JP2020038400A - Image heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式などの複写機・レーザービームプリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置として用いれば好適な画像加熱装置に関するものである。 The present invention relates to an image heating apparatus suitable for use as a fixing device mounted on an image forming apparatus such as a copying machine of an electrophotographic system or a laser beam printer.
定着装置には、従来から熱ローラ方式、フィルム(ベルト)加熱方式などが知られている。特許文献1には、加熱ヒータの裏面に熱伝導部材を設けていわゆる非通紙部昇温(記録材の非通過部昇温)を抑制するフィル加熱方式の画像加熱装置が記載されている。この装置は、熱伝導部材が支持部材に対してずれて非通紙部昇温の抑制効果が減少する課題を、熱伝導部材の記録材搬送方向の端部に係止部を具備させ、熱伝導部材をその係止部によって支持部材に対して記録材搬送方向に直交する方向に係止させて解決している。
As a fixing device, a heat roller system, a film (belt) heating system, and the like are conventionally known.
本発明は上記技術の更なる改善に係る。即ち、熱伝導部材の長手方向のずれを防止するために規制部を設けても、ヒートサイクルを繰り返すと加熱ヒータに対して熱伝導部材がずれる場合があった。特に熱伝導部材として熱伝導率の高いアルミ材を用いる場合や、熱容量を抑えるために熱伝導部材の厚みを薄くして用いる場合などは、熱伝導部材の強度が弱く、熱膨張により動く力に規制部の強度が負けてしまい規制部が変形し、ずれてしまう場合があった。 The present invention relates to a further improvement of the above technique. That is, even if a regulating portion is provided to prevent the longitudinal direction of the heat conducting member from shifting, the heat conducting member may be shifted with respect to the heater when the heat cycle is repeated. In particular, when using an aluminum material with high thermal conductivity as the heat conductive member, or when using a thin heat conductive member to reduce the heat capacity, the strength of the heat conductive member is weak, and the force that moves due to thermal expansion is reduced. In some cases, the strength of the restricting portion was lost, and the restricting portion was deformed and shifted.
また、熱伝導部材の規制部が変形してしまうと、加熱ヒータとの接触面も変形する場合が有り、加熱ヒータとの接触性が低下する場合があった。加熱ヒータから熱伝導部材が浮いてしまうと、その部分の加熱ヒータは昇温してしまい、長手方向で温度ムラが出来てしまう。長手方向の温度ムラは画像上で光沢ムラとして画像不良となる場合や、加熱ヒータの昇温が高い場合にはヒータホルダーや加圧ローラの熱損も考えられる。また、ヒートサイクルにより加熱ヒータに対して熱伝導部材がずれてしまうと、上述のように端部の定着不良や定着部材の破損の発生も考えられる。 In addition, when the regulating portion of the heat conducting member is deformed, the contact surface with the heater may be deformed, and the contact with the heater may be reduced. When the heat conducting member floats from the heater, the temperature of the heater in that portion rises, and temperature unevenness occurs in the longitudinal direction. In the case where the temperature unevenness in the longitudinal direction causes an image failure as gloss unevenness on the image, or when the temperature rise of the heater is high, heat loss of the heater holder or the pressure roller may be considered. In addition, when the heat conduction member is displaced from the heater due to the heat cycle, it is conceivable that the fixing failure at the end portion or the damage to the fixing member may occur as described above.
本発明の目的は上記の熱伝導部材のずれや変形を抑制することにある。 An object of the present invention is to suppress the displacement and deformation of the heat conducting member.
上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置に代表的な構成は、細長い基板とこの基板上に長手に沿って形成された通電により発熱する抵抗発熱体を有する加熱部材と、前記加熱部材を保持する保持部材と少なくとも平面と平行な方向における熱伝導率が前記基板の熱伝導率よりも高い熱伝導部材であって、前記加熱部材と前記保持部材との間に挟まれている熱伝導部材と、内周面が前記加熱部材の前記熱伝導部材の側とは反対側の面に接触して摺動しつつ回転可能な無端状のベルトと、前記ベルトを挟んで前記加熱部材に当接して前記ベルトの外面とニップ部を形成する弾性を有する回転体と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送しつつ加熱する画像加熱装置において、前記熱伝導部材は前記保持部材に対する長手方向への移動を規制する規制部を有し、前記ニップ部の記録材搬送方向における幅を短手幅としたとき前記ニップ部の長手方向において前記短手幅が太い個所と細い個所があり、前記短手幅が太い個所と細い個所の中間よりも太い個所の側に前記規制部を有することを特徴とする。 A typical configuration of the image heating apparatus according to the present invention for achieving the above object is a heating member having an elongated substrate and a resistance heating element formed along the length of the substrate along the length thereof and generating heat by energization, A heat conducting member having a heat conductivity higher than the heat conductivity of the substrate at least in a direction parallel to the plane with the holding member holding the heating member, which is sandwiched between the heating member and the holding member. A heat conductive member, an endless belt rotatable while an inner peripheral surface is in contact with a surface of the heating member opposite to the side of the heat conductive member, the belt being rotatable while sliding, and the heating member sandwiching the belt. A rotating member having elasticity that forms a nip with the outer surface of the belt in contact with the belt, and heats the recording material carrying an image in the nip while nipping and transporting the recording material. The member corresponds to the holding member. When the width in the recording material conveyance direction of the nip portion is a short width, the short width is a thick portion and a narrow portion in the longitudinal direction of the nip portion. In addition, the present invention is characterized in that the regulating portion is provided on a side of a portion where the short width is thicker than a middle portion between a thick portion and a thin portion.
本発明によれば熱伝導部材のずれや変形を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the displacement and deformation of a heat conductive member can be suppressed.
《実施例1》
(画像形成装置の本体構成)
図2は本実施例における画像形成装置50の概略図である。この画像形成装置50は、像担持体である感光ドラム1上に形成されたトナー像を直接にシート状の記録材(以下、用紙と記す)Pに転写する電子写真方式のモノクロのレーザリンタである。感光ドラム1の周りにはドラム回転方向(矢印R1方向)に沿って順に、帯電器2、レーザ光Lを感光ドラム1に照射する露光装置3、現像器5、転写ローラ10、及び感光ドラムクリーナー16が配置されている。
<< Example 1 >>
(Main body configuration of image forming apparatus)
FIG. 2 is a schematic diagram of the
回転する感光ドラム1の表面が帯電器2によってマイナス極性に帯電され、その帯電面に露光装置3によりレーザ走査露光がなされる。レーザ光Lは画像情報に対応して変調されており感光ドラム1の表面に走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される(露光された部分は表面電位が上がる)。その静電潜像が、ブラックトナーが入った現像器5によりトナー像として現像される。本実施例のトナーはマイナス極性に帯電されており、感光ドラム1上の静電潜像部にのみマイナストナーが付着し、感光ドラム1上にトナー像が形成される。
The surface of the rotating
用紙Pは給紙ローラ4によって給紙され、搬送ローラ6によって感光ドラム1と転写ローラ10との当接部である転写ニップNに搬送される。転写ローラ10には電源(不図示)からトナーの極性とは逆の極性であるプラス極性の転写バイアスが印加され、感光ドラム1上のトナー像は転写ニップ部Nにおいて用紙P上に転写される。転写後の感光ドラム1は弾性体ブレードを有する感光ドラムクリーナー16によって表面の転写残トナーが除去される。
The paper P is fed by a
トナー像を担持した用紙Pは、画像加熱装置としての定着装置100に搬送導入され、表面のトナー像の加熱定着が行なわれる。そして、画像形成物としてトレイ11上に排出される。
The paper P carrying the toner image is conveyed and introduced into a
(定着装置の概要)
本実施例の定着装置100は、立ち上げ時間の短縮や低消費電力化を目的としたフィルム(ベルト)加熱方式の画像加熱装置(OMF:オンデマンド定着器)である。
(Overview of fixing device)
The
本実施例における定着装置100の概略を示す要部の断面図を図3の(a)に示す。定着装置100を用紙搬送方向(記録材搬送方向:矢印A1方向)の上流側(用紙導入側)から見た長手方向の要部の概略図を図3の(b)に示す。図3の(b)は、定着フィルム112の内部部材である加熱ヒータ113や熱伝導部材140の様子が分かりやすいように、定着フィルム112とヒータホルダー130は透かした状態で示す。
FIG. 3A is a cross-sectional view of a main part schematically illustrating the
この定着装置100は、フィルムユニット(ベルトユニット)101と、弾性を有する回転体としての加圧ローラ110を有する。フィルムユニット101と加圧ローラ110は実質平行に配列されていて、フィルムユニット101が有する定着フィルム112と加圧ローラ110とでニップ部(定着ニップ)Noを形成している。
The
フィルムユニット101は内部部材に対してルーズに外嵌されている回転可能な無端状のベルトである定着フィルム112を有する。定着フィルム112の内部には、加熱部材としての加熱ヒータ113、熱伝導部材140、加熱ヒータ113と熱伝導部材140を保持する保持部材としてのヒータホルダー130が配置されている。同じく、温度検知素子(温度センサ)115、ヒータホルダー130を支持するステー120、一端側と他端側のフランジ部材150が配置されている。
The
一端側と他端側のフランジ部材150はそれぞれステー120の一端側と他端側に嵌合されて固定設置されている。定着フィルム112はこの一端側と他端側のフランジ部材150の鍔座150a間に位置している。
The
ヒータホルダー130は加熱ヒータ113を固定して保持する保持部材であり、加熱ヒータ113の熱を奪い難いように低熱容量の材料が好ましく、本実施例では耐熱性樹脂である液晶ポリマー(LCP)を用いた。ヒータホルダー130は強度を持たせるために鉄製のステー120で加熱ヒータ113とは反対側から支えられている。
The
加圧ローラ110は芯金117の一端側と他端側がそれぞれ装置筐体(不図示)に対して軸受け132を介して回転可能に支持されている。フィルムユニット101は内部の加熱ヒータ113を加圧ローラ110に対向させて加圧ローラ110に実質平行にされて装置筐体に対して設置されている。そして、一端側と他端側のフランジ部材150に対してそれぞれ加圧バネ114による矢印A2方向の所定の加圧力が加えられている。この加圧力によりステー120が加圧ローラ110の側に向う方向に押圧付勢される。
One end and the other end of the cored
そのためヒータホルダー130に保持されている加熱ヒータ113の表面(第一の面)とヒータホルダー130の表面の一部が定着フィルム112を挟んで加圧ローラ110に対して加圧ローラ110の弾性層116の弾性層に抗して圧接される。加熱ヒータ113の表面側は定着フィルム112の内面に接触し、定着フィルム112を内面から加熱する内面ニップNiを形成する。そして、定着フィルム112を挟むように、加熱ヒータ113に対向して加圧ローラ110が圧接して定着フィルム112の外面と加圧ローラ110との間に定着ニップ(ニップ部)Noが形成される。
Therefore, the surface (first surface) of the
加圧ローラ110は、芯金117に設けられた駆動ギア131に対して制御部500(図4)で制御されるモータ(駆動源)Mの駆動力が動力伝達機構(不図示)を介して伝達されて、図3の(a)において矢印R1の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。本実施例では、加圧ローラ110は表面移動速度200mm/secで回転するようになっている。
The
この加圧ローラ110の回転駆動に伴い定着フィルム112が従動回転する。即ち、定着フィルム112はその内周面が定着ニップNoにおいて加熱ヒータ113の表面とヒータホルダー130の表面の一部に接触して摺動しつつ、加熱ヒータ113、ヒータホルダー130、ステー120の外周りを矢印R2の時計方向に従動回転する。
As the
一端側と他端側のフランジ部材150の鍔座部150aは、それぞれ、定着フィルム端面を受け止めることで定着フィルム112の回転に伴う長手幅方向への片寄り移動を規制する。また、一端側と他端側のフランジ部材150のフィルム内面ガイド部150bは、それぞれ、定着フィルム112の両端部をフィルム内側から支持して定着フィルム112の回転をガイドする(回転軌道決め)。
The
加熱ヒータ113は制御部500で制御される給電部501(図4)からの給電による発熱で急峻に加熱され、加熱ヒータ113の温度が温度検知素子115で検知される。制御部500は温度検知素子115からフィードバックされる温度情報に基づいて加熱ヒータ113の温度が所定の温度に立ち上げられて温調されるように給電部501から加熱ヒータ113に対する供給電力を制御する。
The
加圧ローラ110が回転駆動され、加熱ヒータ113が所定の温度に立ち上げられて温調された状態において、画像形成部で未定着トナー像Tが形成された用紙Pが矢印A1の方向から定着ニップNoに搬送されて導入される。用紙Pは画像面が定着フィルム112に対面するように導入される。そして、用紙Pは定着ニップNoで挟持搬送されて加熱ヒータ113により加熱される定着フィルム112の熱とニップ圧で加熱加圧され、用紙Pに対して未定着トナー像Tが固着像として定着される。
In a state where the
なお、本実施例の装置において大小各種の幅サイズの用紙Pの通紙は用紙幅中心の所謂中央基準搬送でなされる。図3の(b)において、Wgは加圧ローラ110の弾性層116の長手幅である。Xは装置に使用可能(搬送可能)な最大幅サイズの用紙(大サイズ用紙)の通過領域の幅、即ち最大通紙幅である。Wg>Xである。定着フィルム112の長手幅はWgよりも大きい。また、定着フィルム112の一端側と他端側の内面はそれぞれ最大通紙幅Xよりも外側において一端側と他端側のフランジ部材150のフィルム内面ガイド部150bで支持されている。
In the apparatus according to the present embodiment, the paper P of various width sizes, large and small, is passed by a so-called center reference conveyance at the center of the paper width. In FIG. 3B, Wg is the longitudinal width of the
(定着フィルム)
本実施例の定着フィルム112は外力をかけて変形させていない自由状態においては、自身の弾性で外径がφ20mmの薄肉のほぼ円筒形状をなす可撓性を有する耐熱性部材である。厚み方向には多層構成となっている。定着フィルム112の層構成としては、フィルムの強度を保つための基層126と、表面への汚れ付着低減のための離型層127からなる。
(Fixing film)
In a free state in which the
基層126の材質は、加熱ヒータ113の熱を受けるため耐熱性が求められる。また、加熱ヒータ113と摺動するため強度も求められる。そのため、SUS(Stainless Used Steel:ステンレス鋼)やニッケルなどの金属やポリイミドなどの耐熱性樹脂を用いると良い。金属は樹脂に比べると強度があるため薄肉化でき、また熱伝導率も高いため、加熱ヒータ113の熱を定着フィルム112の表面へ伝達しやすい。樹脂は金属に比べると比重が小さいため熱容量が小さく温まりやすい利点がある。また樹脂は塗工成型により薄肉のフィルムが成型できるため安価に成型できる。
The material of the
本実施例では、定着フィルム112の基層126の材質としてポリイミド樹脂を用い、熱伝導率と強度を向上させるためカーボン系のフィラーを添加して用いた。基層126の厚さは薄いほど加熱ヒータ113の熱を定着フィルム表面に伝達しやすいが強度が低下するため15μm〜100μm程度が好ましく、本実施例では50μmとした。
In this embodiment, a polyimide resin is used as a material of the
定着フィルム112の離型層127の材質は、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂(FEP)等のフッ素樹脂を用いるのが好ましい。本実施例ではフッ素樹脂の中でも離型性と耐熱性に優れるPFAを用いた。
As a material of the
離型層127は、チューブを被覆させたものでも良いが、表面を塗料でコートしたものでも良く、本実施例では、薄肉成型に優れるコートにより離型層127を成型した。離型層127は薄いほど加熱ヒータ113の熱を定着フィルム112の表面に伝達しやすいが、薄すぎると耐久性が低下するため、5μm〜30μm程度が好ましく、本実施例では10μmとした。
The
(加圧ローラ)
本実施例の加圧ローラ110は外径φ20mmであり、φ12mmの鉄製の芯金117にシリコーンゴムを発泡した厚さ4mmの弾性層116(発泡ゴム)が形成されている。加圧ローラ110は、熱容量が大きく、熱伝導率が大きいと、加圧ローラ110表面の熱が内部へ吸収され易く、加圧ローラ110の表面温度が上昇しにくくなる。すなわち、できるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材質の方が、加圧ローラ110の表面温度の立ち上がり時間を短縮できる。
(Pressure roller)
The
上記シリコーンゴムを発泡した発泡ゴムの熱伝導率は0.11〜0.16W/m・Kであり、0.25〜0.29W/m・K程度のソリッドゴムよりも熱伝導率が低い。また、熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約1.05〜1.30であるのに対して、発泡ゴムが約0.45〜0.85であり、低熱容量でもある。従って、この発泡ゴムは、上記加圧ローラ110表面温度の立ち上がり時間を短縮できる。
The thermal conductivity of the foamed rubber obtained by foaming the silicone rubber is 0.11 to 0.16 W / m · K, which is lower than that of solid rubber of about 0.25 to 0.29 W / m · K. The specific gravity relating to the heat capacity is about 1.05 to 1.30 for solid rubber, and about 0.45 to 0.85 for foamed rubber, which is low heat capacity. Therefore, this foamed rubber can shorten the rise time of the surface temperature of the
加圧ローラ110の外径は小さい方が熱容量を抑えられるが、小さ過ぎると定着ニップNoの短手幅が狭くなってしまうので適度な径が求められる。本実施例では、外径をφ20mmとした。弾性層116の肉厚に関しても、薄過ぎれば金属製の芯金に熱が逃げるので適度な厚みが求められる。本実施例では、弾性層116の厚さを4mmとした。
The smaller the outer diameter of the
加圧ローラ110が加熱された際、弾性層116の端部の温度は芯金117や弾性層116の端面からの放熱で温度が低下し易い。そのため弾性層116の長手幅Wgは、最大通紙幅Xに対して狭すぎると端部の定着性が低下し易くなり、広すぎると画像形成装置の幅が大きくなってしまう。本実施例では最大通紙幅Xであるレターサイズ216mmに対して左右5mmずつ長い設定とし、弾性層116の長手幅Wgは226mmとした。
When the
弾性層116の上には、トナーの離型層として、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)からなる離型層118が形成されている。離型層118は定着フィルム112の離型層127と同様にチューブを被覆させたものでも表面を塗料でコートしたものでも良いが、本実施例では、耐久性に優れるチューブを使用した。
On the
離型層118の材質としては、PFAの他に、PTFE、FEP等のフッ素樹脂や、離型性の良いフッ素ゴムやシリコーンゴム等を用いても良い。加圧ローラ110の表面硬度は、低いほど軽圧で短手幅が広い定着ニップNoが得られるが、低すぎると耐久性が低下するため、本実施例では、Asker−C硬度(4.9N荷重)で、40°とした。
As a material of the
(加熱ヒータ)
本実施例の加熱ヒータ113はフィルム加熱方式の画像加熱装置で用いられる一般的なヒータである。即ち、細長いセラミックス製の基板とこの基板上に長手に沿って形成された通電により発熱する抵抗発熱体を有するセラミックヒータである。
(Heating heater)
The
図3と図1を参照して本実施例における加熱ヒータ113の構成を説明する。図1の(a)は図3の(a)において加熱ヒータ113を矢印A3の方向から見た模式図(加熱ヒータ113の表面の模式図)である。
The configuration of the
加熱ヒータ113の基板207は用紙搬送方向A1の幅(短手幅)Wh=6mm、厚さH=1mmのアルミナ基板である。基板207の表面に基板長手に沿って平行2本の抵抗発熱体201,202が形成されている。抵抗発熱体201,202はAg/Pd(銀パラジウム)をスクリーン印刷により所定幅にて厚さ10μmで塗工することで形成している。その上を発熱体保護層209としてガラスを50μmの厚さで覆っている。なお、発熱体保護層209は図1の(a)にだけに示しており、(c)や(d)では省略している。
The
本実施例において、加熱ヒータ113は発熱体保護層としてガラス層209を形成した側が定着フィルム112の内周面が接触して摺動する第一の面(表面)であり、その反対側の基板面が熱伝導部材140が長手方向に沿って接触する第二の面(裏面)である。
In this embodiment, the side of the
抵抗発熱体201,202の長手幅Wは最大通紙幅Xに対して狭すぎると加圧ローラ110の端部の放熱によりヒータ端部の定着性が低下し易くなる。一方、広すぎると大サイズ用紙よりも幅狭の小サイズ用紙を連続通紙した場合における非通紙領域の温度が上昇し易くなってしまう。そこで、非通紙昇温がフィルムユニット101の構成部材や加圧ローラ110の耐熱温度を超えないように通紙間隔をあけて温度を均すようなスループットダウン制御を行うと生産性が低下してしまう。
If the longitudinal width W of each of the
そのため、本実施例では抗発熱体201,202の長手幅Wは本実施例における最大通紙幅Xに対応するレターサイズの幅216mmに対して、両端側で1mmずつ長い設定とし218mmとした。
For this reason, in the present embodiment, the longitudinal width W of the
基板207上の2本の抵抗発熱体201,202は一端側が導電体203を介して直列に連結されて導通している。抵抗発熱体201,202の他端側にはそれぞれ導電性の電極204,205が設けられている。この電極部204,205から通電することで抵抗発熱体201,202が発熱するようになっている。
One ends of the two
加熱ヒータ113の基板207の長手幅Wbは上記抵抗発熱体201,202、導電体203、電極部204,205と発熱体保護層209が収まるように270mmとした。
The longitudinal width Wb of the
図3に示すように加熱ヒータ113の裏面には抵抗発熱体201,202の発熱に応じて昇温した基板207の温度を検知するための温度検知素子115が配置されている。制御部500はこの温度検知素子115の検知温度情報に応じて、給電部501から電極部204,205を介して抵抗発熱体201,202に流す電流を適切に制御することで、加熱ヒータ113の温度を調整している。
As shown in FIG. 3, on the back surface of the
温度検知素子115は大小どの幅の用紙も通紙領域となるヒータ部分の基板温度を検知する。本実施例において、温度検知素子115は、ヒータホルダー130に保持されている加熱ヒータ113の基板207の裏面に対して、ヒータホルダー130に設けた穴部から差し込まれて基板裏面に設けられた後述する熱伝導部材140を介して当接されている。即ち、温度検知素子115は熱伝導部材140を介して加熱ヒータ113の温度を検知する。なお、図の煩雑を避けるために温度検知素子115は図3以外の図に対する記載は省略した。
The
(熱伝導部材)
加熱ヒータ113の裏面(第2の面)には、図1の(b)〜(d)のように、加熱ヒータ113の温度を均すための熱伝導部材140が設けられている。熱伝導部材140は少なくとも平面と平行な方向における熱伝導率が加熱ヒータ113の基板207の熱伝導率よりも高い部材である。
(Heat conduction member)
A
熱伝導部材140は加熱ヒータ113とホルダー130との間に挟まれて設置されている。図5にヒータホルダー130に熱伝導部材140と加熱ヒータ113を組み付ける時の組立て図(分解斜視図)を示す。ヒータホルダー130には、熱伝導部材140と加熱ヒータ113が十分に収まるように溝130bが設けられている。このヒータホルダー130の溝130bに2枚の熱伝導部材140が嵌め込まれた後に、加熱ヒータ113が嵌め込まれるようになっている。
The
熱伝導部材140の材質としては、加熱ヒータ113の基板207の材質よりも熱伝導率が高い程、加熱ヒータ113や定着フィルム112及び加圧ローラ118などの部材の温度を均す効果が高い。熱伝導部材140としては、熱伝導性の高い銀ペーストを塗布して設ける場合や、グラファイトのシートやアルミ板などの金属板を接触さる場合などがある。
As the material of the heat
熱伝導部材140としてシートや金属板を用いる場合は、その厚みにより熱伝導部材140の熱容量を調整し易い利点がある。本実施例では、金属の中では比較的高熱伝導であり安価で設置できるアルミ(アルミニウム)の板を熱伝導部材140として用いた。熱伝導部材140は厚みが厚い程温度を均す効果が高くなるため、上述のように抵抗発熱体201,202の長手幅Wに対し幅狭の小サイズ用紙を連続通紙するジョブの生産性が向上する。
When a sheet or a metal plate is used as the
しかしながら、熱容量が大きくなってしまうため、加熱ヒータ113の立ち上がり時間が遅くなってしまう。そのため、小サイズ用紙の連続通紙時の生産性と加熱ヒータ113の立ち上がり時間のバランスで熱伝導部材140の材料や厚さを調整するのが望ましい。
However, since the heat capacity is increased, the rise time of the
本実施例の熱伝導部材140は、厚みtが0.5mmで用紙搬送方向A1の幅(短手幅)が加熱ヒータ113の基板207の短手幅Whと同じ6mmのアルミ板を用いた。また、加熱ヒータ113の基板207であるアルミナと熱伝導部材140のアルミで熱膨張率が違うため、加熱と冷却のヒートサイクルを繰り返すと熱伝導部材140が変形する場合がある。そのため、本実施例の熱伝導部材140は、用紙Pの搬送領域において長手方向中央部で2つに分割した構成になっている。
As the
熱伝導部材140の分割は、分割数が多い程、熱伝導部材140一つの長手幅が小さくなるため、熱膨張長さも小さくなりヒートサイクルによる変形はし難くなる。しかし、分割数が多い程、加熱ヒータ113の長手方向の熱の均し効果が小さくなってしまう。特に小サイズ用紙を連続通紙した時の非通紙部の温度を加熱ヒータ113の長手方向に均すには、非通紙部と通紙部に熱伝導部材140をまたがせるのが望ましい。本実施例の熱伝導部材140は長手中央部で2つに分割された構成とした。
In the division of the
図1の(b)は加熱ヒータ113と熱伝導部材140を図3の(a)中矢印A2の方向から見た模式図(熱伝導部材140を設置した加熱ヒータ113の裏面側の模式図)である。図1の(b)に示すように、熱伝導部材140は分割距離Yだけ離れて、長手方向中央部で2つに分割された構成になっている。分割距離Yは離し過ぎると熱伝導部材140が無い部分(分割距離Yに対応するヒータ部分)の加熱ヒータ温度が上昇してしまい長手方向の温度ムラとなるため出来るだけ狭い方が良く、本実施例では分割距離Yを4mmとした。
FIG. 1B is a schematic view of the
熱伝導部材140の長手幅は長い程、加熱ヒータ113の熱を長手方向に均す効果は高くなるが、レターサイズなど幅が大きい大サイズ用紙を通紙した場合に、加熱ヒータ113の端部の熱が放熱し易くなる。そのため、大サイズ用紙の幅方向の端部の定着性が低下する場合がある。そのため小サイズ用紙の連続通紙時の生産性と大サイズ用紙の幅方向の端部の定着性のバランスで熱伝導部材140の長手方向の端部の位置を調整するのが望ましい。
The longer the heat
本実施例では熱伝導部材140の長手幅(長手方向の端部の位置)を加熱ヒータ113の抵抗発熱体201、202の長手幅Wと同じ幅にした。発熱抵抗体201、202の長手幅Wは218mmであり、熱伝導部材140は分割距離Yが4mmであるため、熱伝導部材140の長手幅Waは分割された一方側と他方側の熱伝導部材140がそれぞれ107mmとなっている。
In the present embodiment, the longitudinal width (position of the end in the longitudinal direction) of the heat
熱伝導部材140には、ヒータホルダー130との長手方向のずれを規制する規制部140aが設けられている。熱伝導部材140の規制部140aは、図5に示すように熱伝導部材140の一部を曲げ加工で形成されている。一方、ヒータホルダー130には、熱伝導部材140の規制部140aが嵌合されるように規制溝130aが設けられている。熱伝導部材140の規制部140aがヒータホルダー130の規制溝130aに嵌合されることで熱伝導部材140とヒータホルダー130が長手方向に規制されるようになっている。
The
(定着ニップ幅と圧分布)
ここで、本実施例における定着ニップNoの用紙搬送方向A1における幅(短手幅)と長手方向の圧力分布について説明する。本実施例における定着ニップNoは長手中央部における短手幅よりも端部における短手幅が太くなるような構成にしている。加圧ローラ110の端部は温度が低下し易いため定着性が低下し易い。そのため、本実施例では加圧ローラ110の端部の加圧力を長手中央部の加圧力よりも強くなるようにして、定着ニップNoは上記のように長手中央部の短手幅よりも端部の短手幅が太くなるような構成にしている。
(Fixing nip width and pressure distribution)
Here, the width (short width) of the fixing nip No in the paper transport direction A1 and the pressure distribution in the longitudinal direction in the present embodiment will be described. The fixing nip No. in this embodiment is configured such that the short width at the end portion is larger than the short width at the center portion in the long direction. Since the temperature of the end of the
図6の(a)と(b)に鉄製のステー120と加圧ローラ110の加圧による長手方向の撓みを示す。図6の(a)に示すように鉄製のステー120は両端部から加圧バネ114で加圧されている。加圧ローラ110は両端部の軸受け132でその加圧力を受けると、鉄製のステー120は実線120aから点線120bの方向へ撓む。そして、加圧ローラ110の芯金117は実線117aから点線117bの方向へ撓む。
FIGS. 6A and 6B show the bending in the longitudinal direction due to the pressing of the
鉄製のステー120と加圧ローラ110が撓むと、定着ニップNoの長手中央部の圧は抜けてしまい弱くなり、定着ニップNoの短手幅は定着ニップNoの長手中央部が端部よりも狭くなってしまう。定着ニップNoの長手中央部の短手幅が狭くなると定着ニップNoの長手中央部の定着性が低下してしまうため、定着性が確保できるように定着ニップNoの長手に沿う短手幅を調整している。
When the
本実施例では定着ニップNoの長手に沿う短手幅をヒータホルダー130の厚みで調整した。図6の(b)に示すようにヒータホルダー130の長手中央部の厚さKをヒータホルダー130の長手方向において端部から中央部にかけて厚くする(以下、ヒータホルダー130のクラウン補正と称する)。これにより、定着ニップNoの長手中央部の定着不良が発生しないように定着ニップNoの長手に沿う短手幅を調整する。
In this embodiment, the short width along the length of the fixing nip No is adjusted by the thickness of the
本実施例では、上述のように定着ニップNoの端部の定着性を考慮し、定着ニップNoの長手中央部の短手幅よりも端部の短手幅が約10%程太くなるようにヒータホルダー130のクラウン補正をしている。より具体的には、ヒータホルダー130のクラウン補正量(ヒータホルダーの中央部と端部の厚みの差)は400μmとした。
In this embodiment, in consideration of the fixing property at the end of the fixing nip No. as described above, the short width at the end is about 10% larger than the short width at the center in the longitudinal direction of the fixing nip No. The crown correction of the
本実施例の定着装置の定着ニップNoの長手に沿う短手幅と圧力分布を図7の(a)に示す。ここで、定着ニップNoの長手に沿う短手幅の測定について説明する。加圧ローラ110の弾性層116の長手幅226mmよりも幅が広い用紙に幅全域にわたってベタ黒画像が印字された用紙を用意する。その用紙を定着ニップNoに挟み、加圧ローラ110の駆動を停止させた状態で加熱ヒータ113により加熱する。加熱ヒータ113の温度を温度検知素子115で150℃に制御して10秒間加熱する。
FIG. 7A shows the short width and the pressure distribution along the length of the fixing nip No of the fixing device of this embodiment. Here, the measurement of the short width along the length of the fixing nip No. will be described. A sheet on which a solid black image is printed over the entire width of a sheet wider than the longitudinal width 226 mm of the
ベタ黒画像は定着ニップNoの部分のみ加熱されるため光沢が増し、ベタ画像には定着ニップNoの跡(パターン)が転写される。この定着ニップNoの跡が転写されたベタ画像から定着ニップNoの長手に沿う短手幅を測定した。定着ニップNoの長手に沿う短手幅は定着ニップNoの長手に沿って10mm間隔で測定した。 Since the solid black image is heated only at the portion of the fixing nip No., the gloss increases, and the mark (pattern) of the fixing nip No. is transferred to the solid image. From the solid image to which the mark of the fixing nip No was transferred, the short width along the length of the fixing nip No was measured. The short width along the length of the fixing nip No. was measured at 10 mm intervals along the length of the fixing nip No.
また、定着ニップNoの長手に沿う圧力分布は面圧分布測定システム(ニッタ株式会社:I−SCAN:長手方向分解能0.5mm)を用いて測定した。 The pressure distribution along the length of the fixing nip No was measured using a surface pressure distribution measurement system (Nitta Corporation: I-SCAN: resolution in the longitudinal direction 0.5 mm).
図7の(a)の測定結果の通り、定着ニップNoの短手幅は定着ニップNoの長手方向の中央部から両端部にかけて太くなっており、中央部で8.0mm、端部がそれぞれ8.8mmとなっている。図7の(b)はこの定着ニップNoのパターンの模式図である。この時の定着ニップNoの長手方向の圧分布も、定着ニップNoの長手に沿う短手幅と同様に、定着ニップNoの長手方向の中央部の圧が最も低く、両端部にかけて加圧力が高くなっている。すなわち、定着ニップNoの短手幅が太い程、定着ニップの加圧力が高いと言える。 As shown in the measurement results of FIG. 7A, the short width of the fixing nip No is increased from the center to the both ends in the longitudinal direction of the fixing nip No, and is 8.0 mm at the center and 8 mm at each end. 0.8 mm. FIG. 7B is a schematic diagram of the pattern of the fixing nip No. At this time, the pressure distribution in the longitudinal direction of the fixing nip No. is also the same as the short width along the length of the fixing nip No. Has become. That is, it can be said that the larger the width of the fixing nip No., the higher the pressing force of the fixing nip.
(熱伝導部材の規制部の位置)
次いで、熱伝導部材140の規制部140aの位置について説明する。本実施例では、熱伝導部材140の長手方向の位置を規制する規制部140aは、定着ニップNoの長手方向で定着ニップNoの短手幅が太い領域に対応する位置に設けられている。これにより熱伝導部材140の長手方向のずれを抑制することを特徴としている。
(Position of regulation part of heat conduction member)
Next, the position of the regulating
図1の(c)に熱伝導部材140と加熱ヒータ113がヒータホルダー130に嵌め込まれた長手方向の概略断面図を示す。ヒータホルダー130の熱伝導部材140を嵌め込む溝130bの長手幅Wcは、熱伝導部材140が熱膨張しても収まるように熱伝導部材140の長手幅Wa(107mm)よりも1mm広くし108mmとなっている。
FIG. 1C shows a schematic cross-sectional view in the longitudinal direction in which the
熱伝導部材140の長手方向の位置を規制する規制部140aは、図1の(e)の定着ニップNoのパターン模式図との対応において、加圧力が高く短手幅が広い領域である定着ニップNoの長手方向の両端部に対応する位置に設けられている。熱伝導部材140の規制部140aの長手幅140aWは5mmであり、ヒータホルダー130側の略同じ幅の規制溝130aに嵌合され、熱伝導部材140とヒータホルダー130の長手方向の位置が規制されている。
The fixing
ここで比較例1の熱伝導部材140の規制部140aの位置について説明する。比較例1のヒータホルダー130に熱伝導部材140と加熱ヒータ113が嵌め込まれた概略断面図を図14に示す。熱伝導部材140の規制部140aとヒータホルダーの規制溝130aの長手方向の位置以外は本実施例の構成と同じであり、同一符号で示し説明を省略する。また、定着ニップNoの長手に沿う短手幅と圧力分布も本実施例と同じ分布であり、定着ニップNoの長手端部よりも長手中央部の圧力が低く短手幅が狭い構成となっている
(図14の(c))。
Here, the position of the regulating
図14の(a)は加熱ヒータ113の加熱前の断面図であり、(b)は加熱ヒータ113の加熱時の断面図である。この比較例1において、熱伝導部材140の規制部140aは、定着ニップNoにおいて比較的加圧力が低く短手幅が狭い領域である、定着ニップNoの長手方向の中央部近傍に対応する位置に設けられている。
FIG. 14A is a cross-sectional view of the
加熱ヒータ113による加熱で熱伝導部材140が熱膨張をすると、熱伝導部材140と加熱ヒータ113は熱膨張差により長手方向にずれを生じる。この場合、定着ニップNoの長手方向において加圧力の高い場所は熱伝導部材140とヒータホルダー130及び加熱ヒータ113との摩擦力が高いため熱伝導部材140はずれにくく、加圧力が低い場所ほど熱伝導部材140がずれやすい。
When the
そのため、比較例1の構成のように、比較的加圧力が低く短手幅が狭い領域である、定着ニップNoの長手中央部近傍に対応する個所に熱伝導部材の規制部140aが設けられていると、次のような状態を生じやすい。即ち、(b)に示すように熱伝導部材140は摩擦力が小さい、定着ニップNoの長手中央部に向かって熱膨張をする。そのため、熱伝導部材140の規制部140aは変形してしまい熱伝導部材140は定着ニップNoの長手中央部へずれてしまう。
Therefore, as in the configuration of Comparative Example 1, the heat conducting
上述のように熱伝導部材140の規制部140aが変形してしまうと熱伝導部材140の加熱ヒータ113との接触面も変形する場合が有り、加熱ヒータ113との接触性が低下する場合がある。加熱ヒータ113から熱伝導部材140が変形することで浮いてしまうと、その部分の加熱ヒータ113は高温になり、長手方向で温度ムラが出来てしまう。長手方向の温度ムラは画像上で光沢ムラとして画像不良となる場合や、場合によってはヒータホルダー130や加圧ローラ110に熱損を生じさせることにもなる。
As described above, when the regulating
一方、本実施例の熱伝導部材140の規制部140aの位置は、図1の(c)と(e)の対応で明らかなように、加圧力が高く短手幅が広い領域である、定着ニップNoの長手方向の両端部に対応する位置に設けられている。
On the other hand, the position of the regulating
図1の(d)に本実施例において加熱ヒータ113の加熱時の断面図を示す。加熱ヒータ113により加熱され熱伝導部材140は、定着ニップNoにおいて加圧力が低く短手幅の狭い長手中央部へ向かって熱膨張をする(図中矢印方向)。この場合、熱伝導部材140とヒータホルダー130及び加熱ヒータ113との摩擦力が高い領域である、定着ニップNoの長手方向の両端部に対応する個所に、熱伝導部材140の規制部140aが設けられている。そのため、規制部140aの位置はずれることは無く、また変形することも無い。
FIG. 1D is a cross-sectional view when the
このように、定着ニップNoの長手において比較的加圧力が高く短手幅が太い領域に対応する位置に熱伝導部材140の長手方向の位置を規制する規制部140aを設ける。この構成により、ヒートサイクルの繰り返しによる熱伝導部材140の長手方向のずれや変形を抑制することができる。
As described above, the regulating
(効果の検証)
ここで、上記した実施例1の熱伝導部材140の配設構成と比較例1の熱伝導部材140の配設構成とにおける定着ニップNoの長手方向の温度ムラによる光沢ムラの発生の有無の比較を行った。
(Verification of effects)
Here, a comparison of the presence / absence of the occurrence of gloss unevenness due to the temperature unevenness in the longitudinal direction of the fixing nip No in the arrangement of the heat
実施例1の熱伝導部材140の配設構成は図1に示す構成であり、規制部140aが、定着ニップNoの長手において比較的加圧力が高く短手幅が太い領域である、定着ニップNoの両端部に対応する位置に設けられた構成である。
The arrangement of the heat
比較例1の熱伝導部材140の配設構成は図14に示す構成であり、規制部140aが、定着ニップNoの長手において比較的加圧力が低く短手幅が狭い領域である、定着ニップNoの長手央部付近に対応する位置に設けられた構成である。比較例1における規制部140aの長手方向の中心位置は加圧中心より10mm左右に離れた位置(図14の(a)中Wd:10mm)となっている。
The arrangement of the heat
印字画像としては、全面に均一なパターンを印字すると光沢ムラが見えやすく、特にトナーの載り量が多いベタ画像を印字すると光沢ムラが発生し易い。定着装置100が冷えたコールドの状態から加熱ヒータ113を立ち上げ、光沢ムラが見えやすい全面ベタ画像と比較的光沢ムラが見えにくい印字率が50%の全面ハーフトーン画像を2枚印字し、画像上に光沢ムラの発生有無について確認した。
As a print image, gloss unevenness tends to be visible when a uniform pattern is printed on the entire surface, and gloss unevenness tends to occur particularly when a solid image with a large amount of applied toner is printed. When the fixing
印字後に定着装置100を冷却しコールド状態にしてから再び全面ベタ画像と印字率が50%の全面ハーフトーン画像を2枚印字する。この2枚間欠印字を定着装置100の寿命である10万枚となる5万回繰り返し、全面ベタ画像と全面ハーフトーン画像を各5万枚、計10万枚印字し、画像に光沢ムラの発生有無について確認した。
After printing, the fixing
比較例1の熱伝導部材140の配設構成では、ヒートサイクル3万回以降でベタ画像に光沢ムラが発生し、熱伝導部材140の長手方向のずれと変形が確認された。また4万回以降ではハーフトーン画像でも光沢ムラが確認されるようになり、熱伝導部材140の変形量も大きくなっていた。
In the arrangement of the heat
一方、実施例1の熱伝導部材140の配設構成は、ヒートサイクル5万回時点でベタ画像においても光沢ムラの発生は無く、熱伝導部材140の長手方向のずれや変形は確認されなかった。
On the other hand, in the arrangement configuration of the heat
このように本実施例1の熱伝導部材140の配設構成によれば、ヒートサイクルの繰り返しによる熱伝導部材140の長手方向のずれや変形を抑制することができる。そして、光沢ムラの画像不良や構成部材の破損を防止することができる。
As described above, according to the arrangement of the
《実施例2》
第2の実施例を以下に説明する。本実施例2では、実施例1とは逆に、定着ニップNoの短手幅が定着ニップNoの長手端部よりも長手中央部の方が太い構成において、熱伝導部材140の長手方向のずれや規制部140aの変形を抑制している。短手幅が太い定着ニップNoの長手中央部の近傍に対応する位置に熱伝導部材140の規制部140aを設けることで、熱伝導部材140の長手方向のずれや規制部140aの変形を抑制し、光沢ムラの画像不良や定着部材の破損を防止している。以下に説明する。
<< Example 2 >>
A second embodiment will be described below. In the second embodiment, contrary to the first embodiment, in a configuration in which the short width of the fixing nip No is wider at the center in the longitudinal direction than at the long end of the fixing nip No, the displacement of the
本実施例2において、未定着トナー像を形成する画像形成装置については、上記実施例1と同じく一般的でありその再度の説明を省略する。また加熱装置である定着装置100においても、基本構成は実施例1と同じフィルム加熱方式の加熱装置であり、同じ部材については、同一の符号で示し再度の説明を省略する。
In the second embodiment, an image forming apparatus for forming an unfixed toner image is generally the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated. Also, in the
加圧ローラ110の弾性層116に発泡ゴムを使用する場合、定着ニップNoの端部の短手幅よりも長手中央部の短手幅を太くすることで紙シワを防止することがある。発泡ゴムは定着ニップNoで潰されると中の空気が抜け定着ニップ面が芯金117に近づくため、用紙Pを搬送する定着ニップNoの回転半径が小さくなる。そのため、定着ニップNoの長手方向において加圧力が高く弾性層116の潰し量が多い部分(定着ニップNoの短手幅が太い部分)ほど用紙Pの搬送速度が遅くなる。
When foamed rubber is used for the
紙シワを防止するには定着ニップNoの長手方向の中央部よりも端部の用紙Pの搬送速度を上げると良いことが一般的に知られている。そのため、加圧ローラ110の弾性層116を、定着ニップNoにおいて長手方向の端部よりも中央部をより潰す構成、すなわち定着ニップNoの長手端部の短手幅よりも長手中央部の短手幅を太くする。これにより、定着ニップNoの長手中央部よりも長手端部の用紙Pの搬送速度が上がり、紙シワを防止することができる。
It is generally known that in order to prevent paper wrinkles, it is better to increase the transport speed of the paper P at the end portion than at the central portion in the longitudinal direction of the fixing nip No. Therefore, the
本実施例では、実施例1の図6で説明したと同様にヒータホルダー130のクラウン補正により、定着ニップNoの長手端部の短手幅よりも長手中央部の短手幅を太くなるように設定した。本実施例2の定着装置100は、定着ニップNoの長手端部の短手幅よりも長手中央部の短手幅が約10%程太くなるようにヒータホルダー130のクラウン補正をしている。より具体的には、ヒータホルダー130のクラウン補正量(ヒータホルダーの中央部と端部の厚みの差)は600μmとした。
In the present embodiment, as described with reference to FIG. 6 of the first embodiment, the crown correction of the
本実施例2の定着装置100の定着ニップNoの長手に沿う短手幅と圧力分布を図8の(a)に示す。定着ニップNoの長手に沿う短手幅及び圧分布は実施例1と同様の方法で測定した。
FIG. 8A shows the short width and the pressure distribution along the length of the fixing nip No of the fixing
図8の(a)の測定結果の通り、定着ニップNoの長手に沿う短手幅は長手両端部から長手中央部にかけて太くなっており、長手中央部が8.8mm、長手端部がそれぞれ8.0mmとなっている。図8の(b)はこの定着ニップNoのパターンの模式図である。この時の定着ニップNoの長手に沿う圧分布も長手に沿う短手幅と同様に長手中央部の圧が最も高く、長手両端部にかけて加圧力が低くなっている。すなわち、定着ニップNoの短手幅が太い程、定着ニップNoの加圧力が高い。 As shown in the measurement result of FIG. 8A, the short width along the length of the fixing nip No is wider from both ends to the center in the longitudinal direction, the center at the center is 8.8 mm, and the length at the end is 8 mm. 0.0 mm. FIG. 8B is a schematic diagram of the pattern of the fixing nip No. At this time, the pressure distribution along the length of the fixing nip No also has the highest pressure at the central portion of the longitudinal direction, and the pressing force decreases toward both ends of the longitudinal direction, similarly to the short width along the longitudinal direction. That is, as the width of the short side of the fixing nip No is larger, the pressing force of the fixing nip No is higher.
(熱伝導部材の規制部の位置)
本実施例2でも、熱伝導部材140の長手方向の位置を規制する規制部140aは、定着ニップNoの長手方向で定着ニップNoの短手幅が太い領域に対応する位置に設けられている。これにより熱伝導部材140の長手方向のずれを抑制している。
(Position of regulation part of heat conduction member)
Also in the second embodiment, the regulating
図9に本実施例2における熱伝導部材140の規制部140aの位置を示す。本実施例2の熱伝導部材140も実施例1と同様に、ヒートサイクルによる変形に対応した長手方向で2分割された構成である。本実施例2の熱伝導部材140の規制部140aは、定着ニップNoの長手方向の中で比較的加圧力が高く短手幅が太い中央部近傍に対応する位置に設けられている。
FIG. 9 shows the position of the regulating
本実施例2のように、定着ニップNoの長手方向において端部よりも中央部の加圧力が高く短手幅が太い場合、熱伝導部材140とヒータホルダー130及び加熱ヒータ113との摩擦力は端部より長手中央部の方が高い。そのため、加熱ヒータ113により加熱された熱伝導部材140は、加圧力が低く短手幅の細い定着ニップNoの両端部へ向かって熱膨張をする。
As in the second embodiment, when the pressing force in the central portion is larger than the end portion in the longitudinal direction of the fixing nip No and the short width is large, the frictional force between the
本実施例2においても、熱伝導部材140の規制部140aが定着ニップNoの長手方向において摩擦力が高い中央部近傍に設けられているため、ヒートサイクルを繰り返しても規制部140aの位置はずれることは無く、また変形することも無い。
Also in the second embodiment, since the regulating
本実施例2の構成においても、実施例1と同様に光沢ムラの発生有無の確認を行ったが、定着装置の寿命までベタ画像においても光沢ムラの発生は無く、熱伝導部材140の長手方向のずれや変形は確認されなかった。
In the configuration of the second embodiment, the presence / absence of gloss unevenness was checked in the same manner as in the first embodiment. However, there was no gloss unevenness in the solid image until the life of the fixing device, and the longitudinal direction of the heat
本実施例2のように定着ニップNoの長手方向において端部よりも中央部の加圧力が高く短手幅が太い構成においても、短手幅が太い領域に対応する位置に熱伝導部材140の規制部140aを設けることで実施例1と同様の効果が得られる。即ち、ヒートサイクルの繰り返しによる熱伝導部材140の長手方向のずれや変形を抑制することができる。
Even in a configuration in which the pressing force in the central portion is longer than the end portion in the longitudinal direction of the fixing nip No and the short width is large as in the second embodiment, the
《実施例3》
実施例1及び実施例2においては、熱伝導部材140は、変形防止のため長手方向中央部で2分割した構成について説明したが、この構成に限ったものではない。本実施例3では熱伝導部材140を長手方向で分割していない構成において、熱伝導部材140の長手方向のずれや規制部140aの変形を抑制している。以下に説明する。
<< Example 3 >>
In the first and second embodiments, the configuration in which the
本実施例3において、未定着トナー像を形成する画像形成装置50については、上記実施例1と同じく一般的であり再度の説明を省略する。また定着装置100においても、基本構成は実施例1と同じフィルム加熱方式の加熱装置であり、同じ部材については、同一の符号で示し再度の説明を省略する。また、実施例2と同様に、定着ニップNoの長手端部よりも長手中央部の短手幅を太くすることで紙シワを防止する構成である。ヒータホルダー130のクラウン補正量は実施例2と同様に600μmであり、定着ニップNoの長手に沿う短手幅及び圧分布も図8に示す実施例2と同じ分布である。
In the third embodiment, the
(熱伝導部材の規制部の位置)
本実施例3の構成は、熱伝導部材140は1枚であり、この熱伝導部材140の長手方向で短手幅が太い定着ニップNoの長手中央部にほぼ対応する位置に熱伝導部材140を規制する規制部140aが設けられている。図10に本実施例3の熱伝導部材140の規制部140aの位置を示す。本実施例3の熱伝導部材140の規制部140aの位置は、定着ニップNoの長手方向の中で比較的加圧力が高く短手幅が広い長手中央部に対応する位置に設けられている。
(Position of regulation part of heat conduction member)
In the configuration of the third embodiment, the number of the heat
実施例2と同様に、定着ニップNoの長手端部よりも長手中央部の加圧力が高く短手幅が太い場合、熱伝導部材140とヒータホルダー130及び加熱ヒータ113との摩擦力は定着ニップNoの長手方向の端部より中央部の方が高い。そのため、加熱ヒータ113により加熱された熱伝導部材140は加圧力が低く短手幅の狭い定着ニップ長手両端部へ向かって熱膨張をする。
As in the case of the second embodiment, when the pressing force at the central portion in the longitudinal direction is higher than the longitudinal end portion of the fixing nip No, and the short width is large, the frictional force between the
本実施例3においても、定着ニップNoの長手方向において摩擦力が高い中央部に対応する位置に熱伝導部材140の規制部140aが設けられているため、ヒートサイクルを繰り返しても規制部140aの位置はずれることは無く、また変形することも無い。
Also in the third embodiment, the regulating
本実施例3の構成のように熱伝導部材140が1枚の構成においても、定着ニップNoの長手方向の中で比較的加圧力が高く短手幅が太い領域に熱伝導部材140の長手方向の位置を規制する規制部140aを設ける。これにより、ヒートサイクルの繰り返しによる熱伝導部材140の長手方向のずれや変形を抑制することができる。
Even in the configuration having one
《その他の実施例》
(1)実施例1から3においては、定着ニップNoの長手方向の中で比較的加圧力が高く短手幅が太い領域に対応する位置に熱伝導部材140の長手方向の位置を規制する規制部140aを設ける。これにより、ヒートサイクルの繰り返しによる熱伝導部材140の長手方向のずれや変形を抑制することについて説明した。
<< Other Examples >>
(1) In the first to third embodiments, the regulation that regulates the longitudinal position of the
これに合わせて、用紙Pの搬送可能な最大通紙幅Xより外側で昇温する非通紙領域に熱伝導部材140の規制部140aがかかるようにすると、より熱伝導部材140の長手方向のずれを抑制することができる。以下に説明する。
In accordance with this, if the regulating
実施例1から3においては、モノクロ画像形成装置50の定着装置100について立ち上げを重視した加圧ローラ110の弾性層116に発泡ゴムを用いた構成について説明してきた。カラー画像形成装置に用いる定着装置では加圧ローラ110の弾性層116にソリッドゴムを用いることがある。
In the first to third embodiments, the configuration in which foaming rubber is used for the
カラー画像形成装置ではブラックの他にイエロー、マゼンダ、シアンの4色を重ねて印字するため、トナーの載り量が多い。トナー量が多い場合、用紙Pとトナーの界面まで熱を与え、定着させるために加圧ローラ110に熱容量が求められる場合がある。そのため、カラー画像形成装置の定着装置では加圧ローラ110の弾性層116として発泡ゴムではなくソリッドゴムを用いることがしばしばある。
In a color image forming apparatus, since four colors of yellow, magenta, and cyan are printed in addition to black, the amount of applied toner is large. When the amount of toner is large, heat may be required for the
ソリッドゴムの加圧ローラ110は発泡ゴムに比べ熱容量と熱伝導率が高いため、表面温度の立ち上がりは遅くなってしまうが長手方向に熱を均す効果がある。熱伝導率が高いため、発泡ゴムに比べ芯金117に熱が伝わり易く、また端部の熱も放熱し易いため加圧ローラ110の端部の温度が低下し易い。そのため、加圧ローラ110の弾性層116にソリッドゴムを用いる場合、加熱ヒ−タ113の抵抗発熱体201、202の長手幅Wを図11に示すように最大通紙幅Xより十分に広く設定する場合がある。
The
この場合、最大通紙幅Xに対応する大サイズ用紙を連続通紙すると非通紙領域の加圧ローラ温度が昇温する。加圧ローラ110は昇温すると熱膨張により昇温部分の加圧力が増す。そのため非通紙領域においては、熱伝導部材140とヒータホルダー130及び加熱ヒータ113との摩擦力が増す。
In this case, when a large-size sheet corresponding to the maximum sheet passing width X is continuously passed, the pressure roller temperature in the non-sheet passing area increases. When the temperature of the
実施例1に示す構成のように、定着ニップNoの長手方向で中央部より端部の加圧力が高く定着ニップNoの短手幅が太い場合に、熱伝導部材140の規制部140aを定着ニップNoの長手端部に対応する位置に設ける。この構成により、熱伝導部材140がずれ難いことを説明した。
As in the configuration shown in the first embodiment, when the pressing force at the end is higher in the longitudinal direction of the fixing nip No than at the center and the width of the short side of the fixing nip No is large, the regulating
この実施例1の、定着ニップNoの長手方向で中央部よりも端部の定着ニップの短手幅が太い構成に加え、図11に示すように、最大通紙幅Xよりも外側の非通紙領域に熱伝導部材140の規制部140aがかかるように設ける。即ち、規制部140aは、定着ニップNoの長手方向おいて装置で搬送可能な最大幅サイズの用紙の通過領域外に設けられていることを特徴とする。これにより、より熱伝導部材140の長手方向のずれを抑制することができる。
In addition to the configuration in which the width of the short side of the fixing nip at the end portion in the longitudinal direction of the fixing nip No. is larger than that at the center in Example 1, the non-sheet passing portion outside the maximum sheet passing width X as shown in FIG. The region is provided such that the regulating
(2)また以上説明した定着装置は、定着フィルム112と加圧ローラ110で形成される定着ニップNoで用紙Pへのトナー像の定着を行う装置構成について説明したが、図12のような外部加熱方式の定着装置に本発明を適用しても良い。
(2) In the fixing device described above, a device configuration in which a toner image is fixed on paper P by a fixing nip No formed by a fixing
この定着装置は、加熱ヒータ113を定着フィルム112に内包し定着ローラ300の外表面に圧接して加熱ニップN2部で定着ローラ300の表面を加熱する。定着ローラ300に加圧ローラ301を圧接して形成された定着ニップN1部で用紙Pへのトナー像Tの定着を行う構成となっている。
In this fixing device, a
このような外部加熱方式の定着装置において、加熱ヒータ112の裏面に熱伝導部材140を設ける場合、長手方向で加熱ニップN2の短手幅が太い個所に熱伝導部材140の規制部140aを設ける。これにより、上述の各実施例と同様に熱伝導部材140のずれや変形を抑制することができる。
In such an external heating type fixing device, when the heat
(3)また、これまで説明してきた熱伝導部材140の規制部140aの形状は、図5の140aに示すように熱伝導部材140をヒータホルダー130側へ折り曲げた構成についてのみ説明してきたが、規制部140aの形状はこの形状に限ったものでは無い。
(3) Although the shape of the restricting
例えば、図13の(a)に示すように、曲げ形状では無く、加熱ヒータ113との接触面と同じ面状の規制部形状でも良い。また、同図の(b)のように用紙搬送方向A1の上流側と下流側に複数の規制部140aがある構成でも良い。規制部140aが複数ある方が熱伝導部材140の熱膨張による力を分散して規制できるため、より長手方向へのずれや変形を抑制することが可能である。
For example, as shown in (a) of FIG. 13, instead of the bent shape, the shape of the restricting portion may be the same as the contact surface with the
(4)また、以上説明した熱伝導部材140の規制部140aの位置は、定着ニップNoの長手に沿う短手幅の太い領域に対応する位置に設ける構成について説明した。定着ニップNoの長手に沿う短手幅が太い個所と細い個所の中間よりも太い側に規制部140aを設ければ熱伝導部材140の長手方向のずれや変形は緩和することが可能である。
(4) Also, a configuration has been described in which the position of the regulating
(5)以上の実施例では、画像加熱装置として、用紙上(記録材上)に形成された未定着トナー像を加熱して定着する定着装置を例にして説明したがこれに限られない。用紙Pに定着もしくは仮定着されたトナー像を再加熱して画像のグロス(光沢度)を増大させる装置にも本発明を適用することが可能である。 (5) In the above embodiments, the fixing device that heats and fixes the unfixed toner image formed on the paper (on the recording material) is described as an example of the image heating device, but is not limited thereto. The present invention can be applied to an apparatus for increasing the gloss (gloss) of an image by reheating a toner image fixed or assumed on a sheet P.
100・・画像加熱装置(定着装置)、112・・ベルト(定着フィルム)、113・・加熱部材(加熱)ヒータ、209・・基板、201,202・・抵抗発熱体、130・・保持部材(ヒータホルダー)、140・・熱伝導部材、140a・・規制部、110・・回転体(加圧ローラ)、No・・ニップ部(定着ニップ)、P・・記録材(用紙)、T・・画像(トナー像) 100 image heating device (fixing device), 112 belt (fixing film), 113 heating member (heating) heater, 209 substrate, 201, 202 resistance heating element, 130 holding member Heater holder), 140 heat conduction member, 140a regulating part, 110 rotating body (pressure roller), No. nip part (fixing nip), P. recording material (paper), T. Image (toner image)
上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置に代表的な構成は、無端状のベルトと、細長い基板と、前記基板上に長手に沿って形成された通電により発熱する抵抗発熱体と、を有し、前記ベルトを加熱する加熱部材と、前記加熱部材の前記ベルトとの接触面と反対側の面と接触する、熱伝導率が前記基板の熱伝導率よりも高い熱伝導部材と、前記熱伝導部材を介して前記加熱部材を保持する保持部材と、前記保持部材へ付勢力をかける付勢部材と、前記加熱部材とともに前記ベルトを挟むようにして、前記ベルトとの間にニップ部を形成する回転体と、前記付勢部材の付勢によって前記加熱部材と前記ベルトを介して前記ニップ部を形成する押圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送しつつ加熱し、前記画像を前記記録材に定着する画像加熱装置において、前記熱伝導部材は、2部材に分割され、前記熱伝導部材の長手端部に対応する前記熱伝導部材の領域に位置する一端部と、前記熱伝導部材の長手中央部に対応する前記熱伝導部材の領域に位置する他端部と、を前記2部材の各々は備え、前記ニップ部は、前記記録材の搬送方向におけるニップ幅が前記ニップ部の長手中央部から前記ニップ部の長手端部に向かうにつれて徐々に大きくなる領域を備え、前記熱伝導部材の前記2部材の各々の一端部は、前記保持部材に対する前記加熱部材の長手方向への移動を規制する、前記加熱部材の長手方向に延びた規制部を備え、前記2部材の各々の他端部は、前記加熱部材の長手方向に延びた規制部を備えていないことを特徴とする。 Typical structure in an image heating apparatus according to the present invention for achieving the above object, the endless belt, an elongated substrate, the resistance heating element which generates heat by energization, which is formed along the longitudinal on the substrate If, have a, a heating member for heating the belt, said contact contacting surface between the belt and the opposite surface, high thermal conductivity member than the thermal conductivity of the thermal conductivity of the substrate of the heating member A holding member that holds the heating member via the heat conducting member, an urging member that applies an urging force to the holding member, and a nip portion between the belt and the heating member so as to sandwich the belt. And a pressing member that forms the nip portion through the heating member and the belt by the urging of the urging member, and the nip portion holds a recording material carrying an image. and heating while conveying, before An image heating apparatus for fixing an image on the recording material, the heat conducting member is divided into two members, one end portion positioned in the region of the thermally conductive member corresponding to the longitudinal end of the heat conducting member, said Each of the two members includes a heat conductive member and a second end located in a region of the heat conductive member corresponding to a longitudinal center portion of the heat conductive member, wherein the nip portion has a nip width in a conveying direction of the recording material. A region that gradually increases from a central longitudinal portion of the portion toward a longitudinal end portion of the nip portion, and one end of each of the two members of the heat conducting member extends in a longitudinal direction of the heating member with respect to the holding member. And a regulating portion extending in the longitudinal direction of the heating member , wherein the other end of each of the two members does not have a regulating portion extending in the longitudinal direction of the heating member. I do.
Claims (7)
前記加熱部材を保持する保持部材と、
少なくとも平面と平行な方向における熱伝導率が前記基板の熱伝導率よりも高い熱伝導部材であって、前記加熱部材と前記保持部材との間に挟まれている熱伝導部材と、
内周面が前記加熱部材の前記熱伝導部材の側とは反対側の面に接触して摺動しつつ回転可能な無端状のベルトと、
前記ベルトを挟んで前記加熱部材に当接して前記ベルトの外面とニップ部を形成する回転体と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送しつつ加熱する画像加熱装置において、
前記熱伝導部材は前記保持部材に対する長手方向への移動を規制する規制部を有し、前記ニップ部の記録材搬送方向における幅を短手幅としたとき前記ニップ部の長手方向において前記短手幅が太い個所と細い個所があり、前記短手幅が太い個所と細い個所の中間よりも太い個所の側に前記規制部を有することを特徴とする画像加熱装置。 A heating member having an elongated substrate and a resistance heating element formed along the length of the substrate along its length and generating heat by energization;
A holding member for holding the heating member,
A heat conductive member having a heat conductivity higher than the heat conductivity of the substrate at least in a direction parallel to the plane, and a heat conductive member sandwiched between the heating member and the holding member,
An endless belt rotatable while the inner peripheral surface is in contact with the surface of the heating member on the side opposite to the heat conduction member and slides while sliding.
A rotating body that forms a nip with the outer surface of the belt by abutting the heating member with the belt interposed therebetween; and an image heating device that heats the recording material carrying the image in the nip while nipping and conveying the recording material. At
The heat conducting member has a regulating portion that regulates movement in the longitudinal direction with respect to the holding member, and when the width of the nip portion in the recording material conveyance direction is a short width, the short side in the longitudinal direction of the nip portion is small. An image heating apparatus comprising: a thick portion and a thin portion; and the regulating portion provided on a side of a portion wider than a middle portion between the thick portion and the thin portion.
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