JP2020060676A - 加熱装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給電部材の温度上昇に伴うクリープ変形を抑制できるようにする。【解決手段】通電により発熱する発熱部６０を有する面状の加熱部材２２と、加熱部材２２に接触し発熱部６０へ給電する給電部材７０と、を備える加熱装置であって、給電部材７０は、コルソン銅合金で構成されている。ここで、コルソン銅合金とは、銅を主成分とし、ニッケルとケイ素を少なくとも含む銅合金のことである。【選択図】図１３

Description

本発明は、加熱装置、定着装置及び画像形成装置に関する。

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、面状の抵抗発熱体を有する面状ヒータが知られている。

面状ヒータには、抵抗発熱体に電力を供給するため、板バネなどの弾性部材で構成された給電部材が接続される。給電部材が面状ヒータに設けられた電極部に対して弾性的に接触することで、給電部材と電極部との接点部において導通が確保され、電源部から抵抗発熱体への給電が可能となる。

しかしながら、給電部材は高温環境下に曝されるため、給電部材の温度上昇によって給電部材にクリープ変形が生じると、給電部材が所望の弾性力を発揮できなくなるといった課題がある。その場合、ヒータの電極部に対する給電部材の接触圧が低下するため、接触不良が生じ、導通不良が発生する。

斯かる課題に対して、特許文献１（特開２０００−２６８９４０号公報）には、給電部材（コネクタ）の温度上昇を抑制するために、ヒータにおける給電部材との接点部近傍に放熱手段を接触させ、放熱手段によって接点部近傍の熱を放熱する構成が提案されている。

ところで、給電部材の温度上昇は、上述のようなヒータからの熱伝達によるもののほか、給電部材に通電することによる給電部材自身の発熱もある。従って、さらなる給電部材の温度上昇抑制を図るには、ヒータの発熱による影響もさることながら、通電に伴う給電部材自身の発熱を低減することも重要な課題である。

上記課題を解決するため、本発明は、通電により発熱する発熱部を有する面状の加熱部材と、前記加熱部材に接触し前記発熱部へ給電する給電部材と、を備える加熱装置であって、前記給電部材は、コルソン銅合金で構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、給電部材がコルソン銅合金で構成されていることで、通電に伴う給電部材自身の発熱を低減することができ、給電部材の温度上昇を抑制できるようになる。

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。 定着装置の概略構成図である。 定着装置の斜視図である。 定着装置の分解斜視図である。 加熱装置の斜視図である。 加熱装置の分解斜視図である。 ヒータの平面図である。 ヒータの分解斜視図である。 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。 本発明の実施例に係るコネクタと、比較例に係るコネクタとの、温度推移を比較して示す図である。 コネクタの接触圧を測定する方法を示す図である。 発熱部が並列接続された例を示す図である。 定着装置のレイアウトの一例を示す平面図である。 画像形成装置本体のレイアウトの一例を示す平面図である。 画像形成装置本体の他のレイアウトを示す平面図である。 画像形成装置本体のさらに別のレイアウトを示す側面図である。 他の定着装置の構成を示す図である。 さらに他の定着装置の構成を示す図である。 さらに別の定着装置の構成を示す図である。

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。

図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。なお、画像形成装置としては、プリンタのほか、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機などであってもよい。

図１に示す画像形成装置１００は、画像形成部である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、画像形成装置本体１０３に対して着脱可能に構成され、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、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。具体的には、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、感光体２の表面を帯電する帯電装置３と、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現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング装置５と、を備える。

また、画像形成装置１００は、各感光体２の表面を露光し静電潜像を形成する露光装置６と、記録媒体としての用紙Ｐを供給する給紙装置７と、各感光体２に形成されたトナー画像を用紙Ｐに転写する転写装置８と、用紙Ｐに転写されたトナー画像を定着する定着装置９と、用紙Ｐを装置外に排出する排紙装置１０と、を備える。

転写装置８は、複数のローラによって張架された中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１１と、各感光体２上のトナー画像を中間転写ベルト１１へ転写する一次転写部材としての４つの一次転写ローラ１２と、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像を用紙Ｐへ転写する二次転写部材としての二次転写ローラ１３と、を有する。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ている。一方、二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して中間転写ベルト１１を張架するローラの１つに接触している。これにより、二次転写ローラ１３と中間転写ベルト１１との間には二次転写ニップが形成されている。

また、画像形成装置１００内には、給紙装置７から送り出された用紙Ｐが搬送される用紙搬送路１４が形成されている。この用紙搬送路１４における給紙装置７から二次転写ニップ（二次転写ローラ１３）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。

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。

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。

各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達すると、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、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。

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。

続いて、定着装置９の構成について説明する。

図２に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、定着部材としての無端状のベルト部材から成る定着ベルト２０と、定着ベルト２０の外周面に接触してニップ部Ｎを形成する対向部材としての加圧ローラ２１と、定着ベルト２０を加熱する加熱装置１９と、を備えている。また、加熱装置１９は、加熱部材としての面状のヒータ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を長手方向に渡って補強する補強部材としてのステー２４等で構成されている。

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。

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。

ヒータ２２は、定着ベルト２０の幅方向に渡って長手状に設けられ、定着ベルト２０の内周面に接触するように配置されている。ヒータ２２は、定着ベルト２０に対して非接触、あるいは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くなる。また、ヒータ２２を定着ベルト２０の外周面に接触させることもできるが、定着ベルト２０の外周面がヒータ２２との接触により傷付くと定着品質が低下する虞があるため、ヒータ２２は定着ベルト２０の内周面に接触している方がよい。ヒータ２２は、基材層５０と、基材層５０のニップ部Ｎ側に順次積層される、第１絶縁層５１、発熱部６０を有する導体層５２、第２絶縁層５３と、基材層５０の反対側に積層された第３絶縁層５４と、で構成されている。

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９の両側壁部に支持されている。ステー２４によってヒータホルダ２３のヒータ２２側とは反対側の面が支持されていることで、ヒータ２２及びヒータホルダ２３は加圧ローラ２１の加圧力に対して大きく撓むことなく保たれ、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、本実施形態では、ヒータ２２が、加圧ローラ２１との間で定着ベルト２０を挟んでニップ部Ｎを形成するニップ形成部材として機能することで、後述の図１７に示すような、ニップ形成部材９１とヒータ２２とが別部材の構成に比べて小型化を図れる。

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やＰＥＥＫ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を加熱することが可能である。

加圧ローラ２１と定着ベルト２０は、付勢部材としてのバネによって互いに圧接されている。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、画像形成装置本体１０３に設けられた駆動手段から駆動力が伝達されて回転駆動する駆動ローラとして機能する。一方、定着ベルト２０は、加圧ローラ２１の回転に伴って従動回転するように構成されている。回転時、定着ベルト２０はヒータ２２に対して摺動する。定着ベルト２０の摺動性を高めるために、ヒータ２２と定着ベルト２０との間にオイルやグリースなどの潤滑剤を介在させてもよい。

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。また、ヒータ２２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、図２に示すように、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。

図３は、定着装置の斜視図、図４は、その分解斜視図である。

図３及び図４に示すように、定着装置９の装置フレーム４０は、一対の側壁部２８と前壁部２７とから成る第１装置フレーム２５と、後壁部２９から成る第２装置フレーム２６と、を備えている。一対の側壁部２８は、定着ベルト２０の幅方向（以下、「ベルト幅方向」という。）の一端部側と他端部側とに配置されており、両側壁部２８によって、加圧ローラ２１及び加熱装置１９の両端部側が支持される。各側壁部２８には、複数の係合突起２８ａが設けられ、各係合突起２８ａが後壁部２９に設けられた係合孔２９ａに係合することで、第１装置フレーム２５と第２装置フレーム２６とが組み付けられる。

また、各側壁部２８は、加圧ローラ２１の回転軸などを挿通させるための挿通溝２８ｂが設けられている。挿通溝２８ｂは、後壁部２９側で開口し、これとは反対側では開口しない突き当て部となっている。この突き当て部側の端部には、加圧ローラ２１の回転軸を支持する軸受３０が設けられている。加圧ローラ２１は、その回転軸の両端部がそれぞれ軸受３０に装着されることで、両側壁部２８によって回転可能に支持される。

また、加圧ローラ２１の回転軸の一端部側には、駆動伝達部材としての駆動伝達ギヤ３１が設けられている。駆動伝達ギヤ３１は、加圧ローラ２１が両側壁部２８に支持された状態で、側壁部２８よりも外側に露出した状態で配置される。これにより、定着装置９が画像形成装置本体１０３に搭載された際、駆動伝達ギヤ３１が画像形成装置本体１０３に設けられているギヤと連結し、駆動源からの駆動力を伝達可能な状態となる。なお、加圧ローラ２１に駆動力を伝達する駆動伝達部材としては、駆動伝達ギヤ３１のほか、駆動伝達ベルトを張架するプーリやカップリング機構などであってもよい。

加熱装置１９の長手方向の両端部には、定着ベルト２０などを支持する一対の支持部材３２が設けられている。この支持部材３２は、加熱装置１９の装置フレームであると共に、定着装置９の装置フレーム４０の一部でもある。定着ベルト２０は、支持部材３２によって、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。また、各支持部材３２には、ガイド溝３２ａが設けられており、このガイド溝３２ａを側壁部２８の挿通溝２８ｂの縁に沿って進入させることで、側壁部２８に対して組み付けられる。

また、各支持部材３２と後壁部２９との間には、付勢部材としての一対のバネ３３が設けられている。各バネ３３によってステー２４や支持部材３２が加圧ローラ２１側に付勢されることで、定着ベルト２０が加圧ローラ２１に押し当てられ、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、図４に示すように、第２装置フレーム２６を構成する後壁部２９の長手方向の一端部側には、画像形成装置本体１０３に対する定着装置本体の位置決めを行う位置決め部としての孔部２９ｂが設けられている。定着装置本体を画像形成装置本体１０３に取り付ける際、画像形成装置本体１０３に設けられた位置決め部としての突起１０１が、定着装置９の孔部２９ｂに対して挿入されることで、突起１０１と孔部２９ｂが嵌合し、画像形成装置本体１０３に対する定着装置本体の長手方向（ベルト幅方向）の位置決めがなされる。なお、後壁部２９の孔部２９ｂが設けられた端部側とは反対の端部側には、位置決め部は設けられていない。これにより、温度変化に伴う定着装置本体の長手方向の伸縮が拘束されないようにしている。

図５は、加熱装置１９の斜視図、図６は、その分解斜視図である。

図５及び図６に示すように、ヒータホルダ２３の定着ベルト２０側（ニップ部Ｎ側）の面には、ヒータ２２を収容するための矩形の収容凹部２３ａが設けられている。ヒータ２２は、その収容凹部２３ａ内に収容された状態で、後述のコネクタによってヒータホルダ２３と一緒に挟まれることで保持される。

一対の支持部材３２は、定着ベルト２０の内周に挿入されて定着ベルト２０を支持するＣ字状のベルト支持部３２ｂと、定着ベルト２０の端面に接触してベルト幅方向の移動（片寄り）を規制するフランジ状のベルト規制部３２ｃと、ヒータホルダ２３及びステー２４の両端部側が挿入されてこれらを支持する支持凹部３２ｄと、を有している。

また、図５及び図６に示すように、ヒータホルダ２３の長手方向一端部側には、位置決め部としての位置決め凹部２３ｅが設けられている。この位置決め凹部２３ｅに対して、図５及び図６の左側に示される支持部材３２の嵌合部３２ｅが嵌合することで、ヒータホルダ２３と支持部材３２との長手方向の位置決めがなされる。なお、図５及び図６の右側に示される支持部材３２には、嵌合部３２ｅは設けられておらず、ヒータホルダ２３との長手方向の位置決めはされない。これにより、温度変化に伴うヒータホルダ２３の長手方向の伸縮が拘束されないようにしている。

また、図４に示すように、支持部材３２は、そのガイド溝３２ａを側壁部２８の挿通溝２８ｂに沿って進入させることで、両側壁部２８に対して組み付けられる。図４に示す２つの支持部材３２のうち、ヒータホルダ２３に対して長手方向の位置決めがなされる支持部材３２は、奥側の支持部材３２である。この奥側の支持部材３２が側壁部２８に対して組み付けられることで、側壁部２８に対するヒータホルダ２３の長手方向の位置決めがなされる。このように、側壁部２８及び支持部材３２は、ヒータホルダ２３の長手方向の位置決めを行う定着装置本体の位置決め部として機能する。

ステー２４は、支持部材３２に対して長手方向の位置決めはされない。図６に示すように、ステー２４は、その両端部側に、各支持部材３２に対する長手方向の移動（脱落）を規制する段差部２４ａが設けられているが、各段差部２４ａは各支持部材３２の少なくとも一方に対して長手方向の隙間を介して配置される。すなわち、ステー２４は、温度変化に伴う長手方向の伸縮が拘束されないように、両方の支持部材３２に対して長手方向にガタを有するように組み付けられており、支持部材３２の一方に対して位置決めされるようには構成されていない。

図７は、ヒータ２２の平面図、図８は、その分解斜視図である。
なお、以下の説明において、ヒータ２２に対する、定着ベルト２０側（ニップ部Ｎ側）を「表側」と称し、ヒータホルダ２３側を「裏側」と称して説明する。

図７及び図８に示すように、ヒータ２２は、板状の基材層５０と、基材層５０の表側に設けられた第１絶縁層５１と、第１絶縁層５１の表側に設けられた導体層５２と、導体層５２の表側を被覆する第２絶縁層５３と、基材層５０の裏側に設けられた第３絶縁層５４との、複数の構成層が積層されて構成されている。導体層５２は、面状の抵抗発熱体で構成された一対の発熱部６０と、各発熱部６０の長手方向一端部側に設けられた一対の電極部６１と、電極部６１と発熱部６０との間及び発熱部６０同士を接続する複数の給電線６２とで構成されている。また、図７に示すように、各電極部６１は、後述のコネクタとの接続を確保するため、少なくとも一部が第２絶縁層５３に被覆されておらず露出した状態となっている。

各発熱部６０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層５０に塗工し、その後、当該基材層５０を焼成することによって形成することができる。発熱部６０の材料として、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。本実施形態では、各発熱部６０が互いに平行に基材層５０の長手方向に伸びるように設けられている。各発熱部６０の一端部（図７における右端部）同士は、給電線６２を介して互いに電気的に接続され、各発熱部６０の他端部（図７における左端部）は、それぞれ別の給電線６２を介して電極部６１に対して電気的に接続されている。給電線６２は、発熱部６０よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。給電線６２や電極部６１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給電線６２や電極部６１が形成されている。

基材層５０は、ステンレス（ＳＵＳ）や鉄、アルミニウム等の金属材料で構成されている。また、基材層５０の材料として、金属材料のほか、セラミック、ガラス等を用いることも可能である。基材層５０にセラミックなどの絶縁材料を用いた場合は、基材層５０と導体層５２との間の第１絶縁層５１を省略することが可能である。一方、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。金属材料の中でも、特にアルミニウムや銅は熱伝導性が高く、温度ムラが発生しにくい点で好ましい。また、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。

各絶縁層５１，５３，５４は、耐熱性ガラスで構成されている。また、これらの材料として、セラミックあるいはポリイミド（ＰＩ）等を用いることも可能である。

図９は、ヒータ２２及びヒータホルダ２３に、給電部材としてのコネクタ７０を装着した状態を示す斜視図である。

図９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６１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。

図９に示すように、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がヒータ２２の電極部６１に対して弾性的に接触（圧接）することで、コネクタ７０を介して発熱部６０と画像形成装置に設けられた電源部とが電気的に接続され、電源部から発熱部６０へ電力が供給可能な状態となる。

ここで、コネクタ７０と電極部６１との接点部における導通性を長期に亘って良好に維持するには、電極部６１に対するコネクタ７０の接触圧を適切に維持する必要がある。しかしながら、コネクタ７０は、ヒータ２２からの熱気や、ヒータ２２との接触箇所（電極部６１）を介して伝わるヒータ２２の熱などにより、高温状態となるため、耐熱クリープ特性が十分でないと、温度上昇に伴ってクリープ変形し、電極部６１に対する接触圧が低下する虞がある。従って、導通性を長期に亘って良好に維持するには、コネクタ７０の温度上昇を如何にして抑制するかが重要な課題となる。

ところで、コネクタ７０の温度上昇は、ヒータ２２の熱による影響が主な要因であるが、コネクタ７０が通電されることによるコネクタ７０自身の発熱も要因の１つである。従って、通電に伴うコネクタ７０自身の発熱を低減できれば、コネクタ７０の温度上昇を抑制することが可能である。

そこで、本発明に係るコネクタ７０においては、その材料としてコルソン銅合金を用いている。コルソン銅合金は、銅（Ｃｕ）を主成分とし、ニッケル（Ｎｉ）とケイ素（Ｓｉ）を少なくとも含む銅合金（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金）である。なお、銅、ニッケル、ケイ素のほか、錫（Ｓｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）のうち、少なくともいずれか１種類以上をさらに含んでいてもよい。

コルソン銅合金は、従来のコネクタに使用されるベリリウム銅に比べて、導電率が高い。すなわち、コルソン銅合金はベリリウム銅よりも抵抗値が低いため、通電に伴う発熱が抑制される。従って、コネクタ７０をコルソン銅合金で構成することにより、通電に伴うコネクタ７０自身の発熱を低減することができ、コネクタ７０の温度上昇を抑制することが可能となる。

特に、ヒータ２２のコネクタ７０と接触する部分（電極部６１）が、銀又は銀合金で構成されている場合は、コネクタ７０のヒータ２２と接触する部分（コンタクト端子７２の接点部７２ａ）を、銀又は銀合金で被覆することが望ましい。これにより、異種金属材料が接触することによる電食を抑制できる。また、発熱部６０が銀パラジウム合金のペーストを印刷、焼成により形成される場合、コネクタ７０とヒータ２２との接触部分を銀又は銀合金で構成することで、金メッキなどを施す必要がなくなり、低コストとなる。

図１０に、コルソン銅合金を用いたコネクタ（実施例）と、ベリリウム銅を用いたコネクタ（比較例）との、温度推移を比較して示す。

図１０に示す温度推移は、実施例と比較例の各コネクタを、同じ構成の定着装置に対して同様に（加圧ローラの駆動伝達ギヤ側に）配置し、カードやハガキなどの９０Ｋ紙Ａ４縦を１分当たりの出力枚数５０枚（５０ｐｐｍ）で２５００枚印刷する工程を合計１０セット行ったときの、各コネクタの温度（縦軸）を経過時間（横軸）ごとに測定した結果である。図１０中の二点鎖線αが比較例の温度推移であり、実線βが実施例の温度推移である。

図１０に示すように、比較例（α）は１６０度まで温度上昇したのに対して、実施例（β）では１５０度までしか温度上昇しなかった。これは、実施例に係るコネクタがコルソン銅合金であるため、ベリリウム銅の比較例に比べて通電に伴う自己発熱が抑制されたことによると考えられる。

また、上記温度推移を調べる試験と合わせて、実施例と比較例との接触圧の変化を調べる試験も行った。接触圧の変化は、温度上昇前（試験開始前）と温度上昇後（試験終了後）におけるコネクタの引き抜き力を測定することで評価した。具体的には、図１１に示すように、ヒータ２２とヒータホルダ２３とをコネクタ７０によって一緒に挟んだ状態でコネクタ７０を引っ張り、コネクタ７０が引っ張られて動き出すときの最大静止摩擦力（コネクタの接触圧×摩擦係数）をフォースゲージで測定した。その結果を、下記表１に示す。

表１に示すように、実施例では、最大静止摩擦力が温度上昇前２．２Ｎから温度上昇後の２．１Ｎへ引き抜き力の差はほとんど生じなかった。これに対して、比較例では、最大摩擦力が温度上昇前の２．３Ｎから温度上昇後の１．８Ｎへ０．５Ｎの引き抜き力の低下がみられた。実施例及び比較例は、共に摩擦係数が同じに設定されている。従って、この引き抜き力の差がコネクタの接触圧の差であることを意味しており、実施例の方が比較例よりも接触圧の低下が少ない結果となった。

上述の試験結果からわかるように、コネクタをコルソン銅合金で構成した場合は、従来のベリリウム銅を用いたコネクタに比べて、通電に伴うコネクタ自身の発熱を低減することができるので、コネクタの温度上昇が抑制され、クリープ変形によるコネクタの接触圧の低下を抑制できるようになる。従って、コネクタをコルソン銅合金で構成することで、電極部に対するコネクタの接触圧を長期に亘って良好に維持することができるようになり、ひいては安定した導通性が得られ、信頼性が向上する。

特に、高速化に対応した定着装置においては、ヒータへの通電が１０００Ｗ（例えば１００Ｖで１０Ａ）以上、多いときは１３００Ｗ以上の電力量が供給されるため、通電に伴うコネクタ自身の発熱量は非常に大きくなる。従って、このような高速化に対応した定着装置においては、コネクタの温度上昇の課題がより深刻になるため、コネクタの温度上昇を抑制できるように、本発明を適用することが望ましい。

また、ヒータの発熱部の長さＫ（図１３参照）が最大用紙サイズ（最大記録媒体通過幅）Ｗｍａｘよりも長く設定されている場合や、ヒータの発熱部がＰＴＣ特性（正の抵抗温度係数）を有し、発熱部の少なくとも一部においてヒータの長手方向に電流が流れるように構成されている場合も、本発明を適用することが望ましい。

すなわち、発熱部の長さが最大用紙サイズよりも長く設定されている場合は、非通紙領域での温度上昇が顕著となるため、ヒータの端部側に設けられたコネクタは非通紙領域の熱の影響により温度上昇しやすくなる。また、発熱部がＰＴＣ特性を有し、発熱部の少なくとも一部においてヒータの長手方向に電流が流れるように構成されている場合は、非通紙領域で温度上昇すると、非通紙領域での抵抗値が上昇し、非通紙領域での温度上昇がますます助長されるので、コネクタが温度上昇しやすい。なお、ＰＴＣ特性に起因する温度上昇の事象は、図７に示すような２つの発熱部６０同士が直列に接続されているパターンに限らず、例えば図１２に示すような発熱部６０同士が並列に接続されているパターンにおいても、少なくとも長手方向に電流が流れる成分Ｉｘを有する場合、同様に発生する。すなわち、図１２の一点鎖線で囲まれた拡大図に示すように、１つの発熱部６０の一端部から他端部の間で用紙Ｐの幅方向端部ｈが通過するように搬送されると、当該発熱部６０のうち、用紙Ｐが通過しない高温の非通紙領域６０ａから用紙Ｐが通過する低温の通紙領域６０ｂへ電流が流れるため（直列の場合と同様になるため）、非通紙領域６０ａの発熱量が多くなり、コネクタ７０の温度上昇が促進されることになる。従って、このような非通紙領域において発熱部６０の温度上昇が顕著となる又は助長される構成において、本発明を適用することによる効果はより大きなものとなる。

また、通電に伴うコネクタ自身の発熱を低減できることで、下記のような種々のレイアウトを積極的に採用することができるようになる。

まずは、図１３に示す例のように、加圧ローラ２１の軸方向一端部側に設けられた駆動伝達ギヤ３１を、ヒータ２２の長手方向における発熱部６０の中央部Ｍを基準にコネクタ７０と同じ側（図の右側）に設けることできるようになる。

駆動伝達ギヤ３１側ではギヤ同士の噛み合いによる発熱が生じるため、これとは反対側に比べて雰囲気温度が高くなる傾向にある。さらに、高速化に対応した機種においては、ニップ幅（通紙方向の幅）を広く確保するため、加圧ローラ２１の弾性層（粘弾性層）２１ｂをニップ部で大きく圧縮する必要があり、弾性層２１ｂが圧縮されるとその粘弾性変形によりトルクが大きくなるため、駆動伝達ギヤ３１で生じる発熱がますます多くなる。また、定着ベルト２０がヒータ２２に対して摺動する際の摺動抵抗もトルク増大に繋がるため、駆動伝達ギヤ３１側での発熱量増大の要因となる。従って、通電に伴うコネクタ７０自身の発熱が多い場合は、発熱が生じ得る駆動伝達ギヤ３１の付近にコネクタ７０を配置することは望ましくない。しかしながら、本発明のように、コネクタ７０をコルソン銅合金で構成した場合は、通電に伴うコネクタ７０自身の発熱を低減できるので、発熱が生じる駆動伝達ギヤ３１側にコネクタ７０を配置することが可能となる。

また、コネクタ７０をコルソン銅合金で構成することで、図１３に示すように、ステー２４を、その長手方向の一端部（図の右端部）がヒータ２２の長手方向におけるコネクタ７０に対応する箇所、又はそれよりも外側に位置するように、伸ばすことができる。

ヒータ２２からコネクタ７０への熱伝達は、ヒータ２２を介してコネクタ７０に直接熱伝達される経路（図１３の矢印Ａで示す経路）のほか、ヒータ２２の熱がヒータホルダ２３を介してステー２４に伝わり、ステー２４周辺の雰囲気温度が上昇することでその熱がコネクタ７０に伝わる経路（図１３の矢印Ｂで示す経路）がある。従って、ステー２４がコネクタ７０に対応する箇所（近い位置）にまで伸びていると、コネクタ７０はステー２４を介して伝わる熱の影響を受けやすくなる。特に、ステー２４がヒータホルダ２３よりも熱伝導率が高い材料で構成されている場合はなおさらである。従って、通電に伴うコネクタ７０自身の発熱が多い場合は、ステー２４をコネクタ７０に対応する箇所に近づけて配置するのは望ましくない。しかしながら、本発明のように、コネクタ７０をコルソン銅合金で構成した場合は、通電に伴うコネクタ７０自身の発熱を低減できるので、ステー２４をコネクタ７０に対応する箇所、又はそれよりも外側にまで伸ばすことが可能となる。

また、ステー２４をコネクタ７０に対応する箇所、又はそれよりも外側にまで伸ばすことで、ステー２４を支持する支持部材３２の幅を大きく確保することができるようになる。その結果、支持部材３２を介してステー２４を付勢するバネ３３の径も大きくすることができるようになる。これにより、加圧力の強いバネ３３を用いることができるようになり、ニップ幅を大きくして高速化にも対応できるようになる。

図１４は、画像形成装置本体のレイアウトの一例を示す平面図である。

図１４に示す例では、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの帯電装置などに電力を供給するための高圧基板４１が、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋに対して図の左側に配置されている。一方、加圧ローラなどの定着装置９の構成部材を駆動させる定着駆動手段としての定着モータ４２、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体や現像装置などを駆動させる画像形成駆動手段としての画像形成モータ４３、定着モータ４２や画像形成モータ４３、定着装置９のヒータ２２などに電力を供給するための電源部（ＰＳＵ）４４は、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋに対して図の右側に配置されている。右側に配置されている定着モータ４２、画像形成モータ４３、及び電源部４４は、駆動や通電によって発熱が生じ得るものである。しかしながら、本発明では、コネクタ７０にコルソン銅合金を用いることで、通電に伴うコネクタ７０自身の発熱を低減できるので、発熱部６０の中央部Ｍを基準に、コネクタ７０を、発熱が生じ得る定着モータ４２、画像形成モータ４３、及び電源部４４と同じ側に配置することが可能となる。

このように、コネクタ７０、定着モータ４２、画像形成モータ４３、及び電源部４４を、全て同じ側に配置することで、これらを電気的に接続するハーネスなどを短くすることができる。これにより、低コストで組立性に優れる画像形成装置を提供できるようになる。また、電源部４４は、その長手方向がヒータ２２の長手方向と同じ方向を向くように配置されていてもよい。さらに、その場合、電源部４４を、その長手方向中央部が発熱部６０の中央部Ｍよりもコネクタ７０側に位置するように（コネクタ７０に近づけて）配置してもよい。

また、図１４に示す例では、画像形成装置本体１０３内に送風手段としての送風ファン４６を配置し、画像形成装置本体１０３の前面（図の上側の面）と左右両側面の一方（図の左側の面）とに吸気口１１０，１１１を設け、他方の側面（図の右側の面）に排気口１１２を設けている。電源部４４から供給される電力により送風ファン４６が駆動すると、画像形成装置本体１０３内で図１４の矢印で示すような気流が発生し、各吸気口１１０，１１１から画像形成装置本体１０３内に外部の空気が吸入され、排気口１１２を通して画像形成装置本体１０３内の空気が排気される。このとき、画像形成装置本体１０３内を通過する空気が、定着装置９や定着モータ４２、画像形成モータ４３、及び電源部４４などの熱を奪って排気されることで、これらが冷却され温度上昇が抑制される。

一方、画像形成装置本体１０３内を通過する空気は、内部の熱を吸収するため、吸気口１１０，１１１側よりも排気口１１２側で温度が高くなる。従って、コネクタ７０が排気口１１２側に配置されていると、温度の高い空気によってコネクタ７０が熱せられることになる。特に、高速化に対応した機種では、内部の発熱量も増すため、コネクタ７０周辺部での温度上昇が深刻となる。また、加圧ローラ２１の駆動伝達ギヤ３１側には、これと画像形成装置本体１０３側のギヤとの連結を行うための開口部を定着装置９のカバーに設ける必要があるため、定着装置９に設けられた用紙搬送用の開口部からギヤ連結用の開口部へ熱気が流れ定着装置９内の温度が上昇する。このような状況に対して、例えば、送風ファン４６の風量を多くすることで、内部温度を低減できるが、騒音やマシンサイズが大きくなるので好ましい対策とは言えない。

斯かる事情を踏まえ、コネクタ７０の温度上昇を考慮すると、排気口１１２の近くにコネクタ７０を配置するのは好ましくはない。しかしながら、本発明では、コネクタ７０にコルソン銅合金を用いることで、通電に伴うコネクタ７０自身の発熱を低減できるので、このような熱気に曝される可能性のある排気口１１２の近くにコネクタ７０を配置することが可能となる。従って、図１４に示す例では、コネクタ７０と排気口１１２とを、発熱部６０の中央部Ｍを基準に同じ側に配置している。また、これにより、排気口１１２付近に配置される送風ファン４６も、発熱部６０の中央部Ｍを基準にコネクタ７０と同じ側に配置することができるようになる。その結果、図１４に示す例では、送風ファン４６を電源部４４と同じ側に配置することができるようになり、これらを電気的に接続するハーネスなどを短くすることができるので、低コスト化と組立性の向上を図れるようになる。

また、図１４に示す例のように、排気口１１２を、画像形成装置本体１０３の図の右側の面に設けることで、排気口１１２から排出される熱気が使用者に吹き付けられないようにすることができ、快適性が向上する。すなわち、排気口１１２は、使用者が画像形成装置を操作する際に向き合う面（操作パネル等の操作部が設けられた側の面）以外の面に設けられることが望ましい。

図１５は、画像形成装置本体の他のレイアウトを示す平面図である。

図１５に示す例では、上述の図１４に示す例とは、気流の方向が左右逆向きとなっている。すなわち、図１５に示す例では、送風ファン４７によって、図の右側の吸気口１１１から外部の空気が吸気され、図の左側の排気口１１２を通して画像形成装置本体１０３内の空気が排気される。この場合、画像形成装置本体１０３内を通過する空気の温度は、図の右側よりも図の左側で高くなるが、コネクタ７０にコルソン銅合金を用いることで、コネクタ７０を図の左側（発熱部６０の中央部Ｍを基準に排気口１１２と同じ側）に配置することが可能となる。また、コネクタ７０の配置を、図の右側の吸気口１１１やその近傍の送風ファン４７との位置関係で言えば、コネクタ７０を、発熱部６０の中央部Ｍを基準に、吸気口１１１や送風ファン４７とは反対側に配置することが可能となる。

さらに、図１５に示す例では、画像形成装置本体１０３の前面（図の上側の面）に設けられた吸気口１１０の近傍に、別の送風ファン４８を配置している。この送風ファン４８によって、定着装置９の上方に配置された用紙ガイド部材５７（図１６参照）やその周辺の排紙装置１０などに対して送風されることで、これらが冷却される。また、用紙ガイド部材５７及びその周辺が換気されることによって結露が抑制される。ここで、前面の吸気口１１０から吸引された空気の一部は、定着装置９内を通過する際に温められてコネクタ７０側へ流れるが、コネクタ７０はコルソン銅合金で構成されているため、コネクタ７０の温度上昇が抑制され、問題なく使用することが可能である。

図１６に、画像形成装置本体のさらに別のレイアウトを示す。

画像形成装置本体１０３内に設けられている電源部４４は発熱し、その熱によって温められた周辺雰囲気は、図１６の矢印Ｃで示すように、通常上方へ移動する。従って、電源部４４が定着装置９の下方に配置されていると、定着装置９内のコネクタ７０は電源部４４からの熱の影響を受けやすくなる。しかしながら、本発明のように、コネクタ７０をコルソン銅合金で構成した場合は、通電に伴うコネクタ７０自身の発熱を低減できるので、電源部４４を定着装置９の下方（重力方向において定着装置９と重なる位置）に配置することが可能となる。

以上のように、コネクタをコルソン銅合金で構成することで、種々のレイアウトを採用することができるようになる。すなわち、通電に伴うコネクタ自身の発熱を低減できることで、コネクタを、発熱が生じ得る駆動伝達ギヤや各種モータ、電源部などに対して近づけて配置することができるようになり、レイアウトの自由度が向上する。また、コネクタを駆動伝達ギヤなどの発熱源に近づけて配置できることで、装置の小型化も図れるようになる。特にこの点は、小型が望まれる低速の定着装置において好ましい利点である。

また、本発明は、上述の定着装置のほか、図１７〜図１９に示すような定着装置にも適用可能である。以下、図１７〜図１８に示す各定着装置の構成について簡単に説明する。

まず、図１７に示す定着装置９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９０が配置されており、この押圧ローラ９０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を挟んでニップ部Ｎを形成している。

次に、図１８に示す定着装置９では、前述の押圧ローラ９０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１７に示す定着装置９と同じ構成である。

最後に、図１９に示す定着装置９では、定着ベルト２０のほかに加圧ベルト９２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９１とステー９３とを配置し、これらニップ形成部材９１とステー９３を内包するように加圧ベルト９２を回転可能に配置している。そして、加圧ベルト９２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９と同じ構成である。

また、本発明に係る加熱装置は、定着装置に適用される場合に限らない。例えば、本発明に係る加熱装置は、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適用可能である。さらに、本発明に係る加熱装置は、ベルト部材によって用紙などのシート（被搬送媒体）を搬送しながら、そのシートの表面に被覆部材としてのフィルムを熱圧着する被覆装置（ラミネータ）にも適用可能である。また、本発明に係る加熱装置は、ベルト部材を加熱するベルト加熱装置に限らず、ベルト部材を備えていない加熱装置であってもよい。

９ 定着装置
１９ 加熱装置
２０ 定着ベルト（ベルト部材）
２１ 加圧ローラ（対向部材）
２１ａ 芯金
２１ｂ 弾性層（粘弾性層）
２２ ヒータ（加熱部材）
２３ ヒータホルダ（保持部材）
２４ ステー（補強部材）
３１ 駆動伝達ギヤ（駆動伝達部材）
４３ 画像形成モータ（画像形成駆動手段）
４４ 電源部
４６ 送風ファン（送風手段）
４７ 送風ファン（送風手段）
４８ 送風ファン（送風手段）
６０ 発熱部
６１ 電極部
６２ 給電線
７０ コネクタ（給電部材）
１００ 画像形成装置
１１０ 吸気口
１１１ 吸気口
１１２ 排気口
Ｍ 発熱部の中央部
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開２０００−２６８９４０号公報

Claims (15)

1. 通電により発熱する発熱部を有する面状の加熱部材と、
   前記加熱部材に接触し前記発熱部へ給電する給電部材と、
   を備える加熱装置であって、
   前記給電部材は、コルソン銅合金で構成されていることを特徴とする加熱装置。
2. 前記加熱部材の前記給電部材と接触する部分が、銀又は銀合金で構成され、
   前記給電部材の前記加熱部材と接触する部分が、銀又は銀合金で被覆されている請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記発熱部は、ＰＴＣ特性を有し、
   前記発熱部の少なくとも一部において前記加熱部材の長手方向に電流が流れるように構成されている請求項１又は２に記載の加熱装置。
4. 前記加熱部材によって加熱されると共に回転可能に設けられた無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材の外周面に接触する駆動ローラと、
   前記駆動ローラの軸方向端部側に設けられ前記駆動ローラを回転駆動させる駆動力を伝達する駆動伝達部材と、
   を備え、
   前記駆動伝達部材は、前記加熱部材の長手方向における前記発熱部の中央部を基準に前記給電部材と同じ側に設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載の加熱装置。
5. 前記駆動ローラは、芯金と、前記芯金の外周に設けられた粘弾性層と、を有し、
   前記駆動ローラは、前記ベルト部材に対して圧接されている請求項４に記載の加熱装置。
6. 前記加熱部材を保持する保持部材と、
   前記保持部材を補強する補強部材と、
   前記補強部材を付勢する付勢部材と、
   を備え、
   前記補強部材の長手方向一端部は、前記加熱部材の長手方向における前記給電部材に対応する箇所、又はそれよりも外側に位置している請求項１から５のいずれか１項に記載の加熱装置。
7. 前記ベルト部材の内周面に配置され、前記駆動ローラとの間で前記ベルト部材を挟んでニップ部を形成するニップ形成部材を備え、
   前記ニップ形成部材が、前記加熱部材である請求項４に記載の加熱装置。
8. 前記ベルト部材は、回転することで被搬送媒体を搬送するように構成され、
   前記発熱部は、前記被搬送媒体の幅よりも長く形成されている請求項４に記載の加熱装置。
9. 回転可能に設けられた無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材に接触してニップ部を形成する対向部材と、
   前記ベルト部材を加熱する加熱装置と、
   を備え、
   前記ニップ部を通過する記録媒体を加熱して前記記録媒体上の画像を定着する定着装置であって、
   前記加熱装置として、請求項１から８のいずれか１項に記載の加熱装置を備えることを特徴とする定着装置。
10. 請求項１から８のいずれか１項に記載の加熱装置、又は請求項９に記載の定着装置と、
    画像を形成する画像形成部と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
11. 画像形成装置本体に設けられた排気口と、
    前記排気口から排気する送風手段と、
    を備え、
    前記排気口及び前記送風手段は、前記加熱部材の長手方向における前記発熱部の中央部を基準に前記給電部材と同じ側に設けられている請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 画像形成装置本体に設けられた吸気口と、
    前記吸気口から吸気する送風手段と、
    を備え、
    前記吸気口及び前記送風手段は、前記加熱部材の長手方向における前記発熱部の中央部を基準に前記給電部材とは反対側に設けられている請求項１０に記載の画像形成装置。
13. 前記画像形成部を駆動させる画像形成駆動手段を備え、
    前記画像形成駆動手段は、前記加熱部材の長手方向における前記発熱部の中央部を基準に前記給電部材と同じ側に設けられている請求項１０から１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記画像形成部を駆動させる画像形成駆動手段と、
    前記画像形成駆動手段及び前記加熱部材の少なくとも一方に給電するための電源部と、
    を備え、
    前記電源部は、前記加熱部材の長手方向における前記発熱部の中央部を基準に前記給電部材と同じ側、又は前記給電部材に近づけて設けられている請求項１０から１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記電源部は、前記加熱装置又は前記定着装置の下方に設けられている請求項１４に記載の画像形成装置。

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