JP2003257592A

JP2003257592A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2003257592A
Application number: JP2002051079A
Authority: JP
Inventors: Osamu Saotome; 修五月女; Katsuhisa Matsunaka; 勝久松中; Toru Saito; 齋藤　　亨; Motoi Kato; 基加藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2003-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ベルト加熱方式の加熱装置について、加熱体の
熱応答正の遅れを極力減らし、かつ、ニップ部外に加熱
体の熱を伝達することにより、外装置のメリットを活か
しつつ、各種課題を解決する。【解決手段】ベルト４と、該ベルト内側に固定支持され
た加熱体１と、加熱体１とニップＮを形成する加圧部材
５とを有し、該ニップ部Ｎに被加熱材Ｐを導入して前記
ベルト４と一緒に挟持搬送させることにより加熱体１の
熱を被加熱材Ｐに付与する加熱装置において、前記加熱
体１と接する高熱伝導の部材３が、前記ベルト内面側に
固定支持され、かつ前記高熱伝導部材３は、少なくとも
一部が前記ニップ部Ｎの被加熱材搬送方向外側に配置さ
れることを特徴とする加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルトを介して加
熱体の熱を被加熱材に付与する加熱装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえば、画像形成装置に搭載さ
れる加熱装置としての加熱定着装置には、熱ローラ方式
による装置や、フィルム加熱式、またはベルト加熱式の
装置が採用されている。

【０００３】ここで、フィルム、及びベルトという語句
については様々な定義で用いられているので、この従来
技術の記載では各公報に用いられている表現を用いる
が、フィルムもベルトも広義にはシート状又は無端状で
柔軟性のある部材を指す語意として用いられている。

【０００４】フィルム（ベルト）加熱式の加熱定着装置
は、特開昭６３−３１３１８２号公報に代表される構成
が例示でき、各種改良が施された多くの発明が公知の例
として存在する。

【０００５】これらフィルム加熱式の加熱定着装置は、
フィルムと、該フィルム内側に固定支持された加熱体
と、加熱体とニップを形成する加圧部材とを有し、該ニ
ップ部に被加熱材を導入して前記フィルムと一緒に挟持
搬送させることにより加熱体の熱を被加熱材に付与する
といった構成を基本構成としている。

【０００６】こういった加熱装置は、画像形成装置にお
いて、未定着画像を形成担持させた記録材の面に該画像
を永久固着画像として熱定着する加熱定着装置として使
用できる。また、画像を担持した記録材を加熱してつや
等の表面性を改質する像加熱装置等にも使用できる。

【０００７】このようなフィルム加熱式の加熱定着装置
は、フィルムとして薄く低熱容量のものを用いることに
より、所望温調を達成するまでのスタートアップ時間を
短縮化でき、また、その際の熱量を少なく押さえること
ができることから、省電力化やオンデマンドプリンティ
ングが可能となる。

【０００８】更にこのようなフィルム加熱式の加熱定着
装置は、加熱体からの熱をフィルムに伝達する場所をニ
ップ内に限定することにより、より効果的な熱の伝達を
達成する。これは、ローラ全体をハロゲンランプで加熱
する形式の熱ローラ式加熱装置に比べ大きく異なる点で
ある。

【０００９】また、フィルム加熱式の加熱定着装置にお
いて、加熱体からの熱をフィルムに伝達する場所をニッ
プ内に限定せず、加熱体をニップ外に延長する構成も提
案されている。これらの提案は、フィルム加熱式の加熱
定着装置のメリットを活かしつつ、各種課題を解決する
提案である。

【００１０】例えば特開平０４−３０５６７６号公報で
は、厚紙や封筒などの定着性を向上させることが出来る
加熱定着装置として、ニップ部より給紙側のほうに位置
してニップ部を通過する前に記録材を加熱するようにし
た発熱体を有する加熱体を備える加熱定着装置を提案し
ている。

【００１１】また、特開平０４−３１８８８２号公報で
は、フィルムが薄い場合のトラブルを回避するために、
フィルム厚みが厚い場合でも発熱体に供給する電力を小
さくすることができて省エネルギーとなるような定着装
置として、加熱体の発熱層の一部を記録材の進入側に存
在させる定着装置を提案している。

【００１２】また、特開平０６−３１４０４１号公報で
は、高速処理時における、加熱体温度の高温設定による
フィルム磨耗や、ニップでの急速加熱による水蒸気噴出
といった課題を鑑みた加熱装置として、加熱材搬送方向
に対して少なくとも２つの発熱分布ピークがあり、少な
くとも１つのピークはニップ部にあり、他の少なくとも
１つのピークはニップ部よりも被加熱材搬送方向上流に
配置している加熱装置を提案している。

【００１３】また、特開平１０−１８６９１１号公報で
は、画像の尾引きの問題を解決し、ヒータが割れること
なく、しかも定着性を良好に保持する加熱定着装置とし
て、窒化アルミニウムまたは炭化ケイ素のセラミックか
らなる基板を有する加熱ヒータを、記録材の流れの上流
側にはみ出して設けてある加熱定着装置を提案してい
る。

【００１４】また、特開平０５−６６６８８号公報で
は、非通紙部昇温に起因する高温オフセットやフィルム
のシワを解消する加熱装置として、加熱体の長手に沿っ
て熱伝導率が高くかつ所定の熱容量を持つ畜熱・熱伝導
部材を具備させた加熱装置を提案している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな、加熱体をニップ外に延長する構成の場合、加熱体
全体の熱容量を増やすことになるため、同じ発熱量で比
較したときには加熱体の熱応答性は遅くなる。

【００１６】本発明は、加熱体の熱応答性の遅れを極力
減らし、かつ、ニップ外に加熱体の熱を伝達することに
より、フィルム加熱式の加熱定着装置のメリットを活か
しつつ、各種課題を解決する提案である。

【００１７】本出願に係る第１の発明の目的は、加熱体
の熱の一部をニップ近傍に伝えることで、加熱領域を拡
大し、加熱体からの伝熱量を増加させることにある。す
なわち、ベルトを所定の温度に加熱する際のスタートア
ップ時間の短縮や、短時間に大量の熱を伝達することが
望まれる高速化への対応に有利な構成を目的としてい
る。また、加熱体の熱の一部を奪うことにより、結果的
に加熱体の異常昇温を防ぐといった、適切な熱伝導設計
が可能となる。

【００１８】本出願に係る第２の発明の目的は、加熱体
の熱応答性の遅れを極力減らし、かつ第１の発明の目的
をより効果的に達成することである。

【００１９】本出願に係る第３の発明の目的は、高熱伝
導部材を加工容易かつ低コストを達成容易にすることで
ある。

【００２０】本出願に係る第４乃至第６の発明の目的
は、高熱伝導部材とベルトの伝熱状態を良好に保つこと
である。特に第５の発明では、摺動性と熱伝導の両立を
目的とする。また、第６の発明では、構成容易に摺動性
を改善することを目的とする。

【００２１】本出願に係る第７の発明の目的は、高熱伝
導部材とベルトの摺動そのものを解決することである。

【００２２】本出願に係る第８乃至第１０の発明の目的
は、加熱体の部分的な熱を奪い、適切な熱伝導設計を行
うことである。第８の発明は、ニップ内及びニップ外両
方への熱伝導を重視することを目的とする。また、第９
の発明は、加圧部材に対向する側とは反対側の加熱体面
の異常昇温を緩和することを目的とする。また、第１０
の発明は、被加熱材搬送方向に垂直な加熱体面の異常昇
温を緩和することを目的とする。

【００２３】本出願に係る第１１乃至第１３の発明の目
的は、加熱体の熱をベルトの適切な位置へ伝達すること
である。第１１の発明は、ベルトの予熱として効果的な
上流側へ熱を伝達することを目的とする。また、第１２
の発明は、非通紙部昇温の緩和に効果的な下流側へ熱を
伝達することを目的とする。また、第１３の発明は、予
熱効果及び非通紙部昇温緩和と共に、伝熱能力の拡大を
目的とする。

【００２４】本出願に係る第１４の発明の目的は、抵抗
発熱体を内部に有するセラミックで形成された加熱体に
おける上記課題の解決を目的とする。セラミックで形成
された加熱体は異常昇温や非通紙部昇温による割れなど
が懸念され、また、短時間に大量の熱を伝達することが
望まれる高速化への対応が特に望まれていることから、
本発明がより効果的に適用できる。

【００２５】本出願に係る第１５の発明の目的は、耐熱
性の弾性体層を有したベルトにおける上記課題の解決を
目的としている。弾性体層の有り無しは熱伝導に影響を
与え、弾性層の熱容量及び熱伝導度の程度によってはス
タートアップ時間が長くなり、短時間に大量の熱を伝達
することが望まれる高速化への対応も懸念されることか
ら、本発明がより効果的に適用できる。

【００２６】本出願に係る第１６の発明の目的は、ニッ
プ幅と高熱伝導部材の長さ関係において適切な比率の設
定を目的としている。ニップ幅に対し、ニップ外に配置
される高熱伝導部材の長さを適切な比率に設定すること
により、上記発明の効果を最大限に引き出すことが可能
となる。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本出願に係る第１の発明は、ベルトと、該ベルト内
側に固定支持された加熱体と、加熱体を固定支持する加
熱体保持部材と、加熱体とニップを形成する加圧部材と
を有し、該ニップ部に被加熱材を導入して前記ベルトと
一緒に挟持搬送させることにより加熱体の熱を被加熱材
に付与する加熱装置において、前記加熱体保持部材より
も高熱伝導率で、前記加熱体と接する高熱伝導部材が前
記ベルト内面側に固定支持され、かつ前記高熱伝導部材
は、少なくとも一部が前記ニップ部の被加熱材搬送方向
外側に配置されることを特徴とする。

【００２８】上記構成において、加熱体と接する高熱伝
導の部材が、前記ベルト内面側に固定支持され、かつ前
記高熱伝導部材は、少なくとも一部が前記ニップ部の被
加熱材搬送方向外側に配置されることによって、加熱体
の熱の一部をニップ近傍に伝えることが可能になり、加
熱領域を拡大し、加熱体からの伝熱量を増加させること
が出来る。

【００２９】また、本出願に係る第２の発明は、第１の
発明の加熱装置において、高熱伝導部材は、２５℃にお
ける熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ０．０
１ｍｍ〜０．５ｍｍの厚さの板状部材からなることを特
徴とする。

【００３０】上記構成において、高熱伝導部材は、２５
℃における熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ
０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの厚さの板状部材からなるこ
とによって、加熱体の熱応答性の遅れを極力減らし、か
つ第１の発明の目的をより効果的に達成することができ
る。

【００３１】また、本出願に係る第３の発明は、第1ま
たは第２の発明の加熱装置において、高熱伝導部材は金
属材料であることを特徴とする。

【００３２】上記構成において、高熱伝導部材は金属材
料であることによって、高熱伝導部材を加工容易かつ低
コストを達成容易にすることができる。

【００３３】また、本出願に係る第４の発明は、第1か
ら第３の発明の加熱装置において、高熱伝導部材はベル
ト内面と摺動可能に接するよう配置することを特徴とす
る。

【００３４】上記構成において、高熱伝導部材はベルト
内面と摺動可能に接するよう配置することによって、高
熱伝導部材とベルトの伝熱状態を良好に保つことが可能
となる。

【００３５】また、本出願に係る第５の発明は、第４の
発明の加熱装置において、高熱伝導部材とベルト内面と
の間に潤滑性液体を介在させることを特徴とする。

【００３６】上記構成において、高熱伝導部材とベルト
内面との間に潤滑性液体を介在させることによって、摺
動性と熱伝導の両立が可能となる。

【００３７】また、本出願に係る第６の発明は、第４ま
たは第５の発明の加熱装置において、高熱伝導部材はリ
ブ形状を有しベルト内面と接触することを特徴とする。

【００３８】上記構成において、高熱伝導部材はリブ形
状を有しベルト内面と接触することによって、構成容易
に摺動性を改善することが可能となる。

【００３９】また、本出願に係る第７の発明は、第１か
ら第３の発明の加熱装置において、高熱伝導部材はベル
ト内面と接触しないよう配置することを特徴とする。

【００４０】上記構成において、高熱伝導部材はベルト
内面と接触しないよう配置することによって、高熱伝導
部材とベルトの摺動そのものを解決することが可能とな
る。

【００４１】また、本出願に係る第８の発明は、第１か
ら第７の発明の加熱装置において、高熱伝導部材は少な
くとも加圧部材に対向する側の加熱体面と接することを
特徴とする。

【００４２】上記構成において、高熱伝導部材は少なく
とも加圧部材に対向する側の加熱体面と接することによ
って、ニップ内及びニップ外両方への熱伝導を重視する
ことが可能となる。

【００４３】また、本出願に係る第９の発明は、第１か
ら第７の発明の加熱装置において、高熱伝導部材は少な
くとも加圧部材に対向する側とは反対側の加熱体面と接
することを特徴とする。

【００４４】上記構成において、高熱伝導部材は少なく
とも加圧部材に対向する側とは反対側の加熱体面と接す
ることによって、加圧部材に対向する側とは反対側の加
熱体面の異常昇温を緩和することが可能となる。

【００４５】また、本出願に係る第１０の発明は、第１
から第７の発明の加熱装置において、高熱伝導部材は少
なくとも被加熱材搬送方向に垂直な加熱体面と接するこ
とを特徴とする。

【００４６】上記構成において、高熱伝導部材は少なく
とも被加熱材搬送方向に垂直な加熱体面と接することに
よって、被加熱材搬送方向に垂直な加熱体面の異常昇温
を緩和することが可能となる。

【００４７】また、本出願に係る第１１の発明は、第１
から第１０の発明の加熱装置において、高熱伝導部材は
被加熱材搬送方向の上流に配置されることを特徴とす
る。

【００４８】上記構成において、高熱伝導部材は被加熱
材搬送方向の上流に配置されることによって、ベルトの
予熱として効果的な上流側へ熱を伝達することが可能と
なる。

【００４９】また、本出願に係る第１２の発明は、第１
から第１０の発明の加熱装置において、高熱伝導部材は
被加熱材搬送方向の下流に配置されることを特徴とす
る。

【００５０】上記構成において、高熱伝導部材は被加熱
材搬送方向の下流に配置されることによって、非通紙部
昇温の緩和に効果的な下流側へ熱を伝達することが可能
となる。

【００５１】また、本出願に係る第１３の発明は、第１
から第１０の発明の加熱装置において、高熱伝導部材は
被加熱材搬送方向の上流及び下流に配置されることを特
徴とする。

【００５２】上記構成において、高熱伝導部材は被加熱
材搬送方向の上流及び下流に配置されることによって、
予熱効果及び非通紙部昇温緩和と共に、伝熱能力の拡大
が可能となる。

【００５３】また、本出願に係る第１４の発明は、第１
から第１３の発明の加熱装置において、加熱体は少なく
とも１つ以上の抵抗発熱体を内部に有するセラミックで
成形された加熱体であることを特徴とする。

【００５４】上記構成において、加熱体は少なくとも１
つ以上の抵抗発熱体を内部に有するセラミックで成形さ
れた加熱体であり、第３の発明の特徴が組み合わされる
ことにより、抵抗発熱体を内部に有するセラミックで形
成された加熱体における課題の解決が可能となる。

【００５５】また、本出願に係る第１５の発明は、第１
から第１４の発明の加熱装置において、ベルトは少なく
とも０．０１ｍｍ以上の厚さの弾性体層を有し、該弾性
体は少なくともシリコーンゴムまたはフッ素ゴムを主体
とした弾性体であることを特徴とする。

【００５６】上記構成において、ベルトは少なくとも
０．０１ｍｍ以上の厚さの弾性体層を有し、該弾性体は
少なくともシリコーンゴムまたはフッ素ゴムを主体とし
た弾性体であり、第３の発明の特徴が組み合わされるこ
とにより、耐熱性の弾性体層を有したベルトにおける課
題の解決が可能となる。

【００５７】本出願に係る第１６の発明は、第１から第
１５の発明の加熱装置において、ニップ幅をＮとしたと
き、ニップ外に配置される高熱伝導部材の被加熱材搬送
方向の長さが、０．５Ｎ〜２Ｎであることを特徴とす
る。

【００５８】上記構成において、ニップ幅をＮとしたと
き、ニップ外に配置される高熱伝導部材の被加熱材搬送
方向の長さが、０．５Ｎ〜２Ｎであり、第３の発明の特
徴が組み合わされることにより、上記発明の効果を最大
限に引き出すことが可能となる。

【００５９】

【発明の実施の形態】（１）加熱装置例図１は本発明に従うベルト（フィルム）加熱方式の加熱
装置の一例の横断面模型図である。

【００６０】１）全体的装置構成本例の加熱装置は、円筒状のシームレスベルトを用い
た、加圧ローラ駆動方式の加熱定着装置である。

【００６１】１は加熱体（ヒータ）、２は該加熱体を固
定支持させたヒータホルダー（加熱体保持部材）、３は
加熱体に接触させて配設した、ヒータホルダー２よりも
高熱伝導率の高熱伝導部材、３は円筒状のシームレスベ
ルトであり、上記の加熱体１・ヒータホルダー２・高熱
伝導部材３の組立体に対してルーズに外嵌させて加熱ア
センブリとしてある。５は加圧部材としての弾性加圧ロ
ーラである。

【００６２】弾性加圧ローラ５はその両端軸部を回転自
在に軸受支持させてあり、この加圧ローラ５の上に上記
の加熱アセンブリを加熱体１側を下向きにして並行に配
置し、ヒータホルダー２を不図示の加圧ステーにより上
部から加圧ローラ５の弾性に抗して所定の押圧力で加圧
して、加熱体１と弾性加圧ローラ５との間にベルト４を
挟ませて所定幅のニップ部（加熱ニップ部、定着ニップ
部）Ｎを形成させてある。

【００６３】加圧ローラ５は駆動手段Ｍにより矢印ｂの
反時計方向に回転駆動される。ベルト４は加圧ローラ５
の回転に伴い内面が加熱体１の表面に摺動しながらヒー
タホルダー２の外回りを矢印ａの時計方向に従動回転す
る。ヒータホルダー２は回転するベルト４のガイド部材
としても機能する。

【００６４】加熱体１は本例装置ではセラミックヒータ
であり、通電により迅速に昇温し、所定の定着温度に温
調される。

【００６５】そして、加圧ローラ５が回転駆動され、こ
れに伴いベルト４が従動回転し、加熱体１に通電がなさ
れて所定の定着温度に立ち上がり温調された状態におい
て、ニップ部Ｎに、不図示の作像機構部から搬送された
被加熱材としての、未定着トナー画像ｔを形成した記録
材Ｐが導入され、ニップ部Ｎすなわちベルト４と加圧ロ
ーラ５との間で挟持搬送されていく。ｃは被加熱材（記
録材）搬送方向である。

【００６６】記録材Ｐがニップ部Ｎを挟持搬送されてい
く過程において、ベルト４を介した加熱体１からの熱に
より記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが記録材Ｐ面に加
熱定着される。ニップ部Ｎを出た記録材Ｐはベルト４の
面から分離されて排出搬送される。

【００６７】ａ）加熱体１加熱体は、公知の様々な加熱手段を利用でき、より具体
的には、抵抗発熱体を発熱源とした加熱体や、ハロゲン
ランプを発熱源とした加熱体や、電磁誘導加熱を発熱源
とした加熱体などを利用することが出来る。

【００６８】抵抗発熱体を内部に有するセラミックで形
成された加熱体（セラミックヒータ）における課題の解
決を目的とした場合には、加熱体としては、例えば、耐
熱性・絶縁性・良熱伝導性のセラミック基板に、被加熱
材搬送方向に対し直交する方向を長手として、銀−パラ
ジウムからなる抵抗発熱体パターンをセラミック基板の
長手方向にスクリーン印刷などの公知の手法で形成し、
抵抗発熱体パターンを耐熱性のガラスでコートし保護層
として形成したものを利用することが出来る。

【００６９】本例装置において、加熱体１はセラミック
ヒータであり、長手方向長さ２４０ｍｍ、幅９ｍｍ、厚
み１ｍｍのアルミナ焼結体基板表面に、長手方向に銀−
パラジウムの抵抗発熱体ラインパターンを形成し、その
表面をガラスコートしたものを用いた。

【００７０】ベルト４のニップ下流位置表面及び、ロー
ラに対向する側とは反対側の面である加熱体裏面には、
温度検知手段（不図示）を設け、温度検知信号に基づい
て電圧制御装置（不図示）で加熱体の抵抗発熱体にかか
る電圧を制御することにより温度制御を可能な構成とし
た。

【００７１】ｂ）ヒータホルダー２本例装置において、ヒータホルダー２の素材は液晶ポリ
マーであり、断面形状は半円弧樋型をしており、ヒータ
ホルダー２の下面部には長手に沿って加熱体１を嵌合さ
せる溝２ａを形成し、その溝内に加熱体１２を高熱伝導
部材３を介して嵌め入れて接着して固定支持させた。高
熱伝導部材３については（２）項で詳述する。

【００７２】本例装置においてはこのヒータホルダー２
を不図示の加圧ステーにより上部から加圧ローラ５の弾
性に抗して総圧で約１０ｋｇの荷重で加圧して、加熱体
１と弾性加圧ローラ５との間にベルト４を挟ませて所定
幅のニップ部Ｎを形成させてある。

【００７３】ｃ）ベルト４ベルト４は、公知の様々なベルト部材を利用でき、より
具体的には、耐熱性の樹脂や金属の基体上にフッ素樹脂
やシリコーンゴムなどの耐熱性・離型性の良い材料を表
層として積層したもの、基体と表層の間に耐熱性のシリ
コーンゴムやフッ素ゴムを弾性層として積層したもの、
表層のみで形成したものなどを利用することが出来る。

【００７４】一例としては、ポリイミド、ポリアミドイ
ミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ等の耐熱性フィルム表面に、Ｐ
ＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂を表層として形
成したものを利用することが出来る。

【００７５】耐熱性の弾性体層を有したベルトにおける
課題の解決を目的とした場合には、ベルト４としては図
２のように、例えば、ベルト基層４ａとしてのポリイミ
ド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ等の耐熱性フ
ィルムの表面に、シリコーンゴムまたはフッ素ゴムを主
体とした弾性体層４ｂを形成し、この弾性体層４ｂの表
面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂を表層４
ｃとして形成したものを利用することが出来る。

【００７６】この弾性体層４ｂは、弾性体として有効に
機能させるために、０．０１ｍｍ以上の厚みを有する必
要がある。より好ましくは０．１ｍｍ以上の厚みがあれ
ばよい。また、厚みの上限は特に限定されないが、現実
的には３ｍｍ以下の厚みが取り扱い上好ましく、さらに
熱容量増加によるスタートアップ時間増加とのバランス
を考慮した場合には、１．０ｍｍ以下の厚みが好まし
い。

【００７７】本例装置において、ベルト４は、内径２４
ｍｍ、長手方向長さ２３０ｍｍのシームレスベルトであ
る。該ベルト４は、厚み４０μｍ、内径２４ｍｍのシー
ムレスポリイミド円筒部材をベルト基層４ａとして用意
し、シリコーンゴム接着用プライマーでポリイミドフィ
ルム表面をプライマー処理した。次いで、弾性体層４ｂ
として、ＪＩＳ−Ａ硬度３０°、熱伝導率約０．７６Ｗ
／ｍ・Ｋのシリコーンゴムを、４００μｍの厚みでポリ
イミド上に成形した。次いで、フッ素ゴム接着用プライ
マーでその表面をプライマー処理した後、表層（ＧＬＳ
−２１３、ダイキン工業株式会社）４ｃを約３０μｍ形
成したものである。

【００７８】ｄ）加圧ローラ５ベルト４を挟んで加熱体１とニップ部Ｎを形成する加圧
部材としての加圧ローラ５は、適度な弾性を有する耐熱
性のローラであれば特に限定されるものではなく、例え
ば、鉄やアルミニウム等の芯金５ａと、この芯金の外周
に形成したシリコーンゴムなどの弾性体層５ｂと、この
弾性体層の外周に形成したフッ素樹脂からなる表層５ｃ
からなる弾性加圧ローラを利用することが出来る。

【００７９】本例装置において、加圧ローラ５は、外径
２０ｍｍ、長手方向長さ２３０ｍｍのローラであり、ア
ルミの芯金５ａに、ＪＩＳ−Ａ硬度２５°のシリコーン
ゴム層５ｂを４ｍｍの厚みで形成し、次いで、フッ素ゴ
ム接着用プライマーでその表面をプライマー処理した
後、表層（ＧＬＳ−２１３、ダイキン工業株式会社）５
ｃを約３０μｍ形成したものである。

【００８０】（２）高熱伝導部材３前記したように、加熱体１はヒータホルダー２の下面部
には長手に沿って形成した溝２ａ内に高熱伝導部材３を
介して嵌め入れて接着して固定支持してあり、本例装置
においては、高熱伝導部材３はヒータホルダー２よりも
高熱伝導率の部材であり、加熱体１の裏面側すなわち加
圧ローラ５に対向する側とは反対側の加熱体面と接して
いる。そして本例装置においてはその高熱伝導部材３を
前記ニップ部Ｎよりも被加熱材（記録材）搬送方向上流
側においてヒータホルダー２の外面に沿って延長してニ
ップ部Ｎの外側に位置させてベルト４の内面側に固定支
持させてある。

【００８１】ここで、高熱伝導部材３は、ニップ部Ｎ外
に加熱体１の熱を伝達する目的においては、特にその形
状や材質は限定されない。ただし、加熱体１の熱応答性
の遅れを極力減らす目的では、高熱伝導部材３は、２５
℃における熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、ま
た、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの厚みの板状部材の使用
が好適である。

【００８２】また、高熱伝導部材３を加工容易かつ低コ
ストを達成容易にする目的では、金属材料の使用が好適
である。ニップ部Ｎよりも外側部分の高熱伝導部材３の
被加熱材搬送方向の長さは、本発明をより効果的にする
ためには、ニップ幅との比率を、ニップ幅をＮとしたと
き、０．５Ｎ〜２Ｎの長さとすることが好適である。

【００８３】高熱伝導部材３と、ベルト１の内面は、目
的に応じて、ベルト内面と摺動可能に接するよう配置さ
れる場合と、接触しないよう配置される場合がある。

【００８４】また、摺動可能に接するよう配置される場
合に、摺動性と熱伝導の両立を目的とする場合には、高
熱伝導部材３と、ベルト１の内面との間に潤滑性液体を
介在させることが好適である。

【００８５】潤滑性液体には例えば、フッ素グリースや
シリコーングリースなどの耐熱性グリースを用いること
が出来る。

【００８６】また、摺動可能に接するよう配置される場
合に、構成容易に摺動性を改善することを目的とする場
合には、高熱伝導部材３に複数のリブ形状３ａ（図３）
をプレス加工などにより形成し、ベルト４の内面と接触
させることが好適である。

【００８７】高熱伝導部材３は上述図１のようにニップ
部Ｎよりも被加熱材搬送方向上流側においてヒータホル
ダー２の外面に沿って延長して配置する場合以外にも、
目的に応じて、図４に示すように、ニップ部Ｎよりも被
加熱材搬送方向下流側においてヒータホルダー２の外面
に沿って延長して配置する場合や、図５に示すように、
ニップ部Ｎよりも被加熱材搬送方向上流側及び下流側の
両方において加熱体支持部材２の外面に沿って延長して
配置する場合がある。

【００８８】高熱伝導部材３の加熱体１に対するの接し
方は、目的に応じて、上述図１、図４、図５のように加
熱体１の裏面側すなわち加圧ローラ５に対向する側とは
反対側の加熱体面と接する場合と、図６の（ａ）に示す
ように加熱体１の表面側すなわち加圧ローラ５に対向す
る側の加熱体面と接する場合と、（ｂ）に示すように少
なくとも被加熱材搬送方向に垂直な加熱体側面と接する
場合がある。

【００８９】図１、図４、図５の装置では高熱伝導部材
３は加熱体１の裏面側すなわち加圧ローラ５に対向する
側とは反対側の加熱体面と接しているが、目的に応じ
て、上述図６の（ａ）のように加熱体１の表面側すなわ
ち加圧ローラ５に対向する側の加熱体面や、（ｂ）のよ
うに被加熱材搬送方向に垂直な加熱体側面と接する場合
もある。

【００９０】（３）実施例、比較例［実施例１］前記図１の加熱装置において、高熱伝導部
材３として、厚み０．１ｍｍのアルミシート（熱伝導率
約０．１ｋＷ／ｍ・Ｋ）を用いた。この高熱伝導部材３
は、被加熱材搬送方向に対し直交する方向を長手とし、
長手方向に２４０ｍｍ、短手方向に３０ｍｍの形状のシ
ートを折り曲げて加工し、これを図１のように加熱体１
の裏面と接し、ニップ部Ｎよりも被加熱材搬送方向上流
側においてヒータホルダー２の外面に沿ってニップ部Ｎ
の外側に位置させてベルト４の内面側に固定支持させて
た。この加熱装置では、ニップ部Ｎの幅は約１１ｍｍで
あり、ニップ部外に配置される高熱伝導部材部分の長さ
は、約１９ｍｍであった。また、ニップ部外に配置され
る高熱伝導部材部分とベルト４の間には、耐熱潤滑性の
良いグリースを少量塗布した。

【００９１】［比較例１］高熱伝導部材３を取り付けな
いこと以外は実施例１と同様な構成の加熱装置を用意し
た。

【００９２】［比較例２］実施例１の高熱伝導部材３の
厚みを２ｍｍにし、高熱伝導部材の厚みが増した分をヒ
ータホルダー２の溝部３ａの表面を切削して取り付けた
構成の加熱装置を用意した。

【００９３】上記実施例１及び比較例１及び比較例２の
加熱装置について、加圧ローラ５を回転させながら加熱
体１に通電し、ベルト表面が１８０℃になるまでの時間
を計測した。この結果、実施例１では、１８０℃到達時
間は約４６秒、比較例１では約４３秒、比較例２では１
００秒経過しても１８０℃まで達しないので実験を終了
させた。

【００９４】この結果から、本発明の実施例１の加熱装
置は、高熱伝導部材３を配しない比較例１の加熱装置と
比べても、常温から目的温度までのスタートアップ時間
について遜色ない使用レベルを達成することが確認でき
た。

【００９５】更にこのとき、比較例１の加熱装置には、
ヒータホルダー２と加熱体１の接触部位にヒータホルダ
ーの溶融変形が確認された。これは、加熱体１がヒータ
ホルダー２の耐熱限界以上に達してしまったためと考え
られる。

【００９６】ここで、比較例２について考察すると、高
熱伝導部材３の厚みを２ｍｍにしたことにより、熱容量
が大幅に増加し、目標温度に達するまでに大幅に時間が
かかっていると考えられる。これは、一般の材料は高熱
伝導部材ほど熱容量が大きくなるという関係により生じ
た結果と考えられる。よって高熱伝導部材３は、熱伝導
率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ
の厚さの設定が好ましい。

【００９７】更に本発明の有効性を確認するため、実施
例１と比較例１について、加熱体の温度を最高でも２１
０℃を超えないように制御を行いながら、ベルト表面が
１８０℃になるまでの時間を計測した。

【００９８】この結果、実施例１では、１８０℃到達時
間は約６２秒だったのに対し、比較例１では１００秒経
過しても１８０℃まで達しないので実験を終了させた。

【００９９】以上のことから、本発明のように高熱伝導
部材３の配置によって、加熱体１の過昇温などの問題を
解決し、かつ、所望温度到達までのスタートアップ時間
を比較的短く出来ることが実証できた。

【０１００】ここで、比較例１では１００秒経過しても
１８０℃まで達しない理由を考察すると、上記記載の実
験では、その前に記載した実験と異なり、加熱体の温度
を最高でも２１０℃を超えないように制御を行いながら
実験を行っている。このときには、高熱伝導部材を有し
ない例（比較例１）では、加熱体の熱の流れは、実施例
１に比較してニップＮのみに限られてしまい、加熱体側
に熱が溜まってしまう（ニップＮでの熱流速が律速にな
り、加熱体の過昇温が生じてしまう）現象が発生する。
すると２１０℃を越えないように加熱体を制御すると、
結果的に、発熱体の発生熱量を抑えるように制御してし
まう（通電を止めてしまう、もしくは電圧を低く制御し
てしまう）ため、目標温度に達するまでに大幅に時間が
かかってしまったと考えられる。実施例１では、加熱体
からの熱の流れを、高熱伝導部材によって滞りなく流し
（加熱体に熱を貯めないようにして）、かつその熱を無
駄にすることなくベルト部材に伝えることにより、本発
明の目的を達成している。

【０１０１】（４）その他１）加圧部材はローラ体に限られず、回動ベルト体等に
することも出来る。

【０１０２】２）本発明の加熱装置は実施例の電子写真
方式の複写機やプリンターにおける加熱定着装置に限ら
れず、その他、仮定着する像加熱装置、画像を担持した
記録材を再加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装
置、記録材以外のシート状の被加熱材を通紙して、乾
燥、加熱ラミネート、熱プレスしわ取り、熱プレスカー
ル取り等の加熱処理装置等としても使用できる

【０１０３】

【発明の効果】本発明により、ベルト加熱方式の加熱装
置について、加熱体の熱応答性の遅れを極力減らし、か
つ、ニップ外に加熱体の熱を伝達することにより、ベル
ト加熱式の加熱定着装置のメリットを活かしつつ、各種
課題を解決することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う加熱装置の一例の横断面模型図

【図２】ベルトの層構成模型図

【図３】高熱伝導部材の部分的斜視図

【図４】高熱伝導部材をニップ部よりも被加熱材搬送
方向下流側に配置した加熱装置の横断面模型図

【図５】高熱伝導部材をニップ部よりも被加熱材搬送
方向上流側及び下流側の両方に配置した加熱装置の横断
面模型図

【図６】（ａ）は高熱伝導部材を加熱体の表面側に接
触させた場合の図、（ｂ）は被加熱材搬送方向に垂直な
加熱体側面に接触させた場合の図

【符号の説明】

１・・加熱体、２・・ヒータホルダー、３・・高熱伝導
部材３・・ベルト、５・・加圧ローラ、ａ・・ベルト回
転方向、ｂ・・ローラ回転方向、ｃ・・被加熱材搬送方
向、Ｎ・・ニップ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者齋藤亨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 (72)発明者加藤基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 AA20 BA11 BA12 BA25 BA26 BA27 BB21 BB33 BE03 3K058 AA73 BA18 DA01 DA26 GA03 GA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベルトと、該ベルト内側に固定支持され
た加熱体と、加熱体を固定支持する加熱体保持部材と、
加熱体とニップを形成する加圧部材とを有し、該ニップ
部に被加熱材を導入して前記ベルトと一緒に挟持搬送さ
せることにより加熱体の熱を被加熱材に付与する加熱装
置において、前記加熱体保持部材よりも高熱伝導率で、前記加熱体と
接する高熱伝導部材が前記ベルト内面側に固定支持さ
れ、かつ前記高熱伝導部材は、少なくとも一部が前記ニ
ップ部の被加熱材搬送方向外側に配置されることを特徴
とする加熱装置。
【請求項２】請求項１記載の加熱装置において、高熱
伝導部材は、２５℃における熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ
以上であり、かつ０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの厚さの板
状部材からなることを特徴とする加熱装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の加熱装置にお
いて、高熱伝導部材は金属材料であることを特徴とする
加熱装置。
【請求項４】請求項１から３の何れかに記載の加熱装
置において、高熱伝導部材はベルト内面と摺動可能に接
するよう配置することを特徴とする加熱装置。
【請求項５】請求項４に記載の加熱装置において、高
熱伝導部材とベルト内面との間に潤滑性液体を介在させ
ることを特徴とする加熱装置。
【請求項６】請求項４または５に記載の加熱装置にお
いて、高熱伝導部材はリブ形状を有しベルト内面と接触
することを特徴とする加熱装置。
【請求項７】請求項１から３の何れかに記載の加熱装
置において、高熱伝導部材はベルト内面と接触しないよ
う配置することを特徴とする加熱装置。
【請求項８】請求項１から７の何れかに記載の加熱装
置において、高熱伝導部材は少なくとも加圧部材に対向
する側の加熱体面と接することを特徴とする加熱装置。
【請求項９】請求項１から７の何れかに記載の加熱装
置において、高熱伝導部材は少なくとも加圧部材に対向
する側とは反対側の加熱体面と接することを特徴とする
加熱装置。
【請求項１０】請求項１から７の何れかに記載の加熱
装置において、高熱伝導部材は少なくとも被加熱材搬送
方向に垂直な加熱体面と接することを特徴とする加熱装
置。
【請求項１１】請求項１から１０の何れかに記載の加
熱装置において、高熱伝導部材は被加熱材搬送方向の上
流に配置されることを特徴とする加熱装置。
【請求項１２】請求項１から１０の何れかに記載の加
熱装置において、高熱伝導部材は被加熱材搬送方向の下
流に配置されることを特徴とする加熱装置。
【請求項１３】請求項１から１０の何れかに記載の加
熱装置において、高熱伝導部材は被加熱材搬送方向の上
流及び下流に配置されることを特徴とする加熱装置。
【請求項１４】請求項１から１３の何れかに記載の加
熱装置において、加熱体は少なくとも１つ以上の抵抗発
熱体を内部に有するセラミックで成形された加熱体であ
ることを特徴とする加熱装置。
【請求項１５】請求項１から１４の何れかに記載の加
熱装置において、前記ベルトは少なくとも０．０１ｍｍ
以上の厚さの弾性体層を有し、該弾性体は少なくともシ
リコーンゴムまたはフッ素ゴムを主体とした弾性体であ
ることを特徴とする加熱装置。
【請求項１６】請求項１から１５の何れかに記載の加
熱装置において、ニップ幅をＮとしたとき、ニップ外に
配置される高熱伝導部材の被加熱材搬送方向の長さが、
０．５Ｎ〜２Ｎであることを特徴とする加熱装置。