JP2020106674A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 像加熱装置が定着可能な最大の記録材に比べ、小さい記録材に形成されたトナー像を多く定着した場合でも、端部の潤滑剤の供給不足に起因する不具合を防ぐ。【解決手段】 加熱体を支持する支持部材は、加熱体と摺動する無端状のフィルムの回転方向において、ニップ部の上流側に潤滑剤を貯蔵する潤滑剤貯蔵部を有し、潤滑剤貯蔵部に貯蔵された潤滑剤をフィルムの内周面に供給する潤滑剤供給部をさらに備え、潤滑剤供給部は、像加熱装置が定着可能な最大の記録材に対して小さい記録材が像加熱装置に搬送されたときに、長手方向において、記録材が通過する領域に比べ、記録材が通過しない領域の方が単位時間あたりのフィルムの内周面への潤滑剤の供給量が多い。【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を利用した複写機、プリンタなどの画像形成装置において、記録材上に形成担持させた未定着トナー像を加熱定着するための定着手段としての像加熱装置に関するものである。

従来、例えば像加熱装置は、所定の温度に維持された加熱体としての熱ローラと、熱ローラに圧接する加圧体としての加圧ローラとによって形成されるニップ部で被加熱材としての記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式が多用されている。

また熱ローラ方式以外に、フィルム加熱方式の像加熱装置が考案されている（例えば、特許文献１）。フィルム加熱方式の像加熱装置は、熱源であるヒータと、ヒータの支持体（ステー）と、ヒータと対向して接触する無端状の耐熱性フィルム（以下、フィルム）と、フィルムを介して記録材をヒータに密着させる加圧ローラと、を有する。フィルム加熱方式の像加熱装置では、ヒータと加圧ローラにより形成されるニップ部においてフィルムを介してヒータの熱を記録材へ付与することで記録材面に形成担持されている未定着画像を記録材面に加熱定着する。

このようなフィルム加熱方式の像加熱装置においては、ヒータとして低熱容量のものを用いることができる。このため、熱ローラ方式等の装置に比べ省電力及びウェイトタイムの短縮（ファーストプリントアウトタイムの短縮）が可能になる。

またフィルム加熱方式の像加熱装置において、ニップ部においてフィルムの内周面とヒータの表面との摺動性を確保し、像加熱装置の回転トルクを上昇させないために、フィルム内周面に潤滑剤を介在させる構成が知られている。

例えば、ヒータの表面にフッ素系グリースやシリコーンオイル等の潤滑剤をあらかじめ含浸させたフェルトパッドをフィルム内周面に接触させて、フィルムの回転に伴いフィルム内周面に潤滑剤を供給する構成も開示されている（特許文献２）。このような構成では、常に潤滑剤がフェルトパッドに含浸され、フィルムの回転に伴って潤滑剤がフェルトパッドからフィルム内周面へ供給される。

特開平４−４４０７５号公報 特開平５−２７６１９号公報

フェルトパッドのような潤滑剤供給部を通してフィルム内周面に潤滑剤を供給する構成では、フィルム長手方向において、潤滑剤の供給速度が一定となるようにして、長期間、像加熱装置の回転トルクを低減させている。なお、潤滑剤の供給速度が一定とは、単位時間あたりにフィルム内周面に供給される潤滑剤の量が同一であることを指す。

フィルム加熱方式の像加熱装置は、形成されたトナー像を定着可能な最大の記録材（以下、大サイズ紙）や、大サイズ紙よりも小さな幅の記録材（以下、小サイズ紙）を定着することがある。小サイズ紙に形成されたトナー像を定着した場合、大サイズ紙に形成されたトナー像を定着した場合と異なり、記録材が通過しない領域（非通紙部）では記録材に熱を奪われないため、記録材が通過する領域（通紙部）に比べて温度が上昇する（非通紙部昇温）。

フィルム内周面に設けている潤滑剤は、高温になるほど基油（ベースオイル）成分が減少しやすい傾向にある。長手方向に並んだ位置において、大サイズ紙を通紙する際は非通紙部昇温が発生しないため潤滑剤の基油成分の減少量に差はないものの、小サイズ紙を通紙する際は、潤滑剤のオイル成分の減少量が非通紙部昇温によって端部における中央部に比べて多くなる。このため、小サイズ紙を多く通紙した場合にあっては、潤滑剤のオイル成分が減少し、不足することにより、摺動性が下がったり、像加熱装置の回転トルクが上昇したりする場合がある。

本発明は、潤滑剤をフィルム内周面に供給する構成において、小サイズ紙に形成されたトナー像を多く定着した場合でも、端部の潤滑剤の供給不足に起因する不具合を防止することができる像加熱装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る像加熱装置は、長手方向に細長い基板と、基板上に長手方向に沿って形成された通電により発熱する抵抗発熱体と、を有する加熱体と、加熱体を支持する支持部材と、支持部材でガイドされ、加熱体の周りを回転可能とされた、内周面が加熱体と摺動する無端状のフィルムと、フィルムの外周面に接触してニップ部を形成する回転体と、を有し、回転体の回転により画像を担持した記録材を挟持搬送しつつ加熱することでトナー像を定着する像加熱装置であって、支持部材は、フィルムの回転方向において、ニップ部の上流側に潤滑剤を貯蔵する潤滑剤貯蔵部を有し、潤滑剤貯蔵部に貯蔵された潤滑剤をフィルムの内周面に供給する潤滑剤供給部をさらに備え、潤滑剤供給部は、像加熱装置が定着可能な最大の記録材に対して小さい記録材が像加熱装置に搬送されたときに、長手方向において、記録材が通過する領域に比べ、記録材が通過しない領域の方が単位時間あたりのフィルムの内周面への潤滑剤の供給量が多いことを特徴とする。

本発明に係る像加熱装置とすることによって、像加熱装置が定着可能な最大の記録材に比べ、小さい記録材に形成されたトナー像を多く定着した場合でも、端部の潤滑剤の供給不足に起因する不具合を防ぐことができる。

本発明における像加熱装置の要部を示す概略構成図 本発明における像加熱装置の断面拡大図 実施例１における潤滑剤貯蔵部・潤滑剤供給部の長手配置を示す図 本発明における画像形成装置の要部を示す概略構成図 本発明におけるヒータの正面図 本発明におけるヒータの断面図 実施例１における潤滑剤貯蔵部・潤滑剤供給部の長手配置を示す図

［実施例１］
以下、図面を参照し本発明の実施例１を説明する。

（１）画像形成装置
図４は、本実施例の像加熱装置を備えた画像形成装置例の概略構成図である。本実施例では、画像形成装置１００として転写式電子写真プロセスを利用したレーザプリンタを例に挙げ、説明を行う。

画像形成装置１００は、像担持体としての感光体ドラム１０１、接触帯電ローラ等の帯電手段１０２、現像装置１０４、クリーニング装置１０５を有するカートリッジ１２０を備えている。感光体ドラム１０１は、矢印で示した反時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。帯電手段１０２は、感光体ドラム１０１の周面を所定の極性・電位に一様に帯電処理（一次帯電）する。一次帯電された感光体ドラム１０１は、帯電処理面にレーザスキャナ１０３から出射されたレーザ光が走査露光（照射）される。画像露光手段としてのレーザスキャナ１０３は、不図示のイメージスキャナ・コンピュータ等の外部機器から入力する目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応してオン／オフ変調したレーザ光を出力する。これにより感光体ドラム１０１は、この走査露光により感光体ドラム１０１の周面の露光明部の電荷が除電され、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。

現像装置１０４は、現像剤を表面に担持する現像スリーブを備える。現像装置１０４の現像スリーブから現像剤（トナー）を供給して、感光体ドラム１０１の周面に形成された静電潜像をトナー像として順次に現像する。レーザプリンタの場合、一般的に、静電潜像の露光明部にトナーを付着させて現像する反転現像方式が用いられる。

記録材Ｐは、画像形成装置１００に対して着脱可能とされた給紙カセット１０９に積載され、収納されている。画像形成装置１００は、記録材Ｐを一枚ずつ分離給紙する給紙ローラ１０８、記録材Ｐを搬送する搬送ローラ１１０、記録材Ｐの給送タイミングを調整するレジストローラ１１１等を含むシートパス１１２を備える。給紙カセット１０９内の記録材Ｐは、給紙スタート信号に基づいて給紙ローラ１０８が駆動されることで一枚ずつ分離給送され、シートパス１１２を通って、感光体ドラム１０１と転写ローラ（転写部材）１０６との転写部に所定のタイミングで導入される。すなわち、感光体ドラム１０１上のトナー像の先端部が転写部に到達したとき、記録材Ｐの先端部もちょうど転写部に到達するタイミングとなるようにレジストローラ１１１で記録材Ｐの搬送が制御される。

転写部に導入された記録材Ｐはこの転写部位を挟持搬送され、その間、転写ローラ１０６には不図示の転写バイアス印加電源から所定に制御された転写電圧（転写バイアス）が印加される。転写ローラ１０６は、一般にＦｅ等の芯金上にカーボン、イオン導電性フィラー等で１×１０^６〜１×１０^１０Ω程度の抵抗に調整された半導電性のスポンジ弾性層を形成した弾性スポンジローラが用いられる。本実施例では、芯金の外回りに同心一体に、ＮＢＲゴムと界面活性剤等を反応させ、導電性を有する弾性層をローラ状に成形具備させてなるイオン導電系の転写ローラを用いた。抵抗値は１×１０^８〜５×１０^８Ωの範囲のものを用いた。

転写ローラ１０６は、トナーと逆極性の転写バイアスが印加されることで転写部において感光体ドラム１０１の周面に形成されたトナー像が記録材Ｐの表面に静電的に転写される。トナー像が転写された記録材Ｐは、転写部からシートパス１１３を通って像加熱装置１０７へ搬送導入され、トナー像を加熱・加圧する定着処理が行われる。そして像加熱装置１０７でトナー像が定着させられた記録材Ｐは、シートパス１１４を通って排紙口から排紙トレイ１１５上に排出され、画像形成が完了する。

一方、感光体ドラム１０１の周面は、記録材Ｐへトナー像を転写後、ブレードからなるクリーニング装置１０５で転写残トナーや紙粉等が除去され、再び一次帯電されることで次の画像形成に用いられる。

（２）像加熱装置
次に、本実施例における像加熱装置１０７について説明する。図１は、本実施例に係るフィルム加熱方式の像加熱装置１０７の概略構成図である。

像加熱装置１０７は、ヒータ（加熱体）３と、ヒータ３を保持するステー（支持部材）１と、ヒータ３に接触しつつステー１の周囲を回動するフィルム２と、ヒータ３との間にフィルム２を介してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（回転体）４と、を備える。

ステー１は、耐熱性及び剛性を有し、ヒータ３を保持する支持機能と、フィルム２の回動をガイドするフィルムガイド機能と、を有する部材である。ステー１は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの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。本実施例では液晶ポリマーを用いた。

フィルム２は、ヒータ３が保持された、フィルムガイド部材として機能するステー１に外嵌され、内周面がヒータ３に接触しつつステー１の周囲を回転可能な構成としている。フィルム２の内周長は、ヒータ３を保持したステー１の外周長に比べ、例えば３ｍｍ程度大きくし、フィルム２がステー１に対して余裕を持って外嵌している。このようにして本実施例では、無端状のフィルム２は常にテンションが加わらない状態としている。フィルム２は、熱容量を小さくしてウェイトタイム（ファーストプリントアウトタイム）を短縮させるために、フィルム膜厚は、４５０μｍ以下２０μｍ以上の厚みとすることが好ましい。またフィルム２としては、耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層フィルム、或いはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等のフィルムにＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複層フィルムを用いることができる。本実施例では、膜厚約６０μｍのポリイミドフィルムの外周面にＰＦＡをコーティングしたものを用いた。ＰＦＡコート層の厚さは約１５μｍとした。フィルム２の外径は２４ｍｍとした。フィルム２の基層は上記の樹脂材料だけでなく、ＳＵＳ等の金属材料を用いることもできる。なお画質を向上させるために、基層とコート層の間にシリコーンゴム等の耐熱ゴムを弾性層として形成してもよい。

フィルム２の駆動手段としての加圧ローラ４は、ヒータ３との間にフィルム２を挟んでニップ部Ｎを形成しつつ、フィルム２を従動回転させる。この加圧ローラ４は、芯金４ａ、弾性体層４ｂ、最外層の表層４ｃからなり、不図示の軸受に作用させられた付勢手段により所定の押圧力をもってフィルム２を介してヒータ３の表面に圧接するように配設する。本実施例では、芯金４ａはアルミ芯金を、弾性体層４ｂはシリコーンゴムを、表層４ｃは厚さ約５０μｍのＰＦＡのチューブを用いた。加圧ローラ４の外径は２５ｍｍ、弾性体層４ｂの厚さは約３ｍｍとした。

加圧ローラ４は、モータＭにより矢印の時計回りに所定の周速度で回転駆動される。フィルム２は、ニップ部Ｎにおける加圧ローラ４とフィルム２の外周面との摩擦力で加圧ローラ４からフィルム２に回転力が伝達され、ニップ部Ｎにおいてフィルム２の内周面がヒータ３に摺動させられつつ、従動回転させられる。このようにしてフィルム２は、加圧ローラ４の周面の移動速度とほぼ同じ速度で、ステー１の周囲を反時計回りに移動し、回転させられるようにした。

ヒータ３は、具体的にはセラミックヒータが用いられ、ステー１の下面にステー１の長手方向に沿って配設して保持されている。図６に本実施例におけるヒータ３の断面図を示す。ヒータ３は、基板７と、基板７のフィルム摺動面側に形成させた抵抗発熱体６と、抵抗発熱体６を形成したヒータ表面を保護する絶縁保護層８と、抵抗発熱体６の長手両端部に設けられた給電用電極９、１０を有する。ヒータ３は、抵抗発熱体６及び絶縁保護層８が形成された基板７の表面側をフィルム２に対向するように下向きとした状態で、ステー１の下面側に保持され、固定されている。

基板７は、記録材Ｐの搬送方向に対して直交する方向を長手とした細長い形状を有し、耐熱性・絶縁性・熱伝導性を備えた材料からなる。耐熱性・絶縁性を有する基板７は、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックス材料が用いられる。抵抗発熱体６は、銀パラジウム・ガラス粉末（無機結着剤）・有機結着剤を混練して調合したペーストをスクリーン印刷により、基板７上に形成される。絶縁保護層８は、基板７上に形成された抵抗発熱体６を覆うように形成され、ヒータ３の表面と外部との電気的な絶縁に加え、フィルム２との摺動性が確保できるように構成されている。本実施例では、絶縁保護層８として、耐熱性ガラス層を用いた。給電用電極９、１０は、銀のスクリーン印刷パターンを用いた。給電用電極９、１０は抵抗発熱体６に給電する目的で設けられているので、その抵抗は抵抗発熱体６に対して十分低くしている。

ヒータ３は、検温素子（サーミスタ）５で温度が検知可能とされている。本実施例では、検温素子５としてヒータ３から分離した外部当接型のサーミスタを用いている。ヒータ３は、抵抗発熱体６の給電用電極９、１０に給電されることにより抵抗発熱体６が長手全長にわたって発熱することで昇温する。図５に示すように、その昇温がサーミスタ５で検知され、サーミスタ５の出力をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１１に入力し、その情報に基づいてトライアック１２により抵抗発熱体６に通電する電力を位相、波数制御等により制御して、ヒータ３の温度制御がなされる。即ちサーミスタ５の検知温度が所定の設定温度より低いとヒータ３が昇温するように、設定温度より高いと降温するように通電を制御することで、ヒータ３は定着時に一定の温度に保たれる。

ヒータ３の温度を所定温度に立ち上げ、加圧ローラ４によりフィルム２が従動回転した状態とされた後、フィルム２を介してヒータ３と加圧ローラ４とで形成されたニップ部Ｎにトナー像が転写された記録材Ｐが転写部から搬送される。そして、記録材Ｐがフィルム２と一緒にニップ部Ｎを挟持搬送されることにより、ヒータ３の熱がフィルム２を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像が加熱・加圧され、記録材Ｐに定着される。ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはフィルム２から分離され、さらに搬送される。

（３）潤滑剤貯蔵部・潤滑剤供給部
次に、本実施例の潤滑剤貯蔵部・潤滑剤供給部について説明する。本実施例では図１に示す通り、フィルム２の回転方向において、ステー１は、ヒータ３の保持部に比べ上流側に潤滑剤貯蔵部１５を備え、その中に潤滑剤が貯蔵されている。潤滑剤貯蔵部１５の開口部を覆い、フィルム２の内周面に接触するように、シート状の潤滑剤供給部１４が接着され、配置されている。潤滑剤供給部１４は、フェルト等の繊維層が好ましく、材質としては、アラミド繊維、ガラス繊維、カーボン繊維などが挙げられる。本実施例では、アラミド繊維のフェルトを用いた。潤滑剤としては、パーフロロポリエーテル基油をフッ素樹脂で増ちょうしたグリース、ジメチルシリコンをはじめとするシリコーンオイル等、耐熱性のあるものであれば良い。本実施例では、パーフロロポリエーテル基油をフッ素樹脂で増ちょうしたグリースを用いた。

図２は、潤滑剤貯蔵部１５及び潤滑剤供給部１４付近を拡大した断面図である。潤滑剤貯蔵部１５に貯蔵されている潤滑剤は、自重によって重力で開口部側へ流れるため、開口部において潤滑剤供給部１４に含浸、浸透し、潤滑剤供給部１４を通過可能とされている。潤滑剤供給部１４は、フィルム２に接触しているため、フィルム２の回転に伴い、潤滑剤供給部１４に含浸された潤滑剤がフィルム２の内周面に供給される。フィルム２の内周面に潤滑剤が供給されることによって、ニップ部Ｎにおけるフィルム２とヒータ３との摺動性を確保することができる。なお図２では、フィルム２の回転方向における潤滑剤貯蔵部１５の開口部の開口幅（隙間）をＢ、フィルム２の回転方向における潤滑剤供給部１４と接触している領域のフィルム２の周面の長さをＡで表している。

潤滑剤の稠度が高い（つまり、粘度が小さい）ほど、また潤滑剤供給部１４の密度が小さいほど、潤滑剤が潤滑剤供給部１４に含浸、浸透しやすく、フィルム２に単位時間あたりに供給される量（以下、供給速度）が増える。更に、潤滑剤貯蔵部１５の開口部の面積（距離Ｂに比例する）が大きいほど、また、潤滑剤供給部１４とフィルム２との接触面積（距離Ａに比例する）が大きいほど、潤滑剤の供給速度が速くなる。

フィルム長手方向において、以上で述べた潤滑剤の供給速度を決める要素が同一であれば、潤滑剤は長手方向において同じ供給速度でフィルムに供給される。像加熱装置１０７で定着可能な最大サイズの大サイズ紙のみを通紙する場合は、前述した非通紙部昇温の発生はほとんどないため、長手方向に並んだ位置において、潤滑剤、より具体的には潤滑剤の基油（ベースオイル）成分の減少量に差がない。しかし、小サイズ紙を多く通紙する場合は、非通紙部昇温の影響で、長手方向において、中央部に比べて端部の潤滑剤の基油成分が減少し、長手方向の端部においては潤滑剤（基油成分）が不足することで摺動性が低下する可能性があった。

そこで、潤滑剤の供給速度を長手方向の中央部に比べて端部の方が速くなるようにし、潤滑剤の供給量を長手方向の中央部に比べて端部の方が多くなるようにする。これにより、非通紙部昇温が生じ、中央部に比べ端部において潤滑剤の基油成分が減少した場合であっても、長手方向の端部における摺動性の低下を抑制することができる。本実施例では、具体的には、潤滑剤供給部１４の密度を長手方向の中央部と端部とで変え、潤滑剤の供給量を長手方向の中央部に比べて端部の方が多くなるようにした。図３は、本実施例における潤滑剤貯蔵部１５と潤滑剤供給部１４の長手方向の配置を示す図である。

本実施例では、潤滑剤貯蔵部１５及び潤滑剤供給部１４は、長手方向において、３分割されている。具体的には潤滑剤供給部１４は、長手方向においてステー１の中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂ、端部に位置する潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃ、で構成される。また潤滑剤貯蔵部１５は、長手方向においてステー１の中央部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ｂ、端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃ、で構成される。長手方向においてステー１の端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃ及び潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃは、外方の一端が大サイズ紙（Ａ４サイズ）の紙端よりも外側まで延びるように構成されている。また、長手方向においてステー１の端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃ及び潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃは、内方の他端が小サイズ紙（Ａ５サイズ）の紙端へ延びるように構成されている。つまり、長手方向においてステー１の端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃ及び潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃは、大サイズ紙が通紙する一方、小サイズ紙が通紙することがない領域に対応した位置に配置される。長手方向においてステー１の中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂは、長手方向において、小サイズ紙（Ａ５サイズ）の紙幅に応じた長さを有するように構成され、大サイズ紙と小サイズ紙のいずれもが通紙する通紙部に対応した位置に配置される。なお、本実施例では、長手方向において記録材の搬送位置は、大サイズ紙でも小サイズ紙でも紙の幅方向中心が一致する中央基準の場合を例にとっている。

本実施例では、長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃ及び長手方向においてステー１の中央部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ｂの開口部は、同じ面積とした。具体的には潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、長手方向において同じ長さとされ、フィルム２の回転方向における潤滑剤貯蔵部１５の開口部の開口幅（隙間）Ｂを３．０ｍｍとされている。さらには長手方向においてステー１の中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂとフィルム２との接触面積と、長手端部に位置する潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃとフィルム２との接触面積と、は同じ面積とした。具体的には潤滑剤供給部１４ａ、１４ｂ、１４ｃは長手方向において同じ長さとされ、フィルム２の回転方向において潤滑剤供給部１４ａ、１４ｂ、１４ｃがそれぞれフィルム２と接触する領域におけるフィルム２の周面の長さＡが４．５ｍｍ、とされている。

このようにして本実施例では、潤滑剤供給部１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、長手方向において同じ長さとされ、長手方向におけるステー１の中央部・端部に位置する潤滑剤供給部１４それぞれとフィルム２との接触面積を同一とした。また、長手方向におけるステー１の中央部・端部に設けられた潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｂ、１５ｃに貯蔵された潤滑剤は、いずれの稠度も同じとしており、ＪＩＳ Ｋ ２２２０に規定された方法で測定した１／２スケールの混和稠度が２８０の潤滑剤を用いた。

本実施例では、長手方向におけるステー１の端部（長手端部）に位置する潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃの繊維の密度を長手方向の中央部（長手中央部）に位置する潤滑剤供給部１４ｂの繊維の密度よりも小さくした。これにより、長手端部に位置する潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃを経て供給される潤滑剤の供給速度は、長手中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂを経て供給される潤滑剤の供給速度よりも速くすることができる。この結果、小サイズ紙を多く通紙した場合であっても、長手端部において、潤滑剤が不足し、摺動性が低下することを抑制することができる。

ここで、長手中央部における潤滑剤の供給速度は、像加熱装置の寿命、潤滑剤貯蔵部１５に貯蔵する潤滑剤の量、摺動性を確保するためにフィルム２に供給すべき潤滑剤の量などを考慮して、最適な速度になるように設定される。具体的には最適な速度とするため、潤滑剤の稠度や、潤滑剤供給部１４の密度、潤滑剤貯蔵部１５の開口部の面積、そして潤滑剤供給部１４とフィルム２との接触面積、が調整される。本実施例では、厚さ１ｍｍにおいて３０〜７００ｇ／ｍ^２程度とすることが好ましい中央部の潤滑剤供給部１４ｂの密度を厚さ１ｍｍにおいて２００ｇ／ｍ^２とした。このようにして本実施例では、長手中央部における潤滑剤の供給速度は０．１６ｍｇ／ｈとした。ここで述べる供給速度は、長手方向の単位長さ１０ｍｍの領域において、１時間あたりにフィルム２に供給される潤滑剤の重量で定義している。他方、長手端部における潤滑剤の供給速度は、中央部における潤滑剤の供給速度に対して、像加熱装置の非通紙部昇温の度合い等を考慮して、潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃの密度を小さくすることで、必要な分だけ増加させられる。本実施例では厚さ１ｍｍにおいて３０〜７００ｇ／ｍ^２程度とすることが好ましい長手端部の潤滑剤供給部１４ｃの密度を厚さ１ｍｍにおいて１７０ｇ／ｍ^２とした。これにより、長手端部における潤滑剤の供給速度を０．１９ｍｇ／ｈとして長手中央部の供給速度の約１．２倍とした。

なお、小サイズ紙を多く通紙し、非通紙部昇温により長手端部における潤滑剤が不足する課題を解決するには、長手方向に亘って、現像剤の供給速度を一律に速くする構成も考えられる。しかし、その場合にあっては、長手中央部に位置する部分で潤滑剤が供給過多となり無駄が生じるだけでなく、余分な潤滑剤の分だけ像加熱装置１０７の熱容量が大きくなり、ウェイトタイム（ファーストプリントアウトタイム）が遅くなる。このため本実施例のように、潤滑剤の供給速度は、長手方向において、ステー１の中央部は通紙部、ステー１の端部は非通紙部において想定される潤滑剤の基油成分減少に合わせた構成とすることが好ましい。

（４）比較実験
本実施例に係る構成と従来例に係る構成とで、像加熱装置の耐久性を比較した結果を以下に示す。従来例に係る構成では、厚さ１ｍｍにおいて２００ｇ／ｍ^２の密度を有するアラミド繊維のフェルトを長手中央部の潤滑剤供給部１４ｂのみならず、長手端部の潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃに用いた点で異なるものの、他の構成は本実施例と同様の構成とした。つまり、従来例に係る構成では、長手中央部及び長手端部における潤滑剤の供給速度は０．１６ｍｇ／ｈとし、長手方向に亘って一定の供給速度とした構成としたものを用いた。本検証では、Ａ４サイズの記録材のみを通紙した場合と、Ａ４サイズの記録材とＡ５サイズの記録材を半々の比率で通紙した場合とで耐久試験を行い、何枚目で不具合が発生するかを比較した。具体的には、Ａ４サイズの記録材を５００枚通紙した後、Ａ５サイズの記録材を５００枚通紙するサイクルを繰り返す耐久試験を行った。結果を表１に示す。

まず、Ａ４サイズの記録材のみを通紙した試験においては、従来例・本実施例に係る像加熱装置、ともに１０万枚通紙して不具合は発生しなかった。一方、Ａ４サイズの記録材とＡ５サイズの記録材を半々で通紙した試験においては、従来例に係る像加熱装置は６万枚通紙した時点で記録材の搬送不良が発生したが、本実施例に係る像加熱装置は１０万枚通紙しても不具合は発生しなかった。従来例に係る像加熱装置は、潤滑剤の供給速度は長手で同一としているため、Ａ５サイズの記録材を通紙している際に、非通紙部で潤滑剤の基油成分が減少しやすく、部分的にトルクが上昇した状態になった。その状態でＡ４サイズを通紙した際に、トルクが上昇した影響でフィルム２の回転が不安定となり、記録材の搬送不良が発生した。

他方、潤滑剤の供給速度を長手方向においてステー１の中央部よりも端部で速くしている本実施例においては、Ａ５サイズの記録材の通紙時に非通紙部で潤滑剤が不足することはなく、トルクの上昇もなかった。その結果、良好な搬送性能を満足することができた。

なお本実施例では、潤滑剤貯蔵部１５や潤滑剤供給部１４は長手方向において同じ長さに３分割した構成を例にとって説明を行ったが、同じ長さとする場合に限らず、分割数も３つに限らない。例えば、潤滑剤貯蔵部１５は、長手方向において分割されていない構成としてもよい。なお本実施例では、長手方向において、記録材の搬送位置が大サイズ紙でも小サイズ紙でも幅方向中心が一致する中央基準とした場合としていたため、中央部と両端部の３つの領域に対応する構成としたが、さらに多くの奇数の領域としてもよい。さらには長手方向において、記録材の搬送位置が大サイズ紙でも小サイズ紙でも一方の端位置が一致する端部基準とした場合、２つの領域や、さらに多くの領域としてもよい。なお、端部基準の場合、基準側において全てのサイズの端位置が同一となる。つまり、小サイズ紙を通紙すると、基準側と反対側の端部が非通紙部となる。よって、基準側の端部に比べ、反対側の端部において、潤滑剤の供給速度を速くする構成とすればよい。

［変形例１］
実施例１では、ステーの長手方向における、非通紙部となる長手端部と、通紙部となる長手中央部と、で潤滑剤の供給速度を変える手段として潤滑剤供給部の密度を変える構成を説明した。本変形例１では、潤滑剤貯蔵部の開口部の面積及び潤滑剤供給部とフィルムとの接触面積を変えることにより、ステーの長手方向における、非通紙部となる端部と、通紙部となる中央部と、で潤滑剤の供給速度を変える構成を説明する。実施例１とは、潤滑剤供給部の密度、潤滑剤貯蔵部の開口部の面積、そして潤滑剤供給部とフィルムとの接触面積、については異なるものの、他の構成については同様である。以下の説明では、異なる点について説明を行い、実施例１と同様の構成については同様の符号を付すほか、実施例１と同様の構成については説明を行わない。

図７は、本実施例における潤滑剤貯蔵部１５と、潤滑剤供給部１４の長手方向の配置を示す図である。変形例１では、潤滑剤貯蔵部１５及び潤滑剤供給部１４は、実施例１同様、長手方向において、３分割されている。具体的には潤滑剤供給部１４は、長手方向においてステー１の中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂ、端部に位置する潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃ、で構成される。また潤滑剤貯蔵部１５は、長手方向においてステー１の中央部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ｂ、端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃで構成される。潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｂ、１５ｃの詳細な構成については、後ほど詳述する。

本変形例でも実施例１同様、長手中央部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ｂ及び長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃに貯蔵される潤滑剤は、同一のものとした。具体的には潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｂ、１５ｃに貯蔵された潤滑剤は、ＪＩＳ Ｋ ２２２０に規定された方法で測定した１／２スケールの混和稠度が２８０のものを用いた。一方で本変形例では、実施例１と異なり、長手中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂと、長手端部に位置する潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃは、密度を同一とした。具体的には潤滑剤供給部１４ａ、１４ｂ、１４ｃの密度は、厚さ１ｍｍにおいて２００ｇ／ｍ^２とした。

以下に、潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｂ、１５ｃについて、図７を用いて、詳細に説明を行う。本変形例では、長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃ及び潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃは、外方の一端が大サイズ紙（Ａ４サイズ）の紙端よりも外側まで延びるように構成されている。また、長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃ及び潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃは、内方の他端が小サイズ紙（Ａ５サイズ）の紙端へ延びるように構成されている。つまり、長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃ及び潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃは、大サイズ紙が通紙する一方、小サイズ紙が通紙することがない領域に対応した位置に配置される。一方、長手中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂは、長手方向において、小サイズ紙（Ａ５サイズ）の紙幅に応じた長さを有するように構成され、大サイズ紙と小サイズ紙のいずれもが通紙する通紙部に対応した位置に配置される。

一方で、長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃの開口部の面積は、長手中央部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ｂの開口部の面積に大きくしている。具体的には潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、長手方向において同じ長さとされ、開口部の幅Ｂ１は３．０ｍｍ、開口部の幅Ｂ２は３．３ｍｍとされている。このようにして、フィルム２の回転方向において、長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃの開口部の開口幅（隙間）Ｂ２は、長手中央部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ｂの開口部の開口幅（隙間）Ｂ１に比べ大きくし、面積を異ならせている。具体的には潤滑剤供給部１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、長手方向において同じ長さとされている。一方で、フィルム２の回転方向における、潤滑剤供給部１４ｂが接触する領域のフィルム２の周面の長さＡ１を４．５ｍｍ、潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃが接触する領域のフィルム２の周面の長さＡ２を４．９ｍｍとしている。このようにして、フィルム２の回転方向において、長手中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂとフィルム２との接触面積と、長手端部に位置する潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃとフィルム２との接触面積と、異ならせている。

上記の構成にすることで潤滑剤貯蔵部１５の開口部の面積は長手端部に位置するものの方が長手中央部に位置するものに比べ大きく、さらに潤滑剤供給部１４と接触するフィルム２の周面の長さＡ２は長手中央部に比べ長手端部の方が大きくなるようにしている。具体的には、本変形例では開口部の面積、周面の長さＡ２は、それぞれ約１．１倍にした。その結果、長手中央部の潤滑剤供給速度を０．１６ｍｇ／ｈ、長手端部の潤滑剤供給速度を０．１９ｍｇ／ｈとし、長手端部の供給速度を長手中央部の供給速度の約１．２倍とした。このように、長手端部における潤滑剤の供給速度を長手中央部より速くすることで、実施例１と同じく、小サイズ紙を多く通紙した場合であっても非通紙部で潤滑剤が不足することはなく、トルクの上昇もなかった。その結果、良好な搬送性能を満足することができた。なお本変形例においても実施例１同様、耐久試験を行った結果、実施例１に係る構成と同様の結果を得ることができ、従来例に係る構成に比べ、高い耐久性を得ることができる点、確認できた。

本変形例では潤滑剤貯蔵部１５の開口部の面積、潤滑剤供給部１４と接触するフィルム２の周面の長さＡ２の両方を、長手中央部と長手端部で変えたが、いずれか一方だけ変える構成でもよい。また、本変形例では潤滑剤貯蔵部１５の開口部の開口幅Ｂ２は、単一の潤滑剤貯蔵部１５においては変えることなく、一定となるようにしたが、これに限らず、単一の潤滑剤貯蔵部１５において中央から端へ向かうほど、大きくなるような構成をとしてもよい。このように、例えば長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃの開口部は、長手中央側が上底、長手端側が下底となる台形形状となるようにしてもよい。その他、フィルム２の回転方向における潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃが接触するフィルム２の周面の長さＡ２は、長手方向において、中央から端へ向かうほど、長くなるようにしてもよい。

［変形例２］
実施例１では、ステーの長手方向における、非通紙部となる端部と、通紙部となる中央部と、で潤滑剤の供給速度を変える手段として潤滑剤供給部の密度を変える構成を説明した。本変形例２では、潤滑剤の稠度を変えることにより、ステーの長手方向における、小サイズ紙を通紙した際に非通紙部となる端部と、小サイズ紙を通紙した際に通紙部となる中央部と、で潤滑剤の供給速度を変える構成を説明する。実施例１とは、潤滑剤供給部の密度、そして潤滑剤の稠度、については異なるものの、他の構成については同様である。以下の説明では、異なる点について説明を行い、実施例１と同様の構成については同様の符号を付すほか、実施例１と同様の構成については改めて説明を行わない。

変形例２では、潤滑剤貯蔵部１５及び潤滑剤供給部１４は、実施例１同様、長手方向において、３分割されている。具体的には潤滑剤供給部１４は、長手方向においてステー１の中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂ、端部に位置する潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃ、で構成される。また潤滑剤貯蔵部１５は、長手方向においてステー１の中央部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ｂ、端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃで構成される。

長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃ及び潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃは、外方の一端が大サイズ紙（Ａ４サイズ）の紙端よりも外側まで延びるように構成されている。また、長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃ及び潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃは、内方の他端が小サイズ紙（Ａ５サイズ）の紙端へ延びるように構成されている。つまり、長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃ及び潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃは、大サイズ紙が通紙する一方、小サイズ紙が通紙することがない領域に対応した位置に配置される。一方、長手方向においてステー１の中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂは、長手方向において、小サイズ紙（Ａ５サイズ）の紙幅に応じた長さを有するように構成され、大サイズ紙と小サイズ紙のいずれもが通紙する通紙部に対応した位置に配置される。

また本変形例では、実施例１同様、長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃ及び長手方向においてステー１の中央部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ｂの開口部は、同じ面積とした。具体的には潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、長手方向において同じ長さとされ、フィルム２の回転方向における潤滑剤貯蔵部１５の開口部の開口幅（隙間）Ｂを３．０ｍｍとされている。また長手方向においてステー１の中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂとフィルム２との接触面積と、長手端部に位置する潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃとフィルム２との接触面積を実施例１同様、同じ面積とした。具体的には潤滑剤供給部１４ａ、１４ｂ、１４ｃは長手方向において同じ長さとされ、フィルム２の回転方向において潤滑剤供給部１４ａ、１４ｂ、１４ｃがそれぞれフィルム２と接触する領域におけるフィルム２の周面の長さＡが４．５ｍｍ、とされている。

加えて本変形例では、実施例１と異なり、長手中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂと、長手端部に位置する潤滑剤供給部１４ａ、１４ｃは、密度を同一とした。具体的には潤滑剤供給部１４ａ、１４ｂ、１４ｃの密度は、厚さ１ｍｍにおいて２００ｇ／ｍ^２とした。

そして本変形例では、稠度の異なる２種類の潤滑剤を用いる。具体的には、稠度の高い（＝粘度の低い）潤滑剤を長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃに、稠度の低い（＝粘度の高い）潤滑剤を長手中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂに貯蔵している。潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｂ、１５ｃに貯蔵された潤滑剤は、それぞれ潤滑剤供給部１４ａ、１４ｂ、１４ｃを介してフィルムに供給されるように構成される。長手方向においてステー１の中央部に位置する潤滑剤供給部１４ｂに貯蔵される潤滑剤は、ＪＩＳ Ｋ ２２２０に規定された方法で測定した１／２スケールの混和稠度で２８０となるものを用いた。他方、長手端部に位置する潤滑剤貯蔵部１５ａ、１５ｃに貯蔵された潤滑剤は、ＪＩＳ Ｋ ２２２０に規定された方法で測定した１／２スケールの混和稠度で３３０となるものを用いた。潤滑剤の稠度は、基油と増ちょう剤であるフッ素樹脂との配合比を変えることで調整している。その結果、長手中央部の潤滑剤供給速度を０．１６ｍｇ／ｈ、長手端部の潤滑剤供給速度を０．１９ｍｇ／ｈとし、長手端部の供給速度を長手中央部の供給速度の約１．２倍とした。このように、長手端部における潤滑剤の供給速度を長手中央部より速くすることで、実施例１と同じく、小サイズ紙を多く通紙した場合であっても非通紙部で潤滑剤が不足することはなく、トルクの上昇もなかった。その結果、良好な搬送性能を満足することができた。なお本変形例においても実施例１同様、耐久試験を行った結果、実施例１に係る構成と同様の結果を得ることができ、従来例に係る構成に比べ、高い耐久性を得ることができる点、確認できた。

１ ステー
２ フィルム
３ ヒータ
４ 加圧ローラ
５ 検温素子（外部当接型サーミスタ）
６ 抵抗発熱体
７ ヒータ基板
８ ガラス層
９、１０ 給電用電極
１１ ＣＰＵ
１２ トライアック
１３ ＡＣ電源
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 潤滑剤供給部
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 潤滑剤貯蔵部
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録材
Ｔ トナー
ａ 記録材搬送方向

Claims (8)

1. 長手方向に細長い加熱体と、
   前記加熱体を支持する支持部材と、
   前記支持部材でガイドされ、前記加熱体の周りを回転可能とされた、内周面が前記加熱体と摺動する無端状のフィルムと、
   前記フィルムの外周面に接触してニップ部を形成する回転体と、
   を有し、前記回転体の回転により画像を担持した記録材を挟持搬送しつつ加熱することでトナー像を定着する像加熱装置であって、
   前記支持部材は、前記フィルムの回転方向において、前記ニップ部の上流側に潤滑剤を貯蔵する潤滑剤貯蔵部を有し、
   前記潤滑剤貯蔵部に貯蔵された潤滑剤を前記フィルムの内周面に供給する潤滑剤供給部をさらに備え、
   前記潤滑剤供給部は、前記像加熱装置が定着可能な最大の記録材に対して小さい記録材が前記像加熱装置に搬送されたときに、前記長手方向において、前記記録材が通過する領域に比べ、前記記録材が通過しない領域の方が単位時間あたりの前記フィルムの内周面への潤滑剤の供給量が多いことを特徴とする像加熱装置。
2. 前記潤滑剤供給部は、前記像加熱装置が定着可能な最大の記録材に対して小さい記録材が前記画像形成装置に搬送されたときに、前記長手方向において、前記記録材が通過する領域に対応する第１の潤滑剤供給部と、前記記録材が通過しない領域に対応する第２の潤滑剤供給部と、を有し、
   前記第１の潤滑剤貯蔵部に貯蔵された潤滑剤を前記フィルムの内周面に供給する第１の潤滑剤供給部と、
   前記第２の潤滑剤貯蔵部に貯蔵された潤滑剤を前記フィルムの内周面に供給する第２の潤滑剤供給部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記第１の潤滑剤供給部及び前記第２の潤滑剤供給部は、浸透することにより前記潤滑剤が通過可能なものであって、
   前記第２の潤滑剤供給部の密度は、前記第１の潤滑剤供給部の密度に比べ、小さいことを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
4. 前記第１の潤滑剤貯蔵部は、第１の開口部を介して前記第１の潤滑剤供給部へ潤滑剤を供給し、
   前記第２の潤滑剤貯蔵部は、第２の開口部を介して前記第２の潤滑剤供給部へ潤滑剤を供給する構成を有し、
   前記フィルムの回転方向における、前記第２の開口部の開口幅は、前記第１の開口部の開口幅に比べ、大きいことを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
5. 前記第２の開口部は、前記第１の開口部に比べ、面積が大きいことを特徴とする請求項４に記載の像加熱装置。
6. 前記第２の潤滑剤供給部が前記フィルムと接触する領域における前記フィルムの回転方向の長さは、前記第１の潤滑剤供給部が前記フィルムと接触する領域における前記フィルムの回転方向の長さに比べ、大きいことを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
7. 前記第２の潤滑剤供給部が前記フィルムと接触する領域は、前記第１の潤滑剤供給部が前記フィルムと接触する領域に比べ、大きいことを特徴とする請求項６に記載の像加熱装置。
8. 前記第１の潤滑剤貯蔵部は、第１の潤滑剤が貯蔵されており、
   前記第２の潤滑剤貯蔵部は、前記第１の潤滑剤に比べて稠度の高い第２の潤滑剤が貯蔵されていることを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。

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