JPH06301303A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルム加熱方式の加熱装置について、加熱
体の表面コート層の膜厚を適切に規定して加熱体に印加
する電流のリークを防ぎ、該電流リークに起因する、通
信先コンピュータの誤動作やユーザーの感電を防止する
こと、加熱体の発熱体から加熱体表面コート層の表面へ
の伝熱性の低下をできる限り抑えて必要な充分な熱を被
加熱材に与えることができるようにし、加熱装置が画像
加熱定着装置である場合における定着不足等の定着画像
不良の発生を防止すること。 【構成】 加熱体１と、該加熱体に密着して走行移動す
るフィルム７を有し、このフィルムを介して被加熱材Ｐ
を加熱体に密着させてフィルムと一緒に加熱体位置を移
動通過させて加熱体１の熱エネルギーをフィルム７を介
して被加熱材Ｐに付与する加熱装置において、加熱体１
の表面コート層６の膜厚を４０μｍ以上１７５μｍ以
下、より好ましくは５０μｍ以上１５０μｍ以下とする
こと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱体（ヒータ）と、
該加熱体に密着して走行移動するフィルムを有し、この
フィルムを介して被加熱材を加熱体に密着させてフィル
ムと一緒に加熱体位置を移動通過させて加熱体の熱エネ
ルギーをフィルムを介して被加熱材に付与するフィルム
加熱方式の加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のようなフィルム加熱方式の加熱装
置は、例えば特開昭６３−３１３１８２号公報・特開平
２−１５７８７８号公報・特開平４−４４０７５〜４４
０８３号公報等に提案されており、電子写真複写機・レ
ーザビームプリンタ・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成る顕画剤（トナ
ー）を用いて記録材（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）方式で目的の画像情報に対応
した未定着のトナー像を形成担持させ、該トナー画像を
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
熱定着処理して画像形成物を出力する画像形成装置にお
ける画像加熱定着装置として使用できる。

【０００３】また、例えば画像を担持した記録材を加熱
してつや等の表面性を改質する装置や仮定着処理する装
置などとして使用できる。

【０００４】フィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体と
して低熱容量のセラミックヒータ等を使用でき、またフ
ィルムを薄膜とすることで、熱ローラ方式・熱板方式・
ベルト定着方式・フラッシュ定着方式等の他の加熱方式
の加熱装置ないしは画像加熱定着装置に比べて、ウェイ
トタイムの短縮化、クイツクスタートが可能となり、使
用していないときの予熱が必要なくなり、省電力化を図
ることができる、機内昇温を抑えることができる等の利
点を有しており、実用化されている。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】フィルム加熱方式
の加熱装置において、加熱体のフィルムとの接触表面は
絶縁保護等を目的とした表面コート層（以下、ガラス層
と記す）を設けるが、その膜厚により次のような問題が
あった。

【０００６】（１）ガラス層の膜厚が薄いと、加熱体に
印加する電流がガラス層からリークする可能性があっ
た。特に、該加熱装置を画像加熱装置として使用した画
像形成装置がプリンタのように外部との通信機能を持つ
装置では加熱体からリークした電流が通信用のコネクタ
を通して通信先のコンピュータやユーザーに伝わり、コ
ンピュータの誤動作、ユーザーの感電となる危険性があ
った。

【０００７】（２）ガラス層の膜厚が厚いと、加熱体の
発熱体からガラス層表面への伝熱性が低下し、必要な充
分な熱を被加熱材に与えにくくなることがある。そのた
め画像加熱定着装置の場合では定着不足等の定着画像不
良を生じさせる。

【０００８】（３）あるいはＡＣ電源に雷サージ電流等
が加わった際に、フィルムに穴を開けたり、加熱体の温
調系のサーミスタ等の検温素子に放電して加熱装置を暴
走させてしまうおそれがある。

【０００９】本発明は上記（１）〜（３）の問題を解消
する、即ち、加熱体の表面コート層の膜厚を適切にして
加熱体に印加する電流のリークを防ぎ、該電流リークに
起因する、通信先コンピュータの誤動作やユーザーの感
電を防止すること、加熱体の発熱体から加熱体表面コー
ト層の表面への伝熱性の低下をできる限り抑えて必要な
充分な熱を被加熱材に与えることができるようにし、加
熱装置が画像加熱定着装置である場合における定着不足
等の定着画像不良の発生を防止すること等を目的とす
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
徴とするフィルム加熱方式の加熱装置である。

【００１１】（１）加熱体と、該加熱体に密着して走行
移動するフィルムを有し、このフィルムを介して被加熱
材を加熱体に密着させてフィルムと一緒に加熱体位置を
移動通過させて加熱体の熱エネルギーをフィルムを介し
て被加熱材に付与する加熱装置において、前記加熱体の
表面コート層の膜厚を４０μｍ以上１７５μｍ以下、よ
り好ましくは５０μｍ以上１５０μｍ以下とすることを
特徴とする加熱装置。

【００１２】（２）加熱体にフィルムを圧接させる加圧
部材を有し、被加熱材はフィルムを挟んで加熱体と加圧
部材とで形成される圧接ニップ部のフィルムと加圧部材
の間に導入されることを特徴とする（１）に記載の加熱
装置。

【００１３】（３）被加熱材が未定着画像を形成担持さ
せた記録材であり、該記録材に該未定着画像を加熱定着
させる画像加熱定着装置であることを特徴とする（１）
または（２）に記載の加熱装置。

【００１４】

【作用】後述実施例の測定に示すように、加熱体の表面
コート層の厚みとリーク電流との関係（耐圧試験）を実
測した結果、表面コート層の厚み４０μｍ未満ではリー
ク電流が有り、４０μｍ以上ではリーク電流が無かっ
た。

【００１５】そして表面コート層を厚くした場合に加熱
装置としての画像加熱定着装置において定着に必要な十
分な熱を被加熱材としての記録材に与えることができる
かどうかの検討を行ったところ、表面コート層の厚さが
１７５μｍ以上では朝一１枚目の定着性が不充分だっ
た。

【００１６】以上のことから加熱体の表面コート層の厚
さは４０μｍ以上１７５μｍ以下の設定とすると良いこ
とが判った。表面コート層のコーティングにおけるピン
ホールの可能性やマージンを見込んで、より好ましくは
５０μｍ以上、表面の凹凸および熱伝導を考えると１５
０μｍ以下がより好ましい。

【００１７】上記のような加熱体の表面コート層の厚さ
設定により、加熱体に印加する電流のリークを防ぎ、通
信先のコンピュータの誤動作やユーザーの感電等を防止
することができる。また発熱体からコート層表面への伝
熱性の低下をできる限り抑え、画像加熱定着装置にあっ
ては定着に必要な充分な熱を記録材に与えることができ
る。

【００１８】

【実施例】

（１）加熱装置（画像加熱定着装置） 図１は実施例の加熱装置Ｂの概略構成図、図２は加熱体
の拡大横断面模型図である。本例の加熱装置はエンドレ
スベルト状の耐熱性フィルム（定着フィルム）を用いた
フィルム加熱方式の画像加熱定着装置である。

【００１９】Ａは例えば電子写真プロセスを利用した画
像形成部であり、回転ドラム型の電子写真感光体等の像
担持体２１の外周面に不図示の作像プロセス機器により
目的の画像情報に対応したトナー画像が形成され、その
トナー画像が像担持体２１と転写帯電手段２２との間の
転写部位に不図示の給紙部から所定のタイミングをもっ
て給送された記録材（転写材シート）Ｐに転写されてい
く。

【００２０】像担持体２１から記録材Ｐへのトナー画像
の転写は記録材Ｐの背面に対してトナー画像のトナーの
帯電極性（例えばマイナス）とは逆極性（プラス）の電
荷が転写帯電手段２２により与えられることで静電気的
になされる。

【００２１】像担持体２１からトナー画像Ｔａの転写を
受けた記録材Ｐは転写トナー画像Ｔａを静電気的に保持
して画像加熱定着装置Ｂへ搬送導入され転写トナー画像
Ｔａの加熱定着処理を受ける。

【００２２】画像加熱定着装置Ｂにおいて、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
８と、右側の従動ローラ９と、該両ローラ８・９間の下
方に配置した加熱体としての低熱容量線状加熱体１の、
互いに略並行配列の該３部材８・９・１間に懸回張設し
てある。従動ローラ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を兼ねている。

【００２３】定着フィルム７は駆動ローラ８の時計方向
回転駆動に伴い時計方向に所定の周速度、即ち画像形成
部Ａ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シ
ワや蛇行、速度遅れなく回動駆動される。

【００２４】１０は鉄・ステンレス等の芯金１１にシリ
コーンゴム等の離型性の良いゴム弾性層１２を形成した
加圧部材としての加圧ローラであり、前記エンドレスベ
ルト状の定着フィルム７の下行側フィルム部分を挟ませ
て加熱体１の下面に対して不図示の付勢手段により例え
ば総圧４〜１２ｋｇの当圧接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。芯金１１はノイズ防止の為に接地し
てある。

【００２５】加熱体１はフィルム７の面移動方向と交差
する方向を長手とする低熱容量線状加熱体であり、ヒー
タ基板３、通電発熱抵抗体（発熱体）４、検温素子５、
表面保護層としての耐熱ガラス層６等よりなり、ヒータ
支持体２に取り付け保持させて固定支持させてある。

【００２６】ヒータ支持体２は加熱体１を定着装置及び
画像形成装置全体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構成される。

【００２７】像形成スタート信号により画像形成部Ａが
画像形成動作して定着装置Ｂ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Ｐはガイド１８に
案内されて加熱体１と加圧ローラ１０との圧接部Ｎ（定
着ニップ部）の、定着フィルム７と加圧ローラ１０との
間に進入して、未定着トナー画像面が記録材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やシワ・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
１０との相互圧接部Ｎ間を挟圧力を受けつつ通過してい
く。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
Ｎにおいて加熱を受けて軟化・溶融像Ｔｂとなる。

【００２８】定着フィルム７は、ヒータ支持体２の曲率
の大きい（曲率半径が約２ｍｍ）エッジ部Ｓにおいて、
急角度（屈折角度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Ｎ
を通過して搬送された記録材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（不図示）
へ排紙されてゆく。排紙される時までにはトナーは十分
冷却固化し記録材Ｐに完全に定着した状態（トナー画像
Ｔｃ）となっている。

【００２９】また、本例において加熱体１のうち発熱体
４及び基板３の熱容量が小さく、かつこれらが支持体２
により断熱支持されているので、圧接部Ｎにおける加熱
体１の表面温度は短時間にトナーの融点（又は記録材Ｐ
への定着可能温度）に対して十分な高温に昇温するの
で、加熱体１をあらかじめ昇温させておく（いわゆるス
タンバイ温調）必要がなく、省エネルキーが実現でき、
しかも機内昇温も防止できる。

【００３０】本実施例の定着フィルム７は図２の断面模
型図に示すように３層構成フィルムである。

【００３１】１０１は絶縁性の樹脂基材（ベースフィル
ム）であり、厚さ２０〜８０μｍ、体積抵抗値１０¹¹Ω
・ｃｍ以上の耐熱性のポリイミド等である。

【００３２】該基材１０１の表面（記録材接触面側）に
は、表面抵抗１０⁷ Ω／□以下、厚み３〜８μｍのプラ
イマー層１０２を介して、絶縁性・離型性にすぐれた耐
圧４０Ｖ以上あるＰＦＡ・ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂やシ
リコーン樹脂からなる離型層１０３が接着されている。

【００３３】本実施例では体積抵抗１０¹⁴Ω・ｃｍ、厚
み４０μｍのポリイミドフィルム１０１の上に表面抵抗
５×１０⁴ Ω／□、厚み４μｍのプライマー１０２、そ
の上にＰＦＡ／ＰＴＦＥの比が２０／８０からなる離型
層としてのフッ素樹脂層１０３を厚み１８μｍでスプレ
ー塗布して形成したものを使用した。

【００３４】（２）加熱体１ 本実施例の加熱体１のヒータ基板３は耐熱性・絶縁性・
低熱容量の部材であり、例えば厚み１ｍｍ・巾１０ｍｍ
・長さ２４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００３５】発熱体４はヒータ基板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
／Ｐｄ（銀パラジウム）、Ｔａ₂ Ｎ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
りと塗工し、その上に加熱体表面の絶縁保護を目的とし
た、鉛等の金属を重量比でおよそ３割程度含んだガラス
層６（加熱体表面コート層）を約５０〜１５０μｍコー
トしたものである。

【００３６】検温素子５は一例としてヒータ基板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５としては、他
に低熱容量のサーミスタなどをヒータ基板３に当接配置
する構成にしてもよい。

【００３７】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。この発熱体４
を検温素子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、検知素子５の検知温度が所
定の定着温度に維持されるように通電電力が制御され
る。

【００３８】上記構成の加熱体１の数本について、図４
のような測定法で加熱体表面のガラス層６のリーク電流
を測定したところリーク電流はほとんど無かった。

【００３９】この測定方法は加熱体表面のガラス層６に
厚さ５ｍｍのアルミの平面電極１０４を１ＫＰａの圧力
で圧接し、電源１０５からＡＣ１８００Ｖを３秒間、加
熱体１の発熱体に印加し、平面電極１０４とアースの間
に電流計１０６を設けてリーク電流を測定するものであ
り、これを耐圧の試験とした。

【００４０】この測定方法にて、加熱体表面のガラス層
６の厚みを１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、
５０μｍ、６０μｍとして、それぞれ耐圧試験を行った
結果、ガラス層６が１０μｍ、２０μｍ、３０μｍの厚
さではリーク電流が有り、４０μｍ以上ではリーク電流
が無かった。

【００４１】このことからマージンを見込んで本実施例
の加熱体表面のガラス層６の厚さは５０μｍ以上とし
た。

【００４２】次にこのガラス層６を厚くした場合に定着
に必要な十分な熱を記録材Ｐに与えることができるかど
うかの検討を行った。ガラス層６の厚さを５０μｍ、７
５μｍ、１００μｍ、１２５μ、１５０μｍ、１７５μ
ｍ、２００μｍと振り、温調温度１８０°Ｃで朝一の定
着性をみたところ、５０μｍ、７５μｍ、１００μｍ、
１２５μｍ、１５０μｍは朝一１枚目から定着性は問題
なく、１７５μｍ以上では朝一１枚目の定着性が不充分
だった。

【００４３】これは室温近くまで冷えた定着装置を定着
時に１８０°Ｃ温調で制御するための検温素子であるサ
ーミスタ５を加熱体の裏面に配置するためガラス層６の
厚い加熱体では加熱体１から加圧ローラ１０などに伝わ
る熱を遮断してしまい、加圧ローラ１０の温度が低いに
もかかわらずサーミスタ５による温度検知は充分な熱量
を加圧ローラ１０に与えたと判断し、特に朝一１枚目の
定着時では記録材である紙に充分な熱を与えることがで
きないためである。

【００４４】以上の結果から本実施例で使用する加熱体
表面のガラス層６の厚さは４０μｍ以上、１７５μｍ以
下とすると良いことが判った。これにより加熱体に印加
する電流のリークを防ぎ、通信先のコンピュータの誤動
作やユーザーの感電等を防止することができる。

【００４５】また発熱体からガラス層表面への伝熱性の
低下をできる限り抑え、定着に必要な充分な熱を記録材
に与えることができる。

【００４６】さらには、ガラスコーティングにおけるピ
ンホールの可能性を考えると、より好ましくは５０μｍ
以上、表面の凹凸および熱伝導を考えると１５０μｍ以
下がより好ましい。

【００４７】（３）変形例等 図３は加熱体１の他の構成例を示したものである。本例
の加熱体１は発熱体としての正の抵抗温度特性をもつ自
己温度制御型の通電発熱体（ＰＴＣ発熱体）を用いたも
のである。

【００４８】即ち、本例の加熱体１は、フィルム７の移
動方向と交差する方向（フィルム幅方向）を長手とする
横長細板状のＰＴＣ発熱体４ａ（例えば、チタン酸バリ
ウム等の焼成成形体）と、該ＰＴＣ発熱体４ａの長手両
側部にそれぞれ長手に沿って具備させた一対の通電用電
極４ｂ・４ｂと、ＰＴＣ発熱体４ａのフィルム接触面側
に設けた表面コート層としての、膜厚４０μｍ以上１７
５μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上１５０μｍ以
下のガラス層６とからなる。電極４ｂ・４ｂ間に通電す
ることでＰＴＣ発熱体４ａが全長にわたって発熱する。

【００４９】図５の（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を示した
ものである。

【００５０】（ａ）のものは、加熱体１と駆動ローラ８
の２部材間にエンドレスベルト状の耐熱性フィルム７を
懸回張設して駆動ローラ８により回転駆動する構成のも
のである。

【００５１】（ｂ）のものは、加熱体１と、該加熱体１
を保持させたフィルムガイド部材１３の外側に円筒状の
耐熱性フィルム７をルーズに外嵌し、加熱体１に対して
フィルム７を加圧ローラ１０で圧接させ、該加圧ローラ
１０を回転駆動させることによりフィルム７の内面を加
熱体１面に密着摺動させながら回転駆動する構成（加圧
ローラ駆動式）のものである。

【００５２】（ｃ）のものは、耐熱性フィルム７とし
て、エンドレスベルト状のものでなく、ロール巻にした
長尺の有端フィルムを用い、これを繰り出し軸１４側か
ら加熱体１を経由させて巻取り軸１５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。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ィルム加熱方式の加熱装置について、加熱体の表面コー
ト層の膜厚を適切にして加熱体に印加する電流のリーク
を防ぎ、該電流リークに起因する、通信先コンピュータ
の誤動作やユーザーの感電を防止することができ、ま
た、加熱体の発熱体から加熱体表面コート層の表面への
伝熱性の低下を抑えて必要な充分な熱を被加熱材に与え
ることができて、加熱装置が画像加熱定着装置である場
合における定着不足等の定着画像不良の発生を防止する
ことができるもので、所期の目的がよく達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の加熱装置の概略構成図

【図２】 加熱体の拡大横断面模型図

【図３】 加熱体の他の形態例の拡大横断面模型図

【図４】 加熱体の耐圧試験方法の説明図

【図５】 （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

【符号の説明】

Ａ 画像形成部 Ｂ 加熱装置（画像加熱定着装置） １ 加熱体（ヒータ） ２ ヒータ支持体 ３ ヒータ基板 ４・４ａ 通電発熱体 ５ 検温素子 ６ 表面コート層（ガラス層） ７ 耐熱性フィルム（定着フィルム） Ｐ 記録材（被加熱材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱体と、該加熱体に密着して走行移動
   するフィルムを有し、このフィルムを介して被加熱材を
   加熱体に密着させてフィルムと一緒に加熱体位置を移動
   通過させて加熱体の熱エネルギーをフィルムを介して被
   加熱材に付与する加熱装置において、 前記加熱体の表面コート層の膜厚を４０μｍ以上１７５
   μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上１５０μｍ以下
   とすることを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 加熱体にフィルムを圧接させる加圧部材
   を有し、被加熱材はフィルムを挟んで加熱体と加圧部材
   とで形成される圧接ニップ部のフィルムと加圧部材の間
   に導入されることを特徴とする請求項１に記載の加熱装
   置。
3. 【請求項３】 被加熱材が未定着画像を形成担持させた
   記録材であり、該記録材に該未定着画像を加熱定着させ
   る画像加熱定着装置であることを特徴とする請求項１ま
   たは同２に記載の加熱装置。