JP7570814B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材に画像を定着させる定着装置及び記録材に画像を形成する画像形成装置に関する。

電子写真方式のプリンタや複写機に搭載される熱定着方式の定着装置として、セラミックス製等の基板上に発熱抵抗体を有するヒータと、ヒータに接触しつつ移動する定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータに対向する加圧ローラを有するものがある。未定着トナー像を担持する記録材は、定着フィルムと加圧ローラの間のニップ部（定着ニップ部）で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上のトナー像は記録材に加熱定着される。また、定着フィルムの温度変化をヒータに接触配置されたサーミスタ等の温度検知素子で検知することで、ヒータの発熱量が制御される。

また、熱応力に対する強度の観点でセラミックスよりも優れる金属をヒータの基板に用いた金属基板ヒータの提案がされている。金属基板ヒータは、基板が導電性を有するため、発熱抵抗層と基板の間で絶縁耐圧性を確保するための絶縁層を設けている。絶縁層の材料としては主にガラスを主剤としたものが用いられるが、ガラスと金属基板の線膨張係数が異なることから焼成時にヒータの反りが発生しやすい。特許文献１には、金属基板の発熱抵抗層が形成される面とは反対側の面に対しても絶縁層を設けることで、ヒータの反りの発生を防止する構成が開示されている。

特開平１０－２７５６７１号公報

しかしながら上記文献に記載の構成では、温度検知素子が金属基板裏面の絶縁層を介して定着フィルムの温度変化を検知する構成であるため、定着フィルムの温度変化に対する応答性に改善の余地があった。

そこで、本発明は、ヒータの反りを抑制しつつ定着フィルムの温度変化を高い応答性で検出可能な定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、筒状のフィルムと、ヒータを有し前記フィルムの内面と摺接するニップ部形成ユニットと、前記フィルムを挟んで前記ニップ部形成ユニットと対向し前記フィルムとの間にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持して搬送しながら記録材上のトナー像を加熱し記録材に定着させる定着装置において、前記ヒータは、金属製の基板と、前記基板の厚さ方向における一方側の面上に絶縁性の材料で形成された第１の層と、前記第１の層上に配置され、通電により発熱する発熱体と、前記基板の前記厚さ方向における他方側の面上の少なくとも一部に、前記基板と異なる材料で形成された第２の層と、を有し、前記定着装置は、前記厚さ方向における他方側から前記ヒータに接触して配置され、前記ヒータの温度を検知する温度検知部材をさらに有し、前記基板の前記厚さ方向における他方側の面において、前記温度検知部材が前記ヒータと接触する接触領域を包含する第１の領域において前記第２の層が設けられていないか、又は、前記第１の領域における前記第２の層の厚さが前記第１の領域外における前記第２の層の厚さより薄く、前記接触領域の形状及び前記第１の領域の形状は、四角形であり、前記ニップ部における記録材の搬送方向において前記接触領域と隣接する領域に前記第２の層が設けられており、前記隣接する領域に設けられた前記第２の層を介して、前記第２の層の内で前記定着装置の長手方向に関して前記接触領域の一方側と他方側に設けられた部分が繋がっており、前記隣接する領域における前記第２の層の厚さが、前記接触領域の一方側と他方側に設けられた部分における前記第２の層の厚さより厚い、ことを特徴とする定着装置である。

本発明によれば、ヒータの反りを抑制しつつ定着フィルムの温度変化を高い応答性で検出することができる。

実施例１に係る画像形成装置の概略構成図。 実施例１に係る定着装置を示す断面図。 実施例１に係る定着装置に用いられるフィルムアセンブリの分解図。 実施例１に係る定着装置の一部を示す正面図。 実施例１に係るヒータの断面図。 実施例１（ａ）及び変形例１（ｂ）に係るヒータの構成を説明するための図。 変形例２（ａ）及び変形例３（ｂ）に係るヒータの構成を説明するための図。 変形例４に係るヒータの構成を説明するための図。 比較例（ａ、ｂ）に係るヒータの構成を説明するための図。 実施例３に係るヒータの構成を説明するための図。

以下、本発明を実施するための例示的な形態について、図面を参照しながら説明する。

（１）画像形成装置
図１は実施例１に係る画像形成装置としての、電子写真技術を用いたレーザビームプリンタ（以下、単にプリンタ１００とする）の断面図である。以下、プリンタ１００の構成及び動作を簡単に説明する。

プリンタ１００は、プリント指示を受けると、スキャナユニット３が画像情報に応じたレーザ光Ｌを、像担持体としての感光体１に出射する。帯電ローラ２によって所定の極性に帯電された感光体１はレーザ光Ｌによって走査され、これにより感光体１の表面には画像情報に応じた静電潜像が形成される。その後、現像器４が感光体１にトナーを供給し、感光体１に画像情報に応じたトナー像を形成する。感光体１の矢印Ｒ１方向への回転により感光体１と、転写手段としての転写ローラ５との間に形成される転写部（転写ニップ部）に到達したトナー像は、カセット６からピックアップローラ７によって給送されてくる記録材Ｐに転写される。転写ニップ部を通過した感光体１の表面はクリーナ８でクリーニングされる。トナー像ｔ（図２）が転写された記録材Ｐは、熱定着方式の定着装置９で熱及び圧力を掛けられ定着処理される。

その後、記録材Ｐは排出ローラ１０によってトレイ１１に排出される。なお、記録材Ｐとして、普通紙及び厚紙等の紙、プラスチックフィルム、布、コート紙のような表面処理が施されたシート材、封筒やインデックス紙等の特殊形状のシート材等、サイズ及び材質の異なる多様なシートを使用可能である。また、ここでは感光体１から記録材Ｐにトナー像を直接転写する方式を挙げたが、感光体に形成したトナー像を中間転写ベルト等の中間転写体を介して記録材に転写する方式の画像形成装置に対して以下で説明する技術を適用してもよい。

（２）定着装置
定着装置９について説明する。定着装置９はテンションレスタイプのフィルム加熱方式である。即ち、定着装置９は、耐熱性フィルムとして可撓性を有する無端ベルト状（もしくは円筒状）の定着フィルムを用い、定着フィルムの周長の少なくとも一部は常にテンションが掛からない状態とし、定着フィルムが加圧部材の回転駆動力で回転する構成である。

以後、本実施例に係るフィルム加熱方式の定着装置９について詳細を説明する。図２は定着装置９の断面図である。図３は定着装置９に用いられるフィルムアセンブリ２０の分解斜視図である。図４は定着装置９の一部を示す正面図である。なお、図２及び図４において、矢印Ｘは定着装置９の長手方向を表し、矢印Ｚは鉛直方向上方を表し、矢印Ｙは長手方向及び鉛直方向に垂直な方向を表す。

本実施例の定着装置９は、図２～図４に示すように筒状の定着フィルム２３と、定着フィルム２３の内面に接触する加熱体であるヒータ２２と、定着フィルム２３を介してヒータ２２に向けて押圧される加圧部材としての加圧ローラ３０とを有する。ヒータ２２が定着フィルム２３に接触している領域と重なる部分に、定着フィルム２３と加圧ローラ３０との間のニップ部として定着ニップ部Ｎｆが形成される。ヒータ２２は耐熱樹脂の保持部材であるヒータホルダ２１に保持されている。ヒータ２２及びヒータホルダ２１は、定着ニップ部Ｎｆを形成するための本実施例のニップ部形成ユニットとして機能する。ヒータホルダ２１は定着フィルム２３の回転を案内するガイドの機能も有している。加圧ローラ３０は不図示のモータから動力を受けて矢印ｂ方向に回転する。加圧ローラ３０が回転することによって定着フィルム２３が従動して矢印ａ方向に回転する。

ヒータホルダ２１は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）や液晶ポリマー等の耐熱性樹脂の成形品である。ヒータ２２は、少なくとも金属又は合金を主材とした細長い板状の基板（金属基板）と、通電により発熱する抵抗発熱体（発熱体）と、抵抗発熱体と基板を絶縁する絶縁層と、発熱体を保護するガラスコート層を有している。ヒータ２２の詳細については後述する。

ヒータ２２の定着フィルム２３に対する当接面（第１面）とは反対側の面（第２面、図中上側の面）には、温度検知素子（温度検知部材）であるサーミスタ２５が当接している。サーミスタ２５の検知温度に応じて発熱体への通電が制御されることで、定着ニップ部Ｎｆの温度が画像の定着に適した設定温度に維持される。

定着フィルム２３の厚みは、良好な熱伝導性を確保するため２０μｍ以上１００μｍ以下程度が好ましい。定着フィルム２３としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）・ＰＦＡ（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）・ＰＰＳ等の材質の単層フィルムが好適である。また、定着フィルム２３としては、ＰＩ（ポリイミド）・ＰＡＩ（ポリアミドイミド）・ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）・ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）等の材質からなる基層の表面に、ＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ（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）等を離型層（表層）としてコーティングした複合層フィルムも好適である。さらに、高熱伝導性を有するＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の純金属、合金等を基層に用い、離型層に前述のコーティング処理、フッ素樹脂チューブの被覆を行ったものも好適である。

本実施例では、定着フィルム２３の基層を厚さ６０μｍのＰＩとし、離型層には通紙による離型層の摩耗と熱伝導性の両立を考慮して厚み１２μｍのＰＦＡをコーティングしたものを用いた。

加圧部材（加圧回転体）としての加圧ローラ３０は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金３０ａと、シリコーンゴム等の材質の弾性層３０ｂと、ＰＦＡ等の材質の離型層３０ｃと、を有する（図２）。弾性層３０ｂは芯金３０ａの外周に形成され、離型層３０ｃは弾性層３０ｂの外周に形成されて加圧ローラ３０の最表層を構成している。加圧ローラ３０の芯金３０ａの軸方向片側の端部には、駆動ギア３３（図３）が取り付けられており、不図示の駆動手段から駆動ギア３３を介して回転駆動力を受けることで加圧ローラ３０が回転する。

図２の断面図を参照して、定着装置の構成について説明する。補強部材２４は鉄等の金属からなり、ヒータホルダ２１を加圧ローラ３０側に押圧する圧力でも大きく変形しないように強度を維持する部材である。ヒータ２２は後述の押圧手段によって、ヒータホルダ２１と補強部材２４を介して加圧ローラ３０側に押圧されている。この押圧力により加圧ローラ３０と定着フィルム２３が密着している領域（圧接領域）が、本実施例における定着ニップ部Ｎｆである。そして、加圧ローラ３０の加圧位置（加圧ローラ３０に対するヒータ２２の押圧力の作用点の位置）と、記録材の搬送方向におけるヒータ２２の中央部の位置は略同一としている。

次に、図３の斜視図を参照して説明する。ヒータホルダ２１は、横断面で略樋型（Ｕ字型）形状を有しており、桶型の内側に補強部材２４が嵌合する。ヒータホルダ２１の加圧ローラ３０と対向する側にはヒータ受け溝が設けられており、ヒータ２２がヒータ受け溝に嵌ることで所望の位置に位置決めされる。定着フィルム２３は上述の部品が組みつけられたヒータホルダ２１の外側に周長に余裕を持って外嵌している。定着フィルム２３の円筒形状の軸方向（図中で定着フィルム２３が挿入される矢印方向）を、定着装置９の「長手方向」と称する。本実施例において、加圧ローラ３０、ヒータ２２及びヒータホルダ２１は、いずれも長手方向に延びる細長い部材である。

補強部材２４の長手方向両端部は、定着フィルム２３の両端から突き出た張り出し部となっており、それぞれフランジ部材２６，２６が嵌着されている。定着フィルム２３、ヒータ２２、ヒータホルダ２１、補強部材２４及びフランジ部材２６，２６は、全体でフィルムアセンブリ２０として組み立てられる。

ヒータ２２の給電端子も定着フィルム２３に対して長手方向一方側に突出しており、該給電端子に給電コネクタ２７が嵌合されている。給電コネクタ２７がヒータ２２の電極部と当接圧をもって接触し、商用電源から供給される電力をヒータ２２に供給する給電経路を構成している。

ヒータ２２の長手方向他方側（給電端子とは反対側）には、ヒータクリップ２８が取り付けられている。ヒータクリップ２８は、コの字型（Ｕ字型）に曲げられた金属板であり、そのバネ性によってヒータ２２の端部をヒータホルダ２１に対して保持している。

次に図４の正面図を参照して説明する。各フランジ部材２６は回転走行する定着フィルム２３の長手方向への移動を規制し、定着装置稼働中の定着フィルム２３の位置を規制するものである。長手方向両側のフランジ部材２６，２６のつば（定着フィルム端部と摺接する部分）の間の距離は、定着フィルム２３の長手方向の長さより長く設定されている。これは、通常使用時に定着フィルム端部にダメージを与えないためである。

また、加圧ローラ３０の長手方向の長さが定着フィルム２３よりも約１０ｍｍ程度短く構成されている。これは定着フィルム２３の端部からはみ出したグリスが加圧ローラ３０に付着して、加圧ローラ３０が記録材に対するグリップ力を失いスリップが発生することを防止するためである。

フィルムアセンブリ２０は加圧ローラ３０に対向して設けられ、長手方向（図内の左右方向）への移動は規制され、かつ、上下方向に移動可能な状態で、定着装置９の天板側筐体４１に支持されている。天板側筐体４１には加圧バネ４５が圧縮した状態で取り付けられている。加圧バネ４５の押圧力は補強部材２４の張り出し部が受けており、加圧ローラ３０側に補強部材２４が押圧されることで、フィルムアセンブリ２０全体が加圧ローラ３０に押し付けられている。

加圧ローラ３０の芯金を軸支するように軸受部材３１が設けられている（図３も参照）。軸受部材３１はフィルムアセンブリ２０からの押圧力を、加圧ローラ３０を介して受け止めている。比較的高温になる加圧ローラ３０の芯金を回転自在に支持するために、軸受の材質は耐熱性があって、かつ摺動性に優れる材質が用いられる。軸受部材３１は定着装置の底側筐体４３に取り付けられている。

底側筐体４３及び天板側筐体４１は、フィルムアセンブリ２０に対して長手方向両側に設けられて上下に延びるフレーム側板４２，４２と共に、定着装置９の筐体（枠体）を構成している。

（３）ヒータ
次に、本実施例のヒータ２２を構成する材料、製造方法等について図５から図７を用いて説明する。

図５はヒータ２２の断面図である。ヒータ２２は、金属製の基板２２ａと、通電により発熱する発熱抵抗層としての発熱体２２ｃと、発熱体２２ｃと基板２２ａを絶縁する絶縁層２２ｂと、発熱体を保護するガラスコート層等の保護層２２ｄとを有する。基板２２ａは、金属又は合金を主材とした細長い板状である。また、製造時の基板２２ａの反りを低減するために、基板２２ａの厚さ方向で発熱体２２ｃが設けられた面２２ａ１（第１面）とは反対側の面２２ａ２（第２面）にも絶縁層２２ｅ（絶縁層２２ｂを第１の層としたときの第２の層）を有している。基板裏面の絶縁層２２ｅの詳細な構成については後述する。

基板２２ａに用いられる材料としては、ステンレス、ニッケル、銅、アルミのいずれか、又はそれらを主材とする合金が好適に用いられる。これらのうち、ステンレスが強度、耐熱性、腐食の観点で最も好ましい。ステンレスの種類としては特に限定されず、必要な機械的強度、次項で述べる絶縁層及び発熱体の形成に合わせた線膨張係数、市場における板材の入手のし易さ等を考慮して適宜選べば良い。

一例を挙げると、クロム系ステンレス（４００系）のマルテンサイト系及びフェライト系がステンレスの中でも線膨張係数が比較的低く、絶縁層及び発熱体の形成がし易く好適に用いられる。

基板２２ａの厚みは、強度や熱容量、放熱性能を考慮して決めれば良い。薄い基板２２ａは、熱容量が小さいためクイックスタート性（ヒータ２２の通電開始から目標温度到達までの時間の短さ）には有利だが、薄すぎると発熱抵抗体の加熱成型時に歪み等の問題が生じ易くなる。逆に厚い基板２２ａは、発熱抵抗体の加熱成型時の歪みの面では有利であるが、厚すぎると熱容量が大きいためクイックスタートには不利となる。基板２２ａの好ましい厚みは、量産性やコスト、性能のバランスを考慮した場合０．３ｍｍ～２．０ｍｍである。

絶縁層２２ｂ，２２ｅの材質は特に限定はされないが、実使用上の温度を鑑みて耐熱性のある材料を選択する必要がある。絶縁層２２ｂ，２２ｅの材質としてはガラスやＰＩ（ポリイミド）が耐熱性の観点で好ましく、ガラスの場合の具体的粉末材料の選定は、実施形態の特性を損なわない範囲で適宜選択されれば良い。必要に応じて絶縁性を有する熱伝導フィラーなどを混合させても良い。絶縁層２２ｂ，２２ｅは同じ材質を用いても、異なる材質を用いても何ら問題はない。厚みに関しても同様に絶縁層２２ｂ，２２ｅで同じにしても良いし、必要に応じて変更しても問題ない。

一般的に画像形成装置に用いるヒータ２２としては絶縁耐圧を１．５ＫＶ程度有しておくことが好ましい。そのため発熱体２２ｃと基板２２ａ間で絶縁耐圧性能１．５ＫＶを得るべく、絶縁層２２ｂの膜厚を材料に応じて確保すれば良い。

絶縁層２２ｂ，２２ｅの成型方法としては特に限定されないが、一例としてはスクリーン印刷法等で平滑に成形することができる。基板２２ａ上にガラスやＰＩ（ポリイミド）の絶縁層を形成する際には、材料間の線膨張係数差により絶縁層にクラックや剥がれが生じないように、基板と絶縁層材料の線膨張係数を適宜調整する必要がある。

発熱体２２ｃは、（Ａ）導電成分、（Ｂ）ガラス成分、（Ｃ）有機結着成分を混合した発熱抵抗体ペーストを絶縁層２２ｂ上に印刷した後、焼成したものである。発熱抵抗体ペーストを焼成すると（Ｃ）の有機結着成分が焼失し（Ａ）、（Ｂ）成分が残るため、導電成分とガラス成分とを含有する発熱体２２ｃが形成される。

ここで、（Ａ）の導電成分としては、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、等の単独もしくは複合で用いられ、０．１［Ω／□］～１００［ＫΩ／□］のシート抵抗値とするのが好適である。また、上記（Ａ）～（Ｃ）以外においても実施形態の特性を損なわない程度の微量であれば他の材料を含有していてもよい。

図６に示す給電用電極２２ｆ及び導電パターン２２ｇは、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）や銀・白金（Ａｇ・Ｐｔ）合金、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金を例とする導電成分を主体とする。給電用電極２２ｆ及び導電パターン２２ｇは、発熱抵抗体ペーストと同様に（Ａ）導電成分、（Ｂ）ガラス成分、（Ｃ）有機結着成分を混合したペーストを絶縁層２２ｂ上に印刷した後、焼成したものである。給電用電極２２ｆと導電パターン２２ｇは発熱体２２ｃに給電する目的で設けられた導電部であり、抵抗は発熱体２２ｃに対して十分低くしている。

ここで、前述の発熱抵抗体ペースト及び給電用電極及び導電パターンペーストは、基板２２ａの融点より低い温度で軟化溶融する材質を選択し、実使用上の温度を鑑みて耐熱性のある材料を選択する必要がある。

図５に示すように、ヒータ２２の絶縁層２２ｂ上（第１の層上）には発熱体２２ｃ及び導電パターン２２ｇを覆う保護層２２ｄが設けられている。発熱体２２ｃを基板２２ａの定着フィルム２３と接触する側（図２における下側）に配置した場合は、保護層２２ｄは発熱体２２ｃと定着フィルム２３との電気的な絶縁性を確保し、発熱体２２ｃと定着フィルム２３との摺動性を確保する保護機能を有する。材質としてはガラスやＰＩ（ポリイミド）が耐熱性の観点で好ましく、必要に応じて絶縁性を有する熱伝導フィラーなどを混合しても良い。

本実施例では基板２２ａとして幅１０ｍｍ・長さ３００ｍｍ・厚さ０．５ｍｍのフェライト系ステンレス基板（ＳＵＳ４３０：１８Ｃｒステンレス）を準備した。

次に前述のステンレス基板に絶縁層ガラスペーストをスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥及び８５０℃の焼成を経て絶縁層２２ｂ，２２ｅをステンレス基板の両面に形成した。

その後、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）を導電成分とし、その他ガラス成分、有機結着成分を混合した発熱抵抗体ペーストと、銀を導電成分とし、その他ガラス成分、有機結着成分を混合した給電用電極及び導電パターン用のペーストを用意した。各ペーストをステンレス基板にスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥及び８５０℃の焼成を経て、発熱体２２ｃ、給電用電極２２ｆ及び導電パターン２２ｇを形成した。焼成後の発熱体２２ｃの厚みは１５μｍ、長さは２２０ｍｍ、幅は１．１ｍｍとした。

次に、保護層ガラスペーストを準備し、発熱体２２ｃ及び導電パターン２２ｇ上に保護層ガラスペーストをスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥及び８５０℃の焼成を経て、保護層２２ｄを形成した。

本実施例では基板２２ａの発熱体２２ｃ側の面である絶縁層２２ｂ（第１の層）の厚みを６０μｍとし、保護層２２ｄの厚みを６０μｍとした。発熱体２２ｃを成形する面とは反対側の面である絶縁層２２ｅの厚みは、絶縁層２２ｂと保護層２２ｄの合算厚みと等しい１２０μｍとした。ただし、これらの厚みの値は、後述するサーミスタ２５の接触領域等の設計上の厚みを変更している領域は除くものとし、また、製造公差等による止むを得ない厚さのバラつきを無視した平均の厚みを表す。

（４）絶縁層の設定範囲
本実施例に係る絶縁層２２ｅの設定範囲について図６～図８を用いて説明する。本実施例では、サーミスタ２５がヒータ２２に対して接触する接触領域内に絶縁層２２ｅを設けないか、又は、接触領域内の絶縁層の厚みを接触領域外の絶縁層の厚みより小さく設定する。

本実施例の構成例（構成１）を図６（ａ）に示す。構成１では、サーミスタ２５がヒータ２２に接触する領域（以下、接触領域Ａ１とする）において、絶縁層２２ｅを設けていない。即ち、金属製の基板２２ａの厚さ方向において発熱体２２ｃとは反対側の面２２ａ２（図５）の内、接触領域Ａ１を包含する範囲に絶縁層２２ｅを設けずに基板２２ａを露出させている。

サーミスタ２５の寸法は長手方向（矢印Ｘ）で１０ｍｍ、搬送方向（矢印Ｄ）で５ｍｍであるため、本実施例ではサーミスタの取り付け位置公差を考慮して、長手方向で１２ｍｍの範囲で絶縁層２２ｅを設けない構成としている。なお、搬送方向では基板２２ａの全幅である１０ｍｍの範囲に亘って絶縁層２２ｅを設けていない。

構成１によると、サーミスタ２５は熱伝導性の高い金属製の基板２２ａと直に接しているため、定着フィルム２３の温度変化を高い応答性で検知することができる。

実施例１の他の構成例（構成２）を図６（ｂ）に示す。構成２は、サーミスタ２５がヒータ２２に接触する接触領域内の絶縁層２２ｈの厚みを、接触領域外の絶縁層２２ｅよりも薄くしたものである。本構成では絶縁層２２ｈは長手方向で１２ｍｍ幅であり、厚さは接触領域外の絶縁層２２ｅの厚み（１２０μｍ）より薄い６０μｍとした。

構成２によると、構成１に比べてサーミスタ２５の応答性は若干低下するものの、接触領域内の絶縁層２２ｈの厚みを接触領域外と等しくした場合に比べて高い応答性が得られる。また、接触領域内に絶縁層２２ｈが設けられていることから、構成１に比べてヒータ２２の成形時の反りの発生を抑制することができる。

実施例１の他の構成例（構成３）を図７（ａ）に示す。構成３は、サーミスタ２５がヒータ２２に接触する接触領域Ａ１に対して、記録材の搬送方向（矢印Ｄ）の両側に隣接する領域に絶縁層２２ｉを形成し、絶縁層２２ｅが長手方向（矢印Ｘ）に繋がる構成とした。つまり、ヒータ２２を基板２２ａの厚さ方向に見たとき、長手方向でサーミスタ２５の接触領域Ａ１の一方側と他方側に設けられた絶縁層２２ｅが、接触領域Ａ１に隣接して長手方向に延びる絶縁層２２ｉを介して繋がっている。接触領域Ａ１に隣接する絶縁層２２ｉの厚みは、接触領域外の絶縁層２２ｅの厚みと同じ１２０μｍとした。

構成３によると、絶縁層２２ｅが長手方向で一部繋がることにより、ヒータ成形時の反り量をさらに抑えることができる。サーミスタ２５の寸法を考慮して、長手方向で１２ｍｍ、搬送方向でサーミスタ取り付け位置の前後で２．４ｍｍの範囲で絶縁層２２ｅが繋がる構成とした。

実施例１の他の構成例（構成４）を図７（ｂ）に示す。構成４は、サーミスタ２５がヒータ２２に接触する接触領域の絶縁層２２ｈが、絶縁層２２ｅに対して薄くなっている構成とした。本実施例では絶縁層２２ｈは長手方向１２ｍｍ、搬送方向５ｍｍの寸法とし、厚みは接触領域外の絶縁層２２ｅより薄い６０μｍとした。また、記録材の搬送方向で接触領域に隣接する領域には、構成３と同様の絶縁層２２ｉを形成した。

構成４によると、構成１、３に比べてサーミスタ２５の応答性は若干低下するものの、接触領域内の絶縁層２２ｈの厚みを接触領域外と等しくした場合に比べて高い応答性が得られる。また、接触領域内に設けられた薄い絶縁層２２ｈと、接触領域に隣接する領域に設けられた絶縁層２２ｉとを介して絶縁層２２ｅが長手方向に繋がっているため、構成１，２，３に比べてヒータ２２の成形時の反りの発生をさらに抑制することができる。

実施例１のさらに他の構成例（構成５）を図８に示す。構成５は、基板２２ａの一部が搬送方向に対して凸形状となっており、基板２２ａの凸部２２ａ４にサーミスタ２５が直接接触する接触領域Ａ１を設ける構成とした。基板２２ａは、長手方向に延びる本体部２２ａ３と、本体部２２ａ３から搬送方向に突出する凸部２２ａ４とを有し、絶縁層２２ｅは本体部２２ａ３の長手方向略全域に設けられ、凸部２２ａ４には設けられていない。本体部２２ａ３における絶縁層２２ｅの厚みは、１２０μｍで長手方向に亘って一定とした。

構成４によると、サーミスタ２５の応答性を確保しつつ、絶縁層２２ｅが上記の構成３、４と比較して搬送方向（短手方向）に一定の厚さで繋がっているため、ヒータ成形時の反りがさらに発生しにくくなる。

（５）作用効果
本実施形態の作用効果について説明する。定着フィルムの温度変化に対する温度検知部材の応答性が低い場合、次のような不都合が生じる。例えば、グラフィックパターンなどのトナー印字率が高い画像や、記録材の含水率が高い場合は、記録材が加圧ニップ通過したときに、定着フィルムの温度は大きく低下する。特に高速機においては加圧ニップの温度変化に対する応答性が悪い場合、定着フィルムの温度低下をヒータの通電制御にフィードバックする前に記録材が定着ニップを抜けてしまう。そのため、定着フィルムの温度低下が大きい条件でも満足な定着性が得られるように、予め定着フィルムの温調設定（定着動作時の目標温度）を高く設定する必要があった。その一方で温調設定を高くした場合、テキストパターンなどの低印字率パターンや含水率が低い記録材をプリントした際に、加圧ニップで記録材に与える熱量が過剰となるためカール量が増えることによる積載性の悪化が懸念される。

これに対し、本実施例ではサーミスタ２５がヒータ２２に対して接触する接触領域内に絶縁層２２ｅを設けないか、又は、接触領域内の絶縁層の厚みを接触領域外の絶縁層の厚みより小さく設定している。これにより、定着フィルム２３の温度変化に対する応答性を向上し、上記の不都合を回避することができる。

以下、本実施例の作用について比較例と対比させて評価した結果を説明する。上記構成１～５のヒータ２２について、ヒータ２２の反り量の測定と、定着性評価を行い、定着可能な温調設定にて積載性の確認を行った。

ヒータ２２の反り量の測定は、ヒータ２２を水平な定盤に発熱体２２ｃが上面となるように配置して、定盤から一番高くなっている箇所の高さを反り量として定義した。組立性に関しては、反り量が３ｍｍ以内であれば問題なしと判断した。

また、満足な定着性が得られる温調設定の下限を算出するにあたり、印字率パターンとしてはトナーを全面に印字するベタ黒パターンを用いた。定着性及び積載性は、スタンバイ温調を行わない停止状態で１時間程度放置し、コールド状態から２００枚通紙を行うことで確認した。また、記録材としてはＸｅｒｏｘ社のＸｅｒｏｘ Ｖｉｔａｌｉｔｙ（７５ｇ／ｍ^２，ＬＴＲ）を使用した。

また、比較例１として、図９（ａ）に示すように基板２２ａの発熱体２２ｃとは反対側の面に絶縁層２２ｅが全面に形成されている構成について各項目の評価を行った。さらに、比較例２として、図９（ｂ）に示すように基板２２ａの発熱体２２ｃとは反対側の面に絶縁層２２ｅがなく、発熱体２２ｃが形成される面にのみ絶縁層２２ｂが形成されている構成についても各項目の評価を行った。

表１に本実施例と比較例の構成における、ヒータ成形時の反り量と組立性、及び定着性・積載性評価結果を示す。

実施例１の構成１では、サーミスタ２５が接触する箇所は絶縁層２２ｅがないため、応答性が良く温調設定は１９０℃と低い値となり、積載枚数も２００枚と高い数値であった。一方で、反り量に関しては、長手方向の一部で絶縁層２２ｅがないことにより、２ｍｍの反りが発生したが、組立性には影響がないことが確認された。

実施例１の構成２では、サーミスタ２５が接触する箇所の絶縁層２２ｈの厚さはサーミスタ２５が接触しない箇所の絶縁層２２ｅと比較して薄くなっているため、温調設定は１９５℃であり、積載枚数も１００枚と問題ないレベルであった。一方で、反り量に関しては、サーミスタ２５が接触する箇所でも薄層の絶縁層が存在することから反り量は少なく１ｍｍと良好なレベルであった。

実施例１の構成３では、サーミスタ２５が接触する箇所は絶縁層２２ｅがないため、応答性が良く温調設定は１９０℃と低い値となり、積載枚数も２００枚と高い数値であった。また、絶縁層２２ｅはサーミスタ２５が接触する領域に隣接する領域で一部繋がっていることにより、反り量は少なく１ｍｍと良好なレベルであった。

実施例１の構成４では、サーミスタ２５が接触する箇所の絶縁層２２ｈの厚さはサーミスタ２５が接触しない箇所の絶縁層２２ｅと比較して薄くなっているため、温調設定は１９５℃であり、積載枚数も１００枚と問題ないレベルであった。一方で、反り量に関しては、サーミスタ２５が接触する箇所でも薄層の絶縁層が存在し、かつ絶縁層２２ｅはサーミスタ２５が接触する領域に隣接する領域で一部繋がっていることにより、反り量はさらに少なく０．５ｍｍと良好なレベルであった。

実施例１の構成５では、サーミスタ２５が接触する箇所は絶縁層２２ｅがないため、応答性が良く温調設定は１９０℃と低い値となり、積載枚数も２００枚と高い数値であった。また、反り量に関しては、基板２２ａの凸部２２ａ４にサーミスタ２５が直接当接する構成としたことで、この場合は絶縁層２２ｅが短手方向で広範囲で繋がるため、ヒータ成形時の反りがさらに発生しにくく０．５ｍｍと良好であった。

一方、比較例１の構成では、サーミスタ２５がヒータに接触する箇所に１２０μｍの絶縁層２２ｅが存在するため、ヒータ２２の熱が伝わりにくく、定着温調が２００℃と高い値となり、その結果積載枚数が５０枚と少ない結果となった。

また、比較例２の構成では、絶縁層は発熱体２２ｃが形成される面にのみ形成されているため、ヒータの反り量が１５ｍｍと大きく、組立性に問題が発生した。

以上説明したように、本実施例によれば、サーミスタ２５がヒータ２２に対して接触する接触領域内に絶縁層２２ｅを設けないか、又は、接触領域内の絶縁層の厚みを接触領域外の絶縁層の厚みより小さく設定している。これにより、ヒータ２２の反り量を低減しつつ、サーミスタ２５の応答性を向上することが可能であり、定着温調設定を低く設定すること、及び、積載性の向上が見込まれる。

実施例２における画像形成装置、定着装置に関しては実施例１と同様の構成を採用するため、実施例１と構成が異なる箇所について説明を行う。本実施例では、サーミスタ２５がヒータ２２に接触する接触領域内の絶縁層２２ｅの熱伝導率が、サーミスタ２５がヒータ２２に接触していない接触領域外の絶縁層２２ｅよりも高くなるように構成する。

接触領域内の絶縁層の熱伝導率を高くすることで、ヒータ２２の熱を効率良くサーミスタ２５に伝達して応答性を高めることが可能となる。その一方で、絶縁層が基板２２ａの発熱体２２ｃとは反対側の面の全域にあることにより、ヒータ成形時の反りの発生を防止できる。接触領域内の絶縁層の熱伝導率は接触領域外の絶縁層と比較して２倍以上とすることが好ましい。本実施例において、接触領域内の絶縁層には、熱伝導フィラーである窒化アルミニウムをガラスペーストに３０％の重量比率で混合させることにより、接触領域内の絶縁層の熱伝導率を２．５［Ｗ／ｍＫ］とした。一方、サーミスタ２５がヒータ２２に接触していない箇所の絶縁層は熱伝導率１．０［Ｗ／ｍＫ］とした。

表２に本実施例の構成と比較例１の構成におけるヒータの反り量と定着性・積載性評価の結果を示す。本実施例の構成では、サーミスタ２５がヒータ２２と接触する領域の絶縁層２２ｈの熱伝導率を高くしたことにより、ヒータ２２の熱が効率良くサーミスタ２５に伝達される。これにより、定着温調が１９０℃と低く、積載枚数も２００枚と良好であった。また、ヒータ成形時の反りに関しても絶縁層２２ｈと絶縁層２２ｅの厚さが等しいことから反りの発生はなく、０ｍｍと良好なレベルであった。

以上説明したように、本実施例によれば絶縁層２２ｈの熱伝導率を高くすることによって、ヒータ２２の熱を応答性良くサーミスタ２５に伝達することが可能となる一方で、絶縁層が全域にあることによりヒータ成形時の反りの発生を防止できる。

本実施例では熱伝導フィラーの材料として窒化アルミニウムを用いたが、上記材料に限定されるものではなく窒化窒化ホウ素など、その他絶縁性のある熱伝導フィラーを入れても良い。

なお、本実施例と実施例１とを組み合わせて、例えばサーミスタ２５がヒータ２２に接触する接触領域内の絶縁層を接触領域外に比べて薄層で形成し、かつ熱伝導率を高く設定してもよい。

実施例３における画像形成装置、定着装置に関しては実施例１と同様の構成を採用するため、説明を省略し、実施例１と構成が異なる箇所について説明を行う。本実施例では図１０に示すように、実施例１の構成３に類似した構成を有している。即ち、サーミスタ２５がヒータ２２に接触する接触領域Ａ１には絶縁層が設けられていない。また、接触領域Ａ１に対して記録材の搬送方向（矢印Ｄ）で隣接する領域に、長手方向で接触領域Ａ１の両側の絶縁層２２ｅを接続するように長手方向に延びる絶縁層２２ｊを有している。

ここで、絶縁層２２ｊの厚みは、サーミスタ２５が当接していない領域の絶縁層２２ｅの厚みより大きく設定されている。本実施例では絶縁層２２ｊの厚みを１８０μｍとし、絶縁層２２ｅの厚み１２０μｍより厚くすることで、ヒータ成形時の反りの発生を防止している。

表３に本実施例におけるヒータの反り量と定着性・積載性評価の結果を示す。本実施例の構成では、接触領域に隣接する領域に設けられた絶縁層２２ｊの厚みが、接触領域外の絶縁層２２ｅの厚みより大きいため、ヒータ成形時の反りの発生を防止できている。一方で、サーミスタ２５が接触する接触領域には絶縁層２２ｅが設けられていないことから、ヒータ２２の熱が効率良くサーミスタ２５に伝達されて応答性が向上し、定着温調が１９０℃と低く、積載枚数も２００枚と良好であった。

以上説明したように、本実施例によればサーミスタ２５がヒータ２２に当接する領域において、絶縁層２２ｅが長手方向で一部繋がる絶縁層２２ｊを有し、絶縁層２２ｊのガラスの厚さが、サーミスタ２５が当接していない領域の絶縁層２２ｅの厚さより大きい。これにより、ヒータ成形時の反りの発生を防止しつつ、ヒータ２２の熱を応答性良くサーミスタ２５に伝達することができる定着装置を得ることができる。

以上説明した実施例では、温度検知部材としてサーミスタを用いたが、これに限定されるものではなく、サーモスイッチ、温度ヒューズなどの安全素子に対しても同様の効果が得られる。

また、上述した各実施例の定着装置は、ヒータ２２がフィルム内面に直接接触しているが、ヒータとフィルム内面との間に、熱伝導性が高いシート状の部材（例えば材質が合金鉄やアルミのシート状の部材）を配置してもよい。つまり、ヒータがシート状の部材を介してフィルムを加熱する構成のニップ部形成ユニットを用いてもよい。

９…定着装置／２１，２２…ニップ部形成ユニット（ヒータホルダ、ヒータ）／２２ａ…基板／２２ｂ…第１の層（絶縁層）／２２ｃ…発熱体／２２ｅ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊ…第２の層（絶縁層）／２３…フィルム（定着フィルム）／２５…温度検知部材（サーミスタ）／３０…加圧部材（加圧ローラ）／１００…画像形成装置（プリンタ）／Ａ１…接触領域／Ｎｆ…ニップ部（定着ニップ部）

Claims (5)

1. 筒状のフィルムと、ヒータを有し前記フィルムの内面と摺接するニップ部形成ユニットと、前記フィルムを挟んで前記ニップ部形成ユニットと対向し前記フィルムとの間にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持して搬送しながら記録材上のトナー像を加熱し記録材に定着させる定着装置において、
   前記ヒータは、金属製の基板と、前記基板の厚さ方向における一方側の面上に絶縁性の材料で形成された第１の層と、前記第１の層上に配置され、通電により発熱する発熱体と、前記基板の前記厚さ方向における他方側の面上の少なくとも一部に、前記基板と異なる材料で形成された第２の層と、を有し、
   前記定着装置は、前記厚さ方向における他方側から前記ヒータに接触して配置され、前記ヒータの温度を検知する温度検知部材をさらに有し、
   前記基板の前記厚さ方向における他方側の面において、前記温度検知部材が前記ヒータと接触する接触領域を包含する第１の領域において前記第２の層が設けられていないか、又は、前記第１の領域における前記第２の層の厚さが前記第１の領域外における前記第２の層の厚さより薄く、
   前記接触領域の形状及び前記第１の領域の形状は、四角形であり、
   前記ニップ部における記録材の搬送方向において前記接触領域と隣接する領域に前記第２の層が設けられており、
   前記隣接する領域に設けられた前記第２の層を介して、前記第２の層の内で前記定着装置の長手方向に関して前記接触領域の一方側と他方側に設けられた部分が繋がっており、
   前記隣接する領域における前記第２の層の厚さが、前記接触領域の一方側と他方側に設けられた部分における前記第２の層の厚さより厚い、
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記接触領域内に前記第２の層が設けられており、
   前記接触領域内における前記第２の層の熱伝導率が、前記接触領域外における前記第２の層の熱伝導率より大きい、
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第２の層は、絶縁性の材料で形成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記ヒータは、前記発熱体を覆うように前記第１の層の上に形成された第３の層を更に有し、
   前記第１の層、前記第２の層及び前記第３の層の材質は同じであり、
   前記第１の層の厚みと前記第３の層の厚みとの和が、前記第１の領域外における前記第２の層の厚みと等しい、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 回転する像担持体と、
   前記像担持体の表面に担持されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、
   前記転写手段によって記録材に転写されたトナー像を記録材に定着させる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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