(57)【要約】【課題】定着部の立ち上げ時間の短縮及び加熱部材の非通過部昇温に起因するスループットダウンの抑制に優れる画像形成装置を提供すること。【解決手段】加熱部材１における記録材Ｐに接触する面とは反対側の面と接触するように配置された第一の部材７ａと、前記第一の部材における前記加熱部材と接触する面とは反対側の面に接触するように配置された第二の部材７ｂとを有し、前記第一の部材の厚み方向の熱伝導率をλ１、前記第二の部材の厚み方向の熱伝導率をλ２とするとλ１＜λ２の関係を有し、前記第一の部材の厚み方向の熱拡散の時定数をτ１、前記磁束発生部材への通電開始から、前記加熱部材が所定の温度で温調が開始されるまでの時間をｔ１、室温状態の前記磁束発生部材への通電開始により連続プリントを開始したとき第１のスループットＰ１から第２のスループットＰ２へ移行する時間をｔ２とすると、ｔ１≦τ１≦ｔ２の関係を有することを特徴とする。【選択図】図２
2016180957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に画像を形成する画像形成部と、
通電によって交番磁束を発生する磁束発生部材と、前記交番磁束によって発熱する加熱部材と、前記加熱部材と共にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、画像が形成された記録材を前記ニップ部で搬送しつつ加熱して記録材上に画像を定着する定着部と、を備え、
記録材の前記ニップ部への単位時間当たりのスループットを、前記磁束発生部材への通電開始から順次減少させるモードを実行可能な画像形成装置において、
前記加熱部材における記録材に接触する面とは反対側の面と接触するように配置された第一の部材と、前記第一の部材における前記加熱部材と接触する面とは反対側の面に接触するように配置された第二の部材と、を有し、前記第一の部材の厚み方向の熱伝導率をλ１、前記第二の部材の厚み方向の熱伝導率をλ２とすると、λ１＜λ２の関係を有し、
前記第一の部材の厚み方向の熱拡散の時定数をτ１、前記磁束発生部材への通電開始から、前記加熱部材が所定の温度で温調が開始されるまでの時間をｔ１、室温状態の前記磁束発生部材への通電開始により連続プリントを開始したとき、第１のスループットＰ１から第２のスループットＰ２へ移行する時間をｔ２とすると、ｔ１≦τ１≦ｔ２の関係を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第二の部材が金属からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第一の部材が樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
記録材に画像を形成する画像形成部と、
通電によって発熱する発熱体と、前記発熱体により加熱される加熱部材と、前記加熱部材と共にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、画像が形成された記録材を前記ニップ部で搬送しつつ加熱して記録材上に画像を定着する定着部と、を備え、
記録材の前記ニップ部への単位時間当たりのスループットを、前記発熱体への通電開始から順次減少させるモードを実行可能な画像形成装置において、
前記発熱体における前記加熱部材に接触する面とは反対側の面と接触するように配置された第一の部材と、前記第一の部材における前記発熱体に接触する面とは反対側の面に接触するように配置された第二の部材と、を有し、前記第一の部材の厚み方向の熱伝導率をλ１、前記第二の部材の厚み方向の熱伝導率をλ２とすると、λ１＜λ２の関係を有し、
前記第一の部材の厚み方向の熱拡散の時定数をτ１、前記発熱体への通電開始から、前記加熱部材が所定の温度で温調が開始されるまでの時間をｔ１、室温状態の前記発熱体への通電開始により連続プリントを開始したとき、第１のスループットＰ１から第２のスループットＰ２へ移行する時間をｔ２とすると、ｔ１≦τ１≦ｔ２の関係を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記第二の部材が金属からなることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第一の部材が樹脂からなることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタには、記録材上の未定着トナー画像を加熱し記録材に定着させる定着装置が搭載されている。定着装置として、ローラやフィルムなどの加熱部材とローラやベルトなどの加圧部材とでニップ部を形成し、ニップ部で未定着トナー画像を担持する記録材を搬送しつつ加熱して、記録材上にトナー画像を定着するフィルム加熱式の装置が知られている。
【０００３】
ところで、フィルムを用いた定着装置を搭載するプリンタで小サイズの記録材を大サイズの記録材と同じプリント間隔で連続プリントすると、フィルムの記録材が通過しない領域（非通過部）が過度に昇温（非通過部昇温）することが知られている。フィルムの非通過領域が過昇温すると、一部のトナーが記録材に定着せずフィルムに付着してしまうホットオフセットと呼ばれる現象が生じてしまう。特にフィルムを用いた定着装置の場合、フィルムの熱容量がローラを用いた定着装置に比べて小さいので、非通過領域の過昇温も大きくなる。
【０００４】
そこで、フィルムを用いた定着装置を搭載するプリンタは、小サイズ記録材に連続プリントする場合、大サイズ記録材に連続プリントする場合よりもプリント間隔を広げる制御（スループットダウン制御）に移行しなければ非通過領域の過昇温を抑制できない。よって、小サイズの記録材では、単位時間当たりの連続プリント枚数を大幅に減らす必要があった。
【０００５】
この非通過領域の過昇温を緩和する手段として、特許文献１には、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（非通過領域）を加熱する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２１９３６７号公報
【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、ヒートパイプを直接フィルムに接触させると、フィルムの熱がヒートパイプに奪われてしまうため、定着装置の立ち上がりに時間がかかる。そのため、ヒートパイプを直接フィルムに接触させる定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、１枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ  Ｐｒｉｎｔ  Ｏｕｔ  Ｔｉｍｅ）が長くなってしまうという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、定着部の立ち上げ時間の短縮、及び加熱部材の非通過部昇温に起因するスループットダウンの抑制に優れる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、
記録材に画像を形成する画像形成部と、
通電によって交番磁束を発生する磁束発生部材と、前記交番磁束によって発熱する加熱部材と、前記加熱部材と共にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、画像が形成された記録材を前記ニップ部で搬送しつつ加熱して記録材上に画像を定着する定着部と、を備え、
記録材の前記ニップ部への単位時間当たりのスループットを、前記磁束発生部材への通電開始から順次減少させるモードを実行可能な画像形成装置において、
前記加熱部材における記録材に接触する面とは反対側の面と接触するように配置された第一の部材と、前記第一の部材における前記加熱部材と接触する面とは反対側の面に接触するように配置された第二の部材と、を有し、前記第一の部材の厚み方向の熱伝導率をλ１、前記第二の部材の厚み方向の熱伝導率をλ２とすると、λ１＜λ２の関係を有し、
前記第一の部材の厚み方向の熱拡散の時定数をτ１、前記磁束発生部材への通電開始から、前記加熱部材が所定の温度で温調が開始されるまでの時間をｔ１、室温状態の前記磁束発生部材への通電開始により連続プリントを開始したとき、第１のスループットＰ１から第２のスループットＰ２へ移行する時間をｔ２とすると、ｔ１≦τ１≦ｔ２の関係を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、
記録材に画像を形成する画像形成部と、
通電によって発熱する発熱体と、前記発熱体により加熱される加熱部材と、前記加熱部材と共にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、画像が形成された記録材を前記ニップ部で搬送しつつ加熱して記録材上に画像を定着する定着部と、を備え、
記録材の前記ニップ部への単位時間当たりのスループットを、前記発熱体への通電開始から順次減少させるモードを実行可能な画像形成装置において、
前記発熱体における前記加熱部材に接触する面とは反対側の面と接触するように配置された第一の部材と、前記第一の部材における前記発熱体に接触する面とは反対側の面に接触するように配置された第二の部材と、を有し、前記第一の部材の厚み方向の熱伝導率をλ１、前記第二の部材の厚み方向の熱伝導率をλ２とすると、λ１＜λ２の関係を有し、
前記第一の部材の厚み方向の熱拡散の時定数をτ１、前記発熱体への通電開始から、前記加熱部材が所定の温度で温調が開始されるまでの時間をｔ１、室温状態の前記発熱体への通電開始により連続プリントを開始したとき、第１のスループットＰ１から第２のスループットＰ２へ移行する時間をｔ２とすると、ｔ１≦τ１≦ｔ２の関係を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、定着部の立ち上げ時間の短縮、及び加熱部材の非通過部昇温に起因するスループットダウンの抑制に優れる画像形成装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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】スリーブと摺動部材と熱伝導部材の接触する面を説明するための断面図
【図４】定着装置の側面図
【図５】磁性コアと励磁コイルによる導電層の電磁誘導加熱を説明するための図
【図６】励磁コイルの駆動周波数と最大電力の関係を示す図
【図７】導電層の発熱メカニズムを説明するための図
【図８】電圧波形を表す図
【図９】電圧波形を表す図
【図１０】厚み方向の定義を示す図
【図１１】常温から定着動作を行う温度まで定着装置を立ち上げたときの温度検知素子の検知結果を示すグラフ
【図１２】常温から定着動作を行う温度まで定着装置を立ち上げたときの温度検知素子の検知結果を示すグラフ
【図１３】摺動部材と熱伝導部材の厚み方向の熱拡散を説明するための図
【図１４】スリーブにおける記録材の非通過領域の温度分布を説明するための図
【図１５】実施例２に係る定着装置の断面図
【図１６】フィルムとヒータと断熱部材と熱伝導部材の接触する面を説明するための断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の好適な実施形態は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は以下の実施例により限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において種々の構成を他の公知の構成に置き換えることは可能である。
【００１４】
［実施例１］
（１）画像形成装置１００
図１を参照して、本発明に係る画像形成装置を説明する。図１は電子写真記録技術を用いた画像形成装置（本実施例ではモノクロプリンタ）１００の一例の概略構成を表わす断面図である。
【００１５】
画像形成装置１００において、記録材Ｐにトナー画像を形成する画像形成部Ａは、像担持体としての感光体ドラム１０１と、帯電部材１０２と、レーザスキャナ１０３と、現像器１０４と、を有している。更に画像形成部Ａは、感光体ドラムをクリーニングするクリーナ１０９と、転写部材１０８と、を有している。以上の画像形成部Ａの動作は周知であるので詳細な説明は割愛する。
【００１６】
画像形成装置本体１００Ａ内のカセット１０５に収納された記録材Ｐはローラ１０６の回転によって１枚ずつ繰り出される。その記録材Ｐはローラ１０７の回転によって感光体ドラム１０１と転写部材１０８とで形成された転写ニップ部に搬送される。転写ニップ部でトナー画像が転写された記録材Ｐは搬送ガイド１１０を介して定着部（以下、定着装置と称する）Ｂに送られる。定着装置Ｂは記録材Ｐに形成された未定着トナー画像Ｔを記録材上に加熱定着する。定着装置Ｂを出た記録材Ｐはローラ１１１，１１２の回転によってトレイ１１３に排出される。
【００１７】
（２）定着装置Ｂ
本実施例に示す定着装置Ｂは電磁誘導加熱方式の装置である。図２は本実施例に係る定着装置Ｂの概略構成を示す断面図である。図３はスリーブ１と摺動部材７ａと熱伝導部材７ｂの接触する面を説明するための断面図である。図４は定着装置Ｂを記録材Ｐの搬送方向Ｃから見た側面図である。
【００１８】
定着装置Ｂは、加熱部材としてのスリーブ１と、スリーブ１と圧接してニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ８と、を有する。
【００１９】
加圧ローラ８は、芯金８ａと、芯金８ａの外周面に同心一体にローラ状に成形被覆させた弾性材層８ｂと、弾性材層８ｂの外周面に設けられた表層としての離型層８ｃと、を有する。弾性層８ｂは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよい材料が好ましい。芯金８ａにおける記録材搬送方向Ｃと直交する長手方向の両端部は定着装置Ｂの不図示のシャーシ側板金間に導電性軸受けを介して回転自由に保持させてある。
【００２０】
スリーブ１の中空部には耐熱性樹脂ＰＰＳ等で構成されたスリーブガイド６が配置されている。スリーブガイド６は、スリーブガイド６における記録材搬送方向Ｃと平行な短手方向の中央に、第一の部材としての摺動部材７ａと、第二の部材としての熱伝導部材７ｂを保持している。
【００２１】
図３に示すように、摺動部材７ａは、スリーブ１における記録材Ｐに接触する面（外周面１ａ１）とは反対側の面（内周面）１ａ２と接触するように配置されている。そして、摺動部材７ａは、摺動部材７ａにおける記録材搬送方向Ｃと直交する長手方向、及び記録材搬送方向Ｃと平行な短手方向の全域において上記の面１ａ２と面接触している。
【００２２】
熱伝導部材７ｂは、摺動部材７ａにおけるスリーブ１に接触する面（スリーブ摺動面）７ａ１とは反対側の面（スリーブ非摺動面）７ａ２と接触するように配置されている。そして、熱伝導部材７ｂは、熱伝導部材７ｂにおける記録材搬送方向Ｃと直交する長手方向、及び記録材搬送方向Ｃと平行な短手方向の全域において上記の面７ａ２と面接触している。
【００２３】
スリーブガイド６上にはステイ５が配置されている。図４に示すように、ステイ５における記録材搬送方向Ｃと直交する長手方向の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材１８ａ，１８ｂとの間にそれぞれ加圧バネ１７ａ，１７ｂを縮設することによって、ステイ５に押し下げ力を作用させている。この押し下げ力によってスリーブガイド６が保持する摺動部材７ａはスリーブ１を介して加圧ローラ８に加圧され、これによりスリーブ１と加圧ローラ８とで記録材搬送方向Ｃに所定幅のニップ部Ｎを形成している。
【００２４】
本実施例の定着装置Ｂでは、総圧約１００Ｎ〜２５０Ｎ（約１０ｋｇｆ〜約２５ｋｇｆ）の押圧力をステイ５に与えている。
【００２５】
摺動部材７ａは、耐熱性樹脂から構成されている。耐熱性樹脂としては、プリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳと表記する）やＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマー）、ＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂などが好ましい。摺動部材７ａは、スリーブ１からの摺擦を受ける部材であることから、摩耗強度と摺動性を付与するためにたとえばＰＰＳのような樹脂にＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が添加された材料であってもよい。
【００２６】
摺動部材７ａの熱伝導率は低いほうが好ましく、０．１〜０．５Ｗ／ｍＫ程度の範囲から選択される樹脂が好ましい。摺動部材７ａの厚みは熱伝導率によって変わるものの、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の範囲から選択されることが好ましい。
【００２７】
本実施例では、摺動部材７ａに関し、厚みは０．７ｍｍとし、ＰＰＳを母材とし、摺動性を向上させる目的としてＰＴＦＥを添加した樹脂材料を使用した。
【００２８】
熱伝導部材７ｂは、熱伝導率の高い純アルミニウムや純銅などの金属や、ヒートパイプ、面方向への熱伝導率に優れたグラファイトシート等で構成されていることが望ましい。本実施例では、熱伝導部材７ｂは、厚み１ｍｍのタフピッチ銅（Ｃ１１００）にて構成されている。摺動部材７ａと熱伝導部材７ｂの詳細は（４）で述べる。
【００２９】
加圧ローラ８は不図示のモータにより図２に示す矢印方向に回転される。スリーブ１はスリーブ１内周面が摺動部材７ａに摺動しながら加圧ローラ８の回転に追従して矢印方向に回転する。図４に示すように、ステイ５における記録材搬送方向Ｃと直交する長手方向の両端部にはフランジ１２ａ，１２ｂが外嵌されている。フランジ１２ａ，１２ｂは、それぞれ、規制部材１３ａ，１３ｂによりステイ５に固定されている。各フランジ１２ａ，１２ｂは、スリーブ１の回転時にスリーブ１の端部を受けて、スリーブ１のスリーブガイド６長手方向に沿う寄り移動を規制する役目をする。フランジ１２ａ，１２ｂの材料としては、ＬＣＰ樹脂等の耐熱性の良い材料が好ましい。
【００３０】
図１に示すように、スリーブ１は、基層となる導電性部材でできた導電層１ａと、導電層１ａの外周面に積層した弾性層１ｂと、弾性層１ｂの外周面に積層した離型層１ｃの複合構造の筒形回転体である。
【００３１】
スリーブ１の径は小さいほど定着装置Ｂ全体を小型化でき、また熱容量も小さくなるため、スリーブ１を加熱した際の昇温速度が速くなる。しかし、スリーブ１の径を小さくし過ぎると、スリーブ１とスリーブ内部に配設される励磁コイル３などの部材が接触して、スリーブ１の回転を妨げたり、熱を奪ったりしてしまい、記録材Ｐの搬送性や、トナー画像Ｔの定着性能に影響を及ぼしてしまう。本実施例では、後述の方法により磁性コア２を小径化することによって、スリーブ１内径をφ３０ｍｍまで小径化したものを採用することができた。
【００３２】
導電層１ａは、膜厚１０〜５０μｍの金属フィルムとし、弾性層１ｂは、硬度が２０度（ＪＩＳ−Ａ、１ｋｇ加重）のシリコーンゴムを０．３ｍｍ〜０．１ｍｍ成形している。そして、弾性層１ｂ上に離型層（表層）１ｃとして５０μｍ〜１０μｍの厚さのフッ素樹脂チューブを被覆している。この導電層１ａに対し、交番磁束を作用させ、誘導電流を発生させて発熱する。この導電層１の熱が弾性層１ｂ、離型層１ｃに伝達されて、スリーブ１全体が加熱され、ニップ部Ｎに導入される記録材Ｐを加熱して未定着トナー画像Ｔの定着がなされる。
【００３３】
導電層１ａに対し、交番磁束を作用させ、誘導電流を発生させる機構について詳述する。図５は磁性コア２と励磁コイル３による導電層１ａの電磁誘導加熱を説明するための図である。
【００３４】
磁性芯材（磁性部材）としての磁性コア２は、不図示の固定手段でスリーブ１の中空部を貫通して配置させ、磁極ＮＰ，ＳＰを持つ直線状の開磁路を形成している。磁性コア２について、材料は、ヒステリシス損が小さく比透磁率の高い材料、例えば、焼成フェライト、フェライト樹脂、非晶質合金（アモルファス合金）や、パーマロイ等の高透磁率の酸化物や合金材質で構成される強磁性体が好ましい。本実施例においては、比透磁率１８００の焼成フェライトを用いる。形状は円柱形状をしており、記録材搬送方向Ｃと直交する長手方向Ｌの長さは２４０ｍｍである。
【００３５】
本実施例では、図５に示す長手方向Ｌから見た磁性コア２の断面積は、後述する上限磁束設定により１２０ｍｍ２まで小型化したものを採用することができた。
【００３６】
磁束発生部材としての励磁コイル３は、通常の単一導線をスリーブ１の中空部において、磁性コア２に螺旋状に巻き回してスリーブ１の母線方向と略平行な螺旋形成部３ｃを形成する。励磁コイル３は、磁性コア２に導電層１ａの回転軸線に交差する方向に巻き回されているため、この励磁コイル３に給電接点部３ａ，３ｂを介して高周波コンバータ１６から高周波電流を流し、交番磁束を発生させる。
【００３７】
図６を用いて導電層１ａの発熱メカニズムについて説明する。コイル３に交番電流を流して生じた磁力線が筒状の導電層１ａの内側の磁性コア２の内部を導電層１ａの軸線方向（ＳからＮに向かう方向）に通過し、磁性コア２の一端（Ｎ）から導電層１ａの外側に出て磁性コア２の他端（Ｓ）に戻る。その結果、導電層１ａの内側を導電層１ａの軸線方向に貫く磁束の増減を妨げる方向の磁力線を発生させる誘導起電力が導電層１ａに生じて導電層１ａの周方向に電流が誘導される。この誘導電流によるジュール熱で導電層１ａが電磁誘導発熱する。
【００３８】
この導電層１ａに生じる誘導起電力Ｖの大きさは、下記の式（１）から導電層１ａの内部を通過する単位時間当たりの磁束の変化量（Δφ／Δｔ）及びコイルの巻き数Ｎに比例する。
【００３９】
【数１】
2016180957.tif 000003
【００４０】
この磁性コア２の一端から出た磁力線のうち外側ルートを通る磁力線の割合は、コイル３に投入した電力のうち導電層１ａの発熱で消費される電力（電力の変換効率）と相関があり、重要なパラメータである。外側ルートを通る磁力線の割合が増加する程、コイル３に投入した電力のうち導電層１ａの発熱で消費される電力の割合（電力の変換効率）は高くなる。この理由は、トランスにおいて漏れ磁束が十分少なく、トランスの１次巻線と２次巻線の中を通過する磁束の数が等しいと電力の変換効率は高くなることと原理は同じである。
【００４１】
つまり、本実施例においては、磁性コア２の内部を通過する磁束と、外側ルートに通過する磁束の数が近い程、電力の変換効率は高くなり、コイル３に流した高周波電流を導電層１ａの周回電流として効率よく電磁誘導できることになる。
【００４２】
これは、図６の（ａ）における磁性コア２の内部をＳからＮに向かう磁力線と、内側ルートを通る磁力線は向きが反対であるから、磁性コア２を含めた導電層１ａの内側全体で見ると、これらの磁力線は打ち消しあうことになる。その結果、導電層１ａの内側全体をＳからＮに向かって通過する磁力線の数（磁束）が減り単位時間当たりの磁束の変化量が小さくなる。単位時間当たりの磁束の変化量が減少すると、導電層１ａに生じる誘導起電力が小さくなり、導電層１ａの発熱量が小さくなる。
【００４３】
以上述べたことから、本実施例の定着装置２０は必要な電力の変換効率を得るために外側ルートを通る磁力線の割合を管理することが重要になる。
【００４４】
磁性コア２の形状は、円柱形状に限られず図６の（ｂ）に示すように導電層１ａの外部で連続する枠型形状としてもよい。
【００４５】
（３）定着装置Ｂの温度制御
定着装置Ｂの温度制御方法を図５を用いて説明する。スリーブ１表面の温度を検知する温度検知素子（以下、検温素子と称する）９，１０，１１は非接触型サーミスタなどによって構成されている。検温素子９，１０，１１のうち、検温素子９はスリーブ１表面におおて小サイズと大サイズの記録材が必ず通過する領域（通過部）の温度を検知し、検温素子１０，１１は小サイズの記録材が通過しない領域（非通過部）の温度を検知する。
【００４６】
検温素子９，１０，１１の出力信号は定着温度制御部４４においてあらかじめ設定された目標温度と比較され、その比較結果から高周波コンバータ１６に投入する電力が決定される。電力制御部４６は上記の設定された電力を高周波コンバータ１６に投入する。なお、電力を投入する際、電力制御部４６は、後述する理由により、投入電力量に上限を設けている。
【００４７】
以下、本実施例における具体的な電力制御方法を説明する。従来の電磁誘導方式の定着装置では、交流電流の駆動周波数を変更することによって投入電力量を調整する方法が一般的であった。共振回路を用いて誘導加熱を行う電磁誘導方式においては図７のグラフのように、駆動周波数により出力電力が変化する。例えば領域Ａを選択した場合に出力電力は最大となり、領域Ｂ、Ｃと駆動周波数を高くするにつれ出力電力は低下する。
【００４８】
これは、駆動周波数が回路の共振周波数と一致するときに出力電力は最大となり、駆動周波数が共振周波数から遠ざかると出力電力が低下するという性質を利用したものである。すなわち、出力電力は変化させず、目標温度と検温素子９における検知温度との温度差に応じて、駆動周波数を２１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚまで変化させることにより、出力電力を調整する方法である（参考文献  特開２０００−２２３２５３号公報）。
【００４９】
しかし、本実施例においてスリーブ１を所望の長手発熱分布にコントロールすることは、駆動周波数を所望の値に調整することであり、言い換えれば、駆動周波数を変更することにより電力調整することは出来ない。
【００５０】
本実施例では、以下のように電力調整を実施する。スリーブ１が所望の長手発熱分布となるように、図５に示す周波数制御部４５において、駆動周波数を設定する。次にエンジン制御部４３は、検温素子９における検知温度、不図示のプリンタコントローラから得られる記録材情報、画像情報、及びプリント枚数情報等を基にスリーブ１の目標温度を設定する。その後、定着温度制御部４４において目標温度と検温素子９の検知温度を比較して出力電圧を決定する。
【００５１】
上記の決定された電圧値に従い、電圧波形の振幅を電力制御部４６で調整し、図８に示す波形として出力する。図８では例として最大電圧振幅（１００％）と、５０％の場合の電圧波形を示している。出力された電圧は高周波コンバータ１６により所定の駆動周波数に変換され、励磁コイル３に印加される。
【００５２】
なお、別の方法として電圧のＯＮ・ＯＦＦ時間の調整で制御しても良い。この場合、エンジン制御部４３において出力電圧のＯＮ・ＯＦＦ時間比が決定され、決定されたＯＮ・ＯＦＦ比に応じて電力制御部４６から出力される。図９に出力１００％と５０％の波形を示す。ＯＮ・ＯＦＦ比の制御は波数制御による方法でも、位相制御による方法でもどちらでもよい。出力された電圧は高周波コンバータ１６により所定の駆動周波数に変換され、励磁コイル３に印加される。
【００５３】
これまで説明したような制御を用いることにより、励磁コイル３に所望の駆動周波数で交流電流を流すことができるため、スリーブ１を所望の長手温度分布にコントロールした状態を維持しつつ投入電力量を調整することが出来る。
【００５４】
（４）摺動部材７ａと熱伝導部材７ｂの詳細説明
次に、本実施例で用いた摺動部材７ａと熱伝導部材７ｂの詳細説明を行う。摺動部材７ａ、及び熱伝導部材７ｂにおける記録材搬送方向Ｃと直交する長手方向の長さは２４１．８ｍｍである。そして記録材搬送方向Ｃと平行な短手方向の幅は１１．５ｍｍである。
【００５５】
摺動部材７ａは（３）で述べたとおり、ＰＰＳにＰＴＦＥを添加した樹脂材料を使用しており、具体的な材料はＮＴＮ精密樹脂株式会社のベアリーＡＳ５０００というグレードの樹脂である。熱伝導部材７ｂはタフピッチ銅（Ｃ１１００）と呼ばれる純銅であり、圧延で得られた厚み１ｍｍの板を切断することによって今回の形状を形成している。
【００５６】
摺動部材７ａと熱伝導部材７ｂは、たとえば摺動部材７ａを形成する金型に熱伝導部材７ｂを装着し、摺動部材７ａの材料を金型内に射出成型することにより一体成型することで得られる。また、摺動部材７ａを成型したのちに、熱伝導部材７ｂに接着することでも同様に作成することができる。今回は後者のように、成型した摺動部材７ａを熱伝導部材７ｂに接着することで本実施例の構成を得た。
【００５７】
摺動部材７ａを形成するＡＳ５０００に関して、密度はρ１＝１．５６×１０−６ｋｇ／ｍｍ３、厚みはｄ１＝０．７ｍｍ、厚み方向の熱伝導率はλ１＝２．４×１０−４Ｗ／ｍｍ・℃、単位重量当たりの熱容量はＣｐ１＝９．５７×１０２Ｊ／ｋｇ・℃である。熱伝導部材７ｂを形成するタフピッチ銅（Ｃ１１００）に関して、密度はρ２＝８．８８×１０−６ｋｇ／ｍｍ３、厚みはｄ２＝１．０ｍｍである。また、厚み方向の熱伝導率はλ２＝３．９８×１０−１Ｗ／ｍｍ・℃、単位重量当たりの熱容量はＣｐ２＝３．８６×１０３Ｊ／ｋｇ・℃である。
【００５８】
密度ρは島津製作所製のアキュピック１３４０を用いて測定し、単位重量当たりの熱容量Ｃｐはパーキンエルマー社製のＤＳＣ８０００を用いて測定した。又、厚み方向の熱伝導率λは、アルバック理工社製のフーリエ変換型温度波熱拡散率測定装置で測定される熱拡散率αと、Ｃｐ、ρからλ＝α×Ｃｐ×ρで算出した。
【００５９】
本実施例において、摺動部材７ａと熱伝導部材７ｂの厚み方向の熱伝導率はλ１＜λ２の関係を満たしている。ここでいう厚み方向とは、記録材搬送方向Ｃ及び記録材搬送方向Ｃと直交する長手方向に直交する方向である。その厚み方向を図１０に示している。
【００６０】
一方、比較例１は、摺動部材７ａの厚みを１．７ｍｍとし、熱伝導部材７ｂは配置しなかった。比較例２は、熱伝導部材７ｂの厚みを１．７ｍｍとし、摺動部材７ａを配置せず、熱伝導部材７ｂが直接スリーブ１に接触する構成とした。その他の構成は比較例１と同様とする。
【００６１】
表１に実施例１と比較例１、比較例２の構成を比較した表を示す。
【００６２】
【表１】
2016180957.tif 000004
【００６３】
（５）厚み方向の熱拡散の時定数τ［ｓ］の説明
摺動部材７ａ、及び熱伝導部材７ｂの構成ついて詳細に説明する。まず始めに摺動部材７ａの層単独での厚み方向の熱拡散の時定数τ［ｓ］の定義を説明する。熱回路における時定数τは、
τ＝Ｒ’×Ｃ’
で定義される。ここで、面積Ｓ［ｍｍ２］、厚みｄ［ｍｍ］の樹脂の厚み方向の熱抵抗Ｒ’［℃／Ｗ］及び熱容量Ｃ’［Ｊ／℃］は
【００６４】
【数２】
2016180957.tif 000005
【００６５】
で定義される。ここでρ［ｋｇ／ｍｍ３］は体積密度、Ｃｐ［Ｊ／ｋｇ・℃］は単位重量当たりの熱容量である。したがって、時定数τ［ｓ］は
【００６６】
【数３】
2016180957.tif 000006
【００６７】
で定義される。この時定数τ［ｓ］は、その層に蓄えられる熱量が最終的に蓄えられる熱量の１／ｅに到達するまでの時間として定義される。
【００６８】
図１３に摺動部材７ａ表面をｘ＝０とし、ｘ＝０に熱が供給され始める時間をｔ＝０とした場合の、厚さ方向をｘ方向とした場合の温度分布を模式的に示す。
【００６９】
［１］ｔ＜τ１では供給される熱は摺動部材７ａから熱伝導部材７ｂまで熱拡散しない。よって供給される熱量は摺動部材７ａの熱容量に蓄えられ、摺動部材７ａが昇温する。その後、［２］ｔ＞τ１では、熱伝導部材７ｂまで熱拡散が及ぶ。この摺動部材７ａは断熱層である為、スリーブ１から供給される熱量が摺動部材７ａに蓄熱され、急速に昇温できる。
【００７０】
立上げ時間ｔ１を比較例１と同等とする為には、立上げ時間までの間は、熱伝導部材７ｂまで熱拡散していない条件が必要となる。図１１に加熱に伴う検温素子９の検知結果を表すグラフを示す。立ち上げ時間ｔ１とは、定着装置Ｂのスリーブ１が常温の状態から定着動作を行える所定の温度まで加熱され、その温度で温調が開始されるまでに要する時間のことである。つまり、スリーブ１が所定の温度で温調が開始されるまでの時間のことである。
【００７１】
本実施例に示す定着装置Ｂを搭載するプリンタ１００を用いて下記に示すような実験を行った。表２に、立ち上げ時間ｔ１と摺動部材７ａにおける厚み方向の熱拡散の時定数τ１を、本実施例、比較例１、比較例２で比較した実験結果を示す。
【００７２】
【表２】
2016180957.tif 000007
【００７３】
実験条件は、プリンタ１００を室温環境（室温状態）に十分馴染ませた後、コイル３に最大電力で１０００Ｗ投入（通電）し、検温素子９で１７０℃に保たれるように電力を制御し、プロセススピードは３００ｍｍ／ｓとした。実施例１では比較例１と同様にｔ１≦τ１の関係を満足している。よってｔ１≦τ１で規定することが立上げ時間ｔ１を比較例１と同等とする為の必要条件になる。
【００７４】
一方で比較例２においてもｔ１≦τ１の条件は満たされるが、立ち上げ時間がｔ１＝６．８ｓｅｃであり、比較例１に比べて立ち上げ時間ｔ１が長くなる。その理由は、比較例２では熱伝導部材７ｂがスリーブ１に直接接触しているため、厚み方向の熱伝導率λ２が比較例１に比べて大きい為、熱伝導部材７ｂ内部への熱拡散が速くなることで、スリーブ１表面の昇温が抑制された為である。
【００７５】
次に、ｔ＞τ１となる場合を考える。この条件では実施例１においても、熱伝導部材７ｂまで熱拡散する。熱伝導部材７ｂでは厚み方向の熱伝導率がλ１＜λ２の関係を満たす為、熱伝導部材７ｂは摺動部材７ａに比べて内部への熱拡散がより大きくなる。よって、摺動部材７ａの急速な昇温は熱伝導部材７ｂの熱伝導率λ２によって抑制される為、実施例１が比較例１に比べて非通過部昇温に有利となる。
【００７６】
一方、比較例２は、熱伝導率λ２を有する熱伝導部材７ｂがスリーブ１に直接接触しているため、比較例２が実施例１に比べて非通過部昇温に有利となる。
【００７７】
（６）スリーブ１における非通過部温度の比較
次に、本実施例、比較例１、比較例２において、実際にプリントを行い、スリーブ１における非通過部の表面温度を測定比較した。スリーブ１の表面温度は、ＮＥＣ  Ａｖｉｏ赤外線テクノロジー社製ＴＨ９１００ＭＲ／ＷＲを用いて測定した。
【００７８】
実験条件は、スリーブ１に最大電力で１０００Ｗ投入（通電）し、検温素子９で１７０℃に保たれるように電力制御し、プロセススピードは３００ｍｍ／ｓとした。
【００７９】
記録材Ｐは、ゼロックス社製Ｂｕｓｉｎｅｓｓ４２００（坪量７５ｇ／ｍ３）、ＬＴＲサイズ（２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）を用いた。ニップ部Ｎへの記録材Ｐの導入方向はＬＴＲの縦（２７９ｍｍ）を記録材搬送方向Ｃと平行とし（以下、縦方向と記す）、スループット５５ｐｐｍの出力で１００枚連続プリントした。
【００８０】
図１４に、３０枚連続プリント直後における、長手方向をｚ軸方向としたスリーブ１表面温度分布を示す。温度分布はスリーブ中心に関して略対称となる為、ｚ＝０をスリーブ長手方向の中心とし、片側の領域のみを示す。ＬＴＲサイズの通過領域に比べ、非通過領域の方が昇温している。又、ＬＴＲサイズの非通過領域では比較例１が最も温度が高く、実施例１、比較例２の順に昇温が抑制されている。
【００８１】
上記のような関係となる理由は、比較例１において、摺動部材７ａが断熱層で且つ時定数が大きい為、内部への熱拡散が遅くなることによる。又、実施例１に関しては摺動部材７ａでの熱拡散は遅くなるが、熱伝導部材７ｂのτ１が比較例１のτ１に比べて小さい為、熱伝導率の大きい熱伝導部材７ｂへ速く到達できる為である。比較例２が最も抑制される理由は、スリーブ１に直接接触する熱伝導部材７ｂが断熱層でない為、熱伝導部材７ｂ内部へ素早く熱拡散するからである。
【００８２】
（７）スループットダウン
本実施例のプリンタ１００では、スリーブ１の長手方向の長さ２３３ｍｍに対して、ＬＴＲサイズの同方向の幅（２１６ｍｍ）が小さい。その為、プリンタ１００は、検温素子１０，１１の検知温度に応じて段階的にスループットダウン制御が行われ、連続する記録材と記録材との間の距離（以下、記録材間距離と称する）を広げることで非通過部昇温に起因するホットオフセットを抑制する。
【００８３】
即ち、検温素子１０，１１における検知温度の設定温度はコイル３への通電開始から順次Ｔ１、Ｔ２…（Ｔ１＜Ｔ２＜…）と増加し、それぞれの設定温度に達するまでのスループットは順次Ｐ１、Ｐ２…（Ｐ１＞Ｐ２＞…）と減少する。検温素子１０，１１における検知温度の第１の設定温度はＴ１＝２００℃であり、それまでの間、第１のスループットＰ１は５５ｐｐｍに保たれる。この時の記録材間距離は４５ｍｍである。
【００８４】
その後、検温素子１０，１１がＴ１＝２００℃を超えると、第２の検知温度の設定温度はＴ２＝２１０℃に設定され、記録材間距離は１６５ｍｍに広げられ、第２のスループットＰ２＝４０ｐｐｍに低下する。ここで、第１の検知温度の設定温度がＴ１＝２００℃を超えるのは２０枚目導入後であり、コイル３への通電開始から２１．８ｓ後となる。
【００８５】
つまり、スループットダウン制御では、記録材Ｐのニップ部Ｎへの単位時間当たりのスループットを、コイル３への通電開始から順次減少させるモードを実行可能である。
【００８６】
表３に、第１のスループット及び第２のスループット、第２のスループットへ移行する時間ｔ２、及びτ１を実験比較した結果を示す。また、図１２には、スリーブ１が加熱された時の検温素子９，１０，１１の検知結果のグラフを示しており、その中で第２のスループットに移行する時間ｔ２の定義を示している。
【００８７】
実験条件は、プリンタ１００を室温環境（室温状態）に十分馴染ませた後、コイル３に最大電力で１０００Ｗ投入（通電）し、検温素子１０，１１で１７０℃に保たれるように電力を制御し、プロセススピードを３００ｍｍ／ｓとして連続プリントを行った。又、記録材Ｐは、ゼロックス社製Ｂｕｓｉｎｅｓｓ４２００を用い、縦方向に導入した条件でのスループットを実験比較している。
【００８８】
【表３】
2016180957.tif 000008
【００８９】
表３から、比較例１のように、熱伝導部材７ｂが無い構成では、第２のスループットＰ２への移行時間を短くしなければ非通過部昇温は抑制できない。即ち、ｔ２＜τ１を満たす時間でＰ１からＰ２へ移行しなければならない。一方、実施例１のように熱伝導部材７ｂを有する構成において、摺動部材７ａのτ１が小さい構成ならば、摺動部材７ａの厚み方向に熱拡散した後、熱伝導部材７ｂで長手方向に素早く熱拡散するので、非通過部昇温を抑制できる。よって、非通過部昇温に起因するスループットダウンを最小化する為にはτ１≦ｔ２を満たすことが望ましい。
【００９０】
また表３の実施例１、比較例１、比較例２の中で、比較例２のスループットＰ２が最も大きく、かつ第２のスループットＰ２に移行する時間が最も長い。その原因は比較例２では摺動部材７ａが無く、スリーブ１が直接熱伝導部材７ｂに接触しているため、熱拡散が非常に早く発生するためである。しかしながら、比較例２では立ち上げ時間を短縮化できない。
【００９１】
以上のように、本実施例のプリンタ１００は、λ１＜λ２、且つｔ１≦τ１≦ｔ２を満たすことにより、立ち上げ時間を短縮化するだけでなく、非通過部昇温に起因するスループットダウンも抑制することができる。
【００９２】
［実施例２］
本実施例に示すプリンタ１００は、定着装置Ｂとしてフィルム加熱方式の定着装置を搭載したものである。本実施例では、実施例１と同じ部材、部分には同一符号を付して、その部材、部分の説明を省略している。
【００９３】
（１）定着装置Ｂ
図１５は本実施例の定着装置Ｂの概略構成を示す断面図である。図１６はフィルム２１とヒータ２０と断熱部材７ｃと熱伝導部材７ｂの接触する面を説明するための断面図である。
【００９４】
定着装置Ｂは、加熱部材としてのエンドレス状（筒状）のフィルム２１と、フィルム２１と圧接してニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ８と、を有する。
【００９５】
フィルムガイド２２に外嵌されたフィルム２１は、基層２１ａと、基層２１ａの外周面に積層した弾性層２１ｂと、弾性層２１ｂの外周面に積層した離型層２１ｃの複合構造の筒体回転体である。基層２１ａは膜厚１０〜５０μｍの金属フィルムとし、弾性層２１ｂは硬度が２０度（ＪＩＳ−Ａ、１ｋｇ加重）のシリコーンゴムを０．３ｍｍ〜０．１ｍｍ成形している。離型層２１ｃとして５０μｍ〜１０μｍの厚さのフッ素樹脂チューブを被覆している。
【００９６】
図１５に示すように、フィルムガイド２２は、スリーブガイド２２における記録材搬送方向Ｃと平行な短手方向の中央に、セラミックヒータ２０と、第一の部材としての断熱部材７ｃと、第二の部材としての熱伝導部材７ｂを保持している。このフィルムガイド６は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ＰＰＳ、液晶ポリマー（以下、ＬＣＰと表記する）等の高耐熱性樹脂で構成できる。或いは、これらの高耐熱性樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料等で構成できる。本実施例ではＬＣＰを用いた。
【００９７】
図１６に示すように、ヒータ２０は、セラミックス製の細長い基板２０ａと、基板２０ａの記録材搬送方向Ｃと直交する長手方向に沿って設けられた抵抗発熱体２０ｂと、を有する。抵抗発熱体２０ｂの表面はガラスコート層などの保護層２０ｃで覆われている。
【００９８】
実施例１と同様に、フィルムガイド２２上に配置されたステイ５は加圧バネ１７ａ，１７ｂ（図４参照）に押し下げされる。この押し上げ力によってフィルムガイド２２が保持するセラミックヒータ２０はフィルム２１を介して加圧ローラ８に加圧され、これによりフィルム２１と加圧ローラ８とで記録材搬送方向Ｃに所定幅のニップ部Ｎを形成している。
【００９９】
本実施例の定着装置Ｂでは、総圧約１００Ｎ〜２５０Ｎ（約１０ｋｇｆ〜約２５ｋｇｆ）の押圧力をステイ５に与えている。
【０１００】
本実施例の定着装置Ｂは、加圧ローラ８が不図示のモータにより図１５に示す矢印方向に回転される。フィルム２１はフィルム２１内周面がヒータ２０の保護層２０ｃに摺動しながら加圧ローラ８の回転に追従して矢印方向に回転する。ヒータ２０に対し、交流電圧を印加することにより抵抗発熱体２０ｃが発熱する。この抵抗発熱体２０ｃの熱がフィルム２１の基層２１ａ、弾性層２１ｂ、離型層２１ｃの順に伝達されてフィルム２１全体が加熱され、ニップ部Ｎに導入される記録材Ｐを加熱して未定着トナー画像Ｔを記録材上に定着する。
【０１０１】
（２）断熱部材７ｃと熱伝導部材７ｂの詳細説明
ヒータ２０とスリーブガイド６の間には、断熱部材７ｃと熱伝導部材７ｂが保持されている。断熱部材７ｃは、ヒータ２０におけるフィルム２１に接触する面（フィルム摺動面）２０ｃ１とは反対側の面（フィルム非摺動面）２０ａ１と接触するように配置されている。そして、断熱部材７ｃは、断熱部材７ｃにおける記録材搬送方向Ｃと直交する長手方向、及び記録材搬送方向Ｃと平行な短手方向の全域において上記の面２０ａ１と面接触している。
【０１０２】
熱伝導部材７ｂは、断熱部材７ｃにおけるヒータ２０に接触する面（ヒータ接触面）７ｃ１とは反対側の面（ヒータ非接触面）７ｃ２と接触するように配置されている。そして、熱伝導部材７ｂは、熱伝導部材７ｂにおける記録材搬送方向Ｃと直交する長手方向、及び記録材搬送方向Ｃと平行な短手方向の全域において上記の面７ａ２と面接触している。
【０１０３】
断熱部材２５ａは耐熱性樹脂から構成されている。断熱部材２５ａについて、材料はＰＰＳやＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマー）、ＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂などが好ましい。熱伝導率は低いほうが好ましく、０．１〜０．５Ｗ／ｍＫ程度の範囲から選択される樹脂が好ましい。厚みは熱伝導率によって変わるものの、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の範囲から選択されることが好ましい。本実施例では、実施例１の摺動部材７ａと同様に、厚みは０．７ｍｍとし、ＰＰＳを母材とし、ＰＴＦＥを添加した樹脂材料ＡＳ５０００（ＮＴＮ精密樹脂（株）製）を使用した。
【０１０４】
熱伝導部材７ｂは熱伝導率の高い純アルミニウムや純銅などの金属や、ヒートパイプ、面方向への熱伝導率に優れたグラファイトシート等で構成されていることが望ましい。本実施例では、熱伝導部材７ｂは、厚み１ｍｍのタフピッチ銅（Ｃ１１００）にて構成されている。
【０１０５】
断熱部材７ｃと熱伝導部材７ｂは、たとえば断熱部材７ｃａを形成する金型に熱伝導部材７ｂを装着し、断熱部材７ｃの材料を金型内に射出成型することにより一体成型することで得られる。また、断熱部材７ｃを成型したのちに、熱伝導部材７ｂに接着することでも同様に作成することができる。今回は実施例１と同様に、成型した断熱部材７ｃを熱伝導部材７ｂに接着することで本実施例の構成を得た。
【０１０６】
断熱部材７ｃを形成するＡＳ５０００に関して、密度ρ１、厚みｄ１、厚み方向の熱伝導率λ１、単位重量当たりの熱容量Ｃｐ１は、それぞれ、実施例１の摺動部材７ａと同じである。熱伝導部材７ｂを形成するタフピッチ銅（Ｃ１１００）に関して、密度ρ２、厚みｄ２、＝８．８８×１０−６ｋｇ／ｍｍ３、厚み方向の熱伝導率λ２、単位重量当たりの熱容量Ｃｐ２は、それぞれ、実施例１の熱伝導部材７ｂと同じである。
【０１０７】
また、密度ρ、熱容量Ｃｐは実施例１と同じ装置を用いて測定し、厚み方向の熱伝導率λは実施例１と同じ方法にて算出した。本実施例において、断熱部材７ｃと熱伝導部材７ｂの厚み方向の熱伝導率はλ１＜λ２の関係を満たしている。
【０１０８】
一方、比較例３は、断熱部材７ｃの厚みを１．７ｍｍとし、熱伝導部材７ｂは配置しなかった。比較例４は、熱伝導部材７ｂの厚みを１．７ｍｍとし、断熱部材７ｃを配置せず、熱伝導部材７ｂがヒータ２０に接触する構成とした。その他の構成は比較例３と同様とする。
【０１０９】
表４に実施例２と比較例３、比較例４の構成を比較した表を示す。
【０１１０】
【表４】
2016180957.tif 000009
【０１１１】
（３）フィルム２１の立ち上げ時間の比較
本実施例の定着装置Ｂを搭載するプリンタ１００を用いて、フィルム２１の立ち上げ時間を測定する実験を行った。
【０１１２】
実験条件は、プリンタ１００を室温環境（室温状態）に十分馴染ませた後、ヒータ２０に最大電力で１０００Ｗ投入（通電）し、検温素子９で１７０℃に保たれるように電力を制御し、プロセススピードは３００ｍｍ／ｓとした。ここで、立ち上げ時間ｔ１とは、定着装置Ｂのフィルム２１が常温の状態から定着動作を行える所定の温度まで加熱され、その温度で温調が開始されるまでに要する時間のことである。つまり、フィルム２１が所定の温度で温調が開始されるまでの時間のことである。
【０１１３】
表５に、立ち上げ時間ｔ１と断熱部材７ｃにおける厚み方向の熱拡散の時定数τ１を、本実施例２、比較例３、比較例４で比較した実験結果を示す。
【０１１４】
【表５】
2016180957.tif 000010
【０１１５】
実施例２および比較例３では、断熱部材７ｃの熱伝導率が低いため、立ち上げ時における厚み方向の熱拡散速度が遅くなる。このため、ヒータ２０による熱がムダに拡散することなく昇温に使われるため、定着装置Ｂの立ち上げに要する時間を短くすることができる。
【０１１６】
一方で比較例４においてもｔ１≦τ１の条件は満たされるが、立ち上げ時間がｔ１＝７．１ｓｅｃであり、比較例３に比べて立ち上げ時間が長くなる。その理由は、比較例４では熱伝導部材７ｂがフィルム２１に直接接触しているため、厚み方向の熱伝導率λ２が比較例３に比べて大きい為、熱伝導部材７ｂ内部への熱拡散が速くなることで、フィルム２１表面の昇温が抑制された為である。
【０１１７】
（４）フィルム２１における非通過部温度の比較
また、本実施例の定着装置Ｂを搭載するプリンタ１００を用いて、下記に示すような実験を行った。本実施例２、比較例３、比較例４において、実際にプリントを行い、フィルム２１における非通過部の表面温度を測定比較した。フィルム２１の表面温度は、ＮＥＣ  Ａｖｉｏ赤外線テクノロジー社製ＴＨ９１００ＭＲ／ＷＲを用いて測定した。
【０１１８】
実験条件は、実施例１と同様、フィルム２１に最大電力で１０００Ｗ投入（通電）し、検温素子９で１７０℃に保たれるように電力制御し、プロセススピードは３００ｍｍ／ｓとした。
【０１１９】
記録材Ｐは、実施例１と同様、ゼロックス社製Ｂｕｓｉｎｅｓｓ４２００（坪量７５ｇ／ｍ３）、ＬＴＲサイズ（２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）を用いた。ニップ部Ｎへの記録材Ｐの導入方向はＬＴＲの縦（２７９ｍｍ）を記録材搬送方向と平行とし（以下、縦方向と記す）、スループット５５ｐｐｍの出力で１００枚連続プリントした。その結果、ＬＴＲサイズの非通過領域では比較例３が最も温度が高く、実施例２、比較例４の順に昇温が抑制された。
【０１２０】
上記のような関係となる理由は、比較例３において、断熱部材７ｃが断熱層で且つ時定数が大きい為、内部への熱拡散が遅くなることによる。又、実施例２に関しては断熱部材７ｃでの熱拡散は遅くなるが、熱伝導部材７ｂのτ１が比較例１のτ１に比べて小さい為、熱伝導率の大きい熱伝導部材７ｂへ速く到達できる為である。比較例４が最も抑制される理由は、フィルム２１に直接接触する熱伝導部材７ｂが断熱層でない為、熱伝導部材７ｂ内部へ素早く熱拡散するからである。
【０１２１】
（５）スループットダウン
本実施例のプリンタ１００においても、フィルム２１の長手方向の長さ２３３ｍｍに対して、ＬＴＲサイズの同方向の幅（２１６ｍｍ）が小さい。その為、プリンタ１００は、検温素子１０，１１の検知温度に応じて段階的にスループットダウン制御が行われ、記録材間距離を広げることで非通過部昇温に起因するホットオフセットを抑制する。
【０１２２】
即ち、検温素子１０，１１における検知温度の設定温度はヒータ２０への通電開始から順次Ｔ１、Ｔ２…（Ｔ１＜Ｔ２＜…）と増加し、それぞれの設定温度に達するまでのスループットは順次Ｐ１、Ｐ２…（Ｐ１＞Ｐ２＞…）と減少する。検温素子１０，１１における検知温度の第１の設定温度はＴ１＝２００℃であり、それまでの間、第１のスループットＰ１は５５ｐｐｍに保たれる。この時の記録材間距離は４５ｍｍである。
【０１２３】
その後、検温素子１０，１１がＴ１＝２００℃を超えると、第２の検知温度の設定温度はＴ２＝２１０℃に設定され、記録材間距離は１６５ｍｍに広げられ、第２のスループットＰ２＝４０ｐｐｍに低下する。ここで、第１の検知温度の設定温度がＴ１＝２００℃を超えるのは２０枚目導入後であり、フィルム２１への通電開始から２１．８ｓ後となる。
【０１２４】
つまり、スループットダウン制御では、記録材Ｐのニップ部Ｎへの単位時間当たりのスループットを、ヒータ２０への通電開始から順次減少させるモードを実行可能である。
【０１２５】
表６に、第１のスループット及び第２のスループット、第２のスループットへ移行する時間ｔ２、及びτ１を実験比較した結果を示す。
【０１２６】
実験条件は、プリンタ１００を室温環境（室温状態）に十分馴染ませた後、ヒータ２０に最大電力で１０００Ｗ投入（通電）し、検温素子１０，１１で１７０℃に保たれるように電力を制御し、プロセススピードを３００ｍｍ／ｓとして連続プリントを行った。又、記録材Ｐは、ゼロックス社製Ｂｕｓｉｎｅｓｓ４２００を用い、縦方向に導入した条件でのスループットを実験比較している。
【０１２７】
【表６】
2016180957.tif 000011
【０１２８】
表６から、比較例３のように、熱伝導部材７ｂが無い構成では第２のスループットＰ２への移行時間を短くしなければ非通過部昇温は抑制できない。即ち、ｔ２＜τ１を満たす時間でＰ１からＰ２へ移行しなければならない。一方、実施例２のように熱伝導部材７ｂを有する構成において、断熱部材７ｃのτ１が小さい構成ならば、断熱部材７ｃの厚み方向に熱拡散した後、熱伝導部材７ｂで長手方向に素早く熱拡散するので、非通過部昇温を抑制できる。よって、非通過部昇温に起因するスループットダウンを最小化する為にはτ１≦ｔ２を満たすことが望ましい。
【０１２９】
また表６の実施例２、比較例３、比較例４の中で、比較例４のスループットＰ２が最も大きく、かつ第２のスループットＰ２に移行する時間が最も長い。その原因は比較例４では断熱部材７ｃが無く、フィルム２１が直接熱伝導部材７ｂに接触しているため、熱拡散が非常に早く発生するためである。しかしながら、比較例４では立ち上げ時間を短縮化できない。
【０１３０】
以上のように、本実施例２のプリンタ１００においても、λ１＜λ２、且つｔ１≦τ１≦ｔ２を満たすことにより、立ち上げ時間を短縮化するだけでなく、非通過部昇温に起因するスループットダウンも抑制することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１  スリーブ、３  励磁コイル、７ａ  摺動部材、７ｂ  熱伝導部材、７ｃ  断熱部材、
８  加圧ローラ、２０  セラミックヒータ、２１  フィルム、Ａ  画像形成部、
Ｂ  定着装置、Ｎ  ニップ部、Ｐ  記録材、Ｔ  未定着トナー画像
【図１１】
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【図１２】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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