(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】P2024048155
(43)【公開日】2024-04-08
(54)【発明の名称】発熱部材、定着装置および画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/20 20060101AFI20240401BHJP
【FI】
G03G15/20 515
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022154040
(22)【出願日】2022-09-27
(71)【出願人】
【識別番号】000005496
【氏名又は名称】富士フイルムビジネスイノベーション株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100137752
【弁理士】
【氏名又は名称】亀井 岳行
(74)【代理人】
【識別番号】100085040
【弁理士】
【氏名又は名称】小泉 雅裕
(74)【代理人】
【識別番号】100108925
【弁理士】
【氏名又は名称】青谷 一雄
(74)【代理人】
【識別番号】100087343
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 智廣
(72)【発明者】
【氏名】秋山 真吾
(72)【発明者】
【氏名】神谷 昌吾
(72)【発明者】
【氏名】荒木 光太郎
【テーマコード(参考)】
2H033
【Fターム(参考)】
2H033AA21
2H033BA25
2H033BA26
2H033BA27
2H033BB18
2H033BB21
2H033BB22
2H033BB39
2H033BE03
(57)【要約】
【課題】発熱手段に対して軸方向または径方向外側から給電を行う構成に比べて、構成を小型化すること。
【解決手段】筒部(11)の内面に配置されて通電時に発熱する第1の発熱手段(13)と、筒部(11)の内面側に配置され筒部(11)と一体的に回転可能な第1の接続手段(21)と、第1の接続手段(21)よりも筒部(11)の内側に配置され筒部(11)に対して相対的に回転可能な第2の接続手段(23)と、第1の接続手段(21)と第2の接続手段(23)との間を電気的に接続し且つ第2の接続手段(23)に対して第1の接続手段(21)を回転可能に支持する回転支持手段(24)と、第2の接続手段(23)よりも筒部(11)の内側に配置され且つ筒部(11)を長手方向に貫通して配置され第1の発熱手段(13)とは発熱する範囲が異なる第2の発熱手段(32)と、を備えた発熱部材(2)。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸を中心として回転可能に配置され、軸方向に延びる中空の筒部と、
前記筒部の内面に配置されて通電時に発熱する第1の発熱手段と、
前記筒部の内面側に配置され且つ前記第1の発熱手段に電気的に接続され、前記筒部と一体的に回転可能な第1の接続手段と、
前記第1の接続手段よりも前記筒部の内側に配置され且つ電源に電気的に接続され、前記筒部に対して相対的に回転可能な第2の接続手段と、
前記第1の接続手段と前記第2の接続手段との間を電気的に接続し且つ前記第2の接続手段に対して前記第1の接続手段を回転可能に支持する回転支持手段と、
前記第2の接続手段よりも前記筒部の内側に配置され且つ前記筒部を長手方向に貫通して配置され、通電時に発熱すると共に前記第1の発熱手段とは発熱する範囲が異なる第2の発熱手段と、
を備えたことを特徴とする発熱部材。
【請求項2】
前記第1の接続手段の軸方向の内端が、前記筒部の軸方向の外端よりも軸方向で内側に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の発熱部材。
【請求項3】
前記第2の発熱手段が発熱する範囲が、前記第1の発熱手段が発熱する範囲と軸方向で異なり、且つ、前記第1の発熱手段が発熱する範囲の一部に軸方向で重複する
ことを特徴とする請求項1に記載の発熱部材。
【請求項4】
前記第2の発熱手段に並行して配置され通電時に発熱する第3の発熱手段、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の発熱部材。
【請求項5】
前記第2の発熱手段が発熱する範囲と、前記第3の発熱手段が発熱する範囲が、軸方向で異なる
ことを特徴とする請求項4に記載の発熱部材。
【請求項6】
回転自由なコロで構成された前記回転支持手段と、
前記第1の接続手段と前記第2の接続手段との間に配置された軸受け手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の発熱部材。
【請求項7】
前記第2の接続手段と前記電源とを接続する給電手段であって、前記筒部よりも径方向の内側で前記第2の接続手段に端部が接続された前記給電手段、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の発熱部材。
【請求項8】
請求項1ないし7のいずれかに記載の発熱部材を有し、未定着の画像が表面に転写された媒体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段に対向して配置され、前記媒体を加圧する加圧手段と、
を備え、
前記加圧手段と前記加熱手段との間の定着領域を通過する媒体の未定着の画像を定着させる
ことを特徴とする定着装置。
【請求項9】
表面に画像を保持する像保持手段と、
前記像保持手段の画像を媒体に転写する転写手段と、
前記媒体に転写された画像を定着させる請求項8に記載の定着装置と、
を備えた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、発熱部材、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
画像形成装置において、媒体表面の未定着の画像を加熱して定着する定着装置に関し、以下の特許文献1に記載の技術が公知である。
特許文献1としての特開2000-214707号公報には、芯材(2)の内面に絶縁層(4)、発熱抵抗体(5)が積層された加熱ローラ(1)が記載されている。特許文献1では、発熱抵抗体(5)の両端部に導電性テープ(6)が貼り付けられ、導電性テープ(6)の内周に給電キャップ(10)と給電キャップホルダ(11)が装着されており、給電キャップ(10)に対して給電ブラシホルダ(20)を芯材(2)の内側に軸方向から挿入して給電を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2000-214707号公報(「0006」-「0015」、
図1-
図5)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、発熱手段に対して軸方向または径方向外側から給電を行う構成に比べて、構成を小型化することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記技術的課題を解決するために、請求項1に記載の発明の発熱部材は、
回転軸を中心として回転可能に配置され、軸方向に延びる中空の筒部と、
前記筒部の内面に配置されて通電時に発熱する第1の発熱手段と、
前記筒部の内面側に配置され且つ前記第1の発熱手段に電気的に接続され、前記筒部と一体的に回転可能な第1の接続手段と、
前記第1の接続手段よりも前記筒部の内側に配置され且つ電源に電気的に接続され、前記筒部に対して相対的に回転可能な第2の接続手段と、
前記第1の接続手段と前記第2の接続手段との間を電気的に接続し且つ前記第2の接続手段に対して前記第1の接続手段を回転可能に支持する回転支持手段と、
前記第2の接続手段よりも前記筒部の内側に配置され且つ前記筒部を長手方向に貫通して配置され、通電時に発熱すると共に前記第1の発熱手段とは発熱する範囲が異なる第2の発熱手段と、
を備えたことを特徴とする。
【0006】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発熱部材において、
前記第1の接続手段の軸方向の内端が、前記筒部の軸方向の外端よりも軸方向で内側に配置されている
ことを特徴とする。
【0007】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発熱部材において、
前記第2の発熱手段が発熱する範囲が、前記第1の発熱手段が発熱する範囲と軸方向で異なり、且つ、前記第1の発熱手段が発熱する範囲の一部に軸方向で重複する
ことを特徴とする。
【0008】
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発熱部材において、
前記第2の発熱手段に並行して配置され通電時に発熱する第3の発熱手段、
を備えたことを特徴とする。
【0009】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発熱部材において、
前記第2の発熱手段が発熱する範囲と、前記第3の発熱手段が発熱する範囲が、軸方向で異なる
ことを特徴とする。
【0010】
請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の発熱部材において、
回転自由なコロで構成された前記回転支持手段と、
前記第1の接続手段と前記第2の接続手段との間に配置された軸受け手段と、
を備えたことを特徴とする。
【0011】
請求項7に記載の発明は、請求項1に記載の発熱部材において、
前記第2の接続手段と前記電源とを接続する給電手段であって、前記筒部よりも径方向の内側で前記第2の接続手段に端部が接続された前記給電手段、
を備えたことを特徴とする。
【0012】
前記技術的課題を解決するために、請求項8に記載の発明の定着装置は、
請求項1ないし7のいずれかに記載の発熱部材を有し、未定着の画像が表面に転写された媒体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段に対向して配置され、前記媒体を加圧する加圧手段と、
を備え、
前記加圧手段と前記加熱手段との間の定着領域を通過する媒体の未定着の画像を定着させる
ことを特徴とする。
【0013】
前記技術的課題を解決するために、請求項9に記載の発明の画像形成装置は、
表面に画像を保持する像保持手段と、
前記像保持手段の画像を媒体に転写する転写手段と、
前記媒体に転写された画像を定着させる請求項8に記載の定着装置と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
請求項1,8,9に記載の発明によれば、発熱手段に対して軸方向または径方向外側から給電を行う構成に比べて、構成を小型化することができる。
請求項2に記載の発明によれば、第1の接続手段の軸方向の内端が筒部の軸方向の外端よりも軸方向で外側に配置されている場合に比べて、発熱手段全体の軸方向の大きさを小型化できる。
請求項3に記載の発明によれば、第1の発熱手段で筒部に部分的な温度ムラが発生した場合に、第2の発熱手段で加熱できる。
請求項4に記載の発明によれば、第2の発熱手段だけでなく第3の発熱手段を使用して筒部の温度ムラに対応できる。
請求項5に記載の発明によれば、第2の発熱手段と第3の発熱手段とで異なる範囲を加熱でき、第2の発熱手段のみしか有しない場合に比べて、様々な温度ムラに対応できる。。
請求項6に記載の発明によれば、軸受け手段を有しない場合に比べて、回転支持手段で給電を確保しつつ、軸受け手段で回転を安定させることができる。
請求項7に記載の発明によれば、筒部よりも径方向の外側で第2の接続手段に給電手段が接続される場合に比べて、発熱手段全体の径方向の大きさを小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】
図1は本発明の実施例1の画像形成装置の全体説明図である。
【
図2】
図2は実施例1の定着装置の端部の説明図である。
【
図3】
図3は加熱ロールの端部の要部説明図である。
【
図4】
図4は実施例1の第1の発熱手段と第2の発熱手段と第3の発熱手段とが発熱する範囲を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例としての実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とし、矢印X,-X,Y,-Y,Z,-Zで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【実施例0017】
図1は本発明の実施例1の画像形成装置の全体説明図である。
図1において、画像形成装置の一例としてのコピー機Uは、操作部UI、画像読取装置の一例としてのスキャナ装置U1、給紙装置U2、画像記録手段の一例としてのプリンタ部U3、および用紙排出部U4を有している。
【0018】
前記操作部UIは、入力部の一例としての電源ボタンやコピースタートキー、コピー枚数設定キー、テンキー等や、表示部等を有している。
前記スキャナ装置U1は、図示しない原稿を読取って画像情報に変換し、プリンタ部U3に入力する。
給紙装置U2は、給紙部の一例としての複数の給紙トレイTR1,TR2,TR3,TR4を有する。各給紙トレイTR1~TR4には、媒体の一例としての記録用紙Sが収容される。各給紙トレイTR1~TR4からプリンタ部U3に向けて、媒体の搬送路の一例としての給紙路SH1が延びている。
【0019】
図1において、プリンタ部U3は、制御部Cや、前記制御部Cにより制御されてプリンタ部U3の各部材に給電する電源回路E等を有する。制御部Cは、スキャナ装置U1で読み取られた原稿の画像情報や、コピー機Uに接続された図示しない情報送信装置の一例としてのパーソナルコンピュータから送信された画像情報を受信する。
前記制御部Cは、受信した画像情報を、Y:イエロー、M:マゼンタ、C:シアン、K:黒の印刷用の情報に処理して、潜像書込装置の駆動回路の一例としてのレーザ駆動回路Dに出力する。レーザ駆動回路Dは、制御部Cから入力されたレーザ駆動信号を予め設定された時期に、各色の潜像形成手段の一例としての露光装置ROSy,ROSm,ROSc,ROSkに出力する。
【0020】
各露光装置ROSy~ROSkの下方には、Y,M,C,Kの像保持体ユニットUy,Um,Uc,Ukが配置されている。
図1において、K:黒の像保持体ユニットUkは、像保持手段の一例としての感光体ドラムPkと、帯電手段の一例としての帯電コロトロンCCkと、像保持手段用の清掃手段の一例としての感光体クリーナCLkとを有する。そして、他の色Y,M,Cの像保持体ユニットUy,Um,Ucも、感光体ドラムPy,Pm,Pc、帯電コロトロンCCy,CCm,CCc、感光体クリーナCLy,CLm,CLcを有する。
なお、実施例1では、使用頻度の高く表面の磨耗が多いK色の感光体ドラムPkは、他の色の感光体ドラムPy,Pm,Pcに比べて大径に構成され、高速回転対応および長寿命化がされている。
【0021】
感光体ドラムPy~Pkは、それぞれ帯電コロトロンCCy~CCkにより一様に帯電された後、露光装置ROSy~ROSkの出力する潜像書込光の一例としてのレーザビームLy,Lm,Lc,Lkにより、感光体ドラムPy~Pkの表面に静電潜像が形成される。前記感光体ドラムPy~Pkの表面の静電潜像は、現像手段の一例としての現像装置Gy,Gm,Gc,Gkにより、Y:イエロー、M:マゼンタ、C:シアン、K:黒の各色のトナー像に現像される。
【0022】
感光体ドラムPy~Pk表面上のトナー像は、一次転写手段の一例としての1次転写ロールT1y,T1m,T1c,T1kにより、1次転写領域Q3において、中間転写手段の一例であって、像保持手段の一例としての中間転写ベルトB上に順次重ねて転写され、中間転写ベルトB上に多色画像、いわゆる、カラー画像が形成される。中間転写ベルトB上に形成されたカラー画像は、2次転写領域Q4に搬送される。
なお、黒画像データのみの場合はK:黒の感光体ドラムPkおよび現像装置Gkのみが使用され、黒のトナー像のみが形成される。
1次転写後、感光体ドラムPy~Pkの表面に残留した残留トナーは感光体クリーナCLy~CLkによりクリーニングされる。
前記各像保持体ユニットUy~Ukと、現像装置Gy~Gkとにより、像形成手段の一例としてのトナー像形成部材Uy+Gy,Um+Gm,Uc+Gc,Uk+Gkが構成されている。
【0023】
プリンタ部U3の上部には、補給手段の一例としてのトナーディスペンサーU3aが配置されており、トナーディスペンサーU3aには、現像剤の収容手段の一例としてのトナーカートリッジKy,Km,Kc,Kkが着脱可能に装着されている。画像形成に伴って現像装置Gy~Gkにおいてトナーが消費されると、各トナーカートリッジKy~Kkから各現像装置Gy~Gkにトナーが供給される。
【0024】
前記感光体ドラムPy~Pkの下方に配置された中間転写ベルトBは、中間転写手段の駆動手段の一例としての中間駆動ロールRdと、中間転写ベルトBに張力を付与する張力付与手段の一例としての中間テンションロールRtと、中間転写ベルトBの片寄り、蛇行を補正する第1の片寄り補正手段の一例としての中間ステアリングロールRwと、従動手段の一例としての複数の中間アイドラロールRfと、2次転写領域の対向手段の一例としてのバックアップロールT2aと、により張架されている。そして、前記中間転写ベルトBは、中間駆動ロールRdの駆動により矢印Ya方向に回転移動可能に支持されている。
前記中間駆動ロールRd、中間テンションロールRt、中間ステアリングロールRw、中間アイドラロールRf、バックアップロールT2a、1次転写ロールT1y~T1k、中間転写ベルトB等により、中間転写装置の一例としてのベルトモジュールBMが構成されている。なお、実施例1のベルトモジュールBMは、プリンタ部U3に対して、着脱、交換が可能なユニットにより構成されている。
【0025】
前記バックアップロールT2aの下方には、転写搬送手段の一例としての2次転写ユニットUtが配置されている。2次転写ユニットUtは、転写部材の一例としての2次転写ロールT2bを有する。2次転写ロールT2bは、バックアップロールT2aに対向して配置されている。2次転写ロールT2bが中間転写ベルトBと対向する領域により2次転写領域Q4が構成されている。また、前記バックアップロールT2aには、電圧印加用の接触手段の一例としてのコンタクトロールT2cが接触している。コンタクトロールT2cには、制御部Cにより制御される電源回路Eから予め設定された時期に、トナーの帯電極性と同極性の2次転写電圧が印加される。
前記各ロールT2a~T2cにより、2次転写手段の一例としての2次転写器T2が構成されている。また、中間転写ベルトBや1次転写ロールT1y~T1k、2次転写器T2等により、転写手段の一例としての転写装置B+T1+T2が構成されている。
【0026】
前記ベルトモジュールBMの下方には用紙搬送路SH2が配置されている。前記給紙装置U2の給紙路SH1から給紙された記録用紙Sは、搬送手段の一例としての搬送ロールRaで用紙搬送路SH2に搬送される。用紙搬送路SH2の記録用紙Sは、送出手段の一例としてのレジロールRrにより、トナー像が2次転写領域Q4に搬送される時期に合わせて送り出され、媒体案内手段の一例としての用紙ガイドSG1,SG2に案内されて、2次転写領域Q4に搬送される。
前記中間転写ベルトB上のトナー像は、前記2次転写領域Q4を通過する際に、前記2次転写器T2により記録用紙Sに転写される。なお、カラー画像の場合は中間転写ベルトB表面に重ねて1次転写されたトナー像が一括して記録用紙Sに2次転写される。
2次転写後の前記中間転写ベルトBは、中間転写手段の清掃手段の一例としてのベルトクリーナCLBにより清掃、すなわち、クリーニングされる。
【0027】
トナー像が2次転写された記録用紙Sは、搬送手段の一例としての媒体搬送ベルトBHに送られる。媒体搬送ベルトBHは、記録用紙Sを定着装置Fに搬送する。定着手段の一例としての定着装置Fは、加熱手段の一例としての加熱ユニットFhと、加圧手段の一例としての加圧ロールFpとを有し、加熱ユニットFhと加圧ロールFpとが対向、接触する領域により定着領域Q5が形成されている。
記録用紙S上のトナー像は定着領域Q5を通過する際に定着装置Fにより加熱定着される。定着装置Fでトナー像が定着された記録用紙Sは、排出部の一例としての排出トレイTRhに排出される。
前記符号SH1,SH2等により用紙搬送路SHが構成されている。また、前記符号SH,Ra,Rr,SG1,SG2,BH等により用紙搬送装置SUが構成されている。
【0028】
(定着装置の説明)
図1において、実施例1の定着装置Fの加熱ユニットFhは、帯状手段の一例としての定着ベルト1と、発熱部材の一例としての加熱ロール2と、片寄り補正手段の一例としてのステアリングロール3と、対向手段の一例としての加熱パッド4とを有する。定着ベルト1は、加熱ロール2とステアリングロール3と加熱パッド4に張架されている。定着ベルト1の内周面には、潤滑手段の一例として、潤滑材を付与するウィック6が配置されている。
加熱ロール2は、定着ベルト1を加熱する。ステアリングロール3は、定着ベルト1の蛇行や片寄りを補正する。加熱パッド4は、加圧ロールFpに対向して配置されている。加熱パッド4で支持される定着ベルト1と加圧ロールFpとの間の定着領域Q5を通過する記録用紙Sの未定着画像は、加熱されながら加圧されて記録用紙Sに定着される。
【0029】
図2は実施例1の定着装置の端部の説明図である。
図3は加熱ロールの端部の要部説明図である。
図2において、加熱ロール2は、筒部の一例としての芯材11を有する。芯材11の内周面には、絶縁手段の一例としての第1の絶縁層12が積層されている。芯材11の軸方向に対して、第1の絶縁層12の長さは、芯材11の長さよりも短く設定されている。
第1の絶縁層12の内周面には、第1の発熱手段の一例としての抵抗発熱体13が積層されている。抵抗発熱体13の軸方向の長さは、第1の絶縁層12の軸方向の長さよりも短く設定されている。
図3において、抵抗発熱体13の端部には、接点手段の一例として、周方向の一部分が軸方向の外側に突出した接点部14が形成されている。
抵抗発熱体13の内周面には、第2の絶縁手段の一例としての第2の絶縁層16が積層されている。第2の絶縁層16の軸方向の長さは、抵抗発熱体13の軸方向の長さよりも長く形成されているが、接点部14の軸方向の外端よりも、第2の絶縁層16の軸方向の外端は、軸方向で内側に形成されている。
【0030】
図2において、芯材11の内側には、接点部14に接触する位置に、第1の接続手段の一例としての回転電極21が支持されている。したがって、回転電極21の軸方向の内端も、軸方向の外端も、芯材11の軸方向の外端よりも内側に配置されている。回転電極21は、導電性の材料で構成されている。回転電極21は、芯材11や抵抗発熱体13等とともに一体的に回転可能に支持されている。
回転電極21と芯材11との間には、第3の絶縁手段の一例としての絶縁キャップ22が支持されている。
回転電極21の内周側には、第2の接続手段の一例としての固定電極23が支持されている。固定電極23は、導電性の材料で構成されている。
【0031】
回転電極21と固定電極23との間には、回転支持手段の一例としての通電コロ24が配置されている。通電コロ24は、固定電極23に対して回転電極21を相対的に回転可能に支持する。実施例1の通電コロ24は、回転自由なコロで構成されている。通電コロ24は、回転電極21と固定電極23とを電気的に接続する。
また、通電コロ24に対して芯材11の軸方向の外側には、軸受け手段の一例としての補助ベアリング26が配置されている。補助ベアリング26は、芯材11等の回転を安定させるために配置されているもので、通電コロ24のみで芯材11を安定して回転させることが可能である場合は、補助ベアリング26は配置しない構成とすることも可能である。実施例1の補助ベアリング26は、非導電性の材料で構成されているが、導電性の材料で構成することも可能である。補助ベアリング26が導電性の材料で構成される場合は、補助ベアリング26と通電コロ24とが電気的に接続する回転支持手段となる。
【0032】
固定電極23の軸方向の外端部23aは、芯材11の外端よりも外側に突出している。また、固定電極23の径方向の中心側には、軸方向に貫通する貫通部23bが形成されている。
固定電極23の外端部23aには、給電手段の一例としての給電ハーネス27が接続されている。したがって、給電ハーネス27は、芯材11に対して径方向で内側の位置で固定電極23に接続されている。給電ハーネス27は加熱ロール2の外部の電源回路Eに接続されていて、給電可能に構成されている。
固定電極23の外端部23aの外側には、覆い手段の一例としてのカバー28が装着されている。
【0033】
図4は実施例1の第1の発熱手段と第2の発熱手段と第3の発熱手段とが発熱する範囲を説明する説明図である。
固定電極23の貫通部23bには、発熱ユニットの一例としてのランプユニット31が配置されている。ランプユニット31は、芯材11を軸方向(長手方向)に貫通して配置されている。実施例1のランプユニット31は、第2の発熱手段の一例としての外側加熱ランプ32と、第3の発熱手段の一例としての内側加熱ランプ33とを有する。外側加熱ランプ32と内側加熱ランプ33は、軸方向に延びており、互いに並行して配置されている。
【0034】
図4において、実施例1の加熱ロール2では、定着ベルト1の幅L1に対して、抵抗発熱体13は芯材11の軸方向、すなわち、記録用紙Sの幅方向のほぼ全域の抵抗発熱加熱幅L2を加熱するように設定されている。外側加熱ランプ32は、抵抗発熱加熱幅L2の両端部分の第1の加熱幅L3の範囲を加熱するように設定されている。内側加熱ランプ33は、抵抗発熱加熱幅L2の中央部分の第2の加熱幅L4の範囲を加熱するように設定されている。したがって、実施例1の外側加熱ランプ32の第1の加熱幅L3は、抵抗発熱加熱幅L2に対して軸方向の加熱する範囲が異なる(完全に一致しない)が、第1の加熱幅L3と抵抗発熱加熱幅L2は一部が重複している。また、第1の加熱幅L3と第2の加熱幅L4とは、加熱する範囲が異なると共に、第2の加熱幅L4も抵抗発熱加熱幅L2に対して加熱する範囲が異なるが、一部が重複している。
【0035】
実施例1では、外側加熱ランプ32と内側加熱ランプ33は、外側温度センサSN1と内側温度センサSN2の検知温度に基づいて、点灯、消灯が制御される。外側温度センサSN1の検知温度が、予め定められた制御温度範囲の下限に達しない場合は、外側加熱ランプ32が点灯され、制御温度範囲の上限を超えると外側加熱ランプ32が消灯される。内側加熱ランプ33も外側加熱ランプ32と同様に、内側温度センサSN2の検知温度に応じて、点灯、消灯が制御される。なお、実施例1では、抵抗発熱体13は、内側温度センサSN2の検知温度に基づいて、点灯、消灯の制御がされるが、外側温度センサSN1の検知温度に基づいて制御することも可能である。
【0036】
図2において、芯材11の外表面には、断熱手段の一例としての断熱カラー41が装着されている。断熱カラー41は、抵抗発熱体13やランプユニット31で加熱される軸方向の内側の熱が、軸方向の外側に伝達されることを抑制するために設置されている。断熱カラー41は、芯材11と共に一体的に回転可能に支持されている。また、実施例1の断熱カラー41の軸方向の位置は、通電コロ24の位置に対応して配置されており、通電コロ24に対して径方向で外側の位置に配置されている。したがって、芯材11は、通電コロ24と断熱カラー41とで径方向に挟まれた状態で支持されている。
断熱カラー41には、軸受け手段の一例としてのベアリング42が支持されている。ベアリング42は、加熱ユニットFhの図示しないフレームに支持されている。したがって、ベアリング42で断熱カラー41や芯材11等はフレームに対して回転可能に支持されている。
【0037】
(実施例1の作用)
前記構成を備えた実施例1のコピー機Uでは、画像形成動作が開始されると、2次転写領域Q4で記録用紙Sの画像が転写され、定着装置Fの定着領域Q5で画像が定着される。実施例1の加熱ユニットFhでは、定着時には、抵抗発熱体13が通電されて発熱し、定着ベルト1が加熱される。そして、定着ベルト1が定着領域Q5を通過する際に、記録用紙Sの表面の現像剤が加熱されて、溶融し、定着される。
使用される記録用紙Sの幅が定着ベルト1よりも小さい場合、記録用紙Sの通過する範囲は、記録用紙Sが通過する度に、温度が低下し、通過しない範囲は温度が低下しない。したがって、定着ベルト1には、軸方向に沿って温度ムラが発生することがある。特に、単位時間当たりの印刷枚数が多くなるほど、温度ムラが顕著になりやすい。
【0038】
特許文献1記載の構成のように加熱ロールに抵抗発熱体のみしか有しない場合、軸方向で特定の範囲だけ加熱するということが構造上困難である。例えば、幅方向(軸方向)の中央部の温度が低下した場合に、そのままの状態で定着を継続すると、定着温度が不足して定着不良が発生する恐れがある。中央部の温度が低下に対して、中央部の温度が所定の定着温度になるように昇温させると、幅方向端部が過熱しすぎて、他の部材の熱暴走や損傷、最悪の場合は火災を引き起こす可能性がある。したがって、特許文献1に記載の構成では、温度低下が許容範囲外になると、温度回復のために画像形成を一時中断する必要があり、生産性が低下する問題がある。
【0039】
これに対して、実施例1では、抵抗発熱体13に加えて、2つの加熱ランプ32,33が配置されている。したがって、抵抗発熱体13で芯材11を加熱している間に、幅方向の一部の領域で温度低下が発生すると、加熱ランプ32,33が点灯されて、温度が回復される。よって、特許文献1に比べて温度ムラの発生が抑制され、生産性の低下も抑制される。
なお、特許文献1の構成では、給電ブラシホルダ(20)を芯材(2)の内側に軸方向から挿入して給電を行っており、この部分に軸方向に貫通するランプを導入することは構成上容易ではない。仮にランプを導入しようとすると、給電キャップ(10)や給電ブラシホルダ(20)の大幅な構造の変更が必要となり、構成が大型化する懸念がある。
芯材の内部にランプを備える加熱ロールにおいて、抵抗発熱体を追加する場合、芯材の外周面に抵抗発熱体を設けることが一般的である。芯材の外周面に抵抗発熱体を設けると、外周側の抵抗発熱体に対してさらに外側に給電ハーネスが接続されることとなる。したがって、加熱ロール全体として、径方向の大きさが大型化する問題がある。さらに、給電ハーネスは、断熱カラーの外側に設けないと、給電ハーネスが熱で劣化、損傷しやすくなるため、断熱カラーよりも外側に電極や給電ハーネスを設置すると、加熱ロール全体の軸方向の長さも長くなって大型化しやすい問題がある。
【0040】
これらに対して、実施例1では、芯材11の径方向内側に回転電極21と固定電極23を設け、通電コロ24で通電している。実施例1では、回転電極21や固定電極23のほとんどは、芯材11の外端よりも内側に配置されており、芯材11よりも外径の小さい固定電極23の外端部23aで給電ハーネス27が接続されている。
特に、回転電極21や通電コロ24は、全体が芯材11の内側に収容されている。したがって、実施例1では、芯材11の軸方向外端よりも外側に突出する部分は、固定電極23の外端部23aとなる。よって、加熱ロール2の全体として、軸方向の大型化が抑制される。
また、回転電極21や固定電極23は、芯材11の外径よりも内側に収まっている。したがって、実施例1では、加熱ロール2の全体として径方向の大型化が抑制される。
よって、特許文献1や内部にランプを有し抵抗発熱体を外表面に有する構成に比べて、抵抗発熱体13と加熱ランプ32,33を有する加熱ロール2の全体の大きさが小型化される。
【0041】
また、実施例1では、外側加熱ランプ32と内側加熱ランプ33とが設けられており、それぞれのランプで異なる範囲L3,L4を個別に加熱可能である。したがって、使用される記録用紙Sの様々な幅に対応可能である。
また、実施例1では、回転電極21と固定電極23とは、回転自由な通電コロ24で通電されると共に、補助ベアリング26でも回転可能に支持されている。したがって、通電コロ24で給電が安定しつつ、補助ベアリング26を設けない場合に比べて、芯材11等の回転が安定する。
【0042】
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)~(H07)を下記に例示する。
(H01)前記実施例において、画像形成装置の一例としてのコピー機Uを例示したが、これに限定されず、例えば、FAX、プリンタ、複合機により構成することも可能である。
【0043】
(H02)前記実施例において、画像形成装置として、4色の現像剤が使用される構成を例示したが、これに限定されず、例えば、単色の画像形成装置や、3色以下または5色以上の多色の画像形成装置にも適用可能である。
(H03)前記実施例において、回転電極21は全体が芯材11の軸方向の内側に収まった構成とすることが望ましいが、外端の一部が外方に突出する構成とすることも可能である。
(H04)前記実施例において、2種類の加熱ランプ32,33を設ける構成を例示したが、これに限定されない。例えば、内側加熱ランプ33一本でも十分な場合は、1種類とすることも可能である。また、3種類以上の加熱ランプを設置することも可能である。
【0044】
(H05)前記実施例において、加熱幅L2~L4は例示した範囲に限定されず、設計や仕様等に応じて適宜変更可能である。例えば、第1の加熱幅L3は軸方向両端部に存在する場合を例示したが、軸方向の片側のみとすることも可能である。
(H06)前記実施例において、抵抗発熱体13等の層構造は、例示した構成に限定されず、他の層が追加することも可能である。
(H07)前記実施例において、接点部14は設けることが望ましいが、抵抗発熱体13に回転電極21を直接接触させる構成とすることも可能である。
【0045】
(付記)
(((1)))
回転軸を中心として回転可能に配置され、軸方向に延びる中空の筒部と、
前記筒部の内面に配置されて通電時に発熱する第1の発熱手段と、
前記筒部の内面側に配置され且つ前記第1の発熱手段に電気的に接続され、前記筒部と一体的に回転可能な第1の接続手段と、
前記第1の接続手段よりも前記筒部の内側に配置され且つ電源に電気的に接続され、前記筒部に対して相対的に回転可能な第2の接続手段と、
前記第1の接続手段と前記第2の接続手段との間を電気的に接続し且つ前記第2の接続手段に対して前記第1の接続手段を回転可能に支持する回転支持手段と、
前記第2の接続手段よりも前記筒部の内側に配置され且つ前記筒部を長手方向に貫通して配置され、通電時に発熱すると共に前記第1の発熱手段とは発熱する範囲が異なる第2の発熱手段と、
を備えたことを特徴とする発熱部材。
(((2)))
前記第1の接続手段の軸方向の内端が、前記筒部の軸方向の外端よりも軸方向で内側に配置されている
ことを特徴とする(((1)))に記載の発熱部材。
(((3)))
前記第2の発熱手段が発熱する範囲が、前記第1の発熱手段が発熱する範囲と軸方向で異なり、且つ、前記第1の発熱手段が発熱する範囲の一部に軸方向で重複する
ことを特徴とする(((1)))または(((2)))に記載の発熱部材。
(((4)))
前記第2の発熱手段に並行して配置され通電時に発熱する第3の発熱手段、
を備えたことを特徴とする(((1)))ないし(((3)))のいずれかに記載の発熱部材。
(((5)))
前記第2の発熱手段が発熱する範囲と、前記第3の発熱手段が発熱する範囲が、軸方向で異なる
ことを特徴とする(((4)))に記載の発熱部材。
(((6)))
回転自由なコロで構成された前記回転支持手段と、
前記第1の接続手段と前記第2の接続手段との間に配置された軸受け手段と、
を備えたことを特徴とする(((1)))ないし(((5)))のいずれかに記載の発熱部材。
(((7)))
前記第2の接続手段と前記電源とを接続する給電手段であって、前記筒部よりも径方向の内側で前記第2の接続手段に端部が接続された前記給電手段、
を備えたことを特徴とする(((1)))ないし(((6)))のいずれかに記載の発熱部材。
(((8)))
(((1)))ないし(((7)))のいずれかに記載の発熱部材を有し、未定着の画像が表面に転写された媒体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段に対向して配置され、前記媒体を加圧する加圧手段と、
を備え、
前記加圧手段と前記加熱手段との間の定着領域を通過する媒体の未定着の画像を定着させる
ことを特徴とする定着装置。
(((9)))
表面に画像を保持する像保持手段と、
前記像保持手段の画像を媒体に転写する転写手段と、
前記媒体に転写された画像を定着させる(((8)))に記載の定着装置と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【0046】
(((1)))に係る発熱部材によれば、発熱手段に対して軸方向または径方向外側から給電を行う構成に比べて、構成を小型化することができる。
(((2)))に係る発熱部材によれば、第1の接続手段の軸方向の内端が筒部の軸方向の外端よりも軸方向で外側に配置されている場合に比べて、発熱手段全体の軸方向の大きさを小型化できる。
(((3)))に係る発熱部材によれば、第1の発熱手段で筒部に部分的な温度ムラが発生した場合に、第2の発熱手段で加熱できる。
(((4)))に係る発熱部材によれば、第2の発熱手段だけでなく第3の発熱手段を使用して筒部の温度ムラに対応できる。
(((5)))に係る発熱部材によれば、第2の発熱手段と第3の発熱手段とで異なる範囲を加熱でき、第2の発熱手段のみしか有しない場合に比べて、様々な温度ムラに対応できる。
(((6)))に係る発熱部材によれば、軸受け手段を有しない場合に比べて、回転支持手段で給電を確保しつつ、軸受け手段で回転を安定させることができる。
(((7)))に係る発熱部材によれば、筒部よりも径方向の外側で第2の接続手段に給電手段が接続される場合に比べて、発熱手段全体の径方向の大きさを小型化できる。
(((8)))に係る定着装置によれば、発熱手段に対して軸方向または径方向外側から給電を行う構成に比べて、構成を小型化することができる。
(((9)))に係る画像形成装置によれば、発熱手段に対して軸方向または径方向外側から給電を行う構成に比べて、構成を小型化することができる。