(57)【要約】【課題】外部加熱方式の像加熱装置において、加熱回転体の長手方向端部の温度低下を抑制することで、高品質の画像を得る。【解決手段】接触部６で記録材４を挟持搬送させて、加熱手段３により加熱された定着ローラ１の熱で記録材を加熱する定着装置１０において、定着ローラ１と加圧ローラ２とのうち少なくともいずれか一方は、回転軸方向において、中央部の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する部分が中央部の両側に備えられた弾性層（低熱伝導層１２）を有する。【選択図】図１
2012013864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接してニップ部を形成する加熱回転体及び加圧回転体と、
前記加熱回転体の外周側に配設され、前記加熱回転体の外周面のうち前記ニップ部を除く位置にて加熱を行う加熱手段と、
を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送させて、前記加熱手段により加熱された前記加熱回転体の熱で記録材を加熱する像加熱装置において、
前記加熱回転体と前記加圧回転体とのうち少なくともいずれか一方は、回転軸方向において、中央部の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する部分が前記中央部の両側に備えられた第１弾性層を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記第１弾性層の外周側には、前記第１弾性層における前記中央部の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する第２弾性層が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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた画像形成装置に適用される像加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を採用する画像形成装置には、転写紙、ＯＨＰ等の記録材上に転写された未定着トナー像を記録材上に定着させる加熱定着装置が像加熱装置として設けられている。加熱定着装置としては、加熱された加熱回転体としての定着ローラに加圧ローラを圧接させ、記録材を両ローラで挟持搬送しながら未定着トナー像を加熱溶融して未定着トナー像の定着を行う熱ローラ方式のものが広く用いられてきた。また、近年では省エネルギー、ウェイト時間短縮のニーズから、消費電力、ウェイト時間の点で優れた加熱定着装置として、加熱フィルム方式の定着装置が提案されている。加熱フィルム方式は、加熱部と加圧ローラの間に熱容量の小さい薄肉の定着フィルムを介して記録材上のトナー像を定着するフィルム加熱方式の定着装置である。しかしながら、加熱フィルム方式では定着フィルムが加圧ローラの回転駆動により従動回転するため、熱ローラ方式に比べると一般に加圧力は低目の設定となり、高速化に際しては若干不利な点があった。
そこで、低消費電力、短いウェイト時間といった優位点は保持しつつも、高速化への対応も容易な定着方式として、新たに提案されているのが、外部加熱方式である。
【０００３】
外部加熱方式の定着装置では、定着ローラの表面（外周面）を外部から加熱する外部加熱手段が設けられ、定着ローラ表面のうち、外部加熱手段によって加熱される部位以外に、加圧ローラが圧接されることでニップ部が形成される。そして、このニップ部で記録材が挟持搬送されながら未定着トナー像が加熱溶融され定着が行われる（特許文献１参照）。
この方式によれば、定着ローラの表面近傍に弾性体で構成される高熱伝導層を設けることで、定着ローラ表面近傍の蓄熱量を大きくすることが出来るため、より熱効率の高い定着動作を行うことが可能となる。具体的には、高熱伝導層に外部加熱手段からの熱を充分にため込み、ニップ部に入るまでの間は低熱伝導層でその熱が定着ローラの内周側に拡散することを防ぎつつ回転し、ニップ部内においては記録材に対して蓄熱した熱を放出する。このプロセスが定着処理の間に間断なく続けられる。
さらに、定着ローラの表面近傍に高熱伝導層が設けられている場合は、小サイズの記録材の通紙によって定着ローラの長手方向の通紙部と非通紙部で温度の差が生じても、高熱伝導層で即座に長手方向の熱量の均一化が図られる。このため、長手方向の温度分布が均一になり易く定着ローラの非通紙部昇温が起こりにくい。
以上のように、外部加熱方式の定着装置を用いることで、低消費電力、短いウェイト時間に対応しながらも、高速化が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２３１１７号公報
【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、前述した外部加熱方式の定着装置では、定着部材の長手方向の熱伝導が良いため、定着部材の長手方向端部からの放熱が盛んとなり、定着部材の長手方向端部で定着部材の温度低下が発生することが懸念される。定着部材が所定の温度まで立ち上がっ
た後は、加熱体の発熱量が小さくなるように制御される。このため、定着部材が所定の温度まで立ち上がった後は、定着部材に供給される熱量に対して、定着部材の長手方向端部からの放熱が相対的に大きくなり、定着部材の長手方向端部の温度低下が次第に顕著になることが懸念される。
そして、印刷（画像形成）が進んだ場合には、印刷が進むにつれて定着部材の長手方向端部の温度が低下し、記録材の長手方向端部での未定着トナー像の記録材への定着不良が発生することが懸念される。
【０００６】
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、外部加熱方式の像加熱装置において、加熱回転体の長手方向端部の温度低下を抑制することで、高品質の画像を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
互いに圧接してニップ部を形成する加熱回転体及び加圧回転体と、
前記加熱回転体の外周側に配設され、前記加熱回転体の外周面のうち前記ニップ部を除く位置にて加熱を行う加熱手段と、
を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送させて、前記加熱手段により加熱された前記加熱回転体の熱で記録材を加熱する像加熱装置において、
前記加熱回転体と前記加圧回転体とのうち少なくともいずれか一方は、回転軸方向において、中央部の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する部分が前記中央部の両側に備えられた第１弾性層を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、外部加熱方式の像加熱装置において、加熱回転体の長手方向端部の温度低下を抑制することで、高品質の画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の定着装置の概略構成を示す断面図
【図２】実施例１の定着ローラについて説明するための図
【図３】実施例１の低熱伝導層の形成について説明するための図
【図４】実施例１の１枚目と２０枚目印刷後の定着ローラの温度分布を示す図
【図５】比較例の定着ローラについて説明するための図
【図６】比較例の１枚目と２０枚目印刷後の定着ローラの温度分布を示す図
【図７】実施例２の定着ローラについて説明するための図
【図８】実施例２の１枚目と２０枚目印刷後の定着ローラの温度分布を示す図
【図９】実施例３の定着ローラについて説明するための図
【図１０】実施例３の１枚目と２０枚目印刷後の定着ローラの温度分布を示す図
【図１１】実施例４の定着ローラについて説明するための図
【図１２】画像形成装置の概略構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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り、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。
【実施例１】
【００１１】
以下に、実施例１について説明する。図１２は、本実施例における電子写真方式の作像プロセスを採用した画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
図１２に示すように、感光ドラム５１は矢印の方向に回転駆動され、まず、その表面は帯電ローラ５２によって一様に帯電される。次に、レーザスキャナ５３により、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビームＬによる走査露光が施され、感光ドラム５１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置５４によりトナー（現像剤）を用いて現像、可視化される。可視化されたトナー像（現像剤像）は、転写ローラ５５により、所定のタイミングで搬送された記録材４上に感光ドラム５１上より転写される。
所定のタイミングで搬送された記録材４は、感光ドラム５１と転写ローラ５５とにより一定の加圧力で挟持搬送される。このトナー像が転写された記録材４は像加熱装置としての定着装置１０へと搬送され、永久画像として定着される。一方、感光ドラム５１上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置５６により感光ドラム５１表面より除去される。
【００１２】
図１は、本実施例の定着装置１０の概略構成を示す断面図である。
定着装置１０は、互いに圧接して接触部（ニップ部）６を形成する加熱回転体としての定着ローラ１と加圧回転体としての加圧ローラ２を有し、定着ローラ１を外部から加熱手段３で加熱する外部加熱方式の装置である。定着装置１０は、トナー像５を担持した記録材４を接触部６で挟持搬送しながら、加熱手段３により加熱された定着ローラ１の熱で記録材を加熱することで、トナー像５を記録材４に定着させるものである。
定着ローラ１は、外径約１４ｍｍであり、直径８ｍｍのステンレス製の芯金１１の外側に、厚み約３ｍｍの低熱伝導性シリコーンゴムで形成された第１弾性層としての低熱伝導層１２を備えている。定着ローラ１はさらに、低熱伝導層１２の表層（外周側）に、厚さ１００μｍの高熱伝導性シリコーンゴムからなる第２弾性層としての高熱伝導層１３、厚さ１０μｍのフッ素樹脂からなる離型層１４を順次備えている。そして、定着ローラ１において、芯金１１を除く芯金上の全ての層の長手方向の幅は２３０ｍｍである。ここで、本実施例において、長手方向とは、定着ローラ１又は加圧ローラ２の回転軸方向をいうもので、これは、記録材搬送方向に直交する記録材の幅方向でもある。
【００１３】
図２（ａ）は図１のＡＢ断面での定着ローラ１の概略断面図である。図２（ｂ）は、定着ローラ１における低熱伝導層１２の長手方向の熱伝導率を示す図である。図２（ｃ）は、加熱手段３に設けられたセラミックヒータ３１の概略構成を示す平面図であり、図２（ｄ）は、図２（ｃ）のＥＦ断面でのセラミックヒータ３１の概略断面図である。
図２（ａ）に示すように、本実施例における低熱伝導層１２には、シリコーンゴム１２１に中空フィラ（充填剤）としてガラスバルーン１２２が分散されており、ガラスバルーン１２２の分散量が多いほど低熱伝導層１２の熱伝導率は小さくなる。
図２（ｂ）に示したように、低熱伝導層１２の長手方向の熱伝導率は、記録材通過（通紙）領域Ｘの長手方向中央部（以下、長手中央部）では略一定である。そして、低熱伝導層１２の長手方向の熱伝導率は、記録材通過領域Ｘの長手方向端縁から長手中央部側へ４０ｍｍ向かった箇所付近より、低熱伝導層１２の長手方向端面（端縁）に向かうにつれて徐々に小さくなっている。低熱伝導層１２の熱伝導率は長手中央部では約０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ、長手中央部を間に挟むように設けられた記録材通過領域Ｘの長手方向両端部では約０．１２Ｗ／ｍ・Ｋ、記録材非通過領域Ｙでは約０．１２Ｗ／ｍ・Ｋである。低熱伝導層１２の周方向の熱伝導率は、長手方向の各位置において略一定である。
【００１４】
また、詳細は後述するが、本実施例で用いた記録材の長手方向の幅は２１０ｍｍであるため、定着ローラ１の長手方向における記録材通過領域Ｘと記録材非通過領域Ｙの関係は図２（ａ）,（ｂ）に示すようになっている。また、本実施例で発熱体として用いたセラ
ミックヒータ３１の、発熱通電抵抗体層の長手方向の幅は２１０ｍｍである。このため、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、定着ローラ１の記録材通過領域Ｘの長手方向の位置とセラミックヒータ３１の通電発熱抵抗体層３１２の長手方向の位置は略重なっている。
【００１５】
図３は、本実施例における低熱伝導層１２の塗工（形成）について説明するための概略図である。塗工台９１には、円筒形状の芯金１１の中心線が鉛直方向を向くように、芯金１１が取り付けられる。芯金１１は、その表面に低熱伝導層１２が塗布された後の芯金１１の外径とほぼ同じ内径を有するリング形状の塗工ヘッド９２の内側に配置される。
塗工ヘッド９２の内周面と芯金１１との隙間に低熱伝導層１２を供給し、芯金１１をその軸線方向に塗工ヘッド９２の軸線と同軸に移動させることで、芯金１１に厚さｔとなる低熱伝導層１２を塗布している。
また、供給路９４と供給路９５は、それぞれガラスバルーン１２２を含まないソリッドのシリコーンゴム１２１と、ガラスバルーン１２２を多数分散したシリコーンゴム１２１を中継タンク９３に供給している。この二種類の供給割合を塗工中に変えることで、長手方向に渡って低熱伝導層１２のガラスバルーン１２２の分散量を制御している。
【００１６】
低熱伝導層１２の低熱伝導性の弾性層はシリコーンゴム組成物であり、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に平均粒子径が５００μｍ以下の中空フィラを０．１〜２００重量部配合してなるシリコーンゴム組成物を加熱硬化して形成される。ここで、中空フィラとしては、硬化物内に気体部分を持つことでスポンジゴムのように熱伝導率を低下させるもので、マイクロバルーン材等がある。このような材料としては、ガラスバルーン、シリカバルーン、カーボンバルーン、フェノールバルーン、アクリロニトリルバルーン、塩化ビニリデンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、シラスバルーンなど、いかなるものでも構わない。
【００１７】
高熱伝導層１３はソリッド（発泡されていない中実）のシリコーンゴムからなり、熱伝導率を上げるために高熱伝導性の粒子（アルミナ、窒化アルミ、石英等）が添加されている。本実施例ではアルミナ粒子を用いている。高熱伝導層１３の熱伝導率は低熱伝導層１２の長手中央部の熱伝導率よりも高く、高熱伝導層１３の熱伝導率としては高ければ高いほど良く、本実施例で用いている高熱伝導層１３はその熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋのものを使用している。また、高熱伝導層１３の厚みが厚いほど蓄熱効果が得られるが、厚過ぎると熱容量が大きいため定着ローラ温度が上がらなくなり、返って定着効率を損ねる可能性がある。
また、高熱伝導層１３の厚みは、記録材４の搬送速度によっても変化させることが望ましい。これは記録材４の搬送速度によって、熱のやり取りが行われる層の厚みが異なってくるからである。
【００１８】
本発明者らの検討結果によれば、搬送速度が遅い場合には高熱伝導層１３の表面から、より深い部分までに存在する熱が定着に寄与するが、搬送速度が速くなるに従い高熱伝導層１３の浅い部分に蓄熱された熱のみが定着に寄与するようになることが分かっている。つまり、記録材４の搬送速度が速い場合には高熱伝導層１３の厚みは比較的薄くて良く、必要以上に厚い層を設けた場合は、熱容量が増大になり、かえって定着効率を損ねることが懸念される。本実施例における記録材搬送速度は約１００ｍｍ／ｓｅｃであり、この速度での最適な厚みが数値計算によると約１００μｍである。
【００１９】
離型層１４は、本実施例では添加物のない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）を用いている。ＰＦＡを水系分散材に混ぜ、これを高熱伝導層１３の上に塗布し、３２０℃以上の高温で焼成することで成膜した。本実施例では離型層１４に添加物の無いＰＦＡを用いたが、添加剤として熱伝導フィラのＢＮ（窒化ホウ素）粒子を含むＰＦＡでも構わない。また、離型層１４の材料についても、ＰＦＡに限定するものではなく、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の他のフッ素樹脂材料でも構わない。また、高熱伝導層１３に用いているシリコーンゴム自体が離形性に優れているため、離型層１４が無い定着ローラ構成でも構わない。
【００２０】
加圧ローラ２は、ステンレス製の外径１３ｍｍの芯金２１の外側に、厚み約２．５ｍｍシリコーンゴムの弾性層２２を形成し、さらにその表層に厚さ約３０μｍのＰＦＡからなる離型層２３を設けた構成から成り、長手方向の弾性層の幅は約２３０ｍｍである。本実施例で用いた弾性層２２は、中空フィラが分散されていないタイプのものである。しかし、定着ローラの低熱伝導層１２のように、中空フィラが分散されていても構わない。
定着ローラ１と加圧ローラ２は互いに軸方向に並列になるように配列され、総圧１５ｋｇｆ（１４７Ｎ）で圧接されている。このとき定着ローラ１と加圧ローラ２の間には接触部６が形成される。本実施例における接触部６の幅は約６ｍｍであった。
定着ローラ１が不図示の駆動系により図１に示す矢印の時計方向に回転駆動され、加圧ローラ２は定着ローラ１の回転方向に従動して回転し、接触部６に未定着のトナー像５を載せた記録材４が導入されたときに定着ローラ１と協働して記録材４を挟持搬送する。
【００２１】
加熱手段３は、定着ローラ１を定着ローラ外部から加熱する手段、すなわち、定着ローラ１の外周側に配設され、定着ローラ１の外周面のうち接触部６を除く位置にて加熱を行う手段である。加熱手段３は、加熱体としてのセラミックヒータ３１と、セラミックヒータ３１を断熱支持する支持体であるステー３２と、セラミックヒータ３１を支持したステー３２に巻きつかせた薄肉円筒形状のフィルム８からなる。
ここで、図２（ｃ），（ｄ）を用いてセラミックヒータ３１の説明を行う。セラミックヒータ３１は、長手方向の長さ約２５０ｍｍ、幅（記録材搬送方向の長さ）約６ｍｍのアルミナ基板３１１を有している。そしてセラミックヒータ３１は、アルミナ基板３１１に、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の通電発熱抵抗体層３１２をスクリーン印刷により厚み約１０μｍ、長手方向長さ約２１０ｍｍ、幅約２．０ｍｍの細帯状で折り返したパターンで塗布された構造となっている。通電発熱抵抗体層３１２は、幅方向に対する基板中心を中心線として線対称になるように塗布されている。
アルミナ基板３１１において、長手方向両端部のうち一方の端部付近にはＡｇ／Ｐｔ電極３１３が２つ形成されており、通電発熱抵抗層３１２と電極３１３は電極３０と同じ材料でなる導電層３１４で接続されており、導通状態となっている。
【００２２】
図２（ｄ）に示すように、通電発熱抵抗体層３１２は厚み約５０μｍのガラスからなる保護層３１５によって保護されており、保護層３１５の面がフィルム８と摺動する。
フィルム８は厚み約６０μｍのポリイミド基材の上に約１０μｍのフッ素コートが施された直径１８ｍｍの無端状のフィルムであり、長手方向の幅は約２３０ｍｍである。定着ローラ１の回転駆動がなされると、これに伴い従動回転する。
加熱手段３では、セラミックヒータ３１が定着ローラ１に対して軸方向に並行になるように配置され、総圧１５ｋｇｆ（１４７Ｎ）で定着ローラ１に圧接している。このとき、定着ローラ１とセラミックヒータ３１により接触部（ニップ部）７が形成される。本実施例における接触部７の幅はおよそ６ｍｍであった。
【００２３】
定着ローラ１が回転駆動されると、定着ローラ１は、加熱手段３のセラミックヒータ３１と摺動摩擦しながら回転状態となる。その後、セラミックヒータ３１に通電がなされて発熱し、定着ローラ１の表面が加熱される。セラミックヒータ３１のアルミナ基板３１１側の面に、温度検知手段３３、詳しくはＮＴＣ（negative temperature coefficient）サーミスタが当接されており、セラミックヒータ３１の温度をモニタするように構成されている。この温度検知手段３３によりセラミックヒータ３１の温度情報が不図示の制御回路に入力される。制御回路は温度検知手段３３から入力するセラミックヒータ３１の検知温度が所定の温度（定着温度）に維持されるように、セラミックヒータ３１に対する電力供給を制御する。これにより、セラミックヒータ３１の温度は所定の温度に温調される。
【００２４】
本実施例では、定着ローラ１の加熱手段に、セラミックヒータ３１を定着ローラ１にフィルムを介して圧接させる外部からの加熱手段を用いたが、フィルムを介さずセラミック
ヒータ３１を直接定着ローラ１に圧接させる外部からの加熱手段を用いても良い。また、定着ローラ１の加熱手段は、接触式の加熱手段に限らずハロゲンヒータ等による非接触の外部からの加熱手段であっても構わない。
【００２５】
本実施例における構成にて、定着ローラ１の長手方向の温度分布の測定と、記録材４への未定着のトナー像５の定着性の測定を行った。定着ローラ１の長手方向の温度分布の測定は、サーモビューア（日本電気株式会社製）を用いて行った。
また、定着性は、定着後のトナー像がどれだけの力で記録材４上に定着しているかを表し、濃度低下率（単位：％）をもって表される。濃度低下率の測定方法は以下の通りである。記録材４としては坪量８０ｇのＡ４サイズの普通紙（キヤノン株式会社製  ＣＡＮＯＮ  ＥＸＴＲＡ８０）を用いた。記録材４の長手方向の幅は２２４ｍｍ、記録材搬送方向の幅は２９６ｍｍである。記録材４上の未定着のトナー像５は、ハーフトーン（灰色）の５ｍｍ角の画像が、記録材搬送方向の記録材先端、中央、後端のそれぞれ記録材の長手方向両端部、長手方向中央部の計９箇所に描かれている。未定着画像のハーフトーンパターンは画素密度６００ｄｐｉを３×３のマトリックスで形成し、これを１ドット１スペースで千鳥状に形成したパターンである。
【００２６】
定着装置通過後の画像のハーフトーンの濃度を濃度測定器（マクベス社製）にて測定後、専用の擦り試験機で画像を擦り、擦り後のハーフトーンの濃度を再び測定し、濃度の低下率を計算する。
擦り試験機は静電気により記録材を固定する台の上に記録材上に９ヶ所配された５ｍｍ角の黒およびハーフトーンパターンに合わせて２００ｇの金属製の重りをのせる構造となっている。記録材と重りの間にはシルボンＣ紙（小津産業株式会社製）が挟まれている。記録材を固定する台は記録材の長手方向に往復運動できるようになっており、このとき画像はシルボンＣ紙に擦られて欠落する。本例では５往復させて画像を擦った。
この濃度の低下率は記録材上の９ヶ所のハーフトーン画像全てに関して計算し、平均値を算出し、その条件での定着強度をあらわす指標とする。
【００２７】
今回の測定は室温２３℃、湿度５０％に保たれた実験室内で行った。記録材は毎４秒ごとに定着装置に投入し、未定着のトナー像５の定着作業を行った。総印刷枚数は２０枚である。セラミックヒータ３１の温度は、常に記録材における長手中央部の濃度低下率が２０％前後になるように制御した。
図４（ａ）は、１枚目印刷後の定着ローラ１の長手方向の温度分布を示す図であり、図４（ｂ）は、２０枚目印刷後の定着ローラ１の長手方向の温度分布を示す図である。１枚目と２０枚目の定着性測定結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
2012013864.tif 000003
【００２９】
次に、実施例１との比較のために行った比較例１の構成について説明する。ここで、長手方向の両端部それぞれにおける構成、特性は同様であり、以下の説明においては、長手方向の両端部のうち一端側について説明するものとする。
【００３０】
[比較例１]
図５（ａ）は、本比較例で用いた定着ローラの概略断面図であり、この断面は図１のＡＢ断面に相当する。図５（ｂ）は、本比較例の定着ローラにおける低熱伝導層の長手方向の熱伝導率を示す図である。図６（ａ）は、１枚目印刷後の定着ローラの長手方向の温度分布を示す図であり、図６（ｂ）は、２０枚目印刷後の定着ローラの長手方向の温度分布を示す図である。本比較例の定着ローラを構成する部材は、前述した実施例１と同様であるため、説明の便宜上、同一の符号を用いている。
本比較例における低熱伝導層１２には、シリコーンゴム１２１にガラスバルーン１２２が分散されており、ガラスバルーンの分散量は、長手方向、周方向ともに一定である。そのため、図５（ｂ）に示すように、低熱伝導層１２の熱伝導率は長手方向、周方向で略一定で約０．１５Ｗ／ｍ・ｋである。その他構成は実施例１と同じである。
本比較例における構成にて、実施例１と同様に、定着ローラ１の長手方向の温度分布測定と、定着性測定を行った。定着性測定の結果は表１に示す。
【００３１】
実施例１では、図４に示すように、１枚目印刷後、２０枚目印刷後ともに、定着ローラ１の長手方向の温度分布は記録材通過領域Ｘにおいてほぼ均一になっている。また、表１に示すように、１枚目印刷後、２０枚目印刷後ともに、記録材４の長手方向端部（以下、長手端部）と長手中央部の定着性もほぼ均一になっている。
比較例１では、図６（ａ），（ｂ）に示すように、１枚目印刷後、２０枚目印刷後ともに、記録材通過領域Ｘの長手方向端縁から４０ｍｍ長手中央部側へ向かった箇所付近から長手方向端面に向けて定着ローラ１の温度が大きく低下し始めている。特に２０枚目印刷後では長手端部における温度低下が著しい。
また、表１に示すように、１枚目印刷後、２０枚目印刷後ともに、記録材４の長手端部の定着性は長手中央部の定着性よりも５％以上悪い。特に２０枚目印刷後では、記録材４の長手端部の定着性は長手中央部の定着性よりも１０％以上悪い。
未定着トナー像を記録材上に定着させる定着装置には加熱定着装置が広く利用されている。しかし、従来の加熱定着方式の定着装置では、主に定着部材（定着ローラ）の長手方向端面からの放熱によって、定着部材の長手端部の温度が低下することが懸念される。特に、定着部材の温度、もしくは定着部材に熱を供給する発熱体の温度が所定の温度に達した後は、発熱体の発熱量が小さくなるように制御されるため、定着部材に発熱体から供給される熱量は、定着部材の長手方向端面からの放熱量と比較して相対的に小さくなる。そのため、印刷が進むにつれて定着部材の長手端部での温度の低下が顕著になり、記録材の長手端部でのトナー像の記録材への定着不良が生じることが懸念される。
比較例１の結果にあるように、外部加熱方式でも、定着ローラ１の長手方向端面と芯金１１、加圧ローラ２の長手方向端面と芯金２１より主に放熱が生じる。そのため、定着ローラ１と加圧ローラ２の長手端部の温度が次第に低下し、印刷後半になるにつれ、比較例１の結果にあるように記録材４の長手端部でトナー画像の定着不良が生じる場合がある。
【００３２】
しかし、実施例１の構成では、定着ローラ１の低熱伝導層１２の熱伝導率を、記録材通過領域Ｘにおいて長手中央部から長手方向端面に行くほど小さくしている。そのため、記録材通過領域Ｘにおいて定着ローラ１の径方向への熱の流れを考えた場合、長手方向端面へ行くほど高熱伝導層１３から低熱伝導層１２へと移る熱量が小さい。
一方、記録材通過領域Ｘにおいて、セラミックヒータ３１からフィルム８、離型層１４を介して高熱伝導層１３に伝わる熱量は、定着ローラ１の長手端部と長手中央部で略同じである。そのため、記録材通過領域Ｘにおいて高熱伝導層１３は長手端部ほど蓄熱し易い。
また、実施例１の構成では比較例１と比べて、定着ローラ１の長手端部の低熱伝導層１２の熱伝導率を小さくしているため、径方向への熱の流れを考えた場合、長手端部では比較例１より低熱伝導層１２から芯金１１へと移る熱量が小さくなっている。
【００３３】
低熱伝導層１２より芯金１１に伝わった熱は芯金１１を長手端部に向けて伝わり、定着ローラ１の長手方向端面より突き出た芯金１１の表面から放熱される。
そして、前述したように実施例１では比較例１よりも長手端部の低熱伝導層１２から芯金１１へと移る熱量が小さいため、低熱伝導層１２の長手端部における芯金１１を通しての放熱が小さくなっている。そのため、実施例１では比較例１よりも長手端部の低熱伝導層１２が高温に保たれ、同時に長手端部の高熱伝導層１３も高温に保たれる。
【００３４】
また、実施例１では記録材非通過領域Ｙの低熱伝導層１２の熱伝導率を小さくしているため、記録材通過領域Ｘの長手端部の低熱伝導層１２から長手方向端面に向けて熱の逃げが抑制されている。そのため、低熱伝導層１２の長手方向端面の放熱による影響が、記録材通過領域Ｘの長手端部の低熱伝導層１２までは届き辛い。そのため、実施例１では比較例１よりも、低熱伝導層１２の長手方向端面からの放熱による低熱伝導層１２の長手端部の温度低下が小さい。そして、低熱伝導層１２の長手端部の温度低下が小さいため、長手端部の高熱伝導層１３の温度低下も小さくなる。
【００３５】
以上説明したように本実施例によれば、高熱伝導層１３の長手端部を蓄熱し易くすることができ、さらに、芯金１１と低熱伝導層１２の長手方向端面からの放熱による高熱伝導層１３の温度低下を抑制することができる。このため、記録材通過領域Ｘにおいて、高熱伝導層１３の長手端部の温度が長手中央部の温度よりも極端に低下することは無く、定着ローラ１の表面温度分布を長手方向全域に渡って略均一とすることができる。また、定着ローラ１の表面温度分布は長手方向全域に渡って略均一になることで、記録材４の長手端部での未定着のトナー像５の記録材４への定着不良を抑止することができる。これにより、高品質の画像を得ることが可能となる。
【００３６】
本実施例において、低熱伝導層１２の長手方向の熱伝導率を、記録材通過領域Ｘの長手方向端縁から４０ｍｍ長手中央部側へ向かった箇所から長手方向端面に向かうにつれて徐々に小さくしたのは、次のような理由からである。それは、比較例１の結果にあるように、実施例１の外部加熱方式の定着装置において、熱伝導率が長手方向、周方向略一定の低熱伝導層１２を定着ローラ１に用いた場合に、定着ローラ長手方向の温度が、前述の箇所付近から低下し始めていたためである。すなわち、定着ローラ長手方向の温度が、記録材通過領域Ｘの長手方向端縁から４０ｍｍ長手中央部側へ向かった箇所付近から低下し始めていたためである。
【００３７】
そして、本実施例の結果から、長手方向において定着ローラ１の温度が下がり始める位置近傍から定着ローラ１を構成する弾性部材（弾性層）の熱伝導率を下げ始めることにより、長手方向に渡って均一な定着ローラ１の温度分布が得られることが分かる。ただし、長手方向において定着ローラ１の温度が低下し始める位置は、定着装置と定着ローラ１の構成によって異なるため、定着装置、定着ローラ毎に定着ローラの長手方向の温度分布を確認し、定着ローラの熱伝導率を下げ始める長手方向の位置を決めるとよい。
【００３８】
このように本実施例では、定着ローラ１の低熱伝導層１２の熱伝導率を、長手方向において定着ローラ１の端部の温度低下が顕著になる位置付近から端面へ向けて徐々に小さくし、低熱伝導層１２の長手端部の熱伝導率を長手中央部よりも小さくするものである。このことで、定着ローラ１の長手端部での温度低下を抑制し、記録材４の長手端部における未定着のトナー像５の記録材４への定着不良を抑制する効果があることが分かる。
ここで、本実施例において、定着ローラ１の低熱伝導層１２は、１層の弾性層により構
成されているが、これに限るものではない。本実施例と同様に、長手端部の方が長手中央部よりも熱伝導率の低い低熱伝導層であれば、低熱伝導層が２層以上の弾性層より構成されていても、本実施例と同様の効果が得られる。
また、本実施例では、定着ローラ１の低熱伝導層１２の熱伝導率を、長手方向において定着ローラ１の端部の温度低下が顕著になる位置付近から端面へ向けて徐々に小さくするものであったが、これに限るものではない。例えば、定着ローラ１を構成する弾性層の長手端部のうち少なくとも一部の熱伝導率が長手中央部の熱伝導率よりも小さいものであればよい。また、加圧ローラ２を構成する弾性層の長手端部のうち少なくとも一部の熱伝導率が長手中央部の熱伝導率よりも小さいものであってもよい。すなわち、定着ローラ１と加圧ローラ２とのうち少なくともいずれか一方が、長手方向において、中央部の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する部分が前記中央部の両側に備えられた弾性層を有するものであればよい。このような形態について以下の実施例で詳しく説明する。
【実施例２】
【００３９】
以下、実施例２について説明する。図７（ａ）は、本実施例で用いた定着ローラの概略断面図であり、この断面は図１のＡＢ断面に相当する。図７（ｂ）は、定着ローラにおける低熱伝導層の長手方向の熱伝導率を示す図である。図８（ａ）は、１枚目印刷後の定着ローラの長手方向の温度分布を示す図であり、図８（ｂ）は、２０枚目印刷後の定着ローラの長手方向の温度分布を示す図である。本実施例の定着ローラを構成する部材は、前述した実施例１と同様であるため、実施例１と同一の符号を用いることとする。また、長手方向の両端部それぞれにおける構成、特性は同様であり、本実施例においても、長手方向の両端部のうち一端側について説明するものとする。
【００４０】
本実施例の定着ローラ１は図７（ｂ）に示すように、低熱伝導層１２の長手方向の熱伝導率が記録材通過領域Ｘにおいて、記録材通過領域Ｘの長手方向端縁から４０ｍｍ長手中央部側へ向かった箇所から長手方向端縁に向かうにつれて徐々に小さくなっている。本実施例の定着ローラ１では、低熱伝導層１２の熱伝導率は長手中央部で約０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ、記録材通過領域Ｘの長手方向端縁で約０．１２Ｗ／ｍ・Ｋである。しかし、記録材非通過領域Ｙでは長手方向端縁に向かうにつれて低熱伝導層１２の熱伝導率は大きくなっており、記録材非通過領域Ｙの長手方向端縁では約０．１５Ｗ／ｍ・Ｋである。低熱伝導層１２の周方向の熱伝導率は、長手方向の各位置において略一定である。
本実施例における構成にて、実施例１と同様に定着性測定を行った。定着性測定の結果は表１に示している。
【００４１】
本実施例では、図８（ａ），（ｂ）に示すように、１枚目印刷後、２０枚目印刷後ともに、比較例１と比べると定着ローラ１の長手方向の温度分布は記録材通過領域Ｘにおいて均一に近くなっている。また、表１に示すように、１枚目の記録材４の長手端部と長手中央部の定着性は略同等であり、２０枚目もおいても長手端部と長手中央部の定着性の差は３％程度とかなり小さい。
【００４２】
本実施例では、実施例１と異なり記録材非通過領域Ｙの特に長手方向端縁付近の低熱伝導層１２の熱伝導率が大きいため、低熱伝導層１２の長手方向端縁では実施例１よりも大きな放熱が起こる。しかし、記録材通過領域Ｘの長手方向端縁に近い側の記録材非通過領域Ｙの低熱伝導層１２の熱伝導率が小さいため、記録材通過領域Ｘの長手方向端縁から放熱の起こっている低熱伝導層１２の長手方向端面への熱の逃げが抑制される。そのため、実施例１と同様に、記録材通過領域Ｘにおいて、高熱伝導層１３の長手端部の温度が長手中央部の温度よりも極端に低下することは無く、定着ローラ１の表面温度分布は長手方向全域に渡って略均一になる。したがって、記録材４の長手端部における未定着のトナー像５の記録材４への定着不良を抑止することができる。
【００４３】
以上のように本実施例では、定着ローラ１の低熱伝導層１２の長手方向の熱伝導率を、定着ローラ１の温度低下が顕著になる位置付近から長手方向端面へ向けて徐々に小さくし、低熱伝導層１２の長手端部の一部の熱伝導率を長手中央部よりも小さくしている。このことでも、前述した実施例１同様の効果は十分に得られる。
【実施例３】
【００４４】
以下、実施例３について説明する。図９（ａ）は、本実施例で用いた定着ローラの概略断面図であり、この断面は図１のＡＢ断面に相当する。図９（ｂ）は、定着ローラにおける低熱伝導層の長手方向の熱伝導率を示す図である。図１０（ａ）は、１枚目印刷後の定着ローラの長手方向の温度分布を示す図であり、図１０（ｂ）は、２０枚目印刷後の定着ローラの長手方向の温度分布を示す図である。本実施例の定着ローラを構成する部材は、前述した実施例１と同様であるため、実施例１と同一の符号を用いることとする。また、長手方向の両端部それぞれにおける構成、特性は同様であり、本実施例においても、長手方向の両端部のうち一端側について説明するものとする。
【００４５】
本実施例の定着ローラ１では、図９（ｂ）に示すように、低熱伝導層１２の長手方向の熱伝導率が、長手中央部から長手端部に移行した部分で急に変化している。低熱伝導層１２の熱伝導率は、記録材通過領域Ｘの長手方向端縁から長手中央部側へ４０ｍｍの範囲では０．１３Ｗ／ｍ・Ｋ、長手中央部では０．１５Ｗ／ｍ・Ｋである。
本実施例における構成にて、実施例１と同様に定着性測定を行った。定着性測定の結果は表１に示している。
【００４６】
実施例３では、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、１枚目印刷後、２０枚目印刷後ともに、比較例１と比べると定着ローラ１の長手方向の温度分布は記録材通過領域Ｘにおいて均一に近くなっている。また、表１に示すように、１枚目の定着性は、記録材４の長手端部の方が長手中央部よりも２％程度良く、２０枚目では長手中央部の方が長手端部よりも２％程度良いが、１枚目、２０枚目のどちらにおいても長手中央部と長手端部の定着性の差は小さい。
【００４７】
本実施例では、記録材通過領域Ｘの長手端部と記録材非通過領域Ｙにおいて、低熱伝導層１２の熱伝導率を長手中央部よりも小さくしている。このため、実施例１と同様に高熱伝導層１３の長手端部が蓄熱し易くなっているのに加えて、芯金１１と低熱伝導層１２の長手方向端面からの放熱による高熱伝導層１３の温度低下が抑制されている。
そのため、記録材通過領域Ｘにおいて、高熱伝導層１３の長手端部の温度が長手中央部の温度よりも極端に低下することは無く記録材４の長手端部における未定着のトナー像５の記録材４への定着不良を抑止することができる。
【００４８】
ただし、本実施例は実施例１と異なり、長手中央部から長手端部にかけて低熱伝導層１２の熱伝導率が急激に低下している。
低熱伝導層１２の熱伝導率が大きい箇所では高熱伝導層１３から低熱伝導層１２へと逃げる熱量が大きく、低熱伝導層１２の熱伝導率が小さい箇所では高熱伝導層１３から低熱伝導層１２へと逃げる熱量が小さい。このため、低熱伝導層１２の熱伝導率が急に変化する境目において、高熱伝導層１３に瞬間的には急な長手方向の温度勾配ができる。
しかし、高熱伝導層１３は熱伝導率が大きい。このため高熱伝導層１３の内周面側に瞬間的に急な温度勾配ができても、即座に温度勾配が均され、図１０（ａ），（ｂ）に示す定着ローラ長手方向の温度分布のように、定着ローラ１の記録材通過領域Ｘにおいて長手方向全域に渡って略均一な温度分布が得られる。
【００４９】
以上のように本実施例では、定着ローラ１の低熱伝導層１２の長手方向の熱伝導率を、定着ローラ１の温度低下が顕著になる位置付近から長手方向端縁へ向けて急に小さくし、
低熱伝導層１２の長手端部の一部の熱伝導率を長手中央部よりも小さくしている。このことでも、前述した実施例１同様の効果は十分に得られる。
【実施例４】
【００５０】
以下、実施例４について説明する。図１１（ａ）は、本実施例で用いた加圧ローラの概略断面図であり、この断面は図１のＣＤ断面に相当する。図１１（ｂ）は、定着ローラにおける低熱伝導層の長手方向の熱伝導率を示す図である。本実施例の定着ローラを構成する部材は、前述した実施例１と同様であるため、実施例１と同一の符号を用いることとする。また、長手方向の両端部それぞれにおける構成、特性は同様であり、本実施例においても、長手方向の両端部のうち一端側について説明するものとする。
【００５１】
本実施例の定着ローラ１の低熱伝導層１２には、シリコーンゴム１２１にガラスバルーン１２２が分散されており、ガラスバルーン１２２の分散量は、長手方向、周方向ともに一定である。そのため、低熱伝導層１２の熱伝導率は長手方向、周方向で略一定で約０．１５Ｗ／ｍ・Ｋである。
そして、本実施例の加圧ローラ２においては、図１１（ａ）に示すように、弾性層２２はシリコーンゴム２２１に中空フィラとしてガラスバルーン２２２が分散されている。ここで、上述したように、ガラスバルーン２２２の分散量が多いほど弾性層２２の熱伝導率は小さくなる。
図１１（ｂ）に示したように、弾性層２２の長手方向の熱伝導率は、記録材通過領域Ｘの長手中央部では略一定であり、記録材通過領域Ｘの長手方向端縁から長手中央部側へ４０ｍｍ向かった箇所から長手方向端縁に向かうにつれて徐々に小さくなっている。弾性層２２の熱伝導率は長手中央部では約０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ、記録材通過領域Ｘの長手方向端縁では約０．１２Ｗ／ｍ・Ｋ、記録材非通過領域Ｙで約は０．１２Ｗ／ｍ・Ｋである。弾性層２２の周方向の熱伝導率は、長手方向の各位置において略一定である。本実施例における構成にて、実施例１と同様の定着性の測定を行った。その結果は表１に示すようになった。
【００５２】
本実施例では、記録材４の長手中央部と長手端部の定着性に関しては、１枚目で３％程度、２０枚目で５％程度、長手中央部より長手端部の方が悪かった。しかし、比較例１と比べると１枚目、２０枚目ともに記録材４の長手中央部と長手端部の定着性の差は小さくなっていることが分かる。
加圧ローラ２の弾性層２２の長手端部の熱伝導率は長手中央部より低いため、定着ローラ１から加圧ローラ２へと移る熱量は、定着ローラ１の長手端部の方が長手中央部よりも小さい。そのため、定着ローラ１の長手端部の高熱伝導層１３の方が長手中央部より多く蓄熱する。そのため、定着ローラ１の長手方向端面からの放熱によって、定着ローラ１の長手端部から熱が逃げても、定着ローラ１の長手端部の温度が長手中央部の温度よりも大きく低下することは無い。そのため、定着ローラ１の長手方向の温度分布が均一に近くなり、記録材４の長手端部における未定着のトナー像５の記録材４への定着不良が抑制される。
【００５３】
以上のように本実施例では、加圧ローラ２として、芯金２１と芯金２１上の１層の弾性層２２とにより構成され、弾性層２２の長手端部の熱伝導率が長手中央部の熱伝導率よりも小さいローラを用いている。このことで、定着ローラ１の長手端部での温度低下を抑制し、記録材４の長手端部における未定着のトナー像５の記録材４への定着不良を抑制できることが分かる。
また、加圧ローラ２として、弾性層２２が高熱伝導層と低熱伝導層の２層より構成され、低熱伝導層の長手端部のうち少なくとも一部の熱伝導率が、長手中央部の熱伝導率よりも低いローラを用いるものであってもよい。また、定着ローラ１と加圧ローラ２とのうち少なくともいずれかに、芯金と、芯金上の一層の弾性層とにより構成されており、弾性層
の長手端部のうち少なくとも一部の熱伝導率が長手中央部の熱伝導率よりも小さいローラを用いるものであってもよい。このことでも、定着ローラ長手端部での温度低下を抑制し、記録材長手端部における未定着のトナー像５の記録材４への定着不良を抑制できる。
なお、本発明に係る像加熱装置は、上述した定着装置として機能する場合の例に限るものではなく、シート上に定着されたトナー像に光沢を出すための装置として適用することも可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  定着ローラ  ；  ２  加圧ローラ  ；  ３  加熱手段  ；  ６  接触部  ；  １０  定着装置  ；  １２  低熱伝導層
【図１】
2012013864.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012013864.tif 000008
【図６】
2012013864.tif 000009
【図７】
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【図８】
2012013864.tif 000011
【図９】
2012013864.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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