JP2003270979A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可撓性を有する加熱用ヒータを具備する定着
装置において、加熱用ヒータおよびその支持部材が変形
した場合で、正確に加熱用ヒータの温度を検知できる。 【解決手段】 ◎温度検知素子の取り付け位置を定着ニ
ップ中心から転写材搬送方向下流よりに設置。◎加熱用
ヒータの発熱体幅を３ｍｍ以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルム加熱方式
の定着装置、及び該定着装置を電子写真方式・静電記録
方式等、適宜の作像プロセスにおける像加熱手段として
備えた画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の複写機、プリンタ
ー等の多くは定着手段として熱効率、安全性が良好な接
触加熱型の熱ローラ定着方式や、省エネルギータイプの
フィルム加熱方式の定着装置（加熱定着装置）を採用し
ている。

【０００３】熱ローラ定着方式の加熱定着装置は、加熱
用回転体としての加熱ローラ（定着ローラ）と、これに
圧接させた加圧用回転体としての弾性加圧ローラを基本
構成とし、この一対のローラを回転させて該両ローラ対
の圧接ニップ部（定着ニップ部）に未定着画像（トナー
画像）を形成担持させた被加熱材としての被記録材（転
写材シート・静電記録紙・エレクトロファックス紙・印
字用紙等）を導入して圧接ニップ部を挟持搬送通過させ
ることで、加熱ローラからの熱と圧接ニップ部の加圧力
にて未定着画像を被記録材面に永久固着画像として熱圧
定着させるものである。

【０００４】また、フィルム加熱方式の定着装置は例え
ば特開昭６３−３１３１８２号公報，特開平２−１５７
８７８，４−４４０７５〜４４０８３，４−２０４９８
０〜２０４９８４号公報等に提案されており、加熱体
（加熱用ヒータ）に加熱用回転体である耐熱性フィルム
（定着フィルム）を加圧用回転体（弾性ローラ）で密着
させて摺動搬送させ、該耐熱性定着フィルムを挟んで加
熱体と加圧部材とで形成される圧接ニップ部に未定着画
像を担持した被記録材（転写材）を導入して耐熱フィル
ムと一緒に搬送させて、耐熱性フィルムを介して付与さ
れる加熱体からの熱と圧接ニップ部の加圧力によって未
定着画像を転写材上に永久画像として定着させる装置で
ある。

【０００５】フィルム加熱方式の定着装置は、加熱体と
してアルミナなどの基板に低熱容量線状発熱体を形成し
たものを用いることができ、フィルムとして薄膜の低熱
容量のものを用いることが出来るため、省電力化・ウエ
イトタイム短縮化（クイックスタート性の向上）が可能
である。

【０００６】特開平１０−３４００２０では上記フィル
ム加熱方式の定着装置の加熱体として可撓性を有する基
板上に幅１〜３ｍｍの発熱パターンを形成しているヒー
タを用い、定着ニップの形状をフィルムに変形応力が働
きにくい形状に形成し、そのヒータを断熱性の優れた弾
性部材を介して用いることで、ヒータからヒータ支持部
材への熱の逃げを防止し、装置の高速化、高耐久を可能
にし、同時に熱効率が良い定着装置が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記可撓性を有する加
熱用ヒータを具備するフィルム加熱方式の定着装置にお
いて、加熱用ヒータが可撓性を有し、且つ弾性部材に固
定されているため、加熱用ヒータに力が加わると、加熱
用ヒータはその方向に変形する。そのため、加圧ローラ
が駆動すると同時に加熱用ヒータと弾性部材は定着フィ
ルムの回転方向に力が加えられ、定着ニップの排紙方向
へ変形する。

【０００８】加熱用ヒータを温度制御するための温度検
知素子は加熱用ヒータの温度をより正確に検知するため
に、加熱用ヒータの発熱体位置裏側に、ポリイミド薄膜
などの耐熱性に優れた絶縁部材を介して加熱用ヒータの
発熱体位置裏面に当接するように上記弾性部材または温
度検知素子当接用の弾性部材に固定されている。

【０００９】絶縁体を介して当接させるのは、加熱用ヒ
ータに印加される交流電圧と温度検知素子印加される直
流電圧の絶縁を保持し、電気的安全性を確保するためで
ある。しかし、上記のような理由により弾性部材と加熱
用ヒータが変形した場合、温度検知素子の当接圧が変化
し、検知素子が正確温度検知することができる当接圧で
なくなったり、また、従来の加熱用ヒータの発熱体の幅
１〜３ｍｍでは、温度検知素子が発熱体位置裏側からは
ずれてしまい、正確な加熱用ヒータの温度を検知するこ
とはできない。そこで、本発明では加圧ローラ駆動時に
弾性部材と加熱用ヒータが駆動方向へ変形しても、加熱
用ヒータの正確な温度を検知可能な定着装置を提供する

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するため、下記構成を特徴とする画像形成装置として
いる。

【００１１】［１］被加熱材を、加熱部材と加圧部材と
の圧接によって形成されたニップ部内を通過させること
により加熱処理する加熱装置において、上記加熱部材
が、移動駆動されるフィルムと、該フィルムのニップ部
と反対側の面と接して固定配置された加熱用ヒータとを
具備し、該加熱用ヒータが可撓性を有する基板上に発熱
体パターンを形成されており、該加熱用ヒータのニップ
部の裏面に温度検知手段を有し、該温度検知手段の検知
温度により該加熱用ヒータの温度制御を行う加熱装置に
おいて、該該温度検知素子の加熱用ヒータ当接位置が定
着ニップの中央より転写材搬送方向下流であることを特
徴とする定着装置。

【００１２】［２］上記加熱用ヒータの発熱体パターン
の幅が３mm以上であることを特徴とする定着装置。

【００１３】［３］上記加熱用ヒータの発熱パターンの
一部のみが幅が３mm以上であることを特徴とする［１］
記載の定着装置。

【００１４】

【発明の実施の形態】＜実施例１＞ （１）画像形成装置例 図２は本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
本例の画像形成装置は転写方式電子写真プロセス利用の
レーザビームプリンタである。

【００１５】図２において、１は感光ドラムであり、Ｏ
ＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材
料をアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基板上
に形成した構成から成る。感光ドラム１は矢印の方向に
回転駆動され、はじめにその表面は帯電装置としての帯
電ローラ２によって一様に帯電される。次に、露光手段
であるレーザスキャナーからのレーザービーム３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１上に静電潜像が形成される。この静電潜像
は、現像装置４で現像され、可視化（トナー像化）され
る。

【００１６】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
との組み合わせで用いられることが多い。可視化された
トナー像は、転写装置である転写ローラ５により感光ド
ラム１上から、所定のタイミングで給紙、搬送された転
写材Ｐ上に転写される。トナー像を保持した転写材Ｐは
定着装置６へ搬送され、該定着装置６のニップ部で加熱
・加圧されて転写材上に定着され永久画像となる。

【００１７】一方、転写後に感光ドラム１上に残留する
転写残留トナーは、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。

【００１８】（２）定着装置例 ａ）装置の全体的概略構造 図１は本発明を適用したフィルム加熱型定着装置６の略
断面図と主要部の断面図である。

【００１９】図２において、１０はエンドレスベルト状
の定着フィルム、１２は低熱容量の加熱用ヒータ１３は
ＰＰＳ，ＬＣＰ，フェノールなどの耐熱樹脂からなる断
面形状が半円弧状のフィルムガイド部材であり、周長に
余裕を持たせて外嵌され、該定着フィルム１０の回転を
ガイドする。また該フィルムガイド部材１３は加熱用ヒ
ータ１２を支持する役割も有しており、下面に弾性部材
２１を介して、該加熱用ヒータ１２を固定支持してい
る。

【００２０】１１は不図示の装置側板間に回転可能に支
持され、フィルム１０を介してヒータ１２に対し圧接し
て圧接（定着）ニップ部Ｎを形成する加圧部材としての
加圧ローラであり、不図示の駆動手段に回転駆動させら
れて定着フィルム１０を駆動する駆動ローラとしての機
能も兼ねている。該加圧ローラ１１はアルミ等の芯金１
１ａの上にシリコーンゴム層１１ｂを設け、該ゴム層１
１の外周に離型層としてＰＦＡチューブ層１１ｃを設け
ている。

【００２１】而して、フィルム１０は加圧ローラ１１の
回転により、少なくとも画像定着実行時は図１中矢示の
時計方向に加熱用ヒータ１２の下面と摺動しながら所定
の周速度、即ち不図示の画像形成部側から搬送されてく
る未定着トナー画像Ｔを担持した転写材Ｐの搬送速度と
略同一速度でシワなく回転駆動される。

【００２２】そして電力給電により加熱体１２が加熱さ
れ、該定着フィルム１０が回転駆動されている状態にお
いて、加圧ローラ１１の離型層１１ｃ，ゴム層１１ｂの
変形によって形成される定着ニップ部Ｎの定着フィルム
１０と加圧ローラ１１との間に転写材（被記録材，被加
熱材）Ｐが導入され、該転写材Ｐを定着フィルム１０の
外周面に密着させてフィルムと一緒の重なり状態で該定
着ニップ部Ｎを通過させ、このニップ部通過程で該転写
材Ｐに加熱用ヒータ１２からの熱エネルギーが定着フィ
ルム１０を介して付与されて該転写材Ｐ上の未定着トナ
ー画像Ｔが加熱溶融定着される。該定着処理された転写
材Ｐは定着ニップ部通過後定着フィルム１０から分離し
て装置外に排出される。

【００２３】ｂ）定着フィルム 本形態例の装置に用いる定着フィルム１０としては、耐
熱性に優れる、肉厚を総厚１００μｍ以下、好ましくは
６０μｍ以下のポリイミドフィルムを用いる。

【００２４】該定着フィルム１０は離型性を向上させる
ため、表層に接着層を塗布しＰＦＡ粉体を静電塗装又は
ＰＦＡ，ＰＴＦＥディスパージョンをスプレー塗装等行
い、その後焼成またはＰＦＡチューブを金属フィルムに
被覆し溶着することで所定の厚みのフッ素樹脂層を形成
する。

【００２５】ｃ）加圧ローラ 加圧ローラ１１は鉄、アルミ等の芯金１１ａをブラスト
等の表面粗し処理を行った後、洗浄を行い、次いで芯金
１１ａを筒型に挿入し、液状のシリコーンゴムを型内に
注入し加熱硬化させる。この時加圧ローラ表面層に離型
層としてＰＦＡチューブ等の樹脂チューブ層１１ｃを形
成する為に、型内に予め内面にプライマーを塗布したチ
ューブを挿入しておくことにより、ゴムの加熱硬化と同
時にチューブとゴム層１１ｂの接着を行う。このように
して成型された加圧ローラは脱型処理した後、２次加硫
を行う。

【００２６】ｄ）加熱用ヒータ 加熱用ヒータ１２は、可撓性を有する基板に厚みが５０
〜１００μｍのポリイミド，ポリベンゾイミダゾール等
の超耐熱樹脂を用い、その上に発熱体を厚み５〜３０μ
ｍ、幅１〜３ｍｍの線状のニクロム箔で形成する。更
に、その表層には絶縁被覆層として厚みが５０〜１００
μｍのポリイミド，ポリベンゾイミダゾール等の超耐熱
樹脂で被覆する。

【００２７】更に絶縁被覆層の上に金属フィルムとの摺
動性を向上させるためにＰＦＡ，ＰＴＦＥ等の低摩擦係
数の耐熱樹脂をコートしても良い。

【００２８】ｅ）温度検知素子当接位置 図５は本例に使用した温度検知素子の測定対象が１８５
℃の時の素子当接圧と検知温度の関係を表したものであ
る。

【００２９】本例における温度検知素子１４は図５に表
したように、加圧力４０ｇｆ以上でないと、正確に加熱
用ヒータ１２の温度を検知することができない。加圧ロ
ーラ１１が駆動していない場合、図１（ｂ）におけるＡ
とＢの領域に温度検知素子１４を配置した場合では加圧
ローラ１１と弾性部材２１よる温度検知素子１４にかか
る圧力は等しい。

【００３０】しかし、加圧ローラ１１が駆動するとその
温度検知素子１４にかかる圧力はＡの領域で大きくな
り、Ｂの領域で小さくなる。本例では、Ａの領域が４０
ｇｆ以上となり、Ｂの領域が４０ｇｆ以下となる。この
時、温度検知素子１４がＢの領域に配置されていると、
上記の正常温度検知当接圧以下となり、加熱用ヒータの
温度を正確に検知することが不可能になる。そのため、
温度検知素子１４は図１（ｂ）におけるＡの領域に配置
した。

【００３１】ｆ）本形態例の作用・効果 本定着装置は、温度検知素子１４を定着ニップ転写材搬
送方向において、ニップ中心より下流側に配置すること
により、加圧ローラ１１が駆動し弾性部材２１と加熱用
ヒータ１２が変形した場合におこる、温度検知素子１４
の当接圧変化を正常検知温度検知当接圧以下となること
なく、正常に温度検知素子１４の温度を検知することが
できる。

【００３２】具体的には、非駆動状態で温度検知素子１
４の当接圧が４０ｇｆになるように、図に示さないバネ
の弾性力により、３ｋｇｆの力で加熱用ヒータ１２を加
圧ローラ１１と弾性部材２１とで挟持させる。温度検知
素子１４の配置位置は、定着ニップの転写材搬送方向に
おいてニップ中心より、下流方向へ２ｍｍの位置へ配置
した。この時、加熱用ヒータ１２の発熱パターン個所が
温度素子１４の当接位置になるように、加熱用ヒータ１
２を取り付ける。

【００３３】これにより、温度検知素子１４にかかる当
接圧は、加圧ローラ１１の非駆動時は４０ｇｆであり、
加圧ローラ１１の駆動時には４０ｇｆ以上となり、加圧
ローラ１１が駆動した場合に起こる、弾性部材２１と加
熱用ヒータ１２の変形による、温度検知素子１４の当接
圧変化があっても、正確に加熱用ヒータ１２の温度を検
知することが可能である。

【００３４】＜実施例２＞図３は本発明第２の実施形態
例である定着装置のに備えられる加熱用ヒータの摸式平
面図及び断面図である。温度検知素子１４は加熱用ヒー
タ１２の温度を正確に測定するためには、実施例１にる
ような当接圧の他に、加熱用ヒータ１２の所定に位置に
当接し、その所定の位置から移動しないことが望まし
い。且つ、その所定の位置が加熱用ヒータ１２の発熱体
１２ａの個所でれば、加熱用ヒータ１２の温度変化をよ
り正確に検知可能である。

【００３５】しかし、従来の発熱体幅が１〜３ｍｍであ
った場合、加圧ローラ１１に押し付け力や駆動力が働い
たことによる、弾性部材２１と加熱用ヒータ１２の変形
で、温度検知素子１４が上記の発熱体１２ａの個所より
外れてしまうことがある。本加熱用ヒータ１２は発熱体
幅を広くすることで、加圧ローラ１１の駆動により加熱
用ヒータ１２が駆動方向に変形しても、温度検知素子１
４は発熱体１２ａの幅から外れることなく、正確に加熱
用ヒータ１２の温度を検知することができる。

【００３６】具体的には、長さ３４０ｍｍ，幅３５ｍ
ｍ，厚さ５０μｍのポリイミド基板上に体積抵抗率１。
０８μΩｍ，幅４ｍｍ，厚さ３０μｍのニクロム箔を形
成した。この時、発熱体の抵抗値が１６。１Ωとなるた
めに発熱部の長さのが１７９０ｍｍ必要であるため、ポ
リイミド基板上に発熱パターンを３回折り返すように形
成した。更に、厚さ５０μのポリイミドで発熱体を挟み
込んだ。これにより、本発明の効果を得ることが可能で
ある。

【００３７】＜実施例３＞図４は本発明の第３の実施形
態例である定着装置の加熱用ヒータの摸式平面図であ
る。実施例２にあげるような、発熱体幅が均一に３ｍｍ
以上ある発熱体を用いる場合は、所定の発熱体抵抗値を
得るために、発熱体パターンの長さがかなり長いものと
なってしまい、定着装置が大きなものとなってしまい、
且つ発熱体を大量に使用するため、従来の加熱用ヒータ
よりコストがかかるという弊害がある。本例では、加熱
用ヒータ１２の温度検知素子１４が当接する部位の発熱
体１２ａの幅を３ｍｍ以上とすることで、加圧ローラ１
１の駆動により加熱用ヒータ１２が駆動方向に変形して
も、温度検知素子１４は発熱体１２ａの幅から外れるこ
となく、正確に加熱用ヒータ１２の温度を検知すること
ができる。

【００３８】本例は実施例２にくらべ、発熱体１２ａの
幅が狭くても、目的の抵抗値を実現できるため加熱用ヒ
ータ１２の幅を狭くすることができ、定着装置をより小
さくできるためコストダウンと省スペースも実現でき
る。具体的には、長さ３４０ｍｍ，幅２０ｍｍ，厚さ５
０μｍのポリイミド基板上に体積抵抗率１.０８μΩ
ｍ，幅２ｍｍ，厚さ３０μｍのニクロム箔を形成した。
この時、発熱体の抵抗値が１６．１Ωとなるために発熱
部の長さのが８９５ｍｍ必要であるため、ポリイミド基
板上に発熱パターンを１．５回折り返すように形成し
た。

【００３９】また、温度検知素子が当接する部位の発熱
体パターンは４ｍｍとした。この時当節部位の発熱量は
他の発熱体部に比べ、半分になっている。そこで、転写
材の搬送方向の発熱量を他の部と同じにするために、当
接部と同じ長手方向で、搬送方向のことなる位置の発熱
体部の幅は１ｍｍとした。そして更に、厚さ５０μのポ
リイミドで発熱体を挟み込んだ。これにより、本発明の
効果を得ることが可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば可
撓性の基板上に発熱体パターンを形成した加熱用ヒータ
を具備する定着装置において、加圧ローラの駆動により
加圧部材と加熱用ヒータが駆動方向に変形しても、温度
検知素子は発熱体の幅から外れることなく、正確に加熱
用ヒータの温度を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明第１の実施例の定着装置の略断面図と
主要部の概略図

【図２】 本発明の画像形成装置の略断面図

【図３】 本発明第１の実施例の加熱用ヒータの模式図

【図４】 本発明第２の実施例の加熱用ヒータの模式図

【図５】 本発明実施例に用いた温度検知センサの当接
圧と検知温度の関係

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 帯電ローラ ３ 定着装置 １０ 定着フィルム １１ 加圧ローラ １２ 加熱用ヒータ １４ 温度検知素子 ２１ 弾性部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA18 AA30 BA25 BA26 BA27 BE03 CA07 CA27 3K058 AA42 BA18 CA12 CA22 CE02 CE19 DA01 GA06 3K092 PP18 QA05 QB02 QB31 QB43 RF02 RF14 RF19 RF26 SS16 UA04 VV02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱材を、加熱部材と加圧部材との圧
   接によって形成されたニップ部内を通過させることによ
   り加熱処理する加熱装置において、上記加熱部材が、移
   動駆動されるフィルムと、該フィルムのニップ部と反対
   側の面と接して固定配置された加熱用ヒータとを具備
   し、該加熱用ヒータが可撓性を有する基板上に発熱体パ
   ターンを形成されており、該加熱用ヒータのニップ部の
   裏面に温度検知手段を有し、該温度検知手段の検知温度
   により該加熱用ヒータの温度制御を行う加熱装置におい
   て、該温度検知素子の加熱用ヒータ当接位置が定着ニッ
   プの中央より転写材搬送方向下流であることを特徴とす
   る定着装置。
2. 【請求項２】 前記加熱用ヒータの発熱パターン幅が３
   ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の定着装
   置。
3. 【請求項３】 前記加熱用ヒータの発熱パターンの一部
   のみが幅が３mm以上であることを特徴とする請求項１記
   載の定着装置。