特許 7176407 定着装置、画像形成装置

(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】定着装置、画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20221115BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 555

G03G15/20 510

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018245338

(22)【出願日】2018-12-27

(65)【公開番号】P2020106665

(43)【公開日】2020-07-09

【審査請求日】2021-09-16

(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】100207181

【弁理士】

【氏名又は名称】岡村 朋

(72)【発明者】

【氏名】関 貴之

【審査官】飯野 修司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１３４０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７１２８４（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】

回転可能に設けられた無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを加圧する加圧部材と、
発熱部と非発熱部とを有し、前記定着ベルトに内接し、前記定着ベルトを加熱するための加熱部材と、
前記定着ベルトにその長手方向で部分的に接触する接触部材とを備えた定着装置であって、
前記加熱部材の長手方向において、前記接触部材が前記定着ベルトに接触する位置における前記非発熱部の熱容量を、前記接触部材が前記定着ベルトに接触しない位置における前記非発熱部の熱容量よりも小さくし、
前記加熱部材は、前記発熱部を、当該加熱部材の長手方向に複数分割して有し、
前記加熱部材の長手方向において、前記発熱部同士の隙間に対応する位置における前記非発熱部の熱容量を、前記発熱部に対応する位置における前記非発熱部の熱容量よりも小さくしたことを特徴とする定着装置。

【請求項2】

前記非発熱部は、基材、絶縁層、給電線のいずれかを少なくとも有し、前記基材、前記絶縁層、前記給電線の少なくともいずれかの熱容量を小さくすることにより、前記発熱部同士の隙間に対応する位置、および、前記接触部材が前記定着ベルトに接触する位置における前記非発熱部の熱容量を小さくする請求項１記載の定着装置。

【請求項3】

回転可能に設けられた無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを加圧する加圧部材と、
発熱部と、非発熱部とを有し、前記定着ベルトに内接し、前記定着ベルトを加熱する面状の加熱部材と、
前記定着ベルトにその長手方向で部分的に接触する接触部材とを備えた定着装置であって、
前記加熱部材の長手方向において、前記接触部材が前記定着ベルトに接触する位置における前記非発熱部の熱容量を、前記接触部材が前記定着ベルトに接触しない位置における前記非発熱部の熱容量よりも小さくし、
前記非発熱部は、基材、絶縁層、給電線のいずれかを少なくとも有し、前記基材、前記絶縁層、前記給電線の少なくともいずれかの熱容量を小さくすることにより、前記接触部材が前記定着ベルトに接触する位置における前記非発熱部の熱容量を小さくすることを特徴とする定着装置。

【請求項4】

前記加熱部材の長手方向の所定位置における断面積を変化させることにより、前記熱容量を変化させる請求項１から３いずれか１項に記載の定着装置。

【請求項5】

前記接触部材は、前記定着ベルトに内接し、当該定着ベルトの回転をガイドするガイド部材、または、前記定着ベルト表面の温度を検知するための温度検知部材、または、前記定着ベルトから記録媒体を分離するための分離部材のいずれかである請求項１から４いずれか１項に記載の定着装置。

【請求項6】

請求項１から５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】

複写機やプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置において、未定着画像が形成された用紙などの記録媒体を、定着ベルトとこれに対向接触する加圧ローラなどの加圧部材との間（ニップ部）に搬送し、このニップ部で記録媒体を加熱および加圧することで、未定着画像を定着する定着装置が知られている。

【0003】

このような定着装置には、定着ベルトを加熱するための加熱部材が、定着ベルトの内側から、その長手方向（幅方向）にわたって接触しており、定着ベルトを所定の定着温度まで加熱することができる。しかし、定着ベルトの熱が部分的に他の部材によって奪われたり、加熱部材による加熱量が長手方向に不均一になったりすることで、定着ベルトの温度が長手方向に不均一になってしまうと、記録媒体上の画像の光沢ムラや定着不良を生じてしまうという課題がある。特に近年では、定着装置の省エネルギー化及び高速化のために、定着部材として低熱容量の定着ベルトが用いられており、このような温度ムラの問題が顕著になっている。

【0004】

例えば特許文献１（特許第６１７２３６０号公報）では、図２２に示すように、ヒータ１００は、その長手方向（図の左右方向）に複数の分割された抵抗発熱体１０１と、抵抗発熱体１０１の短手方向両側に、長手方向に延在する給電体１０２，１０３とを有する。図２２の拡大図に示すように、各抵抗発熱体１０１の長手方向端部側で、他の抵抗発熱体１０１に隣接する端部１０１ｓには切り欠き１１０が設けられ、抵抗発熱体１０１の短手方向の幅が、長手方向端部側に向けて小さくなっている。

【0005】

このように、長手方向に分割された複数の抵抗発熱体１０１を有するヒータ１００の構成では、抵抗発熱体１０１同士のスリットＳの部分で、ヒータ１００による発熱量が小さくなる。しかし、端部１０１ｓに切り欠き１１０を設けることで、この部分における長手方向の単位長さ当たりの抵抗値を小さくすることができる。これにより、抵抗発熱体１０１のこの部分における発熱量を大きくすることができ、ヒータ１００の長手方向における発熱量の差を小さくし、定着ベルトの温度ムラを抑制することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の方法の場合、抵抗発熱体の幅を小さくした箇所で部分的にパターンが切れやすくなってしまう等、抵抗発熱体の強度が低下するおそれがあり、必ずしも有効な対策とはならなかった。従って、特許文献１とは異なる方法で、定着ベルトの長手方向の温度ムラの問題を解決することが求められていた。

【0007】

このような事情から、本発明では、定着ベルトの長手方向における温度ムラを抑制することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するため、本発明は、回転可能に設けられた無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを加圧する加圧部材と、発熱部と非発熱部とを有し、前記定着ベルトに内接し、前記定着ベルトを加熱するための加熱部材と、前記定着ベルトにその長手方向で部分的に接触する接触部材とを備えた定着装置であって、前記加熱部材の長手方向において、前記接触部材が前記定着ベルトに接触する位置における前記非発熱部の熱容量を、前記接触部材が前記定着ベルトに接触しない位置における前記非発熱部の熱容量よりも小さくし、前記加熱部材は、前記発熱部を、当該加熱部材の長手方向に複数分割して有し、前記加熱部材の長手方向において、前記発熱部同士の隙間に対応する位置における前記非発熱部の熱容量を、前記発熱部に対応する位置における前記非発熱部の熱容量よりも小さくしたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、加熱部材の長手方向の接触部材が定着ベルトに接触する位置において、加熱部材の非発熱部の熱容量を小さくすることで、発熱部から非発熱部に奪われる熱量を少なくし、定着ベルトの長手方向における温度ムラを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【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断面図である。

【図3】ヒータホルダを示す図で、（Ａ）図が斜視図、（Ｂ）図が左側面図である。

【図4】ヒータホルダにヒータを取り付けた図で、（Ａ）図が斜視図、（Ｂ）図が左側面図である。

【図5】抵抗発熱体を直列接続した構成のヒータを示す図で、（Ａ）図が正面図、（Ｂ）図が下面図である。

【図6】抵抗発熱体を並列接続した構成の各ヒータを示す正面図である。

【図7】ヒータへの電力供給回路を示す図である。

【図8】本発明の第一実施形態に係る定着装置の各部材を示す図で、（Ａ）図がヒータホルダの正面図、（Ｂ）図がヒータの基材の正面図、（Ｃ）図が定着ベルトの長手方向の温度分布を示す図である。

【図9】本発明の第二実施形態に係る定着装置の各部材を示す図で、（Ａ）図がヒータホルダの正面図、（Ｂ）図がヒータの基材の正面図である。

【図10】本発明の第三実施形態に係る定着装置のヒータの基材を示す図で、（Ａ）図がおもて面側の斜視図、（Ｂ）図が裏面側の斜視図である。

【図11】本発明の第三実施形態に係る定着装置の各部材を示す図で、（Ａ）図がヒータホルダの正面図、（Ｂ）図がヒータの基材の背面図、（Ｃ）図が基材の下面図である。

【図12】本発明の第四実施形態に係る定着装置のヒータの基材を示す図で、（Ａ）図がおもて面側の斜視図、（Ｂ）図が裏面側の斜視図である。

【図13】本発明の第四実施形態に係る定着装置の各部材を示す図で、（Ａ）図がヒータホルダの正面図、（Ｂ）図がヒータの基材の背面図、（Ｃ）図が（Ｂ）図のＡ－Ａ線断面図である。

【図14】本発明の第五実施形態に係る定着装置のヒータを示す正面図である。

【図15】本発明の第六実施形態に係る定着装置のヒータを示す図で、（Ａ）図がヒータの基材の正面図、（Ｂ）図が背面図、（Ｃ）図が（Ｂ）図のＢ－Ｂ線断面図である。

【図16】本発明の第七実施形態に係る定着装置の各部材を示す図で、（Ａ）図がヒータホルダの正面図、（Ｂ）図がヒータの正面図である。

【図17】本発明の第八実施形態に係る定着装置の各部材を示す図で、（Ａ）図がヒータホルダの正面図、（Ｂ）図がヒータの正面図、（Ｃ）図がヒータの背面図である。

【図18】基材の材質を一部変更した構成を示す正面図である。

【図19】他の定着装置の概略構成図である。

【図20】別の定着装置の概略構成図である。

【図21】さらに別の定着装置の概略構成図である。

【図22】従来の定着装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

【0012】

図１に示すモノクロの画像形成装置１には、感光体ドラム１０が設けられている。感光体ドラム１０は、表面上に現像剤としてのトナーを担持可能なドラム状の回転体であり、図の矢印方向に回転する。感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１１と、感光体ドラム１０の表面にトナーを供給する現像ローラ１９等を備えた現像装置１２と、感光体ドラム１０の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード１３等で構成されている。

【0013】

プロセスユニット２の上方には、露光部３が配置されている。露光部３が画像データに基づいて発したレーザ光Ｌｂが、ミラー１４を介して感光体ドラム１０の表面に照射される。

【0014】

また、感光体ドラム１０に対向する位置に配置され、転写チャージャを備えた転写手段１５が配置されている。転写手段１５は、感光体ドラム１０表面上の画像を用紙Ｐに転写する。

【0015】

画像形成装置１の下部には給紙部４が位置しており、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙カセット１６や、給紙カセット１６から用紙Ｐを搬送路５へ搬出する給紙ローラ１７等からなっている。給紙ローラ１７の搬送方向下流側にはレジストローラ１８が配置されている。

【0016】

定着装置６は、加熱源によって加熱される定着ベルト２０、その定着ベルト２０を加圧可能な加圧ローラ２１等を有している。

【0017】

以下、図１を参照して上記画像形成装置１の基本的動作について説明する。

【0018】

画像形成動作が開始されると、まず感光体ドラム１０が帯電ローラ１１によってその表面を帯電される。そして、画像データに基づいて露光部３からレーザービームＬｂが照射され、照射された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体ドラム１０には、現像装置１２から表面部分にトナーが供給され、トナー画像（現像剤像）として可視像化される。そして、転写後の感光体ドラム１０に残されたトナー等は、クリーニングブレード１３によって取り除かれる。

【0019】

一方、画像形成動作が開始されると、画像形成装置１の下部では、給紙部４の給紙ローラ１７が回転駆動することによって、給紙カセット１６に収容された用紙Ｐが搬送路５に送り出される。

【0020】

搬送路５に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１８によってタイミングを計られ、感光体ドラム１０表面上のトナー画像と向かい合うタイミングで転写手段１５と感光体ドラム１０との対向部である転写部へ搬送され、転写手段１５による転写バイアス印加によりトナー画像が転写される。

【0021】

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置６へと搬送され、加熱されている定着ベルト２０と加圧ローラ２１とによって加熱および加圧されて、トナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着ベルト２０から分離され、定着装置６の下流側に設けられた搬送ローラ対によって搬送され、装置外側に設けられた排紙トレイへと排出される。

【0022】

続いて、定着装置の構成について説明する。

【0023】

図２に示すように、本実施形態に係る定着装置６は、無端状のベルトから成る定着ベルト２０と、定着ベルト２０の外周面に当接してニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ２１と、定着ベルト２０を加熱する加熱部材としてのヒータ２２と、ヒータ２２を保持する保持部材としてのヒータホルダ２３と、ヒータホルダ２３を支持する支持部材としてのステー２４と、定着ベルト２０の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ２５等を備えている。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

ヒータ２２は、定着ベルト２０の長手方向（図２の紙面に垂直な方向で、ヒータ２２やヒータホルダ２３の長手方向でもある）にわたって長手状に設けられた面状の加熱部材であり、板状の基材（非発熱部）３０と、基材３０上に設けられた抵抗発熱体（発熱部）３１と、抵抗発熱体３１を被覆する絶縁層（非発熱部）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。

【0028】

ヒータホルダ２３及びステー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６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及びこれに保持されるヒータ２２が支持されていることで、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てニップ部Ｎを安定的に形成する。

【0029】

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効率的に定着ベルト２０を加熱することができる。また、ヒータ２２に対するヒータホルダ２３の接触面積を少なくし、ヒータ２２からヒータホルダ２３へ伝わる熱量を低減するため、ヒータホルダ２３の短手方向中央側には、基材３０との間に空間を設けて両者の接触面積を小さくするための逃げ部２３ａ１を有する。逃げ部２３ａ１を設けることで、ヒータ２２からヒータホルダ２３への伝熱量を減らし、ヒータ２２がヒータホルダ２３を効率的に加熱することができる。さらに、本実施形態のように、ヒータホルダ２３の逃げ部２３ａ１を、基材３０の抵抗発熱体３１が配置されている箇所に対応する位置に設けることで、ヒータホルダ２３へ伝わる熱量をさらに低減して効率的に定着ベルト２０を加熱できる。

【0030】

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材（接触部材）２６が設けられている。ガイド部材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、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、上流側と下流側のガイド部材２６は、ヒータ２２の長手方向にわたって間隔をあけて複数配置されている。各ガイド部材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（図２参照）。

【0031】

図３（Ｂ）に示すように、ヒータホルダ２３は、定着ベルト側に凹部２３ａを有する。凹部２３ａは、短手方向中央側と端部側とでその深さが異なった段差を有し、短手方向中央側の深溝部分が、前述した逃げ部２３ａ１であり、その上部の断面略矩形の空間が、ヒータ２２を取り付けるための取付部２３ａ２である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、ヒータ２２を取付部２３ａ２に嵌め込むことで、ヒータ２２をヒータホルダ２３に保持させることができる。

【0032】

図４（Ａ）に示すように、ヒータ２２は、基材３０の表面に、長手方向にわたって設けられた抵抗発熱体３１を有する。この抵抗発熱体３１が発熱することにより、定着ベルトを加熱することができる。なお、図４（Ａ）では、絶縁層の記載を省略している。また、ヒータ２２のより詳細な構成については後述する。

【0033】

図２に示すように、本実施形態に係る定着装置６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材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、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（ニップ部Ｎ）に搬送されることで、未定着トナー画像が加熱及び加圧されて用紙Ｐに定着される。

【0034】

次に、ヒータ２２の構成について、より詳細に説明する。なお、本実施形態のヒータ２２として、図５に示す各抵抗発熱体が直列に接続されたものと、図６に示す並列に接続されたものとを説明する。なお、下記で示す抵抗発熱体の配置やその数は一例であり、定着装置に通紙される用紙の種類等に応じて、適宜、変更が可能である。また本実施形態では、基材３０に後述する切り欠き部が設けられているが、便宜上、図５および図６ではその記載を省略し、基材３０を略矩形状に図示している。

【0035】

図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、長手の板状部材である基材３０の表面には、長手方向に延在する２列の抵抗発熱体３１、３１と、給電線３３ａ～３３ｃと、電極３４ａ、３４ｂ等が設けられている。そして、基材３０の表面、および、これらの部材を覆うようにして設けられ、これらを絶縁する絶縁層３２が設けられる。

【0036】

基材３０の材料としては、アルミナや窒化アルミなどのセラミック、ガラス、マイカ、ポリイミド（ＰＩ）等の耐熱性樹脂材料が耐熱性および絶縁性に優れ好ましい。他にも、導電材料の上に前述の絶縁性材料を積層したものでも良い。例えば、導電材料としては、アルミや銅、銀、グラファイトやグラフェンなど、高熱伝導率の材料は熱伝導の作用によりヒータ全体の温度を均一化することで画像品位を高められるので、より好ましい。

【0037】

抵抗発熱体３１，３１や給電線３３ａ～３３ｃの材料としては、銀（Ａｇ）やパラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）などを調合した導電材料ペーストをスクリーン印刷等により塗工し、その後の焼成によって形成することができる。

【0038】

絶縁層３２としては、アルミナや窒化アルミなどのセラミック、ガラス、マイカ、ポリイミド等の耐熱性樹脂材料により形成することで、絶縁層３２が耐熱性および絶縁性に優れ、好ましい。

【0039】

各抵抗発熱体３１、３１は、長手方向一端側で給電線３３ａ、３３ｂを介して電極３４ａ、３４ｂにそれぞれ接続されている。また、各抵抗発熱体３１、３１は、その長手方向他端側で、短手方向に延在する給電線３３ｃを介して互いに接続されている。基材３０およびこれらの部材は、絶縁層３２によって被覆されている。

【0040】

次に、図６を用いて、各抵抗発熱体３５が並列に接続された構成のヒータ２２２について説明する。
図６（Ａ）に示すように、基材３０上に、長手方向に複数の（本実施形態では８つの）抵抗発熱体（発熱部）３５が配置されている。各抵抗発熱体３５は、基材３０の短手方向両側に設けられた給電線３３ｄ、３３ｅにそれぞれ長手方向の両端が接続されており、各抵抗発熱体３５が並列に接続されている。各給電線３３ｄ、３３ｅは、その一端側で電極３４ｄ、３４ｃに接続されている。

【0041】

本実施形態では、各抵抗発熱体３５は、正の温度抵抗係数（ＴＣＲ＝Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を有する材料で構成され、抵抗発熱体３５の温度が上昇するほど、その電気抵抗値も大きくなり、その部分におけるヒータ２２の出力が低下する特徴を有する。

【0042】

抵抗発熱体３５は、前述の抵抗発熱体３１と同様に、銀（Ａｇ）やパラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）などを調合した導電材料ペーストをスクリーン印刷等により塗工し、その後の焼成によって形成することができる。

【0043】

本実施形態では、幅の小さい小サイズ紙が定着装置６に通紙された場合に、定着ベルトの長手方向端部側、および、それに対応する位置の（つまり、長手方向端部側の）抵抗発熱体３５は、用紙Ｐに熱を奪われず相対的に高温になるため、その抵抗値も相対的に大きくなる。この際、各抵抗発熱体３１にかかる電圧は一定のため、長手方向端部側の抵抗発熱体３５の出力が相対的に低下し、発熱量が小さくなる。従って、非通紙領域におけるヒータ２２の発熱量を抑制し、非通紙領域の定着ベルトが過昇温することを防止できる。

【0044】

これに対して、例えば図５で示した抵抗発熱体が直列接続されたヒータ２２の場合、印刷速度を低下させることで定着ベルトの長手方向端部側の過昇温を防止する必要があったが、抵抗発熱体が並列接続されたヒータ２２では、印刷速度の低下を抑制しつつ、定着ベルトの過昇温を防止することができる。

【0045】

また、図６（Ｂ）に示すように、各抵抗発熱体３５を傾斜させて略平行四辺形状に設けてもよい。図６（Ａ）のように略矩形状の抵抗発熱体３５を配置した場合には、ヒータ２２の長手方向において、抵抗発熱体３５同士の隙間部分で、その他の部分に比べてヒータ２２の発熱量が大きく低下し、温度ムラができてしまう。しかし、本実施形態のように略平行四辺形状とすることで、ヒータ２２の長手方向において、隣接する抵抗発熱体３５同士をオーバーラップさせることができ、上記の温度ムラを抑制することができる。

【0046】

さらに、図６（Ｃ）に示すように、各抵抗発熱体３５を、細長の線部として設け、この線部を折り返し蛇行状に設けた構成とすることもできる。抵抗発熱体３５を細長の形状とすることで、抵抗発熱体３５に、抵抗値が低い安価な材料を使用しても要求する発熱量を得ることができ、ヒータ２２のコストダウンを図ることができる。

【0047】

以上のように、本発明のヒータとして、抵抗発熱体が直列接続された直列ヒータと並列接続されたヒータとを用いることができる。以下では、一例として、図５に示す直列式のヒータを用いた場合を例示する。

【0048】

図７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電力供給回路が、交流電源２００とヒータ２２の電極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。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。

【0049】

本実施形態では、温度検知部材としてのサーミスタ２５が、最小通紙幅内であるヒータ２２の長手方向中央領域と、ヒータ２２の長手方向一端部側とに、それぞれ配置されている。さらに、ヒータ２２の長手方向一端部側には、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及びサーモスタット２７は、基材３０の裏面（抵抗発熱体３１を配置した側とは反対側）に接触して抵抗発熱体３１の温度を検知する。

【0050】

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。また、定着装置６への通紙時には、用紙Ｐに奪われる熱量を考慮して、各抵抗発熱体３１への供給電力量が決定される。

【0051】

次に、本発明の各実施形態について順に説明し、各実施形態の奏する効果についても説明する。なお、各実施形態に特有の構成を中心に説明し、各実施形態に共通する説明は適宜省略する。

【0052】

図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、本発明の第一実施形態の定着装置では、基材３０の短手方向両側で、その長手方向において、各ガイド部材２６に対応する位置（つまり、ガイド部材２６が定着ベルト２０に接触する位置）に複数の切り欠き３０ａが設けられる。本実施形態では、切り欠き３０ａが略矩形状に設けられ、基材３０の厚み方向｛図８（Ｂ）の紙面に垂直方向｝に貫通して設けられる。

【0053】

ヒータ２２の長手方向において、切り欠き３０ａが設けられた位置、つまり、ガイド部材２６の位置では、基材３０の断面積が小さくなり、その位置における基材３０の熱容量が小さくなる。

【0054】

図８（Ｃ）は、ヒータ２２の長手方向における定着ベルト２０の表面温度Ｔの分布を示す図で、横軸がヒータ２２の長手方向、縦軸が表面温度Ｔを示しており、図の点線部が、本実施形態と異なる構成、具体的には、基材３０に切り欠き３０ａを設けない略矩形状の構成の場合、図の実線部が本実施形態の場合を示している。

【0055】

ヒータ２２の長手方向において、ガイド部材２６が設けられる位置では、定着ベルト２０がガイド部材２６に接触することで、定着ベルト２０の熱がガイド部材２６に奪われるため、表面温度Ｔが小さくなる。従って、図８（Ｃ）の点線部に示すように、定着ベルト２０に長手方向の温度ムラが生じてしまう。

【0056】

これに対して本実施形態では、前述のように、基材３０に切り欠き３０ａを設けることで、長手方向のガイド部材２６が設けられる位置における基材３０の熱容量を小さくし、その位置において基材３０を温度上昇しやすくすることができる。つまり、その位置において、抵抗発熱体から基材３０に奪われる熱量を小さくすることができ、定着ベルト２０を効率的に加熱することができる。これにより、図８（Ｃ）の実線部に示すように、ガイド部材２６が設けられる位置で定着ベルト２０の温度をより上昇させ、定着ベルト２０の長手方向の温度ムラを抑制することができる。従って、用紙Ｐに形成される画像の光沢ムラや画像の定着不良を防止することができる。なお、本実施形態では、ヒータ２２の短手方向両側に切り欠き３０ａを設ける場合を示したが、片側だけに設けてもよい。

【0057】

次に、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、本発明の第二実施形態の定着装置では、基材３０に設けられる切り欠き３０ａが、長手方向に沿ってその短手方向の幅（図の上下方向の長さ）が変化した略円弧状をなしている。つまり、切り欠き３０ａは、ガイド部材２６の長手方向中央側に対応する位置で、短手方向の幅が最大になる。

【0058】

図８（Ｃ）で示したように、定着ベルト２０の表面温度Ｔは、ガイド部材２６が設けられる位置で小さくなり、特に、ガイド部材２６の長手方向中央側で最少になる。これに対して、本実施形態のように、略円弧状をなす切り欠き３０ａを設けることで、定着ベルト２０の表面温度Ｔの低下に沿って、基材３０の熱容量を小さくすることができる。つまり、切り欠き３０ａの形状を、定着ベルト２０の表面温度Ｔの分布に沿った形状とすることができ、定着ベルト２０の温度ムラをより効果的に抑制できる。また、図８の略矩形状の切り欠き３０ａと比較すると、基材３０の短手方向の幅の変化が緩やかになり、基材３０の端縁に角部も形成されないため、強度的にも有利であり、加工がしやすいという利点もある。

【0059】

次に、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、本発明の第三実施形態の定着装置では、ヒータ２２の基材３０のうち、抵抗発熱体３１等が設けられる定着ベルト２０側の面３０ｄ１（以下、基材３０のおもて面３０ｄ１とする）とは反対側の面３０ｄ２（以下、基材３０の裏面３０ｄ２とする）に、凹部３０ｂを有する。図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）に示すように、各凹部３０ｂは、ヒータ２２の長手方向において、ガイド部材２６に対応する位置に設けられる。

【0060】

図１１（Ｂ）に示すように、各凹部３０ｂは、その長手方向中央側へ向けてその深さが深くなる断面略円弧状をなしているが、深さが均一の矩形状であってもよい。

【0061】

本実施形態においても、定着ベルト２０の長手方向で、ガイド部材２６に対応する位置における基材３０の断面積を小さくしてその熱容量を小さくすることができ、定着ベルト２０の長手方向の温度ムラを抑制することができる。さらに本実施形態では、基材３０のおもて面に切り欠きや凹部等を設けることなく基材３０の熱容量を減らすことができるため、抵抗発熱体３１や給電線等を配置するスペースを確保する必要がある、といった制約とは無関係に熱容量を減らすことができる。

【0062】

次に、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示すように、本発明の第四実施形態の定着装置では、基材３０の裏面３０ｄ２に、断面略矩形状の凹部３０ｂを有する。第三実施形態では、短手方向の全域にわたって凹部３０ｂが設けられる｛図１０（Ｂ）参照｝のに対して、本実施形態では、短手方向の中央側に凹部３０ｂが設けられる。図１３（Ａ）、および、図１３（Ｂ）に示すように、各凹部３０ｂは、ヒータ２２の長手方向において、各ガイド部材２６に対応する位置に設けられる。図１３（Ｃ）に示すように、断面略矩形状の凹部３０ｂは、基材３０のおもて面側には貫通しておらず（つまり、貫通孔ではなく）、本実施形態においても、基材３０のおもて面に切り欠き等を設けることなく基材３０の熱容量を減らすことができる。

【0063】

以上の実施形態では、ヒータ２２の長手方向において、ガイド部材２６が設けられる位置に対応した位置の基材３０の熱容量を減らすものとしたが、本発明はこれに限らない。つまり、図６に示した各抵抗発熱体３５が並列接続されたヒータ２２の場合、その長手方向において、抵抗発熱体３５同士の隙間Ｓの位置では、ヒータ２２の発熱量が小さくなり、定着ベルト２０の表面温度Ｔも小さくなってしまう。そこで隙間Ｓに対応する位置において、前述した各実施形態のように熱容量を小さくすることで、定着ベルトの温度ムラを抑制する実施形態について、以下に説明する。なお、並列式のヒータのうち、図６（Ｂ）や図６（Ｃ）のように、ヒータ２２の長手方向において、隣接する抵抗発熱体３５同士の長手方向の領域が一部オーバーラップする構成の場合、図６（Ａ）のように、隙間Ｓで抵抗発熱体３５が全く設けられない構成と比較すると、その温度ムラは小さくなる。しかし、以下に示す各実施形態の構成が適用できる点では、図６（Ａ）～（Ｃ）の全ての構成に共通している。なお、以下の説明では、便宜上、抵抗発熱体３５として、図６（Ａ）に示すような略矩形状の抵抗発熱体３５を用いた場合を例示し、抵抗発熱体３５の個数を３つに減らし、隙間Ｓが長手方向に２か所に設けられる場合について説明する。またヒータ２２には、便宜上、電極や給電線、絶縁層などの記載は省略し、基材３０と抵抗発熱体３５のみを記載している。

【0064】

図１４に示すように、本発明の第五実施形態の定着装置では、基材３０の短手方向両側で、その長手方向において、抵抗発熱体３５同士の隙間Ｓに対応する位置に切り欠き３０ａが設けられる。本実施形態では、切り欠き３０ａが略矩形状に設けられる。切り欠き３０ａを設けることにより、ヒータ２２の長手方向において、その加熱量が小さくなる位置における基材３０の熱容量を小さくし、定着ベルトの温度ムラを抑制することができる。

【0065】

図１５（Ａ）～（Ｃ）に示すように、本発明の第六実施形態の定着装置では、ヒータ２２の基材３０の裏面に略筒状の凹部３０ｂを有する。凹部３０ｂは、ヒータ２２の長手方向において、隙間Ｓに対応する位置に設けられる。本実施形態でも、ヒータ２２の長手方向において、その加熱量が小さくなる位置における基材３０の熱容量を小さくし、定着ベルトの温度ムラを抑制することができる。

【0066】

以上の実施形態では、ヒータ２２の長手方向において、ガイド部材２６が定着ベルト２０に接触する位置、あるいは、ヒータ２２の各抵抗発熱体３５同士の隙間Ｓの位置において、基材３０の熱容量を小さくする構成を例示した。しかし、これらの両方の位置において、基材３０の熱容量を小さくする各対策を施してもよい。

【0067】

例えば、図１６（Ａ）および図１６（Ｂ）に示すように、ヒータ２２の長手方向において、基材３０のガイド部材２６が設けられる位置に切り欠き３０ａ１を設け、隙間Ｓの位置において、基材３０に切り欠き３０ａ２を設けることができる。あるいは、図１７（Ａ）～（Ｃ）に示すように、基材３０の裏面３０ｄ２側で、長手方向のガイド部材２６が設けられる位置に切り欠き３０ｂ１を設け、長手方向の隙間Ｓの位置において、切り欠き３０ｂ２を設けることができる。

【0068】

以上のように、ガイド部材２６および隙間Ｓのそれぞれの位置に対応して基材３０の熱容量を小さくすることで、それぞれの位置における定着ベルト２０の温度低下を抑制することができ、定着ベルト２０の温度ムラを抑制して、用紙Ｐの画像の光沢ムラや定着不良を防止できる。

【0069】

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。

【0070】

本発明に係る画像形成装置は、図１に示すモノクロ画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置や、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。

【0071】

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。

【0072】

以上の実施形態では、定着ベルト２０に対して、その長手方向に部分的に接触する接触部材としてガイド部材２６を例示したが、本発明はこれに限らない。例えば、定着ベルト２０に接触してその温度を検知する温度検知部材であってもよいし、定着ニップ部Ｎの下流側に設けられ、用紙Ｐを定着ベルト２０から分離するための分離爪などの分離部材であってもよい。

【0073】

以上の実施形態では、ヒータ２２の非発熱部の熱容量を変化させる例として、基材３０の熱容量を小さくする場合を例示した。しかし、本発明の非発熱部はこれに限らず、絶縁層３２（図２参照）や給電線３３ａ～３３ｃ｛図５（Ａ）参照｝、あるいは、上記実施形態のヒータ２２には設けられていないが、ヒータ２２の熱量を長手方向に移動させて均熱化する均熱部材であってもよい。このように、本発明の加熱部材に設けられる非発熱部は、発熱を全く行わない部分ではなく、ヒータ２２の、主として発熱を行う発熱部（前述の実施形態における抵抗発熱体３１、３５）以外の部分を指すものである。

【0074】

また、以上の実施形態では、基材３０の熱容量を小さくする例として、基材３０に切り欠きを設ける等してその断面積を小さくする場合を示したが、本発明はこれに限らない。例えば、図１８に示すように、ヒータ２２の長手方向において、基材３０の熱容量を小さくしたい箇所の短手方向一部に、その熱容量が基材３０を構成する材料よりも小さい材料で形成した低熱容量部３６を設けてもよい。一例として、基材３０をアルミニウムや窒化アルミ等で構成し、低熱容量部３６をガラスで構成することができる。また、絶縁層３２による基材３０などのコーティングを行う際に、低熱容量部３６をコーティング層の一部として設けてもよい。低熱容量部３６により、基材３０の長手方向の所定の位置における熱容量を小さくすることができる。ただし、短手方向全域を低熱容量部３６とすることもできる。

【0075】

以上の実施形態で示したガイド部材２６の配置や個数は一例であり、適宜その構成を変更することができる。例えば、用紙搬送方向の上流側と下流側でガイド部材２６を異なる配置や個数とすることもできる。

【0076】

また、本発明は、図２に示す定着装置のほか、例えば、図１９～図２１に示すような定着装置にも適用可能である。以下、図１９～図２１に示す各定着装置の構成について簡単に説明する。

【0077】

まず、図１９に示す定着装置６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４４が配置されており、この押圧ローラ４４とヒータ２２とによって定着ベルト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４５が配置されている。ニップ形成部材４５は、ステー２４によって支持されており、ニップ形成部材４５と加圧ローラ２１とによって定着ベルト２０を挟んでニップ部Ｎを形成している。また、ニップ形成部材４５には、定着ベルト２０をガイドするガイド部材２６が設けられている。

【0078】

次に、図２０に示す定着装置６では、前述の押圧ローラ４４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１９に示す定着装置６と同じ構成である。

【0079】

最後に、図２１に示す定着装置６では、定着ベルト２０のほかに加圧ベルト４６が設けられ、加熱ニップ（第１ニップ部）Ｎ１と定着ニップ（第２ニップ部）Ｎ２とを分けて構成している。すなわち、加圧ローラ２１に対して定着ベルト２０側とは反対側に、ニップ形成部材４５とステー４７とを配置し、これらニップ形成部材４５とステー４７を内包するように加圧ベルト４６を回転可能に配置している。そして、加圧ベルト４６と加圧ローラ２１との間の定着ニップＮ２に用紙Ｐを通紙して加熱及び加圧して画像を定着する。その他は、図２に示す定着装置６と同じ構成である。

【0080】

以上の各定着装置６においても、ヒータ２２の長手方向において、ガイド部材２６に対応する位置や抵抗発熱体同士の隙間Ｓ（図１４参照）に対応する位置において、基材３０などの非発熱部の熱容量を小さくすることで、定着ベルト２０の温度ムラを抑制することができる。

【符号の説明】

【0081】

１ 画像形成装置
６ 定着装置
２０ 定着ベルト
２１ 加圧ローラ（加圧部材）
２２ ヒータ（加熱部材）
２３ ヒータホルダ
２５ サーミスタ（温度検知部材）
２６ ガイド部材（接触部材）
３０ 基材
３１ 抵抗発熱体（発熱部）
３２ 絶縁層
３３ａ～３３ｃ 給電線
３４ａ、３４ｂ 電極
３５ 抵抗発熱体（発熱部）
Ｐ 用紙（記録媒体）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0082】

【文献】特許第６１７２３６０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】