JP2022130860A - 加熱ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタの端子と給電端子の接触圧のばらつきが大きくなるのを抑制することを目的とする。【解決手段】加熱ユニット１は、基板１１の長手方向の一端部に位置する給電端子１８とを有するヒータ１０と、ヒータ１０を支持するホルダ２０と、ヒータ１０とホルダ２０の間に位置し、基板１１よりも熱伝導率が大きいシート状の熱伝導部材３０と、給電端子１８に接続される接続端子５２を備えるコネクタ５０であって、ヒータ１０の一端部とホルダ２０の長手方向の一端部を挟むコネクタ５０を備える。ホルダ２０は、熱伝導部材３０を支持する第１面２１Ａと、ヒータ１０の一端部を支持する第２面２１Ｂであって、長手方向において第１面２１Ａとは異なる位置、かつ、第１面２１Ａよりもヒータ１０に近い位置に配置される第２面２１Ｂを有する。第１面２１Ａと第２面２１Ｂとの段差Ｌ１は、熱伝導部材３０の厚さＬ２よりも大きい。【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置の定着装置等に用いられる加熱ユニットに関する。

従来、定着装置として、回転するベルトをヒータと加圧ローラで挟むものが知られている（特許文献１）。この定着装置は、ヒータを支持する支持部材と、ヒータと支持部材との間に配置されるシート状の熱伝導部材と、ヒータに電気を供給するためのコネクタとを備えている。

ヒータの長手方向の一端部は、熱伝導部材よりも突出している。ヒータの長手方向の一端部には、コネクタの端子が接続される給電端子が設けられている。支持部材は、熱伝導部材を支持する第１面と、ヒータの長手方向の一端部を支持する第２面とを有している。

特開２０１６－１１４６１９号公報

ところで、従来技術において、熱伝導部材の厚さが第１面と第２面との段差よりも大きい場合には、ヒータの長手方向の一端部と第２面との間に隙間が生じるので、コネクタの端子と給電端子の接触圧のばらつきが大きくなり、接点不良になるおそれがある。

そこで、本発明は、コネクタの端子と給電端子の接触圧のばらつきが大きくなるのを抑制することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る加熱ユニットは、基板と、前記基板に支持された抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体と導通する給電端子であって、前記基板の長手方向の少なくとも一端部に位置する給電端子とを有するヒータと、前記ヒータのニップ面に接触する内周面を有し、前記ヒータの周りを回転する無端状のベルトと、前記ヒータを支持するホルダと、前記ヒータの前記ニップ面とは反対側の裏側面と前記ホルダの間に位置し、前記基板よりも熱伝導率が大きいシート状の熱伝導部材と、前記給電端子に接続される接続端子を備えるコネクタであって、前記ニップ面と直交する方向において前記ヒータの前記一端部と前記ホルダの前記長手方向の一端部を挟むコネクタと、を備える。
前記ホルダは、前記ヒータ側の面であり、前記熱伝導部材を支持する第１面と、前記ヒータ側の面であり、前記ヒータの前記一端部を支持する第２面であって、前記長手方向において前記第１面とは異なる位置、かつ、前記第１面よりも前記ヒータに近い位置に配置される第２面と、を有する。
前記第１面と前記第２面との段差は、前記熱伝導部材の厚さよりも大きい。

この構成によれば、第１面と第２面との段差を熱伝導部材の厚さよりも大きくすることで、第２面にヒータの一端部を面接触させることができるので、コネクタをヒータおよびホルダに取り付けたときに、コネクタの接続端子と給電端子との接触圧のばらつきが大きくなるのを抑制することができる。

また、前記給電端子は、前記長手方向において前記熱伝導部材から離れて配置され、前記長手方向において、前記熱伝導部材の長さは、前記抵抗発熱体の長さよりも長くてもよい。

この構成によれば、長手方向において抵抗発熱体が配置された全範囲で、ヒータの温度の均一化を図ることができる。

また、前記長手方向において、前記第１面の長さは、前記熱伝導部材の長さよりも長くてもよい。

この構成によれば、ヒータの発熱により熱伝導部材が長手方向に熱膨張しても、熱伝導部材が第１面と第２面を繋ぐ段差面に干渉するのを抑制することができる。

また、前記熱伝導部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなっていてもよい。

この構成によれば、熱伝導部材の熱伝導率が大きくなるので、長手方向におけるヒータの温度の均一化をより良好に行うことができる。

また、前記接続端子は、弾性を有していてもよい。

また、前記ヒータとの間で前記ベルトを挟む加圧部材をさらに備え、前記長手方向において、前記熱伝導部材の長さは、前記加圧部材の長さよりも長くてもよい。

この構成によれば、加圧部材およびホルダの一方を他方に付勢した状態において、加圧部材とホルダとの間で熱伝導部材とヒータを隙間なく挟持することができるので、熱伝導部材がホルダとヒータの間で動くのを抑制することができる。

本発明によれば、コネクタの接続端子と給電端子の接触圧のばらつきが大きくなるのを抑制することができる。

加熱ユニットの断面図である。 ヒータの抵抗発熱体が配置された面を示す図（ａ）と、ヒータおよび熱伝導部材を、ヒータの裏側から見た図（ｂ）と、加熱ユニットを長手方向に切った断面図（ｃ）である。 加熱ユニットの長手方向の一端部側の構造を拡大して示す断面図である。 コネクタ、ホルダおよびヒータを示す斜視図である。

実施形態に係る加熱ユニット１は、画像形成装置の定着装置や、熱により箔を転写する装置等に使用されるものである。図１に示すように、加熱ユニット１は、ベルト３と、ヒータ１０と、ホルダ２０と、熱伝導部材３０と、加圧部材の一例としての加圧ローラ４０とを備えてなる。

加圧ローラ４０は、ヒータ１０との間でベルト３を挟んでいる。加圧ローラ４０は、円柱状のシャフト４１と、円筒状のローラ部４２とを有する。シャフト４１は、例えば金属などからなる。ローラ部４２は、例えばゴムなどからなる。ローラ部４２は、シャフト４１の一部を被覆する。ローラ部４２は、ベルト３に接触する。ホルダ２０および加圧ローラ４０の一方は、他方に向けて付勢されている。以下の説明では、ホルダ２０および加圧ローラ４０の一方を付勢する方向を、付勢方向とも称する。

ベルト３は、無端状であり、金属または樹脂などからなる。ベルト３は、ホルダ２０に案内されながら、ヒータ１０の周りを回転する。ベルト３は、外周面と内周面を有する。外周面は、加圧ローラ４０または加熱対象となるシートと接触する。内周面は、ヒータ１０と接触する。

ヒータ１０は、基板１１と、基板１１に支持された抵抗発熱体１２と、カバー１３とを有する。基板１１は、セラミックの細長い長方形の板からなる。ヒータ１０は、いわゆるセラミックヒータである。抵抗発熱体１２は、基板１１の一方の面に、印刷により形成されている。図２（ａ）に示すように、本実施形態では、抵抗発熱体１２は、２本設けられている。２本の抵抗発熱体１２は、それぞれ、ヒータ１０の長手方向（以下、ヒータ１０の長手方向を単に「長手方向」という。）に長く、長手方向に直交する短手方向に互いに離れて平行に配置されている。各抵抗発熱体１２の一端１２Ａには、それぞれ導線１９Ａが接続され、導線１９Ａの各端部には、電力を供給するための給電端子１８が設けられている。

給電端子１８は、導線１９Ａを介して抵抗発熱体１２と導通している。給電端子１８は、基板１１の長手方向の一端部１１Ｅに位置する。

また、各抵抗発熱体１２の他端１２Ｂは、導線１９Ｂにより互いに接続されている。なお、抵抗発熱体１２の本数は、特に限定されない。また、長手方向の中央部の発熱量を長手方向の端部の発熱量より大きくした抵抗発熱体と、長手方向の端部の発熱量を長手方向の中央部の発熱量より大きくした抵抗発熱体とを設けて、各抵抗発熱体を個別に制御することで、長手方向の発熱分布を調整できるようにしてもよい。

図１に示すように、カバー１３は、抵抗発熱体１２を覆っている。カバー１３は、例えば、ガラスからなる。ヒータ１０は、ベルト３の内周面に接触するニップ面１５と、ニップ面１５とは反対側の裏側面１６とを有する。

ホルダ２０は、ヒータ１０を支持する部材である。ホルダ２０は、支持部２１と、案内部２２とを有する。支持部２１は、ヒータ１０の形状に対応した板形状を有する。案内部２２は、支持部２１の短手方向の両端に設けられている。各案内部２２は、ベルト３の内周面に沿った案内面２２Ｇを有する。案内部２２は、長手方向に並ぶ複数の案内リブ２２Ａを有する。

熱伝導部材３０は、ヒータ１０の長手方向に熱を伝導して、ヒータ１０の温度を、長手方向に均一化するための部材である。熱伝導部材３０は、シート状の部材であり、ヒータ１０の裏側面１６とホルダ２０の支持部２１との間に位置する。加熱ユニット１が、ベルト３と加圧ローラ４０との間で、加熱対象物であるシートを挟むときには、熱伝導部材３０は、ヒータ１０と支持部２１により挟まれる。熱伝導部材３０は、ヒータ１０の裏側面１６に接触するヒータ側面３１と、ヒータ側面３１とは反対側の反対面３２とを有する。反対面３２は、支持部２１と接触している。

熱伝導部材３０は、ヒータ側面３１に平行な方向（以下、単に「平面方向」という。」における熱伝導率が、基板１１の平面方向における熱伝導率よりも大きい部材である。熱伝導部材３０の材料は特に限定されないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅などの熱伝導率が大きい金属を採用することができる。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、抵抗発熱体１２の一端１２Ａおよび他端１２Ｂは、長手方向において、加熱ユニット１で使用可能なシートの最大幅Ｗ１の外側、かつ、熱伝導部材３０の一端３８Ａおよび他端３８Ｂの内側に位置する。つまり、長手方向において、熱伝導部材３０の長さは、抵抗発熱体１２の長さより長い。

また、熱伝導部材３０の一端３８Ａおよび他端３８Ｂは、長手方向において、抵抗発熱体１２の一端１２Ａおよび他端１２Ｂの外側、かつ、基板１１の一端１１Ａおよび他端１１Ｂの内側に位置する。つまり、長手方向において、基板１１の長さは、熱伝導部材３０の長さより長い。前述した給電端子１８は、熱伝導部材３０の一端３８Ａから長手方向において離れて配置されている。

図２（ｃ）に示すように、ホルダ２０の支持部２１は、ヒータ１０側の面である第１面２１Ａ、第２面２１Ｂおよび第３面２１Ｃと、第１面２１Ａと第２面２１Ｂを繋ぐ第１段差面２１Ｄと、第１面２１Ａと第３面２１Ｃを繋ぐ第２段差面２１Ｅとを有する。第１面２１Ａ、第２面２１Ｂおよび第３面２１Ｃは、付勢方向に直交する。第１段差面２１Ｄおよび第２段差面２１Ｅは、長手方向に直交する。第１面２１Ａは、熱伝導部材３０に接触することで、熱伝導部材３０を支持する。第２面２１Ｂは、基板１１の一端部１１Ｅに接触することで、基板１１の一端部１１Ｅを支持する。第３面２１Ｃは、基板１１の他端部１１Ｆに接触することで、基板１１の他端部１１Ｆを支持する。なお、図２（ｃ）および図３においては、便宜上、抵抗発熱体１２、カバー１３およびベルト３の図示は省略する。

長手方向において、第１面２１Ａの長さは、熱伝導部材３０の長さよりも長い。長手方向において、熱伝導部材３０の長さは、加圧ローラ４０のローラ部４２の長さよりも長い。ローラ部４２は、長手方向において、熱伝導部材３０の範囲内に位置する。

第２面２１Ｂおよび第３面２１Ｃは、長手方向において第１面２１Ａとは異なる位置に位置する。詳しくは、第２面２１Ｂは、第１面２１Ａに対して長手方向の一方に位置する。第３面２１Ｃは、第１面２１Ａに対して長手方向の他方に位置する。

第２面２１Ｂおよび第３面２１Ｃは、第１面２１Ａよりもヒータ１０に近い位置に配置されている。第２面２１Ｂおよび第３面２１Ｃは、第１面２１Ａに直交する方向において、同じ位置に位置する。図３に示すように、第１面２１Ａと第２面２１Ｂとの段差Ｌ１は、熱伝導部材３０の厚さＬ２よりも大きい。なお、図２および図３では、便宜上、Ｌ１とＬ２の差を大きく誇張して図示する関係上、基板１１が変形して図示されているが、実際には、差は、ヒータ１０の基板１１の割れが発生しない程度に微小であるため、基板１１はほとんど変形しない。

加熱ユニット１は、ヒータ１０に電気を供給するためのコネクタ５０をさらに備えている。図４に示すように、コネクタ５０は、樹脂などからなるコネクタ本体５１と、金属などの導電性の材料からなる２つの接続端子５２とを備えている。

接続端子５２は、弾性を有する金属板からなる。接続端子５２は、ヒータ１０の給電端子１８に接続される（図３参照）。２つの接続端子５２は、ヒータ１０の長手方向に間隔を空けて並んでいる。

コネクタ本体５１は、直方体形状のベース部５１Ａと、ベース部５１Ａからヒータ１０に向けて延びる第１延出部５１Ｂおよび第２延出部５１Ｃとを有している。第１延出部５１Ｂは、接続端子５２を有している。第１延出部５１Ｂおよび第２延出部５１Ｃは、ニップ面１５（図１参照）と直交する方向において、間隔を空けて並んでいる。第１延出部５１Ｂ（詳しくは、接続端子５２）および第２延出部５１Ｃは、ニップ面１５と直交する方向において、ヒータ１０の長手方向の一端部とホルダの２０長手方向の一端部を挟む。コネクタ５０は、ヒータ１０の短手方向の一方側からヒータ１０およびホルダ２０の一端部に取り付けられている。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
第１面２１Ａと第２面２１Ｂとの段差Ｌ１を熱伝導部材３０の厚さＬ２よりも大きくすることで、第２面２１Ｂにヒータ１０の一端部を面接触させることができるので、コネクタ５０をヒータ１０およびホルダ２０に取り付けたときに、コネクタ５０の接続端子５２と給電端子１８との接触圧のばらつきが大きくなるのを抑制することができる。

長手方向において熱伝導部材３０の長さが抵抗発熱体１２の長さよりも長いので、長手方向において抵抗発熱体１２が配置された全範囲で、ヒータ１０の温度の均一化を図ることができる。

長手方向において第１面２１Ａの長さが熱伝導部材３０の長さよりも長いので、ヒータ１０の発熱により熱伝導部材３０が長手方向に熱膨張しても、熱伝導部材３０が第１段差面２１Ｄまたは第２段差面２１Ｅに干渉するのを抑制することができる。

熱伝導部材３０をアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成することで、熱伝導部材３０の熱伝導率が大きくなるので、長手方向におけるヒータ１０の温度の均一化をより良好に行うことができる。

長手方向において熱伝導部材３０の長さを加圧ローラ４０のローラ部４２の長さよりも長くすることで、加圧ローラ４０およびホルダ２０の一方を他方に付勢した状態において、加圧ローラ４０とホルダ２０との間で熱伝導部材３０とヒータ１０を隙間なく挟持することができるので、熱伝導部材３０がホルダ２０とヒータ１０の間で動くのを抑制することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。

前記実施形態では、２つの給電端子をヒータの長手方向の一端部に配置したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ヒータの長手方向の一端部にプラスの給電端子を配置し、ヒータの長手方向の他端部にマイナスの給電端子を配置してもよい。この場合、ヒータの長手方向の各端部にコネクタを１つずつ設けてもよい。

前記実施形態では、段差面を長手方向に直交する面としたが、本発明はこれに限定されず、段差面は、長手方向に対して傾斜する面であってもよい。

前記実施形態では、熱伝導部材３０は１枚のシート状の部材からなっていたが、複数枚のシート状の部材の組合せにより構成されていてもよい。この場合に、複数枚のシート状の部材は、材質、熱伝導率、形状などが互いに異なっていてもよいし、互いに同じであってもよい。

前記実施形態では、ヒータ１０の基板１１は、セラミックの細長い長方形の板からなっていたが、熱伝導部材３０よりも熱伝導率が小さければよく、ステンレスなどの金属の細長い長方形の板からなっていてもよい。

前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。

１ 加熱ユニット
３ ベルト
１０ ヒータ
１１ 基板
１１Ｅ 一端部
１２ 抵抗発熱体
１５ ニップ面
１６ 裏側面
１８ 給電端子
２０ ホルダ
２１Ａ 第１面
２１Ｂ 第２面
３０ 熱伝導部材
５０ コネクタ
５２ 接続端子
Ｌ１ 段差
Ｌ２ 厚さ

Claims (6)

1. 基板と、前記基板に支持された抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体と導通する給電端子であって、前記基板の長手方向の少なくとも一端部に位置する給電端子とを有するヒータと、
   前記ヒータのニップ面に接触する内周面を有し、前記ヒータの周りを回転する無端状のベルトと、
   前記ヒータを支持するホルダと、
   前記ヒータの前記ニップ面とは反対側の裏側面と前記ホルダの間に位置し、前記基板よりも熱伝導率が大きいシート状の熱伝導部材と、
   前記給電端子に接続される接続端子を備えるコネクタであって、前記ニップ面と直交する方向において前記ヒータの前記一端部と前記ホルダの前記長手方向の一端部を挟むコネクタと、を備え、
   前記ホルダは、
   前記ヒータ側の面であり、前記熱伝導部材を支持する第１面と、
   前記ヒータ側の面であり、前記ヒータの前記一端部を支持する第２面であって、前記長手方向において前記第１面とは異なる位置、かつ、前記第１面よりも前記ヒータに近い位置に配置される第２面と、を有し、
   前記第１面と前記第２面との段差は、前記熱伝導部材の厚さよりも大きいことを特徴とする加熱ユニット。
2. 前記給電端子は、前記長手方向において前記熱伝導部材から離れて配置され、
   前記長手方向において、前記熱伝導部材の長さは、前記抵抗発熱体の長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の加熱ユニット。
3. 前記長手方向において、前記第１面の長さは、前記熱伝導部材の長さよりも長いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加熱ユニット。
4. 前記熱伝導部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加熱ユニット。
5. 前記接続端子は、弾性を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加熱ユニット。
6. 前記ヒータとの間で前記ベルトを挟む加圧部材をさらに備え、
   前記長手方向において、前記熱伝導部材の長さは、前記加圧部材の長さよりも長いことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の加熱ユニット。

Images