JP2021056442A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非通紙部の異常昇温の緩和と熱伝導部材の削れ抑制を両立できる加熱装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】ヒータ１１３と、ヒータの周囲を回動し、ヒータで加熱される円筒状の加熱部材１１２と、加熱部材の内面に接触し加熱部材の軌道を規制する規制部１５０を有し、ヒータを保持する保持部材１３０と、加熱部材とともに回転し、加熱部材を介してヒータとニップ部Ｎを形成する加圧部材１１０と、を備え、加圧部材と記加熱部材によってニップ部で記録材を搬送しつつ、記録材のトナー像を加熱する加熱装置であって、ニップ部に対して記録材の搬送方向の上流または下流の一方に配置され、加熱部材と接触することなく、保持部材に保持された熱伝導部材１４０をさらに備え、ニップ部の一方における端部と、記録材の搬送方向の上流または下流の他方における規制部の端部を結ぶ直線よりも、熱伝導部材が加圧部材側に突出しないように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、記録材のトナー像を加熱する加熱装置及び加熱装置を備えた複写機・レーザプリンタ等の画像形成装置に関するものである。加熱装置としては、紙などの記録材に形成された未定着トナー像を記録材に加熱定着させる定着装置が挙げられる。

電子写真方式の複写機・レーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる加熱装置には、従来から熱ローラ方式、フィルム加熱方式などが知られている。フィルム加熱方式の加熱装置は、ヒータと、ヒータと接触しつつ加熱される定着フィルムと、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などを有している。未定着トナー像を担持する記録材は前記ニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、未定着トナー像が記録材に定着される。フィルム加熱方式の加熱装置は、熱ローラ方式の加熱装置における熱ローラに比べ、熱容量の小さいフィルムを定着部材として用いているため定着部材を所定温度に立ち上げるまでの時間を短縮することができる。また定着部材を所定温度に立ち上げるまでの時間が短いため、スタンバイ時に定着部材を暖めておく必要がなく、消費電力を極力低く抑えることが可能である。

前述のフィルム加熱方式の加熱装置では、ヒータの摺動面からのみ定着フィルムに熱伝導を行っているのに対し、ヒータの摺動面以外からも定着フィルムに熱伝導を行う構成の加熱装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された加熱装置は、ヒータの摺動面とは反対側の面と、ヒータの摺動面に垂直な面に、アルミニウム等の板からなる熱伝導部材を接触させ、さらに前記熱伝導部材を定着フィルムの内面にも接触させている。この熱伝導部材により、ヒータの摺動面以外の熱伝導経路を形成したことにより、ヒータから定着フィルムへの高効率な熱伝導が必要とされる高速化への対応が有利になる。また熱伝導部材により、ヒータと定着フィルムの熱の一部を奪うことにより、結果的にヒータと定着フィルムの非通紙部の異常昇温を緩和することが可能となる。

特開２００３−２５７５９２号公報

しかしながら、上記従来の構成においては、熱伝導部材を、ヒータに接触させるだけでなく、定着フィルムの内面にも接触させているため、定着フィルムが熱伝導部材に接触しながら摺動され、熱伝導部材が削れて摩耗してしまう。すると、熱伝導部材による非通紙部の異常昇温の緩和効果も低下してしまう。このように上記従来の構成では、加熱装置における非通紙部の異常昇温を緩和しつつ、熱伝導部材の削れを抑制することが困難である。

そこで、本発明の目的は、加熱装置における非通紙部の異常昇温を緩和しつつ、熱伝導部材の削れを抑制することである。

上記目的を達成するため、本発明は、ヒータと、前記ヒータの周囲を回動し、前記ヒータで加熱される円筒状の加熱部材と、前記加熱部材の内面に接触し前記加熱部材の軌道を規制する規制部を有し、前記ヒータを保持する保持部材と、前記加熱部材とともに回転し、前記加熱部材を介して前記ヒータとニップ部を形成する加圧部材と、を備え、前記加圧部材と前記加熱部材によって前記ニップ部で記録材を搬送しつつ、記録材のトナー像を加熱する加熱装置であって、前記ニップ部に対して記録材の搬送方向の上流または下流の一方に配置され、前記加熱部材と接触することなく、前記保持部材に保持された熱伝導部材をさらに備え、前記ニップ部の前記一方における端部と、記録材の搬送方向の上流または下流の他方における前記規制部の端部を結ぶ直線よりも、前記熱伝導部材が加圧部材側に突出しないように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、加熱装置における非通紙部の異常昇温を緩和しつつ、熱伝導部材の削れを抑制することができる。

実施例１における画像形成装置の断面図 実施例１における加熱装置の断面図 （ａ）、（ｂ）は実施例１における加熱装置の要部断面図 実施例１における加熱装置の熱伝導部材の断面図 （ａ）、（ｂ）は実施例１における加熱装置の要部断面図 （ａ）、（ｂ）は実施例１における加熱装置の要部断面図 実施例１における端部昇温緩和効果および熱伝導部材の削れ確認の結果を表す表図 実施例２における加熱装置の要部断面図 （ａ）、（ｂ）は実施例３における加熱装置の熱伝導部材の斜視図 （ａ）、（ｂ）は実施例４における加熱装置の要部断面図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例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、本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り、本発明の範囲を以下の実施例に限定する趣旨のものではない。

〔実施例１〕
本発明の実施例１における加熱装置を備えた画像形成装置について説明する。まず、本実施例における画像形成装置の本体構成を説明し、次いで画像形成装置に用いられる加熱装置について詳しく説明する。

（画像形成装置）
図１を用いて、実施例１における加熱装置を備えた画像形成装置の一例を説明する。図１は、実施例１における画像形成装置の断面図である。

本実施例における画像形成装置５０は、感光ドラム１上のトナー像を記録材Ｐに転写する電子写真方式の画像形成装置である。像担持体である感光ドラム１の周面には、回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿って順に、帯電器２、レーザ光Ｌを感光ドラム１に照射する露光装置３、現像器５、転写ローラ１０、及び感光ドラムクリーナ１６が配置されている。まず感光ドラム１は、その表面が帯電器２によってマイナス極性に帯電される。次に帯電された感光ドラム１は、露光装置３のレーザ光Ｌにより、その表面上に静電潜像が形成（露光された部分は表面電位が上がる）される。本実施例のトナーはマイナス極性に帯電されており、ブラックトナーが入った現像器５によって、感光ドラム１上の静電潜像部にマイナス極性に帯電されたトナーが付着し、感光ドラム１上にトナー像Ｔが形成される。記録材Ｐは、給送ローラ４によって給送され、搬送ローラ６によって感光ドラム１と転写ローラ１０が対向する転写ニップＮＴｒに搬送される。転写ローラ１０に不図示の電源からトナーの極性とは逆の極性であるプラス極性の転写バイアスが印加され、感光ドラム１上のトナー像Ｔは、転写ニップＮＴｒにおいて記録材Ｐに転写される。転写後の感光ドラム１は、弾性体ブレードを有する感光ドラムクリーナ１６によって表面の転写残トナーが除去される。トナー像Ｔを担持した記録材Ｐは、加熱装置１００に搬送され、表面のトナー像Ｔの加熱定着が行われる。

（加熱装置）
次いで図２を用いて、本実施例における加熱装置１００について説明する。図２は、実施例１における加熱装置１００の断面図である。本実施例の加熱装置１００は、フィルム加熱方式の加熱装置である。

なお、図２において、矢印Ａ方向は記録材Ｐの搬送方向である。また図２において、矢印Ｂ方向は記録材Ｐの搬送方向（矢印Ａ方向）と直交する幅方向であり、加圧ローラ１１０や定着フィルム１１２の回転中心となる軸線方向である。

加熱装置１００は、ヒータ１１３と、加熱部材である定着フィルム１１２と、保持部材であるヒータホルダ１３０と、加圧部材である加圧ローラ１１０と、熱伝導部材１４０と、を有する。ヒータ１１３と熱伝導部材１４０はヒータホルダ１３０に保持されている。円筒状の無端ベルトである定着フィルム１１２は、ヒータホルダ１３０に回転移動可能に保持され、ヒータホルダ１３０に保持されたヒータ１１３の周囲を回動し、ヒータ１１３で加熱される。加圧ローラ１１０は、定着フィルム１１２を介してヒータ１１３に圧接されており、ヒータ１１３と定着ニップＮを形成している。ニップ部である定着ニップＮは、記録材の搬送方向（矢印Ａ方向）において、加圧ローラ１１０と定着フィルム１１２が加圧により接触している接触領域である。加圧ローラ１１０が矢印Ｒ１方向に回転されると、定着ニップＮにてヒータ１１３に対して圧接された定着フィルム１１２が、加圧ローラ１１０に従動して矢印Ｒ２方向に回転される。ヒータ１１３は定着ニップＮにて定着フィルム１１２の内面と矢印Ａ方向に摺動し、定着フィルム１１２を内側から加熱する。未定着トナー像Ｔが転写された記録材Ｐは、定着ニップＮにて加圧ローラ１１０と定着フィルム１１２によって矢印Ａ方向に搬送され、ヒータ１１３に加熱された定着フィルム１１２を通して加熱され、記録材Ｐにトナー像Ｔが定着される。

（定着フィルム）
本実施例の定着フィルム１１２は、変形させない円筒状の状態で外径がφ１８ｍｍであり、厚み方向には多層構成となっている。定着フィルム１１２の層構成としては、フィルムの強度を保つための基層と、フィルム表面への汚れの付着を低減するための離型層からなる。

定着フィルム１１２の基層の材質は、ヒータ１１３に加熱されるため耐熱性が必要であり、またヒータ１１３と摺動するため強度も必要である。そのため、定着フィルム１１２の基層の材質は、ステンレス鋼やニッケルなどの金属や、ポリイミドなどの耐熱性樹脂を用いると良い。本実施例では、定着フィルム１１２の基層の材質としてポリイミド樹脂を用い、熱伝導率と強度を向上させるためカーボン系のフィラーを添加して用いた。定着フィルム１１２の基層の厚さは薄いほどヒータ１１３の熱を定着フィルム１１２に伝達しやすいが、薄すぎると強度が低下するため、１５μｍ〜１００μｍ程度が好ましく、本実施例では５０μｍとした。

定着フィルム１１２の離型層の材質は、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂を用いると好ましい。本実施例では定着フィルム１１２の離型層の材質はフッ素樹脂の中でも離型性と耐熱性に優れるＰＦＡを用いた。定着フィルム１１２の離型層は、基層にチューブを被覆させたものでも良いが、基層の表面を塗料でコートしたものでも良く、本実施例では薄肉成型に優れるコートにより離型層を成型した。定着フィルム１１２の離型層は薄いほどヒータ１１３の熱を定着フィルム１１２に伝達しやすいが、薄すぎると耐久性が低下するため、５μｍ〜３０μｍ程度が好ましく、本実施例では１０μｍとした。

また、本実施例では使用していないが、定着フィルム１１２の基層と離型層の間に、弾性層を設けても良い。その場合、弾性層の材質としては、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどが用いられる。

（加圧ローラ）
本実施例の加圧ローラ１１０は外径φ２０ｍｍであり、φ１２ｍｍの鉄などの金属製の芯金１１７に、厚さ４ｍｍの弾性層１１６が形成されている。加圧ローラ１１０の弾性層１１６の材質としては、ソリッドゴムや、発泡ゴムが用いられる。発泡ゴムは、低熱容量で熱伝導率が低く、加圧ローラ１１０の表面の熱が内部へ吸収され難いため、表面温度が上昇しやすく、所定の定着温度までの立ち上がり時間を短縮できる利点がある。本実施例においては、加圧ローラ１１０の弾性層１１６の材質としてシリコーンゴムを発泡した発泡ゴムを使用した。

加圧ローラ１１０の外径は小さい方が熱容量を抑えられるが、小さ過ぎると定着ニップＮの幅が狭くなってしまうので適度な径が必要である。本実施例では、加圧ローラ１１０の外径をφ２０ｍｍとした。加圧ローラ１１０の弾性層１１６の肉厚に関しても、薄過ぎれば金属製の芯金１１７に熱が逃げるので適度な厚みが必要である。本実施例では、加圧ローラ１１０の弾性層１１６の厚さを４ｍｍとした。加圧ローラ１１０の弾性層１１６の上には、トナーの離型層として、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）からなる離型層１１８が形成されている。加圧ローラ１１０の離型層１１８は定着フィルム１１２の離型層同様、弾性層１１６にチューブを被覆させたものでも弾性層１１６の表面を塗料でコートしたものでも良いが、本実施例では、耐久性に優れるチューブを使用した。加圧ローラ１１０の離型層１１８の材質としては、ＰＦＡの他に、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂や、離型性の良いフッ素ゴムやシリコーンゴム等を用いても良い。

加圧ローラ１１０は、定着フィルム１１２を介してヒータ１１３に加圧される力が同じであっても、加圧ローラ１１０の表面硬度が低いほど、定着ニップＮの矢印Ａ方向の幅が得られる。本実施例では、加圧ローラ１１０の表面硬度が、Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度（４．９Ｎ荷重）で５０°のものを使用した。加圧ローラ１１０は、不図示の加圧手段によりヒータ１１３に加圧されている。加圧手段による加圧力は、総圧１４ｋｇｆとした。加圧ローラ１１０は、不図示の回転手段により矢印Ｒ１方向に表面移動速度２００ｍｍ／ｓｅｃで回転されるようになっている。

（ヒータ）
本実施例のヒータ１１３はフィルム加熱方式の加熱装置で用いられる一般的なヒータであり、セラミック製の基板上に抵抗発熱体を設けたものを用いている。ヒータ１１３は、記録材Ｐの搬送方向（矢印Ａ方向）の幅６ｍｍ、厚さ１ｍｍのセラミック製の基板表面に、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）の抵抗発熱体をスクリーン印刷により厚さ１０μｍで塗工し、その上に発熱体保護層として厚さ５０μｍのガラスで覆ったものを用いた。また、セラミック基板あるいは定着フィルム１１２の温度を検知する不図示の温度検知素子の信号に応じて、抵抗発熱体に流す電流を適切に制御することで、ヒータ１１３の温度を調整している。

（熱伝導部材）
図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて、本実施例の熱伝導部材１４０について説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）はヒータ１１３と定着フィルム１１２と熱伝導部材１４０の位置関係を拡大して示した概略図である。

本実施例の熱伝導部材１４０は、定着ニップＮに記録材Ｐを連続通紙した時の定着フィルム１１２の非通紙部の昇温を緩和するための均熱部材である。図３（ａ）に示すように、本実施例の熱伝導部材１４０は、記録材を連続通紙した際の定着フィルム１１２の非通紙部の昇温を緩和するために、定着フィルム１１２の内面近傍に配置されている。また、熱伝導部材１４０は、熱伝導部材１４０の削れを抑制するために、定着フィルム１１２の内面に接触することなく、ヒータホルダ１３０に保持されている。例えば、熱伝導部材１４０は、シリコンボンドなどの接着剤によってヒータホルダ１３０に接着されている。熱伝導部材１４０は、定着ニップＮに対して記録材の搬送方向の上流または下流の一方に配置されている。本実施例の熱伝導部材１４０は、定着ニップＮに対して記録材の搬送方向の一方（矢印Ａ方向の上流側）に配置されている。

熱伝導部材１４０の材質としては、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質を持つものが望ましい。本実施例においては、熱伝導率が１４０Ｗ／ｍ・Ｋ程度のアルミ合金を用いた。

（ヒータホルダ）
ヒータホルダ１３０は、ヒータ１１３及び熱伝導部材１４０を保持している。ここでは、ヒータホルダ１３０は、熱伝導部材１４０を、ヒータ１１３よりも搬送方向の上流側に保持している。さらにヒータホルダ１３０は、円筒状の定着フィルム１１２を回転移動可能に保持している。

（規制部）
ヒータホルダ１３０は、定着フィルム１１２の内面に接触し、定着フィルム１１２の軌道を規制する規制部１５０を有している。規制部１５０は、加圧ローラ１１０と定着フィルム１１２との接触領域である定着ニップＮの前記一方における端部Ｅと、熱伝導部材１４０を介して記録材の搬送方向の他方（矢印Ａ方向の下流側）における規制部１５０の端部Ｃとを結ぶ直線Ｓよりも、熱伝導部材１４０が加圧ローラ側（加圧部材側）に突出しないように、定着フィルム１１２の軌道を規制する。これにより、ヒータホルダ１３０に保持された熱伝導部材１４０の表面と前記直線Ｓとの間には、ギャップＧが形成される。ここで、記録材の搬送方向の他方における規制部１５０の端部Ｃとは、規制部１５０の定着フィルム１１２の内面との接触部（面接触を含む）において、記録材の搬送方向の他方の端部である。

（熱伝導部材１４０と直線ＳとのギャップＧの定義）
図３（ｂ）を用いて、熱伝導部材１４０と直線ＳとのギャップＧの定義を説明する。定着ニップＮの前記一方における端部Ｅと、熱伝導部材１４０を介して前記他方における規制部１５０の端部Ｃを結んだ直線Ｓは、定着フィルム１１２の搬送軌道のガイド直線である。その直線Ｓに対して熱伝導部材１４０から垂線をおろし、その距離が最短となる最短距離をギャップＧとする。なお、ギャップＧはヒータ１１３の位置に対する熱伝導部材１４０の配置が、搬送方向Ａの上流側の場合においても、下流側においても同様の定義とする。

（ギャップＧによる熱伝導）
熱伝導部材１４０が定着フィルム１１２と非接触であった場合でも、熱伝導部材１４０と定着フィルム１１２の間のギャップＧが十分狭い場合は、そのギャップＧに存在する空気層が熱を伝達する。そのため、定着フィルム１１２や熱伝導部材１４０の削れを抑制しながら、記録材Ｐの連続通紙により昇温した定着フィルム１１２の非通紙部からギャップＧを介して対向する熱伝導部材１４０に熱が伝達される。さらに熱伝導部材１４０の非通紙部に対応する領域から通紙部に対応する領域に熱が伝達されて、熱伝導部材１４０の長手方向Ｂにおける熱のムラが抑制されるように均熱化される。これによって、定着フィルム１１２や熱伝導部材１４０の削れを抑制しながら、記録材の連続通紙時の定着フィルム１１２の非通紙部の異常昇温を緩和することができる。なお、ここでは、熱伝導部材１４０と定着フィルム１１２の間のギャップＧに存在する空気層が熱を伝達する場合を例示したが、これに限定されるものではなく、前記ギャップＧに存在するのがグリス層であっても熱を伝達できる。

図３（ｂ）に示すように、熱伝導部材１４０は、記録材の搬送方向Ａに垂直な方向の断面形状が、前記搬送方向Ａに垂直な方向の長さよりも前記搬送方向Ａの長さの方が長い平板である。すなわち、熱伝導部材１４０の搬送方向Ａの長さをＸ、搬送方向Ａに垂直な方向の長さをＹとすると、断面積Ｘ・Ｙが一定の時、アスペクト比Ｘ／Ｙが大きいほど熱容量を保ちつつ均熱効果を大きくすることができる。

また、図４に示すように、熱伝導部材１４０の定着フィルム側の表面の表面粗さを完全に平坦な面より粗くしたものを用いることが好ましい。具体的には、熱伝導部材１４０の定着フィルム側の表面の表面性のパラメータとして、表面の展開面積比Ｓｄｒ（完全な平面に対して増加している面積の割合）と表面の算術平均高さＳａ（凹部と凸部の高さの絶対値の平均）を用いた。詳しくは、後述する評価方法にて説明する。このように、定着フィルムに対向する熱伝導部材１４０の表面の表面積を大きくすることで、より高い均熱効果を得ることができる。

また、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す直線Ｓはヒータ１１３の摺動面と水平であるが、これに限定されるものではない。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、記録材の搬送の制約等で直線Ｓの傾きが変わった場合でもギャップＧを小さく保つために、直線Ｓの傾きに応じて熱伝導部材１４０を傾けて配置することが重要である。具体的には、熱伝導部材１４０の搬送方向Ａとは垂直な方向の断面形状の長辺が直線Ｓに対して水平になるように、熱伝導部材１４０を傾けて配置する。これにより、記録材の搬送の制約等で直線Ｓの傾きが変わった場合でもギャップＧを小さく保つことができる。

また、熱伝導部材１４０を、定着ニップＮに対して記録材の搬送方向の上流側（矢印Ａ方向の上流側）に配置した構成（図３（ａ）参照）を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、図６（ａ）に示すように、熱伝導部材１４１を、定着ニップＮに対して記録材の搬送方向の下流側（矢印Ａ方向の下流側）に配置しても良い。すなわち、熱伝導部材１４０を、定着ニップＮに対して記録材の搬送方向の上流または下流の一方に配置している。あるいは、図６（ｂ）に示すように、熱伝導部材１４０，１４１を、定着ニップＮに対して記録材の搬送方向の上流側（矢印Ａ方向の上流側）及び下流側の両方に配置しても良い。なお、図６（ｂ）において、定着ニップＮに対して記録材の搬送方向の上流を一方、下流を他方とする。図６（ｂ）において、直線Ｓ１は、定着ニップＮの前記一方における端部Ｅ１と熱伝導部材１４０を介して前記他方における規制部１５０の端部Ｃ１とを結ぶ直線であり、規制部１５０は直線Ｓ１よりも、熱伝導部材１４０が加圧ローラ側に突出しないように、定着フィルム１１２の軌道を規制する。一方、直線Ｓ２は、定着ニップＮの前記他方における端部Ｅ２と熱伝導部材１４１を介して前記一方における規制部１５１の端部Ｃ２とを結ぶ直線であり、規制部１５１は直線Ｓ２よりも、熱伝導部材１４１が加圧ローラ側に突出しないように、定着フィルム１１２の軌道を規制する。

（ギャップＧと非通紙部の昇温緩和効果の関係）
記録材を連続通紙した際の定着フィルム１１２の非通紙部の昇温緩和効果は、熱伝導部材１４０と定着フィルム１１２のギャップＧが重要である。そのため、本実施例において、ギャップＧと非通紙部の昇温緩和効果の関係性を検討した。

（評価方法）
本実施例で行う記録材の連続通紙時の定着フィルムの非通紙部の昇温緩和効果の評価方法を説明する。環境は温度２３℃、湿度５０％、Ｒ．Ｈ．の常温常湿環境とした。コールド状態から、平均印字率２％の低印字画像を５０枚連続通紙し、Ｂ５サイズの用紙を２５枚連続通紙した後と５０枚連続通紙した後の定着フィルム１１２の非通紙部の表面温度を確認した。用紙はＣＳ−０６８（６８ｇ／ｍ２、Ｂ５）の開直紙を使用した。また、温調温度は１８０℃とした。本実施例においては、熱容量が０．４６Ｊ／Ｋ、表面の展開面積比Ｓｄｒが０．１８％、表面の算術平均高さＳａが０．５μｍであり、断面形状がＸ＝１．５ｍｍもしくは３．０ｍｍ、Ｙ＝０．３ｍｍの熱伝導部材を用いた。

ここでは、熱伝導部材１４０を搬送方向Ａの上流側のみ、下流側のみ、上流側及び下流側の３パターン、かつ、ギャップＧを０〜１．４ｍｍの間で０．２ｍｍずつ変化させたそれぞれ８種類の構成を用意し、熱伝導部材１４０が配置されていない構成を含めて２５種類の構成を比較検証した。また、今回検証した構成においては所定の定着温度までの立ち上がり時間に大きな影響はなかった。

各構成の検証結果を図７に示す。図７は、実施例１における非通紙部の昇温緩和効果および熱伝導部材の削れ確認の結果を表す表図である。図７より、ギャップＧが１．２ｍｍ以下の比較構成ａ'〜ｃ'と実施構成ａ〜ｒにおいて、ギャップＧが１．４ｍｍ以上の比較構成ｄ'〜ｆ'や熱伝導部材の配置がない構成ｇ'と比べて非通紙部の昇温緩和効果が得られることがわかった。ただし、ギャップＧが０ｍｍの比較構成ａ'〜ｃ'において、定着フィルム１１２と熱伝導部材１４０が接触しているために熱伝導部材１４０の削れが発生した。

また、今回の検証結果において、ヒータ１１３に対する熱伝導部材１４０の配置に関しては、ヒータ１１３に対して熱伝導部材１４０が搬送方向の上流側に配置されても、または下流側に配置されても大きな違いが見られなかった。

このことから、定着フィルム１１２の非通紙部の昇温緩和効果を得るためには、熱伝導部材１４０をヒータ１１３の搬送方向上流側又は下流側の少なくとも一方に、ギャップＧを０ｍｍより大きく、かつ、１．２ｍｍ以下となるように配置する必要がある。

上述したように構成することで、加熱装置における非通紙部の異常昇温を緩和しつつ、熱伝導部材の削れを抑制することができる。

なお、本実施例においては、表面の算術平均高さＳａが０．５μｍの熱伝導部材１４０を用いたが、熱伝導部材１４０の表面の凹部から定着フィルム１１２の内面までのギャップＧが１．４ｍｍ以上になった場合に熱伝導部材の均熱効果が小さくなる可能性がある。そのため、熱伝導部材１４０の表面の算術平均高さＳａは１００μｍ以下であることが望ましい。すなわち、熱伝導部材１４０の定着フィルム側の表面の表面粗さは、表面の算術平均高さＳａが１００μｍ以下であり、かつ、表面の展開面積比Ｓｄｒが完全に平坦な面よりも大きいことが好ましい。このように定着フィルムに対向する熱伝導部材１４０の表面の表面積を大きくすることで、より高い均熱効果を得ることができる。

〔実施例２〕
本発明の実施例２に係る加熱装置について説明する。実施例２では、加熱装置の熱伝導部材１４０の形状が異なるのみで、それ以外の構成は前述した実施例１と同様であるため、画像形成装置及び加熱装置の概略構成の説明は省略する。

本実施例の特徴である熱伝導部材１４０の形状について図８を用いて説明する。本実施例においては、熱伝導部材１４０として、Ｌ字形状の断面のアルミ平板を用いている。詳しくは、本実施例の熱伝導部材１４０は、記録材の搬送方向Ａに垂直な方向の断面形状が、定着フィルム１１２の内面と接触することなく対向する第１の面１４０ａと、ヒータ１１３と対向する第２の面１４０ｂと、からなるＬ字型である。さらに熱伝導部材１４０は、Ｌ字型の長辺である第２の面１４０ｂを搬送方向Ａと水平な方向に配置し、短辺である第１の面１４０ａをヒータ１１３の熱伝導部材側の端部に対向し、かつ、搬送方向Ａと垂直な方向に配置した。本実施例において、熱伝導部材１４０の第２の面１４０ｂと直線ＳとのギャップＧは、前述した実施例１におけるギャップＧと同じであり、０．２ｍｍとした。本実施例においては、熱伝導部材１４０の第１の面１４０ａとヒータ１１３の熱伝導部材側の端部の面との間にギャップＧ'を設けている。

（熱伝導部材１４０とヒータ１１３とのギャップＧ'の定義）
図８を用いて、熱伝導部材１４０とヒータ１１３とのギャップＧ'の定義を説明する。熱伝導部材１４０の短辺である第１の面１４０ａから搬送方向Ａと垂直な方向の面であるヒータ１１３の熱伝導部材側の端部の面に対して垂線をおろし、その距離が最短となる最短距離をギャップＧ'とする。

（ギャップＧ'による熱伝導）
実施例１と同様に、熱伝導部材１４０がヒータ１１３と非接触であった場合でも、ギャップＧ'が十分狭い場合は、ギャップＧ'の空気層においても熱の伝達が発生する。そのため、記録材の連続通紙時において、非通紙部に蓄積されたヒータ１１３の熱を熱伝導部材１４０が受け取る。これにより、ヒータ１１３の所定の定着温度までの立ち上がり時間を短縮しつつ、ヒータ１１３の長手方向Ｂにおける熱のムラを抑制する均熱効果がある。

熱伝導部材１４０の断面積が一定の時、アスペクト比Ｘ／ＹとＸ'／Ｙ'が大きいほど熱容量を保ちつつ均熱効果を大きくすることができる。本実施例においては、熱容量が０．６２Ｊ／Ｋであり、Ｌ字型の長辺（第２の面１４０ｂ）の形状が搬送方向Ａの長さをＸ、搬送方向Ａに垂直な方向の長さをＹとして、Ｘ＝３ｍｍ、Ｙ＝０．３ｍｍとし、短辺（第１の面１４０ａ）の形状が搬送方向Ａと垂直な方向の長さをＸ'、搬送方向Ａと水平な方向の長さをＹ'として、Ｘ'＝１ｍｍ、Ｙ'＝０．３ｍｍとした熱伝導部材１４０を用いた。

本実施例においても、前述したギャップＧ'により、記録材の連続通紙時のヒータ１１３の非通紙部の昇温を緩和する効果が得られる。ギャップＧ'の距離は、熱の伝達を効率よく行うため、ギャップＧと同様に、０ｍｍより大きく、１．２ｍｍ以下とすることが望ましい。本実施例においては、ギャップＧ'の距離を０．２ｍｍとした。

また、本実施例においても、前述した実施例１と同様に、定着フィルムに対向する熱伝導部材１４０の表面の表面積、ヒータに対向する熱伝導部材１４０の表面の表面積を大きくすることで、より高い均熱効果を得ることができる。

本実施例においても、上述したように構成することで、加熱装置における非通紙部の異常昇温を緩和しつつ、熱伝導部材の削れを抑制することができる。

〔実施例３〕
本発明の実施例３に係る加熱装置について説明する。実施例３では、加熱装置の熱伝導部材１４０の形状が異なるのみで、それ以外の構成は前述した実施例１と同様であるため、画像形成装置及び加熱装置の概略構成の説明は省略する。

本実施例の特徴である熱伝導部材１４０の形状について図９（ａ）及び図９（ｂ）を用いて説明する。図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、本実施例の熱伝導部材１４０は、記録材の搬送方向と直交する幅方向である長手方向Ｂにおいて、熱伝導部材１４０の断面形状を長手方向Ｂの位置によって変える。これにより、熱伝導部材１４０の長手方向Ｂにおいて、熱伝導度と熱容量を変化させることができる。本実施例においては、熱伝導部材１４０を、長手方向Ｂの端部の断面積Ｘ・Ｙを、中央部の断面積Ｘ・Ｙに比べて大きくする。すなわち、本実施例の熱伝導部材１４０は、記録材の搬送方向に垂直な方向の断面積が、記録材の搬送方向と直交する幅方向において、端部の断面積≧中央部の断面積の関係を満たすように構成されている。これにより、熱伝導部材１４０は、長手方向において端部の熱伝導度を大きく、中央部の熱容量を小さくしている。

本実施例においては、図９（ａ）に示すように、熱伝導部材１４０の長手方向の端部から中央部にかけて緩やかなカーブを描きながら厚みＹが小さくなる構成を例として挙げた。また、図９（ｂ）に示すように、熱伝導部材１４０の中央部が端部に比べて切り抜かれるように厚みＹが小さくなる構成を例として挙げた。

本実施例においても、上述したように構成することで、加熱装置における非通紙部の異常昇温を緩和しつつ、熱伝導部材の削れを抑制することができる。

〔実施例４〕
本発明の実施例４に係る加熱装置について説明する。実施例４では、加熱装置のヒータホルダの形状と規制部の配置構成が異なる。また、定着フィルムの軌道を規制する規制部による直線Ｓの定義が異なっている。それ以外の構成は実施例１と同様であるため、画像形成装置及び加熱装置の概略構成の説明は省略する。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を用いて、加熱装置のヒータホルダの形状と規制部の配置構成、および規制部による直線Ｓの定義について説明する。熱伝導部材１４０は、定着ニップＮに対して記録材の搬送方向（矢印Ａ方向）の上流または下流側の一方に配置されている。本実施例において、熱伝導部材１４０は、定着ニップＮに対して記録材の搬送方向の上流に配置されている。熱伝導部材１４０は、定着フィルム１１２と接触することなく、ヒータホルダ１３０に保持されている。ヒータホルダ１３０に設けられた規制部は、記録材の搬送方向の上流側に位置し、定着フィルム１１２の内面に接触して定着フィルム１１２の軌道を規制する第１規制部１５０ａと、記録材の搬送方向の下流側に位置し、定着フィルム１１２の内面に接触して定着フィルム１１２の軌道を規制する第２規制部１５０ｂと、を有している。そして、第１規制部１５０ａの定着フィルム１１２の内面との接触部における記録材の搬送方向の下流の端部Ｃ１と、第２規制部１５０ｂの定着フィルム１１２の内面との接触部における記録材の搬送方向の上流の端部Ｃ３とを結ぶ直線を直線Ｓとする。この２つの規制部１５０ａ，１５０ｂは、前記直線Ｓよりも、熱伝導部材１４０が加圧ローラ側（加圧部材側）に突出しないように、定着フィルム１１２の軌道を規制する。この２つの規制部１５０ａ，１５０ｂによって決まる直線Ｓは定着フィルム１１２の搬送軌道のガイド直線であり、固定された規制部によって決まるため、定着フィルム１１２の搬送軌道の予測が容易となる。そのため、直線Ｓに対して広い範囲で安定して小さいギャップＧを保つことができ、定着フィルム１１２の非通紙部の昇温を緩和しつつ、熱伝導部材１４０の削れを抑制することができる範囲をより広くすることができる。

なお、前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。また、記録材担持体を使用し、該記録材担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。あるいは、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を記録材に一括して転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられる加熱装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ …端部
Ｅ，Ｅ１，Ｅ２ …端部
Ｇ，Ｇ' …ギャップ
Ｎ …定着ニップ
Ｐ …記録材
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２ …直線
５０ …画像形成装置
１００ …加熱装置
１１０ …加圧ローラ
１１２ …定着フィルム
１１３ …ヒータ
１３０ …ヒータホルダ
１４０，１４１ …熱伝導部材
１４０ａ，１４０ｂ …面
１５０，１５０ａ，１５０ｂ，１５１ …規制部

Claims (15)

1. ヒータと、
   前記ヒータの周囲を回動し、前記ヒータで加熱される円筒状の加熱部材と、
   前記加熱部材の内面に接触し前記加熱部材の軌道を規制する規制部を有し、前記ヒータを保持する保持部材と、
   前記加熱部材とともに回転し、前記加熱部材を介して前記ヒータとニップ部を形成する加圧部材と、
   を備え、前記加圧部材と前記加熱部材によって前記ニップ部で記録材を搬送しつつ、記録材のトナー像を加熱する加熱装置であって、
   前記ニップ部に対して記録材の搬送方向の上流または下流の一方に配置され、前記加熱部材と接触することなく、前記保持部材に保持された熱伝導部材をさらに備え、
   前記ニップ部の前記一方における端部と、記録材の搬送方向の上流または下流の他方における前記規制部の端部を結ぶ直線よりも、前記熱伝導部材が加圧部材側に突出しないように構成されている
   ことを特徴とする加熱装置。
2. 前記熱伝導部材と前記直線とのギャップは、０ｍｍより大きく、かつ、１．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記熱伝導部材と前記直線と間の前記ギャップにグリス層が存在することを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
4. 前記熱伝導部材は、記録材の搬送方向に垂直な方向の断面形状が、前記搬送方向に垂直な方向の長さよりも前記搬送方向の長さの方が長い平板であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加熱装置。
5. 前記熱伝導部材は、記録材の搬送方向に垂直な方向の断面形状が、前記加熱部材の内面と接触することなく、対向する第１の面と、前記ヒータと対向する第２の面と、からなるＬ字型であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加熱装置。
6. 前記熱伝導部材は、記録材の搬送方向に垂直な方向の断面積が、記録材の搬送方向と直交する幅方向において、端部の断面積≧中央部の断面積の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の加熱装置。
7. 前記熱伝導部材は、加熱部材の内面と対向する位置の前記ヒータの前記搬送方向の上流側および下流側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の加熱装置。
8. ヒータと、
   前記ヒータの周囲を回動し、前記ヒータで加熱される円筒状の加熱部材と、
   前記加熱部材とともに回転し、前記加熱部材を介して前記ヒータとニップ部を形成する加圧部材と、
   記録材の搬送方向の上流側に位置し、前記加熱部材の内面に接触して前記加熱部材の軌道を規制する第１規制部と、記録材の搬送方向の下流側に位置し、前記加熱部材の内面に接触して前記加熱部材の軌道を規制する第２規制部と、を有し、前記ヒータを保持する保持部材と、
   を備え、前記加圧部材と前記加熱部材によって前記ニップ部で記録材を搬送しつつ、記録材のトナー像を加熱する加熱装置であって、
   前記ニップ部に対して記録材の搬送方向の上流または下流側の一方に配置され、前記加熱部材と接触することなく、前記保持部材に保持された熱伝導部材と、をさらに備え、
   前記第１規制部と前記第２規制部とを結ぶ直線よりも、前記熱伝導部材が加圧部材側に突出しないように構成されている
   ことを特徴とする加熱装置。
9. 前記熱伝導部材と前記直線とのギャップは、０ｍｍより大きく、かつ、１．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の加熱装置。
10. 前記熱伝導部材と前記直線と間の前記ギャップにグリス層が存在することを特徴とする請求項９に記載の加熱装置。
11. 前記熱伝導部材は、記録材の搬送方向に垂直な方向の断面形状が、前記搬送方向に垂直な方向の長さよりも前記搬送方向の長さの方が長い平板であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の加熱装置。
12. 前記熱伝導部材は、記録材の搬送方向に垂直な方向の断面積が、記録材の搬送方向と直交する幅方向において、端部の断面積≧中央部の断面積の関係を満たすことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の加熱装置。
13. 前記熱伝導部材は、加熱部材の内面と対向する位置の前記ヒータの前記搬送方向の上流側および下流側に配置されていることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の加熱装置。
14. 前記熱伝導部材は、加熱部材の内面と対向する表面の算術平均高さが１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の加熱装置。
15. 記録材に形成されたトナー像を加熱する加熱装置を備えた画像形成装置であって、前記加熱装置として、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の加熱装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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