【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像熱定着装置、像加熱装置のような高温加熱機能が必要とされる加熱装置、及び該加熱装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、プリンタ・複写機・ファクシミリ等の画像形成装置において、電子写真方式又は静電記録方式等の適宜の作像手段により、記録材（転写材・感光紙・静電記録紙・印字用紙等）上に転写（間接）方式もしくは直接方式で形成担持させた未定着画像を熱定着する加熱装置としては、熱ローラ方式等の熱効率及び安全性が良好な接触加熱型の加熱定着装置が広く知られている。
【０００３】
特に、近年では、省エネルギー推進の観点から、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりも速い方式（オンデマンド定着方式）として、熱容量の小さなフィルム状の伝熱体を介して被加熱材を加熱するフィルム加熱方式の加熱装置（特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７８７８号公報、特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等）が注目され、実用化されている。
【０００４】
前記フィルム加熱方式の加熱装置としては、ヒータ部材としての加熱ヒータと、一方の面がこの加熱ヒータと摺動し他方面が被加熱材と接して共に移動する伝熱体としてのフィルムと、を有し、前記フィルムを介した加熱ヒータからの熱により被加熱材を加熱する構成を基本的な構成とする。画像形成装置では、未定着画像を形成担持させた記録材の面に該画像を永久固着画像として熱定着する加熱定着装置等として使用できる。また、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質したり、仮定着に用いたりする像加熱装置等として使用できる。
【０００５】
このようなフィルム加熱方式の加熱装置においては、昇温の速い低熱容量の加熱ヒータや薄肉のフィルムを用いることができるため、ヒートローラ方式等の他の接触加熱型の加熱装置と対比すると、短時間に加熱部が所定の温度に上昇する。そのため、スタンバイ時に加熱ヒータへの通電加熱（予熱）を行なう必要がなく、被加熱材をすぐに供給しても該被加熱材が加熱部に到達するまでに加熱部材を所定温度まで十分に昇温させることができ、省電力化、ウエイトタイムの短縮化（クイックスタート性、オンデマンド定着）、及び画像形成装置等の本体において機内昇温の防止等の有利な点がある。
【０００６】
図１（ａ）に従来の加熱装置の一形態としてフィルム加熱方式による加熱定着装置の要部の概略構成図を示す。
【０００７】
図１（ａ）において、加熱定着装置は、保持部材としてのステイホルダー１２に固定される加熱ヒータ１１と、前記加熱ヒータ１１に摺動可能に当接する耐熱性の薄肉フィルム状の伝熱体（以下、定着フィルムと記す）１３とを有する。弾性を有する加圧部材としての加圧ローラ２０は、加熱ヒータ１１に定着フィルム１３を介して圧接され、所定のニップ幅を有する加熱ニップ部Ｎを形成する。
【０００８】
前記加熱ヒータ１１は通電により所定の温度に加熱・温調される。
【０００９】
前記定着フィルム１３は、例えば円筒状、エンドレスベルト状、又はロール巻きの有端ウェブ状等の部材であり、不図示の駆動手段あるいは加圧ローラ２０の回転力により、加熱ニップ部Ｎにおいて加熱ヒータ１１面に密着・摺動しつつ搬送方向ａ（図１において右側から左側）に搬送される。
【００１０】
また、加熱ヒータ１１の表面側（加熱面側）及びステイホルダー１２にはシリコングリースが塗布されており、定着フィルム１３との摺動性を良くしている。
【００１１】
加熱ヒータ１１を所定の温度に加熱・温調させ、定着フィルム１３を搬送方向ａに搬送させた状態において、加熱ニップ部Ｎの定着フィルム１３と加圧ローラ２０との間に、未定着のトナー像ｔを形成担持させた被加熱材としての記録材Ｐを導入すると、記録材Ｐは定着フィルム１３の面に密着して前記定着フィルム１３と一緒に挟持搬送される。
【００１２】
前記加熱ニップ部Ｎにおいて、記録材Ｐ及びトナー像ｔは加熱ヒータ１１により定着フィルム１３を介して加熱され、記録材Ｐ上にトナー像ｔが加熱定着される。加熱ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着フィルム１３の面から剥離されて搬送される。
【００１３】
以下、加熱ヒータ１１として一般的に使用されるセラミックヒータについて説明する。図１（ｂ）はセラミックヒータ１１の一例の表面側（定着フィルム１３と対面する加熱面側）の一部切欠き平面模型図、図１（ｃ）は裏面側（反加熱面側）の平面模型図である。
【００１４】
図１（ｂ）及び（ｃ）において、セラミックヒータ１１としては、例えば、アルミナ等の電気絶縁性・良熱伝導性・低熱容量性を有するセラミック基板１１ａの表面側に、長手方向に沿って銀パラジューム（Ａｇ／Ｐｂ）やＴａ２ Ｎ等の通電発熱抵抗層１１ｂをスクリーン印刷等で形成し、さらに前記通電発熱抵抗層１１ｂが形成された面を薄肉ガラス保護層１１ｃで覆ってなる。前記セラミックヒータ１１は、長手方向一方端に設けられた通電用電極部１１ｄから通電がなされることにより、通電発熱抵抗層１１ｂが発熱してヒータ全体が急速昇温する。
【００１５】
前記セラミックヒータ１１の昇温はセラミックヒータ１１の裏面側に配置されるサーミスタ等の温度検知手段１４により検知され、この検知結果は電路パターン１１ｅ、スルーホール１１ｆ、及び温度制御部出力用電極部１１ｇを介して不図示の通電制御部へフィードバックされる。前記通電制御部では、温度検知手段１４で検知されるセラミックヒータ１１の温度が所定の温度（定着温度）でほぼ一定に維持されるように通電発熱抵抗層１１ｂに対する通電を制御する。そして、セラミックヒータ１１は所定の定着温度に加熱・温調される。
【００１６】
定着フィルム１３の厚みは、加熱ニップ部Ｎにおいてセラミックヒータ１１の熱を効率よく記録材Ｐに与えるため、２０〜７０μｍとしている。前記定着フィルム１３は、夫々不図示のフィルム基層、プライマー層、及び離型性層の３層で構成されており、フィルム基層はセラミックヒータ１１側、離型性層は加圧ローラ２０側となる。フィルム基層は、加熱ヒータ１１の薄肉ガラス保護層１１ｃより絶縁性の高いポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等であり、耐熱性及び高弾性を有する。また、フィルム基層により定着フィルム１３全体の引裂強度等の機械的強度を保っている。プライマー層は厚み２〜６μｍ程度の薄い層で形成される。離型性層は定着フィルム１３に対するトナーオフセット防止層であり、ＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフルオロビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）等のフッ素樹脂を厚み１０μｍ程度に被覆して形成される。
【００１７】
また、ステイホルダー１２は、例えば耐熱性プラスチック製部材より形成され、加熱ヒータ１１を保持するとともに定着フィルム１３の搬送ガイドも兼ねる。
【００１８】
このような定着用の薄い定着フィルム１３を用いたフィルム加熱方式の加熱装置においては、セラミックヒータ１１の高い剛性のために弾性層を有している加圧ローラ２０が変形可能である。そのため、加圧ローラ２０は、定着フィルム１３を介して圧接される加熱ヒータ１１の扁平下面にならって、その圧接部で扁平に変形し所定幅の加熱ニップ部Ｎを形成する。そして、加熱ニップ部Ｎのみを加熱することでクイックスタートの加熱定着を実現することができる。
【００１９】
上記した従来例において、記録材Ｐが通過する加熱ニップ部Ｎの長手方向の幅（有効発熱長さ領域）が例えばレターサイズの記録材Ｐの縦送りができるように決められている場合、レターサイズの幅寸法より幅が狭い記録材ＰとしてＢ５サイズ、Ａ５サイズ、はがきサイズ、封筒等を通紙して画像定着する際には、加熱ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐが通過しない部分（非通紙領域）の温度上昇（非通紙部昇温現象）が複数の記録材Ｐを連続で印字していくごとに激しくなる。そのため、セラミックヒータ１１を保持している樹脂材料からなるステイホルダー１２が溶けたり、加圧ローラ２０のゴム部分が破損したり、セラミックヒータ１１のセラミック基板１１ａとしてアルミナ基板が使用されている場合はその基板が熱応力で破損したり等の問題を引き起こす場合がある。
【００２０】
上記問題点を解決するために、セラミック基板１１ａには、アルミナと比較して熱伝導率の大きい高熱伝導セラミック材料として例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ：熱伝導率はアルミナの５〜１０倍）を用いることで、セラミックヒータ１１の長手方向の熱伝導を良くして、幅の狭い記録紙Ｐのスループットを向上させる手段が考えられている。
【００２１】
このような高熱伝導セラミック材料で構成されたセラミックヒータ１１は、長手方向のみならず幅及び厚み方向の熱伝導性も良好であることから、その特性を生かして、通電発熱抵抗層１１ｂをセラミック基板１１ａの裏面側（反加熱面側）に設けることによって、発熱の効率を向上させる裏面加熱型ＡｌＮヒータ等の構成が特開２０００−１０６２６５号公報に提案されている。裏面加熱型ＡｌＮヒータは、一般的にＡ４サイズ２０数枚／分以上の高スループットの画像形成装置等において、速いファーストプリント速度かつ高品質な定着性実現のために、非常に有効な手段として用いられる。
【００２２】
図２（ａ）は裏面加熱型の加熱定着装置の要部の概略構成図、図２（ｂ）はセラミックヒータ１１の表面側（定着フィルム１３と対面する加熱面側）の一部切欠き平面模型図、図２（ｃ）は裏面側（反加熱面側）の平面模型図である。
【００２３】
図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）において、通電用電極部１１ｄは、通電発熱抵抗層１１ｂと同一面上のセラミック基板１１ａの裏面側に設けられており、この通電用電極部１１ｄから通電発熱抵抗層１１ｂに通電がなされる。
【００２４】
また、セラミック基板１１ａの裏面側に形成された通電発熱抵抗層１１ｂは、薄肉ガラス保護層１１ｃにより被覆される。温度検知手段１４は、この構成の場合は薄肉ガラス保護層１１ｃの面に圧接手段１６で圧接させて配設される。
【００２５】
図３（ａ）は裏面加熱型ＡｌＮヒータであるセラミックヒータ１１を取り付けたステイホルダー１２の上面図、図３（ｂ）は（ａ）においてＧ−Ｇ線に沿う拡大断面図である。
【００２６】
図３（ａ）及び（ｂ）において、１９はステイホルダー１２の長手方向両端部側に嵌着するフランジ部材であり、ステイホルダー１２に外嵌する円筒状の定着フィルム１３が回転する際にステイホルダー１２の長手方向への移動（寄り）を防止する。また、補強ステイ１５は、ステイホルダー１２の補強及び保持と、定着フィルム１３が回転する際のガイドの役割をし、金属で構成されるのが一般的である。
【００２７】
また、通電用電極部１１ｄはセラミック基板１１ａの裏面側に設けられているため、ステイホルダー１２の長手方向一方端（図中右側）には、通電用電極部１１ｄが露出するように穿孔αが２か所設けられている。
【００２８】
一方、給電用コネクタ１８は、ステイホルダー１２の長手方向一方端に位置する通電用電極部１１ｄの部分で、セラミックヒータ１１に脱着自在に装着される。
【００２９】
前記給電用コネクタ１８がセラミックヒータ１１に装着されると、図３（ｂ）に示すように、給電用コネクタ１８に設けられたばね形状の端子（通電接続端子）ｂとセラミックヒータ１１の通電用電極部１１ｄが電気的に接触する。
【００３０】
また、セラミックヒータ１１の通電用電極部１１ｄの反対面側には、耐熱性樹脂として例えばＬＣＰ（液晶ポリマー）等からなるスペーサ１７がセラミックヒータ１１に密着又は接着して配置される。そして、給電用コネクタ１８に設けられた弾性部材としてのヒータ加圧ばね部ｃにより前記スペーサ１７を加圧することによって、セラミックヒータ１１は端子ｂに押され、セラミックヒータ１１が逃げないようにしており、セラミックヒータ１１をステイホルダー１２に接着する必要性をなくしている。
【００３１】
給電用コネクタ１８の端子ｂの材料としては、高温時にばね性の劣化が比較的小さく電気的接点性を保持できる材料として、りん青銅やチタン銅等の銅合金を基材としニッケル下地及び銀メッキを施したものが一般的に利用される。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した裏面加熱型ＡｌＮヒータを利用した従来の加熱装置においては、より高速スループットの画像形成装置等に使用することができるため実用化の機会が増えてきている反面、市場のニーズに対応するためさらなるコストダウンが必要とされる。
【００３３】
具体的には、給電用コネクタ１８の端子ｂとセラミックヒータ１１の通電用電極部１１ｄとの電気的な接点性を保証するため、セラミックヒータ１１の通電用電極部１１ｄの反対面側にスペーサ１７を設置する必要があるとされているが、このような構成は部品点数が増え複雑となる。
【００３４】
そこで、本発明の目的は、前記スペーサ１７を省略可能とし、低コスト化及び高温耐久性を図る加熱ヒータ及び加熱装置を提供することである。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の構成を特徴とする加熱装置、及び画像形成装置である。
【００３６】
本発明に係る第１の構成は、通電により発熱するヒータ部材と、前記ヒータ部材に脱着自在に装着され前記ヒータ部材に通電を行うコネクタ部材とを備える加熱装置において、前記ヒータ部材は、平面状の基板と、前記基板の片面に設けられ通電により発熱する通電発熱抵抗層と、前記基板の前記通電発熱抵抗層と同一面上に設けられ前記通電発熱抵抗層に通電するための電極部とを有し、前記コネクタ部材は、前記電極部に電気的に接触し前記電極部へ電力を供給する通電接続端子と、装着状態で前記基板を他面側から直接押し上げ前記電極部と前記通電接続端子との電気的な接触を確保させる耐熱性の弾性部材とを有する加熱装置である。
【００３７】
本発明に係る第２の構成は、上記第１の構成において、前記通電接続端子はステンレス鋼で形成される加熱装置である。
【００３８】
本発明に係る第３の構成は、上記第２の構成において、前記通電接続端子は、表面に金属メッキ層を有する加熱装置である。
【００３９】
本発明に係る第４の構成は、上記第１から第３のいずれかの構成において、前記ヒータ部材を保持する保持部材と、前記基板の他面側と摺動するフィルム状の伝熱体と、前記伝熱体を介して前記ヒータ部材に圧接し加熱ニップ部を形成する加圧部材とを備え、前記加熱ニップ部で被加熱材が前記伝熱体とともに搬送され、前記ヒータ部材により前記伝熱体を介し該被加熱材を加熱する加熱装置である。
【００４０】
本発明に係る第５の構成は、未定着トナー画像を担持した記録材が供給され該記録材上にトナー画像を加熱定着させる定着装置として上記第４の構成に記載の加熱装置を用いる画像形成装置である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について図面に沿って説明する。なお本実施の形態における例示が本発明を限定することはない。
【００４２】
（第１の実施の形態）
以下、本実施の形態１に係る加熱装置の一形態として、フィルム加熱方式による裏面加熱型ＡＬＮヒータを具備する加熱定着装置について、図４を参照して説明する。なお、従来例と同様の部材には同一の符号を付し、以下の説明にない基本的な構成については上記した従来例と同様とする。
【００４３】
図４は、加熱定着装置のコネクタ部周辺の構成を示す概略側面図及び断面図であり、（ａ）はコネクタが最大変位する際の挿入時、（ｂ）は嵌合時の状態を示す。
【００４４】
図４において、ヒータ部材としてのセラミックヒータ１１は、従来例で示した図２と同様に、ＡｌＮからなる基板としてのセラミック基板１１ａと、前記セラミック基板１１ａの裏面側（図中上側）に長手方向に沿って形成される通電発熱抵抗層１１ｂと、前記通電発熱抵抗層１１ｂの表面を被覆し保護するガラス製の薄肉ガラス保護層１１ｃと、前記セラミック基板１１ａの長手方向一方端（図中手前側）の裏面側に設けられセラミックヒータ１１に通電を行なう電極部としての通電用電極部１１ｄとを有する。
【００４５】
また、前記セラミックヒータ１１がコネクタ部材としての給電用コネクタ６１８に脱着自在に装着されると、前記給電用コネクタ６１８に設けられたばね部材からなる端子ｂと通電用電極部１１ｄとが電気的に接触し、セラミックヒータ１１へ電力が供給される。
【００４６】
本第１の実施の形態は、セラミックヒータ１１の通電用電極部１１ｄの反対面側に耐熱性樹脂（例えば、ＬＣＰ等）からなるスペーサ１７が省略され、給電用コネクタ６１８の弾性部材としてのヒータ加圧ばね部ｃがセラミックヒータ１１を端子ｂ側に直接押し上げることを特徴とする。
【００４７】
例えば、ばね部材からなる端子ｂは、ばねのたわみ量をΔ１．４ｍｍ程度、ばね荷重を４５０ｇｆ程度とし、通電用電極部１１ｄとの接触の際にΔ０．４ｍｍ程度変位する際に安定する構成とし、ヒータ加圧ばね部ｃでは、ばねたわみ量をΔ１．７ｍｍ程度、ばね荷重を５００ｇｆ程度となるように設計することが適当である。
【００４８】
これにより、ヒータ加圧ばね部ｃは、給電用コネクタ６１８をステイホルダー６１２に挿入する際に、挿入方向に対して通電用電極部１１ｄの手前側に位置するステイホルダー６１２の段差を乗り越えることが可能となる。
【００４９】
このとき、セラミックヒータ１１に対し、端子ｂよりヒータ加圧ばね部ｃのばね圧が常に強く働くように、両部材のばね性を設計する必要がある。このことは、端子ｂの通電用電極部１１ｄへの接触状態を安定させるために重要である。
【００５０】
また、給電用コネクタ６１８の端子ｂの材料を、ＳＵＳ（ステンレス鋼）材のような高いばね係数を有する材料とすることで、上述した構成を実現することができる。ＳＵＳ材は高温耐久によるばね性劣化が殆んどなく、安定したばね圧を実現する。
【００５１】
一方、給電用コネクタ６１８の端子ｂを銅合金にて構成した場合、本構成ではビームピッチがΔ１．０ｍｍ程度上限であり、実現が一般的に難しい。また、銅合金では一般的に２００〜２５０℃の高温耐久によりばね性が２０〜５０％劣化する。この点からもＳＵＳ材で構成することのメリットがある。
【００５２】
このように、本第１の実施の形態によれば、スペーサ１７を省略することが可能となり、裏面加熱型ＡｌＮヒータを利用した加熱定着装置のコストダウン及び高温耐久性を図ることができる。
【００５３】
また、端子ｂの材料にチタン銅のような高価な銅合金を使う場合よりも、ＳＵＳ材によればコストダウンと高温耐久性向上が可能となる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
本発明に係る第２の実施の形態は、上記した第１の実施の形態において、給電用コネクタ６１８に設置されるＳＵＳ材製の端子ｂの基材表面に、ニッケル下地、又はさらに銀メッキを数μｍずつ施した構成としている。なお、その他の構成は第１の実施の形態と同様とする。これより、端子ｂと給電用電極部１１ｄの電気的な接点接触の安定性を向上することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、耐熱性の弾性部材により基板を直接押し上げることで、従来の構成で用いられていたスペーサを省略でき、コネクタ部材での電気的な接触を確保しながら、部品点数が少なく構造を簡易にし、低コスト化を図ることができる加熱装置及び画像形成装置を提供することができる。
【００５６】
また、上記構成において、通電接続端子にステンレス鋼からなるばね材を用いることで、ばね圧、特に高温時のばね圧を適正に維持することができ、高温耐久性を向上させることができる。さらに、前記通電接続端子の表面に金属メッキ層を形成することで、通電接触端子と電極部の電気的な接触の安定性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例のフィルム加熱方式による加熱定着装置の概略構成図であり、（ａ）は要部の断面図、（ｂ）はセラミックヒータの表面側（加熱面側）の一部切欠き平面模型図、（ｃ）は裏面側（反加熱面側）の平面模型図である。
【図２】従来例の裏面加熱型ＡＬＮヒータを用いたフィルム加熱方式による加熱定着装置の概略構成図であり、（ａ）は要部の断面図、（ｂ）裏面加熱型ＡＬＮヒータの表面側（加熱面側）の一部切欠き平面模型図、（ｃ）は裏面側（反加熱面側）の平面模型図である。
【図３】従来例の裏面加熱型ＡＬＮヒータを用いたフィルム加熱方式による加熱定着装置のコネクタ部の構成を示す概略図であり、（ａ）は裏面加熱型ＡＬＮヒータを取り付けたステイホルダーの下面図、（ｂ）は（ａ）においてＧ−Ｇ線に沿う拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る加熱定着装置のコネクタ部周辺の構成を示す概略側面図及び断面図であり、（ａ）はコネクタが最大変位する際の挿入時、（ｂ）は嵌合時の状態を示す。
【符号の説明】
１１…セラミックヒータ（ヒータ部材）
１１ａ…セラミック基板
１１ｂ…通電発熱抵抗層
１１ｃ…薄肉ガラス保護層
１１ｄ…通電用電極部
１１ｅ…電路パターン
１１ｆ…スルーホール
１１ｇ…温度制御出力用電極部
１２…ステイホルダー
１３…定着フィルム
１４…温度検知手段
１５…補強ステイ
１６…圧接手段
１７…スペーサ
１８…給電用コネクタ
１９…フランジ部材
２０…加圧ローラ
６１２…ステイホルダー
６１８…給電用コネクタ
ｂ…端子
ｃ…ヒータ加圧ばね部
ｔ…トナー像
Ｎ…加熱ニップ部
Ｐ…記録材
α…穿孔[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating device that requires a high-temperature heating function such as an image heat fixing device and an image heating device, and an image forming apparatus having the heating device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile, a recording material (transfer material, photosensitive paper, electrostatic recording paper, printing paper) Etc. As a heating device for thermally fixing an unfixed image formed and supported on a transfer (indirect) method or a direct method, a contact heating type heat fixing device having good thermal efficiency and safety such as a heat roller method is widely used. Are known.
[0003]
In recent years, in recent years, from the viewpoint of promoting energy saving, a film that heats a material to be heated via a film-shaped heat transfer material having a small heat capacity has been adopted as a method having a high heat transfer efficiency and a fast start-up of the apparatus (on-demand fixing method). Attention has been paid to heating devices of a heating system (JP-A-63-313182, JP-A-2-15778, JP-A-4-44075-44083, JP-A-4-204980-204984, etc.) Have been.
[0004]
As the heating device of the film heating system, a heater as a heater member, and a film as a heat transfer member, one surface of which slides with the heater and the other surface moves in contact with the material to be heated. And a configuration in which the material to be heated is heated by heat from the heater through the film. The image forming apparatus can be used as a heat fixing device for thermally fixing an unfixed image as a permanently fixed image on a surface of a recording material on which the unfixed image is formed and carried. Further, it can be used as an image heating device or the like for heating a recording material carrying an image to improve the surface properties such as luster, or for temporary use.
[0005]
In such a film heating type heating device, a heater having a low heat capacity and a thin film having a high temperature rise can be used, so that compared with other contact heating type heating devices such as a heat roller type, the heating device is short. At time, the heating unit rises to a predetermined temperature. Therefore, it is not necessary to conduct heating (preheating) to the heater during standby, and even if the material to be heated is supplied immediately, the heating member is sufficiently heated to a predetermined temperature before the material to be heated reaches the heating section. The image forming apparatus has advantages such as power saving, reduction of wait time (quick start property, on-demand fixing), and prevention of temperature rise in the main body of the image forming apparatus.
[0006]
FIG. 1A is a schematic configuration diagram of a main part of a heating and fixing device using a film heating method as one form of a conventional heating device.
[0007]
In FIG. 1A, a heat fixing device includes a heater 11 fixed to a stay holder 12 as a holding member, and a heat-resistant thin film-shaped heat transfer member (slidably abutting on the heater 11). Hereinafter, referred to as a fixing film) 13. A pressure roller 20 as an elastic pressure member is pressed against the heater 11 via the fixing film 13 to form a heating nip portion N having a predetermined nip width.
[0008]
The heater 11 is heated and controlled to a predetermined temperature by energization.
[0009]
The fixing film 13 is a member having, for example, a cylindrical shape, an endless belt shape, or a rolled end web shape, and is heated at a heating nip portion N by a driving unit (not shown) or a rotating force of a pressing roller 20. It is transported in the transport direction a (from right to left in FIG. 1) while being in close contact with and sliding on the eleventh surface.
[0010]
In addition, silicone grease is applied to the front side (heating side) of the heater 11 and the stay holder 12 to improve the slidability with the fixing film 13.
[0011]
In a state where the heater 11 is heated and controlled to a predetermined temperature and the fixing film 13 is transported in the transport direction a, the unfixed toner is disposed between the fixing film 13 and the pressure roller 20 in the heating nip N. When a recording material P as a material to be heated, on which an image t is formed and supported, is introduced, the recording material P is pinched and conveyed together with the fixing film 13 in close contact with the surface of the fixing film 13.
[0012]
In the heating nip portion N, the recording material P and the toner image t are heated by the heater 11 via the fixing film 13, and the toner image t is fixed on the recording material P by heating. The recording material P that has passed through the heating nip N is peeled off from the surface of the fixing film 13 and is conveyed.
[0013]
Hereinafter, a ceramic heater generally used as the heater 11 will be described. FIG. 1B is a partially cutaway plan view of a front side (a heating side facing the fixing film 13) of an example of the ceramic heater 11, and FIG. 1C is a rear side (an anti-heating side) plane. It is a model figure.
[0014]
1 (b) and 1 (c), the ceramic heater 11 is, for example, silver on the surface side of a ceramic substrate 11a having electrical insulation, good thermal conductivity, and low heat capacity such as alumina. The heat-generating resistor layer 11b of palladium (Ag / Pb) or Ta 2 N is formed by screen printing or the like, and the surface on which the heat-generating resistor layer 11b is formed is covered with a thin glass protective layer 11c. The ceramic heater 11 is energized by the energizing electrode portion 11d provided at one end in the longitudinal direction, so that the energized heat generating resistance layer 11b generates heat and the entire heater is rapidly heated.
[0015]
The temperature rise of the ceramic heater 11 is detected by a temperature detecting means 14 such as a thermistor disposed on the back side of the ceramic heater 11, and the detection result is a circuit pattern 11 e, a through hole 11 f, and a temperature control section output electrode section 11 g. Is fed back to a power supply control unit (not shown) through the control unit. The energization control section controls energization to the energization heating resistor layer 11b so that the temperature of the ceramic heater 11 detected by the temperature detecting means 14 is maintained at a predetermined temperature (fixing temperature) substantially constant. Then, the ceramic heater 11 is heated and adjusted to a predetermined fixing temperature.
[0016]
The thickness of the fixing film 13 is set to 20 to 70 μm in order to efficiently apply the heat of the ceramic heater 11 to the recording material P in the heating nip portion N. The fixing film 13 is composed of three layers, not shown, a film base layer, a primer layer, and a release layer. The film base layer is on the ceramic heater 11 side, and the release layer is on the pressure roller 20 side. . The film base layer is made of polyimide, polyamideimide, PEEK (polyetheretherketone), or the like, which has higher insulation than the thin glass protective layer 11c of the heater 11, and has heat resistance and high elasticity. Further, the mechanical strength such as the tear strength of the entire fixing film 13 is maintained by the film base layer. The primer layer is formed as a thin layer having a thickness of about 2 to 6 μm. The release layer is a layer for preventing toner offset with respect to the fixing film 13, and includes PFA (ethylene tetrafluoride-perfluorovinyl ether copolymer), PTFE (tetrafluoroethylene resin), and FEP (ethylene tetrafluoride-hexafluoride). It is formed by coating a fluororesin such as propylene copolymer) with a thickness of about 10 μm.
[0017]
The stay holder 12 is formed of, for example, a heat-resistant plastic member and holds the heater 11 and also serves as a conveyance guide for the fixing film 13.
[0018]
In such a heating device of the film heating system using the thin fixing film 13 for fixing, the pressure roller 20 having the elastic layer can be deformed due to the high rigidity of the ceramic heater 11. Therefore, the pressing roller 20 follows the flat lower surface of the heater 11 pressed against the fixing film 13 and deforms flat at the pressed portion to form a heating nip portion N having a predetermined width. Then, by heating only the heating nip portion N, it is possible to realize the heating fixing of the quick start.
[0019]
In the above-described conventional example, when the longitudinal width (effective heating length area) of the heating nip portion N through which the recording material P passes is determined so that the recording material P of the letter size can be fed vertically, for example, the letter When an image is fixed by passing a B5 size, A5 size, postcard size, envelope, or the like as a recording material P having a width smaller than the width of the size, a portion of the heating nip N where the recording material P does not pass (non-passage). The temperature rise (non-sheet passing portion temperature rising phenomenon) of the paper area) increases as the plurality of recording materials P are continuously printed. Therefore, when the stay holder 12 made of a resin material holding the ceramic heater 11 is melted, the rubber portion of the pressing roller 20 is damaged, or when the alumina substrate is used as the ceramic substrate 11a of the ceramic heater 11, In some cases, the substrate may be damaged by thermal stress or other problems.
[0020]
In order to solve the above problem, for the ceramic substrate 11a, for example, aluminum nitride (AlN: the thermal conductivity is 5 to 10 times that of alumina) is used as a high thermal conductive ceramic material having a higher thermal conductivity than alumina. In order to improve the heat conduction in the longitudinal direction of the ceramic heater 11 and to improve the throughput of the recording paper P having a small width, a method has been considered.
[0021]
The ceramic heater 11 made of such a high heat conductive ceramic material has good thermal conductivity not only in the longitudinal direction but also in the width and thickness directions. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-106265 proposes a configuration of a backside heating type AlN heater or the like for improving the heat generation efficiency by providing the backside side of 11a (the side opposite to the heating side). The backside heating type AlN heater is used as a very effective means for realizing a high first print speed and a high quality fixing property in a high throughput image forming apparatus generally having an A4 size of 20 sheets / min or more. Can be
[0022]
FIG. 2A is a schematic configuration diagram of a main part of a backside heating type heat fixing device, and FIG. 2B is a partially cut-away plane view on the front side of the ceramic heater 11 (on the heating side facing the fixing film 13). FIG. 2C is a plan view of the back side (the side opposite to the heating surface).
[0023]
2 (a), 2 (b) and 2 (c), the energizing electrode portion 11d is provided on the rear surface side of the ceramic substrate 11a on the same plane as the energizing heat generating resistance layer 11b. Then, the power is supplied to the current-carrying resistance layer 11b.
[0024]
In addition, the current-carrying resistance layer 11b formed on the back side of the ceramic substrate 11a is covered with a thin glass protective layer 11c. In the case of this configuration, the temperature detecting means 14 is disposed so as to be pressed against the surface of the thin glass protective layer 11c by the pressing means 16.
[0025]
FIG. 3A is a top view of a stay holder 12 to which a ceramic heater 11 which is a backside heating type AlN heater is mounted, and FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view taken along line GG in FIG.
[0026]
3 (a) and 3 (b), reference numeral 19 denotes a flange member which is fitted to both ends of the stay holder 12 in the longitudinal direction, and which stays when the cylindrical fixing film 13 which is externally fitted to the stay holder 12 rotates. The movement (deviation) of the holder 12 in the longitudinal direction is prevented. The reinforcing stay 15 serves as a guide for reinforcing and holding the stay holder 12 and as a guide when the fixing film 13 rotates, and is generally made of metal.
[0027]
Further, since the energizing electrode portion 11d is provided on the back side of the ceramic substrate 11a, a perforation α is formed at one longitudinal end (right side in the drawing) of the stay holder 12 so that the energizing electrode portion 11d is exposed. There are two places.
[0028]
On the other hand, the power supply connector 18 is detachably attached to the ceramic heater 11 at a portion of the power supply electrode portion 11 d located at one end in the longitudinal direction of the stay holder 12.
[0029]
When the power supply connector 18 is mounted on the ceramic heater 11, as shown in FIG. 3B, a spring-shaped terminal (power connection terminal) b provided on the power supply connector 18 and a power supply electrode of the ceramic heater 11. The portion 11d makes electrical contact.
[0030]
A spacer 17 made of, for example, LCP (liquid crystal polymer) as a heat-resistant resin is disposed on the ceramic heater 11 on the side opposite to the energizing electrode portion 11 d in close contact with or adhered to the ceramic heater 11. When the spacer 17 is pressed by a heater pressing spring portion c as an elastic member provided on the power supply connector 18, the ceramic heater 11 is pressed by the terminal b so that the ceramic heater 11 does not escape. Thus, the necessity of bonding the ceramic heater 11 to the stay holder 12 is eliminated.
[0031]
The material of the terminal b of the power supply connector 18 is a material which has a relatively small deterioration of spring property at high temperature and can maintain electrical contact property, and is made of a copper alloy such as phosphor bronze or titanium copper as a base material and has a nickel base and silver plating. Is generally used.
[0032]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional heating apparatus using the above-described backside heating type AlN heater can be used for an image forming apparatus having a higher throughput, so that the number of opportunities for practical use is increasing, while meeting the needs of the market. Therefore, further cost reduction is required.
[0033]
Specifically, in order to ensure electrical contact between the terminal b of the power supply connector 18 and the energizing electrode 11 d of the ceramic heater 11, a spacer 17 is provided on the opposite side of the energizing electrode 11 d of the ceramic heater 11. Is required, but such a configuration increases the number of parts and becomes complicated.
[0034]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a heater and a heating device which can omit the spacer 17 and achieve cost reduction and high-temperature durability.
[0035]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a heating device and an image forming device having the following configurations.
[0036]
A first configuration according to the present invention is a heating device including a heater member that generates heat by energization, and a connector member detachably attached to the heater member and energizing the heater member, wherein the heater member has a planar shape. A substrate, an energized heat generating resistance layer provided on one surface of the substrate and generating heat by energization, and an electrode portion provided on the same surface as the energized heat generating resistance layer of the substrate for energizing the energized heat generating resistance layer. The connector member includes an energizing connection terminal that electrically contacts the electrode portion and supplies power to the electrode portion, and directly pushes up the substrate from another side in a mounted state, and the electrode portion and the energizing connection terminal. And a heat-resistant elastic member for ensuring electrical contact with the heating device.
[0037]
A second configuration according to the present invention is the heating device according to the first configuration, wherein the current-carrying connection terminal is formed of stainless steel.
[0038]
A third configuration according to the present invention is the heating device according to the second configuration, wherein the current-carrying connection terminal has a metal plating layer on a surface.
[0039]
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the holding member holding the heater member, and a film-shaped heat transfer member sliding on the other surface side of the substrate. A pressurizing member that presses against the heater member via the heat transfer body to form a heating nip portion, wherein a material to be heated is conveyed together with the heat transfer body at the heating nip portion, and the transfer member is transferred by the heater member. This is a heating device for heating the material to be heated via a heating element.
[0040]
According to a fifth configuration of the present invention, there is provided an image forming apparatus using the heating device according to the fourth configuration as a fixing device to which a recording material carrying an unfixed toner image is supplied and the toner image is heated and fixed on the recording material. Device.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the exemplification in this embodiment does not limit the present invention.
[0042]
(First Embodiment)
Hereinafter, as one form of the heating device according to the first embodiment, a heating and fixing device including a backside heating type ALN heater by a film heating method will be described with reference to FIG. The same members as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and the basic configuration not described below is the same as the above-described conventional example.
[0043]
4A and 4B are a schematic side view and a cross-sectional view showing a configuration around a connector section of the heat fixing device, wherein FIG. 4A shows a state at the time of insertion when the connector is maximally displaced, and FIG.
[0044]
4, a ceramic heater 11 as a heater member includes a ceramic substrate 11a as a substrate made of AlN and a longitudinal direction on the back side (upper side in the figure) of the ceramic substrate 11a, as in FIG. , A thin glass protection layer 11c made of glass for covering and protecting the surface of the current-carrying resistance layer 11b, and one end of the ceramic substrate 11a in the longitudinal direction (front side in the figure). ) Is provided on the back side of the substrate and has an energizing electrode portion 11d as an electrode portion for energizing the ceramic heater 11.
[0045]
When the ceramic heater 11 is detachably attached to the power supply connector 618 serving as a connector member, the terminal b formed of a spring member provided on the power supply connector 618 electrically contacts the power supply electrode portion 11d. Then, electric power is supplied to the ceramic heater 11.
[0046]
In the first embodiment, the spacer 17 made of a heat-resistant resin (for example, LCP or the like) is omitted on the side of the ceramic heater 11 opposite to the current-carrying electrode portion 11d, and the heater as an elastic member of the power supply connector 618 is omitted. The pressure spring portion c directly pushes up the ceramic heater 11 toward the terminal b.
[0047]
For example, the terminal b made of a spring member has a configuration in which the amount of deflection of the spring is approximately 1.4 mm, the spring load is approximately 450 gf, and the terminal b is displaced by approximately 0.4 mm when it comes into contact with the energizing electrode portion 11d. It is appropriate to design the heater pressurizing spring portion c so that the amount of spring deflection is about 1.7 mm and the spring load is about 500 gf.
[0048]
Thus, when the power supply connector 618 is inserted into the stay holder 612, the heater pressurizing spring portion c can climb over the step of the stay holder 612 located on the front side of the energizing electrode portion 11d in the insertion direction. It becomes possible.
[0049]
At this time, it is necessary to design the resiliency of both members so that the spring pressure of the heater pressure spring portion c always acts stronger than the terminal b on the ceramic heater 11. This is important for stabilizing the contact state of the terminal b with the energizing electrode 11d.
[0050]
The above-described configuration can be realized by using a material having a high spring coefficient such as a SUS (stainless steel) material for the terminal b of the power supply connector 618. The SUS material realizes stable spring pressure with almost no deterioration in spring property due to high temperature durability.
[0051]
On the other hand, when the terminal b of the power supply connector 618 is made of a copper alloy, the beam pitch is an upper limit of about Δ1.0 mm in the present configuration, and it is generally difficult to realize. Further, in the case of a copper alloy, the spring property is generally deteriorated by 20 to 50% due to high temperature durability of 200 to 250 ° C. Also from this point, there is an advantage of using a SUS material.
[0052]
As described above, according to the first embodiment, the spacer 17 can be omitted, and the cost and the high-temperature durability of the heat fixing device using the backside heating type AlN heater can be improved.
[0053]
Further, compared to the case where an expensive copper alloy such as titanium copper is used as the material of the terminal b, the use of the SUS material enables cost reduction and improvement in high-temperature durability.
[0054]
(Second embodiment)
The second embodiment according to the present invention is different from the above-described first embodiment in that a nickel base or silver plating is further provided on the base material surface of the SUS material terminal b installed in the power supply connector 618. It is configured to apply several μm each. The other configuration is the same as that of the first embodiment. Thereby, the stability of the electrical contact between the terminal b and the power supply electrode portion 11d can be improved.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by directly pushing up the substrate with a heat-resistant elastic member, the spacer used in the conventional configuration can be omitted, and electrical contact with the connector member can be secured. In addition, it is possible to provide a heating device and an image forming apparatus which can reduce the number of parts, simplify the structure, and reduce the cost.
[0056]
Further, in the above configuration, by using a spring material made of stainless steel for the current-carrying connection terminal, the spring pressure, particularly the spring pressure at high temperature, can be appropriately maintained, and the high-temperature durability can be improved. Further, by forming a metal plating layer on the surface of the current-carrying connection terminal, it is possible to further improve the stability of electrical contact between the current-carrying contact terminal and the electrode portion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional heating and fixing apparatus using a film heating method, in which (a) is a cross-sectional view of a main part, and (b) is a partial cutout on the surface side (heating surface side) of a ceramic heater. FIG. 3C is a plan model diagram of the back surface side (anti-heating surface side).
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional heating and fixing device using a film heating method using a backside heating type ALN heater, wherein (a) is a cross-sectional view of a main part, and (b) front side of the backside heating type ALN heater. FIG. 4 is a partially cutaway plan model diagram of the heating surface side, and FIG. 4C is a plan model diagram of the back surface side (the side opposite to the heating surface).
3A and 3B are schematic diagrams showing a configuration of a connector portion of a heat fixing device based on a film heating method using a backside heating type ALN heater according to a conventional example, and FIG. FIG. 2B is an enlarged sectional view taken along line GG in FIG.
FIGS. 4A and 4B are a schematic side view and a cross-sectional view illustrating a configuration around a connector section of the heat fixing device according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. Indicates a state at the time of fitting.
[Explanation of symbols]
11 ... ceramic heater (heater member)
11a ... ceramic substrate 11b ... energizing heat generating resistance layer 11c ... thin glass protective layer 11d ... energizing electrode part 11e ... electric circuit pattern 11f ... through hole 11g ... temperature control output electrode part 12 ... stay holder 13 ... fixing film 14 ... temperature detection Means 15 Reinforcement stay 16 Press-contact means 17 Spacer 18 Power supply connector 19 Flange member 20 Pressure roller 612 Stay holder 618 Power supply connector b Terminal c Heater pressurizing spring t toner image N ... Heating nip P ... Recording material α ... Perforation
