JP6370105B2

JP6370105B2 - 定着装置

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Publication number: JP6370105B2
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Inventors: 正起廣瀬; 谷口　悟; 悟谷口; 太佑皆川; 悠二藤原
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Description

本発明は、未定着画像を担持した記録材を加熱し、未定着画像を記録材に定着する定着装置に関するものである。

複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置として、エンドレスフィルムと、エンドレスフィルムの内面に接触するセラミックヒータと、エンドレスフィルムを介してセラミックヒータと定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有する装置がある。この装置を搭載する画像形成装置で小サイズ紙を連続プリントすると、定着ニップ部の長手方向において紙が通過しない領域の温度が徐々に上昇するという現象（非通紙部昇温）が発生する。非通紙部の温度が高くなり過ぎると、装置内の各パーツへダメージを与える可能性がある。また、非通紙部昇温が生じている状態で大サイズ紙にプリントすると、小サイズ紙の非通紙部に相当する領域にあるトナーが過剰に加熱されてベルトにオフセットするという現象（高温オフセット）が発生することもある。

この非通紙部昇温を抑制する手段として、セラミックヒータにグラファイトシートに代表される熱伝導異方性を有する部材を設ける方法が提案されている（特許文献１、２）。グラファイトは、炭素からなる六角板結晶を層状に結合した構造で、層と層の間をファンデルワールス力で結合されている。セラミックヒータの面と平行な方向（グラファイトの共有結合層の面と平行な方向）には熱伝導率が高い特性をもつ為、セラミック基板にグラファイトシートを設けることで、小サイズ紙の非通紙部の昇温を抑制できる。なお、グラファイトシート等の熱伝導異方性を有する部材を均熱シートと呼ぶことにする。シートの平面と平行な方向の熱伝導率が高いグラファイトシートは、特許文献３に記載されているように、原材料であるポリイミドフィルムを加熱処理することにより製造される。

ところで、均熱シートの平面と平行な方向の熱輸送量は、均熱シートの平面と平行な方向の熱伝導率と、シートの厚みを乗じることによって求めることができる。非通紙部昇温を抑制する効果を高めるためにシートの熱輸送量を増やすには、シート平面と平行な方向の熱伝導率を大きくするか、均熱シートの厚みを厚くする必要がある。

特開２００３−３１７８９８号公報特開２００３−００７４３５号公報特開２０１４−０５５１０４号公報

しかしながら、セラミックヒータの裏側に設けるグラファイトシートの厚みを厚くした場合、以下のような課題があった。

第一に、平面と平行な方向の熱伝導率を高く維持したまま、厚みが厚いグラファイトシートを作成することは、薄いグラファイトシートを作成することよりも難しい。このため、厚みが大きなグラファイトシートは、非通紙部昇温の低減効果が、期待されるほど大きくないことが挙げられる。

平面と平行な方向の熱伝導率が高いシートを作成するためには、分子配向が一律であることが重要である。この特性を得る方法として、原材料のポリイミドフィルムのうち、分子配向性が高い材料を選択して用いること、製造中のグラファイトシートに電圧を印加することが挙げられる。このように、厚みの厚いグラファイトシートを作成するためには多くの工程が必要となる。そのため、市販されているグラファイトシートで、熱伝導率が１０００（Ｗ／ｍ・Ｋ）を超えるものは、１００μｍ未満の厚さであることが多い。

第二に、画像形成装置としてのＦＰＯＴが長くなることが挙げられる。ＦＰＯＴとは、プリント信号をプリンタに送ってから、１枚目の記録材がプリンタから排出されるまでの時間のことである。ＦＰＯＴを短くするためには、定着装置内の部材を低熱容量化すればよいが、グラファイトシートを厚くすると、その分、熱容量は大きくなってしまうため、定着装置全体の熱容量も大きくなってしまう。また、グラファイトシートの厚み方向の熱伝導率は、シート平面と平行な方向に比べれば十分に低いものの、セラミックヒータを支持するヒータホルダよりは熱伝導率が高い。このため、ヒータの熱はヒータホルダに放熱しやすくなり、記録材への熱供給の効率が低下する。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、ＦＰＯＴを悪化させずに、非通紙部昇温を抑制する定着装置を構成することを目的とする。

上述の課題を解決するための本発明は、エンドレスフィルムと、前記エンドレスフィルムの内面に接触する摺動部材と、前記エンドレスフィルムを介して前記摺動部材と共に未定着画像を担持する記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部で未定着画像を記録材に加熱定着する定着装置において、前記摺動部材の前記エンドレスフィルムと接触する第一の面とは反対側の第二の面に、厚み方向の熱伝導率よりも前記厚み方向に対して垂直な平面方向の熱伝導率が高く、厚みが１００μｍ未満である熱伝導異方性を有する部材が複数積層されていることを特徴とする。

本発明によれば、ＦＰＯＴを悪化させずに、非通紙部昇温を抑制できる。

実施例１のおける画像形成装置の概略構成を示す断面図実施例１のフィルム加熱方式の定着装置の概略構成を示す断面図実施例１における熱伝導異方性を有する部材の配置を説明する断面図その１実施例１における熱伝導異方性を有する部材の配置を説明する断面図その２実施例１における熱伝導異方性を有する部材の配置を説明する断面図その３実施例１における熱伝導異方性を有する部材の配置を説明する断面図その４実施例２における熱伝導異方性を有する部材の配置を説明する断面図その１実施例２の記録材と熱伝導異方性を有する部材の位置関係の説明図実施例２における熱伝導異方性を有する部材の配置を説明する断面図その２その他の定着装置の概略構成を示す断面図

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り、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。

（１）画像形成装置
図１は本実施例の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。図１を用いて、画像形成装置の概略構成と印字動作（画像形成動作）について説明する。

図１に示すように、本実施例の画像形成装置１００は、画像形成装置本体に対して着脱可能なトナーカートリッジ１２０を備えている。トナーカートリッジ１２０には、現像ローラ１２１、感光ドラム１２２、帯電ローラ１２３が設けられている。

印字動作が開始されると、まず、感光ドラム１２２は、帯電ローラ１２３により所定の電位に一様に帯電される。その帯電面に、レーザ光学箱１０８から出力され、レーザ光反射ミラー１０７によって反射されたレーザ光が照射される。このレーザ光は、画像読取装置やコンピュータ等の画像信号発生装置（図示せず）から入力された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変調（オン／オフ変換）されたものである。

レーザ光の照射により走査露光が行われ、画像情報に対応した潜像（静電潜像）が感光ドラム表面に形成される。このとき副走査方向の走査露光開始タイミングは、副走査方向同期信号により画像形成装置から画像信号発生装置に通知される。このように目的の画像に対応して形成された潜像は、現像ローラ１２１により現像される。

次に、記録材有無センサ１０１によって給送カセット内に記録材有りと検出されると、給送カセットから記録材Ｓが給送ローラ１０２により１枚給送され、搬送ローラ１０３、レジローラ１０４により搬送される。このとき、記録材Ｓはトップセンサ１０５により先端が検知されることによって、感光ドラム１２２に形成されたトナー像と同期を取りながら、感光ドラム１２２と転写ローラ１０６との間のニップ部に搬送される。

転写ローラ１０６は、記録材Ｓの背面からトナーの正規の帯電極性とは逆極性の電荷を供給することで、感光ドラム１２２から記録材Ｓにトナー像を転写させるためのものである。このようにトナー像の転写を受けた記録材Ｓは、感光ドラム１２２から分離された後、像加熱装置としての定着装置１３０へ送り込まれ、ニップ部で挟持されながら搬送されることで、加熱、加圧され、未定着のトナー像が記録材Ｓ上に定着される。

定着された記録材Ｓは、排出センサ１０９により記録材Ｓの先端が通過したことを検知され、ＦＵ（フェースアップ）ローラ１１０とＦＤ（フェースダウン）ローラ１１１により搬送されＦＤトレイ１１３に排出されて、一連の印字動作が終わる。

本実施例で用いる画像形成装置のスペックについては、プロセススピードが３５０ｍｍ／ｓｅｃ．であり、Ａ４用紙縦送りのスループットが６０ｐｐｍ、ＦＰＯＴ７．０秒である。

（２）定着装置
次に、本実施例における定着装置１３０について説明する。図２は本実施例のフィルム加熱方式の定着装置１３０の概略構成図を示す断面図である。定着装置１３０はエンドレスフィルム１３３と、エンドレスフィルムの内面に接触する摺動部材（本例ではヒータ１３２）を有する。更に、エンドレスフィルムを介して摺動部材と共に未定着画像を担持する記録材Ｓを挟持搬送するニップ部Ｎを形成するニップ部形成部材（本例では加圧ローラ１３４）を有する。そして、ニップ部Ｎで未定着画像を記録材Ｓに加熱定着する。１３１は摺動部材を保持する保持部材（本例ではヒータを保持するヒータホルダ）である。１３７は均熱シートであり、摺動部材のエンドレスフィルムと接触する第一の面とは反対側の第二の面に設けられている。定着装置は、ニップ部Ｎを形成するために、ヒータホルダ１３１と加圧ローラ１３４の間に不図示の付勢ばねにより圧力を掛けている。したがって、均熱シートはヒータとヒータホルダで挟まれており且つ圧力が掛っている。

（２−１）ヒータホルダ１３１
ヒータホルダ１３１は耐熱樹脂によって形成された部材であり、ヒータ１３２と均熱シート１３７を支持する。本例のヒータホルダはフィルム１３３の搬送ガイドも兼ねている。ヒータホルダ１３１の材質としてはポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー等の加工性に優れた高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等複合材料で構成できる。本実施例では液晶ポリマーを用いた。

（２−２）ヒータ１３２
ヒータ１３２はセラミックヒータである。ヒータ基板にはアルミナや窒化アルミ等のセラミックから成る良熱伝導性、絶縁性のセラミック基板が用いられる。セラミック基板（以下、基板と記す）の厚みは、熱容量を小さくするために約０．５〜１．０ｍｍの厚さが適当であり、幅約１０ｍｍ、長さ約３００ｍｍの長方形に形成されている。

ヒータ基板一方の面（表面）には、長手方向に沿って抵抗発熱体１３５が形成されている。抵抗発熱体１３５は銀パラジウム合金やニッケル錫合金、酸化ルテニウム合金等を主成分とするものであり、スクリーン印刷等により厚さ約１０μｍ、幅１〜５ｍｍ程度に形成される。ヒータ基板および抵抗発熱体１３５の上部には、電気絶縁層としての絶縁ガラス１３６がオーバコートされている。絶縁ガラス１３６は抵抗発熱体１３５と外部導電性部材（フィルム１３３の導電性層）との絶縁性を確保する他、機械的な損傷を防止する役割などをもつ。厚みとしては２０〜１００μｍ程度が適当である。この絶縁ガラス１３６はフィルム１３３に摺動する摺動層としての役割も持っている。

（２−３）耐熱性フィルム１３３
フィルム１３３はヒータ１３２を保持しているヒータホルダ１３１に外嵌されている。フィルム１３３は、内周長が、ヒータ１３２を支持しているヒータホルダ１３１の外周長よりも大きくなるよう設けられている。従って、フィルム１３３は周長に余裕をもってヒータホルダ１３１に外嵌されている。

フィルム１３３は、ニップ部Ｎにおいてヒータ１３２の熱を効率よく記録材に与えるため、フィルム膜厚が２０〜７０μｍの耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層フィルム、あるいは、複合層フィルムを使用できる。複合層フィルムは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳもしくはＳＵＳを基層とする。更に、基層の外周に、定着性向上を目的としたシリコーンゴム等の弾性材料にＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、金属ケイ素等の熱伝導フィラーを混入した材料で構成される弾性層を有する。更に、最外層として、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングしてある。本実施例では、基層として膜厚４０μｍのフィラー混入により導電化されたポリイミド、弾性層として厚さ２４０μｍのシリコーンゴム−熱伝導フィラー混合層、さらに最外層にＰＴＦＥをコーティングしたものを用いた。ここで、ＰＴＦＥはポリテトラフルオロエチレンである。ＰＦＡはテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体である。ＦＥＰはテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体である。ＰＥＳはポリエーテルスルホンである。

（２−４）加圧ローラ１３４
ニップ部形成部材としての加圧ローラ１３４は、フィルム１３３を挟んでヒータ１３２との間にニップ部Ｎを形成し、かつ、フィルム１３３を回転駆動するための部材である。加圧ローラ１３４は、ＳＵＳ、ＳＵＭ、Ａｌ等の金属製芯金の外周側にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコーンゴムを発泡して形成された弾性層からなる弾性ローラである。加圧ローラ１３４においては、この弾性層の上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性層を形成されるものであってもよい。本実施例では、アルミ芯金を用い、弾性層には厚さ４．０ｍｍのシリコーンゴムを用いた、また、離型層には、厚さ５０μｍのＰＦＡを用いた。

（２−５）均熱シート１３７
均熱シート１３７はヒータのニップ部を形成する第一の面とは反対側の第二の面の側に設けられている部材である。また、厚み方向の熱伝導率よりも厚み方向に対して垂直な平面方向の熱伝導率が高く、厚みが１００μｍ未満である熱伝導異方性を有する部材である。本実施例では均熱シート１３７として、材質がグラファイトであるシートを用いており、厚み１００μｍ未満のシートを３枚重ねて使用している。グラファイトは、炭素からなる六角板結晶を層状に結合した構造を有し、層と層の間をファンデルワールス力で結合された構造となっている。グラファイトは、このような構造であるため、シート面と平行な方向の熱伝導率は非常に高いが、シートの面に対して垂直な方向の熱伝導率は平面に対して平行な方向の熱伝導率より小さい。なお、図２中、方向ｘはニップ部Ｎにおける記録材Ｓの搬送方向（＝ヒータ１３２の短手方向）である。方向ｙは記録材の平面と平行で且つ記録材の搬送方向に対して垂直な方向（＝ヒータ１３２の長手方向）である。方向ｚは記録材の搬送方向に対して垂直な方向である。

図２に示すように、グラファイトシート１３７はヒータホルダ１３１とヒータ１３２の間に位置している。本実施例のグラファイトシート一枚の厚みは４０μｍであり、シートの面と平行な方向に１５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、厚み方向（シート面と垂直な方向）に５〜１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する。なお、本実施例ではヒータ１３２とグラファイトシート１３７、および、グラファイトシート同士を接着剤で一体化しておらず、単に、ヒータホルダ１３１とヒータ１３２で３枚のグラファイトシート１３７を挟みこんでいるだけである。

（２−６）サーミスタ１３８
サーミスタ１３８は、セラミックヒータ１３２の長手方向中央部の温度を検知するための素子である。サーミスタ１３８によって検知される温度はエンジンコントローラ（図示せず）に入力される。サーミスタ１３８は、ＮＴＣ（ＮｅｇａｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｒｒｉｃｉｅｎｔ）サーミスタであり、温度上昇に伴い抵抗値が小さくなる。セラミックヒータ１３２の温度はエンジンコントローラで監視され、エンジンコントローラ内部で設定されている目標温度と比較することによって、ヒータ１３２に供給する電力が調整されている。これにより、ヒータが目標温度を維持するようにヒータへ供給する電力が制御されている。

（３）長手方向の位置関係について
図３は本実施例のフィルム１３３内部における、定着装置の長手方向（＝ヒータ１３２の長手方向）の断面図である。発熱体１３５の長手方向の長さは例えば２２２ｍｍである。これは定着装置の長手方向において最大サイズの紙種を通紙した場合、その紙種の端部の定着性を満足するのに必要な長さに応じて決める。

それに対して、グラファイトシート１３７の長手方向の長さは例えば２２４ｍｍである。この長さを決める際の思想を以下に記す。グラファイトシートは連続通紙時の非通紙部昇温を抑制するという効果をもつ反面、少ない枚数をプリントする時には端部の部材温度が下がりやすいという課題があった。

例えば、発熱体１３５に対しグラファイトシート１３７が極端に長い場合、非通紙部昇温の抑制効果は大きくなるが、部材端部の温度低下もしやすくなる。また、逆に、発熱体１３５とグラファイトシート１３７が同じ長さの場合、非通紙部の熱を端部に十分に逃がすことができず、非通紙部昇温の抑制効果は小さくなってしまう。そのため、この二つの要素のバランスを取りつつグラファイトシート１３７の長さを決定する必要がある。一般的には、ヒータ１３２の発熱体よりも若干長い方がよい。

（４）均熱シートの積層について
グラファイトシートは、薄いほどシートの平面と平行な方向の熱伝導率が高く、厚くなるほどこの特性が小さくなる。本実施例では、逆に、このような熱伝導特性を利用している。つまり、薄いグラファイトシートを利用するので、シートの平面と平行な方向の熱伝導率は高く、熱輸送量は高い。また、グラファイトシートを積層するので、シートの間に空気層を介在させることができる。そして、この空気層は断熱層としての役割を持ち、グラファイトシートの平面と垂直な方向に熱を伝えにくくする効果がある。その結果、ヒータホルダに放熱しにくく、紙にヒータの熱を伝えやすくなる。そのため、グラファイトシート１枚のみの構成をもつ定着装置と比べ、定着装置が十分に温まっていない場合の定着性は同等であり、同じＦＰＯＴを達成することができる。また、部材端部の温度低下についても、空気層が断熱層としての役割を持つことから、グラファイトシート１枚のみの構成をもつ定着装置と同等の実力を持つと考えられる。

非通紙部昇温を抑制する際にも、この空気層は断熱層としての役割をもつ。しかし、連続プリント中の非通紙部の温度は徐々に高い温度となるため、グラファイトシートと垂直な方向にも徐々に熱を伝えることができる。そのため、グラファイトシートを積層した効果によって高い熱輸送量を持つことになり、非通紙部昇温が抑制される。

なお、本実施例において、積層するグラファイトシート間には、他の部材が介在していない。しかしながら、上記性能を満足する範囲において、グラファイトシートの厚み方向の熱伝導率よりも低い熱伝導率特性を有する部材をグラファイトシート間に少量介在させることも可能である。以下、これらの効果を確かめるために実験を行った。

＜実験１＞
小サイズ紙を連続で通紙した場合の、非通紙部昇温について調べた。まず、画像形成装置本体は本実施例に記載のものを用いた。定着装置に関しては、ヒータ裏側のグラファイトシートを２〜３枚重ねにした本実施例のものを用意した。また、比較用にグラファイトシートの熱伝導率と厚みを変えたもの、更に、均熱シートとして銅を用いたもの、そして、均熱シートを用いなかったもの、合計９種類の装置を用意した。非通紙部昇温の測定については、中央部のフィルム温度と端部のフィルム温度の温度差を求めた。すなわち、フィルム端部の温度が中央部温度に比べて、どの程度上昇するかを確認した。通紙に用いた記録材Ｓは坪量８０ｇ／ｍ^２のＡ４サイズのものである。通紙方法としては、２００枚連続通紙を行った。また、フィルムの表面温度の測定には、ＮＥＣ製のサーモトレーサを使用した。

表１に条件および実験結果を記す。なお、実施例１−２および比較例５において、厚みの異なる２枚のグラファイトシートを配置したが、よりヒータに近い側に薄いグラファイトシートを配置して実験を行った。

実験の結果、最も熱輸送量が多いと考えられる実施例１−１が最も非通紙部昇温抑制に効果があった。この結果から、長手方向の熱伝導率が高く、厚みが薄いグラファイトシートを複数積層することは、非通紙部昇温抑制に対して大きな効果があると言える。特に１００μｍ未満の厚みで面方向の熱伝導率が１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以上のグラファイトシートを複数積層する本実施例の構成は非通紙部昇温抑制の効果が高いことが確認された。

＜実験２＞
グラファイトシートを積層することにより、ＦＰＯＴや部材端部の温度低下が悪化しないかどうか確認を行った。まず、画像形成装置本体は本実施例に記載のものを用いた。定着装置に関しては、本実施例のものと、均熱シートの条件を変えた比較用のものを用意した。

通紙に用いた記録材Ｓは坪量７５ｇ／ｍ^２のＬＴＲサイズのものである。通紙方法としては、常温放置して十分冷えた状態である定着装置を用いて、１枚プリントを行った。この通紙を行った場合、ＦＰＯＴを何秒にすれば定着性を満足するかを確かめた。また、記録材が定着装置に突入する直前の、中央部のフィルム温度と端部のフィルム温度の差を測定した。この温度差は、値が大きいほど端部の温度が下がっていることを示す。またこの時にベタ画像を流し、画像端部の定着性についても同時に確認を行った。フィルムの表面温度の測定には、ＮＥＣ製のサーモトレーサを使用した。表２に条件および実験結果を記す。

実験から、実施例１−１の３枚重ねのものは比較例１に比べてＦＰＯＴには差がなく、端部の温度低下も抑えられることが確認された。また、比較例６で用いた銅は熱伝導異方性を持たない。そのため、均熱シートに銅を用いた場合、熱部材と垂直な方向の熱伝導率も高くなる。その結果、ヒータホルダに放熱したやすいため、定着性は悪くなり、比較例６のＦＰＯＴは、実施例１−１と比べて遅くなってしまった。この結果から、長手方向の熱伝導率が高く、厚みが薄いグラファイトシートを複数積層することは、ＦＰＯＴと部材端部の温度低下に対して悪化の影響は少ないと言える。

以上の結果から、薄い均熱シートを積層することで均熱シート間に空気層が介在し、ヒータの立ち上げや部材端部の温度低下に対する影響を最小化することができる。更に、連続プリント時の非通紙部は非常に温度が高いため、徐々に熱を伝えることができ、部材の通紙域と非通紙域の温度を均一化することができ、非通紙部昇温の抑制に大きな効果を持つ。

また、連続プリント時の通紙域と非通紙域のフィルムの温度差が４０℃以下であることが望まれている。このことから、グラファイトシートの厚みに関しては、厚さ１００μｍ未満のシートを積層することが良い。厚さ１００μｍ以上のシートを用いると、厚さ１００μｍ未満のシートに比べて、面方向の熱伝導率が低いため、グラファイトシートを積層したとしても、面方向の熱伝導率は高くならず、非通紙部昇温を抑制する効果が低くなってしまう。

また、上記の例では２枚以上のグラファイトシートを積層することで目的を達成しているが、図４のように、１枚のグラファイトシートを途中で折り返すことにより積層を実施しても良い。この場合、上記の実施例に比べ、部品点数を減らすことができるという利点がある。

さらに、上記のグラファイトシートを折り返す例の場合、折り返した部分にも高い圧力がかかり、グラファイトシートが切れてしまうという懸念点がある。そこで、図５のように、ヒータ１３２とヒータホルダ１３１とで押圧されているより外側に空気層１４０を設けることにより、その部分でグラファイトシートを折り返せばよい。

また、押圧されているより外側の部分でグラファイトシートを折り返す際に、図６のように、ヒータホルダ１３１を介してグラファイトシートを折り返してもよい。これは、押圧されている部分より外側の部分でシートがヒータホルダに触れていることにより、非通紙部の温度が高く際に、より多くの熱をヒータホルダに逃がすことができる。

本実施例における画像形成装置１００と定着装置１３０の基本構成は実施例１と同様である。同じ構成部材については同じ番号を付しその説明は省略する。図７は本実施例のフィルム１３３内部における、定着装置の長手方向（＝ヒータ１３２の長手方向）の断面図である。

実施例１と異なる点は、摺動部材（ヒータ）の長手方向の中央部と端部で均熱シートの積層枚数が異なる点である。ここで、非通紙部昇温を低減するためには、長手方向端部において、通紙域側や長手端部側に多くの熱を逃がすことができれば良い。

実施例１では長手全域でグラファイトシートを３枚積層しているが、これは必ずしも長手全域である必要はなく、通紙域と長手端部にかかる部分が３枚積層してあれば良い。その結果、非通紙部の熱が通紙域側と長手端部側に逃げることになり、非通紙部の温度を下げることができる。また、実施例１よりも使用するグラファイトシートの量を減らすことができ、これはコストダウンにもなる。

図８に、グラファイトシートを端部により多く積層する場合の一例を示す。図８（ａ）はＡ４用紙を縦送りにする場合の非通紙部昇温をターゲットとしており、図８（ｂ）はＡ５用紙を縦送りにする場合の非通紙部昇温をターゲットしている。このように、中央部はグラファイトシートを１枚積層してあり、長手端部から通紙域にかかる部分においてはシートを３枚積層してある。その結果、中央部に比べ端部の積層枚数が多くなっている。

また、図８（ａ）のｄの部分（シートの積層部分とターゲット紙のかかっている部分）の長さについて記す。このｄが短い場合、非通紙部の熱が通紙域側に逃げにくくなるため、非通紙部昇温低減の効果が小さくなる。この長さは上記の背景を踏まえ決定する必要がある。ここで、ｄの長さの最適値を求めるために、実験を行った。

＜実験３＞
連続プリント時の非通紙部昇温について、ｄの長さを変えた際にどう変化するか測定を行った。まず、画像形成装置本体は本実施例に記載のものを用いた。定着装置に関しては、ヒータ裏側のグラファイトシートを端部のみ３枚重ねにして長さｄの値を振ったものと、比較用に長手全域でグラファイトシートを３枚重ねにしたものを用意した。非通紙部昇温の測定については、中央部のフィルム温度と端部のフィルム温度の温度差を求めた。通紙に用いた記録材Ｓは坪量８０ｇ／ｍ^２のＡ４サイズのものである。通紙方法としては、２００枚連続通紙を行った。また、フィルムの表面温度の測定には、ＮＥＣ製のサーモトレーサを使用した。表３に条件および実験結果を記す。

今回の実験では、ｄの値が大きいほど、グラファイトシートの厚い領域と通紙域がかかることになり、非通紙部昇温抑制に大きな効果があると考えられる。実験を行った結果から、ｄの値が１０ｍｍ以上であれば、長手全域にグラファイトシート３枚を配置した場合と同程度の非通紙部昇温の抑制効果があることがわかった。

以上の結果から、薄いグラファイトシートを長手端部のみグラファイトシートを積層することで、長手全域で積層した場合に比べて、グラファイトシートの量を減らしつつも、非通紙部昇温について同程度の抑制効果を達成することができた。

また、上記の例では２枚以上のグラファイトシートを積層することで目的を達成しているが、折り返しにより複数積層させてもよい。例えば、図９のように、１枚のグラファイトシートを途中で折り返すことにより端部のみ積層しても良い。この場合、上記の実施例に比べ、部品点数を減らすことができるという利点がある。

以上の実施例１及び２では、ヒータと加圧ローラの間にフィルムを挟むことにより定着ニップ部を形成する定着装置について説明した。しかしながら、他の定着装置として、図１０のような構成をとることもできる。図１０において、ヒータ１７１はエンドレスフィルムに接触しておらず、エンドレスフィルムを加熱している。定着装置１７０の構成は、フィルム１５３内部に配置したハロゲンヒータ１７１への通電により、内部よりフィルム１５３内面を加熱する。１７２は摺動部材１７３を加圧ローラ側へ押圧する加圧部材であり、その上方にはハロゲンヒータ１７１の輻射熱を反射する反射部１７２ａを形成してある。

このような構成の定着装置１７０においても、摺動部材１７３の定着ニップと反対の面に均熱シート１５９を複数積層し配置することで、上記と同様の効果が得られることも確認された。

以上、加熱方式によらず、フィルム内面の摺動部材において、定着ニップと反対の面にグラファイトシートを複数積層することにより、ＦＰＯＴや端部定着性を確保しつつ、非通紙部昇温を抑制することが可能である。

１００画像形成装置
１３０定着装置
１３１ヒータホルダ
１３２ヒータ
１３３フィルム
１３４加圧ローラ
１３７グラファイトシート
１３８サーミスタ
Ｎニップ部
Ｓ記録材

Claims

エンドレスフィルムと、回転する前記エンドレスフィルムの内面に接触する摺動部材と、前記摺動部材を保持する保持部材と、前記エンドレスフィルムを介して前記摺動部材と共に未定着画像を担持する記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部で未定着画像を記録材に加熱定着する定着装置において、
前記摺動部材の前記エンドレスフィルムと接触する第一の面とは反対側の第二の面に、厚み方向の熱伝導率よりも前記厚み方向に対して垂直な平面方向の熱伝導率が高く、厚みが１００μｍ未満である熱伝導異方性を有する部材が複数積層され、前記摺動部材と前記保持部材の間に挟みこまれていることを特徴とする定着装置。
前記熱伝導異方性を有する部材は、前記摺動部材の長手方向の中央部と端部で積層枚数が異なることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記熱伝導異方性を有する部材は、折り返しにより複数積層させてあることを特徴とする請求項１又は２いずれか一項に記載の定着装置。
前記熱伝導異方性を有する部材の材質はグラファイトであることを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載の定着装置。
前記摺動部材は、ヒータであることを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載の定着装置。
前記定着装置は更に、前記エンドレスフィルムに接触しておらず、前記エンドレスフィルムを加熱するヒータを有することを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載の定着装置。