JPH11195474A

JPH11195474A - 加熱体、加熱装置および画像形成装置

Info

Publication number: JPH11195474A
Application number: JP36896597A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Otsuka; 康正大塚; Kenichi Ogawa; 賢一小川; Hisashi Nakahara; 久司中原; Yoji Tomoyuki; 洋二友行
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-27
Filing date: 1997-12-27
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】低熱容量の加熱体１、該加熱体を熱源とする
フィルム加熱方式等の加熱装置における非通紙部昇温現
象を緩和するように工夫して、加熱体割れなどの弊害を
防ぐこと、画像定着装置や画像形成装置にあっては、定
着不良、オフセット双方の発生しない良好な状態で温度
制御すること等。【解決手段】加熱体基板（セラミック基材）１ａと、
該加熱体基板の一方の面に形成された抵抗発熱体１ｂ
と、他方の面に形成された該加熱体基板の温度を検出す
る温度検出手段１ｊ・１ｋ・１ｍ・１ｎ・１ｐ・１ｇ・
１ｒを有する加熱体において、前記温度検出手段が前記
加熱体基板の面内で前記抵抗発熱体１ｂとほぼ同等の長
さを有すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱体、加熱装置
および画像形成装置に関する。

【０００２】より詳しくは、セラミック材等の基板の面
に形成された抵抗発熱体と基材の温度を検出する温度検
出手段を有する加熱体（所謂セラミックヒーター、ある
いはセラミックスヒーター）、該加熱体を熱源とする加
熱装置、該加熱装置を像加熱装置として備えた画像形成
装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】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の画像加熱定着装置、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定着性の顕画剤（トナー）を用いて
記録材（転写材シート、印刷用紙、エレクトロファック
スシート、静電記録シートなど）の面に間接（転写）方
式もしくは直接方式で形成担持させた、目的の画像情報
に対応した未定着顕画剤像を記録材面に加熱定着させる
ための加熱装置としては、従来一般に、熱ローラー方式
の装置が多用されていた。

【０００４】この熱ローラー方式の加熱装置は、ハロゲ
ンヒータ等の内蔵熱源により所定の加熱温度に維持させ
た加熱ローラー（定着ローラー）と、これに圧接させた
弾性加圧ローラーとの圧接ニップ部（定着ニップ部）に
記録材を導入して挟持搬送させることで加熱ローラーの
熱で記録材面の未定着顕画剤像を熱圧力定着させるもの
である。

【０００５】しかしこの熱ローラー方式の画像加熱定着
装置としての加熱装置は、加熱ローラーの熱容量が大き
いために、電源を投入してから加熱ローラーが被加熱材
としての記録材を加熱するのに適した所定温度に昇温す
るまでにかなりの待ち時間（ウエイトタイム）を要す
る。即ち、定着ニップ部の温度を常温から所定の定着温
度に立ち上がらせるのに要する時間が長く、クイックス
タート性に欠ける。初期出力時間を短縮する、即ちいつ
でもすぐに画像出力がなされるようにするためには加熱
ローラーの温度を常時高温に維持しておかなければなら
ず、そのために消費エネルギーが大きく、また待機中も
機内に熱を放出するため機内昇温の問題も発生してい
た。

【０００６】最近では、フィルム加熱方式の加熱装置が
提案され、実用化されている（特開昭６３−３１３１８
２号公報、特開平１−２６３６７９号公報、同２−１５
７８７８号公報、同４−４４０７５〜４４０８３号公
報、同４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等）。

【０００７】この加熱装置は、被加熱材を加熱体に耐熱
フィルムを介して加圧部材としての加圧ローラーで密着
させ、加熱体と耐熱フィルムとを相対移動させて加熱体
の熱を耐熱フィルムを介して被加熱材へ与える方式およ
び構成のものであり、未定着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
る手段として活用できる。

【０００８】また、例えば、画像を担持した記録材を加
熱して艶などの表面性を改質する装置、仮定着処理する
装置、その他、シート状の被加熱材を加熱処理する手段
として広く使用できる。

【０００９】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加熱体や薄膜のフィルムを用
いることができるために短時間に加熱体の温度が上昇
し、待機中に加熱体の通電加熱を行なう必要がなくな
り、被加熱材としての記録材をすぐに通紙しても該記録
材が定着部位に到達するまでに加熱体を所定温度まで十
分に昇温させることができ、省電力化やウエイトタイム
の短縮化（クイックスタート性）が可能となる、画像形
成装置等の本機の機内昇温を低めることができる等の利
点を有し、効果的なものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】画像加熱定着装置で代
表されるフィルム加熱方式の加熱装置では、被加熱材で
ある記録材の加熱ニップ部である定着ニップ部の温度が
より速く定着温度に到達するように装置構成パーツの低
熱容量化が行われている。例えばヒーター基板（加熱体
基材）にセラミック等の低熱容量の材質のものを用いた
り、フィルム（定着フィルム）を低熱容量化するため膜
厚を薄くし、かつ摺動の際にしわなどの不具合を出さな
いような材質のものを用いたりしている。

【００１１】しかし、熱応答性を向上させた分、通紙部
と非通紙部の温度格差（所謂「非通紙部昇温」）が増大
し、新たな弊害が起こった。特に、封筒などの厚い記録
材が数枚重なって定着ニップ部に通紙されると、その温
度差は更に増大してしまう。これは、記録材の厚みによ
り、定着ニップ部の非通紙部において、加圧ローラーか
らヒーターが浮いてしまい、加圧ローラーや記録材と充
分に接触しないため、放熱できず局所的に昇温する。即
ち過度の非通紙部昇温を生じる。この結果、ヒーターの
熱ストレスを生み、ヒーター割れの原因となったり、加
圧ローラー径の違いを生み摺動性の悪化を引き起こす原
因となったりする。

【００１２】そこで本発明は、低熱容量の加熱体（ヒー
ター）、該加熱体を熱源とするフィルム加熱方式等の加
熱装置における非通紙部昇温現象を緩和するように工夫
して、ヒーター割れなどの弊害を防ぐこと、画像定着装
置や画像形成装置にあっては、定着不良、オフセット双
方の発生しない良好な状態で温度制御すること等を目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする加熱体、加熱装置および画像形成装置である。

【００１４】（１）基板の面に形成された抵抗発熱体と
基材の温度を検出する温度検出手段を有する加熱体にお
いて、前記温度検出手段が前記基板の面内で前記抵抗発
熱体とほぼ同等の長さを有することを特徴とする加熱
体。

【００１５】（２）前記（１）に記載の加熱体におい
て、基板がセラミック基材であることを特徴とする加熱
体。

【００１６】（３）前記（１）または（２）に記載の加
熱体において、基板の一方の面に抵抗発熱体が、他方の
面に温度を検出する温度検出手段が形成されていること
を特徴とする加熱体。

【００１７】（４）セラミック基材と、該セラミック基
材の一方の面に形成された抵抗発熱体と、他方の面に形
成された該セラミック基材の温度を検出する温度検出手
段を有する加熱体において、前記温度検出手段が前記セ
ラミック基材の面内で前記抵抗発熱体とほぼ同等の長さ
を有することを特徴とする加熱体。

【００１８】（５）前記（１）ないし（４）に記載の加
熱体において、温度検出手段が導体のパターンを有する
ことを特徴とする加熱体。

【００１９】（６）前記（５）に記載の加熱体におい
て、温度検出手段の導体パターンの抵抗値が部分的に異
なることを特徴とする加熱体。

【００２０】（７）前記（１）ないし（６）の何れか１
つに記載の加熱体において、基板が窒化アルミであるこ
とを特徴とする加熱体。

【００２１】（８）前記（１）ないし（７）の何れか１
つに記載の加熱体と、該加熱体に圧接して被加熱材の加
熱ニップ部を形成する加圧部材を有することを特徴とす
る加熱装置。

【００２２】（９）前記（１）ないし（７）の何れか１
つに記載の加熱体と、該加熱体と摺動するフィルムと、
該フィルムを介して前記加熱体と圧接する加圧部材と、
を有し、前記フィルムと前記加圧部材の間で被加熱材を
挟持搬送して前記フィルムを介した前記加熱体からの熱
により被加熱材を加熱することを特徴とする加熱装置。

【００２３】（１０）前記（８）または（９）に記載の
加熱装置において、加圧部材の加熱体に圧接する長さよ
りも、加熱体の温度検出手段の長さの方が長いことを特
徴とする加熱装置。

【００２４】（１１）前記（８）ないし（１０）の何れ
か１つに記載の加熱装置において、加熱体の温度検出手
段が形成された面側と加圧部材とが対向圧接しているこ
とを特徴とする加熱装置。

【００２５】（１２）前記（８）ないし（１１）の何れ
か１つに記載の加熱装置において、被加熱材が加熱処理
すべき画像を担持した記録材であることを特徴とする加
熱装置。

【００２６】（１３）前記（８）ないし（１２）の何れ
か１つに記載の加熱装置を記録材面に未定着画像を定着
させる加熱定着装置として有することを特徴とする画像
形成装置。

【００２７】〈作用〉即ち、ニップ内において、温度
検出手段（ＤＣライン）が加熱体基板（セラミック基
材）の面内で抵抗発熱体とほぼ同等の長さを有すること
で、温度検出手段の導体パターンが加熱体の有効加熱領
域の全領域にわたって存在することになり、該導体パタ
ーンは加熱体基板よりも熱伝導性が良いことから、加熱
体の非通紙部領域の熱が該非通紙部領域に及んでいる導
体パターン部分を伝って通紙部領域側に放熱される。こ
れにより非通紙部昇温現象が緩和される。

【００２８】また、加熱体基板として窒化アルミのよう
に熱伝導率の良いものを用いることにより、加熱体の通
紙部領域と非通紙部領域とでの熱分布をより一様化でき
て、さらに効果的に非通紙部昇温現象の緩和をすること
ができる。

【００２９】また、加熱体の有効加熱領域の全領域にわ
たる温度検出手段の導体パターンの、通紙部領域部分で
の抵抗と非通紙部領域部分での抵抗を異なったものにす
る、具体的には非通紙部領域部分での導体パターンの厚
みや幅を非通紙部領域部分での導体パターンの厚みや幅
よりも厚くしたり広くしたりすることで、非通紙部領域
側から通紙部領域側への熱伝導・放熱がより良好にな
り、これにより非通紙部昇温現象のより効果的な緩和が
可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】〈実施例１〉（図１〜図６）（１）画像形成装置例図１は本実施例における画像形成装置の概略構成図であ
る。本実施例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス
利用のレーザービームプリンターである。

【００３１】１１は像担持体としての回転ドラム型の電
子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印
の反時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をも
って回転駆動される。

【００３２】感光ドラム１１はその回転過程において１
次帯電器１２による所定の極性・電位Ｖ_D （暗部電位）
の一様帯電処理を受け、その帯電処理面にレーザースキ
ャナー１３による目的の画像情報に対応したレーザービ
ーム走査露光Ｌを受ける。これにより回転感光ドラム１
１面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成され
る。

【００３３】レーザースキャナー１３は不図示のホスト
コンピューター等の外部装置から送られた目的の画像情
報信号（時系列電気デジタル画素信号）に対応して強度
変調したレーザー光を出力し、このレーザー光で回転感
光ドラム１１の一様帯電処理面を走査露光（ラスタ走
査）Ｌする。レーザー光の強度及び照射スポット径はプ
リンターの解像度及び所望の画像濃度によって適正に設
定されている。

【００３４】回転感光ドラム１１の一様帯電処理面のレ
ーザー光で照射された部分は電位減衰して明部電位Ｖ_L
になり、そうでない部分は１次帯電器１２で帯電された
暗部電位Ｖ_D に保持されることによって静電潜像の形成
がなされる。

【００３５】回転感光ドラム１１面に形成された静電潜
像は現像器１４によって順次現像される。現像器１４内
のトナーｔはトナー供給回転体である現像スリーブ１４
ａと現像ブレード１４ｂとによって、トナー層厚さ、ト
リボを制御され、現像スリーブ１４ａ上に均一なトナー
層を形成する。現像ブレード１４ｂとしては通常金属製
若しくは樹脂製のものが用いられ、樹脂系のものは現像
スリーブ１４ａに対して適正な当接圧をもって接してい
る。現像スリーブ１４ａ上に形成されたトナー層は現像
スリーブ１４ａ自身の回転にともない感光ドラム１１に
対向し、現像スリーブ１４ａに印加されている電圧Ｖ_dc
と感光ドラム１１の表面電位が形成する電界により明部
電位Ｖ_L の部分だけ選択的に顕像化する（反転現像）。

【００３６】回転感光ドラム１１面に形成されたトナー
像は、感光ドラム１１と転写装置１５との対向部である
転写部位において、該転写部位に対して所定の制御タイ
ミングにて給送された記録材（転写材）Ｐに対して順次
に転写される。転写装置１５としては図に示したコロナ
帯電器以外に、導電弾性回転体に電源から電流を供給し
て記録材に転写電荷を付与しながら搬送する転写ローラ
ー方式等がある。

【００３７】１７はプリンター内の下部に装着した給紙
カセットであり、記録材Ｐを積載収納させてある。この
給紙カセット１７内の記録材Ｐが給紙ローラー１８と分
離爪部材１９により１枚分離給送され、シートパス２
０、レジストローラー対２１、シートパス２２の経路で
転写部位へ所定の制御タイミングにて給送される。

【００３８】転写部位にてトナー像の転写を受けた記録
材Ｐは回転感光ドラム１１面から順次に分離されて、像
加熱装置としての定着装置１０へ導入されてトナー像の
定着処理（加熱加圧による永久固定画像化）を受け、シ
ートパス２３、排紙ローラー２４を経由して排紙トレイ
２５に送り出される。定着装置１０については次の
（２）項で詳述する。

【００３９】一方、被記録材分離後の回転感光ドラム１
１面はクリーニング装置１６により転写残りトナー等の
付着残留物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に
供される。

【００４０】（２）定着装置１０本例の定着装置１０は、加熱体（加熱源）として所謂セ
ラミックヒーターを用いた、フィルム加熱方式、加圧ロ
ーラー駆動タイプの加熱装置である。

【００４１】図２は該装置の横断面模型図、図３は正面
模型図、図４は加熱体部分の拡大横断面模型図である。

【００４２】１は通電により発熱する抵抗発熱体を含む
加熱体（以下、ヒーターと記す）である。該ヒーター１
は被加熱材としての記録材Ｐの搬送方向と直交する方向
を長手とする、横長で低熱容量の部材である。このヒー
ター１の構成について（３）項で詳述する。

【００４３】２は横断面略半円弧状樋型のヒーターホル
ダー（フィルムガイド、ステー）であり、上記ヒーター
１はこのヒーターホルダー２の下面の略中央部にホルダ
ー長手に沿って設けた溝部内に嵌入させて固定支持させ
てある。該ヒーターホルダー２は耐熱性、電気絶縁性
で、高い加重に耐えられる剛性材料、例えばＰＰＳ（ポ
リフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミ
ド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエ
ーテルケトン）等で構成される。

【００４４】３は円筒状の耐熱性フィルム（以下、定着
フィルムと記す）であり、上記のようにヒーター１を支
持させたヒーターホルダー２にルーズに外嵌させてあ
る。この円筒状の定着フィルム３は、例えば、厚さ４０
μｍ〜１００μｍ程度の耐熱性のフィルムである。例え
ばポリイミドなどの基材フィルム上にＰＦＡやＰＴＦＥ
等の離型性の耐熱樹脂を被覆したフィルムである。

【００４５】４は弾性加圧ローラーであり、芯金４ａ
と、該芯金に同心一体に設けた、シリコーンゴム等の弾
性・耐熱性材料のローラー層４ｂからなり、芯金４ａの
両端部をそれぞれ装置の手前側と奥側のシャーシ側板５
・５間に軸受６・６を介して回転自由に支持させてあ
る。

【００４６】そしてヒーター１を下面に支持させ、円筒
状定着フィルム３を外嵌させたヒーターホルダー２を弾
性加圧ローラー４の上側にヒーター１の部分を弾性加圧
ローラー４の上面に対向させて位置させ、ヒーターホル
ダー２を加圧バネ等の加圧手段７・７にて弾性加圧ロー
ラー４の上面に対して所定の押圧力をもって圧接させた
状態に保持させる。これによりヒーター１の下面と弾性
加圧ローラー４の上面との間に定着フィルム３を挟んで
所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎが形成される。

【００４７】弾性加圧ローラー４は駆動手段Ｍにより矢
印の時計方向に回転駆動される。この弾性加圧ローラー
４の回転駆動による該ローラー４の外面と定着フィルム
３の外面との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力で円
筒状定着フィルム３に回転力が作用して、該定着フィル
ム３がその内面が定着ニップ部Ｎにおいてヒーター１の
下面に密着して摺動しながら矢印の反時計方向に加圧ロ
ーラー４の回転周速度に略対応した周速度をもってヒー
ターホルダー２の外回りを回転状態になる（加圧ローラ
ー駆動方式）。ヒーターホルダー２はヒーター１を保持
するとともに定着フィルム３の回転時の搬送安定性を図
るフィルムガイドの役目もしている。

【００４８】弾性加圧ローラー４が回転駆動され、それ
に伴って円筒状定着フィルム３がヒーターホルダー２の
外回りを回転し、ヒーター１に通電がなされて該ヒータ
ー１の発熱で定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち上って
温調された状態において、定着ニップ部Ｎに未定着トナ
ー像ｔを担持した被加熱材としての記録材Ｐが導入さ
れ、定着ニップ部Ｎにおいて被記録材Ｐのトナー像担持
面側が定着フィルム３の外面に密着して回転定着フィル
ム３と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。こ
の挟持搬送過程において、ヒーター１の熱が定着フィル
ム３を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着
トナー像ｔが加熱加圧定着される。記録材Ｐは定着ニッ
プ部Ｎを通過すると回転定着フィルム３の外面から曲率
分離して搬送される。

【００４９】（３）ヒーター１図５の（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれ本例ヒーター
１の、一方面側の途中部分省略の平面模型図、他方面側
（相対する面）の途中部分省略の平面模型図、途中部分
省略の側面模型図である。

【００５０】１ａはヒーター基板（加熱体基材）であ
り、耐熱性・電気絶縁性・低熱容量・良熱伝導性を有す
るセラミック材を用いている。

【００５１】本例のものは、長さ２７０ｍｍ、幅８ｍ
ｍ、厚さ０．７ｍｍの窒化アルミ（窒化（チッ化）アル
ミニウム）である。窒化アルミの熱伝導率は０．４０６
cal/cmskであり、アルミナの熱伝導率０．０４６cal/cm
skに比べて格段に良い。

【００５２】このヒーター基板１ａの一方面側には、
（ａ）のように、ヒーター基板長手に沿って互いに並行
させて細帯状の抵抗発熱体パターン１ｂと導体パターン
１ｃを形成具備させてある。この並行２条の抵抗発熱体
パターン１ｂと導体パターン１ｃの一端部相互はつなぎ
用の導体パターン１ｄで導通させてある。抵抗発熱体パ
ターン１ｂの他端部にはリード用の導体パターン１ｅを
連絡させてある。

【００５３】抵抗発熱体パターン１ｂは通電により発熱
する電気抵抗材料である。本例のものは銀パラジウム
（Ａｇ／Ｐｄ）、Ｔａ₂ Ｎ等の電気抵抗材料ペーストを
用いてこれを長さ２２０ｍｍ、幅１．５ｍｍ、厚さ約１
０μｍの細帯状パターンにヒーター基板面に基板長手に
沿ってスクリーン印刷等により塗工し焼成することで形
成したものである。

【００５４】導体パターン１ｃ・１ｄ・１ｅは抵抗発熱
体パターン１ｂに対する給電路を構成するものであり、
銀ペースト等の導体ペースト用いてこれをヒーター基板
面に所定のパターンにスクリーン印刷等により塗工し焼
成することで形成したものである。

【００５５】ヒーター基板１ａの他方面側には、（ｂ）
のように、該基板長手一端部側に第１と第２の電極パタ
ーン１ｆ・１ｇを形成具備させてある。第１の電極パタ
ーン１ｆは上記ヒーター基板１ａの一方面側のリード用
導体パターン１ｅの自由端部と導電スルーホール１ｈを
介して導通させてあり、第２の電極パターン１ｇは導体
パターン１ｃの自由端部と導電スルーホール１ｉを介し
て導通させてある。

【００５６】またヒーター基板１ａの他方面側には基板
長手方向の略中央部に温度検知素子１ｊを具備させ、基
板長手他端部側に第３と第４の電極パターン１ｋ・１ｍ
を形成具備させてある。そして第３の電極パターン１
ｋ、温度検知素子１ｊ、第４の電極パターン１ｍを直列
に連絡する電路としての導体パターン１ｎ・１ｐ・１ｇ
・１ｒを形成具備させてある。

【００５７】温度検知素子１ｊは本例は印刷サーミスタ
ーである。即ち、コバルト、マンガン、ニッケル、ルテ
ニウムといったものの合金や酸化物、白金あるいはチタ
ン酸バリウム等のセラミックといったものの粒子をガラ
スペースト材と混合し、ヒーター基板１ａの表面上にス
クリーン印刷して形成した薄層タイプのものである。

【００５８】第１〜第４の電極１ｆ・１ｇ・１ｋ・１
ｍ、導電スルーホール１ｈ・１ｉ、導体パターン１ｎ・
１ｐ・１ｇ・１ｒは銀ペースト等の導体ペースト用いて
これをヒーター基板面に所定のパターンにスクリーン印
刷等により塗工し焼成することで形成したものである。

【００５９】上記ヒーター１において、抵抗発熱体パタ
ーン１ｂと、これに対する給電路を構成している、第１
の電極１ｆ、導電スルーホール１ｈ、リード用導体パタ
ーン１ｅ、つなぎ用導体パターン１ｄ、導体パターン１
ｃ、導電スルーホール１ｉ、第２の電極１ｇは「ＡＣラ
イン」と称される。

【００６０】また第３の電極パターン１ｋ、温度検知素
子１ｊ、第４の電極パターン１ｍ、これらを直列に連絡
する電路としての導体パターン１ｎ・１ｐ・１ｇ・１ｒ
は「ＤＣライン」と称される。

【００６１】ＤＣラインは温度検出手段であり、電路と
しての導体パターン１ｎ・１ｐ・１ｇ・１ｒはヒーター
長手方向にわたってＡＣラインの抵抗発熱体パターン１
ｂとほぼ同等の長さで形成具備させてある。具体的には
導体パターン１ｒは長さ２２５ｍｍ、幅１ｍｍ、厚さ２
０μｍで形成してある。

【００６２】ここで、図は模型図として描いたもので、
図面上での各部の寸法比率は上記した具体的な寸法の相
互比率とかならずしも一致するものではない。

【００６３】本例では上記ヒーター１のＤＣラインを形
成具備させた面側を定着フィルム３に対する接触面側と
して、図４のように、そのヒーター面側を下向きに露呈
させてヒーターホルダー２の下面の略中央部にヒーター
ホルダー長手に沿って設けた溝部内に嵌入させて固定支
持させてある。ヒーター１のＡＣライン形成面側が対向
するヒーターホルダー面部分には断熱のために空隙部２
ａを設けている。

【００６４】ヒーター１は、全体的に低熱容量であり、
不図示の給電回路からＡＣラインの第１と第２の電極１
ｆ・１ｉ間に給電されることで抵抗発熱体パターン１ｂ
が発熱し、その発熱で有効長さ領域が迅速に昇温する。
その昇温がＤＣラインのサーミスター１ｉで検知され、
その検知温度情報がＤＣラインの第３と第４の電極１ｋ
・１ｍから不図示の温度制御回路へフィードバックされ
て、ヒーター１の温度（定着ニップ部温度）が所定の温
度に維持（温調）されるように抵抗発熱体パターン１ｂ
への通電が制御される。

【００６５】ヒーター１は低熱容量のため急激に温度変
化するのでＡＣラインに対する通電をオン／オフするよ
うな温度制御方式では、ヒーター１の温度的な揺らぎが
大きくなり、定着性が不均一になってしまうため、入力
電力（ＡＣ）の１５波を一まとめとしてその中で複数に
細分してＯＮ／ＯＦＦを配分した電力レベルを用意する
ことで温度の揺らぎを最小限に抑えている。

【００６６】（４）非通紙部昇温の緩和本例装置において記録材Ｐは所謂中央基準搬送によりな
される。Ｏはその中央搬送基準線である。

【００６７】Ａは装置に通紙可能な最大サイズ記録材の
通紙部領域（本例ではＡ４の幅２１０ｍｍ）、Ｂは最大
サイズ記録材よりも小サイズの記録材を通紙したときの
通紙部領域（本例ではＡ５の幅１４８ｍｍ）、Ｃ・Ｃは
最大サイズ通紙部領域Ａと小サイズ通紙部領域Ｂとの差
領域である非通紙部領域である。

【００６８】而して、非通紙部昇温現象は、小サイズ被
記録材を連続通紙して定着処理を実行させたとき、小サ
イズ通紙部領域Ｂに対応するヒーター部分（定着ニップ
部分）の温度に対して非通紙部領域Ｃに対応するヒータ
ー部分（定着ニップ部分）の温度がこの非通紙部領域Ｃ
の定着に使われない余剰発熱量の蓄積のために上昇（異
常昇温）していく現象である。

【００６９】本実施例においては、前述したように、ニ
ップ内においてヒーター１の温度検出手段であるＤＣラ
インがＡＣラインの抵抗発熱体パターン１ｂとほぼ同等
の長さを有することで、ＤＣラインの導体パターン１ｎ
・１ｐ・１ｒがヒーター１の非通紙部領域Ｃ・Ｃに及ん
でいる。そして導体パターン１ｎ・１ｐ・１ｒは銀等の
金属をガラスペーストでかためたものなので、ヒーター
基板１ａに比べて熱伝導がよいから、ヒーター１の非通
紙部領域Ｃ・Ｃの熱が該非通紙部領域Ｃ・Ｃに及んでい
るＤＣラインの導体パターン１ｎ・１ｐ・１ｒ部分を伝
って通紙部領域Ｂ側に放熱される。これにより非通紙部
昇温現象が緩和される。

【００７０】また、ヒーター基板１ａとして窒化アルミ
のように熱伝導率の良いものを用いることにより、ヒー
ター１の通紙部領域Ｂと非通紙部領域Ｃ・Ｃとでの熱分
布をより一様化できて、さらに効果的に非通紙部昇温現
象の緩和をすることができる。

【００７１】本例装置において、小サイズ記録材である
Ａ５サイズ記録材Ｐを１００枚連続通紙直後のヒーター
１の通紙部領域Ａと非通紙に領域Ｃ・Ｃの温度分布状態
をしらべた。その結果を図６の実線グラフａに示した。

【００７２】Ｔａは温調温度であり、通紙部領域Ａの温
度はほぼこの温調温度である。非通紙部領域Ｃ・Ｃの温
度は通紙部領域Ａの温度よりも高い温度を示すけれど
も、通紙部領域Ａの温度との差ΔＴは約１０℃程度しか
生じなかったので、定着不良、オフセット双方の発生し
ない良好な状態で温度制御することができた。

【００７３】比較例として、ヒーター基板がアルミナ
で、かつ温度検出手段であるＤＣラインをＡＣラインの
抵抗発熱体パターンとほぼ同等の長さとはしていない、
従来構成のヒーターを用いた装置について、同様に、小
サイズ記録材であるＡ５サイズ記録材Ｐを１００枚連続
通紙直後のヒーター１の通紙部領域Ａと非通紙に領域Ｃ
・Ｃの温度分布状態をしらべた。その結果を図６の２点
鎖線グラフｂに示した。

【００７４】この従来ヒーターを用いた装置の場合の非
通紙部領域Ｃ・Ｃの温度の通紙部領域Ａの温度との差Δ
Ｔは約４０℃にも及び、ヒーター長手方向の温度分布の
ばらつきが大きいため、定着良好温度範囲内に設定する
ことは大変難しい。例えば、ニップ内温度のばらつきの
中の最高温度が定着良好温度よりも高くなると、トナー
の溶けすぎによる定着不良（ホットオフセット）が起
き、逆に最低温度が低すぎると、トナー溶融不足により
定着不良（コールオフセット）が起こる。

【００７５】本実施例においては、ヒーター基板１ａと
して窒化アルミを用いている。窒化アルミ基板はアルミ
ナ基板に比べ、約１０倍の熱伝導度をもつことが報告さ
れている。本実施例においては、この高熱伝導度の窒化
アルミ基板と、ヒーター１の温度検出手段であるＤＣラ
インがＡＣラインの抵抗発熱体パターン１ｂとほぼ同等
の長さを有する構成としていることで、上述のような効
果的な非通紙部昇温現象の緩和を行なうことができた。

【００７６】ヒーター基板１ａは上述のように高熱伝導
度である窒化アルミ基板が有効であるが、アルミナ基板
など他のセラミック基材であっても、ヒーター１の温度
検出手段であるＤＣラインがＡＣラインの抵抗発熱体パ
ターン１ｂとほぼ同等の長さを有する構成とすること
で、前述の原理作用により非通紙部昇温現象の緩和効果
を得ることができる。

【００７７】かくして、低熱容量の加熱体（ヒータ
ー）、該加熱体を熱源とするフィルム加熱方式等の加熱
装置における非通紙部昇温現象を効果的に緩和すること
ができて、ヒーター割れなどの弊害を防ぐことができ、
画像定着装置や画像形成装置にあっては、定着不良、オ
フセット双方の発生しない良好な状態で温度制御するこ
とができる。

【００７８】〈実施例２〉（図７）図７の（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれ本実施例にお
けるヒーター１の、一方面側の途中部分省略の平面模型
図、他方面側の途中部分省略の平面模型図、途中部分省
略の側面模型図である。

【００７９】前述実施例１のヒーター１（図５）と共通
する構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明
を省略する。また本実施例において画像形成装置及び定
着装置の構成は前述実施例１のものと同じである。この
ことは後述する実施例３及び実施例４においても同様で
ある。

【００８０】本実施例のヒーター１も実施例１のヒータ
ー１と同様に温度検出手段であるＤＣラインがＡＣライ
ンの抵抗発熱体パターン１ｂとほぼ同等の長さを有する
構造である。

【００８１】そして、本実施例のヒーター１のさらなる
特徴は、図７の（ｂ）に示すように、ＤＣラインの導体
パターン１ｎと１ｇについて、通紙部（幅２ｍｍ）に比
べ、両端非通紙部（それぞれ長さ３５ｍｍ、幅３ｍｍ）
において導体パターンの幅を広くすることで抵抗値を下
げ（熱伝導を上げる）、この導体パターン部分を通じて
の非通紙部領域Ｃ・Ｃから通紙部領域Ｂへの放熱をより
図るようにしていることである。

【００８２】このように両端での熱伝導が改善されてい
るので、先の実施例１よりさらに改善されて、温度分布
のばらつきが１０℃以下に抑えられる（１００枚通紙
時）。

【００８３】以上の特徴をヒーターに持たせることで、
ヒーター上の非通紙部での異常昇温を防ぐことができ、
かつ非通紙部の通紙部状態時の定着不良を抑えることが
できる。

【００８４】記録材Ｐを片側搬送基準（端部基準）で搬
送する装置であってもよい。本実施例の装置について片
側搬送基準搬送で通紙する場合には、導体パターンの一
方（非通紙部領域側）の幅のみが広くなる。

【００８５】本実施例は２種類の紙サイズ（Ａ４・Ａ
５）にのみ対応であるが、段差を増やしていくことで様
々な紙種に対応することが可能である。そして、ヒータ
ーサイズ以下の無限の紙サイズに対応するようにするに
は、端部基準であったら、基準側より反基準側に向け
て、幅が連続的に徐々に広がる構造とし、中央基準であ
ったら中央より端部に向けて連続的に広がっていく構造
をとればよい。

【００８６】〈実施例３〉（図８）図８の（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれ本実施例にお
けるヒーター１の、一方面側の途中部分省略の平面模型
図、他方面側の途中部分省略の平面模型図、途中部分省
略の側面模型図である。

【００８７】本実施例のヒーター１も実施例１のヒータ
ー１と同様に温度検出手段であるＤＣラインがＡＣライ
ンの抵抗発熱体パターン１ｂとほぼ同等の長さを有する
構造である。

【００８８】そして、本実施例のヒーター１のさらなる
特徴は、図８の（ｃ）に示すように、ＤＣラインの導体
パターン１ｎと１ｇについて、通紙部に比べ、非通紙部
においての該導体パターンの高さ（厚さ）を高く設定す
ることで抵抗値を下げ（熱伝導を上げる）、この導体パ
ターン部分を通じての非通紙部領域Ｃ・Ｃから通紙部領
域Ｂへの放熱をより図るようにしていることである。本
実施例では導体パターン１ｎと１ｇの高さを通紙部では
１０μｍ、非通紙部では２０μｍとしている。

【００８９】以上の特徴をヒーターに持たせることで、
ヒーター上の非通紙部での異常昇温を防ぐことができ、
かつ非通紙部の通紙部状態時の定着不良を抑えることが
できる。

【００９０】本実施例のヒーター１における抵抗発熱体
パターンの長手方向分布では、２種類の紙サイズ（Ａ４
・Ａ５）にのみ対応であるが、高さの段差を増やしてい
くことで様々な紙種に対応することが可能である。そし
て、ヒーターサイズ以下の無限の紙サイズに対応するよ
うにするには、端部基準であったら、基準側より反基準
側に向けて高さを連続的に徐々に高くする構造とし、中
央基準であったら中央より端部に向けて連続的に高くす
る構造をとればよい。

【００９１】また、中央基準で両側を厚くするような加
熱体構造の場合には、ニップ内での加圧分布を矯正し
て、紙しわにたいしても効果がある。

【００９２】〈実施例４〉先の実施例では通常加圧ロー
ラー４のゴム層４ｂの面長はヒーター１のＡＣラインの
抵抗発熱体パターン１ｂの長さより長いことが好まし
い。これは加圧ローラー４のゴム層４ｂの面長が抵抗発
熱体パターン１ｂの長さより短いと、抵抗発熱体パター
ン１ｂがニップから出ている部分とニップ内とで、温度
差による熱ストレスがヒーターに発生してヒーターが割
れる恐れがあるからである。

【００９３】一方で抵抗発熱体パターン１ｂの長さが加
圧ローラー４のゴム層４ｂの面長以下の場合には、ニッ
プ両端での温度が低下して定着性を保つことが難しい。

【００９４】本実施例では、導体パターンをゴム面長よ
りも長くすることで、ニップ両端での温度低下を少なく
して、この問題を解決することが可能となった。

【００９５】具体的には、加圧ローラーのゴム面長に対
して抵抗発熱体パターン１ｂの長さは両端で１ｍｍずつ
短くしておけばよく、一方で、導体パターンの法はゴム
面長よりも１ｍｍ以上長くしておけばよい。この場合の
導体パターンの厚みは１０μｍ〜２０μｍ、幅は１ｍｍ
からニップ幅までのものが好ましい。これより厚いか、
幅を広くしても良いが、効果の改善は大きくない。

【００９６】〈実施例５〉（図９）図９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。

【００９７】（ａ）のものは、ヒーター１と駆動ローラ
ー３１と従動ローラー（テンションローラー）３２との
３部材間にエンドレスベルト状の耐熱性フィルム３を懸
回張設して駆動ローラー３１によりフィルム３を回転駆
動する構成のものである。Ｍは駆動ローラー３１の駆動
手段である。加圧ローラー４はフィルム３の回転移動に
伴い従動回転する。

【００９８】（ｂ）のものは、ヒーター１と駆動ローラ
ー３１の２部材間にエンドレスベルト状の耐熱性フィル
ム３を懸回張設して駆動ローラー３１により回転駆動す
る構成のものである。加圧ローラー４はフィルム３の回
転移動に伴い従動回転する。

【００９９】（ｃ）のものは、耐熱性フィルム３として
ロール巻きにした長尺の有端フィルムを用い、これに繰
り出し軸３３側からヒーター１を経由させて巻き取り軸
３４側へ所定の速度で走行させる構成にしたものであ
る。Ｍは巻き取り軸３４の駆動手段である。

【０１００】上記の各構成例において、ヒーター１、あ
るいはヒーター１と加圧ローラー４との関係構成は実施
例１〜４と同様であり、実施例１〜４と同様の効果を得
ることができる。

【０１０１】〈その他〉ａ）ヒーター基板１ａは窒化アルミに限らず、アルミナ
や、その他のセラミック材料であってもよい。

【０１０２】ｂ）ヒーター１のＡＣライン形成面側をフ
ィルム３に接触させる面側としてもよい。

【０１０３】ｃ）ＡＣラインとＤＣラインをヒーター基
板１ａの同一面に形成具備させてもよい。この場合にお
いて該ヒーターのＡＣラインとＤＣラインを形成具備さ
せた面をフィルム３あるいは被加熱材との接触面側とし
てもよいし、それとは反対面側の面をフィルム３あるい
は被加熱材との接触面側としてもよい。

【０１０４】ｄ）ヒーターのフィルム３との接触面側、
あるいはそれとは反対面側、あるいは両面側に表面保護
層・断熱層など所望の機能層を付加した構成のものにす
ることもできる。またヒーターの適所にサーモスイッチ
などの安全素子等を具備させることもできる。

【０１０５】ｅ）本発明において加熱装置には、実施例
の加熱定着装置に限らず、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像加熱装置、仮定着する
像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラ
ミネート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・
装置等も含む。

【０１０６】ｆ）画像形成装置の作像原理・プロセスは
実施例の転写方式電子写真プロセスに限られないことは
もちろんである。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低熱容量の加熱体（ヒーター）、該加熱体を熱源とする
フィルム加熱方式等の加熱装置における非通紙部昇温現
象を効果的に緩和することができて、ヒーター割れなど
の弊害を防ぐことができ、画像定着装置や画像形成装置
にあっては、定着不良、オフセット双方の発生しない良
好な状態で温度制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における画像形成装置の概略構成図

【図２】定着装置の横断面模型図

【図３】同装置の正面模型図

【図４】同装置の加熱体（ヒーター）部分の拡大横断面
模型図

【図５】（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれヒーター
の、一方面側の途中部分省略の平面模型図、他方面側
（相対する面）の途中部分省略の平面模型図、途中部分
省略の側面模型図

【図６】非通紙部昇温の測定グラフ

【図７】（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれ実施例２に
おけるヒーターの、一方面側の途中部分省略の平面模型
図、他方面側（相対する面）の途中部分省略の平面模型
図、途中部分省略の側面模型図

【図８】（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれ実施例３に
おけるヒーターの、一方面側の途中部分省略の平面模型
図、他方面側（相対する面）の途中部分省略の平面模型
図、途中部分省略の側面模型図

【図９】（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

【符号の説明】

１０定着装置（フィルム加熱方式の加熱装置）１加熱体（セラミックヒーター）１ａヒーター基板１ｂ抵抗発熱体パターン１ｊ検温素子（サーミスター）２加熱体ホルダー３耐熱性フィルム４加圧ローラーＮニップ部Ｐ被加熱材

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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の面に形成された抵抗発熱体と基材
の温度を検出する温度検出手段を有する加熱体におい
て、前記温度検出手段が前記基板の面内で前記抵抗発熱
体とほぼ同等の長さを有することを特徴とする加熱体。
【請求項２】請求項１に記載の加熱体において、基板
がセラミック基材であることを特徴とする加熱体。
【請求項３】請求項１または２に記載の加熱体におい
て、基板の一方の面に抵抗発熱体が、他方の面に温度を
検出する温度検出手段が形成されていることを特徴とす
る加熱体。
【請求項４】セラミック基材と、該セラミック基材の
一方の面に形成された抵抗発熱体と、他方の面に形成さ
れた該セラミック基材の温度を検出する温度検出手段を
有する加熱体において、前記温度検出手段が前記セラミ
ック基材の面内で前記抵抗発熱体とほぼ同等の長さを有
することを特徴とする加熱体。
【請求項５】請求項１ないし４に記載の加熱体におい
て、温度検出手段が導体のパターンを有することを特徴
とする加熱体。
【請求項６】請求項５に記載の加熱体において、温度
検出手段の導体パターンの抵抗値が部分的に異なること
を特徴とする加熱体。
【請求項７】請求項１ないし６の何れか１つに記載の
加熱体において、基板が窒化アルミであることを特徴と
する加熱体。
【請求項８】請求項１ないし７の何れか１つに記載の
加熱体と、該加熱体に圧接して被加熱材の加熱ニップ部
を形成する加圧部材を有することを特徴とする加熱装
置。
【請求項９】請求項１ないし７の何れか１つに記載の
加熱体と、該加熱体と摺動するフィルムと、該フィルム
を介して前記加熱体と圧接する加圧部材と、を有し、前
記フィルムと前記加圧部材の間で被加熱材を挟持搬送し
て前記フィルムを介した前記加熱体からの熱により被加
熱材を加熱することを特徴とする加熱装置。
【請求項１０】請求項８または９に記載の加熱装置に
おいて、加圧部材の加熱体に圧接する長さよりも、加熱
体の温度検出手段の長さの方が長いことを特徴とする加
熱装置。
【請求項１１】請求項８ないし１０の何れか１つに記
載の加熱装置において、加熱体の温度検出手段が形成さ
れた面側と加圧部材とが対向圧接していることを特徴と
する加熱装置。
【請求項１２】請求項８ないし１１の何れか１つに記
載の加熱装置において、被加熱材が加熱処理すべき画像
を担持した記録材であることを特徴とする加熱装置。
【請求項１３】請求項８ないし１２の何れか１つに記
載の加熱装置を記録材面に未定着画像を定着させる加熱
定着装置として有することを特徴とする画像形成装置。