JPH11305578A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルムを介して加熱体とローラがニップを
形成する定着装置においてニップ幅の拡大を行う。 【解決手段】 ヒーターＨの基板１１とフィルム１７の
間に基板１１より幅が大きくローラ１８に沿う曲面を有
する金属板１３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板上に発熱体を設
けた加熱体を備えた定着装置、およびこの定着装置を備
えた方式、静電記録方式等の複写機やＬＢＰ、ファクシ
ミリといった画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電子写真複写機、プリント、フ
ァクシミリ等の画像形成装置の画像加熱定着装置、すな
わち電子写真、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定着性の顕画剤（トナー）を用
いて記録材（転写材シート、印刷紙、エレクトロファッ
クスシート、静電記録シートなど）の面に間接（転写）
方式もしくは直接方式で形成担持させた目的の画像情報
に対応した未定着顕画剤像を記録材面に加熱定着させる
ための加熱装置として、最近では、消費電力を少なくし
たフィルム加熱方式の加熱装置が提案され、実用化され
ている（特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平１−
２６３６７９号公報、特開平２−１５７８７８号公報、
特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、特開平４−
２０４９８０〜２０４９８４号公報）。

【０００３】この加熱装置は、被加熱材を加熱体に耐熱
フィルムを介して密着させ、加熱体と耐熱フィルムとを
相対移動させて加熱体の熱を耐熱フィルムを介して被加
熱材へ与える方式および構成のものであり、未定着トナ
ー画像を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手段として活用できる。

【０００４】また、例えば、画像担持した記録材を加熱
して艶などの表面性を改質する装置、仮定着処理する装
置、その他、シート状の被加熱材を加熱処理する手段と
して広く使用することが出来る。

【０００５】このようなフィルム加熱方式の加熱装置
は、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に短時間に加熱体の温度が上昇
し、待機中に加熱体の通電加熱を行なう必要がなくな
り、被加熱材としての記録材をすぐに通紙しても記録材
が定着部位に到達するために加熱体を所定温度まで十分
に昇温させることができ、省電力化やウェイトタイムの
短縮化（クイックスタート性）が可能となり、また画像
形成装置等の本機の機内昇温を低めることができる等の
利点を有し、効果的なものである。

【０００６】図５は、従来のフィルム加熱方式の加熱装
置（像加熱装置、画像加熱定着装置）の概略構成を示す
摸式図で、フィルム加熱方式の加熱装置（画像加熱定着
装置）の１例の要部の拡大横断面摸式図を示した。

【０００７】この加熱装置は加圧ローラ駆動式の装置で
あり、加熱体Ｈを保持させた加熱体ホルダ２１６に円筒
状の耐熱性フィルム２１７（ポリイミドなどの基材フィ
ルム上にＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型性の耐熱樹脂を被覆
したフィルム）をルーズに外嵌させ加圧ローラー２１８
をフィルム２１７に挟ませて加熱体Ｈに対して所定の押
圧力をもって圧接させて加熱体Ｈとの間にフィルム２１
７を挟んで定着ニップ部Ｎを形成させてある。加熱体Ｈ
はアルミナ基板２１２に発熱抵抗体２０１をスクリーン
印刷し絶縁のためガラス２０３で保護されている。２２
０は温度検知素子でアルミナ基板の温度を検知する。加
圧ローラー２１８は図示しない駆動手段により矢示の反
時計方向に回転駆動される。その加圧ローラー２１８の
回転駆動手段によるローラー２１８とフィルム２１７の
外面との摩擦力でフィルム２１７に回転力が作用して、
円筒状フィルム１７が加熱体Ｈを保持させた加熱体ホル
ダ２１６の外回りを矢示Ａの時計方向に回転する。

【０００８】加熱体Ｈが通電により所定の温度に昇温し
た状態において、定着ニップ部Ｎのフィルム２１７と加
圧ローラー２１８との間に未定着トナー像Ｔを担持した
記録材Ｐが導入されてフィルム１２７面に密着してその
フィルムと一緒に定着ニップ部Ｎを通過することで、加
熱体Ｈの熱がフィルム２１７を介して記録材に付与され
未定着トナー像Ｔが記録材Ｐ面に熱定着される。定着ニ
ップ部Ｎを通った記録材Ｐはフィルム２１７の面から曲
率分離されて搬送される。

【０００９】更に、このフィルム加熱装置の加熱体であ
るヒータ基板の材質を熱伝導の良い窒化アルミにし、よ
り熱効率を向上させたものが提案されている（特開平９
−８０９４０号公報）。

【００１０】それを図６に示す。

【００１１】加熱体Ｈは、窒化アルミ基板２１１に抵抗
発熱体２０１をスクリーン印刷したもので、この場合、
抵抗発熱体２０１が印刷された側と反対側の面の窒化ア
ルミの面がフィルム２１７と接するように加熱体ホルダ
ーに取り付けられる。窒化アルミは熱伝導率が良いので
発熱抵抗体２０１がニップ面Ｎと反対側の面にあっても
ニップ面側の窒化アルミ基板面の温度は発熱体側の温度
とほとんど差はない。

【００１２】温度検知素子であるサーミスタ２２０は、
抵抗発熱体２０１と同じ面の窒化アルミ基板２１１上に
配置される。サーミスタは、チップ状である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の構成
の加熱装置では、ヒータ基板でニップ部の形状を構成す
るため、ニップ面形状はフラットな平板であり、ニップ
巾を広げようとするには基板の巾を広げなければいけな
い。またサーミスタを記録材通紙面（ニップ形成面）と
は逆の加熱体上に配置するため、加熱体を通して、ニッ
プ部の温度を検知することになる。

【００１４】そのため、従来の装置では以下の様な問題
点があった。

【００１５】ニップ巾を広げようするとヒータ基板の巾
を広げる必要があり、特に、窒化アルミを用いた場合は
非常なコストアップになる。また熱伝導率が金属より劣
るアルミナ基板を用いた場合、記録材にトナーを定着す
るために必要な加熱装置ニップ内の温度を正確に検知す
ることは難しく、そのため熱伝導率が金属並みの窒化ア
ルミを用いたヒータ基板の場合は、窒化アルミが非常に
高価なため、やはりコストアップになる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、基板に発熱体が設けられた加熱体と、フィ
ルムと、このフィルムを介して前記加熱体とニップを形
成するローラと、を有し、前記ニップで未定着像を担持
した記録材を挟持搬送し、前記フィルムを介した前記加
熱体からの熱により未定着像を記録材上に定着する定着
装置において、前記加熱体は前記基板と前記フィルムの
間に設けられた金属板を有し、記録材の移動方向に関し
て前記金属板は前記基板より幅が大きく、前記ローラに
沿う曲面を有することを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１、図２
は本発明の特徴を表す図面で図１においてＨは固定され
た加熱体を表している。

【００１８】加熱体Ｈの構成を説明する。１１はセラミ
ックヒータ基板で、材料は窒化アルミから出来ており、
表面に発熱抵抗体１０１が印刷されている。

【００１９】発熱抵抗体１０１は、例えば、銀パラジウ
ムなどの通電発熱抵抗材をスクリーン印刷等により、厚
み１０ミクロン程度、巾１〜５ｍｍ程度の帯状に印刷、
焼成によって形成される。１０２は抵抗発熱体１０１へ
電力を供給するための接点で銀ペースト等の材料をやは
り抵抗発熱体１０１と同様の工程で形成する。

【００２０】１３は加熱板である金属板でアルミから出
来ており、ヒータ基板１１と接触して加熱される。

【００２１】記録材の移動方向に関して加熱板１３はヒ
ータ基板１１より幅が大きく加圧ローラ１８の曲面と沿
う側に曲面を持つ。

【００２２】Ｎは加熱板１３と加圧ローラ１８で構成さ
れるニップである。１４はサーミスタ等の温度検知素子
で記録材の移動方向に関して加熱体Ｈの基板１１より上
流側の加熱板に接して設けられ、加熱板１３のニップＮ
上流側の温度を検知する。

【００２３】１５は温度検知バネで温度検知素子１４を
加熱板１３に接触させるように働く。加熱板１３は発熱
抵抗体１０１と電気的に絶縁されているので、温度検知
素子１４が加熱板１３と接触しても発熱抵抗体１０１と
の間で絶縁破壊しない。１６は加熱体Ｈを固定保持する
ヒータステイ、１７はエンドレス状の定着フィルムでベ
ースはポリイミドからなり表面はフッ素コートされてお
り、ヒータステイ１６に対しルーズに外嵌している。フ
ィルムの一部はテンションフリーである。

【００２４】１８は加圧ローラで回転可能に支持された
定着フィルムを介し加熱板１３に圧接しニップＮを形成
している。そして、不図示の駆動手段によって回転駆動
され、定着フィルムを駆動する。

【００２５】図２は加熱体Ｈを構成しているヒータ基板
１１と加熱板１３の関係を表す図で、発熱抵抗体１０１
はヒータ基板１１上で加熱板１３と反対の面に印刷され
ている。したがって発熱抵抗体１０１と加熱板１３の間
にヒータ基板が介在しているので加熱板１３は電気的に
絶縁されている。ヒータ基板１１と加熱板１３の間は熱
伝導をよくするため、シリコン接着剤や導電性接着剤
（ドータイト）を塗布している。

【００２６】図３は本発明の定着装置を使用している画
像形成装置の概略構成図である。本例の画像形成装置は
転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリント
である。

【００２７】３１は感光体で矢印方向に回転駆動され
る。３２は感光体３１の帯電手段としての帯電ローラ
で、所定の帯電バイアスが印加されていて感光体３１と
所定の圧で接している。この帯電ローラ３２により感光
体３１の表面が所定の極性・電圧に帯電される。

【００２８】３３はレーザー光で図示しないレーザース
キャナーユニットから発光され、感光体３１表面に照射
されており、感光体３１面に静電潜像を形成させる。

【００２９】３４は現像器で内部にトナーを貯えてお
り、感光体３１表面上の潜像にトナーを付着させる。３
５は転写ローラで感光体３１表面の現像されたトナー画
像を図示しない給紙部より搬送されてきた記録材である
転写紙Ｐに転写する。３６はクリーナーで、感光体３１
上の未転写トナーを清掃する。未定着のトナー画像を持
った転写紙Ｐは、定着ユニットＲで加熱・加圧され、転
写紙Ｐにトナー画像を定着せしめる。

【００３０】上記構成において、加熱板１３と加圧ロー
ラ１８によって構成されるニップ巾Ｎは、加熱板１３が
曲面のためニップ巾Ｎが従来の平板のセラミックヒータ
を使用したときよりも広くなる。ニップ巾が広い方が定
着温度、加圧力は低く出来る。したがって、従来、ニッ
プを図５，６のようにヒータ基板と加圧ローラで構成し
ていた場合で、ニップ巾を広げようとするならば、加圧
ローラの径を大きくすると同時にヒータ基板の巾を広げ
る必要が有ったが、本実施の形態であれば加圧ローラ径
を大きくすること無くニップ巾を広げることが可能であ
り、また、ヒータ基板の巾も広げる必要がないので、装
置の小型化やコストダウンに有利である。

【００３１】また、従来は平板と加圧ローラでしか構成
できなかったニップ形状も、加熱板１３を簡単に加工す
ることが出来るのでニップの形状も最適化できる。

【００３２】このように本実施の形態は、加熱体のニッ
プ面を金属板で構成し、ニップ面を加圧ローラに沿うよ
うに曲面としたので、曲面のついた金属板と加圧ローラ
とのニップ巾が広がり、加圧力や定着温度を上げたり加
圧ローラ径を大きくすること無く定着性を向上できるの
で、プリンターの高速化や小型化に有利である。

【００３３】温度検知素子１４は図１に示すように、ニ
ップ部Ｎの上流側の温度を検知している。

【００３４】加熱板１３は熱伝導が良いため記録材がニ
ップ部Ｎに突入する前の加圧ローラの表面温度や記録材
がニップ部Ｎに突入した記録材の温度を精度良く検知す
ることが可能である。

【００３５】今回、使用したアルミの熱伝導率は約２０
０ｋｃａｌ／ｍｈｄｅｇであり、ちなみに従来の構成に
おけるアルミナ基板の熱伝導率は約２０ｋｃａｌ／ｍｈ
ｄｅｇであり、窒化アルミは約１８０ｋｃａｌ／ｍｈｄ
ｅｇである。

【００３６】図４（ａ）に示すようにニップの下流側
（発熱パターン（抵抗発熱体）の下流側）で温度を検知
する場合と図４（ｂ）のようにニップの上流側（発熱パ
ターンの上流側）で温度を検知し、発熱体Ｈを温度をコ
ントロールする場合を説明する。

【００３７】ニップ内の温度分布は上流側の温度がもっ
とも低く抵抗発熱体１０１の下流部がもっとも温度が高
く、抵抗発熱体１０１以降徐々に温度が下がっていく。

【００３８】ここで、ニップ部Ｎに記録材が突入すると
上流側の温度が大きく下がるが下流側の温度は上流側に
比べ変化量は少ない（実線）。図示しないコントローラ
は温度検知部の温度をある所定の温度Ｔ₁に保とうとす
る。図４（ａ）のようにニップの下流側で温度を検知し
て温度制御する場合と図４（ｂ）のようにニップの上流
側で温度検知し温度制御する場合を比較すると、上流側
で検知したほうが、温度変化をより正確に検知できる。
特に、記録材の温度が低い場合や記録材の厚みが厚い場
合などは定着に必要な熱量を多く与える必要があり、上
流側で検知することにより多くの熱量を供給できるので
定着性も安定する。

【００３９】このように本実施の形態は、加熱体基板と
加圧ローラの間のニップ部に熱伝導が良くコストの安い
材料を配置し、熱伝導の良い材料を介してニップの上流
側の温度を検知するので、ニップ上流側のニップ部の加
圧ローラの温度や紙の温度の状態が検知できるので、精
度の良い温度制御が可能である。

【００４０】また、加熱板１３と加圧ローラ１８とでニ
ップを構成するので、ニップよりもヒーター基板巾を狭
くすることが可能となり、コストダウンがはかれる。

【００４１】加熱板１３の材質は本実施の形態ではアル
ミの板を用いたが、熱伝導が良い材料であれば良く、ジ
ュラルミン、銅、金、銀といった熱伝導率約１００ｋｃ
ａｌ／ｍｈｄｅｇ以上のものでも良い。

【００４２】なお、本実施の形態ではヒータ基板に窒化
アルミを用いて説明したが、ヒータ基板にアルミナを用
いても同様に可能である。

【００４３】また、抵抗発熱体１０１を加熱板の側に配
置し、発熱抵抗体の表面に絶縁用のガラス膜を形成し加
熱板１３と電気的に絶縁しても良い。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱体の基板とフィルムの間に基板より巾が大きくロー
ラに沿う曲面を有する金属板を設けたのでニップ形状を
曲面にすることが可能となり、ニップ巾を広げることが
可能となるだけなく、基板をニップ形状と関係なく最適
設計が可能となる。

【００４５】また本発明は基板より上流側の金属板に温
度検知素子を設けたので精度の良い温度制御が可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である定着装置の断面図

【図２】ヒータと加熱板の構成を表す図

【図３】本発明を採用したプリンタの構成図

【図４】ニップ部の温度の概要を表した図

【図５】従来の定着装置の断面図

【図６】従来の定着装置の断面図

【符号の説明】

１１ ヒータ基板 １３ 加熱板（金属板） １４ 温度検知素子 １６ ヒータステイ １７ 定着フィルム １８ 加圧ローラ Ｈ 加熱体（ヒーター）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に発熱体が設けられた加熱体と、フ
   ィルムと、このフィルムを介して前記加熱体とニップを
   形成するローラと、を有し、前記ニップで未定着像を担
   持した記録材を挟持搬送し、前記フィルムを介した前記
   加熱体からの熱により未定着像を記録材上に定着する定
   着装置において、 前記加熱体は前記基板と前記フィルムの間に設けられた
   金属板を有し、記録材の移動方向に関して前記金属板は
   前記基板より幅が大きく、前記ローラに沿う曲面を有す
   ることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記加熱体の温度を検知するための温度
   検知素子を有し、この温度検知素子は記録材の移動方向
   に関して前記加熱体の基板より上流側の前記金属板に設
   けられていることを特徴とする請求項１の定着装置。