(57)【要約】【課題】加熱体が異常昇温に伴い加熱体支持部材に埋没する際に加熱体に加わる応力を低減して加熱体の早期破損を抑制するようにした像加熱装置の提供。【解決手段】加熱体は、発熱抵抗体層が形成された発熱領域と、発熱抵抗体層の形成されていない非発熱領域と、を基板の長手方向に連続して有しており、加熱体支持部材は、加熱体を支持するための加熱体支持面部と、加熱体支持面部の基板の長手方向と直交する短手方向の両側で加熱回転体の回転軌道を保持する回転軌道保持部と、を有し、加熱体支持面部と、回転軌道保持部は、それぞれ、発熱領域に相当する発熱領域部と、非発熱領域に相当する非発熱領域部と、を基板の長手方向に有し、加熱体支持面部は回転軌道保持部の発熱領域部と非発熱領域部の間で連続であり、回転軌道保持部は加熱体支持面部の発熱領域部のみに対応して配設されていることを特徴とする。【選択図】図３
2014123019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の長手方向に沿って形成された発熱抵抗体層と、を有する加熱体と、前記加熱体を支持する加熱体支持部材と、前記加熱体支持部材で支持した前記加熱体と接触しつつ回転する筒状の加熱回転体と、前記加熱回転体を介して前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材とを有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を搬送しつつ加熱する像加熱装置において、
前記加熱体は、前記発熱抵抗体層が形成された発熱領域と、前記発熱抵抗体層の形成されていない非発熱領域と、を前記基板の長手方向に連続して有しており、
前記加熱体支持部材は、前記加熱体を支持するための加熱体支持面部と、前記加熱体支持面部の前記基板の長手方向と直交する短手方向の両側で前記加熱回転体の回転軌道を保持する回転軌道保持部と、を有し、
前記加熱体支持面部と、前記回転軌道保持部は、それぞれ、前記発熱領域に相当する発熱領域部と、前記非発熱領域に相当する非発熱領域部と、を前記基板の長手方向に有し、
前記加熱体支持面部は前記回転軌道保持部の前記発熱領域部と前記非発熱領域部の間で連続であり、前記回転軌道保持部は前記加熱体支持面部の前記発熱領域部のみに対応して配設されていることを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
基板と、前記基板の長手方向に沿って形成された発熱抵抗体層と、を有する加熱体と、前記加熱体を支持する加熱体支持部材と、前記加熱体支持部材で支持した前記加熱体と接触しつつ回転する筒状の加熱回転体と、前記加熱回転体を介して前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を搬送しつつ加熱する像加熱装置において、
前記加熱体は、前記発熱抵抗体層が形成された発熱領域と、前記発熱抵抗体層の形成されていない非発熱領域と、を前記基板の長手方向に連続して有しており、
前記加熱体支持部材は、前記加熱体を支持するための加熱体支持面部と、前記加熱体支持面部の前記基板の長手方向と直交する短手方向の両側で前記加熱回転体の回転軌道を保持する回転軌道保持部と、を有し、
前記加熱体支持面部と、前記回転軌道保持部は、それぞれ、前記発熱領域に相当する発熱領域部と、前記非発熱領域に相当する非発熱領域部と、を前記基板の長手方向に有し、
前記加熱体支持面部は前記回転軌道保持部の前記発熱領域部と前記非発熱領域部の間で連続であり、前記回転軌道保持部は前記加熱体支持面部の前記発熱領域部と前記非発熱領域部の間で不連続であることを特徴とする像加熱装置。
【請求項３】
基板と、前記基板の長手方向に沿って形成された発熱抵抗体層と、を有する加熱体と、前記加熱体を支持する加熱体支持部材と、前記加熱体支持部材で支持した前記加熱体と接触しつつ回転する筒状の加熱回転体と、前記加熱回転体を介して前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を搬送しつつ加熱する像加熱装置において、
前記加熱体は、前記発熱抵抗体層が形成された発熱領域と、前記発熱抵抗体層の形成されていない非発熱領域と、を前記基板の長手方向に連続して有しており、
前記加熱体支持部材は、前記加熱体を支持するための加熱体支持面部と、前記加熱体支持面部の前記基板の長手方向と直交する短手方向の両側で前記加熱回転体の回転軌道を保持する回転軌道保持部と、を有し、
前記加熱体支持面部と、前記回転軌道保持部は、それぞれ、前記発熱領域に相当する発熱領域部と、前記非発熱領域に相当する非発熱領域部と、を前記基板の長手方向に有し、
前記加熱体支持面部は前記回転軌道保持部の前記発熱領域部と前記非発熱領域部の間で前記長手方向に連続であり、前記回転軌道保持部の前記非発熱領域部において前記加熱体支持面部と前記回転軌道保持部が前記短手方向で不連続であることを特徴とする像加熱装置。
【請求項４】
基板と、前記基板の長手方向に沿って形成された発熱抵抗体層と、を有する加熱体と、前記加熱体を支持する加熱体支持部材と、前記加熱体支持部材で支持した前記加熱体と接触しつつ回転する筒状の加熱回転体と、前記加熱回転体を介して前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を搬送しつつ加熱する像加熱装置において、
前記加熱体は、前記発熱抵抗体層が形成された発熱領域と、前記発熱抵抗体層の形成されていない非発熱領域と、を前記基板の長手方向に連続して有しており、
前記加熱体支持部材は、前記加熱体を支持するための加熱体支持面部と、前記加熱体支持面部の前記基板の長手方向と直交する短手方向の両側で前記加熱回転体の回転軌道を保持する回転軌道保持部と、を有し、
前記加熱体支持面部と、前記回転軌道保持部は、それぞれ、前記発熱領域に相当する発熱領域部と、前記非発熱領域に相当する非発熱領域部と、を前記基板の長手方向に有し、
前記加熱体支持面部は前記回転軌道保持部の前記発熱領域部と前記非発熱領域部および前記発熱領域部の端部との間で前記長手方向に連続であり、前記回転軌道保持部の前記非発熱領域部および前記発熱領域部の端部との間において前記加熱体支持面部と前記回転軌道保持部が前記短手方向で不連続であることを特徴とする像加熱装置。
【請求項５】
前記加熱体支持面部の厚みが均一であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記加熱体支持面部は、前記加熱体支持面部の厚み方向において前記加熱体支持面部の反対側に前記基板の長手方向に沿って形成された側壁部を有し、前記側壁部は前記加熱体支持面部の前記非発熱領域部と対応する領域で不連続であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置（定着器）として用いれば好適な像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機やプリンタに搭載される定着装置（定着器）として、フィルム加熱方式のものが知られている。特許文献１乃至特許文献４にはこのタイプの定着器が記載されている。このタイプの定着器は、セラミックス製の基板上に発熱抵抗体層を有するヒータと、ヒータを支持するヒータホルダと、ヒータと接触しつつ移動する定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラなどを有している。未定着トナー画像を担持する記録材は定着器のニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上のトナー画像は記録材に定着される。
【０００３】
このタイプの定着器は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットを有する。従って、この定着器を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、１枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ  Ｐｒｉｎｔ  Ｏｕｔ  Ｔｉｍｅ）を短くできる。また、このタイプの定着器は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】特開平４−２０４９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ヒータを用いた定着器では、ヒータに電力を供給する電源回路の異常時にヒータの基板（以下、ヒータ基板と記す）が割れる所謂「暴走時ヒータ割れ」を回避することが求められている。上記電源回路に用いられるトライアックやリレーなどの故障時に一次電流が制御されずにヒータに投入されることがある。この場合、ヒータに異常昇温が発生してヒータホルダが溶融することなどによる機械的応力がヒータにかかり、これによってヒータ基板が割れ、ヒータとしての使用が不能になることがある。
【０００６】
そこで、この「暴走時ヒータ割れ」を回避するために、一次電流がヒータに流れ込んだ際に、ヒータに異常昇温が発生してヒータ基板が割れてしまう前に、温度ヒューズやサーモスイッチ等の通電遮断部材を動作させて、一次電流を遮断するようにしている。
【０００７】
ヒータ割れを引き起こす主な要因として、ヒータホルダの熱変形に伴い発生するせん断破壊が挙げられる。異常昇温時においてヒータは発熱抵抗体層が形成されている領域がとりわけ昇温する。更に、ヒータの発熱抵抗体層が形成されている領域は定着フィルムを介し、加圧ローラから加圧力を受ける。ここで、ヒータを構成するセラミックス製の基板の耐熱温度は約１５００℃であるのに対し、ヒータホルダを構成する耐熱断熱性樹脂の耐熱温度は約３００℃である。異常昇温によりヒータの温度がヒータホルダの耐熱温度を超えると、ヒータホルダのヒータ支持面部に軟化・溶融が起こり、更に加圧力が作用していることからヒータはヒータ支持面部でヒータホルダに埋没するに至る。
【０００８】
上記ヒータにおいて、発熱抵抗体層が存在し、加圧力を受けている領域はヒータホルダへの埋没が顕著であるのに対し、発熱抵抗体層が存在せず、加圧力も受けていない領域はヒータホルダへの埋没は起こらない。このことから、ヒータホルダのヒータ支持面部に段差が生じ、これによりヒータにせん断応力が発生する。その結果として、ヒータはせん断破壊に至る。
【０００９】
近年、画像形成装置の高速化やクイックスタートの要求に応じるため、ヒータに投入される電力は増加傾向にある。投入電力の増加により、ヒータがヒータホルダに埋没する進行速度も速くなり、通電遮断部材が動作する前にヒータが破損しやすくなった。画像形成装置において、定着器のヒータの破損を最小限に留めるためには、ヒータが破損に至る前に、通電遮断部材が動作し適切に通電を遮断せしめるようにする必要がある。その為の達成方法の１つとして、ヒータの早期破損を抑制することが挙げられる。ヒータが早期破損に至る要因はヒータホルダの熱変形によるせん断破壊であり、異常昇温時においてヒータがヒータホルダに埋没するにあたり、埋没むらが存在することがせん断力の原因である。
【００１０】
本発明の目的は、加熱体が異常昇温に伴い加熱体支持部材に埋没する際に加熱体に加わる応力を低減して加熱体の早期破損を抑制するようにした像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の構成は、基板と、前記基板の長手方向に沿って形成された発熱抵抗体層と、を有する加熱体と、前記加熱体を支持する加熱体支持部材と、前記加熱体支持部材で支持した前記加熱体と接触しつつ回転する筒状の加熱回転体と、前記加熱回転体を介して前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材とを有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記加熱体は、前記発熱抵抗体層が形成された発熱領域と、前記発熱抵抗体層の形成されていない非発熱領域と、を前記基板の長手方向に連続して有しており、前記加熱体支持部材は、前記加熱体を支持するための加熱体支持面部と、前記加熱体支持面部の前記基板の長手方向と直交する短手方向の両側で前記回転体の回転軌道を保持する回転軌道保持部と、を有し、前記加熱体支持面部と、前記回転軌道保持部は、それぞれ、前記発熱領域に相当する発熱領域部と、前記非発熱領域に相当する非発熱領域部と、を前記基板の長手方向に有し、前記加熱体支持面部は前記回転軌道保持部の前記発熱領域部と前記非発熱領域部の間で連続であり、前記回転軌道保持部は前記加熱体支持面部の前記発熱領域部のみに対応して配設されていることを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の他の構成は、基板と、前記基板の長手方向に沿って形成された発熱抵抗体層と、を有する加熱体と、前記加熱体を支持する加熱体支持部材と、前記加熱体支持部材で支持した前記加熱体と接触しつつ回転する筒状の加熱回転体と、前記加熱回転体を介して前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記加熱体は、前記発熱抵抗体層が形成された発熱領域と、前記発熱抵抗体層の形成されていない非発熱領域と、を前記基板の長手方向に連続して有しており、前記加熱体支持部材は、前記加熱体を支持するための加熱体支持面部と、前記加熱体支持面部の前記基板の長手方向と直交する短手方向の両側で前記回転体の回転軌道を保持する回転軌道保持部と、を有し、前記加熱体支持面部と、前記回転軌道保持部は、それぞれ、前記発熱領域に相当する発熱領域部と、前記非発熱領域に相当する非発熱領域部と、を前記基板の長手方向に有し、前記加熱体支持面部は前記回転軌道保持部の前記発熱領域部と前記非発熱領域部の間で連続であり、前記回転軌道保持部は前記加熱体支持面部の前記発熱領域部と前記非発熱領域部の間で不連続であることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の他の構成は、基板と、前記基板の長手方向に沿って形成された発熱抵抗体層と、を有する加熱体と、前記加熱体を支持する加熱体支持部材と、前記加熱体支持部材で支持した前記加熱体と接触しつつ回転する筒状の加熱回転体と、前記加熱回転体を介して前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記加熱体は、前記発熱抵抗体層が形成された発熱領域と、前記発熱抵抗体層の形成されていない非発熱領域と、を前記基板の長手方向に連続して有しており、前記加熱体支持部材は、前記加熱体を支持するための加熱体支持面部と、前記加熱体支持面部の前記基板の長手方向と直交する短手方向の両側で前記回転体の回転軌道を保持する回転軌道保持部と、を有し、前記加熱体支持面部と、前記回転軌道保持部は、それぞれ、前記発熱領域に相当する発熱領域部と、前記非発熱領域に相当する非発熱領域部と、を前記基板の長手方向に有し、前記加熱体支持面部は前記回転軌道保持部の前記発熱領域部と前記非発熱領域部の間で前記長手方向に連続であり、前記回転軌道保持部の前記非発熱領域部において前記加熱体支持面部と前記回転軌道保持部が前記短手方向で不連続であることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の他の構成は、基板と、前記基板の長手方向に沿って形成された発熱抵抗体層と、を有する加熱体と、前記加熱体を支持する加熱体支持部材と、前記加熱体支持部材で支持した前記加熱体と接触しつつ回転する筒状の加熱回転体と、前記加熱回転体を介して前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記加熱体は、前記発熱抵抗体層が形成された発熱領域と、前記発熱抵抗体層の形成されていない非発熱領域と、を前記基板の長手方向に連続して有しており、前記加熱体支持部材は、前記加熱体を支持するための加熱体支持面部と、前記加熱体支持面部の前記基板の長手方向と直交する短手方向の両側で前記加熱回転体の回転軌道を保持する回転軌道保持部と、を有し、前記加熱体支持面部と、前記回転軌道保持部は、それぞれ、前記発熱領域に相当する発熱領域部と、前記非発熱領域に相当する非発熱領域部と、を前記基板の長手方向に有し、前記加熱体支持面部は前記回転軌道保持部の前記発熱領域部と前記非発熱領域部および前記発熱領域部の端部との間で前記長手方向に連続であり、前記回転軌道保持部の前記非発熱領域部および前記発熱領域部の端部との間において前記加熱体支持面部と前記回転軌道保持部が前記短手方向で不連続であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、加熱体が異常昇温に伴い加熱体支持部材に埋没する際に加熱体に加わる応力を低減して加熱体の早期破損を抑制するようにした像加熱装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係る定着装置の概略構成を表わす横断面図である。
【図２】実施例１に係る定着装置の主たる構成部材の分解斜視図である。
【図３】実施例１に係る定着装置のヒータの概略構成を表わす模式図である。
【図４】実施例１に係る定着装置におけるヒータホルダの説明図である。
【図５】従来の定着装置におけるヒータとヒータホルダの説明図である。
【図６】実施例１に係る定着装置のヒータホルダ背面のパターン形状と、従来の定着装置のヒータホルダ背面のパターン形状の説明図である。
【図７】実施例２に係る定着装置のヒータホルダの背面のパターン形状と、従来の定着装置のヒータホルダの背面のパターン形状の説明図である。
【図８】実施例３に係る定着装置のヒータとヒータホルダの説明図である。
【図９】実施例３の変形例に係る定着装置のヒータとヒータホルダの説明図である。
【図１０】実施例４に係る定着装置のヒータホルダ背面と、従来の定着装置のヒータホルダ背面の構造を表わす説明図である。
【図１１】画像形成装置の一例の概略構成を表わす横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【００１８】
［実施例１］
（１）画像形成装置例
図１１は本発明に係る像加熱装置を定着装置（定着器）として搭載した画像形成装置の一例の概略構成を表わす横断面図である。この画像形成装置は、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である。
【００１９】
本実施例に示す画像形成装置は、画像情報に基づいて記録材Ｐに未定着トナー画像を形成する画像形成部ＩＦと、記録材Ｐに形成された未定着トナー画像を記録材に定着する定着部（以下、定着装置と記す）ＦＵなどを有している。
【００２０】
画像形成部ＩＦにおいて、１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）である。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファスＳｅ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケル等の金属材料により形成されたシリンダ（ドラム）状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。
【００２１】
感光ドラム１は、ホストコンピュータやネットワーク上の端末機等の外部装置（不図示）から出力されるプリント指令に応じて矢印方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転される。そしてこの回転過程で感光ドラム１の外周面（表面）が帯電ローラ（帯電手段）２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。感光ドラム１表面の一様帯電面は、レーザービームスキャナ（露光手段）３から出力される、外部装置から出力されるプリント対象の所定の画像情報に応じて変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームＬによって走査露光がなされる。これにより感光ドラム１表面に目的の画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００２２】
この静電潜像に現像装置（現像手段）４に設けられた現像スリーブ４ａによってトナーを付着させトナー画像として現像する。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。
【００２３】
一方、給送ローラ８の回転により給送カセット７内に積載収納されている記録材Ｐが１枚ずつ繰り出されてレジストローラ９に搬送される。この記録材Ｐはレジストローラ９により感光ドラム１表面と転写ローラ５の外周面（表面）とで形成された転写ニップ部Ｔｎに所定の制御タイミングにて送り出される。そしてこの記録材Ｐは転写ニップ部Ｔｎで感光ドラム１表面と転写ローラ５表面とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程において転写ローラ５に所定の転写バイアスが印加されることによって感光ドラム１表面のトナー画像が記録材Ｐ上に静電的に転写され、そのトナー画像を記録材Ｐが未定着トナー画像として担持する。
【００２４】
未定着トナー画像Ｔ（図１参照）を担持した記録材Ｐは感光ドラム１表面から分離して転写ニップ部Ｔｎから排出された後に定着装置ＦＵの定着ニップ部（ニップ部）Ｎに導入される。そしてこの記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過することによって未定着トナー画像は記録材Ｐに定着される。未定着トナー画像Ｔが定着された記録材Ｐは定着ニップ部Ｎから排出され排出ローラ１０により排出トレイ１１上にプリント（印刷物）として排出される。
【００２５】
トナー画像転写後の感光ドラム１表面はクリーニング装置（クリーニング手段）６によって転写残りトナー等が除去されて清浄面化され、これにより感光ドラム１は次の画像形成に供される。
【００２６】
図１１において、Ｓ１はレジストローラ９と転写ニップ部Ｔｎとの間で記録材Ｐの先端を検知するトップセンサである。このトップセンサＳ１の出力信号に基づいてレジストローラ９による記録材Ｐの制御タイミングが決定される。Ｓ２は定着装置ＦＵの記録材排出側で記録材Ｐを検知する排紙センサである。この排紙センサＳ２は記録材ＰがトップセンサＳ１と排紙センサＳ２の間で紙詰まりなどを起こした際に、それを検知する為のセンサである。
【００２７】
（２）定着装置（像加熱装置）ＦＵ
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向をいう。長手幅とは長手方向の寸法である。短手幅とは短手方向の寸法である。
【００２８】
図１は本実施例に係る定着装置ＦＵの概略構成を表わす横断面図である。図２は本実施例に係る定着装置ＦＵの主たる構成部材の分解斜視図である。この定着装置ＦＵはフィルム加熱方式の定着装置である。
【００２９】
本実施例に示す定着装置ＦＵは、定着アセンブリ１０と、加圧ローラ（加圧部材）２０などを有している。定着アセンブリ１０は、セラミックヒータ（加熱体）１１と、ヒータホルダ（加熱体支持部材）１２と、定着フィルム（加熱回転体）１３と、金属ステー（剛性部材）１４などを有している。セラミックヒータ（以下、ヒータと記す）１１と、ヒータホルダ１２と、定着フィルム１３と、金属ステー１４と、加圧ローラ２０は、何れも長手方向に長い部材である。
【００３０】
ａ）定着フィルム（加熱回転体）１３
定着フィルム１３は、クイックスタートを可能にするために総厚２００μｍ以下の厚みの耐熱性フィルムである。この定着フィルム１３は、定着フィルム１３の筒状の基層として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂ベルト、或いはステンレス、ニッケル等の金属ベルトを用いている。このうち、前者の耐熱性樹脂ベルトに関しては熱伝導性を向上させるために、ＢＮ、アルミナ、Ａｌ等の高熱伝導性粉末を混入してあっても良い。また、耐久寿命の長い定着装置を構成するために充分な強度を持ち、耐久性に優れた定着フィルム１３として、総厚２０μｍ以上の厚みが必要である。よって定着フィルム１３の総厚としては２０μｍ以上２００μｍ以下が最適である。
【００３１】
更に、オフセット防止や記録材Ｐとの分離性を確保するために、基層の外周面上には離型性層が被覆して形成してある。離型性層として、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合ないし単独で用いている。ここで、ＰＴＦＥはポリテトラフルオロエチレンであり、ＰＦＡはテトラフルオロエチレン  パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体である。ＦＥＰはテトラフルオロエチレン  ヘキサフルオロプロピレン共重合体であり、ＥＴＦＥはエチレン  テトラフルオロエチレン共重合体である。ＣＴＦＥはポリクロロトリフルオロエチレンであり、ＰＶＤＦはポリビニリデンフルオライドである。
【００３２】
離型性層の被覆方法としては、基層の外周面をエッチング処理した後に離型性層をディッピングするか、粉体スプレー等の塗布であってもよい。或いは、チューブ状に形成された樹脂を基層の外周面に被せる方式であっても良い。又は、基層の外周面をブラスト処理した後に、接着剤であるプライマー層を基層の外周面に塗布し、そのプライマー層の外周面に離型性層を被覆する方法であっても良いし、離型性に優れた材料から成型した単層構成であっても良い。
【００３３】
本実施例では、定着フィルム１３の基層はポリイミド製で厚みが５５μｍである。そしてその基層の外周面上に接着層を設け、表層は導電材を付与したＰＦＡを厚み１０μｍでコーティングした。定着フィルム１３の総厚は７０μｍ、直径は１８ｍｍとし、基層には高熱伝導性粉末を混入することにより高熱伝導化をはかっている。定着フィルム１３はヒータ１１を支持させたヒータホルダ１２の外周にルーズに外嵌されている。
【００３４】
ｂ）加圧ローラ（加圧部材）２０
加圧ローラ２０は、ＳＵＳ、ＳＵＭ、Ａｌ等の金属製の芯金２１の長手方向両端部の軸部２１ａ間の外周面上に弾性層２２を形成した弾性ローラである。弾性層２２として、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムで形成した弾性ソリッドゴム層を用いることができる。或いは、より断熱効果を持たせるためにシリコーンゴムを発泡して形成した弾性スポンジゴム層を用いることができる。或いは、シリコーンゴム層内に中空のフィラー（マイクロバルーン等）を分散させ、硬化物内に気体部分を持たせて断熱効果を高めた弾性気泡ゴム層を用いることができる。この弾性層２２の外周面上に表層としてＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型性層２３を形成してあってもよい。
【００３５】
本実施例では、加圧ローラ２０の弾性層２２としてシリコーンバルーンゴム層を用いている。この弾性層２２は、厚みが３．５ｍｍであり、直径は１８ｍｍである。離型性層２３は、ＰＦＡ製であり、厚みは３０μｍである。加圧ローラ２０の硬度はアスカーＣ硬度で４５度となっている。この加圧ローラ２０は、定着フィルム１３の下方にヒータホルダ１２が支持するヒータ１１と対向するように配設され、芯金２１の軸部２１ａを定着装置ＦＵの装置フレーム（不図示）の側板対に軸受（不図示）を介して回転可能に支持されている。
【００３６】
ｃ）セラミックヒータ（加熱体）１１
図１、図３を参照してヒータ１１の構成を説明する。図３はヒータ１１の概略構成を表わす模式図である。
【００３７】
ヒータ１１は、低熱容量のプレート状であり、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性セラミック製の細長い基板１１ａを有している。基板１１ａの後述する定着ニップ部Ｎ側の表面には、基板１１ａの長手方向に沿って、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の発熱抵抗体層１１ｂが、厚みが約１０μｍ、短手幅が約１〜５ｍｍ程度でスクリーン印刷等により形成されている。この発熱抵抗体層１１ｂは、基板１１ａの短手方向の記録材搬送方向上流側と記録材搬送方向下流側の２箇所に形成してある。
【００３８】
これらの発熱抵抗体層１１ｂの長手方向一端部は、それぞれ、基板１１ａの長手方向一端部側で基板１１ａ表面に設けられた導体部１１ｄ１を介して電極部１１ｅと電気的に接続されている。一方、これらの発熱抵抗体層１１ｂの長手方向他端部は、基板１１ａの長手方向他端部側で基板１１ａ表面に設けられた繋ぎ導体部１１ｄ２により電気的に接続されている。それぞれの電極部１１ｅには給電コネクタ（不図示）が接続され、その給電コネクタを介して電源回路ＰＳより発熱抵抗体層１１ｂに通電されるようになっている。
【００３９】
更に、基板１１ａの表面には、熱効率を損なわない範囲で発熱抵抗体層１１ｂを覆うようにガラスやフッ素樹脂コート等を施した保護層１１ｃが設けられている（図１参照）。保護層１１ｃの厚みは十分薄く、定着フィルム１３内面と接触する保護層１１ｃの表面性を良好にする程度が望ましい。
【００４０】
本実施例では、ヒータ１１の基板１１ａとして、厚み１ｍｍ、短手幅５．８３ｍｍ、長手幅２７０ｍｍのアルミナを採用した。銀パラジウムの発熱抵抗体層１１ｂを短手幅１ｍｍ、長手幅２１８ｍｍに渡り形成した上に、保護層１１ｃとして厚み６０μｍのガラスをコートしている。基板１１ａの耐熱温度は約１５００℃である。発熱抵抗体層１１ｂの総抵抗値は１６Ωであり、定格１２０Ｖ入力時において投入電力は９００Ｗとなる。
【００４１】
ｄ）ヒータホルダ１２
ヒータホルダ１２は、ヒータ１１を支持すると共に定着フィルム１３の回転をガイドするための部材であり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により形成されている。ヒータホルダ１２は、熱伝導率が低いほど加圧ローラ２０への熱伝導が良くなるので、耐熱性樹脂層中にガラスバルーンやシリカバルーン等のフィラーを内包してあっても良い。ヒータホルダ１２の耐熱温度は約３００℃である。
【００４２】
ヒータホルダ１２は、横断面略樋型形状の細長いホルダ部１２ｄ（図１参照）を有し、このホルダ部１２ｄの短手方向両側には定着フィルム１３の回転をガイドするための弧状ガイド１２ｅが長手方向に所定の間隔をおいて複数配設してある。ホルダ部１２ｄの定着ニップ部Ｎ側の表面にはホルダ部１２ｄの長手方向に沿って溝１２ｆが形成され、この溝１２ｆでヒータ１１を保護層１１ｃが定着フィルム１３内面と接触するように嵌合させその状態に支持している。
【００４３】
符号１２ａは溝１２ｆの底面であって、ヒータ１１の基板１１ａの定着ニップ部Ｎとは反対側の背面を受けるヒータ支持持面部（加熱体支持面部）となっている。ヒータ支持面部１２ａは、溝１２ｆの長手方向に連続した一平面に形成してあり、厚みが均一である。ここで、背面とはヒータ支持持面部１２ａの厚み方向においてヒータ支持持面部１２ａの反対側の面である。
【００４４】
このヒータホルダ１２は、ヒータホルダ１２の長手方向両端部が定着装置ＦＵの装置フレームの側板対（不図示）に上下動可能に支持されている。
【００４５】
ｅ）金属ステー（剛性部材）１４
金属ステー１４は、剛性を有する所定の金属材料を用いて横断面略逆Ｕ字形状に形成されている。この金属ステー１４の短手方向両側のステー足部１４ｂは、ヒータ支持面部１２ａの定着ニップ部Ｎ側とは反対側の背面に設けられた一対の側壁部１２ｇとホルダ部１２ｄの内壁面１２ｄ１との間の底面１９ｈに載置されている（図１参照）。この金属ステー１４の長手方向両端部はヒータホルダ１２から突き出ている（図２参照）。
【００４６】
そしてこの金属ステー１４の長手方向両端部に設けられたバネ受け部１４ａがバネ受け部材１５を介してコイルバネ１６により加圧ローラ２０の母線方向と直交する垂直方向に加圧される。コイルバネ１６の加圧力は金属ステー１４のステー足部１４ｂを介してヒータホルダ１２の長手方向に渡って均一に伝達される。このように金属ステー１４をヒータホルダ１２にヒータ１１の反対側から接触加圧することにより、定着アセンブリ１０全体の撓みや捩れを抑制することができる。
【００４７】
加圧ローラ２０の外周面（表面）には定着フィルム１３を介してヒータ１１が加圧される。これにより加圧ローラ２０の弾性層２２が潰れて弾性変形し、加圧ローラ２０表面と定着フィルム１３表面とで所定の短手幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎが形成される。本実施例では、後述の定着ニップ部Ｎに総荷重約１４７Ｎ（１５ｋｇｆ）の加圧力を与えることで所定の短手幅の定着ニップ部Ｎを形成している。
【００４８】
ｆ）定着装置の駆動及び温調制御
本実施例の定着装置ＦＵは、プリント指令に応じて駆動制御部（不図示）がモータ（不図示）を回転駆動する。加圧ローラ２０は芯金２１の端部に設けられた駆動ギア（不図示）でモータの出力軸の回転駆動力を得て図１にて示す矢印方向に回転する。本実施例では、加圧ローラ３の周速度を１６８ｍｍ／ｓｅｃとし、画像形成装置の印刷能力としてはＡ４サイズ紙を毎分３０枚印字可能なようにモータを駆動制御している。
【００４９】
加圧ローラ２０の回転は定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ２０表面と定着フィリム１３表面との摩擦力によって定着フィルム１３に伝達される。これによって定着フィルム１３は定着フィルム１３内面がヒータ２の保護層１１ｃの表面と接触しつつ加圧ローラ２０の回転に追従して図１にて示す矢印方向へ回転する。定着フィルム１３とヒータ１１との間には、フッ素系やシリコーン系の耐熱性グリース等の潤滑材を介在させることにより、摩擦抵抗を低く抑え、滑らかに定着フィルム１３が回転可能となる。また、図２に示すように、加圧ローラ２０の長手端部に設けられた導電ゴム輪１７を介し定着フィルム１３の電位は不図示のバイアス印加回路により、適正値に制御される。
【００５０】
また、プリント指令に応じて電源回路ＰＳ（図３参照）の通電制御部２１がトライアック２２を立ち上げる。通電制御部２１はＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリからなり、メモリにはヒータ１１の温度制御に必要な各種プログラムや温調テーブルなどが記憶してある。トライアック２２の立ち上げによって商用電源２３から給電コネクタ（不図示）を介して発熱抵抗体層１１ｂに通電される。これにより発熱抵抗体層１１ｂが発熱しヒータ１１は急速に昇温して定着フィルム１３を内周面側から加熱する。
【００５１】
上記の通電制御部２１は、ヒータ１１の基板９において定着ニップ部Ｎ側とは反対側の背面の長手方向中央に配設されたサーミスタなどの温度検知部材１９からの出力信号を取り込む。そしてこの出力信号に基づいて発熱抵抗体層１１ｂに印加する電圧のデューティー比や波数などを決定し適切にトライアック２２を制御してヒータ１１の温度を所定の定着温度（目標温度）に維持する。
【００５２】
ヒータ１１の基板９背面には、電源回路の一次電流側に設けられる温度ヒューズやサーモスイッチなどの通電遮断部材を具備する通電遮断ユニット（図１０参照）２４を接触させる。電源回路は、電源回路の何らかの故障原因によりヒータ１１への通電（一次電流）が無制御状態に陥ることで異常昇温が引き起こされた際には、通電遮断ユニット２４の通電遮断部材を動作させて強制的にヒータ１１への通電を遮断するように設計されている。
【００５３】
モータを回転し、かつヒータ１１に対し通電している状態において、未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐがトナー画像担持面を定着フィルム１３側にして定着ニップ部Ｎに導入される。この記録材Ｐは定着ニップ部Ｎで定着フィルム１３表面と加圧ローラ２０表面とで挟持され、その状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程において、定着フィルム１３は、定着フィルム１３表面が記録材Ｐ上の未定着トナー画像Ｔと接触して記録材Ｐを搬送しつつヒータ１１の発熱抵抗体層１１ｂの発熱により未定着トナー画像Ｔを加熱する。これにより記録材上の未定着トナー画像Ｔは溶融し定着ニップ部Ｎでニップ圧を受けることによって記録材上に定着される。
【００５４】
未定着トナー画像Ｔが定着された記録材Ｐは定着フィルム１３表面から分離し定着ニップ部Ｎから排出される。
【００５５】
（３）従来の定着装置におけるヒータホルダの構成
図５に従来の定着装置におけるヒータとヒータホルダの構成を示す。図５では、従来のヒータと本実施例のヒータ１１を容易に対比できるように、本実施例のヒータ１１と共通する部材、部分には同一符号を付している。同様に、従来のヒータホルダと本実施例のヒータホルダ１２を容易に対比できるように、本実施例のヒータホルダと共通する部材、部分には同一符号を付している。
【００５６】
図５において、（ａ）は従来のヒータ１１の定着ニップ部Ｎ側からの表面図である。（ｂ）は従来のヒータ１１の記録材搬送方向上流側からの側面図である。（ｃ）は従来のヒータホルダ１２の定着ニップ部Ｎ側からのヒータ支持面部１２ａの表面図である。（ｄ）は従来のヒータホルダ１２を記録材搬送方向上流側から透視しヒータ支持面部１２ａを表わす模式図である。（ｅ）は従来のヒータホルダ１２を記録材搬送方向上流側から透視しヒータ支持面部１２ａに支持されているヒータ１１を表わす模式図である。（ｆ）はヒータホルダ１２を記録材搬送方向上流側から透視しホルダ部１２ｄに溶融埋没したヒータ１１の破損状態を表わす模式図である。図５（ｄ）において、符号ｈはホルダ部１２ｄの高さである。
【００５７】
図５（ａ）、（ｂ）に示すヒータ１１において、発熱抵抗体層１１ｂが形成されている発熱領域Ａは、通電に伴い昇温し、かつ、加圧ローラ２０からの加圧力を受けることから、異常昇温時においてはヒータホルダ１２を溶かしながら埋没が進行する。一方、発熱抵抗体層１１ｂが存在しない非発熱領域Ｂにおいては、昇温は鈍く、加圧力も受けていないことから、ヒータホルダ１２への埋没は起こらない。
【００５８】
この結果として、ヒータ１１の通常温調状態では、連続した一平面であったヒータホルダ１２のヒータ支持面部１２ａが、異常昇温時には埋没した発熱領域部Ａ１と埋没しない非発熱領域部Ｂ１に分かれる。これによりヒータ支持面部１２ａの埋没した発熱領域部Ａ１と埋没しない非発熱領域部Ｂ１との間でヒータ１１にせん断応力が作用し、その結果としてヒータ１１は発熱領域部Ａ１と非発熱領域部Ｂ１との間で破損に至る（図５（ｆ）参照）。
【００５９】
従来の定着装置を搭載した画像形成装置はＦＰＯＴ（Ｆｉｒｓｔ  Ｐｒｉｎｔ  Ｏｕｔ  Ｔｉｍｅ）が８秒であり、ヒータ１１の抵抗は２０Ω、定格１２０Ｖ入力時の投入電力は７２０Ｗであった。この条件であれば、従来の定着装置においても異常昇温時において通電遮断部材が動作し、適切に通電を遮断出来ていた。
【００６０】
しかしながら、画像形成装置のクイックスタート性向上のニーズに応えるべく、本実施例の定着装置ＦＵを搭載する画像形成装置では、ＦＰＯＴを６秒に設定し、ヒータ１１の抵抗を１６Ωとし、定格１２０Ｖ入力時の投入電力が９００Ｗと高出力化した。これに伴い、ヒータ１１の異常昇温時のヒータホルダ１２への溶融埋没速度も上がり、従来の定着装置の構成では適切な通電遮断が困難になっている。
【００６１】
（４）本実施例のヒータホルダ１２の構成
図４を参照して、本実施例のヒータホルダ１２の構成を説明する。図４において、（ａ）は本実施例のヒータ１１の定着ニップ部Ｎ側からの表面図である。（ｂ）は本実施例のヒータホルダ１２の定着ニップ部Ｎ側からのヒータ支持面部１２ａの説明図である。（ｃ）は本実施例のヒータホルダ１２の記録材搬送方向上流側からのヒータ支持面部１２ａの説明図である。（ｄ）はヒータ１１とヒータ１１を支持しているヒータホルダ１２の定着ニップ部Ｎ側からの表面図である。（ｅ）はヒータホルダ１２を記録材搬送方向上流側から透視しヒータ支持面部１２ａに支持されているヒータ１１を表わす模式図である。（ｆ）はヒータホルダ１２を記録材搬送方向上流側から透視しホルダ部１２ｄに溶融埋没したヒータ１１を表わす模式図である。
【００６２】
図４（ｂ）において、符号Ｈ１は温度検知部材１９を具備する温度検知ユニット（不図示）を固定するための穴であり、符号Ｈ２は通電遮断部材を具備する通電遮断ユニット２４を固定するための穴である。
【００６３】
図４（ａ）に示すヒータ１１において、符号Ａにて示される領域は発熱抵抗体層１１ｂが形成された発熱領域であり、符号Ｂにて示される領域はそれ以外、つまり発熱抵抗体層１１ｂの形成されていない非発熱領域である。発熱領域Ａと非発熱領域Ｂはヒータ１１の長手方向で連続している。
【００６４】
ヒータホルダ１２にはヒータ１１を支持するために溝１２ｆを設け嵌合せしめるが、ヒータ１１の発熱領域Ａと非発熱領域Ｂに関してはヒータ支持面部１２ａでのみ連続である。つまり、ヒータ支持面部１２ａは、ヒータ１１の発熱領域Ａに相当する発熱領域部Ａ１と、非発熱領域Ｂに相当する非発熱領域部Ｂ１と、を長手方向に連続して有している。
【００６５】
これに対し、ヒータ１１の記録材搬送方向上流側と記録材搬送方向下流側の位置を規制する枠体部１２ｂは不連続である。枠体部１２ｂは、ヒータ１１の短手方向における定着フィルム１３との接触領域では定着フィルム１３の回転軌道を保持する役目も担っており、その定着フィルム１３の回転軌道を保持する部分を回転軌道保持部１２ｃとする。
【００６６】
ヒータ１１の短手方向でヒータ支持面部１２ａの両側に設けられた回転軌道保持部１２ｃは、ヒータ１１の発熱領域Ａと対応させてヒータホルダ１２の長手方向に連続して存在させているが、ヒータ１１の非接触領域Ｂには存在させていない。つまり、枠体部１２ｂにおいて、ヒータ支持面部１２ａの非発熱領域部Ｂ１の発熱領域部Ａ１側の一部に間隙Ｓを設けることにより、回転軌道保持部１２ｃをヒータ１１の発熱領域Ａのみに対応して存在させている。換言すれば、回転軌道保持部１２ｃはヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１と非発熱領域部Ｂ１の間で連続である。
【００６７】
本実施例の定着装置ＦＵでは、ヒータホルダ１２のヒータ支持面部１２ａにおける非発熱領域部Ｂ１にヒータ１１の電極１１ｅに繋がれる給電コネクタを取り付けるためのコネクタ取付け部（不図示）を設けている。また、加圧ローラの弾性層２２の長手幅（即ち定着ニップ部Ｎの長手幅）と、ヒータの発熱抵抗体層１１ｂの長手幅と、金属ステーによるヒータホルダ１２の加圧領域の長手幅と、ヒータホルダの回転軌道保持部１２ｃの長手幅は、略同じになっている。
【００６８】
図６は本実施例に係る定着装置のヒータホルダ１２の背面のパターン形状と、従来の定着装置のヒータホルダの背面のパターン形状の説明図である。図６において、（ａ）は本実施例のヒータホルダ１２の定着ニップ部Ｎ側とは反対側の背面におけるパターン形状を表わす模式図である。（ｂ）は従来のヒータホルダ１２の定着ニップ部Ｎ側とは反対側の背面におけるパターン形状を表わす模式図である。図６（ｂ）は、本実施例のヒータホルダ１２のパターン形状と比較説明のために併記したものである。
【００６９】
ヒータホルダ１２において、ホルダ部１２ｄ背面の一対の側壁部１２ｇ間には、通電遮断部材や、温度検知素子１９、金属ステー１４などを配置するにあたり、位置決めや配線引き回しを目的として形状が決められ、凸壁部が設けられる。従来のヒータホルダ１２においては、図６（ｂ）に示すように、ホルダ部１２ｄ背面の右側端部には、配線引き回し目的の凸壁部１２ｉがホルダ部１２ｄの長手方向に沿って短手方向に２つ形成してある。
【００７０】
ヒータ１１の異常昇温時のヒータ支持面部１２ａでの溶融埋没過程において、凸壁部１２ｉはヒータ支持面部から離れた部分は軟化・溶融に至るまで時間がかかることから、ヒータ支持面部が後述のように埋没するに至った場合に抗力を発生させる要因となる。そのため、ヒータ支持面部１２ａの背面に形成された各種の凸壁部１２ｉにおいても、図６（ａ）で示すように発熱領域Ａと非発熱領域Ｂとの間に対応する部分に間隙Ｓ１を設けて、発熱領域Ａと非発熱領域Ｂとの間を不連続とする。
【００７１】
本実施例のヒータホルダ１２は、ヒータ１１の異常昇温時において、ヒータ１１の発熱領域Ａが高温と加圧力によってヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１がホルダ部１２ｄに埋没するに至る。その際、ヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１の埋没による変形に連動して非発熱領域部Ｂ１もホルダ部１２ｄに埋没する。この作用により、ヒータ１１の異常昇温時においてもヒータホルダ１２のヒータ支持面部１２ａに段差は発生せず、ヒータ１１にせん断力が加わらないことからヒータ１１の早期破損を抑制することができる。図３（ｇ）に、本実施例のヒータホルダ１２においてヒータ１１の異常昇温によりヒータ１１がホルダ部１２ｄに溶融埋没した状態を示す。
【００７２】
（５）本実施例の定着装置ＦＵの効果
本実施例の定着装置の効果を確認するために、図４（ｂ）に示す本実施例のヒータホルダ１２と、比較のために図５（ｃ）に示す従来タイプのヒータホルダ１２を用い、ヒータ１１の異常昇温時における双方のヒータホルダ１２の比較検証実験を行った。本実施例のヒータホルダ１２を用いた定着装置、及び従来タイプのヒータホルダ１２を用いた定着装置を搭載する画像形成装置はＦＰＯＴを６秒に高速化した仕様であり、従来構成の画像形成装置では適切な通電遮断が困難な条件下における比較実験である。
【００７３】
比較検証実験として、異常昇温におけるヒータ１１への負荷が最も急速かつ高負荷となる条件における通電遮断部材動作試験を実施した。ヒータ１１へは電源回路より９００Ｗの電力を投入させることで強制的に異常昇温させた。ここで、通電遮断部材は別回路により遮断動作に至るまでの時間を測定している。画像形成装置を設置した環境は室温２５℃、湿度５０％である。定着装置は回転状態ではなく、回転停止状態で実験した。回転停止状態で実験する理由はヒータ１１に投入されたエネルギーが加圧ローラ２０に奪われにくいことから回転状態よりも定着装置に対するダメージが大きいためである。以下、本実施例のヒータホルダ１２を本提案手法によるヒータホルダ１２と記す。
【００７４】
本提案手法によるヒータホルダ１２と、従来タイプのヒータホルダ１２を用い、通電遮断部材動作試験を各５回行った。ヒータ１１が破損に至るまでの「ヒータ破損時間」、通電遮断部材が動作するまでの「遮断時間」に関して測定・観察を行った。更に、遮断時間からヒータ破損時間を減算した「遮断マージン時間」、通電遮断部材動作結果に関する「判定」、破損したヒータにおける「破損位置」に関して測定・観察を行った。実験結果を表１に示す。表１では、ヒータホルダを加熱体支持部材と記載し、ヒータ破損時間を加熱体破損時間と記載している。
【００７５】
【表１】
2014123019.tif 000003
本提案手法においてはヒータ破損時間が従来タイプに比べ２秒以上長くなり、遮断時間に対してマージンが確保できるようになっていることが実験結果から見てとれる。ヒータの破損位置に関しても従来タイプでは電極側の発熱領域Ａと非発熱領域Ｂの境界位置で破損が発生していたのに対し、本提案手法では発熱領域Ａと非発熱領域Ｂの境界位置での破損は起こっていない。このことから、埋没に伴うせん断応力の発生が抑えられ、結果として早期破損を抑制するにあたり有意に機能していることが示されている。
【００７６】
本実施例の定着装置ＦＵは、ヒータ１１の異常昇温時においてヒータがヒータホルダ１２に埋没する際にヒータに作用するせん断応力を抑えることができるため、ヒータが破損に至るまでの時間を従来よりも長くでき、ヒータの早期破損を抑制することができる。そのため、高速化やクイックスタート性の要求に応じるためにヒータ１１に投入される電力を増加させた画像形成装置においてヒータに不測の異常昇温が起こった際においても、通電遮断部材が動作するまでの時間を確保できる。このことにより、ヒータ１１の異常昇温時においても通電遮断部材によって適切にヒータへの通電を遮断することができ、ヒータの損傷を最小限に抑えることができる。
【００７７】
［実施例２］
他の定着装置を説明する。本実施例の定着装置ＦＵは、実施例１の定着装置ＦＵにおいけるヒータホルダ１２のヒータ支持面部１２ａ背面の構成が異なる点を除いて、実施例１の定着装置ＦＵと同じ構成としてある。
【００７８】
図７は本実施例に係る定着装置のヒータホルダ１２の背面のパターン形状と、従来の定着装置のヒータホルダの背面のパターン形状の説明図である。図７において、（ａ）は本実施例のヒータホルダ１２の定着ニップ部Ｎ側とは反対側の背面におけるパターン形状を表わす模式図である。（ｂ）は従来のヒータホルダ１２の定着ニップ部Ｎ側とは反対側の背面におけるパターン形状を表わす模式図である。図７（ｂ）は、本実施例のヒータホルダ１２のパターン形状と比較説明のために併記したものである。
【００７９】
実施例１に示すヒータホルダ１２を用いることによってヒータ１１の早期破損は大幅に改善されたが、その結果、ヒータ１１は発熱領域Ａと非発熱領域Ｂの境界位置以外の部位で破損が起こる事が確認された。具体的には、通電遮断ユニット配置部と温度検知ユニット配置部である。これらの通電遮断ユニット配置部と温度検知ユニット配置部においても、ヒータ１１の破損の要因として、ヒータ１１の異常昇温時のヒータ支持面部１２ａでの溶融埋没過程におけるせん断応力が挙げられる。
【００８０】
温度検知ユニットは、ヒータホルダ１２のヒータ支持面部１２ａの領域内に設けられた穴Ｈ１に固定され、バネによりヒータ１１背面へと押し当てられている。通電遮断ユニット２４は、ヒータホルダ１２のヒータ支持面部１２ａの領域内に設けられた穴Ｈ２に固定され、バネによりヒータ１１背面へと押し当てられている。ここで、温度検知ユニットと通電遮断ユニット２４を対応する穴Ｈ１，Ｈ２に固定するに際し、ヒータ支持面部１２ａ背面に設けられた一対の側壁部１２ｇは温度検知ユニットと通電遮断ユニット２４の位置決め及び固定土台などの目的で用いられる。
【００８１】
ところが、一対の側壁部１２ｇは図７（ｂ）に示されるようにパターン形状が不均一なことから、ヒータの異常昇温時のヒータ支持面部での溶融埋没過程において埋没むらが起き、ヒータにせん断応力が作用することで破損を引き起こしていると考えられる。
【００８２】
図７（ｂ）に示すように、従来のヒータホルダ１２では、通電遮断ユニットの位置を規定する目的で、通電遮断ユニット２４を固定するための穴Ｈ２の近傍で一対の側壁部１２ｇ間の短手幅を局所的に狭くしていた。一対の側壁部１２ｇは、ヒータホルダ１２の短手方向においてヒータ１１が配置される領域よりも外側に設けられているが、穴Ｈ２の近傍でヒータ１１が配置される領域の内側に設けられ、かつ、連続して形成されていた。このため、ヒータ１１の異常昇温時のヒータ支持面部１２ａでの溶融埋没過程において抗力に差が生じヒータ１１にせん断応力が作用して破損を引き起こす。
【００８３】
これに対し、図７（ａ）に示す本実施例のヒータホルダ１２では、一対の側壁部１２ｇの配置に関し、通電遮断ユニットを固定するための穴Ｈ２の近傍において、ヒータ１１の配置される領域の外側と内側を繋ぐ場合、その境界部分を不連続にするようにした。つまり、ヒータ１１の配置領域よりも外側に設けられている一対の側壁部１２ｇと、穴Ｈ２の近傍でヒータ１１の配置領域の内側に設けられている一対の側壁部１２ｇとの境界部分に間隙Ｓ２を設けることにより、その境界部分を不連続に形成している。
【００８４】
これにより、ヒータ１１の異常昇温時のヒータ支持面部１２ａでの溶融埋没過程におけるヒータホルダ１２の通電遮断ユニット配置部の局所的な抗力の差を解消できる。これにより、ヒータホルダ１２の通電遮断ユニット配置部でヒータ１１にせん断応力が作用することを抑制することができ、ヒータ１１の早期破損を改善できる。
【００８５】
また、図７（ｂ）に示すように、従来のヒータホルダ１２では、温度検知ユニットを固定する固定土台１２ｊが、ヒータホルダ１２の短手方向で一対の側壁部１２ｇ間に配設され一対の側壁部１２ｇのうち何れか一方に跨ぐ形で形成されていた。先に説明したように、ヒータの配置される領域の外側と内側を跨ぐ形で連続した側壁部１２ｇが存在すると、その繋ぎ部分でヒータの異常昇温時のヒータ支持面部での溶融埋没過程において抗力に差が生じ、ヒータにせん断応力が作用して破損を引き起こす。
【００８６】
これに対し、図７（ａ）に示す本実施例のヒータホルダ１２では、温度検知ユニットを固定する固定土台１２ｊとこの固定土台１２ｊを繋ぐ側壁部１２ｇとの境界部分を不連続にするようにした。つまり、固定土台１２ｊとこの固定土台１２ｊを繋ぐ側壁部１２ｇとの境界部分に間隙Ｓ３を設けることにより、その境界部分を不連続に形成している。
【００８７】
これにより、ヒータ１１の異常昇温時のヒータ支持面部１２ａでの溶融埋没過程におけるヒータホルダ１２の温度検知ユニット配置部の局所的な抗力の差を解消できる。これにより、ヒータホルダ１２の通電遮断ユニット配置部でヒータ１１にせん断応力が作用することを抑制することができ、ヒータ１１の早期破損を改善できる。以下、本実施例のヒータホルダ１２を本提案手法によるヒータホルダ１２と記す。
【００８８】
本提案手法によるヒータホルダ１２と、実施例１におけるヒータホルダ１２を用い、実施例１と同様な方法で、通電遮断部材動作試験を各５回行った。実験結果を表２に示す。
【００８９】
【表２】
2014123019.tif 000004
本提案手法においては加熱体破損時間が実施例１に比べ１秒以上長くなっており、遮断時間に対して更にマージンが確保できるようになっていることが実験結果から見てとれる。破損位置に関しては様々であるが、温度ヒューズ位置は部材自体の体積もあり、ある程度までヒータ１１が埋没すると、金属ステー１４の上部に干渉することにより抗力の上昇が不可避的な為と考えられる。全体として、ヒータ１１がヒータホルダ１２に溶融埋没する深さは、実施例１よりも実施例２の方が深く、加熱体破損時間も実施例１に比べ実施例２は長くなっている。従って、本提案手法は実施例１以上に、埋没に伴うせん断応力の発生が抑えられ、結果として早期破損を抑制するにあたり有意に機能していることが示されている。
【００９０】
［実施例３］
他の定着装置を説明する。本実施例の定着装置ＦＵは、ヒータホルダ１２において、ヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１と非発熱領域部Ｂ１の境界位置をヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１の若干内側に修正したものである。更に、回転軌道保持部１２ｃの非発熱領域部Ｂ２においてヒータ支持面部１２ａと回転軌道保持部１２ｃを短手方向で不連続としたものである。この点を除いて、実施例１の定着装置ＦＵと同じ構成としてある。
【００９１】
図８において、（ａ）は実施例１の定着装置ＦＵにおけるヒータ１１の定着ニップ部Ｎ側からの表面図、（ｂ）はヒータ１１の記録材搬送方向上流側からの側面図である。（ｃ）は本実施例のヒータホルダ１２の定着ニップ部Ｎ側からのヒータ支持面部１２ａの説明図である。（ｄ）は本実施例のヒータホルダ１２の記録材搬送方向上流側からのヒータ支持面部１２ａの説明図である。（ｅ）は本実施例のヒータ１１とヒータ１１を支持しているヒータホルダ１２の定着ニップ部Ｎ側からの表面図である。（ｆ）は本実施例のヒータホルダ１２を記録材搬送方向上流側から透視しホルダ部１２ｄに溶融埋没したヒータ１１を表わす模式図である。
【００９２】
実施例１の定着装置ＦＵでは、ヒータ１１の発熱抵抗体層１１ｂが形成された発熱領域Ａを金属ステー１４によりヒータホルダ１２の背面より支え、定着フィルム１３を加圧ローラ２０で圧接回転させていた。
【００９３】
これに対し、本実施例の定着装置ＦＵは、ヒータ１１の発熱領域Ａよりも幅が広い領域Ｃ（図８（ｃ）参照）に渡り定着フィルム１３を加圧ローラ２０で圧接回転させ、かつヒータの異常昇温時におけるヒータホルダ１２のせん断応力の発生を抑制するものである。応用上は部品寸法公差や組み付け誤差などの都合上、ヒータ１１の発熱領域Ａよりも若干広い範囲を金属ステー１４によりヒータホルダ１２を介して加圧するように設定し、それに伴い定着フィルム１３も長めに設定する場合がある。また、定着フィルム１３の長手方向端部は回転動作時の回転軌道が不安定になりやすい。
【００９４】
ヒータホルダ１２の枠体部１２ｂは、前述のように定着フィルム１３の回転軌道を保持する役目も担っており、その定着フィルム１３の回転軌道を保持する部分を回転軌道保持部１２ｃとする。従って、図８（ｃ）の領域Ｃで示すように、ヒータホルダ１２の回転軌道保持部１２ｃは、ヒータ１１の発熱領域Ａの外側から非発熱領域Ｂの一部まで存在させるのが望ましい。金属ステー１４は領域Ｃにおいてヒータホルダ１２の枠体部１２ｂの一部である回転軌道保持部１２ｃを背面より支えることにより、回転軌道保持部１２ｃ全域を適切に加圧支持し、定着フィルム１３の安定した回転を確保する。
【００９５】
ヒータ１１においては、発熱抵抗体層１１ｂの存在する発熱領域Ａにおいて熱エネルギーが生成されることから、ヒータ１１の異常昇温時におけるヒータ支持面部１２ａでの溶融埋没が顕著に起こる。
【００９６】
図８（ｃ）、（ｄ）に示す本実施例のヒータホルダ１２においては、ヒータ１１の発熱領域Ａと非発熱領域Ｂの境界位置と、ヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１と非発熱領域部Ｂ１の境界位置と、を一致させている。しかしながら、基板１１ａを通じた熱伝達により熱エネルギーの分散が起こることから、その境界位置は発熱領域Ａと比べ、ヒータ１１の異常昇温時のヒータ支持面部１２ａでの溶融埋没は若干鈍くなる場合も考えられる。その溶融埋没の進行速度に差が生じると、ヒータ１１にせん断応力が発生することから、これを避けることが望ましい。
【００９７】
そこで、発熱領域Ａと非発熱領域Ｂの境界位置に対してヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１と非発熱領域部Ｂ１の境界位置を、発熱領域部Ａ１の若干、具体的には５〜１０ｍｍ内側に修正するのが望ましい。これにより、ヒータ１１の発熱領域Ａの位置や熱分布、発熱領域Ａの端部領域熱拡散などの影響を受けた場合においても、ヒータ支持面部１２ａにおける非発熱領域部Ｂ１は発熱領域部Ａ１の溶融埋没に対して確実に連動変位することが可能となる。
【００９８】
以上に述べた条件を満たす実施例３の変形例としてのヒータホルダ１２の形状を模式的に表わしたのが図８（ｃ）、（ｄ）である。定着フィルム１３の回転軌道を保持する回転軌道保持部１２ｃはヒータ１１の発熱領域Ａから非発熱領域Ｂへ跨って形成可能である。つまり、回転軌道保持部１２ｃは、ヒータ１１の発熱領域Ａに相当する発熱領域部Ａ２と、非発熱領域Ｂに相当する非発熱領域部Ｂ２と、を長手方向に連続して有している。
【００９９】
ヒータ支持面部１２ａは回転軌道保持部１２ｃの発熱領域部Ａ２と非発熱領域部Ｂ２の間で長手方向に連続である。そして回転軌道保持部１２ｃの非発熱領域部Ｂ２においてヒータ支持面部１２ａと回転軌道保持部１２ｃが短手方向で不連続である。つまり、回転軌道保持部１２ｃの非発熱領域部Ｂ２において、ヒータ支持面部１２ａと回転軌道保持部１２ｃとの間に間隙Ｓ３を設けることにより、ヒータ支持面部１２ａと回転軌道保持部１２ｃを短手方向で不連続に形成している。
【０１００】
本実施例のヒータホルダ１２は、ヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１と非発熱領域部Ｂ１の境界位置がヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１の若干内側に位置されている。また、回転軌道保持部１２ｃの非発熱領域部Ｂ２においてヒータ支持面部１２ａと回転軌道保持部１２ｃが短手方向で不連続となっている。これにより、ヒータ１１の異常昇温時の際に、ヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１の埋没による変形に連動して非発熱領域部Ｂ１もホルダ部１２ｄに埋没するので、ヒータ１１にせん断力が加わらずヒータ１１の早期破損を抑制することができる。
【０１０１】
ヒータホルダ１１背面のパターンに関しては実施例２と同様、ヒータ支持面部１２ａの背面側において一対の側壁部１２ｇを不連続とすることで溶融埋没時の抗力むら発生を抑制するものとした。ヒータ支持面部１２ａ背面においても、発熱領域部Ａ１と非発熱領域部Ｂ１を跨ぐ部分に関しては、実施例１にて述べたとおり凸壁部１２ｉを不連続化させることで抗力を発生させる要因を低減した。
【０１０２】
また、ヒータホルダ１２において、ヒータ１１の非発熱領域Ｂを支持する部位即ち枠体部１２ｂに関しては、ヒータ１１の異常昇温時に発熱領域Ａが溶融埋没する挙動に連動して動くにあたり、可動性を確保する必要がある。本実施例では、ヒータ１１の異常昇温時における変形挙動において、枠体部１２ｂが金属ステー１４の長手方向両端部にあるバネ受け部１４ａと干渉することを抑制するために、図８（ｄ）で符号ｈにて示すように枠体部１２ｂの高さを低減した形状に変更した。枠体部１２ｂについては、通常時の役割に加え、ヒータ１１のヒータ支持面部１１ａでの溶融埋没過程における可動性も考慮して形状を設計するものとする。
【０１０３】
図９に本実施例の変形例に係る定着装置ＦＵのヒータ１１とヒータホルダ１２を示す。本変形例に係る定着装置ＦＵは、実施例３のヒータホルダ１２において回転軌道保持部１２ｃの発熱領域部Ａ２の非発熱領域部Ｂ２側の端部Ａ１ｔまで間隙Ｓ３を延長して形成した点を除いて、実施例３の定着装置ＦＵと同じ構成としてある。
【０１０４】
図９において、（ａ）は実施例１の定着装置ＦＵにおけるヒータ１１の定着ニップ部Ｎ側からの表面図である。（ｂ）は本変形例のヒータホルダ１２の定着ニップ部Ｎ側からのヒータ支持面部１２ａの説明図である。（ｃ）は本変形例のヒータホルダ１２の記録材搬送方向上流側からのヒータ支持面部１２ａの説明図である。（ｄ）はヒータ１１とヒータ１１を支持している本変形例のヒータホルダ１２の定着ニップ部Ｎ側からの表面図である。（ｅ）は本変形例のヒータホルダ１２を記録材搬送方向上流側から透視しホルダ部１２ｄに溶融埋没したヒータ１１を表わす模式図である。
【０１０５】
本変形例のヒータホルダ１２において、ヒータ支持面部１２ａは回転軌道保持部１２ｃの発熱領域部Ａ２と非発熱領域部Ｂ２及び発熱領域部Ａ２の端部Ａ１ｔとの間で長手方向に連続である。そして回転軌道保持部１２ｃの非発熱領域部Ｂ２及び発熱領域部Ａ２の端部Ａ１ｔとの間においてヒータ支持面部１２ａと回転軌道保持部１２ｃが短手方向で不連続である。これにより、ヒータ１１の異常昇温時の際に、ヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１の埋没による変形に連動して非発熱領域部Ｂ１もホルダ部１２ｄに埋没するので、実施例３と同様、ヒータ１１にせん断力が加わらずヒータ１１の早期破損を抑制することができる。
【０１０６】
［実施例４］
他の定着装置を説明する。本実施例の定着装置ＦＵは、実施例１の定着装置ＦＵにおいけるヒータホルダ１２のヒータ支持面部１２ａ背面の構成が異なる点を除いて、実施例１の定着装置ＦＵと同じ構成としてある。
【０１０７】
図１０は本実施例に係る定着装置ＦＵのヒータホルダ１２背面と、従来の定着装置のヒータホルダ１２背面の構造を表わす説明図である。図１０において、（ａ）は本実施例のヒータホルダの背面図である。（ｂ）は（ａ）に示すヒータホルダ１２のｂ−ｂ線矢視断面図である。（ｃ）は従来の定着装置のヒータホルダ１２の背面図である。（ｄ）は（ｃ）に示すヒータホルダ１２のｄ-ｄ線矢視断面図である。図１０（ｃ）、（ｄ）は、本実施例のヒータホルダ背面の構造と比較説明のために併記したものである。
【０１０８】
定着装置ＦＵの小型化に伴い、ヒータホルダ１２、温度検知ユニット、通電遮断ユニット２４などの各種構成部材と、金属ステー１４との間に隙間が十分確保できない場合も考えられる。ヒータ１１の異常昇温に伴うヒータ支持面部１２ａでの溶融埋没過程において、上記構成部材が金属ステー１４と干渉すると、ヒータ１１の溶融埋没における局所的な抵抗となり、ヒータ１１の早期破損を引き起こすことが考えられる。
【０１０９】
実施例２においては、ヒータホルダ１２において、ヒータ支持面部１２ａでの発熱領域部Ａ１における溶融埋没過程で局所抵抗となりうる部分、つまり抵抗が局所的に高い部分の構造を変え、その溶融埋没過程における抵抗を均一化することを提案した。
【０１１０】
それに対し、本実施例では、ヒータホルダ１２への温度検知ユニットの配置自由度が無い場合を想定し、溶融埋没過程において抵抗の低い部分に凸壁部１２ｋを設ける構成とした。これにより抵抗を増大させ、結果としてヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１における溶融埋没時のヒータ１１の溶融埋没における局所的な抵抗を均一化させる。
【０１１１】
本実施例においては、ヒータホルダ１２背面に通電遮断ユニット２４を配置し、温度検知素子１９はヒータホルダ１２背面には配置せずに加圧ローラ２０の表面に当接させる構成とした。通電遮断ユニット２４は耐熱樹脂製のカバーを有し、金属ステー１４との空間は１ｍｍと狭くなる設定である。本実施例におけるヒータホルダ１２におけるヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１に含まれる部位には、図１０（ｂ）に示すように、凸壁部１２ｋを通電遮断ユニット２４と同じ高さ、つまり金属ステー１４まで１ｍｍの位置になるよう形成した。
【０１１２】
これにより、本実施例のヒータホルダ１２は、ヒータ１１の異常昇温時においてヒータ支持面部１２ａの発熱領域部Ａ１と非発熱領域部Ｂ１とでヒータ支持面部１２ａに段差は発生せず、発熱領域部Ａ１においても段差の発生は抑制される。これにより、ヒータ１１の早期破損を抑制することができる。
【０１１３】
これに対し、従来例のヒータホルダ１２は、凸壁部１２ｋが存在せず、ヒータ１１の異常昇温時において通電遮断ユニット２４が金属ステー１４と干渉すると、ヒータ１１の溶融埋没における局所的な抵抗となり、ヒータの早期破損を引き起こす可能性がある。
【０１１４】
［他の実施例］
本実施例の定着装置は、記録材が担持する未定着トナー画像を記録材に加熱定着する装置としての使用に限られず、記録材に仮定着されたトナー画像を加熱してトナー画像の表面に光沢性を付与する像加熱装置として使用することもできる。
【符号の説明】
【０１１５】
１１：ヒータ、１１ａ: 基板、１１ｂ：発熱抵抗体層、１２：ヒータホルダ、１２ａ：ヒータ支持面部、１２ｃ：回転軌道保持部、１２ｇ：側壁部、１３：定着フィルム、２０：加圧ローラ、Ａ：発熱領域、Ｂ：非発熱領域、Ａ１,Ａ２：発熱領域部、Ｂ１,Ｂ２：非発熱領域部、Ｎ：定着ニップ部、Ｐ：記録材、Ｔ：未定着トナー画像
【図１】
2014123019.tif 000005
【図２】
2014123019.tif 000006
【図３】
2014123019.tif 000007
【図４】
2014123019.tif 000008
【図５】
2014123019.tif 000009
【図６】
2014123019.tif 000010
【図７】
2014123019.tif 000011
【図８】
2014123019.tif 000012
【図９】
2014123019.tif 000013
【図１０】
2014123019.tif 000014
【図１１】
2014123019.tif 000015