JP7090502B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、定着装置および画像形成装置に関する。

従来、加熱した定着ベルトによって用紙に画像を定着する定着装置が知られている。このような定着装置において、定着ベルトを加熱するために、基板上に発熱抵抗層を有したヒータを用いる場合がある。ヒータの長さは、定着装置に通紙可能な最大の用紙に合わせて決められる。このため、小さいサイズの紙を通紙する場合には、ヒータの端部が、用紙の通紙範囲から外れた部位（抵抗層外側部）になることがある。発熱抵抗層の熱は、連続通紙中には定着ベルトを介して用紙に吸熱されるが、前記抵抗層外側部の熱は吸熱されない。したがって、ヒータにおける前記抵抗層外側部に対応するヒータの端部が高温になってしまう。
ヒータの端部が高温になると、ヒータを接触保持しているホルダの耐熱温度を超える虞がある。すなわち、ホルダを溶融変形させてしまう虞がある。このため、通紙速度を落としたり、用紙の間隔を広げたり、外部冷却器で定着ベルトおよびプレスローラ等を冷却する、などの対策が考えられる。しかしながら、このような対策には、画像形成装置の性能低下、或いは部品点数増加による構造複雑化およびコストアップが生じるという課題がある。

特開２００９－６４６５８号公報

本発明が解決しようとする課題は、部品点数の増加を抑えながら、ヒータを保持するホルダの温度上昇を抑えることができる、定着装置および画像形成装置を提供することである。

実施形態の定着装置は、ベルトと、ヒータと、ホルダと、を持つ。ベルトは、筒状に形成され、周方向に回転してシートを搬送し、シートに熱を付与する。ヒータは、ベルトの内側に配置され、予め定めた長手方向に延び、ベルトを加熱する。ホルダは、ヒータの長手方向に延び、ヒータを保持する。ホルダは、支持部と、退避部と、を持つ。支持部は、ヒータに接触してヒータを支持する。退避部は、ヒータの長手方向において支持部を避けた位置に設けられ、支持部が前記ヒータと接触する面積よりもヒータとの接触面積が小さい、あるいはヒータと非接触である。

実施形態の画像形成装置の全体構成例を示す模式図。 実施形態の画像形成装置の一部を拡大して示す模式図。 実施形態の定着装置の構成例を示す模式図。 実施形態の定着装置における、ヒータの長手方向と交差する断面図。 実施形態の定着装置と搬送されるシートとの位置関係を示す第一の模式図。 実施形態の定着装置と搬送されるシートとの位置関係を示す第二の模式図。 実施形態の定着装置におけるシートの外側端部から発熱部の外側端部までの距離と通紙可能枚数との相関を示すグラフ。 実施形態の定着装置の発熱部とホルダにおける支持部および退避部との位置関係を示す、ヒータの長手方向に沿う断面図。 実施形態の定着装置のヒータにおける、長手方向と交差する断面図。 実施形態の定着装置のヒータの分解平面図。

以下、実施形態の定着装置および画像形成装置を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の画像形成装置１の全体構成例を示す模式図である。
図１において、画像形成装置１は、例えば複合機であるＭＦＰ（Multi-Function Peripherals）や、プリンタ、複写機等である。以下の説明では、画像形成装置１がＭＦＰである場合の例で説明する。

画像形成装置１の構成は、特に限定されない。例えば、画像形成装置１は、本体１１を持つ。本体１１の上部には、透明ガラスを含む原稿台１２が設けられている。原稿台１２上には、自動原稿搬送部（ＡＤＦ）１３が設けられている。本体１１の上部には、操作部１４が設けられている。操作部１４は、各種のキーを持つオペレーションパネル１４ａと、タッチパネル式の操作・表示部１４ｂとを持つ。

ＡＤＦ１３の下部には、スキャナ部１５が設けられている。スキャナ部１５は、ＡＤＦ１３によって送られる原稿、又は原稿台１２上に置かれた原稿を読み取る。スキャナ部１５は、原稿の画像データを生成する。例えば、スキャナ部１５は、イメージセンサ１６を持つ。例えば、イメージセンサ１６は、密着型イメージセンサでもよい。イメージセンサ１６は、原稿台１２に載置された原稿の画像を読み取る際、原稿台１２に沿って移動する。

給紙カセット１８Ａ（１８Ｂ）は、給紙機構１９Ａ（１９Ｂ）を持つ。なお、「給紙カセット１８Ａ（１８Ｂ）は給紙機構１９Ａ（１９Ｂ）を持つ」とは、給紙カセット１８Ａは給紙機構１９Ａを持つ、及び、給紙カセット１８Ｂは給紙機構１９Ｂを持つ、の両方を意味する。以下の記載においても同様である。
給紙機構１９Ａ（１９Ｂ）は、給紙カセット１８Ａ（１８Ｂ）からシート（用紙などのシート状の記録媒体）Ｐを１枚ずつ取出してシートＰの搬送経路に送る。例えば、給紙機構１９Ａ（１９Ｂ）には、ピックアップローラ、分離ローラ、及び給紙ローラが含まれていてもよい。
手差し給紙ユニット１８Ｃは、手差し給紙機構１９Ｃを持つ。手差し給紙機構１９Ｃは、手差し給紙ユニット１８ＣからシートＰを１枚ずつ取出して搬送経路に送る。

プリンタ部（画像形成部）１７は、スキャナ部１５によって読み取られた画像データ、又はパーソナルコンピュータ等で作成された画像データに基づいて、シートＰに画像を形成する。プリンタ部１７は、例えばタンデム方式によるカラープリンタである。
プリンタ部１７は、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の作像部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋと、露光器２３と、中間転写ベルト２４と、を持つ。本実施形態では、プリンタ部１７は４つの作像部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋを持つ。
なお、プリンタ部１７の構成はこれに限定されず、プリンタ部が２つ又は３つの作像部を持ってもよいし、プリンタ部が５つ以上の作像部を持ってもよい。

作像部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋは、中間転写ベルト２４の下方に配置されている。作像部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋは、中間転写ベルト２４の下部の移動方向（図示左側から右側に向かう方向）における上流側から下流側に沿って並列に配置されている。

露光器２３は、図示はしないが、光源、ポリゴンミラー、ｆ－θレンズ、反射ミラー等を持つ。露光器２３は、前記画像データに基づいて、各作像部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの後述する感光体２６Ｋ等の表面に、それぞれ露光光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを照射する。
露光器２３は、露光光としてレーザ走査ビームを発生するように構成されてもよい。露光器２３は、露光光を発生するＬＥＤ等の固体走査素子を含んで構成されてもよい。

各作像部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの構成は、トナーの色が異なる以外は、互いに同一である。トナーとしては、通常のカラートナー及び消色トナーのいずれが用いられてもよい。ここで、消色トナーとは、一定以上の温度で加熱されると、透明になるトナーである。画像形成装置１は、消色トナーを使用可能な画像形成装置であってもよいし、消色トナーを使用不可能な画像形成装置であってもよい。
以下では、各作像部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに共通の構成を、作像部２２Ｋの例で説明する。

図２は、実施形態の画像形成装置１の一部を拡大して示す模式図である。
図２に示すように、作像部２２Ｋは、感光体２６Ｋと、帯電器２７Ｋと、現像器２８Ｋと、クリーナ２９Ｋと、を持つ。なお、図１では、作像部２２Ｋのみに、感光体２６Ｋ、帯電器２７Ｋ、現像器２８Ｋ、及びクリーナ２９Ｋの符号を示している。
図２に示すように、感光体２６Ｋは、ドラム状に形成されている。感光体２６Ｋの表面には、露光光ＬＫにより静電潜像が形成される。帯電器２７Ｋは、感光体２６Ｋの表面を帯電させる。現像器２８Ｋは、感光体２６Ｋの表面にトナーを供給し、静電潜像を現像する。クリーナ２９Ｋは、感光体２６Ｋの表面をクリーニングする。

図１に示すように、中間転写ベルト２４は、無端状のベルトである。中間転写ベルト２４は、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３、及びテンションローラ３４によって掛け回されている。この例では、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト２４が図１中に矢印で示す方向に周回走行（回転）する。
中間転写ベルト２４の周囲には、一次転写ローラ３６、二次転写ローラ３７、ベルトクリーニング機構３８が配置されている。

図２に示すように、一次転写ローラ３６は、感光体２６Ｋ等との間で中間転写ベルト２４を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ３６には、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び交流電圧（ＡＣ）の少なくとも一方が一次転写ローラ３６に印加される。
二次転写ローラ３７は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト２４を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ３６と同様に、二次転写ローラ３７にも図示しない電源が接続されている。二次転写ローラ３７には、所定の直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方が印加される。

ベルトクリーニング機構３８は、中間転写ベルト２４に当接するように配設されたクリーニングブラシと、クリーニングブレードと、を持つ（符号省略）。このベルトクリーニング機構３８から延びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。

図１に示すように、各作像部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの上部には、供給部４１が配置されている。
供給部４１は、各作像部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋにそれぞれトナーを供給する。供給部４１は、トナーカートリッジ４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋを持つ。トナーカートリッジ４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋは、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを収容する。

各トナーカートリッジ４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋには、それぞれに収容されているトナーの種類を後述する主制御部５３に検知させる図示しない標識部が設けられている。標識部には、少なくともトナーカートリッジ４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋのトナーの色の情報と、通常トナーであるか消色トナーであるかを識別する情報と、が含まれている。
各トナーカートリッジ４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋと前記現像器２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋとの間には、図示しない補給路が設けてある。この補給路を介して、各トナーカートリッジ４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋから各現像器２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋへトナーが補給される。

給紙カセット１８Ａから二次転写ローラ３７に至る搬送経路上には、給紙ローラ４５Ａと、レジストローラ４６と、が設けられている。給紙ローラ４５Ａは、給紙機構１９Ａによって給紙カセット１８Ａ内から取出されたシートＰを搬送する。
レジストローラ４６は、互いの当接位置において給紙ローラ４５Ａから給紙されたシートＰの先端の位置を整える。レジストローラ４６は、二次転写ニップへシートＰを搬送する。

給紙カセット１８Ｂから給紙ローラ４５Ａに至る搬送経路上には、給紙ローラ４５Ｂが設けられている。給紙ローラ４５Ｂは、給紙機構１９Ｂによって給紙カセット１８Ｂから取出されたシートＰを給紙ローラ４５Ａに向けて搬送する。
手差し給紙機構１９Ｃとレジストローラ４６との間は、搬送ガイド４８によって搬送経路が形成されている。手差し給紙機構１９Ｃは、手差し給紙ユニット１８Ｃから取出したシートＰを搬送ガイド４８に向けて搬送する。搬送ガイド４８に沿って移動するシートＰは、レジストローラ４６に到達する。

シートＰの搬送方向における二次転写ローラ３７の下流側（図示上側）には、本実施形態の定着部（定着装置）５６が配置されている。
シートＰの搬送方向における定着部５６の下流側（図示左上側）には、搬送ローラ５０が配置されている。搬送ローラ５０は、シートＰを排紙部５１に排出する。
シートＰの搬送方向における定着部５６の上流側（図示右側）には、反転搬送経路５２が配置されている。反転搬送経路５２は、シートＰを反転させて二次転写ローラ３７の方に導く。反転搬送経路５２は、両面印刷を行う際に使用される。
画像形成装置１は、画像形成装置１全体の制御を行う主制御部５３を持つ。主制御部５３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を持つ。

次に、定着部５６について詳細に説明する。
図３は、実施形態の定着部５６の構成例を示す模式図であり、後述する発熱抵抗層（発熱抵抗体）６９ａ～６９ｇの配置、ならびに発熱抵抗層６９ａ～６９ｇとこれらの駆動回路との接続状態を示している。図４は、実施形態の定着部５６における、ヒータ５９の長手方向と交差（直交）する断面図であり、後述する支持領域６１ｃの断面を示している。
図３、図４に示すように、実施形態の定着部５６は、定着ベルト（ベルト）５７と、加圧ローラ（ローラ）５８と、ヒータ（加熱部）５９と、を持つ。

定着ベルト５７は、可撓性を有する材料で、厚さの薄い円筒状に形成されている。定着ベルト５７は、無端状のベルト状部材（フィルム状も含む）である。定着ベルト５７は、図示はしないが、円筒状の基材と、基材の外周面に配置された離型層と、を持つ。基材は、ニッケル又はステンレス等の金属材料、ポリイミド（ＰＩ）等の樹脂材料で形成されている。離型層には、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が用いられている。なお、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

定着ベルト５７の軸方向（以下、単に軸方向と言う）の両端部には、不図示の支持部材が嵌め合わせられている。支持部材は、円筒部を定着ベルト５７の軸方向の端部内に挿入して支持する。支持部材は、定着ベルト５７の軸方向の両端部の形状を保持している。一方で、定着ベルト５７の軸方向の中間部は、支持部材が嵌め合わされていないことにより、変形しやすい。定着ベルト５７は、支持部材に支持された状態で、定着ベルト５７の軸周りに回転可能である。

例えば、定着ベルト５７および加圧ローラ５８は、水平面に沿って並んで配置されている。加圧ローラ５８は、図示しない加圧手段によって定着ベルト５７側へ加圧され、定着ベルト５７の外周面に接触している。加圧ローラ５８と定着ベルト５７とが圧接する部分には、加圧ローラ５８の表層および定着ベルト５７が互いに押しつぶされることによって、ニップＮが形成されている。ニップＮでは、加圧ローラ５８と定着ベルト５７との間にシートＰが挟み込まれる。

加圧ローラ５８は、本体１１に設けられた不図示のモータ等の駆動源によって回転駆動する。加圧ローラ５８が回転駆動すると、加圧ローラ５８の駆動力がニップＮで定着ベルト５７に伝達され、定着ベルト５７が従動回転する。加圧ローラ５８および定着ベルト５７の回転により、ニップＮに挟み込んだシートＰが搬送方向下流側に搬送される。このとき、定着ベルト５７の熱により、シートＰに転写されたトナー像がシートＰに定着する。以下、シートＰの搬送方向をシート搬送方向と称し、シート搬送方向と直交する方向（定着ベルト５７の軸方向に相当）をシート幅方向と称する。

ヒータ５９は、定着ベルト５７の内周側に配置され、シート幅方向に長手方向を向けて（平行にして）延びている。ヒータ５９は、定着部５６に通紙可能な最大幅のシートＰの全幅を越える長さを有している。定着ベルト５７は、ヒータ５９の長さを越える幅を有している。定着ベルト５７は、ヒータ５９と対向する範囲で加熱される。

ヒータ５９は、長手方向に延びる帯板状をなしている。ヒータ５９は、定着ベルト５７の内周面に表裏一側面（図４の上面）を対向させて配置されている。ヒータ５９は、本体１１に設けられた電源部（不図示）により出力制御されて発熱し、定着ベルト５７を加熱する。ヒータ５９は、ヒータ５９の長手方向に延びるホルダ６１に保持されている。

図３、図４に示すように、実施形態の定着部５６は、分割ヒータ方式で定着ベルト５７を加熱する。ヒータ５９の母体（例えばセラミック系のヒータ基板）上には、シート搬送方向と垂直な方向（シート幅方向）で複数（例えば７つ）に分割された発熱抵抗層（加熱領域、発熱部）６９ａ～６９ｇが設けられている。

ここで、定着部５６は、シートＰの幅方向中央部がヒータ５９の長手方向中央部（図中線ＣＬで示す）と重なるように、シートＰのシート幅方向の位置合わせ（センター合わせ）を行う。すなわち、定着部５６は、シートＰの幅方向中央部とヒータ５９の長手方向中央部ＣＬとを一致させた状態でシートＰを搬送する。なお、定着部５６は、シート幅方向一側を基準にシートＰのシート幅方向の位置合わせ（サイド合わせ）を行う構成でもよい。

各発熱抵抗層６９ａ～６９ｇには、交流電源６５から交流を印加する入力側電極（共通電極）６６および出力側電極（個別電極）６７ａ～６７ｇがそれぞれ備えられている。各出力側電極６７ａ～６７ｇには、駆動ＩＣ６８のスイッチング素子がそれぞれ接続されている。各発熱抵抗層６９ａ～６９ｇへの通電は、駆動ＩＣ６８によって個別に制御される。例えば、入力側電極は、ヒータ５９におけるシート搬送方向の上流側に配置されている。出力側電極は、ヒータ５９におけるシート搬送方向の下流側に配置されている。

なお、図３では上流側に共通電極（入力側電極）を配置しているが、下流側に共通電極を配置してもよい。図３では各発熱抵抗層６９ａ～６９ｇを個別に温度制御可能としているが、例えば左右対称の発熱抵抗層同士でスイッチング素子を共用してもよい。このとき、左右対称の発熱抵抗層同士が同時に温度制御可能となる。また、複数の発熱抵抗層６９ａ～６９ｇを適宜組み合わせた組でスイッチング素子を共用し、この組を同時に温度制御可能としてもよい。図３では、各発熱抵抗層６９ａ～６９ｇの電極は、シート幅方向で定着ベルト５７の幅の範囲内に配置されている。例えばシート幅方向で両端に位置する電極のみ、定着ベルト５７の幅の範囲外に配置されてもよい。

図４に示すように、ヒータ５９およびホルダ６１の断面視において、ヒータ５９を支持ホルダ６１は、定着ベルト５７の内周側でフレーム６２に支持されている。例えば、ホルダ６１は、熱硬化性樹脂で形成されている。ホルダ６１は、ヒータ５９を表裏他側面（図４の下面）側から支持している。以下、ヒータ５９の表裏一側面をヒータ表面５９ａ、表裏他側面（被支持面）をヒータ裏面５９ｂということがある。

ヒータ表面５９ａは、保護層（図９参照）下に発熱抵抗層６９ａ～６９ｇを配置した加熱面である。ヒータ裏面５９ｂは、ヒータ５９の厚さを経て発熱抵抗層６９ａ～６９ｇの熱が伝わる伝熱面である。ヒータ５９は、ヒータ裏面５９ｂ全体がホルダ６１に接触していると、ヒータ５９の熱がホルダ６１に伝わりやすい。この場合、ヒータ５９の昇温性能が低下するとともに、樹脂製のホルダ６１が熱影響を受けやすい。

ヒータ５９は、ニップ上流側およびニップ下流側の両側において、ホルダ６１に当接支持されている。ヒータ５９は、ニップ上流側およびニップ下流側の間では、ホルダ６１に当接せず、ホルダ６１への伝熱を抑えている。

ホルダ６１は、フレーム６２に支持される底壁部７１と、底壁部７１のニップ上流側から起立する上流側壁部７２と、底壁部７１のニップ下流側から起立する下流側壁部７３と、を備えている。ホルダ６１は、図４の断面視で、底壁部７１、上流側壁部７２および下流側壁部７３を一体化したコ字状をなしている。ヒータ５９は、上流側壁部７２および下流側壁部７３の間に嵌まり込むように、ホルダ６１に支持されている。

ホルダ６１は、ニップ上流側に、ヒータ５９の上流側を支持する第一リブ（突条）７４を備えるとともに、ニップ下流側に、ヒータ５９の下流側を支持する第二リブ（突条）７５を備えている。第一リブ７４および第二リブ７５は、ホルダ６１の底壁部７１からヒータ５９側へ、ヒータ５９の表裏面と直交するように起立している。第一リブ７４および第二リブ７５の起立高さは、上流側壁部７２および下流側壁部７３の起立高さよりも低い。実施形態においては、第一リブ７４はホルダ６１の上流側壁部７２に一体化され、第二リブ７５はホルダ６１の下流側壁部７３に一体化されている。

第一リブ７４および第二リブ７５は、ヒータ５９の長手方向（シート幅方向）に沿って延びている。第一リブ７４および第二リブ７５は、ヒータ５９の全長に渡るように延びている。第一リブ７４および第二リブ７５は、ヒータ裏面５９ｂのニップ上流側およびニップ下流側の両側を、下方から当接支持している。ヒータ５９のシート搬送方向の両側縁部５９ｃは、上流側壁部７２および下流側壁部７３の内壁面に近接または当接している。ヒータ５９は、ホルダ６１の第一リブ７４および第二リブ７５、並びに上流側壁部７２および下流側壁部７３に対して固定されている。例えば、ヒータ５９は、ホルダ６１に対して、Ｓｉ系の接着剤で接着されている。

ホルダ６１は、第一リブ７４および第二リブ７５の間では、ヒータ裏面５９ｂから離間している。なお、ホルダ６１の第一リブ７４および第二リブ７５の間において、ヒータ裏面５９ｂを部分的に支持するリブ等を設けてもよい。ホルダ６１は、ニップ上流側およびニップ下流側の間において、ヒータ裏面５９ｂを避ける部位を備えていればよい。

第一リブ７４および第二リブ７５は、ヒータ裏面５９ｂに接触してヒータ５９を支持する支持部６１ａを構成している。第一リブ７４および第二リブ７５は、ヒータ５９の長手方向で部分的に切り欠かれている。すなわち、第一リブ７４および第二リブ７５には、ヒータ裏面５９ｂと非接触となる切り欠き部７４ａ，７４ａ（退避部６１ｂ、図８参照）が部分的に形成されている。ヒータ裏面５９ｂと非接触となる退避部６１ｂは、リブに形成された切り欠き部７４ａ，７４ａに限らず、ヒータ裏面５９ｂとの接触を避けた孔や凹部等でもよい。退避部６１ｂが部分的であれば、ヒータ５９の支持剛性は確保される。

ホルダ６１は、ヒータ５９の長手方向で、支持部６１ａを有する支持領域６１ｃと、退避部６１ｂを有する退避領域６１ｄ（退避部６１ｂ、図８参照）と、を混在させている。退避領域６１ｄは、ヒータ５９の長手方向で支持領域６１ｃを避けた位置に設けられている。例えば、ホルダ６１は、退避領域６１ｄにおいてヒータ裏面５９ｂと非接触となる。

ホルダ６１は、退避領域６１ｄにおいてヒータ裏面５９ｂと完全に非接触となる構成に限らず、退避領域６１ｄにおいて小面積でヒータ裏面５９ｂと接触する構成であってもよい。ホルダ６１は、退避領域６１ｄにおいて、支持領域６１ｃよりもヒータ裏面５９ｂとの接触面積が小さい構成であればよい。この場合、ヒータ５９の支持剛性の低下が抑えられるので、ヒータ５９の長手方向で支持部６１ａを設けるピッチを広げてもよい。ホルダ６１は、退避領域６１ｄにおいて、上流側壁部７２および下流側壁部７３の少なくとも一方を切り欠いてもよい。このとき、ヒータ５９のシート搬送方向の両側縁部５９ｃの少なくとも一方とホルダ６１とが非接触となる。

図５は、実施形態の定着部５６と搬送されるシートＰとの位置関係を示す第一の模式図である。
図５に示すように、ヒータ５９は、シート幅方向で７つに分割された発熱抵抗層６９ａ～６９ｇを備えている。各発熱抵抗層６９ａ～６９ｇは、図５では左から順に符号Ｆ４、Ｆ３、Ｆ２、Ｃ、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を付して示す。

まず、シート幅方向中央の発熱抵抗層Ｃと同等幅のシートＰを搬送する場合を想定する。
この場合、発熱抵抗層Ｃが定着可能温度（例えば、定着ベルト５７の表面で１６０℃）となるようにヒータ５９を制御する。
発熱抵抗層Ｃの両隣の発熱抵抗層Ｆ２，Ｒ２は、シート幅に対して外側に位置するため、発熱抵抗層Ｃよりも温度を下げることができる。シート（用紙）Ｐの坪量および外部環境、さらには通紙枚数によっては、発熱抵抗層Ｆ２，Ｒ２は発熱させなくてもよい場合がある。

さらに、幅方向外側の発熱抵抗層Ｆ４，Ｆ３，Ｒ３，Ｒ４に関しては、シート端部から大きく離れているため、発熱させなくてもよい。このようにヒータ５９を制御する場合、シート幅方向でシートＰが通過しない領域（非通紙領域）においては、ヒータ５９が全開で加熱することはない。このため、連続通紙を行っても、ヒータ裏（ホルダ６１の意を含む）の温度が局所的に異常温度（２５０℃以上）に到達することはない。

実施形態の定着部５６では、シートＰを搬送する場合に、シート幅方向でシートＰが通過する領域（通紙領域）の発熱抵抗層のみが、選択的に通電されて加熱される。実施形態では、定着部５６にシートＰが搬送される前に、シート幅が設定されるものとする。例えば、シート幅の設定は、ユーザー操作によってなされる他、シート搬送経路に設けたセンサ類の検出結果に基づいて自動でなされてもよい。

図６は、実施形態の定着部５６と搬送されるシートＰとの位置関係を示す第二の模式図である。
図６は、搬送されるシートＰの幅が図５に比べて広く、このシートＰが発熱抵抗層Ｆ３，Ｒ３と重なる場合を示している。この場合、シート幅方向中央の発熱抵抗層Ｃおよび両隣の発熱抵抗層Ｆ２，Ｒ２は、定着可能温度（１６０℃）に制御する。また、発熱抵抗層Ｆ３，Ｒ３も、定着可能温度（１６０℃）に制御する必要がある。発熱抵抗層Ｆ３，Ｒ３とシートＰとが部分的に重なる場合、発熱抵抗層Ｆ３，Ｒ３において、シートＰが通過する通紙領域（発熱部通紙領域）とシートＰが通過しない非通紙領域（発熱部非通紙領域）とが存在してしまう。

定着可能温度（１６０℃）に制御される発熱抵抗層Ｆ３，Ｒ３において、発熱部非通紙領域のヒータ裏は過熱する。これは、発熱部非通紙領域ではシートＰに熱が奪われないため、連続通紙を行うと、比較的少ない枚数で異常温度（２５０℃以上）に到達してしまう。その結果、局所的に過熱する発熱部非通紙領域のヒータ裏と接触しているホルダ６１も、異常温度（２５０℃以上）に到達してしまう。ホルダ６１が異常温度に到達すると、ホルダ６１を形成する樹脂が熱変形する可能性がある。この状況は、シート幅によって、発熱抵抗層Ｆ２，Ｒ２が過熱する場合、および発熱抵抗層Ｆ４，Ｒ５が過熱する場合等、複数パターンが発生し得る。また、シート幅によって、発熱部非通紙領域の幅も異なってくる。

図７は、実施形態の定着部５６におけるシートＰの外側端部から発熱部の外側端部までの距離ｔと通紙可能枚数との相関を示すグラフである。このグラフは、発熱部非通紙領域が存在する発熱部（通電された発熱抵抗層）を基準にした通紙可能枚数を示している。
図７では、発熱部におけるヒータ裏の温度が２３０℃に到達したとき、および２７０℃に到達したときの実験結果をそれぞれプロットしている。図中線Ｌ１は、ヒータ裏の温度が２３０℃に到達したときのプロットを結んだ線、図中線Ｌ２は、ヒータ裏の温度が２７０℃に到達したときのプロットを結んだ線、をそれぞれ示している。

図７に示すように、前記距離ｔが２２．７ｍｍの場合は、連続通紙可能枚数が２枚でヒータ裏の温度が２３０℃に到達する。また、連続通紙可能枚数が１２枚でヒータ裏の温度が２７０℃に到達する。すなわち、「連続通紙可能枚数」とは、ヒータ裏の温度が規定温度に達するまでに通紙可能な枚数をいう。
前記距離ｔが１２．３５ｍｍの場合は、連続通紙可能枚数が７枚でヒータ裏の温度が２３０℃に到達し、連続通紙枚枚数が５８枚でヒータ裏の温度が２７０℃に到達する。
前記距離ｔが７．９５ｍｍの場合は、連続通紙可能枚数が３８枚でヒータ裏の温度が２３０℃に到達するが、連続通史可能枚数が増えてもヒータ裏の温度は２７０℃に到達せず、ヒータ裏の温度は２５０℃近辺で飽和する。
すなわち、ヒータ裏の異常温度（２５０℃以上）と発熱部非通紙領域の幅（距離ｔ）との関係は、非通紙領域の幅が８ｍｍ以下であることが好ましい。非通紙領域の幅が８ｍｍ以下である場合、ヒータ裏の温度は異常温度になる前に飽和する。

以上のことから、シートＰの外側端部から発熱部の外側端部までの距離ｔは短いことが好ましい。また、発熱部（通電された発熱抵抗層）におけるシート幅方向内側（発熱部通紙領域）のヒータ裏の温度よりも、発熱部におけるシート幅方向外側（発熱部非通紙領域）のヒータ裏の温度の方が高温になりやすいことがわかる。

図８は、実施形態の定着部５６の発熱部とホルダ６１の支持部６１ａおよび退避部６１ｂとの位置関係を示す、ヒータ５９の長手方向に沿う断面図である。
図８に示すように、ホルダ６１の退避部６１ｂ（切り欠き部７４ａ，７４ａ）は、シート幅方向で各発熱抵抗層Ｆ４、Ｆ３、Ｆ２、Ｃ、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の外側部とオーバーラップする位置（外側部オーバーラップ位置）に配置されている。外側部オーバーラップ位置は、ヒータ裏の温度が高温になりやすい。この外側部オーバーラップ位置に、ホルダ６１とヒータ裏面５９ｂとの接触面積を減らした退避部６１ｂが配置されている。これにより、ヒータ裏の温度が高温になりやすい位置において、ヒータ５９からホルダ６１への伝熱が抑えられ、ホルダ６１の温度上昇が抑えられる。

ホルダ６１の退避部６１ｂを外側部オーバーラップ位置に配置する構成は、複数の発熱抵抗層の内、左右対称の一対の発熱抵抗層のみに適用してもよい。また、左右一対の複数対の発熱抵抗層に適用してもよい。複数対の発熱抵抗層に適用する場合、退避部６１ｂおよび支持部６１ａのシート幅方向の位置は、発熱抵抗層の対の間で同一であっても異なってもよい。退避部６１ｂは、全ての発熱抵抗層に対応して設けなくてもよい。

このように、ヒータ裏の温度が異常温度に到達しやすい位置（外側部オーバーラップ位置）において、ホルダ６１には、ヒータ裏面５９ｂとの接触面積を減らした退避部６１ｂが設けられる。これにより、ホルダ６１の過熱を防いでホルダ６１の熱変形を防ぎ、連続通紙可能枚数を増やすことが可能となる。

図９は、実施形態の定着部５６のヒータ５９における、長手方向と交差（直交）する断面図である。
図９に示すように、ヒータ５９は、基板と、個別電極層と、絶縁層と、共通電極層と、発熱層と、保護層と、を備えている。
基板は、ヒータ５９の裏面側を構成している。例えば、基板は、セラミック基板である。
個別電極層は、セラミック基板上にプリントされた配線パターンで構成されている。個別電極層は、基板上で互いに分断、絶縁された状態に形成されている。
絶縁層は、基板と発熱層との間に設けられている。

共通電極層は、図９においてはシート搬送方向の上流側および下流側にそれぞれ設けられている。以下、ヒータ５９におけるシート幅方向と平行な方向をヒータ幅方向と称する。一対の共通電極層は、ヒータ幅方向外側の部位が、シート搬送方向の上流側および下流側の個別電極層にそれぞれ接続されている。

発熱層は、一対の共通電極層のヒータ幅方向の部位の間に渡って設けられている。例えば、発熱層は、ニクロム合金で構成されている。
保護層は、ヒータ５９の表面側を覆っている。保護層は、基板上で個別電極層、絶縁層、共通電極層および発熱層の全てを覆っている。例えば、保護層は、Ｓｉ３Ｎ４等で構成されている。
ヒータ５９は、下面側から基板、個別電極層、絶縁層、共通電極層、発熱層および保護層の順にこれらを積層するように構成されている。

図１０は、実施形態の定着部５６のヒータ５９の分解平面図である。
図１０に示すように、発熱層は、ヒータ５９の長手方向で並ぶ複数の加熱領域（発熱抵抗層Ｆ４、Ｆ３、Ｆ２、Ｃ、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）に分割されている。複数の加熱領域は、複数の個別電極層（出力側電極）等を介して、互いに絶縁した状態で前記駆動ＩＣ６８に接続されている。
複数の加熱領域は、搬送するシートＰの幅に応じて、加熱および非加熱（通電および非通電）を切り替える。複数の加熱領域の加熱および非加熱の切り替えは、主制御部５３により制御される。主制御部５３は、前記駆動ＩＣ６８のスイッチング素子を選択的に開閉することで、各加熱領域の加熱および非加熱を切り替える。

複数の加熱領域は、ヒータ５９の長手方向中央部ＣＬを対称軸として線対称に配置されている。ヒータ５９の長手方向の両側には、複数の加熱領域の各々に対応する複数の給電端子が設けられている。複数の給電端子は、発熱抵抗層Ｃの他、ヒータ５９の長手方向外側の発熱抵抗層の対（発熱抵抗層Ｆ４，Ｒ４の対、発熱抵抗層Ｆ３，Ｒ３の対、発熱抵抗層Ｆ２，Ｒ２の対）毎に設けられている。

複数の給電端子は、ヒータ５９の長手方向中央部ＣＬを境に、ヒータ５９における図１０の左右端部に設けられている。ヒータ５９の図中左端部に設けられる給電端子は、ヒータ５９の長手方向一側（図中左側）に位置する個別電極層から長手方向一側方（左側方）に向けて引き出される。ヒータ５９の図中右端部に設けられる給電端子は、ヒータ５９の長手方向他側（図中右側）に位置する個別電極層から長手方向他側方（右側方）に向けて引き出される。

この構成によれば、ヒータ５９の長手方向一側（又は他側）のみから複数の発熱抵抗層に通電する場合に比べて、配線長さが短くて済む。このため、交流の電圧降下が抑えられ、発熱抵抗層の加熱が良好になる。また、複数の加熱領域がヒータ５９の長手方向で対称に配置されているので、ヒータ５９の長手方向で加熱領域に対する電圧をバランスさせやすい。このため、ヒータ５９の長手方向で定着ベルト５７の加熱を均等に行いやすくなる。

実施形態の定着部５６は、筒状に形成され、周方向に回転してシートＰを搬送し、シートＰに熱を付与する定着ベルト５７と、定着ベルト５７の内側に配置され、予め定めた長手方向に延び、定着ベルト５７を加熱するヒータ５９と、ヒータ５９の長手方向に延び、ヒータ５９を保持するホルダ６１と、を備えている。ホルダ６１は、ヒータ５９に接触してヒータ５９を支持する支持部６１ａと、ヒータ５９の長手方向において支持部６１ａを避けた位置に設けられ、支持部６１ａがヒータ５９と接触する面積よりもヒータ５９との接触面積が小さい、あるいはヒータ５９と非接触である退避部６１ｂと、を備えている。

この構成によれば、ヒータ５９を保持するホルダ６１において、ヒータ５９を支持する支持部６１ａと、支持部６１ａに対してヒータ５９を避けた退避部６１ｂと、がヒータ５９の長手方向で混在する。このため、ホルダ６１における退避部６１ｂを設けた部位では、ヒータ５９からの伝熱が抑えられる。これにより、ホルダ６１の温度上昇を抑えることができる。また、支持部６１ａよりもヒータ５９との接触面積が小さい、あるいはヒータ５９と非接触の退避部６１ｂを、ホルダ６１に設けるのみで済むため、定着部５６の部品点数の増加を抑えることができる。
すなわち、部品点数の増加を抑えながら、ヒータ５９を保持するホルダ６１の温度上昇を抑えることができる、定着部５６を提供することができる。

実施形態の定着部５６において、支持部６１ａは、長手方向に延びるリブ７４，７５を備え、退避部６１ｂは、リブ７４，７５に形成されてヒータ５９を避ける切り欠き部７４ａ，７４ａを備えている。
この構成によれば、支持部６１ａおよび退避部６１ｂが、リブ７４，７５および切り欠き部７４ａ，７４ａで簡易に構成されるので、部品点数の増加を抑えながらホルダ６１の温度上昇を抑えることができる。

実施形態の定着部５６において、ヒータ５９は、長手方向で並ぶ複数の加熱領域（発熱抵抗層Ｆ４、Ｆ３、Ｆ２、Ｃ、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）を備え、複数の加熱領域は、搬送するシートＰのシート幅に応じて、加熱および非加熱を切り替える。
この構成によれば、ヒータ５９における複数の加熱領域のオンオフが、シート幅に応じて切り替わるので、シートＰが非接触となる領域の過熱を抑え、ホルダ６１の温度上昇を効率よく抑えることができる。

実施形態の定着部５６において、シートＰは、当該シートＰの幅方向中央部とヒータ５９の長手方向中央部ＣＬとが重なるように搬送され、複数の加熱領域は、長手方向中央部ＣＬを対称軸として線対称に配置されている。
この構成によれば、ヒータ５９の長手方向で並ぶ複数の加熱領域に対し、長手方向両側から給電することで、各加熱領域への給電に対する電圧降下の影響を抑えやすい。これにより、長手方向一側のみから各加熱領域に給電する場合に比べて、複数の加熱領域間の加熱ムラを容易に抑えることができる。

実施形態の定着部５６において、切り欠き部７４ａ，７４ａは、加熱領域における長手方向の外側に配置されている。
この構成によれば、ヒータ５９の加熱領域の長手方向外側（シート幅方向外側）からホルダ６１への伝熱が抑えられる。ヒータ５９の加熱領域は、シートＰを全幅に渡って加熱するために、長手方向外側がシートＰの外側端よりも外側に張り出す。このため、ヒータ５９の加熱領域の外側には、非通紙領域が生じやすい。非通紙領域は、連続通紙時に過熱領域となる。この過熱領域に対応するように、ホルダ６１の切り欠き部７４ａ，７４ａ（退避部６１ｂ）を配置することで、ヒータ５９の過熱領域からホルダ６１への熱伝導が抑えられる。これにより、ホルダ６１の温度上昇を抑えることができる。

実施形態の画像形成装置１は、シートＰに画像を形成するプリンタ部１７と、画像をシートＰに定着する請求項の何れか一項に記載の定着部５６と、を備えている。
この構成によれば、部品点数の増加を抑えながら、ヒータ５９を保持するホルダ６１の温度上昇を抑えることができる、画像形成装置１を提供することができる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、定着ベルト５７と、ヒータ５９と、ホルダ６１と、を持ち、ホルダ６１は、支持部６１ａと、退避部６１ｂと、を持つことにより、部品点数の増加を抑えながら、ヒータ５９を保持するホルダ６１の温度上昇を抑えることができる、定着装置および画像形成装置を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…画像形成装置、１７…プリンタ部（画像形成部）、５６…定着部（定着装置）、５７…定着ベルト（ベルト）、５９…ヒータ、６１…ホルダ、６１ａ…支持部、６１ｂ…退避部、６９ａ～６９ｇ，Ｆ４，Ｆ３，Ｆ２，Ｃ，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…発熱抵抗層（加熱領域）、７４…第一リブ（リブ）、７４ａ…切り欠き部、７５…第二リブ（リブ）、７５ａ…切り欠き部、Ｐ…シート（記録媒体）、ＣＬ…長手方向中央部

Claims (5)

1. 筒状に形成され、周方向に回転してシートを搬送し、前記シートに熱を付与するベルトと、
   前記ベルトの内側に配置され、予め定めた長手方向に延び、前記ベルトを加熱するヒータと、
   前記ヒータの長手方向に延び、前記ヒータを保持するホルダと、を備え、
   前記ホルダは、
   前記ヒータに接触して前記ヒータを支持する支持部と、
   前記ヒータの長手方向において前記支持部を避けた位置に設けられ、前記支持部が前記ヒータと接触する面積よりも前記ヒータとの接触面積が小さい、あるいは前記ヒータと非接触である退避部と、を備え、
   前記ヒータは、長手方向で並ぶ複数の加熱領域を備え、
   前記退避部は、前記複数の加熱領域の各々における前記長手方向の外側部とオーバーラップする位置に配置されている、定着装置。
2. 前記支持部は、前記長手方向に延びる突条を備え、
   前記退避部は、前記突条に形成されて前記ヒータを避ける切り欠き部を備えている、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記複数の加熱領域は、搬送するシートのシート幅に応じて、加熱および非加熱を切り替える、請求項１又は２記載の定着装置。
4. 前記シートは、当該シートの幅方向中央部と前記ヒータの長手方向中央部とが重なるように搬送され、
   前記複数の加熱領域は、前記長手方向中央部を対称軸として線対称に配置されている、請求項３に記載の定着装置。
5. 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
   前記画像を前記記録媒体に定着する請求項１から４の何れか一項に記載の定着装置と、を備えている、画像形成装置。

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