JP2018105962A

JP2018105962A - 像加熱装置

Info

Publication number: JP2018105962A
Application number: JP2016250829A
Authority: JP
Inventors: 片岡　洋; Hiroshi Kataoka; 洋片岡; 並木　輝彦; Teruhiko Namiki; 輝彦並木; 佑介中島; Yusuke Nakajima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2018-07-05
Also published as: US20180181037A1

Abstract

【課題】熱伝導部材に作用するせん断力を低減でき、加熱体の過昇温を抑制できる像加熱装置を提供すること。【解決手段】筒状の回転体１０３と、前記回転体の内面に接触しつつ前記回転体を加熱する加熱体１０４と、前記加熱体を支持する支持部材１０６と、前記回転体を介して前記加熱体と共にニップ部Ｎを形成する加圧回転体１０２と、前記支持部材と前記加熱体の間に配置された熱伝導部材１１１と、を有し、画像Ｔを担持する記録材を前記ニップ部によって搬送しつつ前記画像を加熱する像加熱装置において、前記熱伝導部材１１１は、前記加熱体と前記支持部材の何れかに、粘着剤、又は接着剤からなる接着層１２０を介して固定されることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真複写機や電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載する定着装置として用いれば好適な像加熱装置に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタに搭載する定着装置としてフィルム加熱方式の装置が知られている。このタイプの定着装置は、筒状のフィルムと、フィルムの内周面に接触しつつフィルムを加熱するヒータと、フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成する加圧ローラと、を有する。未定着のトナー画像を担持する記録材はニップ部によって挟持搬送されつつ加熱され、これによってトナー画像は記録材上に定着される。

複写機やプリンタにおいて、小サイズ記録材を大サイズ記録材と同じプリント間隔で連続プリントすると、定着装置のヒータの小サイズ記録材が通過しない非通過領域が過度に昇温することが知られている。ヒータの非通過領域が過度に昇温すると、ヒータによって加熱されるフィルムや、ヒータを支持しているホルダにダメージを与えてしまう。また、ヒータの非通過領域が過度に昇温した状態において大サイズ記録材をプリントすると、大サイズ記録材の未定着トナーが過剰に加熱されて溶融しフィルム表面に転移するホットオフセットが発生することがある。

特許文献１、２には、ヒータの非通過領域の過昇温を抑制するため、ヒータに熱伝導部材としてグラファイトシートを設ける構成が開示されている。グラファイトは、図１２に示す炭素の六方晶系からなる薄い結晶層が何層にも重なり合った黒鉛層構造からなる。結晶層内は強い共有結合で炭素間がつながっているが、重なり合った結晶層と結晶層の間（層間）は弱いファンデルワールス力での結合となっている。

特開２００３−３１７８９８号公報特開２０１４−１０２４２９号公報

ヒータの非通過領域の過度の昇温（非通過部昇温）を抑制するために用いるグラファイトシートは、結晶層と結晶層が重なり合った黒鉛層構造であるために脆く、厚みも数十〜百μｍ程度と薄いシート状部材である。そのため、機械的強度が小さく、取り扱いにより破断してしまう場合がある。そこで、取扱いを容易にするために、グラファイトシートをヒータ、又はホルダに固定することが考えられる。

グラファイトシート、ヒータ、及びホルダの主な材料は、グラファイトシートが炭素、ヒータがセラミック、ホルダが耐熱性樹脂である。そのため、グラファイトシート、ヒータ、及びホルダの熱膨張率が異なる。また、ヒータ、及びホルダはフィルムの表面温度がトナー画像の定着可能な温度に昇温することによって熱膨張するが、グラファイトシートはほとんど熱膨張しない。

このように定着装置内で最も高温となるヒータ近傍に熱膨張率の異なる材料を用いる場合、熱膨張するヒータ、及びホルダから熱膨張しないグラファイトシートに対してせん断力が作用することになる。グラファイトシートは、そのせん断力により、弱いファンデルワールス力によって結合しているグラファイトシートの結晶層と結晶層の間にずれが生じることになり、最終的には破断に至る場合がある。グラファイトシートが破断すると、ヒータの非通過部昇温を抑制できなくなってしまう。

本発明の目的は、熱伝導部材に作用するせん断力を低減でき、加熱体の過昇温を抑制できる像加熱装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る像加熱装置は、
筒状の回転体と、
前記回転体の内面に接触しつつ前記回転体を加熱する加熱体と、
前記加熱体を支持する支持部材と、
前記回転体を介して前記加熱体と共にニップ部を形成する加圧回転体と、
前記支持部材と前記加熱体の間に配置された熱伝導部材と、
を有し、画像を担持する記録材を前記ニップ部によって搬送しつつ前記画像を加熱する像加熱装置において、
前記熱伝導部材は、前記加熱体と前記支持部材の何れかに、粘着剤、又は接着剤からなる接着層を介して固定されることを特徴とする。

本発明によれば、熱伝導部材に作用するせん断力を低減でき、加熱体の過昇温を抑制できる像加熱装置の提供を実現できる。

定着装置の概略構成を示す断面図フィルムの層構成を示す断面図加圧ローラの一端部を示す斜視図加圧ローラの支持構造の概略構成を示す斜視図ヒータの概略構成を示す図フィルム、ホルダ、ステー、及びフランジの位置関係を示す斜視図フランジの加圧機構の概略構成を示す図ヒータ、ホルダ、ステー、サーミスタ、及びサーモスタットの位置関係を示す斜視図効果の検証−１を説明するための図効果の検証−２を説明するための図画像形成装置の概略構成を示す断面図グラファイトシートの層構造を示す図

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形態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他の種々の構成に置き換えることは可能である。

＜画像形成装置＞
図１１を参照して、本実施形態に係る画像形成装置を説明する。図１１は電子写真記録技術を用いた画像形成装置（本実施形態においてはフルカラープリンタ）１の一例の概略構成を示す断面図である。

画像形成装置１において、トナーを用いて記録材Ｐに画像を形成する画像形成部１０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４つの画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫを有する。各画像形成ステーションは、像担持体としての感光ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋと、帯電部材１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋと、現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋと、レーザースキャナ１４と、を有する。更に、画像形成部１０は、転写部材１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋと、転写部材によって各感光ドラムから転写したトナー画像を担持しつつ搬送するベルト１６と、ベルトから記録材Ｐへトナー画像を転写する二次転写部材１７と、を有する。以上の画像形成部１０の動作は周知であるので詳細な説明は割愛する。

装置本体１Ａ内のカセット２１に収納された記録材（不図示）はローラ２３の回転によって１枚ずつローラ２６に供給される。或いは装置本体１Ａに設けられた手差しトレイ２２にセットされた記録材Ｐはローラ２４の回転によって１枚ずつローラ２５を介してローラ２６に供給される。そして記録材Ｐはローラ２６の回転によってベルト１６と二次転写部材１７とによって形成された二次転写部に搬送され、二次転写部において記録材Ｐ上にトナー画像が転写される。未定着のトナー画像を担持する記録材Ｐは定着部としての定着装置（像加熱装置）１００に送られ、トナー画像は定着装置１００によって記録材Ｐに加熱定着される。

定着装置１００を出た記録材Ｐはフラッパ２９を通過しローラ２７の回転によってトレイ２８に排出される。

以上のプリント動作の説明は片面プリントの場合である。

両面プリントの場合、記録材Ｐはローラ２７の回転によってフラッパ２９により搬送路３１にフィードバックされ、ローラ２５，２６の回転によって反転搬送される。そしてこの記録材Ｐは二次転写部と定着装置１００とフラッパ２９を通過した後にローラ２７の回転によってトレイ２８に排出される。

＜定着装置１００＞
次に、定着装置１００について、図１を参照しながら説明する。図１は定着装置１００の概略構成を示す断面図である。

＜定着装置１００の全体構成＞
定着装置１００は、筒状の回転体としての円筒状のフィルム１０１と、フィルム１０１の内周面（内面）に接触しつつフィルム１を加熱する加熱体としてのセラミックヒータ１０４と、ヒータ１０４を支持する支持部材としてのホルダ１０３と、を有する。更に、定着装置１００は、フィルム１０１を介してヒータ１０４と共にニップ部Ｎを形成する加圧回転体としての加圧ローラ１０２と、ホルダ１０３とヒータ１０４との間に設けられた熱伝導部材としてのグラファイトシート１１１と、を有する。

図２はフィルム１０１の層構成を示す断面図である。

フィルム１０１は、エンドレスの基層１０１ａと、基層１０１ａの外周面上に設けられたプライマ層１０１ｂと、プライマ層１０１ｂの外周面上に設けられた弾性層１０１ｃと、弾性層１０１ｃの外周面上に設けられた離型層１０１ｄと、を有する。

基層１０１ａの材質は、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属である。

プライマ層１０１ｂは、基層１０１ａの外周面上に、接着剤としてのプライマを５μｍ程度の厚みで塗布することによって形成されている。

弾性層１０３ｃは、シリコーンなどの耐熱性ゴムから形成されている。弾性層１０３ｃの弾性により記録材Ｐが担持する未定着のトナー画像Ｔを包み込むことによって記録材Ｐへの均一な加圧定着を実現している。

離型層１０３ｄは、トナー或いは記録材Ｐとしての記録紙の紙粉の付着防止や、フィルム１０１からの記録材Ｐの分離性能を確保するために、フィルム１０１の最外層に設けられる。この離型層１０３ｄは、離型性に優れ耐熱性が高いフッ素樹脂としてＰＦＡ樹脂を２０μｍ程度の厚みで弾性層１０１ｃの外周面上に塗布することによって形成される。或いは弾性層１０１ｃの外周面上にチューブを被覆することによって形成される。

図３は加圧ローラ１０２の一端部を示す斜視図である。図４は加圧ローラ１０２の支持構造の概略構成を示す斜視図である。

図１、図３に示すように、加圧ローラ１０２は、アルミニウム、或いは鉄等からなる金属製の芯金１０２ａと、芯金１０２ａの外周面上にシリコーンゴム等で形成された弾性層１０２ｂと、弾性層１０２ｂの外周面上に被覆させた離型層１０２ｃと、を有する。弾性層１０２ｂとして、シリコーンゴム等で形成されたソリッドゴム層、或いは断熱効果を持たせるためシリコーンゴムを発泡させ形成されたスポンジゴム層等が用いられる。離型層１０２ｃはＰＦＡ等のフッ素系樹脂からなるチューブを弾性層１０２ｂの外周面上に被覆させたものである。

図４に示すように、記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、加圧ローラ１０２の芯金１０２ａの両端部には軸受１０８Ｌ，１０８Ｒが取り付けられる。軸受１０８Ｌ，１０８Ｒは軸受ホルダ１０９Ｌ，１０９Ｒに回転可能に嵌合される。そしてその軸受ホルダ１０９Ｌ，１０９Ｒは定着装置１００の側板対１０５Ｌ，１０５Ｒに固定支持される。これによって加圧ローラ１０２は軸受１０８Ｌ，１０８Ｒ、及び軸受ホルダ１０９Ｌ，１０９Ｒを介して側板対１０５Ｌ，１０５Ｒに回転可能に支持される。

図５はヒータ１０４の概略構成を示す図である。図５（ａ）は図５（ｂ）に示すヒータ１０４のＡ−Ａ断面図、図５（ｂ）はヒータ１０４をフィルム１０１接触面側から見たときの平面図である。

図５に示すように、記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、ヒータ１０４はセラミック製の細長い基板１０４ａを有する。基板１０４ａのフィルム１０１接触面側には、基板１０４ａの長手方向に沿って記録材Ｐの搬送方向上流側の端部と搬送方向下流側の端部に、通電によって発熱する発熱層としての抵抗発熱体１０４ｂが設けられている。この抵抗発熱体１０４ｂは、基板１０４ａのフィルム１０１接触面側に設けられたガラス等の絶縁性を有する表面保護層１０４ｃによって覆われている。

基板１０４ａのフィルム１０１接触面側の左端部には抵抗発熱体１０４ｂを接続する繋ぎ導電部１０４ｄＬが設けられ、右端部には抵抗発熱体１０４ｂに独立して接続された導電部１０４ｄＲが設けられている。そして繋ぎ導電部１０４ｄＬ、及び導電部１０４ｄＲにはそれぞれ電極部１０４ｅＬ，１０４ｅＲが設けられている。

図１に示すように、フィルム１０１の中空部には、ヒータ１０４、ホルダ１０３、及び金属製のステー１０６が挿通されている。記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、ヒータ１０４は耐熱性と摺動性を有するホルダ１０３に設けられた凹溝１０３ａ（図１参照）によって支持されている。このホルダ１０３はフィルム１０１の回転を案内するガイド機能の役割も果たす。

ホルダ１０３のヒータ１０４とは反対側の平坦面には、金属製のステー１０６が設置されている。ステー１０６は、断面Ｕ字形状に形成され、記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、ホルダ１０３の曲げ剛性を高めている。また、ステー１０６は、ホルダ１０３との位置決め基準の役割も果たす。

図６はフィルム１０１、ホルダ１０３、ステー１０６、及びフランジ１０７Ｌ，１０７Ｒの位置関係を示す斜視図である。

図６に示すように、記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、フィルム１０１の両端部はフランジ１０７Ｌ，１０７Ｒの半円弧状のガイド部１０７Ｌａ，１０７Ｒａの外周面によって回転可能に支持される。ステー１０６の両端部はフランジ１０７Ｌ，１０７Ｒのガイド部１０７Ｌａ，１０７Ｒａの内側に設けられた凹部１０７Ｌｂ，１０７Ｒｂに嵌合される。ホルダ１０３の両端部はフランジ１０７Ｌ，１０７Ｒのガイド部１０７Ｌａ，１０７Ｒａの下方に設けられた係合凹部１０７Ｌｃ，１０７Ｒｃによって支持固定される。

図７はフランジ１０７Ｒ（及び１０７Ｌ）の加圧機構の概略構成を示す図である。図７（ａ）はフランジ１０７Ｒ（及び１０７Ｌ）が加圧された状態を示す図である。（ｂ）はフランジ１０７Ｒ（及び１０７Ｌ）の加圧が解除された状態を示す図である。記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、加圧機構は左右対称に設置されるため、図７（ａ）、（ｂ）においては右側の加圧機構のみを示している。

図７（ａ）に示すように、加圧バネ１０９Ｒが加圧部材１１０を介してフランジ１０７Ｒをフィルム１０１の母線方向に直交する垂直方向（矢印方向）へ加圧することによってフランジ１０７Ｒはホルダ１０３を同方向へ押し下げる。これによりホルダ１０３はヒータ１０４をフィルム１０１内面に押圧してフィルム１０１の外周面（表面）を加圧ローラ１０２の外周面（表面）に圧接させる。これによって加圧ローラ１０２の弾性層１０２ｂが潰れて弾性変形し、フィルム１０１表面と加圧ローラ１０２表面とによって所定幅のニップ部Ｎが形成される。

加圧部材１１０はプリント動作時にフランジ１０７Ｒに当接する当接ポジションをとるが、電源オフ時やＪＡＭ発生時にはフランジ１０７Ｒから離間する離間ポジションをとる。当接ポジションと離間ポジションの切り替えは、図１０（ｂ）に示すように、カム１１４Ｒを回転させて加圧部材１１０を回転動作させることによって行う。

画像形成装置１のプリント動作時には、定着装置１００の加圧部材１１０はカム１１４に当接していない。画像形成装置１の電源ＯＦＦ時、或いは記録材搬送路のＪＡＭ発生時に、モータ（不図示）によってカム１１４を１８０°回転させる。このカム１１４の回転動作によって加圧部材１１０は加圧バネ１０９Ｒの加圧力に抗して加圧部材１１０の軸１１０ａを中心として矢印方向へ持ち上がる。このときフランジ１０７Ｒも同方向へ持ち上がり、これによってホルダ１０３も同方向へ持ち上がる。ホルダ１０３が持ち上がることによってフィルム１０１表面が加圧ローラ１０２表面から離れる。

図８はヒータ１０４、ホルダ１０３、ステー１０６、サーミスタ１１２，１１５、及びサーモスタット１１３の位置関係を示す斜視図である。

図８に示すように、記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、ニップ部Ｎの通過領域に対応するヒータ１０４のフィルム非接触面側の領域には、サーミスタ（第一の温度検知素子）１１２を当接させる。また、ニップ部Ｎの通過領域に対応するヒータ１０４のフィルム非接触面側の領域には、ヒータが異常昇温した時に作動してヒータへの給電ラインを遮断するサーモスイッチや温度ヒューズ等のサーモスタット（通電遮断素子）１１３を当接させる。一方、ニップ部Ｎの非通過領域に対応するヒータ１０４のフィルム非接触面側の領域には、サブサーミスタ（第二の温度検知素子）１１５を当接させる。

ここで、通過領域とは、小サイズ記録材、及び大サイズ記録材が通過する領域をいう。非通過領域とは、大サイズ記録材が通過し小サイズ記録材が通過しない領域をいう。つまり、記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、非通過領域は小サイズ記録材が通過する通過領域の両側に位置している。

ヒータ１０４はホルダ１０３に設けられた接着ポイント１０３ｂにシリコーン接着剤（信越化学工業株式会社製、商品名：信越シリコーンＫＥ３４１７）によって接着されている。これによってフィルム１０１表面が加圧ローラ１０２表面から離れた際に、メインサーミスタ１１２、サブサーミスタ１１５、及びサーモスタット１１３の加圧によってヒータ１０４がホルダ１０３から浮かび上がる現象を抑制している。

＜加熱定着処理動作＞
定着装置１００の加熱定着処理動作について、図１を参照しながら説明する。

モータ（不図示）の駆動力が加圧ローラ１０２の芯金１０２ａに伝達され、これによって加圧ローラ１０２は矢印方向へ回転する。フィルム１０１はフィルム１０１内面がヒータ１０４の表面保護層１０４ｃに接触しながら加圧ローラ１０２の回転に追従して矢印方向へ回転する。

ヒータ１０４の抵抗発熱体１０４ｂに電極部１０４ｅＬ，１０４ｅＲ、繋ぎ導電部１０４ｄＬ、及び導電部１０４ｅＲを介して交流電源（不図示）より電力が供給されると、抵抗発熱体１０４ｂが発熱してヒータ１０４は急速に昇温する。温調制御部（不図示）は、ホルダ１０３に設けられたサーミスタ１１２（図８参照）が検知する検知温度を取り込み、その検知温度を所定の定着温度（目標温度）に維持するように抵抗発熱体１０４ｂへの給電量を制御する。サブサーミスタ１１５は非通過領域の過昇温の検知に用いられる。

未定着のトナー画像Ｔを担持する記録材Ｐはニップ部Ｎによって挟持搬送されつつ加熱され、これによってトナー画像は記録材上に定着される。

＜グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒの説明＞
図９はヒータ１０４とグラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒの位置関係を示す図である。図９（ａ）はヒータ１０４をフィルム１０１非接触面側から見たとき図である。図９（ｂ）は図９（ａ）に示すヒータ１０４のＢ−Ｂ断面図である。

グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒは、図８に示すように、ヒータ１０４とホルダ１０３の間に配置される。可撓性を有するグラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒは、面方向の熱伝導率が１０００Ｗ／ｍＫ、厚み方向の熱伝導率が１５Ｗ／ｍＫ、厚さが７０μｍ、密度が１．２ｇ／ｃｍ^３である。図９（ａ）に示すように、記録材Ｐの搬送方向において、グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒの幅はヒータ１０４と同じ７．７ｍｍとした。

記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒは、ニップ部Ｎによって搬送される最小幅の記録材Ｐが通過しない非通過領域に分割して配置されている。

本実施形態の画像形成装置１のプリント可能な最小サイズの記録材Ｐは３インチ幅（＝７６．２ｍｍ）である。この最小サイズの記録材Ｐが通過する通過領域はヒータ１０４の熱が当該記録材に奪われるため過度の昇温（非通過部昇温）は発生しない。そこで、グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒは、最小サイズである３インチ幅を除いたヒータ１０４の両端部（非通過領域）にそれぞれ７４ｍｍの長さに分割して配置した。

また、記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、分割された一方のグラファイトシート１１１Ｌの外側端部１１１Ｌａから他方のグラファイトシート１１１Ｒの外側端部１１１Ｒａまでの長さＷを、ヒータ１０４の抵抗発熱体１０４ｂよりも大きくした。すなわち、抵抗発熱体１０４ｂの長さ２２０ｍｍに対し、分割されたグラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒの両端部間の距離Ｗは２２４．２ｍｍとし、片側で２．１ｍｍ長くなる構成とした。分割されたグラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒによって抵抗発熱体１０４ｂの両端部を覆うことで、抵抗発熱体１０４ｂの端部においても確実に非通過部昇温を抑制できる。

グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒの外側端部１１１Ｌａ，１１１Ｒａを抵抗発熱体１０４ｂにオーバーラップさせる長さは、画像形成装置１の印刷速度、或いは定着装置１００の構成によって変わる非通過部昇温を抑制するために適宜決定することができる。

続いて、グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒ、ヒータ１０４、及びホルダ１０６の熱膨張を考慮したグラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒの固定方法について説明する。

グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒ、ヒータ１０４、及びホルダ１０６はそれぞれ材料が異なる。本実施形態で用いる各部材の線膨張係数は以下の通りである。ヒータ１０４の基板１０４ａはアルミナからなり、基板１０４ａの線膨張係数は７〜８×１０^−６ｍｍ／℃である。ホルダ１０４は液晶ポリマーからなり、ホルダ１０４の線膨張係数は１．３×１０^−５ｍｍ／℃である。グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒの線膨張係数は８〜９．５×１０^−７ｍｍ／℃である。

定着装置１００においては、フィルム１０１の表面温度が定着温度に達するまでヒータ１０４は昇温し、定着が終了すると自然冷却により室温まで冷えることになる。ヒータ１０４、及びホルダ１０６は昇温の過程において熱膨張し、冷却の過程において収縮することになる。

小サイズ記録材の連続プリントにより非通過部昇温が生じたヒータ１０４の温度は２５０℃以上の高温になる場合があり、標準的なオフィス環境温度である２６℃との差は２２４℃以上と大きい。この温度差によりグラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒの長さ７４ｍｍあたり、ヒータ１０４は０．１３ｍｍ熱膨張し、ホルダ１０６は０．２０ｍｍ熱膨張するのに対して、グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒは０．０１ｍｍしか熱膨張しない。一方、グラファイトシート１１１
本発明者等は、グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒをヒータ１０４、又はホルダ１０６に固定する材料として、ヤング率が小さく弾性変形可能な材料を採用することによって、グラファイトシートにかかるせん断力を低減できることを見出した。

本実施形態においては、グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒはヒータ１０４に固定する構成としている。グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒをヒータ１０４に固定する手段としては、両面テープなどの粘着剤や接着剤からなる接着層１２０を用いる。

＜効果の検証−１＞
本実施形態の定着装置１００の効果の検証について説明する。

効果の検証として非通過部昇温の抑制効果を耐久試験にて確認した。耐久試験は以下の条件で実施した。画像形成装置として、Ａ４サイズの記録材Ｐを連続して３５枚／分プリントできる装置を用いた。記録材Ｐは非通過部昇温が大きくなるＡ５サイズのＰＢＰＡＰＥＲ、６４ｇ／ｍ^２（キヤノン株式会社製）をニップ部に連続５０枚通過させた後、１８分休止を１サイクルとして繰り返す画像形成条件とした。プリントは記録材Ｐへの片面側のみとし、実施環境は通常のオフィス環境を想定し２６℃／６５％の環境下で行った。耐久枚数は画像形成装置の耐久寿命である２２５０００枚まで実施した。

非通過部昇温の抑制効果の確認は、小サイズ記録材としてＡ５サイズのＰＢＰＡＰＥＲ、６４ｇ／ｍ^２（キヤノン株式会社製）を５０枚連続プリントした際の非通過部昇温をサブサーミスタ１１５の検知温度で確認した。

本実施形態の実施例１として検証した接着層１２０は、シリコーン系粘着剤の両面テープ（太陽金網株式会社製、商品面：トランシルＮＴ−１００１、粘着層厚５０μｍ）である。実施例２として検証した接着層１２０は、シリコーン系接着剤として先に説明したシリコーン接着剤（信越化学工業株式会社製、商品名：信越シリコーンＫＥ３４１７）である。実施例１、実施例２について検証した結果を表１に示す。

比較例として検証した接着層１２０は、粘着剤として一般的なアクリル系粘着剤の両面テープ（３Ｍジャパン株式会社製、商品名：４６７ＭＰ、粘着層厚５０μｍ）を選択した。

表１中の記載はＡ５サイズの記録紙をニップ部に連続５０枚通過させた際のサブサーミスタ１１５の検知温度と、検知温度から推察されるグラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒの状態を示している。グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒを設けない場合の非通過部昇温は約２５０℃以上に昇温するが、グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒを設けて非通過部昇温を抑制した場合は約２２８℃以下と約２２℃の低減ができる。

比較例で確認したアクリル系粘着剤の両面テープを用いた場合、ヤング率が２〜５ＧＰａと大きいため、ヒータ１０４が熱膨張することによって生じるせん断力が緩和されることなくグラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒに加わることになる。そして、繰り返し負荷が加わることによりグラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒが層間でずれてしまい、最終的には破断に至ったものである。

実施例１、及び実施例２において検証した接着層１２０として、ヤング率が１５ＭＰａと小さい、すなわち弾性変形しやすいシリコーン系粘着剤からなる両面テープ、シリコーン系接着剤を用いる。

これらの実施例１、２においては、非通過部昇温により熱膨張するヒータ１０４から生じるせん断力が、シリコーン系接着剤からなる接着層１２０が弾性変形することで吸収されると考えられる。そのため、グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒには破断に至るせん断力が加わらない構成とすることができた。

また、シリコーン系接着剤は耐熱温度が２５０℃と高く、非通過部昇温によりヒータ１０４が２２８℃と高温になる場合であっても、接着層１２０としての粘着性が損なわれないことも確認できた。

これらの効果により、画像形成装置１の耐久寿命を超えてもグラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒが破断することなく、定着装置１００の耐久寿命をとおして非通過部昇温を安定して抑制できることが確認された。

＜効果の検証−２＞
効果の検証−１の実施形態において、基材のない両面テープについて検証を行ったが、効果の検証−２においては基材がある両面テープを用いた実施例３の検証結果について説明する。

グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒは先に述べたように黒鉛層構造であるために脆く、厚みも７５μｍと薄いため、機械的強度が弱く、取り扱いにより破断してしまう場合がある。

そこで、図１０を参照して、接着層１２０として基材１２０ａを有する両面テープ１２０を用いることによって機械的強度を増し、取り扱い容易性を両立させる構成の応用例について説明する。

実施例１と同様に、シリコーン系粘着剤を用いた両面テープの基材１２０ａの有無による、非通過部昇温への影響について比較を行った。

比較条件は、効果の検証−１で用いた画像形成装置にて、Ａ５サイズのＰＢＰＡＰＥＲ、６４ｇ／ｍ^２（キヤノン株式会社製）をニップ部に連続して５０枚通過させた場合のサブサーミスタ１１５の検知温度を比較した。プリントは記録材Ｐへの片面側のみとし、実施環境は先の環境条件と同じである。両面テープの基材１２０ａは３０μｍ厚みのＰＩ（ポリイミド）を用いた。

図１０（ａ）は基材のない接着層（実施例１）１２０を用いてグラファイトシート１１１Ｌ（及び１１１Ｒ）をヒータ１０４に固定したときの断面図である。図１０（ｂ）は基材のある接着層（実施例３）１２０を用いてグラファイトシート１１１Ｌ（及び１１１Ｒ）をヒータ１０４に固定したときの断面図である。図１０（ｃ）は図１０（ａ）、及び図１０（ｂ）に示すヒータ１０４のサブサーミスタ１１５の検知温度の結果を示す図である。

図１０（ｃ）に示したように、接着層１２０として、基材１２０ａのある両面テープを用いた場合、サブサーミスタ１１５で検知されるヒータ１０４の昇温温度が遅れて検知されることが分かる。これは基材１２０ａがある場合、ヒータ１０４の昇温は、ヒータ１０４〜シリコーン接着層１２０〜基材１２０ａ〜シリコーン接着層１２０〜サブサーミスタ１１５と伝わるため、基材１２０ａがない場合に比べて熱抵抗が大きくなるためである。

但し、サブサーミスタ１１５は非通過部昇温の上限温度に対して生産性などの制御を行うものであり、過渡状態における応答性が許容できる画像形成装置の仕様に対して、実施例３の構成を用いることができる。

以上説明したように、本実施形態の定着装置１００は、グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒを接着層１２０によってヒータ１０４に固定するため、グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒの取り扱い容易性と非通過部昇温の抑制を両立できる。

本実施形態の実施例１乃至実施例３にて示した接着層１２０として、シリコーン系粘着剤、或いはシリコーン系接着剤を用いた両面テープを示した。接着層１２０に用いるシリコーン系粘着剤、或いはシリコーン系接着剤のヤング率や耐熱温度などが、目的とする定着装置１００を実現するものであれば、これらに限られるものではない。

また、本実施形態においては、グラファイトシート１１１Ｌ，１１１Ｒをヒータ１０４に固定する構成として説明したが、ヒータ１０４に限られるものではなく、ホルダ１０３への固定であっても同様の効果を奏し得る。

また、本実施形態においては、非通過部昇温を緩和するため、分割したグラファイトシート１１１Ｌ，１１１ＲをニップＮの非通過領域に対応するヒータ１０４の両端部に設ける構成としてある。ニップＮの通過領域に対応するヒータ１０４の中央部を含めた長手方向全域にグラファイトシートを設ける構成であっても、目的とする定着装置１００の効果は変わらない。

以上、本実施形態においては、ヒータ１０４の非通過部昇温を抑制するために、熱伝導部材であるグラファイトシートを、ヒータ１０４、又はホルダ１０３の何れかに、ヤング率が小さく弾性変形可能なシリコーン系材料からなる接着層１２０を用いて固定した。これによって定着装置１００の耐久寿命にわたってグラファイトシートの破断がなくヒータ１０４の非通過部昇温を抑制できる。

また、ヒータ１０４の非通過部昇温に対する抑制については、非通過部昇温が発生するヒータ１０４の両端部に設けたサブサーミスタ１１５の検知温度をもとにヒータ１０４への投入電力を制御している。或いは連続プリント時の前後の記録材間隔を長くして生産性を低下させることによって非通過部昇温を抑制している。本実施形態の定着装置１００を搭載する画像形成装置は、定着装置１００のヒータ１０４、又はホルダ１０３に固定されたグラファイトシートによるヒータ１０４の非通過部昇温の抑制により生産性の低下を最小化できる。

本発明に係る像加熱装置は実施例のような定着装置としての使用に限られない。記録材に一旦定着された画像（定着済み画像）、或いは仮定着された画像（半定着画像）の光沢度などを改質する画像改質装置としても有効に使用できる。

１０２加圧ローラ、１０３円筒状のフィルム、１０４セラミックヒータ、
１０６ホルダ、１１１Ｌ，１１１Ｒグラファイトシート、１２０接着層、
Ｐ記録材、Ｔ未定着のトナー画像

Claims

筒状の回転体と、
前記回転体の内面に接触しつつ前記回転体を加熱する加熱体と、
前記加熱体を支持する支持部材と、
前記回転体を介して前記加熱体と共にニップ部を形成する加圧回転体と、
前記支持部材と前記加熱体の間に配置された熱伝導部材と、
を有し、画像を担持する記録材を前記ニップ部によって搬送しつつ前記画像を加熱する像加熱装置において、
前記熱伝導部材は、前記加熱体と前記支持部材の何れかに、粘着剤、又は接着剤からなる接着層を介して固定されることを特徴とする像加熱装置。
前記接着層の粘着剤は、シリコーン系粘着剤であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
前記接着層の接着剤は、シリコーン系接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
前記熱伝導部材は、前記記録材の搬送方向に直交する長手方向において、小サイズの前記記録材が通過する通過領域の両側に位置する非通過領域に分割して固定されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の像加熱装置。
前記記録材の搬送方向に直交する長手方向において、前記加熱体は、細長い基板と、前記基板の長手方向に沿って設けられた発熱層と、を有し、前記非通過領域に分割して固定される一方の前記熱伝導部材の外側端部から他方の前記熱伝導部材の外側端部までの長さは前記発熱層よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の像加熱装置。
前記熱伝導部材がグラファイトシートであることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の像加熱装置。