(57)【要約】【課題】  小サイズ紙を通紙したときの非通紙部昇温を抑制するために、ヒートパイプ等の均熱部材を定着部材内部に具備することで、加熱定着装置の立ち上がり時間が長くなってしまう。【解決手段】  低熱容量のプレート状ヒートパイプの表面に、絶縁層を介して発熱体を印刷したヒータを用いることで、非通紙部昇温の抑制と立ち上がり時間の短縮を両立する。【選択図】  図１
2013142834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート状のヒートパイプでできた基板の上に、絶縁層を介して発熱体が印刷され、さらに最表面は絶縁層でコーティングされていることを特徴とする加熱手段。
【請求項２】
加熱手段と該加熱手段に圧接しながら回転自在に配設されたフィルム部材と、該フィルム部材を介して前記加熱手段に圧接するように配設された加圧手段によって形成された定着ニップへ、被加熱材を通過させる画像形成装置において、前記加熱手段がプレート状のヒートパイプであり、前記ヒートパイプ基板上の定着ニップ側の面に、絶縁層を介して発熱体が印刷され、さらに最表面は絶縁層でコーティングされていることを特徴とする加熱手段を備えた画像形成装置。
【請求項３】
プレート状のヒートパイプでできた基板の上に、絶縁層を介して発熱体が印刷され、さらに最表面は絶縁層でコーティングされているヒートパイプの少なくとも一方の面が凹形状となっており、また凹形状の面とは反対側の面には絶縁層を介して発熱体が印刷され、さらに最表面は絶縁層でコーティングされていることを特徴とする加熱手段。
【請求項４】
加熱手段と該加熱手段に圧接しながら回転自在に配設されたフィルム部材と、該フィルム部材を介して前記加熱手段に圧接するように配設された加圧手段によって形成された定着ニップへ、被加熱材を通過させる画像形成装置において、前記加熱手段がプレート状のヒートパイプであり、前記プレート状のヒートパイプの定着ニップ側の面が凹形状となっており、また凹形状の面とは反対側の面には絶縁層を介して発熱体が印刷され、さらに最表面は絶縁層でコーティングされていることを特徴とする加熱手段を備えた画像形成装置。
【請求項５】
弾性層を有する像加熱用回転体と、固定支持され、前記像加熱用回転体の外表面との間で形成した第１ニップ部より、像加熱用回転体表面を外部加熱するプレート状ヒートパイプと、前記像加熱用回転体に圧接して第２ニップ部を形成する加圧部材とを有し、前記第２ニップ部に被加熱材を導入して挟持搬送させることで被加熱材上の画像を定着する加熱定着装置であり、前記ヒートパイプ
の一方の面には、絶縁層を介して発熱体が印刷され、さらに最表面は絶縁層でコーティングされていることを特徴とする加熱手段を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザープリンタ、ＬＥＤプリンタ等の電子写真方式、静電記録方式を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の加熱定着等のために用いられる像加熱装置には、所定の温度に維持された加熱体と、前記加熱体に圧接する加圧ローラによって形成されるニップ部に被加熱材としての記録材を導入して挟持搬送しつつ加熱する方式が多用されている。像加熱装置の加熱体には、特にフィルム加熱方式の像加熱装置において、セラミックス等の基板上に抵抗発熱体を形成したヒータ（以下セラミックヒータと記す）が一般的に用いられている。前記セラミックヒータを用いた像加熱装置において、像加熱可能な最大幅の記録材（以下、大サイズ紙と記す）よりもある程度小さな幅の記録材（以下、小サイズ紙と記す）を通紙した場合、ヒータの温度制御は記録材が通過する領域（通紙部）に設けられた検温素子の出力に基づいて行われる場合が多い。従って、非通紙部では記録材に熱を奪われないため、非通紙部の温度が通紙部に比べて上昇する。これは、非通紙部昇温と呼ばれる現象である。
【０００３】
この非通紙部昇温を緩和する手段として、特許文献１に開示されているように、セラミックヒータに替わって、フィルム内面にヒートパイプを当接し、このヒートパイプの端部（通紙領域外）を加熱する方法が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２に開示されているように、セラミックヒータに替わって、フィルム内面に楕円状のヒートパイプを当接し、フィルムとは接していない面をヒータで加熱することで、非通紙部昇温を緩和する方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献３に開示されているように、フィルム内面で且つ、定着ニップ領域内のセラミックヒータより下流側にヒートパイプを当接することで、非通紙部昇温を緩和する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２１９３６７号公報
【特許文献２】特開平８−１３７３０５号公報
【特許文献３】特開２００４−２３５００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法では、フィルムを介して筒状のヒートパイプを加圧ローラへ当接することで定着ニップを形成している。このため幅広の定着ニップを得るためには、ヒートパイプの外径を大きくする必要がありヒートパイプの熱容量が大きくなってしまうため、加熱用のヒータに通電を開始してから定着装置が定着可能な状態になるまでの時間（以下、立ち上がり時間と記す）が長くなってしまう問題がある。また、ヒートパイプの端部（通紙領域外）をヒータで加熱しているので、ヒートパイプの長手領域に亘って温度勾配をなくすことは難しい。
【０００８】
また、特許文献２の方法では、ヒートパイプを楕円形状にして定着ニップを広くすることを提案しているが、より幅広な定着ニップを確保するためには、ヒートパイプの外径が大きくなってしまい熱容量が大きくなる。また、ヒートパイプと加熱用のヒータを別部材として、ヒートパイプへヒータを当接する構成となっているため、ヒートパイプとヒータ間の接触熱抵抗が大きくなり、定着装置の立ち上がり時間が長くなってしまう。
【０００９】
また、特許文献３の方法では、定着ニップ内にセラミックヒータとヒートパイプが配置されているので、従来のセラミックヒータだけのフィルム加熱方式の定着装置に比べて、ヒートパイプ分の熱容量が増えるため定着装置の立ち上がり時間が長くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本出願にかかわる発明は、
（１）プレート状のヒートパイプでできた基板の上に、絶縁層を介して発熱体が印刷され、さらに最表面は絶縁層でコーティングされていることを特徴とする。
（２）加熱手段と該加熱手段に圧接しながら回転自在に配設されたフィルム部材と、該フィルム部材を介して前記加熱手段に圧接するように配設された加圧手段によって形成された定着ニップへ、被加熱材を通過させる画像形成装置において、前記加熱手段がプレート状のヒートパイプであり、前記ヒートパイプ基板上の定着ニップ側の面に、絶縁層を介して発熱体が印刷され、さらに最表面は絶縁層でコーティングされていることを特徴とする。
（３）前記プレート状のヒートパイプの少なくとも一方の面が凹形状となっており、また凹形状の面とは反対側の面には絶縁層を介して発熱体が印刷され、さらに最表面は絶縁層でコーティングされていることを特徴とする。
（４）加熱手段と該加熱手段に圧接しながら回転自在に配設されたフィルム部材と、該フィルム部材を介して前記加熱手段に圧接するように配設された加圧手段によって形成された定着ニップへ、被加熱材を通過させる画像形成装置において、前記加熱手段がプレート状のヒートパイプであり、前記プレート状のヒートパイプの定着ニップ側の面が凹形状となっており、また凹形状の面とは反対側の面には絶縁層を介して発熱体が印刷され、さらに最表面は絶縁層でコーティングされていることを特徴とする。
（５）弾性層を有する像加熱用回転体と、固定支持され、前記像加熱用回転体の外表面との間で形成した第１ニップ部より、像加熱用回転体表面を外部加熱するプレート状ヒートパイプと、前記像加熱用回転体に圧接して第２ニップ部を形成する加圧部材とを有し、前記第２ニップ部に被加熱材を導入して挟持搬送させることで被加熱材上の画像を定着する加熱定着装置であり、前記ヒートパイプの一方の面には、絶縁層を介して発熱体が印刷され、さらに最表面は絶縁層でコーティングされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、プレート状の低熱容量なヒートパイプの表面に発熱体を形成し像加熱用のヒータとすることで、加熱定着装置の立ち上がり時間を短縮し、且つ小サイズ紙を通紙した時の非通紙部昇温を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係わるヒータの概略図
【図２】画像形成装置の主要部の概略図
【図３】実施例１に係わる加熱定着装置の概略図
【図４】従来例１に係わる加熱定着装置の概略図
【図５】従来例２に係わる加熱定着装置の概略図
【図６】実施例２に係わる加熱定着装置の概略図
【図７】実施例３に係わる加熱定着装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施例１］
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
（１）画像形成装置例
図２は本実施例における画像形成装置の主要部の概略構成模型図である。この画像形成装置は電子写真プロセス利用のレーザープリンタである。
【００１５】
１は像担持体として感光ドラム、２は帯電部材としての帯電ローラ、３はレーザー露光装置、４は現像装置、５は転写ローラ、６はクリーニング装置、７は加熱定着装置である。
【００１６】
有機感光ドラム１は所定の周速度にて回転駆動され、帯電ローラ２によって本例の場合は負の所定電位に一様に帯電される。そしてその有機感光ドラム１の一様帯電処理面にレーザー露光装置３からのレーザー光による画像情報の走査露光がなされて、有機感光ドラム１に走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。
【００１７】
次に、現像装置４の中で帯電したネガトナーが有機感光ドラム１上の静電潜像の露光明部に付着して静電潜像がトナー像として可視像となる（反転現像）。
【００１８】
一方、所定の給紙制御タイミングにて紙等の記録材Ｐが給紙されて、有機感光ドラム１と転写ローラ５との当接部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて導入され、記録材Ｐの表面に有機感光ドラム１上のトナー像が順次に転写される。
【００１９】
転写ニップ部を出た記録材Ｐは、有機感光ドラム１面から分離して、加熱定着装置７に導入されトナー像の加熱定着処理を受け排出される。
【００２０】
また記録材分離後の有機感光ドラム１面はクリーニングブレード６ａにより転写残トナーの除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。
【００２１】
（２）加熱定着装置
図３は本実施形態で用いた加熱定着装置の断面概略図である。２１はシームレスの耐熱性フィルムであり、該フィルム２１のガイド部材でもあるヒータ支持部材２２に外嵌させてある。該フィルム２１はヒータ支持部材に対し周長に余裕をもってルーズに外嵌している。フィルム２１は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚を２０μｍ以上１００μｍ以下とし、耐熱性で且つ導電性の単層、或は導電層とその外周に耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰの表層を設けた２層、あるいはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等の外周に導電層とＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の層を有した複合層としている。
【００２２】
本実施形態ではポリイミドフィルムの外周表面に導電性のプライマー層を形成しその表面にＰＦＡをコーティングした３層構成のフィルムを用いた。表面のＰＦＡコーティング層には、カーボンやイオン導電性の電気抵抗制御物質（有機リン酸、５酸化アンチモン、酸化チタン）を分散し、表面抵抗が１×１０８Ωｃｍ以上になるように調整した。
【００２３】
図３中の２３はヒータ支持部材２２の下面に取り付けられたヒータであり、ヒータ２３の断面の詳細を図１（ａ）に示す。Ｃｕ、Ａｌ、またはＳＵＳでできたヒートパイプ基板３１の内部に減圧雰囲気中で作動液３２を入れて封止する。また、ヒートパイプ基板３１の表面には発熱層３３がスクリーン印刷で形成されており、発熱層３３の詳細を図１（ｂ）に示す。ヒートパイプ基板３１上にガラス、樹脂等の絶縁層３３ａを形成し、この上層には例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料（発熱体）３３ｂを形成する。さらに、表層はガラス、樹脂等の保護層３３ｃで覆っている。図１（ｃ）は、ヒータ２３の長手方向の発熱層側の概略図である。発熱体３３ｂへ給電するための電極として、例えばＡｇ等の導電体層３３ｄが形成されており、不図示の電源部から発熱体３３ｂに給電が行われる。
【００２４】
また、図３に示したヒータ２３の温度を検出してヒータ２３の温度を制御するために、検温素子（サーミスタ）２４を取り付けてある。ヒータ２３の温度を制御する方法としては、ヒータ２３上に設けられたサーミスタ２４の出力をＡ／Ｄ変換し、不図示のＣＰＵに取り込み、その情報に基づいてヒータ２３へ通電する電圧を制御する方法である。
【００２５】
またサーミスタ２４は、図１のヒートパイプ基板３１上で発熱層３３とは反対側の面に取り付けられている。これは発熱層３３に局所的な発熱ムラがあった場合でも、熱がヒートパイプ基板３１からサーミスタ２４へ伝熱する間に拡散され均一化するので、安定した温度検知を行うことができる。さらに、サーミスタの取り付ける位置が多少ずれた場合でも、同様にヒートパイプ基板３１の温度は均一化されているので、安定した温度検知を行うことができる。
【００２６】
２５はヒータ２３との間でフィルム２１を挟んで定着ニップ部Ｎを形成し、フィルムを駆動する回転体としての加圧ローラであり、芯金２５ａとシリコーンゴム等の耐熱ゴム層２５ｂとＰＦＡ等の表層２５ｃからなり、芯金２５ａの端部より不図示の駆動手段で駆動される。
【００２７】
（３）動作
このような構成において、加圧ローラ２５は長手方向端部から芯金を介して不図示の回転駆動により回転駆動される。この加圧ローラ２５の回転駆動に伴い、フィルム２１が定着ニップ部Ｎにおいて回転力を受けてヒータ２３に密着して摺動しながら従動回転する。またヒータ２３の発熱体３３ｂに通電がなされて、ヒータ２３が所定の制御温度へ迅速に昇温し、サーミスタ２４を含む温調系により、ヒータ２３が所定の制御温度に保持されるように通電が制御される。
【００２８】
加圧ローラ２５が回転駆動され、またヒータ２３が定着温度に加熱温調された状態において、転写部から未定着トナー画像を形成担持させた記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ内に導入されて定着ニップ部Ｎで挟持搬送される。これにより未定着トナー画像が定着ニップ部で熱と圧力にて定着される。
【００２９】
（４）評価
次に、本実施例と従来の加熱定着装置において、立ち上がり時間と小サイズ紙を通紙した時の非通紙部昇温の比較を行う。それぞれの加熱定着装置の構成について以下に説明する。
【００３０】
＜実施例１＞
図１に示すように実施例１のヒータ２３は、ヒートパイプ基板３１の材料として厚み０．３ｔのＳＵＳを用いた。また、ヒータ２３のサイズは長手方向２３０ｍｍ、幅方向８ｍｍ、厚み１ｍｍとし、作動液として水をヒートパイプ内に封入した。発熱体３３ｂはＡｇ／Ｐｄを厚み１０μｍでスクリーン印刷し、絶縁層３３ａと保護層３３ｃはガラスを厚み５０μｍでスクリーン印刷した。発熱体３３ｂの長手方向の長さは２１０ｍｍ、幅は１ｍｍとし、２本の発熱体を直列接続している。また、定着ニップＮの幅は７ｍｍとした。
【００３１】
＜比較例１＞
比較例１の加熱定着装置を図４（ａ）に示す。加熱源としてセラミックヒータ４０を用いており、その他については実施例１と同じである。図４（ｂ）は、セラミックヒータ４０の断面概略図である。アルミナ基板４１のサイズは長手方向２３０ｍｍ、幅方向８ｍｍ、厚み１ｍｍであり、Ａｇ／Ｐｄからなる発熱体４２を厚み１０μｍでスクリーン印刷した。また、ガラスからなる保護層４３を厚み５０μｍでスクリーン印刷した。また、図４（ｃ）に示すようにアルミナ基板４１の端部には電極としての導電パターン４４を形成している。発熱体４２は実施例１の発熱体３３ｂと同じ形状で、２本の発熱体が直列接続されている。また、定着ニップＮの幅は７ｍｍとした。
【００３２】
＜比較例２＞
比較例２の加熱定着装置を図５に示す。筒状のヒートパイプ５０にセラミックヒータ４０を当接しヒートパイプ５０を外部から加熱することで加熱定着を行う。ヒートパイプ５０は、外径がφ１０、長手方向長さ２３０ｍｍで、材質は厚みが０．３ｔのＳＵＳを用いた。また、作動液として水を減圧雰囲気下で封入している。セラミックヒータ４０は従来例１と同じであり、その他は実施例１と同様とした。また、定着ニップＮの幅は７ｍｍとした。
【００３３】
＜立ち上がり時間比較＞
上記、実施例１、比較例１，２の加熱定着装置を用いてヒータへ通電を開始してから、未定着画像を定着できる温度まで昇温する時間を計測した。また、全ての定着装置において定着フィルム２１と加圧ローラ２５は同じものを用いており、定着フィルム２１は厚みが５０μｍで、外径がφ２４のポリイミド樹脂からなり、加圧ローラ２５は、外径がφ２５で、Ａｌの芯金上にシリコーンゴムを形成し、表層はＰＦＡ樹脂で覆っている。また、それぞれ加熱定着装置のヒータへは、６００Ｗの一定な電力を投入した。ヒータへ通電を開始してから、定着フィルムの表面温度が１６０℃に到達するまでの時間を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2013142834.tif 000003
実施例１のヒートパイプ基板３１の熱容量は５．４Ｊ／Ｋであり、従来例１のアルミナ基板４１の熱容量は５．６Ｊ／Ｋである。よって、加熱定着装置の立ち上がり時間は、それぞれ５秒と同等の値になった。これに対して、比較例２のヒートパイプ基板の熱容量は９．８Ｊ／Ｋであり昇温に、より長い時間を要してしまう。これは、同じ定着ニップ幅を得るためには、円筒上のヒートパイプでは外径が大きくなってしまい熱容量が増加するからである。また、比較例２ではアルミナヒータ４０をヒートパイプ５０へ当接しているだけなので、ヒータとヒートパイプ間の接触熱抵抗が大きくなってしまうため、ヒータからヒートパイプへの熱の移動が遅くなってしまい、結果として立ち上がり時間は１５秒となってしまった。
【００３５】
＜非通紙部昇温比較＞
上記、実施例１、比較例１，２の加熱定着装置を用いて小サイズ紙を通紙した場合の非通紙部昇温の測定を行った。それぞれの加熱定着装置は、最大幅の記録材はＡ４サイズであるが、これよりも幅の狭いＡ５サイズのカット紙を中央基準で通紙した場合の非通紙領域における加圧ローラ２５の表面温度を測定した。毎分３０枚の速度で通紙を行い１００枚通紙した後の加圧ローラ２５の表面温度を表２に示す。
【００３６】
【表２】
2013142834.tif 000004
実施例１と比較例２ではヒートパイプの効果により、熱が非通紙部で高温になった領域から低温な通紙部へ移動することで、非通紙部昇温を抑制することができた。これに対して比較例１では、アルミナ基板４１の熱伝導率は２０W／mK程度であるため、非通紙部から通紙部への熱の移動量が少ないので加圧ローラの表面温度（非通紙部）が３００℃となり、加圧ローラの耐熱温度を超えてしまった。
【００３７】
以上説明したように、本実施例の加熱定着装置では低熱容量なプレート状のヒートパイプをヒータの基板に用いることで、加熱定着装置の立ち上がり時間短縮と小サイズ紙を通紙したときの非通紙部昇温の抑制を同時に達成することができる。
【００３８】
［実施例２］
図６（a）は本実施例を説明する概略図である。本実施例においては、ヒータ６０としてのプレート状ヒートパイプの定着ニップ側が凹形状になっており、定着ニップとは反対側に発熱層が形成されている。尚、その他の条件は前記実施例１と同様であり再度の説明は省略する。
【００３９】
本実施例のヒートパイプヒータ６０の断面概略図を図６（ｂ）に示す。ヒータ６０のサイズは、長手方向２３０ｍｍ、幅方向７ｍｍ、厚み１ｍｍであり、ヒートパイプ基板６１には厚みが0.3ｔのSUSを用いた。また、ヒートパイプ基板６１の定着ニップ側は凹形状をしており、これはフラットな形状に対して、より幅が狭くても同じ定着ニップ幅をかせぐことができる。このヒートパイプ基板６１の凹形状の曲率半径は、加圧ローラ２５の曲率半径と同等か、またはより大きくすることが望ましい。本実施例では、ヒートパイプ基板６１の凹形状の曲率半径は、加圧ローラ２５と同様に12.5mmとした。また、ヒートパイプ基板６１の内部には作動液６５として水を減圧下で封入している。また、ヒートパイプ基板６１の定着ニップと反対側の表面には、絶縁層としてのガラス層６２をスクリーン印刷にて形成し、その上に発熱体６３としてのAg/Pdを形成し、さらに表層６４はガラス層で覆っている。また、ヒートパイプ基板６１の定着ニップとは反対側の面は、平らな形状をしているため、発熱体の印刷が容易に行うことができる。また、本実施例のヒートパイプ基板６１の熱容量は、4.8J/Kであった。
【００４０】
＜立ち上がり時間＞
本実施例のヒータ６０へ、６００Wの一定な電力を投入しヒータへ通電を開始してから、定着フィルムの表面温度が１６０℃に到達するまでの時間は、4.8秒であった。これは、ヒータのサイズを小さくしても、実施例１と同じ定着ニップをかせぐことができので、ヒータの熱容量を削減することができた効果である。
【００４１】
＜非通紙部昇温比較＞
本実施例の加熱定着装置を用いて、A5サイズのカット紙を中央基準で通紙した場合の非通紙領域における加圧ローラ２５の表面温度を測定した。毎分３０枚の速度で通紙を行い１００枚通紙した後の加圧ローラ２５の表面温度は、２００℃であった。これはヒートパイプ６０の効果により、熱が非通紙部で高温になった領域から低温な通紙部へ移動することで、実施例１同様に非通紙部昇温を抑制することができた。
【００４２】
以上説明したように、本実施例の加熱定着装置ではヒータとして、低熱容量なプレート状のヒートパイプ基板で、定着ニップ側を凹形状にすることでヒータをより低熱容量化することができた。従って、加熱定着装置の立ち上がり時間短縮と小サイズ紙を通紙したときの非通紙部昇温の抑制を同時に達成することができる。
【００４３】
［実施例３］
図７（a）は本実施例を説明する概略図である。この加熱定着装置は、大別して、
加熱用回転体としての、弾性層２６ｂを有する定着ローラ２６と、この定着ローラ２６に圧接して第１ニップ部である加熱ニップ部Ｈを形成し、定着ローラ２６の外表面を加熱昇温させるヒータ２３と、定着ローラ２６と相互圧接して第２ニップ部である定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２５とからなる。
【００４４】
定着ローラ２６は長手方向端部から芯金２６aを介して不図示の回転駆動機構により、矢印の時計方向に回転駆動され、加熱ニップ部Ｈにおいてヒータ２３により所定の定着温度に外部加熱され、定着ローラ２６と加圧ローラ２５との圧接部である定着ニップ部Ｎに回り込む。その定着ニップ部Ｎに未定着トナー像を担持した記録材Ｐが搬送導入され、挟持搬送される。記録材Ｐが定着ニップ部Ｎで挟持搬送されて行く過程で定着ローラ２６の熱と定着ニップ部Ｎの加圧力で、未定着トナー像が記録材面に熱圧定着される。定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐは定着ローラ２６から分離され、不図示の排出トレイ上に排出される。加熱用回転体である定着ローラ２６は以下の部材から構成される。すなわち基本的には、アルミあるいは鉄製の芯金２６aの外面をブラスト処理等の表面粗し処理を行った後、外側にシリコーンゴムより形成された弾性層（ソリッドゴム層）、あるいは断熱効果を持たせるためにシリコーンゴムを発泡して形成された弾性層（スポンジゴム層）、あるいはシリコーンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気体部分を持たせ、断熱作用を高めた弾性層（気泡ゴム層）２６ｂからなる。定着ローラ２６は、熱容量が大きく、また熱伝導率が少しでも大きいと、外表面で受けるヒータ２３の熱を内部に吸収しやすく、定着ローラ２６表面温度が上昇しにくくなるため、弾性層２６ｂはできるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材質の方が、定着ローラ２６の立ち上がり時間に有利である。
【００４５】
ここで、上記シリコーンゴムのソリッドゴム層は熱伝導率が０．２５〜０．２９Ｗ／ｍ・ｋ、スポンジゴム、気泡ゴムは０．１１〜０．１６Ｗ／ｍ・ｋであり、スポンジゴム、気泡ゴムはソリッドゴムの約半分の値を示す。また、熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約１．０５〜１．３０、スポンジゴム、気泡ゴムが約０．７５〜０．８５である。従って、定着ローラ２６の弾性層２６ｂの好ましい形態としては、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・ｋ以下で、比重が０．８５以下の断熱効果の高いスポンジゴムや気泡ゴム層の方が好ましい。また、定着ローラ２６の外径は小さい方が熱容量を抑えられるが、小さすぎると加熱ニップ部Ｈの幅及び定着ニップ部Ｎの幅がかせぎにくくなるため適度な径が必要である。弾性層２６ｂの肉厚に関しても、薄すぎれば金属製の芯金２６aに熱が逃げるので適度な厚みが必要である。
【００４６】
以上を考慮して本実施例では、適正な加熱ニップ部Ｈを形成でき、且つ熱容量を抑えるために、肉厚が４ｍｍの気泡ゴムを用いて弾性層２６ｂを形成し、外径がφ２０ｍｍの定着ローラを使用した。なお、気泡ゴムによる弾性層２６ｂを形成するにあたり、使用する中空フィラーとしては、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、いかなるものであっても構わない。
【００４７】
また、上記に述べた弾性層２６ｂの上にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂離型性層２６ｃを形成する。あるいは、ＧＬＳラテックスコーティングを施したものであっても良い。離型性層２６ｃはチューブを被覆させたものでも表面を塗料でコーティングしたものであってもどちらでもよい。
【００４８】
ヒータ２３と加圧ローラ２５は、実施例１と同様であり再度の説明は省略する。
本実施例の加熱定着装置は、高い断熱性を有する定着ローラの外面にヒータを当接させて直接加熱することができるため、定着ローラの内部からヒータで加熱する方式に比べて、立ち上がり時間を短縮することができる。また、定着部材として弾性層を有する定着ローラを用いていることで、この弾性層が記録材の凹凸に対して追従してくれるため、凹凸が粗い記録材でも十分に熱伝達が行え、安定した定着性を得ることができる。
【００４９】
＜立ち上がり時間＞
本実施例のヒータ２３へ、６００Wの一定な電力を投入しヒータへ通電を開始してから、定着ローラ２６の表面温度が１６０℃に到達するまでの時間は、４．５秒であった。
【００５０】
＜非通紙部昇温比較＞
本実施例の加熱定着装置を用いて、Ａ５サイズのカット紙を中央基準で通紙した場合の非通紙領域における加圧ローラ２５の表面温度を測定した。毎分３０枚の速度で通紙を行い１００枚通紙した後の加圧ローラ２５の表面温度は、２００℃であった。これはヒートパイプ２３の効果により、熱が非通紙部で高温になった領域から低温な通紙部へ移動することで、実施例１同様に非通紙部昇温を抑制することができた。
【００５１】
以上説明したように、本実施例の加熱定着装置では低熱容量なプレート状のヒートパイプをヒータの基板に用いることで、加熱定着装置の立ち上がり時間短縮と小サイズ紙を通紙したときの非通紙部昇温の抑制を同時に達成することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１‥‥感光ドラム
２‥‥帯電ローラ
３‥‥露光装置
４‥‥現像装置
５‥‥転写ローラ
６‥‥クリーニングローラ
７‥‥定着装置
２１‥‥定着フィルム
２２‥‥ヒータホルダ
２４‥‥サーミスタ
２５‥‥加圧ローラ
２６‥‥定着ローラ
３１‥‥ヒートパイプ基板
３２‥‥作動液
３３‥‥発熱部
４０‥‥セラミックヒータ
４１‥‥セラミック基板
４２‥‥発熱体
４３‥‥絶縁層
４４‥‥導電層
５０‥‥ヒートパイプ
６０‥‥ヒータ
６１‥‥ヒートパイプ基板
６２‥‥絶縁層
６３‥‥発熱体
６４‥‥保護層
６５‥‥作動液
【図１】
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【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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