JP7269529B2 - 加熱装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は抵抗発熱体を使用した加熱装置、定着装置及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置で使用される定着装置は種々の型式が知られている。その１つに例えば図１０の定着装置３００がある（特許文献１の図３参照）。

この定着装置３００はローラ３０１、３０２に架け渡した低熱容量の薄肉定着ベルト３１０の内周面を、基材３５１と抵抗発熱体３６０で構成された面状ヒータ３５０で加熱する型式である。面状ヒータ３５０はステー５００で支持され、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０の間に形成されたニップ部を面状ヒータ３５０で直接加熱するようにしている。

面状ヒータ３５０を使用した定着装置３００は、面状ヒータ３５０が平板状のためニップ部後半で溶融軟化したトナーに十分な加圧力を付与するのが難しい。特にカラー画像を定着する場合、加圧力が不十分であると混色不良、定着不良となる。

そこで特許文献１の発明はニップ部後半に配設した弾性体３７５によって十分な加圧力を維持するようにしている。弾性体３７５の表面は定着ベルト３１０との摺動摩擦を低減するため摺動シート３８０で覆われている。弾性体３７５の表面を低摩擦剤でコーティングすることで定着ベルト３１０との摺動摩擦を低減することも可能であるが、耐久性と信頼性のため摺動シート３８０を使用することが多い。しかしながら弾性体３７５を摺動シート３８０で覆う場合、摺動シート３８０の固定方法が問題となる。

特許文献１の発明では摺動シート３８０の上流端を面状ヒータ３５０と弾性体３７５の間に挟み込んでいるが、これでは摺動シート３８０の上流端を確実に固定するのが難しい。また面状ヒータ３５０と弾性体３７５の間に隙間ができるので、この隙間部分でニップ面圧が不安定化することで、定着不良を引き起こしたり用紙にシワが入ったりするおそれがある。

また、定着ベルトとの摩擦で面状ヒータ３５０が下流側に位置ずれすると、当該位置ずれにより弾性体３７５の上流端が部分的に変形し、この変形部分で摺動シート３８０が部分的に浮き上がってシワ変形し、定着ベルトの摩耗増大や駆動トルク上昇がいっそう顕著になる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、摺動シートの上流端を確実に固定し、摺動シートのシワ変形やニップ面圧の不安定化を防止することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の加熱装置は、無端状の回転部材と、前記回転部材の内周面に接した状態で前記回転部材の幅方向に配設された加熱体と、前記回転部材の内周面に接した状態で前記加熱体よりも前記回転部材の回転方向下流側に配設された弾性体と、前記加熱体および前記弾性体を保持する保持部材と、前記加熱体および前記弾性体と対向して配設され、前記回転部材との間に記録媒体を通すためのニップ部を形成する加圧部材と、前記回転部材に接する前記弾性体の表面を覆う摺動シートを備え、当該摺動シートの上流端を、前記加熱体と前記弾性体の間を経由して前記弾性体と前記保持部材の間に挿入した状態で前記保持部材に固定したことを特徴とする。

本発明の加熱装置によれば、摺動シートの上流端を、加熱体と弾性体の間を経由して弾性体と保持部材の間に挿入した状態で保持部材に固定したので、摺動シートの上流端を確実に固定し、摺動シートのシワ変形やニップ面圧の不安定化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。 本発明の実施形態に係る定着装置の断面図である。 抵抗発熱体の（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。 （ａ）加熱装置の断面図、（ｂ）摺動シートの平面図及び（ｃ）加熱装置の変型例の断面図である。 加熱装置の（ａ）断面図、（ｂ）斜視図及び（ｃ）摺動シートの一端平面図である。 加熱装置の断面図である。 加熱装置の断面図である。 加熱装置の断面図である。 摺動シートの係止部を示す（ａ）本発明実施形態の平面図と（ｂ）従来の平面図である。 従来の定着装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る加熱装置と、当該加熱装置を使用した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、本発明の加熱装置ないし定着装置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、加熱装置を内包する回転部材としての無端状（筒状）の定着ベルト３１０と、この定着ベルト３１０の外周面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について説明する。

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、本発明の実施形態１～６に係る加熱装置ないし定着装置３００について、図２から図９を参照してさらに説明する。本実施形態の加熱装置（以下「ヒータ」ともいう）は、定着装置３００の定着ベルト３１０を加熱するためのものである。

（実施形態１）
定着装置３００は図２に示すように、低熱容量の薄肉円筒状の定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０で構成されている。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は発熱体３６０の絶縁層３７０と摺動しつつ発熱体３６０からの熱で加熱される。

定着ベルト３１０は、例えば外径が２５ｍｍで厚みが５０～７０μｍ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５～２０μｍの離型層が形成される。基体と離型層の間に厚さ１００～３００μｍ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。ＳＵＳによる筒状基体は厚み２０～４０μｍでも十分な強度が得られる。

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３．５ｍｍ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、支持体としてのステー３３０と保持部材としてのフォルダ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、その両端部分が加熱装置（ヒータ）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。

フォルダ３４０は、定着ニップＳＮの入口側と出口側において定着ベルト３１０の内周面を断面円弧状のガイド部３４１、３４２によって定着ニップＳＮの接線方向にガイドすると共に、ヒータ３５０の基材３５１を凹溝３４５内に保持するためのものである。フォルダ３４０の背面はステー３３０によって支持されている。フォルダ３４０は好ましくはＬＣＰなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で形成することができ、これによりフォルダ３４０への熱伝達が減って効率的に定着ベルト３１０を加熱することができる。

フォルダ３４０の形状は、ヒータ３５０の高温部との接触を回避するために、ヒータ３５０の短手方向両端部付近の各２箇所のみを支持する形状にしている。これにより、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（面状ヒータ）は抵抗発熱体で構成された発熱体３６０を有する。この発熱体３６０は図３に示すように、細長の金属製薄板部材を絶縁材料で被覆した基材３５１の上に形成されている。

基材３５１の材料としては低コストなアルミやステンレスなどが好ましい。基材３５１は金属製に限定されたものではなく、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で構成することも可能である。

ヒータ３５０の均熱性を向上し画像品位を高めるため、基材３５１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。本実施形態では、短手幅８ｍｍ、長手幅２７０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのアルミナ基材を使用している。

図３の発熱体３６０は、詳しくは基材３５１の長手方向に平行二列で直列線状に形成されている。二列の発熱体３６０の一端部は、基材３５１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、交流電源を含む電力供給手段に接続される。

発熱体３６０の他端部は、基材３５１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３５１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。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。

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。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。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。

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層３７０で覆われている。当該絶縁層３７０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。

この絶縁層３７０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。発熱体３６０は絶縁層３７０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。

定着ベルト３１０の内周面には、ヒータ３５０との摺動性を良好にするために潤滑剤が配設されている。当該潤滑性としては、耐熱性と所定の動粘度を有するシリコーンオイルを使用することができ、特に濡れ性に優れたアミノ変性シリコーンオイルや、耐熱性に優れたメチルフェニルシリコーンオイルが好ましい。耐熱性を向上させるためシリコーンオイル中に微量の酸化防止剤を添加することもできる。

潤滑剤として具体的に使用可能なものを列挙すると、グリース、ジメチルシリコーンオイル、有機金属塩添加ジメチルシリコーンオイル、ヒンダードアミン添加ジメチルシリコーンオイル、有機金属塩及びヒンダードアミン添加ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、有機金属塩添加アミノ変性シリコーンオイル、ヒンダードアミン添加アミノ変性シリコーンオイル、パーフルオロポリエーテルオイルなどが挙げられる。

図２において、発熱体３６０を有するヒータ３５０（面状ヒータ）の下流側に隣接して弾性体３７５が配設されている。当該弾性体３７５は短手方向で矩形状断面を有し、ヒータ３５０の長手方向に沿って配設されている。

弾性体３７５は、アスカーＣ硬度で４０～５０°の所定厚（例えば２～３ｍｍ）のシリコーンゴムを使用することができる。トナー画像の高低に対する追随性を向上するために、アスカーＣ硬度で２０～４０°のシリコーンスポンジ、耐熱性不織布、フェルト等を使用することもできる。

弾性体３７５は、フォルダ３４０に形成された凹溝３４５内でヒータ３５０の下流側に収容されて位置決めされている。弾性体３７５の表面は摺動シート３８０で覆われている。この摺動シート３８０の上流端は、弾性体３７５とヒータ３５０の間を通して弾性体３７５の下面で下流側に折り返されている。すなわち、摺動シート３８０の上流端は、弾性体３７５と、ヒータ３５０及びフォルダ３４０の間に挟み込まれている。

摺動シート３８０は、耐熱性樹脂からなる非多孔質シートで構成することができる。非多孔質とは、潤滑剤が内部に含浸する孔が無い。耐熱性樹脂は定着温度に対し十分な耐熱性を有するものであればよく、例えば熱硬化性ポリイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などが使用可能である。

一方、摺動シート３８０の下流端は、定着ベルト３１０と弾性体３７５に挟まれた状態でフォルダ３４０の下流側端部まで延びている。摺動シート３８０の下流端を固定しないでフリーにしておくことで、摺動シート３８０の組付けが容易に実施でき、摺動シート３８０の面積も最小限に抑制してその低コスト化を図ることができる。

ヒータ３５０、発熱体３６０および摺動シート３８０は、定着ベルト３１０が回転すると定着ベルト３１０との摺動摩擦によって搬送方向下流側に力が作用する。図１０のような従来の定着装置で摺動シート３８０の固定が不十分であると、摺動シート３８０が下流側に位置ずれして弾性体３７５の上流側端部が盛り上がり変形したり、摺動シートが部分的に浮き上がってシワ変形したりする。そうすると当該変形部分でニップ圧が所期圧力よりも部分的に高くなり、定着ベルト３１０の内周面の摩耗増大や駆動トルク上昇を引き起こしたり、定着不良を発生したりする。

そこで本発明の実施形態１では、図２、図４（ａ）に示すように、摺動シート３８０の上流端を係止部３４４によって確実に固定するようにした。図１０の従来の定着装置３００のように、摺動シート３８０の上流端をヒータ３５０と弾性体３７５の間の圧着力だけで確実に固定するのは困難だからである。弾性体３７５の底部には係止部３４４を避けるための切欠き３７５ｂを形成するが、弾性体３７５のゴム硬度が低い場合（５０Ｈｓ未満）は切欠き３７５ｂなしで係止部３４４を弾性体３７５に押し込むことも可能である。

前記係止部３４４はフォルダ３４０の凹溝３４５の下流側端部の底面上にフォルダ３４０と一体で形成されている。係止部３４４は摺動シート３８０が外れにくいように断面Ｌ字状ないし鈎状で下流側に向かって屈曲している。一方、摺動シート３８０の上流端は、ヒータ３５０と弾性体と３７５の間を通して弾性体と３７５の底面に沿って下流側に折り返されている。そして当該折り返し端を係止部３４４に係合している。

摺動シート３８０の上流端には、図４（ｂ）のように複数の矩形穴３８２が等間隔に形成されている。これら矩形穴３８２にフォルダ３４０の係止部３４４が挿入・係合される。図４（ａ）のように摺動シート３８０の上流端を固定することで、摺動シート３８０の上流端が部分的に浮き上がってシワ変形するのを確実に防止する。これにより、定着ベルト３１０が回転する際に、ヒータ３５０から弾性体３７５に定着ベルト３１０がスムーズに摺動する。

また、ヒータ３５０と弾性体３７５の間に摺動シート３８０の上流端を挟み込んでいるが、この挟み込み部分には隙間がないので、ヒータ３５０と弾性体３７５との間でニップ荷重の落ち込みが発生するのを防止することができる。ニップ荷重が部分的に落ち込むと、定着ベルト３１０の内周面の摩耗増大や駆動トルク上昇につながる。

なお、摺動シート３８０の固定方法は係止部３４４に限られない。すなわち、ネジを摺動シート３８０の上流端とフォルダ３４０に捩じ込む方法や、摺動シート３８０の上流端をフォルダ３４０に接着剤で固定する方法など、固定手段は問わない。

また前記弾性体３７５の高さは、ヒータ３５０の絶縁層３７０の高さよりもやや高くするのがよい。すなわち、弾性体３７５の上面を絶縁層３７０の表面よりも加圧ローラ３２０側に突出させる。これにより弾性体３７５による大きな加圧力を定着ベルト３１０に作用させることができる。

面状ヒータを使用した定着装置では、ニップ部後半で溶融軟化したトナーに十分な加圧力を付与することが難しい。しかし、以上のように弾性体３７５を加圧ローラ３２０側に突出させることで、特にカラー画像を定着する場合の混色不良や定着不良を防止することができる。

これとは反対に、ヒータ３５０の絶縁層３７０の高さを弾性体３７５の高さよりも高くすることもできる。これにより、ヒータ３５０下流端で定着ベルト３１０内周面の潤滑剤が弾性体３７５によって堰き止められて幅方向外側に移動・漏洩するのを防止することができる。

ところで、ヒータ３５０とフォルダ３４０の間には、通常、ヒータ制御用の第１温度センサが配置される。この第１温度センサは、ヒータ３５０の長手方向中央部に配置されることが多い。また当該第１温度センサとは別に、定着装置３００の蓄熱量を測定するため、弾性体３７５の温度検知用として第２センサを配設することがある。

定着装置３００は始業時などの立ち上げ時は冷えているが、頻繁に使用する日中では十分に温まっているように、畜熱状態は時間によって一定ではない。そこで、この畜熱状態を検知し適正な定着ベルト３１０の温度制御をするため、第２温度センサが必要である。第２温度センサもヒータ３５０の長手方向中央部に配置するのが望ましい。

第２温度センサを取り付ける場合、図４（ｃ）のように第２温度センサ３９０を挿入するための第１貫通穴３４６をフォルダ３４０に形成する。また、摺動シート３８０の上流端に矩形穴３８２に隣接して第２貫通穴３８３を形成する。そして、第２温度センサ３９０の先端部を、摺動シート３８０の第２貫通穴３８３に通して弾性部材３７５の底面に接触させる。

（実施形態２）
図５（ａ）～（ｃ）は本発明の実施形態２を示すもので、この実施形態２では摺動シート３８０の上流端を固定する係止部３４４を下流側ガイド部３４２の位置に設けている。すなわち、下流側ガイド部３４２に長手方向等間隔に切欠き３４３を形成し、当該切欠き３４３の底部に係止部３４４が形成されている。

一方、摺動シート３８０の上流端には図５（ｃ）のように、切欠き３４３に収まる大きさの矩形状舌片３８１が等間隔に形成されている。そして当該舌片３８１に形成した矩形穴に前記係止部３４４が挿入・係合している。その他は図４の実施形態１と同じである。

係止部３４４は図示例では角柱状であるが、図４のように断面Ｌ字状ないし鈎状で下流側に向かって屈曲した形状にしてもよい。このように係止部３４４を下流側ガイド部３４２の位置に形成することで、フォルダ３４０の短手方向を短縮化して装置の小型化を容易にする。

また、図４（ａ）のように弾性体３７５の底部に係止部３４４を避けるための切欠き３７５ｂを形成する必要がないので、弾性体３７５と定着ベルト３１０の間のニップ圧の均一化に有利である。

なお、ヒータ３５０、摺動シート３８０および弾性体３７５は、定着ベルト３１０によって下流方向に摺動摩擦が作用するが、弾性体３７５の下流端に下流側ガイド部３４２の内側面が当接している。このため、弾性体３７５の下流方向位置ズレ、ひいてはヒータ３５０の下流方向位置ズレを下流側ガイド部３４２で抑制することができる。

なお、下流側ガイド部３４２の切欠き３４３の縁部は、Ｃ面やＲ面により面取りを形成するのが望ましい。このように面取りを形成することで、定着ベルト３１０の内面が切欠き３４３の縁部に接触することによる損傷を防止することができる。

（実施形態３）
図６は本発明の実施形態３を示すもので、下流側ガイド部３４２の長手方向内側面に複数の係止部３４８を等間隔で形成し、当該係止部３４８に摺動シート３８０の上流端に図４（ｂ）のように形成した矩形穴３８２を係合している。図５の実施形態２は下流側ガイド部３４２に切欠き３４３を形成する必要があった。しかし、この実施形態３では下流側ガイド部３４２を長手方向に連続させたままでよいから、当該ガイド部３４２における定着ベルト３１０の安定性が高まる。

また弾性体３７５の下流端は係止部３４８に接触しているが、当該下流端にはニップ圧が直接的に作用しないので、当該下流端に係止部３４８を避けるための切欠きを形成する必要はない。弾性体３７５の下流端は複数の係止部３４８に当接しているので、定着ベルト３１０との摺動摩擦による弾性体３７５の下流方向位置ズレ、ひいてはヒータ３５０の下流方向位置ズレを抑制することができる。

（実施形態４）
図７は本発明の実施形態４を示すもので、この実施形態４では弾性体３７５用の第２フォルダ４００を使用する。すなわち、弾性体３７５を実施例１～３のようにフォルダ３４０の凹溝３４５内に直接載せるのではなく、第２フォルダ４００の上に弾性体３７５を載せて接着剤等で固定した上で、当該第２フォルダ４００を凹溝３４５内に配置する。

弾性体３７５を第２フォルダ４００に載せた状態でフォルダ３４０の凹溝３４５内に配置するので、弾性体３７５を単体で凹溝３４５内に配置する場合に比べて取扱性がよく、作業性や位置決め精度が向上する。

第２フォルダ４００の底面には、凹溝３４５の底面の係止部３４４が係合する被係合穴４１０が形成されている。第２フォルダ４００の係止部３４４に摺動シート３８０の上流端の矩形穴３８２を係合した後、第２フォルダ４００を凹溝３４５の底面に載せる。そうするとフォルダ３４０の係止部３４４が第２フォルダ４００の被係合穴４１０に係合し、また第２フォルダ４００と凹溝３４５の底面との間に摺動シート３８０の上流端が挟み込まれる。

図７の実施形態４はフォルダ３４０の底面に係止部３４４があるが、図４と異なり弾性体３７５に当該係止部３４４を避けるための切欠きを形成しなくて済む。また、第２フォルダ４００と弾性体３７５は、フォルダ３４０側の係止部３４４と下流側ガイド部３４２の二箇所で位置規制可能なので、定着ベルト３１０との摺動摩擦による弾性体３７５の下流方向位置ズレ、ひいてはヒータ３５０の下流方向位置ズレをより確実に抑制することができる。

なお、弾性体３７５の温度検知用として図４（ｃ）と同様に第２温度センサ３９０を取り付ける場合、第２温度センサ３９０を挿入するための第１貫通穴３４６をフォルダ３４０に形成する。また、摺動シート３８０の上流端に矩形穴３８２に隣接して第２貫通穴３８３を形成する。さらに第２フォルダ４００に第３貫通穴４３０を形成する。そして、第２温度センサ３９０の先端部を、フォルダ３４０の第１貫通穴３４６、摺動シート３８０の第２貫通穴３８３、第２フォルダ４００に第３貫通穴４３０に通して弾性部材３７５の底面に接触させる。

（実施形態５）
図８は本発明の実施形態５を示すもので、この実施形態５は図７の実施形態４と係止部の凹凸を逆にしたものである。すなわち第２フォルダ４００に係止凸部４２０を形成し、フォルダ３４０側に係止凹部３４７を形成する。そして第２フォルダ４００の係止凸部４２０を摺動シート３８０の第２貫通穴を通して係止凹部３４７に嵌合する。その他は図７と同様である。

第２温度センサ３９０を使用する場合は、図７と同様に第２温度センサ３９０を挿入するための第１貫通穴３４６をフォルダ３４０に形成し、また摺動シート３８０には矩形穴３８２の他に第２温度センサ３９０用の別の第２貫通穴を形成する。なお、フォルダ３４０の係止凹部３４７を底面まで抜けた貫通穴とし、当該貫通穴を第２温度センサ３９０用の貫通穴として兼用する構成も可能である。

（実施形態６）
図９（ａ）は本発明の実施形態６を示すもので、この実施形態６は摺動シート３８０の繊維３８０ａの配向を、定着ベルト３１０との摺動摩擦による引張り方向に対して斜めに配置したものである。斜めの角度は４５°に限らず３０°、６０°など任意である。このように繊維３８０ａを斜めに配置することで、係止部３４４により矩形穴３８２の内周縁に作用する力を繊維３８０ａの経糸と緯糸に分散することができ、矩形穴３８２の係合強度と耐久性を高めることができる。

これに対して従来の摺動シート３８０は、図９（ｂ）のように繊維３８０ｂの経糸が定着ベルト３１０との摺動摩擦による引張り方向と同じ方向に配置され、繊維３８０ｂの緯糸が当該方向と直角方向に配置されていた。このため矩形穴３８２の角部に応力が集中すると当該角部から亀裂が容易に発生する可能性があった。

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本発明を電子写真方式の画像形成装置の定着装置に適用したが、本発明は定着装置に限らず、インクジェットプリンタの記録媒体のカールを矯正するための加熱装置にも適用可能である。

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 ３０１：ローラ
３１０：定着ベルト ３１０：定着部材
３２０：加圧ローラ ３２０：加圧部材
３２１：鉄製芯金 ３２１：芯金
３２２：弾性層 ３２３：離型層
３３０：ステー ３３０：支持部材
３４０：フォルダ（保持部材） ３４１：上流側ガイド部
３４２：下流側ガイド部 ３４４：係止部
３４５：凹溝 ３４６：第１貫通穴
３４７：係止凹部 ３４８：係止部
３５０：面状ヒータ ３５０：ヒータ
３５１：基材 ３６０：抵抗発熱体
３６０：発熱体 ３６０：加熱体
３６０ｃ：電極 ３６９ａ-３６９ｃ：給電線
３７０：絶縁層 ３７５：弾性体
３８０：摺動シート ３８０ａ、３８０ｂ：繊維
３８１：舌片 ３８２：矩形穴
３８３：第２貫通穴 ３９０：第２温度センサ
４００：第２フォルダ（第２保持部材） ４１０：被係合穴
４２０：係止凸部 ４３０：第３貫通穴
５００：ステー Ｌ：レーザ光
Ｎ：転写ニップ Ｐ：用紙
ＳＮ：定着ニップ ＴＭ：転写手段

特許第３５７６７６０号公報

Claims (10)

1. 無端状の回転部材と、
   前記回転部材の内周面に接した状態で前記回転部材の幅方向に配設された加熱体と、
   前記回転部材の内周面に接した状態で前記加熱体よりも前記回転部材の回転方向下流側に配設された弾性体と、
   前記加熱体および前記弾性体を保持する保持部材と、
   前記加熱体および前記弾性体と対向して配設され、前記回転部材との間に記録媒体を通すためのニップ部を形成する加圧部材と、
   前記回転部材に接する前記弾性体の表面を覆う摺動シートを備え、
   当該摺動シートの上流端を、前記加熱体と前記弾性体の間を経由して前記弾性体と前記保持部材の間に挿入した状態で前記保持部材に固定したことを特徴とする加熱装置であって、前記保持部材の下流端に形成され前記回転部材の内周面をガイドする下流側ガイド部に切欠きを形成すると共に、当該切欠き内に、前記摺動シートの上流端を固定する係止部を設けたことを特徴とする加熱装置。
2. 無端状の回転部材と、
   前記回転部材の内周面に接した状態で前記回転部材の幅方向に配設された加熱体と、
   前記回転部材の内周面に接した状態で前記加熱体よりも前記回転部材の回転方向下流側に配設された弾性体と、
   前記加熱体および前記弾性体を保持する保持部材と、
   前記加熱体および前記弾性体と対向して配設され、前記回転部材との間に記録媒体を通すためのニップ部を形成する加圧部材と、
   前記回転部材に接する前記弾性体の表面を覆う摺動シートを備え、
   当該摺動シートの上流端を、前記加熱体と前記弾性体の間を経由して前記弾性体と前記保持部材の間に挿入した状態で前記保持部材に固定したことを特徴とする加熱装置であって、前記回転部材の内周面をガイドするため前記保持部材の下流端に形成された下流側ガイド部の内側面に、前記摺動シートの上流端を固定する係止部を設けたことを特徴とする加熱装置。
3. 無端状の回転部材と、
   前記回転部材の内周面に接した状態で前記回転部材の幅方向に配設された加熱体と、
   前記回転部材の内周面に接した状態で前記加熱体よりも前記回転部材の回転方向下流側に配設された弾性体と、
   前記加熱体および前記弾性体を保持する保持部材と、
   前記加熱体および前記弾性体と対向して配設され、前記回転部材との間に記録媒体を通すためのニップ部を形成する加圧部材と、
   前記回転部材に接する前記弾性体の表面を覆う摺動シートを備え、
   当該摺動シートの上流端を、前記加熱体と前記弾性体の間を経由して前記弾性体と前記保持部材の間に挿入した状態で前記保持部材に固定したことを特徴とする加熱装置であって、前記保持部材に形成された第１貫通穴に温度センサが挿入されると共に、前記摺動シートの上流端に、前記温度センサの先端を通すための第２貫通穴が形成されていることを特徴とする加熱装置。
4. 前記保持部材に前記摺動シートの上流端を固定する係止部を設けたことを特徴とする請求項３の加熱装置。
5. 前記弾性体は切欠き部を有し、前記係止部を、前記弾性体に成形した切欠き部に収容したことを特徴とする請求項４の加熱装置。
6. 前記加熱体が前記保持部材に保持され、前記弾性体が第２保持部材を介して前記保持部材に保持され、前記保持部材と前記第２保持部材の間に、前記摺動シートの上流端を固定する係止部を設けたことを特徴とする請求項３の加熱装置。
7. 前記摺動シートの繊維が、前記回転部材の回転方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項の加熱装置。
8. 前記摺動シートの下流端が固定されていないことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項の加熱装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項の加熱装置の前記ニップ部に現像剤を担持した前記記録媒体を通紙することで前記現像剤を定着することを特徴とする定着装置。
10. 請求項９の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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