱定着装置１００を出た記録材Ｐは、搬送ローラ３３、ガイド３４、排紙ローラ３５を有するシートパスを通って、排紙トレイ３６にプリントアウトされる。

また、記録材分離後の回転感光ドラム面はクリーニング装置２７により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。

（加熱定着装置）
以下、図２〜図５を参照して、本発明の加熱装置の一実施態様である上記画像形成装置における加熱定着装置１００について説明する。図２は、記録材Ｐの搬送方向上流側から臨んだ加熱定着装置の概略構成を示す斜視図であり、図３は、記録材Ｐの搬送方向下流側から臨んだ加熱定着装置の概略構成を示す斜視図である。加熱定着装置１００の定着フィルム１０２（図４参照）は省略されている。図４は、記録材Ｐの搬送方向に直交する方向を長手方向とした長手方向中央部の概略断面図であり、図５は、長手方向端部の概略断面図である。

本実施例の加熱定着装置１００は、最大通紙サイズがＡ３サイズの定着装置で通紙基準は長手方向中央とした。

本実施例にて、加熱定着装置１００は、フィルム加熱方式による加熱定着装置であり、従来と同様に、フィルムユニット１０１と、フィルムユニット１０１と圧接ニップＮを形成する加圧ローラ１０４と、を有する。フィルムユニット１０１は、主として、加熱体１０３と、加熱体１０３と接触しつつ回転走行する円筒状のフィルム（定着フィルム）１０２と、フィルム１０２及び加熱体１０３のための支持体としてのフィルムガイド１０５とを有する。更に、フィルムユニット１０１は、フィルムガイド１０５を対向する加圧ローラ１０４側へ加圧する加圧ステイ１０６を有する。

加熱体１０３は、フィルムガイド１０５とフィルム１０２との間に挟持される。また、定着フィルム１０２は、前記フィルムガイド１０５にルーズに外嵌された横断面円形の耐熱性フィルムとされる。

図２及び図３に示すように、加圧ステイ１０６の長手方向両端部に、定着フィルム１０２の長手方向端部が嵌合し摺動する概略円筒状周面を備えた嵌合部材としての定着フランジ１０８が設けられている。なお、本実施例では、図２及び図３にて右側に位置した一方の定着フランジ１０８には、加圧ローラ１０４より上方に位置した領域に、円筒状周面より半径方向に大とされる外形を有した鍔部１０８ｆが形成されている。しかし、この構造に限定されるものではなく、両方のフランジ１０８に鍔１０８ｆを形成することもできる。

定着フランジ１０８は、不図示の加圧バネの加圧力を矢印Ｂ方向に加え、これによって、加圧ステイ１０６を介して圧接ニップ部Ｎに伝達する役割、及び、フィルム１０２の長手方向端部の走行を規制する役割を担っている。

円筒状の耐熱性フィルム１０２は、例えば厚み３０μｍ〜１００μｍ程度のポリイミド等を基層とした薄膜筒で、基層の上にプライマー層を介してＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のコートが施されており、トナーとの離型性を保っている。また、フィルム１０２内面と加熱体１０３との間には不図示の摺動グリスが塗布されており、フィルム１０２の摺動性を保っている。

加熱体１０３は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等、低熱容量の板状セラミック基材をベースとしている。このベースの一面に銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）・Ｔａ₂Ｎ等を用いた発熱パターン、及び、前記発熱パターンに通電させるためのＡｇ等の低抵抗材材料よりなる給電電極パターンがスクリーン印刷等で形成される。更に、前記発熱パターン形成面が、薄肉ガラス保護層で被覆されている。

加圧ローラ１０４は、加熱体１０３との間にフィルム２を挟んで圧接ニップ部Ｎを形成し、且つフィルム１０２を回転駆動させるフィルム外面接触駆動手段として作用する。この加圧ローラ１０４は、芯金１０４ａと、シリコンゴム等よりなる弾性体層１０４ｂと、最外層の離形層１０４ｃとを有している。そして、不図示の軸受け手段・付勢手段により所定の押圧力をもってフィルム１０２を挟ませて加熱体１０３の表面に圧接させて配設してある。この加圧ローラ１０４は、不図示のモータによる回転駆動により、この加圧ローラ１０４とフィルム２の外面との摩擦力で該フィルム１０２に搬送力を付与する。

フィルムガイド１０５は、断熱性・高耐熱性・剛性を有する、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）・ポリアミドイミド（ＰＡＩ）・ポリイミド（ＰＩ）・ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）・液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂で形成される。更に、これ等の樹脂とセラミックス・金属・ガラス等との複合材料等で構成することもできる。

次に、上記構成の加熱定着装置１００の動作を説明する。

加熱定着装置１００は、加圧ローラ１０４の回転による耐熱性フィルム１０２外面との摩擦力により、フィルム１０２に回転力が作用してフィルム１０２が加熱体１０３を保持させたフィルムガイド１０５の外回りを矢印ａの方向に回転する。

加熱体１０３は、給電電極パターンを介して発熱パターンに通電がなされることにより発熱し、加熱体全体が急速昇温する。この加熱体１０３の昇温を、加熱体１０３に当接或いは近傍に配置された温度検知手段としてのサーミスタ１０７により検知し、加熱体通電駆動制御部７０へフィードバックする。通電駆動制御部７０は、サーミスタ１０７で検知される加熱体温度が所定のほぼ一定温度（定着温度）に維持されるように発熱パターンに対する通電を制御する。すなわち加熱体１０３は所定の定着温度に加熱制御される。

加熱体１０３の温度が所定に立ち上がり、かつ加圧ローラ１０４の回転によるフィルム１０２の回転周速度が定常化した状態となる。この状態において、画像定着すべき記録材Ｐが加熱体３と加圧ローラ４とで形成される圧接ニップ部Ｎの間に、画像形成装置の転写部２５から搬送されて導入される。これにより、記録材Ｐは、フィルム１０２と一緒に圧接ニップ部Ｎを挟持搬送される。本実施例にて、記録材Ｐは中央基準で通紙される。

加熱体１０３の熱がフィルム１０２を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着顕画像（トナー画像）Ｔが記録材Ｐ面に加熱定着される。そして、圧接ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは、フィルム１０２の面から分離される。この記録材Ｐがフィルム１０２の面から分離される位置（曲率分離点）にて、フィルムは、記録材Ｐが分離されるに適した所定の曲率（ρ）とされる。この点については、後で更に詳しく説明する。

曲率分離された記録材Ｐは、上述のように、搬送ローラ３３、ガイド３４、排紙ローラ３５を有するシートパスを通って、排紙トレイ３６に排紙される。

また、背景技術の説明において定義したように、図４におけるＭは、フィルム１０２と記録材Ｐとの接触領域である接触ニップを示す。また、該接触ニップＭの上流側端部すなわち記録材Ｐ上の任意点がフィルム１０２との接触を開始するポイントを長手方向にわたって結んだ線を突入接線Ｍａ、該接触ニップＭの下流側端部すなわち記録材Ｐ上の任意点がフィルム１０２から分離するポイントを長手にわたって結んだ線を分離接線Ｍｂとする。

次に、本実施例の加熱定着装置１００におけるフィルムユニット１０１の構成及びそれに基づいたフィルム走行形状について、図６を参照して更に詳細に説明する。図６は、定着フィルム１０２を省略した加熱定着装置１００の長手方向中央部の概略断面上に、定着フランジ１０８の摺動面をオーバーラップさせた図である。

先ず、記録材Ｐの搬送方向上流側について、フィルムガイド１０５の上流側側面は、フィルム１０２の回転方向で略円弧形状を形成し、長手方向全域にわたって均一な形状を保っている。一方、フィルムガイド１０５の上流側側面には、定着フランジ１０８の上流側摺動面よりも上流側に張り出すような突状部を設けない。つまり、定着フランジ１０８の上流側側面は、フィルムガイド１０５の上流側側面をなぞるように外側に覆う面形状を形成している。

次に、記録材Ｐの搬送方向下流側において、フィルムガイド１０５の下流側側面は、ほとんどの領域において上流側側面と対称な略円弧形状を形成しているが、長手方向中央付近の圧接ニップＮ下流側の一部領域に突状部１１１を配設している。この突状部１１１は、フィルムガイド１０５と一体の肉盛り構成であってもよいし、別体でもよい。何れの場合にも、この突状部１１１は、フィルムの回転走行を阻害しない滑らかな凸形状を有している。そして、定着フランジ１０８の下流側側面は、突状部１１１以外の部分ではフィルムガイド１０５の下流側側面をなぞるように外側に覆う面形状を形成し、突状部１１１付近では突状面が定着フランジ面から外側に張り出すように構成されている。

更に、定着ニップＮに対向するフィルムユニット１０１の上面側においては、定着フランジ１０８の上面高さは、加圧ステイ１０６の高さよりも高くなるように形成している。

本実施例の加熱定着装置１００における、圧接ニップＮ、接触ニップＭ、及びフィルム走行形状を加熱定着装置１００の上面から臨んだ模式図を図７に示す。図７によると、接触ニップＭの上流側接線、即ち、記録材Ｐの突入接線Ｍａは、長手方向でほぼフラットな形状をなし、下流側接線すなわち記録材Ｐの分離接線Ｍｂは長手方向中央が下流側に張り出した略円弧形状をなしている。

従来における紙シワ防止のための突状部形成は、少なくとも搬送方向上流側の突入接線Ｍａの長手方向中央部を圧接ニップＮ側に凹ませ、長手方向外側を上流側に張り出すような箇所に設けていた。しかし、本実施例のように搬送方向下流側の分離接線Ｍｂを図のような略円弧形状にすることのみによっても紙シワ防止に効果があることが本発明者らの事前検討で分かった。これは、圧接ニップＮの出口から分離接線Ｍｂに至る間の下流側接触ニップ領域においても記録材Ｐを外側に張る作用が働いていることを示している。つまり、従来のように必要以上にフィルム１０２の一部をより上流側に張り出さなくとも紙シワ防止効果を得ることが可能であることが分かった。

次に、本発明者らは、本実施例で規定した定着フィルム１０２の最適な走行形状を探るべく、以下の検証実験を行った。検証項目は、次の通りとした。つまり、高温高湿環境に放置された坪量６４ｇ／ｍ²のＡ３サイズ紙の連続通紙における「紙シワ」、同環境／同紙におけるベタ黒画像の「端部濃度低下」、同環境／同紙／同画像における定着装置コールド状態（５０℃以下の未加熱状態）からの「スリップ」である。評価は、○／△／×の３段階で行い、各項目の評価基準は、以下のとおりである。
（紙シワ）
連続通紙１００枚中の紙シワ発生率について、
○：発生率０％、△：発生率１０％未満、×：発生率１０％以上
（端部濃度低下）
反射方式のマクベス反射濃度計（ＲＤ９１４−：ＤＩＶＩＳＩＯＮ ＯＦ ＫＯＬＬＭＯＲＧＥＮ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯ．）を用いて濃度測定したとき、
濃度差＝（長手方向中央部の平均測定値）−（左右端部の平均測定値）
と定義した際の濃度差について、
○：濃度差０．１未満、△：濃度差０．１以上０．２未満、×：濃度差０．２以上
（スリップ）
コールド状態からの連続通紙中のスリップジャムとスリップ現象（ジャムには至らない）について、
○：スリップ現象発生なし、△：スリップ現象発生あるがジャムなし、×：スリップジャム発生あり

先ず、突状部を有さないフィルムユニット１０１において、図８のように定着フランジ１０８の上流側摺動面の一部を肉盛り、その肉盛り量を振ってフィルム１０２の長手方向端部を上流側に張り出していった場合の評価結果を表１に示す。図８において、（ａ）は肉盛りなし（長手方向端部における突入接線Ｍａ〜圧接ニップＮ入口までの距離Ｄ＝３ｍｍ）、（ｂ）は肉盛りレベル１（同Ｄ＝３．５ｍｍ）、（ｃ）は肉盛りレベル２（同Ｄ＝４ｍｍ）である。

表１に示すように、単に定着フランジ１０８の上流側摺動面を肉盛りするだけでも紙シワに効果がある。これは、フィルム１０２の長手方向端部を上流側に張り出すことによって、通紙中に長手方向中央部の上流側フィルム弛みが発生しても長手方向中央が端部より上流側に張り出す頻度が減るためと考えられる。しかしながら、端部濃度低下とスリップについては定着フランジ１０８の張り出しにより悪化傾向がみられた。端部濃度低下については、圧接ニップＮのより手前で記録材Ｐがフィルム１０２と接触することにより記録材Ｐ上の未定着画像が乱れやすくなり記録材Ｐの地肌が顕在化し易くなるためである。スリップについては、定着フランジ１０８の肉盛りによるフィルムテンションの増加に起因する。

３つの評価項目の中で、特に端部濃度低下については突入接線Ｍａ〜圧接ニップＮ入口までの距離Ｄの影響が非常に大きいため、本実施例における上流側のフィルム走行形状は、長手方向全域にわたって上記Ｄを３ｍｍ以下に保つ（ａ）のような構成が望ましい。

次に、本実施例における突状部１１１の配置箇所について、図９に示す箇所について評価した結果を表２に示す。図９において、（ｄ）はフィルム分離接線Ｍｂの長手方向中央部を圧接ニップＮから遠ざけるような配置箇所、（ｅ）はフィルムガイド１０５の下流側側面部の真横、（ｆ）は加圧ステイ１０６の上面部の真上である。いずれの配置箇所においても定着フランジ１０８摺動面からの外側突き出し量を１ｍｍに設定した。また、搬送方向上流側の構成は、上記（ａ）の構成を採用した。

表２に示すように、突状部１１１の配置箇所は（ｄ）のような箇所が望ましい。これは、（ｅ）や（ｆ）は、記録材Ｐの通紙中における長手方向中央の上流側フィルム弛みを防止するだけの作用しかない。これに対して、（ｄ）は、該弛みを防止しながら分離接線Ｍｂの曲率を最も大きくできることにより、先に説明した分離接線Ｍｂの紙シワ防止作用が働くためと考えられる。

次に、突状部１１１の定着フランジ１０８摺動面からの外側突き出し量Ｅを図１０のように振って評価した結果を表３に示す。ここで、（ｇ）はＥ＝０．３ｍｍ、（ｈ）はＥ＝１．０ｍｍ、（ｉ）はＥ＝２．０ｍｍに設定した。その配置箇所は、上記（ｄ）に示される箇所とした。また、搬送方向上流側の構成は前述の（ａ）の構成を採用した。

表３に示すように、（ｇ）のように突状部１１１の凸量が小さすぎると紙シワ防止効果が少なく、（ｉ）のように凸量が大きすぎるとスリップが悪化するようになる。突状部１１１の凸量を振った場合のフィルム分離接線Ｍｂがなす略円弧形状の曲率ρについて本発明者らが詳細に検討したところ、ρが０．１／ｍ以上で紙シワに対して十分な効果が得られ、０．２／ｍ以上だとスリップが悪化することが分かった。つまり、記録材Ｐ上の任意点とフィルム１０２との分離ポイントを結んだ曲線の曲率ρは、０．１≦ρ≦０．２（１／ｍ）の範囲内であることが好ましい。

ここで、本実施例における最適なフィルム走行形状を有するフィルムユニット構成に対して、従来例との比較評価を行った結果を表４に示す。比較を行った従来例は、以下の３つである。
［従来例１］：図１８に示す、フランジの摺動面から外側に張り出す突状部を有さない定着装置。
［従来例２］：図２０に示す、特許文献３に記載の定着装置。
［従来例３］：図２４に示す、特許文献４に記載の定着装置。

表４に示すように、従来例１ではフィルム長手方向中央部の弛みに起因する紙シワのレベルが悪い。従来例２ではフィルム長手方向端部の過剰な上流側張り出しに起因する端部濃度低下のレベルが悪い。従来例３においても紙シワと端部濃度低下の両立という意味では不十分なレベルで且つ過剰なフィルムテンションに起因するスリップ悪化がみられる。これに対して、本実施例１では上記３項目を良好なレベルに保つことができた。

上記のように、本実施例によると、従来に対してフィルムユニット１０１の搬送方向上流側を必要以上に上流側に張り出すことなく紙シワを防止できるフィルム走行形状を形成できる。従って、端部濃度低下等の画像乱れとの両立が可能になる。また、フィルムユニット部材に設ける突状部１１１を必要最小限に抑えた構成が可能となるため、スリップ等の定着搬送不良をも防止することができる。

なお、本実施例１においては、突状部１１１の長手方向配設位置を、通紙基準である長手方向中央部を含む領域に限定した例を説明した。しかし、これに限らず、フィルムの分離接線Ｍｂがなす長手方向端部に対する凸量が、長手方向中央で最も大きく、両端部に離れるにしたがって緩やかに小さくなるような突状部であればよい。例えば通紙基準に対して略対称なある程度離れた位置に複数の突状部を形成しても、同様な効果を得ることができる。

実施例２
次に、図１１〜図１４を参照して本発明の第二の実施例について説明する。図１１は、本実施例の加熱定着装置１００を、記録材Ｐの搬送方向下流側から臨んだ斜視図であり、定着フィルム１０２は省略してある。図１２は、本実施例の加熱定着装置１００の突状部１１１が形成された箇所における概略断面図である。図１３は、本実施例の加熱定着装置１００の突状部１１２が形成された箇所における概略断面図である。また、図１４は、本実施例の加熱定着装置１００における圧接ニップＮ、接触ニップＭ、及びフィルム走行形状を加熱定着装置１００の上面から臨んだ模式図である。

本実施例の加熱定着装置１００は、実施例１の加熱定着装置１００と同様の構成とされ、次の構成とした点において特徴を有している。つまり、本実施例では、実施例１のフィルムユニット１０１の構成に加えて、第一に、圧接ニップＮの上流側と下流側との間の中心を通る中心線、即ち、上下流中心線を通る鉛直平面Ｃより下流側領域の加圧ステイ１０６上面部に突状部１１２を設けた構成とされる。第二には、本実施例では、加熱定着装置１００の同一断面上において突状部１１１と突状部１１２の両方を形成せず、長手方向で互いにずらした箇所に配置した構成とされる。

本実施例では、上記第一の構成とすることにより、搬送方向下流側の分離接線Ｍｂの略円弧形状を保ちながら、搬送方向上流側におけるフィルム突入接線Ｍａの長手方向中央部を圧接ニップ側に凹ませて突入接線Ｍａも略円弧形状とすることができる。そのため、端部濃度低下を悪化させることなく紙シワ防止効果を高めることが可能となる。即ち、紙シワと端部濃度低下に対するマージンを増やすことができる。

次に、上記第二の構成とすることにより、同一断面上に突状部を複数設けることによる過剰なフィルムテンションの増加を防止することができ、スリップにおける悪化を防止し得る。

このように、本実施例２のようなフィルムユニット構成とすることにより、本発明の課題であった紙シワ、画像乱れ、スリップに対するマージンを更に上げることが可能となる。

実施例３
次に、図１５を参照して本発明の第三の実施例について説明する。図１５は、本実施例の加熱定着装置１００を、記録材Ｐの搬送方向下流側から臨んだ斜視図であり、定着フィルム１０２は省略してある。

本実施例の加熱定着装置１００は、実施例１、２の加熱定着装置１００と同様の構成とされ、次の構成とした点において特徴を有している。

つまり、実施例１、２においては、突状部１１１を長手方向で局所的に配置していたが、本実施例では長手方向全域にわたって連続的若しくは多分割した突状部１１１を備え、その凸量は長手方向中央から緩やかに略円弧形状を形成するように構成されている。

本実施例のフィルムユニット構成によると、突状部１１１に加わるフィルムテンションを長手方向に分散することができるためフィルム１０２の回転負荷を低減できる。また、フィルム１０２の回転走行性が安定するため、記録材Ｐのフィルム接触ニップＭが回転中にばらつく頻度を低減でき、紙シワや画像乱れを一層良化させることが可能となる。

実施例４
次に、図１６及び図１７を参照して本発明の第四の実施例について説明する。実施例１〜３においては、記録材Ｐ、即ち、被加熱材の通紙基準が長手方向中央に設けられた加熱定着装置について説明したが、本実施例４は、通紙基準が長手方向端部に設けられた加熱装置の実施形態である。

図１６（ａ）は、本実施例４に用いた加熱定着装置１００を、記録材Ｐの搬送方向下流側から臨んだ斜視図であり、定着フィルム１０２は省略してある。図１６（ｂ）は、横断面図である。又、図１７は、本実施例における圧接ニップＮ、接触ニップＭ、及びフィルム走行形状を加熱定着装置１００の上面から臨んだ模式図である。通紙基準線Ｓは、加熱定着装置の長手方向端部付近に設けられ、この通紙基準Ｓの近傍に、本実施例に従った突状部１１１が配置されている。

本実施例の加熱定着装置１００は、上記実施例の加熱定着装置１００と同様の構成とされ、次の構成とした点において特徴を有している。

つまり、本実施例の場合、図１６（ｂ）に示すように、通紙基準側の定着フランジ１０８ａの摺動面１０８ａ１の上面高さを反対側の定着フランジ１０８ｂの摺動面１０８ｂ１の高さよりも低く設定している。この構成とすることによって、端部基準の定着装置においても、他の実施例と同様のフィルム走行形状及び作用効果を得ることが可能となる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく技術思想内でのあらゆる変形が可能である。

本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。 本発明に係る加熱定着装置の記録材の搬送方向上流側から臨んだ一実施例の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係る加熱定着装置の記録材の搬送方向下流側から臨んだ一実施例の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係る加熱定着装置の一実施例の概略構成を示す断面図である。 本発明に係る加熱定着装置の一実施例の長手方向端部の概略構成を示す断面図である。 本発明に係る加熱定着装置の一実施例の長手方向中央部の概略構成を示す断面図であり、定着フランジの摺動面をも示している。 本発明に係る加熱定着装置の一実施例の上面から臨んだ模式図である。 本発明に係る加熱定着装置の定着フランジの摺動面におけるフランジ搬送方向上流側の肉盛り量を説明するための概略構成断面図である。 本発明に係る加熱定着装置の定着フランジの摺動面における突状部の配置を説明するための概略構成断面図である。 本発明に係る加熱定着装置の定着フランジ摺動面における突状部の凸量を説明するための概略構成断面図である。 本発明に係る加熱定着装置の記録材の搬送方向下流側から臨んだ他の実施例の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係る加熱定着装置の他の実施例の概略構成を示す断面図である。 本発明に係る加熱定着装置の他の実施例の概略構成を示す断面図である。 本発明に係る加熱定着装置の他の実施例の上面から臨んだ模式図である。 本発明に係る加熱定着装置の記録材の搬送方向下流側から臨んだ他の実施例の概略構成を示す斜視図である。 図１６（ａ）は、本発明に係る加熱定着装置の記録材の搬送方向下流側から臨んだ他の実施例の概略構成を示す斜視図であり、図１６（ｂ）は、断面図である。 本発明に係る加熱定着装置の他の実施例の上面から臨んだ模式図である。 従来の加熱定着装置の概略構成を示す断面図である。 従来の加熱定着装置の記録材の搬送方向上流側から臨んだ概略構成を示す斜視図である。 従来の加熱定着装置（特許文献３に記載の加熱定着装置）の記録材の搬送方向上流側から臨んだ概略構成を示す斜視図である。 図２０の加熱定着装置の概略構成を示す断面図である。 図２０の加熱定着装置の概略構成を示す断面図である。 図２０の加熱定着装置の上面から臨んだ模式図である。 従来の加熱定着装置（特許文献４に記載の加熱定着装置）の記録材の搬送方向上流側から臨んだ概略構成を示す斜視図である。 図２４の加熱定着装置の記録材の搬送方向下流側から臨んだ概略構成を示す斜視図である。 図２４の加熱定着装置の上面から臨んだ模式図である。

符号の説明

２１ 感光ドラム（像担持体）
２２ 帯電ローラ（帯電手段）
２３ レーザービームスキャナ（露光手段）
２４ 現像装置
２５ 転写ローラ（転写手段）
１００ 加熱定着装置（加熱装置）
１０１ フィルムユニット
１０５ フィルムガイド（フィルム支持手段）
１０６ 加圧ステイ
１０８ 定着フランジ（嵌合部材）
１１１、１１２ 突状部
Ｎ 圧接ニップ
Ｍ フィルム接触ニップ（Ｍａ：突入接線、Ｍｂ：分離接線）
Ｐ 記録材（被加熱材）
Ｓ 通紙基準
Ｃ 圧接ニップの上下流中心線を通る鉛直平面

Claims (7)

1. 加熱体と、加熱体と接触しつつ回転走行する円筒状のフィルムと、前記フィルムを介して前記加熱体と共に圧接ニップを形成し、かつ前記フィルムを駆動する加圧用回転体と、前記加熱体を支持し前記フィルムを外嵌するフィルム支持手段と、前記フィルムの回転方向に直交する方向を長手方向としたときのフィルムの長手方向端部における回転走行を規制する摺動面を有する嵌合部材と、を有し、前記加熱体と前記加圧用回転体との前記圧接ニップで被加熱材を挟持搬送しつつ前記フィルムを介した前記加熱体による加熱で前記被加熱材を加熱する加熱装置において、
   前記フィルム支持手段は、前記被加熱材の搬送方向における前記圧接ニップの上流側と下流側との間の上下流中心線を通る鉛直平面よりも下流側の領域のみに、前記嵌合部材の摺動面から外側に張り出す突状部を有することを特徴とする加熱装置。
2. 前記突状部は、少なくとも前記圧接ニップの前記被加熱材の搬送方向下流側における前記被加熱材の前記フィルムからの曲率分離点の近傍に形成されることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記突状部は、前記突状部付近の前記フィルムの前記嵌合部材の摺動面から外側に張り出す凸量を長手方向における所定の基準位置の近傍で最も大きくさせ、前記所定の基準位置の近傍からに離れるにしたがって緩やかに小さくさせる箇所に形成されることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
4. 前記所定の基準位置は、前記加熱装置に対する前記被加熱材の通紙基準であることを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
5. 前記被加熱材上の任意点と前記フィルムとの曲率分離点を結んだ曲線の曲率ρは、
   ０．１≦ρ≦０．２（１／ｍ）
   の範囲内であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の加熱装置加熱装置。
6. 前記被加熱材上の任意点と前記フィルムとの接触開始ポイントは、長手方向全域にわたって前記圧接ニップの上流端から上流側３ｍｍ以内の領域に含まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の加熱装置加熱装置。
7. 所定の通紙基準から搬送された被加熱材上に未定着画像を形成する像形成手段と、前記未定着画像を前記被加熱材に加熱定着させるための請求項１〜６のいずれかの項に記載の加熱装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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