特許ウォッチ

公開番号2025062300
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-14
出願番号2023171263
出願日2023-10-02
発明の名称加熱装置、定着装置、画像形成装置
出願人株式会社リコー
代理人個人,個人,個人
主分類G03G 15/20 20060101AFI20250407BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】回転部材における長手方向の温度ムラを抑制することを課題とする。
【解決手段】定着ベルトと、基材30と抵抗発熱体31とを有し、定着ベルトを加熱するヒータ22と、基材30よりも熱伝導率の高い第1均熱板28と、を備え、定着ベルトの長手方向の抵抗発熱体31が設けられる領域を主発熱領域Dとし、第一の側において、主発熱領域Dの最大通紙領域Eに対する長手方向の突出量をL_1L、第1均熱板28の最大通紙領域Eに対する長手方向の突出量をL_2L、L_2L-L_1L=L_3Lとし、第二の側において、主発熱領域Dの最大通紙領域Eに対する長手方向の突出量をL_1R、第1均熱板28の最大通紙領域Eに対する長手方向の突出量をL_2R _、L_2R-L_1R=L_3Rとすると、以下の式(1)および式(2)を満たすことを特徴とする定着装置である。
L_1R≦L_2R≦L_1R+1・・・(1)
0≦L_3R<L_3L・・・(2)
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
回転部材と、
基材と抵抗発熱体とを有し、前記回転部材を加熱する加熱体と、
前記基材よりも熱伝導率の高い高熱伝導部材と、を備えた加熱装置であって、
前記基材および前記高熱伝導部材は前記回転部材の長手方向に延在し、
前記回転部材の長手方向の前記抵抗発熱体が設けられる領域を主発熱領域とし、
前記主発熱領域の前記長手方向の中央位置に対する一方側および他方側のうち、前記基材の前記主発熱領域に対する突出量が小さい側を前記長手方向の第一の側、前記基材の前記主発熱領域に対する突出量が大きい側を前記長手方向の第二の側とすると、
前記第一の側において、前記主発熱領域の、加熱装置が対応する最大幅の記録媒体の前記長手方向の通過領域である最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
１Ｌ
〔ｍｍ〕、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
２Ｌ
〔ｍｍ〕、Ｌ
２Ｌ
－Ｌ
１Ｌ
＝Ｌ
３Ｌ
〔ｍｍ〕とし、
前記第二の側において、前記主発熱領域の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
１Ｒ
〔ｍｍ〕、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
２Ｒ
〔ｍｍ〕
、
Ｌ
２Ｒ
－Ｌ
１Ｒ
＝Ｌ
３Ｒ
〔ｍｍ〕とすると、以下の式（１）および式（２）を満たすことを特徴とする加熱装置。
Ｌ
１Ｒ
≦Ｌ
２Ｒ
≦Ｌ
１Ｒ
＋１・・・（１）
０≦Ｌ
３Ｒ
＜Ｌ
３Ｌ
・・・（２）
続きを表示（約 4,300 文字）【請求項２】
回転部材と、
基材と抵抗発熱体とを有し、前記回転部材を加熱する加熱体と、
弾性層を有し、前記回転部材を加圧する加圧部材と、
前記基材よりも熱伝導率の高い高熱伝導部材と、を備えた加熱装置であって、
前記基材および前記高熱伝導部材は前記回転部材の長手方向に延在し、
前記回転部材の長手方向の前記抵抗発熱体が設けられる領域を主発熱領域とし、
前記主発熱領域の前記長手方向の中央位置に対する一方側および他方側のうち、前記弾性層の前記主発熱領域に対する突出量が小さい側を前記長手方向の第一の側、前記弾性層の前記主発熱領域に対する突出量が大きい側を前記長手方向の第二の側とすると、
前記第一の側において、前記主発熱領域の、加熱装置が対応する最大幅の記録媒体の前記長手方向の通過領域である最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
１Ｌ
〔ｍｍ〕、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
２Ｌ
〔ｍｍ〕、Ｌ
２Ｌ
－Ｌ
１Ｌ
＝Ｌ
３Ｌ
〔ｍｍ〕とし、
前記第二の側において、前記主発熱領域の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
１Ｒ
〔ｍｍ〕、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
２Ｒ
〔ｍｍ〕
、
Ｌ
２Ｒ
－Ｌ
１Ｒ
＝Ｌ
３Ｒ
〔ｍｍ〕とすると、以下の式（３）および式（４）を満たすことを特徴とする加熱装置。
Ｌ
１Ｒ
≦Ｌ
２Ｒ
≦Ｌ
１Ｒ
＋１・・・（３）
０≦Ｌ
３Ｒ
＜Ｌ
３Ｌ
・・・（４）
【請求項３】
回転部材と、
基材と抵抗発熱体と、導体とを有し、前記回転部材を加熱する加熱体と、
前記基材よりも熱伝導率の高い高熱伝導部材と、を備えた加熱装置であって、
前記基材および前記高熱伝導部材は前記回転部材の長手方向に延在し、
前記回転部材の長手方向の前記抵抗発熱体が設けられる領域を主発熱領域とし、
前記主発熱領域の前記長手方向の中央位置に対する一方側および他方側のうち、前記導体の前記主発熱領域に対する突出量が小さい側を前記長手方向の第一の側、前記導体の前記主発熱領域に対する突出量が大きい側を前記長手方向の第二の側とすると、
前記第一の側において、前記主発熱領域の、加熱装置が対応する最大幅の記録媒体の前記長手方向の通過領域である最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
１Ｌ
〔ｍｍ〕、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
２Ｌ
〔ｍｍ〕、Ｌ
２Ｌ
－Ｌ
１Ｌ
＝Ｌ
３Ｌ
〔ｍｍ〕とし、
前記第二の側において、前記主発熱領域の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
１Ｒ
〔ｍｍ〕、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
２Ｒ
〔ｍｍ〕
、
Ｌ
２Ｒ
－Ｌ
１Ｒ
＝Ｌ
３Ｒ
〔ｍｍ〕とすると、以下の式（５）および式（６）を満たすことを特徴とする加熱装置。
Ｌ
１Ｒ
≦Ｌ
２Ｒ
≦Ｌ
１Ｒ
＋１・・・（５）
０≦Ｌ
３Ｒ
＜Ｌ
３Ｌ
・・・（６）
【請求項４】
回転部材と、
基材と抵抗発熱体とを有し、前記回転部材を加熱する加熱体と、
前記基材よりも熱伝導率の高い高熱伝導部材と、を備えた加熱装置であって、
前記基材および前記高熱伝導部材は前記回転部材の長手方向に延在し、
前記回転部材の長手方向の前記抵抗発熱体が設けられる領域を主発熱領域とすると、
前記主発熱領域の中央位置に対する前記回転部材の長手方向の一方側および他方側のうち、前記加熱体の配熱が大きい側を前記長手方向の第一の側、前記加熱体の配熱が小さい側を前記長手方向の第二の側とすると、
前記第一の側において、前記主発熱領域の、加熱装置が対応する最大幅の記録媒体の前記長手方向の通過領域である最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
１Ｌ
〔ｍｍ〕、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
２Ｌ
〔ｍｍ〕、Ｌ
２Ｌ
－Ｌ
１Ｌ
＝Ｌ
３Ｌ
〔ｍｍ〕とし、
前記第二の側において、前記主発熱領域の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
１Ｒ
〔ｍｍ〕、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
２Ｒ
〔ｍｍ〕
、
Ｌ
２Ｒ
－Ｌ
１Ｒ
＝Ｌ
３Ｒ
〔ｍｍ〕とすると、以下の式（７）および式（８）を満たすことを特徴とする加熱装置。
Ｌ
１Ｒ
≦Ｌ
２Ｒ
≦Ｌ
１Ｒ
＋１・・・（７）
０≦Ｌ
３Ｒ
＜Ｌ
３Ｌ
・・・（８）
【請求項５】
回転部材と、
基材と抵抗発熱体とを有し、前記回転部材を加熱する加熱体と、
前記基材よりも熱伝導率の高い高熱伝導部材と、を備えた加熱装置であって、
前記基材および前記高熱伝導部材は前記回転部材の長手方向に延在し、
前記回転部材の長手方向の前記抵抗発熱体が設けられる領域を主発熱領域とすると、
加熱装置が対応する最大幅の記録媒体の通過領域である最大通過領域の前記長手方向の中央位置に対する一方側および他方側のうち、前記基材の長さが短い側を前記長手方向の第一の側、前記基材の長さが長い側を前記長手方向の第二の側とすると、
前記第一の側において、前記主発熱領域の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
１Ｌ
〔ｍｍ〕、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
２Ｌ
〔ｍｍ〕、Ｌ
２Ｌ
－Ｌ
１Ｌ
＝Ｌ
３Ｌ
〔ｍｍ〕とし、
前記第二の側において、前記主発熱領域の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
１Ｒ
〔ｍｍ〕、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
２Ｒ
〔ｍｍ〕
、
Ｌ
２Ｒ
－Ｌ
１Ｒ
＝Ｌ
３Ｒ
〔ｍｍ〕とすると、以下の式（９）および式（１０）を満たすことを特徴とする加熱装置。
Ｌ
１Ｒ
≦Ｌ
２Ｒ
≦Ｌ
１Ｒ
＋１・・・（９）
０≦Ｌ
３Ｒ
＜Ｌ
３Ｌ
・・・（１０）
【請求項６】
前記第一の側における、前記基材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
４Ｌ
〔ｍｍ〕、前記第二の側における、前記基材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
４Ｒ
〔ｍｍ〕とすると、
以下の式（１１）および式（１２）を満たす請求項１記載の加熱装置。
Ｌ
２Ｌ
≦Ｌ
４Ｌ
・・・（１１）
Ｌ
２Ｒ
≦Ｌ
４Ｒ
・・・（１２）
【請求項７】
前記基材の熱伝導率をλ
１
、前記高熱伝導部材の熱伝導率λ
２
とし、
前記第一の側の、前記基材の前記主発熱領域に対する突出部分の体積をＶ
１Ｌ
、前記高熱伝導部材の前記主発熱領域に対する突出部分の体積をＶ
２Ｌ
、
前記第二の側の、前記基材の前記主発熱領域に対する突出部分の体積をＶ
１Ｒ
、前記高熱伝導部材の前記主発熱領域に対する突出部分の体積をＶ
２Ｒ
とし、
前記第一の側における、前記基板の前記最大通過領域に対する突出部分の体積および熱伝導率の積算値λ
１
×Ｖ
１Ｌ
と、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する突出部分の体積および熱伝導率の積算値λ
２
×Ｖ
２Ｌ
との合計値をＡ
Ｌ
＝λ
１
×Ｖ
１Ｌ
＋λ
２
×Ｖ
２Ｌ
とし、前記第二の側における、前記基板の前記最大通過領域に対する突出部分の体積および熱伝導率の積算値λ
１
×Ｖ
１Ｒ
と、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する突出部分の体積および熱伝導率の積算値λ
２
×Ｖ
２Ｒ
との合計値をＡ
Ｒ
＝λ
１
×Ｖ
１Ｒ
＋λ
２
×Ｖ
２Ｒ
とすると、以下の式（１３）を満たす請求項１記載の加熱装置。
０．６≦Ａ
Ｌ
／Ａ
Ｒ
≦１．４・・・（１３）
【請求項８】
以下の式（１４）を満たす請求項７記載の加熱装置。
０．８≦Ａ
Ｌ
／Ａ
Ｒ
≦１．２・・・（１４）
【請求項９】
前記高熱伝導部材がアルミニウムにより形成される請求項１記載の加熱装置。
【請求項１０】
前記加熱体と前記回転部材との間にグリスを介在させる請求項１記載の加熱装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置、定着装置および画像形成装置に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
加熱装置である定着装置の一例として、回転部材としての定着ベルトの内側に設けられた面状の加熱体により、定着ベルトを加熱し、定着ベルトと加圧部材としての加圧ローラとの間で記録媒体を加熱及び加圧する構成のものが存在する。
【０００３】
このような定着装置では、記録媒体上の画像の定着ムラを抑制するために、定着ベルトをその長手方向の温度ムラを小さくすることが重要である。この点、定着ベルトの長手方向端部側は、それよりも長手方向外側の部材に熱を奪われることで長手方向中央側と比べて温度が上がりにくいという問題（以下、端部温度ダレと呼ぶ）がある。しかし一方で、最大幅の記録媒体よりも加熱体に設けられた抵抗発熱体が長い場合には、記録媒体に連続して定着動作を行った際などに、定着ベルトの長手方向端部側の記録媒体の非通過領域で温度が過昇温する問題（以下、端部温度上昇と呼ぶ）がある。このため、定着ベルトの特に長手方向端部側を均一な温度に保つことが難しかった。
【０００４】
例えば特許文献１（特開２０１５－１７６０８５号公報）では、ヒータの抵抗発熱体の長手方向端部側の短手方向の幅を長手方向中央側と比較して狭くすることで長手方向端部側の抵抗発熱体の発熱量を大きくするとともに、ヒータの基材よりも熱伝導率の高いアルミニウム板を長手方向の抵抗発熱体が設けられる領域およびこの領域を超えてその長手方向外側にわたって設ける。アルミニウム板により長手方向の伝熱を促進することで端部温度上昇を抑制しつつ、長手方向端部側の抵抗発熱体の発熱量を大きくすることで端部温度ダレの問題を緩和している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように加熱体の長手方向端部側の発熱量を上昇させると、加熱体の消費電力が増加し、定着装置のエネルギー消費が増加してしまう。このように、特許文献１の構成が必ずしも有効な対策とはならなかった。
【０００６】
本発明では、回転部材における長手方向の温度ムラを抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、回転部材と、基材と抵抗発熱体とを有し、前記回転部材を加熱する加熱体と、前記基材よりも熱伝導率の高い高熱伝導部材と、を備えた加熱装置であって、前記基材および前記高熱伝導部材は前記回転部材の長手方向に延在し、前記回転部材の長手方向の前記抵抗発熱体が設けられる領域を主発熱領域とし、前記主発熱領域の前記長手方向の中央位置に対する一方側および他方側のうち、前記基材の前記主発熱領域に対する突出量が小さい側を前記長手方向の第一の側、前記基材の前記主発熱領域に対する突出量が大きい側を前記長手方向の第二の側とすると、前記第一の側において、前記主発熱領域の、加熱装置が対応する最大幅の記録媒体の前記長手方向の通過領域である最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
１Ｌ
〔ｍｍ〕、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
２Ｌ
〔ｍｍ〕、Ｌ
２Ｌ
－Ｌ
１Ｌ
＝Ｌ
３Ｌ
〔ｍｍ〕とし、前記第二の側において、前記主発熱領域の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
１Ｒ
〔ｍｍ〕、前記高熱伝導部材の前記最大通過領域に対する前記長手方向の突出量をＬ
２Ｒ
〔ｍｍ〕
、
Ｌ
２Ｒ
－Ｌ
１Ｒ
＝Ｌ
３Ｒ
〔ｍｍ〕とすると、以下の式（１）および式（２）を満たす加熱装置であることを特徴とする。
Ｌ
１Ｒ
≦Ｌ
２Ｒ
≦Ｌ
１Ｒ
＋１・・・（１）
０≦Ｌ
３Ｒ
＜Ｌ
３Ｌ
・・・（２）
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回転部材における長手方向の温度ムラを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
画像形成装置の概略構成図である。
本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
ヒータの平面図である。
図３と抵抗発熱体の形状が異なるヒータの平面図である。
図３、図４と抵抗発熱体の形状が異なるヒータの平面図である。
ヒータへの電力供給を示す図である。
実施形態と異なる定着装置において、ヒータおよび定着ベルトの温度偏差を示す図である。
実施形態と異なる定着装置において、ヒータおよび定着ベルトの端部温度上昇を示す図である。
実施形態の定着装置のヒータおよび第１均熱板の長手方向の配置および定着ベルトの長手方向の温度分布を示す図である。
実施形態の定着装置において、長手方向端部側の温度が上昇した状態を示す図である。
給電線の左右非対称によりヒータの左右温度偏差が生じる様子を説明する図である。
加圧ローラの弾性層の左右非対称によりヒータの左右温度偏差が生じる様子を説明する図である。
定着ベルトの配列方向の温度分布を示す図で、（ａ）図がヒータの平面図、（ｂ）図が定着ベルトの温度分布を示す図である。
図５のヒータの分割領域を示す図である。
図１４と異なる形状の分割領域を示す図である。
図６のヒータの分割領域を示す図である。
ヒータ、第１高熱伝導部材、ヒータホルダの斜視図である。
第１高熱伝導部材の配置を示すヒータの平面図である。
図２とは異なる実施形態の定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
ヒータ、第１高熱伝導部材、第２高熱伝導部材、ヒータホルダの斜視図である。
第１高熱伝導部材および第２高熱伝導部材の配置を示すヒータの平面図である。
グラフェンの原子結晶構造を示す図である。
グラファイトの原子結晶構造を示す図である。
図２１と第２高熱伝導部材の配置が異なるヒータを示す平面図である。
図２、図１９とは異なる実施形態の定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
図１と異なる画像形成装置の概略構成図である。
本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
図３０の定着装置におけるヒータの平面図である。
ヒータおよびヒータホルダの斜視図である。
ヒータに対するコネクタの取付状態を示す斜視図である。
サーミスタとサーモスタットの配置を示す図である。
フランジの溝部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。以下、本発明の加熱装置の一例として、記録媒体上の画像を定着させる定着装置を説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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