JP2016109928A - Fixing device, image formation apparatus with the same, and method of manufacturing heating member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機(MFP:Multi Function Printer)等の画像形成装置に用いられる定着装置、特に、面状発熱ベルト定着方式の定着装置及びそれを備えた画像形成装置並びに加熱部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a fixing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multi function printer (MFP), in particular, a fixing device of a sheet heating belt fixing method and an image forming apparatus including the same. In addition, the present invention relates to a method for manufacturing a heating member.
複写機、プリンタ、ファクシミリ、MFP等の画像形成装置に用いられる定着装置は、通常、熱源によって加熱される定着部材(具体的には定着ローラ)及び加圧部材(具体的には加圧ローラ)により、未定着画像(具体的には未定着のトナー画像)が形成された記録紙等の記録材に対して該未定着画像を定着させるようになっている。 A fixing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or an MFP is usually a fixing member (specifically, a fixing roller) and a pressure member (specifically, a pressure roller) that are heated by a heat source. Thus, the unfixed image is fixed to a recording material such as recording paper on which an unfixed image (specifically, an unfixed toner image) is formed.
かかる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されるローラ対(具体的には定着ローラ及び加圧ローラ)と、このローラ対の両方或いは何れか一方の内側に配設されたハロゲンヒータ等の熱源とを備えている。そして、熱ローラ定着方式の定着装置は、熱源によりローラ対を所定の温度(定着温度)に加熱した後、未定着画像が形成された記録材をローラ対の圧接部である定着ニップ部に供給し、定着ニップ部に通過させることで定着ニップ部における熱及び圧力により記録材に未定着画像を定着させる。 As such a fixing device, a heat roller fixing type fixing device is frequently used. A heat roller fixing type fixing device includes a pair of rollers (specifically, a fixing roller and a pressure roller) that are in pressure contact with each other, and a heat source such as a halogen heater disposed inside or both of the roller pair. And. Then, the heat roller fixing type fixing device heats the roller pair to a predetermined temperature (fixing temperature) with a heat source, and then supplies the recording material on which the unfixed image is formed to the fixing nip portion which is the pressure contact portion of the roller pair. Then, by passing through the fixing nip portion, the unfixed image is fixed on the recording material by heat and pressure in the fixing nip portion.
例えば、カラー画像形成装置に備えられる定着装置では、定着ローラとして、表層にシリコンゴム等の弾性部材からなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラの表面が、未定着のトナー画像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー画像の像面を覆い包むように接触する。そのため、モノクロ画像形成に比べてトナー量の多いカラー画像形成での未定着のトナー画像に対して、良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、定着ニップ部での弾性層の歪み解放効果により、モノクロトナーに比べてオフセットしやすいカラートナーに対して離型性を向上させることができる。さらに、定着ニップ部のニップ形状がトナー画像側(定着ローラ側)に凸(所謂、逆ニップ形状)となることから、記録材の剥離性能を向上させることができ、剥離爪等の剥離手段を用いずとも記録材の確実な剥離が可能となり(セルフストリッピング)、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。 For example, in a fixing device provided in a color image forming apparatus, an elastic roller provided with an elastic layer made of an elastic member such as silicon rubber as a surface layer is generally used as a fixing roller. By using an elastic roller as the fixing roller, the surface of the fixing roller is elastically deformed corresponding to the unevenness of the unfixed toner image and comes into contact so as to cover the image surface of the toner image. For this reason, it is possible to satisfactorily heat and fix an unfixed toner image in color image formation with a larger amount of toner than in monochrome image formation. In addition, due to the strain relief effect of the elastic layer at the fixing nip, it is possible to improve the releasability for color toners that are more easily offset than monochrome toners. Further, since the nip shape of the fixing nip portion is convex (so-called reverse nip shape) on the toner image side (fixing roller side), it is possible to improve the peeling performance of the recording material, and to remove peeling means such as a peeling claw. Even if not used, the recording material can be surely peeled off (self-stripping), and image defects caused by the peeling means can be eliminated.
ここで、このような画像形成装置(特にカラー画像形成装置)に備えられる定着装置において、画像形成速度(プロセス速度)の高速化に対応するには、定着ニップ部のニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くする手法として、例えば、定着ローラの弾性層を厚くする手法や、定着ローラのローラ径を大きくする手法等を挙げることができる。 Here, in a fixing device provided in such an image forming apparatus (particularly a color image forming apparatus), it is necessary to widen the nip width of the fixing nip portion in order to cope with an increase in the image forming speed (process speed). is there. Examples of the method for widening the nip width include a method for increasing the elastic layer of the fixing roller and a method for increasing the roller diameter of the fixing roller.
しかしながら、弾性層を厚くした定着ローラでは、弾性層の熱伝導性は金属等の熱伝導性に優れた部材に比べて低いため、熱ローラ定着方式の定着装置のように、定着ローラの内側に熱源を設けると、プロセス速度を高速化した場合に、熱源から定着ローラにおける弾性層への熱供給が不十分となり、定着ローラの表面温度が追従しなくなるといった不都合を招く。他方、ローラ径を大きくした定着ローラでは、曲率が小さくなり定着ニップ部のニップ幅を広くすることができるものの、ローラ径を大きくした分だけ、熱容量が大きくなり、ウォームアップ時間(定着ローラの表面温度が所定の温度に達するまでに要する時間)が長くなったり、消費電力が増大したりするといった不都合を招く。 However, in the fixing roller having a thick elastic layer, the heat conductivity of the elastic layer is lower than that of a member having excellent heat conductivity such as a metal. When the heat source is provided, when the process speed is increased, the heat supply from the heat source to the elastic layer in the fixing roller becomes insufficient, and the surface temperature of the fixing roller does not follow. On the other hand, with a fixing roller having a larger roller diameter, the curvature is reduced and the nip width of the fixing nip portion can be increased, but the heat capacity increases as the roller diameter increases, and the warm-up time (the surface of the fixing roller) The time required for the temperature to reach a predetermined temperature) becomes longer, and power consumption increases.
このような不都合を解消するために、近年、画像形成装置に備えられる定着装置として、各種の構成が提案されている。 In order to eliminate such inconveniences, various configurations have recently been proposed as fixing devices included in image forming apparatuses.
例えば、特許文献1には、外部加熱ベルトを用いて定着ローラを外部から加熱する外部ベルト加熱定着方式の定着装置が開示されている。この外部ベルト加熱定着方式の定着装置では、定着ローラを外部から効率的に加熱でき、ウォームアップ時間を短くすることができる。
For example,
また、特許文献2には、加熱手段として、ハロゲンランプ等の熱源により加熱される加熱ローラを用い、加熱ローラを定着ローラの外部に配置し、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを架け渡し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとを圧接させた構成のベルト定着方式の定着装置(ベルト定着装置)が開示されている。このベルト定着装置では、定着ローラよりも熱容量が小さい定着ベルトを加熱するため、さらにウォームアップ時間を短くすることができる。
In
前記した外部ベルト加熱定着方式及びベルト定着方式のいずれの定着方式においても、定着ローラにハロゲンランプ等の熱源を内蔵する必要がないため、定着ローラにおいてスポンジゴム等の弾性部材からなる低硬度の弾性層を厚く設けることができ、広いニップ幅を確保することができる。 In both the external belt heat fixing method and the belt fixing method described above, since it is not necessary to incorporate a heat source such as a halogen lamp in the fixing roller, the fixing roller is made of a low-hardness elasticity made of an elastic member such as sponge rubber. A thick layer can be provided, and a wide nip width can be secured.
また、特許文献3や特許文献4、特許文献5には、ベルト定着装置において、加熱手段として、定着ベルト側に凸に湾曲した湾曲形状の加熱部材(具体的には面状ヒータ)を用いた面状発熱ベルト定着方式の定着装置(面状発熱ベルト定着装置)が開示されている。この面状発熱ベルト定着装置では、熱源として発熱層を加熱部材に形成していることから、従来の加熱ローラに比べて、加熱手段の熱容量が小さくなると共に、加熱手段としての加熱部材(具体的には面状ヒータ)が直接的に発熱する。このことから、ハロゲンランプ等の熱源を用いて間接的に加熱ローラを加熱するベルト定着方式の定着装置に比べて熱応答性が向上し、ウォームアップ時間の更なる短縮化や更なる省エネルギー化を達成することができる。
In
しかしながら、従来の面状発熱ベルト定着装置においては、定着ベルトを加熱するための加熱構成部が加熱部材のみで構成されているため、例えば、加熱部材の熱容量を小さくするために加熱部材を薄くすると、加熱部材を構成する加熱構成部の強度が低く、従って、加熱部材を定着ベルトの内周面に強く押し当てることができないため、加熱部材と定着ベルトとの間に微小な空隙ができやすく、そうすると、加熱ロスが大きくなって加熱効率が低くなる。 However, in the conventional sheet heating belt fixing device, since the heating component for heating the fixing belt is configured only by the heating member, for example, if the heating member is thinned to reduce the heat capacity of the heating member. , The strength of the heating component constituting the heating member is low, and therefore the heating member cannot be strongly pressed against the inner peripheral surface of the fixing belt, so that a minute gap is easily formed between the heating member and the fixing belt, If it does so, a heating loss will become large and heating efficiency will become low.
そこで、本発明は、たとえ加熱部材の熱容量を小さくするために加熱部材を薄くしたとしても、定着ベルトを加熱するための加熱構成部の強度を確保することができ、これにより、加熱部材を定着ベルトの内周面に強く押し当てることができ、ひいては、加熱ロスを低減させて加熱効率を向上させることができる定着装置及びそれを備えた画像形成装置並びに加熱部材の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can secure the strength of the heating component for heating the fixing belt even if the heating member is thinned to reduce the heat capacity of the heating member, thereby fixing the heating member. To provide a fixing device that can be strongly pressed against the inner peripheral surface of a belt, and thus can improve heating efficiency by reducing heating loss, an image forming apparatus including the fixing device, and a heating member manufacturing method. Objective.
本発明は、前記課題を解決するために、次の定着装置及び画像形成装置並びに加熱部材の製造方法を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides the following fixing device, image forming apparatus, and heating member manufacturing method.
(1)定着装置
定着部材と、加熱部材と、前記定着部材及び前記加熱部材に張架され、かつ、周方向の一方側に移動しつつ前記加熱部材にて加熱される無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着部材に圧接され、かつ、前記定着部材との前記定着ベルトを介した圧接部において前記定着ベルトと共に定着ニップ部を形成する加圧部材とを備え、前記定着ニップ部を通過する記録材上の未定着画像を前記記録材に定着させる定着装置であって、前記加熱部材は、前記定着ベルト側に凸に湾曲した湾曲形状の加熱部を有し、前記定着ベルトを加熱するための加熱構成部は、前記加熱部材と、前記加熱部材の前記周方向における両側を橋渡しして固定する固定部材とを含んでいることを特徴とする定着装置。
(1) Fixing device Fixing member, heating member, endless fixing belt stretched by the fixing member and the heating member and heated by the heating member while moving to one side in the circumferential direction A pressure member that is in pressure contact with the fixing member via the fixing belt and forms a fixing nip portion together with the fixing belt at a pressure contact portion with the fixing member via the fixing belt. A fixing device for fixing an unfixed image on a recording material passing through a recording material to the recording material, wherein the heating member has a curved heating portion that is convexly curved toward the fixing belt, and the fixing belt The heating component for heating the fixing member includes the heating member and a fixing member that bridges and fixes both sides of the heating member in the circumferential direction.
(2)画像形成装置
前記本発明に係る定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
(2) Image forming apparatus An image forming apparatus comprising the fixing device according to the present invention.
(3)加熱部材の製造方法
前記本発明に係る定着装置における前記加熱部材を製造する加熱部材の製造方法であって、発熱層を積層形成して平板状の加熱部材を作製する第1工程と、前記第1工程にて前記発熱層を積層形成した平板状の加熱部材を予め定めた所定の曲げ加工によりかまぼこ形状の加熱部材に加工する第2工程とを含むことを特徴とする加熱部材の製造方法。
(3) Heating member manufacturing method A heating member manufacturing method for manufacturing the heating member in the fixing device according to the present invention, wherein the heating step is laminated to form a flat heating member. And a second step of processing the flat plate-like heating member formed by laminating the heat generating layer in the first step into a kamaboko-shaped heating member by a predetermined bending process. Production method.
本発明において、前記固定部材は、耐熱性樹脂又はセラミックからなっている態様を例示できる。 In the present invention, the fixing member may be exemplified by a heat resistant resin or ceramic.
本発明において、前記加熱部材及び前記固定部材は、前記周方向に直交する前記定着ベルトの面に沿った方向に延びており、前記加熱部材は、前記加熱部の加熱領域に全面的又は略全面的に形成された発熱層を備えている態様を例示できる。 In the present invention, the heating member and the fixing member extend in a direction along a surface of the fixing belt perpendicular to the circumferential direction, and the heating member is entirely or substantially entirely in a heating region of the heating unit. The aspect provided with the heat generating layer formed automatically can be illustrated.
本発明において、前記発熱層に給電する一対の給電電極は、前記発熱層を前記周方向に通電するように構成されている態様を例示できる。 In the present invention, a pair of power supply electrodes for supplying power to the heat generating layer can be exemplified as a structure configured to supply the heat generating layer in the circumferential direction.
本発明において、前記発熱層に給電する一対の給電電極は、前記固定部材に対して該固定部材の短手方向における両端部又は該両端部の近傍に設けられている態様を例示できる。 In the present invention, a pair of power supply electrodes for supplying power to the heat generating layer can be exemplified as being provided at or near both ends of the fixing member in the short direction of the fixing member.
本発明において、前記発熱層を前記周方向に通電する前記一対の給電電極のうち、少なくとも何れか一方の給電電極が前記固定部材の長手方向に関して電気的に互いに独立して複数設けられている態様を例示できる。 In the present invention, among the pair of power supply electrodes that energize the heat generating layer in the circumferential direction, at least one power supply electrode is provided in a plurality electrically independent from each other in the longitudinal direction of the fixing member. Can be illustrated.
本発明において、前記加熱部材には、電気的に互いに独立して複数設けられた前記給電電極の通電方向をそれぞれ前記周方向に向ける通電案内部が設けられている態様を例示できる。 In the present invention, it is possible to exemplify a mode in which the heating member is provided with energization guide portions that respectively direct the energization directions of the plurality of power supply electrodes provided independently of each other in the circumferential direction.
本発明において、電源側と電気的に互いに独立して複数設けられている前記給電電極とを電気的に接続する給電パターンは、前記固定部材の厚み方向に関して両側の面に設けられている態様を例示できる。 In the present invention, the power supply pattern that electrically connects the power supply side and a plurality of the power supply electrodes that are electrically independent from each other is provided on both sides in the thickness direction of the fixing member. It can be illustrated.
本発明において、電気的に互いに独立して複数設けられている前記給電電極は、個々にスイッチング素子が電気的に接続されている態様を例示できる。 In the present invention, a plurality of the feeding electrodes that are electrically provided independently of each other can be exemplified by a mode in which switching elements are individually electrically connected.
本発明において、前記スイッチング素子は、炭化ケイ素(SiC)半導体で構成されている態様を例示できる。 In the present invention, the switching element can be exemplified by a silicon carbide (SiC) semiconductor.
本発明において、前記加熱構成部は、前記記録材の搬送方向に関して、前記定着ニップ部の入口側に近くなるように配設されている態様を例示できる。 In the present invention, it is possible to exemplify an aspect in which the heating component is disposed so as to be close to the inlet side of the fixing nip with respect to the conveyance direction of the recording material.
本発明によると、たとえ加熱部材の熱容量を小さくするために加熱部材を薄くしたとしても、定着ベルトを加熱するための加熱構成部の強度を確保することができ、これにより、加熱部材を定着ベルトの内周面に強く押し当てることができ、ひいては、加熱ロスを低減させて加熱効率を向上させることができる定着装置及びそれを備えた画像形成装置並びに加熱部材の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, even if the heating member is made thin in order to reduce the heat capacity of the heating member, the strength of the heating component for heating the fixing belt can be ensured. It is possible to provide a fixing device that can strongly press against the inner peripheral surface of the image forming apparatus, and thus can improve heating efficiency by reducing heating loss, an image forming apparatus including the fixing device, and a method for manufacturing a heating member. .
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[画像形成装置]
まず、本発明の実施の形態に係る画像形成装置100の構成について図1を参照しながら以下に説明する。
[Image forming apparatus]
First, the configuration of the
図1は、本発明の実施の形態に係る定着装置15を備えた画像形成装置100の概略構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an
図1に示すように、本実施の形態の画像形成装置100は、複数の像担持体を所定方向に並設した構成、所謂タンデム式のカラー画像形成装置とされている。この例では、画像形成装置100は、フルカラー画像を形成できる中間転写方式のカラー複合機のプリンタ部として作用する。なお、本実施の形態では、定着装置15を、タンデム式のカラー画像形成装置に適用するが、その他のカラー画像形成装置に適用してもよい。また、定着装置15を、カラー画像形成装置に適用するが、モノクロ画像形成装置に適用してもよい。
As shown in FIG. 1, an
画像形成装置100は、電子写真方式の画像形成装置であり、複数(この例では4組)の画像形成ユニットpa,pb,pc,pd、露光ユニット10、複数(この例では4つ)の一次転写ユニット13a,13b,13c,13d、中間転写ベルト11、廃トナーボックスユニット12、二次転写ユニット14、定着装置15(この例では定着ユニット)、記録紙等の記録材Pを収容する記録材収容部(具体的には内部給紙ユニット16及び手差し給紙ユニット17)を備えている。
The
画像形成ユニットpa,pb,pc,pdは、それぞれ、帯電装置103a,103b,103c,103d、現像ユニット102a,102b,102c,102d及びクリーニングユニット104a,104b,104c,104dを備え、像担持体として作用する複数(この例では4つ)の感光体101a,101b,101c,101d(具体的には感光体ドラム)の周囲に、それぞれ、帯電装置103a,103b,103c,103d、現像ユニット102a,102b,102c,102d及びクリーニングユニット104a,104b,104c,104dがこの順で配設されている。
The image forming units pa, pb, pc, and pd include charging
画像形成ユニットpa,pb,pc,pdには、それぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B)の各色のトナーが収容されており、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B)の各色のトナー画像を感光体101a,101b,101c,101d上にそれぞれ形成する。そして、感光体101a,101b,101c,101dに対応して一次転写ユニット13a,13b,13c,13dが中間転写ベルト11を介して配設されている。
Each of the image forming units pa, pb, pc, and pd contains yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (B) toners, respectively, and yellow (Y) and magenta. (M), cyan (C), and black (B) toner images are formed on the
帯電装置103a,103b,103c,103dは、感光体101a,101b,101c,101dの表面をそれぞれ一様に帯電する。露光ユニット10は、帯電装置103a,103b,103c,103dにて一様に帯電した感光体101a,101b,101c,101dの表面を露光して感光体101a,101b,101c,101dの表面に静電潜像をそれぞれ形成する。現像ユニット102a,102b,102c,102dは、露光ユニット10にて感光体101a,101b,101c,101dの表面に形成した静電潜像をそれぞれ現像して可視像を形成する。トナー画像Tは、例えば、非磁性一成分現像剤(非磁性トナー)、磁性一成分現像剤(磁性トナー)又は非磁性二成分現像剤(非磁性トナー及びキャリア)に含まれるトナーによって形成される。
The
一次転写ユニット13a,13b,13c,13dは、現像ユニット102a,102b,102c,102dにて感光体101a,101b,101c,101dの表面に形成した可視像を中間転写ベルト11にそれぞれ重ね転写して中間転写ベルト11上にトナー画像(例えばカラートナー画像)を形成する。クリーニングユニット104a,104b,104c,104dは、一次転写ユニット13a,13b,13c,13dにて中間転写ベルト11に転写されずに感光体101a,101b,101c,101dの表面に残った残留トナーをそれぞれ除去する。二次転写ユニット14は、一次転写ユニット13a,13b,13c,13dにて中間転写ベルト11に重ね転写されたトナー画像を記録材Pに静電転写して記録材P上に未定着のトナー画像(例えばカラートナー画像)を形成する。廃トナーボックスユニット12は、二次転写ユニット14にて記録材Pに転写されずに中間転写ベルト11上に残った残留トナーを回収する。
The
中間転写ベルト11は、駆動ローラ11a及び従動ローラ11bに張架されている。中間転写ベルト11の駆動ローラ11a側には、二次転写ユニット14が、また、中間転写ベルト11の従動ローラ11b側には、廃トナーボックスユニット12が、それぞれ配設されている。
The
露光ユニット10は、ポリゴンミラーを含む光源部4からの4つの光ビーム(具体的にはレーザービーム)を、それぞれ矢印方向(図1では反時計方向)に回転駆動される4つの感光体101a,101b,101c,101dの表面に主走査方向(感光体の回転軸線方向)に走査する構成とされている。詳しくは、露光ユニット10は、外部から入力されるイエロー(Y)成分、マゼンタ(M)成分、シアン(C)成分及びブラック(B)成分の画像データに基づいて変調された各ビームを光源部4から出射し、各ミラー8〜8にて感光体101a,101b,101c,101dに導いて、帯電装置103a,103b,103c,103dにて一様に帯電された感光体101a,101b,101c,101dをそれぞれ露光し、感光体101a,101b,101c,101dの表面に静電潜像をそれぞれ形成する。
The
定着装置15は、二次転写ユニット14にて記録材P上に転写された未定着のトナー画像を熱及び圧力によって記録材P上に定着させる。定着装置15については、のちほど詳しく説明する。
The fixing
画像形成装置100は、転写前帯電装置21をさらに備えている。転写前帯電装置21は、中間転写ベルト11上のトナー画像の記録材Pへの二次転写に先立って中間転写ベルト11上のトナー画像を帯電する。
The
また、画像形成装置100は、画像形成装置100全体の制御を司る制御装置20をさらに備えている。
The
以上説明した画像形成装置100では、画像形成を行うにあたり、感光体101a,101b,101c,101dの表面をそれぞれ帯電装置103a,103b,103c,103dで一様に帯電し、一様に帯電した感光体101a,101b,101c,101dの表面を露光ユニット10により画像データ(画像情報)に応じてそれぞれレーザー露光し、感光体101a,101b,101c,101d上に静電潜像をそれぞれ形成する。ここで、帯電装置103a,103b,103c,103dとして、この例では、感光体101a,101b,101c,101dの表面を一様に、かつ、オゾンを極力発生させることなく帯電するために、帯電ローラ方式を採用している。
In the
画像形成装置100では、その後、感光体101a,101b,101c,101d上に形成した静電潜像を現像ユニット102a,102b,102c,102dにより現像してトナー画像にそれぞれ顕像化し、顕像化したトナー画像を、トナーとは逆極性のバイアス電圧がそれぞれ印加された一次転写ユニット13a,13b,13c,13dにより中間転写ベルト11上に重ね転写して中間転写ベルト11上にトナー画像(例えばカラートナー画像)を形成する。
In the
次に、画像形成装置100では、中間転写ベルト11上に形成したトナー画像を、二次転写ユニット14の直前で転写前帯電装置21によって帯電した後、中間転写ベルト11上のトナー画像を中間転写ベルト11により二次転写ユニット14まで搬送する。一方、内部給紙ユニット16の給紙ローラ16a、又は、手差し給紙ユニット17の給紙ローラ17aから搬送経路Fに向けて引き出されて、搬送経路Fを通じて搬送されてきた記録材Pを搬送ローラr及びレジストローラ19により二次転写ユニット14まで中間転写ベルト11上のトナー画像と同期をとって搬送する。そして、二次転写ユニット14に搬送されてきたトナー画像を、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された二次転写ユニット14にて、二次転写ユニット14に搬送されてきた記録材Pに転写する。
Next, in the
次に、画像形成装置100では、記録材P上に転写したトナー画像を定着装置15に搬送し、定着装置15に通過させるときに記録材P上のトナー画像を加熱・加圧して記録材上に融着させ、定着装置15にてトナー画像を定着処理した記録材Pを排出ローラ18aにて画像形成装置100の外部に排出て排出トレイ18に載置し、画像形成処理を終了する。
Next, in the
また、搬送経路Fは、排出ローラ18aにて逆方向に搬送される記録材Pを表裏が反転するようにレジストローラ19よりも上流側に案内する反転経路Frを備えている。画像形成装置100は、記録材Pの表面だけでなく、裏面に画像形成を行う場合は、記録材Pを排出ローラ18aから反転経路Frへ逆方向に搬送して、記録材Pの表裏を反転させてレジストローラ19へ再度導き、記録材Pの表面と同様にして、記録材Pの裏面にトナー画像を形成して定着させた後、画像形成装置100の外部に排出して排出トレイ18に載置する。
The transport path F includes a reversing path Fr that guides the recording material P transported in the reverse direction by the
[定着装置]
(第1実施形態)
次に、第1実施形態に係る定着装置15の構成について図2を参照しながら以下に説明する。
[Fixing device]
(First embodiment)
Next, the configuration of the fixing
図2は、第1実施形態に係る定着装置15における要部の概略構成を加熱ユニット33に電気的に接続される電源43の制御構成と共に示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a main part of the fixing
図2に示すように、定着装置15は、定着部材(具体的には定着ローラ30)と、加熱部材40と、定着ローラ30及び加熱部材40に張架され、かつ、周方向Vの一方側の方向V1に移動しつつ加熱部材40にて加熱される無端状の定着ベルト32と、定着ベルト32を介して定着ローラ30に圧接され、かつ、定着ローラ30との定着ベルト32を介した圧接部において定着ベルト32と共に定着ニップ部Nを形成する加圧部材(具体的には加圧ローラ31)とを備え、定着ニップ部Nを通過する記録材P上の未定着画像(具体的には未定着のトナー画像T)を記録材Pに定着させる構成とされている。
As shown in FIG. 2, the fixing
詳しくは、定着装置15は、定着ニップ部Nに未定着のトナー画像Tを形成した記録材Pが定着ニップ部Nを通過することで、トナー画像Tが加熱溶融されて記録材Pにトナー画像Tを定着する。記録材Pが定着ニップ部Nを通過するときには、定着ベルト32は、記録材Pにおけるトナー画像Tの形成面に接触する一方、加圧ローラ31は、記録材Pにおけるトナー画像Tの形成面とは反対側の面に接触する。
Specifically, in the fixing
定着装置15は、記録材Pの搬送方向Wにおいて二次転写ユニット14(図1参照)の下流側に配設されている。
The fixing
加熱部材40は、定着ベルト32側に凸に湾曲した湾曲形状(湾曲板状)の加熱部40a1を有している。すなわち、定着装置15は、記録材P上のトナー画像Tを加熱する加熱手段として、定着ベルト32側に凸に湾曲した(湾曲面を有する)加熱部40a1を有する加熱部材40を用いた面状発熱ベルト定着方式の定着装置とされている。
The
そして、定着ベルト32を加熱するための加熱構成部(この例では加熱ユニット33)は、加熱部材40と、加熱部材40の周方向Vにおける両側を橋渡しして固定する固定部材41とを含んでいる。
The heating component for heating the fixing belt 32 (
本実施の形態では、加熱部材40は、加熱部40a1の加熱領域に形成された発熱層40dを備えている。また、加熱部材40は、保持部材40aを備えている。保持部材40aは、加熱部40a1を有し、加熱部40a1の外周面が周方向Vに沿って定着ベルト32の内周面32aに接触する構成とされている。
In the present embodiment, the
詳しくは、保持部材40aにおける加熱部40a1は、正面側(定着ローラ30の回転軸線方向)から視て定着ベルト32側に凸の弧状の形状とされている。ここで、弧状とは、円形状の一部を構成する円弧状や、楕円形状の一部を構成する楕円弧状を含む概念である。この例では、弧状は円弧状とされている。また、弧状の加熱部40a1を有する保持部材40aを備えた加熱部材40と加熱部材40の周方向Vにおける両側を固定する固定部材41とで構成される加熱ユニット33は、正面側から視て弓状の形状とされている。
Specifically, the heating unit 40a1 in the holding
また、発熱層40dは、保持部材40aにおける加熱部40a1の内周面に一体形成されている。
Further, the
また、固定部材41は、保持部材40aにおいて加熱部40a1の周方向Vにおける両端部40f,40f又は該両端部40f,40fの近傍(両端部40f,40fから内側に予め定めた所定距離だけ離れた位置)を固定する。ここで、固定部材41と保持部材40aとは、ビス等の固定部材や耐熱性の接着剤によって固定することができる。
In addition, the fixing
具体的には、定着装置15は、定着ベルト32の表面温度を検知する温度検知手段として作用する温度センサ(この例ではサーミスタ35A,35B)と、加熱部材40における発熱層40dに所定の電力を供給する電源43とをさらに備えている。サーミスタ35A,35Bは、制御装置20の入力系に電気的に接続されている。温度センサは、定着ベルト32の周方向Vに直交する定着ベルト32の面に沿った方向(定着ローラ30の回転軸線方向)において少なくとも中央部の表面温度を検知するようになっている。この例では、定着ローラ30の回転軸線方向において、中央部にサーミスタ35Aが、何れか一方(正面側又は背面側)の端部にサーミスタ35Bが定着ベルト32に非接触で設けられている。
Specifically, the fixing
電源43は、電力供給系が発熱層40dに電気的に接続され、かつ、信号系が制御装置20の出力系に電気的に接続されている。そして、制御装置20は、サーミスタ35A,35Bからの検知信号に基づいて、定着ニップ部Nにおける温度が予め定めた所定の温度(例えば定着温度)に維持するように、電源43を作動制御して発熱層40dへの通電状態を制御する構成とされている。本実施の形態では、加圧ローラ31には、加圧ローラ31を加熱する加熱手段は設けられておらず、従って、定着装置15は、加圧ローラ31の表面温度を検知する温度検知手段を備えていなくてもよいが、この例では、加圧ローラ31の表面温度を検知する温度センサ(この例ではサーミスタ35C)を予備的に備えている。具体的には、加圧ローラ31の回転軸線方向における中央部にサーミスタ35Cが加圧ローラ31に非接触で設けられている。制御装置20は、サーミスタ35A,35Bによる検知結果により検出した定着ベルト32の表面温度だけでなく、サーミスタ35Cによる検知結果により検出した加圧ローラ31の表面温度(例えば加圧ローラ31の表面温度が所定の温度に達しているか否か)を考慮して定着ニップ部Nの温度を制御することができ、従って、定着ニップ部Nの温度をより正確に制御することができる。なお、この例で用いる温度センサは、何れも非接触型のものとされているが、接触型のものであってもよい。
The
定着ローラ30及び加圧ローラ31は、定着ベルト32を介して所定の荷重(例えば392N)で互いに圧接されて、定着ベルト32と加圧ローラ31と間に、定着ベルト32と加圧ローラ31とが互いに接触する圧接部において定着ニップ部Nを形成している。なお、この例では、ニップ幅(周方向Vにおける定着ニップ部Nの幅)を7.5mmとしている。但し、ニップ幅は、この数値に限定されるものではない。
The fixing
定着ローラ30は、定着ベルト32を介して、加圧ローラ31と圧接することで定着ニップ部Nを形成すると共に、所定方向Rに回転駆動されることにより外周面30cと定着ベルト32の内周面32aとの摩擦抵抗によって定着ベルト32を周方向Vの一方側の方向V1に移動させる。
The fixing
定着ローラ30としては、例えば、内側から順に芯金30a、弾性層30bが形成された2層構造のものを用いることができる。芯金30aには、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等の材料を用いることができる。また、弾性層30bには、例えば、耐熱性を有し、かつ、弾性変形可能なシリコンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料を好適に用いることができる。なお、この例では、定着ローラ30は、直径が30mmのものとされており、芯金30aが直径15mmの中空あるいは中実のステンレス鋼からなり、弾性層30bが厚さ7.5mmのシリコンスポンジゴムからなっている。但し、定着ローラ30の構成、その材質、定着ローラ30を構成する構成部材の寸法は、それらに限定されるものではない。
As the fixing
加圧ローラ31としては、例えば、内側から順に芯金31a、弾性層31b、離型層31cが形成された3層構造のものを用いることができる。芯金31aには、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等の材料を用いることができる。また、弾性層31bには、例えば、耐熱性を有し、かつ、弾性変形可能なシリコンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料を好適に用いることができる。また、離型層31cには、例えば、PFA(テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂を好適に用いることができる。なお、この例では、加圧ローラ31は、直径が約30mmのものとされており、芯金31aが直径28mmで肉厚1mmの鉄合金(機械構造用炭素鋼鋼管:STKM)からなり、弾性層31bが厚さ1mmのシリコンソリッドゴムからなり、離型層31cが厚さ30μmのPFAチューブからなっている。但し、加圧ローラ31の構成、その材質、加圧ローラ31を構成する構成部材の寸法は、それらに限定されるものではない。
As the
定着ベルト32は、加熱ユニット33における加熱部材40と、定着ローラ30との間に予め定めた所定の圧力でテンション(張り)が付与されるように掛け渡されている。定着ベルト32は、加熱ユニット33における加熱部材40にて発生する熱によって所定の温度に加熱され、定着ニップ部Nを通過する未定着のトナー画像Tが形成された記録材Pを加熱するためのものである。
The fixing
定着ベルト32は、定着ローラ30の回転時には、定着ローラ30に従動して加熱部材40における加熱部40a1に摺接しつつ周方向Vの一方側の方向V1に移動するようになっている。
When the fixing
定着ベルト32としては、例えば、図示を省略したが、中空円筒状の基材の表面に弾性層を形成し、その表面に離型層を形成した3層構成のものを用いることができる。中空円筒状の基材としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド及びアラミド樹脂等の耐熱樹脂或いはステンレスやニッケル等の圧延や電鋳によって製作された金属材料からなるものを用いることができる。弾性層としては、例えば、耐熱性及び弾性に優れたエラストマー材料(例えばシリコンゴム)を用いることができ、離型層としては、例えば、耐熱性及び離型性に優れた樹脂材料(例えばPFAやPTFE等のフッ素樹脂)を用いることができる。弾性層及び離型層は、定着ベルト32の外周側に形成される。定着ベルト32において、基材にポリイミド等の耐熱樹脂を用いる場合、フッ素樹脂を内添してもよい。このように、耐熱樹脂の基材に、フッ素樹脂を内添することで、加熱部材40における加熱部40a1との摩擦抵抗をさらに低減させることができ、それだけ加熱部40a1との摺動負荷を低減させることができる。なお、この例では、定着ベルト32は、円形状にした場合に直径37mmのものとされており、基材が厚さ50μmのポリイミドからなり、弾性層が厚さ150μmのシリコンゴムからなり、離型層が厚さ20μmのPFAチューブからなっている。但し、定着ベルト32の構成、その材質、定着ベルト32を構成する構成部材の寸法は、それらに限定されるものではない。例えば、離型層は、PFAチューブだけでなく、PFAやPTFEなどをコーティングしたものであってもよい。
As the fixing
ここで、加熱ユニット33は、図2に示すように、記録材Pの搬送方向Wに関して、定着ニップ部Nの入口側に近くなるように配設されている。換言すれば、加熱ユニット33は、記録材Pの搬送方向Wにおいて定着ニップ部Nよりも上流側(定着ニップ部Nの入口側)に傾くように配設されている。詳しくは、加熱ユニット33は、定着ローラ30と加圧ローラ31とを通る第1仮想直線αに対して、定着ローラ30と加熱部材40とを通る第2仮想直線βが記録材Pの搬送方向Wにおいて定着ニップ部Nよりも上流側(定着ニップ部Nの入口側)に予め定めた所定の傾斜角度θで傾斜するように配設されている。具体的には、第1仮想直線αは、定着ローラ30の回転中心と加圧ローラ31の回転中心とを結んだ方向(この例では鉛直方向)に沿った仮想直線とされ、第2仮想直線βは、定着ローラ30の回転中心と加熱部材40における加熱部40a1の周方向Vにおける中央部とを結んだ方向に沿った仮想直線とされている。このように、加熱ユニット33を、記録材Pの搬送方向Wに関して、定着ニップ部Nの入口側に近くなるように配設する理由について以下に説明する。
Here, as shown in FIG. 2, the
すなわち、加熱ユニット33を、定着ローラ30の回転中心を間にして定着ニップ部Nとは反対側、又は、記録材Pの搬送方向Wに関して、定着ニップ部Nの出口側に近くなるように配設した場合、換言すれば、加熱ユニット33を記録材Pの搬送方向Wにおいて定着ニップ部Nよりも下流側(定着ニップ部Nの出口側)に傾くように配設した場合、定着ニップ部Nを出た後の定着ローラ30に対する定着ベルト32の捲き掛け角度が小さくなるため、定着ローラ30により従動される定着ベルト32が定着ニップ部Nを出た直後に定着ローラ30から浮きやすくなる。このように、定着ベルト32が定着ローラ30から浮いてしまうと、搬送方向Wに搬送される記録材Pに対する定着ベルト32の角度が小さくなり、記録材Pの剥離性を阻害してしまう恐れがある。このことから、加熱ユニット33は、記録材Pの搬送方向Wに関して、定着ニップ部Nの入口側に近くなるように、換言すれば、記録材Pの搬送方向Wにおいて定着ニップ部Nよりも上流側(定着ニップ部Nの入口側)に傾くように配設することが好ましい。なお、この例では、加熱ユニット33が傾斜する傾斜角度θは、それには限定されないが、60°とされている。
In other words, the
次に、第1実施形態に係る定着装置15における加熱ユニット33の構成について図3から図11を参照しながら以下に説明する。
Next, the configuration of the
図3は、第1実施形態に係る定着装置15における加熱ユニット33の概略構成を加熱ユニット33に電気的に接続される電源43と共に示す断面図である。図4は、第1実施形態に係る定着装置15における加熱ユニット33を構成する加熱部材40を示す概略構成図である。図4(a)は、加熱部材40を正面側から視た正面図であり、図4(b)は、加熱部材40を内側から視た側面図である。また、図5から図7は、第1実施形態に係る定着装置15における加熱ユニット33を構成する固定部材41を示す概略構成図である。図5は、固定部材41を加熱部材40側から視た側面図であり、図6は、固定部材41を加熱部材40側とは反対側から視た側面図であり、図7は、図5に示すA−A線に沿った断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the
加熱ユニット33を構成する加熱部材40及び固定部材41(図3参照)は、周方向Vに直交する定着ベルト32の面に沿った方向である長手方向D(定着ローラ30の回転軸線方向)に延びている。また、発熱層40dは、加熱部40a1の加熱領域に全面的又は略全面的に形成されている。この例では、発熱層40dは、加熱部40a1の内周面のうち、周方向Vの両端部における予め定めた所定領域(具体的には後述する給電層40c1,40c2を設ける領域)を除く加熱領域に全面的に形成されている。ここで、加熱領域とは、記録材Pを最大限加熱するための領域に対応する領域である。
The
加熱ユニット33は、加熱部材40における発熱層40dに給電する一対の給電電極42a,42bをさらに有している。一対の給電電極42a,42bは、発熱層40dを周方向Vに通電するよう構成されている。
The
一対の給電電極42a,42bは、固定部材41に対して固定部材41の加熱部材40を橋渡しする方向(具体的には固定部材41の短手方向C)における両端部又は該両端部の近傍(両端部から予め定めた所定距離だけ内側)に設けられている。
The pair of
また、発熱層40dを周方向Vに通電する一対の給電電極42a,42bのうち、少なくとも何れか一方(この例では片方)の給電電極(この例では一方の給電電極42a(1)〜42a(n))(図6参照)が固定部材41の長手方向D(記録材Pの搬送方向Wに直交する記録材Pの面に沿った方向)に関して、電気的に互いに独立して複数設けられている。ここで、nは2以上の整数である。この例では、nは8とされている。
In addition, at least one (one in this example) of the pair of
発熱層40dを周方向Vに通電する一対の給電電極42a,42bのうち何れか一方の給電電極(この例では42a)のみが固定部材41の長手方向Dに関して、電気的に互いに独立して複数設けられている場合、次の態様を例示できる。
Only one of the pair of
すなわち、何れか他方の給電電極(この例では42b)が電気的には一体であって該他方の給電電極(この例では42b)の先端部、具体的には、給電層(この例では40c2)に接触する部分、或いは、給電層が設けられていない場合には該他方の給電電極(この例では42b)の発熱層40dに接触する部分が該一方の給電電極(この例では42a)に対応して長手方向Dに複数に分割されている態様である。こうすることで、発熱層40dにおいて周方向Vに電流を流しやすくすることができ、発熱層40dにおける個々の発熱領域を明確にすることができる。この場合、該他方の給電電極(例えば42b)に対応する給電層(例えば40c2)が該他方の隣り合う給電電極の境目部分で電気的に分断されている、或いは、給電層が設けられてない場合には発熱層40dの周方向Vにおける両端部のうち、該他方の給電電極(例えば42b)に対応する端部の該他方の隣り合う給電電極の境目部分にスリットが設けられていることが好ましい。こうすることで、発熱層40dにおける個々の発熱領域をより明確にすることができる。
That is, any one of the other feeding electrodes (42b in this example) is electrically integrated, and the tip of the other feeding electrode (42b in this example), specifically, the feeding layer (40c2 in this example) ), Or when the power supply layer is not provided, the portion of the other power supply electrode (42b in this example) that contacts the
また、発熱層40dを周方向Vに通電する一対の給電電極42a,42bのうち何れか一方の給電電極(この例では42a)のみが固定部材41の長手方向Dに関して、電気的に互いに独立して複数設けられている場合、次の態様にしてもよい。
In addition, only one of the pair of
すなわち、何れか他方の給電電極(例えば42b)に対応する給電層(例えば40c2)が該一方の隣り合う給電電極の境目部分で電気的に分断されている、或いは、給電層が設けられてない場合には発熱層40dの周方向Vにおける両端部のうち、該他方の給電電極(例えば42b)に対応する端部の該一方の隣り合う給電電極の境目部分にスリットが設けられている態様である。こうすることで、発熱層40dにおいて周方向Vに電流を流しやすくすることができ、発熱層40dにおける個々の発熱領域を明確にすることができる。この場合、該他方の給電電極(例えば42b)が電気的には一体であって該他方の給電電極(例えば42b)の先端部、具体的には、給電層(例えば40c2)に接触する部分、或いは、給電層が設けられていない場合には該他方の給電電極(例えば42b)の発熱層40dに接触する部分が長手方向Dに延びて(連続的に形成されて)いてもよいし、該他方の給電電極(例えば42b)が電気的には一体であって該他方の給電電極(例えば42b)の先端部、具体的には、給電層(例えば40c2)に接触する部分、或いは、給電層が設けられていない場合には該他方の給電電極(例えば42b)の発熱層40dに接触する部分が該一方の給電電極(例えば42a)に対応して長手方向Dに複数に分割されていてもよい。
That is, a power supply layer (for example, 40c2) corresponding to one of the other power supply electrodes (for example, 42b) is electrically separated at the boundary portion of the one adjacent power supply electrode, or no power supply layer is provided. In such a case, a slit is provided at the boundary between the one adjacent power supply electrode at the end corresponding to the other power supply electrode (for example, 42b) among the both ends in the circumferential direction V of the heat generating layer 40d. is there. By doing so, it is possible to easily flow current in the circumferential direction V in the
また、電気的に独立して複数設けられている側の給電電極(この例では42a)に対応する給電層(この例では40c1)が該隣り合う給電電極の境目部分で電気的に分断されている、或いは、給電層が設けられていない場合には発熱層40dの周方向Vにおける両端部のうち、電気的に独立して複数設けられている側の給電電極(この例では42a)に対応する端部の該隣り合う給電電極の境目部分にスリットが設けられている態様を例示できる。こうすることで、発熱層40dにおいて周方向Vに電流をさらに流しやすくすることができ、発熱層40dにおける個々の発熱領域をより一層明確にすることができる。
Further, the power supply layer (40c1 in this example) corresponding to the plurality of electrically independent power supply electrodes (42a in this example) is electrically divided at the boundary between the adjacent power supply electrodes. Or in the case where no power supply layer is provided, corresponding to the power supply electrodes (42a in this example) on the side where a plurality of the heat generation layers 40d in the circumferential direction V are provided electrically independently. A mode in which a slit is provided at a boundary portion of the adjacent feeding electrode at the end portion to be performed can be exemplified. By doing so, it is possible to further facilitate the flow of current in the circumferential direction V in the
具体的には、加熱ユニット33は、加熱部材40における加熱部40a1が定着ベルト32と接して、定着ベルト32を加熱するものである。加熱ユニット33は、図3に示すように、加熱部材40、固定部材41及び一対の給電電極42a,42bを備え、加熱部材40における発熱層40dに所定の電力を供給する電源43が一対の給電電極42a,42bに電気的に接続されている。
Specifically, the
加熱部材40は、図3及び図4に示すように、加熱部40a1と、第1絶縁層40b1と、一対の給電層40c1,40c2と、発熱層40dと、第2絶縁層40b2とを含む多層構成を有している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
この例では、第1絶縁層40b1は、加熱部40a1の内周面の加熱領域に全面的に一体形成されている。一対の給電層40c1,40c2は、第1絶縁層40b1上において周方向Vでは周方向Vにおける両端部から予め定めた所定距離(一対の給電層40c1,40c2を設ける距離)だけ内側に、かつ、長手方向Dでは全域に亘ってそれぞれ一体形成されている。発熱層40dは、第1絶縁層40b1上において周方向Vでは一対の給電層40c1,40c2の間に一対の給電層40c1,40c2とそれぞれ電気的に接触するように、かつ、長手方向Dでは全域に亘って一体形成されている。第2絶縁層40b2は、発熱層40d上に全域に亘って一体形成されている。なお、一対の給電層40c1,40c2に代えて、発熱層40dが第1絶縁層40b1上に全域に亘って一体形成されていてもよい。
In this example, the first insulating layer 40b1 is integrally formed over the entire heating area on the inner peripheral surface of the heating unit 40a1. The pair of power feeding layers 40c1 and 40c2 are arranged on the first insulating layer 40b1 inward in the circumferential direction V by a predetermined distance (distance at which the pair of power feeding layers 40c1 and 40c2 are provided) from both ends in the circumferential direction V, and In the longitudinal direction D, they are integrally formed over the entire area. The
保持部材40aは、加熱部40a1と、加熱部40a1の周方向Vにおける両端から定着ローラ30側に延設された一対のスカート部40a2,40a3(板状部)(図3及び図4(a)参照)とを有している。保持部材40aは、加熱部40a1及び一対のスカート部40a2,40a3が一体形成された構成とされている。固定部材41は、加熱部材40の周方向Vの両側における一対のスカート部40a2,40a3を橋渡しして固定する。
The holding
この例では、加熱部材40は、正面側(長手方向D)から視て第2仮想直線β(図2参照)を基準にした線対称な形状とされている。一対のスカート部40a2,40a3は、第2仮想直線βに沿った法線方向Eに沿って互いに平行又は略平行とされている。すなわち、加熱部材40は、加熱部40a1と一対のスカート部40a2,40a3とでかまぼこ形状(アーチ形状)(図3及び図4(a)参照)とされている。
In this example, the
なお、この例では、加熱部材40のサイズは(図4参照)、長さL1(長手方向Dのサイズ)=320mm、幅W1(短手方向Cのサイズ)=23mm、高さH1(法線方向Eのサイズ)=13mmとされている。保持部材40aの材質としては、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅、チタンなど任意の金属材料を使用可能である。この例では、保持部材40aの材質として、熱伝導性及び耐蝕性の点から、厚さ0.3mmのアルミニウムを用いている。なお、保持部材40aの表面(少なくとも加熱部40a1の定着ベルト32との接触面)には、定着ベルト32との摺擦による定着ベルト32の摩耗を抑制するために、PFAやPTFE等のフッ素樹脂をコーティングしてもよい。
In this example, the
保持部材40aにおける加熱部40a1の定着ベルト32との接触面とは反対の面(裏面)には、まず、第1絶縁層40b1が一体的に積層されている。第1絶縁層40b1は、導電性の保持部材40aに発熱層40dが電気的にリークしないように絶縁するために設けられている。この例では、第1絶縁層40b1は、厚さ30μmのポリイミドからなっている。但し、それに限定されるものではなく、第1絶縁層40b1は、任意の絶縁材料を用いることができる。
First, a first insulating layer 40b1 is integrally laminated on a surface (back surface) opposite to the contact surface of the heating unit 40a1 with the fixing
次に、第1絶縁層40b1上には、発熱層40dの周方向Vにおける両端面から予め定めた所定距離(一対の給電層40c1,40c2を設ける距離)だけ内側に発熱層40dが一体的に積層されている。発熱層40dとしては、耐熱性を有し、かつ、ジュール熱で発熱させるための所定の電気抵抗値を有する電気抵抗材料であれば、任意の材料を用いることができ、例えば、銀パラジウムやポリイミド等の耐熱性樹脂に導電性フィラーを混入したものなどの電気抵抗材料を用いることができる。この例では、発熱層40dは、厚さ50μmの導電性ポリイミドからなっている。
Next, the
また、第1絶縁層40b1上の発熱層40dの周方向Vにおける両外側には、一対の給電層40c1,40c2がそれぞれ一体的に積層されている。一対の給電層40c1,40c2は、周方向Vにおける発熱層40d側の端面が発熱層40dの周方向Vにおける両端面にそれぞれ電気的に接触している。一対の給電層40c1,40c2の電気抵抗は、ジュール発熱しないように発熱層40dに比べて非常に低く設定されている。そのため、一対の給電層40c1,40c2の材質としては、導電材を含んだペースト状組成物を好適に用いることができる。この例では、一対の給電層40c1,40c2は、厚さ50μmの銀ペーストからなっている。
A pair of power feeding layers 40c1 and 40c2 are integrally laminated on both outer sides in the circumferential direction V of the
ところで、本実施の形態では、一対の給電電極42a,42bのうち、少なくとも何れか一方(この例では片方)の給電電極(この例では一方の給電電極42a(1)〜42a(n))が固定部材41の長手方向Dに関して、電気的に独立して複数設けられているが、このように、給電電極が電気的に独立して複数設けられていても、加熱部材40において、電気的に互いに独立して複数設けられた給電電極の通電方向がそれぞれ周方向Vに向かうように構成されていないと、発熱層40dにおいて電流が長手方向Dに回り込んで発熱層40dの全体に流れてしまいやすい。
By the way, in this embodiment, at least one (one in this example) of the pair of
そこで、加熱部材40には、電気的に互いに独立して複数設けられた給電電極(この例ではn個に電気的に独立した一方の給電電極42a(1)〜42a(n))の通電方向をそれぞれ周方向Vに向ける通電案内部が設けられている。
Therefore, the
例えば、電気的に独立して複数設けられている側の給電電極(この例ではn個に電気的に独立した一方の給電電極42a(1)〜42a(n))に対応する給電層が該一方の隣り合う給電電極42a,42aの境目部分で電気的に分断されている、或いは、一対の給電層40c1,40c2が設けられていない場合には発熱層40dの周方向Vにおける両端部のうち、電気的に独立して複数設けられている側の給電電極(この例ではn個に電気的に独立した一方の給電電極42a(1)〜42a(n))に対応する端部の該一方の隣り合う給電電極42a,42aの境目部分にスリットが設けられていることで、発熱層40dにおいて周方向Vに電流をさらに流しやすくすることができ、長手方向Dにおいて電気的に独立して複数設けられた給電電極毎の個別の発熱を確実に行うことができる。
For example, a power supply layer corresponding to a plurality of electrically independent power supply electrodes (in this example, one of the
この例では、一方の給電層40c1(図4中の上側参照)は、通電案内部として、電気的に独立して長手方向Dに設けられた一方の給電電極42a〜42aにおける隣り合う一方の給電電極42a,42aの間に相当する箇所に電気的に絶縁するための予め定めた所定の距離の間隔S(具体的には空間S1)が設けられて電気的に分断されている。
In this example, one of the power supply layers 40c1 (see the upper side in FIG. 4) is electrically adjacent to one of the
次に、発熱層40d上には、第2絶縁層40b2が一体的に積層されている。第2絶縁層40b2は、異物等の不要物が加熱ユニット33内に侵入して発熱層40dに接触することにより、発熱層40dが電気的にリークしたり、或いは、発熱層40dが大気に常時晒されたりすることで発熱層40dが劣化することを効果的に防ぐ目的で設けられている。なお、この例では、第2絶縁層40b2は、厚さ30μmのポリイミドからなっている。但し、それに限定されるのもではなく、第2絶縁層40b2は、第1絶縁層40b1と同様、任意の絶縁材料を用いることができる。
Next, the second insulating layer 40b2 is integrally laminated on the
固定部材41は、加熱部材40の周方向Vにおける両側(この例では、一対のスカート部40a2,40a3)を橋渡しして固定することに加えて、加熱部材40を定着ベルト32の内周面32aに押し当て、かつ、発熱層40dに通電を行う一対の給電電極42a,42bを支持する構成とされている。
The fixing
前述したように、加熱部材40を構成する保持部材40aは、厚さ0.3mmのアルミニウム材からなり、加熱部材40だけでは加熱ユニット33の機械的強度が低く、加熱部材40を定着ベルト32の内周面32aに十分な荷重(面圧)で押し当てることができないが、本実施の形態のように、固定部材41で加熱部材40を固定して加熱ユニット33を構成することで、加熱ユニット33の機械的強度を向上させることができ、加熱部材40を十分な荷重(圧力)で定着ベルト32の内周面32aに押し当てることが可能となる。
As described above, the holding
なお、本実施の形態では、定着ベルト32に対する加熱ユニット33における加熱部材40の押し当て荷重は39.2Nとされている。固定部材41には、例えば、ベークライト等の熱硬化性樹脂、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂や液晶ポリマー等の耐熱性樹脂、或いは、セラミック等の耐熱性材料を好適に用いることができる。これらの材料は、耐熱性に加えて絶縁性に優れるだけでなく、金属に比べて断熱性が高い(熱伝導率が低い)ため、加熱部材40で発熱した熱が固定部材41に逃げにくく、定着装置15の熱効率を向上させることができる。
In this embodiment, the pressing load of the
固定部材41は、図5から図7に示すように、長手方向Dに長尺な長尺部材(この例では略6面体形状のブロック体)からなっている。固定部材41は、短手方向Cの両端部又は該両端部の近傍(この例では両端部)に一対の給電電極42a,42bが取り付けられている。なお、この例では、固定部材41のサイズは(図6及び図7参照)、長さL2(長手方向Dのサイズ)=320mm、幅W2(短手方向Cのサイズ)=22mm、高さH2(法線方向Eのサイズ)=4.2mmとされ、固定部材41の材質として、液晶ポリマーを用いている。
As shown in FIGS. 5 to 7, the fixing
また、固定部材41の加熱部材40側の面(以下、上面41aという。)及び加熱部材40側とは反対側の面(以下、下面41bという。)の何れか一方(この例では下面41b)には、一対の給電パターン44,45(図6参照)が形成されている。
Further, either the surface of the fixing
固定部材41の下面41bに形成された一対の給電パターン44,45(図6参照)は、電源43(図3参照)側と一対の給電電極42a,42bとをそれぞれ電気的に接続するものであり、電源43側に電気的に接続されるターミナル部44a,45a、及び、ターミナル部44a,45aと一対の給電電極42a,42bとの間を電気的に接続するライン部44b,45bとからなっている。
A pair of
ターミナル部44a,45aは、固定部材41の長手方向Dにおける両端部に設けられており、電源43からのケーブル配線の接続を容易にするという観点から、幅がライン部44b,45bの幅よりも広くなっている。一対の給電パターン44,45は、導電性を有する材料を任意の形成方法により形成することが可能であるが、この例では、固定部材41の下面41b全面に銅板を貼り付けた後、エッチング処理を施すことにより所定のパターンに形成したものとされている。
The
一対の給電パターン44,45のうちの一方の給電パターン44は、固定部材41の下面41bにおいて、電気的に独立して長手方向Dの中央部よりも一方側(図6中の右側)に設けられた一方の給電電極42a〜42aに対し1本ずつ長手方向Dの一方側の端部から長手方向Dに沿って形成されて該一方側の一方の給電電極42a〜42aに電気的に接続され、かつ、電気的に独立して長手方向Dの中央部よりも他方側(図6中の左側)に設けられた一方の給電電極42a〜42aに対し1本ずつ長手方向Dの他方側の端部から長手方向Dに沿って形成されて該他方側の一方の給電電極42a〜42aに電気的に接続されている。
One
一対の給電パターン44,45のうちの他方の給電パターン45は、固定部材41の下面41bにおいて、電気的には一体となっている他方の給電電極42bの長手方向Dにおける両端部のうち少なくとも一方の端部(この例では両端部)に対し長手方向Dにおける近い方の端部から(この例では両端部から1本ずつそれぞれ)電気的に接続されている。
The other
一対の給電電極42a,42bは、一対の給電パターン44,45と加熱部材40における一対の給電層40c1,40c2とをそれぞれ電気的に接続するものであり、ステンレスや銅などの金属からなっている。
The pair of
一対の給電電極42a,42bは、何れも弾力性(ばね性)を有する金属板とされている。このように、一対の給電電極42a,42bは、何れも弾力性(ばね性)を有する金属板とされていることで、金属板の弾力性(ばね性)により所定の圧力で一対の給電層40c1,40c2に確実に当接させることができる。また、一対の給電電極42a,42bは、何れも加熱部材40における一対の給電層40c1,40c2と接触する側が固定部材41の上面41aより突き出しており、自由端部42a1,42b1(図7参照)が短手方向Cの内側にL字形又は略L字形に屈曲し、かつ、短手方向Cの内側に向けて傾斜するように形成されている。このように、一対の給電電極42a,42bは、何れも自由端部42a1,42b1が短手方向Cの内側にL字形又は略L字形に屈曲し、かつ、短手方向Cの内側に向けて傾斜するように形成されていることで、一対の給電層40c1,40c2に安定的に当接させることができる。
Each of the pair of
また、一対の給電電極42a,42bは、固定部材41の上面41a側(具体的は固定部材41の下面41bよりも加熱部材40側)において長手方向Dに複数に分割されている(図5参照)。この例では、一方の給電電極42aにおいて電気的に独立した個々の給電電極42a(1)〜42a(n)が複数に分割(具体的には2分割)されて、一方の給電電極42a全体でnの複数倍に分割(具体的にはn=8の2倍の16分割)され、かつ、他方の給電電極42bが一方の給電電極42aの分割数と同じ数に分割(具体的には16分割)されている。
Further, the pair of
換言すれば、図6に示すように、一対の給電電極42a,42bのうちの少なくとも一方(この例では一方の給電電極42a)は、固定部材41の上面41a側で分割された個々の給電電極の隣り合う複数個(この例では2個)同士が固定部材41の下面41b側では一体となっている。この例では、一対の給電電極42a,42bのうちの他方の給電電極42bは、固定部材41の上面41a側で分割された給電電極が固定部材41の下面41b側では全て一体となっている。従って、一方の給電電極42aは、電気的にn個(具体的には8個)に独立して設けられて電気的に独立した個々の給電電極42a(1)〜42a(n)の自由端部42a1がそれぞれ複数に分割(具体的には2分割)されており、他方の給電電極42bは、電気的は一体となって設けられて自由端部42b1がnの複数倍に分割(具体的には16分割)されている。
In other words, as shown in FIG. 6, at least one of the pair of
このように、一対の給電電極42a,42bが固定部材41の上面41a側(具体的は固定部材41の下面41bよりも加熱部材40側)において長手方向Dに複数に分割されていることで、分割されていない一体形状の場合に比べて、より安定的に一対の給電層40c1,40c2に当接させることが可能となる。なお、本実施の形態では、給電層(この例では一方の給電層40c1)(図4中の上側参照)は、複数に分割(具体的には2分割)された給電電極42aの間に相当する箇所に所定の距離の間隔S(具体的には空間S2)が設けられて電気的に分断されている。
In this way, the pair of
一対の給電電極42a,42bの一対の給電パターン44,45と電気的に接触する側は、図7に示すように、それぞれ、短手方向Cの内側にL字形に屈曲し、屈曲したL字形の部分の固定部材41と対向する面42a2,42b2が固定部材41の下面41bに密着するように固定部材41に固定されている。
As shown in FIG. 7, the sides of the pair of
固定部材41(図5及び図6参照)は、厚み方向(法線方向E)から視て短手方向Cの両端部において長手方向Dに並設された複数の凹凸部を有する櫛形の形状とされおり、凹部に一対の給電電極42a,42bがそれぞれはめ込まれている。固定部材41と一対の給電電極42a,42bとは、ビス等の固定部材や耐熱性の接着剤によって固定することができる。
The fixing member 41 (see FIGS. 5 and 6) has a comb-like shape having a plurality of concave and convex portions juxtaposed in the longitudinal direction D at both ends in the lateral direction C when viewed from the thickness direction (normal direction E). A pair of
このように、一対の給電電極42a,42b及び一対の給電パターン44,45を構成することで、発熱層40dにおいて長手方向Dに独立して通電するn個(この例では8個)の領域を発熱させることが可能となる。
In this way, by configuring the pair of
図8は、第1実施形態に係る定着装置15における加熱部材40の発熱領域を概略的に示す模式図である。なお、図8に示す例では、発熱層40dの一方の給電電極42a(1)〜42a(n)に対応する領域を全て通電した状態を示している。
FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing a heat generation area of the
図8に示すように、第1実施形態に係る定着装置15は、他方の給電電極42b側が電気的に一体であるため、加熱部40a1の発熱領域は、正確には、電気的に独立して設けられた一方の給電電極42a(1)〜42a(n)に電気的に接続されて所定の間隔S(具体的には空間S1)をおいて電気的に分断された一方の給電層40c1〜40c1側から他方の給電電極42bに電気的に接続される一体の他方の給電層40c2側に向けて外側に若干広がった台形状となるが、実使用上は特に問題なく、発熱のエリア制御を確実に行うことができ、むしろ他方の給電電極42b側を電気的に一体に構成することで、他方の給電パターン45(図6参照)の形状を簡略化させた状態で発熱領域の数を増やすことが可能となる。
As shown in FIG. 8, since the fixing
なお、温度検知センサは、加熱部40a1の長手方向Dにおける複数の発熱領域のうちの少なくとも1つの発熱領域(記録材Pのサイズや縦搬送及び横搬送等の記録材Pを搬送する向きに関わらず記録材Pを加熱することができる発熱領域)、例えば、中央基準で記録材Pを搬送する場合には少なくとも中央部の発熱領域に対応する定着ベルト32の表面温度を検知するように構成することができる。例えば、加熱部40a1の長手方向Dにおける複数の発熱領域にそれぞれ対応して複数の温度検知センサを設けることができる。こうすることで、複数の発熱領域毎に温度制御することができる。
The temperature detection sensor is at least one of the plurality of heat generation regions in the longitudinal direction D of the heating unit 40a1 (regardless of the size of the recording material P and the direction in which the recording material P is conveyed such as vertical conveyance and horizontal conveyance). For example, when the recording material P is transported on the basis of the center, it is configured to detect the surface temperature of the fixing
次に、第1実施形態に係る定着装置15における加熱部材40を製造する加熱部材40の作製方法について図9を参照しながら以下に説明する。なお、加熱部材40の製造方法は、後述する第2実施形態及び第3実施形態に係る定着装置15における加熱部材40についても同様にして説明することができる。
Next, a manufacturing method of the
図9は、定着装置15における加熱部材40の製造方法を説明するための説明図である。図9(a)は、第1工程を示す図であり、図9(b)は、第2工程を示す図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing the
加熱部材40の作製方法は、発熱層40dを積層形成して平板状の加熱部材40を作製する第1工程(図9(a)参照)と、第1工程にて発熱層40dを積層形成した平板状の加熱部材40を予め定めた所定の曲げ加工(例えばプレス加工)によりかまぼこ形状の加熱部材40に加工する第2工程(図9(b)参照)とを含んでいる。
The
具体的には、第1工程では、まず、図9(a)に示すように、平板状の保持部材40a(具体的には金属製のプレート)に対して、第1絶縁層40b1、発熱層40d、一対の給電層40c1,40c2及び第2絶縁層40b2を順次、スクリーン印刷などの形成方法で形成していく。なお、発熱層40d及び一対の給電層40c1,40c2の形成順序は問わず、発熱層40d及び一対の給電層40c1,40c2の何れを先に形成してもよい。
Specifically, in the first step, first, as shown in FIG. 9A, the first insulating layer 40b1 and the heat generating layer are formed on the
次に、第1工程で第1絶縁層40b1、発熱層40d、一対の給電層40c1,40c2及び第2絶縁層40b2の全ての層を形成した後、第2工程では、図9(b)に示すように、第1絶縁層40b1、発熱層40d、一対の給電層40c1,40c2及び第2絶縁層40b2を積層形成した平板状の保持部材40aを予め定めた所定の曲げ加工(この例では金型F1,F2を用いたプレス加工)により、かまぼこ形状(正面側から視てアーチ形状)に加工する。
Next, after forming all of the first insulating layer 40b1, the
なお、曲げ加工の際に各層に応力が加わるため、各層の材質としては、柔軟性を有する材料を用いることがより好ましい。従って、この例では、第1絶縁層40b1及び第2絶縁層40b2にはポリイミドからなる樹脂材料を用い、発熱層40dには導電性ポリイミドからなる材料を用いている。また、一対の給電層40c1,40c2は銀ペーストを用いているが、一対の給電層40c1,40c2は、周方向Vにおける幅が狭いため、曲げ加工により応力の影響が小さい。
Since stress is applied to each layer during bending, it is more preferable to use a material having flexibility as the material of each layer. Therefore, in this example, a resin material made of polyimide is used for the first insulating layer 40b1 and the second insulating layer 40b2, and a material made of conductive polyimide is used for the
(第1実施形態について)
以上説明したように、第1実施形態に係る定着装置15によれば、定着ベルト32を加熱するための加熱構成部(この例では加熱ユニット33)は、定着ベルト32側に凸に湾曲した湾曲形状の加熱部40a1を有する加熱部材40と、加熱部材40の周方向Vにおける両側を橋渡しして固定する固定部材41とを含んでいるので、加熱部材40の周方向Vにおける両側を固定部材41により支えることができる。従って、たとえ加熱部材40の熱容量を小さくするために加熱部材40を薄くしたとしても、定着ベルト32を加熱するための加熱構成部(この例では加熱ユニット33)の強度を確保することができ、これにより、加熱部材40を定着ベルト32の内周面32aに強く押し当てることができ、ひいては、加熱ロスを低減させて加熱効率を向上させることが可能となる。
(About the first embodiment)
As described above, according to the fixing
ところで、加熱部材40は、この例では、かまぼこ形状とされているのであるが、このかまぼこ形状の加熱部材40を製造するにあたっては、発熱層40d(この例では発熱層40dを含む各層)の形成の前にかまぼこ形状に曲げ加工すると、その上に発熱層40d(この例では発熱層40dを含む各層)を形成するのが困難になる。
By the way, although the
この点、第1実施形態に係る加熱部材40の製造方法によれば、発熱層40d(この例では発熱層40dを含む各層)を積層形成して平板状の加熱部材40を作製する第1工程と、第1工程にて発熱層40d(この例では発熱層40dを含む各層)を積層形成した平板状の加熱部材40を所定の曲げ加工(この例ではプレス加工)によりかまぼこ形状の加熱部材40に加工する第2工程とを含むことで、具体的には、平板状の保持部材40aに発熱層40d(この例では発熱層40dを含む各層)を積層形成して平板状の加熱部材40を作製した後、平板状の加熱部材40を曲げ加工することで、多層構成の加熱部材40を容易にかまぼこ形状に加工することができる。
In this regard, according to the manufacturing method of the
また、第1実施形態では、固定部材41は、耐熱性樹脂又はセラミックからなっていることで、耐熱性に優れ、かつ、金属に比べて断熱性にも優れた固定部材にすることができ、これにより、加熱部材40で発熱した熱が固定部材41に逃げ難くすることができ、ひいては、加熱部材40の熱効率を向上させることができる。
Further, in the first embodiment, the fixing
また、第1実施形態では、加熱部材40及び固定部材41は、周方向Vに直交する定着ベルト32の面に沿った方向(具体的には定着ローラ30の回転軸線方向)に延びており、加熱部材40は、加熱部40a1の加熱領域に全面的又は略全面的に形成された発熱層40dを備えていることで、前記した特許文献3〜5に記載されているような従来の線状或いは帯状の発熱層に比べ、加熱部材40の表面の温度ムラを抑制でき、加熱部材40の長寿命化を実現させることが可能となる。
In the first embodiment, the
ところで、発熱層40dに給電する一対の給電電極42a,42bは、発熱層40dを長手方向Dに通電するように構成されてもよいが、この場合、発熱層40dの通電に要する長さが長い分、発熱層40dの抵抗ばらつきによる発熱ムラの影響を受けやすく、加熱部材40の長手方向Dで温度ムラが発生しやすい。
Incidentally, the pair of
そこで、発熱層40dの抵抗ばらつきによる発熱ムラの影響を受け難くでき、加熱部材40の長手方向Dで温度ムラを抑制することが望ましい。
Therefore, it is difficult to be affected by heat generation unevenness due to resistance variation of the
「実験例」
この点に関し、第1実施形態に係る定着装置15において、発熱層40dへの通電方向による温度均一性の違いについて実験したので、以下に説明する。
"Experimental example"
In this regard, in the fixing
図10及び図11は、第1実施形態に係る定着装置15において、発熱層40dへの通電方向による温度均一性の違いを説明するための説明図である。図10(a)は、発熱層40dを長手方向Dに通電する一対の給電電極42a,42bの通電構成を示す概略構成図であり、図10(b)は、一対の給電電極42a,42bにより発熱層40dを長手方向Dに通電したときの発熱層40dの長手方向Dにおける温度分布を示すグラフである。また、図11(a)は、発熱層40dを周方向Vに通電する一対の給電電極42a,42bの通電構成を示す概略構成図であり、図11(b)は、一対の給電電極42a,42bにより発熱層40dを周方向Vに通電したときの発熱層40dの長手方向Dにおける温度分布を示すグラフである。
10 and 11 are explanatory diagrams for explaining the difference in temperature uniformity depending on the energization direction to the
この実験例では、発熱層40dとして通電方向に関わらず同じ材質のものを使用し、一対の給電電極42a,42bを発熱層40dの長手方向Dにおける両端部に設けたもの(通電方向は発熱層40dの長手方向D)を第1実験例(図10参照)とし、一対の給電電極42a,42bを発熱層40dの周方向Vにおける両端部に設けたもの(通電方向は発熱層40dの周方向V)を第2実験例(図11参照)とした。
In this experimental example, the
なお、発熱層40dの電気抵抗は、第1実験例で17Ω、第2実験例で8Ωとし、一対の給電電極42a,42b間には、第1実験例で146Vの電圧、第2実験例では100Vの電圧を印加することで、何れも1,250Wの電力を電源43より供給し、常温から所定の温度(170度)までウォームアップさせた直後の定着装置15(定着ベルト32の定着ニップ部Nの入口側、記録材Pの搬送方向Wにおける上流側)の発熱層40dの長手方向Dの温度ばらつきをサーモトレーサで測定した。
The electric resistance of the
その結果、図10(b)に示すように、第1実験例では約8度の温度ばらつきが発生したのに対し、図11(b)に示すように、第2実施例では約3度の温度ばらつきに収まることがわかった。 As a result, as shown in FIG. 10B, a temperature variation of about 8 degrees occurred in the first experimental example, whereas in the second embodiment, about 3 degrees occurred as shown in FIG. It was found that it was within the temperature variation.
以上の結果から、発熱層40dの周方向Vに通電することで、発熱層40dの抵抗ばらつきによる発熱ムラの影響を抑制することができ、長手方向Dの温度均一性を向上させることができることがわかった。
From the above results, by supplying current in the circumferential direction V of the
このように、第1実施形態に係る定着装置15では、前記したように、発熱層40dに給電する一対の給電電極42a,42bは、発熱層40dを周方向Vに通電するように構成されていることで、発熱層40dの通電に要する長さが短い分、発熱層40dの抵抗ばらつきによる発熱ムラの影響を抑制することができ、これにより、加熱部材40の長手方向Dでの温度の均一性を向上させることが可能となる。
As described above, in the fixing
また、一対の給電電極42a,42bは、固定部材41に対して固定部材41の短手方向Cにおける両端部又は該両端部の近傍に設けられていることで、固定部材41の加熱部材40を固定する構成を、一対の給電電極42a,42bを支持する構成と兼用することができ、それだけ加熱構成部(この例では加熱ユニット33)の構成を簡素化することができる。
In addition, the pair of
また、固定部材41は、加熱部材40を定着ベルト32の内周面32aに押し当てる構成とされていることで、固定部材41の加熱部材40を固定する構成を、加熱部材40を定着ベルト32の内周面32aに押し当てる構成と兼用することができ、それだけ加熱構成部(この例では加熱ユニット33)の構成を簡素化することができる。
Further, the fixing
ところで、加熱部材40の長手方向Dにおける記録材Pが通過しない部分の温度は記録材Pが通過する部分に比べて上昇しやすい。このことは、同一サイズの記録材Pに対して連続して画像形成する場合に、特に顕著となる。また、従来の定着装置では、記録材P上で画像形成がされていないエリアに対しても加熱する構成となっており、不必要に電力を消費してしまう。
By the way, the temperature of the part where the recording material P does not pass in the longitudinal direction D of the
この点、第1実施形態では、発熱層40dを周方向Vに通電する一対の給電電極42a,42bのうち、少なくとも何れか一方(この例では一方の給電電極42a)が固定部材41の長手方向Dに関して、電気的に互いに独立して複数設けられていることで、固定部材41の長手方向Dに独立して通電する複数の発熱領域を設けることができ、これにより、各種サイズの記録材Pや画像形成パターンに対して必要なエリアのみ発熱することができ、加熱部材40の長手方向Dにおける記録材Pが通過しない部分の異常昇温を抑制することができ、従って、省エネルギー化を実現させることが可能となる。ここで、制御装置20は、加熱部材40の長手方向Dにおける記録材Pが通過しない部分を記録材Pのサイズ検知により、また、記録材Pにおける画像形成されていない部分を画像データにより予め認識しておくことができる。
In this regard, in the first embodiment, at least one of the pair of
また、第1実施形態では、加熱部材40には、電気的に互いに独立して複数設けられた給電電極(この例では一方の給電電極42a(1)〜42a(n))の通電方向をそれぞれ周方向Vに向ける通電案内部(具体的には、一対の給電層40c1,40c2のうち少なくとも一方の給電層、この例では一方の給電層40c1を長手方向Dに電気的に分断する空間S1)が設けられていることで、発熱層40dにおいて周方向Vに電流を流しやすくすることができ、長手方向Dにおいて電気的に独立して複数設けられた給電電極毎の個別の発熱を確実に行うことができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、加熱構成部(この例では加熱ユニット33)は、記録材Pの搬送方向Wに関して、定着ニップ部Nの入口側に近くなるように配設されていることで、定着ニップ部Nを出た後の搬送方向Wに搬送される記録材Pに対する定着ベルト32の角度を大きくすることができ、これにより、記録材Pの剥離性を阻害してしまうことを回避することができる。
In the first embodiment, the heating component (the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る定着装置15の構成について図12から図16を参照しながら以下に説明する。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of the fixing
図12は、第2実施形態に係る定着装置15における加熱ユニット33を構成する加熱部材40Aを示す概略構成図である。図12(a)は、加熱部材40Aを正面側から視た正面図であり、図12(b)は、加熱部材40Aを内側から視た側面図である。また、図13から図15は、第2実施形態に係る定着装置15における加熱ユニット33を構成する固定部材41Aを示す概略構成図である。図13は、固定部材41Aを加熱部材40A側から視た側面図であり、図14は、固定部材41Aを加熱部材40A側とは反対側から視た側面図であり、図15(a)は、図13に示すB−B線に沿った断面図であり、図15(b)は、図13に示すC−C線に沿った断面図である。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating a
なお、第2実施形態に係る定着装置15は、加熱部材40A、固定部材41A、一方の給電電極42aa,42ab及び一方の給電パターン44を除いて、第1実施形態に係る定着装置15と実質的に同じ構成であることから、同一構成の部材には同じ参照符号を付し、ここでは、第1実施形態とは異なる点を中心に説明する。
The fixing
発熱層40dを周方向Vに通電する一対の給電電極(42aa,42ab),42bのうち、少なくとも何れか一方(この例では片方)の給電電極(この例では一方の給電電極42aa(1)〜42aa(n1),42ab(1)〜42ab(n2))(図13及び図14参照)が固定部材41Aの長手方向D(記録材Pの搬送方向Wに直交する記録材Pの面に沿った方向)に関して、電気的に互いに独立して複数設けられている。ここで、n1,n2は何れも1以上の整数であり、nはn1及びn2の和とされている。この例では、n1,n2は何れも8とされており、n=n1+n2は16とされている。
At least one of the pair of power supply electrodes (42aa, 42ab), 42b that supplies current to the
この例では、一方の給電層40c1(図12中の上側参照)は、通電案内部として、電気的に独立して長手方向Dに設けられた一方の給電電極42aa〜42aa,42ab〜42abにおける隣り合う一方の給電電極42aa,42abの間に相当する箇所に電気的に絶縁するための所定の距離の間隔S(具体的には空間S1)が設けられて電気的に分断されている。また、他方の給電層40c2(図12中の下側参照)は、通電案内部として、長手方向Dに分割された他方の給電電極42b〜42bにおける隣り合う他方の給電電極42b,42bの間に相当する箇所に電気的に絶縁するための所定の距離の間隔S(具体的には空間S1)が設けられて電気的に分断されている。
In this example, one power supply layer 40c1 (see the upper side in FIG. 12) is adjacent to one of the power supply electrodes 42aa to 42aa and 42ab to 42ab provided in the longitudinal direction D as an energization guide part. A space S (specifically, a space S1) of a predetermined distance for electrical insulation is provided at a corresponding portion between the matching one of the feeding electrodes 42aa and 42ab to be electrically separated. In addition, the other power supply layer 40c2 (see the lower side in FIG. 12) is provided between the other adjacent
固定部材41Aは、図13から図15に示すように、長手方向Dに長尺な長尺部材(この例では略6面体形状のブロック体)からなっている。固定部材41Aは、短手方向Cの両端部又は該両端部の近傍(この例では両端部)に一対の給電電極(42aa,42ab),42bが取り付けられている。なお、この例では、固定部材41Aのサイズは(図14及び図15参照)、長さL2(長手方向Dのサイズ)=320mm、幅W2(短手方向Cのサイズ)=22mm、高さH2(法線方向Eのサイズ)=4.2mmとされ、固定部材41Aの材質として、液晶ポリマーを用いている。
As shown in FIGS. 13 to 15, the fixing
そして、一対の給電パターン44,45のうち、電気的に独立して複数設けられた給電電極(この例では一方の給電電極42aa,42ab)に電気的に接続される給電パターン(この例では一方の給電パターン44)は、固定部材41Aの加熱部材40A側の面(以下、上面41aという。)及び加熱部材40A側とは反対側の面(以下、下面41bという。)の双方(固定部材41Aの厚み方向に関して両側の面)に設けられている。
Of the pair of
固定部材41Aの双方の面に形成された一方の給電パターン44(図13及び図14参照)は、電源43(図3参照)側と一方の給電電極42aa,42abとを電気的に接続するものであり、電源43側に電気的に接続されるターミナル部44a、及び、ターミナル部44aと一方の給電電極42aa,42abとの間を電気的に接続するライン部44bとからなっている。
One power supply pattern 44 (see FIGS. 13 and 14) formed on both surfaces of the fixing
ターミナル部44aは、固定部材41Aの長手方向Dにおける両端部に設けられており、電源43からのケーブル配線の接続を容易にするという観点から、幅がライン部44bの幅よりも広くなっている。
The
一方の給電パターン44は、固定部材41Aの上面41aにおいて、電気的に独立して長手方向Dの中央部よりも一方側(図13中の左側)に設けられた一方の給電電極42ab〜42abに対し1本ずつ長手方向Dの一方側の端部から長手方向Dに沿って形成されて該一方側の一方の給電電極42ab〜42abに電気的に接続され、かつ、電気的に独立して長手方向Dの中央部よりも他方側(図13中の右側)に設けられた一方の給電電極42ab〜42abに対し1本ずつ長手方向Dの他方側の端部から長手方向Dに沿って形成されて該他方側の一方の給電電極42ab〜42abに電気的に接続されている。
One
また、一方の給電パターン44は、固定部材41Aの下面41bにおいて、電気的に独立して長手方向Dの中央部よりも一方側(図14中の右側)に設けられた一方の給電電極42aa〜42aaに対し1本ずつ長手方向Dの一方側の端部から長手方向Dに沿って形成されて該一方側の一方の給電電極42aa〜42aaに電気的に接続され、かつ、電気的に独立して長手方向Dの中央部よりも他方側(図14中の左側)に設けられた一方の給電電極42aa〜42aaに対し1本ずつ長手方向Dの他方側の端部から長手方向Dに沿って形成されて該他方側の一方の給電電極42aa〜42aaに電気的に接続されている。
In addition, one
一方の給電電極42aa,42abは、一方の給電パターン44と加熱部材40Aにおける一方の給電層40c1とを電気的に接続するものであり、ステンレスや銅などの金属からなっている。
The one power supply electrode 42aa, 42ab electrically connects one
一方の給電電極42aa,42abは、弾力性(ばね性)を有する金属板とされている。このように、一方の給電電極42aa,42abは、弾力性(ばね性)を有する金属板とされていることで、金属板の弾力性(ばね性)により所定の圧力で一方の給電層40c1に確実に当接させることができる。また、一方の給電電極42aa,42abは、加熱部材40Aにおける一方の給電層40c1と接触する側が固定部材41Aの上面41aより突き出しており、自由端部42a1(図15参照)が短手方向Cの内側にL字形又は略L字形に屈曲し、かつ、短手方向Cの内側に向けて傾斜するように形成されている。このように、一方の給電電極42aa,42abは、自由端部42a1が短手方向Cの内側にL字形又は略L字形に屈曲し、かつ、短手方向Cの内側に向けて傾斜するように形成されていることで、一方の給電層40c1に安定的に当接させることができる。
One of the power supply electrodes 42aa and 42ab is a metal plate having elasticity (spring property). In this way, one of the power supply electrodes 42aa and 42ab is a metal plate having elasticity (spring property), so that the one power supply layer 40c1 is applied to the one power supply layer 40c1 with a predetermined pressure by the elasticity (spring property) of the metal plate. It can be made to contact reliably. In addition, one of the power supply electrodes 42aa and 42ab protrudes from the
また、一方の給電電極42aa,42abは、固定部材41Aの上面41a側(具体的は固定部材41Aの下面41bよりも加熱部材40A側)において長手方向Dに複数に分割されている(図13参照)。この例では、一方の給電電極42aa,42abがn分割(具体的には16分割)されている。このように、一方の給電電極42aa,42abが固定部材41Aの上面41a側(具体的は固定部材41Aの下面41bよりも加熱部材40A側)において長手方向Dに複数に分割されていることで、分割されていない一体形状の場合に比べて、より安定的に一方の給電層40c1に当接させることが可能となる。
Further, one of the power supply electrodes 42aa and 42ab is divided into a plurality in the longitudinal direction D on the
一方の給電電極42aa(1)〜42aa(n1)と、一方の給電電極42ab(1)〜42ab(n2))とは、固定部材41Aに交互に設けられている。交互に設けられた片方の給電電極42aa(1)〜42aa(n1)の一方の給電パターン44と電気的に接触する側は、図15(a)に示すように、短手方向Cの内側にL字形に屈曲し、屈曲したL字形の部分の固定部材41Aと対向する面42a2が固定部材41Aの下面41bに密着するように固定部材41Aに固定されている。また、交互に設けられたもう片方の給電電極42ab(1)〜42ab(n2)の一方の給電パターン44と電気的に接触する側は、図15(b)に示すように、短手方向Cの内側に鋭角に屈曲し、屈曲した鋭角の部分の固定部材41Aと対向する面42a3が固定部材41Aの上面41aに密着するように固定部材41Aに固定されており、自由端部42a1(図15(b)参照)の先端部が短手方向Cに平行又は略平行に屈曲している。
One power supply electrode 42aa (1) to 42aa (n1) and one power supply electrode 42ab (1) to 42ab (n2)) are alternately provided on the fixing
また、図13及び図14に示すように、一方の給電電極42aa,42abは、全て電気的に独立している。従って、一方の給電電極42aa,42abは、電気的に、n個(この例では16個)に独立して設けられている。 Further, as shown in FIGS. 13 and 14, the one power supply electrodes 42aa and 42ab are all electrically independent. Accordingly, one power supply electrode 42aa, 42ab is electrically provided independently of n (16 in this example).
固定部材41A(図13及び図14参照)は、第1実施形態の櫛形の固定部材41の短手方向Cにおける一方側(図13及び図14中の上側参照)において凹部を1つおきに埋め戻した形状とされおり、一方の給電電極42aa(1)〜42aa(n1),42ab(1)〜42ab(n2)のうち、凹部に、交互に設けられた片方の給電電極42aa(1)〜42aa(n1)がそれぞれはめ込まれており、凹部を埋め戻した部分に、交互に設けられたもう片方の給電電極42ab(1)〜42ab(n2)が固定されている。固定部材41Aと一方の給電電極42aa,42abとは、ビス等の固定部材や耐熱性の接着剤によって固定することができる。
The fixing
このように、一方の給電電極42aa,42ab及び一方の給電パターン44を構成することで、発熱層40dにおいて長手方向Dに独立して通電するn個=n1+n2(この例では16個)の領域を発熱させることが可能となる。すなわち、固定部材41Aの下面41bだけでなく、固定部材41Aの上面41aにも給電パターン44を形成することができるため、第1実施形態に比べて、発熱層40dの長手方向Dにおいて独立して通電する発熱領域の数を2倍(この例では8個の2倍の16個)に増やすことが可能となる。
In this way, by configuring one of the power supply electrodes 42aa and 42ab and one of the
(第2実施形態について)
第2実施形態に係る定着装置15よれば、第1実施形態に係る定着装置15の作用効果に加えて、電源43側と電気的に互いに独立して複数設けられている給電電極42aa,42abとを電気的に接続する給電パターン44は、電流容量を大きくするために幅が太くなり(面積が大きくなり)、それだけ、電気的に独立した給電電極の数(給電パターンの設ける固定部材41Aのスペース)に限界があるところ、固定部材41Aの厚み方向に関して両側の面に設けられていることで、第1実施形態のように、給電パターン44を固定部材41Aの厚み方向における片側に設けるよりも、電気的に独立した給電電極の数を多くすることができる。この例では、第1実施形態に比べて、定着装置15の長手方向Dにおいて8個の発熱領域の2倍の16個の発熱領域に増やすことが可能となる。
(About the second embodiment)
According to the fixing
その結果、記録材Pの各種サイズや画像形成パターンに対して、より細かな発熱領域の温度制御を行うことが可能となり、加熱部材40Aの長手方向Dにおける記録材Pが通過しない部分の異常昇温の抑制効果並びに画像形成がなされていないエリアでの不必要な加熱の抑制効果をさらに向上させることができ、それだけ、省エネルギー化に寄与することができる。
As a result, it is possible to perform finer temperature control of the heat generation region for various sizes and image formation patterns of the recording material P, and abnormal rise of the portion where the recording material P does not pass in the longitudinal direction D of the
図16は、第2実施形態に係る定着装置15における加熱部材40Aの発熱領域を概略的に示す模式図である。なお、図16に示す例では、発熱層40dの一方の給電電極42aa(1)〜42aa(n1),42ab(1)〜42ab(n2)に対応する領域を全て通電した状態を示している。
FIG. 16 is a schematic diagram schematically showing a heat generation region of the
図16に示すように、第2実施形態に係る定着装置15は、一方の給電層40c1及び他方の給電層40c2の双方が所定の間隔S(具体的には空間S1)が設けられて電気的に分断されているため、加熱部40a1の発熱領域は、正確には、電気的に独立して設けられた一方の給電電極42aa(1)〜42aa(n1),42ab(1)〜42ab(n2)に電気的に接続される一方の給電層40c1〜40c1側と他方の給電電極42bに電気的に接続される他方の給電層40c2〜40c2側との間の短手方向Cの中央部で外側に若干広がった樽形状となるが、実使用上は特に問題なく、発熱のエリア制御をより確実に行うことができる。
As shown in FIG. 16, in the fixing
また、他方の給電層40c2は、通電案内部として、長手方向Dに分割された他方の給電電極42b〜42bにおける隣り合う他方の給電電極42b,42bの間に相当する箇所に電気的に絶縁するための所定の距離の間隔S(具体的には空間S1)が設けられて電気的に分断されていることで、発熱層40dにおける個々の発熱領域をより明確にすることができる。
In addition, the other power supply layer 40c2 is electrically insulated as a current-carrying guide portion at a portion corresponding to the space between the other
なお、第2実施形態において、第1実施形態のように、他方の給電層40c2が一体的に(長手方向Dに連続的に)形成されていてもよい。また、第1実施形態において、第2実施形態のように、一方の給電層40c1及び他方の給電層40c2の双方が所定の間隔S(具体的には空間S1)が設けられて電気的に分断されていてもよい。 In the second embodiment, as in the first embodiment, the other power feeding layer 40c2 may be formed integrally (continuously in the longitudinal direction D). Further, in the first embodiment, as in the second embodiment, both the one power supply layer 40c1 and the other power supply layer 40c2 are provided with a predetermined interval S (specifically, space S1) and are electrically separated. May be.
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る定着装置15の構成について図17から図20を参照しながら以下に説明する。
(Third embodiment)
Next, the configuration of the fixing
図17から図19は、第3実施形態に係る定着装置15における加熱ユニット33を構成する固定部材41Bの概略構成を示す図である。図17は、固定部材41Bを加熱部材40側から視た側面図であり、図18は、固定部材41Bを加熱部材40側とは反対側から視た側面図であり、図19は、図17に示すD−D線に沿った断面図である。
FIGS. 17 to 19 are diagrams showing a schematic configuration of a fixing
なお、第3実施形態に係る定着装置15は、固定部材41B、一方の給電電極42a、一方の給電パターン44、スイッチング素子46a(1)〜46a(n)及び信号ライン47を除いて、第1実施形態に係る定着装置15と実質的に同じ構成であることから、同一構成の部材には同じ参照符号を付し、ここでは、第1実施形態とは異なる点を中心に説明する。
Note that the fixing
発熱層40dを周方向Vに通電する一対の給電電極42a,42bのうち、少なくとも何れか一方(この例では片方)の給電電極(この例では一方の給電電極42a(1)〜42a(n))(図17及び図18参照)が固定部材41Bの長手方向D(記録材Pの搬送方向Wに直交する記録材Pの面に沿った方向)に関して、電気的に互いに独立して複数設けられている。この例では、nは16とされている。
At least one (one in this example) of the pair of
本実施の形態では、電気的に独立して複数設けられている給電電極42a(1)〜42a(n)は、個々にスイッチング素子46a(1)〜46a(n)(図18参照)が電気的に接続されている。
In the present embodiment, the plurality of
また、本実施の形態では、スイッチング素子46a(1)〜46a(n)は、炭化ケイ素(SiC)半導体で構成されている。
In the present embodiment, switching
固定部材41Bは、図17から図19に示すように、長手方向Dに長尺な長尺部材(この例では略6面体形状のブロック体)からなっている。固定部材41Bは、短手方向Cの両端部又は該両端部の近傍(この例では両端部)に一対の給電電極42a,42bが取り付けられている。なお、この例では、固定部材41Bのサイズは(図18及び図19参照)、長さL2(長手方向Dのサイズ)=320mm、幅W2(短手方向Cのサイズ)=22mm、高さH2(法線方向Eのサイズ)=4.2mmとされ、固定部材41Bの材質として、液晶ポリマーを用いている。
As shown in FIGS. 17 to 19, the fixing
そして、一対の給電パターン44,45のうち、電気的に独立して複数設けられた給電電極(この例では一方の給電電極42a)に電気的に接続される給電パターン(この例では一方の給電パターン44)は、固定部材41Bの加熱部材40側の面(以下、上面41aという。)及び加熱部材40側とは反対側の面(以下、下面41bという。)の何れか一方(この例では下面41b)に設けられている。
Then, among the pair of
固定部材41Bの下面41bに形成された一方の給電パターン44(図18参照)は、電源43(図3参照)側と一方の給電電極42aとを電気的に接続するものであり、電源43側に電気的に接続されるターミナル部44a、及び、スイッチング素子46a(1)〜46a(n)を介してターミナル部44aと一方の給電電極42aとの間を電気的に接続するライン部44bからなっている。
One power supply pattern 44 (see FIG. 18) formed on the
ターミナル部44aは、固定部材41Bの長手方向Dにおける両端部に設けられており、電源43からのケーブル配線の接続を容易にするという観点から、幅がライン部44bの幅よりも広くなっている。
The
ライン部44bは、1本のバスライン部44b1と複数本の接続ライン部44b2とからなり、バスライン部44b1から、それぞれ、電気的に独立して複数設けられた一方の給電電極42a(1)〜42a(n)に対し、1本ずつ接続ライン部44b2が枝分かれして、スイッチング素子46a(1)〜46a(n)の電力端子を経て電気的に接続されている。
The
また、図17に示すように、固定部材41Bの上面41aには、信号ライン47が形成されている。信号ライン47は、制御装置20(図2参照)とスイッチング素子46a(1)〜46a(n)を電気的に接続するものである。これにより、制御装置20からスイッチング素子46a(1)〜46a(n)へ制御信号を送ることができる。信号ライン47は、制御装置20側に電気的に接続されるターミナル部47a、及び、ターミナル部47aとスイッチング素子46a(1)〜46a(n)の信号端子との間を電気的に接続するライン部47bからなっている。
Further, as shown in FIG. 17, a
ターミナル部47aは、固定部材41Bの長手方向Dにおける両端部に設けられており、制御装置20からの信号ライン(ハーネス)の接続を容易にするという観点から、幅がライン部47bの幅よりも広くなっている。また、一対の給電パターン44,45が1次側であるのに対し、信号ライン47は2次側であるため、2次側のターミナル部47aの幅は、1次側のターミナル部44a,45aよりも小さくて済む。
The
一方の給電電極42aは、一方の給電パターン44と加熱部材40における一方の給電層40c1とを電気的に接続するものであり、ステンレスや銅などの金属からなっている。
One
一方の給電電極42aは、弾力性(ばね性)を有する金属板とされている。このように、一方の給電電極42aは、弾力性(ばね性)を有する金属板とされていることで、金属板の弾力性(ばね性)により所定の圧力で一方の給電層40c1に確実に当接させることができる。また、一方の給電電極42aは、加熱部材40における一方の給電層40c1と接触する側が固定部材41Bの上面41aより突き出しており、自由端部42a1(図19参照)が短手方向Cの内側にL字形又は略L字形に屈曲し、かつ、短手方向Cの内側に向けて傾斜するように形成されている。このように、一方の給電電極42aは、自由端部42a1が短手方向Cの内側にL字形又は略L字形に屈曲し、かつ、短手方向Cの内側に向けて傾斜するように形成されていることで、一方の給電層40c1に安定的に当接させることができる。
One
また、一方の給電電極42aは、固定部材41Bの上面41a側(具体的は固定部材41Bの下面41bよりも加熱部材40側)において長手方向Dに複数に分割されている(図17及び図18参照)。この例では、一方の給電電極42aがn分割(具体的には16分割)されている。このように、一方の給電電極42aが固定部材41Bの上面41a側(具体的は固定部材41の下面41bよりも加熱部材40A側)において長手方向Dに複数に分割されていることで、分割されていない一体形状の場合に比べて、より安定的に一方の給電層40c1に当接させることが可能となる。
Further, one
一方の給電電極42a(1)〜42a(n)の一方の給電パターン44と電気的に接触する側は、図19に示すように、短手方向Cの内側にL字形に屈曲し、屈曲したL字形の部分の固定部材41Bと対向する面が固定部材41Bの下面41bに密着するように固定部材41Bに固定されている。
The side of one of the
また、図17及び図18に示すように、一方の給電電極42aは、全て電気的に独立している。従って、一方の給電電極42aは、電気的に、n個(この例では16個)に独立して設けられている。
Moreover, as shown in FIGS. 17 and 18, all of the one
固定部材41B(図17及び図18参照)は、厚み方向(法線方向E)から視て短手方向Cの両端部において長手方向Dに並設された複数の凹凸部を有する櫛形の形状とされており、凹部に一対の給電電極42a,42bがそれぞれはめ込まれている。固定部材41Bと一対の給電電極42a,42bとは、ビス等の固定部材や耐熱性の接着剤によって固定することができる。
The fixing
スイッチング素子46a(1)〜46a(n)は、制御装置20からの指示信号により、電気的に独立して複数設けられた一方の給電電極42a(1)〜42a(n)への通電のオン−オフ制御するものである。
The switching
また、スイッチング素子46a(1)〜46a(n)は、信号端子が固定部材41Bの上面41aに設けられた複数(この例では16個)の接続端子46c(1)〜46c(n)に対して、固定部材41Bを厚み方向に貫通する導電性のケーブル46b(1)〜46b(n)(図19参照)を介してそれぞれ電気的に接続されている。さらに、複数の接続端子46c(1)〜46c(n)に対して、複数の信号ライン47〜47がそれぞれ電気的に接続されている。
In addition, the
信号ライン47は、固定部材41Bの上面41aにおいて、長手方向Dの中央部よりも一方側(図17中の左側)に設けられた接続端子46〜46に対し1本ずつ長手方向Dの一方側の端部から長手方向Dに沿って形成されて該一方側の接続端子46〜46に電気的に接続され、かつ、長手方向Dの中央部よりも他方側(図17中の右側)に設けられた接続端子46〜46に対し1本ずつ長手方向Dの他方側の端部から長手方向Dに沿って形成されて該他方側の接続端子46〜46に電気的に接続されている。
On the
スイッチング素子46a(1)〜46a(n)としては、任意の半導体素子が使用可能であるが、定着装置15の内部は非常に高温になり、耐熱性が要求されることから、この例では、耐熱性に優れる炭化ケイ素(SiC)半導体を用いている。
As the
図20は、第3実施形態に係る定着装置15における加熱部材40の発熱領域を概略的に示す模式図である。なお、図20に示す例では、発熱層40dの一方の給電電極42a(1)〜42a(n)に対応する領域を全て通電した状態を示している。
FIG. 20 is a schematic diagram schematically showing a heat generation region of the
図20に示すように、第3実施形態に係る定着装置15は、他方の給電電極42b側が電気的に一体であるため、加熱部40a1の発熱領域は、正確には、電気的に独立して設けられた一方の給電電極42a(1)〜42a(n)に電気的に接続される一方の給電層40c1〜40c1側から他方の給電電極42bに電気的に接続される他方の給電層40c2側に向けて外側に若干広がった台形状となるが、実使用上は特に問題なく、発熱のエリア制御を確実に行うことができ、むしろ他方の給電電極42b側を電気的に一体に構成することで、他方の給電パターン45(図18参照)の形状を簡略化させた状態で発熱領域の数を増やすことが可能となる。
As shown in FIG. 20, in the fixing
なお、第3実施形態において、第2実施形態のように、一方の給電層40c1及び他方の給電層40c2の双方が所定の間隔S(具体的には空間S1)が設けられて電気的に分断されていてもよい。 In the third embodiment, as in the second embodiment, both the power feeding layer 40c1 and the other power feeding layer 40c2 are electrically separated by providing a predetermined interval S (specifically, space S1). May be.
(第3実施形態について)
第3実施形態に係る定着装置15よれば、第1実施形態に係る定着装置15の作用効果に加えて、電気的に互いに独立して複数設けられている給電電極42a(1)〜42a(n)は、個々にスイッチング素子46a(1)〜46a(n)が電気的に接続されていることで、分割された個々の給電電極42a(1)〜42a(n)への通電のオン−オフ制御を簡単にかつ容易に行うことが可能となる。
(About the third embodiment)
According to the fixing
また、第3実施形態では、定着装置15の内部の雰囲気温度は高温になるものの、スイッチング素子46a(1)〜46a(n)は、炭化ケイ素(SiC)半導体で構成されていることで、耐熱性に優れたスイッチング素子とすることができ、これにより、定着装置15に用いるスイッチング素子に適している。
In the third embodiment, although the atmospheric temperature inside the fixing
しかも、スイッチング素子46a(1)〜46a(n)で発熱領域を制御することができ、これにより、大電流を流すためにある一定の幅(面積)が必要な給電パターンの数を減らすことができる。この例では、第1実施形態に比べて、定着装置15の長手方向Dにおいて8個の発熱領域から16個の発熱領域に増やすことが可能となる。従って、より細かな発熱のエリア制御を行うことが可能となる。
In addition, the heat generation region can be controlled by the
その結果、記録材Pの各種サイズや画像形成パターンに対して、より細かな発熱領域の温度制御を行うことが可能となり、加熱部材40の長手方向Dにおける記録材Pが通過しない部分の異常昇温の抑制効果並びに画像形成がなされていないエリアでの不必要な加熱の抑制効果をさらに向上させることができ、省エネルギー化に寄与することができる。
As a result, it is possible to perform finer temperature control of the heat generation area for various sizes and image formation patterns of the recording material P, and abnormal rise of the portion where the recording material P does not pass in the longitudinal direction D of the
(その他の実施の形態)
第1実施形態では、一対の給電電極42a,42bは、固定部材41の下面41bに密着して設けられているが、固定部材41の上面41aに密着して設けられていてもよい。この場合、一対の給電パターン44,45は、固定部材41の上面41aに形成することができる。
(Other embodiments)
In the first embodiment, the pair of
また、第2実施形態では、他方の給電電極42bは、固定部材41Aの下面41bに密着して設けられているが、固定部材41Aの上面41aに密着して設けられていてもよい。この場合、他方の給電パターン45は、固定部材41の上面41aに形成することができる。
In the second embodiment, the other
また、第3実施形態では、一対の給電電極42a,42bは、固定部材41の下面41bに密着して設けられているが、固定部材41の上面41aに密着して設けられていてもよい。この場合、一対の給電パターン44,45は、固定部材41の上面41aに形成することができ、スイッチング素子46a(1)〜46a(n)は、固定部材41の上面41aに設けることができる。また、信号ライン47は、固定部材41の下面41bに形成することができ、接続端子46cは、固定部材41の下面41bに設けることができる。
In the third embodiment, the pair of
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、かかる実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented in various other forms. Therefore, such an embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is shown by the scope of claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、MFP等の電子写真方式の画像形成装置に備えられる定着装置に適用可能である。 The present invention is applicable to a fixing device provided in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and an MFP.
100 画像形成装置
15 定着装置
20 制御装置
30 定着ローラ(定着部材の一例)
30a 芯金
30b 弾性層
30c 定着ローラの外周面
31 加圧ローラ(加圧部材の一例)
31a 芯金
31b 弾性層
31c 離型層
32 定着ベルト
32a 定着ベルトの内周面
33 加熱ユニット(加熱構成部の一例)
35A サーミスタ
35B サーミスタ
35C サーミスタ
40 加熱部材
40A 加熱部材
40a 保持部材
40a1 加熱部
40a2 スカート部
40b1 第1絶縁層
40b2 第2絶縁層
40c1 一方の給電層
40c1 給電層
40c2 他方の給電層
40d 発熱層
40f 両端部
41 固定部材
41A 固定部材
41B 固定部材
41a 固定部材の上面
41b 固定部材の下面
42a 一方の給電電極
42a1 自由端部
42aa 一方の給電電極
42ab 一方の給電電極
42b 他方の給電電極
42b1 自由端部
43 電源
44 一方の給電パターン
44a ターミナル部
44b ライン部
44b1 バスライン部
44b2 接続ライン部
45 他方の給電パターン
46a スイッチング素子
46b ケーブル
46c 接続端子
47 信号ライン
47a ターミナル部
47b ライン部
C 短手方向
D 長手方向
E 法線方向
N 定着ニップ部
P 記録材
S 間隔
S1 空間(通電案内部の一例)
S2 空間
T トナー画像
V 周方向
V1 周方向の一方側の方向
W 搬送方向
α 第1仮想直線
β 第2仮想直線
θ 傾斜角度
100
S2 Space T Toner image V Circumferential direction V1 One direction of circumferential direction W Conveying direction α First virtual straight line β Second virtual straight line θ Inclination angle
Claims (13)
前記加熱部材は、前記定着ベルト側に凸に湾曲した湾曲形状の加熱部を有し、
前記定着ベルトを加熱するための加熱構成部は、前記加熱部材と、前記加熱部材の前記周方向における両側を橋渡しして固定する固定部材とを含んでいることを特徴とする定着装置。 A fixing member, a heating member, an endless fixing belt that is stretched between the fixing member and the heating member and that is heated by the heating member while moving to one side in the circumferential direction; and the fixing belt And a pressure member that forms a fixing nip portion together with the fixing belt at a pressure contact portion with the fixing member via the fixing belt, and passes through the fixing nip portion. A fixing device for fixing an unfixed image on a material to the recording material,
The heating member has a curved heating portion that is convexly curved toward the fixing belt,
The heating device for heating the fixing belt includes the heating member and a fixing member that bridges and fixes both sides of the heating member in the circumferential direction.
前記固定部材は、耐熱性樹脂又はセラミックからなっていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
The fixing device, wherein the fixing member is made of a heat resistant resin or ceramic.
前記加熱部材及び前記固定部材は、前記周方向に直交する前記定着ベルトの面に沿った方向に延びており、
前記加熱部材は、前記加熱部の加熱領域に全面的又は略全面的に形成された発熱層を備えていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1 or 2,
The heating member and the fixing member extend in a direction along the surface of the fixing belt orthogonal to the circumferential direction,
The fixing device according to claim 1, wherein the heating member includes a heat generating layer formed on the entire heating area of the heating unit.
前記発熱層に給電する一対の給電電極は、前記発熱層を前記周方向に通電するように構成されていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 3,
A pair of power supply electrodes for supplying power to the heat generating layer is configured to supply current to the heat generating layer in the circumferential direction.
前記発熱層に給電する一対の給電電極は、前記固定部材に対して該固定部材の短手方向における両端部又は該両端部の近傍に設けられていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 3 or 4, wherein:
A fixing device, wherein a pair of power supply electrodes for supplying power to the heat generating layer is provided at or near both ends of the fixing member in a short direction of the fixing member.
前記発熱層を前記周方向に通電する前記一対の給電電極のうち、少なくとも何れか一方の給電電極が前記固定部材の長手方向に関して電気的に互いに独立して複数設けられていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 4 or 5, wherein:
Among the pair of power supply electrodes for energizing the heat generating layer in the circumferential direction, at least one power supply electrode is provided in a plurality electrically independent from each other in the longitudinal direction of the fixing member. Fixing device.
前記加熱部材には、電気的に互いに独立して複数設けられた前記給電電極の通電方向をそれぞれ前記周方向に向ける通電案内部が設けられていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 6, wherein
The fixing device according to claim 1, wherein the heating member is provided with an energization guide portion that directs the energization directions of the plurality of power supply electrodes provided independently of each other in the circumferential direction.
電源側と電気的に互いに独立して複数設けられている前記給電電極とを電気的に接続する給電パターンは、前記固定部材の厚み方向に関して両側の面に設けられていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 6 or 7, wherein
The power supply pattern that electrically connects a plurality of power supply electrodes that are electrically independent from each other and the power supply side is provided on both sides in the thickness direction of the fixing member. apparatus.
電気的に互いに独立して複数設けられている前記給電電極は、個々にスイッチング素子が電気的に接続されていることを特徴とする定着装置。 A fixing device according to any one of claims 6 to 8,
The fixing device according to claim 1, wherein a plurality of the feeding electrodes provided independently of each other are individually connected to a switching element.
前記スイッチング素子は、炭化ケイ素(SiC)半導体で構成されていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 9, wherein
The fixing device, wherein the switching element is made of a silicon carbide (SiC) semiconductor.
前記加熱構成部は、前記記録材の搬送方向に関して、前記定着ニップ部の入口側に近くなるように配設されていることを特徴とする定着装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 10, wherein
The fixing device according to claim 1, wherein the heating component is disposed so as to be close to an inlet side of the fixing nip portion with respect to a conveyance direction of the recording material.
発熱層を積層形成して平板状の加熱部材を作製する第1工程と、
前記第1工程にて前記発熱層を積層形成した平板状の加熱部材を予め定めた所定の曲げ加工によりかまぼこ形状の加熱部材に加工する第2工程と
を含むことを特徴とする加熱部材の製造方法。 A manufacturing method of a heating member for manufacturing the heating member in the fixing device according to any one of claims 1 to 11,
A first step of forming a flat heating member by laminating a heating layer;
And a second step of processing the flat heating member formed by laminating the heat generating layer in the first step into a kamaboko-shaped heating member by a predetermined bending process. Method.
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