特許 6982402 ヒータ、加熱装置

(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】6982402

(24)【登録日】2021年11月24日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】ヒータ、加熱装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20211206BHJP

   H05B 3/03 20060101ALI20211206BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/20 510

   H05B3/03

   H05B3/00 335

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-97321(P2017-97321)

(22)【出願日】2017年5月16日

(65)【公開番号】特開2017-227874(P2017-227874A)

(43)【公開日】2017年12月28日

【審査請求日】2020年4月16日

(31)【優先権主張番号】特願2016-121402(P2016-121402)

(32)【優先日】2016年6月20日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(72)【発明者】

【氏名】高木 修

(72)【発明者】

【氏名】菊地 和彦

(72)【発明者】

【氏名】宮内 智絵

【審査官】 稲荷 宗良

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０６０７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１５８１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１１５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０９８４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１７５５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０５５６７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｈ０５Ｂ ３／０３

Ｈ０５Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加圧部材と共にシートを挟んで搬送するとともに、該シートを加熱し、該シートに形成された画像を該シートに定着させるベルトを加熱するヒータであって、
ベース部と、
前記ベース部の上面から突出する突出部と、
前記突出部の上平面にある発熱層と、
前記発熱層の上面に接して前記発熱層の上面を覆い、前記ベルトと上面で摺接する第１保護層と、
前記ベース部の上面と前記発熱層の前記上面と前記突出部の前記上平面とに接し前記発熱層を駆動する電極層と、
を備えるヒータ。

【請求項2】

前記電極層上にあり、頂面が前記第１保護層の頂面より低い第２保護層を備える、請求項１に記載のヒータ。

【請求項3】

前記突出部は、前記ベース部と別体である、請求項１または請求項２に記載のヒータ。

【請求項4】

前記突出部は、前記ベース部の長手方向に延び、
前記電極層は、前記ベース部の短手方向において、前記突出部の両側にあり、
前記電極層は、
前記ベース部上にある第１電極層と、
前記突出部上にあり、前記第１電極層に接続するとともに、前記短手方向における前記発熱層の端部に接続する第２電極層とを備える、請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒータ。

【請求項5】

加圧部材と、
前記加圧部材と共にシートを挟んで搬送するとともに、シートを加熱し、シートに形成された画像をシートに定着させるベルトと、
前記ベルトを挟んで前記加圧部材と対向し、前記ベルトを加熱するヒータであって、
ベース部と、
前記ベース部の上面から突出する突出部と、
前記突出部の上平面にある発熱層と、
前記発熱層の上面に接して前記発熱層の上面を覆い、前記ベルトと上面で摺接する第１保護層と、
前記ベース部の上面と前記発熱層の前記上面と前記突出部の前記上平面とに接し前記発熱層を駆動する電極層と、
を備えるヒータと、
を備える加熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書に記載の実施形態は、ヒータの電極層を保護する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

加圧ローラとベルトによりシートを挟む定着装置がある（例えば特許文献１）。この定着装置では、板状のヒータが、ベルトの内面に接し、ベルトを加熱する。ヒータの基板上には、ヒータの長手方向に沿って発熱層がある。ヒータの短手方向において発熱層の両側には、発熱層を駆動する電極層がある。発熱層上には保護層がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−２１９４１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のヒータでは、ベルトが保護層に摺動することにより保護層が摩耗すると、電極層がベルトに接触し、ショートするおそれがある。

【0005】

実施形態は、ヒータの電極層を保護する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態によれば、ヒータは、ベース部と、突出部と、発熱層と、第１保護層と、電極層と、を備える。突出部は、ベース部から突出する。発熱層は、突出部上にある。第１保護層は、発熱層上にある。電極層は、ベース部上にあり、発熱層を駆動する。

【0007】

実施形態によれば、加熱装置は、加圧部材と、ベルトと、ヒータと、を備える。ベルトは、加圧部材と共にシートを挟んで搬送するとともに、シートを加熱し、シート上の画像をシートに定着させる。ヒータは、ベース部と、ベース部から突出する突出部と、突出部上にある発熱層と、発熱層上にある保護層と、ベース部上にあり、発熱層を駆動する電極層と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】画像形成装置の模式図である。

【図2】定着装置の構成例を示す図である。

【図3】面状ヒータの抵抗発熱層および電極層の配置を示す平面図である。

【図4】面状ヒータの構成を示す断面図である。

【図5】定着装置の他の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を用いて実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、画像形成装置１の模式図である。
画像形成装置１は、読取り部Ｒ、画像形成部Ｐ、給紙カセット部Ｃを有する。読取り部Ｒは、原稿台に設置される原稿シートをＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサなどで読み取り、光信号をデジタルデータに変換する。画像形成部Ｐは、読取り部Ｒで読み取られた原稿画像、もしくは外部のパーソナルコンピュータからの印刷データを取得し、トナー像をシート上に形成、定着させるユニットである。

【0010】

画像形成部Ｐは、レーザ走査部２００、および感光ドラム２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｋを有する。レーザ走査部２００は、ポリゴンミラー２０８、および光学系２４１を有し、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像信号に基づき、シート上に形成する像を感光ドラム２０１Ｙ〜２０１Ｋに照射する。

【0011】

感光ドラム２０１Ｙ〜２０１Ｋは、不図示の現像装置から供給される各色トナーを、上記の照射位置に従い保持する。感光ドラム２０１Ｙ〜２０１Ｋは、保持したトナー像を順次転写ベルト２０７に転写する。転写ベルト２０７は、無端ベルトであり、ローラ２１３が回転駆動することで、転写位置Ｔまでトナー像を搬送する。

【0012】

搬送路１０１は、給紙カセット部Ｃにストックされたシートを、転写位置Ｔ、定着装置３０（加熱装置）、排出トレイ２１１の順に搬送する。給紙カセット部Ｃにストックされたシートは、搬送路１０１の案内により転写位置Ｔまで搬送され、転写ベルト１５が転写位置Ｔにてトナー像をシートに転写する。

【0013】

トナー像が表面に形成されたシートは、搬送路１０１の案内に従い定着装置３０まで搬送される。定着装置３０は、トナー像を加熱、溶融することで、トナー像をシートへ浸透させて定着させる。これにより、シート上のトナー像が外力によって乱されることを防ぐ。搬送路１０１は、トナー像が定着したシートを排出トレイ２１１まで搬送し、シートを画像形成装置１の外部に排出する。

【0014】

制御部１０２は、画像形成装置１内の装置や機構を統括的に制御するユニットであり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの中央演算装置や、揮発性／不揮発性の記憶装置を含む。一つの実施形態として、中央演算装置が記憶装置に記憶されたプログラムを演算実行することで、画像形成装置１内の装置、機構を制御する。また、機能の一部を回路として実装しても構わない。

【0015】

尚、形成対象の画像（トナー画像）を転写位置Ｔまで搬送し、シート上に転写するまでの各ユニットを含めた構成を転写部９とする。

【0016】

図２は、定着装置３０の構成例を示す図である。
定着装置３０は、板状の面状ヒータ１００、複数のローラに懸架された無端ベルト３４を有する。また、定着装置３０は、無端ベルト３４を懸架し、一定方向に回転駆動させる駆動ローラ３３を有する。定着装置３０は、無端ベルト３４を懸架するとともに張力を与えるテンションローラ３５を有する。また、定着装置３０は、弾性層が表面に形成された加圧ローラ３１（加圧部材）を有する。

【0017】

面状ヒータ１００は、無端ベルト３４を挟んで加圧ローラ３１と対向する位置にあり、加圧ローラ３１側に押圧される。面状ヒータ１００は、無端ベルト３４の内面に接し、無端ベルト３４を加熱する。無端ベルト３４は、加圧ローラ３１との接触部分（ニップ部）にシートを挟んでシートを加熱する。無端ベルト３４は、加圧ローラ３１と共にシートをシート搬送方向下流側に搬送する。無端ベルト３４は、シート上のトナー像をシートに定着させる。すなわち、無端ベルト３４は、加圧ローラ３１と共にシートを挟んで搬送するとともに、シートを加熱し、シート上の画像をシートに定着させる。

【0018】

尚、無端ベルト３４は、面状ヒータ１００と接する側から順に、基層（Ｎｉ／ＳＵＳ／ＰＩ：厚さ６０〜１００μｍ）、弾性層（Ｓｉゴム：厚さ１００〜３００μｍ）、離型層（ＰＦＡ：厚さ１５〜５０μｍ）の各層から成っている。各厚さの数値や材質などは一例である。

【0019】

無端ベルト３４は、加圧ローラ３１の回転をベルト動力源としてもよい。

【0020】

図３は、面状ヒータ１００の抵抗発熱層５および電極層６の配置を示す平面図である。以下、シート搬送方向であり、面状ヒータ１００（ベース部４２（図４））の短手方向でもある方向をＺ方向（第２方向）とする。シートの幅方向であり、面状ヒータ１００（ベース部４２）の長手方向でもある方向をＹ方向（第１方向）とする。Ｙ方向は、Ｚ方向と直交する。加圧ローラ３１に向かう方向であり、ベース部４２の鉛直方向でもある方向をＸ方向とする。Ｘ方向は、Ｚ方向およびＹ方向と直交する。

【0021】

面状ヒータ１００は、Ｙ方向に延びるセラミックスの基板４（層型体）を備える。基板４は、搬送されるシート１０５の面と無端ベルト３４を介して対面するよう配置される。基板４において、無端ベルト３４と接する面４１には、抵抗発熱層５および電極層６が形成される。

【0022】

抵抗発熱層５は、Ｙ方向に間隔をあけて複数形成される。抵抗発熱層５は、通電されることで発熱する。抵抗発熱層５は、平面視でＺ方向に長い。

【0023】

電極層６は、抵抗発熱層５のＺ方向の両端側に形成される。電極層６は、抵抗発熱層５に直流または交流電圧を印加し、抵抗発熱層５を駆動する。電極層６は、例えばアルミにより形成される。各電極層６には、配線が接続される。各電極層６は、該電極層６を制御する制御回路に配線を介して接続される。

【0024】

電極層６の一部は、抵抗発熱層５上に積層される（図４参照）。電極層６は、各抵抗発熱層５毎、またはいくつかの抵抗発熱層５毎に、それらを個別に駆動できるようにＹ方向に分割されてもよい。

【0025】

図４は、面状ヒータ１００の構成を示す断面図である。
基板４は、Ｙ方向に延びるベース部４２と、Ｙ方向に延びる段差形成部４３（突出部）と、を備える。段差形成部４３は、ベース部４２からＸ方向に突出し、Ｙ方向に延びる。ベース部４２および段差形成部４３は、別体であり、それぞれＸ方向の厚みが異なるグリーンシートである。グリーンシートは、耐熱性のセラミックスである。

【0026】

ベース部４２を構成するグリーンシート、および段差形成部４３を構成するグリーンシートを重ねた後、Ｘ方向両側から加圧した状態で焼成することにより、両グリーンシートを結合できる。ベース部４２の厚みは、段差形成部４３の厚みより大きい。

【0027】

なお、ベース部４２は、単層であってもよく、図４のベース部４２および段差形成部４３は一体であってもよい。基板４のＺ方向の両端側をＹ方向に沿って切削することにより、ベース部４２および段差形成部４３を形成してもよい。

【0028】

基板４の段差形成部４３がある面４１は、段差形成部４３の上面である第１面４４と、第１面４４のＺ方向の両側にあり第１面４４より低い第２面４５とを備える。第１面４４上に抵抗発熱層５が形成され、各第２面４５上に電極層６が形成される。電極層６は、一部が抵抗発熱層５上に積層される。

【0029】

電極層６は、Ｚ方向において、段差形成部４３の両側にあり、Ｙ方向に延びる。なお、電極層６は、前述したように、抵抗発熱層５を個別またはいくつかのグループに分けて個別にまたはグループ毎に制御するために、Ｙ方向において分割されていてもよい。また、電極層６は、Ｚ方向において、段差形成部４３の両側にあるが、抵抗発熱層５に接続する部位は段差形成部４３上にある。

【0030】

電極層６は、第１電極層６１と、第２電極層６２と、接続部６３とを備える。

【0031】

第１電極層６１は、ベース部４２上にある。
第２電極層６２は、段差形成部４３上にある。第２電極層６２の一部は、Ｚ方向における抵抗発熱層５の端部上に積層され、該端部に接続する。
接続部６３は、Ｘ方向に延び、ベース部４２のＺ方向における中央側に位置する第１電極層６１の端部と、ベース部４２のＺ方向における端側に位置する第２電極層６２の端部と、を接続する。

【0032】

抵抗発熱層５及び電極層６上には保護層７が形成される。保護層７は、例えばＳｉＯ２により形成される。保護層７には、無端ベルト３４が摺動する。保護層７は、無端ベルト３４が抵抗発熱層５及び電極層６に接触することを防ぐ。

【0033】

保護層７は、第１保護層７１と第２保護層７２とを備える。第１保護層７１は、抵抗発熱層５上に形成される。第２保護層７２は、電極層６の封止層であり、第２面４５上の電極層６上に形成される。具体的には、第１保護層７１は、抵抗発熱層５上、および電極層６における第２電極層６２上と接続部６３上とに形成される。第２保護層７２は、第１電極層６１上に形成される。

【0034】

第２保護層７２の頂面７２１のベース部４２からの高さは、第１保護層７１の頂面７１１のベース部４２からの高さより低い。なお、第２保護層７２の頂面７２１は、第１保護層７１の頂面７１１と面一であってもよい。

【0035】

以上の実施形態では、段差形成部４３によって抵抗発熱層５の位置を嵩上げでき、抵抗発熱層５を電極層６より高く位置づけることができる。そのため、実施形態では、電極層６（第１電極層６１）を抵抗発熱層５よりも低い位置に形成できる。従って、抵抗発熱層５と電極層６とが同じ高さの面上にある場合に比べ、実施形態では、摩耗により保護層７が薄くなった際に、電極層６（第１電極層６１）の露出を抑制でき、電極層６をより保護できる。

【0036】

実施形態では、段差形成部４３によって抵抗発熱層５の位置を嵩上げでき、抵抗発熱層５を電極層６より高く位置づけることができる。そのため、実施形態では、抵抗発熱層５上の第１保護層７１の頂面７１１の高さを、電極層６上の第２保護層７２の頂面７２１の高さ以上に容易にできる。これにより、実施形態では、無端ベルト３４を第１保護層７１に接しさせることができ、無端ベルト３４が第１保護層７１から浮き上がることを抑制できる。そのため、実施形態では、抵抗発熱層５から無端ベルト３４への伝熱効率を良好にできる。

【0037】

実施形態では、無端ベルト３４が第１保護層７１に接するので、無端ベルト３４が第１保護層７１から浮き上がる従来に比べ、第２保護層７２の摩耗を低減できる。そのため、実施形態は、第２保護層７２が摩耗して電極層６が無端ベルト３４に接触してしまうことを抑制でき、電極層６と無端ベルト３４との接触によるショートの発生を抑制できる。

【0038】

（第２実施形態）
図５は、定着装置３０Ａの構成例を示す図である。
フィルムガイド３６は、半円筒形であり、外周面にある凹部３６１内に面状ヒータ１００を収容する。

【0039】

定着フィルム３４Ａ（ベルト）は、エンドレス形状の回転体である。定着フィルム３４Ａは、フィルムガイド３６の外周面に嵌められる。定着フィルム３４Ａは、フィルムガイド３６および加圧ローラ３１に挟持され、加圧ローラ３１の回動に従動する。

【0040】

面状ヒータ１００は、定着フィルム３４Ａに接し、定着フィルム３４Ａを加熱する。

【0041】

トナー像が形成されたシートが、定着フィルム３４Ａと加圧ローラ３１との間に搬送される。定着フィルム３４Ａは、シートを加熱し、シート上のトナー像をシートに定着させる。

【0042】

前記各実施形態では、突出部の例として、段差形成部４４を説明した。しかし、突出部は、ベース部４２からＸ方向に突出し、上面に発熱層が形成されていれば、断面視矩形でなくてもよく、断面視でどのような形状であってもよい。例えば、突出部は、段差形成部４４と同様の断面形状を有しつつも、上面におけるＺ方向の両端部が丸くなっていてもよい。また、突出部とベース部４２とによる角部も丸くなっていてもよい。

【0043】

上記各実施形態では、加熱装置の一例として定着装置３０，３０Ａを説明した。しかし、加熱装置は、シートを加熱してシート上の画像を消色する消色処理を行ってもよい。この場合、画像は、加熱すると消色する消色色材により形成されているものとする。また、加熱装置は、シートの加熱処理以外に用いられてもよい。加熱装置は、パネル等を均一に加熱乾燥する処理等に用いられてもよい。

【0044】

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。

【符号の説明】

【0045】

１…画像形成装置、５…発熱層、６…電極層、７…保護層、９…転写部、３０，３０Ａ…定着装置（加熱部材）、３１…加圧ローラ（加圧部材）、３４…無端ベルト（ベルト）、３４Ａ…定着フィルム（ベルト）、４１…基板、４２…ベース部、４３…段差形成部（突出部）、７１…第１保護層、７２…第２保護層、１００…面状ヒータ、Ｙ…Ｙ方向（長手方向）、Ｚ…Ｚ方向（短手方向）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】