JP6261692B2

JP6261692B2 - 定着装置

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Publication number: JP6261692B2
Application number: JP2016184725A
Authority: JP
Inventors: 徹今泉; 隆史楢原; 安藤　温敏; 温敏安藤; 康人南島
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Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2016-09-21
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: JP2016212449A

Description

本発明は、複写機やＬＢＰ等、電子写真方式の画像形成装置に使用される定着装置に関する。

近年、電子写真方式の画像形成装置が具備する定着装置の方式としてフィルム定着方式が用いられている。フィルム定着方式の定着装置は、筒状のフィルムと、フィルムの内面に接触するヒータと、ヒータのフィルムの内面と接触する面と反対側の面を支持する支持部材と、フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、を有する構成が一般的である。そして、トナー画像を担持した記録材をニップ部で搬送しながら加熱しトナー画像を記録材に定着する。

ヒータは、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックを基板として、基板上に発熱抵抗体を形成したものが一般的に用いられる。ヒータは、一方の面はフィルムの内面と接触しており、フィルムと接触する面と反対側の面は支持部材と接触して支持されつつサーミスタやヒューズ等の感温素子が接触している。ヒータは、サーミスタの検知温度が目標温度になるように波数制御や位相制御を用いてヒータへの電力供給量が制御される。ヒータが異常昇温した時はヒューズやサーモスタットによってヒータへの通電が遮断される。

ここで、上記で説明をした定着装置における課題の一つとして暴走によるヒータ割れがある。この暴走によるヒータ割れとは、ヒータの制御に用いるトライアック等が故障してヒータの制御が不能となりヒータに電力が供給され続けてヒータが割れることを言う。このヒータが割れる原因としては、ヒータに温度差が生じて熱応力によって発生するものや、支持部材が部分的に溶融しヒータに機械的な応力が生じることによるものがある。

特に、熱応力によるヒータ割れは、ヒータが過昇温する時に、サーミスタ等が接触している部分と接触していない部分とで温度差が大きくなり大きな熱応力が生じて、サーミスタ等が接触している部分を起点にヒータが割れる場合がある。

このヒータ割れに対する対策として、前述したヒューズ等の安全素子を用いてヒータが過昇温して熱応力により基板が割れる前にヒータへの通電を遮断することが行われている。

しかしながら、近年、ＦＰＯＴ（ＦｉｒｓｔＰａｇｅＯｕｔＴｉｍｅ）の短縮や、生産性の向上の要求がますます強くなっており、今後、ヒータにより大きな電力を供給する必要があるためヒータ割れが早い段階で発生する可能が考えられる。

そこで、特許文献１には、図１２に示すようなヒータ１２と断熱支持部材１１との間に金属板１４ａを設けた加熱装置が開示されている。高熱伝導部材である金属板１４ａを断熱支持部１１とヒータ１２と間に介在させることで昇温度の偏りを解消することができる。

従って、安全素子が金属板１４ａのヒータ１２と接触する面と反対側の面に設けられているとすると、安全素子の接触する部分と接触しない部分との間の温度差が小さくなることで熱応力も小さくなり、ヒータ割れが発生しにくくなると考えられる。

特開平１１−８４９１９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている構成は、断熱支持部材１１に金属板１４ａを接着剤で固定しているものの、ヒータ１２と金属板１４ａとは加熱装置のニップ部の圧接力で互いに接触しているにすぎない。

従って、装置の休止時などにニップ部の圧接状態を解除又は圧接力を緩和する圧解除機構を有する加熱装置において、ニップ部の圧接状態を解除又は圧接力を緩和した時にヒータ１２と金属板１４ａが十分に接触していない状況があり得る。つまり、ニップ部の圧接力が十分ある場合には、金属板１４ａとヒータとはニップ部の圧接力によって十分に接触する。しかしながら、ニップ部の圧接状態が解除又は圧接力が緩和された場合には、金属板１４ａの厚みの公差や反り等の影響によってヒータ１２と金属板１４ａとが十分に接触しない状況があり得る。

仮に、ヒータ１２と金属板１４ａが十分に接触していない状況でヒータの制御が不能になる暴走が発生した場合、金属板１４ａによるヒータの温度分布を均す効果が十分に発揮されずヒータ割れが発生してしまう可能性がある。

そこで、本願発明の目的は、定着装置のニップ部の圧接状態が解除又は圧接力が軽減された場合においても、ヒータと金属板を安定的に接触させることができる定着装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触する板状のヒータと、前記ヒータの前記フィルムの内面と接触する面と反対側の面を支持する支持部材と、前記ヒータと前記支持部材との間に設けられ前記ヒータに接触する高熱伝導部材と、前記ヒータの前記フィルムの母線方向の両端部が前記支持部材に対して前記ヒータの厚み方向に移動しないように前記両端部を規制する規制部材と、前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、を備え、前記ニップ部でトナー画像を担持した記録材を搬送しながら加熱しトナー画像を記録材に定着する定着装置において、前記支持部材の前記高熱伝導部材と対向する面は、前記フィルムの母線方向の中央部は端部よりも前記加圧部材に近づく方向に突出した形状を有することを特徴とする。

本願発明によれば、定着装置のニップ部の圧接状態が解除又は圧接力が軽減された場合においても、ヒータと金属板を安定的に接触させることできる定着装置を提供することができる。

実施例１に係る定着装置の構成を説明するための断面模式図（ａ）実施例１に係る定着装置の構成を説明するための正面模式図（加圧時）、（ｂ）実施例１に係る定着装置の構成を説明するための正面模式図（圧解除時）セラミックヒータの説明図サーミスタおよび温度ヒューズの説明図（ａ）実施例１に係るヒータ及び金属板の保持方法を説明するための図、（ｂ）実施例１における金属板の保持方法を説明するための図、（ｃ）実施例１におけるヒータ、支持部材、金属板の関係を説明する図（ａ）給電コネクタの説明図、（ｂ）クリップの説明図ヒータの曲げ剛性が大きい時の実施例１におけるヒータ及び金属板の保持方法を説明するための図ヒータと金属板の熱の流れを説明するための図実施例２における金属板の形状及び構成を示す図実施例１に係るヒータの制御部を説明するための図（ａ）実施例１の変形例の支持部材、（ｂ）実施例１の変形例のヒータ及び金属板の保持方法を説明する図従来例に係るヒータと金属板の構成を説明するための図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、本実施例における定着装置の概要を説明し、次いで、本実施例の特徴について説明する。

以下の装置構成の説明において、長手方向とは、記録材搬送路面において記録材搬送方向に直交する方向である。幅方向とは記録材搬送方向と同方向である。

図１は本実施例に係る定着装置１８を長手方向から見た断面の模式図、図２は定着装置１８の端部を幅方向から見た模式図である。

３１は可撓性を有する筒状のフィルム３６を含むフィルムユニット、３２は加圧部材としての加圧ローラである。このフィルムユニット３１と加圧ローラ３２は装置フレーム３３の左右の側板３４間に略並行に配設してある。

加圧ローラ３２は、芯金３２ａと、芯金３２ａの外側に形成した弾性層３２ｂと、弾性層３２ｂの外側に形成した離型性層３２ｃと、を有する。弾性層３２ｂの材質としては、シリコーンゴムやフッ素ゴム等が用いられる。離型層３２ｃの材質としては、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、又はＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）等が用いられる。

本実施例では、ステンレス鋼製の外径１１ｍｍの芯金３２ａ上に射出成形により厚み約３．５ｍｍのシリコーンゴム層３２ｂを形成し、その外側に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブ３２ｃを被覆した加圧ローラ３２を用いた。加圧ローラ３２の外径は１８ｍｍである。この加圧ローラ３２の硬度は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計で９．８Ｎの加重において、ニップＮの確保や耐久性などの観点から、４０°〜７０°の範囲が望ましい。本実施例においては、５４°にしている。加圧ローラ３２の長手方向の弾性層の長さは２２６ｍｍである。この加圧ローラ３２は図２に示すように、芯金３２ａの長手方向の両端で、それぞれ軸受部材３５を介して装置フレーム側板３４間に回転自由に支持させている。Ｇは加圧ローラ芯金３２ａの一端部に固定された駆動ギアである。この駆動ギアＧに駆動源（不図示）から回転力が伝達されて加圧ローラ３２が回転駆動される。

図１に示すフィルムユニット３１は、フィルム３６、フィルム３６の内面に接触する板状のヒータ３７、ヒータ３７を支持する支持部材３８、高熱伝導部材としての金属板３９と、を有する。フィルムユニット３１は、更に、支持部材を補強する加圧ステイ４０、フィルム３６の長手方向の移動を規制するフランジ４１等を有する。

フィルム３６は、基層と、基層の外側に形成された弾性層と、弾性層の外側に形成された離型層と、を有し、筒状の可撓性部材である。本実施例のフィルム３６は内径１８ｍｍであり、基層として厚み６０μｍのポリイミドの基材を、弾性層としての厚み約１５０μｍのシリコーンゴム層を、離型層としての厚み１５μｍのＰＦＡ樹脂チューブを、用いている。支持部材３８は図１に示すように、横断面が略半円状樋型の形状のもので、剛性・耐熱性・断熱性を有する部材であり、液晶ポリマー（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＰｏｌｙｍｅｒ）等により形成されている。この支持部材３８は、支持部材３８に外嵌したフィルム３６の内面を支持する役割と、ヒータ３７を一方の面を支持する役割と、を有している。

ヒータ３７は、図３のように、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックよりなる基板３７ａ上に、銀・パラジウム合金等による発熱抵抗体３７ｂをスクリーン印刷等によって形成し、さらに発熱抵抗体３７ｂに銀等による電気接点部３７ｃを接続してなる。本実施例においては、二本の発熱抵抗体３７ｂが直列に接続され、抵抗値は１８Ωである。発熱抵抗体の上に保護層としてのガラスコート３７ｄを形成することにより、発熱抵抗体を保護し、フィルム３６との摺動性を向上させている。このヒータ３７は支持部材３８の支持面に対向しつつフィルム３６の母線方向に沿って配設されている。

図４は、支持部材３８と、感温素子であるサーミスタ４２及び温度ヒューズ４３と、を示した図である。支持部材３８には貫通孔が設けられ、その貫通孔から温度検知素子としてのサーミスタ４２及び安全素子としての温度ヒューズ４３とがそれぞれ金属板３９に接触するように配置されている。つまり、高熱伝導部材を介してヒータ３７の熱を感熱するように高熱伝導部材の上に感温素子が設けられている。

サーミスタ４２は、筐体に、ヒータ３７への接触状態を安定させるためのセラミックペーパー等を介して、サーミスタ素子を配し、さらにポリイミドテープ等の絶縁物が被覆されている。温度ヒューズ４３は、ヒータ３７が異常昇温した際に、ヒータの異常発熱を感知し、ヒータ３７への通電を遮断する部品である。温度ヒューズ４３は、円筒状の金属筐体内に所定温度で溶融するヒューズエレメントが搭載されており、ヒータ３７の異常昇温によりヒューズエレメントが溶断した時にヒータ３７への通電するための回路を遮断する。本実施例における温度ヒューズ４３の大きさは、金属筐体のヒータ３７に接触する部分の長さが約１０ｍｍ、金属筐体の幅が約４ｍｍである。温度ヒューズ４３は、金属板３９に、熱伝導グリスを介して設置され、温度ヒューズ４３がヒータ３７に対して浮くことによって動作不良を防止している。

図１０を用いてヒータ３７への電力供給量を制御する制御部についての説明を行う。ＣＰＵ８２は、トライアック８１をオンにして商用電源８０からヒータ３７の電気接点部３７ｃを介して発熱抵抗体３７ｂに通電してヒータ３７を昇温させる。そして、ヒータ３７の温度をサーミスタ４２で検知して、そのサーミスタ４２の出力をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ８２に取り込む。ＣＰＵ８２は、その取り込んだ温度情報に基づいてトライアック８１により発熱抵抗体３７ｂに供給する電力を位相制御又は波数制御により制御する。即ち、ＣＰＵ８２は、サーミスタ４２の検知温度が目標温度より高い場合にはヒータ３７が昇温するようにトライアック８１を制御する。また、ＣＰＵ８２は、サーミスタ４２の検知温度が目標温度より低い場合にはヒータ３７が降温するようにトライアック８１を制御する。このような制御によって、ヒータ３７を目標温度に維持することができるのである。また、温度ヒューズ４３は、図１０に示すように、ヒータ３７が異常昇温した時に商用電源８０からヒータ３７に流れる電流をＣＰＵ８２とは関係なく遮断できるように配置されている。

次に、図１の加圧ステイ４０は、その横断面がＵ字型の形状であり、フィルム３６の母線方向に長い部材である。加圧ステイ４０の役割は、フィルムユニット３１の曲げ剛性を高めることである。本実施例の加圧ステイ４０は、板厚１．６ｍｍのステンレス鋼を曲げ加工して形成されている。

次に、フィルムユニット３１の組み立てについて説明する。加圧ステイ４０は、図２（ａ）に示すように、ヒータ３７を保持した支持部材３８に加圧ステイ４０を取り付けたものをフィルム３６の内側に挿入して、加圧ステイ４０の左右のフィルム３６の母線方向の両端部にフランジ４１を装着する。

図１に示すように、このフィルムユニット３１のヒータ３７がフィルム３６を介して加圧ローラ３２に対向する向きで、フィルムユニット３１を装置フレーム３３の左右側板３４の間に配設する。左右のフランジ４１は、それぞれが有する縦溝部４１ａを装置フレーム３３の左右の側板３４がそれぞれ有する縦溝部３４ａに係合させてある。本実施例では、フランジ４１の材料として、液晶ポリマー樹脂を用いている。

そして、図２（ａ）のように、左右のフランジ４１の加圧部４１ｂと加圧アーム４４との間に加圧バネ４５を設ける。これにより、左右のフランジ４１、加圧ステイ４０、支持部材３８を介してヒータ３７がフィルム３６を挟んで加圧ローラ３２に対して押圧される。これによって、ヒータ３７がフィルム３６を介して加圧ローラ３２の弾性に抗して加圧ローラ３２と共に６ｍｍ程度のニップ部Ｎが形成される。

本実施例では、フィルム３６と加圧ローラ３２との圧接力が総圧で１６０Ｎとなるように加圧バネ４５の圧を設定している。

そして、加圧ローラ３２の駆動ギアＧに不図示の駆動源から回転力が伝達されて加圧ローラ３２が図１において時計方向に所定の速度で回転駆動される。この加圧ローラ３２の回転駆動に伴ってニップ部Ｎにおいて加圧ローラ３２とフィルム３６との間で働く摩擦力でフィルム３６に回転力が作用する。これにより、図２に示すように、フィルム３６はヒータ３７の一面に接触しながら摺動し支持部材３８の外回りを反時計方向に加圧ローラ３２の回転に従動して回転する。なお、フィルム３６の内面には耐熱性を有するグリスが塗布されており、ヒータ３７及び支持部材３８と、フィルム３６の内面と、の摺動性が向上している。

フィルム３６が回転して、ヒータ３７に対する通電がなされ、ヒータ３７のサーミスタ４２の検知温度が目標温度に到達した状態で記録材Ｐが導入される。入り口ガイド３０は、未定着状態であるトナー像ｔを載せた記録材Ｐがニップ部Ｎに向かうようにガイドする役割を果たしている。

ニップ部Ｎに未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｐが導入され、ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐのトナー画像を担持する面がフィルム３６に密着してフィルム３６と共にニップ部Ｎを搬送される。この搬送過程において、ヒータ３７で加熱されたフィルム３６の熱により記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが記録材Ｐ上に加熱及び加圧され定着される。ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐはフィルム３６の面から曲率分離して排出され、不図示の排紙ローラ対により機外に排出される。

また、不図示の圧解除カムを回転させることで、フランジ４０を加圧ローラ３２から遠ざける方向に移動させ、図２（ａ）から図２（ｂ）のように、フィルムユニット３１を加圧ローラ３２から離間する、圧解除機構を備える。この動作を行う一つの目的は、定着装置１８で記録材のジャムが発生した際、記録材Ｐのジャム処理を容易にするためである。また、２つ目の目的は、スリープ時などフィルム３６が回転停止している状況において、フィルム３６がニップ部の圧接力によって塑性変形してしまい画像不良となることを防止するためである。

つまり、本実施例の定着装置１８は、ニップ部の圧接力が定着処理可能な圧接力に設定する第１の状態と、ニップ部の圧接状態を解除する又は前記ニップ部の圧接力を第１の状態よりも小さい圧接力に設定する第２の状態と、に切り替えることが可能である。

本実施例においては、不図示の圧解除モータによって自動でニップ部の圧接状態が解除されるものの、手動で圧解除カムを回転させてニップ部の圧接状態を解除する構成でもよい。

（本実施例の特徴）
図５を用いて、本実施例の特徴である、高熱伝導部材としての金属板３９を有した定着装置１８の構成について説明する。図５（ａ）は記録材搬送方向から見たヒータ３７周りの断面図、図５（ｂ）はヒータ３７を取り外した状態で金属板３９が支持部材３８に設けられた状態の図である。尚、図５においてはサーミスタ４２及び温度ヒューズ４３は表示を省略している。図５（ｃ）については後述する。

本実施例では、金属板３９としてフィルム３６の母線方向で厚みが０．３ｍｍで一定であるアルミニウム板を用いている。ヒータと当接する当接部はフィルム３６の母線方向の長さが２２６ｍｍ、フィルム３６の母線方向に直交する方向の幅が５ｍｍのストレート形状である。金属板３９は、フィルム３６の母線方向の両端部に１．５ｍｍの曲げ部３９ａを有し、支持部材３８の穴３８ａに差し込まれている。尚、この穴は金属板３９と支持部材３８の線膨張係数の違いを吸収するために、金属板に対して若干大きめに設けられているため、金属板３９を支持部材３８に完全に固定することは難しい。尚、高熱伝導部材の材質として本実施例ではアルミニウムを用いたが、他にも銅などの金属板やグラファイトシートなど、ヒータ３７の基板よりも高熱伝導率の部材を用いることができる。

本実施例のヒータ３７の基板はフィルム３６の母線方向の長さが２６０ｍｍ、フィルム３６の母線方向の長さが５．８ｍｍ、厚みが１．０ｍｍの直方体の形状である。また、本実施例の基板の材質はアルミナである。

本実施例においては、金属板３９は支持部材３８及びヒータ３７よりも、記録材搬送路面に垂直な荷重に対して、曲がり易いようにしている。すなわち、ヤング率をＥ（ＧＰａ）、断面２次モーメントをＩ（ｍ^４）としたときに、金属板の曲げ剛性ＥＩ（Ｎ・ｍ^２）は、ヒータ３７及び支持部材３８の曲げ剛性よりも小さい。また、ヒータ３７の曲げ剛性は、支持部材３８よりも小さい。

本実施例の金属板３９はアルミニウムで構成されており、ヤング率が約７０（ＧＰａ）、断面２次モーメントがおよそ０．０１１（ｍｍ^４）であるので、曲げ剛性ＥＩはおよそ、７．９×１０^２（Ｎ・ｍｍ^２）となる。一方、ヒータ３７の基板のヤング率が約３５０（ＧＰａ）、断面２次モーメントがおよそ０．４８３（ｍｍ^４）であるので、曲げ剛性ＥＩは、１．７×１０^５（Ｎ・ｍｍ^２）となる。支持部材３８に用いた液晶ポリマーのヤング率がおよそ１３（ＧＰａ）、断面２次モーメントがおよそ２９．４（ｍｍ^４）であるので、曲げ剛性ＥＩは、３．８×１０^５（Ｎ・ｍｍ^２）となる。尚、支持部材３８の断面形状は、実際にはリブなどが部分的に立っておりフィルム３６の母線方向で同じではないため平均値で示した。

ここで、金属板３９の役割について説明する。金属板３９の役割は、ヒータ３７の暴走時にヒータ３７の均熱化によってヒータ割れを抑制することである。ヒータ３７の基板にサーミスタ４２やヒューズ４３等が直接的に接触していると、ヒータ３７の暴走時にそれらが接触している部分と接触していない部分との温度差による熱応力によってヒータが割れてしまう場合がある。そこで、本実施例のようにヒータ３７に接触する金属板３９の上にサーミスタ４２やヒューズ４３を設けることで、ヒータ３７の暴走時にヒータ３７の基板が均熱化されて熱応力によるヒータ割れが生じにくくなるのである。

このヒータ３７の均熱化について図８を用いて説明する。本実施例でヒータ３７の基板３７ａとして用いたアルミナの熱伝導率はおよそ２６Ｗ／ｍＫである。それに対し、金属板３９として用いたアルミニウムの熱伝導率はおよそ２３０Ｗ／ｍＫであり、基盤３７ａよりも大きい。ここで、図８のように、基板３７ａのフィルム３６の母線方向のある部分Ｈが他の部分に比べて高温になった場合を考える。基板３７ａ内部におけるフィルム３６の母線方向の熱の流れＡに加えて、基板３７ａのうち金属板３９と接触している部分で基板３７ａから金属板３９への熱の流れが生じる。更に、金属板３９内でフィルム３６の母線方向に向かって再び基板３７ａに戻る熱の流れＢが発生する。この作用によってヒータ３７が均熱化される。

次に、支持部材３８の金属板３９を介してヒータ３７を支持する支持面の形状について説明する。図５（ａ）に示すように、上記の支持面のフィルム３６の母線方向の中央部は端部よりも加圧ローラ３２に近づく方向に突出している領域Ｃを有する。本実施例の領域Ｃは、フィルム３６の母線方向の端部から中央部にかけて加圧ローラ３２に徐々に近づくなだらかな曲面形状（以後、クラウン形状と記す）を有する。領域Ｃのフィルム３６の母線方向の長さは、加圧ローラ３２の長さと同じ２２６ｍｍであって、領域Ｃでフィルム３６の母線方向の端部に対する中央部の突出量は０．６ｍｍである。

次に、規制部材としての給電コネクタ４６及びクリップ４７の構成について図６を用いて説明する。実施例１においては、給電コネクタ４６又はクリップ４７を用いて、ヒータ３７のフィルム３６の母線方向の両端部がそれぞれ支持部材３８と接触した状態が保たれる。

給電コネクタ４６は、コの字型の樹脂かで形成されたハウジング部４６ａとコンタクト端子４６ｂとを有する（図６（ａ））。ハウジング部４６ａは、ヒータ３７と支持部材３８とを外側から挟むことで、ヒータ３７のフィルム３６の母線方向の端部が支持部材３８に対してヒータ３７の厚み方向に移動しないように規制する。更に、コンタクト端子４６ｂは弾性的に所定の接触圧でヒータ３７の電気接点部３７ｃと接触して電気的な接続を保つ。また、コンタクト端子４６ｂは束線４８に接続されており、束線４８は図１０の商用電源８０及びトライアック８１に接続されている。尚、ハウジング部とコンタクト端子は別体で構成してもよい。

クリップ４７は、コの字型の金属板であって、ヒータ３７と支持部材３８とを外側から弾性的に挟み込み、ヒータ３７のフィルム３６の母線方向の両端部が支持部材３８に対してヒータ３７の厚み方向に移動しないように規制する（図６（ｂ））。

また、給電コネクタ４６及びクリップ４７は、ヒータ３７のフィルム３６の母線方向の両端部が支持部材３８に対してフィルムの厚み方向に移動しないよう規制するものであって、ヒータ３７の面に変更な方向には移動可能に構成されている。従って、ヒータ３７の熱膨張や、加圧及び離間時の撓み発生時に、ヒータ３７に不必要な応力がかかることを防止している。

（本実施例の作用）
本実施例の作用は、ニップ部の圧接状態が解除される又は前記ニップ部の圧接力が軽減された状態であっても、ヒータ３７と金属板３９と安定して接触していることである。

この作用のメカニズムについて図５を用いて説明する。尚、見やすくするために、図５（ｃ）は支持部材３８、金属板３９、及び、ヒータ３７のみを表示している。本実施例では、ヒータ３７の領域Ｃに対応する部分は金属板３９を介して支持部材３８のクラウン形状を有する支持面に支持され、ヒータ３７のフィルム３６の母線方向の両端部は端部支持面９０に接触して支持される。

本実施例のヒータ３７のフィルム３６の母線方向の両端部は、給電コネクタ４６等で支持部材３８に対してヒータ３７の厚み方向の移動が規制されている。従って、ヒータ３７の両端部の支持部材３８に対するヒータ３７の厚み方向の位置は、ニップ部Ｎの圧接力が定着処理可能な圧接力に設定される状態であっても、ニップ部の圧接状態が解除される又は前記ニップ部の圧接力が軽減された状態であっても、変わらない。

更に、支持部材３８のクラウン形状を有する支持面に金属板３９を組むと、ヒータ３７のフィルム３６の母線方向の中央部が接触する金属板３９の面はヒータ３７のフィルム３６の母線方向の両端部が接触する端部支持面９０よりも突出している。つまり、ヒータ３７は、フィルム３６の母線方向の両端部のヒータ３７の厚み方向の移動が規制された状態でフィルム３６の母線方向の中央部が加圧ローラ３２に近づく方向に押されて変形している状態である。従って、ヒータ３７自身に元のストレート形状に戻ろうとする復元力Ｆが生じる。本実施例における曲げ剛性は、金属板３９＜ヒータ３７＜支持部材３８であるから、ヒータ３７の復元力Ｆによって、金属板３９はヒータ３７と共に支持部材３８のクラウン形状に倣って安定的に接触することになる。この金属板とヒータ３７の安定的な接触状態は、ヒータ３７自身の復元力Ｆによって生じているため、ニップ部の圧接状態が解除される又は前記ニップ部の圧接力が軽減された状態でも変わらない。

ここで、本実施例における復元力の大きさを測定した。ヒータ３７をストレート形状から支持部材３８のフィルム３６の母線方向の中央部を０．６ｍｍ撓ませるために要する荷重を測定したところ、単純中心荷重で０．４２Ｎであった。本実施例においては、支持部材３８のクラウン形状をなだらかな曲面形状としているので、実際には均等加重に近い状態になり、ヒータ３７のフィルム３６の母線方向に亘って０．４２Ｎ以上の復元力Ｆが生じる。従って、定着装置１８のニップ部の圧接力が解除される又は圧接力が緩和される圧解除状態であっても、ヒータ３７自身の復元力Ｆによって金属板３９に安定的に接触する。

尚、本実施例の支持部材３８は曲げ剛性の高い加圧ステイ４０によってバックアップされているため、ヒータの復元力Ｆによる支持部材のたわみは発生しない。仮に支持部材３８が加圧ステイ４０によってバックアップされていない場合においても、支持部材３８の曲げ剛性がヒータ３７に対して十分に大きい場合には、ヒータ３７が撓んで復元力Ｆが生じることになる。また、支持部材３８の曲げ剛性がヒータ３７より小さい場合には、図７に示すように、支持部材３８が自身のクラウン形状によって、図中上方に変形する。この場合には支持部材３８の復元力Ｆ´によって、金属板３９がヒータ３７側に押しつけられるが、金属板３９の曲げ剛性が小さいため、支持部材３８による復元力Ｆ´に抗することなく、金属板３９とヒータ３７の接触性を確保することができる。双方の曲げ剛性が同程度の場合には、ヒータ３７と支持部材３８とが両方たわみ、ヒータの復元力Ｆと、支持部材３８の復元力Ｆ´がつり合う形状となって、金属板３９とヒータ３７との接触性が確保される。

以上説明したように、本実施例によると、ニップ部の圧接状態が解除される又は前記ニップ部の圧接力が軽減された状態であっても、ヒータ３７と金属板３９とが安定的に接触する。

そのため、金属板３９のヒータ３７の温度分布を均一化する効果を十分に発揮することができ、ヒータ割れの抑制をすることができる。

尚、本実施例では、支持部材３８の領域Ｃにおいて支持面がクラウン形状を有するものとしたが、領域Ｃにおいてフィルム３６の母線方向の端部よりも中央部が突出している凸形状があれば良い。実施例１の変形例を図１１に示す。図１１（ａ）は本変形例の支持部材９５である。図１１（ｂ）は実施例１の支持部材３８を（ａ）の支持部材９５に置き換えたものである。本変形例においてもヒータ３７は、フィルム３６の母線方向の両端部のヒータ３７の厚み方向の移動が規制された状態でフィルム３６の母線方向の中央部が加圧ローラ３２に近づく方向に押されて変形している状態である。従って、実施例１と同様にヒータ３７に復元力が働きヒータ３７と金属板３９とは安定的に接触する。

ただし、実施例１の構成の方がニップ部Ｎの圧接力が定着処理可能な圧接力に設定される状態において圧接力を受けたヒータ３７が長手方向に亘って金属板３９を介して支持部材３８にバックアップされるのでニップ部の圧力が安定するというメリットがある。

本実施例は、クラウン形状を実施例１のように支持部材３８の支持面に設けるのではなく、金属板３９のヒータ３７と対向する面に設ける構成である。金属板３９は実施例１と同様、アルミニウムで構成される。本実施例と実施例１とで異なる部分は支持部材３８と金属板３９のみであり、その他の定着装置の構成は実施例１とほぼ同様であるため省略する。

本実施例の特徴について説明する。金属板３９は、図９に示すように、フィルム３６の母線方向の中央部が端部よりもヒータ３７に近づく方向に突出する形状を有している。金属板３９は、フィルム３６の母線方向の端部から中央部に向かうにつれて徐々にヒータ３７に近づくなだらかな曲面形状のクラウン形状を有している。金属板３９のフィルム３６の母線方向の長さやフィルム３６の母線方向に直交する方向の寸法は実施例１と同様である。金属板３９の厚みはフィルム３６の母線方向で、端部が０．２ｍｍ、中央部が０．８ｍｍである。ヒータ３７が支持部材３８に取り付けられた状態で、ヒータ３７の厚み方向でヒータ３７の端部支持面９０よりも金属板３９の面の方が突出している部分があり、その突出量が実施例１と同様になるため、ヒータ３７に生じる復元力Ｆは実施例１と同様になる。

その結果、実施例２においても、ニップ部Ｎの圧接力が定着処理可能な圧接力に設定される状態でも、ニップ部の圧接状態が解除される又はニップ部の圧接力が軽減された状態でも、ヒータ３７と金属板３９とが安定的に接触する。

本実施例の実施例１とは異なる効果について説明する。金属板３９のフィルム３６の母線方向の両端部はそれぞれＬ字に曲げ加工されているので、定着処理中にそこからヒータ３７の熱が逃げやすくなってしまい、ヒータ３７のフィルム３６の母線方向の端部の温度低下が発生する場合がある。そこで、フィルム３６の母線方向において、金属板３９の厚みを端部が中央部よりも薄くなるようにすることで、端部の熱が逃げにくくなるという効果がある。

本実施例では金属板３９の厚みをフィルム３６の母線方向で変えることでクラウン形状を形成し、ヒータ３７のフィルム３６の母線方向の端部の温度低下を抑えつつ、ヒータ３７の均熱効果を発揮することができる。

尚、本実施例においては支持部材３８と金属板３９との双方にクラウン形状を形成する構成でも良い。

１８定着装置
３２加圧ローラ
３６フィルム
３７ヒータ
３８支持部材
３９金属板
４０加圧ステイ
４２サーミスタ
４３温度ヒューズ
４６給電コネクタ
４７クリップ

Claims

筒状のフィルムと、
前記フィルムの内面に接触する板状のヒータと、
前記ヒータの前記フィルムの内面と接触する面と反対側の面を支持する支持部材と、
前記ヒータと前記支持部材との間に設けられ前記ヒータに接触する高熱伝導部材と、
前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、
を備え、前記ニップ部でトナー画像を担持した記録材を搬送しながら加熱しトナー画像を記録材に定着する定着装置において、
前記支持部材の前記高熱伝導部材と対向する面は、前記フィルムの長手方向の中央部は端部よりも前記加圧部材に近づく方向に突出した形状を有し、
前記長手方向において、前記支持部材に対して前記ヒータの厚み方向への移動を規制する規制部材が前記ヒータの両端部それぞれに設けられ、前記規制部材で前記ヒータが前記支持部材に沿って変形させられていることを特徴とする定着装置。
前記支持部材の前記高熱伝導部材と対向する面は、前記長手方向で両端部から中央部に向かうにつれて前記加圧部材に近づく曲面であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記ヒータの曲げ剛性は、前記高熱伝導部材の曲げ剛性より大きく前記支持部材の曲げ剛性よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
前記高熱伝導部材の熱伝導率は、前記ヒータの基板の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
前記高熱伝導部材は、金属板又はグラファイトシートであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
前記規制部材は、前記支持部材の前記長手方向と平行に延びる部分に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。