特許 7566588 定着装置及び画像形成装置

(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】2024-10-04

(45)【発行日】2024-10-15

(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 20060101AFI20241007BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 515

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020182965

(22)【出願日】2020-10-30

(65)【公開番号】P2022073160

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-10-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003133

【氏名又は名称】弁理士法人近島国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中島 佑介

【審査官】藤井 達也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１９５００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０４９２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５２６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１１７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／００３５８４３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １３／０２

Ｇ０３Ｇ １３／１４－１３／１６

Ｇ０３Ｇ １３／２０

Ｇ０３Ｇ １３／３４

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｇ０３Ｇ １５／０２

Ｇ０３Ｇ １５／１４－１５／１６

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ １５／３６

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｇ０３Ｇ ２１／０２

Ｇ０３Ｇ ２１／１４

Ｇ０３Ｇ ２１／２０

Ｈ０５Ｂ １／００－ ３／００

Ｈ０５Ｂ ３／０２－ ３／１８

Ｈ０５Ｂ ３／４０－ ３／８２

Ｈ０１Ｇ ９／００

Ｈ０１Ｇ ９／０７－ ９／１８

Ｈ０１Ｇ ９／２１－ ９／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可撓性を有する筒状のフィルムと、
前記フィルムを加熱するヒータを有し、前記フィルムの内周側に配置されたニップ形成部材と、
前記フィルムを介して前記ニップ形成部材に当接するように配置された加圧部材と、
を有し、前記ニップ形成部材と前記加圧部材との間のニップ部において、前記フィルム及び前記加圧部材によって記録材を挟持搬送しながら前記記録材上の画像を加熱して前記記録材に定着させる定着装置であって、
前記ヒータは、導電性を有する基板と、前記基板上に絶縁材料で形成された第１の層と、前記第１の層上に形成され、通電により発熱する抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体を覆うように絶縁材料で形成された第２の層と、を有し、
前記基板は、接地電位と電気的に接続されており、
前記抵抗発熱体から前記第１の層を介して前記接地電位に至る経路のインピーダンスが、前記抵抗発熱体から前記第２の層を介して前記ニップ部に至る経路のインピーダンスより低い、
ことを特徴とする定着装置。

【請求項2】

前記第１の層の厚さは、前記第２の層の厚さより小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

【請求項3】

前記第１の層の前記基板に接する面の面積は、前記第２の層の前記フィルムの内周面に対向する面の面積より大きい、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。

【請求項4】

前記第１の層のインピーダンスが、前記第２の層のインピーダンスより低い、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項5】

前記ニップ形成部材は、前記ヒータと前記フィルムの内周面との間に配置されて前記フィルムの内周面と接触する摺動部材をさらに有し、
前記第１の層のインピーダンスが、前記第２の層と前記摺動部材の合成インピーダンスより低い、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項6】

前記基板と前記接地電位との間に配置された回路素子を有し、
前記第１の層と前記回路素子の合成インピーダンスが、前記抵抗発熱体と前記ニップ部との間のインピーダンスより低い、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項7】

回転する像担持体と、
転写電圧を印加されることで、前記像担持体の表面に担持されたトナー像を記録材に転
写する転写手段と、
前記転写手段によって記録材に転写されたトナー像を記録材に定着させる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着装置と、
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、画像を記録材に定着させる定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真方式のプリンタや複写機に搭載される熱定着方式の定着装置として、セラミック製等の基板上に抵抗発熱体を有するヒータと、ヒータに接触しつつ回転するフィルムと、フィルムを介してヒータに対向する加圧ローラを有するものがある。未定着トナー像を担持する記録材は、定着フィルムと加圧ローラの間のニップ部（定着ニップ）で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上のトナー像は記録材に加熱定着される。また、熱応力に対する強度の観点でセラミック材よりも優れる金属をヒータの基板に用いた金属基板ヒータの提案もされている。

【0003】

ところで、熱定着方式の定着装置においては、高温高湿環境に長時間放置されることで吸湿しインピーダンスが低下した記録材を用いた場合に、以下のような画像不良が発生するおそれがある。トナー像の転写が行われている状態で記録材が定着ニップに挟持されると、ヒータを発熱させるために印加される交流電圧が記録材を介して転写ニップに伝わり、転写部材に印加されている転写電圧に重畳してしまう。これにより、転写部材から像担持体に向かって流れる転写電流が交流電圧の波形成分によって振れてしまい、転写性にムラが生じ、結果として、画像に副走査方向の濃度ムラ（ＡＣバンディングとも呼ばれる）が現れるおそれがある。特許文献１では、ヒータ上の抵抗発熱体を覆うガラスコーティング内に導電層を形成し、該導電層を接地電位に接続することで、抵抗発熱体に印加される交流電圧の転写電圧への影響を低減することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－２５３０７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記文献に記載の構成では、画像の濃度ムラへの対策としてガラスコーティング内に導電層を形成するため、製造工数の増加やコストの増加が生じてしまう。

【0006】

そこで、本発明は、より簡易な構成で、画像の濃度ムラを抑制可能な定着装置及び画像形成装置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】

本発明の一態様は、可撓性を有する筒状のフィルムと、前記フィルムを加熱するヒータを有し、前記フィルムの内周側に配置されたニップ形成部材と、前記フィルムを介して前記ニップ形成部材に当接するように配置された加圧部材と、を有し、前記ニップ形成部材と前記加圧部材との間のニップ部において、前記フィルム及び前記加圧部材によって記録材を挟持搬送しながら前記記録材上の画像を加熱して前記記録材に定着させる定着装置であって、前記ヒータは、導電性を有する基板と、前記基板上に絶縁材料で形成された第１の層と、前記第１の層上に形成され、通電により発熱する抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体を覆うように絶縁材料で形成された第２の層と、を有し、前記基板は、接地電位と電気的に接続されており、前記抵抗発熱体から前記第１の層を介して前記接地電位に至る経路のインピーダンスが、前記抵抗発熱体から前記第２の層を介して前記ニップ部に至る経路のインピーダンスより低いことを特徴とする定着装置である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、より簡易な構成で、画像の濃度ムラを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１に係るプリンタの概略図。

【図2】実施例１に係るプリンタの転写部～定着部の構成を示す図。

【図3】実施例１に係る定着装置の断面図。

【図4】比較例に係るプリンタの等価回路を表す図（ａ、ｂ）。

【図5】転写ニップにおける電圧波形を表す図。

【図6】実施例１に係るプリンタの等価回路を表す図（ａ、ｂ）。

【図7】実施例２に係る定着装置の断面図。

【図8】実施例２に係るプリンタの等価回路を表す図。

【図9】実施例３に係るプリンタの等価回路を表す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【実施例1】

【0011】

第１の実施形態（実施例１）について説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置としてのレーザービームプリンタ（以下、プリンタ１１８とする）の構成を表す概略図である。

【0012】

プリンタ１１８は、電子写真式の画像形成ユニットであるプロセスカートリッジ１０９と、定着装置１１９と、シート給送部１１６と、排出ローラ１１５と、を備えている。プリンタ１１８に対して外部から画像データを含む印刷指示が送信されると、プリンタ１１８による通紙動作（画像形成動作、印刷動作とも呼ばれる）が開始される。通紙動作においては、まず、シート給送部１１６から、記録材１０１が給送ローラ１０２にピックアップされて搬送ローラ１０３，１０４により搬送される。記録材１０１の搬送が開始されると、通紙検知フラグ１２０により記録材１０１の先端及び後端を検知する。記録材１０１の先端を検知することにより、次に説明する各電子写真プロセスの開始タイミングを決定することが可能である。

【0013】

プロセスカートリッジ１０９には像担持体（電子写真感光体）である感光ドラム１０５、帯電ローラ１０６、現像ローラ１０７が設けられ、カートリッジ内部に現像剤としてのトナー１０８が収容されている。通紙動作の開始と共に帯電ローラ１０６に電圧が印加され、回転する感光ドラム１０５の表面が均一に帯電させられる。その後、感光ドラム１０５に対して走査光学装置１１０からレーザー光１１１が画像形成範囲に照射されて走査露光が行われ、感光ドラム１０５の表面に画像データに応じた静電潜像が形成される。トナー１０８を担持する現像ローラ１０７に電圧が印加されることで、感光ドラム１０５上の静電潜像がトナー像として可視化（現像）される。感光ドラム１０５上に形成されたトナー像は、転写部材としての転写ローラ１１２に電圧が印加されることにより、記録材１０１へと転写される。

【0014】

定着装置１１９は、記録材１０１上のトナー像を加熱するための加熱装置１１３と、加熱装置１１３に対向する加圧部材としての加圧ローラ１１４とを有し、記録材１０１を挟持して搬送しながら記録材１０１上のトナー像を記録材１０１に定着させる。定着装置１１９の詳細については後述する。定着装置１１９を通過した記録材１０１は、排出ローラ１１５によりプリンタ１１８の上部に設けられた排出トレイ排出される。これにより、１枚の記録材１０１に対する通紙が完了する。複数枚の記録材１０１に対して連続的に画像形成する場合、通紙検知フラグ１２０が先行する記録材１０１の後端を検知することにより、給送ローラ１０２による次の記録材１０１の搬送開始タイミングを決定することが可能である。

【0015】

また、プリンタ１１８にはファン１１７が備え付けられている。ファン１１７は、加熱装置１１３の熱によりプリンタ１１８の構成要素が劣化・変質すること（特に、プロセスカートリッジ１０９内のトナー１０８の固着）を防止する。また、ファン１１７は、帯電ローラ１０６等に電圧を印加する電源等の電装部品の過熱を抑制する機能を有する。

【0016】

なお、本実施例では画像形成装置の例として直接転写方式の構成を説明したが、像担持体に形成したトナー像を中間転写ベルト等の中間転写体を介して記録材に転写する中間転写方式であってもよい。その場合、転写部材とは、中間転写体との間に転写ニップを形成し、中間転写体から記録材にトナー像を転写する転写ローラ等を指す。

【0017】

＜転写―定着間の詳細説明＞
図２は、画像形成過程のうち転写工程から定着工程までの範囲に関する構成を表す模式図である。前述したように、感光ドラム１０５上に形成されたトナー像は転写ローラ１１２に電圧が印加されることにより、記録材１０１に転写される。転写ローラ１１２は感光ドラム１０５に対して押圧されており、感光ドラム１０５と転写ローラ１１２との間に転写ニップＮｔが形成される。また、転写ローラ１１２には転写電源２０５により直流の高電圧が印加される。転写ローラ１１２に高電圧が印加されることで転写ニップＮｔに形成される電界によって、記録材１０１が転写ニップＮｔを通過する間に感光ドラム１０５から記録材１０１へとトナー像が転写される。
た

【0018】

記録材１０１上に転写されたトナー像は、図２の右方向に搬送され定着装置１１９に到達する。定着装置１１９の加熱装置１１３は、ヒータ２０２、定着フィルム２０３及び保持部材２０４を含む。加圧ローラ１１４は、加熱装置１１３に対して押圧されており、加熱装置１１３と加圧ローラ１１４との間に定着ニップＮｆが形成される。

【0019】

ヒータ２０２には、商用電源２０１（商用交流電源）及び制御回路２０６が電気的に接続されている。制御回路２０６は、商用電源２０１とヒータ２０２との間の電気回路上に介在し、制御部としてのＣＰＵ２０７からの制御信号に基づいてヒータ２０２への通電の有無及び供給電力量を制御する。加熱装置１１３には、例えばヒータ２０２と保持部材との間に、サーミスタ等の温度検知素子が配置されている。ＣＰＵ２０７は、温度検知素子によって検知される温度が所定の温度（画像の定着を行うための温度）となるように制御回路２０６に制御信号を送る。

【0020】

＜定着装置の断面構成＞
図３は、加熱装置１１３の断面構成（ヒータ２０２の長手方向に垂直な断面を長手方向に見た場合の図）を表している。ヒータ２０２は、長手方向に細長い板状の基板３０２に、通電により発熱する抵抗発熱体３０１と、抵抗発熱体３０１に電圧を印加するための導電体（不図示）が長手方向に形成されたものである。基板３０２には、アルミナ等のセラミック材を用いたものやＳＵＳ等の金属材料を用いたものがある。本実施例では、ヒータ２０２の基板３０２として金属材料を用いている。なお、ヒータ２０２の長手方向とは、定着ニップＮｆにおける記録材の搬送方向に対して垂直な方向（画像形成時の主走査方向、定着フィルム２０３及び加圧ローラ１１４の回転軸線方向）である。

【0021】

導電性を有する基板３０２と商用電源電圧が印加される抵抗発熱体３０１とを絶縁するため、基板３０２の主面に垂直な方向から見て抵抗発熱体３０１が形成される領域には、基板３０２上にガラス等の絶縁材料からなる絶縁層３０３が形成されている。抵抗発熱体３０１は、第１の層としての絶縁層３０３上（第１の層上）に形成されている。また、抵抗発熱体３０１を保護するため、抵抗発熱体３０１を覆うように絶縁材料からなる第２の層としての保護層３０４が形成されている。

【0022】

さらに、製造時の基板３０２の反りを防止するために、基板３０２の抵抗発熱体３０１がある面とは反対側の面にも絶縁層３０５が形成されている。絶縁層３０３，３０５と保護層３０４の材質は特に限定はされないが、実使用上の温度を鑑みて耐熱性のある材料を選択する必要がある。絶縁層３０３，３０５及び保護層３０４の材質としては、例えばガラスやＰＩ（ポリイミド）が好ましい。

【0023】

保持部材２０４は、ヒータ２０２及び定着フィルム２０３を保持している。ヒータ２０２は、長手方向に沿って保持部材２０４に形成された溝の内側に保持され、保持部材２０４と共に定着フィルム２０３の内周側の空間（内部空間）に配置されている。定着フィルム２０３は、耐熱性及び可撓性を有する筒状のフィルムである。

【0024】

加圧ローラ１１４は、弾性層を有するローラであり、不図示の加圧機構により加圧されて定着フィルム２０３を介してヒータ２０２に当接されることで、定着ニップＮｆを形成している。つまり、ヒータ２０２及び保持部材２０４は、加圧部材としての加圧ローラ１１４と共にニップ部（以下、定着ニップＮｆとする）を形成するニップ形成部材として機能する。

【0025】

加圧ローラ１１４が不図示のモータから駆動力を供給されて回転することにより、定着フィルム２０３は、その内周面をヒータ２０２の最表層（ここでは保護層３０４）に対して摺動させながら、保持部材２０４にガイドされて回転する。そして、定着ニップＮｆにおいて加圧ローラ１１４及び定着フィルム２０３に記録材１０１が挟持搬送されると共に、記録材１０１上のトナー像に対し、ヒータ２０２からの熱が定着フィルム２０３を介して付与される。これにより、トナーが加熱及び加圧されて軟化した後に記録材１０１に対して固着することで、記録材１０１に定着した定着画像が得られる。

【0026】

＜比較例の等価回路＞
図４と図５を用いて、比較例の構成におけるプリンタ１１８の等価回路とＡＣバンディングについて説明する。図４（ａ）は、転写ニップＮｔと定着ニップＮｆに記録材１０１が挟持されたときのプリンタ１１８の電気的な回路構成を表し、図４（ｂ）はその等価回路図である。図４（ａ）のように転写ニップＮｔと定着ニップＮｆの両方に記録材１０１が挟持された状態では、記録材１０１を介して、転写ニップＮｔと定着ニップＮｆが電気的に接続される。言い換えると、転写ニップＮｔと定着ニップＮｆの両方に記録材１０１が挟持された状態では、等価回路上で転写ニップＮｔと定着ニップＮｆとが記録材１０１のインピーダンスを介して接続される（図４（ｂ））。

【0027】

ここで、ヒータ２０２の抵抗発熱体３０１と定着フィルム２０３は、保護層３０４を介して容量結合されている（図３参照）。図３において、Ｃｇ１は保護層３０４を介して抵抗発熱体３０１と定着フィルム２０３との間に形成される容量成分を表す。

【0028】

図４（ａ）に示すように、転写ニップＮｔは転写ローラ１１２のインピーダンス４０１を介して転写電源２０５に接続されている。転写電源２０５で生成された直流電圧が転写ローラ１１２に印加されることで、転写ニップＮｔには転写ニップ電圧ＶＮｔが印加される。一方、定着ニップＮｆには、抵抗発熱体３０１に印加される商用電源２０１の交流電圧が、保護層３０４による容量Ｃｇ１を介して、定着ニップ電圧ＶＮｆに印加される。

【0029】

このとき、記録材１０１のインピーダンスにより、転写ニップ電圧ＶＮｔは定着ニップ電圧ＶＮｆの影響を受ける。特に高湿環境においては、記録材１０１が吸湿することで記録材１０１のインピーダンスが低下する。記録材１０１のインピーダンスが低下した状態において、転写ニップＮｔと定着ニップＮｆの両方に記録材１０１が挟持されると、記録材１０１を介して伝わる定着ニップ電圧ＶＮｆが転写ニップ電圧ＶＮｔに重畳される（図５）。

【0030】

これにより、転写ニップＮｔから感光ドラム１０５に流れる電流が、商用電源周波数で振れてしまう。図５の期間Ｔ１は、転写電源２０５による電圧の印加が開始されてから定着ニップＮｆに記録材１０１の先端が到達するまでの期間である。期間Ｔ２は、記録材１０１が転写ニップＮｔ及び定着ニップＮｆの両方に挟持されている期間（定着ニップＮｆを記録材１０１の先端が通過してから記録材１０１の後端が転写ニップＮｔを通過するまでの期間）である。図に示すように、記録材１０１が転写ニップＮｔ及び定着ニップＮｆの両方に挟持される期間Ｔ２では、定着装置１１９のヒータ２０２に印加される交流電圧の商用電源周波数で転写ニップＮｔから感光ドラム１０５に流れる電流が振動する。これにより感光ドラム１０５から記録材１０１へのトナー像の転写が影響を受け、記録材１０１に転写された画像には商用電源周波数に相当するピッチの帯状の濃度ムラ（ＡＣバンディング）が発生する。

【0031】

＜実施例に係る等価回路＞
ここで、本実施例に係るプリンタ１１８の等価回路を図６（ａ、ｂ）に示す。ヒータ２０２の抵抗発熱体３０１と基板３０２は、絶縁層３０３を介して容量結合され、抵抗発熱体３０１と定着フィルム２０３は、保護層３０４を介して容量結合されている（図３参照）。Ｃｇ１は保護層３０４を介して抵抗発熱体３０１と定着フィルム２０３との間に形成される容量成分を表し、Ｃｇ２は絶縁層３０３を介して抵抗発熱体３０１と基板３０２との間に形成される容量成分を表す。

【0032】

保護層３０４による容量Ｃｇ１のインピーダンスをＺｇ１［Ω］、絶縁層３０３による容量Ｃｇ２のインピーダンスをＺｇ２［Ω］とすると、各インピーダンスＺｇ１、Ｚｇ２は以下の式（１）、（２）で表される。

【0033】

【数1】

【数2】

ただし、ｆは商用電源２０１の周波数［Ｈｚ］であり、ｊは虚数単位を表す。

【0034】

本実施例では、基板３０２を接地電位に接続すると共に、上記式（１）、（２）で表されるインピーダンスＺｇ１，Ｚｇ２が、次の不等式（３）を満たすようにする。言い換えると、絶縁層３０３のインピーダンスＺｇ２が、保護層３０４のインピーダンスＺｇ１より低くなるように構成する。言い換えると、絶縁層３０３（第１の層）を介して容量結合された抵抗発熱体３０１と基板３０２との間のインピーダンスＺｇ２は、保護層３０４（第２の層）を介して容量結合された抵抗発熱体３０１と定着ニップＮｆとの間のインピーダンスＺｇ１より低い。

【0035】

【数3】

【0036】

具体的な例として、商用電源周波数ｆが５０Ｈｚ、保護層３０４の容量Ｃｇ１が４００ｐＦであった場合、保護層３０４のインピーダンスＺｇ１の大きさは、式（１）より、８．０ＭΩとなる。式（３）を満たすために、本実施例として、絶縁層３０３に用いる材料を保護層３０４に用いた材料よりも誘電率の低い材料とし、容量Ｃｇ２が６００ｐＦ程度とした。この場合、式（２）より、絶縁層３０３のインピーダンスＺｇ２の大きさは５．３ＭΩとなる。

【0037】

以上のように、本実施例では絶縁層３０３のインピーダンスＺｇ２を保護層３０４のインピーダンスＺｇ１より低くし、基板３０２を接地電位に接続している。これにより、抵抗発熱体３０１に商用電源電圧が印加された際に記録材１０１を介して転写ニップ電圧ＶＮｔに重畳される交流電圧成分を低減することができる。

【0038】

図４（ｂ）に示す比較例と比較しながら、本実施例の構成により転写ニップ電圧ＶＮｔに重畳される交流電圧成分が低減される理由を説明する。図６（ｂ）に示すように、本実施例では、保護層３０４のインピーダンスＺｇ１を介して定着ニップＮｆを経由する経路に対し、絶縁層３０３のインピーダンスＺｇ２を経由する経路が並列的に接続されている。ここで、比較例において保護層３０４を経由する経路のインピーダンスをＺｒｅｆ（図４（ｂ））とし、本時実施例において保護層３０４を経由する経路と絶縁層３０３を経由する経路の合成インピーダンスをＺｅｑ（図６（ｂ））とする。合成インピーダンスＺｅｑの大きさは比較例のインピーダンスＺｒｅｆより小さくなるから、図６（ｂ）の電圧Ｖ０の振幅は図４（ｂ）の電圧Ｖ０の振幅より小さくなる。このため、絶縁層３０３を経由する経路が並列的に接続されたことで、保護層３０４を介して定着ニップＮｆに印加される定着ニップ電圧ＶＮｆの振幅は小さくなる。

【0039】

さらに、本実施例では、絶縁層３０３のインピーダンスＺｇ２が保護層３０４のインピーダンスＺｇ１より小さい構成としている。言い換えると、本実施例は、抵抗発熱体３０１から絶縁層３０３を介して接地電位に至る経路のインピーダンスが、抵抗発熱体３０１から保護層３０４を介して定着ニップＮｆに至る経路のインピーダンスより低い構成である。この場合、絶縁層３０３と保護層３０４のインピーダンスＺｇ１，Ｚｇ２が同等である場合に比べて、絶縁層３０３を経由する経路を並列的に接続したことによる電圧Ｖ０の振幅の減少幅が大きくなる。その結果、保護層３０４を介して定着ニップＮｆに印加される定着ニップ電圧ＶＮｆの振幅をさらに小さく抑えることができる。

【0040】

以上説明したように、導電性の基板３０２を接地電位に接続し、絶縁層３０３を経由する経路のインピーダンスを保護層３０４を経由する経路のインピーダンスより低くする簡易な構成により、定着ニップ電圧ＶＮｆの振幅を効果的に減少させることができる。そして、定着装置１１９から記録材１０１を介して転写ニップ電圧ＶＮｔに印加される交流電圧成分を抑制し、吸湿等により記録材１０１のインピーダンスが低い場合であっても、ＡＣバンディングを効果的に抑制することができる。

【0041】

なお、抵抗発熱体３０１から絶縁層３０３を介して接地電位に至る経路のインピーダンスには、定着フィルム２０３の容量成分によるインピーダンスも含まれる。そのため、好ましくは、抵抗発熱体３０１から絶縁層３０３を介して接地電位に至る経路のインピーダンスが、抵抗発熱体３０１から絶縁層３０３を介して定着フィルム２０３の内周面に至る経路のインピーダンスより低い構成とする。さらに好ましくは、本実施例のように、絶縁層３０３の容量成分に対応するインピーダンスＺｇ２が保護層３０４の容量成分に対応するインピーダンスＺｇ１より低い構成とする。これにより、定着ニップ電圧ＶＮｆの振幅を抑制する効果をより確実に得ることができる。

【0042】

（変形例）
本実施例では、絶縁層３０３と保護層３０４を誘電率の異なる材料で構成したが、例えば、絶縁層３０３及び保護層３０４の厚さや面積を変えることで式（３）の条件を満たすようにしてもよい。具体的には、絶縁層３０３の厚さを保護層３０４の厚さより小さくすることが考えられる。また、絶縁層３０３の基板３０２と接する面の面積を、保護層３０４の表面（定着フィルム２０３の内周面と対向する面）の面積より大きくすることが考えられる。

【実施例2】

【0043】

実施例２に係る定着装置について、図７及び図８を用いて説明する。本実施例では、ヒータ２０２と定着フィルム２０３との間に摺動保護板７０１を配置する点で実施例１と異なっている。以下、実施例１と共通の符号を付した要素は実施例１と実質的に同一の構成及び作用を有するものとする。

【0044】

図７は本実施例におけるヒータ２０２及び加熱装置１１３の断面図（ヒータ２０２の長手方向に垂直な断面を長手方向に見た場合の図）を表す。図７に示すように、本実施例ではヒータ２０２と、内周面においてヒータ２０２に対向しつつ回転する定着フィルム２０３との間に、インピーダンス成分をもつ摺動部材としての摺動保護板７０１を配置する。

【0045】

摺動保護板７０１は、少なくとも金属・合金を主剤とした細長い板形状の基板７０２と、摺動する定着フィルム２０３を保護する摺動保護層７０３を有している。基板７０２に使用する材料としては、ステンレス、ニッケル、銅、アルミ、及びそれらを主材とする合金など、適宜選択されればよい。摺動保護層７０３の材質は特に限定はされないが、実使用上の温度を鑑みて耐熱性のある材料を選択する必要がある。材質としてはガラスやＰＩ（ポリイミド）が耐熱性の観点で好ましい。

【0046】

ここで、ヒータ２０２の抵抗発熱体３０１と摺動保護板７０１の基板７０２は、保護層３０４を介して容量結合されている。また、摺動保護板７０１の基板７０２と定着フィルム２０３は、摺動保護層７０３を介して容量結合されている。Ｃｇ１は、保護層３０４を介して抵抗発熱体３０１と定着フィルム２０３との間に形成される容量成分を表す。Ｃｇ３は、摺動保護層７０３を介して、抵抗発熱体３０１と定着フィルム２０３との間に形成される容量成分を表す。

【0047】

本実施例における等価回路を図８に示す。摺動保護層７０３による容量Ｃｇ３のインピーダンスをＺｇ３とすると、インピーダンスＺｇ３は次の式（４）で表される。

【0048】

【数4】

【0049】

さらに、保護層３０４による容量Ｃｇ１のインピーダンスＺｇ１と摺動保護層７０３のインピーダンスＺｇ３との合成インピーダンスＺ１は、次の式（５）で表される。

【0050】

【数5】

【0051】

本実施例では、基板３０２を接地電位に接続すると共に、上記式（５）で表される合成インピーダンスＺ１と式（２）で表されるインピーダンスＺｇ２との関係が、次の不等式（６）で表されるようにする。言い換えると、絶縁層３０３のインピーダンスＺｇ２が、保護層３０４と摺動保護板７０１の合成インピーダンスＺ１より低くなるように構成する。

【0052】

【数6】

【0053】

具体的な例として、商用電源周波数ｆが５０Ｈｚ、保護層３０４の容量Ｃｇ１を８００ｐＦ、絶縁層３０３の容量Ｃｇ２を６００ｐＦとする。この場合、式（１）、（２）より、インピーダンスＺｇ１の大きさは４．０ＭΩ、インピーダンスＺｇ２の大きさは５．３ＭΩとなる。

【0054】

不等式（６）を満たすために、本実施例では摺動保護層７０３の容量Ｃｇ３が８００ｐＦとなるように構成する。この場合、式（５）より、合成インピーダンスＺ１の大きさは８．０ＭΩとなり、絶縁層３０３のインピーダンスＺｇ２より大きくなる。

【0055】

このように、本実施例も、実施例１と同じく、抵抗発熱体３０１から絶縁層３０３を介して接地電位に至る経路のインピーダンスが、抵抗発熱体３０１から保護層３０４を介して定着ニップＮｆに至る経路のインピーダンスより低い構成を採用している。これにより、保護層３０４を介して定着ニップＮｆに印加される定着ニップ電圧ＶＮｆの振幅を効果的に減少させることができ、簡易な構成により、ＡＣバンディングの発生を抑制することができる。

【0056】

また、本実施例では摺動保護板７０１を用いることで、定着フィルム２０３がヒータ２０２と直接摺動する実施例１に比べて定着装置１１９の耐久性向上を期待することができる。また、摺動保護板７０１を介して定着フィルム２０３が加熱されるため、長手方向に関する均熱性を向上することが可能である。

【0057】

なお、抵抗発熱体３０１から絶縁層３０３を介して接地電位に至る経路のインピーダンスが、絶縁層３０３及び摺動保護板７０１を介して容量結合される抵抗発熱体３０１と定着ニップＮｆの内周面との間のインピーダンスより低い構成としてもよい。

【実施例3】

【0058】

実施例３について説明する。本実施例は、ヒータの基板が容量性インピーダンスを介して接地電位に接続される点が実施例１と異なっている。以下、実施例１と共通の符号を付した要素は実施例１と実質的に同一の構成及び作用を有するものとする。

【0059】

本実施例における等価回路を図９に示す。図９に示すように、本実施例ではヒータ２０２の基板３０２と接地電位との間に、容量性インピーダンスを有する回路素子としてコンデンサ９０１を挿入する。コンデンサ９０１がもつ容量成分をＣｃとする。また、コンデンサ９０１のインピーダンスをＺｃとすると、インピーダンスＺｃは次の式（７）で表される。

【0060】

【数7】

【0061】

また、コンデンサ９０１のインピーダンスＺｃと絶縁層３０３による容量Ｃｇ２のインピーダンスＺｇ２との合成インピーダンスＺ２は、次の式（８）で表される。

【0062】

【数8】

【0063】

本実施例では、式（８）で表される合成インピーダンスＺ２と保護層３０４による容量Ｃｇ１のインピーダンスＺｇ１との関係が、次の不等式（９）を満たすものとする。

【0064】

【数9】

【0065】

具体的な例として、商用電源周波数ｆが５０Ｈｚ、保護層３０４の容量Ｃｇ１を４００ｐＦ、絶縁層３０３の容量Ｃｇ２を１２００ｐＦとする。この場合、式（１）、（２）より、インピーダンスＺｇ１の大きさは８．０ＭΩ、インピーダンスＺｇ２の大きさは２．７ＭΩとなる。例えばコンデンサ９０１として１２００ｐＦのものを選択することで、式（８）より、合成インピーダンスＺ２は５．３ＭΩとなり、式（９）の関係が満たされる。

【0066】

このように、本実施例も、実施例１と同じく、抵抗発熱体３０１から絶縁層３０３を介して接地電位に至る経路のインピーダンスが、抵抗発熱体３０１から保護層３０４を介して定着ニップＮｆに至る経路のインピーダンスより低い構成を採用している。これにより、保護層３０４を介して定着ニップＮｆに印加される定着ニップ電圧ＶＮｆの振幅を効果的に減少させることができ、簡易な構成により、ＡＣバンディングの発生を抑制することができる。

【0067】

さらに、容量性インピーダンスであるコンデンサ９０１は式（７）に示すように周波数特性をもつため、例えば転写電源２０５の直流電圧に対しては高インピーダンス、商用電源２０１に対しては低インピーダンスとすることができる。従って、想定される商用電源周波数に応じて適切なコンデンサ９０１を選択することによりＡＣバンディングを効果的に抑制することが可能である。

【0068】

（変形例）
なお、基板３０２と接地電位との間に他の回路素子（例えば抵抗素子）を介在させた場合でも、式（９）の関係が満たされていれば本実施例と同様の効果を期待できる。また、実施例２の摺動保護板７０１と本実施例のコンデンサ９０１を組み合わせた場合も、合成インピーダンスＺ２が合成インピーダンスＺ１より低く（｜Ｚ１｜＞｜Ｚ２｜）なるように構成すれば実施例２、３と同様の効果を期待できる。

【0069】

また、抵抗発熱体３０１から絶縁層３０３及びコンデンサ９０１を介して接地電位に至る経路のインピーダンスが、絶縁層３０３を介して容量結合される抵抗発熱体３０１と定着ニップＮｆの内周面との間のインピーダンスより低い構成としてもよい。

【0070】

その他、上記実施例１～３で説明した構成及びその均等物は、より簡易な構成でＡＣバンディングの抑制を可能とするものであるが、ＡＣバンディングを抑制する効果のある他の技術と組み合わせて適用することを妨げるものではない。

【符号の説明】

【0071】

１０９…画像形成部／１１４…加圧部材（加圧ローラ）／１１８…画像形成装置（プリンタ）／１１９…定着装置／２０３…フィルム（定着フィルム）／２０２…ニップ形成部材、ヒータ／２０４…ニップ形成部材（保持部材）／３０１…抵抗発熱体／３０２…基板／３０３…第１の層（絶縁層）／３０４…第２の層（保護層）／７０１…摺動部材（摺動保護板）／９０１…回路素子（コンデンサ）／Ｎｆ…ニップ部（定着ニップ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】