JP7253138B2 - 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９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３５０と抵抗発熱体３６０で構成された面状ヒータで加熱する型式である。面状ヒータはステー３３０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で直接加熱するようにしている。

面状ヒータを使用した定着装置３００は、面状ヒータ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。しかしながら、このように面状ヒータの下流側に弾性体３７５を隣接配置した場合、面状ヒータが定着ベルト３１０との接触摩擦によって弾性体３７５側に移動しやすい。

面状ヒータが下流側に移動すると弾性体３７５が面状ヒータに押されて変形し、当該変形部分の加圧力が想定した大きさよりも局所的に大きくなってしまう。そうすると弾性体３７５と定着ベルト３１０内面との摩耗増大や定着ベルト３１０の駆動トルク上昇などが生じる。また、弾性体３７５の表面が摩擦低減用の摺動シートで覆われている場合は、当該摺動シートが弾性体３７５の変形部分で部分的に浮き上がってシワ変形し、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、定着装置の発熱体の移動を規制することで定着部材の摩耗増大や駆動トルク上昇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、前記保持部材を支持する支持部材と、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を備え、前記回転部材の回転方向下流側への前記加熱体の移動を規制する移動規制部を前記保持部材に形成したことを特徴とする。
を特徴とする。

本発明の加熱装置によれば、保持部材の移動規制部によって加熱体の移動を規制することができるから、当該移動による弾性体の変形で生じる回転部材の摩耗増大や駆動トルク上昇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。 加熱装置と弾性体の斜視図である。 加熱装置と弾性体の平面図である。 加熱装置と弾性体の平面図である。 加熱装置と弾性体を保持する保持部材の断面図である。 加熱装置と弾性体を保持する保持部材の平面図である。 保持部材の変形例の断面図である。 保持部材の変形例の断面図である。 弾性体の面取部の断面図である。 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、本発明の実施形態に係る加熱装置と定着装置３００について、以下さらに説明する。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。

定着装置は図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はヒータの基材３５０を凹溝３４５内に保持するためのもので、フォルダ３４０の背面がステー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、基材３５０の高温部との接触を回避するために、基材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（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３５０の上に形成されている。

基材３５０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３５０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。

ヒータの均熱性を向上し画像品位を高めるため、基材３５０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３５０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３５０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３５０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３５０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（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は矩形状断面を有し、図４Ａ－図４Ｃのようにヒータ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、基材３５０に形成された凹溝３４２内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、基材３５０と弾性体３７５の間に挟み込まれた状態でフォルダ３４０の背面側に突出している。

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。

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、摺動シートの組付けが容易に実施でき、摺動シート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。

フォルダ３４０の長手方向両端部に、図４Ａ－図４Ｃのように左右一対の移動規制部３４１が形成されている。この移動規制部３４１はフォルダ３４０の表面に直方体形状で一体形成され、基材３５０の両端部の下流側が移動規制部３４１に当接している。

基材３５０および発熱体３６０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９のような従来の定着装置で基材３５０の移動規制が不十分であると、基材３５０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部圧力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では、移動規制部３４１によって基材３５０の下流側への位置ずれを防止するようにした。移動規制部３４１をフォルダ３４０の長手方向両端部に形成することで、基材３５０ないし加熱体３６０を弾性体３７５に最接近させることができる。すなわち、ヒータの下流側移動を規制しつつ、当該ヒータと弾性体３７５との間に隙間が生じないようにすることができる。

これにより、定着ベルト３１０が回転する際にヒータから弾性体３７５にスムーズに摺動する。また、基材３５０と弾性体３７５との間に隙間がないので、基材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。

特にＰＩゴムレスベルトのように定着ベルト３１０の剛性が極めて小さい場合、弾性体３７５の長手方向外側に移動規制部３４１を配設すると、ヒータと弾性体３７５間の隙間をほぼゼロにできる。これによりニップ荷重の落ち込みを抑制しつつ、ヒータの移動による弾性体３７５の変形を抑制することができる。

図４Ｂ、図４Ｃではヒータと弾性体３７５との間に隙間を開けているが、この隙間は実質的にゼロにすることができる。すなわち、左右の移動規制部３４１の上流端よりも、弾性体３７５の上流端を最大で約０．２ｍｍだけ上流側に突出させる。これにより弾性体３７５の上流端がヒータとの当接で軽い圧縮状態となり、前記隙間を弾性体３７５の長手方向全幅にわたって実質的にゼロにすることができる。

移動規制部３４１は必ずしも図４Ａ－図４Ｃのように一対で配設する必要性はない。移動規制部３４１はいずれか一方のみとし、他方はフォルダ３４０と基材３５０との間でボスとボス穴の組み合わせなど、他型式の移動規制部にすることも可能である。

移動規制部３４１と画像領域の位置関係は、図４Ｃのように画像領域の幅方向外側に、移動規制部３４１の内側端が位置するようにする。また弾性体３７５の両端部が、画像領域の両端と移動規制部３４１の内側端との間に位置するようにする。

すなわち、ヒータ中央からの距離をＬ₁Ｌ₂Ｌ₃とすると、Ｌ₁＞Ｌ₂＞Ｌ₃の大小関係になるようにする。
Ｌ₁：ヒータ中央から移動規制部３４１の内側端までの距離
Ｌ₂：ヒータ中央から弾性体３７５の端部までの距離
Ｌ₃：ヒータ中央からが画像領域の端部までの距離

前記大小関係により、画像領域全幅に対してニップ部後半で弾性体３７５による十分な加圧力を付与することができ、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。また移動規制部３４１が用紙Ｐに干渉するのを防止することができる。なお、Ｌ₁＝Ｌ₂にして弾性体３７５の端部を移動規制部３４１で規制するようにしてもよい。

移動規制部３４１は図５Ａ、図５Ｂのように、基材３５０を収容する凹溝３４５と、弾性体３７５を収容する凹溝３４２との間の仕切壁３４６の上流側側面を、移動規制部３４１として利用することも可能である。この場合、摺動シート３８０の上流端を、フォルダ３４０の背面側に形成した係合爪３４７に係止することができる。

すなわち、摺動シート３８０の長手方向複数箇所（図示例では両端部と中央部の３箇所）に形成した突片３８１を、仕切壁３４６の上流側の基端側に形成したスリット３４３を通してフォルダ３４０の背面側に延ばす。そして当該突片３８１の先端部の係合穴を係合爪３４７に係止する。これにより摺動シート３８０の取り付け作業を容易化することができる。また、仕切壁３４６があることで弾性体３７５の位置決め性と組付け性も向上する。

仕切壁３４６があると、絶縁層３７０と弾性体３７５の間に仕切壁３４６の厚み分の隙間ができるが、定着ベルト３１０の剛性がある程度大きい場合はニップ荷重が落ち込む心配はない。すなわち、ゴム層を有する定着ベルト３１０や金属基材を有する定着ベルト３１０は、ある程度の剛性を備えている。したがって、ヒータ絶縁層３７０と弾性体３７５との間に僅かな隙間があっても、定着ベルト３１０自体の剛性でそのベルト形状が維持されるので、ニップ荷重が落ち込むことはない。

弾性体３７５の高さは、ヒータの絶縁層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。

ヒータの厚みが十分に大きく、弾性体３７５を図６のように上流側が開放した凹溝３４４に収容した場合、第２取付面としての当該凹溝３４４底面と、上流側の第１取付面としての凹溝３４５底面との間に形成された段差を、移動規制部３４１として利用することができる。この場合もヒータと弾性体３７５の間に隙間ができないので、ニップ荷重の落ち込みを抑制しつつ、ヒータの移動による弾性体の変形を抑制することができる。

移動規制部３４１は、弾性体３７５を図７のように第２保持部材としての弾性体フォルダ３７６の凹溝３７６ｂに収容した場合、当該弾性体フォルダ３７６の上流側側面を移動規制部３４１として利用することができる。弾性体フォルダ３７６を使用することで、弾性体３７５をあらかじめ取り付けた弾性体フォルダ３７６を作業性よく簡単に第１保持部材としてのフォルダ３４０に取り付けることができる。

また、弾性体フォルダ３７６の下面に形成したフォルダ３４０との係合用の突起３７６ａに、摺動シート３８０の長手方向複数箇所（例えば両端部と中央部の３箇所）に形成した突片３８１を係止することもできる。係合用の突起３７６ａは、フォルダ３４０に対する弾性体フォルダ３７６の係合部を兼ねることができる。

弾性体３７５の角部は、図８のようにＣ面またはＲ面の面取部３７５ａとすることができる。これにより当該面取部３７５ａに摺動シート３８０が馴染むことで、摺動シート３８０の浮き上がりやシワ変形を防止することがでる。

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 ３２０：加圧ローラ
３２１：芯金 ３２２：弾性層
３２３：離型層 ３３０：ステー
３４０：フォルダ（保持部材） ３４１：移動規制部
３４２：凹溝 ３４３：スリット
３４４、３４５：凹溝 ３４６：仕切壁
３４７：係合爪 ３５０：ヒータの基材
３６０：抵抗発熱体（加熱体） ３６０ｃ、３６０ｄ：電極
３６９ａ－３６９ｃ：給電線 ３７０：絶縁層
３７５：弾性体 ３７６：弾性体フォルダ（第２保持部材）
３７６ａ：突起 ３７６ｂ：凹溝
３８０：摺動シート ３８１：突片
ＳＮ：定着ニップ Ｎ：転写ニップ
Ｌ：レーザ光 Ｐ：用紙
ＴＭ：転写手段

特許第３５７６７６０号公報

Claims (12)

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、
   前記保持部材を支持する支持部材と、
   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を備え、
   前記回転部材の回転方向下流側への前記加熱体の移動を規制する移動規制部を前記弾性体の長手方向外側で前記保持部材に形成したことを特徴とする加熱装置。
2. 回転可能な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、
   前記加熱体を保持する第１保持部材と、
   前記弾性体を保持した状態で前記第１保持部材に保持された第２保持部材と、
   前記第１保持部材を支持する支持部材と、
   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を備え、
   前記回転部材の回転方向下流側への前記加熱体の移動を規制する移動規制部を前記第２保持部材に形成したことを特徴とする加熱装置。
3. 前記移動規制部が前記弾性体の長手方向外側に形成されていることを特徴とする請求項２の加熱装置。
4. 前記移動規制部が、前記加熱体と前記弾性体の間を仕切る仕切壁に形成されていることを特徴とする請求項２の加熱装置。
5. 前記弾性体が前記加熱体よりも前記加圧部材側に突き出ていることを特徴とする請求項１又は２の加熱装置。
6. 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、
   前記保持部材を支持する支持部材と、
   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を備え、
   前記回転部材の回転方向下流側への前記加熱体の移動を規制する移動規制部を前記保持部材に形成し、
   前記保持部材に形成された前記加熱体の第１取付面よりも、前記弾性体の第２取付面が加圧部材側に突き出て形成され、当該第１取付面と第２取付面との間に形成された段差に
   よって前記移動規制部が形成されていることを特徴とする加熱装置。
7. 前記第１保持部材に形成された前記加熱体の第１取付面よりも、前記弾性体の第２取付面が加圧部材側に突き出て形成され、当該第１取付面と第２取付面との間に形成された段差によって前記移動規制部が形成されていることを特徴とする請求項２の加熱装置。
8. 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、
   前記保持部材を支持する支持部材と、
   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を備え、
   前記回転部材の回転方向下流側への前記加熱体の移動を規制する移動規制部を前記保持部材に形成し、
   前記弾性体の前記加圧部材側が摺動シートで覆われ、当該摺動シートの搬送方向上流端が、前記保持部材に形成されたスリットを通して前記保持部材の背面側に形成された係合爪に係止されることを特徴とする加熱装置。
9. 前記保持部材は、
   前記加熱体を保持する第１保持部材と、
   前記弾性体を保持した状態で前記第１保持部材に保持された第２保持部材と、を有し、
   前記弾性体の前記加圧部材側が摺動シートで覆われ、当該摺動シートの搬送方向上流端が、前記第２保持部材の底部に形成された係合用の突起に係止されることを特徴とする請求項８の加熱装置。
10. 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８又は９の加熱装置。
11. 前記記録媒体に担持された現像剤を請求項１から１０の加熱装置の前記ニップ部で加熱することで前記記録媒体に定着させることを特徴とする定着装置。
12. 請求項１１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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