(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-14
(45)【発行日】2022-11-22
(54)【発明の名称】加熱部材、定着装置及び画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/20 20060101AFI20221115BHJP
【ＦＩ】
G03G15/20 510
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2018223600
(22)【出願日】2018-11-29
(65)【公開番号】P2020086276
(43)【公開日】2020-06-04
【審査請求日】2021-08-19
(73)【特許権者】
【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】100182453
【弁理士】
【氏名又は名称】野村 英明
(72)【発明者】
【氏名】吉永 洋
(72)【発明者】
【氏名】足立 知哉
(72)【発明者】
【氏名】関 貴之
(72)【発明者】
【氏名】古市 祐介
(72)【発明者】
【氏名】染矢 幸通
【審査官】中澤 俊彦
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－０８４６０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２２２１７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１６９４１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１５８２４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０３１９７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２７０３４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１８４６２１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｇ １５／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、前記基材上に設けられた発熱部と、
を有し、
無端状のベルト部材と対向部材とが接触するニップ部に対応する位置で、前記ベルト部材の内周面に接触する加熱部材であって、
前記基材は、前記ニップ部に対応する位置で前記発熱部を有し前記ベルト部材側の面及びこれとは反対側の面が平面状に形成される平板部と、前記ベルト部材側の面及びこれとは反対側の面が前記ニップ部以外の領域で前記ベルト部材の周方向に湾曲する湾曲部を一体に有し、
前記平板部は、前記ニップ部に対応する位置で前記加熱部材を保持する保持部材に接触し、
前記湾曲部は、前記ベルト部材の回転方向において前記保持部材の上流端よりも上流側又は前記保持部材の下流端よりも下流側へ突出し前記保持部材に接触しないように配置されることを特徴とする加熱部材。
【請求項2】
前記湾曲部の前記ベルト部材側の面は、前記ベルト部材の幅方向に渡って凹凸の無い面である請求項１に記載の加熱部材。
【請求項3】
前記湾曲部は、前記湾曲部が対向する前記ベルト部材の部分よりも大きい曲率に形成されている請求項１又は２に記載の加熱部材。
【請求項4】
前記湾曲部は、前記ベルト部材が周方向に回転するときに、前記ベルト部材に対して接触する部分を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の加熱部材。
【請求項5】
前記基材は、金属材料で構成され、前記発熱部は、絶縁層を介して前記基材上に設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の加熱部材。
【請求項6】
前記基材は、絶縁材料で構成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の加熱部材。
【請求項7】
前記湾曲部は、前記ニップ部を通過する加熱対象部材のうち、最大幅の前記加熱部材の通過幅以上の幅に形成されている請求項１から６のいずれか１項に記載の加熱部材。
【請求項8】
無端状のベルト部材と、前記ベルト部材の外周面に接触してニップ部を形成する対向部材と、
前記ニップ部に対応する位置で、前記ベルト部材の内周面に接触する加熱部材と、
を備える定着装置であって、
前記加熱部材として、請求項１から７のいずれか１項に記載の加熱部材を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項9】
記録媒体に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部によって形成された画像を前記記録媒体に定着させる定着装置と、
を備える画像形成装置において、
前記定着装置として、請求項８に記載の定着装置を備える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、加熱部材、加熱部材を備える定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
複写機、プリンタ等の画像形成装置において、用紙上のトナーを熱により定着させる定着装置や用紙上のインクを乾燥させる乾燥装置などに用いられる加熱部材として、抵抗発熱体を有する面状又は薄板状のヒータが知られている。
【0003】
斯かるヒータを備える定着装置として、例えば、特許文献１（特開２００１－３２４８８６号公報）には、図１７に示すように、薄板状の加熱体１００と、加熱体１００と摺動するフィルム２００と、フィルム２００を介して加熱体１００と接触しニップ部Ｎを形成する加圧部材３００と、フィルム２００をガイドするガイド部材４００などを備える定着装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記のような面状又は薄板状の加熱部材を備える構成において、加熱部材から発せられる熱の多くは、ニップ部にてベルト部材（フィルム）に付与されるが、熱の一部は、ベルト部材に近接して配置されているガイド部材などにも少なからず伝わる。このため、ガイド部材などを介するベルト部材への伝熱が効率良く行われれば、ベルト部材をニップ部以外の範囲でも効果的に加熱することが可能である。
【0005】
しかしながら、加熱部材からガイド部材などの別部材への熱伝達効率は良くないため、ニップ部以外の範囲においてベルト部材を効果的に加熱するには改善が必要であった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明は、基材と、前記基材上に設けられた発熱部と、を有し、無端状のベルト部材と対向部材とが接触するニップ部に対応する位置で、前記ベルト部材の内周面に接触する加熱部材であって、前記基材は、前記ニップ部に対応する位置で前記発熱部を有し前記ベルト部材側の面及びこれとは反対側の面が平面状に形成される平板部と、前記ベルト部材側の面及びこれとは反対側の面が前記ニップ部以外の領域で前記ベルト部材の周方向に湾曲する湾曲部を一体に有し、前記平板部は、前記ニップ部に対応する位置で前記加熱部材を保持する保持部材に接触し、前記湾曲部は、前記ベルト部材の回転方向において前記保持部材の上流端よりも上流側又は前記保持部材の下流端よりも下流側へ突出し前記保持部材に接触しないように配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、発熱部から発せられた熱が湾曲部に伝達され、さらにその熱が湾曲部からベルト部材に伝達されることで、ベルト部材がニップ部以外の領域で湾曲部によって加熱される。しかも、湾曲部は加熱部材の基材に一体に設けられている部分であるので、湾曲部を介して伝わる熱は、加熱部材とは別体の部材を介して伝わる熱よりも効率良く伝達される。これにより、ニップ部以外の領域においてベルト部材を効果的に加熱することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【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】本実施形態に係る定着装置の概略構成図である。
【図3】ヒータの分解斜視図である。
【図4】ヒータをその長手方向に切断した断面図である。
【図5】ヒータの平面図である。
【図6】ヒータの斜視図である。
【図7】ヒータ及びヒータホルダの斜視図である。
【図8】湾曲部がニップ入口側に配置されている例を示す図である。
【図9】比較例の構成と、比較例におけるベルト表面温度と、を示す図である。
【図10】本発明の実施形態に係る構成と、本実施形態におけるベルト表面温度と、を示す図である。
【図11】湾曲部に複数の突起が設けられている例を示す図である。
【図12】湾曲部の幅と最大の用紙通過幅との関係を示す図である。
【図13】湾曲部がニップ出口側に配置されている例を示す図である。
【図14】湾曲部がニップ入口側とニップ出口側の両方に配置されている例を示す図である。
【図15】他の定着装置の構成を示す図である。
【図16】別の定着装置の構成を示す図である。
【図17】従来の定着装置の概略構成図である。
【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】
【0011】
図１に示す画像形成装置１は、電子写真方式のモノクロレーザプリンタである。なお、本発明は、プリンタのほか、複写機、ファクシミリ、あるいは、これらのいずれか２つ又は３つの機能を備える複合機であってもよい。また、モノクロ画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置であってもよい。
【0012】
図１に示すように、画像形成装置１には、画像を形成する画像形成部２と、記録媒体としての用紙Ｐを供給する記録媒体供給部３と、供給された用紙Ｐに画像を転写する転写部４と、用紙Ｐに転写された画像を定着する定着装置５と、画像が定着された用紙Ｐを装置外に排出する排出部６と、が設けられている。
【0013】
画像形成部２は、ドラム状の感光体７と、感光体７の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ８と、感光体７の表面を露光して潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置９と、感光体７の表面にトナー（現像剤）を供給して潜像を可視画像化する現像手段としての現像ローラ１０と、感光体７の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード１１と、を備えている。
【0014】
印刷動作開始の指示があると、画像形成部２において、感光体７が回転を開始し、帯電ローラ８によって感光体７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９が感光体７の表面を露光することで、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ローラ１０からトナーが供給され、感光体２上にトナー画像が形成される。
【0015】
感光体７上に形成されたトナー画像は、転写部４に配置された転写ローラ１５と感光体７との間の転写ニップにおいて用紙Ｐに転写される。この用紙Ｐは、記録媒体供給部３から供給されたものである。記録媒体供給部３では、給紙カセット１２に収容されている用紙Ｐが給紙ローラ１３によって１枚ずつ送り出される。送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対１４によって感光体７上のトナー画像とタイミングを合わせて転写ニップへ搬送される。そして、転写ニップにおいて、感光体７上のトナー画像が用紙Ｐに転写される。また、トナー画像の転写が行われた後、感光体７上に残留するトナーは、クリーニングブレード１１によって除去される。
【0016】
トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置５へ搬送される。そして、定着装置５において、用紙Ｐが定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間を通過する際に加熱及び加圧されることで、トナー画像が用紙Ｐに定着される。その後、用紙Ｐは、排出部６に搬送され、排紙ローラ対１６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。
【0017】
続いて、図２に基づき、本実施形態に係る定着装置５の構成について説明する。
【0018】
図２に示すように、本実施形態に係る定着装置５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、を備えている。
【0019】
定着ベルト２０は、用紙Ｐの未定着画像担持面側に配置され、用紙Ｐに未定着画像Ｔを定着させる定着部材である。定着ベルト２０は、無端状のベルト部材で構成されている。定着ベルト２０は、その両端部に挿入された一対のベルト支持部材２６（図１２参照）によって回転可能に支持されている。すなわち、定着ベルト２０は非回転状態では基本的に周方向の張力が付与されない状態、いわゆるフリーベルト方式で支持されている。
【0020】
本実施形態では、定着ベルト２０が、ニッケルやＳＵＳ等の金属材料やポリイミドなどの樹脂材料で形成された内周側の基材と、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などで形成された外周側の離型層と、を有する無端状のベルト（フィルムも含む。）で構成されている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、あるいはフッ素ゴムなどのゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。この弾性層の厚さを１００μｍ程度にすれば、未定着画像（未定着トナー）を押し潰して定着させるときに弾性層の弾性変形により、ベルト表面の微小な凹凸を吸収でき、光沢ムラの発生を回避できる。
【0021】
また、本実施形態では、定着ベルト２０の低熱容量化の観点から、定着ベルト２０として、薄肉で小径のベルトを採用している。具体的には、定着ベルト２０を構成する基材、離型層のそれぞれの厚さを、２０～５０μｍ、１０～５０μｍの範囲に設定し、定着ベルト２０全体としての厚さを１ｍｍ以下に設定している。また、定着ベルト２０が弾性層を有する場合は、弾性層の厚さを、１００～３００μｍに設定するとよい。さらに低熱容量化を図るには、定着ベルト２０全体としての厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよい。また、本実施形態では、定着ベルト２０の直径が、２０～４０ｍｍに設定されており、望ましくは、直径を３０ｍｍ以下とするのがよい。
【0022】
加圧ローラ２１は、定着ベルト２０の外周側に対向するように配置された対向部材である。本実施形態では、加圧ローラ２１が、芯金と、芯金の表面に設けられた発泡シリコーンゴムやフッ素ゴムなどから成る弾性層と、弾性層の表面に設けられたＰＦＡやＰＴＦＥなどから成る離型層と、で構成されている。また、本実施形態では、加圧ローラ２１を中実ローラとしているが、中空ローラであってもよい。中空ローラの場合、加圧ローラ２１の内部にハロゲンヒータなどの加熱部材を配置することも可能である。また、加圧ローラ２１の弾性層は、ソリッドゴムでもよいが、内部に加熱部材が配置されていない場合は、弾性層にスポンジゴムを用いて加圧ローラ２１の断熱性を高めることが望ましい。これにより、定着ベルト２０の熱が加圧ローラ２１に奪われにくくなり、定着ベルト２０の熱効率が向上する。対向部材として、加圧ローラ２１に代えて無端状の加圧ベルトなどの部材を適用することも可能である。
【0023】
また、加圧ローラ２１は、画像形成装置本体に設けられた駆動源によって図２中の矢印Ａで示す方向に回転駆動するように構成されている。一方、定着ベルト２０は、加圧ローラ２１が回転駆動することにより、これに伴って図２中の矢印Ｂ方向に従動回転する。定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間（ニップ部Ｎ）に未定着画像Ｔが転写された用紙Ｐが搬送されると、回転する定着ベルト２０と加圧ローラ２１とによって用紙Ｐが搬送されニップ部Ｎを通過する。このとき、用紙Ｐに対して熱と圧力が付与されることで、未定着画像Ｔが用紙Ｐに定着される。
【0024】
また、加圧ローラ２１と定着ベルト２０は、互いに接近離間するように構成されている。万が一、ニップ部Ｎに用紙が詰まった場合は、加圧ローラ２１と定着ベルト２０を互いに離間させ、ニップ部Ｎを開放することで、詰まった用紙のジャム処理などのメンテナンス作業を行うことが可能である。加圧ローラ２１と定着ベルト２０とは、いずれか一方に対して他方を動かして接近離間させるように構成されていてもよいし、両方を動かすことで接近離間させる構成であってもよい。
【0025】
ヒータ２２は、定着ベルト２０を加熱する加熱部材である。ヒータ２２は、面状又は薄板状に形成されており、ニップ部Ｎに対応する位置で、定着ベルト２０の幅方向に渡ってその内周面に接触している。ヒータ２２は、定着ベルト２０の内周面に対して、低摩擦シートなどを介して間接的に接触する場合であってもよいが、ヒータ２２を定着ベルト２０に対して直接接触させる方が定着ベルト２０への熱伝達効率がよい。
【0026】
ヒータホルダ２３は、ヒータ２２を保持する保持部材である。ヒータホルダ２３は、耐熱性樹脂などで構成されており、支持部材としての金属製のステー２４によって支持されている。これにより、加圧ローラ２１の加圧力に対するヒータホルダ２３及びヒータ２２の撓みが抑制され、均一な幅のニップ部Ｎが形成される。また、ヒータホルダ２３には、定着ベルト２０の回転方向におけるニップ部Ｎの下流側に、定着ベルト２０の内周面に接触して定着ベルト２０をガイドするベルトガイド２５が設けられている。
【0027】
図３は、ヒータ２２の分解斜視図、図４は、ヒータ２２をその長手方向に切断した断面図、図５は、ヒータ２２の平面図である。以下、図３～図５に基づき、本実施形態に係るヒータ２２の構成について説明する。なお、以下の説明において、ヒータ２２の定着ベルト２０側（ニップ部Ｎ側）を「表側」と称し、これとは反対側（ヒータホルダ２３側）を「裏側」と称して説明する。
【0028】
図３及び図４に示すように、ヒータ２２は、基材３０と、基材３０の表側に設けられた絶縁層３１と、絶縁層３１の表側に設けられた発熱部３２、電極部３３、給電線３４と、発熱部３２などを覆う表側の保護層３５と、基材３０の裏側に設けられた別の保護層３６と、を有している。
【0029】
基材３０は、ステンレス（ＳＵＳ）や鉄、アルミニウム、又は銅などの金属材料で構成されている。金属材料は、急速加熱に対する耐久性に優れ、加工もしやすいため、低コスト化を図るのに好適である。中でも、アルミニウムや銅は熱伝導率が高く、温度ムラが発生しにくいため、画像品質を高められる点で好ましい。同様の観点から、グラファイトやグラフェンなどの高熱伝導率の材料を、基材３０に用いてもよい。ステンレスは、これらに比べて安価に製造できる利点がある。また、基材３０の材料として、金属材料のほか、アルミナや窒化アルミナなどのセラミック、ガラスなど絶縁材料を用いることも可能である。基材３０自体を絶縁材料で構成した場合は、基材３０と発熱部３２との間の絶縁層３１を省略することが可能である。
【0030】
発熱部３２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するなどにより形成される。発熱部３２の材料としては、これら以外に、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３４は、発熱部３２よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。給電線３４や電極部３３の材料としては、銀（Ａｇ）もしくは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）などを用いることができ、このような材料をスクリーン印刷するなどによって形成される。
【0031】
本実施形態では、基材３０が金属材料で構成されているため、基材３０の表側に絶縁層３１を設けることで、発熱部３２、電極部３３、給電線３４に対する基材３０の絶縁性を確保している。絶縁層３１や表側及び裏側の各保護層３５，３６の材料としては、耐熱性ガラス、セラミック、又はポリイミド（ＰＩ）などの絶縁材料を用いることが可能である。
【0032】
図５に示すように、本実施形態では、２つの発熱部３２が基材３０の長手方向に渡って互いに平行に形成されている。各発熱部３２の一端部（図５における右端部）同士は、給電線３４を介して互いに電気的に接続され、各発熱部３２の他端部（図５における左端部）は、それぞれ別の給電線３４を介して別個の電極部３３に対して電気的に接続されている。各電極部３３にコネクタなどの給電部材が接続されることで、発熱部３２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、電源から発熱部３２へ電力が供給可能な状態となる。
【0033】
また、図５に示すように、発熱部３２及び給電線３４は、表側の保護層３５によって覆われている。これにより、ヒータ２２と定着ベルト２０との間での摺動性及び絶縁性が確保されている。一方、電極部３３は、コネクタとの接続を確保するため、保護層３５によって覆われておらず露出した状態となっている。
【0034】
図６は、ヒータ２２の斜視図である。
【0035】
図６に示すように、ヒータ２２の基材３０は、発熱部３２などが設けられた平板部４１と、平板部４１と一体に形成された湾曲部４２と、有している。湾曲部４２は、発熱部３２などが設けられた基材３０の表側とは反対側（裏側）に向かって湾曲している。本実施形態では、平板部４１及び湾曲部４２が、全体に渡って同じ厚さで形成されているが、平板部４１又は湾曲部４２において部分的に厚さを異ならせたり、平板部４１と湾曲部４２とで厚さを異ならせたりしてもよい。
【0036】
図７は、ヒータ２２及びヒータホルダ２３の斜視図である。
【0037】
図７に示すように、ヒータホルダ２３には、ヒータ２２が嵌め込まれる凹部２３ａが形成されている。凹部２３ａの底面２３ｂは平面に形成されており、この底面２３ｂに対して平板部４１が接触するように配置されることで、ヒータ２２が凹部２３ｂ内に嵌め込まれる。ヒータホルダ２３に対してヒータ２２が嵌め込まれた状態で、これらを給電部材としてのコネクタで挟むことでヒータホルダ２３に対するヒータ２２の脱落が防止される。また、ヒータホルダ２３にヒータ２２と係合可能な係合部を設け、この係合部によってヒータホルダ２３に対するヒータ２２の脱落を防止してもよい。
【0038】
図８に示すように、ヒータ２２がヒータホルダ２３によって保持され、これらが定着ベルト２０内に配置された状態では、基材３０の平板部４１が定着ベルト２０を介して加圧ローラ２１と接触し、ニップ部Ｎを形成する。一方、基材３０の湾曲部４２は、ニップ部Ｎを形成せず、定着ベルト２０の回転方向においてニップ部Ｎよりも上流側に配置される。
【0039】
このように、湾曲部４２がニップ部Ｎよりも上流側（以下、「ニップ入口側」という。）に配置されていることで、湾曲部４２の熱によって定着ベルト２０をニップ入口側においても加熱できるようになる。すなわち、発熱部３２で生じた熱の多くはニップ部Ｎを介して定着ベルト２０に付与されるが、その熱の一部は湾曲部４２に伝達され、ニップ入口側において湾曲部４２から定着ベルト２０に伝達される。しかも、湾曲部４２はヒータ２２の基材３０に一体に設けられている部分であるので、湾曲部４２を介して伝わる熱は、ヒータ２２とは別体の部材を介して伝わる熱よりも効率良く伝達される。これにより、ニップ入口側において定着ベルト２０を効果的に予備加熱することが可能である。
【0040】
また、基材３０が樹脂などよりも熱伝導率の高い金属材料で構成されている場合は、湾曲部４２から定着ベルト２０へより一層熱伝達しやすくなる。また、基材３０の材料を金属材料とすることで、プレス加工などにより容易に湾曲部４２を形成することが可能である。例えば、基材３０がステンレスで構成されている場合、その厚さ０．２ｍｍ～０．５ｍｍであることが望ましい。
【0041】
一方、基材３０の材料として樹脂材料を用いた場合は、金属材料に比べてさらに成形が行いやすくなり、形状の自由度もより一層向上する。また、基材３０に用いる樹脂材料として、耐熱性と絶縁性を有する、ポリイミド（ＰＩ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、これらをガラス繊維で強化したものなどを用いることで、基材３０と発熱部３２との間の絶縁層３１が不要になるので、低コスト化も図れる。
【0042】
図８に示すように、湾曲部４２は、定着ベルト２０の周方向に沿って湾曲しているため、定着ベルト２０が回転すると、図８の二点鎖線で示すように、定着ベルト２０の内周面が湾曲部４２に対して摺動しガイドされる。一般的に、定着ベルト２０は、加圧ローラ２１の回転駆動によって従動回転させられると、ニップ部Ｎに引き込まれる力を受けるため、ニップ入口側において定着ベルト２０が湾曲部４２に対して接近する。このとき、定着ベルト２０の内周面が湾曲部４２の外周面（定着ベルト２０の内周面に対向する面）の少なくとも一部に対して接触することで、湾曲部４２によって定着ベルト２０がガイドされ、定着ベルト２０の回転軌道が安定する。また、定着ベルト２０が湾曲部４２に対して接触することで、湾曲部４２から定着ベルト２０への熱伝達もより一層行われやすくなるため、定着ベルト２０の予備加熱の効果も向上する。
【0043】
なお、湾曲部４２は、回転中の定着ベルト２０に対してしない場合であっても、湾曲部４２が定着ベルト２０に対して近接していることで、湾曲部４２から定着ベルト２０に熱を伝達することができ、ニップ入口側において定着ベルト２０の予備加熱を行うことが可能である。
【0044】
図８に示す例では、定着ベルト２０の回転が停止した状態（図８の実線で示す定着ベルト２０）で、湾曲部４２の曲率がこれに対向する定着ベルト２０の部分の曲率よりも大きい曲率となっているが、湾曲部４２と定着ベルト２０の曲率は同じ曲率であってもよいし、湾曲部４２の方が定着ベルト２０よりも小さい曲率であってもよい。湾曲部４２の曲率は、湾曲部４２と定着ベルト２０との接触による定着ベルト２０への負荷が大きくなり過ぎないように適宜設定すればよい。
【0045】
ここで、図９に基づき、比較例の構成について説明する。
【0046】
図９では、比較例に係るヒータ２２及びヒータホルダ２３の平面図と、比較例において定着ベルトのニップ入口側の温度をサーモビューワで測定した結果が示されている。
【0047】
図９に示すように、比較例では、ヒータホルダ２３のニップ入口側に、リブ状のベルトガイド５１が定着ベルトの幅方向に渡って複数設けられている。しかしながら、このベルトガイド５１は、ヒータ２２とは別体の樹脂製のヒータホルダ２３に設けられているため、ベルトガイド５１を介しての定着ベルトへの効果的な熱伝達は期待できない。それどころか、ヒータ２２の熱がベルトガイド５１に伝わりにくいことで、ベルトガイド５１の温度が定着ベルトよりも低く、ベルトガイド５１が定着ベルトに対して接触する箇所で定着ベルトの熱がベルトガイド５１によって奪われる。このため、比較例では、図９の下図に示すように、ベルトガイド５１に対応する位置で定着ベルトの温度が部分的に低下してしまっている。
【0048】
これに対して、図１０に示すように、本発明の上記実施形態に係る構成では、ベルトガイドとして機能する湾曲部４２の外周面全体が、定着ベルトの幅方向に渡って連続する凹凸の無い面（断面が幅方向に直線状になる面）であるため、湾曲部４２を介する定着ベルトへの熱伝達を幅方向に渡って均一に行うことができる。また、湾曲部４２が定着ベルトよりも低い温度であったとしても、湾曲部４２によって定着ベルトの熱が部分的に奪われることもない。これにより、図１０のグラフに示すように、本発明の上記実施形態に係る構成においては、比較例のような定着ベルトにおける部分的な表面温度の低下がほとんど生じず、定着ベルトの表面温度を幅方向に渡って均一にすることができる。
【0049】
このように、定着ベルトの幅方向における温度ムラを抑制するには、湾曲部４２の外周面が、幅方向に渡って凹凸の無い面であることが望ましい。一方で、定着ベルトの回転安定性を向上させるため、例えば、図１１に示す例のように、湾曲部４２の先端側（定着ベルトの回転方向の上流側）に複数の突起４３を設けてもよい。このような構成の場合、複数の突起４３が定着ベルトに対して接触することで、幅方向に渡る定着ベルトの温度ムラが発生する可能性があるが、突起４３との接触後に、定着ベルトが湾曲部４２の凹凸の無い面に接触することで、定着ベルトの温度ムラを低減又は解消することが可能である。
【0050】
また、図１２に示すように、湾曲部４２の幅Ｄは、ニップ部を通過する用紙のうち、最大幅の用紙が通過する通過幅Ｗｍａｘ以上の幅であることが望ましい。このように、湾曲部４２の幅Ｄを最大の通過幅Ｗｍａｘ以上の幅とすることで、いずれの幅サイズの用紙に対してもその幅方向全域に渡って、湾曲部４２による予備加熱を効果的に行うことが可能となる。
【0051】
また、通紙領域における定着ベルト２０の摩耗や傷の発生を防止する観点からも、湾曲部４２の幅Ｄは最大の通過幅Ｗｍａｘ以上の幅であることが望ましい。仮に、湾曲部４２の幅Ｄが最大の通過幅Ｗｍａｘ未満であると、湾曲部４２の幅Ｄよりも大きい幅の用紙を通紙した際に、定着ベルト２０が湾曲部４２の幅方向両端部（エッジ）に対して加圧されることで、通紙領域内で定着ベルト２０の内周面に摩耗や傷が発生する虞がある。そのため、湾曲部４２の幅Ｄを最大の通過幅Ｗｍａｘ以上とすることで、湾曲部４２の幅方向両端部に対する定着ベルト２０の加圧を回避でき、通紙領域内での定着ベルト２０の摩耗や傷の発生を防止できるようになる。
【0052】
また、図１２に示すように、湾曲部４２の幅方向両端部は、定着ベルト２０の両端部を支持するベルト支持部材２６に対しては接触しないように配置されていることが望ましい。湾曲部４２がベルト支持部材２６に対して接触すると、湾曲部４２の熱がベルト支持部材２６に奪われことで、湾曲部４２による定着ベルト２０の予備加熱の効果が低減してしまうからである。また、湾曲部４２からベルト支持部材２６に熱が伝達されると、ベルト支持部材２６が高温になって変形などが生じる虞もあるため、湾曲部４２はベルト支持部材２６に対して離間して配置されている方が望ましい。
【0053】
上述の実施形態では、湾曲部４２がニップ入口側に配置されているが、図１３に示す例のように、湾曲部４２をニップ部Ｎよりも下流側（以下、「ニップ出口側」という。）に配置してもよい。この場合、ニップ出口側において、湾曲部４２により定着ベルト２０を効果的に加熱することが可能である。さらに、ニップ出口側の湾曲部４２に対して定着ベルト２０を摺動させることで、定着ベルト２０の回転軌道が安定し、湾曲部４２から定着ベルト２０への熱伝達も向上する。また、図１３に示す例においても、湾曲部４２に対して上述の図１１や図１２で説明した種々の構成を採用することで同様の効果を得ることが可能である。
【0054】
また、図１４に示す例のように、湾曲部４２を、ニップ入口側とニップ出口側の両方に配置してもよい。この場合、両方の湾曲部４２から定着ベルト２０に伝達される熱によって、定着ベルト２０をニップ入口側とニップ出口側の両方の広い範囲に渡って効果的に加熱できるようになる。
【0055】
以上のように、本発明の各実施形態に係るヒータ２２においては、基材３０が、ニップ部Ｎ以外の領域（ニップ入口側、ニップ出口側、あるいはその両方）で定着ベルト２０の周方向に湾曲する湾曲部４２を一体に有することで、定着ベルト２０をニップ部Ｎ以外の領域においても効果的に加熱できるようになり、定着性及び省エネ性の向上を図れるようになる。
【0056】
【0057】
まず、図１５に示す定着装置５は、定着ベルト２０に対して加圧ローラ２１側とは反対側に、対向部材としての押圧ローラ９０が配置されている。押圧ローラ９０が定着ベルト２０を介してヒータ２２に接触していることで、押圧ローラ９０と定着ベルト２０との間に第１ニップ部Ｎ１が形成されている。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９１が配置されている。ニップ形成部材９１は、ステー２４によって支持されており、ニップ形成部材９１と加圧ローラ２１とによって定着ベルト２０を挟んで第２ニップ部Ｎ２を形成している。
【0058】
図１５に示す定着装置５においては、第１ニップ部Ｎ１において定着ベルト２０がヒータ２２によって加熱され、第２ニップ部Ｎ２を通過する用紙Ｐに定着ベルト２０の熱が付与されることで、当該用紙Ｐ上の未定着画像が定着される。このような構成においても、ヒータ２２の基材３０が、第１ニップ部Ｎ１以外の領域で定着ベルト２０の周方向に湾曲する湾曲部４２を一体に有することで、定着ベルト２０を第１ニップ部Ｎ１以外の領域においても効果的に加熱できるようになる。
【0059】
また、図１６に示す定着装置５では、上記図１５に示す定着装置５と比べて、ローラとベルトが入れ替わった構成となっている。すなわち、図１６に示す定着装置５は、定着ベルト２０のほかに、加圧ベルト９２を備えており、これらのベルト２０，９２が加圧ローラ２１に対して互いに反対側で接触することで、第１ニップ部Ｎ１及び第２ニップ部Ｎ２が形成されている。このような構成においても、ヒータ２２の基材３０が、第１ニップ部Ｎ１以外の領域で定着ベルト２０の周方向に湾曲する湾曲部４２を一体に有することで、定着ベルト２０を第１ニップ部Ｎ１以外の領域においても効果的に加熱できるようになる。
【0060】
図１５、図１６に示す各例では、湾曲部４２が定着ベルト２０の回転方向において第１ニップ部Ｎ１よりも上流側に配置されているが、上述の実施形態と同様に、湾曲部４２を第１ニップ部Ｎ１よりも下流側に配置したり、上流側と下流側の両方に配置したりすることも可能である。
【0061】
また、本発明に係る加熱部材は、定着装置以外の加熱装置にも適用可能である。例えば、用紙に塗布されたインクを乾燥させるために、インクジェット方式の画像形成装置に搭載される乾燥装置にも、本発明に係る加熱部材を適用可能である。さらに、本発明に係る加熱部材を適用可能な加熱装置は、用紙を加熱対象部材として加熱する加熱装置に限らない。例えば、シートの表面に被覆部材としてのフィルムを重ねて、これらを加熱して圧着する被覆装置（ラミネータ）にも、本発明に係る加熱部材を適用可能である。
【符号の説明】
【0062】
１ 画像形成装置
２ 画像形成部
５ 定着装置
２０ 定着ベルト（ベルト部材）
２１ 加圧ローラ（対向部材）
２２ ヒータ（加熱部材）
３０ 基材
３１ 絶縁層
３２ 発熱部
４２ 湾曲部
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙（記録媒体、加熱対象部材）
Ｗｍａｘ 最大の通過幅
２ 画像形成部
５ 定着装置
２０ 定着ベルト（ベルト部材）
２１ 加圧ローラ（対向部材）
２２ ヒータ（加熱部材）
３０ 基材
３１ 絶縁層
３２ 発熱部
４２ 湾曲部
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙（記録媒体、加熱対象部材）
Ｗｍａｘ 最大の通過幅
【先行技術文献】
【特許文献】
【0063】
【文献】特開２００１－３２４８８６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】