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JP7733352B2 - Heating device, fixing device, image forming apparatus - Google Patents
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JP7733352B2 - Heating device, fixing device, image forming apparatus - Google Patents

Heating device, fixing device, image forming apparatus

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JP7733352B2
JP7733352B2 JP2021148789A JP2021148789A JP7733352B2 JP 7733352 B2 JP7733352 B2 JP 7733352B2 JP 2021148789 A JP2021148789 A JP 2021148789A JP 2021148789 A JP2021148789 A JP 2021148789A JP 7733352 B2 JP7733352 B2 JP 7733352B2
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Description

本発明は、加熱装置、定着装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a heating device, a fixing device, and an image forming apparatus.

定着装置には、回転部材としての定着ベルトを加熱する加熱部材として、基材上に抵抗発熱体を設けた面状のヒータが設けられる。このような定着装置では、定着ベルトの温度をその長手方向(複数の抵抗発熱体の配列方向)に均一化し、記録媒体上のトナーを均一に加熱させることが重要である。 The fixing device is equipped with a planar heater consisting of a base material and a resistance heating element as a heating element for heating the fixing belt, which acts as a rotating member. In such a fixing device, it is important to make the temperature of the fixing belt uniform in its longitudinal direction (the direction in which the multiple resistance heating elements are arranged) and to heat the toner on the recording medium uniformly.

例えば特許文献1(特開2019-164328号公報)では、基材上に、複数分割された抵抗発熱体が設けられる。抵抗発熱体はPTC特性を有する。この定着装置では、小サイズの記録媒体が通紙されて非通紙領域に対応する抵抗発熱体の温度が上昇してくると、PTC特性により抵抗発熱体の抵抗が上昇し、この抵抗発熱体による発熱量が抑制される。従って、非通紙領域におけるヒータの発熱量が抑制されて定着ベルトの非通紙領域における過昇温が防止される。 For example, in Patent Document 1 (JP 2019-164328 A), multiple divided resistance heating elements are provided on a substrate. The resistance heating elements have PTC characteristics. In this fixing device, when a small-sized recording medium is passed through and the temperature of the resistance heating element corresponding to the non-paper passing area rises, the resistance of the resistance heating element increases due to the PTC characteristics, and the amount of heat generated by this resistance heating element is suppressed. Therefore, the amount of heat generated by the heater in the non-paper passing area is suppressed, preventing excessive temperature rise in the non-paper passing area of the fixing belt.

しかしこのように抵抗発熱体を複数に分割した構成では、抵抗発熱体同士の間隔である分割領域において、加熱部材による発熱量がその他の部分よりも小さくなる。これにより、この部分で回転部材の温度も小さくなり、定着ベルトの温度が不均一になってしまう。 However, in a configuration where the resistance heating element is divided into multiple parts like this, the amount of heat generated by the heating element in the divided areas, which are the spaces between the resistance heating elements, is smaller than in other areas. This causes the temperature of the rotating element to be lower in these areas, resulting in uneven temperature distribution of the fixing belt.

回転部材の、複数の抵抗発熱体の配列方向における温度ムラを抑制することを課題とする。 The objective is to suppress temperature variations in the direction of arrangement of multiple resistance heating elements on a rotating member.

上記の課題を解決するため、本発明は、回転部材と、基材および複数の抵抗発熱体を有する面状の加熱部材と、前記加熱部材を保持する保持部材と、前記基材よりも熱伝導率の高い第1高熱伝導部材と、を備えた加熱装置であって、前記複数の抵抗発熱体は、前記基材上に、前記加熱部材の長手方向に間隔を置いて配列され、前記第1高熱伝導部材は、前記保持部材と前記加熱部材との間であって、前記抵抗発熱体同士の前記間隔と、前記複数の抵抗発熱体の配列方向に少なくともその一部が重なる位置に設けられ、前記保持部材と前記第1高熱伝導部材との間に、前記基材よりも熱伝導率の高い第2高熱伝導部材をさらに備え、前記第2高熱伝導部材は、前記複数の抵抗発熱体の配列方向に複数設けられ、かつ、それぞれの前記第2高熱伝導部材は、前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記抵抗発熱体同士の前記間隔と重なる位置に設けられることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a heating device comprising: a rotating member; a planar heating element having a base material and a plurality of resistance heating elements; a holding member that holds the heating element; and a first high thermal conductivity member having a higher thermal conductivity than the base material, wherein the plurality of resistance heating elements are arranged on the base material at intervals in the longitudinal direction of the heating element , and the first high thermal conductivity member is provided between the holding member and the heating element at a position where at least a portion of the first high thermal conductivity member overlaps with the spacing between the resistance heating elements in the arrangement direction of the plurality of resistance heating elements, and the heating device further comprises a second high thermal conductivity member having a higher thermal conductivity than the base material between the holding member and the first high thermal conductivity member, wherein a plurality of second high thermal conductivity members are provided in the arrangement direction of the plurality of resistance heating elements, and each of the second high thermal conductivity members is provided at a position where it overlaps with the spacing between the resistance heating elements in the arrangement direction of the plurality of resistance heating elements .

本発明の加熱装置によれば、回転部材の、複数の抵抗発熱体の配列方向における温度ムラを抑制できる。 The heating device of the present invention can suppress temperature variations in the direction in which multiple resistance heating elements are arranged on the rotating member.

画像形成装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of an image forming apparatus. 本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側面断面図である。1 is a side cross-sectional view showing a schematic configuration of a fixing device according to an embodiment of the present invention. ヒータの平面図である。FIG. ヒータへの電力供給を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating power supply to a heater. 図3と抵抗発熱体の形状が異なるヒータの平面図である。FIG. 4 is a plan view of a heater having a different resistive heating element shape from that of FIG. 3 . 図3、図5と抵抗発熱体の形状が異なるヒータの平面図である。FIG. 6 is a plan view of a heater having a resistance heating element with a different shape from those of FIGS. 3 and 5. 定着ベルトの配列方向の温度分布を示す図で、(a)図がヒータの平面図、(b)図が定着ベルトの温度分布を示す図である。5A and 5B are diagrams showing temperature distribution in the arrangement direction of the fixing belt, in which FIG. 5A is a plan view of a heater, and FIG. 5B is a diagram showing temperature distribution in the fixing belt. 図5のヒータの分割領域を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing divided regions of the heater in FIG. 5 . 図8と異なる形状の分割領域を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing divided regions having a different shape from that shown in FIG. 8; 図6のヒータの分割領域を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing divided regions of the heater in FIG. 6; ヒータ、第1高熱伝導部材、ヒータホルダの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a heater, a first high thermal conductive member, and a heater holder. 第1高熱伝導部材の配置を示すヒータの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the heater showing the arrangement of the first high thermal conductivity member. 図2とは異なる実施形態の定着装置の概略構成を示す側面断面図である。3 is a side cross-sectional view showing a schematic configuration of a fixing device according to an embodiment different from that shown in FIG. 2; ヒータ、第1高熱伝導部材、第2高熱伝導部材、ヒータホルダの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a heater, a first high thermal conductive member, a second high thermal conductive member, and a heater holder. 第1高熱伝導部材および第2高熱伝導部材の配置を示すヒータの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the heater showing the arrangement of the first high thermal conductivity member and the second high thermal conductivity member. 図15と第2高熱伝導部材の配置が異なるヒータを示す平面図である。FIG. 16 is a plan view showing a heater in which the arrangement of the second high thermal conductive member is different from that in FIG. 15 . 図2、図13とは異なる実施形態の定着装置の概略構成を示す側面断面図である。FIG. 14 is a side cross-sectional view showing a schematic configuration of a fixing device according to an embodiment different from that shown in FIGS. 2 and 13 . 上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。FIG. 2 is a side cross-sectional view showing a schematic configuration of a fixing device different from the above. 上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。FIG. 2 is a side cross-sectional view showing a schematic configuration of a fixing device different from the above. 上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。FIG. 2 is a side cross-sectional view showing a schematic configuration of a fixing device different from the above. 図1と異なる画像形成装置の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus different from that shown in FIG. 1 . 本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側面断面図である。1 is a side cross-sectional view showing a schematic configuration of a fixing device according to an embodiment of the present invention. 図22の定着装置におけるヒータの平面図である。FIG. 23 is a plan view of a heater in the fixing device of FIG. 22. ヒータおよびヒータホルダの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a heater and a heater holder. ヒータに対するコネクタの取付状態を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a connector is attached to a heater. サーミスタとサーモスタットの配置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of a thermistor and a thermostat. フランジの溝部を示す図である。FIG. 10 is a view showing a groove portion of a flange. 第1高熱伝導部材の配置の異なる例を示すヒータの平面図である。10A and 10B are plan views of a heater showing different examples of the arrangement of first high thermal conductivity members. 第1高熱伝導部材の配置のさらに異なる例を示すヒータの平面図である。FIG. 10 is a plan view of the heater showing yet another example of the arrangement of the first high thermal conductivity members. 第1高熱伝導部材および第2高熱伝導部材の異なる配置の例を示すヒータの平面図である。10A to 10C are plan views of the heater showing examples of different arrangements of the first high thermal conductivity member and the second high thermal conductivity member. グラフェンの原子結晶構造を示す図である。FIG. 1 illustrates the atomic crystal structure of graphene. グラファイトの原子結晶構造を示す図である。FIG. 1 illustrates the atomic crystal structure of graphite.

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。 The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. In each of the drawings used to explain the present invention, components such as parts and components having the same function or shape will be assigned the same reference numerals as far as possible to distinguish them, and once they have been described, their description will be omitted.

図1は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 Figure 1 is a schematic diagram of an image forming apparatus according to one embodiment of the present invention.

図1に示す画像形成装置100は、画像形成装置本体に対して着脱可能な4つの作像ユニット1Y,1M,1C,1Bkを備える。各作像ユニット1Y,1M,1C,1Bkは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。これらの色の現像剤は、カラー画像の色分解成分に対応する。各作像ユニット1Y,1M,1C,1Bkは、像担持体としてのドラム状の感光体2と、帯電装置3と、現像装置4と、クリーニング装置5とを備える 。帯電装置3は感光体2の表面を帯電する。現像装置4は、感光体2の表面に現像剤としてのトナーを供給してトナー画像を形成する。クリーニング装置5は感光体2の表面をクリーニングする。 The image forming device 100 shown in Figure 1 has four imaging units 1Y, 1M, 1C, and 1Bk that are detachable from the image forming device main body. Each imaging unit 1Y, 1M, 1C, and 1Bk has the same configuration except that it contains a different color developer: yellow, magenta, cyan, or black. These color developers correspond to the color separation components of a color image. Each imaging unit 1Y, 1M, 1C, and 1Bk has a drum-shaped photoconductor 2 as an image carrier, a charging device 3, a developing device 4, and a cleaning device 5. The charging device 3 charges the surface of the photoconductor 2. The developing device 4 supplies toner as a developer to the surface of the photoconductor 2 to form a toner image. The cleaning device 5 cleans the surface of the photoconductor 2.

また、画像形成装置100は、露光装置6と、給紙装置7と、転写装置8と、加熱装置としての定着装置9と、排紙装置10とを備える。露光装置6は、各感光体2の表面を露光し、その表面に静電潜像を形成する。給紙装置7は、記録媒体としての用紙Pを用紙搬送路14に供給する。転写装置8は各感光体2に形成されたトナー画像を用紙Pに転写する。定着装置9は用紙Pに転写されたトナー画像を用紙P表面に定着させる。排紙装置10は用紙Pを装置外に排出する。各作像ユニット1、感光体2、帯電装置3、露光装置6、転写装置8などは、用紙に画像を形成するための画像形成手段を構成している。 The image forming apparatus 100 also includes an exposure device 6, a paper feed device 7, a transfer device 8, a fixing device 9 as a heating device, and a paper discharge device 10. The exposure device 6 exposes the surface of each photoconductor 2 to light and forms an electrostatic latent image on that surface. The paper feed device 7 supplies paper P as a recording medium to the paper transport path 14. The transfer device 8 transfers the toner image formed on each photoconductor 2 to the paper P. The fixing device 9 fixes the toner image transferred to the paper P to the surface of the paper P. The paper discharge device 10 discharges the paper P outside the apparatus. Each imaging unit 1, photoconductor 2, charging device 3, exposure device 6, transfer device 8, etc. constitute image forming means for forming an image on paper.

転写装置8は、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト11と、一次転写部材としての4つの一次転写ローラ12と、二次転写部材としての二次転写ローラ13とを有する。中間転写ベルト11は複数のローラによって張架される。一次転写ローラ12は各感光体2上のトナー画像を中間転写ベルト11へ転写する。二次転写ローラ13は中間転写ベルト11上に転写されたトナー画像を用紙Pへ転写する。複数の一次転写ローラ12は、それぞれ、中間転写ベルト11を介して感光体2に接触している。これにより、中間転写ベルト11と各感光体2とが互いに接触し、これらの間に一次転写ニップが形成される。一方、二次転写ローラ13は、中間転写ベルト11を介して中間転写ベルト11を張架するローラの1つに接触している。これにより、二次転写ローラ13と中間転写ベルト11との間には二次転写ニップが形成されている。 The transfer device 8 has an endless intermediate transfer belt 11 as an intermediate transfer body, four primary transfer rollers 12 as primary transfer members, and a secondary transfer roller 13 as a secondary transfer member. The intermediate transfer belt 11 is stretched by multiple rollers. The primary transfer rollers 12 transfer the toner images on each photoconductor 2 to the intermediate transfer belt 11. The secondary transfer roller 13 transfers the toner images transferred on the intermediate transfer belt 11 to paper P. Each of the multiple primary transfer rollers 12 contacts the photoconductor 2 via the intermediate transfer belt 11. This brings the intermediate transfer belt 11 and each photoconductor 2 into contact with each other, forming a primary transfer nip between them. Meanwhile, the secondary transfer roller 13 contacts one of the rollers stretching the intermediate transfer belt 11 via the intermediate transfer belt 11. This forms a secondary transfer nip between the secondary transfer roller 13 and the intermediate transfer belt 11.

また、用紙搬送路14における給紙装置7から二次転写ニップ(二次転写ローラ13)に至るまでの途中には、一対のタイミングローラ15が設けられている。 In addition, a pair of timing rollers 15 are provided along the paper transport path 14, from the paper feeder 7 to the secondary transfer nip (secondary transfer roller 13).

次に、図1を参照して上記画像形成装置の印刷動作について説明する。 Next, the printing operation of the image forming device will be explained with reference to Figure 1.

印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット1Y,1M,1C,1Bkにおいては、感光体2が図1の時計回りに回転駆動され、帯電装置3によって感光体2の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に基づいて、露光装置6が各感光体2の表面を露光する。これにより、露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置4からトナーが供給され、各感光体2上にトナー画像が形成される。 When a command to start a printing operation is received, in each of the imaging units 1Y, 1M, 1C, and 1Bk, the photoconductor 2 is rotated clockwise in Figure 1, and the charging device 3 charges the surface of the photoconductor 2 to a uniform high potential. Next, the exposure device 6 exposes the surface of each photoconductor 2 based on the image information of the original document read by the document reading device or the print information instructed to be printed from the terminal. This reduces the potential of the exposed area, forming an electrostatic latent image. Toner is then supplied from the developing device 4 to this electrostatic latent image, forming a toner image on each photoconductor 2.

各感光体2上に形成されたトナー画像は、各感光体2の回転に伴って回転し、一次転写ニップ(一次転写ローラ12の位置)に達する。そしてトナー画像は、図1の反時計回りに回転駆動する中間転写ベルト11に順次重なり合うように転写される。そして、中間転写ベルト11上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト11の回転に伴って二次転写ニップ(二次転写ローラ13の位置)へ搬送される。トナー画像は、二次転写ニップにおいて搬送されてきた用紙Pに転写される。この用紙Pは、給紙装置7から供給されたものである。給紙装置7から供給された用紙Pは、タイミングローラ15によって一旦停止された後、中間転写ベルト11上のトナー画像が二次転写ニップに至るタイミングに合わせて二次転写ニップへ搬送される。かくして、用紙P上にフルカラーのトナー画像が担持される。また、トナー画像が転写された後、各感光体2上に残留するトナーは各クリーニング装置5によって除去される。 The toner images formed on each photoconductor 2 rotate as the photoconductor 2 rotates, reaching the primary transfer nip (the position of the primary transfer roller 12). The toner images are then transferred onto the intermediate transfer belt 11, which rotates counterclockwise in FIG. 1, so that they overlap one another. The toner images transferred onto the intermediate transfer belt 11 are then transported to the secondary transfer nip (the position of the secondary transfer roller 13) as the intermediate transfer belt 11 rotates. The toner images are then transferred to the paper P transported through the secondary transfer nip. This paper P is supplied from the paper feeder 7. The paper P supplied from the paper feeder 7 is temporarily stopped by the timing roller 15 and then transported to the secondary transfer nip in time with the toner image on the intermediate transfer belt 11 reaching the secondary transfer nip. In this way, a full-color toner image is formed on the paper P. After the toner image is transferred, any remaining toner on each photoconductor 2 is removed by the cleaning devices 5.

トナー画像が転写された用紙Pは、定着装置9へと搬送され、定着装置9によって用紙Pにトナー画像が定着される。その後、用紙Pは排紙装置10によって装置外に排出されて、一連の印刷動作が完了する。 The paper P with the transferred toner image is transported to the fixing device 9, which fixes the toner image to the paper P. The paper P is then ejected from the device by the paper ejection device 10, completing the printing process.

続いて、定着装置の構成について説明する。 Next, we will explain the configuration of the fixing device.

図2に示すように、本実施形態に係る定着装置9は、回転部材あるいは定着部材としての定着ベルト20と、対向回転部材あるいは加圧部材としての加圧ローラ21と、加熱部材としてのヒータ22と、保持部材としてのヒータホルダ23と、支持部材としてのステー24と、温度検知部材としてのサーミスタ25と、第1高熱伝導部材28等を備えている。定着ベルト20は無端状のベルトからなる。加圧ローラ21は定着ベルト20の外周面に接触して、定着ベルト20との間に定着ニップNを形成する。ヒータ22は定着ベルト20を加熱する。ヒータホルダ23はヒータ22を保持する。ステー24はヒータホルダ23を支持する。サーミスタ25は第1高熱伝導部材28の温度を検知する。図2の紙面に直交する方向は定着ベルト20、加圧ローラ21、ヒータ22、ヒータホルダ23、ステー24、第1高熱伝導部材28等の長手方向であり、以下、この方向を単に長手方向と呼ぶ。なお、この長手方向は搬送される用紙の幅方向、定着ベルト20のベルト幅方向、そして、加圧ローラ21の軸方向でもある。 As shown in FIG. 2, the fixing device 9 according to this embodiment includes a fixing belt 20 as a rotating member or fixing member, a pressure roller 21 as an opposing rotating member or pressure member, a heater 22 as a heating member, a heater holder 23 as a holding member, a stay 24 as a support member, a thermistor 25 as a temperature detection member, and a first high thermal conductivity member 28. The fixing belt 20 is an endless belt. The pressure roller 21 contacts the outer surface of the fixing belt 20 and forms a fixing nip N between the fixing belt 20 and the pressure roller 21. The heater 22 heats the fixing belt 20. The heater holder 23 holds the heater 22. The stay 24 supports the heater holder 23. The thermistor 25 detects the temperature of the first high thermal conductivity member 28. The direction perpendicular to the plane of the paper in Figure 2 is the longitudinal direction of the fixing belt 20, pressure roller 21, heater 22, heater holder 23, stay 24, first high thermal conductivity member 28, etc., and hereinafter this direction will be simply referred to as the longitudinal direction. Note that this longitudinal direction also corresponds to the width direction of the paper being transported, the belt width direction of the fixing belt 20, and the axial direction of the pressure roller 21.

定着ベルト20は、例えば外径が25mmで厚みが40~120μmのポリイミド(PI)製の筒状基体を有している。定着ベルト20の最表層には、耐久性を高めて離型性を確保するために、PFAやPTFE等のフッ素系樹脂による厚みが5~50μmの離型層が形成される。基体と離型層の間に厚さ50~500μmのゴム等からなる弾性層を設けてもよい。また、定着ベルト20の基体はポリイミドに限らず、PEEKなどの耐熱性樹脂やニッケル(Ni)、SUSなどの金属基体であってもよい。定着ベルト20の内周面に摺動層としてポリイミドやPTFEなどをコートしてもよい。 The fixing belt 20 has a cylindrical substrate made of polyimide (PI) with an outer diameter of 25 mm and a thickness of 40 to 120 μm. A release layer made of a fluororesin such as PFA or PTFE and having a thickness of 5 to 50 μm is formed on the outermost surface of the fixing belt 20 to enhance durability and ensure releasability. A 50 to 500 μm elastic layer made of rubber or other material may be provided between the substrate and the release layer. The substrate of the fixing belt 20 is not limited to polyimide; it may also be a heat-resistant resin such as PEEK or a metal substrate such as nickel (Ni) or SUS. The inner surface of the fixing belt 20 may be coated with a sliding layer made of polyimide, PTFE, or other material.

加圧ローラ21は、例えば外径が25mmであり、中実の鉄製芯金21aと、この芯金21aの表面に形成された弾性層21bと、弾性層21bの外側に形成された離型層21cとで構成されている。弾性層21bはシリコーンゴムで形成されており、厚みは例えば3.5mmである。弾性層21bの表面には、離型性を高めるために、厚みが例えば40μm程度のフッ素樹脂層による離型層21cを形成するのが望ましい。 The pressure roller 21 has an outer diameter of, for example, 25 mm and is composed of a solid iron core 21a, an elastic layer 21b formed on the surface of this core 21a, and a release layer 21c formed on the outside of the elastic layer 21b. The elastic layer 21b is made of silicone rubber and has a thickness of, for example, 3.5 mm. To improve release properties, it is desirable to form a release layer 21c made of a fluororesin layer with a thickness of, for example, 40 μm on the surface of the elastic layer 21b.

加圧ローラ21が付勢手段によって定着ベルト20側へ付勢されることで、加圧ローラ21は定着ベルト20を介してヒータ22に圧接される。これにより、定着ベルト20と加圧ローラ21との間に定着ニップNが形成される。また、加圧ローラ21は駆動手段によって回転駆動されるように構成されており、加圧ローラ21が図2の矢印方向に回転すると、これに伴って定着ベルト20が従動回転する。 When the pressure roller 21 is urged toward the fixing belt 20 by the urging means, the pressure roller 21 is pressed against the heater 22 via the fixing belt 20. This forms a fixing nip N between the fixing belt 20 and the pressure roller 21. The pressure roller 21 is also configured to be rotationally driven by a driving means, and when the pressure roller 21 rotates in the direction of the arrow in Figure 2, the fixing belt 20 is rotated accordingly.

ヒータ22は、定着ベルト20の幅方向に渡って長手状に設けられた面状の加熱部材である。ヒータ22は、板状の基材30と、基材30上に設けられた抵抗発熱体31と、抵抗発熱体31を被覆する絶縁層32等で構成されている。また、ヒータ22は、絶縁層32側で定着ベルト20の内周面に対して接触しており、抵抗発熱体31から発された熱は、絶縁層32を介して定着ベルト20へと伝達される。本実施形態では、抵抗発熱体31や絶縁層32が基材30の定着ベルト20側(定着ニップN側)に設けられているが、反対に、抵抗発熱体31や絶縁層32を基材30のヒータホルダ23側に設けてもよい。その場合、抵抗発熱体31の熱が基材30を介して定着ベルト20に伝達されることになるため、基材30は窒化アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料で構成されることが望ましい。また、基材30を熱伝導率の高い材料で構成することで、抵抗発熱体31を基材30の定着ベルト20側とは反対側に配置しても、定着ベルト20を十分に加熱することが可能である。 The heater 22 is a planar heating element arranged longitudinally across the width of the fixing belt 20. The heater 22 is composed of a plate-shaped substrate 30, a resistance heating element 31 arranged on the substrate 30, and an insulating layer 32 covering the resistance heating element 31. The heater 22 is in contact with the inner surface of the fixing belt 20 on the insulating layer 32 side, and heat generated by the resistance heating element 31 is transferred to the fixing belt 20 via the insulating layer 32. In this embodiment, the resistance heating element 31 and the insulating layer 32 are arranged on the fixing belt 20 side (the fixing nip N side) of the substrate 30. However, the resistance heating element 31 and the insulating layer 32 may alternatively be arranged on the heater holder 23 side of the substrate 30. In this case, because heat from the resistance heating element 31 is transferred to the fixing belt 20 via the substrate 30, it is desirable that the substrate 30 be made of a material with high thermal conductivity, such as aluminum nitride. Furthermore, by constructing the substrate 30 from a material with high thermal conductivity, it is possible to sufficiently heat the fixing belt 20 even if the resistance heating element 31 is placed on the opposite side of the substrate 30 from the fixing belt 20 side.

ヒータホルダ23およびステー24は、定着ベルト20の内周側に配置されている。ステー24は、金属製のチャンネル材で構成され、その両端部分が定着装置9の両側板に支持されている。ステー24によってヒータホルダ23およびヒータ22が支持されることで、加圧ローラ21が定着ベルト20に加圧された状態で、ヒータ22が加圧ローラ21の押圧力を確実に受けとめることができる。これにより、定着ベルト20と加圧ローラ21との間に定着ニップNを安定的に形成される。本実施形態では、ヒータホルダ23の熱伝導率は基材30よりも小さく設けられる。 The heater holder 23 and stay 24 are positioned on the inner periphery of the fixing belt 20. The stay 24 is made of a metal channel material, and both ends are supported by both side plates of the fixing device 9. By supporting the heater holder 23 and heater 22 by the stay 24, the heater 22 can reliably receive the pressing force of the pressure roller 21 when the pressure roller 21 is pressed against the fixing belt 20. This ensures that the fixing nip N is stably formed between the fixing belt 20 and the pressure roller 21. In this embodiment, the thermal conductivity of the heater holder 23 is set to be lower than that of the base material 30.

なお、ステー24がヒータホルダ23を支持するとは、加圧ローラ21の加圧方向(図の左右方向)に延在した部分、あるいは、厚みを持った部分を有するステー24が、ヒータホルダ23に対して、加圧ローラ21と反対側(図の左側)から当接することをいう。これにより、加圧ローラ21からの加圧力によるヒータホルダ23の撓み(本実施形態では、特に長手方向の撓み)を抑制できる。ただし、上記の当接には、ステー24がヒータホルダ23に直接当接している場合に限らず、他の部材を介して当接する場合も含む。「他の部材を介した当接」とは、図の左右方向において、ステー24とヒータホルダ23との間に他の部材が挟まれ、かつ、少なくともその一部が対応する位置で、ステー24が他の部材に当接し、他の部材がヒータホルダ23に当接する状態を指す。また、上記の加圧方向に延在する、とは、加圧ローラ21の加圧方向と同一の方向に限らず、加圧ローラ21の加圧方向から、ある程度の角度をもった方向へ延在する場合も含む。これらの場合でも、ステー24が、加圧ローラ21からの加圧力に抗してヒータホルダ23の撓みを抑制できることはもちろんである。 Note that the stay 24 supporting the heater holder 23 means that the stay 24, which has a portion extending in the pressure direction of the pressure roller 21 (left-right direction in the figure) or a portion with thickness, abuts against the heater holder 23 from the side opposite the pressure roller 21 (left side in the figure). This prevents the heater holder 23 from bending (particularly in the longitudinal direction in this embodiment) due to the pressure from the pressure roller 21. However, the above-mentioned abutment does not necessarily mean that the stay 24 abuts against the heater holder 23 directly, but also includes abutment via another member. "Abutment via another member" refers to a state in which another member is sandwiched between the stay 24 and the heater holder 23 in the left-right direction in the figure, and the stay 24 abuts against the other member at a position corresponding to at least a portion of the other member, and the other member abuts against the heater holder 23. Furthermore, "extending in the pressure direction" does not necessarily mean the same direction as the pressure direction of the pressure roller 21, but also includes extending in a direction at a certain angle from the pressure direction of the pressure roller 21. Even in these cases, the stay 24 can of course suppress bending of the heater holder 23 against the pressure force from the pressure roller 21.

ヒータホルダ23は、ヒータ22の熱によって高温になりやすいため、耐熱性の材料で形成されることが望ましい。例えば、ヒータホルダ23をLCPなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で形成した場合は、ヒータ22からヒータホルダ23への伝熱が抑制される。これにより、ヒータ22が効率的に定着ベルト20を加熱することができる。 The heater holder 23 is desirably made of a heat-resistant material because it is prone to becoming hot due to the heat from the heater 22. For example, if the heater holder 23 is made of a heat-resistant resin with low thermal conductivity, such as LCP, heat transfer from the heater 22 to the heater holder 23 is suppressed. This allows the heater 22 to efficiently heat the fixing belt 20.

また、ヒータホルダ23には、定着ベルト20をガイドするガイド部26が設けられている。ガイド部26は、ヒータ22のベルト回転方向の上流側(図2におけるヒータ22の下側)と下流側(図2におけるヒータ22の上側)とにそれぞれ設けられている。また、上流側と下流側のガイド部26は、ヒータ22の長手方向に渡って間隔をあけて複数配置されている。各ガイド部26は、略扇型に形成されており、定着ベルト20の内周面に対向するようにベルト周方向に延在する円弧状又は凸曲面状のベルト対向面260を有する。 The heater holder 23 is also provided with guide portions 26 that guide the fixing belt 20. The guide portions 26 are provided on the upstream side (below the heater 22 in FIG. 2) and downstream side (above the heater 22 in FIG. 2) of the heater 22 in the belt rotation direction. The upstream and downstream guide portions 26 are arranged at intervals along the length of the heater 22. Each guide portion 26 is formed in a roughly fan shape, and has a belt-facing surface 260 that is arc-shaped or convexly curved and extends in the belt circumferential direction so as to face the inner circumferential surface of the fixing belt 20.

ヒータホルダ23は長手方向に複数の開口部23aを有する。開口部23aはヒータホルダ23の厚み方向に貫通した開口部である。この開口部23aに、サーミスタ25や後述するサーモスタットが設けられる。これらのサーミスタ25やサーモスタットは、バネ29により加圧されて第1高熱伝導部材28の裏面に押し当てられている。ただし、第1高熱伝導部材28(および後述する第2高熱伝導部材)にも同様に開口部を設け、サーミスタ25やサーモスタットが基材30の裏面に押し当てられる構成としてもよい。 The heater holder 23 has multiple openings 23a in the longitudinal direction. The openings 23a penetrate the heater holder 23 in the thickness direction. The thermistor 25 and a thermostat (described later) are provided in these openings 23a. The thermistor 25 and thermostat are pressed against the back surface of the first high thermal conductivity member 28 by a spring 29. However, similar openings may also be provided in the first high thermal conductivity member 28 (and the second high thermal conductivity member (described later)), so that the thermistor 25 and thermostat are pressed against the back surface of the substrate 30.

第1高熱伝導部材28は基材よりも熱伝導率の高い部材により構成される。本実施形態では、第1高熱伝導部材28は板状のアルミニウムにより構成される。その他、例えば銅や銀、グラフェン、グラファイトにより第1高熱伝導部材28を構成してもよい。第1高熱伝導部材28を板状とすることにより、ヒータホルダ23や第1高熱伝導部材28に対するヒータ22の位置精度を向上させることができる。 The first high thermal conductivity member 28 is made of a material with a higher thermal conductivity than the base material. In this embodiment, the first high thermal conductivity member 28 is made of plate-shaped aluminum. The first high thermal conductivity member 28 may also be made of other materials, such as copper, silver, graphene, or graphite. By making the first high thermal conductivity member 28 plate-shaped, the positional accuracy of the heater 22 relative to the heater holder 23 and first high thermal conductivity member 28 can be improved.

次に、上記の熱伝導率の算出方法について説明する。熱伝導率を算出する際には、まず、対象の物体の熱拡散率を測定し、この熱拡散率を用いて熱伝導率を算出する。 Next, we will explain how to calculate the above thermal conductivity. When calculating thermal conductivity, first measure the thermal diffusivity of the object in question, and then use this thermal diffusivity to calculate the thermal conductivity.

熱拡散率の計測は、熱拡散率・熱伝導率測定装置(商品名:ai-Phase Mobile 1u、株式会社アイフェイズ性)を用いた。 Thermal diffusivity was measured using a thermal diffusivity/thermal conductivity measuring device (product name: ai-Phase Mobile 1u, ai-Phase Corporation).

上記熱拡散率を熱伝導率に換算するためには、密度と比熱容量の値が必要である。 密度の計測には、乾式自動密度計(商品名:Accupyc 1330、株式会社島津製作所製)を用いた。 また、比熱容量の計は、示差走査型熱量測定装置(商品名:商品名:DSC-60 株式会社島津製作所製)を用い、比熱容量が既知の基準物質としてサファイアを用いて測定した。本実施例では比熱容量測定を5回行い、50℃における平均値を用いた。密度および比熱容量をそれぞれρ、Cとすると、上記熱拡散率測定で得られた熱拡散率αとから、熱伝導率λは、以下の式(1)により得ることができる。 To convert the thermal diffusivity to thermal conductivity, the density and specific heat capacity values are required. A dry automatic density meter (product name: Accupyc 1330, manufactured by Shimadzu Corporation) was used to measure the density. A differential scanning calorimeter (product name: DSC-60, manufactured by Shimadzu Corporation) was used to measure the specific heat capacity, using sapphire as a reference material with a known specific heat capacity. In this example, the specific heat capacity was measured five times, and the average value at 50°C was used. If the density and specific heat capacity are ρ and C, respectively, the thermal conductivity λ can be calculated from the thermal diffusivity α obtained from the thermal diffusivity measurement using the following equation (1):

本実施形態に係る定着装置9において、印刷動作が開始されると、加圧ローラ21が回転駆動され、定着ベルト20が従動回転を開始する。このとき、定着ベルト20の内周面がガイド部26のベルト対向面260に接触してガイドされることで、定着ベルト20は安定かつ円滑に回転する。また、ヒータ22の抵抗発熱体31に電力が供給されることで、定着ベルト20が加熱される。そして、定着ベルト20の温度が所定の目標温度(定着温度)に到達した状態で、図2に示すように、未定着トナー画像が担持された用紙Pが、定着ベルト20と加圧ローラ21との間(定着ニップN)に搬送されることで、未定着トナー画像が加熱および加圧されて用紙Pに定着される。定着ベルト20はヒータ22に加熱される被加熱部材である。 In the fixing device 9 according to this embodiment, when a printing operation is initiated, the pressure roller 21 is driven to rotate, and the fixing belt 20 begins to rotate. At this time, the inner circumferential surface of the fixing belt 20 contacts and is guided by the belt-facing surface 260 of the guide portion 26, allowing the fixing belt 20 to rotate stably and smoothly. Furthermore, power is supplied to the resistance heating element 31 of the heater 22, thereby heating the fixing belt 20. Then, when the temperature of the fixing belt 20 reaches a predetermined target temperature (fixing temperature), as shown in FIG. 2 , a sheet of paper P bearing an unfixed toner image is transported between the fixing belt 20 and the pressure roller 21 (fixing nip N), where the unfixed toner image is heated and pressurized to be fixed to the sheet of paper P. The fixing belt 20 is a heated member that is heated by the heater 22.

図3は、本実施形態に係るヒータの平面図である。 Figure 3 is a plan view of the heater according to this embodiment.

図3に示すように、板状の基材30の表面には、複数(4つ)の抵抗発熱体31と、導電体としての給電線33A、33Bと、第1電極部34Aおよび第2電極部34Bとが設けられる。ただし、抵抗発熱体31の数は本実施形態に限らない。 As shown in FIG. 3, the surface of the plate-shaped substrate 30 is provided with multiple (four) resistive heating elements 31, power supply lines 33A and 33B as conductors, and first and second electrode portions 34A and 34B. However, the number of resistive heating elements 31 is not limited to this embodiment.

なお、ヒータ22等の長手方向(図2の紙面に直交する方向)は、本実施形態では、図3に示すように、複数の抵抗発熱体31の配列方向Xでもある。以下、この方向を単に配列方向とも呼ぶ。また、配列方向に交差する方向(本実施形態では垂直な方向)で、基材30の厚み方向と異なる方向である図3の上下方向Yを複数の抵抗発熱体31の配列方向に交差する方向、あるいは、単に配列交差方向とも呼ぶ。配列交差方向Yは、基材30の抵抗発熱体31を設けた面に沿う方向であり、ヒータ22の短手方向、あるいは、定着装置9に通紙される用紙の搬送方向でもある。 In this embodiment, the longitudinal direction of the heater 22, etc. (the direction perpendicular to the plane of the paper in Figure 2) is also the arrangement direction X of the multiple resistance heating elements 31, as shown in Figure 3. Hereinafter, this direction will also be simply referred to as the arrangement direction. Furthermore, the vertical direction Y in Figure 3, which is a direction that intersects the arrangement direction (a perpendicular direction in this embodiment) and is different from the thickness direction of the substrate 30, will also be referred to as the direction that intersects the arrangement direction of the multiple resistance heating elements 31, or simply as the inter-arrangement direction. The inter-arrangement direction Y is the direction along the surface of the substrate 30 on which the resistance heating elements 31 are provided, and is also the widthwise direction of the heater 22 or the transport direction of paper passed through the fixing device 9.

複数の抵抗発熱体31によって、配列方向に複数に分割された発熱部35が構成されている。各抵抗発熱体31は、基材30の配列方向一方側端部(図3の左端)に設けられた一対の電極部34A、34Bに対して、給電線33A,33Bを介して電気的に並列に接続されている。給電線33A,33Bは、抵抗発熱体31よりも抵抗値の小さい導体で構成されている。互いに隣り合う抵抗発熱体31同士の隙間は、抵抗発熱体31間の絶縁性を確保する観点から、0.2mm以上が好ましく、0.4mm以上がさらに好ましい。また、互いに隣り合う抵抗発熱体31同士の隙間は、大きすぎると、その隙間の部分で温度低下が生じやすくなる。このため、配列方向に渡る温度ムラを抑制する観点から、上記隙間は5mm以下が好ましく、1mm以下がさらに好ましい。 The multiple resistance heating elements 31 form a heating section 35 divided into multiple sections in the arrangement direction. Each resistance heating element 31 is electrically connected in parallel to a pair of electrode portions 34A, 34B provided at one end of the substrate 30 in the arrangement direction (the left end in Figure 3) via power supply lines 33A, 33B. The power supply lines 33A, 33B are made of a conductor with a lower resistance value than the resistance heating elements 31. To ensure insulation between the resistance heating elements 31, the gap between adjacent resistance heating elements 31 is preferably 0.2 mm or more, and more preferably 0.4 mm or more. Furthermore, if the gap between adjacent resistance heating elements 31 is too large, a temperature drop is likely to occur in the gap. Therefore, to suppress temperature unevenness across the arrangement direction, the gap is preferably 5 mm or less, and more preferably 1 mm or less.

抵抗発熱体31は、PTC(正の温度抵抗係数)特性を有する材料で構成されており、温度が上昇すると抵抗値が上昇(ヒータ出力が低下)する特徴がある。 The resistance heating element 31 is made of a material with PTC (positive temperature coefficient of resistance) characteristics, and is characterized by an increase in resistance (decreasing heater output) as the temperature increases.

抵抗発熱体31がPTC特性を有すること、および、配列方向に分割された発熱部35の構成により、小サイズ用紙を通紙時の定着ベルト20の過昇温を防止できる。つまり、発熱部35の全体幅よりも幅の小さい用紙を通紙した場合、紙幅より外側の領域では用紙によって定着ベルト20の熱が奪われないため、その部分に相当する抵抗発熱体31の温度が上昇する。抵抗発熱体31にかかる電圧は一定なので、紙幅より外側の抵抗発熱体31の温度が上昇し、その抵抗値が上昇すると、反対に出力(発熱量)が相対的に低下し、端部温度上昇が抑制される。また、複数の抵抗発熱体31が電気的に並列接続されていることで、印刷スピードを維持したまま非通紙部温度上昇を抑制することができる。なお、発熱部35を構成する発熱体は、PTC特性を有する抵抗発熱体以外のものであってもよい。また、抵抗発熱体は、ヒータ22の配列交差方向に複数列に配置されていてもよい。 The PTC characteristics of the resistance heating element 31 and the divided heating section 35 configuration in the array direction prevent excessive temperature rise of the fixing belt 20 when small-size paper is passed through. In other words, when paper narrower than the overall width of the heating section 35 is passed through, the paper does not absorb heat from the fixing belt 20 in the area outside the paper width, causing the temperature of the resistance heating element 31 corresponding to that area to rise. Because the voltage applied to the resistance heating element 31 is constant, the temperature of the resistance heating element 31 outside the paper width rises, and when its resistance value increases, the output (heat generation amount) decreases relatively, suppressing temperature rise at the edge. Furthermore, by electrically connecting multiple resistance heating elements 31 in parallel, temperature rise in non-paper passing areas can be suppressed while maintaining printing speed. The heating elements that make up the heating section 35 may be other than resistance heating elements with PTC characteristics. Furthermore, the resistance heating elements may be arranged in multiple rows in the cross-arrangement direction of the heaters 22.

抵抗発熱体31は、例えば、銀パラジウム(AgPd)やガラス粉末などを調合したペーストをスクリーン印刷等により基材30に塗工し、その後、当該基材30を焼成することによって形成することができる。本実施形態では、抵抗発熱体31の抵抗値を常温で80Ωとしている。抵抗発熱体31の材料は、前述したもの以外に、銀合金(AgPt)や酸化ルテニウム(RuO)の抵抗材料を用いてもよい。給電線33や電極部34の材料は、銀(Ag)もしくは銀パラジウム(AgPd)をスクリーン印刷等で形成することができる。給電線33は、抵抗発熱体31よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。 The resistance heating element 31 can be formed, for example, by applying a paste made of silver palladium (AgPd) and glass powder to the substrate 30 by screen printing or the like, and then firing the substrate 30. In this embodiment, the resistance value of the resistance heating element 31 is set to 80 Ω at room temperature. In addition to the materials described above, the resistance heating element 31 may also be made of resistance materials such as silver alloy (AgPt) or ruthenium oxide (RuO 2 ). The power supply line 33 and the electrode portion 34 can be made of silver (Ag) or silver palladium (AgPd) by screen printing or the like. The power supply line 33 is made of a conductor with a lower resistance value than the resistance heating element 31.

基材30の材料としては、耐熱性および絶縁性に優れるアルミナや窒化アルミニウムなどのセラミックや、ガラス、マイカなどの非金属材料が好ましい。本実施形態では、配列交差方向の幅8mm、配列方向の幅270mm、厚さ1.0mmのアルミナ基材を使用している。他に、金属などの導電材料に絶縁性材料を積層したもので、基材30を構成してもよい。基材30の金属材料としては、アルミニウムやステンレスなどが低コストで好ましい。基材30をステンレス板により構成することで、熱応力による割れを抑制できる。また、ヒータ22の均熱性を向上し画像品位を高めるために、基材30を銅、グラファイト、グラフェンなどの高熱伝導率の材料で構成してもよい。 Preferred materials for the substrate 30 are ceramics such as alumina and aluminum nitride, which have excellent heat resistance and insulation, or non-metallic materials such as glass and mica. In this embodiment, an alumina substrate is used that is 8 mm wide in the cross-array direction, 270 mm wide in the array direction, and 1.0 mm thick. Alternatively, the substrate 30 may be constructed by laminating an insulating material onto a conductive material such as a metal. Aluminum and stainless steel are preferred metal materials for the substrate 30 because they are low-cost. By constructing the substrate 30 from a stainless steel plate, cracks due to thermal stress can be suppressed. Furthermore, to improve the thermal uniformity of the heater 22 and enhance image quality, the substrate 30 may be constructed from a material with high thermal conductivity, such as copper, graphite, or graphene.

絶縁層32は、例えば厚さ75μmの耐熱性ガラスで構成される。絶縁層32によって抵抗発熱体31と給電線33とを被覆し、これらを絶縁・保護すると共に、定着ベルト20との摺動性を維持する。 The insulating layer 32 is made of heat-resistant glass, for example, 75 μm thick. The insulating layer 32 covers the resistance heating element 31 and the power supply line 33, insulating and protecting them while maintaining sliding contact with the fixing belt 20.

図4は、本実施形態に係るヒータへの電力供給回路を示す図である。 Figure 4 shows the power supply circuit to the heater in this embodiment.

図4に示すように、本実施形態では、各抵抗発熱体31に電力を供給するための電力供給回路が、交流電源200とヒータ22の電極部34A,34Bとを電気的に接続することで構成されている。また、電力供給回路には、供給電力量を制御するトライアック210が設けられている。各抵抗発熱体31への供給電力量は、サーミスタ25の検知温度に基づいて制御部220がトライアック210を介して制御する。制御部220は、CPU、ROM、RAM、I/Oインターフェース等を包含するマイクロコンピュータで構成される。 As shown in FIG. 4, in this embodiment, the power supply circuit for supplying power to each resistance heating element 31 is configured by electrically connecting the AC power source 200 and the electrode portions 34A, 34B of the heater 22. The power supply circuit also includes a triac 210 that controls the amount of power supplied. The amount of power supplied to each resistance heating element 31 is controlled by the control unit 220 via the triac 210 based on the temperature detected by the thermistor 25. The control unit 220 is configured as a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, I/O interface, etc.

本実施形態では、サーミスタ25が、最小通紙幅内であるヒータ22の配列方向中央領域と、ヒータ22の配列方向一端部側とに、それぞれ配置されている。さらに、ヒータ22の配列方向一端部側には、抵抗発熱体31の温度が所定温度以上となった場合に、抵抗発熱体31への電力供給を遮断する電力遮断手段としてのサーモスタット27が配置されている。サーミスタ25およびサーモスタット27は、第1高熱伝導部材28に接触してその温度を検知する。 In this embodiment, the thermistors 25 are disposed in the central region of the heaters 22 in the arrangement direction, which is within the minimum paper passing width, and at one end of the heaters 22 in the arrangement direction. Furthermore, at one end of the heaters 22 in the arrangement direction, a thermostat 27 is disposed as a power cut-off device that cuts off the power supply to the resistance heating element 31 when the temperature of the resistance heating element 31 reaches or exceeds a predetermined temperature. The thermistors 25 and thermostat 27 contact the first high thermal conductivity member 28 to detect its temperature.

本実施形態では、第1電極部34Aおよび第2電極部34Bが配列方向の同じ側に設けられるが、それぞれ異なる側に設けられていてもよい。また抵抗発熱体31は、本実施形態の形状に限らない。例えば図5に示すように、抵抗発熱体31は長方形状であってもよいし、図6に示すように、抵抗発熱体31が線状部からなり、この線状部を折り返して略平行四辺形状をなす構成であってもよい。また図5に示すように、ブロック状の抵抗発熱体31の部分から給電線33の側に伸びる部分(配列交差方向に伸びる部分)は、抵抗発熱体31の一部であってもよいし、給電線33と同じ材料により構成されていてもよい。 In this embodiment, the first electrode portion 34A and the second electrode portion 34B are provided on the same side in the arrangement direction, but they may also be provided on different sides. Furthermore, the shape of the resistive heating element 31 is not limited to that of this embodiment. For example, as shown in FIG. 5, the resistive heating element 31 may be rectangular, or as shown in FIG. 6, the resistive heating element 31 may be made of a linear portion that is folded back to form a substantially parallelogram shape. Furthermore, as shown in FIG. 5, the portion extending from the block-shaped portion of the resistive heating element 31 toward the power supply line 33 (the portion extending in the intersecting direction) may be part of the resistive heating element 31, or may be made of the same material as the power supply line 33.

図7は定着ベルト20の配列方向の温度分布を示す図である。(a)図がヒータ22の配置を示す図である。(b)図は縦軸が定着ベルト20の温度Tを示し、横軸が定着ベルト20の配列方向の各位置を表している。 Figure 7 shows the temperature distribution in the arrangement direction of the fixing belt 20. (a) shows the arrangement of the heater 22. (b) shows the vertical axis representing the temperature T of the fixing belt 20, and the horizontal axis representing each position in the arrangement direction of the fixing belt 20.

図7(a)および図7(b)に示すように、ヒータ22に設けられる複数の抵抗発熱体31は配列方向に分割されており、抵抗発熱体31同士の分割領域Bが形成される。別の言い方をすると、ヒータ22に設けられる複数の抵抗発熱体31は間隔Bを置いて配置される。以下、分割領域としての範囲Bを間隔Bと呼ぶ。間隔Bでは、抵抗発熱体31が占める面積がその他の部分よりも小さくなり、発熱量が小さくなる。これにより、間隔Bにおける定着ベルト20の温度がその他の部分よりも小さくなり、定着ベルト20の配列方向の温度ムラの原因となる。また、分割領域である間隔Bの周辺の領域を含む拡大分割領域C(以下、単に領域Cと呼ぶ)においても、ヒータ22や定着ベルト20の温度が小さくなる。なお、ヒータ22の温度も、同様に間隔Bでの温度が小さくなる。ここで、図7(a)の拡大図に示すように、間隔Bは、ヒータ22の主たる発熱部分である抵抗発熱体31が配列方向に分割された部分全体を含む配列方向領域を意味する。また、間隔Bに加えて、抵抗発熱体31の接続部311に対応する範囲を含む領域を領域Cとする。この接続部311は、抵抗発熱体31のうち、配列交差方向に延在し、各給電線33A、33Bに接続される部分を指す。 As shown in Figures 7(a) and 7(b), the multiple resistance heating elements 31 provided in the heater 22 are divided in the arrangement direction, forming divided regions B between the resistance heating elements 31. In other words, the multiple resistance heating elements 31 provided in the heater 22 are arranged at intervals B. Hereinafter, the range B as a divided region will be referred to as interval B. In interval B, the area occupied by the resistance heating elements 31 is smaller than in other regions, resulting in a smaller amount of heat generation. As a result, the temperature of the fixing belt 20 in interval B is lower than in other regions, causing temperature unevenness in the arrangement direction of the fixing belt 20. Furthermore, in an expanded divided region C (hereinafter simply referred to as region C) including the area surrounding interval B, which is the divided region, the temperatures of the heater 22 and the fixing belt 20 are also lower. Note that the temperature of the heater 22 is also lower in interval B. Here, as shown in the enlarged view of Figure 7(a), interval B refers to the arrangement direction region including all of the areas into which the resistance heating elements 31, the main heat-generating portions of the heater 22, are divided in the arrangement direction. Additionally, in addition to the spacing B, the area including the range corresponding to the connection portion 311 of the resistance heating element 31 is referred to as region C. This connection portion 311 refers to the portion of the resistance heating element 31 that extends in the cross-array direction and is connected to each of the power supply lines 33A and 33B.

図8に示すように、図5に示した長方形状の抵抗発熱体31を有するヒータ22においても、間隔Bの温度がその他の部分よりも小さくなる。また図9に示す形状の抵抗発熱体31を有するヒータ22においても、間隔Bの温度がその他の部分よりも小さくなる。さらに、図10に示すように、図6に示す形状の抵抗発熱体31を有するヒータ22においても、間隔Bの温度がその他の部分よりも小さくなる。ただし、図7や図9、図10のように、隣り合う抵抗発熱体31同士を配列方向にオーバーラップさせることで、間隔Bのその他の部分に対する温度落ち込みを抑制できる。 As shown in Figure 8, even in a heater 22 having a rectangular resistance heating element 31 as shown in Figure 5, the temperature in the gap B is lower than in other parts. Also in a heater 22 having a resistance heating element 31 shaped as shown in Figure 9, the temperature in the gap B is lower than in other parts. Furthermore, as shown in Figure 10, even in a heater 22 having a resistance heating element 31 shaped as shown in Figure 6, the temperature in the gap B is lower than in other parts. However, by overlapping adjacent resistance heating elements 31 in the arrangement direction as in Figures 7, 9, and 10, the temperature drop in the other parts of the gap B can be suppressed.

本実施形態では、上記の間隔における温度落ち込みを抑制して、定着ベルト20の配列方向の温度ムラを抑制するために、前述した第1高熱伝導部材28を設けている。以下、第1高熱伝導部材28についてより詳細に説明する。 In this embodiment, the aforementioned first high thermal conductivity member 28 is provided to suppress temperature drops in the above-mentioned intervals and to suppress temperature unevenness in the alignment direction of the fixing belt 20. The first high thermal conductivity member 28 will be described in more detail below.

図2に示すように、第1高熱伝導部材28は、図2の左右方向において、ヒータ22とステー24との間に配置され、特にヒータ22とヒータホルダ23との間に挟まれる。つまり第1高熱伝導部材28は、一方の面を基材30の裏面に当接させ、他方の面をヒータホルダ23に当接させる。 As shown in FIG. 2, the first high thermal conductivity member 28 is disposed between the heater 22 and the stay 24 in the left-right direction of FIG. 2, and is particularly sandwiched between the heater 22 and the heater holder 23. In other words, one surface of the first high thermal conductivity member 28 abuts against the back surface of the substrate 30, and the other surface abuts against the heater holder 23.

ステー24は、ヒータ22などの厚み方向に延在する二つの垂直部24aの当接面24a1をヒータホルダ23に当接させ、ヒータホルダ23、第1高熱伝導部材28、ヒータ22を支持する。配列交差方向(図2の上下方向)において、当接面24a1は抵抗発熱体31が設けられる範囲よりも外側に設けられる。これにより、ヒータ22からステー24への伝熱を抑制でき、ヒータ22が定着ベルト20を効率よく加熱できる。 The stay 24 supports the heater holder 23, the first high thermal conductivity member 28, and the heater 22 by abutting the abutment surfaces 24a1 of two vertical portions 24a extending in the thickness direction of the heater 22 and other components against the heater holder 23. In the cross-array direction (the vertical direction in Figure 2), the abutment surfaces 24a1 are located outside the area where the resistance heating element 31 is located. This suppresses heat transfer from the heater 22 to the stay 24, allowing the heater 22 to efficiently heat the fixing belt 20.

図11に示すように、第1高熱伝導部材28は、その厚みが0.3mm、配列方向の長さが222mm、配列交差方向の幅が10mmの板材により構成される。本実施形態では第1高熱伝導部材28は単一の板材により構成されるが、複数の部材からなってもよい。なお、図11では図2のガイド部26の記載を省略している。 As shown in Figure 11, the first high thermal conductivity member 28 is made of a plate material with a thickness of 0.3 mm, a length in the array direction of 222 mm, and a width in the direction crossing the array of 10 mm. In this embodiment, the first high thermal conductivity member 28 is made of a single plate material, but it may also be made of multiple members. Note that the guide portion 26 from Figure 2 is not shown in Figure 11.

第1高熱伝導部材28は、ヒータホルダ23の凹部23bに嵌め込まれ、その上からヒータ22が取り付けられることで、ヒータホルダ23とヒータ22とに挟み込まれて保持される。本実施形態では、第1高熱伝導部材28の配列方向の幅がヒータ22の配列方向の幅と略同じに設けられる。第1高熱伝導部材28およびヒータ22は、凹部23bを形成する配列方向の両側壁(配列方向規制部)23b1により、配列方向の移動を規制される。このように、第1高熱伝導部材28の定着装置9内での配列方向の位置ズレを規制することで、配列方向の狙いの範囲に対して熱伝導効率を向上させることができる。また、第1高熱伝導部材28およびヒータ22は、凹部23bを形成する配列交差方向の両側壁(配列交差方向規制部)23b2により、配列交差方向の移動を規制される。 The first high thermal conductivity member 28 is fitted into the recess 23b of the heater holder 23, and the heater 22 is attached from above, thereby sandwiching and holding the first high thermal conductivity member 28 between the heater holder 23 and the heater 22. In this embodiment, the width of the first high thermal conductivity member 28 in the arrangement direction is set to be approximately the same as the width of the heater 22 in the arrangement direction. Movement of the first high thermal conductivity member 28 and the heater 22 in the arrangement direction is restricted by both side walls (arrangement direction restriction portions) 23b1 that form the recess 23b. In this way, restricting misalignment of the first high thermal conductivity member 28 in the arrangement direction within the fixing device 9 improves heat conduction efficiency within a targeted range in the arrangement direction. Furthermore, movement of the first high thermal conductivity member 28 and the heater 22 in the cross-arrangement direction is restricted by both side walls (arrangement cross-direction restriction portions) 23b2 that form the recess 23b in the cross-arrangement direction.

第1高熱伝導部材28を設ける配列方向の範囲は上記に限らない。例えば図12に示すように、配列方向の発熱部35に対応する範囲のみに第1高熱伝導部材28を設けてもよい(図12のハッチング部参照)。また、図28に示すように、配列方向の間隔Bに対応する位置で、その全域のみに第1高熱伝導部材28を設けることもできる。なお、図28では便宜上、抵抗発熱体31と第1高熱伝導部材28を図28の上下方向にずらして示しているが、両者は配列交差方向のほぼ同じ位置に配置される。ただし、これに限るものではなく、第1高熱伝導部材28が抵抗発熱体31の配列交差方向の一部に設けられていたり、後述の図29のように配列交差方向の全体を覆うようにして設けられていてもよい。さらに、図29に示すように、第1高熱伝導部材28を、配列方向の間隔Bに対応する位置に加えて、その間隔Bを間にはさむ両側の抵抗発熱体31にまたがって設けることもできる。この、両側の抵抗発熱体31にまたがって設ける、とは、第1高熱伝導部材28が両側の抵抗発熱体31と配列方向の位置が少なくとも一部重なることを言う。なお、ヒータ22の全ての間隔Bに対応して第1高熱伝導部材28を設けてもよいし、例えば図29のように間隔Bの1箇所に対応する位置にだけ第1高熱伝導部材28を設けるように、一部の間隔Bに対応する位置にだけ第1高熱伝導部材28を設けてもよい。ここで、配列方向の間隔Bに対応する位置に設ける、とは、間隔Bと配列方向に少なくともその一部が重なることを言う。 The range in the array direction in which the first high thermal conductivity members 28 are provided is not limited to the above. For example, as shown in FIG. 12, the first high thermal conductivity members 28 may be provided only in the range corresponding to the heat-generating portions 35 in the array direction (see the hatched area in FIG. 12). Alternatively, as shown in FIG. 28, the first high thermal conductivity members 28 may be provided only in the entire area at a position corresponding to the spacing B in the array direction. For convenience, FIG. 28 shows the resistance heating element 31 and the first high thermal conductivity members 28 offset vertically in FIG. 28, but they are actually positioned at approximately the same position in the cross-array direction. However, this is not limited to this. The first high thermal conductivity members 28 may be provided only in a portion of the resistance heating element 31 in the cross-array direction, or may be provided so as to cover the entire cross-array direction as shown in FIG. 29 (described later). Furthermore, as shown in FIG. 29, the first high thermal conductivity members 28 may be provided in addition to the position corresponding to the spacing B in the array direction, spanning both resistance heating elements 31 on either side of the spacing B. "Provided across the resistance heating elements 31 on both sides" means that the first high thermal conductivity members 28 at least partially overlap with the resistance heating elements 31 on both sides in the arrangement direction. Note that the first high thermal conductivity members 28 may be provided to correspond to all of the intervals B of the heaters 22, or they may be provided only at positions corresponding to some of the intervals B, such as by providing the first high thermal conductivity members 28 at only one position corresponding to the interval B as shown in Figure 29. Here, "provided at a position corresponding to the interval B in the arrangement direction" means that the first high thermal conductivity members 28 at least partially overlap with the interval B in the arrangement direction.

加圧ローラ21の加圧力により、第1高熱伝導部材28はヒータ22とヒータホルダ23との間に挟み込まれてこれらの部材に密着する。第1高熱伝導部材28がヒータ22に接触することにより、ヒータ22の配列方向の熱伝導効率が向上する。そして、第1高熱伝導部材28が、配列方向において、ヒータ22の間隔Bに対応する位置に設けられることで、間隔Bにおける熱伝導効率を向上させることができ、配列方向の間隔Bの位置へ伝達される熱量を増やし、配列方向の間隔Bにおける温度を上昇させることができる。従って、ヒータ22の配列方向の温度ムラを抑制できる。これにより、定着ベルト20の配列方向の温度ムラを抑制できる。従って、用紙に定着される画像の定着ムラや光沢ムラを抑制できる。あるいは、間隔において十分な定着性能を確保するために、ヒータ22による余分な加熱をする必要が無くなり、定着装置9の省エネ化を実現できる。また、配列方向の発熱部35全域にわたって第1高熱伝導部材28を設けることにより、ヒータ22による主な加熱領域(つまり、通紙される用紙の画像形成領域)全域において、ヒータ22の伝熱効率を向上させ、ヒータ22ひいては定着ベルト20の配列方向の温度ムラを抑制できる。 The pressure of the pressure roller 21 causes the first high thermal conductivity member 28 to be sandwiched between the heater 22 and the heater holder 23, bringing them into close contact with these members. Contact between the first high thermal conductivity member 28 and the heater 22 improves the thermal conduction efficiency in the heater 22's arrangement direction. Furthermore, by positioning the first high thermal conductivity member 28 in the arrangement direction at a position corresponding to the spacing B between the heaters 22, the thermal conduction efficiency at spacing B can be improved, increasing the amount of heat transferred to the position at spacing B in the arrangement direction and raising the temperature at spacing B in the arrangement direction. This reduces temperature unevenness in the heater 22's arrangement direction. This reduces temperature unevenness in the fixing belt 20's arrangement direction. This reduces uneven fixing and glossiness of the image fixed to the paper. Alternatively, there is no need for extra heating by the heater 22 to ensure sufficient fixing performance at the spacing, thereby achieving energy savings in the fixing device 9. Furthermore, by providing the first high thermal conductivity member 28 over the entire heat generating section 35 in the arrangement direction, the heat transfer efficiency of the heater 22 is improved over the entire area that is primarily heated by the heater 22 (i.e., the image forming area on the paper being fed), and temperature unevenness in the arrangement direction of the heater 22 and, by extension, the fixing belt 20 can be suppressed.

特に本実施形態では、上記の第1高熱伝導部材28の構成と前述したPTC特性を有する抵抗発熱体31との組み合わせにより、小サイズ用紙通紙時の非通紙領域による過昇温を効果的に抑制できる。つまり、PTC特性により非通紙領域における抵抗発熱体31の発熱量を抑制すると共に、温度が上昇した非通紙部の熱量を通紙部の側へ効率的に伝達することができ、非通紙領域による過昇温を効果的に抑制できる。 In particular, in this embodiment, the combination of the configuration of the first high thermal conductivity member 28 and the resistance heating element 31 having the PTC characteristics described above effectively prevents excessive temperature rise in non-paper passing areas when small-size paper is passed through. In other words, the PTC characteristics reduce the amount of heat generated by the resistance heating element 31 in non-paper passing areas, and the heat from the non-paper passing areas where the temperature has risen can be efficiently transferred to the paper passing areas, effectively preventing excessive temperature rise in non-paper passing areas.

また間隔Bの周辺においても、間隔Bの発熱量が小さいことによりその温度が小さくなるため、第1高熱伝導部材28を配置することが好ましい。例えば本実施形態では、領域C(図8参照)に対応する位置に第1高熱伝導部材28を設けることにより、間隔Bおよびその周辺における配列方向の熱伝達効率を特に向上させ、ヒータ22の配列方向の温度ムラをより抑制できる。特に本実施形態では、配列方向において、発熱部35の全域にわたって第1高熱伝導部材28が設けられる。これにより、ヒータ22(定着ベルト20)の配列方向の温度ムラをより抑制できる。 It is also preferable to place the first high thermal conductivity member 28 around gap B, as the temperature there is low due to the small amount of heat generated in gap B. For example, in this embodiment, by providing the first high thermal conductivity member 28 at a position corresponding to region C (see Figure 8), the heat transfer efficiency in the arrangement direction at gap B and its periphery is particularly improved, and temperature unevenness in the arrangement direction of the heaters 22 can be further suppressed. In particular, in this embodiment, the first high thermal conductivity member 28 is provided across the entire heat-generating section 35 in the arrangement direction. This makes it possible to further suppress temperature unevenness in the arrangement direction of the heaters 22 (fixing belt 20).

次に、定着装置の異なる実施形態について説明する。 Next, we will explain different embodiments of the fixing device.

図13に示すように、本実施形態の定着装置9は、ヒータホルダ23と第1高熱伝導部材28との間に第2高熱伝導部材36を有する。第2高熱伝導部材36は、ヒータホルダ23やステー24、第1高熱伝導部材28等の部材の積層方向(図13の左右方向)において、第1高熱伝導部材28と異なる位置に設けられる。より詳しくは、第2高熱伝導部材36は第1高熱伝導部材28に重ね合わせされて設けられる。なお、図13は図2とは異なり、配列方向の第2高熱伝導部材36が配置され、サーミスタ25が配置されていない断面を示している。 As shown in FIG. 13, the fixing device 9 of this embodiment has a second high thermal conductivity member 36 between the heater holder 23 and the first high thermal conductivity member 28. The second high thermal conductivity member 36 is provided at a different position from the first high thermal conductivity member 28 in the stacking direction (left-right direction in FIG. 13) of components such as the heater holder 23, stay 24, and first high thermal conductivity member 28. More specifically, the second high thermal conductivity member 36 is provided overlapping the first high thermal conductivity member 28. Note that, unlike FIG. 2, FIG. 13 shows a cross section in which the second high thermal conductivity member 36 is arranged in the arrangement direction and the thermistor 25 is not arranged.

第2高熱伝導部材36は基材30よりも熱伝導率の高い部材、例えばグラフェンやグラファイトにより構成される。本実施形態では、第2高熱伝導部材36は厚み1mmのグラファイトシートにより形成される。ただし、第2高熱伝導部材36をアルミニウムや銅、銀などの板材により形成してもよい。 The second high thermal conductivity member 36 is made of a material with a higher thermal conductivity than the base material 30, such as graphene or graphite. In this embodiment, the second high thermal conductivity member 36 is formed from a graphite sheet with a thickness of 1 mm. However, the second high thermal conductivity member 36 may also be formed from a plate material such as aluminum, copper, or silver.

図14に示すように、配列方向に部分的に設けられた各第2高熱伝導部材36が、配列方向に複数配置される。ヒータホルダ23の凹部23bの第2高熱伝導部材36が設けられる部分は、その他の部分よりもその深さが一段深く設けられている。第2高熱伝導部材36は、配列方向の両側で、ヒータホルダ23との間に隙間が設けられる。これにより、第2高熱伝導部材36からヒータホルダ23への伝熱を抑制し、ヒータ22が定着ベルト20を効率的に加熱できる。なお、図14では図2のガイド部26の記載を省略している。 As shown in FIG. 14, multiple second high thermal conductive members 36 are arranged in the arrangement direction, each partially spaced in the arrangement direction. The portion of the recess 23b of the heater holder 23 where the second high thermal conductive members 36 are provided is one level deeper than the remaining portions. A gap is provided between the second high thermal conductive members 36 and the heater holder 23 on both sides in the arrangement direction. This suppresses heat transfer from the second high thermal conductive members 36 to the heater holder 23, allowing the heater 22 to efficiently heat the fixing belt 20. Note that the guide portion 26 from FIG. 2 is not shown in FIG. 14.

図15に示すように、第2高熱伝導部材36(ハッチング部参照)は、配列方向において、間隔Bに対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体31の少なくとも一部に重なる位置に設けられ、特に本実施形態では、間隔B全域にわたって設けられる。ただし図15(および後述の図16)では、第1高熱伝導部材28が、配列方向の発熱部35に対応する領域のみに設けられる場合を示しているが、前述のようにこれに限らない。 As shown in Figure 15, the second high thermal conductivity members 36 (see hatched areas) are provided in positions corresponding to the interval B in the arrangement direction, overlapping at least a portion of adjacent resistance heating elements 31, and in this embodiment in particular, are provided across the entire interval B. However, while Figure 15 (and Figure 16 described below) shows a case where the first high thermal conductivity members 28 are provided only in areas corresponding to the heat generating portions 35 in the arrangement direction, as mentioned above, this is not limited to this.

本実施形態のように、第1高熱伝導部材28に加えて、配列方向の間隔Bに対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体31の少なくとも一部に重なる位置に第2高熱伝導部材36を設けることで、間隔Bにおける配列方向の熱伝達効率を特に向上させ、ヒータ22の配列方向の温度ムラをより抑制できる。また、最も好ましくは、図30に示すように、間隔Bに対応する位置でその全域にのみ第1高熱伝導部材28および第2高熱伝導部材36を設ける。これにより、間隔Bに対応する位置で、その他の領域と比較して特に熱伝達効率を向上させることができる。なお、図30では便宜上、抵抗発熱体31と第1高熱伝導部材28そして第2高熱伝導部材36を、図30の上下方向にそれぞれずらして示しているが、これらは配列交差方向のほぼ同じ位置に配置される。ただし、これに限るものではなく、第1高熱伝導部材28や第2高熱伝導部材36が、抵抗発熱体31の配列交差方向の一部に設けられていたり、配列交差方向の全体を覆うようにして設けられていてもよい。 In this embodiment, in addition to the first high thermal conductivity member 28, a second high thermal conductivity member 36 is provided at a position corresponding to the spacing B in the array direction, overlapping at least a portion of adjacent resistance heating elements 31. This particularly improves the heat transfer efficiency in the array direction at spacing B, thereby further suppressing temperature unevenness in the array direction of the heaters 22. Most preferably, as shown in FIG. 30, the first high thermal conductivity member 28 and the second high thermal conductivity member 36 are provided only over the entire area corresponding to spacing B. This particularly improves the heat transfer efficiency in the area corresponding to spacing B compared to other areas. For convenience, FIG. 30 illustrates the resistance heating elements 31, the first high thermal conductivity member 28, and the second high thermal conductivity member 36 offset from one another in the vertical direction, but they are positioned at approximately the same position in the cross-array direction. However, this is not a limitation, and the first high thermal conductivity member 28 and the second high thermal conductivity member 36 may be provided only over a portion of the resistance heating elements 31 in the cross-array direction, or may be provided so as to cover the entire area in the cross-array direction.

上記と異なる本発明の一実施形態では、第1高熱伝導部材28および第2高熱伝導部材36が上記グラフェンシートにより構成される。これにより、グラフェンの面に沿う所定の方向、つまり、厚み方向ではなく配列方向に熱伝導率の高い第1高熱伝導部材28および第2高熱伝導部材36を形成できる。従って、ヒータ22や定着ベルト20の配列方向の温度ムラを効果的に抑制できる。 In one embodiment of the present invention, which is different from the above, the first high thermal conductivity member 28 and the second high thermal conductivity member 36 are formed from the graphene sheet. This allows the first high thermal conductivity member 28 and the second high thermal conductivity member 36 to be formed with high thermal conductivity in a predetermined direction along the graphene surface, i.e., in the arrangement direction rather than the thickness direction. This effectively suppresses temperature unevenness in the arrangement direction of the heater 22 and the fixing belt 20.

グラフェンは薄片状の粉体である。グラフェンは、図31に示すように、炭素原子の平面状の六角形格子構造からなる。グラフェンシートとは、シート状のグラフェンであり、通常、単層である。炭素の単一層に不純物を含んでいてもよい。またグラフェンはフラーレン構造を有したものであってもよい。フラーレン構造は、一般的に、同数の炭素原子が5員環および6員環でかご状に縮環した多環体を形成してなる化合物として認識されており、例えば、C60、C70およびC80フラーレン又は3配位の炭素原子を有する他の閉じたかご状構造である。 Graphene is a flaky powder. Graphene consists of a planar hexagonal lattice structure of carbon atoms, as shown in FIG. 31 . A graphene sheet is a sheet of graphene, typically a single layer. Impurities may be included in the single layer of carbon. Graphene may also have a fullerene structure. Fullerene structures are generally recognized as compounds in which the same number of carbon atoms form a polycyclic ring structure in which five- and six-membered rings are fused together in a cage-like fashion, such as C 60 , C 70 , and C 80 fullerenes, or other closed cage structures with three-coordinate carbon atoms.

グラフェンシートは、人工物であり、例えば化学気相蒸着(CVD)法で作製されうる。 Graphene sheets are man-made and can be produced, for example, by chemical vapor deposition (CVD).

グラフェンシートには市販品を用いることができる。グラフェンシートの大きさ、厚み、あるいは後述するグラファイトシートの層数などは、例えば透過型電子顕微鏡(TEM)によって測定される。 Commercially available graphene sheets can be used. The size and thickness of the graphene sheets, as well as the number of layers of the graphite sheets described below, can be measured, for example, using a transmission electron microscope (TEM).

また、グラフェンを多層化したグラファイトは大きな熱伝導異方性を持つ。グラファイトは、図32に示すように、炭素原子の縮合六員環層面が平面状に広がった層を有し、この層が何重にも重なった結晶構造を有する。この結晶構造における炭素原子間は、層内での隣接する炭素原子同士は共有結合をなし、層間の炭素原子同士はファン・デル・ワールス結合をなす。そして、共有結合はファン・デル・ワールス結合に比べてその結合力が大きく、層内での結合と層間での結合とでは大きな異方性を持つ。つまり、第1高熱伝導部材28あるいは第2高熱伝導部材36をグラファイトにより構成することで、第1高熱伝導部材28あるいは第2高熱伝導部材36における配列方向の伝熱効率が厚み方向(つまり、部材の積層方向)に比べて大きくなり、ヒータホルダ23への伝熱を抑制できる。従って、ヒータ22の配列方向の温度ムラを効率よく抑制するとともに、ヒータホルダ23側へ流出する熱を最小限に抑えることができる。また第1高熱伝導部材28あるいは第2高熱伝導部材36をグラファイトにより構成することで、700度程度まで酸化しない優れた耐熱性を第1高熱伝導部材28あるいは第2高熱伝導部材36に持たせることができる。 Furthermore, graphite, which is made by multilayering graphene, has a large thermal conductivity anisotropy. As shown in Figure 32, graphite has layers in which the condensed six-membered ring layer planes of carbon atoms extend in a planar fashion, forming a crystalline structure in which these layers are stacked multiple times. In this crystalline structure, adjacent carbon atoms within a layer form covalent bonds, while carbon atoms between layers form van der Waals bonds. Covalent bonds have a stronger bonding strength than van der Waals bonds, resulting in a large anisotropy between intralayer and interlayer bonds. In other words, by constructing the first high thermal conductivity member 28 or the second high thermal conductivity member 36 from graphite, the heat transfer efficiency in the arrangement direction of the first high thermal conductivity member 28 or the second high thermal conductivity member 36 is greater than in the thickness direction (i.e., the stacking direction of the members), thereby suppressing heat transfer to the heater holder 23. This effectively suppresses temperature unevenness in the arrangement direction of the heater 22 and minimizes heat leakage toward the heater holder 23. Furthermore, by constructing the first high thermal conductivity member 28 or the second high thermal conductivity member 36 from graphite, the first high thermal conductivity member 28 or the second high thermal conductivity member 36 can be endowed with excellent heat resistance, being resistant to oxidation up to approximately 700 degrees.

グラファイトシートの物性や寸法は、第1高熱伝導部材28あるいは第2高熱伝導部材36に求められる機能に応じて適宜変更できる。例えば、高純度のグラファイトあるいは単結晶グラファイトを用いる、あるいは、グラファイトシートの厚みを大きくすることで、その熱伝導の異方性を高めることができる。また、定着装置9を高速化するために、厚みの小さいグラファイトシートを用いて定着装置9の熱容量を小さくしてもよい。また、定着ニップNやヒータ22の幅が大きい場合には、それに合わせて第1高熱伝導部材28あるいは第2高熱伝導部材36の配列方向の幅を大きくしてもよい。 The physical properties and dimensions of the graphite sheet can be modified as appropriate depending on the functions required of the first high thermal conductivity member 28 or the second high thermal conductivity member 36. For example, the anisotropy of thermal conduction can be enhanced by using high-purity graphite or single-crystal graphite, or by increasing the thickness of the graphite sheet. Furthermore, to increase the speed of the fixing device 9, a thin graphite sheet can be used to reduce the thermal capacity of the fixing device 9. Furthermore, if the width of the fixing nip N or heater 22 is large, the width of the first high thermal conductivity member 28 or the second high thermal conductivity member 36 in the arrangement direction can be increased accordingly.

機械的強度を高める観点から、グラファイトシートの層数は11以上であることが好ましい。またグラファイトシートは部分的に単層と多層の部分とを含んでいてもよい。 From the perspective of increasing mechanical strength, it is preferable that the number of layers of the graphite sheet be 11 or more. The graphite sheet may also contain some single-layer and multi-layer portions.

第2高熱伝導部材36は、配列方向において、間隔B(さらに領域C)に対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体31の少なくとも一部に重なる位置に設けられればよく、図15の配置に限らない。例えば、図16に示すように、第2高熱伝導部材36Aは、配列交差方向において、基材30よりも配列交差方向の両側へ飛び出して設けられる。また第2高熱伝導部材36Bは、配列交差方向において、抵抗発熱体31が設けられる範囲に設けられる。第2高熱伝導部材36Cは、間隔Bの一部に設けられる。 The second high thermal conductivity members 36 need only be arranged in positions corresponding to interval B (and further to area C) in the array direction so as to overlap at least a portion of adjacent resistance heating elements 31, and are not limited to the arrangement shown in FIG. 15. For example, as shown in FIG. 16, the second high thermal conductivity members 36A are arranged to protrude beyond the substrate 30 on both sides in the cross array direction. The second high thermal conductivity members 36B are arranged in the range in the cross array direction where the resistance heating elements 31 are arranged. The second high thermal conductivity members 36C are arranged in part of interval B.

また、図17に示すように、本実施形態では、第1高熱伝導部材28とヒータホルダ23との間に厚み方向(図17の左右方向)の隙間を設ける。つまり、ヒータホルダ23のヒータ22、第1高熱伝導部材28、そして第2高熱伝導部材36を配置するための凹部23b(図14参照)の一部領域であって、配列方向の第2高熱伝導部材36が設けられた部分以外の部分で、配列交差方向の一部領域に、凹部23bの深さをその他の第1高熱伝導部材28を受ける部分よりも深くする、断熱層としての逃げ部23cを設ける。これにより、ヒータホルダ23と第1高熱伝導部材28との接触面積を最小限にとどめることができる。従って、第1高熱伝導部材28からヒータホルダ23への伝熱を抑制し、ヒータ22が定着ベルト20を効率的に加熱できる。なお、配列方向の第2高熱伝導部材36が設けられる断面では、前述の実施形態の図13のように、第2高熱伝導部材36がヒータホルダ23に当接する。 Also, as shown in FIG. 17 , in this embodiment, a gap is provided between the first high thermal conductivity member 28 and the heater holder 23 in the thickness direction (left-right direction in FIG. 17 ). That is, a recess 23c is provided as a heat insulating layer in a portion of the recess 23b (see FIG. 14 ) for arranging the heater 22, first high thermal conductivity member 28, and second high thermal conductivity member 36 of the heater holder 23, except for the portion where the second high thermal conductivity member 36 is provided in the array direction. This recess 23b is deeper than the remaining portion that receives the first high thermal conductivity member 28. This minimizes the contact area between the heater holder 23 and the first high thermal conductivity member 28. This suppresses heat transfer from the first high thermal conductivity member 28 to the heater holder 23, allowing the heater 22 to efficiently heat the fixing belt 20. In addition, in the cross section where the second high thermal conductivity member 36 is provided in the arrangement direction, the second high thermal conductivity member 36 abuts against the heater holder 23, as in Figure 13 of the above-mentioned embodiment.

また、特に本実施形態では、配列交差方向(図17の上下方向)において、抵抗発熱体31が設けられた範囲全域にわたって逃げ部23cが設けられる。これにより、特に第1高熱伝導部材28からヒータホルダ23への伝熱を抑制し、ヒータ22が定着ベルト20を効率的に加熱できる。なお、断熱層として、逃げ部23cのように空間を設ける構成の他、ヒータホルダ23よりも熱伝導率の低い断熱部材を設ける構成であってもよい。 In particular, in this embodiment, relief portions 23c are provided across the entire area where the resistance heating elements 31 are provided in the cross-array direction (the vertical direction in Figure 17). This particularly suppresses heat transfer from the first high thermal conductivity member 28 to the heater holder 23, allowing the heater 22 to efficiently heat the fixing belt 20. Note that, in addition to a configuration in which a space is provided like relief portions 23c as a heat insulating layer, a configuration in which an insulating member with a lower thermal conductivity than the heater holder 23 is provided may also be used.

さらに、以上の説明では、第2高熱伝導部材36を第1高熱伝導部材28とは異なる部材として設けたが、これに限らない。例えば、第1高熱伝導部材28の間隔Bに対応する部分を、その他の部分よりも厚みを設けてもよい。 Furthermore, in the above description, the second high thermal conductivity member 36 is provided as a member separate from the first high thermal conductivity member 28, but this is not limited to this. For example, the portion of the first high thermal conductivity member 28 corresponding to spacing B may be made thicker than the other portions.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。 The above describes an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can of course be made without departing from the spirit of the present invention.

また、本発明は、前述の定着装置のほか、図18~図20に示すような定着装置にも適用可能である。以下、図18~図20に示す各定着装置の構成について簡単に説明する。 In addition to the fixing devices described above, the present invention can also be applied to fixing devices such as those shown in Figures 18 to 20. Below, we will briefly explain the configuration of each fixing device shown in Figures 18 to 20.

まず、図18に示す定着装置9は、定着ベルト20に対して加圧ローラ21側とは反対側に、押圧ローラ44が配置されている。押圧ローラ44は、回転部材としての定着ベルト20に対向して回転する対向回転部材である。この押圧ローラ44とヒータ22とが定着ベルト20を挟んで加熱するように構成されている。一方、加圧ローラ21側では、定着ベルト20の内周にニップ形成部材45が配置されている。ニップ形成部材45は、ステー24によって支持されている。ニップ形成部材45と加圧ローラ21とによって、定着ベルト20を挟んで定着ニップNを形成している。 First, in the fixing device 9 shown in Figure 18, a pressure roller 44 is arranged on the opposite side of the fixing belt 20 from the pressure roller 21 side. The pressure roller 44 is an opposing rotating member that rotates opposite the fixing belt 20, which is a rotating member. This pressure roller 44 and heater 22 are configured to sandwich and heat the fixing belt 20. Meanwhile, on the pressure roller 21 side, a nip forming member 45 is arranged on the inner periphery of the fixing belt 20. The nip forming member 45 is supported by the stay 24. The nip forming member 45 and the pressure roller 21 sandwich the fixing belt 20 to form a fixing nip N.

次に、図19に示す定着装置9では、前述の押圧ローラ44が省略されており、定着ベルト20とヒータ22との周方向接触長さを確保するために、ヒータ22が定着ベルト20の曲率に合わせて円弧状に形成されている。その他は、図18に示す定着装置9と同じ構成である。 Next, in the fixing device 9 shown in Figure 19, the aforementioned pressure roller 44 is omitted, and the heater 22 is formed in an arc shape to match the curvature of the fixing belt 20 in order to ensure the circumferential contact length between the fixing belt 20 and the heater 22. Otherwise, it has the same configuration as the fixing device 9 shown in Figure 18.

最後に、図20に示す定着装置9について説明する。定着装置9は、加熱アセンブリ92、定着部材である定着ローラ93、対向部材である加圧アセンブリ94からなる。加熱アセンブリ92は、先の実施形態で説明したヒータ22、第1高熱伝導部材28、ヒータホルダ23、ステー24、回転部材としての加熱ベルト120等を有する。定着ローラ93は、回転部材としての加熱ベルト120に対向して回転する対向回転部材である。また、定着ローラ93は、中実の鉄製芯金93aと、この芯金93aの表面に形成された弾性層93bと、弾性層93bの外側に形成された離型層93cとで構成されている。また、定着ローラ93に対して加熱アセンブリ92側とは反対側に、加圧アセンブリ94が設けられている。加圧アセンブリ94は、ニップ形成部材95とステー96とを配置し、これらニップ形成部材95とステー96を内包するように加圧ベルト97を回転可能に配置している。そして、加圧ベルト97と定着ローラ93との間の定着ニップN2に用紙Pを通紙して加熱および加圧して画像を定着する。 Finally, the fixing device 9 shown in Figure 20 will be described. The fixing device 9 comprises a heating assembly 92, a fixing roller 93 as a fixing member, and a pressure assembly 94 as an opposing member. The heating assembly 92 includes the heater 22, first high thermal conductivity member 28, heater holder 23, stay 24, and heating belt 120 as a rotating member, as described in the previous embodiment. The fixing roller 93 is an opposing rotating member that rotates opposite the heating belt 120 as a rotating member. The fixing roller 93 is composed of a solid iron core 93a, an elastic layer 93b formed on the surface of the core 93a, and a release layer 93c formed on the outer surface of the elastic layer 93b. A pressure assembly 94 is provided on the opposite side of the fixing roller 93 from the heating assembly 92. The pressure assembly 94 includes a nip forming member 95 and a stay 96, and a pressure belt 97 is rotatably disposed so as to enclose the nip forming member 95 and the stay 96. Then, the paper P is passed through the fixing nip N2 between the pressure belt 97 and the fixing roller 93, where it is heated and pressed to fix the image.

以上の図18~図20の定着装置においても、ヒータ22の抵抗発熱体31同士の間隔Bにおいてヒータ22の発熱量が小さくなり、ヒータ22や定着部材の配列方向の温度ムラが生じる点は同様である。従って、前述した実施形態と同様に、ヒータ22の抵抗発熱体31同士の間隔Bに対応する位置に第1高熱伝導部材28や第2高熱伝導部材を設けることにより、ヒータ22や回転部材の温度ムラを抑制できる。従って、定着装置に通紙される用紙の画像の光沢ムラや定着ムラを抑制できる。あるいは、抵抗発熱体31同士の間隔において十分な定着性能を確保するために、ヒータ22による余分な加熱をする必要が無くなり、定着装置9の省エネ化を実現できる。 In the fixing devices shown in Figures 18 to 20, the amount of heat generated by the heater 22 decreases at the interval B between the resistance heating elements 31 of the heater 22, resulting in temperature unevenness in the arrangement direction of the heater 22 and fixing members. Therefore, as in the previously described embodiment, by providing the first high thermal conductivity member 28 and the second high thermal conductivity member at positions corresponding to the interval B between the resistance heating elements 31 of the heater 22, temperature unevenness in the heater 22 and the rotating members can be reduced. This reduces uneven gloss and fixing of images on paper sheets passed through the fixing device. Alternatively, there is no need for extra heating by the heater 22 to ensure sufficient fixing performance at the interval between the resistance heating elements 31, thereby achieving energy savings in the fixing device 9.

また、本発明は、上記の実施形態で説明したような定着装置に限らず、用紙に塗布されたインクを乾燥させる乾燥装置、さらには、被覆部材としてのフィルムを用紙等のシートの表面に熱圧着するラミネータや、包材のシール部を熱圧着するヒートシーラーなどの熱圧着装置のような加熱装置にも適用可能である。このような装置にも本発明を適用することで、加熱部材や回転部材の配列方向の温度ムラを抑制できる。 Furthermore, the present invention is not limited to the fixing device described in the above embodiment, but can also be applied to heating devices such as drying devices that dry ink applied to paper, laminators that thermocompression bond a film as a covering member to the surface of a sheet such as paper, and thermocompression bonding devices such as heat sealers that thermocompression bond the seal portion of packaging material. By applying the present invention to such devices, temperature unevenness in the arrangement direction of the heating element or rotating element can be suppressed.

本発明に係る画像形成装置は、図1に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。 The image forming apparatus according to the present invention is not limited to the color image forming apparatus shown in FIG. 1, but may also be a monochrome image forming apparatus, a copier, a printer, a facsimile, or a combination of these.

例えば図21に示すように、本実施形態の画像形成装置100は、感光体ドラムなどからなる画像形成手段50と、一対のタイミングローラ15等からなる用紙搬送部と、給紙装置7と、定着装置9と、排紙装置10と、読取部51と、を備える。給紙装置7は複数の給紙トレイを備え、それぞれの給紙トレイが異なるサイズの用紙を収容する。 For example, as shown in FIG. 21, the image forming apparatus 100 of this embodiment includes an image forming means 50 consisting of a photosensitive drum or the like, a paper transport unit consisting of a pair of timing rollers 15 or the like, a paper feeder 7, a fixing device 9, a paper discharge device 10, and a reading unit 51. The paper feeder 7 includes multiple paper feed trays, each of which accommodates paper of a different size.

読取部51は原稿Qの画像を読み取る。読取部51は、読み取った画像から画像データを生成する。給紙装置7は、複数の用紙Pを収容し、搬送路へ用紙Pを送り出す。タイミングローラ15は搬送路上の用紙Pを画像形成手段50へ搬送する。 The reading unit 51 reads the image of the document Q. The reading unit 51 generates image data from the read image. The paper feeder 7 stores multiple sheets of paper P and sends the sheets P to the transport path. The timing rollers 15 transport the sheets P on the transport path to the image forming means 50.

画像形成手段50は、用紙Pにトナー像を形成する。具体的には、画像形成手段50は、感光体ドラムと、帯電ローラと、露光装置と、現像装置と、補給装置と、転写ローラと、クリーニング装置と、除電装置とを含む。トナー像は、例えば、原稿Qの画像を示す。定着装置9は、トナー像を加熱および加圧して、用紙Pにトナー像を定着させる。トナー像の定着された用紙Pは、搬送ローラなどにより排紙装置10へ搬送される。排紙装置10は、画像形成装置100の外部に用紙Pを排出する。 The image forming unit 50 forms a toner image on the paper P. Specifically, the image forming unit 50 includes a photosensitive drum, a charging roller, an exposure device, a developing device, a replenishment device, a transfer roller, a cleaning device, and a static eliminator. The toner image represents, for example, an image on the original Q. The fixing device 9 applies heat and pressure to the toner image to fix it to the paper P. The paper P with the fixed toner image is transported to the paper discharge device 10 by a transport roller or the like. The paper discharge device 10 discharges the paper P outside the image forming apparatus 100.

次に、本実施形態の定着装置9について説明する。前述の実施形態の定着装置と共通する構成については、適宜その記載を省略する。 Next, we will explain the fixing device 9 of this embodiment. Descriptions of components common to the fixing device of the previous embodiment will be omitted where appropriate.

図22に示すように、定着装置9は、定着ベルト20と、加圧ローラ21と、ヒータ22と、ヒータホルダ23と、ステー24と、サーミスタ25と、第1高熱伝導部材28等を備える。 As shown in FIG. 22, the fixing device 9 includes a fixing belt 20, a pressure roller 21, a heater 22, a heater holder 23, a stay 24, a thermistor 25, a first high-thermal-conductivity member 28, and the like.

定着ベルト20と加圧ローラ21との間に定着ニップNが形成される。定着ニップNのニップ幅は10mm、定着装置9の線速は240mm/sである。 A fixing nip N is formed between the fixing belt 20 and the pressure roller 21. The nip width of the fixing nip N is 10 mm, and the linear speed of the fixing device 9 is 240 mm/s.

定着ベルト20はポリイミドの基体と離型層とを備え、弾性層を有していない。離型層は、例えばフッ素樹脂からなる耐熱性のフィルム材からなる。定着ベルト20の外径は約24mmである。 The fixing belt 20 has a polyimide base and a release layer, and does not have an elastic layer. The release layer is made of a heat-resistant film material, such as fluororesin. The outer diameter of the fixing belt 20 is approximately 24 mm.

加圧ローラ21は、芯金21aと弾性層21bと離型層21cとを含む。加圧ローラ21の外径は24~30mmで形成され、弾性層21bの厚みは3~4mmで形成される。 The pressure roller 21 includes a core metal 21a, an elastic layer 21b, and a release layer 21c. The pressure roller 21 has an outer diameter of 24 to 30 mm, and the elastic layer 21b has a thickness of 3 to 4 mm.

ヒータ22は、基材と、断熱層と、抵抗発熱体などを含む導体層と、絶縁層とを含み、全体の厚みが1mmで形成される。また、ヒータ22の配列交差方向の幅Yは13mmである。 The heater 22 includes a base material, a heat insulating layer, a conductor layer containing a resistance heating element, and an insulating layer, and is formed with an overall thickness of 1 mm. The width Y of the heater 22 in the cross-array direction is 13 mm.

図23に示すように、ヒータ22の導体層は、複数の抵抗発熱体31と、給電線33と、電極部34A~34Cとを備える。本実施形態においても、図23の拡大図に示すように、複数の抵抗発熱体31が配列方向に分割された分割領域としての間隔Bが形成される(ただし、図23では拡大図の範囲のみで間隔Bを図示しているが、実際は全ての抵抗発熱体31同士の間に間隔Bが設けられる)。抵抗発熱体31により、三つの発熱部35A~35Cが構成される。電極部34A,34Bに通電することにより、発熱部35A,35Cが発熱する。電極部34A,34Cに通電することにより、発熱部35Bが発熱する。例えば、小サイズ用紙に定着動作を行う場合には発熱部35Bを発熱させ、大サイズ用紙に定着動作を行う場合には全ての発熱部に発熱させることができる。 As shown in FIG. 23, the conductor layer of the heater 22 includes multiple resistance heating elements 31, power supply lines 33, and electrode portions 34A-34C. In this embodiment, as shown in the enlarged view of FIG. 23, the multiple resistance heating elements 31 are divided into divided regions in the arrangement direction, forming intervals B (although FIG. 23 only illustrates the intervals B within the enlarged view, in reality, intervals B are provided between all of the resistance heating elements 31). The resistance heating elements 31 form three heat generating portions 35A-35C. By passing current through electrode portions 34A and 34B, heat generating portions 35A and 35C are generated. By passing current through electrode portions 34A and 34C, heat generating portion 35B is generated. For example, when performing a fixing operation on small-size paper, heat generating portion 35B is generated, and when performing a fixing operation on large-size paper, all of the heat generating portions are generated.

図24に示すように、ヒータホルダ23は、その凹部23dにヒータ22および第1高熱伝導部材28を保持する。凹部23dは、ヒータホルダ23のヒータ22側に設けられる。凹部23dは、ヒータ22のその他の面よりもステー24側に凹となった基材30に略平行な面23d1と、ヒータホルダ23の配列方向両側(一方側でもよい)でヒータホルダ23の内側に設けられた壁部23d2と、配列交差方向両側でヒータホルダ23の内側に設けられた壁部23d3とにより構成される。ヒータホルダ23はガイド部26を有する。ヒータホルダ23はLCP(液晶ポリマー)により形成される。 As shown in Figure 24, the heater holder 23 holds the heater 22 and first high-thermal-conductivity member 28 in its recess 23d. The recess 23d is provided on the heater 22 side of the heater holder 23. The recess 23d is composed of a surface 23d1 that is approximately parallel to the substrate 30 and is recessed toward the stay 24 side relative to the other surfaces of the heater 22, wall portions 23d2 provided on the inside of the heater holder 23 on both sides in the arrangement direction of the heater holder 23 (or on one side), and wall portions 23d3 provided on the inside of the heater holder 23 on both sides in the cross-arrangement direction. The heater holder 23 has a guide portion 26. The heater holder 23 is made of LCP (liquid crystal polymer).

図25に示すように、コネクタ60は、樹脂製(例えばLCP)のハウジングと、ハウジング内に設けられた複数のコンタクト端子等を備える。 As shown in Figure 25, the connector 60 includes a housing made of resin (e.g., LCP) and multiple contact terminals provided within the housing.

コネクタ60は、ヒータ22とヒータホルダ23とを表側と裏側から一緒に挟むようにして取り付けられる。この状態で、各コンタクト端子が、ヒータ22の各電極部に接触(圧接)することで、コネクタ60を介して発熱部35と画像形成装置に設けられた電源とが電気的に接続される。これにより、電源から発熱部35へ電力が供給可能な状態となる。なお、各電極部34は、コネクタ60との接続を確保するため、少なくとも一部が絶縁層に被覆されておらず露出した状態となっている。 The connector 60 is attached so that it sandwiches the heater 22 and heater holder 23 from both the front and back sides. In this state, each contact terminal makes contact (pressure contact) with each electrode portion of the heater 22, electrically connecting the heat generating portion 35 to the power supply provided in the image forming device via the connector 60. This enables power to be supplied from the power supply to the heat generating portion 35. Note that to ensure connection with the connector 60, at least a portion of each electrode portion 34 is not covered by an insulating layer and is exposed.

フランジ53は、定着ベルト20の配列方向の両側に設けられ、定着ベルト20の両端をベルトの内側から保持する。フランジ53は定着装置9の筐体に固定される。フランジ53はステー24の両端に挿入される(図25のフランジ53からの矢印方向参照)。 The flanges 53 are provided on both sides of the fixing belt 20 in the arrangement direction and hold both ends of the fixing belt 20 from the inside of the belt. The flanges 53 are fixed to the housing of the fixing device 9. The flanges 53 are inserted into both ends of the stays 24 (see the arrow direction from the flanges 53 in Figure 25).

コネクタ60のヒータ22およびヒータホルダ23に対する取り付け方向はヒータの配列交差方向である(図25のコネクタ60からの矢印方向参照)。コネクタ60のヒータホルダ23に対する取り付け時に、コネクタ60とヒータホルダ23との一方に設けた凸部が、他方に設けた凹部に係合し、凸部が凹部内を相対移動する構成としてもよい。またコネクタ60は、配列方向のいずれか一方側であって、加圧ローラ21の駆動モータが設けられる側とは反対側で、ヒータ22およびヒータホルダ23に取り付けられる。 The connector 60 is attached to the heater 22 and heater holder 23 in the direction that intersects the heater arrangement (see the arrow direction from the connector 60 in Figure 25). When attaching the connector 60 to the heater holder 23, a convex portion on one of the connector 60 and the heater holder 23 may engage with a concave portion on the other, allowing the convex portion to move relatively within the concave portion. The connector 60 is attached to the heater 22 and heater holder 23 on one side of the arrangement direction, opposite the side on which the drive motor for the pressure roller 21 is installed.

図26に示すように、定着ベルト20の内周面に対向して、定着ベルト20の配列方向中央側と端部側にそれぞれサーミスタ25が設けられる。サーミスタ25により検知された定着ベルト20の配列方向中央側と端部側のそれぞれの温度に基づいて、ヒータ22を制御する。 As shown in FIG. 26, thermistors 25 are provided facing the inner circumferential surface of the fixing belt 20, at the center and end of the fixing belt 20 in the arrangement direction. The heater 22 is controlled based on the temperatures detected by the thermistors 25 at the center and end of the fixing belt 20 in the arrangement direction.

定着ベルト20の内周面に対向して、定着ベルト20の配列方向中央側と端部側にそれぞれサーモスタット27が設けられる。サーモスタット27により検知された定着ベルト20の温度が定められた閾値を超えた場合には、ヒータ22への通電を停止する。 A thermostat 27 is provided facing the inner circumferential surface of the fixing belt 20, at both the center and end of the fixing belt 20 in the arrangement direction. When the temperature of the fixing belt 20 detected by the thermostat 27 exceeds a predetermined threshold, power to the heater 22 is stopped.

定着ベルト20の配列方向両端には、定着ベルト20の各端部を保持するフランジ53が設けられる。フランジ53はLCP(液晶ポリマー)により形成される。 Flanges 53 that hold each end of the fixing belt 20 are provided on both ends of the fixing belt 20 in the alignment direction. The flanges 53 are made of LCP (liquid crystal polymer).

図27に示すように、フランジ53にはスライド溝53aが設けられる。スライド溝53aは、定着ベルト20の加圧ローラ21に対する接離方向に延在する。スライド溝53aには定着装置9の筐体の係合部が係合する。この係合部がスライド溝53a内を相対移動することにより、定着ベルト20は加圧ローラ21に対する接離方向へ移動できる。 As shown in Figure 27, a slide groove 53a is provided on the flange 53. The slide groove 53a extends in the direction in which the fixing belt 20 moves toward and away from the pressure roller 21. An engagement portion on the housing of the fixing device 9 engages with the slide groove 53a. This engagement portion moves relative to the pressure roller 21 within the slide groove 53a, allowing the fixing belt 20 to move toward and away from the pressure roller 21.

以上の定着装置9においても、ヒータ22の抵抗発熱体同士の間隔Bに対応する位置に第1高熱伝導部材や第2高熱伝導部材を設けることにより、ヒータ22や定着ベルト20の配列方向の温度ムラを抑制できる。従って、定着装置に通紙される用紙の画像の光沢ムラや定着ムラを抑制できる。あるいは、抵抗発熱体同士の間隔において十分な定着性能を確保するために余分な加熱をする必要が無くなり、定着装置9の省エネ化を実現できる。 In the fixing device 9 described above, by providing a first high thermal conductivity member and a second high thermal conductivity member at positions corresponding to the spacing B between the resistance heating elements of the heater 22, it is possible to suppress temperature unevenness in the arrangement direction of the heater 22 and the fixing belt 20. This makes it possible to suppress uneven gloss and fixing of images on paper passed through the fixing device. Alternatively, there is no need to apply extra heat to ensure sufficient fixing performance in the spacing between the resistance heating elements, thereby realizing energy savings in the fixing device 9.

記録媒体としては、用紙P(普通紙)の他、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ、OHPシート、プラスチックフィルム、プリプレグ、銅箔等が含まれる。 Recording media include paper P (plain paper), as well as cardboard, postcards, envelopes, thin paper, coated paper (coated paper, art paper, etc.), tracing paper, overhead projector sheets, plastic film, prepreg, copper foil, etc.

1 画像形成装置
9 定着装置(加熱装置)
20 定着ベルト(回転部材あるいは定着部材)
21 加圧ローラ(対向回転部材あるいは加圧部材)
22 ヒータ(加熱部材)
23 ヒータホルダ(保持部材)
23b 凹部
23b1 側壁(配列方向規制部)
23b2 側壁(配列交差方向規制部)
23c 逃げ部(断熱層)
24 ステー(支持部材)
25 サーミスタ(温度検知部材)
28 第1高熱伝導部材
30 基材
31 抵抗発熱体
35 発熱部
36 第2高熱伝導部材
B 間隔(分割領域)
N 定着ニップ(ニップ部)
X 複数の抵抗発熱体の配列方向
Y 配列交差方向
1 Image forming apparatus 9 Fixing device (heating device)
20 Fixing belt (rotating member or fixing member)
21 Pressure roller (opposing rotating member or pressure member)
22 heater (heating element)
23 heater holder (holding member)
23b: Recessed portion 23b1: Side wall (arrangement direction restricting portion)
23b2 Side wall (array crossing direction regulation portion)
23c Relief portion (heat insulating layer)
24 Stay (support member)
25 Thermistor (temperature detection element)
28 First high thermal conductive member 30 Base material 31 Resistive heating element 35 Heat generating portion 36 Second high thermal conductive member B Gap (divided region)
N Fixing nip (nip portion)
X: Arrangement direction of multiple resistance heating elements Y: Intersecting direction of arrangement

特開2019-164328号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-164328

Claims (14)

回転部材と、
基材および複数の抵抗発熱体を有する面状の加熱部材と、
前記加熱部材を保持する保持部材と、
前記基材よりも熱伝導率の高い第1高熱伝導部材と、を備えた加熱装置であって、
前記複数の抵抗発熱体は、前記基材上に、前記加熱部材の長手方向に間隔を置いて配列され、
前記第1高熱伝導部材は、前記保持部材と前記加熱部材との間であって、前記抵抗発熱体同士の前記間隔と、前記複数の抵抗発熱体の配列方向に少なくともその一部が重なる位置に設けられ
前記保持部材と前記第1高熱伝導部材との間に、前記基材よりも熱伝導率の高い第2高熱伝導部材をさらに備え、
前記第2高熱伝導部材は、前記複数の抵抗発熱体の配列方向に複数設けられ、かつ、それぞれの前記第2高熱伝導部材は、前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記抵抗発熱体同士の前記間隔と重なる位置に設けられることを特徴とする加熱装置。
A rotating member;
a planar heating element having a base material and a plurality of resistance heating elements;
a holding member for holding the heating member;
a first high thermal conductive member having a thermal conductivity higher than that of the base material,
the plurality of resistance heating elements are arranged on the base material at intervals in the longitudinal direction of the heating member ,
the first high thermal conductivity member is provided between the holding member and the heating member, and at a position where at least a part of the first high thermal conductivity member overlaps with the interval between the resistance heating elements in an arrangement direction of the plurality of resistance heating elements ,
a second high thermal conductive member having a higher thermal conductivity than the base material is further provided between the holding member and the first high thermal conductive member,
a heating device characterized in that the second high thermal conductivity members are provided in multiple positions in the arrangement direction of the multiple resistance heating elements, and each of the second high thermal conductivity members is provided at a position in the arrangement direction of the multiple resistance heating elements that overlaps with the spacing between the resistance heating elements .
前記第1高熱伝導部材は、前記間隔を間に挟む両側の抵抗発熱体にまたがって配置される請求項1記載の加熱装置。 The heating device of claim 1, wherein the first high thermal conductivity member is disposed across the resistance heating elements on both sides of the gap. 前記第1高熱伝導部材は、前記抵抗発熱体同士の前記間隔の前記複数の抵抗発熱体の配列方向の全域にわたって設けられる請求項1または2記載の加熱装置。 The heating device according to claim 1 or 2, wherein the first high thermal conductivity member is provided over the entire area of the spacing between the resistance heating elements in the arrangement direction of the multiple resistance heating elements. 記第2高熱伝導部材は、前記第1高熱伝導部材と前記複数の抵抗発熱体の配列方向に少なくともその一部が重なる位置に設けられ、
前記第2高熱伝導部材は、前記複数の抵抗発熱体の配列方向の熱伝導率がその厚み方向の熱伝導率よりも大きい請求項1から3いずれか1項に記載の加熱装置。
the second high thermal conductive member is provided at a position where it at least partially overlaps with the first high thermal conductive member in the arrangement direction of the plurality of resistance heating elements,
The heating device according to claim 1 , wherein the second high thermal conductivity member has a thermal conductivity in an arrangement direction of the plurality of resistance heating elements that is greater than a thermal conductivity in a thickness direction of the second high thermal conductivity member.
前記第2高熱伝導部材がグラファイトシートである請求項4記載の加熱装置。 The heating device of claim 4, wherein the second high thermal conductivity member is a graphite sheet. 前記複数の抵抗発熱体の配列方向に交差する方向であって、前記基材の前記抵抗発熱体を設けた面に沿う方向を配列交差方向とすると、
前記配列交差方向の前記抵抗発熱体に少なくともその一部が重なる位置で、前記保持部材と前記第1高熱伝導部材との間に、断熱層を有する請求項1から5いずれか1項に記載の加熱装置。
When a direction intersecting the arrangement direction of the plurality of resistance heating elements and along the surface of the base material on which the resistance heating elements are provided is defined as an arrangement intersecting direction,
The heating device according to claim 1 , further comprising a heat insulating layer between the holding member and the first high thermal conductivity member at a position where the heat resistive heating element at least partially overlaps with the heat resistive heating element in the crossing direction.
前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記第1高熱伝導部材は、前記抵抗発熱体が設けられる範囲全域にわたって設けられる請求項1から6いずれか1項に記載の加熱装置。 A heating device according to any one of claims 1 to 6, wherein the first high thermal conductivity member is provided over the entire area in which the resistance heating elements are arranged in the arrangement direction of the multiple resistance heating elements. 前記第1高熱伝導部材は金属材で構成される請求項1から7いずれか1項に記載の加熱装置。 The heating device described in any one of claims 1 to 7, wherein the first high thermal conductivity member is made of a metal material. 前記第1高熱伝導部材はアルミニウムである請求項8記載の加熱装置。 The heating device of claim 8, wherein the first high thermal conductivity member is aluminum. 前記基材はステンレスである請求項1から9いずれか1項に記載の加熱装置。 A heating device according to any one of claims 1 to 9, wherein the substrate is stainless steel. 前記保持部材は、前記第1高熱伝導部材の、前記複数の抵抗発熱体の配列方向の移動を規制する配列方向規制部を有する請求項1から10いずれか1項に記載の加熱装置。 A heating device according to any one of claims 1 to 10, wherein the holding member has an arrangement direction restricting portion that restricts movement of the first high thermal conductivity member in the arrangement direction of the multiple resistance heating elements. 前記抵抗発熱体はPTC特性を有する請求項1から11いずれか1項に記載の加熱装置。 A heating device according to any one of claims 1 to 11, wherein the resistive heating element has PTC characteristics. 請求項1から12いずれか1項に記載の加熱装置により、記録媒体上の熱を加熱して定着させる定着装置。 A fixing device that heats and fixes heat on a recording medium using the heating device described in any one of claims 1 to 12. 請求項13記載の定着装置を備えた画像形成装置。 An image forming apparatus equipped with the fixing device according to claim 13.
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