JP2023018604A - 加熱装置、定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度検知部材の検知精度を高めることを課題とする。【解決手段】定着ベルト２０と、定着ベルト２０に対向する加圧ローラ２１と、ヒータ２２と、サーミスタ２５とを備えた定着装置９であって、サーミスタ２５は、 温度検知素子２５１と、温度検知素子２５１を面で加圧する板バネ２５２と、 板バネ２５２を保持する保持体２５４と、保持体２５４を温度検知素子２５１側へ加圧する一または複数のコイルバネ２５６と、を備え、板バネ２５２のバネ定数が、コイルバネ２５６のバネ定数の積算値以上である。【選択図】図８

Description

本発明は、加熱装置、定着装置および画像形成装置に関する。

複写機、プリンタなどの画像形成装置においては、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、発熱部を有する加熱体が搭載されたものが知られている。一般的に、このような加熱体を備える装置においては、加熱体の温度、又は加熱体によって加熱される部材の温度を検知するために、サーミスタなどの温度検知部材が設けられている。

例えば特許文献１（特開２０１９－９８３１２号公報）の定着装置では、ヒータの基材の裏側にサーミスタが設けられる。サーミスタに設けられた温度検知素子は、スポンジやゴムなどの緩衝材を介してコイルバネにより加圧されており、温度検知素子はこの加圧力により基材の裏面に押し当てられる。

温度検知素子が被検知部材であるヒータ（の基材）に対して傾いて当接する等により、温度検知素子がヒータに対して位置ズレしてしまう。この位置ズレにより、温度検知素子によって検知するヒータの部分も変わってしまい、検知精度に悪影響を与えてしまう。

温度検知部材の検知精度を高め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、回転部材と、前記回転部材に対向する対向部材と、加熱体と、温度検知部材とを備えた加熱装置であって、前記温度検知部材は、 温度検知素子と、前記温度検知素子を面で加圧する第１バネ部材と、 前記第１バネ部材を保持する保持体と、前記保持体を前記温度検知素子側へ加圧する一または複数の第２バネ部材と、を備え、前記第１バネ部材のバネ定数が、前記第２バネ部材のバネ定数の積算値以上であることを特徴とする。

本発明の加熱装置によれば、温度検知部材による検知精度を高めることができる。

画像形成装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側面断面図である。 ヒータの平面図である。 図３と抵抗発熱体の形状が異なるヒータの平面図である。 ヒータへの電力供給を示す図である。 ヒータおよびヒータホルダにコネクタを装着した状態の斜視図である。 サーミスタの平面図である。 サーミスタの側面図である。 耐熱性フィルムとその周辺の構成を示す斜視図である。 ヒータホルダの斜視図である。 ヒータホルダの平面図である。 ヒータをヒータホルダに取り付けた状態の平面図である。 上記と異なる構成のサーミスタにおいて、温度検知素子に対して垂直方向の力がかかった場合を示す図である。 上記と異なる構成のサーミスタにおいて、温度検知素子に対して垂直方向と異なる方向の力がかかった場合を示す図である。 保持体の変形例を示す斜視図である。 加圧ローラを加圧する加圧機構を示す側面図である。 上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。 上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。 上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。

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。以下の説明では、温度検知部材を備えた加熱装置の一例として、トナー画像を熱により定着させる定着装置を例示する。

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、複数の温度検知部材としてのサーミスタ２５等を備えている。定着ベルト２０は無端状のベルトからなる。加圧ローラ２１は定着ベルト２０の外周面に接触して、定着ベルト２０との間に定着ニップＮを形成する。ヒータ２２は定着ベルト２０を加熱する。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を支持する。サーミスタ２５は基材３０の温度を検知する。つまり、ヒータ２２はサーミスタ２５（あるいはサーモスタット）により温度を検知される被検知部材である。図２の紙面に直交する方向は定着ベルト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）製の筒状基体を有している。この筒状基体は、定着ベルト２０の内周面を含む。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の表面には、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が付勢手段によって定着ベルト２０側へ付勢されることで、加圧ローラ２１は定着ベルト２０を介してヒータ２２に圧接される。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、加圧ローラ２１は駆動手段によって回転駆動されるように構成されており、加圧ローラ２１が図２の矢印方向に回転すると、これに伴って定着ベルト２０が従動回転する。

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た面状の加熱体である。ヒータ２２は、板状の基材３０と、基材３０上に設けられた抵抗発熱体３１と、抵抗発熱体３１を被覆する絶縁層３２等で構成されている。以下、基材３０の定着ニップＮ側（図２の右側）の面を基材３０のおもて面、ヒータホルダ２３側（図２の左側）の面を基材３０の裏面とする。

また、ヒータ２２は、絶縁層３２側で定着ベルト２０の内周面に対して接触しており、抵抗発熱体３１から発された熱は、絶縁層３２を介して定着ベルト２０へと伝達される。本実施形態では、抵抗発熱体３１や絶縁層３２が基材３０の定着ベルト２０側（定着ニップＮ側）に設けられているが、反対に、抵抗発熱体３１や絶縁層３２を基材３０のヒータホルダ２３側に設けてもよい。その場合、抵抗発熱体３１の熱が基材３０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３０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３０を熱伝導率の高い材料で構成することで、抵抗発熱体３１を基材３０の定着ベルト２０側とは反対側に配置しても、定着ベルト２０を十分に加熱することが可能である。

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の両側板に支持されている。ステー２４によってヒータホルダ２３およびヒータ２２が支持されることで、加圧ローラ２１が定着ベルト２０に加圧された状態で、ヒータ２２が加圧ローラ２１の押圧力を確実に受けとめることができる。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が安定的に形成される。

また、ヒータホルダ２３には、定着ベルト２０をガイドするガイド部２６が設けられている。ガイド部２６は、ヒータ２２のベルト回転方向の上流側（図２におけるヒータ２２の下側）と下流側（図２におけるヒータ２２の上側）とにそれぞれ設けられている。また、上流側と下流側のガイド部２６は、ヒータ２２の長手方向に渡って間隔をあけて複数配置されている。各ガイド部２６は、略扇型に形成されており、定着ベルト２０の内周面に対向するようにベルト周方向に延在する円弧状又は凸曲面状のベルト対向面２６０を有する。

ヒータホルダ２３は長手方向に複数の貫通孔２３ａを有する。貫通孔２３ａはヒータホルダ２３の厚み方向に貫通した開口部である。この貫通孔２３ａに、サーミスタ２５や後述するサーモスタットが設けられる。これらのサーミスタ２５やサーモスタットは、コイルバネ２５６により加圧されて基材３０の裏面に押し当てられている。なお図２では、便宜的にサーミスタ２５を矩形で表示しており、サーミスタ２５の詳細な構成については後述する。

本実施形態に係る定着装置９において、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。このとき、定着ベルト２０の内周面がガイド部２６のベルト対向面２６０に接触してガイドされることで、定着ベルト２０は安定かつ円滑に回転する。また、ヒータ２２の抵抗発熱体３１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（定着ニップＮ）に搬送されることで、未定着トナー画像が加熱および加圧されて用紙Ｐに定着される。定着ベルト２０はヒータ２２に加熱される被加熱部材であり、用紙Ｐ上のトナー画像を加熱する加熱部材である。

図３は、本実施形態に係るヒータの平面図である。ヒータ２２等の長手方向（図２の紙面に直交する方向）に交差する方向（本実施形態では垂直な方向）で、基材３０の抵抗発熱体３１などが設けられた面に沿う方向である図３の上下方向Ｙをヒータ２２の短手方向、あるいは、定着装置９に通紙される用紙の搬送方向でもある。

図３に示すように、板状の基材３０の表面には、抵抗発熱体３１と、導電体としての給電線３３Ａ、３３Ｂと、第１電極部３４Ａおよび第２電極部３４Ｂとが設けられる。以下、これらの給電線を単に給電線３３、これらの電極部を単に電極部３４とも称する。

抵抗発熱体３１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３０に塗工し、その後、当該基材３０を焼成することによって形成 できる。本実施形態では、抵抗発熱体３１の抵抗値を常温で８０Ωとしている。抵抗発熱体３１の材料は、前述したもの以外に、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３３や電極部３４の材料は、銀（Ａｇ）もしくは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）をスクリーン印刷等で形成することができる。給電線３３は、抵抗発熱体３１よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。

基材３０の材料としては、耐熱性および絶縁性に優れるアルミナや窒化アルミニウムなどのセラミックや、ガラス、マイカなどの非金属材料が好ましい。本実施形態では、短手方向の幅８ｍｍ、長手方向の幅２７０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのアルミナ基材を使用している。他に、金属などの導電材料に絶縁性材料を積層したもので、基材３０を構成してもよい。基材３０の金属材料としては、アルミニウムやステンレスなどが低コストで好ましい。基材３０をステンレス板により構成することで、熱応力による割れを抑制できる。また、ヒータ２２の均熱性を向上し画像品位を高めるために、基材３０を銅、グラファイト、グラフェンなどの高熱伝導率の材料で構成してもよい。

絶縁層３２は、例えば厚さ７５μｍの耐熱性ガラスで構成される。絶縁層３２によって抵抗発熱体３１と給電線３３とを被覆し、これらを絶縁、保護すると共に、定着ベルト２０との摺動性を維持する。

以上のヒータ２２の構成は一例である。例えば、図４に示すように、長手方向に分割された複数の抵抗発熱体３１を有するヒータ２２であってもよい。

図５は、本実施形態に係るヒータへの電力供給回路を示す図である。

図５に示すように、本実施形態では、抵抗発熱体３１に電力を供給するための電力供給回路が、交流電源２００とヒータ２２の電極部３４Ａ，３４Ｂとを電気的に接続することで構成されている。また、電力供給回路には、供給電力量を制御するトライアック２１０が設けられている。制御部２２０は、抵抗発熱体３１への供給電力量を、サーミスタ２５の検知温度に基づいて、トライアック２１０を介して制御する。制御部２２０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で構成される。制御部２２０は、定着装置９に設けられていてもよいし、画像形成装置本体に設けられていてもよい。

また、定着装置９は、遮断装置としてのサーモスタット２７を有する。サーモスタット２７は、熱変形する熱変形部を有する。熱変形部は金属材からなる。この熱変形部が所定量以上熱変形すると、抵抗発熱体３１への電力供給が遮断される。サーミスタ２５およびサーモスタット２７は、基材３０に接触してその温度を検知する。

本実施形態では、長手方向中央側と端部側とにそれぞれサーミスタ２５を配置する。従って、検知されたヒータ２２の長手方向中央側と端部側との温度に基づいて、ヒータ２２への通電制御を実施できる。ただし、サーミスタ２５の数および配置は上記の図４に限らない。

図６は、ヒータ２２及びヒータホルダ２３にコネクタ６０を装着した状態を示す斜視図である。

図６に示すように、コネクタ６０は、樹脂製のハウジング７１と、コンタクト端子７２と、を有している。コンタクト端子７２は、ハウジング７１に固定された板バネである。コンタクト端子７２は、ヒータ２２の各電極部３４に接触する一対の接点部７２ａを有する。また、コネクタ６０（コンタクト端子７２）には給電用のハーネス（導線）７３が接続されている。

コネクタ６０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３４に対して弾性的に接触（圧接）する。これにより、コネクタ６０を介してヒータ２２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、電源からヒータ２２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６０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。

次に、サーミスタ２５のより詳細な構成について、図７～図９を用いて説明する。図７はサーミスタ２５の平面図である。図８はサーミスタ２５の側面図であり、図８の下側がヒータ２２側（図２の右側）である。

図７に示すように、温度検知部材としてのサーミスタ２５は、温度検知素子２５１と、第１バネ部材としての板バネ２５２と、筒状部材としての耐熱性フィルム２５３と、保持体２５４と、リード線２５５と、第２バネ部材としてのコイルバネ２５６（図８参照）とを備える。

保持体２５４は、耐熱性に優れるＬＣＰ（結晶ポリマー）などの樹脂材料により形成される。図７に示すように、保持体２５４は長手方向に延在する。保持体２５４は長手方向の中央部に両端部より幅の狭い幅狭部を有する。保持体２５４の幅狭部の位置に、温度検知素子２５１、板バネ２５２、耐熱性フィルム２５３が設けられる。

保持体２５４は、ヒータ２２側と反対側の面で、長手方向両端部にそれぞれ突起２５４ａを有する。図８に示すように、コイルバネ２５６はその一端側が突起２５４ａに固定され、その他端側が定着装置９の筐体に固定される。コイルバネ２５６により、保持体２５４が長手方向両端でそれぞれヒータ２２側（図２の右側）へ付勢される。

図８に示すように、保持体２５４は、突起２５４ａと反対側へ突出する位置決め部２５４ｂを有する。位置決め部２５４ｂは、ヒータホルダ２３（図２参照）の凹部に係合し、ヒータホルダ２３に位置決めされる部分である。

保持体２５４の長手方向一端にはリード線２５５が設けられる。リード線２５５は温度検知素子２５１に電気的に接続される。

図８および図９に示すように、板バネ２５２は、保持体２５４のヒータ２２側の面に、その一端２５２ａと他端２５２ｂとが固定されている。また板バネ２５２は、一端２５２ａと他端２５２ｂとの間に当接部２５２ｃを有する。当接部２５２ｃは、基材３０の裏面（図２参照）に略水平な面である。当接部２５２ｃは温度検知素子２５１に当接し、温度検知素子２５１を面で加圧する。板バネ２５２は、中央側の当接部２５２ｃに対して、一端２５２ａ側と他端２５２ｂ側とが対称になっている。ただし、板バネ２５２の形状は必ずしも対称形状である必要はない。

耐熱性フィルム２５３は、絶縁性、耐熱性、耐摩耗性、熱伝導性の良好な樹脂材料により形成され、例えばポリイミドにより形成される。耐熱性フィルム２５３は円筒状をなし、温度検知素子２５１、板バネ２５２、そして、保持体２５４の長手方向中央側を周状に覆っている。これにより、温度検知素子２５１のヒータ２２との絶縁性を確保できる。

温度検知素子２５１は、耐熱性フィルム２５３を介して基材３０（図２参照）の裏面に接触している。これにより、温度検知素子２５１がヒータ２２の温度を検知する。

保持体２５４は、コイルバネ２５６によりヒータの側（図８の下側）へ加圧されている。また温度検知素子２５１は、板バネ２５２の弾性力により、耐熱性フィルム２５３を介して基材の裏面に押し当てられている。

板バネ２５２は、その長手方向が抵抗発熱体３１の長手方向に平行に設けられる。ただし、必ずしもこれに限るものではなく、後述の図１３等のように板バネ２５２を配置することもできる。

板バネ２５２は、当接部２５２ｃにより、温度検知素子２５１に面接触する。これにより、板バネ２５２が温度検知素子２５１の面全体に対して均一な加圧力を加えることができ、温度検知素子２５１をヒータの基材に対して安定して当接させることができる。ただし、板バネ２５２が間接的に温度検知素子２５１に当接してもよい。

板バネ２５２により温度検知素子２５１をヒータ２２側に押し当てることにより、例えばセラミック繊維や弾性体などにより温度検知素子２５１をヒータ２２側へ押し当てる構成と比較すると、板バネ２５２の温度検知素子２５１や耐熱性フィルム２５３への接触面積を減らすことができる。これにより、ヒータ２２から板バネ２５２側への熱の流出を抑制できる。

図８に示すように、リード線２５５は、温度検知素子２５１に接続される。温度検知素子２５１は、リード線２５５を介して、ヒータ２２を制御する制御部に接続される。

次に、ヒータ２２を保持するヒータホルダ２３の詳細な構成について、図１０～図１２を用いて説明する。図１０はヒータホルダ２３の斜視図である。図１１はヒータホルダ２３の平面図で、ヒータホルダ２３を図２の右側から見た図である。図１２はヒータホルダ２３にヒータ２２を取り付けた状態の平面図である。

図１０および図１１に示すように、ヒータホルダ２３は凹部２３ｂを有する。図１２に示すように、凹部２３ｂにヒータ２２が嵌め込まれることで、ヒータ２２がヒータホルダ２３に保持される。

図１０に示すように、凹部２３ｂには、その長手方向の異なる箇所に複数の貫通孔２３ａを有する。図１１に示すように、各貫通孔２３ａの裏面側から、温度検知素子２５１が板バネ２５２の加圧力を受けて基材３０の裏面（図２参照）に当接する。図１２に示すように、各貫通孔２３ａは、長手方向において、ヒータ２２の抵抗発熱体３１に対応する位置に設けられる。また、各温度検知素子２５１は、抵抗発熱体３１に対応する位置に設けられる。板バネ２５２は、その長手方向がヒータ２２や抵抗発熱体３１の長手方向（図１１の左右方向）と平行に設けられる。ただし、必ずしも平行である必要はない。

次に、温度検知素子の位置ズレについて、図１３および図１４を用いて説明する。ただし、図１３および図１４では、板バネ２５２の長手方向がヒータ２２等の短手方向に平行に配置されている。つまり、上記実施形態の板バネ２５２が９０度回転した配置になっている。しかし、板バネ２５２の形状や保持体２５４に保持されている点などについては、前述の実施形態と同様である。

定着ベルトと加圧ローラが圧接されて定着ニップが形成された際、図１３に示すように、温度検知素子２５１に対して垂直に力Ｆがかかれば、板バネ２５２には、一端２５２ａ側と他端２５２ｂ側とに均等に力が加わり（図１３の点線矢印参照）、その弾性変形量も等しくなる。

しかし、保持体２５４の位置ズレなどにより、保持体２５４が基材に対して平行でない場合、図１４に示すように温度検知素子２５１にかかる力Ｆが垂直方向からずれ、板バネ２５２の一端２５２ａ側と他端２５２ｂとにかかる力に差が生じる。図１４では、力Ｆが図の上方向へずれたことで一端２５２ａ側にかかる力が他端２５２ｂ側にかかる力よりも大きくなっている。これにより、板バネ２５２は一端２５２ａ側へ大きく弾性変形し、当接部２５２ｃに当接する温度検知素子２５１も図の上方向へ大きく位置ズレしてしまう。

上記温度検知素子２５１の位置ズレにより、温度検知素子２５１が検知するヒータ２２の短手方向の位置が変化してしまう。これにより、温度検知素子２５１が抵抗発熱体３１に対応する位置の外側へ位置ズレする等して、温度検知素子２５１の検知結果に誤差を生じてしまう。つまり、温度検知素子２５１の位置ズレにより正規の位置に配置された場合よりも検知温度が小さくなってしまう。特に、本実施形態のヒータ２２は、図４に示すようその長手方向に対して短手方向の寸法が特に小さく、このような問題が顕著である。

そこで本実施形態では、板バネ２５２のバネ定数をコイルバネ２５６のバネ定数の積算値よりも大きく設定する。ここでいうコイルバネ２５６のバネ定数の積算値とは、同一のサーミスタ２５に設けられた全てのコイルバネ２５６のバネ定数の積算値である。つまり、本実施形態ではコイルバネ２５６が二つ設けられる（図８参照）ため、これらのコイルバネ２５６のバネ定数の積算値よりも板バネ２５２のバネ定数を大きく設定する。これにより、温度検知素子２５１を支える板バネ２５２が、保持体２５４を押すコイルバネ２５６よりも弾性変形しにくくなる。従って、図１４のように温度検知素子２５１に加えられる力Ｆの方向が垂直方向からずれた場合でも、温度検知素子２５１の位置ズレ量を小さく抑えることができる。ただし、コイルバネ２５６の数は本実施形態に限るものではない。

また本実施形態では、前述のように、板バネ２５２の長手方向が抵抗発熱体３１の長手方向と並行になるように板バネ２５２を配置する。これにより、温度検知素子２５１に加えられる力Ｆの方向が垂直方向からずれた場合でも、温度検知素子２５１が抵抗発熱体３１の短手方向に位置ズレしにくくなる。従って、温度検知素子２５１が抵抗発熱体３１に対向する位置から外れにくくなり、温度検知素子２５１の位置ズレによる検知精度の低下を抑制できる。

また、図１０に示すように、保持体２５４、板バネ２５２、そして温度検知素子２５１は、筒状の耐熱性フィルム２５３に覆われている。温度検知素子２５１は、耐熱性フィルム２５３の内面に押し当てられ、耐熱性フィルム２５３を介して基材に当接する。そして、この耐熱性フィルム２５３は、その長手方向が抵抗発熱体３１の長手方向に平行になるように配置される。これにより、温度検知素子２５１に対して垂直方向の力がかかりやすくし、その位置ズレを抑制できる。特に、耐熱性フィルム２５３の厚み方向（保持体２５４などの厚み方向）の径を、保持体２５４、板バネ２５２、および、温度検知素子２５１のこの方向の長さＢよりも少し大きく設けることで、上記効果を効果的に得ることができる。

また、保持体２５４の変形例として、図１５に示すように、保持体２５４に突起部２５４ｃを設けてもよい。突起部２５４ｃは、基材の側へ突出し、耐熱性フィルム２５３の内面に当接する。突起部２５４ｃは、保持体２５４の長手方向の両端側に設けられる。突起部２５４ｃの高さは、板バネ２５２と温度検知素子２５１を合わせた高さと同程度に設けられる。突起部２５４ｃを設けることにより、耐熱性フィルム２５３の長手方向に延在する筒形状を維持しやすくなる。従って、温度検知素子２５１に対して垂直方向の力がかかりやすくし、その位置ズレを抑制できる。

また本実施形態の上記サーミスタの構成は、加圧ローラと定着ベルトとの加圧力を調整可能な加圧機構を有する定着装置に適用することが好適である。つまり、このような構成の定着装置では、定着装置が使用されない場合等に、加圧ローラと定着ベルトとを加圧状態から脱圧状態へ移行することができる。しかし、このように加圧ローラと定着ベルトとの加圧状態と脱圧状態の切り換えを可能にすると、加圧ローラと定着ベルトとを脱圧状態から加圧状態へ移行させる際に、温度検知素子２５１に対して加えられる力Ｆが垂直方向からずれる可能性が高くなる。しかし上記のように、本実施形態の構成によれば、圧力低下機構を設けた場合でも、温度検知素子２５１の位置ズレを抑制できる。

上記のような加圧機構を設けることにより、加圧ローラ２１と定着ベルト２０との間で、定着動作時のような圧接状態が必要ない場合に、加圧ローラ２１の定着ベルト２０に対する加圧力を弱める（脱圧状態にする）制御を行うことができる。この脱圧状態にする場合としては、例えば定着装置や画像形成装置が輸送梱包状態にある場合や長時間画像形成装置が起動されていない時などがある。これにより、加圧ローラの塑性変形を抑制したり、サーミスタ２５の板バネ２５２の塑性変形を抑制して温度検知素子２５１の検知精度の悪化を抑制できる。

具体的な加圧機構の一例を、図１６を用いて説明する。図１６に示すように、加圧機構４０は、加圧レバー４１と、スプリング４２と、カム４３と、カム当接部材４４等を備える。加圧ローラ２１から定着ベルト２０に対する加圧方向は、図１６の左方向である。加圧機構４０は加圧ローラ２１の定着ベルト２０に対する加圧力を変更できる。

加圧レバー４１は、その一端側にスプリング４２が連結されている。加圧レバー４１の他端側にはカム当接部材４４が設けられ、カム４３に当接する。加圧レバー４１は、軸受４５を介して加圧ローラ２１の軸部２１１に当接する。

カム４３は小径部４３ａと中径部４３ｂと大径部４３ｃとを備えている。カム４３が回転することにより、カム当接部材４４に当接させる部分を小径部４３ａ、中径部４３ｂ、そして大径部４３ｃとの間で切り替える。

定着動作時には、カム４３が大径部４３ｃをカム当接部材４４に当接させる。これにより、加圧ローラ２１が定着ベルト２０に強く圧接される。また、上記の加圧力を弱めたい場合には、カム４３が中径部４３ｂをカム当接部材４４に当接させ、加圧ローラ２１の定着ベルト２０に対する加圧力を小さくする。また、カム４３が小径部４３ａをカム当接部材４４に当接させることにより、脱圧状態にすることもできる。以上の加圧機構の構成は一例であり、適宜、加圧ローラ２１の定着ベルト２０に対する加圧力を調整できる加圧機構を採用できる。

また、本発明は、前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１９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５５が配置されている。押圧ローラ５５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５５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５６が配置されている。ニップ形成部材５６は、ステー２４によって支持されている。ニップ形成部材５６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１８に示す定着装置９では、前述の押圧ローラ５５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について説明する。定着装置９は、加熱アセンブリ９２、定着部材あるいは対向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、先の実施形態で説明したヒータ２２、ヒータホルダ２３、ステー２４、回転部材としての加熱ベルト１２０等を有する。また、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とを配置し、これらニップ形成部材９５とステー９６を内包するように加圧ベルト９７を回転可能に配置している。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１７～図１９の定着装置においても、温度検知素子２５１に加えられる力の方向が垂直方向からずれることにより、温度検知素子２５１の位置ズレが生じ得る。従って、上記サーミスタ２５の構成を適用することにより、サーミスタ２５の検知精度を高めることができる。

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の温度検知部材を適用することで、温度検知部材の検知精度を高めることができる。

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。

１ 画像形成装置
９ 定着装置（加熱装置）
２０ 定着ベルト（回転部材あるいは定着部材）
２１ 加圧ローラ（対向部材あるいは加圧部材）
２２ ヒータ（加熱体あるいは被検知部材）
２５ サーミスタ（温度検知部材）
２５１ 温度検知素子
２５２ 板バネ（第１バネ部材）
２５３ 耐熱性フィルム（筒状部材）
２５４ 保持体
２５４ｃ 突起部
２５６ コイルバネ（第２バネ部材）
３０ 基材
３１ 抵抗発熱体
４０ 加圧機構
Ｎ 定着ニップ（ニップ部）
Ｘ 長手方向
Ｙ 短手方向

特開２０１９－９８３１２号公報

Claims (7)

1. 回転部材と、
   前記回転部材に対向する対向部材と、
   加熱体と、
   温度検知部材とを備えた加熱装置であって、
   前記温度検知部材は、
   温度検知素子と、
   前記温度検知素子を面で加圧する第１バネ部材と、
   前記第１バネ部材を保持する保持体と、
   前記保持体を前記温度検知素子側へ加圧する一または複数の第２バネ部材と、を備え、
   前記第１バネ部材のバネ定数が、前記第２バネ部材のバネ定数の積算値以上であることを特徴とする加熱装置。
2. 前記加熱体は基材と抵抗発熱体とを有し、
   前記第１バネ部材は、その長手方向が前記抵抗発熱体の長手方向と並行となるように配置される請求項１記載の加熱装置。
3. 前記温度検知部材は、前記保持体および前記温度検知素子を内側に有する筒状部材を有し、
   前記筒状部材の長手方向が前記温度検知素子の長手方向と並行に設けられる請求項１または２記載の加熱装置。
4. 前記保持体は、前記温度検知素子の側へ突出し、前記筒状部材の内面に当接する突起部を有する請求項３記載の加熱装置。
5. 前記対向部材は前記回転部材を加圧する加圧部材であり、
   前記加圧部材を加圧して前記回転部材に押し当てる加圧機構をさらに備えた請求項１から４いずれか１項に記載の加熱装置であって、
   前記加圧機構の加圧力を変更することにより、前記加圧部材の前記回転部材に対する加圧力を変更できる加熱装置。
6. 記録媒体上のトナーを加熱して定着させる定着装置である請求項１から５いずれか１項に記載の加熱装置。
7. 請求項１から６いずれか１項に記載の加熱装置を備えた画像形成装置。
   

Images