JP6261692B2 - Fixing device - Google Patents
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Description
本発明は、複写機やLBP等、電子写真方式の画像形成装置に使用される定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or an LBP.
近年、電子写真方式の画像形成装置が具備する定着装置の方式としてフィルム定着方式が用いられている。フィルム定着方式の定着装置は、筒状のフィルムと、フィルムの内面に接触するヒータと、ヒータのフィルムの内面と接触する面と反対側の面を支持する支持部材と、フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、を有する構成が一般的である。そして、トナー画像を担持した記録材をニップ部で搬送しながら加熱しトナー画像を記録材に定着する。 In recent years, a film fixing method has been used as a fixing device provided in an electrophotographic image forming apparatus. The fixing device of the film fixing system includes a cylindrical film, a heater that contacts the inner surface of the film, a support member that supports a surface opposite to the surface that contacts the inner surface of the film of the heater, and the heater through the film. A configuration having a pressure member that forms a nip portion is common. The recording material carrying the toner image is heated while being conveyed at the nip portion to fix the toner image on the recording material.
ヒータは、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックを基板として、基板上に発熱抵抗体を形成したものが一般的に用いられる。ヒータは、一方の面はフィルムの内面と接触しており、フィルムと接触する面と反対側の面は支持部材と接触して支持されつつサーミスタやヒューズ等の感温素子が接触している。ヒータは、サーミスタの検知温度が目標温度になるように波数制御や位相制御を用いてヒータへの電力供給量が制御される。ヒータが異常昇温した時はヒューズやサーモスタットによってヒータへの通電が遮断される。 A heater in which a heating resistor is formed on a substrate made of a ceramic such as alumina or aluminum nitride is generally used. One surface of the heater is in contact with the inner surface of the film, and the surface opposite to the surface in contact with the film is in contact with and supported by the support member, and a temperature sensitive element such as a thermistor or a fuse is in contact therewith. In the heater, the amount of power supplied to the heater is controlled using wave number control or phase control so that the temperature detected by the thermistor becomes the target temperature. When the heater temperature rises abnormally, the power supply to the heater is cut off by a fuse or a thermostat.
ここで、上記で説明をした定着装置における課題の一つとして暴走によるヒータ割れがある。この暴走によるヒータ割れとは、ヒータの制御に用いるトライアック等が故障してヒータの制御が不能となりヒータに電力が供給され続けてヒータが割れることを言う。このヒータが割れる原因としては、ヒータに温度差が生じて熱応力によって発生するものや、支持部材が部分的に溶融しヒータに機械的な応力が生じることによるものがある。 Here, one of the problems in the fixing device described above is heater cracking due to runaway. The heater cracking due to the runaway means that the triac used for heater control breaks down, the heater control becomes impossible, power is continuously supplied to the heater, and the heater cracks. As a cause of the cracking of the heater, there are a heat difference caused by a temperature difference in the heater and a mechanical stress generated in the heater due to partial melting of the support member.
特に、熱応力によるヒータ割れは、ヒータが過昇温する時に、サーミスタ等が接触している部分と接触していない部分とで温度差が大きくなり大きな熱応力が生じて、サーミスタ等が接触している部分を起点にヒータが割れる場合がある。 In particular, when a heater cracks due to thermal stress, when the heater overheats, the temperature difference between the part where the thermistor etc. is in contact and the part where it is not in contact increases, resulting in large thermal stress, and the thermistor etc. comes into contact. The heater may break at the starting point.
このヒータ割れに対する対策として、前述したヒューズ等の安全素子を用いてヒータが過昇温して熱応力により基板が割れる前にヒータへの通電を遮断することが行われている。 As countermeasures against this cracking of the heater, the safety element such as a fuse described above is used to cut off the energization of the heater before the heater is overheated and the substrate is cracked by thermal stress.
しかしながら、近年、FPOT(First Page Out Time)の短縮や、生産性の向上の要求がますます強くなっており、今後、ヒータにより大きな電力を供給する必要があるためヒータ割れが早い段階で発生する可能が考えられる。 However, in recent years, there has been an increasing demand for shortening FPOT (First Page Out Time) and improving productivity, and in the future, it will be necessary to supply a large amount of electric power to the heater, and heater cracking will occur at an early stage. Possible.
そこで、特許文献1には、図12に示すようなヒータ12と断熱支持部材11との間に金属板14aを設けた加熱装置が開示されている。高熱伝導部材である金属板14aを断熱支持部11とヒータ12と間に介在させることで昇温度の偏りを解消することができる。
Therefore, Patent Document 1 discloses a heating apparatus in which a
従って、安全素子が金属板14aのヒータ12と接触する面と反対側の面に設けられているとすると、安全素子の接触する部分と接触しない部分との間の温度差が小さくなることで熱応力も小さくなり、ヒータ割れが発生しにくくなると考えられる。
Therefore, if the safety element is provided on the surface of the
しかしながら、特許文献1に開示されている構成は、断熱支持部材11に金属板14aを接着剤で固定しているものの、ヒータ12と金属板14aとは加熱装置のニップ部の圧接力で互いに接触しているにすぎない。
However, in the configuration disclosed in Patent Document 1, although the
従って、装置の休止時などにニップ部の圧接状態を解除又は圧接力を緩和する圧解除機構を有する加熱装置において、ニップ部の圧接状態を解除又は圧接力を緩和した時にヒータ12と金属板14aが十分に接触していない状況があり得る。つまり、ニップ部の圧接力が十分ある場合には、金属板14aとヒータとはニップ部の圧接力によって十分に接触する。しかしながら、ニップ部の圧接状態が解除又は圧接力が緩和された場合には、金属板14aの厚みの公差や反り等の影響によってヒータ12と金属板14aとが十分に接触しない状況があり得る。
Therefore, in a heating apparatus having a pressure release mechanism that releases the pressure contact state of the nip portion or relaxes the pressure contact force when the device is stopped, the
仮に、ヒータ12と金属板14aが十分に接触していない状況でヒータの制御が不能になる暴走が発生した場合、金属板14aによるヒータの温度分布を均す効果が十分に発揮されずヒータ割れが発生してしまう可能性がある。
If a runaway occurs in which the heater cannot be controlled in a situation where the
そこで、本願発明の目的は、定着装置のニップ部の圧接状態が解除又は圧接力が軽減された場合においても、ヒータと金属板を安定的に接触させることができる定着装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fixing device capable of stably contacting a heater and a metal plate even when the pressure contact state of the nip portion of the fixing device is released or the pressure contact force is reduced. .
上記の目的を達成するために、筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触する板状のヒータと、前記ヒータの前記フィルムの内面と接触する面と反対側の面を支持する支持部材と、前記ヒータと前記支持部材との間に設けられ前記ヒータに接触する高熱伝導部材と、前記ヒータの前記フィルムの母線方向の両端部が前記支持部材に対して前記ヒータの厚み方向に移動しないように前記両端部を規制する規制部材と、前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、を備え、前記ニップ部でトナー画像を担持した記録材を搬送しながら加熱しトナー画像を記録材に定着する定着装置において、前記支持部材の前記高熱伝導部材と対向する面は、前記フィルムの母線方向の中央部は端部よりも前記加圧部材に近づく方向に突出した形状を有することを特徴とする。 To achieve the above object, a cylindrical film, a plate-like heater that contacts the inner surface of the film, and a support member that supports a surface of the heater opposite to the surface that contacts the inner surface of the film, A high thermal conductivity member provided between the heater and the support member and in contact with the heater; and both end portions of the heater in the generatrix direction do not move in the thickness direction of the heater with respect to the support member. And a pressure member that forms a nip portion together with the heater via the film, and heated while conveying a recording material carrying a toner image at the nip portion. the fixing device for fixing an image on a recording material, said high thermal conductivity member which faces the front Symbol support member has a central portion of the generatrix direction of the film is better to approach the pressing member than the end It characterized by having a protruding shape.
本願発明によれば、定着装置のニップ部の圧接状態が解除又は圧接力が軽減された場合においても、ヒータと金属板を安定的に接触させることできる定着装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fixing device capable of stably contacting the heater and the metal plate even when the pressure contact state of the nip portion of the fixing device is released or the pressure contact force is reduced.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、本実施例における定着装置の概要を説明し、次いで、本実施例の特徴について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the outline of the fixing device in the present embodiment will be described, and then the features of the present embodiment will be described.
以下の装置構成の説明において、長手方向とは、記録材搬送路面において記録材搬送方向に直交する方向である。幅方向とは記録材搬送方向と同方向である。 In the following description of the apparatus configuration, the longitudinal direction is a direction orthogonal to the recording material conveyance direction on the recording material conveyance path surface. The width direction is the same direction as the recording material conveyance direction.
図1は本実施例に係る定着装置18を長手方向から見た断面の模式図、図2は定着装置18の端部を幅方向から見た模式図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the fixing device 18 according to the present embodiment as viewed from the longitudinal direction, and FIG. 2 is a schematic view of the end portion of the fixing device 18 as viewed from the width direction.
31は可撓性を有する筒状のフィルム36を含むフィルムユニット、32は加圧部材としての加圧ローラである。このフィルムユニット31と加圧ローラ32は装置フレーム33の左右の側板34間に略並行に配設してある。
31 is a film unit including a flexible
加圧ローラ32は、芯金32aと、芯金32aの外側に形成した弾性層32bと、弾性層32bの外側に形成した離型性層32cと、を有する。弾性層32bの材質としては、シリコーンゴムやフッ素ゴム等が用いられる。離型層32cの材質としては、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、又はFEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)等が用いられる。
The
本実施例では、ステンレス鋼製の外径11mmの芯金32a上に射出成形により厚み約3.5mmのシリコーンゴム層32bを形成し、その外側に厚み約40μmのPFA樹脂チューブ32cを被覆した加圧ローラ32を用いた。加圧ローラ32の外径は18mmである。この加圧ローラ32の硬度は、ASKER−C硬度計で9.8Nの加重において、ニップNの確保や耐久性などの観点から、40°〜70°の範囲が望ましい。本実施例においては、54°にしている。加圧ローラ32の長手方向の弾性層の長さは226mmである。この加圧ローラ32は図2に示すように、芯金32aの長手方向の両端で、それぞれ軸受部材35を介して装置フレーム側板34間に回転自由に支持させている。Gは加圧ローラ芯金32aの一端部に固定された駆動ギアである。この駆動ギアGに駆動源(不図示)から回転力が伝達されて加圧ローラ32が回転駆動される。
In this embodiment, a
図1に示すフィルムユニット31は、フィルム36、フィルム36の内面に接触する板状のヒータ37、ヒータ37を支持する支持部材38、高熱伝導部材としての金属板39と、を有する。フィルムユニット31は、更に、支持部材を補強する加圧ステイ40、フィルム36の長手方向の移動を規制するフランジ41等を有する。
A
フィルム36は、基層と、基層の外側に形成された弾性層と、弾性層の外側に形成された離型層と、を有し、筒状の可撓性部材である。本実施例のフィルム36は内径18mmであり、基層として厚み60μmのポリイミドの基材を、弾性層としての厚み約150μmのシリコーンゴム層を、離型層としての厚み15μmのPFA樹脂チューブを、用いている。支持部材38は図1に示すように、横断面が略半円状樋型の形状のもので、剛性・耐熱性・断熱性を有する部材であり、液晶ポリマー(Liquid Crystal Polymer)等により形成されている。この支持部材38は、支持部材38に外嵌したフィルム36の内面を支持する役割と、ヒータ37を一方の面を支持する役割と、を有している。
The
ヒータ37は、図3のように、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックよりなる基板37a上に、銀・パラジウム合金等による発熱抵抗体37bをスクリーン印刷等によって形成し、さらに発熱抵抗体37bに銀等による電気接点部37cを接続してなる。本実施例においては、二本の発熱抵抗体37bが直列に接続され、抵抗値は18Ωである。発熱抵抗体の上に保護層としてのガラスコート37dを形成することにより、発熱抵抗体を保護し、フィルム36との摺動性を向上させている。このヒータ37は支持部材38の支持面に対向しつつフィルム36の母線方向に沿って配設されている。
As shown in FIG. 3, the
図4は、支持部材38と、感温素子であるサーミスタ42及び温度ヒューズ43と、を示した図である。支持部材38には貫通孔が設けられ、その貫通孔から温度検知素子としてのサーミスタ42及び安全素子としての温度ヒューズ43とがそれぞれ金属板39に接触するように配置されている。つまり、高熱伝導部材を介してヒータ37の熱を感熱するように高熱伝導部材の上に感温素子が設けられている。
FIG. 4 is a view showing the
サーミスタ42は、筐体に、ヒータ37への接触状態を安定させるためのセラミックペーパー等を介して、サーミスタ素子を配し、さらにポリイミドテープ等の絶縁物が被覆されている。温度ヒューズ43は、ヒータ37が異常昇温した際に、ヒータの異常発熱を感知し、ヒータ37への通電を遮断する部品である。温度ヒューズ43は、円筒状の金属筐体内に所定温度で溶融するヒューズエレメントが搭載されており、ヒータ37の異常昇温によりヒューズエレメントが溶断した時にヒータ37への通電するための回路を遮断する。本実施例における温度ヒューズ43の大きさは、金属筐体のヒータ37に接触する部分の長さが約10mm、金属筐体の幅が約4mmである。温度ヒューズ43は、金属板39に、熱伝導グリスを介して設置され、温度ヒューズ43がヒータ37に対して浮くことによって動作不良を防止している。
In the
図10を用いてヒータ37への電力供給量を制御する制御部についての説明を行う。CPU82は、トライアック81をオンにして商用電源80からヒータ37の電気接点部37cを介して発熱抵抗体37bに通電してヒータ37を昇温させる。そして、ヒータ37の温度をサーミスタ42で検知して、そのサーミスタ42の出力をA/D変換してCPU82に取り込む。CPU82は、その取り込んだ温度情報に基づいてトライアック81により発熱抵抗体37bに供給する電力を位相制御又は波数制御により制御する。即ち、CPU82は、サーミスタ42の検知温度が目標温度より高い場合にはヒータ37が昇温するようにトライアック81を制御する。また、CPU82は、サーミスタ42の検知温度が目標温度より低い場合にはヒータ37が降温するようにトライアック81を制御する。このような制御によって、ヒータ37を目標温度に維持することができるのである。また、温度ヒューズ43は、図10に示すように、ヒータ37が異常昇温した時に商用電源80からヒータ37に流れる電流をCPU82とは関係なく遮断できるように配置されている。
The control unit that controls the amount of power supplied to the
次に、図1の加圧ステイ40は、その横断面がU字型の形状であり、フィルム36の母線方向に長い部材である。加圧ステイ40の役割は、フィルムユニット31の曲げ剛性を高めることである。本実施例の加圧ステイ40は、板厚1.6mmのステンレス鋼を曲げ加工して形成されている。
Next, the pressure stay 40 of FIG. 1 has a U-shaped cross section and is a member that is long in the generatrix direction of the
次に、フィルムユニット31の組み立てについて説明する。加圧ステイ40は、図2(a)に示すように、ヒータ37を保持した支持部材38に加圧ステイ40を取り付けたものをフィルム36の内側に挿入して、加圧ステイ40の左右のフィルム36の母線方向の両端部にフランジ41を装着する。
Next, the assembly of the
図1に示すように、このフィルムユニット31のヒータ37がフィルム36を介して加圧ローラ32に対向する向きで、フィルムユニット31を装置フレーム33の左右側板34の間に配設する。左右のフランジ41は、それぞれが有する縦溝部41aを装置フレーム33の左右の側板34がそれぞれ有する縦溝部34aに係合させてある。本実施例では、フランジ41の材料として、液晶ポリマー樹脂を用いている。
As shown in FIG. 1, the
そして、図2(a)のように、左右のフランジ41の加圧部41bと加圧アーム44との間に加圧バネ45を設ける。これにより、左右のフランジ41、加圧ステイ40、支持部材38を介してヒータ37がフィルム36を挟んで加圧ローラ32に対して押圧される。これによって、ヒータ37がフィルム36を介して加圧ローラ32の弾性に抗して加圧ローラ32と共に6mm程度のニップ部Nが形成される。
Then, as shown in FIG. 2A, a
本実施例では、フィルム36と加圧ローラ32との圧接力が総圧で160Nとなるように加圧バネ45の圧を設定している。
In this embodiment, the pressure of the
そして、加圧ローラ32の駆動ギアGに不図示の駆動源から回転力が伝達されて加圧ローラ32が図1において時計方向に所定の速度で回転駆動される。この加圧ローラ32の回転駆動に伴ってニップ部Nにおいて加圧ローラ32とフィルム36との間で働く摩擦力でフィルム36に回転力が作用する。これにより、図2に示すように、フィルム36はヒータ37の一面に接触しながら摺動し支持部材38の外回りを反時計方向に加圧ローラ32の回転に従動して回転する。なお、フィルム36の内面には耐熱性を有するグリスが塗布されており、ヒータ37及び支持部材38と、フィルム36の内面と、の摺動性が向上している。
Then, a rotational force is transmitted from a drive source (not shown) to the drive gear G of the
フィルム36が回転して、ヒータ37に対する通電がなされ、ヒータ37のサーミスタ42の検知温度が目標温度に到達した状態で記録材Pが導入される。入り口ガイド30は、未定着状態であるトナー像tを載せた記録材Pがニップ部Nに向かうようにガイドする役割を果たしている。
The
ニップ部Nに未定着トナー画像tを担持した記録材Pが導入され、ニップ部Nにおいて記録材Pのトナー画像を担持する面がフィルム36に密着してフィルム36と共にニップ部Nを搬送される。この搬送過程において、ヒータ37で加熱されたフィルム36の熱により記録材P上の未定着トナー画像tが記録材P上に加熱及び加圧され定着される。ニップ部Nを通過した記録材Pはフィルム36の面から曲率分離して排出され、不図示の排紙ローラ対により機外に排出される。
The recording material P carrying the unfixed toner image t is introduced into the nip portion N, and the surface of the recording material P carrying the toner image in the nip portion N is in close contact with the
また、不図示の圧解除カムを回転させることで、フランジ40を加圧ローラ32から遠ざける方向に移動させ、図2(a)から図2(b)のように、フィルムユニット31を加圧ローラ32から離間する、圧解除機構を備える。この動作を行う一つの目的は、定着装置18で記録材のジャムが発生した際、記録材Pのジャム処理を容易にするためである。また、2つ目の目的は、スリープ時などフィルム36が回転停止している状況において、フィルム36がニップ部の圧接力によって塑性変形してしまい画像不良となることを防止するためである。
Further, by rotating a pressure release cam (not shown), the
つまり、本実施例の定着装置18は、ニップ部の圧接力が定着処理可能な圧接力に設定する第1の状態と、ニップ部の圧接状態を解除する又は前記ニップ部の圧接力を第1の状態よりも小さい圧接力に設定する第2の状態と、に切り替えることが可能である。 That is, the fixing device 18 of the present embodiment has a first state where the pressure contact force of the nip portion is set to a pressure contact force capable of fixing processing, and a state where the pressure contact state of the nip portion is released or the pressure contact force of the nip portion is changed to the first pressure contact force. It is possible to switch to the second state in which the pressure contact force is set to be smaller than that in the state.
本実施例においては、不図示の圧解除モータによって自動でニップ部の圧接状態が解除されるものの、手動で圧解除カムを回転させてニップ部の圧接状態を解除する構成でもよい。 In this embodiment, the pressure contact state of the nip portion is automatically released by a pressure release motor (not shown), but the pressure release cam may be manually rotated to release the pressure contact state of the nip portion.
(本実施例の特徴)
図5を用いて、本実施例の特徴である、高熱伝導部材としての金属板39を有した定着装置18の構成について説明する。図5(a)は記録材搬送方向から見たヒータ37周りの断面図、図5(b)はヒータ37を取り外した状態で金属板39が支持部材38に設けられた状態の図である。尚、図5においてはサーミスタ42及び温度ヒューズ43は表示を省略している。図5(c)については後述する。
(Features of this embodiment)
The configuration of the fixing device 18 having the
本実施例では、金属板39としてフィルム36の母線方向で厚みが0.3mmで一定であるアルミニウム板を用いている。ヒータと当接する当接部はフィルム36の母線方向の長さが226mm、フィルム36の母線方向に直交する方向の幅が5mmのストレート形状である。金属板39は、フィルム36の母線方向の両端部に1.5mmの曲げ部39aを有し、支持部材38の穴38aに差し込まれている。尚、この穴は金属板39と支持部材38の線膨張係数の違いを吸収するために、金属板に対して若干大きめに設けられているため、金属板39を支持部材38に完全に固定することは難しい。尚、高熱伝導部材の材質として本実施例ではアルミニウムを用いたが、他にも銅などの金属板やグラファイトシートなど、ヒータ37の基板よりも高熱伝導率の部材を用いることができる。
In this embodiment, an aluminum plate having a constant thickness of 0.3 mm in the direction of the generatrix of the
本実施例のヒータ37の基板はフィルム36の母線方向の長さが260mm、フィルム36の母線方向の長さが5.8mm、厚みが1.0mmの直方体の形状である。また、本実施例の基板の材質はアルミナである。
The substrate of the
本実施例においては、金属板39は支持部材38及びヒータ37よりも、記録材搬送路面に垂直な荷重に対して、曲がり易いようにしている。すなわち、ヤング率をE(GPa)、断面2次モーメントをI(m4)としたときに、金属板の曲げ剛性EI(N・m2)は、ヒータ37及び支持部材38の曲げ剛性よりも小さい。また、ヒータ37の曲げ剛性は、支持部材38よりも小さい。
In the present embodiment, the
本実施例の金属板39はアルミニウムで構成されており、ヤング率が約70(GPa)、断面2次モーメントがおよそ0.011(mm4)であるので、曲げ剛性EIはおよそ、7.9×102(N・mm2)となる。一方、ヒータ37の基板のヤング率が約350(GPa)、断面2次モーメントがおよそ0.483(mm4)であるので、曲げ剛性EIは、1.7×105(N・mm2)となる。支持部材38に用いた液晶ポリマーのヤング率がおよそ13(GPa)、断面2次モーメントがおよそ29.4(mm4 )であるので、曲げ剛性EIは、3.8×105(N・mm2)となる。尚、支持部材38の断面形状は、実際にはリブなどが部分的に立っておりフィルム36の母線方向で同じではないため平均値で示した。
The
ここで、金属板39の役割について説明する。金属板39の役割は、ヒータ37の暴走時にヒータ37の均熱化によってヒータ割れを抑制することである。ヒータ37の基板にサーミスタ42やヒューズ43等が直接的に接触していると、ヒータ37の暴走時にそれらが接触している部分と接触していない部分との温度差による熱応力によってヒータが割れてしまう場合がある。そこで、本実施例のようにヒータ37に接触する金属板39の上にサーミスタ42やヒューズ43を設けることで、ヒータ37の暴走時にヒータ37の基板が均熱化されて熱応力によるヒータ割れが生じにくくなるのである。
Here, the role of the
このヒータ37の均熱化について図8を用いて説明する。本実施例でヒータ37の基板37aとして用いたアルミナの熱伝導率はおよそ26W/mKである。それに対し、金属板39として用いたアルミニウムの熱伝導率はおよそ230W/mKであり、基盤37aよりも大きい。ここで、図8のように、基板37aのフィルム36の母線方向のある部分Hが他の部分に比べて高温になった場合を考える。基板37a内部におけるフィルム36の母線方向の熱の流れAに加えて、基板37aのうち金属板39と接触している部分で基板37aから金属板39への熱の流れが生じる。更に、金属板39内でフィルム36の母線方向に向かって再び基板37aに戻る熱の流れBが発生する。この作用によってヒータ37が均熱化される。
The soaking of the
次に、支持部材38の金属板39を介してヒータ37を支持する支持面の形状について説明する。図5(a)に示すように、上記の支持面のフィルム36の母線方向の中央部は端部よりも加圧ローラ32に近づく方向に突出している領域Cを有する。本実施例の領域Cは、フィルム36の母線方向の端部から中央部にかけて加圧ローラ32に徐々に近づくなだらかな曲面形状(以後、クラウン形状と記す)を有する。領域Cのフィルム36の母線方向の長さは、加圧ローラ32の長さと同じ226mmであって、領域Cでフィルム36の母線方向の端部に対する中央部の突出量は0.6mmである。
Next, the shape of the support surface that supports the
次に、規制部材としての給電コネクタ46及びクリップ47の構成について図6を用いて説明する。実施例1においては、給電コネクタ46又はクリップ47を用いて、ヒータ37のフィルム36の母線方向の両端部がそれぞれ支持部材38と接触した状態が保たれる。
Next, the configuration of the
給電コネクタ46は、コの字型の樹脂かで形成されたハウジング部46aとコンタクト端子46bとを有する(図6(a))。ハウジング部46aは、ヒータ37と支持部材38とを外側から挟むことで、ヒータ37のフィルム36の母線方向の端部が支持部材38に対してヒータ37の厚み方向に移動しないように規制する。更に、コンタクト端子46bは弾性的に所定の接触圧でヒータ37の電気接点部37cと接触して電気的な接続を保つ。また、コンタクト端子46bは束線48に接続されており、束線48は図10の商用電源80及びトライアック81に接続されている。尚、ハウジング部とコンタクト端子は別体で構成してもよい。
The
クリップ47は、コの字型の金属板であって、ヒータ37と支持部材38とを外側から弾性的に挟み込み、ヒータ37のフィルム36の母線方向の両端部が支持部材38に対してヒータ37の厚み方向に移動しないように規制する(図6(b))。
The
また、給電コネクタ46及びクリップ47は、ヒータ37のフィルム36の母線方向の両端部が支持部材38に対してフィルムの厚み方向に移動しないよう規制するものであって、ヒータ37の面に変更な方向には移動可能に構成されている。従って、ヒータ37の熱膨張や、加圧及び離間時の撓み発生時に、ヒータ37に不必要な応力がかかることを防止している。
In addition, the
(本実施例の作用)
本実施例の作用は、ニップ部の圧接状態が解除される又は前記ニップ部の圧接力が軽減された状態であっても、ヒータ37と金属板39と安定して接触していることである。
(Operation of this embodiment)
The effect of this embodiment is that the
この作用のメカニズムについて図5を用いて説明する。尚、見やすくするために、図5(c)は支持部材38、金属板39、及び、ヒータ37のみを表示している。本実施例では、ヒータ37の領域Cに対応する部分は金属板39を介して支持部材38のクラウン形状を有する支持面に支持され、ヒータ37のフィルム36の母線方向の両端部は端部支持面90に接触して支持される。
The mechanism of this action will be described with reference to FIG. For ease of viewing, FIG. 5C shows only the
本実施例のヒータ37のフィルム36の母線方向の両端部は、給電コネクタ46等で支持部材38に対してヒータ37の厚み方向の移動が規制されている。従って、ヒータ37の両端部の支持部材38に対するヒータ37の厚み方向の位置は、ニップ部Nの圧接力が定着処理可能な圧接力に設定される状態であっても、ニップ部の圧接状態が解除される又は前記ニップ部の圧接力が軽減された状態であっても、変わらない。
The movement in the thickness direction of the
更に、支持部材38のクラウン形状を有する支持面に金属板39を組むと、ヒータ37のフィルム36の母線方向の中央部が接触する金属板39の面はヒータ37のフィルム36の母線方向の両端部が接触する端部支持面90よりも突出している。つまり、ヒータ37は、フィルム36の母線方向の両端部のヒータ37の厚み方向の移動が規制された状態でフィルム36の母線方向の中央部が加圧ローラ32に近づく方向に押されて変形している状態である。従って、ヒータ37自身に元のストレート形状に戻ろうとする復元力Fが生じる。本実施例における曲げ剛性は、金属板39<ヒータ37<支持部材38であるから、ヒータ37の復元力Fによって、金属板39はヒータ37と共に支持部材38のクラウン形状に倣って安定的に接触することになる。この金属板とヒータ37の安定的な接触状態は、ヒータ37自身の復元力Fによって生じているため、ニップ部の圧接状態が解除される又は前記ニップ部の圧接力が軽減された状態でも変わらない。
Further, when the
ここで、本実施例における復元力の大きさを測定した。ヒータ37をストレート形状から支持部材38のフィルム36の母線方向の中央部を0.6mm撓ませるために要する荷重を測定したところ、単純中心荷重で0.42Nであった。本実施例においては、支持部材38のクラウン形状をなだらかな曲面形状としているので、実際には均等加重に近い状態になり、ヒータ37のフィルム36の母線方向に亘って0.42N以上の復元力Fが生じる。従って、定着装置18のニップ部の圧接力が解除される又は圧接力が緩和される圧解除状態であっても、ヒータ37自身の復元力Fによって金属板39に安定的に接触する。
Here, the magnitude of the restoring force in this example was measured. When the load required for the
尚、本実施例の支持部材38は曲げ剛性の高い加圧ステイ40によってバックアップされているため、ヒータの復元力Fによる支持部材のたわみは発生しない。仮に支持部材38が加圧ステイ40によってバックアップされていない場合においても、支持部材38の曲げ剛性がヒータ37に対して十分に大きい場合には、ヒータ37が撓んで復元力Fが生じることになる。また、支持部材38の曲げ剛性がヒータ37より小さい場合には、図7に示すように、支持部材38が自身のクラウン形状によって、図中上方に変形する。この場合には支持部材38の復元力F´によって、金属板39がヒータ37側に押しつけられるが、金属板39の曲げ剛性が小さいため、支持部材38による復元力F´に抗することなく、金属板39とヒータ37の接触性を確保することができる。双方の曲げ剛性が同程度の場合には、ヒータ37と支持部材38とが両方たわみ、ヒータの復元力Fと、支持部材38の復元力F´がつり合う形状となって、金属板39とヒータ37との接触性が確保される。
In addition, since the
以上説明したように、本実施例によると、ニップ部の圧接状態が解除される又は前記ニップ部の圧接力が軽減された状態であっても、ヒータ37と金属板39とが安定的に接触する。
As described above, according to the present embodiment, the
そのため、金属板39のヒータ37の温度分布を均一化する効果を十分に発揮することができ、ヒータ割れの抑制をすることができる。
Therefore, the effect of making the temperature distribution of the
尚、本実施例では、支持部材38の領域Cにおいて支持面がクラウン形状を有するものとしたが、領域Cにおいてフィルム36の母線方向の端部よりも中央部が突出している凸形状があれば良い。実施例1の変形例を図11に示す。図11(a)は本変形例の支持部材95である。図11(b)は実施例1の支持部材38を(a)の支持部材95に置き換えたものである。本変形例においてもヒータ37は、フィルム36の母線方向の両端部のヒータ37の厚み方向の移動が規制された状態でフィルム36の母線方向の中央部が加圧ローラ32に近づく方向に押されて変形している状態である。従って、実施例1と同様にヒータ37に復元力が働きヒータ37と金属板39とは安定的に接触する。
In the present embodiment, the support surface has a crown shape in the region C of the
ただし、実施例1の構成の方がニップ部Nの圧接力が定着処理可能な圧接力に設定される状態において圧接力を受けたヒータ37が長手方向に亘って金属板39を介して支持部材38にバックアップされるのでニップ部の圧力が安定するというメリットがある。
However, in the configuration of the first embodiment, the
本実施例は、クラウン形状を実施例1のように支持部材38の支持面に設けるのではなく、金属板39のヒータ37と対向する面に設ける構成である。金属板39は実施例1と同様、アルミニウムで構成される。本実施例と実施例1とで異なる部分は支持部材38と金属板39のみであり、その他の定着装置の構成は実施例1とほぼ同様であるため省略する。
In the present embodiment, the crown shape is not provided on the support surface of the
本実施例の特徴について説明する。金属板39は、図9に示すように、フィルム36の母線方向の中央部が端部よりもヒータ37に近づく方向に突出する形状を有している。金属板39は、フィルム36の母線方向の端部から中央部に向かうにつれて徐々にヒータ37に近づくなだらかな曲面形状のクラウン形状を有している。金属板39のフィルム36の母線方向の長さやフィルム36の母線方向に直交する方向の寸法は実施例1と同様である。金属板39の厚みはフィルム36の母線方向で、端部が0.2mm、中央部が0.8mmである。ヒータ37が支持部材38に取り付けられた状態で、ヒータ37の厚み方向でヒータ37の端部支持面90よりも金属板39の面の方が突出している部分があり、その突出量が実施例1と同様になるため、ヒータ37に生じる復元力Fは実施例1と同様になる。
The features of this embodiment will be described. As shown in FIG. 9, the
その結果、実施例2においても、ニップ部Nの圧接力が定着処理可能な圧接力に設定される状態でも、ニップ部の圧接状態が解除される又はニップ部の圧接力が軽減された状態でも、ヒータ37と金属板39とが安定的に接触する。
As a result, also in the second embodiment, even when the pressure contact force of the nip portion N is set to a pressure contact force capable of fixing processing, the pressure contact state of the nip portion is released or the pressure contact force of the nip portion is reduced. The
本実施例の実施例1とは異なる効果について説明する。金属板39のフィルム36の母線方向の両端部はそれぞれL字に曲げ加工されているので、定着処理中にそこからヒータ37の熱が逃げやすくなってしまい、ヒータ37のフィルム36の母線方向の端部の温度低下が発生する場合がある。そこで、フィルム36の母線方向において、金属板39の厚みを端部が中央部よりも薄くなるようにすることで、端部の熱が逃げにくくなるという効果がある。
The effects of the present embodiment that are different from the first embodiment will be described. Since both ends of the
本実施例では金属板39の厚みをフィルム36の母線方向で変えることでクラウン形状を形成し、ヒータ37のフィルム36の母線方向の端部の温度低下を抑えつつ、ヒータ37の均熱効果を発揮することができる。
In this embodiment, a crown shape is formed by changing the thickness of the
尚、本実施例においては支持部材38と金属板39との双方にクラウン形状を形成する構成でも良い。
In the present embodiment, the crown shape may be formed on both the
18 定着装置
32 加圧ローラ
36 フィルム
37 ヒータ
38 支持部材
39 金属板
40 加圧ステイ
42 サーミスタ
43 温度ヒューズ
46 給電コネクタ
47 クリップ
18
Claims (6)
前記フィルムの内面に接触する板状のヒータと、
前記ヒータの前記フィルムの内面と接触する面と反対側の面を支持する支持部材と、
前記ヒータと前記支持部材との間に設けられ前記ヒータに接触する高熱伝導部材と、
前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、
を備え、前記ニップ部でトナー画像を担持した記録材を搬送しながら加熱しトナー画像を記録材に定着する定着装置において、
前記支持部材の前記高熱伝導部材と対向する面は、前記フィルムの長手方向の中央部は端部よりも前記加圧部材に近づく方向に突出した形状を有し、
前記長手方向において、前記支持部材に対して前記ヒータの厚み方向への移動を規制する規制部材が前記ヒータの両端部それぞれに設けられ、前記規制部材で前記ヒータが前記支持部材に沿って変形させられていることを特徴とする定着装置。 A tubular film,
A plate-like heater in contact with the inner surface of the film;
A support member that supports a surface of the heater opposite to the surface that contacts the inner surface of the film;
A high thermal conductivity member provided between the heater and the support member and in contact with the heater ;
A pressure member forming a nip with said heater via the front SL film,
A fixing device for fixing the toner image to the recording material by heating while conveying the recording material carrying the toner image at the nip portion,
The surface of the support member that faces the high heat conductive member has a shape in which the central portion of the film in the longitudinal direction protrudes in a direction closer to the pressure member than the end portion,
In the longitudinal direction, a restricting member for restricting the movement of the heater in the thickness direction relative to the support member is provided at each end of the heater, and the heater is deformed along the support member by the restricting member. fixing apparatus characterized by being.
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