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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】P2024134760
(43)【公開日】2024-10-04
(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 20060101AFI20240927BHJP
【FI】
G03G15/20 510
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023045111
(22)【出願日】2023-03-22
(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】100090527
【弁理士】
【氏名又は名称】舘野 千惠子
(72)【発明者】
【氏名】池田 保
(72)【発明者】
【氏名】池淵 豊
(72)【発明者】
【氏名】古市 祐介
(72)【発明者】
【氏名】斎藤 聖治
(72)【発明者】
【氏名】岡本 潤
【テーマコード(参考)】
2H033
【Fターム(参考)】
2H033AA23
2H033AA32
2H033BA13
2H033BA25
2H033BA26
2H033BA31
2H033BB03
2H033BB05
2H033BB06
2H033BB18
2H033BB21
2H033BB29
2H033BB30
2H033BD03
(57)【要約】
【課題】導電性部材の回転による位置ずれを防止する構成を提供すること。
【解決手段】回転部材と、回転部材を加圧し、回転部材との間で定着ニップを形成する加圧部材と、回転部材の内側に接触する面状の加熱体と、加熱体を保持するとともに回転部材をガイドする保持部材(ヒータフォルダ23)と、保持部材を支持する支持部材(ステー24)と、接地され、回転部材の内面に接触する導電性部材(導電性部材40)と、を備える定着装置であって、支持部材に導電性部材の回転規制形状(例えば、凸形状24p)を設けた。
【選択図】図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転部材と、
前記回転部材を加圧し、前記回転部材との間で定着ニップを形成する加圧部材と、
前記回転部材の内側に接触する面状の加熱体と、
前記加熱体を保持するとともに前記回転部材をガイドする保持部材と、
前記保持部材を支持する支持部材と、
接地され、前記回転部材の内面に接触する導電性部材と、
を備える定着装置であって、
前記支持部材に前記導電性部材の回転規制形状を設けた
ことを特徴とする定着装置。
【請求項2】
前記回転規制形状は、複数である
ことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
【請求項3】
前記回転規制形状は、凸形状である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。
【請求項4】
前記回転規制形状は凹形状である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。
【請求項5】
前記回転規制形状は穴である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。
【請求項6】
前記回転規制形状は、凹形状と、凸形状と、穴とのうちの二以上の組み合わせである
ことを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。
【請求項7】
請求項1または2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、定着装置及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、定着ベルトの内面に接触し、定着ベルトを加熱する、加熱体としてのヒータ、定着ベルトを加圧する加圧ローラなどが設けられる。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】
ヒータにAC電圧を印加する構成では、ヒータに設けられた絶縁層や定着ベルトの表層がコンデンサと等価になり、定着ベルトを介して定着ニップに交流電圧が印加される。そして、用紙が転写ニップと定着ニップとの両方に接触している状態では、この交流電圧が、用紙を介して転写ニップに伝播する。これにより、交流電圧が転写電界に影響を与えて、転写画像に周期的な濃度ムラが生じる、いわゆるバンディング画像の原因となってしまう。特に、高湿環境下や用紙に薄紙を用いた場合等、用紙が低抵抗の場合には、上記の問題が顕著になる。
【0004】
これに対して、定着ベルトの内面に導電性部材を接触させ、この導電性部材を介して接地側へ電流を逃がす構成の定着装置が従来から存在する。例えば特許文献1では、金属ステーに一端を固定された導電性部材の他端を、定着ベルトの内面に接触させている。
【0005】
ところで、このように導電性部材を回転部材に接触させる構成では、支持部材としてのステーに導電性部材を組み付ける際に、導電性部材が動いてうまく固定できない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】
【0006】
本発明は、導電性部材の回転による位置ずれを防止する構成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】
【0007】
上述した課題を解決するために、本発明は、
回転部材と、
前記回転部材を加圧し、前記回転部材との間で定着ニップを形成する加圧部材と、
前記回転部材の内側に接触する面状の加熱体と、
前記加熱体を保持するとともに前記回転部材をガイドする保持部材と、
前記保持部材を支持する支持部材と、
接地され、前記回転部材の内面に接触する導電性部材と、
を備える定着装置であって、
前記支持部材に前記導電性部材の回転規制形状を設けたものとする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、導電性部材の回転による位置ずれを防止する構成を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
図2】定着装置の概略構成図である。
図3】バンディング画像の形成について説明する図である。
図4】導電性部材と定着ベルトとの接触状態例を説明する模式図であり、(a)は、導電性部材の正常位置を示し、(b)は、導電性部材の傾斜位置の一例を示す。
図5】ステーに回転規制形状としての凸形状を設けたときの、ステーと導電性部材との取り付け例を説明する図である。
図6】ステーに回転規制形状としての凹形状を設けたときの、ステーと導電性部材との取り付け例を説明する図である。
図7】ステーに回転規制形状としての凹形状を設けたときの、ステーと導電性部材との取り付けの他の例を説明する図である。
図8】ステーに回転規制形状としての凹形状を設けたときの、ステーと導電性部材との取り付けのさらに他の例を説明する図である。
図9】ステーに回転規制形状としての穴を設けたときの、ステーと導電性部材との取り付け例を説明する図である。
図10】ステーに回転規制形状としての凸形状と穴とを設けたときの、ステーと導電性部材との取り付け例を説明する図である。
図11】ステーに回転規制形状としての凸形状と凹形状とを設けたときの、ステーと導電性部材との取り付け例を説明する図である。
図12】ヒータの平面図である。
図13】ヒータへの電力供給を示す図である。
図14図12と抵抗発熱体の形状が異なるヒータの平面図である。
図15図12図14と抵抗発熱体の形状が異なるヒータの平面図である。
図16】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17図14のヒータの分割領域を示す図である。
図18図17と異なる形状の分割領域を示す図である。
図19図15のヒータの分割領域を示す図である。
図20】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21】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22】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23】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24図2とは異なる実施形態の定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
図25】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26】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27】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28】グラフェンの原子結晶構造を示す図である。
図29】グラファイトの原子結晶構造を示す図である。
図30図26と第2高熱伝導部材の配置が異なるヒータを示す平面図である。
図31図2図24とは異なる実施形態の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33】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】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35図1と異なる画像形成装置の概略構成図である。
図36】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37図36の定着装置におけるヒータの平面図である。
図38】ヒータおよびヒータホルダの斜視図である。
図39】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40】サーミスタとサーモスタットの配置を示す図である。
図41】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】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明の実施の形態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。
【0011】
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。
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、回転部材あるいは定着部材としての定着ベルト20と、対向回転部材あるいは加圧部材としての加圧ローラ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と、導電性部材40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。定着装置9は、前述の画像形成装置に対して着脱可能に設けられる。
【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等の長手方向であり、図5等に示す両矢印Xの方向である。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。図2の矢印A方向が用紙の搬送方向である。以下、図2の下側である用紙搬送方向の上流側を単に上流側、図2の上側である用紙搬送方向の下流側を単に下流側とも呼ぶ。また定着装置に設けられる定着部材は、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。ステー24は、第一対向部材の一態様であり、保持部材を支持する支持部材でもある。
【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)製の筒状基体で構成される基層を有する。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。本実施形態の定着ベルト20は、弾性層を有していないゴムレスベルトである。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であり、中実の鉄製芯金21aと、この芯金21aの表面に形成された弾性層21bと、弾性層21bの外側に形成された離型層21cとで構成されている。弾性層21bはシリコーンゴムで形成されており、厚みは例えば3.5mmである。弾性層21bの表面は離型性を高めるために、厚みが例えば40μm程度のフッ素樹脂層による離型層21cを形成するのが望ましい。
【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、ニップ部としての定着ニップ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が矢印J方向へ従動回転する。
【0025】
ヒータ22は、定着ベルト20の内周面に接触するように配置されている。本実施形態のヒータ22は、定着ベルト20を介して加圧ローラ21に接触し、加圧ローラ21との間に定着ニップNを形成するニップ形成部材の役割をする。また、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。
【0026】
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体(面状ヒータ)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。ヒータ22に対して電源200(図13参照)からAC電圧を印加することにより、主に抵抗発熱体31が発熱し、定着ベルト20を加熱する。
【0027】
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。ただしこの接触とは、摺動シートなどの部材を介した接触であってもよい。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。
【0028】
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、その長手方向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。
【0029】
ステー24は、その用紙搬送方向上流側と下流側にそれぞれ、壁部としての垂直部24aを有する略U字の形状をなしている。垂直部24aはその端面でヒータホルダ23に当接し、ヒータホルダ23を支持する部分でもある。垂直部24aは、加圧ローラ21の加圧方向である図2の左右方向に延在する部分である。またステー24は、抵抗41を介して接地されている。
【0030】
本実施形態のステー24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、加圧ローラ21と反対側(図の左側)からヒータホルダ23に対して当接させることで、ヒータホルダ23を支持する。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、上記のステー24のヒータホルダ23に対する当接は、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。
【0031】
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やPEEK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を加熱できる。
【0032】
ヒータホルダ23は、第1高熱伝導部材28とヒータ22とを保持するための凹部23bを有する(図20参照)。
【0033】
また図2に示すように、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が一体的に設けられる。ガイド部26は、ヒータホルダ23の用紙搬送方向上流側と下流側にそれぞれ設けられる。
【0034】
ガイド部26には、複数の、ガイド部材としてのガイドリブ260が設けられる。ガイドリブ260は略扇型に形成される。ガイドリブ260は、定着ベルト20の内周面に沿うようにして設けられ、ベルト周方向に延在する円弧状又は凸曲面状のガイド面260aを有する。
【0035】
ヒータホルダ23は、厚み方向に貫通した開口部23aを有する。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。
【0036】
第1高熱伝導部材28は基材30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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
λ=ρ×C×α ・・・(1)
【0040】
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の内周面がガイドリブ260のガイド面260aに接触してガイドされることで、定着ベルト20は安定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である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との間の定着ニップ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。
【0041】
ところで、このような定着装置9では、バンディング画像の問題がある。つまり、ヒータ22にAC電圧を印加する定着装置9では、ヒータ22に設けられた絶縁層や定着ベルト20の表層がコンデンサと等価になる。この際、ヒータ22と定着ベルト20とが接触することで、定着ベルト20を介して定着ニップNに交流電圧が印加される。そして、図3に示すように、用紙Pが二次転写ニップNAと定着ニップNとの両方に接触している状態では、この交流電圧が図3の矢印で示すように用紙Pを介して二次転写ニップNAに伝播する。この交流電圧が転写電界に影響を与えることで、転写画像に周期的な濃度ムラが生じる、いわゆるバンディング画像の原因となってしまう。特に、高湿環境下や用紙Pに薄紙を用いた場合等、用紙Pが低抵抗の場合には、上記の問題が顕著になる。二次転写ニップNAは、二次転写ローラ13と二次転写対向ローラ16との間に形成されるニップ部である。
【0042】
またこのような定着装置9では、静電オフセットによる画像不良が生じる場合がある。つまり、定着ニップNに通紙した際に、帯電した定着ベルト20表層に用紙P上の未定着トナーが引き付けられ、未定着トナーが定着ベルト20に付着する。そして、定着ベルト20の回転により、付着したトナーが再び定着ニップN側へ移動し、前述の用紙以降に定着ニップNに到達した用紙Pにこのトナーが付着する。このトナーの付着により画像不良が生じてしまう。
【0043】
そこで本実施形態では、定着装置9に前述の導電性部材40を設けることにより、交流電圧を、定着ニップNから定着ベルト20、そして導電性部材40を介して接地側へ流すことができる。従って、上記のバンディング画像の形成を抑制する。また導電性部材40を設けることにより、定着ベルト20表面の電荷を取り除き、上記の静電オフセットによる画像不良を抑制する。導電性部材は、除電部材とも称する。
【0044】
導電性部材40はシート状をなし、可撓性を有している。導電性部材40は導電性の材料により形成され、本実施形態ではカーボンブラックを添加した導電性のポリイミドにより形成される。導電性部材40は、ステー24および抵抗41を介して接地されている。このようにして、導電性部材40からフレームグラウンドへ電気的接続を行う電気的経路を形成する。導電性部材40は長手方向に複数設けられてもよいし、一つでもよい。導電性部材40は、ステー24とガイド部26との間に、少なくとも一部分が配置されるとよい。
【0045】
導電性部材40は、自由端である一端40aが、定着ベルト20の内面に接触する接触部である。一端40aの定着ベルト20の内面に対する接触により、定着ベルト20表面の電荷を、ステー24、抵抗41を介して接地側へ逃がすことができ、定着ベルト20表面に溜まった電荷を取り除くことができる。本実施形態で、導電性部材40の一端40aの反対側を他端40b側とする。単に一端40a側あるいは単に他端40b側とは、導電性部材40の面に沿う方向でその幅方向と直交する方向に沿った長さの中央位置よりも一端40a側あるいは他端40b側のことでもある。別の言い方をすると、導電性部材40が屈曲しておらず略シート状の形態である場合に、導電性部材40の面に沿う方向でその幅方向とは直交する方向の中央位置に相当する位置よりも一端40a側あるいは他端40b側のことでもある。
【0046】
導電性部材40は、一端40a側に突端部を有する形状であってもよいし、長方形状を成していてもよい。導電性部材40の多様な形状例については、図5から図11を参照して後述する。まず、図2を参照して、導電性部材40の基本的な形状、配置等について説明する。
【0047】
図2に示すように、導電性部材40は、ステー24の第一対向面24dおよびガイド部26の第二対向面26aに対向する対向部40cを有する。第一対向面24dおよび第二対向面26aは、導電性部材40の傾きを規制する。つまり、第一対向面24dおよび第二対向面26aは、導電性部材40が図2の上方向あるいは下方向へ傾いた際に導電性部材40に当接し、導電性部材40の傾きを規制できる位置に配置されている。
【0048】
対向部40cは、第一対向面24dおよび第二対向面26aに対向し、第一対向面24dおよび第二対向面26aに沿って延在する。ただし、必ずしも対向部40cが第一対向面24dおよび第二対向面26aの両方の面に沿って設けられる必要はない。本実施形態の第一対向面24dおよび第二対向面26aは、加圧ローラ21の加圧方向と略平行な方向に延在する平面部である。
【0049】
ガイド部26は、本実施形態における第二対向部材である。この第二対向部材は、本実施形態のようにヒータホルダ23と一体的に設けられてもよいし、独立した部材であってもよい。また第二対向部材は、本実施形態のように定着ベルト20の内面をガイドするガイド面260aを有する部材に限らない。
【0050】
導電性部材40は、対向部40cに隣接して、導電性部材40に接触する第二の面402と反対の第一の面401側へ屈曲した一端側屈曲部40dを有する。一端側屈曲部40dは、弾性変形により屈曲した部分である。本実施形態の導電性部材40は、一端側屈曲部40dから一端40aまでの部分が、同じ側である定着ベルト20の回転方向下流側へ曲がっている。
【0051】
また導電性部材40は、対向部40cの他端40b側が折り曲げられている。そして、導電性部材40の対向部40cを挟んで一端40aとは反対側の他端40b側の部分が、ステー24の垂直部24aとヒータホルダ23とによって図2の左右方向に挟持されている。これにより、加圧ローラ21の加圧力によって、導電性部材40がステー24とヒータホルダ23との間に確実に挟持される。これにより、導電性部材40の他端40b側をステー24に対して位置決めすることができる。また導電性部材40をステー24に確実に接触させ、ステー24を介して接地すること、導電性部材40をステー24およびヒータホルダ23に保持させることができる。加えて、これらの効果を、ネジなどの固定部材を設けることなく得ることができ、定着装置を小型化できる。また定着装置の熱容量を小さくして省エネルギー化できる。
また、導電性部材40の定着ベルト20内面に対する接触状態を安定させることにより、定着ニップNに印加された交流電圧を、定着ベルト20を介して接地側へ安定して逃がすことができる。
【0052】
また本実施形態では、導電性部材40の接触部である一端40aが、ステー24の第一対向面24dを越えた位置で定着ベルト20に接触する。つまり、導電性部材40の一端40aは、第一対向面24dを挟んで、対向部40cと反対側に配置される。この「第一対向面を挟んで反対側」とは、第一対向面24dを延長した延長面L(図2参照)を境界として、その一方側と他方側とに配置されることを言う。そして、「第一対向面を挟んで反対側」の「第一対向面」は、導電性部材40の、一端側屈曲部40dを挟んで一端40aと反対側の部分に対向する面のことであり、特に本実施形態では、一端側屈曲部40dに隣接する部分を含む対向部40cに対向する面のことである。このような配置により、導電性部材40の定着ベルト20内面に対する接触圧力を確保し、導電性部材40の定着ベルト20内面への接触状態を安定させることができる。
【0053】
特に本実施形態では、導電性部材40の一部がステー24に当接し、当接部分よりも一端40a側の部分が定着ベルト20の回転方向の下流側へ屈曲している。つまり、導電性部材40は、ステー24に当接することで、定着ベルト20の回転方向Jと反対側からステー24によって支持される。そして、導電性部材40のこの当接部分よりも一端40a側、あるいは、当接部分を含む一端40a側の部分が回転方向Jの下流側へ屈曲している。このように、導電性部材40の定着ベルト20の内面に接触する側を屈曲させることにより、前述のように導電性部材40の定着ベルト20内面に対する接触圧を確保し、その接触状態を安定させることができる。
【0054】
なお、本実施形態における導電性部材の一部が第一対向面や第二対向面に「沿って設けられる」とは、導電性部材が第一対向面や第二対向面に対して完全に平行である場合の他、多少の傾斜がある場合も含むものである。つまり、導電性部材の回転部材に対する接触位置や接触姿勢を安定させる程度に導電性部材の対向部の形状を規制できればよい。また、この「沿って設けられる」とは、導電性部材が第一対向面や第二対向面に近接して設けられる場合を指し、例えば導電性部材が傾斜しても第一対向面や第二対向面に接触しないほど離れた位置に導電性部材が配置される場合が含まれないのはもちろんである。
【0055】
また、本実施形態ではステー24と下流側のガイドリブ260との間に導電性部材40を設ける場合を示したが、ステー24と上流側のガイドリブ260との間に配置してもよい。この場合、導電性部材40の対向部40cが、第一対向部材である上流側のガイドリブ260の第一対向面、および、第二対向部材であるステー24の第二対向面に対向する。
【0056】
また定着ベルト20が非導電性の弾性層を有する場合には、この弾性層もヒータ22の絶縁層と同じくコンデンサの役割をし、前述したバンディング画像が生じやすくなる。従って、定着ベルト20が非導電性の弾性層を有さないことにより、バンディング画像の問題を抑制できる。
【0057】
ところで、上述の導電性部材40は、取り付け時に、部材が動いてうまく固定できないことが生じていた。例えば、図4に示すように、導電性部材40が回転し、その一端40aが定着ベルト20の内面に接触せず、定着ベルト20の除電ができなくなってしまう。図4は、導電性部材40と定着ベルト20との接触状態例を説明する模式図であり、(a)は、導電性部材40が正常位置であり、導電性部材40と定着ベルト20とが接触している状態例を示し、(b)は、導電性部材40が傾斜位置となり、導電性部材40と定着ベルト20とが接触していない状態例を示す。
また、導電性部材40組み付けの際に、導電性部材40を正しい位置に配置に戻したり、回転しないようにステー24を組み付けるといったことが必要になり、定着装置9の組み立て作業性が悪化してしまうという問題があった。
【0058】
これらの問題を解決するため、本実施形態の定着装置9は、導電性部材40を定着装置9に取り付ける構造として、支持部材としてのステー24に導電性部材40の回転を規制する回転規制形状を設けることを特徴とする。このようにすることで、導電性部材の回転を防止することができる。また、別途回り止め部材を設けず、ステー24に回転規制形状を設けることで、部品点数が減り、組付け工数も減るのでコストダウンができる。加えて、定着ベルト20をガイドするヒータホルダ23のステー24に回り止めを設けることで、定着ベルト20と導電性部材40との間の位置精度を高められる。また、導電性部材を支持部材に取り付ける際の組み立てを容易にすることができる。
また、回転規制形状は、二箇所以上設けるとよい。このようにすると、導電性部材の回転をより確実に防止できる。
【0059】
次に、図5から図11を参照して、回転規制形状の具体例について詳細を説明する。
以下で説明する形状例は、一つの導電性部材40をステー24の任意の位置に取り付けた状態例を示しているが、複数の導電性部材40を取り付ける場合には、導電性部材40の数に対応する回転規制形状をステー24に設ける。
【0060】
第一に、回転規制形状として、ステー24に凸形状を設ける例を説明する。
図5は、ステーに凸形状を設けたときの、ステーと導電性部材との取り付け例を説明する図である。図5において、長手方向(両矢印Xの方向)に沿ったステー24の面であって、ステー24の垂直部24に導電性部材40を取り付けた側(図2参照)正面とすると、(a)は正面の状態例、(b)は底面の状態例、(c)は右側側面の状態例、(d)は導電性部材の形状例を示す。以降、図6から図11においても同様に、長手方向に沿ったステー24の面であって、ステー24の垂直部24に導電性部材40を取り付けた側を正面とする。
また、図5から図11において、導電性部材40の形状例に示す破線は、ステー24に取り付けるときに折り曲げる位置を示す。
【0061】
図5において、ステー24は、回転規制形状として、二つの凸形状(凸部)24pを有する。ステー24は、ステー24の底面側の端部それぞれに凸形状24pを設けている。
導電性部材40は、凸形状24pに嵌め込み可能な二つの穴40rを有する。導電性部材40は、ステー24の一方の垂直部24aから底面を通り他方の垂直部24aにかけて取り付けられる形状を有し、凸形状24pを穴40rに差し込むことで固定される。
上述したように、ステー24の回転規制形状を凸形状24pとし、対応する導電性部材40に穴40rを設ける事で導電性部材40の回転を防止できる。
【0062】
第二に、回転規制形状として、ステー24に凹形状を設ける例を説明する。
図6は、ステーに凹形状を設けたときの、ステーと導電性部材との取り付け例を説明する図であり、図7図8とは変形例を示す。
図6から図8において、(a)は正面の状態例、(b)は底面の状態例、(c)は右側側面の状態例、(d)は導電性部材の形状例を示す。
【0063】
図6において、ステー24は、回転規制形状として、二つの凹形状(凹部)24qを有する。ステー24は、ステー24の底面側の端部それぞれに、長手方向に沿った凹形状24qを設けている。
導電性部材40は、ステー24の一方の垂直部24aから底面を通り他方の垂直部24aにかけて取り付けられる形状を有する。導電性部材40は、底面のステー24の二つの凹形状24qの間を通して取り付ける部分の大きさ(幅)を、導電性部材40の一端40a側及び他端40b側より小さくし、ステー24の凹形状24qの大きさ(長さ)にあわせて取り付け可能な大きさを有する形状とする。図6の例では、導電性部材40に、二つの凹形状40qを設けている。導電性部材40は、凹形状24qに凹形状40qを配置することで固定される。
【0064】
図7は、ステー24の回転規制形状は図6同様で、導電性部材40の形状が図6とは異なる例を示す。
導電性部材40は、ステー24の二つの凹形状24qの間に配置される部分(以降「ステーの凹形状に挟まれる部分」ともいう)の大きさ(幅)を、導電性部材40の一端40a側及び他端40b側よりを大きく、かつ、長手方向に沿った凹形状24qの大きさ(長さ)より大きくし、凹形状24qの間に配置したときに、導電性部材40の一端40a側または他端40b側の方向に移動しないような形状とする。図7の例では、導電性部材40に、二つの凸形状40pを設けている。導電性部材40は、凸形状40pを、ステーの24の二つの凹形状24qの間に配置することで固定される。
【0065】
図8は、ステー24の回転規制形状は図6同様で、導電性部材40の形状が図6図7とは異なる例を示す。
導電性部材40は、上述のステーの凹形状に挟まれる部分を、図7と同様に、導電性部材40の一端40a側及び他端40b側よりを大きく、かつ、長手方向に沿った凹形状24qの長さより大きくする形状とする。図8の例では、導電性部材40に二つの凸形状40pを設け、凸形状40pの一部分を導電性部材40の一端40a側の方向に折り曲げる形状を有する。図8(a)では、導電性部材40の凸形状40pを折り曲げた状態例を一点破線で示している。導電性部材40は、ステーの凹形状に挟まれる部分を、ステーの24の二つの凹形状24qの間に配置することで固定され、図7の取り付け例に比べ、導電性部材40の回転をより確実に規制できる。
【0066】
上述したように、ステー24の回転規制形状を凹形状24qとし、導電性部材40をその凹形状24qに配置する事で導電性部材40の回転を防止できる。
【0067】
第三に、回転規制形状として、ステー24に穴を設ける例を説明する。
図9は、ステーに穴を設けたときの、ステーと導電性部材との取り付け例を説明する図である。図9において、(a)は正面の状態例、(b)は底面の状態例、(c)は上面の状態例、(d)は右側側面の状態例、(e)は導電性部材の形状例を示す。
図9において、ステー24は、回転規制形状として、二つの穴を有し、垂直部24aに24r1、上面側に穴24r2を設けている。
導電性部材40は、他端40b側を底面に配置し、導電性部材40の一端40a側を穴24r1に差し込み、さらに、ステー24の上面側の穴24r2に差し込む。
導電性部材40は、穴24r1、24r2に差し込む部分の大きさ(幅)を、他の部分より小さくし、他の部分が穴24r1に挿入できないように、段差や凹形状(凹み)等を設けた形状とする。図9の例では、二つの段差40sを設けて、差し込む部分の大きさを小さくしている。このようにして、穴24r1に差し込み可能な範囲を限定している。導電性部材40は、穴24r1、24r2に、導電性部材40の一端40a側を差し込むことで固定される。
上述したように、ステー24の回転規制形状を穴24r1、24r2とし、導電性部材40をその穴に通す事で導電性部材40の回転を防止できる。
【0068】
第四に、回転規制形状として、ステー24に凸形状、凹形状、または、穴のいずれか二以上を組み合わせて設ける例を説明する。
図10は、ステーに凸形状と穴とを設けたときの、ステーと導電性部材との取り付け例を説明する図である。図10において、(a)は正面の状態例、(b)は底面の状態例、(c)は上面の状態例、(d)は右側側面の状態例、(e)は導電性部材の形状例を示す。
図11は、ステーに凸形状と凹形状とを設けたときの、ステーと導電性部材との取り付け例を説明する図である。図11において、(a)は正面の状態例、(b)は底面の状態例、(c)は右側側面の状態例、(d)は導電性部材の形状例を示す。
【0069】
図10において、ステー24は、回転規制形状として、ステー24の底面側の端部の一方に凸形状24pを設け、上面側に穴24rを設けている。
導電性部材40は、凸形状24pに嵌め込み可能な穴40rを有する。導電性部材40は、凸形状24pに穴40rを差し込み、導電性部材40の一端40a側を、ステー24の二つの垂直部24aの間を通して、穴24rに差し込んでステー24の上面から突出させることで固定される。
【0070】
図11において、ステー24は、回転規制形状として、ステー24の底面側の端部の一方に凹形状24qを設け、上面側に、底面に向かって突出する凸形状24pを設けている。
導電性部材40は、凸形状24pに嵌め込み可能な穴40rを有する。また、導電性部材40は、ステー24の二つの垂直部24aの間に配置される部分を、導電性部材40の一端40a側より大きさ(幅)を大きく、かつ、長手方向に沿った凹形状24qの大きさ(長さ)より大きくする形状を有する。図11の例では、導電性部材40に二つの凸形状40p1、40p2を設け、凸形状40p1、40p2の一部分を、導電性部材40の一端40a側の方向に折り曲げる。さらに、一方の凸形状40p1をステー24の上面に沿って折り曲げ、穴40rを凸形状24pに嵌め込む。図11(a)では、導電性部材40の凸形状40p1、40p2を折り曲げた状態例を一点破線で示している。このようにして、導電性部材40は、固定される。なお、図11では、導電性部材40は、複数の端部を有するが、導電性部材40の一端40a側から最も離れている端部を導電性部材40の他端40b側として示した。
【0071】
上述したように、ステー24の回転規制形状を凹形状、凸形状、または、穴の組み合わせとする事で導電性部材40の回転を防止できる。
【0072】
次に、上記の定着装置に設けられたヒータのより詳細な構成について、図12を用いて説明する。図12は、本実施形態に係るヒータの平面図である。
【0073】
図12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。以下、給電線33A、33Bを給電線33、第1電極部34Aあるいは第2電極部34Bを電極部34とも称する。
【0074】
なお、図2の紙面に直交する方向であるヒータ22等の長手方向は、本実施形態では、図12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、特に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12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。
【0075】
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、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。一対の電極部34A、34Bは基材30の配列方向一方側端部である図12の左端に設けられる。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以下がさらに好しい。
【0076】
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してヒータ出力が低下する特徴がある。
【0077】
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の温度が上昇すると、その抵抗値が上昇する。これにより、ヒータの出力、つまり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。
【0078】
このように、抵抗発熱体31を配列方向に分割することで、上記端部温度上昇を抑制し、定着ベルト20の配列方向の温度ムラを抑制できる。定着ベルト20の剛性は、その温度によって変化するため、配列方向に温度ムラの小さい定着ベルト20の方が、前述の導電性部材40との安定した接触性を確保する上で有利である。従って、本実施形態の配列方向に分割した抵抗発熱体31の構成を採用することにより、また後述する第1高熱伝導部材28や第2高熱伝導部材36を配置する構成を採用することにより、導電性部材40を定着ベルト20に対して安定して接触させることができ、好ましい。また、ネジなどの固定部材を設けずに導電性部材40を配置する場合にも導電性部材40を定着ベルト20に対して安定して接触させる観点で有利である。
【0079】
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(RuO)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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
図13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。
図13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。
【0083】
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。
【0084】
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14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15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14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。
【0085】
図16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。
【0086】
図16(a)および図16(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を設けて配置される。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16(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。
【0087】
図17に示すように、図14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18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19に示すように、図15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16図18図19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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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の当接面を直接ヒータホルダ23に当接させ、あるいは、導電性部材40を介してヒータホルダ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。
【0091】
図20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20では図2のガイド部26やガイドリブ260の記載を省略している。
【0092】
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。
【0093】
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21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21のハッチング部参照)。また、図22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22では便宜上、抵抗発熱体31と第1高熱伝導部材28を図22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23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。
【0094】
さらに、図23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23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。
【0095】
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る。これにより、配列方向の間隔Bの領域へ伝達される熱量を増やし、配列方向の間隔Bの領域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の領域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の全域において、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。
【0096】
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。
【0097】
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17参照)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。
【0098】
次に、定着装置の異なる実施形態について説明する。
【0099】
図24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である図24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24図2とは異なり、配列方向のサーミスタ25が配置されていない断面を示している。つまり、図24では第2高熱伝導部材36が配置された断面を示している。
【0100】
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。
【0101】
図25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、その配列方向の両側で、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の配列方向両端からのヒータホルダ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25では図2のガイド部26の記載を省略している。
【0102】
図26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26および後述の図30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。
【0103】
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27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27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27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てもよい。
【0104】
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。
【0105】
グラフェンは薄片状の粉体である。グラフェンは、図28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。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
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29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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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26の配置に限らない。例えば、図30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。
【0112】
また、図31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、厚み方向である図31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25参照)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。この一部領域は、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の一部または全部で、配列交差方向の一部領域である。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24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。
【0113】
また、特に本実施形態では、配列交差方向である図31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。
【0114】
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。
【0115】
以上の図24あるいは図31の実施形態においても、導電性部材40をステー24の第一対向面24dに対向させることにより、あるいは、ガイド部26の第二対向面26aに対向させることにより、前述の実施形態と同様、導電性部材40の定着ベルト20内面に対する接触状態を安定させることができる。またこれらの効果を、導電性部材40をネジなどの固定部材によって定着装置内の所定の部材に固定することなく得ることができる。従って、ネジなどの固定部材を配置するスペースを必要とせず、定着装置を小型化できる。また、定着装置の熱容量を小さくして省エネルギー化できる。
【0116】
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。
【0117】
また、本発明は、前述の定着装置のほか、図32図34に示すような定着装置にも適用可能である。以下、図32図34に示す各定着装置の構成について簡単に説明する。
【0118】
まず、図32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84が配置されている。押圧ローラ84は、回転部材としての定着ベルト20に対向して回転する対向回転部材である。この押圧ローラ84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85が配置されている。ニップ形成部材85は、ステー24によって支持されている。ニップ形成部材85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。
【0119】
ニップ形成部材85の上流側および下流側にガイドリブ260が設けられる。そして、導電性部材40が、上流側のガイドリブ260とステー24との間に設けられる。より具体的には、導電性部材40の対向部40cは、本実施形態の第一対向部材である上流側のガイドリブ260の第一対向面260d、および、第二対向部材であるステー24の第二対向面24fに対向して設けられる。また、対向部40cは第一対向面260dおよび第二対向面24fに沿って設けられる。導電性部材40は、その一端40aが、回転部材としての定着ベルト20の内面に接触する。
【0120】
次に、図33に示す定着装置9では、前述の押圧ローラ84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32に示す定着装置9と同じ構成である。
【0121】
最後に、図34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、定着部材である定着ローラ93、対向加圧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、回転部材としての加熱ベルト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、中実の鉄製芯金93aと、この芯金93aの表面に形成された弾性層93bと、弾性層93bの外側に形成された離型層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。図34の矢印Jは加圧ベルトの回転方向である。
【0122】
ニップ形成部材95の上流側および下流側には、ガイドリブ261が設けられる。ガイドリブ261は配列方向に複数設けられ、略扇型に形成される。ガイドリブ261は、加圧ベルト97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261aを有する。
【0123】
導電性部材40が、ステー96と下流側のガイドリブ261との間に設けられる。より具体的には、導電性部材40の対向部40cは、本実施形態の第一対向部材であるステー96の第一対向面96a、および、第二対向部材である下流側のガイドリブ261の第二対向面261bに対向して設けられる。また導電性部材40の対向部40cは、第一対向面96aおよび第二対向面261bに沿って設けられる。導電性部材40は、その一端40aが、回転部材としての加圧ベルト97の内面に接触する。なお、定着ローラ93の表層および加熱ベルト120が導電性材料により形成される場合には、図2の実施形態と同様、ステー24の第一対向面と上流側のガイドリブ260の第二対向面に対向するように、導電性部材40を配置してもよい。この場合、導電性部材40は、その一端が、回転部材としての加熱ベルト120の内面に接触する。
【0124】
以上の図32図34の定着装置のように導電性部材40を配置することにより、導電性部材40と定着ベルト20の内面(あるいは、加圧ベルト97の内面)とを安定して接触させることができる。従って、定着ベルト20あるいは加圧ベルト97を適切に除電できる。またこれらの効果を、導電性部材40をネジなどの固定部材によって定着装置内の所定の部材に固定することなく得ることができる。従って、ネジなどの固定部材を配置するスペースを必要とせず、定着装置を小型化できる。また、定着装置の熱容量を小さくして省エネルギー化できる。
【0125】
また、本発明は、上記の実施形態で説明したような定着装置に限らず、用紙に塗布されたインクを乾燥させる乾燥装置、さらには、被覆部材としてのフィルムを用紙等のシートの表面に熱圧着するラミネータや、包材のシール部を熱圧着するヒートシーラーなどの熱圧着装置のような加熱装置にも適用可能である。
【0126】
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。
【0127】
例えば図35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。
【0128】
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。
【0129】
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。
【0130】
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。
【0131】
図36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、導電性部材40等を備える。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
加圧ローラ21は、芯金21aと弾性層21bと離型層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。
【0135】
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。
【0136】
導電性部材40が、ステー24と下流側のガイドリブ260との間に設けられる。より具体的には、導電性部材40の対向部40cは、第一対向部材としてのステー24の第一対向面24d、および、第二対向部材としての下流側のガイドリブ260の第二対向面260cに対向して設けられる。導電性部材40は、その一端40aが、回転部材としての定着ベルト20の内面に接触する。
【0137】
図37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37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37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。
【0138】
図38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。
【0139】
図39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。
【0140】
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。
【0141】
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39のフランジ53からの矢印方向参照)。
【0142】
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39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。
【0143】
図40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。
【0144】
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。
【0145】
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。
【0146】
図41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。
【0147】
前述した固定部材の配置により、あるいは、上記導電性部材40の配置により、導電性部材40を定着ベルト20内面に対して安定して接触させることができる。また前述のように、定着装置を小型化できる。
【0148】
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。
【0149】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<1>
回転部材と、
前記回転部材を加圧し、前記回転部材との間で定着ニップを形成する加圧部材と、
前記回転部材の内側に接触する面状の加熱体と、
前記加熱体を保持するとともに前記回転部材をガイドする保持部材と、
前記保持部材を支持する支持部材と、
接地され、前記回転部材の内面に接触する導電性部材と、
を備える定着装置であって、
前記支持部材に前記導電性部材の回転規制形状を設けた
ことを特徴とする定着装置である。
<2>
前記回転規制形状は、複数である
ことを特徴とする前記<1>に記載の定着装置である。
<3>
前記回転規制形状は、凸形状である
ことを特徴とする前記<1>または<2>に記載の定着装置である。
<4>
前記回転規制形状は凹形状である
ことを特徴とする前記<1>または<2>に記載の定着装置である。
<5>
前記回転規制形状は穴である
ことを特徴とする前記<1>または<2>に記載の定着装置である。
<6>
前記回転規制形状は、凹形状と、凸形状と、穴とのうちの二以上の組み合わせである
ことを特徴とする前記<1>または<2>に記載の定着装置である。
<7>
前記<1>から<6>のいずれか一つに記載の定着装置を備えた画像形成装置である。
【0150】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【0151】
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)
22 ヒータ(加熱体)
23 ヒータホルダ(保持部材)
24 ステー(支持部材)
24p、40p、40p1、40p2 凸形状
24q、40q 凹形状
24r、24r1、24r2、40r 穴
25 サーミスタ(温度検知部材)
31 抵抗発熱体
40 導電性部材
40a 導電性部材の一端(接触部)
40a 導電性部材の他端
40s 段差
N 定着ニップ(ニップ部)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0152】
【特許文献1】特開2016‐142747号公報
図1
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