JPH04242277A - 加熱装置及び加熱体 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフィルムを介して被加熱
体を加熱する加熱装置に関し、特に、未定着像の定着に
有効な加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像の発色、表面性の向上、定着等で加
熱装置が用いられている。

【０００３】特に画像形成装置の定着方式としては加熱
定着方式、特に、熱ローラ定着方式が広く用いられる。

【０００４】しかし、この熱ローラ定着方式は熱ローラ
表面が所定温度に達する迄のウォームアップタイムが長
くかかるという問題がある。

【０００５】そこで出願人は特開昭６３−３１３１８２
号公報、特開平２−１５７８７８号公報等で瞬時に昇温
する抵抗発熱体を保護層で覆い、この保護層にフィルム
を摺動させる構成の定着装置を提案した。

【０００６】この定着装置ではウォームアップタイムを
大幅に減縮乃至無くすことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする問題点】抵抗発熱体上に保護
層を形成する保護層表面に凹凸が生じる。

【０００８】特に保護層をスクリーン印刷により形成す
ると、スクリーンのメッシュに応じたメッシュ間隔の凹
凸が生じる。

【０００９】この凹凸が大きいと局所的に加圧力が大き
くなり定着像にスジ状の光沢が生じる。

【００１０】更に、フィルムと保護層間に空気が存在し
、この部分の熱伝導が低下する。

【００１１】また、凹凸の数が多いとフィルムの摩耗が
激しく摩耗粉が大量に発生する。

【００１２】

【問題点を解決するための手段】上記問題点を解決する
本発明は、通電により発熱する抵抗発熱体と、この抵抗
発熱体を覆う保護層と、この保護層と摺動するフィルム
と、を有する加熱装置において、上記保護層表面は上記
フィルムの摺動面より硬度が高く、且つ、Ｒｚ≦３．０
μｍで、高さ０．１μｍ以上の山の平均間隔が１．０ｍ
ｍ以上であることを特徴とするものである。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき説明する
。

【００１４】図１は本発明の実施例の加熱装置を定着装
置として適用した画像形成装置の断面図である。

【００１５】図１において、１００は装置機筐、１は該
機筐の上面板１００ａ上に配置したガラス板等の透明板
部材よりなる往復動型の原稿載置台であり、機筐上面板
１００ａ上を図面上右方ａ、左方ａ′に夫々所定の速度
で往復移動駆動される。

【００１６】Ｇは原稿であり、複写すべき画像面側を下
向きにして原稿載置台１の上面に所定の載置基準に従っ
て載置し、その上に原稿圧着板１ａをかぶせて押え込む
ことによりセットされる。

【００１７】１００ｂは機筐上面板１００ａ面に原稿載
置台１の往復移動方向とは直角の方向（紙面に垂直の方
向）を長手として開口された原稿照明部としてのスリッ
ト開口部である。原稿載置台１上に載置セットした原稿
Ｇの下向き画像面は原稿載置台１の右方ａへの往動移動
過程で右辺側から左辺側にかけて順次にスリット開口部
１００ｂの位置を通過していき、その通過過程でランプ
７の光Ｌをスリット開口部１００ｂ、透明な原稿載置台
１を通過して受けて照明走査される。その照明走査光の
原稿面反射光が短焦点小径結像素子アレイ２によって感
光ドラム３面に結像露光される。

【００１８】感光ドラム３は例えば酸化亜鉛感光層・有
機半導体感光層等の感光層が被覆処理され、中心支軸３
ａを中心に所定の周速度で矢示ｂの時計方向に回転駆動
され、その回転過程で帯電器４により正極性又は負極性
の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に前記の原稿
画像の結像露光（スリット露光）を受けることにより感
光ドラム３面には結像露光した原稿画像に対応した静電
潜像が順次に形成されていく。

【００１９】この静電潜像は現像器５により加熱で軟化
溶融する樹脂等より成る粉体トナーにて順次に顕像化さ
れ、該顕像たるトナー画像が転写部としての転写放電器
８の配設部位へ移行していく。

【００２０】Ｓは記録材としての転写材シートＰを積載
収納したカセットであり、該カセット内のシートが給送
ローラ６の回転により１枚宛繰出し給送され、次いでレ
ジストローラ９により、ドラム３上のトナー画像形成部
の先端が転写放電器８の部位に到達したとき転写材シー
トＰの先端も転写放電器８と感光ドラム３との間位置に
丁度到達して両者一致するようにタイミングどりされて
同期給送される。そしてその給送シートの面に対して転
写放電器８により感光ドラム３側のトナー画像が順次に
転写されていく。

【００２１】転写部でトナー画像転写を受けたシートは
不図示の分離手段で感光ドラム３面から順次に分離され
て搬送ガイド１０によって後述する定着装置１１に導か
れて担持している未定着トナー画像の加熱定着処理を受
け、画像形成物（コピー）として機外の排紙トレイ１２
上に排出される。

【００２２】一方、トナー画像転写後の感光ドラム３の
面はクリーニング装置１３により転写残りトナー等の付
着汚染物の除去を受けて繰り返して画像形成に使用され
る。

【００２３】次に定着装置について詳細に説明する。

【００２４】図２は定着装置の拡大断面図である。

【００２５】２４はエンドレスベルト状の定着フィルム
であり、左側の駆動ローラ２５と、右側の従動ローラ２
６と、駆動ローラ２５と従動ローラ２６間の下方に配置
した加熱体としての抵熱容量線状加熱体２０の互いに平
行な該３部材２５・２６・２０間に懸回張設してある。

【００２６】従動ローラ２６はエンドレスベルト状の定
着フィルム２４のテンションローラを兼ねさせており、
該定着フィルム２４は駆動ローラ２５の時計方向回転駆
動に伴ない時計方向に所定の周速度、即ち画像形成部８
側から搬送されてくる未定着トナー画像Ｔａを上面に担
持した転写材シートＰの搬送速度と同じ周速度をもって
シワや蛇行、速度遅れなく回転駆動される。

【００２７】２８は加圧部材としての、シリコンゴム等
の離型性の良いゴム弾性層を有する加圧ローラであり、
前記のエンドレスベルト状定着フィルム２４の下行側フ
ィルム部分を挟ませて前記加熱体２０の下面に対して不
図示の付勢手段により例えば総圧４〜７ｋｇの当圧接を
もって対向圧接させてあり、転写材シートＰの搬送方向
に順方向の反時計方向に回転する。

【００２８】回転駆動されるエンドレスベルト状の定着
フィルム２４は繰返してトナー画像の加熱定着に供され
るから、耐熱性・離型性・耐久性に優れ、又一般には１
００μｍ以下好ましくは５０μｍ以下の薄肉のものを使
用する。例えばＰＩ（ポリイミド）・ＰＥＩ（ポリエー
テルイミド）・ＰＦＡ（４フッ化エチレン−パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）などの耐熱樹
脂の単層フィルム、もしくは複合層フィルム例えば２０
μｍ厚フィルムの少なくとも画像当接面側にＰＴＦＥ（
４フッ化エチレン樹脂）に導電材を添加した離型性コー
ト層を１０μｍ厚に施したものなどである。

【００２９】加熱体としての低熱容量加熱体２０は本例
のものは図２の横断面模型図に示したような構造のもの
である。

【００３０】即ち、２１ａは全体の強度を保つための支
持部材であり、定着フィルム横断方向（定着フィルム２
４の走行方向に直角な方向）を長手とする高剛性・耐熱
性・低熱伝導率部材、例えばＰＰＳ・ポリイミド・ベー
クライト製の横長角材である。２１ｄは上記支持部材２
１ａの下面に長手に沿って具備された横長溝穴２１ｂ内
に嵌合入し外れ止めして取付けた基板である。本例のも
のは長さ２４０ｍｍ・巾１０ｍｍ・厚さ１．０ｍｍのア
ルミナ等の熱伝導の良いセラミック基板である。

【００３１】２１ｅは該基板表面（基板２１ｄの定着フ
ィルムを介して加圧ローラ２８と圧接する面）の略中央
部に長手に沿って形成した線状もしくは帯状の低熱容量
発熱体である。本例はニクロム・タングステン・銀−パ
ラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）・酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）
・Ｔａ２Ｎなど、もしくはそれ等を主成分とする抵抗材
料（通電発熱体）を巾１．０ｍｍ・厚さ２０μｍで塗工
（スクリーン印刷）して形成具備されたものである。

【００３２】２１ｆは基板裏面の略中央面部に具備され
た温度検知体である。本例は基板表面の上記面部分に長
手に沿って低熱容量測温低抗体としてのＰｔ膜を巾２０
０μｍ・厚さ１０μｍで線状もしくは帯状にスクリーン
印刷でもって形成具備させてある。低熱容量のビードサ
ーミスタ等の温度検知体を基板裏面の上記面部分に接着
して配設して使用することもできる。

【００３３】２１ｇは発熱体２１ｅを含む基板表面に薄
く例えば１０μｍ厚程度に施した、ガラス・セラミック
等の耐熱性かつ耐摩耗性材料からなる保護層でフィルム
内面より硬度が大きい、発熱体２１ｅの長手両端に設け
られた電極間に流電することにより全長にわたって発熱
する。

【００３４】定着時はサーミスタの検知温度、即ち、ア
ルミナ基板の温度が一定となるように抵抗発熱体への通
電パワーがコントロールされる。

【００３５】次に定着動作を説明する。

【００３６】画像形成スタート信号により装置が画像形
成動作して転写部８から定着装置１１へ搬送された、未
定着のトナー画像Ｔａを上面に担持した転写材シートＰ
の先端が定着装置寄りに配設した前述のセンサ（不図示
）により検知されると定着フィルム２４の回動（又は走
行）が開始され、転写材シートＰはガイド２９に案内さ
れて加熱体２０と加圧ローラ２８との圧接部Ｎの定着シ
ート２４と加圧ローラ２２との間（定着ニップ部）に進
入して、未定着トナー画像Ｔａ面がシートＰの搬送速度
と同一速度で同方向に面移動状態の定着フィルム２４の
下面に密着して面ズレやしわ寄りを生じることなく定着
フィルム２４と一緒の重なり状態で定着ニップ部を加熱
体２０と加圧ローラ２８との挟圧力を受けつつ通過して
いく。

【００３７】このように定着ニップ部を通過する際に未
定着トナー画像は、ヒータの熱を定着フィルム２４を介
して受け溶融し定着する。

【００３８】その後シートＰと定着フィルムは離反し、
シートＰは排紙トレイ１２に排紙される。

【００３９】ここで本実施例における加熱体のフィルム
と摺動する部分である保護層表面の粗さＲｚを３μｍ以
下としている。（Ｒｚ：ＪＩＳＢ０６５１触針式表面粗
さ測定器の基格にもとづく測定器で２．５ｍｍの測定長
で測定した十点平均粗さ）これにより大きな凹凸がなく
なり、加圧力が均一化し光沢スジが発生しないと共に熱
伝導の低下を防止できる。

【００４０】更に、本実施例ではフィルムと摺動する保
護層表面の断面曲線は、図３に示すように高さ０．１μ
ｍ以上の山の平均間隔ｘは約２ｍｍ以上である（平均山
間隔は２５ｍｍの測定長で測定した）。一般にスクリー
ン印刷法によりガラス等の材質により保護層を形成する
と図４に示すように、メッシュの穴間隔で凹凸ができる
ので、例えば高さ０．１μｍ以上の山の間隔は平均約０
．７ｍｍとなる。

【００４１】しかし、このように凹凸の数の多いヒータ
を用いた定着装置を長時間作動させた場合、定着フィル
ムが摩耗し、大量の粉が発生してしまう。発生した粉は
、ヒータ表面の凸部に蓄積し固着する。ときには、それ
を核にして摩耗粉の大きな固着物が形成され、この部分
で局所的にフィルムに大きな圧力がかかり、定着画質に
スジ状の光沢部分を生じたり、定着フィルムダメージを
与えることがある。また、固着物はヒータの熱がトナー
画像に伝わるのをさまたげるために局所的に定着不良を
生じてしまうことがある。

【００４２】このような摩耗粉の固着は、加熱体表面に
摺動性グリース等を塗布しているときは、さらに生じや
すい。

【００４３】そこで本発明は、これらの問題を解決する
為にＲｚ≦３μｍ以下とすることで、大きな凹凸をなく
し、さらに高さ０．１μｍ以上の山の平均間隔を１ｍｍ
以上とすることでフィルムの摩耗量を増加させる凸部と
、固着部が形成される核となる凸部の数を低減したヒー
タを用いる。

【００４４】これにより摩耗粉の発生が少なくなり長期
にわたって安定して使用することができる。

【００４５】実験結果を表１に示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】加熱体表面がＲｚ＞３μｍと、大きな山が
ある場合には、初期から定着画像に問題が生じ、またＲ
ｚ≦３μｍでも、高さ０．１μｍ程度の山が多くある場
合、（例えば、０．５ｍｍ間隔）には、初期には問題な
いが、４８時間以上使用後には、同様の問題が生じる。 すなわち、０．１μｍ程度の山でも多くあると、摩耗粉
が発生し、それが大きめの山に付着し、Ｒｚ＞３μｍの
加熱体と同じような山が加熱体表面に形成されるため、
定着画像に影響が生じるのである。そこで本発明では、
加熱体表面をＲｚ≦３μｍ、また高さ０．１μｍの山間
隔を１ｍｍ以上とすることで、長時間の使用においても
、画像不良が生じないようにしたものである。

【００４８】ここで加熱体の表面形状を、本発明のよう
にする方法を詳細に説明すると、本実施例はガラスから
成る保護層をスクリーン印刷法により塗布後、焼成して
形成しているが、その焼成をガラスの環球式軟化温度で
ある６５０℃よりも５０℃以上高い約７００℃で行って
いる。

【００４９】前述した図３が７００℃で焼成した保護層
表面粗さの断面曲線であり、図４が６６０℃で焼成した
断面曲線である。

【００５０】このように軟化温度よりも５０℃以上高い
温度で焼成することにより焼成時にガラスの粘度が下が
るので、スクリーン印刷時にメッシュによる凹凸がガラ
ス表面上に生じるが、焼成中に平滑になるのである。

【００５１】焼成時に長時間放置することでも、ヒータ
表面は平滑になるが、軟化温度＋３０℃以下の温度では
、長時間放置してもメッシュ跡は残り、高さ０．１μｍ
以上の山の平均間隔が１ｍｍ以上にならなかった。

【００５２】従って焼成は、軟化温度＋３０℃以上、好
ましくは軟化温度＋５０℃以上の温度で行なうのが良い
。

【００５３】前述の実施例においては、焼成温度を上げ
、保護層の溶融粘度を下げることでガラスにより保護層
を形成したが、発熱体にＡｇ／ＰｄやＲｕ／Ｏ２等を用
いた場合、焼成時にこれらの発熱体材料が保護層中に拡
散し所定の抵抗値に形成するのが困難である。また発熱
体に欠陥ができることが多い。

【００５４】そこで本実施例は軟化温度付近の温度で保
護層を形成し、さらにその上に表面平滑層を保護層の材
質よりも軟化温度の低い材質で形成したヒータを用いた
。すなわち図５に示すように軟化温度７００℃のガラス
を７１０℃で焼成することで保護層ｈ１を形成し、さら
にその上に軟化温度６００℃のガラスで、表面平滑層ｈ
２を６５０℃で焼成することにより平滑に形成したヒー
タを用いる。

【００５５】ここで表面平滑層は、ガラスに限らず、テ
フロン、ＰＩ等をデッピング、キャスティング、コーテ
ィング等の手段により平滑に形成しても良い。

【００５６】前述した実施例では、保護層を平滑に形成
する手段を述べたが保護層の表面の粗さは、下地の基板
を平滑にすることでも改善できる。例えばＲｚ＝５μｍ
のアルミナ基板を用いた場合、保護層の焼成温度を軟化
温度＋６００℃以上の温度にしなければ０．１μｍ以上
の山の平均間隔を１ｍｍ以上に形成できなかったが、ア
ルミナ表面を研磨によりＲｚ≦２μｍにすることで軟化
温度に近い温度で焼成しても０．１μｍ以上の山の平均
間隔が１ｍｍ以上に形成することができた。

【００５７】このように形成したヒータも同様の効果が
得られた。

【００５８】また、保護層を、厚め、例えば厚み３０μ
ｍで形成し、その後約１０μｍ研磨し、平滑な表面形状
を形成しても良い。

【００５９】また、フィルムの保護層との摺動面の粗さ
も熱伝導に関係する。

【００６０】しかしフィルムの摺動面は保護層より硬度
が低いため摺動を開始すると凸部が削れ十分に平滑にな
るため熱伝導に問題はない。

【００６１】但し、初期時の粗さが粗すぎると平滑にな
る迄の摩耗粉がたくさん発生するため、初期時のフィル
ム摺動面の粗さはＲｚ≦３μｍであることが好ましい。

【００６２】

【発明の効果】このように本発明によれば、局所的な加
熱不良やフィルムのダメージを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を適用した画像形成装置の断面
図である。

【図２】本発明の実施例の加熱装置の拡大断面図である
。

【図３】本発明の実施例の保護層表面断面図である。

【図４】従来の保護層表面断面図である。

【図５】本発明の別の実施例に用いられる加熱体の断面
図である。

【符号の説明】

２０　　加熱体 ２１ｅ　　抵抗発熱体 ２１ｇ　　保護層 ２４　　フィルム ２８　　加圧ローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　通電により発熱する抵抗発熱体と、こ
   の抵抗発熱体を覆う保護層と、この保護層と摺動するフ
   ィルムをと、を有する加熱装置において、上記保護層表
   面は上記フィルムの摺動面より硬度が高く且つ、Ｒｚ≦
   ３．０μｍで、高さ０．１μｍ以上の山の平均間隔が１
   ．０ｍｍ以上であることを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】　　上記加熱装置は上記フィルムを介して
   上記抵抗発熱体からの熱で支持材上の被定着像を加熱定
   着する定着装置で、上記フィルムは支持材と接触して同
   速度で移動することを特徴とする請求項１の加熱装置。