(57)【要約】【課題】  熱伝導シートを用いた定着装置において、熱伝導シートによる均熱効果をさらに向上させ、生産性を高めることを可能とした定着装置を提供する。【解決手段】  フィルムが周囲を回転可能に構成され、円筒部材とニップを形成するようにフィルムを支持する支持部材と、支持部材を支持し、フィルムを円筒部材に向けて付勢するための加圧部材と、フィルムと円筒部材のうち少なくとも一方を加熱する加熱源と、を有する定着装置であって、支持部材とフィルムとの間に配設され、円筒部材の軸線方向における、定着装置で定着可能な最小サイズの記録材に比べて長い、熱伝導率がフィルムより高い熱伝導部材を有し、加圧部材は、熱伝導率がフィルムより高く、熱伝導部材と接触するように構成されている。【選択図】  図２
2020034874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状のフィルムと、
前記フィルムと接触する回転可能な円筒部材と、
前記フィルムが周囲を回転可能に構成され、前記円筒部材とニップを形成するように前記フィルムを支持する支持部材と、
前記支持部材を支持し、前記フィルムを前記円筒部材に向けて付勢するための加圧部材と、
前記フィルムと前記円筒部材のうち少なくとも一方を加熱する加熱源と、
を有する、記録材上の現像剤を定着する定着装置であって、
前記支持部材と前記フィルムとの間に配設され、前記円筒部材の軸線方向における、前記定着装置で定着可能な最小サイズの記録材に比べて長い、熱伝導率が前記フィルムより高い熱伝導部材を有し、
前記加圧部材は、熱伝導率が前記フィルムより高く、前記熱伝導部材と接触するように構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記熱伝導部材は、面方向の熱伝導率が厚み方向よりも大きい層を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記熱伝導部材は、グラファイトシートが用いられていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記熱伝導部材は、基層と、熱伝導率が前記フィルムよりも大きい熱伝導層と、を含み、前記基層が前記フィルムと接触するように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記熱伝導層は、グラファイトシートであることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記加圧部材は、金属材料で構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記加圧部材は、前記支持部材を前記円筒部材へ付勢する板バネであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真画像方式を用いた複写機やプリンタなどに用いられる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の定着装置において、加熱源の長手幅よりも狭い記録用紙を繰り返し通紙した場合、定着装置の非通紙域が過昇温してしまう課題（以下、非通紙部昇温）が、従来から知られている。特に、定着ニップを形成する部材に、熱容量の小さいベルト（フィルム）を用いた定着装置においては、ローラに比べて温調の立ち上げを速くできる利点がある一方、ローラに比べて長手方向の熱伝導が悪く、非通紙部昇温が大きくなり易いといった難点がある。
【０００３】
この非通紙部昇温を低減させる対策として、加熱源を長手幅方向に分割し、紙サイズに応じて加熱幅を調整する手段や、熱伝導部材等を用いて通紙域と非通紙域の熱を均熱化する手段などが知られている。
【０００４】
後者の均熱化する手段の一つとして、熱伝導率の高い材料で構成された熱伝導シートを用いることが知られている。例えば、熱伝導シートとして熱伝導率の高いグラファイトシートを定着ニップ付近の加熱源と支持部材との間に配置した定着装置が提案されている（特許文献１）。熱伝導シートは、定着ニップを形成する加圧力で、加熱源を介してフィルムに対し押圧されることにより、熱伝導シートにも伝熱させ易くし、シート自身がもつ高い熱伝導性によって長手方向を均熱し、非通紙部昇温を緩和している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３１７８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画像形成装置の生産性をさらに向上させる場合、画像形成のプロセス速度の高速化に伴う定着温度の上昇や、単位時間当たりの通紙枚数の増加に伴う加熱量の増加によって、非通紙部昇温はさらに大きくなってしまう。このため、熱伝導シートは、従来以上に高い均熱効果を奏するものとされることが求められている。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決するためのものであって、熱伝導シートを用いた定着装置において、熱伝導シートによる均熱効果をさらに向上させ、生産性を高めることを可能とした定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本出願に係る定着装置は、無端状のフィルムと、フィルムと接触する回転可能な円筒部材と、フィルムが周囲を回転可能に構成され、円筒部材とニップを形成するようにフィルムを支持する支持部材と、支持部材を支持し、フィルムを円筒部材に向けて付勢するための加圧部材と、フィルムと円筒部材のうち少なくとも一方を加熱する加熱源と、を有する、記録材上の現像剤を定着する定着装置であって、支持部材とフィルムとの間に配設され、円筒部材の軸線方向における、定着装置で定着可能な最小サイズの記録材に比べて長い、熱伝導率がフィルムより高い熱伝導部材を有し、加圧部材は、熱伝導率がフィルムより高く、熱伝導部材と接触するように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、熱伝導シートによる均熱効果を、比較的簡易な構成で、さらに高めることができる。よって、非通紙部昇温をより一層抑制することができるので、画像形成プロセスを高速化し、生産性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の画像形成装置の横断面模型図
【図２】実施例１の定着器の要部の横断面模型図
【図３】実施例１の定着器の要部の正面模型図
【図４】実施例１の定着器の加圧フィルム内部に配置される部材の横断面模型図
【図５】低摩擦シートと熱伝導シートを一体化したシート構成の一例を示す横断面模型図
【図６】比較例の定着器の加圧フィルム内部に配置される部材の横断面模型図
【図７】実施例２の定着装置の要部の横断面模型図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施例１＞
本発明の実施形態として、実施例１の定着装置の構成について、以下に説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対的な位置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲を以下の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１２】
（１）  画像形成装置の全体構成
まず、本実施例の形態に係る画像形成装置の全体構成について、図１を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の定着装置としての定着器２００を搭載した画像形成装置の一例であるフルカラーレーザービームプリンタ１７１（以後、プリンタ）の全体構成を示す横断面模型図である。尚、本実施例として、感光ドラムを複数備えたフルカラーレーザービームプリンタを取り上げたが、本発明はこれに限らず、感光ドラムを一つ備えたモノクロの複写機、プリンタにも適用することができる。
【００１４】
プリンタ１７１の下部には、給紙カセット１６１が引き出し可能に収納されている。給紙カセット１６１に紙等の記録材Ｐを積載収容し、搬送手段としてのピックアップローラ１６２により記録材Ｐは給紙カセット１６１から給送され、フィード・リタードローラ対１１４により１枚毎に分離され、レジストローラ対１１５に給送される。ピックアップローラ１６２の動作タイミングは、不図示の記録用紙搬送制御手段によって制御されている。
【００１５】
レジストローラ対１１５には、記録用紙検知手段としてのレジシャッタ１５１がレジストローラ軸を中心に回動可能に配設されている。記録材Ｐがレジストローラ対１１５に進入すると、記録材Ｐの先端によってレジシャッタ１５１が押し上げられて回動する。この時のレジシャッタ１５１の回動を不図示のフォトセンサなどで検知することにより、記録材Ｐがレジストローラ対１１５に進入したタイミングを把握することができる。
【００１６】
プリンタ１７１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する画像形成部としての画像形成ステーション１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃ、１０７Ｋを備えている。各画像形成ステーション１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃ、１０７Ｋは、現像装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ、クリーニング装置１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋ、レーザースキャナ１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋ、を備えている。現像装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋは、現像ローラ１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋを有している。またクリーニング装置１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋは、感光ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ、帯電装置１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ、クリーニングブレード１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋを有している。画像形成ステーション１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃ、１０７Ｋでは、中間転写ベルト１２９を介して、感光ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋのそれぞれに対向する位置に一次転写部１０８Ｙ、１０８Ｍ、１０８Ｃ、１０８Ｋ、が設けられている。
【００１７】
なお図１中の各部材を指し示す符号において、数字の後ろに付いた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれの部材が配設される画像ステーションを示しており、同一数字の部材には実質的な動作に差がない。よって以降の説明では、添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。
【００１８】
帯電装置１０２は、像担持体としての感光ドラム１０１の表面を均一に帯電する。露光手段としてのレーザースキャナ１０３は、帯電された感光ドラム１０１に画像情報に基づいてレーザービームを照射し、感光ドラム１０１上に静電潜像を形成する。現像ローラ１０５は、感光ドラム１０１上の静電潜像にトナー（現像剤）を付着させてトナー像として現像する。一次転写部１０８は、感光ドラム１０１上のトナー像を中間転写ベルト１２９に転写する。クリーニングブレード１０６は、一次転写部１０８で転写されずに感光ドラム１０１上に残ったトナーをクリーニングする。
【００１９】
一次転写部１０８で転写された中間転写ベルト１２９上のトナー像は、対向ローラ１６７と二次転写ローラ１６３によって形成される二次転写部１７０にて記録材Ｐに転写される。二次転写部１７０で記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト１２９上に残った二次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１６６によって除去され回収される。二次転写部１７０を通過した記録材Ｐは、その後、定着装置としての定着器２００を通過し、トナー像が記録材Ｐ上に定着される。
【００２０】
トナー像が定着された記録材Ｐは、その後、排出ローラ対１６４に搬送される。排出ローラ対１６４を通過後、記録材Ｐは記録用紙積載部１６５に排出される。
【００２１】
（２）  定着器２００の全体構成
定着器２００の全体構成に関し、定着器の横断面方向から見た各部材の配置と機能について、図２を用いて説明する。
【００２２】
図２は、本実施例の定着器２００の要部を示す横断面模型図である。なお、図２における定着器２００は、説明の便宜上、図１における定着器２００の向きに対し、時計回りに９０度回転させて図示されている。
【００２３】
本実施例の定着器２００は、記録材Ｐ上に転写されたトナー像と接触する側に定着ローラ５１を配置し、記録材Ｐを挟んで定着ローラ５１と対向する側に加圧フィルム５６を配置している。
【００２４】
円筒部材としての定着ローラ５１は、不図示の駆動伝達手段によって、図中の矢印Ｒ１方向に回転駆動される。そして、無端状の加圧フィルム５６は、定着ローラ５１の回転に従動して矢印Ｒ２方向に回転される。その結果、記録材Ｐは、定着器２００において、図中の矢印Ｄ方向に搬送される。
【００２５】
定着ローラ５１は、円筒状に形成された金属製の管５４の周囲に、耐熱性を有する弾性層５３及び離型層５２を積層して構成される。管５４は、鉄、アルミニウム、ＳＵＳ等の熱伝導率の高い金属製（ここでは、薄肉高張力鋼管を用いる）の円筒状の部材で構成される。
【００２６】
弾性層５３は、耐熱性の高い弾性体であればどのような材料を用いることも可能である。特に、ゴム硬度が２５〜４０度（ＪＩＳ−Ａ）程度のゴム、エラストマ等の弾性体を用いるのが好ましく、具体的には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が好ましい。
【００２７】
離型層５２は、耐熱性の樹脂であればどのような樹脂を用いてもよく、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂等を用いることができるが、離型層５２のトナーに対する離型性や耐摩耗性の観点から、フッ素樹脂が適している。フッ素樹脂としては、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）等が使用できる。
【００２８】
定着ローラ５１の内部には、加熱源としてのハロゲンランプ５５が配設される。定着ローラ５１の表面の周囲には、非接触型の温度センサ８０が配設される。この温度センサ８０による温度計測値に基づいて、画像形成装置の不図示の制御部がハロゲンランプ５５の点灯を制御し、定着ローラ５１の表面温度が所定の設定温度を維持するように調整する。ハロゲンランプの加熱幅は、定着ローラ５１上で、最大通紙幅であるＬＴＲサイズ縦送り時の幅２１５．９ｍｍ以上の長さとし、本実施例では２２４ｍｍとしている。
【００２９】
加圧フィルム５６は、基層５７と、その外周に被覆された離型層５８で構成される。基層５７は、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等の耐熱樹脂やＳＵＳ、ニッケル、銅等の金属により形成される。基層５７の厚みは、可撓性を確保するため、材質にもよるが、３０〜２００μｍ程度が好ましい。離型層５８は、フッ素樹脂、例えばＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなどで形成される。本実施例では、加圧フィルム５６は、基層５７がポリイミド、表層５８がＰＴＦＥで構成されている。
【００３０】
加圧フィルム５６の内部には、ニップ形成部材５９と加圧ステー７０が配設され、ニップ形成部材５９と加圧ステー７０の周囲を加圧フィルム５６が回転可能に構成されている。加圧ステー７０は、板バネ７１を介してニップ形成部材５９を支持し、ひいては加圧フィルム５６を支持するように構成されている。ニップ形成部材５９は、弾性パッド部材６０と、パッドホルダ６２より構成される。そして、ニップ形成部材５９は、支持部材として、定着ローラ５１に対し、加圧フィルム５６を所定の圧力で押圧し、定着ローラ５１と加圧フィルム５６との間にニップ部Ｎを形成する。ニップ部Ｎの長手方向の長さは、最大通紙幅のＬＴＲサイズ縦送り時の幅２１５．９ｍｍ以上としている。加圧フィルム５６の内部に設けられた各部材の詳細については、次項で説明する。ここで、長手方向とは、加熱源であるハロゲンランプ５５の長手方向を指し、円筒部材である定着ローラ５１の軸線方向と同一方向である。
【００３１】
次に、定着器２００の正面方向から見た各部材の配置と機能について、図３を用いて説明する。図３は、本実施例の定着器２００の要部を示す正面模型図である。
【００３２】
加圧ステー７０は、移動可能に配設された可動板金６９ａ、６９ｂに固定されている。可動板金６９ａ、６９ｂと装置シャーシ側のばね受け部材１８ａ、１８ｂとの間にそれぞれ加圧バネ１７ａ、１７ｂを縮設することで可動板金６９ａ、６９ｂに押し下げ力を作用させている。その結果、加圧ステー７０が、ニップ形成部材５９（図２および図４参照）を定着ローラ５１へ押圧し、加圧フィルム５６を定着ローラ５１に押し付け、ニップ部Ｎを形成する。本実施例の定着器２００では、総圧として約１００Ｎ〜２５０Ｎ（約１０ｋｇｆ〜約２５ｋｇｆ）の加圧力を付与している。
【００３３】
フランジ部材１２ａ・１２ｂは、加圧フィルム５６の左右両端部に外嵌され、その左右位置を規制部材１３ａ・１３ｂによって規制されつつ、回転自在に取り付けられる。フランジ部材１２ａ・１２ｂおよび規制部材１３ａ・１３ｂは、加圧フィルム５６の長手方向の寄り移動を規制する機能を有する。
【００３４】
フランジ部材１２ａ・１２ｂおよび規制部材１３ａ・１３ｂの材質としては、ＬＣＰ樹脂等の耐熱性の高い材料で構成される。
【００３５】
次に、印刷時の定着器２００の動作について説明する。
【００３６】
画像形成動作開始と共に、定着ローラ５１内部に配置されたハロゲンランプ５５に通電が開始される。ハロゲンランプ５５による加熱により、定着ローラ５１表面が所定温度まで上昇したタイミング以降に、所定のタイミングで記録材Ｐがニップ部Ｎに搬入され、記録材Ｐ上のトナー像が定着処理される。
【００３７】
（３）  加圧フィルム５６内に配置された部材の構成
次に、定着器２００の加圧フィルム５６内部に配置されている部材について、図４を用いて説明する。
【００３８】
図４は、本実施例の定着器２００の加圧フィルム５６内部に配置された部材のみを示した横断面模型図である。矢印Ｄは、記録材Ｐの搬送方向を示している。
【００３９】
弾性パッド部材６０は、ニップ部Ｎを形成する側が定着ローラ５１（図２参照）の形状に合わせて凹状に湾曲している弾性部材である。弾性パッド部材６０は、パッドホルダ６２によって保持され、ニップ部Ｎの搬送方向上流側の入り口から下流にかけて配置される。この弾性パッド部材６０の作用により、搬送方向Ｄに広いニップ部Ｎが形成され、十分な定着能力が確保される。
【００４０】
弾性パッド部材６０は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有する弾性材料で構成される。本実施例の弾性パッド部材６０は、シリコーンゴムで構成されている。
【００４１】
パッドホルダ６２は、下流アゴ部６２ａと、弾性パッド部材６０を支持するパッド受け部６２ｂが一体に構成されている。下流アゴ部６２ａは、ニップ部Ｎの搬送方向下流側の出口に配置される。下流アゴ部６２ａは、ニップ部Ｎの出口において、定着ローラ５１（図２参照）の弾性層５３や離型層５２を所定の曲率に弾性変形させ、記録材Ｐの分離性を向上させている。
【００４２】
パッドホルダ６２は、弾性パッド部材６０よりも硬く、剛性を有する部材で構成される。例えば、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、液晶ポリマーなどの耐熱性を有する樹脂、または、鉄、ＳＵＳ、アルミニウムなどの金属材料で形成することができる。本実施例のパッドホルダ６２は液晶ポリマーで構成されている。
【００４３】
板バネ７１は、加圧ステー７０に固定されており、加圧部材としてニップ形成部材５９を加圧支持する。板バネ７１は、加圧ステーの板バネ支持部７０ｃで支持される片持ち梁となっている。板バネの取り付け部７１ｂは、加圧ステーの上流側腕部７０ａの側面にビス７４によって固定される。板バネ７１が片持ち梁として揺動できるように、加圧ステーの搬送方向下流側腕部７０ｂは、搬送方向上流側腕部７０ａよりも短くされ、板バネ７１と接触しない空間を確保している。また、板バネ７１の長手方向の長さは、ニップ部Ｎを加圧するニップ形成部材５９を支持するため、ニップ部Ｎの長さと同様に、最大通紙幅のＬＴＲサイズ縦送り時の幅２１５．９ｍｍ以上としている。
【００４４】
ニップ部Ｎに記録材Ｐが侵入すると、記録材Ｐの厚みに応じて、通紙域の板バネ７１が揺動し、通紙域のニップ部Ｎに適切な圧力を付与することができる。一方で、非通紙域における過剰な圧力付与を抑えることにより、定着ローラ５１や加圧フィルム５６への機械的なダメージを低減させている。
【００４５】
板バネ７１は、付与される加圧力の範囲で弾性変形する材料で構成される。また、板バネ７１は、後述する第一の熱伝導部材としての熱伝導シート９０とは別に、第二の熱伝導部材としても機能させるため、加圧フィルム５６のポリイミド樹脂と比較して熱伝導率が大きい材料で構成される。よって、板バネ７１は、板状の金属材料等で構成される。本実施例の板バネ７１は、０．４ｍｍ厚のＳＵＳ材で構成されている。
【００４６】
加圧ステー７０は、剛性を確保するため、アルファベットのＵの字形状の断面形状をしている。そして、ニップ部Ｎの長手方向全域を加圧するため、加圧ステー７０の長手方向の長さは、取り付けられている板バネ７１と同様に、最大通紙幅のＬＴＲサイズ縦送り時の幅２１５．９ｍｍ以上としている。
【００４７】
加圧ステー７０は、亜鉛メッキ鋼板やＳＵＳ３０４などの鋼材によって形成される。本実施例では、加圧ステー７０として、板厚２ｍｍの亜鉛メッキ鋼板を用いている。本実施例の加圧ステー７０は、加圧フィルム５６のポリイミドと比較して熱伝導率が大きい金属材料で構成されているので、板バネ７１と接触している加圧ステー７０も、実質的に熱伝導部材としても機能する。
【００４８】
（４）  低摩擦シートと熱伝導シートの構成
次に、摺動部材としての低摩擦シート７２と、第一の熱伝導部材としての熱伝導シート９０に関し、説明する。
【００４９】
低摩擦シート７２は、加圧フィルム５６との摺動抵抗を低減し、記録材Ｐと定着ローラ５１や加圧フィルム５６との間で発生するスリップを防止する。このため、低摩擦シート７２は、少なくともニップ部Ｎにおいて、加圧フィルム５６（図２参照）の内周面と直接接触するように配置される。低摩擦シート７２の長手方向の長さは、ニップ部Ｎの長手方向の長さと同等以上としている。
【００５０】
低摩擦シート７２は、加圧フィルム５６の内周面との摩擦係数が小さく、耐摩耗性・耐熱性に優れた材質で構成することが望ましい。例えば、フッ素樹脂で形成したシート、ガラス繊維シート、耐熱性のある基層にフッ素樹脂などの摺動層を設けた多層構成のシート等が挙げられる。また、低摩擦シート７２の厚みは、弾性パッド部材６０による弾性機能や、加圧フィルム５６から後述する熱伝導シート９０への伝熱を大きく妨げないよう、薄くすることが望ましい。本実施例では、低摩擦シート７２として、２０μｍ厚のポリイミドからなる基層上に、２０μｍ厚のフッ素樹脂からなる摺動層を設けた２層構成のシートを用いた。
【００５１】
熱伝導シート９０は、定着ローラ５１や加圧フィルム５６に生じた非通紙部昇温を、面方向の高い熱伝導性により均熱化する作用を有するものであるが、その材質等の詳細については後述する。熱伝導シート９０は、ニップ部Ｎにおいて、熱伝導シート９０の一部（第一の領域９０ａ）が低摩擦シート７２とニップ形成部材５９の間に位置するように設けられる。これにより、熱伝導シート９０が加圧フィルム５６と摺擦しないため、加圧フィルム５６との摺擦に耐え得る強度が確保できていない熱伝導シート９０であっても使用できる。また熱伝導シート９０の第一の領域９０ａを低摩擦シート７２とニップ形成部材５９との間に配設する構成とすることで、非通紙部昇温が生じているニップ部Ｎの界面からの伝熱距離を近くし、より大きな均熱効果を発揮できる構成とした。
【００５２】
熱伝導シート９０の長手方向の長さは、ニップ部Ｎの長さと同様に、最大通紙幅のＬＴＲサイズ縦送り時の幅２１５．９ｍｍ以上としている。なお、熱伝導シート９０は、長手方向において、定着器２００で定着可能な最小サイズの記録材Ｐに比べて長ければよい。
【００５３】
このようにして、熱伝導シート９０の第一の領域９０ａは、ニップ部Ｎを形成する加圧力によって、低摩擦シート７２を介して加圧フィルム５６（図２参照）に押圧される。この押圧によって、各部材界面における接触熱抵抗を少なくし、加圧フィルム５６や定着ローラ５１と熱伝導シート９０が伝熱し易いようにしている。
【００５４】
なお本発明は、この限りではなく、熱伝導シート９０自体に、加圧フィルム５６との摺動に耐え得る強度を有し、かつ加圧フィルム５６との摺動性も良好である場合は、熱伝導シート９０を加圧フィルム５６に接触させて直接押圧しても良い。
【００５５】
本実施例では、第一の熱伝導部材である熱伝導シート９０の一部を、第二の熱伝導部材としても機能する板バネ７１に対して直接押圧し、伝熱させる構成としている。
【００５６】
熱伝導シート９０は、加圧フィルム５６に対し押圧されている第一の領域とは異なる第二の領域９０ｂにおいて、板バネ７１に対し、直接押圧される。このため、熱伝導シート９０は、低摩擦シート７２と共に、搬送方向の上流端が、加圧ステーの上流側腕部７０ａ付近まで延ばされている。そして、熱伝導シート９０と低摩擦シート７２は、板バネ７１の取り付け部７１ｂと共に、押え部材７３と加圧ステー７０の間に挟まれるように配置され、ビス７４によって固定される。押え部材７３は、ビス締結による圧力を長手方向に分散し、剛性の低い熱伝導シート９０や低摩擦シート７２にシワ等が入らないような状態で固定させることができる。また、押え部材７３は、熱伝導シート９０を板バネ７１に対し押圧できるので、部材界面における接触熱抵抗を低減し、熱伝導シート９０から板バネ７１への伝熱を向上させることができる。なお、本実施例では、板バネ７１が直接押圧されている加圧ステー７０も、加圧フィルム５６のポリイミドに比べ熱伝導率の大きい金属材料で構成されているため、実質的に板バネ７１と合わせて第二の熱伝導部材として効果を発揮する。
【００５７】
なお、本実施例において、熱伝導シート９０は、定着器２００の構成上、板バネ７１に直接押圧されているが、板バネ７１が無い、定着器構成の場合は、加圧ステー７０に直接押圧させても良い。
【００５８】
次に、本実施例の熱伝導シート９０に関し、加圧フィルム５６に対し押圧する第一の領域９０ａと、板バネ７１に対し押圧する第二の領域９０ｂを異ならせている理由について説明する。
【００５９】
板バネ７１は金属材料で構成されており、熱伝導シート９０のグラファイトシートと比べ、熱容量が大きい。さらに板バネ７１は、同様に金属材料で構成される加圧ステー７０にも直接押圧されているため、熱伝導シート９０の熱は、熱容量の大きい加圧ステー７０まで伝熱される。このため、定着器２００の温調立ち上げ時において、定着ローラ５１の昇温に使われるべき熱が、熱伝導シート９０を介し、熱容量の大きい板バネ７１や加圧ステー７０に短時間のうちに伝熱してしまうと、定着ローラ５１の昇温が遅くなってしまう。そこで、加圧フィルム５６への押圧領域（第一の領域９０ａ）と、加圧ステー７０への押圧領域（第二の領域９０ｂ）とを離すことによって、板バネ７１や加圧ステー７０への伝熱を遅らせている。温調立ち上げ時間は、概ね数秒程度のオーダーであるので、板バネ７１や加圧ステー７０への伝熱を遅らせた分だけ、本構成による温調立ち上げ時間が延びてしまう弊害を抑制することができる。一方、非通紙部昇温は、温調立ち上げ時間に比べ、小サイズ紙を繰り返し通紙するような、数分から数十分といった相対的に長いオーダーの時間で発現する現象であるので、非通紙部昇温への均熱効果は十分維持される。
【００６０】
熱伝導シート９０は、長手方向の均熱化を図るため、加圧フィルム５６よりも熱伝導率が大きい材料で構成する必要がある。さらに、熱伝導シート９０の厚みについては、低摩擦シート７２と同様に、弾性パッド部材６０による弾性機能を大きく妨げない厚みで構成することが望ましい。
【００６１】
本実施例の加圧フィルム５６に用いているポリイミドよりも熱伝導率が大きい材料としては、例えばアルミニウムや銅などといった薄層の金属シートなどが挙げられる。ポリイミドの熱伝導率が約０．２９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるのに対し、アルミニウムが約２４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）や、銅が約４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。ただし、金属シートは、曲がったり折れたりした際に塑性変形しやすく、ニップ部における局所的な圧ムラを発生させるので、縦スジ状の光沢ムラの原因となりやすいので、取扱いに注意が必要である。
【００６２】
また、弾性パッド部材６０の弾性機能を妨げないよう、熱伝導シート９０の厚みは薄くする必要がある。よって、薄層のシートで十分な熱伝導量を確保するには、より高い熱伝導率を有する材料で熱伝導シート９０を構成するのが好ましい。このような高い熱伝導率を有する材料としては、グラファイトシートが挙げられる。グラファイトシートの熱伝導率は、膜厚によっても異なるが、４０μｍ厚で約１３５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）と、非常に大きい。さらに、グラファイトシートは、その結晶構造に起因して、面方向と厚み方向で熱伝導率が異なる熱伝導異方性を有し、面方向の熱伝導が非常に大きく、厚み方向の熱伝導率が小さいといった特徴を備えている。非通紙部昇温を低減するには、長手方向、すなわち面方向の熱伝導率が大きいことが重要である。また、熱伝導シート９０を挟んで定着ローラ５１と反対側に当接している部材への伝熱を抑制し、温調立ち上げ時に加熱源からの熱を定着ローラ５１の昇温に効率良く使用するためには、熱伝導シート９０の厚み方向の熱伝導率は小さい方が好ましい。以上の観点から、グラファイトシートは熱伝導シート９０に用いることが好適である。本実施例では、より大きい均熱効果と弾性パッドのフィルム追従性を両立させる観点から、４０μｍ厚みのグラファイトシートを用いた。
【００６３】
次に、本実施例における非通紙部昇温の緩和メカニズムについて説明する。
【００６４】
非通紙部昇温が発生すると、定着ローラ５１や加圧フィルム５６の非通紙域において過昇温した熱の一部は、ニップ部Ｎにおいて、熱伝導シート９０（第一の領域９０ａ）に伝熱される。そして非通紙部昇温の熱は、熱伝導シート自身の高い熱伝導により、熱伝導シート９０内で長手方向に均熱化されると共に、熱伝導シート９０の第一の領域９０ａとは異なる第二の領域９０ｂで圧接されている板バネ７１や加圧ステー７０にも伝熱される。板バネ７１や加圧ステー７０は、金属部材で熱伝導が良く、長手方向に延びた部材であるので、熱伝導シート９０から伝熱された熱は、長手方向に、さらに均熱化される。以上のように、熱伝導シート９０を、他の熱伝導部材に押圧し伝熱させることにより、熱伝導シート９０による均熱効果をさらに高めることができる。
【００６５】
なお、本実施例の構成とは別に、低摩擦シート７２と熱伝導シート９０の代わりに、これらの機能をまとめ一体化した１枚のシートを配設しても良い。図５は、一体化シートの一例としての、低摩擦熱伝導シート９１の層構成を示した断面模型図である。低摩擦熱伝導シート９１は、例えば、熱伝導層９１ａとしてのグラファイトシートの上に、基層９１ｂとしてスーパーエンプラ等からなる混合材料を積層し、一体化した部材である。基層９１ｂについては、例えば、ポリイミドなどのような耐熱かつ強度を有する樹脂と、摩擦係数の低いフッ素樹脂との混合材料とすることで、加圧フィルム５６との摺擦に耐え得る強度と良好な摺動性を確保することができる。この場合、低摩擦熱伝導シート９１は、基層９１ｂを加圧フィルム５６内周面と接触するようにして、加圧フィルム５６とニップ形成部材５９との間に配置される。一体化した低摩擦熱伝導シート９１は、低摩擦シートと熱伝導シートが別体の時と比べて、部材間の接触熱抵抗を低減できるので、熱伝導層９１ａによる均熱効果をさらに向上させることができる。
【００６６】
（５）  発明の効果確認
本件の効果を検証するため、熱伝導シートの配置構成が異なる２種類の定着器を用意し、印刷時の非通紙部における部材の温度を比較した。
【００６７】
まず実施例１として、これまで説明してきた構成の定着器を用意した。次に比較例として、実施例１と同じ構成をベースとし、熱伝導シート９０の配置を変更した定着器を用意した。以下に、比較例としての定着器構成に関し、説明する。
【００６８】
図６は、比較例の定着器のニップ部付近の概略断面図である。比較例の定着器の全体構成および熱伝導シート９０の材質や寸法は、実施例１の定着器２００と同一である。比較例の定着器では、熱伝導シート９０の配置と固定方法のみが実施例１と異なる。
【００６９】
比較例では、熱伝導シート９０の搬送方向Ｄの上流端近傍が板バネ７１に対し押圧されないよう、熱伝導シート９０を実施例１よりも搬送方向下流側にずらして配置している。実施例１と比較した際に、熱伝導シート９０の板バネ７１に対する押圧の有無の影響を確認できるようにしている。なお、比較例の熱伝導シート９０の搬送方向Ｄの長さは実施例１と同一であるため、熱伝導シート９０の搬送方向Ｄの下流端は、低摩擦シート７２よりもはみ出している。熱伝導シート９０のはみ出した領域は、加圧フィルム５６と直接接触する可能性はあるものの、押圧されていないため、この領域における熱伝導シート９０と加圧フィルム５６と間の伝熱は実質的に無視できるほど小さい。
【００７０】
また、比較例の熱伝導シート９０は、実施例１のように固定されていないものの、位置が固定されているニップ形成部材５９と低摩擦シート７２との間に設けられるので、実質的に固定された状態となっている。
【００７１】
以上の構成により、比較例の定着器において、熱伝導シート９０の熱は、実質的に板バネ７１に伝熱し難い構成となっている。
【００７２】
非通紙部における部材の温度については、定着ローラ５１および加圧フィルム５６の表面の温度を測定した。非通紙部の温度は、坪量８０ｇ／ｍ２のＡ４サイズ紙をプロセス速度３００ｍｍ／ｓで印刷した時の、通紙域よりも外側、すなわち非通紙域における最高到達温度の値とした。本実施例のハロゲンランプ５５の加熱幅が２２４ｍｍであることを考慮すると、２１０ｍｍ幅のＡ４通紙時は、単純計算で、ニップ部Ｎの長手方向の両端７ｍｍの領域が非通紙部昇温し易い領域となる。なお、定着器の構成違いによる相対比較が出来れば良いため、ここでの非通紙部の温度は、最終的に飽和した温度ではなく、室温状態から連続１０枚印刷した時の温度として、相対比較を行った。温調設定は、定着ニップ下流側の通紙域のスリーブ表面温度が１７０℃になるよう設定した。結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
2020034874.tif 000003
【００７４】
比較例および実施例１のどちらも、定着ローラ５１の非通紙域の温度は、通紙域の制御温度である１７０℃よりも大きく、非通紙部昇温が発生していることが分かる。定着ローラ５１の非通紙部の温度については、実施例１は１９０℃であり、比較例の１９５℃よりも５度低かった。また、加圧フィルム５６の非通紙部の温度については、実施例１は１４０℃であり、比較例の１４９℃に対し、比較例よりも９度低かった。
【００７５】
比較例と実施例１の構成上の差異は、実質的に、板バネ７１に対する熱伝導シート９０の押圧の有無のみであるので、熱伝導シート９０が板バネ７１に対して押圧されている実施例１の方が比較例よりも非通紙域の温度を低減できていることが確認された。
【００７６】
以上の説明したように、第一の熱伝導部材としての熱伝導シート９０を第二の熱伝導部材としての板バネ７１に対して押圧することによって、均熱効果が向上し、非通紙部昇温をより緩和することができる。
【００７７】
＜実施例２＞
実施例１では、加熱源を有さないフィルム内に熱伝導シートを配置した構成について説明したが、本実施例では、加熱源を有するフィルム内に熱伝導シートを配置した構成について説明する。本実施例の画像形成装置の構成は、定着器３００を除き、図１に示した実施例１の画像形成装置と同一であるので、説明を省略する。
【００７８】
次に、本実施例の定着器３００の構成について、図７を用いて説明する。
【００７９】
図７は、定着装置としての定着器３００の要部を示す横断面模型図である。なお、定着器３００は、説明の便宜上、図１における定着器３００の向きに対し、時計方向に９０度回転させて図示されている。
【００８０】
本実施例の定着器３００は、記録材Ｐ上に転写されたトナー像と接触する側に定着フィルム３１０を配置し、記録材Ｐを挟んで定着フィルム３１０と対向する側に加圧ローラ３２０を配置したフィルム加熱方式の定着器である。
【００８１】
円筒部材としての加圧ローラ３２０は、不図示の駆動伝達手段によって、図中の矢印Ｒ３の方向に回転駆動される。そして、無端状の定着フィルム３１０は、加圧ローラ３２０の回転に従動して矢印Ｒ４の方向に回転される。その結果、記録材Ｐは、定着器３００において、図中の矢印Ｄの方向に搬送される。
【００８２】
定着フィルム３１０は、耐熱性と可撓性を有する材料で形成されている基層３１１と、その外周面上に弾性層３１２と、さらにその外周面上に離型層３１３を有している。
【００８３】
基層３１１としては、熱伝導率の高いＳＵＳ、Ｎｉ等の薄肉金属、あるいは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により薄肉の可撓性を有するエンドレスベルトに形成したものを用いることもできる。
【００８４】
弾性層３１２は、記録材Ｐ上の不図示の未定着トナーによって弾性変形し、未定着トナーを包み込むような状態とされ、未定着トナーへ均一に熱を与えることができるので、定着性や光沢均一性等を向上させることができる。弾性層３１２には、耐熱性の高い弾性体であれば、どのような材料を用いることも可能である。特に、ゴム硬度が２〜４０度（ＪＩＳ−Ａ）程度のゴム、エラストマ等の弾性体を用いるのが好ましく、具体的には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が好ましい。また、定着性を向上させるために、弾性層３１３の熱伝導度は高いほど好ましく、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。このような熱伝導度を達成するために、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、金属ケイ素等の熱伝導性フィラーをシリコーンゴムに混入し、熱伝導度を調整すると良い。
【００８５】
離型層３１３としては、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂を単品もしくはブレンドしてコーティングするか、上記フッ素樹脂の単品あるいはブレンド品のチューブを用いることができる。
【００８６】
加圧ローラ３２０は、芯軸部３２１と、その芯軸部３２１の外周面上に設けられている少なくとも１層以上の弾性層３２２と、その弾性層３２２の外周面上に設けられている離型層３２３とを有する。弾性層３２２は、例えばシリコーンゴム或いはフッ素ゴムなど一般的な耐熱性を有するゴム材料を用いることができる。離型層３２３は弾性層３２２上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂を単品もしくはブレンドしてコーティングするか、上記フッ素樹脂の単品あるいはブレンド品のチューブなどを弾性層３２２に被覆する。
【００８７】
加熱源としてのヒータ３３０は、定着フィルム３１０の内周面と接触しながら急速加熱する板状発熱体であり、摺動部材としての機能も有している。ヒータ３３０は長手方向に細長い基板を有する。基板は、アルミナや窒化アルミ等のセラミックス基板、あるいはポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板を用いることができる。その基板の裏面（加圧ローラ３２０と反対側の面）には、長手方向に沿って、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等からなる不図示の通電発熱抵抗層が細帯状に形成されている。また、基板の裏面には、通電発熱抵抗層の保護と絶縁性を確保するために、不図示の耐圧ガラス層が形成されている。そして、基板の表面（加圧ローラ３２０側の面）には、定着フィルム３１０との摺動性を良好にする目的で、摺動層が形成されている。摺動層としては、ポリイミドやポリアミドイミドなどの耐熱性樹脂やガラスコートなどが用いられる。ヒータ３３０は、後述する熱伝導シート３９０を介して接触式の温度センサ３８０が当接され、所定の温度に制御される。
【００８８】
支持部材としてのヒータホルダ３４１は、ヒータ３３０を保持するとともに、定着フィルム３１０を介して、加圧ローラ３２０に対し、所定の圧力で押圧することにより、定着フィルム３１０と加圧ローラ３２０との間に、ニップ部Ｎを形成する。ヒータホルダ３４１の外周には、定着フィルム３１０がルーズに外嵌されている。ヒータホルダ３４１は、ニップ部Ｎの入口側や出口側近傍において定着フィルム３１０を沿わせ、ニップ部Ｎへガイドする。
【００８９】
ヒータホルダ３４１は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂で構成される。
【００９０】
加圧部材としての加圧ステー３４２は、支持部材としてのヒータホルダ３４１の上面（加圧ローラ３２０と反対側の面）に配置されている。そして、加圧ステー３４２は、加圧ステー３４２の長手方向両端部に加圧バネ等の不図示の加圧手段による力が作用させられ、加圧ローラ３２０に向けて付勢される。その結果、ヒータ３３０を支持したヒータホルダ３４１が、定着フィルム３１０を介して加圧ローラ３２０に押圧される。これによって、定着フィルム３１０と加圧ローラ３２０との間に所定幅のニップ部Ｎが形成される。
【００９１】
加圧ステー３４２は、所望の剛性を有する材料により、横断面下向きＵ字形状に形成されている。剛性を必要とすることから、比較的板厚の厚い金属材料などで構成される。また、加圧ステー３４２は、定着フィルム３１０のポリイミドなどの耐熱樹脂と比べて熱伝導率が大きい金属材料で構成されており、本発明における第二の熱伝導部材としても機能する。
【００９２】
第一の熱伝導部材としての熱伝導シート３９０は、ニップ部Ｎにおいて、熱伝導シート３９０の一部（第一の領域３９０ａ）が、ヒータホルダ３４１とヒータ３３０との間に位置するように設けられる。これにより、熱伝導シート３９０が定着フィルム３１０と摺擦しないため、定着フィルム３１０との摺擦に耐え得る強度が確保できていない熱伝導シート３９０であっても使用できる。また熱伝導シート３９０の第一の領域３９０ａをヒータ３３０とヒータホルダ３４１の間に配設する構成とすることで、非通紙部昇温が生じているニップ部Ｎの界面からの伝熱距離を近くし、より大きな均熱効果を発揮できる構成とした。
【００９３】
本実施例の熱伝導シート３９０も、実施例１と同様に、長手方向において、定着器３００で定着可能な最小サイズの記録材Ｐに比べて長い、熱伝導率の大きいグラファイトシートを用いている。
【００９４】
このようにして、熱伝導シート３９０の第一の領域３９０ａは、ニップ部Ｎを形成するための加圧力によって、加熱源かつ摺動部材としてのヒータ３３０を介して定着フィルム３１０に対し押圧される。この押圧によって、定着フィルム３１０とヒータ３３０間や、ヒータ３３０と熱伝導シート３９０との各部材間に生じる接触熱抵抗を低減し、定着フィルム３１０の非通紙部昇温した熱が熱伝導シート３９０に伝熱し易くしている。
【００９５】
なお、本発明は、この限りではなく、熱伝導シート３９０が定着フィルム３１０との摺擦に耐え得る強度を有している場合は、熱伝導シート３９０を定着フィルム３１０に接触させて押圧しても良い。この場合、ヒータ３３０と定着フィルム３１０との間に熱伝導シート３９０を挟む構成となるため、部材間に生じる接触熱抵抗が増え、定着フィルム３１０への熱伝達が悪化し易いため、注意が必要である。このため、熱伝導シート３９０を定着フィルム３１０に直接押圧させる構成は、誘導加熱などにより、フィルム自身が発熱して加熱源となるような定着器に適用するのが好ましい。
【００９６】
本実施例では、第一の熱伝導部材である熱伝導シート３９０の一部を、第二の熱伝導部材としても機能する加圧ステー３４２に対して押圧し、伝熱させる構成としている。
【００９７】
熱伝導シート３９０は、定着フィルム３１０に対し押圧されている第一の領域３９０ａとは異なる第二の領域３９０ｂにおいて、加圧ステー３４２に対し、直接押圧される。このため、熱伝導シート３９０は、搬送方向の上流端が、加圧ステー３４２付近まで延ばされている。そして、熱伝導シート３９０の第二の領域３９０ｂは、押え部材３７３と共に加圧ステー３４２にビス３７４によって固定される。この押圧によって、熱伝導シート３９０と加圧ステー３４２との間に生じる接触熱抵抗を低減し、熱伝導シート３９０の熱が加圧ステー３４２に伝熱し易くしている。
【００９８】
次に、本実施例の熱伝導シート３９０に関し、定着フィルム３１０に対し押圧する第一の領域３９０ａと、第二の熱伝導部材である加圧ステー３４２に対し押圧する第二の領域３９０ｂを異ならせている理由について説明する。
【００９９】
加圧ステー３４２は、加圧部材としての剛性も確保するため、肉厚の金属材料で構成されており、熱容量が大きい。このため、定着器３００の温調立ち上げ時において、定着フィルム３１０の昇温に使われるべき熱が、熱伝導シート３９０を介し、熱容量の大きい加圧ステー３４２に短時間のうちに伝熱してしまうと、定着フィルム３１０の昇温が遅くなってしまう。そこで熱伝導シート３９０は、定着フィルム３１０への押圧領域（第一の領域３９０ａ）と、加圧ステー３４２への押圧領域（第二の領域３９０ｂ）とを離すことによって、加圧ステー３４２への伝熱を遅らせている。温調立ち上げ時間は、たかだか５秒前後のオーダーであるので、加圧ステー３４２に伝熱を遅らせた分だけ、本構成による温調立ち上げ時間が延びてしまう弊害を抑制することができる。一方、非通紙部昇温は、温調立ち上げ時間に比べ、小サイズ紙を繰り返し通紙するような、もっと長い時間で発現する現象であるので、非通紙部昇温への均熱効果は十分維持される。
【０１００】
本実施例の構成における非通紙部昇温の緩和メカニズムは、実施例１で説明した仕組みと同様である。
【０１０１】
以上説明したように、フィルム内に加熱源を内包するフィルム加熱方式の定着器においても、メリットである早い温調立ち上げを大きく犠牲にすることなく、熱伝導シート３９０による均熱効果をさらに高めることができる。よって、非通紙部昇温をさらに緩和させることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
５１  定着ローラ（円筒部材）
５５  ハロゲンランプ（加熱源）
５６  加圧フィルム
５９  ニップ形成部材（支持部材）
６０  弾性パッド部材
６２  パッドホルダ
７０、３４２  加圧ステー
７１  板バネ（加圧部材）
９０、３９０  熱伝導シート
９１  低摩擦熱伝導シート
９１ａ  熱伝導層
９１ｂ  基層
２００、３００  定着器（定着装置）
３１０  定着フィルム
３２０  加圧ローラ（円筒部材）
３３０  ヒータ（加熱源）
３４１  ヒータホルダ（支持部材）
Ｎ  ニップ部
Ｐ  記録用紙
Ｒ  回転方向
Ｄ  記録用紙の搬送方向
【図１】
2020034874.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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