JP2010113123A - 像加熱装置及びその像加熱装置に用いられるヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータの可撓性部材への熱伝達の向上と、ヒータの可撓性部材との摺動性の向上を両立できるようにする。
【解決手段】基板１１ａと前記基板に前記基板の長手方向に沿って設けられた通電発熱体１１ｂとを有するヒータ１１と、前記基板の前記通電発熱体が設けられた面と接触しつつ移動する金属層１３ａを有する可撓性部材１３と、を有し、前記通電発熱体からの熱により記録材Ｐ上の画像ｔを前記可撓性部材を介して加熱する像加熱装置において、前記基板の前記通電発熱体が設けられた面には、前記基板の短手方向において、前記通電発熱体が存在する領域の上にガラス製の電気絶縁層１１ｅが、前記通電発熱体が存在しない領域の上にイミド系樹脂の摺動層１１ｆが、それぞれ設けられていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載する加熱定着装置（定着器）として用いれば好適な像加熱装置およびこの像加熱装置に用いられるヒータに関する。

電子写真方式の複写機やプリンタに搭載する加熱定着装置として、セラミック製の基板上に通電発熱抵抗層を有するヒータ、このヒータに接触しつつ移動する定着フィルム、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラ、を有するものがある。特許文献１、２、３、４には、このような構成のフィルム加熱方式の定着装置が記載されている。未定着トナー画像を担持する記録材は定着装置のニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上の画像は記録材に加熱定着される。この定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットを有する。したがって、この定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、一枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ:Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）を短くできる。またこのタイプの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。

特許文献５には、セラミック製の基板上に通電発熱抵抗層を有するヒータが記載されている。このヒータは、アルミナや窒化アルミなどの平板細長形状をした高絶縁性基板の一方の面に通電発熱抵抗層を形成し、その通電発熱抵抗層をガラス膜で保護したものである。定着フィルムは、セラミック基板の一方の面に形成されたガラス膜と摺動するように用いられるか、あるいは、セラミック基板の他方の面に形成されたガラス膜と摺動するように用いられる。したがって、通電発熱抵抗層の熱はガラス膜を介して定着フィルムに伝達される。

特許文献６には、定着フィルムの材料として耐熱性樹脂の代わりに良熱伝導性の薄肉の金属スリーブを用いることによって、記録材への熱伝達を効率良く達成する方法が提案されている。

特許文献７には、ヒータ表面のガラス層、もしくはセラミック表面と金属スリーブ内面が摺擦する面にポリイミドなどのイミド系樹脂をコートすることによって、金属スリーブ内面の削れを抑制し、金属スリーブを滑らかに摺動させることが記載されている。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平２−１５７８７８号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平４−２０４９８０号公報 特開平６−５３５６号公報 特開平１０−３１９７５３号公報 特開平１５−１３１５０２号公報

フィルム加熱方式の定着装置では、複写機やプリンタの高速化に対応するために、ヒータの定着フィルムへの熱伝達を向上させるともに、ヒータの定着フィルムとの摺動性を向上させることが望まれている。

本発明の目的は、ヒータの可撓性部材への熱伝達の向上と、ヒータの可撓性部材との摺動性の向上を両立できるようにした像加熱装置およびその像加熱装置に用いられるヒータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための構成は、基板と前記基板に前記基板の長手方向に沿って設けられた通電発熱体とを有するヒータと、前記基板の前記通電発熱体が設けられた面と接触しつつ移動する金属層を有する可撓性部材と、を有し、前記通電発熱体からの熱により記録材上の画像を前記可撓性部材を介して加熱する像加熱装置において、前記基板の前記通電発熱体が設けられた面には、前記基板の短手方向において前記通電発熱体が存在する領域の上にガラス製の電気絶縁層が設けられ、前記通電発熱体が存在しない領域の上にイミド系樹脂の摺動層が設けられていることを特徴とする。

また上記目的を達成するための構成は、基板と前記基板に前記基板の長手方向に沿って設けられた通電発熱体とを有するヒータと、前記基板の前記通電発熱体が設けられていない面と接触しつつ移動する金属層を有する可撓性部材と、を有し、前記通電発熱体からの熱により記録材上の画像を前記可撓性部材を介して加熱する像加熱装置において、前記基板の前記通電発熱体が設けられていない面には、前記基板の短手方向において前記通電発熱体が存在する面の前記通電発熱体の領域と対応する領域の上にガラス製の電気絶縁層が設けられ、前記通電発熱体が存在する面の前記通電発熱体が存在しない領域と対応する領域の上にイミド系樹脂の摺動層が設けられていることを特徴とする。

また上記目的を達成するための構成は、基板と、前記基板に前記基板の長手方向に沿って設けられた通電発熱体と、を有し、前記通電発熱体からの熱により、前記基板の前記通電発熱体の設けられた面と接触しつつ移動する金属層を有する可撓性部材を介して記録材上の画像を加熱する像加熱装置に用いられるヒータにおいて、前記基板の前記通電発熱体の設けられた面には、前記基板の短手方向において前記通電発熱体が存在する領域の上にガラス製の電気絶縁層が設けられ、前記通電発熱体が存在しない領域の上にイミド系樹脂の摺動層が設けられていることを特徴とする。

また上記目的を達成するための構成は、基板と、前記基板に前記基板の長手方向に沿って設けられた通電発熱体と、を有し、前記通電発熱体からの熱により、前記基板の前記通電発熱体が設けられていない面と接触しつつ移動する金属層を有する可撓性部材を介して記録材上の画像を加熱する像加熱装置に用いられるヒータにおいて、前記基板の前記通電発熱体が設けられていない面には、前記基板の短手方向において前記通電発熱体が存在する面の前記通電発熱体の領域と対応する領域の上にガラス製の電気絶縁層が設けられ、前記通電発熱体が存在する面の前記通電発熱体が存在しない領域と対応する領域の上にイミド系樹脂の摺動層が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ヒータの可撓性部材への熱伝達の向上と、ヒータと可撓性部材との摺動性の向上を両立できるようにした像加熱装置およびその像加熱装置に用いられるヒータの提供を実現できる。

本発明を図面に基づいて説明する。

[実施例１]
（１）画像形成装置例
図１は本発明に係る像加熱装置を定着装置（定着器）として搭載する画像形成装置の一例の概略構成図である。この画像形成装置は電子写真方式を利用したプリンタである。

図１において、１は像担持体としてのドラム形状の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉなどの感光材料が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されている。この感光ドラム１は矢印の方向に回転駆動される。その感光ドラム１の外周面（表面）は、まず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。次に感光ドラム１表面は、レーザースキャナ３によって画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービームＬによる走査露光が施され、感光ドラム１表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置４によりトナー（現像剤）を用いて感光ドラム１表面上にトナー像（現像像）として現像、可視化される。現像方法としてはジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられイメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。

一方、給送カセット２５から所定のタイミングで繰出ローラ２６により記録材Ｐが１枚ずつ繰り出され、その記録材Ｐは転写装置としての転写ローラ５と感光ドラム１との圧接部である転写ニップ部で挟持搬送される。その搬送過程において感光ドラム１表面上のトナー像は記録材Ｐ上に転写される。ここで感光ドラム１表面上のトナー像の画像形成位置と記録材Ｐの先端書き出し位置が合致するように、給送カセット２５から搬送された記録材Ｐの先端をトップセンサ８にて検知しタイミングを合わせている。

トナー像が転写された記録材Ｐは定着装置（定着器）６へと搬送される。この定着装置６は記録材Ｐが担持する未定着のトナー像に熱と圧力を付与してそのトナー像を記録材Ｐ上に加熱定着する。そして定着装置６を出た記録材Ｐは排出トレイ２７上に排出される。

感光ドラム１表面に残る転写残トナーは、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。

９は定着装置６内に設けられたジャムセンサ９であり、記録材Ｐがトップセンサ８とジャムセンサ９との間でジャム（紙詰まり）を起こした際に、それを検知するためのセンサである。

（２）定着装置
以下の説明において、定着装置およびこの定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向をいう。長さとは長手方向の寸法である。幅とは短手方向の寸法である。また、記録材の関し、幅方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。幅とは幅方向の寸法である。

図２は本実施例１に係る定着装置６の横断面模式図である。図３は本実施例１に係る定着装置６のニップ部およびその近傍の横断面拡大模式図である。この定着装置６はフィルム加熱方式の定着装置であり、定着フィルム（可撓性部材）として可撓性を有する金属製スリーブ（以下、金属スリーブと記す）を用いている。

本実施例に示す定着装置６は、ヒータ１１と、ステイホルダ（保持部材）１２と、金属スリーブ１３と、弾性加圧ローラ（バックアップ部材）２０などを有する。ヒータ１１と、ステイホルダ１２と、金属スリーブ１３と、加圧ローラ２０は、何れも長手方向に細長い部材である。

（２−１）金属スリーブ
金属スリーブ１３は、クイックスタートを可能にするために総厚２００μｍ以下の厚みに形成されている。そして耐熱性、高熱伝導性を有するＳＵＳ（ｓｔｅｅｌ ｕｓｅ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）、Ｍｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｉなどの純金属あるいは合金を基層（金属層）１３ａ（図３）として有する。十分な強度を持ち、耐久性に優れた金属スリーブ１３として、総厚３０μｍ以上の厚みが必要である。よって金属スリーブ１３の総厚としては３０μｍ以上２００μｍ以下が最適である。

また金属スリーブ１３は、トナーのオフセット防止や記録材Ｐとの分離性を確保するために、基層１３ａの外周面（表面）上には離型性層１３ｂ（図３）が形成してある。離型性層１３ｂは、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの離型性の良好な耐熱樹脂を混合ないし単独で基層１３ａ表面を被覆することにより形成されている。フッ素樹脂として、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ、ＰＶＤＦなどの材料が用いられる。ここで、ＰＴＦＥとはポリテトラフルオロエチレンのことである。ＰＦＡとはテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体のことである。ＦＥＰとはテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体のことである。ＥＴＦＥとはエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体のことである。ＣＴＦＥとはポリクロロトリフルオロエチレンのことである。ＰＶＤＦとはポリビニリデンフルオライドのことである。被覆の方法としては、基層１３ａ表面をエッチング処理した後に離型性層１３ｂをディッピングするか、粉体スプレーなどの塗布であってもよい。あるいは、チューブ状に形成された樹脂を基層１３ａ表面に被せる方法であってもよい。または、基層１３ａ表面をブラスト処理した後に、接着剤であるプライマ層を塗布し離型性層１３ｂを被覆する方法であってもよい。

この金属スリーブ１３は、ヒータ１１を保持しているステイホルダ１２の外周にルーズに外嵌されている。

（２−２）ステイホルダ
ステイホルダ１２は、ステイホルダ１２の長手方向に細長い平板状のヒータ１１を保持するとともに、金属スリーブ１３の後述するニップ部Ｎと反対方向への放熱を防ぐための断熱性部材である。このステイホルダ１２は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどの加工性に優れた樹脂によって形成され、ステイホルダ１２の長手方向両端部は装置フレーム(不図示）に保持されている。金属スリーブ１３の内周面（内面）と接触するステイホルダ１２の下面にはステイホルダ１２の短手方向の略中央に長手方向に沿って溝１２ａが設けられ、その溝１２ａによってヒータ１１は保持されている。そしてステイホルダ１２は、ステイホルダ１２の溝１２ａより記録材搬送方向上流側の部分１２ｂと記録材搬送方向下流側の部分１２ｃがヒータ１１の表面を超えて加圧ローラ２０側に突出する形状としてある（図３）。

（２−３）加圧ローラ
加圧ローラ２０は、ＳＵＳ、ＳＵＭ（ｓｔｅｅｌ ｕｓｅ ｍａｃｈｉｎａｂｉｌｉｔｙ）、Ａｌなどの金属製芯金２１の長手方向両端部間に、シリコンゴムやフッ素ゴムなどの耐熱ゴムあるいはシリコンゴムを発泡して形成されたローラ状の弾性層２２を有する。この加圧ローラ２０の弾性層２２の外周面上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなどの離型層２３を形成してあってもよい。この加圧ローラ２０は、金属スリーブ１３の下方においてヒータ１１と平行に配置されている。そして芯金２１の長手方向両端部が装置フレームに軸受（不図示）を介して回転自在に、かつ上下動自在に保持されている。その軸受を加圧ばね（加圧手段）によって上方に向けて加圧することにより加圧ローラ２０の外周面（表面）を金属スリーブ１３表面に加圧状態に接触させている。その加圧ばねの加圧力によって加圧ローラ２０の弾性層２２を弾性変形させることにより、金属スリーブ１３表面と加圧ローラ２０表面との間に所定幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成している。

（２−４）ヒータ
図４は本実施例１に係る定着装置６のヒータ１１の一例を表わす説明図であり、（ａ）はヒータ１１を表面側と裏面側から見た図、（ｂ）は（ａ）のI−I線に沿う拡大横断面図である。

本実施例１のヒータ１１はヒータ基板の材料としてセラミック材を用いたセラミックヒータである。１１ａは細長いヒータ基板であり、アルミナや窒化アルミなどのセラミックからなる良熱伝導性、電気絶縁性のセラミック基板である。基板１１ａの厚みは、熱容量を小さくするために約０．５〜１．０ｍｍの厚さが適当であり、幅約１０ｍｍ、長さ約３００ｍｍの長方形に形成されている。基板１１ａの一方の面（第一の面）すなわちニップ部Ｎ側の表面に長手方向に沿って通電発熱抵抗層（通電発熱体）１１ｂが形成されている。通電発熱抵抗層１１ｂは、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）合金や、Ｎｉ／Ｓｎ（ニッケル錫）合金、ＲｎＯ_２（酸化ルテニウム）合金などを主成分とするものである。この通電発熱抵抗層１１ｂは、スクリーン印刷などにより厚さ約１０μｍ、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に塗工した後、焼成工程を経て成形される。通電発熱抵抗層１１ｂのパターンの形状としては、（ａ）のように基板１１ａの長手方向に１本の通電発熱抵抗層１１ｂを折り返したパターンのほかに、長手方向に１本の通電発熱抵抗層をもつパターンや、複数の通電発熱抵抗層を並列に併せ持つパターンでもよい。通電発熱抵抗層１１ｂの発熱領域の長さは画像形成装置で使用可能な最大サイズの記録材Ｐの幅と略同じである。

１１ｃは通電発熱抵抗層１１ｂに給電を行う給電電極部である。１１ｄ１は給電電極部１１ｃと通電発熱抵抗層１１ｂを接続する導電パターンである。１１ｄ２は２本の通電発熱抵抗層１１ｂ・１１ｂを接続する導電パターンである。給電電極部１１ｃと、導電パターン１１ｄは、それぞれＡｇやＡｇ／Ｐｄで形成されている。通電発熱抵抗層１１ｂは絶縁ガラス層（ガラス製の電気絶縁層）１１ｅによりオーバーコートされる。つまり絶縁ガラス層１１ｅは、基板１１ａの短手方向において通電発熱抵抗層１１ｂの設けられている領域の上に設けてある。そしてその絶縁ガラス層１１ｅは、基板１１ａの上に直接設けられている。この絶縁ガラス層１１ｅは、通電発熱抵抗層１１ｂと外部導電性部材すなわち金属スリーブ１３の内周面（基層１３ａの内周面）との絶縁を確保するために設けられる。また絶縁ガラス層１１ｅは、通電発熱抵抗層１１ｂの酸化などによる抵抗値変化を防ぐための耐食機能、さらに機械的な損傷を防止する役割などをもつ。絶縁ガラス層１１ｅの厚みとしては２０〜８０μｍ程度が適当である。

本実施例１のヒータ１１は表面加熱タイプであり、基板１１ａの通電発熱抵抗層１１ｂを具備させた側（第一面）がヒータ表面側であり、その反対面（第二面）がヒータ裏面である。したがってヒータ表面側の絶縁ガラス層１１ｅ表面が金属スリーブ１３内面すなわち基層１３ａの内周面と接触している（図３）。

１１ｆは金属スリーブ１３内面と接触するヒータ表面側（第一面）に設けられたポリイミド、ポリアミドイミドなどのイミド系樹脂を主成分とする摺動層である。このイミド系樹脂を主成分とする摺動層１１ｆには、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化珪素）、ＢＮ（窒化ホウ素）、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）といった削れに強く、耐久性を上げるための微粒子が含まれていてもよい。摺動層１１ｆは、耐熱性、潤滑性、耐磨耗性に優れた機能を有し、金属スリーブ１３に滑らかな摺動性を与える。この摺動層１１ｆは、基板１１ａの短手方向において通電発熱抵抗層１１ｂの設けられていない領域に設けられている。つまり通電発熱抵抗層１１ｂと金属スリーブ１３の基層１３ａとの絶縁を確保するために最低限必要な領域に絶縁ガラス層１１ｅ・１１ｅが配置され、一方の絶縁ガラス層１１ｅと他方の絶縁ガラス層１１ｅの間を埋めるように摺動層１１ｆが形成される。摺動層１１ｆの厚みは、絶縁ガラス層１１ｅと同じ厚みでよい。

摺動層１１ｆは、絶縁ガラス層１１ｅを通電発熱抵抗層１１ｂ上にスクリーン印刷、焼成した後で形成される。これは絶縁ガラス層１１ｅの焼成温度が７００℃程度であるのに対し、イミド系樹脂を主成分とする摺動層１１ｆでは焼成温度が４００℃程度と低いためである。ワニス状のポリイミドあるいはポリアミドイミドをそのままで、あるいは無水ＮＭＰ（Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｎｅ）やＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどの有機溶剤で適度に希釈させてディッピング塗工によりコートする方法を採用できる。あるいはディッピング塗工に代えてスプレー塗装によりコートする方法の他、増粘剤、レベリング剤などの添加剤を混入した上でスクリーン印刷法によりコートする方法を採用できる。コートしたあとに乾燥工程および焼成工程を経て成形される。

（２−５）定着装置の加熱定着動作
加圧ローラ２０の芯金２１の長手方向一端部に設けられている駆動ギア（不図示）が定着モータ（不図示）により回転駆動される。これにより加圧ローラ２０は矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転する。その加圧ローラ２０の回転はニップ部Ｎにおける加圧ローラ２０表面と金属スリーブ１３表面との摩擦力によって金属スリーブ１３表面に伝達される。これにより金属スリーブ１３は、金属スリーブ１３内面がヒータ１１の表面すなわち絶縁ガラス層１１ｅおよび摺動層１１ｆの表面と接触しながらステイホルダ１２の周りを回転移動する。ヒータ１１と金属スリーブ１３の間には摺動性を向上させるため、耐熱性グリースなどの潤滑剤を介在させている。潤滑剤としては、主として、耐熱性に優れたフッ素系のグリースやシリコーン系のグリースなどが適している。

通電制御回路（通電制御部）１５が駆動することにより電源部１６からヒータ１１の給電電極部１１ｃと導電パターン１１ｄを通じて通電発熱抵抗層１１ｂに通電される。その通電により通電発熱抵抗層１１ｂが発熱しヒータ１１は急速に昇温する。ヒータ１１の熱は回転移動している金属スリーブ１３の基層１３ａに伝達され、その基層１３ａに伝達された熱により金属スリーブ１３表面は昇温する。ヒータ１１の温度はヒータ裏面すなわち基板１１ａのニップ部Ｎ側と反対側の面（第二面）に設けられているサーミスタなどの温度検知手段１４により検知され、通電制御回路１５へフィードバックされる。通電制御回路１４は温度検知手段３３の出力信号に基づいてヒータ１１の温度が所定の定着温度（目標温度）になるように通電発熱抵抗層１１ｂへの通電を制御する。

加圧ローラ２０および金属スリーブ１３の回転が安定し、かつ金属スリーブ１３表面の温度が所定の定着温度に維持されると、未定着のトナー画像ｔを担持した記録材Ｐがニップ部Ｎに導入される。その記録材Ｐはニップ部Ｎで金属スリーブ１３表面と加圧ローラ２０表面とによって挟持搬送される。そしてその搬送過程において金属スリーブ１３の熱とニップ部Ｎの圧力を受けることによってトナー画像ｔは記録材上に加熱定着される。ニップ部Ｎを出た記録材Ｐは金属スリーブ１３表面から分離され定着装置６から排出される。

（３）本実施例１のヒータと従来のヒータとの比較
図５は本実施例１に係るヒータ１１の表面が定着装置６のステイホルダ１２の下面からとび出ない場合の金属スリーブ１３のニップ部Ｎでの移動軌跡の説明図である。

本実施例１のヒータ１１は、ヒータ１１の絶縁ガラス層１１ｅおよび摺動層１１ｆの表面がステイホルダ１２の記録材搬送方向上流側の部分１２ｂおよび記録材搬送方向下流側の部分１２ｃの下面からとび出ない位置にある。そのため、ヒータ１１において金属スリーブ１３内面とより強く摺動する部分は基板１１ａの短手方向中央部となる。よって、基板１１ａの短手方向中央部にポリイミド、ポリアミドイミドなどのイミド系樹脂を主成分とする摺動層１１ｆを設ける構成が金属スリーブ１３内面との摺動性を向上させる点で効果的である。そして通電発熱抵抗層１１ｂと絶縁ガラス層１１ｅを基板１１ａの短手方向両端部の内側に配置している。

摺動層１１ｆの厚みは絶縁ガラス層１１ｅと同じ厚みでもよいが、摺動層１１ｆの熱容量が大きくなりすぎ、通電発熱抵抗層１１ｂから金属スリーブ１３への熱伝達に支障をきたす場合、絶縁ガラス層１１ｅよりも薄い厚みで形成することも可能である。その理由は、本実施例１のステイホルダ１２を使用している場合、金属スリーブ１３のニップ部Ｎでの移動軌跡は、図５で破線にて示すように、絶縁ガラス層１１ｅ表面と摺動層１１ｆ表面の段差に倣うような軌跡を描くからである。また別の理由として、ヒータ１１表面と金属スリーブ１３内面との間に耐熱性グリースなどの潤滑剤を介在させてあるからである。摺動層１１ｆは絶縁ガラス層１１ｅよりも２０μｍ程度薄くすることが可能であり、摺動層１１ｆの厚みとしては５〜６０μｍ程度の厚みである。

図６は従来のヒータ３１の横断面図である。

従来のヒータ３１は、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのイミド系樹脂を主成分とする摺動層３１ｆを金属スリーブ１３内面と摺動するヒータ表面の全面に設けている。このヒータ３１では、基板３１ａの短手方向両端部の内側に設けた通電発熱抵抗層３１ｂ・３１ｂに跨って絶縁ガラス層３１ｅを形成している。そして耐熱性、潤滑性、耐磨耗性に優れた機能を有したポリイミド、ポリアミドイミドなどのイミド系樹脂を摺動層３１ｆとして絶縁ガラス層３１ｅの表面全面に設けることにより金属スリーブ１３との滑らかな摺動性を得ている。しかしながら、摺動層３１ｆは、絶縁ガラス層３１ｅのような強度を有しておらず、定着装置の耐久中に金属スリーブ１３との磨耗により少しずつ削れていってしまう。よって、絶縁ガラス層３１ｅの代わりに上記のような摺動層３１ｆのみを設けることはできず、絶縁ガラス層３１ｅの上に摺動層３１ｆを設ける形態となる。また、同様の理由により定着装置の寿命（耐久寿命）である２０万枚の通紙耐久に絶えうるために摺動層３１ｆの厚みは約３．０μｍ以上に設定しなければならない。よって、絶縁ガラス層３１ｅの厚みと摺動層３１ｆの厚みを加えると通電発熱抵抗層３１ｂから金属スリーブ１３へ伝わる熱エネルギーが断絶され、未定着トナー画像の定着不良を生じてしまう恐れがあった。

そこで、本実施例１のヒータ１１は、基板１１ａの通電発熱抵抗層１１ｂが設けられている面には、ヒータ１１の短手方向において通電発熱抵抗層１１ｂが存在する領域の上に絶縁ガラス層１１ｅのみを設けている。これによってヒータ１１と金属スリーブ１３間の接触熱抵抗を低減でき金属スリーブ１３への熱伝達を向上できる。また基板１１ａの通電発熱抵抗層１１ｂが設けられている面には、ヒータ１１の短手方向において通電発熱抵抗層１１ｂが存在しない領域の上にポリイミドなどのイミド系樹脂の摺動層１１ｆのみを設けている。これよって、金属スリーブ１３を回転移動するときの駆動トルクを低減でき金属スリーブ１３との滑らかな摺動性を得ることができる。

表１は、図６に示す従来のヒータ３１（比較例）を有する定着装置と、図４に示す本実施例１のヒータ１１を有する定着装置について、金属スリーブの駆動トルクと、定着温度を１８０℃に設定した際のトナー画像の定着性を比較した結果である。

なお、金属スリーブとしては厚みが４０μｍのＳＵＳ製スリーブを用いている。駆動トルクは２０万枚通紙後の測定結果であり、約４．０ｋｇ・ｃｍを超えると、加圧ローラからの駆動力で従動回転していた金属スリーブが回転不能になったり、削れ、破断に至ることもある。また、トナー画像の定着性は文字を指で擦った場合に文字の欠落が無ければ○、欠落すれば×とした。

以上の結果より、基板１１ａの短手方向においてポリイミドなどのイミド系樹脂の摺動層１１ｆを通電発熱抵抗層１１ｂが存在しない領域に設けることにより、所定の駆動トルクレベルを維持したままトナー画像の定着性を向上させることができることがわかる。

また、前述したようにポリイミド、ポリアミドイミドなどのイミド系樹脂を主成分とする摺動層１１ｆは、絶縁ガラス層１１ｅのような強度を有していないため表面に傷ができやすい。通電発熱抵抗層１１ｂの上に傷ができ、それが広がり膨れとなって浮きが発生すると、基板１１ａの長手方向でその部分だけ通電発熱抵抗層１１ｂから金属スリーブ１３への熱伝達効率が低下し、白いスジのような画像欠陥が発生する恐れもある。しかしながら、本実施例１のヒータ１１では通電発熱抵抗層１１ｂが存在する領域ではオーバーコート層として絶縁ガラス層１１ｅがあるため上記のような傷が発生しづらく、画像欠陥が起こる可能性も低くなる。

[実施例２]
表面加熱タイプのヒータの他の例を説明する。

本実施例２では、本実施例２に係るヒータおよびこのヒータを具備する定着装置に関し、実施例１のヒータおよび定着装置と共通する部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。

図７は本実施例２に係るヒータの表面が定着装置６のステイホルダ１２の下面からとび出る場合の金属スリーブ１３のニップ部Ｎでの移動軌跡の説明図である。図８は本実施例２のヒータ１１の横断面図である。

実施例１に示すヒータ１１は、ステイホルダ１２の溝１２ａで保持された際、絶縁ガラス層１１ｅおよび摺動層１１ｆの表面がステイホルダ１２の記録材搬送方向上流側の部分１２ｂおよび記録材搬送方向下流側の部分１２ｃの下面からとび出ない位置にある。よって金属スリーブ１３内面とより強く摺動する、基板１１ａの短手方向中央部にポリイミド、ポリアミドイミドなどのイミド系樹脂を主成分とする摺動層１１ｆを配置している。そして基板１１ａの短手方向両端部の内側に通電発熱抵抗層１１ｂと絶縁ガラス層１１ｅを配置している。

しかしながら、ステイホルダ１２として、ステイホルダ１２の記録材搬送方向上流側の部分１２ｂと記録材搬送方向下流側の部分１２ｃがヒータ１１の絶縁ガラス層１１ｅおよび摺動層１１ｆの表面からとび出ないものを用いる場合がある。その場合、図７のようにヒータ１１の絶縁ガラス層１１ｅおよび摺動層１１ｆの表面はステイホルダ１２の記録材搬送方向上流側の部分１２ｂと記録材搬送方向下流側の部分１２ｃよりとび出てしまう。そのため、ヒータ１１の基板１１の短手方向において金属スリーブ１３内面とより強く摺動する部分は、ヒータ１１の記録材Ｐの搬送方向における端部となる。よって、図８に示すように、基板１１ａの短手方向中央部に通電発熱抵抗層１１ｂと絶縁ガラス層１１ｅを配置し、基板１１ａの短手方向両端部の内側にイミド系樹脂を主成分とする摺動層１１ｆを配置する構成が効果的な構成となる。

本実施例１に示すヒータ１１においても、基板１１ａの通電発熱抵抗層１１ｂが設けられている面には、ヒータ１１の短手方向において通電発熱抵抗層１１ｂが存在する領域の上に絶縁ガラス層１１ｅのみを設けている。また基板１１ａの通電発熱抵抗層１１ｂが設けられている面には、ヒータ１１の短手方向において通電発熱抵抗層１１ｂが存在しない領域の上にポリイミドなどのイミド系樹脂の摺動層１１ｆのみを設けている。したがって本実施例２のヒータ１１においても実施例１と同様な作用効果を得ることができる。

[実施例３]
表面加熱タイプのヒータの他の例を説明する。

本実施例３では、本実施例３に係るヒータおよびこのヒータを具備する定着装置に関し、実施例１のヒータおよび定着装置と共通する部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。

図９は本実施例３に係るヒータの横断面図である。

本実施例３に示すヒータ１１は、ヒータ１１の基板１１ａの材料としてセラミック材などの絶縁物ではなく金属などの導電性を有する導電材を用いたものである。本実施例３のヒータ１１の基板１１ａは金属であり金属製の平板である良熱伝導性の金属製の基板である。そしてその金属製の基板１１ａの一方の面には、その一方の面の全域に第１の絶縁層として絶縁ガラス層（ガラス製の電気絶縁層）１１ｇが設けられている。そしてその絶縁ガラス層１１ｇの上に、実施例１のヒータ１１と同様、金属製の基板１１ａの短手方向において中央部に摺動層１１ｆを配置し、両端部端部の内側に通電発熱抵抗層１１ｂと第２の絶縁層としての絶縁ガラス層１１ｅを配置している。

金属製の基板１１ａは鉄、銅、アルミ、亜鉛などの金属や防錆性に優れたＳＵＳなどの合金を用いることができる。より望ましくは、絶縁ガラス層１１ｇとの線膨張係数ができるだけ近いＳＵＳ４３０などの合金を用いれば焼成時の膨張による反りや割れを防ぐことができる。

前述した実施例１のヒータ１１の基板１１ａと同様に、金属製の基板１１ａはヒータ１１としてクイックスタート性を得るために熱容量を小さくする必要があり、且つ基板としての強度を満足するためにも約０．５〜１．０ｍｍの厚さが適度である。この金属製の基板１１ａは、基板１１ａの幅がニップ部Ｎの幅をカバーできるように約１０ｍｍ、長さが約３００ｍｍの長方形に形成されている。金属製の基板１１ａの一方の面のほぼ全域に形成してある絶縁ガラス層１１ｇは、主としてガラスやセラミック塗料からなり、スクリーン印刷などの方法により塗布され焼成することで形成される。この絶縁ガラス層１１ｇは１．５ｋＶ以上の耐圧をもたせるために、３０〜１００μｍの厚みで形成され、ピンホールを防止するために複数回印刷することが望ましい。通電発熱抵抗層１１ｂはＡｇ／Ｐｄ合金などをスクリーン印刷により塗工し焼成して形成したものである。この通電発熱抵抗層１１ｂは実施例１と同様であるため詳細な説明は省く。絶縁ガラス層１１ｅは通電発熱抵抗層１１ｂと金属スリーブ１３内面との絶縁性確保のために形成されており、その絶縁ガラス層１１ｅの厚みは３０〜１００μｍ程度である。摺動層１１ｆは実施例１と同様にポリイミド、ポリアミドイミドなどのイミド系樹脂から成る。この摺動層１１ｆは、絶縁ガラス層１１ｇの面上で金属製の基板１１ｐの短手方向において通電発熱抵抗層１１ｂの存在しない領域に形成される。摺動層４１ｆの厚みも実施例１と同様の条件で決まる。

本実施例３のヒータ１１は、ヒータ基板として熱伝導率の高い金属製基板１１ｐを用いることで、ヒータ温度を全域にわたって均一にでき、特に長手方向両端部での温度低下を容易に防止できる。これによってヒータ１１の長手方向にわたって生じやすいトナー画像ｔの定着ムラや光沢ムラなどの画像ムラのない良好な画像を形成することができる。さらにはセラミックなどに比べ金属製の基板１１ｐは破断強度が非常に高いので、ヒータ１１の急激な昇温時に生じる熱ストレスに対して基板の破断などがなく、また、製造工程での基板割れなどの発生も防ぐことができるので生産性も高めることが可能となる。

また本実施例３のヒータ１１は、金属製の基板１１ａの一方の面に絶縁ガラス層１１ｑを介して通電発熱抵抗層１１ｂが設けられている面には、ヒータ１１の短手方向において通電発熱抵抗層１１ｂが存在する領域の上に絶縁ガラス層１１ｅのみを設けている。また金属製の基板１１ａの一方の面に絶縁ガラス層１１ｇを介して通電発熱抵抗層１１ｂが設けられている面には、ヒータ１１の短手方向において通電発熱抵抗層１１ｂが存在しない領域の上にポリイミドなどのイミド系樹脂の摺動層１１ｆのみを設けている。したがって本実施例３のヒータ１１においても実施例１と同様な作用効果を得ることができる。

[実施例４]
裏面加熱タイプのヒータの例を説明する。

本実施例４では、本実施例４に係るヒータおよびこのヒータを具備する定着装置に関し、実施例１のヒータおよび定着装置と共通する部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。

図１０は本実施例４に係るヒータの横断面図である。

本実施例４に示すヒータ１１は裏面加熱タイプであり、基板１１ａの通電発熱抵抗層１１ｂを具備させた側（第二面）がヒータ裏面側であり、その反対面（第一面）がヒータ表面である。したがってヒータ表面が金属スリーブ１３内面と接触する。

本実施例４のヒータ１１は、基板１１ａのヒータ裏面側の面(他方の面）には、基板１１ａの短手方向端部の内側に通電発熱抵抗層１１ｂ・１１ｂを設けている。そしてその通電発熱抵抗層１１ｂ・１１ｂとその通電発熱抵抗層１１ｂ・１１ｂ間の領域を覆うように絶縁ガラス層１１ｅを設けている。そして基板１１ａのヒータ表面側の面(一方の面）には、基板１１ａの短手方向中央部に摺動層１１ｆを設け、基板１１ａの短手方向端部の内側に絶縁ガラス層１１ｅ・１１ｅを設けている。

セラミック基板１１ａとして窒化アルミを用いる場合、図１０に示す裏面加熱タイプのヒータ１１は図３に示す表面加熱タイプのヒータ１１よりも熱伝導性が優れているというメリットがある。窒化アルミは熱伝導性に優れているため、基板１１ａに１．０ｍｍ程度の厚みがあってもよい。図３のように表面加熱タイプのヒータ１１は３０〜１００μｍの厚みの絶縁ガラス層１１ｅよりも熱抵抗で比較すると、図１０のように基板１１ａの通電発熱抵抗層１１ｂが設けられていない面を金属スリーブ１３内面に接触させた方が熱伝導性の優れた構成となる。

本実施例４のヒータ１１は、基板１１ａの通電発熱抵抗層１１ｂが設けられていない面には、ヒータ１１の短手方向において通電発熱抵抗層１１ｂが存在する面の通電発熱抵抗層１１ｂの領域と対応する領域の上に絶縁ガラス層１１ｅのみを設けている。また基板１１ａの通電発熱抵抗層１１ｂが設けられていない面には、ヒータ１１の短手方向において通電発熱抵抗層１１ｂが存在する面の通電発熱抵抗層１１ｂが存在しない領域と対応する領域の上に摺動層１１ｆのみを設けている。したがって本実施例４のヒータ１１においても実施例１と同様な作用効果を得ることができる。

画像形成装置の一例の概略構成図 実施例１に係る定着装置の横断面模式図 実施例１に係る定着装置のニップ部およびその近傍の横断面拡大模式図 実施例１に係る定着装置のヒータの一例を表わす説明図 実施例１に係るヒータの表面が定着装置のステイホルダの下面からとび出ない場合の金属スリーブのニップ部での移動軌跡の説明図 従来のヒータの横断面図 実施例２に係るヒータの表面が定着装置のステイホルダの下面からとび出る場合の金属スリーブのニップ部での移動軌跡の説明図 実施例２に係るヒータの横断面図 実施例３に係るヒータの横断面図 実施例４に係るヒータの横断面図

符号の説明

６：定着装置、１１：ヒータ、１１ａ：基板、１１ｂ：通電発熱抵抗層、１１ｅ：絶縁ガラス層、１１ｆ：摺動層、１１ｇ：絶縁ガラス層、１３：金属スリーブ、１３ａ：金属層、Ｐ：記録材、Ｎ：ニップ部

Claims (8)

1. 基板と前記基板に前記基板の長手方向に沿って設けられた通電発熱体とを有するヒータと、前記基板の前記通電発熱体が設けられた面と接触しつつ移動する金属層を有する可撓性部材と、を有し、前記通電発熱体からの熱により記録材上の画像を前記可撓性部材を介して加熱する像加熱装置において、
   前記基板の前記通電発熱体が設けられた面には、前記基板の短手方向において前記通電発熱体が存在する領域の上にガラス製の電気絶縁層が設けられ、前記通電発熱体が存在しない領域の上にイミド系樹脂の摺動層が設けられていることを特徴とする像加熱装置。
2. 基板と前記基板に前記基板の長手方向に沿って設けられた通電発熱体とを有するヒータと、前記基板の前記通電発熱体が設けられていない面と接触しつつ移動する金属層を有する可撓性部材と、を有し、前記通電発熱体からの熱により記録材上の画像を前記可撓性部材を介して加熱する像加熱装置において、
   前記基板の前記通電発熱体が設けられていない面には、前記基板の短手方向において前記通電発熱体が存在する面の前記通電発熱体の領域と対応する領域の上にガラス製の電気絶縁層が設けられ、前記通電発熱体が存在する面の前記通電発熱体が存在しない領域と対応する領域の上にイミド系樹脂の摺動層が設けられていることを特徴とする像加熱装置。
3. 前記基板の材料は電気絶縁性を有する材料であり、前記摺動層は前記基板の上に直接設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像加熱装置。
4. 前記基板の材料は導電性を有する材料であり、前記摺動層は電気絶縁層を介して前記基板の上に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像加熱装置。
5. 基板と、前記基板に前記基板の長手方向に沿って設けられた通電発熱体と、を有し、前記通電発熱体からの熱により、前記基板の前記通電発熱体の設けられた面と接触しつつ移動する金属層を有する可撓性部材を介して記録材上の画像を加熱する像加熱装置に用いられるヒータにおいて、
   前記基板の前記通電発熱体の設けられた面には、前記基板の短手方向において前記通電発熱体が存在する領域の上にガラス製の電気絶縁層が設けられ、前記通電発熱体が存在しない領域の上にイミド系樹脂の摺動層が設けられていることを特徴とするヒータ。
6. 基板と、前記基板に前記基板の長手方向に沿って設けられた通電発熱体と、を有し、前記通電発熱体からの熱により、前記基板の前記通電発熱体が設けられていない面と接触しつつ移動する金属層を有する可撓性部材を介して記録材上の画像を加熱する像加熱装置に用いられるヒータにおいて、
   前記基板の前記通電発熱体が設けられていない面には、前記基板の短手方向において前記通電発熱体が存在する面の前記通電発熱体の領域と対応する領域の上にガラス製の電気絶縁層が設けられ、前記通電発熱体が存在する面の前記通電発熱体が存在しない領域と対応する領域の上にイミド系樹脂の摺動層が設けられていることを特徴とするヒータ。
7. 前記基板の材料は電気絶縁性を有する材料であり、前記摺動層は前記基板の上に直接設けられていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のヒータ。
8. 前記基板の材料は導電性を有する材料であり、前記摺動層は電気絶縁層を介して前記基板の上に設けられていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のヒータ。