JP2023106871A - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】導電性部材による潤滑剤の掻き取りを抑制す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を加圧し、定着ベルト２０との間で定着ニップＮを形成する加圧ローラ２１と、接地され、定着ベルト２０の内面に接触する導電性部材４０と、ヒータ２２と、を備えた定着装置９であって、導電性部材４０は、定着ベルト２０側の端部に設けられた接触部４０ａに、定着ベルト２０との接触範囲を限定する限定部を有することを特徴とする。【選択図】図４
Description
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。
定着装置には、回転部材としての定着ベルト、定着ベルトの内面に接触し、定着ベルトを加熱する、加熱体としてのヒータ、定着ベルトを加圧する加圧ローラなどが設けられる。そして、このヒータとして、基材上に形成された抵抗発熱体にＡＣ電圧を印加することにより発熱し、絶縁層などを介して定着ベルトの内面を加熱するタイプのものが存在する。
ヒータにＡＣ電圧を印加する構成では、ヒータに設けられた絶縁層や定着ベルトの表層がコンデンサと等価になり、定着ベルトを介して定着ニップに交流電圧が印加される。そして、用紙が転写ニップと定着ニップとの両方に接触している状態では、この交流電圧が、用紙を介して転写ニップに伝播する。これにより、交流電圧が転写電界に影響を与えて、転写画像に周期的な濃度ムラが生じる、いわゆるバンディング画像の原因となってしまう。特に、高湿環境下や用紙に薄紙を用いた場合等、用紙が低抵抗の場合には、上記の問題が顕著になる。
これに対して、定着ベルトの内面に導電性部材を接触させ、この導電性部材を介して接地側へ電流を逃がす構成の定着装置が従来から存在する。
例えば特許文献１（特開２００５－１６６２９９号公報）では、導電性部材の先端に設けられたチップ状の先端部材を金属フィルムの内面に摺動させる構成が開示されている。
ところで、定着ベルトの内面には、ヒータとの間の摺動性を改善するための潤滑剤が設けられる。しかし、導電性部材を定着ベルトの内面に接触させることで潤滑剤が掻き取られてしまい、定着ベルトが摩耗するという問題があった。
本発明では、導電性部材による潤滑剤の掻き取り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、回転部材と、前記回転部材を加圧し、前記回転部材との間で定着ニップを形成する加圧部材と、接地され、前記回転部材の内面に接触する導電性部材と、前記回転部材の内側に接触し、前記回転部材を加熱する加熱体と、を備えた定着装置であって、前記導電性部材は、前記回転部材側の端部に設けられた接触部に、前記回転部材との接触範囲を限定する限定部を有することを特徴とする。
本発明によれば、導電性部材による潤滑剤の掻き取りを抑制できる。
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、加熱装置としての定着装置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、定着ベルト２０と、対向回転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、ステー２４と、温度検知部材としてのサーミスタ２５と、第１高熱伝導部材２８と、導電性部材４０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は第１高熱伝導部材２８の温度を検知する。
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、第１高熱伝導部材２８等の長手方向であり、図４等に示す両矢印Ｘの方向である。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。図２の矢印Ａ方向が用紙の搬送方向である。以下、図２の下側である用紙搬送方向の上流側を単に上流側、図２の上側である用紙搬送方向の下流側を単に下流側とも呼ぶ。また定着装置に設けられる定着部材は、本発明の加熱装置に設けられる回転部材の一態様である。本実施形態の定着装置９には、この定着部材の具体例として定着ベルト２０が設けられる。ステー２４は、本発明の加熱装置に設けられる第一対向部材の一態様であり、保持部材を支持する支持部材でもある。
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）製の筒状基体で構成される基層を有する。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。本実施形態の定着ベルト２０は、弾性層を有していないゴムレスベルトである。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、ニップ部としての定着ニップ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が矢印Ｊ方向へ従動回転する。
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。ヒータ２２に対して電源２００（図２２参照）からＡＣ電圧を印加することにより、主に抵抗発熱体３１が発熱し、定着ベルト２０を加熱する。
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。ただしこの接触とは、摺動シートなどの導電性の部材を介した接触であってもよい。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。
定着ベルト２０が回転すると、定着ベルト２０の内周面は、定着ニップＮの位置でヒータ２２と摺接する。このため、定着ベルト２０とヒータ２２との摩擦抵抗を減らすために、ヒータ２２の摺接面にグリスなどの潤滑剤が塗布されている。これにより、定着ベルト２０の摩耗を抑制できる。
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、その長手方向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を安定的に形成される。本実施形態では、ヒータホルダ２３の熱伝導率は基材３０よりも小さく設けられる。
ステー２４は、その用紙搬送方向上流側と下流側にそれぞれ、壁部としての垂直部２４ａを有する略Ｕ字の形状をなしている。垂直部２４ａはその端面でヒータホルダ２３に当接し、ヒータホルダ２３を支持する部分でもある。垂直部２４ａは、加圧ローラ２１の加圧方向である図２の左右方向に延在する部分である。またステー２４は、抵抗４１を介して接地されている。
本実施形態のステー２４は、加圧ローラ２１の加圧方向（図の左右方向）に延在した部分、あるいは、厚みを持った部分を、加圧ローラ２１と反対側（図の左側）からヒータホルダ２３に対して当接させることで、ヒータホルダ２３を支持する。これにより、加圧ローラ２１からの加圧力によるヒータホルダ２３の撓み（本実施形態では、特に長手方向の撓み）を抑制できる。ただし、上記のステー２４のヒータホルダ２３に対する当接は、ステー２４がヒータホルダ２３に直接当接している場合に限らず、他の部材を介して当接する場合も含む。「他の部材を介した当接」とは、図の左右方向において、ステー２４とヒータホルダ２３との間に他の部材が挟まれ、かつ、少なくともその一部が対応する位置で、ステー２４が他の部材に当接し、他の部材がヒータホルダ２３に当接する状態を指す。また、上記の加圧方向に延在する、とは、加圧ローラ２１の加圧方向と同一の方向に限らず、加圧ローラ２１の加圧方向から、ある程度の角度をもった方向へ延在する場合も含む。これらの場合でも、ステー２４が、加圧ローラ２１からの加圧力に抗してヒータホルダ２３の撓みを抑制できることはもちろんである。
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。
ヒータホルダ２３は、第１高熱伝導部材２８とヒータ２２とを保持するための凹部２３ｂを有する（図２９参照）。
また図２に示すように、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が一体的に設けられる。ガイド部２６は、ヒータホルダ２３の用紙搬送方向上流側と下流側にそれぞれ設けられる。
ガイド部２６には、複数の、ガイド部材としてのガイドリブ２６０が設けられる。ガイドリブ２６０は略扇型に形成される。ガイドリブ２６０は、定着ベルト２０の内周面に沿うようにして設けられ、ベルト周方向に延在する円弧状又は凸曲面状のガイド面２６０ａを有する。
ヒータホルダ２３は、厚み方向に貫通した開口部２３ａを有する。この開口部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、バネにより加圧されて第１高熱伝導部材２８の裏面に押し当てられている。ただし、第１高熱伝導部材２８および後述する第２高熱伝導部材にも同様に開口部を設け、サーミスタ２５やサーモスタットが基材３０の裏面に押し当てられる構成としてもよい。
第１高熱伝導部材２８は基材３０よりも熱伝導率の高い部材により構成される。本実施形態では、第１高熱伝導部材２８は板状のアルミニウムにより構成される。その他、例えば銅や銀、グラフェン、グラファイトにより第１高熱伝導部材２８を構成してもよい。第１高熱伝導部材２８を板状とすることにより、ヒータホルダ２３や第１高熱伝導部材２８に対するヒータ２２の位置精度を向上させることができる。
次に、上記の熱伝導率の算出方法について説明する。熱伝導率を算出する際には、まず、対象の物体の熱拡散率を測定し、この熱拡散率を用いて熱伝導率を算出する。
熱拡散率の計測は、熱拡散率・熱伝導率測定装置（商品名：ａｉ－Ｐｈａｓｅ Ｍｏｂｉｌｅ １ｕ、株式会社アイフェイズ性）を用いた。
上記熱拡散率を熱伝導率に換算するためには、密度と比熱容量の値が必要である。 密度の計測には、乾式自動密度計（商品名：Ａｃｃｕｐｙｃ １３３０、株式会社島津製作所製）を用いた。 また、比熱容量の計は、示差走査型熱量測定装置（商品名：商品名：ＤＳＣ－６０ 株式会社島津製作所製）を用い、比熱容量が既知の基準物質としてサファイアを用いて測定した。本実施例では比熱容量測定を５回行い、５０℃における平均値を用いた。密度および比熱容量をそれぞれρ、Ｃとすると、上記熱拡散率測定で得られた熱拡散率αとから、熱伝導率λは、以下の式（１）により得ることができる。
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の内周面がガイドリブ２６０のガイド面２６０ａ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である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との間の定着ニップ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。
ところで、このような定着装置９では、バンディング画像の問題がある。つまり、ヒータ２２にＡＣ電圧を印加する定着装置９では、ヒータ２２に設けられた絶縁層や定着ベルト２０の表層がコンデンサと等価になる。この際、ヒータ２２と定着ベルト２０とが接触することで、定着ベルト２０を介して定着ニップＮに交流電圧が印加される。そして、図３に示すように、用紙Ｐが二次転写ニップＮＡと定着ニップＮとの両方に接触している状態では、この交流電圧が図３の矢印で示すように用紙Ｐを介して二次転写ニップＮＡに伝播する。この交流電圧が転写電界に影響を与えることで、転写画像に周期的な濃度ムラが生じる、いわゆるバンディング画像の原因となってしまう。特に、高湿環境下や用紙Ｐに薄紙を用いた場合等、用紙Ｐが低抵抗の場合には、上記の問題が顕著になる。二次転写ニップＮＡは、二次転写ローラ１３と二次転写対向ローラ１６との間に形成されるニップ部である。
またこのような定着装置９では、静電オフセットによる画像不良が生じる場合がある。つまり、定着ニップＮに通紙した際に、帯電した定着ベルト２０表層に用紙Ｐ上の未定着トナーが引き付けられ、未定着トナーが定着ベルト２０に付着する。そして、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側へ移動し、前述の用紙以降に定着ニップＮに到達した用紙Ｐにこのトナーが付着する。このトナーの付着により画像不良が生じてしまう。
そこで本実施形態では、定着装置９に前述の導電性部材４０を設けることにより、交流電圧を、定着ニップＮから定着ベルト２０、そして導電性部材４０を介して接地側へ流すことができる。従って、上記のバンディング画像の形成を抑制する。また導電性部材４０を設けることにより、定着ベルト２０表面の電荷を取り除き、上記の静電オフセットによる画像不良を抑制する。
導電性部材４０はシート状をなしている。導電性部材４０は導電性の材料により形成され、本実施形態ではカーボンブラックを添加した導電性のポリイミドにより形成される。導電性部材４０は、ステー２４および抵抗４１を介して接地されている。導電性部材４０は長手方向に複数設けられてもよいし、一つでもよい。導電性部材４０は、ステー２４とガイド部２６との間に配置される。
導電性部材４０は、自由端である一端４０ａが、定着ベルト２０の内面に接触する接触部である。一端４０ａの定着ベルト２０の内面に対する接触により、定着ベルト２０表面の電荷を、ステー２４、抵抗４１を介して接地側へ逃がすことができ、定着ベルト２０表面に溜まった電荷を取り除くことができる。本実施形態で、導電性部材４０の一端４０ａの反対側を他端４０ｂ側とする。単に一端４０ａ側あるいは単に他端４０ｂ側とは、導電性部材４０の面に沿う方向でその幅方向と直交する方向に沿った長さの中央位置よりも一端４０ａ側あるいは他端４０ｂ側のことでもある。別の言い方をすると、導電性部材４０が屈曲しておらず略シート状の形態である場合に、導電性部材４０の面に沿う方向でその幅方向とは直交する方向の中央位置に相当する位置よりも一端４０ａ側あるいは他端４０ｂ側のことでもある。
本実施形態では、導電性部材４０の対向部４０ｃが、第一対向部材としてのステー２４の第一対向面２４ｄに対向するとともに、対向部４０ｃが、固定部材としてのネジ４２により垂直部２４ａに固定される。ステー２４の垂直部２４ａには、ネジ４２を固定するための締結孔２４ｂが設けられる。
ネジ４２により対向部４０ｃをステー２４に固定することにより、対向部４０ｃを第一対向面２４ｄに沿って設けることができる。つまり本実施形態では、対向部４０ｃのネジ４２によって固定される部分を含む対向部４０ｃが、第一対向面２４ｄに沿って設けられる。従って、導電性部材４０の一端４０ａの定着ベルト２０内面に対する接触位置や姿勢を安定させることができる。また、導電性部材４０の定着ベルト２０内面に対する接触圧を確保できる。従って、導電性部材４０の定着ベルト２０内面に対する接触状態を安定させることができる。
また本実施形態では、導電性部材４０をステー２４に確実に接触させ、ステー２４を介して接地することができる。
ネジ４２による導電性部材４０の固定位置、つまり、締結孔２４ｂが設けられる位置は、第一対向面２４ｄの図２の左右方向の中央位置よりも導電性部材４０の一端４０ａ側に設けられる。別の言い方をすると、用紙搬送方向である図２の上下方向、あるいは、この方向に直交する方向で長手方向と異なる方向である図２の左右方向に定着ベルト２０を二分割した際に、ネジ４２による導電性部材４０の固定位置が一端４０ａと同じ側に設けられる。特に本実施形態では、いずれの方向に二分割した場合でも、ネジ４２による導電性部材４０の固定位置が一端４０ａと同じ側に設けられる。このように本実施形態では、導電性部材４０の定着ベルト２０に接触する位置により近い位置で、対向部４０ｃを第一対向面２４ｄに固定する。これにより、導電性部材４０の姿勢や定着ベルト２０内面に対する接触状態をより安定させることができる。
ところで、ヒータ２２と定着ベルト２０の内周面との間に塗布された潤滑剤は、定着ベルト２０の回転により、定着ベルト２０の表面に沿ってその回転方向下流側へ運ばれる。この際、導電性部材４０が定着ベルト２０の内周面に接触することにより、導電性部材４０が定着ベルト２０内周面に塗布された潤滑剤を掻き取ってしまう。そして、導電性部材４０によって掻き取られる潤滑剤の量が多くなると、定着ベルト２０の内周面とヒータ２２との間の摩擦抵抗が大きくなり、定着ベルト２０の異常摩耗の原因となってしまう。
以下、上記の導電性部材４０による潤滑剤の掻き取りを抑制した本実施形態の構成について説明する。
図４は導電性部材４０を図２の上方向から見た図である。
図４に示す導電性部材４０の一端４０ａは定着ベルト２０の内周面と接触する接触部であり、以下、一端４０ａを接触部４０ａとも呼ぶ。接触部４０ａは、端縁側に向けてその幅が狭くなる先細り形状を有し、特に本実施形態の接触部４０ａはその先端が尖った突端部の形状をなしている。このように接触部４０ａを突端部とすることで、定着ベルト２０に接触する接触部４０ａの範囲をできるだけ小さくすることができる。これにより、接触部４０ａによる潤滑剤の掻き取りを極力抑制することができ、定着ベルト２０の異常摩耗を防止できる。また、接触部４０ａを突端部とすることにより、導電性部材４０の定着ベルト２０に対する接触圧力を高め、導電性部材４０の定着ベルト２０に対する接触状態を安定させることができる。
図４に示す導電性部材４０の一端４０ａは定着ベルト２０の内周面と接触する接触部であり、以下、一端４０ａを接触部４０ａとも呼ぶ。接触部４０ａは、端縁側に向けてその幅が狭くなる先細り形状を有し、特に本実施形態の接触部４０ａはその先端が尖った突端部の形状をなしている。このように接触部４０ａを突端部とすることで、定着ベルト２０に接触する接触部４０ａの範囲をできるだけ小さくすることができる。これにより、接触部４０ａによる潤滑剤の掻き取りを極力抑制することができ、定着ベルト２０の異常摩耗を防止できる。また、接触部４０ａを突端部とすることにより、導電性部材４０の定着ベルト２０に対する接触圧力を高め、導電性部材４０の定着ベルト２０に対する接触状態を安定させることができる。
このように、接触部４０ａに形成された突端部は、導電性部材４０の定着ベルト２０内周面に接触する部分を限定し、その接触範囲を限定する限定部である。この「接触範囲を限定する」とは、例えば、接触部４０ａの定着ベルト２０に対する接触幅を、導電性部材４０の接触部４０ａよりも他端側の部分である基端部の幅Ｘ１よりも小さくすること、あるいは、その接触箇所を複数に分割して１箇所当たりの接触範囲を小さくすることである。
また、接触部４０ａの幅を基端部の幅よりも小さく設けることにより、別の言い方をすると、接触部４０ａを幅Ｘ１の内側に設けることにより、導電性部材４０を小型化できる。さらに、導電性部材４０が実際に定着ベルト２０に接触する部分を基端部からより近い部分に設けることができるため、導電性部材４０の定着ベルト２０に対する接触状態を安定させることができる。
ただし、導電性部材４０の接触部４０ａに設けられる限定部の構成はこれに限らない。例えば、図５（ａ）に示すように、接触部４０ａの先端に微小な平坦部を有する構成や図５（ｂ）に示すように、接触部４０ａの先端に曲面形状を有する構成であってもよい。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）の接触部４０ａは、その先端へ向けて先細りする形状を有する点では図４の接触部４０ａと共通している。また、図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）にそれぞれ示すように、これらの接触部４０ａの形状にスリット４０５を設けてもよい。スリット４０５は導電性部材４０の幅方向中央位置に設けられる。接触部４０ａにスリット４０５を設けることにより、接触部４０ａの定着ベルト２０の内周面に接触する範囲をスリット４０５により分割することができ、接触部４０ａによる潤滑剤の掻き取り量を抑制できる。
また図７に示すように、本実施形態の接触部４０ａは、限定部として、複数の凸部と、この凸部よりも導電性部材４０の他端４０ｂ側に後退した凹部とからなる凹凸形状を導電性部材４０の幅方向に有する。このように、接触部４０ａに凹凸を設けることにより、接触部４０ａが定着ベルト２０の内周面に接触する箇所を複数に分けることができるとともに、定着ベルト２０に対する接触範囲を小さくできる。従って、接触部４０ａによる潤滑剤の掻き取りを抑制できる。また接触部４０ａが複数箇所で定着ベルト２０の内周面に接触することにより、接触部４０ａが１箇所のみで接触する場合と比較すると、導電性部材４０が定着ベルト２０を安定して除電できる。つまり、例えば図４の接触部４０ａのように定着ベルト２０の内周面に対して１箇所のみで接触する構成では、接触部４０ａと定着ベルト２０との間に潤滑剤が介在して、接触部４０ａの定着ベルト２０の内面に対する接触が阻害されるおそれがある。従って、接触部４０ａが複数箇所で定着ベルト２０の内周面に接触することにより、導電性部材４０が定着ベルト２０を安定して除電できる。
また図８に示すように、接触部４０ａに、限定部として、複数のスリット４０５を設けることもできる。これにより、限定部を有していない矩形状の構成の接触部４０ａと比較すると、接触部４０ａの定着ベルト２０の内周面に対する接触範囲を複数に分割することができ、接触部４０ａによる潤滑剤の掻き取りを抑制できる。また接触部４０ａが複数箇所で定着ベルト２０の内周面に接触することができ、導電性部材４０が定着ベルト２０を安定して除電できる。
また図９に示す導電性部材４０は、その接触部４０ａの側に、定着ベルト回転方向と反対方向でへ、塑性変形により屈曲された屈曲部４０ｇが設けられる。屈曲部４０ｇは、例えば導電性部材４０を定着装置９に組み付ける前、あるいは、定着ベルト２０を定着装置９に組み付ける前に設けられる。屈曲部４０ｇを設けることにより、導電性部材４０の接触部４０ａをより安定して定着ベルト２０の内面に接触させることができる。
本実施形態では、図４および図１０に示すように、ネジ４２は、図４の左右方向である長手方向のガイドリブ２６０同士の間に配置される。つまり、ネジ４２はガイドリブ２６０の間で、これらのガイドリブ２６０に長手方向に重ならない位置に設けられる。これにより、ネジ４２がガイドリブ２６０に干渉することを防止できる。仮に、ネジ４２を長手方向のガイドリブ２６０に重なる位置に設けようとした場合、ネジ４２のネジ頭がガイドリブ２６０に干渉しないように配置する必要があり、その分だけ定着ベルト２０の径が大きくなる。これに対して、本実施形態の上記配置により、図２のようにガイドリブ２６０とネジ４２とを長手方向と直交する断面で見た時に重なる位置に配置してもネジ４２がガイドリブ２６０に干渉しない。従って、ネジ４２を定着ベルト２０内にコンパクトに配置でき、定着ベルト２０を小径化できる。従って、定着装置を小型化できる。
特に本実施形態では、図２に示すように、ネジ４２が、ガイドリブ２６０のガイド面２６０ａよりも定着ベルト２０の内面から離れた位置に設けられる。つまり、定着ベルト２０の径方向において、ネジ４２がガイド面２６０ａよりも定着ベルト２０の内面から遠い位置に設けられる。具体的には、ネジ４２のネジ頭中央から定着ベルト２０の内面までの、ネジ４２挿入方向である図２の上方向の距離Ｒ１と、ガイド面２６０ａのネジ４２と同じ位置、つまり、ガイド面２６０ａの図２の左右方向のネジ頭中央と同じ位置から定着ベルト２０の内面までのネジ４２挿入方向の距離Ｒ２とを比較した時に、Ｒ１＞Ｒ２となる。あるいは、定着ベルト２０の長手方向に直交する平面上である図２の断面において、ネジ４２の定着ベルト２０内面に対する最短距離が、ガイド面２６０ａの定着ベルト２０内面に対する最短距離よりも大きくなっている。これにより、ネジ４２が定着ベルト２０内面に接触せず、ネジ４２の接触による定着ベルト２０の破損を防止できる。
次に、固定部材を用いずに導電性部材を配置する実施形態について、図１１を用いて説明する。
図１１に示すように、導電性部材４０は、ステー２４の第一対向面２４ｄおよびガイド部２６の第二対向面２６ａに対向する対向部４０ｃを有する。第一対向面２４ｄおよび第二対向面２６ａは、導電性部材４０の傾きを規制する。つまり、第一対向面２４ｄおよび第二対向面２６ａは、導電性部材４０が図１１の上方向あるいは下方向へ傾いた際に導電性部材４０に当接し、導電性部材４０の傾きを規制できる位置に配置されている。特に本実施形態では、対向部４０ｃは、第一対向面２４ｄおよび第二対向面２６ａに隣接して設けられる。また、第一対向面２４ｄは、導電性部材４０の定着ベルト２０に接触する面である第二の面４０２とは反対の面である第一の面４０１に対向する。第二対向面２６ａは、導電性部材４０の定着ベルト２０に接触する側の第二の面４０２に対向する。別の言い方をすると、導電性部材４０が定着ベルト２０の内面に接触する一端４０ａの位置におけるベルト回転方向を図１１の矢印Ｊ’の方向とすると、本実施形態では、第一対向面２４ｄは方向Ｊ’の下流側から対向部４０ｃに対向し、第二対向面２６ａは方向Ｊ’の上流側から対向部４０ｃに対向する。以下の説明では、この導電性部材４０の定着ベルト２０に接触する面４０１の側を「導電性部材４０の接触側」、そして、導電性部材４０の定着ベルト２０に接触する面とは反対の面４０２の側を「導電性部材４０の接触側と反対側」、とも呼ぶ。
対向部４０ｃは、第一対向面２４ｄおよび第二対向面２６ａに対向し、第一対向面２４ｄおよび第二対向面２６ａに沿って延在する。ただし、必ずしも対向部４０ｃが第一対向面２４ｄおよび第二対向面２６ａの両方の面に沿って設けられる必要はない。本実施形態の第一対向面２４ｄおよび第二対向面２６ａは、加圧ローラ２１の加圧方向と略平行な方向に延在する平面部である。
ガイド部２６は、本実施形態における第二対向部材である。この第二対向部材は、本実施形態のようにヒータホルダ２３と一体的に設けられてもよいし、独立した部材であってもよい。また第二対向部材は、本実施形態のように定着ベルト２０の内面をガイドするガイド面２６０を有する部材に限らない。
導電性部材４０は、対向部４０ｃに隣接して、導電性部材４０に接触する第二の面４０２と反対の第一の面４０１側へ屈曲した一端側屈曲部４０ｄを有する。一端側屈曲部４０ｄは、弾性変形により屈曲した部分である。本実施形態の導電性部材４０は、一端側屈曲部４０ｄから一端４０ａまでの部分が、同じ側である定着ベルト２０の回転方向下流側へ曲がっている。
また導電性部材４０は、対向部４０ｃの他端４０ｂ側が折り曲げられている。そして、導電性部材４０の対向部４０ｃを挟んで一端４０ａとは反対側の他端４０ｂ側の部分が、ステー２４の垂直部２４ａとヒータホルダ２３とによって図１１の左右方向に挟持されている。これにより、加圧ローラ２１の加圧力によって、導電性部材４０がステー２４とヒータホルダ２３との間に確実に挟持される。従って、導電性部材４０の他端４０ｂ側をステー２４に対して確実に位置決めすることができる。また導電性部材４０をステー２４に確実に接触させ、ステー２４を介して接地することができる。また、導電性部材４０をステー２４およびヒータホルダ２３に保持させることができる。またこれらの効果を、ネジなどの固定部材を設けることなく得ることができ、定着装置を小型化できる。また定着装置の熱容量を小さくして省エネルギー化できる。
ここで、導電性部材４０の対向部４０ｃに対して、第一対向面２４ｄおよび第二対向面２６ａが対向して配置されない場合には、導電性部材４０の部品のばらつきにより、自由端である一端４０ａ側の延在方向にばらつきが生じる。例えば部品の組み付け時に、導電性部材４０が図１１のように垂直に延在する場合もあれば、図１２（ａ）の点線部のようにステー２４側へ傾いたり、図１２（ｂ）の点線部のようにガイド部２６側へ傾いたりする場合もある。そして、このように導電性部材４０の姿勢や定着ベルト２０内面に対する接触位置がばらつくと、導電性部材４０の定着ベルト２０に対する接触状態が安定しなくなる。
しかし本実施形態では、上記のように第一対向面２４ｄが導電性部材４０に対向することにより、図１２（ａ）のように導電性部材４０が傾くことを規制し、導電性部材４０の対向部４０ｃを第一対向面２４ｄに沿って設けることができる。これにより、導電性部材４０の定着ベルト２０に対する接触位置や接触する姿勢のばらつきを抑制し、定着ベルト２０内面への接触状態を安定させることができる。
また、第一対向面２４ｄを設けて、導電性部材４０の対向部４０ｃを第一対向面２４ｄに沿って立ち上がる形状に維持することで、導電性部材４０と定着ベルト２０の内面との接触圧を確保でき、導電性部材４０の定着ベルト２０内面への接触状態を安定させることができる。つまり、導電性部材４０は、一端４０ａで定着ベルト２０の内面に接触し、ベルト回転方向である矢印Ｊ方向へ屈曲する。特に定着ベルト２０の回転時には、導電性部材４０の一端４０ａは、定着ベルト２０から矢印Ｊ方向の回転力を受ける。従って、導電性部材４０には、立ち上がる形状に維持された対向部４０ｃの中央側部分と一端４０ａとの間に、ベルト回転方向へ屈曲した一端側屈曲部４０ｄが形成される。この一端側屈曲部４０ｄによって生じる応力、つまり、一端側屈曲部４０ｄが弾性復帰しようとする力により、導電性部材４０の一端４０ａの定着ベルト２０の内面に対する接触圧力を確保できる。従って、導電性部材４０の定着ベルト２０内面への接触状態を安定させることができる。
以上のように導電性部材４０の定着ベルト２０内面に対する接触状態を安定させることにより、定着ニップＮに印加された交流電圧を、定着ベルト２０を介して接地側へ安定して逃がすことができる。従って、前述したバンディング画像を防止できる。定着ベルト２０に溜まった電荷を、ステー２４を介して接地側へ安定して逃がすことができる。従って、静電オフセットによる画像不良を防止できる。またこれらの効果を、導電性部材４０をネジなどの固定部材によって定着装置内の所定の部材に固定することなく得ることができる。従って、ネジなどの固定部材を配置するスペースを必要とせず、定着装置を小型化できる。また、定着装置の熱容量を小さくして省エネルギー化できる。
また本実施形態では、導電性部材４０の接触部である一端４０ａが、ステー２４の第一対向面２４ｄを越えた位置で定着ベルト２０に接触する。つまり、導電性部材４０の一端４０ａは、第一対向面２４ｄを挟んで、対向部４０ｃと反対側に配置される。この「第一対向面を挟んで反対側」とは、第一対向面２４ｄを延長した延長面Ｌ（図１１参照）を境界として、その一方側と他方側とに配置されることを言う。そして、「第一対向面を挟んで反対側」の「第一対向面」は、導電性部材４０の、一端側屈曲部４０ｄを挟んで一端４０ａと反対側の部分に対向する面のことであり、特に本実施形態では、一端側屈曲部４０ｄに隣接する部分を含む対向部４０ｃに対向する面のことである。このような配置により、導電性部材４０の定着ベルト２０内面に対する接触圧力を確保し、導電性部材４０の定着ベルト２０内面への接触状態を安定させることができる。
特に本実施形態では、導電性部材４０の一部がステー２４に当接し、当接部分よりも一端４０ａ側の部分が定着ベルト２０の回転方向の下流側へ屈曲している。つまり、導電性部材４０は、ステー２４に当接することで、定着ベルト２０の回転方向Ｊと反対側からステー２４によって支持される。そして、導電性部材４０のこの当接部分よりも一端４０ａ側、あるいは、当接部分を含む一端４０ａ側の部分が回転方向Ｊの下流側へ屈曲している。このように、導電性部材４０の定着ベルト２０の内面に接触する側を屈曲させることにより、前述のように導電性部材４０の定着ベルト２０内面に対する接触圧を確保し、その接触状態を安定させることができる。
また本実施形態では、第二対向面２６ａが導電性部材４０の接触側で導電性部材４０の対向部４０ｃに対向することにより、図１２（ｂ）のように導電性部材４０が傾くことを規制し、導電性部材４０の対向部４０ｃを第二対向面２６ａに沿って設けることができる。これにより、導電性部材４０の定着ベルト２０に対する接触位置や接触する姿勢のばらつきを抑制し、導電性部材４０の定着ベルト２０内面への接触状態を安定させることができる。このように、導電性部材４０に対して定着ベルト２０の回転方向の両側に対向する部材を設けることにより、導電性部材４０の対向部４０ｃを第一対向面２４ｄと第二対向面２６ａとの間に配置できる。従って、導電性部材４０の姿勢を特に安定させ、導電性部材４０の定着ベルト２０内面への接触状態を安定させることができる。なお、ここで言う導電性部材４０の傾きとは、図１１の上下方向の傾きのことであり、別の言い方をすると、導電性部材４０の厚み方向の傾き、あるいは、導電性部材４０が第一対向面２４ｄあるいは第二対向面２６ａに接触する方向の傾きのことである。
なお、本実施形態における導電性部材の一部が第一対向面や第二対向面に「沿って設けられる」とは、導電性部材が第一対向面や第二対向面に対して完全に平行である場合の他、多少の傾斜がある場合も含むものである。つまり、導電性部材の回転部材に対する接触位置や接触姿勢を安定させる程度に導電性部材の対向部の形状を規制できればよい。また、この「沿って設けられる」とは、導電性部材が第一対向面や第二対向面に近接して設けられる場合を指し、例えば導電性部材が傾斜しても第一対向面や第二対向面に接触しないほど離れた位置に導電性部材が配置される場合が含まれないのはもちろんである。
以上の説明では、組み付け時の導電性部材４０の部品ばらつきにより一端４０ａの側が図１２（ａ）や図１２（ｂ）のように傾く場合を例示したが、導電性部材４０の姿勢にばらつきが生じる場合はこれに限らない。一例として、定着装置９の各部材の組み付け後に導電性部材４０に所定の力が作用して一端４０ａに図１２（ａ）や図１２（ｂ）の方向の力が作用した場合でも、本実施形態の第一対向面２４ｄあるいは第二対向面２６ａにより、導電性部材４０の傾きを抑制し、導電性部材４０の定着ベルト２０内面に対する接触状態を安定させることができる。
特に本実施形態では、第一対向面２４ｄおよび第二対向面２６ａが、加圧ローラ２１の加圧方向と略平行な方向に延在する互いに平行な面である。これにより、特に導電性部材４０の対向部４０ｃを、第一対向面２４ｄおよび第二対向面２６ａの間で垂直に立ち上がる形状に維持することができ、導電性部材４０の定着ベルト２０内面への接触状態を特に安定させることができる。なお、必ずしも加圧方向と平行な方向である必要はない。また、ここでいう互いに平行な面とは、厳密に平行である必要はなく、多少の誤差があってもよい。これらの場合でも、対向部４０ｃを略垂直な方向に立ち上がる形状に維持できることはもちろんである。また、第一対向面２４ｄあるいは第二対向面２６ａのいずれか一方を、一方向に延在する平面部により構成してもよい。これにより、この平面部に沿って対向部４０ｃを立ち上がる形状に維持できる。また、この一方向に延在する平面部についても、厳密に一方である必要はなく、多少の傾きや凹凸などがあってもよい。
また、本実施形態ではステー２４と下流側のガイドリブ２６０との間に導電性部材４０を設ける場合を示したが、ステー２４と上流側のガイドリブ２６０との間に配置してもよい。この場合、導電性部材４０の対向部４０ｃが、第一対向部材である上流側のガイドリブ２６０の第一対向面、および、第二対向部材であるステー２４の第二対向面に対向する。
またこの導電性部材４０は、本実施形態のように、弾性層を有していない定着ベルト２０を有する定着装置９に適用することが好適である。このような定着ベルト２０は、弾性層を有する構成と比較するとその柔軟性が小さく、定着ベルト２０と導電性部材４０との安定した接触状態を形成することがより困難になる。このような定着装置９に上記導電性部材４０を適用することにより、導電性部材４０を定着ベルト２０に対して安定して接触させることができる。
また定着ベルト２０が非導電性の弾性層を有する場合には、この弾性層もヒータ２２の絶縁層と同じくコンデンサの役割をし、前述したバンディング画像が生じやすくなる。従って、定着ベルト２０が非導電性の弾性層を有さないことにより、バンディング画像の問題を抑制できる。
また、導電性部材４０のステー２４に対する取り付け方法の他の実施形態について、図１３～図１６を用いて説明する。
図１３に示すように、本実施形態では、ステー２４に、開口部としての係止孔２４ｃが設けられる。係止孔２４ｃは、ステー２４の第一対向面２４ｄの延在方向とは交差する方向へ延在する孔部であり、本実施形態では特に第一対向面２４ｄの延在方向である図１３の左右方向に垂直な上下方向に延在する。
導電性部材４０の他端４０ｂ側が屈曲され、係止孔２４ｃに挿入されることで、導電性部材４０がステー２４に取り付けられる。ただし、係止孔を設ける部材はステーに限らない。
図１４に示すように、本実施形態の導電性部材４０は、長手方向のガイドリブ２６０に対向する位置に配置される。
図１５に示すように、導電性部材４０は、他端４０ｂよりも一端４０ａ側に、導電性部材４０のその他の部分よりも幅の狭い幅狭部４０ｊを有する。導電性部材４０を弾性変形させることにより、導電性部材４０をその他端４０ｂ側からステー２４の係止孔２４ｃに挿入する。これにより、図１６に示すように、幅狭部４０ｊが係止孔２４ｃ内に配置され、導電性部材４０の他端４０ｂ側が係止孔２４ｃに係止される。これにより、導電性部材４０の他端４０ｂ側をステー２４に対して確実に位置決めすることができる。また、ネジなどの固定部材を必要とせずにこれらの効果を得ることができる。
そして、図１６の導電性部材４０の一端４０ａ側を図１３のように折り曲げて他端側屈曲部４０ｆを形成し、対向部４０ｃを第一対向面２４ｄと第二対向面２６０ｃとの間に配置する。
本実施形態においても、導電性部材４０の対向部４０ｃが、ステー２４の第一対向面２４ｄ、および、第二対向部材である下流側のガイドリブ２６０の第二対向面２６０ｃに対向し、これらの面に沿って設けられる。これにより、前述の実施形態と同様、導電性部材４０と定着ベルト２０との接触状態を安定させることができる。またこのような効果を、導電性部材４０をネジなどの固定部材によって定着装置内の所定の部材に固定することなく得ることができる。従って、ネジなどの固定部材を配置するスペースを必要とせず、定着装置を小型化できる。また、定着装置の熱容量を小さくして省エネルギー化できる。
特に本実施形態では、導電性部材４０の他端４０ｂ側を係止孔２４ｃに挿入するために、弾性変形による他端側屈曲部４０ｆが形成されている。他端側屈曲部４０ｆは、導電性部材４０の定着ベルト２０に接触する側の面とは反対の面側へ屈曲した部分である。別の言い方をすると、他端側屈曲部４０ｆは、一端４０ａの位置における定着ベルト２０の回転方向の下流側へ屈曲した部分である。他端側屈曲部４０ｆは、対向部４０ｃを挟んで、導電性部材４０の一端４０ａとは反対側に設けられる。
仮に導電性部材４０の接触側に第二対向面２６０ｃが配置されない場合には、導電性部材４０が係止孔２４ｃに対する差し込み方向に沿ってその逆方向へ延在しやすい。例えば図１３の点線で示す方向へ導電性部材４０が延在するなど、導電性部材４０が係止孔２４ｃに対してどのように差し込まれるかにより、その延在方向にもばらつきが生じる。これに対して、本実施形態のように第二対向面２６０ｃを設けることにより、対向部４０ｃの接触側への傾きを規制し、対向部４０ｃを第二対向面２６０ｃに沿って設けることができる。これにより、導電性部材４０と定着ベルト２０との接触状態を安定させることができる。また、ステー２４の第一対向面２４ｄが対向部４０ｃに対向することにより、導電性部材４０のステー２４側への傾きを規制し、導電性部材４０と定着ベルト２０との接触状態を安定させることができる。
また、図１７に示すように、導電性部材４０の定着ベルト２０に接触する一端４０ａは、定着ベルト２０の長手方向中央位置Ｄに対向する位置、あるいはその近傍に設けることが好ましい。導電性部材４０が定着ベルト２０に接触する位置では、定着ベルト２０と導電性部材４０との間に摺動抵抗が生じる。従って、定着ベルト２０の長手方向のいずれか一方側にのみ導電性部材４０を配置すると、長手方向の中央部に対する一方側と他方側とでの摺動抵抗の偏差が生じ、定着ベルト２０の片寄りが生じてしまう。これにより、定着ベルト２０の破損の原因となってしまう。従って、本実施形態のように導電性部材４０を配置することにより、定着ベルト２０の片寄りによる定着ベルト２０の破損を防止できる。また図１８に示すように、導電性部材４０が複数配置される場合には、定着ベルト２０の一方側と他方側とで、それぞれの導電性部材４０の定着ベルト２０内面に接触する位置を、長手方向中央位置Ｄに対して略対称の位置、特に定着ベルト２０の一方側と他方側の端部に対向する位置に導電性部材４０を設けることが好ましい。これにより、定着ベルト２０の片寄りによる定着ベルト２０の破損を防止できる。ただし、導電性部材４０の長手方向の配置はこれらに限るものではない。
また図１９に示すように、ガイドリブ２６０に、導電性部材４０を差し込む差込孔２６０ｂを設けてもよい。本実施形態では、導電性部材４０の対向部４０ｃが、差込孔２６０ｂを形成する側壁部である第一対向面２６０ｂ１、第二対向面２６０ｂ２に対向する。つまり本実施形態のガイドリブ２６０は、本発明の第一対向部材であり、第二対向部材でもある。
ただしこのように差込孔を有する部材を設ける場合には、この部材を導電性部材により構成し、この部材を接地する。あるいは、差込孔の内周面を導電性部材により構成し、この部分を接地してもよいし、この部分を、ステーを介して接地してもよい。
導電性部材４０は、前述の実施形態と同様、第一対向面２６０ｂ１に対向することにより、対向部４０ｃが第一対向面２６０ｂ１に沿って設けられる。これにより、導電性部材４０の定着ベルト２０内面との接触状態を安定させることができる。また、導電性部材４０は、前述の実施形態と同様、第二対向面２６０ｂ２に対向することにより、対向部４０ｃが第二対向面２６０ｂ２に沿って設けられる。これにより、導電性部材４０の定着ベルト２０内面との接触状態を安定させることができる。またこれらの効果を、導電性部材４０をネジなどの固定部材によって定着装置内の所定の部材に固定することなく得ることができる。従って、ネジなどの固定部材を配置するスペースを必要とせず、定着装置を小型化できる。また、定着装置の熱容量を小さくして省エネルギー化できる。
本実施形態では、例えば差込孔２６０ｂを奥側に向かって幅狭になる形状とすることで、導電性部材４０の他端側を差込孔２６０ｂに差し込んで保持させることができる。また、差込孔２６０ｂを設ける部材はガイドリブに限らず、ガイドリブを有していないヒータホルダや差込孔を設けるための専用の部材であってもよい。
また、導電性部材４０の対向部４０ｃの延在方向は上記の実施形態に限らない。例えば図２０に示す実施形態では、対向部４０ｃが図２０の上下方向に延在する。導電性部材４０は、ステー２４とヒータホルダ２３とによって挟持される。より具体的には、導電性部材４０の対向部４０ｃが、ステー２４の第一対向面２４ｅとヒータホルダ２３の第二対向面２３ｅとに対向され、かつ、これらの面によって挟持される。これにより、対向部４０ｃが第一対向面２４ｅあるいは第二対向面２３ｅに沿って設けられる。このような構成により、本実施形態でも、導電性部材４０と定着ベルト２０の内面との接触状態を安定させることができる。
以上の、図１１，図１３、図１９，図２０の実施形態においても、導電性部材の接触部に前述の限定部を設けることにより、接触部が回転部材の内面に接触する範囲を限定できる。従って、導電性部材による潤滑剤の掻き取りを抑制できる。
次に、上記の定着装置に設けられたヒータのより詳細な構成について、図２１を用いて説明する。図２１は、本実施形態に係るヒータの平面図である。
図２１に示すように、板状の基材３０の表面には、複数（４つ）の抵抗発熱体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。ただし、抵抗発熱体３１の数は本実施形態に限らない。以下、給電線３３Ａ、３３Ｂを給電線３３、第１電極部３４Ａあるいは第２電極部３４Ｂを電極部３４とも称する。
なお、図２の紙面に直交する方向であるヒータ２２等の長手方向は、本実施形態では、図２１に示すように、複数の抵抗発熱体３１の配列方向Ｘでもある。以下、この方向を単に配列方向とも呼ぶ。また、配列方向に交差する方向、特に本実施形態では垂直な方向で、基材３０の厚み方向と異なる方向である図２１の上下方向Ｙを複数の抵抗発熱体３１の配列方向に交差する方向、あるいは、単に配列交差方向とも呼ぶ。配列交差方向Ｙは、基材３０の抵抗発熱体３１を設けた面に沿う方向であり、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。
複数の抵抗発熱体３１によって、配列方向に複数に分割された発熱部３５が構成されている。各抵抗発熱体３１は、一対の電極部３４Ａ、３４Ｂに対して、給電線３３Ａ，３３Ｂを介して電気的に並列に接続されている。一対の電極部３４Ａ、３４Ｂは基材３０の配列方向一方側端部である図２１の左端に設けられる。給電線３３Ａ，３３Ｂは、抵抗発熱体３１よりも抵抗値の小さい導体で構成されている。互いに隣り合う抵抗発熱体３１同士の隙間は、抵抗発熱体３１間の絶縁性を確保する観点から、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．４ｍｍ以上がさらに好ましい。また、互いに隣り合う抵抗発熱体３１同士の隙間は、大きすぎると、その隙間の部分で温度低下が生じやすくなる。このため、配列方向に渡る温度ムラを抑制する観点から、上記隙間は５ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がさらに好ましい。
抵抗発熱体３１は、ＰＴＣ（正の温度抵抗係数）特性を有する材料で構成されており、温度が上昇すると抵抗値が上昇してヒータ出力が低下する特徴がある。
抵抗発熱体３１がＰＴＣ特性を有すること、および、配列方向に分割された発熱部３５の構成により、小サイズ用紙を通紙時の定着ベルト２０の過昇温を防止できる。つまり、発熱部３５の全体幅よりも幅の小さい用紙を通紙した場合、紙幅より外側の領域では用紙によって定着ベルト２０の熱が奪われないため、その部分に相当する抵抗発熱体３１の温度が上昇する。抵抗発熱体３１にかかる電圧は一定なので、紙幅より外側の抵抗発熱体３１の温度が上昇すると、その抵抗値が上昇する。これにより、ヒータの出力、つまり発熱量が相対的に低下し、端部温度上昇が抑制される。また、複数の抵抗発熱体３１が電気的に並列接続されることで、印刷スピードを維持したまま非通紙部温度上昇を抑制できる。なお、発熱部３５を構成する発熱体は、ＰＴＣ特性を有する抵抗発熱体以外のものであってもよい。また、抵抗発熱体は、ヒータ２２の配列交差方向に複数列に配置されていてもよい。
このように、抵抗発熱体３１を配列方向に分割することで、上記端部温度上昇を抑制し、定着ベルト２０の配列方向の温度ムラを抑制できる。定着ベルト２０の剛性は、その温度によって変化するため、配列方向に温度ムラの小さい定着ベルト２０の方が、前述の導電性部材４０との安定した接触性を確保する上で有利である。従って、本実施形態の配列方向に分割した抵抗発熱体３１の構成を採用することにより、また後述する第１高熱伝導部材２８や第２高熱伝導部材３６を配置する構成を採用することにより、導電性部材４０を定着ベルト２０に対して安定して接触させることができ、好ましい。また、ネジなどの固定部材を設けずに導電性部材４０を配置する場合にも導電性部材４０を定着ベルト２０に対して安定して接触させる観点で有利である。
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することができる。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（ＲｕＯ２）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、配列交差方向の幅８ｍｍ、配列方向の幅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。
図２２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２２に示すように、本実施形態では、各抵抗発熱体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。各抵抗発熱体３１への供給電力量は、サーミスタ２５の検知温度に基づいて制御部２２０がトライアック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。
本実施形態では、サーミスタ２５が、最小通紙幅内であるヒータ２２の配列方向中央領域と、ヒータ２２の配列方向一端部側とに、それぞれ配置されている。さらに、ヒータ２２の配列方向一端部側には、抵抗発熱体３１の温度が所定温度以上となった場合に、抵抗発熱体３１への電力供給を遮断する電力遮断手段としてのサーモスタット２７が配置されている。サーミスタ２５およびサーモスタット２７は、第１高熱伝導部材２８に接触してその温度を検知する。
本実施形態では、第１電極部３４Ａおよび第２電極部３４Ｂが配列方向の同じ側に設けられるが、それぞれ異なる側に設けられていてもよい。また抵抗発熱体３１は、本実施形態の形状に限らない。例えば図２３に示すように、抵抗発熱体３１は長方形状であってもよいし、図２４に示すように、抵抗発熱体３１が線状部からなり、この線状部を折り返して略平行四辺形状をなす構成であってもよい。また図２３に示すように、ブロック状の抵抗発熱体３１の部分から給電線３３の側に伸びる部分（配列交差方向に伸びる部分）は、抵抗発熱体３１の一部であってもよいし、給電線３３と同じ材料により構成されていてもよい。
図２５は定着ベルト２０の配列方向の温度分布を示す図である。（ａ）図がヒータ２２の配置を示す図である。（ｂ）図は縦軸が定着ベルト２０の温度Ｔを示し、横軸が定着ベルト２０の配列方向の各位置を表している。
図２５（ａ）および図２５（ｂ）に示すように、ヒータ２２に設けられる複数の抵抗発熱体３１は配列方向に分割されており、抵抗発熱体３１同士の分割領域Ｂが形成される。別の言い方をすると、ヒータ２２に設けられる複数の抵抗発熱体３１は間隔Ｂを設けて配置される。以下、分割領域としての範囲Ｂを間隔Ｂと呼ぶ。間隔Ｂでは、抵抗発熱体３１が占める面積がその他の部分よりも小さくなり、発熱量が小さくなる。これにより、間隔Ｂにおける定着ベルト２０の温度がその他の部分よりも小さくなり、定着ベルト２０の配列方向の温度ムラの原因となる。また、分割領域である間隔Ｂの周辺の領域を含む拡大分割領域Ｃ（以下、単に領域Ｃと呼ぶ）においても、ヒータ２２や定着ベルト２０の温度が小さくなる。なお、ヒータ２２の温度も、同様に間隔Ｂでの温度が小さくなる。ここで、図２５（ａ）の拡大図に示すように、間隔Ｂは、ヒータ２２の主たる発熱部分である抵抗発熱体３１が配列方向に分割された部分全体を含む配列方向領域を意味する。また、間隔Ｂに加えて、抵抗発熱体３１の接続部３１１に対応する範囲を含む領域を領域Ｃとする。この接続部３１１は、抵抗発熱体３１のうち、配列交差方向に延在し、各給電線３３Ａ、３３Ｂに接続される部分を指す。
図２６に示すように、図２３に示した長方形状の抵抗発熱体３１を有するヒータ２２においても、間隔Ｂの温度がその他の部分よりも小さくなる。また図２７に示す形状の抵抗発熱体３１を有するヒータ２２においても、間隔Ｂの温度がその他の部分よりも小さくなる。さらに、図２８に示すように、図２４に示す形状の抵抗発熱体３１を有するヒータ２２においても、間隔Ｂの温度がその他の部分よりも小さくなる。ただし、図２５や図２７、図２８のように、隣り合う抵抗発熱体３１同士を配列方向にオーバーラップさせることで、間隔Ｂのその他の部分に対する温度落ち込みを抑制できる。
本実施形態では、上記の間隔における温度落ち込みを抑制して、定着ベルト２０の配列方向の温度ムラを抑制するために、前述した第１高熱伝導部材２８を設けている。以下、第１高熱伝導部材２８についてより詳細に説明する。
図２に示すように、第１高熱伝導部材２８は、図２の左右方向において、ヒータ２２とステー２４との間に配置され、特にヒータ２２とヒータホルダ２３との間に挟まれる。つまり第１高熱伝導部材２８は、一方の面を基材３０の裏面に当接させ、他方の面をヒータホルダ２３に当接させる。
ステー２４は、ヒータ２２などの厚み方向に延在する二つの垂直部２４ａの当接面を直接ヒータホルダ２３に当接させ、あるいは、導電性部材４０を介してヒータホルダ２３に当接させ、ヒータホルダ２３、第１高熱伝導部材２８、ヒータ２２を支持する。配列交差方向（図２の上下方向）において、当接面は抵抗発熱体３１が設けられる範囲よりも外側に設けられる。これにより、ヒータ２２からステー２４への伝熱を抑制でき、ヒータ２２が定着ベルト２０を効率よく加熱できる。
図２９に示すように、第１高熱伝導部材２８は、その厚みが０．３ｍｍ、配列方向の長さが２２２ｍｍ、配列交差方向の幅が１０ｍｍの板材により構成される。本実施形態では第１高熱伝導部材２８は単一の板材により構成されるが、複数の部材からなってもよい。なお、図２９では図２のガイド部２６やガイドリブ２６０の記載を省略している。
第１高熱伝導部材２８は、ヒータホルダ２３の凹部２３ｂに嵌め込まれ、その上からヒータ２２が取り付けられることで、ヒータホルダ２３とヒータ２２とに挟み込まれて保持される。本実施形態では、第１高熱伝導部材２８の配列方向の幅がヒータ２２の配列方向の幅と略同じに設けられる。第１高熱伝導部材２８およびヒータ２２は、凹部２３ｂを形成する配列方向の両側壁（配列方向規制部）２３ｂ１により、配列方向の移動を規制される。このように、第１高熱伝導部材２８の定着装置９内での配列方向の位置ズレを規制することで、配列方向の狙いの範囲に対して熱伝導効率を向上させることができる。また、第１高熱伝導部材２８およびヒータ２２は、凹部２３ｂを形成する配列交差方向の両側壁（配列交差方向規制部）２３ｂ２により、配列交差方向の移動を規制される。
第１高熱伝導部材２８を設ける配列方向の範囲は上記に限らない。例えば図３０に示すように、配列方向の発熱部３５に対応する範囲のみに第１高熱伝導部材２８を設けてもよい（図３０のハッチング部参照）。また、図３１に示すように、配列方向の間隔Ｂに対応する位置で、その全域のみに第１高熱伝導部材２８を設けることもできる。なお、図３１では便宜上、抵抗発熱体３１と第１高熱伝導部材２８を図３１の上下方向にずらして示しているが、両者は配列交差方向のほぼ同じ位置に配置される。ただし、これに限るものではなく、第１高熱伝導部材２８が抵抗発熱体３１の配列交差方向の一部に設けられていたり、後述の図３２のように配列交差方向の全体を覆うようにして設けられていてもよい。
さらに、図３２に示すように、第１高熱伝導部材２８を、配列方向の間隔Ｂに対応する位置に加えて、その間隔Ｂを間にはさむ両側の抵抗発熱体３１にまたがって設けることもできる。この、両側の抵抗発熱体３１にまたがって設ける、とは、第１高熱伝導部材２８が両側の抵抗発熱体３１と配列方向の位置が少なくとも一部重なることを言う。なお、ヒータ２２の全ての間隔Ｂに対応して第１高熱伝導部材２８を設けてもよいし、例えば図３２のように間隔Ｂの１箇所に対応する位置にだけ第１高熱伝導部材２８を設けるように、一部の間隔Ｂに対応する位置にだけ第１高熱伝導部材２８を設けてもよい。ここで、配列方向の間隔Ｂに対応する位置に設ける、とは、間隔Ｂと配列方向に少なくともその一部が重なることを言う。
加圧ローラ２１の加圧力により、第１高熱伝導部材２８はヒータ２２とヒータホルダ２３との間に挟み込まれてこれらの部材に密着する。第１高熱伝導部材２８がヒータ２２に接触することにより、ヒータ２２の配列方向の熱伝導効率が向上する。そして、第１高熱伝導部材２８が、配列方向において、ヒータ２２の間隔Ｂに対応する位置に設けられることで、間隔Ｂにおける熱伝導効率を向上させることができる。これにより、配列方向の間隔Ｂの領域へ伝達される熱量を増やし、配列方向の間隔Ｂの領域における温度を上昇させることができる。従って、ヒータ２２の配列方向の温度ムラを抑制できる。これにより、定着ベルト２０の配列方向の温度ムラを抑制できる。従って、用紙に定着される画像の定着ムラや光沢ムラを抑制できる。あるいは、間隔Ｂの領域において十分な定着性能を確保するために、ヒータ２２による余分な加熱をする必要が無くなり、定着装置９の省エネ化を実現できる。また、配列方向の発熱部３５全域にわたって第１高熱伝導部材２８を設けることにより、ヒータ２２による主な加熱領域、つまり、通紙される用紙の画像形成領域の全域において、ヒータ２２の伝熱効率を向上させ、ヒータ２２ひいては定着ベルト２０の配列方向の温度ムラを抑制できる。
特に本実施形態では、上記の第１高熱伝導部材２８の構成と前述したＰＴＣ特性を有する抵抗発熱体３１との組み合わせにより、小サイズ用紙通紙時の非通紙領域による過昇温を効果的に抑制できる。つまり、ＰＴＣ特性により非通紙領域における抵抗発熱体３１の発熱量を抑制すると共に、温度が上昇した非通紙部の熱量を通紙部の側へ効率的に伝達することができ、非通紙領域による過昇温を効果的に抑制できる。
また間隔Ｂの周辺においても、間隔Ｂの発熱量が小さいことによりその温度が小さくなるため、第１高熱伝導部材２８を配置することが好ましい。例えば本実施形態では、領域Ｃ（図２６参照）に対応する位置に第１高熱伝導部材２８を設けることにより、間隔Ｂおよびその周辺における配列方向の熱伝達効率を特に向上させ、ヒータ２２の配列方向の温度ムラをより抑制できる。特に本実施形態では、配列方向において、発熱部３５の全域にわたって第１高熱伝導部材２８が設けられる。これにより、ヒータ２２（定着ベルト２０）の配列方向の温度ムラをより抑制できる。
次に、定着装置の異なる実施形態について説明する。
図３３に示すように、本実施形態の定着装置９は、ヒータホルダ２３と第１高熱伝導部材２８との間に第２高熱伝導部材３６を有する。第２高熱伝導部材３６は、ヒータホルダ２３やステー２４、第１高熱伝導部材２８等の部材の積層方向である図３３の左右方向において、第１高熱伝導部材２８と異なる位置に設けられる。より詳しくは、第２高熱伝導部材３６は第１高熱伝導部材２８に重ね合わせされて設けられる。なお、図３３は図２とは異なり、配列方向のサーミスタ２５が配置されていない断面を示している。つまり、図３３では第２高熱伝導部材３６が配置された断面を示している。
第２高熱伝導部材３６は基材３０よりも熱伝導率の高い部材、例えばグラフェンやグラファイトにより構成される。本実施形態では、第２高熱伝導部材３６は厚み１ｍｍのグラファイトシートにより形成される。ただし、第２高熱伝導部材３６をアルミニウムや銅、銀などの板材により形成してもよい。
図３４に示すように、配列方向に部分的に設けられた各第２高熱伝導部材３６が、配列方向に複数配置される。ヒータホルダ２３の凹部２３ｂの第２高熱伝導部材３６が設けられる部分は、その他の部分よりもその深さが一段深く設けられている。第２高熱伝導部材３６は、その配列方向の両側で、ヒータホルダ２３との間に隙間が設けられる。これにより、第２高熱伝導部材３６の配列方向両端からのヒータホルダ２３への伝熱を抑制し、ヒータ２２が定着ベルト２０を効率的に加熱できる。なお、図３４では図２のガイド部２６の記載を省略している。
図３５に示すように、第２高熱伝導部材３６（ハッチング部参照）は、配列方向において、間隔Ｂに対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体３１の少なくとも一部に重なる位置に設けられ、特に本実施形態では、間隔Ｂ全域にわたって設けられる。ただし図３５および後述の図３９では、第１高熱伝導部材２８が、配列方向の発熱部３５に対応する領域のみに設けられる場合を示しているが、前述のようにこれに限らない。
本実施形態のように、第１高熱伝導部材２８に加えて、配列方向の間隔Ｂに対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体３１の少なくとも一部に重なる位置に第２高熱伝導部材３６を設けることで、間隔Ｂにおける配列方向の熱伝達効率を特に向上させ、ヒータ２２の配列方向の温度ムラをより抑制できる。また、最も好ましくは、図３６に示すように、間隔Ｂに対応する位置でその全域にのみ第１高熱伝導部材２８および第２高熱伝導部材３６を設ける。これにより、間隔Ｂに対応する位置で、その他の領域と比較して特に熱伝達効率を向上させることができる。なお、図３６では便宜上、抵抗発熱体３１と第１高熱伝導部材２８そして第２高熱伝導部材３６を、図３６の上下方向にそれぞれずらして示しているが、これらは配列交差方向のほぼ同じ位置に配置される。ただし、これに限るものではなく、第１高熱伝導部材２８や第２高熱伝導部材３６が、抵抗発熱体３１の配列交差方向の一部に設けられていてもよい。
上記と異なる本発明の一実施形態では、第１高熱伝導部材２８および第２高熱伝導部材３６が上記グラフェンシートにより構成される。これにより、グラフェンの面に沿う所定の方向、つまり、厚み方向ではなく配列方向に熱伝導率の高い第１高熱伝導部材２８および第２高熱伝導部材３６を形成できる。従って、ヒータ２２や定着ベルト２０の配列方向の温度ムラを効果的に抑制できる。
グラフェンは薄片状の粉体である。グラフェンは、図３７に示すように、炭素原子の平面状の六角形格子構造からなる。グラフェンシートとは、シート状のグラフェンであり、通常、単層である。炭素の単一層に不純物を含んでいてもよい。またグラフェンはフラーレン構造を有したものであってもよい。フラーレン構造は、一般的に、同数の炭素原子が５員環および６員環でかご状に縮環した多環体を形成してなる化合物として認識されており、例えば、Ｃ60、Ｃ70およびＣ80フラーレン又は３配位の炭素原子を有する他の閉じたかご状構造である。
グラフェンシートは、人工物であり、例えば化学気相蒸着（ＣＶＤ）法で作製されうる。
グラフェンシートには市販品を用いることができる。グラフェンシートの大きさ、厚み、あるいは後述するグラファイトシートの層数などは、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定される。
また、グラフェンを多層化したグラファイトは大きな熱伝導異方性を持つ。グラファイトは、図３８に示すように、炭素原子の縮合六員環層面が平面状に広がった層を有し、この層が何重にも重なった結晶構造を有する。この結晶構造における炭素原子間は、層内での隣接する炭素原子同士は共有結合をなし、層間の炭素原子同士はファン・デル・ワールス結合をなす。そして、共有結合はファン・デル・ワールス結合に比べてその結合力が大きく、層内での結合と層間での結合とでは大きな異方性を持つ。つまり、第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６をグラファイトにより構成することで、第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６における配列方向の伝熱効率が厚み方向（つまり、部材の積層方向）に比べて大きくなり、ヒータホルダ２３への伝熱を抑制できる。従って、ヒータ２２の配列方向の温度ムラを効率よく抑制するとともに、ヒータホルダ２３側へ流出する熱を最小限に抑えることができる。また第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６をグラファイトにより構成することで、７００度程度まで酸化しない優れた耐熱性を第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６に持たせることができる。
グラファイトシートの物性や寸法は、第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６に求められる機能に応じて適宜変更できる。例えば、高純度のグラファイトあるいは単結晶グラファイトを用いる、あるいは、グラファイトシートの厚みを大きくすることで、その熱伝導の異方性を高めることができる。また、定着装置９を高速化するために、厚みの小さいグラファイトシートを用いて定着装置９の熱容量を小さくしてもよい。また、定着ニップＮやヒータ２２の幅が大きい場合には、それに合わせて第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６の配列方向の幅を大きくしてもよい。
機械的強度を高める観点から、グラファイトシートの層数は１１以上であることが好ましい。またグラファイトシートは部分的に単層と多層の部分とを含んでいてもよい。
第２高熱伝導部材３６は、配列方向において、間隔Ｂ（さらに領域Ｃ）に対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体３１の少なくとも一部に重なる位置に設けられればよく、図３５の配置に限らない。例えば、図３９に示すように、第２高熱伝導部材３６Ａは、配列交差方向において、基材３０よりも配列交差方向の両側へ飛び出して設けられる。また第２高熱伝導部材３６Ｂは、配列交差方向において、抵抗発熱体３１が設けられる範囲に設けられる。第２高熱伝導部材３６Ｃは、間隔Ｂの一部に設けられる。
また、図４０に示すように、本実施形態では、第１高熱伝導部材２８とヒータホルダ２３との間に、厚み方向である図４０の左右方向の隙間を設ける。つまり、ヒータホルダ２３のヒータ２２、第１高熱伝導部材２８、そして第２高熱伝導部材３６を配置するための凹部２３ｂ（図３４参照）の一部領域に、凹部２３ｂの深さをその他の第１高熱伝導部材２８を受ける部分よりも深くする断熱層としての逃げ部２３ｃを設ける。この一部領域は、配列方向の第２高熱伝導部材３６が設けられた部分以外の部分の一部または全部で、配列交差方向の一部領域である。これにより、ヒータホルダ２３と第１高熱伝導部材２８との接触面積を最小限にとどめることができる。従って、第１高熱伝導部材２８からヒータホルダ２３への伝熱を抑制し、ヒータ２２が定着ベルト２０を効率的に加熱できる。なお、配列方向の第２高熱伝導部材３６が設けられる断面では、前述の実施形態の図３３のように、第２高熱伝導部材３６がヒータホルダ２３に当接する。
また、特に本実施形態では、配列交差方向である図４０の上下方向において、抵抗発熱体３１が設けられた範囲全域にわたって逃げ部２３ｃが設けられる。これにより、特に第１高熱伝導部材２８からヒータホルダ２３への伝熱を抑制し、ヒータ２２が定着ベルト２０を効率的に加熱できる。なお、断熱層として、逃げ部２３ｃのように空間を設ける構成の他、ヒータホルダ２３よりも熱伝導率の低い断熱部材を設ける構成であってもよい。
さらに、以上の説明では、第２高熱伝導部材３６を第１高熱伝導部材２８とは異なる部材として設けたが、これに限らない。例えば、第１高熱伝導部材２８の間隔Ｂに対応する部分を、その他の部分よりも厚みを設けてもよい。
以上の図３３あるいは図４０の実施形態においても、導電性部材の接触部に前述の限定部を設けることにより、接触部が回転部材の内面に接触する範囲を限定できる。従って、導電性部材による潤滑剤の掻き取りを抑制できる。また導電性部材４０をステー２４の第一対向面２４ｄに対向させることにより、あるいは、ガイド部２６の第二対向面２６ａに対向させることにより、前述の実施形態と同様、導電性部材４０の定着ベルト２０内面に対する接触状態を安定させることができる。またこれらの効果を、導電性部材４０をネジなどの固定部材によって定着装置内の所定の部材に固定することなく得ることができる。従って、ネジなどの固定部材を配置するスペースを必要とせず、定着装置を小型化できる。また、定着装置の熱容量を小さくして省エネルギー化できる。
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。
また、本発明は、前述の定着装置のほか、図４１～図４３に示すような定着装置にも適用可能である。以下、図４１～図４３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４１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８４が配置されている。押圧ローラ８４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８４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８５が配置されている。ニップ形成部材８５は、ステー２４によって支持されている。ニップ形成部材８５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。
ニップ形成部材８５の上流側および下流側にガイドリブ２６０が設けられる。そして、導電性部材４０が、上流側のガイドリブ２６０とステー２４との間に設けられる。より具体的には、導電性部材４０の対向部４０ｃは、本実施形態の第一対向部材である上流側のガイドリブ２６０の第一対向面２６０ｄ、および、第二対向部材であるステー２４の第二対向面２４ｆに対向して設けられる。また、対向部４０ｃは第一対向面２６０ｄおよび第二対向面２４ｆに沿って設けられる。導電性部材４０は、その一端４０ａが、回転部材としての定着ベルト２０の内面に接触する。
次に、図４２に示す定着装置９では、前述の押圧ローラ８４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４１に示す定着装置９と同じ構成である。
最後に、図４３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、定着部材である定着ローラ９３、対向加圧部材である加圧アセンブリ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、第１高熱伝導部材２８、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。定着ローラ９３は、回転部材としての加熱ベルト１２０に対向して回転する対向回転部材である。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。図４３の矢印Ｊは加圧ベルトの回転方向である。
ニップ形成部材９５の上流側および下流側には、ガイドリブ２６１が設けられる。ガイドリブ２６１は配列方向に複数設けられ、略扇型に形成される。ガイドリブ２６１は、加圧ベルト９７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２６１ａを有する。
導電性部材４０が、ステー９６と下流側のガイドリブ２６１との間に設けられる。より具体的には、導電性部材４０の対向部４０ｃは、本実施形態の第一対向部材であるステー９６の第一対向面９６ａ、および、第二対向部材である下流側のガイドリブ２６１の第二対向面２６１ｂに対向して設けられる。また導電性部材４０の対向部４０ｃは、第一対向面９６ａおよび第二対向面２６１ｂに沿って設けられる。導電性部材４０は、その一端４０ａが、回転部材としての加圧ベルト９７の内面に接触する。なお、定着ローラ９３の表層および加熱ベルト１２０が導電性材料により形成される場合には、図１１の実施形態と同様、ステー２４の第一対向面と上流側のガイドリブ２６０の第二対向面に対向するように、導電性部材４０を配置してもよい。この場合、導電性部材４０は、その一端が、回転部材としての加熱ベルト１２０の内面に接触する。
以上の図４１～図４３の定着装置においても、導電性部材の接触部に前述の限定部を設けることにより、接触部が回転部材の内面に接触する範囲を限定できる。従って、導電性部材による潤滑剤の掻き取りを抑制できる。
以上の図４１～図４３の定着装置のように導電性部材４０を配置することにより、導電性部材４０と定着ベルト２０の内面（あるいは、加圧ベルト９７の内面）とを安定して接触させることができる。従って、定着ベルト２０あるいは加圧ベルト９７を適切に除電できる。またこれらの効果を、導電性部材４０をネジなどの固定部材によって定着装置内の所定の部材に固定することなく得ることができる。従って、ネジなどの固定部材を配置するスペースを必要とせず、定着装置を小型化できる。また、定着装置の熱容量を小さくして省エネルギー化できる。
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、導電性部材による潤滑剤の掻き取りを抑制できる。
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。
例えば図４４に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、感光体ドラムなどからなる画像形成手段５０と、一対のタイミングローラ１５等からなる用紙搬送部と、給紙装置７と、定着装置９と、排紙装置１０と、読取部５１と、を備える。給紙装置７は複数の給紙トレイを備え、それぞれの給紙トレイが異なるサイズの用紙を収容する。
読取部５１は原稿Ｑの画像を読み取る。読取部５１は、読み取った画像から画像データを生成する。給紙装置７は、複数の用紙Ｐを収容し、搬送路へ用紙Ｐを送り出す。タイミングローラ１５は搬送路上の用紙Ｐを画像形成手段５０へ搬送する。
画像形成手段５０は、用紙Ｐにトナー像を形成する。具体的には、画像形成手段５０は、感光体ドラムと、帯電ローラと、露光装置と、現像装置と、補給装置と、転写ローラと、クリーニング装置と、除電装置とを含む。トナー像は、例えば、原稿Ｑの画像を示す。定着装置９は、トナー像を加熱および加圧して、用紙Ｐにトナー像を定着させる。トナー像の定着された用紙Ｐは、搬送ローラなどにより排紙装置１０へ搬送される。排紙装置１０は、画像形成装置１００の外部に用紙Ｐを排出する。
次に、本実施形態の定着装置９について説明する。前述の実施形態の定着装置と共通する構成については、適宜その記載を省略する。
図４５に示すように、定着装置９は、定着ベルト２０と、加圧ローラ２１と、ヒータ２２と、ヒータホルダ２３と、ステー２４と、サーミスタ２５と、第１高熱伝導部材２８、導電性部材４０等を備える。
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。定着ニップＮのニップ幅は１０ｍｍ、定着装置９の線速は２４０ｍｍ／ｓである。
定着ベルト２０はポリイミドの基体と離型層とを備え、弾性層を有していない。離型層は、例えばフッ素樹脂からなる耐熱性のフィルム材からなる。定着ベルト２０の外径は約２４ｍｍである。
加圧ローラ２１は、芯金２１ａと弾性層２１ｂと離型層２１ｃとを含む。加圧ローラ２１の外径は２４～３０ｍｍで形成され、弾性層２１ｂの厚みは３～４ｍｍで形成される。
ヒータ２２は、基材と、断熱層と、抵抗発熱体などを含む導体層と、絶縁層とを含み、全体の厚みが１ｍｍで形成される。また、ヒータ２２の配列交差方向の幅Ｙは１３ｍｍである。
導電性部材４０が、ステー２４と下流側のガイドリブ２６０との間に設けられる。より具体的には、導電性部材４０の対向部４０ｃは、第一対向部材としてのステー２４の第一対向面２４ｄ、および、第二対向部材としての下流側のガイドリブ２６０の第二対向面２６０ｃに対向して設けられる。導電性部材４０は、その一端４０ａが、回転部材としての定着ベルト２０の内面に接触する。
図４６に示すように、ヒータ２２の導体層は、複数の抵抗発熱体３１と、給電線３３と、電極部３４Ａ～３４Ｃとを備える。本実施形態においても、図４６の拡大図に示すように、複数の抵抗発熱体３１が配列方向に分割された分割領域としての間隔Ｂが形成される（ただし、図４６では拡大図の範囲のみで間隔Ｂを図示しているが、実際は全ての抵抗発熱体３１同士の間に間隔Ｂが設けられる）。抵抗発熱体３１により、三つの発熱部３５Ａ～３５Ｃが構成される。電極部３４Ａ，３４Ｂに通電することにより、発熱部３５Ａ，３５Ｃが発熱する。電極部３４Ａ，３４Ｃに通電することにより、発熱部３５Ｂが発熱する。例えば、小サイズ用紙に定着動作を行う場合には発熱部３５Ｂを発熱させ、大サイズ用紙に定着動作を行う場合には全ての発熱部に発熱させることができる。
図４７に示すように、ヒータホルダ２３は、その凹部２３ｄにヒータ２２および第１高熱伝導部材２８を保持する。凹部２３ｄは、ヒータホルダ２３のヒータ２２側に設けられる。凹部２３ｄは、ヒータ２２のその他の面よりもステー２４側に凹となった基材３０に略平行な面２３ｄ１と、ヒータホルダ２３の配列方向両側（一方側でもよい）でヒータホルダ２３の内側に設けられた壁部２３ｄ２と、配列交差方向両側でヒータホルダ２３の内側に設けられた壁部２３ｄ３とにより構成される。ヒータホルダ２３はガイド部２６を有する。ヒータホルダ２３はＬＣＰ（液晶ポリマー）により形成される。
図４８に示すように、コネクタ６０は、樹脂製（例えばＬＣＰ）のハウジングと、ハウジング内に設けられた複数のコンタクト端子等を備える。
コネクタ６０は、ヒータ２２とヒータホルダ２３とを表側と裏側から一緒に挟むようにして取り付けられる。この状態で、各コンタクト端子が、ヒータ２２の各電極部に接触（圧接）することで、コネクタ６０を介して発熱部３５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、電源から発熱部３５へ電力が供給可能な状態となる。なお、各電極部３４は、コネクタ６０との接続を確保するため、少なくとも一部が絶縁層に被覆されておらず露出した状態となっている。
フランジ５３は、定着ベルト２０の配列方向の両側に設けられ、定着ベルト２０の両端をベルトの内側から保持する。フランジ５３は定着装置９の筐体に固定される。フランジ５３はステー２４の両端に挿入される（図４８のフランジ５３からの矢印方向参照）。
コネクタ６０のヒータ２２およびヒータホルダ２３に対する取り付け方向はヒータの配列交差方向である（図４８のコネクタ６０からの矢印方向参照）。コネクタ６０のヒータホルダ２３に対する取り付け時に、コネクタ６０とヒータホルダ２３との一方に設けた凸部が、他方に設けた凹部に係合し、凸部が凹部内を相対移動する構成としてもよい。またコネクタ６０は、配列方向のいずれか一方側であって、加圧ローラ２１の駆動モータが設けられる側とは反対側で、ヒータ２２およびヒータホルダ２３に取り付けられる。
図４９に示すように、定着ベルト２０の内周面に対向して、定着ベルト２０の配列方向中央側と端部側にそれぞれサーミスタ２５が設けられる。サーミスタ２５により検知された定着ベルト２０の配列方向中央側と端部側のそれぞれの温度に基づいて、ヒータ２２を制御する。
定着ベルト２０の内周面に対向して、定着ベルト２０の配列方向中央側と端部側にそれぞれサーモスタット２７が設けられる。サーモスタット２７により検知された定着ベルト２０の温度が定められた閾値を超えた場合には、ヒータ２２への通電を停止する。
定着ベルト２０の配列方向両端には、定着ベルト２０の各端部を保持するフランジ５３が設けられる。フランジ５３はＬＣＰ（液晶ポリマー）により形成される。
図５０に示すように、フランジ５３にはスライド溝５３ａが設けられる。スライド溝５３ａは、定着ベルト２０の加圧ローラ２１に対する接離方向に延在する。スライド溝５３ａには定着装置９の筐体の係合部が係合する。この係合部がスライド溝５３ａ内を相対移動することにより、定着ベルト２０は加圧ローラ２１に対する接離方向へ移動できる。
以上の定着装置９においても、導電性部材の接触部に前述の限定部を設けることにより、接触部が回転部材の内面に接触する範囲を限定できる。従って、導電性部材による潤滑剤の掻き取りを抑制できる。また前述した固定部材の配置により、あるいは、上記導電性部材４０の配置により、導電性部材４０を定着ベルト２０内面に対して安定して接触させることができる。また前述のように、定着装置を小型化できる。
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（対向回転部材あるいは加圧部材）
２２ ヒータ（加熱体）
２３ ヒータホルダ（保持部材）
３１ 抵抗発熱体
４０ 導電性部材
４０ａ 導電性部材の一端（接触部）
４０ｂ 導電性部材の他端
４０ｇ 屈曲部
４０５ スリット
４２ ネジ（固定部材）
Ｄ 定着ベルトの長手方向中央位置
Ｎ 定着ニップ（ニップ部）
Ｐ 用紙（記録媒体）
Ｘ 定着ベルトの長手方向
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（対向回転部材あるいは加圧部材）
２２ ヒータ（加熱体）
２３ ヒータホルダ（保持部材）
３１ 抵抗発熱体
４０ 導電性部材
４０ａ 導電性部材の一端（接触部）
４０ｂ 導電性部材の他端
４０ｇ 屈曲部
４０５ スリット
４２ ネジ（固定部材）
Ｄ 定着ベルトの長手方向中央位置
Ｎ 定着ニップ（ニップ部）
Ｐ 用紙（記録媒体）
Ｘ 定着ベルトの長手方向
Claims (12)
- 回転部材と、
前記回転部材を加圧し、前記回転部材との間で定着ニップを形成する加圧部材と、
接地され、前記回転部材の内面に接触する導電性部材と、
前記回転部材の内側に接触し、前記回転部材を加熱する加熱体と、を備えた定着装置であって、
前記導電性部材は、前記回転部材側の端部に設けられた接触部に、前記回転部材との接触範囲を限定する限定部を有することを特徴とする定着装置。 - 前記接触部は、前記接触部よりも前記導電性部材のその他の部分よりもその幅が小さい請求項１記載の定着装置。
- 前記限定部は、前記導電性部材の前記回転部材側の先端に向けてその幅が狭くなる先細り形状を有する請求項１または２記載の定着装置。
- 前記接触部は前記回転部材に接触する箇所が複数に分割される請求項１から３いずれか１項に記載の定着装置。
- 前記限定部はスリットを有する請求項４記載の定着装置。
- 前記限定部は、前記接触部の先端に、複数の凸部と、前記凸部よりも前記導電性部材の前記接触部の側と反対側へ後退した凹部とを有する請求項４記載の定着装置。
- 前記導電性部材は、前記接触部側に、塑性変形により屈曲した屈曲部を有する請求項１から６いずれか１項に記載の定着装置。
- 前記導電性部材の前記回転部材に接触する接触部は、前記回転部材の長手方向中央の位置に設けられる請求項１から７いずれか１項に記載の定着装置。
- 前記導電性部材が複数設けられ、
複数の前記導電性部材の前記回転部材に接触する接触部が、前記回転部材の長手方向中央位置に対してその一方側と他方側とで対称の位置に設けられる請求項１から８いずれか１項に記載の定着装置。 - 前記回転部材が導電性の弾性層を有さない請求項１から９いずれか１項に記載の定着装置。
- 前記加熱体は複数に分割された抵抗発熱体を有する請求項１から１０いずれか１項に記載の定着装置。
- 請求項１から１１いずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
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