JP5978655B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に装着される定着装置に関するもので、特に樹脂シート内に抵抗体発熱部を配し、容易に変形可能な面状発熱体を利用した定着装置に関するものである。   The present invention relates to a fixing device mounted on an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile, and particularly uses a sheet heating element that is easily deformable by providing a resistor heating section in a resin sheet. The present invention relates to a fixing device.

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録紙（用紙、記録媒体ともいう）に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。   Conventionally, various image forming apparatuses using an electrophotographic system have been devised as image forming apparatuses such as copying machines and printers, and are well known in the art. In the image forming process, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum as an image carrier, and the electrostatic latent image on the photosensitive drum is developed with a toner as a developer to be visualized and developed. This is established by a process in which the transferred image is transferred onto a recording paper (also referred to as a paper or a recording medium) by a transfer device to carry the image, and a toner image on the recording paper is fixed by a fixing device using pressure or heat.

この定着装置では、対向するローラもしくはベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着部材及び加圧部材が当接してニップ部を形成するように配置されており、該ニップ部に記録紙を挟みこみ、熱および圧力を加え、トナー像を熱で溶融すると同時に両部材間の圧力によって記録紙上に定着することを行っている。   In this fixing device, a fixing member and a pressure member constituted by opposing rollers or belts or a combination thereof are arranged so as to contact each other to form a nip portion, and a recording sheet is sandwiched in the nip portion, Heat and pressure are applied to melt the toner image with heat, and at the same time, the toner image is fixed on the recording paper by the pressure between the two members.

このような定着装置における熱源としては、従来、定着部材、加圧部材、または加熱用の加熱ローラ等の内部に配したハロゲンヒータを利用するものが主流であった。   As a heat source in such a fixing device, conventionally, a heat source using a halogen heater disposed inside a fixing member, a pressure member, a heating roller for heating, or the like has been mainly used.

ハロゲンヒータは、ガラス管の中にタングステン線を配置したものであるが、ハロゲンヒータを用いる場合、定着ローラとの空間距離を確保する必要性のために、その径を定着ローラ径よりも遥かに小さくする必要がある。したがって、ハロゲンヒータはトナー定着面から離れたローラ中心部に配設する必要があり、ハロゲンヒータと定着ローラ内周面の間には厚い空気層が存在し、熱伝導率が悪くなるという問題があった。また、ガラス管自体が高い熱容量を持っており温度上昇の立ち上がりが遅いという問題があった。   A halogen heater is a glass tube in which tungsten wires are arranged. However, when a halogen heater is used, the diameter of the halogen heater is far larger than the diameter of the fixing roller because of the necessity of securing a spatial distance from the fixing roller. It needs to be small. Therefore, it is necessary to dispose the halogen heater at the center of the roller far from the toner fixing surface, and a thick air layer exists between the halogen heater and the inner peripheral surface of the fixing roller, which causes a problem that the thermal conductivity is deteriorated. there were. Further, there is a problem that the glass tube itself has a high heat capacity and the rise in temperature rise is slow.

近年、オフィス等における電力消費量の増大を抑制するため、各種ＯＡ機器の省電力化が要請され、定着装置を用いる画像形成装置においても、定着ローラ表面の昇温時間（所謂ウォームアップ時間）をハロゲンヒータ利用タイプのものよりも短縮することが望まれている。   In recent years, in order to suppress an increase in power consumption in an office or the like, power saving of various OA devices has been demanded, and even in an image forming apparatus using a fixing device, a heating time (so-called warm-up time) on the surface of the fixing roller is reduced. It is desired to shorten it than the halogen heater type.

このようなウォームアップ時間の短縮を図るために、定着装置の熱源として、ハロゲンヒータに替えて面状発熱体（面状ヒータ）を備えた定着装置が種々検討されている。   In order to shorten the warm-up time, various fixing devices having a planar heating element (planar heater) instead of the halogen heater as a heat source of the fixing device have been studied.

面状発熱体の耐熱温度はハロゲンヒータ等に比べて低いため、面状発熱体を用いた定着装置においては、必要以上の加熱を防ぐことが、面状発熱体の耐久性およびエネルギー効率を向上させる観点で特に重要となる。   Since the heat resistance temperature of the sheet heating element is lower than that of halogen heaters, etc., in the fixing device using the sheet heating element, preventing unnecessary heating improves the durability and energy efficiency of the sheet heating element. It is particularly important from the viewpoint of

この面状発熱体と被発熱体である定着部材との接触に関する従来技術として、例えば、特許文献１には、ポリマー中に、該ポリマーとの密着性を向上させる改質処理を施した炭素系物質を含んだ発熱体（発熱層）により、定着ローラを加熱する構成が開示されている。また、特許文献２には、定着ローラと面状ヒータ間のギャップを一定に維持することを目的として、面状ヒータを組み込んだローラ端部を支持する端部キャップを面状ヒータと同軸とした定着装置が開示されている。また、特許文献３では、ヒータパイプなどの熱均一化部材により定着ベルトの熱分布の偏りをなくす定着装置が開示されている。また、特許文献４には、面状ヒータを基材の周方向に長く構成し、大きな周長のベルトに接触させて放熱性を高めた定着装置が開示されている。   As a conventional technique related to the contact between the planar heating element and the fixing member that is a heating target, for example, Patent Document 1 discloses a carbon-based polymer that has been subjected to a modification treatment that improves adhesion to the polymer. A configuration is disclosed in which a fixing roller is heated by a heating element (heating layer) containing a substance. Further, in Patent Document 2, an end cap that supports a roller end portion incorporating a planar heater is coaxial with the planar heater for the purpose of maintaining a constant gap between the fixing roller and the planar heater. A fixing device is disclosed. Patent Document 3 discloses a fixing device that eliminates uneven heat distribution of a fixing belt by a heat uniformizing member such as a heater pipe. Further, Patent Document 4 discloses a fixing device in which a planar heater is configured to be long in the circumferential direction of a base material and is brought into contact with a belt having a large circumferential length to improve heat dissipation.

しかしながら、例えば、特許文献１は、面状ヒータ以外の構成であるポリマーのような柔らかい樹脂により、定着ローラとの接触状態を向上させており、構造が複雑になり、かつ高コストとなってしまうという問題がある。   However, for example, Patent Document 1 improves the contact state with the fixing roller with a soft resin such as a polymer having a configuration other than the planar heater, which makes the structure complicated and expensive. There is a problem.

また、特許文献２，３では、面状ヒータの電力が高いとギャップ（空気層）で熱の伝わりが遅くなり昇温性能が劣るという問題がある。また、面状ヒータが基材から浮いていると伝熱効率が低下して定着温度がばらついて定着性能が悪化し、高い印字品位を維持できなくなるという問題がある。さらに、局部的な異常発熱により面状ヒータ自身の破損、性能劣化に繋がるおそれがあるという問題がある。   Further, in Patent Documents 2 and 3, there is a problem that if the electric power of the planar heater is high, heat transfer is delayed in the gap (air layer) and the temperature rise performance is inferior. Further, when the planar heater is floating from the base material, there is a problem that the heat transfer efficiency is lowered, the fixing temperature varies, the fixing performance is deteriorated, and high printing quality cannot be maintained. Furthermore, there is a problem that the area heater itself may be damaged or performance may be deteriorated due to local abnormal heat generation.

また、特許文献４では、この点に対し、面状ヒータを周方向に長くし、大きな周長のベルトに接触するようにすることで放熱性を高め熱の伝達をよくしようとしているが、特許文献４に開示される構成では、装置が大きくなり熱容量も高くなってしまうので面状ヒータを用いるメリットが薄くなってしまう。   Further, in Patent Document 4, an attempt is made to increase the heat dissipation and improve the heat transfer by making the planar heater longer in the circumferential direction and contacting the belt with a large circumferential length. In the configuration disclosed in Document 4, since the apparatus becomes large and the heat capacity increases, the merit of using the planar heater becomes thin.

以上説明した従来技術では、上述した必要以上の加熱を防いで、面状発熱体の耐久性およびエネルギー効率を向上させるという課題を十分に解決可能な定着装置は開示されていなかった。   The conventional technology described above has not disclosed a fixing device that can sufficiently solve the above-described problem of preventing the above-described unnecessary heating and improving the durability and energy efficiency of the planar heating element.

なお、従来のハロゲンヒータの場合、ガラス管の中にコイル状の発熱体とガスを封入してヒータとして使用しているが、例えば、用紙サイズに応じて、コイル状の発熱体を搭載すると何本ものガラス管を搭載しなければならず、ヒータユニットの大型化が不可避となる。また、大型化に伴い加熱する部分が増えて、無駄なエネルギーを使用することになる。この点は、セラミックヒータや誘導加熱による加熱方式においても同様に問題となる。   In the case of a conventional halogen heater, a coiled heating element and a gas are enclosed in a glass tube and used as a heater. For example, if a coiled heating element is mounted depending on the paper size, what happens? A genuine glass tube must be mounted, and an increase in size of the heater unit is inevitable. Moreover, the part to heat with an increase in size increases and wasteful energy is used. This point also becomes a problem in a ceramic heater or a heating method using induction heating.

そこで本発明は、２以上の発熱パターンを有する面状発熱体を備え、発熱パターンを定着装置の加熱対象の性質に応じて選択的に制御することで、加熱対象に応じて必要以上の加熱を防ぎ、面状発熱体の耐久性を向上させることができるとともに、エネルギー効率を向上させることができる定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention includes a planar heating element having two or more heat generation patterns, and selectively controls the heat generation pattern according to the property of the heating target of the fixing device, so that the heating more than necessary according to the heating target is performed. An object of the present invention is to provide a fixing device capable of preventing and improving the durability of the planar heating element and improving the energy efficiency, and an image forming apparatus including the same.

かかる目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、回転する無端状ベルトである定着部材と、前記定着部材の外周側に該定着部材を押圧可能に配置され、前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を加熱する抵抗体発熱部を有した面状発熱体と、を備え、前記面状発熱体は２以上の発熱パターンを有し、発熱パターンは、当該定着装置の加熱対象物の性質に応じて選択的に制御され、前記面状発熱体は、発熱パターンごとに異なる電力密度を有し、前記電力密度は、前記面状発熱体の表面温度と前記定着部材の表面温度との差に基づいて設定されるものである。 In order to achieve such an object, a fixing device according to the present invention is disposed between a fixing member, which is a rotating endless belt, and an outer peripheral side of the fixing member so that the fixing member can be pressed, and between the fixing member. A pressure member that forms a nip portion; and a planar heating element that is disposed on the inner peripheral side of the fixing member and has a resistor heating element that heats the fixing member. The heating pattern is selectively controlled according to the property of the heating object of the fixing device, and the planar heating element has a different power density for each heating pattern. The density is set based on the difference between the surface temperature of the planar heating element and the surface temperature of the fixing member .

本発明によれば、加熱対象に応じて必要以上の加熱を防ぎ、面状発熱体の耐久性を向上させることができるとともに、エネルギー効率を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to prevent unnecessary heating depending on the heating target, improve the durability of the planar heating element, and improve energy efficiency.

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. 本発明に係る定着装置の一実施形態の構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an embodiment of a fixing device according to the present invention. 定着スリーブにおける軸方向、周方向を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an axial direction and a circumferential direction of a fixing sleeve. 発熱シートの基本構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the basic composition of a heat generating sheet. ２以上の発熱パターンを有する発熱シートの斜視図（単層）である。It is a perspective view (single layer) of a heat generating sheet having two or more heat generation patterns. ２以上の発熱パターンを有する発熱シートの斜視図（積層）である。It is a perspective view (lamination | stacking) of the heat_generation | fever sheet | seat which has a 2 or more heat_generation | fever pattern. 発熱体押圧機構部の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a heat generating body press mechanism part. 発熱体押圧機構部の構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of a heat generating body press mechanism part. 図２に示す定着装置の離間時の構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the fixing device illustrated in FIG. 2 when separated. 定着装置の立ち上げ動作における定着スリーブと面状発熱体の接触力（面圧）の変化を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a change in contact force (surface pressure) between the fixing sleeve and the planar heating element in the start-up operation of the fixing device. 定着装置の立ち上げ動作における回転駆動に関する動トルクの変化を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a change in dynamic torque related to rotational driving in the startup operation of the fixing device. 面状発熱体を発熱体支持部材へ取り付けた状態を示す拡大構成図である。It is an expanded block diagram which shows the state which attached the planar heat generating body to the heat generating body support member. 電力密度と、定着部材と面状発熱体との平均温度差との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an electric power density and the average temperature difference of a fixing member and a planar heating element. 面状発熱体表面と定着部材表面に熱電対を取り付けた状態を示す模式図である。It is a schematic diagram showing a state in which thermocouples are attached to the surface of the sheet heating element surface and the fixing member surface. 図１３に示すグラフにおける電力密度の設定例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a setting of the power density in the graph shown in FIG. 電力供給手段の回路構成の一例である。It is an example of the circuit structure of an electric power supply means. 定着装置の他の実施形態の構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of another embodiment of a fixing device.

以下、本発明に係る構成を図１から図１７に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, a configuration according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS.

（画像形成装置）
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す全体構成図である。図１に示すように、画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体１の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。 (Image forming device)
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 1 is a tandem type color printer. Four bottles 102Y, 102M, 102C, and 102K corresponding to the respective colors (yellow, magenta, cyan, and black) are detachably (replaceable) installed in the bottle housing portion 101 above the image forming apparatus main body 1. ing.

ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。その中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが並設されている。   An intermediate transfer unit 85 is disposed below the bottle housing portion 101. Image forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K corresponding to the respective colors (yellow, magenta, cyan, and black) are arranged in parallel so as to face the intermediate transfer belt 78 of the intermediate transfer unit 85.

各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、除電部（不図示）等が配設されている。そして、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。   Photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are disposed in the image forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K, respectively. Further, around each of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K, a charging unit 75, a developing unit 76, a cleaning unit 77, a charge removal unit (not shown), and the like are disposed. Then, an image forming process (charging process, exposure process, development process, transfer process, cleaning process) is performed on each of the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K. An image of each color is formed on 5K.

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、不図示の駆動モータによって図１中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程）。   The photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are rotationally driven in a clockwise direction in FIG. 1 by a drive motor (not shown). Then, the surfaces of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are uniformly charged at the position of the charging unit 75 (charging process).

その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光の照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程）。   Thereafter, the surfaces of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach the irradiation position of the laser beam emitted from the exposure unit 3, and electrostatic latent images corresponding to the respective colors are formed by exposure scanning at this position. (Exposure process).

その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像装置７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程）。   Thereafter, the surfaces of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach a position facing the developing device 76, and the electrostatic latent image is developed at this position to form toner images of each color (developing process). ).

その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８及び第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程）。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。   Thereafter, the surfaces of the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach the positions facing the intermediate transfer belt 78 and the first transfer bias rollers 79Y, 79M, 79C, and 79K, and at these positions, the photoconductive drums 5Y, 5M. The toner images on 5C and 5K are transferred onto the intermediate transfer belt 78 (primary transfer step). At this time, a small amount of untransferred toner remains on the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K.

その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程）。   Thereafter, the surfaces of the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach a position facing the cleaning unit 77, and untransferred toner remaining on the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K is removed at this position. It is mechanically recovered by a cleaning blade 77 (cleaning process).

最後に、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。 Finally, the surfaces of the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach a position facing a neutralization unit (not shown), and the residual potential on the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K is removed at this position. The
Thus, a series of image forming processes performed on the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K is completed.

その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。   Thereafter, the toner images of the respective colors formed on the respective photosensitive drums through the developing process are transferred onto the intermediate transfer belt 78 in an overlapping manner. In this way, a color image is formed on the intermediate transfer belt 78.

ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０、等で構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。   Here, the intermediate transfer unit 85 includes an intermediate transfer belt 78, four primary transfer bias rollers 79Y, 79M, 79C, and 79K, a secondary transfer backup roller 82, a cleaning backup roller 83, a tension roller 84, and an intermediate transfer cleaning unit 80. , Etc. The intermediate transfer belt 78 is stretched and supported by the three rollers 82 to 84 and is endlessly moved in the direction of the arrow in FIG.

４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。   The four primary transfer bias rollers 79Y, 79M, 79C, and 79K sandwich the intermediate transfer belt 78 with the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K, respectively, thereby forming primary transfer nips. Then, a transfer bias reverse to the polarity of the toner is applied to the primary transfer bias rollers 79Y, 79M, 79C, and 79K.

そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。   The intermediate transfer belt 78 travels in the direction of the arrow and sequentially passes through the primary transfer nips of the primary transfer bias rollers 79Y, 79M, 79C, and 79K. In this way, the toner images of the respective colors on the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are primarily transferred while being superimposed on the intermediate transfer belt 78.

その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。   Thereafter, the intermediate transfer belt 78 onto which the toner images of the respective colors are transferred in an overlapping manner reaches a position facing the secondary transfer roller 89. At this position, the secondary transfer backup roller 82 sandwiches the intermediate transfer belt 78 between the secondary transfer roller 89 and forms a secondary transfer nip. The four color toner images formed on the intermediate transfer belt 78 are transferred onto the recording medium P conveyed to the position of the secondary transfer nip. At this time, untransferred toner that has not been transferred to the recording medium P remains on the intermediate transfer belt 78.

その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト７８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。   Thereafter, the intermediate transfer belt 78 reaches the position of the intermediate transfer cleaning unit 80. At this position, the untransferred toner on the intermediate transfer belt 78 is collected. Thus, a series of transfer processes performed on the intermediate transfer belt 78 is completed.

ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。   Here, the recording medium P transported to the position of the secondary transfer nip is transported from the paper feeding unit 12 disposed below the apparatus main body 1 via the paper feeding roller 97 and the registration roller pair 98. It is a thing.

詳しくは、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。   Specifically, a plurality of recording media P such as transfer paper are stored in the paper supply unit 12 in an overlapping manner. When the paper feed roller 97 is rotationally driven in the counterclockwise direction in FIG. 1, the uppermost recording medium P is fed between the rollers of the registration roller pair 98.

レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。   The recording medium P conveyed to the registration roller pair 98 is temporarily stopped at the position of the roller nip of the registration roller pair 98 that has stopped rotating. Then, the registration roller pair 98 is rotationally driven in synchronization with the color image on the intermediate transfer belt 78, and the recording medium P is conveyed toward the secondary transfer nip. In this way, a desired color image is transferred onto the recording medium P.

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着スリーブ２１及び加圧ローラ３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。   Thereafter, the recording medium P on which the color image is transferred at the position of the secondary transfer nip is conveyed to the position of the fixing device 20. At this position, the color image transferred to the surface is fixed on the recording medium P by heat and pressure generated by the fixing sleeve 21 and the pressure roller 31.

その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。   Thereafter, the recording medium P is discharged out of the apparatus through a pair of paper discharge rollers 99. The transferred P discharged from the apparatus by the discharge roller pair 99 is sequentially stacked on the stack unit 100 as an output image. Thus, a series of image forming processes in the image forming apparatus is completed.

（定着装置） (Fixing device)

図２は、本発明に係る定着装置の一実施形態を示す断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る定着装置２０は、回転する無端状ベルトである定着部材（定着スリーブ２１）と、定着部材の外周側に該定着部材を押圧可能に配置され、定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材（加圧ローラ３１）と、定着部材の内周側に配置され、該定着部材を加熱する抵抗体発熱部（抵抗発熱層２２ｂ）を有した面状発熱体（面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ））と、を備え、面状発熱体は２以上の発熱パターン（発熱パターン２２ｐ）を有し、発熱パターンは、当該定着装置の加熱対象物の性質に応じて選択的に制御されるものである。なお、図２は、定着装置２０の装置立ち上げ後など装置内の所定部材（発熱体支持部材３２ａなど）が熱膨張している時（熱膨張時）の状態を示している。なお、定着装置２０の構成は以下に説明する例に限られるものではない。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a fixing device according to the present invention. As shown in FIG. 2, the fixing device 20 according to the present exemplary embodiment is provided with a fixing member (fixing sleeve 21) that is a rotating endless belt, and an outer peripheral side of the fixing member that can press the fixing member. A pressure member (pressure roller 31) that forms a nip portion with the member, and a resistor heating portion (resistance heating layer 22b) that is disposed on the inner peripheral side of the fixing member and heats the fixing member. A sheet heating element (sheet heating element 22 (heating sheet 22s)), the sheet heating element has two or more heating patterns (heating pattern 22p), and the heating pattern is a heating target of the fixing device. It is selectively controlled according to the properties of the object. FIG. 2 shows a state in which a predetermined member (the heating element support member 32a and the like) in the apparatus is thermally expanded (during thermal expansion) such as after the fixing apparatus 20 is started up. Note that the configuration of the fixing device 20 is not limited to the example described below.

定着スリーブ（定着部材、定着ベルト）２１は、軸方向が通紙される記録媒体Ｐの幅に対応する長さを有し、可撓性を有するパイプ形状の無端状ベルトであり、例えば厚さが３０〜５０μｍの金属材料からなる基材上に少なくとも離型層を形成したものであって、外径が３０ｍｍになっている。また、定着スリーブ２１の内周面には、当接部材２６との間の摺動抵抗を低減させるために、グリースや潤滑オイルなどの潤滑剤が塗布されている。   The fixing sleeve (fixing member, fixing belt) 21 is a flexible pipe-shaped endless belt having a length corresponding to the width of the recording medium P through which the paper passes in the axial direction, and has a thickness, for example. Is formed by forming at least a release layer on a base material made of a metal material of 30 to 50 μm, and has an outer diameter of 30 mm. Further, a lubricant such as grease or lubricating oil is applied to the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21 in order to reduce the sliding resistance with the contact member 26.

以降、図３（ａ）に示すように、定着スリーブ２１のパイプ長手方向を軸方向と、図３（ｂ）に示すように、定着スリーブ２１のパイプ円周方向を周方向と称する。   Hereinafter, as shown in FIG. 3A, the pipe longitudinal direction of the fixing sleeve 21 is referred to as an axial direction, and as shown in FIG. 3B, the pipe circumferential direction of the fixing sleeve 21 is referred to as a circumferential direction.

定着スリーブ２１の基材を形成する材料としては、鉄、コバルト、ニッケル、又はこれらの合金等の伝熱性のよい金属材料を用いることができる。   As a material for forming the base material of the fixing sleeve 21, a metal material having good heat conductivity such as iron, cobalt, nickel, or an alloy thereof can be used.

定着スリーブ２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。離型層は、記録媒体Ｐ上のトナー像（トナー）Ｔが直接的に接する定着スリーブ２１表面のトナー離型性を高めるためのものである。   The release layer of the fixing sleeve 21 has a layer thickness of 10 to 50 μm, and is made of PFA (tetrafluoroethylene bar fluoroalkyl vinyl ether copolymer resin), PTFE (tetrafluoroethylene resin), polyimide, polyetherimide, It is made of a material such as PES (polyether sulfide). The release layer is for enhancing the toner release property on the surface of the fixing sleeve 21 with which the toner image (toner) T on the recording medium P is in direct contact.

加圧ローラ３１は、アルミニウム、銅等の金属材料からなる芯金上に、シリコーンゴム（ソリッドゴム）等の耐熱性弾性層、離型層が順次形成されたものであって、外径が３０ｍｍになっている。弾性層は、肉厚が２ｍｍとなるように形成されている。離型層は、ＰＦＡチューブを被覆したものであって、厚さが５０μｍになるように形成されている。また、芯金内には必要に応じてハロゲンヒータなどの発熱体を内蔵してもよい。また、加圧ローラ３１は、加圧手段（不図示）により定着スリーブ２１を介して当接部材２６に圧接され、その圧接部は定着スリーブ２１側が凹んだニップ部を形成している。そして、このニップ部に、記録媒体Ｐが搬送されることになる。   The pressure roller 31 is formed by sequentially forming a heat-resistant elastic layer such as silicone rubber (solid rubber) and a release layer on a metal core made of a metal material such as aluminum or copper, and has an outer diameter of 30 mm. It has become. The elastic layer is formed to have a thickness of 2 mm. The release layer is coated with a PFA tube and is formed to have a thickness of 50 μm. Further, a heating element such as a halogen heater may be incorporated in the cored bar as necessary. The pressure roller 31 is pressed against the contact member 26 via the fixing sleeve 21 by a pressing means (not shown), and the pressure contact portion forms a nip portion where the fixing sleeve 21 side is recessed. Then, the recording medium P is conveyed to the nip portion.

また、加圧ローラ３１は、定着スリーブ２１に圧接した状態で不図示の駆動機構により駆動回転され（図２において時計回り方向に回転）、この加圧ローラ３１の回転に伴って定着スリーブ２１が従動回転することになる（図２において反時計回り方向に回転）。   Further, the pressure roller 31 is driven and rotated by a driving mechanism (not shown) while being in pressure contact with the fixing sleeve 21 (rotates clockwise in FIG. 2), and the fixing sleeve 21 is rotated along with the rotation of the pressure roller 31. It is driven to rotate (rotates counterclockwise in FIG. 2).

当接部材２６は、定着スリーブ２１の軸方向に長さを有し、少なくとも定着スリーブ２１を介して加圧ローラ３１と圧接する部分がフッ素系ゴムなどの耐熱性を有する弾性体からなるものであり、コア保持部材２８により定着スリーブ２１の内周側の所定位置に保持された状態で固定されている。また、当接部分２６の定着スリーブ２１の内周面と接する部分はテフロン（登録商標）シートなどの摺動性及び耐磨耗性の優れた材料からなるものとするとよい。   The contact member 26 has a length in the axial direction of the fixing sleeve 21, and at least a portion in pressure contact with the pressure roller 31 through the fixing sleeve 21 is made of an elastic body having heat resistance such as fluorine rubber. In addition, the core holding member 28 is fixed in a state of being held at a predetermined position on the inner peripheral side of the fixing sleeve 21. Further, the portion of the contact portion 26 that contacts the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21 is preferably made of a material having excellent sliding properties and wear resistance, such as a Teflon (registered trademark) sheet.

コア保持部材（支持部材）２８は、金属などの板材が板金加工されてなり、定着スリーブ２１の軸方向の長さに対応する長さを有し断面がＨ型形状の剛性部材であり、定着スリーブ２１の内周側の略中心部分に配置されるものである。   The core holding member (support member) 28 is a rigid member having a length corresponding to the length in the axial direction of the fixing sleeve 21 and having a cross section of an H shape. The sleeve 21 is disposed at a substantially central portion on the inner peripheral side.

また、コア保持部材２８は、定着スリーブ２１の内周側に配置される種々の部材を所定位置に保持するものであり、例えばコア保持部材２８のＨ型の一方（加圧ローラ３１に対向する側）のくぼんだ部分に当接部材２６を収納保持し、当接部材２６が加圧ローラ３１により加圧されても大きく変形しないようにニップ部とは反対面側から支持している。また、コア保持部材２８は、当接部材２６を該コア保持部材２８から加圧ローラ３１側に少し突出するように保持しており、ニップ部でコア保持部材２８が定着スリーブ２１に接触しないように配置されている。   The core holding member 28 holds various members arranged on the inner peripheral side of the fixing sleeve 21 at a predetermined position. For example, one of the H-shaped core holding members 28 (opposing the pressure roller 31). The abutting member 26 is housed and held in a recessed portion on the side), and is supported from the side opposite to the nip portion so that the abutting member 26 is not greatly deformed even when pressed by the pressure roller 31. The core holding member 28 holds the contact member 26 so as to slightly protrude from the core holding member 28 toward the pressure roller 31, so that the core holding member 28 does not contact the fixing sleeve 21 at the nip portion. Is arranged.

また、コア保持部材２８のＨ型の他方（加圧ローラ３１側とは反対側）のくぼんだ部分に、発熱体押圧機構部３２としての発熱体支持部材３２ａ、弾性部材３２ｂが配置されている。   In addition, a heating element support member 32a and an elastic member 32b as the heating element pressing mechanism 32 are disposed in the recessed portion of the other of the H shapes of the core holding member 28 (on the side opposite to the pressure roller 31 side). .

また、コア保持部材２８と発熱体支持部材３２ａにおける面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持する面とは反対側の面との間であって、発熱体支持部材３２ａにおける面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持する面とは反対側の面に、発熱体支持部材３２ａとともに移動可能に固設されるプレート形状のストッパ部材３２ｔを備える。また、図２に示すように、弾性部材３２ｂを支持する弾性部材ホルダ３２ｈを備えることも好ましい。なお、弾性部材ホルダ３２ｈおよびストッパ部材３２ｔも発熱体押圧機構部３２を構成するものである。   Further, the sheet heating element in the heating element support member 32a is between the core holding member 28 and the surface of the heating element support member 32a opposite to the surface supporting the sheet heating element 22 (heating sheet 22s). A plate-shaped stopper member 32t fixed to the surface opposite to the surface supporting the heat generating sheet 22s (heat generating sheet 22s) together with the heat generating element support member 32a is provided. Moreover, as shown in FIG. 2, it is also preferable to provide the elastic member holder 32h which supports the elastic member 32b. The elastic member holder 32h and the stopper member 32t also constitute the heating element pressing mechanism 32.

また、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）へは、電源３０から給電線２５を介して電力供給がなされている。   In addition, power is supplied from the power supply 30 to the planar heating element 22 (heating sheet 22s) via the feeder line 25.

[面状発熱体の基本構成]
次に、定着装置２０が備える面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）について詳細に説明する。先ず、図４を参照して、面状発熱体２２の基本的な構成例を説明する。 [Basic structure of sheet heating element]
Next, the planar heating element 22 (heating sheet 22s) provided in the fixing device 20 will be described in detail. First, a basic configuration example of the planar heating element 22 will be described with reference to FIG.

面状発熱体２２は、図４に示すように、絶縁性を有する基層２２ａ上に、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層２２ｂと、該抵抗発熱層２２ｂに電力を供給する電極層２２ｃと、が形成され、定着スリーブ２１の軸方向、周方向に対応して所定の幅及び長さをもち可撓性を示す発熱シート２２ｓを有する。また、基層２２ａ上には、抵抗発熱層２２ｂと隣接する別の給電系統の電極層２２ｃとの間や発熱シート２２ｓの縁部分と外部との間を絶縁する絶縁層２２ｄが設けられている。なお、面状発熱体２２は、発熱シート２２ｓの端部で電極層２２ｃに接続され、電源３０から給電線２５を介して供給される電力を該電極層２２ｃに供給する端子部（図１２の端子部２２ｔ）を備える。   As shown in FIG. 4, the sheet heating element 22 includes a resistance heating layer 22b in which conductive particles are dispersed in a heat-resistant resin on an insulating base layer 22a, and power to the resistance heating layer 22b. An electrode layer 22c to be supplied, and has a heat generating sheet 22s having a predetermined width and length corresponding to the axial direction and the circumferential direction of the fixing sleeve 21 and exhibiting flexibility. On the base layer 22a, an insulating layer 22d is provided that insulates between the resistance heating layer 22b and an electrode layer 22c of another power feeding system adjacent to the base layer 22a or between an edge portion of the heating sheet 22s and the outside. The planar heating element 22 is connected to the electrode layer 22c at the end of the heat generating sheet 22s, and a terminal portion (see FIG. 12) that supplies power supplied from the power source 30 via the feeder line 25 to the electrode layer 22c. Terminal portion 22t).

また、発熱シート２２ｓの厚さは０．１〜１ｍｍ程度であり、少なくとも発熱体支持部材３２ａの曲面に沿って密着させることができる程度の可撓性を有している。   Further, the thickness of the heat generating sheet 22s is about 0.1 to 1 mm, and is flexible enough to be adhered at least along the curved surface of the heat generating element support member 32a.

ここで、基層２２ａは、ＰＥＴまたはポリイミド樹脂などのある程度の耐熱性を有する樹脂からなる薄膜の弾性体フィルムであり、このうちポリイミド樹脂からなるフィルム部材であることが好ましい。これにより、耐熱性と、絶縁性と、ある程度の柔軟性（可撓性）を備える。   Here, the base layer 22a is a thin-film elastic film made of a resin having a certain degree of heat resistance such as PET or polyimide resin, and among these, a film member made of polyimide resin is preferable. Thereby, heat resistance, insulation, and a certain amount of flexibility (flexibility) are provided.

抵抗発熱層２２ｂは、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂中にカーボン粒子や金属粒子などの導電性粒子が均一に分散してなる導電性を有する薄膜であり、通電されると内部抵抗によりジュール熱として発熱する構成となっている。このような抵抗発熱層２２ｂは、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂の前駆体中にカーボン粒子や金属粒子などの導電性粒子を分散させた塗料を基層２２ａ上に塗布して成膜するとよい。   The resistance heating layer 22b is a conductive thin film in which conductive particles such as carbon particles and metal particles are uniformly dispersed in a heat-resistant resin such as polyimide resin. It is configured to generate heat. Such a resistance heating layer 22b may be formed by applying a coating material in which conductive particles such as carbon particles and metal particles are dispersed in a precursor of a heat resistant resin such as polyimide resin on the base layer 22a.

また、抵抗発熱層２２ｂは、基層２２ａ上にまずカーボン粒子や金属粒子からなる薄膜の導電層が形成され、ついでその導電層上にポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂からなる絶縁性薄膜を積層して一体化したものであってもよい。   The resistance heating layer 22b is formed by first forming a thin conductive layer made of carbon particles or metal particles on the base layer 22a, and then laminating an insulating thin film made of a heat resistant resin such as polyimide resin on the conductive layer. It may be integrated.

なお、抵抗発熱層２２ｂに使用するカーボン粒子は、通常のカーボンブラック粉末でもよいが、カーボンナノファイバ、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイルの少なくともいずれかからなるカーボンナノ粒子であってもよい。   The carbon particles used for the resistance heating layer 22b may be ordinary carbon black powder, but may be carbon nanoparticles composed of at least one of carbon nanofibers, carbon nanotubes, and carbon microcoils.

また、金属粒子は、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉなどからなる粒子であり、その形状は粒状であってもよいし、フィラメント状であってもよい。   Further, the metal particles are particles made of Ag, Al, Ni, etc., and the shape thereof may be granular or may be a filament shape.

絶縁層２２ｄは、ポリイミド樹脂などの基層２２ａと同じ耐熱性樹脂からなる絶縁材料を塗布により形成するとよい。   The insulating layer 22d may be formed by applying an insulating material made of the same heat resistant resin as the base layer 22a such as polyimide resin.

電極層２２ｃは、導電性インクやＡｇなどの導電性ペーストなどを塗布して形成したものでもよいし、金属箔や金属網などを接着して形成したものであってもよい。   The electrode layer 22c may be formed by applying a conductive paste such as conductive ink or Ag, or may be formed by bonding a metal foil or a metal net.

面状発熱体２２を構成する発熱シート２２ｓは、厚みの薄いシートであることから熱容量が小さく、急速な加熱が可能であり、その発熱量は抵抗発熱層２２ｂの体積抵抗率によって任意に設定できる。すなわち、抵抗発熱層２２ｂを構成する導電性粒子の構成材料、形状、大きさ、分散量などにより発熱量を調整することが可能であり、例えば単位面積当りの発熱量３５Ｗ／ｃｍ^２で、総電力１２００Ｗ程度の出力が得られる面状発熱体２２の実現が可能である。この場合、発熱シート２２ｓは、例えば幅（軸方向）２０ｃｍ、長さ（周方向）２ｃｍ程度のサイズとなる。 Since the heat generating sheet 22s constituting the sheet heating element 22 is a thin sheet, its heat capacity is small and rapid heating is possible. The amount of heat generated can be arbitrarily set by the volume resistivity of the resistance heat generating layer 22b. . That is, the heat generation amount can be adjusted by the constituent material, shape, size, dispersion amount, etc. of the conductive particles constituting the resistance heat generation layer 22b. For example, the heat generation amount per unit area is 35 W / cm ² , It is possible to realize the planar heating element 22 that can output about 1200 W of electric power. In this case, the heat generating sheet 22s has a size of about 20 cm in width (axial direction) and 2 cm in length (circumferential direction), for example.

また、面状発熱体２２としてステンレスなどの金属フィラメントからなるものを用いた場合、フィラメントの存在により面状発熱体２２の表面には凹凸が生じていることから、定着スリーブ２１の内周面と摺動させると、表面が容易に磨耗してしまうが、発熱シート２２ｓは前述のように表面に凹凸がなく平坦であることから、定着スリーブ２１の内周面との摺動に対して優れた耐久性を示す。また、発熱シート２２ｓの抵抗発熱層２２ｂ表面にフッ素系樹脂をコーティングすると、定着スリーブ２１の内周面との接触に対する耐久性がさらに向上するので好ましい。また、面状発熱体２２の表面保護、および軸方向の温度分布を均一にする目的で面状発熱体２２に金属のカバーを取り付けても良い。   When the sheet heating element 22 made of a metal filament such as stainless steel is used, the surface of the sheet heating element 22 is uneven due to the presence of the filament. When sliding, the surface easily wears, but the heat generating sheet 22s is flat with no irregularities on the surface as described above, and thus is excellent in sliding with the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21. Shows durability. In addition, it is preferable to coat the surface of the resistance heating layer 22b of the heating sheet 22s with a fluorine resin because durability against contact with the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21 is further improved. Further, a metal cover may be attached to the planar heating element 22 for the purpose of surface protection of the planar heating element 22 and uniform temperature distribution in the axial direction.

[複数の発熱パターンを有する面状発熱体]
本実施形態に係る定着装置２０の面状発熱体２２は２以上の発熱パターンを有し、加熱対象物の性質に応じて発熱パターンが選択されて加熱制御がされるものである。なお、いずれの発熱パターンが選択されるかは、例えば、定着装置または画像形成装置の不図示の制御部が加熱対象物の性質（例えば、用紙サイズ）を検知、または設定された情報等に基づいて判断し、該判断結果に基づいて、いずれの発熱パターンでの加熱制御を行うかを決定し、給電制御を行うものである。 [A planar heating element having a plurality of heating patterns]
The sheet heating element 22 of the fixing device 20 according to the present embodiment has two or more heating patterns, and heating control is performed by selecting the heating pattern according to the property of the object to be heated. Note that which heat generation pattern is selected is based on, for example, information set by a control unit (not shown) of the fixing device or the image forming apparatus that detects or sets the property (for example, paper size) of the heating object. The heat generation pattern is determined on the basis of the determination result, and the power supply control is performed.

図５に単層構造からなる２以上の発熱パターン（発熱パターン２２ｐ１，２２ｐ２，２２ｐ３）を有する面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の斜視図を示す。なお、絶縁層２２ｄ、各電極層２２ｃ１〜３の端子部の図示は省略している。図５に示す面状発熱体２２は、基層２２ａ上に３つの抵抗発熱層２２ｂ１〜３および電極層２２ｃ１〜３からなる発熱パターン２２ｐ１〜３を有している。各抵抗発熱層２２ｂ１〜３は、電極層２２ｃ１〜３および端子部を介して電源３０に接続されている。   FIG. 5 shows a perspective view of a planar heating element 22 (heating sheet 22s) having two or more heating patterns (heating patterns 22p1, 22p2, 22p3) having a single layer structure. In addition, illustration of the terminal part of insulating layer 22d and each electrode layer 22c1-3 is abbreviate | omitted. A planar heating element 22 shown in FIG. 5 has heating patterns 22p1 to 3 consisting of three resistance heating layers 22b1 to 22c1 and electrode layers 22c1 to 3 on a base layer 22a. Each of the resistance heating layers 22b1 to 22b1 is connected to the power supply 30 via the electrode layers 22c1 to 22c and the terminal portion.

各抵抗発熱層２２ｂ１〜３は、軸方向に互いに異なる加熱範囲を有するように設けられており、抵抗発熱層２２ｂ１は、軸方向の中央部から所定位置までの範囲に、抵抗発熱層２２ｂ２は、軸方向における抵抗発熱層２２ｂ１の外側から所定位置までの範囲に、抵抗発熱層２２ｂ３は、軸方向における抵抗発熱層２２ｂ２の外側から所定位置までの範囲に、それぞれ形成されている。   The resistance heating layers 22b1 to 22b1 are provided so as to have different heating ranges in the axial direction, the resistance heating layer 22b1 is in a range from the central portion in the axial direction to a predetermined position, and the resistance heating layer 22b2 is The resistance heating layer 22b3 is formed in a range from the outside of the resistance heating layer 22b1 in the axial direction to a predetermined position, and the resistance heating layer 22b3 is formed in a range from the outside of the resistance heating layer 22b2 in the axial direction to a predetermined position.

なお、図６に示すように、２以上の発熱パターン（発熱パターン２２ｐ１〜３）を有する発熱シートを複層構造からなるものとし、各層に１つの発熱パターン２２ｐを有するようにしても良い。この場合、基層２２ａ１〜３は、高熱伝導絶縁層（熱伝達強化層）としている。   In addition, as shown in FIG. 6, the heat generating sheet having two or more heat generation patterns (heat generation patterns 22p1 to 22p1) may have a multilayer structure, and each layer may have one heat generation pattern 22p. In this case, the base layers 22a1 to 22a are high heat conductive insulating layers (heat transfer enhancing layers).

このように、面状発熱体２２を構成することにより、加熱対象に応じて発熱パターン２２ｐ１〜３を選択的に制御することが可能となる。よって、例えば、用紙サイズが小さい場合は発熱パターン２２ｐ１を加熱制御し、用紙サイズが大きくなるにつれて、発熱パターン２２ｐ２，２２ｐ３を順に併せて加熱制御することが可能となる。   In this way, by configuring the planar heating element 22, the heating patterns 22p1 to 22p1 can be selectively controlled according to the heating target. Therefore, for example, when the paper size is small, the heat generation pattern 22p1 is controlled to be heated, and as the paper size increases, the heat generation patterns 22p2 and 22p3 can be controlled to be sequentially heated.

すなわち、加熱対象に応じて複数の発熱パターン２２ｐを選択的に制御することで、加熱対象物の性質に応じた面状発熱体２２の加熱制御が可能となり、必要以上に大きい発熱パターンで加熱することがなくなるため、無駄なエネルギー消費を抑えることができる。また、面状発熱体２２の耐久性も向上させることができる。   That is, by selectively controlling the plurality of heat generation patterns 22p according to the heating target, it becomes possible to control the heating of the planar heating element 22 according to the properties of the heating target, and heating with a heating pattern larger than necessary. This eliminates wasteful energy consumption. In addition, the durability of the planar heating element 22 can be improved.

なお、図５、図６の例では、各発熱パターン２２ｐにおいて、抵抗発熱層２２ｂが軸方向において重畳しない位置に形成されている例を示したが、これに限られるものではなく、抵抗発熱層２２ｂが軸方向において重畳する形状や、抵抗発熱層２２ｂが軸方向において並列される形状であっても良い。   In the examples of FIGS. 5 and 6, in each of the heat generation patterns 22p, the example in which the resistance heat generation layer 22b is formed at a position that does not overlap in the axial direction is shown, but the present invention is not limited to this. The shape in which 22b overlaps in the axial direction or the shape in which the resistance heating layers 22b are arranged in parallel in the axial direction may be used.

また、本実施形態では、発熱パターンの選択基準となる加熱対象物の性質としては、用紙サイズを例にしたが、これに限られるものではなく、用紙の材質、用紙の厚みなどに応じて発熱パターンを制御するようにしても良い。   Further, in this embodiment, the property of the heating object that is the selection criterion of the heat generation pattern is exemplified by the paper size, but is not limited to this, and the heat generation is generated according to the material of the paper, the thickness of the paper, and the like. The pattern may be controlled.

[発熱体押圧機構部]
次に、定着装置２０が備える発熱体押圧機構部３２について詳細に説明する。発熱体押圧機構部３２は、発熱体支持部材３２ａ、弾性部材３２ｂ、弾性部材ホルダ３２ｈおよびストッパ部材３２ｔにより構成される。図７に発熱体押圧機構部３２の斜視図を、図８に発熱体押圧機構部３２の上面図を示す。なお、図７及び図８では、弾性部材ホルダ３２ｈの図示は省略している。また、ストッパ部材３２ｔを有さず、弾性部材３２ｂのみで発熱体支持部材３２ａを支持するようにしても良い。 [Heating element pressing mechanism]
Next, the heating element pressing mechanism 32 provided in the fixing device 20 will be described in detail. The heating element pressing mechanism 32 includes a heating element support member 32a, an elastic member 32b, an elastic member holder 32h, and a stopper member 32t. 7 is a perspective view of the heating element pressing mechanism 32, and FIG. 8 is a top view of the heating element pressing mechanism 32. As shown in FIG. 7 and 8, the illustration of the elastic member holder 32h is omitted. Further, the heating element support member 32a may be supported only by the elastic member 32b without having the stopper member 32t.

発熱体押圧機構部３２において、発熱体支持部材３２ａは、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を定着スリーブ２１の内周面と当接させて配置するために該面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持するものである。そのため、発熱体支持部材３２ａにおいて面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持する面は、断面形状を円形とした定着スリーブ２１の内周面に沿った所定の弧の長さの外周面を有している。   In the heating element pressing mechanism 32, the heating element support member 32 a is arranged so that the planar heating element 22 (heating sheet 22 s) is in contact with the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21. The sheet 22s) is supported. Therefore, the surface that supports the planar heating element 22 (heating sheet 22s) in the heating element support member 32a is an outer circumferential surface having a predetermined arc length along the inner circumferential surface of the fixing sleeve 21 having a circular cross-sectional shape. Have.

また、発熱体支持部材３２ａは、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の発熱に耐えるだけの耐熱性と、回転走行する定着スリーブ２１が面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）に接触した際に変形することなく面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持するだけの強度と、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の熱をコア保持部材２８側に伝えずに、定着スリーブ２１側に伝えるようにする断熱性と、を有することが好ましく、例えばポリイミド樹脂の発泡成形体などの耐熱樹脂発泡体からなることが好ましい。例としては、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＥＫ（ポリエーテルケトン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）樹脂等である。   Further, the heating element support member 32a has heat resistance sufficient to withstand the heat generation of the sheet heating element 22 (heating sheet 22s), and when the rotating fixing sleeve 21 contacts the sheet heating element 22 (heating sheet 22s). The strength sufficient to support the sheet heating element 22 (heating sheet 22s) without deformation and the heat of the sheet heating element 22 (heating sheet 22s) are not transmitted to the core holding member 28 side, but the fixing sleeve 21 side. It is preferable to have a heat insulating property such as, for example, a heat-resistant resin foam such as a polyimide resin foam molded body. Examples include PI (polyimide), PPS (polyphenylene sulfide), PAI (polyamideimide), PEI (polyetherimide), LCP (liquid crystal polymer), PEK (polyetherketone), PEEK (polyetheretherketone). Resin or the like.

なお、発熱体支持部材３２ａは、耐熱樹脂発泡体３２ａ１と、該耐熱樹脂発泡体３２ａ１よりも熱膨張率の大きな耐熱ゴム部材３２ａ２とからなることも好ましい。これにより、発熱体支持部材３２ａとして、線膨張率の高い耐熱ゴム部材３２ａ２を用いることで、後述する熱膨張時の定着スリーブ２１と面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の押し付け力を大きくすることができる。   In addition, it is preferable that the heat generating body support member 32a includes a heat resistant resin foam 32a1 and a heat resistant rubber member 32a2 having a higher thermal expansion coefficient than the heat resistant resin foam 32a1. Thus, by using the heat-resistant rubber member 32a2 having a high linear expansion coefficient as the heating element support member 32a, the pressing force of the fixing sleeve 21 and the planar heating element 22 (heating sheet 22s) at the time of thermal expansion described later is increased. be able to.

また、耐熱樹脂発泡体３２ａ１が、例えば、ポリイミドからなるときには、耐熱ゴム部材３２ａ２はシリコーンゴムからなることが好適である。例えば、発熱体支持部材３２ａを構成する耐熱ゴム部材３２ａ２をシリコーンゴムからなるものとした場合、その線膨張係数は２．５×１０−４〜４．０×１０−４／℃であることから、耐熱ゴム部材３２ａ２の厚みを１０ｍｍとすると１００ｄｅｇの温度上昇で最大０．４ｍｍの熱膨張が発生することになる。   For example, when the heat-resistant resin foam 32a1 is made of polyimide, the heat-resistant rubber member 32a2 is preferably made of silicone rubber. For example, when the heat-resistant rubber member 32a2 constituting the heating element support member 32a is made of silicone rubber, the coefficient of linear expansion is 2.5 × 10 −4 to 4.0 × 10 −4 / ° C. If the thickness of the heat-resistant rubber member 32a2 is 10 mm, a maximum thermal expansion of 0.4 mm occurs with a temperature increase of 100 deg.

また、発熱体支持部材３２ａにおける面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持する面とは反対側の面は、対向するコア保持部材２８の面と略平行な平面となっている。   Further, the surface of the heat generating member support member 32a opposite to the surface that supports the planar heat generating member 22 (heat generating sheet 22s) is a plane substantially parallel to the surface of the opposing core holding member 28.

弾性部材３２ｂは、スプリングバネや板バネなどからなり、発熱体支持部材３２ａとコア保持部材２８の間でコア保持部材２８に支持されるとともに発熱体支持部材３２ａに接触した状態にあり、少なくとも発熱体支持部材３２ａの軸方向２箇所（図７、図８では両端部）を定着スリーブ２１側に押圧するように配置されている。   The elastic member 32b is formed of a spring spring, a leaf spring, or the like, and is supported by the core holding member 28 between the heating element support member 32a and the core holding member 28 and in contact with the heating element support member 32a. The body support member 32a is disposed so as to press two axial directions (both ends in FIGS. 7 and 8) against the fixing sleeve 21 side.

ストッパ部材３２ｔは、発熱体支持部材３２ａとコア保持部材２８の間に、その板面が発熱体支持部材３２ａにおける面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持する面とは反対側の面と平行となるように定着装置２０の側板２０ｆでその両端が固設されている（図８）。なお、コア保持部材２８も側板２０ｆに固設されている。また、ストッパ部材３２ｔには、弾性部材３２ｂと接触しないように、弾性部材３２ｂを通す貫通孔を有する。   The stopper member 32t has a plate surface between the heating element support member 32a and the core holding member 28, and a surface of the heating element support member 32a opposite to the surface that supports the planar heating element 22 (heating sheet 22s). Both ends of the fixing device 20 are fixed so as to be parallel to each other (FIG. 8). The core holding member 28 is also fixed to the side plate 20f. Further, the stopper member 32t has a through hole through which the elastic member 32b passes so as not to contact the elastic member 32b.

このような発熱体押圧機構部３２における発熱体支持部材３２ａとストッパ部材３２ｔの配置関係は、定着装置２０が２０℃程度の室温状態にある冷間時には、発熱体支持部材３２ａにおける面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持する面とは反対側の面とストッパ部材３２ｔとは離間した状態にあり（図９）、装置立ち上げに伴って発熱体支持部材３２ａが熱膨張すると該発熱体支持部材３２ａにおける面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持する面とは反対側の面とストッパ部材３２ｔとが接触する（図２に示す状態）、配置関係とする。   The arrangement of the heating element support member 32a and the stopper member 32t in the heating element pressing mechanism 32 is such that the sheet heating element in the heating element support member 32a is cold when the fixing device 20 is in a room temperature state of about 20 ° C. The surface opposite to the surface supporting the heat generating sheet 22 (heat generating sheet 22s) and the stopper member 32t are in a state of being separated (FIG. 9). The surface of the support member 32a opposite to the surface that supports the planar heating element 22 (heating sheet 22s) and the stopper member 32t are in contact with each other (state shown in FIG. 2).

例えば、冷間時の発熱体支持部材３２ａにおける面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持する面とは反対側の面とストッパ部材３２ｔとのギャップを０．１〜０．５ｍｍとするとよい。   For example, the gap between the surface opposite to the surface that supports the planar heating element 22 (heating sheet 22s) in the heating element support member 32a in the cold state and the stopper member 32t may be 0.1 to 0.5 mm. .

このような発熱体支持部材３２ａとストッパ部材３２ｔの配置関係としておくと、定着装置における立ち上げ動作において、定着スリーブ２１と面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の接触力（面圧）及び定着装置２０の回転駆動に関する動トルクはつぎのようになる。図１０及び図１１に示すグラフを参照しつつ説明する。   With such an arrangement relationship between the heating element support member 32a and the stopper member 32t, the contact force (surface pressure) between the fixing sleeve 21 and the sheet heating element 22 (heating sheet 22s) and fixing in the start-up operation of the fixing device. The dynamic torque relating to the rotational drive of the device 20 is as follows. This will be described with reference to the graphs shown in FIGS.

すなわち、装置立ち上げ開始時である冷間時には、発熱体支持部材３２ａは熱膨張しておらず、発熱体支持部材３２ａとストッパ部材３２ｔとは離間した状態にあることから（図９）、発熱体支持部材３２ａは弾性部材３２ｂの小さい弾性力のみで押圧されるようになり、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）は比較的低い面圧で定着スリーブ２１の内周面と当接することになる（図１０の経過時間０のとき）。   That is, since the heat generating member support member 32a is not thermally expanded during the cold time when the apparatus is started up, the heat generating member support member 32a and the stopper member 32t are in a separated state (FIG. 9). The body support member 32a is pressed only by the small elastic force of the elastic member 32b, and the planar heating element 22 (heating sheet 22s) contacts the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21 with a relatively low surface pressure. (When the elapsed time is 0 in FIG. 10).

このとき、定着スリーブ２１の内周面に塗布されている潤滑剤も冷えた状態にあり粘性が高く摺動抵抗が大きいため、定着装置２０の回転駆動に関する動トルクも大きい状態にある。ただし、本実施形態では、弾性部材３２ｂは比較的弾性力の小さいもの（弱バネ）を使用しているため、定着装置２０の回転駆動を行うことのできる許容範囲内（許容限界未満）の動トルクとなっている（図１１の経過時間０のとき）。   At this time, since the lubricant applied to the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21 is also in a cold state and has a high viscosity and a large sliding resistance, the dynamic torque related to the rotational drive of the fixing device 20 is also large. However, in this embodiment, since the elastic member 32b uses a member having a relatively small elastic force (weak spring), the movement within a permissible range (below the permissible limit) in which the fixing device 20 can be rotationally driven. Torque (when the elapsed time is zero in FIG. 11).

ちなみに、弾性部材３２ｂのみで装置立ち上げ後において定着スリーブ２１と面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の間で十分な接触力（面圧）を確保しようとした場合、弾性力の大きいもの（強バネ）を使用する必要があるが、この場合には冷間時に定着装置２０の回転駆動に関する動トルクが許容限界を超えてしまい不適である（図１０の「強バネのみ」の経過時間０のときを参照。）。   Incidentally, when an attempt is made to secure a sufficient contact force (surface pressure) between the fixing sleeve 21 and the sheet heating element 22 (heating sheet 22s) after the apparatus is started up with only the elastic member 32b, a member having a large elasticity ( However, in this case, the dynamic torque related to the rotational drive of the fixing device 20 exceeds the allowable limit in the cold state, which is unsuitable (elapsed time 0 of “strong spring only” in FIG. 10). See when.)

次に、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）に通電を開始すると、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の発熱は接触している定着スリーブ２１を加熱すると同時に、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）と接触する発熱体支持部材３２ａも加熱されて熱膨張を開始する。このとき、発熱体支持部材３２ａにおける面状発熱体２２を支持する面は所定の張力で張られた定着スリーブ２１と当接支持された状態にあるため、発熱体支持部材３２ａは面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持する面とは反対側に（すなわち弾性部材３２ｂの押圧に対向する方向に）熱膨張し、弾性部材３２ｂが発熱体支持部材３２ａにより圧縮されるのに伴って面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）と定着スリーブ２１の内周面との面圧（接触力）は徐々に増加することになる（図１０の経過時間ａまで）。   Next, when the energization of the sheet heating element 22 (heating sheet 22s) is started, the heat generated by the sheet heating element 22 (heating sheet 22s) heats the fixing sleeve 21 that is in contact with the sheet heating element 22 (heating sheet 22s). The heating element support member 32a in contact with the heating sheet 22s) is also heated to start thermal expansion. At this time, the surface of the heating element support member 32a that supports the planar heating element 22 is in contact with and supported by the fixing sleeve 21 stretched with a predetermined tension, and therefore the heating element support member 32a is a planar heating element. 22 (the heat generating sheet 22s) is opposite to the surface that supports the heat generating sheet 22s (that is, in the direction opposite to the pressing of the elastic member 32b), and the elastic member 32b is compressed by the heat generating member supporting member 32a. The surface pressure (contact force) between the cylindrical heating element 22 (heating sheet 22s) and the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21 gradually increases (until the elapsed time a in FIG. 10).

一方、定着装置２０の回転駆動に関する動トルクに関しては、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）と定着スリーブ２１の内周面との面圧（接触力）が増加するに伴い両者の摺動抵抗は増加するが、定着スリーブ２１の加熱に伴って潤滑剤も加熱されて粘性が低下するため、動トルクは徐々に低下することになる（図１１の経過時間ａまで）。ここまでは、弾性力の小さい弾性部材３２ｂのみを作用させて定着スリーブ２１に面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を押し付けている場合（弱バネのみ）と同様な動トルクの挙動を示す。   On the other hand, regarding the dynamic torque related to the rotational drive of the fixing device 20, as the surface pressure (contact force) between the planar heating element 22 (heat generating sheet 22 s) and the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21 increases, the sliding resistance between the two is increased. However, as the fixing sleeve 21 is heated, the lubricant is also heated to lower the viscosity, so that the dynamic torque gradually decreases (until the elapsed time a in FIG. 11). Up to this point, the same dynamic torque behavior as when only the elastic member 32b having a small elastic force is applied to press the sheet heating element 22 (heating sheet 22s) against the fixing sleeve 21 (only the weak spring) is shown.

さらに、発熱体支持部材３２ａが熱膨張すると、図２のように発熱体支持部材３２ａとストッパ部材３２ｔが接触するようになる。ここでストッパ部材３２ｔは側板２０ｆに固設されていることから、発熱体支持部材３２ａはそれ以上面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持する面とは反対側（弾性部材３２ｂの押圧に対向する方向）に膨張することができないため、以降の熱膨張分はそのまま面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の定着スリーブ２１への押し付け力増加につながる（図１０の経過時間ａ以降）。すなわち、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の発熱により定着スリーブ２１及び発熱体支持部材３２ａがある程度まで加熱されると、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）は弾性部材３２ｂで与える面圧よりも高い面圧で定着スリーブ２１の内周面と当接することになり、最終的には発熱体支持部材３２ａの温度が飽和したところで面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）と定着スリーブ２１の内周面との面圧（接触力）も飽和し、「強バネのみ」と同等の面圧（接触力）が得られるようになる。   Further, when the heating element support member 32a is thermally expanded, the heating element support member 32a and the stopper member 32t come into contact as shown in FIG. Here, since the stopper member 32t is fixed to the side plate 20f, the heating element support member 32a is further on the side opposite to the surface that supports the planar heating element 22 (heating sheet 22s) (to press the elastic member 32b). Since it cannot expand in the opposite direction), the subsequent thermal expansion directly increases the pressing force of the planar heating element 22 (heating sheet 22s) against the fixing sleeve 21 (after the elapsed time a in FIG. 10). That is, when the fixing sleeve 21 and the heating element support member 32a are heated to a certain extent by the heat generation of the sheet heating element 22 (heating sheet 22s), the sheet heating element 22 (heating sheet 22s) has a surface pressure applied by the elastic member 32b. The contact with the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21 with a higher surface pressure, and finally when the temperature of the heating element support member 32a is saturated, the planar heating element 22 (heating sheet 22s) and the fixing sleeve 21 are in contact with each other. The surface pressure (contact force) with the inner peripheral surface is saturated, and the surface pressure (contact force) equivalent to “strong spring only” can be obtained.

このとき、発熱体支持部材３２ａがストッパ部材３２ｔに接触した後は面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）と定着スリーブ２１の内周面との面圧（接触力）増加の勾配が大きくなるため動トルク低下が鈍化するが、定着スリーブ２１の内周面にある潤滑剤は十分に加熱されて粘性が低くなっているため、動トルク全体としては低い値に抑えられており、低い動トルクでの定着装置２０の回転駆動を行うことが可能である（図１１の経過時間ａ以降）。   At this time, after the heating element support member 32a comes into contact with the stopper member 32t, the gradient of increase in surface pressure (contact force) between the planar heating element 22 (heating sheet 22s) and the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21 increases. Although the decrease in dynamic torque slows down, the lubricant on the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21 is sufficiently heated and has a low viscosity. Therefore, the overall dynamic torque is suppressed to a low value, and the dynamic torque is low. The fixing device 20 can be rotated (after the elapsed time a in FIG. 11).

以上説明したように、発熱体支持部材３２ａが熱膨張すると、ストッパ部材３２ｔとコア保持部材２８が接触するようになるが、ここでコア保持部材２８は側板２０ｆに固設されていることから、ストッパ部材３２ｔと一体となった発熱体支持部材３２ａはそれ以上面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持する面とは反対側（弾性部材３２ｂの押圧に対向する方向）に膨張することができないため、以降の熱膨張分はそのまま面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の定着スリーブ２１への押し付け力増加につながるようになる。   As described above, when the heating element support member 32a is thermally expanded, the stopper member 32t comes into contact with the core holding member 28. Here, the core holding member 28 is fixed to the side plate 20f. The heating element support member 32a integrated with the stopper member 32t can expand further to the side opposite to the surface supporting the planar heating element 22 (heating sheet 22s) (in the direction facing the pressing of the elastic member 32b). Since this is not possible, the subsequent thermal expansion directly increases the pressing force of the sheet heating element 22 (heating sheet 22s) against the fixing sleeve 21.

したがって、面状発熱体２２を支持する発熱体支持部材３２ａの熱膨張と弾性部材３２ｂの弾性力を利用することで、潤滑剤の温まり方に対応させて定着スリーブ２１への面状発熱体２２の押し付け力を変化させるので、特別な加圧力変更機構を有することなしに、定着装置２０の回転駆動における低トルク化と定着スリーブ２１への面状発熱体２２の押し付け力の適正化とを両立することができる。   Therefore, by utilizing the thermal expansion of the heating element support member 32a that supports the planar heating element 22 and the elastic force of the elastic member 32b, the planar heating element 22 to the fixing sleeve 21 is made to correspond to how the lubricant is warmed. Since the pressing force of the fixing device 20 is changed, a reduction in torque in the rotational driving of the fixing device 20 and optimization of the pressing force of the planar heating element 22 to the fixing sleeve 21 are achieved without having a special pressure change mechanism. can do.

なお、図１２に示すように、面状発熱体２２の発熱体支持部材３２ａ側の面に、さらに、高い断熱性を有する弾性体３３を設けることも好ましい。これにより、弾性体３３の弾性力を利用して密着力を高め、面状発熱体２２の伝熱面方向以外への熱損失を減少させることができ、熱伝導が良くなり良好な昇温性能を得られエネルギー効率の高い小型の熱源を用いることが可能となる。なお、高い断熱性を有する弾性体３３としては、例えば、耐熱温度が２００℃以上あるシリコンスポンジや、フッ素系の高耐熱スポンジ等を用いることが好ましい。   In addition, as shown in FIG. 12, it is also preferable to provide the elastic body 33 which has further high heat insulation in the surface at the side of the heat generating body support member 32a of the planar heat generating body 22. FIG. Thereby, the adhesive force can be increased by using the elastic force of the elastic body 33, the heat loss to the direction other than the heat transfer surface direction of the planar heating element 22 can be reduced, the heat conduction is improved, and the good temperature rise performance And a small heat source with high energy efficiency can be used. As the elastic body 33 having high heat insulation, it is preferable to use, for example, a silicon sponge having a heat resistant temperature of 200 ° C. or higher, a fluorine-based high heat resistant sponge, or the like.

また、電源３０からの給電線２５の端子部２５ｔと、面状発熱体２２の端子部２２ｔとを、導電性弾性体２４を介して接続することが好ましい。   Further, it is preferable to connect the terminal portion 25 t of the power supply line 25 from the power supply 30 and the terminal portion 22 t of the planar heating element 22 via the conductive elastic body 24.

[面状発熱体の伝熱制御]
面状発熱体２２が、抵抗発熱層２２ｂの発熱により設計された面状発熱体自身の耐熱温度を超えてしまうと、破損、性能劣化、焼損等のおそれが生じる。そこで、本実施形態に係る定着装置２０は、面状発熱体２２から定着スリーブ２１への伝熱制御を適切に行うことにより、面状発熱体２２の発熱が、所定温度（例えば、２２０℃）以下に設定される面状発熱体２２の耐熱温度内に収束するものである。換言すれば、面状発熱体２２自身の発熱により面状発熱体２２が破損もしくは性能劣化しない温度範囲に制御するものである。 [Heat transfer control of sheet heating element]
If the sheet heating element 22 exceeds the heat resistance temperature of the sheet heating element designed by the heat generation of the resistance heating layer 22b, there is a risk of breakage, performance deterioration, burnout, and the like. Therefore, the fixing device 20 according to the present embodiment appropriately controls the heat transfer from the planar heating element 22 to the fixing sleeve 21 so that the heating of the planar heating element 22 is performed at a predetermined temperature (for example, 220 ° C.). It converges within the heat-resistant temperature of the planar heating element 22 set as follows. In other words, the temperature is controlled in a temperature range in which the sheet heating element 22 is not damaged or performance deteriorates due to the heat generated by the sheet heating element 22 itself.

複数の発熱パターン２２ｐを有する面状発熱体２２の伝熱制御について説明する。各発熱パターン２２ｐにおける面状発熱体２２の電力密度（Ｗ／ｃｍ^２）をどのような値にするかについて説明する。 The heat transfer control of the planar heating element 22 having a plurality of heating patterns 22p will be described. The value of the power density (W / cm ² ) of the planar heating element 22 in each heating pattern 22p will be described.

一般的に、伝熱における熱伝導率の寄与は、次式（１）に示すように伝熱面積（接触面積）と温度勾配の比例係数として表される。
単位時間あたりの伝熱量（Ｗ）
＝熱伝導率（Ｗ／（ｍ・ｋ））×温度勾配（ｋ／ｍ）×伝熱面積（ｍ^２）・・・（１） Generally, the contribution of thermal conductivity in heat transfer is expressed as a proportional coefficient between the heat transfer area (contact area) and the temperature gradient, as shown in the following equation (1).
Heat transfer amount per unit time (W)
= Thermal conductivity (W / (m · k)) x Temperature gradient (k / m) x Heat transfer area (m ² ) (1)

また、伝熱における熱容量の寄与は、次式（２）に示すように伝熱されるものどうしの温度差に対する比例係数として表される。
伝熱量（Ｊ）＝熱容量（Ｊ／ｋ）×温度差（ｋ）・・・（２） Further, the contribution of the heat capacity in heat transfer is expressed as a proportional coefficient with respect to the temperature difference between the heat transferred materials as shown in the following equation (2).
Heat transfer amount (J) = heat capacity (J / k) × temperature difference (k) (2)

先ず、定着スリーブ２１の構成により、定着スリーブ２１への伝熱を向上させることで面状発熱体２２の発熱制御を行うことができる。面状発熱体２２のように比較的大きな電力を扱う場合、与えられた電力を消費するためには加熱対象となる定着スリーブ２１には、熱伝導率や熱容量の高い材質を用い、面状発熱体２２自身の温度と加熱対象物との温度を極力同じ温度に近づけることが理想である。このため、定着スリーブ２１を、熱伝導率および／または熱容量の高い材質により構成することが好ましい。   First, the heat generation control of the sheet heating element 22 can be performed by improving the heat transfer to the fixing sleeve 21 by the configuration of the fixing sleeve 21. When a relatively large amount of power is handled like the sheet heating element 22, in order to consume the given power, the fixing sleeve 21 to be heated is made of a material having a high thermal conductivity and heat capacity, and sheet heating is performed. Ideally, the temperature of the body 22 itself and the temperature of the object to be heated should be as close as possible to the same temperature. For this reason, the fixing sleeve 21 is preferably made of a material having a high thermal conductivity and / or heat capacity.

なお、熱伝導率や熱容量の大きな材質として、金属系ではＣｕやＡｌ等を用いることができる。また、ＮｉやＳＵＳを基材とした金属ベルトを用いることが好ましい。また、樹脂系の材料としては絶縁性の熱伝導強化層を持つポリイミド、ポリイミドアミドなどの耐熱性樹脂に、窒化アルミなどの絶縁性で高熱伝導性の充填材を添加したカプトンＭＴ等を用いることができる。   In addition, Cu, Al, etc. can be used in a metal system as a material with a large thermal conductivity and heat capacity. Further, it is preferable to use a metal belt based on Ni or SUS. In addition, as a resin material, Kapton MT or the like in which an insulating high heat conductive filler such as aluminum nitride is added to a heat resistant resin such as polyimide or polyimide amide having an insulating heat conduction reinforcing layer is used. Can do.

このように、適切な熱伝導率と熱容量を有する定着スリーブ２１を面状発熱体２２に接触させる構成とすることにより、高い電力を有する面状発熱体２２においても面状発熱体２２自身が破損もしくは性能劣化しない温度範囲に制御されて、伝熱効率がよく、信頼性の高い定着装置２０を構成できる。   In this way, by adopting a configuration in which the fixing sleeve 21 having an appropriate thermal conductivity and heat capacity is brought into contact with the planar heating element 22, even in the planar heating element 22 having high power, the planar heating element 22 itself is damaged. Alternatively, it is possible to configure the fixing device 20 that is controlled within a temperature range in which the performance is not deteriorated and has high heat transfer efficiency and high reliability.

また、定着スリーブ２１の材質の選択と併せて、または、これに替えて、面状発熱体２２自身の出力を制御して、上記（１），（２）式における伝熱量を減らす、すなわち、面状発熱体２２の総電力は同じにしたまま、単位面積あたりの電力量（電力密度）を減らしてやることにより、面状発熱体自身の温度と加熱対象物との温度を極力同じ温度に近づけるものである。   In addition to or instead of selecting the material of the fixing sleeve 21, the output of the sheet heating element 22 itself is controlled to reduce the amount of heat transfer in the above formulas (1) and (2). By reducing the amount of electric power (power density) per unit area while keeping the total power of the planar heating element 22 the same, the temperature of the planar heating element itself and the temperature of the heating object are made as close as possible to the same temperature. Is.

なお、熱伝導率とは、あくまで１つの物質内での温度勾配を表す係数であるため、複数の伝熱経路をもつ場合は、熱伝達係数として実験的に求めた比例係数を用いるのが一般的である。そこで、熱伝達係数を求めた結果として、図１４に示すように、面状発熱体２２の表面（発熱体支持部材３２ａ側）と定着スリーブ２１の表面に熱電対２９を取り付け、電力計とデータロガーにより電力と温度のプロファイルを測定した結果（電力密度と定着スリーブ２１と面状発熱体２２との平均温度差との関係を示すグラフ）を図１３に示す。   Note that thermal conductivity is a coefficient that represents the temperature gradient within a single substance. Therefore, when there are multiple heat transfer paths, it is common to use the experimentally determined proportionality coefficient as the heat transfer coefficient. Is. Therefore, as a result of obtaining the heat transfer coefficient, as shown in FIG. 14, a thermocouple 29 is attached to the surface of the sheet heating element 22 (on the heating element support member 32a side) and the surface of the fixing sleeve 21, and the wattmeter and data FIG. 13 shows the results of measuring the power and temperature profiles with a logger (a graph showing the relationship between the power density and the average temperature difference between the fixing sleeve 21 and the sheet heating element 22).

図１３において、総電力はすべて約１０００Ｗで共通とした。図１３に示すように、電力密度が大きくなるほど面状発熱体２２の表面と定着スリーブ２１の表面との平均温度差は大きくなる。すなわち、総電力が同じでも伝熱面積を大きくすれば熱の伝わりがよくなり温度差が無くなっていくといえ、電力密度が小さいほど温度差が小さいので面状発熱体２２を耐熱温度以下に制御することが容易となる。   In FIG. 13, the total power is about 1000 W, and is common. As shown in FIG. 13, the average temperature difference between the surface of the sheet heating element 22 and the surface of the fixing sleeve 21 increases as the power density increases. That is, even if the total power is the same, if the heat transfer area is increased, the heat transfer is improved and the temperature difference disappears. However, the smaller the power density is, the smaller the temperature difference is. Easy to do.

また、電力密度は、面状発熱体２２（抵抗発熱層２２ｂなど）の表面性状（表面粗さ）を変えることにより所望の値とすることができる。すなわち、面状発熱体２２の表面性状を変えることにより、定着スリーブ２１との接触面積（伝熱面積）を異なるものとすることができる。具体的には、接触面積が大きくなるほど熱の伝わりを良くすることができる。   The power density can be set to a desired value by changing the surface property (surface roughness) of the planar heating element 22 (such as the resistance heating layer 22b). That is, by changing the surface property of the sheet heating element 22, the contact area (heat transfer area) with the fixing sleeve 21 can be made different. Specifically, the heat transfer can be improved as the contact area increases.

また、電力密度は、上述のように、抵抗発熱層２２ｂの体積抵抗率によって任意に設定できる。すなわち、抵抗発熱層２２ｂを構成する導電性粒子の構成材料、形状、大きさ、分散量などにより所望の値となるようにすることができる。   Further, as described above, the power density can be arbitrarily set by the volume resistivity of the resistance heating layer 22b. That is, it can be set to a desired value depending on the constituent material, shape, size, amount of dispersion, etc. of the conductive particles constituting the resistance heating layer 22b.

このように実験的に温度勾配を調べ、面状発熱体２２の発熱パターン２２ｐごとに所望の電力密度となるように、面状発熱体２２の抵抗発熱層２２ｂ等のレイアウトを決定するものである。なお、この際、定着スリーブ２１との接触面積以上の電力密度を設定するようなレイアウトは行わないが、面状発熱体２２の端部側で生じる温度垂れのように温度分布が狙いの状態にならない場合はこの限りではない。   In this way, the temperature gradient is experimentally examined, and the layout of the resistance heating layer 22b and the like of the planar heating element 22 is determined so as to obtain a desired power density for each heating pattern 22p of the planar heating element 22. . At this time, a layout that sets a power density equal to or larger than the contact area with the fixing sleeve 21 is not performed, but the temperature distribution is in a target state such as a temperature droop that occurs on the end side of the planar heating element 22. This is not the case if this is not possible.

なお、本実施形態では、電力密度の設定に際し、面状発熱体２２側から伝熱方向に、ポリイミド（厚さ７０μｍ）、シリコーンゴム（厚さ２００μｍ、熱伝導率０．３〜０．４Ｗ／（ｍ・ｋ））、ＰＦＡ（厚さ約２０μｍ）の順に層構造を有する定着スリーブ２１を用いた。   In this embodiment, when setting the power density, polyimide (thickness: 70 μm), silicone rubber (thickness: 200 μm, thermal conductivity: 0.3 to 0.4 W / w) in the heat transfer direction from the planar heating element 22 side. (M · k)) and PFA (thickness: about 20 μm) in this order, a fixing sleeve 21 having a layer structure was used.

設定する電力密度の算出例を図１５に示す。図１５は、面状発熱体の耐熱温度（ヒータ耐熱温度ｔ１）と定着スリーブ２１の表面温度の設定上限（ベルト表面温度設定上限ｔ２）から温度差Δｔを求め、電力密度を算出した例を示している。   A calculation example of the power density to be set is shown in FIG. FIG. 15 shows an example in which the power density is calculated by obtaining the temperature difference Δt from the heat resistance temperature of the planar heating element (heater heat resistance temperature t1) and the upper limit of the surface temperature of the fixing sleeve 21 (belt surface temperature setting upper limit t2). ing.

また、例えば、抵抗発熱層２２ｂに印加する電圧を１００Ｖとし、面状発熱体２２の出力を１２００Ｗとすると、抵抗発熱層２２ｂの抵抗値を変えることで設定した所望の電力密度とすることができる。この時、例えば、図１６に示すように、インバータ３５を用いた回路構成として、電圧を可変とすることができる。なお、電力供給手段４０の回路構成は特に限られるものではなく、詳細な説明は省略する。   Further, for example, when the voltage applied to the resistance heating layer 22b is 100 V and the output of the planar heating element 22 is 1200 W, the desired power density set by changing the resistance value of the resistance heating layer 22b can be obtained. . At this time, for example, as shown in FIG. 16, the voltage can be made variable as a circuit configuration using the inverter 35. The circuit configuration of the power supply means 40 is not particularly limited, and detailed description thereof is omitted.

また、面状発熱体２２の温度制御の基準となる温度センサ（温度検知手段）３４の配置位置に関し、面状発熱体２２は、各発熱パターン２２ｐにおいて、加圧される応力および応力状態による変形量と、定着スリーブ２１の形状、もしくは表面性状等により温度差が生じる位置での検知が可能となるように配置することが好ましい。   Further, regarding the arrangement position of the temperature sensor (temperature detection means) 34 that serves as a reference for temperature control of the planar heating element 22, the planar heating element 22 is deformed by the stress applied and the stress state in each heating pattern 22p. It is preferable to arrange so that detection is possible at a position where a temperature difference occurs depending on the amount and the shape of the fixing sleeve 21 or surface properties.

当該位置は、例えば、面状発熱体２２と定着スリーブ２１が最も離間し、一番温度の高くなることが想定される位置であるので当該位置に温度センサ３４を配置して、当該位置での温度検知結果に基づいて、面状発熱体２２を耐熱温度以下に制御することで耐熱温度を超えた場合のヒータ破損や性能劣化が防止できる。また、同様の理由により、温度センサ３４を電力密度が最も高い部分、熱伝導率、熱容量が最も低い部分に配置することも好ましい。   The position is, for example, a position where the planar heating element 22 and the fixing sleeve 21 are most separated and the temperature is assumed to be highest. Therefore, a temperature sensor 34 is disposed at the position, and Based on the temperature detection result, by controlling the sheet heating element 22 to be equal to or lower than the heat resistance temperature, it is possible to prevent the heater from being damaged and the performance deterioration when the heat resistance temperature is exceeded. For the same reason, it is also preferable to arrange the temperature sensor 34 in a portion where the power density is the highest, a portion where the thermal conductivity and the heat capacity are the lowest.

以上説明した本実施形態に係る定着装置２０によれば、加熱対象物の性質（例えば、用紙サイズ）に応じて複数の発熱パターン２２ｐを選択的に制御することで、加熱対象に応じた面状発熱体２２の加熱制御が可能となり、必要以上に大きい発熱パターンで加熱することがなくなるため、面状発熱体２２の耐久性を向上させることができるとともに、熱容量を小さくし省電力化を図りエネルギー効率を向上させることができる。また、定着装置２０の小型化を図ることもできる。   According to the fixing device 20 according to the present embodiment described above, a planar shape corresponding to the heating target is obtained by selectively controlling the plurality of heat generation patterns 22p according to the property (for example, paper size) of the heating target. Heating control of the heating element 22 becomes possible, and heating with an unnecessarily large heating pattern is eliminated, so that the durability of the planar heating element 22 can be improved and the heat capacity can be reduced to save power. Efficiency can be improved. Further, the fixing device 20 can be downsized.

また、各発熱パターン２２ｐの電力密度を、面状発熱体２２の表面温度と定着スリーブ２１の表面温度との差、総電力、伝熱面積、面状発熱体２２の表面性状（表面粗さ）等に基づいて設定し、面状発熱体２２と定着部材２１との間の伝熱を適切に制御して、面状発熱体２２の抵抗発熱層２２ｂによる発熱を、ハロゲンヒータ等に比べて低い面状発熱体２２の耐熱温度内に収束させることができる。よって、熱容量を小さくすることで昇温時間が短く、省電力でエネルギー効率の高い小型の定着装置を構成することができる。   In addition, the power density of each heat generation pattern 22p is set to the difference between the surface temperature of the sheet heating element 22 and the surface temperature of the fixing sleeve 21, the total power, the heat transfer area, and the surface property (surface roughness) of the sheet heating element 22. The heat generated by the resistance heating layer 22b of the sheet heating element 22 is lower than that of a halogen heater or the like by appropriately controlling the heat transfer between the sheet heating element 22 and the fixing member 21. It can be converged within the heat-resistant temperature of the planar heating element 22. Therefore, by reducing the heat capacity, it is possible to configure a small fixing device that has a short heating time, power saving, and high energy efficiency.

[定着装置の動作]
以上説明した定着装置２０（図２）の動作の一例を説明する。先ず、画像形成装置が出力信号を受ける、例えば、ユーザの操作パネルの操作あるいはパソコンからの通信などにより画像形成装置に印刷要求があると、定着装置２０において、加圧脱圧手段により加圧ローラ３１が定着スリーブ２１を介して当接部材２６を押圧し、ニップ部を形成する。 [Operation of fixing device]
An example of the operation of the fixing device 20 (FIG. 2) described above will be described. First, when the image forming apparatus receives an output signal, for example, when there is a print request to the image forming apparatus by operation of a user's operation panel or communication from a personal computer, the pressure roller in the fixing device 20 is pressed by a pressure releasing means. 31 presses the contact member 26 via the fixing sleeve 21 to form a nip portion.

次いで、不図示の駆動装置によって、加圧ローラ３１が図２の時計回り方向に回転駆動されると、定着スリーブ２１も連れ回りして反時計回り方向に回転する。このとき、定着スリーブ２１の内周面と発熱シート２２ｓとは、弾性部材３２ｂの弾性力により当接している。   Next, when the pressure roller 31 is driven to rotate in the clockwise direction in FIG. 2 by a driving device (not shown), the fixing sleeve 21 is also rotated and rotated in the counterclockwise direction. At this time, the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21 and the heat generating sheet 22s are in contact with each other by the elastic force of the elastic member 32b.

そして、それと同期して外部電源または内部の蓄電装置（電源３０）から給電線２５を通じて面状発熱体２２に電力が供給され、発熱シート２２ｓが発熱し、定着スリーブ２１は該発熱シート２２ｓから軸方向全幅において効率的に熱が伝達され、急速に加熱される。なお、駆動装置の動作と面状発熱体２２による加熱は同時刻に同時に開始する必要はなく、適宜時間差を設けて開始しても良い。この時、いずれの発熱パターン２２ｐを用いるかについての選択制御も併せてなされる。   In synchronism with this, power is supplied from the external power source or the internal power storage device (power source 30) to the sheet heating element 22 through the feeder line 25, the heating sheet 22s generates heat, and the fixing sleeve 21 is pivoted from the heating sheet 22s. Heat is transferred efficiently over the full width of the direction and heated rapidly. The operation of the driving device and the heating by the planar heating element 22 do not need to be started at the same time, but may be started with a time difference as appropriate. At this time, selection control as to which heat generation pattern 22p is used is also performed.

このとき、ニップ部上流側であって、定着スリーブ２１に対して接触又は非接触に配置された温度検知手段（不図示）で検知される温度により、ニップ部が所定の温度となるように、面状発熱体２２による加熱制御が行われており、定着に必要な温度まで昇温された後、保持され、記録媒体Ｐの通紙が開始される。   At this time, on the upstream side of the nip portion, the temperature of the nip portion is set to a predetermined temperature by a temperature detected by a temperature detecting means (not shown) arranged in contact with or non-contact with the fixing sleeve 21. Heating control by the sheet heating element 22 is performed. After the temperature is raised to a temperature necessary for fixing, the sheet is held and the sheet feeding of the recording medium P is started.

このように、定着装置２０によれば、定着スリーブ２１及び面状発熱体２２の熱容量が小さいため、省エネを図りつつウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。また、面状発熱体２２における発熱シート２２ｓは樹脂ベースのシートであるため、加圧ローラ３１の回転、振動に起因する応力が発熱シート２２ｓに繰り返し作用して、発熱シート２２ｓの屈曲が繰り返し行われても疲労破壊することがなく、長時間の運転が可能である。またさらに、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を支持する発熱体支持部材３２ａの熱膨張と弾性部材３２ｂの弾性力を利用することで、潤滑剤の温まり方に対応させて定着スリーブ２１への面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の押し付け力を変化させるので、特別な加圧力変更機構を有することなしに、定着装置２０の回転駆動における低トルク化と定着スリーブ２１への面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の押し付け力の適正化とを両立することができる。またその結果、定着スリーブ２１は、軸方向で均一に加熱されるので、軸方向で良好な定着性及び均一な画像光沢を得ることが可能となる。   Thus, according to the fixing device 20, since the heat capacities of the fixing sleeve 21 and the sheet heating element 22 are small, the warm-up time and the first print time can be shortened while saving energy. Further, since the heat generating sheet 22s in the sheet heating element 22 is a resin-based sheet, the stress caused by the rotation and vibration of the pressure roller 31 repeatedly acts on the heat generating sheet 22s, and the heat generating sheet 22s is repeatedly bent. Even if it breaks, it will not be damaged by fatigue and can be operated for a long time. Furthermore, by utilizing the thermal expansion of the heating element support member 32a that supports the planar heating element 22 (the heating sheet 22s) and the elastic force of the elastic member 32b, the fixing sleeve 21 is brought into correspondence with the warming of the lubricant. Since the pressing force of the sheet heating element 22 (heating sheet 22s) is changed, the torque in the rotation driving of the fixing device 20 and the sheet heating to the fixing sleeve 21 are reduced without having a special pressure change mechanism. It is possible to achieve both the optimization of the pressing force of the body 22 (heat generating sheet 22s). As a result, since the fixing sleeve 21 is heated uniformly in the axial direction, it is possible to obtain good fixing properties and uniform image gloss in the axial direction.

また、画像形成装置への出力信号がない場合、通常は消費電力を抑えるために加圧ローラ３１及び定着スリーブ２１は非回転で、面状発熱体２２は通電を停止されているが、すぐに再出力を開始したい（復帰させたい）場合は、加圧ローラ３１及び定着スリーブ２１が非回転の状態でも面状発熱体２２に通電しておくことが可能である。この場合は、面状発熱体２２に定着スリーブ２１全体を保温させておく程度の通電を行う。   When there is no output signal to the image forming apparatus, the pressure roller 31 and the fixing sleeve 21 are normally not rotated and the sheet heating element 22 is not energized in order to reduce power consumption. When re-outputting is to be started (returned), the sheet heating element 22 can be energized even when the pressure roller 31 and the fixing sleeve 21 are not rotated. In this case, the sheet heating element 22 is energized to keep the entire fixing sleeve 21 warm.

なお、図２に示す構成のように、コア保持部材２８は当接部材２６を保持しており、加圧ローラ３１の押圧方向に、当接部材２６、コア保持部材２８、弾性部材３２ｂ、発熱体支持部材３２ａ、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）がこの順番で配列されていることが好適である。定着スリーブ２１に対して、当接部材２６と発熱体支持部材３２ａで反対方向の力をかけることで、発熱体支持部材３２ａと定着スリーブ２１の間のテンションを効率的に付与することができるためである。   As shown in FIG. 2, the core holding member 28 holds the contact member 26, and in the pressing direction of the pressure roller 31, the contact member 26, the core holding member 28, the elastic member 32b, heat generation. It is preferable that the body support member 32a and the planar heating element 22 (heating sheet 22s) are arranged in this order. Since a force in the opposite direction is applied to the fixing sleeve 21 by the contact member 26 and the heating element support member 32a, the tension between the heating element support member 32a and the fixing sleeve 21 can be efficiently applied. It is.

また、本実施形態に係る定着装置は、簡単な構成で内周面に潤滑剤が塗布された定着部材に対して面状発熱体を潤滑剤の温まり方に応じて加圧力を変化させて当接させ、定着部材を効率的かつ均一に加熱することができ、熱伝導が良く、良好な昇温性能を得ることができる。   In addition, the fixing device according to the present embodiment applies a planar heating element to a fixing member having a simple configuration and a lubricant applied to the inner peripheral surface by changing the pressure depending on how the lubricant is warmed. The fixing member can be heated efficiently and uniformly, the heat conduction is good, and good temperature rise performance can be obtained.

さらに、面状発熱体を支持する発熱体支持部材の熱膨張と弾性部材の弾性力を利用することで、潤滑剤の温まり方に対応させて定着部材への面状発熱体の押し付け力を変化させるので、特別な加圧力変更機構を有することなしに、定着装置の回転駆動における低トルク化と定着部材への面状発熱体の押し付け力の適正化とを両立することができる。   Furthermore, by using the thermal expansion of the heating element support member that supports the planar heating element and the elastic force of the elastic member, the pressing force of the planar heating element to the fixing member is changed according to how the lubricant warms up. Therefore, it is possible to achieve both reduction in torque in rotation driving of the fixing device and optimization of the pressing force of the sheet heating element to the fixing member without having a special pressure change mechanism.

また、当該定着装置を備えた画像形成装置（図１）によれば、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、軸方向で良好な定着性及び均一な画像光沢を得ることが可能となる。   Further, according to the image forming apparatus (FIG. 1) provided with the fixing device, the warm-up time and the first print time are short, and it is possible to obtain a good fixing property and uniform image gloss in the axial direction.

（定着装置の他の構成例）
ところで、図２に示す定着装置２０では、回転時はニップ部で加圧ローラ３１に引っ張られることから、ニップ部の上流側の定着スリーブ２１は張力が付与された張り側となり、ニップ部の下流側では定着スリーブ２１に張力は作用しておらず弛んだ状態となっており、この状態のまま装置の高速化を図ろうとすると、ニップ部の下流側の定着スリーブ２１の弛む程度がひどくなり、定着スリーブ２１の回転走行安定性に支障が出て場合がある。また、定着スリーブ２１が撓んだ状態で発熱体支持部材３２ａに進入してくると、発熱シート２２ｓとの当接状態も不安定になりかねない。 (Another configuration example of the fixing device)
By the way, in the fixing device 20 shown in FIG. 2, the rotation is pulled by the pressure roller 31 at the nip portion, so that the fixing sleeve 21 on the upstream side of the nip portion becomes the tension side to which tension is applied, and downstream of the nip portion. On the side, the fixing sleeve 21 is not in tension and is in a slack state. If the speed of the apparatus is increased in this state, the degree of slackening of the fixing sleeve 21 on the downstream side of the nip portion becomes severe. There may be a problem in the rotational running stability of the fixing sleeve 21. Further, if the fixing sleeve 21 is bent and enters the heating element support member 32a, the contact state with the heating sheet 22s may become unstable.

そこで、図１７に示すように、定着装置２０において、定着スリーブ２１の内周側であって少なくともニップ部下流側で、該定着スリーブ２１の回転状態を支持する回転支持部材２７を備えることも好ましい。   Therefore, as shown in FIG. 17, the fixing device 20 is preferably provided with a rotation support member 27 that supports the rotation state of the fixing sleeve 21 on the inner peripheral side of the fixing sleeve 21 and at least on the downstream side of the nip portion. .

回転支持部材２７は、例えば厚さ０．１〜１ｍｍの鉄、ステンレス等の薄肉金属からなるパイプ形状のものであり、その外径が定着スリーブ２１の内径よりも直径で０．５〜１ｍｍ程度小さいものとなっている。また、回転支持部材２７のパイプ円周上において、ニップ部に対応する箇所に凹部を有し、該凹部がコア保持部材２８の凹部に嵌め込まれるとともに、回転支持部材２７の凹部にさらに当接部材２６が嵌め込まれている。   The rotation support member 27 has a pipe shape made of, for example, a thin metal such as iron or stainless steel having a thickness of 0.1 to 1 mm, and the outer diameter thereof is about 0.5 to 1 mm in diameter than the inner diameter of the fixing sleeve 21. It is small. Further, on the circumference of the pipe of the rotation support member 27, there is a recess at a position corresponding to the nip portion, the recess is fitted into the recess of the core holding member 28, and the contact member is further in contact with the recess of the rotation support member 27. 26 is fitted.

また、回転支持部材２７のニップ部とは円周中心を挟んで反対側は、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を露出させて定着スリーブ２１に当接させる開口部を有している。さらに、回転支持部材２７の内部には、発熱体押圧機構部３２を構成する発熱体支持部材３２ａ、ストッパ部材３２ｔ、弾性部材３２ｂ、弾性部材ホルダ３２ｈが図２と同様に配置されている。   Further, on the opposite side to the nip portion of the rotation support member 27 with respect to the center of the circumference, there is an opening for exposing the planar heating element 22 (heating sheet 22s) to contact the fixing sleeve 21. Further, inside the rotation support member 27, a heating element support member 32a, a stopper member 32t, an elastic member 32b, and an elastic member holder 32h constituting the heating element pressing mechanism 32 are arranged in the same manner as in FIG.

したがって、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）は、発熱体支持部材３２ａに支持されて、定着スリーブ２１の内周面と接触して配置され、定着スリーブ２１を効率的に加熱することが可能である。   Therefore, the sheet heating element 22 (heating sheet 22s) is supported by the heating element support member 32a and is disposed in contact with the inner peripheral surface of the fixing sleeve 21, so that the fixing sleeve 21 can be efficiently heated. It is.

なお、パイプ形状の回転支持部材２７のそのパイプ周面が軸方向に切断されてできた端部は、コア保持部材２８にニップ部の周方向前後で拘持されることにより、回転支持部材２７は保持されている。また、回転支持部材２７の軸方向両端は定着装置２０のフレームを構成する側板２０ｆで保持されている。   Note that the end portion of the pipe-shaped rotation support member 27 formed by cutting the pipe peripheral surface in the axial direction is held by the core holding member 28 before and after the nip portion in the circumferential direction, thereby rotating the rotation support member 27. Is retained. Further, both ends in the axial direction of the rotation support member 27 are held by side plates 20 f constituting the frame of the fixing device 20.

以上の構成のように、回転支持部材２７により定着スリーブ２１の回転走行安定性が確保できるだけでなく、定着スリーブ２１を剛性の高い金属製の回転支持部材２７で支持できるので組立上のハンドリングが容易となる。   As described above, the rotation support member 27 not only ensures the rotational running stability of the fixing sleeve 21 but also the fixing sleeve 21 can be supported by the rigid metal rotation support member 27, so that handling in assembly is easy. It becomes.

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれ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において種々変形実施可能である。   The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

１ 画像形成装置
３ 露光部
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ 作像部
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ 感光体ドラム
１２ 給紙部
２０ 定着装置
２０ｆ 側板
２１ 定着スリーブ
２２ 面状発熱体
２２ａ，２２ａ１〜３ 基層
２２ｂ，２２ｂ１〜３ 抵抗発熱層
２２ｃ，２２ｃ１〜３ 電極層
２２ｄ 絶縁層
２２ｐ，２２ｐ１〜３ 発熱パターン
２２ｓ 発熱シート
２２ｔ 端子部（面状発熱体側）
２４ 導電性弾性体
２５ 給電線
２５ｔ 端子部（電源側）
２６ 当接部材
２７ 回転支持部材
２８ コア保持部材（支持部材）
２９ 熱電対
３０ 電源
３１ 加圧ローラ
３２ 発熱体押圧機構部
３２ａ 発熱体支持部材
３２ａ１ 耐熱樹脂発泡体
３２ａ２ 耐熱ゴム部材
３２ｂ 弾性部材
３２ｈ 弾性部材ホルダ
３２ｔ ストッパ部材
３３ 弾性体
３４ 温度センサ
３５ インバータ
３６ スイッチング素子
３７ ＰＷＭ回路
３８ 制御回路
３９ 整流回路
４０ 電力供給手段
７５ 帯電部
７６ 現像部
７７ クリーニング部
７８ 中間転写ベルト
７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋ 第１転写バイアスローラ
８０ 中間転写クリーニング部
８２ ２次転写バックアップローラ
８３ クリーニングバックアップローラ
８４ テンションローラ
８５ 中間転写ユニット
８９ ２次転写ローラ
９７ 給紙ローラ
９８ レジストローラ対
９９ 排紙ローラ対
１００ スタック部
１０１ ボトル収容部
１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋ トナーボトル
Ｐ 記録媒体
Ｔ トナー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 3 Exposure part 4Y, 4M, 4C, 4K Image forming part 5Y, 5M, 5C, 5K Photosensitive drum 12 Paper feed part 20 Fixing device 20f Side plate 21 Fixing sleeve 22 Planar heating element 22a, 22a1-3 Base layer 22b, 22b1-3 resistance heating layer 22c, 22c1-3 electrode layer 22d insulating layer 22p, 22p1-3 heating pattern 22s heating sheet 22t terminal (planar heating element side)
24 Conductive elastic body 25 Feed line 25t Terminal (power supply side)
26 Contact member 27 Rotation support member 28 Core holding member (support member)
29 thermocouple 30 power supply 31 pressure roller 32 heating element pressing mechanism 32a heating element support member 32a1 heat resistant resin foam 32a2 heat resistant rubber member 32b elastic member 32h elastic member holder 32t stopper member 33 elastic body 34 temperature sensor 35 inverter 36 switching element 37 PWM circuit 38 Control circuit 39 Rectifier circuit 40 Power supply means 75 Charging unit 76 Developing unit 77 Cleaning unit 78 Intermediate transfer belt 79Y, 79M, 79C, 79K First transfer bias roller 80 Intermediate transfer cleaning unit 82 Secondary transfer backup roller 83 Cleaning backup roller 84 Tension roller 85 Intermediate transfer unit 89 Secondary transfer roller 97 Paper feed roller 98 Registration roller pair 99 Paper discharge roller pair 100 Stack unit 101 Bottle storage units 102Y, 102M, 102 C, 102K Toner bottle P Recording medium T Toner

特開２００７−１５６３６３号公報JP 2007-156363 A 特開２００６−２２７４９５号公報JP 2006-227495 A 特開２００９−１８６７８４号公報JP 2009-186784 A 特開２０１０−１１７５９８号公報JP 2010-117598 A

Claims (9)

回転する無端状ベルトである定着部材と、
前記定着部材の外周側に該定着部材を押圧可能に配置され、前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を加熱する抵抗体発熱部を有した面状発熱体と、を備え、
前記面状発熱体は２以上の発熱パターンを有し、発熱パターンは、当該定着装置の加熱対象物の性質に応じて選択的に制御され、
前記面状発熱体は、発熱パターンごとに異なる電力密度を有し、
前記電力密度は、前記面状発熱体の表面温度と前記定着部材の表面温度との差に基づいて設定されることを特徴とする定着装置。 A fixing member which is a rotating endless belt;
A pressure member which is disposed on the outer peripheral side of the fixing member so as to be able to press the fixing member and forms a nip portion with the fixing member;
A sheet heating element disposed on the inner peripheral side of the fixing member and having a resistor heating part for heating the fixing member;
The planar heating element has two or more heating patterns, and the heating pattern is selectively controlled according to the property of the heating object of the fixing device ,
The planar heating element has a different power density for each heating pattern,
The power density is set based on a difference between a surface temperature of the planar heating element and a surface temperature of the fixing member . 回転する無端状ベルトである定着部材と、A fixing member which is a rotating endless belt;
前記定着部材の外周側に該定着部材を押圧可能に配置され、前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、A pressure member which is disposed on the outer peripheral side of the fixing member so as to be able to press the fixing member and forms a nip portion with the fixing member;
前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を加熱する抵抗体発熱部を有した面状発熱体と、を備え、A sheet heating element disposed on the inner peripheral side of the fixing member and having a resistor heating part for heating the fixing member;
前記面状発熱体は２以上の発熱パターンを有し、発熱パターンは、当該定着装置の加熱対象物の性質に応じて選択的に制御され、The planar heating element has two or more heating patterns, and the heating pattern is selectively controlled according to the property of the heating object of the fixing device,
前記面状発熱体は、発熱パターンごとに異なる電力密度を有し、The planar heating element has a different power density for each heating pattern,
前記電力密度は、前記面状発熱体の表面性状を変えることにより設定されることを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 1, wherein the power density is set by changing a surface property of the planar heating element. 前記面状発熱体は、単層構成において２以上の発熱パターンを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。 The planar heating element, the fixing device according to claim 1 or 2, characterized in that it has two or more heating pattern in a single layer structure. 前記面状発熱体は、積層構成において各層が異なる発熱パターンを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。 3. The fixing device according to claim 1, wherein each of the planar heating elements has a different heat generation pattern in a stacked configuration. 各発熱パターンにおいて、前記抵抗体発熱部は、前記面状発熱体の長手方向において重畳しない位置に形成されることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の定着装置。 In each of the heating pattern, the resistor heating unit, a fixing device according to claim 1, characterized in that it is formed in a position which does not overlap in the longitudinal direction of the planar heating element to 4. 前記面状発熱体の表面温度と前記定着部材の表面温度との差を検知する温度検知手段を備え、
該温度検知手段は、発熱パターンごとに、前記面状発熱体の表面温度と前記定着部材の表面温度との差が最も大きくなる箇所での検知が可能に設けられることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の定着装置。 A temperature detecting means for detecting a difference between the surface temperature of the planar heating element and the surface temperature of the fixing member;
2. The temperature detection means is provided for each heat generation pattern so that detection can be performed at a location where the difference between the surface temperature of the planar heating element and the surface temperature of the fixing member is the largest. The fixing device according to any one of items 1 to 5 . 前記面状発熱体の表面温度を検知する温度検知手段を備え、
該温度検知手段の検知結果に基づいて、前記面状発熱体の発熱が所定温度以下となるように前記抵抗体発熱部への電力供給を行う電力供給手段を備えることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の定着装置。 Temperature detecting means for detecting the surface temperature of the planar heating element,
2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a power supply unit configured to supply power to the resistor heating unit such that the heat generation of the planar heating element becomes a predetermined temperature or less based on a detection result of the temperature detection unit. 7. The fixing device according to any one of items 6 to 6 . 前記定着部材の内周側に該定着部材との間に前記面状発熱体を挟むように配置され、該面状発熱体を支持する発熱体支持部材と、
前記定着部材の内周側に前記発熱体支持部材の前記面状発熱体を支持する面とは反対側の面と離間して固設された支持部材と、
前記支持部材と、前記発熱体支持部材における前記面状発熱体を支持する面とは反対側の面との間に配置され、前記発熱体支持部材を前記定着部材側に押圧する弾性部材と、を備えたことを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の定着装置。 A heating element support member disposed on the inner peripheral side of the fixing member so as to sandwich the planar heating element between the fixing member and supporting the planar heating element;
A support member fixed on the inner peripheral side of the fixing member and spaced apart from a surface opposite to the surface of the heating element support member that supports the planar heating element;
An elastic member that is disposed between the support member and a surface of the heating element support member opposite to the surface that supports the planar heating element, and presses the heating element support member toward the fixing member; the fixing device according to claim 1, characterized in that it comprises up to 7. 請求項１から８までのいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising: a fixing device according to any one of claims 1 to 8.