JP2017207538A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱による加熱部材の電極位置と保持部材における接点位置とのずれを抑制できる定着装置を提供する。
【解決手段】基板上に抵抗発熱層と電極部を備える加熱部材と、加熱部材と接触しつつ移動する伝熱部材と、伝熱部材を介して加熱部材と対向し、画像が形成された記録材が挟持搬送されるニップ部を形成する対向部材と、加熱部材を保持する保持部材と、を有する定着装置であって、保持部材は、記録材の搬送方向に直交する方向で加熱部材が当接する第１の当接部と、搬送方向の下流側で加熱部材が当接する第２の当接部と、搬送方向の下流側で第２の当接部よりも第１の当接部から離れた側で加熱部材が当接する第３の当接部と、を有し、第３の当接部は、ニップ部を形成する面内で、搬送方向に対し斜めとなる方向であって、かつ、搬送方向の下流側よりも上流側で第１の当接部から離れる方向の線上に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザプリンタ、ＬＥＤプリンタ等のプリンタ、デジタル複写機等の電子写真方式、静電記録方式を用いた画像形成装置に搭載する定着装置に関するものである。

従来のレーザプリンタ等の電子写真方式を使用した画像形成装置に搭載される定着装置としては、省エネルギー性に優れ、クイックスタートが可能なフィルム加熱方式の装置が知られている（特許文献１）。

特開昭６３−３１３１８２号公報

しかしながら、従来技術では、プリント時の加熱により、加熱部材としてのヒータと加熱部材を保持する保持部材とが熱膨張するときの熱膨張量が異なることにより、ヒータの電極位置と保持部材に嵌合するヒータコネクタの接点位置とがずれてしまう。この様な構成でプリントを繰り返すと、ヒータコネクタの電気接点との磨耗でヒータの電極の抵抗値が上昇し、ヒータの電極部が発熱するという問題が有った。そして、即ち、このような発熱が発生すると、電極が高温になり酸化してしまい、接点部の抵抗値が更に高くなることにより、通電不良が発生し、ヒータ発熱量を所望の電力に制御できず定着不良が発生する場合があった。

本発明の目的は、加熱による加熱部材の電極位置と保持部材における接点位置とのずれを抑制できる定着装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、基板上に抵抗発熱層と電極部を備える加熱部材と、該加熱部材と接触しつつ移動する伝熱部材と、該伝熱部材を介して前記加熱部材と対向し、画像が形成された記録材が挟持搬送されるニップ部を形成する対向部材と、前記加熱部材を保持する保持部材と、を有する定着装置であって、前記保持部材は、前記記録材の搬送方向に直交する方向で前記加熱部材が当接する第１の当接部と、前記搬送方向の下流側で前記加熱部材が当接する第２の当接部と、前記搬送方向の下流側で前記第２の当接部よりも前記第１の当接部から離れた側で前記加熱部材が当接する第３の当接部と、を有し、前記第３の当接部は、前記ニップ部を形成する面内で、前記搬送方向に対し斜めとなる方向であって、かつ、前記搬送方向の下流側よりも上流側で前記第１の当接部から離れる方向の線上に設けられることを特徴とする。

また、本発明に係る別の定着装置は、基板上に抵抗発熱層と電極部を備える加熱部材と、該加熱部材と接触しつつ移動する伝熱部材と、該伝熱部材を介して前記加熱部材と対向し、画像が形成された記録材が挟持搬送されるニップ部を形成する対向部材と、前記加熱部材を保持する保持部材と、を有する定着装置であって、前記保持部材は、前記記録材の搬送方向に直交する方向で前記加熱部材が当接する第１の当接部と、前記搬送方向の下流側で前記加熱部材が当接する第２の当接部と、前記搬送方向の下流側で前記第２の当接部よりも前記第１の当接部から離れた側で前記加熱部材が当接する第３の当接部と、を有し、前記第３の当接部は、前記ニップ部を形成する面内で、前記搬送方向に対し斜めとなる方向であって、かつ、前記搬送方向の下流側よりも上流側で前記第１の当接部から離れる方向の線上に設けられ、前記線上における前記加熱部材の前記第３の当接部と当接する位置での接線方向を第１の方向とするとき、前記第１の方向が前記搬送方向となす角を第１の角、前記第２の当接部を中心とし該中心から前記加熱部材の前記第３の当接部と当接する位置までを半径とする円における前記加熱部材の前記第３の当接部と当接する位置での接線方向を第２の方向とし、前記第２の方向が前記搬送方向となす角を第２の角とするとき、前記第１の角は前記第２の角より大きいことを特徴とする。

本発明によれば、加熱による加熱部材の電極位置と保持部材における接点位置とのずれを抑制できる。

（ａ）は従来例における定着装置の加熱ヒータ取りつけ図、（ｂ）は本発明の実施形態に係わる定着装置の加熱ヒータ取りつけ図である。 本発明の実施形態に係わる定着装置の断面構成図である。 本発明の実施形態に係わる電極と反対側の突き当て形状の説明図である。 本発明の実施形態に係わる作用説明図である。 第１の比較例における加熱ヒータと保持部材としての断熱ステイホルダーの温度状態説明図である。 第１の比較例における加熱ヒータと保持部材としての断熱ステイホルダーの状態説明図である。 第２の比較例の構成図である。 第１の実施形態における加熱ヒータと保持部材としての断熱ステイホルダーの状態説明図である。 第２の実施形態に係わる構成図である。 第３の実施形態に係わる構成図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本願明細書では、転写材（記録材）の搬送方向に直交する方向を長手方向と定義する。

《第１の実施形態》
（定着装置）
図２を用いて、本実施形態に係るフィルム加熱方式の定着装置１０について説明する。伝熱部材としての加熱用回転体である耐熱性フィルム（定着フィルム）１３を介して、加熱部材である加熱ヒータ１１と対向して、対向部材としての加圧用回転体（加圧ローラ）２０が設けられる。そして、加熱ヒータ１１は、ヒータ保持部材としての断熱ステイホルダー（ホルダー）２１２（図１（ｂ））に固定配置される。

この様に構成された定着装置は、定着フィルム１３を介して加熱ヒータ１１と加圧ローラ２０とで形成される圧接ニップ部（ニップ部、定着ニップ部）において、トナー画像（画像）ｔが形成された転写材（記録材）Ｓを挟持搬送させる。これにより、定着フィルム１３と一緒に搬送されるトナー像ｔが、記録材Ｓに定着されることとなる。

なお、記録材は紙に限定されるものではない。一般に、記録材とは、画像形成装置によってトナー像が形成されるシート状の部材であり、例えば、定型或いは不定型の普通紙、厚紙、薄紙、封筒、葉書、シール、樹脂シート、ＯＨＰシート、光沢紙等が含まれる。

図２で、加熱ヒータ１１における定着フィルム１３との摺動面と反対側の面には、温度検知部材としてのサーミスタ１４が当接配置されており、エンジン制御部８により加熱ヒータ１１が所望の温度になるように電流の制御を行っている。

加熱ヒータ１１は、セラミックやアルミナ又は窒化アルミから成る絶縁性の基板１１３（基板上）に抵抗発熱層（発熱体）１１２を有する。そして、抵抗発熱層１１２の絶縁と耐摩耗性の為にオーバーコートガラス１１１で覆われていて、オーバーコートガラス１１１が定着フィルム１３の内周面に接触する様に構成されている。

（定着フィルム）
定着フィルム１３は、ＳＵＳ等の薄い金属製素管やポリイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱樹脂フィルムからなる基層の表面に直接又はプライマ層を介してＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性層をコーティング又はチューブ被覆した複合層フィルムである。本実施形態で用いた定着フィルム１３は、基層ポリイミドにＰＦＡをコーティングしたものを用いた。総膜厚は７０μｍである。

定着フィルム１３は内部の加熱用ヒータ１１およびホルダー２１２に摺擦しながら回転するため、加熱ヒータ１１およびホルダー２１２と定着フィルム１３の間の摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。このため、加熱ヒータ１１およびホルダー２１２の表面に耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させてある。これにより、定着フィルム１３はスムーズに回転することが可能となる。

（加圧ローラ）
図２に示す加圧ローラ２０は、アルミニウム合金、Ｆｅ等からなる芯金２１の上に絶縁性のシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムを発泡して弾性層２２を形成し、その上に接着層としてプライマ処理されて接着性をもつＲＴＶシリコーンゴムを塗布する。そして、更にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等にカーボン等の導電剤を分散させたチューブを被覆又はコーティング塗工した離型層２４を形成して構成されている。本実施形態では、ローラ外径は２０ｍｍ、ローラ硬度は４８°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ ６００ｇ加重）の加圧ローラを使用している。

加圧ローラ２０は不図示の加圧手段により、長手方向両端部から加熱定着に必要なニップ部を形成するべく１５Ｋｇ・ｆで加圧されており、長手方向端部から芯金２１を介して不図示の回転駆動により、図２の矢印の方向（反時計周り）に回転駆動される。これにより、定着フィルム１３はホルダー２１２の外側を図２の矢印方向（時計周り）に従動回転する。

（加熱ヒータ）
図２で、加熱ヒータ１１は定着フィルム１３の内部に具備され、基板１１３上に抵抗発熱層１１２を形成し、更にその上から薄肉のオーバーコートガラス１１１で覆ってなるものである。オーバーコートガラス１１１は耐電圧と耐摩耗性に優れていて、定着フィルム１３に摺動する様に構成されている。本実施形態では、熱伝導率１．０ｗ／ｍ・ｋ、耐圧特性２．５ＫＶ以上、膜厚７０μｍのものを使用した。

本実施形態の加熱ヒータ１１の基板１１３は、アルミナを用いた。寸法は幅６．００ｍｍ、長さ２６０．０ｍｍ、厚み１．００ｍｍ、熱膨張率は７．６×１０^−６／℃である。また、抵抗発熱層１１２は、長さ２２０．０ｍｍ、幅０．９０ｍｍを二本配置している。そして、抵抗発熱層１１２に電圧を印加するため、図１に示すように電極部１１５を設け、ヒータコネクタ（コネクタ）１５の電気接点１５１が電極部１１５に当接する様に構成している。

さらに、図１に示すように電極部１１５に印加された電圧は、導電路１１４を介して抵抗発熱層１１２に接続される。抵抗発熱層１１２と導電路１１４はオーバーコートガラス１１１で覆い、他の部材に直接触れない様に保護されている。一方、電極部１１５は電気接点１５１に当接させる必要があるため、オーバーコートガラス１１１で覆われていない。本実施形態では、電極部１１５を基板端部２ｍｍから幅４ｍｍで形成し、隣の電極との間隔を４ｍｍに構成している。

本実施形態の抵抗発熱層１１２は、銀パラジウム合金で形成され総抵抗値２０Ω、抵抗値の温度依存性は７００ｐｐｍ／℃である。また、導電路１１４と電極部１５１には銀を使用し、膜厚１０μｍ、抵抗値０．１Ω（簡易的には測定できない程度に低抵抗である）とし、抵抗値の温度依存性は４０００ｐｐｍ／℃としている。

加熱ヒータ１１の抵抗発熱層１１２が形成されている面は定着フィルム１３の内周面に接触することにより、記録材Ｓ上のトナー像ｔを溶融、定着させるニップ部が加熱される。

（ヒータ保持）
次に、ヒータ保持部材としてのホルダー２１２による加熱ヒータ１１の保持について、図１で説明する。図１（ａ）は比較例としての従来例における定着装置の加熱ヒータ取りつけ図、図１（ｂ）は本発明の実施形態に係わる定着装置の加熱ヒータ取りつけ図である。後に詳述するが、図１（ａ）の突き当て部１２３、１２２に対し、図１（ｂ）では突き当て部２２３、２２２が用いられる。なお、図１においては、オーバーコートガラス１１１を不表示して描画している。

図１で、加熱ヒータ１１は、発熱抵抗体１１２に通電するために電極部１１５と導電路１１４を備えている。そして、これらは、セラミックからなる基板１１３上に印刷して構成され、画像形成装置の省スペース化の観点から電極部１１５が長手方向の左右端どちらか一方に片側に揃えて配置され、ヒータコネクタ１５には電気接点１５１を２つ有する様に構成している。

また、ヒータコネクタ１５で電極部１１５に電気接点１５１を接触させ、電極部１１５に電圧を印加する。ヒータコネクタ１５は、脱落防止の観点からホルダー２１２に設けた突起１２４にヒータコネクタ１５のスリット１５２を嵌合させることで固定される。なお、突起１２４は記録材の搬送方向に挿入する形状であるため、長手方向の位置ずれ防止に効果的であるが、抜け止めの追加や挿入方向を変更して構成することで全方向の位置ずれを防止する様に構成しても良い。

電気接点１５１はバネ性をもって加熱ヒータ１１の電極部１１５に当接していて、その押圧力は４００ｇ・ｆである。さらに、電気接点１５１はヒータコネクタ１５と０．２ｍｍの組み付けガタと持って構成されているため、加熱ヒータ１１が所定の位置から±０．１ｍｍの範囲で動く場合は、電極部１１５とずれることが無い。

ここで、加熱ヒータ１１の電極部１１５にヒータコネクタ１５を接続するために、ホルダー２１２の電極部１１５側に長手方向における第１の当接部として突き当て部１２１を設けている。このように、加熱ヒータ１１を突き当て部１２１に突き当て、電極部１１５が所定の位置になる様構成されている
さらに、加熱ヒータ１１はホルダー２１２の転写材搬送方向の下流側に２点の突き当て部を設け、定着フィルム１３の回転による摩擦力で加熱ヒータ１１が下流側に力を受けても加熱ヒータ１１の上下流位置がずれない様に構成されている。即ち、第２の当接部として電極部１１５側の突き当て部２２２、第３の当接部として電極部１１５と反対側の突き当て部２２３が設けられている。

突き当て部２２２は、定着フィルム１３と加圧ローラ２０で構成されるニップ部の長手方向における中心より電極部１１５側に配されていて、本実施形態では突き当て部２２２を電極部１１５の下流側で直下に配置している。そして、電極部１１５と長手方向で反対側に配された突き当て部２２３を、長手方向で電極部１１５と反対側の抵抗発熱層１１２の端部近傍に配置している。突き当て部２２２、２２３については、後に更に詳しく説明する。

上述の様に、加熱ヒータ１１を一方の突き当て部に当接し他方を自由にして位置決めを行うのは、加熱ヒータ１１が昇温によって膨張した際にストレスが発生しない様に構成するためである。

この様な構成で、後述する理由により、ホルダー２１２で保持される加熱ヒータ１１の電極部１１５に安定してヒータコネクタ１５から通電することができ、且つ、加熱時のストレスを軽減して割れやヒビ等の破損に至らない様に構成することができる。

ホルダー２１２は、加熱ヒータ１１を保持すると共に、ニップ部と反対方向への放熱を防ぐ断熱ステイホルダーであり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成されている。そして、定着フィルム１３が余裕をもってルーズに外嵌され、回転自在に配置されている。本実施形態に用いたホルダー２１２は、材質液晶ポリマー、耐熱性２６０℃、熱膨張率６．４×１０^−５／℃のものを用いた。

（突き当て部１２１、２２２、２２３）
図３において、長手方向において第１の当接部としての突き当て部１２１に当接した加熱ヒータ１１は、記録材Ｓの搬送方向における下流側で第２の当接部としての突き当て部２２２と、第３の当接部としての突き当て部２２３に当接している。このとき、図３に示すように、第１の角Ｇは第２の角Ｂより大きくなるように構成されている。本実施形態では、第１の角Ｇを６０．０°、第２の角Ｂを２．３°に構成している。

本実施形態では、図３に示すように、加熱ヒータ１１は第２の当接部としての突き当て部２２２よりも第３の当接部としての突き当て部２２３でより下流側となるようにホルダー２１２と当接している。

（１）第１の角Ｇ
加熱ヒータ１１の電極部１１５側で且つ記録材Ｓの搬送方向における下流側での、加熱ヒータ１１と突き当て部２２２との当接位置をＣとする。そして、加熱ヒータ１１の長手方向における電極部１１５と反対側で且つ記録材Ｓの搬送方向における下流側での端部位置をＰとする。位置Ｐにおける突き当て部２２３の接線Ｆが記録材Ｓの搬送方向となす角をＧとする。

即ち、突き当て部２２３は、ニップ部を形成する面内で、記録材の搬送方向に対し斜めとなる方向であって、かつ、搬送方向の下流側よりも上流側で突き当て部１２１から離れる方向の線上に設けられる。このとき、この線上における突き当て部２２３と当接する位置での接線方向を第１の方向とするとき、第１の方向が記録材の搬送方向となす角がＧとなる。なお、第１の方向が加熱ヒータ１１の記録材搬送方向で下流側の面方向となす角は、鈍角である。

（２）第２の角Ｂ
位置Ｃを中心とし位置Ｐを通る円の位置Ｐにおける接線Ａが記録材Ｓの搬送方向となす角をＢとする。即ち、突き当て部２２２を中心とし該中心から突き当て部２２３と当接する位置までを半径とする円における加熱ヒータ１１の突き当て部２２３と当接する位置での接線方向を第２の方向とするとき、第２の方向が記録材の搬送方向となす角がＢとなる。

（作用）
図４に、本実施形態の作用詳細図を示す。本実施形態の構成では、加熱ヒータ１１が加熱開始直後の低温状態でも、加熱により膨張した状態でも、定着フィルム１３の回転による摩擦力で加熱ヒータ１１が記録材Ｓの搬送方向で下流側に押圧されている。このため、加熱ヒータ１１における電極部１１５と長手方向で反対側かつ記録材Ｓの搬送方向で下流側の端部は、突き当て部２２３に当接して固定されている。

即ち、定着フィルム１３の回転によりオーバーコートガラス１１１と定着フィルム１３の内面が摺動する際に、加熱ヒータ１１は定着フィルム１３から受ける摩擦によって搬送方向下流向きの力Ｍを受ける。言い換えれば、加熱ヒータ１１の電極部１１５と長手方向で反対側の端部は、突き当て部２２３へ搬送方向下流向きの力Ｍを与えている。

そして、その分力として、突き当て部２２３の垂直方向にＮ（＝Ｍ×ｓｉｎ（Ｇ））、突き当て部２２３に平行方向にＪ（＝Ｍ×ｃｏｓ（Ｇ））の力が発生する。垂直方向の力Ｎは、突き当て部２２３の与える抗力と釣り合あう。一方、突き当て部２２３における位置Ｐでの接線に平行方向な力Ｊについて、搬送方向とこれに直交する方向に分解すると、搬送方向と直交する方向に分力Ｑが発生することが分かる。即ち、加熱ヒータ１１を突き当て部１２１へ押圧する分力Ｑが発生する。

ここで、分力Ｑは以下のように定量的に表わされる。

分力Ｑ＝１／２Ｍ×ｓｉｎ（２Ｇ）
これは、以下の導出過程より導かれる。
Ｊ＝Ｍ×ｃｏｎ（Ｇ）
Ｑ＝Ｊ×ｓｉｎ（Ｇ）
＝Ｍ×ｓｉｎ（Ｇ）×ｃｏｓ（Ｇ）
＝１／２×Ｍ×ｓｉｎ（２Ｇ）
＝０．４３３Ｍ （Ｇ＝６０°）
この分力Ｑによって、加熱ヒータ１１の長手方向における電極部１１５側端部は、記録材の搬送方向と直交する方向に突き当て部１２１に安定的に当接できる。即ち、突き当て部２２３へ加熱ヒータ１１を突き当てることで、突き当て部２２３から受ける反作用により、加熱ヒータ１１には突き当て部１２１に向けて押圧する力が働く。これにより、加熱ヒータ１１は突き当て部１２１に当接することができる。よって、加熱ヒータ１１における電極部１１５の位置がヒータコネクタ１５の電気接点１５１とずれることがないので、プリントジョブを大量に繰り返しても電極部１１５の磨耗を抑制することができる。

（実験例）
次に、具体的な実験例について説明する。実験は、以下に示す第１の比較例、第２の比較例、本実施形態における実施例について、３０分間隔でＯｃｅ Ｒｅｄ Ｌａｂｅｌ（Ａ４、８０ｇ／ｍ^２）を１０枚連続して全面２５％ハーフトーンを印字し、耐久試験を行った。これらの実験は、気温２０℃湿度５０％環境で、制御温度２００℃、プロセス速度２００ｍｍ／秒、一分間当たり４０枚の速度で、本体寿命１０万枚の本体を使って行った。

（１）第１の比較例
第１の比較例の構成を図１（ａ）に示す。長手方向における加熱ヒータ１１の電極部１１５側の端部が突き当て部１２１に当接する。そして、記録材の搬送方向下流側で、加熱ヒータ１１は突き当て部１２２、１２３（図１（ａ）、図６）と当接する。突き当て部１２２、１２３は、長手方向の中心から電極部１１５に近い側、電極部１１５から遠い側に設けられ、記録材の搬送方向に対しては同じ形状を備える。

（２）第２の比較例
第２の比較例の構成を図７に示す。加熱ヒータ１１の保持部材であるホルダー３１２で、長手方向における加熱ヒータ１１の電極部１１５側の端部だけでなく、電極部１１５と逆側の端部もホルダー３１２に当接する様に構成されている。

（３）本実施形態における実施例
図３に示すように、加熱ヒータ１１の保持部材であるホルダー２１２で、長手方向における加熱ヒータ１１の電極部１１５側の端部が突き当て部１２１に当接する。そして、記録材の搬送方向下流側で、加熱ヒータ１１は突き当て部２２２、２２３と当接する。

表１に、実験結果を示す。

第１の比較例の構成では、２０万枚（本体寿命の２倍の枚数）を印字した後に、定着器温度昇温不良による異常検知が働きプリント動作が停止した。第１の比較例の構成では、加熱ヒータ１１とホルダー２１２の膨張量の差により、電極１１５とヒータコネクタ１５の接点１５１と位置ズレが生じ、電極部１１５が磨耗していた。

これにより、２０万枚（本体寿命の２倍の枚数）を印字した後に、上述の磨耗により電極部１１５の抵抗値が上昇した。そして、通電した際に電極部１１５の発熱が発生し、これにより電極部１１５の酸化が進み、銀で構成された電極部１１５の表面が酸化銀で覆われてしまい、ヒータコネクタ１５の電気接点１５１から加熱ヒータ１１の電極部１１５へ通電が不良となった。

次に、第２の比較例の構成では、１万枚（本体寿命の１／１０の枚数）通紙後に、定着器の温度昇温不良による異常検知が働きプリント動作が停止した。第２の比較例の構成では、加熱ヒータ１１が加熱により膨張した際に長手方向における左右両端がホルダー３１２に突き当たっているため、加熱ヒータ１１は加熱され膨張しようとするが、その余地が無く、加熱ヒータ１１は強い機械的ストレスを受けていた。

これにより、１万枚（本体寿命の１／５倍の枚数）を印字した後に、加熱ヒータ１１のセラミックからなる基板１１３が脆性破壊を起こして破断してしまった。基板１１３の脆性破壊と共に、基板１１３上に形成されている抵抗発熱層１１２も破断してしまったため、抵抗発熱層１１２に通電が不可能となった。

この様な状態でプリントを開始しても抵抗発熱層１１２に十分な電流が供給できないので、加熱ヒータ１１の温度が上がらなくなり、サーミスタ１４（図２）が制御温度である２００℃を検知することができなかった。エンジン制御部８は、この様な状態では定着不良が生じると判断し、プリント動作を停止した。

次に、本実施形態の構成では、２０万枚（本体寿命の４倍の枚数）を良好な状態でプリントすることができた。

（加熱ヒータとホルダーの温度変化）
次に、図５を用いて，加熱ヒータ１１とホルダー２１２（図１（ａ））の温度変化を示す。図中の時刻ｔ１〜ｔ５は、特徴的な温度状態の時刻である。ｔ１は加熱前の時刻であり、ｔ２は立ち上げ直後の時刻である。ｔ１〜ｔ２の間では、加熱ヒータ１１はホルダー２１２に比べ熱伝導率が高く熱容量が小さいため、加熱を開始すると加熱ヒータ１１は素早く温度が上昇する。一方、ホルダー２１２は熱伝導率が低く、熱容量が大きいため温度上昇速度が遅い。これにより、立ち上げ直後のｔ２で表せる時刻では、ホルダー２１２は殆ど昇温していないにもかかわらず、加熱ヒータ１１は所定の温度に到達する。

ｔ３は、ホルダー２１２が昇温中の時刻である。ｔ２〜ｔ３間でホルダー２１２は徐々に昇温しているが、加熱ヒータ１１の温度は既に昇温しているためｔ２と同じ温度である。

また、ｔ４は、１０枚プリントを行った直後の時刻である。ｔ４では加熱ヒータ温度は２００℃に到達した。ホルダー２１２の温度は、ｔ３〜ｔ４間で昇温し１５０℃に漸近的に昇温している。ｔ５は、プリント終了後に、加熱ヒータ１１とホルダー２１２の温度が室温まで戻った時刻である。

次に、それぞれの時刻において、加熱ヒータ１１の電極部１１５とコネクタ１５の電気接点１５１がどの様な位置関係にあるかを、図６に示す。ｔ１での位置は、組み立て直後の位置関係である。加熱ヒータ１１は、ホルダー２１２の突き当て部１２１〜１２３に接している。また、電極部１１５上にヒータコネクタ１５の電気接点１５１が当接していて、電気接点１５１は電極部１１５上に配置されている。

ｔ２の時刻では、加熱ヒータ１１の温度が上昇しているので加熱ヒータ１１は膨張しているが、ホルダー２１２は昇温が小さいのでほとんど膨張していない。加熱ヒータ１１はホルダー２１２の突き当て部１２１に当接しているので，加熱ヒータ１１の電極部１１５とヒータコネクタ１５の電気接点１５１は殆どずれていない。

ｔ３の時刻では、ホルダー２１２が昇温しはじめて徐々に膨張している。一方、加熱ヒータ１１は時刻ｔ２の加熱ヒータ１１とほぼ同じ温度の為、加熱ヒータ１１と同じ大きさである。これにより、加熱ヒータ１１とホルダー２１２間に隙間Ｗ−３が発生する。

ｔ４の時刻では、ホルダー２１２が十分昇温し膨張している。一方、加熱ヒータ１１は時刻ｔ３とほぼ同じ温度のため時刻ｔ３と同じ大きさである。加熱ヒータ１１とホルダー２１２間の隙間Ｗ−４はＷ−３よりさらに拡がる。

ヒータコネクタ１５は、図１（ａ）で示したように、ホルダー２１２に設けた突起１２４にヒータコネクタ１５のスリット１５２を嵌合させて固定されているため、ホルダー２１２の膨張に伴い移動する。よって、ｔ４の時刻では、図６中に示す様にヒータコネクタ１５の接点１５１’は、加熱ヒータ１１の電極部１１５と位置が大きくずれる。このズレ量は、ホルダー２１２と加熱ヒータ１１の膨張量の差の半分に当たるので０．８ｍｍ程度である。

既述したように、ヒータコネクタ１５の電気接点１５１は０．１ｍｍのズレならば追従することが可能であるが、ｔ４の時刻では追従することができず加熱ヒータ１１の電極部１１５と摺動してしまう。

ｔ５の時刻では、加熱ヒータ１１が室温に戻っているため初期の大きさに収縮しているが、ｔ２の時刻で膨張した際にホルダー２１２の突き当て部１２１に端部位置が規制されて膨張したため中心位置が移動している。これにより、ホルダー２１２が室温に戻って収縮しても加熱ヒータ１１とホルダー２１２間に隙間Ｗ−５が生じる。

この様な状態で次の通紙を行うと、加熱ヒータ１１は立ち上げ時に上述の加熱ヒータ１１とホルダー２１２間の隙間Ｗ−５分膨張することができ（Ｗが加熱ヒータの膨張量以上であれば加熱ヒータ膨張量分）、ｔ２の時刻と同様の位置関係になる。

さらにプリントを進めｔ４の時刻と同じ状態になると、ｔ４の時刻で説明した様にホルダー２１２が膨張するため、ヒータコネクタ１５の接点１５１’と加熱ヒータ１１の電極部１１５との位置が大きくずれる。

この様に、プリントを繰り返すことで、加熱ヒータ１１とホルダー２１２の通紙時の膨張量の違いにより、加熱ヒータ１１の電極部１１５とヒータコネクタ１５の電気接点１５１との位置ズレが繰り返される。これにより、加熱ヒータ１１の電極部１１５が磨耗して電極部１１５の抵抗値が上昇し、通電した際に電極部１１５が発熱し電極部１１５が高温になって酸化してしまうことで、電極部１１５の抵抗値が更に高くなった。

この様な状態でプリントを開始しても、発熱抵抗体１１２十分な電流が供給できないので、加熱ヒータ１１の温度が上がらなくなり、サーミスタ１４（図２）が制御温度である２００℃を検知することができなかった。エンジン制御部８（図２）は、この様な状態では定着不良が生じると判断し、プリント動作を停止した。

次に、本実施形態において、それぞれの時刻において、加熱ヒータ１１の電極部１１５とコネクタ１５の電気接点１５１がどの様な位置関係にあるかを、図８に示す。図８は、室温状態から通紙加熱を行い、プリント終了後に再度室温状態まで戻る場合の位置関係を示している。

ｔ１の時刻では、組み立て直後の位置関係を示している。本実施形態では、加熱ヒータ１１はホルダー２１２の突き当て部１２１、２２２、２２３に当接している。また、加熱ヒータ１１の電極部１１５上にヒータコネクタ１５の電気接点１５１が当接していて、電気接点１５１は電極部１１５上に配置されている。

ｔ２の時刻では、加熱ヒータ１１の温度が上昇しているので加熱ヒータ１１は膨張しているが、ホルダー２１２は昇温が小さいのでほとんど膨張していない。加熱ヒータ１１は加熱によりおよそ０．４ｍｍ膨張し、電極部１１５と反対側の端部が突き当て部２２３に突き当たり、突き当て部２２２を中心とし突き当て部２２３の斜面を駆け上がり回転している。このとき、加熱ヒータ１１の回転角θは以下の式で表せる。

Ｒ＋（１＋α）Ｒ×ｓｉｎθ×ｔａｎ（Ｇ）＝（１＋α）Ｒ×ｃｏｎθ
ｃｏｓθ−ｓｉｎθ×ｔａｎ（Ｇ）＝１／（１＋α）
ここで、αは加熱ヒータの膨張率である。

本実施形態では、熱膨張率に温度上昇分をかけて以下の値となる
７．６×１０^−６／℃×（２００−２０）℃＝１．３７×１０^−３
これより、回転角θは約３．２°となる。これにより、回転による電極部１１５の移動量は０．０３ｍｍとなる。よって、熱膨張により加熱ヒータ１１が伸びて回転してもヒータコネクタ１５の電気接点１５１は電極部１１５に追従できる。

次に、ｔ３の時刻では、ホルダー２１２が昇温しはじめて徐々に膨張している。一方、加熱ヒータ１１は時刻ｔ２の加熱ヒータ１１とほぼ同じ温度の為、時刻ｔ２の加熱ヒータ１１と同じ大きさである。しかしながら、本実施形態に示す構成では、突き当て部２２３で加熱ヒータ１１を突き当て部１２１へ押圧する力が働いているため、加熱ヒータ１１はホルダー２１２における電極部１１５側の突き当て部１２１に当接している。

ｔ４の時刻では、ホルダー２１２が十分昇温し膨張している。一方、加熱ヒータ１１はｔ３の時刻の加熱ヒータ１１とほぼ同じ温度のため、ｔ３の時刻の加熱ヒータ１１と同じ大きさである。この場合においても、本実施形態では、突き当て部２２３で加熱ヒータ１１を突き当て部１２１へ押圧する力が働いているため、加熱ヒータ１１はホルダー２１２における電極部１１５側の突き当て部１２１に当接している。

ｔ４の時刻では、ホルダー２１２が膨張するため、電極部１１５と反対側の端部が突き当て部２２３に沿って、加熱ヒータ１１の電極部１１５と反対側の端部が下がる。これによって、加熱ヒータ１１が約７．３°回転するが、電極部１１５の移動量は約０．０８ｍｍである。よって、熱膨張によりホルダー２１２が膨張して加熱ヒータ１１が回転しても、ヒータコネクタ１５の電気接点１５１は電極部１１５に追従できる。

ｔ５の時刻では、加熱ヒータ１１とホルダー２１２が室温に戻っているため初期の大きさに収縮しているが、ｔ４〜ｔ５間で収縮する際に突き当て部１２１に加熱ヒータ１１が当接した状態で収縮する。このため、ヒータコネクタ１５の電気接点１１５と加熱ヒータ１１の電極部１１５がずれることは無い。よって、加熱ヒータ１１の電極部１１５の位置は、ヒータコネクタ１５の電気接点１１５とずれることが無いため、電極部１１５が磨耗することが無い。

この様に本実施形態では、突き当て部２２３の直線状の突き当て形状が記録材の搬送方向となす角Ｇを、角Ｂより大きく構成することで、加熱ヒータ１１の電極部１１５とヒータコネクタ１５の電気接点１５１の摩耗を防止することが出来る。よって、プリントジョブを大量に繰り返しても、加熱ヒータ１１の電極部１１５の磨耗を抑制することができる。従って、電極部の抵抗値が上昇して発熱することを防止し、プリントを繰り返しても安定してヒータコネクタから加熱ヒータに通電することができるため、本体寿命の長寿命化が図れる。

《第２の実施形態》
第１の実施形態では、第３の当接部として突き当て部２２３を直線状に設けたが、本実施形態では第３の当接部として突き当て部３２３を曲線状に設ける。第１の当接部としての突き当て部１２１、第２の当接部としての突き当て部２２２については、第１の実施形態と同じであり、詳細な説明を割愛する。

本実施形態において、突き当て部３２３は、ニップ部を形成する面内で、記録材の搬送方向に対し斜めとなる方向であって、かつ、搬送方向の下流側よりも上流側で突き当て部１２１から離れる方向の線上に設けられる。そして、この線上における突き当て部３２３と当接する位置での接線方向を第１の方向とする。また、突き当て部２２２を中心とし該中心から加熱ヒータ１１の突き当て部３２３と当接する位置までを半径とする円における加熱ヒータ１１の突き当て部３２３と当接する位置での接線方向を第２の方向とする。

このとき、本実施形態では、上述した線上が曲線上であり、第１の方向が第２の方向となす角は、突き当て部３２３の曲線上における変位に係らず一定（４５°）である。この様に構成すると、加熱ヒータ１１を長手方向に押圧する力が常に最大となる（第１の実施形態で説明したＱ＝１／２×Ｍ×ｓｉｎ（２Ｇ）においてＧ＝４５°のとき最大となる）。本実施形態では、第１の実施形態よりも更に安定した押圧力で、加熱ヒータの電極側端部をホルダーに当接させることが可能となる。

図９に、本実施形態の断面図を示す。加熱ヒータ１１として、加熱開始直後の加熱ヒータ位置、１０枚通紙直後の加熱ヒータ位置、連続通紙５００枚後に加熱定着装置が過昇温した状態での加熱ヒータ位置をそれぞれ示している。Ｕは加熱前の突き当て部３２３の加熱ヒータとの接線、Ｓは１０枚通紙直後の突き当て部３２３の加熱ヒータとの接線、Ｖは５００枚通紙直後の突き当て部３２３の加熱ヒータとの接線である。

本実施形態では、加熱ヒータ１１は第２の当接部よりも第３の当接部でより下流側となるようにホルダーと当接する場合もあれば、第３の当接部よりも第２の当接部でより下流側となるようにホルダーと当接する場合もある。

《第３の実施形態》
本実施形態に係る定着装置は、第１の実施形態と同様であるため、全体構成、機能についての詳しい説明は割愛し、特徴的な部分についてのみ説明する。

本実施形態において、突き当て部４２３は、ニップ部を形成する面内で、記録材の搬送方向に対し斜めとなる方向であって、かつ、搬送方向の下流側よりも上流側で突き当て部１２１から離れる方向の線上に設けられる。そして、この線上における突き当て部４２３と当接する位置での接線方向を第１の方向とする。また、突き当て部２２２を中心とし該中心から加熱ヒータ１１の突き当て部４２３と当接する位置までを半径とする円における加熱ヒータ１１の突き当て部４２３と当接する位置での接線方向を第２の方向とする。

このとき、本実施形態では、上述した線上が直線上であり、第１の方向が第２の方向となす角は、一定（４５°以上９０°未満の値として７０°）である。これによって、加熱時に加熱ヒータ１１が膨張する際に、第３の当接部としての突き当て部４２３から受ける抗力（図４に示した垂直方向の力Ｎと釣り合う力）の加熱ヒータの長手方向における成分を緩和することができる。本実施形態では、第１の実施形態と同等以上の効果が得られつつ、加熱ヒータに加わるストレスを緩和することが出来る。

本実施形態について、図１０を用いて説明する。まず、突き当て部２２２を中心とし、この中心と記録材の搬送方向の下流側で加熱ヒータ１１の長手方向における端部とを結ぶ半径Ｒの円を考える。本実施形態のホルダーは、この円における突き当て部４２３と交差する点の接線Ａ’と、突き当て部４２３の接線Ｆ’とがなす角Ｉを７０°で構成している。

この様に構成することで、加熱ヒータ１１が突き当て部４２３へ当接する角度が浅いため、加熱ヒータ１１が加熱により膨張する際に突き当て部４２３から長手方向に受ける力が弱くなる。これにより、加熱ヒータ１１が熱膨張する際に加わるストレスが、軽減される。

第１の実施形態では、角Ｇを６０°、角Ｂを２．３°とし、角度差が５７．７°であったが、本実施形態ではこの角度差が７０°となり、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。即ち、これら実施の形態について適用する構成部材の寸法、材質、形状、及びそれらの相対配置等は、特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれら記載事項のみに限定する趣旨のものではない。

（変形例１）
上述した実施形態で、ホルダーにおける加熱ヒータの当接部に、表面性の良い金属やガラス等を設置して加熱ヒータが当接部に当接した際の摩擦や、当接部の変形を防止する様に構成しても良い。

（変形例２）
第１の実施形態では、第１の角Ｇを６０°としたが、４５°として加熱ヒータ１１を第１の当接部としての突き当て部１２１に向ける力を最大化させることもできる。

（変形例３）
上述した実施形態では、定着フィルムである無端ベルトが第１の回転体に設けられたが、無端ベルトが対向する第２の回転体に設けられても良い。また、無端ベルトが第１の回転体、第２の回転体の双方に設けられても良い。

（変形例４）
上述した実施形態では、未定着トナー像をシートに定着する定着装置を例に説明したが、本発明は、これに限らず、画像の光沢を向上させるべく、シートに仮定着されたトナー像を加熱加圧する装置（この場合も定着装置と呼ぶ）にも同様に適用可能である。

１１・・加熱ヒータ、１３・・定着フィルム、１１２・・抵抗発熱層、１１３・・基板、１１５・・電極部、２０・・加圧ローラ、１２１・・第１の当接部、２１２・・ホルダー、２２２・・第２の当接部、２２３、３２３、４２３・・第３の当接部、Ｐ・・転写材（記録材）、ｔ・・トナー

Claims (12)

1. 基板上に抵抗発熱層と電極部を備える加熱部材と、
   該加熱部材と接触しつつ移動する伝熱部材と、
   該伝熱部材を介して前記加熱部材と対向し、画像が形成された記録材が挟持搬送されるニップ部を形成する対向部材と、
   前記加熱部材を保持する保持部材と、
   を有する定着装置であって、
   前記保持部材は、
   前記記録材の搬送方向に直交する方向で前記加熱部材が当接する第１の当接部と、
   前記搬送方向の下流側で前記加熱部材が当接する第２の当接部と、
   前記搬送方向の下流側で前記第２の当接部よりも前記第１の当接部から離れた側で前記加熱部材が当接する第３の当接部と、
   を有し、
   前記第３の当接部は、
   前記ニップ部を形成する面内で、前記搬送方向に対し斜めとなる方向であって、かつ、前記搬送方向の下流側よりも上流側で前記第１の当接部から離れる方向の線上に設けられることを特徴とする定着装置。
2. 前記電極部は、前記搬送方向と直交する方向で前記第３の当接部よりも前記第２の当接部に近い側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記線上における前記加熱部材の前記第３の当接部と当接する位置での接線方向を第１の方向とするとき、前記第１の方向が前記搬送方向となす角を第１の角、
   前記第２の当接部を中心とし該中心から前記加熱部材の前記第３の当接部と当接する位置までを半径とする円における前記加熱部材の前記第３の当接部と当接する位置での接線方向を第２の方向とするとき、前記第２の方向が前記搬送方向となす角を第２の角とするとき、
   前記第１の角は前記第２の角より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記加熱部材は前記第２の当接部よりも前記第３の当接部でより下流側となるように前記保持部材と当接することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記加熱部材は前記第３の当接部よりも前記第２の当接部でより下流側となるように前記保持部材と当接することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
6. 前記線上は曲線上であり、前記第１の方向が前記第２の方向となす角は、前記第３の当接部の前記曲線上における変位に係らず一定であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記線上は直線上であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記第１の方向が前記加熱部材の前記搬送方向で下流側の面方向となす角は、鈍角であることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記第１の角は４５°であることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記第１の方向が前記第２の方向となす角は、４５°以上９０°未満であることを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載の定着装置。
11. 前記保持部材に前記電極部と接触する電気接点を備えたコネクタが嵌合することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の定着装置。
12. 基板上に抵抗発熱層と電極部を備える加熱部材と、
    該加熱部材と接触しつつ移動する伝熱部材と、
    該伝熱部材を介して前記加熱部材と対向し、画像が形成された記録材が挟持搬送されるニップ部を形成する対向部材と、
    前記加熱部材を保持する保持部材と、
    を有する定着装置であって、
    前記保持部材は、
    前記記録材の搬送方向に直交する方向で前記加熱部材が当接する第１の当接部と、
    前記搬送方向の下流側で前記加熱部材が当接する第２の当接部と、
    前記搬送方向の下流側で前記第２の当接部よりも前記第１の当接部から離れた側で前記加熱部材が当接する第３の当接部と、
    を有し、
    前記第３の当接部は、
    前記ニップ部を形成する面内で、前記搬送方向に対し斜めとなる方向であって、かつ、前記搬送方向の下流側よりも上流側で前記第１の当接部から離れる方向の線上に設けられ、前記線上における前記加熱部材の前記第３の当接部と当接する位置での接線方向を第１の方向とするとき、前記第１の方向が前記搬送方向となす角を第１の角、
    前記第２の当接部を中心とし該中心から前記加熱部材の前記第３の当接部と当接する位置までを半径とする円における前記加熱部材の前記第３の当接部と当接する位置での接線方向を第２の方向とし、前記第２の方向が前記搬送方向となす角を第２の角とするとき、
    前記第１の角は前記第２の角より大きいことを特徴とする定着装置。