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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-11
(45)【発行日】2024-10-22
(54)【発明の名称】定着装置及び画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/20 20060101AFI20241015BHJP
H05B 3/00 20060101ALI20241015BHJP
【ＦＩ】
G03G15/20 510
H05B3/00 335
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2020162244
(22)【出願日】2020-09-28
(65)【公開番号】P2022054951
(43)【公開日】2022-04-07
【審査請求日】2023-09-11
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100123559
【弁理士】
【氏名又は名称】梶 俊和
(74)【代理人】
【識別番号】100177437
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 英子
(72)【発明者】
【氏名】中本 淳嗣
(72)【発明者】
【氏名】吉田 亞弘
【審査官】内藤 万紀子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０７１２８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０２１３２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１０２７１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１２７５５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１８８９１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１２９７９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１７３３５９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｇ １５／２０
Ｈ０５Ｂ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
記録材上の未定着のトナー像を記録材に定着させる定着装置であって、発熱体を有するヒータと、
前記発熱体により加熱される第１の回転体と、
前記第１の回転体とともにニップ部を形成する第２の回転体と、
前記ヒータの前記第１の回転体に対向する面とは反対側の面に隣接して配置され、前記第１の回転体の長手方向の温度分布を均熱する均熱部材と、
を備え、
前記均熱部材の前記長手方向の中央を含む領域を第１の領域、前記第１の領域よりも前記長手方向において端部側の領域を第２の領域、前記第２の領域よりも前記長手方向において端部側の領域を第３の領域とする場合、前記均熱部材の前記第１の領域の単位長さ当たりの熱容量をＣα、前記第２の領域の単位長さ当たりの熱容量をＣβ、前記第３の領域の単位長さ当たりの熱容量をＣγとすると、
前記熱容量Ｃα＞前記熱容量Ｃβ、かつ、前記熱容量Ｃγ＞前記熱容量Ｃβ
であり、
前記第２の領域は、前記長手方向の長さである幅が最大の記録材の端部が前記第１の回転体を通過する位置に対応した領域であり、
前記第２の領域は、前記均熱部材を貫通する開口部、又は前記均熱部材を切り欠いた切り欠き部を有することを特徴とする定着装置。
【請求項2】
前記第２の領域は、前記第２の領域の内側に前記第１の領域の端部と前記第３の領域の端部との間を前記均熱部材の短手方向に同一の長さで前記第２の領域を貫通する前記開口部を有し、前記第２の領域の前記短手方向のそれぞれの端部に前記第１の領域の端部と前記第３の領域の端部とに接続された連結部を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項3】
前記第２の領域は、前記第２の領域の前記均熱部材の短手方向のそれぞれの端部に前記第１の領域の端部と前記第３の領域の端部との間を前記短手方向に同一の長さで前記第２の領域を切り欠いた前記切り欠き部を有し、前記第２の領域の内側に前記第１の領域の端部と前記第３の領域の端部とに接続された連結部を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項4】
前記熱容量Ｃβは、一定であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の定着装置。
【請求項5】
前記第２の領域は、前記第２の領域の内側に前記第１の領域の端部と前記第３の領域の端部との間を前記均熱部材の短手方向の長さが前記第３の領域に向かって大きくなる前記第２の領域を貫通する前記開口部を有し、前記第２の領域の前記短手方向のそれぞれの端部に前記第１の領域の端部と前記第３の領域の端部とに接続された連結部を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項6】
前記第２の領域は、前記第２の領域の前記均熱部材の短手方向のそれぞれの端部に、前記第１の領域の端部と前記第３の領域の端部との間を前記第３の領域に向かって前記短手方向の長さが大きくなる前記第２の領域を切り欠いた前記切り欠き部を有し、前記第２の領域の内側に前記第１の領域の端部と前記第３の領域の端部とに接続された連結部を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項7】
前記連結部の前記短手方向の長さは、前記第１の領域の端部から前記第３の領域の端部に向かって小さくなることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の定着装置。
【請求項8】
前記熱容量Ｃβは、前記第１の領域の端部から前記第３の領域の端部に向かって小さくなることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項9】
前記第１の回転体は、フィルムであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項10】
前記ヒータは、前記フィルムの内面に接するように設けられており、前記ニップ部は、前記フィルムを介して前記ヒータと前記第２の回転体により形成されていることを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
【請求項11】
記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成手段と、記録材上の未定着のトナー像を定着する請求項１から請求項１０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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、記録材上に画像を形成する画像形成装置に用いられる定着装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式の画像形成装置では、記録材上に転写されたトナー像は、定着装置によって加熱、加圧されて、記録材上に定着される。定着方式としては、発熱部材と筒状フィルムを用いたフィルム定着方式が広く知られている。また、搬送可能な最大サイズの記録材より幅の狭い記録材を連続して搬送した際の、記録材が通過しない非通紙領域における定着装置の過度の昇温（以下、非通紙部昇温という）を抑制する手段として、次のような構成が知られている。すなわち、発熱部材と発熱部材を保持する保持部材との間に熱伝導率が発熱部材よりも大きい均熱部材を配置し、発熱部材の熱が奪われる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平１１－２６０５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、画像形成装置の高速化に伴い、ユーザが印刷開始を指示してから、１枚目の記録材が排出されるまでの時間（ファーストプリントアウトタイム、以下、ＦＰＯＴという）を短縮し、ユーザの待ち時間を削減することが求められている。上述した発熱部材と発熱部材を保持する保持部材との間に、熱伝導率が発熱部材よりも大きい均熱部材を配置する構成は、非通紙部昇温の抑制には有効である。ところが、均熱部材により、発熱部材であるヒータの熱が奪われることにより、定着フィルムの温度が画像形成に適した温度まで上昇する時間が長くなり、ＦＰＯＴの短縮のためには課題となっている。
【0005】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、定着装置における非通紙部昇温を抑制するとともに、ＦＰＯＴを短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。
【0007】
（１）記録材上の未定着のトナー像を記録材に定着させる定着装置であって、発熱体を有するヒータと、前記発熱体により加熱される第１の回転体と、前記第１の回転体とともにニップ部を形成する第２の回転体と、前記ヒータの前記第１の回転体に対向する面とは反対側の面に隣接して配置され、前記第１の回転体の長手方向の温度分布を均熱する均熱部材と、を備え、前記均熱部材の前記長手方向の中央を含む領域を第１の領域、前記第１の領域よりも前記長手方向において端部側の領域を第２の領域、前記第２の領域よりも前記長手方向において端部側の領域を第３の領域とする場合、前記均熱部材の前記第１の領域の単位長さ当たりの熱容量をＣα、前記第２の領域の単位長さ当たりの熱容量をＣβ、前記第３の領域の単位長さ当たりの熱容量をＣγとすると、前記熱容量Ｃα＞前記熱容量Ｃβ、かつ、前記熱容量Ｃγ＞前記熱容量Ｃβであり、前記第２の領域は、前記長手方向の長さである幅が最大の記録材の端部が前記第１の回転体を通過する位置に対応した領域であり、前記第２の領域は、前記均熱部材を貫通する開口部、又は前記均熱部材を切り欠いた切り欠き部を有することを特徴とする定着装置。
【0008】
（２）記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成手段と、記録材上の未定着のトナー像を定着する前記（１）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。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、定着装置における非通紙部昇温を抑制するとともに、ＦＰＯＴを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施例の画像形成装置の構成を示す概略断面図
【図2】実施例の定着装置の構成を示す断面図
【図3】実施例のヒータの構成を示す模式図
【図4】実施例のヒータの制御を説明するブロック図
【図5】実施例の均熱部材の構成を示す模式図
【図6】実施例の定着フィルムの温度プロファイルを表したグラフ
【図7】実施例の均熱部材の構成を示す模式図
【図8】従来例の均熱部材の構成を示す模式図
【図9】比較例の均熱部材の構成を示す模式図
【図10】実施例の均熱部材のその他の構成を示す模式図
【図11】実施例の均熱部材のその他の構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の実施例において、記録材を定着ニップ部に通すことを、通紙するという。また、発熱体が発熱している領域で、記録材が通紙していない領域を非通紙領域（又は非通紙部）といい、記録材が通紙している領域を通紙領域（又は通紙部）という。更に、非通紙領域が通紙領域に比べて温度が高くなってしまう現象を、非通紙部昇温という。
【実施例】
【0012】
［画像形成装置の構成］
図１は、本実施例の定着装置１０２を備えた画像形成装置１００の構成を示す断面図である。図１に示す画像形成装置１００において、記録材Ｐにトナー像を形成する画像形成部１０１（図中、点線で囲まれた部分）は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色のトナー像を形成する、４つの画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを有している。更に、画像形成部１０１は、各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに対応して設けられ、各画像形成ステーションの、後述する感光ドラムに静電潜像を形成するレーザスキャナ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有している。各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、像担持体としての筒状の感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと、帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、現像ローラ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを備える現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有している。各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは同一の構成であり、各部材の末尾に付したａ、ｂ、ｃ、ｄは画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの部材であることを示している。以下では、特定の画像形成ステーションの部材を指す場合を除き、符号末尾のａ、ｂ、ｃ、ｄを省略する。帯電ローラ２は、感光ドラム１を一様な電位に帯電し、一様な電位に帯電された感光ドラム１に、レーザスキャナ３が画像データに応じてレーザ光を照射することにより、感光ドラム１上に画像データに応じた静電潜像が形成される。そして、現像器４が、感光ドラム１上の静電潜像に現像ローラ４１でトナーを付着させることにより、感光ドラム１上にトナー像が形成される。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１に対向する位置に設けられた一次転写部材６により、図中矢印方向（時計回り方向）に回転する中間転写ベルト７に、順次、重畳して転写される。なお、中間転写ベルト７に転写されずに感光ドラム１上に残ったトナー像は、クリーナ５のクリーニングブレード５１によって除去される。中間転写ベルト７に転写されたトナー像は、記録材Ｐに転写するために、二次転写ローラ８へと移動する。
図１は、本実施例の定着装置１０２を備えた画像形成装置１００の構成を示す断面図である。図１に示す画像形成装置１００において、記録材Ｐにトナー像を形成する画像形成部１０１（図中、点線で囲まれた部分）は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色のトナー像を形成する、４つの画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを有している。更に、画像形成部１０１は、各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに対応して設けられ、各画像形成ステーションの、後述する感光ドラムに静電潜像を形成するレーザスキャナ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有している。各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、像担持体としての筒状の感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと、帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、現像ローラ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを備える現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有している。各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは同一の構成であり、各部材の末尾に付したａ、ｂ、ｃ、ｄは画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの部材であることを示している。以下では、特定の画像形成ステーションの部材を指す場合を除き、符号末尾のａ、ｂ、ｃ、ｄを省略する。帯電ローラ２は、感光ドラム１を一様な電位に帯電し、一様な電位に帯電された感光ドラム１に、レーザスキャナ３が画像データに応じてレーザ光を照射することにより、感光ドラム１上に画像データに応じた静電潜像が形成される。そして、現像器４が、感光ドラム１上の静電潜像に現像ローラ４１でトナーを付着させることにより、感光ドラム１上にトナー像が形成される。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１に対向する位置に設けられた一次転写部材６により、図中矢印方向（時計回り方向）に回転する中間転写ベルト７に、順次、重畳して転写される。なお、中間転写ベルト７に転写されずに感光ドラム１上に残ったトナー像は、クリーナ５のクリーニングブレード５１によって除去される。中間転写ベルト７に転写されたトナー像は、記録材Ｐに転写するために、二次転写ローラ８へと移動する。
【0013】
一方、給紙カセット９には、記録材Ｐが収容されており、画像形成動作がスタートすると、給紙ローラ１０により１枚ずつ、搬送路へと給送される。給紙ローラ１０により給送された記録材Ｐは、搬送ローラ１１によって、中間転写ベルト７と二次転写ローラ８とが当接して形成された二次転写ニップ部に搬送され、二次転写ニップ部にて、中間転写ベルト７上のトナー像が記録材Ｐに転写される。
【0014】
二次転写ニップ部にてトナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置１０２に搬送されて、加熱、加圧処理が行われ、トナー像は記録材Ｐに定着される。そして、定着装置１０２を通過した記録材Ｐは、排紙ローラ１２によって、排出部１３に排出される。
【0015】
［定着装置の構成］
図２は、本実施例の定着装置１０２の概略構成を示す断面図である。図３（ａ）は、定着装置１０２に用いるセラミックヒータ２１の概略構成を示す模式断面図、図３（ｂ）は、セラミックヒータ２１を定着フィルム２４のフィルム摺動面側から見たときの模式図である。また、図３（ｃ）は、定着フィルム２４の温度分布を均熱化する均熱部材２２を定着フィルム２４のフィルム非摺動面側から見たときの模式図である。図４は、セラミックヒータ２１への電力供給を制御する制御系を説明するブロック図である。
図２は、本実施例の定着装置１０２の概略構成を示す断面図である。図３（ａ）は、定着装置１０２に用いるセラミックヒータ２１の概略構成を示す模式断面図、図３（ｂ）は、セラミックヒータ２１を定着フィルム２４のフィルム摺動面側から見たときの模式図である。また、図３（ｃ）は、定着フィルム２４の温度分布を均熱化する均熱部材２２を定着フィルム２４のフィルム非摺動面側から見たときの模式図である。図４は、セラミックヒータ２１への電力供給を制御する制御系を説明するブロック図である。
【0016】
図２に示すように、本実施例の定着装置１０２は、加熱回転体としての加熱ユニット２０と、定着フィルム２４と定着ニップ部を形成する加圧回転体としての加圧ローラ３０と、を有している。加熱ユニット２０、加圧ローラ３０は、いずれも記録材Ｐの搬送方向を示す記録材搬送方向と直交する方向に長い部材である。以下では、加熱ユニット２０、加圧ローラ３０を構成する部材の記録材搬送方向と直交する方向を長手方向、記録材搬送方向に平行な方向を短手方向という。
【0017】
（加熱ユニット）
図２に示すように、加熱ユニット２０は、セラミックヒータ２１（以下、ヒータ２１という）、均熱部材２２、サーミスタ２３、筒状の定着フィルム２４と、定着フィルムガイド２５を有している。定着フィルムガイド２５は、耐熱性材料を用いて、短手方向の断面が略凹字形状に形成されている。定着フィルムガイド２５の加圧ローラ３０と対向する側には、長手方向に沿って溝２５Ａが形成されており、ヒータ２１及び均熱部材２２は、定着フィルムガイド２５の溝２５Ａに支持されている。
図２に示すように、加熱ユニット２０は、セラミックヒータ２１（以下、ヒータ２１という）、均熱部材２２、サーミスタ２３、筒状の定着フィルム２４と、定着フィルムガイド２５を有している。定着フィルムガイド２５は、耐熱性材料を用いて、短手方向の断面が略凹字形状に形成されている。定着フィルムガイド２５の加圧ローラ３０と対向する側には、長手方向に沿って溝２５Ａが形成されており、ヒータ２１及び均熱部材２２は、定着フィルムガイド２５の溝２５Ａに支持されている。
【0018】
図３（ａ）は、図２に示した定着フィルムガイド２５の溝２５Ａに支持されたヒータ２１及び均熱部材２２を拡大した図であり、均熱部材２２の上部（フィルム非摺動面側）には、ヒータ２１の温度を検知するサーミスタ２３Ａ、２３Ｂが配置されている。図３（ａ）に示すように、ヒータ２１は、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックを主成分とする薄板状の基板２１Ａを有している。基板２１Ａの定着フィルム２４のフィルム摺動面側の面には、基板２１Ａの長手方向に沿って、銀、パラジウム等を主成分とした発熱抵抗体２１Ｂが配置されている。更に、発熱抵抗体２１Ｂを覆うように、ガラス又はフッ素樹脂、ポリイミド等の耐熱樹脂を主成分とする保護層２１Ｃが形成されている。
【0019】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すヒータ２１を定着フィルム２４の摺動面側から見たときの図であり、図中左右方向がヒータ２１の長手方向であり、図中上下方向がヒータ２１の短手方向である。図３（ｂ）に示すように、基板２１Ａの定着フィルム２４のフィルム摺動面側には、発熱抵抗体２１Ｂ、発熱抵抗体２１Ｂと電気的に接続された導電部２１Ｅ、導電部２１Ｅに電流を流すための電極２１Ｆがパターン印刷されている。また、保護層２１Ｃ（図中、破線で表示）が、基板２１Ａ上に形成された発熱抵抗体２１Ｂ、及び導電部２１Ｅを覆うように形成されている。
【0020】
一方、図３（ｃ）は、図３（ａ）に示すヒータ２１を定着フィルム２４のフィルム非摺動面側から見たときの図であり、図中左右方向がヒータ２１の長手方向であり、図中上下方向がヒータ２１の短手方向である。図３（ｃ）に示すように、基板２１Ａのフィルム摺動面の反対側のフィルム非摺動面側には、均熱部材２２が配置されており、均熱部材２２の長手方向の長さは基板２１Ａの長手方向の長さよりも短い。更に、均熱部材２２上には、均熱部材２２を介して、ヒータ２１の温度を検知するメインサーミスタ２３Ａ、サブサーミスタ２３Ｂが設置されている。メインサーミスタ２３Ａは、ヒータ２１の長手方向の中央に配置され、ヒータ２１の記録材Ｐが通過する通紙領域の温度を検知する。一方、サブサーミスタ２３Ｂは、均熱部材２２の長手方向の端部の近傍に配置されている。サブサーミスタ２３Ｂは、小サイズの記録材Ｐに印刷する際、あるいは大サイズの記録材Ｐを基板２１Ａの長手方向端部側に片寄せして印刷する際に、記録材Ｐが通過しない基板２１Ａの長手方向端部側の非通紙領域の温度を検知するために設けられている。そして、サブサーミスタ２３Ｂによって、ヒータ２１の記録材Ｐが通過しない非通紙領域の温度を検知している。
【0021】
図２に示すように、定着フィルム２４は、フィルムの内周長が定着フィルムガイド２５の外周長より所定長だけ長くなるように筒状に形成され、定着フィルムガイド２５に無張力にてルーズに外嵌されている。定着フィルム２４は、ポリイミドを主成分とする無端帯状のフィルム基層の外周面を、ＰＦＡを主成分とする無端帯状の表面層により被覆された二層構造となっている。
【0022】
（加圧ローラ）
図２に示すように、加圧ローラ３０は、鉄、ＳＵＳ、アルミニウム等の金属材料からなる芯金３０Ａを有している。そして、芯金３０Ａの回転軸の外周面上には、シリコーンゴムなどを主成分とする弾性層３０Ｂが形成されており、更に、弾性層３０Ｂの外周面上には、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰなどを主成分とする離型層３０Ｃが形成されている。なお、芯金３０Ａの長手方向の両端部は、定着装置１０２のフレームに回転可能に支持されており、モータＭによって駆動されるギアが固着されている。
図２に示すように、加圧ローラ３０は、鉄、ＳＵＳ、アルミニウム等の金属材料からなる芯金３０Ａを有している。そして、芯金３０Ａの回転軸の外周面上には、シリコーンゴムなどを主成分とする弾性層３０Ｂが形成されており、更に、弾性層３０Ｂの外周面上には、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰなどを主成分とする離型層３０Ｃが形成されている。なお、芯金３０Ａの長手方向の両端部は、定着装置１０２のフレームに回転可能に支持されており、モータＭによって駆動されるギアが固着されている。
【0023】
［定着装置の動作］
次に、図２、図４を用いて、定着装置１０２の定着処理動作について説明する。図２において、定着装置１０２を制御する制御部５０は、ＣＰＵ（不図示）、ＣＰＵが実行するプログラムやデータを記憶したＲＯＭ（不図示）、及び一時的なデータの記憶に用いるＲＡＭ（不図示）を有している。制御部５０のＣＰＵは、画像形成の開始を指示するプリント信号に応じて、モータＭを駆動し、加圧ローラ３０を図中矢印方向（反時計回り方向）に回転させる。加圧ローラ３０の回転に追従して、加熱ユニット２０の定着フィルム２４は、定着フィルム２４の内周面（内面）が、ヒータ２１及び定着フィルムガイド２５に摺動しながら、図中矢印方向（時計回り方向）に回転する。
次に、図２、図４を用いて、定着装置１０２の定着処理動作について説明する。図２において、定着装置１０２を制御する制御部５０は、ＣＰＵ（不図示）、ＣＰＵが実行するプログラムやデータを記憶したＲＯＭ（不図示）、及び一時的なデータの記憶に用いるＲＡＭ（不図示）を有している。制御部５０のＣＰＵは、画像形成の開始を指示するプリント信号に応じて、モータＭを駆動し、加圧ローラ３０を図中矢印方向（反時計回り方向）に回転させる。加圧ローラ３０の回転に追従して、加熱ユニット２０の定着フィルム２４は、定着フィルム２４の内周面（内面）が、ヒータ２１及び定着フィルムガイド２５に摺動しながら、図中矢印方向（時計回り方向）に回転する。
【0024】
図４は、制御部５０によるヒータ２１への電力供給制御を説明するブロック図である。商用交流電源５４から出力された交流電圧は、トライアック５２を介して、ヒータ２１の電極２１Ｆ（図３（ｂ））に供給される。電極２１Ｆに供給された交流電圧は、導電部２１Ｅ（図３（ｂ））を通じて、発熱抵抗体２１Ｂに供給され、発熱抵抗体２１Ｂは、電力供給されることにより発熱する。その結果、ヒータ２１は、急速に昇温して、定着ニップ部で定着フィルム２４を加熱する。制御部５０は、均熱部材２２を介して、ヒータ２１の温度を検知するメインサーミスタ２３Ａが検知した検知温度を、Ａ／Ｄ変換回路５３を介して取得する。そして、制御部５０は、取得した検知温度に基づいて、ヒータ２１が定着温度（目標温度）を維持するように、トライアック５２のオン・オフ制御を行うことにより、商用交流電源５４からヒータ２１へ供給する電力供給量を制御する。
【0025】
図２に示すように、二次転写ニップ部にて未定着トナー像Ｔが転写された記録材Ｐは、定着ニップ部において、加圧ローラ３０と定着フィルム２４の外周面（表面）とで挟持搬送されつつ、定着フィルム２４表面の熱により加熱される。これにより、未定着トナー像は、記録材Ｐ上に定着される。そして、制御部５０は、トナー像Ｔが定着された記録材Ｐが定着装置１０２を通過した後に、モータＭの駆動を停止し、トライアック５２をオフにして、商用交流電源５４からヒータ２１への電力供給を停止する。
【0026】
［非通紙部昇温への対策とＦＰＯＴの関係］
定着装置１０２に最大通紙領域より幅の狭い小サイズの記録材Ｐを連続的に通紙させた場合には、定着フィルム２４の温度は、記録材Ｐと接触する通紙部に比べ、記録材Ｐと非接触となる非通紙部の方がより高温になる。そのため、小サイズの記録材Ｐの通紙終了後に、定着装置１０２により幅広の記録材Ｐが通紙されると、通紙部と非通紙部との温度差による定着率の差によって、画質不良が生じるという課題がある。非通紙部昇温対策としては、ヒータ２１と定着フィルムガイド２５との間に均熱部材２２を配置する方法があり、用いる均熱部材２２の熱伝導率が高ければ高いほど、非通紙部の昇温をより抑制することができる。一方で、定着装置１０２の立ち上がり時間を短縮してＦＰＯＴを短縮するには、ヒータ２１に接する部材の熱容量を小さくすることが効果的である。ところが、非通紙部昇温対策に均熱部材２２を用いることは、均熱部材２２が熱を奪うことにより、定着装置１０２の立ち上がり時間が延びることになってしまう。すなわち、非通紙部昇温の抑制とＦＰＯＴの短縮とは、トレードオフの関係にある。
定着装置１０２に最大通紙領域より幅の狭い小サイズの記録材Ｐを連続的に通紙させた場合には、定着フィルム２４の温度は、記録材Ｐと接触する通紙部に比べ、記録材Ｐと非接触となる非通紙部の方がより高温になる。そのため、小サイズの記録材Ｐの通紙終了後に、定着装置１０２により幅広の記録材Ｐが通紙されると、通紙部と非通紙部との温度差による定着率の差によって、画質不良が生じるという課題がある。非通紙部昇温対策としては、ヒータ２１と定着フィルムガイド２５との間に均熱部材２２を配置する方法があり、用いる均熱部材２２の熱伝導率が高ければ高いほど、非通紙部の昇温をより抑制することができる。一方で、定着装置１０２の立ち上がり時間を短縮してＦＰＯＴを短縮するには、ヒータ２１に接する部材の熱容量を小さくすることが効果的である。ところが、非通紙部昇温対策に均熱部材２２を用いることは、均熱部材２２が熱を奪うことにより、定着装置１０２の立ち上がり時間が延びることになってしまう。すなわち、非通紙部昇温の抑制とＦＰＯＴの短縮とは、トレードオフの関係にある。
【0027】
［均熱部材の構成（構成例１）］
図５（ａ）は、図３（ｃ）に示す本実施例の構成例１の均熱部材２２の概略構成を示す模式図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す均熱部材２２の図中長手方向右側の端部近傍を拡大した模式図である。均熱部材２２には、ヒータ２１の温度を長手方向で均一化させるために、熱伝導性に優れた材料を用いることが望ましい。そのため、均熱部材２２には、ＳＵＳやアルミ、アルミ合金、銅、銀、金、鉄、炭素鋼、グラファイト合金等の金属材料や、グラファイトシート等のカーボン材料のような熱伝導率が高く、必要以上の熱を奪わない適度な熱容量を有する材料が使用される。本実施例では、均熱部材２２として、アルミを使用している。
図５（ａ）は、図３（ｃ）に示す本実施例の構成例１の均熱部材２２の概略構成を示す模式図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す均熱部材２２の図中長手方向右側の端部近傍を拡大した模式図である。均熱部材２２には、ヒータ２１の温度を長手方向で均一化させるために、熱伝導性に優れた材料を用いることが望ましい。そのため、均熱部材２２には、ＳＵＳやアルミ、アルミ合金、銅、銀、金、鉄、炭素鋼、グラファイト合金等の金属材料や、グラファイトシート等のカーボン材料のような熱伝導率が高く、必要以上の熱を奪わない適度な熱容量を有する材料が使用される。本実施例では、均熱部材２２として、アルミを使用している。
【0028】
図５（ａ）において、均熱部材２２の長手方向（図中左右方向）の長さは、２２８ｍｍであり、定着装置１０２を通過する記録材Ｐの最大サイズの紙幅２１６ｍｍよりも長い。また、均熱部材２２の短手方向（図中上下方向）の長さは７ｍｍであり、厚さ（板厚）は０．３ｍｍである。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、均熱部材２２には、長手方向の端部から６ｍｍ内側の最大サイズ紙幅の位置から、長手方向の中心側に向かって、長手方向が２０ｍｍ、短手方向が４ｍｍの均熱部材２２を貫通する長方形状の開口部２６が設けられている。また、開口部２６は、均熱部材２２の短手方向の中心に対称な形状で、開口部２６の短手方向の各端部は、それぞれ均熱部材２２の短手方向の端部から１．５ｍｍ内側に位置している。更に、開口部２６の長手方向の均熱部材２２の端部に近い側の端部は、記録材Ｐの最大サイズ紙幅が通過する、均熱部材２２の端部から６ｍｍ内側に位置している。また、開口部２６は、均熱部材２２の長手方向の両方の端部近傍（後述する領域β）に配置され、その配置位置は、均熱部材２２の長手方向の中心を軸に左右対称となっている。
【0029】
図５（ａ）に示すように、本実施例では、均熱部材２２の長手方向の中心軸を境に、均熱部材２２の長手方向の中心軸から端部に向かって、均熱部材２２の領域は、領域α、領域β、領域γの３つの領域に分けられている。詳細には、領域αは、均熱部材２２の長手方向中心から長手方向の端部に向かって８８ｍｍまでの領域であり、領域βは、領域αの長手方向の端部から均熱部材２２の長手方向の端部に向かって２０ｍｍの領域である。また、領域γは、領域βの長手方向の端部から均熱部材２２の長手方向の端部までの６ｍｍの領域である。なお、上述した開口部２６は、領域βに設けられている。均熱部材２２の領域α、β、γの単位長さ当たりの熱容量をそれぞれＣα、Ｃβ、Ｃγとすると、熱容量Ｃα＞熱容量Ｃβ、かつ、熱容量Ｃγ＞熱容量Ｃβとなる。すなわち、領域βの熱容量Ｃβは、開口部２６が設けられていることにより、領域αの熱容量Ｃα、領域γの熱容量Ｃγよりも小さくなっている。また、図５（ａ）、（ｂ）において、本実施例における均熱部材２２は、長手方向の中心を軸に左右対称であるため、鏡像の位置にある領域α、β、γ、及び単位長さ当たりの熱容量Ｃα、Ｃβ、Ｃγは、括弧付きで示している。
【0030】
［均熱部材の構成による定着フィルムの温度プロファイルの違い］
上述したトレードオフの関係にある、非通紙部昇温の抑制とＦＰＯＴの短縮は、図５に示す本実施例の均熱部材２２を用いることにより、非通紙部昇温を抑制すると共にＦＰＯＴも短縮させることができ、課題を解消することができる。
上述したトレードオフの関係にある、非通紙部昇温の抑制とＦＰＯＴの短縮は、図５に示す本実施例の均熱部材２２を用いることにより、非通紙部昇温を抑制すると共にＦＰＯＴも短縮させることができ、課題を解消することができる。
【0031】
図６は、室温から立ち上げた定着装置１０２において、１枚目の記録材Ｐが定着ニップ部に到達する直前の定着フィルム２４の長手方向の温度プロファイルを模式的に表したグラフである。図６の上部に示す図は、定着装置１０２のヒータ２１、本実施例の均熱部材２２、従来の均熱部材２２の構成及び位置関係を示す模式図である。図６のグラフの縦軸は、定着フィルム２４の温度（単位：℃）を示し、横軸は、本実施例、及び従来の均熱部材２２の長手方向の位置を示している。図６において、実線で示すグラフは、開口部を有しない従来の均熱部材２２を用いた場合の定着フィルム２４の長手方向の温度プロファイルである。一方、破線で示すグラフは、図５に示す本実施例の均熱部材２２を用いた場合の定着フィルム２４の長手方向の温度プロファイルである。
【0032】
図６を用いて、本実施例の均熱部材２２が均熱効果を奏すると共に、ＦＰＯＴを短縮させることができるメカニズムについて説明する。図６に示すように、本実施例の均熱部材２２、及び従来の均熱部材２２の長手方向の温度プロファイルにおいて、放熱と熱拡散によって、定着フィルム２４の長手方向中心から長手方向端部に向かって、温度が下がっている。ところが、本実施例の均熱部材２２を用いた場合の温度プロファイルは、従来の均熱部材２２を用いた場合の温度プロファイルに比べて、定着フィルム２４の長手方向端部の下がり幅が小さい。定着装置１０２の立上げ時において、ヒータ２１に隣接している均熱部材２２はヒータ２１の熱を奪うことになる。ところが、本実施例の均熱部材２２は、長手方向端部の領域βにおける単位長さ当たりの熱容量Ｃβが、領域α、γの熱容量Ｃα、Ｃγに比べて小さいため、ヒータ２１から奪う熱量も小さい。これにより、本実施例の均熱部材２２を用いた場合には、定着フィルム２４の長手方向端部における高い温度を実現している。
【0033】
通常、記録材Ｐの最大サイズ紙幅中で最も温度の低い領域に転写されたトナー像でも、定着装置１０２に通紙されることにより記録材Ｐに定着されるように、ヒータ２１の立ち上げ時間が設定される。ところが、図６のグラフが示す状態で定着可能温度が１８０℃であるとすると、従来の均熱部材２２を使用した場合は、長手方向端部（すなわち、記録材Ｐの最大サイズ紙幅）における温度が１７０℃から１８０℃になるまで、立ち上げ時間を延長する必要がある。一方、本実施例の均熱部材２２を用いた場合には、図６のグラフが示す状態で、記録材Ｐの最大サイズ紙幅における温度が定着可能温度である１８０℃になっているため、均熱効果を奏すると共に、従来例に比べてＦＰＯＴを短縮することができる。また、十分な均熱効果を得るには、開口部２６を有する均熱部材２２の領域βを配置する位置は、通紙可能な記録材Ｐの最大サイズ紙幅の内側に留めておくことも重要である。これは、非通紙域で、かつヒータ２１が存在する領域に隣接する領域（均熱部材２２の領域γのうち、ヒータ２１と隣接する領域）の均熱部材２２が、十分な熱容量Ｃγを有することで、非通紙部昇温をより抑制する効果が得られるためである。
【0034】
［均熱部材の熱容量測定］
均熱部材２２の熱容量は、材質の質量と比熱との積で表されるため、均熱部材２２の長手方向の単位長さ当たりの熱容量は、次の（式１）により算出することができる。
単位長さ当たりの熱容量＝定圧比熱×質量／長手方向長さ・・・（式１）
均熱部材２２の熱容量は、材質の質量と比熱との積で表されるため、均熱部材２２の長手方向の単位長さ当たりの熱容量は、次の（式１）により算出することができる。
単位長さ当たりの熱容量＝定圧比熱×質量／長手方向長さ・・・（式１）
【0035】
なお、定圧比熱は、例えば、示差走査熱量測定装置（商品名：ＤＳＣ８２３ｅ、メトラートレド株式会社製）を用いることにより求めることができる。このようにして算出した本実施例の均熱部材２２の各領域α、β、における単位長さ当たりの熱容量（単位：Ｊ／Ｋ・ｍ）を表１に示す。表１では、均熱部材２２の領域α、γの長手方向の単位長さ当たりの熱容量は等しい。また、領域βにおける長手方向の単位長さ当たりの熱容量は、開口部２６を有しているため、領域α、γの熱容量に比べて小さく、開口部と均熱部材の面積の割合に応じた熱容量となっている。
【表1】
【0036】
［均熱部材の熱伝導率測定］
本実施例における熱伝導率の測定には、非定常熱線法を用いた。具体的には、測定装置ＱＴＭ－５００（京都電子工業社製）による非定常熱線法（プローブ法）によって熱伝導率の測定を行い、プローブにはＰＤ－１３を使用した。なお、熱伝導率λは、次の（式２）により算出することができる。
（式２）において、Ｑは熱線の単位長さ・単位時間当たりの放出熱量、Ｔ１、Ｔ２は、それぞれ時間ｔ１、ｔ２のときの熱線の温度とする。
本実施例における熱伝導率の測定には、非定常熱線法を用いた。具体的には、測定装置ＱＴＭ－５００（京都電子工業社製）による非定常熱線法（プローブ法）によって熱伝導率の測定を行い、プローブにはＰＤ－１３を使用した。なお、熱伝導率λは、次の（式２）により算出することができる。
【数1】
【0037】
測定結果に基づいて、時間ｔの対数を横軸に、温度上昇ΔＴを縦軸にとってプロットし、プロットされた点を結ぶと、直線が得られ、得られた直線の勾配から熱伝導率が求められる。測定結果に基づいて得られた均熱部材２２とヒータ２１の熱伝導率を表２に示す。表２には、均熱部材２２の領域α、β、γ、及びヒータ２１のそれぞれについて、材質、及び、熱伝導率（単位：Ｗ／ｍ・Ｋ）が示されている。均熱部材２２の材質はアルミニウムであるが、領域βには開口部があるため、材質に空気が含まれている。また、ヒータ２１の材質はアルミナ、ガラス等である。表２に示すように、均熱部材２２の領域α、γの熱伝導率は等しく、領域βにおける熱伝導率は、開口部２６を有しているため、領域α、γの熱伝導率に比べて小さく、開口部と均熱部材の面積の割合に応じた熱伝導率となっている。
【表2】
【0038】
続いて、本実施例の図５に示す均熱部材２２の構成（構成例１）の効果を定量的に測定するため、非通紙部昇温の測定、及びＦＰＯＴ測定を行う。なお、後述するように、構成例１の効果を比較するために、構成例１とは異なる構成の構成例２、構成例１の構成を変更した比較例、そして、従来の均熱部材の構成の従来例についても、測定を行った。
【0039】
［非通紙部昇温の測定］
画像形成装置１００において、温度１５℃、湿度１０％の環境下にて、測定対象の均熱部材２２を装着した定着装置１０２を十分に冷却した状態で、非通紙部昇温の測定を行った。ここでは、Ａ４サイズの坪量１２８ｇ／ｍ２のカラーレーザＮＰＩ上質厚紙（キヤノン社製）を最大スループットにて連続２００枚プリントした場合の、定着フィルム２４の表面温度の測定を行った。本来、カラーレーザＮＰＩ上質厚紙のような坪量の大きい記録材を使用する場合には、スループットを下げて通紙することが正しい運用方法である。本実験では、ユーザが記録材の坪量情報を間違えて入力した場合を想定して、意図的に最大スループットでプリントを行った。測定した定着フィルム２４の表面温度の最高温度を、以下に示すＡランク～Ｄランクにランク分けを行い、Ｂランク以上、すなわち、Ａランク及びＢランクに属する定着フィルム２４の表面温度を、良好な非通紙部昇温とした。
（Ａランク）：２３１℃～２３５℃
（Ｂランク）：２３６℃～２４０℃
（Ｃランク）：２４１℃～２４５℃
（Ｄランク）：２４６℃～２５０℃
画像形成装置１００において、温度１５℃、湿度１０％の環境下にて、測定対象の均熱部材２２を装着した定着装置１０２を十分に冷却した状態で、非通紙部昇温の測定を行った。ここでは、Ａ４サイズの坪量１２８ｇ／ｍ２のカラーレーザＮＰＩ上質厚紙（キヤノン社製）を最大スループットにて連続２００枚プリントした場合の、定着フィルム２４の表面温度の測定を行った。本来、カラーレーザＮＰＩ上質厚紙のような坪量の大きい記録材を使用する場合には、スループットを下げて通紙することが正しい運用方法である。本実験では、ユーザが記録材の坪量情報を間違えて入力した場合を想定して、意図的に最大スループットでプリントを行った。測定した定着フィルム２４の表面温度の最高温度を、以下に示すＡランク～Ｄランクにランク分けを行い、Ｂランク以上、すなわち、Ａランク及びＢランクに属する定着フィルム２４の表面温度を、良好な非通紙部昇温とした。
（Ａランク）：２３１℃～２３５℃
（Ｂランク）：２３６℃～２４０℃
（Ｃランク）：２４１℃～２４５℃
（Ｄランク）：２４６℃～２５０℃
【0040】
［ＦＰＯＴ測定］
画像形成装置１００において、温度１５℃、湿度１０％の環境下にて、測定対象の均熱部材２２を装着した定着装置１０２を十分に冷却した状態で、ＦＰＯＴの測定を行った。ここでは、ＬＴＲ（レター）サイズの坪量９０ｇ／ｍ２のＬＡＳＥＲＪＥＴ ＰＡＰＥＲ（Ｈｅｗｌｅｔｔ－Ｐａｃｋａｒｄ社製）を、最大スループットにて１枚プリントした場合の、プリント開始からプリント完了までの時間の測定を行った。ただし、ＦＰＯＴの測定において、いずれの均熱部材２２の構成においても定着性が等しくなるように、記録材が定着装置１０２に突入するまでに要する時間を変化させた。そのため、定着装置１０２において、領域βにおける単位長さ当たりの熱容量が大きい構成の均熱部材２２の場合には、均熱部材２２の長手方向端部の温度が上昇しにくい。その結果、記録材が定着装置１０２に突入するまでの時間を長く取ることになり、ＦＰＯＴが長くなる。プリント開始からプリント完了までに要した時間を、以下に示すＡランク～Ｄランクにランク分けし、Ｂランク以上、すなわちＡランク及びＢランクを、良好なＦＰＯＴとした。
（Ａランク）：９．６秒～１０．０秒
（Ｂランク）：１０．１秒～１０．５秒
（Ｃランク）：１０．６秒～１１．０秒
（Ｄランク）：１１．１秒～１１．６秒
画像形成装置１００において、温度１５℃、湿度１０％の環境下にて、測定対象の均熱部材２２を装着した定着装置１０２を十分に冷却した状態で、ＦＰＯＴの測定を行った。ここでは、ＬＴＲ（レター）サイズの坪量９０ｇ／ｍ２のＬＡＳＥＲＪＥＴ ＰＡＰＥＲ（Ｈｅｗｌｅｔｔ－Ｐａｃｋａｒｄ社製）を、最大スループットにて１枚プリントした場合の、プリント開始からプリント完了までの時間の測定を行った。ただし、ＦＰＯＴの測定において、いずれの均熱部材２２の構成においても定着性が等しくなるように、記録材が定着装置１０２に突入するまでに要する時間を変化させた。そのため、定着装置１０２において、領域βにおける単位長さ当たりの熱容量が大きい構成の均熱部材２２の場合には、均熱部材２２の長手方向端部の温度が上昇しにくい。その結果、記録材が定着装置１０２に突入するまでの時間を長く取ることになり、ＦＰＯＴが長くなる。プリント開始からプリント完了までに要した時間を、以下に示すＡランク～Ｄランクにランク分けし、Ｂランク以上、すなわちＡランク及びＢランクを、良好なＦＰＯＴとした。
（Ａランク）：９．６秒～１０．０秒
（Ｂランク）：１０．１秒～１０．５秒
（Ｃランク）：１０．６秒～１１．０秒
（Ｄランク）：１１．１秒～１１．６秒
【0041】
なお、上述した図５に示す構成例１の実験結果との比較を行うため、以下に説明する、構成例１とは異なる構成の構成例２、構成例１の構成を変更した比較例、そして、従来の均熱部材の構成の従来例についても、非通紙部昇温の測定、ＦＰＯＴ測定を行った。
【0042】
［均熱部材の構成（構成例２）］
図７は、上述した図５に示す均熱部材２２の構成例１の構成に準じているが、構成例１とは異なる構成の均熱部材２２の構成（構成例２）を示す図である。図７（ａ）は、本実施例の構成例２の均熱部材２２の概略構成を示す模式図、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す均熱部材２２の図中長手方向右側の端部近傍を拡大した模式図である。
図７は、上述した図５に示す均熱部材２２の構成例１の構成に準じているが、構成例１とは異なる構成の均熱部材２２の構成（構成例２）を示す図である。図７（ａ）は、本実施例の構成例２の均熱部材２２の概略構成を示す模式図、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す均熱部材２２の図中長手方向右側の端部近傍を拡大した模式図である。
【0043】
図７（ａ）において、均熱部材２２の長手方向（図中左右方向）の長さは２２８ｍｍであり、均熱部材２２の短手方向（図中上下方向）の長さは７ｍｍであり、厚さ（板厚）は０．３ｍｍであり、均熱部材２２の大きさは、構成例１と同じ大きさである。また、構成例２の均熱部材２２も、構成例１と同様に、領域α、領域β、領域γの３つの領域に分けられている。詳細には、領域αは、均熱部材２２の長手方向中心から長手方向の端部に向かって９５ｍｍまでの領域であり、領域βは、領域αの長手方向の端部から均熱部材２２の長手方向の端部に向かって１３ｍｍの領域である。また、領域γは、領域βの長手方向の端部から均熱部材２２の長手方向の端部までの６ｍｍの領域である。構成例１と構成例２の均熱部材２２の領域αの大きさは、それぞれ８８ｍｍ、９５ｍｍであり、領域βの大きさは、それぞれ２０ｍｍ、１３ｍｍであり、領域γの大きさは、共に６ｍｍである。領域α、βの大きさは、構成例１と構成例２では異なっているが、領域γの大きさは構成例１と構成例２で同一である。均熱部材２２の領域α、β、γの単位長さ当たりの熱容量をそれぞれＣα、Ｃβ、Ｃγとすると、熱容量Ｃα＞熱容量Ｃβ、かつ、熱容量Ｃγ＞熱容量Ｃβとなる。
【0044】
また、図７に示すように、構成例２の均熱部材２２には、長手方向の端部から６ｍｍ内側の最大サイズ紙幅の位置から、長手方向の中心に向かって、長手方向（高さ）が２０ｍｍ、短手方向（底辺）が４ｍｍの二等辺三角形状の開口部２７が設けられている。そして、開口部２７は、均熱部材２２の短手方向の中心軸に対称な形状を有している。更に、開口部２７の長手方向の均熱部材２２の端部に近い側の端部（二等辺三角形状の底辺に対応）は、記録材Ｐの最大サイズ紙幅が通過する、均熱部材２２の端部から６ｍｍ内側に位置している。また、開口部２７は、均熱部材２２の長手方向の両方の端部近傍に配置され、その配置位置は、均熱部材２２の長手方向の中心を軸に左右対称となっている。このように、構成例２の均熱部材２２の領域βでは、単位長さ当たりの熱容量が長手方向端部に向かって減少する構成となっている。一方、構成例１の均熱部材２２の領域βでは、単位長さ当たりの熱容量は一定の構成となっている。定着装置１０２の立上げ時に定着フィルム２４の長手方向端部で不足する熱量は、長手方向の最端部に向かうほど顕著に現れる。一方で、定着フィルム２４の長手方向の最端部より中心側では、不足する熱量は少ない。構成例２では、定着フィルム２４において不足する熱量の勾配に合わせて、均熱部材２２の領域βの熱容量に勾配を持たせることで、より非通紙部昇温に効果を奏する構成となっている。なお、図７（ａ）、（ｂ）において、本実施例における均熱部材２２は、長手方向の中心を軸に左右対称であるため、鏡像の位置にある領域α、β、γ、及び単位長さ当たりの熱容量Ｃα、Ｃβ、Ｃγは、括弧付きで示している。
【0045】
［従来例の均熱部材の構成］
図８は、従来例の構成の均熱部材２２の構成を示す模式図である。図８において、均熱部材２２の長手方向（図中左右方向）の長さは２２８ｍｍであり、均熱部材２２の短手方向（図中上下方向）の長さは７ｍｍであり、厚さ（板厚）は０．３ｍｍであり、均熱部材２２の大きさは、構成例１、２と同じ大きさである。また、従来例の均熱部材２２は、構成例１、２とは異なり、領域βに開口部を有しておらず、領域α、β、γの熱容量Ｃα、Ｃβ、Ｃγが同一であり、長手方向に熱容量の変化がない構成となっている。そのため、定着装置１０２の立上げ時に、定着フィルム２４の長手方向端部において、ヒータ２１の熱が均熱部材２２に奪われることで、定着フィルム２４の長手方向端部の温度が上がりにくい構成となっており、ＦＰＯＴの短縮には不利な構成となっている。なお、図８において、本実施例における均熱部材２２は、長手方向の中心を軸に左右対称であるため、鏡像の位置にある領域α、β、γ、及び単位長さ当たりの熱容量Ｃα、Ｃβ、Ｃγは、括弧付きで示している。
図８は、従来例の構成の均熱部材２２の構成を示す模式図である。図８において、均熱部材２２の長手方向（図中左右方向）の長さは２２８ｍｍであり、均熱部材２２の短手方向（図中上下方向）の長さは７ｍｍであり、厚さ（板厚）は０．３ｍｍであり、均熱部材２２の大きさは、構成例１、２と同じ大きさである。また、従来例の均熱部材２２は、構成例１、２とは異なり、領域βに開口部を有しておらず、領域α、β、γの熱容量Ｃα、Ｃβ、Ｃγが同一であり、長手方向に熱容量の変化がない構成となっている。そのため、定着装置１０２の立上げ時に、定着フィルム２４の長手方向端部において、ヒータ２１の熱が均熱部材２２に奪われることで、定着フィルム２４の長手方向端部の温度が上がりにくい構成となっており、ＦＰＯＴの短縮には不利な構成となっている。なお、図８において、本実施例における均熱部材２２は、長手方向の中心を軸に左右対称であるため、鏡像の位置にある領域α、β、γ、及び単位長さ当たりの熱容量Ｃα、Ｃβ、Ｃγは、括弧付きで示している。
【0046】
［比較例の均熱部材の構成］
図９は、上述した図５、図７に示す均熱部材２２の構成例１、２の構成に準じているが、構成例１、２とは異なる構成の均熱部材２２の構成（比較例）を示す図である。図９において、均熱部材２２の長手方向（図中左右方向）の長さは２２８ｍｍであり、均熱部材２２の短手方向（図中上下方向）の長さは７ｍｍであり、厚さ（板厚）は０．３ｍｍであり、均熱部材２２の大きさは、構成例１、２と同じ大きさである。また、比較例の均熱部材２２も、構成例１、２と同様に、領域α、領域β、領域γの３つの領域に分けられている。詳細には、領域αは、均熱部材２２の長手方向中心から長手方向の端部に向かって９５ｍｍまでの領域であり、領域βは、領域αの長手方向の端部から均熱部材２２の長手方向の端部に向かって１３ｍｍの領域である。また、領域γは、領域βの長手方向の端部から均熱部材２２の長手方向の端部までの６ｍｍの領域である。領域α、β、γの大きさは、構成例１とは異なるが、構成例２と同じ大きさである。
図９は、上述した図５、図７に示す均熱部材２２の構成例１、２の構成に準じているが、構成例１、２とは異なる構成の均熱部材２２の構成（比較例）を示す図である。図９において、均熱部材２２の長手方向（図中左右方向）の長さは２２８ｍｍであり、均熱部材２２の短手方向（図中上下方向）の長さは７ｍｍであり、厚さ（板厚）は０．３ｍｍであり、均熱部材２２の大きさは、構成例１、２と同じ大きさである。また、比較例の均熱部材２２も、構成例１、２と同様に、領域α、領域β、領域γの３つの領域に分けられている。詳細には、領域αは、均熱部材２２の長手方向中心から長手方向の端部に向かって９５ｍｍまでの領域であり、領域βは、領域αの長手方向の端部から均熱部材２２の長手方向の端部に向かって１３ｍｍの領域である。また、領域γは、領域βの長手方向の端部から均熱部材２２の長手方向の端部までの６ｍｍの領域である。領域α、β、γの大きさは、構成例１とは異なるが、構成例２と同じ大きさである。
【0047】
また、領域βについては、構成例１、２共に開口部を有する構成となっているが、比較例では、領域βは、領域αと領域γとを分離する領域となっており、構成例１、２のように領域αと領域γとは均熱部材２２により連結されていない構成となっている。その結果、比較例の構成は、非通紙部昇温によって、均熱部材２２のうち長手方向端部の領域が加熱されるが、長手方向端部の熱を長手方向の中央部へと伝導させにくい構成となっている。なお、図９において、本実施例における均熱部材２２は、長手方向の中心を軸に左右対称であるため、鏡像の位置にある領域α、β、γ、及び単位長さ当たりの熱容量Ｃα、Ｃβ、Ｃγは、括弧付きで示している。
【0048】
［各均熱部材を装着した定着装置の非通紙部昇温、ＦＰＯＴの評価結果］
以下に示す表３は、上述した各々の構成の均熱部材２２を装着した定着装置１０２を用いて、非通紙部昇温による定着フィルム２４の最高温度、ＦＰＯＴの測定結果、測定結果に基づく評価結果をまとめた表である。
以下に示す表３は、上述した各々の構成の均熱部材２２を装着した定着装置１０２を用いて、非通紙部昇温による定着フィルム２４の最高温度、ＦＰＯＴの測定結果、測定結果に基づく評価結果をまとめた表である。
【表3】
【0049】
表３では、上から順に、構成例１、構成例２、従来例、比較例についての測定結果、評価結果が示されている。また、表３では、左側から順に、各構成における領域α、β、γにおける単位長さ当たりの熱容量Ｃα、Ｃβ、Ｃγ（単位：Ｊ／Ｋ・ｍ）、熱容量Ｃα、Ｃβ、Ｃγの大小関係、領域βにおける均熱部材２２とヒータ２１の熱伝導率の大小関係の項目を示している。更に、表３では、最も右側の２項目で、非通紙部昇温（単位：℃）の測定結果と評価結果、ＦＰＯＴ（単位：秒）の測定結果と評価結果を示している。
【0050】
表３に示すように、領域αの熱容量Ｃαについては、いずれの構成例について同じ熱容量となっている。領域βの熱容量Ｃβについては、構成例１の熱容量は、構成例２の熱容量よりも小さい値となっており、比較例の熱容量は領域βには均熱部材がないため、０．００となっている。なお、従来例については、領域βに開口部が存在しないため、熱容量は領域αと同じ熱容量となる。また、領域γの熱容量Ｃγについては、構成例１、２、従来例、比較例の熱容量は、共に同一熱容量となっている。
【0051】
熱容量Ｃα、Ｃβ、Ｃγの大小関係については、熱容量Ｃα＞熱容量Ｃβ、かつ、熱容量Ｃγ＞熱容量Ｃβの条件を満足しているかどうかを、○（満足している）、×（満足していない）で表示している。表３に示すように、構成例１、２、比較例については、条件を満足しており、従来例については、領域βの熱容量Ｃβは領域α、γの熱容量Ｃα、Ｃγと同じため、条件を満足していない。また、領域βにおける均熱部材２２とヒータ２１の熱伝導率の大小関係については、均熱部材２２の熱伝導率＞ヒータ２１の熱伝導率の条件を満足しているかどうかを、○（満足している）、×（満足していない）で表示している。表３に示すように、構成例１、２、従来例については、条件を満足しており、比較例については、領域βの熱伝導率は０．００となっているが、ヒータ２１の熱伝導率は表２より３０Ｗ／ｍ・Ｋであるため、条件を満足していない。
【0052】
また、非通紙部昇温の測定結果と評価結果については、構成例１は２３５℃でＡランク、構成例２は２３２℃でＡランク、従来例は２３１℃でＡランク、比較例は２５０℃でＤランクとなっている。ＦＰＯＴ（単位：秒）の測定結果と評価結果については、構成例１は１０．０秒でＡランク、構成例２は１０．０秒でＡランク、従来例は１１．５秒でＤランク、比較例は９．９秒でＡランクとなっている。
【0053】
（構成例１の評価）
図５に示す構成例１は、均熱部材２２の単位長さ当たりの熱容量がＣα＞Ｃβ、かつ、Ｃγ＞Ｃβを満たし、更に、開口部を有する領域βは、通紙可能な記録材Ｐの最大サイズ紙幅よりも長手方向の中央側に配置された構成になっている。その結果、表３に示すように、非通紙部昇温、ＦＰＯＴ共にＡランクとなっている。
図５に示す構成例１は、均熱部材２２の単位長さ当たりの熱容量がＣα＞Ｃβ、かつ、Ｃγ＞Ｃβを満たし、更に、開口部を有する領域βは、通紙可能な記録材Ｐの最大サイズ紙幅よりも長手方向の中央側に配置された構成になっている。その結果、表３に示すように、非通紙部昇温、ＦＰＯＴ共にＡランクとなっている。
【0054】
（構成例２の評価）
図７に示す構成例２は、均熱部材２２の領域βに設けられた開口部の形状が、長手方向の端部に向かうにつれて、短手方向の長さが大きくなる二等辺三角形状を有している。そのため、領域βにおける単位長さ当たりの熱容量が長手方向の端部に向かって減少する構成となっている。このように、定着装置１０２の立上げ時に、定着フィルム２４の長手方向端部で不足する熱量の勾配に合わせて、均熱部材２２の領域βの熱容量に勾配を持たせることにより、ＦＰＯＴが大きくならず、非通紙部昇温時の最高温度を下げることができている。その結果、表３に示すように、非通紙部昇温、ＦＰＯＴ共にＡランクとなっている。
図７に示す構成例２は、均熱部材２２の領域βに設けられた開口部の形状が、長手方向の端部に向かうにつれて、短手方向の長さが大きくなる二等辺三角形状を有している。そのため、領域βにおける単位長さ当たりの熱容量が長手方向の端部に向かって減少する構成となっている。このように、定着装置１０２の立上げ時に、定着フィルム２４の長手方向端部で不足する熱量の勾配に合わせて、均熱部材２２の領域βの熱容量に勾配を持たせることにより、ＦＰＯＴが大きくならず、非通紙部昇温時の最高温度を下げることができている。その結果、表３に示すように、非通紙部昇温、ＦＰＯＴ共にＡランクとなっている。
【0055】
（従来例の評価）
図８に示す従来例の構成は、開口部が設けられていないため、均熱部材２２の各領域における熱容量が同一で、熱容量の変化がない構成となっている。構成例１、２のように開口部が設けられていないため、非通紙部昇温は構成例１、２よりも低い温度でＡランクとなっており、非通紙部昇温の抑制には効果的な構成となっている。一方、定着装置１０２の立上げ時には、ヒータ２１の熱は長手方向端部において、構成例１、２より多く均熱部材２２に奪われる（移動する）ことになり、定着フィルム２４の長手方向端部の温度が上がりにくくなる。その結果、構成例１、２のＦＰＯＴ（１０秒）に比べて、ＦＰＯＴが１１．５秒と長くなり、Ｄランクとなっている。
図８に示す従来例の構成は、開口部が設けられていないため、均熱部材２２の各領域における熱容量が同一で、熱容量の変化がない構成となっている。構成例１、２のように開口部が設けられていないため、非通紙部昇温は構成例１、２よりも低い温度でＡランクとなっており、非通紙部昇温の抑制には効果的な構成となっている。一方、定着装置１０２の立上げ時には、ヒータ２１の熱は長手方向端部において、構成例１、２より多く均熱部材２２に奪われる（移動する）ことになり、定着フィルム２４の長手方向端部の温度が上がりにくくなる。その結果、構成例１、２のＦＰＯＴ（１０秒）に比べて、ＦＰＯＴが１１．５秒と長くなり、Ｄランクとなっている。
【0056】
（比較例の評価）
図９に示す比較例の構成は、均熱部材２２の領域αと領域γとが、均熱部材２２がない領域βで分断された構成となっている。そのため、定着装置１０２の立上げ時に、長手方向端部においてヒータ２１の熱が均熱部材２２に奪われにくく（伝導されにくく）、定着フィルム２４の長手方向端部の温度が上がりやすい構成のため、ＦＰＯＴは最も短い９．８秒でＡランクとなっている。一方、均熱部材２２において、領域αと領域γとが均熱部材を介して連結されていない。そのため、非通紙部昇温によって、通紙可能な記録材Ｐの最大サイズ紙幅よりも長手方向端部側の領域γの均熱部材２２が加熱された際に、領域βの熱容量Ｃβが０．００と小さいために、均熱効果を得にくい構成となっている。その結果、非通紙部昇温時の最大温度が２５０℃と高くなり、Ｄランクとなっている。
図９に示す比較例の構成は、均熱部材２２の領域αと領域γとが、均熱部材２２がない領域βで分断された構成となっている。そのため、定着装置１０２の立上げ時に、長手方向端部においてヒータ２１の熱が均熱部材２２に奪われにくく（伝導されにくく）、定着フィルム２４の長手方向端部の温度が上がりやすい構成のため、ＦＰＯＴは最も短い９．８秒でＡランクとなっている。一方、均熱部材２２において、領域αと領域γとが均熱部材を介して連結されていない。そのため、非通紙部昇温によって、通紙可能な記録材Ｐの最大サイズ紙幅よりも長手方向端部側の領域γの均熱部材２２が加熱された際に、領域βの熱容量Ｃβが０．００と小さいために、均熱効果を得にくい構成となっている。その結果、非通紙部昇温時の最大温度が２５０℃と高くなり、Ｄランクとなっている。
【0057】
［まとめ］
本実施例の図５に示す構成（構成例１）の均熱部材２２を装着した定着装置１０２を搭載した画像形成装置１００では、非通紙部昇温評価、及びＦＰＯＴ共にＡランクであり、良好な結果が得られた。構成例１の均熱部材２２の構成は、領域αの熱容量Ｃα＞領域βの熱容量Ｃβ、かつ、領域γの熱容量Ｃγ＞領域βの熱容量Ｃβを満足している。更に、構成例１の均熱部材２２では、開口部２６を有する領域βは通紙可能な記録材Ｐの最大サイズ紙幅よりも長手方向中央側に配置され、領域βにおける均熱部材２２の熱伝導率はヒータ２１の熱伝導率より大きくする構成としている。これにより、構成例１の均熱部材２２は、非通紙部昇温の抑制とＦＰＯＴの短縮を両立させることができる。なお、領域βの開口部の形状が二等辺三角形状の開口部２７を有する構成例２の均熱部材２２を装着した定着装置１０２を搭載した画像形成装置１００においても、構成例１と同様に、非通紙部昇温評価、及びＦＰＯＴ共にＡランクであった。
本実施例の図５に示す構成（構成例１）の均熱部材２２を装着した定着装置１０２を搭載した画像形成装置１００では、非通紙部昇温評価、及びＦＰＯＴ共にＡランクであり、良好な結果が得られた。構成例１の均熱部材２２の構成は、領域αの熱容量Ｃα＞領域βの熱容量Ｃβ、かつ、領域γの熱容量Ｃγ＞領域βの熱容量Ｃβを満足している。更に、構成例１の均熱部材２２では、開口部２６を有する領域βは通紙可能な記録材Ｐの最大サイズ紙幅よりも長手方向中央側に配置され、領域βにおける均熱部材２２の熱伝導率はヒータ２１の熱伝導率より大きくする構成としている。これにより、構成例１の均熱部材２２は、非通紙部昇温の抑制とＦＰＯＴの短縮を両立させることができる。なお、領域βの開口部の形状が二等辺三角形状の開口部２７を有する構成例２の均熱部材２２を装着した定着装置１０２を搭載した画像形成装置１００においても、構成例１と同様に、非通紙部昇温評価、及びＦＰＯＴ共にＡランクであった。
【0058】
以上説明したように、本実施例によれば、定着装置における非通紙部昇温を抑制するとともに、ＦＰＯＴを短縮することができる。
【0059】
［その他の実施例］
図５に示すように、本実施例の構成例１では、均熱部材２２の領域βに開口部２６を設けることで、領域αの熱容量Ｃα＞領域βの熱容量Ｃβ、かつ、領域γの熱容量Ｃγ＞領域βの熱容量Ｃβを満たしている。例えば、開口部を設けるのではなく、切り欠きを入れることで、上述した熱容量の大小関係を満足するようにしてもよい。図１０（ａ）は、領域βの短手方向の両方の端部側に切り欠きを入れた構成の均熱部材２２を示す模式図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す均熱部材２２の図中長手方向右側の端部近傍を拡大した模式図である。図１０に示す均熱部材２２の領域βの構成は、図５に示す均熱部材２２の領域βにおける均熱部材と開口部の関係が逆になった構成となっている。すなわち、図１０に示す均熱部材２２の領域βでは、図５に示す領域βの開口部の領域が均熱部材の領域となり、領域αと領域γとを連結している均熱部材の領域（連結部）が切り欠き部の領域となっている。また、均熱部材２２の領域βに開口部や切り欠き部を設けるのではなく、例えば、領域βの板厚方向の厚みを領域α、領域γの厚みとは異なる厚みに変更することにより、上述した熱容量の大小関係を満足するようにしてもよい。いずれの構成であっても、単位面積当たりの熱容量がＣα＞ＣβかつＣγ＞Ｃβの大小関係を満足するという関係にあればよく、本発明は均熱部材２２の形状を特定の形状に限定するものではない。
図５に示すように、本実施例の構成例１では、均熱部材２２の領域βに開口部２６を設けることで、領域αの熱容量Ｃα＞領域βの熱容量Ｃβ、かつ、領域γの熱容量Ｃγ＞領域βの熱容量Ｃβを満たしている。例えば、開口部を設けるのではなく、切り欠きを入れることで、上述した熱容量の大小関係を満足するようにしてもよい。図１０（ａ）は、領域βの短手方向の両方の端部側に切り欠きを入れた構成の均熱部材２２を示す模式図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す均熱部材２２の図中長手方向右側の端部近傍を拡大した模式図である。図１０に示す均熱部材２２の領域βの構成は、図５に示す均熱部材２２の領域βにおける均熱部材と開口部の関係が逆になった構成となっている。すなわち、図１０に示す均熱部材２２の領域βでは、図５に示す領域βの開口部の領域が均熱部材の領域となり、領域αと領域γとを連結している均熱部材の領域（連結部）が切り欠き部の領域となっている。また、均熱部材２２の領域βに開口部や切り欠き部を設けるのではなく、例えば、領域βの板厚方向の厚みを領域α、領域γの厚みとは異なる厚みに変更することにより、上述した熱容量の大小関係を満足するようにしてもよい。いずれの構成であっても、単位面積当たりの熱容量がＣα＞ＣβかつＣγ＞Ｃβの大小関係を満足するという関係にあればよく、本発明は均熱部材２２の形状を特定の形状に限定するものではない。
【0060】
また、図７に示すように、本実施例の構成例２では、均熱部材２２の領域βに、単位長さ当たりの熱容量が長手方向端部に向かって減少するように二等辺三角形状の開口部２７を設けている。これにより、領域αの熱容量Ｃα＞領域βの熱容量Ｃβ、かつ、領域γの熱容量Ｃγ＞領域βの熱容量Ｃβを満たしている。例えば、上述したその他の構成例のように、開口部を設けるのではなく、切り欠きを入れることで、単位長さ当たりの熱容量が長手方向端部に向かって減少し、上述した熱容量の大小関係を満足するようにしてもよい。図１１（ａ）は、領域βに切り欠きを入れた構成の均熱部材２２を示す模式図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す均熱部材２２の長手方向右側の端部近傍を拡大した模式図である。図７に示す構成例２の均熱部材２２の領域βでは、最大サイズ紙幅の位置から、長手方向の中心に向かって、二等辺三角形状の開口部が設けられていた。図１１では、領域βの短手方向の両方の端部において、領域βの領域α側の端部から領域γ側の端部に向かって、三角形状の切り欠き部が形成され、領域βの中央部は、領域αと領域γとを連結する均熱部材の領域（連結部）となっている。また、均熱部材２２の板厚方向の厚みを変化させることで、上述した熱容量の大小関係を満足し、かつ、単位長さ当たりの熱容量が均熱部材２２の長手方向端部に向かって減少する構成にしてもよい。いずれの構成であっても、単位面積当たりの熱容量がＣα＞ＣβかつＣγ＞Ｃβの大小関係を満足し、単位長さ当たりの熱容量が長手方向端部に向かって減少するという関係にあればよく、本発明は均熱部材２２の形状を特定の形状に限定するものではない。
【0061】
以上説明したしたように、その他の実施例においても、定着装置における非通紙部昇温を抑制するとともに、ＦＰＯＴを短縮することができる。
【符号の説明】
【0062】
２１ ヒータ
２２ 均熱部材
２４ 定着フィルム
３０ 加圧ローラ
２２ 均熱部材
２４ 定着フィルム
３０ 加圧ローラ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】