JP2017120334A - 熱伝導シート部材、像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強度が高く、しかも熱伝導率の高い熱伝導異方性を有する熱伝導シート部材を提供する。また、非通紙部昇温を効率的に低減し得る像加熱装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】熱伝導シート部材は、記録材に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置に使用される熱伝導シート部材であって、少なくとも、熱伝導異方性を有する第１のシート層と、第１のシート層よりも引張強度が強い第２のシート層と、を備えた積層構造で、第１のシート層が一方の面に露出していることを特徴とする。また、記録材を、自己発熱する可撓性で筒状の筒状加熱部材と加圧部材によって形成されたニップ部で挟持搬送することにより記録材に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置において、前記筒状加熱部材の局部的な昇温領域である非通紙部領域に、前記熱伝導シート部材の第１のシート層と反対側の面が摺動自在に接触する構成となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルム加熱型や加熱ベルト方式の像加熱装置の非通紙部昇温対策として使用される熱伝導性シート部材、及びそれを用いた像加熱装置並びに画像形成装置に関する。

従来から、非通紙部の昇温対策として、熱伝導性シート部材を使用した像加熱装置として、たとえば、特許文献１、特許文献２に記載のようなものが知られている。
特許文献１に記載の像加熱装置は、可撓性の回転可能な加熱フィルムと、加熱フィルムの内周面に摺動自在に接触する加熱部材と、加熱部材を支持する加熱部材支持部材と、加熱部材に対して加熱フィルムを介して加圧接触してニップ部を形成する加圧部材と、を備えた構成となっている。
このようなフィルム加熱型の像加熱装置の場合、非通紙部昇温における通紙部と非通紙部の温度差により、加熱部材を構成するヒータに熱応力が加わり、ヒータ基板が割れ、ヒータとしての使用が不能になる場合がある。
そこで、この特許文献１では、加熱部材と加熱部材支持部材の接触面間に、長手方向に熱伝導率が高い単層のグラファイトシート（熱伝導異方性シート）を介装していた。このグラファイトシートを介して、局部的に昇温した非通紙部の熱を比較的に温度の低い通紙部領域に伝導し、温度を均一化して加熱部材の局部的な昇温を緩和していた。

一方、特許文献２に記載の像加熱装置は、可撓性の無端ベルトと、無端ベルトを加熱する輻射発熱体と、無端ベルトの内周面に摺動自在に接触する支持部材（ベルトガイド）と、支持部材に対して定着ベルトを介して加圧接触してニップ部を形成する加圧部材と、を備えた構成となっている。
この無端ベルトの内側に、おもて面が無端ベルトの内周面に接し、裏面が支持体に接するように熱伝導性高いシート部材が配備され、非通紙領域における著しい温度上昇を低減するようになっていた。
熱伝導性シート部材は、ガラス繊維シートと、ポリイミドシートと、ガラス繊維シートとポリイミドシートの間に設けられたグラファイトシート（熱伝導異方性シート）の３層構成となっていた。ガラス繊維シートは、ベルトの内周面に接するシート部材のおもて面を構成し、ガラス繊維で潤滑剤を保持するものである。一方、ポリイミドシートは支持部材に接するシート部材の裏面を構成するもので、低摩擦のシートである。

特開２００３−３１７８９８号公報 特許第４７７４７６９号公報 特開２０１１−１４５６５６号公報 特開２０１１−２４８０９８号公報

しかしながら、特許文献１のような単層のグラファイトシートは、非常にもろく裂けやすいので、ヒータと加熱部材支持部材間の熱膨張差における摺擦、および熱的応力によって、グラファイトシートが破損するおそれがある。特に、電源回路に用いられるトライアックやリレーなどの故障時に一次電流が制御されずヒータが過昇温した場合、熱膨張差が大きくなって、グラファイトシートに作用する応力も過大となる。
一方、特許文献２に示すようなシート部材は、熱伝導性の高いグラファイトシートが用いられているとは言っても、その両面がガラス繊維シート、ポリイミドシートで覆われており、熱的な障壁となっている。そのため、グラファイトシートに伝達された熱を、効率よく放熱部材や均熱部材に伝達することができないという問題があった。
特に、特許文献２の無端状ベルトを、特許文献３、４に示すような、定着ベルト自体が発熱する発熱ベルトとした場合、定常的に非通紙部昇温が発生する。すなわち、発熱ベルトは長手方向に一様に発熱するため、通紙可能な最大幅の記録材を通紙した場合においても、最大幅より外側の領域に非通紙部昇温が発生し、端部発熱量が大きくなり、均熱および放熱性能が不足する。一方、シート部材の厚みを大きくすると、その分だけ熱が全体的にとられるので、装置の立上げ時間が増えてしまい、生産性を低下させるという問題が生じる。

本発明は、上記した問題点を解決するためになされたもので、その目的は、強度が高く、しかも熱伝導率の高い熱伝導異方性を有する熱伝導シート部材を提供し、非通紙部昇温を効率的に低減し得る像加熱装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の熱伝導シート部材は、記録材に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置に使用される熱伝導シート部材であって、少なくとも、熱伝導異方性を有する第１のシート層と、該第１のシート層よりも引張強度が強い第２のシート層と、を備えた積層構造で、前記第１のシート層が一方の面に露出していることを特徴とする。
また、本発明である像加熱装置は、記録材を、自己発熱する可撓性で筒状の筒状加熱部材と加圧部材によって形成されたニップ部で挟持搬送することにより記録材に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置において、
前記筒状加熱部材の局部的な昇温領域である非通紙部領域に、上記発明に係る熱伝導シート部材の第１のシート層と反対側の面が摺動自在に接触する構成となっていることを特徴とする。
また、像加熱装置の別発明は、可撓性の筒状回転体と、筒状回転体の内周に摺動自在に接触する加熱部材と、該加熱部材を支持する支持部材と、筒状回転体を介して加熱部材と圧接されてニップ部を形成する加圧部材と、を有する像加熱装置において、
前記加熱部材と支持部材の間に上記発明に係る熱伝導シート部材が挟まれ、該熱伝導シート部材の第１のシート層と反対側の面が前記加熱部材と接触し、第１のシート層が支持部材に接触していることを特徴とする。
さらに、本発明の画像形成装置は、記録材にトナー像を形成する画像形成部と、画像形成部で形成されたトナー像を加熱する上記発明に係る像加熱装置とを備えている。

本発明によれば、強度が高く、しかも熱伝導率の高い熱伝導異方性を有するシート部材を実現できる。また、非通紙部昇温を効率的に低減し得る像加熱装置及び画像形成装置を実現できる。

（Ａ）は実施形態１の定着装置を模式的に示す要部断面図、（Ｂ）は（Ａ）の要部正面図。 （Ａ）は実施形態１の画像形成装置の概略構成図、（Ｂ）は（Ａ）の制御部の概略図。 （Ａ）は実施形態１の熱伝導シートの保持方法を説明する斜視図、（Ｂ）は熱伝導シートの概略構成図、（Ｃ）は定着フィルムおよび熱伝導シートの熱の流れの説明図。 実施形態１の比較実験における定着フィルムの長手温度分布図。 実施形態２の定着装置の要部断面図。 （Ａ）及び（Ｂ）は実施形態２の熱伝導シート部材とアルミ板の斜視図及び上面図。 実施形態２の比較実験における定着フィルムの長手温度分布図。 実施形態３の定着装置を模式的に示す要部断面図。

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、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。
［実施形態１］
（画像形成装置の概略構成）
図２（Ａ）は、本発明の実施形態１に係る像加熱装置が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の画像形成装置の制御部の概略図である。
画像形成装置１００は、レーザービームプリンタで、記録材に電子写真方式でトナー像を形成する像形成部と、記録材に形成されたトナー像を加熱定着する像加熱装置としての定着装置１１０とを備えている。
すなわち、１０１は像担持体としての感光体ドラムであり、矢示の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）にて回転駆動する。感光体ドラム１０１はその回転過程で帯電ローラ１０２により所定の極性，電位に一様に帯電処理される。
一方、ホストコンピュータ３１１から入力されるデジタル画素信号に対応してプリンタコントローラ３０１が画素信号を展開し、エンジン制御部３０２が後述する各構成部を駆動する。
１０３は画像露光手段としてのレーザービームスキャナであり、前述の画素信号に対してオン／オフ変調されたレーザー光Ｓを出力して、感光体ドラム１０１の帯電処理面を走査露光する。この走査露光により感光体ドラム１０１表面の露光明部の電荷が除電されて感光体ドラム１０１表面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。

１０４は現像装置であり、現像ローラ１０４ａから感光体ドラム１０１表面に現像剤（トナー）が供給されて、感光体ドラム１０１表面の静電潜像は、可転写像であるトナー像として順次に現像される。
１０５は給紙カセットであり、記録材Ｐを積載収納させてある。給紙スタート信号に基づいて給紙ローラ１０６が駆動されて、給紙カセット１０５内の記録材Ｐは、一枚ずつ分離給紙される。そして、レジストローラ対１０７を介して、感光体ドラム１０１と接触して従動回転する転写ローラ１０８との当接ニップ部である転写部位１０８Ｔに、所定のタイミングで導入される。すなわち、感光体ドラム１０１上のトナー像の先端部と記録材Ｐの先端部とが、同時に転写部位１０８Ｔに到達するように、レジストローラ対１０７で記録材Ｐの搬送が制御される。

その後、記録材Ｐは転写部位１０８Ｔを挟持搬送され、その間、転写ローラ１０８には不図示の転写バイアス印加電源から通電制御部３０４によって制御された転写電圧（転写バイアス）が印加される。転写ローラ１０８にはトナーと逆極性の転写バイアスが印加され、転写部位１０８Ｔにおいて感光体ドラム１０１表面側のトナー像が記録材Ｐの表面に静電的に転写される。転写後の記録材Ｐは、感光体ドラム１０１表面から分離されて搬送ガイド１０９を通り、像加熱装置としての定着装置１１０に導入される。
定着装置１１０では、トナー画像の熱定着処理を受ける。一方、記録材Ｐに対するトナー像転写後の感光体ドラム１０１表面はクリーニング装置１１１で転写残トナーや紙粉等の除去を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。定着装置１１０を通った記録材Ｐは、排紙口１１２から排紙トレイ１１３上に排出される。

（定着装置の構成）
図１（Ａ）は本例の定着装置１１０の要部の横断側面模型図、図１（Ｂ）は要部の正面模型図である。本実施形態において、定着装置１１０は通電発熱方式の装置である。
すなわち、可撓性で筒形状の筒状加熱部材である定着フィルム１と、加圧部材としての加圧ローラ８によって形成されたニップ部Nにで、記録材を挟持搬送することにより、記
録材に形成されたトナー像を加熱定着するものである。
筒状加熱部材である定着フィルム１の内部には、筒状加熱部材内周であるフィルム内周の前記ニップ部側の面を支持する支持部材としてのフィルムガイド６と、フィルムガイド６を押圧する加圧ステイ７が設けられている。加圧ステイ７は、フィルムガイド６を加圧ローラ８に向けて押圧するものである。
定着フィルム１の内側には、さらに、後述する熱伝導シート部材２が配置され、熱伝導シート部材２の第２のシート層２２が定着フィルム１内周面に摺動自在に接触している。

定着フィルム１は、基層となる発熱層１ａと、その外面に積層した弾性層１ｂと、その外面に積層した離型層１ｃの複合構造の円筒状回転体である。発熱層１ａは、ポリイミドからなるマトリックス樹脂中にカーボンナノ材料とフィラメント状金属微粒子とが実質的に均一に分散されて存在している。この発熱層１ａに、電極部材としてのフランジ部材１２ａ，１２ｂを介して交番電流を印加することによって、定着フィルム１の回転方向と垂直な方向に通電し、発熱層１ａが発熱する。この熱が弾性層１ｂ、離型層１ｃに伝達されて、定着フィルム１全体が加熱され、ニップ部Ｎに通紙される記録材Ｐを加熱してトナー像Ｔの定着がなされる。発熱層１ａは、たとえば、直径１０〜５０ｍｍで厚みが３０〜２００μｍ程度に設定される。

加圧ローラ８は、芯金８ａと、芯金８ａ周りに同心一体にローラ状に成形被覆させたシリコーンゴム，フッ素ゴム，フッ素樹脂などの耐熱性の弾性材層８ｂとで構成されており、表層に離型層８ｃを設けてある。芯金８ａの両端部は、装置の不図示のシャーシ側板金間に、導電性軸受を介して回転自在に支持されている。
フィルムガイド６は断面Ｕ字形の長尺体で、ニップ部Ｎの領域に対応するガイド本体部６１と、ガイド本体部６１の定着フィルム１の回転方向下流側、上流側に設けられる下流側ガイド部６２、上流側ガイド部６３と、を備えている。ガイド本体部６１のニップ部Ｎ側の面は円弧面で、ニップ部と反対側の背面は平坦面である。
加圧ステイ８は、断面コの字形状の長尺部材で、開放側を下に向けてヒータホルダ４の上流側ガイド部４２と下流側ガイド部４３の間に嵌り込み、両脚部８１，８２がガイド本体部６１に当接している。
また、加圧ステイ７は、下方が開いた断面逆Ｕ字形状の長尺部材で、両端部が定着フィルム１及びフィルムガイド６よりもシャーシ側に長手方向に突出している。この加圧ステイ７の両端部と、装置シャーシ側のバネ受け部材１８ａ、１８ｂ（図１（Ｂ）を参照）との間に、それぞれ加圧バネ１７ａ、１７ｂ（図１（Ｂ）を参照）が縮設することで押し下げ力を作用させている。なお、本実施形態の定着装置１１０では、総圧約１００〜３００Ｎの押圧力を与えている。これにより、加圧ステイ７を介して耐熱性樹脂ＰＰＳ等で構成されたフィルムガイド６の下面と加圧ローラ８の上面とが、加熱部材としての定着フィルム１を挟んで圧接し、所定幅のニップ部Ｎが形成される。

定着装置１１０の動作時には、加圧ローラ８の駆動ギアＧが、駆動源Ｍからの駆動力が伝達され、矢示の反時計方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。本実施形態では、記録材Ｐの搬送速度が２４０ｍｍ／ｓｅｃとなるように加圧ローラ８の回転速度を設定した。この加圧ローラ８の回転駆動に伴って、ニップ部Ｎにおいて、加圧ローラ８と定着フィルム１との間で働く摩擦力で、定着フィルム１に矢印の時計方向の回転力が作用する。フランジ部材１２ａ，１２ｂは、フィルムガイド６の左右両端部に外嵌されており、
左右位置を規制部材１３ａ，１３ｂで固定しつつ回転自在に取り付けられている。そして、定着フィルム１の回転時に、前記定着フィルム１の端部を受けて、定着フィルム１のフィルムガイド６の片寄り移動を規制する役目を担っている。
フランジ部材１２ａ，１２ｂの材質としては、フェノール樹脂，ポリイミド樹脂，ポリアミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂，ＰＥＥＫ樹脂，ＰＥＳ樹脂，ＰＰＳ樹脂，フッ素樹脂（ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰなど），ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマー）樹脂，これらの混合樹脂等の耐熱性の良い材料が好ましい。また、フランジ部材１２ａ，１２ｂは、後述する発熱層１ａに給電するための電極部材としての機能を兼ねており、定着フィルム１と接する面にはＡｇ等の導電材が塗布され、交番電流を定着フィルムに導通させる役割も担っている。
また、定着装置１１０の温度検知は、非接触型サーミスタ等の検温素子９、１０、１１によって行われる（図２（Ａ），（Ｂ）参照）。検温素子９、１０、１１は、記録材Ｐが定着装置１１０に搬送されてくる側の、長手中央および両端部の定着フィルム１対向位置に配設されている。
定着温度制御部３０３（図２（Ｂ）参照）は、定着フィルム１の長手中央の検温素子９によって検出された温度を基に、通電制御部３０４（図２（Ｂ）参照）を制御する。これにより、定着フィルム１は通電されて、表面温度が所定の目標温度に維持，調整される。

（熱伝導シート部材２の配置構成）
定着フィルム１の内部空間には、可撓性の熱伝導シート部材２が、定着フィルム１の局部的な昇温領域である非通紙部領域に、摺動自在に接触するように配置されている。
熱伝導シート部材２は、熱伝導異方性を有する第１のシート層２１と、第１のシート層２１よりも引張強度が強い第２のシート層２２と、を備えた積層構造であり、第１のシート層２１が一方の面に露出している。定着フィルム１に対しては、第１のシート層２１と反対側の面に位置する第２のシート層２２が摺動自在に接触するもので、定着フィルム１の記録材Ｐの最大通紙幅よりも長手方向外側の非通紙領域に接触している。すなわち、加熱部材としての定着フィルム１の局部的な昇温領域である非通紙領域に接触して局部的昇温を低減するものである。
非通紙部領域は定着フィルム１の長手方向両端部に有り、熱伝導シート部材２は筒状加熱部材の長手の方向両端部に対応して２箇所に設けられている。図では、２箇所の熱伝導シート部材２の符号を、２ａ、２ｂと区別しているが、同一の構成なので、以下の説明では、特に区別する必要のある場合を除き、符号を２として説明する。
本実施形態の定着装置１１０では、図１（Ｂ）に示すように、定着フィルム１として、長手方向幅Ｌｆは２３４ｍｍのフィルムを用いており、搬送可能な記録材Ｐの最大幅Ｌｐは２１６ｍｍである。これに対応して、熱伝導シート部材２の長手方向長さＷｓは、７ｍｍである。
熱伝導シート部材２は弾力性を有し、定着フィルム１の回転方向に延びる帯状構成で、支持部材であるフィルムガイド６に固定され、固定された部分から定着フィルム１の内周に沿って回転方向下流側に帯状に延びている。この定着フィルム１の内周に沿った部分は、筒状加熱部材の内周形状に倣って弾性変形し、第２のシート層２２側の面が定着フィルム１の内周面に反力を持って摺動接触している。この例では、熱伝導シート部材２は、一端がフィルムガイド６のガイド本体部６１のニップ部Ｎに対して背面側の面に固定され、他端が定着フィルム１の内周面に沿って回転方向下流側に延びている。

図３（Ａ）は、熱伝導シート部材２の保持方法を説明するための、斜視図である。
フィルムガイド６および加圧ステイ７には、熱伝導シート部材２が定着フィルム１に内接可能なように、熱伝導シート部材２が有る部分はよけるように切欠き６ａ，７ａが設けられている。フィルムガイド６の切欠き６ａは、下流側ガイド部６２に設けられ、切欠き６ａの深さは、ガイド本体部６１の背面と同じ高さまで切り欠かれている。
熱伝導シート部材２は、ガイド本体部６１に固定される部分である固定部分２Ａは平板
状で、加圧ステイ７の上流側の脚部を除き、ガイド本体部６１のほぼ全巾（記録材の搬送方向）に亘ってガイド本体６１の背面に接触した状態で固定されている。この固定部分２Ａの固定は、ガイド本体部６１のニップ形成側とは反対の面から突出した出たボス３に対して、プッシュナットで固定されている。固定部分２Ａは、第２のシート層２２側の面がガイド本体部６１との接触面となる。また、固定部分２Ａの第１のシート層２１は、定着フィルムの内部空間、この例では加圧ステイとフィルムガイド６との間の空間に露出し、放熱面として機能する。
一方、加圧ステイ７の下流側の脚部に設けられる切欠き７ａは、熱伝導シート部材２の厚みが干渉しない程度となっている。この加圧ステイ７の切欠き７ａ及び下流側ガイド部６２の切欠き６ａから、熱伝導シート部材２の自由部分２Ａが、定着フィルム１の内周面に倣って弾性変形し、第２のシート層２２側の面がほぼ全長に亘って定着フィルム１に接触して、回転方向下流側に延びている。回転方向の接触長は長く、図示例では、自由端が、図上、フィルム上端付近まで延びている。この自由部分２Ｂの第１のシート層２１は、定着フィルム１の内部空間に露出していて放熱面として機能する。
この熱伝導シート部材２の自由部分２Ｂは、たとえば、定着フィルム１の内面に沿って、０．４Ｎで接触するように配置されている。バネ性と高熱伝導の観点で、シートの総厚みは６０μｍとし、定着フィルム１内面の広い範囲にわたって安定して接触させつつ均熱性を確保している。

（熱伝導シート部材２の詳細構成）
次に熱伝導シート部材２の詳細構成について説明する。
図３（Ｂ）に示す通り、本実施形態の熱伝導シート部材２は、熱伝導異方性を有するグラファイトを含む第１のシート層２１と、第１のシート層２１の一方の面に積層された異材質の第２のシート層２２と、から構成される２層構造である。第２のシート層２２は、第１のシート層２１よりも引張強度が高く、この第２のシート層側の面が加熱部材である定着フィルム１の局部的な昇温領域である非通紙領域に接触している。
高温で回転加熱部材である定着フィルム１と接触する第２のシート層２２は、耐熱性を有すると共に、定着フィルム１との摩擦が少なく、第１のシート層２１へ効率的に熱を伝えるために、高熱伝導率（高λ）であることが望ましい。また、紙詰まり発生時に、残用記録材を除去する処理などで発生する応力等に対して、引張強度が強いことが望ましい。
本実施形態では、第２のシート層２２として、ポリイミド（ＰＩ）をベース材としてＰＩのバインダ、ＰＴＦＥ粒子、金属ケイ素フィラーを含む複合材料とし、グラファイト層２２にコーティングして厚み２０μｍとして使用した。その他、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ＰＥＳ、ポリフィニレンサルファイド（ＰＰＳ）などと、それらの樹脂とセラミックスや金属、ガラスなどとの複合材料でもよい。
第１のシート層２１は、前述した第２のシート層２２と密着しており、面方向の熱伝導率が非常に高いのが特徴で、非通紙部で発生した熱を長手均熱に均熱させる役割を担っている。また、第１のシート層２１の第２のシート層２２と反対の面は、表面性を変えることで、単独で熱伝導シート部材２２を用いる場合は、放熱性を向上させることも、熱容量の大きな部材と接続して放熱させることも可能である。
本実施形態で第１のシート層２１として用いたグラファイトシートは、耐熱温度５００℃、厚み４０ミクロンの、（株）カネカ製、商品名グラフィニティである。面方向、厚み方向の熱伝導率は（表１）の通りで、他のアルミや銅といった高熱伝導金属よりも低密度で、面方向の熱伝導率が厚み方向に対して３００倍と非常に高く、面方向の均熱性に優れた特徴を持っている。

しかし、引張強度に関しては他の材質に比べて低く、本実施形態の定着装置のように、高温で回転加熱された定着フィルムの内面に当接しながら長時間摺擦する構成においては、脆く、装置寿命前に裂けてしまうおそれがある。
そこで、前述したように、４０μｍの第１のシート層２１の片側に引張強度としてグラファイトシートの約９倍のポリイミドからなる第２のシート層２２を設け、かつ、その表面に摺動性を持たせた。また、第２のシート層２２とは反対の第１のシート層２１の裏面は、４００番のサンドペーパーで凹凸をつけ、表面積をより大きくして放熱性が得られるようにしている。
第１のシート層２１としては、グラファイトシートに限定される必要はなく、たとえば、金属中にグライファイトを分散させたグラファイトを含む複合材のシート層であってもよい。さらに、グライファイトに限定されるものではなく、面方向の熱伝導率が厚み方向に対して高く、面方向の均熱性に優れた特徴を有する熱伝導異方性を有するシート層であればよい。
また、本実施形態では、２層構成の熱伝導シート部材２について説明したが、第１のシート層２１と第２のシート層２２を有する積層構成であれば、３層以上の多層構成であってもよい。３層以上の場合、第１のシート層２１が、熱伝導シート部材２の一方の面に露出する構成であればよく、第２のシート層２２は、熱伝導シート部材２の他方の面に露出する構成でもよいし、中間層に配置されていてもよい。たとえば、高強度の第２のシート層２２とは別に摺動性に優れた材料のシート層を積層し、熱伝導シート部材２の第１のシート層２１とは反対の面に露出させる構成としてもよい。

（本実施形態１の作用）
図３（Ｃ）には、熱伝導シート部材２と定着フィルム１の接触部分の熱の流れを模式的に示している。
図では、定着フィルム１の長手方向のある部分Ｈが他の部分に比べて局部的に高温になった場合を示している。本実施例では、定着フィルム１の長手方向の熱の流れＡに加えて、定着フィルム１のうち熱伝導シート部材２と接触している部分において、定着フィルム１から熱伝導シート部材２への熱の流れが生じる。さらに、熱伝導シート部材２の長手方向に流れて再び定着フィルム１に戻る熱の流れＢ、さらには熱伝導シート部材２の裏面側から放熱する熱の流れＣが発生する。この作用によって、定着フィルム１の非通紙部が均熱および昇温が抑制される。

（実験結果）
次に、非通紙部に、熱伝導シート部材２が設けられていない従来の定着装置と、本実施形態の定着装置との比較実験について説明する。
比較実験は、長手方向幅が２１６ｍｍであるＬＥＴＴＥＲサイズ用紙を用い、非通紙部温度が飽和したタイミングで、定着フィルム１の通紙中の長手温度分布をサーモビューアで測定し、比較した。
測定した温度分布を図４に、その時の通紙中央部と非通紙部の最高到達温度を（表２）に示す。従来例と比較して、非通紙部領域の温度分布がブロードとなり、長手方向に均熱していることが分かる。また、結果として、最高到達温度が１０℃低減することができた。

また、単層のグラファイトシートと本実施形態の熱伝導シート部材２をそれぞれ具備した定着装置での、耐久試験結果を（表３）に示す。（表３）の数値は、グラファイトシートが初期性能を保ち、破断せずに使用できた時間である。単層のグラファイトシートが５０時間で破断してしまったのに対し、本実施形態の熱伝導シート部材２では、２５０時間でも継続使用することができた。

以上説明してきたように、機械的または熱的な応力が発生する発熱部材に対して摺動接触して均熱あるいは放熱が必要なケースにおいて、単層のグラファイトシートに比べて、耐久性を向上することができる。また、裏面のグラファイト面には熱的な障壁を持たせないため放熱部材や均熱部材に効率よく奪った熱を伝えることができた。
なお、本実施形態では、定着フィルム１の内面から発熱層１ａを、直接、板バネ形状を有するシート部材で摺擦し均熱する構成としたが、定着フィルム１外面の離型層側から押し当てる構成としてもかまわない。また、定着フィルムが通電によって発熱する定着装置に関して述べてきたが、誘導加熱方式の定着装置であってもかまわない。

［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２について説明する。基本的な構成は、実施形態１と同じであるので、以下の説明では、同一の構成部分については、同一の符号を付して詳細説明は割愛し、異なる部分に関してのみ説明するものとする。
図５に本実施形態２に係る定着装置の概略断面図、図６（ａ）及び（ｂ）は熱伝導シート部材２と均熱板４の斜視図である。
本実施形態２は、実施形態１の熱伝導シート部材２の第１のシート層２１を、別の均熱効果が得られる均熱板（熱伝導部材）４と密着させて固定したものである。これにより、非通紙部昇温の軽減効果をより大きく、かつ、持続させる構成とするものである。
均熱板４は、ニップ部Ｎの定着フィルム１内面に接したフィルムガイド６のガイド本体部６１内に、定着フィルム１の長手方向全体にわたって配置されている。図示例では、フ
ァーストプリントアウトタイムが遅くならないように、均熱板４は、ニップ部Ｎにおいて、所定寸法だけ高さ方向に離している。そして、定着装置の立上げ時に、長手の温度分布に影響がでないような断熱構成としている。
均熱板４としては、短手方向長さ６ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長手方向長さ２３４ｍｍのアルミ板が用いられ、ニップ部Ｎに対して２．０ｍｍ程度離している。均熱板としては、熱伝導率が高い材料であれば、アルミ板に限定されない。
均熱板４の両端部に、熱伝導シート部材２の中途部に位置する固定部分２Ａを固定している。そして、固定部分２Ａから自由部分２Ｂが定着フィルム１の回転方向下流側と回転方向上流側の両側に延びており、実施形態１よりも、広範囲に定着フィルム１と接触している。
固定部分２Ａでは、ニップ部Ｎの厚み方向において、第１のシート層２１と均熱板４とが、フィルムガイド６からの押し下げ力で密着するようになっている。この均熱板４と熱伝導シート部材２との固定は、たとえば、ガイド本体部６６のニップ部Ｎと反対側の面に、均熱板４が装着される凹部を設け、不図示の蓋体でガイド本体部６に固定しておいてもよいし、蓋体を加圧ステイ７で押圧することにより固定してもよい。
これにより、定着フィルム１の両端部に位置する非通紙部での発熱を、熱伝導シート部材２から均熱板４へ伝熱することで、再度、記録材が搬送される長手範囲のニップ部Ｎに戻すことができるようになっている。
なお、本実施形態では、図６（ｂ）において、ハッチングされた均熱板４と接触しない領域に関しては、実施形態１と同様、放熱性能を高めるために第１のシート層２１の表面を粗している。逆に、均熱板４と密着する領域については、接触熱抵抗が小さくなるように鏡面化処理を施した。

［実施形態２の特徴］
一般的に、記録材Ｐ上のトナー画像を溶融し定着させるための温度は、記録材Ｐの搬送速度が速くなるほど高くする必要がある。すなわち、定着フィルム１と加圧ローラ８とのニップ部Ｎにおいて、単位時間当たりに与える熱量が少なくなるため、プロセス速度が速い場合、同じ熱量を短時間で与えるために、定着フィルムの温度を高くしなければならない。その結果、高速通紙可能な画像形成装置ほど、非通紙部の温度と通紙部の温度差が大きくなり、非通紙部昇温がより顕著になる。
実施形態１と同様、ＬＥＴＴＥＲサイズ用紙を用い、非通紙部温度が飽和したタイミングでの定着フィルム１の温度分布を比較した。
その結果、均熱板４を有しない実施形態１の定着装置では、（表４）のように、記録材の搬送速度が２４０ｍｍ／ｓの場合に対して、３００ｍｍ／ｓの場合、定着性を持続して満足可能な通紙部中央の温度が２０℃上昇し、非通紙部の最高到達温度が２４５℃となり、定着フィルム１のシリコーンゴムの耐熱温度を超えてしまった。

実施形態１の構成における、搬送速度違いによる定着フィルム温度

（比較例）
記録材Ｐの搬送速度が３００ｍｍ／ｓの条件で、実施形態１の定着装置と本実施形態の
定着装置の比較実験を行った結果を次に示す。
実施形態１と同様、ＬＥＴＴＥＲサイズ用紙を用い、非通紙部温度が飽和したタイミングでの定着フィルム１の通紙中の長手温度分布を、サーモビューアで測定し、比較した。測定した温度分布を図７に、その時の通紙中央部と非通紙部の最高到達温度を（表５）に示す。実施形態１の構成と比較して、記録材の搬送速度が速くなった場合においても、非通紙部領域の温度分布がブロードとなり、長手方向に均熱でき、結果として、最高到達温度が２５℃低減することができた。

以上、本実施形態２は、記録材Ｐの搬送速度が速い場合でも、非通紙昇温が抑制できる熱伝導シート部材２に関して説明した。
本実施形態２では、熱伝導シート２で均熱した熱を、フィルムガイド６内の均熱板４に伝熱する構成としたが、本発明はこの構成に限らない。たとえば、定着装置のサイズの制約から均熱板４を挿入できない場合は、加圧ステイ７に伝熱する構成としてもよく、熱伝導シート部材２単独での放熱効果が不足しているような状況においても、均熱効果を高めかつ持続できるように他の熱容量が大きい部材に伝熱する構成であればよい。
なお、上記各実施形態では、定着フィルム１の内面から発熱層１ａに、直接、板バネ形状を有する熱伝導シート部材２を摺接して均熱する構成としたが、定着フィルム１外面の離型層１ｃ側から押し当てる構成としてもかまわない。また、定着フィルム１が通電によって発熱する定着装置に関して述べてきたが、誘導加熱方式の定着装置であってもかまわない。さらに、たとえば、特許文献２のように、可撓性の無端ベルトと、無端ベルトを加熱する輻射発熱体と、無端ベルトの内周面に摺動自在に接触する支持部材（ベルトガイド）と、支持部材に対して定着ベルトを介して加圧接触してニップ部を形成する加圧部材と、を備えたような定着装置にも適用可能である。

［他の実施形態］
また、上記各実施形態では、定着フィルムが自己発熱する像加熱装置について説明したが、たとえば特許文献３のように、公知のセラミックヒータを発熱体とする定着装置でも有効である。
すなわち、図８に示すように、可撓性の筒状回転体である筒状フィルム２０と、筒状フィルム２０１の内周に摺動自在に接触する加熱部材としての加熱板２０２と、加熱板２０２を支持する支持部材２０３と、を備えている。そして、筒状フィルム２０１介して加熱板２０２と圧接されてニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ８と、を有し、記録材Ｐがニップ部Ｎの間を挟持搬送されてトナー像が加熱定着される。
上記加熱板２０２と支持部材２０３の間に、熱伝導シート部材２が挟まれ、熱伝導シート部材２の第２のシート層２２側の面が加熱板２０２と接触し、反対側の第１のシート層２１側の面が支持部材２０３に接触している。
加熱板２０２には、非通紙部昇温における通紙部と非通紙部の温度差により、ヒータに熱応力が加わり、場合によっては、基板が割れ、ヒータとしての使用が不能になるおそれがある。このような課題に対して、従来は、加熱板２０２と支持部材２０３の裏と支持部材間に単層のグラファイトシートを設置するような構成に対し、本発明の熱伝導シート部材２を用いることで、加熱板２０２のヒータの熱膨張における摺擦、および熱的応力から
第１のシート層２１を保護することが可能となる。
また、この熱伝導シート部材２は、電源回路に用いられるトライアックやリレーなどの故障時に一次電流が制御されずにヒータに投入されることによって、ヒータが過昇温する熱暴走時のヒータ割れについても有効である。すなわち、熱暴走した際に、サーモスイッチ等が作動して電力供給が遮断されるが、その間、加熱板２０２のヒータ基板に過度の熱応力がかかり、あるいは、ヒータを保持するホルダが溶融すること等による機械的応力がかかることによって基板が割れる恐れがある。その間、本発明の熱伝導シート部材２と間の熱膨張差によって擦れるが、第２のシート層２２が接触しているので、熱伝導シート部材２自体の破損は防止できる。また、熱伝導シート部材２によって、放熱されるので、ヒータの破損も可及的に防止することができる。このように、本発明の熱伝導シート部材２は、記録材に形成されたトナー像を加熱する種々のタイプの像加熱装置に適用可能である。

なお、上記各実施形態では、本発明の像加熱装置を、記録材上に形成された未定着のトナー像を加熱加圧して定着する定着装置に適用しているが、定着装置に限るものではない。たとえば、記録材上に定着されたトナー像に光沢を出すための装置として適用することも可能である。

１ 定着フィルム（筒状加熱部材：自己発熱）
２ 熱伝導シート部材
２１ 第１のシート層（熱伝導異方性を有する層）
２２ 第２のシート層
４ 均熱板
６ フィルムガイド（支持部材）
８ 加圧ローラ（加圧部材）
２０１ 筒状フィルム（筒状回転体）
２０２ 加熱板（加熱部材）
２０３ 支持部材
Ｌｆ 長手方向幅
Ｌｐ 最大幅
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録材
Ｔ トナー像

Claims (13)

1. 記録材に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置に使用される熱伝導シート部材であって、
   少なくとも、熱伝導異方性を有する第１のシート層と、該第１のシート層よりも引張強度が強い第２のシート層と、を備えた積層構造で、
   前記第１のシート層が一方の面に露出していることを特徴とする熱伝導シート部材。
2. 前記熱伝導シート部材の第１のシート層が露出している面と反対側の面に露出するシート層は、前記第１のシート層よりも低摩擦である請求項１に記載の熱伝導シート部材。
3. 前記第１のシート層は、グラファイトを含むシート層である請求項１又は２に記載の熱伝導シート部材。
4. 前記第１のシート層と第２のシート層の２層構成である請求項１乃至３のいずれかの項に記載の熱伝導シート部材。
5. 記録材を、自己発熱する可撓性で筒状の筒状加熱部材と加圧部材によって形成されたニップ部で挟持搬送することにより記録材に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置において、
   前記筒状加熱部材の局部的な昇温領域である非通紙部領域に、請求項１乃至４のいずれかの項に記載の熱伝導シート部材の第１のシート層と反対側の面が摺動自在に接触する構成となっていることを特徴とする像加熱装置。
6. 前記熱伝導シート部材の第１のシート層が、筒状加熱部材内に露出する構成となっていることを特徴とする請求項５に記載の像加熱装置。
7. 前記筒状加熱部材の内部には、筒状加熱部材内周の前記ニップ部側の面を支持する支持部材が設けられ、
   前記熱伝導シート部材は、前記筒状加熱部材の回転方向に延びる帯状構成で、前記支持部材に固定され、固定された部分から筒状加熱部材の回転方向上流側と下流側の少なくとも一方に延び、前記筒状加熱部材の内周形状に倣って弾性変形し、筒状加熱部材の内周面に反力を持って摺動接触していることを特徴とする請求項５または６に記載の像加熱装置。
8. 前記熱伝導シート部材は、一端が前記支持部材に固定され、他端が筒状加熱部材の内周面に沿って回転方向下流側に延びている請求項７に記載の像加熱装置。
9. 前記熱伝導シート部材は、第１のシート層に接触する熱伝導部材を介して支持部材に固定されている請求項５に記載の像加熱装置。
10. 前記熱伝導部材は筒状加熱部材の長手方向に延びている請求項９に記載の像加熱装置。
11. 非通紙部領域は前記筒状加熱部材の長手方向両端部に有り、熱伝導シート部材は筒状加熱部材の長手の方向両端部の内周に設けられ、前記熱伝導部材の両端が各熱伝導シート部材の第１のシート層に接触する構成となっている請求項７に記載の像加熱装置。
12. 可撓性の筒状回転体と、筒状回転体の内周に摺動自在に接触する加熱部材と、該加熱部材を支持する支持部材と、筒状回転体を介して加熱部材と圧接されてニップ部を形成する加圧部材と、を有する像加熱装置において、
    前記加熱部材と支持部材の間に請求項１乃至４のいずれかの項に記載の熱伝導シート部材が挟まれ、該熱伝導シート部材の第１のシート層が前記加熱部材と接触し、反対側の面が支持部材に接触していることを特徴とする像加熱装置。
13. 請求項５乃至１２のいずれか１項に記載の像加熱装置を備えた画像形成装置。

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