(57)【要約】【課題】基板上で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と、ヒータを保持するヒータホルダとヒータに対し介在部材を介して又は直接に圧接する加圧部材とを備えた加熱装置について、ヒータとヒータホルダ接着固定を高温層等の外部加熱の接着工程による時間及び、設備による製造コストアップを防ぐ。【解決手段】基板上で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を保持するヒータホルダとを有し、ヒータの長手方向において、発熱体領域内にヒータホルダとの接着領域を配置し、熱硬化性の接着材をヒータ自身の発熱により硬化させて固定する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板及び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と、該ヒータを保持するヒータホルダと、該ヒータに接して摺動する耐熱性フィルムと、該ヒータに耐熱性フィルムを挟んで圧接する加圧部材と、を有し、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形成される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に密着させた状態で該耐熱性フィルムとともに該ニップ部内を搬送することにより、該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加熱装置において、該ヒータが発熱領域において、熱硬化性の接着材にてヒータとヒータホルダが接着固定されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前述の加圧ローラは、該ヒータの発熱領域より広く、該ヒータと加圧ローラのニップ内にのみ発熱体領域が存在することを特徴とする請求項２記載の加熱装置。
【請求項３】
被記録材にトナー像を形成する像形成手段と、そのトナー像を加熱処理する像加熱手段とを有する画像形成装置であり、該像加熱手段が請求項から３の何れか１項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱装置及び、画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような加熱装置は特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平１−２６３６７９号公報、特開平２−１５７８７８号公報、特開平４−４４０７５〜４−４４０８３号公報等に開示されている。
【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とする細長面状のヒータ（加熱体）と、該ヒータに対し耐熱性フィルムを介して又は直接に圧接させてニップ部を形成する圧接部材とを具備し、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とも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】
該装置はたとえば、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フィルム材を用いることが出来るため、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、画像形成装置等本機の機内昇温を低めることが出来る、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いわゆる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昇温してしまっ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】
このような加熱装置のヒータにおいては、構成上温度分布が不均一になる箇所があり、例えばその長手方向には立ち上がり時に他部よりも急激に温度上昇する部分がある。このような温度勾配の大きい部分は立ち上げを何度も繰り返すと他部より大きい熱応力が繰り返しかかるので、通常使用状態にもかかわらず損傷を生じることがあった。また場合によっては、該繰り返し応力によりクラックを生じ、ついには破壊にいたることもある。そのため、ヒータとヒータホルダの接着がなされているが、耐熱性を要する場所であるために、熱硬化性の接着材等が用いられている。そのため、ヒータとヒータホルダの組み立ては、別工程とし、接着剤塗布後に固定ジグにより形状を固定して、高温層内で加熱する作業が必要であった。
【０００９】
そこで本発明は、上記の別工程を用いることなく、熱硬化性の接着材による確実な接着を可能とし、温度分布が不均一になる箇所の繰り返し応力を抑え、ヒータの破壊を防止す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加熱装置及び画像形成装置である。
【００１１】
（１）基板及び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と、該ヒータを保持するヒータホルダと、該ヒータに接して摺動する耐熱性フィルムと、該ヒータに耐熱性フィルムを挟んで圧接する加圧部材と、を有し、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形成される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に密着させた状態で該耐熱性フィルムとともに該ニップ部内を搬送することにより、該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加熱装置において、該ヒータ内にある発熱体領域内に、該ヒータとヒータホルダを熱硬化性接着材にて接着固定されていることを特徴とする加熱装置。
【００１２】
（２）該加圧ローラは、前記ヒータの該発熱体より長く、該発熱体は、該耐熱性フィルムを挟んでヒータと加圧ローラと間で形成されるニップ部より外部にでることなく、該ニップ部領域内側に配置され、前記ヒータが前記ヒータホルダに固定されていることを特徴とする（１）記載の加熱装置。
【００１３】
（３）被記録材にトナー像を形成する像形成手段と、そのトナー像を加熱処理する像加熱手段とを有する画像形成装置であり、該像加熱手段が（１）、（２）の何れか１つ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。
【００１４】
（作用）
即ち、加圧ローラにより加圧しながら、固定保持した状態で、外部から加熱することなく、発熱体自身から熱を熱硬化性の接着材へ与える。それにより、、外部からの加熱設備を用いることなく、組み立てライン内で安定して、ヒータとヒータホルダの接着固定ができ、製造コストを下げる作用がある。
【００１５】
発熱体を加圧ローラとフィルムを介したヒータとのニップ領域内部に配置することで、発熱時に外部から吸収される熱量を一定にし、温度分布か不均一になることによって生じる熱応力によるヒータの破壊を防止可能としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〈実施形態例１〉
（１）加熱装置例
図２及び図３は本発明に従う加熱装置例の概略構成図である。図２は加熱装置の横断面図、図３は加熱装置主要要素の斜視図である。
【００１７】
本例の加熱装置は特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示のいわゆる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。
【００１８】
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の外回りにルーズに外嵌させてある。２はフィルム１（介在部材）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。６はステーであり、両端をばね７及びバネ受け部材８によって、加圧されている。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）、Ｓはシート（被加熱材としての被記録材）、Ｓは未定着トナー画像である。
【００１９】
円筒状のフィルム１は、例えば、表面をトナー離型性の良いＰＴＦＥ等フッ素樹脂をコートしたポリイミド（ＰＩ）フィルムである。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）の桶型部材であり、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。
【００２０】
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はめ入れて耐熱性接着剤で接着保持させてある。接着剤の塗布位置及び塗布量については後述する。
【００２１】
ステー６は、鉄・ＳＵＳ又はアルミニウムの剛性の高い板金製であり、バネ受け部材８を通してばね７に加圧されるため両端に２本の腕６ａが突き出ている。また、長手中央に於いて断面形状が逆Ｕの字形状をしていて、両端から受けた加圧力を底面６ｂを通して、ヒータホルダ３に伝達し、その加圧力をもって加圧ローラ２をへこませ、ヒータ４と加圧ローラ２との間でニップ部Ｎを形成させている。
【００２２】
加圧ローラ２はギア９を介して不図示の駆動部により、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。
【００２３】
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を介して付与され、トナー画像Ｔがシート面に加熱定着される。該定着ニップ部Ｎを通ったのちシートＳはフィルムから分離されて搬送される。
【００２４】
（２）ヒータ４とその通電系
図４の（ａ）（ｂ）はセラミックヒータ４の一部切欠き平面図である。ここでは、フィルム１の内面が接触摺動する側を以下ヒータ表面側と記すことにする。図５は通電路を摸式的に示した装置の分解斜視図である。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
発熱抵抗体４ａは、このセラミック基板４ｃの表面側に基板長手に沿って、例えばＡｇ／Ｐｂ，ＲｕＯ２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１０μｍの細帯状パターンに塗工し、焼成して作成したものである。蒸着、スパッタリング等により形成することができる。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
本実施例では、以上のように一つのセラミックス基板に、発熱抵抗体パターン４ａとＡＣ導電パターン４ｂが幅方向にほぼ等間隔に配置されているため、発熱抵抗体パターンの中心はセラッミクス基板幅の中心とは一致せず、片側に片寄って位置している。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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４ｊ・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。
【００３５】
５は上記略平行の導電路パターン４ｌ・４ｍ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。
【００３６】
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時側回路）が構成される。
【００３７】
上記の電極パターン４ｇ・４ｈ・４ｊ・４ｋ、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。
【００３８】
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。
【００３９】
上記１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１０ａ，１０ｂがそれぞれ接続され、電源９からＡＣ電圧が印加される。すなわち、通電発熱抵抗体パターン４ａへ電力供給され、該通電発熱抵抗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は全体的に小さい熱容量であることから急速に立ち上がり、昇温する。
【００４０】
２次側回路の第１と第２の電極パターン４ｇ・４ｈには制御回路１１に通じるコネクタ１０ｃが接続される。
【００４１】
ヒータ４の昇温が検温素子５と制御回路１１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ている。
【００４２】
（３）定着装置の長手方向の位置関係及びヒータ・ヒータホルダ間の接着剤
図１は、本実施形態例の加熱装置の長手方向概略断面図であり、長手方向のヒータ、ヒータ発熱抵抗体、加圧ローラ、シート、トナー画像域、接着剤の位置関係を説明するものである。
【００４３】
図１中、ヒータ発熱抵抗体の長さをトナー画像領域の幅よりも十分長くしてヒータの熱をシート面上のトナー画像に均一に付与できるようにしている。このとき発熱抵抗体の長さは長ければ長いほど、均一な定着性を確保しやすいが、あまり長いと場所をとって装置の小型化、省スペースを達成できなくなる。本実施形態例では、発熱抵抗体端部が転写紙より約４ｍｍ飛び出るように配設している。
【００４４】
加圧ローラゴム部の長手方向の長さ、すなわちニップ部Ｎの長さはトナー画像を確実に加圧し、転写紙を問題なく搬送するため、転写紙の幅より長いほうがよい。本実施形態例では、画像形成装置本体の省スペースを考えて、転写紙の幅より２ｍｍ程度長くなるように加圧ローラゴム部長さ寸法を決定している。熱の均等化、加圧・搬送、省スペースを考慮した結果、本実施形態例では発熱抵抗体が加圧ローラゴム部より２ｍｍ程度飛び出すように配設している。
【００４５】
図６はヒータホルダをヒータ表面側から見た切欠き概略図である。前述のようにヒータはヒータホルダの下面にある長手方向に備えられた溝内にはめ入れられ、ヒータ裏面４ｒが該溝内の上部平面３ｃに受けとめられて耐熱性接着剤１２により接着保持されている。ヒータホルダ溝内には接着剤１２を塗布するための座３ａが長手方向に数点設けられており、接着剤１２は適正な量に管理された上、塗布されている。該座３ａを設けるのは、ヒータ４とヒータホルダ３との接触面４ｒ，３ｃが接着剤１２を介することなく、直接接触するようにするためで、これによってニップ内の圧分布が接着剤１２によって不安定になる事がない。該接着剤１２は多すぎると座３ａをはみ出し、ニップ内の圧分布が不均一になる。さらに大量に塗布しすぎると、ヒータ表面に回りこんではみ出し、フィルム搬送やヒータの転写紙への熱伝達に重大な影響を及ぼす。また、少なすぎると接着面積が確保できず必要な強度を確保できない。
【００４６】
長手方向の接着剤１２の塗布位置は、基本的にはほぼ均等な距離で点塗布する。このように点塗布とすると、線塗布に比べディスペンサーのノズルの移動スピードのファクターがないため塗布量の管理が適格にできる。接着剤は、熱硬化性の接着材を使用し、塗布位置を発熱体長さの中に配置している。これにより、従来では、高温層等を用いて外部より熱を加えてヒータとヒータホルダを接着固定していたが、発熱体に通電することによりヒータとヒータホルダを接着固定が確実にできる。すなわち、ヒータとヒータホルダの間に接着材を塗布して組み付けを行い、フィルム、ステー、加圧ローラ等の加熱装置の組み付け終了後に、外部電源より、通電することで接着が可能となる。その際の通電時間は、１分程度で接着強度は収束する。そのため、従来必要であった、接着用の高温層が不要となり、さらに外部より温度をかけるため数時間単位の加熱時間の短縮、その後の組み立てのための冷却時間等の時間も不要となり、組み立てコストが大幅に削減される。
【００４７】
なお、加圧ローラゴム部より発熱抵抗体端部を内側に配置することで、発熱体のあるヒータ面が空気による断熱作用の影響を排除し、接熱応力による破壊を防止している。よって、長さ方向で
（トナー画像領域）＜接着領域）＜（発熱体領域）＜（加圧ローラ長さ）
となるよう、それぞれの領域を配置している。
【００４８】
また、ヒータとヒータホルダの両端部に隙間（０．３〜０．６ｍｍ程度）をつけることにより、発熱時のヒータの熱膨張でヒータ端部がヒータホルダに衝突し破壊を防止している。
【００４９】
〈画像形成装置例〉
図７は、画像形成装置の一例の概略図である。本例の画像形成装置は転写方式の電子写真プロセス利用の複写機若しくはプリンタである。
【００５０】
３１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、感光体ドラムと記す）である。矢示の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転駆動される。
【００５１】
３２はこの回転感光体ドラムの外周面を所定の極性・電位に一様に帯電処理する一次帯電手段としての帯電ローラである。
【００５２】
この回転感光体ドラム３１の一次帯電処理面に対して不図示の画像露光手段（原稿画像のスリット露光手段、レーザビーム走査露光手段等）により目的の画像情報に対応した画像露光３３がなされることで、回転感光体ドラム面に露光画像に対応した静電潜像が形成される。
【００５３】
３４は現像手段である。回転感光体ドラム面に形成された静電潜像をトナー画像として現像する。
【００５４】
３５は転写ローラである。回転感光体ドラム３１と該転写ローラ３５との間の転写部に不図示の給紙部から給紙された記録剤としての転写材（被加熱材）Ｐに、回転感光体ドラム面のトナー画像を転写する。
【００５５】
３６はクリーニング手段である。転写材Ｓに対するトナー画像転写後の回転感光ドラム面を清掃する。
【００５６】
Ｒは前述の実施例に示した加熱装置である。
【００５７】
転写部において回転感光体ドラム面からトナー画像転写を受けた転写材Ｓは回転感光体ドラム３１から分離され、ガイド部材３７を通って加熱装置としての画像加熱定着装置Ｒへ搬送・導入されてトナー画像の熱定着処理を受けてコピー或はプリントとして出力される。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ヒータとヒータホルダの接着に関し、高温層設備の廃止でき、さらに、加圧ローラの加圧によって、ヒータとヒータホルダを固定しながら、組み立てライン内での接着が可能となり、仕掛部品が削減と、組み立て時間短縮ができ、組み立てコストの削減ができる。
【００５９】
ヒータの温度分布を均一にし、ヒータの破壊を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１の加熱装置の長手方向概略断面図。
【図２】加熱装置の横断面図。
【図３】加熱装置主要要素の斜視図。
【図４】セラミックヒータの一部切欠き平面図。
【図５】実施形態例１通電路を摸式的に示した装置の分解斜視図。
【図６】実施形態例１のヒータホルダをヒータ表面側から見た切欠き概略図。
【図７】画像形成装置例の概略構成図。
【符号の説明】
１　フィルム
２　加圧ローラ
３　ヒータホルダ
４　ヒータ
４ａ　ヒータ発熱抵抗体
１２　接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004047177.tif 000008
【図７】
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