(57)【要約】【課題】優れた機械的強度を有するとともに、低コスト化およびウォームアップ時間の短縮化を図ることができるヒータユニット、定着装置、および画像形成装置を提供すること。【解決手段】本発明のヒータユニット１は、熱伝導性を有し、筒状をなすケーシング１１と、ケーシング１１内に収納され、通電により発熱するヒータ１２と、ケーシング１１とヒータ１２との間に充填され、絶縁性および熱伝導性を有する無機粉末を主として構成された充填材１３とを有する。【選択図】図２
2008225148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性を有し、筒状をなすケーシングと、
前記ケーシング内に収納され、通電により発熱するヒータと、
前記ケーシングと前記ヒータとの間に充填され、絶縁性および熱伝導性を有する無機粉末を主として構成された充填材とを有することを特徴とするヒータユニット。
【請求項２】
前記無機粉末は、酸化物系セラミックおよび／または窒化物系セラミックで構成されている請求項１に記載のヒータユニット。
【請求項３】
未定着像を担持する記録媒体を加熱するヒータユニットと、前記記録媒体を加圧する加圧ローラとを有し、前記ヒータユニットが前記記録媒体を加熱するとともに、前記加圧ローラが前記記録媒体を加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させるものであり、
前記ヒータユニットは、
熱伝導性を有し、筒状をなすケーシングと、
前記ケーシング内に収納され、通電により発熱するヒータと、
前記ケーシングと前記ヒータとの間に充填され、絶縁性および熱伝導性を有する無機粉末を主として構成された充填材とを有することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
前記ケーシングの外周面に沿って設けられたエンドレスベルト状をなすベルト状部材と、前記ベルト状部材に押圧される加圧ローラとを有し、前記ベルト状部材および前記加圧ローラを互いに圧接回転させながら前記ベルト状部材と前記加圧ローラとの間で前記記録媒体を挟持搬送することにより、前記記録媒体を加熱しながら加圧して前記未定着像を前記記録媒体に定着させるように構成されている請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記ケーシングは、前記ベルト状部材の内周面に摺動可能に設けられている請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記ケーシングは、前記ベルト状部材を介して前記加圧ローラに押圧されている請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記ケーシングの横断面における前記ベルト状部材側の輪郭は、凸湾曲している請求項５または６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記ケーシングの横断面における輪郭は、円形をなしている請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記ケーシングの横断面における輪郭は、四角形をなしている請求項５または６に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記無機粉末は、酸化物系セラミックおよび／または窒化物系セラミックで構成されている請求項３ないし９のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１１】
前記充填材は、前記ケーシングと前記ヒータとの間に圧入されている請求項３ないし１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１２】
前記ケーシングは、金属で構成されている請求項３ないし１１のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１３】
前記ヒータは、ＰＴＣ特性を有する発熱体と、該発熱体に電圧を印加する１対の電極とを備える請求項３ないし１２のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１４】
未定着像を担持する記録媒体を加熱および加圧することにより前記未定着像を前記記録媒体に定着させる定着装置を有し、
前記定着装置は、未定着像を担持する記録媒体を加熱するヒータユニットと、前記記録媒体を加圧する加圧ローラとを有し、前記ヒータユニットが前記記録媒体を加熱するとともに、前記加圧ローラが前記記録媒体を加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させるものであり、
前記ヒータユニットは、
熱伝導性を有し、筒状をなすケーシングと、
前記ケーシング内に収納され、通電により発熱するヒータと、
前記ケーシングと前記ヒータとの間に充填され、絶縁性および熱伝導性を有する無機粉末を主として構成された充填材とを有す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、ヒータユニット、定着装置、および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用するプリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置には、トナーにより形成されたトナー像を未定着状態で担持する紙等の記録媒体を加熱および加圧することにより、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置が備えられている(例えば、特許文献１参照。)。
かかる定着装置は、一般に、熱源としてヒータユニットを備えるが、かかるヒータユニットとしては、特許文献１に開示されているように、熱源としてセラミックヒータを用いたものが知られている。かかるヒータユニットでは、板状をなすセラミックヒータの一方の面がホルダに接合・支持されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１にかかるヒータユニットは、機械的強度を十分なものとする（撓みを小さく抑える）ためには、ホルダの大型化やホルダの形状の複雑化を招いてしまう。ホルダが大型化するとヒータユニット全体の熱容量が大きくなり、所望の温度まで昇温するのに要する時間が長くなり、また、ホルダの形状を複雑化すると高コスト化を招いてしまう。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３１３５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、優れた機械的強度を有するとともに、低コスト化およびウォームアップ時間の短縮化を図ることができるヒータユニット、定着装置、および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のヒータユニットは、熱伝導性を有し、筒状をなすケーシングと、
前記ケーシング内に収納され、通電により発熱するヒータと、
前記ケーシングと前記ヒータとの間に充填され、絶縁性および熱伝導性を有する無機粉末を主として構成された充填材とを有することを特徴とする。
【０００７】
これにより、ヒータを充填材を介してケーシングに強固に支持することができる。そのため、ヒータユニットの機械的強度を向上させることができる。また、ケーシングを比較的薄肉かつ小型なものとしても優れた機械的強度を得ることができるため、ヒータユニットの熱容量を抑えてウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。また、ケーシングは比較的簡単な形状なものとすることができるため、ヒータユニットの低コスト化を図ることができる。また、無機粉末が絶縁性を有しているため、ヒータの表面での絶縁処理を省略または簡易化することができ、この点でも、ヒータユニットの低コスト化を図ることができる。
【０００８】
本発明のヒータユニットでは、前記無機粉末は、酸化物系セラミックおよび／または窒化物系セラミックで構成されていることが好ましい。
このような無機粉末は、絶縁性および熱伝導性に優れる。したがって、ヒータ表面での絶縁処理を省略して、ヒータユニットの低コスト化を図ることができる。また、ヒータからケーシングへ迅速に伝熱を行って、ウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。さらに、このような無機粉末は、硬質であるため、ヒータユニットの機械的強度を向上させることができる。
【０００９】
本発明の定着装置は、未定着像を担持する記録媒体を加熱するヒータユニットと、前記記録媒体を加圧する加圧ローラとを有し、前記ヒータユニットが前記記録媒体を加熱するとともに、前記加圧ローラが前記記録媒体を加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させるものであり、
前記ヒータユニットは、
熱伝導性を有し、筒状をなすケーシングと、
前記ケーシング内に収納され、通電により発熱するヒータと、
前記ケーシングと前記ヒータとの間に充填され、絶縁性および熱伝導性を有する無機粉末を主として構成された充填材とを有することを特徴とする。
【００１０】
これにより、ヒータを充填材を介してケーシングに強固に支持することができる。そのため、ヒータユニットの機械的強度を向上させることができる。また、ケーシングを比較的薄肉かつ小型なものとしても優れた機械的強度を得ることができるため、ヒータユニットの熱容量を抑えてウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。また、ケーシングは比較的簡単な形状なものとすることができるため、ヒータユニットの低コスト化を図ることができる。また、無機粉末が絶縁性を有しているため、ヒータの表面での絶縁処理を省略または簡易化することができ、この点でも、ヒータユニットの低コスト化を図ることができる。
【００１１】
本発明の定着装置では、前記ケーシングの外周面に沿って設けられたエンドレスベルト状をなすベルト状部材と、前記ベルト状部材に押圧される加圧ローラとを有し、前記ベルト状部材および前記加圧ローラを互いに圧接回転させながら前記ベルト状部材と前記加圧ローラとの間で前記記録媒体を挟持搬送することにより、前記記録媒体を加熱しながら加圧して前記未定着像を前記記録媒体に定着させるように構成されていることが好ましい。
これにより、ローラ方式などの定着方式に比し、ヒータからの熱を記録媒体に効率的に伝達することができる。また、ケーシングの全周に亘ってヒータからの熱を放出させることができるため、効率的にベルト状部材を加熱して、優れた定着性を実現することができる。
【００１２】
本発明の定着装置では、前記ケーシングは、前記ベルト状部材の内周面に摺動可能に設けられていることが好ましい。
これにより、ベルト状部材を効率的に加熱することができる。
本発明の定着装置では、前記ケーシングは、前記ベルト状部材を介して前記加圧ローラに押圧されていることが好ましい。
これにより、ヒータからの熱を記録媒体に効率的に伝達することができる。
【００１３】
本発明の定着装置では、前記ケーシングの横断面における前記ベルト状部材側の輪郭は、凸湾曲していることが好ましい。
これにより、ケーシングとベルト状部材との摺動をより円滑なものとすることができる。
本発明の定着装置では、前記ケーシングの横断面における輪郭は、円形をなしていることが好ましい。
これにより、安価な材料を用いてケーシングを形成することができ、その結果、ヒータユニットをより低コストなものとすることができる。
【００１４】
本発明の定着装置では、前記ケーシングの横断面における輪郭は、四角形をなしていることが好ましい。
これにより、ケーシングの曲げ剛性を向上させることができる。そのため、ケーシングがベルト状部材を介して加圧ローラに押圧される構成を採用した場合、加圧ローラの押圧によるケーシングの撓みを抑えて、ニップ形状の変動を防止し、良好な定着特性を発揮させることができる。また、安価な材料を用いてケーシングを形成することができ、その結果、ヒータユニットをより低コストなものとすることができる。
【００１５】
本発明の定着装置では、前記無機粉末は、酸化物系セラミックおよび／または窒化物系セラミックで構成されていることが好ましい。
このような無機粉末は、絶縁性および熱伝導性に優れる。したがって、ヒータ表面での絶縁処理を省略して、定着装置の低コスト化を図ることができる。また、ヒータからケーシングへ迅速に伝熱を行って、ウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。さらに、このような無機粉末は、硬質であるため、ヒータユニットの機械的強度を向上させることができる。
【００１６】
本発明の定着装置では、前記充填材は、前記ケーシングと前記ヒータとの間に圧入されていることが好ましい。
これにより、ヒータユニットの機械的強度をさらに向上させることができる。
本発明の定着装置では、前記ケーシングは、金属で構成されていることが好ましい。
これにより、ケーシングを安価なものとしつつ、ケーシングの機械的強度および熱伝導性を優れたものとすることができる。
【００１７】
本発明の定着装置では、前記ヒータは、ＰＴＣ特性を有する発熱体と、該発熱体に電圧を印加する１対の電極とを備えることが好ましい。
これにより、発熱体がＰＴＣ特性（自己温度制御性）を有するため、サーミスタなどの温度センサを設けなくても、ヒータを所定の温度に維持することができる。そのため、ヒータユニット（定着装置）をさらに低コスト化することができる。
【００１８】
本発明の画像形成装置は、未定着像を担持する記録媒体を加熱および加圧することにより前記未定着像を前記記録媒体に定着させる定着装置を有し、
前記定着装置は、未定着像を担持する記録媒体を加熱するヒータユニットと、前記記録媒体を加圧する加圧ローラとを有し、前記ヒータユニットが前記記録媒体を加熱するとともに、前記加圧ローラが前記記録媒体を加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させるものであり、
前記ヒータユニットは、
熱伝導性を有し、筒状をなすケーシングと、
前記ケーシング内に収納され、通電により発熱するヒータと、
前記ケーシングと前記ヒータとの間に充填され、絶縁性および熱伝導性を有する無機粉末を主として構成された充填材とを有することを特徴とする。
これにより、ヒータユニットが優れた機械的強度を有するため、画像形成装置の信頼性を向上させることができる。また、低コスト化およびウォームアップ時間の短縮化を図ることができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のヒータユニット、定着装置、および画像形成装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態を説明する。
＜画像形成装置＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる画像形成装置を示す全体構成の模式的断面図である。
【００２０】
図１に示す本実施形態の画像形成装置１０は、主として露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスによって画像を記録媒体に記録するものである。このような画像形成装置１０は、図１に示すように、静電的な潜像を担持し図示矢印方向に回転する感光体２０を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット３０、露光ユニット４０、現像ユニット５０、中間転写体６１、クリーニングユニット７５が配設されている。また、画像形成装置１０は、図１にて下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ８２が設けられ、その給紙トレイ８２に対して記録媒体Ｐの搬送方向下流に、中間転写体６１、定着装置９０が記録媒体Ｐの搬送方向に沿って順次配設されている。また、画像形成装置１０には、記録媒体の両面に画像を形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転させて、後述する二次転写位置へ帰還させるための搬送部８８が設けられている。
【００２１】
感光体２０は、円筒状の導電性基材（図示せず）と、その外周面に形成された感光層（図示せず）とを有し、その軸線まわりに図１中矢印方向に回転可能となっている。
帯電ユニット３０は、コロナ帯電などにより感光体２０の表面を一様に帯電するための装置である。
露光ユニット４０は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体２０上に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。
【００２２】
現像ユニット５０は、ブラック現像装置５１と、マゼンタ現像装置５２と、シアン現像装置５３と、イエロー現像装置５４との４つの現像装置を有し、これらの現像装置を感光体２０上の潜像に対応して選択的に用いて、前記潜像をトナー像として可視化する装置である。ブラック現像装置５１はブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像装置５２はマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像装置５３はシアン（Ｃ）トナー、イエロー現像装置５４はイエロー（Ｙ）トナーを用いて現像を行う。
【００２３】
本実施形態におけるＹＭＣＫ現像ユニット５０は、前述の４つの現像装置５１、５２、５３、５４を選択的に感光体２０に対向するように、回転可能となっている。具体的には、このＹＭＣＫ現像ユニット５０は、軸５０ａを中心として回転可能な保持体５５の４つの保持部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにそれぞれ４つの現像装置５１、５２、５３、５４が保持されており、保持体５５の回転により、４つの現像装置５１、５２、５３、５４が相対位置関係を維持したまま、感光体２０に選択的に対向するようになっている。
【００２４】
中間転写体６１は、エンドレスベルト状の中間転写ベルト７０を有し、この中間転写ベルト７０は、一次転写ローラ６０、従動ローラ７２、および駆動ローラ７１で張架されており、駆動ローラ７１の回転により、図１に示す矢印方向に、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。
一次転写ローラ６０は、感光体２０に形成された単色のトナー像を中間転写ベルト７０に転写するための装置である。
【００２５】
中間転写ベルト７０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの少なくとも１色のトナー像が担持され、例えばフルカラー画像の形成時に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。本実施形態では、駆動ローラ７１が、後述する二次転写ローラ８０のバックアップローラとしても機能する。また、一次転写ローラ６０、駆動ローラ７１、従動ローラ７２は、基体７３によって支持されている。
【００２６】
二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐに転写するための装置である。
定着装置９０は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録媒体Ｐに融着させて永久像として定着させるための装置である。なお、定着装置９０については、後に詳述する。
【００２７】
クリーニングユニット７５は、一次転写ローラ６０と帯電ユニット３０との間で感光体２０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ローラ６０によって中間転写ベルト７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをクリーニングブレード７６により掻き落として除去するための装置である。
搬送部８８は、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを挟持搬送する搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂと、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂによって搬送される記録媒体Ｐを表裏反転しつつレジローラ８６へ向け案内する搬送路８８Ｃとを備えている。これにより、記録媒体の両面に画像形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させる。
【００２８】
次に、このように構成された画像形成装置１０の動作を説明する。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体２０、現像ユニット５０に設けられた現像ローラ（図示せず）、および中間転写ベルト７０が回転を開始する。そして、感光体２０は、回転しながら、帯電ユニット３０により順次帯電される。
感光体２０の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。
【００２９】
感光体２０上に形成された潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置５４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体２０上にイエロートナー像が形成される。このとき、ＹＭＣＫ現像ユニット５０は、イエロー現像装置５４が、前記現像位置にて感光体２０と対向している。
感光体２０上に形成されたイエロートナー像は、感光体２０の回転に伴って一次転写位置（すなわち、感光体２０と一次転写ローラ６０との対向部）に至り、一次転写ローラ６０によって、中間転写ベルト７０に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ６０には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。なお、この間、二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０から離間している。
前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写ベルト７０に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト７０上にはフルカラートナー像が形成される。
【００３０】
一方、記録媒体Ｐは、給紙トレイ８２から、給紙ローラ８４、レジローラ８６によって二次転写ローラ８０へ搬送される。
中間転写ベルト７０上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト７０の回転に伴って二次転写位置（すなわち、二次転写ローラ８０と駆動ローラ７１との対向部）に至り、二次転写ローラ８０によって記録媒体Ｐに転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ８０は中間転写ベルト７０に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
【００３１】
記録媒体Ｐに転写されたフルカラートナー像は、定着装置９０によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐに融着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対８７によって画像形成装置１０の外部へ排出される。
一方、感光体２０は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット７５のクリーニングブレード７６によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット７５内の残存トナー回収部に回収される。
【００３２】
記録媒体の両面に画像形成する場合には、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを一旦排紙ローラ対８７により挟持した後に、排紙ローラ対８７を反転駆動するとともに、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂを駆動して、当該記録媒体Ｐを搬送路８８Ｃを通じて表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させ、前述と同様の動作により、記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する。
【００３３】
＜定着装置＞
ここで、本発明にかかる定着装置９０を図２および図３に基づいて詳細に説明する。
図２は、図１に示す画像形成装置に備えられた定着装置を示す模式的断面図、図３は、図２に示す定着装置に備えられたヒータユニットを説明するための図である。
定着装置９０は、いわゆるベルト定着方式を採用しており、図２に示すように、本発明にかかるヒータユニット１と、このヒータユニット１の外周を囲むように設けられたエンドレスベルト状のベルト状部材９１と、ベルト状部材９１の内側にてヒータユニット１と協働してベルト状部材９１を張架するローラ９２、９３と、ベルト状部材９１を介してヒータユニット１に押圧される加圧ローラ９４とを有している。
【００３４】
この定着装置９０は、ベルト状部材９１および加圧ローラ９４が互いに圧接することにより形成されるニップ部Ｎにて、トナー像Ｔを未定着状態で担持する記録媒体Ｐ（すなわち未定着像を担持する記録媒体Ｐ）を挟持搬送することにより、記録媒体Ｐを加熱および加圧して、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させる。
このような定着装置９０では、ベルト状部材９１は熱容量が小さいため、ヒータユニット１の熱を効率的に記録媒体Ｐに伝達することができる。そのため、省電力化およびウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。
【００３５】
以下、定着装置９０を構成する各部を順次説明する。
ヒータユニット１は、図２および図３に示すように、円筒状をなすケーシング１１と、ケーシング１１内に収納されたヒータ１２と、ケーシング１１とヒータ１２との間に充填された充填材１３とを有している。
ケーシング１１は、熱伝導性を有するとともに、円筒状をなし、非回転に設置されている。
このようなケーシング１１は、その横断面におけるベルト状部材９１側の輪郭が凸湾曲しているため、ケーシング１１とベルト状部材９１との摺動をより円滑なものとすることができる。特に、ケーシング１１の横断面における輪郭が円形をなしているため、安価な材料を用いてケーシング１１を製造することができ、その結果、ヒータユニット１をより低コストなものとすることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、ニップ部Ｎの形状はケーシング１１の外周面の形状に対応したものとなる。
このようなケーシング１１の構成材料としては、特に限定されず、樹脂、金属、セラミックス、ガラス、またはこれらの複合材などを用いることができるが、アルミニウム、鉄、ステンレス、アルミニウム合金、銅合金などの金属を好適に用いることができ、特にステンレスまたはアルミニウム合金、銅合金を用いるのが好ましい。このような金属でケーシング１１が構成されていると、ケーシング１１を安価なものとしつつ、ケーシング１１の機械的強度および熱伝導性を優れたものとすることができる。
【００３７】
また、ケーシング１１のベルト状部材９１との摺動面には、摺動性を向上させる処理が施されているのが好ましい。このような処理としては、特に限定されないが、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）のような硬質かつ摺動性に優れた材料で構成された薄膜を形成する方法が好適に用いられる。
また、ケーシング１１の厚さは、特に限定されないが、０．２〜０．３ｍｍ程度であるのが好ましい。このような範囲の厚さで形成されたケーシング１１は、優れた機械的強度および熱伝導性を有するものとすることができる。本実施形態においては、ケーシング１１は、加圧ローラ９４により押圧されることから、その押圧に耐え得る機械的強度となるように構成されている。
【００３８】
また、ケーシング１１の長さは、特に限定されないが、本実施形態では、使用される記録媒体Ｐのサイズ（幅）よりも若干長い程度に設定されている。
また、本実施形態では、ケーシング１１の両端面の開口を塞ぐように、１対のシール部材１４が設けられている。このシール部材１４は、ケーシング１１内を保護する機能を有する。
【００３９】
このようなケーシング１１内には、ヒータ１２が配設されている。
ヒータ１２は、複数の発熱体１２１と、この複数の発熱体１２１を狭持する１対の電極１２２、１２３と、１対の電極１２２、１２３に通電するための１対の取出し電極１２４、１２５とを有し、１対の電極１２２、１２３間に電圧を印加することにより各発熱体１２１を発熱させるようになっている。
【００４０】
各発熱体１２１は、長尺板状をなし、通電により発熱するものである。また、複数の発熱体１２１は、ケーシング１１の長手方向（軸線方向）に沿って並設されている。
このような発熱体１２１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、カーボン系材料、チタン酸化物系セラミック（ＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３）、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金等が挙げられる。
【００４１】
上述したような材料の中でも、発熱体１２１の構成材料としては、ＩＴＯ、カーボン系材料、ＢａＴｉＯ３＋ＰｂＴｉＯ３等の正の抵抗温度特性（ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性）を有する材料が好ましい。ＰＴＣ特性を有する材料を用いることにより、例えばサーモスタット等の温度制御装置等やサーミスタなどの温度センサを用いることなく温度調節が可能である（自己温度制御性を有する）。また、温度制御装置や温度センサを省略することにより、定着装置９０の低コスト化、小型化、および省電力化を図ることが可能になる。
【００４２】
また、ＰＴＣ特性を有する材料は、電圧を印加すると、ジュール熱により、当該材料自体の温度が上昇するが、一旦所定温度に到達すると電気抵抗が急激に高くなり、電流が抑えられ、所定温度を維持することができる。このように、自己温度調節機能を有する材料は、所定温度以上に発熱することが防止され、安全性にも優れている。
このような発熱体１２１を狭持する１対の電極１２２、１２３は、各発熱体１２１に通電するためのものである。
【００４３】
本実施形態では、各電極１２２、１２３は、複数の発熱体１２１が並設されてなる長尺体よりも若干長い寸法に形成されている。そして、電極１２２の発熱体１２１と反対側の面には、取出し電極１２４が接合され、電極１２３の発熱体１２１と反対側の面には、取出し電極１２５が接合されている。
各取出し電極１２４、１２５は、ケーシング１１の軸線方向（すなわち長手方向）に延在する棒状をなし、その一端部がケーシング１１の一端の開口から突出している（より具体的には、前述した１対のシール部材１４のうちの一方のシール部材１４を貫通している）。そして、取出し電極１２４には、配線１５が接続され、取出し電極１２５には、配線１６が接続されている。これらの配線１５、１６は、図示しない電源回路に接続されていて、１対の取出し電極１２４、１２５を通じてケーシング１１の外部から１対の電極１２２、１２３を介して発熱体１２１に通電することが可能となっている。
【００４４】
このような各電極１２２、１２３および各取出し電極１２４、１２５の構成材料としては、特に限定されず、各種電極材料を用いることができるが、特に、各電極１２２、１２３の構成材料としては、銀ペーストを好適に用いることができる。各電極１２２、１２３の構成材料として銀ペーストを用いると、導電性の接着剤等を用いなくても、各電極１２２、１２３と発熱体１２１や各取出し電極１２４、１５とを接合することができる。その結果、この点でも、低コスト化およびウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。また、後述するように、ケーシング１１とヒータ１２との間に充填された充填材１３により、各電極１２２、１２３および各取出し電極１２４、１５が発熱体１２１へ押圧されるため、各電極１２２、１２３と発熱体１２１や各取出し電極１２４、１５との接合不良を防止することができる。
【００４５】
このようなケーシング１１とヒータ１２との間に充填された充填材１３は、絶縁性および熱伝導性を有する無機粉末を主として構成されている。
このようにケーシング１１とヒータ１２との間に充填材を充填することにより、ヒータ１２を充填材１３を介してケーシング１１に強固に支持することができる。そのため、ヒータユニット１の機械的強度を向上させることができる。また、ケーシング１１を比較的薄肉かつ小型なものとしても優れた機械的強度を得ることができるため、ヒータユニット１の熱容量を抑えてウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。また、ケーシング１１は比較的簡単な形状なものとすることができるため、ヒータユニット１の低コスト化を図ることができる。また、無機粉末が絶縁性を有しているため、ヒータ１２の表面での絶縁処理を省略または簡易化することができ、この点でも、ヒータユニット１の低コスト化を図ることができる。
【００４６】
このような充填材１３の無機粉末は、絶縁性および熱伝導性を有するものであれば特に限定されないが、ＳｉＮ（窒化珪素）やＡｌＮ（窒化アルミニウム）のような窒化物系セラミック、ＭｇＯ（マグネシア）のような酸化物系セラミック、またはこれらの複合セラミックなどのセラミックスを用いることができ、特に、酸化物系セラミック（特にＭｇＯ）および／または窒化物系セラミック（特にＡｌＮ）で構成されているのが好ましい。このような無機粉末は、絶縁性および熱伝導性に優れる。したがって、ヒータ１２表面での絶縁処理を省略して、ヒータユニット１の低コスト化を図ることができる。また、ヒータ１２からケーシング１１へ迅速に伝熱を行って、ウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。さらに、このような無機粉末は、硬質であるため、ヒータユニット１の機械的強度を向上させることができる。
【００４７】
なお、充填材１３には、前述したような無機充填材のほか、他の成分が含まれていてもよい。例えば、充填材１３には、熱硬化性樹脂からなる接着剤を少量含んでいてもよい。
また、このような充填材は、ケーシング１１とヒータ１２との間に圧入されているのが好ましい。これにより、ヒータユニット１の機械的強度をさらに向上させることができる。
【００４８】
以上説明したようなヒータユニット１のケーシング１１の外周を囲むように、ベルト状部材９１が設けられている。
このベルト状部材９１は、エンドレスベルト状（無端帯状）をなし、加圧ローラ９４との圧接によりニップ部Ｎを形成しつつ回転可能に配設されている。
このようなベルト状部材９１の構成材料としては、特に限定されないが、ヒータユニット１の熱に対し耐熱性を有している材料が好適に用いられ、例えば、ステンレスやニッケル合金等の金属、ポリイミドやシリコーン系樹脂等の樹脂などが好適に用いられる。
【００４９】
また、ベルト状部材９１の厚さは、ベルト状部材９１の構成材料に応じて決定され、特に限定されないが、例えば、０．０３〜１ｍｍであるのが好ましく、０．０３〜０．５ｍｍであるのがより好ましい。
このような無端帯状をなすベルト状部材９１の内側には、ヒータユニット１の他に、１対のローラ９２、９３が配設され、ベルト状部材９１は、ヒータユニット１および１対のローラ９２、９３によって張架されている。すなわち、ベルト状部材９１の回転を許容しつつ、ベルト状部材９１には、ヒータユニット１と１対のローラ９２、９３との協働により張力が付与されている。
【００５０】
各ローラ９２、９３は、それぞれの軸線まわりに回転可能に設けられている。本実施形態では、各ローラ９２、９３は、その軸線まわりに回転自在に設けられ、ベルト状部材９１の回転に伴って従動回転するようになっている。なお、１対のローラ９２、９３のうちの一方のローラが回転駆動して、ベルト状部材９１を回転駆動するように構成されていてもよい。
このような１対のローラ９２、９３およびヒータユニット１により張架されたベルト状部材９１には、加圧ローラ９４が押圧されている。
【００５１】
加圧ローラ９４は、円筒状または円柱状をなし、その軸線まわりに回転可能となっている。本実施形態では、加圧ローラ９４は、図示しないモータなどの駆動手段の駆動力により回転するようになっている。
また、加圧ローラ９４は、図２に示すように、円柱状をなす金属製の基部（芯金）９４１と、基部９４１の外周面を覆う弾性層９４２と、弾性層９４２の外周面を覆う離型層９４３とを有している。
【００５２】
弾性層９４２の構成材料としては、例えば、Ｓｉゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴムなどを好適に用いることができる。
【００５３】
また、弾性層９４２の厚さは、特に限定されないが、０．３〜１０ｍｍであるのが好ましく、０．６〜８ｍｍであるのがより好ましい。これにより、弾性層９４２の耐久性を優れたものとしつつ、ニップ部Ｎの幅を十分なものとすることができる。
また、離型層９４３の厚さは、特に限定されないが、１０〜８０μｍであるのが好ましく、２０〜５０μｍであるのがより好ましい。これにより、離型層９４３に必要な強度を保ちつつ、弾性層９４２の弾性を十分に発揮させることができる。
また、離型層９４３の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどを好適に用いることができる。
【００５４】
以上説明したような構成を有する定着装置９０にあっては、図示しない電源回路が１対の配線１５、１６を通じて、１対の取出し電極１２４、１２５および１対の電極１２２、１２３に電圧を印加する。これにより、発熱体１２１に通電が行われ、発熱体１２１が発熱する。
このようにして発熱したヒータ１２の熱は、充填材１３およびケーシング１１を介して放射状に輻射される。これにより、ニップ部Ｎが加熱される。
【００５５】
一方、図示しない駆動手段の駆動力により加圧ローラ９４が回転駆動する。これにより、ベルト状部材９１とヒータユニット１のケーシング１１の外周面とが摺動しながら、ベルト状部材９１が従動回転する。このとき、ベルト状部材９１の回転に伴って、各ローラ９２、９３が従動回転する。
そして、未定着のトナー像Ｔを担持する記録媒体Ｐをニップ部Ｎに導入すると、記録媒体Ｐは、ベルト状部材９１および加圧ローラ９４により狭持搬送されながら加圧・加熱される。これにより、トナー像Ｔは、記録媒体Ｐに融着されて定着される。
【００５６】
以上説明したような画像形成装置１０によれば、ヒータ１２を充填材１３を介してケーシング１１に強固に支持することができる。そのため、ヒータユニット１の機械的強度を向上させ、ひいては、定着装置９０や画像形成装置１０の信頼性を向上させることができる。また、ケーシング１１を比較的薄肉かつ小型なものとしても優れた機械的強度を得ることができるため、ヒータユニット１の熱容量を抑えてウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。また、ケーシング１１は比較的簡単な形状なものとすることができるため、ヒータユニット１の低コスト化を図ることができる。また、充填材１３の無機粉末が絶縁性を有しているため、ヒータ１２の表面での絶縁処理を省略または簡易化することができ、この点でも、ヒータユニット１の低コスト化を図ることができる。
【００５７】
特に、定着装置９０がベルト定着方式を採用しているため、ローラ方式などの定着方式に比し、ヒータ１２からの熱を記録媒体Ｐに効率的に伝達することができる。また、ヒータユニット１はその半径方向に放射状に熱を輻射するため、すなわち、ケーシング１１の全周に亘ってヒータ１２からの熱を放出させることができるため、効率的にベルト状部材９１を加熱して、優れた定着性を実現することができる。
また、ケーシング１１がベルト状部材９１の内周面に摺動可能に設けられているため、ベルト状部材９１を効率的に加熱することができる。
さらに、ケーシング１１がベルト状部材９１を介して加圧ローラ９４に押圧されているため、ヒータ１２からの熱を記録媒体Ｐに効率的に伝達することができる。
【００５８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図４に基づき説明する。以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図４は、本発明の第２実施形態にかかる定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。
本実施形態の定着装置は、ヒータユニットのケーシングの横断面形状が異なる以外は、第１実施形態の定着装置と同様である。
【００５９】
本実施形態の定着装置９０Ａは、ベルト状部材９１を介して加圧ローラ９４に押圧されるヒータユニット１Ａを有している。
かかるヒータユニット１Ａは、ヒータ１２を収納するケーシング１１Ａを有し、ケーシング１１Ａとヒータ１２との間に充填材１３が充填されている。
本実施形態では、図４に示すように、ケーシング１１Ａは、四角筒状をなしている。したがって、ケーシング１１Ａの横断面における輪郭が四角形をなしている。これにより、ケーシング１１Ａの曲げ剛性を向上させることができる。そのため、本実施形態のようにケーシング１１Ａがベルト状部材９１を介して加圧ローラ９４に押圧される構成を採用した場合、ケーシング１１Ａの撓みを抑えて、ニップ部Ｎの形状の変動を防止し、良好な定着特性を発揮させることができる。また、ケーシング１１Ａの形状が複雑ではなく安価な材料を用いてケーシング１１Ａを形成することができ、その結果、ヒータユニット１Ａをより低コストなものとすることができる。
【００６０】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図５に基づき説明する。以下、第３実施形態について、前述した第１実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図５は、本発明の第３実施形態にかかる定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。
本実施形態の定着装置は、ベルト状部材９１の張架形態が異なる以外は、第１実施形態の定着装置と同様である。
【００６１】
本実施形態の定着装置９０Ｂは、ベルト状部材９１を介して加圧ローラ９４に押圧されるバックアップ部材９５と、このバックアップ部材９５と協働してベルト状部材９１を張架するヒータユニット１Ｂとを有している。
バックアップ部材９５は、ベルト状部材９１を介して加圧ローラ９４に押圧されることにより、ニップ部Ｎを形成する機能を有する。このようなバックアップ部材９５は、ニップ部Ｎの形状、範囲、圧力分布などを定着処理に適したものとするように形成されている。本実施形態では、バックアップ部材９５の横断面における輪郭が加圧ローラ９４に向け凸となるように湾曲している。また、バックアップ部材９５の横断面における加圧ローラ９４と反対側の輪郭が直線状をなしている。
一方、ヒータユニット１Ｂは、ヒータ１２を収納するケーシング１１Ｂを有し、ケーシング１１Ｂとヒータ１２との間に充填材１３が充填されている。
【００６２】
本実施形態では、図５に示すように、ケーシング１１Ｂは、その横断面における輪郭が、長円を短軸に沿ってその半分を切り欠いたような半長円形状をなしている。
このようなケーシング１１Ｂは、その横断面におけるベルト状部材９１側の輪郭が凸湾曲しているため、ケーシング１１Ｂとベルト状部材９１との摺動をより円滑なものとすることができる。
また、ケーシング１１Ｂの横断面におけるバックアップ部材９５側の輪郭は、直線状をなし、バックアップ部材９５の横断面における加圧ローラ９４と反対側の輪郭と平行となるように形成されている。これにより、ヒータユニット１Ｂがバックアップ部材９５を効率的に加熱することができる。
【００６３】
以上のように構成された定着装置９０Ｂにあっては、ヒータユニット１Ｂがベルト状部材９１およびバックアップ部材９５を加熱する。これにより、ニップ部Ｎが加熱される。そして、未定着のトナー像Ｔを担持する記録媒体Ｐをニップ部Ｎに導入すると、記録媒体Ｐは、ベルト状部材９１および加圧ローラ９４により狭持搬送されながら加圧・加熱される。これにより、トナー像Ｔは、記録媒体Ｐに融着されて定着される。
以上説明したような本実施形態の定着装置９０Ｂ（ヒータユニット１Ｂ）によっても、前述した第１実施形態の定着装置９０（ヒータユニット１）と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図６に基づき説明する。以下、第４実施形態について、前述した第１実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図６は、本発明の第４実施形態にかかる定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。
本実施形態の定着装置は、ケーシングの形状が異なるとともに、ケーシングを支持するホルダを備えた以外は、第１実施形態の定着装置と同様である。
【００６５】
本実施形態の定着装置９０Ｃは、ベルト状部材９１を介して加圧ローラ９４に押圧されるヒータユニット１Ｃを有している。
かかるヒータユニット１Ｃは、ヒータ１２を収納するとともにヒータ１２を充填材１３を介して支持するケーシング１１Ｃと、このケーシング１１Ｃを支持するホルダ１７とを備えている。
【００６６】
ケーシング１１Ｃは、その横断面の輪郭が楕円（長円）状をなしている。
一方、ホルダ１７は、ケーシング１１Ｃをニップ部Ｎとは反対側から覆うように、横断面がコの字状をなしている。そして、ケーシング１１Ｃのニップ部Ｎと反対側の面は、接合材１８を介してホルダ１７に接合されている。
このようにケーシング１１Ｃをホルダ１７に支持することにより、ニップ部Ｎの法線方向におけるヒータユニット１Ｃの剛性を高めることができる。したがって、本実施形態のようにニップ部Ｎの法線方向におけるケーシング１１Ｃの剛性が低い場合であっても、ケーシング１１Ｃの変形を防止し、ベルト状部材９１を安定して走行させることができる。特に、本実施形態では、ホルダ１７の一部がベルト状部材９１と摺動可能に設けられていて、ベルト状部材９１を案内するガイドを兼ねている。そのため、ベルト状部材９１の走行安定性が極めて良好なものとなっている。
【００６７】
このようなホルダ１７の構成材料としては、特に限定されないが、前述したケーシング１１と同様の構成材料と用いることができる。
また、接合材１８としては、特に限定されないが、断熱材料を主として構成されているのが好ましい。これにより、ヒータ１２の熱をニップ部Ｎの加熱に効率的に用いることができる。
以上説明したような本実施形態の定着装置９０Ｃ（ヒータユニット１Ｃ）によっても、前述した第１実施形態の定着装置９０（ヒータユニット１）と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明の画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる画像形成装置を示す全体構成の模式的断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置に備えられた定着装置を示す模式的断面図である。
【図３】図２に示す定着装置に備えられたヒータユニットを説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態にかかる定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０‥‥‥画像形成装置  ２０‥‥‥感光体  ３０‥‥‥帯電ユニット  ４０‥‥‥露光ユニット  ５０‥‥‥現像ユニット  ５０ａ‥‥‥軸  ５１‥‥‥ブラック現像装置  ５２‥‥‥マゼンタ現像装置  ５３‥‥‥シアン現像装置  ５４‥‥‥イエロー現像装置  ５５‥‥‥保持体  ５５ａ〜５５ｄ‥‥‥保持部  ６０‥‥‥一次転写ローラ  ６１‥‥‥中間転写体  ７０‥‥‥中間転写ベルト  ７１‥‥‥駆動ローラ  ７２‥‥‥従動ローラ  ７３‥‥‥基体  ７５‥‥‥クリーニングユニット  ７６‥‥‥クリーニングブレード  ８０‥‥‥二次転写ローラ  ８２‥‥‥給紙トレイ  ８４‥‥‥給紙ローラ  ８６‥‥‥レジローラ  ８７‥‥‥排紙ローラ対  ８８‥‥‥搬送部  ８８Ａ、８８Ｂ‥‥‥搬送ローラ対  ８８Ｃ‥‥‥搬送路  ９０、９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃ‥‥‥定着装置  ９１‥‥‥ベルト状部材  ９２、９３‥‥‥ローラ  ９４‥‥‥加圧ローラ  ９４１‥‥‥基部  ９４２‥‥‥弾性層  ９４３‥‥‥離型層  １、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ‥‥‥ヒータユニット  １１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ‥‥‥ケーシング  １２‥‥‥ヒータ  １２１‥‥‥発熱体  １２２、１２３‥‥‥電極  １２４、１２５‥‥‥取出し電極  １４‥‥‥シール部材  １５、１６‥‥‥配線  １３‥‥‥充填材  １８‥‥‥接合材  ９５‥‥‥バックアップ部材  Ｎ‥‥‥ニップ部  Ｐ‥‥‥記録媒体  Ｔ‥‥‥トナー像（未定着像）
【図１】
2008225148.tif 000003
【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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