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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023110518
(43)【公開日】2023-08-09
(54)【発明の名称】定着装置、画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/20 20060101AFI20230802BHJP
【ＦＩ】
G03G15/20 530
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022012017
(22)【出願日】2022-01-28
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107423
【弁理士】
【氏名又は名称】城村 邦彦
(74)【代理人】
【識別番号】100120949
【弁理士】
【氏名又は名称】熊野 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100207181
【弁理士】
【氏名又は名称】岡村 朋
(72)【発明者】
【氏名】足立 知哉
(72)【発明者】
【氏名】古市 祐介
【テーマコード（参考）】
2H033
【Ｆターム（参考）】
2H033AA42
2H033BA10
2H033BA11
2H033BA12
2H033BA16
2H033BA31
2H033BB02
2H033BB04
2H033BB05
2H033BB12
2H033BB15
2H033BB18
2H033BB21
2H033BB22
2H033BB29
2H033BB30
2H033BB33
2H033BE00
2H033BE03
(57)【要約】
【課題】分離部材と筐体との間、あるいは、付勢部材と筐体との間に一定の絶縁性を確保することを課題とする。
【解決手段】定着ベルト２０と、定着ベルト２０に対向する加圧ローラ２１と、抵抗発熱体３１を有し、定着ベルト２０の内面に、直接または導電性の部材を介して接触して定着ベルト２０を加熱するヒータ２２と、定着ベルト２０に接触する導電性の分離板４１と、接地された導電性の定着フレーム４０と、定着フレーム４０に設けられたカラー４２と、分離板４１を定着ベルト２０側へ付勢するトーションスプリング４４と、を備えた定着装置９であって、分離板４１およびトーションスプリング４４は、カラー４２を介して定着フレーム４０に取り付けられることを特徴とする。
【選択図】図２
【解決手段】定着ベルト２０と、定着ベルト２０に対向する加圧ローラ２１と、抵抗発熱体３１を有し、定着ベルト２０の内面に、直接または導電性の部材を介して接触して定着ベルト２０を加熱するヒータ２２と、定着ベルト２０に接触する導電性の分離板４１と、接地された導電性の定着フレーム４０と、定着フレーム４０に設けられたカラー４２と、分離板４１を定着ベルト２０側へ付勢するトーションスプリング４４と、を備えた定着装置９であって、分離板４１およびトーションスプリング４４は、カラー４２を介して定着フレーム４０に取り付けられることを特徴とする。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転部材と、
前記回転部材に対向する対向回転部材と、
抵抗発熱体を有し、前記回転部材の内面に、直接または導電性の部材を介して接触して前記回転部材を加熱する加熱体と、
前記回転部材に接触する導電性の分離部材と、
接地された導電性の筐体と、
前記筐体に設けられた抵抗体と、
前記分離部材を前記回転部材側へ付勢する付勢部材と、を備えた定着装置であって、
前記分離部材および前記付勢部材は、前記抵抗体を介して前記筐体に取り付けられることを特徴とする定着装置。
前記回転部材に対向する対向回転部材と、
抵抗発熱体を有し、前記回転部材の内面に、直接または導電性の部材を介して接触して前記回転部材を加熱する加熱体と、
前記回転部材に接触する導電性の分離部材と、
接地された導電性の筐体と、
前記筐体に設けられた抵抗体と、
前記分離部材を前記回転部材側へ付勢する付勢部材と、を備えた定着装置であって、
前記分離部材および前記付勢部材は、前記抵抗体を介して前記筐体に取り付けられることを特徴とする定着装置。
【請求項2】
前記分離部材と前記筐体との間、および、前記付勢部材と前記筐体との間に、沿面距離２．５ｍｍ以上および空間距離２．２ｍｍ以上の距離を設ける請求項１記載の定着装置。
【請求項3】
前記加熱体が、前記回転部材と前記抵抗発熱体との間に絶縁層を有する請求項１または２記載の定着装置。
【請求項4】
前記抵抗体が導電性の樹脂材により形成される請求項１から３いずれか１項に記載の定着装置。
【請求項5】
前記抵抗体の体積抵抗が１００ｋΩ以上に設定される請求項１から４いずれか１項に記載の定着装置。
【請求項6】
前記分離部材は、定着装置が対応する最大幅の記録媒体の通過領域よりも幅方向の外側で前記回転部材に接触する請求項１から５いずれか１項に記載の定着装置。
【請求項7】
請求項１から６いずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
定着装置には、回転部材としての定着ベルトを加熱する、加熱体としてのヒータが設けられる。そして、このヒータとして、基材上に形成された抵抗発熱体にＡＣ電圧を印加することにより発熱し、絶縁層などを介して定着ベルトの内面を加熱するタイプのものが存在する。
【0003】
このような定着装置には、定着ニップを通過した記録媒体としての用紙を定着ベルトから分離するための分離部材が設けられる。例えば特許文献１（特許第６４２２５６３号公報）では、金属製の分離部材が設けられる。
【0004】
ところで、ヒータに設けられた絶縁層が破損するなどしてヒータから定着ベルト側に電流が流れると、導電性の分離部材、あるいは、分離部材を付勢する付勢部材を介して定着装置の筐体側へ電流が流れ、ヒータの発熱量に影響を与えたり、周辺の部材に電気的な悪影響を与えてしまうという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
以上のような事情から、本発明では、分離部材と筐体との間、あるいは、付勢部材と筐体との間に一定の絶縁性を確保することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するため、本発明は、回転部材と、前記回転部材に対向する対向回転部材と、抵抗発熱体を有し、前記回転部材の内面に、直接または導電性の部材を介して接触して前記回転部材を加熱する加熱体と、前記回転部材に接触する導電性の分離部材と、接地された導電性の筐体と、前記筐体に設けられた抵抗体と、前記分離部材を前記回転部材側へ付勢する付勢部材と、を備えた定着装置であって、前記分離部材および前記付勢部材は、前記抵抗体を介して前記筐体に取り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、分離部材と筐体、および、付勢部材と筐体との間に一定の絶縁性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】画像形成装置の概略構成図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図3】定着装置の平面図である。
【図5】（ａ）図は本実施形態と異なる定着装置を示す断面図で、（ｂ）図は（ａ）図の定着ベルトに癖付きが生じた状態の断面図である。
【図6】本実施形態の定着装置において、定着ベルトに癖付きが生じた状態の断面図である。
【図7】本実施形態と異なる定着装置の導電経路を示す図である。
【図8】本実施形態の定着装置の導電経路を示す図である。
【図9】均熱板を有する定着装置の側面断面図である。
【図10】ヒータの平面図である。
【図11】ヒータへの電力供給を示す図である。
【図14】定着ベルトの配列方向の温度分布を示す図で、（ａ）図がヒータの平面図、（ｂ）図が定着ベルトの温度分布を示す図である。
【図18】ヒータ、第１高熱伝導部材、ヒータホルダの斜視図である。
【図19】第１高熱伝導部材の配置を示すヒータの平面図である。
【図20】第１高熱伝導部材の配置の異なる例を示すヒータの平面図である。
【図21】第１高熱伝導部材の配置のさらに異なる例を示すヒータの平面図である。
【図23】ヒータ、第１高熱伝導部材、第２高熱伝導部材、ヒータホルダの斜視図である。
【図24】第１高熱伝導部材および第２高熱伝導部材の配置を示すヒータの平面図である。
【図25】第１高熱伝導部材および第２高熱伝導部材の異なる配置の例を示すヒータの平面図である。
【図26】グラフェンの原子結晶構造を示す図である。
【図27】グラファイトの原子結晶構造を示す図である。
【図30】上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図31】上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図32】上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図34】本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図36】ヒータおよびヒータホルダの斜視図である。
【図37】ヒータに対するコネクタの取付状態を示す斜視図である。
【図38】サーミスタとサーモスタットの配置を示す図である。
【図39】フランジの溝部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【0010】
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。本実施形態の画像形成装置は、本発明の加熱装置の一態様として、用紙上のトナー画像を用紙に定着させる定着装置を有する。
【0011】
図１に示す画像形成装置１００は、画像形成装置本体に対して着脱可能な４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを備える。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。これらの色の現像剤は、カラー画像の色分解成分に対応する。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、像担持体としてのドラム状の感光体２と、帯電装置３と、現像装置４と、クリーニング装置５とを備える 。帯電装置３は感光体２の表面を帯電する。現像装置４は、感光体２の表面に現像剤としてのトナーを供給してトナー画像を形成する。クリーニング装置５は感光体２の表面をクリーニングする。
【0012】
また、画像形成装置１００は、露光装置６と、給紙装置７と、転写装置８と、加熱装置としての定着装置９と、排紙装置１０とを備える。露光装置６は、各感光体２の表面を露光し、その表面に静電潜像を形成する。給紙装置７は、記録媒体としての用紙Ｐを用紙搬送路１４に供給する。転写装置８は各感光体２に形成されたトナー画像を用紙Ｐに転写する。定着装置９は用紙Ｐに転写されたトナー画像を用紙Ｐ表面に定着させる。排紙装置１０は用紙Ｐを装置外に排出する。各作像ユニット１、感光体２、帯電装置３、露光装置６、転写装置８などは、用紙に画像を形成するための画像形成手段を構成している。
【0013】
転写装置８は、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１１と、一次転写部材としての４つの一次転写ローラ１２と、二次転写部材としての二次転写ローラ１３とを有する。中間転写ベルト１１は複数のローラによって張架される。一次転写ローラ１２は各感光体２上のトナー画像を中間転写ベルト１１へ転写する。二次転写ローラ１３は中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像を用紙Ｐへ転写する。複数の一次転写ローラ１２は、それぞれ、中間転写ベルト１１を介して感光体２に接触している。これにより、中間転写ベルト１１と各感光体２とが互いに接触し、これらの間に一次転写ニップが形成される。一方、二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して中間転写ベルト１１を張架するローラの１つに接触している。これにより、二次転写ローラ１３と中間転写ベルト１１との間には二次転写ニップが形成されている。
【0014】
また、用紙搬送路１４における給紙装置７から二次転写ニップ（二次転写ローラ１３）に至るまでの途中には、一対のタイミングローラ１５が設けられている。
【0015】
次に、図１を参照して上記画像形成装置の印刷動作について説明する。
【0016】
印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては、感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電装置３によって感光体２の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に基づいて、露光装置６が各感光体２の表面を露光する。これにより、露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置４からトナーが供給され、各感光体２上にトナー画像が形成される。
【0017】
各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って回転し、一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達する。そしてトナー画像は、図１の反時計回りに回転駆動する中間転写ベルト１１に順次重なり合うように転写される。そして、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１１の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１３の位置）へ搬送される。トナー画像は、二次転写ニップにおいて搬送されてきた用紙Ｐに転写される。この用紙Ｐは、給紙装置７から供給されたものである。給紙装置７から供給された用紙Ｐは、タイミングローラ１５によって一旦停止された後、中間転写ベルト１１上のトナー画像が二次転写ニップに至るタイミングに合わせて二次転写ニップへ搬送される。かくして、用紙Ｐ上にフルカラーのトナー画像が担持される。また、トナー画像が転写された後、各感光体２上に残留するトナーは各クリーニング装置５によって除去される。
【0018】
トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送され、定着装置９によって用紙Ｐにトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは排紙装置１０によって装置外に排出されて、一連の印刷動作が完了する。
【0019】
続いて、定着装置の構成について説明する。
【0020】
図２に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、筐体としての定着フレーム４０と、定着ベルト２０と、加圧ローラ２１と、加熱体としてのヒータ２２と、保持部材としてのヒータホルダ２３と、支持部材としてのステー２４と、温度検知部材としてのサーミスタ２５と、第１高熱伝導部材２８、分離部材としての分離板４１等を備えている。定着ベルト２０は無端状のベルトからなる。加圧ローラ２１は定着ベルト２０の外周面に接触して、定着ベルト２０との間に定着ニップＮを形成する。ヒータ２２は定着ベルト２０を加熱する。ヒータホルダ２３はヒータ２２を保持する。ステー２４はヒータホルダ２３を支持する。サーミスタ２５は第１高熱伝導部材２８の温度を検知する。分離板４１は定着ニップＮを通過した用紙Ｐを定着ベルト２０から分離する。定着フレーム４０はこれらの部材をその内側に保持する。定着フレーム４０は金属材により形成され、接地されている。
【0021】
図２の紙面に直交する方向は定着ベルト２０、加圧ローラ２１、ヒータ２２、ヒータホルダ２３、ステー２４、第１高熱伝導部材２８、分離板４１等の長手方向であり、以下、この方向を単に長手方向と呼ぶ。なお、この長手方向は搬送される用紙の幅方向、定着ベルト２０のベルト幅方向、そして、加圧ローラ２１の軸方向でもある。定着装置に設けられる定着部材は、本発明の加熱装置に設けられる回転部材の一態様である。本実施形態の定着装置９には、この定着部材の具体例として定着ベルト２０が設けられる。また定着装置に設けられる加圧部材は、本発明の加熱装置に設けられる対向回転部材の一態様である。本実施形態の定着装置９には、この加圧部材の具体例として加圧ローラ２１が設けられる。
【0022】
定着ベルト２０は、例えば外径が２５ｍｍで厚みが４０～１２０μｍのポリイミド（ＰＩ）製の筒状基体を有している。定着ベルト２０の最表層には、耐久性を高めて離型性を確保するために、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが５～５０μｍの離型層が形成される。基体と離型層の間に厚さ５０～５００μｍのゴム等からなる弾性層を設けてもよい。また、定着ベルト２０の基体はポリイミドに限らず、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂やニッケル（Ｎｉ）、ＳＵＳなどの金属基体であってもよい。定着ベルト２０の内周面に摺動層としてポリイミドやＰＴＦＥなどをコートしてもよい。
【0023】
加圧ローラ２１は、例えば外径が２５ｍｍである。加圧ローラ２１は、その内側から、第一層としての芯金２１ａと、第二層としての弾性層２１ｂと、第三層としての表層２１ｃとを有する。中実の芯金２１ａは導電性材料により形成され、本実施形態では鉄製である。弾性層２１ｂは非導電性材料により形成され、本実施形態では厚みが３．５ｍｍのシリコーンゴムで形成される。弾性層２１ｂを非導電層とすることで、弾性層２１ｂに導電性を付与するためのフィラーなどの材料を添加する必要がなく、その弾性や伸縮性を確保できる。
【0024】
加圧ローラ２１が付勢手段によって定着ベルト２０側へ付勢されることで、加圧ローラ２１は定着ベルト２０を介してヒータ２２に圧接される。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に定着ニップＮが形成される。また、加圧ローラ２１は駆動手段によって回転駆動されるように構成されており、加圧ローラ２１が図２の矢印方向に回転すると、これに伴って定着ベルト２０が従動回転する。
【0025】
ヒータ２２は、定着ベルト２０の幅方向に渡って長手状に設けられた面状の加熱部材である。ヒータ２２は、板状の基材３０と、基材３０上に設けられた抵抗発熱体３１と、抵抗発熱体３１を被覆する絶縁層３２等で構成されている。また、ヒータ２２は、絶縁層３２側で定着ベルト２０の内周面に対して接触しており、抵抗発熱体３１から発された熱は、絶縁層３２を介して定着ベルト２０へと伝達される。ただし、ヒータ２２が定着ベルト２０の内周面に接触する、というのは、均熱板などの他の導電性の部材を介した接触であってもよい。ヒータ２２に対して電源２００（図１１参照）からＡＣ電圧を印加することにより、主に抵抗発熱体３１が発熱する。本実施形態では、抵抗発熱体３１や絶縁層３２が基材３０の定着ベルト２０側（定着ニップＮ側）に設けられているが、反対に、抵抗発熱体３１や絶縁層３２を基材３０のヒータホルダ２３側に設けてもよい。その場合、抵抗発熱体３１の熱が基材３０を介して定着ベルト２０に伝達されることになるため、基材３０は窒化アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料で構成されることが望ましい。また、基材３０を熱伝導率の高い材料で構成することで、抵抗発熱体３１を基材３０の定着ベルト２０側とは反対側に配置しても、定着ベルト２０を十分に加熱することが可能である。
【0026】
ヒータホルダ２３およびステー２４は、定着ベルト２０の内周側に配置されている。ステー２４は、金属製のチャンネル材で構成され、その両端部分が定着装置９の両側板に支持されている。ステー２４によってヒータホルダ２３およびヒータ２２が支持されることで、加圧ローラ２１が定着ベルト２０に加圧された状態で、ヒータ２２が加圧ローラ２１の押圧力を確実に受けとめることができる。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に定着ニップＮを安定的に形成される。本実施形態では、ヒータホルダ２３の熱伝導率は基材３０よりも小さく設けられる。
【0027】
なお、ステー２４がヒータホルダ２３を支持するとは、加圧ローラ２１の加圧方向（図の左右方向）に延在した部分、あるいは、厚みを持った部分を有するステー２４が、ヒータホルダ２３に対して、加圧ローラ２１と反対側（図の左側）から当接することをいう。これにより、加圧ローラ２１からの加圧力によるヒータホルダ２３の撓み（本実施形態では、特に長手方向の撓み）を抑制できる。ただし、上記の当接には、ステー２４がヒータホルダ２３に直接当接している場合に限らず、他の部材を介して当接する場合も含む。「他の部材を介した当接」とは、図の左右方向において、ステー２４とヒータホルダ２３との間に他の部材が挟まれ、かつ、少なくともその一部が対応する位置で、ステー２４が他の部材に当接し、他の部材がヒータホルダ２３に当接する状態を指す。また、上記の加圧方向に延在する、とは、加圧ローラ２１の加圧方向と同一の方向に限らず、加圧ローラ２１の加圧方向から、ある程度の角度をもった方向へ延在する場合も含む。これらの場合でも、ステー２４が、加圧ローラ２１からの加圧力に抗してヒータホルダ２３の撓みを抑制できることはもちろんである。
【0028】
ヒータホルダ２３は、ヒータ２２の熱によって高温になりやすいため、耐熱性の材料で形成されることが望ましい。例えば、ヒータホルダ２３をＬＣＰなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で形成した場合は、ヒータ２２からヒータホルダ２３への伝熱が抑制される。これにより、ヒータ２２が効率的に定着ベルト２０を加熱することができる。
【0029】
また、ヒータホルダ２３には、定着ベルト２０をガイドするガイド部２６が設けられている。ガイド部２６は、ヒータ２２のベルト回転方向の上流側（図２におけるヒータ２２の下側）と下流側（図２におけるヒータ２２の上側）とにそれぞれ設けられている。また、上流側と下流側のガイド部２６は、ヒータ２２の長手方向に渡って間隔をあけて複数配置されている。各ガイド部２６は、略扇型に形成されており、定着ベルト２０の内周面に対向するようにベルト周方向に延在する円弧状又は凸曲面状のベルト対向面２６０を有する。
【0030】
ヒータホルダ２３は長手方向に複数の開口部２３ａを有する。開口部２３ａはヒータホルダ２３の厚み方向に貫通した開口部である。この開口部２３ａに、サーミスタ２５や後述するサーモスタットが設けられる。これらのサーミスタ２５やサーモスタットは、バネ２９により加圧されて第１高熱伝導部材２８の裏面に押し当てられている。ただし、第１高熱伝導部材２８（および後述する第２高熱伝導部材）にも同様に開口部を設け、サーミスタ２５やサーモスタットが基材３０の裏面に押し当てられる構成としてもよい。
【0031】
分離板４１は金属材により形成され、例えば防錆加工した鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属板を加工することにより得られる。分離板４１の長手方向の幅は定着装置９が対応する最大幅の用紙よりも大きく設けられる。
【0032】
第１高熱伝導部材２８は基材よりも熱伝導率の高い部材により構成される。本実施形態では、第１高熱伝導部材２８は板状のアルミニウムにより構成される。その他、例えば銅や銀、グラフェン、グラファイトにより第１高熱伝導部材２８を構成してもよい。第１高熱伝導部材２８を板状とすることにより、ヒータホルダ２３や第１高熱伝導部材２８に対するヒータ２２の位置精度を向上させることができる。
【0033】
次に、上記の熱伝導率の算出方法について説明する。熱伝導率を算出する際には、まず、対象の物体の熱拡散率を測定し、この熱拡散率を用いて熱伝導率を算出する。
【0034】
熱拡散率の計測は、熱拡散率・熱伝導率測定装置（商品名：ａｉ－Ｐｈａｓｅ Ｍｏｂｉｌｅ １ｕ、株式会社アイフェイズ性）を用いた。
【0035】
上記熱拡散率を熱伝導率に換算するためには、密度と比熱容量の値が必要である。 密度の計測には、乾式自動密度計（商品名：Ａｃｃｕｐｙｃ １３３０、株式会社島津製作所製）を用いた。 また、比熱容量の計は、示差走査型熱量測定装置（商品名：商品名：ＤＳＣ－６０ 株式会社島津製作所製）を用い、比熱容量が既知の基準物質としてサファイアを用いて測定した。本実施例では比熱容量測定を５回行い、５０℃における平均値を用いた。密度および比熱容量をそれぞれρ、Ｃとすると、上記熱拡散率測定で得られた熱拡散率αとから、熱伝導率λは、以下の式（１）により得ることができる。
【0036】
【数1】
【0037】
本実施形態に係る定着装置９において、印刷動作が開始されると、加圧ローラ２１が回転駆動され、定着ベルト２０が従動回転を開始する。このとき、定着ベルト２０の内周面がガイド部２６のベルト対向面２６０に接触してガイドされることで、定着ベルト２０は安定してかつ円滑に回転する。また、ヒータ２２の抵抗発熱体３１に電力が供給されることで、定着ベルト２０が加熱される。そして、定着ベルト２０の温度が所定の目標温度（定着温度）に到達した状態で、図２に示すように、未定着トナー画 像が担持された用紙Ｐが、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間（定着ニップＮ）に搬送されることで、未定着トナー画像が加熱および加圧されて用紙Ｐに定着される。定着ベルト２０はヒータ２２に加熱される被加熱部材である。
【0038】
次に、本実施形態の定着装置に設けられる分離板４１およびその周辺の構成について、図２、図３、図４を用いてより詳細に説明する。図３は定着装置の平面図である。図２および図４は定着装置の側面断面図であり、図２は図３のＢ１－Ｂ１線断面図、図４は図３のＢ２－Ｂ２線断面図である。
【0039】
図２に示すように、本実施形態の分離板４１は、分離部４１１と、突き当て部４１２と、取付部４１３とを有する。突き当て部４１２は、分離部４１１を含む分離板４１の本体部から枝分かれした部分であり、定着ベルト２０の定着ニップＮよりも定着ベルト２０の回転方向下流側であって、定着ニップＮからより離れた位置に当接する部分である。取付部４１３は分離板４１の分離部４１１とは反対側の端部に設けられる。
【0040】
図３に示すように、取付部４１３は分離板４１の長手方向の両側に設けられる。また定着フレーム４０は、分離板４１の取付部４１３を保持するための一対の保持ピン４０１を有する。そして、一方の保持ピン４０１に、抵抗体としてのカラー４２が設けられる。カラー４２は保持ピン４０１の端部に被せるようにして取り付けられる。また、他方の保持ピン４０１には、絶縁部材としての第２のカラー４３が設けられる。第２のカラー４３は絶縁材により形成される。
【0041】
図２に示すように、取付部４１３はカラー４２の外周面を覆うようにしてカラー４２に嵌め込まれる。つまり、分離板４１は、カラー４２を介して定着フレーム４０の保持ピン４０１に取り付けられる。分離板４１は、カラー４２および保持ピン４０１に対して回転可能に設けられる。
【0042】
カラー４２は導電性の樹脂材料により形成され、その体積抵抗値が１００ｋΩ以上に設定される。これにより、画像形成装置の電源電圧が１００Ｖとした時に、カラー４２に流れる電流値を電気用品安全法の別表１２の第七条第２項で定められる１．０ｍＡ以下にすることができる。なお、カラー４２の体積抵抗値は、カラー４２の表面と保持ピン４０１の露出部にそれぞれ１００Ｖの電圧を印加し、１０ｓｅｃ経過後にカラー４２を流れる電流値を測定することで算出できる。
【0043】
図４に示すように、付勢部材としてのトーションスプリング４４の一端がカラー４２に取り付けられる。つまり、トーションスプリング４４は、カラー４２を介して定着フレーム４０の保持ピン４０１に取り付けられる。
トーションスプリング４４は、カラー４２に取り付けられた部分との反対側の端部が分離板４１に固定される。トーションスプリング４４は、分離板４１を定着ベルト２０側である図４の矢印方向へ付勢する。これにより、図２に示す分離板４１の突き当て部４１２が定着ベルト２０の外周面に接触する。
トーションスプリング４４は、カラー４２に取り付けられた部分との反対側の端部が分離板４１に固定される。トーションスプリング４４は、分離板４１を定着ベルト２０側である図４の矢印方向へ付勢する。これにより、図２に示す分離板４１の突き当て部４１２が定着ベルト２０の外周面に接触する。
【0044】
ところで、分離板４１による用紙Ｐの分離性能を確保するために、分離板４１の先端部を定着ニップＮの用紙搬送方向下流側端部により近い位置に設けることが必要である。これに対して、本実施形態のように分離板４１を金属材によって形成することにより、分離板４１の寸法精度を高め、分離板４１の先端部を定着ニップＮの用紙搬送方向下流側端部により近づけることができる。
【0045】
しかし一方で、分離板４１の先端部を定着ニップＮに近づけることにより、分離板４１の先端部が定着ベルト２０に接触してしまうおそれがある。例えば、図５（ａ）に示す本実施形態と異なる定着装置９’では、分離板４１’が定着ニップＮの用紙搬送方向下流側端部に近接して設けられる。そして、定着ベルト２０が加熱されて定着ニップＮに通紙された後、ヒータ２２による加熱が停止して放置されると、定着ベルト２０の定着ニップＮの部分で癖付きが生じて図５（ｂ）に示すように変形する。この癖付きは、定着ベルト２０の定着ニップＮの部分とその他の部分の冷却速度の違いにより生じ、特に加圧ローラ２１による定着ベルト２０に対する加圧によって助長される。この定着ベルト２０の変形により定着ベルト２０に分離板４１’の先端部が接触し、定着ベルト２０表層の摩耗や傷、分離板４１’先端部におけるトナーや紙粉の固着を引き起こしてしまう。
【0046】
これに対して本実施形態の定着装置９で、図６のように定着ベルト２０の癖付きが生じた場合には、定着ベルト２０の変形に突き当て部４１２が追従して分離板４１の位置が変化する。つまり、突き当て部４１２が定着ベルト２０の所定の位置に当接した状態が維持される。これにより、分離部４１１の先端部と定着ベルト２０の外周面との間にはある一定の隙間Ａが形成され、分離部４１１の先端部が定着ベルト２０に接触しない。従って、定着ベルト２０表層の摩耗や傷、分離板４１先端部におけるトナーや紙粉の固着を防止できる。なお、トーションスプリング４４が分離板４１を定着ベルト２０側へ付勢することにより、突き当て部４１２が定着ベルト２０の外周面に安定して接触する。
【0047】
しかし、このように導電性の分離板４１が定着ベルト２０に接触する構成では、ヒータ２２側から分離板４１、そして定着フレーム４０へ電流が流れることで、ヒータ２２の発熱量を変動させる、画像形成装置内の電子部品に悪影響を与えてしまう、画像形成装置内の所定の部品が帯電してトナーが付着し、部品の汚れやジャム処理時などの作業者の汚れの原因となってしまう、等の不具合を生じてしまう。
【0048】
【0049】
図７に示すように、交流電圧が印加されるヒータ２２の導体層と定着ベルト２０との間は、厚さが０．１ｍｍよりも小さい絶縁層３２により基礎絶縁されている。しかし、絶縁層３２が破損すると、ヒータ２２と定着ベルト２０が導通し、定着ベルト２０、分離板４１を介して、定着フレーム４０側へ電流が流れてしまう。これにより、上記のような不具合が生じる。一方、例えば加熱体としてハロゲンヒータを用いた定着装置では、通電されるフィラメントが、絶縁層であるガラス管に覆われた構成をしている。このガラス管は厚みが０．４ｍｍ以上あり、ハロゲンヒータと定着ベルト２０との間を強化絶縁することができる。また、ハロゲンヒータと定着ベルト２０とは非接触である。従って、上記のような不具合が生じにくい。
【0050】
これに対して本実施形態では、図８に示すように、分離板４１と定着フレーム４０との間にカラー４２を設けることにより、分離板４１と定着フレーム４０との間に一定の絶縁性を確保できる。また、トーションスプリング４４と定着フレーム４０との間にカラー４２を設けることにより、トーションスプリング４４と定着フレーム４０との間に一定の絶縁性を確保できる。これらにより、ヒータ２２から、定着ベルト２０、分離板４１を介して、あるいは分離板４１およびトーションスプリング４４を介して、定着フレーム４０側へ流れる電流を抑制できる。従って、ヒータ２２の発熱量の変動や画像形成装置内の電子部品への悪影響、そして、画像形成装置内の部品の汚れなどを抑制できる。またカラー４２を絶縁材により形成する場合と比較すると、分離板４１に電荷が溜まることも防止できる。特に、カラー４２の体積抵抗値を１００ｋΩ以上に設定することで、分離板４１あるいはトーションスプリング４４から、定着フレーム４０側へ流れる電流を制限し、上記の不具合を防止する効果を効果的に得るとともに、分離板４１に電荷が溜まることを防止する効果を得ることができる。
【0051】
また、分離板４１と定着フレーム４０との間、および、トーションスプリング４４と定着フレーム４０との間に、基礎絶縁相当の沿面距離および空間距離を設けることが好ましい。具体的には、沿面距離２．５ｍｍあるいは空間距離２．２ｍｍ以上を設けることが好ましい。本実施形態では、分離板４１と定着フレーム４０との間の沿面距離あるいは空間距離は、分離板４１の取付部４１３から定着フレーム４０の保持ピン４０１の露出部までの距離である、図３の距離Ｌ１にカラー４２の厚みを加えた距離である。トーションスプリング４４と定着フレーム４０との間の沿面距離あるいは空間距離は、トーションスプリング４４のカラー４２に対する取り付け部分から保持ピン４０１の露出部までの距離である、図３の距離Ｌ２にカラー４２の厚みを加えた距離である。これらの距離を２．５ｍｍ以上とすることにより、分離板４１と定着フレーム４０との間、あるいは、トーションスプリング４４と定着フレーム４０との間に、基礎絶縁相当の絶縁性を確保できる。なお、上記の「カラー４２の厚み」とは、図２に示すカラー４２の内周面と外周面と間の径方向の距離Ｌ３に相当する距離である。ただし、この「カラー４２の厚み」は厳密には図２の断面位置における距離ではなく、カラー４２の図３の左側の端部（距離Ｌ１あるいは距離Ｌ２の一番左端）における距離Ｌ３に相当する距離である。
【0052】
また本実施形態では、分離板４１の突き当て部４１２を定着ベルト２０に接触させる位置を、通紙領域よりも用紙幅方向の外側に設ける。具体的には、突き当て部４１２は図３の断面線Ｂ１－Ｂ１の位置で定着ベルト２０に接触しており（図２参照）、この位置は図３に示す通紙領域Ｃよりも長手方向の外側である。これにより、通紙領域内における定着ベルト２０の摩耗や突き当て部４１２との間でのトナーや紙粉の固着を防止できる。なお、通紙領域Ｃは記録媒体の通過領域のことであり、本実施形態では、定着装置９が対応する最大幅の用紙の通紙領域のことである。また用紙幅方向とは、図３の左右方向で、用紙の搬送方向に直交し、かつ、用紙の面に沿う方向である。
【0053】
また図９に示すように、ヒータ２２と定着ベルト２０の内面との間に均熱板４５を有する構成に対しても、同様に前述の定着フレーム４０、分離板４１、カラー４２、トーションスプリング４４などの構成を適用できる。均熱板４５はアルミや銅などの導電性材料により形成される。本実施形態においても、分離板４１と定着フレーム４０との間、および、トーションスプリング４４と定着フレーム４０との間に一定の絶縁性を確保できる。
【0054】
図１０は、本実施形態に係るヒータの平面図である。
【0055】
図１０に示すように、板状の基材３０の表面には、複数（４つ）の抵抗発熱体３１と、導電体としての給電線３３Ａ、３３Ｂと、第１電極部３４Ａおよび第２電極部３４Ｂとが設けられる。ただし、抵抗発熱体３１の数は本実施形態に限らない。
【0056】
なお、ヒータ２２等の長手方向（図２の紙面に直交する方向）は、本実施形態では、図１０に示すように、複数の抵抗発熱体３１の配列方向Ｘでもある。以下、この方向を単に配列方向とも呼ぶ。また、配列方向に交差する方向（本実施形態では垂直な方向）で、基材３０の厚み方向と異なる方向である図１０の上下方向Ｙを複数の抵抗発熱体３１の配列方向に交差する方向、あるいは、単に配列交差方向とも呼ぶ。配列交差方向Ｙは、基材３０の抵抗発熱体３１を設けた面に沿う方向であり、ヒータ２２の短手方向、あるいは、定着装置９に通紙される用紙の搬送方向でもある。
【0057】
複数の抵抗発熱体３１によって、配列方向に複数に分割された発熱部３５が構成されている。各抵抗発熱体３１は、基材３０の配列方向一方側端部（図１０の左端）に設けられた一対の電極部３４Ａ、３４Ｂに対して、給電線３３Ａ，３３Ｂを介して電気的に並列に接続されている。給電線３３Ａ，３３Ｂは、抵抗発熱体３１よりも抵抗値の小さい導体で構成されている。互いに隣り合う抵抗発熱体３１同士の隙間は、抵抗発熱体３１間の絶縁性を確保する観点から、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．４ｍｍ以上がさらに好ましい。また、互いに隣り合う抵抗発熱体３１同士の隙間は、大きすぎると、その隙間の部分で温度低下が生じやすくなる。このため、配列方向に渡る温度ムラを抑制する観点から、上記隙間は５ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がさらに好ましい。
【0058】
抵抗発熱体３１は、ＰＴＣ（正の温度抵抗係数）特性を有する材料で構成されており、温度が上昇すると抵抗値が上昇（ヒータ出力が低下）する特徴がある。本実施形態では、抵抗発熱体３１の温度抵抗係数を５００ｐｐｍとした。
【0059】
抵抗発熱体３１がＰＴＣ特性を有すること、および、配列方向に分割された発熱部３５の構成により、小サイズ用紙を通紙時の定着ベルト２０の過昇温を防止できる。つまり、発熱部３５の全体幅よりも幅の小さい用紙を通紙した場合、紙幅より外側の領域では用紙によって定着ベルト２０の熱が奪われないため、その部分に相当する抵抗発熱体３１の温度が上昇する。抵抗発熱体３１にかかる電圧は一定なので、紙幅より外側の抵抗発熱体３１の温度が上昇し、その抵抗値が上昇すると、反対に出力（発熱量）が相対的に低下し、端部温度上昇が抑制される。また、複数の抵抗発熱体３１が電気的に並列接続されていることで、印刷スピードを維持したまま非通紙部温度上昇を抑制することができる。なお、発熱部３５を構成する発熱体は、ＰＴＣ特性を有する抵抗発熱体以外のものであってもよい。また、抵抗発熱体は、ヒータ２２の配列交差方向に複数列に配置されていてもよい。
【0060】
抵抗発熱体３１は、例えば、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）やガラス粉末などを調合したペーストをスクリーン印刷等により基材３０に塗工し、その後、当該基材３０を焼成することによって形成することができる。本実施形態では、抵抗発熱体３１の抵抗値を常温で８０Ωとしている。抵抗発熱体３１の材料は、前述したもの以外に、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）の抵抗材料を用いてもよい。給電線３３や電極部３４の材料は、銀（Ａｇ）もしくは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）をスクリーン印刷等で形成することができる。給電線３３は、抵抗発熱体３１よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。
【0061】
基材３０の材料としては、耐熱性および絶縁性に優れるアルミナや窒化アルミニウムなどのセラミックや、ガラス、マイカなどの非金属材料が好ましい。本実施形態では、配列交差方向の幅８ｍｍ、配列方向の幅２７０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのアルミナ基材を使用している。他に、金属などの導電材料に絶縁性材料を積層したもので、基材３０を構成してもよい。基材３０の金属材料としては、アルミニウムやステンレスなどが低コストで好ましい。基材３０をステンレス板により構成することで、熱応力による割れを抑制できる。また、ヒータ２２の均熱性を向上し画像品位を高めるために、基材３０を銅、グラファイト、グラフェンなどの高熱伝導率の材料で構成してもよい。
【0062】
絶縁層３２は、例えば厚さ７５μｍの耐熱性ガラスで構成される。絶縁層３２によって抵抗発熱体３１と給電線３３とを被覆し、これらを絶縁・保護すると共に、定着ベルト２０との摺動性を維持する。
【0063】
図１１は、本実施形態に係るヒータへの電力供給回路を示す図である。
【0064】
図１１に示すように、本実施形態では、各抵抗発熱体３１に電力を供給するための電力供給回路が、交流電源２００とヒータ２２の電極部３４Ａ，３４Ｂとを電気的に接続することで構成されている。また、電力供給回路には、供給電力量を制御するトライアック２１０が設けられている。各抵抗発熱体３１への供給電力量は、サーミスタ２５の検知温度に基づいて制御部２２０がトライアック２１０を介して制御する。制御部２２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を包含するマイクロコンピュータで構成される。
【0065】
本実施形態では、サーミスタ２５が、最小通紙幅内であるヒータ２２の配列方向中央領域と、ヒータ２２の配列方向一端部側とに、それぞれ配置されている。さらに、ヒータ２２の配列方向一端部側には、抵抗発熱体３１の温度が所定温度以上となった場合に、抵抗発熱体３１への電力供給を遮断する電力遮断手段としてのサーモスタット２７が配置されている。サーミスタ２５およびサーモスタット２７は、第１高熱伝導部材２８に接触してその温度を検知する。
【0066】
本実施形態では、第１電極部３４Ａおよび第２電極部３４Ｂが配列方向の同じ側に設けられるが、それぞれ異なる側に設けられていてもよい。また抵抗発熱体３１は、本実施形態の形状に限らない。例えば図１２に示すように、抵抗発熱体３１は長方形状であってもよいし、図１３に示すように、抵抗発熱体３１が線状部からなり、この線状部を折り返して略平行四辺形状をなす構成であってもよい。また図１２に示すように、ブロック状の抵抗発熱体３１の部分から給電線３３の側に伸びる部分（配列交差方向に伸びる部分）は、抵抗発熱体３１の一部であってもよいし、給電線３３と同じ材料により構成されていてもよい。
【0067】
図１４は定着ベルト２０の配列方向の温度分布を示す図である。（ａ）図がヒータ２２の配置を示す図である。（ｂ）図は縦軸が定着ベルト２０の温度Ｔを示し、横軸が定着ベルト２０の配列方向の各位置を表している。
【0068】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、ヒータ２２に設けられる複数の抵抗発熱体３１は配列方向に分割されており、抵抗発熱体３１同士の分割領域Ｂが形成される。別の言い方をすると、ヒータ２２に設けられる複数の抵抗発熱体３１は間隔Ｂを置いて配置される。以下、分割領域としての範囲Ｂを間隔Ｂと呼ぶ。間隔Ｂでは、抵抗発熱体３１が占める面積がその他の部分よりも小さくなり、発熱量が小さくなる。これにより、間隔Ｂにおける定着ベルト２０の温度がその他の部分よりも小さくなり、定着ベルト２０の配列方向の温度ムラの原因となる。また、分割領域である間隔Ｂの周辺の領域を含む拡大分割領域Ｃ（以下、単に領域Ｃと呼ぶ）においても、ヒータ２２や定着ベルト２０の温度が小さくなる。なお、ヒータ２２の温度も、同様に間隔Ｂでの温度が小さくなる。ここで、図１４（ａ）の拡大図に示すように、間隔Ｂは、ヒータ２２の主たる発熱部分である抵抗発熱体３１が配列方向に分割された部分全体を含む配列方向領域を意味する。また、間隔Ｂに加えて、抵抗発熱体３１の接続部３１１に対応する範囲を含む領域を領域Ｃとする。この接続部３１１は、抵抗発熱体３１のうち、配列交差方向に延在し、各給電線３３Ａ、３３Ｂに接続される部分を指す。
【0069】
図１５に示すように、図１２に示した長方形状の抵抗発熱体３１を有するヒータ２２においても、間隔Ｂの温度がその他の部分よりも小さくなる。また図１６に示す形状の抵抗発熱体３１を有するヒータ２２においても、間隔Ｂの温度がその他の部分よりも小さくなる。さらに、図１７に示すように、図１３に示す形状の抵抗発熱体３１を有するヒータ２２においても、間隔Ｂの温度がその他の部分よりも小さくなる。ただし、図１４や図１６、図１７のように、隣り合う抵抗発熱体３１同士を配列方向にオーバーラップさせることで、間隔Ｂのその他の部分に対する温度落ち込みを抑制できる。
【0070】
本実施形態では、上記の間隔における温度落ち込みを抑制して、定着ベルト２０の配列方向の温度ムラを抑制するために、前述した第１高熱伝導部材２８を設けている。以下、第１高熱伝導部材２８についてより詳細に説明する。
【0071】
図２に示すように、第１高熱伝導部材２８は、図２の左右方向において、ヒータ２２とステー２４との間に配置され、特にヒータ２２とヒータホルダ２３との間に挟まれる。つまり第１高熱伝導部材２８は、一方の面を基材３０の裏面に当接させ、他方の面をヒータホルダ２３に当接させる。
【0072】
ステー２４は、ヒータ２２などの厚み方向に延在する二つの垂直部２４ａの当接面２４ａ１をヒータホルダ２３に当接させ、ヒータホルダ２３、第１高熱伝導部材２８、ヒータ２２を支持する。配列交差方向（図２の上下方向）において、当接面２４ａ１は抵抗発熱体３１が設けられる範囲よりも外側に設けられる。これにより、ヒータ２２からステー２４への伝熱を抑制でき、ヒータ２２が定着ベルト２０を効率よく加熱できる。
【0073】
図１８に示すように、第１高熱伝導部材２８は、その厚みが０．３ｍｍ、配列方向の長さが２２２ｍｍ、配列交差方向の幅が１０ｍｍの板材により構成される。本実施形態では第１高熱伝導部材２８は単一の板材により構成されるが、複数の部材からなってもよい。なお、図１８では図２のガイド部２６の記載を省略している。
【0074】
第１高熱伝導部材２８は、ヒータホルダ２３の凹部２３ｂに嵌め込まれ、その上からヒータ２２が取り付けられることで、ヒータホルダ２３とヒータ２２とに挟み込まれて保持される。本実施形態では、第１高熱伝導部材２８の配列方向の幅がヒータ２２の配列方向の幅と略同じに設けられる。第１高熱伝導部材２８およびヒータ２２は、凹部２３ｂを形成する配列方向の両側壁（配列方向規制部）２３ｂ１により、配列方向の移動を規制される。このように、第１高熱伝導部材２８の定着装置９内での配列方向の位置ズレを規制することで、配列方向の狙いの範囲に対して熱伝導効率を向上させることができる。また、第１高熱伝導部材２８およびヒータ２２は、凹部２３ｂを形成する配列交差方向の両側壁（配列交差方向規制部）２３ｂ２により、配列交差方向の移動を規制される。
【0075】
第１高熱伝導部材２８を設ける配列方向の範囲は上記に限らない。例えば図１９に示すように、配列方向の発熱部３５に対応する範囲のみに第１高熱伝導部材２８を設けてもよい（図１９のハッチング部参照）。また、図２０に示すように、配列方向の間隔Ｂに対応する位置で、その全域のみに第１高熱伝導部材２８を設けることもできる。なお、図２０では便宜上、抵抗発熱体３１と第１高熱伝導部材２８を図２０の上下方向にずらして示しているが、両者は配列交差方向のほぼ同じ位置に配置される。ただし、これに限るものではなく、第１高熱伝導部材２８が抵抗発熱体３１の配列交差方向の一部に設けられていたり、後述の図２１のように配列交差方向の全体を覆うようにして設けられていてもよい。さらに、図２１に示すように、第１高熱伝導部材２８を、配列方向の間隔Ｂに対応する位置に加えて、その間隔Ｂを間にはさむ両側の抵抗発熱体３１にまたがって設けることもできる。この、両側の抵抗発熱体３１にまたがって設ける、とは、第１高熱伝導部材２８が両側の抵抗発熱体３１と配列方向の位置が少なくとも一部重なることを言う。なお、ヒータ２２の全ての間隔Ｂに対応して第１高熱伝導部材２８を設けてもよいし、例えば図２１のように間隔Ｂの１箇所に対応する位置にだけ第１高熱伝導部材２８を設けるように、一部の間隔Ｂに対応する位置にだけ第１高熱伝導部材２８を設けてもよい。ここで、配列方向の間隔Ｂに対応する位置に設ける、とは、間隔Ｂと配列方向に少なくともその一部が重なることを言う。
【0076】
加圧ローラ２１の加圧力により、第１高熱伝導部材２８はヒータ２２とヒータホルダ２３との間に挟み込まれてこれらの部材に密着する。第１高熱伝導部材２８がヒータ２２に接触することにより、ヒータ２２の配列方向の熱伝導効率が向上する。そして、第１高熱伝導部材２８が、配列方向において、ヒータ２２の間隔Ｂに対応する位置に設けられることで、間隔Ｂにおける熱伝導効率を向上させることができ、配列方向の間隔Ｂの位置へ伝達される熱量を増やし、配列方向の間隔Ｂにおける温度を上昇させることができる。従って、ヒータ２２の配列方向の温度ムラを抑制できる。これにより、定着ベルト２０の配列方向の温度ムラを抑制できる。従って、用紙に定着される画像の定着ムラや光沢ムラを抑制できる。あるいは、間隔Ｂにおいて十分な定着性能を確保するために、ヒータ２２による余分な加熱をする必要が無くなり、定着装置９の省エネ化を実現できる。また、配列方向の発熱部３５全域にわたって第１高熱伝導部材２８を設けることにより、ヒータ２２による主な加熱領域（つまり、通紙される用紙の画像形成領域）全域において、ヒータ２２の伝熱効率を向上させ、ヒータ２２ひいては定着ベルト２０の配列方向の温度ムラを抑制できる。
【0077】
特に本実施形態では、上記の第１高熱伝導部材２８の構成と前述したＰＴＣ特性を有する抵抗発熱体３１との組み合わせにより、小サイズ用紙通紙時の非通紙領域による過昇温を効果的に抑制できる。つまり、ＰＴＣ特性により非通紙領域における抵抗発熱体３１の発熱量を抑制すると共に、温度が上昇した非通紙部の熱量を通紙部の側へ効率的に伝達することができ、非通紙領域による過昇温を効果的に抑制できる。
【0078】
また間隔Ｂの周辺においても、間隔Ｂの発熱量が小さいことによりその温度が小さくなるため、第１高熱伝導部材２８を配置することが好ましい。例えば本実施形態では、領域Ｃ（図１５参照）に対応する位置に第１高熱伝導部材２８を設けることにより、間隔Ｂおよびその周辺における配列方向の熱伝達効率を特に向上させ、ヒータ２２の配列方向の温度ムラをより抑制できる。特に本実施形態では、配列方向において、発熱部３５の全域にわたって第１高熱伝導部材２８が設けられる。これにより、ヒータ２２（定着ベルト２０）の配列方向の温度ムラをより抑制できる。
【0079】
次に、定着装置の異なる実施形態について説明する。
【0080】
図２２に示すように、本実施形態の定着装置９は、ヒータホルダ２３と第１高熱伝導部材２８との間に第２高熱伝導部材３６を有する。第２高熱伝導部材３６は、ヒータホルダ２３やステー２４、第１高熱伝導部材２８等の部材の積層方向（図２２の左右方向）において、第１高熱伝導部材２８と異なる位置に設けられる。より詳しくは、第２高熱伝導部材３６は第１高熱伝導部材２８に重ね合わせされて設けられる。なお、図２２は図２とは異なり、配列方向の第２高熱伝導部材３６が配置され、サーミスタ２５が配置されていない断面を示している。
【0081】
第２高熱伝導部材３６は基材３０よりも熱伝導率の高い部材、例えばグラフェンやグラファイトにより構成される。本実施形態では、第２高熱伝導部材３６は厚み１ｍｍのグラファイトシートにより形成される。ただし、第２高熱伝導部材３６をアルミニウムや銅、銀などの板材により形成してもよい。
【0082】
図２３に示すように、配列方向に部分的に設けられた各第２高熱伝導部材３６が、配列方向に複数配置される。ヒータホルダ２３の凹部２３ｂの第２高熱伝導部材３６が設けられる部分は、その他の部分よりもその深さが一段深く設けられている。第２高熱伝導部材３６は、配列方向の両側で、ヒータホルダ２３との間に隙間が設けられる。これにより、第２高熱伝導部材３６からヒータホルダ２３への伝熱を抑制し、ヒータ２２が定着ベルト２０を効率的に加熱できる。なお、図２３では図２のガイド部２６の記載を省略している。
【0083】
図２４に示すように、第２高熱伝導部材３６（ハッチング部参照）は、配列方向において、間隔Ｂに対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体３１の少なくとも一部に重なる位置に設けられ、特に本実施形態では、間隔Ｂ全域にわたって設けられる。ただし図２４（および後述の図２８）では、第１高熱伝導部材２８が、配列方向の発熱部３５に対応する領域のみに設けられる場合を示しているが、前述のようにこれに限らない。
【0084】
本実施形態のように、第１高熱伝導部材２８に加えて、配列方向の間隔Ｂに対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体３１の少なくとも一部に重なる位置に第２高熱伝導部材３６を設けることで、間隔Ｂにおける配列方向の熱伝達効率を特に向上させ、ヒータ２２の配列方向の温度ムラをより抑制できる。また、最も好ましくは、図２５に示すように、間隔Ｂに対応する位置でその全域にのみ第１高熱伝導部材２８および第２高熱伝導部材３６を設ける。これにより、間隔Ｂに対応する位置で、その他の領域と比較して特に熱伝達効率を向上させることができる。なお、図２５では便宜上、抵抗発熱体３１と第１高熱伝導部材２８そして第２高熱伝導部材３６を、図２５の上下方向にそれぞれずらして示しているが、これらは配列交差方向のほぼ同じ位置に配置される。ただし、これに限るものではなく、第１高熱伝導部材２８や第２高熱伝導部材３６が、抵抗発熱体３１の配列交差方向の一部に設けられていたり、配列交差方向の全体を覆うようにして設けられていてもよい。
【0085】
上記と異なる本発明の一実施形態では、第１高熱伝導部材２８および第２高熱伝導部材３６が上記グラフェンシートにより構成される。これにより、グラフェンの面に沿う所定の方向、つまり、厚み方向ではなく配列方向に熱伝導率の高い第１高熱伝導部材２８および第２高熱伝導部材３６を形成できる。従って、ヒータ２２や定着ベルト２０の配列方向の温度ムラを効果的に抑制できる。
【0086】
グラフェンは薄片状の粉体である。グラフェンは、図２６に示すように、炭素原子の平面状の六角形格子構造からなる。グラフェンシートとは、シート状のグラフェンであり、通常、単層である。炭素の単一層に不純物を含んでいてもよい。またグラフェンはフラーレン構造を有したものであってもよい。フラーレン構造は、一般的に、同数の炭素原子が５員環および６員環でかご状に縮環した多環体を形成してなる化合物として認識されており、例えば、Ｃ60、Ｃ70およびＣ80フラーレン又は３配位の炭素原子を有する他の閉じたかご状構造である。
【0087】
グラフェンシートは、人工物であり、例えば化学気相蒸着（ＣＶＤ）法で作製されうる。
【0088】
グラフェンシートには市販品を用いることができる。グラフェンシートの大きさ、厚み、あるいは後述するグラファイトシートの層数などは、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定される。
【0089】
また、グラフェンを多層化したグラファイトは大きな熱伝導異方性を持つ。グラファイトは、図２７に示すように、炭素原子の縮合六員環層面が平面状に広がった層を有し、この層が何重にも重なった結晶構造を有する。この結晶構造における炭素原子間は、層内での隣接する炭素原子同士は共有結合をなし、層間の炭素原子同士はファン・デル・ワールス結合をなす。そして、共有結合はファン・デル・ワールス結合に比べてその結合力が大きく、層内での結合と層間での結合とでは大きな異方性を持つ。つまり、第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６をグラファイトにより構成することで、第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６における配列方向の伝熱効率が厚み方向（つまり、部材の積層方向）に比べて大きくなり、ヒータホルダ２３への伝熱を抑制できる。従って、ヒータ２２の配列方向の温度ムラを効率よく抑制するとともに、ヒータホルダ２３側へ流出する熱を最小限に抑えることができる。また第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６をグラファイトにより構成することで、７００度程度まで酸化しない優れた耐熱性を第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６に持たせることができる。
【0090】
グラファイトシートの物性や寸法は、第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６に求められる機能に応じて適宜変更できる。例えば、高純度のグラファイトあるいは単結晶グラファイトを用いる、あるいは、グラファイトシートの厚みを大きくすることで、その熱伝導の異方性を高めることができる。また、定着装置９を高速化するために、厚みの小さいグラファイトシートを用いて定着装置９の熱容量を小さくしてもよい。また、定着ニップＮやヒータ２２の幅が大きい場合には、それに合わせて第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６の配列方向の幅を大きくしてもよい。
【0091】
機械的強度を高める観点から、グラファイトシートの層数は１１以上であることが好ましい。またグラファイトシートは部分的に単層と多層の部分とを含んでいてもよい。
【0092】
第２高熱伝導部材３６は、配列方向において、間隔Ｂ（さらに領域Ｃ）に対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体３１の少なくとも一部に重なる位置に設けられればよく、図２４の配置に限らない。例えば、図２８に示すように、第２高熱伝導部材３６Ａは、配列交差方向において、基材３０よりも配列交差方向の両側へ飛び出して設けられる。また第２高熱伝導部材３６Ｂは、配列交差方向において、抵抗発熱体３１が設けられる範囲に設けられる。第２高熱伝導部材３６Ｃは、間隔Ｂの一部に設けられる。
【0093】
また、図２９に示すように、本実施形態では、第１高熱伝導部材２８とヒータホルダ２３との間に厚み方向（図２９の左右方向）の隙間を設ける。つまり、ヒータホルダ２３のヒータ２２、第１高熱伝導部材２８、そして第２高熱伝導部材３６を配置するための凹部２３ｂ（図２３参照）の一部領域であって、配列方向の第２高熱伝導部材３６が設けられた部分以外の部分で、配列交差方向の一部領域に、凹部２３ｂの深さをその他の第１高熱伝導部材２８を受ける部分よりも深くする、断熱層としての逃げ部２３ｃを設ける。これにより、ヒータホルダ２３と第１高熱伝導部材２８との接触面積を最小限にとどめることができる。従って、第１高熱伝導部材２８からヒータホルダ２３への伝熱を抑制し、ヒータ２２が定着ベルト２０を効率的に加熱できる。なお、配列方向の第２高熱伝導部材３６が設けられる断面では、前述の実施形態の図２２のように、第２高熱伝導部材３６がヒータホルダ２３に当接する。
【0094】
また、特に本実施形態では、配列交差方向（図２９の上下方向）において、抵抗発熱体３１が設けられた範囲全域にわたって逃げ部２３ｃが設けられる。これにより、特に第１高熱伝導部材２８からヒータホルダ２３への伝熱を抑制し、ヒータ２２が定着ベルト２０を効率的に加熱できる。なお、断熱層として、逃げ部２３ｃのように空間を設ける構成の他、ヒータホルダ２３よりも熱伝導率の低い断熱部材を設ける構成であってもよい。
【0095】
さらに、以上の説明では、第２高熱伝導部材３６を第１高熱伝導部材２８とは異なる部材として設けたが、これに限らない。例えば、第１高熱伝導部材２８の間隔Ｂに対応する部分を、その他の部分よりも厚みを設けてもよい。
【0096】
これらの図２２あるいは図２９の実施形態においても、前述の実施形態と同様、前述の定着フレーム４０、分離板４１、カラー４２、トーションスプリング４４などの構成を適用できる。これにより、分離板４１と定着フレーム４０との間、および、トーションスプリング４４と定着フレーム４０との間に一定の絶縁性を確保できる。
【0097】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【0098】
【0099】
まず、図３０に示す定着装置９は、定着ベルト２０に対して加圧ローラ２１側とは反対側に、押圧ローラ６４が配置されている。この押圧ローラ６４とヒータ２２とが定着ベルト２０を挟んで加熱するように構成されている。一方、加圧ローラ２１側では、定着ベルト２０の内周にニップ形成部材６５が配置されている。ニップ形成部材６５は、ステー２４によって支持されている。ニップ形成部材６５と加圧ローラ２１とによって、定着ベルト２０を挟んで定着ニップＮを形成している。
【0100】
次に、図３１に示す定着装置９では、前述の押圧ローラ６４が省略されており、定着ベルト２０とヒータ２２との周方向接触長さを確保するために、ヒータ２２が定着ベルト２０の曲率に合わせて円弧状に形成されている。その他は、図３０に示す定着装置９と同じ構成である。
【0101】
図３０、図３１に示す実施形態においても、前述の定着フレーム４０、分離板４１、カラー４２、トーションスプリング４４などの構成を適用できる。これにより、分離板４１と定着フレーム４０との間、および、トーションスプリング４４と定着フレーム４０との間に一定の絶縁性を確保できる。
【0102】
最後に、図３２に示す定着装置９について説明する。定着装置９は、加熱アセンブリ９２、回転部材としての定着ローラ９３、対向部材である加圧アセンブリ９４からなる。加熱アセンブリ９２は、先の実施形態で説明したヒータ２２、第１高熱伝導部材２８、ヒータホルダ２３、ステー２４、加熱ベルト１２０等を有する。定着ローラ９３は、回転部材としての加熱ベルト１２０に対向して回転する対向回転部材である。また、定着ローラ９３は、第一層としての導電性の芯金９３ａと、第二層としての非導電性の弾性層９３ｂと、第三層としての導電性の表層９３ｃとで構成されている。また、定着ローラ９３に対して加熱アセンブリ９２側とは反対側に、加圧アセンブリ９４が設けられている。加圧アセンブリ９４は、ニップ形成部材９５とステー９６とを配置し、これらニップ形成部材９５とステー９６を内包するように、対向回転部材としての加圧ベルト９７を回転可能に配置している。そして、加圧ベルト９７と定着ローラ９３との間の定着ニップＮ２に用紙Ｐを通紙して加熱および加圧して画像を定着する。
【0103】
図３２の実施形態においても、定着ローラ９３に接触する分離板４１、前述の定着フレーム４０、カラー４２、トーションスプリング４４などの構成を適用することにより、分離板４１と定着フレーム４０との間、および、トーションスプリング４４と定着フレーム４０との間に一定の絶縁性を確保できる。
【0104】
また本発明に係る画像形成装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。
【0105】
さらに、本発明を適用する異なる画像形成装置の例を、図３３を用いて説明する。図３３に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、感光体ドラムなどからなる画像形成手段５０と、一対のタイミングローラ１５等からなる用紙搬送部と、給紙装置７と、定着装置９と、排紙装置１０と、読取部５１と、を備える。給紙装置７は複数の給紙トレイを備え、それぞれの給紙トレイが異なるサイズの用紙を収容する。
【0106】
読取部５１は原稿Ｑの画像を読み取る。読取部５１は、読み取った画像から画像データを生成する。給紙装置７は、複数の用紙Ｐを収容し、搬送路へ用紙Ｐを送り出す。タイミングローラ１５は搬送路上の用紙Ｐを画像形成手段５０へ搬送する。
【0107】
画像形成手段５０は、用紙Ｐにトナー像を形成する。具体的には、画像形成手段５０は、感光体ドラムと、帯電ローラと、露光装置と、現像装置と、補給装置と、転写ローラと、クリーニング装置と、除電装置とを含む。トナー像は、例えば、原稿Ｑの画像を示す。定着装置９は、トナー像を加熱および加圧して、用紙Ｐにトナー像を定着させる。トナー像の定着された用紙Ｐは、搬送ローラなどにより排紙装置１０へ搬送される。排紙装置１０は、画像形成装置１００の外部に用紙Ｐを排出する。
【0108】
次に、本実施形態の定着装置９について説明する。前述の実施形態の定着装置と共通する構成については、適宜その記載を省略する。
【0109】
図３４に示すように、定着装置９は、定着ベルト２０と、加圧ローラ２１と、ヒータ２２と、ヒータホルダ２３と、ステー２４と、サーミスタ２５と、第１高熱伝導部材２８、分離板４１等を備える。
【0110】
定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に定着ニップＮが形成される。定着ニップＮのニップ幅は１０ｍｍ、定着装置９の線速は２４０ｍｍ／ｓである。
【0111】
定着ベルト２０はポリイミドの基体と離型層とを備え、弾性層を有していない。離型層は、例えばフッ素樹脂からなる耐熱性のフィルム材からなる。定着ベルト２０の外径は約２４ｍｍである。
【0112】
加圧ローラ２１は、芯金２１ａと弾性層２１ｂと表層２１ｃとを含む。加圧ローラ２１の外径は２４～３０ｍｍで形成され、弾性層２１ｂの厚みは３～４ｍｍで形成される。
【0113】
ヒータ２２は、基材と、断熱層と、抵抗発熱体などを含む導体層と、絶縁層とを含み、全体の厚みが１ｍｍで形成される。また、ヒータ２２の配列交差方向の幅Ｙは１３ｍｍである。
【0114】
図３５に示すように、ヒータ２２の導体層は、複数の抵抗発熱体３１と、給電線３３と、電極部３４Ａ～３４Ｃとを備える。本実施形態においても、図３５の拡大図に示すように、複数の抵抗発熱体３１が配列方向に分割された分割領域としての間隔Ｂが形成される（ただし、図３５では拡大図の範囲のみで間隔Ｂを図示しているが、実際は全ての抵抗発熱体３１同士の間に間隔Ｂが設けられる）。抵抗発熱体３１により、三つの発熱部３５Ａ～３５Ｃが構成される。電極部３４Ａ，３４Ｂに通電することにより、発熱部３５Ａ，３５Ｃが発熱する。電極部３４Ａ，３４Ｃに通電することにより、発熱部３５Ｂが発熱する。例えば、小サイズ用紙に定着動作を行う場合には発熱部３５Ｂを発熱させ、大サイズ用紙に定着動作を行う場合には全ての発熱部に発熱させることができる。
【0115】
図３６に示すように、ヒータホルダ２３は、その凹部２３ｄにヒータ２２および第１高熱伝導部材２８を保持する。凹部２３ｄは、ヒータホルダ２３のヒータ２２側に設けられる。凹部２３ｄは、ヒータ２２のその他の面よりもステー２４側に凹となった基材３０に略平行な面２３ｄ１と、ヒータホルダ２３の配列方向両側（一方側でもよい）でヒータホルダ２３の内側に設けられた壁部２３ｄ２と、配列交差方向両側でヒータホルダ２３の内側に設けられた壁部２３ｄ３とにより構成される。ヒータホルダ２３はガイド部２６を有する。ヒータホルダ２３はＬＣＰ（液晶ポリマー）により形成される。
【0116】
図３７に示すように、コネクタ６０は、樹脂製（例えばＬＣＰ）のハウジングと、ハウジング内に設けられた複数のコンタクト端子等を備える。
【0117】
コネクタ６０は、ヒータ２２とヒータホルダ２３とを表側と裏側から一緒に挟むようにして取り付けられる。この状態で、各コンタクト端子が、ヒータ２２の各電極部に接触（圧接）することで、コネクタ６０を介して発熱部３５と画像形成装置に設けられた電源とが電気的に接続される。これにより、電源から発熱部３５へ電力が供給可能な状態となる。なお、各電極部３４は、コネクタ６０との接続を確保するため、少なくとも一部が絶縁層に被覆されておらず露出した状態となっている。
【0118】
フランジ５３は、定着ベルト２０の配列方向の両側に設けられ、定着ベルト２０の両端をベルトの内側から保持する。フランジ５３は定着装置９の筐体に固定される。フランジ５３はステー２４の両端に挿入される（図３７のフランジ５３からの矢印方向参照）。
【0119】
コネクタ６０のヒータ２２およびヒータホルダ２３に対する取り付け方向はヒータの配列交差方向である（図３７のコネクタ６０からの矢印方向参照）。コネクタ６０のヒータホルダ２３に対する取り付け時に、コネクタ６０とヒータホルダ２３との一方に設けた凸部が、他方に設けた凹部に係合し、凸部が凹部内を相対移動する構成としてもよい。またコネクタ６０は、配列方向のいずれか一方側であって、加圧ローラ２１の駆動モータが設けられる側とは反対側で、ヒータ２２およびヒータホルダ２３に取り付けられる。
【0120】
図３８に示すように、定着ベルト２０の内周面に対向して、定着ベルト２０の配列方向中央側と端部側にそれぞれサーミスタ２５が設けられる。サーミスタ２５により検知された定着ベルト２０の配列方向中央側と端部側のそれぞれの温度に基づいて、ヒータ２２を制御する。
【0121】
定着ベルト２０の内周面に対向して、定着ベルト２０の配列方向中央側と端部側にそれぞれサーモスタット２７が設けられる。サーモスタット２７により検知された定着ベルト２０の温度が定められた閾値を超えた場合には、ヒータ２２への通電を停止する。
【0122】
定着ベルト２０の配列方向両端には、定着ベルト２０の各端部を保持するフランジ５３が設けられる。フランジ５３はＬＣＰ（液晶ポリマー）により形成される。
【0123】
図３９に示すように、フランジ５３にはスライド溝５３ａが設けられる。スライド溝５３ａは、定着ベルト２０の加圧ローラ２１に対する接離方向に延在する。スライド溝５３ａには定着装置９の筐体の係合部が係合する。この係合部がスライド溝５３ａ内を相対移動することにより、定着ベルト２０は加圧ローラ２１に対する接離方向へ移動できる。
【0124】
以上の定着装置９においても、前述の定着フレーム４０、分離板４１、カラー４２、トーションスプリング４４などの構成を適用できる。これにより、分離板４１と定着フレーム４０との間、および、トーションスプリング４４と定着フレーム４０との間に一定の絶縁性を確保できる。
【0125】
記録媒体としては、用紙Ｐ（普通紙）の他、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート、プラスチックフィルム、プリプレグ、銅箔等が含まれる。
【符号の説明】
【0126】
１ 画像形成装置
９ 定着装置（加熱装置）
２０ 定着ベルト（回転部材あるいは定着部材）
２１ 加圧ローラ（対向回転部材あるいは加圧部材）
４０ 定着フレーム（筐体）
４１ 分離板（分離部材）
４１１ 分離部
４１２ 突き当て部
４１３ 取付部
４２ カラー（抵抗体）
４４ トーションスプリング（付勢部材）
４５ 均熱板（導電性の部材）
Ｃ 通紙領域（最大幅の記録媒体の通過領域）
９ 定着装置（加熱装置）
２０ 定着ベルト（回転部材あるいは定着部材）
２１ 加圧ローラ（対向回転部材あるいは加圧部材）
４０ 定着フレーム（筐体）
４１ 分離板（分離部材）
４１１ 分離部
４１２ 突き当て部
４１３ 取付部
４２ カラー（抵抗体）
４４ トーションスプリング（付勢部材）
４５ 均熱板（導電性の部材）
Ｃ 通紙領域（最大幅の記録媒体の通過領域）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0127】
【特許文献1】特許第６４２２５６３号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】