WO2002037191A1

WO2002037191A1 - Dispositif de fixation thermique

Info

Publication number: WO2002037191A1
Application number: PCT/JP2001/009229
Authority: WO
Inventors: Masuhiro Natsuhara; Hirohiko Nakata
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2002-05-10
Also published as: EP1243981A1; KR100468346B1; JP2002139932A; US6671489B2; US20030042240A1; CA2394755A1; KR20020064975A

Description

技術分野

本発明は、ファクシミリや複写機、プリンタ一等の画像形成装置に使用される加熱定着装置に関する。背景技

従来、ファクシミリや複写機、プリンタ一等の画像形成装置における加熱定着装置では、感光ドラム上に形成したトナー像を記録材である紙等の上に転写した後、定着装置により加熱、加圧して紙面上に定着させている。 .この定着装置は加熱ローラと樹脂製の加圧ローラから成るものであり、このうち加熱ローラは円筒状の金属口ール中にハ口ゲンランプ等の熱源を設置し、その熱で金属口一ルの表面部を加熱し、トナーを定着する方式をとつていた。

近年では、この定着方式において、セラミックスヒータを用いた加熱定着装置が提案され、実用化されている。この方法は、特開平 1一 2 6 3 6 7 9号公報、特開平 2— 1 5 7 8 7 8号公報、特開昭 6 3— 3 1 3 1 8 2号公報等に示されている。具体的には、セラミックスヒータを樹脂製のヒータ支持体に取り付け、更にその外周部を耐熱性の定着フィルムが加圧ローラとほぼ同一の速度で回転することで紙を搬送し、定着フィルムを通してセラミックスヒータの熱をトナー及ぴ紙に伝えるものである。この方法においては、発熱体であるセラミックスヒータの熱容量が従来の金属口ールに比較して非常に小さいために、消費電力を低減でき、またヒータへの電源投入後のヒータの予熱が不要なため、クイックスタート性に優れているなどの利点がある。尚、セラックスヒータの基材としては、現在アルミナ（A 1 ₂0 ₃) が一般的に使用されている。

この定着方法を概念的に示した図 1及び図 2により更に詳しく説明する。 'セラミックスヒータ 1はヒータ支持体 2に取り付けられ、その外周部に円筒状で耐熱性の定着フィルム 3が移動可能に配置され、加圧ローラ 4が定着フィルム 3をセラミックスヒータ 1に押し付けながら同期回転するようになっている。加圧ローラ 4によりセラミックスヒータ 1に押し付けられた定着フィルム 3は、図 2に拡大して示すように、加圧ローラ 4が外周部で変形してセラミックスヒータ 1との間に二ップ幅 Nの二ップ部を形成する。トナー画像 6 aが形成された紙等の記録材 5は回転する定着フィルム 3と加圧ローラ 4の間に挿入され、ニップ部でトナ一画像 6 aが加熱加圧されて記録材 5上に画像 6 bとして定着される。

また、セラミックスヒータ 1は、例えば図 3に示す構造を有している。即ち、セラミックス基板 1 aの表面に 1本又は 2本以上の発熱体 1 bと、この発熱体 1 bに通電するための通電電極 1 cとが設けてあり、発熱体 1 bの上には保護並ぴに絶縁性の確保のためオーバーコートガラス層 1 dが形成されている。このセラミックス基板 1 aは全体が概ね厚みの薄い矩形平板状であり、発熱体 1 bはセラミックス基板 1 aが定着フィルム 3を介して加圧ローラ 4と接触する定着面か又はその裏面に形成される。

現在、この定着方法に対しても定着速度の高速化という要求がある。現在のァルミナ基板を用いたセラミックスヒータでは、定着速度は 4〜1 6 p p m ( 4 p p mは 1分間に A 4用紙を 4枚送り込む速度： 4 p a p e r s e r ra i n u t e ) であるが、更に 2 4 p p m以上の高速処理が要請されている。

し力し、上記のアルミナ基板を用いたセラミックヒータの場合、急速加熱過程において、熱衝撃により基板割れが発生するという問題点がある。即ち、セラミックスヒータの発熱体両端又は片端には 1 0 0又は 2 0 O Vの電圧が印加され、数 1 0 O W以上のジュール熱が発生し、これによつて約 2 0 0 °C程度の温度まで約 2 ~ 6秒で急速に昇温されるため、アルミナ基板が割れるのである。また、定着速度が速くなると紙 1枚当たりにヒータから熱が伝わる時間は短くなる力トナー定着には一定の熱量が必要であるため、単位時間当たりより多量の熱をヒータから紙に供給する必要がある。このため、ヒータに加わる熱衝撃も増大する傾向にあり、そのためセラミックス基板の割れ確率も大きくなりつつある。

そこで、耐熱衝擊性に優れた窒化アルミニウム（A 1 N) を用いたセラミックスヒータが、特開平 9一 8 0 9 4 0号公報、特開平 9— 1 9 7 8 6 1号公報に開示されている。特開平 9一 8 0 9 4 0号公報に記載によれば、窒化アルミェゥムがァ /レミナよりも熱伝導率が高いことを利用してヒータの温度応答性を改善している。また、特開平 9一 1 9 7 8 6 1号公報に記載のヒータでは、窒化アルミ- ゥムの高熱伝導性を利用して、定着性の改善、高速印刷を図ると共に、消費電力を低減している。

定着速度の高速化に対しては、上記のように熱源であるセラミックスヒータの材質（熱伝導率、熱膨張係数）だけではなく、その形状についても問題点が指摘されている。即ち、定着速度の高速化に伴って、高速で回転する定着フィルムの内周面がセラミックスヒータ及びそのヒータ支持体との摩擦により削られ、その削り粉によつて定着フィルムとセラミックスヒータの間に存在しているグリース等の潤滑剤の潤滑性が失われ、定着フィルムが回転しなくなる。

この問題点に対しては、本発明者らが検討した結果、特願 2 0 0 0— 1 3 6 6 2 1、特願 2 0 0 0— 2 3 9 2 8 0、及ぴ特願 2 0 0 0— 2 3 9 2 8 1として既に出願しているように、セラミックスヒータに曲面を形成することで改善が得られているが、更なる高速化と共に、定着フィルムのより一層の耐久性の向上が望まれている。発明の開示

本発明は、このような従来の事情に鑑み、 2 4 p p m以上の高速定着時において、定着フィルムの耐久性をより一層向上させると共に、定着性を更に改善向上させることができる加熱定着装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明が提供する第 1の加熱定着装置は、円筒形状をなす耐熱性の定着フィルムを加圧部材によって加熱部材に押し付け、該定着フイルムと加熱部材との間に二ップ部を構成し、未定着トナー像を担時した記録材を該ニップ部で挟持搬送しながら加熱することで定着を行う加熱定着装置において、前記加熱部材であるセラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及びヒータ支持体の少なくとも該定着面側表面に隣接する部分の形状を、所定の-ップ幅において定着フィルムを加圧部材で加熱部材に押し付けた静止状態での該定着フィルムの自然な変形形状と略同一の形状とすることを特徴とする。また、本発明が提供する第 2の加熱定着装置は、円筒形状'をなす耐熱性の定着フィルムを加圧部材によつて加熱部材に押し付け、該定着フィルムと加熱部材との間にエップ部を構成し、未定着トナー像を担時した記録材を該ニップ部で挟持搬送しながら加熱することで定着を行う加熱定着装置において、前記加熱部材であるセラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及ぴヒータ支持体の少なくとも該定着面側表面に隣接する部分の形状を、所定のニップ幅において定着フィルムを力 U圧部材で加熱部材に押し付けて走行させた走行状態での該定着フィルムの自然な変形形状と略同一の形状とすることを特徴とする。

上記第 1及び第 2の加熱定着装置においては、前記セラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及び前記ヒータ支持体の少なくとも該定着面側表面に隣接する部分の形状が、前記加圧部材に対して概略凸状又は凹状の曲面をなす。また、前記セラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及ぴ前記ヒータ支持体の少なくとも該定着面側表面に隣接する部分の形状が、ニップ部入口からニップ部中央までは定着フィルムを加圧部材で加熱部材に押し付けた静止状態又は走行状態での該定着フィルムの自然な変形形状と略同 '一の形状を有し、二ップ部中央から二ップ部出口までは平面形状とすることができる。更に、本発明が提供する第 3の加熱定着装置は、円筒形状をなす耐熱性の定着フィルムを加圧部材によつて加熱部材に押し付け、該定着フイノレムと加熱部材との間に二ップ部を構成し、未定着トナー像を担時した記録材を該ニップ部で挟持搬送しながら加熱することで定着を行う加熱定着装置において、前記加熱部材であるセラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及びヒータ支持体の少なくとも該定着面側表面に隣接する部分の形状を、二ップ部及ぴ該ニップ部に隣接するの入口側と出口側で該ニップ部と平行な平面形状とし、それ以外の部分では前記定着フィルムの円筒形状に沿った形状とすることを特徴とするものである。

上記第 1ないし第 3の加熱定着装置においては、前記セラミックスヒータの主成分が窒化アルミニウム又は窒化ケィ素であることを特徴とする。図面の簡単な説明

図 1は、セラミックスヒータと定着フィルムを用いた加熱定着装置を概念的に示す概略の断面図である。

図 2は、加熱定着装置の定着フィルムと加熱部材との間に形成される-ップ部を説明するための概略の断面図である。

図 3は、通常のセラミックスヒータを示す図面であり、（a ) はその平面図及ぴ（b ) はその A— A線に沿った断面図である。

図 4は、平板状のセラミックスヒータを加圧ローラに押し付ける前の定着フィルムの形状を示す概略の断面図である。

図 5は、平板状のセラミックスヒータを加圧ローラに押し付けた静止状態での定着フィルムの変形形状を示す概略の断面図である。

図 6は、本発明の一形態を示す図面であり、（a ) は定着フィルムの変形形状に沿った形状の部材を加圧ローラに押し付けた静止状態での定着フィルムの自然な変形形状を示す概略の断面図であり、（b ) はこの状態に基づいて作製したセラミックスヒータとヒータ支持体を示す概略の断面図である。

図 7は、本発明の他の形態を示す図面であり、（a ) は定着フィルムの変形形状に沿った形状の部材を加圧ローラに押し付けた走行状態での定着フィルムの自然な変形形状を示す概略の断面図であり、（b ) はこの状態に基づいて作製したセラミックスヒータとヒータ支持体を示す概略の断面図である。

図 8は、本発明の各実施例で用いたセラミックスヒータの概略の断面図であり、（a ) は定着面が凸状の円弧状曲面、（b ) はニップ部とその隣接部分が平面で且つその両側が曲面、（c ) は定着面が凹状の円弧状曲面、（d ) は定着面のニップ部入ロカらニップ部中央が凹状の円弧状曲面で二ップ部中央からニップ部出口までが平面のヒータである。発明を実施するための最良の形態

本発明の加熱定着装置では、円筒形状をなす定着フィルムとセラミックスヒータを用いた定着方法において、加熱部材であるセラミックスヒータの形状だけでなく、そのセラミックスヒータを保持するヒータ支持体の形状を、定着フィルムを加圧部材で加熱部材に押し付けた静止状態での定着フィルムの自然な変形形状と略同一の形状、又は走行させた走行状態での定着フィルムの自然な変形形状と略同一の形状とする。

本発明に使用される円筒形状の定着フィルムとしては、耐熱性の榭脂製又は金属製のものが存在する。樹脂製の定着フィルムは、通常ポリイミド等の剛性を有する耐熱性の樹脂からなり、厚みが 1 0〜： L 0 0 μ πι程度である。また、金属製の定着フィルムは、熱伝導率が耐熱性樹脂よりも高く、少ない-ップ幅でも良好な定着性を得ることができるために、耐熱性樹脂フィルムに比較してより高速定着性に優れている。かかる金属製の定着フィルムの材料としては、ステンレスやニッケル等が使用できる。尚、定着フィルムが樹脂製又は金属製のいずれの場合であっても、定着面側にはトナーの付着を防止するために、フッ素樹脂がコーティングされている。

この定着フィルムは、加圧部材、即ち力 U圧ローラによって加熱部材、即ちセラミックスヒータに押し付けられ、加圧ローラが回転するのと略同一の速度でセラミックスヒータの装着されたヒータ支持体の外周部を回転する。通常、ヒータ支持体は定着フィルムの内径よりも小さくし、その一部で定着フィルムと接触することで定着フィルムの軌道を形成している。し力し、この定着フイノレムは、通常ポリイミド等の剛性を有する樹脂又は金属からなるため、加圧ローラの近傍でセラミックスヒータ及びヒータ支持体によって変形される。

例えば、図 4及び図 5に示すように、加圧ローラ 4との間で定着フィルム 3を挟持するセラミックスヒータ 1の定着面が平面ならば、加圧ローラ 4からの圧力によってセラミックスヒータ 1に押し付けられた定着フィルム 3は、加圧ローラ 4とセラミックスヒータ 1の接触部分では平面形状を取らざるを得ない。このため円筒形状の定着フィルム 3は、図 5のごとく、ほぼ楕円形状に変形する。し力し、現状のセラミックスヒータ及びヒータ支持体は定着フィルムが変形した形状を考慮していない形状であるため、定着フィルムが高速で回転する際に、セラミックスヒータ及び/又はヒータ支持体の一部に局所的且つ集中的に接触し、その部分で定着フィルムの内周面に摩耗が発生する。このため、発生した摩耗粉が定着フィルムに付着して定着フィルムの回転性が低下し、ついには定着フイルムが回転しなくなってしまう。特に金属製の定着フィルムにおいては、摩耗が発生するだけでなく、変形に対して非常に弱いために捻れが発生しやすく、破損する危険性もある。

そこで、本発明においては、上記と同様に所定長さのニップ幅'をセラミックスヒータと加圧ローラ、及び定着フィルムで形成する場合、図 6 ( a ) に示すように、定着フィルム 3がほぼ楕円形状に変形するヒータ形状と二ップ幅を想定した形状の部材 1 0 aを用いて定着フィルム 3を加圧ローラ 4に対して押し付け、定着フィルム 3を自然に変形させる。図 6 ( b ) に示すように、このときに自然に変形した定着フィルム 3の形状と略同一形状のセラミックスヒータ 1 0及ぴヒータ支持体 1 2を作製することにより、セラミックスヒータ 1 0の定着フィルム 3 と接触する定着面側表面及ぴヒータ支持体 1 2の少なくとも定着面側表面に隣接する部分の形状を、定着フィルム 3を加圧ローラ 4でセラミックスヒータ 1に押し付けた静止状態での定着フィルム 3の自然な変形形状と略同一の形状とすることができる。

上記のセラミックスヒータ及びヒータ支持体の形状は、定着フィルムが静止した状態、即ち走行していない状態を想定しているが、走行状態を想定した場合も同様である。即ち、図 7 ( a ) に示すように、走行状態の定着フィルム 3がほぼ卵形に近い楕円形状に変形するヒータ形状と二ップ幅を想定した形状の部材 1 1 aで定着フィルム 3を加圧ローラ 4に押し付け、走行させて定着フィルム 3を自然に変形させる。図 7 ( b ) に示すように、このときに自然に変形した定着フィレム 3の形状と略同一形状のセラミックスヒータ 1 1及びヒータ支持体 1 3を作製することにより、セラミックスヒータ 1 1の定着フィルム 3と接触する定着面側表面及びヒータ支持体 1 3の少なくとも定着面側表面に隣接する部分の形状を、走行状態における定着フィルム 3の自然な変形形状と略同一の形状とすることができる。

上記したセラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及びヒータ支持体の少なくとも定着面側表面に隣接する部分の形状は、通常では加圧ローラに対して概略凸状の曲面をなす。しカし、定着フィルムを加圧ローラによってセラミックスヒータに押し付ける加圧力を更に大きくした場合、定着フィルムは加圧ローラに対して凹状に変形する。この場合には、セラミックスヒータの定着フイノレムと接触する定着面側表面及びヒータ支持体の少なくとも定着面側表面に隣接する部分の形状を、通常とは逆の凹状の曲面に形成する必要がある。このように凹状の曲面とした場合、定着フィルムがセラミックスヒータに沿う形状に変形するため、二ップ幅を加圧ローラとヒータの接触幅に対して大きくすることができる。尚、いずれの場合も、セラミックスヒータとヒータ支持体が滑らかな曲線で接続された形状とすることが好ましく、このときにセラミックスヒータとヒータ支持体の間の段差は当然できるだけ小さいことが望ましい。

このように、セラミックスヒータの定着面側表面及びヒータ支持体の少なくともヒータの定着面側表面に隣接する部分の形状を、静止状態又は走行状態における定着フィルムの自然な変形形状と略同一の形状とすることによって、セラミツタスヒータ及びヒータ支持体の形状は定着フィルムの自然な変形形状に倣つた滑らかな曲線を有するものとなる。その結果、定着フィルムがセラミックスヒータだけでなくヒータ支持体と局所的且つ集中的に接触することを防ぐことができるため、 2 4 p p m以上の高速で長時間定着を行なった場合でも、定着フィルムの寿命を向上させることができる。

また、セラミックスヒータとヒータ支持体の形状を定着フィルムの自然な変形形状と略同一の曲面形状、特に加圧ローラに対して状の曲面形状に形成すると、定着条件によっては定着後に紙のカールが発生する可能性がある。この場合には、セラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及びヒータ支持体の少なくとも定着面側表面に隣接する部分の形状のうち、エップ部入口からエップ部中央までは定着フィルムの自然な変形形状と略同一の形状とし、ニップ部中央から二ップ部出口までは平面形状とすることによって、紙のカールを改善することができる。

更に、定着面において二ップ幅を大きくするためには、同一の加圧ローラと加圧力ならば、ヒータ形状が加圧ローラに対して凸状の曲面を有するよりも平面である方が有利である。そこで、ュップ部でのヒータ形状を平面とした場合には、ニップ部に突入する定着フィルムに余分な応力をかけないために、セラミックスヒータの-ップ部の前後においても定着フィルムが-ップ部に平行になるように形成しておくことが好ましい。即ち、本宪明の別の形態として、セラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及びヒータ支持体の少なくとも定着面側表面に隣接する部分の形状を、二ップ部及びそのニップ部に隣接するの入口側と出口側でニップ部と平行な平面形状とし、それ以外の部分では定着フィルムの円筒形状に沿った曲面形状とすることができる。

このような形態をとることによって、定着フィルムの耐久性が向上とすると同時に、定着性の安定のために大きな二ップ幅を確実に形成することができる。即ち、定着フィルムは、それ自身の曲率及び剛性を有するために、一部で平面が形成された場合、その歪みを #消するために、それ以外の部分が変形する。この変形部位が二ップ部付近に形成された場合には、ェップ幅を小さくしてしまう可能性が有る。そこで、歪みをエップ部付近に形成させないために、ヒータ及び/又はヒータ支持体のニップ部に隣接する部分の形状をニップ部に対して平行に形成し、それ以外の部分では定着フィルムの円筒形状に沿った曲面形状とすることすることで、余分な応力を受けずに定着フィルムがエップ部に出入りでき、確実に大きな二ップ幅を形成することが可能となる。

尚、本発明においては、定着フィルムは耐熱性の樹脂又は金属であって良い。特に、定着フィルムが金属の場合には、本発明による定着フイノレムの寿命の向上が顕著である。これは、金属自体の変形能が小さいため、耐熱性樹脂フィルムに比較して変形に非常に弱く、上記のように定着フィルムの静止状態及び走行状態において耐熱性樹脂チューブに比べて円形に近い形状となり、ヒータ支持体等との摩耗が起こりやすいためである。

また、本発明に使用するセラミックスヒータの材質としては、窒化アルミ-ゥム (A 1 Ν) 、若しくは窒化珪素（S i ₃ N ₄) を主成分とするセラミックスが望ましい。これらのセラミックスは耐熱衝撃性に優れており、 2 4 p p m以上の高速定着時における急激な温度の変化を受けても、セラミックスの破損が生じないためである。実施例 1

ヒータ基板として、 3 0 O mm X 1 5 mm X 1 mmの平板状の窒化アルミェゥム基板と窒化珪素基板を用意した。これらのセラミックス基板に対して、帯状の発熱体を A.g— P dペーストで、通電電極を A gペーストでそれぞれスクリーン印刷し、大気中にて 8 7 0 °Cで焼成した。その後、通電電極を除く発熱体にガラスペーストを印刷し、 7 0 0。Cで焼成してオーバーコートガラス層とすることで、平板状のセラミックスヒータを作製した。

次に、これら平板状のセラミックスヒータを、均等な圧力がかかるように耐熱性樹脂の定着フィルムを挟んだ状態で加圧ローラに対向させ、所定のエップ幅が得られるまで押し付けた。このとき静止状態での定着フィルムの変形形状及び定着フィルムのセラミックスヒータへの接触具合を確認した結果、セラミックスヒータのエッジ部に定着フィルムが集中的に接触した。そこで、静止状態で接触がなくなるように、セラミックスヒータのエッジ部を滑らかな曲線を描くように研磨加工を行った。このときのセラミックスヒータの定着面形状は、図 8 ( a ) に示すように、加圧ローラに対して凸状をなす、半径 R = 5 O mmの円弧状曲面であった。また、上記と同じ実験をステンレス及びニッケル製の定着フィルムを用いて行った結果、このときのセラミックスヒータの定着面形状は、同様に加圧口ーラに対して凸状をなす、半径 R = 4 5 mmの円弧状曲面であった。

更に、上記と同様に平板状のセラミックスヒータを形成し、同様にセラミックスヒータと加圧ローラの間で定着フィルムを押し付け、 4 0 p p mに相当する速度で定着フィルムを走行させながら、この走行状態での定着フィルムの変形形状及び定着フィルムのセラミックスヒータへの接触具合を確認し、定着フィルムがセラミックスヒータに接触しないように、セラミックスヒータのエッジ部を滑らかな曲線を描くように研磨力卩ェを行った。このときのセラミックスヒータの定着面形状は、図 8 ( a ) に示すように、加圧ローラに対して凸状をなす、半径 R = 5 O mmのほぼ円弧状曲面であった。また、上記と同じ実験をステンレス及び二ッケノレ製の定着フイノレムを用いて行った結果、このときのセラミックスヒータの定着面形状は、同様に加圧ローラに対して凸状をなす、半径 R = 4 5 mniのほぼ円弧状曲面であった。

その後、上記のごとく作製したセラミックスヒータを押し付けたときの静止状態及び走行状態での各定着フィルムの変形形状に沿う形状のヒータ支持体を、それぞれ耐熱性樹脂で作製した。作製したヒータ支持体に上記形状のセラミックスヒータをそれぞれ段差が無いように取り付け、更に定着フィルム、加圧ローラを取り付けて加熱定着装置とした。

これらの加熱定着装置について、まず未定着のトナー画像を担時した A 4用紙を 4 0 p p mに相当する速度で定着させ、次に 2 0万枚印刷したことに相当する時間だけ空回転させた後、最初と同様の定着を再度行った。その結果、セラミツタスヒータが窒化珪素又は窒化アルミニゥムで、定着フィルムが耐熱性樹脂又は金属である、ずれの試料においても、最初の 1枚目の定着と変わらない良好な定着性が得られた。これらの結果を下記表 1にまとめて示した。

尚、表 1に示す定着性に関しては、定着後のトナーを紙で擦ることによって、次のごとく評価した。

◎：トナーの脱落が殆ど無く、非常に良好な定着状態

〇：トナーの脱落が若干あるものの、実用上問題の無い定着状態

Δ：トナーの脱落が多く、実用上使用不可能な状態、

X：トナーが殆ど定着されていない状態（以下、同様）。表

実施例 2

実施例 1と同様にして、窒化アルミニウムと窒化珪素からなる平板状のセラミックスヒータを作製した。各セラミックスヒータの定着面に、図 8 ( b ) に示すように、確保したいエップ幅 7 mmのニップ部及びそのエップ部の入口側及ぴ出口側に隣接する幅 7 mmの部分を平面のまま残して、それ以外の入口側及び出口側の両端部分を研磨加工して、静止状態又は走行状態の定着フィルムがェッジ部で摩耗しないように、定着フィルムの円筒形状に沿った曲面形状に形成した。次に、上記の各セラミックスヒータの両端部分の曲面形状に沿う形状のヒータ支持体を、それぞれ耐熱性樹脂で作製した。作製したヒータ支持体に上記形状のセラミックスヒータをそれぞれ段差が無いように取り付け、更に定着フィルム、カロ圧ローラを取り付けて加熱定着装置とした。

これらの加熱定着装置について、定着フィルムとして耐熱性樹脂フィルム及ぴ金属製フィルムを用い、実施例 1と同様の手法で耐久性と定着性を評価した。その結果、セラミックスヒータが窒化珪素又は窒化アルミニウムで、定着フィルムが耐熱性樹脂又は金属である全ての試料（セラミックスヒータとヒータ支持体の材質の組合わせは実施例 1と同一）において、 A 4用紙を 2 0万枚印刷した時間に相当する時間空回転した後でも、トナーの脱落が殆ど無く非常に良好な定着状態（評価◎) が得られた。実施例 3

実施例 1と同様にして、窒化アルミニゥムと窒化珪素からなる平板状のセラミックスヒータを作製した。更に、各セラミックスヒータの定着面を、図 8 ( c ) に示すように、カロ圧ローラに対して加圧ローラ.より大きい凹状曲面に形成した。このとき、凹状曲面の半径は、定着フィルムとして耐熱性樹脂フィルムを使用した場合は R = 4 O mm、金属製フィルムを使用した場合には半径 R = 4 5 mmとした。

次に、このセラミックスヒータを加圧ローラに定着フィルムを間に挟んで押し付け、静止状態での定着フィルムの変形形状に沿ったヒータ支持体を作製した。また同時に、定着フィルムの走行状態での変形形状に沿ったヒータ支持体も形成した。作製した各ヒータ支持体に上記形状のセラミックスヒータをそれぞれ段差が無いように取り付け、更に定着フィルム、加圧ローラを取り付けて加熱定着装置とした。

とれらの加熱定着装置について、定着フィルムとして耐熱性樹脂フィルム及び金属製フィルムを用い、実施例 1と同様の手法で耐久性と定着性を評価した。その結果、セラミックスヒータが窒化珪素又は窒化アルミニウムで、定着フィルムが耐熱性樹脂又は金属である全ての試料（セラミックスヒータとヒータ支持体の材質の組合わせは実施例 1と同一）において、 A 4用紙を 2 0万枚印刷した時間に相当する時間空回転した後でも、トナーの脱落が殆ど無く非常に良好な定着状態（評価◎) が得られた。ただし、一部の定着用紙には、実用上は問題ない程度のカールが発生していた。実施例 4

実施例 1と同様にして、窒ィヒアルミニウムと窒化珪素からなる平板状のセラミックスヒータを作製した。更に、そのセラミックスヒータの定着面を、上記実施例 3と同様に加圧ローラに対して加圧ローラより大きい凹状曲面に形成したが、図 8 ( d ) に示すように、二ップ部中央から-ップ部出口までは平面形状に形成した。尚、二ップ部入口からエップ部中央までの M状曲面部分の半径は、定着フイルムとして耐熱性樹脂フィルムを使用した場合は R = 4 O mm、金属製フィルムを使用した場合は半径 R = 4 5 mmとした。

次に、このセラミックスヒータを加圧ローラに定着フィルムを間に挟んで押し付け、静止状態及び走行状態での定着フィルムの変形形状に沿ったヒータ支持体をそれぞれ作製した。作製した各ヒータ支持体に上記形のセラミックスヒータをそれぞれ段差が無いように取り付け、更に定着フィルム、加圧ローラを取り付けて加熱定着装置とした。

これらの加熱定着装置について、定着フィルムとして耐熱性樹脂フィルム及び金属製フィルムを用い、実施例 1と同様の手法で耐久性と定着性を評価した。その結果、セラミックスヒータが窒化珪素又は窒化アルミェゥムで、定着フィルムが耐熱性樹脂又は金属である全ての試料（セラミックスヒータとヒータ支持体の材質の組合わせは実施例 1と同一）において、 A 4用紙を 2 0万枚印刷した時間に相当する時間空回転した後でも、トナーの脱落が殆ど無く非常に良好な定着状態（評価◎) が得られた。また、定着用紙のカールは全く生じなかった。比較例

セラミックスヒータとして、窒化珪素又は窒化アルミニウムからなり、その定着面形状が図 8 ( a ) に示すように加圧ローラに対して凸状で、半径 R = 5 0 m mの円弧状曲面を有する実施例 1の各セラミックスヒータを作製した。一方、ヒータ支持体としては、従来から使用されている形状のものを用いた。

この従来形状のヒータ支持体に上記セラミックスヒータを取り付け、更に耐熱性樹脂フィルムの定着フィルムと加熱ローラを取り付けて、加熱定着装置を作製した。これらの加熱定着装置について、実施例 1と同様の手法で耐久性と定着性を評価し、その結果を下記表 2に示した。

その結果、セラミックスヒータが実施例 1と同様の形状であっても、ヒータ支持体が従来形状の各比較例の試料では、定着枚数が 5万枚に相当する時間で定着フィルムの回転が停止した。その状態で定着試験を行おうとしたが、定着フィルムが回転しないために、定着試験を行うことはできなかった。その後、ヒータの電源を切り、冷却後、定着フィルムを確認した結果、内周部がかなり摩耗しており、その摩耗屑がエップ部の前後に溜まって定着フィルムの走行を阻害していることが分かった。

更に、セラミックスヒータとして、材質がアルミナからなる以外は、実施例 1 と同様の定着面形状が図 8 ( a ) に示す円弧状曲面のものを作製した。尚、円弧状曲面の半径は、定着フィルムが耐熱性樹脂フィルムの場合は R 5 O mm、金属製フィルムの場合は R = 4 5 mmとした。また、ヒータ支持体としては、実施例 1と同様に、上記セラミックスヒータを押し付けたときの走行状態での定着フィノレムの変形形状に沿う形状のものを作製して使用した。

このヒータ支持体に上記アルミナのセラミックスヒータを取り付け、更に耐熱性樹脂フィルム又は金属製フィルムの定着フィルムと加熱ローラを取り付けて、加熱定着装置を作製した。これらの加熱定着装置について、実施例 1と同様の手法で耐久性と定着性を評価した。その結果、ヒータ材質がアルミナの各比較例の試料では、セラミックスヒータ及ぴヒータ支持体の形状や定着フィルムの材質にかかわらず、昇温時の熱衝撃によってヒータが破損した。これら比較例の試験結果を、下記表 2にまとめて示した。表 2

産業上の利用可能性

本発明によれば、セラミックスヒータと共にヒータ支持体を定着フィルムの自然な変形形状に沿った形状とすることにより、 2 4 p p m以上の高速定着であつても、定着フィルムの内周面がセラミックスヒータ及ぴそのヒータ支持体と局所的且つ集中的に接触して摩耗することがなくなり、定着フィルムの耐久性をより一層向上させると同時に、定着性を更に改善向上させた加熱定着装置を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 円筒形状をなす耐熱性の定着フィルムを加圧部材によって加熱部材に押し付け、該定着フィルムと加熱部材との間に-ップ部を構成し、未定着トナー像を担時した記録材を該二ップ部で挟持搬送しながら加熱することで定着を行う加熱定着装置において、前記加熱部材であるセラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及びヒータ支持体の少なくとも該定着面側表面に隣接する部分の形状を、所定のエップ幅において定着フィルムを加圧部材で加熱部材に押し付けた静止状態での該定着フィルムの自然な変形形状と略同一の形状とすることを特徴とする加熱定着装置。

2 . 前記セラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及ぴ前記ヒータ支持体の少なくとも該定着面側表面に隣接する部分の形状が、前記加圧部材に対して概略凸状又は凹状の曲面をなすことを特徴とする、請求項 1に記載の

3 . 前記セラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及び前記ヒータ支持体の少なくとも該定着面側表面に隣接する部分の形状が、二ップ部入口からュップ部中央までは定着フィルムを加圧部材で加熱部材に押し付けた静止状態での該定着フィルムの自然な変形形状と略同一の形状を有し、二ップ部中央から二ップ部出口までは平面形状とすることを特徴とする、請求項 1又は 2に記

4. 円筒形状をなす耐熱性の定着フィルムを加圧部材によって加熱部材に押し付け、該定着フィルムと加熱部材との間に二ップ部を構成し、未定着トナー像を担時した記録材を該二ップ部で挟持搬送しながら加熱することで定着を行う加熱定着装置において、前記加熱部材であるセラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及びヒータ支持体の少なくとも該定着面側表面に隣接する部. 分の形状を、所定のュップ幅において定着フィルムを加圧部材で加熱部材に押し付けて走行させた走行状態での該定着フィルムの自然な変形形状と略同一の形状とすることを特徴とする加熱定着装置。

5 . 前記セラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及び前記ヒータ支持体の少なくとも該定着面側表面に隣接する部分の形状が、前記加圧部材に対して概略凸状又は凹状の曲面をなすことを特徴とする、請求項 4に記載の

6 . 前記セラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及び前記ヒータ支持体の少なくとも該定着面側表面に隣接する部分の形状が、二ップ部入口からニップ部中央までは定着フィルムを加圧部材で加熱部材に押し付けて走行させた走行状態での該定着フィルムの自然な変形形状と略同一の形状を有し、二ップ部中央から二ップ部出口までは平面形状とすることを特徴とする、請求項 4 又は 5に記載の加熱定着装置。

7. 円筒形状をなす耐熱性の定着フィルムを加圧部材によつて加熱部材に押し付け、該定着フィルムと加熱部材との間に二ップ部を構成し、未定着トナー像を担時した記録材を該二ップ部で挟持搬送しながら加熱することで定着を行う加熱定着装置において、前記加熱部材であるセラミックスヒータの定着フィルムと接触する定着面側表面及ぴヒータ支持体の少なくとも該定着面側表面に隣接する部分の形状を、二ップ部及び該エップ部に隣接するの入口側と出口側で該エップ部と平行な平面形状とし、それ以外の部分では前記定着フィルムの円筒形状に沿つた形状とすることを特徴とする加熱定着装置。

8 . 前記セラミックスヒータの主成分が窒化アルミ二ゥム又は窒化ケィ素であることを特徴とする、請求項 1〜 7のいずれかに記載の加熱定着装置。