JPH10221986A

JPH10221986A - 画像形成装置及び加熱定着装置の加熱用ヒータ

Info

Publication number: JPH10221986A
Application number: JP9034419A
Authority: JP
Inventors: Satoru Izawa; 悟伊澤; Toshio Miyamoto; 敏男宮本; Masahiko Suzumi; 雅彦鈴見; Masami Takeda; 正美竹田; Yozo Hotta; 陽三堀田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-02-03
Filing date: 1997-02-03
Publication date: 1998-08-21
Anticipated expiration: 2017-02-03
Also published as: JP3372811B2; US5920757A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】加熱定着装置の加熱用ヒータの温度を検知す
るための温度検知素子の取付位置の公差を大きくとれる
構成とし、加熱用ヒータの生産性の向上を図る。【解決手段】定着部材１０は、通電により発熱する２
本の通電発熱抵抗層１１を記録材搬送方向に対して垂直
方向に沿って形成した加熱用ヒータ１１と、加熱用ヒー
タ１１に摺接しながら移動する薄肉の定着フィルム１３
とを有し、加熱用ヒータ１１の背面に当接した温度検知
素子１４の中心が２本の通電発熱抵抗層１１の間隙中に
位置する構成とする。

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、複写機、
プリンターあるいはファクシミリ等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、及び前記画像形成装置において、作像プロセス部
で転写方式あるいは直接方式により記録材に形成担持さ
せた目的とする画像情報の未定着トナーを固着像として
熱定着処理する加熱定着装置の加熱用ヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置における加熱定着装
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押さえた方法、
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
加熱定着装置が特開昭６３−３１３１８２号公報、特開
平２−１５７８７８号公報、特開平４−４４０７５号公
報、特開平４−２０４９８０号公報等により提案されて
いる。

【０００３】図１０に上記加熱定着装置の要部の概略構
成を示した。即ち図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に固定支持された加
熱部材（加熱体、以下「ヒータ」という）４１と、この
ヒータ４１に耐熱性の薄肉フィルム（以下、「定着フィ
ルム」という）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の方向
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ェブ状の部材である。

【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の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に挟持搬送される。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にトナ
ー像ｔが加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録
材部分は定着フィルム４３の面から剥離して搬送され
る。

【０００６】加熱部材としてのヒータ４１には一般にセ
ラミックヒータが使用される。例えば、アルミナ等の電
気絶縁性、良熱伝導性、低熱容量性のセラミック基板４
１ａ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）に沿って銀パラジウム（Ａｇ
／Ｐｄ）、Ｔａ₂ Ｎ等の通電発熱抵抗層４１ｂをスクリ
ーン印刷等で形成具備させ、更に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
４１ｂが発熱してセラミック基板４１ａ、ガラス保護層
４１ｃを含むヒータ全体が急速昇温する。このヒータ４
１の昇温がヒータ背面に設置された温度検知素子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素子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。
即ちヒータ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層構成で構成されており、フィル
ム基層側がヒータ４１側であり、離型性層が加圧ローラ
５０側である。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。
又、フィルム基層により定着フィルム４３全体の引き裂
き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
１０μｍ程度に被覆して形成してある。

【０００９】また、ステイホルダー４２は、例えば耐熱
性プラスチック性部材より形成され、ヒータ４１を保持
すると共に定着フィルム４３の搬送ガイドも兼ねてい
る。

【００１０】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の偏平下面にならって圧接部で偏平にな
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。

【００１１】以上のフィルム加熱方式の加熱定着装置に
使用されるヒータ４１の構成の詳細を更に図１１を用い
て説明する。ヒータ４１の通電発熱抵抗層４１ｂの幅Ｗ
は、定着フィルム４３を介して記録材上のトナー像を定
着するための定着ニップ部Ｎ内に含まれる。これによ
り、ヒータ４１の通電発熱抵抗層４１ｂに通電すること
で発した熱は、定着ニップＮ間において、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。

【００１２】更に図１１に示すように、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。

【００１３】ここで温度検知素子４４については、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、
上記通電発熱抵抗層４１ｂの幅Ｗのほぼ中央のヒータ４
１背面に配設されている。一方、サーモプロテクター４
５についても、温度検知素子４４と同様に通電発熱抵抗
層４１ｂの幅Ｗのほぼ中央のヒータ４１背面に配設され
ている。

【００１４】

【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、加圧ローラ５０、ステイホルダー４
２、ヒータ４１等の熱容量をできる限り小さく押さえて
いる。この場合、ヒータ４１背面に設けられた温度検知
素子４４の性能はいうまでもなく、温度検知素子４４の
配設位置は記録材上のトナー像の定着性やオフセット等
への影響が大きく、シビアな設定が必要となる。

【００１５】定着ニップＮの上流側から下流側のヒータ
４１表面の温度分布を測定したところ、図１２のグラフ
に示すような温度分布となった。図において、横軸は定
着ニップＮ中の位置であり、縦軸はヒータ表面の温度で
ある。図からわかるようにヒータ４１表面の温度は、通
電発熱抵抗層４１ｂの中央部付近が最も高く、定着ニッ
プＮ上下流側へいくに従って温度が下がっている。しか
し、定着ニップ上流側は冷えた定着フィルムが突入して
来るのに対して、下流側は十分に加熱された定着フィル
ムが搬出されるため、上流側に比べて下流側の方が高め
の温度分布となっている。

【００１６】ここでヒータ４１背面に当接した温度検知
素子４４の配設位置が上下流に振れた場合、温度検知素
子４４の検知温度と実際のヒータの加熱状況が個々の場
合で異なってしまう。よって各々の加熱定着装置におい
て、定着不良や高温オフセット等の問題が起こる可能性
が高くなる。これらの問題を防ぐためには、ヒータ４１
背面の温度検知素子４４の配設位置がシビアになり、温
度検知素子４４の取付け位置の公差を小さく押さえなけ
ればならなかった。よってヒータ４１の生産性を上げる
ためには、特に温度検知素子４４の当接位置の精度を上
げることが必須となっていた。

【００１７】また、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、及び安全回路の故障が起こ
ったときに、即ち通電発熱抵抗層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
が通電発熱抵抗層への通電をシャットダウンするべく作
動する。このサーモプロテクターの応答速度は、暴走時
には特に重要であり、よって暴走時に昇温スピードの最
も速い通電発熱抵抗層４１ｂの中央部に相当するヒータ
４１背面に当接することが望ましい。よって温度検知素
子４４と同様にサーモプロテクター４５の当接位置もシ
ビアとなっていた。

【００１８】さらに、通電発熱抵抗層４１ｂの中央部に
相当するヒータ４１背面にサーモプロテクター４５を当
接する場合、通常使用時にも最も温度分布の高い位置に
当接することになるため、サーモプロテクターの動作温
度を通常使用時の最高到達温度以上に設定する必要があ
った。このため、暴走時にサーモプロテクター４５が作
動して通電発熱抵抗層４１ｂへの通電をシャットダウン
するまでにかかる応答速度を速くすることは難しかっ
た。

【００１９】また上記従来例のように１本の通電発熱抵
抗層１ｂによって加熱する構成では、図１２に示したよ
うな温度分布となり、定着ニップＮ上下流の温度分布を
変化させることが難しいため、高温オフセットや小サイ
ズの記録材を搬送させたときの非搬送部の昇温に対して
温度分布で対策をとることは難しい。

【００２０】さらに、より高速で加熱定着可能な状態に
するためには、通電発熱抵抗層４１ｂへの投入電力を大
きくする必要があるが、この場合、通電発熱抵抗層４１
ｂの抵抗値が小さくなり、フリッカー、高調波歪み等の
問題が発生する。

【００２１】従って、本発明の主な目的は、加熱定着装
置の温度検知素子の取付位置の公差を大きくとることの
できる画像形成装置、及び加熱定着装置の加熱用ヒータ
を提供することである。

【００２２】本発明の他の目的は、加熱定着装置のサー
モプロテクターの取付位置の公差を大きくとることので
きる画像形成装置及び加熱定着装置の加熱用ヒータを提
供することである。

【００２３】本発明の他の目的は、加熱定着装置のサー
モプロテクターの応答性が良好な画像形成装置及び加熱
定着装置の加熱用ヒータを提供することである。

【００２４】本発明の他の目的は、加熱定着装置に起因
するフリッカーや高調波歪みの発生を防止できる画像形
成装置及び加熱定着装置の加熱用ヒータを提供すること
である。

【００２５】

【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
とにより互いに圧接してなる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備えた画像形成装置におい
て、前記定着部材は、通電により発熱する２本の通電発
熱抵抗層を記録材搬送方向に対して垂直方向に形成した
加熱用ヒータと、前記加熱用ヒータに摺接しながら移動
する薄肉のフィルムとを有し、前記加熱ヒータの背面に
当接した温度検知素子の中心が前記２本の通電発熱抵抗
層の間隙中に位置することを特徴とする画像形成装置で
ある。

【００２６】前記加熱用ヒータの通電発熱抵抗層がその
長手方向端部に折り返し部分を設けて形成されているこ
とが好ましい。前記２本の通電発熱抵抗層が通電を制御
する制御回路にそれぞれ接続されていることが好まし
い。

【００２７】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の中心が、前
記２本の通電発熱抵抗層の間隙の中心から上流側の前記
通電発熱抵抗層の中心までの間に位置することが好まし
い。前記加熱用ヒータの２本の前記通電発熱抵抗層は、
記録材搬送方向下流側に比べ上流側の方が消費電力が大
きくなるように設定することが好ましい。

【００２８】本発明による他の態様によれば、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により
互いに圧接してなる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
せる加熱定着装置の加熱用ヒータにおいて、帯状に形成
された絶縁性の基板と、該基板上の長手方向に配設さ
れ、通電により発熱する２本の通電発熱抵抗層と、該通
電発熱抵抗層を保護する保護層とを有し、前記基板の背
面に温度を検知するための温度検知素子が、その中心が
前記２本の通電発熱抵抗層の間隙中に位置することを特
徴とする加熱用ヒータが提供される。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
及び加熱定着装置の加熱用ヒータを図面に則して更に詳
しく説明する。

【００３０】実施例１以下に、本発明に係る実施例１を示すが、先ず図１によ
り本実施例の画像形成装置について説明する。

【００３１】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、先ず、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。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合せて用いられる
ことが多い。

【００３２】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。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。

【００３３】図２に、本発明に係る加熱定着装置６の構
成を示す。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からなり、定着部材１０は、加熱
用ヒーター１１、温度検知素子１４、断熱ステイホルダ
ー１２、及び定着フィルム１３を備えている。

【００３４】定着フィルム１３は熱容量が小さく、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、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、
ＦＥＰ等のフィルムである。また、長寿命の加熱定着装
置を構成するために十分な強度を持ち、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り、また
１００μｍ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、ＰＴ
ＦＥ、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。

【００３５】また、加熱用ヒータ１１は定着フィルム１
３の内部に具備され、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なう。加熱用ヒータ１１の構
成の詳細については後で説明する。

【００３６】断熱ステイホルダー１２は加熱用ヒータ１
１を保持し、ニップと反対方向への放熱を防ぐためのも
のであり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、Ｐ
ＥＥＫ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。

【００３７】また、定着フィルム１３は内部の加熱用ヒ
ータ１１及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及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及び断熱ステイ
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。

【００３８】加圧部材２０は芯金２１とその外側に被覆
された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、さらにこの上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型
性層２３を形成してもよい。

【００３９】加圧部材２０は定着部材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を介して不図示に回転駆動によ
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を回転させる。

【００４０】加熱用ヒータ１１の構成を図３及び図４を
用いて説明する。図３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Ａｇ／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１０μｍ程度、幅１〜５
ｍｍ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。本実施例では図に示したように通電
発熱抵抗層１１ｂを折り返したパターンで形成してい
る。

【００４１】セラミック基板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１
１ａの温度を検知するためのサーミスタ等の温度検知素
子１４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
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
なう。温度検知素子１４から不図示の温度制御部へのＤ
Ｃ通電はＤＣ通電部１４ａ及び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。

【００４２】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。

【００４３】本実施例における加熱用ヒータ１１の通電
発熱抵抗層１１ｂと加熱用ヒータ１１背面に設けられた
温度検知素子１４の位置関係を図４を用いて説明する。
図４に示すように、加熱用ヒータ１１の温度検知素子１
４は、その中心線Ｓが通電発熱抵抗層１１ｂの中心線Ｃ
より上流側に間隔ｄだけずらされて、セラミック基板１
１ａを介して通電発熱抵抗層１１ｂに当接している。

【００４４】ここで温度検知素子１４の当接位置を上下
流側へ振って同じ温度制御を行なってとき、画像に与え
る影響を検討した。画像の評価としては高温オフセッ
ト、定着不良について評価した。評価した加熱定着装置
の加熱用ヒータの構成を以下に示す。

【００４５】厚さ５００μｍのアルミナ上にＡｇ／Ｐｄ
（銀パラジウム）の通電発熱抵抗層をスクリーン印刷に
より厚み約１０μｍ、幅１．２ｍｍの折り返しパターン
の細帯状に塗工して形成し、保護層として絶縁ガラスを
厚さ５０μｍでコートした。通電発熱抵抗層の折り返し
パターンの間隙は０．６ｍｍとした。ここで折り返しパ
ターンの間隙は加熱用ヒータの幅が大きくならないよう
に、また、ＡＣ異極間の耐電圧特性が十分に得られるよ
うにするために０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲で
設定するのが良い。又、定着ニップは４ｍｍとなるよう
に加圧部材としての加圧ローラの外径及び硬度を設定
し、加熱用ヒータの通電発熱抵抗層の折り返しパターン
における間隙の中心線Ｃが定着ニップ部中央に一致する
ように構成した。

【００４６】比較のために従来例で示したような、１本
の通電発熱抵抗層のパターンの加熱用ヒータについても
検討した。この場合の通電発熱抵抗層の幅は２．４ｍｍ
とし、４ｍｍの定着ニップ中央に位置するように構成し
た。ここで従来例については、加熱用ヒータ背面に当接
した温度検知素子の中心を通電発熱抵抗層の中心に対し
て上下流に振って検討した。本実施例、従来例ともに温
度検知素子の検知温度は１８０℃と２００℃の２種類と
した。また、使用した温度検知素子は、図４で示す幅Ｄ
（記録材搬送方向の長さ）が２ｍｍのチップサーミスタ
である。

【００４７】検討結果を以下に示す。表中の距離ｄの値
のプラスは温度検知素子の中心線Ｓを折り返しパターン
の通電発熱抵抗層の間隙の中心線Ｃに対して（実施
例）、あるいは１本の通電発熱抵抗層の中心線に対して
（従来例）、定着ニップ内で上流側に振ったとき、マイ
ナスは下流側に振ったときを表す（単位はｍｍ）。ま
た、表中の○は問題のないレベル、△は許容レベル、×
は劣悪なレベルを表す。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】以上示したように、従来例では記録材搬送
方向における温度検知素子の配設位置は記録材上の画像
に大きく影響を及ぼすが、本実施例では温度検知素子の
配設位置が多少振れたとしても同等の画像が得られる。
よって折り返しパターンの通電発熱抵抗層を形成した加
熱用ヒータにおいて、折り返しパターンの間隙中に温度
検知素子の中心線Ｓを含むように構成することで、画像
劣化のない加熱定着が可能となる。特に温度検知素子は
折り返しパターンの通電発熱抵抗層の間隙の中心線に対
して若干上流側に配置することが望ましい。これは以下
の理由による。

【００５１】一般に通電発熱抵抗層にＡＣを印加する
と、従来例で示した通電発熱抵抗層の中心付近に温度分
布のピークがあり、上下流にいくに従って表面温度は下
がっていく。よって本実施例のように折り返しパターン
の通電発熱抵抗層１１ｂを形成した場合には、記録材搬
送方向で２つのピークを持つ温度分布となる。

【００５２】折り返しパターンの通電発熱抵抗層１１ｂ
の上流側と下流側とでは以下に示す違いがある。即ち定
着ニップ部内で上流側では冷やされた定着フィルム１３
が突入することにより、加熱用ヒータ１１の通電発熱抵
抗層１１ｂの上流側から定着フィルム１３に熱が奪われ
る。逆に下流側に暖められた定着フィルム１３が定着ニ
ップ外へと搬出される。よって加熱用ヒータ１１の通電
発熱抵抗層１１ｂの下流側から定着フィルムへ流れる熱
量は少ない。そのため定着ニップ内の加熱用ヒータ１１
の表面の記録材搬送方向の温度分布を測定すると、上流
側に比べて下流側の方がピークの温度が高い。又、通電
発熱抵抗層１１ｂの上流側に相当する部分の方が滑らか
な温度分布となる。よって温度検知素子１４は折り返し
パターンの通電発熱抵抗層１１ｂの間隙の中心線に対し
て若干上流側に配置することにより、温度検知素子１４
の配設位置が多少上下流側に振れたとしても、同様な加
熱用ヒータの温度制御が可能となる。

【００５３】ここで、実際の定着ニップ内の加熱用ヒー
タ１１の表面温度を測定した結果を図５のグラフに示
す。図５においては横軸は定着ニップ内の位置を表し、
縦軸は測定されたヒータ表面温度を表す。従来例におけ
る加熱用ヒータの温度分布の測定結果もグラフ中に示
す。図５より従来例では１つのピークを持つ温度分布と
なっていることがわかる。これに対して本実施例では２
つのピークを持ち、上流側に比べて下流側の方が全体的
に高い温度分布となっていることがわかる。

【００５４】また、本実施例の方が温度検知素子の当接
領域に亙って同程度の温度分布となっているのに対し、
従来例では温度検知素子の当接位置によって、低い温度
分布の領域や高い温度分布の領域に当接されることにな
る。このことは、従来例では温度検知素子の当接領域が
シビアに設定されなければならないことを示している。

【００５５】以上本実施例では、折り返しパターンの通
電発熱抵抗層を形成した加熱用ヒータにおいて、上記折
り返しパターンの間隙中に温度検知素子の中心を含むよ
うに構成することで、多少温度検知素子の配設位置が振
れたとしても、同等の画像劣化のない加熱定着が可能と
なる。よって、温度検知素子の配設位置の公差を大きく
とることができ、加熱用ヒータの生産性も向上する。

【００５６】実施例２次に、本発明に係る実施例２について図６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及び加熱用ヒータの構成も実
施例１で示した図２及び図３と同様であるため説明を省
く。但し、本実施例では図３におけるサーモプロテクタ
ーの最適な当接位置を提供する。

【００５７】本実施例による加熱用ヒータに対するサー
モプロテクターの当接位置の関係を図６を用いて説明す
る。図６に示す符号１５は、実施例１で示したように、
温度ヒューズ、サーモスイッチ等のサーモプロテクター
であり、所定の温度に達したときに加熱用ヒータ１１上
に形成された通電発熱抵抗層１１ｂへの通電をシャット
ダウンするための素子である。

【００５８】特に加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層１
１ｂへの通電を制御する制御部、及び安全回路に故障が
起こったときに、即ち通電発熱抵抗層１１ｂへの通電が
暴走したときに、サーモプロテクター１５が作動して通
電をシャットダウンすることで、加熱定着装置が過加熱
されて発火したり、各部材を使用不能の状況にすること
を防いでいる。よって暴走時におけるサーモプロテクタ
ー１５の作動応答速度は重要であり、加熱用ヒータ１１
の背面の最も昇温する部分に当接することが望ましい。

【００５９】しかしながら、通常使用時に通電発熱抵抗
層１１ｂへの通電をシャットダウンしないためには、サ
ーモプロテクター１５の動作温度Ｔを通常使用時の最高
到達温度Ｔ_MAX 以上に設定しておく必要がある。よって
通常使用時には最高到達温度Ｔ_MAX が低く、且つ暴走時
には最も昇温スピードの速い箇所にサーモプロテクター
を当接することが望ましい。これを達成する方法として
は、実施例１で示したような通電発熱抵抗層１１ｂを折
り返しパターンで形成し、サーモプロテクター１５の中
心の当接位置を加熱用ヒータ１１の背面の通電発熱抵抗
層１１ｂの折り返しパターンの間隙の中心から上流側の
通電発熱抵抗層１１ｂの中心までの間に設定する本実施
例の方法がある。

【００６０】実施例１で示したように、折り返しパター
ンの通電発熱抵抗層１１ｂを設けた加熱用ヒータ１１を
使用した場合、通常使用時には図５で示したように定着
ニップ内において、記録材搬送方向に２つの温度分布の
ピークを持ち、上流側に比べて下流側の方が温度ピーク
が高い。しかし上記暴走時には、通電発熱抵抗層１１ｂ
の上流側と下流側では温度ピークにほとんど差がなくな
る。これは以下の理由による。

【００６１】つまり、加熱定着装置の定着フィルム１３
が回転していないときはいうまでもないが、回転してい
る場合であっても、通電発熱抵抗層１１ｂへの通電が初
期の段階においては、定着フィルムの定着ニップ突入時
と定着ニップからの搬出時で温度差が小さくほとんど差
がない。また、クイックスタートを可能にするために加
圧部材、定着部材の各部材の熱容量をできるだけ押さえ
ているため、暴走時の加熱用ヒータの昇温スピードも急
速であり、上記のように通電発熱抵抗層の下流側のピー
クの方が上流側に比べて高い温度分布になる前にサーモ
プロテクター１５が作動する温度まで達してしまう。

【００６２】従って、通常使用時には最高到達温度が若
干低く、暴走時には急速に昇温する加熱用ヒータ１１背
面の通電発熱抵抗層１１ｂの折り返しパターンの間隙の
中心から上流側の通電発熱抵抗層１１ｂの中心Ｒまでの
間に、セラミック基板１１ａを介してサーモプロテクタ
ー１５の中心Ｔを当接することで、暴走時には通電発熱
抵抗層１１ｂへの通電をシャットダウンするまでの応答
速度が速くなる。このことはクイックスタート性やプリ
ントスピードを更に高めた画像形成装置を構成した場合
には、加熱定着装置を定着可能な状態にする速度を速め
るために大きな消費電力を必要とするが、このような場
合にも十分に対応が可能となる。

【００６３】実施例３次に、本発明に係る実施例３について図７及び図８によ
り説明する。本実施例では図３における通電発熱抵抗層
１１ｂを２つの部分に分けて構成している。

【００６４】本実施例による加熱用ヒータにおいては、
図７に示すように、折り返しパターンの通電発熱抵抗層
１１ｂは上流側１１ｂ’と下流側１１ｂ”に分けられて
いる。そしてＡＣ電極部１１ｄ₁ と通電発熱抵抗層１１
ｂの折り返し部分１１ｅの間の抵抗値（上流側通電発熱
抵抗層１１ｂ’の抵抗）をＲ１、ＡＣ電極部１１ｄ₂と
通電発熱抵抗層１１ｂの折り返し部分１１ｅの間の抵抗
値（下流側通電発熱抵抗層１１ｂ”の抵抗）をＲ２とし
たとき、Ｒ１＞Ｒ２の関係で通電発熱抵抗層１１ｂを形
成する。

【００６５】この場合、各通電発熱抵抗層で消費する電
力は、下流側１１ｂ”に比べて上流側１１ｂ’の方が大
きくなる。よって発熱量も上流側の方が大きくなり、定
着ニップ内の記録材搬送方向の温度分布は実施例１と比
べて上流側１１ｂ’の方が高い分布となる。実際の定着
ニップ内の加熱用ヒータ表面の温度分布を測定した結果
を図８のグラフに示す。図８より、加熱用ヒータの表面
の温度分布は２つのピークを持ち、下流側に比べて上流
側の方が高いピーク温度であることがわかる。よってト
ナー像を形成担持した記録材は、定着ニップ部において
上流側で主に加熱され、定着ニップ下流側へ搬送される
に従い若干冷やされて定着ニップ外に搬出される。この
ため、トナー像は定着ニップ上流側に加熱溶融され、下
流側では記録材上に固着するため、高温オフセット等の
画像劣化を起こしづらくなる。

【００６６】また、搬送領域の小さいサイズの記録材を
搬送した場合であっても、定着ニップ下流側が過加熱さ
れるのを防ぐことができる。

【００６７】さらに実施例２で示したように、所定温度
で通電発熱抵抗層への通電をシャットダウンするサーモ
プロテクターの中心を、加熱用ヒータ１１杯面の通電発
熱抵抗層の折り返しパターンの間隙の中心から上流側の
通電発熱抵抗層１１ｂの中心までの間に当接することに
より、暴走時のサーモプロテクターの応答速度をさらに
速めることができる。

【００６８】実施例４次に、本発明に係る実施例４について図９により説明す
る。

【００６９】本実施例では、図９において加熱用ヒータ
１１上に形成された一方の通電発熱抵抗層１１ｂ’はＡ
Ｃ電極部１１ｄ’より給電され、他方の通電発熱抵抗層
１１ｂ”はＡＣ電極部１１ｄ”より給電される。なお、
各電極の長手方向片側側端部は共通であってもよい。

【００７０】このように各々の通電発熱抵抗層１１
ｂ’、１１ｂ”をそれぞれ制御回路３０を用いて制御す
る場合、上記実施例１で示した折り返し通電発熱抵抗層
１１ｂの抵抗値Ｒに比べて、例えば各々の通電発熱抵抗
層の消費電力を半分づつ割り当てた場合には、各々の通
電発熱抵抗層１１ｂ’及び１１ｂ”の抵抗値は約２倍の
抵抗値にして同等の加熱定着が可能となる。よって各々
の通電発熱抵抗層を流れる電流の変動幅が減少し、フリ
ッカー、高調波歪み等の問題を防止できる。

【００７１】特にクイックスタート性やプリントスピー
ドを更に高めた画像形成装置を構成した場合には、加熱
定着装置を定着可能な状態にする速度を速めるために大
きな消費電力を必要とし、このような場合には、通電発
熱抵抗層に流れる電流の変動幅が大きくなりフリッカー
や高調波歪みの発生も起こり易くなるが、本実施例のよ
うに通電発熱抵抗層を分割することにより、これらの問
題を引き起こさずに高速に加熱定着装置を搬送可能な状
態にすることが可能になる。

【００７２】なお、上記２本の通電発熱抵抗層１１
ｂ’、１１ｂ”のそれぞれの抵抗値は一致している必要
はなく、実施例３で示したように定着ニップ上流側の発
熱量を下流側に比べて大きくなるように、上流側の通電
発熱抵抗層１１ｂ’の抵抗値を下流側の通電発熱抵抗層
１１ｂ’より低く設定してあってもよい。また、上流側
の通電発熱抵抗層１１ｂ’への通電時間を下流側の通電
発熱抵抗層１１ｂ”への通電時間より多くして上流側の
通電発熱抵抗層１ｂ’の発熱量を大きくしてもよい。

【００７３】

【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２本の通電
発熱抵抗層を記録材搬送方向に対して垂直方向に形成し
た加熱用ヒータと、前記加熱用ヒータに摺接しながら移
動する薄肉のフィルムとを有し、前記加熱用ヒータの背
面に当接した温度検知素子の中心が前記２本の通電発熱
抵抗層の間隙中に位置することにより、前記ヒータの記
録材搬送方向における温度分布の滑らかな部分に温度検
知素子を配置することになるため、前記温度検知素子の
取付位置の公差を大きくとることができ、配置精度が比
較的にラフに設定することが可能となり、加熱用ヒータ
の生産性を向上することができる。

【００７４】また、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の中心
を、前記２本の通電発熱抵抗層の間隙の中心から上流側
の通電発熱抵抗層の中心までの間に当接することによ
り、通常使用時には加熱用ヒータの下流側に温度分布の
ピークがあるため、サーモプロテクターが誤動作して前
記通電発熱抵抗層への通電が停止することがなく、一
方、前記通電発熱抵抗層への通電が暴走したときには、
前記加熱用ヒータの上下流側昇温速度は変わらず、特に
各々の前記通電発熱抵抗層の中央部で昇温するので、サ
ーモプロテクターが作動して前記通電発熱抵抗層への通
電をシャットダウンする。以上から、通常使用時には温
度分布が低く、暴走時には急速に加熱される部分にサー
モプロテクタを当接することになり、暴走時にの応答性
が向上する。

【００７５】さらに、前記加熱用ヒータの２本の通電発
熱抵抗層において、記録材搬送方向下流側に比べ上流側
の方が消費電力が大きくなるように設定することによ
り、加熱用ヒータの記録材搬送方向における温度分布が
上流側の方が高くなり、下流側にいくに従い滑らかに低
い温度へと移行するため、記録材上のトナー像は上流側
で十分に加熱溶融され、下流側に搬送されるに従い記録
材上に固着するため、高温オフセットを防止することが
容易になる。また、上流側の温度の方が高いことから、
下流側への熱の逃げが少なくなり、特に小サイズの記録
材を搬送した際の、非搬送領域の昇温により定着ニップ
下流側が過加熱されることによる弊害を防止することが
できる。また、前記２本の通電発熱抵抗層が通電を制御
する制御回路にそれぞれ接続されていることにより、各
通電発熱抵抗層に投入する電力を小さく抑えることがで
き、フリッカーや高調波歪みの発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の構成図である。

【図２】本発明に係る加熱定着装置の構成図である。

【図３】実施例１の加熱用ヒータの構成を示す説明図で
ある。

【図４】通電発熱抵抗層と温度検知素子の当接位置を示
す説明図である。

【図５】本発明に係る加熱用ヒータの表面温度分布を示
すグラフである。

【図６】実施例２における通電発熱抵抗層とサーモプロ
テクターの当接位置を示す説明図である。

【図７】実施例３の加熱用ヒータの構成を示す説明図で
ある。

【図８】実施例３における加熱用ヒータの表面温度分布
を示すグラフである。

【図９】実施例４の加熱用ヒータの構成図である。

【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】従来の加熱用ヒータの一例を示す構成図であ
る。

【図１２】図１１の加熱用ヒータの表面温度分布を示す
グラフである。

【符号の説明】

１０定着部材１１加熱用ヒータ１１ａセラミック基板１１ｂ通電発熱抵抗層１１ｃ絶縁保護層１１ｅ折り返し部１３定着フィルム１４温度検知素子１５サーモプロテクタ２０加圧部材３０制御回路

フロントページの続き (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

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
部材と加圧部材とにより互いに圧接してなる定着ニップ
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備えた画像
形成装置において、前記定着部材は、通電により発熱する２本の通電発熱抵
抗層を記録材搬送方向に対して垂直方向に形成した加熱
用ヒータと、前記加熱用ヒータに摺接しながら移動する
薄肉のフィルムとを有し、前記加熱ヒータの背面に当接
した温度検知素子の中心が前記２本の通電発熱抵抗層の
間隙中に位置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記加熱用ヒータの通電発熱抵抗層がそ
の長手方向端部に折り返し部分を設けて形成されている
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２本の通電発熱抵抗層が通電を制御
する制御回路にそれぞれ接続されていることを特徴とす
る請求項１の画像形成装置。
【請求項４】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の中心が、
前記２本の通電発熱抵抗層の間隙の中心から上流側の前
記通電発熱抵抗層の中心までの間に位置することを特徴
とする請求項１、２、又は３の画像形成装置。
【請求項５】前記加熱用ヒータの２本の通電発熱抵抗
層は、記録材搬送方向下流側に比べ上流側の方が消費電
力が大きくなるように設定したことを特徴とする請求項
１から４のうちいずれかひとつの画像形成装置。
【請求項６】未定着画像が形成された記録材を、定着
部材と加圧部材とにより互いに圧接してなる定着ニップ
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の加熱用ヒー
タにおいて、帯状に形成された絶縁性の基板と、該基板上の長手方向
に配設され、通電により発熱する２本の通電発熱抵抗層
と、該通電発熱抵抗層を保護する保護層とを有し、前記
基板の背面に温度を検知するための温度検知素子の中心
が前記２本の通電発熱抵抗層の間隙中に位置することを
特徴とする加熱用ヒータ。
【請求項７】前記通電発熱抵抗層がその長手方向端部
に折り返し部分を設けて形成されていることを特徴とす
る請求項６の加熱用ヒータ。
【請求項８】前記２本の通電発熱抵抗層が通電を制御
する制御回路にそれぞれ接続されていることを特徴とす
る請求項６の加熱用ヒータ。
【請求項９】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の中心が、
前記２本の通電発熱抵抗層の間隙の中心から上流側の通
電発熱抵抗層の中心までの間に位置することを特徴とす
る請求項６、７、又は８の加熱用ヒータ。
【請求項１０】前記２本の通電発熱抵抗層のうち一方
の通電発熱抵抗層の方が他方の通電発熱抵抗層より消費
電力が大きくなるように設定したことを特徴とする請求
項６から９のうちいずれかひとつの加熱用ヒータ。