JPH05289555A

JPH05289555A - 定着装置

Info

Publication number: JPH05289555A
Application number: JP8912692A
Authority: JP
Inventors: Yuji Yamanaka; 山中祐二
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1993-11-05
Anticipated expiration: 2016-01-15
Also published as: JP3124364B2

Abstract

(57)【要約】【目的】加熱体の背面側に、熱伝導率の高い高熱伝導
部材を設けることにより、加熱体の長手方向の温度分布
を平衡化すること。【構成】加熱体と加圧部材との間のニップ部に、未定
着顕画像を担持した記録材及び定着フィルムを通過さ
せ、前記顕画像を加熱定着する定着装置において、加熱
体の背面に高熱伝導部材が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱定着すべき顕画像
（以下、トナー画像と記す）を担持した記録材を加熱体
に対してフィルムを介して密着させて加熱体からフィル
ムを介して記録材に熱エネルギーを与えてトナー画像を
加熱定着するフィルム加熱方式の定着装置に関する。

【０００２】この装置は、複写機・レーザービームプリ
ンタ・ファクシミリ・マイクロフィルムリーダプリンタ
・画像表示（ディスプレイ）装置・記録機等の画像形成
装置において、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
成るトナーを用いて画像担持体としての記録材（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のトナー
画像を該画像を担持している記録材面に永久固着画像と
して加熱定着処理する画像定着装置として活用できる。

【０００３】

【従来の技術】従来、加熱方式の定着装置としては、所
定の温度に維持された加熱ローラーと、弾性層を有して
該加熱ローラーに圧接する加圧ローラーとによって未定
着のトナー画像が形成された記録材を挟持搬送しつつ加
熱する熱ローラー定着方式の定着装置が多用されてい
る。

【０００４】しかし、この熱ローラー定着方式の定着装
置は、第１に、所定温度に立ち上げるまでの時間（画像
形成作動禁止の時間）、いわゆる、ウエイトタイムが必
要であり、第２に、熱容量が必要なため、比較的大きな
電力が必要であり、第３に、回転ローラーで、ローラー
温度が高温のため、耐熱特殊軸受が必要であり、第４
に、ローラーに直接手が触れる構成となり、危険があっ
たり、保護部材が必要であり、第５に、ローラー定着温
度および曲率により記録材が巻き付いてジャム発生の原
因となる、などの欠点があった。

【０００５】そこで、上記のような欠点のない加熱方式
の定着装置として、近時は、前記のようなフィルム加熱
方式の定着装置が注目され、その実用のための研究・開
発が進められている。

【０００６】本出願人の先の提案に係る例えば特開昭６
３−３１３１８２号公報に開示の方式・装置等がこれに
属し、薄肉の耐熱フィルム（シート）と、該フィルムの
移動駆動手段と、該フィルムを中にしてその一方面側に
固定支持して配置された加熱体と、他方面側に該加熱体
に対向して配置され該加熱体に対して該フィルムを介し
て画像定着すべき記録材の顕画像担持面を密着させる加
圧部材を有し、該フィルムは少なくとも画像定着実行時
は該フィルムと加圧部材との間に搬送導入される画像定
着すべき記録材と順方向に同一速度で走行移動させて該
走行移動フィルムを挟んで加熱体と加圧部材との圧接で
形成される定着ニップ部を通過させることにより該記録
材の顕画像担持面を該フィルムを介して該加熱体で加熱
して顕画像（未定着トナー像）に熱エネルギーを付与し
て軟化・溶融せしめ、次いでフィルムと記録材を離間さ
せる、或いはトナーが冷却・固化した後にフィルムと記
録材を離間させることを基本とする加熱手段・装置であ
る。

【０００７】加熱体としては、フィルムの幅方向を長手
とする横長の耐熱性・絶縁性・低熱容量のヒーター基板
のフィルム当接面側に該面の長手に沿って線状に又は細
帯状に低熱容量の通電発熱抵抗体（発熱体）を具備させ
た形態のものが用いられ、発熱体の両端間に電力が供給
されることで発熱体が発熱し、またヒーター基板も加熱
されて加熱体の全体が急速に昇温し、該加熱体の熱がフ
ィルムを介して記録材に与えられる。

【０００８】加熱体の温度制御は、加熱体に設けられた
温度センサと、画像形成装置本体のマイクロコンピュー
タ及び加熱体駆動（通電発熱）回路により行なわれて所
定の定着可能温度に温調管理される。また加熱体は高温
となっているが、少なくとも発熱体の発熱時はフィルム
が所定速度で加熱体上を移動駆動されているため、フィ
ルムの局部的な熱変形は起きずに、安定した画像定着が
実行される。

【０００９】このようなフィルム加熱方式の定着装置は
ウエイト・タイムが短い等の特長を有し、時代の要望に
合った定着装置である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、問題点の１つ
として、この定着装置では、低熱容量の発熱体により加
熱するため、定着装置の定着可能領域よりも幅の小さい
記録材を通した場合、紙が通らない部分、すなわち非通
紙部の昇温が、従来の熱ローラー定着装置にくらべて、
著しく高いという現象が生じる。非通紙部の昇温が大き
いと、トナーが高温オフセットしたり、加圧ローラー、
定着フィルムの耐熱温度を越してしまうこともあった。

【００１１】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたもので、低熱容量の発熱体を用いた定着装置にお
いて、非通紙部の昇温を抑制した定着装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による定着装置は、走行駆動される定着フィ
ルムと、それを挟んで圧接する加熱体と加圧部材を有
し、定着フィルムを挟んで加熱体と加圧部材との加圧で
形成される定着ニップ部の定着フィルムと加圧部材との
間に未定着顕画像を担持した記録材を導入して走行する
定着フィルムと共に定着ニップ部を移動通過させること
で、加熱体から定着フィルムを介して記録材に熱エネル
ギーを与えて顕画像を加熱定着する定着装置であり、前
記加熱体の前記定着フィルムとの当接面とは反対側に、
１００〔ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃〕以上の熱伝導率を有する
高熱伝導部材が設けられていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明によれば、加熱体の背面に高熱伝導部材
を設けることにより、加熱体の長手方向即ち記録材走行
方向と直角方向における温度分布を平衡化する。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の一実施例による定着装置の断
面図、図２は図１の定着装置の斜視図である。これらの
図において、１は加熱体で、記録材Ｐの走行方向に延び
る線状又は帯状の細長い発熱体４を有し、該発熱体４は
ヒーター基板３に支持されるとともに、耐熱ガラス６に
よりコートされている。

【００１５】７はエンドレスベルト状の定着フィルムで
あり、左側の駆動ローラー８と、右側の従動ローラー９
と、該両ローラー８・９間の下方に配置した加熱体とし
ての加熱体１の、該３部材８・９・１間に懸回張設して
ある。

【００１６】従動ローラー９はエンドレスベルト状の定
着フィルム７のテンションローラーを兼ねさせており、
該定着フィルム７は駆動ローラー８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
た記録材Ｐの搬送速度と同じ周速度をもってしわや蛇
行、速度遅れなく回転駆動される。

【００１７】１０は加圧部材としての、シリコンゴム等
の離形性の良いゴム弾性層１２を有する加圧ローラーで
あり、前記のエンドレスベルト状定着フィルム７の下行
側フィルム部分を挟ませて前記加熱体１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の当接圧
をもって対向圧接させてあり、記録材Ｐの搬送方向に順
方向の反時計方向に軸１１を中心に回転する。

【００１８】加熱体１はフィルム７の面移動方向と交差
する方向（フィルムの幅方向）を長手とする低熱容量線
状加熱体であり、ヒーター基板３、通電発熱抵抗体（発
熱体）４、検温素子５等よりなり、ヒーター支持体２に
取付け保持させて固定支持させてある。

【００１９】ヒーター支持体２は加熱体１を定着装置に
対し断熱支持する断熱性・高耐熱性・剛性を有するもの
で、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）・Ｐ
ＡＩ（ポリアミドイミド）・ＰＩ（ポリイミド）・ＰＥ
ＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）・液晶ポリマー等
の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス・金属
・ガラス等との複合材料などで構成できる。

【００２０】ヒーター基板３は耐熱性・絶縁性・低熱容
量の部材であり、一例として厚み１．０ｍｍ・巾１６ｍ
ｍ・長さ３４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００２１】発熱体４は基板３の下面（フィルム７との
対面側）の略中央部に長手に沿って、例えば、Ａｇ／Ｐ
ｄ（銀パラジウム）、Ｔａ₂Ｎ等の電気抵抗材料を厚み
約１０μｍ・巾１〜３ｍｍにスクリーン印刷等により塗
工し、その上に表面保護層として耐熱ガラス６を約１０
μｍコートしたものである。

【００２２】検温素子５は一例として基板３の上面（発
熱体４を設けた面とは反対側の面）の略中央部にスクリ
ーン印刷等により塗工して具備させたＰｔ膜等の低熱容
量の測温抵抗体である。検温素子としては、他に低熱容
量のサーミスタなどを基板３に当接配置する構成にして
もよい。

【００２３】本例の加熱体１の場合は、線状又は帯状を
なす発熱体４に対し、その長手方向両端部より通電し、
発熱体４を略全長にわたって発熱させる。通電はＡＣ１
００Ｖであり、検温素子５の検知温度に応じてトライア
ックを含む不図示の通電制御回路により通電する位相角
を制御することにより、通電電力を制御している。

【００２４】定着フィルム７は耐熱性・離形性・耐久性
等のある、一般に総厚１００μｍ以下、好ましくは４０
μｍ以下の単層或いは複合層フィルムを使用できる。

【００２５】１４はヒーター基板３の裏面に設けられた
高熱伝導部材で、熱伝導率は１００〔ｋｃａｌ／ｍｈｒ
℃〕以上が好ましく、製作材料は例えばアルミニウムプ
レートが用いられる。アルミプレート１４は、発熱体４
の領域に対応した位置に溝１４ａが設けられている。溝
の巾ａは発熱体４の巾より０．５ｍｍ大きくしてある。
アルミプレート１４の厚さｃは、１ｍｍ〜３ｍｍ程度が
望ましく本実施例では２ｍｍであり、溝の深さｂは０．
３ｍｍ以上が望ましく本実施例では１ｍｍである。

【００２６】温度平衡部材１４は、加熱体１とともに、
ヒーター支持体２に保持され、ヒーター支持体２はヒー
ターステイ１３に保持される。ヒーターステイ１３は、
不図示定着側板に固定され、加圧手段１０から受ける力
に耐え得る強度を有する構造部材である。

【００２７】ｂ）定着実行動作画像形成スタート信号により前述例の画像形成装置が画
像形成動作して定着装置へ搬送された未定着のトナー画
像Ｔａを上面に担持した記録材シートＰはガイド１８に
案内されて加熱体１と加圧ローラー１０との圧接部（定
着ニップ部）の、定着フィルム７と加圧ローラー１０と
の間に進入して、未定着トナー画像面がシートＰの搬送
速度と同一速度で同方向に回動状態の定着フィルム７の
下面に密着して面ズレ・しわ・寄りを生じることなく定
着フィルム７と一緒の重なり状態で加熱体１と加圧ロー
ラー１０との相互圧接部間を挟圧力を受けつつ通過して
いく。

【００２８】加熱体１は画像形成スタート信号により所
定のタイミングで通電加熱されるので、トナー画像Ｔａ
は圧接部において加熱を受けて軟化・溶融像となる。

【００２９】定着フィルム７は、ヒーター支持体２の曲
率の大きいエッジ部Ｓ（曲率半径が約２ｍｍ）におい
て、急角度（屈曲角度θが略４５°）で走行方向が転向
する。従って、定着フィルム７と重なった状態で圧接部
を通過して搬送されたシートＰは、エッジ部Ｓにおいて
定着フィルム７から曲率分離し、排紙トレイへ排紙され
てゆく。排紙される時までにはトナーは十分冷却固化し
シートＰに完全に定着した状態（トナー画像Ｔｃ）とな
っている。

【００３０】又、本例において、アルミプレート１４の
役割は、長手方向（シート走行方向と直角方向かつシー
ト巾方向）への熱移動を行うものであり、ヒーター基板
背面から熱を吸収するものではない。

【００３１】図７に熱移動のモデルを示す。（ａ）は加
熱体に電力を供給しはじめた時の状態であり、発熱量の
多くは加圧部材１０、ヒーター基板３を昇温させるため
に用いられ、アルミプレート１４への移動は極少であ
る。それは、発熱体から見て、アルミプレート１４は熱
抵抗の大きい位置にあることでも解る、（ｂ）は定常状
態かつ非通紙部昇温が発生した状態である。この状態で
は、加圧部材等のまわりの部材がすでに高温となってい
るため、下向の矢印の熱移動はシートへ供給される熱量
となる。しかしながら図３に示すように非通紙部領域
は、シートが熱を奪わないので、その熱は発熱体自体を
昇温させる。

【００３２】次に、ヒーター基板３が昇温し、ヒーター
基板３に当接している温度平衡部材１４へ熱が伝達す
る。アルミプレート１４中では、それ自体の高熱伝導率
により、高温部から低温部へ、すなわち、非通紙部昇温
領域から通紙領域へと熱移動が生じる。そのため図３に
示すように、アルミプレート１４により、長手方向の温
度分布は、平衡化されるのである。

【００３３】又、前記加熱体と前記高熱伝導部材である
アルミプレートとの接触面において、前記加熱体に含ま
れる発熱体に対応する領域に、非接触領域を設けること
により、非通紙部昇温を低くおさえるとともに、発熱体
に電力を供給しはじめた時から定着可能になるまでの時
間すなわちウエイトタイムの短縮を可能にしたものであ
る。

【００３４】本発明の第２の実施例を図４に示す。同図
において、ヒーター支持体１５にアルミ等の高熱伝導率
の材質を使用し、長手方向の熱移動を促進し、非通紙部
昇温をおさえようとしたものであり、第１の実施例に対
し、部品点数を減らし、コストダウンを図ったものであ
る。本実施例では、アルミヒーター支持体１５の厚さは
１．６ｍｍであり、溝１５ａは３ｍｍ×１ｍｍの断面で
長手方向全域に設けた（図８）。

【００３５】本実施例の場合、図８に示すように、セン
ターにあるサーミスターにより、温度検知を行い、２０
０℃で温調を行った。

【００３６】そこで、小サイズ紙（巾１８２×長さ２５
７，８０ｇ／ｍ²）を連続通紙した場合、非通紙部の温
度は、２３５℃となった。よって非通紙部昇温は△Ｔ＝
３５℃である。又、ヒーター支持体１５と全く同じ形状
（溝１４ａナシ）で材質にＰＥＥＫ（ポリエーテルエー
テルケトン）を使用した従来例では、非通紙部の温度は
２８３℃となった。よって非通紙部昇温は△Ｔ＝８３℃
である。

【００３７】又、実施例２とＰＥＥＫ製ヒーター支持体
の従来形とは、定着器が冷えた状態から、電源を入れ、
加熱体が２００℃に達するまでの時間、すなわちウエイ
トタイムは、約４秒で同等である。つまり、ウエイトタ
イムを長くすることなく、非通紙部昇温を低くおさえる
ことができたのである。

【００３８】本発明の第３の実施例を図５に示す。同図
において、ヒーターステイ１６にアルミ等の高熱伝導率
を有する部材を使用し、長手方向の熱移動を促進し、非
通紙部昇温をおさえようとしたものであり、第２の実施
例に対し、部品点数を減らし、コストダウンを図ったも
のである。なお１６ａは溝である。

【００３９】本発明の第４の実施例を図６に示す。同図
において、加熱体１とアルミプレート１４の接触面にお
いて、発熱体４の領域に対応するところに、耐熱性かつ
断熱性のシート材１７を介設している。該シート材１７
は好ましくは、本実施例ではＰＥＥＫ（ポリエーテルエ
ーテルケトン）を使用している。シート材１７の厚さ
は、０．１ｍｍ〜１ｍｍが望ましく、本実施例では０．
６ｍｍである。

【００４０】第１の実施例では、加圧部材１０の力を加
熱体背面の両サイドで受け、溝部では力を受けていない
ため、不慮の異常加圧等により、加熱体の破壊が生じる
恐れがある。そこで図６のように、断熱性シート材１７
をはさむことにより、空間による断熱と同じ性能を発揮
しつつ、不慮の異常加圧等の事故に対し、高い信頼性を
もたらせることができた。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱体の背面に高熱伝導部材を設けることにより、加熱
体の長手方向の温度分布を平衡化し、非通紙部温度を低
下させることができる。

【００４２】又、上記高熱伝導部材とヒーター背面との
間で、空間又は断熱性シートを介設することにより、冷
えた状態から定着可能な状態への立ち上り時間すなわち
ウエイトタイムを長くしてしまうことはない。

【００４３】その結果、各部品の耐熱温度を越えるよう
な非通紙部昇温が発生せず、定着装置の高信頼性、高耐
久性を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による定着装置の断面図。

【図２】図１の定着装置の斜視図。

【図３】図１中の温度平衡部材の斜視図。

【図４】本発明の第２実施例による定着装置の断面図。

【図５】本発明の第３実施例による定着装置の断面図。

【図６】本発明の第４実施例による定着装置の断面図。

【図７】本発明による定着装置における加熱体まわりの
熱移動モデル。

【図８】図４の定着装置の作用を説明するための図。

【符号の説明】

１…加熱体２…ヒーター支
持体３…ヒーター基板４…発熱体１３…ヒーターステイ１４…温度平衡
部材１４ａ…溝１５…ヒーター
支持体１６…ヒーターステイ１７…断熱シー
ト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行駆動される定着フィルムと、それを
挟んで圧接する加熱体と加圧部材を有し、定着フィルム
を挟んで加熱体と加圧部材との加圧で形成される定着ニ
ップ部の定着フィルムと加圧部材との間に未定着顕画像
を担持した記録材を導入して走行する定着フィルムと共
に定着ニップ部を移動通過させることで、加熱体から定
着フィルムを介して記録材に熱エネルギーを与えて顕画
像を加熱定着する定着装置であり、前記加熱体の前記定
着フィルムとの当接面とは反対側に、１００〔ｋｃａｌ
／ｍｈｒ℃〕以上の熱伝導率を有する高熱伝導部材が設
けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記高熱伝導部材の、加熱体背面との接
触面において、加熱体中に含まれる発熱体の領域に対応
する部分に溝が設けられ、前記接触面中に非接触領域が
形成されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】前記高熱伝導部材の加熱体の背面との接
触面において、加熱体に含まれる発熱体の領域に対応す
る所に略同一幅の熱伝導率０．３〔ｋｃａｌ／ｍｈｒ
℃〕以下の断熱シートが介設されていることを特徴とす
る請求項１記載の定着装置。