JPH1116667A - ヒータ、加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な加熱特性を得ると共に、装置の高速
化、高速化に適した応答性の高い温度検知、材料選択の
自由度を増す、そしてヒータと摺擦する部材への負荷を
抑える、ことが可能なヒータ、加熱装置及び画像形成装
置を提供すること。 【解決手段】 発熱基板６’を、該発熱基板６’よりも
幅の広い熱伝導板１６の裏面に接触させ、該熱伝導板表
面１６の幅方向の少なくとも一方を曲面形状とし、前記
表面を加熱面として用いること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に抵抗発熱
体を設けたヒータ、及びこのヒータを備えた加熱装置、
及び電子写真方式、静電記録方式等、適宜の像形成方式
のプリンター、複写機、ファクシミリなどの画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式を用いたプリンタ
ー、複写機、ファクシミリなどの装置における記録材上
の未定着画像の定着方式としては熱効率、安全性が良好
な接触加熱型の定着装置が広く知られている。特に近年
では省エネルギー推進の観点から、熱電達効率が高く、
装置の立上りも速い方式として、熱容量の小さなフィル
ムを介して加熱するフィルム加熱方式の装置が注目され
ており、特開昭63ー313182号公報、特開平2-157878、4-44
075〜44083、4-204980〜204984号公報等に提案されてい
る。

【０００３】フィルム加熱定着器の構成としては、フィ
ルムの搬送に専用の搬送用ローラと従動ローラを用いて
テンションを加えながら加圧ローラとの間でフィルムを
搬送する方法と、円筒形フィルムを加圧ローラの搬送力
で駆動させる方法があり、前者はフィルムの搬送性を高
くできる利点を有し、後者は構成を簡略化して低コスト
の定着器を実現できる利点がある。

【０００４】具体例として後者の加圧ローラ駆動型フィ
ルム定着器について説明する。図９（Ａ）は該定着器の
概略断面構成図である。

【０００５】同図において、記録材１上に形成されたト
ナーによる画像Ｔは、耐熱性ゴムから成る加圧ローラ３
と、その加圧ローラ３との間で総圧４〜１５ｋｇｆ程度
に加圧され摩擦力により加圧ローラの回転と共にフィル
ムガイド部材を兼ねるヒータホルダー１０に沿って回転
搬送される円筒形定着フィルム４とのニップ部に搬送さ
れ、定着フィルム４を介してヒータ５によって加熱加圧
され定着されて行く。

【０００６】このときの定着フィルム４は、熱容量を小
さくしてクイックスタート性を向上するために膜厚を１
００μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下２０μｍ以
上の耐熱性、離型性、耐久性を兼ねたポリテトラフルオ
ロエチレン（以下ＰＴＦＥと略す）、パーフルオロアル
コキシテトラフルオロエチレン共重合体（以下ＰＦＡと
略す）、ＰＰＳの単層フィルムまたはポリイミド、ポリ
アミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ等のフィルム表面にＰ
ＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰを離型性層としてコーティング
した複合層フィルムで構成されている。一方、ヒータは
セラミック等の耐熱性絶縁材からなるヒータ基板５上に
発熱体８がパターン形成され、表面は耐熱性ガラス９で
保護されており、基板の裏面には温度検知素子７が配置
され、定着器の温度制御をこの基板裏面の温度検知によ
って行う構成となっている。

【０００７】図９（Ｂ）はこのヒータの発熱体形成面の
平面図であり、発熱体８は帯状パターンからなり、本例
では加熱幅を広げて定着性を少しでも向上させるために
２本に折り返して形成されている。ここで、発熱体８の
材質は銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）、ＲｕＯ₂、Ｔａ ₂Ｎ
等の通電発熱体であり、基板面に形成された銀白金（Ａ
ｇ／Ｐｔ）からなる通電電極１１からの通電により発熱
するものである。

【０００８】また、図９（Ｃ）は基板裏面の平面図を示
しており、基板温度を制御するために温度検知素子７は
Ｐｄの比率を３０％以下に抑えた低抵抗の銀パラジウム
で形成された検知素子用配線７’と導通用スルーホール
１１”を介して基板表面に形成された温度検知用電極１
１’に接続され、この電極から装置本体の検出回路につ
ながれている。

【０００９】さらに、この基板上には、ヒータが何らか
の要因によって所定温度以上に昇温してしまった場合の
火災などの問題を防止するため、安全策として貫通孔１
２が基板の端部寄りに設けられている。この貫通孔１２
の存在により、基板温度が過剰な温度領域に達すると、
セラミック基板の熱膨張によって貫通孔１２のある部分
と無い部分の境界部に発生する応力差も大きくなり、基
板端部と貫通孔１２の間の機械的強度の弱い領域を中心
としてクラックが入り、基板上に形成された発熱体も断
線されてヒータの熱暴走が停止されるようになってい
る。

【００１０】但し、この貫通孔による発熱体の断線が温
度検知回路側に生じると、ＡＣ回路につながれた発熱体
とＤＣ回路につながれた検知素子用配線が割れた基板端
部でショートする危険があるため、貫通孔１２の長手方
向の位置は温度検知回路側からなるべく遠く離れた給電
電極側に設けることが好ましく、逆に極端に給電電極に
近過ぎても断線部の電圧が高過ぎて断線時の発熱体同士
の接触による火花の発生が強くなるため、従来の装置で
はＡ４サイズ紙の通紙域の内側の給電電極寄りの位置に
設けられている。

【００１１】以上のような定着装置を用いたプリンター
等の各種画像形成装置は、上述の通り、加熱効率の高さ
や立上りの速さによる待機中の予備加熱の不要化、待ち
時間の解消などの多くの利点を有しており、特に円筒形
フィルムを加圧ローラの搬送力で駆動させる方法は低コ
ストに実現できるため、小型低速機への導入から始ま
り、今後、大型高速機への導入が期待されるようになっ
ている。

【００１２】しかしながら、高速化を実現するためには
通過時間の短くなった紙（被加熱材）に十分な熱エネル
ギーを供給するため定着温度を更に高く設定する必要が
あり、それに伴って、小サイズ紙を通紙する際、通紙部
と非通紙部の温度差が拡大されて、非通紙部の過剰昇温
による周辺部材の耐熱性の改善、ヒータ基板にかかる熱
ストレスの増大に伴う基板強度の改善等の対策も必要と
なってくる。

【００１３】このため、第１の課題として、定着温度を
なるべく上げずに定着性を改善することが求められ、基
板の発熱体から定着ニップ面側への熱の移動をより素早
くさせるか、あるいはニップ部の基板前面がより均一に
昇温するようにして実質的にニップ幅を広げることで、
定着時の熱の供給量を増やすような対策が必要となる。

【００１４】また、第２の課題としてヒータ基板の長手
方向の温度の均一性を高めることも重要である。これは
前述の通り、非通紙部昇温の増大に伴う非通紙部周辺部
材の耐熱性条件を緩めて使用可能な材料の範囲を拡大し
たり、非通紙部昇温によるヒータ基板割れを防ぐ必要が
あるためである。

【００１５】以上の課題を同時に満たすためには、ヒー
タの発熱体と定着ニップ面との間に絶縁性を有しつつ可
能な限り熱伝導性の高い部材を介在させ、厚み方向及び
横方向の熱の移動度を高めてやることが有効である。そ
して近年、セラミック基板として従来ヒータに用いられ
ていたアルミナ基板よりも優れた熱伝導性を有する窒化
アルミニウム（以下、ＡｌＮと略する）基板が開発され
ている。このＡｌＮ基板は、従来のアルミナ基板に比べ
て主に表１に示すような特性上の利点がある。

【００１６】

【表１】 表１からわかるように、アルミナに比べてＡｌＮでは熱
伝導率が１１倍程高いため、同じ投入エネルギーでより
速い基板の昇温や温度分布の均一化が可能であり、耐熱
衝撃性も約２倍あるため、発熱体をより細くして高温で
使用しても急加熱による基板破損を生じ難い等、多くの
利点が得られる。

【００１７】特に、ＡｌＮ基板がガラスコート層よりも
高い熱伝導性を有することから、図１０（Ａ）に示すよ
うにヒータ基板としてＡｌＮ基板５’を用い、基板の上
面に発熱体８及びガラスコート層９を形成し、図１０
（Ｂ）のように通電電極１１から導通用スルーホール１
１”を介して図１０（Ｃ）のように基板裏面に形成され
た裏面電極１４でＡＣ電源と接続しており、基板裏面を
加熱面とした裏面加熱型ＡｌＮヒータ５’を用いること
で、従来のアルミナヒータを用いた装置と比べ、より素
早く立上り、ニップ幅方向（紙搬送方向）の熱伝導性も
高いために基板全体で均一に幅広く加熱することが可能
なため高速化しても高い定着性を維持できるようにな
る。また、長手方向の温度分布も均一化され易くなるた
め、小サイズ紙を連続通紙した場合に問題となる非通紙
部の過剰昇温も緩和できるようになる。

【００１８】しかしながら裏面加熱型ヒータは、従来の
ヒータのように発熱体形成面と逆側の面に温度検知素子
を設けることができないため、図１０（Ａ）からわかる
とおり、外付けサーミスタ７’を加圧バネ１３を用いて
発熱体形成面側のガラスコート面上に加圧当接するしか
なく、基板の熱伝導性向上によって加熱面の温度上昇が
改善されるにもかかわらず、その温度制御の基となる温
度データがより熱応答の劣るガラス層９越しの検知温度
しか使えず、高速化に対応した精度の高い温度制御を実
現することを妨げている。

【００１９】また、従来、ヒータをヒータホルダーに接
着する際、取り付け公差の範囲でヒータ表面がヒータホ
ルダーの最下点に対して上下にずれて固定される可能性
があったが、この裏面加熱型ＡｌＮヒータを固定する際
にも同様にヒータ表面が上下にずれる可能性がある。図
１１のヒータ側ニップ部拡大図のようにヒータのヒータ
ホルダーへの取りつけは、該ヒータ表面をヒータ基板支
持部１０’の下面（ヒータ支持座面）１０ｃにつき当て
た状態で、熱硬化性接着剤１５により固定しており、極
端な高さずれは防げるものの、ヒータ基板や支持部材の
加工精度及び取り付け誤差などによって、図１１（Ａ）
のようにヒータ表面がヒータホルダーの最下点よりも上
方に取り付けられると、ヒータホルダーの最下点のエッ
ジ部との摺擦度が高くなり、定着速度を高速化していく
とこの摺擦による定着フィルム４の耐久寿命低下が問題
となる。

【００２０】一方、図１１（Ｂ）のように下方に取り付
けられると、ＡｌＮ基板のエッジ部で定着フィルム４を
傷つけ易くなり、この場合には特に裏面加熱によってセ
ラミック基板５’のエッジが直接接するため、従来ヒー
タのようにガラスコート面で接する場合よりも定着フィ
ルム４への悪影響は大きくなる。

【００２１】また、更なる高速定着を実現するには上記
のヒータ基板の熱伝導性を改善したうえにさらに定着フ
ィルムの熱伝導を改善する方法がある。近年、該熱伝導
を改善した定着フィルムとしてＮｉ電鋳等を材料とした
金属フィルムが開発されている。従来のポリイミドフィ
ルムと同じ厚みのＮｉ電鋳フィルムを用いると、その熱
伝導性は約４００倍まで改善されるため、上記の課題を
解決する手段として非常に有効である。

【００２２】しかしながら金属フィルム特有の問題点も
有しており、それを配慮した構成が求められる。図１２
に示すように、特に樹脂製のポリイミドフィルムに比し
て、金属フィルム４’では柔軟性が低く、その腰の強さ
のため、図１２の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように基板が
上下どちらにずれて固定されても、ニップ部におけるヒ
ータとの接触性が大幅に損なわれ、結果として従来フィ
ルムを使用した場合よりも定着性が劣化するという問題
を有している。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、高速化した際の加熱特性（定着性）の向
上、応答性が高く高精度の温度検知を可能とすること、
ヒータの熱の移動度を高めて定着性を向上させるために
ＡｌＮ等の熱伝導性が高い材料を用いることが求められ
て、材料選択の幅が限られてしまうこと、高速化に伴っ
て定着フィルムの周辺部材との摺擦度が増し、フィルム
の耐久性が低下すること、ヒータの取りつけ誤差により
フィルムが該ヒータや支持部材等と強く摺擦して損傷し
てしまうこと、等である。

【００２４】本発明の目的は、上記課題を解決し、良好
な加熱特性を得ると共に、装置の高速化、高速化に適し
た応答性の高い温度検知、材料選択の自由度を増す、そ
してヒータと摺擦する部材への負荷を抑える、ことが可
能なヒータ、加熱装置及び画像形成装置を提供すること
にある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】

〔１〕：発熱基板を、熱伝導板の裏面に接触させ、熱伝
導板表面の少なくとも一部を曲面形状とし、該熱伝導板
の表面を加熱面として用いることを特徴とするヒータ。

【００２６】〔２〕：発熱基板を、該発熱基板よりも幅
の広い熱伝導板の裏面に接触させ、該熱伝導板の表面を
加熱面として用いることを特徴とするヒータ。

【００２７】〔３〕：発熱基板を、該発熱基板よりも幅
の広い熱伝導板の裏面に接触させ、該熱伝導板表面の幅
方向の少なくとも一方を曲面形状とし、前記表面を加熱
面として用いることを特徴とするヒータ。

【００２８】〔４〕：〔２〕又は〔３〕に記載のヒータ
において、前記発熱基板から電気的に独立した温度検知
手段を前記熱伝導板の裏面上に設けたことを特徴とする
ヒータ。

【００２９】〔５〕：〔１〕，〔２〕，〔３〕又は
〔４〕のヒータにおいて、前記発熱基板が、セラミック
基板上に、通電により発熱する抵抗発熱体を形成したも
のであることを特徴とするヒータ。

【００３０】〔６〕：〔５〕のヒータにおいて、前記発
熱基板が、抵抗発熱体を形成していない側の基板面を前
記熱伝導板に接触させた構成であることを特徴とするヒ
ータ。

【００３１】〔７〕：〔５又は〔６のヒータにおいて、
前記セラミック基板が、窒化アルミニウム基板であるこ
とを特徴とするヒータ。

【００３２】〔８〕：〔１〕乃至〔７〕の何れか１項に
記載のヒータにおいて、前記熱伝導板が３０μｍから３
００μｍの厚みを有する金属フィルムをプレス成形した
ものであることを特徴とするヒータ。

【００３３】

〔９〕：〔１〕乃至〔８〕の何れか１項に
記載のヒータと、該ヒータの支持部材と、該ヒータの加
熱面に対し直接もしくは介在部材を介して圧接し圧接ニ
ップ部を形成する加圧部材とを具備し、該圧接ニップ部
内を搬送される被加熱材に該ヒータからの熱を付与する
ことを特徴とする加熱装置。

【００３４】〔１０〕：〔１〕乃至〔８〕の何れか１項
に記載のヒータと、該ヒータの支持部材と、該ヒータの
加熱面と接した状態で移動するフィルムと、該ヒータの
加熱面に対して該フィルムを介し圧接して圧接ニップ部
を形成する加圧ローラとを具備し、該圧接ニップ部のフ
ィルムと加圧ローラとの間を搬送される被加熱材に該フ
ィルムを介してヒータからの熱を付与することを特徴と
する加熱装置。

【００３５】〔１１〕：〔１０〕の加熱装置において、
フィルムがエンドレス形状であることを特徴とする加熱
装置。

【００３６】〔１２〕：〔１０〕の加熱装置において、
フィルムが金属フィルムであることを特徴とする加熱装
置。

【００３７】〔１３〕：〔１０〕，〔１１〕又は〔１
２〕の加熱装置において、前記フィルムが、肉厚２０か
ら１００μｍであり、該フィルムの表面に膜厚１０から
３０μｍのフッ素樹脂系離型性層を設けたものであるこ
とを特徴とする加熱装置。

【００３８】〔１４〕：〔１０〕，〔１１〕，〔１２〕
又は〔１３〕の加熱装置において、前記フィルム面と前
記熱伝導板加熱面との間に摺動性改善層を設けたことを
特徴とする加熱装置。

【００３９】〔１５〕：〔１４〕の加熱装置において、
前記摺動性改善層として、前記熱伝導板加熱面にダイヤ
モンドライクカーボン層を設けたことを特徴とする加熱
装置。

【００４０】〔１６〕：〔１４〕の加熱装置において、
前記フィルムが、樹脂溶液中に金属フィルムを侵入させ
るデッピング法により該金属フィルムの両面に樹脂層を
形成したものであり、該樹脂層の一方を離型性層、他方
を摺動性改善層として用いることを特徴とする加熱装
置。

【００４１】〔１７〕：〔１６〕の装置において、前記
樹脂層が、ポリテトラフルオロエチレンとパーフルオロ
アルコキシテトラフルオロエチレン共重合体の混合膜中
に熱伝導性及び耐摩耗性向上剤を分散させたものから成
ることを特徴とする加熱装置。

【００４２】〔１８〕：〔１７〕の装置において、前記
熱伝導性及び耐摩耗性向上剤が、アルミナ、ＡｌＮ又は
窒化ホウ（以下ＢＮと略する）のセラミックフィラーで
あることを特徴とする加熱装置。

【００４３】〔１９〕：〔１０〕乃至〔１８〕の何れか
１項に記載の加熱装置において、前記支持部材を兼ねる
フィルムガイド部材のフィルム移動方向の圧接ニップ部
上流側に、加熱領域長手方向に均一に前記フィルムと接
する従動コロを設けたことを特徴とする加熱装置。

【００４４】〔２０〕：〔１０〕乃至〔１９〕の何れか
１項に記載の加熱装置において、前記発熱基板が、断熱
材を介して耐熱性樹脂基板上に固定され、該耐熱性樹脂
基板が前記支持部材と弾性部材を介して接続されている
ことを特徴とする加熱装置。

【００４５】〔２１〕：

〔９〕乃至〔２０〕の何れか１
項に記載の加熱装置において、前記熱伝導板の加熱面側
には加熱面の長手方向の中央部で薄く両端部にかけて厚
みが増すような逆クラウン形状が形成されていることを
特徴とする加熱装置。

【００４６】〔２２〕：

〔９〕乃至〔２１〕の何れか１
項に記載の加熱装置において、被加熱材搬送方向の前記
基板の幅が前記圧接ニップ部の幅よりも狭いことを特徴
とする加熱装置。

【００４７】〔２３〕：

〔９〕乃至〔２２〕の何れか１
項に記載の加熱装置において、前記熱伝導部材表面の被
加熱材搬送方向の上流側と下流側とに曲面形状を有して
いることを特徴とする加熱装置。

【００４８】〔２４〕：

〔９〕乃至〔２３〕の何れか１
項に記載の加熱装置において、ヒータを、加熱面が支持
部材表面よりも突出するように取り付け、該加熱面の支
持部材表面との境界部分の曲面を、該取り付け時の加熱
面の位置の公差以上の範囲にわたって設けたことを特徴
とする加熱装置。

【００４９】〔２５〕：

〔９〕乃至〔２４〕の何れか１
項に記載の加熱装置において、温度検知素子を前記熱伝
導部材裏面の発熱基板よりも被加熱材搬送方向下流側に
設けたことを特徴とする加熱装置。

【００５０】〔２６〕：記録材上に未定着顕画剤像を形
成する像形成手段と、該顕画剤像を担持した記録材を加
熱処理する像加熱手段とを備える画像形成装置におい
て、該像加熱手段が

〔９〕乃至〔２５〕の何れか１項に
記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。

【００５１】（作用）即ち、ヒータの発熱基板を、熱伝
導板の裏面に接触させ、熱伝導板表面の少なくとも一部
を曲面形状とし、前記表面を加熱面として用いたことに
より、該ヒータの加熱面が支持部材表面より突出して支
持された際、該ヒータと接触して摺動する部材、例えば
定着フィルムへの損傷が防止される。また、該曲面が該
摺動部材に当たる範囲であれば、ヒータの取りつけ位置
が変動しても該摺動部材への損傷は防止されるので、該
ヒータの取付位置の公差が広くなる。

【００５２】また、ヒータの発熱基板を、該発熱基板よ
りも幅の広い熱伝導板の裏面に接触させ、該熱伝導板の
表面を加熱面として用いたことにより、発熱基板発熱体
幅を狭くしても、加熱面を広くすることができる。

【００５３】特に該発熱基板が、セラミック基板上に抵
抗発熱体を設けた構成であると、該セラミック基板は絶
縁性で且つ高い熱伝導性を有することが求められ、材料
の選択の幅が狭い。これに対し、熱伝導板は、高い熱伝
導性を有していれば、絶縁性で有る必要がなく、材料選
択の幅が広いので、該材料選択に制約が多いセラミック
基板は絶縁性が保たれる程度に狭くし、熱伝導板を十分
な加熱面積が確保できるように広くしたことにより、該
ヒータの製造が容易となる。

【００５４】更に、熱伝導板を発熱基板よりも幅広に構
成しているので該熱伝導板の裏面に温度検知素子を配置
するのが容易となっている。また、該熱伝導板裏面に温
度検知素子を配置したことにより、加熱面の温度を直接
的に検知し、複雑な演算をすることなく、精度良く温度
検出が行なえるようにしている。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を添付
図面に基づいて説明する。

【００５６】〈実施形態例１〉 §１．加熱装置の全体構成 （２）加熱装置例 図１は本発明を適用したフィルム加熱型定着器Ｒの略断
面図、図２は該定着器Ｒに備えられるヒータの平面概略
図である。

【００５７】図１において、４はエンドレスベルト状の
定着フィルム、Ｈは低熱容量の加熱用ヒータ（セラミッ
クヒータ）、１０は該ヒータＨを固定支持すると共に該
フィルム４の移動をガイドする支持部材（ヒータホルダ
ー）である。該フィルム４をヒータＨや支持部材１０の
組立体に、周長に余裕を持たせた形で外嵌している。

【００５８】３は回転可能に支持され、フィルム４を介
しヒータＨに対して圧接し、圧接ニップ部Ｎを形成する
加圧部材としての加圧ローラーであり、不図示の駆動手
段に回転駆動させられてフィルム４を駆動する駆動ロー
ラとしての機能も兼ねている。

【００５９】而して、フィルム４は加圧ローラ３の回転
により、図中矢印ａの時計方向に加熱用ヒータＨの下面
と摺動しながら所定の周速度で回転駆動される。そして
該フィルム４が回転駆動され、ヒータＨが通電により所
定温度に加熱されている状態において、定着ニップ部Ｎ
のフィルム４と加圧ローラ３との間に不図示の像形成手
段により未定着画像Ｔが形成された記録材１が導入さ
れ、該記録材１をフィルム４の外周面に密着させてフィ
ルムと一緒の重なり状態で該定着ニップ部Ｎを通過さ
せ、このニップ部通過過程でヒータＨからの熱エネルギ
ーをフィルム４を介して該記録材１に付与して該記録材
１上の未定着トナー画像Ｔが加熱溶融定着される。該定
着処理された記録材１は定着ニップ部通過後フィルム４
から分離して装置外に排出される。

【００６０】§２．ヒータ 次に、該加熱定着装置に備えられたヒータＨについて詳
述する。図１（Ｂ）は定着ニップ部周辺の断面模型図、
図１（Ｃ）は該ヒータＨの発熱体形成面側の平面模型図
である。各図において図９及び図１０の各図面と同一番
号の部材は同一の構成要素を示している。

【００６１】本形態例では、図１（Ｃ）のように基板
５’として厚さ約６００μｍのＡｌＮ基板（セラミック
基板）を使用し、基板幅を極力節約できるように基板中
央に幅１ｍｍの抵抗発熱体８を１本形成し、ＡＣ電極１
１を左右に振り分けた発熱基板６’を用いている。該基
板幅は最も厳しい絶縁性延面距離の規制に従い、発熱体
８の前後に２ｍｍの幅を設け、全体として５ｍｍの発熱
基板としている。

【００６２】なお、従来構成のヒータ（図９，図１０）
では１６枚／分以上の定着速度を達成するためには定着
ニップＮは少なくとも６．５ｍｍ以上必要である。ま
た、２４枚／分以上の高速になると熱伝導性の高い裏面
加熱型ＡｌＮヒータを用いても８．５ｍｍ以上のニップ
幅を確保することが望ましいが、ＡｌＮ基板のコストは
少なくとも従来アルミナ基板の２倍以上かかるため、
８．５ｍｍ以上の基板幅を有する構成では大幅なコスト
ＵＰを招いてしまう。

【００６３】そこで本形態例のヒータは、基板幅を極力
少なく抑えて基板材料の使用量を従来ヒータの半分以下
とすることでコストＵＰを回避しつつ、ほぼ同等の熱伝
導率を有するアルミを材料とし、ニップ幅が８．５ｍｍ
以上とれるように１０ｍｍの板幅を有する厚さ５０μｍ
の加熱板１６を該発熱基板６’に接触させた構成として
いる。

【００６４】該ヒータＨは、発熱基板６’と加熱板１６
とが各々、ヒータホルダー１０のニップ対向面側に設け
た溝１０ａ，１０ｂに嵌め込まれ、熱硬化性接着剤１５
を用いてヒータホルダー１０に固定されている。

【００６５】なお、本形態例では、基板支持部１０’は
基板の接着面ではなく基板側面をガイドする支持部材と
して作用するような幅に設けられ、発熱基板６’の取付
位置（高さ）は該発熱基板６’を接着する熱硬化性接着
剤１５の厚みによって決まり、加熱板１６がこれに当接
した状態で固定されることで加熱面の高さも決まる。こ
のときヒータＨの取付位置（加熱面の高さ）精度の公差
は３００μｍ程度まで広がっているが、どのように取り
付けてもヒータホルダー表面より加熱板表面が外側へ突
出するように溝１０ｂの深さとヒータ支持座面１０ｃの
高さを設定してある。そして本形態例では、加熱板１６
のニップ出入り口部に、基板の取り付け高さ精度の公差
３００μｍを十分に上回る半径１ｍｍの丸め加工を９０
度施してあり、この曲面を設けることで定着フィルム４
がヒータホルダー１０や基板５のエッジで摺擦されて傷
つくことを防止すると共に、定着フィルム４に作用する
摺擦抵抗を軽減して定着フィルム４のスリップやフィル
ムの変形による紙シワ等の被加熱材の変形を防止するこ
とが可能となる。

【００６６】また、従来、温度検知素子（サーミスタ）
は基板ガラス面上に押し当てていたのに対し、本例では
温度制御精度を高めるため、温度検知素子７”を、ガラ
スより遥かに熱応答性が高く定着ニップ部Ｎとほぼ同等
の温度を示す加熱板１６のニップ裏面側ヒータ下流側の
位置にコイル、板バネ、耐熱性弾性体等からなるサーミ
スタ加圧手段１３を用いて加圧当接させている。この構
成により、定着中のニップ加熱面の温度変化がほぼ直接
測定可能となり、定着枚数や定着開始前の温度から定着
温度を予測制御していた従来の制御方式に比べてより単
純により正確な温度制御ができるようになった。

【００６７】なお、以上の構成において、熱硬化性接着
剤１５としてシリコンゴム系の接着剤を用いることで熱
硬化後も接着剤がある程度の弾性反発力を有するため発
熱基板６’と加熱板１６の密着度をより確実に保持でき
る。また、発熱基板６’と加熱板１６との接触性を更に
確実とするため、発熱基板６’とヒータ接着座面１０”
との間に耐熱性弾性シート等の加圧手段を介在させて接
着してもよい。

【００６８】また、上記の加熱板１６の材質は必ずしも
アルミである必要はなく、鉄・銅・ステンレス、または
これらの合金等、要求されるコストや強度、定着性能に
応じて他の材料を用いてもよいことは言うまでもない。

【００６９】〈実施形態２〉図２は本発明の第２の形態
例の定着ニップ部Ｎ付近の断面模型図である。同図にお
いて図１と同一番号の部材は同一の構成要素を示してい
る。また、本形態例は前記形態例１と比べ、ヒータＨを
取りつける構成が異なっており、その他の構成は略同じ
である。

【００７０】本形態例では、細型裏面加熱型ＡｌＮヒー
タ基板（発熱基板）６’をグラスウールなどからなる断
熱材１７を介してサーミスタ７”と共に耐熱性樹脂プレ
ート１０”に接着固定したヒータユニットを作成し、こ
のユニット全体をコイル、板バネ、耐熱性弾性体等から
なるヒータユニット加圧手段１３’を用いてヒータホル
ダーに挿入された加熱板１６に加圧当接するように構成
されている。本構成を用いることにより、発熱基板６’
と加熱板１６との加圧当接力の調整が容易となり、両者
の密着度を増して該接触部の熱抵抗を軽減し、発熱体８
で発生した熱のニップ側への移動をよりスムーズにした
り、長手方向に加圧力の分布を設けてヒータ基板が昇温
した際の熱膨張率差に基づく基板の反りを抑制すること
も可能となる。また、ガラスコート面側に断熱性の高い
部材１７を設けたことでガラスコート面側への熱の移動
を抑制して非加熱領域への無駄なヒートリーク量を抑え
たり、ヒータホルダー１０に耐熱性の低い部材の使用を
可能としてコスト削減に寄与することができるようにな
った。

【００７１】なお、本構成において耐熱性樹脂プレート
１０”が十分な断熱性を有している場合には必ずしも断
熱材１７は必要でないことは言うまでもない。

【００７２】〈実施形態３〉図３は本発明の第３の実施
形態例を表す定着ニップ部Ｎ付近の断面模型図である。
同図において図２と同一番号の部材は同一の構成要素を
示している。また、本形態例は前述の形態例２と比べ、
加熱面に摺動性改善層を設けた点が異なり、その他の構
成は同じである。

【００７３】本形態例では、加熱板１６のニップ部側の
面に定着フィルム４の摺動性を高めるための摺動性改善
層１８を設けており、この摺動性改善層としては潤滑作
用により摺擦部材同士の表面の摩耗を防ぎ、摺動性を向
上する特性の高いダイヤモンドライクカーボン層を用い
ることが高耐久性の観点から望ましいが、より安価な方
法として定着フィルム表面の離型性層に用いるようなフ
ッ素樹脂膜中に摩耗性を改善すると共に高い熱伝導特性
により膜全体の熱伝導特性を向上する作用を有するＡｌ
ＮやＢＮ等のセラミックフィラーを分散させたフッ素樹
脂層を用いても良い。特にＢＮの微粒子は球形であり摺
動面を形成する材料としてより好ましい。

【００７４】本構成を用いることにより、加熱板１６と
定着フィルム４との摺動性が改善され、より広いニップ
幅を取るために加熱板幅を広げてもスムーズな定着フィ
ルム４の搬送が確保され、定着フィルム４のスリップに
よる定着画像の乱れやフィルム４のたるみに起因する紙
シワ等の問題の発生を防止でき、特に、ダイヤモンドラ
イクカーボン層を用いた場合には従来のオンデマンド定
着器から使用してきた耐熱性グリスのような潤滑材を加
熱面に塗布する必要がなくなり、組立工数が削減されて
製造コストの削減にも寄与することができるようになっ
た。

【００７５】〈実施形態４〉図４は本発明の第４の実施
形態例の定着ニップ部付近の断面模型図である。同図に
おいて図３と同一番号の部材は同一の構成要素を示して
いる。また、前述の形態例３と比べて異なる点を以下に
説明し、同一の構成については再度の説明を省略した。

【００７６】本実施例では、摺動性改善層の形成方法と
して定着フィルム全体をＢＮフィラーを分散させたフッ
素樹脂溶液中に漬け込むディッピング法を用いることに
より、定着フィルム４’の内面と外面に同時に熱伝導性
を改善された離型性層と摺動性改善層を兼ねるディッピ
ング形成膜１９を内外共に１０μｍの厚みで形成してお
り、製造工程の合理化を図っている。このため製造コス
トの削減が容易となる。

【００７７】また本形態例では定着特性をより高めるた
め、定着フィルム４’としてＮｉ電鋳を用いた熱伝導率
の高い金属フィルムを用いている。

【００７８】尚、該金属フィルム４’は耐久性を重視し
て厚さ約５０μｍのフィルムを用いたため、比較的腰が
強く、フラットなニップ面を形成するには微小な浮きが
発生し易く好ましくなかった。

【００７９】このため、本形態例では加熱板として、定
着フィルム側の面形状をニップ出入り口部分ではヒータ
取付位置のバラツキを許容するための高い曲率とし、ニ
ップ中央部分では、該加熱板上を摺動する定着フィルム
４の曲率変動を抑えるために低い曲率とした複数の曲率
を持たせた船底型の断面を有する船底断面加熱板１６’
を用いている。

【００８０】これにより、ニップ部Ｎにおける金属フィ
ルム４と船底断面加熱板１６’の密着性は高くフィルム
の浮きがほとんど発生せず、発熱基板６’からの熱が効
率良く定着ニップ部Ｎに伝わるようになっている。

【００８１】以上のように本形態例によれば、ディッピ
ング法により、定着フィルム４’の内面と外面に同時に
離型性層と摺動性改善層を形成することができ、容易に
加熱板１６との摺動性が改善された定着フィルム４’が
得られる。

【００８２】また、加熱板１６’の断面形状を最適化す
ることにより金属フィルム４’を有効に作用させて高い
定着性を得ることができた。

【００８３】〈実施形態５〉図５は本発明の第５の実施
形態例の定着ニップ部付近の断面図である。同図におい
て図４と同一番号の部材は同一の構成要素を示してい
る。本形態例では、前述の形態例４と比べてヒータホル
ダーに従動コロを設けた点が異なっており、その他の構
成は同じであるので再度の説明は省略した。

【００８４】前述の形態例４のように定着フィルム４’
の搬送性を向上させた場合、定着フィルム４’がニップ
部Ｎに引き寄せられて加熱板以外の部分でヒータホルダ
ー表面と定着フィルム４’が接し易くなり、特に定着ニ
ップ部Ｎよりもフィルム搬送方向（被加熱材搬送方向）
上流側のヒータホルダー表面と定着フィルム４’の摺擦
度が増してくる。この部分の摺擦度が高くなると定着フ
ィルム４’の搬送抵抗が大きくなり、やはり定着フィル
ム４’のスリップを招く恐れがある。このため、本形態
例ではヒータホルダー１０の該上流側にヒータホルダー
表面から突出させた従動コロ２０を設けることで定着フ
ィルム４’とヒータホルダー表面が直接接触することを
防ぎ、定着フィルム’の搬送に伴って回転するコロによ
って定着フィルム４’が定着ニップ部Ｎにスムーズに搬
送されるようになるため、定着フィルム４’のスリップ
やたるみによる問題を防止できるようになった。

【００８５】〈実施形態６〉図６は本発明の第６の実施
形態例の定着ニップ付近の正面模型図である。同図にお
いて図１及び図２と同一番号の部材は同一の構成要素を
示しており、定着フィルムは省略している。また、形態
例１と同一の構成については、再度の説明を省略した。

【００８６】本実施例では、発熱基板６’に当接させる
加熱板を長手方向中央部で薄く、左右両端部に近づくに
つれて厚くなるようないわゆる逆クラウン形状と称され
る形状に加工した逆クラウン加熱板１６”を用いてい
る。

【００８７】本形態例では、該逆クラウン加熱板１６”
の中央部の厚みを５０μｍ、左右両端部で２００μｍと
しており、中央と端部の厚みとして１５０μｍの差を設
けている。この形状を持たせることにより定着器に通紙
される記録材（記録紙）の左右端部側の圧力が中央部よ
りも強くなり、記録材全体が左右方向に引っ張られなが
ら搬送されるので、記録材のたるみがなくなり、従来の
オンデマンド型定着器では難しかった定着時の記録材の
たるみによって生じるシワの発生が容易に防止できるよ
うになった。

【００８８】〈画像形成装置例〉図７は画像形成装置例
の概略構成図である。本例の画像形成装置は転写式電子
写真プロセス利用の複写機或はプリンタである。

【００８９】３１は回転ドラム型の電子写真感光体であ
り、矢印の時計方向に所定のプロセススピード（周速
度）をもって回転駆動される。

【００９０】３２は感光体帯電手段としての接触帯電ロ
ーラであり、所定の帯電バイアスが印加されていて、こ
の帯電ローラ３２により回転感光体３１面が所定の極性
・電位に一様に帯電処理される。

【００９１】この回転感光体３１の帯電処理面に対して
不図示の画像情報露光手段部（原稿画像のスリット結像
露光手段、レーザビーム走査露光手段等）により目的の
画像情報の露光３３がなされて、回転感光体３１面に目
的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。

【００９２】その潜像がトナー現像装置３４によりトナ
ー画像として現像される。

【００９３】そのトナー画像が、回転感光体３１とこれ
に接触させた、所定の転写バイアスが印加される転写ロ
ーラ３５との圧接ニップ部である転写部に、不図示の給
紙部から所定のタイミングにて搬送された記録材として
の転写材１に対して転写されていく。

【００９４】転写部を通過してトナー画像の転写を受け
た転写材１は回転感光体３１面から分離され、例えば、
前述図１の画像加熱定着装置としてのフィルム加熱方式
の加熱装置Ｒに搬送導入されて未定着トナー画像の加熱
定着処理を受け、コピー或はプリントとして出力され
る。

【００９５】転写材１に対するトナー画像転写後の回転
感光体３１面はクリーニング装置３６により転写残りト
ナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返し
て作像に供される。

【００９６】〈その他〉 ．フィルムの駆動方式は上記形態例のものに限らず以
下のようなものでも良い。図８（Ａ）・（Ｂ）はそれぞ
れ、他の方式の装置を示す概略構成図である。

【００９７】（Ａ）の装置は、ヒータＨと駆動ローラ４
３、テンションローラ４４の３部材間にエンドレスベル
ト状の定着フィルム４を懸回張設し、定着駆動手段Ｍに
より該駆動ローラ４３を駆動して定着フィルム４を回転
駆動させるようにしたものである。なお、加圧ローラ３
は定着フィルム４の回転移動に従動させている。

【００９８】（Ｂ）の装置は、定着フィルム４としてロ
ール巻きにした長尺の有端フィルムを用い、これを繰り
出し軸４７からヒータＨを経由させて巻き取り軸４８へ
所定の速度で走行移動させるように構成したものであ
る。

【００９９】このような構成の装置においても、定着駆
動手段Ｍなどを本発明に従い制御することで上記形態例
と同様の効果が得られる。

【０１００】．本発明の加熱装置は実施形態例の加熱
定着装置としてばかりでなく、画像を担持した被記録材
を加熱して表面性（つや等）を改質する装置、仮定着す
る装置、乾燥処理や熱ラミネート処理する装置等の加熱
装置として広く使用できる。

【０１０１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、良好な加
熱特性を得ると共に、装置の高速化、高速化に適した応
答性の高い温度検知、材料選択の自由度を増す、そして
ヒータの基板と摺擦する部材への負荷を抑える、ことが
可能なヒータ、加熱装置及び画像形成装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （Ａ）は実施形態例１の装置の断面模型図、
（Ｂ）はニップ部周辺の断面図、（Ｃ）はヒータの平面
模型図

【図２】 実施形態例２のニップ部周辺の断面模型図

【図３】 実施形態例３のニップ部周辺の断面模型図

【図４】 実施形態例４のニップ部周辺の断面模型図

【図５】 実施形態例５のニップ部周辺の断面模型図

【図６】 実施形態例６のニップ部周辺の断面模型図

【図７】 画像形成装置の構成模型図

【図８】 他のフィルム懸回方式の説明図

【図９】 従来の加熱装置の構成説明図

【図１０】 従来の加熱装置の構成説明図

【図１１】 ヒータの取付位置がずれたときのニップ部
周辺の説明図

【図１２】 金属フィルムを用いたときのニップ部周辺
の説明図

【符号の説明】

１ 記録材 ３ 加圧ローラ（加圧部材） ４ 定着フィルム（フィルム） ４’ 定着フィルム（フィルム：金属フィルム） ５’ ＡｌＮ基板（セラミック基板） ６’ 発熱基板 ７ サーミスタ（温度検知素子） ８ 抵抗発熱体 ９ ガラス保護層 １０ ヒータホルダー（支持部材） １０’ ヒータ支持部 １０” 耐熱性樹脂プレート １０ａ ヒータ基板取付溝 １０ｂ 加熱板 １０ｃ ヒータ支持座面 １１ 電極 １１’ 温度検知用電極 １１” 導通用スルーホール １２ 貫通孔 １３ 加圧バネ（弾性部材） １４ 裏面電極 １５ 熱硬化性接着剤 １６ 加熱板 １６’ 船底加熱板 １６” 逆クラウン加熱板 １７ 断熱材 １８ 摺動性改善層 １９ ディッピング形成膜 ２０ 従動コロ Ｈ ヒータ Ｔ トナー像 Ｒ 定着器（加熱部材）

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱基板を、熱伝導板の裏面に接触さ
   せ、熱伝導板表面の少なくとも一部を曲面形状とし、該
   熱伝導板の表面を加熱面として用いることを特徴とする
   ヒータ。
2. 【請求項２】 発熱基板を、該発熱基板よりも幅の広い
   熱伝導板の裏面に接触させ、該熱伝導板の表面を加熱面
   として用いることを特徴とするヒータ。
3. 【請求項３】 発熱基板を、該発熱基板よりも幅の広い
   熱伝導板の裏面に接触させ、該熱伝導板表面の幅方向の
   少なくとも一方を曲面形状とし、前記表面を加熱面とし
   て用いることを特徴とするヒータ。
4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載のヒータにおい
   て、前記発熱基板から電気的に独立した温度検知手段を
   前記熱伝導板の裏面上に設けたことを特徴とするヒー
   タ。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３又は４のヒータにおい
   て、前記発熱基板が、セラミック基板上に、通電により
   発熱する抵抗発熱体を形成したものであることを特徴と
   するヒータ。
6. 【請求項６】 請求項５のヒータにおいて、前記発熱基
   板が、抵抗発熱体を形成していない側の基板面を前記熱
   伝導板に接触させた構成であることを特徴とするヒー
   タ。
7. 【請求項７】 請求項５又は６のヒータにおいて、前記
   セラミック基板が、窒化アルミニウム基板であることを
   特徴とするヒータ。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７の何れか１項に記載のヒ
   ータにおいて、前記熱伝導板が３０μｍから３００μｍ
   の厚みを有する金属フィルムをプレス成形したものであ
   ることを特徴とするヒータ。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８の何れか１項に記載のヒ
   ータと、該ヒータの支持部材と、該ヒータの加熱面に対
   し直接もしくは介在部材を介して圧接し圧接ニップ部を
   形成する加圧部材とを具備し、該圧接ニップ部内を搬送
   される被加熱材に該ヒータからの熱を付与することを特
   徴とする加熱装置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至８の何れか１項に記載の
    ヒータと、該ヒータの支持部材と、該ヒータの加熱面と
    接した状態で移動するフィルムと、該ヒータの加熱面に
    対して該フィルムを介し圧接して圧接ニップ部を形成す
    る加圧ローラとを具備し、該圧接ニップ部のフィルムと
    加圧ローラとの間を搬送される被加熱材に該フィルムを
    介してヒータからの熱を付与することを特徴とする加熱
    装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０の加熱装置において、フィ
    ルムがエンドレス形状であることを特徴とする加熱装
    置。
12. 【請求項１２】 請求項１０の加熱装置において、フィ
    ルムが金属フィルムであることを特徴とする加熱装置。
13. 【請求項１３】 請求項１０，１１又は１２の加熱装置
    において、前記フィルムが、肉厚２０から１００μｍで
    あり、該フィルムの表面に膜厚１０から３０μｍのフッ
    素樹脂系離型性層を設けたものであることを特徴とする
    加熱装置。
14. 【請求項１４】 請求項１０，１１，１２又は１３の加
    熱装置において、前記フィルム面と前記熱伝導板加熱面
    との間に摺動性改善層を設けたことを特徴とする加熱装
    置。
15. 【請求項１５】 請求項１４の加熱装置において、前記
    摺動性改善層として、前記熱伝導板加熱面にダイヤモン
    ドライクカーボン層を設けたことを特徴とする加熱装
    置。
16. 【請求項１６】 請求項１４の加熱装置において、前記
    フィルムが、樹脂溶液中に金属フィルムを侵入させるデ
    ッピング法により該金属フィルムの両面に樹脂層を形成
    したものであり、該樹脂層の一方を離型性層、他方を摺
    動性改善層として用いることを特徴とする加熱装置。
17. 【請求項１７】 請求項１６の装置において、前記樹脂
    層が、ポリテトラフルオロエチレンとパーフルオロアル
    コキシテトラフルオロエチレン共重合体の混合膜中に熱
    伝導性及び耐摩耗性向上剤を分散させたものから成るこ
    とを特徴とする加熱装置。
18. 【請求項１８】 請求項１７の装置において、前記熱伝
    導性及び耐摩耗性向上剤が、アルミナ、窒化アルミニウ
    ム又は窒化ホウ素のセラミックフィラーであることを特
    徴とする加熱装置。
19. 【請求項１９】 請求項１０乃至１８の何れか１項に記
    載の加熱装置において、前記支持部材を兼ねるフィルム
    ガイド部材のフィルム移動方向の圧接ニップ部上流側
    に、加熱領域長手方向に均一に前記フィルムと接する従
    動コロを設けたことを特徴とする加熱装置。
20. 【請求項２０】 請求項１０乃至１９の何れか１項に記
    載の加熱装置において、前記発熱基板が、断熱材を介し
    て耐熱性樹脂基板上に固定され、該耐熱性樹脂基板が前
    記支持部材と弾性部材を介して接続されていることを特
    徴とする加熱装置。
21. 【請求項２１】 請求項９乃至２０の何れか１項に記載
    の加熱装置において、前記熱伝導板の加熱面側には加熱
    面の長手方向の中央部で薄く両端部にかけて厚みが増す
    ような逆クラウン形状が形成されていることを特徴とす
    る加熱装置。
22. 【請求項２２】 請求項９乃至２１の何れか１項に記載
    の加熱装置において、被加熱材搬送方向の前記基板の幅
    が前記圧接ニップ部の幅よりも狭いことを特徴とする加
    熱装置。
23. 【請求項２３】 請求項９乃至２２の何れか１項に記載
    の加熱装置において、前記熱伝導部材表面の被加熱材搬
    送方向の上流側と下流側とに曲面形状を有していること
    を特徴とする加熱装置。
24. 【請求項２４】 請求項９乃至２３の何れか１項に記載
    の加熱装置において、 ヒータを、加熱面が支持部材表面よりも突出するように
    取り付け、該加熱面の支持部材表面との境界部分の曲面
    を、該取り付け時の加熱面の位置の公差以上の範囲にわ
    たって設けたことを特徴とする加熱装置。
25. 【請求項２５】 請求項９乃至２４の何れか１項に記載
    の加熱装置において、温度検知素子を前記熱伝導部材裏
    面の発熱基板よりも被加熱材搬送方向下流側に設けたこ
    とを特徴とする加熱装置。
26. 【請求項２６】 記録材上に未定着顕画剤像を形成する
    像形成手段と、該顕画剤像を担持した記録材を加熱処理
    する像加熱手段とを備える画像形成装置において、 該像加熱手段が請求項９から２５の何れか１項に記載の
    加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。