JPH07199701A - 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ついて、サー
モヒューズ等の安全対策用温度検知素子による加熱体の
局部的な温度低下を防止し、その加熱体部分での加熱不
足を防止するとともに、加熱体暴走時におけるサーモヒ
ューズの応答性を確保すること。 【構成】 耐熱性フィルム２の一面側に加熱体３を、他
面側に被加熱材Ｐを密着させ、前記耐熱性フィルム２を
介して加熱体３の熱エネルギーを被加熱材Ｐに付与する
加熱装置において、加熱体３の発熱体基板６を介して発
熱体４と同じ面以外に安全対策用温度検知素子１１を配
置するにあたって、該安全対策用温度検知素子１１を該
発熱体基板６上の該発熱体４と反対面で同位置でないと
ころに配置すること。

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被加熱材に熱エネルギーを付与す
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像加熱装置、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・記録材シート・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加熱
定着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、仮定着処理する
装置等、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。

【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
ープン加熱方式、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。また、米国
特許第３５７８７９７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。

【０００５】最近では、金属や樹脂性のホルダーに直接
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
フィルム加熱方式・構成の画像加熱定着装置が考案され
ている。

【０００６】本出願人の先の提案に係る例えば特開昭３
６−３１３１８２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
成される定着点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体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、次いで定着点通過
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。

【０００７】このようなフィルム加熱方式の加熱装置に
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、このため、従来の接触加熱方式である熱ローラ方
式、ベルト加熱方式等に比べ、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、従来の加熱方式の装置の欠点を解決できる利点を有
し、効果的なものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなフィルム
加熱方式の加熱装置において、ヒータとして低熱容量加
熱体を用いた場合、省電力化およひウェイトタイムの短
縮化ができる反面、ヒータの熱容量が小さいために、こ
れに熱容量のある安全対策用のサーモスイッチ、サーモ
ヒューズなど温度検知素子を当接した場合、これらの温
度検知素子に熱を奪われそのヒータ部分の温度が低下し
てしまい、そのヒータ部分だけ画像の定着性が劣化して
しまうというような問題が起きる。

【０００９】この問題を解決するために、これらの温度
検知素子の当接部分のヒータ温度低下分を補うために該
温度検知素子当接部分のヒータの発熱体の発熱量を多く
する方法が取られている。しかし、温度検知素子が十分
に温まったときに該温度検知素子当接部分のヒータの温
度が高くなりすぎ、画像の光沢ムラやフィルムへの画像
オフセットが発生するという問題がある。

【００１０】そこで本発明はフィルム加熱方式の加熱装
置における上述の問題点を解消すること、即ちサーモヒ
ューズ等の安全対策用温度検知素子による加熱体の局部
的な温度低下を防止し、その加熱体部分での加熱不足を
防止するとともに、加熱体暴走時におけるサーモヒュー
ズの応答性を確保することを目的とする。

【００１１】

【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。

【００１２】（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、加熱体の発熱体基板を介して発熱体と
同じ面以外に安全対策用温度検知素子を配置するにあた
って、該安全対策用温度検知素子を該発熱体基板上の該
発熱体と反対面で同位置でないところに配置することを
特徴とする加熱装置。

【００１３】（２）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、加熱体の発熱体基板と安全対策用温度
検知素子を面接触させることを特徴とする加熱装置。

【００１４】（３）加熱体の発熱体基板と安全対策用温
度検知素子を面接触させるために該発熱体基板と該安全
対策用温度検知素子の間に接合部材を介することを特徴
とする（２）の加熱装置。

【００１５】（４）加熱装置が、画像を形成担持させた
記録材を加熱する像加熱装置であることを特徴とする
（１）乃至（３）の何れかに記載の加熱装置。

【００１６】

【作用】即ち、サーモプロテクト用のサーモスイッチや
サーモヒューズ等の温度検知素子を加熱体の発熱体形成
面の裏面の発熱体位置に掛からないように当接させるこ
とにより、温度検知素子当接部分の加熱体発熱量を増加
させることなく、つまり加熱体の主要部の局部的な温度
低下を防止し、その加熱体部分での加熱不足を防止で
き、像加熱装置（画像加熱定着装置）にあっては画像の
定着性の劣化を防止することができる。また、温度検知
素子が十分に温まったときも画像の光沢ムラやフィルム
への画像オフセットといった問題もなくなる。さらに、
温度検知素子を加熱体に面接触させることにより加熱体
暴走時の安全対策用温度検知素子の熱応答性を向上さ
せ、安全性を高めることができる。

【００１７】

【実施例】

〈実施例１〉（図１〜図３） （１）加熱装置例 図１の（Ａ）はフィルム加熱方式の加熱装置の一例の概
略構成図である。本例の加熱装置は特開平４−４４０７
５号公報等に開示のテンションレスタイプの加熱装置
（画像加熱定着装置）である。

【００１８】１は耐熱樹脂製の横長ステーであり、後述
するエンドレスの耐熱性フィルム（定着フィルム）２の
内面ガイド部材となる。

【００１９】３は加熱体としてのヒータであり、アルミ
ナ等でできたヒータ基板（発熱体基板）６の略中央部に
沿って、発熱体（通電発熱抵抗体）４、例えば Ag/Pd
（銀パラジウム）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塗工し、その上
に保護層５としてガラスやフッ素樹脂等をコートしてい
る。

【００２０】２はエンドレスの耐熱性フィルムで、ヒー
タ３を含むステー１に外嵌させてある。このエンドレス
の耐熱性フィルム２の内周長とヒータ３を含むステー１
の外周長はフィルム２の方を例えば３ｍｍ程大きくして
あり、従ってフィルム２はヒータ３を含むステー１に対
して周長が余裕をもってルーズに外嵌している。

【００２１】フィルム２は熱容量を小さくしてクイック
スタート性を向上させるために、フィルム２の膜厚は、
総厚１００μｍ以下好ましくは４０μｍ以下２０μｍ以
上の耐熱性・離型性・強度・耐久性等のある単層、ある
いは複合層のフィルムを使用できる。

【００２２】８はヒータ３との間でフィルム２を挟んで
定着ニップ部Ｎを形成し、フィルム２を駆動する回転体
としてのフィルム加圧ローラであり、中芯軸９と、この
軸に外装したシリコンゴム等の離型性のよい耐熱ゴム弾
性体とからなるローラ部１０とからなり、中芯軸９の端
部から不図示の駆動手段により駆動する。

【００２３】加圧ローラ８の回転によりフィルム２がス
テー１の回りをヒータ３にその内周面が密着摺動しなが
ら回転する。ヒータ３は所定のタイミングで発熱体４に
対する通電制御されて所定の温度に発熱状態になる。７
は温調用のサーミスタである。

【００２４】不図示の作像機構部から搬送されてきた、
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はヒータ３と加圧ローラ８の定着ニップ部Ｎ
の、フィルム２と加圧ローラ８との間に進入してトナー
画像面がフィルム２の外面に密着してフィルム２と一緒
の重なり状態で定着ニップ部Ｎを通過していき、その通
過過程でヒータ３の熱をフィルム２を介して受けてトナ
ー画像Ｔの加熱定着処理がなされる。ヒータ３は所定の
タイミングで通電制御されて発熱状態になる。Ａは記録
材進行方向である。

【００２５】（２）サーモヒューズ１１ 本実施例の加熱装置において、安全対策用温度検知素子
としてのサーモヒューズ１１は図１の（Ｂ）のように、
ヒータ３のヒータ基板６上の発熱体４が形成されている
面の反対面で、しかも発熱体４の直接裏面になる領域に
掛からないように通紙方向に対して下流側に設置してあ
る。

【００２６】このようにサーモヒューズ１１を設置する
と、発熱体４からサーモヒューズ１１に奪われる熱エネ
ルギーが減少する。これはヒータ基板６の発熱分布が図
２に示すように発熱体４の形成されている中央部から端
部にかけて温度勾配をもっているためである。

【００２７】このため、サーモヒューズ１１を発熱体４
の位置に対応するａ位置からそれより外れたｂ位置に移
動させることによりフィルム２を介して記録材Ｐおよび
トナーＴに与える熱エネルギーの減少量を軽減でき、定
着性の劣化を防止することができる。

【００２８】ただし、サーモヒューズ１１が得る単位時
間当りの熱エネルギーが減少するのでヒータ暴走に対す
る熱応答性が遅くなることが懸念されるが、サーモヒュ
ーズ１１の定格温度を下げることによりｂ位置でもａ位
置と同等の応答速度を得ることができる。

【００２９】図３はヒータ暴走時のサーモヒューズ１１
の温度上昇カーブをａ，ｂそれぞれの位置について示し
たグラフである。Ｘ軸は時間、Ｙ軸はサーモヒューズ１
１の温度である。

【００３０】このグラフより定着ニップ部Ｎの温度が発
煙温度４００°Ｃに達したとき（４００°Ｃに達した時
の時間をｔとする）のサーモヒューズ１１の温度はａ位
置＝２６０°Ｃ、ｂ位置＝２３５°Ｃであることがわか
る。ａ位置に定格温度２４０°Ｃのサーモヒューズ１１
を設置した場合と、ｂ位置に定格温度２１６°Ｃのサー
モヒューズ１１を設置した場合とで暴走時のサーモヒュ
ーズが切れるまでの時間を比較した結果、ほぼ同等の時
間でサーモヒューズ１１の応答速度を遅くすることな
く、定着性の劣化を防止できる。

【００３１】サーモヒューズ１１の設置位置はヒータ基
板６を介して発熱体４の裏面に掛からない位置で、中央
より端部の方が定着性の劣化を防止する効果が大きくな
る。本実施例では、サーモヒューズ１１を記録材の通紙
方向Ａに対して下流側に設置したが上流側に設置しても
同様の効果が得られるのは言うまでもない。

【００３２】〈実施例２〉（図４） 図４に示すように本実施例ではヒータ基板６とサーモヒ
ューズ１１の当接面の間に熱伝導部材１２を介在してあ
る以外は実施例１と同じ構成である。これはサーモヒュ
ーズ１１の接触面を平面にすることにより接触面積を増
やし、暴走時の熱応答性を早くし、安全性を向上させる
のが目的である。

【００３３】熱伝導部材１２としては熱伝導率が高いも
のほど良く、本実施例では熱伝導部材１２にＡｌを用い
ている。ヒータ暴走時のサーモヒューズ１１が切れるま
での時間を測定した結果、実施例１に対して約１０％早
く切れ、熱応答性が向上した。

【００３４】熱伝導部材１２の材質について本実施例で
はＡｌを用いたが、Ｃｕ、ジュラルミン等の金属や合
金、セラミツク、カーボングラファイトなど高熱伝導率
の材質が良い。

【００３５】ヒータ基板６と熱伝導部材１２の接触面は
耐熱グリースや耐熱接着剤等を用いて密着性を高めるこ
とによりさらに熱応答性を向上させることができる。

【００３６】サーモヒューズ１１と熱伝導部材１２の接
触面に関しても上記の方法や圧着等で密着性を高めると
同様の効果が得られる。要は、ヒータ基板６と熱伝導部
材１２、サーモヒューズ１１間の密着性が向上すれば良
く、その手段を規定するものではない。

【００３７】サーモヒューズ１１と熱伝導部材１２につ
いては、ヒータ基板６との接触面積を増加させるのが目
的であり、サーモヒューズ１１の形状は最初からサーモ
ヒューズ１１と熱伝導部材１２を接合した形で成型され
たものであっても良い。

【００３８】〈実施例３〉（図５） 図５に示すように本実施例ではヒータ基板６とサーモヒ
ューズ１１の当接面の間に熱伝導部材１３を介して設置
してある以外は実施例２と同じ構成である。これはサー
モヒューズ１１の接触面を発熱体４位置を挟んで通紙方
向Ａの上流側と下流側に設けたものである。これは接触
面積を増やし、暴走時の熱応答性を早くするのが目的で
ある。

【００３９】本実施例では熱伝導部材１３にＡｌを用い
ている。ヒータ暴走時のサーモヒューズ１１か切れるま
での時間を測定した結果、実施例１に対して約１５％早
く切れ、熱応答性が向上した。

【００４０】熱伝導部材１３の材質について本実施例で
はＡｌを用いたが、Ｃｕ、ジュラルミン等の金属や合
金、セラミック、カーボングラファイトなど高熱伝導率
の材質がよい。

【００４１】ヒータ基板６と熱伝導部材１３の接触面は
耐熱グリースや耐熱接着剤等を用いて密着性を高めるこ
とによりさらに熱応答性を向上させることができる。

【００４２】サーモヒューズ１１と熱伝動部材１３の接
触面に関しても上記の方法や圧着等で密着性を高めると
同様の効果が得られる。要は、ヒータ基板６と熱伝導部
材１３、サーモヒューズ１１間の密着性が向上すれば良
く、その手段を規定するものではない。

【００４３】サーモヒューズ１１は熱伝導部材１３につ
いては、ヒータ基板６との接触面積を増加させるのが目
的であり、サーモヒューズの形状は最初からサーモヒュ
ーズ１１と熱伝導部材１３を接合した形で成型されたも
のでも良い。

【００４４】〈実施例４〉（図６・図７） 本実施例では図６に示すようにサーモヒューズ１４のペ
レット３０に効率良く熱を伝達させるために、サーモヒ
ューズ１４をヒータ基板６にたいしてペレット３０が接
触面側になるように設置したものである。

【００４５】図７は第２リード線２４をケース２１の側
面から出すことによってペレット３０が接触面側になる
ようにしたサーモヒューズ１４の縦断面図であり、
（Ａ）は平常時、（Ｂ）は動作時の縦断面図である。

【００４６】２２は第１リード線であり、その先端部に
絶縁セラミック円筒部材２３を取り付け、この円筒部材
２３をケース２１内の一端側に嵌入してケースをかしめ
ることによりケース２１とは絶縁して抜き止めてある。

【００４７】２５・２６・２７・２８・２９・３０はそ
れぞれケース２１内に第１リード線２２側から第２リー
ド線２４側に順次に配列内蔵させた、第１スプリング、
可動電極、円板、第２スプリング、円板、感温部材であ
る有機物から成る感温ペレットである。

【００４８】第１スプリング２５は絶縁セラミック２３
と可動電極２６との間に縮設してあり、第２スプリング
２８は円板２７と円板２９間に縮設してある。

【００４９】第２スプリング２８のバネ力を第１スプリ
ング２５よりも大きくしてあり、（Ａ）の平常時はこの
第２スプリング２８の円板２７・２９間での突っ張り力
により、第１スプリング２５が可動電極２６と絶縁セラ
ミック円筒部材２３との間に押し縮められ、可動電極２
６が第１リード線２２の先端部に押圧されて該第１リー
ド線２２との電気的導通が保たれる。

【００５０】可動電極２６はその外周縁が金属ケース２
１の内面に接触していて該ケース２１との電気的導通を
保ってケース内を軸線方向に移動自由である。

【００５１】この平常時状態において、ヒータ３の発熱
体４への電流は第１リード線２２、その先端に押圧接触
状態にある可動電極２６、これと電気的に導通している
金属ケース２１、第２リード線２４の経路で流れる。

【００５２】３１はケース２１内の気密性を保たせるた
めに本例の場合は金属ケース２１の第１リード線取付け
側の端面と第１リード線基部にかけて塗着形成した封口
（封止）樹脂部である。

【００５３】このサーモヒューズ１４をヒータ３に接触
させて配設することにより、ヒータ３の熱が金属ケース
２１等を介して内部の感温ペレット３０に伝達される。
この感温ペレット３０の温度が所定の動作温度以下であ
る限りは該サーモヒューズ１４は（Ａ）の平常時状態が
保たれていて、このサーモヒューズ１４を介してヒータ
３の発熱体４への給電がなされる。

【００５４】一方、暴走によりヒータ３が過昇温して感
温ペレット３０の温度が所定の動作温度以上になると、
該感温ペレット３０が溶融または昇華して（Ｂ）のよう
に液状または消滅し、円板２９と第２リード線２４の先
端間のスペーサ部材としての感温ペレット３０がなくな
る。

【００５５】そのため第１スプリング２５のバネ力で第
２スプリング２８が第２リード線２４側へ押し動かされ
て可動電極２６が第１リード線２２の先端から離れ状態
になり、ヒータ３の発熱体４への通電が遮断される。

【００５６】ヒータ基板６上にサーモヒューズ１４のペ
レット３０が接触面側になるように配置することによ
り、ヒータ暴走時のペレット３０への熱伝達を向上させ
ることができ、また、ヒータの長手方向に対する接触長
も短くできることから、結果として接触面積も減らすこ
とができるので定着性などに与える影響も小さくできる
メリットがある。

【００５７】ヒータ基板６とサーモヒューズ１４の接触
面は耐熱グリースや耐熱接着剤等を用いて密着性を高め
ることによりさらに熱応答性を向上させることができ
る。要は、ヒータ基板６とサーモヒューズ１４間の密着
性が向上すれば良く、その手段を規定するものではな
い。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、フィルム
加熱方式の加熱装置について、サーモプロテクト用のサ
ーモスイッチやサーモヒューズ等の温度検知素子を加熱
体の発熱体形成面の裏面の発熱体位置に掛からないよう
に当接させることにより、温度検知素子の当接部分の発
熱量を増加させることなく、つまり加熱体の主要部の局
部的な温度低下を防止し、その加熱体部分での加熱不足
を防止でき、像加熱装置にあっては画像の定着性の劣化
を防止することができる。また、温度検知素子が十分に
温まったときも画像の光沢ムラやフィルムへの画像オフ
セットといった問題もなくなる。さらに、温度検知素子
を面接触させることにより加熱体暴走時の熱応答性を向
上させ、安全性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （Ａ）は実施例１のフィルム加熱方式の加熱
装置の概略構成図（Ｂ）は加熱体に対するサーモヒュー
ズの配設位置を示した図

【図２】 ヒータの発熱分布図

【図３】 加熱体（ヒータ）暴走時のサーモヒューズの
温度上昇特性図

【図４】 実施例２の装置における、加熱体に対するサ
ーモヒューズの配設位置を示した図

【図５】 実施例３の装置における、加熱体に対するサ
ーモヒューズの配設位置を示した図

【図６】 実施例４の装置における、加熱体に対するサ
ーモヒューズの配設位置を示した図

【図７】 （Ａ）と（Ｂ）はそれぞれ感温ペレットタイ
プの温度ヒューズの平常時と作動時の縦断面図

【符号の説明】

１…ステー、２…定着フィルム、３…ヒータ、４…発熱
体、５…保護層、６…ヒータ基板、７…温度検知素子、
８…加圧ローラ、９…加圧ローラ中心軸、１０…加圧ロ
ーラのローラ部、１１…サーモヒューズ、１２…熱伝導
部材、１３…熱伝導部材、１４…サーモヒューズ、２１
…ケース、２２…第１リード線、２３…絶縁セラミック
円筒部材、２４…第２リード線、２５…第１スプリン
グ、２６…可動電極、２７…円板、２８…第２スプリン
グ、２９…円板、３０…ペレット、Ｐ…記録材、Ｔ…ト
ナー、Ｎ…定着ニップ、Ａ…フィルム（記録材）進行方
向

Claims (4)

【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、 加熱体の発熱体基板を介して発熱体と同じ面以外に安全
   対策用温度検知素子を配置するにあたって、該安全対策
   用温度検知素子を該発熱体基板上の該発熱体と反対面で
   同位置でないところに配置す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、 加熱体の発熱体基板と安全対策用温度検知素子を面接触
   させることを特徴とする加熱装置。
3. 【請求項３】 加熱体の発熱体基板と安全対策用温度検
   知素子を面接触させるために該発熱体基板と該安全対策
   用温度検知素子の間に接合部材を介することを特徴とす
   る請求項２の加熱装置。
4. 【請求項４】 加熱装置が、画像を形成担持させた記録
   材を加熱する像加熱装置であることを特徴とする請求項
   １乃至同３の何れかに記載の加熱装置。