【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルム加熱方式の加熱装置・及び該加熱装置を画像定着手段として具備した複写機・レーザービームプリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば画像の加熱定着等のための記録材の加熱装置には、所定の温度に維持された加熱ローラと、弾性体層を介して前記加熱ローラに圧接する加圧ローラとによって被加熱材としての記録材を扶持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式が多用されている。また、このほかにもフラッシュ加熱方式、オープン加熱方式、熱板加熱方式等種々の方式、構成のものが知られており、実用されている。
【０００３】
最近では、このような方式に代わって、フィルム加熱方式の加熱装置が考案され、実用化されている（特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平１−２６３６７９号公報、同２−１５７８７８号公報、同４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等）。
【０００４】
この加熱装置は、固定支持された加熱体と、この加熱体と摺動するフィルムと、このフィルムを介して加熱体とニップ部を形成する加圧部材（加圧ローラ）と、を有し、ニップ部のフィルムと加圧部材の間で被加熱材が扶持搬送され、フィルムを介した加熱体からの熱により被加熱材が加熱される装置であり、未定着トナー画像を該画像を担持している記録材面に永久固着画像として加熱定着処理する手段として活用できる。また、例えば、画像を担持した被記録材を加熱して艶などの表面性を改質する像加熱装置、仮定着処理する像加熱装置、その他、シート状の被加熱材を加熱処理する手段として広く使用できる。
【０００５】
このようなフィルム加熱方式の加熱装置は、所謂セラミックヒータなどの昇温の速い低熱容量の加熱体や薄膜のフィルムを用いることができるために短時間に加熱体の温度が上昇し、待機中に加熱体の通電加熱を行なう必要がなくなり、被加熱材としての記録材をすぐに通紙しても記録材が定着部位に到達するまでに加熱体を所定温度まで十分に昇温させることができ、従来の接触加熱方式である熱ローラ方式やベルト加熱方式等の装置に比べて省電力化やウェイトタイムの短縮化（クイックスタート性）が可能となる、画像形成装置等の本機の機内昇温を低めることができる等の利点を有し、効果的なものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
フィルム加熱方式の加熱装置においては、加熱体と、この加熱体の表面に接触して摺動移動駆動される耐熱性フィルムの内面との摺動摩擦抵抗を低減化させるために加熱体表面とフィルム内面との間に潤滑剤を介在させている。
【０００７】
この場合、その潤滑剤としては流失を防止するためにオイル状の低粘度のものではなく、グリス（グリース）状の粘度の高いものが使用されている。
【０００８】
しかし、グリス状潤滑剤の場合、加熱体の非加熱状態時（室温時）では高粘度状態の該グリス状潤滑剤が糊のように作用して加熱体表面にフィルム内面が貼り付き状態となり、フィルムの内面と加熱体の表面間の摩擦力が大きくなる。
【０００９】
加熱体の加熱状態時はこのグリス状潤滑剤は加熱されて粘度が低くなることで上記の摩擦力は小さくなってフィルム内面を加熱体表面に対してスムーズに摺動移動させる潤滑剤として機能する。
【００１０】
従って、加熱体の非加熱状態時から装置を起動させてフィルムを移動駆動させるときの駆動トルクが大きく、駆動系としては高トルク構成を必要とし、またその高トルクでフィルムに無理な力が加わってフィルムに伸び変形や破れを生じさせたり、駆動系のギヤ等に破損を生じさせるなど、装置に破壊を生じさせる恐れもあった。
【００１１】
そこで本発明はこの種のフィルム加熱方式の加熱装置について必要駆動トルクを低下させて駆動系のコストダウンや装置の破壊防止等を図ることを目的とするものである。
【００１２】
【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加熱装置及び画像形成装置である。
（１）少なくとも、加熱体と、前記加熱体に接触摺動する耐熱性の定着フィルムと、前記定着フィルムを駆動し、かつ前記定着フィルムを介して記録材を加熱体に密着させる加圧部材とを有し、前記加熱体と加圧部材により形成されるニップ部を定着フィルムと記録材が一緒に扶持搬送されることにより記録材を加熱する装置で、定着フィルムと接触するセラミック基材からなる加熱体の表面はフッ素樹脂もしくはフッ素樹脂を含むことを特徴とする加熱装置である。
（２）前記定着フィルムと接触するセラミック基材からなる加熱体の表面はポリテトラフロロエチレン又はテトラフロロエチレンとパーフロロアルキルパーフロロビニルエーテルとの共重合体であることを特徴とする加熱装置である。
（３）定着フィルムと接触する加熱体の面をフッ素樹脂を付着させた後、定着フィルムの回転方向に研磨した加熱体を具備したことを特徴とする前記の加熱装置である。
（４）前記（１）ないし（３）の何れか１つに記載の加熱装置を画像定着手段として具備していることを特徴とする画像形成装置である。
【００１３】
〈作用〉
即ち、定着フィルム内面と接触する加熱体面の表面をフッ素樹脂又はフッ素樹脂を含むようにすると、定着フィルムの摺動抵抗を減じるので、加熱体の非加熱状態時から装置を起動させてフィルムを移動駆動させるときの駆動トルクが小さくできるので、駆動系としては小さなトルク構成で可能となり、フィルムに無理な力が加わってフィルムに伸び変形や破れを生じさせたり、駆動系のギヤ等に破損を生じさせるなど、装置に破壊を生じさせる恐れがなくなった。
【００１４】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施例〉
（１）加熱装置の全体的な概略構成
図１は本発明に従うフィルム加熱方式の加熱装置（画像加熱定着装置）の一例の概略構成図である。図２はその要部の拡大断面模型図である。
【００１５】
本例の該加熱装置１０は特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示の所謂テンションレスタイプの装置である。テンションレスタイプの装置は耐熱性フィルムとしてエンドレスベルト状もしくは円筒状のものを用い、該フィルムの周長の少なくとも一部は常にテンションフリー（テンションが加わらない状態）とし、フィルムは加圧部材の回転駆動力で回転駆動するようにした装置である。本例の該加熱装置１０は最大通紙幅がＡ３サイズである。
【００１６】
１は加熱体としてのセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）、２は横断面略半円弧状樋型のヒータ支持部材（ヒータステー）、３は円筒状の耐熱性フィルム（定着フィルム）、４は弾性加圧部材としての弾性加圧ローラである。
【００１７】
ヒータ１については次の（２）項で詳述する。
【００１８】
ヒータ支持部材２は、耐熱性、電気絶縁性で、高い加重に耐えられる剛性材料、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等で構成され、ヒータ１はこの支持部材２の下面の略中央部に支持部材長手に沿って設けた溝部２ａ内に表面側を下向きに露呈させて嵌入して固定支持させてある。
【００１９】
円筒状フィルム３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、フィルム膜厚は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層フィルム、或いはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等のフィルムの外周表面に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。本実施例ではポリイミドフィルムの外周表面にＰＴＦＥをコーティングしたものを用いた。
【００２０】
そしてこの円筒状フィルム３をヒータ１を含む支持部材２に外嵌させてある。この円筒状フィルム３の内周長とヒータ１を含む支持部材２の外周長はフィルム３の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、したがってフィルム３は周長が余裕を持って外嵌している。
【００２１】
弾性加圧ローラ４はヒータ１との間にフィルム３を挟んで圧接ニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成し、かつフィルム３を回転駆動させるフィルム外面接触駆動手段である。このフィルム駆動ローラ兼加圧ローラ４は、芯金４ａと、シリコンゴム等よりなる弾性体層４ｂと、最外層の離形層４ｃからなり、不図示の軸受手段・付勢手段により所定の押圧力をもってフィルム３を挟ませてヒータ１の表面に圧接させて配設してある。
【００２２】
この加圧ローラ４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。この加圧ローラ４の回転駆動による該ローラ４の外面とフィルム３の外面との、ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力で円筒状フィルム３に回転力が作用して、該フィルム３がその内面がニップ部Ｎにおいてヒータ１の下向き表面に密着して摺動しながら矢印の時計方向ａに加圧ローラ４の回転周速度に略対応した周速度をもって支持部材２の外回りを回転状態になる（加圧ローラ駆動方式）。
【００２３】
支持部材２はヒータ１を保持するとともにフィルム３の回転時の搬送安定性を図るフィルムガイドの役目もしている。
【００２４】
また、相互摺擦するフィルム３の内面とヒータ１の下向き表面との摺動抵抗を低減するために両者の間に耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させている。
【００２５】
而して、加圧ローラ４が回転駆動され、それに伴って円筒状フィルム３が支持部材２の外回りを回転し、ヒータ１に通電がなされて該ヒータ１の発熱でニップ部Ｎの温度が所定に立ち上って温調された状態において、Ｉニップ部Ｎに未定着トナー像ｔを担持した被加熱材としての記録材Ｐが導入され、ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐのトナー像担持面側がフィルム３の外面に密着してフィルム３と一緒にニップ部Ｎを扶持搬送されていく。
【００２６】
この扶持搬送過程において、ヒータ１の熱がフィルム３を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像ｔが加熱加圧定着される。
【００２７】
記録材Ｐはニップ部Ｎを通過するとフィルム３の外面から曲率分離して搬送される。
（２）ヒータ１の構成
図３の（ａ）はヒータ１の途中部省略・一部切欠きの裏面側模型図と通電系のブロック回路である。図３の（ｂ）はヒータ１の途中部省略の表面側模型図である。
【００２８】
本例のヒータ１はヒータ基板１ａとしてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や窒化アルミニウム（１Ｎ）等のセラミック材を用いたセラミックヒータであり、全体に低熱容量で昇温の速いものである。
【００２９】
ヒータ基板１ａはニップ部Ｎにおけるフィルム・記録材搬送方向ａに対して直交する方向（フィルム幅方向）を長手とする横長・薄肉のものであり、本実施例では、厚み１ｍｍ・幅１２ｍｍ・長さ３３０ｍｍの細長薄板部材である。
【００３０】
１ｂ・１ｃはこの基板１ａの表面側に基板長手に沿って具備させた並行２条の第１と第２の低抗発熱体である。この低抗発熱体１ｂ・１ｃは、例えば、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ2，Ｔａ2Ｎ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により厚み約１０μｍ、幅１〜３ｍｍの線状もしくは細帯状パターンに塗工し焼成して形成したものである。
【００３１】
本実施例において該第１と第２の低抗発熱体１ｂ・１ｃはヒータ基板１ａの裏面に配置してある。つまり定着フィルムと対向して遠い方にある。
【００３２】
第１の抵抗発熱体１ｂはフィルム・被加熱材搬送方向ａにおいて上流側の抵抗発熱体、第２の抵抗発熱体１ｃが下流側の抵抗発熱体となる。
【００３３】
また、本実施例において上記の第１と第２の低抗発熱体１ｂ・１ｃを独立に通電制御する形態としてある。
【００３４】
１ｄ・１ｅはそれぞれヒータ基板表面の長手一端部側に並設した第１と第２の電極パターンである。第１の電極パターン１ｅと第１の抵抗発熱体１ｂの一端部とを導通させてあり、第２の電極パターン１ｄと第２の抵抗発熱体１ｃの一端部とを導通させてある。また、第１と第２の抵抗発熱体１ｂと１ｃの他端部は共通の第３の電極パターン１ｆと導通させてある。
【００３５】
これにより、第１の電極パターン１ｅ→第１の抵抗発熱体１ｂ→第３の電極パターン１ｆと、第２の電極パターン１ｄ→第２の抵抗発熱体１ｃ→第３の電極パターン１ｆとの並列電路（ＡＣライン）が構成される。
【００３６】
１ｇは上記低抗発熱体１ｂ・１ｃを形成具備させたヒータ表面を保護させた耐熱性オーバーコート層である。例えば約１０μｍ犀の耐熱性ガラス層である。
【００３７】
１ｈ・１ｉはそれぞれヒータ基板裏面の長手他端部側に並設した第４と第５の電極パターンである。この第４と第５の電極パターンは並行２条の導体パターンと導通させてある。またこの並行２条の導体パターンの先端部間には検温素子としてのサーミスタ１１を具備させてある。
【００３８】
これにより、第４の電極パターン１ｈ→導体パターン→サーミスタ１１→導体パターン→第５の電極パターン１ｉの直列電路（ＤＣライン）が構成される。
【００３９】
サーミスタ１ｌは、コバルト、マンガン、ニッケル、ルテニウムといったものの合金や酸化物、白金あるいはチタン酸バリウム等のセラミックといったものの粒子をガラスペースト材と混合し、基板裏面上にスクリーン印刷して形成した薄層タイプのもの、あるいはチップ型サーミスタにすることができる。
【００４０】
上記の第１〜第５の電極パターン１ｄ・１ｅ・１ｆ・１ｈ・１ｉ、導体パターンは、銀（Ａｇ）ペーストをヒータ基板の表面側と裏面側の所定の位置に所定のパターンでスクリーン印刷等により塗工し、焼成することで形成してある。
【００４１】
而して、ＡＣラインの第１・第２の電極パターン１ｄ・１ｅと第３の電極パターン１ｆ間に商用電痘（ＡＣ電源）５、第１及び第２のトライアック６・７等からなる給電回路から給電されることで、第１と第２の低抗発熱体１ｂと１ｃが発熱してヒータ１の所定の有効長さ領域が昇温する。
【００４２】
その昇温がＤＣラインの検温素子としてのサーミスタ１ｌで検知され、サーミスタ１ｌの出力をＡ／Ｄ変換しＣＰＵ８に取り込み、その情報をもとに第１及び第２のトライアック６・７によりそれぞれ第１及び第２の低抗発熱体１ｂ・１ｃに通電するＡＣ電源５のＡＣ電圧を位相、波数制御等によりヒータ通電電力を制御することで、ヒータ１の温度制御がなされる。即ち検温素子１ｌの検知温度が所定の設定温度より低いとヒータ１が昇温するように、設定温度より高いと降温するように通電を制御することで、ヒータ１は定着時一定温調される。
【００４３】
ヒータ１の表面は図３の（ｂ）の如く、セラミック材の１面にプライマー（ダイキン工業社製、ＥＫ１９０９ＫＮ）を塗布した後、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂液（ダイキン工業製、ＥＤ４３００ＣＲＮ）を塗布し、これを８０℃で３０分間乾燥し、フッ素樹脂乾燥皮膜を形成した後、鏡面を有する金属ローラを押し当て、フッ素樹脂乾燥皮膜を鏡面化する。さらに、３８０℃の雰囲気を有する焼成炉にいれて３０分間焼成し、厚さ３０μｍのフッ素樹脂層を有するセラミックヒータを作製する。この出来たヒータを加熱装置にいれる。
【００４４】
而して、ヒータ１の温度が所定に立ち上がり、かつ加圧ローラ４の回転によるフィルム３の回転周速度が定常化した状態において、フィルム３を挟んでヒータ１と加圧ローラ４とで形成される圧接ニップ部Ｎのフィルム３と加圧ローラ４との間に被加熱材としての画像定着すべき記録材Ｐが不図示の画像形成部より導入されてフィルム３と一緒に圧接ニップ部Ｎを扶持搬送されることによりヒータ１の熱がフィルム３を介して記録材Ｐに付与され記録材Ｐ上の未定着順画像（トナー画像）ｔが記録材Ｐ面に加熱定着されるものである。
【００４５】
圧接ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはフィルム３の面から分離されて搬送される。
【００４６】
〈第２の実施例〉
本実施例では、第１との差はセラミックヒータ表面にテトラフロロエチレンとパーフロロアルキルパーフロロビニルエーテルとの共重合体（ＰＦＡ樹脂）のフッ素樹脂を第１実施例と同様にして焼き付けて形成したフッ素樹脂を有するものである。
【００４７】
また同様に研磨して本実施例のヒーターを得たものである。
【００４８】
〈第３の実施例〉
第１の実施例及び第２の実施例でＰＴＦＥ樹脂液又はＰＦＡ樹脂を塗布した後、乾燥してフッ素樹脂乾燥皮膜を形成した後、金属ローラを押し当てる時、実装されたとき、定着フィルムの回転する方向に相当するように、金属ローラで研磨してフッ素樹脂層を形成する。このようにするとフッ素樹脂層の表面にフッ素樹脂が露呈し僅かの傷がフィルムの進行方向につくのでフィルムの摺動摩擦力に影響が少ない。
【００４９】
〈第４の実施例〉
図５の（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれフィルム加熱方式の加熱装置の他の構成形態例を示したものである。
【００５０】
（ａ）のものは、支持部材２に保持させたヒータ１と、駆動ローラ１１と、従動ローラ（テンションローラ）１２との３部材間にエンドレスベルト状の耐熱性フィルム３を懸回張設して駆動ローラ１１によりフィルム３を回転駆動する構成のものである。Ｍは駆動ローラ１１の駆動手段である。加圧ローラ４はフィルム３の回転移動に伴い従動回転する。
【００５１】
（ｂ）のものは、支持部材２に保持させたヒータ１と、駆動ローラ１１の２部材間にエンドレスベルト状の耐熱性フィルム３を懸回張設して駆動ローラ１１により回転駆動する構成のものである。加圧ローラ４はフィルム３の回転移動に伴い従動回転する。
【００５２】
（ｃ）のものは、耐熱性フィルム３としてロール巻きにした長尺の有端フィルムを用い、これに繰り出し軸１３側から支持部材２に保持させたヒータ１を経由させて巻き取り軸１４側へ所定の速度で走行させる構成にしたものである。Ｍは巻き取り軸１４の駆動手段である。
【００５３】
本発明は上記（ａ）〜（Ｃ）のような加熱装置についても適用することができる。
【００５４】
〈第５の実施例〉
図６は、例えば第１の実施例の加熱装置１０を画像加熱定着装置として具備させた画像形成装置の一例の概略構成図である。本実施例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタである。
【００５５】
２１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真有機感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。感光ドラム２１はその回転過程において帯電部材としての帯電ローラ２２によって一様に負電荷の帯電処理を受け、その帯電処理面にレーザー露光装置２３による目的の画像情報に対応したレーザービーム走査露光Ｌを受ける。これにより回転感光ドラム２１面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００５６】
レーザー露光装置２３は不図示のホストコンピューター等の外部装置から送られた目的の画像情報信号（時系列電気デジタル画素信号）に対応して強度変調したレーザー光Ｌを出力し、このレーザー光で回転感光ドラム２１の一様帯電処理面を走査露光（ラスタ走査）する。レーザー光の強度及び照射スポット径はプリンタの解像度及び所望の画像濃度によって適正に設定されている。
【００５７】
回転感光ドラム２１の一様帯電処理面のレーザー光で照射された部分は電位減衰しで明部電位になり、そうでない部分は帯電ローラ２２で帯電された暗部電位に保持されることによって静電潜像の形成がなされる。
【００５８】
回転感光ドラム２１面に形成された静電潜像は現像装置２４によって順次に反転現像される。現像装置２４内のトナー（１成分磁性トナー等）はトナー供給回転体である現像スリーブ２４ａと現像ブレード２４ｂとによって、トナー層厚さ、トリボを制御され、現像スリーブ２４ａ上に均一なトナー層を形成する。現像ブレード２４ｂとしては通常金属製若しくは樹脂製のものが用いられ、樹脂系のものは現像スリーブに対して適正な当接圧をもって接している。現像スリーブ上に形成されたトナー層は現像スリーブ自身の回転にともない感光ドラム２１に対向し、現像スリーブ２４ａに印加されている電圧と感光ドラム２１の表面電位が形成する電界により明部電位の部分だけ選択的に顕像化する（反転現像）。回転感光ドラム２１面に形成されたトナー像は、感光ドラム２１と転写ローラ２５との対向部である転写部位において、該転写部位に対して所定の制御タイミングにて給送された記録材（転写材）Ｐに対して順次に転写される。
【００５９】
２７はプリンタ内の下部に装着した給紙カセットであり、記録材Ｐを積載収納させてある。この給紙カセット２７内の記録材Ｐが給紙ローラ２８と分離部材により１枚分離給送され、シートパス２９、レジストローラ対３０、シートパス３１の経路で転写部位へ所定の制御タイミングにて給送される。
【００６０】
転写部位にてトナー像の転写を受けた記録材Ｐは回転感光ドラム２１面から順次に分離されて、加熱装置としての加熱定着装置１０へ導入されてトナー像の定着処理（加熱加圧による永久固定画像化）を受け、シートパス３２、排紙ローラー３３を経由して排紙トレイ３４に送り出される。
【００６１】
一方、記録材分離後の回転感光ドラム２１面はクリーニング装置２６のクリーニングブレード２６ａにより転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。
【００６２】
〈その他〉
ａ）加圧部材はローラでなくともよい。例えばベルト部材にすることもできる。
ｂ）被加熱材の搬送基準は片側搬送基準でも両側搬送基準でもよい。
ｃ）本発明において、加熱装置には、実施例の加熱定着装置だけに限られず、画像を担持した被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、仮定着する像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置が含まれる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フィルム加熱方式の加熱装置において、必要駆動トルクを低下させて駆動系のコストダウンや装置の破壊防止等を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく加熱装置（フィルム加熱方式の画像加熱定着装置）の一例の概略構成図である。
【図２】要部の拡大断面模型図である。
【図３】（ａ）はヒータの途中部省略・一部切欠きの裏面側模型図と通電系のブロック回路、（ｂ）は途中部省略の表面側模型図である。
【図４】ヒータの概略図である。
【図５】（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれフィルム加熱方式の加熱装置の他の構成形態例の概略図である。
【図６】画像形成装置例の概略図である。
【符号の説明】
１ 加熱体（セラミックヒータ）
１ａ 加熱体基板
１ｂ 第１の抵抗発熱体（上流側）
１ｃ 第２の抵抗発熱体（下流側）
１ｌ 温度検知手段（サーミスタ）
１ｍ プライマー（接着剤）
１ｎ フッ素コート
２ 支持部材（ヒータステー）
３ フィルム
４ 弾性加圧ローラ
Ｐ 被加熱材（記録材）
Ｎ ニップ部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a film heating type heating device, and an image forming apparatus such as a copying machine or a laser beam printer including the heating device as an image fixing unit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a heating device for a recording material for heating and fixing an image includes a heating roller that is maintained at a predetermined temperature and a pressing roller that presses against the heating roller via an elastic layer. A heat roller method of heating a recording material while supporting and transporting the recording material is often used. In addition, various systems and configurations such as a flash heating system, an open heating system, and a hot plate heating system are known and are in practical use.
[0003]
Recently, instead of such a method, a heating device of a film heating method has been devised and put into practical use (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 63-313182, 1-263679 and 2-15778). And JP-A-4-44075-44083 and JP-A-4-204980-204984).
[0004]
The heating device has a fixedly supported heating element, a film that slides on the heating element, and a pressure member (pressure roller) that forms a nip with the heating element via the film. An apparatus in which the material to be heated is supported and conveyed between the film and the pressure member in the nip portion, and the material to be heated is heated by heat from a heating body through the film, and the unfixed toner image carries the image. It can be used as a means for performing a heat fixing process as a permanent fixed image on the recording material surface. Further, for example, as an image heating device that heats a recording material carrying an image to improve surface properties such as gloss, an image heating device that performs a hypothetical deposition process, and other means for heating a sheet-shaped heating material. Can be widely used.
[0005]
Such a film heating type heating device can use a low-heat-capacity heating element such as a so-called ceramic heater or a low-heat-capacity heating element or a thin film. There is no need to heat the heating element, and even if the recording material as the material to be heated is immediately passed, the heating element can be sufficiently heated to a predetermined temperature until the recording material reaches the fixing portion. It is possible to reduce the power consumption and shorten the wait time (quick start property) as compared with a conventional device such as a heat roller system or a belt heating system which is a contact heating system. It has advantages such as lowering the temperature and is effective.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In a film heating type heating device, the surface of the heating element and the inner surface of the film are reduced in order to reduce the sliding frictional resistance between the heating element and the inner surface of the heat-resistant film that is slidably moved in contact with the surface of the heating element. And a lubricant is interposed between them.
[0007]
In this case, as the lubricant, a grease (grease) -like high-viscosity one is used instead of an oil-like low-viscosity one in order to prevent the lubricant from flowing away.
[0008]
However, in the case of a grease-like lubricant, when the heating body is in a non-heating state (at room temperature), the grease-like lubricant in a high viscosity state acts like glue, and the inner surface of the film sticks to the heating body surface, The frictional force between the inner surface of the film and the surface of the heater increases.
[0009]
When the heating body is in a heated state, the grease-like lubricant is heated and its viscosity is reduced, so that the frictional force is reduced, and the grease-like lubricant functions as a lubricant for smoothly sliding and moving the inner surface of the film with respect to the surface of the heating body. .
[0010]
Therefore, when the apparatus is started from the non-heating state of the heating element to drive the film to drive the film, the driving torque is large, and the driving system requires a high torque configuration, and an excessive force is applied to the film at the high torque. In such a case, the film may be stretched and deformed or torn, or the gears of the drive system may be damaged, and the device may be broken.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce the required driving torque of a film heating type heating apparatus of this type to reduce the cost of a driving system and prevent the apparatus from being destroyed.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a heating device and an image forming apparatus having the following configurations.
(1) At least a heating element, a heat-resistant fixing film that slides in contact with the heating element, and a pressing member that drives the fixing film and makes a recording material adhere to the heating element via the fixing film. An apparatus for heating a recording material by supporting and conveying a fixing film and a recording material together with a nip formed by the heating element and the pressing member, comprising a ceramic base material that comes into contact with the fixing film. The heating device is characterized in that the surface of the heating body contains a fluorine resin or a fluorine resin.
(2) The heating device, wherein the surface of the heating body made of a ceramic base material that is in contact with the fixing film is polytetrafluoroethylene or a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl perfluorovinyl ether. .
(3) The heating device according to the above (1), further comprising a heating element that has a surface of the heating element that is in contact with the fixing film, adheres a fluororesin, and is polished in a rotation direction of the fixing film.
(4) An image forming apparatus comprising the heating device according to any one of (1) to (3) as image fixing means.
[0013]
<Action>
In other words, if the surface of the heating element surface which is in contact with the inner surface of the fixing film contains fluorine resin or fluororesin, the sliding resistance of the fixing film is reduced, so that the film is moved by starting the apparatus from the non-heating state of the heating element. Since the driving torque when driving can be reduced, it is possible to use a small torque configuration for the driving system, and excessive force is applied to the film, causing the film to stretch or break, or to damage the driving system gears etc. And the risk of causing destruction of the device has been eliminated.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<First embodiment>
(1) Overall Schematic Configuration of Heating Device FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a film heating type heating device (image heating fixing device) according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional model view of the main part.
[0015]
The heating device 10 of this embodiment is a so-called tensionless type device disclosed in JP-A-4-44075-44083, JP-A-4-20498-0,204,984 and the like. The tensionless type device uses an endless belt or cylindrical heat-resistant film. At least a part of the peripheral length of the film is always tension-free (in a state where tension is not applied), and the film is rotated by a pressing member. This is a device that is driven to rotate by a driving force. The heating device 10 of this example has a maximum sheet passing width of A3 size.
[0016]
1 is a ceramic heater as a heating element (hereinafter referred to as a heater), 2 is a heater support member (heater stay) having a substantially semi-circular cross section in cross section, 3 is a cylindrical heat-resistant film (fixing film), and 4 is elastic. An elastic pressure roller as a pressure member.
[0017]
The heater 1 will be described in detail in the following section (2).
[0018]
The heater support member 2 is made of a heat-resistant, electrically insulating, and rigid material that can withstand high loads, such as PPS (polyphenylene sulfide), PAI (polyamide imide), PI (polyimide), and PEEK (polyether ether ketone). The heater 1 is fitted and fixed in a substantially central portion of the lower surface of the support member 2 with its front surface exposed downward in a groove 2a provided along the longitudinal direction of the support member.
[0019]
The cylindrical film 3 has a film thickness of 100 μm or less, preferably 50 μm or less, and a heat-resistant single-layer film of PTFE, PFA, FEP or the like having a thickness of 20 μm or more, or A composite layer film in which the outer peripheral surface of a film of polyimide, polyamideimide, PEEK, PES, PPS or the like is coated with PTFE, PFA, FEP or the like can be used. In this embodiment, a polyimide film having an outer peripheral surface coated with PTFE was used.
[0020]
The cylindrical film 3 is externally fitted to the support member 2 including the heater 1. The inner peripheral length of the cylindrical film 3 and the outer peripheral length of the support member 2 including the heater 1 are larger than that of the film 3 by, for example, about 3 mm. Therefore, the film 3 has an outer periphery with a margin. .
[0021]
The elastic pressure roller 4 is a film outer surface contact drive unit that forms a pressure contact nip portion (fixing nip portion) N with the heater 1 sandwiching the film 3 and drives the film 3 to rotate. The film drive roller and pressure roller 4 includes a cored bar 4a, an elastic layer 4b made of silicon rubber or the like, and an outermost release layer 4c. The film 3 is sandwiched by pressure and is pressed against the surface of the heater 1.
[0022]
The pressure roller 4 is driven to rotate in a counterclockwise direction indicated by an arrow by a driving unit M. A rotational force acts on the cylindrical film 3 by the frictional contact between the outer surface of the roller 4 and the outer surface of the film 3 due to the rotation of the pressure roller 4 at the nip portion N, and the inner surface of the film 3 is nipped. At the portion N, the supporting member 2 is rotated around the outer circumference of the support member 2 at a peripheral speed substantially corresponding to the rotational peripheral speed of the pressing roller 4 in a clockwise direction a while closely sliding on the downward surface of the heater 1 (pressing). Roller drive system).
[0023]
The support member 2 also serves as a film guide for holding the heater 1 and improving the transport stability of the film 3 during rotation.
[0024]
A small amount of lubricant such as heat-resistant grease is interposed between the inner surface of the film 3 and the downward surface of the heater 1 to reduce the sliding resistance between the two.
[0025]
Then, the pressure roller 4 is driven to rotate, and the cylindrical film 3 rotates around the support member 2 in accordance with the rotation, and electricity is supplied to the heater 1 so that the temperature of the nip portion N becomes predetermined by the heat generated by the heater 1. In the state where the temperature is adjusted, the recording material P as the heated material carrying the unfixed toner image t is introduced into the I nip portion N, and the toner image bearing surface side of the recording material P in the nip portion N is the film 3. The nip portion N is transported together with the film 3 in close contact with the outer surface of the nip portion.
[0026]
In this sustained conveyance process, the heat of the heater 1 is applied to the recording material P via the film 3, and the unfixed toner image t on the recording material P is heated and pressed and fixed.
[0027]
When the recording material P passes through the nip portion N, the recording material P is conveyed with a curvature separated from the outer surface of the film 3.
(2) Configuration of Heater 1 FIG. 3A shows a model of the back side of the heater 1 in which a part of the heater 1 is omitted or partially cut away, and a block circuit of an energizing system. FIG. 3B is a front-side model diagram of the heater 1 in which an intermediate portion is omitted.
[0028]
The heater 1 of this embodiment is a ceramic heater using a ceramic material such as alumina (Al 2 O 3 ) or aluminum nitride (1N) as the heater substrate 1a, and has a low heat capacity and a rapid temperature rise as a whole.
[0029]
The heater substrate 1a is horizontally long and thin with a longitudinal direction (film width direction) perpendicular to the film / recording material transport direction a in the nip portion N. In this embodiment, the thickness is 1 mm, the width is 12 mm, and the length is 12 mm. It is an elongated thin plate member having a length of 330 mm.
[0030]
Reference numerals 1b and 1c denote two parallel first and second low-resistance heating elements provided on the surface side of the substrate 1a along the length of the substrate. The low resistance heating elements 1b and 1c are made of, for example, a linear or narrow strip having a thickness of about 10 μm and a width of 1 to 3 mm using an electric resistance material such as Ag / Pd (silver palladium), RuO 2 , or Ta 2 N by screen printing or the like. It is formed by applying and firing a pattern.
[0031]
In this embodiment, the first and second low resistance heating elements 1b and 1c are arranged on the back surface of the heater substrate 1a. In other words, it is far away from the fixing film.
[0032]
The first resistance heating element 1b is an upstream resistance heating element in the film / heated material transport direction a, and the second resistance heating element 1c is a downstream resistance heating element.
[0033]
Further, in the present embodiment, the first and second low resistance heating elements 1b and 1c are independently controlled to be energized.
[0034]
Reference numerals 1d and 1e denote first and second electrode patterns, respectively, which are juxtaposed at one longitudinal end of the heater substrate surface. The first electrode pattern 1e is electrically connected to one end of the first resistance heating element 1b, and the second electrode pattern 1d is electrically connected to one end of the second resistance heating element 1c. The other ends of the first and second resistance heating elements 1b and 1c are electrically connected to a common third electrode pattern 1f.
[0035]
Thereby, the first electrode pattern 1e → the first resistance heating element 1b → the third electrode pattern 1f, and the second electrode pattern 1d → the second resistance heating element 1c → the third electrode pattern 1f in parallel. An electric circuit (AC line) is configured.
[0036]
Reference numeral 1g denotes a heat-resistant overcoat layer on which the surface of the heater having the low resistance heating elements 1b and 1c is formed and protected. For example, it is a heat-resistant glass layer of about 10 μm rhinoceros.
[0037]
Reference numerals 1h and 1i denote fourth and fifth electrode patterns, respectively, arranged side by side on the other end of the rear surface of the heater substrate. The fourth and fifth electrode patterns are electrically connected to two parallel conductor patterns. Further, a thermistor 11 as a temperature detecting element is provided between the tip portions of the two parallel conductor patterns.
[0038]
Thus, a series electric circuit (DC line) of the fourth electrode pattern 1h → the conductor pattern → thermistor 11 → the conductor pattern → the fifth electrode pattern 1i is formed.
[0039]
The thermistor 1l is a thin layer type formed by mixing alloys such as cobalt, manganese, nickel, ruthenium and particles of oxides, ceramics such as platinum or barium titanate with a glass paste material, and performing screen printing on the back surface of the substrate. Or a chip-type thermistor.
[0040]
The first to fifth electrode patterns 1d, 1e, 1f, 1h, 1i and the conductor pattern are formed by screen-printing silver (Ag) paste in a predetermined pattern on predetermined positions on the front side and the back side of the heater substrate. It is formed by coating and firing.
[0041]
Thus, power is supplied between the first and second electrode patterns 1d and 1e and the third electrode pattern 1f of the AC line by the commercial electric pox (AC power supply) 5, the first and second triacs 6, 7, and the like. When the power is supplied from the circuit, the first and second low resistance heating elements 1b and 1c generate heat, and the predetermined effective length region of the heater 1 is heated.
[0042]
The temperature rise is detected by a thermistor 11 as a temperature detecting element of the DC line, the output of the thermistor 11 is A / D converted and taken into the CPU 8, and based on the information, the first and second triacs 6 and 7 respectively perform the first and second triacs 6. The temperature of the heater 1 is controlled by controlling the heater energizing power by controlling the AC voltage of the AC power supply 5 for energizing the first and second low resistance heating elements 1b and 1c by controlling the phase and wave number. That is, by controlling the energization so that the temperature of the heater 1 rises when the detected temperature of the temperature detecting element 11 is lower than a predetermined set temperature, and to lower the temperature when the detected temperature is higher than the set temperature, the heater 1 is controlled at a fixed temperature during fixing. .
[0043]
As shown in FIG. 3B, the surface of the heater 1 is prepared by applying a primer (EK1909KN, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) to one surface of a ceramic material and then applying a polytetrafluoroethylene (PTFE) resin solution (ED4300CRN, manufactured by Daikin Industries). Is applied and dried at 80 ° C. for 30 minutes to form a fluororesin dry film, and then a metal roller having a mirror surface is pressed to mirror-finish the fluororesin dry film. Further, the resultant is placed in a firing furnace having an atmosphere of 380 ° C. and fired for 30 minutes to manufacture a ceramic heater having a fluororesin layer having a thickness of 30 μm. The resulting heater is put into a heating device.
[0044]
Thus, in a state where the temperature of the heater 1 rises to a predetermined value and the rotation peripheral speed of the film 3 due to the rotation of the pressure roller 4 is stabilized, the film 1 is formed by the heater 1 and the pressure roller 4 with the film 3 interposed therebetween. A recording material P to be image-fixed as a material to be heated is introduced from an image forming unit (not shown) between the film 3 and the pressure roller 4 in the press-contact nip N, and the press-contact nip N is formed together with the film 3. The heat of the heater 1 is applied to the recording material P via the film 3 by the sustained conveyance, and the unfixed order image (toner image) t on the recording material P is heated and fixed on the surface of the recording material P.
[0045]
The recording material P that has passed through the pressure nip N is separated from the surface of the film 3 and conveyed.
[0046]
<Second embodiment>
In the present embodiment, the difference from the first embodiment is formed by baking a fluororesin of a copolymer (PFA resin) of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl perfluorovinyl ether on the surface of the ceramic heater in the same manner as in the first embodiment. It has a fluororesin.
[0047]
Further, the same polishing was performed to obtain the heater of this example.
[0048]
<Third embodiment>
After applying the PTFE resin liquid or the PFA resin in the first and second embodiments and drying to form a fluororesin dry film, pressing the metal roller, mounting, and fixing the fixing film. Polishing with a metal roller is performed to form a fluororesin layer so as to correspond to the rotating direction. By doing so, the fluororesin is exposed on the surface of the fluororesin layer, and slight scratches are made in the direction of travel of the film, so that there is little effect on the sliding frictional force of the film.
[0049]
<Fourth embodiment>
FIGS. 5A, 5B, and 5C show other examples of the configuration of the film heating type heating device.
[0050]
1A, an endless belt-shaped heat-resistant film 3 is stretched between three members, a heater 1 held by a support member 2, a driving roller 11, and a driven roller (tension roller) 12. The driving roller 11 rotates the film 3. M is a driving unit of the driving roller 11. The pressure roller 4 rotates following the rotation of the film 3.
[0051]
(B) has a configuration in which a heat-resistant film 3 in the form of an endless belt is stretched between two members of a heater 1 held by a support member 2 and a drive roller 11 and is driven to rotate by the drive roller 11. Things. The pressure roller 4 rotates following the rotation of the film 3.
[0052]
In the case of (c), a long end film wound into a roll is used as the heat-resistant film 3, and the film is fed from the side of the feeding shaft 13 to the side of the winding shaft 14 via the heater 1 held by the support member 2. The vehicle is configured to run at a predetermined speed. M is a drive unit of the winding shaft 14.
[0053]
The present invention can also be applied to the above-described heating devices (a) to (C).
[0054]
<Fifth embodiment>
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an example of an image forming apparatus provided with, for example, the heating device 10 of the first embodiment as an image heating and fixing device. The image forming apparatus of the present embodiment is a laser beam printer using a transfer type electrophotographic process.
[0055]
Reference numeral 21 denotes a rotating drum type electrophotographic organic photoreceptor (hereinafter, referred to as a photosensitive drum) as an image carrier, which is driven to rotate at a predetermined peripheral speed (process speed) in a clockwise direction indicated by an arrow. The photosensitive drum 21 is uniformly subjected to a negative charging process by a charging roller 22 as a charging member during the rotation process, and a laser beam scanning exposure L corresponding to target image information is performed by a laser exposure device 23 on the charged processing surface. receive. As a result, an electrostatic latent image corresponding to the target image information is formed on the surface of the rotating photosensitive drum 21.
[0056]
The laser exposure device 23 outputs a laser beam L whose intensity is modulated in accordance with a target image information signal (a time-series electric digital pixel signal) sent from an external device such as a host computer (not shown), and rotates with the laser beam. The uniformly charged surface of the photosensitive drum 21 is subjected to scanning exposure (raster scanning). The intensity of the laser beam and the diameter of the irradiation spot are appropriately set according to the resolution of the printer and the desired image density.
[0057]
A portion of the uniformly charged surface of the rotating photosensitive drum 21 irradiated with the laser beam is attenuated to a bright portion potential by attenuating the potential, and a portion other than the portion is held at the dark portion potential charged by the charging roller 22 to be electrostatically charged. A latent image is formed.
[0058]
The electrostatic latent images formed on the surface of the rotating photosensitive drum 21 are sequentially reversely developed by the developing device 24. The toner (one-component magnetic toner or the like) in the developing device 24 is controlled in thickness and tribo by a developing sleeve 24a and a developing blade 24b, which are rotary members for supplying toner, so that a uniform toner layer is formed on the developing sleeve 24a. Form. The developing blade 24b is usually made of metal or resin, and the resin blade is in contact with the developing sleeve with an appropriate contact pressure. The toner layer formed on the developing sleeve faces the photosensitive drum 21 with the rotation of the developing sleeve itself, and a portion having a light portion potential is generated by the voltage applied to the developing sleeve 24a and the electric field formed by the surface potential of the photosensitive drum 21. Only the image is selectively visualized (reversal development). The toner image formed on the surface of the rotating photosensitive drum 21 is transferred to a transfer portion, which is an opposing portion between the photosensitive drum 21 and the transfer roller 25, by a recording material (transfer material) fed to the transfer portion at a predetermined control timing. Material P).
[0059]
Reference numeral 27 denotes a paper feed cassette mounted at a lower portion in the printer, in which recording materials P are stacked and stored. The recording material P in the paper feed cassette 27 is separated and fed one by one by a paper feed roller 28 and a separating member, and is transferred to a transfer portion at a predetermined control timing along a path of a sheet path 29, a pair of registration rollers 30, and a sheet path 31. Will be fed.
[0060]
The recording material P on which the toner image has been transferred at the transfer portion is sequentially separated from the surface of the rotating photosensitive drum 21 and introduced into the heating and fixing device 10 as a heating device to fix the toner image (permanent by heating and pressing). (Fixed image formation), and is sent out to a discharge tray 34 via a sheet path 32 and a discharge roller 33.
[0061]
On the other hand, the surface of the rotary photosensitive drum 21 after the separation of the recording material is cleaned by the cleaning blade 26a of the cleaning device 26 after removing the adhered residue such as untransferred toner, and is repeatedly provided for image formation.
[0062]
<Others>
a) The pressing member need not be a roller. For example, it can be a belt member.
b) The transfer reference of the material to be heated may be the one-side transfer reference or the both-side transfer reference.
c) In the present invention, the heating device is not limited to the heating and fixing device of the embodiment, but an image heating device for heating a recording material carrying an image to improve the surface properties such as gloss, There are a wide range of means and devices for heat-treating the material to be heated, such as a device, a heating and drying device for the material to be heated, and a heating laminating device.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the film heating type heating device, the required driving torque can be reduced to reduce the cost of the driving system and prevent the device from being broken.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a heating device (film heating type image heating and fixing device) according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional model view of a main part.
3A is a back side model diagram and a block diagram of an energization system in which a middle part of a heater is omitted and partially cut away, and FIG. 3B is a front side model diagram in which a middle part is omitted.
FIG. 4 is a schematic view of a heater.
FIGS. 5 (a), (b) and (c) are schematic diagrams of another example of the configuration of a film heating type heating device.
FIG. 6 is a schematic diagram of an example of an image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
1 heating element (ceramic heater)
1a Heating substrate 1b First resistance heating element (upstream side)
1c Second resistance heating element (downstream side)
1l Temperature detection means (Thermistor)
1m primer (adhesive)
1n fluorine coat 2 support member (heater stay)
3 Film 4 Elastic pressure roller P Heated material (recording material)
N nip
