JPH07199693A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非通紙部昇温の発生を防止すると共に、加熱
不良を防止できる加熱装置を提供する。 【構成】 加熱体２と、加熱体２に密接して移動する耐
熱性のフィルム１と、を有し、加熱体２の位置にて、被
加熱材である記録材Ｐをフィルム１と共に移動通過さ
せ、加熱体２の熱エネルギーをフィルム１を介して記録
材Ｐに付与するもので、加熱体２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るＰＴＣ発熱体３
１を備え、ＰＴＣ発熱体３１はフィルム１の幅方向を長
手として配置され、幅方向に垂直な断面の長辺側が記録
材Ｐに対面するようにし、短辺側両端面に一対の電極３
２ａ，３２ｂを設け、ＰＴＣ発熱体３１の短辺方向に通
電することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱体と、該加熱体に
密接して移動する耐熱性のフィルムを有し、このフィル
ムを介して被加熱材を加熱体に密接させてフィルムと一
緒に加熱体位置を移動通過させて加熱体の熱エネルギー
をフィルムを介して被加熱材に付与するフィルム加熱方
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、記録材を挾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、また実用化されている。

【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
接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）が提案されている。

【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、薄肉の耐熱性フィルム（シート）と、このフィル
ムの移動駆動手段と、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加熱体に対してフィル
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
接させる加圧部材を有し、フィルムは少なくとも画像定
着実行時はフィルムと加圧部材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
により記録材の顕画像担持面をフィルムを介して加熱体
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
熱手段および装置である。

【０００８】図１３にフィルム加熱方式の加熱装置１２
０の一例の概略構成を示した。

【０００９】図１４は加熱体の途中省略、一部切り欠き
平面模型図と通電制御系のブロック図である。

【００１０】図１３および図１４において、１０１はエ
ンドレスベルト状の耐熱性フィルム（以下、フィルム）
であり、互いに略平行に配設した駆動ローラ１１１と、
テンションローラを兼ねる従動ローラ１１２と、加熱体
（ヒータ）１０２の３部材間に懸回張設させてある。

【００１１】フィルム１０１は、例えば、厚み２０μの
耐熱フィルム、例えば、ポリイミド，ポリエーテルイミ
ド，ＰＥＳ，ＰＦＡ等に、少なくとも画像当接面側にＰ
ＴＦＥ，ＰＦＡ等のふっ素樹脂からなる離型層を１０μ
コートしたものなどである。

【００１２】一般的には総厚１００μｍ未満、より好ま
しくは７０μｍ未満にする。

【００１３】１１３は加熱体１０２を断熱支持させたヒ
ータホルダ、１１０は加熱体１０２との間にフィルム１
０１を挟んでフィルム１０１を加熱体１０２の面に総圧
４〜２５ｋｇで圧接するシリコンゴム等の離型性のよい
ゴム弾性層を有する加圧ローラである。

【００１４】フィルム１０１は駆動ローラ１１１の回転
により、少なくとも画像定着実行時は矢印の時計方向に
加熱体１０２の面に密着して加熱体１０２の面を摺動し
ながら所定の周速度、即ち不図示の画像形成部側から搬
送されてくる未定着トナー画像Ｔ′を担持した記録材
Ｐ′の搬送速度と略同じ周速度でシワなく回転駆動され
る。

【００１５】加熱体１０２は後述するように電力供給に
より発熱する発熱源としての通電発熱体（抵抗発熱体）
１０４を含み、該通電発熱体１０４の発熱により昇温す
る。

【００１６】通電発熱体１０４に対する電力供給により
加熱体１０２が加熱され、またフィルム１０１が回転駆
動されている状態において、加熱体１０２と加圧ローラ
１１０との圧接部Ｎ′（定着ニップ部）の、フィルム１
０１と加圧ローラ１１０との間に記録材Ｐ′が導入され
ることで、記録材Ｐ′がフィルム１０１に密着してフィ
ルム１０１と一緒の重なり状態で圧接部Ｎ′を通過して
行く。

【００１７】この圧接部Ｎ′通過過程で加熱体１０２か
らフィルム１０１を介して記録材Ｐ′に熱エネルギーが
付与されて記録材Ｐ′上の未定着トナー像Ｔ′が加熱溶
融定着される。

【００１８】記録材Ｐ′は圧接部Ｎ′通過後フィルム１
０１から分離して排出されていく。

【００１９】本例の加熱体１０２は、以下〜等の部
材からなる。

【００２０】 フィルム１０１の移動方向に略直交す
る方向を長手とする、Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ），Ａｌ
Ｎ，ＳｉＣ等の電気絶縁性，耐熱性，低熱容量の細長の
セラミック基板１０３。

【００２１】 この基板１０３の一方面側（表面側）
の基板幅方向中央部に基板長手に沿って、線状あるいは
帯状に形成した発熱源としての銀パラジウム（Ａｇ／Ｐ
ｄ）等の通電発熱体１０４。

【００２２】 この通電発熱体１０４の両端部にそれ
ぞれ導通させて基板面に形成した通電電極１０５，１０
６。

【００２３】 基板１０３の通電発熱体１０４の形成
面を被覆させた表面保護層としてのガラス，耐熱樹脂等
の電気絶縁性オーバーコート層１０７。

【００２４】 基板１０３の他方面側（背面側）にそ
れぞれ接触させて設けたサーミスタ等の温度検知素子１
０８，及び温度ヒューズ（安全ヒューズ）１０９。

【００２５】以上の〜等の部材からなる加熱体１０
２のオーバーコート層１０７側がフィルム１０１の接触
摺動面であり、この面側を外部露呈させて加熱体１０２
を断熱性のヒータホルダ１１３を介して不図示の支持部
に固定支持させてある。

【００２６】加熱体１０２は通電発熱体１０４の両端通
電電極１０５，１０６間に交流電源１３０より電圧が印
加され、通電発熱体１０４が発熱することで昇温する。

【００２７】加熱体１０２の温度は基板背面の温度検出
素子１０８で検出されてその検出情報が通電制御回路１
１５へフィードバックされて交流電源１３０から通電発
熱体１０４への通電が制御されることで定着実行時に温
度検出素子１０８で検出される加熱体１０２の温度が所
定の温度（定着温度）になるように温調制御される。

【００２８】加熱体１０２の温調制御は通電発熱体１０
４に対する印加電圧又は電流をコントロールする方法に
は、電源波形の半波ごとに、通電する，通電しない、を
制御するゼロクロス波数制御、電源波形の半波ごとに通
電する位相角を制御する位相制御がある。

【００２９】即ち、温度検出素子（サーミスタ）１０８
の出力をＡ／Ｄ変換しＣＰＵに取り込み、その情報をも
とにトライアックにより通電発熱体１０４に通電するＡ
Ｃ電圧を位相制御あるいは波数制御などのパルス幅変調
をかけ温度制御素子１０８による加熱体１０２の検知温
度が一定となるように通電発熱体１０４への通電を制御
している。

【００３０】温度ヒューズ１０９は通電発熱体１０４に
対する通電路に直列に接続して加熱体１０２の基板１０
３の背面に接触させて配設してあり、通電発熱体１０４
の通電制御が不能の事態を生じて加熱体１０２が異常昇
温すると、温度ヒューズ１０９が作動して通電発熱体１
０４への通電回路が解放され通電発熱体１０４に対する
通電がオフされる。

【００３１】加圧ローラ１１０を回転駆動ローラにし、
該ローラの回転摩擦力でフィルム１０１を加熱体１０２
面に密着摺動させながら回転駆動させる構成にすること
もできる。

【００３２】図１５のようにフィルム１０１をロール巻
の長尺フィルムにし、これを繰り出させて加熱体１０２
面に密着走行させる構成にすることもできる。

【００３３】この様なフィルム加熱方式の装置において
は、加熱体１０２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。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの様な
フィルム加熱方式の加熱装置では、問題点の１つとして
図１４のように加熱体１０２の最大通紙幅領域（ほぼ加
熱体長手の有効発熱領域幅）よりも幅の狭い被加熱材と
しての記録材Ｐ′を連続して加熱装置１２０へ導入通紙
して加熱定着を続けると、加熱体１０２の長手に沿う有
効発熱領域の、記録材Ｐ′が通過しない領域（非通紙
部）の加熱体１０２の部分が著しく昇温（非通紙部昇
温）するという問題があった。

【００３５】即ち加熱体１０２の通紙部では記録材Ｐ′
の加熱定着に熱が奪われるが、非通紙部では奪熱がなく
その分蓄熱して通紙部に対して非通紙部の熱量が多くな
り高温化していくのである。

【００３６】加熱体１０２の発熱源としての通電発熱体
１０４としては、従来、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）等
の正の抵抗温度係数を有するものが用いられており、こ
の正の抵抗温度係数は、高温部分の抵抗が低温部分の抵
抗より高くなる。

【００３７】そのため通電発熱体１０４にその長手（フ
ィルムの幅方向）両端から通電してその有効全長域を発
熱させる構成の加熱体１０２の場合には、図１６のモデ
ル図に示すように、高温となる非通紙部に対応する通電
発熱体部分１０４ｂの抵抗Ｒｂが、温度の低い側である
通紙部に対応する通電発熱体部分１０４ａの抵抗Ｒａよ
りも高くなり、通電発熱体１０４の部分１４０ｂの発熱
量Ｗｂが、部分１０４ａの発熱量Ｗａよりも大きくなる
ため、加熱体１０２の非通紙部の温度は通紙部よりもま
すます高くなるという現象を生じていた。

【００３８】このように加熱体１０２の長手に関して通
紙部と非通紙部との温度にアンバランスを生じ、非通紙
部に過昇温を生じると次の（ａ）〜（ｃ）のような問題
を生じる。

【００３９】（ａ）フィルム１０１，加圧ローラ１１０
などの加熱体１０２周辺の部品などが熱的にダメージを
受け、加熱装置１２０の寿命が短くなる。

【００４０】（ｂ）幅の狭い記録紙の直後に幅の広い記
録紙を導入通紙して加熱定着処理をした場合、幅の狭い
記録紙の通紙時の非通紙部の温度が高すぎるために高温
オフセットを生じてしまうことがある。

【００４１】（ｃ）通紙部と非通紙部で著しく温度差が
生じると、フィルム１０１の熱によるのび量が不均一に
なり、フィルム１０１がスムーズに回動できずシワや蛇
行を生じてしまうことがある。

【００４２】従って、非通紙部の温度は、可能な限り通
紙部と同程度に低くすべきである。

【００４３】本出願人等は、この種のフィルム加熱方式
の加熱装置１２０において、加熱体１０２の最大通紙幅
領域よりも幅の狭い被加熱体を連続的に加熱装置１２０
へ導入通紙して加熱処理を続けても、加熱体１０２の非
通紙部分が通紙部よりも著しく高温になることを防止す
るために加熱体１０２として自己温度制御型（ＰＴＣ発
熱体）の線状加熱体を用いた加熱装置を特開平２−１５
８７８２，特開平５−１９６５２，特願平４−１０８６
３９等で提案している。

【００４４】しかしながら特開平２−１５８７８２記載
の画像形成装置では、図１７，図１８および図１９に示
すように通電発熱体をＰＴＣ発熱体１３１とし、ＰＴＣ
発熱体チップ１７０にて直列配設して、比較的大きな
（熱容量の大きい）加熱板に接着しているので、ＰＴＣ
発熱体チップ１７０と加熱定着領域との間に温度勾配が
生じ、加熱板の温度変化が即時にＰＴＣ発熱体チップ１
７０に反映されず、記録材Ｐ′として厚手の紙などの熱
容量の大きいものが用いられた場合には、加熱板の熱定
着領域の温度が急激に低下し加熱不良（定着不良）を引
き起こす恐れがあった。

【００４５】また特開平２−１５８７８２及び特開平５
−１９６５２には、図２０，図２１に示すように熱伝導
性のよい比較的低熱容量の加熱体である加熱板上にＰＴ
Ｃ発熱体１３１を一体的に形成して左右の電極より通電
し加熱動作を行うものがある。

【００４６】この様な構成にすることにより、加熱板内
の温度勾配が小さくできるので加熱板の温度変化をＰＴ
Ｃ発熱体１３１に素早く反映させることができるが、Ｐ
ＴＣ発熱体１３１内に加熱体の温度変化がそのまま反映
されるので定着ニップ部とその両端部に温度勾配を生じ
てしまい、この状態で左右に通電すると電極付近の高温
部分のＰＴＣ発熱体１３１の高い抵抗値によってＰＴＣ
発熱体１３１へ通電される電流値が決まるので、高温部
分であるＰＴＣ発熱体１３１端部の温度を維持する発熱
量分の電力しか印加されず、ＰＴＣ発熱体１３１中央部
は低い抵抗値になっているために、発熱量は端部よりも
少なくＰＴＣ発熱体１３１中央部および加熱板の温度は
維持することができず、ますます低温となり、加熱不良
となる恐れがあった。

【００４７】これは、特開平５−１９６５２及び特願平
４−１０８６３９の加熱装置の実施例を示す図２２，図
２３のように加熱板を使用しない場合や、加熱装置の速
度を早くして記録材Ｐ′に奪われる単位時間当りの熱量
が大きくなった場合、より顕著に表れる。

【００４８】図２４に示す特開平５−１９６５２に記載
の加熱装置１２０の実施例のようにＰＴＣ発熱体１３１
の長手上下部にそれぞれ発熱体長手に沿って一対の通電
用電極を設けて通電し、ＰＴＣ発熱体１３１を長手方向
に立て、一方の電極側を加熱体１０２を介して圧接部
Ｎ′側に当接して加熱している、前記明細書ではＰＴＣ
発熱体１３１の寸法等細かい点について記述されていな
いので同図より判断すると、同構成では、ＰＴＣ発熱体
１３１が長手に立てて配設されているので、ＰＴＣ発熱
体１３１の圧接部Ｎ′側と上方向側では被加熱材等によ
って奪われる熱により温度勾配が生じる恐れが大きく、
ＰＴＣ発熱体１３１に印加される電力は、温度が高く抵
抗値の大きな上方側によって決定され、被加熱体に熱を
奪われ温度の低い圧接部Ｎ′側は発熱量不足により、そ
の温度を維持することも難しく加熱不良になる恐れがあ
る。

【００４９】これらは加熱動作に伴って生じる温度勾配
がＰＴＣ発熱体１３１内部の温度勾配を引き起こし、通
電が温度勾配方向に行われるためにＰＴＣ発熱体１３１
中の最も温度の上昇している部分で、即ち最も抵抗値の
大きい部分でＰＴＣ発熱体１３１へ印加される電流量が
決定されるので、被加熱体によって熱が奪われて温度が
下がり、抵抗値の下降した部分にも同一の電流量が流れ
るので発熱量か不足し、加熱不良を引き起こすものであ
る。

【００５０】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたものでその目的とするところは、非通紙部
昇温の発生を防止すると共に、加熱不良を防止できる加
熱装置を提供することにある。

【００５１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、加熱体と、該加熱体に密接して移
動する耐熱性のフィルムと、を有し、前記加熱体の位置
にて、被加熱材を前記フィルムと共に移動通過させ、前
記加熱体の熱エネルギーを前記フィルムを介して前記被
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を備
え、該通電発熱体は前記フィルムの幅方向を長手として
配置され、該幅方向に垂直な断面の長辺側が前記被加熱
体に対面するようにし、短辺側両端面に一対の電極を設
け、前記通電発熱体の短辺方向に通電することを特徴と
する。

【００５２】

【作用】上記のように構成された加熱装置では、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
を備え、該通電発熱体はフィルムの幅方向を長手として
配置され、該幅方向に垂直な断面の長辺側が被加熱体に
対面するようにし、短辺側両端面に一対の電極を設け、
前記通電発熱体の短辺方向に通電するので、通電発熱体
内の通電方向（短辺方向）において電力供給状態に影響
を及ぼすような温度勾配を生じることはなく、被加熱材
と対面する部分に常に充分な電力供給状態が保持され
る。

【００５３】

【実施例】はじめに概要を説明する。

【００５４】正の抵抗温度特性（ＰＴＣ特性）をもつ自
己温度制御型の通電発熱体（ＰＴＣ発熱体と記す）は、
例えばチタン酸バリウムにＳｒ，Ｐｂなどの不純物をド
ープした焼成成形体などが挙げられ、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。

【００５５】この特性を利用し、被加熱材（記録材）の
通紙部のＰＴＣ発熱体の温度をスイッチング温度とほぼ
同等かスイッチング温度よりやや低めに設定すれば、Ｐ
ＴＣ発熱体の非通紙部の放熱量が少ないために温度が上
昇しても、ＰＴＣ発熱体の抵抗が急激に上昇するため、
ＰＴＣ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抑えられることになる。

【００５６】この場合、ＰＴＣ発熱体の通電方向に沿っ
て温度勾配が生じると、加熱部分の電力供給が不足し加
熱不良を引き起こす。

【００５７】なぜならば、最高温度部の抵抗値で電流量
が決まってしまい、加熱部分には充分な電力が供給され
ないためである。

【００５８】そこで本発明では、ＰＴＣ発熱体のフィル
ム幅方向に垂直な断面の長辺側を該被加熱材にフィルム
を介して密接させ、短辺側両端面に一対の電極を設け、
ＰＴＣ発熱体の短辺方向に通電することにより、加熱，
定着動作に伴って、ＰＴＣ発熱体内に温度勾配を生じて
も、加熱部分に常に充分な電力供給状態が保持されるの
で、安定した加熱動作が保証される。

【００５９】従って非通紙部昇温の発生が抑えられて、
該非通紙部昇温に起因する高温オフセットの発生、フィ
ルム駆動の不安定、フィルムのシワ発生などが防止され
る。

【００６０】また、高速な加熱動作を行なっても最冷部
に効率的電力を供給できるので、加熱不良を起こさず、
かつ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必要としないものである。

【００６１】（実施例）以下に本発明の図示の実施例に
基づいて説明する。

【００６２】（第１実施例）図１は本発明に係る加熱装
置の第１実施例を示す概略断面図である。図２は本実施
例に用いられるＰＴＣ発熱体の３面図である。両図を持
って第１実施例を説明する。

【００６３】初めに、１はエンドレス状の定着フィルム
（耐熱性フィルム）であり、左側の駆動ローラ１１と、
右側の従動ローラ１２と、駆動ローラ１１と従動ローラ
１２間の下方に加熱体２を互いに平行に配置し、該３部
材１１，１２，２間に懸回張設してある。

【００６４】このエンドレスベルト状の定着フィルム
（以下、フィルム）１は回動駆動されて繰り返してトナ
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、また一般域には１００μｍ以下、好ましく
は７０μｍ未満の薄肉のものを使用している。

【００６５】例えば、ポリイミド，ポリエーテルイミ
ド，ＰＥＳ，ＰＦＡ（４フッ化エチレンーパーフルオロ
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。

【００６６】駆動ローラ１１はフィルム１に対して摩擦
係数の高い耐熱材料、例えじシリコンゴム，ウレタンゴ
ム等を吹き付け、或いは焼き付けた金属ローラであり、
従動ローラ１２は駆動ローラ１１に比べて摩擦係数の低
い、例えば無垢の金属ローラなどである。

【００６７】従動ローラ１２はフィルム１のテンション
ローラを兼ねさせており、該フィルム１は駆動ローラ１
１の時計方向回転駆動に伴い時計方向に所定に周速度、
即ち画像形成部側から搬送されて来る未定着トナー画像
Ｔを上面に担持した被加熱材としての記録材Ｐの搬送速
度と略同じ周速を持って回動駆動される。

【００６８】本実施例では、記録材Ｐの搬送速度は９０
ｍｍ／ｓｅｃとした。

【００６９】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、或はシリコンゴム
等の耐熱性ゴム層の表面にＰＦＡチューブ、フッ素樹脂
等の離型性の良いものを被覆した加圧ローラであり、前
記フィルム１の下行側フィルム部分を挟ませて加熱体２
の下面に対して不図示の付勢手段により例えば総圧４〜
１０Ｎの当接圧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。

【００７０】本実施例では加圧ローラ１０として直径８
ｍｍの鉄芯金にシリコンスポンジゴム層を設け、表層と
して３０μｍのＰＦＡチューブを被覆してゴム硬度を４
５度（アスカーＣ）、外径２５ｍｍのローラを用い、総
圧８Ｎで加熱体２に圧接されている。

【００７１】３１は発熱部材としての正の抵抗温度特性
（ＰＴＣ特性）をもつ自己温度制御型の発熱体（ＰＴＣ
発熱体）であり、例えばチタン酸バリウム粉末にＳｂ，
Ｐｂ，Ｌａ，Ｎｂ等の半導体化元素及びＭｎやＣｒ等の
アクセプタ元素を添加して焼結したものが挙げられ、図
２にようにフィルム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３１のフィルム１の移動方向断面
の短辺方向を上下方向とし、該ＰＴＣ発熱体３１の長手
上下方向に沿って１対の通電用電極３２ａ，３２ｂを具
備させたものである。

【００７２】該１対の電極３２ａ，３２ｂ間でＰＴＣ発
熱体３１に電源３０によって通電することにより該ＰＴ
Ｃ発熱体３１が全長部にわたって発熱する。

【００７３】このＰＴＣ発熱体３１と１対の通電電極３
２ａ，３２ｂをヒータホルダ１３に取り付け保持させて
加熱体２として固定支持させてある。

【００７４】本例のＰＴＣ発熱体３１は、厚み１ｍｍ，
幅７ｍｍ，長さ２４０ｍｍのチタン酸バリウムにドープ
剤を添加して焼結した半導体セラミックを用いている。

【００７５】この半導体セラミックはスイッチング温度
として約２００℃に設定されており、２００℃以上の温
度で急激に抵抗値が上がる特性を有している。

【００７６】ＰＴＣ発熱体３１の上下面には通電電極３
２ａ，３２ｂを印刷法により形成し、下側表面に全面的
に耐熱ガラスでオーバーコート層１０４で被覆してあ
る。

【００７７】ヒータホルダ１３は加熱体２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。

【００７８】次に定着動作実行について説明する。

【００７９】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より矢印方向に定着装置へ搬送
された、未定着のトナー画像Ｔ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２と加
圧ローラ１０の圧接部（定着ニップ部）Ｎであるフィル
ム１と加圧ローラ１０との間に進入して、未定着トナー
画像Ｔ面が記録材Ｐの搬送速度と同一速度で同方向に回
動状態のフィルム１の下面に密着してフィルム１と一緒
の重なり状態で加熱体２と加圧ローラ１０との相互圧接
部間を挾圧力を受けつつ通過して行く。

【００８０】加熱体２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Ｔは
圧接部Ｎにおいて加熱を受けて軟化し溶融像となる。

【００８１】フィルム１は、ヒータホルダ１３の曲率の
大きいエッジ部Ｓ（曲率半径が約２．０ｍｍ）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（図４参照）。

【００８２】従って、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
てフィルム１から曲率分離して排紙されてゆく。

【００８３】排紙される時までにはトナーは十分冷却固
化し記録材Ｐに完全に定着された状態となっている。

【００８４】図３において、加圧ローラ１０は長さ寸法
をＡ，定着フィルム１の長さ寸法をＢ，ＰＴＣ発熱体３
１の長さ寸法をＣ，通紙可能な記録材Ｐの最大幅寸法を
Ｄ，小サイズ紙の通紙幅の１例をＥとすると、Ａ＞Ｂ＞
Ｃ＞Ｄ＞Ｅの関係に構成してある。

【００８５】本実施例での通紙位置は中央基準なので非
通紙領域はＤ−Ｅの部分Ｆ１とＦ２の２箇所になる。加
熱体２にあるＰＴＣ発熱体３１の、記録材Ｐの通紙領域
の温度をスイッチング温度とほぼ同じに設定すれば、Ｐ
ＴＣ発熱体３１の非通紙領域Ｆ１，Ｆ２の発熱量が少な
いために温度が上昇しても、非通紙領域Ｆ１，Ｆ２に対
応する発熱部分の抵抗が急激に上昇するため、ＰＴＣ発
熱体３１の非通紙領域Ｆ１，Ｆ２の発熱量が急激に下が
り、結果として非通紙部Ｆ１，Ｆ２の昇温が抑えられる
ことになる。

【００８６】なお、通紙部Ｅの圧接部Ｎ側は記録材Ｐに
よって熱を奪われるが、図２４に示した従来例である圧
接部Ｎ′側と上方向側のような間隔がなく、ＰＴＣ発熱
体３１内部において圧接部Ｎ側と上方向側とで通電状態
に影響を及ぼす温度勾配は発生せず、通紙部Ｅに十分な
電力供給がなされる。

【００８７】即ち、ＰＴＣ発熱体３１の長手方向に関し
て、通紙領域Ｅに対応するＰＴＣ発熱体３１の部分には
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Ｆ１，Ｆ２に対応するＰＴＣ発熱体３１
の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３１の長手方向に関する温度分布が均一化
される。

【００８８】従って非通紙昇温の発生が抑えられて、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
１の駆動不安定，フィルム１のシワ発生等が防止され
る。

【００８９】図４は本実施例の加熱装置２０の加熱体２
と加圧ローラ１０の圧接部の拡大図である。

【００９０】本実施例においては、ＰＴＣ発熱体３１を
フィルム１の幅方向に垂直な断面の長辺側をフィルム１
を介して加圧ローラ１０と圧接させ、ＰＴＣ発熱体３１
の長辺側に沿って通電電極３２ａ，３２ｂを設け、フィ
ルム１の幅方向に垂直な断面の短辺方向に通電している
ので、加熱体２と加圧ローラ１０の圧接部Ｎで記録材Ｐ
等により奪われる熱によりＰＴＣ発熱体３１内部の温度
が下降する本実施例ではＰＴＣ発熱体３１の厚みが１．
０ｍｍなので破線ｅに示すような等温曲線ができ、ＰＴ
Ｃ発熱体３１内の短辺方向には温度分布が生じない又は
少なくすることができる。

【００９１】従って、ＰＴＣ発熱体３１の圧接部Ｎ付近
の通電電極３２ａ，３２ｂの抵抗値を効率よく急激に低
下させるのでこの部分の発熱量が増加し、定着に最も熱
量の必要な圧接部Ｎに十分な電力供給がなされる。

【００９２】また、ニップ外のＰＴＣ発熱体３１部分は
所定温度以上になることによる抵抗値の急激な上昇で電
流量が小さくなるので、定着動作に必要な電力を記録材
Ｐの通紙領域Ｅの圧接部Ｎに集中することができるので
電力利用効率の高い、極めて省エネルギーの加熱装置と
することができる。

【００９３】（第２実施例）図５，図６は本発明に係る
第２実施例の加熱装置の主要部分の断面図及びＰＴＣ発
熱体の概略図である。

【００９４】図５及び図６の加熱体２においてＰＴＣ発
熱体３１は、厚み１．０ｍｍ、幅８．０ｍｍ、長さ２２
０．０ｍｍのチタン酸バリウムにドープ剤を添加して焼
結した半導体セラミックを用いＰＴＣ発熱体３１の上下
面には通電電極３２ａ，３２ｂとしてＡｇ等を印刷して
あり、このときフィルム１側の通電電極の３２ａのフィ
ルム１の進行方向に対する断面方向の幅を２．０ｍｍに
設定してある。

【００９５】加圧ローラ１０として長手方向長さを２３
０．０ｍｍとし直径１２．０ｍｍの芯金に６．５ｍｍ厚
の耐熱性シリコンゴム層（ゴム硬度を４５°（ＡＳＫＥ
Ｒ−Ｃ））を設け、加圧力８Ｎで加熱体２にフィルム１
を介して圧接されている。このとき加圧ローラ１０と加
熱体２の形成するニップ幅は３．０ｍｍであった。

【００９６】このように本実施例の加熱装置２０では、
フィルム１側の通電電極３２ａのフィルム１進行方向の
幅を、加熱体２とフィルム１で形成する圧接部Ｎの幅よ
りも小さく設定してある。

【００９７】フィルム１側の通電電極３２ａの幅を圧接
部Ｎの幅よりも小さくすることで、加熱装置２０の使用
開始時に最も熱量の必要な圧接部Ｎ領域内に効果的に温
めることが可能になり、不要部分（圧接部Ｎの周辺部
分）を温めずにすむので加熱開始から定着可能になるま
でに必要となる電力を削減できるのでより省電力の加熱
装置とすることができる。

【００９８】（第３実施例）図７，図８，図９は本発明
の第３実施例として加熱装置に用いられるＰＴＣ発熱体
を表す概略図である。

【００９９】本実施例においてＰＴＣ発熱体３１はチッ
プ状の形態をしており、ここのＰＴＣ発熱体チップ７０
は図８に示すようにチタン酸バリウム等の材料を焼成成
形した板状態であり、約２０ｍｍ（長さ）、８ｍｍ
（幅），１ｍｍ（厚み）の外形寸法を有しており、その
上下面にはＡｇ等の通電の電極３２ａ，３２ｂの印刷法
等により形成されている。

【０１００】このＰＴＣ発熱体チップ７０を図７に示す
ように長手に沿って順次密に複数個直列配設しＰＴＣ発
熱体３１を形成する。

【０１０１】本実施例では１１個のＰＴＣ発熱体チップ
７０ａ〜７０ｋに直列配列させて用いている。

【０１０２】ＰＴＣ発熱体３１の上面の通電電極３２ｂ
に電力を供給するための電極７２が配設されており、ま
た下面の通電電極３２ａに電力を供給しＰＴＣ発熱体チ
ップ７０の熱を定着ニップ部に伝達する熱伝導板を兼ね
た電極７１が配設される。

【０１０３】ＰＴＣ発熱体３１への通電は電極７１から
通電電極３２ａを介してＰＴＣ発熱体チップ７０に対し
て行なわれ、３２ｂを介して上側の電極７２に抜けるよ
うに行なわれる。

【０１０４】電極７１は電気伝導度及び熱伝導度を考慮
して材質並びに形状が決定され、本実施例では２２０ｍ
ｍ（長さ），１２ｍｍ（幅），０．５ｍｍ（厚み）の銅
板を用い、表面に絶縁層３５を形成してある。本実施例
では絶縁層３５として絶縁性ガラスを３０μ塗布したも
のを用いた。

【０１０５】電極７２は２２０ｍｍ（長さ），５ｍｍ
（幅），１ｍｍ（厚み）の銅板を用いている。

【０１０６】図９は図７のＰＴＣ発熱体３１を加熱体２
に組み上げたものであり、ヒータホルダ１３としてＰＰ
Ｓ（ポリフェニレンサルファイド），ポリイミド，ポリ
アミド，液晶ポリマー等の耐熱性樹脂が用いられ、本実
施例では無機充填材含有の液晶ポリマーを用いている。

【０１０７】ＰＴＣ発熱体３１をチップ状にしたことに
より、ＰＴＣ発熱体３１の焼成条件が容易になり歩留り
が向上するので、極めて安価に製造できる利点があり、
また加圧ローラ１０との圧接部Ｎ方向に熱伝導板を兼ね
た電極７１が配設されているために、チップ間の隙間部
分にも熱伝導板により熱が伝達するので実質的に温度勾
配の極めて小さい加熱体２とすることができる。

【０１０８】さらに電極７１は、銅等の熱伝導及び電気
伝導に優れた金属が用いられ、これらの材料は凸形状及
び曲面形状等の加工が容易であり、加熱体２の圧接部Ｎ
側を凸又は曲面形状とすることで記録材Ｐに加熱装置通
過後に発生するカールを軽減することが容易になり好ま
しい。

【０１０９】（第４実施例）図１０，図１１は本発明に
係る第４実施例の加熱体の断面図及び加熱装置の主要部
分の断面図である。

【０１１０】図１０，図１１においてＰＴＣ発熱体３１
近傍に公知の温度検出素子８が配置されており、温度検
出素子８により検知された温度に応じてＡＣ電源３０の
制御をすることで加熱体２を所定温度に保たせるように
したものである。

【０１１１】本実施例ではＰＴＣ発熱体３１は２２０℃
で急激抵抗値が上昇するように設定されており、実質上
２２０℃以上には温度が上昇しないように設定されてい
る。

【０１１２】実際の定着動作において記録材Ｐに定着に
必要十分なエネルギーを印加するためには、加圧ローラ
１０が冷えきった状態と充分に温められた状態では加熱
体２自体から供給されるエネルギーには大きな違いが生
じる。

【０１１３】即ち、加圧ローラ１０が冷えきった状態で
は記録材Ｐへの熱の供給はすべて加熱体２側から行なわ
れるが、加圧ローラ１０が充分に暖まった状態では記録
材Ｐへの熱の供給は加熱体２と加圧ローラ１０の両側か
ら行なわれ、加熱体２より加圧ローラ１０が冷えきった
状態と同じエネルギーが加えられると、熱量が多すぎて
高温オフセット等の問題を引き起こす。

【０１１４】この問題に対処するために加圧ローラ１０
の温度が低い場合には加熱体２の温度を高め、反対に加
圧ローラ１０の温度が上昇した場合には加熱体２の温度
を低く設定することにより常に定着に最低限必要なエネ
ルギーを記録材Ｐに印加するようにしている。

【０１１５】本実施例では１〜５枚目の記録材Ｐの加熱
動作を温調温度２１０℃で行ない６〜１２枚目を２００
℃の温調とし、１３枚以降を１９０℃の温調にしてい
る。

【０１１６】この様な構成とした場合、小サイズの記録
材を連続して加熱した場合には非通紙領域の温度が上昇
するが、ＰＴＣ発熱体３１の性質により非通紙部の温度
は約２２０℃に制限されるので、フィルム１，加圧ロー
ラ１０等の加熱体２の周辺の部品などが熱的に受けるダ
メージを限定でき、装置２０の高寿命化を達成できると
共に、幅の狭い記録材の直後に幅の広い記録材を導入通
紙しても非通紙部の高温部でも高温オフセットを発生せ
ずに良好な画像を提供できると共に、フィルム１に熱に
よる伸び量の不均一が発生せずに安定したフィルム１の
回転駆動が達成されると同時に、記録材に印加されるエ
ネルギーを必要最低限に抑えることができるので極めて
省エネルギーの加熱装置を提供することができる。

【０１１７】図１２は前述の第１乃至第４実施例加熱装
置を適用した画像形成装置の概略図である。

【０１１８】本例の画像形成装置は原稿台往復型，回転
ドラム型，転写式の電子写真複写装置である。

【０１１９】５０は装置枠体、５１はその装置枠体の上
面板５２上に配設したガラス板等の透明板部材よりなる
往復動型の原稿載置台であり、枠体上面板５２上を図面
上右方ａ，左方ａ′に各々所定の速度で往復移動駆動さ
れる。

【０１２０】Ｏは原稿であり、複写すべき画像面側を下
向きにして原稿載置台５１の上面に所定の載置基準に従
って載置し、その上に原稿圧着板５３をかぶせて押し込
むことによりセットされる。

【０１２１】５４は枠体上面板５２面に原稿載置台５１
の往復移動方向とは直角の方向（紙面に垂直の方向）を
長手として開口された原稿照明部としてのスリット開口
部である。

【０１２２】原稿載置台５１上に載置セットした原稿Ｏ
の下向き画像面は原稿載置台５１の右方ａへの往復移動
過程で右辺側から左辺側にかけて順次にスリット開口部
５４の位置を通過していき、その通過過程でランプ５５
の光Ｌをスリット開口部５４、透明な原稿載置台５１を
通して受けて照明走査される。その照明走査光の原稿反
射光が短焦点小径結像素子アレイ５６によって感光ドラ
ム５７面に結像露光される。

【０１２３】感光ドラム５７は例えば酸化亜鉛感光層，
有機半導体感光層等の感光層が被覆処理され、中心支軸
５８を中心に所定の周速度で矢印ｂの時計方向に回転駆
動され、その回転過程で帯電器５９により正極性又は不
極性の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に前記の
原稿画像の結像露光（スリット露光）を受けることによ
り感光ドラム５７面には結像露光した原稿画像に対応し
た静電潜像が順次に形成されていく。

【０１２４】この静電潜像は現像器６０により加熱で軟
化溶融する樹脂等よりなるトナーにて順次顕像化され、
該顕像たるトナー画像が転写部としての転写放電器６１
の配設部位へ移行していく。

【０１２５】６２は記録材Ｐを積載収納したカセットで
あり、カセット６２内の記録材Ｐが給送ローラ６３の回
転により１枚ずつ繰り出し給送され、次いでレジストロ
ーラ６４により、感光ドラム５７上のトナー画像形成部
の先端が転写放電器６１の部位に到達したときに記録材
Ｐの先端も転写放電器６１と感光ドラム５７との間位置
に丁度到達して両者一致するようにタイミングどりされ
て同期給送される。そしてその記録材Ｐの面に対して転
写放電器６１により感光ドラム５７側のトナー画像が順
次に転写されていく。

【０１２６】転写部でトナー画像転写を受けた記録材Ｐ
は不図示の分離手段で感光ドラム５７面から順次に分離
されて搬送装置６５によって前述した定着装置２０に導
かれて担持している未定着トナー画像Ｔの加熱定着処理
を受け、画像形成物（コピー）としてガイド６６，排出
ローラ６７を通って機外の排出トレイ６８上に排出され
る。

【０１２７】画像転写後の感光ドラム５７の面はクリー
ニング装置６９により転写残りトナー等の付着汚染物の
除去を受けて繰り返して画像形成に使用される。

【０１２８】

【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
もので、加熱体は正の抵抗温度特性をもつ自己温度制御
型の通電発熱体を備え、該通電発熱体はフィルムの幅方
向を長手として配置され、該幅方向に垂直な断面の長辺
側が被加熱体に対面するようにし、短辺側両端面に一対
の電極を設け、前記通電発熱体の短辺方向に通電するの
で、通電発熱体内の通電方向（短辺方向）において電力
供給状態に影響を及ぼすような温度勾配を生じることは
なく、被加熱材と対面する部分に常に充分な電力供給状
態が保持でき、非通紙部昇温の発生を防止できると共
に、加熱不良を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である加熱装置を示す概略
図である。

【図２】本発明の第１実施例である加熱装置に適用され
るＰＴＣ発熱体３１周辺を示す３面図である。

【図３】本発明の第１実施例である加熱装置に適用され
るＰＴＣ発熱体３１の長手方向の関係図である。

【図４】本発明の第１実施例である加熱装置を示す要部
概略図である。

【図５】本発明の第２実施例である加熱装置を示す要部
概略図である。

【図６】本発明の第２実施例である加熱装置に適用され
るＰＴＣ発熱体３１周辺を示す２面図である。

【図７】本発明の第３実施例である加熱装置に適用され
るＰＴＣ発熱体３１周辺を示す２面図である。

【図８】本発明の第３実施例である加熱装置に適用され
るＰＴＣ発熱体チップ７０を示す斜視図である。

【図９】本発明の第１実施例である加熱装置を示す要部
概略図である。

【図１０】本発明の第４実施例である加熱装置を示す要
部概略図である。

【図１１】本発明の第４実施例である加熱装置を示す概
略図である。

【図１２】本発明の加熱装置が適用された画像形成装置
を示す概略図である。

【図１３】従来の加熱装置を示す概略図である。

【図１４】従来の加熱装置に適用された加熱体の一部切
欠き模型図および通電系ブロック図である。

【図１５】従来の加熱装置を示す概略図である。

【図１６】従来の加熱装置に適用された加熱体のモデル
図である。

【図１７】従来の加熱装置を示す概略図である。

【図１８】従来の加熱装置に適用された加熱体の斜視図
である。

【図１９】従来の加熱装置に適用された加熱体の断面図
である。

【図２０】従来の加熱装置に適用された加熱体の断面図
である。

【図２１】従来の加熱装置を示す要部概略図である。

【図２２】従来の加熱装置を示す概略図である。

【図２３】（ａ）は従来の加熱装置に適用された加熱体
の概略図、（ｂ）は断面図である。

【図２４】従来の加熱装置を示す要部概略図である。

【符号の説明】

Ｐ，Ｐ′ 記録材（被加熱材） １，１０１ フィルム ２，１０２ 加熱体 ２０，１２０ 加熱装置 ３１，１３１ ＰＴＣ発熱体（通電発熱体） ３２ａ，３２ｂ，１０５，１０６ 通電電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱体と、該加熱体に密接して移動する
   耐熱性のフィルムと、を有し、前記加熱体の位置にて、
   被加熱材を前記フィルムと共に移動通過させ、前記加熱
   体の熱エネルギーを前記フィルムを介して前記被加熱材
   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
   通電発熱体を備え、該通電発熱体は前記フィルムの幅方
   向を長手として配置され、該幅方向に垂直な断面の長辺
   側が前記被加熱体に対面するようにし、短辺側両端面に
   一対の電極を設け、前記通電発熱体の短辺方向に通電す
   ることを特徴とする加熱装置。