JP6614816B2 - 像加熱装置 - Google Patents
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Description
近年、複写機・プリンタ等の画像形成装置には、プリントスピードの高速化やクイックスタート性の向上、省エネやコンパクト化といった様々な要望がある。そうした背景の元、フィルム加熱方式の定着装置が広く用いられている。
フィルム加熱方式の定着装置は、フィルムと加圧部材が圧接配置され、フィルム内部には加圧部材との対向部内面にフィルムを加熱するためのヒータ(加熱体)が配置される。このような定着装置におけるフィルムの駆動方式としては、フィルム内周面に駆動ローラを設けフィルムにテンションを加えながら駆動する方式や、フィルムを支持する部材にルーズに支持させ加圧ローラを駆動することで従動回転させる方式が知られている。近年では、部品点数が少なくて済むことから、後者の加圧ローラ駆動型が採用されることが多い。
定着装置に記録材を通紙し定着させた場合、加圧ローラの非通紙域(記録材が搬送される際に通過する領域外)の表面温度が過度に上昇する恐れがある。これは、定着ニップ部のうち記録材の通過しない非通紙域では、記録材による奪熱がない分だけ部分的に蓄熱されるためである。この現象は、定着装置の端部昇温或いは非通紙部昇温と称され、この端部昇温が高温になると、熱的ピークを持ち、ホットオフセットやヒータホルダの溶け等の発生につながる。
この端部昇温の課題を解決するために、特許文献1のようにヒータの裏面とヒータホルダ間に熱伝導部材を配置することでヒータの温度分布を均一化する提案がなされている。熱伝導部材の使用にあたっては、特許文献2のように安全性確保のため電気的に分割して用いる提案がなされている。
特許文献1に開示の構成においては、熱伝導部材に、ヒータホルダへの差し込み部を設ける必要がある。これは、熱伝導部材に対して、定着ニップ部の長手方向の位置決めが行われていないと、熱伝導部材がずれてしまった場合、特に端部昇温部分からずれてしまった場合には、所望とする端部昇温抑制効果が発現されないことが懸念されるためである。しかしながら、熱伝導部材にヒータホルダへの差し込み部を設けた場合には、差し込み部の熱容量が周辺部よりも大きくなる。そのため、差し込み部では均熱効果が促進され、ヒータの温度が局所的に低くなり、差し込み部の幅に対応した定着不良を引き起こすことが
懸念される。
さらに、特許文献2に開示の構成のように、複数の熱伝導部材を配置する場合には、熱伝導部材と熱伝導部材の間に隙間ができる。隙間部分に対応するヒータは、熱伝導部材と接触しないため、均熱効果が低減し、ヒータの温度が局所的に高くなり、隙間部の幅に対応したホットオフセットなどの画像不良を引き起こすことが懸念される。
ヒータと、
前記ヒータに接触配置され、前記ヒータの温度分布を均一化するための熱伝導部材と、
回転可能に設けられ、前記ヒータに摺動する可撓性スリーブと、
前記可撓性スリーブを介して前記ヒータとニップ部を形成する加圧部材と、
を有し、
前記ニップ部における前記可撓性スリーブと前記加圧部材との間で、現像剤像が形成された記録材を挟持搬送して加熱する像加熱装置において、
前記熱伝導部材には、第1領域と、前記第1領域よりも単位面積当たりの熱容量の小さい第2領域とが設けられ、
前記ヒータには、
前記ニップ部を加熱する前記ヒータの領域のうち、前記第1領域の接触によって、前記ニップ部を加熱する温度がコントロールされる第1ヒータ領域と、
前記ニップ部を加熱する前記ヒータの領域のうち、前記第2領域の接触によって、前記ニップ部を加熱する温度がコントロールされる第2ヒータ領域と、
が設けられ、
前記第1ヒータ領域の発熱量を、前記第2ヒータ領域の発熱量よりも大きく設定し、前記第1ヒータ領域で加熱される前記ニップ部の領域の温度と、前記第2ヒータ領域で加熱される前記ニップ部の領域の温度との差がゼロ、または前記第1ヒータ領域の発熱量と前記第2ヒータ領域の発熱量とを同じとした場合よりも小さくなるようにされている
ことを特徴とする。
図1は、本実施形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。本実施形態では、画像形成装置として、転写式電子写真プロセス方式のレーザプリンタについて説明する。
図1において、1は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラム)であり、矢印a方向に所定の周波数(プロセススピード)にて回転駆動される。感光ドラム1は、OPC・アモルファスSi等の感光材料層が、アルミニウムやニッケルなどのシリンダ(ドラム)状の導電性基体の外周面に形成された構成から成る。感光ドラム1の表面は、その回転過程で帯電ローラ2により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。その後、感光ドラム1の帯電面に対して、レーザビームスキャナ3より、画像情報に応じたレーザビームによる走査露光Lがなされることにより、感光ドラム表面に目的の画像情報に応じた潜像(静電潜像)が形成される。その潜像が現像装置4でトナー(現像剤)Tにより現像されて可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、2成分現像法、FEED現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。
れる。
その後、転写ニップ部でトナー像が転写された記録材Pは、像加熱装置としての加熱定着装置(以下、定着装置)6に導入されてトナー像の熱定着処理を受ける。定着装置6については、(2)項で詳述する。定着装置6を通過した記録材Pは、搬送ローラ・ガイド・排出ローラを有するシートパスを通って、排出トレイにプリントアウトされる。また、転写ニップ部を通過した感光ドラム1の表面は、クリーニング装置7により転写残トナー等の付着物の除去処理を受けて清浄化され、繰り返し作像に供される。
図2は、本実施形態の定着装置6の概略構成を示す図であり、図2(a)は定着装置6の断面図、図2(b)はヒータの断面図、図2(c)は定着装置6の分解斜視図である。
本実施形態の定着装置6は、基本的には互いに圧接してニップ部Nを形成する定着アセンブリ10と加圧ローラ20よりなるフィルム加熱方式の定着装置である。図2(a)、(c)に示すように、定着アセンブリ10は主に定着フィルム13と、ヒータ11、熱伝導部材17、ホルダ12、および加圧バネ15より加圧力を受けてホルダ12を加圧ローラ20に抗して押圧する金属ステー14から構成される。
定着フィルム13は、回転可能に設けられ、ヒータ11に摺動する可撓性スリーブに相当する。本実施形態では、定着フィルム13は、クイックスタートを可能にするために総厚200μm以下の厚みに設定された耐熱性フィルムである。定着フィルム13は、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK等の耐熱性樹脂、あるいは耐熱性、熱伝導性を有するSUS、Al、Ni、Cu、Zn等の純金属あるいは合金を基層として形成されている。樹脂製の基層の場合は熱伝導性を向上させるために、BN、アルミナ、Al等の熱伝導性粉末を混入してあっても良い。また、長寿命の定着装置を構成するために、充分な強度を持ち、耐久性に優れた定着フィルム13として、総厚20μm以上の厚みが必要である。よって、定着フィルム13の総厚としては、20μm以上200μm以下が最適である。
図2(b)に示すように、加熱部材としてのヒータ11は、定着フィルム13の内面に接触することによりニップ部Nの加熱を行う。ヒータ11は、低熱容量のプレート状である。そして、アルミナや窒化アルミニウム等の絶縁性セラミック基板11aの表面に、ニップ部Nの長手方向に沿って、Ag/Pd(銀パラジウム)、RuO2、Ta2N等の抵
抗発熱体11bが、スクリーン印刷等により形成されている。このとき、抵抗発熱体11bは、厚み約10μm、幅約1〜5mm程度で形成されている。
このヒータ11が定着フィルム13と接する面には、熱効率を損なわない範囲で抵抗発熱体を保護する保護層11cが設けられている。保護層の厚みは十分薄く、表面性を良好にする程度が望ましく、一般的には30〜200μm程度のガラスコートが用いられる。なお、以下の説明では、ニップ部Nにおける長手方向を単に長手方向という。
絞り量(%)=(絞り部以外の抵抗発熱体幅)/(絞り部の抵抗発熱体幅)
抵抗値と発熱量は比例するので、絞り量は単位面積あたりの発熱量の割合と考えてもよい。なお、ヒータ11については、(4)項にて詳述する。
加圧部材としての加圧ローラ20は、SUS、SUM、Al等の金属製芯金21の外周側に弾性層22が形成された弾性ローラである。弾性層22としては、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムで形成した弾性ソリッドゴム層や、より断熱効果を持たせるためにシリコーンゴムを発泡して形成した弾性スポンジゴム層を例示できる。また、弾性層22として、シリコーンゴム層内に中空のフィラー(マイクロバルーン等)を分散させ、硬化物内に気体部分を持たせて断熱効果を高めた弾性気泡ゴム層を例示できる。また、弾性層22の外周側に、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)等の離型層が形成されていてもよい。なお、本実施形態では、芯金21としてAl、弾性層22としてシリコーンゴム、離型層としてPFAを用いた外径φ20mmの加圧ローラを用いた。
熱伝導部材17は、ヒータ11に接触配置され、ヒータ11の温度分布を均一化するためのものである。本実施形態では、熱伝導部材17は、ヒータ11と、ヒータ11を保持する保持部材としてのホルダ12との間に挟んで保持され、アルミナや窒化アルミニウム等からなるヒータ11の絶縁性セラミック基板11aよりも熱伝導率の良い材質からなる。熱伝導部材17としては、Al、Cu、Ag、黒鉛をシート状に加工したグラファイトシートを例示できる。熱伝導部材17の熱伝導率は、少なくともヒータ11の基板11aの熱伝導率よりも大きいことが望ましい。熱伝導部材17については、(4)項にて詳述する。
定着アセンブリ10は、次のような構成により加圧ローラ20の弾性に抗して押圧され、所定のニップ部Nを形成する。すなわち、図2(c)に示すように、金属ステー14は、その長手方向の両端がホルダ12から突き出ていて、ステー両端部にあるバネ受け部14aがバネ受け部材を介して加圧バネ15によって加圧される。荷重はステー足部14bを介してホルダ12の長手方向に渡って均一に伝達される。ニップ部Nでは、加圧力によって定着フィルム13がヒータ11と加圧ローラ20の間に挟まれることで撓み、ヒータ11の加熱面に密着した状態になる。
矢印方向に回転する駆動力を得る。この駆動力は、制御手段を統制する不図示のCPUからの指令に従い、不図示のモータにより伝達される。この加圧ローラ20の回転駆動に伴って、定着フィルム13は加圧ローラ20との摩擦力により従動回転する。定着フィルム13とヒータ11との間には、フッ素系やシリコーン系の耐熱性グリース等の潤滑材を介在させることにより、摩擦抵抗を低く抑え、滑らかに定着フィルム13が回転可能となる。
本項では熱伝導部材17の影響について詳述する。
図3は、本実施形態のヒータ11を示す概略図であり、図3(a)はヒータ11の平面図、図3(b)はヒータ11の断面図、図3(c)は熱伝導部材17の平面図、図3(d)は熱伝導部材17の側面図である。
ヒータ11は、図3(a)のように、アルミナ基板上にAg/Pd(銀パラジウム)による抵抗発熱体11bをスクリーン印刷によって形成し、さらに抵抗発熱体11bに電気接点部を接続して成る。二本の抵抗発熱体11bは直列に接続され、抵抗値は14Ωである。図3(b)のように、抵抗発熱体11bを覆うように、保護層11cとして厚み60μmのガラスコートを形成した。基板11aは、長手方向の長さが270mm、短手方向の長さが6.0mm、厚みが1mmの直方体形状である。ここで、基板11a上において、長手方向に直交する方向を短手方向という。短手方向は、ニップ部Nで搬送される記録材の搬送方向(記録材搬送方向)と同じ方向となる。
ここで、記録材が搬送される際に通過する領域のうち、長手方向における中心の位置を、通紙中心Oとする。また、ヒータ11の長手方向端部において電気接点部を有する端部を給電部11d、折り返しパターンを有する端部を折り返し部11eとする。本実施形態では、サーミスタ(不図示)は、通紙中心Oから長手方向で外側25mmの位置に配置されている。サーミスタの位置に関して、図に示す場合には、符号Sを用いて図中に示すこととする。
また、熱伝導部材17は、図3(c)、3(d)のように、材質がアルミニウム材(純アルミ、合金番号A1050)の一様な金属板であり、長手方向の長さが218mm(通紙中心Oに対し長手方向両側に夫々109mm)、幅が6mm、厚さが0.3mmである。
導部材17が接触配置されるヒータ11の裏面とは、基板11aのうち、抵抗発熱体11bが形成された面とは反対側の面をいう。
背景技術の項で述べた端部昇温が問題となる場合としては、抵抗発熱体11bの幅よりも幅が小さく、定着制御温度の高い記録材(坪量の大きな記録材)を連続的にプリントする場合が一般的に知られている。
そのため、長手方向全域の温度分布の評価方法を以下の通りとした。端部昇温部の温度が250℃を超えると定着性能や加圧ローラ20の耐久性に問題が生じ、300℃を超えるとホルダの溶解が発生し出すものとした。端部昇温の評価方法について以下に詳述する。
環境:15℃/10%
紙種:A4(幅210mm)サイズ、坪量128g/m2の普通紙
通紙モード:コールド状態から連続的にプリント
プリントスピード:約220mm/s
定着制御温度:230℃
上記通紙方法で、記録材を250枚通紙したとき、加圧ローラ20の表面温度をサーモトレーサ(日本アビオニクス社製TH9100)で測定した。
通紙領域(記録材が搬送される際に通過する領域)はサーミスタ(不図示)を用いて温度制御され、加圧ローラ20の表面温度としては80℃程度に安定している。非通紙領域では、通紙される記録材の端部位置から外側2〜3mmの位置に熱的ピークを有し、最高温度は270℃であった。非通紙領域の温度は250℃を超えており、定着性能や加圧ローラの耐久性に問題の生じる温度であった。
通紙領域はサーミスタ(不図示)を用いて温度制御され、加圧ローラ20の表面温度としては80℃程度に安定している。
非通紙領域では、通紙される記録材の端部位置から外側2〜3mmの位置に熱的ピークを有するものの、最高温度は230℃であり、定着性能等の問題が生じない温度に抑制できた。ヒータ11の裏面に絶縁性セラミック基板よりも熱伝導性の熱伝導部材を配置することにより、厚み方向、幅方向、長さ方向へ熱が移動しやすくなり、定着装置全体としては局所的な温度勾配が大幅に緩和される。
記録材が通紙される領域は、記録材により繰り返し奪熱され冷やされ、移動する熱の総量は、温度勾配に比例するため、端部昇温位置の熱はとりわけ通紙される領域側に移動することになる。一方、課題の項で述べたように、熱伝導部材17の長手方向の位置が規制されていないと、端部昇温の抑制効果が得られない問題が生じることが懸念される。
図6(c)に示すように、左側(折り返し部11e側)では、最高温度は230℃から250℃に昇温し、右側(給電部11d側)では、最高温度が230℃から210℃に良化した。最高温度が250℃に達した領域では、定着不良が発生した。
上記の現象は、端部昇温している部分の熱的ピーク位置の直下にある熱伝導部材17の熱容量が関与している。
以上から、所望の端部昇温抑制効果を発現させるためには、熱伝導部材17が長手方向に移動してはならず、位置を規制しておく必要があることがわかる。
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。なお、以下に説明する実施例において、上述した実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
(実施例1)
以下に、実施例1について説明する。
図7は、本実施例における熱伝導部材17単体の寸法関係を示す概略図であり、図7(a)は斜視図、図7(b)〜(d)はそれぞれ、図7(a)において矢印b〜dで示す方向から見た図である。図8は、本実施例における熱伝導部材17とヒータ11の寸法関係を示す図である。
本実施例では、熱伝導部材17として、金属板を1本用いた。そして、熱伝導部材17の長手方向の位置決め構成としては、金属板と同体(一体)となる折り曲げ部(突出部)17aを設け、折り曲げ部17aをホルダ12に設けられた貫通穴に差し込み、係合させる構成とした。貫通穴は、金属板の熱膨張を吸収するために折り曲げ部17aよりも若干大きめにした。
金属板に折り曲げ部17aを設けた場合には、金属板のうち折り曲げ部17aを含む領域17a1の熱容量は、折り曲げ部17aを含まない領域17a2の熱容量よりも大きくなる。このとき、金属板において領域17a1と領域17a2の熱容量が異なることで、ヒータ11に局所的な温度ムラが生じてしまうことが懸念される。
そこで、本実施例では、上述した、熱容量とヒータの温度との間の関係により、ヒータ11の発熱量を次のように設定した。
ここで、ニップ部Nを加熱するヒータ11の領域のうち、熱伝導部材17の領域17a1が接触することによって、ニップ部Nを加熱する温度がコントロール(調整、変更)される領域をヒータ領域11b1とする。また、ニップ部Nを加熱するヒータ11の領域のうち、熱伝導部材17の領域17a2が接触することによって、ニップ部Nを加熱する温度がコントロールされる領域をヒータ領域11b2とする。なお、領域17a1は、金属板の短手方向に沿った領域のうち、折り曲げ部17aを含む領域(図8に示す熱伝導部材
17において点線で囲まれた領域)であり、領域17a2は、金属板のうち、領域17a1以外の領域となる。領域17a1と領域17a2は、長手方向に関しては、並んで配置されている。
このとき本実施例では、ヒータ領域11b1、および、ヒータ領域11b2でそれぞれ加熱されるニップ部Nの領域の温度の差が、ゼロになるように、ヒータ領域11b1の発熱量を、ヒータ領域11b2よりも大きく設定する。ここで、前記温度の差は、ゼロでなくてもよく、ヒータ領域11b1の発熱量とヒータ領域11b2の発熱量とを同じと仮定した場合よりも小さければよい。
熱伝導部材17は、基本的な形状は図3を用いて説明した通りであり、図7のように、材質がアルミニウム材(純アルミ、合金番号A1050)の一様な金属板で、各寸法は長さ218mm、幅6mm、厚さ0.3mmである。熱伝導部材17の長手方向の位置決め部となる折り曲げ部17aは、図7(b)、7(c)に示すように通紙中心Oから左側(折り返し部11e側)に80〜84mm離れた位置に、幅4mm、長さ3mmの大きさに形成されている。なお、本実施例における定着装置の製造公差上発生し得る寄り力を鑑みた場合に、折り曲げ部17aの強度を十分に確保するために、幅は4mm以上、長さは2mm以上必要であった。
ここで、金属板の折り曲げ部17aに対応するヒータ領域11b1の抵抗発熱体11bの短手方向の長さをLと定義した。ヒータ領域11b2の抵抗発熱体11bの短手方向の長さは1mmである。このとき、本実施例では、L=0.93mm(記録材搬送方向の上下流両側の抵抗発熱体パターン中に絞り形状あり)とし、L=1mm(抵抗発熱体パターン中に絞り形状なし)となる形態を比較例1とする。
本実施例では、記録材搬送方向の上下流両側の抵抗発熱体パターン中に絞り形状を設けたが、所望の発熱量が得られるものであれば、記録材搬送方向の上下流のうち片側のパターンのみに絞り形状を設けるものであってもよい。
しかしながら、金属板の折り曲げ部17aに対応する加圧ローラ表面温度が、周囲温度よりも低くなり温度ムラとなった。温度ムラは約10℃であり、これに起因して定着不良が発生する場合があった。
比較例1および本実施例では、金属板が長手方向に移動しないよう金属板と同体の折り曲げ部17aを設けたが、比較例1では、折り曲げ部17aを設けたことによって、その部分の熱容量が周囲よりも増え、定着装置として温度の低い箇所が発生してしまった。
これは、折り曲げ部17aを設けたことで熱容量が周囲よりも大きくなる金属板の領域17a1に対応する抵抗発熱体パターンのヒータ領域11b1に、絞り形状を設けたこと
で、この絞り形状を設けたヒータ領域11b1の発熱量が大きくなったためである。すなわち、定着装置として温度が低くなることが懸念される領域に対して、抵抗発熱体パターン中に絞り形状を設けることでヒータの発熱量を増やしたためである。
すなわち、熱伝導部材のなかで熱容量が他の領域より大きく(小さく)なる領域が存在する場合に、当該領域に対応するヒータの領域の発熱量を大きく(小さく)することで、熱伝導部材の端部昇温抑制効果を維持しつつ、局所的な温度ムラを抑制することができる。
また、本実施例では、折り曲げ部17aは、金属板に同体となるものであったが、これに限るものではなく、金属板とは別体に構成されるものであってもよい。
以下に、実施例2について説明する。本実施例において、実施例1と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図10(a)は、本実施例における熱伝導部材17とヒータ11の寸法関係を示す図であり、図10(b)は、本実施例における熱伝導部材17単体を示す概略斜視図である。図11は、本実施例におけるホルダ12の断面形状を説明するための概略図である。
本実施例においても、実施例1同様、熱伝導部材17として、金属板を1本用いた。熱伝導部材17の長手方向の位置決め構成として、実施例1では、折り曲げ部17aを設けたが、本実施例では、次のような凹部17bを設けた。すなわち、本実施例では、金属板の一部に、短手方向の幅が周囲よりも狭くなる形状(以下、幅狭部17c)を形成することで凹部17bを設け、この凹部17bをホルダ12に設けられたボス12aに嵌合(係合)させた。
金属板に凹部17bを設けることで、金属板のうち幅狭部17c(短手方向において凹部17bを含む領域)の熱容量は、幅狭部17c以外の領域(短手方向において凹部17bを含まない領域)17c1の熱容量よりも小さくなる。このとき、金属板において幅狭部17cと領域17c1の熱容量が異なることで、ヒータ11に局所的な温度ムラが生じてしまうことが懸念される。
そこで、本実施例では、ヒータ11の発熱量を次のように設定した。ここで、ニップ部Nを加熱するヒータ11の領域のうち、熱伝導部材17の幅狭部17cが接触することによって、ニップ部Nを加熱する温度がコントロールされる領域をヒータ領域11b3とする。また、本実施例では、ヒータ領域11b2は、ニップ部Nを加熱するヒータ11の領域のうち、熱伝導部材17の領域17c1が接触することによって、ニップ部Nを加熱する温度がコントロールされる領域となる。
このとき本実施例では、ヒータ領域11b2、および、ヒータ領域11b3でそれぞれ加熱されるニップ部Nの領域の温度の差が、ゼロになるように、ヒータ領域11b3の発熱量を、ヒータ領域11b2よりも小さく設定する。ここで、前記温度の差は、ゼロでなくてもよく、ヒータ領域11b2の発熱量とヒータ領域11b3の発熱量とを同じと仮定
した場合よりも小さければよい。
熱伝導部材17は、実施例1同様の金属板であり、長さ218mm、幅6mm、厚さ0.3mmである。熱伝導部材17の長手方向の位置決め部となる凹部17bは、図10(a)に示すように、通紙中心Oから左側(折り返し部11e側)に80〜84mm離れた位置に、幅4mm、深さ3mmの大きさに形成されている。
本実施例において図10(a)に示すヒータ11の基板11aおよび抵抗発熱体11bの形状、寸法は、金属板の凹部17bに対応する位置の抵抗発熱体11bの短手方向の長さを除いては、図8に示した実施例1同様である。金属板の凹部17bに対応するヒータ領域11b3の抵抗発熱体11bの短手方向の長さは、説明の便宜上、本実施例においてもLと定義した。
ここで、本実施例では、L=1.07mm(記録材搬送方向の上下流両側の抵抗発熱体パターン中に逆絞り形状あり)とし、L=1mm(抵抗発熱体パターン中に絞り形状なし)となる形態を比較例2とする。
比較例2においても、比較例1同様、熱伝導部材17である金属板の効果により端部昇温を十分抑制できた。しかしながら、金属板の凹部17bに対応する加圧ローラ表面温度が、周囲温度よりも高くなり温度ムラとなった。温度ムラは約10℃であり、これに起因して定着不良が発生する場合があった。
比較例2および本実施例では、金属板が長手方向に移動しないよう金属板に凹部17bを設けたが、比較例2では、凹部17bを設けたことによって、その部分の熱容量が周囲よりも減り、定着装置として温度の高い箇所が発生してしまった。
これは、凹部17bを設けたことで熱容量が周囲よりも小さくなる金属板の幅狭部17cに対応する抵抗発熱体パターンのヒータ領域11b3に、逆絞り形状を設けたことで、この逆絞り形状を設けたヒータ領域11b3の発熱量が小さくなったためである。すなわち、定着装置として温度が高くなることが懸念される領域に対して、抵抗発熱体パターン中に逆絞り形状を設けることでヒータの発熱量を減らしたためである。
以下に、実施例3について説明する。本実施例において、実施例1,2と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図13は、本実施例における熱伝導部材17それぞれの単体での寸法関係を示す概略図であり、図13(a)は斜視図、図13(b)〜(d)はそれぞれ、図13(a)において矢印b〜dで示す方向から見た図である。図14は、本実施例における熱伝導部材17とヒータ11の寸法関係を示す図である。
本実施例では、熱伝導部材17である金属板を、長手方向に沿って、間隙を設けて複数
配置する場合について説明するもので、以下の説明では、金属板を2本用いる場合について説明する。本実施例では、長手方向に沿って配置された2本の熱伝導部材17の間の領域(金属板の存在しない区間、間隙部分)を空隙部18という。
金属板を、長手方向に沿って、間隙を設けて複数配置した場合、空隙部18に対応するヒータ11のヒータ領域11b4に対しては、金属板が接触配置されていないため、ヒータ11に局所的な温度ムラが生じてしまうことが懸念される。
本実施例では、ヒータ領域11b4、および、ヒータ領域11b2でそれぞれ加熱されるニップ部Nの領域の温度の差が、ゼロになるように、ヒータ領域11b4の発熱量を、ヒータ領域11b2よりも小さく設定する。ここで、前記温度の差は、ゼロでなくてもよく、ヒータ領域11b4の発熱量とヒータ領域11b2の発熱量とを同じと仮定した場合よりも小さければよい。
なお、本実施例では、各金属板の位置決め構成は、実施例1同様とし、各熱伝導部材17に設けられた折り曲げ部17aをそれぞれ、ホルダ12に複数設けられた貫通穴にそれぞれ差し込む構成とした。金属板に折り曲げ部17aを設けることで、金属板のなかで熱容量が異なる領域が存在することとなるが、このときの、熱容量が異なる金属板の領域にそれぞれ対応するヒータ11のヒータ領域の発熱量の設定に関しては、実施例1と同様である。
熱伝導部材17は、実施例1同様の金属板であり、それぞれ、長さ106.5mm、幅6mm、厚さ0.3mmである。
本実施例において2本の金属板は、図13(b)に示すように通紙中心Oに対して長手方向に対称となるように配置されている。そして、熱伝導部材17の長手方向の位置決め部となる折り曲げ部17aは、2本の金属板に対して、図13(c)に示すように通紙中心Oから長手方向両側にそれぞれ80〜84mm離れた位置に、幅4mm、長さ3mmの大きさに形成されている。また、2本の熱伝導部材17は、長手方向に5mmの間隔をあけて配置されている。
図14に示すように本実施例においては、折り曲げ部17aに対応するヒータ領域11b1の抵抗発熱体11bの短手方向の長さをそれぞれL1、L2と定義した。さらには、空隙部18に対応するヒータ領域11b4の抵抗発熱体11bの短手方向の長さをL3と定義した。本実施例では、L1=0.93mm、L2=0.93mm、L3=1.1mm(記録材搬送方向の上下流両側の抵抗発熱体パターン中に一部絞り、一部逆絞り形状あり)とする。また、L1,L2,L3=1mm(抵抗発熱体パターン中に絞り形状なし)となる形態を比較例3とする。
比較例3においても、比較例1同様、熱伝導部材17ある各金属板の効果により端部昇温を十分抑制できた。しかしながら、各金属板の折り曲げ部17aに対応する加圧ローラ表面温度が、周囲温度よりも低くなり温度ムラとなった。温度ムラは約10℃であり、これに起因して定着不良が発生する場合があった。
さらには、空隙部18において、周囲温度よりも温度が高くなり温度ムラとなった。温
度ムラは約20℃であり、こちらも定着不良が発生する場合があった。
これは実施例1同様、折り曲げ部17aを設けたことで熱容量が周囲よりも大きくなる金属板の領域に対応する抵抗発熱体パターンの領域に、絞り形状を設けることで、この絞り形状を設けた抵抗発熱体パターン領域の発熱量が大きくなったためである。すなわち、定着装置として温度が低くなることが懸念される領域に対して、抵抗発熱体パターン中に絞り形状を設けることでヒータの発熱量を増やしたためである。
これは、熱容量が周囲よりも小さくなる空隙部18に対応する抵抗発熱体パターンの領域に、逆絞り形状を設けることで、この逆絞り形状を設けた抵抗発熱体パターン領域の発熱量が小さくなったためである。すなわち、定着装置として温度が高くなることが懸念される領域に対して、抵抗発熱体パターン中に逆絞り形状を設けることでヒータの発熱量を減らしたためである。
Claims (10)
- ヒータと、
前記ヒータに接触配置され、前記ヒータの温度分布を均一化するための熱伝導部材と、
回転可能に設けられ、前記ヒータに摺動する可撓性スリーブと、
前記可撓性スリーブを介して前記ヒータとニップ部を形成する加圧部材と、
を有し、
前記ニップ部における前記可撓性スリーブと前記加圧部材との間で、現像剤像が形成された記録材を挟持搬送して加熱する像加熱装置において、
前記熱伝導部材には、第1領域と、前記第1領域よりも単位面積当たりの熱容量の小さい第2領域とが設けられ、
前記ヒータには、
前記ニップ部を加熱する前記ヒータの領域のうち、前記第1領域の接触によって、前記ニップ部を加熱する温度がコントロールされる第1ヒータ領域と、
前記ニップ部を加熱する前記ヒータの領域のうち、前記第2領域の接触によって、前記ニップ部を加熱する温度がコントロールされる第2ヒータ領域と、
が設けられ、
前記第1ヒータ領域の発熱量を、前記第2ヒータ領域の発熱量よりも大きく設定し、前記第1ヒータ領域で加熱される前記ニップ部の領域の温度と、前記第2ヒータ領域で加熱される前記ニップ部の領域の温度との差がゼロ、または前記第1ヒータ領域の発熱量と前記第2ヒータ領域の発熱量とを同じとした場合よりも小さくなるようにされている
ことを特徴とする像加熱装置。 - 前記熱伝導部材を保持する保持部材を有し、
前記熱伝導部材の前記第1領域には、前記保持部材に係合する突出部が設けられ、
前記第1領域は、前記突出部を有することで、前記第2領域よりも熱容量が大きい
ことを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。 - 前記熱伝導部材を保持する保持部材を有し、
前記熱伝導部材の前記第2領域には、前記保持部材に係合する凹部が設けられ、
前記第2領域は、前記凹部を有することで、前記第1領域よりも熱容量が小さい
ことを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。 - 前記突出部は、前記ニップ部の長手方向において前記保持部材に対する前記熱伝導部材の位置決めを行う位置決め部である
ことを特徴とする請求項2に記載の像加熱装置。 - 前記凹部は、前記ニップ部の長手方向において前記保持部材に対する前記熱伝導部材の位置決めを行う位置決め部である
ことを特徴とする請求項3に記載の像加熱装置。 - 前記ヒータは、基板と、前記ニップ部の長手方向に延びるように前記基板上に形成された発熱体とを有し、
前記発熱体における前記長手方向に直交する方向において、前記第1ヒータ領域の発熱体の幅が、前記第2ヒータ領域の発熱体の幅よりも狭く形成されることで、前記第1ヒータ領域の発熱量が、前記第2ヒータ領域の発熱量よりも大きく設定される
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の像加熱装置。 - 前記熱伝導部材は、前記ニップ部の長手方向に沿って、間隙を設けて複数配置され、
前記ヒータには、複数の前記熱伝導部材のうち隣り合う熱伝導部材の間の間隙部分に対応する前記ヒータの領域である第3ヒータ領域が設けられ、
前記第1ヒータ領域または前記第2ヒータ領域で加熱される前記ニップ部の領域の温度と、前記第3ヒータ領域で加熱される前記ニップ部の領域の温度との差が、ゼロ、または、前記第1ヒータ領域または前記第2ヒータ領域の発熱量と、前記第3ヒータ領域の発熱量とを同じと仮定した場合よりも小さくなるように、
前記第3ヒータ領域の発熱量は、前記第1ヒータ領域または前記第2ヒータ領域の発熱量よりも小さく設定されている
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の像加熱装置。 - 前記ヒータは、基板と、前記ニップ部の長手方向に延びるように前記基板上に形成された発熱体とを有し、
前記発熱体における前記長手方向に直交する方向において、前記第3ヒータ領域の発熱体の幅が、前記第1ヒータ領域の発熱体及び前記第2ヒータ領域の発熱体よりも広く形成されることで、前記第3ヒータ領域の発熱量は、前記第1ヒータ領域または前記第2ヒータ領域の発熱量よりも小さく設定される
ことを特徴とする請求項7に記載の像加熱装置。 - 前記ヒータは、基板と、前記基板上に形成された発熱体とを有し、
前記熱伝導部材の熱伝導率は、前記基板の熱伝導率よりも大きい
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の像加熱装置。 - 前記ヒータは、基板と、前記基板上に形成された発熱体とを有し、
前記熱伝導部材は、前記基板のうち、前記発熱体が形成された面とは反対側の面に接触するように配置されている
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の像加熱装置。
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