JP2022182142A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度検知部材が目標の設置位置から外れてしまっても、適切な温度検知を継続する。
【解決手段】画像を記録材Ｐに加熱定着する中空状の定着部材２０と、前記定着部材の内周面側から該定着部材を加熱する加熱部材２２と、前記加熱部材における前記定着部材の内周面側とは反対側の面に対向して温度を検知する温度検知部材６５と、前記温度検知部材が前記面に当接するように該温度検知部材を付勢する付勢部材６５ａと、備える定着装置９であって、前記面は、記録材幅方向から見たときに前記温度検知部材側に曲率中心をもつ曲面で構成され、前記記録材搬送方向において、前記温度検知部材の両端部分が前記曲面に当接し、かつ、該温度検知部材の中央部分が該曲面と離間している。
【選択図】図９

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、定着部材と、定着部材の内周面側から定着部材を加熱する加熱部材と、加熱部材における定着部材の内周面側とは反対側の面に対向して温度を検知する温度検知部材と、温度検知部材が前記面に当接するように付勢する付勢部材と、を備える定着装置が知られている。

例えば、特許文献１には、無端状の定着ベルト（定着部材）の内周側で定着ベルトを加熱する面状のヒータ（加熱部材）をヒータホルダで保持し、ヒータホルダを長手方向（記録材幅方向）にわたってステーで支持する定着装置が開示されている。この定着装置は、ステーを介してヒータホルダを定着ニップ側に付勢することで、定着ベルトと加圧ローラとの間に定着ニップを形成する。ヒータホルダは、定着ニップ側にヒータを保持するとともに、定着ニップとは逆側にサーミスタ（温度検知部材）を保持している。この温度検知部材は、絶縁シートを介してヒータの面に当接して温度を検知する。

従来の定着装置では、温度検知部材が目標の設置位置から外れてしまい、適切な温度検知が困難になる場合があった。

上述した課題を解決するため、本発明は、画像を記録材に加熱定着する中空状の定着部材と、前記定着部材の内周面側から該定着部材を加熱する加熱部材と、前記加熱部材における前記定着部材の内周面側とは反対側の面に対向して温度を検知する温度検知部材と、前記温度検知部材が前記面に当接するように該温度検知部材を付勢する付勢部材と、を備える定着装置であって、前記面は、記録材搬送方向に対して直交する記録材幅方向から見たときに前記温度検知部材側に曲率中心をもつ曲面で構成され、前記記録材搬送方向において、前記温度検知部材の両端部分が前記曲面に当接し、かつ、該温度検知部材の中央部分が該曲面と離間していることを特徴とする。

本発明によれば、温度検知部材が目標の設置位置から外れてしまっても、温度検知部材を目標の設置位置に戻すことができ、適切な温度検知を継続することができる。

実施形態における画像形成装置の概略構成図。 同画像形成装置における定着装置の内部構造を用紙の幅方向（記録材幅方向）から見たときの説明図。 同定着装置の斜視図。 同定着装置の分解斜視図。 同定着装置の加熱装置の斜視図。 同加熱装置の分解斜視図。 同加熱装置のヒータの平面図。 同ヒータの分解斜視図。 同定着装置の内部構造（サーミスタ等）をベルト幅方向（記録材幅方向）から見たときの説明図。 同定着装置の内部構造（サーモスタット）をベルト幅方向（記録材幅方向）から見たときの説明図。 ヒータの短手方向における温度分布を説明するための説明図。 サーミスタが目標の設置位置に位置する場合において、圧縮バネの付勢力によりヒータの裏面（曲面）に当接するサーミスタの短手方向両端部分に作用する力を説明する説明図。 サーミスタが目標の設置位置から外れている場合において、圧縮バネの付勢力によりヒータの裏面（曲面）に当接するサーミスタの短手方向両端部分に作用する力を説明する説明図。

以下、本発明を画像形成装置の定着装置に適用した一実施形態について説明する。
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は、本実施形態における画像形成装置の概略構成図である。
本実施形態の画像形成装置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、潜像担持体としてのドラム状の感光体２を備える。また、各作像ユニットは、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、記録材としての用紙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とを備える。また、画像形成装置１００は、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を有する。また、転写装置８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、本実施形態の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上に形成された各トナー画像は、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上に互いに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。

次に、本実施形態の定着装置９の構成について説明する。
図２は、本実施形態における定着装置９の内部構造を用紙Ｐの幅方向（記録材幅方向）から見たときの説明図である。
本実施形態の定着装置９は、定着部材としての無端状のベルト部材からなる定着ベルト２０と、定着ベルト２０の外周面に接触して定着ニップであるニップ部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、を備える。加熱装置１９は、定着ベルト２０の内周面側から定着ベルトを加熱する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とを備える。また、加熱装置１９は、ヒータホルダ２３を長手方向（記録材幅方向、図２の紙面垂直方向）にわたって支持する支持部材としてのステー２４を備える。

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）製の中空状の基体を有している。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（記録材幅方向）に渡って長尺な形状であり、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。

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、加圧手段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。これにより、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。

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ともに、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。

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とを備える。また、一対の支持部材３２は、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を有している。

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、複数の構成層が積層されて構成されている。具体的には、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とを備える。また、ヒータ２２は、基材層５０の裏側に設けられた第３絶縁層５４を備える。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（ＲｕＯ_２）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。

また、基材層５０の裏側の面に基材層５０よりも熱伝導率が高い高熱伝導層を設けてもよい。この場合、ヒータ２２の熱が高熱伝導層を介して分散することで、ヒータ２２の温度ムラを抑制することができる。また、効果的に温度ムラを抑制できるようにするため、高熱伝導層は、発熱部６０が設けられている領域全体（長手方向及び短手方向）に渡って配置されていることが望ましい。

本実施形態では、発熱部６０や電極部６１及び給電線６２に銀やパラジウムなどの合金を用い、ＰＴＣ特性を有するものとした。ＰＴＣ特性とは、温度が高くなると抵抗値が高くなる（一定電圧をかけた場合に、ヒータ出力が下がる）特性である。ＰＴＣ特性を有する発熱部６０とすることで、低温では高出力によって高速で立ち上がり、高温では低出力により過昇温を抑制することができる。例えば、ＰＴＣ特性のＴＣＲ係数を３００～４０００ｐｐｍ／度程度にすれば、ヒータに必要な抵抗値を確保しながら、低コスト化を図れる。より好ましくは、ＴＣＲ係数を５００～２０００ｐｐｍ／度とするのがよい。ＴＣＲ係数は、２５度と１２５度とで抵抗値を測定することにより算出することができる。例えば、１００度温度上昇して抵抗値が１０％上昇していれば、ＴＣＲ係数は１０００ｐｐｍ／度である。

また、本実施形態では、発熱部６０の長さ（長手方向の長さ）を用紙幅よりも長くしている。このようにすることで、立ち上げ直後に、用紙幅方向の端部付近での温度低下による定着不良の発生を防止できる。反対に、発熱部６０の長さを長くしすぎると、連続通紙時の非通紙領域における過昇温が発生する虞があるので、発熱部６０の長さは適切に設定する必要がある。具体的には、本実施形態において、通紙可能な最大用紙サイズ（最大記録材通過幅）のレターサイズ２１６ｍｍ幅に対して、発熱部６０は幅方向の片側で０．５ｍｍ～７ｍｍ大きい範囲（発熱長２１７ｍｍ～２３０ｍｍ）に設定されることが望ましい。さらに望ましくは、最大用紙サイズに対して、発熱部６０が幅方向の片側で１ｍｍ～５ｍｍ大きい範囲（発熱長２１９ｍｍ～２２６ｍｍ）に設定されるのがよい。本実施形態では、発熱部６０の長さを２２１ｍｍとしている。

次に、本実施形態における定着装置９の制御について説明する。
図９は、本実施形態における定着装置９の内部構造をベルト幅方向（記録材幅方向）から見たときの説明図である。
ただし、図９は、定着装置９のベルト幅方向において温度検知部材としてのサーミスタ６５が配置されている箇所を示す。

本実施形態の定着装置９には、図９に示すように、ヒータ２２における定着ベルト２０の内周面側とは反対側の面（裏面）に対向して温度を検知する温度検知部材としてのサーミスタ６５が配置されている。具体的には、サーミスタ６５は、付勢部材としての圧縮バネ６５ａを介して台座６５ｂに取り付けられており、台座６５ｂをステー２４の内部に嵌め込むことで、ステー２４に支持される。そして、ヒータ２２を保持したヒータホルダ２３とステー２４とを組むことで、サーミスタ６５は、ヒータホルダ２３に設けられる開口部２３ｂを介して、圧縮バネ６５ａの付勢力により、ヒータ２２の裏面に当接する。サーミスタ６５の検知温度は温度制御部６４に送られる。

温度制御部６４は、サーミスタ６５の検知温度に応じて、ヒータ２２に電力供給するヒータ電源６３を制御し、定着ベルト２０の温度が目標温度となるように定着温度制御を行う。温度制御部６４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によって構成することができる。なお、温度制御部６４は、サーミスタ６５の検知温度のみに基づいて温度制御してもよいが、他のパラメータなどを考慮してもよい。

図１０は、本実施形態における定着装置９の内部構造をベルト幅方向（記録材幅方向）から見たときの説明図である。
ただし、図１０は、定着装置９のベルト幅方向において温度検知部材としてのサーモスタット６６が配置されている箇所（ベルト幅方向においてサーミスタ６５の配置箇所とは異なる箇所）を示す。

本実施形態の定着装置９には、図１０に示すように、ヒータ２２における定着ベルト２０の内周面側とは反対側の面（裏面）に対向して温度を検知する他の温度検知部材として、サーモスタット６６も備えている。ただし、定着装置９のベルト幅方向において、サーモスタット６６は、サーミスタ６５の配置箇所とは異なる箇所に配置されている。

サーモスタット６６も、サーミスタ６５と同様、付勢部材としての圧縮バネ６６ａを介して台座６６ｂに取り付けられており、台座６６ｂをステー２４の内部に嵌め込むことで、ステー２４に支持される。そして、ヒータ２２を保持したヒータホルダ２３とステー２４とを組むことで、サーモスタット６６は、ヒータホルダ２３に設けられる開口部２３ｂを介して、圧縮バネ６６ａの付勢力により、ヒータ２２の裏面に当接する。

サーモスタット６６は、ヒータ電源６３からヒータ２２への電力経路上に接続されている。ヒータ２２の温度が所定の許容上限温度を超えるまで上昇すると、これを検知したサーモスタット６６は、ヒータ電源６３からヒータ２２への通電をオフに切り替え、ヒータ２２の加熱を停止させる。これにより、ヒータ２２が所定の許容上限温度を超えないように温度制御され、安全性が確保される。

サーミスタ６５及びサーモスタット６６は、それぞれの台座６５ｂ，６６ｂがステー２４に対して取り付けられることで、ヒータ２２の長手方向（記録材幅方向）及びヒータ２２の短手方向（記録材搬送方向）における位置決めがなされる。そして、サーミスタ６５及びサーモスタット６６が圧縮バネ６５ａ，６６ａの付勢力によりヒータ２２の裏面に当接することによる静止摩擦力によって、目標の設置位置に保持される。

ここで、サーミスタ６５やサーモスタット６６の位置は、例えば、設置時における設置誤差や、何らかの衝撃が加わる等によって、目標の設置位置から外れてしまう場合がある。この場合でも、ヒータ２２は、面状の抵抗発熱体で構成された一対の発熱部６０がヒータ２２の長手方向（ベルト幅方向）に延在する構成であるため、ヒータ２２の長手方向における温度分布はおおよそ均一である。したがって、サーミスタ６５及びサーモスタット６６の長手方向の位置（ベルト幅方向の位置）が目標の設置位置から外れても、その温度検知結果に影響を及ぼすことはほとんどない。

しかしながら、サーミスタ６５及びサーモスタット６６の短手方向（記録材搬送方向）の位置が目標の設置位置から外れると、その温度検知結果に有意な影響を及ぼしやすい。詳しくは、ヒータ２２を備わっている一対の発熱部６０は、図９及び図１０に示すように、短手方向の全域にわたって存在しているわけではなく、短手方向の一部分に存在している。そのため、短手方向における温度分布は均一にならず、例えば、図１１も示すように、短手方向中央の温度が最も高く、短手方向端部にむけて徐々に温度が低くなるような温度分布となる。そのため、サーミスタ６５及びサーモスタット６６の短手方向の位置が目標の設置位置から外れると、その検知温度が本来検知すべき温度とは異なるものとなり、温度検知結果に有意な影響を及ぼす。

本実施形態においては、サーミスタ６５及びサーモスタット６６の当接するヒータ２２の裏面が、図９及び図１０に示すように、ベルト幅方向（記録材幅方向）から見たときにサーミスタ６５及びサーモスタット６６側に曲率中心をもつ曲面で構成されている。そして、この曲面からなるヒータ２２の裏面に対し、サーミスタ６５及びサーモスタット６６の短手方向両端部分は当接し、サーミスタ６５及びサーモスタット６６の短手方向中央部分は離間するように、構成されている。

図１２は、圧縮バネ６５ａの付勢力によりヒータ２２の裏面（曲面）に当接するサーミスタ６５の短手方向両端部分に作用する力を説明する説明図である。
なお、サーモスタット６６についても同様であるため、その説明は省略する。

本実施形態において、サーミスタ６５の短手方向両端部分には、図１２に示すように、圧縮バネ６５ａによって当接方向への付勢力Ｆ１，Ｆ２がそれぞれ作用する。この付勢力Ｆ１，Ｆ２の方向（当接方向）は、目標の設定位置（本実施形態ではヒータ２２の短手方向中央位置）を通る定着ベルト２０の径方向（図１２中上下方向）に一致する。本実施形態では、サーミスタ６５の短手方向両端部分が曲面であるヒータ２２の裏面に当接している。そのため、当該短手方向両端部分には、それぞれ、その当接箇所における曲面部分の面に沿ってサーミスタ６５の中央部分側へ向く力、すなわち、当該曲面部分の接線方向Ｌ１，Ｌ２に沿って当該中央部分に向かう接線方向力Ｆθ１，Ｆθ２が作用する。

サーミスタ６５は、図１２に示すように、その短手方向両端部分にそれぞれ作用する接線方向力Ｆθ１，Ｆθ２がおおよそ均等になるバランス位置に位置することで、その位置に静止することになる。本実施形態では、そのバランス位置が目標の設置位置（本実施形態ではサーミスタ６５の短手方向中心位置がヒータ２２の短手方向中央位置に一致する位置）に設定されているため、サーミスタ６５は短手方向において目標の設置位置に安定して位置決めされる。

また、図１３に示すように、サーミスタ６５が目標の設置位置から外れた場合（図１３ではサーミスタ６５が目標の設置位置に対して図中右側に外れている）、サーミスタ６５の両端部分に作用する接線方向力Ｆθ１’，Ｆθ２’のバランスが崩れる。具体的には、サーミスタ６５の両端部分のうちの一方（図１３中右側端部分）は、目標の設置位置（ヒータ２２の短手方向中央位置）から遠ざかり、その端部分に作用する接線方向力Ｆθ２’が大きくなっている。これに対し、他方（図１３中左側端部分）は、目標の設置位置に近づき、その端部分に作用する接線方向力Ｆθ１’が小さくなる。したがって、サーミスタ６５には、全体として、サーミスタ６５の短手方向中心位置が目標の設置位置であるヒータ２２の短手方向中央位置に向かって移動する力が作用することになる。

これにより、サーミスタ６５は、その両端部分をヒータ２２の裏面（曲面）に沿って摺動させながら、その両端部分にそれぞれ作用する接線方向力Ｆθ１’，Ｆθ２’がおおよそ均等になるバランス位置（目標の設置位置）まで移動する。したがって、本実施形態によれば、サーミスタ６５が短手方向において目標の設置位置から外れてしまっても、サーミスタ６５が目標の設置位置まで戻ることができ、適切な温度検知を継続することができる。

本実施形態において、ヒータ２２の裏面（曲面）の曲率は、サーミスタ６５やサーモスタット６６が短手方向において目標の設置位置から外れてしまっても、目標の設置位置まで戻すことのできる接線方向力Ｆθ１，Ｆθ２が作用するように、適宜設定される。通常は、曲率が大きいほど、サーミスタ６５やサーモスタット６６の短手方向両端部分に作用する接線方向力Ｆθ１，Ｆθ２が大きくなる。ヒータ２２の裏面（曲面）の曲率が定着ベルト２０の内周面の曲率（ニップ部Ｎを除くベルト部分の内周面の曲率）と同程度では、サーミスタ６５やサーモスタット６６の短手方向両端部分に作用する接線方向力Ｆθ１，Ｆθ２が不十分であることがある。したがって、ヒータ２２の裏面（曲面）の曲率は、定着ベルト２０の内周面の曲率（ニップ部Ｎを除くベルト部分の内周面の曲率）よりも大きいのが好ましい。

ヒータ２２の裏面（曲面）は、少なくともサーミスタ６５やサーモスタット６６の短手方向両端部分が当接する可能性のある領域については、一定の曲率を有する円弧状の曲面であるが、これに限られない。例えば、ヒータ２２の短手方向各端部に向かうにつれて曲率が大きくなるように構成してもよい。

また、本実施形態において、ヒータ２２の表面側（定着ベルト２０の内周面に当接する側）は、略平面形状となっている。これにより、ニップ部Ｎの曲率を低減することができ、ニップ部Ｎの内側と外側の線速差を原因とする封筒しわ等の不具合を抑制することができる。もちろん、ヒータ２２の表面側（定着ベルト２０の内周面に当接する側）は、定着ベルト２０の内周面に沿った曲面形状であってもよい。

また、本実施形態においては、ヒータ２２それ自体の裏面が曲面となるように構成されているが、ヒータ２２それ自体の裏面は平面とし、そのヒータ２２の裏面（平面）とサーミスタ６５やサーモスタット６６との間に、曲面を有する別部材を介在させてもよい。この場合、当該別部材もヒータ２２とともに加熱部材を構成する構成部品であり、当該別部材の曲面は、加熱部材の裏面を構成する。

また、本実施形態では、目標の設置位置がヒータ２２の短手方向中央位置に設定されているが、ヒータ２２の短手方向中央位置から外れた位置に設定されてもよい。

また、サーモスタット６６については、本実施形態の構成を有することで、次のような効果も奏される。

サーモスタット６６は、上述したとおり、ヒータ２２の温度が所定の許容上限温度を超えたときにヒータ２２の加熱を停止させる制御に用いられる。ところが、近年、定着ベルト２０の目標温度（目標の定着温度）が高温化し、定着温度の通常の温度制御範囲の上限値と許容上限温度との差が小さくなってきている。

ヒータ２２の裏面が平坦であった従来の構成では、サーモスタット６６との接触範囲が広く、ヒータ２２からサーモスタット６６への熱が過剰に伝わりやすい。そのため、定着温度を通常の温度制御範囲内で制御しているにもかかわらず、サーモスタット６６が許容上限温度を超えたと誤検知してしまうおそれがある。サーモスタット６６によりヒータ２２の加熱が停止されると、画像形成動作が止まってしまい、ダウンタイムを発生させることになる。

一方で、サーモスタット６６をヒータ２２の裏面から完全に離間させて配置する従来の構成では、離間距離のばらつき等により、サーモスタット６６の昇温が遅れて本来の異常時にヒータ２２の加熱停止が遅れるおそれがある。

本実施形態のように、サーモスタット６６の当接するヒータ２２の裏面を曲面とし、このヒータ２２の裏面（曲面）に対し、サーモスタット６６の短手方向両端部分は当接し、短手方向中央部分は離間するように構成すれば、上述した不具合を容易に解消できる。

すなわち、本実施形態では、サーモスタット６６の短手方向両端部分が当接し、短手方向中央部分が離間しているため、ヒータ２２の裏面が平坦であった従来の構成と比べて、サーモスタット６６との接触が少ない。そのため、ヒータ２２からサーモスタット６６への熱が過剰に伝わることが抑制され、定着ベルト２０の目標温度（目標の定着温度）が高温であっても、定着温度の通常の温度制御中にサーモスタット６６が誤検知することが抑制される。よって、ダウンタイムの発生を抑制できる。

また、本実施形態のように、本実施形態では、サーモスタット６６の短手方向両端部分が当接し、短手方向中央部分が離間していることで、ヒータ２２の裏面に対し、適度に近接した離間距離で安定してサーモスタット６６を保持することができる。よって、サーモスタット６６をヒータ２２の裏面から完全に離間させて配置する従来の構成と比べて、サーモスタット６６の昇温が遅れて本来の異常時にヒータ２２の加熱停止が遅れる事態の発生が抑制される。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［第１態様］
第１態様は、画像を記録材（例えば用紙Ｐ）に加熱定着する中空状の定着部材（例えば定着ベルト２０）と、前記定着部材の内周面側から該定着部材を加熱する加熱部材（例えばヒータ２２）と、前記加熱部材における前記定着部材の内周面側とは反対側の面に対向して温度を検知する温度検知部材（例えばサーミスタ６５、サーモスタット６６）と、前記温度検知部材が前記面に当接するように該温度検知部材を付勢する付勢部材（例えば圧縮バネ６５ａ，６６ａ）と、備える定着装置９であって、前記面は、記録材搬送方向（短手方向）に対して直交する記録材幅方向（長手方向、ベルト幅方向）から見たときに前記温度検知部材側に曲率中心をもつ曲面で構成され、前記記録材搬送方向において、前記温度検知部材の両端部分が前記曲面に当接し、かつ、該温度検知部材の中央部分が該曲面と離間していることを特徴とするものである。
本態様においては、温度検知部材の当接する加熱部材の面が、記録材幅方向から見たときに温度検知部材側に曲率中心をもつ曲面で構成されている。そして、この曲面に対し、温度検知部材の両端部分は当接し、温度検知部材の中央部分は離間するように、構成されている。このような構成により、曲面に当接している温度検知部材の両端部分では、付勢部材の付勢力によって、各当接箇所における曲面部分の面に沿って温度検知部材の中央部分側へ向く力（当該曲面部分の接線方向に沿って当該中央部分に向かう接線方向力）が作用する。このとき、温度検知部材は、その両端部分にそれぞれ作用する接線方向力がおおよそ均等になるバランス位置に位置することで静止することになる。よって、そのバランス位置を目標の設置位置に設定することで、温度検知部材は目標設置位置に安定して位置決めされる。
ここで、設置時に温度検知部材が目標の設置位置から外れた位置に配置されたり、何らかの衝撃が加わったりするなどして、温度検知部材が目標の設置位置から外れてしまう場合がある。この場合、温度検知部材は、目標の設置位置に配置されているときとは異なる温度を検知してしまうため、適切な温度検知が困難になる。
本態様によれば、温度検知部材が目標の設置位置から外れた場合、温度検知部材の両端部分に作用する接線方向力のバランスが崩れる。具体的には、温度検知部材の両端部分のうちの一方は、目標の設置位置から遠ざかる結果、その端部分に作用する接線方向力が大きくなり、他方は、目標の設置位置に近づく結果、その端部分に作用する接線方向力が小さくなる。したがって、温度検知部材には、全体として、目標の設置位置に向かって移動する力が作用することになる。これにより、温度検知部材は、その両端部分を曲面に沿って摺動させながら、その両端部分にそれぞれ作用する接線方向力がおおよそ均等になるバランス位置（目標の設置位置）まで移動し、そのバランス位置で静止する。よって、本態様によれば、温度検知部材が目標の設置位置から外れてしまっても、温度検知部材が目標の設置位置まで戻ることができ、適切な温度検知を継続することができる。

［第２態様］
第２態様は、第１態様において、前記温度検知部材が前記付勢部材から受ける付勢力Ｆ１，Ｆ２の方向が曲率半径方向に略一致している前記曲面上の地点が、前記記録材搬送方向における前記加熱部材の中央位置と略一致することを特徴とするものである。
本態様によれば、温度検知部材が目標の設置位置である加熱部材の中央位置から外れてしまっても、温度検知部材が目標の設置位置（加熱部材の中央位置）まで戻ることができ、適切な温度検知を継続することができる。

［第３態様］
第３態様は、第２態様において、前記付勢部材は、所定の付勢支点（例えば、圧縮バネ６５ａ，６６ａが台座６５ｂ，６６ｂに支持されている地点）から前記付勢力の方向に一致する方向に沿って前記温度検知部材を付勢し、前記所定の付勢支点は、前記面からの距離が前記曲率中心よりも遠い位置に設けられていることを特徴とするものである。
これによれば、温度検知部材が目標の設置位置である加熱部材の中央位置から外れたときに、温度検知部材が目標の設置位置まで戻るための接線方向力を容易に発揮させることができる。

［第４態様］
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記温度検知部材は、該温度検知部材の検知温度が前記加熱部材の温度を目標温度範囲内に制御する制御に用いられるもの（例えばサーミスタ６５）であることを特徴とするものである。
本態様によれば、温度検知部材が目標の設置位置である加熱部材の中央位置から外れてしまっても、加熱部材の温度を目標温度範囲内に制御する適切な制御を継続することができる。

［第５態様］
第５態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記温度検知部材は、該温度検知部材の検知温度が前記加熱部材の許容上限温度を超えたときに該加熱部材の加熱を停止させる制御に用いられるもの（例えばサーモスタット６６）であることを特徴とするものである。
本態様によれば、温度検知部材が目標の設置位置である加熱部材の中央位置から外れてしまっても、加熱部材の許容上限温度を超えたときに加熱部材の加熱を停止させる適切な制御を継続することができる。

［第６態様］
第６態様は、記録材上に形成した画像を該記録材上に定着させる定着手段を備えた画像形成装置であって、前記定着手段として、第１乃至第５態様のいずれかの定着装置を用いることを特徴とするものである。
これによれば、温度検知部材が目標の設置位置から外れてしまっても、適切な温度検知が継続される画像形成装置を提供できる。

１ ：作像ユニット
２ ：感光体
３ ：帯電装置
４ ：現像装置
５ ：クリーニング装置
６ ：露光装置
７ ：給紙装置
８ ：転写装置
９ ：定着装置
１０ ：排紙装置
１１ ：中間転写ベルト
１２ ：一次転写ローラ
１３ ：二次転写ローラ
１４ ：用紙搬送路
１５ ：タイミングローラ
１９ ：加熱装置
２０ ：定着ベルト
２１ ：加圧ローラ
２２ ：ヒータ
２３ ：ヒータホルダ
２３ａ ：収容凹部
２３ｂ ：開口部
２４ ：ステー
５０ ：基材層
５１ ：第１絶縁層
５２ ：導体層
５３ ：第２絶縁層
５４ ：第３絶縁層
６０ ：発熱部
６１ ：電極部
６２ ：給電線
６３ ：ヒータ電源
６４ ：温度制御部
６５ ：サーミスタ
６５ａ ：圧縮バネ
６５ｂ ：台座
６６ ：サーモスタット
６６ａ ：圧縮バネ
６６ｂ ：台座
１００ ：画像形成装置
１０３ ：画像形成装置本体

特開２０２０－０９８３１２号公報

Claims (6)

1. 画像を記録材に加熱定着する中空状の定着部材と、
   前記定着部材の内周面側から該定着部材を加熱する加熱部材と、
   前記加熱部材における前記定着部材の内周面側とは反対側の面に対向して温度を検知する温度検知部材と、
   前記温度検知部材が前記面に当接するように該温度検知部材を付勢する付勢部材と、
   を備える定着装置であって、
   前記面は、記録材搬送方向に対して直交する記録材幅方向から見たときに前記温度検知部材側に曲率中心をもつ曲面で構成され、
   前記記録材搬送方向において、前記温度検知部材の両端部分が前記曲面に当接し、かつ、該温度検知部材の中央部分が該曲面と離間していることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記温度検知部材が前記付勢部材から受ける付勢力の方向が曲率半径方向に略一致している前記曲面上の地点が、前記記録材搬送方向における前記加熱部材の中央位置と略一致することを特徴とする定着装置。
3. 請求項２に記載の定着装置において、
   前記付勢部材は、所定の付勢支点から前記付勢力の方向に一致する方向に沿って前記温度検知部材を付勢し、
   前記所定の付勢支点は、前記面からの距離が前記曲率中心よりも遠い位置に設けられていることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置において、
   前記温度検知部材は、該温度検知部材の検知温度が前記加熱部材の温度を目標温度範囲内に制御する制御に用いられるものであることを特徴とする定着装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置において、
   前記温度検知部材は、該温度検知部材の検知温度が前記加熱部材の許容上限温度を超えたときに該加熱部材の加熱を停止させる制御に用いられるものであることを特徴とする定着装置。
6. 記録材上に形成した画像を該記録材上に定着させる定着手段を備えた画像形成装置であって、
   前記定着手段として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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