(57)【要約】【課題】ヒーターと定着部材との間に潤滑剤が塗布される場合に、ヒーターの劣化を防いで耐久性を向上させた定着装置を提供する。【解決手段】定着装置は、潤滑剤を介して定着部材に接触して定着部材を加熱するヒーター２７を備える。前記ヒーター２７は、用紙の搬送方向と交差する幅方向に長い基板４１と、前記基板４１の一面に設けられた発熱部４３と、前記幅方向において前記発熱部４３よりも外側の前記基板４１の端部４１Ｂに設けられた接続端子６１ａ、６３ａを有し、該接続端子６１ａ、６３ａを介して前記発熱部４３に給電する電極部４５と、前記端部４１Ｂ以外の前記基板４１の全面を少なくとも覆う耐潤滑剤性のオーバーコート層４７と、を有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と加圧部材との間の加圧領域に搬送される用紙にトナーを定着する定着装置であって、
潤滑剤を介して前記定着部材に接触して該定着部材を加熱するヒーターを備え、
前記ヒーターは、
用紙の搬送方向と交差する幅方向に長い基板と、
前記基板の一面に設けられた発熱部と、
前記幅方向において前記発熱部よりも外側の前記基板の端部に設けられた接続端子を有し、該接続端子を介して前記発熱部に給電する電極部と、
前記端部以外の前記基板の全面を少なくとも覆う耐潤滑剤性のオーバーコート層と、を有していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記オーバーコート層は、前記端部以外の前記基板の全面と、前記発熱部の表面と、前記端部以外の前記電極部の表面と、を覆うことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記オーバーコート層は、前記基板の全面と、前記発熱部の表面と、を覆い、前記電極部の表面は覆わないことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記オーバーコート層は、
前記定着部材と接触する側の摺動性に優れた層と、
前記定着部材と接触する側とは反対側の断熱性に優れた層と、
を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
前記トナー像を前記用紙に定着する請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定着装置においては、定着ベルトや定着ローラー等の加熱部材と、加圧ローラー等の加圧部材との間に加圧領域を形成し、トナー像が転写された用紙が加圧領域を通過することで、トナー像を加熱及び加圧して用紙に定着させている。
【０００３】
加熱部材として定着ベルトが使用される場合、定着ベルトが面状のヒーターによって加熱されることがある。ヒーターは、定着ベルトの内周面に接触して、定着ベルトの回転時には、定着ベルトに対して摺動する。特許文献１には、摺動時に、ヒーターの基板の角部が定着フィルム（定着ベルト）と接触することによる定着フィルムの削れを防止するために、定着フィルムとヒーターとの摺動部を含むヒーターの周囲に、オーバーコート層を設けた定着装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１０４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、定着ベルトの回転を安定化するために、定着ベルトとヒーターとの間に潤滑剤が塗布される場合がある。潤滑剤は、例えば、シリコン系、フッ素系、鉱物油系のものが使用される。このような潤滑剤や潤滑剤が気化した蒸気がヒーターの基板に付着すると、基板が腐食したり、潤滑剤が基板に含浸して脆化したりするという問題がある。上記特許文献１においては、オーバーコート層は、摺動部を含むヒーターの周囲にのみ設けられており、潤滑剤に対する耐性を付与することは考慮されていない。
【０００６】
本発明は上記事情を考慮し、ヒーターと定着部材との間に潤滑剤が塗布される場合に、ヒーターの劣化を防いで耐久性を向上させた定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、定着部材と加圧部材との間の加圧領域に搬送される用紙にトナーを定着する定着装置であって、潤滑剤を介して前記定着部材に接触して該定着部材を加熱するヒーターを備え、前記ヒーターは、用紙の搬送方向と交差する幅方向に長い基板と、前記基板の一面に設けられた発熱部と、前記幅方向において前記発熱部よりも外側の前記基板の端部に設けられた接続端子を有し、該接続端子を介して前記発熱部に給電する電極部と、前記端部以外の前記基板の全面を少なくとも覆う耐潤滑剤性のオーバーコート層と、を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明の定着装置において、前記オーバーコート層は、前記端部以外の前記基板の全面と、前記発熱部の表面と、前記端部以外の前記電極部の表面と、を覆うことを特徴としても良い。
【０００９】
本発明の定着装置において、前記オーバーコート層は、前記基板の全面と、前記発熱部の表面と、を覆い、前記電極部の表面は覆わないことを特徴としても良い。
【００１０】
本発明の定着装置において、前記オーバーコート層は、前記定着部材と接触する側の摺動性に優れた層と、前記定着部材と接触する側とは反対側の断熱性に優れた層と、有していることを特徴としても良い。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、用紙にトナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像を前記用紙に定着する前記に記載の定着装置と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、定着部材とヒーターとの間から外に漏れた潤滑剤は、オーバーコート層に付着して基板には直接付着しないので、潤滑剤の付着による基板の脆化を防ぎ、ヒーターの耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターの内部構成を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る定着装置において、第１の実施の形態に係るヒーターを示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る定着装置において、第１の実施の形態に係るヒーターを示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る定着装置において、第２の実施の形態に係るヒーターを示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る定着装置において、第３の実施の形態に係るヒーターを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置及び定着装置について説明する。
【００１５】
まず、図１を用いて、画像形成装置としてのプリンターの全体の構成について説明する。図１はプリンター１の内部構成を模式的に示す正面図である。
【００１６】
プリンター１の装置本体２には、用紙Ｓが収容される給紙カセット３と、給紙カセット３から用紙Ｓを送り出す給紙装置５と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部７と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置９と、用紙Ｓを排紙する排紙装置１１と、排紙された用紙Ｓが受け止められる排紙トレイ１３と、が備えられている。さらに、装置本体２には、給紙装置５から、画像形成部７と定着装置９とを通って排紙装置１１に向かう用紙Ｓの搬送経路１５が形成されている。
【００１７】
次に、図２を参照して、定着装置９について説明する。図２は定着装置の断面図である。
【００１８】
図２に示されるように、定着装置９は、定着部材としての定着ベルト２１と、加圧部材としての加圧ローラー２３と、定着ベルト２１を加圧ローラー２３に押し付ける押し付け部材２５と、定着ベルト２１を加熱するヒーター２７と、を備えている。
【００１９】
定着ベルト２１は、所定の内径を有し、用紙の幅よりも長い幅を有する無端状ベルトである。定着ベルト２１は、可撓性を有する材料で形成され、基材層と、基材層の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。基材層は、ＳＵＳやＮｉ等の金属で形成されている。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、ＰＦＡチューブ等で形成されている。また、基材層の内周面に摺動層が形成される場合もある。摺動層は、ポリイミドアミドやＰＴＦＥ等で形成されている。
【００２０】
定着ベルト２１は、ベルトガイド３１によって支持されている。ベルトガイド３１は、定着ベルト２１の中空部に、ステー３３によって支持されている。ステー３３は、定着ベルト２１の幅方向Ｘの長さよりも長い四角筒状の部材であり、定着ベルト２１の中空部を貫通している。ベルトガイド３１は、定着ベルト２１の内周面に沿った円弧状の断面形状を有し、バネ性を有する材料で形成されている。ベルトガイド３１は、定着ベルト２１に張力を与えて、定着ベルト２１の回転軌道を安定化させる。
【００２１】
加圧ローラー２３は、芯金と、芯金の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、ＰＦＡチューブ等で形成されている。
【００２２】
加圧ローラー２３は、定着ベルト２１の下方から定着ベルト２１に接触するように配置されている。加圧ローラー２３はモーター３５によって駆動されて、図２の反時計回り方向に回転する。
【００２３】
押し付け部材２５は、定着ベルト２１の幅方向Ｘに沿った長さよりも長い扁平な部材である。押し付け部材２５は、下に凸に湾曲した略半円形状の断面形状を有している。押し付け部材２５の下面には、幅方向Ｘに沿って凹部２５ａが形成されている。
【００２４】
押し付け部材２５は、凹部２５ａが下向きの姿勢でステー３３の下面に固定されている。押し付け部材２５は、定着ベルト２１の内周面に接触して、定着ベルト２１を加圧ローラー２３に押し付けている。これにより、定着ベルト２１と加圧ローラー２３との間に加圧領域Ｎが形成される。モーター３５によって加圧ローラー２３が図２の反時計回り方向に回転すると、定着ベルト２１は、加圧ローラー２３に従動して、加圧ローラー２３の回転方向とは反対の時計回り方向に回転する。この結果、搬送された用紙Ｓが加圧領域Ｎを通過する。
【００２５】
次に、図３及び図４を参照して第１の実施形態に係るヒーター２７について説明する。図３はヒーターの平面図、図４はヒーターの断面図である。
【００２６】
ヒーター２７は、薄板状のセラミック基板４１と、セラミック基板４１の一面に設けられる発熱部４３と、発熱部４３に給電する電極部４５と、オーバーコート層４７と、を有している。
【００２７】
セラミック基板４１は、定着ベルト２１の幅方向Ｘに沿う長さよりも長い長さの扁平な直方体形状であり、表側の面４１ａ、裏側の面４１ｂ、２つの長側面４１ｃ、２つの短側面４１ｄと、を有している。
【００２８】
発熱部４３は、セラミック基板４１の表側の面４１ａに、幅方向Ｘに沿って平行に配列された第１発熱部５１及び第２発熱部５３と、表側の面４１ａの幅方向Ｘにおける一方の端部４１Ａにおいて第１発熱部５１と第２発熱部５３を接続する接続部５５と、を有している。各発熱部は、長方形状のフレキシブルな面状発熱体で形成され、セラミック基板４１の表側の面４１ａに、熱伝導性の接着剤で貼り付けられている。図４に示されるように、両発熱部５１、５３及び接続部５５を含む表側の面４１ａの一部は、ガラスコーティング層５７で覆われている。なお、発熱部４３は、セラミック基板４１の表側の面４１ａに印刷によって形成されても良い。
【００２９】
電極部４５は、第１発熱部５１に接続する第１電極６１と第２発熱部５３に接続する第２電極６３と、を有している。第１電極６１及び第２電極６３は、電源（図示省略）に接続される接続端子６１ａ、６３ａと、接続端子６１ａ、６３ａと第１発熱部５１、第２発熱部５３との間に設けられる導電部６１ｂ、６３ｂと、をそれぞれ有している。第１電極６１と第２電極６３とは、セラミック基板４１の表側の面４１ａの、発熱部４３よりも幅方向Ｘにおける外側の他方の端部４１Ｂに配置されている。第１電極６１と第２電極６３とは、幅方向Ｘに並んで配置されている。第１電極６１は第２電極６３よりも幅方向Ｘの外側に配置されており、第１電極６１の導電部６１ｂの長さは、第２電極６３の導電部６３ｂの長さよりも長くなっている。
【００３０】
オーバーコート層４７は、セラミック基板４１の、幅方向Ｘにおける他方の端部４１Ｂ以外の全面を覆っている。詳細には、オーバーコート層４７は、電極部４５が設けられた側の端部４１Ｂ以外の、セラミック基板４１の表側の面４１ａ、裏側の面４１ｂ、長側面４１ｃ、一方の端部４１Ａ側の短側面４１ｄを覆っている。さらに、オーバーコート層４７は、ガラスコーティング層５７の表面と、第１電極６１の導電部６１ｂの先端部と第２電極６３の導電部６３ｂの先端部と、を覆っている。
【００３１】
言い換えると、電極部４５が設けられた側の端部４１Ｂのセラミック基板４１の全面と、第１電極６１の接続端子６１ａと導電部６１ｂの一部の表面と、第２電極６３の接続端子６３ａと導電部６３ｂの一部の表面とは、オーバーコート層４７で覆われておらず、キャップ（図示省略）で保護されている。
【００３２】
オーバーコート層４７は、一般的な潤滑剤に対して阻害されない耐性を有し、摺動性に優れ、耐熱性、絶縁性、耐腐食性を有する材料で形成される。一例として、ポリアミド、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン等の母材に、グラファイト、ガラス繊維、二硫化モリブデン、カーボン繊維、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオキシベンゾエート、ポリフェニレンサルファイド、酸化アンチモンなどのフィラーを混入したものを使用できる。
【００３３】
再度図２を参照して、ヒーター２７は、押し付け部材２５の凹部２５ａに、セラミック基板４１の表側の面４１ａ（発熱部４３が形成された面）が下向きの姿勢で収容されている。ヒーター２７のセラミック基板４１は、定着ベルト２１の幅方向Ｘに沿う長さよりも長いので、セラミック基板４１の一方の端部４１Ａと、電極部４５を含む他方の端部４１Ｂとは、定着ベルト２１の中空部から外側へ突き出ている。そして、発熱部４３を含むヒーター２７の中央部の下面が、定着ベルト２１の内周面に接触して、定着ベルト２１の回転時には、定着ベルト２１の内周面に対して摺動する（ヒーター２７の定着ベルト２１との摺動部Ｒを図３に示す）。この摺動による負荷を低減するために、ヒーター２７を含む押し付け部材２５の下面と定着ベルト２１の内周面との間には潤滑剤Ｌｕが介在されている。
【００３４】
上記構成を有する定着装置９の定着動作について説明する。
【００３５】
まず、加圧ローラー２３がモーター３５で駆動されて回転し、定着ベルト２１は、加圧ローラー２３の回転方向とは反対の方向に従動回転する。また、ヒーター２７の第１電極６１と第２電極６３にそれぞれの接続端子６１ａと６３ａを介して所定の電圧が印加される。これにより、第１発熱部５１と第２発熱部５３が発熱し、基板４１が加熱されてヒーター２７が昇温する。これにより定着ベルト２１が、所定の温度（例えば、１６０℃）となるまで加熱される。このように定着ベルト２１が加熱された後、トナー像が転写された用紙Ｓが加圧領域Ｎに搬送される。加圧領域Ｎにおいて、用紙Ｓは定着ベルト２１と加圧ローラー２３とに挟持されて搬送される。この際、ヒーター２７によって加熱された定着ベルト２１によってトナー像が加熱されると共に加圧ローラー２３と定着ベルト２１とによって加圧されて、トナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは、搬送経路１５に沿って搬送される。
【００３６】
定着ベルト２１の回転時、定着ベルト２１はヒーター２７に対して摺動するが、両者間には潤滑剤Ｌｕが介在されている。さらに、ヒーター２７の下面、すなわち、セラミック基板４１の表側の面４１ａには、摺動性に優れたオーバーコート層４７が形成されているので、定着ベルト２１はヒーター２７に対して円滑に回転する。また、潤滑剤Ｌｕや気化した潤滑剤Ｌｕが、定着ベルト２１とヒーター２７との間から外に漏れた場合、これらはオーバーコート層４７に付着し、セラミック基板４１には直接付着しないようになっている。また、電極部４５が設けられた側の端部４１Ｂにはオーバーコート層４７が設けられていないが、この端部４１Ｂは、前述のようにキャップで覆われているので、潤滑剤Ｌｕは侵入しにくい。
【００３７】
上記説明したように本発明の定着装置９によれば、定着ベルト２１とヒーター２７との間から潤滑剤Ｌｕや気化した潤滑剤Ｌｕが外に漏れても、オーバーコート層４７に付着して、セラミック基板４１には直接付着しない。オーバーコート層４７は、潤滑剤Ｌｕに対する耐性を有しているので、セラミック基板４１が潤滑剤Ｌｕによって浸食されることがない。したがって、セラミック基板４１の脆化を防ぎ、ヒーター２７の耐久性を向上できる。
【００３８】
次に、第２の実施形態に係るヒーター２７について、図５を参照して説明する。図５はヒーターの平面図である。
【００３９】
第２の実施形態では、オーバーコート層４７は、第１電極６１及び第２電極６３以外のセラミック基板４１の全面を覆っている。詳細には、オーバーコート層４７は、第１電極６１及び第２電極６３以外の表側の面４１ａ、裏側の面４１ｂ、２つの長側面４１ｃ、２つの短側面４１ｄを覆っている。さらに、オーバーコート層４７は、ガラスコーティング層５７の表面を覆っている。
【００４０】
第２の実施形態によれば、セラミック基板４１の露出している面の全体がオーバーコート層で覆われているので、セラミック基板４１への潤滑剤Ｌｕの付着を確実に防止できる。なお、第１電極６１及び第２電極６３の導電部６１ｂ及び６３ｂは、オーバーコート層４７で覆われていても良い。
【００４１】
次に、第３の実施形態に係るヒーター２７について、図６を参照して説明する。図６はヒーターの断面図である。
【００４２】
第３の実施形態では、オーバーコート層４７が、セラミック基板４１の表側の面４１ａ側の表側オーバーコート層７１と、裏側の面４１ｂ側の裏側オーバーコート層７３とに分けられている。表側オーバーコート層７１と裏側オーバーコート層７３とは、セラミック基板４１の長側面４１ｃと短側面４１ｄで接続している。表側オーバーコート層７１と裏側オーバーコート層７３とは、異なる特性を有している。表側オーバーコート層７１は、第１の実施形態と同様に、摺動性に優れ、耐熱性、絶縁性、耐腐食性を有する材料で形成されている。
【００４３】
一方、裏側オーバーコート層７３は、耐熱性に優れ、絶縁性、耐腐食性、摺動性を有する材料で形成される。一例として、ポリアミド、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン等の母材に、中空ガラス、中空シリカ、ガラス繊維、ケイ酸カルシウム、アルミナファイバー、ゼオライト、金属有機構造体などのフィラーを混入したものを使用できる。形成方法としては、一例として、多数の気泡を抱き込むように製膜したり、発泡させたりする。
【００４４】
第３の実施形態によれば、定着ベルト２１がヒーター２７に対して摺動する際に、ヒーター２７の下面は、摺動性に優れた表側オーバーコート層７１で覆われているので、定着ベルト２１はヒーター２７に対して円滑に回転する。一方、ヒーター２７の上面は、断熱性に優れた裏側オーバーコート層７３で覆われているので、ヒーター２７の過度な昇温や、押し付け部材２５やステー３３の昇温も防止できる。
【００４５】
なお、ヒーター２７は、発熱部４３が形成された面（セラミック基板４１の表側の面４１ａ）とは反対側の面（セラミック基板４１の裏側の面４１ｂ）が、定着ベルト２１の内周面に接触するように、押し付け部材２５に支持される場合もある。この場合は、セラミック基板４１の裏側の面４１ｂを、摺動性に優れたオーバーコート層で多い、表側の面４１ａを、断熱性に優れたオーバーコート層で覆う。
【００４６】
上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る定着装置及び画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００４７】
１  プリンター（画像形成装置）
７  画像形成部
９  定着装置
２１  定着ベルト（定着部材）
２３  加圧ローラー（加圧部材）
２７  ヒーター
４１  基板
４３  発熱部
４５  電極部
４７  オーバーコート層
６１ａ、６３ａ  接続端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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