JP2022183895A - 加熱装置、定着装置、乾燥装置、ラミネータ、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱装置周辺の帯電を抑制することを課題とする。【解決手段】面状のヒータ２２と、定着ベルト２０と、定着ベルト２０を加圧する加圧ローラ２１と、加圧ローラ２１の外面に接触する除電ブラシ３５と、定着フレーム４０とを備えた定着装置９であって、加圧ローラ２１の外面は導電性を有し、除電ブラシ３５は、除電ブラシ３５側から、第１抵抗３６、そして、定着フレーム４０を介して接地されることを特徴とする。【選択図】図１１

Description

本発明は、加熱装置、定着装置、乾燥装置、ラミネータ、および、画像形成装置に関する。

加熱装置としての定着装置では、定着ベルト（回転部材）と加圧ローラ（加圧部材）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。

定着装置では、加圧ローラや画像形成装置内の部材が帯電する場合がある。そして、例えば加圧ローラがトナーと逆極性に帯電すると、トナーが加圧ローラと反発して定着ベルトに付着し、定着不良や静電オフセットの原因となる。また、画像形成装置内の部材がトナーと同極性に帯電してトナーが付着する。これにより、ジャム処理時などの作業者の汚れにつながってしまうおそれがある。

例えば特許文献１（特開２０１５－１１４５０８号公報）では、加圧ローラの芯金が、抵抗を介して接地されている。加圧ローラ表面の電荷が、加圧ローラ表層から弾性層および芯金を介して接地側へ流れることで除電される。

加熱装置周辺の帯電を抑制することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、面状の加熱体と、回転部材と、前記回転部材に対向する加圧部材と、前記加圧部材の外面に接触する除電部材と、前記加圧部材を保持する加熱フレームとを備えた加熱装置であって、前記加圧部材の外面は導電性を有し、前記除電部材は、前記除電部材側から、第１抵抗、そして、前記加熱フレームを介して接地されることを特徴とする。

加熱装置周辺の帯電を抑制できる。

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。 ヒータなどの斜視図である。 ヒータなど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。 加圧ローラに接触する除電ブラシを示す図である。 加圧ローラ表層の接地構成を示す図である。 加圧ローラの離形層と芯金との絶縁の構成を示す図である。 加圧ローラ側に第１ダイオードを接続した実施形態の図である。 定着ベルト側に第２ダイオードを接続した実施形態の図である。 加圧ローラ側と定着ベルト側とを共通の第１抵抗を介して接地した実施形態の図である。 他の定着装置を示す概略構成図である。 別の定着装置を示す概略構成図である。 さらに別の定着装置を示す概略構成図である。

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、本発明の一実施形態に係る加熱装置として、画像形成装置に設けられた定着装置を説明する。

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。

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。

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、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１４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。

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、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。

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。

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、回転部材あるいは定着部材としての定着ベルト２０と、対向部材あるいは加圧部材としての加圧ローラ２１と、加熱体としての面状のヒータ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、温度検知部材としてのサーミスタ３４、電力遮断部材としてのサーモスタット等を備える。定着ベルト２０は無端状のベルト部材からなる。加圧ローラ２１は定着ベルト２０の外周面に接触して、ニップ部としての定着ニップＮを形成する。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の背面側からヒータホルダ２３を長手方向にわたって支持する。サーミスタ３４はヒータ２２の背面側に当接し、ヒータ２２の温度を検知する。図２の紙面に直交する方向（図３の両矢印Ｘ方向）は、定着装置９、あるいは、定着ベルト２０、加圧ローラ２１、ヒータ２２、ヒータホルダ２３、ステー２４等の長手方向であり、以下、この方向を単に長手方向と呼ぶ。なお、この長手方向は搬送される用紙の幅方向、定着ベルト２０のベルト幅方向、そして、加圧ローラ２１の軸方向でもある。

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（基層）を有する。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。

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の外周面（外面あるいは表層）は加圧ローラ２１の外面を構成する。

ヒータ２２は、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。本実施形態のヒータ２２は、定着ベルト２０を介して加圧ローラ２１に接触し、加圧ローラ２１との間に定着ニップＮを形成するニップ形成部材の役割をする。また、定着ベルト２０は、ヒータ２２に加熱される被加熱部材である。

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してもよい。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への熱伝達効率が良くなる。

ヒータ２２は、基材５０と、抵抗発熱体６０を有する導体層５１、絶縁層５２で構成されている。

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ることで、ヒータ２２およびヒータホルダ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Ｎを安定して形成できる。

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る。これにより、ヒータ２２が効率的に定着ベルト２０を加熱できる。

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との間に定着ニップＮが形成される。また、加圧ローラ２１は、画像形成装置１００（図１参照）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。定着ベルト２０の回転時、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が矢印Ａ方向（用紙搬送方向）へ搬送されて定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間の定着ニップＮに進入する。これにより、用紙Ｐ上の未定着トナー画像が定着ニップＮによって加熱および加圧され、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および図４に示すように、定着装置９の定着フレーム（加熱フレーム）４０は、一対の側板としての側壁部２８と、前壁部２７とからなる第１装置フレーム２５と、後壁部２９からなる第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の幅方向の一端部側と他端部側とに配置されている。両側壁部２８が、加圧ローラ２１、および、定着ベルト２０の両端側に設けられたフランジ３２を支持する。各側壁部２８には、複数の係合突起２８ａが設けられる。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を有する。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１００本体（図１参照）に搭載された際、駆動伝達ギヤ３１が画像形成装置１００に設けられているギヤと連結し、駆動源がその駆動力を加圧ローラ２１へ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。

定着ベルト２０の長手方向の両端側には、定着ベルト２０などを支持する一対の端部保持部材としてのフランジ３２が設けられる。このフランジ３２は、定着装置９の定着フレーム４０の一部である。定着ベルト２０は、フランジ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、各フランジ３２には、ガイド溝３２ａが設けられている。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、フランジ３２が側壁部２８に対して組み付けられる。

また、各フランジ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が設けられる。各バネ３３によってステー２４やフランジ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、位置決め部としての孔部２９ｂが設けられている。孔部２９ｂは画像形成装置１００に対する定着装置本体の位置決めを行う部分である。画像形成装置１００には、位置決め部としての突起１０１が設けられる。定着装置本体を画像形成装置１００に取り付ける際、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１００に対する定着装置本体の長手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、ヒータ２２、ヒータホルダ２３、フランジ３２からなるヒータユニットの斜視図、図６は、その分解斜視図である。なお、図５および図６では、ヒータホルダ２３の形状を便宜的に簡略化して表示しており、その具体的な形状については後述する。

図５および図６に示すように、ヒータホルダ２３の定着ベルト２０側（定着ニップ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。

一対のフランジ３２は、ベルト支持部３２ｂと、ベルト規制部３２ｃと、支持凹部３２ｄと、を有している。ベルト支持部３２ｂ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字状の部分である。ベルト規制部３２ｃは、定着ベルト２０の端面に接触して長手方向の移動（片寄り）を規制するフランジ状の部分である。支持凹部３２ｄは、ヒータホルダ２３およびステー２４の両端部側が挿入されて、これらを支持する。

また、図５および図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および図６の左側に示されるフランジ３２の嵌合部３２ｅが嵌合することで、ヒータホルダ２３とフランジ３２との長手方向の位置決めがなされる。なお、図５および図６の右側に示されるフランジ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、フランジ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つのフランジ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フランジ３２は、奥側のフランジ３２である。この奥側のフランジ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およびフランジ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、フランジ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、各フランジ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は各フランジ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、両方のフランジ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、フランジ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８に示すように、導体層５１は、面状の抵抗発熱体６０と、基材５０の長手方向両端部側に設けられた複数の電極部６１と、電極部６１と抵抗発熱体６０と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に、少なくとも一部が絶縁層５２によって被覆されておらず露出した状態となっている。

基材５０は、アルミナや窒化アルミナなどのセラミック、ガラスなど絶縁材料で構成されている。また、基材５０を、ステンレス（ＳＵＳ）や鉄、銅、アルミニウムなどの金属材料で構成し、基材５０と導体層５１との間に別途絶縁層を設けて絶縁性を確保してもよい。

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。中でも、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。

絶縁層５２は、耐熱性ガラスで構成されている。その他に、絶縁層５２の材料として、セラミックあるいはポリイミド（ＰＩ）などを用いることも可能である。

各抵抗発熱体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などにより基材５０に塗工し、その後、基材５０を焼成することによって形成できる。抵抗発熱体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。

給電線６２は、抵抗発熱体６０よりも小さい抵抗値の導体で構成さる。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る。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を形成することが可能である。

本実施形態では、抵抗発熱体６０が基材５０の表側に設けられているが、反対に、抵抗発熱体６０が基材５０の裏側に設けられていてもよい。その場合、抵抗発熱体６０の熱が基材５０を介して定着ベルト２０に伝達されることになるため、基材５０は窒化アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料で構成されることが望ましい。また、基材５０を熱伝導率の良い材料で構成することで、抵抗発熱体６０を基材５０の裏側に配置しても、定着ベルト２０を十分に加熱することが可能である。

また、本実施形態では、抵抗発熱体６０や電極部６１および給電線６２に銀やパラジウムなどの合金を用い、ＰＴＣ特性（正の抵抗温度係数）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特性を有する抵抗発熱体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、抵抗発熱体６０が、基材５０の長手方向に渡って３つ設けられる。３つの抵抗発熱体６０のうちの１つは、基材５０の長手方向中央に配置された第１発熱部としての中央発熱部６５Ａを構成し、残りの２つは、中央発熱部６５Ａの長手方向両側に配置された第２発熱部としての端部発熱部６５Ｂを構成する。中央発熱部６５Ａと端部発熱部６５Ｂとは、互いに独立して発熱制御可能に構成されている。

図７において、複数の電極部６１を、左から順に、第１電極部６１Ａ、第２電極部６１Ｂ、第３電極部６１Ｃ、第４電極部６１Ｄとすると、第２電極部６１Ｂおよび第４電極部６１Ｄに電圧を印加した場合、中央発熱部６５Ａのみが発熱する。また、第１電極部６１Ａおよび第２電極部６１Ｂに電圧を印加した場合は、図７の左側の端部発熱部６５Ｂのみが発熱し、第２電極部６１Ｂと第３電極部６１Ｃに電圧を印加した場合は、図７の右側の端部発熱部６５Ｂのみが発熱する。

また、第１電極部６１Ａと第３電極部６１Ｃとを外部で並列に接続し同時に電圧を印加できるようにしておけば、これらの電極部６１Ａ，６１Ｃと第２電極部６１Ｂとに電圧を印加することで、両方の端部発熱部６５Ｂを同時に発熱させることが可能である。なお、図７中の矢印は、各発熱部６５Ａ，６５Ｂの長手方向に流れる電流の方向を示す。

通紙する用紙の幅が、中央発熱部６５Ａの幅Ｌ１以下である場合は、中央発熱部６５Ａのみ発熱させ、また、通紙する用紙の幅が、中央発熱部６５Ａの幅Ｌ１よりも大きい幅である場合は、中央発熱部６５Ａに加えて各端部発熱部６５Ｂをそれぞれ発熱させることで、通紙領域の大きさに応じて発熱領域の大きさを変更することができる。さらに、中央発熱部６５Ａの幅Ｌ１を、小サイズの用紙幅（例えば、Ａ４紙幅：２１５ｍｍ）に合わせ、一方の端部発熱部６５Ｂから他方の端部発熱部６５Ｂまでを含む発熱領域の幅Ｌ２を、大サイズの用紙幅（例えば、Ａ３紙幅：３０１ｍｍ）に合わせることで、これらの用紙を通紙する際は、非通紙領域における過度な温度上昇が生じにくくなるので（発熱部６５Ａ，６５Ｂ上の非通紙領域がほとんど生じないので）、印刷生産性を高めることができる。

また、図７に示すように、本実施形態において、各発熱部６５Ａ，６５Ｂは、それぞれの両端部において、通紙方向（図７の上下方向）に対して傾斜する傾斜部６０１を有している。また、互いに隣り合う傾斜部６０１の少なくとも一部は、ヒータ２２の長手方向（図７の左右方向）に渡って互いにオーバーラップしており、長手方向の同じ領域Ｇ（図７の拡大図参照）内に配置されている。このように、傾斜部６０１同士がオーバーラップして配置されていることで、発熱部６５Ａ，６５Ｂ同士の間での温度の低下を抑制でき、紙幅方向の定着ムラを低減できる。

図９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）し、コネクタ７０を介して抵抗発熱体６０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る。これにより、電源から抵抗発熱体６０へ電力が供給可能な状態となる。

また、本実施形態のように、給電部材としてのコネクタ７０が、ヒータ２２とヒータホルダ２３とを一緒に挟んで保持する挟持部材としての機能も兼ねることで、挟持部材を別途設ける必要が無くなり、部品点数を少なくすることが可能である。なお、図９に示すヒータ２２の端部側とは反対の端部側にも、同様にコネクタ７０が装着される。

ところで、このような定着装置９においては、図２に示す加圧ローラ２１の表面が帯電することがある。そして、加圧ローラ２１がトナーと同じ極性に帯電すると、定着ニップＮ付近の用紙Ｐ上のトナーが加圧ローラ２１の表面と反発し、定着ベルト２０に付着する。これにより、定着ベルト２０にトナーが固着して定着不良が発生する。また、定着ベルト２０の回転により、付着したトナーが再び定着ニップＮに達して用紙Ｐに再付着することで、静電オフセットによる異常画像が発生する。

これに対して、例えば加圧ローラ２１の芯金２１ａに除電部材を接触させる構成を採用できる。この除電部材により、加圧ローラ２１の外周面の電荷が、離型層２１ｃから導電性の弾性層２１ｂ、芯金２１ａを介して除電され、上記の定着不良や静電オフセットを防止することが可能である。

しかし、上記の構成では、弾性層２１ｂに導電性を付与する必要がある。例えば、弾性層２１ｂに導電性を付与する方法として、弾性層２１ｂを構成するシリコーンゴムに導電性のフィラーを混ぜる方法がある。しかし、これにより弾性層２１ｂの弾性や伸張性が損なわれ、定着ニップＮの幅が小さくなってしまう。そして、十分な定着ニップＮの幅を確保するために、加圧ローラ２１が定着ベルト２０に加える荷重（以下、定着荷重）を大きくすることが必要になる。この定着荷重の増加により、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に生じる摩擦力が増加し、定着ベルト２０が摩耗しやすくなり、ひいては、定着ベルト２０が破損しやすくなってしまう。特に、定着装置９を高速化した機種の場合、１ジョブ当たりの印刷枚数も増加する傾向にあり、加圧ローラ２１に電荷が溜まりやすくなっている。このような加圧ローラ２１に対して十分な除電能力を確保するためには、シリコーンゴムに混ぜるフィラーの量を増やし、弾性層２１ｂの電気抵抗をより小さくする必要があり、定着荷重がより大きくなってしまう。従って、定着ベルト２０の摩耗や破損の問題が顕著になってしまう。

以上のように、上記構成では、定着ベルト２０の摩耗および破損という別の問題が生じてしまい、定着不良や静電オフセットの抑制と定着装置９の高速化の両立が困難であった。

これに対して本実施形態の定着装置９は、図１０に示すように、除電部材としての除電ブラシ３５を有する。除電ブラシ３５は、加圧ローラ２１の表層である離型層２１ｃに接触する。除電ブラシ３５は、第１抵抗３６を介して接地される。

除電ブラシ３５により、加圧ローラ２１表層の電荷を取り除くことができ、上記の定着不良や静電オフセットを抑制できる。また、除電ブラシ３５を加圧ローラ２１の離型層２１ｃに接触させる構成とすることで、中間層である弾性層２１ｂを導電層にする必要がない。従って、上記のように定着ニップＮの幅を確保するために定着荷重を大きくする必要がなく、定着不良や静電オフセットの抑制と定着装置９の高速化とを両立できる。

ところで、本実施形態の様に面状のヒータ２２を定着ベルト２０の内面に接触させる構成の定着装置９では、交流電源からの電流が加圧ローラ２１を介して定着装置外の部材へ漏れることにより、電子部品へ悪影響を与えたり、画像形成装置内の部品が帯電してトナーが付着するおそれがある。つまり、図１１に示すように、交流電圧が印加されるヒータ２２の導体層５１と定着ベルト２０との間は、厚さが０．１ｍｍよりも小さい絶縁層５２により基礎絶縁されている。定着ベルト２０は加圧ローラ２１に接触している。加圧ローラ２１には除電ブラシ３５が接触している。除電ブラシ３５は、第１抵抗３６、定着フレーム４０、そして、画像形成装置本体フレーム１０３（以下、単に装置本体フレーム１０３もと呼ぶ）を介して接地される。このような構成において、厚さの薄い絶縁層５２が破損すると、導体層５１と定着ベルト２０、そして加圧ローラ２１が導通し、定着フレーム４０や装置本体フレーム１０３側へ交流電源側から電流が流れてしまう。これにより、画像形成装置内の電子部品に悪影響を与えてしまったり、画像形成装置内の所定の部品が帯電してトナーが付着し、部品の汚れやジャム処理時などの作業者の汚れの原因となってしまうおそれがある。一方、例えば加熱体としてハロゲンヒータを用いた定着装置では、通電されるフィラメントが、絶縁層であるガラス管に覆われた構成をしている。このガラス管は厚みが０．４ｍｍ以上あり、ハロゲンヒータと定着ベルト２０との間を強化絶縁することができる。また、ハロゲンヒータと定着ベルト２０とは非接触である。従って、上記のような電子部品への悪影響や部品の帯電が生じにくい。

このような面状ヒータを採用する定着装置の課題に対して、本実施形態では、除電ブラシ３５を、第１抵抗３６を介して接地させる。これにより、上記の電子部品への悪影響や部品の帯電を抑制できる。つまり、第１抵抗３６を設けることで、定着フレーム４０や装置本体フレーム１０３を介して接地側へ流れる電流を抑制でき、画像形成装置内の電子部品への悪影響や部品の帯電を抑制できる。第１抵抗３６としては、必要な抵抗値を有するものであれば、一般的な受動素子等の抵抗器の他、帯電性の樹脂部品などであってもよい。

特に本実施形態では、加圧ローラ２１表層から除電ブラシ３５を介して接地側へ流れる電流方向において、第１抵抗３６を除電ブラシ３５と定着フレーム４０との間に配置する。これにより、定着装置９周辺の（つまり、画像形成装置内で定着装置９外の）電子部品への悪影響を抑制できる。また、定着装置９周辺の部材の帯電を抑制し、ひいては、定着装置９外へのトナーの飛散、付着を効果的に抑制できる。

上記のように、接地側へ流れる電流を所定の値以下に設定するために、第１抵抗３６の抵抗値を適切な値に設定する必要がある。具体的には、第１抵抗３６に流れる電流値は、ＩＥＣ―Ｊ６０９５０―１で定められる３．５ｍＡ以下にすることが好ましい。また、電気用品安全法の別表１２の第七条第２項で定められる１．０ｍＡ以下にすることがより好ましい。

つまり、画像形成装置の電源をＥ１［Ｖ］、第１抵抗３６に流れる電流値をＩ１［Ａ］とすると、第１抵抗３６の抵抗値はＥ１／Ｉ１により求めることができる。具体的には、Ｅ１が１００Ｖで、Ｉ１を３．５ｍＡ以下にしたい場合、１００／（３．５×１０^－３）により、第１抵抗３６の抵抗値を（１０／３．５）×１０^４Ω以上に設定する。また、Ｅ１が１００Ｖで、Ｉ１を１．０ｍＡ以下にしたい場合、１００／（１．０×１０^－３）により、第１抵抗３６の抵抗値を１×１０^５Ω以上に設定する。以上のように、第１抵抗３６の抵抗値を設定することで、経路上の合成抵抗を（１０／３．５）×１０^４Ω以上、あるいは、１×１０^５Ω以上に設定することができる。

また除電ブラシ３５と定着フレーム４０との間に複数の第１抵抗３６を直列に配置することが好ましい。これにより、いずれかの第１抵抗３６が破損した場合でも、上記のように接地側へ流れる電流を抑制でき、定着装置の信頼性を向上できる。またこの際、それぞれの第１抵抗３６の抵抗値を上記の値に設定することが好ましい。これにより、いずれかの第１抵抗３６が破損した場合でも、第１抵抗３６を流れる電流値を３．５ｍＡ以下、あるいは、１．０ｍＡ以下にすることができる。

ところで、図１２に示すように、加圧ローラ２１内において、除電ブラシ３５が接触する離型層２１ｃと芯金２１ａとは、非導電性の中間層である弾性層２１ｂを介して絶縁されている。

そして、この弾性層２１ｂの厚みを２．５ｍｍ以上で設けることにより、離型層２１ｃと芯金２１ａとの間の沿面距離（離型層２１ｃの軸方向端面と芯金２１ａの軸方向端面との距離）を２．５ｍｍ以上確保でき、離型層２１ｃと芯金２１ａとを基礎絶縁できる。これにより、離型層２１ｃから芯金２１ａ側へ電流が流れて芯金２１ａが帯電することを防止できる。

一方で、弾性層２１ｂの厚みを大きくし過ぎると、弾性層２１ｂの熱膨張による部分ごとの径の差が大きくなる。これにより、加圧ローラ２１の回転動作の線速変動が大きくなってしまうため、加圧ローラ２１の回転により定着ベルト２０が従動回転する構成の場合、定着ベルト２０の回転速度に影響を与えてしまう。この熱膨張による線速変動を抑制するために、弾性層２１ｂは６．０ｍｍ以下に設定することが好ましい。

以上の基礎絶縁と熱膨張による線速変動とを考慮して、弾性層２１ｂの厚みは２．５ｍｍ以上６．０ｍｍ以下に設定することが好ましい。また、加圧ローラ２１と定着ベルト２０との圧接状態で、弾性層２１ｂの厚みが２．５ｍｍ以上になるように、弾性層２１ｂの厚みや定着荷重を設定することがより好ましい。これにより、基礎絶縁をより確実に確保できる。

また、上記のように弾性層２１ｂの厚みを設定することで、軸受３０の設計の自由が増す。具体的には、軸受３０に玉軸受を採用しやすくなり、定着装置の安全性の向上と高寿命化を実現できる。つまり、芯金２１ａから接地側への電流を防止する別の方法として、軸受３０に非導電性の滑り軸受を採用することもできる。しかし、非導電性の滑り軸受を採用すると、玉軸受と比較して定着装置の高速化の際に軸受３０の摩耗が生じやすくなってしまう。また、定着フレーム４０と玉軸受との間に絶縁部材を設けることもできる。しかしこの場合、軸受３０の位置精度が悪化し、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との平行度が悪化して定着ベルト２０の蛇行や摩耗の原因となってしまう。従って、上記のように弾性層２１ｂの厚みを設定し、かつ、軸受３０に玉軸受を採用することで、定着装置の安全性の向上と高寿命化を実現できる。

また図１３に示すように、第１整流素子としての第１ダイオード３７を設けてもよい。第１ダイオード３７は第１抵抗３６と直列に接続される。

第１ダイオード３７は、加圧ローラ２１をトナーと逆極性側（本実施形態ではプラス側）、つまり、トナーを引き付ける側に帯電させる。これにより、定着ベルト２０側にトナーが付着することを抑制できる。

特に本実施形態では、加圧ローラ２１の離型層２１ｃから接地側への電流方向において、第１ダイオード３７が除電ブラシ３５と定着フレーム４０との間に配置される。これにより、加圧ローラ２１から接地側への電流方向において、定着フレーム４０よりも上流側で、上記のようにトナーを引き付けることができる。従って、最小限の範囲で部品を帯電させることができ、定着装置外の電子部品への悪影響、また、定着装置外の部材へのトナーの飛散や付着を抑制できる。

また図１４に示すように、定着ベルト２０の基層を導電性の材料により形成し、この基層を介して接地しても良い。本実施形態では、定着ベルト２０の基層が導電性のポリイミドにより形成される。

定着ベルト２０を、その基層を介して接地することで、定着ベルト２０表面の電位を０Ｖにすることができ、定着ベルト２０の表面にトナーが付着することを抑制できる。

そして、定着ベルト２０の基層は、第２整流素子としての第２ダイオード３９、第２抵抗３８等を介して接地される。第２ダイオード３９と第２抵抗３８とは直列に接続される。

また定着ベルト２０は第２抵抗３８を介して接地される。これにより、定着ベルト２０の基層～接地側で流れる電流を抑制でき、定着装置の安全性を高めることができる。第２抵抗３８は、定着ベルト２０の基層から接地側への電流方向において、定着ベルト２０の基層と定着フレーム４０との間に配置される。

また、第２ダイオード３９は第１ダイオード３７とは電流を流す方向が逆になるように設定されている。つまり、第２ダイオード３９により、定着ベルト２０の基層をトナーと同極性側（本実施形態ではマイナス側）、つまり、トナーを引き離す側に帯電させることができる。従って、定着ベルト２０にトナーが引き付けられることをより抑制できる。

また、加圧ローラ２１の離型層２１ｃ側と定着ベルト２０の基層側とが、それぞれ異なる抵抗が直列に接続され、接地される場合を示したが、共通の抵抗を介して接地されていてもよい。例えば図１５に示すように、定着ベルト２０の基層側と加圧ローラ２１の離型層２１ｃ側とが、共通の第１抵抗３６を介して接地される。言い換えると、加圧ローラ２１の離型層２１ｃ～除電ブラシ３５～第１ダイオード３７の経路と、定着ベルト２０の基層～第２ダイオード３９の経路とが並列に接続され、これらの経路～第１抵抗３６～定着フレーム４０～装置本体フレーム１０３を介して接地されている。加圧ローラ２１の離型層２１ｃ側と定着ベルト２０の基層側とが共通の第１抵抗３６に接続されることで、定着装置の部品数を減らすことができ、定着装置をコストダウンできる。一方、図１４のように個別の第１抵抗３６、第２抵抗３８を設けることで、それぞれの経路の抵抗値を自由に変更できる。

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。

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。

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。

また、本発明は、前述の定着装置のほか、図１６～図１８に示すような定着装置にも適用可能である。以下、図１６～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１６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４４が配置されている。押圧ローラ４４は、回転部材としての定着ベルト２０に対向して回転する対向回転部材である。この押圧ローラ４４とヒータ２２とが定着ベルト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４５が配置されている。ニップ形成部材４５は、ステー２４によって支持されている。ニップ形成部材４５と加圧ローラ２１とによって、定着ベルト２０を挟んで定着ニップＮを形成している。

次に、図１７に示す定着装置９では、前述の押圧ローラ４４が省略されている。そして、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１６に示す定着装置９と同じ構成である。

最後に、図１８に示す定着装置９について説明する。定着装置９は、加熱アセンブリ９２、回転部材あるいは定着部材である定着ローラ９３、加圧アセンブリ９４からなる。加熱アセンブリ９２は、ヒータ２２、ヒータホルダ２３、ステー２４、加熱ベルト１２０等を有する。定着ローラ９３は、中実の鉄製芯金９３ａと、この芯金９３ａの表面に形成された弾性層９３ｂと、弾性層９３ｂの外側に形成された離型層９３ｃとで構成されている。また、定着ローラ９３に対して加熱アセンブリ９２側とは反対側に、加圧アセンブリ９４が設けられている。加圧アセンブリ９４は、ニップ形成部材９５と、ステー９６と、加圧部材としての加圧ベルト９７からなる。加圧ベルト９７は、ニップ形成部材９５とステー９６とを内包する。加圧ベルト９７は回転可能に設けられる。そして、加圧ベルト９７と定着ローラ９３との間の定着ニップＮ２に用紙Ｐを通紙して加熱および加圧して画像を定着する。

以上の図１６～図１８の定着装置においても、加圧ローラ２１(あるいは加圧ベルト９７)の表層の帯電により、定着不良や静電オフセットが生じる点は同様である。従って、前述した実施形態と同様、加圧ローラ２１(あるいは加圧ベルト９７)の表層に除電部材を接触させ、この除電部材を接地する。これにより、加圧ローラ２１(あるいは加圧ベルト９７)の表層の電荷を取り除くことができ、定着不良や静電オフセットを抑制できる。また、除電部材を第１抵抗を介して接地することで、接地側へ流れる電流を抑制できる。さらに、加圧ローラ２１(あるいは加圧ベルト９７)から接地側への電流方向において、除電部材と定着フレーム間に第１抵抗を配置することで、定着装置周辺の電子部品への悪影響や定着装置周辺の部材（つまり、画像形成装置内で定着装置外の部材）への帯電を抑制できる。

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。このような装置にも本発明を適用することで、加熱装置周辺の部材への帯電を抑制できる。

１ 画像形成装置
９ 定着装置（加熱装置）
２０ 定着ベルト（回転部材）
２１ 加圧ローラ（加圧部材）
２１ａ 芯金
２１ｂ 弾性層（中間層）
２１ｃ 離型層
２２ ヒータ（加熱体）
３０ 軸受
３５ 除電ブラシ（除電部材）
３６ 第１抵抗
３７ 第１ダイオード（第１整流素子）
３８ 第２抵抗
３９ 第２ダイオード（第２整流素子）
４０ 定着フレーム（加熱フレーム）
１０３ 画像形成装置本体フレーム
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開２０１５－１１４５０８号公報

Claims (20)

1. 面状の加熱体と、
   回転部材と、
   前記回転部材を加圧する加圧部材と、
   前記加圧部材の外面に接触する除電部材と、
   前記加圧部材を保持する加熱フレームとを備えた加熱装置であって、
   前記加圧部材の外面は導電性を有し、
   前記除電部材は、前記除電部材側から、第１抵抗、そして、前記加熱フレームを介して接地されることを特徴とする加熱装置。
2. 前記第１抵抗の抵抗値が（１０／３．５）×１０^４Ω以上である請求項１記載の加熱装置。
3. 前記第１抵抗の抵抗値が１．０×１０^５Ω以上である請求項１記載の加熱装置。
4. 前記除電部材は、少なくとも二つの直列接続された前記第１抵抗を介して接地される請求項１から３いずれか１項に記載の加熱装置。
5. 二つの前記第１抵抗の抵抗値が（１０／３．５）×１０^４Ω以上である請求項４記載の加熱装置。
6. 二つの前記第１抵抗の抵抗値が１．０×１０^５Ω以上である請求項４記載の加熱装置。
7. 前記加圧部材は非導電性の中間層を有し、
   前記中間層の厚みが２．５ｍｍ以上６．０ｍｍ以下である請求項１から６いずれか１項に記載の加熱装置。
8. 前記回転部材と前記加圧部材とが圧接状態で、前記中間層の厚みが２．５ｍｍ以上である請求項７記載の加熱装置。
9. 前記加圧部材は軸受を介して前記加熱フレームに保持され、
   前記軸受が玉軸受である請求項１から８いずれか１項に記載の加熱装置。
10. 前記除電部材は、前記除電部材に直列接続された第１整流素子を介して接地される請求項１から９いずれか１項に記載の加熱装置。
11. 前記第１整流素子は、電流方向で前記加熱フレームと前記除電部材側との間に配置される請求項１０記載の加熱装置。
12. 前記回転部材は導電層を有する請求項１から１１いずれか１項に記載の加熱装置。
13. 前記回転部材は前記導電層を介して接地される請求項１２記載の加熱装置。
14. 前記回転部材は第２抵抗を介して接地される請求項１３記載の加熱装置。
15. 前記除電部材は、前記除電部材に直列接続された第１整流素子を介して接地され、
    前記第２抵抗と第２整流素子とが直列接続され、
    前記第２整流素子は前記第１整流素子と逆方向へ電流を流す請求項１４記載の加熱装置。
16. 前記除電部材および前記定着ベルトが共通の前記第１抵抗を介して接地される請求項１５記載の加熱装置。
17. 熱により記録媒体上のトナーを定着させる定着装置である請求項１から１６いずれか１項に記載の加熱装置。
18. 熱により記録媒体上の液体を乾燥させる乾燥装置である請求項１から１６いずれか１項に記載の加熱装置。
19. 被覆部材をシートの表面に熱圧着するラミネータである請求項１から１６いずれか１項に記載の加熱装置。
20. 請求項１７記載の定着装置あるいは請求項１８記載の乾燥装置を備えた画像形成装置。

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