JP2010101963A - 像加熱装置及びそれを備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】尾引きによる画像不良をより確実に、かつ長期間に渡って抑制し、より良好な画像を提供することが可能な像加熱装置、及びこれを備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】可撓性フィルム２５と、可撓性フィルム２５の回転軸方向に沿って可撓性フィルムの内周面に接触するヒータ２０と、可撓性フィルム２５を挟んでヒータ２０の反対側から可撓性フィルムに圧接する加圧ローラ２６と、を備え、可撓性フィルム２５と加圧ローラ２６とで形成されるニップ部Ｎにおいてシート材上の画像を加熱する像加熱装置において、ヒータ２０における可撓性フィルム２５の内周面との接触面には、可撓性フィルム２５の回転方向の上流側端部に可撓性フィルム２５の回転軸方向に沿って、ニップ部Ｎの方向へ突出した突起部３２が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、シート材上の画像を加熱する像加熱装置、及びそれを備える電子写真方式の画像形成装置に関する。

従来、シート材上の画像を加熱する像加熱装置が提案されている。

この像加熱装置は、例えば電子写真方式を利用してシート材に画像を形成する複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置において、シート材上に転写された未定着のトナー画像をシート材上に加熱定着させるための定着手段として用いられている。

また、シート材上に形成された画像を加熱することによって、画像の光沢度を向上させる光沢付与手段として用いられる場合もある。

このような従来の像加熱装置の加熱方式として、可撓性を有する薄肉回転体（以下、可撓性フィルムと称する）を用いるフィルム加熱方式が知られている。

フィルム加熱方式を採用する像加熱装置は、回転可能な可撓性フィルムと、可撓性フィルムに圧接する加圧部材とを備え、両者のニップ部においてシート材を挟持搬送することでシート材上の画像を加熱するものである。

この加熱方式によると、ポリイミドまたはＳＵＳ等によって形成される熱容量の小さな可撓性フィルムの内周面とヒータ等の発熱部材とが直接摺動するので、温度応答性に優れ、シート材がニップ部へ導入されたタイミングで発熱部材へ通電を開始すればよい。

よって、クイックスタート性の向上、省電力化を達成可能な像加熱装置を提供することができる。

しかしフィルム加熱方式では、シート材がニップ部を通過する際のシート材の温度上昇の推移によっては、シート材上にトナー画像の「尾引き」が生じてしまう。

「尾引き」とは、未定着のトナー画像を有するシート材をニップ部おいて挟持搬送させた際に、シート材の搬送方向後端に向かって所々生じる尾のような飛び散り画像部のことを指す。

「尾引き」は、トナーとシート材との吸着力が弱い場合にシート材がニップ部に突入し、その際にシート材から発生する水蒸気によってシート材上の未定着のトナーが飛ばされることによって発生する。

一方で、この「尾引き」の対策が為された構成が特許文献１に開示されている。

図１７に、特許文献１に開示されている従来の像加熱装置の構成を示す。図１７は、従来例に係る像加熱装置の可撓性フィルムと加圧ローラとのニップ部を拡大して示したものである。

図１７において、１０１は発熱部材、１０１ａは基板、１０１ｂは発熱パターン、１０１ｃはガラスコート層、１０２は温度検知素子、１０３は発熱部材１０１を支持し、可撓
性フィルム１０４の回転をガイドするフィルムガイドを示す。また、１０５は加圧部材、Ｐはシート材、ｔはシート材Ｐ上に載っている未定着のトナーを示す。

この像加熱装置では、フィルムガイド１０３においてニップ部Ｎを形成している部分の一部が、発熱部材１０１の可撓性フィルム１０４との接触面（以下、「ヒータ表面」と記す）よりも突出していることを特徴とする（図１７中点線丸の部分）。なお、この突出している部分を、「フィルムガイドアゴ１０３ａ」として以下説明を行う。

フィルムガイドアゴ１０３ａがヒータ表面よりも突出している場合、回転している可撓性フィルム１０４は、フィルムガイドアゴ１０３ａの部分でその回転軌道が変化する。

その結果、フィルムガイドアゴ１０３ａがない場合と比べてニップ部Ｎでの温度が上昇が急峻になり、かつ最高到達温度も高くなる。特許文献１によると、フィルムガイドアゴ１０３ａを設けた場合は、フィルムガイドアゴがない場合と比べて、ニップ部Ｎの中心付近の温度が約２０℃高くなることがわかっている。

このため、未定着のトナーｔはより早く融解し、トナーとシート材Ｐとの吸着力が増大する。そして吸着力が増大したことにより、トナーｔがシート材Ｐから飛ばされる可能性が低く、「尾引き」を防止することができる。
特開２００３−１８６３２１号公報

しかし「尾引き」の対策が為された上記従来の像加熱装置においても、その使用状況によっては「尾引き」が発生することがある。

つまり「フィルムガイドアゴ１０３ａ」を設けることによって「尾引き」の発生を防止する場合、「フィルムガイドアゴ１０３ａ」のヒータ表面からの高さが一定ではないと、可撓性フィルム１０４の回転軌道がずれて「尾引き」が発生してしまう。

例えば、シート材の総通紙枚数が増える像加熱装置の寿命後半では、可撓性フィルム１０４との摺擦によりフィルムガイドアゴ１０３ａが削れ、「フィルムガイドアゴ１０３ａ」のヒータ表面からの高さが一定でなくなってしまう。

また、発熱部材１０１及びフィルムガイド１０３の寸法誤差によって、「フィルムガイドアゴ１０３ａ」のヒータ表面からの高さが一定でなくなることもある。

さらにフィルムガイド１０３は、可撓性フィルム１０４との摺動性、耐久性等、様々な要素を考慮してその材質が選択されるものであるが、材質によっては可撓性フィルム１０４との摺擦によって削れやすいものもある。その場合、像加熱装置の寿命後半で「フィルムガイドアゴ１０３ａ」のヒータ表面からの高さが一定でなくなってしまう。

すなわち従来の像加熱装置では、フィルムガイドアゴが削れてヒータ表面からの高さが一定でなくなることに起因する、「尾引き」による画像不良を抑制することが出来ない。

そこで本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、尾引きによる画像不良をより確実に、かつ長期間に渡って抑制し、より良好な画像を提供することが可能な像加熱装置、及びこれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
可撓性を有する薄肉回転体と、
前記薄肉回転体の回転軸方向に沿って前記薄肉回転体の内周面に接触する発熱部材と、
前記薄肉回転体を挟んで前記発熱部材の反対側から前記薄肉回転体に圧接する加圧部材と、
を備え、
前記薄肉回転体と前記加圧部材とで形成されるニップ部においてシート材を挟持搬送することでシート材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記発熱部材における前記薄肉回転体の内周面との接触面には、
前記薄肉回転体の回転方向の上流側端部に前記回転軸方向に沿って、前記ニップ部の方向へ突出した突起部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置は、
上記像加熱装置と、
シート材に未定着のトナー像を形成する画像形成部と、
を備えていることを特徴とする。

本願発明によれば、尾引きによる画像不良をより確実に、かつ長期間に渡って抑制し、より良好な画像を提供することが可能な像加熱装置、及びこれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

[第１の実施の形態]
図１〜図１２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る像加熱装置、及びこれを備える画像形成装置について説明を行う。第１の実施の形態では、本願発明に係る像加熱装置を画像形成装置の定着手段に適用した場合について説明する。

（画像形成装置の概略構成、及び画像形成プロセス）
図１を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置、及び画像形成プロセスについて説明を行う。図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

本実施の形態に係る画像形成装置は、電子写真方式を採用したレーザープリンタである。

画像形成装置は、像担持体として回転可能な感光ドラム１を備えている。感光ドラム１は像担持体駆動手段としての本体駆動モータ１２によって矢印ａの方向に所定のプロセススピードで回転駆動する。

感光ドラム１の周囲には、その回転方向から順に、帯電装置としての帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、転写装置としての転写ローラ５、クリーニング装置としてのクリーニングブレード６が配置されている（これらを画像形成部と称する）。

また、画像形成装置本体下部には、紙等のシート材Ｐを収納した給紙カセット７が配置されている。また、シート材Ｐの搬送経路に沿って順に、給紙ローラ１５、搬送ローラ８
、トップセンサ９、感光ドラム１と転写ローラ５の転写ニップ部Ｔ、搬送ガイド１０、定着装置１１、排紙ローラ１３、排紙トレイ１４が配置されている。

かかる構成によってシート材Ｐ上に画像を形成する際の画像形成プロセスについて説明する。

本実施の形態における画像形成プロセスのプロセススピードは、２００ｍｍ／ｓｅｃであり、シート材Ｐの搬送も２００ｍｍ／ｓｅｃで行われる。

まず、本体駆動モータ１２によって矢印ａの方向に回転駆動された感光ドラム１の表面が、帯電ローラ２によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。

その後、帯電後の感光ドラム１の表面に対して、レーザー光学系の露光装置（レーザースキャナ）３によって画像情報に基づいた露光がなされる。具体的には、露光装置３が画像情報の時系列電気デジタル画像信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービームＬを射出し、感光ドラム１の表面を露光する。

レーザービームＬによって露光された感光ドラム１の表面には、露光部電位が減衰することで画像情報に応じた静電潜像が形成される。その後、静電潜像は現像装置４によってトナー像として現像される。

現像装置４は、現像ローラ４ａを有しており、現像ローラ４ａに現像バイアスが印加されることでトナーを静電潜像に付着させる構成である。

一方、給紙カセット７に収納されたシート材Ｐが給紙ローラ１５によって給送され、搬送ローラ８によって感光ドラム１と転写ローラ５によって形成される転写ニップ部Ｔに搬送される。

転写ニップ部Ｔに搬送されるまでの間にシート材Ｐは、搬送ローラ８と転写ニップ部Ｔ間に設けられたトップセンサ９によってその先端が検知され、感光ドラム１上のトナー像と同期がとられる。

転写ローラ５には、トナーの極性とは逆の極性の転写バイアスが印加され、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。

転写工程によって未定着トナー像が転写されたシート材Ｐは、搬送ガイド１０に沿って定着装置１１に搬送され、加熱、加圧されることにより未定着トナー像がシート材Ｐ上に永久固着画像として定着される。

定着装置１１は、可撓性フィルム２５（可撓性を有する薄肉回転体）と加圧ローラ２６（加圧部材）とを備えたフィルム加熱方式の像加熱装置であるが、その構成については後に説明する。

定着装置１１においてトナー像が定着された後のシート材Ｐは、排出ローラ１３によって画像形成装置本体上面の排出トレイ１４上に排出される。

トナー像が転写された後の感光ドラム１の表面に残ったトナーは、クリーニングブレード６によって除去される。上記のプロセスを繰り返し、順次画像の形成が行われる。

（像加熱装置の概略構成）
図２、図３を参照して、本実施の形態に係る像加熱装置の概略構成について説明する。図２は本実施の形態に係る像加熱装置の概略構成を示すものであり、図３は可撓性フィルムと加圧ローラとのニップ部の拡大図である。

本実施の形態に係る像加熱装置は、可撓性を有する可撓性フィルム（薄肉回転体）２５と、加圧ローラ（加圧部材）２６とを備えている。

また、可撓性フィルム２５の内部には、可撓性フィルム２５の回転軸方向に沿って可撓性フィルム２５の内周面と接触するヒータ（発熱部材）２０と、ヒータ２０の温度を制御する温度制御手段２７が設けられている。

また、加圧ローラ（加圧部材）２６は可撓性フィルム２５を挟んでヒータ２０とは反対側から可撓性フィルムに圧接するように構成されている。そして、加圧ローラ２６と可撓性フィルム２５とで形成されるニップ部（以下、定着ニップ部Ｎと記載する）においてシート材Ｐを挟持搬送可能としている。

本実施の形態に用いられるヒータ２０は発熱抵抗体であり、図３に示されるようにアルミナの高熱伝導性・絶縁性・耐熱性の基板２０ａ上に通電により発熱するＡｇ／Ｐｄの発熱パターン（抵抗層）２０ｂが印刷によって形成されたものが用いられている。また、基板２０ａの表面は表面保護層としてのガラス層２０ｃによって被覆されている。

なお、基板２０ａ、発熱パターン２０ｂの材質はこれに限られるものではなく、例えばセラミック基板を用いたり、Ａｇ／Ｐｄ以外の金属材料を抵抗体パターンに用いる構成であってもよい。

ヒータ２０は、シート材Ｐの搬送方向と直交（交差）する方向（可撓性フィルム２５の長手方向）、すなわちシート材Ｐの幅方向に細長い形状を有している。

ヒータ２０の寸法は、シート材Ｐの搬送方向の幅寸法が１０ｍｍで、シート材Ｐの幅方向の長さ寸法はシート材Ｐの幅寸法よりも長くなるように形成されており、シート材Ｐのサイズに関わらずシート材Ｐ上の画像全面に加熱を行えるように構成されている。

また、ヒータ２０は可撓性フィルム２５の中空部に配置したフィルムガイド２２の下面に、発熱パターン２０ｂを上向きにした状態に支持されている。なお、発熱パターン２０ｂが形成されている面をヒータ２０の「裏面」、可撓性フィルム２５の内周面と摺動する面を「表面」として以下説明する。

図４にヒータ２０の裏面の概略構成を示す。ヒータ２０の長手方向の一方の端部には、導電パターン３３が形成され、他方の端部には、不図示の通電手段に接続されるＡＣ接点３４が形成されている。そして導電パターン３３とＡＣ接点３４をつなぐようにして、発熱パターン２０ｂが形成されている。

本実施の形態におけるフィルムガイド２２は、耐熱性の樹脂からなる部材であり、可撓性フィルム２５の長手方向に細長い形状を有しており、可撓性フィルム２５の内周面に接し、左右２箇所の円弧部２２ａで可撓性フィルム２５の回転をガイドしている。

（可撓性フィルムの構成）
可撓性フィルム２５には、熱容量が小さく、ポリイミド（ＰＩ）の耐熱樹脂を円筒状に形成したものが用いられ、本実施の形態では直径２４ｍｍであり、表面にフッ素樹脂等の離型層２５ａが設けられている（図２）。

より具体的には、可撓性フィルム２５はポリイミドから成るベース層（約５０μｍ）と表面にフッ素樹脂（ＰＥＡ、ＰＴＦＥ）から成る離型層（約１２μｍ）２５ａを有し、ベース層と離型層２５ａとの間に２層をつなぐプライマ層を有している。

このように可撓性フィルム２５は、ベース層、プライマ層、離型層の３層から構成されており、肉厚が約７０μｍに形成されている。

また、可撓性フィルム２５の内周面とヒータ２０とが滑らかに摺動するために、可撓性フィルム２５の内周面にはグリスが供給されている。

なお、ここではベース層としてＰＩを用いた場合について説明したが、本発明におけるベース層の材料はこれに限られるものではない。また、プライマ層、離型層に用いられる材料も耐久性、熱伝導性等を考慮して他の材料を適用することが可能である。

（加圧ステーの構成）
加圧ステー３１は金属製の剛性加圧ステーであり、可撓性フィルム２５内のフィルムガイド２２の円弧部２２ａ・２２ａ間のヒータ２０のない側に取り付けられている（図２）。

加圧ステー３１は、可撓性フィルム２５の長手方向に細長い形状を有する部材であり、その両端部において不図示の装置シャーシ側板に加圧バネを介して支持されている。

加圧ステー３１は、加圧バネによる加圧力をフィルムガイド２２を介してヒータ２０に一様に伝達し、ヒータ２０と加圧ローラ２６との間に可撓性フィルム２５を挟んで、シート材Ｐ上の未定着トナー像ｔの加熱に必要な所定幅の定着ニップ部Ｎを形成する。

このように加圧ステー３１の加圧力によって、加圧ローラ２６と可撓性フィルム２５とが確実に圧接することにより、可撓性フィルム２５を加圧ローラ２６の回転に従動させることができる。よって、可撓性フィルム２５は、転写ニップ部Ｔから搬送されてくるシート材Ｐの搬送速度と略同一周速度でシワなく回転駆動することができる。

（加圧ローラの構成）
加圧ローラ２６は、金属製の芯金２６ａの芯金表面にシリコーンゴム等の弾性を有する耐熱性の弾性層２６ｂを有し、表層にフッ素樹脂等で構成された離型層２６ｃを有している（図２）。

また、直径が２５ｍｍ、弾性層２６ｂのゴムの厚さが３．５ｍｍ、定着ニップ部Ｎの幅が８ｍｍになるように構成されている。

また、加圧ローラ２６は、その回転軸が可撓性フィルム２５の回転軸と平行になるように配置され、芯金２６ａの両端部が不図示の装置シャーシ側板に回転可能に軸支されることで、定着駆動モータ２９により矢印ｃの方向に所定の周速度で回転駆動されている。

（温度制御手段の構成）
温度制御手段２７は、ヒータ２０の裏面に取り付けられた温度検知手段であるサーミスタ２１と、ＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリーからなる通電制御回路部２３とを有している。

通電制御回路部２３は、トライアック２４を制御してＡＣ電源２８からヒータ２０の発
熱パターン２０ｂに通電する。そして通電によりヒータ２０が昇温し、その時のヒータ温度をサーミスタ２１が検出する。

その後、サーミスタ２１からヒータ２０の検出温度を取り込み、その検出温度に基づいてトライアック２４を制御してＡＣ電源２８から発熱パターン２０ｂへの通電量を制御することによって、ヒータ２０の温度を所定の定着温度（目標温度）に維持する。

ヒータ２０が所定の定着温度まで加熱され、加圧ローラ２６が回転駆動している状態において、定着ニップ部Ｎにシート材Ｐの先端が導入され、定着ニップ部Ｎにおいてシート材Ｐが可撓性フィルム２５と加圧ローラ２６により挟持搬送される。

そしてその搬送過程で、ヒータ２０が可撓性フィルム２５を介して未定着のトナーｔを加熱し、未定着トナー像をシート材Ｐ上に加熱、加圧定着させる。定着工程終了後、シート材Ｐは可撓性フィルム２５から分離して排出される。

なお、定着駆動モータ２９、温度制御手段２７、本体駆動モータ１２への信号入力は、ＣＰＵ等を備える制御部３０（図１）によって行われている。

（尾引き対策について）
本実施の形態における尾引き対策の構成について説明する。本実施の形態では、ヒータ２０の表面にニップ部Ｎの方向へ突出した突起部を設けることで、尾引きの対策を行っている。この点について以下詳細に説明を行う。

まず、図５〜図７を参照して突起部３２の構成について説明する。

図５は、本実施の形態におけるヒータ２０の表面（可撓性フィルム２５の内周面に接触する面）の概略構成図、図６は図５の線ａ−ａでのヒータ２０の断面図、図７は、断面ａ−ａにおける突起部３２の拡大図である。

突起部３２は基板２０ａと同じ材質でニップ部Ｎの方向へ突出するように形成されており、さらに突起部３２はヒータ２０の表面における可撓性フィルム２５の回転方向の上流側端部に形成されている。

また、突起部３２は可撓性フィルム２５の回転軸方向に沿った方向に設けられており、ヒータ２０の長手方向に沿って設けられている（図５、図６）。なお突起部３２は、最大通紙幅のシート材Ｐに対してもシート材Ｐの全面に熱を付与可能な長さを有している。

次に突起部３２の先端の形状について説明する。

図７に示すように、突起部３２の先端の形状は可撓性フィルム２５の内周面と接する部分が丸くなっており、突起部３２の付け根から突起部３２の最高点までの高さは０．３０ｍｍ、可撓性フィルム２５の回転方向の幅は１．０ｍｍとなっている。

このように突起部３２の先端の形状を先端側へ凸の湾曲した形状とすることで、突起部３２の先端が可撓性フィルム２５の内周面と摺動する際に、突起部３２が可撓性フィルム２５またはシート材Ｐに与えるストレスを軽減させることができる。さらに突起部３２の耐久性を向上させることにもつながる。

また、本実施の形態の突起部３２は、ヒータの基板２０ａと一体に成形されるものである。

成形方法としては、複数の突起部が付いたヒータ基板を作製し、それぞれの突起部に切り分けていく方法、予め厚めのヒータ基板を作製し、そこから削りだす方法などが挙げられる。

このように、本実施の形態では突起部３２がヒータ２０の一部であり、基板２０ａと同じ材質（ここではＡｌ_２Ｏ_３）で構成されているので、フィルムガイド２２（材質は液晶ポリマー）に比べて硬い。

従って、突起部３２は従来のフィルムガイドアゴのように、通紙によって削られることが少なく、高さが低くなりにくい。そのため、可撓性フィルム２５の回転軌道が変わることなく、装置本体の寿命末期まで尾引き抑制効果を十分に持続することが出来る。

次に突起部３２を設けることの効果について説明する。

尾引きを抑制するためには、シート材Ｐとトナーｔとの吸着力を増加させることが必要になる。そして吸着力を増加させるためには、ニップ部Ｎの上流側でシート材Ｐ上の未定着トナーｔにより多くの熱を供給することが望ましい。

そのために本実施の形態では、ヒータ２０の表面の上流側端部にニップ部Ｎの方向に突出した突起部３２を設けることで、可撓性フィルム２５の回転軌道を変化させ、ニップ部Ｎの上流側でシート材Ｐが可撓性フィルム２５に接近することを可能にした。

その結果、ニップ部Ｎでのシート材Ｐの温度の上昇が急峻になり、同時にニップ部Ｎ内における到達温度も高くなる。

温度上昇が急峻になると、シート材Ｐ上の未定着のトナーｔはより早く融解し、シート材Ｐとトナーｔとの吸着力が強くなる。そして吸着力が強くなることで未定着トナーが飛ばされ難くなり、尾引きを抑制することができる。

また、本実施の形態における突起部３２はヒータの基板２０ａと同じ材質で形成されており、基板２０ａと一体成形されているため、突起部３２も発熱することが可能である。

そのため、従来のフィルムガイドアゴによって可撓性フィルムの回転軌道を変えて尾引きを抑制するという構成に比べ、可撓性フィルム２５の温度をより早く上昇させることができるので、従来と比べるとより大きな尾引き抑制効果を得ることが出来る。

（ニップ部Ｎを通過する際のシート材の温度変化）
図８、図９を参照して、上記のように構成される像加熱装置にシート材Ｐを通過させた場合、シート材Ｐ上の温度（以下、紙温度と記載する）がどのように推移するのかについて説明する。

図８は、本実施の形態における測定用シート材の概略構成図である。図９は、本実施の形態に係る像加熱装置と、従来例に係る像加熱装置（フィルムガイドアゴを設けるタイプ）のそれぞれにシート材Ｐを通過させた場合の紙温度の推移を示すものである。

ここでは測定用のシート材Ｐとして、Ｆｏｘ Ｒｉｖｅｒ社製のＦｏｘ Ｒｉｖｅｒ Ｂｏｎｄ ９０ｇ／ｍ^２を用いた。また、紙温度検知手段として、測定用のシート材Ｐには熱電対３６を取り付けた（図８）。

また、熱電対３６をシート材Ｐの搬送方向先端から２０ｍｍ、左右端から等距離の位置に取り付けた。なお、熱電対３６として、日本シンテック社製のＴＴ−Ｋ−４０（線径０．０８ｍｍ）を用いた。

この測定用シート材Ｐを、プロセススピード２００ｍｍ／ｓ、入力電圧１００Ｖ／５０Ｈｚ、温調温度２１５℃、室温２３℃、湿度５０％の条件において、それぞれの像加熱装置に通過させた。

その結果、本実施の形態の方が従来例に比べて紙温度の上昇が早く、特にニップ部Ｎでの到達温度は、最大で約５℃の温度差が生じることがわかった（図９）。

つまり、本実施の形態も従来例も、可撓性フィルムの回転軌道を変えるものであるが、突起部３２とヒータの基板２０ａが一体成形されている等の理由により、本実施の形態の方がより急峻に紙温度を上昇させることが可能になる。

（突起部の位置と尾引き抑制効果の関係）
図１０を参照して、本実施の形態において突起部３２の位置を変えた場合に、尾引き抑制効果の大きさがどのように推移するのかについて説明する。

ここでは尾引き抑制効果の大きさを示す指標として、従来例（フィルムガイドアゴを設けるタイプ）に係る像加熱装置に測定用シート材Ｐを通過させた時の紙温度と本実施の形態における紙温度との温度差を用いた。

そして本実施の形態において突起部３２の位置を変えて測定用シート材Ｐを通過させ、その都度、紙温度を測定し、従来例の紙温度との温度差を求めた。

かかる実験によると、温度差が大きければ大きいほど、尾引き抑制効果も大きいといえる。なお、紙温度の測定方法は上記で説明した熱電対を用いる方法と同一である。

また突起部３２の寸法は、幅１．０ｍｍ、高さ０．３０ｍｍであり、その位置を、ヒータの基板２０ａにおける可撓性フィルムの回転方向の上流側端部から基板２０ａの中心方向へ０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲で変更した。なお、突起部３２の基準位置とは、図７に示した突起基準位置（突起部の中心線）のことを指す。

つまり図１０において、突起の位置＝０．５ｍｍとは、突起部３２がヒータの基板２０ａにおける可撓性フィルムの回転方向の上流側端部にあることを示している。

以上の設定条件で突起部３２の位置を変えて従来例との温度差を測定したところ、突起部３２の位置が基板２０ａの上流側端部に近いほど、従来例との温度差が大きくなることがわかった。

つまり、突起部３２の位置をヒータ２０表面の上流側端部に近づける程、尾引き抑制効果が大きくなり、上流側端部にある場合（図１０中「突起の位置が０．５ｍｍ」の場合）には、最も良好な尾引き抑制効果が得られることがわかった。

なお、ヒータ２０の上流側端部に突起部３２が位置していない場合でも、突起部３２が上流側にあれば、図１０に示すように従来例との温度差が生じているので、従来例に係る構成に比べると、より大きな尾引き抑制効果は得られているといえる。

（突起部の幅と尾引き抑制効果の関係）
図１１を参照して、本実施の形態において突起部３２の幅寸法を変えた場合に、尾引き抑制効果の大きさがどのように推移するのかについて説明する。なお、突起部３２の幅とは、突起部３２の通紙方向の幅のことを指す。

また、上記と同様に、尾引き抑制効果の大きさを示す指標として、従来例（フィルムガイドアゴを設けるタイプ）に係る像加熱装置に測定用シート材Ｐを通過させた時の紙温度との温度差を用いる。

ここでは突起部３２の高さを０．３０ｍｍに固定した。また、その位置を、ヒータの基板２０ａにおける可撓性フィルムの回転方向の上流側端部に定めた。

そしてこの条件の下、突起部３２の幅をヒータ２０の通紙方向の幅に対して５％〜３０％の範囲で変更した（ヒータ２０の通紙方向の長さは１０ｍｍなので、突起の幅は０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲で変更した。）。

その結果、紙温度の温度差は、突起部３２の幅が１０％の時を最高として、幅が２０％までは従来例よりも４℃以上高くなることがわかった。つまり、突起部３２の幅が５％以上２０％以下であれば、従来と比べて高い尾引き抑制効果が得られることがわかった。

（突起部の高さと尾引き抑制効果の関係）
図１２を参照して、本実施の形態において突起部３２の高さを変えた場合に、尾引き抑制効果の大きさがどのように推移するのかについて説明する。なお、突起部３２の高さとは、突起部３２の付け根から突起部３２の最高点までの高さを指す。

ここでは突起部３２の幅を１．０ｍｍに固定した。また、その位置を、ヒータの基板２０ａにおける可撓性フィルムの回転方向の上流側端部に定めた。

そしてこの条件の下、突起部３２の高さを突起部３２の幅の１０％〜６０％で変更した（突起部３２の幅は１．０ｍｍであるので、突起部３２の高さは０．１ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲で変更した）。

その結果、紙温度の温度差は、突起部３２の高さが（突起部３２の幅の）４０％の時を最高として２０％〜５０％の範囲であれば、ほぼ４℃以上高くなることがわかった。つまり、突起部３２の高さが２０％以上５０％以下であれば、従来と比べて高い尾引き抑制効果が得られることがわかった。

なお、突起部３２の高さが高い場合でも（例えば６０％）、十分な尾引き効果は得られるが、高さが高すぎると可撓性フィルム２５に過度のストレスを与えてしまい、可撓性フィルム２５の耐久性を損ねることになるので好ましくない。

逆に高さが低い場合は、可撓性フィルム２５の回転軌道の変化が少ないため、十分な尾引き抑制効果は得られない。

（突起部の位置、幅、高さ、形状について）
以上より、発明者らの鋭意検討の結果、突起部の位置、幅、高さ、形状は次のような範囲内にあれば、高い尾引き抑制効果が得られることがわかった。

突起部３２の位置は、ヒータの基板２０ａ上において可撓性フィルム２５の回転方向の上流側端部に設けられるとよい。

突起部３２の幅は、ヒータの基板２０ａにおける可撓性フィルム２５の回転方向の幅の５％以上２０％以下であるとよい。

突起部３２の高さ（突起部３２の付け根から最高点までの高さ）は、突起部３２の可撓性フィルム２５の回転方向の幅の２０％以上５０％以下であるとよい。

突起部３２の先端の形状は、先端側へ凸の湾曲した形状であるとよい。

しかし、実際に像加熱装置を設計する場合は、上記の範囲の中で、可撓性フィルム２５や加圧ローラ２６の径、画像形成装置のプロセススピードなどの条件によって、突起部３２の寸法の最適値は異なる。

よって、像加熱装置及び画像形成装置の構成を考慮して、これらの寸法を決定することになる。例えば本実施の形態の諸条件（プロセススピード等）の下では、突起部３２の高さは０．２０ｍｍ〜０．３０ｍｍが適当であった。

また、本実施の形態では、例えば画像形成装置本体の寿命が１５万枚の場合、使用条件によってはフィルムガイドのアゴの高さが寿命末期では０．１ｍｍ程低くなるのに対し、ヒータ上に設けた突起部３２では、本体の寿命末期までほぼ削れることはない。

このため、フィルムガイドアゴを設けることによる尾引き対策では、１２万枚以降で尾引き抑制の効果が低下したが、本実施の形態によると、１５万枚まで尾引きを抑制することができる。

すなわち、本実施の形態によれば、尾引きによる画像不良をより確実に、かつ長期間に渡って抑制し、より良好な画像を提供することが可能な像加熱装置、及びこれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

[第２の実施の形態]
図１３、図１４を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る像加熱装置、及びこれを備える画像形成装置について説明を行う。図１３は、本実施の形態におけるヒータ表面の概略構成図であり、図１４は、本実施の形態における突起部の概略構成図である。

画像形成装置の概略構成、画像形成プロセス、像加熱装置の概略構成は、上記第１の実施の形態と同一であるのでその説明については省略し、ここでは第１の実施の形態と異なる点についてのみ説明を行う。

（可撓性フィルムの構成）
第１の実施の形態では、可撓性フィルムのベース層としてＰＩを用いた。これに対して本実施の形態では、可撓性フィルムのベース層にＳＵＳを用いた場合について説明する（プライマ層、離型層は第１の実施の形態と同一）。すなわち本実施の形態では、ベース層にＳＵＳを用いた厚さ３０μｍ、総厚約５０μｍの可撓性フィルムを用いた。

ベース層にＰＩを用いる場合と比較すると、ＳＵＳを用いた可撓性フィルムは、可撓性フィルム自体の剛性が向上する。可撓性フィルム自体の剛性の向上は、例えば可撓性フィルムの耐久性の向上につながる。

（突起部の構成）
上記のように可撓性フィルムの剛性を向上させた場合は、可撓性フィルムとヒータ３８との接触面積が小さくなるので、接触面における両者の接触圧が大きくなる。よって、可
撓性フィルムを滑らかに回転させるためには、可撓性フィルムの内周面に適量のグリスを供給する必要がある。

可撓性フィルムが滑らかに回転しない場合は、可撓性フィルムの劣化を早めたり、加熱不良、定着不良、シート材Ｐのジャム等を招いてしまう。また、シート材Ｐ上の画像を十分に加熱することが困難になるので、尾引きが生じてしまう。

しかし第１の実施の形態のように、突起部が可撓性フィルムの幅方向に連続的に設けられている場合、可撓性フィルムの内周面に供給されたグリスが突起部を通過することが困難になり、グリスが可撓性フィルムの内周面に好適に行き渡らない可能性がある。

第１の実施の形態のように可撓性フィルムの剛性が本実施の形態ほど大きくない場合は、突起部を十分量のグリスが通り抜けることが可能であるが、特に本実施の形態のように剛性が大きな可撓性フィルムを用いる場合はグリスの循環が突起部で滞る可能性がある。

そこで本実施の形態では、剛性の高い可撓性フィルムを用いる場合であっても、ニップ部Ｎにおいてシート材上の画像を確実に加熱し、尾引きによる画像不良をより確実に、かつ長期間に渡って抑制する構成を有することを特徴とする。

具体的には、図１３に示すように、ヒータ３８の表面における可撓性フィルムの回転方向の上流側端部に、所定の間隙３９を挟んで複数の突起３７を形成し、これら複数の突起３７を本実施の形態における突起部３７０とした。

第１の実施の形態と同様に、突起部３７０は可撓性フィルムの回転軸方向（ヒータ３８の長手方向）に沿って配置されており、最大通紙幅のシート材Ｐに対しても、シート材Ｐの全面に熱を付与することができる。

本実施の形態における１つの突起３７は、ヒータ３８の発熱パターン２０ｂとほぼ同じ幅内に設けられており、突起３７の高さは０．３０ｍｍ、ヒータ３８長手方向の幅は１０ｍｍ、通紙方向の幅は１．０ｍｍである。また、突起３７どうしの間隙３９は５．０ｍｍに設定されている（図１４）。

また、それぞれ突起３７の先端の形状は、突起３７の先端側へ凸の湾曲した形状であり、この点は第１の実施の形態と同一である。

このように複数の突起３７からなる突起部３７０を設けることにより、可撓性フィルムの回転軌道が変化するため、第１の実施の形態と同様にシート材Ｐの温度上昇は急峻となり、また到達温度も高くなる。

よって、シート材Ｐ上に載っている未定着のトナーが早く融解し、トナーとシート材Ｐとの吸着力が増し、尾引きを抑制することができる。

さらに間隙３９を挟んで複数の突起３７を配置することで、可撓性フィルムの内周面に供給されているグリスが間隙３９を通過することができる。よって、グリスを可撓性フィルムの内周面に好適に行き渡らせることができ、長期間にわたって可撓性フィルムを滑らかに回転させることができる。

その結果、ニップ部Ｎにおける加熱不良を抑制し、剛性の高い可撓性フィルムを用いる場合であっても、ニップ部Ｎにおいてシート材上の画像を確実に加熱し、尾引きによる画像不良をより確実に、かつ長期間に渡って抑制する構成を有することができる。

また、本実施の形態のように間隙３９を設けた場合でも、可撓性フィルムは十分な剛性を有しているため、突起部３７０の長手方向に沿って可撓性フィルムの形状は維持される。よって長期間に渡って尾引きを抑制することができる。

（間隙の寸法について）
本実施の形態では間隙３９の寸法を５．０ｍｍとしたが、間隙３９の寸法はこれに限られるものではない。発明者らの鋭意検討によると、間隙３９の寸法を１．０ｍｍとした場合であっても、グリスは十分に循環可能であることがわかった。

また、間隙３９の寸法を８．０ｍｍまで広げても、本実施の同等の効果を得ることができた。なお、間隙３９の寸法は、可撓性フィルムの剛性、直径、突起３７の形状等を考慮して設定する方が好ましく、実際に像加熱装置を設計する際には、これらの諸条件に基づいて間隙３９の寸法を決めることが望ましい。

このように本実施の形態によれば、尾引きによる画像不良をより確実に、かつ長期間に渡って抑制し、より良好な画像を提供することが可能な像加熱装置、及びこれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

[第３の実施の形態]
図１５、図１６を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る像加熱装置、及びこれを備える画像形成装置について説明を行う。図１５は、本実施の形態におけるヒータ表面の概略構成図であり、図１６は、本実施の形態における突起部の概略構成図である。

画像形成装置の概略構成、画像形成プロセス、像加熱装置、可撓性フィルムの概略構成は、上記第１、第２の実施の形態と同一であるのでその説明については省略し、ここでは第１、第２の実施の形態と異なる点についてのみ説明を行う。

（突起部の構成）
本実施の形態では、ヒータ４０の表面において、可撓性フィルムの回転方向の上流側端部と下流側端部に突起部４１０（上流側端部）、４２０（下流側端部）を設けている（図１５）。

また、各々の突起部４１０、４２０は、第２の実施の形態と同様に複数の突起４１、４２を間隙３９ａ、３９ｂを挟んで配置する構成とした。

それぞれの突起４１、４２は、ヒータ２０の発熱パターン２０ｂとほぼ同じ幅内に設けられている。なお、突起４１、４２の高さは０．３ｍｍ、ヒータ長手方向の幅は１０ｍｍ、通紙方向の幅は１．０ｍｍであり、間隙３９ａ、３９ｂの寸法は５．０ｍｍに設定されている。

さらに、シート材Ｐの通紙方向から上流側端部の突起部４１０と下流側端部の突起部４２０を見た場合に、上流側端部に形成される複数の間隙３９ａと下流側端部に形成される複数の間隙３９ｂとが互いに重ならないように配置されていることを特徴とする。

かかる構成によると、ヒータ４０の表面の上流側端部に突起部４１０を設けることにより、可撓性フィルムの回転軌道が変化し、尾引きによる画像不良をより確実に、かつ長期間に渡って抑制することができる。この点については第２の実施の形態と同様であるのでその説明は省略する。

また、ヒータ４０の下流側端部に設けられた突起部４２０により、可撓性フィルムの回転に伴って循環し、上流側端部の突起部４１０の間隙３９ａを通り抜けるグリスを、ヒータ４０の表面において一旦留めさせることが可能になる。

また、ヒータ４０の表面の上流側端部、下流側端部の両側に突起部４１０、４２０を設けているので、突起部が上流側にのみ設けられている場合と比べて突起部に加わる圧力が軽減され、像加熱装置の耐久性を向上させることが可能になる。

なお本実施の形態では、シート材Ｐの通紙方向から上流側端部の突起部４１０と下流側端部の突起部４２０を見た場合に、上流側端部に形成される複数の間隙３９ａと下流側端部に形成される複数の間隙３９ｂとが互いに重ならないように突起部が形成されている。

具体的には図１６に示すように、シート材Ｐの通紙方向から見た場合に、上流側端部の突起４１と下流側端部の突起４２のそれぞれの両端が２．５ｍｍずつ重なるようにし、これにより間隙３９ａと間隙３９ｂとが重ならないようにした。

かかる構成により、上流側端部の間隙３９ａを通り抜けたグリスが、下流側端部の間隙３９ｂを通過する前に一旦ヒータ４０の表面に留まることができる。よって、ヒータ４０の表面にグリスを一定量留まらせておくことで、装置本体の寿命後半においても可撓性フィルムを滑らかに回転させることができ、ジャム、画像不良を防ぐことができる。

以上より、本実施の形態によれば、尾引きによる画像不良をより確実に、かつ長期間に渡って抑制し、より良好な画像を提供することが可能な像加熱装置、及びこれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

[その他の実施の形態]
上記では本願発明に係る像加熱装置を画像形成手段の定着手段として用いた場合について説明したが、像加熱装置の形態はこれに限られるものではない。例えば、シート材上の画像を加熱して画像に光沢を付与する手段として用いる場合であってもよい。

第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図。 第１の実施の形態に係る像加熱装置の概略構成図。 第１の実施の形態における可撓性フィルムと加圧ローラとのニップ部の拡大図。 第１の実施の形態におけるヒータ裏面の概略構成図。 第１の実施の形態におけるヒータ表面の概略構成図。 第１の実施の形態におけるヒータの断面図。 第１の実施の形態における突起部の拡大図。 第１の実施の形態における測定用シート材の概略構成図。 第１の実施の形態における紙温度の推移を示す図。 第１の実施の形態において従来例との温度差と突起部の位置との関係を示す図。 第１の実施の形態において従来例との温度差と突起部の幅との関係を示す図。 第１の実施の形態において従来例との温度差と突起部の高さとの関係を示す図。 第２の実施の形態におけるヒータ表面の概略構成図。 第２の実施の形態における突起部の概略構成図。 第３の実施の形態におけるヒータ表面の概略構成図。 第３の実施の形態における突起部の概略構成図。 従来の像加熱装置の概略構成図。

符号の説明

２０ ヒータ
２０ａ 基板
２０ｂ 発熱パターン
２０ｃ ガラス層
２１ サーミスタ
２２ フィルムガイド
２５ 可撓性フィルム
２６ 加圧ローラ
３１ 加圧ステー
３２ 突起部
３６ 熱電対

Claims (7)

1. 可撓性を有する薄肉回転体と、
   前記薄肉回転体の回転軸方向に沿って前記薄肉回転体の内周面に接触する発熱部材と、
   前記薄肉回転体を挟んで前記発熱部材の反対側から前記薄肉回転体に圧接する加圧部材と、
   を備え、
   前記薄肉回転体と前記加圧部材とで形成されるニップ部においてシート材を挟持搬送することでシート材上の画像を加熱する像加熱装置において、
   前記発熱部材における前記薄肉回転体の内周面との接触面には、
   前記薄肉回転体の回転方向の上流側端部に前記回転軸方向に沿って、前記ニップ部の方向へ突出した突起部が形成されていることを特徴とする像加熱装置。
2. 前記突起部の前記薄肉回転体の回転方向の幅は、
   前記発熱部材における前記薄肉回転体の回転方向の幅の５％以上２０％以下であり、
   前記突起部の付け根から最高点までの高さは、
   前記突起部における前記薄肉回転体の回転方向の幅の２０％以上５０％以下であり、
   前記突起部の先端の形状は、
   前記突起部の先端側へ凸の湾曲した形状であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記突起部は、
   前記薄肉回転体の回転軸方向に沿って間隙を挟んで配置された複数の突起を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。
4. 前記突起部は、
   前記接触面の前記薄肉回転体の回転方向の上流側端部と下流側端部に形成されており、
   前記上流側端部と前記下流側端部の各々に形成された突起部は、前記薄肉回転体の回転軸方向に沿って間隙を挟んで配置された複数の突起を備えており、
   前記ニップ部を挟持搬送されるシート材の通紙方向から前記上流側端部の突起部と前記下流側端部の突起部を見た場合に、前記上流側端部に形成された複数の間隙と前記下流側端部に形成された複数の間隙とが互いに重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。
5. 前記発熱部材は、
   基板と、
   前記基板に形成された発熱抵抗体と、
   を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像加熱装置。
6. 前記突起部は、
   前記基板と同じ材料で一体成形されていることを特徴とする請求項５に記載の像加熱装置。
7. シート材に未定着のトナー像を形成する画像形成部と、
   未定着のトナー像を加熱、加圧してシート材上に画像を定着させる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の像加熱装置と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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