JP3391995B2 - 加熱体及び加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、支持部材に固定支
持され、発熱して被加熱材を加熱する加熱体、及び該加
熱体を備えた加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、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定着性の顕画剤（トナー）を用い
て被記録材（転写材シート・印刷紙・エレクトロファッ
クスシート・静電記録シートなど）の面に間接（転写）
方式もしくは直接方式で形成担持させた目的の画像情報
に対応した未定着顕画剤像を被記録材面に熱定着させる
ための加熱装置としては、従来一般に、熱ローラー方式
の装置が多用されていた。

【０００３】この熱ローラー方式の加熱装置は、ハロゲ
ンヒーター等の内蔵熱源により加熱して所定の温度を維
持させた加熱ローラー（定着ローラー）と、これに圧接
させた弾性加圧ローラーとの圧接ニップ部（定着ニップ
部）に被記録材を導入して挟持搬送させることで加熱ロ
ーラーの熱で被記録材面の未定着顕画剤像を熱定着させ
るものである。

【０００４】しかしこの熱ローラー方式の装置は、いつ
でもすぐに画像出力がなされるようにするために加熱ロ
ーラーの温度を常時高温に維持しておかなければなら
ず、そのために消費エネルギーが大きく、また待機中も
機内に熱を放出するため機内昇温の問題も発生してい
た。また電源を投入してから加熱ローラーが被加熱材と
しての被記録材を加熱するのに適した所定温度に昇温す
るまでにかなりの待ち時間を要する。

【０００５】最近では、フィルム加熱方式の加熱装置が
提案され、実用化されている（特開昭６３−３１３１８
２号公報・特開平１−２６３６７９号公報・特開平２−
１５７８７８号公報・特開平４−４４０７５〜４４０８
３号公報・特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公
報）。

【０００６】この加熱装置は、支持部材に固定支持させ
た加熱体に被加熱材を耐熱性・薄肉のフィルム材を介し
て密着させ、フィルム材を加熱体に摺動移動させて加熱
体の熱を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、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像として熱定着処理する装置
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装置、仮定着
処理する装置、その他、シート状の被加熱材を加熱処理
する装置として広く使用できる。

【０００７】このようなフィルム加熱方式の加熱装置
は、加熱体として、昇温の速い低熱容量のもの、例え
ば、絶縁性・良熱伝導性のセラミック基材と、該基材の
面に具備させた通電により発熱する抵抗発熱層を基本構
成体とする所謂セラミックヒーターを用いることがで
き、またフィルム材として薄膜で低熱容量のものを用い
ることができるために短時間に加熱体の温度が上昇し、
スタンバイ時に加熱体に電力供給をする必要がなく、被
加熱材としての被記録材をすぐに通紙しても該被記録材
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、ウェイトタイムの短縮化（ク
イックスタート性：オンデマンドで作動）や省電力化が
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。

【０００８】図７はフィルム加熱方式の加熱装置（加熱
定着装置）の要部の横断面模型図、図８の（ａ）は加熱
体の途中部省略・一部切欠き表面模型図、（ｂ）は該加
熱体の途中部省略背面模型図、（ｃ）は加熱体の検温素
子部分の拡大横断面模型図（（ｂ）図の（ｃ）−（ｃ）
線に沿う拡大横断面模型図）である。

【０００９】１０は加熱体（以下、ヒーターと記す）、
２０は該ヒーター１０を下面に固定支持させた加熱体支
持部材（加熱体ホルダ（ステー）、以下、ヒーターホル
ダと記す）、２１は耐熱性・薄肉のフィルム材（以下、
定着フィルムと記す）、２２は弾性加圧ローラーであ
る。

【００１０】ヒーターホルダ２０の下面に固定支持させ
たヒーター１０と弾性加圧ローラー２２とを定着フィル
ム２１を挟ませて弾性加圧ローラー２２の弾性に抗して
所定の押圧力をもって圧接させて所定幅の加熱ニップ部
（以下、定着ニップ部と記す）Ｎを形成させてある。

【００１１】ヒーター１０には一般にセラミックヒータ
ーが使用され、通電により所定の温度に加熱・温調され
る。このヒーター１０の構造は後述する。

【００１２】定着フィルム２１は、厚さ例えば４０μｍ
〜１００μｍ程度のポリイミド等の薄肉の単層または複
合層構成の耐熱性フィルム材であり、円筒状あるいはエ
ンドレスベルト状、もしくはロール巻きの有端ウエブ状
部材である。該定着フィルム２１は不図示の駆動手段あ
るいは弾性加圧ローラー２２の回転力により定着ニップ
部Ｎにおいてフィルム内面がヒーター１０の下面に密着
摺動しつつ矢印の方向に搬送移動される。ヒーターホル
ダ２０は例えば耐熱性プラスチック製部材であり、ヒー
ター１０を保持するとともに、定着フィルム２１の搬送
ガイドも兼ねている。

【００１３】定着フィルム２１を搬送移動させ、またヒ
ーター１０を所定の温度に加熱・温調させた状態におい
て、定着ニップ部Ｎの定着フィルム２１と弾性加圧ロー
ラー２２との間に被加熱材としての未定着トナー画像ｔ
を形成担持させた被記録材Ｐを画像担持面側を定着フィ
ルム側にして導入すると、被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎ
において定着フィルム２１の外面に密着して該定着フィ
ルム２１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されてい
く。

【００１４】この定着ニップ部Ｎにおいて、被記録材Ｐ
・トナー画像ｔがヒーター１０により定着フィルム２１
を介して加熱されてトナー画像ｔが被記録材Ｐ面に加熱
定着される。定着ニップ部Ｎを通った被記録材部分は定
着フィルム２１の外面から分離して搬送される。ｔａは
加熱定着されたトナー画像を示す。

【００１５】本例における加熱体としてのヒーター１０
はセラミックヒーターであり、ヒーター基材（加熱体基
材）２と、このヒーター基材２の一方面側に形成具備さ
せた、発熱層（通電により発熱する抵抗発熱体層）パタ
ーン３，導体パターン４，導電パターン４ａ，２つの給
電電極パターン５・６，発熱層パターン３と導体パター
ン４部分を被覆させたヒーター表面保護層としてのガラ
ス層７等、またヒーター基材２の他方面側に具備させ
た、検温素子としてのサーミスタチップ８，該サーミス
タチップ８についての配線部（ＤＣ通電部）９・９，電
極部（ＤＣ電極部）９ａ・９ａ等よりなる。

【００１６】ヒーター基材２は、定着ニップ部Ｎにおけ
る定着フィルム２１・被記録材Ｐの搬送移動方向Ａに対
して直交する方向を長手とする横長・薄肉であり、例え
ば長さ２４０ｍｍ・幅１０ｍｍ・厚さ１ｍｍの耐熱性・
電気絶縁性・低熱容量のセラミック材、具体的にはアル
ミナ板である。

【００１７】ヒーター基材２の一方面側における、発熱
層パターン３は、例えば、銀パラジューム（Ａｇ／Ｐ
ｄ）・Ｔａ_２Ｎ等の電気抵抗材料ペースト（抵抗ペース
ト）を例えば厚み１０μｍ・幅１〜３ｍｍの細帯状にヒ
ーター基材面の長手に沿ってスクリーン印刷等により塗
工し焼成することで形成したものである。

【００１８】導体パターン４は上記の発熱層パターン３
に略並行させて細帯状にヒーター基材面長手に沿って形
成してある。

【００１９】２つの給電電極パターン５・６はヒーター
基材２の一端側の面に並べて具備させてある。

【００２０】そして、発熱層パターン３の一端部側は上
記２つの給電電極パターン５・６の一方の給電電極パタ
ーン５と導電パターン４ａを介して導通させてある。ま
た導体パターン４の同じ側の一端部は他方の給電電極パ
ターン６に導通させてある。発熱層パターン３と導体パ
ターン４の他端部は互いに導通させてある。

【００２１】上記の導体パターン４、導電パターン４
ａ、２つの給電電極パターン５・６はいずれもＡｇ等の
導電材料ペーストをスクリーン印刷等によりヒーター基
材２の面にパターン塗工して焼成して形成したものであ
る。

【００２２】上記の互いに略並行の発熱層パターン３と
導体パターン４はヒーター基材２の長手方向一端側に設
けた２つの給電電極パターン５・６間でヒーター長手に
関して通電の往路と復路を形成している。

【００２３】ヒーター基材２の他方面側における、サー
ミスタチップ８についての配線部９・９，電極部９ａ・
９ａはいずれもＡｇ等の導電材料ペーストをスクリーン
印刷等によりヒーター基材２の面にパターン塗工して焼
成して形成したものである。サーミスタチップ８は該サ
ーミスタチップ８側の電極８ａ・８ａを上記配線部９・
９に対して導電性接着剤１１・１１で接合させて配設し
てある。

【００２４】上記のヒーター１０は、ヒーター基材２に
発熱層パターン３・導体パターン４等を形成し、ヒータ
ー表面保護層としてのガラス層７を被覆した面側をヒー
ター表面側、ヒーター基材２にサーミスタチップ７等を
配設した面側をヒーター背面側としたとき、該ヒーター
１０をその表面側を下向きに露呈させてヒーターホルダ
２０の下面に長手に沿って設けた溝部２０ａに嵌入させ
て固定支持させてある。定着フィルム２１はこのヒータ
ー１０の下向き面であるヒーター表面に対して定着ニッ
プ部Ｎにおいて密着して摺動移動する。ヒーター表面保
護層としてのガラス層７は、発熱層パターン３や導体パ
ターン４の定着フィルム２１の密着摺動による摩滅・損
傷を防止する。

【００２５】そして該ヒーター１０は発熱層パターン３
に対して不図示の給電部から給電電極パターン５・６，
導体パターン４・導電パターン４ａを介して通電がなさ
れることにより該発熱層パターン３が長手全長にわたっ
て発熱してヒーター１０全体が急速昇温する。このヒー
ター１０の昇温がヒーター背面側に配設したサーミスタ
チップ８により検知され、その検知温度情報が配線部９
・９，電極部９ａ・９ａを介して不図示の温度制御回路
へフィードバックされる。温度制御回路はサーミスタチ
ップ８で検知されるヒーター温度が所定のほぼ一定温度
（定着温度）に維持されるように発熱層パターン３に対
する給電部からの給電を制御する。すなわちヒーター１
０は所定の定着温度に加熱・温調される。このヒーター
１０の熱で定着ニップ部Ｎが定着フィルム２１を介して
加熱され、定着ニップ部Ｎに導入される被記録材がヒー
ター１０により定着フィルム２１を介して加熱される。

【００２６】このようなフィルム加熱方式の加熱装置
は、加熱体として昇温の速い低熱容量の所謂セラミック
ヒーター１０を、フィルム材２１としてこれも低熱容量
の薄膜フィルムを用いることができ、またセラミックヒ
ーター１０の高い剛性のために弾性層を有している加圧
ローラー２２がこれを圧接させたヒーター１０の扁平下
面にならって圧接部で扁平になって所定幅の定着ニップ
部Ｎを形成し、該定着ニップ部Ｎのみを加熱すること
で、熱ローラー方式等の他の加熱装置よりもクイックス
タート・省電力の加熱定着を実現している。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】加熱体を支持部材に固
定支持させて使用する系においては、加熱体の熱の支持
部材側への逃げ（ヒーター背面側へのヒートリーク）が
大なり小なりあり、それが熱効率低下の原因の１つとな
っている。

【００２８】上述例のフィルム加熱方式の加熱装置にお
けるセラミックヒーター１０についていえば、ヒーター
基材２の面に形成具備させた発熱層パターン３の発熱を
ヒーター表面保護層としてのガラス層７を介して定着ニ
ップ部Ｎの定着フィルム２１や被記録材Ｐに供給してい
るが、ガラス層７は熱伝導の悪い材料層であるために該
ガラス層７がヒーター表面側から定着ニップ部Ｎ側への
熱供給の熱抵抗となり、発熱層パターン３の発熱の多く
の熱がヒーター基材２を介して加熱体支持部材であるヒ
ーターホルダ２０へと逃げていた。

【００２９】ヒーター表面側から定着ニップ部Ｎ側への
熱伝導性を向上させようとすると、ガラス層７を薄くす
る必要があるが、これは絶縁性が悪くなるため限界があ
った。また、ガラス層７が薄くなると、発熱層パターン
３自体の厚みによって、ヒーター１０の表面形状が凹凸
になって、定着ニップ部Ｎ内で定着フィルム２１への効
率の良い熱の伝達が出来なくなると言う問題もあった。

【００３０】そこで本発明は、支持部材に固定支持さ
れ、発熱して被加熱材を加熱する加熱体、及び該加熱体
を備えた加熱装置について、加熱体背面側へのヒートリ
ークによる熱効率の低下を改善すること等を目的とす
る。

【００３１】

【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、加熱体、及び加熱装置である。

【００３２】（１）被加熱材を加熱する加熱装置の支持
部材に固定支持される加熱体であり、窒化アルミニウム
の基材と、この基材の前記支持部材側の面に設けられて
いる発熱層と、基材の発熱層が設けられた側の面に発熱
層を覆うように設けられているガラス層と、を有するこ
とを特徴とする加熱体。

【００３３】（２）加熱体と、加熱体を固定支持する支
持部材と、を有し、加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、 前記加熱体は、窒化アルミニ
ウムの基材と、この基材の前記支持部材側の面に設けら
れている発熱層と、基材の発熱層が設けられた側の面に
発熱層を覆うように設けられているガラス層と、を有す
ることを特徴とする加熱装置。

【００３４】（３）前記装置は更に、前記加熱体と接触
しつつ移動するフィルムを有し、被記録材はフィルムを
介した前記加熱体からの熱により加熱されることを特徴
とする請求項２に記載の加熱装置。

【００３５】〈作 用〉 ａ）加熱体は、窒化アルミニウムの基材と、この基材の
前記支持部材側の面に設けられている発熱層と、基材の
発熱層が設けられた側の面に発熱層を覆うように設けら
れているガラス層と、を有することを特徴としており、
加熱体の支持部材と接する面側にガラス層を設けること
により、加熱体と加熱体支持部材間の断熱がはかれるの
で、加熱体背面側（加熱体支持部材）へのヒートリーク
による熱効率の低下を改善することができる。

【００３６】ｂ）加熱体基材は高熱伝導率部材である窒
化アルミニウムとすることで、発熱層の発熱で該窒化ア
ルミニウム基材の全体が迅速に実質的に温度ムラなく加
熱・昇温する。これにより、加熱体の被加熱材加熱部全
幅での被加熱材加熱が可能となる、加熱体背面側へのヒ
ートリークが少なく温度リップルの小さい効率の良い被
加熱材加熱ができ、且つ加熱体基材幅を小さくでき小ス
ペースで被加熱材加熱が可能となる。

【００３７】ｃ）また基材の発熱層が設けられた側の面
に発熱層を覆うように断熱層であるガラス層が設けられ
ることで加熱体背面側へのヒートリークによる熱効率の
低下をより改善することができるとともに、加熱体背面
側に温度ヒューズ等の安全素子を発熱層と十分に絶縁を
取って配設具備させることが可能となる。

【００３８】ｄ）上記のように加熱体背面側へのヒート
リークによる熱効率の低下を改善できることで、フィル
ム加熱方式等の加熱装置の熱効率を著しく改善すること
が可能となり、該加熱装置を加熱定着装置として備えた
画像形成装置にあっては、加熱体の昇温が早くなるの
で、冷えた状態から迅速にプリント可能になり、最初の
１枚目をプリント出力するまでの時間を著しく短縮する
ことも可能となった。

【００３９】ｅ）また発熱層パターン、導体パターンに
含まれる銀のマイグレーションを防止する効果も有る。

【００４０】銀のマイグレーションは、銀原子が量子振
動で物質表面上を拡散していく現象のことである。水
分、電界が有ると拡散が早まり、ガラスコート又は導体
パターン中にパラジウムＰｄや白金Ｐｔを混合すると拡
散が防止又は抑制される。マイグレーションが生じると
パターン間のショートが発生する。

【００４１】

【発明の実施の形態】〈実施形態例１〉（図１〜図４） （１）画像形成装置例 図１は画像形成装置の一例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。

【００４２】１０１は像担持体としての感光ドラムであ
り、ＯＰＣ（有機光導電体）・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体上に形成してある。

【００４３】感光ドラム１０１は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、
その回転過程で帯電手段としての帯電ローラー１０２に
よって所定の極性・電位に一様に帯電処理される。

【００４４】次いでその回転感光ドラム１０１の帯電処
理面に対して、レーザ走査露光装置（レーザビームスキ
ャナ）１０３より出力される、目的の画像情報の時系列
電気デジタル画素信号に対応して変調制御（ＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御）されたレーザビームＬによる走査露光がなされ
て、回転感光ドラム面に目的の画像情報に対応した静電
潜像が形成される。

【００４５】回転感光ドラム面に形成された静電潜像は
現像装置１０４でトナー画像として現像（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。

【００４６】一方、不図示の給紙機構部から、回転感光
ドラム１０１とこれに当接させた転写手段としての転写
ローラー１０５とのニップ部（転写ニップ部）ｎに対し
て被記録材としての転写材Ｐが所定の制御タイミングで
給送され、転写ニップ部ｎ即ち感光ドラム１０１と転写
ローラー１０５の間を一定の加圧力で挟持搬送されて回
転感光ドラム１０１面側のトナー画像が転写材Ｐの面に
順次に転写されていく。

【００４７】転写ニップ部ｎでトナー画像の転写を受け
た転写材Ｐは感光ドラム１０１面から分離され、加熱装
置としての加熱定着装置１００へ搬送されてトナー画像
の加熱定着を受け、排出搬送される。この加熱定着装置
１００については次の（２）項で詳述する。

【００４８】転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光
ドラム１面はクリーニング装置１０６により転写残りの
残留トナーやその他の付着汚染物の除去を受けて清掃さ
れ、繰り返して作像に供される。

【００４９】（２）加熱定着装置１００ ａ）装置の全体的概略構成 図２は本例の加熱定着装置１００の概略構成模型図であ
る。本例の加熱定着装置１００は特開平４−４４０７５
〜４４０８３号公報等に開示の加圧ローラー駆動式・テ
ンションレスタイプのフィルム加熱方式の加熱装置であ
る。前述図９のフィルム加熱方式の加熱装置と共通する
構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省
略する。

【００５０】ヒーターホルダ（加熱体支持部材）２０は
液晶ポリマー・フェノール樹脂・ＰＰＳ・ＰＥＥＫ等に
より形成した横断面略半円形樋型の部材であり、このヒ
ーターホルダ２０の下面にホルダ長手に沿って設けた溝
部２０ａにヒーター１を嵌入させて固定支持させてあ
る。ヒーター１の構造は次のｂ）項で詳述する。

【００５１】定着フィルム２１は円筒状のフィルム材で
あり、上記のヒーター１を固定支持させたヒーターホル
ダ２０に対してルーズに外嵌させてある。

【００５２】そしてヒーターホルダ２０の下面のヒータ
ー１と、加圧部材としての弾性加圧ローラー２２とを定
着フィルム２１を挟ませて弾性加圧ローラー２２の弾性
に抗して所定の押圧力をもって圧接させて加熱部として
の所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。

【００５３】弾性加圧ローラー２２は、芯金と、その外
側に例えばシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあ
るいはシリコーンゴムを発泡して形成した弾性層からな
る。弾性層の外側にＰＦＡ・ＰＴＦＥ・ＦＥＰ等の離型
性層を形成してあってもよい。本例ではこの弾性加圧ロ
ーラー２２の両端部を不図示の加圧手段によりヒーター
ホルダ２０の方向に十分に加圧付勢して定着フィルム２
１を挟ませてヒーター１に圧接させることで加熱定着に
必要な定着ニップ部Ｎを形成させてある。

【００５４】弾性加圧ローラー２２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（加圧ローラー駆動
式）。そしてこの弾性加圧ローラー２２の回転駆動によ
る該ローラー２２と定着フィルム２１の外面との定着ニ
ップ部Ｎにおける接触摩擦力で円筒状の定着フィルム２
１に回転力が作用し、該定着フィルム２１がヒーターホ
ルダ２０の外回りを定着ニップ部Ｎにおいてフィルム内
面がヒーター１の下向き面に密着して摺動しながら矢印
の時計方向に回転する。

【００５５】弾性加圧ローラー２２の回転駆動による定
着フィルム２１の回転がなされ、ヒーター１に対する通
電により該ヒーター１が所定に昇温した状態において、
定着ニップ部Ｎの定着フィルム２１と弾性加圧ローラー
２２との間に未定着トナー画像ｔを担持した被記録材と
しての転写材Ｐが導入されトナー画像担持面が定着フィ
ルム２１の外面に密着して定着フィルム２１と一緒に定
着ニップ部Ｎを通過することで、ヒーター１の熱が定着
フィルム２１を介して転写材Ｐに付与され未定着トナー
画像ｔが転写材Ｐ面に加熱定着される。定着ニップ部Ｎ
を通った転写材Ｐは定着フィルム２１の面から曲率分離
されて排出搬送される。

【００５６】ヒーターホルダ２０はヒーター１の支持部
材として機能するとともに、定着ニップ部Ｎへの加圧、
円筒状定着フィルム２１の回転搬送安定性を図る役目も
する。

【００５７】定着フィルム２１はその内面が定着ニップ
部Ｎにおいてヒーター１の下面に、また定着ニップ部Ｎ
の近傍においてヒーターホルダ２０の外面に摺動しなが
ら回転する。定着フィルム２１を低トルクでかつスムー
ズに回転させるためにはヒーター１及びヒーターホルダ
２０と定着フィルム２１の間の摩擦抵抗を小さく抑え
る。このためヒーター１及びヒーターホルダ２０と定着
フィルム２１の間に耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介
在させてある。これにより定着フィルム２１はスムーズ
に回転することが可能となる。

【００５８】定着フィルム２１は熱容量の小さい部材で
あり、クイックスタートを可能にするために１００μｍ
以下の厚みで耐熱性・熱可塑性を有するポリイミド・ポ
リアミドイミド・ＰＥＥＫ・ＰＥＳ・ＰＰＳ・ＰＦＡ・
ＰＴＦＥ・ＦＥＰ等のフィルムである。また、長寿命の
加熱定着装置を構成するために充分な強度を持ち、耐久
性に優れたフィルムとして、２０μｍ以上の厚みが必要
である。よって定着フィルム２１の厚みとしては２０μ
ｍ以上１００μｍ以下が最適である。さらにオフセット
防止や被記録材の分離性を確保するために、定着フィル
ムの表層にはＰＦＡ・ＰＴＦＥ・ＦＥＰ・シリコーン樹
脂等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合ないし単独で被覆
したものである。

【００５９】ｂ）ヒーター１ 図３は上記の加熱定着装置１００の要部の拡大横断面模
型図、図４の（ａ）はヒーター１の途中部省略の表面側
模型図、（ｂ）は同じく途中部省略・一部切欠きの背面
側模型図である。前述図１０のヒーター１０と共通する
構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省
略する。

【００６０】本例におけるヒーター１は、セラミック基
材（ヒーター基材）２と、該セラミック基材２の一方側
の面（背面側）に具備させた発熱層３を基本構成とし、
セラミック基材２の発熱層３を具備させた基材面とは反
対側の基材面（表面側）を被加熱材に熱エネルギーを付
与する面とした背面発熱タイプのセラミックヒーターで
あり、このヒーター１のヒーターホルダ２０に接する面
側である背面に断熱層として例えば厚さ５０μｍ程度の
ガラス層１３を設けたものである。

【００６１】ヒーター基材としてのセラミック基材２
は、高熱伝導部材である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で
あり、長さ２４０ｍｍ，幅１０ｍｍおよび厚さ１ｍｍの
横長板材である。

【００６２】本例ではこのセラミック基材２の背面側に
図４の（ｂ）のように、発熱層パターン３、導体パター
ン４、導電パターン４ａ、電極パターン５・６、サーミ
スタ１２、該サーミスタ１２についての配線部９・９、
電極部９ａ・９ａ等を形成具備させ、このセラミック基
材背面の電極パターン５・６，電極部９ａ・９ａの部分
を除いて、発熱層パターン３，導体パターン４，サーミ
スタ１２，配線部９・９を覆わせて断熱層としてガラス
層１３をスクリーン印刷によりパターン塗工し焼成する
ことで形成してある。

【００６３】本例において、発熱層パターン３は銀パラ
ジウムペーストを厚み１０μｍ、幅１〜３ｍｍの細帯状
にセラミック基材背面長手に沿ってスクリーン印刷によ
り塗工し焼成することで形成し、導体パターン４はＡｇ
ペーストをスクリーン印刷によりセラミック基材２の背
面にパターン塗工して焼成して形成してある。

【００６４】サーミスタ１２は、発熱層パターン３と導
体パターン４の間のセラミック基材背面部分にコバルト
・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、セ
ラミック基材背面上にスクリーン印刷して形成具備させ
た薄層タイプのものとした。該サーミスタ１２について
の配線部９・９は発熱層パターン３と導体パターン４の
間のセラミック基材面部分において発熱層パターン３・
導体パターン４と絶縁距離を隔てて発熱層パターン３・
導体パターン４に並行に配設してある。

【００６５】ヒーター１の表面側はヒーター基材として
のセラミック基材２の単一面であり、ヒーター１は該表
面側を下向きに露呈させてヒーターホルダ２０の下面に
固定支持させてある。定着フィルム２１は定着ニップ部
Ｎにおいてヒーター表面即ちヒーター基材としてのセラ
ミック基材２の単一面に密着して摺動移動する。

【００６６】通常ガラスの熱伝導率は、２〜３×１０−
３（cal/cm sec K）程度であり、セラミックの１０倍ほ
ど熱を伝えにくい。通常のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）では
５×１０−２（cal/cm sec K）程度の熱伝導率であり、
窒化化アルミニウム（ＡｌＮ）では５×１０−１（cal/
cm sec K）程度の熱伝導率である。

【００６７】従って、セラミックヒーターにあってはセ
ラミック基材を通じて被加熱材側に熱を伝えた方が効率
がよい。本例におけるヒーター１は、セラミック基材２
の背面側に発熱層３を具備させ、このセラミック基材２
の発熱層３を具備さ基材面とは反対側の基材面即ち基材
表面側を被加熱材に熱エネルギーを付与する面とした背
面発熱タイプのセラミックヒーターであり、定着フィル
ム２１は定着ニップ部Ｎにおいてヒーター表面即ちヒー
ター基板の単一面に対して、熱抵抗となる他の部材層を
介すことなく直接に接触密着して摺動移動し、発熱層３
の発熱がセラミック基材２を通じて定着フィルム２１・
被記録材Ｐに効率良く伝達され、ヒーター背面側へのヒ
ートリーク分が少なくなる。しかもヒーター１のヒータ
ーホルダ２０と接する背面側には断熱層としてのガラス
層１３を設けたから、ヒーター１とヒーターホルダ２０
間の断熱がはかられる。そのためヒーター背面側へのヒ
ートリーク分が少なくなって定着ニップ部Ｎ側の加熱効
率すなわち被加熱材Ｐの加熱効率が向上し、定着性が向
上する。

【００６８】またヒーター基材２として特に高熱伝導率
部材である窒化アルミニウムを用いることで、発熱層３
が発熱すると該ヒーター基材２の全体が迅速に実質的に
温度ムラなく加熱・昇温する。これにより定着ニップ部
Ｎの全幅領域において加熱定着が可能となり、定着性が
向上する。

【００６９】またヒーター１の、発熱層パターン３、導
体パターン４、導電パターン４ａ、電極パターン５・
６、サーミスタ１２、該サーミスタ１２についての配線
部９・９、電極部９ａ・９ａ等は全てヒーター基材２の
背面側にあるため、ヒーター構成が単純となり、製造工
程を簡略化できる。

【００７０】具体的に、前述図７・図８の構成の加熱定
着装置の場合、ヒーター１０を３００Ｗの消費電力で加
熱したとき１３秒の立ち上げ時間を要していたが、本例
構成の加熱定着装置１００の場合は１０秒程度で立ち上
げることが可能となった。即ち、本例構成の加熱定着装
置１００の場合はヒーター背面側へのヒートリーク分が
少なくなってヒーター１の昇温が早くなるので、冷えた
状態から迅速にプリントが可能となり、最初の１枚目を
プリント出力するまでの時間を短縮することが可能とな
った。

【００７１】〈実施形態例２〉（図５） 本例は上述実施形態例１の加熱定着装置において、ヒー
ター１の背面の断熱層としてのガラス層１３面に図５の
ように安全素子１４を接触させて配設したものである。

【００７２】安全素子１４は例えば温度ヒューズやサー
モスイッチであり、ヒーター１が暴走して過熱したとき
作動して発熱層３への通電を緊急遮断する役目をする。

【００７３】ヒーター１が背面発熱タイプのものであっ
ても、該ヒーター１の背面に断熱層としてのガラス層１
３を設けることでヒーター背面側へのヒートリークによ
る熱効率の低下をより改善することができるとともに、
該ガラス層１３の絶縁性により安全素子１４をヒーター
１のＡＣライン（発熱層パターン３・導体パターン４）
と絶縁状態で電気的に問題なく取り付けられるので、安
全素子１４の応答性を早くすることが出来、装置の安全
性を高くできた。

【００７４】〈実施形態例３〉（図６） 図６ の（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれフィルム加熱
方式の加熱装置（加熱定着装置）の他の構成例の略図で
ある。

【００７５】（ａ）のものは、第１のフィルム懸回ロー
ラー３１と、第２のフィルム懸回ローラー３２と、ヒー
ターホルダ２０に固定支持させたヒーター１との互いに
並行の３部材３１・３２・１間に、エンドレスベルト状
の定着フィルム（耐熱性フィルム材）２１を懸回張設
し、該定着フィルム２１を挟んでヒーター１に圧接させ
て加圧ローラー２２を配設し、定着フィルム２１を第１
のフィルム懸回ローラー３１、或は加圧ローラー２２を
フィルム駆動ローラーとして回転搬送する構成のもので
ある。第１のフィルム懸回ローラー３１を駆動ローラー
としたときは加圧ローラー２２は従動回転する。

【００７６】（ｂ）のものは、ヒーターホルダ２０に固
定支持させたヒーター１と１本のフィルム懸回ローラー
３３の２部材１・３３間に、エンドレスベルト状の定着
フィルム２１を懸回張設し、該定着フィルム２１を挟ん
で加圧ローラー２２をヒーター１に圧接させて配設し、
定着フィルム２１をフィルム懸回ローラー３３、或は加
圧ローラー２２をフィルム駆動ローラーとして回転搬送
する構成のものである。第１のフィルム懸回ローラー３
３を駆動ローラーとしたときは加圧ローラー２２は従動
回転する。

【００７７】（ｃ）のものは、定着フィルム２１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３４
側からヒーターホルダ２０に固定支持させたヒーター１
を経由させて巻き取り軸３５へ掛け渡し、定着フィルム
２１を挟んでヒーター１に加圧ローラー２２を圧接さ
せ、定着フィルム２１を巻き取り軸３５側へ走行搬送す
る構成のものである。加圧ローラー２２をフィルム駆動
ローラーとすることもできる。

【００７８】〈その他〉１）発 熱層３の形成本数や形成パターンは実施形態例の
ものに限られるものではなく、任意である。発熱層３を
複数本とする場合の個々の発熱層は単位長さ当たりの抵
抗値、材質、幅、厚み等を異ならせることもできる。

【００７９】２）被加熱材に熱エネルギーを付与する面
である加熱体基材表面側に、任意の機能層、例えば定着
フィルムや被加熱材との接触摩擦抵抗の低減、摩擦帯電
防止等のために高熱伝導潤滑層（高熱伝導硬質層）とし
てのダイヤモンド状薄層や、導電性・高熱伝導潤滑層と
しての硬質クロム層などを形成具備させることもでき
る。

【００８０】３）本発明に従う加熱体は実施形態例のフ
ィルム加熱方式の加熱装置（定着装置）に限らず、他の
構成形態の加熱装置の加熱体としても活用できる。

【００８１】４）本発明の加熱装置は実施形態例の加熱
定着装置としてばかりでなく、画像を担持した被記録材
を加熱して表面性（つや等）を改質する装置、仮定着す
る装置、乾燥処理や熱ラミネート処理する装置等の加熱
装置として広く使用できる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、支
持部材に固定支持され、発熱して被加熱材を加熱する加
熱体、及び該加熱体を備えた加熱装置について、加熱体
背面側へのヒートリークによる熱効率の低下を改善する
ことができ、所期の目的がよく達せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例の概略構成図

【図２】実施形態例１における加熱定着装置の概略構成
模型図

【図３】加熱定着装置の要部の拡大横断面模型図

【図４】（ａ）はヒーター（加熱体）の途中部省略の表
面模型図、（ｂ）は同じく途中部省略・一部切欠き背面
模型図

【図５】実施形態例２におけるヒーター、または該ヒー
ターを含む加熱定着装置の要部の拡大横断面模型図

【図６】 （ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれフィルム加
熱方式の加熱装置（加熱定着装置）の他の構成例の略図

【図７】 フィルム加熱方式の加熱装置（加熱定着装置）
の要部の横断面模型図

【図８】 （ａ）はヒーターの途中部省略・一部切欠き表
面模型図、（ｂ）は途中部省略の背面模型図、（ｃ）は
ヒーターの検温素子部分の拡大横断面模型図（（ｂ）図
の（ｃ）−（ｃ）線に沿う拡大横断面図）

【符号の説明】

１０１ 感光ドラム（像担持体） １０２ 帯電ローラー １０３ レーザビームスキャナ １０４ 現像装置 １０５ 転写ローラー １０６ クリーニング装置 １００ 加熱定着装置 １・１０ 加熱体 ２０ 加熱体支持部材（ヒーターホルダ） ２１ 定着フィルム（耐熱性・薄肉フィルム材） ２２ 加圧部材（加圧ローラー） ２ 加熱体基材（ヒーター基材） ３ 発熱層 １２ 検温素子（サーミスタ） １３ 断熱層（ガラス層） １４ 安全素子（温度ヒューズ等） １５ 空隙部 Ｎ 定着ニップ部 Ｐ 被加熱材（被記録材、転写材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20 H05B 3/20 - 3/38

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱材を加熱する加熱装置の支持部材
   に固定支持される加熱体であり、窒化アルミニウムの基
   材と、この基材の前記支持部材側の面に設けられている
   発熱層と、基材の発熱層が設けられた側の面に発熱層を
   覆うように設けられているガラス層と、を有することを
   特徴とする加熱体。
2. 【請求項２】 加熱体と、加熱体を固定支持する支持部
   材と、を有し、加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、 前記加熱体は、窒化アルミニウムの基材と、この基材の
   前記支持部材側の面に設けられている発熱層と、基材の
   発熱層が設けられた側の面に発熱層を覆うように設けら
   れているガラス層と、を有することを特徴とする加熱装
   置。
3. 【請求項３】 前記装置は更に、前記加熱体と接触しつ
   つ移動するフィルムを有し、被記録材はフィルムを介し
   た前記加熱体からの熱により加熱されることを特徴とす
   る請求項２に記載の加熱装置。