JPH09311570A

JPH09311570A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09311570A
Application number: JP14669696A
Authority: JP
Inventors: Satoru Izawa; 悟伊澤; Masahiro Goto; 正弘後藤; Toshio Miyamoto; 敏男宮本; Yozo Hotta; 陽三堀田; Masami Takeda; 正美竹田; Masahiko Suzumi; 雅彦鈴見
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-05-16
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】製造工程が簡単で、低コストの加熱定着装置
を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】定着部材１０は通電により発熱する通電
発熱抵抗層１１ｂを備えた加熱用ヒータ１１と、定着フ
ィルム１３とを有する。定着ニップの長手方向において
通電発熱抵抗層１１ｂの記録材搬送基準端部が加圧部材
２０との当接領域Ｄより露出した領域Ｔを設ける。通電
発熱抵抗層１１ｂへの通電が暴走したとき、露出領域Ｔ
が他の領域に比べて高温に加熱され、加熱用ヒータ１１
が破損したとしてもＡＣ通電部のみの破損となり、ＤＣ
通電部とショートするなどの問題を引き起こすことな
く、上記の通電を遮断できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリンター
あるいは複写機などとされる、電子写真方式・静電記録
方式等の作像プロセスを採用した画像形成装置に関し、
作像プロセス部で記録材（転写材・印字用紙・感光紙・
静電記録紙等）に転写方式あるいは直接方式で形成担持
させた目的の画像情報の未定着トナー像を固着像として
熱定着処理する加熱定着装置に特徴を有する。

【０００２】

【従来の技術】従来、加熱定着装置としては、熱ローラ
方式やフィルム加熱方式の装置が広く用いられている。
特にスタンバイ時に加熱定着装置に電力を供給せず、消
費電力を極力低く抑えた方法、詳しくはヒータ部と加圧
ローラの間にフィルムを介して記録材上のトナー像を定
着するフィルム加熱方式による加熱定着方法が特開昭６
３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７８７８号公
報、特開平４−４４０７５号公報、特開平４−２０４９
８０号公報等により提案されている。

【０００３】図１０に該装置の要部の概略構成を示し
た。すなわち図１０において、この加熱定着装置は、ス
テイホルダー（支持体）４２に固定支持させた加熱部材
（加熱体、以下ヒータと記す）４１と、ヒータ４１に耐
熱性の薄肉フィルム（以下、定着フィルムと記す）４３
を挟んで所定のニップ幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎ
を形成させて圧接させた弾性加圧ローラ５０とを有す
る。

【０００４】ヒータ４１は通電により所定の温度に加
熱、温調される。定着フィルム４３は不図示の駆動手段
あるいは加圧ローラ５０の回転力により、定着ニップ部
Ｎにおいてヒータ４１面に密着、摺動しつつ矢印ａ方向
に搬送移動される、円筒状あるいはエンドレスベルト
状、もしくはロール巻きの有端ウエブ状の部材である。

【０００５】ヒータ４１を所定の温度に加熱、温調さ
せ、定着フィルム４３を矢印ａ方向に搬送移動させた状
態において、定着ニップ部Ｎの定着フィルム４３と加圧
ローラ５０との間に被加熱材としての未定着トナー像ｔ
を形成担持させた記録材Ｐを導入すると、記録材Ｐは定
着フィルム４３の面に密着して定着フィルム４３と一緒
に定着ニップ部Ｎを挟持搬送される。この定着ニップ部
Ｎにおいて、記録材Ｐ、トナー像ｔがヒータ４１により
定着フィルム４３を介して加熱されて記録材Ｐ上のトナ
ー像ｔが加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録
材Ｐは定着フィルム４３の面から剥離して搬送される。

【０００６】ヒータ４１には一般にセラミックヒータが
使用される。例えば、このセラミックヒータ４１は、ア
ルミナ等の電気絶縁性・良熱伝導性・低熱容量のセラミ
ック基板４１ａの面（定着フィルム４３と対面する側の
面）に基板長手（図面に垂直の方向）に沿って銀パラジ
ューム（Ａｇ／Ｐｂ）・Ｔａ₂ Ｎ等の通電発熱抵抗層４
１ｂをスクリーン印刷等で形成具備させ、さらに該発熱
抵抗層形成面を薄肉のガラス保護層４１ｃで覆ってなる
ものである。

【０００７】このセラミックヒータ４１は通電発熱抵抗
層４１ｂに通電がなされることにより通電発熱抵抗層４
１ｂが発熱してセラミック基板４１ａ・ガラス保護層４
１ｃを含むヒータ全体が急速昇温する。このヒータ４１
の昇温がヒータ背面に設置された温度検知手段４４によ
り検知されて不図示の通電制御部へフィードバックされ
る。通電制御部は温度検知手段４４で検知されるヒータ
温度が所定のほぼ一定温度（定着温度）に維持されるよ
うに通電発熱抵抗層４１ｂに対する給電を制御する。す
なわちヒータ４１は所定の定着温度に加熱、温調され
る。

【０００８】定着フィルム４３は、定着ニップ部Ｎにお
いてヒータ４１の熱を効率よく被加熱材としての記録材
Ｐに与えるため、厚みは２０〜７０μｍとかなり薄くし
ている。この定着フィルム４３はフィルム基層、プライ
マー層、離型性層の３層から構成されており、フィルム
基層側がヒータ側であり、離型性層が加圧ローラ側であ
る。

【０００９】フィルム基層はヒータ４１のガラス保護層
４１ｃより絶縁性の高いポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ＰＥＥＫ等であり、耐熱性、高弾性を有している。
また、フィルム基層により定着フィルム４３全体の引裂
強度等の機械的強度を保っている。プライマー層は厚み
２〜６μｍ程度の薄い層で形成されている。離型性層は
定着フィルム４３に対するトナーオフセット防止層であ
り、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂を厚み１
０μｍ程度に被覆して形成してある。

【００１０】また、ステイホルダー４２は、例えば耐熱
性プラスチック製部材より形成され、ヒータ４１を保持
するとともに定着フィルム４３の搬送ガイドも兼ねてい
る。

【００１１】このような定着用の薄いフィルム４３を用
いたフィルム加熱方式の加熱定着装置においては、加熱
部材としてのセラミックヒータ４１の高い剛性のために
弾性層５１を有している加圧ローラ５０がこれを圧接さ
せたヒータ４１の扁平下面にならって圧接部で扁平にな
って所定幅の定着ニップ部Ｎを形成し、定着ニップ部Ｎ
のみを加熱することでクイックスタートの加熱定着を実
現している。

【００１２】以上の構成における、ヒータ４１の通電発
熱抵抗層４１ｂと加圧ローラ５０との配置関係を図１１
を用いて説明する。すなわち図１１においてヒータの通
電発熱抵抗層４１ｂの長手方向の幅すなわち加圧ローラ
当接領域Ｗは定着フィルム４３を介して当接される加圧
ローラ５０の弾性層５１の幅Ｄに比べ若干狭い幅で形成
されており、トナー像ｔを形成担持させた記録材Ｐの搬
送領域と比べると同程度か若干広い幅で形成されてい
る。

【００１３】これによりヒータの通電発熱抵抗層４１ｂ
に通電することで発した熱は、定着フィルム４３と加圧
ローラ５０の間を搬送された記録材Ｐに与えられ、記録
材Ｐ上のトナー像ｔを溶融し、固着するために作用す
る。

【００１４】また、Ｓは記録材搬送基準であり、この場
合は画像形成装置本体の記録材搬送系が記録材搬送方向
に垂直な方向の端部に基準を設けた片側基準の装置であ
る。

【００１５】さらに図１１に示したようにヒータ４１背
面には、サーミスタ等の温度検知素子４４と暴走時にヒ
ータ４１の通電発熱抵抗層４１ｂへの通電をシャットダ
ウンするための温度ヒューズ、あるいはサーモスイッチ
等のサーモプロテクター４５が当接してあり、これらは
画像形成装置が搬送可能な最小幅の記録材Ｐの搬送域内
に配置されている。

【００１６】ここで温度検知素子４４については、画像
形成装置本体が搬送可能な最小幅の記録材Ｐが搬送され
た場合であっても、記録材Ｐ上のトナー像ｔを定着不
良、高温オフセット等の問題を起こさずに適度な定着温
度で加熱定着するために、記録材最小搬送域Ｋ内に設け
られている。

【００１７】一方サーモプロテクター４５についても、
最小幅の記録材Ｐが搬送された場合に非搬送領域におい
て、搬送領域よりも熱抵抗が小さい非搬送領域で過加熱
されることにより、通常の搬送時であってもサーモプロ
テクター４５が誤動作して通電をシャットダウンする等
の問題を引き起こさないために、記録材最小搬送域Ｋ内
に設けられている。

【００１８】ところでサーモプロテクター４５をヒータ
４１背面に当接することにより、通電発熱抵抗層４１ｂ
で発生した熱量がサーモプロテクター４５に奪われて、
記録材Ｐに十分な熱量が与えられなくなり、サーモプロ
テクター４５当接位置において定着不良を起こすことが
ある。これを防ぐために通電発熱抵抗層４１ｂのサーモ
プロテクター４５当接対応位置において、ヒータ４１の
通電発熱抵抗層４１ｂの一部の幅を若干狭めた狭幅部４
１ｂ´を形成し、該当接位置の抵抗値を他の部分より大
きくすることで発熱量を確保している。これにより記録
材Ｐへの給熱量を長手方向に渡って一定とし、定着むら
のない良好な加熱定着を実現している。

【００１９】温度検知素子４４も同様にヒータ４１背面
に当接させているため、同様に通電発熱抵抗層４１ｂに
よって発した熱が温度検知素子４４に奪われることが懸
念されるが、チップサーミスタ等の熱容量の小さい温度
検知素子４４を用いることにより、ヒータ４１から奪わ
れる熱量を小さく抑えることができる。このためサーモ
プロテクター４５と同様の上記対策を取らなくても、長
手方向において記録材の定着均一性を損ねることなく均
一な定着が可能となる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のフ
ィルム加熱方式の加熱定着装置では、クイックスタート
性を高めるために、ヒータ４１の熱容量を小さく抑える
目的でセラミック４１ａの厚みをできるだけ薄く形成し
ている。この場合、ヒータ４１の通電発熱抵抗層４１ｂ
への通電を制御する制御部、および安全回路の故障が起
こったとき、すなわち通電発熱抵抗層４１ｂへの通電が
暴走したときに、温度ヒューズ等のサーモプロテクター
４５が通電発熱抵抗層４１ｂへの通電をシャットダウン
するべく作動する前に、ヒータ４１の過加熱と加圧ロー
ラ５０との間にニップを形成するために与えられた圧力
によってヒータ４１が破損する可能性がある。このとき
ヒータ４１のＡＣ通電箇所のみの破損であれば、通電が
ストップして問題とはならないが、温度検知素子４４か
ら導かれたＤＣ通電部分のある箇所で破損した場合に
は、ＡＣ通電部とＤＣ通電部がショートする可能性があ
り、最悪の場合、画像形成装置本体の電装部を破壊する
恐れが生じる。

【００２１】これを防止するために、従来は図１０に示
したようなスルーホール４１ａ´をセラミック基板４１
ａ上のＤＣ通電領域以外に形成し、加熱と圧力でスルー
ホール４１ａ´で生じる応力集中によってＡＣ通電部の
みを確実に破損する構成がとられていた。

【００２２】しかしながら、その結果ヒータ４１の製造
工程において、スルーホール４１ａ´を設ける等、製造
工程の複雑化や工程数の増加によるコストアップを招い
ていた。

【００２３】また、ヒータ４１の記録材搬送領域内の背
面にサ−モプロテクター４５を当接させた上記従来例で
は、サーモプロテクター４５に奪われる熱量を補うため
にヒータ４１の通電発熱抵抗層４１ｂの対応部の抵抗値
を他の部分に比べて大きくし、余分に発熱することで対
応しているが、実際にはこの対策では不十分であり、こ
の部分の発熱量が大きい場合には高温オフセット等の問
題を引き起こし、逆に発熱量が小さい場合には定着不良
を生じてしまう。このことがヒータ４１の通電発熱抵抗
層４１ｂの構成を難しくしており、生産性を悪化させて
いる。

【００２４】従って、本発明の第１の目的は、製造工程
が簡単で、低コストの加熱定着装置を備えた画像形成装
置を提供することである。

【００２５】本発明の第２の目的は、高温オフセットや
定着不良のない加熱定着装置を備えた画像形成装置を提
供することである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
未定着画像が形成された記録材を、定着部材と加圧部材
とが互いに圧接した定着ニップ間を通過させることによ
り、上記未定着画像を記録材上に永久画像として定着さ
せる加熱定着装置を有し、記録材搬送位置が画像形成装
置本体の長手方向片側端部を基準とした画像形成装置に
おいて、前記定着部材が通電により発熱する通電発熱抵
抗層を備えた加熱体と、薄肉フィルムとを有し、前記定
着ニップの長手方向において前記通電発熱抵抗層の記録
材搬送基準側端部が前記加圧部材との当接領域より露出
していることを特徴とする画像形成装置である。

【００２７】前記加熱体に具備した温度検知手段への通
電のためのＤＣ通電部は、前記通電発熱抵抗層の前記加
圧部材との当接領域より露出した領域の前記加熱体の背
面に形成されていないことが好ましい。

【００２８】前記通電発熱抵抗層を前記定着ニップの長
手方向に沿って複数本設け、前記定着ニップの長手方向
において前記通電発熱抵抗層のうち少なくとも１本の通
電発熱抵抗層の端部が前記加圧部材との当接領域より露
出していることが好ましい。

【００２９】前記定着ニップの長手方向において前記通
電発熱抵抗層の端部が前記加圧部材との当接領域より露
出している領域の加熱体の背面に、所定の温度で前記通
電発熱抵抗層への通電をシャットダウンするサーモプロ
テクターを当接することが好ましい。

【００３０】前記定着ニップの長手方向において前記通
電発熱抵抗層の端部が前記加圧部材との当接領域より露
出している部分に相当する前記加圧部材側に、前記加圧
部材より断熱性の大きい部材あるいは熱可塑性の部材を
含む当接部材を設けることが好ましい。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に即して更に詳しく説明する。

【００３２】実施例１本発明に係る画像形成装置の実施例１について、図１〜
図４を参照して説明する。

【００３３】図１において、感光ドラム１は、ＯＰＣ、
アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がア
ルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成
されている。感光ドラム１は矢印の方向に回転駆動さ
れ、まず、その表面が帯電装置としての帯電ローラ２に
よって一様帯電される。

【００３４】次に、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御
されたレーザビーム３による走査露光が施され、静電潜
像が形成される。この静電潜像は、現像装置４で現像、
可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像
法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イ
メージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられること
が多い。

【００３５】可視化されたトナー像は、転写装置として
の転写ローラ５により、所定のタイミングで搬送された
記録材Ｐ上に感光ドラム１上より転写される。このとき
記録材Ｐは感光ドラム１と転写ローラ５に一定の加圧力
で挟持搬送される。このトナー像が転写された記録材Ｐ
は定着装置６へと搬送され、永久画像として定着され
る。

【００３６】一方、感光ドラム１上に残存する転写残り
の残留トナーは、クリーニング装置７により感光ドラム
１表面より除去される。

【００３７】図２に、本発明の特徴部分である加熱定着
装置６が示される。図２において、加熱定着装置６は、
定着部材１０及び加圧部材２０を備えている。

【００３８】定着部材１０は熱容量の小さい定着フィル
ム１３を有し、定着フィルム１３は、クイックスタート
を可能にするために１００μｍ以下の厚みで耐熱性、熱
可塑性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥ
Ｋ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフ
ィルムで形成されている。また、長寿命の加熱定着装置
を構成するために充分な強度を持ち、耐久性に優れたフ
ィルムとして、２０μｍ以上の厚みが必要である。よっ
て定着フィルム１３の厚みとしては２０μｍ以上１００
μｍ以下が最適である。さらにオフセット防止や記録材
の分離性を確保するために表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、
ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂を
混合ないし単独で被覆したものである。

【００３９】また、定着フィルム１３はその内部に加熱
体である加熱用ヒータ１１を具備し、これにより記録材
上のトナー像を溶融、定着させるニップ部の加熱を行
う。加熱用ヒータ１１の構成の詳細については後で説明
する。

【００４０】さらに、定着フィルム１３はその内部に、
加熱用ヒータ１１を保持し且つニップ部と反対方向への
放熱を防ぐための断熱ステイホルダー１２を有し、液晶
ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により
形成されており、定着フィルム１３が余裕をもってルー
ズに外嵌されていて、矢印の方向に回転自在に配置され
ている。

【００４１】また、定着フィルム１３は内部の加熱用ヒ
ータ１１および断熱ステイホルダー１２に摺擦しながら
回転するため、加熱用ヒータ１１および断熱ステイホル
ダー１２と定着フィルム１３の間の摩擦抵抗を小さく抑
える必要がある。このため加熱用ヒータ１１および断熱
ステイホルダー１２の表面に耐熱性グリース等の潤滑剤
を少量介在させてある。これにより定着フィルム１３は
スムーズに回転することが可能となる。

【００４２】また加圧部材２０は、芯金２１とその外側
にシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリ
コンゴムを発泡して形成された弾性層２２とからなり、
この上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性層２３を
形成してある。

【００４３】加圧部材２０は上記の定着部材１０の方向
に不図示の加圧手段により、長手方向両端部から加熱定
着に必要なニップ部を形成するべく十分に加圧されてお
り、長手方向端部から芯金２１を介して不図示の回転駆
動により、矢印の方向に回転駆動される。これにより定
着フィルム１３はステイホルダー１２の外側を図の矢印
方向に従動回転する。あるいは定着フィルム１３の内部
に不図示の駆動ローラを設け、駆動ローラを回転駆動す
ることにより、定着フィルム１３を回転させてもよい。

【００４４】以上の各構成要素を配置したときの長手方
向の構成図を図３に示す。同図において定着フィルム１
３の長手寸法Ｌ１は、当接される加圧部材２０の弾性層
の長手寸法Ｌ２とほぼ同等の長さで形成されており、ト
ナー像を転写された記録材は定着フィルム１３と加圧部
材２０によって形成される定着ニップ部を搬送される。
すなわち長手寸法Ｌ１、およびＬ２の中に搬送可能な全
ての記録材が搬送される領域が含まれる。よって画像形
成装置の記録材搬送系が長手方向端部を基準として搬送
する片側基準の搬送方式を採用した装置である場合、定
着フィルム１３あるいは加圧部材２０の長手寸法Ｌ１あ
るいはＬ２の中に上記記録材搬送基準位置が含まれる。

【００４５】一方加熱用ヒータ１１の長手寸法Ｌ３は、
通電発熱抵抗層１１ｂへの給電のための不図示のコネク
ターを取り付けるために、定着フィルム１３の長手寸法
Ｌ１、および加圧部材２０の弾性層の長手寸法Ｌ２より
長く形成されている。

【００４６】ここで加熱用ヒータ１１の構成および長手
寸法の詳細について図４を参考に説明する。図４におい
て加熱用ヒータ１１は、アルミナ等の高絶縁性のセラミ
ックス基板１１ａの表面に長手方向に沿って、例えばＡ
ｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｎ等の通
電発熱抵抗層１１ｂをスクリーン印刷等により、厚み１
０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に
塗工して形成した通電加熱用部材である。

【００４７】セラミックス基板１１ａの背面には通電発
熱抵抗層１１ｂの発熱に応じて昇温したセラミック基板
の温度を検知するためのサーミスタ等の温度検知素子１
４が配設されている。この温度検知素子１４の信号に応
じて、長手方向端部にあるＡｇ／Ｐｔ（銀・白銀）で形
成された電極部１１ｄから、通電発熱抵抗層１１ｂに電
圧が印加され、この印加される電圧のデューティー比や
波数等を適切に制御することで、定着ニップ内での温調
温度を略一定に保ち、記録材上のトナー像を定着するの
に必要な加熱を行う。温度検知素子１４から不図示の温
度制御部へのＤＣ通電はＤＣ通電部１４ａおよびＤＣ電
極部１４ｂを介して不図示のコネクターにより達成して
いる。

【００４８】また、加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層
１１ｂの表面には、電気的に絶縁とし、定着フィルムと
の摺擦に耐えることが可能な薄層のガラスコート等の絶
縁保護層１１ｃを設けている。

【００４９】ここで本実施例における加熱用ヒータ１１
の通電発熱抵抗層１１ｂの長手寸法と他の部材との位置
関係を説明する。本実施例では図４に示すごとく加圧部
材当接領域Ｄの一端部において、通電発熱抵抗層１１ｂ
が形成された発熱領域Ｗが加圧部材当接領域Ｄから幅Ｔ
だけ露出した配置とされている。

【００５０】また、片側基準における画像形成装置の記
録材搬送基準位置Ｓは、加圧部材当接領域Ｄの端部から
若干内側の位置にある。

【００５１】一方温度検知素子１４は、画像形成装置が
搬送可能な最小幅の記録材搬送領域Ｋの中に配設されて
おり、温度検知素子１４からのＤＣ通電部１４ａおよび
ＤＣ電極部１４ｂは上記記録材搬送基準位置Ｓから長手
方向の反対方向に形成されている。すなわち加圧部材当
接領域Ｄから加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層１１ｂ
が露出した領域Ｔの加熱用ヒータ１１背面には、温度検
知素子１４に関係するＤＣ通電領域は配設されていな
い。

【００５２】したがって、通電発熱抵抗層１１ｂへの通
電が暴走したときに、通電発熱抵抗層１１ｂが加圧部材
２０から露出した領域Ｔでは、加圧部材２０側へ熱が奪
われることなく昇温するので、他の領域に比べて高温に
加熱される。これにより露出部分Ｔにおいて、加熱用ヒ
ータ１１が破損したとしても、温度検知素子１４に関係
するＤＣ通電領域にかからないＡＣ通電部のみの破損と
なり、ＤＣ通電部とショートする等の問題を引き起こす
ことなく、加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層１１ｂへ
の通電をシャットダウンできる。

【００５３】また、画像形成装置の記録材搬送基準位置
Ｓ側に露出領域Ｔを設けることにより、記録材の搬送領
域が異なる場合であっても同様の昇温状態となり、通常
使用時に上記露出領域Ｔの異常昇温により、加熱用ヒー
タ１１が破損する等の問題を起こすことなく記録材を搬
送することが可能となる。

【００５４】ここで加圧部材当接領域Ｄからの加熱用ヒ
ータ１１の通電発熱抵抗層１１ｂの露出領域Ｔの最適寸
法を確認するために、以下の比較実験を行った。

【００５５】すなわち露出領域Ｔを振って通常使用時に
加熱用ヒータ１１の破損がないか、また、通電発熱抵抗
層１１ｂへの通電を暴走させた場合に所定箇所、すなわ
ち露出領域Ｔで確実に加熱用ヒータ１１が破損して通電
発熱抵抗層１１ｂへの通電がシャットダウンするかを確
認した。確認のための実験に用いた定着フィルム１３
は、直径２５ｍｍ、厚み５０μｍのポリイミドフィルム
に４μｍ程度のプライマー層、１０μｍ程度の離型性層
を設けたものである。

【００５６】加熱用ヒータ１１は厚み５０μｍ、幅８ｍ
ｍのアルミナ基板１１ａの表面に長手方向に沿って、Ａ
ｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）の通電発熱抵抗層１１ｂをス
クリーン印刷により、厚み１０μｍ程度、幅２ｍｍ程度
の細帯状に塗工して形成し、表面には耐熱性、耐摩耗
性、絶縁性のガラス層を厚み５０μｍで形成した。

【００５７】一方加圧部材２０としては、外径１７ｍｍ
のアルミ芯金上に厚み４ｍｍの弾性層を設け、表層に厚
み５０μｍのＰＦＡチューブを被せた加圧ローラを用い
た。

【００５８】通電発熱抵抗層１１ｂの露出領域Ｔを振っ
たときの結果を、下記の表１に示す。なお、比較例とし
て通電発熱抵抗層１１ｂの発熱領域Ｗを加圧部材当接領
域Ｄ内に形成した加熱用ヒータについても確認した。た
だし比較例においては、前記従来例で示したような応力
集中を引き起こして、通電発熱抵抗層１１ｂへの通電を
シャットダウンするためのスルーホールは設けていな
い。表中の○は問題の発生がないとき、×は問題が発生
したことを示す。

【００５９】

【表１】

【００６０】以上の結果より、通常使用時に加熱用ヒー
タ１１の破損を防止するためには、加圧部材２０からの
通電発熱抵抗層１１ｂの露出領域Ｔを６ｍｍ以下にすれ
ば良いことがわかる。また、暴走時に所定の露出領域Ｔ
で確実に加熱用ヒータ１１を破損させて通電発熱抵抗層
１１ｂへの通電をシャットダウンするためには、０．４
ｍｍ以上の露出領域Ｔが必要である。

【００６１】しかしながら上記露出領域の最適な範囲
は、上記露出領域において消費する電力と密接な関係が
あることがわかった。そこで最適な幅の露出領域におけ
る消費電力を測定したところ、１Ｗ以上１５Ｗ以下の消
費電力であれば通常使用時においても、暴走時において
も問題を生じることなく使用可能であることがわかっ
た。

【００６２】以上の結果より、加熱用ヒータ１１の通電
発熱抵抗層１１ｂの長手方向の幅、すなわち発熱領域を
Ｗ（ｍｍ）、通電発熱抵抗層１１ｂへの通電を行うため
の２つのＡＣ電極部１１ｄ間の抵抗値をＲ（Ω）、ＡＣ
電極部１１ｄ間にかかる電圧をＶ（Ｖ）としたとき、最
適な露出領域Ｔ（ｍｍ）の幅は以下の範囲となる。

【００６３】Ｒ×Ｗ／Ｖ² ＜Ｔ＜１０×Ｒ×Ｗ／Ｖ² ・・・式１以上本実施例では、片側基準の画像形成装置において、
記録材搬送基準位置側に加圧部材から通電発熱抵抗層が
所定量露出する領域を設け、温度検知素子に係わるＤＣ
通電部材を上記記録材搬送基準位置と長手方向反対側に
設けることにより、加熱用ヒータの通電発熱抵抗層への
通電を制御する制御部、および安全回路の故障が起こっ
たときに、すなわち通電発熱抵抗層への通電が暴走した
ときに、上記通電発熱抵抗層が加圧部材から露出した領
域では、加圧部材側へ熱が奪われることなく昇温するの
で、他の部分に比べて高温に加熱される。これにより加
熱用ヒータへの圧力と過加熱で仮に加熱用ヒータが破損
したとしても、ＡＣ通電部のみの破損となり、ＤＣ通電
部とショートする等の問題を引き起こさずに加熱用ヒー
タの通電発熱抵抗層への通電をシャットダウンすること
が可能となる。さらに従来例のように応力集中を引き起
こして所定の箇所で破損させるようなスルーホールを設
ける必要もなく、製造工程も簡単になることから、低コ
ストでフィルム定着方式の加熱定着装置が提供できる。

【００６４】実施例２次に、本発明に係る画像形成装置の実施例２について図
５により説明する。装置全体の構成は実施例１で示した
図１と同様であり、また加熱定着装置内の構成も実施例
１で示した図２と同様であるため説明を省く。本実施例
では加熱用ヒータ上の通電発熱抵抗層のパターンが異な
り、長手方向に亙って複数の通電発熱抵抗層を形成して
あることを特徴とする。

【００６５】本実施例の加熱用ヒータの構成について図
５を用いて説明する。図５における各構成部材は、図４
に示した実施例１と同様の構成部材から形成されてい
る。

【００６６】図５において、本実施例の加熱定着装置
は、２本の通電発熱抵抗層１１ｂ、１１ｂ´を備えてい
る。ただし、さらに多数の通電発熱抵抗層で形成してあ
ってもよい。ここで上記通電発熱抵抗層の少なくとも１
本の抵抗層に加圧部材当接領域Ｄより露出した領域Ｔを
設ける。

【００６７】なお、図５で示したように複数の通電発熱
抵抗層を設けた場合、各々の通電発熱抵抗層で消費する
電力は実施例１で示した１本の通電発熱抵抗層の消費す
る電力よりも小さくすることができる。例えば図５に示
した２本の同等に発熱する通電発熱抵抗層を用いた場合
では、実施例１で示した１本の通電発熱抵抗層で消費す
る電力のほぼ半分の消費電力を各通電発熱抵抗層で消費
することにより、ほぼ同等の定着能力が得られる。よっ
て各通電発熱抵抗層の抵抗値を約２倍にすることができ
る。

【００６８】ここで前記実施例１の式１で示したよう
に、露出領域Ｔの範囲は通電発熱抵抗層の抵抗値Ｒ
（Ω）に比例することから、本実施例で示した通電発熱
抵抗層のパターンを用いることにより露出領域を容易に
広げることが可能となる。すなわち図５に示したように
２本の通電発熱抵抗層を用いた場合には、このうち１本
の通電発熱抵抗層のみを加圧部材当接領域Ｄより露出す
ると、その露出領域の露出可能な範囲は約２倍となる。

【００６９】また、図６に示すように通電発熱抵抗層１
１ｂを折り返して形成する方法でも同様の効果が得られ
る。すなわち実施例１と同様の定着能力を得るために
は、図６におけるＡＣ電極部１１ｄ間の抵抗値Ｒ（Ω）
を実施例１と同等にすればよく、この場合、折り返し分
の長さの通電発熱抵抗層１１ｂがあるために、実質的に
発熱領域Ｗが約２倍となる。よって実施例１の式１によ
れば、露出領域Ｔの範囲は発熱領域Ｗに比例することか
ら、片側の通電発熱抵抗層のみを加圧部材から露出する
場合、約２倍の露出領域Ｔを与えることが可能となる。

【００７０】以上本実施例では、加熱用ヒータの通電発
熱抵抗層を記録材搬送領域で複数本形成し、通電発熱抵
抗層の総数より少ない本数の通電発熱抵抗層を加圧部材
の端部から露出させることで、定着能力は同等のまま
で、加圧部材当接領域から通電発熱抵抗層を露出するこ
とが可能な範囲が増加し、設定が容易になる。

【００７１】特に上記フィルム加熱方式の加熱定着装置
において、クイックスタート性およびプリントスピード
を重視し、加熱定着装置により大きな電力を投入する場
合には、式１より通電発熱抵抗層を加圧部材当接領域か
ら露出することが可能な範囲が狭くなり、この範囲内で
加熱定着を構成することが難しくなるが、本実施例は露
出可能領域が広がるために、投入電力を大きくして、ク
イックスタート性やプリントスピードを高めることが可
能となる。よって高速の画像形成装置への適用も容易に
なる。

【００７２】実施例３以下に実施例３について図７により説明する。装置全体
の構成は実施例１で示した図１と同様であり、加熱定着
装置内の構成も実施例１で示した図２と同様であるため
説明を省く。本実施例では、温度ヒューズ等のサーモプ
ロテクターを加圧部材当接領域から通電発熱抵抗層の露
出した部分に相当するヒータ背面に当接していることを
特徴とする。

【００７３】本実施例による加熱用ヒータの構成および
長手方向の位置関係を図７を用いて説明する。図７にお
いて、通電発熱抵抗層１１ｂのパターン、および通電発
熱抵抗層１１ｂに通電することにより発熱する領域Ｗと
加圧部材当接領域Ｄおよび記録材搬送基準位置Ｓの関
係、さらに加熱用ヒータ１１の温度を制御するための温
度検知素子１４およびＤＣ通電部の関係は実施例１と同
様である。

【００７４】本実施例では、加熱用ヒータ１１の通電発
熱抵抗層１１ｂへの通電を制御する制御部、および安全
回路の故障が起こったときに、すなわち通電発熱抵抗層
１１ｂへの通電が暴走したときに、加熱用ヒータを破損
することなしに通電発熱抵抗層１１ｂへの通電をシャッ
トダウンする方法として、温度ヒューズ、サーモスイッ
チ等のサーモプロテクター１５を加熱用ヒータ１１のＡ
Ｃ電極部１１ｄに通電するＡＣ電線に直列に接続し、実
施例１で示した通電発熱抵抗層１１ｂが加圧部材当接領
域Ｄから露出した領域Ｔに対応する加熱用ヒータ１１背
面に当接する。

【００７５】この場合、片側基準の画像形成装置で全て
の記録材の搬送領域の一端は記録材搬送基準位置Ｓを記
録材の端部として搬送するため、記録材のサイズによっ
てサーモプロテクター１５の昇温が大きく変化すること
はない。よって通常使用時のサーモプロテクター１５の
昇温をサーモプロテクター１５がＡＣの通電をシャット
ダウンするべく動作する温度まで達しないように、露出
領域Ｔの幅を設定すればよい。

【００７６】また、サーモプロテクター１５と加熱用ヒ
ータ１１の当接位置の間に適度な熱容量の部材（不図
示）を介在させてもよい。ただし、通電発熱抵抗層１１
ｂへの通電が暴走した場合には、加熱用ヒータ１１が破
損する前にサーモプロテクター１５が作動する範囲にお
いて露出領域Ｔの幅を決定するか、上記適度な熱容量の
部材を介在させる方が良い。

【００７７】以上本実施例によれば、通電発熱抵抗層１
１ｂの発熱領域Ｗが加圧部材当接領域から露出した領域
Ｔにサーモプロテクター１５を当接することにより、通
電発熱抵抗層１１ｂへの通電が暴走した際に、露出領域
Ｔは加圧部材へ熱が奪われることがないため、異常昇温
により他に比べて過加熱される。このとき露出領域Ｔに
相当する加熱用ヒータ１１背面に当接したサーモプロテ
クター１５にのみ熱が奪われることになるため、サーモ
プロテクター１５の応答性が高くなり、加熱用ヒータ１
１が破損する前に通電発熱抵抗層１１ｂへの通電をシャ
ットダウンすることが可能となる。

【００７８】さらに従来例のように記録材搬送領域にサ
ーモプロテクター１５を配置しないため、通電発熱抵抗
層１１ｂの一部に抵抗値が高い部分を設ける必要もな
く、記録材上のトナー像の定着均一性を得ることが容易
となり、加熱用ヒータの生産性も向上する。

【００７９】実施例４以下に実施例４について説明する。装置全体の構成は実
施例１で示した図１と同様であり、加熱定着装置内の構
成および加熱用ヒータの構成も実施例１および実施例３
で示した図２および図７と同様であるため説明を省く。
ただし本実施例では、サーモプロテクターが当接されて
いる加圧部材当接領域から通電発熱抵抗層の露出した領
域に相当する加圧部材側に、加圧部材よりも断熱性の大
きい部材を当接させたことを特徴とする。

【００８０】本実施例による加熱定着装置の長手方向の
位置関係を図８を用いて説明する。図８において、加熱
用ヒータ１１の通電発熱抵抗層１１ｂが加圧部材２０か
ら露出した領域、すなわちサーモプロテクター１５を当
接した部分に相当する加圧部材２０側に、通電発熱抵抗
層１１ｂの露出部を覆うように当接した断熱部材２４が
配設されている。

【００８１】この断熱部材２４は、加圧部材２０より断
熱性の大きい弾性部材で形成されており、例えばポリイ
ミド、ポリアミドイミド、石綿等の耐熱性の断熱部材で
ある。

【００８２】こうすることで、前記実施例で示したよう
に、加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層１１ｂへの通電
を制御する制御部、および安全回路の故障が起こったと
きに、すなわち通電発熱抵抗層１１ｂへの通電が暴走し
たときに、該露出領域から加圧部材側への放熱は少なく
なり、サーモプロテクターが過加熱されるため、加熱用
ヒータを破損することなしに通電発熱抵抗層１１ｂへの
通電をシャットダウンすることができる。

【００８３】さらに本実施例では、実施例３に比べて通
電発熱抵抗層１１ｂの加圧部材２０からの露出領域にお
いても、ある程度の放熱が見込まれるため、上記露出領
域の幅Ｔを多少広くとったとしても、通常使用時にサー
モプロテクターが誤動作して通電発熱抵抗層１１ｂへの
通電をシャットダウンすることがない。またこの場合、
上記露出領域の幅Ｔが広いことから、この領域で消費さ
れる電力は大きくなり、暴走時には上記露出領域に当接
した断熱部材２４の効果により、急速にサーモプロテク
ター１５が昇温する。よってクイックスタート、高速定
着を行う加熱定着装置においては、消費電力が大きくな
ることから、通電発熱抵抗層の加圧部材からの露出領域
が広く取れる本実施例の方法が有効といえる。

【００８４】実施例５以下に実施例５について説明する。装置全体の構成は実
施例１で示した図１と同様であり、加熱定着装置内の構
成および加熱用ヒータの構成も実施例１および実施例３
で示した図２および図７と同様であるため説明を省く。
ただし本実施例では、サーモプロテクターが当接されて
いる加圧部材当接領域から通電発熱抵抗層の露出した領
域に相当する加圧部材側に、暴走時に溶融する熱可塑性
樹脂を含む当接部材を設けている。

【００８５】本実施例による加熱定着装置の長手方向の
位置関係を実施例４で示した図８を用いて説明する。図
８において、加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層１１ｂ
が加圧部材から露出した領域、すなわちサーモプロテク
ター１５を当接した部分に相当する加圧部材２０側に、
上記通電発熱抵抗層１１ｂの露出領域を覆うように、熱
可塑性樹脂を含む当接部材２４が当接されている。

【００８６】当接部材２４の詳細を図９を用いて説明す
る。図９において、当接部材２４は、耐熱性の弾性層２
４ａと、その外側に被覆され、上記露出領域と当接する
熱可塑性樹脂２４ｂとから構成されている。弾性層２４
ａは例えばシリコンゴム、シリコンスポンジ等であり、
熱可塑性樹脂２４ｂは例えばＰＰＳ等である。

【００８７】なお、弾性層２４ａの外径Ｐは加圧部材２
０の外径よりも小さく、熱可塑性樹脂２４ｂを形成する
ことで、加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層１１ｂが加
圧部材２０から露出する部分に当接することができる。

【００８８】以上の構成で加熱定着を行った場合には、
加圧部材２０と同様に当接部材２４も加熱される。よっ
て加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層１１ｂが加圧部材
２０から露出する領域は任意に広げることが可能にな
る。

【００８９】一方、加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層
１１ｂへの通電を制御する制御部、および安全回路の故
障が起こったときに、すなわち通電発熱抵抗層１１ｂへ
の通電が暴走したときに、通電発熱抵抗層１１ｂと定着
フィルム１３を介して当接されている加圧部材２０およ
び端部の当接部材２４は過加熱される。この際、当接部
材２４の表層は熱可塑性の樹脂により形成されており、
所定の温度に達すると溶融してしまう。このため、当接
部材２４の外径は弾性層２４ａの外径Ｐまで細ることに
なる。このとき当接部材２４の弾性層２４ａの外径Ｐは
加圧部材２０の外径より小さいため、当接部材２４は定
着ニップ部から離間する。よって加熱用ヒータ１１の通
電発熱抵抗層１１ｂが加圧部材２０から露出した領域
の、加熱用ヒータ背面に当接されているサーモプロテク
ターが、急速に過加熱されるため、加熱用ヒータを破損
することなしに通電発熱抵抗層１１ｂへの通電をシャッ
トダウンすることができる。

【００９０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、定着部材が通電により発熱する通電発熱抵抗
層を備えた加熱体と、薄肉フィルムとを有し、定着ニッ
プの長手方向において前記通電発熱抵抗層の記録材搬送
基準側端部が前記加圧部材との当接領域より露出してい
ることにより、製造工程が簡単で、低コストの、従って
生産性及び経済性の良好な加熱定着装置を備えた画像形
成装置を得ることができる。また、高温オフセットや定
着不良がなく、従って、画像の良好な加熱定着装置を備
えた画像形成装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】本発明に係る加熱定着装置の実施例１を示す断
面構成図である。

【図３】図２の加熱定着装置の長手方向を示す側面構成
図である。

【図４】図３の加熱定着装置の構成要素を詳しく示す説
明図である。

【図５】加熱定着装置の実施例２を示す説明図である。

【図６】実施例２の加熱定着装置の変形例を示す説明図
である。

【図７】加熱定着装置の実施例３を示す説明図である。

【図８】加熱定着装置の実施例４を示す説明図である。

【図９】加熱定着装置の実施例５を示す説明図である。

【図１０】従来の加熱定着装置の一例を示す要部構成図
である。

【図１１】図１０の加熱定着装置の長手位置関係を示す
説明図である。

【符号の説明】

６加熱定着装置１０定着部材１１加熱用ヒータ（加熱体）１１ｂ通電発熱抵抗層１３定着フィルム（薄肉フィルム）２０加圧ローラ（加圧部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀田陽三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)発明者竹田正美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)発明者鈴見雅彦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

【特許請求の範囲】

【請求項１】未定着画像が形成された記録材を、定着
部材と加圧部材とが互いに圧接した定着ニップ間を通過
させることにより、上記未定着画像を記録材上に永久画
像として定着させる加熱定着装置を有し、記録材搬送位
置が画像形成装置本体の長手方向片側端部を基準とした
画像形成装置において、前記定着部材が通電により発熱する通電発熱抵抗層を備
えた加熱体と、薄肉フィルムとを有し、前記定着ニップ
の長手方向において前記通電発熱抵抗層の記録材搬送基
準側端部が前記加圧部材との当接領域より露出している
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記加熱体に具備した温度検知素子への
通電のためのＤＣ通電部が、前記通電発熱抵抗層の前記
加圧部材との当接領域より露出した領域の前記加熱体背
面に形成されていないことを特徴とする請求項１の画像
形成装置。
【請求項３】前記通電発熱抵抗層を前記定着ニップの
長手方向に沿って複数本設け、前記定着ニップの長手方
向において前記通電発熱抵抗層のうち少なくとも１本の
通電発熱抵抗層の端部が前記加圧部材との当接領域より
露出していることを特徴とする前記請求項１又は２の画
像形成装置。
【請求項４】前記定着ニップの長手方向において前記
通電発熱抵抗層の端部が前記加圧部材との当接領域より
露出している領域の加熱体の背面に、所定の温度で前記
通電発熱抵抗層への通電を遮断するサーモプロテクター
を当接したことを特徴とする前記請求項１、２、または
３の画像形成装置。
【請求項５】前記定着ニップの長手方向において前記
通電発熱抵抗層の端部が前記加圧部材との当接領域より
露出している領域に相当する前記加圧部材側に、前記加
圧部材より断熱性の大きい部材あるいは熱可塑性の部材
を含む当接部材を設けたことを特徴とする請求項４の画
像形成装置。