JP7292607B2 - 加熱装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱装置、定着装置及び画像形成装置に関する。

複写機、プリンタなどの画像形成装置に搭載される加熱装置として、用紙上のトナーを熱により定着させる定着装置や用紙上のインクを乾燥させる乾燥装置などが知られている。

例えば、下記特許文献１や下記特許文献２には、セラミックなどで構成された長手状の基材に抵抗発熱体を設けたヒータを備える定着装置が開示されている。この種のヒータにおいては、電極部が基材に設けられており、電極部に対して給電部材としてのコネクタが接続されることで、抵抗発熱体へ給電可能な状態となる。

ところで、上記のような抵抗発熱体を有するヒータにおいては、抵抗発熱体の発熱により基材が加熱されると、基材が熱膨張により伸びたり、その後の温度低下により縮んだりするため、これに伴って基材上の電極部の位置が変化する。その結果、電極部がコネクタとの間で繰り返し摺動すると、電極部とコネクタとの接触部で摩耗が発生し、抵抗発熱体への通電が良好に行えなくなる虞がある。そのため、このような基材の伸縮に伴う電極部の変位を抑制する対策が求められている。

上記課題を解決するため、本発明は、複数の発熱部と、前記発熱部に電気的に接続された複数の電極部と、前記発熱部及び前記電極部が設けられた長手状の基材と、を有する加熱部材と、前記加熱部材を保持する保持部材と、前記保持部材に対する前記加熱部材の長手方向の位置決めを行う位置決め部と、前記電極部に接触する接触部を有する給電部材と、を備える加熱装置であって、前記加熱部材は、前記電極部を３つ以上有し、全ての前記電極部は、前記基材の長手方向中央を基準に前記位置決め部が設けられている側と同じ側に設けられ、前記位置決め部は、全ての前記電極部の中で最も前記発熱部に近い前記電極部と前記発熱部との間に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、温度変化により基材が伸縮したとしても、これに伴う電極部の変位を抑制することができる。

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。 定着装置の概略構成図である。 定着装置の斜視図である。 定着装置の分解斜視図である。 加熱装置の斜視図である。 加熱装置の分解斜視図である。 ヒータの平面図である。 ヒータの分解斜視図である。 ヒータにコネクタが接続された状態を示す斜視図である。 位置決め部の少なくとも一部が、各電極部が並ぶ長手方向範囲内に対応する位置に配置されている例を示す図である。 位置決め部が、各電極部が並ぶ長手方向範囲の中央に対応する位置に配置されている例を示す図である。 ヒータホルダの凸部とコネクタのコンタクト端子が干渉する問題を説明するための側面図である。 ヒータの凹部を、コンタクト端子の接触部の通過経路に対して長手方向にずらした例を示す図である。 ヒータの凹部を、コンタクト端子の接触部が通過しない縁部に設けた例を示す図である。 ヒータの凹部を、共通の給電線に近い側の縁部に設けた例を示す図である。 ヒータの凹部の一部が曲線で構成されている例を示す図である。 ヒータの凹部が互いに向かい合う方向に突出する凸面部を有する例を示す図である。 ヒータの位置決め部を、凸部とした例を示す図である。 ヒータの位置決め部を、貫通孔とした例を示す図である。 電極部が基材の短手方向に並んで配置された例を示す図である。 電極部が基材の長手方向と短手方向の両方向に並んで配置されている例を示す図である。 電極部を４つ設け、独立して発熱制御可能な３つの発熱部群を構成した例を示す図である。 発熱部が基材の長手方向に伸びる直線状に形成されている例を示す図である。 発熱部同士を直列に接続した例を示す図である。 他の定着装置の構成を示す図である。 別の定着装置の構成を示す図である。 さらに他の定着装置の構成を示す図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

図１に示す画像形成装置１００は、画像形成部である４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを備える。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、画像形成装置本体１０３に対して着脱可能に構成され、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。具体的には、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電する帯電装置３と、感光体２の表面に現像剤としてのトナーを供給してトナー画像を形成する現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング装置５と、を備える。

また、画像形成装置１００は、各感光体２の表面を露光し静電潜像を形成する露光装置６と、記録媒体としての用紙Ｐを供給する給紙装置７と、各感光体２に形成されたトナー画像を用紙Ｐに転写する転写装置８と、用紙Ｐに転写されたトナー画像を定着する定着装置９と、用紙Ｐを装置外に排出する排紙装置１０と、を備える。

転写装置８は、複数のローラによって張架された中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１１と、各感光体２上のトナー画像を中間転写ベルト１１へ転写する一次転写部材としての４つの一次転写ローラ１２と、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像を用紙Ｐへ転写する二次転写部材としての二次転写ローラ１３と、を有する。複数の一次転写ローラ１２は、それぞれ、中間転写ベルト１１を介して感光体２に接触している。これにより、中間転写ベルト１１と各感光体２とが互いに接触し、これらの間に一次転写ニップが形成されている。一方、二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して中間転写ベルト１１を張架するローラの１つに接触している。これにより、二次転写ローラ１３と中間転写ベルト１１との間には二次転写ニップが形成されている。

また、画像形成装置１００内には、給紙装置７から送り出された用紙Ｐが搬送される用紙搬送路１４が形成されている。この用紙搬送路１４における給紙装置７から二次転写ニップ（二次転写ローラ１３）に至るまでの途中には、一対のタイミングローラ１５が設けられている。

次に、図１を参照して上記画像形成装置の印刷動作について説明する。

印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては、感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電装置３によって感光体２の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に基づいて、露光装置６が各感光体２の表面を露光することで、露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置４からトナーが供給され、各感光体２上にトナー画像が形成される。

各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達すると、図１の反時計回りに回転駆動する中間転写ベルト１１に順次重なり合うように転写される。そして、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１１の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１３の位置）へ搬送され、二次転写ニップにおいて搬送されてきた用紙Ｐに転写される。この用紙Ｐは、給紙装置７から供給されたものである。給紙装置７から供給された用紙Ｐは、タイミングローラ１５によって一旦停止された後、中間転写ベルト１１上のトナー画像が二次転写ニップに至るタイミングに合わせて二次転写ニップへ搬送される。かくして、用紙Ｐ上にフルカラーのトナー画像が担持される。また、トナー画像が転写された後、各感光体２上に残留するトナーは各クリーニング装置５によって除去される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送され、定着装置９によって用紙Ｐにトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは排紙装置１０によって装置外に排出されて、一連の印刷動作が完了する。

続いて、定着装置９の構成について説明する。

図２に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、定着部材としての定着ベルト２０と、定着ベルト２０の外周面に接触してニップ部Ｎを形成する対向部材としての加圧ローラ２１と、定着ベルト２０を加熱する加熱装置１９と、を備えている。また、加熱装置１９は、加熱部材としての面状のヒータ２２と、ヒータ２２を保持する保持部材としてのヒータホルダ２３と、ヒータホルダ２３を長手方向に渡って補強する補強部材としてのステー２４などで構成されている。

定着ベルト２０は、無端状のベルト部材で構成され、例えば外径が２５ｍｍで厚みが４０～１２０μｍのポリイミド（ＰＩ）製の筒状基体を有している。定着ベルト２０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２０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２０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２１は、例えば外径が２５ｍｍであり、中実の鉄製芯金２１ａと、この芯金２１ａの表面に形成された弾性層２１ｂと、弾性層２１ｂの外側に形成された離型層２１ｃとで構成されている。弾性層２１ｂ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２１ｂ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２１ｃを形成するのが望ましい。

ヒータ２２は、定着ベルト２０の回転軸方向あるいは長手方向（以下、「ベルト長手方向」という。）に渡って長手状に設けられ、加圧ローラ２１に対応する位置で定着ベルト２０の内周面に接触している。ヒータ２２は、板状の基材５０、基材５０上に設けられた第１絶縁層５１、第１絶縁層５１上に設けられた発熱部６０などを有する導体層５２、導体層５２を被覆する第２絶縁層５３で構成されている。本実施形態では、定着ベルト２０側（ニップ部Ｎ側）に向かって、基材５０、第１絶縁層５１、導体層５２（発熱部６０）、第２絶縁層５３の順で積層されており、発熱部６０から発された熱は、第２絶縁層５３を介して定着ベルト２０へと伝達される。

本実施形態とは異なり、発熱部６０を基材５０の定着ベルト２０側とは反対側（ヒータホルダ２３側）に設けてもよい。その場合、発熱部６０の熱が基材５０を介して定着ベルト２０に伝達されることになるため、基材５０は窒化アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料で構成されることが望ましい。また、本実施形態に係るヒータ２２の構成において、さらに基材５０の定着ベルト２０とは反対側（ヒータホルダ２３側）の面に、絶縁層を設けてもよい。

ヒータ２２は、定着ベルト２０に対して、非接触あるいは低摩擦シートなどを介して間接的に接触する場合であってもよいが、定着ベルト２０への熱伝達効率を高めるには、本実施形態のように、ヒータ２２を定着ベルト２０に対して直接接触させる方が好ましい。また、ヒータ２２を定着ベルト２０の外周面に接触させることもできるが、定着ベルト２０の外周面がヒータ２２との接触により傷付くと定着品質が低下する虞があるため、ヒータ２２が接触する面は定着ベルト２０の内周面とすることが望ましい。

ヒータホルダ２３及びステー２４は、定着ベルト２０の内側に配置されている。ステー２４は、金属製のチャンネル材で構成され、その両端部分が定着装置９の両側壁部に支持されている。ステー２４によってヒータホルダ２３のヒータ２２側とは反対側の面が支持されていることで、ヒータ２２及びヒータホルダ２３は加圧ローラ２１の加圧力に対して大きく撓むことなく保たれ、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間にニップ部Ｎが形成される。

ヒータホルダ２３は、ヒータ２２の熱によって高温になりやすいため、耐熱性の材料で形成されることが望ましい。例えば、ヒータホルダ２３をＬＣＰやＰＥＥＫなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で形成した場合は、ヒータ２２からヒータホルダ２３への伝熱が抑制され効率的に定着ベルト２０を加熱することが可能である。

加圧ローラ２１と定着ベルト２０は、付勢部材としてのバネによって互いに圧接されている。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間にニップ部Ｎが形成される。また、加圧ローラ２１は、画像形成装置本体に設けられた駆動手段から駆動力が伝達されて回転駆動する駆動ローラとして機能する。一方、定着ベルト２０は、加圧ローラ２１の回転に伴って従動回転するように構成されている。回転時、定着ベルト２０はヒータ２２に対して摺動する。定着ベルト２０の摺動性を高めるために、ヒータ２２と定着ベルト２０との間にオイルやグリースなどの潤滑剤を介在させてもよい。

印刷動作が開始されると、加圧ローラ２１が回転駆動され、定着ベルト２０が従動回転を開始する。また、ヒータ２２に電力が供給されることで、発熱部６０が発熱し、定着ベルト２０が加熱される。そして、定着ベルト２０の温度が所定の目標温度（定着温度）に到達した状態で、図２に示すように、未定着トナー画像が担持された用紙Ｐが、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間（ニップ部Ｎ）に搬送されることで、未定着トナー画像が加熱及び加圧されて用紙Ｐに定着される。

図３は、定着装置の斜視図、図４は、その分解斜視図である。

図３及び図４に示すように、定着装置９の装置フレーム４０は、一対の側壁部２８と前壁部２７とから成る第１装置フレーム２５と、後壁部２９から成る第２装置フレーム２６と、を備えている。一対の側壁部２８は、ベルト長手方向の一端部側と他端部側とに配置されており、両側壁部２８によって、加圧ローラ２１及び加熱装置１９の両端部側が支持される。各側壁部２８には、複数の係合突起２８ａが設けられ、各係合突起２８ａが後壁部２９に設けられた係合孔２９ａに係合することで、第１装置フレーム２５と第２装置フレーム２６とが組み付けられる。

また、各側壁部２８は、加圧ローラ２１の回転軸などを挿通させるための挿通溝２８ｂが設けられている。挿通溝２８ｂは、後壁部２９側で開口し、これとは反対側では開口しない突き当て部となっている。この突き当て部側の端部には、加圧ローラ２１の回転軸を支持する軸受３０が設けられている。加圧ローラ２１は、その回転軸の両端部がそれぞれ軸受３０に装着されることで、両側壁部２８によって回転可能に支持される。

また、加圧ローラ２１の回転軸の一端部側には、駆動伝達部材としての駆動伝達ギヤ３１が設けられている。駆動伝達ギヤ３１は、加圧ローラ２１が両側壁部２８に支持された状態で、側壁部２８よりも外側に露出した状態で配置される。これにより、定着装置９が画像形成装置本体に搭載された際、駆動伝達ギヤ３１が画像形成装置本体に設けられているギヤと連結し、駆動源からの駆動力を伝達可能な状態となる。なお、加圧ローラ２１に駆動力を伝達する駆動伝達部材としては、駆動伝達ギヤ３１のほか、駆動伝達ベルトを張架するプーリやカップリング機構などであってもよい。

加熱装置１９の長手方向の両端部には、定着ベルト２０やヒータホルダ２３、ステー２４などを支持する一対の支持部材３２が設けられている。各支持部材３２には、ガイド溝３２ａが設けられている。このガイド溝３２ａを側壁部２８の挿通溝２８ｂの縁に沿って進入させることで、支持部材３２が側壁部２８に対して組み付けられる。

また、各支持部材３２と後壁部２９との間には、付勢部材としての一対のバネ３３が設けられている。各バネ３３によってステー２４や支持部材３２が加圧ローラ２１側に付勢されることで、定着ベルト２０が加圧ローラ２１に押し当てられ、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間にニップ部が形成される。

また、図４に示すように、第２装置フレーム２６を構成する後壁部２９の長手方向の一端部側には、画像形成装置本体に対する定着装置本体の位置決めを行う位置決め部としての孔部２９ｂが設けられている。一方、画像形成装置本体には、位置決め部としての突起１０１が設けられている。この突起１０１が、定着装置９の孔部２９ｂに対して挿入されることで、突起１０１と孔部２９ｂが嵌合し、画像形成装置本体に対する定着装置本体のベルト長手方向の位置決めがなされる。なお、後壁部２９の孔部２９ｂが設けられた端部側とは反対の端部側には、位置決め部は設けられていない。これにより、温度変化に伴う定着装置本体のベルト長手方向の伸縮が拘束されないようにしている。

図５は、加熱装置１９の斜視図、図６は、その分解斜視図である。

図５及び図６に示すように、ヒータホルダ２３の定着ベルト側の面（図５及び図６における手前側の面）には、ヒータ２２を収容するための矩形の収容凹部２３ａが設けられている。収容凹部２３ａは、ヒータ２２とほぼ同等の形状及びサイズに形成されているが、収容凹部２３ａの長手方向寸法Ｌ２はヒータ２２の長手方向寸法Ｌ１よりも若干長く設定されている。このように、収容凹部２３ａがヒータ２２よりも若干長く形成されていることで、熱膨張によりヒータ２２がその長手方向に伸びても、ヒータ２２と収容凹部２３ａとが干渉しないように構成されている。また、ヒータ２２は、この収容凹部２３ａ内に収容された状態で、給電部材としての後述のコネクタによってヒータホルダ２３と一緒に挟まれて保持される。

一対の支持部材３２は、定着ベルト２０の内側に挿入されて定着ベルト２０を支持するＣ字状のベルト支持部３２ｂと、定着ベルト２０の端面に接触してベルト長手方向の移動（片寄り）を規制するフランジ状のベルト規制部３２ｃと、ヒータホルダ２３及びステー２４の両端部側が挿入されてこれらを支持する支持凹部３２ｄと、を有している。定着ベルト２０は、その両端部側にベルト支持部３２ｂが挿入されることで、ベルト非回転時においては基本的に周方向（ベルト回転方向）の張力は生じない、いわゆるフリーベルト方式で支持される。

図５及び図６に示すように、ヒータホルダ２３の長手方向一端部側には、位置決め部としての位置決め凹部２３ｅが設けられている。この位置決め凹部２３ｅに対して、図５及び図６の左側に示される支持部材３２の嵌合部３２ｅが嵌合することで、ヒータホルダ２３と支持部材３２とのベルト長手方向の位置決めがなされる。一方、図５及び図６の右側に示される支持部材３２には、嵌合部３２ｅは設けられておらず、ヒータホルダ２３とのベルト長手方向の位置決めはされない。このように、支持部材３２に対するヒータホルダ２３の位置決めをベルト長手方向の片側のみとすることで、温度変化に伴ってヒータホルダ２３がベルト長手方向へ伸縮したとしても、その伸縮が拘束されないようにしている。

また、図６に示すように、ステー２４の長手方向の両端部側には、各支持部材３２に対するステー２４の移動を規制する段差部２４ａが設けられている。各段差部２４ａは支持部材３２に突き当たることで支持部材３２に対するステー２４の長手方向の移動を規制する。ただし、これら段差部２４ａのうち少なくとも一方は、支持部材３２に対して隙間（ガタ）を介して配置される。このように、少なくとも一方の段差部２４ａが支持部材３２に対して隙間を介して配置されることで、温度変化に伴ってステー２４がベルト長手方向に伸縮したとしても、その伸縮が拘束されないようにしている。

図７は、ヒータ２２の平面図、図８は、その分解斜視図である。

図８に示すように、ヒータ２２は、基材５０と、基材５０上に設けられた第１絶縁層５１と、第１絶縁層５１上に設けられた導体層５２と、導体層５２を被覆する第２絶縁層５３と、を有している。

基材５０は、ステンレス（ＳＵＳ）や鉄、アルミニウム等の金属材料で構成された長手状の板材である。また、基材５０の材料として、金属材料のほか、セラミック、ガラス等を用いることも可能である。基材５０にセラミックなどの絶縁材料を用いた場合は、基材５０と導体層５２との間の第１絶縁層５１を省略することが可能である。一方、金属材料は、急速加熱に対する耐久性に優れ、加工もしやすいため、低コスト化を図るのに好適である。金属材料の中でも、特にアルミニウムや銅は熱伝導性が高く、温度ムラが発生しにくい点で好ましい。また、ステンレスはこれらに比べて安価に製造できる利点がある。

各絶縁層５１，５３は、耐熱性ガラスなどの絶縁性を有する材料で構成されている。また、これらの材料として、セラミックあるいはポリイミド（ＰＩ）等を用いてもよい。

導体層５２は、面状の抵抗発熱体である発熱部６０と、電極部６１と、これらを電気的に接続する給電線６２と、で構成されている。本実施形態では、６つの発熱部６０が、基材５０上に設けられている。各発熱部６０は、基材５０上に設けられた複数の給電線６２を介して３つの電極部６１のいずれか２つに電気的に接続されている。

図７において、３つの電極部６１を、図の左側から順に、第１電極部６１Ａ、第２電極部６１Ｂ、第３電極部６１Ｃと称すると、第１電極部６１Ａは、全ての発熱部６０と共通の給電線６２Ａを介して接続されたコモン電極部である。第２電極部６１Ｂには、基材５０の長手方向に並ぶ６つの発熱部６０Ａ～６０Ｆのうち、両端に配置された各発熱部６０Ａ，６０Ｆが給電線６２Ｂ，６２Ｃを介して並列に接続されている。また、第３電極部６１Ｃには、両端以外の各発熱部６０Ｂ～６０Ｅが給電線６２Ｄを介して並列に接続されている。

本実施形態に係るヒータ２２において、両端の各発熱部６０Ａ，６０Ｆと、これらの間に配置された他の発熱部６０Ｂ～６０Ｅは、それぞれ独立して発熱制御される。具体的に、第１電極部６１Ａ及び第２電極部６１Ｂに電圧を印加した場合は、両端の各発熱部６０Ａ，６０Ｆのみが発熱し、第１電極部６１Ａ及び第３電極部６１Ｃに電圧を印加した場合は、両端以外の各発熱部６０Ｂ～６０Ｅのみが発熱する。また、全ての電極部６１Ａ～６１Ｃに電圧を印加すれば、全ての発熱部６０Ａ～６０Ｆを発熱させることができる。例えば、Ａ４サイズ（通紙幅：２１０ｍｍ）以下の比較的小さい幅サイズの用紙を通紙する場合は、両端以外の各発熱部６０Ｂ～６０Ｅのみを発熱させ、Ａ３サイズ（通紙幅：２９７ｍｍ）以上の比較的大きい幅サイズの用紙を通紙する場合は、全ての発熱部６０Ａ～６０Ｆを発熱させることで、用紙幅に応じた発熱領域とすることができる。

発熱部６０は、例えば、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基材５０に塗工し、その後、当該基材５０を焼成することによって形成される。発熱部６０の材料として、これら以外に、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）の抵抗材料を用いてもよい。

給電線６２は、発熱部６０よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。給電線６２や電極部６１の材料としては、銀（Ａｇ）もしくは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）などを用いることができ、このような材料をスクリーン印刷するなどによって給電線６２や電極部６１が形成されている。

本実施形態では、発熱部６０や電極部６１及び給電線６２に銀やパラジウムなどの合金を用い、ＰＴＣ特性を有するものとしている。ＰＴＣ特性とは、温度が高くなると抵抗値が高くなる（一定電圧をかけた場合に、ヒータ出力が下がる）特性である。ＰＴＣ特性を有する発熱部６０とすることで、低温では高出力によって高速で立ち上がり、高温では低出力により過昇温を抑制することができる。例えば、ＰＴＣ特性のＴＣＲ係数を３００～４０００ｐｐｍ／度程度にすれば、ヒータに必要な抵抗値を確保しながら、低コスト化を図れる。より好ましくは、ＴＣＲ係数を５００～２０００ｐｐｍ／度とするのがよい。

図７に示すように、各電極部６１は、後述のコネクタとの接続を確保するため、少なくとも一部が第２絶縁層５３に被覆されておらず露出した状態となっている。

図９は、ヒータ２２にコネクタ７０が接続された状態を示す斜視図である。

図９に示すように、コネクタ７０は、樹脂製のハウジング７１と、ハウジング７１に設けられた複数のコンタクト端子７２と、を有している。各コンタクト端子７２は、板バネで構成され、給電用のハーネス７３が接続されている。

図９に示すように、コネクタ７０は、ヒータ２２とヒータホルダ２３とを表側と裏側とから一緒に挟むようにして取り付けられる。この状態で、各コンタクト端子７２の先端に設けられた接触部７２ａが、それぞれ対応する電極部６１に弾性的に接触（圧接）することで、コネクタ７０を介して発熱部６０と画像形成装置に設けられた電源とが電気的に接続される。これにより、電源から発熱部６０へ電力が供給可能な状態となる。また、コネクタ７０は、ヒータホルダ２３に対してその長手方向に位置ずれしないように、コネクタ７０及びヒータホルダ２３に設けられた互いに係合可能な凹凸形状（位置決め部）によって位置決めされている。

ところで、上記課題で述べたように、抵抗発熱体を有するヒータにおいては、抵抗発熱体の発熱により基材が加熱されると、熱膨張により基材が伸びたり、その後の温度低下により縮んだりするため、電極部がコネクタに対して摺動し、電極部とコネクタとの接触部で摩耗が発生する虞がある。特に、本実施形態のように、Ａ３サイズ以上の用紙を通紙可能な機種においては、用紙幅に対応してヒータの長手方向寸法も長くなるため、温度変化に伴う基材の伸縮量が大きくなり、電極部やコネクタの摩耗が顕著になる虞がある。さらに、本実施形態のように、ヒータの基材にセラミックよりも熱膨張しやすい金属材料を使用していたり、発熱部がＰＴＣ特性を有するものであったりすることも、基材の伸縮量が大きくなる要因となる。特に、発熱部がＰＴＣ特性を有し、発熱部がヒータの長手方向に電流が流れるようなレイアウトである場合は、用紙の幅方向端部が発熱部上を通過するように搬送されると、当該発熱部のうち、用紙が通過しない非通紙領域において抵抗値が上昇することで、発熱量が多くなり、基材の伸縮量が大きくなることがある。

そこで、本実施形態では、基材の熱膨張や収縮に伴う電極部とコネクタとの接触部での摩耗を抑制するため、次のような対策を講じている。以下、電極部及びコネクタの摩耗対策について説明する。

図６に示すように、本実施形態では、ヒータ２２に、その長手方向の位置決めを行う位置決め部３５を設けている。位置決め部３５は、基材５０の長手方向に伸びる縁部５０１に設けられた凹部４３で構成されている。一方、ヒータホルダ２３には、ヒータ２２の位置決め部３５（凹部４３）と嵌合する位置決め部５７としての凸部６４が設けられている。凸部６４は、ヒータ２２が収容される収容凹部２３ａの長手方向に伸びる側壁面２３１から突出するように設けられている。ヒータ２２がヒータホルダ２３の収容凹部２３ａ内に収容されると、ヒータ２２の位置決め部３５（凹部４３）がヒータホルダ２３の位置決め部５７（凸部６４）に嵌合することで、ヒータホルダ２３に対するヒータ２２の長手方向の位置決めがなされる。

ここで、発熱部６０の発熱により、基材５０が熱膨張したり、その後の温度低下により収縮したりしても、ヒータ２２は位置決め部３５によって長手方向に位置決めされている。すなわち、基材５０が伸縮しても位置決め部３５の位置は変化しない。斯かる点に着目し、本実施形態では、基材５０の伸縮に伴う電極部６１の変位を抑制するため、図７に示すように、全ての電極部６１を、基材５０の長手方向中央Ｍを基準に位置決め部３５が設けられている側と同じ側に設けている。

このように、全ての電極部６１を位置決め部３５と同じ側に設けることで、温度変化により基材５０が伸縮したとしても、これに伴う電極部６１の変位を抑制することができる。すなわち、電極部６１は、位置が変化しない位置決め部３５の近くに配置されていることで、基材５０の伸縮に伴う電極部６１の位置変動への影響を低減することができ、電極部６１の変位量を少なくすることができる。これにより、本実施形態においては、電極部６１とコネクタ７０との接触部での摺動を抑制し、電極部６１及びコネクタ７０の摩耗を抑制することができるようになる。

上述の実施形態では、図７に示すように、ヒータ２２の位置決め部３５（凹部４３）が、各電極部６１が並ぶ長手方向範囲Ｈの外側に対応する位置に配置されているが、基材５０の伸縮に伴う各電極部６１の変位をより効果的に抑制するには、図１０に示す例のように、位置決め部３５の少なくとも一部が、各電極部６１が並ぶ長手方向範囲Ｈ内に対応する位置に配置されている方が好ましい。ここでいう各電極部６１が並ぶ長手方向範囲Ｈとは、基材５０の長手方向に並ぶ各電極部６１のうち、長手方向の一方の端の電極部６１からこれとは反対側の端の電極部６１までの全ての電極部６１が含まれる連続した範囲を意味する。従って、互いに長手方向に隣り合う電極部６１同士の間に対応する位置に位置決め部３５が配置されている場合も、位置決め部３５が、各電極部６１が並ぶ長手方向範囲Ｈ内に対応する位置に配置されている場合に含まれる。

図１０に示す例の場合、図７に示す場合に比べて、位置決め部３５と各電極部６１との長手方向距離がより一層短くなる。このため、基材５０の伸縮に伴う電極部６１の位置変動への影響もより一層少なくなり、各電極部６１の変位を効果的に抑制できるようになる。また、もちろん位置決め部３５は、その全体が、各電極部６１の並ぶ長手範囲Ｈ内に対応する位置に配置されている場合であってもよい。

さらに、図１１に示す例のように、位置決め部３５を、各電極部６１が並ぶ長手方向範囲Ｈの中央Ｊに対応する位置に配置することで、位置決め部３５から長手方向に最も離れている電極部６１までの距離を最小にすることができる。この場合、各電極部６１の変位をより一層効果的に抑制できるようになる。

ここで、ヒータホルダ２３の凸部６４は、コネクタ７０をヒータ２２に着脱する際にコンタクト端子７２の特に接触部７２ａと干渉しないように、ヒータホルダ２３の定着ベルト側の面と同一面上に形成されていることが望ましい。しかしながら、凸部６４による位置決めをより確実にするためや、ヒータホルダ２３に対するヒータ２２の組付け作業性の向上などの理由で、図１２に示すように、凸部６４の厚みを大きくし、凸部６４がヒータホルダ２３の定着ベルト側の面（図の上面）よりも突出するように構成される場合もあり得る。

そのような場合は、凸部６４とコンタクト端子７２の接触部７２ａとの干渉を回避するため、図１３に示すように、ヒータホルダ２３の凸部６４は、コネクタ着脱時にコンタクト端子７２の接触部７２ａが基材５０上を通過する通過経路Ｋとは重ならない位置に配置されることが望ましい。この場合、ヒータ２２の凹部４３を、接触部７２ａの通過経路Ｋに対して基材５０の長手方向にずれた位置に配置することで、これに倣ってヒータホルダ２３の凸部６４も接触部７２ａの通過経路Ｋとは重ならない位置に配置される。これにより、コネクタ７０を着脱する際のコンタクト端子７２（接触部７２ａ）とヒータホルダ２３の凸部６４との干渉を回避できるようになる。

また、凸部６４とコンタクト端子７２との干渉を回避する別の方法として、図１４に示すように、ヒータ２２の凹部４３を、発熱部６０及び電極部６１を挟んで基材５０の長手方向に伸びる一対の縁部５０１，５０２のうち、コンタクト端子７２の接触部７２ａが通過しない縁部５０２に設けてもよい。この場合も、ヒータ２２の凹部４３に倣ってヒータホルダ２３の凸部６４も接触部７２ａの通過経路Ｋとは重ならない位置に配置されるので、凸部６４とコンタクト端子７２（接触部７２ａ）との干渉を回避できるようになる。しかもこの場合は、ヒータ２２の凹部４３の少なくとも一部を、各電極部６１が並ぶ長手方向範囲Ｈ内に対応する位置に配置することができるので、基材５０の伸縮に伴う各電極部６１の変位も効果的に抑制することが可能である。

上述のように、ヒータ２２の凹部４３は、基材５０の長手方向に伸びる一対の縁部５０１，５０２のうち、いずれに設けることも可能である。ただし、ヒータ２２の短手方向の小型化を図るには、図７などに示すように、凹部４３を、コモン電極部である第１電極部６１Ａに接続された共通の給電線６２Ａから遠い側の縁部５０１に設けることが望ましい。このような共通の給電線６２Ａは、レイアウト都合上、基材５０の縁部に沿って配置される傾向にある。このため、図１５に示す例のように、凹部４３を共通の給電線６２Ａに近い側の縁部５０２に設けると、共通の給電線６２Ａと凹部４３との干渉を回避する必要が生じ、凹部４３を設けるスペースを確保するため、基材５０をその短手方向（発熱部６０が設けられた面に沿って基材５０の長手方向と交差する方向）に大きくするなどの対策が必要になる。これに対して、図７などに示すように、凹部４３を共通の給電線６２Ａから遠い側の縁部５０１に設ける場合は、凹部４３と共通の給電線６２Ａとの干渉の問題が生じないので、発熱部６０や電極部６１及び給電線６２のレイアウトが容易になり、ヒータ２２の短手方向の小型化にも有利となる。

また、上述の実施形態では、図７に示すように、６つの発熱部６０Ａ～６０Ｆのうち、両端の発熱部６０Ａ，６０Ｆ同士が、これらの間に配置されている他の発熱部６０Ｂ～６０Ｅとは別に、共通の第２電極部６１Ｂに対して接続されている。このように、両端の発熱部６０Ａ，６０Ｆ同士が、それぞれ別個の電極部ではなく１つの同じ電極部（第２電極部６１Ｂ）に接続されていることで、電極部の数を減らすことができ、ヒータ２２の小型化を図ることが可能である。

上述の各例では、ヒータ２２及びヒータホルダ２３の位置決め部３５，５７としての凹部４３及び凸部６４が、いずれも矩形（長方形又は正方形）に形成されているが、これらの各位置決め部３５，５７の形状は適宜変更可能である。

例えば、図１６に示す例のように、位置決め部３５，５７としての凹部４３及び凸部６４の形状を、曲線を有する形状としてもよい。なお、凹部４３の互いに対向する対向面４３ａと、これに嵌合する凸部６４の側面６４ａは、上述の各例と同様に、それぞれ基材５０の長手方向に直交する面であることで、長手方向の位置決めを効果的に行うことが可能である。

また、図１７に示す例のように、凹部４３の対向面４３ａを突出する凸面部としてもよい。この場合、凹部４３の凸面部（対向面４３ａ）の頂点が、ヒータホルダ２３の凸部６４の側面６４ａに接触することで、ヒータ２２の長手方向の位置決めが行われる。

また、図１８に示す例のように、ヒータ２２に位置決め部３５を、上記のような凹部４３ではなく、凸部４４とし、ヒータホルダ２３の位置決め部５７を、ヒータ２２の凸部４４と嵌合する凹部６５としてもよい。

また、図１９に示す例のように、ヒータ２２の位置決め部３５を、基材５０の厚さ方向（長手方向及び短手方向に交差する方向）に貫通する貫通孔４５としてもよい。この場合、ヒータ２２の貫通孔４５に、ヒータホルダ２３に設けられた位置決め部５７としての突起６６が挿入されることで、ヒータ２２の長手方向の位置決めが行われる。

上述の例では、図１３又は図１４に示すように、電極部６１が基材５０の長手方向に並ぶように配置され、このように配置された電極部６１に対してコネクタ７０が基材５０の短手方向に着脱されて接続分離可能に構成されているが、電極部６１の配置やコネクタ７０の着脱方向については適宜変更可能である。

例えば、図２０に示す例のように、電極部６１を基材５０の短手方向に並べて配置し、コネクタ７０を基材５０の長手方向に着脱可能に構成してもよい。

また、図２１に示す例のように、電極部６１を基材５０の長手方向及び短手方向の両方向に並べて配置してもよい。

図２２は、電極部６１の数を増やして、独立して発熱制御可能な発熱部６０のグループ（発熱部群）の数を多くした例である。この例では、電極部６１を４つ設け、発熱部６０を独立して発熱制御可能な３グループに分けている。図２２に示す４つの電極部６１Ａ～６１Ｄのうち、第１電極部６１Ａ及び第２電極部６１Ｂに電圧を印加した場合は、両端の各発熱部６０Ａ，６０Ｆのみが発熱し、第１電極部６１Ａ及び第３電極部６１Ｃに電圧を印加した場合は、両端の各発熱部６０Ａ，６０Ｆよりも１つ内側の各発熱部６０Ｂ，６０Ｅのみが発熱する。また、第１電極部６１Ａ及び第４電極部６１Ｄに電圧を印加した場合は、互いに隣り合う中央側の各発熱部６０Ｃ，６０Ｄのみが発熱する。このように、電極部６１の数を増やし、独立して発熱制御可能な発熱部６０のグループ（発熱部群）の数を増やすことで、発熱領域のバリエーションが増え、より多くの用紙幅に対応した加熱が可能となる。また、電極部６１を５つ以上設け、発熱部６０を、４グループ以上の独立して発熱制御可能な発熱部群に分けてもよい。

また、発熱部６０は、図７などに示すような、複数の折り返し部分を有する形状に限らず、図２３に示すような、折り返し部分を有しないで基材５０の長手方向に伸びる直線状の発熱部６０であってもよい。

また、発熱部６０同士は、並列に接続されている場合に限らず、図２４に示す例のような、直列に接続された構成であってもよい。

また、本発明は、上述の定着装置のほか、図２５～図２７に示すような定着装置にも適用可能である。以下、図２５～図２７に示す各定着装置の構成について簡単に説明する。

まず、図２５に示す定着装置９は、定着ベルト２０に対して加圧ローラ２１側とは反対側に、押圧ローラ９０が配置されており、この押圧ローラ９０とヒータ２２とによって定着ベルト２０を挟んで加熱するように構成されている。一方、加圧ローラ２１側では、定着ベルト２０の内周にニップ形成部材９１が配置されている。ニップ形成部材９１は、ステー２４によって支持されており、ニップ形成部材９１と加圧ローラ２１とによって定着ベルト２０を挟んでニップ部Ｎを形成している。

次に、図２６に示す定着装置９では、前述の押圧ローラ９０が省略されており、定着ベルト２０とヒータ２２との周方向接触長さを確保するために、ヒータ２２が定着ベルト２０の曲率に合わせて円弧状に形成されている。その他は、図２５に示す定着装置９と同じ構成である。

最後に、図２７に示す定着装置９では、定着ベルト２０のほかに加圧ベルト９２が設けられ、加熱ニップ（第１ニップ部）Ｎ１と定着ニップ（第２ニップ部）Ｎ２とを分けて構成している。すなわち、加圧ローラ２１に対して定着ベルト２０側とは反対側に、ニップ形成部材９１とステー９３とを配置し、これらニップ形成部材９１とステー９３を内包するように加圧ベルト９２を回転可能に配置している。そして、加圧ベルト９２と加圧ローラ２１との間の定着ニップＮ２に用紙Ｐを通紙して加熱及び加圧して画像を定着する。その他は、図２に示す定着装置９と同じ構成である。

以上のように、本発明によれば、全ての電極部を位置決め部と同じ側に設けることで、基材の伸縮に伴う電極部の変位を低減できるようになり、電極部及びコネクタの接触部の摩耗を抑制できるようになる。これにより、電極部とコネクタとの接触状態を長期に亘って良好に維持することができるようになり、信頼性が向上する。

特に、上述の実施形態のように、ヒータがＡ３サイズ以上の用紙に対応して長く形成されている場合や、ヒータの基材に熱膨張しやすい金属材料を使用している場合、あるいは、発熱部がＰＴＣ特性を有する場合は、温度変化に伴う基材の伸縮が顕著になる傾向にあるので、このような構成の定着装置においては、本発明を適用することで大きな効果を期待できる。ただし、本発明は、このような定着装置への適用に限られるものではない。Ａ３サイズよりも小さいサイズの用紙に対応した短いヒータや、セラミック製の基材を有するヒータ、ＰＴＣ特性を有しないヒータを備える定着装置においても、本発明を適用することで基材の伸縮に伴う電極部の変位を低減でき、電極部及びコネクタの接触部の摩耗を抑制することが可能である。

また、本発明に係る加熱装置は、上記のような定着装置のほか、用紙に塗布されたインクを乾燥させる乾燥装置や、被覆部材としてのフィルムを用紙等のシートの表面に熱圧着する被覆装置（ラミネータ）などにも適用可能である。また、本発明に係る画像形成装置は、プリンタのほか、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機であってもよい。さらに、本発明は、電子写真方式の画像形成装置に限らず、インクジェット方式の画像形成装置にも適用可能である。

１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ 作像ユニット（画像形成部）
９ 定着装置
１９ 加熱装置
２０ 定着ベルト（定着部材、ベルト部材）
２１ 加圧ローラ（対向部材）
２２ ヒータ（加熱部材）
３５ 位置決め部
４３ 凹部
４４ 凸部
４５ 貫通孔
５０ 基材
５７ 位置決め部
６０ 発熱部
６１ 電極部
６２ 給電線
６４ 凸部
７０ コネクタ
７２ コンタクト端子
７２ａ 接触部
１００ 画像形成装置
５０１ 長手方向に伸びる縁部
５０２ 長手方向に伸びる縁部
Ｈ 電極部の並ぶ長手方向範囲
Ｊ 長手方向範囲の中央
Ｋ 接触部の通過経路
Ｍ 基材の長手方向中央
Ｎ ニップ部

特開２０１９－１２６３４号公報 特許第６３３６０２６号公報

Claims (11)

1. 複数の発熱部と、前記発熱部に電気的に接続された複数の電極部と、前記発熱部及び前記電極部が設けられた長手状の基材と、を有する加熱部材と、
   前記加熱部材を保持する保持部材と、
   前記保持部材に対する前記加熱部材の長手方向の位置決めを行う位置決め部と、
   前記電極部に接触する接触部を有する給電部材と、
   を備える加熱装置であって、
   前記加熱部材は、前記電極部を３つ以上有し、
   全ての前記電極部は、前記基材の長手方向中央を基準に前記位置決め部が設けられている側と同じ側に設けられ、
   前記位置決め部は、全ての前記電極部の中で最も前記発熱部に近い前記電極部と前記発熱部との間に設けられることを特徴とする加熱装置。
2. 前記位置決め部は、前記基材に設けられた凹部、又は貫通孔、あるいは凸部である請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記電極部は、前記基材の長手方向に並んで設けられている請求項１又は２に記載の加熱装置。
4. 前記電極部は、前記発熱部が設けられた面に沿って前記基材の長手方向と交差する方向に並んで設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載の加熱装置。
5. 前記加熱部材は、全ての前記発熱部を１つの前記電極部に対して電気的に接続する共通の給電線を有し、
   前記位置決め部は、前記発熱部及び前記電極部を挟んで前記基材の長手方向に伸びる一対の縁部のうち、前記共通の給電線から遠い側の縁部に設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の加熱装置。
6. 前記位置決め部は、前記加熱部材に対して前記給電部材が着脱される際に前記接触部が前記基材上を通過する通過経路とは重ならない位置に設けられている請求項１から５のいずれか１項に記載の加熱装置。
7. 前記位置決め部は、前記接触部の通過経路とは前記基材の長手方向にずれた位置に設けられている請求項６に記載の加熱装置。
8. 前記位置決め部は、前記発熱部及び前記電極部を挟んで前記基材の長手方向に伸びる一対の縁部のうち、前記接触部が通過しない縁部に設けられている請求項６に記載の加熱装置。
9. 前記発熱部が前記基材の長手方向に渡って複数設けられ、
   前記基材の長手方向に互いに隣り合わない前記発熱部同士は、これらの間に配置されている前記発熱部とは別に、共通の前記電極部に電気的に接続されている請求項１から８のいずれか１項に記載の加熱装置。
10. 回転可能な無端状のベルト部材と、
    前記ベルト部材の外周面に接触してニップ部を形成する対向部材と、
    前記ベルト部材を加熱する加熱装置と、
    を備える定着装置であって、
    前記加熱装置として、請求項１から９のいずれか１項に記載の加熱装置を備えることを特徴とする定着装置。
11. 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
    前記画像形成部によって形成された画像を記録媒体に定着する定着装置と、
    を備える画像形成装置であって、
    前記定着装置として、請求項１０に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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