JP2000223241A - 加熱装置及び画像形成装置及び断熱体製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オンデマンド加熱装置は、ヒートリークの増
大によって加熱効率が悪く、温度ムラが生じるという課
題があった。 【解決手段】 加熱基板保持部材内部を中空構造とした
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱基板に発熱体
を設けて構成したヒータと、加熱基板保持部材に保持し
た前記ヒータに接触移動するフィルムと、このフィルム
を前記ヒータに押圧させて圧接部を形成する加圧部材と
を有し、前記圧接部に被加熱材を狭持搬送させて加熱す
る加熱装置、この加熱装置を適用した電子写真方式のプ
リンター、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置お
よび加熱基板を製造する断熱体製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置によって被加熱材と
しての記録材上に形成された未定着画像の定着方式とし
て、熱効率、安全性が良好な接触加熱型の定着装置が広
く知られている。

【０００３】特に、近年では省エネルギ推進の観点か
ら、熱伝達効率が高く、装置の立上りも速い方式とし
て、熱容量の小さなフィルムを介して加熱するフィルム
加熱方式の定着方式が注目されており、特開昭６３−３
１３１８２号公報、特開平２−１５７８７８号公報、特
開平４−４４０７５号公報〜特開平４−４４０８３号公
報、特開平４−２０４９８０号公報〜特開平４−２０４
９８４号公報等に提案されている。

【０００４】このフイルム加熱定着器の構成としては、
フイルムの搬送に専用の搬送用ローラと従動ローラを用
いてテンションを加えながら加圧ローラとの間でフィル
ムを搬送する方法と、円筒形フィルムを加圧ローラの搬
送力で駆動させる方法があり、前者はフィルムの搬送性
高くできる利点を有し、後者は構成を簡略化して低コス
トの定着器を実現できる利点がある。

【０００５】以下、具体例として、後者の加圧ローラ駆
動型フィルム定着装置の断面構成を図１４に示す。図１
４において、記録材１上に形成されたトナー２による画
像は、耐熱性ゴムから成る加圧ローラ３と該加圧ローラ
との間で総圧４〜１５ｋｇｆ程度に加圧され摩擦力によ
り加圧ローラの回転と共にフィルムガイド部材を兼ねる
ヒータホルダ（ヒータの構成要素である加熱基板を保持
する保持部材）１０に沿って回転搬送される円筒形定着
フイルム４（以下、フィルムと略称する）とのニップ部
に搬送され、フィルム４を介してヒータ５によって加熱
加圧され定着される。

【０００６】このときのフィルム４は、熱容量を小さく
してクイックスタート性を向上するために、膜厚を１０
０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下２０μｍ以上
の耐熱性、離型性、耐久性を兼ねたＰＴＦＥ，ＰＦＡ，
ＰＰＳの単層フイルムまたはポリイミド、ポリアミドイ
ミド、ＰＥＥＫ，ＰＥＳ等のフイルム表面にＰＴＦＥ，
ＰＦＡ，ＦＥＰを離型性層としてコーティングした複合
層フイルムで構成されている。

【０００７】一方、ヒータ５はセラミック等の耐熱性絶
縁材からなる加熱基板（以下、基板と略称する）６上に
発熱体８がパターン形成され、表面は耐熱性ガラス９で
保護されており、基板６の裏面には温度検知素子７が配
置され、加熱定着装置の温度制御をこの基板裏面の温度
検知によって行なう構成となっている。

【０００８】図１５はこのヒータ５を保持するヒータホ
ルダ１０と金属ステー１０’を組み合わせたヒータステ
ーユニットの正面図であり、耐熱性樹脂材料からなるヒ
ータホルダ１０の中央部には複数のリブ１０ａが設けら
れている。このリブは、フイルム回転時にフイルム４が
定着ニップ部に引き込まれる際に、フィルム内面と接触
するような位置に設けられており、フィルム４が定着ニ
ップ部とこのリブ表面に接触し、摺擦されながら回転搬
送される際、リブ部とニップ部との間の搬送速度の差に
よって回転中常にこの領域のフィルム４に張力が作用
し、フィルム４が張られることで定着ニップ部に搬送さ
れる角度を安定させ、記録材の搬送性及び定着性も安定
するように構成されている。

【０００９】また、金属ステー１０’はヒータホルダ１
０の長手方向に対してほぼ同程度の長さで接触し、左右
端部の突起部分で加圧力を受け、ヒータホルダ１０との
長手方向の接触面に力を分散させつつ、軸を固定されて
いる加圧ローラ３に押し当てることによって、長手方向
にほぼ均一な幅でニップ部を形成する構成となってい
る。このため、この金属ステー１０’とヒータホルダ１
０の接触面の接触性及び真直度には高精度を必要とし、
両者は互いに密着するように高い精度で加工されてい
る。

【００１０】図１６はアルミナからなるセラミックヒー
タの発熱体形成面の正面図であり、発熱体８は銀パラジ
ウム（Ａｇ／Ｐｄ）、ＲｕＯ₂,Ｔａ ₂Ｎ等を材質とした
帯状パターンからなる通電発熱体で、基板面に形成され
た銀白金（Ａｇ／Ｐｔ）からなる通電電極１１，１１’
からの通電により発熱するものである。

【００１１】また、図１７は同じヒータの基板裏面の正
面図を示しており、基板温度を制御するために、温度検
知素子はＰｄの比率を３０％以下に抑えた低抵抗の銀パ
ラジウムで形成された温度検知素子用配線７’を介し
て、基板裏面に形成された温度検知用電極１１”に接続
され、この温度検知用電極１１”から装置本体の検出回
路につながれている。

【００１２】図１８はこのヒータ５を発熱体形成面を加
熱面として、耐熱性接着剤を用いてヒータホルダ１０に
固定した場合のヒータ固定ユニットの正面図であり、図
中の矢印は、その向きでヒータに通電させた場合の熱の
移動方向、矢印の太さで熱量の大小を概念的に比較表示
しいる。

【００１３】発熱体から発せられた熱は上下各層の熱伝
導率と厚さの積で決まる熱伝導性の差に依存するが、従
来製品の構成では、熱伝率が約２０Ｗ／ｍｋで厚さ６３
５μｍのアルミナセラミックヒータ基板と熱伝率が約
２．３Ｗ／ｍｋで厚さ５０μｍの耐熱性ガラスコートに
挟まれているため、上下への熱の伝導性はほぼ等しくな
っている。

【００１４】以上のような加熱定着装置を用いたプリン
ター等の各種画像形成装置は、上述の通り、加熱効率の
高さや温度の立上りの速さによる待機中の予備加熱の不
要化、待ち時間の解消などの多くの利点を有している。
特に、円筒形フィルムを加圧ローラの搬送力で駆動させ
る方法は低コストに実現できるため、小型低速機への導
入から始まり、今後、大型高速機への導入が期待される
ようになっている。この高速化を実現するためには、ま
ず、当然のことながら、駆動源としてのモータをパワー
アップして、加圧ローラ及び定着フィルムの回転速度を
上げるとともに、通過時間の短くなった紙に十分な熱エ
ネルギーを供給するため、定着温度を更に高く設定した
り、加圧ローラの加圧力を上げて加熱領域を広げる、ヒ
ータ基板や定着フィルムの材質を熱伝導性の高いものに
替えるなどの改良を行う必要がある。

【００１５】しかしながら、このような改良を進めて行
くには、上記の従来構成のようにヒータホルダ側へのヒ
ートリークが加熱面側と同程度に存在すると、高速化に
応じて発熱量を上げた場合にホルダ側へのヒートリーク
も増大して加熱効率が低下してしまうという課題があっ
た。

【００１６】また、上記の課題を補う為の一つの対策と
して、アルミナ基板の代わりに、窒化アルミニウム（以
下、ＡＩＮと称する）を用いる方法が考えられており、
このＡ１Ｎ基板は、従来のアルミナ基板に比べて主に表
１に示すような特性上の利点がある。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１からわかるように、アルミナ基板に比
べてＡＩＮ基板では熱伝導率が１１倍程高いため、同じ
投入エネルギーでより速い基板の昇温や温度分布の均一
化が可能であり、耐熱衝撃性も約２倍あるため、発熱体
をより細くして、高温で使用しても急加熱による基板破
損を生じ難くなるという多くの利点が得られる。

【００１９】特に、ＡＩＮ基板がガラスコート層よりも
１００倍程高い熱伝導性を有することに着目し、図１９
に示すように、ヒータ基板として従来アルミナ基板と同
じサイズのＡＩＮ基板６’を用い、このＡＩＮ基板の上
面に発熱体８と各配線及び電極を形成して同一面側にガ
ラスコート層９と温度検知素子７を配置し、基板裏面を
加熱面として基板裏面方向に定着ニップを当接する裏面
加熱型ＡＩＮヒータ５’を用いる。

【００２０】この裏面加熱型ＡＩＮヒータ５’は、発熱
体で発生した熱を従来ヒータよりも約１０倍速く加圧ロ
ーラ側に伝えられるようになり、従来のアルミナ基板の
ヒータより素早く温度が立ちあがり、熱伝導性が高いた
めに、基板全体で均一に幅広く加熱する効果も高く、高
速化しても高い定着性を維持できるようになる。

【００２１】しかしながらこの構成においては、基板の
熱伝導性の高さによって、長手方向の温度分布も均一化
され易くなるため、小サイズ紙を連続通紙した場合に問
題となる非通紙部の過剰昇温も緩和する作用がある一方
において、発熱体が形成されていない基板端部まで熱が
伝播し易くなる。このため、電極部の昇温が従来アルミ
ナヒータより高くなって、電極と接続するコネクタの耐
熱性を改善する必要を生じたり、発熱体が形成されてい
ない領域の基板とヒータホルダとの接触面からのヒート
リークが増大し、図２０の矢印のような経路のヒートリ
ークにより、図２１のヒータ表面温度分布グラフに示す
ような弊害が生じる場合がある。

【００２２】図２１のグラフは、縦軸が温度、横軸がヒ
ータの長手方向位置を示しており、従来のアルミナヒー
タの温度分布曲線がグラフ中の細線で示されるように、
通紙領域全体に渡ってほぼ均一な温度分布を形成するの
に対し、ＡＩＮヒータを用いた場合にはグラフ中の太線
で示されるように、左右端部の通紙領域の一部を含んだ
部分から基板端部に向かって緩やかに温度低下が生じ、
この基板端部の温度だれは定着時に画像の左右端部の定
着温度不足となって、この領域の画像の定着性不良を招
くことになる。

【００２３】また、その他の定着速度の高速化に伴う課
題として、ヒータホルダ１０のリブ１０ａが高速でフイ
ルム内面と摺擦することにより、リブ位置に対応した部
分的なフィルムの温度ムラを招くことに起因する課題が
ある。

【００２４】図２２は図２０のヒータ固定ユニットにフ
ィルム４を装着したフィルムユニットの正面図であり、
図中のａとａを結ぶ一点鎖線で示されたヒータホルダ１
０のリブ１０ａの中央部を水平に横切る位置のフィルム
表面温度を、非接触温度分布測定手段であるサーモビュ
ーワーでモニターしながら、このユニットを加熱定着装
置に組み込み、記録速度９４．２ｍｍ／秒で定着動作を
行う時の回転速度でフイルムを回転させつつヒータに通
電し、定着温度１９０℃で温度制御させた場合のフィル
ム表面温度分布の評価を行うと、室温状態からヒータ
５’に通電させて、約６秒後のフィルム温度分布は図２
３のグラフのようになる。

【００２５】フィルム表面の温度はヒータホルダ１０の
リブ位置に対応して変化し、リブ１０ａが無い位置のフ
ィルム表面が約１６０℃まで昇温するのに対し、リブ１
０ａが接触する位置のフィルム表面温度は約１４０℃と
なり、約２０℃の温度低下が生じることがわかった。こ
のフィルム表面の温度ムラはある条件が重なった場合に
は明確な画像不良を招くことがあり、具体的には図２４
に示すように、この温度ムラを生じる状態で全面べた黒
のドナー画像を定着させると、フィルム表面温度が低い
リブ位置の黒画像の光沢はリブの無い位置の黒画像の光
沢より低下し、べた黒画像全体に縦筋状の濃度ムラを生
じるようになる。

【００２６】また、フィルム表面温度ムラの招く他の課
題として、比較的湿度の高い環境で抵抗の低い紙に横線
パターンを形成した時に生じ易くなる「尾引き現象」と
呼ばれる画像不良を更に悪化させる。この尾引き現象は
前述の条件が揃った場合には、次のようなメカニズムで
発生するものと考えられている。

【００２７】図２５はこのメカニズムを説明するための
加熱定着装置の断面図を示すもので、比較的湿度の高い
環境で記録紙上に静電的に付着している未定着のトナー
像は、湿度によって静電的な吸着力が低下したまま定着
ニップ部に搬送されると、やはり湿度によって水分を多
めに含んだ記録紙が定着ニップ部で急速に加熱加圧され
た瞬間に記録紙の内部から水蒸気を勢い良く発生し、尾
引き現象はこの定着ニップの前後に勢い良く吹き出され
た水蒸気によって付着力の低下したトナーが記録方向の
後方に吹き飛ばされる現象である。

【００２８】この現象の作用する方向性から、特に水蒸
気の進行する矢印方向と直角方向に形成された横線パタ
ーンの繰り返しが多い画像において目立ちやすくなる現
象である。

【００２９】この尾引き現象は、水蒸気が主要因である
ことから、記録速度が速くなるほど水蒸気の相対速度も
速くなって現象が悪化するとともに、その吹き出す勢い
に分布があると、その分布に沿って勢いの強い部分に集
中して生じる傾向がある。このため、上記のように記録
速度の高速化に伴ってヒータホルダのリブ位置のフイル
ム表面温度が部分的に低くなると、ニップ部で生じた水
蒸気の気流は高い温度領域から、より低い温度領域に向
かって移動しようとする性質によって、このフィルム表
面の温度の低い部分に集中して尾引きを生じるようにな
る。この結果として、図２６に示すように、リブ１０ａ
に対応しない部分２ａ’に比べてリブ１０ａのある位置
に対応する部分２ｂ’に尾引き現象が集中し、縦筋上の
尾引き画像を生じるようになり、同一条件下で通紙領域
全体に分散して尾引き現象を生じた場合に比べて明らか
に現象が目立ちやすくなり、現象の許容マージンを狭く
するという弊害を招く要因となる。

【００３０】

【発明が解決しようとしている課題】従来の加熱装置は
以上のように構成されているので、次のような課題があ
った。 ａ）．加熱基板と耐熱性フィルムを用いる加熱装置にお
いて、加熱装置を高速化しようとする際、ヒータホルダ
へのヒートリークによる加熱効率が悪化する。 ｂ）．高熱伝導性ヒータ基板を用いた場合に発熱体が形
成されていない部分へのヒートリークが増大して、ヒー
タの長手方向左右端部での電気接点部の温度が高くなり
すぎる。 ｃ）．通紙領域の左右端部で温度だれが悪化し、この部
分の定着性不良が生じる。 ｄ）．高速でヒータホルダのリブに定着フィルム内面が
摺擦して温度を奪われることにより生じいるフィルム表
面温度ムラ、このフィルム表面温度ムラによってベタ黒
画像に縦筋状の濃度ムラが生じ、尾引き現象がこの温度
ムラに応じて縦筋状に手中して発生してしまう。

【００３１】本発明は上記のような従来の課題を解消す
るためになされたもので、高速化しても加熱効率が低下
せず、加熱基板端部の温度上昇や通紙領域端部の温度不
足を防止した加熱装置を得ることを目的とする。

【００３２】また、この加熱装置を適用して、ヒータホ
ルダーのリブ位置に応じて悪化する画像不良が生じるこ
とを防止し、効率よく高速で高画質が得られる画像形成
装置を提供することを目的とする。

【００３３】更に、断熱体としての加熱基板保持部材を
簡単かつ精度よく製造する断熱体製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の構成を有
することを特徴とする加熱装置、画像形成装置および断
熱体製造方法である。

【００３５】（１）耐熱性の加熱基板に発熱体を設けて
構成したヒータと、加熱基板保持部材に保持した前記ヒ
ータに接触移動するフィルムと、このフィルムを前記ヒ
ータに押圧させて圧接部を形成する加圧部材とを有し、
前記圧接部に被加熱材を狭持搬送させて加熱する加熱装
置において、前記加熱基板保持部材内部を中空構造とし
たことを特徴とする加熱装置。

【００３６】（２）前記加熱基板は高熱伝導性材料を用
い、この加熱基板の発熱体形成部から非発熱体形成部へ
のヒートリークの増大にともなって該加熱基板内に生じ
る温度分布を打ち消すように、前記中空構造の容積に分
布を持たせたことを特徴とする（１）記載の加熱装置。

【００３７】（３）前記加熱基板保持部材は前記圧接部
以外で前記フィルム内面と接触摺擦しつつ該フィルムを
該圧接部へ所望の入射角度で導く複数のリブを有し、こ
のリブの内部も中空構造としたことを特徴とする（１）
記載の加熱装置。

【００３８】（４）前記加熱基板は窒化アルミニウムを
用いたことを特徴とする（１）記載の加熱装置。

【００３９】（５）記録材に未定着トナー画像を形成担
持させる作像手段と、前記記録材に形成担持させた未定
着トナー画像を該記録材させた加熱定着させる加熱定着
手段とを有する画像形成装置において、前記加熱定着手
段が（１）から（３）のうちのいずれか１項記載の加熱
定着装置であることを特徴とする画像形成装置。

【００４０】（６）樹脂部材の断熱性を付与させたい領
域に選択的にガスインジェクション法を適用し、前記樹
脂材料を射出成形すると同時に所望の領域に中空構造を
形成したことを特徴とする断熱体製造方法。

【００４１】（７）耐熱性樹脂材料を射出成形すると同
時に所望の領域に中空構造を形成したことを特徴とする
（６）記載の断熱体製造方法。

【００４２】（８）前記耐熱性樹脂材料として、液晶ポ
リマーを用いることを特徴とする（７）記載の断熱体製
造方法。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を添
付図面に基づいて説明する。

【００４４】実施の形態１．図１は本発明の実施の形態
１による加熱装置のヒータホルダを示す横断側面図、図
２はその縦断正面図、図３はヒータユニットの正面図、
図４は成形方法の説明図である。図１から図４におい
て、図１３から図１７と同一番号の部材は同一の構成要
素を示している。

【００４５】この実施の形態１では図１、図２に示すよ
うに、内部に中空構造部（以下、中空部と称する）１３
を設けた加熱基板保持部材としての高断熱低熱容量ヒー
タホルダ１２を用いており、中空部１３の幅はヒータ幅
とほぼ同等の１０ｍｍ、長さもヒータ長とほぼ同等の２
７０ｍｍ、厚みは１ｍｍで逆に中空部１３の上下の樹脂
の薄肉部分の厚さは各々０．５ｍｍである。

【００４６】この実施の形態１では、このヒータホルダ
１２を用いて、アルミナ基板を用いたヒータ５と金属ス
テー１０’を図３のように取り付けて通電加熱させ、従
来構成と比較しながら熱的特性を評価したところ、図中
の矢印の大小関係で概念的に示したように、明らかに従
来構成に比べてヒータホルダ１２側及び金属ステー１
０’側への熱の移動量が減少し、加熱面側へ熱の移動を
集中しやすくなっていることがわかった。

【００４７】具体的には、耐熱性樹脂材料としてＬＣＰ
（液晶ポリマー）を用いると、その熱伝導率は約０．３
Ｗ／ｍ・Ｋで、高い断熱性を有する空気の熱伝導率は１
００℃付近で約０．０３Ｗ／ｍ・Ｋである。このため、
中空構造１３を設けることによって、このヒータ接着面
から金属ステー当接面にかけた領域のヒータホルダー内
部の断熱性は、中空構造１３の無い２ｍｍ厚の樹脂ホル
ダの熱伝導度約６×１０^-4Ｗ／ｍ・Ｋから約３．３×１
０^-4Ｗ／ｍ・Ｋへとほぼ半減し、熱容量も樹脂部の体積
比からほぼ半減されているため、ヒータ５で発生した熱
がヒータホルダ１２側に逃げる割合が半減するととも
に、ヒータホルダ１２が昇温して平衡状態になる速度は
倍加する。

【００４８】従って、このヒータユニットを加熱定着装
置に組み込んで評価したところ、室温からの温度立ち上
がり特性は著しく向上し、９４．２ｍｍ／秒の記録速度
で駆動した際に、定着温度２００℃に到達するまでの温
度立ち上がり時間は、従来構成の約８秒に対して約６秒
に改善され、この間の消費電力も９０％程度に抑えら
れ、高速化しても良好な加熱効率が得られることが分か
った。

【００４９】なお、この実施の形態１の構成において、
金属ステー１０’が直接加圧する面の樹脂の肉厚は同等
のため、厚さ方向、長手方向共に機械的強度に問題は無
く、薄肉部自体も液晶ポリマーの成形特性により、薄く
なるほど液晶分子の配向性が向上し、強度を増している
ので問題がない。

【００５０】また、このような部材の熱的特性改善の為
の中空構造を、生産効率と精度を両立させて効率良く製
造する方法として、この実施の形態１では、図４に示す
ようなガスインジェクション法を用いた。

【００５１】このガスインジェクション法は、ヒータと
スクリューを内包する樹脂押し出し機１５から加熱溶融
状態の樹脂を、２つ割の金型１４の内部に樹脂を射出ノ
ズル１５ａを介して押し出すとともに、押し出された樹
脂の内部にガス注入機１６で発生させた高速流体である
アルゴンガスをガスノズル１６ａを介して注入する。

【００５２】このようにして、粘性の低い状態の樹脂内
部から圧力を加えて樹脂を金型内壁に押し付けること
で、金型１４への追従性を高めて、成形精度を向上し、
複雑な構造でもヒケの発生を防止できるうえ、軽量で材
料費も低く抑えることができるという利点を有する。

【００５３】この実施の形態１では耐熱部品の成形にこ
の方法を用い、中空構造部１３を所望の位置に形成する
ことで、所望の領域の断熱性を高め、熱容量も制御する
ことを可能とし、その部品の熱的特性に付加価値を付与
することを実現したものである。

【００５４】なお、この実施の形態１では、耐熱性樹脂
材料として液晶ポリマーを用いたが、耐熱温度や薄肉部
分の強度が満足できれば、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の他の耐
熱性樹脂を用いても良く、粘性の温度依存性が緩やかな
ものを用いた方が成形時の制御性は有利となる。

【００５５】実施の形態２．図５は本発明の実施の形態
２による加熱装置のヒータホルダを示す横断側面図、図
６はその縦断正面図、図７はヒータユニット正面図、図
８はヒータ基板温度分布図である。図５から図７におい
て、図１８から図２０と同一番号の部材は同一の構成要
素を示しており、この実施の形態２は裏面加熱型のＡＩ
Ｎヒータのような熱伝導の高いヒータ基板を用いた場合
の、ヒータの長手方向左右端部の温度だれを抑制するた
めの構成である。

【００５６】この実施の形態２では、図５、図６に示す
ようにヒータホルダの左右端部側の特定領域の内部に部
分的に中空構造部１３を設けた中空構造分布型ヒータホ
ルダ１７を用いており、中空部１３の幅はヒータ幅とほ
ぼ同等の１０ｍｍ、長さは左右のヒータ端部から図１８
から図２０の従来構成で端部温度だれが始まっていた発
熱体左右端部から中央側べ２０ｍｍ内側の位置までの各
４０ｍｍ、厚みは１ｍｍで逆に中空部１３の上下の樹脂
の薄肉部分の厚さは各々０．５ｍｍである。

【００５７】この実施の形態２では、このヒータホルダ
１７を用いて、裏面加熱型ＡＩＮ基板を用いたヒータ
５’と金属ステー１０ａを図７のように取り付けて通電
加熱させて、従来構成と比較しながら熱的特性を評価し
たところ、図中の矢印の大小関係で概念的に示したよう
に、明らかに従来構成に比べて左右端部の基板裏面から
ヒータホルダの接触面側への熱の移動量が減少する。

【００５８】それに伴って、ヒータ基板中央部から基板
左右端部側への長手方向の熱の移動量も減少する。この
時のヒータ表面温度分布は図８のグラフに示すように、
ヒータ端部で温度だれを生じていた細線の温度分布曲線
に対し、この実施の形態２の構成を用いることにより、
グラフ中の太線の温度分布曲線のように端部温度だれが
改善され、通紙領域全般に渡って十分な加熱力が保持さ
れ、端部画像の定着性不良を改善することができるよう
になった。

【００５９】また、本項性を用いて、発熱体端部から基
板端部の電極形成部までの距離を、基板端部の温度上昇
が低くなるまで十分長く取ることによって、電極に接続
するコネクタの耐久性を上げることなく加熱効率の高い
基板材料を使用することも可能になる。

【００６０】なお、上記ヒータホルダ１７の部分的な熱
的特性改善の為の中空構造１３を生産効率と精度を両立
させて効率良く製造する方法として、この実施の形態２
でも実施の形態１と同様にガスインジェクション法を用
い、ガスノズル部を所望の複数の中空構造部形成領域に
分けて設け、樹脂及びガスの注入タイミング及び時間を
調整して実現し、ヒータの温度分布特性を矯正するため
に、特に、他の部材を必要とせず、軽量で材料費も低く
抑えることができるという利点を有する成形方法で、そ
の部品の熱的特性に付加価値を付与することを実現した
ものである。

【００６１】なお、この実施の形態２では耐熱性樹脂材
料として液晶ポリマーを用いたが、耐熱温度や薄肉部分
の強度が満足できれば、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の他の耐熱
性樹脂を用いても良く、粘性の温度依存性が緩やかなも
のを用いた方が成形時の制御性は有利となる。

【００６２】実施の形態３．図９は本発明の実施の形態
３による加熱装置のヒータホルダを示す側面図、図１０
はその縦断正面図、図１１はフィルム４を作用させたヒ
ータユニットの正面図、図１２はフイルム４の表面温度
分布図であり、図９、図１０おいて、図２２、図２３と
同一番号の部材は同一の構成要素を示している、この実
施の形態３では図５、図６に示すように、ヒータホルダ
の内部全域に中空構造部１３を設け、特に、リブ内部も
中空化した中空リブ１８ａを設けた全域中空ヒータホル
ダ１８を用いて、従来構成で問題となっていたリブとの
摺擦によるフィルム温度の部分的な温度低下に対応した
ものである。

【００６３】この構造によって、各中空リブ１８ａの中
空部の容積は従来のリブ１０ａの樹脂部の７０％程度を
占めるようになって、熱容量が７０％近く下がっている
うえ、熱伝導的にも主にフィルム内面と接触するリブ表
面の水平方向に限定しても、従来リブ１０ａの厚さが約
３ｍｍの樹脂だけで構成されていたのに対し、この構成
では樹脂の肉厚が０．５ｍｍで残りの２．５ｍ血が空気
になるため、各中空リブ１８ａの熱伝導性は約４０％に
抑制されている。

【００６４】図１１は図２１と同様に、このヒータホル
ダ１８に裏面加熱型ヒータ５’を取り付けたヒータ固定
ユニットにフイルム４を装着したフイルムユニットの正
面図であり、図中のａとａを結ぶ一点鎖線で示されたヒ
ータホルダ１８の中空リブ１８ａの中央部を、水平に横
切る位置のフイルム表面温度を非接触温度分布測定手段
であるサーモビューワーでモニターしながら、このフィ
ルムユニットを加熱定着装置に組み込み、記録速度９
４．２ｍｍ／秒で定着動作を行う時の回転速度で、フィ
ルム４を回転させつつヒータ５’に通電し、定着温度１
９０℃で温度制御させた場合のフィルム表面温度分布の
評価を行う。

【００６５】こうすると、室温状態からヒータ５’に通
電させた約６秒後のフイルム温度分布は、図１２のグラ
フの太線の温度分布曲線のようになり、細線で示された
従来例のフィルム温度分布曲線と比較すると、リブ１０
ａの位置に応じて生じていた約２０℃の温度低下が５℃
以内に収まって温度ムラが改善されるとともに、高温側
にシフトしていることが分かる。

【００６６】このフイルム４の温度状態で全面べた黒の
トナー画像を定着させてみたところ、黒画像の光沢は従
来のリブ１０ａの無い位置の黒画像の光沢とほぼ同じレ
ベルで全体に均一化されており、特にリブ位置に応じて
濃度ムラがあるようには見えなくなっていた。

【００６７】また、比較的湿度の高い環境で抵抗の低い
紙に横線パターンを形成した時にも構成で生じていた、
リブ位置に一致して尾引きが縦筋状に集中する現象に対
しても、同一条件で本項性のヒータホルダ１８を用いて
比較したところ、尾引きそのものは解消されないもの
の、リブ位置に応じて縦筋状に集中する尾引きは抑制さ
れ、画像不良のレベルが全体に軽減されることが確認で
きた。

【００６８】なお、上記ヒータホルダ１８の部分的な熱
的特性改善の為の中空構造１３を、生産効率と精度を両
立させて効率良く製造する方法として、この実施の形態
３でも実施の形態１と同様にガスインジェクション法を
用い、樹脂及びガスの注入タイミング及び時間を調整し
て実現し、中空リブ１８ａの部分の温度分布特性を改善
するために特に他の部材を必要とせず、軽量で材料費も
低く抑えることができるという利点を有する成形方法
で、その部品の熱的特性に付加価値を付与することを実
現したものである。

【００６９】なお、この実施の形態３では、リブ内部を
中空化させるために、ヒータホルダ１８の全体を中空化
１３したが、加圧力の条件によって金属ステー１０’と
の当接面より高い機械的強度が必要とされる場合には、
リブ部分にガス注入ノズルを設けて、リブ部分に選択的
に中空構造１３を設ける方法を用いても良い。

【００７０】また、耐熱性樹脂材料として液晶ポリマー
を用いたが、耐熱温度や薄肉部分の強度が満足できれ
ば、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の他の耐熱性樹脂を用いても良
く、粘性の温度依存性が緩やかなものを用いた方が成形
時の制御性は有利となることは言うまでもない。

【００７１】実施の形態４．図１３は本発明の加熱定着
装置を適用した画像形成装置を示す構成図であり、図１
３において、２１は像担持体たる感光ドラムであり、Ｏ
ＰＣ、アモルファスシリコン等の感光材料をアルミニウ
ムやニッケル等のシリンダ状の基板上に形成して構成さ
れている。まず、初めに感光ドラム２１の表面は、帯電
装置としての帯電ローラ２２によって一様に帯電され
る。次に露光手段であるレーザービーム２３を画像情報
に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御し走査露光がなされ、感光ド
ラム２１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、
現像装置２４で現像され、可視化される。現像方法とし
ては、ジャンピング現像法、２成分現像法等が用いら
れ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられ
ることが多い。

【００７２】記録材Ｐはカセット２５から給紙ローラ２
６によって取り出され、レジストローラ２７に送られ
る。記録材Ｐはレジストローラ２７によって、感光ドラ
ム２１表面に形成されたトナー像と同期を取り感光ドラ
ム２１と転写ローラ２８とで形成される転写ニップ部に
供給される。転写ニップ部において、感光ドラム２１上
のトナー像は不図示の電源による転写バイアスの作用で
記録材Ｐに転写される。トナー像を保持した記録材Ｐは
定着装置２９へ搬送され、定着装置２９のニップ部で加
熱・加圧されてトナー像が記録材Ｐ上に定着され永久画
像となり機外へ排出される。一方、転写後に感光ドラム
２１上に残留する転写残留トナーは、クリーニング装置
３０により感光ドラム１表面より除去される。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ヒータの
構成要素である加熱基板を保持する加熱基板保持部材内
部を中空構造に構成したので、保持部材側への断熱性を
高めるとともに熱容量を下げることができ、加熱基板の
熱を効率良く加熱面側に集中させる効果がある。

【００７４】また、前記中空構造の容積に分布を持たせ
る構成としたので、加熱基板に生じる温度分布を抑制で
き、しかも、加熱基板保持部材との部分的な接触による
回転体の温度ムラに起因する画像不良の発生が抑制で
き、結果として加熱効率を高くする効果がある。

【００７５】更に、加熱基板保持部材のリブ部を中空化
するように構成したので、定着フィルムからリークする
熱量を抑制できる効果がある。

【００７６】また、この加熱装置を適用することによっ
て、リブ位置に応じて生じるベタ黒濃度ムラや縦筋状尾
引きの発生を抑制し、温度ムラによる画像不良もない高
速な画像形成装置を得ることができる効果がある。

【００７７】また、樹脂部材の断熱性を付与させたい領
域に選択的にガスインジェクション法を適用するように
構成したので、簡単な構成で、軽量で材料費を低く抑え
ることができる断熱体製造方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１を表すヒータホルダの
横断側面図である。

【図２】 そのヒータホルダの縦断正面図である。

【図３】 そのヒータホルダを用いたヒータユニットの
縦断正面図である。

【図４】 ヒータホルダの製造方法の説明図である。

【図５】 本発明の実施の形態２を表すヒータホルダの
横断側面図である。

【図６】 そのヒータホルダの縦断正面図である。

【図７】 そのヒータホルダを用いたヒータユニットの
縦断正面図である。

【図８】 そのヒータユニットのヒータ基板温度分布比
較図である。

【図９】 本発明の実施の形態３を表すヒータホルダの
横断面である。

【図１０】 そのヒータホルダの縦断面である。

【図１１】 そのヒータホルダにフィルムを作用させた
ヒータユニットの正面図である。

【図１２】 そのヒータユニットのフィルム温度分布図
である。

【図１３】 本発明の画像形成装置を表す概略構成図で
ある。

【図１４】 従来の加圧ローラ駆動型フィルム定着器の
構成断面図である。

【図１５】 従来のヒータステーユニットの正面断面図
である。

【図１６】 従来のヒータ発熱体形成面の正面図であ
る。

【図１７】 従来のヒータ裏面図である。

【図１８】 従来のヒータユニット正面図である。

【図１９】 従来の裏面加熱型ＡＩＮヒータ発熱体形成
面図である。

【図２０】 従来の裏面加熱型ＡＩＮヒータユニット図
である。

【図２１】 従来のヒータ基板温度分布比較図である。

【図２２】 従来の定着フィルムユニット正面図であ
る。

【図２３】 従来のリブ当接位置定着フィルム温度分布
図である。

【図２４】 従来のベタ黒画像上縦筋濃度ムラ現象概念
図である。

【図２５】 従来の尾引き現象発生メカニズム説明図で
ある。

【図２６】 従来の横線パターン上縦筋尾引き現象概念
図である。

【符号の説明】

１ 記録材（被加熱材）、２ トナー、３ 加圧ローラ
（加圧部材）、４フィルム、５ ヒータ、５’ 裏面電
極型ＡＩＮヒータ、６…ヒータ基板、６’ＡＩＮ基板、
７ 温度検知素子、８ 発熱体、１０ ヒータホルダ、
１０ａヒータホルダリブ、１２ 高断熱低熱容量ヒータ
ホルダ、１３ 中空構造部、１７ 中空構造分布型ヒー
タホルダ、１８ 全域中空ヒータホルダ、１８ａ…中空
リブ、２１ 感光ドラム（作像手段）、２２ 帯電ロー
ラ（作像手段）、２３画像露光（作像手段）、２４ 現
像器（作像手段）、２８ 転写ローラ（作像手段）、２
９ 加熱定着装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA03 AA32 AA42 BA05 BA26 BE03 3K034 AA03 AA04 AA06 AA16 AA34 AA37 BB06 BB14 BC04 BC12 CA02 CA14 CA22 CA27 DA03 FA02 FA03 FA14 HA01 HA10 JA10 3K058 AA02 AA81 AA86 BA18 CA23 CE02 CE03 CE13 CE19 DA04 DA05 DA24 DA26 GA03 GA06 3K092 QA05 QB03 QB32 QC02 RF03 RF11 RF17 RF22 SS02 SS03 SS12 VV16 VV22 VV40

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱性の加熱基板に発熱体を設けて構成
   したヒータと、加熱基板保持部材に保持した前記ヒータ
   に接触移動するフィルムと、このフィルムを前記ヒータ
   に押圧させて圧接部を形成する加圧部材とを有し、前記
   圧接部に被加熱材を狭持搬送させて加熱する加熱装置に
   おいて、前記加熱基板保持部材内部を中空構造としたこ
   とを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 前記加熱基板は高熱伝導性材料を用い、
   この加熱基板の発熱体形成部から非発熱体形成部へのヒ
   ートリークの増大にともなって該加熱基板内に生じる温
   度分布を打ち消すように、前記中空構造の容積に分布を
   持たせたことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記加熱基板保持部材は前記圧接部以外
   で前記フィルム内面と接触摺擦しつつ該フィルムを該圧
   接部へ所望の入射角度で導く複数のリブを有し、このリ
   ブの内部も中空構造としたことを特徴とする請求項１記
   載の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記加熱基板は窒化アルミニウムを用い
   たことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
5. 【請求項５】 記録材に未定着トナー画像を形成担持さ
   せる作像手段と、前記記録材に形成担持させた未定着ト
   ナー画像を該記録材させた加熱定着させる加熱定着手段
   とを有する画像形成装置において、前記加熱定着手段が
   請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の加熱
   定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 樹脂部材の断熱性を付与させたい領域に
   選択的にガスインジェクション法を適用し、前記樹脂材
   料を射出成形すると同時に所望の領域に中空構造を形成
   したことを特徴とする断熱体製造方法。
7. 【請求項７】 耐熱性樹脂材料を射出成形すると同時に
   所望の領域に中空構造を形成したことを特徴とする請求
   項６記載の断熱体製造方法。
8. 【請求項８】 前記耐熱性樹脂材料として、液晶ポリマ
   ーを用いることを特徴とする請求項７記載の断熱体製造
   方法。