JP3252652B2 - ヒータアセンブリ、加熱装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板と、該基板に具備
させた通電発熱抵抗体を基本構成体とするヒータと、該
ヒータを保持させたヒータホルダとのヒータアセンブ
リ、該ヒータアセンブリを具備させた加熱装置、及び該
加熱装置を画像加熱定着装置として備えた画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】被加熱材の加熱装置として、例えば、特
開昭６３−３１３１８２号公報・特開平１−２６３６７
９号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特開平４−
４４０７５〜４４０８３号公報等でフィルム加熱方式の
加熱装置が知られている。

【０００３】この加熱装置は、被加熱材を加熱体に耐熱
性フィルム材を介して密着させ加熱体と耐熱性フィルム
材とを相対移動させて加熱体の熱を耐熱性フィルム材を
介して被加熱材へ与える方式・構成のものであり、電子
写真複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置
における画像加熱定着装置、即ち電子写真・静電記録・
磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段により加熱溶
融性の樹脂等よりなるトナーを用いて被記録材（エレク
トロファックスシート・静電記録シート・転写材シート
・印刷紙など）の面に直接方式もしくは間接（転写）方
式で形成した目的の画像情報に対応した未定着トナー画
像を該画像を担持している被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。

【０００４】このようなフィルム加熱方式の加熱装置
は、昇温の速い低熱容量の加熱体（サーマルヘッド）や
薄膜の耐熱性フィルム材を用いることができるため、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。

【０００５】加熱体としては、耐熱性・絶縁性のセラミ
ック基板と、該基板に印刷・焼成を経て形成された通電
発熱抵抗体を基本構成とし、該通電発熱抵抗体に電力を
供給して発熱させる所謂セラミックヒータが用いられて
いる。

【０００６】該ヒータは低熱容量で昇温が速く、検温素
子を含む温調系により通電発熱抵抗体に対する供給電力
の制御がなされて所定の使用温度に温調管理される。

【０００７】また温度ヒューズ等の安全装置を具備させ
てヒータ温度が使用上限温度以上に過昇温した場合には
該安全装置の作動で通電発熱抵抗体に対する通電を遮断
させるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、温調系や安全
装置の不調・故障、セラミックヒータの迅速昇温性に対
する安全装置の作動遅れなどの事態により、通電発熱抵
抗体に対する通電が止まらず（通電暴走）、ヒータが過
昇温（ヒータの熱暴走、ヒータの異常昇温）して発煙・
発火に至る可能性も想定される。

【０００９】そこで本発明はヒータの熱暴走時に温度ヒ
ューズ等の安全装置が作動しない或は作動にタイムラグ
がある場合でも発煙・発火に至る前にヒータへの通電が
確実に遮断されるようにして安全の確実化を図ることを
目的とする。

【００１０】

【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、ヒータアセンブリ、加熱装置、及び画像形成
装置である。

【００１１】（１）基板と、該基板に具備させた通電に
より発熱する発熱抵抗体を基本構成体とするヒータと、
該ヒータを保持させたヒータホルダとのアセンブリであ
り、基板に脆弱部が設けられており、ヒータの熱暴走時
にヒータに生じる熱膨張変位量によるストレスが前記脆
弱部で最大となるようにヒータがヒータホルダに保持さ
れて設けられていることを特徴とするヒータアセンブ
リ。

【００１２】（２）脆弱部近傍のヒータ部分がヒータホ
ルダ側に設けられた凸部に突き当てられた状態でヒータ
がヒータホルダに保持されて設けられていることを特徴
とする（１）に記載のヒータアセンブリ。

【００１３】（３）ヒータをヒータホルダに接着して保
持するための接着剤の塗布位置と前記凸部の位置関係
は、凸部が接着剤の塗布位置の間になるようにされてい
ることを特徴とする（２）に記載のヒータアセンブリ。

【００１４】（４）基板と、該基板に具備させた通電に
より発熱する発熱抵抗体を基本構成体とするヒータと、
該ヒータを保持させたヒータホルダとのアセンブリであ
り、ヒータの熱暴走時に熱膨張したヒータが突き当たる
ヒータ突き当たりポイントがヒータホルダに有ることを
特徴とするヒータアセンブリ。

【００１５】（５）ヒータの熱暴走時に熱膨張によりヒ
ータホルダ側の突き当たりポイントに突き当たるヒータ
部分近傍のヒータ部分に脆弱部が設けられていることを
特徴とする（４）に記載のヒータアセンブリ。

【００１６】（６）ヒータの熱暴走時に熱膨張によりヒ
ータホルダ側の突き当たりポイントに突き当たることに
より応力が発生するヒータ部分近傍のヒータ部分に脆弱
部が設けられていることを特徴とする（４）に記載のヒ
ータアセンブリ。

【００１７】（７）ヒータホルダのヒータ保持部はヒー
タの熱膨張時においてヒータに加わる応力の位置が特定
できる様にヒータ外周部との間に隙間部を有しているこ
とを特徴とする（１）乃至（６）の何れか１つに記載の
ヒータアセンブリ。

【００１８】（８）前記隙間部はヒータが使用上限温度
を越えた場合においてその温度のヒータ熱膨張変位量に
対しヒータに加わる応力の位置を特定できる隙間量であ
ることを特徴とする（７）に記載のヒータアセンブリ。

【００１９】（９）脆弱部はスルーホール・切欠き傷等
の応力集中を起こす部位であることを特徴とする（１）
乃至（８）の何れか１つに記載のヒータアセンブリ。

【００２０】（１０）ヒータは、セラミック基板と該基
板に具備させた通電により発熱する発熱抵抗体を基本構
成体とするセラミックヒータであることを特徴とする
（１）乃至（９）の何れか１つに記載のヒータアセンブ
リ。

【００２１】（１１）ヒータには、発熱抵抗体に電力を
供給するための電気的接点、温度検知手段が有ることを
特徴とする（１）乃至（１０）の何れか１つに記載のヒ
ータアセンブリ。

【００２２】（１２）前記（１）乃至（１１）の何れか
１つに記載のヒータアセンブリを備えたことを特徴する
加熱装置。

【００２３】（１３）被加熱材をフィルムを介してヒー
タアセンブリのヒータに密着させ、ヒータとフィルムと
を相対移動させてヒータの熱をフィルムを介して被加熱
材へ与える加熱装置であり、前記ヒータアセンブリが
（１）乃至（１１）の何れか１つに記載のヒータアセン
ブリであることを特徴とする加熱装置。

【００２４】（１４）ヒータとの間にフィルムを挟んで
ニップ部を形成する加圧部材を有することを特徴とする
（１３）に記載の加熱装置。

【００２５】（１５）画像加熱定着装置であることを特
徴とする（１２）乃至（１４）の何れか１つに記載の加
熱装置。

【００２６】（１６）被記録材に未定着画像を形成する
画像形成手段と、その未定着画像を被記録材に加熱定着
させる加熱定着手段を有する画像形成装置であり、該加
熱定着手段が（１２）乃至（１５）の何れか１つに記載
の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。

【００２７】

【作用】

ａ）本発明は、ヒータの熱暴走時には、温度ヒューズ等
の安全装置が作動しない或は作動にタイムラグがある場
合でも、ヒータが発煙・発火に至る前にヒータの望まし
い所定の部位において通電発熱抵抗体の断線を含むヒー
タ割れを確実に生じさせてヒータに対する通電を遮断さ
せ、安全性を確実に確保するものである。

【００２８】ｂ）そして本発明はヒータの熱暴走時にお
ける急激な昇温に基づくヒータの熱膨張変位量あるいは
ストレスを利用してヒータ自体に通電発熱抵抗体の断線
を含む割れを生じさせるとともに、そのヒータ割れをヒ
ータの望ましい所定の部位において確実に生じさせるよ
うにしたものである。

【００２９】ｃ）即ち、ヒータ割れを生じさせたい部位
のヒータ基板部分に応力集中を起こす箇所としての脆弱
部（応力集中部分、スルーホール・切欠き傷等）を設
け、ヒータの熱暴走時にヒータに生じる熱膨張変位量に
よるストレスが該脆弱部で最大となるようにヒータをヒ
ータホルダに接着して設けることにより、ヒータの熱暴
走時には、ヒータの熱膨張変位量によるストレスが上記
の脆弱部に集中して、ヒータは該脆弱部から確実に割れ
る。すなわちヒータ割れ位置を該脆弱部に特定できる。

【００３０】この場合において、．上記脆弱部近傍の
ヒータ部分をヒータホルダ側に設けた凸部に突き当てた
状態でヒータをヒータホルダに接着するなどで保持させ
て設ける、．ヒータをヒータホルダに接着して保持す
るための接着剤の塗布位置と該凸部の位置関係を、凸部
が接着剤の塗布位置の間になるようにする、．前記脆
弱部以外のヒータ部分には不要な応力が加わらない様に
熱膨張したヒータがヒータホルダに突き当たらないよう
にヒータとヒータホルダとの間に一定量の隙間部を設け
る、．その隙間部はヒータが使用上限温度を越えた場
合においてその温度のヒータ熱膨張変位量よりも大きい
隙間量とする、等の構成をとることで、ヒータの熱暴走
時におけるヒータの熱膨張変位量によるストレスを前記
脆弱部により確実に集中させてヒータを該脆弱部からよ
り確実に割れさせることができる。

【００３１】ｄ）また、ヒータの熱暴走時に熱膨張した
ヒータが突き当たるヒータ突き当たりポイントをヒータ
ホルダに具備させることで、ヒータの熱暴走時にはヒー
タに上記のヒータ突き当たりポイント付近で確実に割れ
を発生させることができる。すなわちヒータ割れ位置を
特定できる。

【００３２】この場合において、．ヒータの熱暴走時
に熱膨張によりヒータホルダ側の突き当たりポイントに
突き当たるヒータ部分近傍のヒータ部分に応力集中を起
こす箇所としての脆弱部を設ける、．ヒータの熱暴走
時に熱膨張によりヒータホルダ側の突き当たりポイント
に突き当たることにより応力が発生するヒータ部分近傍
のヒータ部分に脆弱部を設ける、．ヒータホルダのヒ
ータ保持部はヒータの熱膨張時において特定部分のヒー
タ外周部がヒータホルダに突き当たることのない隙間部
を有している、等の構成をとることで、ヒータの熱暴走
時におけるヒータ割れを該脆弱部においてより確実に生
じさせることができる。

【００３３】

【実施例】

〈実施例１〉（図１〜図４） （１）加熱装置例（図１） 図１は加熱装置例の概略構成図である。本例の加熱装置
Ａ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り、複写機やＬＢＰ等の画
像形成装置における画像加熱定着装置として用いてい
る。

【００３４】１は円筒状の定着フィルム（耐熱性フィル
ム）であり、下面にヒータ４を保持させたヒータホルダ
（ヒータ保持部材）３の外周りにルーズに外嵌させてあ
る。４はフィルム１を挟ませてヒータ４の下面に圧接さ
せた加圧ローラである。Ｎはフィルム１を挟んでヒータ
４と加圧ローラ２との間に形成された定着ニップ部（圧
接ニップ部）である。

【００３５】円筒状の耐熱性フィルム１は、熱容量を小
さくしてクイックスタート性を向上するためにその膜厚
を総厚１００μｍ以下、本実施例では５０μｍ〜７０μ
ｍ程度の、耐熱性・離型性・強度・耐久性のある単層あ
るいは複合層フィルムを使用している。例えば、表面を
トナー離型性の良いＰＴＦＥ等のフッ素樹脂をコートし
たポリイミド（ＰＩ）フィルムである。

【００３６】ヒータホルダ３は横断面略半円形の横長
（図面に垂直方向）の樋型部材であり、これに外嵌させ
た円筒状フィルム１の回転ガイド部材を兼ねており、例
えばフェノールなどの熱硬化性樹脂製の耐熱性部材であ
る。

【００３７】ヒータ４は、後述するように、横長薄板状
のセラミック基板とその基板面に基板長手に沿って形成
具備させた発熱抵抗体を基本構成体としてなり、発熱抵
抗体への電力供給により迅速に発熱・昇温し温調系で所
定の定着温度に温調管理される。このヒータ４は上記ヒ
ータホルダ３に対して該ホルダの下面に長手に沿って形
成具備させた溝内に嵌め入れて耐熱性接着剤で接着保持
させてある。

【００３８】加圧ローラ２は、芯金２ｂと、該芯金２ｂ
と同心一体に設けたシリコンゴム等の耐熱ゴム２ａ等よ
りなっている。芯金２ｂの両端部をそれぞれ回転自由に
軸受けさせて保持させてある。

【００３９】円筒状フィルム１を外嵌させたヒータアセ
ンブリ３・４と、加圧ローラ２とを不図示の付勢バネ部
材により加圧ローラの耐熱ゴム２ａの弾性に抗して相互
押圧してフィルム１を挟ませてヒータ４と加圧ローラ２
とを所定の押圧力（４〜１０Ｋｇ）をもって圧接させて
所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。

【００４０】加圧ローラ２は不図示の駆動部によりギア
等で所定の周速度で反時計方向に回転駆動される。この
加圧ローラ２の回転駆動による該ローラ２とフィルム１
の外面との摩擦力でフィルム１に回転力が作用して、該
フィルム１がヒータ４の下面に接触摺動しつつヒータホ
ルダ３の外回りを矢印の時計方向に回転駆動される。フ
ィルム１の内面とこれが接触摺動するヒータ下面との摺
動抵抗を低減するため両者間に耐熱性グリス等の潤滑剤
を介在させるとよい。

【００４１】而して、加圧ローラ２の回転駆動によりフ
ィルム１が回転され、またヒータ４が所定の定着温度に
立ち上がって温調された状態において、定着ニップ部Ｎ
の回転加圧ローラ２と回転フィルム１との間に未定着ト
ナー画像ｔを有するシート（被加熱材としての被記録
材）Ｐがそのトナー画像担持面側をフィルム１側にして
導入されてフィルム１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬
送されることにより、ヒータ４の熱がフィルム１を介し
てシートに付与されてトナー画像ｔがシート面に加熱定
着される。定着ニップ部Ｎを通ったシートＰはフィルム
１面から分離されて搬送される。

【００４２】本例の装置Ａは、フィルム１の回転駆動状
態時に、ニップ部Ｎと、このニップ部Ｎよりもフィルム
回転方向上流側のヒータホルダ外面部分とフィルムとの
接触部領域のフィルム部分のみにテンションが作用し、
残余の大部分のフィルム部分にはテンションが作用しな
い。そのためフィルム１の回転駆動状態時におけるヒー
タホルダ３の長手に沿う寄り移動力が小さく、フィルム
１の寄り移動規制手段ないしはフィルム寄り制御手段を
簡略化することができる。例えばフィルム１の寄り移動
規制手段としてはフィルム端部を受け止めるフランジ部
材のような簡単なものにすることができ、フィルム寄り
制御手段は省略して装置の小型化やコストダウンを図る
ことができる。

【００４３】（２）ヒータ４とその通電系（図２・図
３） 図２の（ａ）はセラミックヒータ４の平面図（フィルム
１の内面が接触摺動する側、以下ヒータ表面側と記
す）、（ｂ）は背面図（ヒータ表面側とは反対側の面、
以下ヒータ裏面側と記す）である。図３は通電路を模式
的に示した装置の分解斜視図である。

【００４４】ヒータ４は耐熱性・絶縁性のセラミック基
板４ａと、該基板面に具備させた発熱抵抗体（薄膜発熱
抵抗部）４ｃを基本構成体とするものである。

【００４５】セラミック基板４ａは、例えば、Ａｌ₂ Ｏ
₃ （アルミナ）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＳｉＣ
等の、例えば厚さ０．６ｍｍ・幅１０ｍｍ・長さ２４０
ｍｍの耐熱性・電気絶縁性・良熱伝導性・低熱容量の部
材である。

【００４６】発熱抵抗体４ｃは、このセラミック基板４
ａの表面側に基板長手に沿って、例えばＡｇ／Ｐｂ、Ｒ
ｕＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｎ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等
により幅１〜３ｍｍ・厚さ数十μｍの線状あるいは細帯
状のパターンに塗工し、焼成して形成したものである。
蒸着、スパッタリング等により形成することもできる。

【００４７】４ｂはセラミック基板４ａの長手方向左端
側の表面部分に具備させた第１の電極パターン（ＡＣ接
点）であり、発熱抵抗体パターン４ｃの左端部に電気的
に接続導通させてある。

【００４８】４ｄはセラミック基板４ａの表面側に発熱
抵抗体パターン４ｃに略並行させて具備させた導電路パ
ターンであり、その右端部は発熱抵抗体パターン４ｃの
右端部に電気的に接続導通させてある。

【００４９】４ｈ・４ｏはセラミック基板４ａの長手方
向右端側の表面部分に具備させた第３・第４の電極パタ
ーン（ＤＣ接点）である。

【００５０】セラミック基板４ａの表面側は第１・第３
・第４の電極パターン部分４ｂ・４ｈ・４ｏを除いて薄
いガラス層等の耐熱性保護層で被覆してあるが図には省
略した。

【００５１】セラミック基板４ａの裏面側において、４
ｇは基板長手方向右端寄りに具備させた第２の電極パタ
ーン（ＡＣ接点）、４ｆはこの第２の電極パターン４ｇ
を基板表面側の前記導電路パターン４ｄの左端部と略同
じ位置まで延長させて具備させた導電路パターンであ
る。

【００５２】そしてセラミック基板４ａの表面側の前記
導電路パターン４ｄの自由端部である左端部と、セラミ
ック基板４ａの裏面側の上記導電路パターン４ｆの自由
端部である左端部とはセラミック基板４ａの厚みを貫通
させた通電用スルーホール部４ｅを介して電気的に接続
導通させてある。

【００５３】従って、第１の電極パターン４ｂ→発熱抵
抗体パターン４ｃ→導電路パターン４ｄ→通電用スルー
ホール部４ｅ→導電路パターン４ｆ→第２の電極パター
ン４ｇの直列回路パターン（１次側回路）が構成され
る。

【００５４】４ｊ・４ｍはセラミック基板４ｃの長手方
向右端側の裏面部分に具備させた第５及び第６の電極パ
ターン、４ｋ・４ｌは該第５及び第６の電極パターン４
ｊ・４ｍをそれぞれセラミック基板裏面長手方向左方へ
延長させて設けた導電路パターンである。

【００５５】５は上記略並行の導電路パターン４ｌ・４
ｍの自由端部である左端部間に電気的に導通させてセラ
ミック基板４ｃの裏面に導電性接着剤で固定した、サー
ミスタ、感温抵抗体等の検温素子である。

【００５６】基板表面側の第３の電極パターン４ｈと基
板裏面側の第５の電極パターン４ｈ、同じく第４の電極
パターン４ｏと第６の電極パターン４ｍはそれぞれセラ
ミック基板４ａの厚みを貫通させた通電用スルーホール
部４ｉ・４ｎを介して電気的に接続導通させてある。検
温素子５とその導通部はスルーホール部４ｉ・４ｎと３
０ｍｍ以上離れている。

【００５７】従って、第３の電極パターン４ｈ→通電用
スルーホール部４ｉ→第５の電極パターン４ｊ→導電路
パターン４ｋ→検温素子５→導電路パターン４ｌ→第６
の電極パターン４ｍ→通電用スルーホール部４ｎ→第４
の電極パターン４ｏの直列回路パターン（２次側回路）
が構成される。

【００５８】上記の電極パターン４ｂ・４ｇ・４ｈ・４
ｏ・４ｊ・４ｍ、及び導電路パターン４ｄ・４ｆ・４ｋ
・４ｌは何れもＡｇ（銀）ペースト等の導電材料をスク
リーン印刷等によりパターン塗工し、焼成して形成した
ものである。

【００５９】発熱抵抗体パターン４ｃ・導電路パターン
４ｄを形成具備させたヒータ表面側は、表面保護のため
に第１・第３・第４の電極パターン４ｂ・４ｈ・４ｏ部
分を除き、耐熱ガラス等の耐熱性薄膜層で被覆してある
が該保護層は図には省略した。

【００６０】前述した発熱抵抗体パターン４ｃを含む１
次側回路の第１と第２の電極パターン４ｂと４ｇ（ＡＣ
接点）にはそれぞれ給電用コネクタ６・７が接続され、
電源ＳからＡＣ電圧が印加される。即ち、通電発熱体パ
ターン４ｃへ電力供給され、該通電発熱体が全長にわた
り発熱することによってヒータ４が昇温する。ヒータ４
は全体的に低熱容量であることから急速に立ち上がり、
昇温する。

【００６１】また前述した検温素子（サーミスタ）５を
含む２次側回路の第３と第４の電極パターン４ｈ・４ｈ
（ＤＣ接点）には制御回路９に通じるコネクタ（不図
示）が接続される。ヒータ４の昇温が検温素子５と制御
回路９で検知され、ヒータ４の温度が所定の定着温度に
維持されるように１次側回路側の発熱抵抗体パターン４
ａへの電力供給が制御回路９で制御されてヒータ４の温
調がなされる。電力制御は例えばＡＣ電圧のオン／オフ
制御や位相制御などが用いられる。

【００６２】８は安全装置としての温度ヒューズであ
り、１次側回路に対する給電系に直列に接続して、ヒー
タ４の裏面に接触させて設けてある。ヒータが使用温度
以上に過昇温した場合にはこの温度ヒューズ８が作動し
て発熱抵抗体４ｃへの通電を緊急遮断する。

【００６３】（３）ヒータ４の熱暴走時の安全対策（図
４） 本実施例においては、ヒータ４の熱暴走時には、温度ヒ
ューズ等の安全装置８が作動しない或は作動にタイムラ
グがある場合でも、ヒータの熱暴走時における急激な昇
温に基づくヒータの熱膨張変位量あるいはストレスを利
用して、ヒータが発煙・発火に至る前に、ヒータの望ま
しい所定の部位において通電発熱抵抗体４ｃの断線を含
むヒータ割れを確実に生じさせてヒータに対する通電を
遮断させて安全性を確実に確保したものである。

【００６４】即ち本実施例では、図４のように、ヒータ
割れを生じさせたい部位のヒータ基板部分に応力集中を
起こす箇所としての脆弱部４ｐ（応力集中部分）を設
け、ヒータの熱暴走時にヒータに生じる熱膨張変位量に
よるストレスが該脆弱部４ｐで最大となるようにヒータ
４をヒータホルダ２に接着して設けた。

【００６５】本実施例において該脆弱部４ｐは前記１次
回路の通電用スルーホール部４ｅ近傍のヒータ基板部分
に設けたスルーホール部である。

【００６６】これにより、ヒータの熱暴走時には、ヒー
タの熱膨張変位量によるストレスが上記の脆弱部４ｐに
集中して、ヒータ４は該脆弱部４ｐから確実に横割れし
通電発熱抵抗体４ｃが断線してヒータに対する通電遮断
がなされる。

【００６７】ヒータ４は図４の（ａ）に示すようにヒー
タホルダ３の下面に設けた横長溝３ａ内に（ｂ）のよう
にはめ入れ、この溝３ａの底面とヒータ裏面とをヒータ
長手に沿って間隔をあけた複数箇所の接着ポイント部に
て接着してヒータホルダ３に保持させてある。（ａ）に
おいて、３ｂはその複数箇所の接着ポイントを示す。

【００６８】３ｃはヒータ４の熱膨張変位量を緩和する
ために、ヒータ４の側面とはめ入れ用横長溝３ａの内壁
との間に存在させた隙間部である。ヒータ４は前記脆弱
部としてのスルーホール部４ｐ以外の部分の熱膨張変位
量が最大となる箇所がヒータホルダ３の前記隙間部３ｃ
に対し一定量の隙間量をもった位置にくるようにヒータ
ホルダ３の溝３ａ内に接着される。またヒータ４の溝３
ａの長手一方側の内壁の長手に沿って間隔をあけて設け
た複数の凸部３ｄの一つの位置に脆弱部としてのスルー
ホール部４ｐがくるようにヒータ側面を該凸部に突き当
てて溝３ａ内に接着する。さらに前記凸部３ｄはヒータ
４の裏面と溝３ａの底面とを接着する前記の接着ポイン
ト３ｂの間にくるような構成である。前記隙間部３ｃを
もつことは、ヒータ４の熱暴走時膨張変位用が大きくな
り脆弱部４ｐ以外のところにストレスがかかり、脆弱部
４ｐ以外のところでヒータ割れが生じるのを防ぐことが
出来る。前記隙間部３ｃおよび隙間量は、ヒータに通電
を開始し、温調したヒータ表面の変位を任意の点につい
て求め、加わる最大モーメント、応力を近似計算して求
める。

【００６９】このような構成により、ヒータ４は通常の
加熱温度での使用時（使用上限温度よりも下の温度での
温度変化）には割れを生じないけれども、ヒータの熱暴
走時には、温度ヒューズ等の安全装置８が作動しない或
は作動にタイムラグがある場合でも、ヒータ４が発煙・
発火に至る前に、予め設定したヒータの望ましい部位と
しての脆弱部４ｐにおいて通電発熱抵抗体４ｃの断線を
含むヒータ横割れを確実に生じさせてヒータに対する通
電を遮断させ、安全性を確実に確保できる。

【００７０】〈実施例２〉（図５） 図５の（ａ）・（ｂ）は本実施例の構成を示すもので、
前記実施例１の図４との対比において、凸部３ｄをヒー
タ４の脆弱部４ｐに対応させる凸部１つだけとした点で
図４のものと異なるだけで他は同様の構成である。

【００７１】すなわち、ヒータ４の脆弱部４ｐ以外の部
分の熱膨張変位量が最大となる箇所がヒータホルダ３の
隙間部３ｃに対して一定量の隙間量をもった位置にくる
ように接着されること、前記凸部３ｄの位置にヒータ４
の脆弱部４ｐがくるように突き当てて接着することにつ
いては変更はない。また、前記凸部３ｄはヒータ４をヒ
ータホルダ３に固定するための接着剤の塗布箇所３ｂの
間にくるような構成についても変更はない。

【００７２】図５に示すように、前記凸部３ｄの場所は
前記脆弱部４ｐの位置だけにする。この構成により、前
記脆弱部４ｐ以外のヒータ部分に加わるストレスをさら
に緩和することができて、脆弱部４ｐ以外のヒータ部分
におけるヒータ割れをより防ぐことができ、ヒータ４の
熱暴走時において確実に脆弱部４ｐよりヒータ横割れを
生じさせることが可能となる。

【００７３】〈実施例３〉（図６） 図６は本実施例の構成を示すものである。

【００７４】ヒータ４はヒータホルダ３の溝３ａ内にシ
リコンゴム系の耐熱接着剤で固定又は単純にはめ込まれ
ている。

【００７５】ヒータホルダ３側のヒータはめ込み溝３ａ
の凹部形状は、ヒータ４の第１の電極パターン４ｂ側
（ＡＣ接点側、ヒータ左端側）はヒータ４の外形に対し
０．５ｍｍ程度の隙間ｗ１に対し、第３・第４の電極パ
ターン側（ＤＣ接点側、ヒータ右端側）は２ｍｍ程度の
隙間ｗ２を保持している。ＡＣ側からＤＣ側へ隙間が切
り換わるポイント３ｅはヒータ４の脆弱部として設けた
ＡＣ側スルーホール部４ｐ近傍である。

【００７６】上記構成において、制御装置等の故障によ
りヒータ４が異常昇温した際の通電状態について説明す
る。まず、ヒータ４の温度が徐々に上昇した場合は、安
全装置としての温度ヒューズ８がヒータ４と共に昇温
し、所定の温度になるとヒューズ８が動作してヒータ４
の通電を遮断する。しかしヒータ４への給電が急激に行
われる場合は、ヒータ４は非常に早い速度で昇温する。
例えば１秒間で５０ｄｅｇ〜１００ｄｅｇ昇温する。こ
の様な時は温度ヒューズ８はヒータ４が温度ヒューズ８
の動作温度を大きく上回っても、温度ヒューズ８自身動
作温度に達していないため通電は遮断されない。

【００７７】この時のヒータ４は急激な昇温により、ヒ
ータ４のセラミック基板４ａ内で温度勾配が発生し、本
実施例では発熱抵抗体４ｃが基板４ａの中央に対しオフ
セットしているため該発熱抵抗体４ｃ側が熱膨張し、ヒ
ータ４は図６の（ｂ）のように発熱抵抗体４ｃ側が弓な
りに変形しようとする。即ち、ヒータホルダ３の溝３ａ
内においてヒータ４に上記急激な昇温が発生すると、ヒ
ータ４は（ｂ）のような弓なり変形により発熱抵抗体４
ｃと反対側がヒータホルダ３の溝部３ａの内壁に突き当
たり、相対的にヒータ４は発熱抵抗体４ｃ側へ押し出さ
れ、ポイント３ｅにヒータ４が突き当たる。

【００７８】この結果、ポイント３ｅよりヒータ４に応
力が加わり、更にポイント３ｅ近傍のヒータ脆弱部とし
てのスルーホール４ｐへ応力集中が発生し、このスルー
ホール４ｐ周辺からヒータ４が横割れして通電発熱抵抗
体４ｃが断線しヒータに対する通電が遮断される。図６
の（ｂ）において、ａはそのヒータ４の横割れ断裂線で
ある。

【００７９】本実施例は、ヒータ４の脆弱部としてのス
ルーホール４ｐが存在するが、そのようなスルーホール
の無いヒータの場合でも、突き当てポイント３ｅよりヒ
ータ４に応力が加わるのでポイント３ｅ近傍でヒータ４
は横割れする。本実施例ではヒータ４に脆弱部としての
スルーホール４ｐを設け、該スルーホール部４ｐ近傍に
突き当てポイント３ｅを設けたので、ヒータ４は熱暴走
時には必ずこのスルーホール４ｐ部分において横割れを
生じる。

【００８０】〈実施例４〉（図７） 図７は本実施例の構成を示すものである。

【００８１】本実施例は、ヒータ４の発熱抵抗体４ｃ側
とは反対側において、ヒータホルダ３の溝部３ａにヒー
タ突き当てポイント部３ｅを設ける。このポイント３ｅ
はヒータのサーミスタ５の配設位置から２０ｍｍ以上、
ヒータ脆弱部としてのスルーホール４ｐ側に寄った位置
である。突き当てポイント３ｅからＤＣ接点４ｈ・４ｏ
側のヒータ端面に隙間部ｗ２を設ける。

【００８２】ヒータ４は熱暴走時には、ヒータ４が熱変
形すると、該ヒータ４はヒータホルダ３の溝部３の内壁
に対して、発熱抵抗体４ｃと反対側のＡＣ接点部４ｂと
突き当て部３ｅ部とスルーホール部４ｐの発熱抵抗体４
ｃ側が突き当たり、応力がスルーホール部４ｐに集中
し、ヒータ４はスルーホール部４ｐ周辺より横割れａす
る。ヒータ４のＤＣ接点４ｈ・４ｏ側はヒータホルダ３
と接触しないため応力は加わらない。

【００８３】〈実施例５〉（図８） 図８は本実施例の構成を示すものである。

【００８４】ヒータ４の発熱抵抗体４ｃが、図８のよう
に、ヒータ基板４ａの幅方向ほぼ中央部に基板長手に沿
ってある場合は、ヒータの異常昇温時には該ヒータはそ
の長手方向に熱膨張する。この様な時は図８に示す様に
ヒータ４のＡＣ接点４ｂ側端部とヒータホルダ３の隙間
ｗ３を小さく、ＤＣ接点４ｈ・４ｏ側端部とヒータホル
ダ３の隙間ｗ４を大きくとる。

【００８５】ヒータ４が異常昇温すると、ヒータ４はＡ
Ｃ接点４ｂ側端部がヒータホルダ３に突き当たる。ヒー
タ４は加圧ローラ２とヒータホルダ３とで押圧されてい
るため、拘束力が発生している。そのため、急激に昇温
すると、ＡＣ接点４ｂ側端部は瞬間時にヒータホルダ３
に衝突するため、ＡＣ接点４ｂ側端部に過大な応力が加
わり、ヒータ４はやはり脆弱部としてのスルーホール４
ｐ周辺で横割れａする。

【００８６】〈参 考〉参考として、図９の（ａ）は、
ヒータホルダ３にヒータ４の外形と略同じ外形の溝部３
ａを設けて、この溝部３ａにヒータ４をはめ込んで保持
させたものである。

【００８７】このヒータホルダ３のヒータはめ込み溝部
３ａの外形はヒータ４の外形より０．５〜１ｍｍ程大き
くなっているだけである。

【００８８】このような構成の場合は、ヒータホルダ３
のヒータはめ込み溝部３ａの外形はヒータの熱変形量よ
りも小さく、ヒータ４が熱膨張でヒーターホルダ３の溝
部内壁にすぐに突き当たり状態となりヒータ４にストレ
スが加わり、そのために通常の使用時においてもヒータ
割れをみることがあるし、またヒータの割れが特定され
難い。

【００８９】ヒータ４は表面に発熱抵抗体４ｃが、裏面
には温度を検知するサーミスタ５が接着され、該サーミ
スタ５から信号を取り出すための導電体４ｋ・４ｌが設
けられている。ヒータ４がヒータホルダ３に突き当たる
所が明確でないため、もしヒータ４の割れａが図９に示
すようにサーミスタ４の接着されている側で発生すると
図９の（ｂ）に示す様にヒータ表面側の発熱抵抗体４ｃ
とヒータ裏面側の導電体４ｋ・４ｌとの距離が、ヒータ
４の基板４ａの厚み分ｔ、ここでは０．６ｍｍとなって
しまう。発熱抵抗体４ｃはＡＣ電源接続されており、導
電体４ｋ・４ｌはこの装置を制御するための制御基板と
接続されている。これらの距離は絶縁耐圧を保障するた
め、必ず所定の距離を取る様に設計している。例えばＡ
Ｃ電源が２２０Ｖの場合、空間で４ｍｍ以上、沿面で５
ｍｍ以上の距離を保っている。

【００９０】ところが図９のようなヒータ割れの場合が
発生すると、発熱抵抗体４ｃと導電体４ｋ・４ｌの距離
が０．６ｍｍとなってしまい、場合によってはリークが
発生し、発煙・発火の可能性があった。

【００９１】本発明の場合は実施例１〜５のように、ヒ
ータ４の熱暴走時のみに、ヒータ４の所望の特定の部位
において、確実にヒータの横割れを生じさせてヒータに
対する通電の緊急遮断を行わせることができ、上記のよ
うな問題が解消される。

【００９２】〈実施例６〉（図１０） 図１０の（ａ）乃至（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。

【００９３】（ａ）のものは、ヒータホルダ３に保持さ
せたヒータ４と、駆動ローラ２１と従動ローラ（テンシ
ョンローラ）２２との３部材間にエンドレスベルト状の
フィルム１を懸回張設して駆動ローラ２１によりフィル
ム１を回転駆動する構成のものである。２はフィルム１
を挟んでヒータ４の下面に圧接させてニップ部Ｎを形成
させた加圧ローラである。

【００９４】（ｂ）のものは、ヒータホルダ３に保持さ
せたヒータ４と駆動ローラ２１の２部材間にエンドレス
ベルト状のフィルム１を懸回張設して駆動ローラ２１に
より回転駆動する構成のものである。

【００９５】（ｃ）のものは、フィルム１として、エン
ドレスベルト状のものではなく、ロール巻きにした長尺
の有端フィルムを用い、これを繰り出し軸２４側から、
ヒータホルダ３に保持させたヒータ４の下面を経由させ
て巻き取り軸２５側へ所定の速度で走行させるように構
成したものである。

【００９６】このような形態の加熱装置においても実施
例１〜実施例５と同様の構成を採用してヒータ４の熱暴
走時の安全性を向上させることができる。

【００９７】なお、実施例１〜５において、ヒータ４に
設けた応力集中部としての脆弱部４ｐはスルーホールと
したけれども、これはヒータの切り欠け部や表面傷、薄
肉部、細幅部、異種材質部等、応力が集中しやすいもの
であればスルーホールである必要はない。

【００９８】本発明は、実施例のようなセラミックヒー
タに限らず、基板と、該基板に具備させた通電により発
熱する発熱抵抗体を基本構成とするヒータに広く適用で
きる。

【００９９】実施例１〜実施例６のフィルム加熱方式の
加熱装置は、画像の加熱定着装置としてばかりではな
く、例えば画像を担持した被記録材を加熱して表面性
（つや出しなど）を改質する装置、仮定着処理する装
置、シート状の材料を搬送しつつ加熱や乾燥、ラミネー
ト処理する装置など広く被加熱材の加熱装置として利用
できる。本発明の加熱装置は実施例に示したフィルム加
熱方式の装置には限られるものではないことは勿論であ
る。

【０１００】〈実施例７〉（図１１） 図１１は画像形成装置例の概略構成図である。本例の画
像形成装置は転写式電子写真プロセス利用の複写機或は
プリンタである。

【０１０１】３１は回転ドラム型の電子写真感光体であ
り、矢印の時計方向に所定のプロセススピード（周速
度）をもって回転駆動される。

【０１０２】３２は感光体帯電手段としての接触帯電ロ
ーラであり、所定の帯電バイアスが印加されていて、こ
の帯電ローラ３２により回転感光体３１面が所定の極性
・電位に一様に帯電処理される。

【０１０３】この回転感光体３１の帯電処理面に対して
不図示の画像情報露光手段部（原稿画像のスリット結像
露光手段、レーザビーム走査露光手段等）により目的の
画像情報の露光３３がなされて、回転感光体３１面に目
的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。

【０１０４】その潜像がトナー現像装置３４によりトナ
ー画像として現像される。

【０１０５】そのトナー画像が、回転感光体３１とこれ
に接触させた、所定の転写バイアスが印加される転写ロ
ーラ３５との圧接ニップ部である転写部に、不図示の給
紙部から所定のタイミングにて搬送された被記録材とし
ての転写材Ｐに対して転写されていく。

【０１０６】転写部を通過してトナー画像の転写を受け
た転写材Ｐは回転感光体３１面から分離され、例えば、
前述図１の画像加熱定着装置としての加熱装置１０に搬
送導入されて未定着トナー画像の加熱定着処理を受け、
コピー或はプリントとして出力される。

【０１０７】転写材Ｐに対するトナー画像転写後の回転
感光体３１面はクリーニング装置３７により転写残りト
ナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返し
て作像に供される。

【０１０８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板と該
基板に具備させた通電により発熱する発熱抵抗体を基本
構成体とするヒータ、該ヒータを備えた加熱装置、及び
該加熱装置を画像加熱定着装置として備えた画像形成装
置について、ヒータの熱暴走時には、ヒータの所望の特
定の部位において、確実にヒータの横割れを生じさせ
て、発煙・発火に至る前に、ヒータに対する通電の緊急
遮断を行わせることができ、安全性を確実に保障するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の加熱装置の概略構成図

【図２】（ａ）はヒータの表面側の平面模型図、（ｂ）
は裏面側の平面模型図

【図３】装置分解斜視図

【図４】（ａ）はヒータホルダのヒータはめ込み溝部の
平面図、（ｂ）はヒータをはめ込んだ状態のヒータ部分
の平面図

【図５】（ａ）は実施例２の装置におけるヒータホルダ
のヒータはめ込み溝部の平面図、（ｂ）はヒータをはめ
込んだ状態のヒータ部分の平面図

【図６】（ａ）は実施例３の装置におけるヒータホルダ
のヒータはめ込み溝部にヒータをはめ込んだ状態のヒー
タ部分の平面図、（ｂ）はヒータ熱暴走によりヒータ割
れを生じた状態時の平面図

【図７】実施例４の装置において、ヒータ熱暴走により
ヒータ割れを生じた状態時のヒータ部分の平面図

【図８】実施例５の装置において、ヒータ熱暴走により
ヒータ割れを生じた状態時のヒータ部分の平面図

【図９】（ａ）及び（ｂ）は参考例の説明図

【図１０】（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

【図１１】画像形成装置例の概略図

【符号の説明】

Ａ 加熱装置（フィルム加熱方式の画像加熱定着装
置） １ 耐熱性フィルム ２ 加圧ローラ ２ａ 加圧ローラゴム部 ２ｂ 加圧ローラ芯金 ３ ヒータホルダ ４ ヒータ ４ｄ 通電用スルーホール ４ｐ 脆弱部としてのスルーホール ５ 検温素子（サーミスタ） ８ 安全装置（温度ヒューズ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/20 G05D 23/19 H05B 3/00 330

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、該基板に具備させた通電により
   発熱する発熱抵抗体を基本構成体とするヒータと、該ヒ
   ータを保持させたヒータホルダとのアセンブリであり、
   基板に脆弱部が設けられており、ヒータの熱暴走時にヒ
   ータに生じる熱膨張変位量によるストレスが前記脆弱部
   で最大となるようにヒータがヒータホルダに保持されて
   設けられていることを特徴とするヒータアセンブリ。
2. 【請求項２】 脆弱部近傍のヒータ部分がヒータホルダ
   側に設けられた凸部に突き当てられた状態でヒータがヒ
   ータホルダに保持されて設けられていることを特徴とす
   る請求項１に記載のヒータアセンブリ。
3. 【請求項３】 ヒータをヒータホルダに接着して保持す
   るための接着剤の塗布位置と前記凸部の位置関係は、凸
   部が接着剤の塗布位置の間になるようにされていること
   を特徴とする請求項２に記載のヒータアセンブリ。
4. 【請求項４】 基板と、該基板に具備させた通電により
   発熱する発熱抵抗体を基本構成体とするヒータと、該ヒ
   ータを保持させたヒータホルダとのアセンブリであり、
   ヒータの熱暴走時に熱膨張したヒータが突き当たるヒー
   タ突き当たりポイントがヒータホルダに有ることを特徴
   とするヒータアセンブリ。
5. 【請求項５】 ヒータの熱暴走時に熱膨張によりヒータ
   ホルダ側の突き当たりポイントに突き当たるヒータ部分
   近傍のヒータ部分に脆弱部が設けられていることを特徴
   とする請求項４に記載のヒータアセンブリ。
6. 【請求項６】 ヒータの熱暴走時に熱膨張によりヒータ
   ホルダ側の突き当たりポイントに突き当たることにより
   応力が発生するヒータ部分近傍のヒータ部分に脆弱部が
   設けられていることを特徴とする請求項４に記載のヒー
   タアセンブリ。
7. 【請求項７】 ヒータホルダのヒータ保持部はヒータの
   熱膨張時においてヒータに加わる応力の位置が特定でき
   る様にヒータ外周部との間に隙間部を有していることを
   特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の
   ヒータアセンブリ。
8. 【請求項８】 前記隙間部はヒータが使用上限温度を越
   えた場合においてその温度のヒータ熱膨張変位量に対し
   ヒータに加わる応力の位置を特定できる隙間量であるこ
   とを特徴とする請求項７に記載のヒータアセンブリ。
9. 【請求項９】 脆弱部はスルーホール・切欠き傷等の応
   力集中を起こす部位であることを特徴とする請求項１乃
   至請求項８の何れか１つに記載のヒータアセンブリ。
10. 【請求項１０】 ヒータは、セラミック基板と該基板に
    具備させた通電により発熱する発熱抵抗体を基本構成体
    とするセラミックヒータであることを特徴とする請求項
    １乃至請求項９の何れか１つに記載のヒータアセンブ
    リ。
11. 【請求項１１】 ヒータには、発熱抵抗体に電力を供給
    するための電気的接点、温度検知手段が有ることを特徴
    とする請求項１乃至請求項１０の何れか１つに記載のヒ
    ータアセンブリ。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至請求項１１の何れか１つ
    に記載のヒータアセンブリを備えたことを特徴する加熱
    装置。
13. 【請求項１３】 被加熱材をフィルムを介してヒータア
    センブリのヒータに密着させ、ヒータとフィルムとを相
    対移動させてヒータの熱をフィルムを介して被加熱材へ
    与える加熱装置であり、前記ヒータアセンブリが請求項
    １乃至請求項１１の何れか１つに記載のヒータアセンブ
    リであることを特徴とする加熱装置。
14. 【請求項１４】 ヒータとの間にフィルムを挟んでニッ
    プ部を形成する加圧部材を有することを特徴とする請求
    項１３に記載の加熱装置。
15. 【請求項１５】 画像加熱定着装置であることを特徴と
    する請求項１２乃至請求項１４の何れか１つに記載の加
    熱装置。
16. 【請求項１６】 被記録材に未定着画像を形成する画像
    形成手段と、その未定着画像を被記録材に加熱定着させ
    る加熱定着手段を有する画像形成装置であり、該加熱定
    着手段が請求項１２乃至請求項１５の何れか１つに記載
    の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。