【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられるトナー画像定着装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、電子写真、静電記録、磁気記録等の適時の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて、記録材（紙、印刷紙、転写材シート、ＯＨＴシート、光沢紙、光沢フィルム、エレクトロファックス紙静電記録紙等）の面に転写方式もしくは直接方式で目的の画像情報に対応した未定着トナー画像を形成担持させ、該未定着トナー画像を、該画像を担持している転写材面上に永久固着画像として加熱定着処理する方式の定着装置に関するものである。
【０００３】
特にカラー画像形成装置に使用される、低コストで立ち上がり時間（いわゆるウォームアップタイム）の短い、オンデマンド定着装置に関するものである。
【０００４】
ここで、本発明において、上記定着装置には、未定着画像を記録材上に永久画像として加熱定着させる装置ばかりでなく、未定着画像を記録材上に仮定着させる像加熱装置、画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する像加熱装置なども包含される。
【０００５】
【従来の技術】
近年、プリンターや複写機等の画像形成装置に使用される定着装置としては、ウォームアップタイムが短く、安価な定着装置として、フィルム定着方式の定着装置が良く知られている。このようなフィルム定着装置の一例を図８に示す。
【０００６】
この定着装置では、支持部材１１５に固定支持させたヒータ１１２と弾性加圧ローラ１１４との間に薄肉の定着フィルム１１１をはさませて定着ニップ部Ｎを形成させ、定着フィルム１１１をヒータ１１２の面に摺動移動させ、、定着ニップ部の定着フィルム１１１と加圧ローラ１１４の間でトナー画像ｔを担持した記録材Ｐを挟持搬送して定着フィルム１１１を介したヒータ１１２からの熱により記録材上のトナー画像を加熱する構成である。記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔは、定着ニップ部Ｎを通過する際に、熱と圧力を受け、記録材Ｐ上に完成定着画像（永久固着画像）として定着される。
【０００７】
定着フィルム１１１は、例えば厚さ５０μｍ程度の耐熱樹脂製のエンドレスフィルムを用い、その表面に厚さ１０μｍ程度の離型性層（フッ素樹脂コーティング層など）を形成したものであり、ヒータ１１２はセラミック基板上に抵抗発熱体を形成したものである。ヒータ１１２に温度検知手段１１３が当接され、ヒータ１１２の温度が検知され、不図示の制御手段によりヒータ１１２の温度が所望の温度になるように温調制御される。
【０００８】
このような構成の定着装置では、定着フィルム１１１の熱容量が非常に小さくなっているので、ヒータ１１２に電力を投入した後、短時間で定着ニップ部Ｎをトナー画像の定着可能温度まで昇温させることが可能である。
【０００９】
しかし、このような弾性層を設けていない定着フィルム１１１を使用しているフィルム定着装置をカラー画像形成装置の定着装置として使用すると、記録材Ｐ表面やトナー層の有無による凹凸やトナー自体の凹凸などに定着フィルム１１１表面が追随できず、凸部と凹部で定着フィルムを介して加えられる熱に差ができてしまう。定着フィルムとよく接する凸部では定着フィルム側からよく熱が伝わり、凹部では定着フィルム側からの熱が凸部に比べて伝わりにくい。
【００１０】
カラー画像においては、複数色のトナー層を重ねて混色させ使用するので、トナー層の凹凸が白黒画像に比べて大きく、定着部材である定着フィルムに弾性層が無い場合、定着画像の光沢ムラが大きくなって画像品質を劣化させたり、記録材がＯＨＴの場合は、定着画像を投影した際に透過性が悪かったりして、画像品質の低下があった。
【００１１】
そこで、特開平１１−１５３０３号公報（特許第３０５１０８５号）に開示されているような、弾性層を有する定着ベルトをフィルム定着装置に使用することで、低コストなカラーオンデマンド定着装置を構成する定着装置が提案されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、定着ベルトの弾性層に使用されるシリコーンゴム等の熱伝導率はあまり高くなく、また、定着ベルト表面からヒータの温度検知手段までの間に多くの部材が入るため、応答性が悪く、ヒータの温度検知手段により定着ベルト表面の温調制御を行うことが難しい。特に、定着装置を記録材が通過して定着ベルト表面の熱を奪い定着ベルト表面の温度が低下したことをヒータ裏の温度検知手段で検出することは困難であり、応答に時間がかかり過ぎてしまう。
【００１３】
これに対して、温度検知手段の配置をヒータ部から定着ベルトの表面や内面等に移動させて、定着ベルト自身の温度を検出することによりヒータの駆動を制御して温調しようとすると、定着ベルトの温度制御は正確にできるものの、ヒータ自身の温度が検出できない。
【００１４】
このため、何らかの異常により定着フィルムの回転が止まった状態でヒータが通電発熱された場合や、定着ニップ部の加圧が解除された場合のように、ヒータから定着ベルトへの熱伝達が上手く行われない状態でヒータが通電発熱された場合等においては、定着ベルトの温度検知手段位置の昇温速度よりも、ヒータの昇温速度の方が格段に大きいため、ヒータを保持している部材が融けたり、定着ベルトの弾性層が熱によるダメージを受けたり、変形してしまう等の不具合が発生するという問題があった。
【００１５】
また、セラミックヒータの導体パターン（抵抗発熱体）は一次活電部であり、温度検出素子は二次活電部であるから、その間の距離は、安全規格上、強化絶縁を確保しなければならない。そのために温度検出素子の周囲に絶縁フィルム等を巻いて、強化絶縁を確保していた。しかしながら絶縁フィルムは、３重以上の巻き数を巻かなければならず、さらに幅も導体部から５ｍｍ程度以上にする必要があった。そうすると温度検出素子の応答性が悪くなったり、外形サイズが大きくなったりするといった弊害が発生していた。
【００１６】
また、別の方式としてセラミックヒータの導体パターンにガラスコートを施し、基礎絶縁を確保し、温度検出素子の周囲に絶縁フィルムを２回巻きにして付加絶縁を確保することにより両者を併せることで強化絶縁を確保しているものもある。しかしながら、このガラスコートは、薄いので絶縁が確保できていることを確認するために１５００Ｖの耐圧検査が必要であり、しかも歩留まり率が悪い、といった問題点があった。
【００１７】
本発明は、上記問題点にかんがみてなされたものであり、上記のような定着装置において、応答性がよく、しかもコストの安い定着装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする定着装置および画像形成装置である。
【００１９】
（１）記録材の画像面に接する定着部材と、該定着部材に加熱面が接触し、線状発熱体を加熱面側とは反対面側に有した熱源と、該熱源に非接触に配置される第一の温度検知手段と、該熱源の加熱面側とは反対面側に接触させた第二の温度検知手段とを備えた定着装置において、加熱面と通電により発熱する抵抗発熱体との沿面距離を２．０ｍｍ以上とする熱源を備えたことを特徴とする定着装置。
【００２０】
これにより、温度検知手段では、付加絶縁を確保すればよい、さらに検査の必要がなくトータルコストが安価で温調制御性能も良い定着装置を提供することができる。
【００２１】
（２）前記（１）に記載の定着装置において、熱源の抵抗発熱体を絶縁物で覆うことを特徴とする定着装置。
【００２２】
これにより、温度検知手段では、絶縁を確保することが不要となり、トータルコストが安価で温調制御性能も良い定着装置を提供することができる。
【００２３】
（３）前記（１）または（２）に記載の定着装置において、熱源として、セラミック基板上に抵抗発熱体を形成してなるセラミックヒータを用いることを特徴とする定着装置。
【００２４】
これにより、（２）の発明と同様、トータルコストが安価で温調制御性能も良い定着装置を提供することができる。
【００２５】
（４）前記（３）に記載の定着装置において、セラミック基板として窒化アルミ素材を用いることを特徴とする定着装置。
【００２６】
これにより、コストパフォーマンスが良く、温調制御性能も良い定着装置を提供することができる。
【００２７】
（５）前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の定着装置において、第一の温度検知手段が定着部材に接触して配置されることを特徴とする定着装置。
【００２８】
これにより、制御が容易な定着装置を提供することができる。
【００２９】
（６）前記（５）に記載の定着装置において、第一の温度検知手段が定着部材内面に接触して配置されることを特徴とする定着装置。
【００３０】
これにより、（５）の発明と同様、トータルコストが安価であり、さらに温調制御が安定した定着装置を提供することができる。
【００３１】
（７）前記（１）乃至（６）のいずれかに記載の定着装置において、記録材の画像面に接する定着部材としてベルト基材に弾性層を設けてなる定着ベルトを用いることを特徴とする定着装置。
【００３２】
（８）前記（１）乃至（６）のいずれかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【００３３】
（９）記録材上に複数色のトナー像の重なりからなる未定着カラー画像を形成する作像手段部と、記録材上の未定着カラー画像を加熱定着させる定着装置を有し、前記定着装置が請求項１乃至７のいずれかに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００３５】
〈第一の実施例〉
（１）画像形成装置例
図１に、本発明の実施例であるカラー画像形成装置の概略構成図を示す。本例のカラー画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得る装置であり、プロセススピードは９０ｍｍ／ｓｅｃ、一分間の印字枚数はＵＳレターサイズ紙で１６枚である。また、一枚目プリント（Ｆｉｒｓｔ Ｐａｇｅ Ｏｕｔ）までの時間（ＦＰＯＴ）は約１５秒である。
【００３６】
Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋはそれぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー像を形成する４つのプロセスカートリッジであり、下から上に順に配列してある。各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋは、それぞれ、像担持体たる感光体ドラム１、帯電手段たる帯電ローラ２、静電潜像を顕像化するための現像手段３、感光体ドラムのクリーニング手段４等をひとつの容器にまとめた、いわゆるオールインワンカートリッジを使用している。イエローのプロセスカートリッジＹの現像手段３にはイエロートナーを、シアンのプロセスカートリッジＣの現像手段３にはシアントナーを、マゼンタのプロセスカートリッジＭの現像手段３にはマゼンタトナーを、ブラックのプロセスカートリッジＫの現像手段３にはブラックトナーを、それぞれ充填してある。
【００３７】
感光体ドラム１に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系５が上記４色のプロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋに対応して設けられている。光学系５としてはレーザー走査露光光学系を用いている。
【００３８】
各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、光学系５より、画像データに基づいた走査露光が、帯電手段２により一様に帯電された感光体ドラム１上になされることにより、感光体ドラム表面に走査露光画像に対応する静電潜像が形成される。不図示のバイアス電源より現像手段３の現像ローラに印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露後部）電位の間の適切な値に設定することで、負の極性に帯電されたトナーが感光体ドラム１上の静電潜像に選択的に付着して現像が行われる。
【００３９】
すなわち、イエローのプロセスカートリッジＹの感光体ドラム１にはイエロートナー像が、シアンのプロセスカートリッジＣの感光体ドラム１にはシアントナー像が、マゼンタのプロセスカートリッジＭの感光体ドラム１にはマゼンタトナー像が、ブラックのプロセスカートリッジＫの感光体ドラム１にはブラックトナー像が、それぞれ形成される。
【００４０】
各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム１上に現像形成された上記の単色トナー画像は各感光体ドラム１の回転と同期して、略等速で回転する中間転写体６上へ所定の位置合わせ状態で順に重畳されて一次転写されることで、中間転写体６上にフルカラートナー画像が合成形成される。
【００４１】
本実施例においては、中間転写体６として、エンドレスの中間転写ベルトを用いており、駆動ローラ７、二次転写ローラ対向ローラ１４、テンションローラ８の３本のローラに懸回して張架してあり、駆動ローラ７によって駆動される。
【００４２】
各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム１上から中間転写ベルト６上へのトナー像の一次転写手段としては、一次転写ローラ９を用いている。一次転写ローラ９に対して、不図示のバイアス電源より、トナーと逆極性の一次転写バイアスを印加することにより、各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム１上から中間転写ベルト６に対して、トナー像が一次転写される。
【００４３】
各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて感光体ドラム１上から中間転写ベルト６への一次転写後、感光体ドラム１上に転写残として残ったトナーは、クリーニング手段４により除去される。本実施例においては、クリーニング手段４として、ウレタンブレードによるブレードクリーニングを用いている。
【００４４】
上記工程を中間転写ベルト６の回転に同調して、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のプロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて行なわせて、中間転写ベルト６上に、各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。
【００４５】
一方、転写材供給部となる転写材カセット１０にセットされた記録材としての転写材Ｐは、給送ローラ１１により給送され、レジストローラ１２により所定の制御タイミングで、二次転写ローラ対向ローラ１４に懸回されている中間転写ベルト６部分と二次転写手段としての二次転写ローラ１３とのニップ部に搬送される。
【００４６】
中間転写ベルト６上に形成された一次転写トナー像は、二次転写手段たる二次転写ローラ１３に不図示のバイアス印加手段より印加されるトナーと逆極性のバイアスにより、転写材Ｐ上に一括転写される。
【００４７】
二次転写後に中間転写ベルト６上に残った二次転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング手段１５により除去される。本実施例においては、感光体ドラム１のクリーニング手段４と同様、ウレタンブレードによる中間転写体クリーニングを行っている。
【００４８】
転写材Ｐ上に二次転写されたトナー画像は、定着手段たる定着装置Ｆを通過することで、転写材Ｐ上に溶融定着され、排紙パス３１を通って排紙トレイ３２に送り出されて画像形成装置の出力画像となる。
融定着され、画像形成装置の出力画像となる。
【００４９】
（２）定着装置Ｆ
図２は定着装置Ｆの概略構成模型図である。本例の定着装置Ｆは、定着ベルト方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の装置である。
【００５０】
１）装置Ｆの全体的構成
２０は第一の定着部材としての定着ベルトであり、ベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状（エンドレスベルト状）の部材である。２２は第二の定着部材としての加圧ローラである。１７は横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダ、１６は熱源としての定着ヒータであり、セラミックヒータである。このヒータはヒータホルダ１７の下面に該ホルダの長手に沿って配設してある。定着ベルト２０はこのヒータホルダ１７にルーズに外嵌させてある。
【００５１】
ヒータホルダ１７は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、定着ヒータ１６を保持し、定着ベルト２０をガイドする役割を果たす。本実施例においては、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。ゼナイト７７５５の最大使用可能温度は、約２７０℃である。
【００５２】
加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。この加圧ローラ２２は芯金の両端部を装置フレーム２４の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。この加圧ローラ２２の上側に、前記のヒータ１６・ヒータホルダ１７・定着ベルト２０等から成る加熱アセンブリをヒータ１６側を下向きにして加圧ローラ２２に並行に配置し、ヒータホルダ１７の両端部を不図示の加圧機構により片側９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、総圧１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）の力で加圧ローラ２２の軸線方向に附勢することで、定着ヒータ１６の下向き面を定着ベルト２０を介して加圧ローラ２２の弾性層に該弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。加圧機構は、圧解除機構を有し、ジャム処理時等に、加圧を解除し、転写材Ｐの除去が容易な構成となっている。
【００５３】
１８と１９は第一と第二の温度検知手段としてのメインとサブの２つのサーミスタである。第一の温度検知手段としてのメインサーミスタ１８は熱源である定着ヒータ１６に非接触に配置され、本実施例ではヒータホルダ１７の上方において定着ベルト２０の内面に弾性的に接触させてあり、定着ベルト２０の内面の温度を検知する。第二の温度検知手段としてのサブサーミスタ１９はメインサーミスタ１８よりも熱源である定着ヒータ１６に近い場所に配置され、本実施例では定着ヒータ１６の裏面に接触させてあり、定着ヒータ裏面の温度を検知する。
【００５４】
メインサーミスタ１８は、ヒータホルダ１７に固定支持させたステンレス製のアーム２５の先端にサーミスタ素子が取り付けられ、アーム２５が弾性揺動することにより、定着ベルト２０の内面の動きが不安定になった状態においても、サーミスタ素子が定着ベルト２０の内面に常に接する状態に保たれる。
【００５５】
図３に、本実施例の定着装置における、定着ヒータ１６、メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９の位置関係をあらわす斜視模型図を示す。メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９とも、定着ベルト２０、定着ヒータ１６の長手中央付近に配設され、それぞれ定着ベルト２０の内面、定着ヒータ１６の裏面に接触するよう配置されている。
【００５６】
メインサーミスタ１８、及びサブサーミスタ１９は、制御回路部（ＣＰＵ）２１に接続され、制御回路部２１は、メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９の出力をもとに、定着ヒータ１６の温調制御内容を決定し、ヒータ駆動回路部２８（図４）によって定着ヒータ１６への通電を制御する。
【００５７】
２３と２６は装置フレーム２４に組付けた入り口ガイドと定着排紙ローラである。入り口ガイド２３は、二次転写ニップを抜けた転写材Ｐが、定着ニップ部Ｎに正確にガイドされるよう、転写材を導く役割を果たす。本実施例の入り口ガイド２３は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂により形成されている。
【００５８】
加圧ローラ２２は駆動手段Ｍにより矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２２の回転駆動による該加圧ローラ２２の外面と定着ベルト２０との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により円筒状の定着ベルト２０に回転力が作用して該定着ベルト２０がその内面側が定着ヒータ１６の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ１７の外回りを矢印の時計方向に従動回転状態になる。定着ベルト２０内面にはグリスが塗布され、ヒータホルダ１７と定着ベルト２０内面との摺動性を確保している。
【００５９】
加圧ローラ２２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト２０が従動回転状態になり、また定着ヒータ１６に通電がなされ、該定着ヒータ１６が昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Ｎの定着ベルト２０と加圧ローラ２２との間に未定着トナー像を担持した転写材Ｐが入り口ガイド２３に沿って案内されて導入され、定着ニップ部Ｎにおいて転写材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト２０の外面に密着して定着ベルト２０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒータ１６の熱が定着ベルト２０を介して転写材Ｐに付与され、転写材Ｐ上の未定着トナー像が転写材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは定着ベルト２０から曲率分離され、定着排紙ローラ２６で排出される。
【００６０】
通常使用においては、定着装置の加圧ローラ２２の回転開始とともに、定着ベルト２０の従動回転が開始し、定着ヒータ１６の温度の上昇とともに、定着ベルト２０の内面温度も上昇していく。定着ヒータ１６への通電は、定着ベルト２０の内面温度、すなわち、メインサーミスタ１８の検知温度が１９５℃になるように、入力電力が制御される。
【００６１】
本実施例において、ＦＰＯＴ（ｆｉｒｓｔ ｐｒｉｎｔ ｏｕｔ ｔｉｍｅ）１５秒を満たすためには、定着ニップ部に転写材Ｐが突入する以前に、定着ニップ部が所定の温度に立ち上がっている必要がある。プリントを開始してから、転写材Ｐが定着ニップ部に突入するまでの時間を測定したところ、約１１秒であった。したがって、１１秒以内に定着装置温度が立ち上がることで、ＦＰＯＴに影響を与えず、オンデマンド性の高い定着装置を提供することが可能となる。
【００６２】
２）定着ヒータ１６と、メインおよびサブサーミスタ１８・１９
熱源としての定着ヒータ１６は、本例のものは、窒化アルミの基板上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体を形成している裏面加熱型のセラミックヒータである。
【００６３】
図４はそのようなセラミックヒータの一例の構造模型図であり、（ａ）は加熱面側であるヒータ表面側の途中部分省略の平面模型図、（ｂ）はヒータ裏面側の途中部分省略の平面模型図、（ｃ）は拡大横断面模型図である。
【００６４】
この定着ヒータ１６は、
▲１▼．通紙方向と直交する方向を長手とする横長の窒化アルミの基板１６ａ、
▲２▼．上記の窒化アルミ基板１６ａの加熱面側とは反対面側である基板裏面側に長手に沿ってスクリーン印刷により線状あるいは帯状に塗工し焼成した、電流が流れることにより発熱する銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）合金を含んだ導電ペーストの抵抗発熱体層１６ｂ・１６ｂ、
▲３▼．上記の抵抗発熱体層１６ｂ・１６ｂに対する給電パターンとして、同じく窒化アルミ基板１６ａの表面側に銀ペーストのスクリーン印刷等によりパターン形成した、第１と第２の電極部１６ｃ・１６ｄ、
▲４▼．ヒータ裏面側に設けたサブサーミスタ１９
等からなる。
【００６５】
上記の定着ヒータ１６は加熱面側であるヒータ表面側を下向きに露呈させてヒータホルダ１７に固定して支持させてある。
【００６６】
上記定着ヒータ１６の第１と第２の電極部１６ｃ・１６ｄ側には給電用コネクタ２７が装着される。ヒータ駆動回路部２８から上記定着ヒータ１６の給電用コネクタ２７を介して第１と第２の電極部１６ｃ・１６ｄに給電されることで抵抗発熱体層１６ｂ・１６ｂが発熱して定着ヒータ１６が迅速に昇温する。ヒータ駆動回路部２８は制御回路部（ＣＰＵ）２１により制御される。
【００６７】
本例の定着ヒータ１６のヒータ表面側である加熱面とヒータ裏面側の抵抗発熱体１６ｂとの沿面距離は２．０ｍｍ以上である２．５ｍｍとしてある。すなわち、図４の（ｃ）の拡大横断面模型図において、Ａ（ヒータ基板の厚み）は０．６ｍｍ、Ｂは１．９ｍｍに設定してある。加熱面と抵抗発熱体との沿面距離はこれら２つＡとＢを合わせた２．５ｍｍとなる。
【００６８】
このように熱源である定着ヒータ１６の加熱面と線状発熱体との沿面距離を２．０ｍｍ以上とすることで絶縁耐圧試験が不要となり、組み立て工数が削減できる定着装置を提供することができる。
【００６９】
図５に本実施例の定着装置におけるメインサーミスタ１８の断面模型図を示す。サーミスタ４０１は電極４０５が出ており、それをサーミスタカプトンテープ４０２で２重巻きにして、さらにその外側には補強用のリン青銅板４０４、その固定用にさらにカプトンテープ４０３を巻いている。
【００７０】
サブサーミスタ１９は定着ヒータ１６の裏面に接触するように固定される。図６は、サブサーミスタ１９をヒータ側から見た図である。このサブサーミスタ１９の構成は、サーミスタ６０３、その電極６０４、スポンジ部材６０２と強化絶縁を確保するためにカプトンテープ６０１を２重に巻いている。さらに沿面距離を確保するために電極からカプトンテープの端面（図６中Ｄ及びＥ）までは、８ｍｍの距離を取っている。
【００７１】
メインサーミスタ１８及びサブサーミスタ１９はＣＰＵ２１に接続され、ＣＰＵ２１はメインサーミスタ１８サブサーミスタ１９の出力をもとに、定着ヒータ１６の温調制御内容を決定し、定着ヒータ１６への通電を制御する。
【００７２】
３）定着ベルト２０
定着ベルト２０は、ポリイミド樹脂を、厚み５０μｍの円筒状に形成したエンドレスフィルム上に、弾性層としてシリコーンゴム層を、リングコート法により形成した上に、厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。
【００７３】
シリコーンゴム層には、極力熱伝導率の高い材質を用い、定着ベルト２０の熱容量を小さくすることが、温度立ち上げの観点からは望ましい。本実施例においては、熱伝導率が約４．１８６×１０−３Ｊ／ｓｅｃ・ｃｍ・Ｋと、シリコーンゴムとしては、熱伝導率が高い部類に属する材質を用いた。
【００７４】
一方、ＯＨＴ透過性や、画像上の「す」（微小なグロスムラ）といった、画質の観点からは、定着ベルト２０のゴム層を極力厚くすることが望ましい。本発明者らの検討によれば、満足のいくレベルの画質を得るためには、２００μｍ以上のゴム厚みが必要であることが分かっている。本実施例におけるシリコーンゴム層は、厚み２５０μｍとした。
【００７５】
こうして形成した定着ベルト２０の熱容量を測定したところ、１．２×１０− １Ｊ／ｃｍ２Ｋ（定着ベルト１ｃｍ２あたりの熱容量）であった。一般に、定着ベルト２０の熱容量が４．１８６Ｊ／ｃｍ２Ｋ以上となると、温度立ち上がりが鈍くなり、オンデマンド性が損なわれる。また、逆に４．１８６×１０−２Ｊ／ｃｍ２Ｋ以下にしようとすると、定着ベルト２０のゴム層が極端に薄くせざるを得なくなり、ＯＨＴ透過性や「す」のレベル等、画質を維持するために必要なゴム層の厚みを確保できない。このため、オンデマンド性と、画質の両方を満足する定着ベルト２０の熱容量は、４．１８６×１０−２Ｊ／ｃｍ２Ｋ以上４．１８６Ｊ／ｃｍ２Ｋ以下の範囲に含まれることが分かる。
【００７６】
さらに、定着ベルト２０の表面にフッ素樹脂層を設けることで、表面の離型性を向上し、定着ベルト２０の表面にトナーが一旦付着し、再度転写材Ｐに移動することで発生するオフセット現象を防止することができる。
【００７７】
また、定着ベルト２０の表面のフッ素樹脂層を、ＰＦＡチューブとすることで、より簡便に、均一なフッ素樹脂層を形成することが可能となる。
【００７８】
〈第二の実施例〉
本実施例の特徴は、上記第一の実施例の定着装置において、熱源としての定着ヒータ１６の裏面側の導電パターン（抵抗発熱体）１６ｂ・１６ｂを図７のヒータ横断面模型図のようガラスコーティング１６ｅしたことである。その他の定着装置構成は第一の実施例の定着装置と変わらないので再度の説明は省略する。
【００７９】
こうすることにより、導電パターン１６ｅと加熱面いわゆるメインサーミスタ１８との間には、強化絶縁が確保できる。従って、メインサーミスタ１８の構成は、図５のカプトンテープ４０２とリン青銅板４０４が不要であり、補強のためのカプトンテープ４０３を１重巻きでよい。
【００８０】
さらにサブサーミスタ１９は、ガラスコーティング１６ｅで基礎絶縁が確保できるので付加絶縁のみで良く、本実施例では、図６のカプトンテープは２重巻きで、電極からの距離Ｄ及びＥは２ｍｍ程度で良い。但し、このサブサーミスタ１９が接触する部分は、１５００Ｖの絶縁耐圧試験が必要である。このように定着ヒータ１６の導電パターン（抵抗発熱体）１６ｂ・１６ｂを絶縁物であるガラスコーティング１６ｅすることにより、サーミスタ１８および１９の絶縁が最小限となり、温度検知の応答性が向上し、サイズもコンパクトにできるといったメリットがある。
【００８１】
〈その他〉
１）定着ニップを形成させる第一と第二の定着部材は実施例の定着ベルトや加圧ローラの形態に限られるものではない。第一と第二の定着部材の両方に熱源を具備させた形態の装置にすることもできる。
【００８２】
２）熱源としてのセラミックヒータの形態は実施例のものに限られないことは勿論である。
【００８３】
３）熱源は必ずしも定着ニップ部Ｎに位置していなくてもよい。例えば、熱源を定着ニップ部Ｎよりも定着ベルト移動方向上流側に位置させて配設することも出来る。
【００８４】
４）実施例の定着装置は加圧用回転体駆動方式であるが、エンドレスの定着ベルトの内周面に駆動ローラを設け、定着ベルトにテンションを加えながら駆動する方式の装置であってもよいし、定着ベルトをロール巻きの有端ウエブ状にし、これを走行駆動させる方式の装置であってもよい。
【００８５】
５）画像形成装置の作像方式は電子写真方式に限られず、静電記録方式、磁気記録方式等であってもよいし、また転写方式でも直接方式でもよい。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、たとえば、定着部材として弾性層を有する定着ベルトと、該定着ベルト内に配置された熱源（発熱手段）とを有する定着装置について、応答性がよく、しかもコストの安い定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施例におけるカラー画像形成装置の概略構成図
【図２】第一の実施例における定着装置の断面模型図
【図３】定着ヒータ・メインサーミスタ・サブサーミスタの位置関係を示す斜視模型図
【図４】定着ヒータ（セラミックヒータ）の構成説明図
【図５】メインサーミスタの構成模型図
【図６】サブサーミスタの構成模型図
【図７】第二の実施例における定着ヒータの拡大横断面図
【図８】従来のフィルム定着方式の定着装置の断面図
【符号の説明】
１６・・定着ヒータ、１７・・ヒータホルダ、１８・・メインサーミスタ、１９・・サブサーミスタ、２０・・定着ベルト、２２・・加圧ローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a toner image fixing device used for an image forming apparatus such as a copying machine, a laser beam printer, and a facsimile.
[0002]
More specifically, a recording material (paper, printing paper, a transfer material sheet, an OHT sheet, etc.) is formed by a timely image forming process means such as electrophotography, electrostatic recording, and magnetic recording using a toner made of a heat-meltable resin or the like. , Glossy paper, glossy film, electro-fax paper, electrostatic recording paper, etc.), by transferring or directly forming an unfixed toner image corresponding to the target image information, and transferring the unfixed toner image to the image. The present invention relates to a fixing device of a type in which a heat fixing process is performed as a permanent fixed image on a transfer material surface carrying a toner image.
[0003]
In particular, the present invention relates to an on-demand fixing device which is used in a color image forming apparatus and which has a low cost and a short rising time (so-called warm-up time).
[0004]
Here, in the present invention, the fixing device is not only a device that heats and fixes an unfixed image as a permanent image on a recording material, but also an image heating device that tentatively fixes an unfixed image on a recording material, and carries an image. An image heating apparatus for improving the image surface properties such as gloss by reheating the recording material thus obtained is also included.
[0005]
[Prior art]
In recent years, as a fixing device used in an image forming apparatus such as a printer or a copying machine, a film fixing type fixing device is well known as an inexpensive fixing device having a short warm-up time. FIG. 8 shows an example of such a film fixing device.
[0006]
In this fixing device, a fixing nip N is formed by inserting a thin fixing film 111 between a heater 112 fixedly supported by a support member 115 and an elastic pressure roller 114, and the fixing film 111 is The recording material P carrying the toner image t is conveyed between the fixing film 111 and the pressure roller 114 at the fixing nip, and is recorded by heat from the heater 112 via the fixing film 111. This is a configuration in which a toner image on a material is heated. The unfixed toner image t on the recording material P receives heat and pressure when passing through the fixing nip N, and is fixed on the recording material P as a completed fixed image (permanent fixed image).
[0007]
The fixing film 111 is, for example, an endless film made of a heat-resistant resin having a thickness of about 50 μm, and a release layer (such as a fluororesin coating layer) having a thickness of about 10 μm is formed on the surface thereof. A resistance heating element is formed on a substrate. The temperature detecting means 113 is brought into contact with the heater 112, the temperature of the heater 112 is detected, and the temperature is controlled by a control means (not shown) so that the temperature of the heater 112 becomes a desired temperature.
[0008]
In the fixing device having such a configuration, since the heat capacity of the fixing film 111 is very small, after the power is supplied to the heater 112, the temperature of the fixing nip N is raised to the temperature at which the toner image can be fixed in a short time. It is possible.
[0009]
However, when a film fixing device using a fixing film 111 without such an elastic layer is used as a fixing device of a color image forming apparatus, the unevenness due to the surface of the recording material P, the presence or absence of the toner layer, and the unevenness of the toner itself. For example, the surface of the fixing film 111 cannot follow, and the difference in the heat applied through the fixing film between the convex portion and the concave portion occurs. Heat is transmitted well from the fixing film side to the convex portion that is in good contact with the fixing film, and heat from the fixing film side is less likely to be transmitted to the concave portion than the convex portion.
[0010]
In the case of a color image, a plurality of toner layers are stacked and mixed for use, so that the unevenness of the toner layer is larger than that of a black-and-white image, and when the fixing film as a fixing member does not have an elastic layer, gloss unevenness of the fixed image is reduced. When the recording material is OHT, the image quality deteriorates due to poor transparency when the fixed image is projected.
[0011]
Therefore, a low-cost color-on-demand fixing device is constructed by using a fixing belt having an elastic layer as disclosed in JP-A-11-15303 (Japanese Patent No. 3051085). A fixing device has been proposed.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the thermal conductivity of the silicone rubber or the like used for the elastic layer of the fixing belt is not very high, and since many members enter between the surface of the fixing belt and the temperature detecting means of the heater, the responsiveness is poor. It is difficult to control the temperature of the fixing belt surface by the temperature detecting means of the heater. In particular, it is difficult to detect that the temperature of the fixing belt surface has decreased by the heat of the fixing belt surface having passed through the fixing device due to the recording material passing through the fixing device. I will.
[0013]
On the other hand, when the arrangement of the temperature detecting means is moved from the heater section to the surface or the inner surface of the fixing belt and the temperature of the fixing belt itself is detected to control the driving of the heater to control the temperature, Although the belt temperature can be controlled accurately, the temperature of the heater itself cannot be detected.
[0014]
For this reason, the heat transfer from the heater to the fixing belt is performed well, such as when the heater is energized and heated while the rotation of the fixing film is stopped due to some abnormality, or when the pressurization of the fixing nip is released. In the case where the heater is energized and generates heat in a state where the temperature is not changed, the heating rate of the heater is much higher than the heating rate of the temperature detecting unit of the fixing belt. There has been a problem that melting, the elastic layer of the fixing belt is damaged by heat, and deformation such as deformation occurs.
[0015]
In addition, since the conductor pattern (resistance heating element) of the ceramic heater is a primary live part and the temperature detecting element is a secondary live part, the distance between them must ensure reinforced insulation according to safety standards. . For this purpose, reinforced insulation is ensured by winding an insulating film or the like around the temperature detecting element. However, the insulating film had to be wound three or more turns, and the width had to be about 5 mm or more from the conductor. In this case, adverse effects such as poor response of the temperature detecting element and an increase in external size have occurred.
[0016]
Another method is to apply a glass coat to the conductor pattern of the ceramic heater to ensure basic insulation, and wrap the insulation film twice around the temperature sensing element to ensure additional insulation, thereby strengthening the two together. Some also ensure insulation. However, since this glass coat is thin, there is a problem that a 1500V withstand voltage test is required to confirm that insulation can be secured, and the yield rate is poor.
[0017]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a fixing device having good responsiveness and low cost in the above fixing device.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a fixing device and an image forming apparatus having the following configurations.
[0019]
(1) A fixing member that is in contact with the image surface of the recording material, a heat source that has a heating surface in contact with the fixing member, and has a linear heating element on a surface opposite to the heating surface, and is disposed in non-contact with the heat source. A first temperature detecting means, and a second temperature detecting means in contact with the surface of the heat source opposite to the heating surface side, wherein the heating surface and a resistance heating element that generates heat when energized, A heat source having a creepage distance of 2.0 mm or more.
[0020]
As a result, it is possible to provide a fixing device in which the temperature detecting means only needs to secure additional insulation, does not require inspection, has a low total cost, and has excellent temperature control performance.
[0021]
(2) The fixing device according to (1), wherein the resistance heating element of the heat source is covered with an insulator.
[0022]
As a result, it is not necessary for the temperature detecting means to secure insulation, and it is possible to provide a fixing device having a low total cost and good temperature control performance.
[0023]
(3) The fixing device according to (1) or (2), wherein a ceramic heater having a resistance heating element formed on a ceramic substrate is used as a heat source.
[0024]
Thus, similarly to the invention of (2), it is possible to provide a fixing device having a low total cost and excellent temperature control performance.
[0025]
(4) The fixing device according to (3), wherein an aluminum nitride material is used as the ceramic substrate.
[0026]
This makes it possible to provide a fixing device having good cost performance and good temperature control performance.
[0027]
(5) The fixing device according to any one of (1) to (4), wherein the first temperature detecting unit is disposed in contact with the fixing member.
[0028]
This makes it possible to provide a fixing device that can be easily controlled.
[0029]
(6) The fixing device according to (5), wherein the first temperature detecting unit is disposed in contact with an inner surface of the fixing member.
[0030]
Thus, similarly to the invention of (5), it is possible to provide a fixing device having a low total cost and stable temperature control.
[0031]
(7) In the fixing device according to any one of (1) to (6), a fixing belt having an elastic layer provided on a belt base material is used as a fixing member that is in contact with an image surface of a recording material. Fixing device.
[0032]
(8) An image forming apparatus including the fixing device according to any one of (1) to (6).
[0033]
(9) The fixing device, comprising: an image forming unit for forming an unfixed color image formed by overlapping toner images of a plurality of colors on a recording material; and a fixing device for heating and fixing the unfixed color image on the recording material. An image forming apparatus, comprising: the fixing device according to claim 1.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0035]
<First embodiment>
(1) Example of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The color image forming apparatus of the present example is an apparatus that obtains a full-color image by superposing toner images of four colors of yellow, cyan, magenta, and black by using an electrophotographic method, and has a process speed of 90 mm / sec. The number of prints per minute is 16 US letter size paper. Further, the time (FPOT) until the first print (First Page Out) is about 15 seconds.
[0036]
Y, C, M, and K are four process cartridges for forming yellow, cyan, magenta, and black color toner images, respectively, arranged in order from bottom to top. Each of the process cartridges Y, C, M, and K includes a photosensitive drum 1 as an image carrier, a charging roller 2 as a charging unit, a developing unit 3 for developing an electrostatic latent image, and a cleaning of the photosensitive drum. A so-called all-in-one cartridge in which the means 4 and the like are combined in one container is used. The developing means 3 of the yellow process cartridge Y is provided with yellow toner, the developing means 3 of the cyan process cartridge C is provided with cyan toner, the developing means 3 of the magenta process cartridge M is provided with magenta toner, and the black process cartridge K is provided. Is filled with a black toner.
[0037]
An optical system 5 for forming an electrostatic latent image by exposing the photosensitive drum 1 to light is provided in correspondence with the four color process cartridges Y, C, M, and K. As the optical system 5, a laser scanning exposure optical system is used.
[0038]
In each of the process cartridges Y, C, M, and K, the scanning exposure based on the image data is performed on the photosensitive drum 1 uniformly charged by the charging unit 2 by the optical system 5, so that the photosensitive drum An electrostatic latent image corresponding to the scanning exposure image is formed on the surface. By setting the developing bias applied to the developing roller of the developing means 3 from a bias power source (not shown) to an appropriate value between the charging potential and the latent image (exposed portion) potential, the toner charged to the negative polarity Selectively adheres to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 to perform development.
[0039]
That is, the yellow toner image is formed on the photosensitive drum 1 of the yellow process cartridge Y, the cyan toner image is formed on the photosensitive drum 1 of the cyan process cartridge C, and the magenta toner image is formed on the photosensitive drum 1 of the magenta process cartridge M. A black toner image is formed on the photosensitive drum 1 of the black process cartridge K.
[0040]
The single-color toner image developed and formed on the photosensitive drum 1 of each of the process cartridges Y, C, M, and K is transferred onto the intermediate transfer member 6 that rotates at a substantially constant speed in synchronization with the rotation of each of the photosensitive drums 1. The primary transfer is performed in such a manner that the full-color toner image is superimposed in order in a predetermined alignment state, thereby forming a full-color toner image on the intermediate transfer body 6.
[0041]
In this embodiment, an endless intermediate transfer belt is used as the intermediate transfer body 6, and the intermediate transfer body 6 is suspended around three rollers of a driving roller 7, a secondary transfer roller facing roller 14, and a tension roller 8, and is stretched. And is driven by the drive roller 7.
[0042]
A primary transfer roller 9 is used as a primary transfer unit of the toner image from the photosensitive drum 1 of each process cartridge Y, C, M, and K onto the intermediate transfer belt 6. By applying a primary transfer bias having a polarity opposite to that of the toner from a bias power supply (not shown) to the primary transfer roller 9, the intermediate transfer belt 6 is transferred from the photosensitive drum 1 of each of the process cartridges Y, C, M, and K. , The toner image is primarily transferred.
[0043]
After the primary transfer from the photosensitive drum 1 to the intermediate transfer belt 6 in each of the process cartridges Y, C, M, and K, the toner remaining on the photosensitive drum 1 as a transfer residue is removed by the cleaning unit 4. In this embodiment, blade cleaning using a urethane blade is used as the cleaning means 4.
[0044]
The above process is performed in synchronization with the rotation of the intermediate transfer belt 6 so as to be performed in the process cartridges Y, C, M, and K for the respective colors of yellow, cyan, magenta, and black. Images are successively formed one upon another. At the time of forming an image of only a single color (single color mode), the above steps are performed only for the target color.
[0045]
On the other hand, a transfer material P as a recording material set in a transfer material cassette 10 serving as a transfer material supply unit is fed by a feed roller 11, and is controlled by a registration roller 12 at a predetermined control timing. It is conveyed to a nip portion between the intermediate transfer belt 6 suspended by the belt 14 and a secondary transfer roller 13 as a secondary transfer unit.
[0046]
The primary transfer toner image formed on the intermediate transfer belt 6 is collectively transferred onto the transfer material P by a bias having a polarity opposite to that of the toner applied from a bias applying unit (not shown) to a secondary transfer roller 13 as a secondary transfer unit. Transcribed.
[0047]
The secondary transfer residual toner remaining on the intermediate transfer belt 6 after the secondary transfer is removed by the intermediate transfer belt cleaning unit 15. In this embodiment, similarly to the cleaning means 4 for the photosensitive drum 1, the intermediate transfer member is cleaned by a urethane blade.
[0048]
The toner image secondary-transferred onto the transfer material P is fused and fixed on the transfer material P by passing through a fixing device F serving as a fixing unit, and is sent out to a discharge tray 32 through a discharge path 31. This is an output image of the image forming apparatus.
The image is fused and fixed, and becomes an output image of the image forming apparatus.
[0049]
(2) Fixing device F
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the fixing device F. The fixing device F of the present embodiment is a fixing belt type and a pressing rotary member driving type (tensionless type).
[0050]
1) The overall configuration 20 of the device F is a fixing belt as a first fixing member, and is a cylindrical (endless belt) member having a belt-like member provided with an elastic layer. Reference numeral 22 denotes a pressure roller as a second fixing member. Reference numeral 17 denotes a heater holder having a heat resistance and rigidity having a substantially semicircular cross section in cross section, and reference numeral 16 denotes a fixing heater as a heat source, which is a ceramic heater. This heater is disposed on the lower surface of the heater holder 17 along the length of the holder. The fixing belt 20 is loosely fitted to the heater holder 17.
[0051]
The heater holder 17 is formed of a liquid crystal polymer resin having high heat resistance, and serves to hold the fixing heater 16 and guide the fixing belt 20. In this example, Zenit 7755 (trade name) manufactured by DuPont was used as the liquid crystal polymer. The maximum usable temperature of Zenite 7755 is about 270 ° C.
[0052]
The pressure roller 22 is formed by forming a silicone rubber layer having a thickness of about 3 mm on a stainless steel core by injection molding, and coating a PFA resin tube having a thickness of about 40 μm thereon. The pressure roller 22 is disposed so that both ends of the cored bar are rotatably held between the inner and outer side plates (not shown) of the apparatus frame 24 by bearings. On the upper side of the pressure roller 22, a heating assembly including the heater 16, the heater holder 17, the fixing belt 20, and the like is arranged in parallel with the pressure roller 22 with the heater 16 side facing downward. The downward surface of the fixing heater 16 is pressed via the fixing belt 20 by urging the fixing roller 16 in the axial direction with a force of 98 N (10 kgf) on one side and a total pressure of 196 N (20 kgf) by the illustrated pressing mechanism. The roller 22 is pressed against the elastic layer with a predetermined pressing force against the elasticity of the elastic layer to form a fixing nip portion N having a predetermined width required for heat fixing. The pressurizing mechanism has a pressure release mechanism, and is configured to release the pressurization at the time of jam clearance or the like and to easily remove the transfer material P.
[0053]
Reference numerals 18 and 19 denote main and sub thermistors as first and second temperature detecting means. The main thermistor 18 as a first temperature detecting means is disposed in non-contact with the fixing heater 16 as a heat source. In this embodiment, the main thermistor 18 elastically contacts the inner surface of the fixing belt 20 above the heater holder 17. The temperature of the inner surface of 20 is detected. The sub thermistor 19 as the second temperature detecting means is arranged at a position closer to the fixing heater 16 which is a heat source than the main thermistor 18, and in this embodiment, is contacted with the back surface of the fixing heater 16. Is detected.
[0054]
The main thermistor 18 has a thermistor element attached to the tip of a stainless steel arm 25 fixedly supported by the heater holder 17, and the arm 25 elastically swings, so that the inner surface of the fixing belt 20 becomes unstable. In this case, the thermistor element is always kept in contact with the inner surface of the fixing belt 20.
[0055]
FIG. 3 is a perspective model diagram showing a positional relationship between the fixing heater 16, the main thermistor 18, and the sub thermistor 19 in the fixing device of the present embodiment. Both the main thermistor 18 and the sub thermistor 19 are arranged near the longitudinal center of the fixing belt 20 and the fixing heater 16, and are arranged so as to contact the inner surface of the fixing belt 20 and the back surface of the fixing heater 16, respectively.
[0056]
The main thermistor 18 and the sub thermistor 19 are connected to a control circuit unit (CPU) 21. The control circuit unit 21 controls the fixing of the temperature of the fixing heater 16 based on the outputs of the main thermistor 18 and the sub thermistor 19. After the determination, the power supply to the fixing heater 16 is controlled by the heater drive circuit unit 28 (FIG. 4).
[0057]
Reference numerals 23 and 26 denote an entrance guide and a fixing / discharge roller mounted on the apparatus frame 24. The entrance guide 23 plays a role of guiding the transfer material P so that the transfer material P that has passed through the secondary transfer nip is accurately guided to the fixing nip portion N. The entrance guide 23 of the present embodiment is made of polyphenylene sulfide (PPS) resin.
[0058]
The pressing roller 22 is driven to rotate at a predetermined peripheral speed in a counterclockwise direction indicated by an arrow by a driving unit M. Due to the frictional contact between the outer surface of the pressure roller 22 and the fixing belt 20 at the fixing nip portion N due to the rotational drive of the pressure roller 22, a rotational force acts on the cylindrical fixing belt 20 to cause the fixing belt 20 to rotate. The inner surface of the heater holder 17 is driven to rotate in a clockwise direction indicated by an arrow while the inner surface of the heater holder 17 slides in close contact with the downward surface of the fixing heater 16. Grease is applied to the inner surface of the fixing belt 20 to ensure slidability between the heater holder 17 and the inner surface of the fixing belt 20.
[0059]
The pressure roller 22 is driven to rotate, and accordingly, the cylindrical fixing belt 20 is driven to rotate, and the fixing heater 16 is energized. The temperature of the fixing heater 16 rises to a predetermined temperature, and the temperature is controlled. In this state, the transfer material P carrying the unfixed toner image is guided and introduced along the entrance guide 23 between the fixing belt 20 and the pressure roller 22 in the fixing nip N, and is introduced into the fixing nip N. The toner image carrying surface side of the transfer material P is in close contact with the outer surface of the fixing belt 20, and the fixing nip N is conveyed together with the fixing belt 20. In the nipping and conveying process, the heat of the fixing heater 16 is applied to the transfer material P via the fixing belt 20, and the unfixed toner image on the transfer material P is heated and pressed on the transfer material P to be fused and fixed. . The recording material P that has passed through the fixing nip portion N is separated from the fixing belt 20 by a curvature, and is discharged by a fixing discharge roller 26.
[0060]
In normal use, the rotation of the fixing belt 20 starts with the rotation of the pressure roller 22 of the fixing device. As the temperature of the fixing heater 16 increases, the inner surface temperature of the fixing belt 20 also increases. When the fixing heater 16 is energized, the input power is controlled so that the inner surface temperature of the fixing belt 20, that is, the detected temperature of the main thermistor 18 becomes 195 ° C.
[0061]
In the present embodiment, in order to satisfy FPOT (first print out time) of 15 seconds, the fixing nip needs to rise to a predetermined temperature before the transfer material P enters the fixing nip. The time from when the printing was started to when the transfer material P entered the fixing nip was measured and was about 11 seconds. Therefore, when the temperature of the fixing device rises within 11 seconds, it is possible to provide a fixing device with high on-demand properties without affecting FPOT.
[0062]
2) Fixing heater 16 and main and sub thermistors 18 and 19
The fixing heater 16 as a heat source is, in this example, a resistive heating element formed by applying a conductive paste containing a silver-palladium alloy in a film having a uniform thickness by a screen printing method on an aluminum nitride substrate. Is a backside heating type ceramic heater.
[0063]
FIGS. 4A and 4B are structural model diagrams of an example of such a ceramic heater, wherein FIG. 4A is a plan model diagram in which a middle part of a heater front side, which is a heating surface side, is omitted, and FIG. The plan model diagram, (c) is an enlarged cross-sectional model diagram.
[0064]
The fixing heater 16
▲ 1 ▼. A horizontally long aluminum nitride substrate 16a whose longitudinal direction is the direction perpendicular to the paper passing direction,
▲ 2 ▼. Silver palladium (Ag) which is applied in a linear or band shape by screen printing along the length thereof on the back surface of the aluminum nitride substrate 16a opposite to the heating surface and is baked. / Pd) Resistance heating element layers 16b, 16b of conductive paste containing alloy,
(3). As a power supply pattern for the resistance heating element layers 16b and 16b, first and second electrode portions 16c and 16d are also formed on the surface side of the aluminum nitride substrate 16a by screen printing using silver paste or the like.
▲ 4 ▼. Sub thermistor 19 provided on back side of heater
Etc.
[0065]
The fixing heater 16 has a heater surface side, which is a heating surface side, exposed downward, and is fixedly supported by a heater holder 17.
[0066]
A power supply connector 27 is mounted on the first and second electrode portions 16 c and 16 d of the fixing heater 16. Power is supplied from the heater drive circuit section 28 to the first and second electrode sections 16c and 16d via the power supply connector 27 of the fixing heater 16, whereby the resistance heating element layers 16b and 16b generate heat and the fixing heater 16 is heated. Heat up quickly. The heater drive circuit 28 is controlled by the control circuit (CPU) 21.
[0067]
The creeping distance between the heating surface on the heater front side of the fixing heater 16 of this embodiment and the resistance heating element 16b on the heater back side is set to 2.5 mm which is 2.0 mm or more. That is, in the enlarged cross-sectional model diagram of FIG. 4C, A (thickness of the heater substrate) is set to 0.6 mm, and B is set to 1.9 mm. The creepage distance between the heating surface and the resistance heating element is 2.5 mm, which is the sum of these two A and B.
[0068]
By setting the creeping distance between the heating surface of the fixing heater 16 serving as a heat source and the linear heating element to be 2.0 mm or more, a withstand voltage test becomes unnecessary, and a fixing device that can reduce the number of assembling steps can be provided. .
[0069]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the main thermistor 18 in the fixing device of the present embodiment. The thermistor 401 has an electrode 405 extending therefrom. The electrode 405 is double-wrapped with a thermistor Kapton tape 402, and a phosphor bronze plate 404 for reinforcement is further provided on the outside thereof, and a Kapton tape 403 is further provided for fixing the same.
[0070]
The sub thermistor 19 is fixed so as to contact the back surface of the fixing heater 16. FIG. 6 is a view of the sub thermistor 19 as viewed from the heater side. In the configuration of the sub thermistor 19, a Kapton tape 601 is double-wrapped to secure reinforced insulation with the thermistor 603, its electrode 604, and the sponge member 602. Further, in order to secure the creepage distance, a distance of 8 mm is provided from the electrode to the end face of the Kapton tape (D and E in FIG. 6).
[0071]
The main thermistor 18 and the sub thermistor 19 are connected to the CPU 21, and the CPU 21 determines the contents of the temperature control of the fixing heater 16 based on the output of the main thermistor 18 and the sub thermistor 19, and controls the power supply to the fixing heater 16.
[0072]
3) Fixing belt 20
The fixing belt 20 is obtained by forming a silicone rubber layer as an elastic layer by a ring coating method on a cylindrical endless film of a polyimide resin having a thickness of 50 μm, and coating a PFA resin tube having a thickness of 30 μm. .
[0073]
From the viewpoint of temperature rise, it is desirable to use a material having as high a thermal conductivity as possible for the silicone rubber layer and reduce the heat capacity of the fixing belt 20. In this example, a material belonging to a class having a high heat conductivity was used as the silicone rubber having a heat conductivity of about 4.186 × 10 −3 J / sec · cm · K.
[0074]
On the other hand, the rubber layer of the fixing belt 20 is desirably as thick as possible from the viewpoint of image quality such as OHT transparency and “spot” (fine gloss unevenness) on the image. According to the study of the present inventors, it has been found that a rubber thickness of 200 μm or more is necessary to obtain a satisfactory level of image quality. The thickness of the silicone rubber layer in this example was 250 μm.
[0075]
Thus where the heat capacity of the fixing belt 20 formed was measured, 1.2 × 10 - was 1 J / cm 2 K (heat capacity per fixing belt 1 cm 2). Generally, when the heat capacity of the fixing belt 20 is equal to or more than 4.186 J / cm 2 K, the temperature rise becomes slow, and the on-demand property is impaired. On the other hand, if it is set to 4.186 × 10 −2 J / cm 2 K or less, the rubber layer of the fixing belt 20 must be extremely thin, and the image quality such as the OHT permeability and the level of “su” must be reduced. The thickness of the rubber layer required to maintain the thickness cannot be secured. Therefore, the on-demand property, the heat capacity of the fixing belt 20 that satisfies both of the image quality is found to be included within the scope of the following 4.186 × 10 -2 J / cm 2 K or more 4.186J / cm 2 K .
[0076]
Further, by providing a fluororesin layer on the surface of the fixing belt 20, the releasability of the surface is improved, and the offset phenomenon that occurs when the toner once adheres to the surface of the fixing belt 20 and moves to the transfer material P again. Can be prevented.
[0077]
Further, by forming the fluororesin layer on the surface of the fixing belt 20 as a PFA tube, it is possible to more easily form a uniform fluororesin layer.
[0078]
<Second embodiment>
The feature of this embodiment is that in the fixing device of the first embodiment, the conductive patterns (resistive heating elements) 16b on the back side of the fixing heater 16 as the heat source are made of glass as shown in the heater cross-sectional model diagram of FIG. That is, coating 16e was performed. Other configurations of the fixing device are the same as those of the fixing device of the first embodiment, and the description thereof will not be repeated.
[0079]
By doing so, reinforced insulation can be ensured between the conductive pattern 16e and the heating surface, the so-called main thermistor 18. Therefore, the configuration of the main thermistor 18 does not require the Kapton tape 402 and the phosphor bronze plate 404 of FIG. 5, and the Kapton tape 403 for reinforcement may be a single winding.
[0080]
Further, since the sub-thermistor 19 can secure the basic insulation by the glass coating 16e, only the additional insulation is sufficient. In the present embodiment, the Kapton tape of FIG. 6 is double-wound, and the distances D and E from the electrodes may be about 2 mm. . However, a portion to be contacted by the sub thermistor 19 requires a withstand voltage test of 1500 V. As described above, the conductive patterns (resistance heating elements) 16b of the fixing heater 16 are coated with the glass 16e, which is an insulating material, so that the insulation of the thermistors 18 and 19 is minimized, the responsiveness of temperature detection is improved, and the size is improved. Also has the advantage of being compact.
[0081]
<Others>
1) The first and second fixing members for forming the fixing nip are not limited to the fixing belt and the pressure roller of the embodiment. It is also possible to provide an apparatus in which both the first and second fixing members are provided with a heat source.
[0082]
2) The form of the ceramic heater as a heat source is not limited to the embodiment.
[0083]
3) The heat source does not necessarily have to be located at the fixing nip N. For example, the heat source may be disposed upstream of the fixing nip portion N in the fixing belt moving direction.
[0084]
4) The fixing device of the embodiment is a driving device for a rotating pressurizing member, but may be a device of a type in which a driving roller is provided on an inner peripheral surface of an endless fixing belt and driven while applying tension to the fixing belt. Alternatively, the fixing belt may be a rolled end web, and the running belt may be driven.
[0085]
5) The image forming method of the image forming apparatus is not limited to the electrophotographic method, and may be an electrostatic recording method, a magnetic recording method, or the like, or may be a transfer method or a direct method.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, for example, a fixing device having a fixing belt having an elastic layer as a fixing member and a heat source (heating means) disposed in the fixing belt has good responsiveness, and A low-cost fixing device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color image forming apparatus according to a first embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a fixing device according to the first embodiment. FIG. 3 shows a positional relationship among a fixing heater, a main thermistor, and a sub thermistor. FIG. 4 is a structural explanatory view of a fixing heater (ceramic heater). FIG. 5 is a structural model of a main thermistor. FIG. 6 is a structural model of a sub thermistor. FIG. 7 is a fixing heater in a second embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional film fixing type fixing device.
16 fixing heater, 17 heater holder, 18 main thermistor, 19 sub thermistor, 20 fixing belt, 22 pressure roller
