JPH10232576A - 画像形成装置及び加熱定着装置の加熱手段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルム加熱方式の定着装置において、定着
装置周辺の異常昇温や電気的ノイズの増大を招くことな
く定着速度の高速化を実現し、高速且つ省エネルギー型
の画像形成装置を提供する。 【解決手段】 ヒーター５は、耐熱性フィルム４を回転
可能に支持するヒーターホルダ１０により支持される。
ヒーター５はヒータ基板６とこの上にパターン形成され
た発熱体８を具備する。昇温防止手段としてのセラミッ
ク板１２を、その一端部がヒータ基板６の通紙方向下流
側端部にヒータ基板６の長手方向に沿って密着固定し、
他端部をヒーターホルダ１０の一部に当接させ、他の残
りの部分を空隙に対向するように配置する。これによ
り、ヒーター基板６とヒーターホルダ１０に蓄積した熱
が長手方向に均一に分散されながら空気中に発散される
ので異常昇温が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式等を
用いたプリンターや複写機、あるいはファクシミリなど
とされる画像形成装置、及び前記画像形成装置において
記録材に形成担持された未定着トナーを加熱定着する加
熱定着装置の加熱手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式を用いたプリンタ
ー、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置における
記録材上の未定着画像を定着する定着装置としては、熱
効率、安全性が良好な接触加熱方式の定着装置が広く知
られており、特に近年では省エネルギー推進の観点か
ら、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりも速い方式と
して、熱容量の小さなフィルムを介して加熱するフィル
ム加熱方式の定着装置が注目されており、特開昭６３−
３１３１８２号公報、特開平２−１５７８７８号公報、
同４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９
８０〜２０４９８４号公報等にて提案されている。

【０００３】フィルム加熱方式の定着装置の構成として
は、フィルム搬送専用の搬送用ローラと従動ローラを用
いてテンションを加えながら加圧ローラとの間でフィル
ムを搬送する構成と、円筒形フィルムを加圧ローラの搬
送力で駆動させる構成があり、前者はフィルムの搬送性
を高くできる利点を有し、後者は構成を簡略化して低コ
ストの定着装置を実現できる利点がある。

【０００４】具体例として後者の加圧ローラ駆動型のフ
ィルム定着器を図１５に示す。同図において、記録材１
上に形成されたトナー２による画像は、耐熱性のゴムか
らなる加圧ローラ３と、加圧ローラ３との間で総圧４〜
１５ｋｇｆ程度に加圧され摩擦力により加圧ローラ３の
回転と共にフィルムガイド部材を兼ねるヒータホルダー
１０に沿って回転搬送される円筒形定着フィルム４との
ニップ部に搬送され、定着フィルム４を介してヒータ５
によって加熱加圧されていく。加熱手段であるヒータ５
はセラミック等の耐熱性絶縁材からなるヒータ基板６上
に発熱体８がパターン形成され、表面は耐熱性ガラス９
で保護されており、ヒータ基板６の裏面には温度検知素
子７が配置され、定着器の温度制御をこの基板裏面の温
度検知によって行なう構成となっている。

【０００５】図１６はこのヒータ５の発熱体形成面の正
面図であり、発熱体８は１本の帯状に形成されている。
発熱体８はその材質が銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）、Ｒ
ｕＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｎ等の通電発電体であり、ヒータ基板６
の面上に形成された通電電極１１からの通電により発熱
する。

【０００６】また、定着フィルム４は、熱容量を小さく
してクイックスタート性を向上させるために、膜厚を１
００μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下２０μｍ以
上の耐熱性、離型性、耐久性を兼ねたＰＴＦＥ、ＰＦ
Ａ、ＰＰＳの単層フィルムまたはポリイミド、ポリアミ
ドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ等のフィルム表面にＰＴＦ
Ｅ、ＰＦＡ、ＥＥＰを離型性層としてコーティングした
複合層フィルムである。

【０００７】以上のような定着装置を用いたプリンター
等の各種画像形成装置は、上述の通り、加熱効率の高さ
や立ち上がりの速さにより待機中の予備加熱の不要化、
待ち時間の解消などの多くの利点を有しており、小型低
速機への導入から始まり、今後、大型機や高速機への導
入が期待されるようになっている。

【０００８】しかしながら従来、定着器を大小さまざま
なサイズの紙に対応させながら高速対応させる場合に
は、共通の問題として非通紙部昇温と呼ばれる問題が発
生していた。これは定着器の長手方向に対して小さな幅
の小サイズの記録材を連続通紙させる際に記録材の通過
しない領域（非通紙部）の定着ニップ部の温度が過剰に
上昇し、周辺部材の耐熱温度を上回って定着器に熱変形
の損傷を生じたり、加圧ローラの局所的な膨張を招いて
次に通常サイズの記録材を通紙した場合に長手方向に定
着ムラを生じたり、記録材の搬送ムラによるシワの発生
を招くものである。

【０００９】従来、この問題に対しては小サイズの記録
材を通紙する場合のみ定着速度やスループットを下げる
等の対応をとっていたが、このため小サイズの記録材に
対してプリント速度の高速化が抑制されることを許容し
なければならかった。

【００１０】フィルム加熱方式の定着器においても上記
の非通紙部昇温は重大な問題であり、特にフィルムを用
いているため、非通紙部の加圧ローラが膨張して、非通
紙部のフィルム搬送力が通紙部より高くなり、フィルム
に長手方向の搬送ムラができてフィルムの破損を招くと
いうフィルム加熱方式特有の問題も生じていた。

【００１１】この問題を緩和するためには通紙基準を中
央側にとって左右に均等にストレスを逃す方法が用いら
れるが、図１７（Ａ）はその一例として、中央通紙基準
型のフィルム加熱方式の定着器でヒータの幅に対して十
分狭い幅の小サイズ記録材１’を連続通紙させた場合を
示している。この時のヒータ基板６の長手方向温度分布
は図１７（Ｂ）に示すように、連続通紙される記録材に
よって次々に奪われる熱量を補充しながら本来定着に必
要な温度Ｔｆを通紙部ＸＡで維持するようにヒータへの
通電を制御するため、非通紙部ＸＢは徐々に蓄積増大さ
れて定着温度Ｔｆを超えた超過温度Ｔｏまで容易に上昇
してしまう。

【００１２】プリント速度を高速化しようとすると通紙
部ＸＡで単位時間当たりに記録材が奪う熱量が増大する
ため、その補償として発熱体への通電量が上り結果とし
て非通紙部ＸＢの超過温度Ｔｏも一層高い温度に上昇
し、最終的には周辺部材の耐熱温度を超えて部材の熱変
形を招くことになる。

【００１３】また、高速化を進めるためには発熱体幅を
拡げて供給熱量を増大させる必要があり、同時にヒータ
基板の幅も拡げることになるため、新たに、フィルム加
熱方式の定着器独自の問題として、図１８（Ａ）の断面
構成図に対応させた図１８（Ｂ）のヒータホルダーのニ
ップ部周辺温度分布に示すような、ヒータホルダー下流
側側端部の局所的な昇温問題が発生する。これは、この
定着方式が定着ニップ部周辺にヒータ５やヒータホルダ
ー１０を固定配置することに起因しており、その発生メ
カニズムは次のようになっていると考えられる。

【００１４】まず、ニップ中央部の発熱体８から発生す
る熱による周辺温度分布は、停止状態ではその中心地ｙ
１のピーク温度をＴａとして図１８（Ｂ）の細い実線Ｃ
₁ のカーブのように正規分布的な温度分布を作ろうとす
るが、連続通紙を行なうとニップ中央部で発生した熱は
上流側から下流側に搬送されているフィルム４や記録材
１、加圧ローラ３等（主として熱容量の大きい加圧ロー
ラ）によって、ヒータ基板６上流側では定着前の低い温
度で侵入してくるこれらの部材に熱を奪われてヒータ基
板上流部は定着温度Ｔｆ以上に昇温することはないが、
ニップ部下流側ではヒータ５から熱を供給されて高温化
するので各部材がヒータ基板６から熱を奪う量が減少
し、相対的に下流側の温度が高くなり、図１８（Ｂ）の
太い実線Ｃ₂ のカーブのようにヒータ基板上に温度分布
が発生する。この熱の蓄積が大きくなると基板下流側ｙ
２の温度は定着温度Ｔｆより高い超過温度Ｔａまで上昇
し、通紙領域でさえ、定着温度Ｔｆ以上に昇温するよう
になりヒータホルダー１０にも熱が伝搬して最終的には
一度定着されたトナーがニップ脱出時に高温化したヒー
タホルダー１０の下流側側端部１０ａの温度によって更
に加熱され、定着フィルム側にトナーが溶融付着する現
象（高温オフセットと称す）を招くになる。また、例え
このレベルまでヒータホルダーが昇温しなくても、この
傾向にある定着器で小サイズの記録材を通紙した場合の
非通紙部昇温は更に高い温度に上昇してしまうため、こ
の現象の発生がフィルム加熱方式の定着器の高速化を一
層困難なものにしていた。

【００１５】また、上記の各問題の他にもフィルム加熱
方式の定着器の高速化を困難にしている問題として発熱
体に通電する際に生じるフリッカーの増大という問題が
ある。フィルム加熱方式では他の方式に比べて熱容量が
小さく、抵抗の比較的低い発熱源を使用するため、逆に
定着開始時のヒータに通電される突入電流量が増大しや
すく、この影響で同一電源供給網に接続されている他の
電気機器にフリッカーノイズを与えてしまう。定着の高
速化を実現するためにはヒータへの通電電流を増大させ
る必要があるため、この現象もそれに伴って顕著化する
ようになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、加熱手段と、該加熱手段に接触しながら摺
動可能に設定された耐熱性フィルムを有し、被加熱材を
該耐熱性フィルムの前記加熱手段配置側と逆側の面に密
着させながら、前記耐熱性フィルムと共に加熱領域を通
過させて、前記非加熱材上の未定着画像を永久固着する
定着装置を有する画像形成装置において、定着速度の高
速化に伴って発生する前記加熱手段及び加熱手段支持部
材の前記非加熱材の通過方向に対する下流側端部の過剰
な温度上昇と小サイズの被加熱材を通紙させた際に生じ
る非通紙部の過剰な温度上昇及び定着開始時に必要な通
電電流量の増大する突入電流量の増大に伴うフリッカー
ノイズの増大を招く点である。

【００１７】従って、本発明の目的は、上記問題点を解
決し、フィルム加熱方式の定着器においても定着器周辺
の異常昇温や電気的ノイズの増大を招くことなく定着速
度の高速化を実現し、高速且つ省エネルギー型の画像形
成装置を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
加熱手段と、該加熱手段に接触しながら摺動可能な耐熱
性フィルムとを有し、被加熱材を前記耐熱性フィルムの
前記加熱手段配置側と逆側の面に密着させながら前記耐
熱性フィルムと共に加熱領域を通過させて、前記被加熱
材上の未定着画像を永久固着する加熱定着装置を有する
画像形成装置において、前記加熱手段及び前記加熱手段
を支持する支持部材の前記被加熱材の通過方向下流側端
部の温度上昇を抑制する昇温防止手段を有することを特
徴とする画像形成装置である。

【００１９】前記加熱手段は、耐熱性絶縁基板上に、前
記被加熱材の通過方向と直角方向にパターン形成された
発熱体を有し、前記昇温防止手段は、良熱伝導性部材を
有し、その一端部が前記耐熱性絶縁基板の通紙方向下流
側端部の発熱体形成面と逆側の面に前記耐熱性絶縁基板
の長手方向に沿って密着固定され、他端部が前記支持部
材の一部に当接し、他の残りの部分が空隙に対向するこ
とが好ましい。

【００２０】前記良熱伝導性部材は、前記耐熱性絶縁基
板を挟んで前記発熱体のパターン形成部分と重ならない
ように配置することが好ましい。前記良熱伝導性部材の
非通紙領域に対応する位置には第２の良熱伝導性部材を
設けることが好ましい。前記良熱伝導性部材はセラミッ
ク材あるいはアルミニウム板であることが好ましい。

【００２１】別の態様によれば、前記加熱手段は、前記
耐熱性絶縁基板上に、前記被加熱材の通過方向と直角方
向にパターン形成され、独立して駆動される複数の発熱
体を有し、前記昇温防止手段は、前記各発熱体の長手方
向の温度分布特性が前記被加熱材の幅に応じて異なり、
小サイズの被加熱材を通過させたときに生じる被加熱材
非通過領域の温度分布を、前記被加熱材通過方向上流側
の発熱体で高く、下流側の発熱体で低くなるように設定
し、前記被加熱材非通過領域の温度が所望温度を超過し
た際に、前記上流側発熱体の稼動率を低下させ、前記下
流側発熱体の稼動率を増大させるように制御することが
好ましい。

【００２２】前記各発熱体を駆動するための通電タイミ
ングには、前記各発熱体の立ち上がり時及び立ち下がり
時が重ならないように時間をずらせたタイミングを用い
ることが好ましい。前記発熱体は、同幅帯状体であっ
て、長手方向の発熱量分布をもたせるため、長手方向に
て高抵抗発熱領域と低抵抗発熱領域とを有することが好
ましい。前記発熱体は、長手方向の発熱量分布をもたせ
るため、その幅の大きさに変化をもたせることが好まし
い。

【００２３】本発明による他の態様によれば、加熱手段
本体と、該加熱手段本体に接触しながら摺動可能な耐熱
性フィルムと、前記加熱手段本体を支持し且つ前記耐熱
性フィルムを回転可能に支持する加熱手段支持部材とを
有し、被加熱材を前記耐熱性フィルムの前記加熱手段本
体配置側と逆側の面に密着させながら前記耐熱性フィル
ムと共に加熱領域を通過させて、前記被加熱材上の未定
着画像を永久固着する加熱定着装置の加熱手段におい
て、前記加熱手段本体及び前記加熱手段支持部材の前記
被加熱材の通過方向下流側端部の温度上昇を抑制する昇
温防止手段を有する加熱手段が提供される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
及び加熱定着装置の加熱手段を図面に則して更に詳しく
説明する。尚、前出の部材と同一の部材は同一の符号を
付す。

【００２５】実施例１ 以下に、本発明に係る実施例１を図１〜図３により説明
する。先ず、図３により本実施例の画像形成装置の全体
構成について説明する。

【００２６】図３において、感光ドラム２１は矢印の方
向に回転駆動され、先ず、その表面が帯電装置としての
帯電ローラ２２によって一様帯電される。次に、画像情
報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビーム２３に
よる走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静
電潜像は、現像装置２４で現像、可視化される。現像方
法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥ
ＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像と
を組合せて用いられることが多い。

【００２７】可視化されたトナー像は、転写装置として
の転写ローラー２５により、所定のタイミングで搬送さ
れた記録材１上に感光ドラム１上より転写される。この
とき記録材Ｐは感光ドラム１と転写ローラー２５により
一定の加圧力で挟持搬送される。このトナー像が転写さ
れた記録材１は定着装置２６へと搬送され、永久画像と
して定着される。一方、感光ドラム１上の転写残トナー
は、クリーニング装置２７により感光ドラム２１表面よ
り除去される。

【００２８】図１（Ａ）に示すように、本実施例の定着
器は、前出の図１５及び図１８（Ａ）に示した従来の定
着器と概略同様な構成を有している。即ち、図１におい
て、定着器は耐熱製のゴムからなる加圧ローラ３と、加
圧ローラ３の回転と共にフィルムガイド部材を兼ねるヒ
ータホルダー１０に沿って回転搬送される円筒形定着フ
ィルム４とを有し、記録材１上に形成されたトナー２に
よる画像は、加圧ローラ３と定着フィルム４とのニップ
部で定着フィルム４を介して加熱手段であるヒータ５に
よって加熱加圧される。

【００２９】ヒータ５はセラミック等の耐熱性絶縁材か
らなるヒータ基板６上に発熱体８がパターン形成され、
表面は耐熱性ガラス９で保護されており、ヒータ基板６
の裏面には温度検知素子７が配置され、定着器の温度制
御をこの基板裏面の温度検知によって行なう構成とされ
ている。

【００３０】本実施例のヒータ５は、更に、ヒータ基板
６とヒータホルダー（加熱手段支持部材）１０との間に
ヒータ基板６と同一材質のセラミック板１２が、各々に
密着しながら挿入されており、なおかつセラミック板１
２の残りの面は空隙に対向させてこのセラミック板１２
の表面からの熱の発散を促進させるように構成されてい
る。更に説明すると、セラミック板１２は一端部がヒー
タ基板６の加熱体８と逆側の面にヒータ基板６の長手方
向に沿って密着固定され、他端部がヒータホルダー１０
に当接している。

【００３１】以上の構成を用いることにより、ヒータ基
板６の下流側のみ熱容量が増加するので、従来と同じ定
着温度で定着工程を繰り返してもヒータ基板６及びヒー
タホルダー１０の下流側の温度上昇は抑制され、図１
（Ｂ）に示す太い実線Ｃ₃ に示すように下流側端部１０
ａ（ｙ２）の温度の最大値は破線Ｃ₂ で示された従来の
ピーク温度Ｔａより十分低い定着温度Ｔｆ近傍温度まで
下がり、ヒータホルダー１０の耐熱性を上げる必要もな
く、従来のように定着ニップ後端で高温オフセットを生
じることも無い。

【００３２】また、本構成において図２（Ａ）のように
小サイズ紙１’を通紙した際の非通紙部ＸＢの昇温に対
しても図２（Ｂ）の端部温度は従来の超過温度Ｔｏより
十分低く、周辺部材の耐熱温度範囲内の許容温度Ｔｓに
下げることが容易になり、通紙部である中央部ＸＡの定
着温度Ｔｆとの差も緩和されるので、非通紙部ＸＢの加
圧ローラ３の膨張による定着フィルム４や被加熱材で記
録材１への悪影響を生じることもなく高速の定着が実現
できる。

【００３３】尚、以上の構成においてヒータ基板６の裏
面に追加するセラミック板１２の設定位置を、ヒータ基
板６表面の発熱体８の形成領域の裏面に重ねてしまうと
定着中の発熱体８の熱も奪ってしまうため、定着不良を
招く危険が生じる。このため、発熱体８の形成領域後端
の裏面相当位置と追加セラミック板１２の先端間に少な
くとも０．５ｍｍ以上、より好ましくは１ｍｍ以上の幅
ｄを設けることで、定着不良を生じることなく、ヒータ
基板６及びヒータホルダー１０の下流側端部昇温を抑制
することができる。

【００３４】実施例２ 次に、図４及び図５により実施例２について説明する。

【００３５】本実施例の定着器は、図１（Ａ）に示した
実施例１の定着器と概略同様の構成を有し、図４（Ａ）
と図５（Ａ）に示すように、ヒータ基板６とヒータホル
ダー１０の間にヒータ基板６と同一材質のセラミック板
１２を各々に密着させた上に更に非通紙部ＸＢの位置に
のみ、非通紙部用セラミック板１２’を付設した。

【００３６】本構成により、実施例１と同様にヒータ基
板６及びヒータホルダー１０の下流側の温度上昇は抑制
され、図４（Ｂ）の太い実線Ｃ₄ に示すように下流側端
部ｙ２の温度の最大値は破線Ｃ₂ で示された従来のピー
ク温度Ｔａより十分低い定着温度Ｔｆ近傍温度まで下が
り、ヒータホルダー１０の耐熱性を上げる必要もなく、
従来のように定着ニップ後端で高温オフセットを生じる
こともない。

【００３７】更に本構成では、図５（Ａ）に示すように
小サイズ紙を通紙した際の非通紙部昇温に対して、図５
（Ｂ）の端部温度は実施例１の許容温度Ｔｓよりさらに
低い許容温度Ｔｓ’まで下げることが可能になり、中央
部の定着温度Ｔｆとの差が大幅に緩和されるので、長時
間連続通紙を行なっても非通紙部の加圧ローラの膨張に
よるフィルムや紙への悪影響を生じることなく高速の定
着が実現できる。

【００３８】実施例３ 次に、本発明の実施例３について、図６及び図７により
説明する。

【００３９】本実施例の定着器は、図６（Ａ）に示すよ
うに、概略同様の構成を有し、ヒータ基板６とヒータホ
ルダー１０の間に、実施例１のセラミック材の代わりに
アルミ板１２”を各々に密着させながら挿入させてお
り、尚且つアルミ板１２”の残りの面は空隙に対向させ
てこのアルミ板１２”表面からの熱の発散を促進させる
ように設定されている。

【００４０】以上の構成を用いることにより、実施例
１、２と同様にヒータ基板６及びヒータホルダー１０の
下流側の温度上昇は抑制され、図６（Ｂ）の太い実線Ｃ
₅ に示すように下流側端部ｙ２の温度の最大値は破線Ｃ
₂ で示された従来のピーク温度Ｔａより十分低い定着温
度Ｔｆの近傍まで下がり、ヒータホルダー１０の耐熱性
を上げる必要もなく、従来のように定着ニップ後端で高
温オフセットを生じることもない。

【００４１】又本構成では、図７（Ａ）のように小サイ
ズ紙１を通紙した際の非通紙部昇温に対しても、挿入し
たアルミ板１２”の熱伝導性が高いためにヒータ基板８
に生じた長手方向の温度分布が効率よく分散されて、図
７（Ｂ）の端部温度は従来の超過温度Ｔｏより十分低
く、周辺部材の耐熱温度範囲内の許容温度Ｔｓ”に下げ
ることが容易になり、中央部のＴｆとの差が大幅に緩和
されるので、長時間連続通紙を行なっても非通紙部の加
圧ローラ３の膨張による定着フィルム４や紙１への悪影
響を生じることなく高速の定着が実現できる。

【００４２】実施例４ 次に、本発明の実施例４について図８〜図１０により説
明する。

【００４３】上記の実施例の加熱源が１本の例えば８０
０Ｗ出力のヒータ即ち発熱体で構成されたのに対して、
本実施例では、図８（Ａ）に示すように、１本の４００
Ｗ出力の発熱体で構成し、更に通紙方向に対して上流側
の発熱体１３は非通紙部に相当する領域ＸＢの発熱量を
高めるためにこの領域の発熱体パターンを同一線幅で複
数回折り返した形状の非通紙部高温発熱部１３ａを有
し、逆に下流側の発熱体１４は中央部ＸＡの発熱量を高
めるためにこの領域の発熱体パターンを同一線幅で複数
回折り返した形状の中央部高温発熱部１４ａを備えてい
る。

【００４４】各発熱体１３、１４を連続通電させた場合
の長手方向の温度分布は図８（Ｂ）に示すように、各発
熱体１３、１４はその高温部ｔ２でも目標の定着温度Ｔ
ｆには到らず、低温部ｔ１は更に低いため、各々単独で
は定着工程中に必要な熱量を供給することはできない
が、両者を同時に稼動させたり、通紙速度に比して十分
速い適度に切換えて稼動させることで定着温度を維持す
ることができるような発熱量に調整されている。

【００４５】また、このときの発熱体の通紙方向の温度
分布は、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように中央部ＸＡの
領域では上流側の温度が低く、下流側の温度が高くなっ
ており、非通紙部ＸＢの領域では逆に上流側の温度が高
く、下流側の温度が低くなっているが、各領域とも高温
部Ｔ１の最大値は１本の８００Ｗ発熱体を用いた際の最
大値よりも十分低い値となっている。

【００４６】以上の構成を用いることにより、従来と同
じ定着温度で定着工程を繰り返しても、定着ニップ部の
上流側と下流側に発熱中心を分散させることで下流側に
一方的に熱が蓄積されることが緩和され、非通紙部昇温
に対しても非通紙部の下流側発熱体を選ぶことによりヒ
ータ基板及びヒータホルダーの下流側の温度上昇が抑制
できる。

【００４７】また本構成では、小サイズ紙を通紙した場
合の非通紙部昇温に対しても各発熱体の稼動比を制御す
ることで大幅に改善することが可能である。図１０
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本構成の定着器の立ち上げ
時、通常サイズ紙定着時、小サイズ紙定着時の各場合に
対する各発熱体への通電制御方法の例を示しており、実
際のフィルム加熱方式の定着器の制御では熱容量が小さ
いために制御時の負荷変動が大きくなり、多段階の電力
制御によるきめ細かな制御を必要とするが、ここではそ
の詳細は主目的ではないので、基本的な概念の説明に止
め、概念的にＯＮ／ＯＦＦ時間の比で比較説明すること
とする。

【００４８】まず、図１０（Ａ）では、装置が完全に停
止した状態の冷めた定着器を最短時間で目標温度まで加
熱するために、２本の発熱体１３、１４をほとんど同時
に稼動させて８００Ｗの電力を投入するときの各発熱体
の制御状態を示している。ここで、発熱体１３、１４の
ＯＮ／ＯＦＦ時の立ち上がりと立ち下がりタイミングが
ズレているのは全く同時に動作させた場合の急激な負荷
変動による大きなフリッカノイズの発生を防止するため
の処置であり、定着器の立ち上げ時間にはほとんど影響
しないのにもかかわらず、従来の１本発熱体型の立ち上
げ時より突入電流を半減できるので同一電源に接続され
る他の機器への影響が大幅に改善される。

【００４９】次に、図１０（Ｂ）では、通常のフルサイ
ズ紙を定着させるための制御方法であり、通常このサイ
ズの定着には６００Ｗ程度の出力が必要であるため、２
本の発熱体を稼動する必要はないが、片側だけでは定着
不良となるので適度に２本で加熱する期間と片側だけの
加熱期間を組込む必要があり、一方、長手方向に均一に
加熱するためには２本の発熱体を一定期間内に均等に稼
動させる必要がある。このため、この図１０（Ｂ）では
２本の発熱体が同時にＯＮ／ＯＦＦすることなく、２本
で加熱する期間を設けながら、交互に均等に繰り返す制
御を行なっている。この際、２本の発熱体１３、１４を
均等に稼動させる期間の長さは定着速度によって異な
り、１秒以内であれば１００ｍｍ／秒程度定着速度でも
十分に定着ムラのない良好な画像を得ることができる。

【００５０】更に、図１０（Ｃ）では、小サイズ紙を定
着させる際の非通紙部昇温防止のための制御例を示して
おり、この場合には非通紙部への加熱をほとんど無くす
ように非通紙部高温発熱体１３の稼動率を極端に下げる
制御を行なっている。この時の非通紙部昇温の抑制効果
は、上述したように発熱体を上流と下流に分散させて下
流側の昇温を抑えた上に非通紙部の加熱量を抑制するた
め多大な効果があり、小サイズ紙でも高速の定着を可能
にできる。

【００５１】実施例５ 次に、本発明の実施例５について図１１及び図１２によ
り説明する。

【００５２】本実施例では、４００Ｗ出力の２本の発熱
体１５、１６に長手方向の発熱量分布を持たせる手段と
して、１本の同一帯状発熱体の長手方向に高抵抗発熱体
領域と低抵抗発熱体領域を形成した複合抵抗発熱体を用
いており、上流側の発熱体１５が非通紙部高抵抗発熱領
域１５ａを備え、下流側の発熱体１６が非通紙部低抵抗
発熱領域１６ａを備えた構成としており、その作用及び
制御方法は実施例４と同様であり、それらに関連した図
１１（Ｂ）及び図１２（Ａ）、（Ｂ）の説明は省略す
る。

【００５３】本実施例ではヒータ基板上に複雑な発熱体
のパターン形状を作成する必要がなく、抵抗値の選定に
よって比較的狭い幅で実現可能なため、定着ニップ部を
縮めて装置の小型化を促進することが可能となる。

【００５４】なお、同一発熱体の長手方向に高抵抗発熱
体領域と低抵抗発熱体領域を形成する手段としては、発
熱体のスクリーン印刷工程においてマスキングと多重印
刷を行なうことにより長手方向に発熱体膜厚の分布を形
成する方法または抵抗値の異なる発熱体材料を多重印刷
する方法などがある。

【００５５】実施例６ 次に、本発明の実施例６について図１３及び図１４につ
いて説明する。

【００５６】本実施例では、４００Ｗ出力の２本の発熱
体に長手方向の発熱量分布を持たせる手段として、１本
の同一帯状発熱体の長手方向で帯の幅を変化させたパタ
ーンを形成することにより、幅の狭い領域で電流密度を
あげて発熱量を上げ、幅の広い領域で電流密度を下げる
と共に放熱面積を拡げる構成とした。これにより、ヒー
タ基板に蓄積される熱量を通過する対向部材側により多
くを逃す効果を有している。

【００５７】このとき、上流側の発熱体１７の中央部低
温発熱部１７ａと、下流側の発熱体１８の非通紙部低温
発熱部１８ａとの組合せとしており、その作用及び制御
方法は実施例２と同様である。

【００５８】本実施例は比較的高い発熱量を必要としな
い場合に適しており、発熱体のスクリーン印刷工程を複
雑化することなく、パターン形成を容易に精度良く実現
できる。

【００５９】以上の各実施例において、図面の簡略化の
ために発熱体の形状は中央部と非通紙部との境界を極端
に変化させて表記しているが、実際の発熱体形状では上
流と下流側の発熱体でこの境界部分を互いに緩やかに変
化させていくことで境界部分の定着性の極端な変化を防
止するように工夫することは当然である。

【００６０】また、以上の各実施例では中央通紙基準の
構成を用いているが、片側通紙基準の構成でも同様の対
策が可能であり、同様の効果が得られることはいうまで
もない。

【００６１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、加熱手段及び前記加熱手段を支持する支持部
材の被加熱材の通過方向下流側端部の温度上昇を抑制す
る昇温防止手段を有することにより、フィルム加熱方式
の定着器においても定着器周辺の異常昇温や電気的ノイ
ズの増大を招くことなく定着速度の高速化を実現し、高
速且つ省エネルギーを達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の定着器の通紙方向断面図（Ａ）、及
び定着周辺部材の通紙方向温度分布図（Ｂ）である。

【図２】実施例１の小サイズ通紙時の定着ヒータの正面
図（Ａ）、及び定着周辺部材の長手方向温度分布図
（Ｂ）である。

【図３】本発明が実施される画像形成装置の概略構成図
である。

【図４】実施例２の定着器の通紙方向断面図（Ａ）、及
び定着周辺部材の通紙方向温度分布図（Ｂ）である。

【図５】実施例２の小サイズ通紙時の定着ヒータの正面
図（Ａ）、及び定着周辺部材の長手方向温度分布図
（Ｂ）である。

【図６】実施例３の定着器の通紙方向断面図（Ａ）、及
び定着周辺部材の通紙方向温度分布図（Ｂ）である。

【図７】実施例３の小サイズ通紙時の定着ヒータの正面
図（Ａ）、及び定着周辺部材の長手方向温度分布図
（Ｂ）である。

【図８】実施例４の定着ヒータの正面図（Ａ）、及び発
熱体長手方向温度分布図（Ｂ）である。

【図９】実施例４の中央部発熱体通紙方向温度分布図
（Ａ）、及び非通紙部発熱体通紙方向温度分布図（Ｂ）
である。

【図１０】実施例４の定着ヒータの立ち上げ時制御信号
概念図（Ａ）、フルサイズ通紙時制御信号概念図
（Ｂ）、及び小サイズ通紙時制御信号概念図（Ｃ）であ
る。

【図１１】実施例５の定着ヒータ正面図（Ａ）、及び発
熱体長手方向温度分布図（Ｂ）である。

【図１２】実施例５の中央部発熱体通紙方向温度分布図
（Ａ）、及び非通紙部発熱体通紙方向温度分布図（Ｂ）
である。

【図１３】実施例６の定着ヒータ正面図（Ａ）、及び発
熱体長手方向温度分布図（Ｂ）である。

【図１４】実施例６の中央部発熱体通紙方向温度分布図
（Ａ）、及び非通紙部発熱体通紙方向温度分布図（Ｂ）
である。

【図１５】従来例の定着器の通紙方向断面図である。

【図１６】図１５の定着器の定着ヒータの正面図であ
る。

【図１７】小サイズ通紙時の従来例の定着ヒータの正面
図（Ａ）、及び定着周辺部材の長手方向温度分布図
（Ｂ）である。

【図１８】従来例の定着器の通紙方向断面拡大図
（Ａ）、及び定着周辺部材の通紙方向温度分布図（Ｂ）
である。

【符号の説明】

１ 記録材（被加熱材） ２ トナー像 ３ 加圧ローラ ４ 耐熱性フィルム ５ ヒータ（加熱手段） ６ ヒータ基板（耐熱性絶縁材） ８ 発熱体 ９ 耐熱性ガラス １０ ヒータホルダー（加熱手段支持部
材） １２ セラミック板（耐熱性絶縁基板）

フロントページの続き (72)発明者 堀田 陽三 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 鈴見 雅彦 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 (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段と、該加熱手段に接触しながら
   摺動可能な耐熱性フィルムとを有し、被加熱材を前記耐
   熱性フィルムの前記加熱手段配置側と逆側の面に密着さ
   せながら前記耐熱性フィルムと共に加熱領域を通過させ
   て、前記被加熱材上の未定着画像を永久固着する加熱定
   着装置を有する画像形成装置において、 前記加熱手段及び前記加熱手段を支持する支持部材の前
   記被加熱材の通過方向下流側端部の温度上昇を抑制する
   昇温防止手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記加熱手段は、耐熱性絶縁基板上に、
   前記被加熱材の通過方向と直角方向にパターン形成され
   た発熱体を有し、前記昇温防止手段は、良熱伝導性部材
   を有し、その一端部が前記耐熱性絶縁基板の通紙方向下
   流側端部の発熱体形成面と逆側の面に前記耐熱性絶縁基
   板の長手方向に沿って密着固定され、他端部が前記支持
   部材の一部に当接し、他の残りの部分が空隙に対向する
   ことを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記良熱伝導性部材は、前記耐熱性絶縁
   基板を挟んで前記発熱体のパターン形成部分と重ならな
   いように配置したことを特徴とする請求項２の画像形成
   装置。
4. 【請求項４】 前記良熱伝導性部材の非通紙領域に対応
   する位置に第２の良熱伝導性部材を設けたことを特徴と
   する請求項２の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記良熱伝導性部材はセラミック材ある
   いはアルミニウム板であることを特徴とする請求項２、
   ３、及び４の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記加熱手段は、前記耐熱性絶縁基板上
   に、前記被加熱材の通過方向と直角方向にパターン形成
   され、且つ独立して駆動される複数の発熱体を有し、前
   記昇温防止手段は、前記各発熱体の長手方向の温度分布
   特性が前記被加熱材の幅に応じて異なり、小サイズの被
   加熱材を通過させたときに生じる被加熱材非通過領域の
   温度分布を、前記被加熱材通過方向上流側の発熱体で高
   く、下流側の発熱体で低くなるように設定し、前記被加
   熱材非通過領域の温度が所望温度を超過した際に、前記
   上流側発熱体の稼動率を低下させ、前記下流側発熱体の
   稼動率を増大させるように制御することを特徴とする請
   求項１の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記各発熱体を駆動するための通電タイ
   ミングには、前記各発熱体の立ち上がり時及び立ち下が
   り時が重ならないように時間をずらせたタイミングを用
   いることを特徴とする請求項６の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記発熱体は、同幅帯状体であって、長
   手方向の発熱量分布をもたせるため、長手方向にて高抵
   抗発熱領域と低抵抗発熱領域とを有することを特徴とす
   る請求項６の画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記発熱体は、長手方向の発熱量分布を
   もたせるため、その幅の大きさに変化をもたせることを
   特徴とする請求項６の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 加熱手段本体と、該加熱手段本体に接
    触しながら摺動可能な耐熱性フィルムと、前記加熱手段
    本体を支持し且つ前記耐熱性フィルムを回転可能に支持
    する加熱手段支持部材とを有し、被加熱材を前記耐熱性
    フィルムの前記加熱手段本体配置側と逆側の面に密着さ
    せながら前記耐熱性フィルムと共に加熱領域を通過させ
    て、前記被加熱材上の未定着画像を永久固着する加熱定
    着装置の加熱手段において、 前記加熱手段本体及び前記加熱手段支持部材の前記被加
    熱材の通過方向下流側端部の温度上昇を抑制する昇温防
    止手段を有することを特徴とする加熱手段。
11. 【請求項１１】 前記加熱手段本体は、耐熱性絶縁基板
    上に、前記被加熱材の通過方向と直角方向にパターン形
    成された発熱体を有し、前記昇温防止手段は良熱伝導性
    部材を有し、その一端部が前記耐熱性絶縁基板の通紙方
    向下流側端部の発熱体形成面と逆側の面に前記耐熱性絶
    縁基板の長手方向に沿って密着固定され、他端部が前記
    支持部材の一部に当接し、他の残りの部分が空隙に対向
    することを特徴とする請求項１の加熱手段。
12. 【請求項１２】 前記良熱伝導性部材は、前記耐熱性絶
    縁基板を挟んで前記発熱体のパターン形成部分と重なら
    ないように配置したことを特徴とする請求項１１の加熱
    手段。
13. 【請求項１３】 前記良熱伝導性部材の非通紙領域に対
    応する位置に第２の良熱伝導性部材を設けたことを特徴
    とする請求項１１の加熱手段。
14. 【請求項１４】 前記良熱伝導性部材はセラミック材あ
    るいはアルミニウム板であることを特徴とする請求項１
    １、１２、又は１３の加熱手段。
15. 【請求項１５】 前記加熱手段本体は、前記耐熱性絶縁
    基板上に、前記被加熱材の通過方向と直角方向にパター
    ン形成され、独立して駆動される複数の発熱体を有し、
    前記昇温防止手段は、前記各発熱体の長手方向の温度分
    布特性が前記被加熱材の幅に応じて異なり、小サイズの
    被加熱材を通過させたときに生じる被加熱材非通過領域
    の温度分布を、前記被加熱材通過方向上流側の発熱体で
    高く、下流側の発熱体で低くなるように設定し、前記被
    加熱材非通過領域の温度が所望温度を超過した際に、前
    記上流側発熱体の稼動率を低下させ、前記下流側発熱体
    の稼動率を増大させるように制御することを特徴とする
    請求項１０の加熱手段。
16. 【請求項１６】 前記各発熱体を駆動するための通電タ
    イミングには、前記各発熱体の立ち上がり時及び立ち下
    がり時が重ならないように時間をずらせたタイミングを
    用いることを特徴とする請求項１５の加熱手段。
17. 【請求項１７】 前記発熱体は、同幅帯状体であって、
    長手方向の発熱量分布をもたせるため、長手方向にて高
    抵抗発熱領域と低抵抗発熱領域とを有することを特徴と
    する請求項１５の加熱手段。
18. 【請求項１８】 前記発熱体は、長手方向の発熱量分布
    をもたせるため、その幅の大きさに変化をもたせること
    を特徴とする請求項１５の加熱手段。