JPH06202507A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良熱伝導性基板２と該基板２上に設けられた
抵抗発熱体層３を有し、温度検知素子４の検知出力が一
定となるように前記抵抗発熱体層３への通電が制御され
て温調される加熱体１からの熱でフィルム７を介して被
加熱材１２を加熱する加熱装置について、マイグレーシ
ョンによる装置の信頼性や装置寿命の低下を防止するこ
と。 【構成】 前記温度検知素子４への電圧印加を装置への
被加熱材１２の非導入時に止めること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱体の熱をフィルム
を介して被加熱材に付与して被加熱材を加熱処理するフ
ィルム加熱方式の加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のようなフィルム加熱方式の加熱装
置は、特開昭６３−３１３１８２号公報・特開平１−２
６３６７９号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特
開平４−４４０７５〜４４０８３号公報等で公知であ
る。

【０００３】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。

【０００４】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）を改善する装置、仮定着処理する
装置など、広く像担持体を加熱処理する手段・装置とし
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は
例えば画像加熱定着装置についていえば、他に知られて
いる熱ローラ方式・熱板方式・ヒートチャンバー方式等
の画像加熱定着装置との対比において、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、省電力化やウェイトタイム短縮化（クイックスター
ト性）が可能となる。その他、従来の他の加熱装置のも
つ種々の欠点を解消できる利点を有し、効果的なもので
ある。

【０００６】加熱体（以下、ヒーターと記す）は、一般
に、良熱伝導性基板（セラミック基板）と、該基板上に
設けられた通電により発熱する抵抗発熱体層とを基本構
成とする全体的に熱容量の小さいもの（サーマルヒータ
ー）であり、基板の温度を検知する温度検知素子の出力
が一定となるように抵抗発熱体層への通電を制御してヒ
ーターの温度を所定の一定温度に温調（温度調節）され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記ヒーターは熱容量
が小さくて昇降温が速いことが、この種のフィルム加熱
方式の加熱装置の省電力化やクイックスタート性等の特
長を導き出しているのであるが、その反面として、該ヒ
ーターの昇降温の速さに対して温度検知素子の応答時間
が長いと、ヒーターの制御温度リップルが大きくなる。

【０００８】また、基板に対する温度検知素子の接触状
態が悪いと正常な温調が行なわれないばかりが、ヒータ
ーの過昇温が生じてしまう。更にこのようなヒーターを
用いた定着装置では定着むらや光沢むらを生じ勝ちであ
った。

【０００９】そこでこのような問題を解決するために、
ヒーターの基板上に抵抗発熱体層と温度検知素子の出力
を取り出す電極を設け、温度検知素子を接着し、温度検
知素子の応答を早めるという提案がなされている（特願
平４−３０３９３７号）。

【００１０】しかしながら、この提案構成におけるあら
たな問題として、このヒーターでは温度検知素子の出力
を取り出す電極が、通常、Ａｇ（銀）で作られており、
これが高湿環境下で空気中の水分によりイオン化して電
極間の電界により移動し電極間をショートさせるマイグ
レーションという現象を引き起こすことがあった。

【００１１】本発明は上述のようなマイグレーションに
よる装置の信頼性や装置寿命の低下を防止することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、良熱伝導性基
板と該基板上に設けられた抵抗発熱体層を有し、温度検
知素子の検知出力が一定となるように前記抵抗発熱体層
への通電が制御されて温調される加熱体からの熱でフィ
ルムを介して被加熱材を加熱する加熱装置において、前
記温度検知素子への電圧印加を装置への被加熱材の非導
入時に止めることを特徴とする加熱装置、である。

【００１３】

【作用】温度検知素子への電圧印加を装置への被加熱材
の非導入時に止めるようにすることで、その間はマイグ
レーションを起こさないので、マイグレーションの発生
を遅らせ装置の信頼性や装置寿命の低下を防ぐことがで
きる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明に従うフィルム加熱方式の加熱
装置としての画像加熱定着装置Ａの一例の概略構成図で
ある。この定着装置Ａは図に省略した電子写真複写機等
の画像形成装置に配設してあり、適宜の作像プロセス機
構の作像部で未定着トナー画像１１を形成担持させた転
写材等の記録材１２を加熱して画像を定着処理するもの
である。

【００１５】７はエンドレスベルト状の定着フィルムで
あり、左側の駆動ローラー８と、右側の従動ローラー９
と、この両ローラー８・９間の下方に固定支持させて配
設した加熱体である低熱容量線状ヒーター１との、互い
に平行な該３部材８・９・１間に懸回張設してある。

【００１６】従動ローラー９はエンドレスベルト状の定
着フィルム７のテンションローラーを兼ねさせてあり、
定着フィルム７は駆動ローラー８の時計方向回転駆動に
伴い時計方向に所定の周速度をもってシワや蛇行、速度
遅れなく回動駆動される。

【００１７】１０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ーであ
り、前記のエンドレスベルト状定着フィルム７の下行側
フィルム部分を加熱体１との間に挟ませてヒーター１の
下面に対して付勢手段により例えば総圧４〜７Ｋｇの当
接圧をもって対向圧接させてあり、記録材１２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７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、一般的には１
００μｍ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・（ＰＩ）・ポリエーテ
ルイミド（ＰＥＩ）・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）等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。

【００１９】加熱体としてのヒーター１は、図１の横断
面図、図２の途中部省略・一部切欠き平面図、図３及び
図４の温度検知素子部分の斜視図と拡大横断面模型図の
ように、フィルム移動方向に交差する方向を長手とする
低熱容量線状ヒーターであり、良熱伝導性の基板２、抵
抗発熱体層３、温度検知素子であるサーミスター４、表
面保護層５等よりなる。

【００２０】基板２はアルミナやＡｌＮ等の耐熱性・電
気絶縁性・低熱容量・高熱伝導性のセラミック材であ
り、一例として、厚み１．０ｍｍ・幅１０ｍｍ・長さ２
４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００２１】抵抗発熱体層３は基板２の一方側の面（表
面側）をフィルム摺動側の面としてその面の略中央部に
面長手に沿ってＴａ₂ Ｎ、銀パラジウム、酸化ルチニウ
ム等の電気抵抗材料を幅１．０ｍｍに塗工（スクリーン
印刷等）して具備させた線状もしくは帯状の低熱容量の
層である。

【００２２】ヒーター１の、上記抵抗発熱体層３を具備
させた側の基板面はフィルム７との摺動面であるので、
抵抗発熱体層３を含む該基板面は、例えばＴａ₂ Ｏ₅ 等
の摺動保護層５を形成して面保護することが好ましい。

【００２３】温度検知素子としてのサーミスター４は、
上記抵抗発熱体層３を具備させた側の基板面とは反対側
の面（裏面）に下記のように配設してある。

【００２４】即ち、図３のように基板裏面側にＡｇで作
られた一対の電極４ａ・４ａを設け、この電極４ａ・４
ａ間にサーミスター４を導電性接着剤４ｂにより接着し
てある。導電性接着剤はエポキシ、シリコン、ポリイミ
ド等の樹脂等にＡｇ粒子を分散させたものである。

【００２５】そして上記のヒーター１を横長の断熱性の
ヒーターホルダー６の一方側の面に面長手に沿って具備
させたヒーター収容凹溝６ａに、通電抵抗発熱体層３を
設けた側の面を外側にして嵌め入れて接着剤１８でホル
ダー６に固定保持させ、このホルダー６をヒーター１を
下向きにして定着装置の不動部材としての支持体２０の
下面に接着剤１９により固定支持させてある。

【００２６】ヒーターホルダー６は例えば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、これ
らの樹脂とセラミックス・金属・ガラス等との複合材な
どで構成できる。

【００２７】図５はヒーター１の通電抵抗発熱体層３に
対する通電制御系のブロック回路図である。通電抵抗発
熱体層３はその長手両端部の電極３ａ・３ａ間に交流電
源５３の電圧が印加されることにより発熱して基板２を
含むヒーター１の全体が急速昇温する。このヒーター１
の基板温度がヒーター温度としてサーミスター４で検知
され、その検知情報をもとにマイクロコンピューター
（ＣＰＵ）５１が、サーミスター４の検知出力が一定と
なるように、即ちヒーター１が所定の温度（定着温度）
となるように、リレー５２を制御して抵抗発熱体層３へ
の通電を制御する。５４・５５・５６はサーミスター４
に対する通電系の、ＤＣ５Ｖ電源、リレー、回路調整抵
抗である。リレー５５はコンピューター５１により制御
される。

【００２８】本例では定着装置Ａよりも記録材搬送方向
上流側の定着装置寄りにシートの先端・後端検知センサ
ー５０を設けてあり、該センサー５０の記録材検知信号
によりヒーター１の通電抵抗発熱体層３に対する通電期
間を被加熱材としての記録材１２が定着装置Ａを通過し
ている必要期間だけに制御している。つまり、非通紙時
にはヒーター１に通電はしない。

【００２９】図６は制御フローである。画像形成スター
ト信号により不図示の作像機構が像形成動作して定着装
置Ａへ搬送された、未定着の粉体トナー画像１１を上面
に担持した記録材１２の先端が前記の定着装置寄りに配
設したセンサー５０により検知されると（ステップ
１）、コンピューター５１は定着フィルム７の回動を開
始させると共に、サーミスター４への電圧印加をオンす
る（ステップ２）。

【００３０】次いでコンピューター５１はヒーター１へ
の通電をオンする（ステップ３）。この通電によりヒー
ター１は急速に昇温して所定の定着温度に到達し、且つ
サーミスター４で検温されて温調制御される。即ち、ヒ
ーター１の温度調節は目標温度に対しヒーターの温度が
高い場合にヒーターへの通電がオフ、低い場合にオンさ
れてなされる。

【００３１】一方、記録材１２はガイド１６（図１）に
案内されてヒーター１と加圧ローラー１０との圧接部Ｎ
（定着ニップ部）の定着フィルム７と加圧ローラー１０
との間に進入して、未定着トナー画像面が面移動状態の
定着フィルム７の下面に密着して面ズレやしわ寄りを生
じることなく、移動定着フィルム７と一緒の重なり状態
でヒーター１と加圧ローラー１０との定着ニップ部Ｎを
挟圧力を受けつつ通過していく。

【００３２】記録材１２のトナー画像担持面は定着フィ
ルム面に押圧密着状態で定着ニップ部Ｎを通過していく
過程でヒーター１の熱を定着フィルム７を介して受け、
トナー画像１１が高温溶融してシート１２面に軟化接着
化する。

【００３３】本例装置の場合は記録材１２と定着フィル
ム７との分離は記録材２が定着ニップ部Ｎを通過して出
た時点で行なわせている。この分離点でのトナーの温度
はガラス転移点（環球式）より大である。

【００３４】定着フィルム７と分離されたシート１２は
ガイド１７で案内されて排紙ローラーへ至る間にガラス
転移点より高温のトナーの温度が自然降温（自然冷却）
してガラス転移点以下の温度になって固化するに至る。

【００３５】そして記録材１２の後端がセンサー５０で
検知されると、マイクロコンピュータ５１は、記録材の
搬送スピードを考慮してその時点から引き続き記録材が
搬送されて記録材の後端が定着ニップ部Ｎを通過し終わ
るまでの、あらかじめ定めたタイマー時間経過後に（ス
テップ４）、ヒーター１への通電を停止させ（ステップ
５）、次いでサーミスター４への電圧印加をオフにする
（ステップ６）。次いで定着フィルム７の回動を停止さ
せ、次の記録材の先端がセンサー５０で検知されるまで
装置を待機の状態に保たせる。

【００３６】定着装置Ａを抜けた記録材１２は画像定着
済みの画像形成物（コピー，プリント）として装置外へ
排出される。

【００３７】この装置で、サーミスター４に電圧（ＤＣ
５Ｖ）を印加し続けていると、２５℃・６０％ＲＨ程度
の環境では５００００時間程度でマイグレーションによ
り電極４ａ・４ａ間はショートする。１日にＡ４サイズ
で１０ページ定着を行なったとしてユーザーが装置の電
源を切らない場合、約２万ページで装置はマイグレーシ
ョンにより故障する。

【００３８】ところでＡ４サイズで１０ページ定着を行
なうのに必要な時間は１ページ１分間としても１０分程
度である。即ち、定着を行なう１０分間以外の時間で、
サーミスター４に電圧をかけなければ、その間はマイグ
レーションを起こさないので装置の寿命をのばすことが
できる。つまり、１日１０分間だけサーミスター４に通
電を行なったとすれば、マイグレーションは３０万時間
まで発生せず、約３００万ページを定着することができ
る。

【００３９】図７及び図８は図１に示した装置とは異な
るタイプのフィルム加熱方式の定着装置を示している。
本発明はこのようなタイプの装置についても有効に適用
できることはもちろんである。

【００４０】即ち、前述図１の装置の場合は駆動時にエ
ンドレスベルト状定着フィルム７に強いテンションが全
周に作用しているが、図７の装置の場合（特開平４−４
４０７５〜４４０８３号公報等）は、定着ニップ部Ｎと
この定着ニップ部Ｎよりもフィルム回転方向上流側のフ
ィルム内面ガイド部材１３の外面とフィルムとの接触部
領域のフィルム部分のみにテンションが作用し、残余の
大部分のフィルム部分にはテンションが作用しない（テ
ンションフリータイプの装置）。

【００４１】このようなテンションフリータイプの装置
は、フィルム駆動時にフィルム７がヒーター１の長手方
向に移動する力（フィルム寄り力）が前述図１の装置の
場合よりも小さく、フィルムの寄り移動規制手段ないし
はフィルム寄り制御手段を簡単化することができる。例
えばフィルムの寄り移動規制手段としてはフィルム端部
を受け止めるフランジ部材のような簡単なものにするこ
とができ、フィルム寄り制御手段は省略して装置のコス
トダウンや小型化を図ることができる。

【００４２】フィルム７はエンドレスベルト状に限ら
ず、図８のように送り出し軸１４にロール巻きに巻回し
た有端の定着フィルム７をヒーター１と加圧ローラー１
０との間を経由させて巻取り軸１５に係止させ送り出し
軸１４側から巻取り軸１５へ記録材１２の搬送速度と同
一速度をもって走行させる構成とすることもできる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明のフィルム加熱方式
の加熱装置は、温度検知素子への電圧印加を装置への被
加熱材の非導入時に止めるようにすることで、その間は
マイグレーションを起こさないので、マイグレーション
の発生を遅らせ装置の信頼性や装置寿命の低下を防ぐこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施例のフィルム加熱方式の加熱装置（画
像加熱定着装置）の概略構成図

【図２】 加熱体（ヒーター）の途中部省略・一部切欠
き平面図

【図３】 温度検知素子部分の斜視図

【図４】 温度検知素子部分の拡大横断面模型図

【図５】 ヒーターに対する通電制御系のブロック回路
図

【図６】 制御フロー図

【図７】 他のタイプの装置の概略構成図

【図８】 更に他のタイプの装置の概略構成図

【符号の説明】

１ 加熱体（ヒーター）の総括符号 ２ ヒーター基板 ３ 通電抵抗発熱体層 ４ 温度検知素子（サーミスター） ５ 表面保護層 ６ ヒーターホルダー ７ 定着フィルム ８ 駆動ローラー ９ 従動ローラー（テンションローラー） １０ 加圧ローラー Ｎ 定着ニップ部 １２ 被加熱材としての記録材 １１ 未定着トナー画像 ５０ 記録材の先端・後端検知センサー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 良熱伝導性基板と該基板上に設けられた
   抵抗発熱体層を有し、温度検知素子の検知出力が一定と
   なるように前記抵抗発熱体層への通電が制御されて温調
   される加熱体からの熱でフィルムを介して被加熱材を加
   熱する加熱装置において、前記温度検知素子への電圧印
   加を装置への被加熱材の非導入時に止めることを特徴と
   する加熱装置。