JP5478409B2 - 定着装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体上に加熱定着させる定着装置、およびそれを備えた画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置は、基本的な構成要素として、像担持体（例えば感光体ドラム）上に画像を形成する画像形成部と、像担持体上のトナー像を記録媒体の一例としての用紙上に転写させる転写部と、用紙上に転写されたトナー像を該用紙上に加熱定着させる定着装置とを含む。

定着装置は、起動時のウォームアップタイムの短縮や省エネルギー等の要望から、熱容量を少なく設定できるベルト方式を採用したものが増えてきている。また、急速加熱や高効率加熱が可能な電磁誘導加熱（ＩＨ）方式が注目されている。電磁誘導加熱方式は、誘導コイルに高周波電流を流して発生させた磁界によって定着ローラや定着ベルトに誘導電流を誘起させ、定着ローラや定着ベルト自体が持つ抵抗を利用して定着ローラや定着ベルトをジュール発熱（誘導加熱）させ、このジュール熱により、定着ローラ（または定着ベルト）と加圧ローラとの間のニップ部においてトナー像を用紙上に定着するものである。電磁誘導加熱方式とベルト方式とを組み合わせた定着装置が製品化されている。

ベルト方式と電磁誘導加熱方式とを組み合わせた場合、コイルのレイアウトの容易さ、コイルの冷却の容易さ、ベルトを直接加熱できること等のメリットが挙げられる。一方、電磁誘導加熱方式は加熱能力が高いため、定着ローラや定着ベルトが過昇温しやすいという問題がある。

定着ローラや定着ベルトの過昇温は、定着ローラの軸方向両端部（定着ベルトの場合、幅方向の両端部）において発生しやすい。定着ローラの軸方向両端部（定着ベルトの幅方向両端部）は、用紙の幅方向サイズが小さい場合、ニップ部において用紙に接触しない非通紙領域となる。非通紙領域では、加熱定着が行われないため、小サイズの用紙に対して連続印字を行う場合、非通紙領域が過昇温する。小サイズの用紙に対して印字を行った後に大サイズの用紙に対して印字を行うと、大サイズ用紙上に転写されたトナー像における過昇温領域に接触した部分から、トナーが熱によって過昇温領域に付着する。付着したトナーは、次に定着処理される用紙上のトナー像に付着して、画像不良、いわゆる画像オフセットを発生させる。また、過昇温領域は熱劣化しやすい。

非通紙領域での過昇温を抑制する技術として、特許文献１および特許文献２のものが知られている。特許文献１の定着装置は、定着ベルトの幅方向（つまり、用紙の搬送方向と直交する方向）に沿って並べた複数の励磁コイルユニットを含み、各励磁コイルユニットが発生させる磁界を用紙のサイズに応じて適宜調整することにより、用紙が小サイズの場合であっても定着ベルトが非通紙領域において過昇温することを抑制している。

また、引用文献２の定着装置は、定着ローラと、定着ローラの軸方向に沿って延びて該定着ローラに対して離接可能な均熱筒とを含み、用紙が小サイズの場合、均熱筒を定着ローラに接触させて、非通紙領域において発生したジュール熱を均熱筒に移動させることにより、用紙が小サイズの場合であっても定着ローラが非通紙領域において過昇温することを抑制している。

特開平８−１６００６号公報 特開２０００−１３７３９９号公報

しかしながら、特許文献１の定着装置は、複数の励磁コイルユニットを用いているうえに、用紙サイズに応じて各励磁コイルユニットに対する通電を独立に選択的に制御する必要があるため、構成が複雑になることが避けられないと共に、コストが嵩む。

また、特許文献２の定着装置では、均熱筒を定着ローラに対して離接させる構成を採用しているため、用紙上に転写されたトナー像からトナーが定着ローラに付着し、そのトナーが定着ローラから均熱筒に付着する可能性がある。そのため、均熱筒が付着トナーで汚れてしまい、その付着トナーが均熱筒から定着ローラを介してニップ部を通過しようとする用紙に付着すると、画像不良が発生する。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、構成の複雑化およびコストの増加を避けつつ、画像オフセット等の画像不良を抑制することが可能な定着装置、およびそれを備えた画像形成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に、本発明に係る定着装置は、発熱可能な発熱層を有し、所定の方向に回転する第１回転体と、前記第１回転体との間でニップ部を形成し、所定の方向に回転しつつ、トナー像が形成された記録媒体を前記ニップ部に通す第２回転体とを有し、前記第１回転体には、前記記録媒体が前記ニップ部を通過する際に前記第１回転体に接触する記録媒体通過領域と、前記記録媒体が前記第１回転体に接触しない記録媒体非通過領域とが前記記録媒体のサイズに応じて設定される回転体機構と、前記第１回転体を発熱させる発熱源と、前記第１回転体とは所定の距離だけ離間して配置され、前記第１回転体が前記記録媒体非通過領域において発生させた熱を前記記録媒体非通過領域から移動させる熱移動部材とを含む。前記熱移動部材は、前記記録媒体非通過領域に対向する第１層と、該第１層に積層され、当該第１層に沿って延在する第２層とを有し、前記第１層は、前記記録媒体非通過領域において発生した前記熱を吸収することが可能な程度の熱吸収性能を有する材料から形成されており、前記第２層は、該第２層が延在する延在方向と直交する厚み方向への熱伝導率が、前記延在方向への熱伝導率よりも低い異方性熱伝導材料から形成されている。

本発明に係る定着装置によれば、過昇温しやすい記録媒体非通過領域に対向して熱移動部材の第１層が位置しており、第１層は記録媒体非通過領域において発生した熱を吸収することが可能な程度の放射率を有する材料から形成されている。そのため、記録媒体非通過領域の熱は該記録媒体非通過領域から第１層に移動する。これにより、記録媒体非通過領域の過昇温が抑制されるので、例えば小サイズの用紙で連続印字を行った後に大サイズの用紙で印字を行ったときに画像オフセット等の画像不良が発生することが抑制される。これにより、良好な画質のトナー像が得られる。また、本発明に係る定着装置によれば、第１層が吸収した熱は第２層に移動し、第２層に移動した熱は、第２層が異方性熱伝導性材料から形成されていることから、第２層の厚み方向への移動が抑制される一方、第２層の延在方向への移動が促進される。そのため、第２層が均熱化されやすくなり、第１層から第２層への熱の移動が円滑に行われる。

本発明の他の好ましい実施形態では、前記発熱源は、磁界によって前記第１回転体の前記発熱層に誘導電流を誘起させて前記第１回転体を加熱するコイルである。

本発明に係る定着装置は、コイルを用いた電磁誘導加熱方式を採用している。電磁誘導加熱方式を採用した場合、加熱能力が高いため、記録媒体非通過領域が容易に過昇温しやすいが、本発明に係る定着装置は熱移動部材を構成要件としているので、電磁誘導加熱方式を採用した場合であっても記録媒体非通過領域の過昇温を抑制することができる。

本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記熱移動部材は、前記第２層が積層された第１支持面と、前記第１支持面とは反対側に位置して前記コイルを支持する第２支持面とを有する第３層を有する。

この構成によれば、熱移動部材はコイルを支持する支持部材を兼ねているので、部品点数の増加が抑制される。また、第２層では、厚み方向への熱移動が抑制されているので、熱が第２層から第３層を介してコイルに移動してコイルを加熱してしまうことを懸念する必要はない。

本発明のさらに他の好ましい実施形態では、定着装置は、さらに、前記第２回転体の軸方向に沿って延びるローラ部材を含み、前記第１回転体は、前記ローラ部材に巻回された無端ベルトである。

本発明に係る定着装置はベルト方式を採用している。ベルト方式を採用した場合、ベルトの断面積が小さいことから、記録媒体非通過領域から記録媒体通過領域への熱移動が生じ難いが、本発明に係る定着装置は熱移動部材を構成要件としているので、ベルト方式を採用している場合であっても記録媒体非通過領域の過昇温を抑制することができる。

本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体上に前記トナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像を用紙上に転写する転写部と、転写された前記トナー像を前記用紙上に定着させる定着装置とを含み、前記定着装置として、上記構成の定着装置が用いられている。

本発明に係る定着装置および画像形成装置は、熱移動部材の第１層を発熱層の記録媒体非通過領域に対向させ、第１層を、記録媒体非通過領域において発生した熱を吸収することが可能な程度の熱吸収性能を有する材料から形成することにより、構成の複雑化およびコストの増加を避けつつ、画像オフセット等の画像不良を抑制している。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構造を概略的に示す。 定着装置の縦断面図である。 定着ベルトの縦断面図である。 コイルの巻線形態を示す斜視図である。 定着ベルトの過昇温について説明するための模式図である。 コイル保持部材の断面図である。 コイル保持部材による過昇温抑制作用について説明するための模式図である。 本実施形態の実施例による非通紙領域の過昇温抑制について行った実験の結果を示す。 比較例による非通紙領域の過昇温抑制について行った実験の結果を示す。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、一実施形態の画像形成装置１の構成を示した概略図である。画像形成装置１は、例えば外部から入力された画像情報に基づいて記録媒体の一例としての用紙等の印刷媒体の表面にトナー像を転写して印刷を行うプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、それらの機能を併せ持つ複合機等としての形態をとることができる。

図１に示される画像形成装置１は、例えばタンデム型のカラープリンタである。画像形成装置１は、内部で用紙にカラー画像を形成（プリント）する四角箱状の装置本体２を備え、装置本体２の上面部には、カラー画像が印刷された用紙を排出するための排出トレイ３が設けられている。装置本体２内において、その下部には、用紙を収納する給紙カセット５が配設されている。また、装置本体２の図１における右側面には、手差しの用紙が置かれるスタックトレイ６が配設されている。装置本体２の上部には画像形成部７が設けられており、画像形成部７は、装置外部から送信される文字や絵柄などの画像データに基づいて用紙に画像を形成する。

図１における画像形成部７の左方位置には、給紙カセット５から繰り出された用紙を画像形成部７に搬送する第１の搬送路９が配設されている。給紙カセット５の上方位置には、スタックトレイ６上に置かれた用紙を第１の搬送路に案内する第２の搬送路１０が配設されている。第１の搬送路９および第２の搬送路１０のそれぞれには、用紙を搬送するための搬送ローラ対４３が配設されている。また、装置本体２内の左上部には、画像形成部７で画像が形成された用紙に対して定着処理を行う定着装置１４と、定着処理の行われた用紙を排出トレイ３に搬送する第３の搬送路１１とが配設されている。

給紙カセット５は、装置本体２に対して挿脱可能であり、収納部１６を有する。収納部１６には、給紙方向のサイズが異なる少なくとも２種類の用紙を選択的に収納可能である。収納部１６に収納されている用紙は、給紙ローラ１７及び捌きローラ対１８により１枚ずつ第１の搬送路９に繰り出される。

スタックトレイ６は開閉可能であり、その手差し面１９に用紙が置かれる。手差し面１９に載置された用紙はピックアップローラ２０及び捌きローラ対２１により１枚ずつ第２の搬送路１０に繰り出される。

第１の搬送路９と第２の搬送路１０とはレジストローラ対２２の手前で合流している。レジストローラ対２２に供給された用紙はここで一旦待機し、スキュー調整とタイミング調整を行った後、二次転写部２３に向けて送出される。送出された用紙には、二次転写部２３で中間転写ベルト４０上のフルカラーのトナー像が用紙に二次転写される。この後、定着装置１４でトナー像が定着された用紙は、必要に応じて第４の搬送路１２で反転され、反対側の面にも二次転写部２３でフルカラーのトナー像が二次転写される。そして、反対面のトナー像が定着装置１４で定着された後、第３の搬送路１１を通って排出ローラ対２４により排出トレイ３に排出される。

画像形成部７は、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）の各トナー像を形成する４つの画像形成ユニット２６〜２９と、画像形成ユニット２６〜２９で形成した各色別のトナー像を合成して担持する中間転写部３０とを含む。

各画像形成ユニット２６〜２９は、感光体ドラム３２（像担持体）と、感光体ドラム３２の周面に対向して配設された帯電器３３と、帯電器３３の下流側であって感光体ドラム３２の周面上の特定位置にレーザビームを照射するレーザ走査ユニット３４と、レーザ走査ユニット３４からのレーザビーム照射位置の下流側であって感光体ドラム３２の周面に対向して配設された現像装置３５と、現像装置３５の下流側であって感光体ドラム３２の周面に対向して配設されたクリーナー３６とを含む。

各画像形成ユニット２６〜２９の感光体ドラム３２は、図示しない駆動モータにより図中の反時計回り方向に回転する。各画像形成ユニット２６〜２９の現像装置３５は、ブラックトナー、イエロートナー、シアントナー及びマゼンタトナーをそれぞれ含む二成分現像剤が収納された現像容器５１を有する。

中間転写部３０は、画像形成ユニット２６の近傍位置に配設された駆動ローラ３８と、画像形成ユニット２９の近傍位置に配設された従動ローラ３９と、駆動ローラ３８と従動ローラ３９に配置されたテンションローラ４２と、駆動ローラ３８と従動ローラ３９とテンションローラ４２とに跨って配設された中間転写ベルト４０と、各画像形成ユニット２６〜２９の感光体ドラム３２に対して中間転写ベルト４０を介して圧接可能に配設された４つの転写ローラ４１とを含む。

中間転写部３０では、各画像形成ユニット２６〜２９の転写ローラ４１の位置で、感光体ドラム３２から中間転写ベルト４０上に各色別のトナー像が重ね合わされた状態で転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。本実施形態では、中間転写部３０および二次転写部２３が転写部を構成している。

用紙の搬送方向でみて、定着装置１４の上流側及び下流側には搬送路４７が設けられている。二次転写部２３を通って搬送されてきた用紙は、上流側の搬送路４７を通って定着装置１４に案内される。そして、定着処理が施された用紙は下流側の搬送路４７を通って第３の搬送路１１に案内される。

第３の搬送路１１は、定着装置１４で定着処理の行われた用紙を排出トレイ３に案内する。第３の搬送路１１には、用紙を排出トレイ３に搬送する搬送ローラ対４９が配設されると共に、その出口には上記の排出ローラ対２４が配設されている。

以下、図２を参照して定着装置１４について説明する。図２は定着装置１４の縦断面図である。定着装置１４は、用紙上に転写されたトナー像に対して加熱および加圧を行うことにより、トナー像を用紙上に定着させる定着処理を行う。定着装置１４は、加圧ローラ４４（第２回転体）と、定着ローラ４５と、定着ベルト５３（第１回転体）と、コイルユニット５０とを含む。

加圧ローラ４４は、図２では反時計回りに回転可能なローラ部材であって、アルミ製の筒状の芯材４６と、芯材４６上に積層されたシリコーンゴム製の弾性層４８と、弾性層４８上に積層されたＰＦＡチューブ製の表面離型層（図示せず）とを含む。なお、芯材４６の内側には、ハロゲンヒータ等の熱源を配置してもよい。熱源により、弾性層４８を加熱することができる。

定着ローラ４５は、図２では時計回りに回転可能なローラ部材であって、アルミ製の筒状の芯材５１と、芯材５１上に積層された発泡シリコーンゴム製の弾性層５２とを含む。定着ローラ４５は、加圧ローラ４４に対して平行に延びている。

定着ベルト５３は、定着ローラ４５の外周面のほぼ全体にわたって巻回された無端のベルトであり、定着ローラ４５の回転に伴って回転する。定着ベルト５３は、定着ローラ４５の軸方向に幅方向寸法を有する。定着ベルト５３は、図３に示すように、定着ローラ４５側に位置する電鋳ニッケル製の発熱層６４と、発熱層６４上に積層されたシリコーンゴム製の弾性層６５と、弾性層６５上に積層されたＰＦＡチューブ製の表面離型層６６とを含む。発熱層６４の厚さは、例えば４０μｍであり、弾性層６５の厚さは、例えば３００μｍであり、表面離型層６６の厚さは、例えば３０μｍである。

定着ローラ４５および加圧ローラ４４は互いに圧接された状態で配置されており、圧接位置において、定着ベルト５３と加圧ローラ４４との間にはニップ部ＮＰが形成されている。また、加圧ローラ４４および定着ローラ４５のそれぞれは、用紙の最大幅寸法よりも大きく設定された軸方向寸法を有すると共に、定着ベルト５３の幅方向寸法は、用紙の最大幅寸法よりも大きく設定されている。本実施形態では、加圧ローラ４４、定着ローラ４５および定着ベルト５３が回転体機構を構成している。

コイルユニット５０は、定着ベルト５３の発熱層６４を誘導加熱するものであって、コイル５４（発熱源）と、コイル保持部材５５と、アーチコア５８と、一対のサイドコア５９とを含む。

コイル保持部材５５は、コイル５４を保持する部材であって、定着ローラ４５の軸方向（つまり、定着ベルト５３の幅方向）に沿って延びている。コイル保持部材５５は、加圧ローラ４４とは反対側の位置において定着ベルト５３に沿って延在するように半円筒形状に成形された半円筒部５６を有している。半円筒部５６は、定着ベルト５３の幅方向寸法を超えて、かつ定着ベルト５３の周方向長さの略半分にわたって延在している。半円筒部５６は、定着ベルト５３とは所定の距離だけ離間している。

コイル５４は、コイル保持部材５５の半円筒部５６上に該半円筒部５６の延在方向に沿って巻線状に配置されている。コイル５４の巻線形態を図４に示す。図４中の線Ｘは、半円筒部５６の延在方向を示す。コイル５４の巻線領域は、定着ベルト５３の幅方向寸法（図４中の延在方向Ｘと同一方向）を超える大きさに設定されている。コイル５４は、半円筒部５６の軸心と略直交する巻線中心Ｙ（図４）を挟んで略対称に配置されている。コイル５４は例えばシリコーン系接着剤によって半円筒部５６に取り付けられている。

また、コイル５４には、交流バイアス源Ｖが接続されており、コイル５４に交流バイアスが印加されると、コイル５４は磁界を発生させる。

アーチコア５８および一対のサイドコア５９は、コイル５４が発生させた磁界の磁束が通る磁路を形成する、例えばフェライト製コアである。アーチコア５８は、コイル５４の巻線領域を超える領域にわたってコイル保持部材５５の半円筒部５６の延在方向に沿って延びるアーチ形状を有している。アーチコア５８は図略の耐熱性樹脂（例えばＰＰＳ、ＰＥＴ、ＬＣＰ）からなるコアホルダによって保持されている。

アーチコア５８は、半円筒部５６を挟んでその延在方向に沿って延びる一対の自由端５８ａを有しており、一対のサイドコア５９のそれぞれは、対応する自由端５８ａに連結されている。半円筒部５６は、定着ベルト５３を挟んで定着ベルト５３の幅方向に沿って延びる一対の自由端５６ａを有しており、各自由端５６ａには、該自由端５６ａに沿って延びる保持部５７が一体に形成されている。保持部５７は溝状に成形されており、サイドコア５９は保持部５７に保持されている。

なお、定着ローラ４５の回転方向から見てコイル５４の配置位置の下流側には、サーミスタ６０が配置されている。サーミスタ６０は、定着ベルト５３の表面温度を検出する。検出された表面温度は、図略の制御部に伝送され、制御部はその表面温度に基づいて交流バイアス源Ｖを制御して、コイル５４が発生させる磁界の磁束密度を調整する。

上記構成の定着装置１４による定着動作について説明する。コイル５４に、交流バイアス源Ｖから交流バイアスが印加されると、コイル５４は磁界を発生させる。磁界の磁束は、アーチコア５８、サイドコア５９および定着ベルト５３の発熱層６４間で形成される磁路を通る。磁束が発熱層６４を通ると、誘導電流が誘起される。誘導電流が発熱層６４に流れると、発熱層６４自体が持つ抵抗によってジュール熱が発生する、つまり発熱層６４が誘導加熱される。発熱層６４は定着ローラ４５の回転に伴って全体が発熱する。

回転している定着ベルト５３および加圧ローラ４４間のニップ部ＮＰに用紙が搬送方向Ｔに沿って進入すると、用紙上のトナー像は、定着ベルト５３および加圧ローラ４４間で挟持されつつ、定着ベルト５３から熱を受ける。これにより、トナー像は用紙上に定着される。

ところで、上記構成の定着装置１４では、定着ベルト５３が過昇温するという問題が発生する。定着ベルト５３の過昇温は、定着ベルト５３の幅方向両端部（発熱層６４の幅方向両端部）において発生しやすい。図５に示すように、幅方向サイズ（搬送方向Ｔ（図２）と直交する方向）が小さい用紙Ｐ１がニップ部ＮＰを通過するとき、定着ベルト５３の幅方向中間部は、ニップ部ＮＰにおいて用紙Ｐ１と接触する通紙領域Ａ１（記録媒体通過領域）となる一方、定着ベルト５３の幅方向両端部は、用紙Ｐ１に接触しない非通紙領域Ａ２（記録媒体非通過領域）となる。

また、幅方向サイズが用紙Ｐ１よりも大きいが、最大幅方向サイズの用紙Ｐ３よりも小さい用紙Ｐ２の場合も、定着ベルト５３の幅方向中間部は、用紙Ｐ１の場合における通紙領域Ａ１よりも大きい通紙領域Ｂ１となるものの、幅方向両端部は、用紙Ｐ２に接触しない非通紙領域Ｂ２となる。

非通紙領域Ａ２，Ｂ２では、加熱定着が行われず、熱が非通紙領域Ａ２，Ｂ２から用紙Ｐ１，Ｐ２に移動しないため、用紙Ｐ１，Ｐ２を用いて連続印字を行う場合、非通紙領域Ａ２，Ｂ２は、過昇温した過昇温領域となる。そして、用紙Ｐ１，Ｐ２で連続印字を行った後に用紙Ｐ３で印字を行う場合、用紙Ｐ３がニップ部ＮＰを通過するとき、用紙Ｐ３上のトナー像が定着ベルト５３の過昇温領域に接触する。そのため、トナー像のトナーが過昇温領域に付着する。過昇温領域に付着したトナーは、次に定着処理される用紙がニップ部ＮＰを通過する際にその用紙に付着してしまう。これにより、画像オフセット等の画像不良が発生する。また、過昇温領域（非通紙領域Ａ２，Ｂ２）は熱劣化しやすい。

そこで、本実施形態では、発熱層６４が非通紙領域Ａ２，Ｂ２において発生させた熱を非通紙領域Ａ２，Ｂ２から移動させて、非通紙領域Ａ２，Ｂ２の過昇温を抑制するために、コイル保持部材５５を、熱移動部材として構成している。図６を参照しながら、熱移動部材としてのコイル保持部材５５の構成について説明する。

図６は、コイル保持部材５５の半円筒部５６の断面図である。図６に示すように、コイル保持部材５５の半円筒部５６は、熱吸収層６１（第１層）と、断熱層６２（第２層）と、基材層６３（第３層）とを有する３層構造に構成されている。

熱吸収層６１は、定着ベルト５３の発熱層６５のうちの少なくとも非通紙領域Ａ２，Ｂ２（図５）に対向する層である。熱吸収層６１の厚さは１０μｍに設定されている。熱吸収層６１は、非通紙領域Ａ２，Ｂ２において発生した熱を吸収することが可能な程度の熱吸収性能を有する材料から形成されている。熱吸収層６１の材料として、放射率が０．９以上のシリコーン系耐熱塗料や高温黒体塗料が挙げられる。非通紙領域Ａ２，Ｂ２は１７０℃以上に上昇する場合があるが、放射率が０．９以上の材料であれば、十分な熱吸収性能が期待できる。材料の具体的な製品名として、放射率が０．９４のオキツモ＃８０００（オキツモ株式会社製）や、ＪＳＣ−３号（ジャパンセンサー株式会社製）が挙げられる。なお、図６では、定着ベルト５３の弾性層６５および表面離型層６６を省略している。

断熱層６２は、熱吸収層６１が積層され、熱吸収層６１に沿って延在する層である。断熱層６２の厚さは２００μｍに設定されている。断熱層６２は、異方性熱伝導材料から形成されている。そのため、断熱層６２が熱吸収層６１に沿って延在する延在方向と直交する厚み方向への熱伝導率は、断熱層６２の延在方向への熱伝導率よりも低い。異方性熱伝導材料として、グラファイトシートや、例えばシリコーンゴム、断熱性セラミック等の低熱伝導材料に熱伝導率の高い金属、セラミックス、炭素繊維等が充填された材料が挙げられる。グラファイトシートの場合、厚み方向への熱伝導率は、３Ｗ／ｍ・Ｋであり、延在方向への熱伝導率は、４００Ｗ／ｍ・Ｋである。

基材層６３は、断熱層６２に沿って延在する層であって、断熱層６２が積層された第１支持面６３ａと、第１支持面６３ａとは反対側に位置して、コイルユニット５５のコイル５４を支持する第２支持面６３ｂとを有する。基材層６３の厚さは２．５ｍｍに設定されている。基材層６３の材料として、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＬＣＰ等の耐熱性樹脂が挙げられる。

次に、上記構成のコイル保持部材５５による非通紙領域Ａ２，Ｂ２の過昇温抑制について図７を参照しながら説明する。図７は、コイル保持部材５５による過昇温抑制作用について模式的に説明する図であり、用紙Ｐ１の場合における過昇温抑制について示している。定着ベルト５３の非通紙領域Ａ２は、コイル保持部材５５の熱吸収層６１に対向しているため、非通紙領域Ａ２において発生した熱は、矢印Ｈ１で示すように、熱吸収層６１の放射率に従って熱吸収層６１に向かって移動し、吸収される。これにより、非通紙領域Ａ２の過昇温が抑制される。

熱吸収層６１に吸収された熱は断熱層６２に移動する。断熱層６２は異方性熱伝導材料から形成されているので、断熱層６２に移動した熱は、断熱層６２の厚み方向への移動が抑制される一方、矢印Ｈ２で示す断熱層６２の延在方向への移動が促進される。そのため、熱は、断熱層６２の延在方向における中間部に向かって移動する。これにより、断熱層６２は延在方向において均熱化され始め、熱吸収層６１から断熱層６２への熱移動、ひいては非通紙領域Ａ２から熱吸収層６１への熱移動が円滑に行われる。なお、図７では、熱吸収層６１および断熱層６２の各層厚を誇張して示している。

次に、コイル保持部材５５による非通紙領域の過昇温抑制について行った実験について説明する。実験では、熱吸収層６１、断熱層６２および基材層６３からなるコイル保持部材５５を有する実施例と、基材層６３のみからなるコイル保持部材５５を有する比較例とが用いられた。また、実験では、幅方向サイズが小さい用紙Ｐ１（例えばＡ５用紙）を５００枚連続印字した後に、定着ベルト５３の幅方向における温度分布と、コイル保持部材５５の延在方向における温度分布とについて測定した。図８は、実施例による過昇温抑制の結果を示し、図９は、比較例による過昇温抑制の結果を示す。

実施例では、非通紙領域において発生した熱は熱吸収層６１によって吸収されたため、非通紙領域の温度は２１０℃程度に抑制された。これに対し、比較例では、非通紙領域において発生した熱は、移動せず、非通紙領域に滞留したため、非通紙領域の温度が２４０℃となり、過昇温した。

また、実施例では、熱吸収層６１に吸収された熱は、断熱層６２の延在方向に移動したため、コイル保持部材５５における非通紙領域に対応する部位と、コイル保持部材５５における通紙領域に対応する部位との間の温度差が１０℃程度に抑えられた。その結果、定着ベルト５３の通紙領域と、コイル保持部材５５における通紙領域に対応する部位との間の温度差が６０℃程度に抑えられた。一方、比較例では、コイル保持部材５５の延在方向における熱移動が行われないため、コイル保持部材５５における非通紙領域に対応する部位と、コイル保持部材５５における通紙領域に対応する部位との間の温度差が５０℃にもなった。その結果、定着ベルト５３の通紙領域と、コイル保持部材５５における通紙領域に対応する部位との間の温度差が８０℃程度にもなった。

以上説明した本実施形態に係る定着装置１４によれば、過昇温しやすい非通紙領域Ａ２，Ｂ２に対向してコイル保持部材５５の熱吸収層６１が位置しており、熱吸収層６１は非通紙領域Ａ２，Ｂ２において発生した熱を吸収することが可能である。そのため、非通紙領域Ａ２，Ｂ２の熱は該非通紙領域Ａ２，Ｂ２から熱吸収層６１に移動する。これにより、非通紙領域Ａ２，Ｂ２の過昇温が抑制されるので、例えば幅方向サイズが小さい用紙Ｐ１で連続印字を行った後に幅方向サイズが大きい用紙Ｐ３で印字を行ったときに画像オフセット等の画像不良が発生することが抑制される。これにより、良好な画質のトナー像が得られる。また、コイル５４を保持するコイル保持部材５５を利用して過昇温抑制を図っているので、構成の複雑化およびコストの増加を回避することができる。

また、本実施形態に係る定着装置１４では、コイル保持部材５５の断熱層６２は異方性熱伝導材料から形成されているので、熱吸収層６１から断熱層６２に移動した熱は、断熱層６２の厚み方向への移動が抑制される一方、断熱層６２の延在方向への移動が促進される。そのため、断熱層６２が延在方向に均熱化される。これにより、熱吸収層６１から断熱層６２への熱移動、そして非通紙領域Ａ２，Ｂ２から熱吸収層６１への熱移動が円滑に行われる。

さらに、本実施形態に係る定着装置１４では、コイル保持部材５５は、熱移動部材として作用すると共に、コイル５４を保持する保持部材として作用するので、部品点数の増加が抑制される。また、断熱層６２では、厚み方向への熱移動が抑制されているので、熱が基材層６３を介してコイル５４を加熱してしまうことを懸念する必要はない。

さらに、本実施形態に係る定着装置１４は、コイル５４を用いた電磁誘導加熱方式を採用している。電磁誘導加熱方式を採用した場合、加熱能力が高いため、非通紙領域Ａ２，Ｂ２が容易に過昇温しやすいが、本実施形態に係る定着装置１４は熱移動部材を構成要件としているので、電磁誘導加熱方式を採用した場合であっても非通紙領域Ａ２，Ｂ２の過昇温を抑制することができる。

さらに、本実施形態に係る定着装置１４は、定着ベルト５３を用いたベルト方式を採用している。ベルト方式を採用した場合、定着ベルト５３の断面積が小さいことから、非通紙領域Ａ２，Ｂ２から通紙領域Ａ１，Ｂ１への熱移動が生じ難いが、本実施形態に係る定着装置１４は熱移動部材を構成要件としているので、ベルト方式を採用している場合であっても非通紙領域Ａ２，Ｂ２の過昇温を抑制することができる。

１ 画像形成装置
１４ 定着装置
４４ 加圧ローラ（第２回転体）
４５ 定着ローラ
５０ コイルユニット
５４ コイル（発熱源）
５５ コイル保持部材（熱移動部材）
５６ 半円筒部
５３ 定着ベルト（第２回転体）
６１ 熱吸収層（第１層）
６２ 断熱層（第２層）
６３ 基材層（第３層）
６４ 発熱層
Ａ１，Ｂ１ 通紙領域
Ａ２，Ｂ２ 非通紙領域
ＮＰ ニップ部

Claims (5)

1. 発熱可能な発熱層を有し、所定の方向に回転する第１回転体と、前記第１回転体との間でニップ部を形成し、所定の方向に回転しつつ、トナー像が形成された記録媒体を前記ニップ部に通す第２回転体とを有し、前記第１回転体には、前記記録媒体が前記ニップ部を通過する際に前記第１回転体に接触する記録媒体通過領域と、前記記録媒体が前記第１回転体に接触しない記録媒体非通過領域とが前記記録媒体のサイズに応じて設定される回転体機構と、
   前記第１回転体の前記発熱層を発熱させる発熱源と、
   前記第１回転体とは所定の距離だけ離間して配置され、前記第１回転体が前記記録媒体非通過領域において発生させた熱を前記記録媒体非通過領域から移動させる熱移動部材と、
   を備え、
   前記熱移動部材は、
   前記記録媒体非通過領域に対向する第１層と、
   該第１層に積層され、当該第１層に沿って延在する第２層とを有し、
   前記第１層は、前記記録媒体非通過領域において発生した前記熱を吸収することが可能な程度の熱吸収性能を有する材料から形成されており、
   前記第２層は、該第２層が延在する延在方向と直交する厚み方向への熱伝導率が、前記延在方向への熱伝導率よりも低い異方性熱伝導材料から形成されている定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記発熱源は、磁界によって前記第１回転体の前記発熱層に誘導電流を誘起させて前記第１回転体を加熱するコイルである定着装置。
3. 請求項２に記載の定着装置において、
   前記熱移動部材は、前記第２層が積層された第１支持面と、前記第１支持面とは反対側に位置して前記コイルを支持する第２支持面とを有する第３層を有する定着装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置において、
   さらに、前記第２回転体の軸方向に沿って延びるローラ部材を備え、
   前記第１回転体は、前記ローラ部材に巻回された無端ベルトである定着装置。
5. トナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体上に前記トナー像を形成する画像形成部と、
   前記トナー像を記録媒体上に転写する転写部と、
   転写された前記トナー像を前記記録媒体上に定着させる定着装置と、
   を備え、
   前記定着装置として、請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置が用いられている画像形成装置。
   

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