JP7188020B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は定着装置および画像形成装置に関する。

近年、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置では、クイックスタート性、省電力化、低コスト化及び小型化のため、低熱容量の薄肉加熱ベルトの内面に抵抗発熱体を有する加熱体を摺接させて加熱する型式が使用されている。この型式の定着装置では、抵抗発熱体に印加されるＡＣ波形が特定の条件下で転写バイアスに影響を及ぼして画像ムラを発生することが知られている。

この課題を解決するため、従来、抵抗発熱体から転写ニップに至る経路間に電気的に接地した回路を形成することによって転写ニップへのＡＣ電流の流れ込みを防止する技術が複数知られている（特許文献１）。当該技術は、１）加熱ベルトの導電性基材に導電部材を当接させて接地する方法、２）導電性を有する加圧ローラ表層に導電部材を当接させて接地する方法、３）加圧ローラのゴム層を導電性にして芯金部を接地する方法などである。

しかし従来の技術は、１）加熱ベルトの導電性基材に導電部材を当接させる箇所を剥き出し加工するためコストアップとなる、２）加圧ローラの表層やゴム層の制約による耐久性確保や画質確保について問題がある、３）金属基材上に絶縁層を介して抵抗発熱体を形成したヒータの場合は金属基材を接地するだけでは定着ベルトの電荷をキャンセルすることができない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、加熱ベルトの電荷を低コストで確実にキャンセルして転写ニップへのＡＣ電流の流れ込みを防止することで画像ムラを防止することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の定着装置は、スリーブ状の加熱ベルトと、当該加熱ベルトの内側に配設された導電性基材に絶縁層を介して形成され前記加熱ベルトの内面と摺接する抵抗発熱体と、前記加熱ベルトを挟んで前記抵抗発熱体と対向する部分に圧接して前記加熱ベルトとの間に定着ニップを形成する加圧部材とを備え、前記定着ニップで被加熱材を挟持し搬送することで前記加熱ベルトの熱を前記被加熱材に付与する定着装置において、前記導電性基材を接地すると共に、当該導電性基材と前記加熱ベルトの内面を導通可能にしたことを特徴とする。

本発明の定着装置は、導電性基材を接地すると共に、導電性基材と加熱ベルトの内面を導通可能にしたので、加熱ベルトの電荷を低コストで確実にキャンセルし、転写ニップへのＡＣ電流の流れ込みを防止することで画像ムラを防止することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の原理図である。 本発明の第１実施形態に係る定着装置の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る定着装置の断面図である。 定着装置の（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。 ヒータフォルダに対するヒータの取付け状態を示す斜視図である。 定着装置の等価電気回路を示す（ａ）従来の回路図と（ｂ）本発明の回路図である。

以下、本発明の実施形態に係る定着装置及び画像形成装置（レーザプリンタ）について図面を参照して説明する。レーザプリンタは画像形成装置の一例であり、当該画像形成装置はレーザプリンタに限定されないことは勿論である。すなわち、画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機、及びインクジェット記録装置のいずれか一つ、またはこれらの少なくとも２つ以上を組み合わせた複合機として構成することも可能である。

なお、各図中の同一または相当する部分には同一の符号を付し、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。また各構成部品の説明にある寸法、材質、形状、その相対配置などは例示であって、特に特定的な記載がない限りこの発明の範囲をそれらに限定する趣旨ではない。

以下の実施形態では「記録媒体」を「用紙」として説明するが、「記録媒体」は紙（用紙）に限定されない。「記録媒体」は紙（用紙）だけでなくＯＨＰシートや布帛、金属シート、プラスチックフィルム、或いは炭素繊維にあらかじめ樹脂を含浸させたプリプレグシートなども含む。

現像剤やインクを付着させることができる媒体、記録紙、記録シートと称されるものも、すべて「記録媒体」に含まれる。また「用紙」には、普通紙以外に、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等も含まれる。

また、以下の説明で使用する「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することも意味する。

（レーザプリンタの構成）
図１Ａは、本発明の定着装置３００を備えた画像形成装置１００の一実施形態としてのカラーレーザプリンタの構成を概略的に示す構成図である。また図１Ｂは当該カラーレーザプリンタの原理を単純化して図示する。

画像形成装置１００は、画像形成手段としての４つのプロセスユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃを備える。これらプロセスユニットは、カラー画像の色分解成分に対応するブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の現像剤によって画像を形成する。

各プロセスユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは、互いに異なる色の未使用トナーを収容したトナーボトル６Ｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃを有する以外は、同様の構成となっている。このため、１つのプロセスユニット１Ｋの構成を以下に説明し、他のプロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの説明を省略する。

プロセスユニット１Ｋは、像担持体２Ｋ（例えば感光体ドラム）と、ドラムクリーニング装置３Ｋと、除電装置を有している。プロセスユニット１Ｋはさらに、像担持体の表面を一様帯電する帯電手段としての帯電装置４Ｋと、像担持体上に形成された静電潜像の可視像処理を行う現像手段としての現像装置５Ｋ等を有している。そして、プロセスユニット１Ｋは、画像形成装置１００の本体に対して着脱自在に装着され、消耗部品を同時に交換可能となっている。

露光器７は、この画像形成装置１００に設置された各プロセスユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの上方に配設されている。そして、この露光器７は、画像情報に応じた書き込み走査、すなわち、画像データに基づいてレーザダイオードからレーザ光Ｌをミラー７ａで反射して像担持体２Ｋに照射するように構成されている。

転写装置１５は、この実施形態では各プロセスユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの下方に配設されている。この転写装置１５は図１Ｂの転写手段ＴＭに対応する。一次転写ローラ１９Ｋ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃは、各像担持体２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃに対向して中間転写ベルト１６に当接して配置されている。

中間転写ベルト１６は、各一次転写ローラ１９Ｋ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、駆動ローラ１８、従動ローラ１７に掛け渡された状態で循環走行するようになっている。二次転写ローラ２０は、駆動ローラ１８に対向し中間転写ベルト１６に当接して配置されている。なお、像担持体２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃが各色の第１の像担持体とすれば、中間転写ベルト１６はそれらの像を合成した第２の像担持体である。

ベルトクリーニング装置２１は、中間転写ベルト１６の走行方向において、二次転写ローラ２０より下流側に設置されている。また、クリーニングバックアップローラが中間転写ベルト１６に対してベルトクリーニング装置２１と反対側に設置されている。

用紙Ｐを積載するトレイを有する用紙給送装置２００は、画像形成装置１００の下方に設置されている。この用紙給送装置２００は記録媒体供給部を構成するもので、記録媒体としての多数枚の用紙Ｐを束状で収容可能であり、用紙Ｐの搬送手段としての給紙ローラ６０やローラ対２１０と共にユニット化されている。

用紙給送装置２００は用紙の補給等のために、画像形成装置１００の本体に対して挿脱可能とされている。給紙ローラ６０とローラ対２１０は用紙給送装置２００の上方に配置され、用紙給送装置２００の最上位の用紙Ｐを給紙路３２に向けて搬送するようになっている。

分離搬送手段としてのレジストローラ対２５０は、二次転写ローラ２０の搬送方向直近上流側に配置され、用紙給送装置２００から給紙された用紙Ｐを一旦停止させることができる。この一旦停止により用紙Ｐの先端側に弛みが形成されて用紙Ｐの斜行（スキュー）が修正される。

レジストローラ対２５０の搬送方向直近上流側にはレジストセンサ３１が配設され、このレジストセンサ３１によって用紙先端部分の通過が検知されるようになっている。レジストセンサ３１が用紙先端部分の通過を検知した後、所定時間が経過すると、当該用紙はレジストローラ対２５０に突き当てられて一旦停止する。

用紙給送装置２００の下流端には、ローラ対２１０から右側に搬送された用紙を上方に向けて搬送するための搬送ローラ２４０が配設されている。図１Ａに示すように、搬送ローラ２４０は用紙を上方のレジストローラ対２５０へ向けて搬送する。

ローラ対２１０は上下一対のローラで構成されている。当該ローラ対２１０はＦＲＲ分離方式またはＦＲ分離方式とすることができる。

ＦＲＲ分離方式は、駆動軸によりトルクリミッタを介して反給紙方向に一定量のトルクを印加された分離ローラ（戻しローラ）を給送ローラに圧接させてローラ間のニップで用紙を分離する。ＦＲ分離方式は、トルクリミッタを介して固定軸に支持された分離ローラ（摩擦ローラ）を給送ローラに圧接させてローラ間のニップで用紙を分離する。

この実施形態ではローラ対２１０をＦＲＲ分離方式で構成している。すなわち、ローラ対２１０は、用紙をマシン内部に搬送する上側の給送ローラ２２０と、この給送ローラ２２０と逆方向にトルクリミッタを介して駆動軸により駆動力を与えられる下側の分離ローラ２３０で構成されている。

分離ローラ２３０は給送ローラ２２０に向けてバネ等の付勢手段で付勢されている。なお、前記給紙ローラ６０は、給送ローラ２２０の駆動力をクラッチ手段を介して伝達することで図１Ａで左回転するようになっている。

レジストローラ対２５０に突き当てられて先端部に弛みが形成された用紙Ｐは、中間転写ベルト１６上に形成されたトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせ、二次転写ローラ２０と駆動ローラ１８との二次転写ニップ（図１Ｂでは転写ニップＮ）に送り出される。そして、送り出された用紙Ｐは、二次転写ニップにおいて印加されたバイアスによって、中間転写ベルト１６上に形成されたトナー像が所望の転写位置に高精度に静電的に転写されるようになっている。

転写後搬送路３３は、二次転写ローラ２０と駆動ローラ１８の二次転写ニップの上方に配設されている。定着装置３００は、転写後搬送路３３の上端近傍に設置されている。

定着装置３００は、ヒータを内包する加熱ベルトとしての定着ベルト３１０と、この定着ベルト３１０に対して所定の圧力で当接しながら回転する加圧部材としての加圧ローラ３２０を備えている。定着装置３００の詳細は図２Ａ、図２Ｂで後述するが、当該図示例以外にも複数の構成が可能である。

定着後搬送路３５は、定着装置３００の上方に配設され、定着後搬送路３５の上端で、排紙路３６と反転搬送路４１に分岐している。この分岐部に切り替え部材４２が配置され、切り替え部材４２はその揺動軸４２ａを軸として揺動するようになっている。また排紙路３６の開口端近傍には排紙ローラ対３７が配設されている。

反転搬送路４１は、分岐部と反対側の他端で給紙路３２に合流している。そして、反転搬送路４１の途中には、反転搬送ローラ対４３が配設されている。排紙トレイ４４は、画像形成装置１００の上部に、画像形成装置１００の内側方向に凹形状を形成して、設置されている。

粉体収容器１０（例えばトナー収容器）は、転写装置１５と用紙給送装置２００の間に配置されている。そして、粉体収容器１０は、画像形成装置１００の本体に対して着脱自在に装着されている。

本実施形態の画像形成装置１００は、転写紙搬送の関係により、給紙ローラ６０から二次転写ローラ２０までの所定の距離が必要である。そして、この距離に生じたデッドスペースに粉体収容器１０を設置し、レーザプリンタ全体の小型化を図っている。

転写カバー８は、用紙給送装置２００の上部で、用紙給送装置２００の引出方向正面に設置されている。そして、この転写カバー８を開くことで、画像形成装置１００の内部を点検可能にしている。転写カバー８には、手差し給紙用の手差し給紙ローラ４５、及び手差し給紙用の手差しトレイ４６が設置されている。

（レーザプリンタの作動）
次に、本実施形態に係るレーザプリンタの基本的動作について図１Ａを参照して以下に説明する。最初に、片面印刷を行う場合の動作を説明する。

給紙ローラ６０は、図１Ａに示すように、画像形成装置１００の制御部からの給紙信号によって回転する。そして、給紙ローラ６０は、用紙給送装置２００に積載された束状用紙Ｐの最上位の用紙のみを分離し、給紙路３２へ送り出す。

給紙ローラ６０およびローラ対２１０によって送り出された用紙Ｐは、その先端がレジストローラ対２５０のニップに到達すると、弛みを形成し、その状態で待機する。そして、中間転写ベルト１６上に形成されたトナー画像をこの用紙Ｐに転写する最適なタイミング（同期）を図ると共に、用紙Ｐの先端スキューを補正する。

手差しによる給紙の場合は、手差しトレイ４６に積載された束状用紙が、最上位の用紙から一枚ずつ手差し給紙ローラ４５によって反転搬送路４１の一部を通り、レジストローラ対２５０のニップまで搬送される。以後の動作は用紙給送装置２００からの給紙と同一である。

ここで、作像動作については、１つのプロセスユニット１Ｋを説明し、他のプロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃについてのその説明を省略する。まず、帯電装置４Ｋは、像担持体２Ｋの表面を高電位に均一に帯電する。そして、露光器７は、画像データに基づいたレーザ光Ｌを像担持体２Ｋの表面に照射する。

レーザ光Ｌが照射された像担持体２Ｋの表面は、照射された部分の電位が低下して、静電潜像を形成する。現像装置５Ｋは、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、トナーボトル６Ｋから供給された未使用のブラックトナーを、現像剤担持体を介して、静電潜像が形成された像担持体２Ｋの表面部分に転移させる。

トナーが転移した像担持体２Ｋは、その表面にブラックトナー画像を形成（現像）する。そして、像担持体２Ｋ上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト１６に転写する。

ドラムクリーニング装置３Ｋは、中間転写行程を経た後の像担持体２Ｋの表面に付着している残留トナーを除去する。除去された残留トナーは、廃トナー搬送手段によって、プロセスユニット１Ｋ内にある廃トナー収容部へ送られ回収される。また、除電装置は、クリーニング装置３Ｋによって残留トナーが除去された像担持体２Ｋの残留電荷を除電する。

各色のプロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃにおいても、同様にして像担持体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ上にトナー画像を形成し、各色トナー画像が重なり合うように中間転写ベルト１６に転写する。

各色トナー画像が重なり合うように転写された中間転写ベルト１６は、二次転写ローラ２０と駆動ローラ１８の二次転写ニップまで走行する。一方、レジストローラ対２５０は、それに突き当てられた用紙を所定のタイミングで挟み込んで回転し、中間転写ベルト１６上に重畳転写して形成されたトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせて、二次転写ローラ２０の二次転写ニップまで搬送する。このようにして、中間転写ベルト１６上のトナー画像をレジストローラ対２５０によって送り出された用紙Ｐに転写する。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、転写後搬送路３３を通って定着装置３００へと搬送される。そして、定着装置３００に搬送された用紙Ｐは、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０によって挟まれ、加熱・加圧することで未定着トナー画像が用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着装置３００から定着後搬送路３５へ送り出される。

切り替え部材４２は、定着装置３００から用紙Ｐが送り出されたタイミングでは、図１Ａの実線で示すように定着後搬送路３５の上端近傍を開放している位置にある。そして、定着装置３００から送り出された用紙Ｐは、定着後搬送路３５を経由して排紙路３６へ送り出される。排紙ローラ対３７は、排紙路３６へ送り出された用紙Ｐを挟み込み、回転駆動することで排紙トレイ４４に排出することで片面印刷を終了する。

次に、両面印刷を行う場合について説明する。片面印刷の場合と同様に、定着装置３００は用紙Ｐを排紙路３６へ送り出す。そして、両面印刷を行う場合、排紙ローラ対３７は、回転駆動によって用紙Ｐの一部を画像形成装置１００外に搬送する。

そして、用紙Ｐの後端が、排紙路３６を通過すると、切り替え部材４２は、図１Ａの点線で示すように揺動軸４２ａを軸として揺動し、定着後搬送路３５の上端を閉鎖する。この定着後搬送路３５の上端の閉鎖とほぼ同時に、排紙ローラ対３７は、用紙Ｐを画像形成装置１００外へ搬送する方向と逆の方向に回転し、反転搬送路４１へ用紙Ｐを送り出す。

反転搬送路４１へ送り出された用紙Ｐは、反転搬送ローラ対４３を経て、レジストローラ対２５０に至る。そして、レジストローラ対２５０は、中間転写ベルト１６上に形成されたトナー画像を用紙Ｐのトナー画像未転写面に転写する最適なタイミング（同期）を図り、用紙Ｐを二次転写ニップへ送り出す。

そして、二次転写ローラ２０と駆動ローラ１８は、用紙Ｐが二次転写ニップを通過する際に用紙Ｐのトナー画像未転写面（裏面）にトナー画像を転写する。そして、トナー画像が転写された用紙Ｐは、転写後搬送路３３を通って定着装置３００へと搬送される。

定着装置３００は、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０によって、搬送された用紙Ｐを挟み、加熱・加圧することで未定着トナー画像を用紙Ｐの裏面に定着する。このようにして、表裏両面にトナー画像が定着された用紙Ｐは、定着装置３００から定着後搬送路３５へ送り出される。

切り替え部材４２は、定着装置３００から用紙Ｐが送り出されたタイミングでは、図１Ａの実線で示すように定着後搬送路３５の上端近傍を開放している位置にある。そして、定着装置３００から送り出された用紙Ｐは、定着搬送路を経由して排紙路３６へ送り出される。排紙ローラ対３７は、排紙路３６へ送り出された用紙Ｐを挟み、回転駆動し排紙トレイ４４に排出することで両面印刷を終了する。

中間転写ベルト１６上のトナー画像を用紙Ｐに転写した後、中間転写ベルト１６上には残留トナーが付着している。ベルトクリーニング装置２１は、この残留トナーを中間転写ベルト１６から除去する。また、中間転写ベルト１６から除去されたトナーは、廃トナー搬送手段によって、粉体収容器１０へと搬送され、粉体収容器１０内に回収される。

（定着装置）
次に、本発明の定着装置３００の第１実施形態（図２Ａ）と第２実施形態（図２Ｂ）を説明する。第１実施形態に係る定着装置は図２Ａに示すように、低熱容量の薄肉の定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０で構成されている。定着ベルト３１０は、例えば外径が２５ｍｍで厚みが４０～８０μｍのポリイミド（ＰＩ）製の筒状基体を有している。

定着ベルト３１０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３１０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３１０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３２０は、例えば外径が２５ｍｍであり、中実の鉄製芯金３２１と、この芯金３２１の表面に形成された弾性層３２２と、弾性層３２２の外側に形成された離型層３２３とで構成されている。弾性層３２２はシリコーンゴムで形成されており、厚みは例えば３．５～４．０ｍｍである。

弾性層３２２の表面は離型性を高めるために、厚みが例えば２０～４０μｍ程度のフッ素樹脂層による離型層３２３を形成するのが望ましい。定着ベルト３１０に対して加圧ローラ３２０が付勢手段により圧接している。

定着ベルト３１０の内側に、ステー３３０及びヒータフォルダ３４０が軸線方向に配設されている。ステー３３０は金属製のチャンネル材で構成され、その両端部分がヒータ３５０の両側板に支持されている。ステー３３０は加圧ローラ３２０の押圧力を確実に受けとめて定着ニップＳＮを安定的に形成する。

ヒータフォルダ３４０はヒータ３５０を保持するためのもので、ステー３３０によって支持されている。ヒータフォルダ３４０をステー３３０によって支持することで、加圧ローラ３２０の押圧力をステー３３０で受けとめ、定着ニップＳＮを安定的に形成する。

ヒータフォルダ３４０の形状は、ヒータ３５０の高温部との接触を少なくするために、ヒータ３５０短手方向一端部を段部３４３で支持する形状にしている。これにより、ヒータフォルダ３４０へ流れる熱量をさらに低減して効率的に定着ベルト３１０を加熱することができる。ヒータ３５０は定着ベルト３１０との摺接によって段部３４３方向に押されるので、ヒータ３５０の片側だけを段部３４３で支持してもまったく問題ない。

なお、ヒータ３５０の定着ベルト３１０との摺動面とは反対側の温度上昇を抑制する必要がある場合は、ヒータ３５０の摺動面とは反対側を敢えてヒータフォルダ３４０に接触させる。これによりヒータフォルダ３４０へ流れる熱量を増やし、ヒータ３５０の摺動面とは反対側の温度上昇を抑制することができる。

（加熱用ヒータ）
定着装置３００の定着ベルト３１０は加熱用のヒータ３５０で加熱される。このヒータ３５０は図３（ａ）（ｂ）に示すように、細長の導電性基材３５０ａの上に抵抗発熱体３６０を形成したものである。

基材３５０ａの材料としては導電性のよい金属やグラファイト、グラフェンなどを使用する。例えばステンレスのような鉄系合金、アルミニウム合金、銅合金等が望ましい。本実施例では、短手幅８ｍｍ、長手幅２７０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのステンレスを使用する。

一般的には、基材３５０ａは金属製に限らず、アルミナや窒化アルミなどのセラミックや、ガラス、マイカなどの耐熱性と絶縁性に優れた非金属材料や、ＬＣＰ（液晶樹脂）などの耐熱性樹脂で構成可能である。しかし、本実施形態では後述する接地（アース）との関係で前述した鉄系合金、アルミニウム合金、銅合金等の金属やグラファイト、グラフェンなどを含む導電性基材を使用する。

ヒータ３５０の均熱性を向上し画像品位を高めるため、基材３５０ａを銅などの高熱伝導率の金属材料で構成してもよい。これら高熱伝導率の金属材料を使用すると、ヒータ３５０全体の温度を均一化して画像品位を高められる。

ヒータ３５０は金属製（ステンレス製）の基材３５０ａと、その上下に配置された絶縁ガラス３５０ｂと、絶縁ガラス３５０ｂの上下に配置された絶縁保護層３５０ｃで構成されている。抵抗発熱体３６０と反対側（裏側）の絶縁保護層３５０ｃは本来不要であるが、ヒータ３５０の焼成に伴う反りを防止するため表側の絶縁保護層３５０ｃと対称的に形成している。抵抗発熱体３６０と給電線３６０ａ、３６０ｂは、絶縁保護層３５０ｃで覆われている。

この絶縁保護層３５０ｃも例えば厚さ７５μｍの耐熱性ガラスで構成することができる。絶縁保護層３５０ｃによって抵抗発熱体３６０と給電線３６０ａ、３６０ｂを絶縁・保護すると共に、定着ベルト３１０との摺動性を維持する。

図３Ａの抵抗発熱体３６０は、詳しくは基材３５０ａの長手方向に平行二列で直列線状に形成されている。二列の抵抗発熱体３６０の一端部は、基材３５０ａの一端側で長手方向に形成された小抵抗値の給電線３６９ａ、３６９ｃを介して、給電用の電極３６０ｃ、３６０ｄにそれぞれ接続されている。この電極３６０ｃ、３６０ｄは交流電源（ＡＣ１００Ｖ）を含む電力供給手段（パワーパック）に接続される。

ヒータ３５０の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタを有し、検知した検知温度に応じて、図示しない加熱制御手段によってヒータ３５０に供給する電力が制御される。これにより定着ベルト３１０の温度が所望の温度に制御される。

加熱制御手段は、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することができる。通紙時などでは上記検知温度とは別に、通紙による抜熱分を考慮して、追加電力を適切に投入することで定着ベルト３１０の温度が所望の温度に制御される。

抵抗発熱体３６０の他端部は、基材３５０ａの他端側で短手方向に形成された小抵抗値の給電線３６９ｂを介して、基材３５０ａの長手方向反対側に向けて折り返す形で接続されている。抵抗発熱体３６０、電極３６０ｃ、３６０ｄおよび給電線３６９ａ～３６９ｃは、スクリーン印刷によって所定の線幅・厚みで形成されている。

抵抗発熱体３６０の材料は、銀（Ａｇ）もしくは銀パラジウム（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塗工し、その後の焼成によって形成することができる。抵抗発熱体３６０の抵抗値は例えば常温で１０Ωとすることができる。抵抗発熱体３６０の抵抗材料はこの他に、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）などを使用することもできる。

抵抗発熱体３６０と給電線３６９ａ～３６９ｃの表面は、薄いオーバーコート層ないし絶縁保護層３６０ｃで覆われている。当該絶縁保護層３６０ｃによって、定着ベルト３１０の摺動性が確保されると共に、定着ベルト３１０と抵抗発熱体３６０、給電線３６９ａ～３６９ｃとの間の絶縁性が確保される。

この絶縁保護層３６０ｃの材料は、例えば厚さ７５μｍの耐熱性ガラスを用いることができる。抵抗発熱体３６０は絶縁保護層３６０ｃ側に接触する定着ベルト３１０を伝熱により加熱してその温度を上昇させ、定着ニップＳＮに搬送される用紙Ｐの未定着画像を加熱して定着する。

（導電性基材の接地）
次に、前述した導電性基材３５０ａの接地構造について説明する。図４はヒータフォルダ３４０に対するヒータ３５０の取付け構造を示している。ヒータフォルダ３４０の両端部及び中央部に矩形長穴３４１が形成され、この長穴３４１内に導電性の板バネ３４２が収容されている。

各板バネ３４２は配線３４４と抵抗４００を介して接地（アース）されている。ヒータ３５０をヒータフォルダ３４０の破線位置に取り付けると、板バネ３４２の先端部がヒータ３５０の下面に当接する。

当該当接部分に対応するヒータ３５０の絶縁ガラス３５０ｂと絶縁保護層３５０ｃは、予め矩形状に切り欠かれて開口窓３５１が形成されている。したがって、ヒータ３５０をヒータフォルダ３４０に取り付けると、板バネ３４２の先端部が導電性基材３５０ａの裏面に直接接触する。

当該接触部分では板バネ３４２の付勢力によって安定した導通接点が確保される。導電性基材３５０ａの他の接地方法として、板バネ３４２を使用しないで導電性基材３５０ａをハーネスを介して直接接地する構成や、導電性基材３５０ａをステー３３０を介して接地する構成も可能である。

（導電性基材と定着ベルトの導通）
図２Ａに示すように、導電性基材３５０ａの短手方向一端部は、定着ニップＳＮの上流側に向かって所定長さで延びた延長部分３５０ｄを有する。当該延長部分３５０ｄは定着ベルト３１０の内面に沿って円弧状に延びた曲率部を構成している。

延長部分３５０ｄの曲率は、詳しくは加圧状態で回転駆動していない時の定着ベルト３１０の軌跡に倣うような曲率に設定されている。そして延長部分３５０ｄの先端部３５０ｅが、定着ベルト３１０の内面の導電性のポリイミド製の基体と滑らかに導通接触している。当該ポリイミド製の基体の体積抵抗率は、後述の導電性基材３５０ａによる接地（アース）を良好にするために例えば１０^-7［Ω・ｍ］とすることができる。

延長部分３５０ｄの先端部３５０ｅが定着ベルト３１０内面と接触すると、定着ベルト３１０の摺動負荷が大きくなる傾向がある。そこで導電性基材３５０ａを延長部分３５０ｄを含めて０．１～０．２ｍｍの薄板で構成する。こうすることで摺動負荷の増大を問題ない程度に抑制することができる。

定着ニップＳＮの搬送方向上流側は、加圧ローラ３０の駆動により定着ベルト３１０が従動回転する際に常に張り側となる。したがって、当該張り側で導電性基材３５０ａの延長部分３５０ｄを定着ベルト３１０の内面に接触させることで、当該接触部分の導通接触を安定化することができ、また定着ベルト３１０の摺動負荷を抑制することもできる。

前記延長部分３５０ｄの先端部３５０ｅには、必要に応じて細かい凹凸形状を形成することができる。当該凹凸形状により、定着ベルト３１０との接触部分の安定した導通接触を維持しつつ、摺動負荷をさらに抑制することができる。

第２実施形態に係る定着装置３００は、図２Ｂに示すように導電性基材３５０ａの延長部分３５０ｆを定着ニップＳＮの上流側に延ばしていることは図２Ａの第１実施形態と同じである。但し、当該延長部分３５０ｆは曲率部に代えて定着ベルト３１０の内面の導電性のポリイミド製の基体と導通接触する角部３５０ｇを有する。その他は図２Ａの第１実施形態と同じである。

このように角部３５０ｇを定着ベルト３１０の内面に接触させることで、より安定した導通接触を得ることができる。角部３５０ｇにより定着ベルト３１０内面との摺動負荷がやや大きくなる傾向があるが、導電性基材３５０ａを延長部分３５０ｆを含めて０．１～０．２ｍｍの薄板で構成すれば摺動負荷の増大を問題ない程度に抑制することができる。

図２Ａ、図２Ｂの定着装置３００において、定着ニップＳＮに向けて矢印方向から用紙Ｐを通紙すると、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０との間で用紙Ｐが加熱されてトナー像が用紙Ｐに定着される。この際、定着ベルト３１０は抵抗発熱体３６０の絶縁保護層３５０ｃと摺動しつつ抵抗発熱体３６０からの熱で加熱される。

抵抗発熱体３６０の温度は温度検知手段としてのサーミスタで検知され、当該検知温度に応じて抵抗発熱体３６０に供給する電力が加熱制御手段によって制御される。

（定着装置の等価電気回路）
前述した導電性基材３５０ａによる定着ベルト３１０の接地を分かりやすくするため、図５（ａ）（ｂ）に定着装置３００の等価電気回路を示した。図５（ａ）が従来の接地方法で図５（ｂ）が本発明の接地方法である。

この図から分かるように、従来の接地方法では定着ベルト３１０が絶縁保護層３５０ｃと絶縁ガラス３５０ｂにより導電性基材３５０ａから絶縁されているので、導電性基材３５０ａを接地（アース）しても定着ベルト３１０の電荷をキャンセルすることができない。しかし本発明は図５（ｂ）のように、導電性基材３５０ａから延長部分３５０ｄ（又は３５０ｆ）を延ばして定着ベルト３１０に導通接触させているので、定着ベルト３１０の電荷を導電性基材３５０ａを介してキャンセル（アース）することができる。

このように導電性基材３５０ａを定着ベルト３１０と導通することにより、ヒータ３５０の電極３６０ｃ、３６０ｄに印加されたＡＣ電源により発生するＡＣ波形を、導電性基材３５０ａを介して接地（アース）により大地に逃がす（キャンセルする）ことができる。したがって、高湿時に用紙Ｐの抵抗値が非常に低い状態になったとしても、図１Ｂの転写手段ＴＭへのＡＣ電流の流れ込みを防止することができる。

接地側は直接接地（アース）にしてもよいが、図２Ａのように抵抗４００を介して接地することで安全性を担保することができる。すなわち、何らかの異常でヒータ３５０の絶縁ガラス３５０ｂや絶縁保護層３５０ｃの溶融、割れ、コネクタ抜けなどによって、抵抗発熱体３６０と導電性基材３５０ａが短絡した場合、抵抗４００がないと接地側に大電流が流れてしまう。

そこで抵抗４００を介して接地することで短絡時の大電流放出を防止することができる。抵抗４００の大きさは例えば１０ｋΩ～２０ＭΩのものを使用することができる。

なお、抵抗発熱体３６０の給電用電極３６０ｃ、３６０ｄが導電性基材３５０ａの一端部に配設される場合、導電性基材３５０ａの接地を電極３６０ｃ、３６０ｄとは反対側（導電性基材３５０ａの他端部）で行うようにすることができる。これにより、転写手段ＴＭへのＡＣ電流の流れ込みをより効果的に防止することができる。

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば前記実施形態では延長部分３５０ｄ、３５０ｆを導電性基材３５０ａの上流側にのみ形成したが、導電性基材３５０ａの下流側にも同様の延長部分を形成してもよい。また前記実施形態の抵抗発熱体はセラミックヒータや並列接続のＰＴＣ素子なども使用可能である。

また、定着装置の型式は図２Ａ、図２Ｂに限られない。例えば加圧ローラ３２０とは反対側に押圧ローラを設け、当該押圧ローラとヒータとの間で定着ベルト３１０を挟んで加熱するようにしてもよい。ニップ形成部材は当該ヒータとは反対側で定着ベルト３１０を介して加圧ローラ３２０と当接して定着ニップＳＮを形成する。

また、加熱ニップと定着ニップに分けて構成することも可能である。すなわち、加圧ローラ３２０の定着ベルト３１０とは反対側に、ニップ形成部材と、金属製のチャンネル材で構成されたステーを配置し、これらニップ形成部材とステーを内包するように加圧ベルトを周回可能に配設する。そして当該加圧ベルトと加圧ローラ３２０との間の定着ニップＳＮに用紙Ｐを通紙して加熱・定着する。

ＨＮ：加熱ニップ
Ｎ：転写ニップ ＳＮ：定着ニップ
Ｌ：レーザ光 Ｐ：用紙
ＴＭ：転写手段 Ｇ：潤滑剤
Ｐ：用紙 1K,1Y,1M,1C：プロセスユニット
2K,2Y,2M,2C：像担持体 3K,3Y,3M,3C：ドラムクリーニング装置
4K,4Y,4M,4C：帯電装置 5K,5Y,5M,5C：現像装置（作像部）
6K,6Y,6M,6C：トナーボトル ７：露光器
７ａ：ミラー ８：転写カバー
１０：粉体収容器 １５：転写装置
１６：中間転写ベルト １７：従動ローラ
１８：駆動ローラ 19K,19Y,19M,19C：一次転写ローラ
２０：二次転写ローラ ２１：ベルトクリーニング装置
３１：レジストセンサ ３２：給紙路
３３：転写後搬送路 ３５：定着後搬送路
３６：排紙路 ３７：排紙ローラ対
４１：反転搬送路 ４２：切り替え部材
４２ａ：揺動軸 ４３：反転搬送ローラ対
４４：排紙トレイ ４５：給紙ローラ
４６：トレイ ６０：給紙ローラ
１００：画像形成装置 ２００：用紙給送装置
２１０：ローラ対 ２２０：給送ローラ
２３０：分離ローラ ２４０：搬送ローラ
２５０：レジストローラ対 ３００：定着装置
３１０：定着ベルト ３２０：加圧ローラ
３２１：鉄製芯金 ３２２：弾性層
３２３：離型層 ３３０：ステー
３３１：補助ステー ３３２：ニップ形成部材
３３４：加圧ベルト ３４０：ヒータフォルダ
３４０ａ，３４０ｂ：回転ガイド ３４１：長穴
３４２：板バネ ３４３：段部
３４４：配線 ３５０：ヒータ
３５０ａ：導電性基材 ３５０ｂ：絶縁ガラス
３５０ｃ：絶縁保護層 ３６０：抵抗発熱体
３６０ａ,３６０ｂ：給電線 ３６０ｃ，３６０ｄ：電極
３６９ａ～３６９ｃ：給電線

特開２００２－４９２５９号公報

Claims (9)

1. スリーブ状の加熱ベルトと、当該加熱ベルトの内側に配設された導電性基材に絶縁層を介して形成され前記加熱ベルトの内面と摺接する抵抗発熱体と、前記加熱ベルトを挟んで前記抵抗発熱体と対向する部分に圧接して前記加熱ベルトとの間に定着ニップを形成する加圧部材とを備え、前記定着ニップで被加熱材を挟持し搬送することで前記加熱ベルトの熱を前記被加熱材に付与する定着装置において、前記導電性基材がヒータフォルダで支持され、当該ヒータフォルダと前記導電性基材との間に配設されたバネを介して前記導電性基材を接地すると共に、当該導電性基材と前記加熱ベルトの内面を導通可能にしたことを特徴とする定着装置。
2. 前記導電性基材が前記定着ニップの上流側に延長した延長部分を有し、当該延長部分を前記加熱ベルトの内面に接触可能にしたことを特徴とする請求項１の定着装置。
3. 前記導電性基材の延長部分が、前記定着ニップの上流側において前記加熱ベルトの内面に接触可能な曲率部又は角部を有することを特徴とする請求項２の定着装置。
4. 前記導電性基材の前記延長部分から下流側に離間した部分が接地されることを特徴とする請求項２又は３の定着装置。
5. 前記導電性基材の前記抵抗発熱体が形成された側とは反対側が接地されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項の定着装置。
6. 前記抵抗発熱体の給電電極が前記導電性基材の一端部に配置されると共に、前記導電性基材の他端部が接地されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項の定着装置。
7. 前記導電性基材が抵抗を介して接地されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項の定着装置。
8. 前記加熱ベルトの内面の体積抵抗率が１０^-7［Ω・ｍ］以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項の定着装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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