JP2001005313A - 加熱体、加熱定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱抵抗体は通材可能な記憶材の最大サイズ
まであり、サイズの小さい記憶材を連続で通材した場
合、記録材が通過しない個所の温度だけが高くなり、周
辺部品に熱によりダメージを与えてしまうという課題が
あった。 【解決手段】 通材可能な記憶材の最大幅を加熱する第
１の発熱抵抗体と、任意に指定したサイズの記憶材のみ
を加熱する第２の発熱抵抗体と、前記第１、第２の発熱
抵抗体に電力を供給する電極パターンと、前記第１の発
熱抵抗体と直列接続した正特性サーミスタパターンをセ
ラミック基板上に設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は通材可能な記録材
の最大幅を加熱する第１の発熱抵抗体と、任意に指定し
たサイズの記録材のみ加熱する第２の発熱抵抗体と、前
記第１、第２の発熱抵抗体に電力を供給する電極パター
ンとをセラミック基板上に有する加熱体、この加熱体を
熱源として未定着トナー画像を加熱定着する加熱定着装
置および該加熱定着装置を備えた画像形成装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機やレーザビームプリンタ等の画像
形成装置において、記録材上の未定着トナー画像を加熱
定着させるための加熱定着装置としては、従来は熱ロー
ラ方式のものが広く使われているが、最近ではウェイト
タイムの短縮化や省電力化が可能となるフィルム方式の
加熱定着装置が実用化されている。図５はこのフィルム
加熱方式の加熱定着装置を示す概要図である。

【０００３】この加熱定着装置は耐熱性フィルムとして
円筒状のフィルム１１１を使用し、このフィルムは、周
長の少なくとも一部にはテンションが加わらない状態に
なっており、圧接する加圧ローラ１１２の回転駆動力で
回転するようになっている。そして、フィルム１１１は
膜厚５０μｍ程度の耐熱性のあるＰＴＦＥ、ポリイミド
等の単層または複合層となっており、図示例は円筒状で
あるが、数個のガイドローラ間に巻き掛けた無端状、供
給ローラから繰り出され巻き取りローラに巻き取られる
帯状などでもよい。１１３は熱源としての加熱体１１を
断熱支持するホルダーであり、フィルム内面のガイド部
材と装置の補強部材としてのステー（以下、ステーと記
す）を兼ねている。１１４はフィルム１１１の寄り移動
規制手段として、ステー１１３の左右両端部に配設した
フィルム１１１端部を受け止めるフランジである。

【０００４】上記加圧ローラ１１２は、加熱体１１との
間にフイルム１１１を挟んで定着ニップ部を形成し、且
つフイルム１１１を回転駆動させる回転体としての機能
し、金属軸１１５とシリコンゴム等の離形性のよい耐熱
ゴム層１１６からなり、所定の押圧力をもってフイルム
１１１を挟んで加熱体１１の表面に圧接させて配設して
ある。表面に未定着トナー画像Ｔを形成された記録材Ｐ
は、定着ニップ部を通過するときに加熱体１１から加え
られる熱により、未定着トナー画像が記録材上に加熱定
着される。

【０００５】図６は上記加熱体１１を示す概要図であ
り、（ａ）は表面図、（ｂ）は裏面図である。図６にお
いて、１０６はセラミック基板、１０１はセラミック基
板１０６上に印刷焼成され、商用電源からの通電により
発熱する発熱抵抗パターン（発熱抵抗体）、１０２はセ
ラミック基板１０６上に印刷焼成された発熱抵抗パター
ン１０１に通電するための電極パターン、１０３は温度
検出素子であるチップサーミスタ、１０４はチップサー
ミスタ基板１０３の温度情報を不図示のＣＰＵに供給す
るためのサーミスタ電極パターン、１０７はセラミック
基板１０６の表面と裏面の導通をとるためのスルーホー
ル、１０５は発熱抵抗パターン１０６への通電をオン／
オフするための駆動回路である。

【０００６】不図示のＣＰＵは、チップサーミスタ１０
３から供給された温度情報に基づいて、駆動回路１０５
によって発熱抵抗パターン１０１への通電をオン／オフ
制御し、加熱体１１を一定温度に保つように制御する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の加熱体は以上の
ように構成されているので、発熱抵抗体は通材可能な記
録材の最大サイズまであり、サイズの小さい記録材を連
続で通紙した場合、記録材が通過しない個所の温度だけ
が高くなり、周辺部品に熱によりダメージを与えてしま
うことがあった。これを防止する手段として、記録材を
送る間隔を長くとり、記録材が通過しない個所の温度が
必要以上に高くならないような方法がとられていた。し
かしながら、この方法では加熱処理測度が遅くなるとい
う課題があった。

【０００８】近年、この課題を改善する手段として、サ
イズの小さい記録材用の発熱抵抗体および駆動回路を別
に設け、記録材のサイズによって駆動する発熱抵抗体を
切り替えるという加熱体が提案されている。この加熱体
を図７に示すもので、（ａ）は表面図、（ｂ）は裏面図
である。図７において、１０６はセラミック基板、１０
１は通材可能な最大サイズの記録材を加熱する第１の発
熱抵抗体、１０２は第１の発熱抵抗体１０１に通電する
ための電極パターン、２０１は任意に指定したサイズの
小さい記録材のみを加熱するための第２の発熱抵抗体、
２０２は第２の発熱抵抗体２０１に通電するための電極
パターンである。１０３は温度検出素子であるチップサ
ーミスタ、１０４はチップサーミスタの温度情報を不図
示のＣＰＵに供給するためのサーミスタ電極パターン、
１０５、および２０３は発熱抵抗体１０１、および２０
１の通電をオン／オフするための駆動回路である。

【０００９】ホストコンピュータなどからの記録ざいサ
イズ情報により、不図示のＣＰＵは駆動回路１０５，２
０３により駆動すべき第１、および第２の発熱抵抗体１
０１、および２０１を切り替える。しかしながら、この
加熱体は駆動回路を２つ備える必要があり、コストや部
品スペースの増大を招くという課題があった。

【００１０】この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、サイズの小さい記録材を連
続して通材したときの温度上昇防止を低コストで実現す
る加熱体を得ることを目的とする。また、この加熱体を
熱源とする加熱定着装置および該加熱定着装置を適用し
た画像形成装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、以下の構成
を有する加熱体、加熱定着装置および画像形成装置を要
旨とする。

【００１２】（１）通材可能な記録材の最大幅を加熱す
る第１の発熱抵抗体と、任意に指定したサイズの記録材
のみ加熱する第２の発熱抵抗体と、前記第１、第２の発
熱抵抗体に電力を供給する電極パターンとをセラミック
基板上に有する加熱体において、前記第１の発熱抵抗体
と直列接続した正特性サーミスタパターンを前記セラミ
ック基板上に設けたことを特徴とする加熱体。

【００１３】（２）（１）記載の加熱体において、前記
正特性サーミスタパターンと前記第１の発熱抵抗体は同
一長さで、前記セラミック基板の同一平面上に平行に配
置したことを特徴とする加熱体。

【００１４】（３）（１）記載の加熱体において、前記
正特性サーミスタパターンと前記第１の発熱抵抗体は同
一長さで、前記セラミック基板の表面と裏面に別々に平
行に配置したことを特徴とする加熱体。

【００１５】（４）（１）〜（３）のうちのいずれか１
項記載の加熱体を具備し、この加熱体により記録材上に
形成された未定着トナー画像を該記録材に加熱定着処理
することを特徴とする加熱定着装置。

【００１６】（５）記録材に未定着トナー画像を形成す
る画像形成手段と、この未定着トナー画像を上記記録材
上に加熱処理する加熱定着装置として（４）記載の加熱
定着装置を具備したことを特徴とする画像形成装置。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この実施の一形態を添付図
面について説明する。

【００１８】実施の形態１．図１はこの発明の実施の形
態１による加熱装置を示すもので、（ａ）は表面図、
（ｂ）は裏面図である。図１において、１０６はセラミ
ック基板、３０１は通材可能な最大サイズの記録材を加
熱する第１の発熱抵抗体、１０２は第１の発熱抵抗体３
０１に通電するための電極パターン、３０２は任意に指
定したサイズの小さい記録材のみを加熱するための第２
の発熱抵抗体、２０２は第２の発熱抵抗体３０２に通電
するための電極パターンである。１０３は温度検出素子
であるチップサーミスタ、１０４はチップサーミスタの
温度情報を不図示ＣＰＵに供給するためのサーミスタ電
極パターン、１０５は発熱抵抗体３０１、および３０２
の通電をオン／オフするための駆動回路である。３０３
は正特性サーミスタパターンであり、この正特性サーミ
スタ３０３は発熱抵抗体３０１と接続パターン３０１ａ
を介して直列に接続され、同一の長さで平行に配置され
ている。

【００１９】次に動作について説明する。

【００２０】一般に知られているように、正特性サーミ
スタ３０３はある温度を越えると急激に抵抗値が増加す
るという特性がある。小サイズの記録材を連続通材し
て、記録材が通過しない個所の温度が上がると、正特性
サーミスタ３０３は抵抗値が増大する。正特性サーミス
タ３０３の抵抗値が増大すると、最大サイズ用の第１の
発熱抵抗体３０１に対する通電量が減少する。このた
め、の消費電力が低下し、加熱温度が低くなり、記録材
が通過しない個所の温度が低くなる。

【００２１】つぎに温度が下がると、正特性サーミスタ
３０３の抵抗値は低下するため、第１の発熱抵抗体３０
１に対する通電量が増大して加熱温度が上昇する。この
ように、正特性サーミスタ３０３のキュウリー温度で自
己温調されるため、記録材が通過しない個所の温度が上
がりすぎることがなく、周辺部品にダメージを与えない
ようにすることが可能となる。この間、小サイズ用の第
２の発熱抵抗体３０２は駆動されつづけるので、記録材
の定着性に問題は生じない。

【００２２】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、正特性サーミスタによる自己温調により、発熱抵抗
体毎に独立した駆動回路を設けることなく、温度上昇を
防止することができる。

【００２３】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２を示すもので、（ａ）は表面図、（ｂ）は裏面図で
ある。図２において、前記実施の形態１を示す図１と同
様の機能を有する部分には同一符号を付して重複説明を
省略する。４０１は正特性サーミスタパターン、４０
２，４０３はセラミック基板１０６の表面と裏面の導通
をとるためのスルーホールである。実施の形態１との違
いは、正特性サーミスタパターン４０１をセラミック基
板１０６の裏面に配置したことである。

【００２４】次に動作について説明する。

【００２５】小サイズの記録材を連続通材して、記録材
が通過しない箇所のセラミック基板１０６の温度が異常
に上昇すると、その裏面に設けられた正特性サーミスタ
４０１は抵抗値が増大し、最大サイズ用の第１の発熱抵
抗体３０１に対する通電量が減少する。このため、の消
費電力が低下し、加熱温度が低くなり、記録材が通過し
ない個所の温度が低くなる。温度が下がると、正特性サ
ーミスタ４０１の抵抗値も低下するため、第１の発熱抵
抗体３０１に対する通電量が増大して加熱温度が上昇す
る。このように、正特性サーミスタ４０１のキュウリー
温度で自己温調されるため、記録材が通過しない個所の
温度が上がりすぎることがなく、周辺部品にダメージを
与えないようにすることが可能となる。この間、小サイ
ズ用の第２の発熱抵抗体３０２は駆動されつづけるの
で、記録材の定着性に問題は生じない。

【００２６】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、発熱抵抗体３０１，３０２と正特性サーミスタ４０
１をセラミック基板１０６の表裏に別々に設けたので、
セラミック基板の同一平面上に印刷するパターンの本数
がすくなくなるため、セラミック基板１０６を小さくす
ることが可能となる。

【００２７】実施の形態３．図３は上記実施の形態１ま
たは２の加熱体を熱源として適用した加熱定着装置を示
すもので、図３において、加熱定着装置２０は以下の部
材から構成される。２３は熱容量の小さな定着フィルム
であり、クイックスタートを可能にするために総厚１０
０μｍ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、ＰＰＳ、ＰＦＡ、Ｐ
ＴＦＥ、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２０μｍ以上
の厚みが必要である。よって定着フィルム２３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。

【００２８】また、２１は実施の形態１または２に示し
た加熱体であり、この加熱体から発生させた熱により記
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。

【００２９】２２は加熱体２１を保持し、ニップと反対
方向への放熱を防ぐための耐熱ステイホルダーであり、
液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等に
より形成されており、定着フィルム２３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。

【００３０】また、定着フィルム２３は内部の加熱体２
１および耐熱ステイホルダー２２に摺擦しながら回転す
るため、加熱体２１および断熱ステイホルダー２２と定
着フィルム２３の間の摩擦抵抗を小さく抑える必要があ
る。このため加熱体２１および断熱ステイホルダー２２
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２３はスムーズに回転す
ることが可能となる。

【００３１】また、加圧部材２５は芯金２６の外側にシ
リコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコ
ーンゴムを発泡して形成された弾性層２７からなり、こ
の上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性層２８を形
成してあってもよい。この加圧部材２５は上記の定着フ
イルム２３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２６を介し
て不図示の回転駆動源により矢印の方向に回転駆動され
る。これにより上記定着フィルム２３はステイホルダー
２２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２３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２３
を回転させる。

【００３２】記録材は不図示の供給手段によって適宜供
給され、耐熱性の定着入口ガイド２４に沿って加熱フイ
ルム２３と加圧部材２５によって形成される定着ニップ
内に搬送される。その後、定着ニップより排出された記
録材Ｐは耐熱性の定着排紙ガイド２９に案内されて排紙
ローラ３０および排紙コロ３１に挟持配送され、不図示
の排出トレイ上に排出される。なお、３２は加熱体２１
の温度を検出する温度検出体である。

【００３３】実施の形態４．図４は図３に示す実施の形
態３の加熱定着装置２０を適用した画像形成装置４０を
示すもので、図４においては、４１は感光ドラムであ
り、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４１は矢印の方向
に回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯
電ローラ４２によって一様帯電される。次に、画像情報
に応じてオン／オフ制御されたレーザビーム４３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４４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、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。

【００３４】可視化されたトナー像は、転写装置として
の転写ローラ４５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４１上より転写される。ここ
で感光ドラム４１上のトナー像の画像形成位置と記録材
の先端の書き出し位置が合致するようにセンサ４８にて
記録材の先端を検知し、タイミングを合わせている。所
定のタイミングで搬送された記録材Ｐは感光ドラム４１
と転写ローラ４５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は加熱定着装置２０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４６により感光ドラム４１表面より除去され
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、通材可能な記録材の最大幅を加熱するための発熱抵
抗体と直列に正特性サーミスタパターンを接続したの
で、サイズの小さい記録材を連続して通材した時、温度
がある値まで上昇すると、正特性サーミスタパターンの
抵抗値が急激に増大して、発熱抵抗体に対する通電量を
減少させ、加熱温度の上昇を抑制し、温度上昇によるト
ラブル防止を、低コストで実現することができる効果が
ある。

【００３６】また、発熱抵抗体と正特性サーミスタをセ
ラミック基板の表裏に別々に設けたので、セラミック基
板の同一平面上に印刷するパターンの本数がすくなくな
り、セラミック基板を小さくすることが可能となるとい
う効果がある。

【００３７】また、この発明の加熱体を熱源として適用
することにより、熱トラブルが少なく、優れた定着性を
有する加熱定着装置を得ることができる効果がある。

【００３８】また、この加熱定着装置を適用することに
より、円滑な定着動作によって、高品質の画像形成を行
うことができる画像形成装置を得ることができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による加熱体を示す構
成図である。

【図２】この発明の実施の形態２による加熱体を示す構
成図である。

【図３】実施の形態１，２の加熱体を熱源として適用し
た実施の形態３の加熱定着装置の概要図である。

【図４】実施の形態３の加熱定着装置を適用した実施の
形態４の画像形成装置の概略図である。

【図５】フイルム式加熱定着装置の概要図である。

【図６】従来の加熱体を示す構成図である。

【図７】従来の他の加熱体を示す構成図である。

【符号の説明】

１０６ セラミック基板、１０２ 電極パターン、１０
１，３０１， 第１の発熱抵抗体、２０１，３０２ 第
２の発熱抵抗体１０３ チップサーミスタ、３０３，４
０１ 正特性サーミスタパターン、Ｐ 記録材、２０
加熱定着装置、４０ 画像形成装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室岡 謙 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キャ ノン株式会社内 (72)発明者 椿本 康人 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キャ ノン株式会社内 (72)発明者 谷口 悟 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キャ ノン株式会社内 (72)発明者 落合 俊彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キャ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 BA25 BA31 BE03 CA02 CA51

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通材可能な記録材の最大幅を加熱する第
   １の発熱抵抗体と、任意に指定したサイズの記録材のみ
   加熱する第２の発熱抵抗体と、前記第１、第２の発熱抵
   抗体に電力を供給する電極パターンとをセラミック基板
   上に有する加熱体において、前記第１の発熱抵抗体と直
   列接続した正特性サーミスタパターンを前記セラミック
   基板上に設けたことを特徴とする加熱体。
2. 【請求項２】 請求項１記載の加熱体において、前記正
   特性サーミスタパターンと前記第１の発熱抵抗体は同一
   長さで、前記セラミック基板の同一平面上に平行に配置
   したことを特徴とする加熱体。
3. 【請求項３】 請求項１記載の加熱体において、前記正
   特性サーミスタパターンと前記第１の発熱抵抗体は同一
   長さで、前記セラミック基板の表面と裏面に別々に平行
   に配置したことを特徴とする加熱体。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のうちのいずれか１
   項記載の加熱体を具備し、この加熱体により記録材上に
   形成された未定着トナー画像を該記録材に加熱定着処理
   することを特徴とする加熱定着装置。
5. 【請求項５】 記録材に未定着トナー画像を形成する画
   像形成手段と、この未定着トナー画像を上記記録材上に
   加熱処理する加熱定着装置として請求項４記載の加熱定
   着装置を具備したことを特徴とする画像形成装置。