JPH0582240A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性フィルムの一面側に加熱体２０を、他
面側に被加熱材を密着させ、前記耐熱性フィルムを介し
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
において、加熱体２０に当接配設した温度検知素子２３
ｂのレスポンス遅れに起因する加熱体２０の過熱現象や
温調遅れを除去して安全性・信頼性をより高めること。 【構成】 加熱体２０のヒータ基板２１に当接させた加
熱体温度検知素子２３ｂを有し、該温度検知素子２３ｂ
はヒータ基板２１に該温度検知素子２３ｂの形状にほぼ
ならわせて形成した凹部２１ａに嵌入させてヒータ基板
２１に密着配置されていること。

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、前記耐熱
性フィルムを介して加熱体の熱エネルギーを被加熱材に
付与する方式（フィルム加熱方式）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により成る
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
装置として活用できる。

【０００３】また、例えば、画像を担持した記録材を加
熱して表面性（艶など）を改質する装置、仮定着処置す
る装置等、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置とし
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
記録材の加熱装置としては、所定の温度に維持された加
熱ローラと、弾性層を有して前記加熱ローラに圧接する
加圧ローラ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。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。

【０００５】また、米国特許第３，５７８，７９７号明
細書に開示のように、ベルト加熱方式のものも知られて
いる。これは、．トナー像を加熱体ウェブに接触させ
てその融点へ加熱して融解し、．融解後、そのトナー
を冷却して比較的高い粘性とし、．トナーの加熱体ウ
ェブへ付着する傾向を弱めた状態で加熱体ウェブから剥
がすという過程で、オフセットを生じさせずに定着処理
する方式である。

【０００６】最近では、金属や樹脂製のホルダに固定支
持された加熱体（サーマルヒータ、以下ヒータと記す）
と、該ヒータ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ヒ
ータに密着させる加圧部材を有し、ヒータの熱をフィル
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
・構成の定着装置（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
３−３１３１８２号公報に開示の方式・装置等がこれに
属し、薄肉の無端或は有端の耐熱性フィルム（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されたヒータと、他方
面側に該ヒータに対向して配置され該ヒータに対して該
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ヒータと加圧部
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
ルムを介して該ヒータで加熱して顕画像（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】このようなフィルム加熱方式においては、
ヒータとして低熱容量加熱体を用いることができる。こ
のため、従来の接触加熱方式である熱ローラ方式、ベル
ト加熱方式などに比べ省電力化及びウェイトタイム短縮
化（クイックスタート）が可能となる。その他、従来の
加熱方式の欠点を解決できる利点を有し、効果的なもの
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなフィルム
加熱方式において、加熱体は該加熱体に当接させた温調
用のサーミスタ等の温度検知素子を含む温調装置により
所定の温度に管理される。また安全対策用のサーモスイ
ッチ、サーモヒューズ等の温度検知素子を加熱体に当接
させて、前記温調装置の故障等により加熱体が異常昇温
したときに加熱体への通電を遮断するようにしている。

【００１０】一方、フィルム加熱方式の加熱装置は前述
したように加熱体として低熱容量加熱体を用いて省電力
化、ウェイトタイムの短縮化ができるのであるが、その
ような低熱容量加熱体は温調装置の故障等による異常昇
温時には、例えば熱ローラ方式加熱装置における熱容量
の大きい熱ローラの場合と比べて急激に温度が上がって
しまい、その急激な温度上昇速度にサーモスイッチ、サ
ーモヒューズ等の安全対策用の温度検知素子の応答性
（レスポンス）が追いつけず、サーモスイッチ等が働い
て通電遮断がなされるまでの間に加熱体が危険な温度ま
で上昇してしまう可能性がある。

【００１１】本発明はフィルム加熱方式の加熱装置にお
ける上記のような問題を解消することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、耐熱性フィル
ムの一面側に加熱体を、他面側に被加熱材を密着させ、
前記耐熱性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において、加熱体のヒータ基
板に当接させた加熱体温度検知素子を有し、該温度検知
素子はヒータ基板に該温度検知素子の形状にほぼならわ
せて形成した凹部に嵌入させてヒータ基板に密着配置さ
れていることを特徴とする加熱装置、である。

【００１３】

【作用】即ち加熱体に当接させる温度検知素子は、加熱
体のヒータ基板に該温度検知素子の形状にほぼならわせ
て形成した凹部に嵌入させてヒータ基板に密着配置する
ことで、該温度検知素子のヒータ基板即ち加熱体に対す
る接触受熱面積が、従来のヒータ基板平面部に温度検知
素子を当接した場合の該素子のヒータ基板に対する点状
或いは線状の接触に比べて、増加するので温度検知素子
の加熱体昇温速度に対するレスポンスが高まる。

【００１４】従って、サーモスイッチ、サーモヒューズ
等の安全対策用の温度検知素子のレスポンス遅れに起因
する前述のような加熱体の過熱現象を除去して安全性を
より高めることができる。

【００１５】

【実施例】

＜第１の実施例＞（図１〜図３） 本実施例は不図示の画像形成装置における画像加熱定着
装置としての加熱装置である。図１において２４はエン
ドレスベルト状の定着フィルムであり、左側の駆動ロー
ラ２５と、右側の従動ローラ２６と、該駆動ローラ２５
と従動ローラ２６の下方に配置した加熱体としての低熱
容量線状加熱体２０、の互いに平行な該３部材２０・２
５・２６に懸回張設してある。

【００１６】従動ローラ２６はエンドレスベルト状の定
着フィルム２４のテンションローラを兼ねさせており、
該定着フィルム２４は駆動ローラ２５の時計方向回転駆
動に伴い時計方向に所定の周速度、即ち不図示の画像形
成部（Ａ）側から搬送されてくる未定着トナー画像Ｔａ
を上面に担持した転写材シート（記録材）Ｐの搬送速度
と同じ周速度を持ってシワや蛇行、速度遅れなく回転駆
動される。

【００１７】２８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スト状定着フィルム２４の下行側フ
ィルム部分を挟ませて前記低熱容量線状加熱体２０の下
面に対して不図示の付勢手段により例えば総圧４〜１２
ｋｇの圧接力を持って対向圧接させてあり、転写材シー
トＰの搬送方向に順方向の反時計方向に回転する。

【００１８】回動駆動されるエンドレスベルト状の定着
フィルム２４は繰り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・耐久性に優れたもので、一
般的には１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下の薄
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、或いは複合層フィルム例えば２０
μｍ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。

【００１９】加熱体（ヒータ）としての低熱容量線状加
熱体２０は本例のものは、定着フィルム横断方向（定着
フィルム２４の走行方向に直角方向）を長手とする、通
電発熱体２２・温度検知素子２３ａ（２３ｂ）・表面層
３０等を具備させたヒータ基板２１からなる。この加熱
体２０を横長の剛性・高耐熱性・断熱性を有するヒータ
支持体２７で固定支持させてある。

【００２０】ヒータ支持体２７は線状加熱体２０を機械
全体に対し断熱するもので、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）、Ｐ
Ｉ（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。

【００２１】ヒータ基板２１は耐熱性・絶縁性・低熱容
量・高熱伝導性の部材であり、一例として厚み１ｍｍ・
幅１６ｍｍ・長さ３４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００２２】発熱体２２は、基板２１の下面の略中央部
に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）・Ｔａ₂
Ｎ等の電気抵抗材料を厚み約１０μｍ、幅１〜３ｍｍに
スクリーン印刷等により細帯状に塗工したものである。

【００２３】その上に絶縁・保護を目的とした表面層３
０としてのガラス層を備える。またさらにこの上に定着
フィルム２４との摺擦摩擦を低減するためにＰＦＡ・Ｐ
ＴＦＥ等の滑性表面層をコートしても良い。

【００２４】温度検知素子２３ａ・２３ｂ（図２）はヒ
ータ基板２１の上面側、即ち発熱体２２を形成した側と
は反対側の面にヒータ基板２２の長手に沿って図２のよ
うに間隔をおいて当接配置した、温調用の素子２３ａと
安全対策用の円筒形のサーモヒューズ２３ｂである。
本実施例において温調用の温度検知素子２３ａはｐｔ膜
等の低熱容量の塗工測温抵抗体である。

【００２５】本例の加熱体２０は、細帯状をなす発熱体
２２に対し、その長手方向両端部の通電用電極より通電
し、発熱体２２を全長にわたって発熱させる。通電はＡ
Ｃ１００Ｖであり、温調用温度検知素子２３ａの検知温
度に応じてトライアックを含む通電制御回路３２により
電源部３３の通電する位相角を制御することにより通電
電力を制御している。

【００２６】画像形成スタート信号により画像形成部
（Ａ）が動作して該画像形成部から定着装置へ搬送され
た、未定着のトナー画像Ｔａを上面に担持した記録材Ｐ
はガイドに案内されて加熱体２０と加圧ローラ２８との
圧接部（定着部）Ｎの定着フィルム２４と加圧ローラ２
８との間に進入して、未定着トナー画像面が記録材シー
ト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２４の下面に密着して面ズレやしわ寄りを生じる
ことなく定着フィルム２４と一緒の重なり状態で加熱体
２０と加圧ローラ２８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２０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。

【００２７】定着フィルム２４は、ヒータ支持体２７の
曲率の大きいエッジ部Ｓ（曲率半径が約２ｍｍ）におい
て、急角度は（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２４と重なった状態で圧
接部Ｎを通過して搬送されたシートＰは、エッジ部Ｓに
おいて定着フィルム２４から曲率分離し排紙されてゆ
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。

【００２８】加熱体２０は発熱体２２及びヒータ基板２
１の熱容量が小さく、かつ、これらが支持体２７により
断熱支持されているので、圧接部Ｎにおける加熱体の表
面温度は短時間にトナーの融点（又はシートＰへの定着
可能温度）に対して十分な高温に昇温するので、加熱体
２０をあらかじめ昇温させておく（いわゆるスタンバイ
温調）必要がなく省エネルギーが実現でき、しかも機内
昇温も防止できる。

【００２９】本実施例において安全対策用の温度検知素
子としての円筒形のサーモヒューズ２３ｂは、図２・図
３に示すように加熱体２０のヒータ基板２１に該サーモ
ヒューズ２３ｂが半埋込み的に嵌り込む半円筒形の凹部
２１ａを形成して該凹部２１ａに嵌入させてヒータ基板
２１に密着させて設置してある。

【００３０】この構成により、サーモヒューズ２３ｂの
ヒータ基板２１即ち加熱体２０に対する接触受熱面積
が、従来のヒータ基板平面部にサーモヒューズ２３ｂを
当接しただけの点状或いは面状接触状態の場合に比べて
格段に広くなる上に、サーモヒューズ２３ｂが発熱体２
２により近ずくために、ヒータ基板２１即ち加熱体２０
の異常温度上昇に対してサーモヒューズ２３ｂは大変速
いレスポンスを示し、より高い安全性を確保することが
できる。

【００３１】 ＜第２の実施例＞（図４） 本実施例は上記第１の実施例において凹部２１ａをサー
モヒューズ２３ｂの略全体が嵌り込む、深さの深い凹部
にしてサーモヒューズ２３ｂを嵌入した後、その凹部を
アルミナ等の熱伝導性の良い部材２１ｂで塞ぐことで第
１の実施例の効果をより高めたものである。

【００３２】 ＜第３の実施例＞（図５） 本実施例は安全対策用の温度検知素子としてヒータ基板
２１に対する接触部が凸型のカーブを描いているサーモ
スイッチ２３ｃを使用し、ヒータ基板２１の該サーモス
イッチ当接部に該サーモスイッチの上記凸型カーブに略
ならう円弧面凹部２１ａを嵌入させて該サーモスイッチ
２３ｃをヒータ基板２１に当接させて配置したものであ
る。

【００３３】一般にサーモスイッチは、サーモヒューズ
に比べてレスポンスに劣るが、復元可能であるという利
点がある。本実施例のようにサーモスイッチをヒータ基
板２１に配設することでレスポンス性を向上させて、か
つ復元可能という利点を生かすことができる。

【００３４】以上の実施例は温度検知素子が安全対策用
としてのサーモヒューズやサーモスイッチであるが、温
調用の温度検知素子がサーミスタや熱電対等である場合
において該温調用温度検知素子についても本発明を適用
して該素子のレスポンスが向上して温調遅れ（タイムラ
グ）を小さくできる効果が得られる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明に依ればフィルム加
熱方式の加熱装置において、加熱体に当接配設した温度
検知素子のレスポンス遅れに起因する加熱体の過熱現象
や温調遅れを除去して安全性・信頼性をより高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の加熱装置の一実施例としての画像加
熱定着装置の概略構成図

【図２】 加熱体の斜視図

【図３】 図２の（３）−（３）線に沿う拡大横断面模
型図

【図４】 第２の実施例装置の加熱体の拡大横断面模型
図

【図５】 第３の実施例装置の加熱体の拡大横断面模型
図

【符号の説明図】

２４ 耐熱性フィルム（定着フィルム） ２０ 加熱体 ２１ ヒータ基板 ２２ 発熱体 ２３ａ 温度検知素子（温調用） ２３ｂ 温度検知素子（安全対策用） ２３ｃ ヒータ基板面に形成した温度検知素子嵌入用凹
部 Ｐ 被加熱材（記録材シート）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 幸一 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 荒矢 順治 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 (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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱性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、前記耐熱性フィルムを介し
   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
   において、加熱体のヒータ基板に当接させた加熱体温度
   検知素子を有し、該温度検知素子はヒータ基板に該温度
   検知素子の形状にほぼならわせて形成した凹部に嵌入さ
   せてヒータ基板に密着配置されていることを特徴とする
   加熱装置。