JPH04166966A

JPH04166966A - 熱定着装置

Info

Publication number: JPH04166966A
Application number: JP29398690A
Authority: JP
Inventors: Masao Mitani; 正男三谷; Susumu Takahashi; 進高橋; Naoki Oda; 直己尾田
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1990-10-31
Publication date: 1992-06-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は画像形成装置の熱定着装置に関するものである
。

［従来の技術］従来、静電子写真プロセスを利用した画像形成装置に用
いられている定着装置には、その多くが熱効率と定着性
の観点から、少なくとも一方か熱発生装置を有し、互い
に圧接回転する一対のローラ等からなる熱定着装置が用
いられている。この熱発生装置を有するローラ（以後ヒ
ートローラと略称）の表面には温度検出手段としてサニ
ミスタ素子等が接触しており、温度制御用電源装置と協
調してヒートローラの表面温度を所定の定着温度になる
ように制御するようになっている。このようにして加熱
されたローラ間にトナー像が転写された転写紙を通過さ
せることにより、熱と圧力によって転写紙上にトナー像
を定着させるのである。

さて、上記し−１ヘローラとしては、シーズヒータやハ
ロゲンランプヒータ等を金属製ローラの内部に挿入して
固定した方式が一般的であるが、約１３０°Ｃと言われ
る定着温度まての昇温時間が１分以上と長く、また加熱
装置の温度も２５０〜３００℃、あるいはこれ以上と高
く、ピー１−ローラ表面の温度変動幅が大きくなって不
都合なオフセラ）・現象か出やすくなるばかりでなく、
消費電力も８００Ｗ以上という大きな電力を必要として
いる。

これらの問題点を改善する方法として、転写紙と同期し
て移動する耐熱性樹脂からなる薄いエン）〜レスフィル
ムを介して固定発熱装置を未定着トナー画像を有する転
写紙に密着、押圧させて熱定着させる方式が提案されて
おり（特公昭５３〜１７０６１号、ＵＳＰ３，８］、１
，８２８号）、その実用化例が平成２年６月開催の日本
電子写真学会で発表されている。前記実用化例は５ＵＲ
Ｆ’方式と名イ」すられてキャノン（株）から発表され
たもので、定着速度６　ｃ　ｐ　ｍ　（ｃｏｐｙ　ｐｅ
ｒ　ｍｉｎ、　）　／Ａ４て、定着温度まての昇温時間
か５秒以内という条件では、固定発熱装置温度か１８０
−１９０°Ｃ１必要加熱電力か１００〜４５０　Ｗにな
るという数値を公表している。これらの数値はこのＳＵ
Ｒ，Ｆ方式か今までにない画期的な性能を実現させるも
のであることを示している。

［発明か解決しようとする課題］前述のように、最近実用化され７’、ｘ　Ｓ　Ｕ　ＲＦ
方式は昇温時間か短く、消費電力も大幅に低減させる画
期的方式であり、その他種々の優れた利点を持つもので
ある。しかし、この方式は薄いエン用〜レスボリイミＩ
・フィルムに起因する実用寿命の短さ（現在のところＡ
、４で５万枚と言われ、その適用は低速機領域に限定さ
れている。）、装置構成か複雑てコスｌ〜高になるとい
う今後解決しなければならない課題も抱えている。また
、固定発熱装置温度か必要定着温度より未なかなり高く
、この固定発熱装置の温度を下げるとともに必要加熱型
カフ− を更に低減することか望まれている。

本発明の目的は、この５ＵＲＦ方式の優れた特徴の全て
を生かしつつ、稼働ノ〒命を伸ばし、固定発熱装置温度
を下け、必要加熱電力を低減し、合わせて電子写真装置
の低速機から高速機までの全領域に適用できる熱定着装
置を提供することにある。

１課題を解決するだめの手段］本発明は上記目的を達成するなめに、次の基本的構成を
採用する。

すなわち、少なくとも一方に発熱部利を備えた互いに圧
接回転する一対のローラと、未定着トナー像を持つ像支
持体を上記ローラ間に通過させて該未定着１〜ナー像を
熱溶融定着さぜる熱定着装置において、上記発熱部材を
備えたローラが、長尺状熱発生装置と、この熱発生装置
と接して回転し、像支持体と接する外側表面を潤滑性樹
脂で表面加工した金属製環状フィルムと、該フィルムに
張力を与えながら該フィルムを回転駆動させる駆動用ロ
ーラとからなる熱定着装置である。

＝８− ［作用］本発明の金属製環状フィルムは例えは電鋳法により得ら
れる。その製造方法には溶接とか深絞り加工なと種々の
方法か考えられるが、希望する設計仕様を満足させ、量
産性も良いと考えられる方法は電鋳法である。本発明て
は電鋳法として電極となる母型の表面に薄い酸１ヒ被膜
を形成させ、これにメッキを行った後、加熱／冷却を行
って離型させ、母型は再使用されるという方法を採用し
た。

ここて離型されノこ電鋳品はシーｌ＼レスてあり、熱定
着装置のエン訃レスフィルムとして最適である。

金属材料は金属製環状フィルムとして使用に耐え得るも
のならばいかなる金属材料でも良いが、メッキ液として
安定している純Ｎ１、Ｎ１−Ｃ０合金、ＣＬｌ、Ｃｕ合
金なとか好ましい。

潤滑性樹脂の代表であるフッ素樹脂はあらゆる材料との
接着強度か小さいため、フン素樹脂で表面加工したポリ
イミドフィルムを前記５ＵＲＦ方式のエン１〜レスフイ
ルムとして用いると、フ・ン素樹脂被膜が剥離しやすく
、耐久性か低かった。それに加えて薄いボリイミ１〜フ
ィルムそのものの強度も不足していて中速機以上の熱定
着装置には前記フッ素樹脂て表面加工しゾこポリイミド
フィルムを５ＵＲＦ方式のエン１〜レスフイルムとして
用い−るには限界かあった。これに対して、金属性環状
フィルムはボリイミ１〜フィルムとは比較にならない大
きい強度を持つのみならず、金属製環状フィルムはフッ
素樹脂コートに適した梨地状の粗表面を持つものか容易
に得られるため両者間の接着強度は非常に大きい。その
ため本発明の金属製環状フィルムの耐久性は非常に高く
なる。

すなわち、金属製環状フィルムを電鋳法にて製作する最
終工程において、酸化雰囲気中でのｌ＼−キンクによっ
て酸化消失する微粒子を分散含浸させる薄い複合メッキ
表面を金属製環状フィルム表面に形成させ、ヘーキンク
によってこの微粒子を酸化消失させる。あるいは、同し
く金属製環状フィルムを電鋳法にて製作する最終工程に
おいて、ポーラスクロムメッキ面を形成させる。こうし
て得られた金属製環状フィルムの表面はフッ素樹脂加工
に最適な凹凸の出来な粗面となり、フッ素樹脂の被覆層
は強固に接着される。

さらに、電鋳品を得る電鋳浴（メッキ浴）の中に、潤滑
剤であるＭ　ｏ　Ｓ　２やＣ（クラファイト、黒鉛）あ
るいはポリマー（フッ素樹脂）の微粉末を混入させてメ
ッキすると、これらの微粉末を分散、含浸させた電ダｊ
品を得ることかできる。また、表面層のみにこれらを含
浸させて潤滑性を良くした表面処理も可能である。これ
は金属製環状フィルムの内側表面に行っても同様の効果
がある。

また、長尺状熱発生装置表面をＭ　ｏ　３２等で潤滑化
処理をすることによっても金属製環状フィルムとの間の
摺動を円滑化させるとともに、それを回転させる駆動ｌ
・ルクの低減効果かある。

こうした金属製環状フィルムの表面加工性の容易さが、
潤滑性樹脂との接着強度を高め、金属環状フィルムの大
きい機械的強度と相俟って、装置の稼働寿命を大幅に向
上させる。それが本発明の熱定着装置の適用を低速機か
ら業務用高速機領域にまで拡大させる理由となっている
。

まず低速機から高速機まての全領域に適用されて有効な
機能から説明する。それはエンドレス金属製環状フィル
ムを長尺状熱′発生装置で加熱しても、このフィルムの
厚さ方向にはほとんど温度差か生じないことである。言
い換えれば、熱発生装置の温度を転写紙の必要定着温度
である１３０℃に近づけることが可能であることを示し
ている。

実用的には既に述べたように、この金属製環状フィルム
の外側表面にはオフセット防止用フッ素樹脂（ＰＴＦＥ
等）が通常的１０μｍの厚さでコートされているのて、
熱発生装置温度を１４０〜１５０℃とする必要はあるが
、ボリイミ１〜フィルムの場合に比べて大巾に熱伝導性
が良くなるため、消費電力の低減効果をもたらす。加熱
の方法が直接的となる放射加熱、通電加熱または電磁誘
導加熱ではさらに熱効率が良くなることは明らかである
。

さて、消費電力が比較的小さな低速機領域では、エンド
レス金属製環状フィルムを使用する本方式によって消費
電力がさらに小さくなり、その結果長尺状熱発生装置の
ヒータとして正特性サーミスタヒータ（以下ＰＴＣヒー
タと略称する）を利用することが可能となる。良く知ら
れているように、ＰＴＣヒータは周囲温度か低下しても
ＰＴＣヒータ自身のジュール発熱量を自動的に増加させ
てヒータ温度を一定に保持させようと動作する自己発熱
、自己制御型ヒータである。動作温度はヒータの材料組
成によって一義的に決まり、１００〜３００℃の間で選
択回部である。唯、このＰＴＣヒータは低熱出力型素子
であり、ヒートローラ用発熱装置への応用は種々試みら
れたが、いままでは全て失敗に終わっていると言われて
いる。その理由は以下のように考えている。ＰＴＣヒー
タを円管状に製作することか非常に困難であったのて、
従来方式のヒートローラと同様に、ハロゲンランプやシ
ーズヒータの代わりにＰＴＣヒータを用いる方式が種々
検討された。この場合は明らかにＰＴＣヒータに対して
もハロケンランプなどと同様の発熱能力か要求されるた
め、これはＰＴＣヒータの性能から言って不可能な要求
であったので全ての試みは失敗に終わった。一方、ボリ
イミトフィルムを用いた５ＵＲＦ方式にＰＴＣヒータを
用いることを検討したという報告はなされていない。

そこで我々はこれを検討し、その実用性の見通しを得た
（特願平２−１７６３９０号）が、エンドレス耐熱性樹
脂フィルムの低い熱伝導性と寿命の短さは大きな欠点と
して残されていた。この欠点を抜本的に解決する方法が
本発明による金属製環状フィルムの採用である。

また、ＰＴＣヒータを用いるヒートローラの最大の特徴
は、前記のＳＵＲ，Ｆ方式から温度センサと温度制御用
装置を不要としたことて、部品点数の抜本的大幅削減と
小型化、簡略化である。もちろん、熱発生装置温度と加
熱電力の低減が可能となることは前述した通りである。

一方、大きな加熱電力が必要となる中速機から高速機領
域では上記の様にＰＴＣヒータでは加熱能力不足で応用
不可能となる。しかし、この場合でも基本的に加熱能力
に制限のない抵抗加熱式ヒータによる間接的加熱方法の
他、放射加熱、通電加熱、電磁誘導加熱等の直接的加熱
方法を採用することかでき、しかもその加熱領域を必要
な熱定着領域のみに限定することか可能となる。これは
、金属製環状フィルムの採用か加熱装置の温度と加熱電
力を低減させるたけてなく、エンｌ−レスフィルムの長
寿命化を実現し、前記５ＬＪＲＦ方式の優れた性能を高
速機領域にまで拡大できるという大きな特徴を持ってい
ることを示している。

ここで、とくに長尺状熱発生装置か二本の平行した通電
用摺動型（かからなる場合、あるいはソフ１へな高透磁
率材料を磁芯とする電磁誘導加熱用コイルからなる場合
には金属製環状フィルムそのものか発熱体として用いら
れる。７だって、前記通電加熱方式または電磁誘導加熱
方式の長尺状熱発生装置を用いる場合は金属製環状フィ
ルムは耐熱性樹脂環状フィルムでは代替できない特徴を
持つ。

また、放射加熱方式の長尺状熱発生装置を用いる場合は
金属製環状フィルムの長尺状熱発生装置と接する内側表
面に黒化処理を行って光吸収率を大きくすることか有利
である。

また、長尺状熱発生装置か金属製環状フィルムと接する
摺動面の形状について、その像支持体入口側の曲率を像
支持体出口側の曲率より大きくすると、金属製環状フィ
ルムの回動かスムーズとなり、金属製環状フィルムの長
寿命化にも効果がある。もちろん、この曲率の違いは像
支持体の熱定着装置Ｉ＼の導入を容易にさせるとともに
像支持休出口側で金属製環状フィルムとの離型性を良く
させる目的を合わせ持っていることは説明するまてもな
いてあろう。

［実施例］以下、添付図面に基ついて本発明の詳細な説明する。

実施例１第１図は本発明の熱定着装置の断面図である。

熱発生装置としてＰＴＣヒータを用いる例である。

熱定着装置は、このヒートローラ１１と圧着ローラ］２
とからなる。ビー１ヘローラ１１は大きく分けて固定Ｐ
ＴＣヒータ部（ＰＴＣヒータ］、断熱材２およびフレー
ム３）、エンｌ−レス企属製環状フィルム４、およびこ
のエンドレス金属環状フィー１．５−− ルム４をＰＴＣヒータ１に密着させながら圧着ローラ１
２と同期させて回転させる駆動ローラ５がらなっている
。まな、圧着ローラ７２は回転軸芯１０にシリコンゴム
やフッ素コム等からなる耐熱弾性体９か被覆されている
。なお、図示してないが、トナーのオフセラＩ・を防止
するためにエンドレス金属製環状フィルム４の外側表面
には約１０μｍの厚さのフッ素樹脂（四フッ（ヒエチレ
ン樹脂−Ｐ　ＴＦ　Ｅ　　ポリテトラフルオロエチレン
）が被覆されている。

熱定着装置は、このヒートローラ］］に像支持体である
用紙８か接触して十分な熱量が未定着トナー７と用紙８
に伝わるように、圧着ローラ１２を一定の圧力でヒート
ローラ］１に押しつ（つ、矢印の方向に回転させる。駆
動１〜ルクの低減と金属製環状フィルム４の長寿命化の
観点から、断熱材２の用紙入口側の曲率は出口側より大
きくしである。

ヒートローラＩＪのＰＴＣヒータ１の具体的なｔｉｌ造
例を第２図と第３図に示す。ＰＴＣヒータ素−１６＝子１３のザイスは厚さ２．０ｍｍ、幅５．０ｍｍ、長さ
１２ｍｍで、厚さ方向に通電するようにＮｉ薄Ｊｙ）か
らなる上部電極コ４と下部電極１５がつげられている。

この構造例では、上部電極１４に構造的強度を持なぜ、
上部型＃！、］、４と下部電極Ｊ５をＰ　Ｔ　Ｃヒータ
素子］３に電気的、熱的に接続させる方法として高温は
んたを用いている。ＰＴＣヒータ素子１３のキュリー温
度は１５０”Ｃ１ＰＴＣヒータ素子１３の間隔は５　ｒ
ｎ　ｒｎとして１４個の素子を第２図のように組み立て
ている。なお、ＰＴＣヒータ素子］３の大きさと使用個
数、」二部下部電極１４、コ５の材質、寸法は必要発熱
量とコストからの要求て種々のものが使用できることは
説明不要であろう。このＰＴＣヒータ］の通電用り−Ｆ
　１６にＡＣ］、ＯＯＶの電圧を印加すると、５〜６秒
後に約１５０°Ｃまて昇温し、以後安定にその温度を保
持している。また、この同じＰＴＣヒータ素子］３にＡ
　Ｃ２００Ｖを印加した場合、約１５０°Ｃに昇温する
のに約２秒必要であった。

昇温時間をもっと長くしても良い場合は、ＰＴＣヒータ
素子１−３の比抵抗を大きくし、突入電流値を小さくす
る方が都合が良い。上部電極１４の表面温度は昇温中で
は±１０℃程度の温度差を示すが、これはＰＴＣヒータ
素子１３の抵抗値にばらつきがあり、そのばらつきを認
めてＰＴＣヒータ１を組み立てているためである。しか
し、５〜６秒後、約１５０℃に到達してからは上部電極
１４全域にわたって均一な温度分布（ここでは±２℃以
内を均一としている。）を示し、上部電極１４の一部を
強制冷却してもその近傍のみ数°Ｃ〜１０°Ｃの温度低
下が認められるたけて、強制冷却を止めれば１秒以内に
均一な温度分布に復帰した。これは、ＰＴＣサーミスタ
ヒータの非常に優れた特性の一つで、冷却された素子の
みが発熱量を増加させて温度分布を均一化させようとす
るためである。このことは、例えばサイズの小さい用紙
と大きな用紙を交互に熱定着させるような場合に大きな
効果となって現れる。すなわち、従来方式による全ての
ヒートローラが一つの温度センサの指示で、一つの制御
電源装置てヒートローラ全体を加熱する一つのヒータを
制御しているため、ビー１−ローラの表面温度は、小さ
い用紙の定着後、その部分は外側から低くなり、大きい
用紙を直ちに定着させると局部的に高温オフセットとが
低温オフセットか出易く、実用面では種々の対策が不可
欠となっている。それに対し、本実施例によるＰＴＣヒ
ータ１の場合には、その全域にわたってあらかじめ決め
られなキュリー温度に近づくよう、全ての素子１３が自
己制御し、上記のような対策が全て不必要になることで
ある。なお、この自己制御の働きは、１ケの素子内でも
行われていることを付記しておく。以上の作用はＰＴＣ
ヒータ１単独の特性として説明したが、これはエンドレ
ス金属製環状フィルム４を介した本実施例のヒートロー
ラ１１て実際に実現されていることは説明するまでもな
いてあろう。

次にエンドレス金属製環状フィルム４の製造には、希望
する設計仕様を満足させ、量産性も良いと考えられる電
鋳法を用いた。電鋳法と言っても基本的には電気メッキ
と全く同して、唯一の異な一１９＝る点は、電極となる母型の表面に薄い酸化被膜を形成さ
せ、これにメッキを行った後、加熱／冷却を行って離型
させ、母型は再使用されるという点である。ここで離型
された電鋳品をエンドレス金属製環状フィルム４として
使用しな。

さて、これらの電鋳品を得る電鋳浴（メッキ浴）の中に
、潤滑剤であるＭ　ｏ　３２等の微粉末を混入させてメ
ッキした電鋳品を得な。また、電鋳品の表面層のみにＭ
ｏＳ２等の微粉末を分散、含浸させた電鋳品も得た。こ
のＭｏＳ２等を分散含浸させる表面潤滑処理をＰＴＣヒ
ータ１の上部電極１４の外側表面にほどこし、金属製環
状フィルム４との摺動性改善とともにそれを回転させる
駆動トルクの低減に役立てることを行ったが、トルクに
して約半減の効果を得た。これは金属製環状フィルム４
の内側表面に行っても同様の効果がある。

さて、以下の実施例は金属製環状フィルム４の材質を純
Ｎ１とした場合であるが、他の金属材料の場合でも基本
的には同様な結果を得た。

厚さ２５μｍの純Ｎ１の電鋳面は梨地状で、ＳＥＭなと
の観察て±２μｍ７１程度の凹凸があること。

か分かる。この凹凸をそのまま利用してこの表面にフッ
素樹脂被覆処理を約１０μｍの厚さで行い、第１図に示
す熱定着装置として評価を行った。定着速度を６ｃｐｍ
／Ａ４としたが、数万枚〜１０１００使用に相当する寿
命試験でフッ素樹脂被膜の部分的剥離が観察され、その
他の部分には異常が観察されなかった。ファクシミリな
どに適用される静電子写真装置のし−トローラ１１とし
てはこれでも使用可能である。

しかし、さらに長寿命化を図るなめに以下の改良を行っ
た。すなわち、厚さ２０μｍの純Ｎｉの電鋳膜の上に続
いて粒径８〜１０　）、ｔ、　ｍのポリスチレン　ジヒ
ニルベンゼン共重合体微粉末を分散含浸させた純Ｎ１電
鋳膜を約６μｍ形成し、これを洗浄乾燥させた後に空気
中３５０〜４００°Ｃでベーキング処理を行い、このあ
と通常のフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）の被覆処理を行った。

このベーキング処理はフッ素樹脂被覆処理に不可欠なプ
ロセスであるが、同時に上記電鋳Ｎｉ表面にとり込まれ
ている１−記ボリマ微粉末を酸イヒ消失させ、その微細
痕跡を活用してフッ素樹脂を強固に１４着させる役割も
果している。このようにして形成したフッ素樹脂膜はも
はや利離することはなく、フッ素樹脂膜の摩耗寿命で決
定される寿命まで使用に耐える。ことを確認している。

これは従来型ヒートローラと同−寿命と評価できること
を表しており、フッ素樹脂コー１〜の厚さを１５〜２５
μｍ１１とすることて、高速機領域まで本方式か適用て
きることを確認１−でいる。この微細痕跡の形成には上
記ポリマ微粒子の他に、例えは架（１需アクリルとか架
橋ポリスチレンあるいはラテックスなとの微粉末体を用
いても同様の結果を柵た。これとは別に、約２０Ｊｉ　
ｎｌのＮｉ電錆の後、連続してポーラスクロムメッキを
行い、この」二にフッ素樹脂コート処理を行っても全く
同様の結果を得ることかできた。

なお、Ｎ１電柄フイルムの膜厚はもつと薄い場合でも性
能的には問題かないが、製造、組み立てなとの取り扱い
か難しくなる欠点かある。逆にもつと厚い膜厚ても性能
的には問題かなく、たたし、熱損失か若干増加する欠点
かある。また、高速機用としては熱定着装置か大型にな
るため、金属膜厚は３０〜５０　／／、　ｍとする方か
取り扱いなど種々の点て都合が良い。

第４図にｌ　Ｑ　）ｔ　ｍ厚さのフッ素樹脂を被覆した
エンドトスＮ１製環状フィルム（Ｎｉフィルムの厚さ約
２５７１ｍ）４の表面温度（ＰＴＣヒータ１の中心部）
の昇温特性の一例を示す。この場合、圧着ローラ１２と
転写用紙をセラｌ−Ｌないで計測しているので、温度は
設計値より約２０°Ｃ高くなっている。

Ｎｉ製環状フィルム４の膜厚２０〜５０μＩｎのときの
ＰＴＣヒークの発熱温度］−５０’Ｃに対する用紙側の
Ｎｌ製環状フィルム４の表面温度は１４０−１３５℃で
あった。このように、Ｎ］製環状フィルム４．　ｌ　Ｐ
　Ｔ　Ｃヒータて加熱しても、このフィルムの厚さ方向
にはほとんど温度差か生しることかなく、その温度差も
フッ素樹脂によるものと金属製環状フィルムの厚さによ
る熱容量の違いによるものか主であった。

本構成の熱定着装置を用いてＡ４用紙を定着させた場合
、良好な定着速度の上限は約１０ｃｐｍ、／Ａ４てあっ
／こ。この定着速度をさＩｉ、にトげることはＰＴＣヒ
ータ素子１３の比抵抗を下げること°Ｃ不Ｉｉ］能では
ないが、この場合は素子の抵抗値をそろえることによる
選別歩留りの低下なともあり、現状技術ては必ずしも得
策とはならない。ｌ：）　Ｔ　Ｃ：ヒータ］の低熱出力
という欠点は残されている課題の−っである。

実施例２基本的構成は実施例１と同様であるが、実施例］のＰＴ
Ｃヒータ１部のみを若Ｔ異なる構造としたのか本実施例
である。

実施例１てはＰＴＣヒータ素子１３と上部電極１・１、
下部電極１５との電気的、熱的接続を高温はんた１ｊけ
としたが、本実施例てはこの電気的、熱的接続をスプリ
ンタによる圧接としな。すなわち、第５図に示すように
、断面コ字状の断熱体２の凹部に弾性のある下部型（カ
］らとＰＴＣヒータ素子］３を配置し、ヒータ部全体を
土部電極板１＝２４− ４て完全におおい、カシメによって固定する方法をとっ
た。ＰＴＣヒータ素子１３は、下部電極１５のハネ作用
によって上部電極１・１に対し、電気的、熱的に接続さ
れている。このヒータか絶縁シー　ｌ−１７を介してフ
レーム３に固定されている。

この構造の特徴はＰＴＣヒータ素子１３を熱定着装置間
りの雰囲気から遮断することが可能となることであるが
、ＰＴＣヒータ索子索子上３１部電極１４との接触熱抵
抗か若干増加するという欠点を持っている。これを改善
する方法としては、電気的、熱的伝導性の良いフリース
をこの接触界面に塗布する方法とか高温はんた付けする
ノブ法かあるが、定着速度が６ｃ　ｐ　ｍ　／　Ａ４程
度てあれは特にこのような改善も不要てあった。

なお、上部電極１４の表面ｆｆｆを大きくしなことによ
る熱損失は、この電極材料を熱伝導率の小さいステンレ
ス製とすることて実質的には実施例］の熱損失鼠と同等
とすることかてきた。

実施例３基本的構成は実施例１と同様である。

ＰＴＣヒータ１（第１図）の代わりに通常の抵抗加熱し
−タを用いる（図示せず。）。これはＰＴＣヒータの発
熱量に限界があるため、１５〜２０　ｃ　ｐ　ｍ　／　
Ａ、　４以上の定着速度を得るために、抵抗加熱源を用
いようとするものである。加熱源の能力としては５００
〜ＩＫＷのものも得られ易く、１１００ｃｐ／Ａ４の熱
定着装置を作ることも容易である。エンドレスフィルム
方式でこれだけの速度の定着装置を作れるのは金属製環
状フィルムにすることによって加熱源と定着用紙表面の
温度差を小さくすることかてきたことによる。また、こ
のエンドレスフィルム方式は温度センサをベルト裏面に
摺動させて温度計測することがてき、用紙分離爪が不要
となり、これらによってオフセット防止用シリコンオイ
ルの供給装置も不要となるという大きな利点が生じてい
る。唯、本方式は実施例１．２と異なり、温度センサと
温度制御用電源が必要となることは５ＵＲＦ方式などの
従来方式と同様である。

実施例４基本的構造は実施例］と同様である。但し、ＰＴＣヒー
タ１　（第１図）で工〉・ドレス金属製環状フィルム４
を伝導加熱する代わりに、赤外ランプ２５で直接集光輻
射加熱する（第６図）。金属製環状フィルム４の内側表
面は黒化処理を行って輻射熱を吸収し易くしである。こ
の方式の利点は昇温速度が速く、熱効率も良い点である
が、透光板（ガラス板）表面２６を金属製環状フィルム
４が摺動することによるキズの発生があり、寿命か比較
的に短いことである。また、温度計と制御電源は必要と
なる。しかし、実施例３で述べた金属製環状フィルム４
を用いることによる利点は大きな特徴として持っている
ことは同様である。

実施例５基本的構造は実施例１と同様である。但し、ＰＴＣヒー
タ１（第１図）で金属製環状フィルム４（第１図）を伝
導加熱する代わりに、２本の棒状通電電極を通して金属
製環状フィルム４に直接通電し、エンドレス金属製環状
フィルム４を直接発熱させる。この方式あ長尺状熱発生
装置１８の部＝２７− 分の構造例を第７図に示す。この図において、電極１つ
、２０が潤滑表面処理を施した金属製電極で、これに交
流電圧または直流電圧を印加する。

そうするとこれに接して摺動回転する金属製環状フィル
ム（図示せず。）の上記電極１つ、２０間−に電流が流
れ、電極１つ、２０間の金属製環状フィルム４が加熱さ
れる。もちろん、金属製環状フィルム４のこの部分と反
対側にも電流が流れ加熱されるが、その全発熱量は約１
／２０であり、発熱面密度では約１／４００と無視でき
る程わずかである。温度センサ２１は金属製環状フィル
ム４の内側温度を計測するが、表面温度とは５〜１０℃
の差しかなかった。但し、本方式は通電による加熱応答
が非常に良いため、基本的には用紙が熱定着装置を通過
している時のみの通電加熱てよく、最も省電力化した熱
定着装置が提供できるという大きな特徴がある。

本方式によれば、１５０ｃｐｍ／Ａ４以上の定着速度も
容易に達成することかでき、しかもレス゛ポンスは瞬時
に稼働させられるほど良く、しかも非常に熱効率の高い
方法である。原理的に言って、本方式以上の熱効率を実
現できる方式はないてあろう。

実施例６基本的構造は実施例１と同様である。但し、ＰＴＣヒー
タ１（第１図）で金属製環状フィルム４（第１図）を伝
導加熱する代わりに、この金属製環状フィルムに接して
配置した長尺状電磁石による電磁誘導加熱によって金属
フィルムを直接加熱する。この方式の長尺状熱発生装置
］８の部分の構造例を第８図に示す。この図において、
２２は交流損失の小さいＢａフェライ１〜．２３はこの
フェライトに巻かれたコイル、２１は金属フィルムの裏
面温度検出用センサ、２４はアルミナフィラー入り耐熱
性樹脂部材で、温度センサ２１を固定し、摩耗を小さく
する役割をさせている。この図にはフレームを図示して
いないが、構造材として使用するのは他の実施例と同様
である。なお、断熱材２と耐熱性樹脂部材２４をアルミ
ナフィラー入り耐熱性樹脂で一体形成する方法が量産時
には便利である。

本方式は基本的に実施例５と同様の直接加熱法であり、
熱応答と熱効率もほぼ同様の特性を示す。

但し、摺動電極を使わすに加熱できる本方式は安全（イ
１という点て実施例５に優れている。印加する交流電流
の周波数は金属製環ＩＪｅフィルム４をＮ）とした場合
、商用周波数の５０　／　６０　Ｈｚでも充分加熱てき
る特性を持っており、この点は温度制御用電源か必要と
はいえ低コス１〜化にとって非電に有利となっている。

本方式による加熱客足は５００〜１００ＯＷも可能て、
中速機から高速機用ヒートローラとして適しており、そ
の特性は実施例５とほとんと同してあった。

［発明の効果］本発明によれは、ピー１ヘローラの加熱源温度を下（Ｊ
て熱効率を向上させ、昇温時間も大巾に短縮させてクイ
ックスターｌ〜も可能とさせるたけてなく、これらを低
速機から高速機の全領域に適用できる耐久性の高い熱定
着装置を提供できる。

特に低速機領域では複雑なし−１〜ローラの温度検出用
センサと温度制御用電源を不要とすることかてさ、しか
もザイスの異なる複写用紙を通してもオフセラ１−を発
生させない熱定着装置を提供てきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱定着装置の断面図、第２図と第３図
はその熱定着装置の構成部品であるＰＴ、Ｃヒータの側
面図と断面図、第４図はその熱定着装置の昇温特性を示
すクラ７、第５図はＰＴＣヒータの他の実施例の断面図
、第６図と第７図と第８図は本発明になる熱定着装置の
構成部品である長尺状熱発生装置の他の実施例である。１　ＰＴＣヒータ、２　断熱材、４　金属製環状フィル
ム、１３　　ＰＴＣヒータ素子、１４・・上部電極、１
５　下部電極出願人　ハフ−７ツク日立株式会社代理人　弁理士　松永孝義　はか１名第１図１２：圧着ローラ第２図ｂ１、：　ＰＴＣヒーク第３図第５図１５：下部電極第６図２６：透光板第７図第８図１８：長尺状熱発生装置２１：温度検出用センザ２３；コイル

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも一方に発熱部材を備えた互いに圧接回
転する一対のローラと、未定着トナー像を持つ像支持体
を上記ローラ間に通過させて該未定着トナー像を熱溶融
定着させる熱定着装置において、上記発熱部材を備えたローラが、長尺状熱発生装置と、
この熱発生装置と接して回転し、像支持体と接する外側
表面を潤滑性樹脂で表面加工した金属製環状フィルムと
、該フィルムに張力を与えながら該フィルムを回転駆動
させる駆動用ローラとからなることを特徴とする熱定着
装置。
（２）上記長尺状熱発生装置が正特性サーミスタヒータ
からなることを特徴とする請求項（１）記載の熱定着装
置。
（３）上記長尺状熱発生装置が抵抗加熱式ヒータからな
ることを特徴とする請求項（１）記載の熱定着装置。
（４）上記長尺状熱発生装置が放射加熱式ヒータからな
ることを特徴とする請求項（１）記載の熱定着装置。
（５）上記長尺状熱発生装置が二本の平行した通電用摺
動電極からなり、該通電摺動電極を用いて上記金属製環
状フィルムに直接的に通電加熱することを特徴とする請
求項（１）記載の熱定着装置。
（６）上記長尺状熱発生装置がソフトな高透磁率材料を
磁芯とする電磁誘導加熱用コイルからなり、該電磁誘導
加熱用コイルにより上記金属製環状フィルムに渦電流を
誘起させて直接加熱することを特徴とする請求項（１）
記載の熱定着装置。
（７）像支持体入口側の曲率を像支持体出口側の曲率よ
り大きくした長尺状熱発生装置を用いることを特徴とす
る請求項（１）乃至（６）のいずれかに記載の熱定着装
置。
（８）電鋳法にて製作した上記金属製環状フィルムを用
いることを特徴とする請求項（１）乃至（７）のいずれ
かに記載の熱定着装置。
（９）上記金属製環状フィルムを電鋳法にて製作する最
終工程において、酸化雰囲気中でのベーキングによって
酸化消失する微粒子を分散含浸させる薄い複合メッキ表
面を金属製環状フィルムに形成させ、ベーキングによつ
てこの微粒子を酸化消失させた後に、該表面に潤滑性樹
脂の被覆処理を行って得られる金属製環状フィルムを用
いることを特徴とする請求項（８）記載の熱定着装置。
（１０）上記金属製環状フィルムを電鋳法にて製作する
最終工程において、ポーラスクロムメッキ面を形成させ
た後に、該表面に潤滑性樹脂の被覆処理を行って得られ
る金属製環状フィルムを用いることを特徴とする請求項
（８）記載の熱定着装置。
（１１）上記金属製環状フィルムの長尺状熱発生装置と
接する内側表面に黒化処理を行って光吸収率を大きくし
たことを特徴とする請求項（４）記載の熱定着装置。
（１２）上記金属製環状フィルムの長尺状熱発生装置と
接する内側表面に潤滑化処理を施すことによって長尺状
熱発生装置との間の摺動を円滑化させたことを特徴とす
る請求項（１）乃至（１１）のいずれかに記載の熱定着
装置。
（１３）上記長尺状熱発生装置の表面を潤滑化処理を施
すことによって金属製環状フィルムとの摺動を円滑化さ
せたことを特徴とする請求項（１）乃至（１２）のいず
れかに記載の熱定着装置。
（１４）請求項（８）乃至（１０）記載のいずれかの熱
定着装置に用いる電鋳法にて製作する金属製環状フィル
ム。
（１５）上記長尺状熱発生装置と接する内側表面に黒化
処理を行って光吸収率を大きくしたことを特徴とする請
求項（４）記載の熱定着装置に用いる金属製環状フィル
ム。
（１６）表面を潤滑化処理を施すことによって金属製環
状フィルムとの摺動を円滑化させたことを特徴とする請
求項（１）乃至（１２）のいずれかに記載の熱定着装置
に用いる長尺状熱発生装置。
（１７）像支持体入口側の曲率を像支持体出口側の曲率
より大きくしたことを特徴とする請求項（１）乃至（１
３）のいずれかに記載の熱定着装置に用いる長尺状熱発
生装置。
（１８）請求項（１）乃至（１３）のいずれかに記載の
熱定着装置を用いることを特徴とする電子写真装置。