JP6700939B2 - Fixing device, image forming apparatus, and method of manufacturing fixing device - Google Patents
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Description
本発明はプリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装置に設けられる定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device provided in an electrophotographic image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile machine.
従来、電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置では、トナーを現像剤として静電的画像形成手段により記録材上にトナー像を形成する。その後、定着装置によって記録材を加熱及び加圧してトナー像を溶融固着させて画像形成する。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile apparatus using an electrophotographic method, a toner image is formed on a recording material by electrostatic image forming means using toner as a developer. Thereafter, the recording material is heated and pressed by the fixing device to melt and fix the toner image to form an image.
定着装置には種々の方式があり、図９に示す比較例１のような熱ローラ定着方式の定着装置１２が用いられている。図９に示す比較例１の熱ローラ定着方式の定着装置１２は、加熱ローラ１３と加圧ローラ（加圧部材）１４とを有して構成され、両者の定着ニップ部Ｎ２で熱定着を行なう。加熱ローラ１３は、金属製で円筒形の芯金１３ｃと、該芯金１３ｃの表面に設けられた離型層１３ｂとを有し、円筒形の芯金１３ｃの内部にハロゲンヒータ１３ａが設けられている。
There are various types of fixing devices, and the
一方、加圧ローラ１４は、回転軸１４ｄを有する金属製の芯金１４ｃと、該芯金１４ｃ上に設けられた耐熱性ゴム等で構成される弾性層１４ｂと、該弾性層１４ｂの表面に設けられた離型層１４ａとを有する。定着装置１２の温度制御のための温度センサとしては、板ばね材と耐熱テープ等でサーミスタチップを加熱ローラ１３の表面に押し当てるサーミスタ１３ｄが用いられている。
On the other hand, the
更に、短時間で定着装置１２を昇温できる方式を図１０（ａ）に示す比較例２により説明する。図１０（ａ）に示すように、低熱容量で耐熱性の定着フィルム１１３の内面に接触加熱式のセラミックヒータ１５を当接摺動しながら加圧ローラ１４と定着ニップ部Ｎ２を形成するフィルム加熱型の定着装置１２も用いられている。定着フィルム１１３は、耐熱性樹脂または薄肉金属フィルム等で構成される基層１１３ｃの外面上に導電性を有するプライマー層１１３ｂを形成し、更に、該プライマー層１１３ｂの外面上に離型層１１３ａを形成している。
Further, a method capable of raising the temperature of the
定着フィルム１１３の内面側には、セラミックヒータ１５を保持するホルダ部材を兼ねるガイド部材１１３ｄが設けられる。更に、ガイド部材１１３ｄの外面上を摺動可能に回転する定着フィルム１１３を加圧ローラ１４に対して均一に加圧するための金属製のステー１１３ｅが設けられる。加圧ローラ１４は、図９に示して前述した比較例１と同様に構成されている。
On the inner surface side of the
セラミックヒータ１５は、図１０（ｂ）に示すように、通電発熱体１５ｂが形成される。通電発熱体１５ｂは、アルミナ等を材料とするセラミック基板１５ａの片面側に銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）を有する。更に、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を有する。更に、窒化タンタル（Ｔａ２Ｎ）等を材質とした帯状パターンから成る。更に、その表面は、保護ガラス１５ｃで覆われている。一方、セラミック基板１５ａの通電発熱体１５ｂを形成した面とは反対側の面には、温度検知手段としてサーミスタ１５ｄが設けられている。
As shown in FIG. 10B, the
尚、カラープリンタ等の画像形成装置では、記録材の表面上に形成するトナー層が使用するカラー数分だけ増える。このため定着ニップ部Ｎ２で熱と圧力が下層のトナー層に届き難くなる。このため図９及び図１０に示す各比較例１、２の定着装置１２の加熱ローラ１３の離型層１３ｂや定着フィルム１１３の離型層１１３ａの下層にシリコンゴム層等の耐熱性弾性層を設けてトナー層を包み込んで加熱及び加圧するよう構成される。また、他の定着方式として、図９及び図１０に示す各比較例１、２の定着方式以外に、図９に示す比較例１の熱ローラ定着方式の定着装置１２の加圧ローラ１４側をフィルム回転体で構成した定着装置等も提案されている。
In an image forming apparatus such as a color printer, the number of colors used in the toner layer formed on the surface of the recording material is increased. Therefore, it becomes difficult for heat and pressure to reach the lower toner layer at the fixing nip portion N2. Therefore, a heat-resistant elastic layer such as a silicone rubber layer is provided below the
更に、特許文献１に示されたように、図１０に示すフィルム加熱方式の定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２のセラミックヒータ１５を金属板に置き換える。これをハロゲンヒータ１３ａにより非接触で集中加熱することで、短時間で定着装置１２を昇温できるものも提案されている。
Further, as shown in Patent Document 1, the
図１１（ａ）は、ハロゲンヒータ１３ａにより非接触で集中加熱するフィルム加熱方式の定着装置１２の比較例３の構成を示す断面説明図である。図１１（ａ）に示す定着装置１２は、加圧ローラ１４を図９及び図１０に示して前述した各比較例１、２の加圧ローラ１４と同じ構成とし、ヒータとしては、図９に示す熱ローラ方式のハロゲンヒータ１３ａを用いている。更に、定着回転体としては、図１０（ａ）に示す定着フィルム１１３と同様に構成される薄肉で金属製の定着フィルム１６を用いている。
FIG. 11A is a cross-sectional explanatory view showing the configuration of Comparative Example 3 of the film heating
また、定着フィルム１６を摺動可能に支持するガイド部材１８と、金属製の加圧ステー１９が設けられる。金属製の加圧ステー１９及び内部の電装部品の配線部材等と、定着フィルム１６との接触を防止するための上カバーステー１７が設けられている。
Further, a
更に、ハロゲンヒータ１３ａの輻射光を定着ニップ部Ｎ２に集中させるために設けられた輻射光の反射部材２０と、被加熱部材２１を有する。被加熱部材２１は、反射部材２０で反射された輻射光を受けて昇温加熱する。更に、被加熱部材２１は、加圧ローラ１４との間で回転移動する定着フィルム１６の内面と摺擦しながら定着ニップ部Ｎ２を形成する。更に、被加熱部材２１のハロゲンヒータ１３ａ側の表面には、ハロゲンヒータ１３ａからの輻射光の吸収を高めるための黒色塗装層２１ａが形成されている。
Further, it has a radiant
ここで、図１１（ａ）の右側から記録材７が搬送されて定着ニップ部Ｎ２を通過した後、図１１（ａ）の左側に排出される。図１１（ａ）に示す定着装置１２では、定着ニップ部Ｎ２よりも記録材７の搬送方向下流に向かって定着フィルム１６が大幅に張り出す形状となっている。このため定着フィルム１６が定着ニップ部Ｎ２の前後で水平搬送される領域が長くなり、定着ニップ部Ｎ２の定着ニップ幅の割には大きな径を有する定着フィルム１６が必要となるが、その要因は以下の通りである。
Here, the
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す定着装置１２の内部構成を示す断面説明図である。図１２（ａ）〜（ｆ）は、図１１（ｂ）に示す比較例３の定着装置１２の各構成部品を示す斜視説明図である。図１１（ｂ）及び図１２（ｄ）に示すように、被加熱部材２１の定着ニップ部Ｎ２よりも記録材７の搬送方向下流側の端部２１ｄから更に下流側に水平方向に延長された検知部２１ｆが設けられている。
FIG. 11B is a sectional explanatory view showing the internal structure of the
検知部２１ｆの上面に接触式のサーミスタ２２ａが設けられる。接触式のサーミスタ２２ａは加圧バネ３５の端部が該サーミスタ２２ａの上面に当接されることより被加熱部材２１の検知部２１ｆに対して加圧当接される。加圧バネ３５は、ガイド部材１８にネジ止めにより固定された上カバーステー１７の下面に設けられたバネ支持部１７ａに一端部が係止されている。
A
図９に示す比較例１の熱ローラ定着方式の定着装置１２では加熱ローラ１３の表面温度をサーミスタ１３ｄを加熱ローラ１３の表面に接触または非接触で検知している。しかし、図１１（ｂ）に示す比較例３の定着装置１２では、加熱ローラ１３の代わりに使用した定着フィルム１６の剛性不足や位置の不安定性のためにこのような検知方法が使用できない。また、図１０（ａ），（ｂ）に示す比較例２のセラミックヒータ１５を用いるフィルム加熱方式の定着装置１２のように、セラミックヒータ１５の上面にサーミスタ１５ｄを形成することもできない。
In the heat roller fixing
このため図１１（ｂ）に示す比較例３の定着装置１２では、定着ニップ部Ｎ２の温度により近い温度を検知するため、被加熱部材２１の定着ニップ部Ｎ２よりも記録材７の搬送方向下流に金属板の熱伝導性を利用して検知部２１ｆを設けている。その結果、温度検知スペースを確保するために、被加熱部材２１の定着ニップ部Ｎ２よりも記録材７の搬送方向下流側の一部である検知部２１ｆを図１１（ｂ）の左側に延長させる必要が生じたものである。
For this reason, in the fixing
図１２（ａ）は、図１１（ｂ）に示す比較例３の定着装置１２に設けられる上カバーステー１７の構成を示す斜視説明図である。図１２（ｂ）は、ガイド部材１８の構成を示す斜視説明図である。図１２（ｃ）は、金属製の加圧ステー１９の構成を示す斜視説明図である。図１２（ｄ）は、反射部材２０の構成を示す斜視説明図である。図１２（ｅ）は、ハロゲンヒータ１３ａの構成を示す斜視説明図である。図１２（ｆ）は、定着ニップ部Ｎ２の長手方向の中央部付近と一端部に配置される一対のサーミスタ２２ａと、該定着ニップ部Ｎ２の長手方向の中央部に配置されるサーモスイッチ２２ｂの配置構成及び被加熱部材２１の構成を示す斜視説明図である。
FIG. 12A is a perspective explanatory view showing the configuration of the upper cover stay 17 provided in the fixing
図１２（ｆ）に示すように、被加熱部材２１には、一対のサーミスタ２２ａと、サーモスイッチ２２ｂとがそれぞれ当接される検知部２１ｆが設けられる。該検知部２１ｆは、被加熱部材２１の長手方向に沿って定着ニップ部Ｎ２よりも記録材７の搬送方向下流に延長された三箇所に設けられる。尚、図１２（ｆ）では、図１１（ａ），（ｂ）に示された比較例３の被加熱部材２１の上面に設けられた黒色塗装層２１ａを省略している。
As shown in FIG. 12( f ), the
一対のサーミスタ２２ａと、サーモスイッチ２２ｂとからなる各温度センサは、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）に示すガイド部材１８の後端ガイド部１８ａに設けられた三つの角穴１８ｂ内に挿入されて各検知部２１ｆの上面に当接される。そして、図１１（ｂ）及び図１２（ａ）に示す上カバーステー１７のバネ支持部１７ａに一端部が係止された加圧バネ３５の他端部が一対のサーミスタ２２ａと、サーモスイッチ２２ｂとからなる各温度センサの上面に当接する。そして、各加圧バネ３５の付勢力により各一対のサーミスタ２２ａと、サーモスイッチ２２ｂとからなる各温度センサの下面が各検知部２１ｆの上面に圧接される。
Each temperature sensor consisting of a pair of
図１１（ａ），（ｂ）の比較例３に示すように、ハロゲンヒータ１３ａにより非接触で金属板を集中加熱するフィルム加熱方式の定着装置１２は、定着ニップ部Ｎ２の長手方向の温度差が比較的大きくなり難い。更に、温度差を生じてもニップ部周辺部材の破損を招き難く且つ定着温度の立ち上がりが速いという優位性を有する。
As shown in Comparative Example 3 of FIGS. 11A and 11B, the film heating
しかしながら、特許文献１の技術では、ハロゲンヒータ１３ａからの輻射光を受けて定着ニップ部Ｎ２を加熱する被加熱部材２１は、熱伝達距離が短く、熱容量も少ない薄い金属板を使用する必要がある。熱伝達距離が短いと該定着ニップ部Ｎ２の定着温度の立ち上がり時間ｔを速くすることができる。更に、薄い板厚でも高い定着加圧力に耐え得る剛性が高い金属材料を使用する必要がある。
However, in the technique of Patent Document 1, the
被加熱部材２１の剛性を重視する場合、金属板といえども必ずしも熱伝導性が高い材料になるとは限らない。実際の製品でも、比較的剛性は高いものの熱伝導性が劣るステンレス製の被加熱部材２１（例えば、板厚が０．６５ｍｍのＳＵＳ３０４等）が使用されている。
When importance is attached to the rigidity of the
定着ニップ部Ｎ２における周辺部材への熱伝導性の良否については該定着ニップ部Ｎ２が所定の定着温度に達するまでの立ち上がり特性にかかわるハロゲンヒータ１３ａから定着ニップ部Ｎ２の加圧方向への熱伝達性が重要である。更に、該定着ニップ部Ｎ２に記録材７の幅方向が小サイズの記録材７が連続して通過する際に該定着ニップ部Ｎ２の長手方向において、記録材７に熱を奪われる部分と、記録材７に熱を奪われない部分が生じる際の、長手方向温度ムラも重要である。
Regarding the quality of heat conductivity to the peripheral members in the fixing nip portion N2, heat transfer from the
定着ニップ部Ｎ２の長手方向において温度差が生じ、記録材７に熱を奪われない部分で該定着ニップ部Ｎ２の周辺部材の耐熱温度を超えないように該定着ニップ部Ｎ２の長手方向における温度差を緩和する性能にも大きく影響するからである。
A temperature difference occurs in the longitudinal direction of the fixing nip portion N2, and the temperature in the longitudinal direction of the fixing nip portion N2 is set so that the heat resistance temperature of the peripheral members of the fixing nip portion N2 is not exceeded in a portion where heat is not absorbed by the
図１１（ａ），（ｂ）に示す比較例３の被加熱部材２１として、熱伝導率の低いステンレスを使用する場合がある。その場合には、ハロゲンヒータ１３ａから定着ニップ部Ｎ２に向かう方向への所望の熱伝達時間が被加熱部材２１の板厚を薄くすることで得られる。しかし、該定着ニップ部Ｎ２の長手方向における温度差については、図１０（ａ）に示すセラミックヒータ１５を用いた場合の性能よりも高くならないことが判明した。
As the
図３は横軸に定着ニップ部Ｎ２の長手方向位置、縦軸に定着ニップ部Ｎ２の温度を表して通紙後の定着ニップ部Ｎ２の長手方向温度分布特性を示したグラフである。ここに示す二つの曲線のうち、細い温度曲線ａ１は、図１１（ａ），（ｂ）に示す比較例３の定着ニップ部Ｎ２近傍の定着フィルム１６の長手方向における温度分布を測定したものである。図１１（ａ），（ｂ）において、ハロゲンヒータ１３ａにより非接触で集中加熱する従来のフィルム加熱方式の定着装置１２に対し、通紙方向下流側の定着ニップ部Ｎ２近傍の定着フィルム１６の長手方向における温度分布である。
FIG. 3 is a graph showing the longitudinal temperature distribution characteristics of the fixing nip portion N2 after passing the paper, with the horizontal axis representing the longitudinal position of the fixing nip portion N2 and the vertical axis representing the temperature of the fixing nip portion N2. Of the two curves shown here, the thin temperature curve a1 is obtained by measuring the temperature distribution in the longitudinal direction of the fixing
ここで、定着ニップ部Ｎ２の長手方向の中央部に、温度分布差を招き易い記録材７として、幅方向が特に細く、通紙部で紙の熱を奪い易い厚さを有する紙を使用している。具体的には、通常使用する紙種の中で特に厚くて幅の細いＣＯＭ１０封筒（１０４．８ｍｍ×２４１．３ｍｍ）を用いて検証した結果を示したものである。
Here, as the
この検証実験では、ＬＴＲ（letter；レター）サイズ（約２１６ｍｍ×約２７９ｍｍ）サイズの普通紙の記録材７を用いた場合、一分間に４０枚の印刷が可能な画像形成装置３４を使用している。ここでは、定着ニップ部Ｎ２の定着温度を１７０℃に設定し、ＣＯＭ１０封筒を１０枚連続して定着ニップ部Ｎ２の長手方向の中央部を通過させた後、その直後の定着ニップ部Ｎ２の近辺の長手方向における温度分布を熱画像カメラを用いて観察している。
In this verification experiment, when an LTR (letter) size (about 216 mm×about 279 mm) size
図１１（ａ），（ｂ）に示す比較例３の被加熱部材２１は、図１０（ａ），（ｂ）に示す比較例２のセラミックヒータ１５よりも熱ストレスに強い金属板を用いている。とはいえ、図３に示すように、幅の狭い記録材７が定着ニップ部Ｎ２を通過すると、該定着ニップ部Ｎ２の長手方向に温度差が生じる。更に連続通紙すると、定着ニップ部Ｎ２の定着温度が１７０℃に対して定着ニップ部Ｎ２の長手方向の両端部の温度差ΔＴｂが９０℃程度高い温度まで昇温することが分かる。
The
図１０（ａ）に示す比較例２、及び図１１（ａ），（ｂ）に示す比較例３のようなフィルム加熱方式の定着装置１２では、定着ニップ部Ｎ２の周辺部材の耐熱温度等の制約から該定着ニップ部Ｎ２の周辺温度を２５０℃以下に抑えることが好ましい。特に、カラープリンタ等では、定着フィルム１６，１１３にゴム層を設ける必要性があり、該ゴム層の耐熱温度によっては、定着ニップ部Ｎ２の周辺温度を２２０℃以下に抑える必要がある。
In the film heating
しかしながら、図３及び図６（ｂ）に示す比較例３の温度曲線ａ１のように、定着ニップ部Ｎ２の長手方向端部の昇温が大きくなる場合がある。そのような場合には、記録材７の搬送速度を下げたり、先行する記録材７と、その直後に後続する記録材７との間隔を長くして印刷の生産性を大幅に低下させる必要があった。
However, as in the temperature curve a1 of Comparative Example 3 shown in FIGS. 3 and 6B, the temperature increase at the end portion in the longitudinal direction of the fixing nip portion N2 may be large. In such a case, it is necessary to reduce the conveyance speed of the
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、定着ニップ部の長手方向の温度差を緩和する定着装置を提供するものである。 The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a fixing device that alleviates the temperature difference in the longitudinal direction of the fixing nip portion.
前記目的を達成するための本発明に係る定着装置の第１の構成は、筒状のフィルムと、前記フィルムに内包されたヒータと、前記フィルムの外面と接触する加圧部材と、前記フィルムの内面と接触し前記加圧部材と共にニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部で画像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記画像を記録材に定着する定着装置において、前記ニップ部形成部材は、前記ヒータからの輻射熱によって加熱される被加熱部材と、前記フィルムの内面に接触摺動する摺動部材と、前記被加熱部材と前記摺動部材との間に設けられ、面方向の熱伝導性が厚み方向の熱伝導性よりも高い熱伝導部材と、を有し、前記被加熱部材と前記摺動部材の前記フィルムの回転方向の上流側端部と下流側端部とが密着していることを特徴とする。 A first configuration of a fixing device according to the present invention for achieving the above-mentioned object is a tubular film, a heater included in the film, a pressure member that comes into contact with an outer surface of the film, and a film. A nip portion forming member that contacts an inner surface and forms a nip portion together with the pressure member, and heats the recording material on which an image is formed in the nip portion while conveying the recording material to fix the image on the recording material. In the fixing device, the nip portion forming member includes a heated member heated by radiant heat from the heater, a sliding member that contacts and slides on an inner surface of the film, and the heated member and the sliding member. provided between, have a, and high thermal conductivity member than the thermal conductivity of the thermal conductivity thickness direction of the plane direction, the upstream end of the rotating direction of the film of the slide member and the member to be heated And the downstream end portion are in close contact with each other .
本発明によれば、定着ニップ部の長手方向の温度差を緩和することが出来る。 According to the present invention, the temperature difference in the fixing nip portion in the longitudinal direction can be reduced.
図により本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。 An embodiment of an image forming apparatus including a fixing device according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
先ず、図１〜図５を用いて本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。 First, the configuration of the first embodiment of the image forming apparatus including the fixing device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
＜画像形成装置＞
図１は、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置３４として、記録材７に画像を形成する電子写真方式のモノクロプリンタの一例を示す断面説明図である。図１において、帯電手段となる帯電ローラ１により図１の矢印α方向に回転駆動される像担持体となる感光ドラム２の表面を所定の極性に一様に帯電させる。その後、像露光手段となるレーザスキャナ３により画像情報に応じたレーザ光３ａを一様に帯電した感光ドラム２の表面に照射して露光した領域のみを除電して該感光ドラム２の表面上に静電潜像を形成する。
<Image forming device>
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view showing an example of an electrophotographic monochrome printer that forms an image on a
感光ドラム２の表面上に形成された静電潜像は、現像装置４の現像剤容器１１内に収容された現像剤となるトナー５を現像ブレード４ａと、現像剤担持体となる現像スリーブ４ｂとの間で、感光ドラム２の表面と同極性に摩擦帯電させる。
The electrostatic latent image formed on the surface of the
その後、該感光ドラム２の表面と、現像スリーブ４ｂとが対向する現像部に搬送して直流バイアスと、交流バイアスとを重畳した現像バイアス電圧を現像スリーブ４ｂに印加する。その際に生成される電界作用によって現像スリーブ４ｂの表面に担持されたトナー５を浮遊振動させて感光ドラム２の表面に供給してトナー像として現像される。感光ドラム２の表面上に選択付着させて形成されたトナー像は、感光ドラム２の図１の矢印ｈ方向の回転により転写手段となる転写ローラ６と感光ドラム２とにより形成される転写ニップ部Ｎ１まで搬送される。
After that, the surface of the
尚、現像装置４による現像方法としては、前述した非接触方式の現像方法の他に以下のような方式がある。即ち、現像剤担持体として弾性を有する現像ローラを感光ドラム２の表面に接触させながら該現像ローラに直流バイアス電圧を印加する。そして、該現像ローラの表面に担持されたトナー５を感光ドラム２の表面上の静電潜像が形成された部位に選択的に付着させる接触方式の現像方法も適用可能である。
As a developing method by the developing
一方、トナー像が形成される紙等の記録材７は、給送トレイ７ａから給送ローラ７ｃと、分離ローラ７ｆとにより一枚ずつ分離給送される。その後、搬送ローラ７ｄにより挟持搬送され、記録材７の先端部が一旦停止したレジストローラ７ｅのニップ部に突き当たって該記録材７の腰の強さにより斜行が補正される。
On the other hand, the
その後、所定のタイミングでレジストローラ７ｅが回転駆動されて記録材７は該レジストローラ７ｅにより挟持搬送され、転写ガイド９に沿って予め規定された進入角度で感光ドラム２と転写ローラ６とにより形成される転写ニップ部Ｎ１まで搬送される。レジストローラ７ｅと転写ガイド９との間には、画像形成装置３４の本体フレームに接地Ｇされた除電ブラシ８が設けられている。レジストローラ７ｅにより挟持されて転写ニップ部Ｎ１まで搬送される記録材７の裏面側に除電ブラシ８が接触して徐電し、該記録材７の不要な帯電を取り除く。
After that, the
転写ニップ部Ｎ１では、記録材７の裏面側の転写ローラ６にトナー５と逆極性の転写バイアス電圧を印加し、該記録材７の裏面をトナー５と逆極性に帯電する。これにより感光ドラム２の表面上に形成されたトナー像を記録材７側に静電的に引き付けて移動させ、記録材７の表面にトナー像を保持し続ける。
In the transfer nip portion N1, a transfer bias voltage having a polarity opposite to that of the toner 5 is applied to the
トナー像が転写された記録材７は、定着上ユニット１２ａと、加圧部材となる加圧ローラ１４とにより構成される定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２まで搬送される。定着ニップ部Ｎ２では、予め設定されている定着温度を保持するように定着上ユニット１２ａ側に設けられた図示しない定温制御手段によって輻射発熱体となるハロゲンヒータ１３ａが定温制御される。そして、筒状のフィルムからなる定着フィルム１６と、加圧ローラ１４とにより挟持搬送されるトナー像が形成された記録材７を加熱及び加圧することでトナー像が熱溶融して記録材７に熱定着される。
The
記録材７にトナー像が転写された後の感光ドラム２の表面には、極性の異なるトナー５等の付着物が僅かに残る。このため転写ニップ部Ｎ１を通過した後の感光ドラム２の表面は以下のように処理される。即ち、クリーニング手段として感光ドラム２の表面に該感光ドラム２の回転方向に対して対向する方向（カウンタ方向）に当接されるクリーニングブレード１０ａによって付着物が掻き落とされる。そして、クリーニング容器１０内に回収される。その後、次の画像形成に備えて待機する。
After the toner image is transferred onto the
一方、手差しトレイ７ｂ上に載置された記録材７は、給送ローラ７ｇにより繰り出され、前述したと同様に所定のタイミングでレジストローラ７ｅにより挟持搬送されて画像形成動作が行われる。図１に示す画像形成装置３４は、単色のトナー５を用いて画像形成を行う場合の構成である。他に、複数のカラーのトナー５を用いるカラープリンタの場合には、一つの感光ドラム２の表面上に複数のカラートナー像を現像したり、複数のカラーのトナー５の数に応じた数の複数の感光ドラム２を用いて記録材７に重畳して画像形成を行う。
On the other hand, the
カラープリンタにおける転写方式としては、中間転写ベルトの外面上に多重転写した後に一括して記録材７に二次転写する方式や記録材７を転写ベルト上に吸着搬送しながら記録材７に多重転写する方式などがある。何れの転写方式においても転写された記録材７上のトナー像を固定するためには、トナー５を加熱及び加圧して記録材７上に固着する定着装置１２を介して最終的に印刷を終える点は共通である。
As a transfer method in a color printer, a method in which multiple transfer is performed on the outer surface of the intermediate transfer belt and then secondary transfer is collectively performed on the
＜定着上ユニット＞
図２（ａ）は、本実施形態の定着装置１２に設けられるハロゲンヒータ式のフィルム加熱定着装置の定着上ユニット１２ａの構成を示す断面説明図である。図２（ａ）に示すように、定着上ユニット１２ａは以下の通り構成される。定着上ユニット１２ａは、上カバーステー１７と、ガイド部材１８と、加圧ステー１９と、反射部材２０と、ハロゲンヒータ１３ａ（ヒータ）とを有する。更に定着上ユニット１２ａは、ニップ部形成部材１２ｂと、定着フィルム１６と、図示しない温度センサ等を有して構成される。
<Fixing upper unit>
FIG. 2A is a cross-sectional explanatory view showing the configuration of the
ハロゲンヒータ１３ａ（ヒータ）は、定着フィルム１６に内包される。ニップ部形成部材１２ｂは、定着フィルム１６の内面と接触し、加圧ローラ１４と共に定着ニップ部Ｎ２を形成する。加圧ローラ１４は、定着フィルム１６の外面と接触する。図２（ｂ）は、本実施形態の定着上ユニット１２ａに設けられるニップ部形成部材１２ｂの構成を示す断面説明図である。尚、各図面は、説明を分かり易くするための模式図であり、図中の各部品の厚さ比等は、実際の数値の大小関係とは必ずしも一致するものではない。
The
図１及び図２（ａ）に示す定着装置１２は、可撓性を有して図２（ａ）の矢印ｆ方向に回転可能な筒状のフィルムとなる定着フィルム１６を有する。更に、該定着フィルム１６の内側に配置されたハロゲンヒータ１３ａ（ヒータ）を有する。更に、該定着フィルム１６の外側に配置された加圧部材となる加圧ローラ１４を有する。更に、該定着フィルム１６の内面と摺動可能に配置され、ハロゲンヒータ１３ａ（ヒータ）からの輻射熱を受けるニップ部形成部材１２ｂとを有して構成される。該ニップ部形成部材１２ｂと、加圧ローラ１４（加圧部材）との間に定着フィルム１６（フィルム）を挟んで該ニップ部形成部材１２ｂを加圧して定着ニップ部Ｎ２を形成する。
The fixing
＜ニップ部形成部材＞
ニップ部形成部材１２ｂは、図２（ｂ）に示すように、ハロゲンヒータ１３ａ（ヒータ）からの輻射熱を受ける被加熱部材２１を有する。更に、該被加熱部材２１の定着ニップ部Ｎ２側（定着ニップ部側）の表面に密着して面方向に金属の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する熱伝導部材となるグラファイトシート２３を有する。
<Nip part forming member>
As shown in FIG. 2B, the nip
更に、ニップ部形成部材１２ｂは、該グラファイトシート２３の定着ニップ部Ｎ２側の表面に密着する摺動部材２４とを有して構成される。摺動部材２４は、定着ニップ部Ｎ２の上下流両端部で被加熱部材２１の表面に接触して被加熱部材２１以上の熱伝導性を有し、定着フィルム１６（フィルム）の内面に接触摺動可能に設けられる。本実施形態で使用されるグラファイトシート２３の厚さは７６０μｍである。
Further, the nip
更に図２（ｂ）に示すように、被加熱部材２１と、高熱伝導性を有する摺動部材２４の記録材７の搬送方向上流側の各端部２１ｃ，２４ａと搬送方向下流側の各端部２１ｄ，２４ｂは平坦部２１ｅ，２４ｃに対して図２（ｂ）の上方向に折り曲げられている。
Further, as shown in FIG. 2B, the
折り曲げられた被加熱部材２１の端部２１ｃ，２１ｄの外面と、摺動部材２４の端部２４ａ，２４ｂの内面とは強固に密着加工されている。これによって被加熱部材２１と、摺動部材２４の定着フィルム１６（フィルム）の図２（ａ）の矢印ｆ方向で示す回転方向の上流側端部２１ｃ，２４ａと、下流側端部２１ｄ，２４ｂは各界面において金属同士の高い熱伝導性で接続されている。
The bent outer surfaces of the
また、定着ニップ部Ｎ２の位置に対応する被加熱部材２１と、摺動部材２４との間のグラファイトシート２３は、端部２１ｃ，２１ｄ，２４ａ，２４ｂの折り曲げ部の近辺まで可能な限り広い領域に亘って設けられている。端部２１ｃ，２１ｄ，２４ａ，２４ｂは、被加熱部材２１と、摺動部材２４との定着ニップ部Ｎ２よりも記録材７の搬送方向上下流側のそれぞれの端部である。本実施形態では、被加熱部材２１は、厚さが０．６５ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）を用いている。
Further, the
グラファイトシート２３は自然黒煙由来の厚さ７６０μｍの厚手の単層シートからなる。ここで、前記被加熱部材２１のそれぞれの端部２１ｃ，２１ｄの折り曲げ部の外面相互の幅Ｗｏよりも摺動部材２４のそれぞれの端部２４ａ，２４ｂの折り曲げ部の内面相互の幅Ｗｉが自然状態で僅かに狭くなるように構成している。
The
摺動部材２４は、厚さが０．６５ｍｍのアルミニウム合金（例えば、Ａ３００３Ｐ−Ｏ）の板金からなる。そして、図２（ｂ）の下方向から上方向に向かって実際の製品上の定着ニップ部Ｎ２に加わる定着加圧力よりも高い圧力でグラファイトシート２３を押し付けながら圧入する。
The sliding
グラファイトシート２３（熱伝導部材）と、摺動部材２４は、定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２に加わる定着加圧力よりも大きい加圧強度で、定着装置１２に装着する前に圧着加工される。これにより被加熱部材２１と、グラファイトシート２３と、摺動部材２４との互いの密着性が高くなる。そのうえ、定着装置１２への組み込み時にかかる定着加圧力によってグラファイトシート２３の層が縮んで摺動部材２４の定着ニップ部Ｎ２側への突き出し量が変化し、ニップ幅などが変動するような不具合を防止できる。
The graphite sheet 23 (heat conductive member) and the sliding
尚、被加熱部材２１の図２（ｂ）の上方に立ち上がる各端部２１ｃ，２１ｄは、図２（ｂ）の上方向に向かって記録材７の搬送方向上下流側に広がるように僅かにテーパをつけて加工されている。これにより、加圧時に摺動部材２４の端部２４ａ，２４ｂと間に隙間が生じ難くなるようにしている。このようにして本実施形態では、被加熱部材２１と、摺動部材２４の定着フィルム１６（フィルム）の図２（ａ）の矢印ｆ方向で示す回転方向の上流側端部２１ｃ，２４ａと、下流側端部２１ｄ，２４ｂとを嵌合によって密着している。
It should be noted that the
図１１（ａ），（ｂ）に示して前述した比較例３の定着装置１２では、幅方向が小サイズの記録材７が連続して定着ニップ部Ｎ２を通過した際の該定着ニップ部Ｎ２の長手方向の端部の昇温が問題であった。図２（ａ）に示す本実施形態では、該定着ニップ部Ｎ２の長手方向に大きな温度差が生じた際、面方向に熱伝導性が高いグラファイトシート２３を作用させて、この温度差を緩和することを目的としている。
In the fixing
しかしながらその際、単にグラファイトシート２３を被加熱部材２１のハロゲンヒータ１３ａ側に設けると、該ハロゲンヒータ１３ａの輻射光によりグラファイトシート２３が劣化する可能性がある。逆に、グラファイトシート２３を被加熱部材２１の定着ニップ部Ｎ２側に設けた場合には、定着フィルム１６の内面との摺擦によりグラファイトシート２３の外面が削れたり、グラファイトシート２３が被加熱部材２１の外面から剥れる等の弊害が考えられる。
However, in that case, if the
本実施形態では、図２（ａ）に示すように、グラファイトシート２３の内面側（ハロゲンヒータ１３ａ側）を、金属製の被加熱部材２１で覆っているため、ハロゲンヒータ１３ａの輻射光を遮ることができる。一方、グラファイトシート２３の外面側（定着ニップ部Ｎ２側）は、金属製の摺動部材２４に覆われているため、定着フィルム１６の内面との摺擦が生じない。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2A, since the inner surface side (the
図３は、図２（ａ），（ｂ）に示す本実施形態の定着装置１２と、図１１（ａ），（ｂ）に示す比較例３の定着装置１２とで、定着ニップ部Ｎ２の長手方向の温度差を比較した図である。ここでは、両者の定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２に幅方向が小サイズの記録材７を中央基準で連続して通過させた後の該定着ニップ部Ｎ２の長手方向の端部の温度上昇を評価している。
FIG. 3 shows the fixing nip portion N2 of the fixing
図３に示す温度曲線ａ１は、図１１（ａ），（ｂ）に示す比較例３の定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２の長手方向位置と温度との関係を示している。一方、図３に示す温度曲線ｂ１は、図２（ａ），（ｂ）に示す本実施形態の定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２の長手方向位置と温度との関係を示している。
The temperature curve a1 shown in FIG. 3 shows the relationship between the longitudinal position and the temperature of the fixing nip portion N2 of the fixing
図１１（ａ），（ｂ）に示す比較例３の定着装置１２では、温度曲線ａ１に示すように、に、幅方向が狭い小サイズの記録材７を用いた際に、記録材７が通過しない定着ニップ部Ｎ２の長手方向端部の高い方の温度が約２６０℃まで昇温している。したがって、この端部温度と中央通紙部の温調温度との温度差ΔＴ１は約９０℃（＝約２６０℃−約１７０℃）となっていた。
In the fixing
一方、図２（ａ），（ｂ）に示す本実施形態の定着装置１２では、温度曲線ｂ１に示すように、同じく幅方向が狭い小サイズの記録材７を用いた際に、記録材７が通過しない定着ニップ部Ｎ２の長手方向端部の高い方の温度は約２２０℃に抑制されている。したがって、この端部温度と中央通紙部の温調温度との温度差ΔＴ２は約５０℃（＝約２２０℃−約１７０℃）まで低下させることが可能となっている。
On the other hand, in the fixing
以上のことから、比較例３の定着装置１２では、約９０℃まで昇温していた定着ニップ部Ｎ２の長手方向の中央部と端部の温度差が、本実施形態の定着装置１２を用いることで約５０℃昇温するだけに大幅に抑制できることが分かった。したがって、グラファイトシート２３とアルミニウム製の摺動部材２４とを追加するだけの簡易な変更を行うだけで、小サイズ通紙時の長手方向の中央部と端部との温度差を従来構成に対して約４０℃（＝約９０℃−約５０℃）低くする効果が確認できた。
From the above, in the fixing
これにより、本構成を用いることで、定着ニップ部Ｎ２付近の温度を定着フィルム１６の耐熱温度以下に抑制可能となり、同じ定着フィルム１６を用いたままで、温度や速度を下げることなく小サイズの記録材７の定着が可能な装置を実現することができる。
As a result, by using this configuration, the temperature in the vicinity of the fixing nip portion N2 can be suppressed to be equal to or lower than the heat resistant temperature of the fixing
一方、本実施形態では、定着装置１２のニップ部形成部材１２ｂに設けられる被加熱部材２１の定着ニップ部Ｎ２側の外面に図２（ａ），（ｂ）に示すグラファイトシート２３と摺動部材２４とからなる他の部材を追加している。このため、本実施形態ではハロゲンヒータ１３ａの輻射光による定着ニップ部Ｎ２の加圧方向への熱伝達性が低下することが予想される。したがって、この影響で定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２が所定の定着温度に達するまでの立ち上がり性能が大幅に低下してしまっては実用上の問題を招くことが懸念される。このため、定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２が所定の定着温度に達するまでの立ち上がり特性の検証も行った。
On the other hand, in the present embodiment, the
伝熱工学的に異種部材の積層構成における熱伝達速度は、各部材の熱伝導率に比例し、熱容量に反比例する。このことから図２（ｂ）に示すニップ部形成部材１２ｂを構成する被加熱部材２１、グラファイトシート２３、摺動部材２４の各部材の厚さと、単位体積あたりの各物性値を以下に設定した。
In heat transfer engineering, the heat transfer rate in a laminated structure of different members is proportional to the thermal conductivity of each member and inversely proportional to the heat capacity. From this, the thickness of each member of the
被加熱部材２１を構成するステンレス板は厚さが０．６５ｍｍ、熱伝導率が５２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱容量が３．４×１０６（Ｊ／Ｋ）である。摺動部材２４を構成するアルミニウム板は厚さが０．６５ｍｍ、熱伝導率が１８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱容量が２．４×１０６（Ｊ／Ｋ）である。グラファイトシート２３は厚さが０．７６ｍｍ、厚さ方向の熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、面方向の熱伝導率が１５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱容量が１．２×１０６（Ｊ／Ｋ）である。
The stainless steel plate constituting the
そして、定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２が所定の定着温度に達するまでの立ち上がり時間ｔへの影響を概算する。すると、各部材間の界面の接触熱抵抗を無視して単純に被加熱部材２１を構成するステンレス（ＳＵＳ）板に摺動部材２４を構成するアルミニウム板を重ねただけでも熱伝達速度は半減した。したがって、定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２が所定の定着温度に達するまでの立ち上がり時間ｔが倍増することになる。
Then, the influence on the rising time t until the fixing nip portion N2 of the fixing
更に、被加熱部材２１を構成するステンレス（ＳＵＳ）板と、摺動部材２４を構成するアルミニウム板との間に厚さ方向の熱伝導率が低いグラファイトシート２３を挟む。すると、定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２が所定の定着温度に達するまでの立ち上がり時間ｔは１０倍以上長くなる。このため、やはり、本実施形態の端部昇温対策を採用すると、その弊害として立ち上がり性能の大幅な低下が予想される。
Further, a
しかしながら、実際に図２（ａ），（ｂ）に示すニップ部形成部材１２ｂに各部材を組み込んで検証実験を行ったところ、定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２が所定の定着温度に達するまでの立ち上がり特性は図４（ａ）に示すようになった。
However, when a verification experiment was conducted by actually incorporating each member into the nip
図４（ａ）の比較例３の定着装置１２の立ち上がり温度曲線ａ２の特性と、本実施形態の構成の立ち上がり温度曲線ｂ２の特性を比較すると、立ち上げ時間ｔの初期は、温度曲線ａ２の方が急峻に温度上昇するが、温度曲線ｂ２の方は緩慢に温度上昇する。
Comparing the characteristics of the rising temperature curve a2 of the fixing
しかしながら、立ち上げ時間ｔの後半部となる１２０００ｍｓｅｃを過ぎると、本実施形態の定着装置１２の温度曲線ｂ２が比較例の定着装置１２の温度曲線ａ２を追い越すという逆転現象が生じている。そして、最終的に定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２が目標の定着温度（１７０℃）付近で温度制御が働いて、略同等の立ち上げ時間となっている。
However, after 12000 msec, which is the latter half of the start-up time t, a reversal phenomenon occurs in which the temperature curve b2 of the fixing
厳密には、図４（ａ）に示すように、図１１（ａ），（ｂ）に示す比較例３の定着装置１２の温度曲線ａ２に立ち上げ直後から大きなリップルが発生しており、目標の定着温度（１７０℃）付近でも該温度曲線ａ２の上下変動が大きい。このため温度曲線ａ２に生じるリップルの上端部（頂点）の到達時間としては、温度曲線ａ２の立ち上げ時間ｔの方が温度曲線ｂ２の立ち上げ時間ｔよりも時間差Δｔ１で約３．６秒（３６００ｍｓｅｃ）ほど速くなっている。しかし、各温度曲線ａ２，ｂ２のリップルの中心部で比較すると大差はない。
Strictly speaking, as shown in FIG. 4A, a large ripple is generated immediately after the temperature curve a2 of the fixing
このため、立ち上げ性能に対して実質的に大差はない。このことから、本実施形態の定着装置１２の定着上ユニット１２ａを用いることにより他の性能を犠牲にすることがない。その上、幅方向が狭い小サイズの記録材７が定着ニップ部Ｎ２を中央基準で連続して通過する際の該定着ニップ部Ｎ２の長手方向端部の昇温を大幅に軽減することが可能とわかった。これによって、幅方向が小サイズの記録材７の印刷生産性の大幅な低下を弊害なしに防止することが可能となる。
Therefore, there is substantially no difference in the startup performance. From this, other performance is not sacrificed by using the
尚、上記の定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２が所定の定着温度に達するまでの立ち上がり特性に関する理論的予測と、実際の検証実験結果との間の大幅な相違の要因としては以下のよに推察される。図４（ｂ），（ｃ）を用いて、ニップ部形成部材１２ｂの断面におけるハロゲンヒータ１３ａの輻射光による熱エネルギーの流れの向きと、該熱エネルギーの流れ易さとの大小関係を説明する。ニップ部形成部材１２ｂは、被加熱部材２１と、グラファイトシート２３と、摺動部材２４とが積層されたものである。以下、図４（ｂ），（ｃ）の熱エネルギーの矢印方向と、該矢印の大きさ（矢印の太さと長さ）を用いて説明していく。
In addition, as a factor of a large difference between the theoretical prediction regarding the rising characteristics until the fixing nip portion N2 of the fixing
図４（ｂ）に示すように、定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２の定着温度の立ち上げ初期は、ステンレス製の被加熱部材２１の上方からハロゲンヒータ１３ａの輻射光が照射される。まず、その輻射光の熱エネルギーをＥ１とすると、この熱エネルギーＥ１は、空中を瞬時に伝わって、最初に比較的熱伝導の悪いステンレス製の被加熱部材２１の露光された表面全体を加熱してく。
As shown in FIG. 4B, in the initial stage of the rise of the fixing temperature of the fixing nip portion N2 of the fixing
その後、熱エネルギーＥ１はステンレスという金属として比較的熱伝導率の低い被加熱部材２１の内部を該被加熱部材２１の厚さ方向に比較的遅く伝わっていく。このときの熱エネルギーをＥ２とし、伝熱方向と伝熱速度の大きさを矢印の向きと大きさで表すと図４（ｂ）に示すようになる。その後、中央部のグラファイトシート２３が介在する領域では、熱エネルギーＥ２は、厚さ方向の熱伝導率がステンレスよりもさらに低いグラファイトシート２３の内部を厚さ方向にさらに遅い速度で伝導しようとする。
After that, the heat energy E1 propagates as a metal of stainless steel inside the
一方、グラファイトシート２３が介在しない被加熱部材２１の記録材７の搬送方向（図４（ｂ）の左右方向）における上流側及び下流側の両端部（図４（ｂ）の左右端部）では、被加熱部材２１と熱伝導の高いアルミニウム製の摺動部材２４とが接触している。この接触部３１では、熱エネルギーＥ２が直接アルミニウム製の摺動部材２４に伝導されていく。このため、摺動部材２４の中央部に対しては、熱エネルギーＥ２はグラファイトシート２３の厚さ方向に伝わる間に、約４０倍高い熱伝導率で摺動部材２４の左右端部からも伝わっていく。
On the other hand, at both upstream and downstream end portions (left and right end portions in FIG. 4B) of the
さらに図４（ｃ）に示すように、熱エネルギーＥ２がグラファイトシート２３に到達する。すると、実際には厚さ方向に伝搬するより、面方向の熱伝導率が厚さ方向の約３００倍高いグラファイトシート２３の表面に沿ってステンレス製の被加熱部材２１よりも約８０倍速い熱伝達速度で移動する。
Further, as shown in FIG. 4C, the thermal energy E2 reaches the
このため被加熱部材２１の左右端部には被加熱部材２１の中央部で受けた熱エネルギーがＥ３として厚さ方向よりもより速く多く集中する。一方、摺動部材２４の左右端部に伝わった熱エネルギーもＥ４としてアルミニウム製の摺動部材２４中を高速で伝搬しつつ、やはり中央部のグラファイトシート２３が介在する領域では面方向の熱伝導率がアルミニウムよりも約７倍高くなり、さらに速く伝搬する。
Therefore, the heat energy received at the central portion of the
以上のように、本実施形態の構成において、被加熱部材２１と摺動部材２４とからなる上下板金の左右端部に接触部３１を設ける。これにより、被加熱部材２１からなる上板金が受けた輻射光の熱エネルギーＥ１を、板金中央部の熱伝導の低い厚さ方向に伝わるよりも速く摺動部材２４からなる下側の板金に伝えることができる。
As described above, in the configuration of this embodiment, the
さらに、被加熱部材２１と摺動部材２４とからなる上下板金の中央部でグラファイトシート２３と接触させる。これにより、面方向への熱伝導を飛躍的に向上し、被加熱部材２１からなる上板金が受けた熱エネルギーＥ１を板金左右端部により速く伝搬する。更に、板金左右端部の熱エネルギーは摺動部材２４からなる下側板金の中央部により速く伝搬されるようになる。
Furthermore, the
これにより図１１（ａ），（ｂ）に示す比較例３の定着装置１２のニップ部形成部材１２ｂとの比較において以下の通りである。グラファイトシート２３と摺動部材２４とを追加したことより生じるニップ部形成部材１２ｂの厚さ方向の熱伝達速度の遅れが略相殺されたものと考えられる。
Accordingly, the comparison with the nip
このようなグラファイトシート２３の面方向への熱エネルギーＥ３，Ｅ４の移動の作用は、熱エネルギーＥのリーク抑制や回収にも寄与していると考えられる。熱エネルギーＥは、定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２の定着温度の立ち上がりの過程で、熱の蓄熱が進み易い定着ニップ部Ｎ２の記録材７の搬送方向上下流側の加圧ステー１９や樹脂製のガイド部材１８への放熱（リーク）または蓄熱によって失われるからである。
It is considered that the action of moving the thermal energies E3 and E4 in the plane direction of the
このような面方向への熱エネルギー移動の作用は以下の効果も有する。立ち上がり過程で熱の蓄熱が進み易い定着ニップ部Ｎ２の上下流側の金属製の加圧ステー１９や樹脂製のガイド部材１８へのリークまたは蓄熱によって失われていた熱エネルギーのリーク抑制や回収にも寄与していると考えられる。
The action of such thermal energy transfer in the plane direction also has the following effects. For suppressing or recovering the leakage of heat energy lost to the metal pressure stay 19 and the
特に定着ニップ部Ｎ２の下流側では、上流の定着ニップ部Ｎ２で加熱蓄熱された定着フィルム１６が、この下流領域に搬送され、摺擦しながら通過する際に、蓄熱され易い。本実施形態における立ち上がり特性の大幅低下を回避できた要因の一つは以下の通りである。上記の下流側部材に蓄熱される熱エネルギーをアルミニウム板からなる摺動部材２４とグラファイトシート２３の高熱伝導経路を介して定着ニップ部Ｎ２の中央部の加熱に回収利用されたことが考えられる。
In particular, on the downstream side of the fixing nip portion N2, the fixing
このため、本実施形態において重要な点としては、（１）被加熱部材２１と摺動部材２４とからなる上下の金属板金とグラファイトシート２３の密着性である。また、（２）被加熱部材２１と摺動部材２４とからなる両金属板金の左右両端部における金属同士の密着性である。これらの各面同士の界面に空気層などが生じて密着性が悪くなると上記の面方向の熱エネルギー移動効果が失われて理論的な立ち上がり特性に近付いていくと考えられる。
Therefore, the important points in this embodiment are (1) the adhesion between the upper and lower metal sheet metals including the
前記（１）については定着ニップ部Ｎ２に作用する定着加圧力自体がこれらの部材間の密着性を高めるように作用するため、各面の平滑性を高めるだけでも高い性能を維持し易い。しかしながら、前記（２）の金属同士の面接触部の密着性を高く維持することは容易ではなく、特にこの金属同士の密着性を向上させる方法が重要となる。 With regard to (1), since the fixing pressure force itself acting on the fixing nip portion N2 acts to enhance the adhesion between these members, it is easy to maintain high performance even by enhancing the smoothness of each surface. However, it is not easy to maintain high adhesion between the surface-to-surface contact portions between the metals of (2), and a method for improving the adhesion between the metals is particularly important.
このため、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、被加熱部材２１と、摺動部材２４とを断面Ｕ字形状（凹型）にしている。さらに、嵌合する前の自然状態における被加熱部材２１の端部２１ｃ，２１ｄの折り曲げ部の外面相互の幅Ｗｏを摺動部材２４の端部２４ａ，２４ｂの折り曲げ部の内面相互の幅Ｗｉよりも大きく設定している。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2B, the
そして、被加熱部材２１と、摺動部材２４とを圧入嵌合することにより被加熱部材２１と、摺動部材２４との記録材７の搬送方向の上下流側端部２１ｃ，２１ｄ，２４ａ，２４ｂの壁面同士を密着させる。被加熱部材２１と、摺動部材２４とを圧入嵌合する際の加圧強度を定着ニップ部Ｎ２の加圧強度（本実施形態では総圧が１５７Ｎ）よりも高くする。これにより被加熱部材２１と、摺動部材２４と、グラファイトシート２３との相互間の密着性も高いまま、画像形成装置３４の使用中も定着ニップ部Ｎ２を安定して維持できるようにしている。
Then, the
更に、被加熱部材２１と、摺動部材２４との製造時のバラツキによって、被加熱部材２１の開口部の幅が摺動部材２４の開口部の幅よりも狭くなる場合がある。このため、被加熱部材２１と、摺動部材２４との各平坦部２１ｅ，２４ｃに対して記録材７の搬送方向の上下流側端部２１ｃ，２１ｄ，２４ａ，２４ｂは、図２（ｂ）の上方向に向かって、それぞれの開口幅が広がる方向に同じ角度のテーパを形成している。
Furthermore, the width of the opening of the
これにより、被加熱部材２１と、摺動部材２４とを圧入嵌合した後の被加熱部材２１と、摺動部材２４との記録材７の搬送方向の上下流側端部２１ｃ，２１ｄ，２４ａ，２４ｂの壁面同士の間に隙間が生じ易くなることを防止している。
As a result, the upstream and
被加熱部材２１と、摺動部材２４との比較的簡易な接合方法としては、前述した圧入嵌合の他に、焼き嵌めによる接合が出来る。焼き嵌めは、二つの金属の部品の一方を片方に挿入して、熱を利用して強い接合を得ることができる。加熱は一方の金属をもう一方よりも収縮させるか膨張させ、二つが機械的に接合する圧力や締め付けができる。
As a relatively simple joining method between the
他の方法として、冷やし嵌めによる接合を用いても良い。冷やし嵌めは、二つの金属の部品の一方を常温の外輪とし、他方を冷却短縮させた挿入物として嵌め込む嵌合方法である。また、二つの金属の部品のそれぞれの折り曲げを組み合わせたハゼ組みによる接合を用いても良い。 As another method, joining by cold fitting may be used. The cold fitting is a fitting method in which one of two metal parts is used as an outer ring at room temperature and the other is fitted as a cooling-shortened insert. Further, it is also possible to use joining by a goby assembly in which bending of two metal parts is combined.
以上の各接合時には、被加熱部材２１と、摺動部材２４と、グラファイトシート２３との間に常に定着ニップ部Ｎ２の加圧強度（本実施形態では総圧が１５７Ｎ）よりも高い圧力を印加した状態で行う。これにより定着装置１２の組み立て後に経時変化しないようにすることができる。
At the time of each joining described above, a pressure higher than the pressure strength of the fixing nip portion N2 (total pressure in this embodiment is 157 N) is always applied between the
また、図２（ａ）に示す加圧ステー１９へのヒートリーク（熱負荷）抑制のためには該加圧ステー１９の下面１９ａ，１９ｂと直接接触する反射部材２０のフランジ部２０ａ，２０ｂとの接触を避けることが好ましい。
Further, in order to suppress the heat leak (heat load) to the pressure stay 19 shown in FIG. 2A, the
このため本実施形態では熱伝導率の低いステンレス製の被加熱部材２１の端部２１ｃ，２１ｄの上端面２１ｃ１，２１ｄ１の高さを、アルミニウム製の摺動部材２４の端部２４ａ，２４ｂの上端面２４ａ１，２４ｂ１の高さよりも高くしている。これにより反射部材２０のフランジ部２０ａ，２０ｂの下面に熱伝導率の高いアルミニウム製の摺動部材２４が直接接触することを防止している。
Therefore, in this embodiment, the height of the upper end surfaces 21c1 and 21d1 of the
一方、図２（ｂ）に示すニップ部形成部材１２ｂでは、被加熱部材２１と摺動部材２４との記録材７の搬送方向上下流側の折り曲げ部となる端部２４ａ，２４ｂとグラファイトシート２３との間に空隙部３２ａ，３２ｂが形成されてしまっている。被加熱部材２１と摺動部材２４との間の熱移動をより良くするためには、熱伝導に寄与しないこれらの空隙部３２ａ，３２ｂの体積を減らして被加熱部材２１と摺動部材２４との密着率を高めることがより好ましい。
On the other hand, in the nip
例えば、図５（ａ）に示すように、定着フィルム１６の内面と摺擦させるために、摺動性と高熱伝導性が優先され、高い剛性を必要としない摺動部材２４として加工し易い材質を選んでおく。このような摺動部材２４では予めプレス加工等により、グラファイトシート２３の記録材７の搬送方向（図５（ａ）の左右方向）の幅と同じ幅で深さがグラファイトシート２３の厚さ未満の溝部２４ｄを設けることができる。溝部２４ｄは、グラファイトシート２３（熱伝導部材）の外形形状に応じて形成される。
For example, as shown in FIG. 5A, in order to rub against the inner surface of the fixing
即ち、摺動部材２４にグラファイトシート２３の形状に応じた溝部２４ｄを設けて、該溝部内にグラファイトシート２３を埋め込む。その後、被加熱部材２１と摺動部材２４とを密着加工して、空隙部３２ａ，３２ｂを無くし、被加熱部材２１と摺動部材２４とからなる上下板金間の熱移動をより良くすることができる。
That is, the
また、図５（ｂ）に示すように、被加熱部材２１に予めプレス加工等を用いてグラファイトシート２３の記録材７の搬送方向（図５（ａ）の左右方向）の幅と同じ幅で深さがグラファイトシート２３の厚さ未満の溝部２１ｂを設けることも出来る。溝部２１ｂは、グラファイトシート２３（熱伝導部材）の外形形状に応じて形成される。
Further, as shown in FIG. 5B, the width of the
即ち、被加熱部材２１にグラファイトシート２３の形状に応じた溝部２１ｂを設けて、該溝部内にグラファイトシート２３を埋め込む。その後、被加熱部材２１と摺動部材２４とを密着加工することより、空隙部３２ａ，３２ｂを無くし、被加熱部材２１と摺動部材２４との間の熱移動をより良くすることもできる。
That is, the
尚、被加熱部材２１と摺動部材２４との両方にグラファイトシート２３の形状に応じた溝部２１ｂ，２４ｄを設けて、グラファイトシート２３を埋め込んだ後、被加熱部材２１と摺動部材２４とを密着加工する方法を用いても良い。また、プレス加工の代わりに、被加熱部材２１及び摺動部材２４の厚さや剛性、或いは、グラファイトシート２３の厚さに応じて被加熱部材２１や摺動部材２４の溝部を掘削加工する方法を用いても良い。
It should be noted that both the
また、以上のように本実施形態の構成を用いることによって、従来構成とほぼ同等の立ち上がり性能を維持することができる。その上、小サイズ紙の連続通紙時の端部昇温を改善することができる。その場合でも、わずかでも従来よりも立ち上がり性能が下がることが許容できない場合も考えられる。そのような場合には、図５（ｃ）に示すように、加圧ステー１９の下面１９ａ，１９ｂと、反射部材２０のフランジ部２０ａ，２０ｂとの間に断熱材２５ａ，２５ｂを設けるだけで、従来構成以上の立ち上がり性能を維持することも容易である。
In addition, by using the configuration of the present embodiment as described above, it is possible to maintain the startup performance that is substantially equal to that of the conventional configuration. In addition, it is possible to improve the temperature rise at the edges when continuously feeding small size paper. Even in that case, it is possible that even a slight decrease in the startup performance is unacceptable. In such a case, as shown in FIG. 5C,
以上、本実施形態の構成により、立ち上がり性能を犠牲にすることなく、幅方向が狭い小サイズの記録材７が定着ニップ部Ｎ２を中央基準で連続して通過する際の該定着ニップ部Ｎ２の長手方向の端部の昇温抑制が可能となる。したがって、定着ニップ部Ｎ２の長手方向の温度差を緩和することが容易となり、小サイズの記録材７を使用した場合の印刷物の生産性を向上することができる。
As described above, according to the configuration of the present embodiment, the
次に、図６を用いて本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。図６（ａ）は、本発明に係る定着装置の第２実施形態の定着上ユニットに設けられるニップ形成部材の構成を示す断面説明図である。図６（ｂ）は、第２実施形態の定着装置と、図１１（ａ），（ｂ）に示す比較例３の定着装置とで、定着ニップ部の長手方向の温度差を比較した図である。図６（ｃ）は、第２実施形態の定着装置と、図１１（ａ），（ｂ）に示す比較例３の定着装置で、定着ニップ部が所定の定着温度に達するまでの立ち上がり特性を比較した図である。 Next, the configuration of the second embodiment of the image forming apparatus including the fixing device according to the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, or the same reference numerals are given even if the reference numerals are different, and the description thereof will be omitted. FIG. 6A is a sectional explanatory view showing the structure of the nip forming member provided in the upper fixing unit of the second embodiment of the fixing device according to the present invention. FIG. 6B is a diagram comparing the temperature difference in the longitudinal direction of the fixing nip portion between the fixing device of the second embodiment and the fixing device of Comparative Example 3 shown in FIGS. 11A and 11B. is there. FIG. 6C shows the rising characteristics of the fixing device of the second embodiment and the fixing device of Comparative Example 3 shown in FIGS. 11A and 11B until the fixing nip reaches a predetermined fixing temperature. It is the figure which compared.
図２（ｂ）に示す前記第１実施形態では、ニップ部形成部材１２ｂの被加熱部材２１と摺動部材２４との間に自然黒煙由来の比較的厚手のグラファイトシート２３を一枚用いて構成した一例であった。図６（ａ）に示す本実施形態では、ニップ部形成部材１２ｂの被加熱部材２１と摺動部材２４との間に人工黒煙由来の比較的薄手の厚さが４０μｍのグラファイトシート２３（熱伝導部材）を複数枚積層して構成している。
In the first embodiment shown in FIG. 2B, one relatively
本実施形態では、小サイズの記録材７による長手方向の端部昇温対策を行う際、各製品毎に、定着温度の立ち上がり特性と、長手方向端部の昇温特性の何れを重視するかに応じてグラファイトシート２３の使用枚数の調整を行うものである。これによりコストを含めて総合的に定着装置１２に求められる性能を最適に調整可能とすることができる。
In the present embodiment, when taking measures against the temperature rise of the end portion in the longitudinal direction by the small-
例えば、定着温度の立ち上がり特性を重視する場合には、グラファイトシート２３を三枚積層して総厚が１２０μｍ（＝４０μｍ×３）とする。或いは、グラファイトシート２３を六枚積層して総厚が２４０μｍ（＝４０μｍ×６）とする。
For example, when the rising characteristic of the fixing temperature is emphasized, three
このような二通りの構成を選択可能として、長手方向の端部昇温特性を評価し、更に、定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２の定着温度の立ち上がり特性も評価した結果を、図１１（ａ），（ｂ）に示す比較例３の定着装置１２の各特性と各々比較した。ここで、評価条件としては、前記第１実施形態と同じく、小サイズ紙としてＣＯＭ１０封筒を用い、中央基準でフルスピードで連続通紙する非常に過酷な試験を行っている。
FIG. 11(a) shows a result of evaluating the edge temperature rising characteristics in the longitudinal direction by making two such configurations selectable and further evaluating the rising characteristics of the fixing temperature of the fixing nip portion N2 of the fixing device 12. ) And (b) are compared with respective characteristics of the fixing
図６（ｂ）は、これらの結果のうち、長手方向の端部の昇温に対する抑制効果（以下、単に「端部昇温抑制効果」という）を比較したグラフである。原理的に予想される通り、グラファイトシート２３の積層枚数が多い方が端部昇温抑制効果が高く、三枚積層して総厚を１２０μｍとした場合の温度曲線ｃ１の端部昇温抑制効果は、比較例３の温度曲線ａ１よりも端部温度を約２０℃下げる効果が確認された。一方、グラファイトシート２３を六枚積層して総厚が２４０μｍとした場合の端部昇温抑制効果は、温度曲線ｄ１のようになり、比較例３の温度曲線ａ１よりも端部温度を約３４℃下げる効果が確認された。
FIG. 6B is a graph comparing, among these results, the effect of suppressing the temperature rise of the end portion in the longitudinal direction (hereinafter, simply referred to as the “end temperature rise suppressing effect”). As expected in principle, the larger the number of
これらの結果から、幅の狭い厚紙のフルスピード通紙という非常に過酷な試験を行ったにもかかわらず、ともに定着ニップ部Ｎ２周辺部材の耐熱温度を超えないレベルまで昇温を抑制できていることが分かる。特に後者については、前記第１実施形態のグラファイトシート２３の厚さの３分の１よりも薄い。それにも関わらず前記第１実施形態に近い効果となり、通紙速度やタイミングを調整して条件緩和すれば、前記第１実施形態並みの性能が得られ、耐熱温度条件がより厳しいカラー機にも使用可能なレベルになっている。
From these results, even though a very rigorous test of narrow-width thick paper full-speed passing was performed, both of them were able to suppress the temperature rise to a level not exceeding the heat resistant temperature of the peripheral members of the fixing nip portion N2. I understand. In particular, the latter is thinner than one third of the thickness of the
一方、上記各場合に対して定着温度の立ち上がり特性を評価した結果は、図６（ｃ）のグラフのようになる。このグラフにおいて、温度曲線ａ２は、比較例３、温度曲線ｃ２はグラファイトシート２３を三枚積層した場合、温度曲線ｄ２はグラファイトシート２３を六枚積層した場合を各々示している。
On the other hand, the result of evaluating the rising characteristic of the fixing temperature in each of the above cases is as shown in the graph of FIG. In this graph, a temperature curve a2 shows Comparative Example 3, a temperature curve c2 shows three
このグラフから、やはり原理的に予想される通り、グラファイトシート２３の積層枚数の多い方が立ち上がりが遅れる傾向になり、図６（ｃ）に示す温度曲線ｃ２と温度曲線ｄ２のいずれの構成も前記第１実施形態の構成よりも立ち上がりが速くなっている。
From this graph, as expected from the principle as well, the larger the number of
さらに今回の結果では、（１）グラファイトシート２３を三枚積層した時の立ち上がりでは、従来構成よりもΔｔ２＝５秒程度速く目標温度に到達する。また、（２）グラファイトシート２３を六枚積層した時の立ち上がりでは、従来構成よりもΔｔ３＝１.５秒程度遅く目標温度に到達するものとなっている。
Further, according to the result of this time, (1) the target temperature is reached about Δt2=5 seconds faster than in the conventional configuration when the three
ここで、グラファイトシート２３を六枚積層した前記（２）の効果は原理的に予想される傾向と一致して前記第１実施形態と従来構成の中間的性能になる。その一方、グラファイトシート２３を三枚積層した前記（１）の効果は従来構成より大幅に立ち上がりを速くするものになっている。
Here, the effect of (2) in which six
前記（１）の効果の要因としては、やはり従来構成の立ち上げ時には定着ニップ部Ｎ２の上下流のニップ周辺部材、特に下流側部材へのヒートリークと熱エネルギーの蓄積が大きいと考えられる。このため、前記第１実施形態と同様にグラファイトシート２３とアルミニウム板からなる摺動部材２４を追加した。これにより、これらの面方向の温度均一化作用により、定着ニップ部Ｎ２以外に逃げる熱エネルギーが定着ニップ部Ｎ２へ引き戻されて立ち上がり後半部で立ち上がりを速くしているものと思われる。
As a factor of the effect of (1), it is considered that heat leakage and thermal energy accumulation are large in the upstream and downstream nip peripheral members of the fixing nip portion N2, especially in the downstream member at the time of startup of the conventional configuration. Therefore, as in the first embodiment, a sliding
この効果はグラファイトシート２３の厚さにあまり大きく左右されずに作用する。その一方、定着ニップ部Ｎ２中心部周辺の厚さ方向の熱伝導性に対してはグラファイトシート２３の厚さ方向の熱伝導性の低さが大きく影響する。このためグラファイトシート２３が薄い方が大幅に立ち上がりが良くなるものと考えられる。
This effect acts without being greatly influenced by the thickness of the
次に、図７を用いて本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の第３実施形態の構成について説明する。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。図７（ａ）は、本発明に係る定着装置の第３実施形態の定着上ユニットに設けられるニップ形成部材の構成を示す断面説明図である。図７（ｂ）は、第３実施形態の定着上ユニットに設けられるニップ形成部材に設けられる被加熱部材の構成を示す斜視説明図である。尚、図７（ａ），（ｂ）において、被加熱部材２６のハロゲンヒータ１３ａ側の黒色塗装層は省略している。
Next, the configuration of the third embodiment of the image forming apparatus including the fixing device according to the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those in the above-described respective embodiments are designated by the same reference numerals, or the same reference numerals are given even if the reference numerals are different, and the description thereof will be omitted. FIG. 7A is a cross-sectional explanatory view showing the configuration of the nip forming member provided in the upper fixing unit of the third embodiment of the fixing device according to the present invention. FIG. 7B is a perspective explanatory view showing the configuration of the heated member provided in the nip forming member provided in the upper fixing unit of the third embodiment. 7(a) and 7(b), the black coating layer on the side of the
本実施形態では、図２（ｂ）に示す第１実施形態で用いた被加熱部材２１と高熱伝導性を有する摺動部材２４を以下のような部品に置き換えている。即ち、図７（ａ）に示すように被加熱部材に予めバーリング加工を施したバーリング付き被加熱部材２６、摺動部材に予めパンチング加工により下穴を打ち抜いた穴付き摺動部材２７を用いている。
In this embodiment, the
バーリング付き被加熱部材２６の加工方法としては、事前に被加熱部材２６の板厚に応じたクリアランスを取って立ち上がり加工した立ち上がり部からなるバーリング部２６ｆを設け、該バーリング部２６ｆの内面にネジ孔を加工している。穴付き摺動部材２７は、このバーリング付き被加熱部材２６のバーリング位置と加工後に組み合わせた際に位置が合うように予め計算された位置に穴加工を施している。
As a method of processing the
そして、被加熱部材２６の外面と、高熱伝導性を有する摺動部材２７の内面との間にグラファイトシート２３を介在させて該摺動部材２７を被加熱部材２６外面に嵌合する。そして、該摺動部材２７に設けられた図示しない貫通穴からなる長穴に機械的部品となる固定ネジ２８を挿通する。そして、被加熱部材２６のバーリング部２６ｆの内面に形成されたネジ孔に該固定ネジ２８を螺合締結して被加熱部材２６とグラファイトシート２３と摺動部材２７とを密着して接合する。
Then, the
本実施形態では、図７（ａ）に示すように、ハロゲンヒータ１３ａからの輻射熱を受ける被加熱部材２６と摺動部材２７を上流側端部２６ｃ，２７ａと下流側端部２６ｄ，２７ｂの各接触部３３を固定ネジ２８により固定したことを特徴とする。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7A, the
上記構成は、前記第１実施形態のニップ部形成部材１２ｂのように、被加熱部材２１と摺動部材２４とを圧入嵌合等の接合方法を用いた。その上に、記録材７の搬送方向の上下流側端部２１ｃ，２１ｄ，２４ａ，２４ｂを密着接合した密着強度を長期に亘って維持し続けるために改良したものである。ここで、固定ネジ２８の少なくともネジ込み先端部２８ａは、輻射光の被加熱部材２６への吸収を妨げないように被加熱部材２６の内面と同様に黒く着色されている。
The above-described configuration uses a joining method such as press fitting of the
本実施形態では、圧入嵌合等により密着加工された被加熱部材２６と摺動部材２７との密着性が製品寿命までの長期に亘って室温と定着時の高温状態とが繰り返される温度変化の大きな環境で使用され続けても接触部３３が剥がれることを防止できる。これにより幅方向が小サイズの記録材７が定着ニップ部Ｎ２を中央基準で連続して通過する際の該定着ニップ部Ｎ２の長手方向の端部の昇温に対する抑制効果を長期間維持できるようになる。したがって、幅方向が小サイズの記録材７が連続印刷された場合の印刷生産性の低下をより安定して抑制し続けることができるようになる。
In the present embodiment, the adhesion between the
尚、本実施形態では、被加熱部材２６と摺動部材２７とを圧入嵌合してから固定ネジ２８によりネジ止め固定した。この他に、グラファイトシート２３を被加熱部材２６と摺動部材２７とに加圧しながら同時に固定ネジ２８によりネジ止め固定できる場合には、被加熱部材２６と摺動部材２７とは、必ずしも嵌合しなくても良い。また、本実施形態では、被加熱部材２６と摺動部材２７との密着性を長期間維持させる固定手段としてネジ止め加工を用いたが、この他に、リベット等他の固定手段を用いても良い。
In the present embodiment, the
尚、ハロゲンヒータ１３ａからの輻射光を受ける被加熱部材２６の内面側に固定手段の部品表面が露出する場合には、その部品の耐熱性及び耐光性が被加熱部材２６と同等以上の性能であることが必要である。より好ましくは、被加熱部材２６の内面と同様に黒く着色されていることが望ましい。
When the surface of the component of the fixing means is exposed to the inner surface side of the
次に、図８を用いて本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の第４実施形態の構成について説明する。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。図８（ａ）は、本発明に係る定着装置の第４実施形態の定着上ユニットに設けられるニップ形成部材の構成を示す断面説明図である。図８（ｂ）は、第４実施形態の定着上ユニットのニップ形成部材に設けられる被加熱部材の構成を示す斜視説明図である。尚、図８（ａ），（ｂ）において、被加熱部材２１の内面に設けられている黒色塗装層は省略している。
Next, the configuration of the fourth embodiment of the image forming apparatus including the fixing device according to the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the above-described embodiments are designated by the same reference numerals or the same reference numerals are given even if the reference numerals are different, and the description thereof will be omitted. FIG. 8A is a sectional explanatory view showing the structure of the nip forming member provided in the upper fixing unit of the fourth embodiment of the fixing device according to the present invention. FIG. 8B is a perspective explanatory view showing the configuration of the heated member provided in the nip forming member of the upper fixing unit of the fourth embodiment. Note that, in FIGS. 8A and 8B, the black coating layer provided on the inner surface of the
本実施形態では、前記第１実施形態と同様に被加熱部材２１と、摺動部材２４との記録材７の搬送方向の上下流側端部２１ｃ，２１ｄ，２４ａ，２４ｂを圧入嵌合し、さらにその後、以下の加工を施すことを特徴としている。即ち、本実施形態では、被加熱部材２１と摺動部材２４との密着強度を長期に亘って維持し続けるために被加熱部材２１と摺動部材２４の圧入嵌合部をさらにスポット溶接２９により接合している。
In this embodiment, as in the first embodiment, the
具体的には、被加熱部材２１と摺動部材２４との溶接方法として図８（ａ）に示すように、被加熱部材２１と摺動部材２４とを嵌合する。そして、該被加熱部材２１と摺動部材２４との記録材７の搬送方向の上下流側端部２１ｃ，２１ｄの内面と、端部２４ａ，２４ｂの外面とをそれぞれの長手方向に沿って等間隔で複数箇所をスポット溶接している。
Specifically, as a method of welding the
本実施形態によれば、圧入嵌合等により密着加工された被加熱部材２１と摺動部材２４との密着性が製品寿命までの長期に亘って室温と定着時の高温状態が繰り返される温度変化の大きな環境で使用され続けても接触部３１が剥がれることを防止できる。これにより幅方向が小サイズの記録材７が定着ニップ部Ｎ２を中央基準で連続して通過する際の該定着ニップ部Ｎ２の長手方向の端部の昇温に対する抑制効果を長期間維持できるようになる。したがって、幅方向が小サイズの記録材７が連続印刷された場合の印刷生産性の低下をより安定して抑制し続けることができるようになる。
According to the present embodiment, the adhesiveness between the
尚、本実施形態では、被加熱部材２１と摺動部材２４とを圧入嵌合してからスポット溶接２９したが、この他に、グラファイトシート２３を被加熱部材２１と摺動部材２４とに加圧しながら同時にスポット溶接２９できる場合がある。その場合には、被加熱部材２１と摺動部材２４とは必ずしも嵌合しなくても良い。また、本実施形態ではスポット溶接２９を用いたが、他の溶接方法を用いても良い。例えば、被加熱部材２１と摺動部材２４の長手方向に沿ってライン状に溶接しても良い。
In the present embodiment, the
また、厳密には、被加熱部材２１と摺動部材２４との溶接でなくとも、摩擦撹拌点接合や摩擦撹拌接合等他の接合方法を用いても良い。摩擦撹拌接合は、先端に突起のある円筒状の工具を回転させながら強い力で押し付ける。これにより突起部を接合させる部材の接合部に貫入させ、これによって摩擦熱を発生させて接合部材を軟化させるとともに、工具の回転力によって接合部周辺を塑性流動させて練り混ぜることで複数の部材を一体化させる接合法である。
Strictly speaking, other welding methods such as friction stir spot welding and friction stir welding may be used instead of welding the
例えば、図８（ａ）に示す構成において、被加熱部材２１と摺動部材２４の定着フィルム１６の回転方向の上流側端部２１ｃ，２４ａと下流側端部２１ｄ，２４ｂの接触部３１は以下の通り固定される。スポット溶接２９（溶接）の代わりに摩擦撹拌接合等により固定することが出来る。
For example, in the configuration shown in FIG. 8A, the
また、本実施形態では、被加熱部材２１と、摺動部材２４を折り曲げた後の端部同士をスポット溶接２９した。他の例として、平板状の両板金の間にグラファイトシート２３を挟んで折り曲げ後に端部となる位置を予めスポット溶接２９した後に折り曲げる加工を行っても良い。
In addition, in the present embodiment, the
尚、スポット溶接２９等により被加熱部材２１と摺動部材２４との記録材７の搬送方向の上下流側端部２１ｃ，２１ｄ，２４ａ，２４ｂを固定する場合は、ハロゲンヒータ１３ａからの輻射光を受ける被加熱部材２１の内面側に溶接表面等が露出する場合がある。その場合には、その表面の耐熱性及び耐光性が被加熱部材２１と同等以上の性能であることが必要である。より好ましくは、被加熱部材２１の内面と同様に溶接表面等も黒く着色されていることが望ましい。
When fixing the upstream and
本実施形態によれば溶接等を用いてグラファイトシート２３を挟む被加熱部材２１と摺動部材２４との記録材７の搬送方向の上下流側端部２１ｃ，２１ｄ，２４ａ，２４ｂを密着固定する。これにより定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２の定着温度の立ち上がり性能の劣化を抑制しつつ端部昇温抑制効果を安定して得ることができる。
According to this embodiment, the upstream and
尚、前記各実施形態では、被加熱部材２１，２６の材料として、ステンレス（ＳＵＳ３０４）を用いているが、本発明は、必ずしもこの材料に限定されるものではない。同一条件で十分な加圧強度を維持できれば良く、例えば、厚さを増して剛性を同等レベルに上げたアルミニウム製の被加熱部材２１，２６でも良い。
In each of the above embodiments, stainless steel (SUS304) is used as the material of the members to be heated 21, 26, but the present invention is not necessarily limited to this material. It suffices that a sufficient pressurizing strength can be maintained under the same conditions, and for example,
図２（ａ）に示す加圧ステー１９側へのヒートリークに留意して構成する。このように被加熱部材２１，２６に熱伝導性の高い材料を用いる。これにより幅方向が小サイズの記録材７が定着ニップ部Ｎ２を中央基準で連続して通過する。その際の該定着ニップ部Ｎ２の長手方向の端部の昇温に対する抑制効果（以下、単に「端部昇温抑制効果」という）が得られる。更に、定着装置１２の定着ニップ部Ｎ２の定着温度の立ち上がり性能が向上する。
The heat leakage to the pressure stay 19 side shown in FIG. In this way, the materials to be heated 21, 26 are made of a material having high thermal conductivity. As a result, the
一方、高熱伝導性を有する摺動部材２４，２７の材料についてもアルミニウム製のみに限らず、銅等の熱伝導性が高く、定着フィルム１６の内面との摺擦に耐えられる硬さを有する他の材料に替えても良い。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
On the other hand, the materials of the sliding
Ｎ２…定着ニップ部（ニップ部）
１２ｂ…ニップ部形成部材
１３ａ…ハロゲンヒータ（ヒータ）
１４…加圧ローラ（加圧部材）
１６…定着フィルム（フィルム）
２１…被加熱部材
２３…グラファイトシート（熱伝導部材）
２４…摺動部材
N2: Fixing nip part (nip part)
12b... Nip
14... Pressure roller (pressure member)
16...Fixing film (film)
21...
24... Sliding member
Claims (10)
前記フィルムに内包されたヒータと、
前記フィルムの外面と接触する加圧部材と、
前記フィルムの内面と接触し前記加圧部材と共にニップ部を形成するニップ部形成部材と、
を有し、
前記ニップ部で画像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記画像を記録材に定着する定着装置において、
前記ニップ部形成部材は、
前記ヒータからの輻射熱によって加熱される被加熱部材と、
前記フィルムの内面に接触摺動する摺動部材と、
前記被加熱部材と前記摺動部材との間に設けられ、面方向の熱伝導性が厚み方向の熱伝導性よりも高い熱伝導部材と、
を有し、
前記被加熱部材と前記摺動部材の前記フィルムの回転方向の上流側端部と下流側端部とが密着している、
ことを特徴とする定着装置。 A tubular film,
A heater contained in the film,
A pressure member in contact with the outer surface of the film,
A nip portion forming member that contacts the inner surface of the film and forms a nip portion together with the pressure member,
Have
In a fixing device that heats a recording material on which an image is formed in the nip portion while transporting the recording material to fix the image on the recording material,
The nip portion forming member,
A heated member heated by radiant heat from the heater,
A sliding member that slides in contact with the inner surface of the film,
A heat conductive member provided between the heated member and the sliding member, wherein the heat conductivity in the surface direction is higher than the heat conductivity in the thickness direction,
Have a,
The upstream end and the downstream end in the rotation direction of the film of the heated member and the sliding member are in close contact with each other,
A fixing device characterized by the above.
前記フィルムに内包されたヒータと、
前記フィルムの外面と接触する加圧部材と、
前記フィルムの内面と接触し前記加圧部材と共にニップ部を形成するニップ部形成部材と、
を有し、
前記ニップ部で画像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記画像を記録材に定着する定着装置の製造方法において、
前記ニップ部形成部材は、
前記ヒータからの輻射熱によって加熱される被加熱部材と、
前記フィルムの内面に接触摺動する摺動部材と、
前記被加熱部材と前記摺動部材との間に設けられ、面方向の熱伝導性が厚み方向の熱伝導性よりも高い熱伝導部材と、
を有し、
前記被加熱部材と前記摺動部材の前記フィルムの回転方向の上流側端部と下流側端部とを嵌合によって密着させたことを特徴とする定着装置の製造方法。 A tubular film,
A heater contained in the film,
A pressure member in contact with the outer surface of the film,
A nip portion forming member that contacts the inner surface of the film and forms a nip portion together with the pressure member,
Have
In a method of manufacturing a fixing device that heats a recording material on which an image is formed in the nip portion while conveying the recording material to fix the image on the recording material,
The nip portion forming member,
A heated member heated by radiant heat from the heater,
A sliding member that slides in contact with the inner surface of the film,
A heat conductive member provided between the heated member and the sliding member, wherein the heat conductivity in the surface direction is higher than the heat conductivity in the thickness direction,
Have
A method for manufacturing a fixing device, characterized in that the heated member and the sliding member are brought into close contact with each other by fitting an upstream end and a downstream end of the film in the rotation direction of the film.
前記フィルムに内包されたヒータと、
前記フィルムの外面と接触する加圧部材と、
前記フィルムの内面と接触し前記加圧部材と共にニップ部を形成するニップ部形成部材と、
を有し、
前記ニップ部で画像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記画像を記録材に定着する定着装置の製造方法において、
前記ニップ部形成部材は、
前記ヒータからの輻射熱によって加熱される被加熱部材と、
前記フィルムの内面に接触摺動する摺動部材と、
前記被加熱部材と前記摺動部材との間に設けられ、面方向の熱伝導性が厚み方向の熱伝導性よりも高い熱伝導部材と、
を有し、
前記被加熱部材と前記摺動部材の前記フィルムの回転方向の上流側端部と下流側端部の接触部を機械的部品により固定したことを特徴とする定着装置の製造方法。 A tubular film,
A heater contained in the film,
A pressure member in contact with the outer surface of the film,
A nip portion forming member that contacts the inner surface of the film and forms a nip portion together with the pressure member,
Have
In a method of manufacturing a fixing device that heats a recording material on which an image is formed in the nip portion while conveying the recording material to fix the image on the recording material,
The nip portion forming member,
A heated member heated by radiant heat from the heater,
A sliding member that slides in contact with the inner surface of the film,
A heat conductive member provided between the heated member and the sliding member, wherein the heat conductivity in the surface direction is higher than the heat conductivity in the thickness direction,
Have
A method of manufacturing a fixing device, characterized in that a contact portion between an upstream end and a downstream end of the heated member and the sliding member in the rotation direction of the film is fixed by mechanical parts.
前記フィルムに内包されたヒータと、
前記フィルムの外面と接触する加圧部材と、
前記フィルムの内面と接触し前記加圧部材と共にニップ部を形成するニップ部形成部材と、
を有し、
前記ニップ部で画像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記画像を記録材に定着する定着装置の製造方法において、
前記ニップ部形成部材は、
前記ヒータからの輻射熱によって加熱される被加熱部材と、
前記フィルムの内面に接触摺動する摺動部材と、
前記被加熱部材と前記摺動部材との間に設けられ、面方向の熱伝導性が厚み方向の熱伝導性よりも高い熱伝導部材と、
を有し、
前記被加熱部材と前記摺動部材の前記フィルムの回転方向の上流側端部と下流側端部の接触部を溶接により固定したことを特徴とする定着装置の製造方法。 A tubular film,
A heater contained in the film,
A pressure member in contact with the outer surface of the film,
A nip portion forming member that contacts the inner surface of the film and forms a nip portion together with the pressure member,
Have
In a method of manufacturing a fixing device that heats a recording material on which an image is formed in the nip portion while conveying the recording material to fix the image on the recording material,
The nip portion forming member,
A heated member heated by radiant heat from the heater,
A sliding member that slides in contact with the inner surface of the film,
A heat conductive member provided between the heated member and the sliding member, wherein the heat conductivity in the surface direction is higher than the heat conductivity in the thickness direction,
Have
A method for manufacturing a fixing device, wherein a contact portion between an upstream end and a downstream end of the heated member and the sliding member in the rotation direction of the film is fixed by welding.
前記フィルムに内包されたヒータと、
前記フィルムの外面と接触する加圧部材と、
前記フィルムの内面と接触し前記加圧部材と共にニップ部を形成するニップ部形成部材と、
を有し、
前記ニップ部で画像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記画像を記録材に定着する定着装置の製造方法において、
前記ニップ部形成部材は、
前記ヒータからの輻射熱によって加熱される被加熱部材と、
前記フィルムの内面に接触摺動する摺動部材と、
前記被加熱部材と前記摺動部材との間に設けられ、面方向の熱伝導性が厚み方向の熱伝導性よりも高い熱伝導部材と、
を有し、
前記被加熱部材と前記摺動部材の前記フィルムの回転方向の上流側端部と下流側端部の接触部を摩擦撹拌接合により固定したことを特徴とする定着装置の製造方法。 A tubular film,
A heater contained in the film,
A pressure member in contact with the outer surface of the film,
A nip portion forming member that contacts the inner surface of the film and forms a nip portion together with the pressure member,
Have
In a method of manufacturing a fixing device that heats a recording material on which an image is formed in the nip portion while conveying the recording material to fix the image on the recording material,
The nip portion forming member,
A heated member heated by radiant heat from the heater,
A sliding member that slides in contact with the inner surface of the film,
A heat conductive member provided between the heated member and the sliding member, wherein the heat conductivity in the surface direction is higher than the heat conductivity in the thickness direction,
Have
A method for manufacturing a fixing device, characterized in that a contact portion between an upstream end portion and a downstream end portion of the heated member and the sliding member in the rotation direction of the film is fixed by friction stir welding.
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