JPH0519652A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルム加熱方式の加熱装置において、非通
紙部昇温の発生を防止して該非通紙部昇温に起因する高
温オフセットの発生、フィルムの駆動不安定、フィルム
のシワ発生等の問題を解消すること。 【構成】 加熱体４に密着して移動する耐熱性フィルム
１の加熱体４側とは反対側の面に被加熱材Ｐを密着させ
て該耐熱性フィルム１と共に加熱体４位置を通過させる
ことにより加熱体４の熱エネルギーを耐熱性フィルム１
を介して被加熱材Ｐに付与する加熱装置において、前記
加熱体４は、正の抵抗温度特性をもつ自己温度制御型の
通電発熱体であり、かつ該発熱体４に対する通電のため
の１対の電極６ａ・６ｂが、耐熱性フィルム１の移動方
向と直交する方向を長手とする該発熱体４の長手両側部
においてそれぞれ発熱体長手に沿って設けられているこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性のフィルムを介
して記録材等の被加熱材に熱エネルギーを付与する方式
の加熱装置に関する。

【０００２】この装置は、電子写真複写機・プリンタ・
ファックス等の画像形成装置における画像加熱定着装
置、即ち電子写真・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溶融性の樹脂等より成るト
ナーを用いて記録材（エレクトロファックスシート・静
電記録シート・転写材シート・印刷紙など）の面に直接
方式もしくは間接（転写）方式で形成した、目的の画像
情報に対応した未定着のトナー画像を該画像を担持して
いる記録材面に永久固着画像として加熱定着処理する画
像定着装置として活用できる。

【０００３】その他、例えば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する装置、仮定着する装置
などとして使用できる。

【０００４】

【従来の技術】従来、例えば画像の加熱定着等のための
記録材の加熱装置は、所定の温度に維持された加熱ロー
ラと、弾性層を有して該加熱ローラに圧接する加圧ロー
ラとによって、記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ロー
ラ方式が多用されている。

【０００５】またフラッシュ加熱方式、オーブン加熱方
式、熱板加熱方式など種々の方式、構成のものが知られ
ており、また実用されている。

【０００６】最近では、固定支持された加熱体と、該加
熱体に対向圧接しつつ搬送される耐熱性フィルム（定着
フィルム）と、該フィルムを介して記録材を加熱体に密
着させる加圧部材を有し、加熱体の熱をフィルムを介し
て記録材へ付与することで記録材面に形成担持されてい
る未定着画像を記録材面に加熱定着させる方式・構成の
装置（フィルム加熱方式）が考案されている。

【０００７】本出願人の先の提案に係る例えば特開昭６
３ー３１３１８２号公報に開示の方式・装置等がこれに
属し、薄肉の耐熱性フィルム（シート）と、該フィルム
の移動駆動手段と、該フィルムを中にしてその一方面側
に固定支持して配置された加熱体（ヒータ）と、他方面
側に該加熱体に対向して配置され該加熱体に対して該フ
ィルムを介して画像定着するべき記録材の顕画像担持面
を密着させる加圧部材を有し、該フィルムは少なくとも
画像定着実行時は該フィルムと加圧部材との間に搬送導
入される画像定着すべき記録材と順方向に同一速度で走
行移動させて該走行移動フィルムを挟んで加熱体と加圧
部材との圧接で形成される定着部としての定着ニップ部
を通過させることにより該記録材の顕画像担持面を該フ
ィルムを介して該加熱体で加熱して顕画像（未定着トナ
ー像）に熱エネルギーを付与して軟化・溶融せしめ、次
いで定着部通過後のフィルムと記録材を分離点で離間さ
せることを基本とする加熱手段・装置である。

【０００８】この様なフィルム加熱方式の装置において
は、加熱体として低熱容量加熱体を用いることができる
ため、従来の接触式加熱方式である熱ローラ方式やベル
ト加熱方式の装置に比べて省電力化・ウエイトタイム短
縮化（クイックスタート）が可能となる、従来の他の加
熱方式装置の種々の欠点を解決できるなどの利点を有
し、効果的なものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】熱ローラ方式では、連
続して小さなサイズの記録材を用いて加熱定着動作を行
った場合、記録材が接触する熱ローラ部分と、接触しな
い熱ローラ部分とでは放熱量の差が生じる。即ち、熱ロ
ーラ表面温度が記録材が通過していない熱ローラ領域部
分では、記録材が通過する領域部分よりも高くなる。こ
れは従来「非通紙部昇温」と呼ばれている現象である。

【００１０】熱ローラ方式の場合、使用可能なすべての
サイズの記録材が常に通過する位置の熱ローラ表面温度
を検知して温調管理しているが、上記の非通紙部昇温が
発生した時点で、使用記録材のサイズをより大きいもの
に切り換えた場合、それまで処理していた小さなサイズ
より外側の熱ローラ部分の表面温度が非通紙部昇温で高
くなりすぎており、いわゆる高温オフセットが生ずる場
合がある。

【００１１】フィルム加熱方式でも、小サイズの記録材
を連続して加熱処理した場合、熱ローラ方式と同様のメ
カニズムにより、加熱体及びフィルム上に非通紙部昇温
を発生し、高温オフセットを発生する恐れがある。

【００１２】さらに、フィルム加熱方式で無端のベルト
状フィルムを用いた場合、フィルムを駆動する駆動軸の
温度もフィルムからの熱伝導により昇温する。従って小
サイズの記録材を連続して処理すると、加熱体及びベル
トの非通紙部昇温により駆動軸の温度も軸方向に関して
均一でなくなる。すると駆動軸の径は軸方向にわたって
不均一になる。

【００１３】従来、無端ベルトを駆動する軸がテーパー
状に径差を持った場合、大径方向にベルトが変移するこ
とが知られている。そのため上記のように小サイズの記
録材を連続して加熱処理することで駆動軸の軸方向の外
形形状が加熱処理前に比べて時間的に変化していくと駆
動軸の外形差によるフィルムの変位方向も時間的に変化
することになり、フィルムの駆動が不安定になりやす
い。

【００１４】さらに、フィルムとして１００μｍ以下、
特に４０μｍ以下程度の薄肉で、ポリイミド等の弾性率
の高い材料を使った場合、フィルムの駆動軸上の変位方
向が不均一だとシワになる恐れもある。

【００１５】特に加熱体として低熱容量の加熱体を用い
ることのできるフィルム加熱方式の場合、加熱体の熱容
量が熱ローラ方式に比べて小さいので、加熱体の非通紙
部昇温も大きく、高温オフセットも発生しやすい、ま
た、フィルム駆動の不安定性、フィルムのシワ等の問題
も発生しやすい。

【００１６】また、フィルム加熱方式の場合、加熱体と
フィルムが摺動するが、この場合摩擦係数は温度依存性
があることが知られている。本発明者らの実験による
と、加熱体とフィルムの間の摩擦係数が変化するとフィ
ルムの駆動軸軸方向の変位速度が変化することが明らか
になっている。すると、加熱体の駆動軸軸方向の温度が
不均一となり、フィルムの駆動安定性がさらに損なわれ
フィルムがシワになる危険もますます大きくなる。

【００１７】上記のようなフィルムに関する問題点は、
小サイズの連続通紙時だけでなく、フィルムの走行幅が
記録材の最大幅よりも広い場合にも同様に起こり得るこ
とである。

【００１８】そこで、本発明はフィルム加熱方式の加熱
装置における上記のような非通紙部昇温の発生を防止し
て該非通紙部昇温に起因する高温オフセットの発生、フ
ィルムの駆動不安定、フィルムのシワ発生等の問題を解
消することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする加熱装置である。

【００２０】（１）加熱体に密着して移動する耐熱性フ
ィルムの加熱体側とは反対側の面に被加熱材を密着させ
て該耐熱性フィルムと共に加熱体位置を通過させること
により加熱体の熱エネルギーを耐熱性フィルムを介して
被加熱材に付与する加熱装置において、前記加熱体は、
正の抵抗温度特性をもつ自己温度制御型の通電発熱体で
あり、かつ該発熱体に対する通電のための１対の電極
が、耐熱性フィルムの移動方向と交差する方向を長手と
する該発熱体の長手両側部においてそれぞれ発熱体長手
に沿って設けられていることを特徴とする加熱装置。

【００２１】（２）耐熱性フィルムの移動方向と交差す
る方向であるフィルム幅寸法は通紙可能な被加熱材の最
大幅寸法よりも広いことを特徴とする（１）記載の加熱
装置。

【００２２】

【作用】正の抵抗温度特性（ＰＴＣ特性）をもつ自己温
度制御型の発熱体（以下ＰＴＣ発熱体と記す）は、例え
ばチタン酸バリウム等の焼成成形体などが挙げられ、図
３にその温度−抵抗値特性の一例を示したように、所定
の温度（スイッチング温度）でその抵抗値が急激に上昇
する性質をもっている。この特性を利用し、被加熱材
（記録材）の通紙部の発熱体の温度をスイッチング温度
とほぼ同じに設定すれば、発熱体の非通紙部領域の放熱
量が少ないために温度が上昇しても、発熱体の抵抗が急
激に上昇するため、発熱体の非通紙領域のみ発熱量が急
激に下がり、結果として非通紙部の昇温が押えられるこ
とになる。

【００２３】この場合、ＰＴＣ発熱体にその長手両端か
ら長手方向に電流を通電した場合、長手方向に関して通
紙部での電力供給が行なわれなくなり定着不良を起こし
てしまう。なぜならば、非通紙部で所定温度以上になっ
ているため、この領域での抵抗が急激に上昇しており、
電流が通電しなくなるからである。

【００２４】そこで本発明は、ＰＴＣ発熱体に対する通
電のための１対の電極を該ＰＴＣ発熱体の長手両側部に
それぞれ長手に沿って具備させて該１対の電極間でＰＴ
Ｃ発熱体に電流を通電することにより該ＰＴＣ発熱体を
発熱させる構成にしたもので、これによりＰＴＣ発熱体
の長手方向に関して、通紙部に対応する発熱体部分には
定着不良を生じさせない十分な電力供給状態が保持さ
れ、非通紙部に対応する発熱体部分は所定温度以上にな
ることによる抵抗値の急激上昇で電流が小さくなって昇
温が緩和されることになり、ＰＴＣ発熱体の長手方向に
関する温度分布が均一化される。

【００２５】従って非通紙部昇温の発生が押えられて、
該非通紙部昇温に起因する高温オフセットの発生、フィ
ルムの駆動不安定、フィルムのシワ発生等が防止され
る。

【００２６】また、ＰＴＣ発熱体が自己温度制御特性を
有するので、特別な温度制御手段をなくすことも可能で
ある。

【００２７】

【実施例】

＜実施例１＞（図１・図２） 図１は一実施例加熱装置の概略構成図、図２は加熱体の
中間部省略の縦断平面図である。本例の加熱装置は画像
形成装置の画像加熱定着装置である。 （１）装置構造 １はエンドレスベルト状の定着フィルム（耐熱性フィル
ム）であり、左側の駆動ローラ２と、右側の従動ローラ
３と、駆動ローラ２と従動ローラ３間の下方に配置した
加熱体４の互いに並行な該３部材２・３・４間に懸回張
設してある。

【００２８】このエンドレスベルト状の定着フィルム１
は回動駆動されて繰返してトナー画像の加熱定着に供さ
れるから、耐熱性・離型性・耐久性に優れ、又一般的に
は１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ未満の薄肉のも
のを使用する。例えばポリイミド・ポリエーテルイミド
・ＰＥＳ・ＰＦＡ（４フッ化エチレン−パーフルオロア
ルキルビニルエーテル共重合体樹脂）などの耐熱樹脂の
単層フィルム、或は複合層フィルム例えば２０μｍ厚フ
ィルムの少なくとも画像当接面側にＰＴＦＥ（４フッ化
エチレン樹脂）・ＰＡＦ等のフッ素樹脂に導電材を添加
した離型性コート層を１０μｍ厚に施したものなどであ
る。

【００２９】従動ローラ３はエンドレスベルト状の定着
フィルム１のテンションローラを兼ねさせており、該定
着フィルム１は駆動ローラ２の時計方向回転駆動に伴な
い時計方向に所定の周速度、即ち画像形成部側（２０）
から搬送されてくる未定着トナー画像Ｔａを上面に担持
した被加熱材としての記録材Ｐの搬送速度と略同じ周速
度をもって回動駆動される。

【００３０】駆動ローラ２はフィルム１に対して摩擦係
数の高い耐熱材料、例えばシリコンゴム等をコートした
金属ローラであり、従動ローラ３は駆動ローラ２に比べ
て摩擦係数の低い、例えばムクの金属ローラなどであ
る。

【００３１】８は加圧部材としての、シリコンゴム等の
離型性の良いゴム弾性層を有する加圧ローラであり、前
記のエンドレスベルト状定着フィルム１の下行側フィル
ム部分を挟ませて前記加熱体４の下面に対して不図示の
付勢手段により例えば総圧４〜７ｋｇの当圧接をもって
対向圧接させてあり、記録材Ｐの搬送方向に順方向の反
時計方向に回転する。

【００３２】加熱体４は図２のように、フィルム１の移
動方向と交差する方向（フィルム幅方向）を長手とする
横長細板状のＰＴＣ発熱体であり、該ＰＴＣ発熱体４の
長手両側部にそれぞれ長手に沿って１対の通電用電極６
ａ・６ｂを具備させたものである。該１対の電極６ａ・
６ｂ間でＰＴＣ発熱体４に通電することにより該ＰＴＣ
発熱体４が全長部にわたって発熱する。この加熱体４・
６ａ・６ｂを支持体５に取付け保持させて固定支持させ
てある。

【００３３】支持体５は加熱体４を定着装置及び画像形
成装置に対し断熱支持する断熱性・高耐熱性・剛性を有
するもので、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイ
ド）・ＰＡＩ（ポリアミドイミド）・ＰＩ（ポリイミ
ド）・ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）・液晶
ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミッ
クス・金属・ガラス等との複合材料などで構成できる。

【００３４】（２）定着実行動作 画像形成スタート信号により装置が画像形成動作して画
像形成部側（２０）から定着装置へ搬送された、未定着
のトナー画像Ｔａを上面に担持した被加熱材としての記
録材Ｐはガイドに案内されて加熱体４と加圧ローラ８と
の圧接部（定着ニップ部）Ｎの定着フィルム１と加圧ロ
ーラ８との間に進入して、未定着トナー画像面が記録材
Ｐの搬送速度と同一速度で同方向に回動状態の定着フィ
ルム１の下面に密着して定着フィルム１と一緒の重なり
状態で加熱体４と加圧ローラ８との相互圧接部Ｎ間を挟
圧力を受けつつ通過していく。加熱体４は画像形成スタ
ート信号により所定のタイミングで通電加熱されるの
で、トナー画像Ｔａは圧接部Ｎにおいて加熱を受けて軟
化・溶融像Ｔｂとなる。

【００３５】定着フィルム１は、支持体５の曲率の大き
いエッジ部Ｓ（曲率半径が約２ｍｍ) において、急角度
（屈曲角度θが略４５゜）で走行方向が転向する。従っ
て、定着フィルム１と重なった状態で圧接部Ｎを通過し
て搬送された記録材Ｐは、エッジ部Ｓにおいて定着フィ
ルム１から曲率分離して排紙されてゆく。排紙される時
までにはトナーは十分冷却固化しシートＰに完全に定着
した状態（トナー画像Ｔｃ）となっている。

【００３６】図２において、加圧ローラ８の長さ寸法を
Ａ、加熱体（ＰＣＴ発熱体）４の長さ寸法をＢ、フィル
ムの幅寸法をＣ、通紙可能な記録材の最大幅寸法をＤ、
とすると、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの関係構成にしてある。

【００３７】またＥを小サイズの記録材を通紙した場合
の通紙領域、Ｆを非通紙領域とする。加熱体であるＰＴ
Ｃ発熱体４の、記録材の通紙領域Ｅの発熱体部分の温度
をスイッチング温度とほぼ同じに設定すれば、発熱体の
非通紙領域Ｆの放熱量が少ないために温度が上昇して
も、該非通紙領域Ｆに対応する発熱体部分の抵抗が急激
に上昇するため、発熱体の非通紙領域Ｆのみ発熱量が急
激に下がり、結果として非通紙部の昇温が押えられるこ
とになる。

【００３８】即ち、ＰＴＣ発熱体４の長手方向に関し
て、通紙領域Ｅに対応する発熱体部分には定着不良を生
じさせない十分な電力供給状態が保持され、非通紙領域
Ｆに対応する発熱体部分は所定温度以上になることによ
る抵抗値の急激上昇で電流が小さくなって昇温が緩和さ
れることになり、ＰＴＣ発熱体４の長手方向に関する温
度分布が均一化される。

【００３９】従って非通紙部昇温の発生が押えられて、
該非通紙部昇温に起因する高温オフセットの発生、フィ
ルムの駆動不安定、フィルムのシワ発生等が防止され
る。また、ＰＴＣ発熱体４が自己温度制御特性を有する
ので、特別な温度制御手段をなくすことも可能である。

【００４０】＜実施例２＞（図４） 図４は加熱体の他の構造例を示している。本例の加熱体
は熱伝導のよい伝熱板９上にＰＴＣ発熱体４を一体的に
形成し、その伝熱板９のＰＴＣ発熱体４側とは反対側の
面にフッ素樹脂などの耐熱性・摺動性に優れた材料から
なる保護層１０を形成して該保護層１０面をフィルム１
との接触面としてフィルム１を密着させて走行させる。

【００４１】ＰＴＣ発熱体４に対する１対の通電用電極
６ａ・６ｂは実施例１のものと同様にＰＴＣ発熱体４の
長手（フィルム１の移動方向と交差する方向）両側部に
それぞれ長手に沿って具備させてある。

【００４２】加熱体の支持体５はベークライト等の断熱
材であり、加熱体４・６ａ・６ｂを定着装置・画像形成
装置全体に対して断熱支持する。

【００４３】ＰＴＣ発熱体４の発熱は、良熱伝導性の伝
熱板９、保護層１０、フィルム１を介して記録材Ｐへ付
与される。

【００４４】＜実施例３＞（図５） 図５は更に他の加熱体の構造例を示している。熱伝導の
よい伝熱板９がＰＴＣ発熱体４を囲むように一体的に形
成され、発熱体４の長手上下部にそれぞれ発熱体長手に
沿って１対の通電用電極６ａ・６ｂを設けて通電するこ
とにより発熱体４を発熱させて伝熱板９を所定の温度に
維持する。

【００４５】ベークライト等の断熱支持体５は加熱体４
・６ａ・６ｂを断熱し、発熱を電極６ｂ、伝熱板９、フ
ィルム１を介して記録材Ｐ側へ効率よく与える。

【００４６】伝熱板９のフィルム１と接する面には実施
例２と同様に保護層（１０）を設けてもよい。

【００４７】なお、フィルム１はエンドレスのベルト状
のものに限らず、ロール巻きにした長尺の有端フィルム
を繰り出して走行させる構成にすることのできる。

【００４８】

【発明の効果】以上の本発明によればフィルム加熱方式
の加熱装置について、非通紙部昇温の発生を押えること
ができ、該非通紙部昇温に起因する高温オフセットの発
生、フィルムの駆動不安定、フィルムのシワ発生等が防
止される。また、加熱体としてのＰＴＣ発熱体が自己温
度制御特性を有するので、特別な温度制御手段をなくす
ことも可能であり、加熱体（発熱体）への給電構成が非
常に簡素になる。さらに、待機時間や消費電力、機内昇
温の小さな画像形成装置等を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施例加熱装置（画像加熱定着装置）の概
略構成図

【図２】 ＰＴＣ発熱体を用いた加熱体の縦断平面図

【図３】 ＰＴＣ発熱体の温度−抵抗値特性の一例のグ
ラフ

【図４】 第２の実施例装置の要部図

【図５】 第３の実施例装置の要部図

【符号の説明】

１ 耐熱性フィルム（定着フィルム） ２ 駆動ローラ ３ 従動ローラ ４ 加熱体（ＰＴＣ発熱体） ５ 支持体 ６ａ・６ｂ 通電用電極 ８ 加圧ローラ Ｐ 記録材（被加熱材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早川 亮 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 (72)発明者 中村 俊治 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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱体に密着して移動する耐熱性フィル
   ムの加熱体側とは反対側の面に被加熱材を密着させて該
   耐熱性フィルムと共に加熱体位置を通過させることによ
   り加熱体の熱エネルギーを耐熱性フィルムを介して被加
   熱材に付与する加熱装置において、 前記加熱体は、正の抵抗温度特性をもつ自己温度制御型
   の通電発熱体であり、かつ該発熱体に対する通電のため
   の１対の電極が、耐熱性フィルムの移動方向と交差する
   方向を長手とする該発熱体の長手両側部においてそれぞ
   れ発熱体長手に沿って設けられていることを特徴とする
   加熱装置。
2. 【請求項２】 耐熱性フィルムの移動方向と交差する方
   向であるフィルム幅寸法は通紙可能な被加熱材の最大幅
   寸法よりも広いことを特徴とする請求項１記載の加熱装
   置。