定着装置

本発明は、シート上に画像を定着する定着装置に関する。この定着装置は、例えば、複写機、プリンタ、ファックス、及びこれらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置に用いられる。

電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置では、シート上にトナーの画像を形成して、これを定着装置(画像加熱装置)により加熱、加圧することでシートに画像を定着させている。このようにして用いられる定着装置において、通電によって発熱する抵抗発熱層を備えた定着ベルトを用いる定着装置が提案されている(特許文献1)。このような構成の定着装置は、定着ベルト自体が発熱するため、シート上の画像に効率よく熱を供給することができ、省エネルギー性に優れている。

特許文献1に記載の定着装置は、抵抗発熱層に電気的に接続する電極層を定着ベルトの端部に設けており、この電極層から通電を行っている。詳細には、電源に接続された給電部材を電極層に摺動可能に接触させることで、回転する定着ベルトに対して通電を行っている。給電部材は、導電性を有するカーボンチップ等からなるブラシと、ブラシを電極層の外周面に押し付ける板バネから構成されている。

特許文献1に記載の定着装置は、上述した構成により定着ベルトに通電を行い、定着ベルトを加熱することができる。

特開2011−253085号公報

しかしながら、特許文献1の定着装置には次のような課題がある。それは、定着装置を利用するにつれてブラシが磨耗してしまった場合に、ベルトへの給電が不安定となり定着不良を生じ得るという課題である。詳細には次のようにして課題が生じる。

板バネは、自由状態からたわむことによって、自由状態に戻ろうとするバネ荷重を生じる。そのため、板バネをたわませた状態でブラシを電極層に当接させることでブラシを電極層に押し付けることができる。しかしながら、電極層と摺動することでブラシが磨耗してその厚みが減少した場合、板バネのたわみが減少して、ブラシを電極層に押し付けるバネ荷重が減少してしまう。そのため、板バネがブラシを電極層に十分に押し付けることが出来なくなり、ブラシと電極層の間の電気的な接続が不安定となる。このようして、ベルトへの給電が不良となった場合、ベルトが十分に加熱されず、定着不良を生じる虞がある。

したがって、本発明は、ベルトへの給電が安定した定着装置を提供することを目的とする。

第1発明は、定着装置において、通電により発熱する発熱層を備えシート上の画像を加熱する無端状のベルトと、ベルトを回転駆動させる駆動手段と、ベルトの外周面側で且つ長手方向の一端側に取り付けられ発熱層と電気的に接続するリング状部材と、リング状部材の外周面に摺動可能に当接してリング状部材と電気的に接続する当接パッドと、リング状部材の外周面に向けて当接パッドを弾性力で押圧する弾性部材と発熱層に給電すべく当接パッドと電気的に接続する給電手段と、を有し、当接パッドのリング状部材と当接する当接面のうちリング状部材の周方向に沿った方向の中央部分と当接面と対向する面のうち中央部分と対向する対向部分は、弾性部材が自然状態となった場合にリング状部材の外周面によって囲まれた領域とオーバーラップする位置関係となることを特徴とするものである。

第2発明は、定着装置において、通電により発熱する発熱層と発熱層の長手方向の一端側に設けられ発熱層と電気的に接続する電極層とを備えシート上の画像を加熱する無端状のベルトと、ベルトを回転駆動させる駆動手段と、電極層の外周面に摺動可能に当接して電極層と電気的に接続する当接パッドと、電極層の外周面に向けて当接パッドを弾性力で押圧する弾性部材と発熱層に給電すべく当接パッドと電気的に接続する給電手段と、を有し、当接パッドの電極層と当接する当接面のうち電極層の周方向に沿った方向の中央部分と当接面と対向する面のうち中央部分と対向する対向部分は、弾性部材が自然状態となった場合に電極層の外周面によって囲まれた領域とオーバーラップする位置関係となることを特徴とする定着装置。

本発明によれば、ベルトへの給電が安定した定着装置を提供することができる。

実施例の定着装置を用いた画像形成装置を説明する図である。

実施例の定着装置の短手断面の図である。

実施例の定着装置の長手断面の図である。

実施例の定着ベルトの端部構成を説明する図である。

実施例の電極部の構成を説明する図である。

実施例の給電器の耐久所期の構成を説明する図である。

実施例の給電器の耐久末期の構成を説明する図である。

その他の実施例の給電器の構成を説明する図である。

その他の実施例の給電器の構成を説明する図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、実施例を挙げて詳細に説明する。なお、以下の実施例では、画像形成装置について、電子写真プロセスを利用したレーザービームプリンタを例に説明する。以降の説明において、このレーザービームプリンタをプリンタ1と呼ぶ。

(実施例) [画像形成部] 図1は、プリンタ1の断面図である。プリンタ1は、画像形成部10において感光ドラム11に形成したトナー画像TをシートPに転写して、定着装置40でシートPに画像Tを定着させて、シートPに画像Tを形成する画像形成装置である。以下、図1を用いてその構成を詳細に説明する。

図1に示すように、プリンタ1は、Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)の各色のトナー画像を形成する画像形成部(画像形成ステーション)10を備えている。画像形成部10は図1の左側から順にY、M、C、Bkの各色に対応した4つの感光ドラム11(11Y、11M、11C、11Bk)を備えている。また、各感光ドラム11の周囲には同様の構成として以下が配置されている。帯電器12(12Y、12M、12C、12Bk)。露光装置13(13Y、13M、13C、13Bk)。現像装置14(14Y、14M、14C、14Bk)。一次転写ブレード17(17Y、17M、17C、17Bk)。クリーナ15(15Y、15M、15C、15Bk)。以後、Bk色のトナー画像を形成する構成について代表して説明し、他色に対応した構成については同一の記号を用いて記載してその説明を省略する。したがって、特に区別のない場合には上述した構成を次のように表記する。つまり、単に感光ドラム11、帯電器12、露光装置13、現像装置14、一次転写ブレード17、クリーナ15と称する。

電子写真感光体としての感光ドラム11は駆動源(不図示)によって矢印方向(反時計回り方向、図1)に回転駆動する。感光ドラム11の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器12、露光装置13、現像装置14、一次転写ブレード17、クリーナ15が配置されている。

感光ドラム11は、帯電器12によってその表面をあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム11は、画像情報に応じてレーザ光を照射する露光装置13によって露光され、静電潜像を形成される。この静電潜像は、現像装置14によってBk色のトナー画像になる。このとき他の色についても同様の工程がおこなわれる。そして、各感光ドラム11上のトナー画像は、一次転写ブレード17によって、中間転写ベルト31に順次一次転写される。一次転写後、感光ドラム11に転写されず残ったトナーは、クリーナ15によって除去される。こうして、感光ドラム11の表面は清浄になり、次の画像形成が可能な状態となる。

一方、給送カセット20又はマルチ給送トレイ25に置かれたシートPは、給送機構(不図示)によって1枚ずつ送り出されてレジストローラ対23に送り込まれる。シートPとは、その表面に画像が形成される部材である。シートPの具体例として、普通紙、厚紙、樹脂製のシート状部材、オーバーヘッドプロジェクター用フィルムなどがある。レジストローラ対23は、シートPを一旦止めて、シートPが搬送方向に対して斜行している場合はその向きを真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対23は、中間転写ベルト31上のトナー画像と同期を取って、シートPを中間転写ベルト31と二次転写ローラ35との間に送り込む。二次転写ローラ35は、中間転写ベルト31上のカラーのトナー画像をシートPに転写する。本実施例では、このようにして画像が形成される。その後、シートPは定着装置40に向かって送り込まれる。そして、定着装置40は、シートP上のトナー画像Tを加熱、加圧してシートPに定着する。

[定着装置] 次に、プリンタ1に用いられる画像加熱装置である定着装置40について説明する。図2は、定着装置40の短手断面の図である。図3は、定着装置40の長手断面の図である。ここで、定着装置40若しくはその構成部材に関して、正面側とは装置のシート入口側から見た面(図3)、背面側とはその反対側の面(シート出口側)である。左右とは装置を正面側から見て左(図3の左側、図2の手前側)または右(図3の右側、図2の奥側)である。上流側と下流側はシート搬送方向に関して上流側と下流側という意味である。また、長手方向(幅方向)やシート幅方向とは、シート搬送路面において、シートPの搬送方向に直交する方向(左右方向、図3)に実質平行な方向である。短手方向とはシート搬送路面において、シートPの搬送方向(左右方向、図2)に実質平行な方向である。

定着装置40は、通電によって発熱する抵抗発熱層102(以後、発熱層102と呼ぶ)を備えた定着ベルト100(以後、ベルト100と呼ぶ)を用いる画像加熱装置である。定着装置40は、通電によりベルト100自体が発熱するため、シートP上の画像Tに効率よく熱を供給することができ、省エネルギー性に優れている。

図2に示すように、ベルト100がニップパッド113と加圧ローラ110(以後、ローラ110と呼ぶ)に挟持されるとニップ部Nが形成される。そして、ベルト100は矢印方向(時計回り)に、ローラ110は矢印方向(反時計回り、図2)に回転して、ニップ部Nに給送されたシートPを挟持して搬送する。このとき、給電器80からの給電によりベルト100が発熱しているため、シートP上の未定着のトナー画像Tは加熱・加圧されてシートPに定着される。本実施例では、上述のようにして定着処理が行われる。以下、定着装置40の構成について図面を用いて詳細に説明する。

ベルト100は、通電によるジュール熱で発熱し、シート上の画像をニップ部Nにて加熱する円筒状(無端状、エンドレス状)のベルト(フィルム)である。本実施例のベルトの幅方向(長手方向)の長さW100は340mmであり、径はφ24mmである。図2に示すように、ベルト100の長手方向の左側端部には給電リング119cが、右側端部には119dが取り付けられている。そして、給電リング119cを介して給電器80cがベルト100に電気的に接続し、給電リング119dを介して給電器80dがベルト100に電気的に接続することで、ベルト100に給電が行われる。以後、特に区別のない場合は、給電リング119c、119dをリング119と呼び、給電器80c、80dを給電器80と呼ぶ。ベルト100、リング119、給電器80については詳細を後述する。

ニップパッド113は、ベルト100を内面側からローラ110に向けて押圧する押圧部材である。ニップパッド113は図2の奥手前方向を長手方向とし、その長さはローラ110の長さW110(図3)と同様である。

支持ステー112は、パッド113を支持する部材である。支持ステー112は高い圧力を掛けられても撓みにくい材質であることが望ましく、本実施例においてはSUS304(ステンレス鋼)を用いている。支持ステー112は、その長手方向の両端部において、左右のフランジ111c、111dに支持されている。フランジ111c、111dは、ベルト100の長手方向の移動、および周方向の形状を規制する部材である。

また、定着装置40では、図3に示すように、フランジ111cと加圧アーム114cの間に加圧バネ115cが縮設されている。フランジ111dと加圧アーム114dの間に加圧バネ115dが縮設されている。これにより、フランジ111c、111d、支持ステー112c、112d、ニップパッド113を介してベルト100がローラ110の上面に対して所定の押圧力で加圧され、所定幅の定着ニップNが形成される。本実施例に於ける加圧力は一端側が156.8N(16kgf)、総加圧力が313.6N(32kgf)である。

駆動手段としてのローラ110は、ベルト100に当接することでベルト100と協働してニップ部Nを形成する部材である。ローラ110は、ステンレス製のφ18mmの芯金110a上に、厚み3mmの導電性の弾性層110b、厚み50μmの離型層110cが順に積層した多層構造の部材である。芯金110a、弾性層110b、離型層110cはシリコーン樹脂から成る接着剤により強固に接着されている。

また、本実施例では、ローラ110の芯金110a上に弾性層110b及び離型層110cを有する領域の長さW110は320mmである。これは、ベルト100の発熱領域の長さに対応しており、定着装置40はシートPの最大幅Wmax(本実施例ではA3)サイズまでのシートPに定着処理を施すことができる。

芯金110aは、手前側板51Lと奥側板51Rの間において軸受部材52L、52Rにより回転可能に保持されている。また、芯金110aの長手方向一端にはギアGが取り付けられており、モータMの駆動がローラ110に伝達される。そのため、ローラ110は矢印方向(反時計周り、図2)の方向に所定の周速度で回転駆動される。また、ベルト100はローラ110と圧接した状態であるため、ローラ110の駆動が伝達して従動回転する。

なお、ベルト100の内面にはグリスが塗布されており、ニップパッド113とベルト100内面の摩擦が抑制されている。

サーミスタ118はベルト100の温度を検知するセンサである。本実施例では、サーミスタ118は、ベルト100の内面に弾性的に接触するように支持ステー112から延びるステンレス製のアームの先端に取り付けられている。サーミスタ118にはポリイミドテープが巻かれており、ベルト100との絶縁性が保たれている。

電源回路79は、図4に示すように給電器80を介してベルト100に電力を供給する回路である。電源回路79は、給電器80c、80dにそれぞれ電気的に接続しており、給電時は、この間に実効値約100[V]の交流電圧を印加する。以後、特に区別の無い場合、給電器80c、80dを給電器80と呼ぶ。なお、電源回路79が発熱層102に印加する電圧は一定電圧(直流)でもよいが、発熱層102の発熱効率から、交流電圧を印加することが望ましい。

制御回路121は、各種制御に伴う演算を行うCPUと、各種プログラムを記憶したROM等の不揮発媒体を備えた回路である。このROMにはプログラムが記憶されており、CPUがこれを読みだして実行することで、各種制御を実行する。なお、制御回路121としては、同様の機能を果たせばASIC等の集積回路などでもよい。制御回路121は、サーミスタ118が検知した温度情報を取得するため、サーミスタ118と電気的に接続している。

制御回路121は、モータMの駆動を制御する為、モータMと電気的に接続している。制御回路121は、電源回路79によるベルト100への通電を制御するため、電源回路79と電気的に接続している。

制御回路121は、上述した構成により、サーミスタ118の検知温度に応じて、電源回路79によるベルト100への通電を制御する。つまり、制御回路121は、ベルト100が所定の温度となるようにその発熱を制御している。制御回路121は、具体的には次のような制御をおこなう。

例えば、外部情報端末200から送信された定着動作開始の信号を制御回路121が受け付けると、制御回路121は、電源回路79を作動させて給電器80に給電を開始する。そして、制御回路121は、ベルト100内面に配置されたサーミスタ118の検知温度が所定の目標温度U1(本実施例では、160℃)に達するまで、給電器80に給電しつづける。サーミスタ118の検知温度が目標温度U1に到達したら、制御回路121は、モータMを駆動させる。こうして、モータMの駆動によりローラ110が回転駆動され、それに伴ってベルト100が従動回転する。電源回路79による給電を給電器80に更に続けて、サーミスタ118の検知温度が目標温度U2(本実施例では、165℃)に達すると、制御回路121は未定着のトナー画像Tを担持したシートPをニップ部Nに導入する。こうして、制御回路121は、定着装置40によるシートPの定着処理を制御する。他のシートPに続けて定着処理を施す場合、制御回路121は、サーミスタ118の検知温度に応じて電源回路79の供給電力を制御して、ベルト100を目標温度U2の近傍で安定させる。なお、本実施例では、電源回路79の供給電力の調整を波数制御によって行っている。定着動作の終了条件に達すると、制御回路121は、電源回路79によるベルト100への供給電力を停止させ、モータMの駆動を停止させる。

[定着ベルト] 次に、ベルト100の構成について詳細に説明する。図4はベルト100の層構成を説明する図であり、矢印a方向がベルト100の内周方向である。図5は給電部の構成を説明する図である。本実施例におけるベルト100は、内周側から外周側へ順に、基層101、発熱層102、離型層104を備えた3層複合構造である。また、ベルト100の長手方向において、左側端部には基層101上の全周に沿って電極層105cが設けられ、右側端部には基層101上の全周に沿って電極層105dが設けられている。更に、本実施例では、ベルト100と後述する給電器80との電気的な接続を安定させるため、定着装置40の構成を次のようにしている。それは、ベルト100の長手方向において、左側端部にリング119cとバックアップ部材120cを取り付け、右側端部にリング119dとバックアップ部材120dを取り付ける構成である。以後、特に区別のない場合は、電極層105c、105dを電極層105と呼び、バックアップ部材120c、120dをバックアップ部材120と呼ぶ。なお、ベルト100がシートPの凹凸に追従しやすくなるように絶縁層104と発熱層102の間にゴム等で出来た弾性層を設けてもよい。以下、図を用いて詳細に説明する。

基層101はベルト100のベースとなる層であり、ベルト100の強度を維持するとともに周方向において変形可能な可撓性する。基層101はポリイミド、ポリイミドアミド、PEEK、PTFE、PFA、FEP等の耐熱性材料を用いた樹脂ベルトが利用できる。なお、PEEKとはポリエーテルエーテルケトンであり、PTFEとはポリテトラフルオロエチレンであり、PFAとはパーフルオロアルコキシアルカンであり、FEPとはパーフルオロエチレンプロペンコポリマーである。基層101は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、厚さとして100μm以下、好ましくは50μm以下20μm以上であることが望ましい。本実施例では、厚さが30μm、直径が24mmの円筒状のポリイミドベルトを用いた。

離型層104はシートP及びトナーとの離型性に優れた層である。離型層としては、必要な厚さ、機械的及び電気的強度に応じてPFAチューブとPFAコートを使い分けることが出来る。本実施例では厚さ20μmのPFAチューブを用いた。離型層104はシリコーン樹脂から成る接着剤により発熱層102と接着されている。

発熱層102は、通電によってジュール熱を生じる層である。本実施例では、導電粒子としてのカーボン粒子を含有したポリイミド樹脂ペーストを基層101上に均一な厚さで塗布することで発熱層102を形成している。発熱層102の総抵抗値は10.0Ωであるため、100Vの交流電源を通電する際に発生する電力は1000Wである。尚、発熱層102の抵抗は、定着装置40の仕様によって適宜決定すればよく、カーボンの混合比率を変えることで適宜調整することができる。また、発熱層102は所望の抵抗値で作製できればそれで良く、発熱層102の材料としては上記以外の単一材料や複合材料であってもよい。

電極層105は、発熱層102の全周にムラなく通電する為の層である。本実施例では、発熱層102の長手方向の両端部に接続するように、ベルト100の長手方向の一端側と他端側のそれぞれにおいて基層101上の全周に電極層105を形成している。電極層105は発熱層102よりも十分に抵抗率が小さいことが望ましく、本実施例では銀・パラジウムを含んだ導電特性を有する材料を用いている。

リング119は、ベルト100の回転時においてベルト100と給電器80との電気的な接続を安定させる為の、真円に近い形状のリング状部材である。リング119は、ベルト100の外周面側から電極層105に接触して電気的に接続するようにベルト100の長手方向の両端部に設けられる。本実施例では、リング119として、厚さ1mmの銅板をプレス加工した部材を用いている。また、本実施例のリング119は、その内径がベルトの外径と略同じである。

バックアップ部材120は、電極層105とリング119の密着性を向上させるように、リング119と協働してベルト100を挟持するリング状の部材である。バックアップ部材120は、ベルト100を介してリング119と対向するように、ベルト100の内周面側に設けられる。

本実施例では、バックアップ部材120として、厚さ1mmの銅板をプレス加工した部材を用いている。また、本実施例のバックアップ部材120は、その外径がベルト100の内径と略同じである。

リング119及びバックアップ部材120をそれぞれベルト100に固定する固定手段として、本実施例ではシリコーン樹脂から成る接着剤を用いている。しかしながら、固定手段は他の方法を用いても構わない。例えば、リング119とバックアップ部材120にタップ穴加工を施し、固定ビス等で締結してもよい。こうして、電極層105、リング119、バックアップ部材120は、給電器80からの給電を受けるための電極部として機能する。

また、本実施例ではリング119及びバックアップ部材120を用いているが、必ずしもこれらを用いなくてもよい。電極層105が所望の耐久性能を有していれば、給電器80と電極層105を直に接触させることで両者を電気的に接続してもよい。

[給電器] 次に給電器80について詳細に説明する。図6は給電器80の耐久初期の構成を示す図である。図7は給電器80の耐久後期の構成を示す図である。定着装置40は、回転するベルト100に対して給電を行うために給電器80を用いている。給電器80は、回転するリング119と電気的に接続できるように、リング119の外周面に摺動可能に当接する導電性のブラシ81ca、81cb、81da、81dbを備えている。以後、特に区別のない場合ブラシ81ca、81cb、81da、81dbをブラシ81と呼ぶ。ブラシ81は、定着装置40の使用に伴い摩耗するため、そのままではリング119から浮いて接触が不安定となってしまう。しかしながら、給電器80は板バネ82ca、82cb、82da、82dbによってブラシ81をリング119に向けて弾性的に押圧しているため、ブラシ81は摩耗が進んでもベルト100と電気的に接続できる。以後、特に区別のない場合、板バネ82ca、82cb、82da、82dbを板バネ82と呼ぶ。特に本実施例では、ブラシ81をできるだけ長期の間利用できるように、板バネ82の撓みを調整している。詳細には、ブラシ81のリング119と当接し得る領域が、板バネ82の自然状態を仮定した場合に、リング119の外周面で囲まれた領域内に位置するように定着装置40を設計している。ここで、板バネ82の自然状態とは、給電器80がリング119に当接せずに、板バネ82に弾性力が生じない仮定の状態のことである。以下、給電器80について図面を用いて詳細に説明する。

給電器80は、電源回路79と電気的に接続されており、リング119に接触して、ベルト100に給電をおこなう。ベルト長手方向の左側に設けられた給電器80cは、板バネ82ca、82cbとブラシ81ca、81cbとを備えている。ベルト長手方向の右側に設けられた給電器80dは、板バネ82da、82dbとブラシ81da、81dbとを備えている。

ブラシ81は、摺動性および導電性を有し、リング119に当接する当接パッドである。ブラシ81としては、例えば、摺動性および導電性に優れた黒鉛質材料の部材(カーボンブラシ)を用いることができる。なお、ブラシ81は、リング119との摩擦を低減するための潤滑剤を含有してもよい。ブラシ81が潤滑剤を含有する場合、その剛性が低下して磨耗が進行しやすいが、ブラシ81とリング119の間の摺動性が向上するためブラシ81とリング119の電気的な接続を安定させることができる。本実施例のブラシ81はカーボンと銀と銅が混合された金属黒鉛質の直方体状のブロックであり、ベルト100の周方向における長さが10mm、ベルト100の幅方向における長さが5mm、厚みが5mmである。

板バネ82は、弾性力によってブラシ81をリング119の外周面に押し付ける弾性部材(付勢手段)である。また、板バネ82は、ブラシ81と電源回路79を電気的に接続するための給電経路である。このとき、電源回路79及び板バネ82は、発熱層102に給電すべくブラシ81と電気的に接続する給電手段として機能する。

板バネ82caは、導電性および弾性を有するステンレス等からなる矩形の部材であって、一方の端部が支持部材83cに固定されており、他方の端部が導電性を有する接着剤などでブラシ81caに接合されている。つまり、板バネ82caは、ブラシ81caに接合する板金部分82ca₂と、これからブラシ81の外側に延長して支持部材83に固定された延長部分(バネ部分)82ca₁を一体に備える。同様に、板バネ82cbは、板金部分82cb₂と延長部分82cb₁を一体に備える。板バネ82daは、板金部分82da₂と延長部分82da₁を一体に備える。板バネ82dbは、板金部分82db₂と延長部分82db₁を一体に備える。

本実施例の板バネ82ca、82cbは、長手長さ75mm、幅5mm、厚さ0.2mmのステンレスの板金をコの字にプレス加工して形成される。そして、板金の一端側が板バネ82ca、他端側が板バネ82cbとして用いられる。また、板金の長手方向の中央部分は、支持部材83cに固定される固定板82ccとして用いられる。固定板82ccをねじBによって支持部材83cに固定されている。また、固定板82ccは配線(不図示)によって電源回路79に電気的に接続されている。なお、板バネ82ca、82cb、固定板82ccの長手長さはそれぞれ25mmである。同様に、本実施例の板バネ82da、82dbは、ステンレスの板金をコの字にプレス加工して形成される。そして、板金の一端側が板バネ82da、他端側が板バネ82dbとして用いられる。また、板金の長手方向の中央部分は、支持部材83dに固定される固定板82dcとして用いられる。固定板82dcをねじBによって支持部材83dに固定されている。また、固定板82dcは配線(不図示)によって電源回路79に電気的に接続されている。板バネ82da、82db、固定板82dcの長手長さはそれぞれ25mmである。

本実施例では、板バネ82を、ブラシ81に電気的に接続する給電経路及びブラシ81をリング119に向けて付勢する付勢手段として用いている。しかしながら給電器80の構成はこれのみには限られない。例えば、給電器80は、ブラシ81と電源回路79を電気的に接続するリード線(不図示)と、ブラシ81をリング119に向けて付勢する絶縁性の板バネ(不図示)をそれぞれ有する構成であってよい。

また、本実施例の給電器80cは、リング119cへの給電を安定させるため、2つの板バネ(82ca、82cb)及び2つのブラシ(81ca、81cb)を供えている。しかしながら、給電器80cは上述した構成には限られず、例えば、1つの板バネ(82ca)と1つのブラシ(81ca)のみを備えた構成であっても十分に実用的である。これは、給電器80dにおいても同様である。

図5に示すように、製造後未使用(耐久初期)の板バネ82は、θ1が90°のときに弾性力(バネ荷重)が働かない自然状態となる。この状態からブラシ81aと81bの間を押し広げるようにリング119を配置すると、板バネ82はL1だけ撓んで弾性力を生じる。本実施例では、ブラシ81a、81bの付け根部分とリング119の径中心の距離が40mmとなるように配置している。つまり、固定板82とリング119の最短距離が8mmとなるように配置している。そして、板バネ82はブラシ81をリング119の外周面に向けてバネ荷重P1で付勢する。本実施例に於けるバネ荷重P1は100gfである。また、撓みL1によるブラシ81の移動距離は、ブラシの厚みT1よりも大きい。したがって、板バネ82はブラシ81をその厚さに関わらずリング119に押し付けることができる。

ここで、ブラシ81のリング119と当接する面領域のうちベルト周方向の中央部分を点X1とする。また、ブラシ81の当接面と対向する面(板バネ82との接着面)のうち、点X1と対向する対向部分を点X2とする。板バネ82が自然状態であると仮定した場合の、ブラシ81の点X1に相当する部分を点X1’と呼び、点X2に相当する部分を及び点X2’と呼ぶ。点X1’及び点X2’はリング119の外周面で囲まれた領域の内側に位置(オーバーラップ)する位置関係であることが望ましい。この関係を満たすことで、板バネ82はブラシ81をその厚さに関わらずリング119に押し付けることができる。より望ましくは、板バネ82が自然状態であると仮定した場合、ブラシ81の全体はリング119の外周面で囲まれた領域の内側に位置(オーバーラップ)する位置関係であることが望ましい。この関係を満たすことで、定着装置40は、ブラシ81を最後まで消費(磨耗)させることができる。

また、リング119を用いずにブラシ81を電極層105に直に接触させる場合は、点X1’及び点X2’やブラシ81の全体は電極層105の外周面で囲まれた領域の内側に位置(オーバーラップ)する位置関係であることが望ましい。

上述したようにブラシ81は、板バネ82のバネ荷重により、回転するリング119に長時間にわたり押し付けられ摺動するため磨耗していく。そのため、図5に示す耐久初期から図6に示す耐久後期のようにブラシ81の厚さは減少していく。このとき、耐久後期のブラシの厚さt2は例えば1mmである。また、ブラシ81を長時間においてリング119に押し付けることで板バネ82は塑性変形する虞がある。つまり、板バネ82の付け根の角度は、耐久初期のθ1(90°)から耐久後期のθ2(例えば92°)のように大きくなってしまう虞がある。しかしながら、本実施例では、耐久後期においても、撓みL2によるブラシ81の移動距離は、ブラシの厚みT2よりも大きい。板バネ82はブラシ81をリング119に向けて十分な強さで付勢することができる。本実施例では、耐久後期のバネ荷重P2は50gfである。したがって、板バネ82はブラシ81をその厚さに関わらずリング119に押し付けることができる。

また、耐久後期の板バネ82が自然状態であると仮定した場合、ブラシ81の点X1’及び点X2’はリング119の外周面で囲まれた領域の内側に位置(オーバーラップ)する位置関係であることが望ましい。この関係を満たすことで、板バネ82は耐久後期であってもブラシ81をその厚さに関わらずリング119に押し付けることができる。より望ましくは、耐久後期の板バネ82が自然状態であると仮定した場合、ブラシ81の全体はリング119の外周面で囲まれた領域の内側に位置(オーバーラップ)することが望ましい。この関係を満たすことで、定着装置40は、板バネ82が塑性変形した場合であってもブラシ81を最後まで消費(磨耗)させることができる。

また、リング119を用いずにブラシ81を電極層105に直に接触させる場合は、点X1’及び点X2’やブラシ81は電極層105の外周面で囲まれた領域の内側に位置(オーバーラップ)する位置関係であることが望ましい。

なお、ブラシ81(a、b)が最後まで消費(磨耗)すると、板バネ82とリング119の間にブラシ81が無い状態となる。この場合、リング119と板バネ82が直に接触する。上述したように、本実施例では、板バネ82に導電性の部材を使用し、ブラシ81と電源回路79を電気的に接続するための給電経路として用いている。そのため、定着装置40は板バネ82とリング119の間にブラシ81が無い状態であってもベルト100に給電を行うことができる。つまり、ベルト100と電源回路79の電気的接続は、ブラシ81の磨耗が進行しても突然に切断されることはない。しかしながら、給電安定性を考慮するとリング119と板バネ82にはブラシ81があることが望ましい。そのため、リング119と板バネ82が直接的に接触する状態となったら、これを検知することが望ましい。リング119と板バネ82の直接的な接触状態を検知する方法としては、例えば、板バネ82が角度θを検知するセンサ(不図示)を用いるとよい。そして、板バネ82の角度θが所定の値(例えば100°)よりも小さくなった場合に、給電器80の交換を促す報知を行うとよい。つまり、定着装置40はブラシ81の寿命を検知して安全に定着動作を停止することができる。上述した構成によれば、ブラシ81の磨耗の進行にともない、電源回路79からベルト100への給電が突然停止することがない。したがって、ベルト100の発熱が突然低下して、未定着のトナーの画像Tがプリンタ1の外部に排出されるといった虞がない。

本実施例によれば、板バネ82のたわみを十分に設けることでブラシ81を最後まで消費することが出来る。また、本実施例によれば、電源回路79に電気的に接続された板バネ82を、ブラシ81の当接面との対向面に接合することで、ブラシ81が最後まで磨耗した場合でも給電器80からベルト100への給電を継続することができる。

(その他の実施例) 以上、本発明を適用することができる実施例について説明したが、実施例で例示した寸法等の数値は一例であって、この数値に限定されるものではない。発明を適用できる範囲において、数値は適宜選択できる。また、発明を適用できる範囲において実施例に記載の構成を適宜変更してもよい。

上述した実施例では、ブラシ81を給電リング119にむけて付勢する弾性部材として導電性および弾性を有する金属製の板バネ82を用いていたが、給電器80の構成はこれのみには限られない。図8は、その他の実施例の給電器80の構成を説明する図である。図9は、その他の実施例の給電器80の構成を説明する図である。例えば、図8のように、導電性および弾性を有する金属製の線形の圧縮バネを弾性部材(付勢手段)として用いてもよい。この構成は、圧縮バネの塑性変形のし難い点とブラシ81への圧力Pを大きくできる点において上述した実施例よりも好ましい。詳細には、ブラシ81ca(81cb、81db、81db)の対向面に板金84ca(84cb、84da、84db)を接合する。そして、板金84ca(84cb、84da、84db)と、支持部材83ca(83cb、83da、83db)の間に縮んだ状態の圧縮バネ85ca(85cb、85da、85db)を配置するとよい。なお、金属製の圧縮バネ85ca(85cb、85da、85db)と同様の機能を果たせば、導電性および弾性を有する樹脂からなる導電ゴムを弾性部材(付勢手段)として用いてもよい。または、図9のように、導電性および弾性を有する線形のねじりコイルバネを弾性部材(付勢手段)として用いてもよい。この構成は、ねじりコイルバネの塑性変形がし難い点とブラシ81への圧力Pを大きくできる点において上述した実施例よりも好ましい。詳細には、ブラシ81ca(81cb、81da、81db)の対向面に板金84ca、84cb(84da、84db)を接合する。そして、板金84ca、84cb(84da、84db)と支持部材83c(83d)の間に所定のねじれ角で撓んだ状態のねじりコイルバネ86ca、86cb(86da、86db)を配置するとよい。上述した構成であっても、弾性部材が自然状態の場合の、点X1’及び点X2’やブラシ81の全体がリング119の外周面で囲まれた領域の内側に位置(オーバーラップ)する位置関係であれば、ブラシ81を最後まで消費(摩耗)することができる。しかしながら、給電器80の構成を簡易に出来る点において上述した実施例の構成を用いることが望ましい。

ベルト100とニップ部Nを形成するものは、ローラ110のようなローラ部材には限られない。例えば、複数のローラにベルトを架け渡した加圧ベルトユニットを用いてもよい。

ベルト100を回転駆動させる方法は、ローラ110からの駆動の伝達のみには限られない。例えば、ベルト100自体にギア等を設けて直接的に回転駆動してもよい。しかしながら、ベルト100の熱容量を低減できるにおいて実施例で挙げた構成が望ましい。

プリンタ1を例に説明した画像形成装置は、フルカラーの画像を形成する画像形成装置に限られず、モノクロの画像を形成する画像形成装置でもよい。また画像形成装置は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、複写機、FAX、及び、これらの機能を複数備えた複合機等、種々の用途で実施できる。

以上の説明における定着装置は、未定着のトナー画像をシートPに定着する装置のみには限られない。例えば、半定着済みのトナー画像をシートPに定着させる装置や、定着済みの画像に対して加熱処理を施す装置であってもよい。したがって、定着装置は、例えば、画像の光沢や表面性を調節する表面加熱装置として用いられてもよい。

100 定着ベルト(ベルト) 102 抵抗発熱層(発熱層) 105 電極層 110 加圧ローラ(駆動手段) 79 電源回路(給電手段) 80 給電器 81 ブラシ(当接パッド) 82 板バネ(弾性部材、板金) 83 支持部材 84 板金 85 圧縮バネ(弾性部材) 86 ねじりコイルばね(弾性部材) 119 給電リング(リング状部材) P シート X1 中央部分 X2 対向部分