JP2011002496A - 像加熱装置及びこの像加熱装置に用いられる可撓性スリーブ - Google Patents

Abstract

【課題】ノビサイズの記録材への対応と電力を投入してから所定の温度に達するまでの立ち上げ時間の短縮を両立できる可撓性スリーブを有する像加熱装置の提供。
【解決手段】弾性層２１−２を有する可撓性スリーブ２１と、前記可撓性スリーブの内周面に接触する加熱体２２と、前記可撓性スリーブの外周面に接触しており前記加熱体と協働してニップ部Ｎを形成する加圧部材２６と、を有し、前記ニップ部で画像ｔを担持する記録材Ｐを挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記可撓性スリーブの前記弾性層の熱伝導率λが１．０Ｗ／ｍｋ以上で、前記可撓性スリーブの単位長さ当りの熱容量Ｃｐが６０Ｊ／ｍＫ以下で、前記可撓性スリーブ全体の熱容量Ｃが１０Ｊ／Ｋ以上であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置（定着器）として用いれば好適な像加熱装置及びこの像加熱装置に用いられる可撓性スリーブに関する。

電子写真式の複写機やプリンタに搭載する定着装置（定着器）として、フィルム加熱方式の定着装置が知られている。このフィルム加熱方式の定着装置は、細長いセラミック基板上に通電発熱抵抗体を有するヒータと、ヒータを保持するホルダと、ホルダとヒータに接触しつつ移動する定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有する。特許文献１にはこのタイプの定着装置が記載されている。未定着トナー像を担持する記録材はニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上の画像は記録材に加熱定着される。この定着器は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットを有する。従って、この定着器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）を短くできる。また、このタイプの定着器は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。

特開２０００−１８７４０７号公報

近年、従来印刷により作成していたパンフレットなどの小部数印刷物を、電子写真技術を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置を用いて作成する要望が増えてきている。多くのプリンタ、複写機等の画像形成装置では、通常、記録紙の隅まで印字することは出来ない。Ａ３対応機で有れば、Ａ３サイズ用紙（幅２９７ｍｍ×長さ４２０ｍｍ）の記録紙の周囲に数ｍｍ程度印字できない範囲が有る。これに対し、印刷物の場合、最終的な仕上がり寸法の外側に「トンボ」と呼ばれる罫線をつける。トンボは、カラー印刷するときの「合わせ」や、印刷後に紙を規定の寸法に裁断するための目印になる。そのため印刷関連の世界では、Ａ４のデザインはＢ４の紙に、Ｂ４のデザインはＡ３の紙にトンボ付きで印刷することが多い。ところが、Ａ３のデザインはＡ３サイズ紙にはトンボ付きで印刷することができない。しかもＡ４版のパンフレット類は、Ａ３サイズで印刷して二つ折りにすることが多い。つまりＡ３サイズデザインの需要が多い。このため、Ａ３サイズ紙にトンボのスペースを加えた、Ａ３ノビという、Ａ３サイズより一回り大きいサイズの紙（一例としては、ＳＲＡ３サイズ紙：幅３２０ｍｍ×長さ４５０ｍｍがある。）に、画像形成装置が対応することが要求されてきている。Ａ３ノビ用紙対応の画像形成装置では、最大通紙幅３１２ｍｍの用紙に対応している。この画像形成装置に搭載する定着装置のヒータの長手寸法は、最大通紙幅より大きい約３２４ｍｍとしている。また、Ａ３ノビ時の定着速度としては、Ａ３サイズ時と同じ速度で行っており、定着可能幅としては約３０５ｍｍとなっている。しかしながら、Ａ３ノビ用紙対応の画像形成装置に搭載される定着装置では、以下のような不具合があった。１）Ａ３サイズやＡ３ノビサイズに対応した定着装置は、図８に示されるように、Ａ４サイズ用定着装置に比べ、必然的にサイズが大きくなり熱容量が大きくなるため、同じ立ち上げ電力を投入した場合、立ち上げ時間が遅くなってしまう。図８はＡ３サイズ、Ａ３ノビサイズ用定着装置とＡ４サイズ用定着装置へ投入する立上電力と、定着装置立上時間と、定着フィルムの熱容量との関係を表わす説明図である。２）一方、画像形成装置が一般商用コンセントから得られる電力には制限があるため、Ａ３サイズやＡ３ノビサイズに対応した定着装置の立ち上げ電力として、Ａ４サイズ用定着装置に比べ、大幅に大きな電力を立ち上げ電力として使用することはできない。むしろ、定着装置以外のモータ等で消費される電力がＡ４サイズ用画像形成装置に比べ大きくなることが多いため、定着装置に使用できる電力としては、大きくなることは少ない。このため、定着装置の立ち上げ電力を大きくして、定着装置の立ち上げ時間を短縮することも難しい。３）また、定着装置（定着フィルム）の熱容量を小さくして立ち上げ時間短縮を行うため、定着フィルムを小さくする（たとえば小径化）と、定着に必要なニップ幅が得られにくくなり、定着性が低下するため、定着フィルムを小さくすることにも限界がある。本発明の目的は、ノビサイズの記録材への対応と電力を投入してから所定の温度に達するまでの立ち上げ時間の短縮を両立できる可撓性スリーブを有する像加熱装置及びこの像加熱装置に用いられる可撓性スリーブを提供することにある。

上記目的を達成するための構成は、弾性層を有する可撓性スリーブと、前記可撓性スリーブの内周面に接触する加熱体と、前記可撓性スリーブの外周面に接触しており前記加熱体と協働してニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記可撓性スリーブの前記弾性層の熱伝導率λが１．０Ｗ／ｍＫ以上で、前記可撓性スリーブの単位長さ当りの熱容量Ｃｐが６０Ｊ／ｍＫ以下で、前記可撓性スリーブ全体の熱容量Ｃが１０Ｊ／Ｋ以上であることを特徴とする。また上記目的を達成するための構成は、弾性層を有しており、像加熱装置に用いられる可撓性スリーブにおいて、前記可撓性スリーブの前記弾性層の熱伝導率λが１．０Ｗ／ｍＫ以上で、前記可撓性スリーブの単位長さ当りの熱容量Ｃｐが６０Ｊ／ｍＫ以下で、前記可撓性スリーブ全体の熱容量Ｃが１０Ｊ／Ｋ以上であることを特徴とする。

本発明によれば、ノビサイズの記録材への対応と電力を投入してから所定の温度に達するまでの立ち上げ時間の短縮を両立できる可撓性スリーブを有する像加熱装置及びこの像加熱装置に用いられる可撓性スリーブの提供を実現できる。

（ａ）は実施例１に係る定着装置の一例の横断面模式図である。（ｂ）は実施例１に係る定着装置を記録材導入側から見た構成模式図である。 （ａ）は定着フィルムの層構成を表わす説明図である。（ｂ）は実施例１に係る定着装置のヒータホルダの斜視図である。（ｃ）は定着装置のヒータホルダとヒータと定着フィルムの関係を表わす斜視図である。（ｄ）はヒータ２２の一例の構成模式図である。 （ａ）は画像形成装置の一例の構成模型図である。（ｂ）はＡ３サイズ、Ａ３ノビサイズ用定着装置とＡ４サイズ用定着装置へ投入する立上電力と、定着装置立上時間と、定着フィルムの熱容量との関係を表わす説明図である。

［実施例１］（１）画像形成装置例：図３の（ａ）は、本発明に係る像加熱装置を定着装置（定着器）として搭載する画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は電子写真画像形成方式を用いて、記録紙、ＯＨＰシート等の記録材に画像を形成するフルカラーレーザープリンタである。本実施例に示すプリンタＭは、プリンタ本体Ｍａ内に、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色のトナー画像を形成する第１〜第４の４つの画像形成ステーション（作像手段）ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫを有する。プリンタ本体Ｍａ内に下から右斜め上方に並列に配設された各ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫには、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムという）１が設けられている。各感光体ドラム１は矢印方向に回転可能である。各感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の回転方向に沿って、帯電手段としての帯電器２と、露光手段としての露光装置３と、現像手段としての現像装置４と、クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置５がそれぞれ配置されている。また、プリンタ本体Ｍａ内には、各ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの感光体ドラム１の外周面（表面）と対向するように記録材搬送手段としての無端ベルト状の記録材搬送ベルト６が設けられている。この搬送ベルト６は、駆動ローラ７とテンションローラ８の２軸に巻き掛けられている。また、搬送ベルト６は、記録材Ｐを静電気を利用して保持できるように誘電体樹脂材料によって形成されている。この搬送ベルト６を挟んで各画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの感光体ドラム１と対向させて転写手段としての転写ローラ９を配設している。それによって、各画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの感光体ドラム１と搬送ベルト６との間に転写部を形成している。

本実施例のプリンタＭは、ホストコンピュータ等の外部装置（不図示）から出力される画像形成開始信号（以下、プリント指令と記す）に応じて所定の画像形成シーケンスを実行し、その画像形成シーケンスに従って画像形成動作を行う。即ち、各画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫが順次駆動され、各感光体ドラム１が矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転される。また、搬送ベルト６は、駆動ローラ７の駆動により矢印方向へ各感光体ドラム１の回転周速度に対応した周速度で回転される。まず１色目のイエローの画像形成ステーションＳＹにおいて、感光体ドラム１表面を帯電器２により所定の極性・電位に一様に帯電する。次に露光装置３が外部装置からの画像情報に応じたレーザー光Ｌを感光体ドラム１表面の帯電面に走査露光する。これにより、感光体ドラム１表面の帯電面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そしてこの潜像が現像装置４によりイエローのトナー（現像剤）によって現像され、感光体ドラム１表面にトナー像（現像像）が形成される。同様の、帯電、露光、現像の各工程が２色目のマゼンタの画像形成ステーションＳＭ、３色目のシアンの画像形成ステーションＳＣ、４色目のブラックの画像形成ステーションＳＫにおいても行われる。そして各画像形成ステーションＳＭ〜ＳＫの感光体ドラム１表面に各色のトナー像（現像像）が形成される。一方、給送カセット１０内に積載収容されている記録材Ｐは送り出しローラ１１により搬送ガイド１２を通してレジストローラ１３に送られる。次いでこの記録材Ｐはレジストローラ１３によって搬送ベルト６の外周面（表面）上に搬送され、その搬送ベルト６表面に静電的に吸着されて保持される。その記録材Ｐは搬送ベルト６の回転によって搬送ベルト６の回転方向上流側の転写部から回転方向下流側の転写部まで搬送される。各画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの転写ローラ９には記録材Ｐの搬送過程においてトナー像と逆極性の転写バイアスが印加される。各転写ローラ９はその転写バイアスにより対応する感光体ドラム１表面のトナー像を記録材Ｐの面上に順番に重ねて転写させ担持させる。つまり、転写手段である転写ローラ６は像担持体としての感光体ドラム１が担持する画像であるトナー像を記録材に転写させて担持させる。これによって記録材Ｐは記録材Ｐの面上にフルカラーの未定着トナー像を担持する。フルカラーの未定着トナー像を担持する記録材Ｐは搬送ベルト６により定着装置（定着手段）１４に搬送される。そしてその記録材Ｐは定着装置１４の後述するニップ部Ｎを通過することによって記録材Ｐの面上に未定着トナー像が加熱定着される。トナー像が定着された記録材Ｐは排出ローラ１５によってプリンタ本体Ｍａ上部の排出トレー１６上に排出される。トナー像転写後において感光体ドラム１表面に残留している転写残トナーはドラムクリーニング装置５によって除去され回収される。モノクロ画像出力時には、上記の帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングからなる一連の画像形成プロセスをブラック画像形成部ＳＫにおいてのみ行う。転写手段は転写ローラ９に限られず転写ブレードを用いてもよい。転写ブレードを用いる場合、転写ブレードはトナー像を記録材に転写する際に転写バイアスが印加され、かつ搬送ベルト６に対して当接するように構成される。給送カセット１０は、給送カセット１０の内部にサイズの異なる各種記録材Ｐを積載収容するための移動可能な規制ガイド（不図示）を有する。その規制ガイドを記録材Ｐのサイズに応じて変位させその記録材Ｐを給送カセット１０内に積載収容することによって、サイズの異なる各種記録材Ｐを給送カセット１０から送り出すことができる。

（２）定着装置（定着器）の説明：以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。幅とは短手方向の寸法である。長さとは長手方向の寸法である。図１の（ａ）は本実施例１に係る定着装置１４の一例の横断面模式図である。図１の（ｂ）は本実施例１に係る定着装置１４を記録材導入側から見た構成模式図である。図２の（ａ）は定着フィルム２１の層構成を表わす説明図である。図２の（ｂ）は本実施例１に係る定着装置１４のヒータホルダ２３の斜視図である。図２の（ｃ）は本実施例１に係る定着装置１４のヒータホルダ２３とヒータ２２と定着フィルム２１の関係を表わす斜視図である。図２の（ｄ）はヒータ２２の一例の構成模式図である。本実施例に示す定着装置１４は、フィルム定着方式の定着装置である。定着装置１４は、定着部材としての可撓性スリーブ（以下、定着フィルムと記す）２１と、加熱体としての板状のセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）２２などを有する。また定着装置１４は、ヒータホルダ２３と、加圧ステー２４と、定着フランジ２５などを有する。また定着装置１４は、バックアップ部材としての加圧ローラ２６と、第１温度検出部材としてのメインサーミスタ２７と、第２温度検出部材としてのサブサーミスタ２８と、入り口ガイド２９などを有する。定着フィルム２１、ヒータ２２、ヒータホルダ２３、加圧ステー２４及び加圧ローラ２６は何れも長手方向に細長い部材である。

（２−１）定着フィルムの説明：定着フィルム２１は、可撓性を有する細長い筒状（エンドレスのスリーブ状）の基層２１−１と、その基層の外周面上に設けられている弾性層２１−２と、その弾性層の外周面上に設けられている離型層２１−３と、を有する。基層２１−１として、厚さ約３０μｍのエンドレススリーブ状のステンレス製（以下ＳＵＳと称す。本実施例１ではＳＵＳ３０４を使用している）フィルムを使用している。弾性層２１−２として、シリコーンゴム層を使用している。離型層２１−３として、厚み約２０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを弾性層２１−２の外周面上に被覆している。弾性層２１−２として使用されるシリコーンゴム層においては、定着フィルム１１の外周面（表面）及び内周面（内面）の温度差をできるだけ小さくするため、シリコーンゴム層の厚みは薄いことが好ましい。またシリコーンゴム層の材料として、熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。シリコーンゴム層の熱伝導率を高めるためには、そのシリコーンゴム層に含まれるフィラーの量を増やすことが従来良く行われるものの、単純にフィラー量を増やすことはいろいろな不具合も発生する。フィラー量を増やすことで、熱伝導率は高くなるものの、シリコンゴムポリマーに比べ比重の重いアルミナなどのフィラー量を増やすことは、シリコーンゴム層自体の比重が重くなってしまい、シリコーンゴム層の熱容量が大きくなってしまう。そのため、定着フィルム１１の温度立上時間的には不利になってしまう。また、フィラー量を単純に増やすことで、シリコーンゴム層の硬度がアップしたり、ゴムのＣセット（永久変形ひずみ）が悪化するなどの不具合が発生してしまう。シリコーンゴム層の熱伝導率λとしては、約１．０Ｗ／ｍＫ以上が望ましい。本実施例１では、約１．３Ｗ／ｍＫのものを使用している。弾性層２１−２の厚みとしては、ＯＨＴ透過性や、画像上の「す」（微小な光沢ムラ）といった、画質の観点から、定着フィルム２１のシリコーンゴム層を極力厚くすることが望ましい。本発明者らの検討によれば、満足のいくレベルの画質を得るためには、２００μｍ以上のシリコーンゴム厚みが必要であることが分かっている。一方、シリコーンゴム層の厚みを必要以上に厚くすることは、定着フィルム２１自体の熱容量が大きくなってしまうため定着フィルム２１の温度立上時間的に不利になってしまう。このため、本実施例１ではシリコーンゴム層の厚みは約２００〜３００μｍとした。定着装置１４の温度立上げの観点からは、定着フィルム２１全体の熱容量を小さくすることが望ましい。定着フィルム２１全体の熱容量を小さくするため、定着フィルム２１を小径化することが考えられる。しかしながら、定着フィルム２１の内径を必要以上に小径化すると、定着フィルム２１の内部にヒータ２２をスペース的に配置できなくなったり、定着性に必要なニップ幅が確保できなくなるため、おのずと限界が有る。このため、本実施例１では定着フィルム２１の内径は約２４ｍｍとした。そしてその定着フィルム２１全体（可撓性スリーブ全体）の熱容量Ｃとしては、約１０Ｊ／Ｋ以上が望ましい。定着フィルム２１の長さとしては、Ａ３ノビ用紙であるＳＲＡ３サイズ（用紙幅３２０ｍｍ）に対応するため、約３４０ｍｍとしている。さらに、定着フィルム２１表面に離型層２１−３としてフッ素樹脂層を設けることで、定着フィルム２１表面の離型性を向上し、定着フィルム２１表面にトナーが一旦付着し、再度記録材Ｐに転移することで発生するオフセット現象を防止することができる。また、定着フィルム２１表面の表層である離型層２１−３をＰＦＡチューブとすることで、より簡便に、均一な離型性層を形成することが可能となる。本実施例１では厚み約２０〜３０ｕｍのＰＦＡチューブを使用している。

（２−２）ヒータホルダの説明：ヒータホルダ２３は、ヒータ支持部２３ａと、フィルムガイド部２３ｂと、を有し、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂により横断面略半円樋型に形成されている（図１の（ａ）及び図２の（ｂ）参照）。このヒータホルダ２３は、ヒータ２２を保持し、定着フィルム２１をガイドする役割を果たす。ヒータホルダ２３の材料に用いる液晶ポリマーとして、住友化学工業（株）の型番 Ｅ４２０５Ｌ Ｂを使用した。この液晶ポリマーの最大使用可能温度（荷重撓み温度）は、約３０５℃である。ヒータホルダ２３の長手方向形状としては、ヒータ支持部２３ａの長手方向端部に比べて長手方向中央部が厚くなるように、ヒータ支持部２３ａの長手方向中央部にクラウン形状をつけている。クラウン量としては約８００〜９００μｍとしている。ヒータ支持部２３ａの上面（加圧ローラ２６側の面）の短手方向中央には、ヒータホルダ２３の長手方向に沿って溝２３ａ１（図２の（ｃ）参照）が形成されている。ヒータ２２はその溝２３ａ１内に嵌め込んで保持されている。フィルムガイド部２３ｂは、ヒータホルダ２３の長手方向に沿って所定の間隔をおいて所定数形成されている。そして定着フィルム２１の回転をガイドするようにヒータ支持部２３ａの短手方向両端部から定着フィルム２１の内周面（内面）に沿って円弧状に突出して形成されている。ヒータ支持部２３ａの長手方向両端部２３ａ２，２３ａ２（図２の（ａ）参照）は、定着装置１４の装置フレーム３１，３１に設けられている定着フランジ２５，２５に保持されている。この定着フランジ２５，２５は装置フレーム３１，３１に上下動自在に支持されている。

（２−３）加圧ローラの説明：加圧ローラ２６は、パイプ状の細長い芯金２６ａの長手方向端部以外の外周面上に、弾性層２６ｂとして厚み約２ｍｍの導電シリコーンゴム層をローラ状に形成している。そしてその導電シリコーンゴム層の外周面上に、離型層２６ｃとして厚み約５０μｍの導電ＰＦＡ樹脂チューブを被覆したものである。加圧ローラ２６の長さはＳＲＡ３サイズ用紙に対応するように約３３０ｍｍとしている。この加圧ローラ２６は、定着フィルム２１を外嵌させたヒータホルダ２３の上方においてヒータ２２と平行になるように芯金２６ａの長手方向両端部が装置フレーム３１，３１に回転自在に保持されている。

（２−４）加圧ステーの説明：加圧ステー２４は、剛性を有する金属等の材料により横断面略Ｕ字形状に形成してある。この加圧ステー２４は、定着フィルム２１の内側においてヒータホルダ２３のヒータ支持部２３ａの下面（加圧ローラ２６と反対側の面）の短手方向中央に配置されている。そして加圧ステー２４は、加圧ステー２４の長手方向両端部に設けられた平板部２４ａ，２４ａ（図１の（ｂ）参照）を装置フレーム３１，３１に定着フランジ２５，２５を介して保持させている。

（２−５）定着フランジの説明：定着フランジ２５，２５は、定着フィルム２１の長手方向端部の端面と対向する基板２５ａ，２５ａ（図１の（ｂ）参照）を有する。基板２５ａ，２５ａは、基板２５ａ，２５ａの定着フィルム２１の長手方向端部の端面と対向する内面２５ａ１，２５ａ１で定着フィルム２１の長手方向への移動を規制するようにしている。基板２５ａ，２５ａの内面２５ａ１，２５ａ１には、定着フィルム２１の長手方向端部から内部に突入し定着フィルム２１の長手方向端部の形状を保持する保持部２５ｂ，２５ｂが設けてある。基板２５ａ，２５ａの定着フィルム２１と反対側の外面には、保持部２５ｂ，２５ｂと反対側に突出する被加圧部２５ｃ，２５ｃが設けてある。この被被加圧部２５ｃ，２５ｃと装置フレーム３１，３１との間にバネ受け部材３２，３２を介して加圧バネ３３，３３を縮設させている。そしてその加圧バネ３３，３３の加圧力を定着フランジ２５，２５を介して加圧ステー２４に付与し加圧ローラ２６表面を定着フィルム２１表面に接触させている。そしてその加圧バネ３３，３３の加圧力によって定着フィルム２１をヒータ２２と加圧ローラ２６とで挟むことにより、加圧ローラ２６の弾性層２６ｂを弾性変形させている。これにより定着フィルム２１表面と加圧ローラ２６表面間に所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成している。つまり、加圧ローラ２６はヒータ２２と協働してニップ部Ｎを形成している。加圧バネ３３，３３の加圧力は約２９４Ｎ（約３０ｋｇｆ（片側約１５ｋｇｆ））である。

（２−６）ヒータの説明：ヒータ２２は、長さ約３８０ｍｍ、幅約８ｍｍ、厚さ約１ｍｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を使用した細長いセラミック基板２２ａ（図２の（ｄ）参照）を有する。そしてその基板２２ａの裏面（加圧ローラ２６と反対側の面）上に、通電により発熱する抵抗発熱体２２ｂとして抵抗を調整したＡｇＰｄ（銀パラジウム合金）の発熱ペーストを基板２２ａの長手方向に沿ってスクリーン印刷で細帯状に塗工している。そしてその抵抗発熱体２２ｂを保護するために、抵抗発熱体２２ｂをガラス保護膜によりコーティングしてその抵抗発熱体２２ｂ上に表面保護層２２ｃを形成している。また、基板２２ａの表面（加圧ローラ２６側の面）上には、定着フィルム２１内面との円滑な摺動性を確保するために、ポリイミドコート層からなる摺動層２２ｄを設けている。本実施例１のヒータ２２は、基板２２ａの長手方向に沿って抵抗発熱体２２ｂを３本形成している。その３本の抵抗発熱体２２ｂのうち、基板２２ａの短手方向において基板中央部の抵抗発熱体２２ｂ−２と基板両端部の抵抗発熱体２２ｂ−１，２２ｂ−３とで、基板２２ａの長手方向の発熱分布を異ならせている。抵抗発熱体２２ｂ−１，２２ｂ−３は、基板２２ａ表面において、基板２２ａの長手方向一端部の内側に設けた第１給電電極２２ｅ−１から同じ長手方向一端部の内側に設けた第２給電電極２２ｅ−２にかけて通電され得る抵抗発熱体である。この抵抗発熱体２２ｂ−１，２２ｂ−３は互いに直列に接続されて第１の導通経路を構成している。抵抗発熱体２２ｂ−１，２２ｂ−３には、第１の給電コネクタ（第１給電部材）Ｃ１に設けられている給電接点（不図示）より第１給電電極２２ｅ−１と第２給電電極２２ｅ−２を通じて通電される。給電コネクタＣ１は、略コ字形状に形成され、ヒータホルダ２３のホルダ支持部２３ａの長手方向一端部２３ａ２に、ホルダ支持部２３ａの下面（加圧ローラ２６と反対側の面）とヒータ２２の基板２２ａの表面に接触するように嵌め付けられる。一方、抵抗発熱体２２ｂ−２は、基板２２ａ表面において、基板２２ａの長手方向一端部の内側に設けた第３給電電極２２ｅ−３から長手方向他端部の内側に設けた第４給電電極２２ｅ−４にかけて通電され得る抵抗発熱体である。この抵抗発熱体２２ｂ−２は抵抗発熱体２２ｂ−１と２２ｂ−３との間で第２の導通経路を構成している。抵抗発熱体２２ｂ−２には、第２の給電コネクタ（第２給電部材）Ｃ２に設けられている給電接点（不図示）より第３給電電極２２ｅ−３と第４給電電極２２ｅ−４を通じて通電される。給電コネクタＣ２は、略コ字形状に形成され、ヒータホルダ２３のホルダ支持部２３ａの長手方向他端部２３ａ２に、ホルダ支持部２３ａの下面とヒータ２２の基板２２ａ表面に接触するように嵌め付けられる。

（２−７）メインサーミスタの説明：メインサーミスタ２７(図１の（ａ）参照）は、ヒータホルダ２３のホルダ支持部２３ａに支持させたステンレス製のアーム２７ａの先端にサーミスタ素子２７ｂを取り付けている。そしてそのサーミスタ素子２７ｂをアーム２７ａの弾性を利用して定着フィルム２１内面に接触させている。サーミスタ素子２７ｂをアーム２７ａの先端に取り付けているため、定着フィルム２１内面の動きが不安定になった状態においても、アーム２７ａが揺動することにより、サーミスタ素子２７ｂが定着フィルム２１内面に常に接する状態に保たれる。

（２−８）サブサーミスタの説明：サブサーミスタ２８(図１の（ａ）参照）は、ヒータ２２の基板２２ａの裏面（加圧ローラ２６と反対側の面）において長手方向端部に配置され、所定の押し圧で基板２２ａ裏面に押し当てられている。このサブサーミスタ２８は、ヒータ２２が何らかの理由により過昇温した際に、リミッタ制御を行うために用いられるものである。

（２−９）ヒータの温度制御の説明：温度制御部（制御手段）５１(図２の（ｄ）参照）は、ＣＰＵとＲＡＭやＲＯＭなどのメモリとからなっている。メモリにはヒータ２２の抵抗発熱体２２ｂ−１，２２ｂ−３，２２ｂ−２への通電制御に必要な各種のプログラムが記憶されている。温度制御部５１は、定着フィルム２１内面の温度を検知するメインサーミスタ２７からの出力信号Ｓ１を取り込む。そしてその出力信号Ｓ１に基づいて、所定の温度制御を行うべく商用電源５２に接続されているトライアック５３ａ，５３ｂの点灯タイミングを駆動制御することにより、定着フィルム２１を所定の定着温度（目標温度）に維持する。また温度制御部５１は、ヒータ２２の基板中央部の抵抗発熱体２２ｂ−２への通電と基板両端部の抵抗発熱体２２ｂ−１，２２ｂ−３への通電の比率を記録材Ｐのサイズに応じて変更し、記録材Ｐのサイズに応じた発熱分布の最適化を図っている。また温度制御部５１は、後述のニップ部Ｎに小サイズの記録材Ｐが通紙（導入）された際に、サブサーミスタ２８からの出力信号Ｓ２に基づいてヒータ２２の基板２２ａの長手方向端部が定着温度を超えて昇温しているか否かを判断する。そして基板２２ａの長手方向端部が昇温していると判断した場合は、定着温度を下げる制御を行うことにより、ヒータ２２の過昇温を防いでいる。

（２−１０）入り口ガイドの説明：入り口ガイド２９(図１の（ａ）参照）は、搬送ベルト６により定着装置１４に向けて搬送されてくる記録材Ｐをニップ部Ｎに正確にガイドされるよう、記録材Ｐを導く役割を果たす。入り口ガイド２９は装置フレーム３１に組みつけられる。

（２−１１）定着装置の加熱定着動作の説明：プリント指令に応じて加圧ローラ２６の芯金２６ａの長手方向端部に設けられている駆動ギアＧ（図１の（ｂ）参照）がモータ（不図示）により回転される。これにより加圧ローラ２６は所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向へ回転する。その際、ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２６表面と定着フィルム２１表面との摩擦力によって定着フィルム２１に加圧ローラ２６の回転方向とは逆向きに回転する回転力が作用する。これにより定着フィルム２１は定着フィルム２１内面がヒータ２２の摺動層２２ｄと接触しつつヒータホルダ２３の外周を加圧ローラ２６に追従して回転（移動）する（図１の（ａ）参照）。またプリント指令に応じて温度制御部５１がトライアック５３ａ，５３ｂを制御して商用電源５２からコネクタＣ１，Ｃ２を通じてヒータ２２の発熱抵抗体２２ｂ−１，２２ｂ−３，２２ｂ−２に通電する。その通電により発熱抵抗体２２ｂ−１，２２ｂ−３，２２ｂ−２が発熱しヒータ２２は急速に昇温して定着フィルム２１を加熱する。ヒータ２２の昇温とともに定着フィルム２１内面温度も上昇し、それに伴い定着フィルム２１表面温度も上昇していく。温度制御部５１は、メインサーミスタ２７からの出力信号Ｓ１に基づいて定着フィルム２１の温度が所定の定着温度（目標温度）を維持するようにトライアック５３ａ，５３ｂの点灯タイミングを駆動制御する。加圧ローラ２６及び定着フィルム２１の回転が安定し、かつ定着フィルム２１の温度が所定の定着温度に維持された状態で、未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが入り口ガイド２９によりニップ部Ｎに導入される。その記録材Ｐはニップ部Ｎにおいて定着フィルム２１表面と加圧ローラ２６表面とにより挟持搬送される。その搬送過程において記録材Ｐには定着フィルム２１の熱とニップ部Ｎの圧力が加えられ、その熱と圧力によってトナー像ｔは記録材上に加熱定着される。

（３）定着フィルムの実施例の説明：表１に定着フィルムの実施例１、実施例２及び比較例１〜比較例３を示す。

従来の定着装置に使用される定着フィルムの構成を表１の比較例１に示す。比較例１では、シリコーンゴム層（以下、ゴム層と記す）に配合するフィラーとして、アルミナを使用している。比較例１は、ゴム層の熱伝導率λが約０．７Ｗ／ｍＫであるが、アルミナフィラーを多量に配合しているため、ゴム層の比重が約２．３８ｇ／ｃｍ＾３と重くなってしまっている。また比較例１では、定着フィルムの内径は約φ３０である。その定着フィルム全体の熱容量Ｃは約２７．１８Ｊ／Ｋであり、定着フィルムの単位長さ当りの熱容量Ｃｐは約７９．７１Ｊ／ｍＫである。そしてその定着フィルムを用いた定着装置では、立上電力１０００Ｗを投入し、室温状態から定着温度１７０℃程度に達するまでの立上時間は約１５ｓｅｃであった。一般的なフィルム定着方式のＡ４サイズ用画像形成装置に搭載されている定着装置の立上時間が約１０ｓｅｃ以下であることを考えると、比較例１の立上時間は長くなってしまっている。

比較例２では、ゴム層に配合するフィラーとして、アルミナを使用している。比較例２は、ゴム層の熱伝導率λが約１．２９Ｗ／ｍＫであるが、アルミナフィラーを多量に配合しているため、ゴム層の比重が約２．４５ｇ／ｃｍ＾３と重くなってしまっている。また比較例２では、定着フィルムの内径を約φ２４と小型化している。その定着フィルム全体の熱容量Ｃは約２２．９８５Ｊ／Ｋであり、定着フィルムの単位長さ当りの熱容量Ｃｐは約６７．８０Ｊ／ｍＫである。そしてその定着フィルムを用いた定着装置では、立上電力１０００Ｗを投入し、室温状態から定着温度１７０℃程度に達するまでの立上時間は約１２ｓｅｃであった。

比較例３では、ゴム層に配合するフィラーとして、アルミナを使用している。比較例３は、ゴム層の熱伝導率λが約９．９４Ｗ／ｍＫであるが、アルミナフィラーを多量に配合しているため、ゴム層の比重が約２．６２ｇ／ｃｍ＾３と重くなってしまっている。また比較例３では、定着フィルムの内径を約φ２４と小型化している。その定着フィルム全体の熱容量Ｃは約１４．９４０Ｊ／Ｋであり、定着フィルムの単位長さ当りの熱容量Ｃｐは約６０．７３Ｊ／ｍＫである。そしてその定着フィルムを用いた定着装置では、立上電力１０００Ｗを投入し、室温状態から定着温度１７０℃程度に達するまでの立上時間は約９ｓｅｃであった。

これに対して、実施例１では、定着フィルムの内径をφ２４と小径化している。その定着フィルム全体（可撓性部材全体）の熱容量Ｃは約１７．６８６Ｊ／Ｋであり、定着フィルムの単位長さ当りの熱容量Ｃｐは約５２．１７Ｊ／ｍＫである。そしてその定着フィルムを用いた定着装置では、立上電力１０００Ｗを投入し、室温状態から定着温度１７０℃程度に達するまでの立上時間は約１０ｓｅｃであった。また実施例１は、ゴム層に配合するフィラーとして、従来例のアルミナに代わり、金属珪素（金属珪素粉末）を使用している。アルミナに対して金属珪素は、熱伝導率が大きく、比重が小さいため（表４参照）、アルミナよりも少ない量をフィラーとして配合することで、ゴム層の熱伝導率を高くしかつ比重を軽くすることができるため、ゴム層の熱容量を小さくすることができる。実施例１のゴム層の熱伝導率λは約１．３Ｗ／ｍＫであり、ゴム層の比重は約１．６３ｇ／ｃｍ＾３である。

実施例２では、定着フィルムの内径をφ３０としている。その定着フィルム全体の熱容量Ｃは約１３．５３８Ｊ／Ｋであり、定着フィルムの単位長さ当りの熱容量Ｃｐは約３９．９４Ｊ／ｍＫである。そしてその定着フィルムを用いた定着装置では、立上電力１０００Ｗを投入し、室温状態から定着温度１７０℃程度に達するまでの定着装置の立上時間は約９ｓｅｃであった。また実施例２は、ゴム層に配合するフィラーとして、金属珪素を使用している。実施例２のゴム層の熱伝導率λは約１．３Ｗ／ｍＫであり、ゴム層の比重は約１．６３ｇ／ｃｍ＾３である。

表２に定着フィルム２１の実施例３、比較例２、比較例３及び比較例４を示す。比較例２と比較例３は表１のものと同一であり、実施例３及び比較例４との比較の便宜のために記載したものである。

実施例３では、定着フィルムの内径をφ２４としている。その定着フィルム全体の熱容量Ｃは約１５．６１２Ｊ／Ｋであり、定着フィルムの単位長さ当りの熱容量Ｃｐは約４６．０５３Ｊ／ｍＫである。そしてその定着フィルムを用いた定着装置では、立上電力１０００Ｗを投入し、室温状態から定着温度１７０℃程度に達するまでの定着装置の立上時間は約９．５ｓｅｃであった。また実施例３は、ゴム層に配合するフィラーとして、金属珪素を使用している。実施例３のゴム層の熱伝導率λは約１．３Ｗ／ｍＫであり、ゴム層の比重は約１．６３ｇ／ｃｍ＾３である。

比較例４では、定着フィルムの内径をφ１８としている。その定着フィルム全体の熱容量Ｃは約８．３４４Ｊ／Ｋであり、定着フィルムの単位長さ当りの熱容量Ｃｐは約３５．８１Ｊ／ｍＫである。そしてその定着フィルムを用いた定着装置では、立上電力１０００Ｗを投入し、室温状態から定着温度１７０℃程度に達するまでの定着装置の立上時間は約７ｓｅｃであった。また比較例４は、ゴム層に配合するフィラーとして、アルミナを使用している。比較例４のゴム層の熱伝導率λは約１．０１Ｗ／ｍＫであり、ゴム層の比重は約２．３３ｇ／ｃｍ＾３である。

表３に定着フィルム２１の実施例１、比較例５、比較例６及び比較例７を示す。実施例１は表１のものと同一であり、比較例５〜比較例７との比較の便宜のために記載したものである。

比較例５では、定着フィルムの内径をφ５５としている。その定着フィルム全体の熱容量Ｃは約２９．９２２Ｊ／Ｋであり、定着フィルムの単位長さ当りの熱容量Ｃｐは約１１９．７１Ｊ／ｍＫである。そしてその定着フィルムを用いた定着装置では、立上電力１０００Ｗを投入し、室温状態から定着温度１７０℃程度に達するまでの定着装置の立上時間は約２０ｓｅｃであった。また比較例５は、ゴム層に配合するフィラーとして、金属珪素を使用している。比較例５のゴム層の熱伝導率λは約１．３Ｗ／ｍＫであり、ゴム層の比重は約０．９９ｇ／ｃｍ＾３である。

比較例６では、定着部材として定着ローラを使用している。その定着ローラ全体の熱容量Ｃは約５７．６６Ｊ／Ｋであり、定着ローラの単位長さ当りの熱容量Ｃｐは約２３０．６Ｊ／ｍＫである。そしてその定着ローラを用いた定着装置では、立上電力１０００Ｗを投入し、室温状態から定着温度１７０℃程度に達するまでの定着装置の立上時間は約３５ｓｅｃであった。また比較例６は、ゴム層に配合するフィラーとして、金属珪素を使用している。比較例６のゴム層の熱伝導率λは約１．３Ｗ／ｍＫであり、ゴム層の比重は約０．９９ｇ／ｃｍ＾３である。

比較例７では、定着部材として定着ローラを使用している。その定着ローラ全体の熱容量Ｃは約１０４．９７Ｊ／Ｋであり、定着ローラの単位長さ当りの熱容量Ｃｐは約４２０６Ｊ／ｍＫである。そしてその定着ローラを用いた定着装置では、立上電力１０００Ｗを投入し、室温状態から定着温度１７０℃程度に達するまでの定着装置の立上時間は約６０ｓｅｃであった。また比較例７は、ゴム層に配合するフィラーとして、金属珪素を使用している。比較例６のゴム層の熱伝導率は約１．３Ｗ／ｍＫであり、ゴム層の比重は約０．９９ｇ／ｃｍ＾３である。

表４に定着フィルムのゴム層にフィラーとして配合される金属珪素とアルミナの物性を示す。

表１〜表３より明らかな通り、実施例１での定着フィルム全体の熱容量Ｃは、約１７．６９Ｊ／Ｋと小さくすることができた。これにより、比較例１と同じ立上電力１０００Ｗを投入した場合の立上時間を約１０ｓｅｃとすることができ、従来のＡ４サイズ用画像形成装置の立上時間と同等程度とすることができた。また、表３の比較例５、６、７より解かるように、ゴム層のフィラーとして金属珪素を使用するだけでは、定着装置の立上時間を短くすることはできない。しかしながら、定着フィルムの単位長さ当りの熱容量Ｃｐを約６０Ｊ／ｍＫ以下と小さくすることによって、Ａ３サイズ対応定着装置として立上時間を約１０ｓｅｃと短くすることができた。

［その他の実施例］
各実施例の定着装置はカラー画像形成装置に搭載されるだけでなく、モノクロ画像形成装置に搭載してもよい。各実施例の定着装置において定着フィルムの基層は金属製に限られず樹脂製のものを使用してもよい。

１４：定着装置、２１：定着フィルム、２１−２：弾性層、２２：ヒータ、２６：加圧ローラ、Ｎ：ニップ部、Ｐ：記録材、ｔ：未定着のトナー像

Claims (4)

1. 弾性層を有する可撓性スリーブと、前記可撓性スリーブの内周面に接触する加熱体と、前記可撓性スリーブの外周面に接触しており前記加熱体と協働してニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記可撓性スリーブの前記弾性層の熱伝導率λが１．０Ｗ／ｍＫ以上で、前記可撓性スリーブの単位長さ当りの熱容量Ｃｐが６０Ｊ／ｍＫ以下で、前記可撓性スリーブ全体の熱容量Ｃが１０Ｊ／Ｋ以上であることを特徴とする像加熱装置。
2. 前記可撓性スリーブの前記弾性層に、金属珪素粉末をフィラーとして含むことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 弾性層を有しており、像加熱装置に用いられる可撓性スリーブにおいて、前記可撓性スリーブの前記弾性層の熱伝導率λが１．０Ｗ／ｍＫ以上で、前記可撓性スリーブの単位長さ当りの熱容量Ｃｐが６０Ｊ／ｍＫ以下で、前記可撓性スリーブ全体の熱容量Ｃが１０Ｊ／Ｋ以上であることを特徴とする可撓性スリーブ。
4. 前記弾性層に、金属珪素粉末をフィラーとして含むことを特徴とする請求項３に記載の可撓性スリーブ。