JP2003323965A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】潤滑流体介在タイプのベルト加熱方式の加熱装
置において、潤滑流体を過剰に補充しつづけることなし
に、回転するベルト内面と発熱体との間に潤滑流体を長
期に渡り安定に保持させる。 【解決手段】発熱体１と、該発熱体１に対し摺動するベ
ルト４と、該ベルト４とニップを形成する加圧部材５と
を有し、該発熱体１と該ベルト４との間に潤滑流体３を
介在させており、該ベルト４と加圧部材５との間で被加
熱材Ｐを挟持搬送させ、ベルト４を介した発熱体１から
の熱により被加熱材Ｐを加熱する加熱装置において、該
潤滑流体３をニップＮ部分に形状或は外部からの強制力
により保持する機構２を備えた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、電子写真式プリン
ター、複写機等の画像形成装置に用いられる加熱定着装
置や、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、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熱処理に使用
できる加熱装置に関する。

【０００２】より詳細には省エネルギータイプのベルト
加熱方式の加熱装置に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、例えば、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、ローラ定着方式
の装置やベルト加熱方式の装置がある。

【０００４】ローラ定着方式の加熱定着装置（ローラ加
熱定着装置）は、所定の温度に維持された加熱ローラと
弾性層を有し、加熱ローラとニップを形成するように圧
接される加圧ローラからなり、この一対のローラ間で、
未定着画像の形成担持された紙などの記録材を挟持搬送
させることでニップ部通過時の熱と圧により未定着画像
を記録材に半永久画像として加熱加圧定着させるもので
ある。

【０００５】ベルト加熱方式の加熱定着装置（ベルト加
熱定着装置）は、本出願人による特開昭６３−３１３１
８２号公報、特開平２−１５７８７８号公報に示されて
いるように、発熱体と耐熱性ベルトと加圧部材、すなわ
ち熱源である発熱体と、発熱体に対し摺動する耐熱性ベ
ルトと、該耐熱性ベルトとニップを形成する加圧部材、
一形態として加圧用回転体としての加圧ローラを基本構
成とし、耐熱性ベルトと加圧部材の間で、未定着画像の
形成担持された紙などの記録材を挟持搬送させること
で、耐熱性ベルトを介して付与される発熱体からの熱
と、加圧部材の圧力により未定着画像を記録材に半永久
画像として加熱定着させるものである。

【０００６】ベルト加熱定着装置には、ローラ加熱定着
装置と異なり、耐熱性ベルトとして薄膜で低熱容量のも
のを用いることができ、系全体ではなく発熱体と耐熱性
ベルトを介した加圧部材との圧接部（ニップ）のみを加
熱すればよいので、耐熱性ベルト表面が定着可能な温度
に達するまでの時間が非常に短く（オンデマンド性）、
省エネルギー化が可能であるという利点がある。

【０００７】ベルト加熱定着装置の利点である熱効率を
さらに高めるために、セラミックヒータと支持体との間
に断熱層を設けたもの（特開平１０−１３３４９８）、
発熱体の表面形状を加圧部材の表面に沿う形状に構成し
たもの（特開平０８−１１５００４）、本出願人による
発熱体のベルトとの摺動面が高熱伝導物質を含有した耐
熱樹脂で被覆されたもの（特許第２８２１２２６号）、
同じく本出願人による発熱体とシート面部材との間に耐
熱性を有する潤滑流体を介在させたもの（特公平０６−
０７９１８７）が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のベルト加熱定着装置に用いられている耐熱性ベルト
は、概してポリイミドなどの耐熱性樹脂からなる基材上
にフッ素樹脂からなる離型層が形成されたものが主であ
る。単色画像の様なものにおいては十分であるものの、
たとえばフルカラー画像の様な記録材上に幾つものトナ
ー層が静電的に形成されたものを定着させる場合には、
記録材の凹凸およびトナー層の凹凸に追従しきれず特に
高画質に要求されるトナーを十分に溶かしてスのない平
滑な表面を得ることが出来ず、また十分な定着性を得る
ことも難しいと言う問題点がある。

【０００９】この問題点を解決する手段として、耐熱性
ベルトの基材と離型層の間に、シリコーンゴムなどから
なる耐熱性弾性層を設けることが考えられる。しかし、
効果を発現できるような弾性層はある程度の厚みが必要
であり、その分耐熱性ベルト表面への熱伝達が遅くな
る。また熱容量も増加する為、耐熱性ベルト表面が定着
可能な温度に達するまでの時間が弾性層のない物よりも
かかってしまう。それに弾性層により、本来耐熱性ベル
ト表面に伝達される熱流が抑制される為、発熱体の発熱
量を増加させた際に発熱体自体が過昇温してしまい発熱
体を支持している樹脂製の部材が溶融してしまうという
問題が生じる。

【００１０】以上の様な課題より耐熱性ベルトに弾性層
を設けた場合には基材として耐熱性樹脂よりも熱伝導率
の高い金属ベルトを用いることが好ましい。

【００１１】また、金属ベルトを用いることにより弾性
層がない場合にも、同じ定着性を得る際に必要な発熱体
の発熱量の減少および発熱体自体の過昇温の抑止の効果
が見られる。

【００１２】しかしながら、金属ベルトを用いた場合、
加工性およびその強度の点から金属ベルトの厚みは５０
μｍ前後が一般的であり、この様なベルトはその曲げ剛
性のために、平面形状を持つ発熱体に密着せずに発熱体
と金属ベルトとの間に空隙が発生してしまう。特に小径
の金属ベルトを用いるとこの傾向は顕著である。この空
隙により、発熱体から金属ベルトへの熱伝達は著しく阻
害され熱伝導率の高い金属ベルトの特性を生かす事が出
来ないばかりか、かえってベルト表面に伝達される熱流
を抑制してしまう。

【００１３】図８は上記の金属ベルトの浮き現象を示し
た誇張模型図である。１は発熱体（加熱体）としてのセ
ラミックヒータ、６は該発熱体を固定支持させた発熱体
支持部材、４はエンドレスベルト状の金属製のベルトで
あり、上記の発熱体１を固定支持させた発熱体支持部材
６にルーズに外嵌させてある。５は加圧部材としての弾
性加圧ローラであり、ベルト４を挟んで発熱体１に対し
て圧接してベルト４とニップＮを形成する。

【００１４】加圧ローラ５は矢印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
発熱体１の外面に摺動しながら発熱体支持部材６の外回
りを矢印の時計方向に従動回転する。発熱体１は通電に
より迅速に昇温し、所定の定着温度に温調される。

【００１５】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、発熱体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Ｎに未定着トナー画像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。このニップＮを挟持搬送
されていく過程において、ベルト４を介した発熱体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。

【００１６】発熱体１の熱はニップＮにおいてベルト４
を介して被加熱材である記録材Ｐ側へ伝達されるから、
ベルト４の記録材Ｐ側とは反対側であるベルト内面はニ
ップＮにおいて発熱体表面に密着して摺動することが熱
効率上望ましい。

【００１７】しかし、上記したようにベルト４として金
属製を用いた場合は、特にその剛性のために、図８に誇
張して示したように、ニップＮにおいてベルト４の内面
が発熱体１の表面に沿わずにａのように浮いてしまうと
いう現象が生じる。この現象は、特に記録材Ｐの搬送方
向における発熱体１の中央部分で顕著であり、中央部が
浮くことにより発熱体１の熱を効率よくベルト４に伝え
ることができない。

【００１８】発熱体１の表面を金属ベルト４の内面形状
に加工できれば良いが発熱体１として使用しているセラ
ミックの加工は困難であり平面以外の形状は製作しずら
い。また記録材である紙等の巻き付きやシワの問題から
発熱体は平面であることが望ましい。また、空隙ａをな
くす為に加圧部材５の圧力で無理やり押さえつける事も
考えられるが、過大な加圧力の上昇は金属ベルト４と発
熱体１との摩擦を大きくし金属ベルト４の磨耗や破壊に
つながる為難しい。

【００１９】そこで本出願人により提案されている発熱
体とベルト内面との間に耐熱性を有する潤滑流体を介在
させたもの（特公平０６−０７９１８７）の中で言われ
ているように、潤滑流体を介在させることにより該空隙
を満たし熱効率をあげることができる。

【００２０】本発明はこの潤滑流体介在タイプのベルト
加熱方式の加熱装置の更なる改善に係り、潤滑流体を過
剰に補充しつづけることなしに、回転するベルト内面と
発熱体との間に潤滑流体を長期に渡り安定に保持させる
ようにしたものを提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とするベルト加熱方式の加熱装置である。

【００２２】（１）発熱体と、該発熱体に対し摺動する
ベルトと、該ベルトとニップを形成する加圧部材とを有
し、該発熱体と該ベルトとの間に潤滑流体を介在させて
おり、該ベルトと加圧部材との間で被加熱材を挟持搬送
させ、ベルトを介した発熱体からの熱により被加熱材を
加熱する加熱装置において、該潤滑流体をニップ部分に
形状或は外部からの強制力により保持する機構を備えた
ことを特徴とする加熱装置。

【００２３】上記の構成により、常に潤滑流体を過剰に
補充しつづけなくても発熱体とベルト内面との間の空隙
を潤滑流体で満たし続け熱効率をあげることができる。

【００２４】（２）該ベルトの基材が金属であることを
特徴とする（１）に記載の加熱装置。

【００２５】この構成により、熱伝導率の面から優れた
特性をもつが、その曲げ剛性から平面形状を持つ発熱体
に密着せずに空隙が発生しやすい金属ベルトにおいても
発熱体とベルト内面との間の空隙を潤滑流体で満たし続
け熱効率をあげることができる。

【００２６】（３）該ベルトが少なくとも１層の弾性層
を有することを特徴とする（１）または（２）に記載の
加熱装置。

【００２７】弾性層を有することにより、画像加熱定着
装置にあってはフルカラー画像の様な記録材上に幾つも
のトナー層が静電的に形成されたものでも記録材の凹凸
およびトナー層の凹凸に追従しトナーを十分に溶かして
スのない平滑な表面を得ることが出来、高画質という要
求を満足してかつ潤滑流体を発熱体とベルト内面との間
の空隙を満たし続け熱効率をあげることで十分な定着性
を得ることができる。

【００２８】（４）発熱体の表面に多孔質部材を設ける
ことを特徴とする（１）から（３）の何れかに記載の加
熱装置。

【００２９】多孔質部材に該潤滑流体を含浸させて保持
させることによりニップ部分に該潤滑流体を常に介在さ
せとくことができる。これにより発熱体とベルト内面と
の間の空隙を潤滑流体で満たし続け熱効率をあげること
ができる。

【００３０】（５）該潤滑流体に磁性流体を用い磁場に
よりニップ部分に保持することを特徴とする請求項１か
ら４の何れかに記載の加熱装置。

【００３１】磁石の磁場によりニップ部分に選択的に該
潤滑流体を集合させる事ができるので、ニップ部分に該
潤滑流体を常に介在させておくことができる。これによ
り発熱体とベルト内面との間の空隙を潤滑流体で満たし
続け熱効率をあげることができる。

【００３２】（６）ニップを形成させる為に該発熱体を
加圧部材に押付ける該発熱体裏面側に設けられた加圧部
材が磁石であり磁場を発生させる手段も兼ね備えること
を特徴とする請求項１から５の何れかに記載の加熱装
置。

【００３３】これにより新たな部材を増やすことなく容
易にニップ部分に磁場を発生できこれにより発熱体とベ
ルト内面との間の空隙を潤滑流体で満たし続け熱効率を
あげることができる。

【００３４】（７）被加熱材が加熱定着すべき未定着画
像の形成された記録材であることを特徴とする（１）か
ら（６）の何れかに記載の加熱装置。

【００３５】

【発明の実施の形態】（１）画像形成装置例 図１は本発明に従う加熱装置を画像加熱定着装置として
搭載させた画像形成装置例の概略構成図である。

【００３６】この画像形成装置は、電子写真プロセスを
用いた、タンデムタイプのフルカラープリンターであ
る。

【００３７】Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂは図面上右から左に順に配
列した第１〜第４の４つの色トナー像形成ステーション
である。

【００３８】各色トナー像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ
・Ｂは何れも、像担持体としての回転ドラム型の電子写
真感光体１１、帯電装置１２、レーザースキャナやＬＥ
Ｄアレイ等の露光装置１３、現像装置１４、クリーニン
グ装置１５等からなる電子写真プロセス機構である。感
光体１１は矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動さ
れる。

【００３９】第1の色トナー像形成ステーションＹは感
光体１１の面にフルカラー画像のイエロー成分のトナー
画像を形成する。第２の色トナー像形成ステーションＭ
は感光体１１の面にフルカラー画像のマゼンタ成分のト
ナー画像を形成する。第３の色トナー像形成ステーショ
ンＣは感光体１１の面にフルカラー画像のシアン成分の
トナー画像を形成する。そして第４の色トナー像形成ス
テーションＢは感光体１１の面にブラックのトナー画像
を形成する。各色トナー像形成ステーションにおけるト
ナー画像の形成原理・プロセスは公知であるからその説
明は省略する。

【００４０】１６は複数の支持ローラー１７に懸架させ
て張設した転写ベルトであり、第１〜第４の色トナー像
形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂの下側に、全色トナー
像形成ステーションに渡たらせて配設してある。転写ベ
ルト１６は矢印の反時計方向に、感光体１１の周速度に
対応した周速度で回動駆動される。

【００４１】１８は転写電極ローラであり、第１〜第４
の各色トナー像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂにおい
て、感光体１１の下面に対して転写ベルト１６を挟んで
圧接して転写ニップ部を形成している。１９は各転写電
極ローラ１８に対する転写バイアス印加電源であり、ト
ナーの帯電極性とは逆極性の所定の電圧を転写バイアス
として所定の制御タイミングで印加する。

【００４２】２０はシート給送路であり、不図示の給紙
機構部から一枚分離給紙された記録材（転写材）Ｐを、
転写ベルト１６の第1の色トナー像形成ステーションＹ
側の端部に給送する。転写ベルト１６は給送された記録
材Ｐを静電的に吸着保持して、あるいはチャックで把持
して第１から第４の可視像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ
・Ｂの各転写ニップ部を順次に搬送する。これにより、
同一の記録材Ｐの面にイエロートナー画像、マゼンタト
ナー画像、シアントナー画像、およびブラックトナー画
像が順次に位置合わせ状態で重畳転写されてフルカラー
トナー画像が合成形成される。

【００４３】第４の可視像形成ステーションＢの転写ニ
ップ部を搬送されて通過した記録材Ｐは転写ベルト１６
から分離され、加熱定着装置２１に導入されて未定着の
トナー画像の加熱定着処理を受けて排出搬送される。

【００４４】（２）加熱定着装置２１ 図２は加熱定着装置２１部分の拡大横断面模型図であ
る。１は発熱体としてのセラミックヒータ、６は該発熱
体を固定支持させた発熱体支持部材、７は発熱体支持部
材６の内側に配設した加圧部材としての横断面下向きＵ
字型の剛性ステー、４はエンドレスベルト状（円筒状）
のベルトであり、上記の発熱体１を固定支持させた発熱
体支持部材６とステー７に対して周長に余裕を持たせて
ルーズに外嵌させてある。５は加圧部材としての弾性加
圧ローラであり、ベルト４を挟んで発熱体１に対して圧
接してベルト４とニップＮを形成する。

【００４５】３は潤滑流体であり、ニップＮの発熱体１
とベルト４との間に介在させてある。この潤滑流体３に
より発熱体１とベルト４の内面との間の空隙が満たされ
て熱効率が向上する。本例では、潤滑流体３として磁性
流体を用い、発熱体１の裏面側に磁石２を配設し、その
磁場により潤滑流体３として磁性流体をニップＮの発熱
体１とベルト４との間に保持させるようにしている。

【００４６】加圧ローラ５は駆動手段Ｍにより矢印の反
時計方向に回転駆動される。ベルト４は加圧ローラ５の
回転に伴い内面が発熱体１の外面に摺動しながら発熱体
支持部材６とステー５の外回りを矢印の時計方向に従動
回転する。発熱体支持部材６は回転するベルト４のガイ
ド部材としても機能する。発熱体１は通電により迅速に
昇温し、所定の定着温度に温調される。

【００４７】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、発熱体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Ｎに未定着トナー画像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。このニップＮを挟持搬送
されていく過程において、ベルト４を介した発熱体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。

【００４８】１）発熱体１ 図３は発熱体１の構造模型図であり、（ａ）は一部切欠
き表面模型図、（ｂ）は裏面模型図、（ｃ）は拡大横断
面模型図である。

【００４９】この発熱体１は、 ．通紙方向と直交する方向を長手とする横長の、アル
ミナ、セラミックなどからなる発熱体基板１ａ、 ．上記の発熱体基板１ａの表面側に長手に沿ってスク
リーン印刷等により線状あるいは帯状に塗工した、電流
が流れることにより発熱する銀パラジウム（Ａｇ／Ｐ
ｄ）、Ｔａ₂Ｎなどの電気抵抗材料の発熱層１ｂ、 ．上記の発熱層１ｂに対する給電パターンとして、同
じく発熱体基板１ａの表面側に銀ペーストのスクリーン
印刷等によりパターン形成した、第１と第２の電極部１
ｃ・１ｄ及び延長電路部１ｅ・１ｆ、並びに後記するサ
ーミスタ出力用の第３と第４の電極部１ｇ・１ｈ、 ．発熱層１ｂと延長電路部１ｅ・１ｆの保護と絶縁性
を確保するためにそれ等の上に形成した、厚み１０μｍ
程度のガラスコーティング層１ｉ、 ．発熱体基板１ａの裏面側に設けた、温度検知素子と
してのサーミスタ１ｋ及びサーミスタ出力用の延長電路
部１ｌ・１ｍ、 等からなる。

【００５０】サーミスタ出力用の第３と第４の電極部１
ｇ・１ｈと、サーミスタ出力用の延長電路部１ｌ・１ｍ
の端末はそれぞれスルーホール１ｎ・１ｏを介して電気
的に導通させてある。

【００５１】上記の発熱体１は表面側を下向きに露呈さ
せて発熱体支持部材６に固定して支持させてある。

【００５２】上記発熱体１の第１と第２の電極部１ｃ・
１ｄ側には給電用コネクタ（不図示）が装着される。ま
た第３と第４の電極部１ｇ・１ｈ側には温調回路用コネ
クタ（不図示）が装着される。

【００５３】給電回路部（不図示）から上記の給電用コ
ネクタを介して第１と第２の電極部１ｃ・１ｄに給電さ
れることで発熱層１ｂが発熱して発熱体１が迅速に昇温
する。その発熱体１の温度がサーミスタ１ｋにより検知
され、検知温度の電気的情報が第３と第４の電極部１ｇ
・１ｈと上記の温調回路用コネクタを介して温調回路部
（不図示）に入力する。温調回路部はサーミスタ１ｋの
検知温度が所定の温度に維持されるように給電回路部の
出力電力を制御する。これにより、ベルト４の表面温度
を定着可能な温度に保つことができる。

【００５４】２）ベルト４ ベルト４は、少なくとも基材と離型層からなり、基材と
しては、ポリイミド、ポリエーテルイミドなどからなる
耐熱性樹脂製ベルト、あるいはＮｉ、ＳＵＳ、Ａｌなど
からなる金属製ベルトを用いることができる。また、離
型層としては厚み１０〜５０μｍ程度のＰＦＡ、ＦＥ
Ｐ、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂層が好ましく用いられ
る。

【００５５】また、カラートナーを用いる場合は特に、
高画質な画像を得るために、図４の層構成模型図のよう
に、基材４ａと離型層４ｂの間に、硬度が１〜５０°
（ＪＩＳ−Ａ）、より好ましくは５〜４０°で、厚みは
１００〜５００μｍ、より好ましくは１００〜４００μ
ｍのシリコーンゴム等からなる耐熱性ゴム層４ｃを設け
るのが好ましい。

【００５６】耐熱性ゴム層４ｃの硬度は、材質によって
異なり、また材質が同じでも例えばシリコーンゴムの場
合は、その架橋密度の程度、あるいはシリコーンゴム中
に含まれる充填剤の種類および量によって変化する。す
なわち、架橋密度が低いほど硬度も低くなり、また配合
されている充填剤が柔らかいほど、あるいは充填剤の量
が少ないほど硬度は低くなる傾向がある。硬度が１°未
満の場合は、耐熱性ベルトとして使用するのに十分な強
度、耐久性が得られない。また、硬度が５０°を超える
場合、あるいは厚みが１００μｍ未満の場合は、十分な
弾性効果が得られず、高画質なトナー画像を得ることが
できない。また、厚みが５００μｍを超える場合は、ベ
ルト表面への熱伝達が損なわれるため好ましくない。

【００５７】３）加圧ローラ５ 加圧部材の一形態である加圧ローラ５は、アルミ等から
なる芯金５ａ上に、厚み１〜５ｍｍ程度のシリコーンゴ
ムなどの耐熱性ゴムからなる弾性体層５ｂが形成されて
おり、この弾性体層５ｂ上に、厚み１０〜５０μｍ程度
のＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂からなる
離型層５ｃを形成してもよい。

【００５８】この加圧ローラ５はベルト４を介して発熱
体１に圧接されており、加圧ローラ駆動手段Ｍにより回
転駆動される。

【００５９】而して、上記の実施の形態例の場合には、
潤滑流体３として磁性流体を用い、発熱体１の裏面側に
磁石２を配設したことで、磁石の磁場によりニップ部分
に選択的に該潤滑流体を集合させて保持する事ができ
る。従って、潤滑流体を過剰に補充しつづけることなし
に、回転するベルト内面と発熱体との間に潤滑流体を長
期に渡り安定に保持させ、発熱体とベルト内面との間の
空隙を潤滑流体で満たし続けて発熱体の熱が効率よく耐
熱性ベルトに伝わる。

【００６０】図５は他の実施の形態例の加熱定着装置２
１の拡大横断面模型図である。この装置は発熱体１の表
面に図６のように多孔質部材８を設けている。具体的に
は厚みが１０〜２００μｍのＰＴＦＥの多孔質体層であ
る。磁石２は配設していない。その他の装置構成は図２
の加熱定着装置２１と同様である。

【００６１】この装置の場合は、上記の多孔質部材８に
潤滑流体３を含浸させてニップ部分に保持させることが
できる。従って、潤滑流体を過剰に補充しつづけること
なしに、回転するベルト内面と発熱体との間に潤滑流体
を長期に渡り安定に保持させ、発熱体とベルト内面との
間の空隙を潤滑流体で満たし続けて発熱体の熱が効率よ
く耐熱性ベルトに伝わる。

【００６２】（３）実施例１ 本実施例は、図５・図６の装置のように、発熱体１の表
面に多孔質部材８を設け、これに潤滑流体３を含浸させ
てニップ部分に保持させる装置の具体例である。

【００６３】１）発熱体１ 発熱体１としては、図６のように、アルミナからなる発
熱体基板１ａ上に銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）の電気抵
抗材料をスクリーン印刷により帯状に塗工した発熱層１
ｂ、さらにこの上に厚み約１０μｍのガラスコーティン
グ層１ｉを順次形成しているものの表面に、多孔質部材
８として厚み約１００μｍのＰＴＦＥ多孔質フィルム
（ゴアテックス、デュポン（株）製）をエポキシ系の接
着材で接着したものを用いた。

【００６４】２）ベルト４ ベルト４は前述した図４の３層構成４ａ・４ｃ・４ｂの
金属ベルトである。

【００６５】ベルト４の基材４ａは、Ｎｉ電鋳ベルト
（内径φ２４ｍｍ，軸方向の長さ２２５ｍｍ）である。

【００６６】このＮｉ電鋳ベルトの表面に、プライマー
（商品名：プライマーＮｏ．０５１，東レ・ダウコーニ
ング・シリコーン株式会社製）を塗布し、２００℃で１
時間熱処理した後、硬度２１°（ＪＩＳ−Ａ）の付加反
応型シリコーン（ＤＹ３５−５６１ Ａ／Ｂ＝１：１重
量比、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）
を厚みが２００μｍになるようにコーティングし、１５
０℃で３０分間温風循環炉内で硬化させ、その後２００
℃の温風循環炉内で４時間二次硬化させて、耐熱性ゴム
層４ｃとしてのシリコーンゴム層を形成した。

【００６７】次に、エポキシ系プライマー（ＧＬＰ−１
０３ダイキン工業株式会社製）で処理したシリコーンゴ
ム層上に、フッ素樹脂を混合したポリアミン系フッ素ゴ
ム塗料（商品名：ダイエルＧＬＳ−２１３、ダイキン工
業株式会社製）を厚みが乾燥後２０μｍになるようにス
プレー塗布した。６０℃で３０分間乾燥後、２００℃で
３０分間温風循環炉内にて架橋硬化させた。次に水性フ
ッ素樹脂分散塗料（商品名：ネオフロンＦＥＰディスパ
ージョンＮＤ−１、ダイキン工業株式会社製）を厚みが
乾燥後１０μｍになるようにスプレー塗布した。その
後、６０℃で３０分間乾燥し、３００℃の温風循環炉内
で３０分間焼成を行い、離型層４ｂを形成した。

【００６８】３）加圧ローラ５ 加圧ローラ５としては、金型を用い、アルミ製の芯金
（φ１２ｍｍ）５ａの周面に、弾性体層５ｂとして、厚
み４ｍｍのシリコーンゴム（硬度２５°品（ＪＩＳ−
Ａ） ＤＹ３５−５６１ Ａ／Ｂ＝１：１重量比、東レ
・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）層を形成し
た。

【００６９】次に、離型層５ｃとして、シリコーンゴム
層表面をエポキシ系プライマー（ＧＬＰ−１０３ダイキ
ン工業株式会社製）で処理した後、フッ素樹脂を混合し
たポリアミン系フッ素ゴム塗料（商品名：ダイエルＧＬ
Ｓ−２１３、ダイキン工業株式会社製）を厚みが乾燥後
５０μｍになるようにスプレー塗布した。６０℃で３０
分間乾燥後、２００℃で３０分間温風循環炉内にて架橋
硬化させた。次に水性フッ素樹脂分散塗料（商品名：ネ
オフロンＦＥＰディスパージョンＮＤ−１、ダイキン工
業株式会社製）を厚みが乾燥後１０μｍになるようにス
プレー塗布しその後、６０℃で３０分間乾燥し、３００
℃の温風循環炉内で３０分間焼成を行い、加圧ローラ
（外径φ２０軸方向の長さ２２３ｍｍ）を得た。

【００７０】４）潤滑流体２ 潤滑流体として、シリコーングリース（モリコートＨＰ
−３００ダウコーニングアジア株式会社製／熱伝導率
８．８×Ｅ−２（ｗ／ｍ・ｋ）／粘度１６０ｍｍ ²／
ｓ）を使用した。

【００７１】上記のようにして得た、発熱体１、耐熱性
ベルト４、および加圧ローラ５を図５に示すように配置
することで、ベルト加熱方式の加熱定着装置を構成し
た。そして、発熱体最大電力７００Ｗ、発熱体１と耐熱
性ベルト４を介した加圧ローラ５間の加圧力９８Ｎ（１
０ｋｇ）の条件下で空回転させ、ベルト表面に温調点を
取りベルト表面が定着可能温度である１８０℃に到達す
るまでの時間と到達時の発熱体裏面の温度を計測した。

【００７２】ベルト４が同じ熱容量の際は１８０℃にな
るまでの時間が短いほうが発熱体１の熱が効率よく耐熱
性ベルト４に伝わっていることを示している。

【００７３】また同様に発熱体裏面の温度が低いほうが
発熱体１の熱が効率よく耐熱性ベルト４に伝わっている
ことを示している。

【００７４】この様に２つの指標から発熱体１の熱が耐
熱性ベルト４に伝わる効率を初期と空回転５０ｈｒ後と
で比較した。その結果を表１に示す。

【００７５】（４）比較例１ 上記実施例１の加熱定着装置２１（図５・図６）におい
て、加熱体１の表面の多孔質部材８を無しにした。

【００７６】その他は実施例１の加熱定着装置２１と同
様の装置について、実施例１と同様に、ベルト表面に温
調点を取りベルト表面が定着可能温度である１８０℃に
到達するまでの時間と到達時の発熱体裏面の温度を初期
と空回転５０ｈｒ後とで計測した。その結果を表１に示
す。

【００７７】（５）実施例２ 本実施例は、図２・図３の装置のように、潤滑流体３と
して磁性流体を用い、発熱体１の裏面側に磁石２を配設
して、磁石の磁場によりニップ部分に選択的に該潤滑流
体を集合させて保持させた装置の具体例である。

【００７８】発熱体１としては、比較例１と同様の表面
に何も付けていない標準の発熱体（図３）を使用し、発
熱体１の裏面側に棒磁石２をそのＮ極側が当接するよう
に配置した。棒磁石２の極性はこれにこだわるものでは
ない。

【００７９】潤滑流体３として磁性流体は、ポリアルフ
ァオレフィン系磁性流体フェリコロイド（タイホー工業
株式会社製／熱伝導率８．０×Ｅ−２（ｗ／ｍ・ｋ）／
粘度６０ｍｍ２／ｓ）である。

【００８０】発熱体最大電力７００Ｗ、発熱体と耐熱性
ベルトを介した加圧ローラ間の加圧力９８Ｎ（１０ｋ
ｇ）の条件下で空回転させ、ベルト表面に温調点を取り
ベルト表面が定着可能温度である１８０℃に到達するま
での時間と到達時の発熱体裏面の温度を初期と空回転５
０ｈｒ後とで計測した。その結果を表１に示す。

【００８１】（６）実施例３ 図７に示すように実施例２（図５）の棒磁石２のかわり
に加圧部材（ステー）７にＵ字磁石を配した。実施例２
と同じ条件で空回転させ、ベルト表面に温調点を取りベ
ルト表面が定着可能温度である１８０℃に到達するまで
の時間と到達時の発熱体裏面の温度を初期と空回転５０
ｈｒ後とで計測した。その結果を表１に示す。

【００８２】

【表１】

【００８３】上表より、本発明の実施例１〜３では、ベ
ルト表面１８０℃到達時間、ヒータ裏温度とも初期は比
較例１と大差ないものの、５０ｈｒ後においては、比較
例１がそれぞれニップ部分に該潤滑流体を常に介在させ
とくことができずに熱効率が悪くなる挙動を示している
のに対し、本発明の実施例１〜３では変化が無くつまり
ニップ部分に該潤滑流体を常に介在させとくことができ
ており、熱効率の良い状態を維持していることが伺え
る。

【００８４】また実施例１〜３において以下の条件で、
フルカラー画像の定着を行ったところ、ベルト４に弾性
層４ｂ（図４）を設けたことによる、耐熱性ベルト表面
への熱伝達の遅れ、また熱容量も増加する為、耐熱性ベ
ルト表面が定着可能な温度に達するまでの時間の遅れ、
さらに本来耐熱性ベルト表面に伝達される熱流が抑制さ
れる為、発熱体自体が過昇温してしまうという問題も、
金属ベルトを使用しニップ部分に潤滑流体を常に介在さ
せておくことで、熱効率の良い状態を維持することが出
来、短い時間で立上りかつ良好な定着性を得ることが出
来、高画質なカラー画像が得られた。

【００８５】［通紙耐久条件］ 発熱体最大電力：７００Ｗ 温調：ベルト表面温度１８０℃制御 発熱体と耐熱性ベルトを介した加圧ローラ間の総加圧
力：１０ｋｇ 通紙用紙：テストパターンの未定着カラートナー（ワッ
クス内添トナー）像を形成した Ａ４記録材（普通紙） プロセススピード：９０ｍｍ／ｓｅｃ なお、本発明は上記の実施例によってなんら限定される
ものではない。

【００８６】（７）その他 １）図２・図３の装置のように、潤滑流体３として磁性
流体を用い、発熱体１の裏面側に磁石２を配設して、磁
石の磁場によりニップ部分に選択的に該潤滑流体を集合
させて保持させた装置において、更に発熱体１の表面
に、図５・図６の装置のように、多孔質部材８を設けた
装置構成にすることもできる。

【００８７】２）発熱体１は実施例のセラミックヒータ
に限られるものではない。例えば鉄板片等の電磁誘導発
熱性部材とすることもできる。

【００８８】３）加圧部材はローラ体に限られず、回動
するエンドレスベルト体にすることもできる。

【００８９】４）本発明の加熱装置は実施例の加熱定着
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

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発熱体と、該発熱体に対し摺動するベルトと、該ベルト
とニップを形成する加圧部材とを有し、該発熱体と該ベ
ルトとの間に潤滑流体を介在させており、該ベルトと加
圧部材との間で被加熱材を挟持搬送させ、ベルトを介し
た発熱体からの熱により被加熱材を加熱する加熱装置に
おいて、該潤滑流体が高熱伝導でありかつ該潤滑流体を
ニップ部分に形状および外部からの強制力により保持す
る機構を備えた常に潤滑流体を過剰に補充しつづけなく
ても発熱体とベルト内面との間の空隙を満たし熱効率を
あげることができるベルト加熱加熱方式の加熱装置を得
ることができ。それにより金属ベルトおよび弾性層を持
ったベルトにおける立上りの遅れ、発熱体裏面の過昇温
の問題を防止でき、短い時間で立上りかつ良好な定着性
を得ることが出来、加熱定着装置にあっては高画質なカ
ラー画像が得られるベルト加熱定着装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 画像形成装置例の概略図

【図２】 本発明に従う加熱装置としての加熱定着装置
の一実施の形態を示す概略構成図

【図３】 加熱体の構成模型図

【図４】 ベルトの層構成模型図

【図５】 本発明に従う加熱装置としての加熱定着装置
の他の実施の形態を示す概略構成図

【図６】 該装置における加熱体の拡大横断面模型図

【図７】 実施例３における加熱定着装置の概略構成図

【図８】 従来例のベルト加熱定着装置のニップ部の拡
大概略構成図

【符号の説明】

１ 発熱体 ２ 磁石 ３ 潤滑流体 ４ 耐熱性ベルト ４ａ 基材 ４ｃ 耐熱性弾性層 ４ｂ 離型層 ５ 加圧ローラ ６ ベルトガイド部材 ７ 加圧部材（ステー） ８ 多孔質体 ９ 基材 １０ 耐熱性弾性層 １１ 離型層 ａ 発熱体と耐熱性ベルトの隙間

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA02 AA24 AA30 BA11 BA12 BA25 BA26 BB22 BB29 BB30 BB31 BB33 BE03 CA07 3K058 AA02 AA04 AA12 AA43 CA12 CA23 CA61 CE04 CE13 CE19 DA01 DA14 DA22 GA03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱体と、該発熱体に対し摺動するベルト
   と、該ベルトとニップを形成する加圧部材とを有し、該
   発熱体と該ベルトとの間に潤滑流体を介在させており、
   該ベルトと加圧部材との間で被加熱材を挟持搬送させ、
   ベルトを介した発熱体からの熱により被加熱材を加熱す
   る加熱装置において、該潤滑流体をニップ部分に形状或
   は外部からの強制力により保持する機構を備えたことを
   特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】該ベルトの基材が金属であることを特徴と
   する請求項１に記載の加熱装置。
3. 【請求項３】該ベルトが少なくとも１層の弾性層を有す
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装
   置。
4. 【請求項４】発熱体の表面に多孔質部材を設けることを
   特徴とする請求項１から３の何れかに記載の加熱装置。
5. 【請求項５】該潤滑流体に磁性流体を用い磁場によりニ
   ップ部分に保持することを特徴とする請求項１から４の
   何れかに記載の加熱装置。
6. 【請求項６】ニップを形成させる為に該発熱体を加圧部
   材に押付ける該発熱体裏面側に設けられた加圧部材が磁
   石であり磁場を発生させる手段も兼ね備えることを特徴
   とする請求項１から５の何れかに記載の加熱装置。
7. 【請求項７】被加熱材が加熱定着すべき未定着画像の形
   成された記録材であることを特徴とする請求項１から６
   の何れかに記載の加熱装置。