JP2019035937A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトの温度上昇を抑制できる定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置６０は、無端状の定着ベルト６１と、熱源と、パッド部材６３と、加圧回転部材６４と、均熱部材６５とを備える。熱源は、定着ベルト６１を加熱する。パッド部材６３は、定着ベルト６１の内周側に配置される。加圧回転部材６４は、定着ベルト６１を介してパッド部材６３を押圧する。均熱部材６５は、パッド部材６３と定着ベルト６１との間に設けられる。均熱部材６５の熱伝導率λは、λ≧５００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の関係を満たす。【選択図】図３

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

従来の定着装置に関して、たとえば、特開２００９−２５１２５３号公報には、ウォームアップ時間の短縮が可能で、かつ、摺動性の優れた定着装置が開示されている（特許文献１）。

特許文献１に開示された定着装置は、定着ベルトを有する。定着ベルトには、円筒状に成型された金属層（ＳＵＳ、Ｎｉなど）からなる基体層と、基体層の外周面に形成された弾性層（シリコーンゴム）と、弾性層の外周面に形成された離型層（ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂）とが設けられている。

上記の定着装置において、定着ベルトの厚みを薄くすることにより、定着ベルトの熱容量を最小限に抑えている。さらに、定着ベルトの内周面（基体層の内周面）には、カーボン、ダイヤモンドライクカーボン、二硫化モリブデンのうち少なくとも一種類からなる表層が形成されている。

そのほか、従来の定着装置を開示する文献として、特開２０１３−６８７２４号公報（特許文献２）がある。

特開２００９−２５１２５３号公報 特開２０１３−６８７２４号公報

上記の特許文献１に開示されるように、定着ベルトにより用紙等の記録媒体を加熱、加圧して、記録媒体にトナー像を定着させる定着装置が知られている。このような定着装置において、Ａ６またはＡ５のような小サイズの用紙を定着装置に連続して通紙する場合を想定すると、定着ベルトの非通紙領域（かつ、加熱領域）では、定着ベルトから用紙への熱伝達が進まないため、定着ベルトが局所的に温度上昇するという現象が起こり得る。

また、定着装置には、熱源から発せられた熱が加熱ローラーを通じて定着ベルトに伝達される加熱ローラー方式と、熱源から発せられた熱が定着ベルトに直接伝達されるダイレクト加熱（加熱ローラーレス）方式とがある。加熱ローラー方式の定着装置では、加熱ローラー自体が、定着ベルトを均熱化する機能を有するが、ダイレクト加熱方式の定着装置は、加熱ローラーを有しないため、上記の定着ベルトが局所的に温度上昇するという現象が顕著に発生し得る。

本発明の目的は、定着ベルトの局所的な温度上昇を抑制する定着装置および画像形成装置を提供することである。

本発明に係る定着装置は、無端状の定着ベルトと、定着ベルトを加熱する熱源と、定着ベルトの内周側に配置されるパッド部材と、定着ベルトを介してパッド部材を押圧する加圧回転部材と、パッド部材と定着ベルトとの間に設けられる均熱部材とを備える。均熱部材の熱伝導率λは、λ≧５００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の関係を満たす。

上記の定着装置によると、均熱部材による定着ベルトの均熱効果を確保することにより、定着ベルトの局所的な温度上昇を抑制することができる。

上記の定着装置において、均熱部材の厚みｔは、ｔ≦２００［μｍ］の関係を満たす。これにより、定着ベルトの昇温時間の遅延を抑制することができる。

上記の定着装置において、均熱部材はグラファイトを含む。これにより、均熱部材による定着ベルトの均熱効果を確保することができる。

上記の定着装置において、均熱部材は、その厚み方向に積層された複数枚のグラファイトシートを含む。これにより、均熱部材による定着ベルトの均熱効果を確保しつつ、定着ベルトの昇温時間の遅延を抑制することができる。

上記の定着装置は、均熱部材と定着ベルトとの間に設けられる摺動層をさらに備える。定着ベルトに対する摺動層の摩擦係数は、定着ベルトに対する均熱部材の摩擦係数よりも小さい。これにより、定着ベルトの駆動トルクを低く維持することができる。

上記の定着装置において、摺動層は、固体潤滑剤を含む。これにより、定着装置をコンパクトにすることができる。

上記の定着装置において、摺動層の線熱膨張係数をα［℃^−１］とし、摺動層の焼成温度をＴ［℃］とした場合に、α×Ｔで算出される摺動層の線熱膨張率Ｂ［-］が、Ｂ＜０．０３の関係を満たす。これにより、均熱部材に摺動層を焼成した際における均熱部材の湾曲変形を抑制することができる。

上記の定着装置において、均熱部材は、粘着層と、粘着層を介して厚み方向に積層された複数枚のグラファイトシートとを含む。粘着層は、グラファイトシートよりも大きい線熱膨張係数を有する。摺動層の焼成温度Ｔは、Ｔ＜１８０［℃］の関係を満たす。これにより、グラファイトシートの湾曲変形を抑制することができる。

上記の定着装置において、固体潤滑剤は、二硫化モリブデンを含む。これにより、均熱部材および摺動層の湾曲変形を抑制することができる。

上記の定着装置において、固体潤滑剤は、フッ素樹脂またはグラファイト粉末をさらに含む。これにより、均熱部材および摺動層の湾曲変形を抑制することができる。

上記の定着装置において、摺動層は、固体潤滑剤同士を結合するバインダーとして、ポリイミド、ポリアミドイミド、またはエポキシを含む。これにより、均熱部材および摺動層の湾曲変形を抑制することができる。

上記の定着装置において、均熱部材は、互いに積層される複数枚のグラファイトシートを含む。

このような構成によれば、グラファイトシートは、そのシート厚みが小さいほど熱伝導率が高くなる特性を有する。このため、均熱部材が互いに積層される複数枚のグラファイトシートを含む構成により、グラファイトシートの積層方向における均熱部材の厚み（熱容量）を小さく抑えつつ、均熱部材において高い熱伝導性を得ることができる。これにより、定着ベルトの昇温時間の遅延を抑制するとともに、均熱部材による定着ベルトの均熱効果を高めることができる。

上記の定着装置において、パッド部材は、局所的に曲率が大きくなる曲げ部を有する。均熱部材は、曲げ部に沿って設けられる。

このような構成によれば、各グラファイトシートの厚みが小さく抑えられた均熱部材がパッド部材の曲げ部に沿って設けられるため、グラファイトシートに割れが生じることを防止できる。

上記の定着装置において、定着ベルトおよび加圧回転部材の間には、記録媒体が通過する定着ニップ部が形成される。パッド部材は、定着ニップ部における記録媒体の通過方向の上流側に位置し、加圧回転部材と対向して角部をなす上流側端部と、定着ニップ部における記録媒体の通過方向の下流側に位置し、加圧回転部材と対向して角部をなす下流側端部とを有する。均熱部材は、上流側端部および下流側端部の少なくともいずれか一方に沿って設けられる。

このような構成によれば、各グラファイトシートの厚みが小さく抑えられた均熱部材が、パッド部材の上流側端部および下流側端部の少なくともいずれか一方に沿って設けられるため、グラファイトシートに割れが生じることを防止できる。

上記の定着装置において、グラファイトシートの最大曲率が０．５６（１／ｍｍ）以下である場合に、グラファイトシートは、１００μｍ以下の厚みを有する。

このような構成によれば、グラファイトシートに割れが生じることをより確実に防ぐことができる。

上記の定着装置において、均熱部材は、積層方向において互いに隣り合うグラファイトシート間、または、グラファイトシートおよびパッド部材間に設けられる粘着層をさらに含む。

このような構成によれば、グラファイトシート間、もしくは、グラファイトシートおよびパッド部材間に、断熱層となり得る空気層が生じることを防止できる。これにより、均熱部材による定着ベルトの均熱効果を高く維持することができる。

上記の定着装置において、粘着層は、単一材料からなる。このような構成によれば、粘着層の熱収縮を抑制することができる。

上記の定着装置において、粘着層は、シリコーン系またはアクリル系である。このような構成によれば、高温環境下においても、粘着層による粘着力を高く維持することができる。

本発明に係る画像形成装置は、記録媒体を搬送する搬送部と、記録媒体にトナー像を定着する、上記のいずれかの局面の定着装置と、を備える。これにより、定着ベルトの局所的な温度上昇を抑制する画像形成装置を実現できる。

本発明によれば、定着ベルトの局所的な温度上昇を抑制する定着装置および画像形成装置を提供することができる。

実施の形態１に従う画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 実施の形態１に従う定着装置である。 図２に示す定着装置の部分拡大図である。 図２に示す定着装置の部分模式図である。 各種材料に対する物性値を記載した表である。 均熱部材の厚みｔと熱伝導率λとの関係を示すグラフである。 ＰＴＦＥ被膜を焼成した際のグラファイトシートおよびＰＴＦＥ被膜の概略図である。 ＰＴＦＥ被膜を焼成した後、常温に戻ったときのグラファイトシートおよびＰＴＦＥ被膜の概略図である。 図８に示す湾曲したグラファイトシートおよびＰＴＦＥ被膜を伸ばしてパッド部材に張り付けた状態を示す図である。 固体潤滑層を簡略的に表した図である。 実施の形態２に従う固体潤滑層の概略図である。 実施の形態３に従う均熱部材の概略図である。 実施例１の試験結果を示すグラフである。 実施例２の試験結果を示すグラフである。 実施例３の試験結果を示す表である。 試験結果が「Ｄ」の固体潤滑層を示す写真である。 ＰＴＦＥ層の焼成時における積層型グラファイトシートの概略図である。 ＰＴＦＥ層を焼成した後、常温に戻したときの積層型グラファイトシートの概略図である。 実施例４の試験結果を示す表である。 評価結果が「Ｃ」である積層型グラファイトシートを示す写真である。 実施の形態４における定着装置を示す側面図である。 図２１中のロングヒータと、用紙サイズとの関係を模式的に表した図である。 図２１中のショートヒータと、用紙サイズとの関係を模式的に表した図である。 図２１中の２点鎖線ＸＸＩＶで囲まれた範囲の定着装置を示す側面図である。 図２４中のパッド部材を部分的に示す斜視図である。 図２４中のパッド部材の表層を拡大して示す断面図である。 グラファイトシートと、各種材料との熱伝導率を示すグラフである。 グラファイトシートの積層体からなる均熱部材と、単層のグラファイトシートからなる均熱部材との間において、均熱部材の総厚みおよび熱伝導性を比較した表である。 実施例５において、均熱部材を複数枚のグラファイトシートの積層体から構成した場合の定着ベルトの温度低減効果を示す表である。 実施例６において、グラファイトシートの巻き付け試験の様子を示す図である。 図３０中の巻き付け試験の試験結果を示す表である。

以下、図面に基づいて、各実施の形態における画像形成装置について説明する。以下に示す実施の形態において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して、重複した説明は繰り返さない。以下で説明される実施の形態の各構成は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

［実施の形態１］
＜画像形成装置１＞
図１は、実施の形態１に従う画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト２１に一次転写する。画像形成装置１は、中間転写ベルト２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、搬送される記録媒体に二次転写することにより画像形成する。記録媒体は、たとえば普通紙である。

画像形成装置１には、タンデム方式が採用されている。タンデム方式では、ＹＭＣＫの４色に対応する各感光体ドラム４１３が中間転写ベルト２１の走行方向（図１中矢印Ａ）に沿って配置されている。タンデム方式では、一回の手順で、ＹＭＣＫの４色のトナー像が順次中間転写ベルト２１上に転写される。

画像形成装置１は、画像読取部１０、画像処理部３０、画像形成部４０、搬送部５０、および定着装置６０を有する。

（画像読取部１０）
画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）を含む。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｊを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数の原稿Ｊの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査する。原稿画像走査装置１２は、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データーを生成する。この入力画像データーには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

（画像処理部３０）
画像処理部３０は、画像読取部１０により生成された入力画像データーに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を含む。たとえば、画像処理部３０は、階調補正データー（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。

画像処理部３０は、入力画像データーに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理、および圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データーに基づいて、画像形成部４０が制御される。

（画像形成部４０）
画像形成部４０は、画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、および中間転写ユニット４２を含む。画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、および中間転写ユニット４２は、画像処理部３０により処理が施された画像データーに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各色のトナーによる画像を形成する。

画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、およびドラムクリーニング装置４１５を有する。感光体ドラム４１３は、アルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）を有する負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。感光体ドラム４１３は、たとえばドラム径が８０［ｍｍ］である。感光体ドラム４１３の外周面には、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、および電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）が順次積層されている。感光体ドラム４１３は、駆動モーター（図示しない）により回転する。

電荷発生層は、電荷発生材料（たとえばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（たとえばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体である。電荷発生層は、露光装置４１１により露光され、一対の正電荷と負電荷を生じる。

電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（たとえばポリカーボネイト）に分散させたものからなる。電荷輸送層は、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置４１１は、たとえば半導体レーザーで構成される。露光装置４１１は、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。

感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、二成分現像方式の現像装置である。現像装置４１２は、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有する。ドラムクリーニング装置４１５は、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存するトナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写部２３、およびベルトクリーニング装置４２６を有する。中間転写ベルト２１は無端状である。中間転写ベルト２１は、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。

たとえば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２Ｋよりも中間転写ベルト２１の走行方向の下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、中間転写ベルト２１の走行速度を一定に保持しやすくなる。ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

中間転写ベルト２１は、導電性および弾性を有する。中間転写ベルト２１は、表面に体積抵抗率がたとえば８〜１１［ｌｏｇΩ・ｃｍ］である高抵抗層を有する。中間転写ベルト２１については、導電性および弾性を有するものであれば、材質、厚さおよび硬度を限定しない。

一次転写ローラー４２２は、中間転写ベルト２１の内周面側に配置される。一次転写ローラー４２２は、感光体ドラム４１３に対向して配置される。一次転写ローラー４２２は、中間転写ベルト２１を挟んで、感光体ドラム４１３に圧接される。これにより、一次転写ニップ部Ｎ１が形成される。

中間転写ベルト２１が一次転写ニップ部Ｎ１を通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与する。これにより、トナー像は中間転写ベルト２１に静電的に転写される。

中間転写ベルト２１上に静電転写されたトナー像は、その後二次転写部２３に搬送される。記録媒体が二次転写部２３を通過する際、中間転写ベルト２１上のトナー像が記録媒体に二次転写される。具体的には、二次転写ローラー３３に二次転写バイアスを印加し、記録媒体の二次転写ローラー３３と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与する。これにより、トナー像は記録媒体に静電的に転写される。

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト２１の外周面に接触する。ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト２１の表面に残留するトナーを除去する。

トナー像が転写された記録媒体は二次転写部２３を通過した後、定着装置６０に搬送される。定着装置６０は、トナー像が二次転写された記録媒体を加熱および加圧することにより、記録媒体にトナー像を定着させる。定着装置６０の詳細については後述する。

（搬送部５０）
搬送部５０は、記録媒体を搬送する。搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２および搬送経路部５３を含む。給紙部５１は、給紙トレイユニット５１ａ、５１ｂ、および５１ｃを有する。給紙トレイユニット５１ａ、５１ｂ、および５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。

給紙トレイユニット５１ａ、５１ｂ、および５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３に搬送される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａを含む複数の搬送ローラー対を有する。レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部は、記録媒体の傾きおよび片寄りを補正する。記録媒体は、搬送経路部５３を通じて二次転写部２３に搬送される。二次転写部２３において、中間転写ベルト２１上のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、その後の定着装置６０において定着工程が施される。

定着装置６０を通過した記録媒体は、排紙部５２に搬送される。排紙部５２は、搬送ローラー対（排紙ローラー対）５２ａを有する。画像形成された記録媒体は、搬送ローラー対５２ａを通じて外部に排出される。

（定着装置６０）
図２は、実施の形態１に従う定着装置６０である。定着装置６０は、無端状の定着ベルト６１と、熱源６２と、パッド部材６３と、加圧回転部材６４と、支持部材６６とを有する。実施の形態１に従う定着装置６０は、熱源６２から発せられた熱が定着ベルト６１に直接伝達されるダイレクト加熱（加熱ローラーレス）方式である。

熱源６２は、たとえばハロゲンヒーターである。熱源６２は、定着ベルト６１の内周側に配置されている。熱源６２は、発光することで定着ベルト６１を内側から加熱する。定着ベルト６１は、吊架されていない。

加圧回転部材６４は、たとえば、加圧ローラーである。加圧回転部材６４は、外周面にシリコンゴムからなる弾性層を有する。加圧回転部材６４は、定着ベルト６１の外周面と接触する。加圧回転部材６４は、パッド部材６３と対向して配置される。加圧回転部材６４が定着ベルト６１を介してパッド部材６３を押圧することにより、定着ニップ部Ｎが形成される。加圧回転部材６４は、図示しない駆動源により駆動回転する。加圧回転部材６４は、定着ベルト６１を従動回転させて記録媒体を搬送する。

支持部材６６は、定着ベルト６１の内周側に配置されている。支持部材６６は、パッド部材６３と連結している。支持部材６６は、パッド部材６３を固定している。パッド部材６３は、定着ベルト６１の内周側に配置されている。パッド部材６３は、加圧回転部材６４の軸方向に延びる矩形棒状の形状を有する。パッド部材６３は、加圧回転部材６４と対向する対向面６３ａ、および一対の側面部６３ｂを有する。側面部６３ｂは、対向面６３ａに略直角に設けられている。パッド部材６３の形状により定着ニップ部Ｎの形状が定まる。

熱源６２により加熱された定着ベルト６１は、加圧回転部材６４とともに記録媒体を搬送しながら、記録媒体を加熱し加圧する。これにより、定着装置６０は、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着する。

（均熱部材６５）
図３は、図２に示す定着装置６０の部分拡大図である。図３には、図２に示す領域ＩＩＩに相当する定着装置６０の一部分が拡大されて図示されている。定着装置６０は、均熱部材６５と、固体潤滑層６７とをさらに有する。

層状の均熱部材６５は、対向面６３ａおよび側面部６３ｂを覆うように設けられている。均熱部材６５は、パッド部材６３と定着ベルト６１との間に設けられている。均熱部材６５は、パッド部材６３と接触している。均熱部材６５は、パッド部材６３と同様、加圧回転部材６４の軸方向に延びる形状を有する。均熱部材６５は、加圧回転部材６４の軸方向において、高熱伝導の機能（均熱機能）を有する。均熱機能について、以下詳細に説明する。

（均熱機能）
図４は、図２に示す定着装置６０の部分模式図である。図４には、加圧回転部材６４の軸方向ＤＲ１から見た、図２に示す定着ベルト６１の内周側の部分が模式的に図示されている。

熱源６２は、軸方向ＤＲ１に延びる形状を有する。熱源６２は、熱源６２の軸方向ＤＲ１における長さＨ（以下、熱源長さＨとする）に亘って、定着ベルト６１をその内周側から加熱する（図４中矢印Ｚ）。

定着ニップ部Ｎを通過する用紙の幅をＤ（以下、用紙幅Ｄ）とする。図４中に示す点線は定着ニップ部Ｎを用紙が通過する領域である（以下、通紙領域とする）。通紙領域では、定着ベルト６１の熱が用紙に伝達されるため、連続して通紙されたとしても、通紙領域における定着ベルト６１（図４中の領域Ｆ）の温度は大きく上昇しない。

しかし、熱源長さＨが、用紙幅Ｄよりも長い場合、定着ベルト６１の、熱源長さＨに亘って加熱される領域（以下、加熱領域）であって、かつ、非通紙領域でもある領域（以下、端部領域Ｒ）が存在することになる。連続通紙により端部領域Ｒの温度が大きく上昇しても、その熱が用紙に伝達されることがないため、端部領域Ｒの温度は大きく上昇していく。

Ａ５またはＡ６のような用紙幅が小さい用紙に印刷する際に、端部領域の温度上昇による課題が生じやすい。通紙領域における定着ベルトの温度が１５０［℃］になるように熱源（ヒーター）の温度を設定し、Ａ５普通紙（９０［ｇ／ｍ^２］）を毎分２０枚の通紙速度で、数分間連続通紙させると、端部領域における温度が２８０［℃］を越える。一般に、シリコーンゴムの弾性層を有する定着ベルトの耐熱温度は２３０［℃］であるため、定着ベルトは熱破損する。

（課題の解決策）
上記の端部領域の温度上昇の課題に対応するために、パッド部材６３と定着ベルト６１との間には、均熱部材６５が設けられている。均熱部材６５は、λ≧５００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の関係を満たす熱伝導率λを有する。図４に示すように、端部領域Ｒの熱は、固体潤滑層６７を伝って（図４中矢印Ｃ）、均熱部材６５に伝熱される。その後、端部領域Ｒから均熱部材６５に伝熱された熱は、軸方向ＤＲ１において均熱部材６５の全域に拡散する（図４中矢印Ｅ）。均熱部材６５は、λ≧５００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の関係を満たす高熱伝導率材料からなるため、迅速に熱が拡散する。拡散した熱は、固体潤滑層６７を伝って（図４中矢印Ｇ）、定着ベルト６１の低温部Ｉ（非通紙領域であって非加熱領域である領域）へ伝熱される。

端部領域Ｒの熱が定着ベルト６１全域に分散され、定着ベルト６１全域の温度が均一になるように作用する。均熱部材６５は、このような均熱機能を有する。

熱源から発せられた熱が加熱ローラーにより定着ベルトに伝達される従来の加熱ローラー方式では、軸方向に延びる加熱ローラーが均熱機能を有する。実施の形態１に従う定着装置６０はダイレクト加熱方式であるため、加熱ローラーは配置されておらず、加熱ローラーによる均熱作用は見込めない。そこで本実施の形態１に従う定着装置６０において、パッド部材６３と定着ベルト６１との間に均熱部材６５を設けることにより、均熱部材６５が従来の定着装置の加熱ローラーが担っていた均熱機能を代替する。

均熱効果をもたらす部材として、銅またはアルミを用いることが考えられる。しかしながら、銅またはアルミからなる均熱部材を配置すると定着ニップ部における熱容量（＝質量［ｋｇ］×比熱［Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）］）が大きくなる。定着ニップ部における熱容量が大きくなることで、昇温時間（通紙領域における定着ベルトの温度が、定着温度に到達するまでの時間）が遅くなる。昇温時間が遅くなると、印字開始時間が遅くなると同時に省エネルギー性も悪化する。したがって、高熱伝導率を有する材料であって、熱容量を小さく保てるような材料を、均熱部材の材料として選定することが好ましい。

図５は、各種材料に対する物性値を記載した表である。熱容量が小さい均熱部材を選定するにあたって、密度［ｇ／ｃｍ^３］×比熱［Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）］（＝比熱密度とする）が小さければよい。図５より、均熱機能を確保しつつ（高熱伝導率を有する材料のまま）、熱容量を小さく保つには、グラファイトを用いることが望ましいことがわかる。グラファイトを均熱部材の材料とすることで、均熱機能を確保しつつ、昇温時間の遅延を抑制することができる。

図６は、均熱部材の厚みｔと熱伝導率λとの関係を示すグラフである。グラファイトから成るシート（以下、グラファイトシート）は、その厚みが大きくなるほど材料としての熱伝導率（物性値）が下がる性質がある。そのため、適切な熱伝導率を確保できるような厚みのグラファイトシートを均熱部材６５に選定することが好ましい。

図６に示す厚みが１００［μｍ］のグラファイトシート（熱伝導率λ＝７００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、短辺１０［ｍｍ］×長辺３２０［ｍｍ］）を、図４に示す軸方向ＤＲ１におけるパッド部材６３の全域（３２０［ｍｍ］）に亘り配置した場合、端部領域Ｒでの最高温度を２３０［℃］（定着温度の耐熱温度）未満に保つことができる。

（固体潤滑層６７）
グラファイト自体は、非常にもろい。グラファイトシートを直接的に定着ベルトの内周面に当接させると、グラファイトシートは摩耗する。そのため、グラファイトシートの潤滑性を向上させるために、グラファイトシートと定着ベルトとの間に摺動層を設けてもよい。摺動層は、潤滑油やグリース等の液体潤滑剤を含んでもよいし、固体潤滑層（固体潤滑剤により形成される被膜層）を含んでもよい。固体潤滑剤により形成される被膜層には、固体潤滑剤を含むバインダー樹脂からなる被膜層も含まれる。摺動層を設けることにより、定着ベルトとグラファイトシートとの間の摩擦力が低減されるため、定着ベルトの駆動トルクを低く維持することができる。

グラファイトシートと定着ベルトとの間に設けられる摺動層が液体潤滑剤である場合、摺動層が設けられる領域が不均一となるため、グラファイトシートと定着ベルトとの摺動性が不安定になる。さらに、液体潤滑剤を用いると定着装置の周辺へ液体潤滑剤が漏れ出すため、液体潤滑剤の漏れを抑制するための機構が新たに必要となる。定着装置をコンパクト化するという観点から、固体潤滑層が用いられることが好ましい。固体潤滑層に含まれる固体潤滑剤は、たとえば二硫化モリブデン、フッ素樹脂、およびグラファイト等である。

グラファイトシートに固体潤滑層を設けた場合であっても、固体潤滑層の厚みが大きすぎると（具体的には１００［μｍ］を越えると）、定着ベルトから固体潤滑層を伝って、グラファイトシート（均熱部材）に伝熱しにくくなる。これにより、グラファイトシートによる均熱効果が損なわれるという一面があるため、固体潤滑層を極力、薄くすることが好ましい。

極力薄い固体潤滑層を実現するために、グラファイトシートにＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）被膜を形成する方法がある。しかし、ＰＴＦＥ被膜を形成するには、３８０［℃］もの高温下で焼成しなければならない。

図７は、ＰＴＦＥ被膜を焼成した際のグラファイトシートおよびＰＴＦＥ被膜の概略図である。図８は、ＰＴＦＥ被膜を焼成した後、常温に戻ったときのグラファイトシートおよびＰＴＦＥ被膜の概略図である。

ＰＴＦＥの線熱膨張係数（＝１００×１０^-6［℃⁻¹］）と、グラファイトの線熱膨張係数（＝５×１０^-6［℃^−１］）との差異が原因で、３８０［℃］での焼成後、常温に戻った際に、固体潤滑層（ＰＴＦＥ層）の方が均熱部材（グラファイトシート）よりも大きく収縮する。そのため、図８に示すように、グラファイトシートがＰＴＦＥ層の外周となるように湾曲する。

図９は、図８に示す湾曲したグラファイトシートおよびＰＴＦＥ被膜を伸ばしてパッド部材に張り付けた状態を示す図である。湾曲に逆らってグラファイトシートおよびＰＴＦＥ被膜を無理やりパッド部材に貼り付けようとすると、グラファイトシートが寄れてシワになる。これにより、定着ニップ部が不均一な形状となるため、定着ニップ部における面圧が不均一になる。

（課題の解決策）
上記の固体潤滑層を焼成する際にグラファイトシートが湾曲する課題を解決するため、フィラーまたはバインダーにより線熱膨張量を制御した固体潤滑層を、グラファイトシートに焼成してもよい。グラファイトシートと線熱膨張係数の差が小さい固体潤滑層を採用するか、焼成温度が低い固体潤滑層を採用することで、固体潤滑層の線熱膨張量を制御する。

焼成温度は、固体潤滑層を焼成する際の温度であって、固体潤滑層に用いられる固体潤滑剤によって定まる温度である。なお、固体潤滑層にバインダー樹脂が用いられている場合、焼成温度は、固体潤滑層に含まれるバインダー樹脂の種類によって定まる。

図３に示すように、層状の固体潤滑層６７は、均熱部材６５を覆うように設けられている。固体潤滑層６７は、均熱部材６５と定着ベルト６１との間に設けられている。固体潤滑層６７は、均熱部材６５および定着ベルト６１と接触している。固体潤滑層６７は、定着ベルト６１の内周面と摺動する。

定着ベルト６１に対する固体潤滑層６７の摩擦係数は、定着ベルト６１に対する均熱部材６５の摩擦係数よりも小さい。これにより、固体潤滑層６７と定着ベルト６１との間に発生する摩擦力が低減される。したがって、定着ベルト６１の耐久性が向上する。さらに、定着ベルトの駆動トルクを低く維持することができる。

図１０は、固体潤滑層６７を簡略的に表した図である。固体潤滑層６７は、固体潤滑剤６８を含む。固体潤滑剤は、二硫化モリブデンを含む。固体潤滑層６７は、バインダー７０として、ポリアミドイミド樹脂を含む。固体潤滑層６７の線熱膨張係数は３０×１０^-6［℃^−１］である。固体潤滑層６７の焼成温度は１８０［℃］である。

固体潤滑剤６８として二硫化モリブデン、バインダーとしてポリアミドイミド樹脂を用いることで、固体潤滑層６７の線熱膨張係数を大きくすることができる。したがって、グラファイトシートの線熱膨張係数と、固体潤滑層６７の線熱膨張係数との差を小さくすることができる。さらに、固体潤滑層６７の焼成温度を小さくすることができる。固体潤滑剤６８およびバインダー７０を選定することにより、固体潤滑層６７の線熱膨張量を制御することができる。

厚みが１００［μｍ］のグラファイトシートに当該固体潤滑層６７を焼成しても、焼成温度が小さいため、グラファイトシート（均熱部材６５）および固体潤滑層６７の湾曲変形を抑制できる。これにより、パッド部材に均熱部材６５および固体潤滑層６７を貼り付けた後もシワにならず、定着ニップ部の形状を平滑にすることができる。したがって、良好な定着品質を確保することができる。

［実施の形態２］
図１１は、実施の形態２に従う固体潤滑層６７の概略図である。固体潤滑剤６８は、フッ素樹脂またはグラファイト粉末をさらに含む。これにより、固体潤滑層６７の線熱膨張量を制御することができる。したがって、均熱部材６５および固体潤滑層６７の湾曲変形を抑制できる。

［実施の形態３］
図１２は、実施の形態３に従う均熱部材６５の概略図である。実施の形態１と異なり、均熱部材６５は、粘着層６９と、粘着層６９を介して厚み方向ＤＲ２に積層された複数枚のグラファイトシートとを含む。粘着層６９は、粘着剤を含む。粘着層６９は、たとえば両面テープである。粘着層６９は、グラファイトシート同士を連結させる。

実施の形態３に従う均熱部材６５は、比較的薄い（具体的には厚みが４０［μｍ］以下）グラファイトシートを積層して作製することが望ましい。実施の形態３に従う均熱部材６５を以下、積層型グラファイトシートとよぶ。積層型グラファイトシートにおいて、実施の形態１に従うグラファイトシート（以下、単層グライファイトシート）と比較して、同じ厚みであっても低熱容量で同等の均熱効果を得ることができる。

それぞれの厚みが２５［μｍ］である２枚のグラファイトシート、および厚みが５［μｍ］の粘着層６９からなる積層型グラファイトシートの熱伝導率は、１６００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］となる。したがって、当該積層型グラファイトシートは、厚みが１００［μｍ］である単層グラファイトシート（λ＝７００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）と同等以上の均熱効果を有する。

さらに、当該積層型グラファイトシートの厚みの方が小さいことから、単層グラファイトシートを採用するよりも積層型グラファイトシートを採用する方が熱容量が小さくなる。積層型グラファイトシートを採用することにより、定着ベルト６１の昇温時間の遅延をより抑制することができる。

具体的には、厚みが１００［μｍ］の単層グラファイトシートを配置した時の昇温時間は１０秒であり、積層型グラファイトシート（厚み２５［μｍ］×２層）を配置した時の昇温時間は８．５［秒］となる。

［実施例］
＜実施例１＞
実施例１において、種々の部材を用いて、それぞれの部材に対して均熱効果が得られるかを確認する試験を実施した。

（試験条件）
温度２３［℃］、相対湿度６５％の環境下で試験を実施した。定着ベルトの内径は３０［ｍｍ］であった。軸方向における定着ベルトの長さは３４０［ｍｍ］であった。加圧回転部材の外径は２８［ｍｍ］であった。軸方向における熱源の長さは３００［ｍｍ］であった。固体潤滑層はＰＴＦＥ層であった。固体潤滑層の厚みは６０［μｍ］であった。均熱部材の材料は、ステンレス、アルミ、銅、およびグラファイトであった。均熱部材および固体潤滑層の定着ニップ部面内における寸法は、短辺１０［ｍｍ］×長辺３２０［ｍｍ］であった。

グラファイト製の均熱部材の熱伝導率は１５００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。銅製の均熱部材の熱伝導率は４０２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。アルミ製の均熱部材の熱伝導率は２３７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。鉄製の均熱部材の熱伝導率は２０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。それぞれの均熱部材の厚みは２００［μｍ］であった。

（試験方法）
定着ベルトを周速１２０ｍｍ／ｓで回転駆動させた状態で、定着ベルトの中央表面温度が１５０［℃］になるように熱源（ヒーター）の温度を調節した。その後、サイズＡ５Ｔの用紙を分速２０［枚］の速度で数分間通紙した。定着ベルトの端部領域における温度がほぼ一定となった後に、端部領域における最高温度を計測した。温度の計測はサーモグラフィで行った。

（試験結果）
図１３は、実施例１の試験結果を示すグラフである。熱伝導率が大きい均熱部材であるほど、端部領域における最高温度が小さくなっている。すなわち、熱伝導率が大きい均熱部材であるほど、均熱効果は大きいことがわかる。

定着ベルトの耐熱温度は、２３０［℃］である。２２０℃（耐熱温度２３０［℃］に１０［℃］のマージンを設けた温度）を超えると定着ベルトのシリコーンゴム層が硬化しはじめ、定着ベルトが熱破損する恐れがある。したがって、実用上、定着ベルトを２２０［℃］未満で使用しなければならない。

定着ベルトの温度が２２０［℃］未満となることを確実に担保するには、定着ベルトのうち最も温度が高くなる端部領域における温度が２２０［℃］未満とならなければならない。図１３のグラフより、端部領域における最高温度が２２０［℃］未満となるには、均熱部材の熱伝導率λが、λ≧５００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の関係を満たす必要があることがわかる。

均熱部材の熱伝導率λが、λ≧５００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の関係を満たすことにより、均熱部材の均熱機能を確保することができ、端部領域の温度上昇を抑制することができる。したがって、定着ベルトの破損を抑制することができる。

＜実施例２＞
一般に、定着ニップ部に熱伝導率が大きい部材を配置する場合、その部材の熱容量が大きくなるほど（厚み等の寸法が大きくなるほど）昇温時間が遅くなる傾向がある。実施例２において、種々の厚みを有する均熱部材を用いて、それぞれの厚みに対する昇温時間を確認する試験を実施した。

（試験条件）
均熱部材はグラファイトシートであった。３パターンのグラファイトシートについて試験を行なった。グラファイトシートの厚みはそれぞれ１００［μｍ］、２００［μｍ］、および４００［μｍ］であった。厚みが２００［μｍ］および４００［μｍ］のグラファイトシートについては、厚みが１００［μｍ］のグラファイトシートを積層した積層型グラファイトシートであった。厚みが１００［μｍ］のグラファイトシートは、単層グラファイトシートであった。その他の試験条件は実施例１と同じであった。

（試験方法）
定着ベルトを周速１２０［ｍｍ/ｓ］で回転駆動させた状態で、ヒーターをＯＦＦ状態から全点灯し、室温（２３［℃］）から定着設定温度（１５０［℃］）に到達するまでの時間（昇温時間）を計測した。厚みが１００［μｍ］、２００［μｍ］、４００［μｍ］のグラファイトシートに対して、それぞれの昇温時間を計測した。

（試験結果）
図１４は、実施例２の試験結果を示すグラフである。グラファイトシートの厚みが２００［μｍ］を越えると、急激に昇温時間が増大する傾向にあった。均熱部材としてアルミを用いて同様の実験をおこなったが、グラファイトシートの実験結果と同様の傾向であった。これらの実験結果から、均熱部材として金属材料を定着ニップ部に配置するには、その厚みｔは、ｔ≦２００［μｍ］の関係を満たすことが望ましいことがわかる。

均熱部材６５の厚みｔが、ｔ≦２００［μｍ］の関係を満たすことにより、定着ベルト６１の昇温時間の遅延を抑制することができる。これにより、印字開始時間の遅延を抑制することができる。

＜実施例３＞
実施例３において、材料および線熱膨張係数等が異なる固体潤滑層を形成した種々の単層グラファイトシートを作製した。固体潤滑層の線熱膨張係数および焼成温度と、単層グラファイトシートのシワの発生との関係を確認する試験を実施した。

（試験条件）
単層グラファイトシートの平面寸法を長辺３４０［ｍｍ］×短辺２８［ｍｍ］×厚み１００［μｍ］とした。単層グラファイトシートの表面に、厚みが１５［μｍ］の種々の固体潤滑層を焼成した。

固体潤滑剤として、種々のフッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等）を用いた。それぞれのフッ素樹脂に応じた焼成温度に設定して、固体潤滑層を焼成した。さらに、固体潤滑剤としての二硫化モリブデンを含む種々のバインダー樹脂を用いた。それぞれのバインダー樹脂に応じた焼成温度に設定して、固体潤滑層を焼成した。

（試験方法）
上記の固体潤滑層を焼成後、室温環境で、固体潤滑層が形成された単層グラファイトシートを、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）材料から成るパッド部材に両面テープで中心合わせで貼り付けた。パッド部材の対向面の寸法は３４０［ｍｍ］×１０［ｍｍ］であるため、単層グラファイトシートの短辺の両側が９［ｍｍ］ずつはみ出た状態であった。パッド部材に貼り付けられた、固体潤滑層が形成された単層グラファイトシートの表面を目視観察し、平滑かどうかを目視判定した。

評価において、好ましい順から「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」と示した。「Ａ」においては、反りもなくシワが発生しなかった。「Ｂ」においては、シワが発生しなかった。「Ｃ」においては、シワが軽微に発生（３４０［ｍｍ］内に２か所以内の発生）した。「Ｄ」においては、シワが発生（３４０［ｍｍ］内に３か所以上発生）した。

（試験結果）
図１５は、実施例３の試験結果を示す表である。図１６は、試験結果が「Ｄ」の固体潤滑層を示す写真である。固体潤滑層の線熱膨張係数をα［℃^−１］とし、固体潤滑層の焼成温度をＴ［℃］とした場合に、α×Ｔで算出される値を線熱膨張率Ｂ［-］とする。図１５の結果より、フッ素樹脂としてＦＥＰを用いた場合、線熱膨張率Ｂは０．０３１となり、シワが軽微に発生している（「Ｃ」判定）。このことから、Ｂ＜０．０３の関係を満たすことが好ましいことがわかる。

固体潤滑層６７の線熱膨張率Ｂが、Ｂ＜０．０３の関係を満たすことで、グラファイトシートに固体潤滑層６７を焼成した際のグラファイトシートの湾曲を抑制することができる。これにより、パッド部材６３にグラファイトシートを配置した際におけるグラファイトシートのシワの発生を抑制することができる。したがって、定着ニップ部の形状を平滑にすることができ、良好な定着品質を確保することができる。

＜実施例４＞
単層グラファイトシートにおいて、均熱部材であるグラファイトシートの線熱膨張係数と、グラファイトシートに形成される固体潤滑層の線熱膨張係数との違いから、単層グラファイトシートが湾曲するという課題があった。

積層型グラファイトシートに関しては、グラファイトシートの線熱膨張係数と、粘着層の線熱膨張係数との違いから、積層型グラファイトシートにシワが発生することがある。積層型グラファイトシートにＰＴＦＥ層（固体潤滑層）を焼成する場合、３８０［℃］で加熱する必要があり、３８０［℃］から常温に戻す時の温度差により、粘着層が熱収縮するためである。

図１７は、ＰＴＦＥ層の焼成時における積層型グラファイトシートの概略図である。図１８は、ＰＴＦＥ層を焼成した後、常温に戻したときの積層型グラファイトシートの概略図である。粘着層は、グラファイトシートよりも大きい線熱膨張係数を有する。そのため、ＰＴＦＥ層を焼成した後、常温に戻すと粘着層はグラファイトシートよりも大きく収縮する。

積層型グラファイトシートに被膜を形成する際、その焼成温度が高過ぎると、グラファイトシートの線熱膨張係数と粘着層の線熱膨張係数との差が原因で、焼成後に常温に戻った際に、積層型グラファイトシートの表面が変形する。

焼成温度が小さければ、線熱膨張係数に差があったとしても、線熱膨張量（＝線熱膨張係数×（焼成温度−常温））の差が小さくなり、シワが発生しにくくなる。実施例４において、種々の温度で加熱した後、放置して、積層型グラファイトシートの変形の有無を確認する試験を実施した。

（試験条件）
積層型グラファイトシートを構成するグラファイトシートの厚みは２５［μｍ］であった。積層型グラファイトシートは２層構造であった。粘着層は、両面テープであった。粘着層の厚みは５［μｍ］であった。両面テープの基材はアクリルであった。

（試験方法）
恒温槽内を種々の温度に設定し、積層型グラファイトシートを恒温槽内に２時間放置した。その後、積層型グラファイトシートを常温状態に戻した。そして、積層型グラファイトシートの表面に変形が発生したかどうかを目視確認した。評価において、好ましい順から「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」と示した。「Ａ」においては、変形が発生しなかった。「Ｂ」においては、軽微な変形が発生した。「Ｃ」においては、変形が発生した。

（試験結果）
図１９は、実施例４の試験結果を示す表である。図２０は、評価結果が「Ｃ」である積層型グラファイトシートを示す写真である。恒温槽内の設定温度が２００［℃］の場合において、軽微な変形が確認された。これにより、固体潤滑層形成時の焼成温度はＴ＜１８０［℃］を満たすことが望ましいことがわかる。

固体潤滑層６７の焼成温度Ｔが、Ｔ＜１８０［℃］の関係を満たすことにより、粘着層６９の熱収縮を抑制することができる。これにより、積層型グラファイトシートに固体潤滑層６７を焼成する際の湾曲変形を抑制することができる。

なお、固体潤滑層６７は、バインダーとして、ポリイミドまたはエポキシを含んでいてもよい。これにより、均熱部材６５および固体潤滑層６７の湾曲変形を抑制することができる。

［実施の形態４］
図２１は、実施の形態４における定着装置を示す側面図である。図２２は、図２１中のロングヒータと、用紙サイズとの関係を模式的に表した図である。図２３は、図２１中のショートヒータと、用紙サイズとの関係を模式的に表した図である。

本実施の形態における定着装置は、実施の形態１における定着装置６０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については、その説明を繰り返さない。

図２１から図２３を参照して、本実施の形態における定着装置１６０は、定着ベルト６１と、熱源６２と、パッド部材６３と、加圧回転部材６４と、支持部材６６と、反射部材１１１とを有する。

熱源６２としては、たとえば、ハロゲンヒータが用いられる。熱源６２は、ロングヒータ６２Ａと、ショートヒータ６２Ｂとを有する。加圧回転部材６４の軸方向におけるロングヒータ６２Ａの長さ（熱源長さ）Ｈａは、加圧回転部材６４の軸方向におけるショートヒータ６２Ｂの長さ（熱源長さ）Ｈｂよりも大きい。熱源６２は、サイズが大きい用紙の定着工程では、ロングヒータ６２Ａが発熱し、サイズが小さい用紙（たとえば、Ａ５サイズの用紙）の定着工程では、ショートヒータ６２Ｂが発熱するように制御される。

反射部材１１１は、支持部材６６に取り付けられている。反射部材１１１は、熱源６２に対して、定着ベルト６１の反対側に設けられている。反射部材１１１は、熱源６２からの輻射熱を反射するように構成されている。

図２４は、図２１中の２点鎖線ＸＸＩＶで囲まれた範囲の定着装置を示す側面図である。図２５は、図２４中のパッド部材を部分的に示す斜視図である。図２４および図２５を参照して、定着ベルト６１および加圧回転部材６４の間には、用紙１１０が通過する定着ニップ部Ｎが形成されている。

パッド部材６３は、樹脂材料から形成されている。パッド部材６３は、たとえば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）から形成されている。

パッド部材６３は、その外観において、対向面６３ａと、一対の側面部６３ｂとを有する。対向面６３ａは、加圧回転部材６４の回転軸の半径方向において、加圧回転部材６４と対向している。対向面６３ａは、加圧回転部材６４の回転軸周りの周方向（用紙１１０の通過方向）において湾曲しながら延在している。対向面６３ａは、加圧回転部材６４の回転軸周りの周方向における両端において、一対の側面部６３ｂに連なっている。

パッド部材６３は、曲げ部１４０を有する。パッド部材６３の外観がなす曲率は、曲げ部１４０において局所的に大きくなる。

より具体的に説明すると、パッド部材６３は、曲げ部１４０として、上流側端部１４２と、下流側端部１４１と、突起部１４３とを有する。

上流側端部１４２および下流側端部１４１は、対向面６３ａと、一対の側面部６３ｂとがなす角部により構成されている。上流側端部１４２は、定着ニップ部Ｎにおける用紙１１０の通過方向の上流側に位置している。上流側端部１４２は、加圧回転部材６４と対向して、側面部６３ｂとともに角部をなしている。下流側端部１４１は、定着ニップ部Ｎにおける用紙１１０の通過方向の下流側に位置している。下流側端部１４１は、加圧回転部材６４と対向して、側面部６３ｂとともに角部をなしている。

下流側端部１４１がなす曲率は、上流側端部１４２がなす曲率よりも大きい。このような構成により、下流側端部１４１において定着ベルト６１が加圧回転部材６４に食い込み易くなり、定着ベルト６１からの用紙１１０の分離性を高めることができる。

突起部１４３は、対向面６３ａから突出して設けられている。突起部１４３は、加圧回転部材６４の回転軸方向に沿って延びる突条形状をなしている。突起部１４３は、加圧回転部材６４の回転軸周りの周方向において、上流側端部１４２および下流側端部１４１の間に設けられている。突起部１４３は、定着ニップ部Ｎと重なる位置に設けられている。

突起部１４３を設けることにより、定着ニップ部Ｎにおいて用紙１００に加わる圧力を局所的に増大させて、用紙１１０上のトナー像の定着性を向上させることができる。なお、パッド部材６３は、突起部１４３が設けられない構成であってもよい。

定着装置１６０は、均熱部材６５と、摺動層１２６とをさらに有する。均熱部材６５は、パッド部材６３と、定着ベルト６１との間に設けられている。均熱部材６５は、シート形状を有する。均熱部材６５は、パッド部材６３の表面に沿って設けられている。均熱部材６５は、曲げ部１４０（上流側端部１４２、下流側端部１４１および突起部１４３）に沿って設けられている。

摺動層１２６は、均熱部材６５と、定着ベルト６１との間に設けられている。摺動層１２６は、均熱部材６５および定着ベルト６１間の摩擦力を低減させるために設けられている。

図２６は、図２４中のパッド部材の表層を拡大して示す断面図である。図２７は、グラファイトシートと、各種材料との熱伝導率を示すグラフである。

図２４から図２７を参照して、均熱部材６５は、複数枚のグラファイトシート１２１を有する。複数枚のグラファイトシート１２１は、パッド部材６３の表面上において、図２６中の矢印１０１に示す方向に積層されている（以下、図２６中の矢印１０１に示す方向を、「グラファイトシート１２１の積層方向」という）。

グラファイトシート１２１は、アルミニウムまたは銅などと比較して、高い熱伝導率を有する。グラファイトシート１２１は、その厚み（シート厚み）が小さいほど熱伝導率が高くなる特性を有する。

図２２および図２３に示されるように、本実施の形態では、ロングヒータ６２Ａおよびショートヒータ６２Ｂが、サイズが大きい用紙の定着工程と、サイズが小さい用紙の定着工程との間で切り替えて使用される。このため、サイズが小さい用紙１１０（たとえば、Ａ５サイズ）の定着工程において生じる端部領域Ｒ（加熱領域であって、かつ、非通紙領域である領域）の幅を、小さく抑えることが可能である（端部領域Ｒｂの幅＜端部領域Ｒａの幅）。

しかしながら、用紙１１０の全体を加熱するために、ショートヒータ６２Ｂの長さＨｂを用紙１１０の幅Ｄよりも大きくする必要がある。このため、端部領域Ｒにおいて、定着ベルト６１が加熱される一方で、用紙１１０により冷却されないため、定着ベルト６１の温度が大きく上昇する現象が起こり得る。

これに対して、本実施の形態では、定着ベルト６１を均熱化するための均熱部材６５を、複数枚のグラファイトシート１２１の積層体から構成している。グラファイトシートは、その厚みが小さいほど熱伝導率が高くなる特性を有するため、均熱部材６５の厚みを小さく抑えつつ、均熱部材６５において高い熱伝導性を得ることができる。

均熱部材６５において高い熱伝導性を得ることによって、均熱部材６５による定着ベルト６１の均熱効果を向上させることができる。また、均熱部材６５の総厚みが小さくなると、均熱部材６５の熱容量も小さくなるため、定着ベルト６１の昇温温度（通紙領域における定着ベルトの温度が、定着温度に到達するまでの時間）を早めることができる。

図２８は、グラファイトシートの積層体からなる均熱部材と、単層のグラファイトシートからなる均熱部材との間において、均熱部材の総厚みおよび熱伝導性を比較した表である。

図２８に示されるように、均熱部材６５を２５μｍの厚みを有する２枚のグラファイトシート１２１から構成した場合、均熱部材６５を１００μｍの厚みを有する１枚のグラファイトシート１２１から構成した場合と比較して、均熱部材６５の総厚みが半分になるにもかかわらず、同等以上の熱伝導性を得ることができる。

また、グラファイト材料からなるシートは、非常に脆い。このため、厚みが大きいグラファイトシートを曲げると、その曲げ位置でグラファイトシートの表面が割れてしまい、熱伝導性が損なわれるおそれがある。

図２４から図２６に示されるように、本実施の形態では、均熱部材６５を複数枚のグラファイトシート１２１の積層体から構成することにより、各グラファイトシート１２１のの厚みを小さく設定することができる。これにより、均熱部材６５が、パッド部材６３の曲げ部１４０（上流側端部１４２、下流側端部１４１および突起部１４３）に沿って設けられる構成においても、グラファイトシート１２１に割れが生じることを効果的に抑制できる。

グラファイトシート１２１の最大曲率が０．５６（１／ｍｍ）以下である場合に、グラファイトシート１２１は、１００μｍ以下の厚みを有することが好ましい。このような構成により、グラファイトシート１２１に割れが生じることをより確実に抑制できる。

図２４から図２６を参照して、均熱部材６５は、粘着層１３１（１３１ｐ，１３１ｑ）をさらに有する。粘着層１３１は、たとえば、耐熱性を有する両面テープからなる。

粘着層１３１ｐは、パッド部材６３およびグラファイトシート１２１の間に設けられている。粘着層１３１ｐは、パッド部材６３の表面と、グラファイトシート１２１の積層方向において最下層に位置するグラファイトシート１２１との間に介挿されている。粘着層１３１ｑは、積層方向において互いに隣り合うグラファイトシート１２１間に設けられている。

このような構成によれば、パッド部材６３およびグラファイトシート１２１の間、または、積層方向において互いに隣り合うグラファイトシート１２１間に浮き（空気層）が生じることを防止できる。これにより、均熱部材６５による定着ベルト６１の均熱効果を十分に得ることができる。

粘着層１３１として、樹脂フィルムを基材とする両面テープが用いられる場合、樹脂フィルムは、その製造時に延伸工程を経るため、延伸方向における内向きの応力が加わっている。このため、樹脂フィルムを融点（あるいは、ガラス転移点Ｔｇ）まで加熱すると、樹脂フィルムが収縮するおそれがある。樹脂フィルムの熱収縮率は、樹脂フィルムの製造時の延伸率および熱処理の条件などによって変わる。

このような観点から、粘着層１３１は、単一材料からなることが好ましい。粘着層１３１として両面テープが用いられる場合に、粘着層１３１は、基材レスタイプの両面テープであることが好ましい。

粘着層１３１は、シリコーン系またはアクリル系であることが好ましい。このような構成により、高温環境下においても、粘着層１３１による粘着力を高く維持することができる。

アクリル系の接着剤の特徴として、耐候性、耐熱性および耐溶剤性などに優れる点が挙げられる。シリコーン系の接着剤の特徴として、耐寒性および耐熱性に優れるため、使用温度領域が広いことが挙げられる。シリコーンゴム自体は粘着性が低いため、粘着付与成剤成分としてシリコーンレジンが使用されることが好ましい。

［実施例］
＜実施例５＞
図２９は、実施例５において、均熱部材を複数枚のグラファイトシートの積層体から構成した場合の定着ベルトの温度低減効果を示す表である。

図２９を参照して、本実施例では、均熱部材６５にグラファイトシート１２１を設ける形態が異なる場合に、定着ベルトの温度低減効果がどのような変化を示すかを確認するための試験を実施した。

厚み４０μｍ、幅２０ｍｍおよび長さ３５０ｍｍの寸法を有するグラファイトシート（熱伝導率１３５０Ｗ／ｍ／Ｋ）を３層に積層した均熱部材６５を用いた場合の試験と、厚み１００μｍ、幅２０ｍｍおよび長さ３５０ｍｍの寸法を有するグラファイトシート（熱伝導率７００Ｗ／ｍ／Ｋ）を２層に積層した均熱部材６５とを用いた場合の試験と、比較例として、均熱部材６５を用いなかった場合の試験とを実施した。均熱部材６５を用いる場合、粘着層１３１として、厚み８μｍのアクリル系粘着剤を設けた。

ダイレクトヒート方式（固定パッド＋定着ベルトフリー方式）の定着装置において、熱源６２として、２００ｍｍの長さを有するハロゲンヒータを発光させ、通紙領域を１５０℃に調温した状態で用紙を通紙させた。通紙条件を、Ａ６サイズの用紙で、毎分３０枚の速度とした。ハロゲンヒータの長さ２００ｍｍに対して、通紙幅が１０５ｍｍであるため、端部領域Ｒ（加熱領域であって、かつ、非通紙領域である領域）の幅は、片側で４７．５ｍｍとなる。

上記通紙条件により１５０枚連続通紙したあと、定着ベルト６１の端部領域Ｒの温度をサーモグラフィにより撮影し、最高温度を記録した。均熱部材６５を用いなかった比較例では、最高温度が２８０℃となった。

一方、厚み４０μｍを有するグラファイトシートを３層に積層した均熱部材６５を用いた場合、最高温度は、２１０℃となり、７０℃の温度低減効果を得ることができた。また、厚み１００μｍを有するグラファイトシートを２層に積層した均熱部材６５を用いた場合、最高温度は、２４０℃となり、４０℃の温度低減効果を得ることができた。これらの結果から、グラファイトシート１２１の厚みと、層数とを適切に選択することにより、定着ベルト６１の温度低減効果が飛躍的に向上することを確認できた。

＜実施例６＞
図３０は、実施例６において、グラファイトシートの巻き付け試験の様子を示す図である。図３１は、図３０中の巻き付け試験の試験結果を示す表である。

図３０および図３１を参照して、本実施例では、半径が異なる複数種類の巻き付けピン１５１を準備した。これら巻き付けピン１５１に対して、異なる厚みを有する複数種類のグラファイトシート１２１を１８０°反転させるように巻き付け、そのあと、グラファイトシート１２１の反転部１２２における割れを目視にて確認した。

図３１中において、目視の結果、グラファイトシート１２１に割れを確認できなかった場合を「Ａ」とし、割れを１箇所に確認できた場合を「Ｂ」とし、割れを複数個所に確認できた場合を「Ｃ」として示した。グラファイトシート１２１の最大曲率が０．５６（１／ｍｍ）以下である場合に、グラファイトシート１２１が１００μｍ以下の厚みを有すれば、グラファイトシート１２１の割れをより確実に防ぐことができた。

今回開示された実施の形態および実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置、１０ 画像読取部、１１ 自動原稿給紙装置、１２ 原稿画像走査装置、１２ａ センサ、２１ 中間転写ベルト、２３ 二次転写部、３０ 画像処理部、３３ 二次転写ローラー、４０ 画像形成部、４１，４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ 画像形成ユニット、４２ 中間転写ユニット、５０ 搬送部、５１ 給紙部、５１ａ 給紙トレイユニット、５２ 排紙部、５２ａ 搬送ローラー対、５３ 搬送経路部、５３ａ レジストローラー対、６０，１６０ 定着装置、６１ 定着ベルト、６２ 熱源、６２Ａ ロングヒータ、６２Ｂ ショートヒータ、６３ パッド部材、６３ａ 対向面、６３ｂ 側面部、６４ 加圧回転部材、６５ 均熱部材、６６ 支持部材、６７ 固体潤滑層、６８ 固体潤滑剤、６９，１３１，１３１ｐ，１３１ｑ 粘着層、７０ バインダー、１００，１１０，Ｓ 用紙、１１１ 反射部材、１２１ グラファイトシート、１２２ 反転部、１２６ 摺動層、１４０ 曲げ部、１４１ 下流側端部、１４２ 上流側端部、１４３ 突起部、１５１ ピン、４１１ 露光装置、４１２ 現像装置、４１３ 感光体ドラム、４１４ 帯電装置、４１５ ドラムクリーニング装置、４２２，４２２Ｋ 一次転写ローラー、４２３ 支持ローラー、４２３Ａ ローラー、４２６ ベルトクリーニング装置。

Claims (19)

1. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトを加熱する熱源と、
   前記定着ベルトの内周側に配置されるパッド部材と、
   前記定着ベルトを介して前記パッド部材を押圧する加圧回転部材と、
   前記パッド部材と前記定着ベルトとの間に設けられる均熱部材とを備え、
   前記均熱部材の熱伝導率λは、λ≧５００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の関係を満たす、定着装置。
2. 前記均熱部材の厚みｔは、ｔ≦２００［μｍ］の関係を満たす、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記均熱部材は、グラファイトを含む、請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記均熱部材は、その厚み方向に積層された複数枚のグラファイトシートを含む、請求項３に記載の定着装置。
5. 前記均熱部材と前記定着ベルトとの間に設けられる摺動層をさらに備え、
   前記定着ベルトに対する前記摺動層の摩擦係数は、前記定着ベルトに対する前記均熱部材の摩擦係数よりも小さい、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記摺動層は、固体潤滑剤を含む、請求項５に記載の定着装置。
7. 前記摺動層の線熱膨張係数をα［℃^−１］とし、前記摺動層の焼成温度をＴ［℃］とした場合に、α×Ｔで算出される前記摺動層の線熱膨張率Ｂ［−］が、Ｂ＜０．０３の関係を満たす、請求項６に記載の定着装置。
8. 前記均熱部材は、粘着層と、前記粘着層を介して厚み方向に積層された複数枚のグラファイトシートとを含み、
   前記粘着層は、前記グラファイトシートよりも大きい線熱膨張係数を有し、
   前記摺動層の焼成温度Ｔは、Ｔ＜１８０［℃］の関係を満たす、請求項６または請求項７に記載の定着装置。
9. 前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデンを含む、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記固体潤滑剤は、フッ素樹脂またはグラファイト粉末をさらに含む、請求項９に記載の定着装置。
11. 前記摺動層は、前記固体潤滑剤同士を結合するバインダーとして、ポリイミド、ポリアミドイミド、またはエポキシを含む、請求項９または請求項１０に記載の定着装置。
12. 前記均熱部材は、互いに積層される複数枚のグラファイトシートを含む、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の定着装置。
13. 前記パッド部材は、局所的に曲率が大きくなる曲げ部を有し、
    前記均熱部材は、前記曲げ部に沿って設けられる、請求項１２に記載の定着装置。
14. 前記定着ベルトおよび前記加圧回転部材の間には、記録媒体が通過する定着ニップ部が形成され、
    前記パッド部材は、
    前記定着ニップ部における記録媒体の通過方向の上流側に位置し、前記加圧回転部材と対向して角部をなす上流側端部と、
    前記定着ニップ部における記録媒体の通過方向の下流側に位置し、前記加圧回転部材と対向して角部をなす下流側端部とを有し、
    前記均熱部材は、前記上流側端部および前記下流側端部の少なくともいずれか一方に沿って設けられる、請求項１２または請求項１３に記載の定着装置。
15. 前記グラファイトシートの最大曲率が０．５６（１／ｍｍ）以下である場合に、前記グラファイトシートは、１００μｍ以下の厚みを有する、請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の定着装置。
16. 前記均熱部材は、積層方向において互いに隣り合う前記グラファイトシート間、または、前記グラファイトシートおよび前記パッド部材間に設けられる粘着層をさらに含む、請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載の定着装置。
17. 前記粘着層は、単一材料からなる、請求項１６に記載の定着装置。
18. 前記粘着層は、シリコーン系またはアクリル系である、請求項１６または請求項１７に記載の定着装置。
19. 記録媒体を搬送する搬送部と、
    前記記録媒体にトナー像を定着する、請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載された定着装置とを備える、画像形成装置。