(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のフィルムと、
前記フィルムの内面に接触するヒータと、
前記フィルムと共に記録材を搬送するためのニップ部を形成する、軸部を備えるローラと、前記ヒータの前記フィルムの内面と接触する面と反対側の面に接触する、前記フィルムの母線方向で複数に分割された熱伝導部材と、
を有し、前記フィルムの熱を利用して記録材に形成されたトナー画像を加熱して前記トナー画像を記録材に定着する定着装置において、前記ローラの前記軸部は、前記母線方向において、前記ヒータの発熱領域の中央部から一端までの距離が他端までの距離に比べて長く、
前記熱伝導部材の一つは、前記母線方向における前記ヒータの発熱領域の中央部から前記一端と同じ側の端部まで連続して前記ヒータと接触する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記熱伝導部材を介して前記ヒータを支持する支持部材を有し、前記熱伝導部材は前記支持部材と前記ヒータとに挟持されてい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、板材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記ヒータは、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１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記熱伝導部材の熱伝導率は、前記基板の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記ヒータは、前記発熱抵抗体と電気的に接続され、前記基板の長手方向の一端のみに設けられた電極部を有し、
前記熱伝導部材の一つは、前記ヒータの発熱領域のうち、その中央部から前記電極部が設けられた側と同じ側の端部まで連続して前記ヒータと接触することを特徴とする請求項４又は５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、複写機、レーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等の電子写真方式や静電記録方式等の作像プロセスを採用した画像形成装置に使用される定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置が備える定着装置として、フィルムを用いた定着装置が知られている。この定着装置は、筒状のフィルムと、フィルムの内面に接触するヒータと、を有し、フィルムの熱を利用して記録材に形成されたトナー像を記録材に定着する装置である。
【０００３】
この定着装置はフィルムの熱容量が小さいので、ウォームアップ時間が短いというメリットがある。しかしながら、小サイズ記録材を連続的に定着処理した場合に、記録材が通過しない領域である非通紙部の温度が過剰に上昇する非通紙部昇温が生じやすい。そこで、特許文献１には、ヒータに長細いアルミニウム板を長手方向に亘って接触させて非通紙部の熱の移動を促進させることで非通紙部昇温を抑制するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６０５３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の金属板は、ヒータのサイズに合わせて細長い形状（長さ２３０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚み１．０ｍｍのアルミニウム板）に形成されたものであるから反りやすく、金属板のヒータに対する密着性に影響を及ぼす場合がある。そこで、金属板の反りを抑制するために金属板を長手方向で複数に分割する構成が考えられるが、その分割の仕方によっては金属板による中央部と端部の間の熱の移動が妨げられる場合があるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するための好適な実施形態の一つは、筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触するヒータと、前記ヒータの前記フィルムの内面と接触する面と反対側の面に接触する熱伝導部材と、を備え、前記フィルムの熱を利用して記録材に形成されたトナー画像を加熱して前記トナー画像を記録材に定着する定着装置において、前記熱伝導部材は前記フィルムの母線方向で複数に分割され、そのうちの一つは、前記母線方向における前記ヒータの加熱領域の中央部から端部まで連続して前記ヒータと接触することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明によれば、フィルムと、フィルムの内面に接触するヒータと、ヒータに接触する熱伝導部材と、を有する定着装置において、熱伝導部材による長手方向の中央部と端部の間の熱の移動を妨げることなく熱伝導部材を分割した構成を実現できる。
【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模式断面図
【図２】実施例１に係る定着装置の模式断面図
【図３】（ａ）実施例１に係るヒータの側面図、（ｂ）実施例１に係るヒータの正面図
【図４】実施例１に係る熱伝導部材の位置を示す図
【図５】比較例２に係る熱伝導部材の位置を示す図
【図６】実施例１に係る定着装置を記録材搬送方向から見た図
【図７】実施例１及び比較例１、２においてフィルムの温度分布を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態について、図１〜７を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１０】
（画像形成装置）
本実施例に係る画像形成装置としてのレーザビームプリンタの模式断面図を図１に示す。
プリンタは、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下「感光体」）１と、帯電部２と、現像部４とを保持するプロセスカートリッジを備えている。また、入力された画像情報に応じた露光処理工程により、感光体の外周面に画像情報に応じた静電潜像を形成するレーザスキャナユニット３を備えている。また、記録材Ｐに画像を転写する転写部５と、画像を転写された記録材Ｐに加熱及び加圧により定着処理を施す定着部（定着装置）７を備えている。
【００１１】
プリンタはプリント信号を受信すると、感光体１の回転駆動が開始される。感光体１は、矢印Ａの方向に所定の周速度で回転駆動される。その際、帯電部２に電源（不図示）よりバイアスが印加され、感光体１の表面が所定の表面電位に帯電される。
【００１２】
次に、画像情報に応じて、感光体の表面のうち帯電処理された部位に対して、スキャナユニット３より走査および露光が行われ、画像情報に応じた静電潜像が、感光体１の表面に形成される。こうして形成された静電潜像は、現像部４によって現像され、トナー画像として可視化される。
【００１３】
一方、給送ローラ９が駆動され、給紙カセット１３から記録材Ｐが積載された記録材から分離され給送される。記録材Ｐは、レジストローラ対１０によって所定のタイミングにて感光体１と転写部５とで形成された転写ニップ部へと搬送される。記録材Ｐは転写ニップ部で搬送されながら感光体１上に形成されたトナー画像が記録材Ｐに転写される。そして、転写処理を終えた記録材Ｐは、定着部７に送られ、排紙部８を経由して、プリンタの機外へと排出される。
以上、画像形成プロセスについて説明した。
【００１４】
（定着装置）
次に、図２を用いて、定着装置７について説明を行う。図２において、２０１は筒状のフィルム、２０２はバックアップ部材としての加圧ローラである。２０３はフィルム２０１の内面に接触するヒータである。３００は、ヒータ２０３に接触する熱伝導部材としての金属板である。２０４は、金属板３００を介してヒータ２０３を支持する支持部材としてのヒータホルダである。金属板３００は、ヒータ２０３とヒータホルダ２０４との間に挟持されている。２１１は、支持部材２０４の曲げ剛性を向上させるためのステー２１１である。ヒータ２０３は、フィルム２０１を介して加圧ローラ２０２と共に記録材を搬送するためのニップ部を形成する。尚、定着装置の説明において、長手方向とはフィルム２０１の母線方向と同じ方向である。
【００１５】
フィルム２０１は、基層と、基層の外側に形成された表面層と、を有する。基層は、ポリイミド（ＰＩ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂またはステンレス（ＳＵＳ）、ニッケル等の金属で形成される。表面層は、フッ素樹脂等の離型性に優れた材料で形成される。
【００１６】
加圧ローラ２０２は、図２に示すように、芯金２０２ａと、芯金２０２ａの外側に形成されたゴム層２０２ｂと、ゴム層の外側に形成された離型層２０２ｃと、を有する。芯金２０２ａは、鉄やアルミニウムの金属で形成される。ゴム層２０２ｂは、シリコーンゴム、シリコーンスポンジ等で形成される。離型層２０２ｃは、フッ素樹脂等で形成される。加圧ローラ２０２の芯金２０２ａは、図６の定着装置７の概略図に示すように、一方の端部に不図示の駆動源から駆動力を受けるためのギヤＧが設けられている。芯金２０２ａにギヤＧを設けるスペースの関係から、加圧ローラ２０２の芯金２０２ａの長さは次のようになっている。記録材の搬送領域の中央部からギヤＧが設けられている側の端部（一端）までの芯金２０２ａの長さ（距離Ｌ１）は、ギヤＧが設けられていない側の端部（他端）までの芯金２０２ａの長さ（距離Ｌ２）よりも長い。以下、加圧ローラ２０２の芯金２０２ａのうちギヤＧが設けられている側を長軸側と、ギヤＧが設けられていない側を短軸側と、記す。尚、本実施例においては、加圧ローラ２０２（ニップ部）における記録材の搬送領域の中央部は、ヒータ２０３の発熱領域の中央部と一致するものとする。
【００１７】
図２に示すヒータホルダ２０４は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の耐熱性の高い樹脂で形成される。ヒータホルダ２０４は、ヒータ２０３を支持しつつ、フィルム２０１を内面からガイドするガイド部材としても機能する。
【００１８】
図３を用いてヒータ２０３の構成について説明する。図３（ａ）は、ヒータ２０３の側面図、図３（ｂ）は、ヒータ２０３の表側の正面図である。ヒータ２０３は、基板２０３ａと、基板２０３ａ上に形成された発熱抵抗体２０３ｂと、発熱抵抗体２０３ｂを保護する保護層２０３ｄと、発熱抵抗体２０３ｂに電気的に接続された電極部２０３ｃと、を有する。基板２０３ａは、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックで形成される。発熱抵抗体２０３ｂは、銀・パラジウム合金等を用いてスクリーン印刷によって基板２０３ａ上に形成される。電極部２０３ｃは、銀等で形成される。保護層２０３ｄは、ガラスコートであり、フィルム２０１との摺動性の向上にも寄与する。
【００１９】
本実施例に係るヒータ２０３は、厚さ１ｍｍのアルミナで形成された基板２０３ａ上に、発熱抵抗体２０３ｂとして銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）ペーストを長手方向に２本形成している。更に、基板２０３ａの短軸側の端部において、２本の発熱抵抗体２０３ｂの端部同士が銀を塗布・焼成したもので電気的に接続されている。また、基板２０３ａの長軸側の端部において、銀を塗布・焼成したもので電極部２０３ｃが形成されている。発熱抵抗体２０３ｂは、２本の発熱抵抗体２０３ｂが直列に接続される構成であって、２本の発熱抵抗体２０３ｂの総抵抗が１８Ωになるように調整されている。電極部２０３ｃには、図６に示すコネクタＣが接続され、電源（不図示）から電力が供給される。ヒータ２０３の発熱抵抗体２０３ｂの上にガラスコート２０３ｄが施されている。
【００２０】
次に、図４を用いて本実施例の金属板３００の構成について説明する。図４の上図は、図３（ａ）と同じ図であり、図４の下図は、ヒータ２０３及び金属板３００を支持部材２０３側から見た図である。本実施例の金属板３００は、長手方向で３００ａと３００ｂとの２部品に分割されている。金属板３００ａと３００ｂは、ヒータ２０３のフィルム２０１の内面と接触する側の面と反対側の面に接触している。金属板３００ａのサイズは、長さ１５０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み０．１ｍｍであり、金属板３００ｂのサイズは、長さ９０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み０．１ｍｍである。このように金属板３００を分割することで金属板のサイズを小さくして反りを抑制し、金属板３００とヒータ２０３との密着性を向上させている。金属板３００ａと金属板３００ｂは、いずれも長手方向の両端部をヒータホルダ２０４のある側に曲げて形成された曲げ部（不図示）を有し、その曲げ部をヒータホルダ２０４に設けられた孔部に挿し込むことで長手方向の移動が規制されている。
【００２１】
金属板３００ａと金属板３００ｂとは、発熱領域の中央部に対して非対称な形状である。金属板３００ａは、長手方向においてヒータ２０３の発熱領域（発熱抵抗体２０３ｂのある領域）の中央部から電極部２０３ｃが設けられた側の端部まで連続してヒータ２０３に接触している。一方、金属板３００ｂは、長手方向において、金属板３００ａの端部と所定の間隔を空けて発熱領域の電極部２０３ｃが設けられていない側の端部まで連続してヒータ２０３に接触している。長手方向において、金属板３００ａは図６における加圧ローラ２０２の長軸側に設けられ、金属板３００ｂは加圧ローラ２０２の短軸側に設けられている。尚、金属板（アルミニウム板）３００の熱伝導率（２００Ｗ／ｍｋ）は、ヒータ２０３の基板（アルミナ）２０３ａの熱伝導率（２０Ｗ／ｍｋ）よりも熱伝導率が高いので、ヒータ２０３の熱拡散効果が得られる。
【００２２】
金属板３００ａ上には、図４に示すように、発熱領域の中央部よりも電極部２０３ｃ側に温度検知部材としてのサーミスタＴｈが設けられている。サーミスタＴｈは、ヒータ２０３の温度を金属板３００ａを介して検知するためのものである。ヒータ２０３に供給される電力は、サーミスタｔｈの検知温度が目標温度になるように制御部（不図示）によって制御される。
【００２３】
次に、本実施例に係る定着装置７の定着処理動作について説明する。加圧ローラ２０２は、駆動源（不図示）から図６に示すギヤＧを介して駆動力が伝達されて回転する。フィルム２０１は、ニップ部において回転する加圧ローラ２０２から受ける摩擦力によって加圧ローラ２０２に従動して回転する。この時、電源（不図示）から発熱抵抗体２０３ｂに電極部２０３ｃを介して電力が供給されて発熱抵抗体２０３ｂが発熱し、これによってフィルム２０１が加熱される。サーミスタＴｈの温度が定着可能な目標温度に達した後に、ニップ部でトナー像が形成された記録材Ｐを搬送しながらフィルム２０１の熱を利用してトナー像を加熱し、トナー像を記録材Ｐに定着する定着処理を行う。
【００２４】
（本実施例の効果）
本実施例の効果について、本実施例と、比較例１と、比較例２と、の定着装置を用いて説明する。ここで、比較例１と比較例２の構成について説明する。比較例１は金属板３００を備えていない定着装置であって、それ以外は本実施例の構成と同じである。比較例２は、本実施例と金属板３００の形状が異なる定着装置であって、それ以外は本実施例と同じ構成である。比較例２の金属板３００の形状について図５を用いて説明する。比較例２の金属板３００は、長手方向において、金属板３００ａと金属板３００ｂとに２分割されている。金属板３００ａと金属板３００ｂは、同じサイズ（長さ１２０ｍｍ、幅１０ｍｍｍ、厚み０．１ｍｍ）である。長手方向において、金属板３００ａと金属板３００ｂとの境界部（金属板３００がヒータに接触していない領域）がヒータ２０３の発熱領域の中央部と一致する構成である。つまり、金属板３００ａと金属板３００ｂとは、発熱領域の中央部に対して対称な形状を有している。
【００２５】
下記に示す条件で定着処理した後に、フィルム２０１の表面温度の測定を行った結果を図７及び表１に示す。フィルム２０１の表面温度の測定には、非接触温度計（赤外線を検出して温度分布を表示できるもの）を使用した。
記録材の種類：ＸＥＲＯＸ  Ｂｕｓｉｎｅｓｓ  ４２００（坪量７５ｇ／ｍ２、ＬＥＴＴＥＲサイズ）
加圧ローラ２０２の表面速度（プリンタのプロセススピード）：１００ｍｍ／ｓ
目標温度：１９０℃（温度検知素子Ｔｈの検知温度）
通紙条件：５秒で１枚の間隔で、連続２００枚
比較例１と、比較例２と、実施例１と、の各々のヒータ２０１の発熱領域におけるフィルム２０１の温度分布を図７に示す。図７の横軸はフィルム２０１の長手方向の位置、縦軸はフィルム２０１の温度である。長手方向の位置については、図には加圧ローラ２０２との対応関係が明確になるように、長軸側と短軸側とを記載している。
【００２６】
また、表１には、比較例１、比較例２、実施例１のフィルム２０１の発熱領域の中央部と、長軸側、短軸側の測定温度を示す。表１には、測定温度と共に定着処理した画像の定着性について良好（〇）、若干劣る（△）の評価をした結果示す。
【００２７】
【表１】
0006395570.tif 000002
【００２８】
図７によると、いずれの定着装置においても、サーミスタＴｈによる温度検知位置におけるフィルム２０１の温度は目標温度（１９０℃）になっている。また、いずれの定着装置において、図７及び表１に示すように、フィルム２０１の発熱領域の両端部の温度が中央部の温度よりも低い。これは、ＬＥＴＴＥＲのような大サイズ記録材を定着処理している時は、フィルム２０１の長手方向の両端部は中央部と同様に記録材に熱を奪われることに加えて、中央部よりも装置外部に近く放熱しやすいためである。
【００２９】
比較例１は、フィルム２０１の長軸側の温度（１８３℃）は、短軸側の温度（１８６℃）よりも低いことがわかる。比較例１の装置で定着処理した画像の長軸側の端部の定着性は、中央部及び短軸側の端部に比較すると劣るという結果になった。これは、加圧ローラ２０２の軸部２０２ａは、長軸側の方が短軸側よりも長く熱容量が大きいので、フィルム２０１の熱が加圧ローラ２０２の短軸側よりも長軸側の方に逃げやすいためである。これに加えて、ヒータ２０３の長軸側は、基板２０３ａに電極部２０３ｃが設けられており、更に電極部２０３ｃにコネクタ等が接続されるため、短軸側よりも構造的に熱容量が大きくフィルム２０１の熱が移動しやすいのである。
【００３０】
比較例２におけるフィルム２０１の温度は、比較例１よりも発熱領域の中央部の温度が低く、両端部の温度が高い。これは、金属板３００ａ及び３００ｂの熱拡散効果によって、中央部近傍の熱が温度の低い両端部に伝達されたためである。しかしながら、比較例２の装置で定着処理した画像の長軸側の端部の定着性は、中央部及び短軸側の端部よりも劣っており、フィルム２０１の長軸側の温度（１８４℃）は十分でない。
【００３１】
一方、実施例１におけるフィルム２０１の長軸側の温度は１８６℃となり、画像端部の定着性も良好であった。これは、実施例１の装置は、金属板３００ａがヒータ２０３の発熱領域の中央部から長軸側の端部までヒータ２０３に連続して接触し、中央部の熱を短軸側よりも長軸側により多く伝達できるためである。これに対して、比較例２の装置は、長手方向において、発熱領域の中央部と、金属板３００ａと３００ｂとの境界領域と、が一致しているので、ヒータ２０３の中央部の熱が金属板３００を介して端部に移動し難い構成になっている。更に、比較例２の構成は、金属板３００ａと金属板３００ｂとが、長手方向において、発熱領域の中央部に対して対称形状である。従って、比較例の金属板３００は、ヒータ２０３の中央部の熱を長軸側の端部と、短軸側の端部と、にほぼ同じ熱量を伝達することになり、長手方向で一方の端部の熱容量が他方の端部よりも大きい装置の発熱分布を矯正することは難しい。
【００３２】
以上述べたことから、本実施例は、ヒータに熱伝導部材を接触させる定着装置において、熱伝導部材による長手方向の中央部と端部の間の熱の移動を妨げることなく熱伝導部材を分割することができるという効果を奏する。
【００３３】
（本実施例の変形例）
本実施例の変形例について説明する。本実施例の変形例１においては、金属板３００ａ及び金属板３００ｂのサイズは本実施例と同じであるが、熱伝導率の異なる材料で形成されている。金属板３００ａを銅板（熱伝導率４２０ｗ／ｍｋ）、金属板３００ｂをアルミニウム板（２００ｗ／ｍｋ）とする。金属板３００ａの熱伝導率を金属板３００ｂよりも大きくすることで、装置の長手方向の一方の端部と他方の端部における熱容量の不均衡に起因するフィルム２０１の温度分布の偏りを実施例１よりも矯正しやすくなるという効果を奏する。
【００３４】
更に、変形例２として、金属板３００ｂを銅板（熱伝導率４２０ｗ／ｍｋ）、金属板３００ａをアルミニウム板（２００ｗ／ｍｋ）とする構成も考えられる。本実施例は、金属板３００ｂがヒータ２０３の発熱領域の中央部に接触していないので、金属板３００ｂによる中央部から端部へ熱を移動させる機能は金属板３００ａのそれよりも劣る。そこで、金属板３００ｂの熱伝導率を金属板３００ａよりも高くすることで、金属板３００ｂによるヒータ２０３の熱を中央部から端部へ移動させる機能を向上させることができる。
【００３５】
また、金属板３００ａと金属板３００ｂとの材料が同じであっても厚みもしくは短手方向の幅を異なるものとすることで、変形例１と２と同じ効果を得られる。
【００３６】
また、本実施例及び変形例においては、金属板３００は、２分割されたものであったが、これに限定されない。金属板３００ｂが更に複数に分割されている構成であっても効果は得られる。また、本実施例及び変形例においては、加圧ローラの長軸側と、ヒータの電極が設けられた側と、が長手方向で同じ側である。しかしながら、これらが長手方向で互いに反対側である場合、加圧ローラの長軸側に、本実施例の金属板３００ａを設けるものとする。
【００３７】
尚、本実施例及び変形例は、必ずしも装置の一方の端部と他方の端部との熱容量の不均衡を前提とするものではない。本実施例は、大サイズ記録材を定着処理する際に、ヒータ２０３の中央部の熱をいずれかの端部へ移動しやすくすることで、端部定着性を向上させることができるという効果を奏するからである。
【００３８】
また、本実施例及び変形例においては、熱伝導部材として金属板（金属で形成された板材）を用いたが、ヒータの基板よりも熱伝導率が高いものであればこれに限定されない。例えば、グラファイトで形成された板やシートであっても同様の効果が得られる。
【００３９】
更に、本実施例及び変形例の定着装置は、ヒータがフィルムを介して加圧ローラと共にニップ部を形成するものであったが、この構成に限定されない。例えば、ヒータがフィルムの内面に接触し、ヒータとは別のニップ部形成部材がフィルムを介して加圧ローラと共にニップ部を形成する定着装置であっても良い。または、フィルムと、フィルムの内面に接触するヒータと、加圧ローラと共にニップ部を形成する定着ローラを外部から加熱する構成であっても良い。
【符号の説明】
【００４０】
２０１  フィルム
２０２  加圧ローラ
２０２ａ  加圧ローラの芯金
２０３  ヒータ
２０４  ヒータホルダ
３００（３００ａ、３００ｂ）  熱伝導部材
【図１】
0006395570.tif 000003
【図２】
0006395570.tif 000004
【図３】
0006395570.tif 000005
【図４】
0006395570.tif 000006
【図５】
0006395570.tif 000007
【図６】
0006395570.tif 000008
【図７】
0006395570.tif 000009