JP2002033179A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱を奪う要因がヒータ長手方向の両端部で異な
る場合に、より熱を奪われる側の端部の温度が他の部分
よりも低くなるのを防止する加熱装置を提供する。 【解決手段】搬送方向と直交する方向の中央を搬送基準
Ｃとして定着ニップ部に導入される被加熱体をフィルム
１と一体に移動通過させることで加熱体７の熱量を前記
フィルム１を介して被加熱体に付与するフィルム式の加
熱装置において、加熱体７は、抵抗発熱体４の単位長さ
当たりの発熱量が両端部４ａ、４ｂと中央部と異ならせ
るとともに、左右方向両端部４ａ、４ｂにおいても異な
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は記録材等の被加熱体
上に形成されたトナー像等の顕画像を該被加熱体に定着
する加熱装置、及びこの加熱装置を定着装置として適用
した複写機やプリンター等の画像形成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、レーザービームプリンタ
等の電子写真方式の画像形成装置に使用する加熱装置
（定着装置）として、熱ローラ定着方式のものが良く知
られている。

【０００３】しかし、この方法は常時高温を維持してお
かなければならず、そのための消費エネルギーが大き
く、省エネルギーに反していた。また、待機中も機内に
熱を放出するため機内昇温の問題も生じていた。

【０００４】さらに、紙等の被加熱体を加熱するのに適
した温度までローラを加熱するのに時間がかかってい
た。

【０００５】そこで、絶縁性のセラミックの基板上に抵
抗発熱体のパターンを設けてヒータをつくり、これを発
熱させて薄膜フィルムを介して被加熱体を加熱する方法
が特開昭６３−３１３１８２号公報で提案されている。

【０００６】この方法によると、短時間に加熱体の温度
が上昇するため、被加熱体をウォームアップ無しで通紙
しても、紙葉体としての被加熱体が定着ニップに到達す
るまでに、必要な温度までヒータを加熱することが出来
る。しかも、待機中は加熱を行わないので機内の昇温も
無く、エネルギーの消費も無い。

【０００７】また、このフィルム加熱定着方式の加熱装
置（定着装置）では、フィルム表面を所定極性の電荷に
帯電するために、該フィルムへバイアスを印加するよう
にしており、フィルムを挟んで加熱体と対向配置された
加圧ローラの端部に、該フィルムの端部と接触する導電
性リングを設け、この導電性リングを介して該フィルム
にバイアスを印加するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記フィルム
加熱定着方式では、例えば加熱体はその端部側で前記導
電性リングと接触しているため、この導電性リングを介
して加熱体端部から熱を奪われやすく、被加熱体に与え
る熱量がニップ内で均一にならないことがある。

【０００９】また、例えば、熱を奪う要因がヒータ長手
方向の両端部で異なる場合には、より熱を奪われる側の
端部の温度が他の部分よりも低くなってしまう。

【００１０】この現象は画像形成を行った際に、端部定
着性不良・定着性ムラ・光沢ムラといった画質に影響を
及ぼす。

【００１１】加熱体の基板の熱伝導率が１０〜３０［Ｗ
/ ｍ・ｋ］の場合にはこのような問題はあまり生じない
が、これよりも熱伝導率が高い、例えば５０〜１５０
［Ｗ/ｍ・ｋ］の物質をヒータ基板として使用する場合
に特に発生しやすかった。本出願に係る発明の目的は、
比較的簡単な方法で上記問題を解決し、高品質の画像形
成を行う加熱装置および画像形成装置を提供しようとす
るものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、少なくと
も絶縁性基板と抵抗発熱体からなる加熱体と、前記加熱
体にフィルムを圧接密着させ、且つ前記フィルムを前記
加熱体面に摺動させながら移動駆動する回転加圧体とを
有し、前記フィルムを介して圧接している前記加熱体と
前記加圧体の圧接ニップ部における前記フィルムと前記
加圧体との間に、搬送方向と直交する方向の中央を搬送
基準として導入される被加熱体を前記フィルムと一体に
移動通過させることで前記加熱体の熱量を前記フィルム
を介して被加熱体に付与する加熱装置において、前記加
熱体は、前記抵抗発熱体の単位長さ当たりの発熱量が両
端部近傍と中央部と異ならせ、且つ左右両端部も異なら
せたことを特徴とする。

【００１３】第２の発明は、上記第１の発明で、前記加
熱体は、前記搬送基準を中心として、前記絶縁性基板の
左右方向両端までの長さが異なり、前記長い側の端部近
傍の方が、もう一方の端部近傍よりも長手方向の単位長
さ当たりの発熱量が多いことを特徴とする。

【００１４】第３の発明は、上記第１の発明で、前記加
熱体は、前記搬送基準を中心として前記絶縁性基板を保
持するステーの左右方向両端までの長さが異なり、前記
長い方における前記抵抗発熱体の端部近傍の方が、もう
一方の端部近傍よりも長手方向の単位長さ当たりの発熱
量が多いことを特徴とする。

【００１５】第４の発明は、上記第１の発明で、前記加
圧体は、前記搬送基準を中心として左右方向両端までの
長さが異なり、前記長い方における抵抗発熱体の端部近
傍の方が、もう一方の端部近傍よりも長手方向の単位長
さ当たりの発熱量が多いことを特徴とする。

【００１６】第５の発明は、上記第１の発明で、前記フ
ィルムは、前記搬送基準を中心として左右方向両端まで
の長さが異なり、前記長い方における抵抗発熱体の端部
近傍の方が、もう一方の端部近傍よりも長手方向の単位
長さ当たりの発熱量が多いことを特徴とする。

【００１７】第６の発明は、上記いずれかの発明で、加
熱装置が組み込まれた機内に対して吸気または排気を行
うファンが、前記搬送基準に対して左右どちらか一方に
取り付けられていることを特徴とする。

【００１８】第７の発明は、上記いずれかの発明で、前
記加熱体は、前記抵抗発熱体の幅が、中央部と端部近傍
で異なり、且つ両端部近傍においても異なることを特徴
とする。

【００１９】第８の発明は、上記いずれかの発明で、前
記加熱体の絶縁性基板は、熱伝導率が５０〜１５０［Ｗ
/ ｍ・ｋ］であることを特徴とする。

【００２０】第９の発明は、上記いずれかの加熱装置を
定着装置として有し、画像形成手段により記録材に転写
したトナーによる顕画像を前記定着装置により定着する
ことを特徴とする画像形成装置にある。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００２２】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態を示す。

【００２３】本実施の形態は、画像形成装置としてのレ
ーザービームプリンタに用いられる加熱装置としての定
着装置に係り、被加熱体としての記録紙は図１において
中央位置Ｃを基準として搬送される。

【００２４】本実施の形態は、被加熱体の搬送中心Ｃか
らヒータ基板３の端までの長さが左右で異なる場合を示
す。

【００２５】図１（ａ）はヒータホルダーの機能を兼ね
備えたステー２にヒータ７を装着した状態をニップ面側
から見た様子を示し、図１（ｂ）はそのステー２を装着
したヒータユニットと加圧ローラ５の位置関係を被加熱
体進入方向から見た場合を示した概略図である。

【００２６】ヒータ７は、アルミナ等でできたヒータ基
板３の表面に、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の
電気抵抗材料を厚み約１０μｍ、幅１〜３ｍｍにスクリ
ーン印刷等により塗工し、その上に保護膜としてガラス
やフッ素樹脂をコートしており、ヒータ基板３の熱伝導
率は５０〜１５０［Ｗ/ ｍ・ｋ］のものを使用してい
る。

【００２７】そして、図示されない温度制御装置によ
り、通紙域内が一定の温度となるように制御されてい
る。

【００２８】ステー２はＰＰＳ、液晶ポリマー、フェノ
ール樹脂等の耐熱樹脂で成形により作られる。また、フ
ィルム１は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を
向上させるために、その膜圧は総厚１００μｍ以下、好
ましくは４０μｍ以下、２０μｍ以上の耐熱性・離型性
・強度・耐久性等のあるＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ等の
単層、あるいはポリイミド・ポリアミドイミド・ＰＥＥ
Ｋ・ＰＥＳ・ＰＰＳ等の外周表面にＰＴＦＥ・ＰＦＡ・
ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムを使用でき
る。

【００２９】また、図７には定着装置の中央部断面を示
してあり、加熱装置（定着装置）に記録体が記録体上の
トナーとともに圧接ニップ部で加熱される様子を表わし
ている。

【００３０】図１に示すように、抵抗発熱体４は左右の
両端部４ａ１、４ａ２における幅を中央部側よりも狭く
しており、狭小部分の長さは左右の両端部において等長
としているが、左端部４ａ１の幅よりも右端部４ａ２の
幅を小さくし、中央部に比べて左右の両端部４ａ１、４
ａ２における長手方向の単位長さあたりの発熱量を大き
くしている。

【００３１】本実施の形態において、被加熱体の通紙基
準となる長手方向中央の中心Ｃからヒータ基板３の端ま
での左側長さをはａ１、右側長さをａ２とすると、この
場合ａ１＜ａ２としているため、抵抗発熱体４から流出
する熱量は右側の方が多いと考えられるので、被加熱体
中心から抵抗発熱体４の端までの長さが左右で同じ場
合、右側端部近傍で定着性が悪くなると考えられる。

【００３２】これを解決するために、抵抗発熱体４の右
側端部４ａ２近傍における長手方向の単位長さあたりの
発熱量は左側端部４ａ１近傍よりも多くしている。被加
熱体中心Ｃに対して左側端部４ａ１近傍での長手方向の
単位長さあたりの発熱量はＱａ１、右側端部４ａ２近傍
ではＱａ２となっていて、その大小関係はＱａ１＜Ｑａ
２としている。Ｑａ１、Ｑａ２の単位は、［Ｊ／ｓ・
ｍ］、［ｃａｌ／ｓ・ｍ］等である。

【００３３】（第２の実施の形態）図２は本発明の第２
の実施の形態を示す。

【００３４】本実施の形態は、被加熱体中心Ｃからステ
ー２の端までの長さが左右で異なる場合を示す。

【００３５】図２は第１の実施の形態と同様の概略図
で、第１の実施の形態では被加熱体中心Ｃからヒータ基
板３の端までの長さが左右で異なる場合を示したが、図
２に示す本第２の実施の形態では、被加熱体中心Ｃから
ヒータ基板３の端までの長さは左右均等としているが、
ステー２の端までの左側長さをｂ１、右側長さをｂ２と
すると、今、ｂ１＜ｂ２の場合を想定しているから、抵
抗発熱体４から流出する熱量はステー２が長い分、右側
の方が多くなると考えられる。

【００３６】この場合も、第１の実施の形態と同様の理
由で、抵抗発熱体４の端部近傍における長手方向の単位
長さあたりの発熱量を、左側よりも熱の流出量が多いと
思われる右側で多くしている（Ｑｂ１＜Ｑｂ２）。

【００３７】但し、図２に示す本第２の実施の形態で
は、図１に示す第１の実施の形態と異なり、抵抗発熱体
４の左右両端よりも若干内側に、長さは等しいが幅が異
なる切欠き部４ｂ１、４ｂ２をそれぞれ形成し、端部近
傍における単位長さあたりの発熱量が中央部と比べて多
い部分は最端部ではなく、それよりもやや内側に寄るよ
うにしている。なお左側の切欠き部４ｂ１の抵抗発熱体
の線幅を右側の切欠き部４ｂ２の抵抗発熱体の線幅より
も太くしている。

【００３８】（第３の実施の形態）図３は第３の実施の
形態を示す。

【００３９】本実施の形態は、被加熱体中心Ｃから加圧
ローラ５の端までの長さが左右で異なる場合を示す。

【００４０】図３は、図１に示す第１の実施の形態と同
様の概略図で、加圧ローラ５の端部近傍は抵抗発熱体４
のないヒータ基板３と接触している。更に、加圧ローラ
５は回転し、その表面は常に空気と速度を持って接触す
るので冷却されやすい。よって、抵抗発熱体４の端部か
らヒータ基板３を通して加圧ローラ５の端部に大量に熱
が逃げやすい。

【００４１】本実施の形態では、図３に示すように、被
加熱体中心Ｃから加圧ローラ５の端までの左側長さをＣ
１、右側長さをＣ２とすると、ｃ１＜ｃ２の長さ関係と
している。この場合も前述の実施の形態と同様に、右側
で加圧ローラ５が長い分加熱体から熱が流出しやすいた
め、抵抗発熱体４の端部近傍における単位長さ当たりの
発熱量を左側端部４ｃ１近傍よりも右側端部４ｃ２の方
を多くしなければ、ニップ内部で被加熱体に均一に熱が
与えられない。

【００４２】そこで、左右端部４ｃ１、４ｃ２近傍にお
ける抵抗発熱体４の長手方向の単位長さ当たりの発熱量
をＱｃ１、Ｑｃ２とすると、Ｑｃ１＜Ｑｃ２の大小関係
としている。

【００４３】本実施の形態の場合、図３に示すように、
抵抗発熱体４の左右両端部４ｃ１と４ｃ２近傍におい
て、単位長さあたりの発熱量が中央部より多い部分は２
本並んだ抵抗発熱体４の両方に設けられ、右端部４ｃ２
の線幅を左端部４ｃ１の線幅よりも細くし、単位長さ当
たりの発熱量を右端部側の方を多くしている。

【００４４】図８に示すように、加圧ローラ５の芯金６
を経由してフィルムにバイアスをかけるために、加圧ロ
ーラ５の端部に導電性のゴム等で作られたリング１１を
付ける場合、リング１１は加圧ローラ５の直径とほぼ同
じ大きさである上に、加圧ローラ５に接触させない場合
でもフィルム１から熱量が流れ込んでくると考えられる
ので、これも加圧ローラ５の一部とみなすと、本実施の
形態と同様に抵抗発熱体４の長手方向の単位長さ当たり
の発熱量を左右端部近傍で異なるようにして被加熱体を
均一に加熱することができる。

【００４５】（第４の実施の形態）図４は本発明の第４
の実施の形態を示す。

【００４６】本実施の形態は、被加熱体中心Ｃからフィ
ルム１の端までの長さが左右で異なる場合を示す。

【００４７】図４は第１の実施の形態と同様の概略図で
ある。このような構成は、フランジ９が左右で異なるも
のを使用する場合に使われる。フィルム１の端部は抵抗
発熱体４のないヒータ基板３と接触している。

【００４８】さらに、フィルム１は回転し、その表面は
常に空気と速度を持って接触するので冷却されやすい。

【００４９】よって、抵抗発熱体４の端部からヒータ基
板３を通してフィルム１の端部に大量に熱が逃げやす
い。

【００５０】図４に示すように、被加熱体中心Ｃからフ
ィルム１の左端までの長さをｄ１、右端までの長さをｄ
２とすると、ｄ１＜ｄ２の長さ関係にしている。この場
合はフィルム１に熱が奪われやすく、ニップ内端部近傍
の左側よりも右側の温度が他の部分よりも低くなる。

【００５１】そこで、抵抗発熱体４の被加熱体中心Ｃに
対して、右側端部４ｄ２の線幅を左側端部４ｄ１の線幅
よりも細くして、右側端部４ｄ２近傍の長手方向の単位
長さあたりの発熱量を左側端部近傍よりも多くし、ニッ
プ内部で被加熱体に均一に熱を与えるようにしている。

【００５２】抵抗発熱体４の左右端部４ｄ１、４ｄ２近
傍における長手方向の単位長さあたりの発熱量をそれぞ
れＱｄ１、Ｑｄ２とすると、大小関係はＱｄ１＜Ｑｄ２
となっている。

【００５３】（第５の実施の形態）図５および図６は本
発明の第５の実施の形態を示す。

【００５４】ファン１０が被加熱体中心線に対して、左
右どちらかに取り付けられている場合について説明す
る。例としてレーザービームプリンタを取り上げると、
ファン１０は被加熱体の中心線Ｃに対して、左右どちら
かに機内昇温防止・機内湿度上昇防止のために取り付け
ているのが普通である。

【００５５】図５はレーザービームプリンタを横断面か
ら見た場合を示している。ファン１０は定着装置のやや
上流側に取り付けられている。この構成を上から見た場
合の概念図が図６で、ファン１０が吸気でも排気でも定
着装置のファン１０に近い方は周囲温度が低くなりやす
いため、熱量が逃げやすくなっていると考えられる。こ
のため、定着装置自体に左右で熱の逃げ方が違わなくて
もファン１０の影響が、被加熱体中心の片側で出てきて
しまう可能性がある。

【００５６】この場合も、上記の各実施の形態のよう
に、抵抗発熱体４の被加熱体中心に対して右側端部近傍
の長手方向の単位長さあたりの発熱量を左側端部近傍よ
りも多くすることで、ニップ内部で被加熱体に均一に熱
を与えることが出来る。

【００５７】また、上記した各実施の形態において、ス
テ―２にはヒータ７を嵌め込むための凹部が形成されて
いるが、加熱装置の小型化に伴ってステ―２も小さくな
るため、ステ―２に熱ストレスが生じると、該凹部に割
れが発生するおそれがあるが、本発明の各実施の形態で
はこのような割れの発生も防止できる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、熱
の流出量の違いによる被加熱体に与えられる熱量の不均
一さを、実質的に均一にすることが出来る。また、ま
た、加熱体の絶縁性基板に５０〜１５０［Ｗ/ ｍ・ｋ］
程度の熱伝導率の高い物質を採用できるため、ヒータ内
部に生じる熱ストレスを低減して割れを防止することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す定着装置の概略図で、
（ａ）はニップ側からヒータを見た図、（ｂ）は正面
図。

【図２】第２の実施の形態を示す定着装置の概略図で、
（ａ）はニップ側からヒータを見た図、（ｂ）は正面
図。

【図３】第３の実施の形態を示す定着装置の概略図で、
（ａ）はニップ側からヒータを見た図、（ｂ）は正面
図。

【図４】第４の実施の形態を示す定着装置の概略図で、
（ａ）はニップ側からヒータを見た図、（ｂ）は正面
図。

【図５】第５の実施の形態を示す定着装置の概略図。

【図６】第５の実施の形態を示す定着装置の概略図。

【図７】定着装置の断面を示す概略図。

【図８】フィルムバイアス用リングの使用例を示した概
略図で、（ａ）はニップ側からヒータを見た図、（ｂ）
は正面図。

【符号の説明】

１ フィルム ２ ステー（フィルムガイド） ３ ヒータ基板 ４ 抵抗発熱体 ５ 加圧ローラ（加圧体） ６ 芯金 ７ ヒータ ８ Ｔステー ９ フランジ（フィルムガイド） １０ ファン １１ 導電性ゴムリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 JA11 JB13 JB16 JC08 2H033 AA03 AA10 AA32 BA25 BA27 BA29 BE03 CA53 3K058 AA86 BA18 CE04 CE13 CE19 CE21 CE29 DA05 DA06 3K092 PP18 QA05 QB02 QB30 QB60 QB76 QC25 RF03 RF11 RF17 RF22 VV22

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも絶縁性基板と抵抗発熱体から
   なる加熱体と、前記加熱体にフィルムを圧接密着させ、
   且つ前記フィルムを前記加熱体面に摺動させながら移動
   駆動する回転加圧体とを有し、前記フィルムを介して圧
   接している前記加熱体と前記加圧体の圧接ニップ部にお
   ける前記フィルムと前記加圧体との間に、搬送方向と直
   交する方向の中央を搬送基準として導入される被加熱体
   を前記フィルムと一体に移動通過させることで前記加熱
   体の熱量を前記フィルムを介して被加熱体に付与する加
   熱装置において、 前記加熱体は、前記抵抗発熱体の単位長さ当たりの発熱
   量が両端部近傍と中央部と異ならせ、且つ左右両端部も
   異ならせたことを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 前記加熱体は、前記搬送基準を中心とし
   て、前記絶縁性基板の左右方向両端までの長さが異な
   り、前記長い側の端部近傍の方が、もう一方の端部近傍
   よりも長手方向の単位長さ当たりの発熱量が多いことを
   特徴とする請求項１記載の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記加熱体は、前記搬送基準を中心とし
   て前記絶縁性基板を保持するステーの左右方向両端まで
   の長さが異なり、前記長い方における前記抵抗発熱体の
   端部近傍の方が、もう一方の端部近傍よりも長手方向の
   単位長さ当たりの発熱量が多いことを特徴とする請求項
   １記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記加圧体は、前記搬送基準を中心とし
   て左右方向両端までの長さが異なり、前記長い方におけ
   る抵抗発熱体の端部近傍の方が、もう一方の端部近傍よ
   りも長手方向の単位長さ当たりの発熱量が多いことを特
   徴とする請求項１記載の加熱装置。
5. 【請求項５】 前記フィルムは、前記搬送基準を中心と
   して左右方向両端までの長さが異なり、前記長い方にお
   ける抵抗発熱体の端部近傍の方が、もう一方の端部近傍
   よりも長手方向の単位長さ当たりの発熱量が多いことを
   特徴とする請求項１記載の加熱装置。
6. 【請求項６】 加熱装置が組み込まれた機内に対して吸
   気または排気を行うファンが、前記搬送基準に対して左
   右どちらか一方に取り付けられていることを特徴とする
   請求項１ないし５のいずれかに記載の加熱装置。
7. 【請求項７】前記加熱体は、前記抵抗発熱体の幅が、中
   央部と端部近傍で異なり、且つ両端部近傍においても異
   なることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記
   載の加熱装置。
8. 【請求項８】 前記加熱体の絶縁性基板は、熱伝導率が
   ５０〜１５０［Ｗ/ｍ・ｋ］であることを特徴とする請
   求項１ないし７のいずれかに記載の加熱装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の加
   熱装置を定着装置として有し、画像形成手段により記録
   材に転写したトナーによる顕画像を前記定着装置により
   定着することを特徴とする画像形成装置。