JP2000323261A - 加熱体、加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱体基材の熱伝導率の範囲を適切に設定す
ることで、熱ストレスによる破壊や、熱の逃げを防止し
た加熱体、加熱装置及び画像形成装置を提供すること。 【解決手段】 基材２と、該基材上に設けられた発熱部
３とを有する加熱体１０において、上記基材２の熱伝導
率が、３０〜１８０Ｗ／ｍ・Ｋ（２５℃）の範囲内にあ
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、加熱体、加熱装置
及び画像形成装置に関し、特に電子写真におけるトナー
像を記録材上に永久固着させるために使用される定着装
置、及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電子写真複写機、プリンタ、フ
ァクシミリ等の画像形成装置の画像加熱定着装置、すな
わち電子写真、静電記録、磁気記録等の適宜の画像形成
プロセス手段により加熱定着性の顕画剤（トナー）を用
いて被記録紙（転写材シート、印刷紙、エレクトロファ
ックスシート、静電記録シートなど）の面に間接（転
写）式もしくは直接方式で形成担持させた目的の画像情
報に対応した未定着顕画剤像を被記録紙面に加熱定着さ
せるための加熱装置としては、従来一般に、熱ローラー
方式の装置が多用されていた。

【０００３】この熱ローラー方式の加熱装置は、ハロゲ
ンヒータ等の内蔵熱源により所定の加熱温度に維持させ
た加熱ローラー（定着ローラー）と、これに圧接させた
弾性加圧ローラーとの圧接ニップ部（定着ニップ部）に
被記録紙を導入して挟持搬送させることで加熱ローラー
の熱で被記録紙面の未定着顕画剤像を加熱定着させるも
のである。

【０００４】しかしこの熱ローラー方式の画像加熱定着
装置としての加熱装置は、いつでもすぐに画像出力がな
されるようにするために加熱ローラーの温度を常時高温
に維持しておかなければならず、そのために消費エネル
ギーが大きく、また待機中も機内に熱を放出するため機
内昇温の問題も発生していた。また電源を投入してから
加熱ローラーが被加熱材としての被記録紙を加熱するの
に適した所定温度に昇温するまでにかなりの待ち時間を
要する。

【０００５】最近では、フィルム加熱方式の加熱装置が
提案され、実用化されている（特開昭６３−３１３１８
２号公報、特開平１−２６３６７９号公報、特開平２−
１５７８７８号公報、特開平４−４４０７５〜４４０８
３号公報、特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公
報）。

【０００６】これらの加熱装置は、被加熱材を加熱体
（セラミックヒータ等）に耐熱フィルムを介して密着さ
せ、加熱体と耐熱フィルムとを相対移動させて加熱体の
熱を耐熱フィルムを介して被加熱材へ与える方式および
構成のものであり、未定着トナー画像を該画像を担持し
ている被記録紙面に永久固着画像として加熱定着処理す
る手段として活用できる。

【０００７】また、例えば、画像を担持した被記録紙を
加熱して艶などの表面性を改質する装置、仮定着処理す
る装置、その他、シート状の被加熱材を加熱処理する手
段として広く使用できる。

【０００８】このようなフィルム加熱方式の加熱装置
は、昇温の速い低熱容量の加熱体や薄膜のフィルムを用
いることができるために短時間に加熱体の温度が上昇
し、待機中に加熱体の通電加熱を行なう必要がなくな
る。そのため被加熱材としての被記録紙をすぐに通紙し
ても該被記録紙が定着部位に到達するまでに加熱体を所
定温度まで十分に昇温させることができる。このような
構成を用いることで省電力化やウェイトタイムの短縮化
（クイックスタート性）が可能となり、画像形成装置等
の機内昇温を低くすることができる等の利点を有してい
る。

【０００９】図１２（ａ）は、該加熱装置の概略構成図
である。同図において、１０は基板２上に通電により発
熱する抵抗発熱体３を具備した加熱体（所謂セラミック
ヒータ）、７は該ヒーター１０の支持部材、８は該支持
部材に外嵌された円筒状のフィルム、９は該フィルム８
を挟みヒーター１０と圧接してニップ部Ｎを形成する加
圧ローラである。

【００１０】該ニップ部Ｎに被記録紙Ｐが導入され、加
圧ローラー９の回転駆動によりフィルム８と共に搬送さ
れ、該フィルム８を介したヒーター１０からの熱で加熱
されてトナー像Ｔが被記録紙上に定着される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において
は、以下のような課題があった。

【００１２】例えば、ヒーター基板２の材料として熱伝
導の悪い材料を用いた場合、突然高い電圧が入ってきた
際に、ヒーター基板内に大きな熱分布が生じ、それによ
り熱ストレスが発生してヒーター１０の破壊に至ること
がある。また、ヒーター基板２の熱伝導の悪さによって
非通紙部の昇温を効率よく外部へ伝達することができな
くて加圧ローラー９・フィルムガイド７等の周辺部材に
熱の蓄積が発生していた。

【００１３】ここで該問題点を発生させてしまったヒー
ター１０の構成を記しておく。図１２（ｂ）は該ヒータ
ー１０の表面（加熱面）側の模式平面図である。

【００１４】基板２は、アルミナ（純度９８％、熱伝導
率２４Ｗ／ｍ・Ｋ（２５℃））を材料とし、幅８ｍｍ・
長さ２７０ｍｍ・厚み１ｍｍとしたものを使用してい
る。この基材の表面（定着ニップ面側）にＡｇ／Ｐｄを
混合させたペーストを印刷・焼成して抵抗発熱体３を形
成している。そして、この抵抗発熱体３に給電する電極
５，６をＡｇのペーストを印刷・焼成することにより形
成し、抵抗発熱体上にガラスを印刷・焼成してガラス保
護層１７を形成する。

【００１５】該抵抗発熱体３の一本の幅は１ｍｍでこの
抵抗発熱体３が基板長手に沿って２本形成されている。
その２本の抵抗発熱体３の間隔は０．５ｍｍである。ま
た、この２本の抵抗発熱体３はヒーター基板２の中心か
ら等距離に形成されている。よって、抵抗発熱体の端部
から基板端部の距離は２．７５ｍｍとなる。

【００１６】このヒーター１０を使用し、以下の条件で
通紙を行った。その条件と結果を以下に示す。環境は、
温度１５℃／湿度１０％で装置を朝一状態にし、Ｂ５サ
イズの厚紙（坪量１１５ｇ／ｍ²）を連続３枚連続通紙
した。その時の定着温調温度は１９０℃で朝一状態から
連続で通紙した場合には。１９０℃温調で３枚通紙され
る。その後さらに連続で通紙した場合、温調温度は１８
０℃に降下する。このような温度制御の元で定着工程を
行うと、抵抗体部（ヒーター中央部）とヒーター端部に
は約７０ｄｅｇの温度差が生じる。このために、熱スト
レスが約−５kgf／mm²発生している。この時の熱ストレ
スと通紙枚数との関係を図５に記す。

【００１７】この図５を見てわかるように、朝一立ち上
げ時が一番熱ストレスの発生が少なく通紙を進めていく
にしたがって熱ストレスは大きくなっていく（横軸＝時
間：縦軸＝熱ストレス値）。その最大値が先程述べた約
−５kgf／mm²である。以後、同じ条件で連続通紙してい
くと温調温度が低くなるためにヒーター内の温度分布が
少なくなりヒーター１０へ加わる熱ストレスは先のピー
ク値よりも小さいものになっていく。

【００１８】定着器ユニットとしてヒーター１０を組み
込んだときには、コネクタ・加圧ローラー・ザグリ・フ
ィルムガイドの形状などによって約−３kgf／mm²のメカ
的ストレスが生じている。具体的には、ヒーター１０と
これを支持するフィルムガイド７との接触面等に製造上
のバリや異物の混入によってヒーター１０が局部的に曲
げられることによって該メカ的ストレスが発生する。ま
た、フィルムガイド７には、ヒーター１０の熱が伝わり
過ぎて熱効率を下げないように不図示の溝（ザグリ）を
形成させているが、この溝と加圧ローラー９の圧接とに
よって折り曲げの力が生じてしまうのである。

【００１９】このような、メカ的ストレスと熱ストレス
を足しあわせると約−８kgf／mm²のストレスがヒーター
に加わっている。この−８kgf／mm²という熱ストレスの
繰り返しは、アルミナにとって破壊（割れ）限界の数値
であり、これをオーバーするとヒーター１０はストレス
により破壊されてしまう。

【００２０】また、この通紙条件よりも大きな電圧を印
加した場合には、熱的ストレスはヒーター内の温度分布
がさらに大きなものとなり、より破壊に対して悪い方向
へ向かってしまう。この他、メカ的ストレスが増加して
も大きい電圧が入ってきたのと同じようにヒーターはス
トレスにより破壊の方向へ向かってしまうのである。

【００２１】以上のように、従来のアルミナ程度の熱伝
導率（約２４Ｗ／ｍ・Ｋ（２５℃））では、熱などのス
トレスにとても弱いために、熱伝導率の大きい基材をヒ
ーターとし、基板内の温度分布を一様に近づけることで
熱によるストレスを軽減させる必要がでてくる。

【００２２】そこで熱ストレスをためないという点から
熱伝導率が約２５０Ｗ／ｍ・Ｋ（２５℃）と、アルミナ
に比べて約１０倍ほど良い窒化アルミを用いたヒーター
が好ましいと考えられる。

【００２３】この窒化アルミからなる基板を使用して、
先と全く同じ条件で通紙を行った。すると、熱ストレス
はアルミナに比べて約１／２０程度の約−０・４kgf／m
m²になった。これとメカ的ストレスの約−３kgf／mm²を
足し合わせても−３・４kgf／mm²とヒーターが破壊され
る約−８kgf／mm²の半分以下であり、割れる心配はなく
なる。

【００２４】しかし、この時のコネクタ接点部の温度
が、以前のアルミナに比べて上昇してしまうことがあっ
た。この現象は、ヒーター自体の熱伝導率が良いために
通紙領域内で発熱した熱量が長手方向に流れ出してしま
いコネクタの接点温度を上昇させているのである。同様
に、この熱伝導率の良いという特性によって通紙可能領
域最大サイズの記録紙を通紙した場合には、ヒーター端
部部分の温度がコネクタ方向へ逃げてしまうため通紙領
域内端部の定着性の悪化（定着不良）を招いてしまうこ
とがあった。

【００２５】他にもヒーターを支持しているフィルムガ
イドへ過度に熱が伝わってしまうことがあった。これ
は、通紙領域に対して記録紙サイズが小さく、さらに坪
量が大きいものを通紙した場合に記録紙が通紙されてい
ない場所においてはヒーターの熱が記録紙へ持っていか
れず、加圧ローラーとフィルムガイドだけに熱が伝わっ
てしまうために発生する。特に、フィルムガイドとアル
ミナが接触して伝わる熱量に比べてフィルムガイドに伝
わる熱量の方がはるかに大きいため、この影響が表立っ
て出てくるのである。

【００２６】そこで、本発明は加熱体基材の熱伝導率の
範囲を適切に設定することで、熱ストレスによる破壊
や、熱の逃げを防止した加熱体、加熱装置及び画像形成
装置の提供を目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明の加熱体、加熱装
置及び画像形成装置は、上記課題を解決するため、以下
の構成をとるものである。

【００２８】〔１〕：基材と、該基材上に設けられた発
熱部とを有する加熱体において、上記基材の熱伝導率
が、３０〜１８０Ｗ／ｍ・Ｋ（２５℃）の範囲内にある
ことを特徴とする加熱体。

【００２９】〔２〕：基材と、該基材上に設けられた通
電発熱体と、該基材端部に設けられた該通電発熱体の電
極部とを有する加熱体において、上記基材の熱伝導率
が、３０〜１８０Ｗ／ｍ・Ｋ（２５℃）の範囲内にある
ことを特徴とする加熱体。

【００３０】〔３〕：上記基材が、窒化アルミニウム、
炭化珪素、酸化アルミニウム等のセラミックス材料から
製造されていることを特徴とする請求項１又は２に記載
の加熱体。

【００３１】〔４〕：〔１〕，〔２〕又は〔３〕に記載
の加熱体を備え、該加熱体からの熱で被加熱材を加熱す
ることを特徴とする加熱装置。

【００３２】〔５〕：〔１〕，〔２〕又は〔３〕に記載
の加熱体と、一方の面がこの加熱体と摺動し他方の面が
被加熱材と接して共に移動するフィルムとを備え、該加
熱体による熱で被加熱材を加熱することを特徴とする加
熱装置。

【００３３】〔６〕：〔１〕，〔２〕又は〔３〕に記載
の加熱体と、この加熱体と摺動するフィルムと、このフ
ィルムを介して前記加熱体とニップを形成する加圧部材
とを有し、前記ニップで挟持され、搬送される被加熱材
を該加熱体による熱で加熱することを特徴とする加熱装
置。

【００３４】〔７〕：フィルムの一面側に加熱体を、他
面側に被加熱材を密着させるために用いる加圧部材を有
し、前記フィルムを介して加熱体の熱エネルギーを被加
熱材に付与する加熱装置であり、前記加熱体が〔１〕，
〔２〕又は〔３〕に記載の加熱体であることを特徴とす
る加熱装置。

【００３５】〔８〕：記録材上に画像を形成する像形成
手段と、該記録材上の画像を加熱する像加熱手段とを有
する像加熱手段を有する画像形成装置において、像加熱
手段として〔４〕，〔５〕，〔６〕又は〔７〕に記載の
加熱装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

【００３６】

〔９〕：記録材上に未定着画像を形成する
像形成手段と、該未定着画像を加熱して該記録材上に定
着させる定着手段とを有する画像形成装置において、該
定着手段として〔４〕，〔５〕，〔６〕又は〔７〕に記
載の加熱装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

【００３７】

【発明の実施の形態】図１はフィルム加熱方式の加熱装
置（画像加熱定着装置）の要部の横断面模式図、図２
は、加熱体の表面図、図３はその加熱体の断面を示す模
式図である。

【００３８】この加熱装置は加圧ローラー駆動式の装置
であり、加熱体１０を保持させた加熱体ホルダ７に円筒
状の耐熱性フィルム８（ポリイミドなどの基材フィルム
上にＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型性の耐熱樹脂を被覆した
フィルム）をルーズに外嵌させ、加圧ローラー９を該フ
ィルム８を挟ませて加熱体１０に対して所定の押圧力を
もって圧接させて加熱体１０との間にフィルム８を挟ん
で定着ニップ部Ｎを形成させてある。

【００３９】この加圧ローラー９は不図示の駆動手段に
より矢示Ａの反時計方向に回転駆動される。その加圧ロ
ーラー９の回転が該ローラー９とフィルム８の外面との
摩擦力でフィルム８に作用して、円筒状フィルム８が加
熱体１０を保持させた加熱体ホルダ７の外回りを矢示Ａ
の時計方向（加熱体１０の幅方向）に回転する。

【００４０】そしてフィルム８の回転がなされ、加熱体
１０が所定に昇温した状態において、定着ニップ部Ｎの
フィルム８と加圧ローラー９との間にシート状の被加熱
材である未定着トナー像Ｔを担持した被記録紙Ｐが導入
される。そしてフィルム面に被記録紙Ｐが密着してその
フィルム８と一緒に定着ニップ部Ｎを通過することで、
加熱体１０の熱がフィルム８を介して被記録紙Ｐに付与
され未定着トナー像Ｔが被記録紙面に熱定着される。定
着ニップ部Ｎを通った被記録紙Ｐはフィルム８の面から
曲率分離されて搬送される。

【００４１】加熱体（セラミックヒータ）１０は図２に
示すように、加熱体基板２、該加熱体基板２の片面側に
形成具備させた抵抗発熱体（通電発熱体）パターン３、
導体パターン４、２つの給電電極パターン５，６、該抵
抗発熱体パターン３及び導体パターン４部分を被覆させ
た表面保護層１７等よりなる。加熱体基板２は、後述す
る耐熱性フィルム８、被加熱材としての被記録紙Ｐの搬
送・移動方向Ａに対して直交する方向を長手とする横長
・薄肉である。また基板２は、耐熱性、電気絶縁性およ
び低熱容量のセラミック基材である。

【００４２】こういったセラミックヒーターは一般に広
く使用され、量産体制も整っており、熱伝導率などのば
らつきも少なく安定性に優れ、さらに使用範囲が広いた
めにコスト的にも安く手に入るために使用している。

【００４３】抵抗発熱体３は、例えば、銀パラジウム
（Ａｇ／Ｐｂ）、Ｔａ₂Ｎ等の電気抵抗材料ペースト
（抵抗ペースト）を例えば厚み１０μｍ，幅１〜３ｍｍ
の細帯状にセラミック基材面長手に沿ってスクリーン印
刷等により塗工し焼成することで形成したものである。

【００４４】導体パターン４は上記の抵抗発熱体３に略
並行させて細帯状にセラミック基材面長手に沿って形成
してある。

【００４５】そして、セラミック基材２の一端部側に
は、上記２つの給電電極パターン５および６が並べて形
成されており、一方の給電電極パターン５と導電パター
ン４の一端部を接続させ、他方の導体パターン４の同じ
側の一端部を給電電極パターン６に導通させてある。導
体パターン４の他端部は各々抵抗発熱体３と導通させて
ある。

【００４６】上記の導体パターン４、２つの給電電極パ
ターン５，６はいずれもＡｇ等の導電材料ペーストをス
クリーン印刷等によりセラミック基材の面にパターン塗
工して焼成して形成したものである。

【００４７】上記の互いに略並行の抵抗発熱体３と導体
パターン４は、セラミック基材の長手方向一端側に設け
た２つの給電電極パターン５・６間でヒーター長手に関
して通電の往路と復路を形成している。

【００４８】このヒーター１０を、抵抗発熱体３を形成
した面側を下向きに露呈させて剛性・断熱性を有するヒ
ーターホルダ（ステー）７に保持させて固定配設してあ
る。このヒーター１０は、給電電極パターン５・６に不
図示の給電回路から給電することにより抵抗発熱体３が
長手全長にわたって発熱することで昇温し、その昇温が
図３中の検温素子（サーミスター）２０で検知され、そ
の検知温度が不図示の温度制御回路ヘフイードバックさ
れてヒーター１０の温度が所定の温度に維持されるよう
に抵抗発熱体３への通電が制御される。

【００４９】８は厚さ例えば４０μｍ〜１００μｍ程度
のポリイミド等の耐熱性フィルム、９は該フィルム８を
ヒーター１０のフィルム摺動面である表面保護層面に押
圧する加圧部材としての加圧ローラである。

【００５０】フィルム８はこの加圧ローラー９によりヒ
ーター１０に押圧され、不図示の駆動手段あるいは加圧
ローラー９に駆動され、矢示Ａ方向に所定速度でヒータ
ー下面（表面保護層１７面）に接触摺勤しながら移動す
る。またこの抵抗発熱体３は、加圧ローラー９とヒータ
ー１０によって形成されるニップＮの中に収められる。

【００５１】そして、図３に示すようにヒーター１０の
温度を検出し、抵抗発熱体３に加える電力を制御して温
度を制御するために、基板裏面側にサーミスター２０を
取り付けている。

【００５２】該ヒーター１０に取り付けるサーミスター
２０は、チップ型のサーミスターであり、このサーミス
ター２０はアルミナ基材２１上にサーミスター材料１４
と、その電極１３と、該サーミスタ材料の保護層１５を
積層して作られる。このようなサーミスター２０を耐熱
性のある導電性接着剤２２で、ヒーター裏面に設けた電
極１２に接着している。

【００５３】本例のヒーター１０において、基板２は、
幅が８ｍｍ・長さが２７０ｍｍ・厚みが１ｍｍのものを
使用している。また、抵抗発熱体３の一本の幅は１ｍｍ
でこの抵抗発熱体３が基板長手に沿って２本形成されて
いる。その２本の抵抗発熱体３の間隔は０．５ｍｍであ
る。また、この２本の抵抗発熱体３はヒーター基板２の
中心から等距離に形成されている。よって、抵抗発熱体
３の端部から基板端部の距離は２．７５ｍｍとなる。ヒ
ーター基板（基材）２は、例えば窒化アルミニウム、炭
化珪素、酸化アルミニウム等のセラミック材料から製造
され、材料の配合組成を調整することにより種々の熱伝
導率のものを得ることができる。

【００５４】〈比較例〉まず、比較のため、上記構成の
加熱装置において、ヒーターの基材の熱伝導率が低すぎ
る（２５Ｗ／ｍ・Ｋ）ものを使用した場合を記す。

【００５５】この熱伝導率で問題点が発生するものは主
にヒーター熱ストレスと非通紙部昇温による加圧ローラ
破壊であるので、第一にヒーターの熱ストレスに関して
記載を行う。

【００５６】通紙環境は温度１５℃／湿度１０％で、本
体を朝一状態にしてＢ５サイズで坪量１０５ｇ／ｍ²の
厚紙を連続で３枚通紙する。

【００５７】先の発明が解決しようとする課題にも記載
したように上記熱伝導率を特徴とした基材によって図５
のような熱ストレスが生じている。熱ストレスは、ヒー
ター中央に位置する抵抗体部が発熱する一方、ヒーター
の端部は抵抗体がないために発熱せず温度は中央部に比
べて低い状態にある。ここで、ヒーターの中央部は高い
温度のために伸び方向の力が生じる。それに比べて、端
部では中央とは違い中央部とは相対的には縮み方向の力
が生じている。この相対的な熱ひずみによってヒーター
が破壊されてしまうのである。

【００５８】次に非通紙部昇温に関して説明を行う。図
６に示した加圧ローラー温度を見てわかるように非通紙
部昇温は、一枚目よりも二枚目、二枚目よりも三枚目と
枚数が増えるにしたがって高くなっていく傾向にある
（横軸＝時間：縦軸＝温度）。一枚目後端で加圧ローラ
ー温度は８０℃、二枚目後端で加圧ローラー温度は１２
０℃、最後の三枚目では１４０℃まで温度上昇が続く。
図６には３枚通紙した例を示したが１００枚通紙後には
加圧ローラーの非通紙部温度は２５０℃まで温度上昇す
る。この２５０℃という温度は、加圧ローラーの表面コ
ートに対して限界の温度であり、さらに温度上昇を続け
ると表面コートが剥がれて加圧ローラー表面の離型性が
劣化してしまう。

【００５９】さらにこの時、ヒーターからフィルムガイ
ドヘ伝わる熱量（ヒーターとフィルムガイドが接触して
いるポイントの温度）についても、通紙枚数が増えるに
したがって多くなっていく。この時のヒーター温度を図
７に示す（横軸＝時間：縦軸＝温度）。３枚連続で通紙
した場合では、ヒーター自体の温度はほぼ一律に２６０
℃である。この時使用しているフィルムガイドの耐熱温
度は３００℃であるためにマージンは少なくなってい
る。

【００６０】次に、ヒーターの基材の熱伝導率が高すぎ
る（２００Ｗ／ｍ・Ｋ）のものを使用した場合を記す。

【００６１】まずこの熱伝導率で問題点が発生するもの
は主に端部定着性悪化と非通紙部でのフィルムガイドの
溶けである。まず端部定着性に関して記載を行う。

【００６２】通紙環境は温度７．５℃／湿度１０％で、
本体を朝一状態にしてレターサイズで坪量９５ｇ／ｍ²
の厚紙を連続で３枚通紙する。

【００６３】上述の如く、熱伝導率の高すぎる基板２を
使用した場合には、フィルムガイドへの熱の逃げやコネ
クタ方向への熱の逃げが多くなることで端部の温度ダレ
が生じてしまい、定着性に影響が現われている。本例で
は、加圧ローラー通紙中央部と端部との温度差が約５〜
１０ｄｅｇあり、端部の定着性が悪くなってしまう。

【００６４】〈実施例１〉本実施例について以下に説明
を行う。

【００６５】まず、上記構成の加熱装置において、ヒー
ターの基材の熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ（２５℃）と低
い側のものを使用した場合を記す。

【００６６】この熱伝導率で問題点が発生するものは従
来／比較例と同様にヒーター熱ストレスと非通紙部昇温
による加圧ローラの破壊である。

【００６７】まずヒーターの熱ストレスに関して記載を
行う。

【００６８】通紙条件は従来／比較例と同様、温度１５
℃／湿度１０％で、本体を朝一状態にしてＢ５サイズで
坪量１０５ｇ／ｍ²の厚紙を連続で３枚通紙する。

【００６９】この時、本例のヒーター１０には図８のよ
うな熱ストレスが生じている（横軸＝時間：縦軸＝熱ス
トレス値）。

【００７０】また、定着温調温度は朝一状態から連続で
通紙した場合、１９０℃温調で３枚通紙される。その後
さらに連続で通紙した場合温調温度は１８０℃に降下す
る。このような定着ヒーターと温度制御を用いて定着工
程を行うと、抵抗発熱体３が形成されている部分（抵抗
体部）とヒーター端部には約６０ｄｅｇの温度差が生
じ、 σ＝Ａ／κ ・・・（１） σ：熱ストレス値［kgf／mm²］ κ：熱伝導率［Ｗ／ｍ・Ｋ（２５℃）］ Ａ：温度差を含んだ変数 上記（１）の式より計算した結果、図８に示したとお
り、σ＝約−３kgf／mm²の熱ストレスが発生しているこ
とがわかる。なお、朝一立ち上げ時が一番熱ストレスの
発生が低く通紙を進めていくに従って熱ストレスは大き
くなっていく。

【００７１】従来の形態にある熱伝導率２４Ｗ／ｍ・Ｋ
（２５℃）の基材では−５kgf／mm²の熱応力が発生して
いたが、この熱応力も上記（１）式によって導かれるた
めに、基材の熱伝導率が低いところにある場合には、少
しの熱伝導率の違いによって熱応力の減衰も極端に変動
するため、温度差が１０ｄｅｇしかなくても熱ストレス
は２kgf／mm²もの差が発生する。

【００７２】つまり、熱伝導率の悪い基材を定着ヒータ
ーに使用した場合には少しの温度差でも熱応力が発生し
やすく熱によって基材が割れやすくなる。

【００７３】次に非通紙部昇温に関して説明を行う。図
９に示したように、非通紙昇温は枚数が増えるにしたが
って顕著になっていくが、記録紙後端の三枚目の温度で
は１３７℃となり、この時の加圧ローラー温度は比較例
の形態と比較すると約３ｄｅｇ低い値を示している（横
軸＝時間：縦軸＝温度）。この約３ｄｅｇの温度低下
は、スループット（記録紙を一分間に排出する枚数）を
増加させるまでの効果は無いにしても、加圧ローラーの
温度は下がるので加圧ローラーに対しての寿命を伸ばす
ことにつながるものである。これと同様に、ヒーターか
らフィルムガイドへ伝わる熱量についても、通紙枚数が
増えるにしたがって増えていくが、ヒーター１０とフィ
ルムガイド７が接触している部分での温度はほぼ一律に
２５５℃になっているためフィルムガイド７の溶けに対
するマージンは若干ながら確保されているのである。こ
のように従来使用していた熱伝導率のヒーター基材では
上記２点の問題が発生したのであるが、本実施例に使用
した熱伝導率３０Ｗ／ｍ・Ｋ（２５℃）のヒーター基材
を使用することで先の問題点を解決／軽減することが可
能になる。

【００７４】〈実施例２〉次に上記構成の加熱装置にお
いて、ヒーター基材の熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋ（２
５℃）と高い側のものを使用した場合を記す。

【００７５】この熱伝導率で問題点が発生するものは、
主に端部定着性悪化と非通紙部のフィルムガイド溶けで
ある。まず端部定着性に関して記載を行う。

【００７６】通紙環境は温度７．５℃／湿度１０％で、
本体を朝一状態にし、レターサイズで坪量９５ｇ／ｍ²
の厚紙を連続で３枚通紙する。

【００７７】上述の如く熱伝導率が高い基板２を用いる
と、フィルムガイドへの熱の逃げやコネクタ方向への熱
の逃げが多くなることで端部の温度ダレが生じて、定着
性に影響が現われる傾向があるが、本例では問題の発生
しないレベル内である為、１８０Ｗ／ｍ・Ｋ（２５℃）
の基材を使用することが可能である。また、接点５，６
の昇温も許容できる範囲内であった。

【００７８】次に非通紙部昇温によるフィルムガイドの
溶けに関して説明を行う。図１０に示した加圧ローラー
温度を見てわかるように非通紙昇温は、枚数が増えるに
したがって顕著になっていく（横軸＝時間：縦軸＝温
度）。

【００７９】一枚目後端で加圧ローラー温度は７０℃、
二枚目後端で加圧ローラー温度は１１０℃、最後の三枚
目では１２０℃まで温度上昇が続く。しかし比較例・実
施例１に比べて低く、実施例１と比較を行うと約１７ｄ
ｅｇ低い値になる。これは、加圧ローラー９にとっては
寿命の向上につながり耐久性も向上する。

【００８０】一方この時、ヒーター１０からフィルムガ
イドへ伝わる熱量についても、通紙枚数が増えるにした
がって増えていく。この図を図１１に示す（横軸＝時
間：縦軸＝温度）。３枚連続で通紙した場合では、ヒー
ター自体の温度はほぼ一律に２９０℃である。この時使
用しているフィルムガイドの耐熱温度は３００℃であ
り、マージンはかなり少なくなっているが、問題の発生
しないレベル内である為、使用することが可能である。

【００８１】このように、フィルムガイドの融け／破壊
に対しては若干マージンが少なくなるが、非通紙部昇温
に関してはかなり改善されオフセットなどの問題は少な
くなる。さらに、式（１）で示される熱ストレスに関し
ても、熱伝導率の良い基材を使用することで少なくなる
傾向にある。温度差（中央部と端部）は約２０ｄｅｇで
あるため、熱応力は、測定条件が同じ場合で約−０．９
kgf／mm²である。従って熱ストレス−０．９kgf／mm²と
メカストレス−５kgf／mm²を足しあわせても−５．９
（＜−８）kgf／mm²である為ヒーター破壊へは至らな
い。

【００８２】以上のようにヒーター基板２の熱伝導率を
３０〜１８０Ｗ／ｍ・Ｋ（２５℃）の範囲内に設定する
ことで、熱ストレスの防止と熱の逃げ防止とが両立で
き、ヒーター割れ、フィルムガイドの融け、接点の昇
温、加圧ローラ破壊などの問題をなくすことが可能にな
る。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱体基材の熱伝導率の範囲を適切に設定することで、
熱ストレスによる破壊や、熱の逃げを防止した加熱体、
加熱装置及び画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の定着器の横断面模式図

【図２】 ヒーターの表面側の模式平面図

【図３】 ヒーターのサーミスター設置部分の模式平面
図

【図４】 ヒーターの寸法関係の説明図

【図５】 従来の加熱装置に用いている加熱体にかかる
熱ストレス値と通紙枚数の関係を表した図

【図６】 比較例の加熱装置に用いている加圧ローラー
温度をあらわした図

【図７】 比較例の加熱装置に用いている加熱体温度を
あらわした図

【図８】 実施例１の加熱装置に用いている加熱体にか
かる熱ストレス値と通紙枚数の関係を表した図

【図９】 実施例１のの加熱装置に用いている加圧ロー
ラー温度をあらわした図

【図１０】 実施例２の加熱装置に用いている加圧ロー
ラー温度をあらわした図

【図１１】 実施例２の加熱装置に用いている加熱体温
度をあらわした図

【図１２】 従来の加熱装置の概略構成図

【符号の説明】

２ 加熱体基板（ヒーター基板） ３ 抵抗発熱体（抵抗発熱体パターン） ４ 導体パターン ５，６接点（給電電極パターン） ７ 加熱体ホルダ（フィルムガイド） ８ フィルム ９ 加圧ローラー １０ 加熱体（ヒーター） １２，１３ 電極 １４ サーミスター材料 １５ 保護層 １７ 表面保護層（ガラス保護層） ２０ サーミスター ２１ アルミナ基材 ２２ 導電性接着剤 Ｎ ニップ部（定着ニップ部） Ｐ 被記録材（被記録紙） Ｔ トナー像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 耕平 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA02 AA32 BA26 BE03 3K058 AA86 BA18 CA23 CA61 CE13 CE19 DA26 GA06

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材と、該基材上に設けられた発熱部と
   を有する加熱体において、 上記基材の熱伝導率が、３０〜１８０Ｗ／ｍ・Ｋ（２５
   ℃）の範囲内にあることを特徴とする加熱体。
2. 【請求項２】 基材と、該基材上に設けられた通電発熱
   体と、該基材端部に設けられた該通電発熱体の電極部と
   を有する加熱体において、 上記基材の熱伝導率が、３０〜１８０Ｗ／ｍ・Ｋ（２５
   ℃）の範囲内にあることを特徴とする加熱体。
3. 【請求項３】 上記基材が、窒化アルミニウム、炭化珪
   素、酸化アルミニウム等のセラミックス材料から製造さ
   れていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱
   体。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３に記載の加熱体を備
   え、該加熱体からの熱で被加熱材を加熱することを特徴
   とする加熱装置。
5. 【請求項５】 請求項１，２又は３に記載の加熱体と、
   一方の面がこの加熱体と摺動し他方の面が被加熱材と接
   して共に移動するフィルムとを備え、該加熱体による熱
   で被加熱材を加熱することを特徴とする加熱装置。
6. 【請求項６】 請求項１，２又は３に記載の加熱体と、
   この加熱体と摺動するフィルムと、このフィルムを介し
   て前記加熱体とニップを形成する加圧部材とを有し、前
   記ニップで挟持され、搬送される被加熱材を該加熱体に
   よる熱で加熱することを特徴とする加熱装置。
7. 【請求項７】 フィルムの一面側に加熱体を、他面側に
   被加熱材を密着させるために用いる加圧部材を有し、前
   記フィルムを介して加熱体の熱エネルギーを被加熱材に
   付与する加熱装置であり、前記加熱体が請求項１，２又
   は３に記載の加熱体であることを特徴とする加熱装置。
8. 【請求項８】 記録材上に画像を形成する像形成手段
   と、該記録材上の画像を加熱する像加熱手段とを有する
   像加熱手段を有する画像形成装置において、 像加熱手段として請求項４，５，６又は７に記載の加熱
   装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. 【請求項９】 記録材上に未定着画像を形成する像形成
   手段と、該未定着画像を加熱して該記録材上に定着させ
   る定着手段とを有する画像形成装置において、 該定着手段として請求項４，５，６又は７に記載の加熱
   装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。