JP5388498B2 - 像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真感光体・静電記録誘電体・磁気記録磁性体等の像担持体に電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像形成プロセスを適用して被加熱材上に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタに搭載する像加熱装置として、ヒータと、ヒータに接触しつつ移動する可撓性スリーブと、可撓性スリーブを介してヒータと定着ニップを形成する弾性ローラである加圧ローラと、を有するフィルム方式の定着装置が知られている。

このフィルム方式の定着装置は、たとえば、特許文献１、２、３に記載されるように、未定着トナー画像を担持する被加熱材としての記録材を定着ニップで挟持搬送し加熱することで、記録材上の画像を記録材に加熱定着するものである。

この定着装置は、ヒータに通電を開始してから定着可能温度に達するまでの時間が短い。従って、この定着装置を搭載するプリンタは、プリンタ指令の入力後、一枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）が短く、また、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットがある。

図１４及び図１５は、従来のフィルム方式の定着装置を示すもので、それぞれ、定着ニップを形成するために、ヒータを加圧ローラに対して加圧する加圧部を示した斜視図及び側面図である。図１４においては、定着装置の長手方向一端側を図示しており、他端側は略対称同形状の構成のため省略してある。ここで、長手方向とは、記録材面における記録材搬送方向と直交する方向である。

すなわち、この定着装置は、加熱ユニット１２６と、加熱ユニット１２６に圧接される圧接部材としての加圧ローラ１１８と、加熱ユニット１２６と加圧ローラ１１８を保持する保持部材としての定着フレーム１２１とを備えている。また、加熱ユニット１２６を加圧する加圧部材としての加圧板１２４及び加圧バネ１２５が設けられている。

加熱ユニット１２６は、加熱体としてのヒータ１１５と、ヒータ１１５を支持する加熱体支持部材としてのヒータホルダ１１７と、ヒータ１１５と接触しつつ移動する可撓性スリーブである定着フィルム１１６とを備えている。ヒータホルダ１１７のヒータ取り付け面と反対側には定着ステー１１９が設けられている。また、定着ステー１１９の端部には、定着フィルム１１６の長手方向の位置を規制するフランジ１２０が設けられ、定着フレーム１２１に設けられた案内溝１２２に対して移動可能に緩挿されている。

加圧ローラ１１８は、定着フレーム１２１に取り付けられた軸受１２３に軸支されている。加圧板１２４はレバーとして作用し、加熱ユニット１２６を、定着フレーム１２１の案内溝１２２に沿って加圧ローラ１１８に対して加圧するようになっている。すなわち、加圧板１２４の一端１２４ａは、定着フレーム１２１の曲げ部１２１ａに設けられた孔１２１ｂに通されて支点となり、他端１２４ｂが定着フレーム１２１の曲げ部１２１ｃとの間で圧縮された加圧バネ１２５を配置して力点となっている。そして、加圧板１２４の中途部がフランジ１２０に設けられた加圧部位１２０ｃを押圧して作用点とするレバーとして作用する。

以上の加圧構成により、定着フィルム１１６を介して、ヒータ１１５と加圧ローラ１１
８とで定着ニップＮを形成している。
特開２００６−１７１６３０号公報 特開２００１−１００５５６号公報 特開２００３−１２２１４７号公報

加熱ユニット１２６の姿勢は、定着フレーム１２１に設けられた加熱ユニット１２６の加圧ローラ１１８側に位置するヒータホルダ１１９と、加圧ローラ１２８から離れた他方側に位置するフランジ１２０との２箇所の係止部によって保持される。すなわち、ヒータホルダ１１７の両端に、加熱ユニット１２６の下側の位置を規制する下側係止部１１７ａ、１１７ｂが設けられている。また、フランジ１２０の両端に、加熱ユニット１２６の上側の位置を規制する上側係止部１２０ａ１２０ｂが設けられている。これら下側係止部１１７ａ，１１７ｂと上側係止部１２０ａ、１２０ｂを、案内溝１２２の両側縁に形成される案内溝係止部１２２ａ、１２２ｂに対して係止させることで、加圧ユニット１２６の姿勢が保持される。

案内溝１２２の幅は、部品寸法公差や部品の熱膨張を考慮し、加熱ユニット１２６の上側係止部の下側係止部の幅に対して大きく、加熱ユニット１２６と定着フレーム１２１の案内溝１２２との間に隙間が設けられている。ここで、下流側、上流側とは、記録材搬送方向に対する下流側、上流側である。案内溝１２２の幅は、記録材搬送方向下流側の案内溝係止部１２２ａと上流側の案内溝係止部１２２ｂ間のスパンである。加熱ユニット１２６の上側係止部の幅は、加熱ユニット１２６の上側に位置するフランジ部１２０の下流側係止部１２０ａと上流側係止部１２０ｂ間のスパンである。また、加熱ユニット１２６の下側係止部の幅は、ヒータホルダ１１７の下流側係止部１１７ａと上流側係止部１１７ｂ間のスパンである。

次に、隙間が設けられた案内溝１２２の中で、加熱ユニット１２６の姿勢がどうなるかを説明する。図１５には、定着フィルム１１６を除いた加熱ユニット１２６に働く外力を示してある。ここで、図中の各記号は、それぞれ以下の通りである。

Ｐ ：加圧板１２４がフランジ１２０の加圧部位１２０ｃを押圧する力
Ｎｚ：加圧ローラ１１８からの抗力
Ｆ ：加熱ユニットの下側係止部下流側１１７ａが案内溝係止部下流側１２２ａから受ける抗力（Ｆ＜０の場合は、下側係止部上流側１１７ｂが案内溝係止部上流側１２２ｂから受ける抗力）
Ｇ ：加熱ユニットの上側係止部下流側１２０ａが案内溝係止部下流側１２２ａから受ける抗力（Ｇ＜０の場合は、下側係止部上流側１１７ｂが案内溝係止部上流側１２２ｂから受ける抗力）
μ ：定着フィルム１１６とヒータ１１５の摩擦係数
ａ ：定着ニップ面から加熱ユニット下側係止部１１７ａ、１１７ｂまでの距離
ｂ ：定着ニップ面から加熱ユニット上側係止部１２０ａ、１２０ｂまでの距離
ｚ方向（案内溝と平行方向）の力、ｙ方向（案内溝と垂直方向）の力、Ｏ点（定着ニップ中心）回りの回転モーメントの釣り合い式は以下のようになる。
ｚ方向の力：Ｐ＝Ｎｚ
ｙ方向の力：Ｆ＋Ｇ＝μＮｚ
Ｏ点回りの回転モーメント：ａＦ＋ｂＧ＝０

以上の３つの式より
Ｆ＝μｂＰ／（ａ＋ｂ）＞０
Ｇ＝−μａＰ／（ａ＋ｂ）＜０
となる。つまり、加熱ユニット１２６の下側は案内溝１２２の下流側、加熱ユニット１２６の上側は案内溝１２２の上流側に突き当たっていることになる。
この場合、加熱ユニット１２６の姿勢は、加熱ユニット係止部の下流側、上流側、案内溝の係止部の下流側、上流側すべての寸法の影響を受ける。

加熱ユニット１２６の姿勢に影響を与える寸法が多いと、加熱ユニット１２６の姿勢がそれらの寸法公差の分だけ称呼から変化しやすくなる。加熱ユニット１２６の姿勢が変化すると、定着ニップＮに対するヒータ１１５の相対位置が変化する。その結果、定着ニップＮ内の熱分布が変化し、特許文献１に記載されているように、定着不良、コールドオフセット、ホットオフセットといった画像不良が発生する場合がある（詳細は後述する）。

そこで本発明の目的は、加熱ユニットと圧接部材との圧接部に対する加熱体の相対位置を安定させて被加熱材を安定して加熱することができる像加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、
可撓性スリーブと、
基板と該基板の長手方向に沿って設けられている発熱抵抗体とを有し、前記可撓性スリーブの内面に接触する加熱体と、
端部が前記可撓性スリーブの筒の中からはみ出るように前記可撓性スリーブの筒の中に配置されており、前記加熱体を支持する加熱体支持部材と、
前記可撓性スリーブの端面に対向する位置に配置されており、前記可撓性スリーブの長手方向の位置を規制するためのフランジと、
前記可撓性スリーブを介して前記加熱体に圧接すると共に前記可撓性スリーブを駆動するローラと、
前記フランジを前記ローラに向って加圧する加圧部材と、
装置フレームと、
を有し、前記可撓性スリーブと前記ローラの間で画像を担持する被加熱材を挟持搬送しつつ画像を加熱する像加熱装置において、
前記ローラを保持する前記装置フレームに設けられた溝に対して前記加熱体支持部材と前記フランジを挿入し、且つ前記加圧部材で前記フランジを付勢することにより前記可撓性スリーブと前記加熱体が前記装置フレームに保持されており、
前記ローラが被加熱材を搬送する方向に回転することによって前記加熱体に前記加熱体の姿勢が傾く方向の回転モーメントが働いても、前記加熱体支持部材と前記フランジが前記装置フレームの溝の被加熱材搬送方向下流側の縁に接触する状態を維持するように前記加圧部材が前記フランジを付勢する構成となっていることを特徴とする。

加熱ユニットを被加熱材搬送方向下流側に位置する保持部材側係止部のみに係止させて姿勢を保持する構成としたので、保持部材の寸法公差の影響が少なくなる。したがって、圧接部に対する加熱体の相対位置を安定させることができ、これにより、加熱ユニットと圧接部材との相対位置が変化することで発生する加熱不良を低減することができる。

以下に本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

（１）画像形成装置
図１は本発明に係る像加熱装置を、加熱定着装置として搭載する画像形成装置の縦断面図である。この画像形成装置は、転写式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。

３は、アルミニウムやニッケル等からなるシリンダ状の基板上に、感光材料であるＯＰＣやアモルファスシリコンを形成した像担持体としての回転ドラム型の感光体であり、時計回りに所定の周速度をもって回転する。回転中の感光ドラム３の外周面（表面）は帯電手段としての帯電ローラ４によって一様に帯電される。帯電された感光ドラム３は、画像露光手段としてのレーザービームスキャナ５から出力されるレーザー光Ｌにより露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置６により現像剤であるトナーからなる画像として現像される。

被加熱材としての記録材Ｓは給送カセット７から給送ローラ８によって一枚ずつ分離給送され、搬送ローラ対９を経てレジストローラ対１０に送られる。レジストローラ対１０は、記録材Ｓの所定の位置（搬送方向の位置）にトナー画像を配置させるために、感光ドラム３に形成されたトナー画像と同期するように記録材Ｓを転写ニップＴに搬送する。

記録材Ｓは転写ニップＴに挟持され、トナーと逆極性の転写バイアスが印加された転写ローラにより、感光体ドラム３上のトナー画像が転写されながら、本発明の加熱定着装置２へ搬送される。加熱定着装置２によってトナー画像は記録材Ｓ上に加熱定着され、排出ローラ対１２を経て、排出トレイ１３上に排出される。

（２）加熱定着装置
図２は、図１に示される加熱定着装置２を抜き出した図である。
すなわち、この加熱定着装置２は、加熱ユニット２６と、加熱ユニット２６に圧接される圧接部材としての加圧ローラ１８と、加熱ユニット２６と加圧ローラ１８を保持する保持部材としての定着フレーム２１とを有している。加熱ユニット２６は、加熱体としてのヒータ１５と、このヒータ１５を支持する加熱体支持部材としてのヒータホルダ１７と、ヒータ１５と接触しつつ移動する可撓性スリーブとしての定着フィルム１６とを備えている。

そして、加熱ユニット２６と加圧ローラ１８の間に形成される圧接部としての定着ニップＮで画像を担持する被加熱材としての記録材が挟持搬送される。定着ニップＮで挟持搬送された記録材Ｓは、定着フィルム１６を介してヒータ１５の熱が与えられ、トナー像を溶融させるとともに圧力がかけられ、溶融トナーが定着する。

ここで、各部品にもう少し詳細な説明を加えておく。
１）ヒータ１５
ヒータ１５は耐熱性、絶縁性、良熱伝導性の基板１５ａ、基板１５ａの定着フィルム側の表面に形成具備させた発熱抵抗体１５ｂ、それらを保護する耐熱性オーバーコート層１５ｃからなる。
本実施例においては、アルミナからなる基板１５ａに、発熱抵抗体１５ｂとして銀、パラジウム、ガラス粉末（無機結着剤）、有機結着剤を混練したものを印刷し、耐熱性オーバーコート層１５ｃとしてガラスをコーティングしたものである。

２）定着フィルム１６
定着フィルム１６としては、耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層フィルム、或いはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＳＵＳ等の基層の外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムが使用される。また、定着フィルム１６の膜厚は、クイックスタート性に影響を与える熱容量と、亀裂等が生じないための強度とを両立するため、通常、１００μｍ以下、２０μｍ以上に設定されている。
本実施例では、膜厚約５０μｍのポリイミドフィルムの外周表面にＰＴＦＥをコーティングしたものを定着フィルム１６として用いている。また、内径を１８ｍｍとし、その内周長をヒータホルダ１７の外周長より大きくし、ヒータホルダ１７に対して隙間をもって周設してある。

３）ヒータホルダ１７
ヒータホルダ１７の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料等が使用される。本実施例では、液晶ポリマーを金型で成型することで、縦断面樋型形状に形成したものを使用している。

４）加圧ローラ１８
加圧ローラ１８は、芯金１８ａと、芯金１８ａの周囲に設けられた弾性体層１８ｂと、弾性体層１８ｂの周囲に設けられた最外層の離形層１８ｃと、を有するものである。本実施例では、芯金１８ａを快削鋼、弾性体層１８ｂを厚み約３ｍｍのシリコーンゴム、離形層１８ｃを厚み約３０μｍのＰＦＡチューブとする、外径２０ｍｍの加圧ローラを使用している。

図３、図４は、それぞれ、圧接部として定着ニップＮを形成するために、ヒータ１５を加圧ローラ１８に対して加圧する本実施例の定着装置の加圧部を示した斜視図、側面図である。斜視図においては、長手方向一端側を図示しており、他端側は略対称同形状の構成のため、省略してある。ここで、長手方向とは、記録材面における記録材搬送方向と直交する方向である。

加熱ユニット２６は、加熱体としてのヒータ１５と、ヒータ１５を支持する加熱体支持部材としてのヒータホルダ１７と、ヒータ１５と接触しつつ移動する可撓性スリーブである定着フィルム１６とを備えている。ヒータホルダ１７のヒータ取り付け面と反対側には定着ステー１９が設けられている。定着ステー１９の端部には、定着フィルム１６の長手方向の位置を規制するフランジ２０が設けられている。フランジ２０はヒータホルダ１７と記録材搬送方向の幅がほぼ同一幅で、定着フレーム２１に設けられた案内溝２２に対して移動可能に緩挿される。
定着フレーム２１の案内溝２２の被加熱材搬送方向上流側である記録材搬送方向上流側と下流側の側縁は、加熱ユニット２６が係止される保持部材側係止部としての案内溝係止部２２ａ、２２ｂを構成している。この案内溝係止部上流側２２ａと案内溝係止部下流側２２ｂの間に、ヒータホルダ１７とフランジ２０が係合される。

加熱ユニット２６の姿勢は、定着フレーム２１に設けられた案内溝２２に係合する加熱ユニット２６の圧接部材側である加圧ローラ１８側に位置するヒータホルダ１７と、加圧ローラ２８から離れた他方側に位置するフランジ２０との２箇所の係止部によって保持される。すなわち、ヒータホルダ１７の両端に、加熱ユニット２６の下側の位置を規制する下側係止部下流側１７ａ、下側係止部上流側１７ｂが設けられている。また、フランジ１２０の両端に、加熱ユニット１２６の上側の位置を規制する上側係止部下流側２０ａ、上側係止部上流側２０ｂが設けられている。下側係止部下流側１７ａ，下側係止部上流側１７ｂと上側係止部下流側２０ａ、上側係止部上流側２０ｂを、案内溝１２２の両側縁に形成される案内溝係止部下流側２２ａ、案内溝係止部上流側２２ｂに対して係止させることで、加圧ユニット２６の姿勢が保持される。このように、複数の加熱ユニット側係止部としてのヒータホルダ１７とフランジ２０が設けられ、これらの加熱ユニット側係止部が案内溝係止部２２ａに係止するように構成されている。

案内溝２２の幅は、部品寸法公差や部品の熱膨張を考慮し、加熱ユニット２６の上側係止部（フランジ２０）の下側係止部（ヒータホルダ１７）の幅に対して大きく、加熱ユニット２６と定着フレーム２１の案内溝２２との間に隙間が設けられている。
ここで、下流側、上流側とは、記録材搬送方向に対する下流側、上流側である。案内溝２２の幅は、記録材搬送方向下流側の案内溝係止部２２ａと上流側の案内溝係止部２２ｂ間のスパンである。加熱ユニット２６の上側係止部（フランジ２０）の幅は、フランジ部２０の上側係止部下流側２０ａと下側係止上流側２０ｂ間のスパンである。また、加熱ユニット２６の下側係止部（ヒータホルダ１７）の幅は、ヒータホルダ１７の下側係止部下流側１７ａと上側係止部上流側１７ｂ間のスパンである。

したがって、ヒータホルダ１７およびフランジ２０と案内溝２２の間には、記録材搬送
方向に隙間を有し、嵌合しただけでは加熱ユニット２６の姿勢は定まらない。
そこで、本発明では、加熱ユニット２６を案内溝係止部下流側、上流側２２ａ、２２ｂのうち、記録材搬送方向下流側に位置する案内溝係止部下流側２２ａのみに当接させることにより、加熱ユニット２６の姿勢を保持する構成となっている。

また、加熱ユニット２６は、加圧ローラ１８に対して加圧する加圧部材としての加圧板２４および加圧バネ２５を有している。加圧ローラ１８は、定着フレーム２１に取り付けられた軸受２３に軸支されている。
加圧板２４はレバーとして作用し、加熱ユニット２６を、定着フレーム２１の案内溝２２に沿って加圧ローラ１８に対して加圧するようになっている。すなわち、加圧板２４の一端２４ａは、定着フレーム２１の曲げ部２１ａに設けられた孔２１ｂに通されて支点となり、他端２４ｂが定着フレーム２１の曲げ部２１ｃとの間で圧縮された加圧バネ２５を配置して力点となっている。そして、加圧板２４の中途部がフランジ２０に設けられた加圧部位２０ｃを押圧して作用点となる。加圧バネ２５としては、本実施例で使用した圧縮バネの代わりとして引っ張りバネを適用することも可能である。

以上の加圧構成により、定着フィルム１６を介して、ヒータ１５と加圧ローラ１８とで定着ニップＮを形成している。フランジ加圧部位２０ｃは円弧状に突出した部分で、定着ニップＮの中心を通るニップ面に対する共通法線上（本実施例では、法線上に加圧ローラ１８の中心を含む）にある。この加圧点における共通法線方向は、また、加圧板２４と加圧部位２０ｃの接触点における共通法線は、加熱ユニット２６と加圧ローラ１８との圧接部である定着ニップＮにおける共通法線方向に対して記録材搬送方向下流側に所定角度θだけずらして形成されている。

次に、隙間が設けられた案内溝２２の中で、加熱ユニット２６の姿勢がどうなるか、その挙動について説明する。
基本的には、加熱ユニット２６と加圧ローラ１８が駆動する状態で、加熱ユニット２６に作用する外力の力関係によって、加熱ユニット２６が、記録材搬送方向下流側に位置する案内溝係止部２２ａのみに係止し、加熱ユニット２６の姿勢を保持する構成となっている。この外力について、以下に詳細に説明する。

図４には、定着フィルム１６を除いた加熱ユニット２６に働く外力を示してある。ここで、図中の各記号は、それぞれ以下の通りである。
Ｐ ：加圧板２４がフランジ２０の加圧部位２０ｃを押圧する力（加圧点法線方向）
Ｎｚ：加圧ローラ１８からの抗力
Ｆ ：加熱ユニット２６の下側係止部下流側１７ａが案内溝係止部下流側２２ａから受ける抗力（Ｆ＜０の場合は、下側係止部上流側１７ｂが案内溝係止部上流側２２ｂから受ける抗力）
Ｇ ：加熱ユニットの上側係止部下流側２０ａが案内溝係止部下流側２２ａから受ける抗力（Ｇ＜０の場合は、下側係止部上流側１７ｂが案内溝係止部上流側２２ｂから受ける抗力）
μ ：定着フィルム１６とヒータ１５の摩擦係数
ａ ：定着ニップＮから加熱ユニット下側係止部１７ａ、１７ｂまでの距離
ｂ ：定着ニップＮから加熱ユニット上側係止部２０ａ、２０ｂまでの距離
ｄ ：定着ニップＮから加圧部位２０ｃまでの距離
θ ：加圧板２４と加圧部位２０ｃとの接触点における共通法線と案内溝２２のなす角度

ｚ方向（案内溝と平行方向）の力、ｙ方向（案内溝と垂直方向）の力、Ｏ点（定着ニップＮ中心）回りの回転モーメントの釣り合い式は以下のようになる。
ｚ方向の力；Ｐｃｏｓθ＝Ｎｚ
ｙ方向の力；Ｆ＋Ｇ＝μＮｚ＋Ｐｓｉｎθ
Ｏ周りの回転モーメント；ａＦ＋ｂＧ＝ｄＰｓｉｎθ

以上の３つの式より
Ｆ＝Ｐ｛ｂ（ｓｉｎθ＋μｃｏｓθ）−ｄｓｉｎθ｝／（ｂ−ａ）
Ｇ＝Ｐ｛ｄｓｉｎθ−ａ（ｓｉｎθ＋μｃｏｓθ）｝／（ｂ−ａ）
となる。

ここで、本実施例においては、μを実測から求め、ａ、ｂ、ｄ、θを
ｂ（ｓｉｎθ＋μｃｏｓθ）＞ｄｓｉｎθ＞ａ（ｓｉｎθ＋μｃｏｓθ）
という関係を満足するように設定し、Ｆ＞０、Ｇ＞０としている。つまり、加熱ユニット２６の下側係止部下流側１７ａ、上側係止部下流側２０ａ共に案内溝係止部下流側２２ａに突き当たっていることになる。

したがって、加熱ユニット２６の姿勢は、加熱ユニットの下側係止部下流側１７ａ、上側係止部下流側２０ａと、案内溝係止部下流側２２ａの寸法だけからしか影響を受けないため、従来と比較し安定した姿勢が維持できる。

（３）加熱ユニット２６の姿勢の定着性への影響
図５は、本実施例における定着ニップＮとヒータ１５との相対位置を示す図であり、図６は、本実施例の定着ニップＮ内の圧力と温度分布を示す図である。図７は、本実施例と比較して加熱ユニット２６の姿勢が傾いた場合の定着ニップＮ１とヒータ１５との相対位置を示す図であり、図８は、その場合の定着ニップＮ１内の圧力と温度の分布を示す図である。説明の便宜上、図８は、定着ニップ面が水平になるように回転させてある。

図６、図８の温度分布が示すように、定着ニップＮ、Ｎ１内の温度分布は、ヒータ中心Ｈから紙搬送方向下流に移動した位置にピークをもった分布となる。これは、ヒータ１５の熱が定着フィルム１６の内面から定着フィルム１６の外面に伝わる間に、定着フィルム１６が記録材搬送方向に移動するためである。また、定着ニップＮ、Ｎ１内の圧力分布は定着ニップＮ、Ｎ１中心Ｏにピークをもった分布となる。

本実施例においては、図５に示すように、ヒータ中心Ｈをニップ中心Ｏに対して被加熱材搬送方向上流側である記録材搬送方向上流側へシフトさせることで、定着ニップＮ内での温度分布のピークと、圧力分布のピークを近づけている。

図７のように、加熱ユニット２の姿勢が傾いた場合は、その影響により、ヒータ中心Ｈと定着ニップ中心Ｏの相対位置が図５と異なり、ヒータ中心Ｈはニップ中心Ｏに対して記録材搬送方向下流側へシフトしている。そのため、図８に示すように、定着ニップＮ内での温度分布のピークと、圧力分布のピークがずれる。

次に、図９の定着メカニズムを用いながら、本実施例と本実施例と比較し加熱ユニットが傾いた場合の定着性について説明する。

図９において、長丸で表した未定着トナーｔは溶解し粘性が低いものであり、丸で表した溶解していない未定着トナーｔが、定着ニップＮのヒータ１５からの熱により徐々に溶解していく様子を示したものである。

図６のように、温度分布のピークと圧力分布のピークが近づいた場合には、トナーｔが溶解して粘性が低い状態で定着されるため定着性は良好である。図８のように、温度の分
布のピークが圧力の分布のピークより記録材搬送方向下流側にずれている場合は、トナーｔが溶解しきっていない状態で定着しようとするため、定着性は悪化する。定着性が悪い場合には、未定着のトナーが定着フィルム１６に付着し、定着フィルム１６周期で画像がオフセットしてしまう現象（コールドオフセット）が発生する。また、逆にヒータ１５温度を上げすぎても、溶解したトナーの粘性が低くなりすぎ、溶融したトナーが記録材に保持されず定着フィルム１５に付着し、定着フィルム１５周期で画像がオフセットしてしまう現象（ホットオフセット）が発生することがある。

以上のように、加熱ユニット２６の姿勢は、定着性に影響を与え、ひいては、定着不良、コールドオフセット、ホットオフセットといった画像不良にも影響を与える。つまり、本実施例においては、加熱ユニット２６の姿勢が安定するため、そのような画像不良を低減することが可能となる。

本実施例ではヒータ１５中心と定着ニップＮ中心をずらした系を例として説明しているが、もちろん、ヒータ中心と定着ニップ中心Ｏを一致させた場合にも、本実施例の加圧方法を用いることで加熱ユニット２６の姿勢を安定させることができる。

以上、本実施例によれば、加熱ユニット２６の姿勢に対する、加熱ユニット２６と加熱ユニット支持部材である定着フレーム２１の寸法公差の影響を低減し、加熱ユニット２６の姿勢を安定させることができる。それにより、加熱ユニット２６のヒータ１５と定着ニップＮとの相対位置のばらつきを抑え、それが原因で発生する定着不良、コールドオフセット、ホットオフセットといった画像不良を低減することができる。

次に本発明の実施例２について説明する。
本実施例においては、加熱定着装置の加圧部分のみが、先述の実施例１と異なるため、主としてその異なる部分のみについて説明を行い、それ以外の構成に関しては、実施例１と同一であり、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明は省略する。

図１０、図１１は、それぞれ、定着ニップを形成するために、ヒータ１５を加圧ローラ１８に対して加圧する本実施例２の加熱定着装置の加圧部を示した斜視図、側面図である。

本実施例２においては、フランジ２０の加圧部位２０ｃは、定着ニップＮの中心点を通る共通法線の仮想線上に対して（本実施例では、法線上に加圧ローラ１８の中心を含む）、記録材の搬送方向下流側に所定量ずれた位置、すなわち、ｃだけずらした位置にある。また、加圧板２４と加圧部位２０ｃの接触点における共通法線は定着フレーム２１の案内溝２２と平行である。

図１１には、定着フィルム１６を除いた加熱ユニット２６に働く外力を示してある。中の各記号は、それぞれ以下の通りである。

Ｐ ：加圧板２４がフランジ２０の加圧部位２０ｃを押圧する力
Ｎｚ：加圧ローラ１８からの抗力
Ｆ ：加熱ユニットの下側係止部下流側１７ａが案内溝係止部下流側２２ａから受ける抗力（Ｆ＜０の場合は、下側係止部上流側１７ｂが案内溝係止部上流側２２ｂから受ける抗力）
Ｇ ：加熱ユニットの上側係止部下流側２０ａが案内溝係止部下流側２２ａから受ける抗力（Ｇ＜０の場合は、下側係止部上流側１７ｂが案内溝係止部上流側２２ｂから受ける抗力）
μ ：定着フィルム１６とヒータ１５の摩擦係数
ａ ：定着ニップ面Ｎから加熱ユニット下側係止部１７ａ、１７ｂまでの距離
ｂ ：定着ニップ面Ｎから加熱ユニット上側係止部２０ａ、２０ｂまでの距離
ｃ ：定着ニップＯ中心を通り案内溝２２に平行な直線と、加圧板２４と加圧部位２０ｃとの接触点の距離

ここで、加熱ユニット２６の下側とは案内溝２２方向の加圧ローラ１８側であり、上側とはその他方側であり、上流側、下流側とは記録材搬送方向に対する上流側、下流側である。

ｚ方向（案内溝２２と平行方向）の力、ｙ方向（案内溝２２と垂直方向）の力、Ｏ点（定着ニップ中心）回りの回転モーメントの釣り合い式は以下のようになる。
ｚ方向の力；Ｐ＝Ｎｚ
ｙ方向の力；Ｆ＋Ｇ＝μＮｚ
Ｏ周りの回転モーメント；ａＦ＋ｂＧ＝ｃＰ

以上の３式から
Ｆ＝Ｐ（μｂ−ｃ）／（ｂ−ａ）
Ｇ＝Ｐ（ｃ−μａ）／（ｂ−ａ）
となる。
ここで、本実施例においては、μを実測から求め、ａ、ｂ、ｃを
μｂ＞ｃ＞μａ
という関係を満足するように設定し、Ｆ＞０、Ｇ＞０としている。つまり、加熱ユニット２６の下側係止部であるヒータホルダ１７の下側係止部下流側１７ａ、上側係止部であるフランジ２０の上側係止部下流側２０ａは、ともに、案内溝係止部下流側２２ａに突き当たっていることになる。

したがって、加熱ユニット２６の姿勢は、加熱ユニット２６の下側及び上側係止部下流側１７ａ，２０ａと、案内溝係止部下流側２２ａの寸法だけからしか影響を受けないため、従来と比較し安定する。また、加熱ユニット２６の姿勢の定着性への影響については、実施例１で説明した通りである。

なお、本実施例は、加圧板２４と加圧部位２０ｃの接触点における共通法線は定着フレーム２１の案内溝２２と平行の構成としたが、実施例１のように、角度を持って形成しても同様な効果が得られる。

以上、本実施例によれば、加熱ユニット２６の姿勢に対する、加熱ユニット２６と加熱ユニット２６と加圧ローラ１８の保持部材である定着フレーム２１の寸法公差の影響を低減し、加熱ユニット２６の姿勢を安定させることができる。それにより、加熱ユニット２６のヒータ１５と定着ニップＮとの相対位置のばらつきを抑え、それが原因で発生する、定着不良、コールドオフセット、ホットオフセットといった画像不良を低減することができる。

次に本発明の実施例３について説明する。

本実施例３についても、加熱定着装置の加圧部分のみが、先述の実施例１と異なるため、主としてその異なる部分のみについて説明を行い、それ以外の構成に関しては、実施例１と同一であり、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明は省略する。

図１２、図１３は、それぞれ、定着ニップを形成するために、ヒータを加圧ローラに対して加圧する本実施例の定着装置の加圧部を示した斜視図、側面図である。

本実施例においては、加熱ユニット２６の下側係止部下流側１７ａ、上流側１７ｂが、定着ニップＮより加圧ローラ１８側の位置にある。すなわち、加熱ユニット２６は、加熱ユニット２６と加圧ローラ１８との定着ニップＮにおける共通接線で分けられる領域のうち、少なくとも圧接部材としての加圧ローラ１８側に、ヒータホルダ１７の下側係止部下流側１７ａを備えている。この下側係止部下流側１７ａが案内溝係止部下流側２２ａに係合する。
フランジ２０の加圧部位２０ｃは、定着ニップの中心を通るニップ面における法線上（本実施例では、法線上に加圧ローラ１８の中心を含む）にある。また、加圧板２４と加圧部位２０ｃの接触点における共通法線は、定着フレーム２１の案内溝２２と平行である。

図１３には、定着フィルム１６を除いた加熱ユニット２６に働く外力を示してある。図中の各記号は、それぞれ以下の通りである。

Ｐ ：加圧板２４がフランジ２０の加圧部位２０ｃを押圧する力
Ｎｚ：加圧ローラ１８からの抗力
Ｆ ：加熱ユニット２６の下側係止部下流側１７ａが案内溝係止部下流側２２ａから受ける抗力（Ｆ＜０の場合は、下側係止部上流側１７ｂが案内溝係止部上流側２２ｂから受ける抗力）
Ｇ ：加熱ユニットの上側係止部下流側２０ａが案内溝係止部下流側２２ａから受ける抗力（Ｇ＜０の場合は、下側係止部上流側１７ｂが案内溝係止部上流側２２ｂから受ける抗力）
μ ：定着フィルム１６とヒータ１５の摩擦係数
ａ ：定着ニップ面Ｎから加熱ユニット下側係止部１７ａ、１７ｂまでの距離
ｂ ：定着ニップ面Ｎから加熱ユニット上側係止部２０ａ、２０ｂまでの距離
ここで、加熱ユニットの下側とは案内溝方向の加圧ローラ側であり、上側とはその他方側であり、上流側、下流側とは記録材搬送方向に対する上流側、下流側である。

ｚ方向（案内溝と平行方向）の力、ｙ方向（案内溝と垂直方向）の力、Ｏ点（定着ニップ中心）回りの回転モーメントの釣り合い式は以下のようになる。
ｚ方向の力；Ｐ＝Ｎｚ
ｙ方向の力；Ｆ＋Ｇ＝μＮｚ
Ｏ周りの回転モーメント；−ａＦ＋ｂＧ＝０

以上の３つの式から
Ｆ＝μｂＰ／（ａ＋ｂ）＞０
Ｇ＝μａＰ／（ａ＋ｂ）＞０
となる。つまり、加熱ユニット２６の下側係止部下流側１７ａ、上側係止部下流側２０ａ共に案内溝係止部下流側２２ａに突き当たっていることになる。

したがって、加熱ユニット２６の姿勢は、加熱ユニットの下側係止部下流側１７ａ、上側係止部下流側２０ａと、案内溝係止部下流側２２ａの寸法だけからしか影響を受けないため、従来と比較し安定した姿勢が維持できる。また、加熱ユニット２６の姿勢の定着性への影響については、実施例１で説明した通りである。

なお、加圧板２４と加圧部位２０ｃの接触点における共通法線は定着フレーム２１の案内溝２２と平行の構成としたが、実施例１のように、角度を持って形成しても同様な効果が得られる。

また、定着ニップの中心を通るニップ面法線（本実施例では、加圧ローラ１８の中心）上にある構成としたが、実施例２のように、ずらした構成でも同様な効果が得られる。

以上、本実施例３によれば、加熱ユニット２６の姿勢に対する、加熱ユニット２６と加熱ユニット支持部材である定着フレーム２１の寸法公差の影響を低減し、加熱ユニット２６の姿勢を安定させることができる。それにより、加熱ユニット２６のヒータ１５と定着ニップＮとの相対位置のばらつきを抑え、それが原因で発生する、定着不良、コールドオフセット、ホットオフセットといった画像不良を低減することができる。

なお、上記各実施例では、本発明の像加熱装置をトナー画像を加熱定着する加熱定着装置を例にとって説明したが、本発明は加熱定着装置に限定されるものではなく、画像を定着した記録材に光沢を付与するような光沢付与装置などについても広く適用可能である。

本発明における像加熱装置の実施例である加熱定着装置を搭載した画像形成装置の縦断面図である。 図１の加熱定着装置の縦断面図である。 図２の加熱定着装置の斜視図である。 本発明の実施例１における定着装置の側面図である。 本発明の実施例１における定着ニップの状態を示す図である。 本発明の実施例１における定着ニップ内の温度と圧力の分布図である。 本発明と比較して、加熱ユニットの姿勢が傾いた場合の定着ニップの状態を示す図である。 本発明と比較して、加熱ユニットの姿勢が傾いた場合の定着ニップ内の温度と圧力分布図である。 定着ニップ部におけるトナーの溶解状態を示す図である。 本発明の実施例２における加熱定着装置の斜視図である。 本発明の実施例２における加熱定着装置の側面図である。 本発明の実施例３における加熱定着装置の斜視図である。 本発明の実施例３における加熱定着装置の側面図である。 従来の加熱定着装置の斜視図である。 従来の加熱定着装置の側面図である。

符号の説明

１‥‥画像形成装置
２‥‥定着装置
１５・・・・ヒータ（加熱体）
１６・・・・定着フィルム（可撓性スリーブ）
１７・・・・ヒータホルダ（加熱体支持部材）
１７ａ、１７ｂ・・・・加熱ユニット下側係止部
１８・・・・加圧ローラ（圧接部材）
１９・・・・定着ステー
２０・・・・フランジ（係止部）
２０ａ、２０ｂ・・・・加熱ユニット上側係止部
２０ｃ・・・・加圧部位
２１・・・・定着フレーム（支持部材）
２２・・・・案内溝
２２ａ、２２ｂ・・・・案内溝係止部
２４・・・・加圧板（加圧部材）
２５・・・・加圧バネ（加圧部材）
２６・・・・加熱ユニット

Claims (4)

1. 可撓性スリーブと、
   基板と該基板の長手方向に沿って設けられている発熱抵抗体とを有し、前記可撓性スリーブの内面に接触する加熱体と、
   端部が前記可撓性スリーブの筒の中からはみ出るように前記可撓性スリーブの筒の中に配置されており、前記加熱体を支持する加熱体支持部材と、
   前記可撓性スリーブの端面に対向する位置に配置されており、前記可撓性スリーブの長手方向の位置を規制するためのフランジと、
   前記可撓性スリーブを介して前記加熱体に圧接すると共に前記可撓性スリーブを駆動するローラと、
   前記フランジを前記ローラに向って加圧する加圧部材と、
   装置フレームと、
   を有し、前記可撓性スリーブと前記ローラの間で画像を担持する被加熱材を挟持搬送しつつ画像を加熱する像加熱装置において、
   前記ローラを保持する前記装置フレームに設けられた溝に対して前記加熱体支持部材と前記フランジを挿入し、且つ前記加圧部材で前記フランジを付勢することにより前記可撓性スリーブと前記加熱体が前記装置フレームに保持されており、
   前記ローラが被加熱材を搬送する方向に回転することによって前記加熱体に前記加熱体の姿勢が傾く方向の回転モーメントが働いても、前記加熱体支持部材と前記フランジが前記装置フレームの溝の被加熱材搬送方向下流側の縁に接触する状態を維持するように前記加圧部材が前記フランジを付勢する構成となっていることを特徴とする像加熱装置。
2. 前記フランジと前記加圧部材との加圧点における共通法線方向が、前記可撓性スリーブを介した前記加熱体と前記ローラとの圧接部における共通法線方向に対して被加熱材搬送方向下流側に所定角度だけずらして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記フランジと前記加圧部材との加圧点が、前記可撓性スリーブを介した前記加熱体と前記ローラとの圧接部の被加熱材搬送方向に対する中心点を通る共通法線の仮想線上に対して、被加熱材搬送方向下流側に所定量ずらして設けられていることを特徴とする請求項
   １に記載の像加熱装置。
4. 前記加熱体支持部材は、前記可撓性スリーブを介した前記加熱体と前記ローラとの圧接部における共通接線で分けられる領域のうち少なくとも前記ローラ側に、前記装置フレームの溝の縁に接触する部分を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の像加熱装置。
   

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