JP2020106676A

JP2020106676A - 像加熱装置

Info

Publication number: JP2020106676A
Application number: JP2018245434A
Authority: JP
Inventors: 桂介望月; Keisuke Mochizuki; 谷口　悟; Satoru Taniguchi; 悟谷口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: JP7254508B2; US20200209788A1; US10908541B2

Abstract

【課題】製品寿命を通じてニップ部におけるフィルムとヒータの摺動性を確保しつつ、記録材への未定着画像のより確実な定着と、消費されるエネルギーの低減と、を両立できる像加熱装置を提供する。【解決手段】フィルムがニップ形成部材と摺動しつつ、回転体とニップ部を形成するニップ形成部材を支持する支持部材の周りを回転した際に、画像を担持した記録材を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、回転体またはフィルムに熱を供給する加熱体の温度を制御する制御部へ検知された温度に関する情報を出力する検温素子と、フィルムと接触するように潤滑剤を供給する第１供給部材と、支持部材の長手方向において第１供給部材の隣に設けられた、フィルムと接触するように潤滑剤を供給する第２供給部材と、を備え、支持部材の長手方向において、第１供給部材と第２供給部材の間に検温素子が設けられている。【選択図】図３

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、ヒータの支持部材（ヒーターホルダ）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。

一方でフィルム加熱方式の像加熱装置では、定着ニップにおいてフィルムの内周面とヒータ（ニップ形成部材）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構成とする構成が求められる。そこで、セラミック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塗布しておく構成が提案されている。

特開平５−２７６１９号公報

潤滑剤を供給部材に含浸させ、フィルムの内周面に供給する像加熱装置においては、供給部材の密度などの形状ばらつきなどによって潤滑剤の単位時間あたりの供給量にばらつきが生じる。特に近年、像加熱装置は、高い耐久性が求められている。像加熱装置の長寿命化を図るため、潤滑剤の保持量を多くしたり、稠度が低い（粘度が高い）潤滑剤を使用したりした場合、潤滑剤の量のばらつきが顕著となる傾向があった。

このように、フィルム内周面に塗布されている潤滑剤の量がばらつくと、像加熱装置内の熱特性にむらが生じ、記録材への未定着画像のより確実な定着と、消費されるエネルギーの低減と、を両立することが困難となっていた。

以上を鑑み、本発明は製品寿命を通じてニップ部におけるフィルムとヒータの摺動性を確保しつつ、記録材への未定着画像のより確実な定着と、消費されるエネルギーの低減と、を両立できる像加熱装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明に係る像加熱装置は、回転体と、回転体との間でニップ部を形成するニップ形成部材と、ニップ形成部材を支持する支持部材と、支持部材の周りを回転した際にニップ部で内周面がニップ形成部材と摺動する無端状のフィルムと、回転体またはフィルムに熱を供給する加熱体と、を有し、画像を担持した記録材を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、加熱体の温度を制御する制御部へ検知された温度に関する情報を出力する検温素子と、フィルムと接触するように潤滑剤を供給する第１供給部材と、支持部材の長手方向において第１供給部材の隣に設けられた、フィルムと接触するように潤滑剤を供給する第２供給部材と、をさらに備え、支持部材の長手方向において、第１供給部材と第２供給部材の間に検温素子が設けられていることを特徴とする。

上記したように、本発明によれば、製品寿命を通じてニップ部におけるフィルムとヒータの摺動性を確保しつつ、記録材への未定着画像のより確実な定着と、消費されるエネルギーの低減と、を両立できる像加熱装置を提供することを目的とする。

実施例１に係る画像形成装置の断面図。実施例１に係る像加熱装置の断面図。実施例１に係る供給部材の長手方向の配置を示す図。実施例１に係る像加熱装置の断面図。実施例１の変形例に係る供給部材の長手方向の配置を示す図。実施例１の変形例に係る供給部材の長手方向の配置を示す図。実施例１の変形例に係わる像加熱装置の断面図。実施例１の変形例に係わる像加熱装置の断面図。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

［実施例１］
（１）画像形成装置
まず初めに、図１を用いて画像形成装置１００の構成について説明を行う。図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。画像形成装置１００は、電子写真方式を利用して記録材Ｐ上に画像を形成するレーザビームプリンターである。

画像形成装置１００は、パーソナルコンピュータなどの外部装置（不図示）からプリント指示を受けると、以下の動作で画像形成を実行する。プリント信号が発生すると、画像情報に応じて変調されたレーザ光をレーザスキャナ２１が出射し、帯電ローラ１６によって所定の極性に帯電された感光ドラム１９表面を走査する。これにより感光ドラム１９に静電潜像を形成する。この静電潜像に対して現像ローラ１７からトナーが供給されることで、感光ドラム１９上の静電潜像は、トナー像として現像される。一方、給紙カセット１１に積載された記録材（記録紙）Ｐはピックアップローラ１２によって一枚ずつ給紙され、搬送ローラ１３によってレジストローラ１４に向けて搬送される。更に、記録材Ｐは、感光ドラム１９上のトナー像が感光ドラム１９と転写ローラ２０で形成される転写位置に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ１４から転写位置へ搬送される。記録材Ｐが転写位置を通過する過程で感光ドラム１９上のトナー像は記録材Ｐに転写される。その後、記録材Ｐは像加熱装置２００で加熱され、トナー像は記録材Ｐに加熱定着される。定着済みのトナー像を担持する記録材Ｐは、搬送ローラ２６、２７によって画像形成装置１００上部のトレイに排出される。

画像形成装置１００は、像担持体としての感光体ドラム１９、帯電手段としての帯電ローラ１６、現像手段としての現像ローラ１７、クリーニング手段としてのクリーニングブレード１８を有するカートリッジ１５を備えている。本実施例では、感光体ドラム１９、帯電ローラ１６、現像ローラ１７を含む現像ユニット、クリーニングブレード１８を含むクリーニングユニットが、プロセスカートリッジ１５として画像形成装置１００の装置本体に対して着脱可能に構成している。

感光体ドラム１９は、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。帯電ローラ１６は、感光体ドラム１９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１９は、帯電処理面にレーザスキャナ２１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２１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１９は、この走査露光により感光体ドラム１９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。

現像ローラ１７は、現像剤（トナー）を表面に担持して感光体ドラム１９の周面にトナーを供給して、感光体ドラム１９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１１に積載され、収納されている。画像形成装置１００は、記録材Ｐを一枚ずつ分離給送する給紙ローラ１２、記録材Ｐを搬送する搬送ローラ１３、記録材Ｐの給送タイミングを調整するレジストローラ１４等を備える。給紙カセット１１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１２が駆動されることで一枚ずつ分離給送され、搬送ローラ１３を介してレジストローラ１４で感光体ドラム１９と転写ローラ２０（転写部材）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１９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１４で記録材Ｐの搬送が制御される。なお、手差しトレイ２８に載置された記録材Ｐを給紙ローラ２９で一枚ずつ分離給送し、レジストローラ１４で感光体ドラム１９と転写ローラ２０との転写部に所定のタイミングで導入する構成としてもよい。

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２０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２０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２０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１９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、転写部から像加熱装置２００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２００でトナー像が定着させられた記録材Ｐは、記録材Ｐを搬送する搬送ローラ２６、記録材Ｐを排出する排紙ローラ２７を通って画像形成装置１００上の排紙トレイ上に排出され、画像形成が完了する。

一方、感光体ドラム１９の周面は、記録材Ｐへトナー像を転写後、クリーニングブレード１８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、本実施例におけるフィルム加熱方式の像加熱装置２００について説明する。図２は本実施例に係る像加熱装置２００の短手方向における概略断面図であり、像加熱装置２００は、フィルムユニット（ベルトユニット）２０５と、加圧部材としての加圧ローラ（回転体）２０８と、を有する。

加圧ローラ２０８は、駆動ギアに制御部（エンジンコントローラ）４００で制御される図１のモータ３０の駆動力が伝達されることで、加圧ローラ２０８が駆動回転体として図２において矢印Ｒ１の方向に駆動可能とされている。加圧ローラ２０８は、芯金２０９、弾性体層２１０、最外層の表層２１１から構成される。本実施例では、芯金２０９はアルミ芯金を、弾性体層２１０はシリコーンゴムを、表層２１１は厚さ約５０μｍのＰＦＡのチューブを用いた。加圧ローラ２０８の外径は２５ｍｍ、弾性体層２１０の厚さは約３ｍｍとした。

フィルムユニット２０５は、ヒータ（加熱体）３００と、支持部材２０１と、フィルム２０２と、ステー（補強部材）２０４と、を有する。フィルム２０２の内部には、ヒータ３００と、ヒータ３００を保持すると共にフィルムの回転をガイドする支持部材（ガイド部材）２０１と、支持部材を保持し、補強するステー２０４とが内部アセンブリとして配設されている。

ヒータ３００は、具体的には細長い形状のセラミックヒータが用いられ、抵抗発熱体及び絶縁保護層が形成された基板の表面側と反対側の面がフィルム２０２に対向するように上向きとした状態とされている。具体的にはヒータ３００は、低熱容量のプレート形状であり、アルミナや窒化アルミなどの絶縁性セラミックス基板上に、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎなどの通電発熱抵抗層が、スクリーン印刷などにより形成されている。また、通電発熱抵抗層の上には、絶縁保護層としてガラス層が設けてある。ヒータ３００は、検温素子（サーミスタ）２１２で温度が検知可能とされている。本実施例では、検温素子２１２としてヒータ３００から分離した外部当接型のサーミスタを用いている。

支持部材２０１は、耐熱性及び剛性を有し、下面において長手方向に沿ってヒータ３００を保持する支持機能と、フィルム２０２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。支持部材２０１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。支持部材２０１は、さらに剛性を有するステー２０４によって支持される。本実施例では金属で形成されたステー２０４を用いた。

フィルム２０２は、ヒータ３００が保持された、フィルムガイド部材として機能する支持部材２０１にゆるく外嵌され、内周面がヒータ３００に接触しつつ支持部材２０１の周囲を回転可能な構成としている。フィルム２０２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２０２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２０２の外径は２４ｍｍとした。フィルム２０２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。

そして、ヒータ３００、支持部材２０１、ステー２０４は何れも長さがフィルム２０２の幅（長さ）よりも長い部材であり、一端側（左側）と他端側（右側）がそれぞれフィルム２０２の両端部から外方に突出している。そして、ヒータ３００を備えた支持部材２０１と加圧ローラ２０８とが加圧ローラ２０８の弾性層２１０の弾性に抗してフィルム２０２を挟んで所定の加圧力をもって圧接させられている。本実施例の像加熱装置２００においては、ヒータ３００がニップ部形成部材として、また支持部材２０１がフィルム２０２の内周面に接触する当接する摺動部材（バックアップ部材）として機能している。そのため、フィルム２０２と加圧ローラ２０８との間に用紙搬送方向に関して所定幅のニップ部Ｎが形成されている。本実施例では、ニップ部Ｎの幅（記録材Ｐの搬送方向における長さ）は約９．０ｍｍ、ニップ部Ｎの長さ（記録材Ｐの搬送方向に直交する方向における長さ）は２１６ｍｍとなるように構成した。

像加熱装置２００では、ＰＣ等の外部入力機器からのプリント信号が入力されると、加圧ローラ２０８が制御部４００で制御されたモータ３０により矢印Ｒ１方向（時計回り）に回転駆動させられる。フィルム２０２は、ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２０８とフィルム２０２の外周面との摩擦力で加圧ローラ２０８からフィルム２０２に回転力が伝達され、ニップ部Ｎにおいてフィルム２０２の内周面がヒータ３００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２０２は、加圧ローラ２０８の周面の移動速度とほぼ同じ速度で、支持部材２０１の周囲を矢印Ｒ２方向（反時計回り）に移動し、回転させられる。

また、像加熱装置２００では、交流電源（コンセント）４０１に接続された制御部４００からヒータ３００の給電用電極に電力が供給されることにより、ヒータ３００（抵抗発熱体）が発熱する。制御部４００は、サーミスタ２１２から出力されたヒータ３００の温度に関する情報に基づいて、制御部４００に設けられた図示しないトライアックでヒータ３００への通電を制御することにより、ヒータ３００の温度制御を行っている。即ち、サーミスタ２１２からの温度情報が制御目標温度（設定温度）に比べ低い時は、ヒータ３００への通電を多くし、サーミスタ２１２からの温度情報が制御目標温度に比べ高い時は、ヒータ３００への通電を少なくする。このようにサーミスタ２１２の出力に基づき、ヒータ３００の温度を設定温度に近づけるべく、制御がなされている。

そしてヒータ３００が設定温度に制御され、加圧ローラ２０８によりフィルム２０２が従動回転した状態とされた後、フィルム２０２を介してヒータ３００と加圧ローラ２０８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２０２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３００の熱がフィルム２０２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２０２から分離され、さらに搬送される。

（３）貯蔵部と供給部材
以下、図２から図４を用いて、貯蔵部５０１と供給部材５００を説明する。

図２及び図４は本実施例の像加熱装置の断面図であり、図３は貯蔵部５０１及び供給部材５００の配置図である。図２は、図３においてＸ−Ｘ’で示した面での断面を示す図であり、図４はＹ−Ｙ’断面を示す図である。

本実施例では、図３及び図４に示すように支持部材２０１のフィルム２０２の回転方向におけるヒータ３００の上流側に、貯蔵部５０１（５０１ａ、５０１ｂ）が形成され、その中に潤滑剤が貯蔵されている。貯蔵部５０１の開口部を覆うようにシート状の供給部材５００（５００ａ、５００ｂ）が接着配置されており、この供給部材５００は、潤滑剤を供給するようにフィルム２０２に接触している。ここで、図３に示すように、本実施例の貯蔵部５０１は支持部材２０１に２ヶ所形成され、それぞれの貯蔵部５０１上に供給部材５００が設けられている。より具体的には、供給部材５００ａと供給部材５００ｂは、フィルム２０２の回転軸方向に沿って見たとき、互いに重なるように構成されている。

以下の説明では、貯蔵部に共通する内容の説明の場合には、貯蔵部５０１と記載し、２つの貯蔵部を個別で説明する場合には、貯蔵部５０１ａ、５０１ｂと記載する。供給部材に関しても同様、供給部材に共通する内容の説明の場合には、供給部材５００と記載し、２つの供給部材を個別で説明する場合には、供給部材５００ａ、５００ｂと記載する。

供給部材５００は、例えば、多孔質フッ素樹脂や多孔質ポリイミド樹脂やフェルト等の繊維層をシート状にしたものが好ましく、繊維層の材質としては、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。また、供給部材５００の密度は、厚さ１ｍｍにおいて３０〜７００ｇ／ｍ^２程度が好ましい。本実施例では、供給部材５００として、密度が厚さ１ｍｍにおいて２００ｇ／ｍ^２のアラミド繊維のシート状フェルトを用いた。

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、ＪＩＳＫ２２２０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であるグリースを用いた。

貯蔵部５０１に貯蔵されている潤滑剤は、自重によって開口部側へ流れるため、開口部において供給部材５００に含浸、浸透される。一方で供給部材５００は、フィルム２０２に接触している。このため、フィルム２０２が回転する場合には、供給部材５００に含浸された潤滑剤がフィルム２０２の内周面に塗布され、ニップ部Ｎにおけるフィルム２０２とヒータ３００との摺動性が確保されている。

フェルトパッドに潤滑剤を含浸させただけの構成の場合には、フェルトパッドに含浸されている潤滑剤の量が、像加熱装置を使用するに従い減少していく。この結果、フィルムの内周面に塗布される潤滑剤の量も減少していき、像加熱装置の寿命末期では、フィルム内周面の潤滑剤量が不足する場合があった。その点、本実施例では貯蔵部と供給部材を備えた構成とすることで、貯蔵部の開口部に設けられた供給部材を通して、像加熱装置の寿命を通して一定量の潤滑剤をフィルム２０２の内周面に塗布することができるようにしている。なお潤滑剤は、粘度が小さい（潤滑剤の稠度が高い）ほど供給部材５００に含浸しやすく、単位時間当たりのグリースの供給量は増える（供給速度が速くなる）。加えて、貯蔵部５０１の開口部は大きいほど、さらには供給部材５００とフィルム２０２の接触面積は大きいほど、単位時間当たりの潤滑剤の供給量は増える。そこで、潤滑剤の粘度等のパラメータは、適宜調整され、潤滑剤を安定してフィルム２０２内周面に供給し、ニップ部Ｎにおけるフィルム２０２とヒータ３００とを安定的に摺動性できるように構成される。

本実施例では、図３に示すように長手方向において、供給部材５００ａ、５００ｂの間に所定の間隔を空け、貯蔵部５０１ａ及び供給部材５００ａを一端に、また貯蔵部５０１ｂ及び供給部材５００ｂを他端に設けている。なお供給部材５００ａ、５００ｂの間隔、すなわち供給部材５００の非設置箇所が大きすぎると、ニップ部Ｎにおけるフィルム２０２とヒータ３００との摺動性を十分に確保することが困難になる。発明者の検討の結果、ニップ部Ｎの長手方向長さに対して供給部材５００の非設置箇所の長さの割合が約１５％以上になると、フィルム２０２とヒータ３００との摺動性が不十分になり回転トルクが増大することが分かった。そこで、本実施例では、供給部材５００ａと５００ｂとの間隔は１４ｍｍとなるようにしている。本実施例では、長手方向への長さが８０ｍｍの供給部材５００ａと、長手方向への長さが１３６ｍｍの供給部材５００ｂを用いた。

一方で図２に示すように、支持部材２０１には貫通孔が設けられ、貫通孔を介してサーミスタ２１２がヒータ３０との温度が検知可能に配設されている。本実施例では、長手方向において、供給部材５００ａと５００ｂの間にサーミスタ２１２が設けられる構成とした。つまり、図２及び図４に示す通り、像加熱装置２００の短手方向の断面においては、サーミスタ２１２か供給部材５００ａ、５００ｂのいずれかのみが設けられた構成とした。言い換えると、長手方向において、サーミスタ２１２設置部には供給部材５００を配置しない構成とした。つまり、供給部材５００ａ、５００ｂと接触したフィルム２０２の領域は、フィルム２０２が回転した場合にあっても、ヒータ３００のサーミスタ２１２が接触する領域に対向したヒータ３００の領域（サーミスタ２１２に対応する領域）と接触しない構成とした。これにより、ヒータ３００のサーミスタ２１２に対応する領域が接触する、フィルム２０２の領域には、供給部材５００から直接、潤滑剤が供給されない構成としている。

フィルム２０２の内周面の潤滑剤の量（供給速度）は、潤滑剤の稠度や供給部材５００の密度などに依存し、潤滑剤の稠度や供給部材５００の密度には少なからず製造上のばらつきがあるため、一定のばらつきが発生している。

一方で、フィルム２０２の内周面の潤滑剤の量に応じて、フィルム２０２とヒータ３００の温度は変化する。フィルム２０２は、潤滑剤が熱伝導の抵抗となるため、潤滑剤の量が多いとヒータ３００とフィルム２０２間で熱が伝わりにくくなり、フィルム２０２の温度は低くなる。他方、ヒータ３００は、熱伝導率の比較的低い潤滑剤にヒータ３００が接触することで、ヒータ３００の発熱抵抗体から発生した熱が籠もった状態になり、ヒータ３００の温度が高くなる。

ヒータ３００は、サーミスタ２１２の出力に基づき、設定温度に近づけるべく、制御がなされている。このヒータ３００の設定温度は、像加熱装置２００の消費エネルギーを可能な限り低減する観点から不必要に高くすることなく、かつフィルム２０２の温度をどのような環境においても定着性能を満足させることができる温度に定められている。

上述の通り、ヒータ３００の温度は、フィルム２０２の内周面の潤滑剤の量が多いほど高くなる。一方で、フィルム２０２の温度は、フィルム２０２の内周面の潤滑剤の量が多くなるほど低くなる。このため、像加熱装置２００の通紙領域において、定着性能を満足させるためには、潤滑剤の供給量の長手方向のばらつきを想定して、ヒータ３００の設定温度を決める必要があった。

従来の像加熱装置では、想定される潤滑剤の供給量の上限と下限の量がサーミスタ２１２に対応するフィルム２０２の領域、フィルム２０２の他の領域、それぞれに供給される可能性を踏まえ、確実に定着可能な温度とすべくヒータ３００の設定温度は高めに設定されていた。この結果、想定される潤滑剤の供給量の範囲において、いかなる供給量の場合であっても定着性能を満足させるためにヒータ３００の設定温度を高めの温度に制御する必要があり、像加熱装置２００の消費エネルギーを低減することができていなかった。

そこで本発明では、サーミスタ２１２に対応するフィルム２０２の領域に供給部材５００から潤滑剤が供給されない構成とした。これにより、ヒータ３００の温度制御の基準となるサーミスタ２１２の出力は、潤滑剤量のばらつきによる影響を受けることがなくなる。つまり、サーミスタ２１２に対応するフィルム２０２の領域は、他の領域に比べ、潤滑剤の影響を受けていないヒータ３００の温度を検知できる他、潤滑剤が供給されないため、フィルム２０２の温度低下は生じない。この結果、定着処理を施すニップ部Ｎにおけるフィルム２０２の温度を定着可能な温度とするため、ヒータ３００の設定温度を制御するに当たり、サーミスタ２１２の出力に含まれる潤滑剤量のばらつきによる影響を無くすことができる。つまり、サーミスタ２１２に対応する領域に比べ、他の領域の潤滑剤量が少ないことを想定し、ヒータ３００の設定温度を高めに設定する必要がなくなる。このため、従来技術に比べて、像加熱装置２００の消費エネルギーを低減することができる。

なお実施例１では、２つの供給部材５００ａ、５００ｂを有する構成としたが、これに限らず、複数個の供給部材５００を有する構成とすればよく、長手方向において複数の供給部材５００の間にサーミスタ２１２を設けた構成とすればよい。例えば図５に示すようにヒータ３００の長手方向に配列された３つの供給部材５００ａ、５００ｂ、５００ｃを有する構成としてもよい。この場合、供給部材５００ａ、５００ｂ、５００ｃのそれぞれに対応して、貯蔵部５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃを有する。供給部材５００ａの長手方向における長さは８０ｍｍ、供給部材５００ｂの長手方向における長さは４２ｍｍ、供給部材５００ｃの長手方向における長さは８０ｍｍとすればよい。また、供給部材５００ａと５００ｂとの間隔は１４ｍｍ、供給部材５００ｂと５００ｃとの間隔は１４ｍｍ、となるように設置すればよい。実施例１と同様、長手方向において、隣り合う複数の供給部材５００の間（供給部材５００ａと供給部材５００ｂの間）と、サーミスタ２１２の位置を一致させており、サーミスタ２１２に対応した設置部には供給部材５００から直接、潤滑剤が供給されない構成となっている。これにより、実施例１同様、潤滑剤の供給量のばらつきによる影響がサーミスタ２１２の出力に含まれることがなく、像加熱装置２００の消費エネルギーを可能な限り低減することができる。

なお、供給部材５００を複数設ける場合にあっては、ニップ部Ｎにおけるフィルム２０２とヒータ３００との摺動性を、左右均等とするため、ニップ部Ｎの長手方向中央に対して対称に配置することが好ましい。摺動性が長手方向の一端側と他端側で不均一になると、フィルム２０２の回転時に回転軸方向への片寄りが発生し、その結果、フィルム２０２端部が摩耗したり、ラッパ状に広がって亀裂が生じたりするなど、フィルム２０２が破損する場合がある。

また実施例では、貯蔵部５０１と供給部材５００を設置する位置として、支持部材２０１のニップ部Ｎに対して搬送方向の上流側の位置に設置する例を示したが、フィルム２０２内部の他の位置に設置しても構わない。例えば、支持部材２０１のニップ部Ｎに対して搬送方向の下流側の位置や、ステー２０４上に設けてもよい。

また、貯蔵部５０１と供給部材５００は、フィルム２０２の回転方向において、設置位置を変えてもよい。例えば、図６に示すように３つの供給部材５００ａ、５００ｂ、５００ｃと３つの貯蔵部５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃを備えた構成において、貯蔵部５０１ｂと供給部材５００ｂのみをニップ部Ｎに対して搬送方向の下流側に設置してもよい。

さらには実施例では、発熱体であるヒータ３００がニップ形成部材を兼ねている構成を示したが、別部材としても構わない。例えば、ニップ形成部材とは別部材の発熱体として、フィルム２０２の回転軌道の内部にハロゲンヒータを設置し、ハロゲンヒータの輻射熱でフィルム２０２を加熱する構成としても良い。また、例えば、フィルム２０２の基層をステンレス等の金属で形成したうえで、フィルム２０２の回転軌道の内部にフィルム２０２を誘導加熱するコイルを設置しても良い。

また実施例では、検温素子としてヒータ３００の裏面にサーミスタ２１２を外付け配設する構成を示したが、他の方法を採用しても構わない。例えば、フィルム２０２の内周面、または外面にサーミスタ２１２を接触するように配設した構成にしてもよい。その他、ヒータ３００の基板上にサーミスタを配置しヒータ３００と一体成形した構成にしてもよい。加えて、サーモパイルなどの非接触で温度検出できる部材を使用して、フィルム２０２の内周面、または外面の温度を検出する構成にしてもよい。いずれの検温素子を用いたとしても、本発明の構成を採用することにより、潤滑剤の供給量のばらつきによる影響がサーミスタ２１２の出力に含まれることがなく、像加熱装置２００の消費エネルギーを可能な限り低減することができる。

また図７に示すように、回転体として加熱体３０１１を内蔵した定着熱ローラ２０１１を用いた像加熱装置２００１に本発明を適用しても良い。像加熱装置２００１は、ランプ等の加熱体３０１１と、中空金属の円筒部材からなる定着熱ローラ２０１１と、無端状フィルム２０２１と、無端状フィルム２０２１を介して定着熱ローラ２０１１と定着ニップ部Ｎを形成するニップ形成部材３００１と、を有する。像加熱装置２００１は、定着ニップ部Ｎで記録材Ｐを挟持搬送しつつ、加熱体３０１１からの熱を定着熱ローラ２０１１を介して付与することで、記録材Ｐ上のトナー像を記録材Ｐ上に定着処理する。このような装置では、温度検出部材であるサーミスタ２１２と潤滑剤供給部材５００の位置関係に本発明を適用することにより、潤滑剤量のばらつきに起因する温度検出のばらつきを抑えることが可能である。

さらに図８に示すように、加熱ニップ部Ｎ１と定着ニップ部Ｎ２が異なる位置となる像加熱装置２００２に本発明を適用しても良い。像加熱装置２００２は、加熱体３０１２と、回転体としての定着ローラ２０１２と、第１の無端状フィルム２０２２と、ニップ形成部材３００２と、第２の無端状フィルム２０２３と、を有する。加熱体３０１２は、第１の無端状フィルム２０２２を介して定着ローラ２０１２と加熱ニップ部Ｎ１を形成するニップ形成部材の機能を兼ねる。ニップ形成部材３００２は、無端状フィルム２０２３を介して定着ローラ２０１２と定着ニップ部Ｎ２を形成する。加熱ニップＮ１にて加熱体３０１２で加熱された第１の無端状フィルム２０２２によって定着ローラ２０１２の表面を加熱し、定着ニップ部Ｎ２にて記録材Ｐを挟持搬送しつつ定着ローラ２０１２の熱を付与することで、トナー像を記録材Ｐ上に定着処理する。温度検出部材であるサーミスタ２１２２やサーミスタ２１２３と潤滑剤供給部材５００の位置関係に本発明を適用することにより、潤滑剤量のばらつきに起因する温度検出のばらつきを抑えることが可能である。

１００画像形成装置
２００定着装置
２０１支持部材
２０２フィルム
２０８加圧ローラ
２１２サーミスタ
３００ヒータ
５００供給部材
５０１貯蔵部
Ｎニップ部
Ｐ記録材

Claims

回転体と、
前記回転体との間でニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、
前記支持部材の周りを回転した際に前記ニップ部で内周面が前記ニップ形成部材と摺動する無端状のフィルムと、
前記回転体または前記フィルムに熱を供給する加熱体と、
を有し、画像を担持した記録材を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、
前記加熱体の温度を制御する制御部へ検知された温度に関する情報を出力する検温素子と、
前記フィルムと接触するように潤滑剤を供給する第１供給部材と、
前記支持部材の長手方向において前記第１供給部材の隣に設けられた、前記フィルムと接触するように潤滑剤を供給する第２供給部材と、
をさらに備え、
前記支持部材の長手方向において、前記第１供給部材と前記第２供給部材の間に前記検温素子が設けられている
ことを特徴とする像加熱装置。
前記支持部材は、潤滑剤を貯蔵する第１貯蔵部を有し、前記第１貯蔵部の開口部を覆うように前記第１供給部材が設けられ、
前記支持部材は、潤滑剤を貯蔵する第２貯蔵部を有し、前記第２貯蔵部の開口部を覆うように前記第２供給部材が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
前記ニップ形成部材は、前記加熱体であり、前記加熱体と前記回転体との間に前記フィルムを介して前記ニップ部が形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の像加熱装置。
前記第１供給部材と前記第２供給部材を含む複数の前記供給部材は、前記ニップ部の長手方向中央に対して対称に配置されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
前記検温素子は、前記ニップ形成部材の温度を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の像加熱装置。
前記検温素子は、前記フィルムの温度を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の像加熱装置。