JP7043332B2 - ベルトユニットおよび画像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、複写機、プリンタ、ファックス、及びこれらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置に搭載される定着装置として用いるに好適な画像加熱装置に関する。

複写機等のＯＡ機器、家電機器、音響機器などに代表される電子機器は種々の電気部品を有している。

電子写真方式の画像形成装置で用いられる定着装置（画像加熱装置）として、例えば特許文献１に示すようなフィルム加熱方式の装置を例にして説明する。この装置は、筒状の定着フィルム（筒状部材）と、定着フィルムの内側に配置されるヒータ（あるいはハロゲンランプ）と、定着フィルムの内周面に摺接する押圧パッドと、押圧パッドとの間で定着フィルムを挟む加圧ロールと、を備えている。

このような定着装置においても、例えば、ヒータを制御するための温度センサや、温度センサやヒータなどに接続されるＤＣ線などが電気部品として用いられる。これらの部品を筒状部材である定着フィルムの内部に配置した場合、スペースが狭いため、金属部品が温度センサやＤＣ線などに接触する恐れがある。また、組み立て時に定着フィルムと近接する部品が接触し、破損することが危惧される。

特許文献１には、温度センサやＤＣ線が定着フィルムと接触することを防止ために、温度センサやＤＣ線などの少なくとも一部と、定着フィルムとの間に介在部を設ける構成が開示されている。

特開２０１２－２５２０６１号公報

しかしながら、上記先行技術には以下に述べるような課題がある。

ＤＣ線やＤＣ線に繋がる金属部（二次回路）がヒータ（一次回路）と直接接触していない場合であっても、ＤＣ線やＤＣ線に繋がる金属部がヒータとの空間・沿面距離を十分に確保できていない場合、ヒータに供給される電流が増大してしまうことが危惧される。特に、定着フィルム（エンドレスベルト）の径が小さい場合には、部品間の間隔を大きく確保することが難しい。

具体的には、定着フィルム（エンドレスベルト）の内面に当接する温度検知素子を付勢する板バネの露出部と金属ステイとの間の空間距離が近い。そのために、ヒータと板バネとの間で沿面距離を十分に確保できずに、ヒータに供給される電流が増大してしまう恐れがある。

本発明の目的は、ヒータとエンドレスベルトの内面に当接する温度検知素子を付勢する板バネとの間で沿面距離が不足することにより、ヒータに供給される電流が増大してしまうのを抑制することである。

上記の目的を達成するための本発明に係るベルトユニットの代表的な構成は、対向する回転体と共同して加熱ニップ部を形成するベルトユニットであって、
金属層を有するエンドレスベルトと、
通電により発熱する発熱体を有し、前記エンドレスベルトの内周面に当接して前記エンドレスベルトを加熱するヒータを備え、前記加熱ニップ部を形成されるよう前記回転体と共に前記エンドレスベルトを挟むニップ形成部材と、
前記ニップ形成部材を前記回転体に向けて押圧する金属ステイと、
前記エンドレスベルトの温度を検知する温度検知素子と、
前記温度検知素子を前記エンドレスベルトの内周面に向けて付勢する金属製の板バネと、
前記ステイの内側に位置し、前記板バネを支持する絶縁性の支持部材と、
前記板バネを介して前記温度検知素子と電気的に接続するコードと、
前記板バネの露出している露出部と前記ステイの間を絶縁すべく前記板バネの露出部と前記ステイとの間に介在する介在部を備え、前記支持部材を保持する絶縁性のホルダ部と、を有し、
前記発熱体から、前記ステイと前記板バネの露出部までの、前記ステイ及び前記介在部を通る沿面距離は、２．５ｍｍ以上であることを特徴とする。
また、本発明に係るベルトユニットの代表的な構成は、対向する回転体と共同して加熱ニップ部を形成するベルトユニットであって、
金属層を有するエンドレスベルトと、
通電により発熱する発熱体を有し、前記エンドレスベルトの内周面に当接して前記エンドレスベルトを加熱するヒータを備え、前記加熱ニップ部を形成されるよう前記回転体と共に前記エンドレスベルトを挟むニップ形成部材と、
前記ニップ形成部材を前記回転体に向けて押圧する金属ステイと、
前記エンドレスベルトの温度を検知する温度検知素子と、
前記温度検知素子を前記エンドレスベルトの内周面に向けて付勢する金属製の板バネと、
前記ステイの内側に位置し、前記板バネを支持する絶縁性の支持部材と、
前記板バネを介して前記温度検知素子と電気的に接続するコードと、
前記板バネの露出している露出部と前記ステイの間を絶縁すべく前記板バネの露出部と前記ステイとの間に介在する介在部を備え、前記支持部材を保持する絶縁性のホルダ部と、を有し、
前記板バネが弾性に抗して曲げられたとき、前記板バネの露出部が前記介在部に当接することにより前記板バネの曲げが規制されることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、金属層を有するエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトと協働してシート上のトナー画像を加熱する加熱ニップ部を形成する回転体と、
通電により発熱する発熱体を有し、前記エンドレスベルトの内周面に当接して前記エンドレスベルトを加熱するヒータを備え、前記加熱ニップ部を形成されるよう前記回転体と共に前記エンドレスベルトを挟むニップ形成部材と、
前記ニップ形成部材を前記回転体に向けて押圧する金属ステイと、
前記エンドレスベルトの温度を検知する温度検知素子と、
前記温度検知素子を前記エンドレスベルトの内周面に向けて付勢する金属製の板バネと、
前記ステイの内側に位置し、前記板バネを支持する絶縁性の支持部材と、
前記板バネを介して前記温度検知素子と電気的に接続するコードと、
前記板バネの露出している露出部と前記ステイの間を絶縁すべく前記板バネの露出部と前記ステイとの間に介在する介在部を備え、前記支持部材を保持する絶縁性のホルダ部と、を有し、
前記発熱体から、前記ステイと前記板バネの露出部までの、前記ステイ及び前記介在部を通る沿面距離は、２．５ｍｍ以上であることを特徴とする。
また、本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、金属層を有するエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトと協働してシート上のトナー画像を加熱する加熱ニップ部を形成する回転体と、
通電により発熱する発熱体を有し、前記エンドレスベルトの内周面に当接して前記エンドレスベルトを加熱するヒータを備え、前記加熱ニップ部を形成されるよう前記回転体と共に前記エンドレスベルトを挟むニップ形成部材と、
前記ニップ形成部材を前記回転体に向けて押圧する金属ステイと、
前記エンドレスベルトの温度を検知する温度検知素子と、
前記温度検知素子を前記エンドレスベルトの内周面に向けて付勢する金属製の板バネと、
前記ステイの内側に位置し、前記板バネを支持する絶縁性の支持部材と、
前記板バネを介して前記温度検知素子と電気的に接続するコードと、
前記板バネの露出している露出部と前記ステイの間を絶縁すべく前記板バネの露出部と前記ステイとの間に介在する介在部を備え、前記支持部材を保持する絶縁性のホルダ部と、を有し、
前記板バネが弾性に抗して曲げられたとき、前記板バネの露出部が前記介在部に当接することにより前記板バネの曲げが規制されることを特徴とする。

本発明によれば、ヒータとエンドレスベルトの内面に当接する温度検知素子を付勢する板バネとの間で沿面距離が不足することにより、ヒータに供給される電流が増大してしまうのを抑制することができる。

実施例の定着装置のベルトユニットの要部の拡大横断面模式図 実施例の画像形成装置の概略断面模式図 実施例の定着装置の要部の拡大横断面模式図 図３における（４）－（４）矢視の断面模式図 （ａ）はベルトユニットの外観斜視図、（ｂ）は加圧ローラユニットの外観斜視図 ヒータサーミスタ、ベルトサーミスタ、サーモスイッチ、ＤＣ線等を組み付けて支持させたサーミスタホルダをヒータ側とは反対側から見た斜視図 同じくヒータ側（ヒータの裏面に対面する側）から見た斜視図 ベルトサーミスタの拡大斜視図 ベルトの組付方法の一例の説明図 ベルトサーミスタの弾性変形領域の説明図 絶縁構造の説明図 サーミスタホルダに介在部が無い場合の、ベルトサーミスタの板バネ部分（金属部）と金属ステイとの間の沿面距離の説明図

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳しく説明する。

《実施例》
（１）画像形成装置
図２は画像形成装置の一例の概略断面図である。この画像形成装置１は、電子写真プロセスを用いたタンデム方式－中間転写方式の４色フルカラープリンタ（以下、プリンタと記す）である。このプリンタ１はパソコン等の外部端末３０から制御部（本体コントローラ：ＣＰＵ）２５に入力された画像情報（画像信号）に基づき画像形成動作して記録材（シート）Ｐにトナー像を形成してプリントアウトすることが出来る。

記録材Ｐはプリンタ（画像形成装置）によりトナー像を形成し得る枚葉状の記録媒体であり、具体例として、重量が６０～１０５ｇ／ｍ＾２である普通紙、重量が１０６ｇ／ｍ＾２を超える厚紙、樹脂製シートなどがある。

プリンタ１において、記録材Ｐにトナー像を形成する画像形成部２は、Ｙ（イエロ）色、Ｍ（マゼンタ）色、Ｃ（シアン）色、Ｂｋ（ブラック）色のトナー像を形成する４つの作像ユニットＵ（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）を有する。また、画像形成部２は中間転写ベルトユニット９を有する。各作像ユニットＵは、それぞれ、回転駆動される電子写真感光体ドラム（以下、ドラムと記す）３と、このドラム３に作用する電子写真プロセス機器である、帯電器４、レーザスキャナ５、現像器６、一次転写帯電器７、ドラムクリーナ８を有する。

なお、図の煩雑を避けるため作像ユニットＵＹ以外の作像ユニットＵＭ、ＵＣ、ＵＢｋにおけるこれらの機器に対する符号の記入は省略した。また、これら画像形成部２の電子写真プロセスや作像動作は公知であるからその説明は割愛する。

各作像ユニットＵのドラム３から回動する中間転写ベルト（以下、ベルトと記す）１０に対して各色のトナー像が所定に重畳されて一次転写される。これによりベルト１０上にＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色＋Ｂｋ色の４色重畳のトナー像が形成される。

一方、カセット１１又は１２、或いは手差しトレイ１３から記録材Ｐが一枚宛給送されてレジストローラ対１５を有する搬送路１４を通って所定の制御タイミングでベルト１０と二次転写ローラ１６との圧接部である二次転写ニップ部１７に導入される。これにより、記録材Ｐに対してベルト１０上の４色重畳のトナー像が一括して二次転写される。その記録材Ｐが定着装置（画像加熱装置）４０に導入される。この定着装置４０により記録材上の未定着トナー像（シート上のトナー画像）が加熱と加圧により固着像として定着される。

定着装置４０を出た記録材Ｐは片面プリントモードの場合は制御部２５で制御されるフラッパ１８により搬送路１９に導入されて排出トレイ２０上に片面画像形成物としてフェイスダウン（画像面が下向き）で排出される。或いは、搬送路２１に導入されて排出トレイ２２上にフェイスアップ（画像面が上向き）で排出される。

両面プリントモードの場合は、定着装置４０を出た記録材Ｐは搬送路２１の側に一旦導入された後にスイッチバック搬送されて両面搬送路２３に導入される。そして、表裏反転された状態で再び搬送路１４を通って二次転写ニップ部１７に導入されて他方の面にトナー像が形成される。以後は片面プリントモードの場合と同様に定着装置４０に導入され、排出トレイ２０又は２２に両面画像形成物として排出される。

（２）定着装置
図３は定着装置４０の要部の拡大横断面図（模式図）、図４は図３における（４）－（４）矢視の断面図（模式図）である。この定着装置４０はベルト（フィルム）加熱方式－加圧部材駆動方式のオンデマンド定着装置（ＯＭＦ定着器）である。この定着装置４０の基本的構成や定着動作は公知であるからその説明は簡単にとどめる。

定着装置４０は、大別して、
１）加熱部材としてのベルトユニット（フィルムユニット）２００
２）このベルトユニット２００と協働してニップ部（定着ニップ部：加熱ニップ部）Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラユニット３００
３）この両ユニット２００・３００を組み付けて収容している装置筐体（フレームユニット）４００
を有する。ニップ部Ｎは未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐを挟持搬送してトナー像ｔを熱と圧力で定着する部分である。図５の（ａ）はベルトユニット２００の外観斜視図、（ｂ）は加圧ローラユニット３００の外観斜視図である。

（２－１）ベルトユニット
ベルトユニット２００は、
・無端状の定着ベルト（中空の加熱回転体：金属層を有するエンドレスベルト）２０１
・セラミックヒータ（加熱体）２０３
・ヒータホルダ２０４
・金属ステイ２０５
・フランジ部材２０６（Ｆ、Ｒ）
・サーミスタホルダ２０９
等の組立体である。

サーミスタホルダ２０９は、温度検知手段（温度検知素子）としての、ヒータサ－ミスタ（第２の温度検知素子）２０７、ベルトサーミスタ２０８、サーモスイッチ３１０を支持している支持部材である。また、サーミスタホルダ２０９は、ヒータサ－ミスタ２０７やベルトサーミスタ２０８のコードであるＤＣ線（リード線：束線）３３０等を支持している支持部材である。

１）定着ベルト
定着ベルト（第１の回転体、中空回転体：以下、ベルトと記す）２０１は記録材Ｐに熱を伝達する伝熱部材であり、自由状態においてはほぼ筒状（円筒状）を呈する可撓性を有する耐熱性部材である。本例において、このベルト２０１は、内径２４ｍｍ、厚さ５０μｍの耐熱性のあるポリアミドイミド製のベルト基材の外周表面にＰＦＡチューブをコーティングした複合層ベルトである。ベルト２０１は金属製スリーブにすることも可能である。

２）セラミックヒータ
セラミックヒータ（以下、ヒータと記す）２０３はベルト２０１の幅方向（長手方向）に沿って細長い板状部材であり、通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する低熱容量ヒータである。このヒータ２０３の具体的構成は図には省略したが、細長薄板状のセラミック基板と、この基板面に長手に沿って具備させた通電発熱抵抗体層（発熱体）と、を基本構成としている。また、ヒータ２０３は通電発熱抵抗体層（発熱体）を絶縁する絶縁層を備える。

３）ヒータホルダ
ヒータホルダ（ホルダ部：以下、ホルダと記す）２０４は、ヒータ２０３を固定支持する部材であり、横断面ほぼ半円弧状の樋型で、ベルト２０１の幅方向に沿って長い部材である。ヒータ２０３はこのホルダ２０４の外面側に長手に沿って形成された溝穴に嵌め込まれて耐熱性接着剤により固定されている。

ホルダ２０４はヒータ２０３のベルト２０１へのバックアップ、加圧ローラユニット３００の弾性加圧ローラ２０２と圧接することで形成されるニップ部Ｎの加圧、ベルト２０１の回転時の搬送安定性を図る。ホルダ２０４は摺動性、耐熱性、断熱特性及び電気絶縁性が必要であり、本例では液晶ポリマー樹脂を使用している。

ヒータ２０３とホルダ２０４は後述するように加圧ローラユニット３００の弾性加圧ローラ２０２とベルト２０１を介して圧接して記録材搬送方向Ｍにおいて所定幅のニップ部Ｎを形成しベルト２０１の内周面と摺接する部材である。そこで、このヒータ２０３とホルダ２０４とを合わせた部材をニップ形成部材２２１と称する。

４）金属ステイ
ステイ２０５はホルダ２０４の内側（ヒータ２０３の側とは反対側）に配設されて、ホルダ２０４をバックアップする、ベルト２０１の幅方向に長い剛性を有する補強部材である。その材質には板厚は２．３ｍｍの電気亜鉛めっき鋼板を用い、横断面“Ｕ”の字状に成形することで強度を確保している。ステイ２０５は液晶ポリマー材からなるホルダ２０４のヒータ対向面側から加圧ローラ２０２側に押し当てることでヒータ２０３及びホルダ２０４即ちニップ形成部材２２１に強度を持たせてニップ部Ｎでの加圧力を確保する。

また、ステイ２０５はその両端部にそれぞれ後述する一端側と他端側のフランジ部材（定着フランジ）２０６（Ｆ、Ｒ）が装着されることで、ベルトユニット２００の強度を確保する。

５）サーミスタとサーミスタホルダ
ホルダ２０４とステイ２０５とに囲まれた空間部には、サーミスタホルダ２０９が配設されている。サーミスタホルダ２０９は耐熱樹脂の電気絶縁性のモールド成形体であり、ホルダ２０４の長手に沿って長い部材である。

図６は、ヒータサーミスタ２０７、ベルトサーミスタ２０８、サーモスイッチ３１０、ＤＣ線３３０等を組み付けて支持させたサーミスタホルダ２０９をヒータ２０３側とは反対側から見た斜視図である。図７は同じくヒータ２０３側（ヒータ２０３の裏面に対面する側）から見た斜視図である。なお、図６と図７にはベルトユニット２００の他端側に装着されるＡＣコネクタ３０３も一緒に描かれている。

サーミスタホルダ２０９にはその長手に沿う所定の複数位置（本例では３個所）に、ヒータ２０３の温度を検知、制御するためのヒータサーミスタ２０７（（１）、（２）、（３））が配設されている。また、サーミスタホルダ２０９にはその長手に沿う所定の複数位置（本例では３個所）に、ベルト２０１の温度を検知するためのベルトサーミスタ２０８（（１）、（２）、（３））が配設されている。また、サーミスタホルダ２０９にはサーモスイッチ３１０が取り付けられている。

図４と図７を参照して、上記３つのヒータサーミスタ２０７（（１）、（２）、（３））は、それぞれ、バネホルダ２１０に固定され、加圧バネ２１１によりサーミスタホルダ２０９から加圧される。サーミスタホルダ２０９がホルダ２０４に組み付けられた状態において、各ヒータサーミスタ２０７は加圧バネ２１１のバネ力でヒータ２０３の裏面に対して２．４５Ｎ（０．２５Ｋｇｆ）の加圧力で押し付けられた状態に保持される。

図８はベルトサーミスタ２０８の構成を示す拡大斜視図（模式図）である。ベルトサーミスタ２０８の温度検知部２０８ａは絶縁シート２０８ｂに覆われ、可撓性の板バネ部分（金属部：金属製の板バネ）２０８ｃの先端側に取り付けられている。図３、図７、図８を参照して、各ベルトサーミスタ２０８（（１）、（２）、（３））は、それぞれ、固定端２０８ｄをサーミスタホルダ２０９に直接固定している。具体的には、ベルトサーミスタ２０８の固定端２０８ｄはサーミスタホルダ２０９に対して歯付き止め輪４０１により固定される。

そして、ニップ形成部材２１１、サーミスタホルダ２０９、ステイ２０５が組み立てられた状態において、各ベルトサーミスタ２０８は、それぞれ、ステイ２０５に形成された切り欠き穴部２０５ａ（図３）からホルダ２０４の外側に突出している（図９）。

ベルトユニット２００の状態においては、各ベルトサーミスタ２０８は、それぞれ、板バネ部分２０８ｃの曲げ弾性（バネ弾性）により温度検知部２０８ａがベルト２０１の内面に弾性的に当接している。即ち、金属製の板バネ２０８ｃはベルトサーミスタ２０８をベルト２０１の内面に向けて付勢する。これによりベルト２０１の回転動に対応して温度検知部２０８ａが追従可能であり、温度検知部２０８ａがベルト内面に対して当接した状態を保持する。つまり、図３に示すように、ベルトサーミスタ２０８は温度検知部２０８ａがベルト２０１の内面に対して張り付くようにベルト内に装着されている。

ベルトサーミスタ２０７、ヒータサーミスタ２０８などの電気デバイスは制御部２５にヒータ２０３の温度等の情報を伝達しなければならないためにそれぞれＤＣ線（コード）３３０を持っている。それらのＤＣ線３３０はサーミスタホルダ２０９に設けられた切欠き２０９ｂ～２０９ｉ（図７）の部分からサーミスタとは反対側に設けられたサーミスタホルダ２０９の溝へと這わせている。

サーモスイッチ３１０はヒータ２０３に給電するＡＣ線３２０に直列に接続されており、ベルト２０１内の温度が異常昇温をした場合、その異常温度を検出したとき作動してヒータ２０３への電力供給を停止（遮断）するものである。

サーモスイッチ３１０はサーミスタホルダ２０９に設けられた突起部２０９ａ（図７）に引っ掛けることでサーミスタホルダ２０９に係止されている。より具体的にはサーモスイッチ３１０はサーミスタホルダ２０９から突出した突起部２０９ａに一部を差し込み、ＡＣ線３２０をサーミスタホルダ２０９の図７の反対側に回し込むように組み付ける。これによりサーモスイッチ３１０をＡＣ線３２０の剛性によりサーミスタホルダ２０９に取り付けている。

６）フランジジ部材
ベルト２０１は、上記の部材２０３～２０５、２０７～２０９の組立体を内部部材として、この内部部材に対してルーズに外嵌（外挿）されている。本実施例では内部部材の外周長に対してベルト２０１の内周長が１０２％となるように設定してベルト２０１がややルーズな外嵌となっている。ニップ形成部材２２１とステイ２０５の両端部はそれぞれベルト２０１の両端部の開口部から外方に所定に突出している。そして、その一端側と他端側の突出部に対してそれぞれ一端側（手前側）と他端側（奥側）のフランジ部材２０６（Ｆ、Ｒ）が装着（嵌着）されている。

フランジ部材２０６（Ｆ、Ｒ）はベルト２０１の長手方向移動および周方向の形状を規制する規制部材であり、材質は耐熱性と摺動性を兼ね備えた液晶ポリマー樹脂を用いている。フランジ部材２０６（Ｆ、Ｒ）は、図３～図５のように、フランジ部（鍔座部）２０６ａと、フランジ部２０６ａの内側のベルトガイド部２０６ｂと、フランジ部２０６ａの外側の被押圧部２０６ｃと、を有する。

ベルト２０１は一端側のフランジ部材２０６Ｆと他端側のフランジ部材２０６Ｒの対向するフランジ部２０６ａ・２０６ａ間に位置している。フランジ部２０６ａはベルト２０１の端部コバ面を受け止めてベルト２０１のスラスト方向への移動を規制する部分である。ベルトガイド部２０６ｂはベルト２０１の長手端部の内周面を内側から支持してベルト２０１の円筒形状を保形する部分（ベルト２０１の回転軌道を安定させる部分）である。被押圧部２０６ｃは加圧機構３０４（Ｆ、Ｒ）（図４）から押圧力Ｗを受ける部分である。

図９にベルト２０１の組付方法の一例を示す。先ず、ニップ形成部材２２１（２０３＋２０４）と、ヒータサ－ミスタ２０７・ベルトサーミスタ２０８・サーモスイッチ３１０等を所定に組み付けたサーミスタホルダ２０９と、ステイ２０４と、を所定に組み合わせてベルト２０１の内部部材を組み立てる。この内部部材の一方の端部、本例では他端部にフランジ部材２０６Ｒを装着する。ここまでの組立物をベルトユニット構造体２１２とする。

このベルトユニット構造体２１２に対して一端側（フランジ部材２０６Ｒの側とは反対側の端部）からベルト２０１を外嵌挿入する。この場合、サーミスタホルダ２０９側からステイ２０５の切り欠き穴部２０５ａ（図３）を通って各ベルトサーミスタ２０８（（１）、（２）、（３））がホルダ２０４の外側に突き出ている。そこで、各ベルトサーミスタ２０８を、板バネ部分２０８ｃを弾性変形させながらベルト２０１の内側に入れ込んでベルト２０１を挿入していく。

ベルト２０１の挿入方向の先端がフランジ部材２０６Ｒのフランジ部（鍔座部）２０６ａに受け止められるまでベルト２０１を十分に挿入した後、ベルトユニット構造体２１２の一端部にフランジ部材２０６Ｆを装着する。これによりベルトユニット２００が組み上がる。

上記のようにベルトユニット２００に組み付けられたベルト２０１は一端面と他端面がそれぞれ一端側と他端側のフランジ部材２０６Ｆ・２０６Ｒのフランジ部（鍔座部）２０６ａで規制される。これによりベルト２０１の長手方向の位置が規制される。また、ベルト２０１の内面が、一端側と他端側のフランジ部材２０６Ｆ・２０６Ｒのベルトガイド部２０６ｂとニップ形成部材２２１（２０３＋２０４）とで支えられる。これによりベルト２０１の半径方向の位置が規制される。

（２－２）加圧ローラユニット
加圧ローラユニット３００は弾性加圧ローラ（第２の回転体）２０２を有する。加圧ローラ２０２は、軟鋼からなる芯金２０２ａと、芯金２０２ａの外周に同心一体的に成形被覆させたシリコンゴムの弾性材層２０２ｂと、ＰＦＡチューブ２０２ｃからなる表層である離型層と、から構成される。その外径は３０ｍｍである。加圧ローラ２０２は筐体４００の長手方向の一端側と他端側の側板４００Ｆ・４００Ｒにそれぞれベアリング３０１Ｆ・３０１Ｒを介し回動可能に支持されている。

ベルトユニット２００は加圧ローラ２０２の上側においてヒータ２０３の側を下向きにして加圧ローラ２０２に実質平行に配置されている。一端側と他端側のフランジ部材２０６Ｆ・２０６Ｒはそれぞれ筐体４００の一端側と他端側の側板４００Ｆ・４００Ｒの係合部に対して上下方向へのスライド移動が可能な状態で係合して保持されている。そして、一端側と他端側のフランジ部材２０６の２０６Ｆ・２０６Ｒの被押圧部２０６ｃに対してそれぞれ加圧機構３０４Ｆ・３０４Ｒにより本例では片側１５７Ｎ（１６Ｋｇｆ）の下向きの荷重Ｗが加えられる。

この荷重Ｗによりステイ２０５とホルダ２０４が押し下げられてニップ形成部材２２１のヒータ２０３及びホルダ２０４の一部がベルト２０１を介して加圧ローラ２０２に対して弾性材層２０２ｂの弾性に抗して総加圧力３１４Ｎ（３２Ｋｇｆ）で圧接する。これにより、ベルト２０１と加圧ローラ２０２との間に記録材搬送方向Ｍに関して所定幅のニップ部Ｎが形成される。

（２－３）定着動作
加圧ローラ２０２の芯金２０２ａの一端側に装着されているギア３０２に対して制御部２５で制御されるモータ（駆動手段）Ｍの駆動力が伝達される。これにより加圧ローラ２０２が駆動回転体として図３において矢印Ｒ２０２の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ２０２が回転駆動されることで、ベルトユニット２００のベルト２０１は内面がニップ部Ｎにおいてニップ形成部材２２１のヒータ２０３及びホルダ２０４の一部に密着して摺動しながら矢印Ｒ２０１の時計方向に従動して回転する。

定着ベルト２０１はヒータ２０３及びホルダ２０４の一部と摺動することによりその摺動抵抗が生ずる。その摺動抵抗が高くなりすぎず一定の値となるように、ニップ形成部材２２１のベルト摺動部には耐熱特性を持つフッ素グリス（潤滑剤）が塗布されている。加圧ローラ２０２の回転はその摺動抵抗に打ち勝って回転しニップ部Ｎに導入される記録材Ｐを搬送する。

ヒータ２０３には制御部２５で制御される給電部２６からヒータ２０３を保持しているホルダ２０４の他端部に装着されたＡＣコネクタ３０３を介して給電される。給電部２６とＡＣコネクタ３０３はＡＣ線（リード）線３２０で電気的に連結されている。この給電によりヒータ２０３が発熱して急峻な立ち上がり特性で昇温する。

ヒータ２０３の温度はサーミスタホルダ２０９に長手方向に沿って所定の３個所に配置されたヒータサーミスタ２０７（（１）、（２）、（３））により検知される。また、ベルト２０１の温度がサーミスタホルダ２０９に長手方向に沿って所定の３個所に配置されたベルトサーミスタ２０８（（１）、（２）、（３））により検知される。

それらのサーミスタの検知温度情報がＤＣ線３３０を介して制御部２５にフィードバックされる。制御部２５はフィードバックされる検知温度情報により装置に導入される記録材Ｐのサイズや厚さに応じてヒータ２０３及びベルト２０１の温度が所定の温度になるように給電部２６からヒータ２０３への供給電力を制御している。

画像形成部２から定着装置４０に搬送された未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐは入口ガイド２１４にガイドされてニップ部Ｎに進入して挟持搬送される。これにより、ニップ部Ｎで記録材Ｐの加熱と加圧が同時に行われ、トナー像ｔは記録材Ｐに固着像として定着される。ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐはベルト２０１から曲率分離して定着装置４０の外に搬出される。ベルト２０１から記録材Ｐがスムーズに分離可能なように分離板２１３がニップ部Ｎよりも記録材搬送方向下流側の所定の位置に設けられている。

（２－４）特徴構成
１）ベルトサーミスタの塑性変形防止
図９で説明したように、ニップ形成部材２１１、サーミスタホルダ２０９、ステイ２０５が組み立てられた状態において、各ベルトサーミスタ２０８は、ステイ２０５に形成された切り欠き穴部２０５ａ（図３）からホルダ２０４の外側に突出している。従って、ベルト２０１をベルトユニット構造体２１２に外嵌挿入して組み付ける際は、その突出しているベルトサーミスタ２０８を、当該サーミスタの板バネ部分２０８ｃを弾性変形させながらベルト２０１の内側に入れ込んでベルト２０１を挿入する。

ベルトサーミスタ２０８の弾性変形領域αを図１０に示す。ベルト２０１をベルトユニット構造体２１２に組み付ける際はベルトサーミスタ２０８の板バネ部分２０８ｃを少なくとも一点鎖線示の無負荷状態２０８－１から実線示の変形状態２０８－２に弾性変形させる必要が有る。

本例で使用するベルトサーミスタ２０８の場合、その変形量はα≦３０°とする必要が有る。α＞３０°となると、ベルトサーミスタ２０８の板バネ部分２０８ｃが塑性変形してしまい、正常な温度検知ができなくなることが危惧される。

そこで、α≦３０°となるように、サーミスタホルダ２０９にはバックアップ部（介在部）２０９ｘを設けている。これにより、ベルトサーミスタ２０８の最大変形位置はバックアップ部２０９ｘに突き当たる位置となり、α≦３０°の条件が維持され、ベルトサーミスタ２０８の板バネ部分２０８ｃが塑性変形することが抑制される。

２）絶縁構造
ベルト２０１内の絶縁条件について図１１を用いて説明する。ヒータ２０３のヒータ面２０３ｈを一次回路とした時の基礎絶縁はガラスコート２０３ｇで行われている。しかし、その基礎絶縁が破損した場合の保安対策として、基礎絶縁に追加して、独立の絶縁である付加絶縁を設けることが望ましい。

例えば、ＤＣ線やＤＣ線に繋がる金属部（二次回路）がヒータ（一次回路）との空間・沿面距離を十分に確保できていない場合、ヒータに供給される電流が増大してしまうことが危惧される。その結果、板バネを介して、制御部に過電流が流れる恐れがある。

本実施例の条件において、付加絶縁を設けるためにはヒータ面２０３ｈから、ＤＣ線３３０やＤＣ線３３０が繋がる金属部分までの沿面距離を２．５ｍｍ以上確保することが望まれる。

ここで、
ａ：金属は距離０ｍｍとして扱う。本実施例ではベルト２０１、ステイ２０５が金属に該当する。

ｂ：沿面距離１．０ｍｍ以下は０ｍｍとする。

ｃ：空間距離は１．２５倍して沿面距離とする。

以上のａ～ｃを考慮して、本実施例におけるベルト２０１内の絶縁条件を提示すると、以下のパターンＩ～ＩＶが２．５ｍｍ以上であることが求められる。

・パターンＩ：沿面距離Ａ＋（空間距離Ｂ×１．２５）＋（空間距離Ｃ×１．２５）
・パターンII：沿面距離Ａ＋（空間距離Ｂ×１．２５）＋（空間距離Ｄ×１．２５）＋沿面距離Ｅ
・パターンIII：沿面距離Ａ＋沿面距離Ｆ＋（空間距離Ｄ×１．２５）＋沿面距離Ｅ
・パターンIV：沿面距離Ａ＋沿面距離Ｆ＋（空間距離Ｃ×１．２５）
３）ベルトサーミスタの絶縁効果
図１２に、図１で説明する特徴構成を未搭載の場合のベルトサーミスタ２０８の絶縁構造を示す。ベルトサーミスタ２０８には図８で示されるように、金属が露出した部分（板バネ部分２０８ｃの内、絶縁シート２０８ｂに覆われていない範囲）を有する。そのため、前述した付加絶縁を考慮する必要が有る。その場合、図１２に示すようにステイ２０５の切欠き穴部分２０５ａとベルトサーミスタ２０８の板バネ部分２０８ｃ（金属が露出した部分：露出部）の間の距離β１を２．５ｍｍ以上確保することが求められる。

その距離β１を確保するためにはステイ２０５の切欠き穴部分２０５ａを大きく切欠く必要が有る。しかし、切欠きが大きい場合、ステイ２０５が加圧機構３０４Ｆ・３０４Ｒで加圧されたときのステイ２０５の変形量（たわみ）が大きくなり、ホルダ２０４を長手に沿って均一に加圧することが困難となる。さらに、ステイ２０５の変形量が大きくなり、ステイ２０５が塑性変形してしまうことが危惧される。

図１に本実施例における特徴構成を搭載した場合のベルトサーミスタ２０８の絶縁構造を示す。即ち、サーミスタホルダ２０９に延長部（介在部）２０９ｙを設ける。これにより、ベルトサーミスタ２０８の板バネ部分２０８ｃ（金属が露出した部分：露出部）から、ステイ２０５の切欠き穴部分２０５ａまでの沿面距離はβ２となり、付加絶縁に十分な２．５ｍｍ以上の保沿面距離を容易に設けることができる。

本実施例の定着装置（画像加熱装置）４０の特徴構成をまとめると次の通りである。

トナー像ｔを担持した記録材Ｐをニップ部Ｎで挟持搬送してトナー像を加熱する定着装置（画像加熱装置）４０である。ベルト（中空の加熱回転体）２０１と、ベルト２０１の内周面に摺接するように配置されたニップ形成部材２２１と、ニップ形成部材２２１とベルト２０１を挟んで対向してベルト２０１とニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（加圧部材）２０２を有する。また、ベルト２０１の内側でニップ形成部材２２１を押圧する金属ステイ２０５を有する。

また、ベルト２０１の内側に配置された温度検知手段であって、金属部２０８ｃを有し金属部のバネ弾性によりベルト２０１の内面に弾性的に当接してベルト２０１の温度を検知するベルトサーミスタ（温度検知手段）２０８を有する。また、ベルト２０１の内側に配置されベルトサーミスタ２０８を支持する電気絶縁性のサーミスタホルダ（支持部材）２０９を有する。そして、サーミスタホルダ２０９はベルトサーミスタ２０８２０８の金属部２０８ｃの少なくとも一部と金属ステイ２０５との間に位置する介在部（バックアップ部と延長部）２０９ｘ・２０９ｙを有することを特徴とする。

金属部２０８ｃは弾性に抗して曲げられたとき介在部２０９ｘ・２０９ｙに対する突き当りにより曲げが規制されることを特徴とする。介在部２０９ｘ・２０９ｙはそれが無いときよりも金属部２０８ｃから金属ステイ２０５までの沿面距離β２を長くしていることを特徴とする。

また、本実施例の定着装置（画像加熱装置）４０の効果をまとめると次の通りである。

（絶縁効果）
ベルトサーミスタ２０８の金属部（２次回路）２０８ｃと、ヒータ２０３やヒータに近接する金属部品（１次回路）との間に介在部２０９ｘ・２０９ｙが存在する。これにより、ベルトサーミスタ２０８の金属部２０８ｃとヒータ２０３やヒータに近接する金属部品間の沿面距離をかせぐことで、異常大電流の発生を防止できる。

（組立性向上効果）
例えば、絶縁シートを金属ステイ２０５やベルトサーミスタ２０８の金属部２０８ｃに貼る場合、入り組んだ形状や細かい部分に絶縁シートを張ることになり、組み立て時の作業が複雑になる。一方、本実施例の定着装置４０では、介在部２０８ｘ・２０９ｙをサーミスタホルダ２０９に設けたので、張り付ける手間が削減できる。また、サーミスタホルダ２０９をモールド成型体として一体成型することにより、介在部２０８ｘ・２０９ｙをサーミスタホルダ２０９に取り付ける手間も抑制でき、より組み立て性が向上する。

また、ベルト２０１を挿入する際、ベルト端部とベルトサーミスタ２０８との接触を避けるため、ベルトサーミスタ２０８を弾性変形させて挿入させる構成の場合、支持部材２０９の介在部２０９ｘ・２０９ｙがベルトサーミスタ２０８のバックアップをする。そのため、ベルトサーミスタ２０８が過剰に変形し、破損することが防止される。

《その他の事項》
１）本発明が実施例の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施例の形態の中で示唆した以外にも、実施例の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また構成部材の数、位置、形状等は実施例の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

２）加熱回転体であるベルト２０１の加熱手段は実施例のセラミックヒータ２０３による形態に限られない。例えば、ハロゲンヒータや電磁誘導加熱コイルを用いて内部加熱或いは外部加熱する加熱構成にすることもできる。

３）加圧部材である加圧ローラ２０２を回転可能な無端ベルト体の形態にすることもできる。

４）本発明の画像加熱装置は実施例のように記録材Ｐに担持された未定着トナー像ｔを加熱加圧して固着画像として加熱定着する定着装置としての使用に限定されない。記録材Ｐに一旦定着された或いは仮定着された画像（定着済み画像又は半定着画像）を加熱加圧して光沢度を向上させるなどの画像の表面性を調整する加熱処理装置としても有効である。

５）画像形成装置の画像形成部は電子写真方式に限られない。静電記録方式や磁気記録方式の画像形成部であってもよい。また、転写方式に限られず、記録材Ｐに対して直接方式で未定着画像を形成する構成のものであってもよい。

６）定着装置（画像加熱装置）４０は、画像形成装置の内部に固設されているものに限らず、ユニット化されて画像形成装置の外部へ取り外し交換できるものであっても良い。この場合、制御部２５を含めて取り外し交換されるものでも良いし、制御部２５を除いて取り外し交換されるものでも良い。また、定着装置は、画像形成装置とは独立して、定着装置単独で用いられるものであっても良い。

４０・・画像加熱装置（定着装置）、２０１・・加熱回転体（定着ベルト）、２０２・・加圧部材（加圧ローラ）、２２１・・ニップ形成部材、Ｎ・・ニップ部、２０５・・金属ステイ、２０８・・温度検知手段（ベルトサーミスタ）、２０８ｃ・・金属部（板バネ部分）、２０９・・支持部材（サーミスタホルダ）、２０９ｘ・２０９ｙ・・介在部、Ｐ・記録材、ｔ・・トナー像

Claims (16)

1. 対向する回転体と共同して加熱ニップ部を形成するベルトユニットであって、
   金属層を有するエンドレスベルトと、
   通電により発熱する発熱体を有し、前記エンドレスベルトの内周面に当接して前記エンドレスベルトを加熱するヒータを備え、前記加熱ニップ部を形成されるよう前記回転体と共に前記エンドレスベルトを挟むニップ形成部材と、
   前記ニップ形成部材を前記回転体に向けて押圧する金属ステイと、
   前記エンドレスベルトの温度を検知する温度検知素子と、
   前記温度検知素子を前記エンドレスベルトの内周面に向けて付勢する金属製の板バネと、
   前記ステイの内側に位置し、前記板バネを支持する絶縁性の支持部材と、
   前記板バネを介して前記温度検知素子と電気的に接続するコードと、
   前記板バネの露出している露出部と前記ステイの間を絶縁すべく前記板バネの露出部と前記ステイとの間に介在する介在部を備え、前記支持部材を保持する絶縁性のホルダ部と、を有し、
   前記発熱体から、前記ステイと前記板バネの露出部までの、前記ステイ及び前記介在部を通る沿面距離は、２．５ｍｍ以上であることを特徴とするベルトユニット。
2. 前記ホルダ部は、前記コードを保持するホルダであることを特徴とする請求項１に記載のベルトユニット。
3. 前記ヒータは、前記発熱体を絶縁する絶縁層を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のベルトユニット。
4. 前記コードは、前記板バネを介して前記温度検知素子を制御部に電気的に接続することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のベルトユニット。
5. 前記ヒータの温度を検知する第２の温度検知素子をさらに有し、
   前記ホルダ部は、前記第２の温度検知素子を前記ヒータに付勢するバネを保持しているホルダであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のベルトユニット。
6. 前記第２の温度検知素子と制御部とを電気的に接続する第２のコードをさらに有し、
   前記ホルダ部は、前記第２のコードを保持するホルダであることを特徴とする請求項５に記載のベルトユニット。
7. 前記ホルダ部と前記介在部は、一体成型された樹脂であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のベルトユニット。
8. 対向する回転体と共同して加熱ニップ部を形成するベルトユニットであって、
   金属層を有するエンドレスベルトと、
   通電により発熱する発熱体を有し、前記エンドレスベルトの内周面に当接して前記エンドレスベルトを加熱するヒータを備え、前記加熱ニップ部を形成されるよう前記回転体と共に前記エンドレスベルトを挟むニップ形成部材と、
   前記ニップ形成部材を前記回転体に向けて押圧する金属ステイと、
   前記エンドレスベルトの温度を検知する温度検知素子と、
   前記温度検知素子を前記エンドレスベルトの内周面に向けて付勢する金属製の板バネと、
   前記ステイの内側に位置し、前記板バネを支持する絶縁性の支持部材と、
   前記板バネを介して前記温度検知素子と電気的に接続するコードと、
   前記板バネの露出している露出部と前記ステイの間を絶縁すべく前記板バネの露出部と前記ステイとの間に介在する介在部を備え、前記支持部材を保持する絶縁性のホルダ部と、を有し、
   前記板バネが弾性に抗して曲げられたとき、前記板バネの露出部が前記介在部に当接することにより前記板バネの曲げが規制されることを特徴とするベルトユニット。
9. 金属層を有するエンドレスベルトと、
   前記エンドレスベルトと協働してシート上のトナー画像を加熱する加熱ニップ部を形成する回転体と、
   通電により発熱する発熱体を有し、前記エンドレスベルトの内周面に当接して前記エンドレスベルトを加熱するヒータを備え、前記加熱ニップ部を形成されるよう前記回転体と共に前記エンドレスベルトを挟むニップ形成部材と、
   前記ニップ形成部材を前記回転体に向けて押圧する金属ステイと、
   前記エンドレスベルトの温度を検知する温度検知素子と、
   前記温度検知素子を前記エンドレスベルトの内周面に向けて付勢する金属製の板バネと、
   前記ステイの内側に位置し、前記板バネを支持する絶縁性の支持部材と、
   前記板バネを介して前記温度検知素子と電気的に接続するコードと、
   前記板バネの露出している露出部と前記ステイの間を絶縁すべく前記板バネの露出部と前記ステイとの間に介在する介在部を備え、前記支持部材を保持する絶縁性のホルダ部と、を有し、
   前記発熱体から、前記ステイと前記板バネの露出部までの、前記ステイ及び前記介在部を通る沿面距離は、２．５ｍｍ以上であることを特徴とする画像加熱装置。
10. 前記ホルダ部は、前記コードを保持するホルダであることを特徴とする請求項９に記載の画像加熱装置。
11. 前記ヒータは、前記発熱体を絶縁する絶縁層を備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の画像加熱装置。
12. 前記コードは、前記板バネを介して前記温度検知素子を制御部に電気的に接続することを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載の画像加熱装置。
13. 前記ヒータの温度を検知する第２の温度検知素子をさらに有し、
    前記ホルダ部は、前記第２の温度検知素子を前記ヒータに付勢するバネを保持しているホルダであることを特徴とする請求項９乃至１２の何れか１項に記載の画像加熱装置。
14. 前記第２の温度検知素子と制御部とを電気的に接続する第２のコードをさらに有し、
    前記ホルダ部は、前記第２のコードを保持するホルダであることを特徴とする請求項１３に記載の画像加熱装置。
15. 前記ホルダ部と前記介在部は、一体成型された樹脂であることを特徴とする請求項９乃至１４の何れか１項に記載の画像加熱装置。
16. 金属層を有するエンドレスベルトと、
    前記エンドレスベルトと協働してシート上のトナー画像を加熱する加熱ニップ部を形成する回転体と、
    通電により発熱する発熱体を有し、前記エンドレスベルトの内周面に当接して前記エンドレスベルトを加熱するヒータを備え、前記加熱ニップ部を形成されるよう前記回転体と共に前記エンドレスベルトを挟むニップ形成部材と、
    前記ニップ形成部材を前記回転体に向けて押圧する金属ステイと、
    前記エンドレスベルトの温度を検知する温度検知素子と、
    前記温度検知素子を前記エンドレスベルトの内周面に向けて付勢する金属製の板バネと、
    前記ステイの内側に位置し、前記板バネを支持する絶縁性の支持部材と、
    前記板バネを介して前記温度検知素子と電気的に接続するコードと、
    前記板バネの露出している露出部と前記ステイの間を絶縁すべく前記板バネの露出部と前記ステイとの間に介在する介在部を備え、前記支持部材を保持する絶縁性のホルダ部と、を有し、
    前記板バネが弾性に抗して曲げられたとき、前記板バネの露出部が前記介在部に当接することにより前記板バネの曲げが規制されることを特徴とする画像加熱装置。

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