特許 7592242 加熱装置、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】2024-11-22

(45)【発行日】2024-12-02

(54)【発明の名称】加熱装置、定着装置、画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20241125BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20241125BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 515

H05B3/00 335

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021077673

(22)【出願日】2021-04-30

(65)【公開番号】P2022171185

(43)【公開日】2022-11-11

【審査請求日】2024-02-22

(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】足立 知哉

(72)【発明者】

【氏名】古市 祐介

【審査官】藤井 達也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０９３０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０１２２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５６６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１６２８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２８２３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２４４４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０３１１２５３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １３／２０

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｈ０５Ｂ １／００－ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と抵抗発熱体とを有する面状の加熱体と、
前記加熱体に接触する加熱部材と、
前記加熱部材を加圧する加圧回転部材と、
一または複数の除電部材とを備えた加熱装置であって、
前記加熱部材は導電層を有し、
前記加圧回転部材はその外面が導電材により形成され、
前記導電層と前記加圧回転部材の前記外面とにそれぞれ、前記除電部材が接触し、
前記導電層に接触する前記除電部材が第１抵抗を介して接地され、前記加圧回転部材の前記外面に接触する前記除電部材が第２抵抗を介して接地され、
前記第２抵抗の抵抗値が前記第１抵抗の抵抗値よりも大きいことを特徴とする加熱装置。

【請求項2】

基材と抵抗発熱体とを有する面状の加熱体と、
前記加熱体に接触する加熱部材と、
前記加熱部材を加圧する加圧回転部材と、
一または複数の除電部材とを備えた加熱装置であって、
前記加熱部材は導電層を有し、
前記加圧回転部材はその外面が導電材により形成され、
前記導電層と前記加圧回転部材の前記外面とにそれぞれ、前記除電部材が接触し、
単一の前記除電部材が前記導電層および前記加圧回転部材の前記外面に接触することを特徴とする加熱装置。

【請求項3】

基材と抵抗発熱体とを有する面状の加熱体と、
前記加熱体に接触する加熱部材と、
前記加熱部材を加圧する加圧回転部材と、
一または複数の除電部材とを備えた加熱装置であって、
前記加熱部材は導電層を有し、
前記加圧回転部材はその外面が導電材により形成され、
前記導電層と前記加圧回転部材の前記外面とにそれぞれ、前記除電部材が接触し、
前記加熱装置は、記録媒体上の画像を熱により定着させる定着装置であり、
前記加圧回転部材の前記外面に接触する前記除電部材が第２抵抗を介して接地され、
前記加熱部材および前記加圧回転部材の間に形成される定着ニップと前記定着ニップの上流側に設けられた転写部との間の記録媒体搬送方向の搬送距離をＬ〔ｍｍ〕、前記第２抵抗の抵抗値をＲ２〔Ω〕とし、前記記録媒体の搬送方向長さ１ｍｍあたりの抵抗値を１×１０ ^６ 〔Ω／ｍｍ〕としたときに、抵抗値Ｒ２〔Ω〕を以下の〔数１〕式の範囲で設定することを特徴とする加熱装置。

【数1】

【請求項4】

前記除電部材が抵抗を介して接地される請求項２記載の加熱装置。

【請求項5】

前記導電層に接触する前記除電部材と、前記加圧回転部材の前記外面に接触する前記除電部材とが異なる抵抗を介して接地される請求項３記載の加熱装置。

【請求項6】

前記導電層に接触する前記除電部材が第１抵抗を介して接地され、前記加圧回転部材の前記外面に接触する前記除電部材が第２抵抗を介して接地されるものと すると、
前記第２抵抗の抵抗値が前記第１抵抗の抵抗値よりも大きい請求項５記載の加熱装置。

【請求項7】

単一の前記除電部材が前記導電層および前記加圧回転部材の前記外面に接触する請求項３記載の加熱装置。

【請求項8】

記録媒体上の画像を熱により定着させる定着装置である請求項１または２いずれか記載の加熱装置。

【請求項9】

前記除電部材は導電性のブラシである請求項１から８いずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項10】

前記加圧回転部材の前記外面の表面抵抗率が１×１０^８［Ω／□］以下である請求項１から９いずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項11】

前記加熱部材は弾性層を有する請求項１から１０いずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項12】

前記加熱装置は記録媒体上の画像を熱により定着させる定着装置であり、
請求項１から１１いずれか１項に記載の加熱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、加熱装置、定着装置および画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

加熱装置としての定着装置では、定着ベルト（加熱部材）と加圧ローラ（加圧回転部材）との間に形成された定着ニップを用紙が通過することにより、用紙上のトナーが加熱および加圧される。

【0003】

定着ベルトの内側には、定着ベルトを加熱する面状のヒータ（加熱体）が設けられる。このヒータは、基材上に形成された抵抗発熱体にＡＣ電圧を印加されることにより発熱し、ヒータに設けられた絶縁層などを介して定着ベルトの内面に接触し、定着ベルトを加熱する。

【0004】

ところで、このような定着装置を備えた画像形成装置においては、いくつかの電気的な問題が存在する。

【0005】

例えば、帯電した用紙が定着ニップを通過したり、定着ベルトと加圧ローラとの回転による摩擦帯電により、定着ベルトと加圧ローラとの表層が帯電する。このような帯電を抑制しないと、定着過程において用紙上のトナー画像が静電オフセットし、異常画像の原因となる。特に、低湿環境下や、コート剤でその表面が低抵抗となった用紙への画像形成時に、上記の問題が顕著になる。

【0006】

また、ヒータにＡＣ電圧を印加する構成では、ヒータに設けられた絶縁層や定着ベルトのゴム層がコンデンサと等価になり、定着ベルトを介して定着ニップに交流電圧が印加される。そして、用紙が転写ニップと定着ニップとの両方に接触している状態では、この交流電圧が、用紙を介して転写ニップに伝播する。これにより、交流電圧が転写電界に影響を与えて、転写画像に周期的な濃度ムラが生じる、いわゆるバンディング画像の原因となってしまう。特に、高湿環境下や用紙に薄紙を用いた場合等、用紙が低抵抗の場合には、上記の問題が顕著になる。

【0007】

例えば特許文献１（特開２０１５－８４０８４号公報）では、定着ニップの用紙搬送方向上流側に定着入口ガイドが配置される。定着入口ガイドには、抵抗体とコンデンサとが並列に接続されており、定着入口ガイドがこれらの抵抗体とコンデンサを介してそれぞれ接地されている。これにより、定着ベルトから紙を介して転写ニップ側へ流れるＡＣ電圧を定着入口ガイドの側へ流すことができ、ＡＣ電圧の転写側への伝播によるバンディング画像の発生を防止できる。

【0008】

しかし、特許文献１の構成では、上記の電気的な問題をすべて解決することはできなかった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

加熱装置やその周辺に生じる電気的な問題を解決することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の課題を解決するため、本発明は、基材と抵抗発熱体とを有する面状の加熱体と、加熱部材と、前記加熱部材を加圧する加圧回転部材と、一または複数の除電部材とを備えた加熱装置であって、前記加熱部材は導電層を有し、前記加圧回転部材はその外面が導電材により形成され、前記導電層と前記加圧回転部材の前記外面とにそれぞれ、前記除電部材が接触し、前記導電層に接触する前記除電部材が第１抵抗を介して接地され、前記加圧回転部材の前記外面に接触する前記除電部材が第２抵抗を介して接地され、前記第２抵抗の抵抗値が前記第１抵抗の抵抗値よりも大きいことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明の加熱装置によれば、加熱装置やその周辺に生じる電気的な問題を解決できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【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図である。

【図3】ヒータを示す図で、（ａ）図が平面図、（ｂ）図が（ａ）図のＡ－Ａ断面図である。

【図4】ヒータ及びヒータホルダにコネクタを装着した状態を示す図である。

【図5】ヒータへの電力供給を示す図である。

【図6】本実施形態と異なる定着装置において、定着ニップから転写ニップへの交流電圧の伝搬を示す図である。

【図7】定着ベルトおよび加圧ローラに接触する除電部材を示す斜視図である。

【図8】定着ベルトおよび加圧ローラに接触する除電部材を示す概略図である。

【図9】異なる除電部材の形態を示す斜視図である。

【図10】除電部材を保持する保持部材を設けた構成の定着装置の斜視図である。

【図11】均熱板を有する定着装置の側面断面図である。

【図12】モノクロの画像形成装置を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。以下の説明では、加熱装置の一例として、トナー画像を用紙表面に定着させる定着装置を説明する。

【0014】

図１に示す画像形成装置１００は、画像形成装置本体に対して着脱可能な４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを備える。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。これらの色の現像剤は、カラー画像の色分解成分に対応する。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、像担持体としてのドラム状の感光体２と、帯電装置３と、現像装置４と、クリーニング装置５とを備える 。帯電装置３は感光体２の表面を帯電する。現像装置４は、感光体２の表面に現像剤としてのトナーを供給してトナー画像を形成する。クリーニング装置５は感光体２の表面をクリーニングする。

【0015】

また、画像形成装置１００は、露光装置６と、給紙装置７と、転写装置８と、加熱装置としての定着装置９と、排紙装置１０とを備える。露光装置６は、各感光体２の表面を露光し、その表面に静電潜像を形成する。給紙装置７は、記録媒体としての用紙Ｐを用紙搬送路Ｂに供給する。転写装置８は各感光体２に形成されたトナー画像を用紙Ｐに転写する。定着装置９は用紙Ｐに転写されたトナー画像を用紙Ｐ表面に定着させる。排紙装置１０は用紙Ｐを装置外に排出する。各作像ユニット１、感光体２、帯電装置３、露光装置６、転写装置８などは、用紙に画像を形成するための画像形成手段を構成している。

【0016】

転写装置８は、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１１と、一次転写部材としての４つの一次転写ローラ１２と、二次転写部材としての二次転写ローラ１３と、対向ローラ１４とを有する。中間転写ベルト１１は複数のローラによって張架される。一次転写ローラ１２は各感光体２上のトナー画像を中間転写ベルト１１へ転写する。二次転写ローラ１３は中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像を用紙Ｐへ転写する。複数の一次転写ローラ１２は、それぞれ、中間転写ベルト１１を介して感光体２に接触している。これにより、中間転写ベルト１１と各感光体２とが互いに接触し、これらの間に一次転写ニップが形成される。一方、二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して、対向ローラ１４に接触している。これにより、二次転写ローラ１３と中間転写ベルト１１との間には、ニップ部あるいは転写部としての二次転写ニップＮ１が形成されている。対向ローラ１４は、中間転写ベルト１１を張架するローラである。

【0017】

また、用紙搬送路Ｂにおける給紙装置７から二次転写ニップＮ１に至るまでの途中には、一対のタイミングローラ１５が設けられている。

【0018】

次に、図１を参照して上記画像形成装置の印刷動作について説明する。

【0019】

印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては、感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電装置３によって感光体２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６が各感光体２の表面を露光する。これにより、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装置４からトナーが供給され、各感光体２上にトナー画像が形成される。

【0020】

各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って回転し、一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達する。そしてトナー画像は、図１の反時計回りに回転駆動する中間転写ベルト１１に順次重なり合うように転写される。そして、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１１の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１３の位置）へ搬送される。トナー画像は、二次転写ニップにおいて搬送されてきた用紙Ｐに転写される。この用紙Ｐは、給紙装置７から供給されたものである。給紙装置７から供給された用紙Ｐは、タイミングローラ１５によって一旦停止された後、中間転写ベルト１１上のトナー画像が二次転写ニップに至るタイミングに合わせて二次転写ニップへ搬送される。かくして、用紙Ｐ上にフルカラーのトナー画像が担持される。また、トナー画像が転写された後、各感光体２上に残留するトナーは各クリーニング装置５によって除去される。

【0021】

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送され、定着装置９によって用紙Ｐにトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは排紙装置１０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。

【0022】

続いて、定着装置の構成について、より詳細に説明する。

【0023】

図２に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、回転部材あるいは定着部材としての無端状の定着ベルト２０と、加圧回転部材あるいは加圧部材としての加圧ローラ２１と、加熱体としてのヒータ２２と、保持部材としてのヒータホルダ２３と、支持部材としてのステー２４と、温度検知手段としてのサーミスタ２５等を備えている。加圧ローラ２１は定着ベルト２０の外周面に当接して、ニップ部としての定着ニップＮ２を形成する。ヒータ２２は定着ベルト２０を加熱する。ヒータホルダ２３はヒータ２２を保持する。ステー２４はヒータホルダ２３をその背面側から支持する。定着ベルト２０、加圧ローラ２１、ヒータ２２、ヒータホルダ２３、およびステー２４は、図２の紙面に垂直な方向に延在しており、以下この方向を各部材の長手方向、あるいは単に長手方向とも呼ぶ。この長手方向は加圧ローラ２１の回転軸方向でもあり、定着装置９に通紙される用紙Ｐの幅方向でもある。

【0024】

定着ベルト２０は、例えば外径が２５ｍｍで厚みが５０～７０μｍ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、厚みが７～２０μｍの離型層が形成される。また、基体と離型層との間には、厚さ１００～３００μｍのゴム等からなる弾性層が設けられる。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の内周面にポリイミドやＰＴＦＥなどをコートしてもよい。定着ベルト２０は、ヒータ２２に加熱される被加熱部材であり、定着ニップＮ２において用紙（上のトナー）を加熱する加熱部材である。

【0025】

加圧ローラ２１は、例えば外径が２５ｍｍである。加圧ローラ２１は中実の鉄製芯金２１ａと、弾性層２１ｂと、離型層２１ｃとで構成されている。弾性層２１ｂは芯金２１ａの表面に形成される。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３．５～４．０ｍｍである。離型層２１ｃは弾性層２１ｂの外側に形成される。離型層２１ｃは、加圧ローラ２１表面の離型性を高めるために、厚みが例えば３０～５０μｍ程度のフッ素樹脂層とするのが望ましい。

【0026】

加圧ローラ２１は、付勢手段によって定着ベルト２０側へ付勢されることで、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との間に定着ニップＮ２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いる。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、長手方向にわたって設けられた面状の加熱体である。ヒータ２２は、基材３０上に設けられた抵抗発熱体４０の発熱により定着ベルト２０の内面を加熱する。ヒータ２２の詳細な構成については後述する。

【0028】

ヒータホルダ２３およびステー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９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と、ヒータホルダ２３に保持されるヒータ２２とが支持される。これにより、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、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に定着ニップＮ２を安定して形成する。

【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、ヒータ２２が定着ベルト２０を効率的に加熱することができる。

【0030】

またヒータホルダ２３は、その短手方向に部分的に設けられ、ヒータ２２側へ突出する突起部２３ａを有する。ヒータホルダ２３は突起部２３ａによりヒータ２２に当接する。突起部２３ａを設けることにより、ヒータホルダ２３のヒータ２２に対する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できる。ただし、ヒータホルダ２３に突起部２３ａを設けず、あえて短手方向の全面でヒータ２２に接触させてもよい。これにより、ヒータ２２からヒータホルダ２３への伝熱量を増やし、ヒータ２２や定着ベルト２０の温度上昇を抑制できる。

【0031】

サーミスタ２５は、基材３０の裏面に接触してその温度を検知する。

【0032】

図２に示すように、本実施形態に係る定着装置９が印刷動作を開始すると、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。また、ヒータ２２の抵抗発熱体４０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（定着ニップＮ２）に搬送される。これにより、未定着トナー画像が加熱および加圧されて用紙Ｐに定着される。

【0033】

次に、ヒータ２２のより詳細な構成について、図３を用いて説明する。図３（ａ）はヒータ２２の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【0034】

ヒータ２２は、ヒータホルダ２３側（図２の左側）から順に、第１絶縁保護層３１と、第１絶縁ガラス層３２と、基材３０と、第２絶縁保護層３３と、導体層３４と、第２絶縁ガラス層３５とを備える。

【0035】

基材３０は長手方向に延びる板状の部材である。本実施形態では、基材３０の長手方向の幅が２７０ｍｍ、短手方向の幅が８ｍｍ、厚さが０．３ｍｍに設定される。なお、ヒータ２２の長手方向は図３（ａ）の両矢印Ｘ方向、短手方向は両矢印Ｙ方向である。ヒータ２２の短手方向は、基材３０の抵抗発熱体４０等が設けられた面に沿う方向で、長手方向に交差する方向（本実施形態では直交する方向）である。

【0036】

基材３０は、本実施形態ではステンレスにより形成される。この他、基材３０を、鉄系合金、アルミニウム合金、銅合金により形成できる。また、基材３０を、アルミナや窒化アルミニウムなどのセラミックにより形成することもできる。

【0037】

基材３０上に、第２絶縁保護層３３を介して導体層３４が形成される。これにより、導体層３４と基材３０との絶縁性が確保される。導体層３４には、抵抗発熱体４０、電極部４１（４１ａ、４１ｂ）、給電線４２が設けられる。

【0038】

抵抗発熱体４０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等により基材３０に塗工し、その後、当該基材３０を焼成することによって形成できる。本実施形態では、抵抗発熱体４０の抵抗値を常温で１０Ωとしている。抵抗発熱体４０の材料は、前述したもの以外に、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）の抵抗材料を用いてもよい。給電線４２や電極部４１の材料は、銀（Ａｇ）もしくは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）をスクリーン印刷等で形成することができる。給電線４２は、抵抗発熱体４０よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。

【0039】

第１絶縁保護層３１、第１絶縁ガラス層３２、第２絶縁保護層３３、導体層３４、そして 第２絶縁ガラス層３５は、例えば厚さ７５μｍの耐熱性ガラスで構成される。

【0040】

第２絶縁ガラス層３５によって抵抗発熱体４０と給電線４２とを被覆し、これらを絶縁、保護すると共に、定着ベルト２０との摺動性を維持する。また、電極部４１は第２絶縁ガラス層３５によって被覆されていない。

【0041】

図４は、ヒータ２２およびヒータホルダ２３にコネクタ７０を装着した状態を示す斜視図である。図４に示すように、コネクタ７０は、樹脂製のハウジング７１と、ハウジング７１に固定された板バネのコンタクト端子７２と、を有している。コンタクト端子７２はヒータ２２の各電極部４１に接触する一対の接点部７２ａを有する。また、コネクタ７０（コンタクト端子７２）には、給電用のハーネス７３が接続されている。

【0042】

コネクタ７０は、ヒータ２２とヒータホルダ２３とを表側と裏側とから一緒に挟むようにして取り付けられる。これにより、コンタクト端子７２の各接点部７２ａが電極部４１に対して弾性的に接触（圧接）する。これにより、コネクタ７０を介して抵抗発熱体４０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、電源から抵抗発熱体４０へ電力が供給可能な状態となる。

【0043】

図５は、本実施形態に係るヒータへの電力供給回路を示す図である。

【0044】

図５に示すように、本実施形態では、各抵抗発熱体４０に電力を供給するための電力供給回路が、交流電源２００とヒータ２２の電極部４１とを電気的に接続することで構成されている。

【0045】

また、交流電源２００と電極部４１との間にはスイッチ２１０が設けられる。スイッチ２１０のＯＮＯＦＦにより抵抗発熱体４０への通電の有無を切り替えできる。

【0046】

制御部２２０は、サーミスタ２５（図２参照）の検知温度に基づいて、また通紙時には用紙への伝熱分も考慮して、抵抗発熱体４０への通電を制御する。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。本実施形態では、制御部２２０は画像形成装置本体に設けられるが、定着装置に設けられていてもよい。

【0047】

ところで、上記の定着装置を備えた画像形成装置においては、電気的な問題が生じて異常画像の原因となる課題がある。

【0048】

例えば、二次転写の過程で帯電した用紙Ｐが定着ニップＮ２を通過すること等が原因で、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との表層が帯電する。また、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との回転により両者の表面が摩擦帯電する。そして、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との表層が帯電した状態で、用紙Ｐが定着ニップＮ２を通過することで、用紙Ｐ上のトナー画像が静電オフセットし、異常画像の原因となる。特に、低湿環境下や、コート剤でその表面が高抵抗となった用紙への画像形成時に、上記の問題が顕著になる。

【0049】

また、ヒータ２２にＡＣ電圧を印加する本実施形態の定着装置９では、ヒータ２２に設けられた絶縁層や定着ベルトのゴム層がコンデンサと等価になる。従って、ヒータ２２と定着ベルト２０とが物理的に接触する構成では、定着ベルト２０を介して定着ニップＮ２に交流電圧が印加される。そして図６に示すように、用紙Ｐが転写ニップＮ１と定着ニップＮ２との両方に接触している状態では、この交流電圧が用紙Ｐを介して転写ニップＮ１に伝播する（図６の矢印方向参照）。この交流電圧が転写電界に影響を与えることで、転写画像に周期的な濃度ムラが生じる、いわゆるバンディング画像の原因となってしまう。特に、高湿環境下や用紙Ｐに薄紙を用いた場合等、用紙Ｐが低抵抗の場合には、上記の問題が顕著になる。また、ＡＣ電源が２２０－２４０〔Ｖ〕の地域で上記の問題が顕著になる。このバンディング画像の問題は、転写ニップＮ１（の中央位置）と定着ニップＮ２（の中央位置）との用紙搬送距離Ｌよりも搬送長さの大きい用紙Ｐを通紙した場合に生じる。なお、便宜上、図６では転写ニップＮ１と定着ニップＮ２とが一直線上に配置される場合を示したが、これに限るものではなく、経路が途中で曲がっていてもよい。この場合、両ニップの間で用紙が搬送される距離の合計を搬送距離Ｌとする。また、図６は後述する本実施形態の除電部材が設けられていない構成の定着装置を示している。二次転写ローラ１３には二次転写電源２３０が接続されている。

【0050】

次に、上記の電気的な問題に対する本実施形態の定着装置の構成について説明する。

【0051】

図６に示すように、定着ベルト２０は、その内側から、導電層としての基体２０ａと、弾性層２０ｂと、離型層２０ｃとを有する。基体２０ａの内面が定着ベルト２０の内周面を構成する。離型層２０ｃの外面は定着ベルト２０の外周面を構成する。本実施形態の離型層２０ｃは、耐久性を高めて離型性を確保する観点から、ＰＦＡにより形成された非導電層である。その他、離型層２０ｃとしてＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂を用いることができる。

【0052】

加圧ローラ２１の離型層２１ｃは、ＰＦＡにカーボン等の導電材フィラーを付与して形成された導電層である。離型層２１ｃの外面は加圧ローラ２１の外周面を構成する。加圧ローラ２１の外周面は、その表面抵抗率が１×１０^８［Ω／□］以下に設定される。表面抵抗率の計測は、高抵抗抵抗率計（商品名：Ｈｉｒｅｓｔａ ＩＰ［ＭＣＰ－ＨＴ４５０] 、三菱化学アナリテック製）を用い、下記条件で計測した。
使用プローブ：Ｔｙｐｅ ＨＡ（２ピンタイプ：ピッチ２０ｍｍ）
測定モード：ρｓ
測定時間：１０ｓｅｃ
印可電圧：２５０Ｖ
測定箇所：円周方向４か所（９０°間隔）、軸方向３か所（中央、両端部より２０ｍｍ内側）の計１２か所
表面抵抗率：上記１２か所の平均値

【0053】

図７に示すように、定着ベルト２０の長手方向一端側には露出部２０ｄが設けられる。露出部２０ｄは、定着ベルト２０において、弾性層２０ｂおよび離型層２０ｃが設けられておらず、導体層である基体２０ａが外側へ露出した部分である。露出部２０ｄは長手方向の通紙領域外に設けられ、本実施形態では定着ベルト２０の一端から５ｍｍの範囲で設けられる。

【0054】

定着ベルト２０の露出部２０ｄに、除電部材としての第１除電ブラシ２６が接触する。また、加圧ローラ２１の長手方向一端側で通紙領域外に、除電部材としての第２除電ブラシ２７が接触する。本実施形態では、第１除電ブラシ２６および第２除電ブラシ２７はステンレスにより構成される。

【0055】

第１除電ブラシ２６は第１抵抗４５を介して接地される。第２除電ブラシ２７は第２抵抗４６を介して接地される。第１抵抗４５はその抵抗値が３×１０^６〔Ω〕以下に設定される。また第２抵抗４６は１．１×１０^３～１６０×１０^６〔Ω〕の範囲で設定される。

【0056】

本実施形態では、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との表層に帯電した電荷が、加圧ローラ２１の表層を通じて、第２除電ブラシ２７により除電される。これにより、定着ベルト２０および加圧ローラ２１の表層への帯電を抑制し、定着過程における用紙Ｐ上のトナー画像の静電オフセットを防止できる。

【0057】

ところで、上記のように加圧ローラ２１の表層に第２除電ブラシ２７を接触させる構成では、用紙Ｐが転写ニップＮ１と定着ニップＮ２との両方に接触している状態（図６参照）で、二次転写ローラ１３から、用紙Ｐ、加圧ローラ２１、第２除電ブラシ２７を介して、接地側へ二次転写電流が漏れてしまう場合がある。これにより、二次転写に必要な電界が得られず、二次転写不良を生じてしまう。特に相対湿度が高い環境下では、用紙Ｐの抵抗値が低下してこのような問題が顕著になる。

【0058】

これに対して本実施形態では、第２除電ブラシ２７を、第２抵抗４６を介して接地することにより、第２除電ブラシ２７側へ流れる電流を抑制し、上記の二次転写電流の漏れを抑制している。

【0059】

第２抵抗４６の抵抗値は、その値が大きいほど二次転写電流の漏れを抑制できる。しかし一方で、第２抵抗４６の抵抗値が大きくなるほど、定着ベルト２０および加圧ローラ２１の表層に対する除電能力が低下してしまう。従って、これらのバランスを考慮し、第２抵抗４６に適正な抵抗値を設定することが必要である。

【0060】

そこで本実施形態では、実際に画像形成装置で使用される用紙の抵抗値を測定し、この測定結果に基づいて第２抵抗４６の抵抗値を設定するものとした。具体的には、２７℃８０％ＲＨの環境下で、複数の銘柄のＰＰＣ用紙を２４時間以上放置した。そして、三菱化学アナリテック製Ｈｉｒｅｓｔａ ＩＰ（ＭＣＰ－ＨＴ４５０）の計測器を用いて、Ｔｙｐｅ ＨＡプローブで表面抵抗率を測定した。この結果、最も抵抗率の低い用紙で、１００×１０^６〔Ω/□〕（１００Ｖ印可、１０ｓｅｃ値）であった。従って、用紙の搬送方向の長さ１ｍｍ当たりの抵抗値が１×１０^６〔Ω／ｍｍ〕となる。そして、図６の長さＬが８０ｍｍであるため、紙の抵抗値が８０×１０^６〔Ω〕となる。

【0061】

そして本実施形態では、上記のバランスを考慮して、紙の抵抗値の０．５倍～２倍の範囲で第２抵抗４６の抵抗値を設定するものとした。つまり、第２抵抗４６の抵抗値を、４０×１０^６〔Ω〕より大きく１６０×１０^６〔Ω〕より小さい範囲で設定することが好ましく、具体的には、１００×１０^６〔Ω〕に設定した。これにより、二次転写電流の漏れを抑制すると共に、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との表層に対する適切な除電能力を得ることができる。

【0062】

このように、紙の１ｍｍ当たりの抵抗値を１×１０^６〔Ω／ｍｍ〕と仮定し、転写ニップと定着ニップとの距離Ｌ〔ｍｍ〕とすると、下記数２の式の範囲を満たすように第２抵抗４６の抵抗値Ｒ２〔Ω〕を設定できる。これにより、上記のように第２抵抗４６側への二次転写電流の漏れを抑制すると共に、定着ベルト２０および加圧ローラ２１の表層に対する除電能力を確保できる。

【0063】

【数2】

【0064】

また、紙の搬送方向長さ１ｍｍ当たりの抵抗値をＲＡ〔Ω／ｍｍ〕とし、下記数３により第２抵抗４６の抵抗値Ｒ２〔Ω〕を設定してもよい。これにより、第２抵抗４６側への二次転写電流の漏れを抑制すると共に、定着ベルト２０および加圧ローラ２１の表層に対する除電能力を確保できる。

【0065】

【数3】

【0066】

また本実施形態では、図８に示すように、ヒータ２２と定着ベルト２０の表層との間に配置された定着ベルト２０の基体２０ａに、第１除電ブラシ２６が接触する。これにより、交流電源２００の交流成分（５０Ｈｚ）のうち、ヒータ２２の抵抗発熱体４０から定着ベルト２０、そして用紙Ｐを介して転写ニップＮ１へ伝播する成分の一部を、第１除電ブラシ２６を介して接地側へ逃がすことができる。つまり、交流成分の、抵抗発熱体４０～第２絶縁ガラス層３５～定着ベルト２０（筒状基体２０ａ～弾性層２０ｂ～離型層２０ｃ）～用紙Ｐ～二次転写ニップＮ１への伝播を抑制し、抵抗発熱体４０～第２絶縁ガラス層３５～筒状基体２０ａ～第１除電ブラシ２６へと伝播させて接地側へ逃がすことができる。これにより、上記バンディング画像の発生を防止できる。

【0067】

以上のように、本実施形態の第１除電ブラシ２６および第２除電ブラシ２７により、定着装置９およびその周辺の転写装置における電気的な課題を解決できる。

【0068】

また、ヒータ２２の第２絶縁ガラス層３５の容量リアクタンスＸｃが５×１０^６～１２×１０^６〔Ω〕であることを考慮して、第１抵抗４５の抵抗値は３×１０^６〔Ω〕以下に設定されることが好ましい。これにより、交流成分の二次転写側への伝播を抑制できる。特に本実施形態では、第１抵抗４５の抵抗値を３×１０^６〔Ω〕に設定している。

【0069】

このように本実施形態では、第１除電ブラシ２６と第２除電ブラシ２７とを、それぞれ異なる第１抵抗４５、第２抵抗４６を介して接地することにより、それぞれのブラシに必要な抵抗値を介して接地することができる。従って、上記の電気的な問題を適切に防止できる。特に、二次転写側からの電流の漏れを防止するために、第２抵抗４６はより大きな抵抗値が必要とされる。従って、第２抵抗４６の抵抗値は第１抵抗４５の抵抗値よりも上記のように大きく設定している。ただし、紙の搬送距離Ｌや第２絶縁ガラス層３５の容量リアクタンスＸｃなどに応じて、第１抵抗４５と第２抵抗４６とに求められる抵抗値が変化することはもちろんである。

【0070】

また、第１抵抗４５と第２抵抗４６とを同じ抵抗値に設定できる場合には、単一の除電ブラシを定着ベルト２０および加圧ローラ２１に接触させてもよい。つまり、図９に示すように、単一の除電ブラシ２８が、定着ベルト２０の露出部２０ｄと加圧ローラ２１の外周面とに接触している。除電ブラシ２８は、抵抗４７を介して接地されている。

【0071】

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。

【0072】

以上の説明では、定着ベルト２０に、導体層である基体２０ａが外側へ露出した露出部２０ｄを設け、この露出部２０ｄに第１除電ブラシ２６を接触させる場合を示した。しかし、定着ベルト２０に露出部２０ｄを設けず、例えば定着ベルト２０の内面である筒状基体２０ａの内面に除電部材を接触させてもよい。

【0073】

図１０に示す定着装置９のように、第１除電ブラシ２６および第２除電ブラシ２７を、共通の保持部２９により保持する構成としてもよい。保持部２９は絶縁性のシートにより構成される。

【0074】

また以上の説明では、ヒータ２２の第２絶縁ガラス層３５が、直に定着ベルト２０の内面に接触する場合を示したが、間に他の導電性部材を介していてもよい。例えば図１１に示すように、定着装置９は、高熱伝導部材としての均熱板５０を、第２絶縁ガラス層３５と定着ベルト２０との間に有する。

【0075】

均熱板５０は、定着ベルト２０にその内周面側から当接する部材である。均熱板５０は基材３０よりも熱伝導率の高い部材によって構成される。均熱板５０の材料として、本実施形態ではアルミニウムが用いられ、例えばその熱伝導率は２３６Ｗ／ｍ・Ｋ程度に設定される。また、均熱板５０にＳＵＳ（熱伝導率は１６．７～２０．９Ｗ／ｍ・Ｋ）や銅系材質（例えば熱伝導率３８１Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いることもできる。

【0076】

次に、上記の熱伝導率の算出方法について説明する。熱伝導率を算出する際には、まず、対象の物体の熱拡散率を測定し、この熱拡散率を用いて熱伝導率を算出する。

【0077】

熱拡散率の計測は、熱拡散率・熱伝導率測定装置（商品名：ａｉ－Ｐｈａｓｅ Ｍｏｂｉｌｅ １ｕ、株式会社アイフェイズ性）を用いた。

【0078】

上記熱拡散率を熱伝導率に換算するためには、密度と比熱容量の値が必要である。 密度の計測には、乾式自動密度計（商品名：Ａｃｃｕｐｙｃ １３３０、株式会社島津製作所製）を用いた。 また、比熱容量の計は、示差走査型熱量測定装置（商品名：商品名：ＤＳＣ－６０ 株式会社島津製作所製）を用い、比熱容量が既知の基準物質としてサファイアを用いて測定した。本実施例では比熱容量測定を５回行い、５０℃における平均値を用いた。密度および比熱容量をそれぞれρ、Ｃとすると、上記熱拡散率測定で得られた熱拡散率αとから、熱伝導率λは、以下の数４の式により得ることができる。

【0079】

【数4】

【0080】

また、均熱板５０を定着ベルト２０に対して長手方向にわたって当接させることで、定着ベルト２０の熱をその長手方向に移動させて均一化できる。これにより、定着ベルト２０の長手方向の温度ムラを抑制できる。

【0081】

このような定着装置においても、上記と同様に除電ブラシを設けることにより、前述の実施形態と同様、定着装置やその周辺に生じる電気的な問題を解決できる。

【0082】

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

【0083】

例えば図１２に示すモノクロの画像形成装置１００は、感光体１１０を有する。感光体１１０の周囲には、帯電ローラ１１１、現像装置１１２、クリーニングブレード１１３等が設けられる。現像装置１１２は現像ローラ１１５等を有する。用紙搬送路Ｂを挟んで感光体１１０に対向する位置に転写手段１１６が設けられる。感光体１１０と転写手段１１６との対向位置が転写部Ｃである。

【0084】

また画像形成装置１００は、露光装置１０２と、給紙装置１０３と、定着装置９とを備える。露光装置１０２はミラー１１７を有する。給紙装置１０３は、給紙トレイ１１８と給紙ローラ１１９とを有する。感光体１１０、帯電ローラ１１１、現像装置１１２、転写手段１１６、定着装置９等は、用紙に画像を形成するための画像形成手段を構成している。

【0085】

以下、図１２を参照して上記画像形成装置１００の基本的動作について説明する。

【0086】

画像形成動作が開始されると、まず帯電ローラ１１１が感光体１１０の表面を帯電させる。そして、画像データに基づいて露光装置１０２からレーザービームＬｂが感光体１１０に照射される。これにより、感光体１１０の照射された部分の電位が低下し、その部分に静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体１１０には、現像装置１１２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１１０に残されたトナー等は、クリーニングブレード１１３によって感光体１１０表面から取り除かれる。

【0087】

一方、画像形成動作が開始されると、画像形成装置１００の下部では、給紙装置１０３の給紙ローラ１１９が回転駆動することによって、給紙トレイ１１８に収容された用紙Ｐが搬送路Ｂに送り出される。

【0088】

搬送路Ｂに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１２０によってタイミングを計られ、感光体１１０表面上のトナー画像と向かい合うタイミングで転写位置Ｃへ搬送される。転写手段１１６による転写バイアス印加により、用紙Ｐの表面にトナー画像が転写される。

【0089】

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送される。加熱されている定着ベルト２０と加圧ローラ２１とによって用紙Ｐを加熱および加圧し、用紙Ｐの表面にトナー画像を定着させる。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９の下流側に設けられた搬送ローラ対によって搬送されて排紙トレイへと排出される。排紙トレイは装置外側に設けられる。

【0090】

以上の画像形成装置１に、前述の第１除電ブラシ２６および第２除電ブラシ２７（あるいは除電ブラシ２８）を有する定着装置９の構成を適用することにより、定着装置９やその周辺（上流側の転写位置Ｃ）における電気的な問題を解決できる。具体的には、交流電源の交流成分の転写部Ｃの側への伝播を抑制できる。また、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との表層に帯電した電荷を取り除くことができる。さらに、転写部Ｃから加圧ローラ２１側への転写電流の漏れを抑制できる。

【0091】

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。

【0092】

また、本発明は、上記の実施形態で説明したような定着装置に限らず、用紙に塗布されたインクを乾燥させる乾燥装置、さらには、被覆部材としてのフィルムを用紙等のシートの表面に熱圧着するラミネータや、包材のシール部を熱圧着するヒートシーラーなどの熱圧着装置のような加熱装置にも適用可能である。これにより、加熱装置やその周辺に生じる電気的な問題を解決できる。

【符号の説明】

【0093】

１ 画像形成装置
９ 定着装置（加熱装置）
２０ 定着ベルト（加熱部材）
２０ａ 基体（導体層）
２０ｂ 弾性層
２０ｃ 離型層
２１ 加圧ベルト（加圧回転部材）
２１ｃ 離型層
２２ ヒータ（加熱体）
２６ 第１除電ブラシ（除電部材）
２７ 第２除電ブラシ（除電部材）
３０ 基材
４０ 抵抗発熱体
４５ 第１抵抗
４６ 第２抵抗
Ｎ１ 定着ニップ（ニップ部）
Ｎ２ 転写ニップ（ニップ部あるいは転写部）
Ｘ 長手方向
Ｙ 短手方向

【先行技術文献】

【特許文献】

【0094】

【文献】特開２０１５－８４０８４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】