特開 2024-78493 定着装置

(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】P2024078493

(43)【公開日】2024-06-11

(54)【発明の名称】定着装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20240604BHJP

   H05B 3/10 20060101ALI20240604BHJP

   H05B 3/20 20060101ALI20240604BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 510

H05B3/10 A

H05B3/20 337

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022190902

(22)【出願日】2022-11-30

(71)【出願人】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116034

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 啓輔

(74)【代理人】

【識別番号】100144624

【弁理士】

【氏名又は名称】稲垣 達也

(72)【発明者】

【氏名】石田 圭

【テーマコード（参考）】

2H033

3K034

3K092

【Ｆターム（参考）】

2H033AA03

2H033BA25

2H033BA26

2H033BA27

2H033BA32

2H033BB12

2H033BB18

2H033BE03

3K034AA12

3K034AA16

3K034BA05

3K034BB06

3K034BC12

3K034FA13

3K034FA17

3K034JA10

3K092PP18

3K092QA03

3K092QA05

3K092QB26

3K092QB30

3K092QB43

(57)【要約】

【課題】必要以上に熱が奪われることを抑制しつつヒータを均熱化する。
【解決手段】定着装置１は、加熱ユニット２と、加圧回転体３とを備える。加熱ユニット２は、ヒータ１０と、熱伝導部材３０と、ベルトＢと、を有する。ヒータ１０は、基板１１と、基板１１に設けられた抵抗発熱体１２とを有する。ベルトＢは、ヒータ１０を内側に収容する。加圧回転体３は、ベルトＢとの間でニップ部ＮＰを形成する。加圧回転体３は、ベルトＢとの間でシートＳを搬送する。抵抗発熱体１２は、シートＳの搬送方向に交差する交差方向に延びた第１発熱パターン１２１と、交差方向に延び、第１発熱パターン１２１から搬送方向に所定距離Ｄ１離れて位置する第２発熱パターン１２２とを含む。搬送方向において、熱伝導部材３０の寸法Ｄ３は、所定距離Ｄ１より大きく、ニップ部ＮＰの寸法Ｄ４以下である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、前記基板に設けられた抵抗発熱体と、を有するヒータと、
前記基板に接触する熱伝導部材であって、前記基板より熱伝導率が高い熱伝導部材と、
前記ヒータを内側に収容する加熱回転体と、
前記加熱回転体との間でニップ部を形成し、前記加熱回転体との間でシートを搬送する加圧回転体と、を備え、
前記抵抗発熱体は、シートの搬送方向に交差する交差方向に延びた第１発熱パターンと、前記交差方向に延び、前記第１発熱パターンから前記搬送方向に所定距離離れて位置する第２発熱パターンと、を含み、
前記搬送方向において、前記熱伝導部材の寸法は、前記所定距離より大きく、前記ニップ部の寸法以下であることを特徴とする定着装置。

【請求項2】

前記搬送方向において、熱伝導部材の寸法は、前記第１発熱パターンの外側端から前記第２発熱パターンの外側端までの寸法より大きいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

【請求項3】

前記搬送方向において、熱伝導部材の寸法は、前記第１発熱パターンの外側端から前記第２発熱パターンの外側端までの寸法以下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4】

前記搬送方向において、前記熱伝導部材の寸法は、前記基板の寸法の４０％以上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5】

前記交差方向において、前記熱伝導部材の寸法は、前記基板の寸法より小さいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

【請求項6】

前記熱伝導部材は、アルミニウム、アルミニウム合金または銅からなる板状であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項7】

前記熱伝導部材は、グラファイトシートからなり、シートの厚み方向よりも厚みに直交する方向の熱伝導率が大きいことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項8】

基板と、前記基板に設けられた抵抗発熱体と、を有するヒータと、
前記基板に接触する熱伝導部材であって、前記基板より熱伝導率が高い熱伝導部材と、
前記ヒータを内側に収容する加熱回転体と、
前記加熱回転体との間でニップ部を形成し、前記加熱回転体との間でシートを搬送する加圧回転体と、を備え、
前記抵抗発熱体は、シートの搬送方向に交差する交差方向に延びた第１発熱パターンと、前記交差方向に延び、前記第１発熱パターンから前記搬送方向に所定距離離れて位置する第２発熱パターンと、を含み、
前記搬送方向において、前記基板の寸法は、前記ニップ部の寸法より大きく、
前記搬送方向において、前記ニップ部の寸法は、前記所定距離より大きく、前記熱伝導部材の寸法以上であることを特徴とする定着装置。

【請求項9】

前記搬送方向において、ニップ部の寸法は、前記第１発熱パターンの外側端から前記第２発熱パターンの外側端までの寸法より大きいことを特徴とする請求項８に記載の定着装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像形成装置に用いられる定着装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、定着装置として、回転するベルトをセラミックヒータと加圧ローラで挟むものが知られている（特許文献１）。この定着装置では、セラミックヒータは、基板と、抵抗発熱体とを有し、ベルトと接触するニップ面とは反対側の裏面に、シート状の熱伝導部材が接触して配置されている。熱伝導部材は、基板の温度を均一化する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１９４７１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、熱伝導部材も熱容量を持っているため、ヒータで発生した熱を効率良く画像の定着に利用するためには、熱伝導部材の大きさは必要最小限であることが望ましい。

【0005】

そこで、本発明は、熱伝導部材に必要以上に熱が奪われることを抑制しつつヒータを均熱化することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記した課題を解決するための定着装置は、ヒータと、熱伝導部材と、加熱回転体と、加圧回転体と、を備える。ヒータは、基板と、基板に設けられた抵抗発熱体と、を有する。熱伝導部材は、基板に接触する。熱伝導部材は、基板より熱伝導率が高い。加熱回転体は、ヒータを内側に収容する。加圧回転体は、加熱回転体との間でニップ部を形成する。加圧回転体は、加熱回転体との間でシートを搬送する。抵抗発熱体は、シートの搬送方向に交差する交差方向に延びた第１発熱パターンと、交差方向に延び、第１発熱パターンから搬送方向に所定距離離れて位置する第２発熱パターンと、を含む。
搬送方向において、熱伝導部材の寸法は、前記所定距離より大きく、ニップ部の寸法以下である。

【0007】

搬送方向において、熱伝導部材の寸法が前記所定距離より大きく、ニップ部の寸法以下であるため、熱伝導部材に必要以上に熱が奪われることを抑制しつつヒータを均熱化することができる。

【0008】

また、搬送方向において、熱伝導部材の寸法は、第１発熱パターンの外側端から第２発熱パターンの外側端までの寸法より大きい構成としてもよい。

【0009】

また、搬送方向において、熱伝導部材の寸法は、第１発熱パターンの外側端から第２発熱パターンの外側端までの寸法以下である構成としてもよい。

【0010】

また、搬送方向において、熱伝導部材の寸法は、基板の寸法の４０％以上である構成としてもよい。

【0011】

また、交差方向において、熱伝導部材の寸法は、基板の寸法より小さい構成としてもよい。

【0012】

交差方向における熱伝導部材の寸法が基板の寸法より小さいことで、必要以上に熱伝導部材を加熱する必要が無くなる。

【0013】

また、熱伝導部材は、アルミニウム、アルミニウム合金または銅からなる板状である構成としてもよい。

【0014】

また、熱伝導部材は、グラファイトシートからなり、シートの厚み方向よりも厚みに直交する向の熱伝導率が大きい構成としてもよい。

【0015】

前記した課題を解決するための定着装置は、ヒータと、熱伝導部材と、加熱回転体と、加圧回転体と、を備える。ヒータは、基板と、基板に設けられた抵抗発熱体と、を有する。熱伝導部材は、基板に接触する。熱伝導部材は、基板より熱伝導率が高い。加熱回転体は、ヒータを内側に収容する。加圧回転体は、加熱回転体との間でニップ部を形成する。加圧回転体は、加熱回転体との間でシートを搬送する。抵抗発熱体は、シートの搬送方向に交差する交差方向に延びた第１発熱パターンと、交差方向に延び、第１発熱パターンから搬送方向に所定距離離れて位置する第２発熱パターンと、を含む。
搬送方向において、ニップ部の寸法は、前記所定距離より大きく、熱伝導部材の寸法以上である。

【0016】

また、搬送方向において、ニップ部の寸法は、第１発熱パターンの外側端から第２発熱パターンの外側端までの寸法より大きい構成としてもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、熱伝導部材に必要以上に熱が奪われることを抑制しつつヒータを均熱化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態における加熱ユニットの断面図である。

【図2】ヒータの分解斜視図である。

【図3】第２実施形態における加熱ユニットの断面図である。

【図4】第３実施形態における加熱ユニットの断面図である。

【図5】第４実施形態における加熱ユニットの断面図である。

【図6】発熱パターンが４本の場合のヒータの分解斜視図（ａ）と、ヒータの断面図（ｂ）である。

【図7】抵抗発熱体の端子が一端と他端にある場合のヒータの分解斜視図（ａ）と、ヒータの断面図（ｂ）である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

第１実施形態に係る定着装置１は、画像形成装置や、熱により箔を転写する装置等に使用されるものである。図１に示すように、定着装置１は、加熱ユニット２と、加圧回転体３とを備えている。加熱ユニット２および加圧回転体３の少なくとも一方は、図示せぬ付勢機構によって、他方に対して付勢されている。

【0020】

加熱ユニット２は、ヒータ１０を内側に収容しており、加圧回転体３との間でシートＳを挟んだ状態で回転することで、シートＳを加熱する部材である。加熱ユニット２は、加熱回転体の一例であるベルトＢと、ヒータ１０と、ホルダ２０と、熱伝導部材３０と、を備える。

【0021】

ベルトＢは、無端状であり、金属または樹脂などからなる。ベルトＢは、ホルダ２０に案内されながら、ヒータ１０の周りを回転する。ベルトＢは、外周面と内周面を有する。外周面は、加熱対象となるシートＳと接触する。内周面は、ヒータ１０と接触する。

【0022】

ヒータ１０は、基板１１と、抵抗発熱体１２と、カバー１３とを有する。図２に示すように、基板１１は、セラミックの細長い長方形の板からなる。ヒータ１０は、いわゆるセラミックヒータである。基板１１は、シートＳの搬送方向（以下の説明では、単に「搬送方向」という。）に交差する交差方向（以下の説明では、単に「交差方向」という。）に延びている。本実施形態では、交差方向は、シートＳの搬送方向に直交する方向である。

【0023】

抵抗発熱体１２は、基板１１に設けられている。抵抗発熱体１２は、基板１１の一方の面に、印刷により形成されている。抵抗発熱体１２は、第１端子１２Ａと、第２端子１２Ｂと、第１発熱パターン１２１と、第２発熱パターン１２２と、を有する。第１端子１２Ａは、電力を供給する端子であり、第１発熱パターン１２１の一端に設けられている。第２端子１２Ｂは、電力を供給する端子であり、第２発熱パターン１２２の一端に設けられている。第１発熱パターン１２１は、シートＳの搬送方向に交差する交差方向に延びている。第２発熱パターン１２２は、交差方向に延びている。第１発熱パターン１２１の他端と第２発熱パターン１２２の他端は、電気的に接続されている。第２発熱パターン１２２は、第１発熱パターン１２１に対して搬送方向の下流側に位置する。第２発熱パターン１２２は、第１発熱パターン１２１から搬送方向に所定距離Ｄ１離れて位置する。

【0024】

カバー１３は、抵抗発熱体１２を覆っている。カバー１３は、例えば、ガラスからなる。

【0025】

図１に示すように、ホルダ２０は、ヒータ１０を支持する部材である。ホルダ２０は、支持部２１と、案内部２２とを有する。支持部２１は、ヒータ１０の形状に対応した板形状を有する。支持部２１は、ヒータ１０および熱伝導部材３０を支持する支持面２１Ａを有する。案内部２２は、支持部２１の搬送方向における両端に設けられている。各案内部２２は、ベルトＢの内周面に沿った案内面２２Ｇを有する。

【0026】

熱伝導部材３０は、基板１１より熱伝導率が高い板状またはシート状の部材である。熱伝導部材３０は、基板に接触することで、基板１１の面に直交する方向、つまり、基板１１の面に沿った方向に熱を伝導して、ヒータ１０の温度を、基板１１の面に沿った方向に均一化するための部材である。熱伝導部材３０は、ヒータ１０とホルダ２０の支持部２１との間に位置する。加熱ユニット２および加圧回転体３にシートＳが挟まれるときには、熱伝導部材３０は、ヒータ１０と支持部２１により挟まれる。

【0027】

熱伝導部材３０は、基板１１よりも、基板１１の面に沿った熱伝導率が高い。熱伝導部材３０の材料は特に限定されないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅などの熱伝導率が大きい金属を採用することができる。また、熱伝導部材３０は、シートの厚み方向よりも厚みに直交する向の熱伝導率が大きいグラファイトシートを採用することができる。また、熱伝導部材３０の厚さも特に限定されず、例えば、０．１ｍｍより薄いフィルム状のものであってもよいし、１ｍｍより厚い板状のものであってもよい。

【0028】

加圧回転体３は、回転可能なローラである。加圧回転体３は、シャフト３Ａと、弾性層３Ｂとを有している。シャフト３Ａは、金属からなる円柱形状を有し、交差方向に延びている。弾性層３Ｂは、弾性変形可能な部材からなり、シャフト３Ａを被覆する。加圧回転体３は、ヒータ１０との間でベルトＢを挟むことで、ベルトＢとの間にシートＳを加熱・加圧するためのニップ部ＮＰを形成する。

【0029】

加圧回転体３は、図示しないモータから駆動力が伝達されて回転駆動する。加圧回転体３は、回転駆動することでベルトＢ（またはシートＳ）との摩擦力によりベルトＢを従動回転させるようになっている。これにより、加圧回転体３は、ベルトＢとの間でシートＳを搬送する。このようにして、例えば、トナー像が転写されたシートＳが加圧回転体３と加熱されたベルトＢの間を搬送された場合、トナー像が熱定着される。

【0030】

ここで、基板１１、熱伝導部材３０およびニップ部ＮＰの寸法について説明する。
搬送方向において、熱伝導部材３０の寸法Ｄ３は、第１発熱パターン１２１の内側端１２１Ａから第２発熱パターン１２２の内側端１２２Ａまでの距離である所定距離Ｄ１より大きい。なお、第１発熱パターン１２１の内側端１２１Ａとは、第１発熱パターン１２１の搬送方向における下流端のことである。第２発熱パターン１２２の内側端１２２Ａとは、第２発熱パターン１２２の搬送方向における上流端のことである。

【0031】

また、搬送方向において、熱伝導部材３０の寸法Ｄ３は、第１発熱パターン１２１の外側端１２１Ｂ（搬送方向の上流端）から第２発熱パターン１２２の外側端１２２Ｂ（搬送方向の下流端）までの寸法Ｄ２より大きい。
また、搬送方向において、熱伝導部材３０の寸法Ｄ３は、ニップ部ＮＰの寸法Ｄ４以下である。なお、加熱ユニット２と加圧回転体３の少なくとも一方を動かすことにより、ニップ部ＮＰの寸法を変更できる場合には、ニップ部ＮＰの大きさを最も大きくした場合の寸法Ｄ４と熱伝導部材の寸法Ｄ３を比較するものとする。

【0032】

また、搬送方向において、熱伝導部材３０の寸法Ｄ３は、基板１１の寸法Ｄ５の４０％以上である。
また、搬送方向において、熱伝導部材３０の寸法Ｄ３は、基板の寸法Ｄ５以下である。

【0033】

搬送方向において、基板１１の寸法Ｄ５は、ニップ部ＮＰの寸法Ｄ４より大きい。

【0034】

図２に示すように、交差方向において、熱伝導部材３０の寸法Ｌ２は、基板１１の寸法Ｌ１より小さい。

【0035】

以上のような第１実施形態における定着装置１の効果について説明する。
定着装置１では、搬送方向において、熱伝導部材３０の寸法Ｄ３が所定距離Ｄ１より大きく、かつ、ニップ部ＮＰの寸法Ｄ５以下であるため、ニップ部ＮＰより外側に熱伝導部材３０により伝熱されるのを抑制できる。したがって、定着装置１は、熱伝導部材３０に必要以上に熱が奪われることを抑制しつつヒータ１０を均熱化できる。定着装置１が必要以上に熱が奪われないことで、電力を節約できる。

【0036】

また、交差方向において、熱伝導部材３０の寸法Ｌ２が基板１１の寸法Ｌ１より小さいため、定着装置１は、必要以上に熱伝導部材３０に熱が奪われることを抑制できる。

【0037】

以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されることなく適宜変形して実施することが可能である。

【0038】

例えば、図３に示す第２実施形態における定着装置１Ａの加熱ユニット２Ａように、搬送方向において、ニップ部ＮＰの寸法Ｄ４は、所定距離Ｄ１より大きく、熱伝導部材３０Ａの寸法Ｄ３以上である構成であってもよい。また、搬送方向において、ニップ部ＮＰの寸法Ｄ４は、第１発熱パターン１２１の外側端１２１Ｂから第２発熱パターン１２２の外側端１２２Ｂまでの寸法Ｄ２より大きい。なお、第２実施形態では、搬送方向において、熱伝導部材３０の寸法Ｄ３は、基板の寸法Ｄ５と同じである。

【0039】

この第２実施形態においても、搬送方向において、ニップ部ＮＰの寸法Ｄ４が熱伝導部材３０の寸法Ｄ３以上であるため、ニップ部ＮＰより外側に熱伝導部材３０により伝熱されるのを抑制できる。したがって、定着装置１は、必要以上に熱伝導部材３０に熱が奪われることなく、ニップ部ＮＰに対応したヒータ１０の適切な領域を均熱化できる。

【0040】

また、例えば、図４に示す第３実施形態における加熱ユニット２Ｂのように、搬送方向において、熱伝導部材３０Ｂの寸法Ｄ３は、第１発熱パターン１２１の内側端１２１Ａから第２発熱パターン１２２の内側端１２２Ａまでの所定距離Ｄ１以上であり、第１発熱パターン１２１の外側端１２１Ｂから第２発熱パターン１２２の外側端１２２Ｂまでの寸法Ｄ２以下である構成としてもよい。第３実施形態において、ニップ部ＮＰは、加圧回転体３がヒータ１０およびホルダ２０との間でベルトＢを挟むことで、ベルトＢとの間に形成される。この第３実施形態においても、搬送方向において、ニップ部ＮＰの寸法Ｄ４が熱伝導部材３０Ｂの寸法Ｄ３以上であるため、必要以上に熱伝導部材３０Ｂに熱が奪われることなく、ニップ部ＮＰに対応したヒータ１０の適切な領域を均熱化できる。

【0041】

また、例えば、図５に示す第４実施形態における加熱ユニット２Ｃのように、搬送方向において、熱伝導部材３０Ｃの寸法Ｄ３は、基板１１の寸法Ｄ５より大きい構成としてもよい。この第４実施形態においても、ニップ部ＮＰの寸法Ｄ４が熱伝導部材３０の寸法Ｄ３以上であれば、ニップ部ＮＰより外側に熱伝導部材３０により伝熱されるのを抑制でき、必要以上に熱伝導部材３０に熱が奪われることなく、ヒータ１０の適切な領域を均熱化できる。

【0042】

また、前記実施形態において、抵抗発熱体１２は、交差方向に延びる２本の発熱パターンを有していたが、発熱パターンの本数は、特に限定されず、３本以上であってもよい。
例えば、図６に示す基板１１Ｄの抵抗発熱体１２Ｄは、４本の発熱パターンを有する。具体的には、抵抗発熱体１２Ｄは、第１発熱パターン１２１と、第２発熱パターン１２２と、第３発熱パターン１２３と、第４発熱パターン１２４とを有する。第１発熱パターン１２１、第２発熱パターン１２２、第３発熱パターン１２３および第４発熱パターン１２４は、電気的に発熱可能に接続され、交差方向に延びている。搬送方向において、第３発熱パターン１２３および第４発熱パターン１２４は、第１発熱パターン１２１と第２発熱パターン１２２の間に位置する。この場合には、熱伝導部材３０Ｄの寸法Ｄ３は、搬送方向において、第３発熱パターン１２３の内側端１２３Ａから第４発熱パターン１２４の内側端までの距離である所定距離Ｄ１より大きい。熱伝導部材３０の寸法Ｄ３がニップ部ＮＰの寸法Ｄ４より小さいことで、ニップ部ＮＰより外側に熱伝導部材３０により伝熱されるのを抑制でき、必要以上に熱伝導部材３０に熱が奪われることなく、ヒータ１０の適切な領域を均熱化できる。

【0043】

また、前記実施形態において、抵抗発熱体１２は、第１端子１２Ａが第１発熱パターン１２１の一端に設けられ、第２端子１２Ｂが第２発熱パターン１２２の一端に設けられ、第１発熱パターン１２１の他端と第２発熱パターン１２２の他端が電気的に接続されたが、この構成に限られない。
例えば、図７に示すように、抵抗発熱体１２Ｅは、第１発熱パターン１２１Ｅと、第２発熱パターン１２２Ｅと、第３発熱パターン１２３Ｅと、第４発熱パターン１２４Ｅと、第１端子Ｔ１と、第２端子Ｔ２と、第３端子Ｔ３と、を有する。第１端子Ｔ１は、第１発熱パターン１２１Ｅおよび第２発熱パターン１２２Ｅの一端に設けられている。第２端子Ｔ２は、第３発熱パターン１２３Ｅおよび第４発熱パターン１２４Ｅの一端に設けられている。第３端子Ｔ３は、第１発熱パターン１２１Ｅ、第２発熱パターン１２２Ｅ、第３発熱パターン１２３Ｅおよび第４発熱パターン１２４Ｅの他端に設けられている。この場合においても、熱伝導部材３０Ｅの寸法Ｄ３がニップ部ＮＰの寸法Ｄ４より小さいことで、ニップ部ＮＰより外側に熱伝導部材３０により伝熱されるのを抑制でき、必要以上に熱伝導部材３０に熱が奪われることなく、ヒータ１０の適切な領域を均熱化できる。

【0044】

また、前記実施形態において、熱伝導部材３０は１枚のシート状の部材からなっていたが、複数枚のシート状の部材の組合せにより構成されていてもよい。この場合に、複数枚のシート状の部材は、材質、熱伝導率、形状などが互いに異なっていてもよいし、互いに同じであってもよい。

【0045】

また、前記実施形態において、ヒータ１０の基板１１は、セラミックの細長い長方形の板からなっていたが、熱伝導部材３０よりも熱伝導率が小さければよく、例えば、ステンレスなどの金属の細長い長方形の板からなっていてもよい。

【0046】

また、前記した実施形態および変形例で説明した各要素は、適宜組み合わせて実施することが可能である。

【符号の説明】

【0047】

１ 定着装置
２ 加熱ユニット
３ 加圧回転体
１０ ヒータ
１１ 基板
１２ 抵抗発熱体
３０ 熱伝導部材
１２１ 第１発熱パターン
１２２ 第２発熱パターン
Ｂ ベルト
ＮＰ ニップ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】