JP2000162909A - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】長さの異なる複数の発熱体Ｈ１・Ｈ２を有する
加熱体１１を用いたゾーンヒーティングのフィルム加熱
方式の像加熱装置、及び該像加熱装置を備えた画像形成
装置について、良好な小サイズ紙定着性と温度検知部材
の検知温度誤差を低減等を図ることを目的とする。 【解決手段】基板１１ａに通電により発熱する発熱体Ｈ
１・Ｈ２が設けられた加熱体１１と、一方の面がこの加
熱体と摺動し他方の面が画像を担持した記録材と接し共
に移動するフィルムと、を有し、フィルムを介した加熱
体からの熱により記録材上の画像を加熱する像加熱装置
において、上記加熱体１１は、長さの異なる複数の発熱
体Ｈ１・Ｈ２を基板１１ａの通紙方向Ｘに順次配置して
なり、通紙方向上流側に最大通紙幅の発熱体Ｈ１を設
け、他の発熱体Ｈ２の通電時は該発熱体Ｈ１と共に通電
することを特徴とする像加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルム加熱方式
の像加熱装置、及び該像加熱装置を具備した画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ
などの画像形成装置において、電子写真方式・静電記録
方式等の適宜の作像手段にて記録材（転写材・感光紙・
静電記録紙・印字用紙等）の上に転写（間接）方式もし
くは直接方式で形成担持させた未定着画像（トナー画
像）を加熱定着する定着装置（定着器）としては熱ロー
ラ方式の装置が広く用いられている。

【０００３】熱ローラ方式の装置は、互いに圧接して回
転する、定着部材としての定着ローラ（熱ローラ、ヒー
トローラ）と、加圧部材としての加圧ローラを有し、該
両ローラの圧接部である定着ニップ部（加熱ニップ部）
に未定着画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬
送通過させることで、定着ローラの熱と定着ニップ部の
加圧力にて未定着画像を記録材面に永久固着画像として
加熱定着させるものである。

【０００４】近時は、省エネルギー推進等の観点から、
熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりも速いオンデマン
ドの像加熱装置としてフィルム加熱方式の装置が実用に
供されている。

【０００５】これは、例えば特開昭６３−３１３１８２
号公報、特開平２−１５７８７８号公報、同４−４４０
７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９８０〜２０４
９８４号公報等に提案されており、固定支持させた加熱
体と、この加熱体と摺動する耐熱性のフィルムと、この
フィルムを挟んで加熱体に圧接して定着ニップ部を形成
する加圧部材を有し、加熱体を所定の温度に加熱・温調
させ、定着ニップ部のフィルムと加圧部材との間に未定
着画像を形成担持させた記録材を導入してフィルムと一
緒に定着ニップ部を挟持搬送させることで、フィルムを
介した加熱体からの熱と定着ニップ部の加圧力にて未定
着画像を記録材面に永久固着画像として加熱定着させる
ものである。

【０００６】このようなフィルム加熱方式の像加熱装置
は、加熱体として所謂セラミックヒータ等の低熱容量線
状加熱体を、伝熱部材である耐熱性フィルムとして薄肉
の低熱容量のものを用いることができるため、短時間に
加熱体の温度が昇温して加熱体もしくは定着ニップ部の
所定温度への立ち上がりを迅速にすることができるの
で、スタンバイ時に装置（加熱体）に電力を供給せず、
消費電力を極力抑えることができ、熱ローラ方式等の他
の像加熱装置に比べて省電力化やウエイトタイムの短縮
化（クイックスタート性）が可能であり、オンデマンド
な像加熱装置を構成することができる。

【０００７】図９にフィルム加熱方式の像加熱装置（加
熱定着装置）の一例の要部の概略構成図を示した。

【０００８】即ち、ステイホルダー（ヒータ支持体）１
２に固定支持させた加熱体１１（以下、加熱ヒータと記
す）と、該加熱ヒータ１１に耐熱性の薄肉フィルム１３
（以下、定着フィルムと記す）を挟んで所定のニップ幅
の定着ニップ部Ｎを形成させて圧接させた弾性加圧ロー
ラ２０を有する。

【０００９】加熱ヒータ１１は通電により所定の温度に
加熱・温調される。

【００１０】定着フィルム１３は円筒状、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
部材であり、不図示の駆動手段あるいは加圧ローラ２０
の回転力により、定着ニップ部Ｎにおいて加熱ヒータ１
１面に密着・摺動しつつ矢印ａの方向に搬送移動され
る。

【００１１】加熱ヒータ１１を所定の温度に加熱・温調
させ、定着フィルム１３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１３と
加圧ローラ２０との間に被加熱材としての未定着トナー
画像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１３の面に密着して該定着フィルム１
３と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送される。

【００１２】この定着ニップ部Ｎにおいて、記録材Ｐ・
トナー画像ｔが加熱ヒータ１１により定着フィルム１３
を介して加熱されて記録材Ｐ上のトナー画像ｔが加熱定
着される。

【００１３】定着ニップ部Ｎを通った記録材部分は定着
フィルム１３の面から剥離して搬送される。

【００１４】加熱ヒータ１１には一般にセラミックヒー
タが使用される。図１０の（ａ）はそのセラミックヒー
タ１１の一例の表面側（加熱面側）の一部切欠き平面模
型図、（ｂ）は背面側（反加熱面側）の平面模型図であ
る。

【００１５】即ち、例えば、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１１ａの表面側
（定着フィルム１３と対面する側の面）に基板長手に沿
って銀パラジューム（Ａｇ／Ｐｄ）・Ｔａ₂ Ｎ等の通電
発熱抵抗層（発熱体）１１ｂをスクリーン印刷等で形成
具備させ、さらに該通電発熱抵抗層形成面を薄肉ガラス
保護層１１ｃで覆ってなるものである。この加熱ヒータ
１１は給電用電極部１１ｄから通電がなされることによ
り通電発熱抵抗層１１ｂが発熱してヒータ全体が急速昇
温する。

【００１６】この加熱ヒータ１１の昇温がヒータ背面に
配置された温度検知手段１４により検知されて、電路パ
ターン１１ｅ、スルーホール１１ｆ、温度制御部への出
力用電極部１１ｇを介して不図示の通電制御部へフィー
ドバックされる。

【００１７】通電制御部は温度検知手段１４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１１ｂに対する通電を制御
する。すなわち加熱ヒータ１１は所定の定着温度に加熱
・温調される。

【００１８】定着フィルム１３は、定着ニップ部Ｎにお
いて加熱ヒータ１１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１３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
ィルム基層側が加熱ヒータ１１側であり、離型性層側が
加圧ローラ２０側である。フィルム基層は加熱ヒータ１
１のガラス保護層１１ｃ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
１３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１３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。

【００１９】また、ステイホルダー１２は、例えば耐熱
性プラスチック製部材より形成され、加熱ヒータ１１を
保持するとともに定着フィルム１３の搬送ガイドも兼ね
ている。

【００２０】このような定着用の薄いフィルム１３を用
いたフィルム加熱方式の加熱装置においては、セラミッ
ク加熱ヒータ１１の高い剛性のために弾性層を有してい
る加圧ローラ２０がこれをフィルム１３を介して圧接さ
せた加熱ヒータ１１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。

【００２１】Ｓは記録材搬送基準（通紙基準）であり、
本例の装置の場合は、画像形成装置本体の記録材搬送領
域の長手方向中央に基準を設けた「中央基準」の装置で
ある。

【００２２】加熱ヒータ１１の通電発熱抵抗層１１ｂの
長手方向の幅即ち有効発熱領域Ｗは、定着フィルム１３
を介して加熱ヒータ１１に当接される加圧ローラ２０の
弾性層の幅Ｄ（加圧ローラ当接領域）に比べ若干狭い幅
で形成されている。これは、通電発熱抵抗層１１ｂが加
圧ローラ２０よりはみ出ることによつて、局所的に昇温
し、その熱応力により破損するのを防止するためであ
る。

【００２３】また、通電発熱抵抗層１１ｂの有効発熱領
域ＷはＡ４，ＬＴＲ等の普通サイズ紙の搬送領域即ち通
紙部Ａ（普通サイズ紙通紙部、大サイズ紙通紙部）より
十分広い幅で形成されている。これにより、端部温度だ
れ（加熱ヒータ１１の端部の電気接点及びコネクタ３１
・３２等への熱のリークによるもの）の影響をなくすこ
とができ、これにより記録材Ｐ全面にわたって良好な定
着性が得られる。

【００２４】更に、通紙域端部の通電発熱抵抗層１１ｂ
の幅を絞り、端部の発熱量を上げ、端部の定着性を補う
場合もある。

【００２５】これにより加熱ヒータ１１の通電発熱抵抗
層１１ｂに通電することで発した熱は、定着フィルム１
３と加圧ローラ２０の間を搬送された記録材Ｐに与えら
れ、記録材Ｐ上のトナー画像ｔを溶融し、固着するため
に作用する。

【００２６】加熱ヒータ１１の背面には、サーミスタ等
の温度検知素子１４と、暴走時に加熱ヒータ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１５を当接させてあり、これらの温度検知素子１
４とサーモプロテクター１５は封筒などの小サイズ紙の
搬送領域Ｂ即ち小サイズ紙通紙部（記録材最小幅搬送領
域）内に配置されている。サーモプロテクター１５は通
電発熱抵抗層１１ｂに対する給電電路に直列に介入させ
てある。

【００２７】ここで、温度検知素子１４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上のトナー画像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、小サイズ紙通紙部Ｂ内に設
けられている。

【００２８】一方、サーモプロテクター１５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
即ち小サイズ紙非通紙部Ｃにおいて、搬送領域である小
サイズ紙通紙部Ｂよりも熱抵抗が小さい小サイズ紙非通
紙部Ｃ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１５が誤動作して通電をシャッ
トアウトする等の問題を引き起こさないために小サイズ
紙通紙部Ｂ内に設けられている。

【００２９】ところで、サーモプロテクター１５を加熱
ヒータ１１背面に当接することにより、通電発熱抵抗層
１１ｂで発生した熱量がサーモプロテクター１５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１５の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１１ｂ
はサーモプロテクター当接対応位置において１１ｂ′の
ように幅を若干狭めて、その通電発熱抵抗層１１ｂ′部
分の抵抗値を他の通電発熱抵抗層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
熱量を加熱ヒータ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。

【００３０】温度検知素子１４については、これもサー
モプロテクター１５と同様に加熱ヒータ１１の背面に当
接させているため、同様に通電発熱抵抗層１１ｂによっ
て発した熱が温度検知素子１４に奪われることが懸念さ
れるが、チップサーミスタ等熱容量の小さい温度検知素
子１４を用いることにより、加熱ヒータ１１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１５と同様の上記対策を取らなくても、加熱
ヒータ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。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例で示すよう
なフィルム加熱方式の像加熱装置において、サイズ（紙
幅）の異なる紙（記録材）を通紙した場合、通紙部と非
通紙部では、加熱ヒータから奪われる熱量が大きくこと
なり、紙に熱が奪われない非通紙部の温度は通紙してい
くにしたがって徐々に上昇していき（非通紙部昇温現
象）、やがて加熱ヒータや加圧ローラの耐熱温度を超え
てしまう。そのため、通紙間隔を広げることにより対応
していた。

【００３２】しかし、近年のプリンタの高速化に伴う温
調温度の上昇と入力電力の増加に伴い、非通紙部の昇温
がより顕著となり、通紙間隔を広げる等の方法では対応
できなくなってきている。

【００３３】この問題を解決するには、加熱ヒータに発
熱領域の異なる発熱体（通電発熱抵抗層）を複数設け、
紙サイズに応じて通電する発熱体を変えて加熱定着を行
うゾーンヒーティングが有効である。

【００３４】図１１にゾーンヒーティング型加熱ヒータ
１１の一例を示した。（ａ）は該加熱ヒータ１１の拡大
横断面模型図、（ｂ）は背面側の平面模型図、（ｃ）は
普通サイズ紙発熱体と小サイズ紙発熱体のパターン模型
図である。

【００３５】本実施例における加熱ヒータ１１は背面
（裏面）加熱型セラミックヒータである。即ち高熱伝導
であるＡｌ₂ Ｏ₃ 又はＡｌＮ等のセラミック基板１１ａ
の表面側（加熱面側、定着フィルムと対面する側の面）
とは反対の基板背面側（反加熱面側）に発熱体（Ａｇ／
Ｐｂ・Ｔａ₂ Ｎ等の通電発熱抵抗層）を具備させた構成
のものである。

【００３６】本実施例の加熱ヒータ１１は、セラミック
基板１１ａの背面側に長手に沿って普通サイズ紙発熱体
Ｈ１と、これに並行させて小サイズ紙発熱体Ｈ２を形成
してある。１１ｄ１・１１ｄ１は普通サイズ紙発熱体Ｈ
１の両端部側に導通させて形成具備させた給電用電極部
である。１１ｄ２・１１ｄ２は小サイズ紙発熱体Ｈ２の
両端部側に導通させて形成具備させた給電用電極部であ
る。１１ｃは上記の普通サイズ紙及び小サイズ紙発熱体
形成面を覆わせて形成具備させた薄肉ガラス保護層であ
る。１４及び１５は温度検知手段（サーミスタ）とサー
モプロテクターであり、加熱ヒータ背面側であるガラス
保護層１１ｃ面に接触させて配設される。

【００３７】Ｓは記録材搬送基準（通紙基準）であり、
本例の装置の場合は、画像形成装置本体の記録材搬送領
域の長手方向中央に基準を設けた「中央基準」の装置で
ある。Ｘは通紙方向を示している。

【００３８】普通サイズ紙発熱体Ｈ１は、Ａ４，ＬＴ
Ｒ，ＬＧＬ等の記録材用として、長さＬ１を２２２ｍｍ
（＝有効発熱領域Ｗ）、幅Ｗ１を３ｍｍに設定してあ
る。

【００３９】小サイズ記録材用発熱体Ｈ２はｃｏｍ１
０，ＤＬ，モナーク等の封筒用として小サイズ紙通紙部
Ｂに対応させてあり、長さＬ２を１１６ｍｍ、幅Ｗ２を
１．５７ｍｍに設定してある。

【００４０】温度検知素子１４とサーモプロテクター１
５は小サイズ紙通紙部Ｂ内に設けられている。

【００４１】普通サイズ記録材の通紙時には給電用電極
部１１ｄ１・１１ｄ１間に電力供給されることで普通サ
イズ紙発熱体Ｈ１が発熱してヒータ全体が急速昇温す
る。この加熱ヒータ１１の昇温が温度検知素子１４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１４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
うに普通サイズ紙発熱体Ｈ１に対する通電を制御する。

【００４２】小サイズ記録材の通紙時には給電用電極部
１１ｄ２・１１ｄ２間に電力供給されることで小サイズ
紙発熱体Ｈ２が発熱する。そして小サイズ紙通紙部Ｂに
対応するヒータ温度が温度検知素子１４により検知され
て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１４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小サイズ紙発熱
体Ｈ２に対する通電を制御する。

【００４３】しかしながら、ゾーンヒーティングを行う
場合、発熱領域の異なる発熱体Ｈ１・Ｈ２にそれぞれ独
立に通電し、通紙すると、ヒータ基板通紙方向には図１
２のような温度分布ｈ１・ｈ２が形成される。つまり、
定着ニップ部Ｎ内の通紙方向上流側に位置する発熱体Ｈ
１に通電する場合は、ヒータ基板通紙方向の温度分布は
ｈ１のようになり、定着ニップ部内温度をほぼ均一に保
つことができるが、下流側に位置する発熱体Ｈ２に通電
する場合は、ヒータ基板通紙方向の温度分布はｈ１のよ
うになり、定着ニップ部内の上下流方向で大きな温度勾
配が生じてしまう。これは、紙温度が低い上流側では加
熱ヒータから紙への熱流束が多く、紙温度が高い下流側
では少ないためである。

【００４４】したがって、下流側に位置する発熱体Ｈ２
の通電時は、ヒータ基板全体を高温に保つことができな
いために定着性に不利であるという問題があった。

【００４５】更に、複数の発熱体Ｈ１・Ｈ２を１つの温
度検知素子（サーミスタ）１４で温調制御する場合、上
記のように独立に発熱体Ｈ１またはＨ２に通電すると、
温度勾配が緩やかなところ（一般的には温度ピーク近
傍）はそれぞれの場合でことなり、温度検知素子の取り
付け位置公差等も考慮すると、検知温度が大きくばらつ
いてしまうという問題点があった。

【００４６】本発明は、長さの異なる複数の発熱体を有
する加熱体を用いたゾーンヒーティングのフィルム加熱
方式の像加熱装置、及び該像加熱装置を備えた画像形成
装置について、上記のような問題点を解消して、良好な
小サイズ紙定着性と温度検知部材の検知温度誤差を低減
等を図ることを目的とする。

【００４７】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする像加熱装置及び画像形成装置である。

【００４８】（１）基板に通電により発熱する発熱体が
設けられた加熱体と、一方の面がこの加熱体と摺動し他
方の面が画像を担持した記録材と接し共に移動するフィ
ルムと、を有し、フィルムを介した加熱体からの熱によ
り記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、上記
加熱体は、長さの異なる複数の発熱体を基板の通紙方向
に順次配置してなり、通紙方向上流側に最大通紙幅の発
熱体を設け、他の発熱体通電時は該発熱体と共に通電す
ることを特徴とする像加熱装置。

【００４９】この構成により、良好な小サイズ紙定着性
をえられると同時に、温度制御用の温度検知素子の取り
付け公差によって生じる検知温度誤差を低減できる。

【００５０】（２）上記加熱体は、最大通紙幅の発熱体
を複数もち、異なる通紙幅を有する発熱体通電時は、そ
れより通紙方向上流側に位置する最大通紙幅の発熱体の
少なくとも一方と共に通電することを特徴とする（１）
に記載の像加熱装置。

【００５１】この構成により、プリントスピードアップ
に伴う消費電力の増加によるフリッカーや高調波歪み等
の電気ノイズを増大させることなく、良好な小サイズ紙
定着性と温度検知素子の検知温度誤差を低減できる。

【００５２】（３）上記複数の最大通紙幅を有する発熱
体のうち、少なくとも一方の発熱体の両端部発熱量を中
央より高くし、他方を異なる通紙幅を有する発熱体と共
に通電することを特徴とする（２）に記載の像加熱装
置。

【００５３】この構成により、良好な端部定着性が得ら
れると同時に、良好な小サイズ紙定着性と温度検知素子
の検知温度誤差を低減できる。

【００５４】（４）上記加熱体にフィルムを挟んで圧接
して加熱ニップを形成する加圧部材を有することを特徴
とする（１）ないし（３）の何れかに記載の像加熱装
置。

【００５５】（５）記録材上に未定着画像を形成する画
像形成手段と、その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手段を有する画像形成装置にお
いて、上記加熱定着手段が（１）ないし（４）の何れか
に記載の像加熱装置であることを特徴とする画像形成装
置。

【００５６】

【発明の実施の形態】〈第１の実施例〉（図１〜図５） （１）画像形成装置例 図１は画像形成装置例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
ムプリンタである。

【００５７】１は像担持体としての回転ドラム型の電子
写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。ＯＰ
Ｃ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料
層がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の導電性
基盤上に形成されている。該感光ドラム１は矢印の時計
方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転
駆動される。

【００５８】感光ドラム１は回転過程において、まず、
その表面が帯電装置としての帯電ローラ２によって所定
の極性・電位に一様に帯電される。

【００５９】次に、露光装置としての不図示のレーザー
スキャナによる、目的の画像情報パターンに対応したレ
ーザービーム走査露光３を受ける。これにより回転感光
ドラム１面に目的の画像情報パターンに対応した静電潜
像が形成される。

【００６０】レーザースキャナはホストコンピュータ等
の外部装置等から送られた画像情報パターンの時系列電
気デジタル画素信号に対応してＯＮ／ＯＦＦ制御された
レーザービームを出力し、このレーザービームで回転感
光ドラム１の一様帯電処理面を走査露光する。

【００６１】回転感光ドラム１面に形成された静電潜像
は、現像装置４でトナー現像されて可視化される。現像
方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、Ｆ
ＥＥＤ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。

【００６２】回転感光ドラム１面に形成されたトナー画
像は、感光ドラム１と、感光ドラム１に一定の加圧力で
接触させた転写装置としての転写ローラ５とで形成され
る転写ニップ部Ｔにおいて、該転写ニップ部Ｔに不図示
の給紙部から所定の制御タイミングにて給送された記録
材（転写材）Ｐに対して順次に転写される。

【００６３】転写ローラ５には不図示の電源から所定の
転写バイアスが所定の制御タイミングにて印加され、感
光ドラム１面のトナー画像が該転写バイアスの作用で、
転写ニップ部Ｔを挟持搬送される記録材Ｐ面に順次に転
写される。

【００６４】転写ニップ部Ｔにてトナー画像の転写を受
けて転写ニップ部Ｔを通過した記録材Ｐは回転感光ドラ
ム１面から分離されて像加熱装置としての定着装置６へ
と搬送され、トナー画像が永久画像として定着される。

【００６５】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。

【００６６】本実施例における上記画像形成装置のプロ
セススピードは９４ｍｍ／ｓ、スループットは１６ｐｐ
ｍ（Ａ４）である。

【００６７】（２）定着装置６ 本例における像加熱装置としての定着装置６は、特開平
４−４４０７５〜４４０８３号公報等に開示の、円筒状
の定着フィルムを用いたフィルム加熱方式・加圧ローラ
駆動式・テンションレスタイプの加熱定着装置である。
図２は該装置６の横断面模型図である。

【００６８】１０・２０は互いに当接させて定着ニップ
部Ｎを形成させた定着部材と加圧部材である。

【００６９】定着部材１０は、加熱体１１（以下、加熱
ヒータと記す）、断熱ステイホルダー１２、定着フィル
ム１３等から構成されている。加圧部材２０は弾性加圧
ローラである。

【００７０】加熱ヒータ１１は高熱伝導であるＡｌ₂ Ｏ
₃ 又はＡｌＮ基板からなる、薄肉・横長のセラミックヒ
ータである。本実施例ではゾーンヒーティング型・背面
加熱型のセラミックヒータを使用した。この加熱ヒータ
１１については次の（３）項で詳述する。

【００７１】断熱ステイホルダー１２は、加熱ヒータ１
１を保持し、定着ニップ部Ｎと反対方向への放熱を防ぐ
部材であり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、
ＰＥＥＫ等により形成されている。本例の断熱ステイホ
ルダー１２は横断面略半円弧状樋型の横長で、耐熱性、
電気絶縁性で、高い加重に耐えられる部材であり、加熱
ヒータ１１はこの断熱ステイホルダー１２の下面のほぼ
中央部に部材長手に沿って設けた溝部に表面側を下向き
に露呈させて嵌入して固定支持させてある。

【００７２】定着フィルム１３は円筒状の耐熱性フィル
ムであり、加熱ヒータ１１を含む断熱ステイホルダー１
２に対して周長に余裕を持たせた形でルーズに外嵌させ
てあり、断熱ステイホルダー１２は定着フィルム１３を
内面から支える。

【００７３】定着フィルム１３は熱容量の小さなもので
あり、クイックスタートを可能にするために総厚１００
μｍ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、Ｐ
ＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層としたフィルムであ
る。また、長寿命の加熱定着装置を構成するために充分
な強度を持ち、耐久性に優れたフィルムとして、総厚２
０μｍ以上の厚みが必要である。よって定着フィルム１
３の総厚みとしては２０μｍ以上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、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。

【００７４】加圧部材としての弾性加圧ローラ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からなり、さらには、この上にＰＦＡ、ＰＲＦ
Ｅ、ＦＥＰ等の離型性層２３を形成してあってもよい。

【００７５】この弾性加圧ローラ２０は、不図示の軸受
部材に保持させ、断熱ステイホルダー１２の下面側に固
定支持させた加熱ヒータ１１の下向き表面に対して定着
フィルム１３を挟ませて、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定着ニップ部Ｎを形成
するべく十分に加圧されている。

【００７６】加圧ローラ２０は不図示の駆動手段により
矢印の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ２
０の回転駆動による該ローラ２０の外面と定着フィルム
１３の外面との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力で
定着フィルム１３に回転力が作用して、該定着フィルム
１３はその内面が定着ニップ部Ｎにおいて加熱ヒータ１
１の下向き表面に密着して摺動しながら矢印の時計方向
に加圧ローラ２０の回転周速度にほぼ対応した周速度を
もって断熱ステイホルダー１２の外回りを従動回転状態
になる。

【００７７】この場合、断熱ステイホルダー１２の外回
りを従動回転する円筒状の定着フィルム１３はその周長
の定着ニップ部Ｎとその近傍部の定着フィルム部分以外
の定着フィルム部分はテンションフリー（テンションが
加わらない状態）の状態にある。

【００７８】定着フィルム１３はその内面側が加熱ヒー
タ１１および断熱ステイホルダー１２の外面の一部に摺
擦しながら回転するため、加熱ヒータ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。

【００７９】而して、加圧ローラ２０が回転駆動され、
それに伴って円筒状の定着フィルム１３が断熱ステイホ
ルダー１２の外回りを従動回転状態になり、加熱ヒータ
１１に通電がなされて該加熱ヒータ１１の発熱で定着ニ
ップ部Ｎの温度が所定に立ち上がって温調された状態に
おいて、定着ニップ部Ｎに、未定着トナー画像ｔを形成
担持させた記録材Ｐが導入され、定着ニップ部Ｎにおい
て記録材Ｐの未定着トナー画像担持面側が定着フィルム
１３の外面に密着して定着フィルム１３と一緒に定着ニ
ップ部Ｎを挟持搬送されていく。

【００８０】この記録材Ｐの挟持搬送過程において、加
熱ヒータ１１の熱が定着フィルム１３を介して記録材に
付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが熱圧定着
される。

【００８１】記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると定
着フィルム１３の外面から曲率分離して不図示の排出ト
レイ上に排出される。

【００８２】（３）加熱ヒータ１１および通電制御 図３の（ａ）は加熱ヒータ１１の拡大横断面図、（ｂ）
は背面側の平面模型図、（ｃ）は普通サイズ紙発熱体と
小サイズ紙発熱体のパターン模型図である。

【００８３】この加熱ヒータ１１は前述した図１１と同
様の構成のゾーンヒーティング型・背面加熱型のセラミ
ックヒータである。

【００８４】Ａ４，ＬＴＲ等の普通サイズ紙発熱体Ｈ１
は通紙方向上流側に、封筒などの小サイズ紙発熱体Ｈ２
は通紙方向下流側に配置してある。普通サイズ紙発熱体
Ｈ１の長さ（通紙幅）Ｌｌと小サイズ紙発熱体Ｈ２の長
さＬ２は前記したようにそれぞれ２２２ｍと１１６ｍで
ある。

【００８５】普通サイズ紙発熱体Ｈ１の抵抗値Ｒｌは、
入力電圧が変動した場合でも電力不足を起こさず良好な
定着性が得られ、かつ、フリッカーや高調波歪み等の電
気ノイズレベルを抑えるために、１３．４Ωとした。

【００８６】小サイズ紙発熱体Ｈ２の抵抗値Ｒ２は、通
紙幅が狭いため抵抗値が低くなってしまうが、フリッカ
ーや高調波歪み等の電気ノイズの制約があるため、発熱
体幅Ｗ２を狭くすることによって普通サイズ紙発熱体Ｈ
１と同じ値とした。

【００８７】よって、普通サイズ紙発熱体Ｈ１の幅Ｗｌ
は３ｍ、抵抗値Ｒｌは１３．４Ω（１００Ｖ入力時に約
７４６Ｗ）、小サイズ紙発熱体Ｈ２の幅Ｗ２は、１．５
７ｍｍとなる。

【００８８】尚、本実施例では小サイズ紙発熱体Ｈ２の
抵抗値調整をヒータの製造工程簡略化のために、幅を変
えることによって行ったが、発熱体材料を変えることに
よっても可能である。

【００８９】而して、このように複数の発熱体Ｈ１・Ｈ
２を有するゾーンヒーティング型加熱ヒータについて、
発熱体Ｈ１・Ｈ２にそれぞれ独立に通電した場合の通紙
中の温度分布は前述したように図ＤＤのｈ１・ｈ２のよ
うになる。すなわち、発熱体Ｈ１を点灯した場合は、ヒ
ータ基板内の温度がほぼ均一となるが、発熱体Ｈ２を点
灯した場合は、ヒータ基板内で大きな温度勾配が生じて
しまう。これは、定着ニップ部Ｎ内を紙が通過する際の
加熱ヒータから紙への熱流束が通紙方向上流側と下流側
で異なることによるものである。つまり、紙が定着ニッ
プ部内を通過する間に温度が上昇するため、紙温度が低
い上流側ではヒータから紙への熱流束は多く、紙温度が
高い下流側では熱流束が少なくなるためである。したが
って、下流側に発熱体Ｈ２を配置した場合は、特に定着
ニップ部上下流側で温度勾配は大きくなる。

【００９０】図４は本発明にしたがって普通サイズ紙発
熱体Ｈ１と小サイズ紙発熱体Ｈ２を通電デューティーを
変えて通紙した場合の温度分布である。各発熱体Ｈ１と
Ｈ２の単位長手長さ当たりの電力比を表１に、発熱体Ｈ
１とＨ２の通電デューティーとその時の単位長手長さ当
たりの電力比を表２にしました。

【００９１】

【表１】

【００９２】

【表２】 図４から分かるように、小サイズ紙発熱体Ｈ２を普通サ
イズ紙発熱体Ｈ１と同時に通電することによって、定着
ニップ部Ｎの上流側の温度が上昇し、更に、発熱体Ｈ１
とＨ２の単位長当たりの電力比を近づけることによって
ヒータ基板内温度がより均一になっていくことがわか
る。

【００９３】表３に、普通サイズ紙発熱体Ｈ１のみ通電
した場合と、前記表２のデューティーで通電した場合の
小サイズ紙定着性と温度検知部材としてのサーミスタ１
４の取り付け公差により生じる検知温度誤差を示す。

【００９４】

【表３】 表３より、小サイズ紙通紙時に普通サイズ紙発熱体Ｈ１
にも通電することにより、小サイズ紙の定着性を向上さ
せることができ、更に、サーミスタ１４の取り付け公差
内での温度バラツキも小さくすることができることがわ
かる。

【００９５】この結果から、良好な小サイズ紙定着性を
得ることができ、且つ、サーミスタの検知温度誤差を１
０ｄｅｇ程度に押さえるためには、単位長手長さ当たり
の電力比をＨ１／Ｈ２≧０．５程度にするのが好まし
い。

【００９６】しかし、図５で示すように普通サイズ紙発
熱体Ｈ１と小サイズ紙発熱体Ｈ２の通電デューティーを
変えること等によって単位長手長さ当たりの電力比も変
わり、同様に通紙部と非通紙部の電力比も変わるため、
非通紙部昇温にも影響を与える。表４は前記表２中の各
通電デューティーでの通紙部と非通紙部の電力比と非通
紙昇温の関係を示したものである。尚、端部昇温はｃｏ
ｍｌＯ封筒を１６ｐｐｍのスループットで７５枚連続通
紙したときの温度である。

【００９７】

【表４】 表４から、封筒をフルスループット（１６ｐｐｍ）で通
紙するためには、電力比が通紙部／非通紙部≧１．９５
程度である必要があるが、通紙部／非通紙部≧１．４程
度であれば実用的に問題のないレベル（普通サイズ紙ス
ループットの２／３程度のスループットダウンを許容）
である。

【００９８】また、本実施例では、背面加熱型の加熱ヒ
ータ１１を用いたが、ＡｌＮ基板を用いた従来型（表面
加熱型）の加熱ヒータを用いた場合でも同様の効果が得
られた。

【００９９】以上のように、小サイズ紙通紙時に普通サ
イズ紙発熱体Ｈ１と小サイズ紙発熱体Ｈ２を０．５≦Ｈ
１／Ｈ２≦２．５程度の電力比で点灯させることによっ
て、小サイズ紙の定着性を向上させることができ、且
つ、サーミスタ１４の取り付け位置ずれによる温度検知
誤差を減少させることができる。

【０１００】〈第２の実施例〉（図６） 本実施例では、装置をＡ４縦２４ｐｐｍ、プロセススピ
ード１５１ｍｍ／ｓにスピードアップした。スピードア
ップに伴い、普通サイズ紙通紙時の消費電力を第１の実
施例の７４６Ｗから８８０Ｗヘアップさせる必要があ
り、フリッカーや高調波歪み等の増大が問題となった。

【０１０１】そこで、図６の（ａ）または（ｂ）のよう
に、普通サイズ紙発熱体をＨ１とＨ１′の２本に分割
し、それぞれＯＮタイミングをずらして独立に駆動させ
ることにより、フリッカー等の電気ノイズを低減させる
構成とした。

【０１０２】普通サイズ紙発熱体Ｈ１とＨ１′の配置の
方法としては、図６の（ａ）のように通紙方向上流側か
ら下流側に普通サイズ紙発熱体Ｈ１−小サイズ紙発熱体
Ｈ２−普通サイズ紙発熱体Ｈ１′の配列と、（ｂ）のよ
うに普通サイズ紙発熱体Ｈ１−普通サイズ紙発熱体Ｈ
１′−小サイズ紙発熱体Ｈ２の配列の２通り可能であ
り、どちらも同様の効果が得られる。ただ（ｂ）の配置
の場合は、配線パターン同士間の距離ｄを配線一発熱体
間、発熱体一発熱体間の距離より多くとる必要があり
（発熱体による電圧降下がないため大きな電位差がかか
るため）、ヒータ基板幅としては広くなり、コスト高と
なる傾向にある。

【０１０３】本実施例では（ａ）の配置を例に説明す
る。尚、その他の条件は、前記第１の実施例と同様であ
り、再度の説明は省略する。

【０１０４】本構成においても、小サイズ紙発熱体Ｈ２
のみに通電した場合、前記と同様な問題が発生する。

【０１０５】そこで、本実施例では、普通サイズ紙通紙
時は発熱体Ｈ１とＨ１′、小サイズ紙通紙時は、発熱体
Ｈ１とＨ２に通電する。この場合、前記第１の実施例で
述べたように定着ニップ部Ｎの上流側と下流側では、紙
への熱流束が異なるため、発熱体Ｈ１とＨ１′を同じ電
力比で点灯した場合にはヒータ基板内温度は均一にはな
らない。

【０１０６】表５に発熱体Ｈ１とＨ１′の電力比を変え
て通電した場合に、サーミスタ１４の取り付け公差によ
って生じる検知温度の誤差を示す。

【０１０７】

【表５】 表５から分かるように、電力比Ｈ１／Ｈ１′が１．５以
上程度とすることで、定着ニップ部内温度がほぼ均一に
なり、サーミスタ１４の位置ずれによる検知誤差を１０
℃程度とすることができる。

【０１０８】また、Ｈ１／Ｈ１′を２とし、小サイズ紙
通紙時は、発熱体Ｈ１とＨ２を通電デューティーＨ１：
Ｈ２＝２：１（単位長手長さ当たりの電力比が、Ｈ１／
Ｈ２＝０．６５、通紙部：非通紙部＝２．５：１）で制
御することにより、前記第１の実施例と同様に良好な小
サイズ紙の定着性を得ることができ、且つ、サーミスタ
１４の位置ずれによる検知温度ずれを低減させることが
できた。

【０１０９】以上のように、本構成によりプリント速度
の増大により消費電力がアップした場合でも、フリッカ
ーや高調波歪み等の電気ノイズを増加させることなく、
温度制御用の温度検知素子１４の位置ずれによる検知誤
差を低減することができ、且つ、小サイズ紙の定着性を
向上させることができる。

【０１１０】〈第３の実施例〉（図７・図８） 本実施例では、前記第２の実施例の加熱ヒータにおい
て、小サイズ紙通紙時に通電しない発熱体Ｈ１′の両端
部を図７のｅ・ｅのように絞り部とすることで該発熱体
Ｈ１′の両端部の発熱量をアップさせる構成とした。
尚、その他の条件は前記第２の実施例と同様であり、再
度の説明は省略する。

【０１１１】通常、印字可能領域（定着可能領域）は紙
両端から５ｍｍ内側からであるが、近年、紙の最端部付
近まで印字する需要があり、そのためには図８のような
定着装置端部の放熱による温度だれを考慮し、定着装置
の幅を広げる必要がある。しかし、それはプリンタのサ
イズアップにつながってしまう。

【０１１２】そこで、本実施例では紙の最端部の定着性
を定着装置の幅を広げることなく、向上させるために小
サイズ紙通紙時に通電しない発熱体Ｈ１′の端部の発熱
体の発熱量をアップさせる構成とした。これにより、小
サイズ紙通紙時の非通紙部昇温を悪化させることなく、
紙最端部までの定着が可能となる。

【０１１３】表６に発熱体Ｈ１′の端部発熱量アップ量
と紙最端部の定着性の関係をを示す。尚、今回は発熱量
の制御は中央部と端部の発熱体幅を変えることによって
抵抗値を変えて行ったが、発熱体材料を変えることによ
っても可能である。

【０１１４】

【表６】 表６からわかるように、発熱体Ｈ１′の端部発熱量を８
％程度アップする事によって、紙全面の定着が可能とな
った。また、小サイズ紙定着性及びサーミスタ検知温度
誤差についても、前記第２の実施例と同様な効果が得ら
れた。

【０１１５】以上のように、普通サイズ紙発熱体Ｈ１・
Ｈ１′のうち、小サイズ紙発熱体Ｈ２と同時に点灯させ
ない発熱体Ｈ１′の端部発熱量をアップさせることによ
り、良好な端部定着性を得ることができると同時に、良
好な小サイズ紙定着性とサーミスタ検知温度ずれを小さ
くすることができる。

【０１１６】〈その他〉 １）加熱ヒータ１１は実施例の背面加熱型に限られず、
従来型（表面加熱型）であってもよい。

【０１１７】２）記録材Ｐの通紙基準は片側基準にする
ことも勿論できる。

【０１１８】３）本発明の像加熱装置は各実施例の定着
装置に限らず、画像を担持した記録材を加熱して艶等の
表面性を改質する装置、仮定着する装置等の像加熱装
置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート
装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置とし
て使用できる。

【０１１９】４）記録材Ｐに対する未定着トナー画像ｔ
の形成原理・プロセスに限定はなく任意である。

【０１２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、長
さの異なる複数の発熱体を有する加熱体を用いたゾーン
ヒーティングのフィルム加熱方式の像加熱装置、及び該
像加熱装置を備えた画像形成装置について、良好な小サ
イズ紙定着性を得られると同時に、温度検知部材の取り
付け公差によって生じる検知温度ずれを減少させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例における画像形成装置例の概略
構成図

【図２】 定着装置の横断面模型図

【図３】 加熱体の構成説明図

【図４】 発熱体Ｈ１とＨ２を共に通電したときの定着
ニップ部幅方向の温度分布を表す図

【図５】 発熱体Ｈ１とＨ２の電力比と通紙部・非通紙
部の電力比の関係を表す図

【図６】 （ａ）と（ｂ）はそれぞれ第２の実施例にお
ける加熱体の構成をを表す図

【図７】 第３の実施例における加熱体の構成を表す図

【図８】 端部温度だれを表す図

【図９】 フィルム加熱方式の像加熱装置（加熱定着装
置）の一例の要部の概略構成図

【図１０】 加熱体（表面加熱型）の構成説明図

【図１１】 背面加熱型の加熱体の構成説明図

【図１２】 発熱体Ｈ１とＨ２に独立に通電したときの
定着ニップ部幅方向の温度分布を表す図

【符号の説明】

１１‥‥加熱体（加熱ヒータ）、１１ａ‥‥セラミック
基板、１１ｂ‥‥発熱体、Ｈ１‥‥普通サイズ紙発熱
体、Ｈ２‥‥小サイズ紙発熱体、１１ｃ‥‥薄肉ガラス
保護層、１２‥‥ステイホルダー、１３‥‥薄肉フィル
ム（定着フィルム）、１４‥‥温度検知素子（サーミス
タ）、１５‥‥サーモプロテクター、２０‥‥加圧ロー
ラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金成 健二 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 Ｆターム(参考） 2H033 BA25 BA27 BE03 CA48 3K058 AA42 AA86 BA18 CA23 CA61 CE04 CE13 CE19 DA04 DA06 GA03 GA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に通電により発熱する発熱体が設け
   られた加熱体と、一方の面がこの加熱体と摺動し他方の
   面が画像を担持した記録材と接し共に移動するフィルム
   と、を有し、フィルムを介した加熱体からの熱により記
   録材上の画像を加熱する像加熱装置において、 上記加熱体は、長さの異なる複数の発熱体を基板の通紙
   方向に順次配置してなり、 通紙方向上流側に最大通紙幅の発熱体を設け、他の発熱
   体通電時は該発熱体と共に通電することを特徴とする像
   加熱装置。
2. 【請求項２】 上記加熱体は、最大通紙幅の発熱体を複
   数もち、異なる通紙幅を有する発熱体通電時は、それよ
   り通紙方向上流側に位置する最大通紙幅の発熱体の少な
   くとも一方と共に通電することを特徴とする請求項１に
   記載の像加熱装置。
3. 【請求項３】 上記複数の最大通紙幅を有する発熱体の
   うち、少なくとも一方の発熱体の両端部発熱量を中央よ
   り高くし、他方を異なる通紙幅を有する発熱体と共に通
   電することを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
4. 【請求項４】 上記加熱体にフィルムを挟んで圧接して
   加熱ニップを形成する加圧部材を有することを特徴とす
   る請求項１ないし３の何れかに記載の像加熱装置。
5. 【請求項５】 記録材上に未定着画像を形成する画像形
   成手段と、その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手段を有する画像形成装置におい
   て、 上記加熱定着手段が請求項１ないし４の何れかに記載の
   像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。