JP6289146B2

JP6289146B2 - 定着装置

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Inventors: 丈晴仲田; 祥田口
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Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置が備える定着装置に関する。

近年、複写機・プリンタ等の画像形成装置はＦＰＯＴ（ＦｉｒｓｔＰｒｉｎｔＯｕｔＴｉｍｅ）の短縮やより一層の省エネが求められている。このような背景から、画像形成装置が備える定着装置として、低熱容量の筒状のフィルムを用いた定着装置が広く用いられている。この定着装置は、フィルムと、フィルムの内面に接触するヒータと、フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、を備え、ニップ部でトナー像が形成された記録材を搬送しながら加熱してトナー像を記録材に定着するものが一般的である。低熱容量のフィルムを加熱するのに要する時間が短くて済むのでＦＰＯＴの短縮が可能であり、待機中に大きな電力を供給する必要がないので省エネにも有利である。

ところで、このような定着装置は小サイズ記録材を連続で定着処理する時に、記録材が通過しない領域（以後、非通紙部と記す）の温度が過剰に上昇する所謂、非通紙部昇温が生じる場合がある。

これに対して、特許文献１には、加熱体の裏面および表面に高熱伝導の熱伝熱部材を配設することにより非通紙部昇温を抑制するものが開示されている。

特開平１１−２６０５３３

しかしながら、非通紙部昇温は記録材の搬送方向に直交する方向において記録材のサイズによって最も高温になる位置が異なる。よって、特許文献１の熱伝導部材のように断面形状が長手方向で一様のものは、記録材のサイズによらず非通紙部昇温を抑制しようとすると熱伝導部材全体の熱容量を大きくする必要がある。従って、更なるＦＰＯＴの短縮をすることが困難になるという課題がある。

本発明の好適な態様の一つは、筒状のフィルムと、前記フィルムに接触する長細いヒータと、前記ヒータの前記フィルムと接触する面と反対側の面を支持する支持部材と、前記ヒータと前記支持部材との間に挟持され、前記ヒータに長手方向に亘って接触する熱伝導部材と、前記フィルムと接触してニップ部を形成する加圧部材と、を備え、前記ニップ部でトナー画像が形成された記録材を搬送しながら前記フィルムからの熱でトナー画像を加熱して記録材に定着する定着装置において、記録材の搬送方向に直交する方向において、定型サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域に対応する前記熱伝導部材の部分の単位長さ当たりの熱容量は、前記定型サイズ記録材の中央部に対応する前記熱伝導部材の部分の単位長さ当たりの熱容量よりも大きいことを特徴とするものである。

本発明によれば、非通紙部昇温の抑制と、ＦＰＯＴ短縮化と、を両立できる定着装置を提供することができる。

画像形成装置の横断面図（ａ）定着装置の横断面図、（ｂ）ヒータ及び熱伝導部材の横断面図、（ｃ）定着装置の分解斜視図ヒータ及び熱伝導部材において熱が移動する経路を示した図熱伝導部材の幅と非通紙部昇温の抑制効果との関係を示した図比較例の熱伝導部材の長手方向の形状を示した図実施例１に係る熱伝導部材の長手方向の形状を示した図ケース１における非通紙領域の熱的ピーク及び熱が移動する経路を示した図ケース２における非通紙領域の熱的ピーク及び熱が移動する経路を示した図（ａ）実施例２に係る熱伝導部材と支持部材の斜視図、（ｂ）実施例２に係る熱伝導部材の長手方向の形状（展開状態）を示した図

以下に図面を参照して、この発明を実施する形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。

（１）画像形成装置
図１は画像形成装置の一例の構成概略図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザープリンターである。１は像担持体としての感光ドラムあり、矢印ａの時計方向に所定のプロセススピードにて回転駆動される。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケルなどのドラム状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。感光ドラム１はその回転過程で帯電手段としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。その後、感光ドラム１の帯電した面に対して、レーザービームスキャナ３より、画像情報に応じたレーザービームによる走査露光Ｌがなされることにより、感光ドラム面に静電潜像が形成される。その静電潜像が現像装置４でトナーＴにより現像されて可視化される。一方、給紙ローラ８の駆動により給紙カセット９内に収容されている記録材Ｐが一枚ずつ繰り出される。繰り出された記録材Ｐは、感光ドラム１と転写ローラ５の圧接部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて給送され、正極性の転写バイアスが印加された転写ローラ５によって感光ドラム１面側の負極性のトナー像が記録材Ｐの面上に順次転写される。尚、記録材Ｐにトナー像を形成するまでの部分を画像形成部とする。転写ニップ部を出た記録材は定着装置（定着部）６に導入されてトナー画像の熱定着処理を受ける。定着装置定着装置６を出た記録材Ｐは排紙ローラを有するシートパスを通って、排紙トレイに排出される。また、記録材が分離した後の感光ドラム面はクリーニング装置７により転写残トナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、繰り返し作像に供される。

（２）定着装置
図２（ａ）、２（ｃ）はそれぞれ本実施例に係る定着装置の横断面図、分解斜視図である。定着装置６は、筒状のフィルム１３と、フィルム１３との間にニップ部を形成する加圧部材としての加圧ローラ１０と、を備える。フィルムアセンブリ１０はフィルム１３と、フィルム１３の内面に接触するヒータと、ヒータ１７のフィルム内面と接触する側と反対側の面を支持する支持部材１２と、支持部材１２を補強する補強ステー１４と、を有する。フィルムアセンブリ１０は、補強ステー１４の長手方向の両端部において加圧バネ１４のバネ力によって加圧ローラ２０に対して付勢されている。

フィルム１３は、熱容量を小さくして定着装置のウォームアップを高速化するために総厚２００μｍ以下の厚みが好ましい。フィルム１３の基層は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂、あるいは耐熱性、高熱伝導性を有するＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の純金属あるいは合金で形成する。樹脂製の基層の場合は熱伝導性を向上させるために、ＢＮ、アルミナ、Ａｌ等の高熱伝導性粉末を混入しても良い。また、フィルム１３は、耐久性を高めるために総厚２０μｍ以上の厚みにすることが好ましい。よって、フィルム１３の総厚としては、２０μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。さらにオフセット防止や記録材の分離性を確保するために、フィルムの表面には、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合ないし単独で被覆して離型性層を形成している。本実施例では、厚み１０μｍのＰＦＡで形成された表層、厚み５μｍで形成されたプライマ層、厚み６０μｍのポリイミドで形成された基層、とを有する総厚７５μｍ、外径φ１８ｍｍのフィルムである。

図２（ｂ）に加熱部材としてのヒータ１１及び熱伝導部材１７の横断面図を示す。ヒータ１１は、フィルム１３の内面に接触してフィルム１３を加熱する。ヒータ１１は、低熱容量の長細い板状の部材である。ヒータ１１は基板１１ａと、基板１１ａ上に長手方向に沿って形成された発熱抵抗体１１ｂと、を有する。厚み約１０μｍ、幅約１〜５ｍｍ程度でスクリーン印刷等により形成されている。基板１１ａは、アルミナや窒化アルミニウム等の絶縁性セラミックで形成されている。発熱抵抗体１１ｂはＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ_２、Ｔａ_２Ｎ等をスクリーン印刷で基板１１ａ上に形成したものである。このヒータ１１がフィルム１３と接する面には発熱抵抗体を保護する保護層１１ｃを設ける。保護層の厚みは十分薄く、表面性を良好にする程度が望ましい。一般的には３０〜２００μｍ程度のガラスコートが用いられる。尚、本実施例では、基板１１ａの材質をアルミナとし、基板１１ａの寸法を長さ２７０ｍｍ、幅を６．０ｍｍ、厚さを１．０ｍｍとした。発熱抵抗体１１ｂの材質をＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、発熱抵抗体１１ｂの寸法を長さ２２０ｍｍ（紙中心からの長さ１１０ｍｍ）、ガラスコートの厚さを６０μｍとした。

加圧ローラ２０は、芯金２１と、芯金２１の外側に形成されたゴム層２２と、を有する。芯金２１は、ＳＵＳ、ＳＵＭ、Ａｌ等の金属で形成されている。ゴム層２２は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムで形成したソリッドゴム層、シリコーンゴムを発泡して形成したスポンジゴム層などが用いられる。また、ゴム層２２として、シリコーンゴム層内に中空のフィラー（マイクロバルーン等）を分散させ硬化物内に気体部分を持たせて断熱効果を高めた気泡ゴム層を用いても良い。離型層としてゴム層２２の外側に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）等の離型層を形成してもよい。尚、本実施例では、Ａｌで形成された芯金２１、シリコーンゴムで形成されたゴム層２２、ＰＦＡで形成された離型層（不図示）と、を有する外径φ２０ｍｍの加圧ローラを用いた。

次に、定着装置１０の押圧構成、駆動構成、制御方法について説明する。定着装置１０は、フィルムアセンブリ１０が加圧ローラ２０に対して押圧され、所定のニップＮを形成する。この押圧構成は、図２（ｃ）に示すように、補強ステー１４の両端部が支持部材１２から突き出ており、その両端部にあるバネ受け部１４ａがバネ受け部材１５ａを介して加圧バネ１５によって加圧される。バネ受け部１４ａが受ける荷重はステー足部１４ｂを介して支持部材１２の長手方向に亘って伝達される。従って、定着ニップ部Ｎでは、フィルム１３がヒータ１１と加圧ローラ２０の間で挟持されヒータ１１の面に密着した状態になる。

定着装置の駆動構成について説明する。加圧ローラ２０は芯金２１の一方の軸部に設けられた不図示の駆動部材としてのギアにより、図２（ａ）の矢印方向に回転する駆動力を得る。駆動力は制御手段を統制する不図示のＣＰＵからの指令に従い、不図示のモータにより伝達される。この加圧ローラ２０の回転駆動に伴って、フィルム１３は加圧ローラ２０から受ける摩擦力により回転する。フィルム１３とヒータ１１との間には、フッ素系やシリコーン系の耐熱性グリース等の潤滑材を介在させることにより、摩擦抵抗を低く抑え、滑らかにフィルム１３が回転可能となる。

定着装置１０の制御方法について説明する。ＣＰＵ（制御部）は、基板１１ａの背面に設けた不図示のサーミスタ等の温度検知素子の検知温度が定着温度（目標温度）に維持されるように発熱抵抗体１１ｂに供給する電力を制御する。未定着トナー画像が形成された記録材Ｐは、定着ニップ部で搬送されると、ヒータ１１で加熱されたフィルム１３からの熱によって未定着トナー画像が記録材に定着される。尚、本実施例で対応する定型サイズ記録材として、ＬＴＲ、Ａ４、Ｂ５、Ａ５、Ａ６があり、各々のサイズを以下に示す。
ＬＴＲ：幅２１６ｍｍ×長さ２７９．４ｍｍ
Ａ４：幅２１０ｍｍ×長さ２９７ｍｍ
Ｂ５：幅１８２ｍｍ×長さ２５７ｍｍ
Ａ５：幅１４８ｍｍ×長さ２１０ｍｍ
Ａ６：幅１０５ｍｍ×長さ１４８ｍｍ

（３）熱伝導部材
熱伝導部材１７について説明する。熱伝導部材１７は、ヒータ１１と支持部材１２との間に設けられ、両者に挟持されている。熱伝導部材１７は、基板１１ａよりも熱伝導率の高い材質で形成されている。熱伝導部材１７として、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、黒鉛をシート状に加工したグラファイトシート等を用いることができる。熱伝導部材１７の熱伝導率は０℃において２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが望ましい。なお、アルミナの熱伝導率は約２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、純粋な窒化アルミニウムでも熱伝導率は２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。尚、アルミニウムの熱伝導率は２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、銅の熱伝導率は４０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）、銀の熱伝導率は４２８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、グラファイトシートの熱伝導率は６００〜１５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。尚、熱伝導部材１７がフィルム１３とヒータ１１との間に設けても良い。

図３は、本実施例におけるヒータ、熱伝導部材、支持部材が積層された断面図であって、非通紙部昇温する位置の熱の移動を模式的に表したものである。本実施例の定着装置１０において、非通紙部昇温が生じ最も温度が高くなる位置通紙される記録材の紙端から外側に２〜３ｍｍの非通紙領域にある。ヒータ１１に基板１１ａよりも熱伝導率の高い熱伝熱部材１７を配設することにより、厚み方向、幅方向、長さ方向への熱の移動が進み、定着装置全体として温度勾配が大幅に小さくなる。記録材の通紙領域は、記録材により繰り返し奪熱されるため、移動する熱の総量は、温度勾配に比例し非通紙部の熱はとりわけ記録材が通紙される通紙部（通紙領域）に移動することになる。非通紙部昇温には、大きく分けて２種類ある。一つ目の非通紙部昇温は、装置で搬送可能な最大幅の記録材を除いて最大幅を有する記録材を間欠プリントした場合に発生するものある。ここでいう間欠プリントとは、先行する記録材と後続の記録材とのインターバルが長いプリントであり、設定された定着温度（目標温度）が高い記録材ほど悪化しやすい。本実施例の定着装置１０においては、この一つ目のケースとしてＡ４サイズの記録材の非通紙部昇温が当てはまる。Ａ４サイズ記録材は、プリントスピードが速いため定着温度が高く設定されている。一方、２つ目の非通紙部昇温は、小サイズ記録材を連続プリントする場合に発生するものである。この２つ目のケースは、記録材の幅が狭いほど非通紙部昇温が厳しい。本実施例が対応する定型サイズ記録材の中では、Ａ６サイズ記録材の非通紙部昇温が最も厳しい。この理由は幅が狭い記録材ほど非通紙領域が広くなるためである。このような小サイズ記録材を連続プリントする場合には、しばしばスループットダウン制御が行われる。

本発明者らの検討結果によると、熱伝導部材の熱容量を増やすほど非通紙部昇温の抑制効果が高いことがわかった。熱容量は、材質の質量（体積と比重の積）と比熱の積で表わされるため、熱伝熱部材の体積を増やせば熱容量が増えることになる。熱伝熱部材の体積を増やす手段としては、熱伝熱部材の幅、長さ、厚みなどを増やせばよい。

熱容量と非通紙部昇温との関係について、図４を用いて説明する。図４の横軸は熱伝導部材の幅を示し、縦軸は非通紙部昇温の抑制効果（℃）を示している。使用する熱伝導部材は、材質がアルミニウム材（純アルミ、合金番号Ａ１０５０）であり、長さ２１４ｍｍ、厚み０．３ｍｍ、幅４．０、６．０、８．０ｍｍのものである。熱伝導部材の厚み及び幅は、長手方向において一様である。非通紙部昇温の抑制効果の確認は、間欠プリントをした場合に熱伝導部材を設けない構成に対して加圧ローラの２０の表面温度がどの程度低下するかによって判断した。具体的な評価条件は、下記に詳述する。

＜非通紙部昇温抑制の効果の評価条件＞
環境：１５℃／１０％（低温低湿環境）
紙種：Ａ４サイズ坪量１９９ｇ／ｍ^２のＳｐｒｉｎｇｈｉｌｌ（商品名）
通紙モード：コールド状態から１枚間欠プリント５０枚
プリントスピード：約２２０ｍｍ／ｓ（４０ｐｐｍ）
定着温度（目標温度）：２３０℃
評価結果は、熱伝導部材の幅４．０ｍｍのときは７℃、幅６．０ｍｍのときは２２℃、幅８．０ｍｍのときは４５℃の端部昇温抑制効果であった。すなわち、幅１．０ｍｍに対する非通紙部昇温の抑制効果は約１０℃であり、熱伝導部材の熱容量を増やすほど非通紙部昇温の抑制効果が高い。

熱伝導部材の熱容量を増やす方法は、熱伝導部材の幅を広くする以外にも厚みを大きくすることや、長さを長くすることでも可能である。

しかしながら、単純に熱伝導部材の熱容量を単に増やすとフィルムを用いた定着装置の利点であるクイックスタート性に影響する。定着装置のクイックスタート性はＦＰＯＴ（ＦｉｒｓｔＰｒｉｎｔＯｕｔＴｉｍｅ：プリント開始から１枚目の記録材が排出されるまでに要する時間）に大きな影響を与える。ＦＰＯＴを決定する要因はいくつかあるが、大きくは以下の４項目に分けられる。第１項目は、ビデオコントローラなどの画像処理手段による画像情報生成及び展開時間である。第２項目は、レーザービームスキャナ内のスキャナミラーを回転させるモータの立ち上がり時間である。第３項目は、給紙から搬送にかけての搬送路の長さとプロセススピードである。第４項目は、定着装置のクイックスタート性である。定着装置のクイックスタート性が優れているとは、定着装置に電力の供給を開始し定着装置が定着可能な温度（定着温度）に達するのに要するウォームアップ時間が短いことを意味する。

このような理由から熱伝導部材の熱容量を増やすと、定着装置のウォームアップ時間が長くなり、その結果ＦＰＯＴが長くなってしまうことがある。尚、本実施例の定着装置１０のウォームアップ時間は、定着温度が最も高い記録材であるＡ４サイズの記録材のときに最も長くなる。

このような状況を鑑みると、非通紙部昇温の抑制効果を高めるために熱伝導部材の熱容量を増やしたいものの、ウォームアップ時間短縮に与える影響を小さくする必要があることがわかる。

（４）比較例および実施例の効果比較
比較例１〜４及び実施例１の熱伝導部材１７の構成について図５を参照して説明する。比較例１は、熱伝導部材１７はアルミニウム材（純アルミ、合金番号Ａ１０５０）で形成され、長さ２１４ｍｍ、幅４．５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍである。比較例２、３は、幅がそれぞれ６．０ｍｍ、７．５ｍｍであることを除いて比較例１と同じ寸法である。比較例１〜４の熱伝導部材１７の厚みは長手方向で均一である。また、アルミニウムの比重は２．７０５ｇ／ｃｍ^３（Ａ１０５０）、比熱０．８８Ｊ／ｇ・Ｋである。

実施例１の熱伝導部材１７の構成について、長手方向の中央よりも半分の正面図を図６に示し説明する。実施例１の熱伝導部材１７は比較例１〜４と同じ材質で形成され、長さ、厚さについても比較例１〜４と同じ寸法で長手方向で一様である。実施例１の熱伝導部材１７の幅については、定型サイズ記録材の中央部に対応する部分１７ａの幅よりも定型サイズの記録材の端部近傍の非通紙領域に対応する部分の幅（１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）の方が広い。この構成は、熱伝導部材１７の長手方向の単位長さ当たりの熱容量を部分的に増やすためである。具体的には、各定型サイズの記録材の中央部に対応する部分１７ａ及びＢ５サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域に対応する部分１７ｈの幅は４．５ｍｍである。一方、Ａ４サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域に対応する部分１７ｂ（記録材中央から１０５〜１０７ｍｍ）の幅は６．０ｍｍ、Ａ５サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域１７ｃ（記録材中央から６９〜７７ｍｍ）の幅は６．０ｍｍである。更に、Ａ６サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域１７ｄ（記録材中央から４９．５〜５５．５ｍｍ）の幅は７．５ｍｍである。Ａ４サイズ記録材に対応する部分１７ｂの幅は、Ａ５サイズ記録材に対応する部分１７ｃの幅より小さく、Ａ５サイズ記録材に対応する部分１７ｂの幅は、Ａ６サイズ記録材に対応する部分１７ｃの幅より小さい。各構成における性能評価（非通紙部昇温抑制、ウォームアップ時間短縮）に関しては下記に詳述する。

〔Ａ４サイズ記録材の非通紙部昇温の評価方法〕
○：ホットオフセットの発生なし
×：ホットオフセットの発生あり
＜評価条件＞
環境：１５℃／１０％（低温低湿環境）
紙種：Ａ４サイズ坪量１９９ｇ／ｍ^２のＳｐｒｉｎｇｈｉｌｌ
通紙モード：コールド状態から１枚間欠プリント３０枚
プリントスピード：約２２０ｍｍ／ｓ（スループットにすると４０ｐｐｍ）
定着制御温度：２３０℃

〔Ｂ５、Ａ５、Ａ６サイズ記録材の非通紙部昇温の評価方法〕
○：スループットダウン制御しなくても、ホットオフセットの発生なし
×：ホットオフセットを発生させないためにはスループットダウンする必要あり
＜評価条件＞
環境：１５℃／１０％（低温低湿環境）
紙種：Ａ４サイズ坪量１９９ｇ／ｍ^２のＳｐｒｉｎｇｈｉｌｌ（商品名）を各定型紙サイズにカットしたもの
通紙モード：コールド状態から連続プリント１０枚
プリントスピード：約２２０ｍｍ／ｓ（４０ｐｐｍ）、スループットダウン制御をした場合はスループットにして２０ｐｐｍとなるように紙間を調整
定着制御温度：１９０℃（４０ｐｐｍ）、１５０℃（２０ｐｐｍ）

〔クリックスタート性の評価方法〕
クイックスタート性の評価は、ＦＰＯＴを５．０ｓｅｃ固定にしたときの定着性を評価することで判断した。クイックスタート性が良くない、つまりウォームアップ時間が長い定着装置は定着性が良くないことになる。ＦＰＯＴ５．０ｓｅｃという値は製品スペックとして適宜選択されるものである。定着性は、グレタグマクベス社製ＲＤ−１９Ｉ等の反射濃度測定器を用いて、定着後擦り前の画像濃度を測定し、その後重り等を用いて所定の負荷をかけながら画像表面をシルボン紙で所定回数擦る。さらに、擦り後の濃度を測定し、（濃度低下率：％）＝｛（擦り前画像濃度）―（擦り後画像濃度）｝／（擦り前画像濃度）×１００により計算する。定着性評価時の詳細条件については下記の通りである。濃度低下率なので、値が小さいほど定着性が良いことになる。このとき、濃度低下率が２０％以上だと、目視で確認できるレベルの画像不良（画像剥がれ）が発生していた。
○：濃度低下率が２０％未満
×：濃度低下率が２０％以上
＜定着性評価条件＞
環境：１５℃／１０％（低温低湿環境）
入力電圧：１２０Ｖ
ＦＰＯＴ：５．０ｓｅｃ固定
画像パターン：ブラックトナー（Ｋ）のハーフトーン画像
紙種：Ａ４サイズ坪量８０ｇ／ｍ^２のＯｃｅＲｅｄＬａｂｅｌ（商品名）
通紙枚数：コールド状態から１枚
プリントスピード：約２２０ｍｍ／ｓ（４０ｐｐｍ）
擦り時負荷：０．５Ｎ／ｃｍ^２
擦り回数：５回
比較例１〜３および実施例１の性能評価結果を表１に示す。

幅が４．５ｍｍの比較例１の構成の場合、クイックスタート性は満足するものの、Ａ４サイズ記録材を間欠プリント時の非通紙部昇温、及びＡ５、Ａ６サイズ記録材の連続プリント時の非通紙部昇温の抑制効果が小さく、スループットダウン制御をする必要がある。Ｂ５サイズ記録材に関しては、Ａ４サイズ記録材よりも低く、非通紙領域がＡ５、Ａ６サイズ記録材よりも狭いため、熱伝導部材が４．５ｍｍであってもクイックスタート性及び非通紙部昇温を満足した。

幅が６．０ｍｍである比較例２の構成の場合は熱容量が増え、Ａ５サイズ記録材の連続プリント時の非通紙部昇温は良化傾向にあるが、Ａ４サイズ記録材の間欠プリント時とＡ６サイズ記録材の連続プリント時の非通紙部昇温の抑制効果は満足できない。比較例２はクイックスタート性については満足できるレベルであった。

熱伝導部材の幅が７．５ｍｍである比較例３の場合、Ａ４サイズ記録材の間欠プリント時の非通紙部昇温と、及び最小幅の記録材であるのＡ６サイズ記録材の連続プリント時の非通紙部昇温と、はいずれも問題のないレベルであった。しかしながら、比較例３は、熱伝導部材の熱容量が大きいために、クイックスタート性が悪化した。

実施例１は、クイックスタート性及びＡ４サイズ記録材、Ａ５、Ａ６サイズ記録材の非通紙部昇温を満足するレベルとなった。

ところで、非通紙部昇温による熱的ピーク位置は通紙する記録材の幅方向の端部の位置から外側に２〜３ｍｍの非通紙領域であり、その熱は熱伝導部材を介して厚み方向、幅方向、長さ方向に移動することになる。ただし、Ａ４サイズ記録材のような大サイズ記録材を間欠プリントする場合（ケース１）と、Ｂ５〜Ａ６サイズ記録材のような小サイズ記録材を連続プリントする場合（ケース２）と、では、非通紙部昇温による熱的ピークの様相が異なる。図７は、ケース１の熱的ピークの模式図である。定着温度が高く且つ非通紙領域が狭いケース１における熱的ピークは急峻になりやすい。一般的に、発熱抵抗体の長さは最大幅紙と同程度であり、本実施例においても発熱抵抗体の長さ２２０ｍｍに対し、最大幅紙であるＬＴＲは２１８ｍｍと同程度である。そのため、幅の広い記録材をプリントする場合に、通紙領域のすぐ外側は基板上に発熱抵抗体が形成されていない部分となる。基板の材質であるアルミナの熱伝導率は、熱伝導部材の材質であるアルミニウムと比較してさほど大きいものではないが、ケース１における非通紙部昇温の熱は基板を介して空気中へ放熱される割合が大きくなる。従って、ケース１における非通紙部昇温の抑制効果を高めるためには、熱的ピーク位置（記録材の幅方向の端部から２〜３ｍｍの位置）の熱容量を増やすことが好ましい。熱伝導部材が拡張された１７ｂはＡ４サイズ記録材の非通紙部昇温を抑制する目的として好ましいものである。

一方、図８は、ケース２における熱的ピークの模式図である。定着温度がケース１よりも低く且つ非通紙領域が広いケース２における熱分布はブロードである。移動する熱の総量は、温度勾配に比例するため、非通紙部の熱はとりわけ通紙領域側に移動することになる。そのため、ケース２において非通紙部昇温の抑制効果を高めるためには、熱的ピーク位置及び熱ピーク位置よりも通紙領域側の部分の熱容量も大きくするとさらに良い。ただし、画像領域まで熱伝導部材の熱容量の大きな部分を拡張すると、画像弊害が懸念されるため、画像領域外に留めてことが望ましい。

以上述べたことをまとめると、ケース２においては、熱的ピーク位置（定型サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域）の熱容量を増やす、もしくは熱的ピーク位置に加えて通紙領域のうち画像領域外の熱容量を増やすことが好ましい。従って、熱伝導部材が幅方向に拡張された部分１７ｃはＡ５サイズ記録材の非通紙昇温を抑制する目的として好ましく、熱伝導部材が幅方向に拡張された１７ｄはＡ６サイズ記録材の非通紙部昇温を抑制する目的として好ましいものである。

以上から、本実施例によると、定着装置の非通紙部昇温の抑制とクイックスタート性とを両立できる。

尚、本実施例では対応する定型サイズ記録材としてＡ４、Ｂ５、Ａ５、Ａ６を取り扱ったものの、これ以外の定型サイズ記録材に対しても同様の効果を得ることができる。また、装置で搬送可能な最大幅の定型サイズ記録材を除いて最大幅を有する定型サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域のみ熱容量を大きくしても良い。また、本実施例の画像形成装置は、ＬＴＲサイズ記録材まで対応するものであるが、Ａ３サイズまで対応する記録材において用いる定型サイズ記録材に対しても本実施例と同様の効果を得ることができる。

また、本実施例では、ヒータがフィルムの内面に接触している構成であるが、フィルムの外面に接触する構成であっても良い。

実施例２は、熱伝導部材１７と支持部材１２を除いて実施例１と共通する構成を有する。その共通する構成については説明を省略する。実施例２の熱伝導部材１７は、定型サイズ記録材の幅方向の端部近傍の非通紙領域に対応する部分の熱容量を、定型サイズ記録材の幅方向の中央部に対応する部分の熱容量よりも大きくする技術思想は実施例と同じである。実施例２の実施例１との相違点は、図９（ａ）に示すように熱伝導部材１７の定型サイズ記録材の幅方向の端部近傍の非通紙領域に対応する部分に支持部材１２のある側に向かって突起する突起部が設けられている点である。支持部材１２に突起部を設けた構成を図９に示す。本実施例においては、その突起部は熱伝導部材と同じ材質である。この突起部を支持部材１２に挿し込む構成である。

熱伝導部材１７の突起部は熱伝導部材１７が支持部材１２に係止される係止部として機能し、熱伝導部材１７がフィルム１３から力を受けても記録材の搬送方向に直交する方向もしくは記録材の搬送方向にずれにくい。そのため、熱伝導部材１７の突起部が設けられている熱容量の大きい部分が非通紙部の熱的ピーク位置からずれることがなく非通紙部昇温の抑制効果を安定的に得られる。

図９（ｂ）に熱伝導部材１７の構成をわかりやすくするため、支持部材１２のある側に突出している突出部（１７ｅ、１７ｆ、１７ｇ）を熱伝導部材１７の面と平行になるように展開した展開図を示す。熱伝導部材１７は、記録材中央（紙中心）に対応する位置で左右対称形状なので、図９（ｂ）は半分のみを示す。

本実施例の熱伝導部材１７は、長さ２１４ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの板材である。熱伝導部材１７の記録材の中央部に対応する部分の幅は４．５ｍｍである。突出部（１７ｅ、１７ｆ、１７ｇ）は、板材である熱伝導部材１７の記録材の搬送方向の端部を曲げて形成した曲げ部である。曲げ部１７ｅは、記録材中央から１０５〜１０７ｍｍの位置に形成され、曲げ高さ（熱伝導部材１７の支持部材１２と接触する面から曲げ部先端までの長さ）は１．５ｍｍである。曲げ部１７ｆは、記録材中央から６９〜７７ｍｍの位置に形成され、曲げ高さは１．５ｍｍである。曲げ部１７ｇは、記録材中央から４９．５〜５５．５ｍｍの位置に形成され、曲げ高さは３．０ｍｍである。曲げ部１７ｅはＡ４サイズ記録材、曲げ部１７ｆはＡ５サイズ記録材、曲げ部１７ｇはＡ６サイズ記録材、の非通紙部昇温の抑制効果を安定して得るため、支持部材１２に対して係止するために設けられている。

ところで、実施例２のように熱伝導部材に曲げ部を設ける構成は、装置の小型化及コストダウンに貢献できる。実施例１のように熱伝導部材の一部を幅方向に拡張する構成はフィルム径を大きくする必要が生じる場合があるのに対して、実施例２の構成は曲げ部を支持部材の厚みで吸収できるのでフィルム径を大型化する必要がない。また、実施例１のように熱伝導部材の一部の厚みを大きくする構成は厚みの厚い板材を加工して使用するのに対して、実施例２の構成は薄い板材を曲げ加工すれば良いからである。

このように、本実施例によると、定型サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域に対応する熱伝導部材の部分に係止部を設けて部分的に熱容量を大きくすることで、定着装置の非通紙部昇温の抑制とクイックスタート性とを両立する効果を安定して得られる。

実施例３は、熱伝導部材を除いた構成は、実施例１及び２と共通するので、熱伝導部材についての説明のみを行う。実施例３の熱伝導部材は、記録材の搬送方向の中央で分けた２つの領域のうち一方の領域にのみ、一部熱容量を増した部分を有する構成とする。加圧ローラ２０の芯金２１は、ゴム層の両端面から各々左右に延びた軸部を有する。軸部の長さは、軸部にギア等の駆動部材を設ける側の方が、駆動部材を設けない側よりも長い。軸部の長い側は短い側よりもゴム層の熱が軸部に逃げて放熱しやすいので、非通紙部が悪化しにくい。

そこで、実施例３の熱伝導部材は、加圧ローラの両側の軸部のうち長さが短い軸部がある側の領域のみにおいて、定型サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域に対応する部分の熱容量を定型サイズ記録材の中央部に対応する部分熱容量よりも大きくする。熱伝導部材の一部の熱容量を大きくする構成としては、実施例１及び２と同様に熱伝導部材の一部の幅を広くする、厚みを厚くする、曲げ部を設ける構成が適用できる。

以上述べたことから、本実施例によると、実施例１及び２よりも熱伝導部材の熱容量を更に小さくすることができるので、非通紙部昇温を抑制しつつ更なるＦＰＯＴ短縮を実現することができる。

６定着装置
１１ヒータ
１２支持部材
１３フィルム
１７熱伝導部材
１７ａ熱伝導部材の定型サイズ記録材の中央部に対応する部分
１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｈ各定型サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域に対応する熱伝導部材の部分
１７ｅ、１７ｆ、１７ｇ各定型サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域に対応する熱伝導部材の部分
２０加圧ローラ
Ｐ記録材

Claims

筒状のフィルムと、
前記フィルムに接触する長細いヒータと、
前記ヒータの前記フィルムと接触する面と反対側の面を支持する支持部材と、
前記ヒータと前記支持部材との間に挟持され、前記ヒータに長手方向に亘って接触する熱伝導部材と、
前記フィルムと接触してニップ部を形成する加圧部材と、
を備え、前記ニップ部でトナー画像が形成された記録材を搬送しながら前記フィルムからの熱でトナー画像を加熱して記録材に定着する定着装置において、
記録材の搬送方向に直交する方向において、定型サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域に対応する前記熱伝導部材の部分の単位長さ当たりの熱容量は、前記定型サイズ記録材の中央部に対応する前記熱伝導部材の部分の単位長さ当たりの熱容量よりも大きく、
記録材の搬送方向に直交する方向において、前記非通紙領域に対応する前記熱伝導部材の部分に熱容量を大きくしつつ前記熱伝導部材を前記支持部材に対して係止するための係止部が形成されていることを特徴とする定着装置。
記録材の搬送方向に直交する方向において、第１の定型サイズ記録材の前記非通紙領域に対応する前記熱伝導部材の部分の単位長さ当たりの熱容量は、前記第１の定型サイズ記録材よりも幅の狭い第２の定型サイズ記録材の前記非通紙領域に対応する前記熱伝導部材の部分の単位長さ当たりの熱容量よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記熱伝導部材は板材であって、前記係止部は前記板材の幅方向の端部を曲げて形成された曲げ部であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記熱伝導部材は板材であって、
前記板材の前記非通紙領域に対応する部分の幅は前記中央部に対応する部分の幅よりも広いことを特徴とする請求項１又２に記載の定着装置。
前記熱伝導部材は板材であって、
前記板材の前記非通紙領域に対応する部分の厚さは前記中央部に対応する部分の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
前記ヒータは前記フィルムの内面に接触し、前記フィルムを介して前記加圧部材と共に前記ニップ部を形成していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに１項に記載の定着装置。
筒状のフィルムと、
前記フィルムの内面に接触する長細いヒータと、
前記ヒータの前記フィルムと接触する面と反対側の面を支持する支持部材と、
前記ヒータと前記支持部材との間に挟持され、前記ヒータに長手方向に亘って接触する熱伝導部材と、
前記フィルムを介して前記ヒータと共に前記ニップ部を形成する加圧部材と、
を備え、前記ニップ部でトナー画像が形成された記録材を搬送しながら前記フィルムからの熱でトナー画像を加熱して記録材に定着する定着装置において、
記録材の搬送方向に直交する方向において、定型サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域に対応する前記熱伝導部材の部分の単位長さ当たりの熱容量は、前記定型サイズ記録材の中央部に対応する前記熱伝導部材の部分の単位長さ当たりの熱容量よりも大きく、
前記加圧部材は、両側に軸部を有する芯金と、前記芯金の外側に形成されたゴム層と、を備えるローラであって、
前記熱伝導部材を記録材の搬送方向の中央で分けた２つの領域のうち前記ローラの前記両側の軸部のうち長さが短い軸部のある側の領域のみにおいて、定型サイズ記録材の端部近傍の非通紙領域に対応する前記熱伝導部材の部分の単位長さ当たりの熱容量は、前記定型サイズ記録材の中央部に対応する前記熱伝導部材の部分の単位長さ当たりの熱容量よりも大きいことを特徴とする定着装置。