JP2004047177A - Heating device and image forming apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a manufacturing cost from increasing due to time and equipment needed for a bonding process by outer heating at a high-temperature layer or the like to bond and fix a heater with a heater holder, in a heating device equipped with a heater basically structured with a heating resistive element heating through conduction on a substrate, a heater holder hoding the heater, and a pressure member pressure-contacting the heater through an intermediary or directly. <P>SOLUTION: Provided with a heater holder holding a heater with a heating resistive element as a basic structural body radiating heat by electric conduction on the substrate, a bonding area with the heater holder is arranged inside a heating element area in a length direction of the heater, a thermosetting adhesive material is hardened by heat radiation of the heater itself to fix. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱装置及び、画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような加熱装置は特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平１−２６３６７９号公報、特開平２−１５７８７８号公報、特開平４−４４０７５〜４−４４０８３号公報等に開示されている。
【０００３】
この加熱装置は、基板と該基板に具備させた通電により発熱する発熱抵抗体を基本構成とする細長面状のヒータ（加熱体）と、該ヒータに対し耐熱性フィルムを介して又は直接に圧接させてニップ部を形成する圧接部材とを具備し、該ニップ部の耐熱性フィルムと加圧ローラとの間に被加熱材を導入し、該被加熱材を耐熱性フィルム面に密着させて耐熱フィルムとともに走行させることにより、ヒータの熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に付与する方式・構成のものである。
【０００４】
該装置はたとえば、電子写真複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置における画像加熱定着装置、即ち電子写真・静電記録・磁気記録等の適宜のプロセス手段により加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて被記録材（エレクトロファックスシート・静電記録シート・転写材シート・印刷紙など）の面に直接方式もしくは間接（転写）方式で形成した目的の画像情報に対応した未定着トナー画像を該画像を担持している被記録材面に永久固着画像として加熱定着処理する手段として活用できる。
【０００５】
このような方式の加熱装置は、昇温の速い低熱容量のヒータや薄膜のフィルム材を用いることが出来るため、省電力化やウエイトタイムの短縮化（クイックスタート性）が可能となる、画像形成装置等本機の機内昇温を低めることが出来る、等の利点を有した効果的なものである。
【０００６】
低熱容量のヒータとしては、耐熱性・絶縁性のセラミック基板と該基板に印刷・焼成等の手段で形成された発熱抵抗体を基本構成とし、該発熱抵抗体に電力を供給して発熱させるいわゆるセラミックヒータが用いられている。
【０００７】
該セラミックヒータは、検温素子を含む温調系により発熱抵抗体に対する供給電力の制御がなされて所定の使用温度に温調管理される。また温度ヒューズ等の安全装置を具備させ、ヒータ温度が使用上限温度以上に昇温してしまった場合には該安全装置の作動で発熱抵抗体に対する通電を遮断させるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような加熱装置のヒータにおいては、構成上温度分布が不均一になる箇所があり、例えばその長手方向には立ち上がり時に他部よりも急激に温度上昇する部分がある。このような温度勾配の大きい部分は立ち上げを何度も繰り返すと他部より大きい熱応力が繰り返しかかるので、通常使用状態にもかかわらず損傷を生じることがあった。また場合によっては、該繰り返し応力によりクラックを生じ、ついには破壊にいたることもある。そのため、ヒータとヒータホルダの接着がなされているが、耐熱性を要する場所であるために、熱硬化性の接着材等が用いられている。そのため、ヒータとヒータホルダの組み立ては、別工程とし、接着剤塗布後に固定ジグにより形状を固定して、高温層内で加熱する作業が必要であった。
【０００９】
そこで本発明は、上記の別工程を用いることなく、熱硬化性の接着材による確実な接着を可能とし、温度分布が不均一になる箇所の繰り返し応力を抑え、ヒータの破壊を防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする加熱装置及び画像形成装置である。
【００１１】
（１）基板及び該基板に具備させた通電により発熱する発熱抵抗体を基本構成体とするヒータと、該ヒータを保持するヒータホルダと、該ヒータに接して摺動する耐熱性フィルムと、該ヒータに耐熱性フィルムを挟んで圧接する加圧部材と、を有し、該耐熱性フィルムを挟んでヒータと加圧ローラとの間に形成されるニップ部の耐熱性フィルムと加圧ローラとの間に被加熱材を導入し、該被加熱材を耐熱性フィルムに密着させた状態で該耐熱性フィルムとともに該ニップ部内を搬送することにより、該ヒータの熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に付与する加熱装置において、該ヒータ内にある発熱体領域内に、該ヒータとヒータホルダを熱硬化性接着材にて接着固定されていることを特徴とする加熱装置。
【００１２】
（２）該加圧ローラは、前記ヒータの該発熱体より長く、該発熱体は、該耐熱性フィルムを挟んでヒータと加圧ローラと間で形成されるニップ部より外部にでることなく、該ニップ部領域内側に配置され、前記ヒータが前記ヒータホルダに固定されていることを特徴とする（１）記載の加熱装置。
【００１３】
（３）被記録材にトナー像を形成する像形成手段と、そのトナー像を加熱処理する像加熱手段とを有する画像形成装置であり、該像加熱手段が（１）、（２）の何れか１つに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
【００１４】
（作用）
即ち、加圧ローラにより加圧しながら、固定保持した状態で、外部から加熱することなく、発熱体自身から熱を熱硬化性の接着材へ与える。それにより、、外部からの加熱設備を用いることなく、組み立てライン内で安定して、ヒータとヒータホルダの接着固定ができ、製造コストを下げる作用がある。
【００１５】
発熱体を加圧ローラとフィルムを介したヒータとのニップ領域内部に配置することで、発熱時に外部から吸収される熱量を一定にし、温度分布か不均一になることによって生じる熱応力によるヒータの破壊を防止可能としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〈実施形態例１〉
（１）加熱装置例
図２及び図３は本発明に従う加熱装置例の概略構成図である。図２は加熱装置の横断面図、図３は加熱装置主要要素の斜視図である。
【００１７】
本例の加熱装置は特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示のいわゆるテンションレスタイプの装置であり、複写機やＬＢＰ等の画像形成装置における画像加熱定着装置として用いている。
【００１８】
１は円筒状の定着フィルム（耐熱性フィルム）であり、下面にヒータ４を保持させたヒータホルダ（ヒータ保持部材）３の外回りにルーズに外嵌させてある。２はフィルム１（介在部材）を挟ませてヒータ４の下面に圧接させた加圧ローラである。６はステーであり、両端をばね７及びバネ受け部材８によって、加圧されている。Ｎはフィルム１を挟んでヒータ４と加圧ローラ２との間に形成された定着ニップ部（圧接ニップ部）、Ｓはシート（被加熱材としての被記録材）、Ｓは未定着トナー画像である。
【００１９】
円筒状のフィルム１は、例えば、表面をトナー離型性の良いＰＴＦＥ等フッ素樹脂をコートしたポリイミド（ＰＩ）フィルムである。ヒータホルダ３は横断面略半円形の横長（図面に垂直方向）の桶型部材であり、これに外嵌させた円筒状フィルム１の回転ガイド部材を兼ねており、例えば熱硬化性樹脂製の耐熱性部材である。
【００２０】
ヒータ４は後述するように、横長薄板状のセラミック基板とその基板面に基板長手に沿って形成具備させた発熱抵抗体を基本構成体としてなり、発熱抵抗体への電力供給により迅速に発熱・昇温し温調系で所定の定着温度に温調管理される。このヒータ４は上記ヒータホルダ３に対して該ホルダの下面に長手に沿って形成具備させた溝内にはめ入れて耐熱性接着剤で接着保持させてある。接着剤の塗布位置及び塗布量については後述する。
【００２１】
ステー６は、鉄・ＳＵＳ又はアルミニウムの剛性の高い板金製であり、バネ受け部材８を通してばね７に加圧されるため両端に２本の腕６ａが突き出ている。また、長手中央に於いて断面形状が逆Ｕの字形状をしていて、両端から受けた加圧力を底面６ｂを通して、ヒータホルダ３に伝達し、その加圧力をもって加圧ローラ２をへこませ、ヒータ４と加圧ローラ２との間でニップ部Ｎを形成させている。
【００２２】
加圧ローラ２はギア９を介して不図示の駆動部により、所定の周速度で反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ２の回転駆動による該ローラ２とフィルム１の外面との摩擦力でフィルム１に回転力が作用して、該フィルム１がヒータ４の下面に接触摺動しつつヒータホルダ３の外回りを矢印の時計方向に回転駆動される。フィルム１の内面とこれが接触摺動するヒータ下面との摺動抵抗を低減するため両者間に耐熱性グリス等の潤滑剤を介在させるとよい。
【００２３】
而して、加圧ローラ２の回転駆動によりフィルム１が回転され、またヒータ４が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、定着ニップ部Ｎの回転加圧ローラ２と回転フィルム１との間に未定着トナー画像Ｔを有するシート（被加熱材としての被記録材）Ｓがそのトナー画像担持面側をフィルム１側にして導入されてフィルム１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されることにより、ヒータ４の熱がフィルム１を介して付与され、トナー画像Ｔがシート面に加熱定着される。該定着ニップ部Ｎを通ったのちシートＳはフィルムから分離されて搬送される。
【００２４】
（２）ヒータ４とその通電系
図４の（ａ）（ｂ）はセラミックヒータ４の一部切欠き平面図である。ここでは、フィルム１の内面が接触摺動する側を以下ヒータ表面側と記すことにする。図５は通電路を摸式的に示した装置の分解斜視図である。
【００２５】
ヒータ４は耐熱性・絶縁性のセラミック基板４ｃと、該基板面に具備させた発熱抵抗体（薄膜発熱抵抗部）４ａを基本構成体とするものである。
【００２６】
セラミック基板４ｃは、例えばアルミナや窒化アルミニウム等の厚さ１ｍｍ・幅１０ｍｍ・長さ２４０ｍｍの耐熱性・電気絶縁性の良熱伝導体である。
【００２７】
発熱抵抗体４ａは、このセラミック基板４ｃの表面側に基板長手に沿って、例えばＡｇ／Ｐｂ，ＲｕＯ２等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により幅１〜３ｍｍ・厚さ数１０μｍの細帯状パターンに塗工し、焼成して作成したものである。蒸着、スパッタリング等により形成することができる。
【００２８】
４ｇはセラミック基板４ｃの長手方向左端側の表面部分に具備させた第１の電極パターンであり、発熱抵抗体パターン４ａの左端部に電気的に接続導通させてある。
【００２９】
４ｂはセラミック基板４ｃの表面側に発熱抵抗体パターン４ａに略並行させて具備させた導電路パターン（ＡＣ導電部、ＡＣ導体パターン）であり、その右端部は発熱抵抗体パターン４ａの右端部に電気的に接続導通させてある。
【００３０】
本実施例では、以上のように一つのセラミックス基板に、発熱抵抗体パターン４ａとＡＣ導電パターン４ｂが幅方向にほぼ等間隔に配置されているため、発熱抵抗体パターンの中心はセラッミクス基板幅の中心とは一致せず、片側に片寄って位置している。
【００３１】
４ｈはセラミック基板４ｃの長手方向右端側の裏面部分に具備させた第２の電極パターン、４ｉはこの第２の電極パターン４ｂの左端部と略同じ位置まで延長させて具備させた導電路パターン（ＡＣ導電部、ＡＣ導体パターン）である。
【００３２】
そしてセラミック基板４ｃの表面側の前記導電路パターン４ｂの自由端部である左端部と、セラミック基板４ｃの裏面側の上記導電路パターン４ｉの自由端部である左端部とはセラミック基板４ｃの厚みを貫通させた通電用スルーホール部４ｄを介して電気的に接続導通させてある。
【００３３】
従って、第１の電極パターン４ｇ→発熱抵抗体パターン４ａ→導電路パターン４ｂ→通電用スルーホール部４ｄ→導電路パターン４ｉ→第２の電極パターン４ｈの直列回路パターン（１次側回路）が構成される。
【００３４】
４ｊ・４ｋはセラミック基板４ｃの長手方向右端側の裏面部分に具備させた第３及び第４の電極パターン・４ｌ・４ｍは該第３及び第４の電極パターン４ｊ・４ｋをそれぞれセラミック基板裏面長手方向左方へ延長させて設けた導電路パターン（ＤＣ導電部、ＤＣ導体パターン）である。
【００３５】
５は上記略平行の導電路パターン４ｌ・４ｍの自由端部である左端部間に導電接着剤で電気的に接続させてセラミック基板４ｃの裏面に接触させて設けた、サーミスタ、感温抵抗体等の検温素子である。
【００３６】
従って、第３の電極パターン４ｊ→導電路パターン４ｌ→検温素子５→導電路パターン４ｍ→第４の電極パターン４ｋの直列回路パターン（２時側回路）が構成される。
【００３７】
上記の電極パターン４ｇ・４ｈ・４ｊ・４ｋ、及び導電路パターン４ｂ・４ｌ・４ｍは何れも銀ペースト等の導電材料をスクリーン印刷等によりパターン塗工し、焼成して形成したものである。
【００３８】
発熱抵抗体パターン４ａを形成具備させたヒータ表面側は、表面保護のために第１の電極パターン４ｇ部分を除き、耐熱ガラス等の耐熱性薄膜層４ｎで被覆してある。
【００３９】
上記１次側回路の第１と第２の電極パターン４ｇ・４ｈにはコネクタ１０ａ，１０ｂがそれぞれ接続され、電源９からＡＣ電圧が印加される。すなわち、通電発熱抵抗体パターン４ａへ電力供給され、該通電発熱抵抗体が全長にわたり発熱することによってヒータ４が昇温する。ヒータ４は全体的に小さい熱容量であることから急速に立ち上がり、昇温する。
【００４０】
２次側回路の第１と第２の電極パターン４ｇ・４ｈには制御回路１１に通じるコネクタ１０ｃが接続される。
【００４１】
ヒータ４の昇温が検温素子５と制御回路１１とで検知され、ヒータ４の温度が所定の定着温度に維持されるように発熱抵抗体パターン４ａへの電力供給が制御されてヒータ４の温調がなされる。電力制御は例えばＡＣ電圧の位相制御などが用いられている。
【００４２】
（３）定着装置の長手方向の位置関係及びヒータ・ヒータホルダ間の接着剤
図１は、本実施形態例の加熱装置の長手方向概略断面図であり、長手方向のヒータ、ヒータ発熱抵抗体、加圧ローラ、シート、トナー画像域、接着剤の位置関係を説明するものである。
【００４３】
図１中、ヒータ発熱抵抗体の長さをトナー画像領域の幅よりも十分長くしてヒータの熱をシート面上のトナー画像に均一に付与できるようにしている。このとき発熱抵抗体の長さは長ければ長いほど、均一な定着性を確保しやすいが、あまり長いと場所をとって装置の小型化、省スペースを達成できなくなる。本実施形態例では、発熱抵抗体端部が転写紙より約４ｍｍ飛び出るように配設している。
【００４４】
加圧ローラゴム部の長手方向の長さ、すなわちニップ部Ｎの長さはトナー画像を確実に加圧し、転写紙を問題なく搬送するため、転写紙の幅より長いほうがよい。本実施形態例では、画像形成装置本体の省スペースを考えて、転写紙の幅より２ｍｍ程度長くなるように加圧ローラゴム部長さ寸法を決定している。熱の均等化、加圧・搬送、省スペースを考慮した結果、本実施形態例では発熱抵抗体が加圧ローラゴム部より２ｍｍ程度飛び出すように配設している。
【００４５】
図６はヒータホルダをヒータ表面側から見た切欠き概略図である。前述のようにヒータはヒータホルダの下面にある長手方向に備えられた溝内にはめ入れられ、ヒータ裏面４ｒが該溝内の上部平面３ｃに受けとめられて耐熱性接着剤１２により接着保持されている。ヒータホルダ溝内には接着剤１２を塗布するための座３ａが長手方向に数点設けられており、接着剤１２は適正な量に管理された上、塗布されている。該座３ａを設けるのは、ヒータ４とヒータホルダ３との接触面４ｒ，３ｃが接着剤１２を介することなく、直接接触するようにするためで、これによってニップ内の圧分布が接着剤１２によって不安定になる事がない。該接着剤１２は多すぎると座３ａをはみ出し、ニップ内の圧分布が不均一になる。さらに大量に塗布しすぎると、ヒータ表面に回りこんではみ出し、フィルム搬送やヒータの転写紙への熱伝達に重大な影響を及ぼす。また、少なすぎると接着面積が確保できず必要な強度を確保できない。
【００４６】
長手方向の接着剤１２の塗布位置は、基本的にはほぼ均等な距離で点塗布する。このように点塗布とすると、線塗布に比べディスペンサーのノズルの移動スピードのファクターがないため塗布量の管理が適格にできる。接着剤は、熱硬化性の接着材を使用し、塗布位置を発熱体長さの中に配置している。これにより、従来では、高温層等を用いて外部より熱を加えてヒータとヒータホルダを接着固定していたが、発熱体に通電することによりヒータとヒータホルダを接着固定が確実にできる。すなわち、ヒータとヒータホルダの間に接着材を塗布して組み付けを行い、フィルム、ステー、加圧ローラ等の加熱装置の組み付け終了後に、外部電源より、通電することで接着が可能となる。その際の通電時間は、１分程度で接着強度は収束する。そのため、従来必要であった、接着用の高温層が不要となり、さらに外部より温度をかけるため数時間単位の加熱時間の短縮、その後の組み立てのための冷却時間等の時間も不要となり、組み立てコストが大幅に削減される。
【００４７】
なお、加圧ローラゴム部より発熱抵抗体端部を内側に配置することで、発熱体のあるヒータ面が空気による断熱作用の影響を排除し、接熱応力による破壊を防止している。よって、長さ方向で
（トナー画像領域）＜接着領域）＜（発熱体領域）＜（加圧ローラ長さ）
となるよう、それぞれの領域を配置している。
【００４８】
また、ヒータとヒータホルダの両端部に隙間（０．３〜０．６ｍｍ程度）をつけることにより、発熱時のヒータの熱膨張でヒータ端部がヒータホルダに衝突し破壊を防止している。
【００４９】
〈画像形成装置例〉
図７は、画像形成装置の一例の概略図である。本例の画像形成装置は転写方式の電子写真プロセス利用の複写機若しくはプリンタである。
【００５０】
３１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）である。矢示の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転駆動される。
【００５１】
３２はこの回転感光体ドラムの外周面を所定の極性・電位に一様に帯電処理する一次帯電手段としての帯電ローラである。
【００５２】
この回転感光体ドラム３１の一次帯電処理面に対して不図示の画像露光手段（原稿画像のスリット露光手段、レーザビーム走査露光手段等）により目的の画像情報に対応した画像露光３３がなされることで、回転感光体ドラム面に露光画像に対応した静電潜像が形成される。
【００５３】
３４は現像手段である。回転感光体ドラム面に形成された静電潜像をトナー画像として現像する。
【００５４】
３５は転写ローラである。回転感光体ドラム３１と該転写ローラ３５との間の転写部に不図示の給紙部から給紙された記録剤としての転写材（被加熱材）Ｐに、回転感光体ドラム面のトナー画像を転写する。
【００５５】
３６はクリーニング手段である。転写材Ｓに対するトナー画像転写後の回転感光ドラム面を清掃する。
【００５６】
Ｒは前述の実施例に示した加熱装置である。
【００５７】
転写部において回転感光体ドラム面からトナー画像転写を受けた転写材Ｓは回転感光体ドラム３１から分離され、ガイド部材３７を通って加熱装置としての画像加熱定着装置Ｒへ搬送・導入されてトナー画像の熱定着処理を受けてコピー或はプリントとして出力される。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ヒータとヒータホルダの接着に関し、高温層設備の廃止でき、さらに、加圧ローラの加圧によって、ヒータとヒータホルダを固定しながら、組み立てライン内での接着が可能となり、仕掛部品が削減と、組み立て時間短縮ができ、組み立てコストの削減ができる。
【００５９】
ヒータの温度分布を均一にし、ヒータの破壊を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１の加熱装置の長手方向概略断面図。
【図２】加熱装置の横断面図。
【図３】加熱装置主要要素の斜視図。
【図４】セラミックヒータの一部切欠き平面図。
【図５】実施形態例１通電路を摸式的に示した装置の分解斜視図。
【図６】実施形態例１のヒータホルダをヒータ表面側から見た切欠き概略図。
【図７】画像形成装置例の概略構成図。
【符号の説明】
１　フィルム
２　加圧ローラ
３　ヒータホルダ
４　ヒータ
４ａ　ヒータ発熱抵抗体
１２　接着剤[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating device and an image forming device.
[0002]
[Prior art]
Such a heating device is disclosed in JP-A-63-313182, JP-A-1-263679, JP-A-2-1577878, JP-A-4-44075 to 4-44083, and the like.
[0003]
This heating device comprises an elongated surface-shaped heater (heating body) having a substrate and a heating resistor provided on the substrate and generating heat by energization, and is pressed against the heater via a heat-resistant film or directly. A press-contact member for forming a nip portion by introducing a material to be heated between the heat-resistant film of the nip portion and the pressure roller, and bringing the material to be heated into close contact with the heat-resistant film surface to thereby provide heat resistance. This is a system / structure in which the heat of the heater is applied to the material to be heated via the heat-resistant film by running with the film.
[0004]
The apparatus is, for example, an image heating and fixing device in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, etc. An unfixed toner image corresponding to the target image information formed directly or indirectly (transferred) on the surface of the recording material (electrofax sheet, electrostatic recording sheet, transfer material sheet, printing paper, etc.) using It can be used as a means for performing a heat fixing process as a permanent fixed image on the surface of the recording material carrying the image.
[0005]
The heating device of this type can use a heater having a low heat capacity and a thin film material that can quickly raise the temperature, so that it is possible to save power and shorten the wait time (quick start property). This is an effective one that has the advantage that the temperature rise inside the machine such as the device can be reduced.
[0006]
As a heater having a low heat capacity, a heat-resistant / insulating ceramic substrate and a heat-generating resistor formed on the substrate by means of printing, firing, or the like are used as basic components, and power is supplied to the heat-generating resistor to generate heat. A ceramic heater is used.
[0007]
In the ceramic heater, the power supply to the heating resistor is controlled by a temperature control system including a temperature detecting element, and the temperature is controlled to a predetermined use temperature. In addition, a safety device such as a thermal fuse is provided, and when the heater temperature rises to a temperature equal to or higher than the use upper limit temperature, energization of the heating resistor is cut off by operation of the safety device.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the heater of such a heating device, there is a portion where the temperature distribution becomes non-uniform due to the configuration, and for example, there is a portion in the longitudinal direction where the temperature rises more rapidly at startup than at other portions. Such a portion having a large temperature gradient is subjected to thermal stress greater than other portions when the startup is repeated many times, so that damage may occur even in a normal use condition. In some cases, cracks are generated by the repetitive stress, and ultimately break down. For this reason, the heater and the heater holder are bonded to each other. However, since this is a place requiring heat resistance, a thermosetting adhesive or the like is used. Therefore, assembling the heater and the heater holder is a separate step, and requires an operation of fixing the shape with a fixing jig after applying the adhesive and heating in the high-temperature layer.
[0009]
Therefore, the present invention enables reliable bonding with a thermosetting adhesive without using the above-described separate process, suppresses repetitive stress at a portion where the temperature distribution becomes non-uniform, and prevents breakage of the heater. Aim.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a heating device and an image forming apparatus having the following configurations.
[0011]
(1) A heater having a substrate and a heating resistor provided on the substrate and having a heating resistor as a basic component, a heater holder for holding the heater, a heat-resistant film slidable in contact with the heater, and the heater A pressure member that presses against the heat-resistant film with the heat-resistant film between the heat-resistant film and the pressure roller in the nip formed between the heater and the pressure roller with the heat-resistant film therebetween. The material to be heated is introduced into the nip, and the material to be heated is conveyed through the nip portion together with the heat-resistant film in a state where the material to be heated is in close contact with the heat-resistant film. Wherein the heater and the heater holder are adhered and fixed with a thermosetting adhesive in a heating element region in the heater.
[0012]
(2) The pressure roller is longer than the heating element of the heater, and the heating element does not go outside from a nip portion formed between the heater and the pressure roller with the heat resistant film interposed therebetween. The heating device according to (1), wherein the heater is disposed inside the nip portion region, and the heater is fixed to the heater holder.
[0013]
(3) An image forming apparatus including an image forming unit for forming a toner image on a recording material and an image heating unit for heating the toner image, wherein the image heating unit is any one of (1) and (2). An image forming apparatus, which is the heating apparatus according to any one of the above.
[0014]
(Action)
That is, heat is applied from the heating element itself to the thermosetting adhesive without being externally heated while being fixed and held while being pressed by the pressure roller. Thereby, the heater and the heater holder can be stably bonded and fixed in the assembly line without using any external heating equipment, and the production cost is reduced.
[0015]
By disposing the heating element inside the nip area between the pressure roller and the heater via the film, the amount of heat absorbed from the outside during heat generation is kept constant, and the heater is caused by thermal stress caused by uneven temperature distribution. Destruction can be prevented.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<Embodiment 1>
(1) Example of heating device FIGS. 2 and 3 are schematic structural diagrams of an example of a heating device according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the heating device, and FIG. 3 is a perspective view of main components of the heating device.
[0017]
The heating device of this embodiment is a so-called tensionless type device disclosed in JP-A-4-44075-44083, JP-A-4-20498-0204498, etc., and heat-fixes an image in an image forming apparatus such as a copying machine or an LBP. Used as a device.
[0018]
Reference numeral 1 denotes a cylindrical fixing film (heat-resistant film) loosely fitted around a heater holder (heater holding member) 3 holding a heater 4 on a lower surface. Reference numeral 2 denotes a pressure roller which is pressed against the lower surface of the heater 4 with the film 1 (intervening member) interposed therebetween. A stay 6 is pressed at both ends by a spring 7 and a spring receiving member 8. N is a fixing nip portion (pressing nip portion) formed between the heater 4 and the pressure roller 2 with the film 1 interposed therebetween, S is a sheet (recording material as a material to be heated), and S is an unfixed toner image It is.
[0019]
The cylindrical film 1 is, for example, a polyimide (PI) film whose surface is coated with a fluororesin such as PTFE having a good toner release property. The heater holder 3 is a trough-shaped member having a substantially semicircular cross section and having a horizontally long shape (a direction perpendicular to the drawing), and also serves as a rotation guide member for the cylindrical film 1 fitted to the outside thereof. It is a sex member.
[0020]
As will be described later, the heater 4 has a horizontal thin plate-like ceramic substrate and a heating resistor formed on the substrate surface along the substrate length as a basic component. The heater 4 quickly generates heat by supplying power to the heating resistor. The temperature is raised and the temperature is controlled at a predetermined fixing temperature by a temperature control system. The heater 4 is inserted into a groove formed along the length of the lower surface of the heater holder 3 along the length of the heater holder 3 and is bonded and held with a heat-resistant adhesive. The application position and amount of the adhesive will be described later.
[0021]
The stay 6 is made of sheet metal having high rigidity, such as iron, SUS, or aluminum. The stay 6 is pressurized by the spring 7 through the spring receiving member 8, and has two arms 6a protruding at both ends. Further, the cross-sectional shape is an inverted U-shape at the center of the longitudinal direction, the pressing force received from both ends is transmitted to the heater holder 3 through the bottom surface 6b, and the pressing roller 2 is dented by the pressing force. A nip N is formed between the heater 4 and the pressure roller 2.
[0022]
The pressure roller 2 is driven to rotate counterclockwise at a predetermined peripheral speed by a drive unit (not shown) via a gear 9. A rotational force acts on the film 1 by the frictional force between the roller 2 and the outer surface of the film 1 due to the rotational drive of the pressure roller 2, and the film 1 contacts the lower surface of the heater 4 and slides around the heater holder 3. Is driven to rotate in the clockwise direction of the arrow. A lubricant such as heat-resistant grease may be interposed between the inner surface of the film 1 and the lower surface of the heater where the film 1 comes into contact with the heater to reduce sliding resistance.
[0023]
When the film 1 is rotated by the rotation of the pressure roller 2 and the temperature of the heater 4 is raised to a predetermined fixing temperature and the temperature is controlled, the rotation pressure roller 2 of the fixing nip portion N and the rotating film 1 are rotated. (A recording material as a material to be heated) S having an unfixed toner image T therebetween is introduced with the toner image carrying surface side of the film 1 side, and the fixing nip portion N is sandwiched together with the film 1. By being conveyed, the heat of the heater 4 is applied through the film 1, and the toner image T is heated and fixed on the sheet surface. After passing through the fixing nip N, the sheet S is separated from the film and transported.
[0024]
(2) Heater 4 and its energizing system FIGS. 4 (a) and 4 (b) are partially cutaway plan views of the ceramic heater 4. FIG. Here, the side on which the inner surface of the film 1 contacts and slides is hereinafter referred to as the heater surface side. FIG. 5 is an exploded perspective view of the device schematically showing the current path.
[0025]
The heater 4 has a heat-resistant and insulating ceramic substrate 4c and a heat-generating resistor (thin-film heat-generating resistor) 4a provided on the substrate surface as a basic component.
[0026]
The ceramic substrate 4c is a heat-resistant and electrically-insulating good heat conductor having a thickness of 1 mm, a width of 10 mm, and a length of 240 mm, such as alumina or aluminum nitride.
[0027]
The heating resistor 4a is formed on the surface side of the ceramic substrate 4c along a longitudinal direction of the substrate by an electric resistance material such as Ag / Pb or RuO2 by screen printing or the like into a narrow band-like pattern having a width of 1 to 3 mm and a thickness of several 10 μm. It is made by coating and firing. It can be formed by vapor deposition, sputtering, or the like.
[0028]
Reference numeral 4g denotes a first electrode pattern provided on the surface portion on the left end side in the longitudinal direction of the ceramic substrate 4c, which is electrically connected to the left end portion of the heating resistor pattern 4a.
[0029]
Reference numeral 4b denotes a conductive path pattern (AC conductive portion, AC conductive pattern) provided on the front side of the ceramic substrate 4c substantially in parallel with the heating resistor pattern 4a, and the right end thereof is located at the right end of the heating resistor pattern 4a. It is electrically connected and conductive.
[0030]
In the present embodiment, as described above, the heating resistor pattern 4a and the AC conductive pattern 4b are arranged at substantially equal intervals in the width direction on one ceramic substrate, so that the center of the heating resistor pattern is the width of the ceramics substrate width. It does not coincide with the center and is located on one side.
[0031]
Reference numeral 4h denotes a second electrode pattern provided on the back surface on the right end side in the longitudinal direction of the ceramic substrate 4c, and reference numeral 4i denotes a conductive path pattern provided to extend to substantially the same position as the left end of the second electrode pattern 4b. AC conductive part, AC conductive pattern).
[0032]
The left end, which is the free end of the conductive path pattern 4b on the front side of the ceramic substrate 4c, and the left end, which is the free end of the conductive path pattern 4i on the back side of the ceramic substrate 4c, have the thickness of the ceramic substrate 4c. Are electrically connected to each other through an energizing through-hole portion 4d penetrating through.
[0033]
Accordingly, a series circuit pattern (primary circuit) of the first electrode pattern 4g → the heat generating resistor pattern 4a → the conductive path pattern 4b → the conducting through hole 4d → the conductive path pattern 4i → the second electrode pattern 4h is configured. Is done.
[0034]
Reference numerals 4j and 4k denote third and fourth electrode patterns 4l and 4m provided on the back surface on the right end side in the longitudinal direction of the ceramic substrate 4c. It is a conductive path pattern (DC conductive part, DC conductive pattern) provided extending to the left in the direction.
[0035]
Reference numeral 5 denotes a thermistor, a temperature-sensitive resistor, which is electrically connected between the left ends, which are the free ends of the substantially parallel conductive path patterns 4l and 4m, with a conductive adhesive so as to be in contact with the back surface of the ceramic substrate 4c. And so on.
[0036]
Accordingly, a series circuit pattern (2 o'clock side circuit) of the third electrode pattern 4j → the conductive path pattern 41 → the temperature detecting element 5 → the conductive path pattern 4m → the fourth electrode pattern 4k is formed.
[0037]
The electrode patterns 4g, 4h, 4j, and 4k and the conductive path patterns 4b, 4l, and 4m are all formed by pattern-coating a conductive material such as a silver paste by screen printing or the like, and firing.
[0038]
The surface of the heater on which the heating resistor pattern 4a is formed is coated with a heat-resistant thin film layer 4n of heat-resistant glass or the like except for the first electrode pattern 4g for surface protection.
[0039]
Connectors 10a and 10b are respectively connected to the first and second electrode patterns 4g and 4h of the primary circuit, and an AC voltage is applied from a power supply 9. That is, electric power is supplied to the energizing heating resistor pattern 4a, and the heater 4 heats up as the energizing heating resistor generates heat over its entire length. Since the heater 4 has a small heat capacity as a whole, it rises rapidly and rises in temperature.
[0040]
A connector 10c leading to the control circuit 11 is connected to the first and second electrode patterns 4g and 4h of the secondary circuit.
[0041]
The temperature rise of the heater 4 is detected by the temperature detecting element 5 and the control circuit 11, and the power supply to the heating resistor pattern 4a is controlled so that the temperature of the heater 4 is maintained at a predetermined fixing temperature. A tone is made. For power control, for example, phase control of AC voltage is used.
[0042]
(3) Longitudinal Positional Relationship of Fixing Device and Adhesive Between Heater and Heater Holder FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of the heating device according to the present embodiment. This is for describing the positional relationship among a pressure roller, a sheet, a toner image area, and an adhesive.
[0043]
In FIG. 1, the length of the heater heating resistor is sufficiently longer than the width of the toner image area so that the heat of the heater can be uniformly applied to the toner image on the sheet surface. At this time, the longer the length of the heating resistor, the more easily it is possible to secure uniform fixing properties. In the present embodiment, the end of the heating resistor is disposed so as to protrude from the transfer paper by about 4 mm.
[0044]
The length of the pressure roller rubber portion in the longitudinal direction, that is, the length of the nip portion N, is preferably longer than the width of the transfer paper in order to reliably press the toner image and to convey the transfer paper without any problem. In the present embodiment, the length of the pressure roller rubber portion is determined so as to be about 2 mm longer than the width of the transfer sheet in consideration of the space saving of the image forming apparatus main body. As a result of considering heat equalization, pressurization / conveyance, and space saving, in the present embodiment, the heat generating resistor is disposed so as to protrude by about 2 mm from the pressure roller rubber portion.
[0045]
FIG. 6 is a schematic cutaway view of the heater holder viewed from the heater surface side. As described above, the heater is fitted into the groove provided in the longitudinal direction on the lower surface of the heater holder, and the heater back surface 4r is received by the upper flat surface 3c in the groove and is bonded and held by the heat-resistant adhesive 12. . Several seats 3a for applying the adhesive 12 are provided in the heater holder groove in the longitudinal direction, and the adhesive 12 is applied after being controlled to an appropriate amount. The reason why the seat 3a is provided is that the contact surfaces 4r and 3c between the heater 4 and the heater holder 3 are brought into direct contact with each other without passing through the adhesive 12, so that the pressure distribution in the nip is changed by the adhesive 12. No instability. If the amount of the adhesive 12 is too large, the adhesive 3 protrudes from the seat 3a, and the pressure distribution in the nip becomes uneven. If a large amount is further applied, it will run around the heater surface and protrude, seriously affecting film transport and heat transfer to transfer paper of the heater. On the other hand, if the amount is too small, the bonding area cannot be secured and the required strength cannot be secured.
[0046]
The application position of the adhesive 12 in the longitudinal direction is basically point-applied at a substantially equal distance. In the case of the point application as described above, since there is no factor of the moving speed of the nozzle of the dispenser as compared with the line application, the application amount can be appropriately managed. As the adhesive, a thermosetting adhesive is used, and the application position is arranged within the length of the heating element. Thus, conventionally, the heater and the heater holder are bonded and fixed by applying heat from the outside using a high-temperature layer or the like, but the heater and the heater holder can be bonded and fixed reliably by energizing the heating element. That is, the bonding is performed by applying an adhesive between the heater and the heater holder to perform the assembling, and after completing the assembling of the heating device such as the film, the stay, and the pressing roller, by applying a current from an external power supply. In this case, the energizing time is about 1 minute, and the adhesive strength converges. This eliminates the need for a high-temperature layer for bonding, which was conventionally required, and further reduces the heating time in units of several hours because an external temperature is applied. Is greatly reduced.
[0047]
By arranging the end of the heating resistor inside the rubber portion of the pressure roller, the heater surface having the heating element eliminates the influence of the heat insulation effect of air and prevents destruction due to heat contact stress. Therefore, in the length direction, (toner image area) <adhesion area><(heating element area) <(pressure roller length)
Each area is arranged so that
[0048]
In addition, by providing a gap (about 0.3 to 0.6 mm) between both ends of the heater and the heater holder, the end of the heater collides with the heater holder due to thermal expansion of the heater at the time of heat generation, thereby preventing breakage.
[0049]
<Example of image forming apparatus>
FIG. 7 is a schematic diagram of an example of the image forming apparatus. The image forming apparatus of this embodiment is a copying machine or a printer using a transfer type electrophotographic process.
[0050]
Reference numeral 31 denotes a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter, referred to as a photosensitive drum) as an image carrier. It is rotationally driven at a predetermined peripheral speed (process speed) in the clockwise direction indicated by the arrow.
[0051]
Reference numeral 32 denotes a charging roller as primary charging means for uniformly charging the outer peripheral surface of the rotating photosensitive drum to a predetermined polarity and potential.
[0052]
Image exposure 33 (corresponding to target image information) on the primary charging processing surface of the rotating photosensitive drum 31 is performed by an image exposure unit (not shown) such as a slit exposure unit of an original image or a laser beam scanning exposure unit. Thus, an electrostatic latent image corresponding to the exposure image is formed on the surface of the rotating photosensitive drum.
[0053]
34 is a developing means. The electrostatic latent image formed on the rotating photosensitive drum surface is developed as a toner image.
[0054]
Reference numeral 35 denotes a transfer roller. A transfer material (heated material) P as a recording material supplied from a paper supply unit (not shown) to a transfer unit between the rotary photoconductor drum 31 and the transfer roller 35, and a toner image on the surface of the rotary photoconductor drum Transcribe.
[0055]
36 is a cleaning means. The surface of the rotating photosensitive drum after the transfer of the toner image to the transfer material S is cleaned.
[0056]
R is the heating device shown in the above embodiment.
[0057]
The transfer material S that has received the toner image transfer from the rotating photosensitive drum surface in the transfer unit is separated from the rotating photosensitive drum 31, and is conveyed and introduced to an image heating and fixing device R as a heating device through a guide member 37. The image is subjected to heat fixing processing and output as a copy or print.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to eliminate the high-temperature layer equipment regarding the bonding between the heater and the heater holder, and further, it is possible to bond the heater and the heater holder in the assembly line while fixing the heater and the heater holder by pressing the pressing roller. Thus, the number of in-process parts can be reduced, the assembling time can be shortened, and the assembling cost can be reduced.
[0059]
The temperature distribution of the heater can be made uniform, and the breakage of the heater can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a heating device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a heating device.
FIG. 3 is a perspective view of main elements of a heating device.
FIG. 4 is a partially cutaway plan view of a ceramic heater.
FIG. 5 is an exploded perspective view of an apparatus schematically showing a current path according to the first embodiment.
FIG. 6 is a schematic cutaway view of the heater holder according to the first embodiment as viewed from the front surface side of the heater.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an example of an image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Film 2 Pressure roller 3 Heater holder 4 Heater 4a Heater heating resistor 12 Adhesive

Claims (3)

基板及び該基板に具備させた通電により発熱する発熱抵抗体を基本構成体とするヒータと、該ヒータを保持するヒータホルダと、該ヒータに接して摺動する耐熱性フィルムと、該ヒータに耐熱性フィルムを挟んで圧接する加圧部材と、を有し、該耐熱性フィルムを挟んでヒータと加圧ローラとの間に形成されるニップ部の耐熱性フィルムと加圧ローラとの間に被加熱材を導入し、該被加熱材を耐熱性フィルムに密着させた状態で該耐熱性フィルムとともに該ニップ部内を搬送することにより、該ヒータの熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に付与する加熱装置において、該ヒータが発熱領域において、熱硬化性の接着材にてヒータとヒータホルダが接着固定されていることを特徴とする加熱装置。A heater having a substrate and a heating resistor provided on the substrate and having a heating element as a basic component, a heater holder for holding the heater, a heat-resistant film sliding in contact with the heater, and a heat-resistant film for the heater. A pressurizing member that presses against the film and presses the heat-resistant film between the heat-resistant film and the pressure roller in the nip portion formed between the heater and the pressure roller with the heat-resistant film interposed therebetween. The heat of the heater is applied to the material to be heated via the heat-resistant film by introducing the material and transporting the inside of the nip portion together with the heat-resistant film in a state where the material to be heated is in close contact with the heat-resistant film. In the heating apparatus, the heater and the heater holder are bonded and fixed with a thermosetting adhesive in a heat generating region. 前述の加圧ローラは、該ヒータの発熱領域より広く、該ヒータと加圧ローラのニップ内にのみ発熱体領域が存在することを特徴とする請求項２記載の加熱装置。3. The heating device according to claim 2, wherein the pressure roller is wider than a heat generation area of the heater, and a heat element area exists only in a nip between the heater and the pressure roller. 被記録材にトナー像を形成する像形成手段と、そのトナー像を加熱処理する像加熱手段とを有する画像形成装置であり、該像加熱手段が請求項から３の何れか１項に記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。4. An image forming apparatus comprising: an image forming unit that forms a toner image on a recording material; and an image heating unit that heats the toner image. 5. An image forming apparatus, which is a heating device.

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