(57)【要約】【課題】コールドスタート時のクイックスタート性と、連続プリント時における省エネ性を両立することができる技術を提供する。【解決手段】基板２０１及び基板２０１上に設けられた発熱体２０２を有するヒータ２０と、内面がヒータ２０と接触しつつ回転する筒状のフィルム２５と、フィルム２５の外面と接触して回転する加圧部材２６と、ヒータ２０を保持する保持部材２１と、ヒータ２０と保持部材２１との間に挟まれるとともに、フィルム２５の内面と接触する熱伝導部材２３と、を有し、フィルム２５と加圧部材２６との間のニップ部Ｎで挟持された記録材Ｐに形成された画像Ｔをヒータ２０の熱を利用して加熱する像加熱装置Ｃにおいて、ヒータ２０と熱伝導部材２３とが接触する領域は、基板２０１の面に垂直な方向に投影したときに発熱体２０２と重ならない。【選択図】図３
2019128381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板及び前記基板上に設けられた発熱体を有するヒータと、内面が前記ヒータと接触しつつ回転する筒状のフィルムと、前記フィルムの外面と接触して回転する加圧部材と、前記ヒータを保持する保持部材と、前記ヒータと前記保持部材との間に挟まれるとともに、前記フィルムの内面と接触する熱伝導部材と、を有し、前記フィルムと前記加圧部材との間のニップ部で挟持された記録材に形成された画像を前記ヒータの熱を利用して加熱する像加熱装置において、
前記ヒータと前記熱伝導部材とが接触する領域は、前記基板の面に垂直な方向に投影したときに前記発熱体と重ならないことを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記ヒータと前記保持部材との間には、前記基板の面に垂直な方向に投影したときに前記発熱体と重なる領域において、空間が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。
【請求項３】
前記空間は、前記ヒータと前記保持部材との間に挟まれる前記熱伝導部材の厚みによって形成されることを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記熱伝導部材は、前記発熱体に対して、記録材の搬送方向における上流側と下流側とに分割して配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記熱伝導部材は、前記発熱体に対して、記録材の搬送方向における上流側に配置される部分と下流側に配置される部分とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記熱伝導部材における前記上流側に配置される部分と前記下流側に配置される部分とは、前記基板の面に垂直な方向に投影したときに前記発熱体と重ならない領域においてつながっていることを特徴とする請求項５に記載の像加熱装置。
【請求項７】
前記熱伝導部材は、前記発熱体に対して、記録材の搬送方向における上流側または下流側のいずれかに配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項８】
前記ヒータと前記熱伝導部材とが接触する領域は、前記ヒータの側面のみであること特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項９】
前記基板において前記発熱体が設けられた面には、前記発熱体を覆う保護層が形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項１０】
前記発熱体は、前記基板上に前記基板の長手方向に分割されて設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項１１】
記録材に画像を形成する画像形成部と、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部としての、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の像加熱装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を利用した複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着器、あるいは記録材上の定着済みトナー画像を再度加熱することによりトナー画像の光沢度を向上させる光沢付与装置、等の像加熱装置に関する。また、この像加熱装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置の一種であるフィルム加熱方式の定着装置は、ヒータ及びフィルムが低熱容量であることにより、省電力化及びウェイトタイム短縮化（クイックスタート）が可能になるという長所がある。上記定着方式において、一般的なフィルム加熱方式の定着装置では、ヒータの摺動面からのみ定着フィルムに熱を与えるのに対し、特許文献１では、ヒータの摺動面以外からも熱を定着フィルムに伝える構成が提案されている。特許文献１提案の構成は、ヒータの摺動面の反対側の面（以降、ヒータ裏面と称する）および、摺動面と垂直な面（以降、ヒータ側面と称する）に、アルミニウムなどの高熱伝導部材を接触させていることが特徴である。この高熱伝導部材を延長し、定着フィルム内面に接触させるように設置することで、ヒータ摺動面以外の熱をフィルムに伝達することができるようになる。また、高熱伝導部材と定着フィルム内面を広範囲にて接触させることで、高い熱伝導を実現することができる。その結果、ヒータの温度を低く保ったまま、定着性能を満足することができるようになる。この構成により、近年の高いプリントスピードを要求される画像形成装置においても、部材の温度を低く保つことができる（以降、低温定着性と称する）。低温定着性が良好であると、部材の耐熱性の観点から材料選定の際に選択肢が広がる。また、ヒータや定着フィルムおよび、その間に介在する摺動グリスの劣化を防止することができ、装置の長寿命化を図ることができるメリットがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５７５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構成では、コールドスタート時（装置が予め温まっていない状態から起動する際）におけるクイックスタート性に課題があった。高いクイックスタート性を満たすためには、ヒータの発熱体で発生した熱が、なるべく記録材（紙）以外の部材を温めることを防ぐ必要がある。上記構成においては、コールドスタートの際に、ヒータ裏面に接触させた高熱伝導部材を温めることに熱が使われることで、記録材を温める効率が低下してしまう可能性がある。すなわち、ヒータに接触させて配置した高熱伝導部材自体の熱容量により、クイックスタート性が低下してしまう可能性があった。一方、連続プリント時においては、高熱伝導部材が十分に温まっているため、低温定着性の効果を発揮することができる。すなわち上記構成では、コールドスタート時におけるクイックスタート性と、連続プリント時における低温定着性を両立することが容易ではない。
【０００５】
本発明の目的は、コールドスタート時のクイックスタート性と、連続プリント時の低温定着性をともに満足させることのできる像加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の像加熱装置は、
基板及び前記基板上に設けられた発熱体を有するヒータと、内面が前記ヒータと接触しつつ回転する筒状のフィルムと、前記フィルムの外面と接触して回転する加圧部材と、前記ヒータを保持する保持部材と、前記ヒータと前記保持部材との間に挟まれるとともに、前記フィルムの内面と接触する熱伝導部材と、を有し、前記フィルムと前記加圧部材との間のニップ部で挟持された記録材に形成された画像を前記ヒータの熱を利用して加熱する像加熱装置において、
前記ヒータと前記熱伝導部材とが接触する領域は、前記基板の面に垂直な方向に投影したときに前記発熱体と重ならないことを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成部と、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部としての、上記像加熱装置と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コールドスタート時のクイックスタート性と、連続プリント時の低温定着性をともに満足させることのできる像加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の断面図
【図２】実施例１に係る定着装置の断面図
【図３】実施例１に係る定着装置における、定着ニップ部の断面模式図
【図４】比較例１、２に係る定着装置における、定着ニップ部の断面模式図
【図５】実施例２に係る定着装置におけるヒータの表面および断面模式図
【図６】実施例２に係る定着装置における定着ニップ部の表面および断面模式図
【図７】実施例１に係る定着装置における定着ニップ部の断面模式図
【図８】実施例１に係る定着装置における高熱伝導部材の斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例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、形状それらの相対配置などは、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る。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１０】
［実施例１］
（画像形成装置の概略構成）
図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置の一例の模式的断面図である。この画像形成装置は、記録材上にトナー画像を形成する画像形成部Ａと、画像形成部Ａに記録材を送り出す記録材送り部Ｂと、記録材上のトナー画像を記録材に加熱定着する定着部（定着装置）Ｃを有している。画像形成部Ａは、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１を有している。この感光ドラム１は、画像形成装置の筺体を構成する画像形成装置本体（以下、装置本体と記す）Ｍに回転自在に支持されている。感光ドラム１の外周面の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電ローラ２と、レーザスキャナ３と、現像装置４と、転写ローラ５と、クリーニング装置６が配設されている。記録材送り部Ｂは、送り出しローラ１１を有している。この送り出しローラ１１は、不図示の搬送駆動モータによって矢印方向に所定のタイミングで回転され、カセット７に積載収納されている記録材Ｐの搬送経路に送り出す。記録材Ｐの搬送経路に沿って順に、搬送ローラ８と、トップセンサ９と、搬送ガイド１０と、定着装置Ｃと、搬送ローラ１２と、排出ローラ１３と、排出トレイ１４が配設されている。
【００１１】
本実施例１の画像形成装置は、画像形成部Ａと記録材送り部Ｂと定着装置Ｃ等を制御する制御部（制御手段３１）有している。制御部３１は、ＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリからなり、メモリには画像形成に必要な各種プログラムが記憶されている。この制御部３１は、ホストコンピュータ等の外部装置からプリント信号を取り込み、そのプリント信号に基づいて所定の画像形成制御シーケンスを実行する。これにより、ドラムモータが回転駆動され、感光ドラム１は所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向に回転する。回転された感光ドラム１表面は、帯電ローラ２によって、トナーと同極性（ここではマイナス極性）の所定の電位に一様に帯電される。この感光ドラム１表面の帯電面に対し、レーザスキャナ３が画像情報に基づいてレーザ光Ｌを走査し、感光ドラム１表面を露光する。そしてこの露光によって、露光部分の電荷が除去され、感光ドラム１表面に静電潜像が形成される。
【００１２】
現像装置４は現像ローラ４１と、トナーを収納するトナー容器４２等を有している。トナーは不図示のウレタンブレード等の部材により摩擦され、所定の極性（本実施例１ではマイナス極性）に帯電される。この現像装置４は、現像ローラ４１に現像電圧電源（不図示）によりマイナス電位が印加されることによって、感光ドラム１表面の静電潜像に、電位差を利用してトナーを付着させ、静電潜像をトナー画像Ｔとして現像する。感光ドラム１表面に形成されたトナー画像Ｔは、トナーと逆極性であるプラス電位を転写ローラ５に印加することによって、転写電圧による電位差を利用して記録材Ｐに転写される。また、記録送り部材Ｂに設けられている搬送駆動モータが回転駆動され、送り出しローラ１１はカセット７から記録材Ｐを搬送ローラ８に送り出す。この記録材Ｐは搬送ローラ８によって搬送され、トップセンサ９を通過して感光ドラム１表面と転写ローラ５の外周面との間の転写ニップ部に搬送される。このとき記録材Ｐはトップセンサ９によって先端が検知される。感光ドラム１表面に形成されたトナー画像Ｔが転写された記録材Ｐは、搬送ガイド１０に沿って、定着部（像加熱部）としての定着装置（像加熱装置）Ｃに搬送される。定着装置Ｃでは、記録材Ｐ上のトナー画像Ｔが加熱および加圧されて記録材Ｐ上に加熱定着される。トナー画像Ｔが加熱定着された記録材Ｐは、搬送ローラ１２、排出ローラ１３の順に搬送されて装置本体Ｍ上面の排出トレイ１４に排出される。トナー画像を記録材Ｐに転写した後の感光ドラム１表面に残留している転写残トナーは、クリーニング装置６のクリーニングブレード６１によって除去され、クリーニング装置６内に蓄積される。以上の動作を繰り返すことで順次プリントを行うようになっている。本実施例１の画像形成装置はＡ４サイズの場合、７０枚／分のプリント速度でプリントを行うことができる。
【００１３】
（定着装置の構成）
図２は、本実施例１に係る画像形成装置の定着装置の横断側面図である。本実施例１の定着装置Ｃは、セラミックヒータ２０、ヒータホルダ２１、金属ステイ２２、定着フィルム２５、加圧ローラ２６を基本構成とする。ヒータホルダ２１は、加熱体としてのセラミックヒータ２０を保持する保持部材である。金属ステイ２２は、ヒータホルダ２１を加圧しバックアップするバックアップ部材である。定着装置Ｃは、加熱回転体としての筒状の定着フィルム２５と、加圧回転体（加圧部材）としての加圧ローラ２６との間のニップ部に記録材Ｐを挟持し、セラミックヒータ２０（基板上の発熱体）の熱を利用してトナー画像Ｔを記録材Ｐに加熱定着する。商用の交流電源２７２に接続された通電制御部としての制御回路２７１から、定着装置Ｃへ電力供給している。
【００１４】
（ヒータ）
セラミックヒータ２０は、窒化アルミニウム、アルミナ等からなる耐熱性のヒータ基板２０１を有している。本実施例１ではヒータ基板２０１の材料として、熱伝導性に優れる窒化アルミニウムを採用している。このヒータ基板２０１の表面に、通電により発熱する通電発熱抵抗層としての抵抗体パターン２０２（以降、発熱体と称する）を、例えば印刷によってヒータ基板２０１の長手方向（記録材Ｐの搬送方向と直交する方向）に沿って形
成している。本実施例１では、ヒータ基板２１に高熱伝導の窒化アルミニウムを用いているため、発熱体２０２は定着フィルム２５の内面と接する面と逆の面に配置する、いわゆる裏面発熱の構成としている。その発熱体２０２表面は保護層としてのガラス層２０３で被覆している。ガラス層２０３の裏面（定着ニップ部Ｎと反対側の面）には、ヒータ２０の温度を検知する温度検知部材としてのサーミスタ２０４が配設されている。ヒータ基板２１と定着フィルム２５の接触する面には、摺動層としての摺動ガラス２０５を設けている。ヒータ２０の摺動ガラス２０５と定着フィルム２５の間には、回転トルクを低く保つ目的で、不図示の摺動グリスを介在させている。この摺動グリスは、耐熱性に優れ長期の使用でも摺動性が低下しないような特性を持つことが望ましい。実施例１では、フッ素グリス（東レ・ダウコーニング社製  ｈｐ−３００）を４００ｍｇ塗布している。セラミックヒータ２０を保持するヒータホルダ２１は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂を材料としている。このヒータホルダ２１は、ヒータ２０を支持する支持部材として作用するとともに、定着フィルム２５の回転をガイドするガイド部材としても作用する。ヒータホルダ２１は金属ステイ２２によって加圧ローラ２６側に加圧される。
【００１５】
（加圧ローラ）
加圧ローラ２６は、芯軸部２６１の外周に弾性層２６２を有し、弾性層２６２の外周に表層２６３を有している。加圧ローラ２６の外径は約２５ｍｍである。芯軸部２６１には、アルミニウム、鉄などの金属材料が中実もしくは中空で用いられる。実施例１では、中実のアルミニウムを芯金材料として用いている。弾性層２６２は、断熱性のシリコーンゴムから成り、カーボン等の電気伝導材を添加することで導電性としている。定着フィルム２５の外面と接触する表層２６３は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂からなる厚さ１０〜８０μｍの離型性チューブである。ここで、ＰＦＡは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はポリテトラフルオロエチレン（４フッ化）、ＦＥＰは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（４，６フッ化）の略称である。実施例１では加圧ローラ２６の表層２６３は、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブとしている。
【００１６】
（定着フィルム）
定着フィルム２５は、直径２４ｍｍの円筒形状である。定着フィルム２５は可撓性を有し、ヒータホルダ２１に対してルーズに外嵌されている。定着フィルム２５の層構造は、図２の円内に示すように、内側から基層２５１、弾性層２５２、表層２５３が設けられた複層からなる。基層２５１の材料として、多くの定着装置でポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ等の低熱容量の耐熱性樹脂材料を用いているが、熱伝導性と耐久性を高めるためにＳＵＳ、Ｎｉ等の薄肉金属を用いることもできる。基層２５１は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を満足させると同時に、機械的強度も満足させる必要があるため、厚みは１５μｍ以上１５０μｍ以下とすることが望ましい。実施例１の基層２５１は、厚み７０μｍの円筒形のポリイミド基層とした。弾性層２５２は、シリコーンゴムを材料としている。この弾性層２５２を設けることで、トナー画像Ｔを包み込み、均一に熱を与えることができるようになるため、光沢度が高くてムラのない良質な画像を得ることが可能になる。また、弾性層２５２はシリコーンゴム単体では熱伝導性が低いため、アルミナ、金属ケイ素、炭化ケイ素、酸化亜鉛等の熱伝導性フィラーを添加するなどの手段で、１．２Ｗ／（ｍ・ｋ）以上を確保すると良い。実施例１においては、弾性層２５２にゴム材であるジメチルポリシロキサンに、熱伝導性フィラーである金属ケイ素を添加し、その熱伝導率を１．２Ｗ／（ｍ・ｋ）としている。また、弾性層２５２の厚さは２５０μｍとしている。表層２５３は離型層として、高い耐摩耗性およびトナーに対する高い離型性が要求される。材料としては先述のＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂が用いられる。樹脂のディスパージョンを焼成して得られるコーティング層、もしくはチューブ層で形成される。また、フッ素樹脂にカーボンなどの導電材を付与する場合もある。実施
例１の表層２５３は、フッ素樹脂としてＰＦＡを用い、厚さは１５μｍでコーティング層とした。
【００１７】
（高熱伝導部材）
図３（ａ）を用いて、実施例１の特徴的な構成である高熱伝導部材２３について説明する。図３（ａ）は、実施例１のヒータ２０および高熱伝導部材２３の位置関係を拡大して示した概略図であり、ヒータ２０の長手方向（記録材Ｐの搬送方向と直交する方向）に見たときの模式的断面図である。
【００１８】
（高熱伝導部材の断面形状）
実施例１に係る定着装置Ｃには、ヒータ２０の裏面および側面から定着フィルム２５に熱伝導を行うための高熱伝導部材２３が設けられている。高熱伝導部材２３は、図中に矢印で示す記録材搬送方向に対して上流側と下流側の２つに分割されており、上流側に高熱伝導部材２３Ｊが、下流側に高熱伝導部材２３Ｋが設置されている。高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋは、それぞれヒータ２０の裏面（ガラス層２０３の上面）およびヒータ２０の側面（ガラス層２０３の側面とヒータ基板２０１の側面）と接触する。これにより、高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋは、発熱体２０２より発生した熱をガラス２０３およびヒータ基板２０１を介して受け取り、定着フィルム２５の内面に熱を供給する役割を果たしている。
【００１９】
本実施例１では、高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋとヒータ２０の裏面の接触領域に特徴がある。本実施例１の高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋは、ヒータ２０の発熱体２０２を覆わない位置に設置している。すなわち、図３（ａ）における発熱体２０２の上部ＲＪ、ＲＫの領域を、高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋがカバーしないように設置している。発熱体２０２の上部ＲＪ、ＲＫの領域は、ヒータ基板２０１の面に垂直な方向に投影したときに、ヒータ基板２０１の裏面（ガラス層２０３上面）において、発熱体２０２と重なる領域である。すなわち、高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋは、上記投影をしたときに、発熱体２０２と重ならないように設置されている。このとき、高熱伝導部材２３の形状や設置位置のバラつきを考慮して、発熱体２０２と高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋの設置位置の間に、図３（ａ）に示すような所定のクリアランスＸを設けておくとよい。すなわち、上記投影をしたときに、発熱体２０２との間に、ヒータ基板２０１の短手方向（長手方向と直交する方向）に所定のクリアランスＸが設けられるように、高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋを設置している。また、ヒータ２０とヒータホルダ２１の間に高熱伝導部材２３が挟み込まれることにより、高熱伝導部材２３の段差分（厚み）だけ、ヒータ基板２０１の裏面（ガラス層２０３上面）のＲＪ、ＲＫ領域とヒータホルダ２１の間には空間（隙間）が設けられている。
【００２０】
上流側の高熱伝導部材２３Ｊは、第１部分２３Ｊ１と第２部分２３Ｊ２と第３部分２３Ｊ３とを有し、ヒータ長手方向に見たときの形状が略Ｚ字形状を有する。第１部分２３Ｊ１は、ヒータ２０（ヒータ基板２０１及びガラス層２０３）の記録材搬送方向上流側の側面とヒータホルダ２１との間に挟まれる、ヒータ基板２０１の面に垂直な方向に延びる部分である。第２部分２３Ｊ２は、ヒータホルダ２１とヒータ２０（ガラス層２０３）の上面との間に挟まれる、第１部分２３Ｊ１の上端から記録材搬送方向下流に向かって延びる部分である。第３部分２３Ｊ３は、ヒータホルダ２１と定着フィルム２５との間に挟まれる、第１部分２３Ｊ１の下端から記録材搬送方向上流に向かって延びる部分である。
下流側の高熱伝導部材２３Ｋも、上流側の高熱伝導部材２３Ｊと同様に構成されており、第１部分２３Ｋ１と第２部分２３Ｋ２と第３部分２３Ｋ３とを有し、ヒータ長手方向に見たときの形状が略Ｚ字形状を有する。第１部分２３Ｋ１は、ヒータ２０（ヒータ基板２０１及びガラス層２０３）の記録材搬送方向下流側の側面とヒータホルダ２１との間に挟まれる、ヒータ基板２０１の面に垂直な方向に延びる部分である。第２部分２３Ｋ２は、ヒータホルダ２１とヒータ２０（ガラス層２０３）の上面との間に挟まれる、第１部分２３Ｋ１の上端から記録材搬送方向上流に向かって延びる部分である。第３部分２３Ｋ３は
、ヒータホルダ２１と定着フィルム２５との間に挟まれる、第１部分２３Ｋ１の下端から記録材搬送方向下流に向かって延びる部分である。
【００２１】
なお、ここで示す、高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋのヒータ２０の裏面に対する設置位置や、クリアランスＸの大きさは、あくまで一例であり、発熱体２０２の配置や数、ガラス層２０３、ヒータ基板２０１の厚みや材質等に応じて、適宜設定されるものである。すなわち、発熱体２０２の熱が高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋの加熱よりも記録材Ｐの加熱に優先的に利用（消費）されることを担保することができる範囲において、適宜設定される。
【００２２】
（高熱伝導部材の長手形状）
図８（ａ）に、本実施例１の高熱伝導部材２３の長手形状を示す。高熱伝導部材２３は、上流側２３Ｊと下流側２３Ｋに長手全域で分割されており、対称形状である。高熱伝導部材２３Ｋ、２３Ｊの長手長さは２２０ｍｍであり、最大通紙サイズであるレターサイズの幅をカバーするように設置している。なお、本実施例１では高熱伝導部材を分割する形状を示したが、高熱伝導部材２３Ｋと高熱伝導部材２３Ｊをつなげる（一体化）こともできる。図８（ｂ）はその一例であり、高熱伝導部材２３Ｋおよび高熱伝導部材２３Ｊを、画像形成を行わない端部領域においてつなげる構成としている。すなわち、高熱伝導部材２３Ｋの第２部分２３Ｋ２と高熱伝導部材２３Ｊの第２部分２３Ｊ２のそれぞれの基板長手方向における両端部が、それぞれつながっている（部分２３Ｃ１、２３Ｃ２）。こうすることで、形状および組み付け時の安定性を増すことができる。
【００２３】
高熱熱伝導部材２３Ｋ、２３Ｊの材料としては、高い熱伝導性を持つ耐熱・高強度部材であることが望ましい。本実施例１においては、熱伝導率が１４０Ｗ／（ｍ・ｋ）のアルミニウム合金を用い、厚みは０．８ｍｍとしている。
【００２４】
（高熱伝導部材のそのほかの形状）
本実施例１においては、高熱伝導部材２３Ｋ、２３Ｊとして図３（ａ）のようなＺ字状の形状としたが、図３（ｂ）に示すようなＬ字状の形状とすることもできる。すなわち、上流側の高熱伝導部材２３Ｊは、第１部分２３Ｊ１と第２部分２３Ｊ２とで構成され、第３部分２３Ｊ３を有していない。下流側の高熱伝導部材２３Ｋも、第１部分２３Ｋ１と第２部分２３Ｋ２とで構成され、第３部分２３Ｋ３を有していない。
また、図３（ｃ）に示すように、ヒータ２０の裏面と接触せず、ヒータ２０の側面および定着フィルム２５内面とのみ接触するＩ字状の形状とすることもできる。すなわち、上流側の高熱伝導部材２３Ｊは、第１部分２３Ｊ１のみで構成され、第２部分２３Ｊ２と第３部分２３Ｊ３を有していない。下流側の高熱伝導部材２３Ｋも、第１部分２３Ｋ１のみで構成され、第２部分２３Ｋ２と第３部分２３Ｋ３を有していない。
また、図３（ｄ）に示すように、Ｌ字状の形状で、ヒータ２０側面定着フィルム２５内面と接触するように設置することもできる。すなわち、上流側の高熱伝導部材２３Ｊは、第１部分２３Ｊ１と第３部分２３Ｊ３とで構成され、第２部分２３Ｊ２を有していない。下流側の高熱伝導部材２３Ｋも、第１部分２３Ｋ１と第３部分２３Ｋ３とで構成され、第２部分２３Ｋ２を有していない。
また、図３（ｅ）に示すように、高熱伝導部材２３を上下流つなげ、絞り加工等により凸形状を設けることで、発熱体２０２上部と高熱伝導部材２３の間に空間（隙間）Ｙを設ける構成とすることもできる。すなわち、高熱伝導部材２３Ｋの第２部分２３Ｋ２と高熱伝導部材２３Ｊの第２部分２３Ｊ２との間を、凸形状（ヒータ２０（ガラス層２０３）上面に対しては凹形状）の空間形成部２３Ｃ３で連結した構成とする。この場合、発熱体２０２と高熱伝導部材２３の間に空間Ｙを設ける例を示したが、発熱体２０２と高熱伝導部材２３の間に熱伝導率の低い部材を挟むように設置しても同様の効果を発揮することができる。低熱伝導部材としては、ガラス層２０３よりも熱伝導率が低い部材であることが好ましい。
なお、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、高熱伝導部材２３にヒータ２０上面とヒータガイド２１とに挟まれる第２部分を設けない構成においては、ヒータホルダ２１のヒータ２０上面との対向部に、ＲＪ、ＲＫ部との接触を回避するための凹部２１Ｃを設ける。
【００２５】
また、高熱伝導部材２３Ｋ、２３Ｊと定着フィルム２５の接触部は、さまざまな形状を取ることができる。本実施例１以外の構成として、例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示す構成を取ることができる。図７（ａ）は、ヒータホルダ２１の高熱伝導部材２３Ｋよりも下流側に、定着フィルム２５を内面から規制する（ヒータ２０下面よりも下方（加圧ローラ２６側）に突き出た）形状２１１を設けている。また、図７（ｂ）は、定着フィルム２５を加圧ローラ２６側に撓ませるような角度で、高熱伝導部材２３Ｋを折り曲げて設置するような構成としている。すなわち、第１部分２３Ｋ１と第３部分２３Ｋ３とが折り重なるように構成し、第１部分２３Ｋ１と第３部分２３Ｋ３のつなぎ目の折り曲げ部２３Ｋ４によって定着フィルム２５の一部を加圧ローラ２６側に撓ませる。上記構成は、ニップ幅が変わることなどの要因により定着フィルム２５の軌道が安定しない場合においても、定着フィルム２５内面と高熱伝導部材２３が安定して接触することができるという特徴がある。同様の構成を、上流側の高熱伝導部材２３Ｊに設けてもよい。
【００２６】
（低温定着性とクイックスタート性）
図４は、比較例に係る定着装置の断面構成を示す概略図である。比較例１の構成を図４（ａ）に示す。比較例１は高熱伝導部材２３がヒータ２０の裏面全域を覆っている構成である。また、比較例２の構成を図４（ｂ）に示す。比較例２は高熱伝導部材２３を設けず、ヒータ２０にける発熱体２０２の上部とヒータホルダ２１との間に空間を設けている構成である。
【００２７】
比較例１においては、高熱伝導部材２３を設置したことにより、ヒータ２０裏面および側面から高熱伝導部材２３に伝わった熱が、定着フィルム２５の内面に熱を伝導することができる。その結果、連続プリント時において、低温定着性を実現することができる。低温定着性が実現すると、ヒータ２０やヒータホルダ２１などの部材や、摺動グリスの温度を低く保つことができる。特に摺動グリスの温度を低く保つことによって、耐久でのグリス劣化を防ぎ、トルクアップを抑えることができる。一方で、比較例１においては、コールドスタート時において、クイックスタート性が損なわれるという課題がある。コールドスタート時には、高熱伝導部材２３が低温であり、発熱体２０２で発生した熱により、高熱伝導部材自体が温められる。このとき、高熱伝導部材２３を温めるための熱は、主に発熱体２０２の上部の領域ＲＫ、ＲＪを介して伝わる。この結果、発熱体２０２の熱のうち、ニップ部Ｎを介して記録材に伝わる割合が小さくなり、記録材上のトナーの定着性能が低下するため、クイックスタート性が損なわれる。以上より、比較例１においては、コールドスタート時のクイックスタート性が課題であった。
【００２８】
比較例２においては、ヒータ２０の発熱体２０２の上部領域にて、ヒータホルダ２１との間に空間を設けているため、発熱体２０２で発生した熱を効率よく記録材に伝えることができ、コールドスタート時のクイックスタート性を満足することができる。一方で、比較例２においては、低温定着性が満足できないという課題がある。比較例２では、高熱伝導部材を設置しておらず、ヒータ２０と定着フィルム２５の間の熱のやり取りが、ヒータ２０の表面と定着フィルム２５の内面との接触領域でのものにほぼ限られる。これにより、ヒータ２０の熱を効率良くフィルム、ひいては記録材Ｐに伝えることができない。ここで、比較例２では、高熱伝導部材を設けたもの（実施例１と比較例１）と同等の定着性を得ようとした場合、ヒータ２０温度を１０℃高く設定する必要がある。その結果、連続プリント時においてヒータ２０、ヒータホルダ２１および摺動グリスの温度が高くなってしまう。このようにヒータ２０を高温にした場合、摺動グリスの耐久劣化によるトルクアップが発生してしまうという課題があった。
【００２９】
（実施例１の定着装置）
上記課題は、本実施例１の定着装置を用いることで解決することができる。実施例１の定着装置においては、高熱伝導部材２３Ｋ、２３Ｊを搬送方向上流側と下流側に分割し、発熱体２０２の上部領域ＲＫ、ＲＪを覆わないような構成としている。この構成により、連続プリント時において、高熱伝導部材２３Ｋ、２３Ｊを介してヒータ２０の熱を定着フィルム２５に伝えることができ、ヒータ２０、ヒータホルダ２１および摺動グリスの温度を低く保つことができる。一方、発熱体２０２の上部領域ＲＫ、ＲＪにて高熱伝導部材２３Ｋ、２３Ｊとヒータ２０が接触していないため、コールドスタート時において高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋを不要に温めることがない。したがって、記録材Ｐに対して効率よく熱を伝えることができ、クイックスタート性を満足することができる。
【００３０】
（実施例１の定着装置と比較例の定着装置の比較結果）
実施例１の定着装置の作用効果を説明するために、比較例１および２の定着装置との比較実験を行った結果を示す。実施例１の定着装置は、図３（ａ）に示す構成である。一方、比較例１、２の定着装置はそれぞれ図４（ａ）、（ｂ）に示す構成である。その他の構成は実施例１と同一であるため、説明を省略する。実施例１および、比較例１、２の加圧力は、１８６．２Ｎ（１９ｋｇｆ）であり、ニップ幅は９ｍｍ、画像形成装置の印刷速度は６０枚／分である。試験を行った環境は、気温２３℃、湿度５０％であり、評価紙はＯｃｅ  ＲｅｄＬａｂｅｌ（Ａ４サイズ、８０ｇ／ｃｍ２）を用いた。この条件でコールドスタート時のクイックスタート性および連続プリント時の低温定着性の評価を行った。
【００３１】
表１は、実施例１と比較例１、２の定着装置を用いた画像形成装置におけるクイックスタート性と省エネ性能を示す結果の表である。表１におけるクイックスタート性のレベルの判断方法について説明する。クイックスタート性は、コールドスタート時において、定着部材がトナー画像Ｔを定着可能な温度に到達するまでの時間である、「定着温度到達時間」を指標としてレベルを判断する。定着温度到達時間が短いほど、短時間で定着部材が加熱されるため、印刷ジョブ一枚目がプリントアウトされるまでの時間を短くすることができ、クイックスタート性が優れていることを示す。表中の〇は定着温度到達時間が４．０秒未満であり、クイックスタート性が十分優れていることを示す。一方、表中の×は４．０秒以上であり、クイックスタート性に劣ることを示している。また、低温定着性に対しては、定着装置がトルクアップするまで耐久を行い、それまでに通紙することができる枚数でレベルを判断する。耐久はトナーの定着性を合わせて実施しているため、上述のように、比較例２のヒータ２０の温度は、実施例１および比較例２のヒータ２０の温度に比べ１０℃高く制御している。また、耐久中は、定着装置のトルクを測定しており、トルク値が５ｋｇｆ・ｃｍを上回るとトルクアップと判断して耐久を終了する。表中の〇はトルクアップするまでに通紙した枚数が２５０ｋ枚を超えており、耐久性に優れていることを示す。一方、表中の×はトルクアップするまでに通紙した枚数が２５０ｋ未満であり、耐久性に劣ることを示している。
【００３２】
（表１）実施例１と比較例１、２の比較結果
2019128381.tif 000003
表１によれば、比較例１の定着装置においては、トルクアップまでの通紙枚数は満足しているものの、クイックスタート性が不十分であった。また、比較例２の定着装置におい
ては、クイックスタート性は満足しているものの、トルクアップまでの通紙枚数が不十分であった。
一方、実施例１の定着装置を用いることでクイックスタート性とトルクアップまでの通紙枚数を共に満足することができる。その理由は、実施例１の構成により、コールドスタート時は高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋを温めるための不必要な熱が使われること無く、連続プリント時には高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋにより、フィルムに効率良く熱伝導が行われるためである。以上のように、実施例１の定着装置を用いれば、比較例１、２には無い作用効果を得ることができる。
【００３３】
なお、本実施例１の高熱伝導部材２３は、上流側の高熱伝導部材２３Ｊのみもしくは下流側の高熱伝導部材２３Ｋのみとすることも可能である。また、上流側と下流側は別々の形状を用いてもよく、例えば上流側はＺ字形状、下流側はＬ字形状のように任意に選択することができる。また、本実施例１では、ヒータ２０は裏面発熱の構成としたが、基板に対して定着フィルム２５との摺動面側に発熱体２０２を設ける表面発熱の構成の場合でも同様の作用効果を得ることができる
【００３４】
［実施例２］
本発明の実施例２について説明する。実施例２と実施例１の違いは、ヒータ２０および高熱伝導部材２３のみであり、その他の構成は実施例１と同一であるため説明を省略する。実施例２のヒータ２０は、発熱体２０２が長手方向に分割されていることが特徴である。このことによるメリットは、紙サイズ（記録材サイズ）や画像パターンに応じて発熱体２０２の発熱量を変えることで、非通紙部や非画像部の昇温を抑制できる点である。
【００３５】
図５を用いて、実施例２のヒータ２０の構成を説明する。図５（Ａ）はヒータ２０の断面図、図５（Ｂ）はヒータ２０の各層の平面図、図３（Ｃ）はヒータ２０への電気接点Ｃの接続方法を説明する図である。図５（Ｂ）には、本実施例２の画像形成装置における記録材Ｐの搬送基準位置Ｘを示してある。本実施例２における搬送基準は中央基準となっており、記録材Ｐは幅方向の中心が搬送基準位置Ｘを沿うように搬送される。また、図５（Ａ）は、搬送基準位置Ｘにおけるヒータ２０の断面図となっている。
【００３６】
ヒータ２０は、セラミックス製の基板２０１と、基板２０１上に設けられた裏面層１と、裏面層１を覆う裏面層２と、基板２０１上の裏面層１とは反対側の面に設けられた摺動面層１と、摺動面層１を覆う摺動面層２と、より構成される。裏面層１は、ヒータ２０の長手方向に沿って設けられている導電体２０６（２０６ａ、２０６ｂ）を有する。導電体２０６は、導電体２０６ａと導電体２０６ｂに分離されており、導電体２０６ｂは、導電体２０６ａに対して記録材Ｐの搬送方向下流側に配置されている。また、裏面層１は、導電体２０６ａ、２０６ｂに並行して設けられた導電体２０７（２０７−１〜２０７−７）を有する。導電体２０７は、導電体２０６ａと導電体２０６ｂの間にヒータ２０の長手方向に沿って設けられている。さらに、裏面層１は、発熱体２０２ａ（２０２ａ−１〜２０２ａ−７）と発熱体２０２ｂ（２０２ｂ−１〜２０２ｂ−７）を有する。発熱体２０２ｂは、導電体２０６ａと導電体２０７の間に設けられており、導電体２０６ａと導電体２０７を介して電力を供給することにより発熱する。
【００３７】
導電体２０６と導電体２０７と発熱体２０２とから構成される発熱部位は、ヒータ３００の長手方向に対し、７つの発熱ブロック（ＨＢ１〜ＨＢ７）に分割されている。すなわち、発熱体２０２ａは、ヒータ２０の長手方向に対し、発熱体２０２ａ−１〜２０２ａ−７の７つの領域に分割されている。また、発熱体２０２ｂは、ヒータ２０の長手方向に対し、発熱体２０２ｂ−１〜２０２ｂ−７の７つの領域に分割されている。さらに、導電体２０７は、発熱体２０２ａ、２０２ｂの分割位置に合わせて、導電体２０７−１〜２０７−７の７つの領域に分割されている。本実施例２の発熱範囲（加熱領域）は、発熱ブロッ
クＨＢ１の図中左端から発熱ブロックＨＢ７の図中右端までの範囲であり、その全長は２２０ｍｍである。また、各発熱ブロックの長手方向長さは、すべて同じ約３１ｍｍとしている。なお、本実施例２では、上記長さに設定したが、発熱ブロックの長さが異なるように設定することもできる。このとき、定型小サイズ紙（例えばＡ５サイズ）の両端部と、発熱ブロック端部（例えばＨＢ２とＨＢ６）とを合わせるように設定することもできる。
【００３８】
また、裏面層１は、電極Ｅ（Ｅ１〜Ｅ７、およびＥ８−１、Ｅ８−２）を有する。電極Ｅ１〜Ｅ７は、それぞれ導電体２０７−１〜２０７−７の領域内に設けられており、導電体２０７−１〜２０７−７を介して発熱ブロックＨＢ１〜ＨＢ７のそれぞれに電力供給するための電極である。電極Ｅ８−１、Ｅ８−２は、ヒータ２０の長手方向端部に導電体２０６に接続するよう設けられており、導電体２０６を介して発熱ブロックＨＢ１〜ＨＢ７に電力供給するための電極である。本実施例２ではヒータ２０の長手方向両端に電極Ｅ８−１、Ｅ８−２を設けているが、例えば、電極Ｅ８−１のみを片側に設ける構成でも構わない。また、導電体２０６ａ、２０６ｂに対し、共通の電極で電力供給を行っているが、導電体２０６ａと導電体２０６ｂそれぞれに個別の電極を設け、電力供給を行ってもよい。
【００３９】
裏面層２は、絶縁性を有する保護層としてのガラス層２０３より構成されており、導電体２０６、導電体２０７、発熱体２０２ａ、２０２ｂを覆っている。また、ガラス層２０３は、電極Ｅの箇所を除いて形成されており、電極Ｅに対して、ヒータの裏面層２側から電気接点Ｃを接続可能な構成となっている。
【００４０】
基板２０１上の裏面層１とは反対側の面に設けられた摺動面層１は、各発熱ブロックＨＢ１〜ＨＢ７の温度を検知するための温度検知素子としてのサーミスタＴＨ（ＴＨ１−１〜ＴＨ１−４、およびＴＨ２−５〜ＴＨ２−７）を有している。サーミスタＴＨは、抵抗値の温度依存特性を有した材料（ＰＴＣ特性もしくは、ＮＴＣ特性）からなり、その抵抗値を検出することによりすべての発熱ブロックの温度を検知できる。また、摺動面層１は、サーミスタＴＨに通電しその抵抗値を検出するため、導電体ＥＴ（ＥＴ１−１〜ＥＴ１−４、およびＥＴ２−５〜ＥＴ２−７）と導電体ＥＧ（ＥＧ１、ＥＧ２）をと有している。導電体ＥＴ１−１〜ＥＴ１−４は、それぞれサーミスタＴＨ１−１〜ＴＨ１−４に接続されている。導電体ＷＴ２−５〜ＥＴ２−７は、それぞれサーミスタＴＨ２−５〜２−７に接続されている。導電体ＥＧ１は、４つのサーミスタＴＨ１−１〜ＴＨ１−４に接続され、共通の導電経路を形成している。導電体ＥＧ２は、３つのサーミスタＴＨ２−５〜ＴＨ２−７に接続され、共通の導電経路を形成している。導電体ＥＴおよび導電体ＥＧは、それぞれヒータ２０の長手に沿って長手端部まで形成され、ヒータ長手端部において不図示の電気接点を介して制御回路と接続されている。
【００４１】
摺動面層２は、摺動性と絶縁性を有するガラス摺動層２０５より構成されており、サーミスタＴＨ、導電体ＥＴ、導電体ＥＧを覆うとともに、定着フィルム２５内面との摺動性を確保している。また、ガラス摺動層２０５は、導電体ＥＴおよび、導電体ＥＧに対して電気接点を設けるために、ヒータ２０の長手両端部を除いて形成されている。
【００４２】
続いて、各電極Ｅへの電気接点Ｃの接続方法を説明する。図５（Ｃ）は、各電極Ｅへ電気接点Ｃを接続した様子をヒータホルダ２１側から見た平面図である。ヒータホルダ２１には、電極Ｅ（Ｅ１〜７、およびＥ８−１、Ｅ８−２）に対応する位置に貫通孔が設けられている。各貫通孔位置において、電気接点Ｃ（Ｃ１〜Ｃ７、およびＣ８−１、Ｃ８−２）が、電極Ｅ（Ｅ１〜Ｅ７、およびＥ８−１、Ｅ８−２）に対して、バネによる付勢や溶接などの手法によって電気的に接続されている。この電気接点Ｃを介して、発熱体２０２に電力が供給される。
【００４３】
図６を用いて、本実施例２の高熱伝導部材２３の構成について説明する。図６（ａ）は、本実施例２のヒータ２０および高熱伝導部材２３の平面模式図、および搬送基準位置Ｘにおける断面模式図である。高熱伝導部材２３が接触するのは、ヒータ２０の裏面の裏面層２であり裏面層１とは接触しないが、高熱伝導部材２３と発熱体２０２との位置関係を明示するため、裏面層１との位置関係について概略の模式図を用いて説明を行う。本実施例２の高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋは、図６（ａ）に示すように、上下流の発熱体２０２ａ、２０２ｂを覆わないように設置している。そして、高熱伝導部材２３をヒータ２０の側面および定着フィルム２５の内面に接触させることで、実施例１同様、ヒータ発熱体２０２で発生した熱を高効率で定着フィルムに伝えることができる。したがって、本実施例２のようにヒータ２０の発熱体２０２が長手方向に分割されている場合においても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００４４】
図６（ｂ）は、本実施例２の変形例のヒータ２０および高熱伝導部材２３の平面模式図、および搬送基準位置Ｘにおける断面模式図である。また、図６（ｂ）に示すように、高熱伝導部材２３Ｊ、２３Ｋが発熱体２０２の無い領域（例えば端部領域）において、つながっている形状とすることもできる。さらに、発熱体２０２を覆わない領域であれば、高熱伝導部材２３を任意に設置することができる。例えば、図６（ｂ）の発熱体２０２ａ−１と発熱体２０２ａ−２の間に、高熱伝導部材を設置することも可能である。このとき、電極Ｅ１〜７およびＥ８−１、Ｅ８−２と所定のクリアランスを設けておくことで、安定に電極接点を形成することができる。
【００４５】
上記各実施例は、それぞれの構成を可能な限り互いに組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００４６】
Ｃ…定着装置、２０…ヒータ、２１…ヒータホルダ、２３…高熱伝導部材、２５…フィルム、２６…加圧ローラ
【図１】
2019128381.tif 000004
【図２】
2019128381.tif 000005
【図３】
2019128381.tif 000006
【図４】
2019128381.tif 000007
【図５】
2019128381.tif 000008
【図６】
2019128381.tif 000009
【図７】
2019128381.tif 000010
【図８】
2019128381.tif 000011