KR101739615B1 - 정착 디바이스 - Google Patents

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다카시 나라하라
아츠토시 안도
야스히토 미나미시마
도모야 다테이시
마사후미 마에다
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

정착 디바이스는, 통 형상의 필름과; 판상의 히터와; 열전도 부재와; 지지 부재와; 상기 필름의 모선 방향으로 상기 히터의 양단부가 상기 지지 부재에 대하여 상기 히터의 두께 방향으로 이동하지 않도록 상기 양단부를 규제하는 규제 부재와; 가압 부재를 포함한다. 정착 디바이스의 상태는, 상기 닙부의 압접력이 토너 화상을 정착 처리하는데 충분한 제1 상태와, 상기 닙부의 압접력이 제1 상태의 압접력보다도 작은 제2 상태 사이에서 전환 가능하다. 상기 열전도 부재와 대향하는 상기 지지 부재의 면은, 상기 필름의 모선 방향으로 필름의 중앙부가 필름의 단부보다도 상기 가압 부재에 접근하는 방향으로 돌출된 형상을 갖는다.

Description

정착 디바이스{FIXING DEVICE}
본 발명은, 복사기나 프린터 등의 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 사용되는 정착 디바이스에 관한 것이다.
최근, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 구비되는 정착 디바이스의 방식으로서 필름 정착 방식이 사용된다. 필름 정착 방식의 정착 디바이스는, 통 형상의 필름과, 필름의 내면에 접촉하는 히터와, 히터가 필름의 내면과 접촉하는 면의 반대측 면을 지지하는 지지 부재와, 필름과의 사이에서 히터와 함께 닙부를 형성하는 가압 부재를 갖는 구성이 일반적이다. 그리고, 정착 디바이스는 토너 화상을 담지한 기록재를 닙부에서 반송하면서 가열하여 토너 화상을 기록재에 정착한다.
히터는, 알루미나, 질화 알루미늄 등의 세라믹을 기판으로 하고, 기판 상에 발열 저항체를 형성한 것이 일반적으로 사용된다. 히터는, 한쪽 면은 필름의 내면과 접촉하고 있고, 필름과 접촉하는 면의 반대측 면(다른쪽 면)은 지지 부재와 접촉한다. 히터가 지지 부재와 접촉하면서 지지되는 반대측 면에는 서미스터나 퓨즈 등의 감온 소자가 접촉한다. 히터는, 서미스터의 검지 온도가 목표 온도로 되도록 파수 제어나 위상 제어를 사용하여 히터에의 전력 공급량이 제어된다. 히터가 이상 승온하였을 때는 퓨즈나 서모스탯에 의해 히터에의 통전이 차단된다.
여기서, 전술한 정착 디바이스에 있어서의 과제의 하나로서 열 폭주에 의한 히터 깨짐(크랙)이 있다. 이 폭주에 의한 히터 깨짐이란, 히터의 제어에 사용하는 트라이액 등이 고장나서 히터의 제어가 불가능하게 되어 히터에 전력이 계속해서 공급되어 히터가 깨지는 현상을 말한다. 이 히터가 깨지는 원인으로서는, 히터에 온도차가 발생하여 열응력에 의해 발생하는 것이나, 지지 부재가 부분적으로 용융하여 히터에 기계적인 응력이 발생하는 것에 의한 것이 있다.
특히, 열응력에 의한 히터 깨짐은, 히터가 과승온할 때에, 서미스터 등이 접촉하고 있는 부분과 접촉하고 있지 않은 부분 사이에서 온도차가 커져 큰 열응력이 발생하여, 서미스터 등이 접촉하고 있는 부분을 기점으로 히터가 깨지는 경우가 있다.
이 히터 깨짐에 대한 대책으로서, 전술한 퓨즈 등의 안전 소자를 사용하여 히터가 과승온하여 열응력에 의해 기판이 깨지기 전에 히터에의 통전을 차단하는 것이 행해지고 있다.
그러나, 최근, FPOT(First Page Out Time)의 단축이나, 생산성 향상의 요구가 점점 강해지고 있고, 금후, 히터에 의해 큰 전력을 공급할 필요가 있기 때문에 히터 깨짐이 이른 단계에서 발생하는 것이 생각된다.
따라서, 일본 특허 공개 평11-84919호 공보에는, 도 12에 도시한 바와 같이 히터(12)와 단열 지지 부재(11) 사이에 금속판(14a)을 설치한 가열 디바이스가 개시된다. 열전도 부재인 금속판(14a)을 단열 지지부(11)와 히터(12) 사이에 개재시킴으로써 승온 온도의 치우침을 해소할 수 있다.
따라서, 안전 소자가 금속판(14a)의 히터(12)와 접촉하는 면의 반대측 면에 설치되어, 안전 소자와 접촉하는 부분과 안전 소자와 접촉하지 않는 부분 사이의 온도차가 작아짐으로써 열응력도 작아져, 히터 깨짐이 발생하기 어려워진다고 생각된다.
그러나, 일본 특허 공개 평11-84919호 공보에 개시되어 있는 구성은, 단열 지지 부재(11)에 금속판(14a)을 접착제로 고정하고 있지만, 히터(12)와 금속판(14a)은 가열 디바이스의 닙부의 압접력에 의해 서로 접촉하고 있는 것에 지나지 않는다.
따라서, 장치의 휴지 시 동안 닙부의 압접 상태를 해제 또는 압접력을 완화하는 가압 해제(제거) 기구를 갖는 가열 디바이스에 있어서, 닙부의 압접 상태를 해제 또는 압접력을 완화하였을 때에 히터(12)와 금속판(14a)이 서로 충분히 접촉하고 있지 않은 상황을 있을 수 있다. 즉, 닙부의 압접력이 충분히 있는 경우에는, 금속판(14a)과 히터(12)는 닙부의 압접력에 의해 충분히 접촉한다. 그러나, 닙부의 압접 상태가 해제 또는 압접력이 완화된 경우에는, 금속판(14a)의 두께의 공차나 휨 등의 영향에 의해 히터(12)와 금속판(14a)이 충분히 접촉하지 않는 상황이 있을 수 있다.
만약, 히터(12)와 금속판(14a)이 충분히 접촉하고 있지 않은 상황에서 히터의 제어가 불능으로 되는 폭주가 발생한 경우, 금속판(14a)에 의한 히터(12)의 온도 분포를 고르게 하는 효과가 충분히 발휘되지 않아 히터 깨짐이 발생해 버릴 가능성이 있다.
따라서, 본원 발명의 목적은, 정착 디바이스의 닙부에서 압접 상태가 해제 또는 압접력이 경감된 경우에 있어서도, 히터와 금속판을 서로 안정적으로 접촉시킬 수 있는 정착 디바이스를 제공하는 것이다.
본원 발명의 제1 양태에 따르면, 닙부에서 토너 화상을 담지한 기록재를 반송하면서 가열하여 토너 화상을 기록재에 정착하는 정착 디바이스가 제공되며, 상기 정착 디바이스는, 통 형상의 필름과; 상기 필름의 내면에 접촉하는 판상의 히터와; 상기 히터의, 상기 필름의 내면에 접촉하는 면의 반대측 면에 접촉하는 열전도 부재와; 상기 열전도 부재를 통하여 상기 히터를 지지하는 지지 부재와; 상기 필름의 모선 방향으로 상기 히터의 양단부가 상기 지지 부재에 대하여 상기 히터의 두께 방향으로 이동하지 않도록 상기 양단부를 규제하는 규제 부재와; 상기 필름과의 사이에서 상기 히터와 함께 닙부를 형성하는 가압 부재를 포함하고: 상기 정착 디바이스의 상태를, 상기 닙부의 압접력이 토너 화상을 정착하는데 충분한 제1 상태와, 상기 닙부의 압접력이 상기 제1 상태의 압접력보다 작은 제2 상태 사이에서 전환하는 것이 가능하고, 상기 열전도 부재와 대향하는 상기 지지 부재의 면은, 상기 필름의 모선 방향의 필름의 중앙부가 상기 모선 방향의 필름의 단부보다도 상기 가압 부재에 접근하는 방향으로 돌출된 형상을 갖는다.
본원 발명의 제2 양태에 따르면, 닙부에서 토너 화상을 담지한 기록재를 반송하면서 가열하여 토너 화상을 기록재에 정착하는 정착 디바이스가 제공되며, 상기 정착 디바이스는, 통 형상의 필름과; 상기 필름의 내면에 접촉하는 판상의 히터와; 상기 히터의, 상기 필름의 내면에 접촉하는 면의 반대측 면에 접촉하는 열전도 부재와; 상기 열전도 부재를 통하여 상기 히터를 지지하는 지지 부재와; 상기 히터와 함께 상기 필름과의 사이에서 닙부를 형성하는 백업 부재를 포함하고, 상기 열전도 부재는 기록 방재의 반송 방향의 단부에 로크부를 포함하고, 상기 열전도 부재는 상기 로크부에 의해 상기 지지 부재에 대하여 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 로크된다.
본원 발명의 제3 양태에 따르면, 닙부에서 토너 화상을 담지한 기록재를 반송하면서 가열하여 토너 화상을 기록재에 정착하는 정착 디바이스가 제공되며, 상기 정착 디바이스는, 통 형상의 필름과; 상기 필름의 내면에 접촉하는 히터와; 상기 히터의, 상기 필름과 접촉하는 면의 반대측 면에 접촉하는 열전도 부재와; 상기 열전도 부재를 통하여 상기 히터를 지지하는 지지 부재와; 상기 히터와 함께 상기 필름과의 사이에서 닙부를 형성하는 백업 부재를 포함하고, 상기 열전도 부재는, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 중앙부에 설치된 제1 로크부와, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 상기 제1 로크부를 사이에 두고 양단부에 설치된 제2 로크부와 제3 로크부를 포함하고, 상기 열전도 부재는, 상기 제1 로크부에 의해 상기 지지 부재에 대하여 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 로크되고, 상기 제2 로크부 및 상기 제3 로크부에 의해 상기 지지 부재에 대하여 기록재의 반송 방향으로 로크된다.
본원 발명의 제4 양태에 따르면, 닙부에서 토너 화상을 담지한 기록재를 반송하면서 가열하여 토너 화상을 기록재에 정착하는 정착 디바이스가 제공되며, 상기 정착 디바이스는, 통 형상의 필름과; 상기 필름의 내면에 접촉하는 히터와; 상기 히터의, 상기 필름과 접촉하는 면의 반대측 면에 접촉하는 열전도 부재와; 상기 열전도 부재를 통하여 상기 히터를 지지하는 지지 부재와; 상기 히터와 함께 상기 필름과의 사이에서 닙부를 형성하는 백업 부재를 포함하고, 상기 열전도 부재는, 상기 열전도 부재의 일부를 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향에 교차하는 방향으로 구부려 형성한 굽힘부를 포함하고, 상기 열전도 부재는 상기 굽힘부에 의해 상기 지지 부재에 대하여 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 로크된다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 이하의 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 고려하면 명백하게 될 것이다.
도 1은 실시예 1에 관한 정착 디바이스의 구성을 설명하기 위한 단면도.
도 2의 (a) 및 (b)는 실시예 1에 관한 정착 디바이스의 구성의 설명도이며, (a)는 가압 시의 정착 디바이스를 도시하고, (b)는 가압 해제시의 정착 디바이스를 도시함.
도 3은 세라믹 히터의 설명도.
도 4는 서미스터 및 온도 퓨즈의 설명도.
도 5의 (a) 실시예 1에 관한 히터 및 금속판의 유지 방법의 설명도이고, 도 5의 (b)는 실시예 1에 있어서의 금속판의 유지 방법의 설명도이고, 도 5의 (c)는 실시예 1에 있어서의 히터, 지지 부재, 금속판의 관계의 설명도.
도 6의 (a)는 급전 커넥터의 설명도이고, 도 6의 (b는) 클립의 설명도.
도 7은 실시예 1에 있어서의 히터 및 금속판의 유지 방법의 설명도.
도 8은 히터와 금속판의 열의 흐름의 설명도.
도 9는 실시예 2에 있어서의 금속판의 형상 및 구성의 설명도.
도 10은 실시예 1에 관한 히터의 제어부의 설명도.
도 11의 (a)는 실시예 1의 변형예의 지지 부재이고, 도 11의 (b)는 실시예 1의 변형예의 히터 및 금속판의 유지 방법을 설명하는 설명도.
도 12는 종래예에 관한 히터와 금속판의 구성의 설명도.
도 13의 (a)는 실시예 3에 관한 히터 및 열전도 부재의 지지 방법을 설명도이고, 도 13의 (b)는 도 13의 (a)의 도면에서 급전 커넥터 및 히터 클립을 생략한 도면이고, 도 13의 (c)는 실시예 3에 관한 열전도 부재의 지지 방법의 설명도이고, 도 13의 (d)는 실시예 3에 관한 열전도 부재의 로크부의 설명도.
도 14의 (a)는 실시예 3에 관한 급전 커넥터의 설명도, 도 14의 (b)는 실시예 3에 관한 히터 클립의 설명도.
도 15의 (a)는 히터 내의 열의 흐름을 설명하는 히터 및 열전도 부재의 일부 확대도이고, 도 15의 (b)는 실시예 3에 있어서의 히터 및 열전도 부재의 단부의 확대도.
도 16의 (a)는 비교예의 히터 및 열전도 부재의 지지 방법을 설명하는 도면이고, 도 16의 (b)는 비교예의 열전도 부재의 지지 방법의 설명도이고, 도 16의 (c)는 비교예의 열전도 부재의 굽힘부의 확대도.
도 17의 (a) 내지 (d)는 비교예의 열전도 부재의 변형 과정의 설명도.
도 18의 (a) 및 (b)는 히터 길이 단부의 열의 흐름의 설명도.
도 19는 열전도 부재의 변형의 설명도.
도 20은 실시예 4에 관한 열전도 부재의 로크부의 설명도.
도 21의 (a) 및 (b)는 실시예 4의 변형예에 관한 열전도 부재의 설명도.
도 22의 (a)는 실시예 5에 관한 열전도 부재의 설명도이고, 도 22의 (b)는 실시예 5에 관한 열전도 부재와 지지 부재의 결합에 관한 설명도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 우선, 본 실시예의 정착 디바이스의 개요를 설명하고, 계속해서, 본 실시예의 특징에 대하여 설명한다.
[실시예 1]
이하의 디바이스 구성의 설명에 있어서, 길이 방향이란, 기록재 반송로에서 기록재 반송 방향에 직교하는 방향이다. 폭 방향이란 기록재 반송 방향과 동일 방향이다.
도 1은 본 실시예에 관한 정착 디바이스(18)를 정착 디바이스(18)의 길이 방향으로부터 본 단면의 개략도이고, 도 2는 정착 디바이스(18)의 단부를 폭 방향으로부터 본 개략도이다.
정착 디바이스(18)는 가요성을 갖는 통 형상의 필름(36)을 포함하는 필름 유닛(31)을 포함하고, 가압 부재로서의 가압 롤러(32)를 포함한다. 필름 유닛(31)과 가압 롤러(32)는 디바이스 프레임(33)의 좌우의 측판(34) 사이에 대략 평행하게 배치된다.
가압 롤러(32)는, 코어 금속(32a)과, 코어 금속(32a)의 외측에 형성한 탄성층(32b)과, 탄성층(32b)의 외측에 형성한 이형층(32c)을 갖는다. 탄성층(32b)의 재료로서는, 실리콘 고무나 불소 고무 등이 사용된다. 이형층의 재료로서는, PFA(테트라플루오로에틸렌ㆍ퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), 또는 FEP(테트라플루오로에틸렌ㆍ헥사플루오로프로필렌 공중합체) 등이 사용된다.
본 실시예에서는, 스테인리스강제의 외경 11㎜의 코어 금속(32a) 상에 사출 성형에 의해 두께 약 3.5㎜의 실리콘 고무층(32b)을 형성하고, 층(32b)의 외측에 두께 약 40㎛의 PFA 수지 튜브(32c)를 피복한 가압 롤러(32)를 준비하였다. 가압 롤러(32)의 외경은 18㎜이다. 이 가압 롤러(32)의 경도는, Asker-C 경도계에 의해 9.8N의 가중에 있어서, 닙 N의 확보나 내구성 등의 관점에서, 40°∼70°의 범위가 바람직하다. 본 실시예에서는, 경도는 54°이다. 가압 롤러(32)의 길이 방향의 탄성층(32b)의 길이는 226㎜이다. 이 가압 롤러(32)는 도 2에 도시한 바와 같이, 코어 금속(32a)의 길이 방향의 양단부에서, 각각 베어링 부재(35)를 통하여 디바이스 프레임 측판(34) 사이에 회전 가능하게 지지된다. 구동 기어 G는 가압 롤러 코어 금속(32a)의 일단부에 고정된다. 구동 기어 G에 구동원(도시 생략)으로부터 회전력이 전달되어 가압 롤러(32)가 회전 구동된다.
도 1에 도시한 필름 유닛(31)은, 필름(36), 필름(36)의 내면에 접촉하는 판상의 히터(37), 히터(37)를 지지하는 지지 부재(38), 열전도 부재로서의 금속판(39)을 갖는다. 필름 유닛(31)은, 지지 부재(38)를 보강하는 가압 스테이(40), 필름(36)의 길이 방향의 이동을 규제하는 플랜지(41) 등을 더 포함한다.
필름(36)은, 기층과, 기층의 외측에 형성된 탄성층과, 탄성층의 외측에 형성된 이형층을 갖고, 통 형상의 가요성 부재이다. 본 실시예의 필름(36)은 외경 18㎜이다. 기층으로서 두께 60㎛의 폴리이미드의 기재가 사용된다. 탄성층으로서 두께 약 150㎛의 실리콘 고무층이 사용된다. 이형층으로서 두께 15㎛의 PFA 수지 튜브가 사용된다. 지지 부재(38)는 도 1에 도시한 바와 같이, 횡단면이 대략 반원 형상 홈통형의 형상이며, 강성ㆍ내열성ㆍ단열성을 갖고, 액정 중합체(Liquid Crystal Polymer) 등에 의해 형성된 부재이다. 이 지지 부재(38)는, 지지 부재(38)에 외측에 끼운 필름(36)의 내면을 지지하는 역할과, 히터(37)를 하나의 면을 지지하는 역할을 한다.
히터(37)는, 도 3과 같이, 알루미나, 질화알루미늄 등의 세라믹 재료를 포함하는 기판(37a) 상에 은-팔라듐 합금 등에 의한 2개의 발열 저항체(37b)를 스크린 인쇄 등에 의해 형성하고, 또한 발열 저항체(37b)가 은 등의 전기 접점부(37c)를 접속하여 이루어진다. 본 실시예에서는, 2개의 발열 저항체(37b)가 병렬로 접속되고, 저항값은 18Ω이다. 발열 저항체(37b) 상에, 보호층으로서의 유리 코트(37d)를 형성함으로써, 발열 저항체(37b)를 보호하고, 필름(36)과의 미끄럼 특성을 향상시킨다. 이 히터(37)는 지지 부재(38)의 지지면에 대향하면서 필름(36)의 모선 방향을 따라서 배치된다.
도 4는 지지 부재(38)와, 서미스터(42) 및 온도 퓨즈(43)를 도시한 개략도이다. 지지 부재(38)에는 관통 구멍이 형성되고, 그 관통 구멍으로부터 온도 검지 소자로서의 서미스터(42) 및 안전 소자로서의 온도 퓨즈(43)가 각각 금속판(39)에 접촉하도록 배치된다. 즉, 열전도 부재를 통하여 히터(37)의 열을 감지하도록 열전도 부재 상에 감온 소자가 설치된다.
서미스터(42)는, 케이싱에, 히터(37)에의 접촉 상태를 안정시키기 위한 세라믹 페이퍼 등을 통하여 서미스터 소자를 배치하고, 또한 폴리이미드 테이프 등의 절연물이 피복된다. 온도 퓨즈(43)는, 히터(37)가 이상 승온하였을 때에, 이상 발열을 감지하고, 히터(37)로의 통전을 차단하는 부품이다. 온도 퓨즈(43)는, 원통 형상의 금속 케이싱 내에 소정 온도에서 용융하는 퓨즈 엘리먼트가 탑재되어 있고, 히터(37)의 이상 승온에 의해 퓨즈 엘리먼트가 용융되었을 때에 히터(37)로의 통전하기 위한 회로를 차단한다. 본 실시예에 있어서의 온도 퓨즈(43)의 크기는, 금속 케이싱의 히터(37)에 접촉하는 부분의 길이가 약 10㎜, 금속 하우징의 폭이 약 4㎜이다. 온도 퓨즈(43)는, 금속판(39)에, 열전도 그리스를 통하여 설치되고, 온도 퓨즈(43)가 히터(37)에 대하여 플로팀함으로써 동작 불량을 방지한다.
도 10을 참조하여 히터(37)에의 전력 공급량을 제어하는 제어부에 관해 설명한다. CPU(82)는, 트라이액(81)을 온으로 하여 상용 전원(80)으로부터 히터(37)의 전기 접점부(37c)를 통하여 발열 저항체(37b)에 통전하여 히터(37)를 승온시킨다. 그리고, 히터(37)의 온도가 서미스터(42)에 의해 검지되고, 서미스터(42)의 출력을 A/D 변환하여 CPU(82)에 입력한다. CPU(82)는 입력된 온도 정보에 기초하여 트라이액(81)에 의해 발열 저항체(37b)에 공급하는 전력을 위상 제어 또는 파수 제어에 의해 제어한다. 즉, CPU(82)는, 서미스터(42)의 검지 온도가 목표 온도보다 높은 경우에는 히터(37)가 승온하도록 트라이액(81)을 제어한다. 또한, CPU(82)는, 서미스터(42)의 검지 온도가 목표 온도보다 낮은 경우에는 히터(37)가 강온하도록 트라이액(81)을 제어한다. 이와 같은 제어에 의해, 히터(37)를 목표 온도로 유지할 수 있는 것이다. 또한, 온도 퓨즈(43)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 히터(37)가 이상 승온하였을 때에 상용 전원(80)으로부터 히터(37)에 흐르는 전류를 CPU(82)와는 관계없이 차단할 수 있도록 배치된다.
다음에, 도 1의 가압 스테이(40)는, 그 횡단면이 U자형의 형상이며, 필름(36)의 모선 방향으로 연장하는 긴 부재이다. 가압 스테이(40)의 역할은, 필름 유닛(31)의 굽힘 강성을 높이는 것이다. 본 실시예의 가압 스테이(40)는, 두께 1.6㎜의 스테인리스강을 굽힘 가공하여 형성된다.
다음에, 필름 유닛(31)의 조립에 대하여 설명한다. 가압 스테이(40)는, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 히터(37)를 유지하는 지지 부재(38)에 가압 스테이(40)를 장착하여 얻어진 구조를 필름(36)의 내측에 삽입하여, 필름(36)의 모선 방향으로 가압 스테이(40)의 좌우의 양단부에 플랜지(41)가 장착된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 이 필름 유닛(31)의 히터(37)가 필름(36)을 통하여 가압 롤러(32)에 대향하는 방향에서, 필름 유닛(31)을 디바이스 프레임(33)의 좌우 측판(34) 사이에 배치한다. 좌우의 플랜지(41)의 세로 홈부(41a)를 디바이스 프레임(33)의 좌우의 측판(34) 각각의 세로 홈부(34a)에 결합시킨다. 본 실시예에서는, 플랜지(41)의 재료로서, 액정 중합체(수지)를 사용한다.
그리고, 도 2의 (a)와 같이, 좌우의 플랜지(41) 각각의 가압부(41b)와 가압 아암(44) 사이에 가압 스프링(45)이 설치된다. 이에 의해, 좌우의 플랜지(41), 가압 스테이(40), 지지 부재(38) 및 필름(36)을 통해 히터(37)가 가압 롤러(32)에 대하여 가압된다. 이에 의해, 히터(37)가 가압 롤러(32)의 탄성에 저항하여, 가압 롤러(32)와 함께, 가압 롤러(32)와 필름(36)의 사이에서 약 6㎜ 정도의 닙부 N이 형성된다.
본 실시예에서는, 필름(36)과 가압 롤러(32)의 압접력이 총압 160N으로 되도록 가압 스프링(45)의 압력을 설정한다.
그리고, 가압 롤러(32)의 구동 기어 G에 도시하지 않은 구동원으로부터 회전력이 전달되어, 가압 롤러(32)가 도 1에 있어서 시계 방향으로 소정 속도로 회전 구동된다. 이 가압 롤러(32)의 회전 구동에 수반하여 닙부 N에 있어서 가압 롤러(32)와 필름(36) 사이에서 작용하는 마찰력에 의해 필름(36)에 회전력이 작용한다. 이에 의해, 도 2에 도시한 바와 같이, 필름(36)은 히터(37)에 접촉하면서 히터(37)의 한 면에서 미끄럼 이동하여 지지 부재(38)의 외측 주위를 반시계 방향으로 가압 롤러(32)의 회전에 종동하여 회전한다. 또한, 필름(36)의 내면에는 내열성을 갖는 그리스가 도포되어 있어, 히터(37) 및 지지 부재(38)와, 필름(36)의 내면의 미끄럼 특성이 향상된다.
필름(36)이 회전하여, 히터(37)에 대한 통전이 이루어지고, 서미스터(42)에 의해 검출된 히터(37)의 검지 온도가 목표 온도에 도달한 상태에서 기록재 P가 도입된다. 입구 가이드(30)는, 미정착 상태인 토너 화상 t가 위치된 기록재 P가 닙부 N을 향하도록 가이드하는 역할을 한다.
닙부 N에 미정착 토너 화상 t를 담지한 기록재 P가 도입되고, 닙부 N에 있어서 기록재 P의 토너 화상을 담지하는 면이 필름(36)에 밀착되어 기록재 P는 닙부 N을 통하여 반송된다. 이 반송 과정에서, 히터(37)에 의해 가열된 필름(36)의 열에 의해 기록재 P 상의 미정착 토너 화상 t가 기록재 P 상에 가열 및 가압되어 정착된다. 닙부 N을 통과한 기록재 P는 필름(36)의 면으로부터 곡률 분리되어 배출되어, 도시하지 않은 배지 롤러쌍에 의해 정착 디바이스 밖으로 배출된다.
또한, 도시하지 않은 가압 해제 캠을 회전시킴으로써, 플랜지(41)를 가압 롤러(32)로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜, 도 2의 (a) 내지 도 2의 (b)와 같이, 필름 유닛(31)을 가압 롤러(32)로부터 이격하는, 가압 해제(제거) 기구를 구비한다. 이 동작을 행하는 하나의 목적은, 정착 디바이스(18)에서 기록재 P의 잼이 발생하였을 때, 기록재 P의 잼 처리를 용이하게 하기 위해서이다. 두번째 목적은, 슬립 시 등 필름(36)의 회전이 정지하고 있는 상황에서, 닙부 N의 압접력에 의해 필름(36)이 소성 변형되어 화상 불량이 발생되는 것을 방지하기 위해서이다.
즉, 본 실시예의 정착 디바이스(18)는, 닙부의 압접력이 정착 처리 가능한 압접력으로 설정되는 제1 상태와, 닙부의 압접 상태를 해제하거나 또는 상기 닙부의 압접력을 제1 상태보다도 작은 압접력으로 설정하는 제2 상태 사이에서 전환하는 것이 가능하다.
본 실시예에서는, 도시하지 않은 가압 해제 모터에 의해 자동으로 닙부의 압접 상태가 해제되지만, 수동으로 가압 해제 캠을 회전시켜 닙부의 압접 상태를 해제하는 구성이어도 된다.
(본 실시예의 특징)
본 실시예의 (특유의) 특징인, 열전도 부재로서의 금속판(39)을 가진 정착 디바이스(18)의 구성에 대하여 설명한다. 도 5의 (a)는 기록재 반송 방향으로부터 본 히터(37)와 주변 부재들의 단면도, 도 5의 (b)는 히터(37)를 제거한 상태에서 금속판(39)이 지지 부재(38)에 설치된 상태의 개략도이다. 또한, 도 5에 있어서는 서미스터(42) 및 온도 퓨즈(43)는 도시를 생략한다. 도 5의 (c)에 대해서는 후술한다.
본 실시예에서는, 금속판(39)으로서 필름(36)의 모선 방향에서 두께가 0.3㎜인 알루미늄판을 사용한다. 히터와 접촉하는 접촉부는 필름(36)의 모선 방향의 길이가 226㎜, 필름(36)의 모선 방향에 직교하는 방향의 폭이 5㎜의 스트레이트 형상이다. 금속판(39)은, 필름(36)의 모선 방향의 양단부에 1.5㎜의 굽힘부(39a)를 갖고, 굽힘부(39a)는 지지 부재(38)의 구멍(38a)에 삽입된다. 또한, 이 구멍(38a)은 금속판(39)과 지지 부재(38) 사이의 선팽창 계수의 차이를 흡수하기 위해서, 금속판(39)에 대하여 약간 큰 깊이로 형성되어 있기 때문에, 금속판(39)을 지지 부재(38)에 완전히 고정하는 것은 어렵다. 또한, 열전도 부재의 재료로서 본 실시예에서는 알루미늄을 사용하였지만, 그 밖에도 구리 등의 금속판이나 그라파이트 시트 등, 히터(37)의 기판보다도 고열전도율의 부재를 사용할 수 있다.
본 실시예의 히터(37)의 기판은 필름(36)의 모선 방향의 길이가 260㎜, 필름(36)의 모선 방향에 대해 직교하는 방향의 길이가 5.8㎜, 두께가 1.0㎜의 직육면체의 형상이다. 또한, 본 실시예의 기판의 재료는 알루미늄이다.
본 실시예에서는, 금속판(39)은 지지 부재(38) 및 히터(37)보다도, 기록재 반송로면에 수직인 하중에 대하여, 구부러지기 쉽도록 구성된다. 즉, 영률을 E(㎬), 단면 2차 모멘트를 I(m4)로 하였을 때에, 굽힘 강성 EI(Nㆍ㎡)는, 히터(37) 및 지지 부재(38)의 굽힘 강성보다도 작다. 또한, 히터(37)의 굽힘 강성은, 지지 부재(38)의 굽힘 강성보다도 작다.
본 실시예의 금속판(39)은 알루미늄으로 구성되어 있고, 영률이 약 70(㎬), 단면 2차 모멘트가 약 0.011(㎜4)이므로, 굽힘 강성 EI는 약 7.9×102(Nㆍ㎟)이다. 한편, 히터(37)는 영률이 약 350(㎬), 단면 2차 모멘트가 약 0.483(㎜4)이므로, 굽힘 강성 EI는, 1.7×105(Nㆍ㎟)이다. 지지 부재(38)용 재료로서 사용되는 액정 중합체의 영률이 약 13(㎬), 단면 2차 모멘트가 약 29.4(㎜4)이므로, 굽힘 강성 EI는, 3.8×105(Nㆍ㎟)으로 된다. 또한, 지지 부재(38)의 단면 형상은, 실제로는 부분적으로 직립하는 리브를 포함하고 필름(36)의 모선 방향에서 동일하지 않기 때문에 전술한 값은 평균값으로 나타냈다.
여기서, 금속판(39)의 역할에 대하여 설명한다. 금속판(39)의 역할은, 히터(37)의 열 폭주 시에 히터(37)의 온도 균일화에 의해 히터 깨짐(크랙)을 억제하는 것이다. 히터(37)의 기판에 서미스터(42)나 퓨즈(43) 등이 직접 접촉하고 있으면, 히터(37)의 열 폭주 시에 이들 부재가 접촉하는 부분과 접촉하지 않은 부분의 온도차에 의한 열응력에 의해 히터(37)가 깨져 버리는(크랙이 발생하는) 경우가 있다. 따라서, 본 실시예와 같이 히터(37)에 접촉하는 금속판(39) 상에 서미스터(42)나 퓨즈(43)를 설치함으로써, 히터(37)의 폭주 시에 히터(37)의 기판이 열 균일화되어 열응력에 의한 히터 깨짐이 발생하기 어려워지는 것이다.
이 히터(37)의 온도 균일화에 대하여 도 8을 사용하여 설명한다. 히터(37)의 기판(37a)으로서 사용한 알루미나의 열전도율은 약 26W/mK이다. 반면, 금속판(39)용 재료로서 사용되는 알루미늄의 열전도율은 약 230W/mK이며, 기판(37a)의 열전도율보다 크다. 여기서, 도 8과 같이, 필름(36)의 모선 방향으로 기판(37a)의 소정 부분 H가 다른 부분에 비해 고온으로 된 경우를 고려한다. 기판(37a) 내부에 있어서의 필름(36)의 모선 방향으로의 열의 흐름 A 외에, 기판(37a) 중 금속판(39)과 접촉하고 있는 부분에서 기판(37a)으로부터 금속판(39)으로의 열의 흐름이 발생한다. 또한, 금속판(39) 내에서 필름(36)의 모선 방향을 향하여 다시 기판(37a)으로 되돌아가는 열의 흐름 B가 발생한다. 이 작용에 의해 히터(37)의 열이 균일화된다.
다음에, 지지 부재(38)의, 금속판(39)을 통해 히터(37)를 지지하는 지지면의 형상에 대하여 설명한다. 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 필름(36)의 모선 방향으로 지지면의 중앙부는 단부보다도 가압 롤러(32)에 접근하는 방향으로 돌출되어 있는 영역 C를 갖는다. 본 실시예의 영역 C는, 필름(36)의 모선 방향의 단부로부터 중앙부쪽으로 가압 롤러(32)에 지지면이 서서히 접근하는 완만한 곡면 형상(이후, 크라운 형상으로 기재함)을 갖는다. 영역 C의 필름(36)의 모선 방향의 길이는, 가압 롤러(32)의 길이와 동일한 226㎜이고, 영역 C에서 필름(36)의 모선 방향의 단부에 대한 중앙부의 돌출량은 0.6㎜이다.
다음에, 규제 부재로서의 급전 커넥터(46) 및 클립(47)의 구성에 대하여 도 6을 사용하여 설명한다. 실시예 1에 있어서는, 급전 커넥터(46) 또는 클립(47)을 사용하여, 필름(36)의 모선 방향으로 히터(37)의 양단부가 각각 지지 부재(38)와 접촉한 상태가 유지된다.
급전 커넥터(46)는, U자형의 수지 재료로 형성된 하우징부(46a)와 접촉 단자(46b)를 갖는다(도 6의 (a)). 하우징부(46a)는, 히터(37)와 지지 부재(38)를 외측으로부터 끼움으로써, 필름(36)의 모선 방향으로 히터(37)의 단부가 지지 부재(38)에 대하여 히터(37)의 두께 방향으로 이동하지 않도록 규제한다. 또한, 접촉 단자(46b)는 탄성적으로 소정의 접촉압으로 히터(37)의 전기 접점부(37c)와 접촉하여 히터(37)와의 전기적인 접속을 유지한다. 또한, 접촉 단자(46b)는 번들 와이어(48)에 접속되어 있고, 번들 와이어(48)는 도 10의 상용 전원(80) 및 트라이액(81)에 접속된다. 또한, 하우징부와 접촉 단자는 개별 부재로 구성해도 된다.
클립(47)은, U자형의 금속판이며, 히터(37)와 지지 부재(38)를 외측으로부터 탄성적으로 끼워 넣어, 필름(36)의 모선 방향으로 히터(37)의 양단부가 지지 부재(38)에 대하여 히터(37)의 두께 방향으로 이동하지 않도록 규제한다(도 6의 (b)).
또한, 급전 커넥터(46) 및 클립(47)은, 필름(36)의 모선 방향으로 히터(37)의 양단부가 지지 부재(38)에 대하여 히터(37)의 두께 방향으로 이동하지 않도록 규제하는 것이며, 히터(37)의 면에 평행한 방향으로는 이동 가능하게 구성된다. 따라서, 히터(37)의 열팽창이나, 가압 및 이격 시의 휨 발생 시에, 히터(37)에 불필요한 응력이 가해지는 것을 방지한다.
(본 실시예의 작용)
본 실시예의 작용은, 닙부의 압접 상태가 해제되거나 또는 상기 닙부의 압접력이 경감된 상태라도, 히터(37)와 금속판(39)이 안정적으로 접촉하는 것이다.
이 작용의 메커니즘에 대하여 도 5를 사용하여 설명한다. 또한, 보기 쉽게 하기 위해서, 도 5의 (c)는 지지 부재(38), 금속판(39) 및 히터(37)만을 표시한다. 본 실시예에서는, 영역 C에 대응하는 히터(37)의 부분은 금속판(39)을 통하여 지지 부재(38)의 크라운 형상을 갖는 지지면에 지지되고, 필름(36)의 모선 방향으로 히터(37)의 양단부는 단부 지지면(90)에 접촉하여 지지된다.
본 실시예의 필름(36)의 모선 방향으로 히터(37)의 양단부에서, 급전 커넥터(46) 등에 의해 지지 부재(38)에 대하여 히터(37)의 두께 방향의 이동이 규제된다. 따라서, 히터(37)의 양단부에서 지지 부재(38)에 대한 히터(37)의 두께 방향의 위치는, 닙부 N의 압접력이 정착 처리 가능한 압접력으로 설정되는 상태이어도, 닙부의 압접 상태가 해제되거나 또는 상기 닙부의 압접력이 경감된 상태이어도, 변함없다.
또한, 지지 부재(38)의 크라운 형상을 갖는 지지면에 금속판(39)을 끼우면, 필름(36)의 모선 방향으로 히터(37)의 중앙부가 접촉하는 금속판(39)의 면은 필름(36)의 모선 방향으로 히터(37)의 양단부가 접촉하는 단부 지지면(90)보다도 돌출된다. 즉, 히터(37)는, 필름(36)의 모선 방향의 양단부에서 히터(37)의 두께 방향의 이동이 규제된 상태에서 필름(36)의 모선 방향의 중앙부에서 히터(37)가 가압 롤러(32)에 접근하는 방향으로 가압되어 변형되어 있는 상태이다. 따라서, 히터(37) 자체에 원래의 스트레이트 형상으로 되돌아가고자 하는 복원력 F가 발생한다. 본 실시예에 있어서의 굽힘 강성은, (금속판(39)의 굽힘 강성)<(히터(37)의 굽힘 강성)<(지지 부재(38)의 굽힘 강성)이기 때문에, 히터(37)의 복원력 F에 의해, 금속판(39)은 히터(37)와 접촉하면서 지지 부재(38)의 크라운 형상을 따라서 지지 부재(38)에 안정적으로 접촉하게 된다. 이는 금속판(39)과 지지 부재(38)의 안정적인 접촉 상태를 가능하게 하고, 히터(37)는, 히터(37) 자체의 복원력 F이 발생되기 때문에, 닙부의 압접 상태가 해제되거나 또는 상기 닙부의 압접력이 경감된 상태에서도 변함없다.
여기서, 본 실시예에 있어서의 복원력 F의 크기를 측정하였다. 히터(37)를 스트레이트 형상으로부터 필름(36)의 모선 방향으로 지지 부재(38)의 중앙부를 0.6㎜ 휘게 하기 위해서 필요로 하는 하중을 측정한 바, 단순 중심 하중으로 0.42N이었다. 본 실시예에서는, 지지 부재(38)의 크라운 형상을 완만한 곡면 형상으로 하고 있으므로, 실제로는 히터(37)가 균등 가중에 가까운 상태에 있게 되어, 필름(36)의 모선 방향으로 히터(37) 전체에 걸쳐 0.42N 이상의 복원력 F가 발생한다. 따라서, 정착 디바이스(18)의 닙부의 압접력이 해제되거나 또는 압접력이 완화되는 가압 해제 상태이어도, 히터(37) 자체의 복원력 F에 의해 히터(37)는 금속판(39)에 안정적으로 접촉한다.
또한, 지지 부재(38)는 굽힘 강성이 높은 가압 스테이(40)에 의해 백업되고 있기 때문에, 히터(37)의 복원력 F에 의한 지지 부재(38)의 휨은 발생하지 않는다. 만약 지지 부재(38)가 가압 스테이(40)에 의해 백업되고 있지 않은 경우에 있어서도, 지지 부재(38)의 굽힘 강성이 히터(37)의 굽힘 강성보다 충분히 큰 경우에는, 히터(37)가 휘어 복원력 F가 발생하게 된다. 또한, 지지 부재(38)의 굽힘 강성이 히터(37)보다 작은 경우에는, 도 7에 도시한 바와 같이, 지지 부재(38)가 자신의 크라운 형상에 의해, 도면 중 상방으로 변형된다. 이 경우에는 지지 부재(38)의 복원력 F'에 의해, 금속판(39)이 히터(37)측으로 가압되지만, 금속판(39)의 굽힘 강성이 작기 때문에, 지지 부재(38)의 복원력 F'에 저항하지 않고, 금속판(39)과 히터(37)의 접촉성을 확보할 수 있다. 히터(37)의 굽힘 강성과 지지 부재(38)의 굽힘 강성이 동일 정도인 경우에는, 히터(37)와 지지 부재(38)가 모두 휘어, 히터(37)의 복원력 F와, 지지 부재(38)의 복원력 F'가 서로 균형을 이루는 형상으로 되어, 금속판(39)과 히터(37)의 접촉성이 확보된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 닙부의 압접 상태가 해제되거나 또는 상기 닙부의 압접력이 경감된 상태이어도, 히터(37)와 금속판(39)이 안정적으로 접촉한다.
그 때문에, 금속판(39)에 대해 히터(37)의 온도 분포를 균일화하는 효과를 충분히 발휘할 수 있어, 히터 깨짐을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 지지 부재(38)의 영역 C에 있어서 지지면이 크라운 형상을 갖는 것으로 하였지만, 지지 부재(38)는 영역 C에 있어서 필름(36)의 모선 방향의 단부보다도 중앙부가 돌출되어 있는 볼록 형상이 있으면 된다. 실시예 1의 변형예를 도 11에 도시한다. 도 11의 (a)는 본 변형예의 지지 부재(95)이고, 도 11의 (b)는 실시예 1의 지지 부재(38)를 지지 부재(95)로 치환한 구조를 도시한다. 본 변형예에 있어서도 히터(37)는, 필름(36)의 모선 방향으로 양단부의 히터(37)의 두께 방향의 이동이 규제된 상태에서 필름(36)의 모선 방향으로 히터(37)의 중앙부가 가압 롤러(32)에 접근하는 상태이다. 따라서, 실시예 1과 마찬가지로 히터(37)에 복원력이 작용하여 히터(37)와 금속판(39)은 안정적으로 접촉한다.
단, 실시예 1의 구성에서 닙부 N의 압접력이 정착 처리 가능한 압접력으로 설정되는 상태에 있어서 압접력이 인가된 히터(37)가 길이 방향에 걸쳐 금속판(39)을 통하여 지지 부재(38)에 백업되므로 실시예 1의 구성은 닙부 N의 압력이 안정된다고 하는 장점이 있다.
[실시예 2]
본 실시예는, 크라운 형상을 지지 부재(38)의 지지면에 형성하는 실시예 1과 달리, 히터(37)에 대해 대향하는 금속판(39)의 면에 크라운 형상을 형성하는 구성이다. 금속판(39)은 실시예 1과 마찬가지로, 알루미늄으로 구성된다. 본 실시예와 실시예 1에서 상이한 부분은 지지 부재(38)와 금속판(39)만이며, 그 밖의 정착 디바이스의 구성은 실시예 1과 거의 마찬가지이기 때문에 생략한다.
본 실시예의 특징에 대하여 설명한다. 금속판(39)은, 도 9에 도시한 바와 같이, 필름(36)의 모선 방향의 중앙부가 단부보다도, 금속판(39)이 히터(37)에 접근하는 방향으로 돌출되는 형상을 갖고 있다. 금속판(39)은, 필름(36)의 모선 방향의 단부로부터 중앙부를 향함에 따라서 서서히 히터(37)에 접근하는 완만한 곡면 형상의 크라운 형상을 갖고 있다. 필름(36)의 모선 방향의 금속판(39)의 길이나 필름(36)의 모선 방향에 직교하는 방향의 금속판(39)의 치수는 실시예 1과 마찬가지이다. 금속판(39)의 두께는 필름(36)의 모선 방향에서, 단부가 0.2㎜, 중앙부가 0.8㎜이다. 히터(37)가 지지 부재(38)에 설치된 상태에서, 히터(37)의 두께 방향에서 히터(37)의 단부 지지면(90)보다도 금속판(39)의 면쪽이 돌출되어 있는 부분이 있고, 그 돌출량이 실시예 1과 마찬가지이다. 따라서, 히터(37)에 대해 발생하는 복원력 F는 실시예 1과 마찬가지이다.
그 결과, 실시예 2에 있어서도, 닙부의 압접력이 정착 처리 가능한 압접력으로 설정되는 상태에서도, 또는 닙부의 압접 상태가 해제되거나 또는 닙부의 압접력이 경감된 상태에서도, 히터(37)와 금속판(39)이 안정적으로 접촉한다.
실시예 1의 효과와는 상이한 본 실시예의 효과에 대하여 설명한다. 필름(36)의 모선 방향으로 금속판(39)의 양단부는 각각 L자로 굽힘 가공되어 있으므로, 정착 처리 중에 양단부로부터 히터(37)의 열이 빠져나기 쉬워서, 필름(36)의 모선 방향의 히터(37)의 단부의 온도 저하가 발생하는 경우가 있다. 따라서, 필름(36)의 모선 방향에 있어서, 금속판(39)의 두께를 단부가 중앙부보다도 얇아지도록 함으로써, 단부의 열이 빠져나가기 어려워진다고 하는 효과가 달성된다.
본 실시예에서는 금속판(39)의 두께를 필름(36)의 모선 방향에서 변화시킴으로써 크라운 형상을 형성하여, 필름(36)의 모선 방향으로 히터(37)의 단부의 온도 저하를 억제하면서, 히터(37)의 열 균일화 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 지지 부재(38)와 금속판(39)의 양쪽에 크라운 형상을 형성하는 구성이어도 된다.
[실시예 3]
본 실시예에 관한 정착 디바이스(18)는, 열전도 부재(39)와 지지 부재(38)를 제외하면 실시예 1의 정착 디바이스(18)와 동일하므로 설명을 생략한다. 도 5를 사용하여, 본 실시예의 열전도 부재(39)에 대하여 설명한다.
본 실시예의 열전도 부재(39)는, 알루미늄판으로 형성된다. 도 13의 (a)는 지지 부재(38)에 열전도 부재(39)와 히터(37)가 끼워진 조립체를 폭 방향으로부터 본 단면도이고, 도 13의 (b)는 도 13의 (a)에 있어서 급전 커넥터(46) 및 히터 클립(47)을 도시 생략한 도면이고, 도 13의 (c)은 지지 부재(38)에 열전도 부재(39)가 끼워진 조립체의 상면도(평면도)이고, 도 13의 (d)는 지지 부재(38) 및 열전도 부재(39)의 사시도이다.
본 실시예에서는, 도 13의 (a)에 도시한 바와 같이, 지지 부재(38)에 열전도 부재(39)를 통하여 히터(37)가 설치된다. 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 히터(37)의 양단부는 각각 지지 부재로서의 급전 커넥터(46) 및 히터 클립(47)에 의해 지지 부재(38)에 유지된다. 또한, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 히터(37)의 단부는, 도 13의 (c)에 도시한 바와 같이, 지지 부재(38)의 규제면(규제부)(49)에 접촉한다. 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향에 있어서, 히터(37)의 중앙부는 열전도 부재(39)를 통하여 지지 부재(38)에 의해 지지되고, 히터(37)의 양단부는 지지 부재(38)에 접촉하여 지지 부재(38)에 의해 지지된다.
급전 커넥터(46)는, 도 14의 (a)에 도시한 바와 같이, 수지 재료로 형성된 U자 형상의 하우징부(46a)와, 접촉 단자(46b)를 갖는다. 급전 커넥터(46)는, 히터(37)와 지지 부재(38)를 사이에 두고 유지하는 역할과, 접촉 단자(46b)를 도 3에 도시한 히터(37)의 전극(37c)과 접촉시켜 발열 저항체(37b)에 통전하는 역할을 갖는다. 또한, 히터(37)에 급전하기 위한 부재와, 히터(37)와 지지 부재(38)를 유지하기 위한 부재를 개별 부재로 구성해도 된다.
접촉 단자(46b)는 번들 와이어(48)를 통하여 AC 전원 및 트라이액(도시 생략)에 접속된다. 히터 클립(47)은, 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이, U자형으로 구부러진 금속판으로 형성되고, 그 탄성에 의해 히터(37)의 단부가 지지 부재(38)에 접촉하는 상태를 유지한다. 히터(37)는, 히터 클립(47)에 의해 지지 부재(38)에 대하여 히터(37)의 두께 방향의 이동이 규제된다. 한편, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향에 있어서, 히터(37)의 지지 부재(38)의 규제면(49)에 의해 규제되어 있는 히터(37)의 단부의 반대측 단부는 지지 부재(38)에 의해 규제되어 있지 않아, 히터(37)의 열팽창이나 수축을 흡수하는 것이 가능하다.
도 13의 (d)를 참조하여, 본 실시예의 특징인 열전도 부재(39)의 로크부에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 열전도 부재(39)로서, 두께가 0.3㎜인 알루미늄판을 사용한다. 열전도 부재(39)가 히터(37)와 접촉하는 접촉 영역의 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 폭 L은 222㎜, 기록재의 반송 방향의 폭 M은 5㎜이다. 열전도 부재(39)는, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 중앙부이며 또한 기록재의 반송 방향의 단부인 부분에 로크부로서의 굽힘부(39a)를 갖고 있다. 굽힘부(39a)는, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 폭 a는 8㎜이고, 지지 부재(38)와 대향하는 열전도 부재(39a)의 면으로부터 지지 부재(38)가 있는 측으로의 돌출량 b는 3㎜이다. 열전도 부재(39)는, 굽힘부(39a)가 지지 부재(38)에 설치된 피로크부로서의 구멍(38a)에 삽입됨으로써 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 로크된다. 또한, 구멍(38a)은 열전도 부재(39)의 열팽창을 흡수하기 위해서, 굽힘부(39a)보다도 약간 크게 형성된다. 구멍(38a)의 크기는, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 폭 c는 8.1㎜, 기록재의 반송 방향의 폭 d는 0.4㎜이다. 열전도 부재(39)는 지지 부재(38)에 대해서, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 0.1㎜의 유격을 갖는다.
본 실시예에서는, 지지 부재(38)가 금속판(39)을 통하여 히터(37)를 지지하는 지지면의 형상은 실시예 1과 동일하게 크라운 형상일 수 있고, 금속판(39)의 면과 평행한 편평한 면이어도 된다.
본 실시예의 기판(37a)은 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 폭이 270㎜, 기록재의 반송 방향의 폭이 5.8㎜, 두께가 1.0㎜의 직육면체의 형상이며, 알루미나로 형성된다. 또한, 발열 저항체(37b)의, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 길이는 222㎜이며, 열전도 부재(39)가 히터(37)에 접촉하는 접촉 영역의 폭과 동일하다.
(본 실시예의 작용)
작은 크기의 기록재를 연속적으로 정착 처리하여 비통지(非通紙) 승온이 발생하는 상황에 있어서, 히터(37)의 열이 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향에서 균일화되는 메커니즘에 대하여 설명한다.
본 실시예에서 기판(37a)용 재료로서 사용한 알루미나의 열전도율은 약 26W/mK이며, 열전도 부재(39)용 재료로서 사용한 알루미늄의 열전도율은 약 230W/mK이다. 열전도 부재(39)의 열전도율이 기판(37a)의 열전도율보다도 큰 경우는, 히터(37)의 열을 균일화하기 쉬워진다. 열전도 부재(39)용 재료로서 알루미늄 외에, 구리나 그라파이트 시트도 사용할 수 있다. 도 15의 (a)와 같이, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 부분 H가 다른 부분보다도 고온으로 된 경우에 대하여 설명한다. 기판(37a)의 내부에 있어서의 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 열의 흐름 A 외에, 기판(37a) 중 열전도 부재(39)와 접촉하고 있는 부분에서 기판(37a)으로부터 열전도 부재(39)로의 열의 흐름이 발생하고, 기판(37a)은 열전도 부재(39)와 접촉한다 또한, 이 열은, 열전도 부재(39)의 내부에 있어서 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 흐르고, 다시 기판(37a)으로 되돌아간다. 이러한 열의 흐름에 의해 히터(37)의 열이 균일화된다.
여기서, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향에 있어서의 히터(37)의 발열 저항체(37b)의 폭과, 열전도 부재(39)의 폭의 관계에 대하여 설명한다. 도 18의 (a) 및 (b)에, 히터(37)와 열전도 부재(39)의 위치가 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 어긋난 상태에 있어서의 각각의 단부의 확대도를 도시한다. 도 18의 (a)에 도시된 바와 같이, 발열 저항체(37b)의 단부에 비해, 열전도 부재(39)의 단부가 외측으로 연장되는 경우에는, 열의 흐름 A, B 외에, 열전도 부재(39)의 단부로부터의 방열에 의한 열의 소산 C가 발생한다. 그 결과, 히터(37)의 부분 H1에서 온도가 필요 이상으로 저하되어, 큰 크기의 기록재를 정착 처리할 때에 부분 H1에 대응하는 부분에서 정착 불량이 발생하는 경우가 있다. 또한, 도 18의 (b)에 도시한 바와 같이, 열전도 부재(39)의 단부에 비해, 발열 저항체(37b)의 단부가 외측으로 연장되는 경우에는, 발열 저항체(37b)로부터 열전도 부재(39)로의 열의 흐름을 형성할 수 없는 부분 H2에서 비통지부 승온의 억제 효과가 얻어지지 않는다.
상기와 같은 상황을 감안하여, 본 실시예에서는 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향에 있어서, 발열 저항체(37b)의 폭과 열전도 부재(39)의 폭을 거의 동일하게 한다. 또한, 도 15의 (b)에 도시한 바와 같이, 발열 저항체(37b)의 한쪽의 단부의 위치와 열전도 부재(39)의 연관된 한쪽의 단부의 위치를 수직으로 정렬시킨다(파선 X로 도시). 이에 의해, 본 실시예의 정착 디바이스(36)는, 큰 크기의 기록재의 정착 처리 시에 단부에서의 정착 불량을 발생시키지 않고, 작은 크기의 기록재의 정착 처리 시의 비통지부 승온을 억제할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
다음에, 본 실시예의 굽힘부(39a)를 기록재의 반송 방향으로 열전도 부재(39)의 단부에 형성한 이유에 대하여 설명한다. 본 실시예의 비교예로서, 도 16과 같이, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 열전도 부재(390)의 양단부에 L자 형상의 굽힘부(390b)를 형성한 구성을 도시한다. 이 굽힘부(390b)는, 도 16의 (c)의 굽힘부(390b)의 확대도에 도시한 바와 같이, 열전도 부재(390)의 단부를 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 구부려서 형성되고, 굽힘 길이 Z는 3㎜이다. 도 16의 (a)는 폭 방향으로부터 본 단면도이고, 도 16의 (b)는 지지 부재(380)에 열전도 부재(390)가 설치된 상태의 개략도이다. 열전도 부재(390)로서, 두께가 0.3㎜인 알루미늄판을 사용하고, 실시예 3의 열전도 부재(39)와 동일한 크기를 가지며, 즉 히터(37)와 접촉하는 접촉 영역의 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 폭 L은 222㎜이며, 기록재의 반송 방향의 폭 M은 5㎜이다. 비교예의 구성에서 실시예 3과 상이한 부분은, 열전도 부재(390)가 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 양단부에 3㎜의 길이의 L자 형상의 굽힘부(390b)를 갖고, 이 굽힘부(390b)가 지지 부재(380)의 양단부의 장착 구멍(380b)에 삽입되어 있는 부분이다. 또한, 장착 구멍(380b)은 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 열전도 부재(390)의 열팽창을 흡수하기 위해서 열전도 부재(390)의 굽힘부(390b)보다도 크게 형성하여 유격을 제공한다.
여기서, 열전도 부재(390)의 열팽창에 의한 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 변형량 ΔL(㎜)은, 다음 식에 의해 계산할 수 있다.
ΔL=L×α×ΔT
여기서, α는 선팽창률이고, ΔT는 온도차이다.
열전도 부재(390)는, 폭 L은 222㎜, 알루미늄의 선팽창률 α=2.3×10-5/℃, 정착 처리 시의 기판(37a)의 온도는 약 200℃이기 때문에, 상온은 20℃로 하고 ΔT=180℃로 한다. 상기 식에 이들 값을 대입하여 계산하면, ΔL은 0.92㎜로 된다. 마찬가지로, 열팽창에 의한 열전도 부재(390)의 기록재의 반송 방향의 변형량 ΔM(㎜)은, 0.02㎜로 된다. 한편, 지지 부재(380)의 재료로서 액정 중합체(스미토모 가가꾸제 "스미카 슈퍼(SUMIKA SUPER) LCP E5204L")는, 선팽창률 α가 1.3×10-5/℃이기 때문에, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 0.52㎜ 신장한다.
비교예의 정착 디바이스는, 이 지지 부재(380)와 열전도 부재(390)의 선팽창 계수의 차이에 기인하여 이하의 과제가 발생하는 경우가 있다. 도 17의 (a) 및 (b)는, 비교예의 정착 디바이스를 사용하였을 때의 지지 부재(380)와 열전도 부재(390)를 기록재의 반송 방향으로부터 본 단면도이다. 도 17의 (a)는 닙부에 180N의 가압력 F가 인가된 상태를 도시한다. 열전도 부재(390) 및 지지 부재(380)는 모두 열팽창하여 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 신장하지만, 선팽창 계수의 차이로부터 열전도 부재(390)의 신장량은 지지 부재(380)의 신장량보다 크다. 도 17의 (b)는 가압 해제 기구에 의해 가압력이 해제된 상태를 도시한다. 닙부의 가압력이 해제되면, 열전도 부재(390)는 지지 부재(380) 상에서 이동하기 쉬워진다. 그 결과, 도 17의 (b)에 도시된 바와 같이, 열전도 부재(390)가 화살표의 방향(기록재의 반송 방향에 직교하는 방향)으로 이동하여, 열전도 부재(390)의 굽힘부(390b)가 구멍(380b)의 단부면에 접촉한 상태로 된다. 다음에, 도 17의 (c)는 도 17의 (b)의 상태로부터 닙부에 가압력이 다시 부가되어 정착 처리가 행해진 후에, 정착 디바이스가 냉각되는 과정에서 열전도 부재(390) 및 지지 부재(380)가 열수축된 상태를 도시한다. 열전도 부재(390)의 수축량은 지지 부재(380)의 수축량보다도 크기 때문에, 열전도 부재(390)는, 구멍(380b)의 단부면에 접촉하는 굽힘부(390b)를 펴는(open) 방향으로 변형시키면서 수축한다. 비교예의 굽힘부(390b)는, 열전도 부재(390)의 단부를 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 구부려서 형성되어 있으므로, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 힘이 인가되면 펴지기 쉽다. 정착 디바이스를 사용할 때에는 도 17의 (a)에서 (c)로의 상태 변화가 반복되기 때문에, 도 17의 (d)에 도시한 바와 같이, 굽힘부(390b)가 서서히 펴진다. 열전도 부재(390)의 변형은 열전도 부재(390)의 양단부에서 일어날 수 있기 때문에, 굽힘부(390b)가 지지 부재(380)의 구멍(380b)으로부터 분리되는 경우가 있다. 그 결과, 열전도 부재(390)가 지지 부재(380)에 대하여 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 로크되어 있지 않은 상태로 되어, 열전도 부재(390)의 위치는 히터(37)에 대하여 어긋남이 발생하는 경우가 있다. 열전도 부재(390)의 위치가 지지 부재(380)에 대하여 크게 어긋나면, 전술한 큰 크기의 기록재의 단부의 정착 불량이나 비통지부 승온을 억제할 수 없다고 하는 과제가 발생한다.
한편, 실시예 3의 열전도 부재(39)는, 기록재의 반송 방향의 단부를 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향에 교차하는 방향으로 구부려서 형성된 굽힘부(39a)를 갖는다. 열전도 부재(39)는, 이 굽힘부(39a)를 지지 부재(38)의 구멍(38a)에 삽입함으로써 지지 부재(38)에 대하여 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 로크된다. 또한, 굽힘부(39a)는, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 대략 중앙에 형성된다. 본 실시예의 굽힘부(39a)는 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 폭 a가 8㎜이기 때문에, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 열팽창량은 0.03㎜으로 되어 열팽창량은 매우 작다. 그 때문에, 굽힘부(39a)에 대하여 구멍(38a)의 폭의 유격을 작게 할 수 있기 때문에, 지지 부재(38)에 대한 열전도 부재(39)의 위치의 어긋남을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 히터(37)의 위치는 지지 부재(38)에 의해 정해져 있기 때문에, 열전도 부재(39)의 히터(37)에 대한 위치의 어긋남을 작게 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 구멍(38a)의 폭을 8.1㎜로 한다. 또한, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 열전도 부재(39)의 양단부가 자유이므로, 열전도 부재(39) 자신의 열팽창 및 열수축에 의해 굽힘부(39a)가 변형되지 않는다. 또한, 기록재의 반송 방향으로 열전도 부재(39)의 열팽창량 ΔM은 0.02㎜이며, 기록재의 반송 방향에 있어서도 비교예와 달리 굽힘부(39a)가 크게 펴지지는 않는다. 또한, 굽힘부(39a)는, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향에 교차하는 방향으로 구부려서 형성되어 있으므로, 굽힘부(39a)에 기록재의 반송 방향으로 힘을 받았다고 해도 굽힘부(39a)가 펴지는 방향으로는 변형되지 않는다.
이상 설명한 것으로부터, 본 실시예에서는, 열전도 부재(39)는 지지 부재(38)에 대하여 로크된 상태가 유지되기 때문에, 히터(37)에 대하여 열전도 부재(39)의 위치가 어긋나기 어렵다고 하는 효과가 있다. 이에 의해, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 단부의 정착성을 떨어뜨리지 않고, 비통지부 승온을 억제할 수 있다.
또한, 열전도 부재(39)는, 기록재의 반송 방향의 상류측의 단부에 굽힘부(39a)를 형성하여 구멍(38a)에 삽입함으로써, 지지 부재(38)에 대하여 기록재의 반송 방향으로도 로크된다.
본 실시예에서는, 굽힘부(39a)는 기록재의 반송 방향으로 열전도 부재(39)의 단부에 형성하였지만, 기록재의 반송 방향으로 열전도 부재(39)의 중앙부에 형성해도 된다. 즉, 열전도 부재 자신의 일부를 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향에 교차하는 방향으로 구부려서 형성한 굽힘부를 로크부로 하여, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 지지 부재에 대하여 로크되는 구성이면 된다. 단, 기록재의 반송 방향으로 열전도 부재(39)의 중앙부를 구부려 세워 굽힘부(39a)를 형성하면, 열전도 부재(39)에 구멍이 형성되어 히터(37)의 열을 균일화하기 위한 열전도 성능이 떨어지므로, 로크부를 별도의 부재로 형성하는 것이 바람직하다.
[실시예 4]
최근, 화상 형성 장치의 FPOT(First Print Out Time)의 단축을 위해서, 정착 디바이스의 웜업 시간의 단축이 요구된다. 따라서, 본 실시예에서는, 열전도 부재의 열용량을 보다 작게 한 경우에 있어서의 구성에 대하여 설명한다.
본 실시예의 열전도 부재(391)는, 실시예 3의 것보다 기록재의 반송 방향의 폭 및 두께를 작게 함으로써 열용량을 작게 한다. 본 실시예는, 열전도 부재(391)로서 기록재의 반송 방향의 폭이 3㎜이고 두께가 0.2㎜인 알루미늄판을 사용한다. 열전도 부재(391)의 열용량은 실시예 3의 열전도 부재(39)의 40％이어서, 웜업 시간을 0.1초 짧게 할 수 있다. 본 실시예는, 열전도 부재(391)와 지지 부재(381) 이외의 구성은 실시예 3과 동일하므로 설명을 생략한다.
본 실시예의 열전도 부재(391)의 특징적인 구성은, 복수의 로크부를 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 설치하는 것이다. 본 실시예와 같이 얇고 강성이 작은 열전도 부재(391)를 사용한 경우, 실시예 3과 같이 로크부가 중앙에 1 부분이면, 도 19에 도시한 바와 같이 열전도 부재가 기록재의 반송 방향으로 활 형상으로 변형되는 경우가 있다. 이 열전도 부재의 활 형상의 변형은, 필름(36)이 회전하였을 때에 히터(37)를 통하여 기록재의 반송 방향의 상류로부터 하류 방향으로 향하는 방향의 힘을 열전도 부재가 받기 때문에 발생한다. 기판(37a)은, 두께 1.0㎜의 세라믹 재료이며 강성이 높아 변형되기 어려운 반면, 얇은 알루미늄판인 열전도 부재는 고온 하에서 소성 변형하는 경우가 있다. 열전도 부재가 변형되면, 발열 저항체(37b)에 대한 열전도 부재의 위치가 어긋나므로, 비통지부 승온의 억제 효과가 감소한다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 열전도 부재(391)는 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향에 있어서, 중앙부의 굽힘부(391a)(제1 로크부)와, 일단부의 굽힘부(391c)(제2 로크부), 타단부의 굽힘부(391d)(제3 로크부)를 갖는다. 이들 굽힘부를 각각, 피로크부로서의 구멍(381a, 381c, 381d)에 삽입함으로써, 열전도 부재(391)가 지지 부재(381)에 대하여 로크되도록 하였다. 굽힘부(391a)는 적어도 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 로크부로서의 역할을 담당하고, 굽힘부(391c, 391d)는 적어도 기록재의 반송 방향의 로크부로서의 역할을 담당하도록 구성한다. 굽힘부(391a) 및 구멍(381a)의 크기는, a=8㎜, b=3㎜, c=8.1㎜, d=0.3㎜이다. 굽힘부(391c, 391d) 및 구멍(381c, 381d)의 크기도 굽힘부(391a) 및 구멍(381a)의 크기와 동일하게 하였다. 또한, 히터(37)에 접촉하는 접촉 영역에서 열전도 부재(391)의 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 폭 L은 222㎜, 기록재의 반송 방향의 폭 M은 3㎜이다.
또한, 굽힘부(391a, 391c, 391d)의 크기는 동일할 필요는 없다. 또한, 굽힘부(391c, 391d)는, 도 21의 (a)에 도시된 바와 같이 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 단부에 형성되어 있어도 되고, 도 21의 (b)에 도시된 바와 같이 기록재의 반송 방향의 하류측의 단부에 형성되어 있어도 된다. 도 21의 (a)의 구성은, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 로크부로서의 역할을 굽힘부(391a)에서 담당하고, 기록재의 반송 방향의 로크부로서의 역할을 굽힘부(391c, 391d)에서 담당하도록 구성하는 것이다. 따라서, 도 21의 (a)의 구성은, 실시예 3의 비교예와 같이 단부의 굽힘부가 펴진다고 하는 문제는 발생하지 않는다.
이상 설명한 것으로부터, 실시예 4는, 열전도 부재(391)의 열용량을 작게 하면서, 열전도 부재(391)가 히터(37)에 대하여 위치가 어긋나기 어렵다고 하는 효과를 갖는다.
[실시예 5]
열전도 부재의 로크부로서의 굽힘부의 길이가 길수록, 닙부의 가압력이 해제되었을 때에 열전도 부재와 지지 부재 사이의 결합(로크)이 해제되기 어려워진다고 하는 장점이 있다. 그러나, 굽힘부의 길이가 길수록, 열전도 부재의 열용량이 증가하고, 또한 굽힘부에서 열이 공기 중으로 방열되기 쉬워지므로, 정착 디바이스의 웜업 시간은 증가된다.
따라서, 열전도 부재로서 보다 굽힘부의 길이가 짧고 지지 부재와의 결합 해제가 어려운 것이 요구된다.
따라서, 본 실시예의 열전도 부재(392)에 대하여, 도 22를 사용하여 설명한다. 열전도 부재(392)는, 기록재의 반송 방향의 단부에 굽힘부(392a)(제1 로크부)와, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 양단부에 굽힘부(392c)(제2 로크부) 및 굽힘부(392d)(제3 로크부)를 갖는다. 각 굽힘부(392c, 392d)에는 구멍(392e)(결합부)이 형성되고, 구멍(392e)이 지지 부재(382)의 갈고리부(382e)(결합부)와 결합한다. 또한, 열전도 부재(392) 및 지지 부재(382) 이외의 구성은 실시예 3과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
본 실시예의 열전도 부재(392)의 보다 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 열전도 부재(392)는, 기록재의 반송 방향의 폭 M이 3㎜, 두께 0.2㎜의 알루미늄판이다. 열전도 부재(392)는, 실시예 3 및 4와 동일하게 기록재의 반송 방향의 단부에 굽힘부(392a)를 갖고, 이 굽힘부(392a)에서 열전도 부재(392) 자신이 지지 부재(382)에 대하여 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 로크된다. 실시예 5에서는, 열전도 부재(392)는, 또한, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 단부에 길이 b가 2㎜인 굽힘부(392c, 392d)를 갖고, 각 굽힘부(392c, 392d)는 1㎜×1㎜의 정사각형 관통 구멍(392e)이 형성된다. 한편, 도 22의 (b)에 도시한 바와 같이, 지지 부재(382)는 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 단부에 갈고리부(382e)가 형성되고, 갈고리부(382e)가 열전도 부재(392)의 구멍(392e)과 결합하는 구성이 채용된다.
본 실시예의 구성에서, 닙부의 가압력이 해제된 경우에, 굽힘부(392c, 392d)의 길이 b가 짧아도, 열전도 부재(392)가 지지 부재(382)에 대하여 도 21의 (b)의 화살표의 방향으로 결합 해제되기 어렵다. 또한, 열전도 부재(392)의 양단부가 지지 부재(382)와 결합하고 있으므로 열전도 부재(392)가 기록재의 반송 방향으로 활 형상으로도 변형되기 어려워진다.
또한, 실시예 5에서 설명한 바와 같이, 열전도 부재(392)는 굽힘부(392a)를 갖고 있기 때문에, 실시예 3의 비교예와 같이 굽힘부(392c, 392d)가 펴지는 일은 없다.
이상 설명한 것으로부터, 본 실시예의 정착 디바이스는, 열전도 부재(392)가 히터(37)에 대하여 어긋나기 어렵다고 하는 효과 외에, 웜업 시간의 단축에 공헌한다고 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 실시예에서는, 각 굽힘부(392c, 392d)에 구멍(392e)을 형성하는 구성이 채용되었지만, 굽힘부(392a)에 구멍(392e)을 형성하여 지지 부재(382)와 결합시켜도 된다. 이 경우에는, 굽힘부(392c, 392d)에 구멍(392e)을 형성하여 지지 부재(382)와 결합시킬 필요는 없다.
또한, 실시예 3 내지 5에 있어서, 열전도 부재의 단부에 제공된 굽힘부로 로크부를 구성하였지만, 굽힘부 대신에 로크부로서 별도의 부재를 열전도 부재에 설치하는 구성을 채용해도 동일한 효과가 얻어진다.
또한, 이상 전술한 실시예 3 내지 5의 과제는, 지지 부재와 열전도 부재의 선팽창률 차이에 기인하고 있으며, 이들 부재가 동일한 재료가 아닌 한 발생한다. 따라서, 열전도 부재와 지지 부재가 상이한 재료로 형성되어 있는 경우는, 본원 발명의 효과를 발휘한다.
또한, 실시예 3 내지 5의 구성은, 정착 디바이스에 한하지 않고 토너상을 가열하는 화상 가열 장치(디바이스)에 적용할 수 있다.
본 발명은 본원에 개시된 구조를 참조하여 설명하였지만, 전술한 세부사항으로 국한되지 않고 본 출원은 첨부된 청구범위의 범주 또는 개선의 목적 내에서의 이러한 변형 또는 변화를 포함하도록 의도된다.

Claims (15)

  1. 닙부에서 토너 화상을 담지한 기록재를 반송하면서 가열하여 상기 토너 화상을 상기 기록재에 정착시키는 정착 디바이스이며,
    통 형상의 필름과,
    상기 필름의 내면에 접촉하는 판상의 히터와,
    상기 히터의, 상기 필름의 내면에 접촉하는 면의 반대측 면에 접촉하는 열 전도판과,
    상기 열 전도판을 통하여 상기 히터를 지지하는 지지 부재와,
    상기 히터의 양단부가 상기 지지 부재에 대하여 상기 히터의 두께 방향으로 이동하지 않도록, 상기 필름의 모선 방향으로 상기 양단부를 규제하는 규제 부재와,
    상기 필름과의 사이에서 상기 히터와 함께 상기 닙부를 형성하는 가압 부재를 포함하고,
    상기 정착 디바이스의 상태는, 상기 닙부의 압접력이 상기 기록재 상의 상기 토너 화상을 정착시키도록 설정되는 제1 상태와, 상기 닙부의 압접력이 상기 제1 상태의 압접력보다 작은 제2 상태 사이에서 전환가능하고,
    상기 지지 부재가 상기 열 전도판과 대향하는 상기 지지 부재의 면은, 상기 필름의 모선 방향에서의 상기 지지 부재의 중앙부가 상기 모선 방향에서의 상기 지지 부재의 단부보다 상기 가압 부재를 향하여 돌출되는 형상을 갖고,
    상기 열 전도판을 상기 지지 부재로 가압하는 복원력이 상기 히터의 탄성 변형에 의해 발생되도록 상기 히터가 상기 지지 부재에 의해 지지되고,
    상기 열 전도판은 상기 히터로부터 멀어지는 방향으로 굽은 굽힘부를 포함하고, 상기 지지 부재는 상기 열 전도판의 상기 굽힘부가 삽입되는 구멍을 포함하는, 정착 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열 전도판과 대향하는 상기 지지 부재의 면은, 필름의 모선 방향에서 양단부로부터 중앙부를 향함에 따라서 상기 지지 부재가 상기 가압 부재에 접근하는 곡면인, 정착 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 히터의 굽힘 강성은, 상기 열 전도판의 굽힘 강성보다 크고 상기 지지 부재의 굽힘 강성보다 작은, 정착 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 기판과, 상기 기판 상에 형성된 발열 저항체를 포함하고, 상기 열 전도판의 열전도율은 상기 기판의 열전도율보다 높은, 정착 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열 전도판은 금속판인, 정착 디바이스.
  6. 닙부에서 토너 화상을 담지한 기록재를 반송하면서 가열하여 상기 토너 화상을 상기 기록재에 정착시키는 정착 디바이스이며,
    통 형상의 필름과,
    상기 필름의 내면에 접촉하는 히터와,
    상기 히터의, 상기 필름의 내면에 접촉하는 면의 반대측 면에 접촉하는 열 전도판과,
    상기 히터를 지지하는 지지 부재로서, 상기 지지 부재의 길이 방향의 양단부는 상기 히터와 접촉하고, 상기 지지 부재의 상기 길이 방향의 양단부 사이의 상기 지지 부재의 중간부는 상기 열 전도판과 접촉하는 상기 지지 부재와,
    상기 필름을 통하여 상기 히터와 함께 상기 닙부를 형성하는 가압 부재를 포함하고,
    상기 지지 부재의 상기 중간부는, 상기 가압 부재를 향해 돌출하고 돌출량이 상기 지지 부재의 길이 방향에서 상기 중간부의 단부로부터 상기 중간부의 중심을 향해 커지는 돌출 영역을 갖고,
    상기 열 전도판을 상기 지지 부재로 가압하는 복원력이 상기 히터의 탄성 변형에 의해 발생되도록 상기 히터가 상기 지지 부재에 의해 지지되고,
    상기 열 전도판은 상기 히터로부터 멀어지는 방향으로 굽은 굽힘부를 포함하고, 상기 지지 부재는 상기 열 전도판의 상기 굽힘부가 삽입되는 구멍을 포함하는, 정착 디바이스.
  7. 닙부에서 토너 화상을 담지한 기록재를 반송하면서 가열하여 상기 토너 화상을 상기 기록재에 정착시키는 정착 디바이스이며,
    통 형상의 필름과,
    상기 필름의 내면에 접촉하는 히터와,
    상기 히터의, 상기 필름의 내면에 접촉하는 면의 반대측 면에 접촉하는 열 전도판과,
    상기 히터를 지지하는 지지 부재로서, 상기 지지 부재의 길이 방향의 양단부는 상기 히터와 접촉하고, 상기 지지 부재의 상기 길이 방향의 양단부 사이의 상기 지지 부재의 중간부는 상기 열 전도판과 접촉하는 상기 지지 부재와,
    상기 필름을 통하여 상기 히터와 함께 상기 닙부를 형성하는 가압 부재를 포함하고,
    상기 지지 부재의 상기 중간부는, 상기 가압 부재를 향해 돌출하고 돌출량이 상기 지지 부재의 길이 방향에서 상기 중간부의 단부로부터 상기 중간부의 중심을 향해 커지는 돌출 영역을 갖고,
    상기 길이 방향에서 상기 히터의 중심부와 접촉하는 상기 열 전도판의 접촉 영역은, 상기 히터와 접촉하는 상기 지지 부재의 길이 방향의 양단부의 접촉 영역보다 상기 가압 부재에 더 가까이 위치하고,
    상기 열 전도판은 상기 히터로부터 멀어지는 방향으로 굽은 굽힘부를 포함하고, 상기 지지 부재는 상기 열 전도판의 상기 굽힘부가 삽입되는 구멍을 포함하는, 정착 디바이스.
  8. 닙부에서 토너 화상을 담지한 기록재를 반송하면서 가열하여 상기 토너 화상을 상기 기록재에 정착시키는 정착 디바이스이며,
    통 형상의 필름과,
    상기 필름의 내면에 접촉하는 히터와,
    상기 히터의, 상기 필름의 내면에 접촉하는 면의 반대측 면에 접촉하는 열 전도판과,
    상기 히터를 지지하는 지지 부재로서, 상기 지지 부재의 길이 방향의 양단부는 상기 히터와 접촉하고, 상기 지지 부재의 상기 길이 방향의 양단부 사이의 상기 지지 부재의 중간부는 상기 열 전도판과 접촉하는 상기 지지 부재와,
    상기 필름을 통하여 상기 히터와 함께 상기 닙부를 형성하는 가압 부재를 포함하고,
    상기 지지 부재의 상기 중간부는, 상기 가압 부재를 향해 돌출하고 돌출량이 상기 지지 부재의 길이 방향에서 상기 중간부의 단부로부터 상기 중간부의 중심을 향해 커지는 돌출 영역을 갖고,
    상기 지지 부재를 상기 닙부에서의 기록재의 반송 방향에서 보았을 때에, 상기 지지 부재의 상기 중간부의 면은 상기 가압 부재를 향해 돌출된 곡선이고, 상기 지지 부재의 상기 길이 방향의 양단부의 면은 상기 지지 부재의 상기 길이 방향에 평행한 직선이고,
    상기 열 전도판은 상기 히터로부터 멀어지는 방향으로 굽은 굽힘부를 포함하고, 상기 지지 부재는 상기 열 전도판의 상기 굽힘부가 삽입되는 구멍을 포함하는, 정착 디바이스.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정착 디바이스의 상태는, 상기 닙부의 압접력이 정착 처리 가능한 압접력으로 설정되는 제1 상태와, 상기 닙부의 압접력이 상기 제1 상태의 압접력보다 작거나 상기 닙부의 압접력이 해제된 제2 상태 사이에서 전환가능한, 정착 디바이스.
  10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터는 기판과, 상기 기판 상에 형성된 발열 저항체를 포함하고, 상기 열 전도판의 열전도율은 상기 기판의 열전도율보다 높은, 정착 디바이스.
  11. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전도판은 금속판인, 정착 디바이스.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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