JPH08314325A - ヒータ、加熱装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板４ｃと該基板に具備させた通電により発
熱する発熱抵抗体４ａを基本構成体とするヒータ４、該
ヒータを備えた加熱装置、及び該加熱装置を画像加熱定
着装置として備えた画像形成装置について、ヒータ暴走
時にはヒータ基板４ｃに確実に横割れを生じせて通電発
熱抵抗体４ａまたは／及び通電用導電部パターン４ｉを
確実に断線させるようにして、発煙・発火に至る前にヒ
ータ暴走を停止させ安全性を確実に保障すること。 【構成】 ヒータ基板４ｃに脆弱部４ｅを設け、該脆弱
部近傍の基板部分に温度差による熱応力を発生させる手
段、あるいは外力を付勢する手段を持つこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板と該基板に具備さ
せた通電により発熱する発熱抵抗体を基本構成体とする
ヒータ、該ヒータを備えた加熱装置、及び該加熱装置を
画像加熱定着装置として備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、特開昭６３−３１３１８２号公
報・特開平１−２６３６７９号公報・特開平２−１５７
８７８号公報・特開平４−４４０７５〜４４０８３号公
報等に開示のフィルム加熱方式の加熱装置を例にして説
明する。

【０００３】この加熱装置は、基板と該基板に具備させ
た通電により発熱する発熱抵抗体を基本構成体とする細
長面状のヒータ（加熱体）に耐熱性フィルムを加圧ロー
ラで圧接させて該耐熱性フィルムを挟んでヒータと加圧
ローラとの間にニップ部を形成させ、該ニップ部の耐熱
性フィルムと加圧ローラとの間に被加熱材を導入し、該
被加熱材を耐熱性フィルム面に密着させて耐熱フィルム
と共に走行させることにより、ヒータの熱を耐熱性フィ
ルムを介して被加熱材に付与する方式・構成のものであ
る。

【０００４】該装置は例えば、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な
るトナーを用いて被記録材（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画像として加熱定着処理す
る手段として活用できる。

【０００５】このようなフィルム加熱方式の加熱装置
は、昇温の速い低熱容量のヒータや薄膜の耐熱性フィル
ム材を用いることができるため、省電力化やウェイトタ
イムの短縮化（クイックスタート性）が可能となる、画
像形成装置等本機の機内昇温を低めることができる、等
の利点を有した効果的なものである。

【０００６】低熱容量のヒータとしては、耐熱性・絶縁
性のセラミック基板と、該基板に印刷・焼成等の手段で
形成された発熱抵抗体を基本構成とし、該発熱抵抗体に
電力を供給して発熱させる所謂セラミックヒータが用い
られている。

【０００７】該セラミックヒータは、検温素子を含む温
調系により発熱抵抗体に対する供給電力の制御がなされ
て所定の使用温度に温調管理される。また温度ヒューズ
等の安全装置を具備させ、ヒータ温度が使用上限温度以
上に過昇温した場合には該安全装置の作動で発熱抵抗体
に対する通電を遮断させるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、温調系や安全
装置の不調・故障、セラミックヒータの迅速昇温性に対
する安全装置の作動遅れなどの原因により発熱抵抗体に
対する通電制御が不能の事態を生じてヒータが急激に温
度上昇して過熱状態となり（所謂、ヒータの暴走）、発
煙・発火に至る可能性も想定される。

【０００９】そこで本発明はヒータ暴走の事態を生じて
も発煙・発火に至る前に発熱抵抗体に対する通電が確実
に遮断されるようにして安全の確実化を図ることを目的
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
徴とするヒータ、加熱装置、及び画像形成装置である。

【００１１】（１）基板と、該基板に具備させた通電に
より発熱する発熱抵抗体を基本構成体とするヒータにお
いて、前記基板に脆弱部を設け、該脆弱部近傍の基板部
分に温度差による熱応力を発生させる手段を持つことを
特徴とするヒータ。

【００１２】（２）基板と、該基板に具備させた通電に
より発熱する発熱抵抗体を基本構成体とするヒータにお
いて、前記基板に脆弱部を設け、該脆弱部近傍の基板部
分に外力を付勢する手段を持つことを特徴とするヒー
タ。

【００１３】（３）前記ヒータに対して圧接する加圧部
材を有し、前記脆弱部近傍に該加圧部材の端部を位置さ
せることで脆弱部近傍の基板部分に温度差による熱応力
を発生させることを特徴とする（１）に記載のヒータ。

【００１４】（４）前記脆弱部近傍部分の発熱抵抗体の
長さあたりの抵抗値を他の部分の発熱抵抗体の長さあた
りの抵抗値よりも高くして脆弱部近傍の基板部分に温度
差による熱応力を発生させることを特徴とする（１）に
記載のヒータ。

【００１５】（５）前記ヒータを保持するヒータ保持部
材を有し、該ヒータ保持部材は前記基板の脆弱部に対応
する位置に基板幅方向全面にわたってヒータと接触しな
い部分を有し、該部分以外はヒータ長手方向のほぼ全面
にわたって接触することで、脆弱部近傍の基板部分に温
度差による熱応力を発生させることを特徴とする（１）
に記載のヒータ。

【００１６】（６）発熱抵抗体への通電を緊急遮断する
安全装置を前記脆弱部近傍の基板部分に押圧手段で当接
させて該基板部分に外力を付勢したことを特徴とする
（２）に記載のヒータ。

【００１７】（７）発熱抵抗体に対する給電コネクタを
前記脆弱部近傍の基板部分に押圧手段で当接させて該基
板部分に外力を付勢したことを特徴とする（２）に記載
のヒータ。

【００１８】（８）前記脆弱部が基板にあけたスルーホ
ールであることを特徴とする（１）乃至（７）の何れか
に記載のヒータ。

【００１９】（９）前記（１）乃至（８）の何れかに記
載のヒータを備えたことを特徴する加熱装置。

【００２０】（１０）被加熱材をフィルムを介してヒー
タに密着させ、ヒータとフィルムとを相対移動させてヒ
ータの熱をフィルムを介して被加熱材へ与える加熱装置
であり、前記ヒータが（１）乃至（８）の何れかに記載
のヒータであることを特徴とする加熱装置。

【００２１】（１１）ヒータとの間にフィルムを挟んで
ニップ部を形成する加圧部材を有することを特徴とする
（１０）に記載の加熱装置。

【００２２】（１２）画像加熱定着装置であることを特
徴とする（９）乃至（１１）の何れかに記載の加熱装
置。

【００２３】（１３）被記録材に未定着画像を形成する
画像形成手段と、その未定着画像を被記録材に加熱定着
させる加熱定着手段を有する画像形成装置であり、該加
熱定着手段が（９）乃至（１２）の何れかに記載の加熱
装置であることを特徴とする画像形成装置。

【００２４】

【作用】

１）即ち、ヒータ基板に安全用の脆弱部（例えばスルー
ホール）を具備させることで、ヒータが許容温度範囲で
温調・通電制御されている限りにおいては（通常時）、
ヒータ基板の熱応力が脆弱部に作用してもヒータ基板に
割れを生じるには至らないけれども、ヒータ暴走時には
ヒータの急激な温度上昇に伴う大きな基板熱応力の脆弱
部に対する集中でヒータ基板に脆弱部を起点とする割れ
（ヒータ割れ）を生じさせることができる。

【００２５】このヒータ基板の割れにより該ヒータ基板
に具備させた、通電発熱抵抗体またはこの発熱抵抗体に
対する通電用導電部パターンもしくはその両者も断線
し、この断線により通電発熱抵抗体への通電が遮断さ
れ、ヒータ暴走が停止するものである。

【００２６】２）この場合上記のように、ヒータ基板に
脆弱部を具備させることでヒータ暴走時にはヒータ基板
に該脆弱部を起点とする割れを確かに生じさせることが
できるのではあるが、その脆弱部がヒータ基板の温度的
に安定な箇所に配置された場合などにはヒータ暴走時に
ヒータ基板に発生する、脆弱部を起点とする割れのため
の応力は脆弱部に対して対称に分布し、割れの亀裂の走
る方向が特定できず、そのため脆弱部から発生したヒー
タ基板の亀裂が同じ側の端部に抜けて通電発熱抵抗体ま
たは／及び通電用導電部パターンの断線を伴わない形態
のヒータ基板割れを生じる場合もあり得る。

【００２７】そこで本発明はヒータ基板に上記の安全用
の脆弱部をただ具備させるだけでなく、更に、該脆弱部
近傍の基板部分に温度差による熱応力を発生させる手
段、あるいは該脆弱部近傍の基板部分に外力を付勢する
手段を持たせたものである。即ちこれらの手段により脆
弱部近傍の基板部分に熱応力あるいは外力による応力場
を生じさせることで、ヒータ暴走時には脆弱部を起点と
して生じるヒータ基板の亀裂を常に応力場に沿って通電
発熱抵抗体または／及び通電用導電部パターンを横切ら
せて基板横断方向に生じさせることができ、これで通電
発熱抵抗体または／及び通電用導電部パターンを確実に
断線させてヒータ暴走を停止させることができ、安全性
を確実に保障することができる。

【００２８】３）上記において、脆弱部近傍の基板部分
に温度差による熱応力を発生させる手段としては具体的
には例えば下記〜のような手段構成を採ることがで
きる。

【００２９】．ヒータに対して圧接する加圧部材を有
し、ヒータ基板の脆弱部に加圧部材の端部を位置させる
ことにより、ヒータ基板の加圧部材圧接部では非圧接部
と比べ熱の逃げ量が大きく該両部分で温度差が生じ、ヒ
ータ基板の該両部分境界部分で熱応力が作用するためヒ
ータ幅方向に長手の熱応力場が形成される。

【００３０】．脆弱部近傍部分の発熱抵抗体の長さあ
たりの抵抗値を他の部分の発熱抵抗体の長さあたりの抵
抗値よりも高くすることにより、該高抵抗値の部分が他
の部分と比べ多く発熱するため、ヒータ基板の該両部分
境界部分において熱応力場が形成される。

【００３１】．ヒータを保持するヒータ保持部材を有
し、該ヒータ保持部材はヒータ基板の脆弱部に対応する
位置に基板幅方向全面にわたってヒータと接触しない部
分を有し、該部分以外はヒータ長手方向の略全面にわた
って接触することで、ヒータ保持部材と接触するヒータ
部分は接触しないヒータ部分と比べ熱の逃げ量が大きく
該両部分で温度差が生じ、ヒータ基板の該両部分境界部
分で熱応力が作用するためヒータ幅方向に長手の熱応力
場が形成される。

【００３２】また、脆弱部近傍の基板部分に外力を付勢
する手段としては具体的には例えば下記やのような
手段構成を採ることができる。

【００３３】．発熱抵抗体に対する給電コネクタをヒ
ータ基板の脆弱部近傍に押圧手段で押圧付勢して当接さ
せて外力を与えることにより、ヒータ基板の該当接部分
に剪断応力場が形成される。

【００３４】．発熱抵抗体の通電路を緊急遮断する安
全装置をヒータ基板の脆弱部近傍に押圧手段で押圧付勢
して当接させて外力を与えることにより、ヒータ基板の
該当接部分に剪断応力場が形成される。

【００３５】

【実施例】

〈実施例１〉（図１〜図４） （１）加熱装置例（図１） 図１は加熱装置例の概略構成図である。本例の加熱装置
１０は特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４
−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示の所謂テ
ンションレスタイプの装置であり、複写機やＬＢＰ等の
画像形成装置における画像加熱定着装置として用いてい
る。

【００３６】１は円筒状の定着フィルム（耐熱性フィル
ム）であり、下面にヒータ４を保持させたヒータホルダ
（ヒータ保持部材）３の外周りにルーズに外嵌させてあ
る。４はフィルム１を挟ませてヒータ４の下面に圧接さ
せた加圧ローラである。Ｎはフィルム１を挟んでヒータ
４と加圧ローラ２との間に形成された定着ニップ部（圧
接ニップ部）である。

【００３７】円筒状の耐熱性フィルム１は、例えば、表
面をトナー離型性の良いＰＴＦＥ等のフッ素樹脂をコー
トしたポリイミド（ＰＩ）フィルムである。

【００３８】ヒータホルダ３は横断面略半円形の横長
（図面に垂直方向）の樋型部材であり、これに外嵌させ
た円筒状フィルム１の回転ガイド部材を兼ねており、例
えば熱硬化性樹脂製の耐熱性部材である。

【００３９】ヒータ４は、後述するように、横長薄板状
のセラミック基板とその基板面に基板長手に沿って形成
具備させた発熱抵抗体を基本構成体としてなり、発熱抵
抗体への電力供給により迅速に発熱・昇温し温調系で所
定の定着温度に温調管理される。このヒータ４は上記ヒ
ータホルダ３に対して該ホルダの下面に長手に沿って形
成具備させた溝内に嵌め入れて耐熱性接着剤で接着保持
させてある。

【００４０】加圧ローラ２は、芯金２ｂと、該芯金２ｂ
と同心一体に設けたシリコンゴム等の耐熱ゴム２ａ等よ
りなっている。

【００４１】円筒状フィルム１を外嵌させたヒータアセ
ンブリ３・４と、加圧ローラ２とを不図示の付勢バネ部
材により加圧ローラの耐熱ゴム２ａの弾性に抗して相互
押圧してフィルム１を挟ませてヒータ４と加圧ローラ２
とを所定の押圧力をもって圧接させて所定幅の定着ニッ
プ部Ｎを形成させてある。

【００４２】加圧ローラ２は不図示の駆動部によりギア
等で所定の周速度で反時計方向に回転駆動される。この
加圧ローラ２の回転駆動による該ローラ２とフィルム１
の外面との摩擦力でフィルム１に回転力が作用して、該
フィルム１がヒータ４の下面に接触摺動しつつヒータホ
ルダ３の外回りを矢印の時計方向に回転駆動される。フ
ィルム１の内面とこれが接触摺動するヒータ下面との摺
動抵抗を低減するため両者間に耐熱性グリス等の潤滑剤
を介在させるとよい。

【００４３】而して、加圧ローラ２の回転駆動によりフ
ィルム１が回転され、またヒータ４が所定の定着温度に
立ち上がって温調された状態において、定着ニップ部Ｎ
の回転加圧ローラ２と回転フィルム１との間に未定着ト
ナー画像ｔを有するシート（被加熱材としての被記録
材）Ｓがそのトナー画像担持面側をフィルム１側にして
導入されてフィルム１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬
送されることにより、ヒータ４の熱がフィルム１を介し
てシートに付与されてトナー画像ｔがシート面に加熱定
着される。定着ニップ部Ｎを通ったシートＳはフィルム
１面から分離されて搬送される。

【００４４】本例の装置１０は、フィルム１の回転駆動
状態時に、ニップ部Ｎと、このニップ部Ｎよりもフィル
ム回転方向上流側のヒータホルダ外面部分とフィルムと
の接触部領域のフィルム部分のみにテンションが作用
し、残余の大部分のフィルム部分にはテンションが作用
しない。そのためフィルム１の回転駆動状態時における
ヒータホルダ３の長手に沿う寄り移動力が小さく、フィ
ルム１の寄り移動規制手段ないしはフィルム寄り制御手
段を簡略化することができる。例えばフィルム１の寄り
移動規制手段としてはフィルム端部を受け止めるフラン
ジ部材のような簡単なものにすることができ、フィルム
寄り制御手段は省略して装置の小型化やコストダウンを
図ることができる。

【００４５】（２）ヒータ４とその通電系（図２・図
３） 図２の（ａ）はセラミックヒータ４の一部切欠き平面図
（フィルム１の内面が接触摺動する側、以下ヒータ表面
側と記す）、（ｂ）は背面図（ヒータ表面側とは反対側
の面、以下ヒータ裏面側と記す）である。図３は通電路
を模式的に示した装置の分解斜視図である。

【００４６】ヒータ４は耐熱性・絶縁性のセラミック基
板４ｃと、該基板面に具備させた発熱抵抗体（薄膜発熱
抵抗部）４ａを基本構成体とするものである。

【００４７】セラミック基板４ｃは、例えば、アルミナ
や窒化アルミニウム等の厚さ１ｍｍ・幅１０ｍｍ・長さ
２４０ｍｍの耐熱性・電気絶縁性の良熱伝導体である。

【００４８】発熱抵抗体４ａは、このセラミック基板４
ｃの表面側に基板長手に沿って、例えばＡｇ／Ｐｂ、Ｒ
ｕＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｎ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等
により幅１〜３ｍｍ・厚さ数十μｍの細帯状パターンに
塗工し、焼成して形成したものである。蒸着、スパッタ
リング等により形成することもできる。

【００４９】４ｇはセラミック基板４ｃの長手方向左端
側の表面部分に具備させた第１の電極パターンであり、
発熱抵抗体パターン４ａの左端部に電気的に接続導通さ
せてある。

【００５０】４ｂはセラミック基板４ｃの表面側に発熱
抵抗体パターン４ａに略並行させて具備させた導電路パ
ターン（ＡＣ導電部、ＡＣ導体パターン）であり、その
右端部は発熱抵抗体パターン４ａの右端部に電気的に接
続導通させてある。

【００５１】４ｈはセラミック基板４ｃの長手方向右端
側の裏面部分に具備させた第２の電極パターン、４ｉは
この第２の電極パターン４ｈをセラミック基板裏面長手
方向において、基板表面側の前記導電路パターン４ｂの
左端部と略同じ位置まで延長させて具備させた導電路パ
ターン（ＡＣ導電部、ＡＣ導体パターン）である。

【００５２】そしてセラミック基板４ｃの表面側の前記
導電路パターン４ｂの自由端部である左端部と、セラミ
ック基板４ｃの裏面側の上記導電路パターン４ｉの自由
端部である左端部とはセラミック基板４ｃの厚みを貫通
させた通電用スルーホール部４ｄを介して電気的に接続
導通させてある。

【００５３】従って、第１の電極パターン４ｇ→発熱抵
抗体パターン４ａ→導電路パターン４ｂ→通電用スルー
ホール部４ｄ→導電路パターン４ｉ→第２の電極パター
ン４ｈの直列回路パターン（１次側回路）が構成され
る。

【００５４】４ｊ・４ｋはセラミック基板４ｃの長手方
向右端側の裏面部分に具備させた第３及び第４の電極パ
ターン、４ｌ・４ｍは該第３及び第４の電極パターン４
ｊ・４ｋをそれぞれセラミック基板裏面長手方向左方へ
延長させて設けた導電路パターン（ＤＣ導電部、ＤＣ導
体パターン）である。

【００５５】５は上記略並行の導電路パターン４ｌ・４
ｍの自由端部である左端部間に導電接着剤で電気的に接
続させてセラミック基板４ｃの裏面に接触させて設け
た、サーミスタ、感温抵抗体等の検温素子である。

【００５６】従って、第３の電極パターン４ｊ→導電路
パターン４ｌ→検温素子５→導電路パターン４ｍ→第４
の電極パターン４ｋの直列回路パターン（２次側回路）
が構成される。

【００５７】上記の電極パターン４ｇ・４ｈ・４ｊ・４
ｋ、及び導電路パターン４ｂ・４ｌ・４ｍは何れも銀ペ
ースト等の導電材料をスクリーン印刷等によりパターン
塗工し、焼成して形成したものである。

【００５８】発熱抵抗体パターン４ａを形成具備させた
ヒータ表面側は、表面保護のために第１の電極パターン
４ｇ部分を除き、耐熱ガラス等の耐熱性薄膜層４ｎで被
覆してある。

【００５９】上記一次側回路の第１と第２の電極パター
ン４ｇ・４ｈにはコネクタ６ｂ・６ｃが夫々接続され、
電源９からＡＣ電圧が印加される。即ち、通電発熱体パ
ターン４ａへ電力供給され、該通電発熱体が全長にわた
り発熱することによってヒータ４が昇温する。ヒータ４
は全体的に小熱容量であることから急速に立ち上がり、
昇温する。

【００６０】２次側回路の第１と第２の電極パターン４
ｇ・４ｈには制御回路１１に通じるコネクタ６ｄが接続
される。

【００６１】ヒータ４の昇温が検温素子５と制御回路１
１とで検知され、ヒータ４の温度が所定の定着温度に維
持されるように発熱抵抗体パターン４ａへの電力供給が
制御されてヒータ４の温調がなされる。電力制御は例え
ばＡＣ電圧の位相制御などが用いられる。

【００６２】（３）ヒータ暴走時の安全対策（図４） 本実施例においては、温調系５・１１の不調・故障等に
よるヒータ暴走時には、通電発熱体４ａ、この発熱抵抗
体に対する通電用導電部パターン４ｂ・４ｉを含むヒー
タ４に脆弱部において確実に横断割れを生じさせて通電
発熱体４ａまたはこの発熱抵抗体に対する通電用導電部
パターン４ｂ・４ｉもしくはその両者を断線させること
で通電発熱抵抗体４ａへの通電を遮断させヒータの暴走
を停止させる構成である。

【００６３】即ち本実施例においては、ヒータ基板４ｃ
に、通電用スルーホール４ｄの近傍において脆弱部とし
ての安全用スルーホール４ｅを形成具備させてある。こ
の安全用スルーホール４ｅはヒータ基板４ｃに単に穴を
開けただけのものである。通電用スルーホール４ｄも安
全用スルーホール４ｅとともにヒータ基板４ｃの脆弱部
となる。スルーホール４ｄ・４ｅは直径１ｍｍ以下で、
ヒータエッジから３ｍｍ以内のところに位置している。

【００６４】また本実施例においては、ヒータ４にフィ
ルム１を介して圧接する加圧ローラ２をその端部（ゴム
部端部）を図４の（ａ）のように、前記脆弱部としての
スルーホール４ｅ（４ｄ）の近傍に位置させることで、
該スルーホール近傍のヒータ基板部分に温度差による熱
応力を発生させる構成としてある。

【００６５】即ち、ヒータ４は長手方向にわたって加圧
ローラゴム部２ａより長く、その両端部が加圧ローラゴ
ム部２ａより外側へ突き出ている。

【００６６】発熱抵抗体４ａはヒータ内の長手方向にお
いてその両端が加圧ローラゴム部両端よりも約５ｍｍ外
側の位置にある。

【００６７】スルーホール４ｅ（４ｄ）は加圧ローラ端
部の位置から約５ｍｍ以内に配置されている。

【００６８】また通紙域は加圧ローラゴム部２ａ内にお
さまっている。

【００６９】而して、ヒータ４が許容温度範囲で温調・
通電制御されている限りにおいては（通常時）、ヒータ
基板脆弱部としてのスルーホール４ｅ（４ｄ）部近傍に
作用する熱応力は該スルーホール４ｅ（４ｄ）起点とす
る亀裂をヒータ基板に発生させる程の大きな力ではな
く、ヒータ割れを生じさせるには至らない。

【００７０】しかし、ヒータ暴走時には、発熱抵抗体４
ａに対して外部電源９から無制御に通電が継続されるこ
とでヒータ温度が許容温度以上に急激に過昇温する。例
えば、ヒータ４は室温から２５０℃近くまで急激に上昇
する。このヒータの急激な温度上昇に伴う大きな基板熱
応力のヒータ基板脆弱部としてのスルーホール４ｅ（４
ｄ）に対する集中でヒータ基板４ｃに該スルーホールを
起点とする亀裂ａ（図４の（ｂ））を生じる。

【００７１】このとき、加圧ローラ４のゴム部２ａと接
している加圧ローラ接触ヒータ部分は室温に近い加圧ロ
ーラゴム部２ａによって熱を奪われて温度上昇が鈍るけ
れども、加圧ローラゴム部２ａの端部よりも外側の、加
圧ローラ４のゴム部２ａに非接触の加圧ローラ非接触ヒ
ータ部分は空気による断熱効果によって、加圧ローラ接
触ヒータ部分よりも温度上昇が急である。

【００７２】この加圧ローラゴム部端部付近を境とする
ヒータ４の、上記加圧ローラ接触ヒータ部分と非接触部
分のヒータ温度の違いによって、ヒータ基板４ｃの熱膨
張に違いが生じ、その境界である加圧ローラゴム部端部
付近のヒータ基板部分で大きな熱応力が発生して、ヒー
タ基板４ｃを横切る方向に長手の熱応力場が形成され
て、スルーホール部４ｅ（４ｄ）で発生した亀裂ａは該
熱応力場に沿って進展し、ヒータ４は確実に横割れして
発熱抵抗体４ａや通電用導電部パターン４ｂ・４ｉが確
実に断線する。従ってヒータ４の発熱が３００℃程度ま
で止まり、定着ニップＮにシートＳ（紙）が挟まってい
たとしても、発煙・発火するには至らない。

【００７３】本実施例において通電用スルーホール４ｄ
はない、もしくは上記熱応力場と別のところにあっても
安全用スルーホール４ｅが上記の熱応力場にあれば同様
の効果がある。

【００７４】また、加圧ローラゴム部２ａの端部と接触
するヒータ４の端部近傍では、力学的に自由な状態から
拘束状態に変化するので、それによる剪断応力場も発生
する。この剪断応力場によって、スルーホール４ｅ（４
ｄ）からの亀裂ａは確実に通電用導電部パターン４ｂを
横切って進みやすくなる。この場合、発熱抵抗体４ａは
加圧ローラゴム部２ａの外側まで伸びていなくてもよ
い。

【００７５】上記のようなヒータ基板脆弱部としてのス
ルーホールと熱応力場・剪断応力場によるヒータ暴走安
全対策に加えて、従来と同様に温度ニューズ等の安全装
置を具備併用する２重安全構成とすることもできる。こ
の場合は、その安全装置が不調・故障等でヒータ暴走時
に作動しなかった場合、あるいは該安全装置に作動遅れ
があっても、上記のヒータ基板脆弱部としてのスルーホ
ールと熱応力場・剪断応力場によるヒータ暴走安全対策
により、ヒータ４は確実に横割れして発熱抵抗体４ａや
通電用導電部パターン４ｂ・４ｉが断線し、ヒータ暴走
の停止がなされる。

【００７６】〈実施例２〉（図５） 本実施例は、上述実施例１のヒータ４と同様に、通電用
スルーホール４ｄの近傍においてヒータ基板脆弱部とし
ての安全用スルーホール４ｅを形成具備させてある。

【００７７】そして本実施例の場合は、該脆弱部として
のスルーホール４ｅ（４ｄ）近傍の基板部分に温度差に
よる熱応力を発生させる手段として、スルーホール４ｅ
（４ｄ）近傍部分の発熱抵抗体の長さあたりの抵抗値を
他の部分の発熱抵抗体の長さあたりの抵抗値よりも高く
して脆弱部近傍の基板部分に温度差による熱応力を発生
させるようにしたものである。

【００７８】即ち本実施例では図５のように、脆弱部と
してのスルーホール４ｅ（４ｄ）近傍の発熱抵抗体部分
４ａ′の幅を他の部分よりも狭く形成することで、スル
ーホール４ｅ（４ｄ）近傍部分の発熱抵抗体の長さあた
りの抵抗値を他の部分の発熱抵抗体の長さあたりの抵抗
値よりも高くしてスルーホール４ｅ（４ｄ）近傍の基板
部分に温度差による熱応力を発生させるようにしてあ
る。

【００７９】発熱抵抗体の上記幅狭部４ａ′の位置は通
常の定着機能を妨害しないように通紙域から１０ｍｍ程
度離れている。加圧ローラ２に対する位置は任意であ
る。

【００８０】本実施例において、発熱抵抗体４ａの幅狭
部４ａ′は他の部分よりも多く発熱するため、その境界
部分においてヒータ基板４ｃに実施例１の加圧ローラゴ
ム部端部対応位置と同様な熱応力場を生じさせることが
できる。

【００８１】これによりヒータ暴走時には大きな熱応力
でスルーホール４ｅ（４ｄ）を起点としてヒータ基板４
ｃに生じた亀裂ａ（図５の（ｂ））は、上記の熱応力場
に沿って進展し、基板４ｃを必ず横切って走ることで、
発熱抵抗体４ａや通電用導電部パターン４ｂ・４ｉ等の
１次側回路パターンが確実に断線する。

【００８２】発熱抵抗体の上記幅狭部４ａ′は、発熱抵
抗体４ａ中の任意の位置にスルーホール４ｅを空けるこ
とにより該部分の発熱抵抗体４ａの幅を狭くして形成す
るものであってもよい。

【００８３】また、脆弱部としてのスルーホール４ｅ
（４ｄ）近傍のヒータ基板部分に熱応力を与える手段と
しては、発熱抵抗体４ａの幅を狭くしなくても、該スル
ーホール近傍の発熱抵抗体材質を高抵抗のものとすれ
ば、同様の効果が得られる。

【００８４】本実施例においては、通電用スルーホール
４ｄはないか、もしくは上記熱応力場と別のところにあ
っても安全用スルーホール４ｅが該熱応力場にあれば、
同様の効果がある。

【００８５】〈実施例３〉（図６・図７） 本実施例は、実施例１のヒータと同様に、通電用スルー
ホール４ｄの近傍においてヒータ基板脆弱部としての安
全用スルーホール４ｅを形成具備させてある。

【００８６】そして本実施例の場合は、該脆弱部として
のスルーホール４ｅ（４ｄ）近傍の基板部分に温度差に
よる熱応力を発生させる手段として、ヒータ保持部材で
あるヒータホルダ３の、上記ヒータ基板４ｃ側の脆弱部
としてのスルーホール４ｅ（４ｄ）近傍に対応する位置
に基板幅方向全面にわたってヒータと接触しない部分を
設け、該部分以外はヒータ長手方向のほぼ全面にわたっ
て接触することで、スルーホール４ｅ（４ｄ）近傍の基
板部分に温度差による熱応力を発生させるようにしたも
のである。

【００８７】即ち図６・図７のようにヒータホルダ３の
下面には長手に沿ってヒータ嵌合溝部３ｃを有し、この
溝部３ｃにヒータ４を嵌め込みヒータ裏面と溝部３ｃの
底面とを耐熱性接着剤で接着して保持させてある。３ｂ
はその接着ポイントである。

【００８８】ヒータホルダ３の上記ヒータ嵌合溝部３ｃ
の底面には、ヒータ基板４ｃ側の脆弱部としてのスルー
ホール４ｅ（４ｄ）近傍に対応する位置に基板幅方向全
面にわたってヒータ裏面と接触しない部分としての切欠
き凹部３ａを具備させてある。

【００８９】ヒータホルダ３のヒータ嵌合溝部３ｃに嵌
め込んで接着して保持させたヒータ４の裏面はヒータ嵌
合溝部３ｃの底面に対して、上記の切欠き凹部３ａ部
分、接着ポイント３ｂ、コネクタ用貫通穴３ｃや検温素
子用貫通穴３ｄ（図３）に対応する部分を除いて、接触
している。

【００９０】而して、ヒータ暴走時にヒータ４が急激に
昇温したとき、スルーホール４ｅ（４ｄ）近傍のヒータ
基板部分の温度は、その基板部分の裏面はヒータホルダ
３の上記切欠き凹部３ａに対応していて該凹部３ａの空
気断熱効果により該基板部分からヒータホルダ３への熱
の逃げ量が、裏面がヒータホルダ３のヒータ嵌合溝部底
面に接触している他のヒータ基板部分よりも少ないの
で、他のヒータ基板部分に比べ高温になる。

【００９１】その結果、スルーホール４ｅ（４ｄ）近傍
のヒータ基板部分に実施例１や実施例２と同様な熱応力
場を生じさせることができる。これによりヒータ暴走時
には大きな熱応力でスルーホール４ｅ（４ｄ）を起点と
してヒータ基板４ｃに生じた亀裂は、上記の熱応力場に
沿って進展し、基板４ｃを必ず横切って走ることで、発
熱抵抗体４ａや通電用導電部パターン４ｂ・４ｉ等の１
次側回路パターンが確実に断線する。

【００９２】本実施例においてスルーホール４ｅ（４
ｄ）の位置は、通紙域には関係なく、加圧ローラ２との
位置関係も任意である。

【００９３】〈実施例４〉（図８） 本実施例は、上述実施例１のヒータ４と同様に、通電用
スルーホール４ｄの近傍においてヒータ基板脆弱部とし
ての安全用スルーホール４ｅを形成具備させ、このスル
ーホール４ｅ（４ｄ）近傍のヒータ基板部分に基板裏面
側において外力を付勢する手段を持たせたものである。

【００９４】その外力付勢手段として本実施例は、図８
のように、スルーホール部４ｅ（４ｄ）の近傍に発熱抵
抗体に対する給電コネクタ６ｃを接続する第２の電極パ
ターン４ｈを位置させて形成具備させ、その第２の電極
パターン４ｈに対して給電コネクタ６ｃをそのコンタク
ト６ａ（電気的接点）を接触させてバネ板部材１６で押
圧付勢して配設してある。

【００９５】即ち、ヒータホルダ３のスルーホール部４
ｅ（４ｄ）の対応部分位置にはコネクタ用貫通穴３ｃを
開けてあり、その貫通穴３ｃから給電コネクタ６ｃを嵌
め入れ、スルーホール４ｄ・４ｅ近傍の第２の電極パタ
ーン４ｈにコンタクト６ａを接触させ、給電コネクタ６
ｃの上側をバネ板部材１６で押え、該バネ板部材１６の
両脚をヒータホルダ３に定着することで、第２の電極パ
ターン４ｈに対して給電コネクタ６ｃをそのコンタクト
６ａを接触させてバネ板部材１６のバネ力で押圧付勢し
て配設してある。これによりヒータ基板脆弱部としての
スルーホール４ｅ（４ｄ）近傍のヒータ基板部分に剪断
応力場が形成される。

【００９６】ヒータ暴走時には大きな熱応力でスルーホ
ール４ｅ（４ｄ）を起点としてヒータ基板４ｃに生じた
亀裂は、実施例１〜３の熱応力場の場合と同様に上記の
剪断応力場に沿って進展し、基板４ｃを必ず横切って走
ることで、発熱抵抗体４ａや通電用導電部パターン４ｂ
・４ｉ等の１次側回路パターンが確実に断線する。

【００９７】〈実施例５〉（図９） 本実施例も、通電用スルーホール４ｄの近傍においてヒ
ータ基板脆弱部としての安全用スルーホール４ｅを形成
具備させ、このスルーホール４ｅ（４ｄ）近傍のヒータ
基板部分に基板裏面側において外力を付勢する手段を持
たせたものである。

【００９８】その外力付勢手段として本実施例の場合
は、図９のように、電源９と第２の電極パターン４ｈに
対する給電コネクタ６ｃとの間の給電路に安全装置例え
ば温度ヒューズ７を直列に介在させ、その温度ヒューズ
７をヒータ基板脆弱部としてのスルーホール４ｅ（４
ｄ）近傍のヒータ基板部分にヒータ裏面側において押圧
手段としての押圧バネ８で当接させて該基板部分に外力
を付勢したものである。

【００９９】即ち、ヒータホルダ３のスルーホール部４
ｅ（４ｄ）の対応部分位置には温度ヒューズ用貫通穴３
ｅを開けてあり、その貫通穴３ｅから上記の温度ヒュー
ズ７を嵌め入れ、該温度ヒューズ７の上側と、ヒータホ
ルダ３に定着させたバネ受け部材１７との間にバネ板部
材８を縮設することで、ヒータ基板脆弱部としてのスル
ーホール４ｅ（４ｄ）近傍のヒータ基板部分に剪断応力
場が形成される。

【０１００】ヒータ暴走時には大きな熱応力でスルーホ
ール４ｅ（４ｄ）を起点としてヒータ基板４ｃに生じた
亀裂は、実施例４の場合と同様に上記の剪断応力場に沿
って進展し、基板４ｃを必ず横切って走ることで、発熱
抵抗体４ａや通電用導電部パターン４ｂ・４ｉ等の１次
側回路パターンが確実に断線する。

【０１０１】本実施例の場合は、２重安全構成となり、
安全装置７が不調・故障等でヒータ暴走時に作動しなか
った場合、あるいは該安全装置７に作動遅れがあって
も、ヒータ基板脆弱部としてのスルーホールと剪断応力
場によるヒータ暴走安全対策により、ヒータ４は確実に
横割れして発熱抵抗体４ａや通電用導電部パターン４ｂ
・４ｉが断線し、ヒータ暴走の停止がなされる。

【０１０２】〈実施例６〉（図１０） 図１０の（ａ）乃至（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。

【０１０３】（ａ）のものは、ヒータホルダ３に保持さ
せたヒータ４と、駆動ローラ２１と従動ローラ（テンシ
ョンローラ）２２との３部材間にエンドレスベルト状の
フィルム１を懸回張設して駆動ローラ２１によりフィル
ム１を回転駆動する構成のものである。２はフィルム１
を挟んでヒータ４の下面圧接させてニップ部Ｎを形成さ
せた加圧ローラである。

【０１０４】（ｂ）のものは、ヒータホルダ３に保持さ
せたヒータ４と駆動ローラ２１の２部材間にエンドレス
ベルト状のフィルム１を懸回張設して駆動ローラ２１に
より回転駆動する構成のものである。

【０１０５】（ｃ）のものは、フィルム１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２４側から、
ヒータホルダ３に保持させたヒータ４の下面を経由させ
て巻き取り軸２５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。

【０１０６】このような形態の加熱装置においても実施
例１〜実施例５と同様にヒータ１について、ヒータ基板
に脆弱部を設け、該脆弱部近傍のヒータ基板部分に温度
差による熱応力を発生させる手段、もしくは外力を付勢
する手段を具備させることで、ヒータ暴走時の安全性を
向上させることができる。

【０１０７】なお、本発明において、ヒータ基板に設け
る脆弱部はスルーホールに限らず、基板の薄肉部、細幅
部、異種材質部等とすることもできる。

【０１０８】脆弱部近傍のヒータ基板部分に温度差によ
る熱応力を発生させる手段と、外力を付勢する手段の２
手段を具備させることもできる。

【０１０９】本発明は、実施例のようなセラミックヒー
タに限らず、基板と、該基板に具備させた通電により発
熱する発熱抵抗体を基本構成とするヒータに広く適用で
きる。

【０１１０】実施例１〜実施例６のフィルム加熱方式の
加熱装置は、画像の加熱定着装置としてばかりではな
く、例えば画像を担持した被記録材を加熱して表面性
（つや出しなど）を改質する装置、仮定着処理する装
置、シート状の材料を搬送しつつ加熱や乾燥、ラミネー
ト処理する装置など広く被加熱材の加熱装置として利用
できる。本発明の加熱装置は実施例に示したフィルム加
熱方式の装置には限られるものではないことは勿論であ
る。

【０１１１】〈実施例７〉（図１１） 図１１は画像形成装置例の概略構成図である。本例の画
像形成装置は転写式電子写真プロセス利用の複写機或は
プリンタである。

【０１１２】３１は回転ドラム型の電子写真感光体であ
り、矢印の時計方向に所定のプロセススピード（周速
度）をもって回転駆動される。

【０１１３】３２は感光体帯電手段としての接触帯電ロ
ーラであり、所定の帯電バイアスが印加されていて、こ
の帯電ローラ３２により回転感光体３１面が所定の極性
・電位に一様に帯電処理される。

【０１１４】この回転感光体３１の帯電処理面に対して
不図示の画像情報露光手段部（原稿画像のスリット結像
露光手段、レーザビーム走査露光手段等）により目的の
画像情報の露光３３がなされて、回転感光体３１面に目
的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。

【０１１５】その潜像がトナー現像装置３４によりトナ
ー画像として現像される。

【０１１６】そのトナー画像が、回転感光体３１とこれ
に接触させた、所定の転写バイアスが印加される転写ロ
ーラ３５との圧接ニップ部である転写部に、不図示の給
紙部から所定のタイミングにて搬送された被記録材とし
ての転写材Ｓに対して転写されていく。

【０１１７】転写部を通過してトナー画像の転写を受け
た転写材Ｓは回転感光体３１面から分離され、例えば、
前述図１の画像加熱定着装置としての加熱装置１０に搬
送導入されて未定着トナー画像の加熱定着処理を受け、
コピー或はプリントとして出力される。

【０１１８】転写材Ｓに対するトナー画像転写後の回転
感光体３１面はクリーニング装置３７により転写残りト
ナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返し
て作像に供される。

【０１１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板と該
基板に具備させた通電により発熱する発熱抵抗体を基本
構成体とするヒータ、該ヒータを備えた加熱装置、及び
該加熱装置を画像加熱定着装置として備えた画像形成装
置について、ヒータ暴走時にはヒータの通電発熱抵抗体
または／及び通電用導電部パターンを横切らせてヒータ
基板横断方向にヒータ割れを生じせることができ、これ
で通電発熱抵抗体または／及び通電用導電部パターンを
確実に断線させて、発煙・発火に至る前にヒータ暴走を
停止させることができ、安全性を確実に保障することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の加熱装置の概略構成図

【図２】（ａ）はヒータの表面側の一部切欠き平面模型
図、（ｂ）は裏面側の平面模型図

【図３】装置分解斜視図

【図４】（ａ）及び（ｂ）はヒータ暴走時のヒータ横割
れの説明図

【図５】（ａ）及び（ｂ）は実施例２におけるヒータの
構成と、ヒータ横割れの説明図

【図６】実施例３のヒータの構成を示す要部の斜視図

【図７】ヒータ横割れの説明図

【図８】実施例４のヒータの要部の構成説明図

【図９】実施例５のヒータの要部の構成説明図

【図１０】（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の概略図

【図１１】画像形成装置例の概略図

【符号の説明】

１０ 加熱装置（フィルム加熱方式の画像加熱定着装
置） １ 耐熱性フィルム ２ 加圧ローラ ２ａ 加圧ローラゴム部 ２ｂ 加圧ローラ芯金 ３ ヒータホルダ ４ ヒータ ４ｄ 通電用スルーホール ４ｅ 安全用スルーホール ５ 検温素子（サーミスタ） ６（ｂ〜ｄ） コネクタ ７ 安全装置（温度ヒューズ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 友行 洋二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 木村 章治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、該基板に具備させた通電により
   発熱する発熱抵抗体を基本構成体とするヒータにおい
   て、 前記基板に脆弱部を設け、該脆弱部近傍の基板部分に温
   度差による熱応力を発生させる手段を持つことを特徴と
   するヒータ。
2. 【請求項２】 基板と、該基板に具備させた通電により
   発熱する発熱抵抗体を基本構成体とするヒータにおい
   て、 前記基板に脆弱部を設け、該脆弱部近傍の基板部分に外
   力を付勢する手段を持つことを特徴とするヒータ。
3. 【請求項３】 前記ヒータに対して圧接する加圧部材を
   有し、前記脆弱部近傍に該加圧部材の端部を位置させる
   ことで脆弱部近傍の基板部分に温度差による熱応力を発
   生させることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
4. 【請求項４】 前記脆弱部近傍部分の発熱抵抗体の長さ
   あたりの抵抗値を他の部分の発熱抵抗体の長さあたりの
   抵抗値よりも高くして脆弱部近傍の基板部分に温度差に
   よる熱応力を発生させることを特徴とする請求項１に記
   載のヒータ。
5. 【請求項５】 前記ヒータを保持するヒータ保持部材を
   有し、該ヒータ保持部材は前記基板の脆弱部に対応する
   位置に基板幅方向全面にわたってヒータと接触しない部
   分を有し、該部分以外はヒータ長手方向のほぼ全面にわ
   たって接触することで、脆弱部近傍の基板部分に温度差
   による熱応力を発生させることを特徴とする請求項１に
   記載のヒータ。
6. 【請求項６】 発熱抵抗体への通電を緊急遮断する安全
   装置を前記脆弱部近傍の基板部分に押圧手段で当接させ
   て該基板部分に外力を付勢したことを特徴とする請求項
   ２に記載のヒータ。
7. 【請求項７】 発熱抵抗体に対する給電コネクタを前記
   脆弱部近傍の基板部分に押圧手段で当接させて該基板部
   分に外力を付勢したことを特徴とする請求項２に記載の
   ヒータ。
8. 【請求項８】 前記脆弱部が基板にあけたスルーホール
   であることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか
   に記載のヒータ。
9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項８の何れかに記載の
   ヒータを備えたことを特徴する加熱装置。
10. 【請求項１０】 被加熱材をフィルムを介してヒータに
    密着させ、ヒータとフィルムとを相対移動させてヒータ
    の熱をフィルムを介して被加熱材へ与える加熱装置であ
    り、前記ヒータが請求項１乃至請求項８の何れかに記載
    のヒータであることを特徴とする加熱装置。
11. 【請求項１１】 ヒータとの間にフィルムを挟んでニッ
    プ部を形成する加圧部材を有することを特徴とする請求
    項１０に記載の加熱装置。
12. 【請求項１２】 画像加熱定着装置であることを特徴と
    する請求項９乃至請求項１１の何れかに記載の加熱装
    置。
13. 【請求項１３】 被記録材に未定着画像を形成する画像
    形成手段と、その未定着画像を被記録材に加熱定着させ
    る加熱定着手段を有する画像形成装置であり、該加熱定
    着手段が請求項９乃至請求項１２の何れかに記載の加熱
    装置であることを特徴とする画像形成装置。