(57)【要約】【課題】  装置の小型化及び低コスト化を進めていくにつれて、金属製フィルムの小型化（小径化）が進められてきた結果、金属フィルムと加圧ローラとのニップ部近傍でのフィルム変形に伴う繰り返し応力による、応力疲労破壊という問題が発生してきている。【解決手段】  金属定着フィルムを用いた定着器において、金属定着フィルムの小径化のためヒータをヒータホルダより凸にする必要がある場合に、ヒーター基盤のエッジが金属定着フィルムに接触しないように、ヒータガラスの端部から、ヒーターホルダのＲ部へ引いた接線と、ヒーター基板のエッジが接触しないように、ヒーターエッジとヒータホルダの段差量を決定する。【選択図】  図１
2008032817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ヒータと、このヒータと摺動する金属フィルムと、この金属フィルムとニップ部を形成する加圧部材とを有し、金属フィルムと加圧部材間で被加熱材を挟持搬送しながら被加熱材を加熱する加熱装置であって、固定ヒータが平板である基板上に形成された発熱体パターンと発熱体を保護するヒータガラスからなり、断面形状で前記ヒーターホルダよりヒーターガラス面が凸になっている定着装置において、前記ヒータガラス端部から、ヒータホルダーに引いた接線にヒータ基板端部のエッジが接触しないようにヒータホルダ形状とヒータ凸量が設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記構成に加え、ヒータ基盤作成時のレーザー切り込み面にヒータ発熱体と保護ガラスを形成しているヒータを使用していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱体に耐熱性フィルムを加圧部材で密着させて摺動搬送させ、該耐熱性フィルムを挟んで加熱体と加圧部材とで形成される圧接ニップ部の耐熱性フィルムと加圧部材との間に被加熱材を導入して、耐熱性フィルムと一緒に圧接ニップ部を挟持搬送させることにより、加熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に付与するフィルム加熱方式の加熱装置に関する。また、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７、及び図８を用いて従来の構成を説明する。
【０００３】
図７は、従来の定着装置を示す概略図である。
【０００４】
まず構成を説明する。
【０００５】
図７において、３１は定着器を支持する定着フレーム、３２は加圧板、３３は引っ張りバネの加圧バネである。
【０００６】
３４は搬送されてきたシート材を定着ニップに導く定着前ガイド、３５は定着したシート材をニップから排紙ローラ３６に導く排紙ガイドである。
【０００７】
加圧板３２は加圧バネ１６の力を増加させてフィルムガイドユニット３７に加圧力を与え、加圧ローラ６との間に定着ニップを作っている。
【０００８】
図示しない給紙部で給紙されてから画像形成部を通ってトナー象を転写された用紙が搬送されてくると、用紙は前ガイド３４によってフィルムガイドユニット３７と加圧ローラ６からなるニップに案内され、ニップの高温高圧によってトナーが用紙に定着される。
【０００９】
定着された用紙は、排紙ローラ３６に導かれ、図示しない排紙部に搬送されることになる。
【００１０】
また、図８は従来の定着器の断面を示す図である。図８において、４１はヒータホルダ、４２は定着フィルム、６は加圧ローラである。定着ヒータは、アルミナの平板であるヒータ基盤２上にヒータ発熱パターン３、パターンを保護するヒータガラス４が形成されて構成されている。また、４４は加圧力を長手に一様に伝える強度メンバーである加圧ステー、４５はフィルム端部を支える定着フランジである。
【００１１】
従来、記録紙上のトナー像を定着させる手段として、耐熱性フィルムを用いた定着方式が使用されているが、この方式（以下ＳＵＲＦ方式と称す。）ではアルミナ等の高熱伝導度の材料からなる基板の上に抵抗発熱層を設け、加圧ローラにより加圧しながら、ポリイミド、ポリアミド等の耐熱性樹脂よりなる薄いエンドレスフィルムを介して未定着画像に熱を賦与し、トナーを転写材上に溶融定着させる。このＳＵＲＦ方式は熱ローラ方式と異なり、系全体でなく発熱体と加圧手段の圧接部のみ加熱されるので、定着可能な温度に達するまでの時間が早く予熱を必要としない。このため、熱ローラ方式と比べ消費電力が低く、市場に広く受け入れられてきている。
【００１２】
しかし、この方式は薄い耐熱樹脂からなるエンドレスフィルムを用いているため、耐久性、コストの面では従来からの熱ローラ方式と比べ劣っているという課題を抱えている。このため、像支持体と接する外側表面を潤滑性樹脂で表面加工した金属製フィルムを用いた構成が提案されており、これによってＳＵＲＦ方式の優れた特徴のすべてを生かしつつ、稼働寿命を延ばし、固定発熱装置温度を下げ、必要加熱電力を低減し、合わせて電子写真装置の低速機から高速機までの全領域に適用できる熱定着装置を提供できるとしている。
【００１３】
従来例としては、例えば特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開平９−１６００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、装置の小型化及び低コスト化を進めていくにつれて、金属製フィルムの小型化（小径化）が進められてきた結果、金属フィルムと加圧ローラとのニップ部近傍でのフィルム変形に伴う繰り返し応力による、応力疲労破壊という問題が発生してきている。
【００１５】
これはフィルムが小径になると、環状フィルムの円筒半径が小さくなることによって、図９に示すようにニップ部で平面、もしくは円筒逆側に曲げられた時の変形時応力が大きくなることによって起こるものである。
【００１６】
このため、約φ20ｍｍ以下に小径化した金属製フィルムを用いて定着装置を構成する場合には、ニップ内で金属製環状フィルムが円筒逆側に変形させられることがないように、図１０に示すようにガイド部材よりもヒーター部が凸になる形状にする必要が有る。
【００１７】
しかしながら、この構成ではフィルム部材がヒーター基盤エッジに接触することによるフィルム内周のダメージによる装置寿命低下といった問題があり、この問題を防止するためにヒーター基盤エッジを後加工によって除去し滑らかにする、もしくは特開平９−１６００４号公報にあるようにヒーター摺動面を円弧状に形成するなどの構成をとる必要があり、コストアップ要因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
そこで、本発明においては上記課題を解決するような、定着器のヒータ保持部形状を提供することを目的としており、
固定ヒータと、このヒータと摺動する金属フィルムと、この金属フィルムとニップ部を形成する加圧部材とを有し、金属フィルムと加圧部材間で被加熱材を挟持搬送しながら被加熱材を加熱する加熱装置であり、固定ヒータが平板である基板上に形成された発熱体パターンと発熱体を保護するヒータガラスからなり、断面形状で前記ヒータホルダよりヒータガラス面が凸になっている定着装置において、前記保護ガラス端部から、ヒータホルダーに引いた接線にヒータ基板端部のエッジが接触しないようにヒータホルダ形状とヒータ凸量が設定されていることを特徴とするものである。
【００１９】
上記のような構成とすることによって、小径金属フィルムを用いた定着装置に安価なガラス保護平板ヒーターを用いた場合でもフィルム内周をヒーター基盤エッジから保護することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明してきたように、本発明によれば、以下の効果を得られる。
【００２１】
実施例1によって、固定ヒータと、このヒータと摺動する金属フィルムと、この金属フィルムとニップ部を形成する加圧部材とを有し、金属フィルムと加圧部材間で被加熱材を挟持搬送しながら被加熱材を加熱する加熱装置であり、固定ヒータが平板である基板上に形成された発熱体パターンと発熱体を保護するヒータガラスからなり、断面形状で前記ヒータホルダよりヒータガラス面が凸になっている定着装置において、前記ヒータガラス端部から、ヒータホルダーに引いた接線にヒータ基板端部のエッジが接触しないようにヒータホルダ形状とヒータ凸量が設定されている構成とすることで、金属フィルム回動時のヒータエッジへの接触を防止することと、金属フィルムが円筒の逆側に曲げられることを同時に防止することが可能となり、コストアップを避けながら装置の長寿命化を計ることが可能となる。
【００２２】
また、実施例２の構成によって、実施例１の構成に加えて、ヒータ基盤のヒータ発熱体及びヒータガラス形成側に基盤割り用レーザー切り込みを入れることで、さらに高精度に基盤エッジと発熱体及び保護ガラスの位置決めを行うことが可能になることによって、ヒータホルダの形状公差を広く取ることが可能となり、よりコストアップを避けながら装置の長寿命化を計ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施例１）
以下、本発明を第1の実施形態に基づいて説明する。
【００２４】
なお、この説明において従来例と同一部材は同一符号を付して説明する。
【００２５】
図１を用いて本実施例の定着ニップ近傍の構成を説明する。
【００２６】
図１において、１はヒータホルダ、２はヒータ基板、３はヒータ発熱体パターン、４はヒータ基板上に塗布されたヒータガラスである。また、５は金属フィルム、６は加圧ローラである。
【００２７】
ヒータ基板２はアルミナの平板であって、成型する際にはヒータガラス4及び発熱体パターン３を形成する面の反対側からレーザーで切り込みを入れ、切り込みに沿って割ることで基板形状を形成している。このような作り方をするのは、割り側よりもレーザーで切り込みを入れる側が鋭いエッジが発生してしまうためで、少しでも金属フイルム摺動側にシャープなエッジがこないように形成されている。
【００２８】
基板が平板であるのは、加工が最も簡単で低コストであるためである。
【００２９】
ヒーター発熱体パターン３、ヒータガラス４はヒータ基板上に印刷、焼成のプロセスを経て形成される。印刷によって形成されるため、ヒータガラス４は厚く形成することが難しい。複数の印刷工程を経て圧塗りすることも可能ではあるが、工程にコストがかかることと、厚くすると発熱体の熱をフィルムに伝えにくくしてしまうため、ある程度の厚みまで、約70μｍ以下程度に形成することが機能、コストのバランス的にリーズナブルである。
【００３０】
加圧ローラ６は図示するように金属フィルム５と、金属フィルムを支持するヒータ及びヒータホルダ１との間にほぼ平面のニップを形成する。加圧ローラのゴムを変形させる力は加圧バネによる力である。
【００３１】
ニップの位置条件は部品寸法のばらつき含めて発熱体３がニップ内に入っていることであるため、条件によっては図２に示すようにニップ端部はヒータ基盤２のエッジにかかる場合が存在するようになっているが、エッジにかかる場合でもニップ端部はゴムの変形量が小さいためあまり加圧力がかからない。そのため金属フィルム５は図２中のＥ領域では円筒逆側に変形するほどの静荷重を加圧ローラ６から受けることはないようになっている。
【００３２】
また、ヒータホルダ１とヒータガラス面4との段差Ａ及びヒータホルダの入り口ＲＢは、ヒータガラス4の摺擦面がヒータホルダ１より凸になるように、（Ａ≧0）かつヒータガラス４端部からヒータホルダ入り口ＲＢに引いた接線にヒータ基板２のエッジが接触しないように設定されている。
【００３３】
これは、ヒータガラス４とヒーター基板２エッジとの位置関係、またヒータホルダ１からのヒータガラス４面の凸量、ヒータホルダ１の入り口Ｒ形状及びヒータからの距離をパラメータとして設定されるものである。
【００３４】
金属フィルム５は加圧ローラ６が図示する方向に回動することによって、矢印の方向にヒータガラス４及びヒータホルダ１の上を矢印方向に摺動しながら移動し、図２に示す状態になる。
【００３５】
図２中Ｃの領域ではフィルムは加圧ローラとの摩擦によってニップに引き込まれる方向に力が働き、ニップの回動上流側であるＤの領域ではヒータホルダ１のガイド部形状との摺動摩擦抵抗が存在するため、間のＥ領域では金属フィルム５は引っ張られて円筒形状から直線形状になる方向に力を受ける。
【００３６】
このときにＤの摩擦負荷が最大になると、ＳＵＳフィルム５はＥの領域でヒータガラス４の端部からヒータホルダ１への接線の軌跡になるように変形するが、本実施例の構成ではヒータ基盤２のエッジはヒータガラス４端部からヒーターホルダ１に引いた接線以下に配置されるように構成されているため、ヒータ基盤２エッジと金属フィルム５内周が接触することが無いように構成されている。
【００３７】
以上述べてきたように、本構成を採用することで、金属フィルム回動時のヒータ基板エッジへの接触を防止することと、金属フィルムが円筒の逆側に曲げられることを同時に防止することが可能となり、コストアップを避けながら装置の長寿命化を計ることが可能となる。
【００３８】
また、本構成においてはヒータ基盤のエッジと金属フィルム内周が接することがないため、通常の発熱体形成面裏側からレーザーで切り込みを入れるヒータ基板に加えて、発熱体形成側からレーザーで切り込みを入れているヒータ基板を使用することが可能となる。
【００３９】
この場合、前記構成に加えて、ヒータエッジと発熱体及び保護ガラスとの位置精度を向上させることができるため、よりヒータホルダーの寸法公差を広くすることが可能となり、さらなるコストダウンが可能になる。
【００４０】
（実施例２）
以下、本発明を第２の実施形態に基づいて説明する。
【００４１】
なお、この説明において従来例と同一部材は同一符号を付して説明する。
【００４２】
図３を用いて本実施例の定着ニップ近傍の構成を説明する。
【００４３】
本実施例の形態は、ヒータに使用する基板をパターン及びヒータガラス形成側からレーザーで切り込みを入れた基板を使用するものである。
【００４４】
図３において、１はヒータホルダ、２２はヒータ基板、３はヒータ発熱体パターン、４はヒータ基板上に塗布されたヒータガラスである。また、５は金属フィルム、６は加圧ローラである。
【００４５】
図５に従来のヒーター基板作成状態を示す略図を示し、図６に第２の実施例でのヒーター基板作成状態を示す略図を示す。
【００４６】
ヒータ基盤２２はアルミナの平板であって、成型する際にはヒータガラス４及び発熱体パターン３を印刷する側からレーザーで切り込みを入れ、切り込みに沿って割ることで形状を形成している。
【００４７】
通常は図５に示すように裏面側からレーザー切り込みを入れた後、割り形成を行うやり方がレーザー加工に伴うシャープエッジが摺動面側に出ないために用いられるが、図６に示すように、パターン３及びヒータガラス４側からレーザーで切り込みを入れると、金属フィルム５摺動側にレーザー加工時の鋭いエッジが発生する問題があるものの、エッジ位置がレーザー加工のそのままの位置で出るために、基盤裏面側からレーザーで切り込みを入れて割るより発熱体３及びヒータガラス４とヒーター基盤３２エッジとの位置関係を正確に出すことが可能となる利点があるため、本実施例ではこちらの加工方法を採用している。
【００４８】
基板が平板であるのは、加工が最も簡単で低コストであるためである。
【００４９】
ヒーター発熱体パターン３、ヒータガラス４はヒータ基板２２上に印刷、焼成のプロセスを経て形成される。印刷によって形成されるため、ヒータガラス４は厚く形成することが難しい。複数の印刷工程を経て圧塗りすることも可能ではあるが、工程にコストがかかることと、厚くすると発熱体の熱をフィルムに伝えにくくしてしまうため、ある程度の厚みまで、約70μｍ以下程度に形成することが機能、コストのバランス的にリーズナブルである。
【００５０】
加圧ローラ６は図示するように金属フィルム５と、金属フィルムを支持するヒータ及びヒータホルダ１との間にほぼ平面のニップを形成する。加圧ローラのゴムを変形させる力は加圧バネによる力である。
【００５１】
ニップの位置条件は部品寸法のばらつき含めて発熱体３がニップ内に入っていることであるため、条件によっては図４に示すようにニップ端部はヒータ基盤２２のエッジにかかる場合が存在するようになっているが、エッジにかかる場合でもニップ端部はゴムの変形量が小さいためあまり加圧力がかからない。そのため金属フィルム５は図４中のＥ領域では円筒逆側に変形するほどの静荷重を加圧ローラ６から受けることはないようになっている。
【００５２】
また、ヒータホルダ１とヒータガラス面4との段差Ａ及びヒータホルダの入り口ＲＢは、ヒータガラス4の摺擦面がヒータホルダ１より凸になるように、（Ａ≧0）かつヒータガラス４端部からヒータホルダ入り口ＲＢに引いた接線にヒータ基板２２のエッジが接触しないように設定されている。
【００５３】
これは、ヒータガラス４とヒーター基板２２エッジとの位置関係、またヒータホルダ１からのヒータガラス４面の凸量、ヒータホルダ１の入り口Ｒ形状及びヒータからの距離をパラメータとして設定されるものである。
【００５４】
金属フィルム５は加圧ローラ６が図示する方向に回動することによって、矢印の方向にヒータガラス４及びヒータホルダ１の上を矢印方向に摺動しながら移動し、図４に示す状態になる。
【００５５】
図２中Ｃの領域ではフィルムは加圧ローラとの摩擦によってニップに引き込まれる方向に力が働き、ニップの回動上流側であるＤの領域ではヒータホルダ１のガイド部形状との摺動摩擦抵抗が存在するため、間のＥ領域では金属フィルム５は引っ張られて円筒形状から直線形状になる方向に力を受ける。
【００５６】
このときにＤの摩擦負荷が最大になると、ＳＵＳフィルム５はＥの領域でヒータガラス４の端部からヒータホルダ１への接線の軌跡になるように変形するが、本実施例の構成ではヒータ基盤２２のエッジはヒータガラス４端部からヒーターホルダ１に引いた接線以下に配置されるように構成されているため、ヒータ基盤２２エッジと金属フィルム５内周が接触することが無いように構成されている。
【００５７】
以上述べてきたように、本構成を採用することで、ヒータ基盤のエッジと金属フィルム内周が接することがないため、通常の発熱体形成面裏側からレーザーで切り込みを入れるヒータ基板に加えて、発熱体形成側からレーザーで切り込みを入れているヒータ基板を使用することが可能となる。
【００５８】
この場合、第1の実施例の効果に加えて、ヒータエッジと発熱体及び保護ガラスとの位置精度を向上させることができるため、よりヒータホルダの寸法公差を広くすることが可能となり、さらなるコストダウンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明、第１の実施例を施した定着装置のニップ近傍を示す断面図。
【図２】本発明、第１の実施例を施した定着装置動作時のニップ近傍を示す断面図。
【図３】本発明、第２の実施例を施した定着装置のニップ近傍を示す断面図。
【図４】本発明、第２の実施例を施した定着装置動作時のニップ近傍を示す断面図。
【図５】従来のヒーター基板作成状態を示す略図。
【図６】本発明、第２の実施例でのヒーター基板作成状態を示す略図。
【図７】従来の構成を示す定着装置概略図。
【図８】従来の構成を示す定着装置断面図。
【図９】従来の構成における円筒逆側にフィルムが変形した状態を示すニップ近傍断面図。
【図１０】従来のヒーターを凸にした構成を示すニップ近傍断面図。
【符号の説明】
【００６０】
１  ヒーターホルダ
２  ヒーター基板
３  発熱体パターン
４  保護ガラス
５  金属フィルム
６  加圧ローラ
２２  発熱体側切り込みヒーター基板
３１  定着フレーム
３２  加圧板
３３  加圧バネ
３４  定着前ガイド
３５  排紙ガイド
３６  排紙ローラ
３７  フィルムガイドユニット
４１  従来のフィルムガイド
４２  定着フィルム
４４  定着ステー
４５  定着フランジ
【図１】
2008032817.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008032817.tif 000009
【図８】
2008032817.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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