(57)【要約】【課題】本発明では発熱体の熱を無駄に支持部材に逃がすことなく記録体に伝達すること，かつ加熱体の温度分布を緩和することを目的とする。【解決手段】発熱体と支持部材の間に突起を複数設けて，両者がこの突起のみで接するような構成を備え、突起の配置，大きさ，材質，等を調節することで場所による伝熱を調節する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に形成された抵抗発熱体と該抵抗発熱体を覆うガラス保護層とからなる加熱部材と、薄肉フィルムを介してこの加熱部材から発生した熱で記録材を加熱し、該記録材上の未定着トナー像を定着固定する加熱定着装置において、絶縁基板を保持する保持材に突起を複数設けて、前記基板との接触面積を調整することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の加熱装置において、突起を保持材よりも熱伝導率のいい材質にし、その形状を変えることで基板側の接触面積は小さく、支持部材側の接触面積は大きくすることを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
請求項１記載の加熱装置において、突起の大きさを個々に変えることを特徴とする加熱装置。
【請求項４】
請求項１記載の加熱装置において、突起を軸方向に不均等に配置することを特徴とする加熱装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれかの加熱装置において、突起の材質を個々に熱伝導率の違う部材にすることを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真応用製品である、複写機、レーザーピームプリンター等の定着装置に好適に用いることが可能な加熱装置および該加熱装置を具備した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、被加熱材としての記録材に形成した画像を該記録材に加熱定着する加熱装置には、所定の温度に維持された加熱ローラと、弾性体層を介して前記加熱ローラに圧接する加圧ローラとによって、記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式が多用されている。また、この他にもフラッシュ加熱方式、オープン加熱方式、熱板加熱方式等種々の方式、構成のものが知られており、実用されている。
【０００３】
特に、最近では、上記ような方式に代わって、図３に示すように固定支持された加熱体（ヒータ）３３と、この加熱体３３に対向圧接しつつ搬送される耐熱性のフィルム（以下、フィルムと称する）３２と、このフィルム３２を介して被加熱体としての記録材Ｐを加熱体３３に密着させる加圧体（以下、加圧ローラと称する）３８を有し、加熱体３３の熱をフィルム３２を介して記録材Ｐへ付与することで、この記録材面に形成担持されている未定着画像を該記録材面に加熱定着させる方式、構成の画像加熱定着方式（フィルム加熱方式の加熱装置）が提案されている。加熱体３３は、３５のセラミック等の絶縁基板と、３４の発熱体と、３６の基盤保護ガラスとからなっている。
【０００４】
このようなフィルム加熱方式の加熱装置ないしは画像加熱定着装置においては、加熱体として低熱容量加熱体を用いることができる。このため、前記の接触加熱方式である熱ローラ方式、ベルト加熱方式等の装置に比べ省電力及びウェイトタイムの短縮化（クイックスタート）が可能になる。
【０００５】
図２は上記フィルム加熱方式の最大通紙幅がＡ３サイズである加熱装置の一例を示す概略構成図であり、この加熱装置は例えば、特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示された所謂テンションレスタイプの装置である。
【０００６】
このテンションレスタイプの装置は耐熱性のフィルム３２としてエンドレスベルト状もしくは円筒状のものを用い、このフィルム３２の周長の少なくとも一部は常にテンションフリー（テンションが加わらない状態）とし、フィルム３２は加圧体３８の回転駆動力で従動回転する装置である。
【０００７】
エンドレスの耐熱性のフィルム３２は、加熱体３３（ヒータ）を含むフィルムガイド部材である支持部材３１に外嵌させてある。このエンドレスのフィルム３２の内周長と加熱体３３を含む支持部材３１の外周長はフィルム３２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、したがってフィルム３２は周長が余裕を持って外嵌している。
【０００８】
また、上記フィルム３２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、フィルム膜厚は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性のあるＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ等の単層フィルム、或いはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＦＥＫ，ＰＥＳ，ＰＰＳ等のフィルムの外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムを使用できるもので、ポリイミドフィルムの外周表面にＰＴＦＥをコーティングしたものを用いている。
【０００９】
加圧ローラ３８は加熱体３３との間にフィルム３２を挟んで圧接ニップ部（定着ニップ部）Ｎ１を形成し、かつフィルム３２を回転駆動させるフィルム外面接触駆動手段であり、このフィルム駆動ローラ兼加圧ローラ３８は芯金３８ａとシリコンゴム等よりなる弾性体層３８ｂと最外層の離形層３８ｃからなり、不図示の軸受け手段・付勢手段により所定の押圧力をもって、フィルム３２を挟ませて加熱体３３の表面に圧接させて配設してある。この加圧ローラ３８の回転駆動による該ローラとフィルム外面との摩擦力でフィルム３２に回転力が作用する。
【００１０】
検温素子３７は加熱体の温度を検知して非図示のＣＰＵに供給し、このＣＰＵは検温素子３７の検知温度に基づいて検知温度が一定となるように交流電源から加熱体３３に供給される電力を調整する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
定着器に求められる性能として、加熱体で発生した熱をいかに効率よく記録体に伝えるか、ということがある。実際、加熱体で発生した熱は記録体へ伝わる以外に支持部材へ伝わったり各部から外気へ放熱されたりしている。この定着以外に使われる熱が多くなると、定着の効率が下がるだけではなく、電源投入から定着が可能になるまでの立ち上り時間が長くなる原因にもなる。これらの問題の解決として従来は、加熱体とその支持部材である支持部材との間に熱伝導率の小さい部材の層を設けたり、支持部材に熱伝導率の低い材質を用いたりしてきた。
【００１２】
一方で、定着器には記録体の種類によって熱的条件の変化がある。例えば、Ａ４などの大きな紙が入る場合とはがきや封筒などの小さな紙が入る場合を考えると、用紙にかかわらず常に紙と接して熱を奪われる部分と小さな紙では熱が奪われない部分とができる。このときの温度差による熱歪みで加熱体が破壊されるという問題もある。この問題の解決には、加熱体と支持部材の間に金属などの熱伝導率のいい材質を挟んで温度分布を緩和するなどの対策が考えられている。
【００１３】
上記２つの問題と解決案は互いに逆の考えである。
【００１４】
本発明では発熱体の熱を無駄に支持部材に逃がすことなく記録体に伝達すること、かつ加熱体の温度分布を緩和する加熱装置を提供することを目的とする。
【００１５】
上記支持部材２１はポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ，ＰＰＳ、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料等で構成できるもので、液晶ポリマーを用いている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の基本構成を図１に示す。
【００１７】
この図は定着装置をローラ軸方向に切った断面の形状を表わす。発熱体１３と支持部材１１の間に突起１６を複数設けて、この突起１６で両者が接する構成になっている。本発明を軸に垂直な断面から見た図２と、従来構造を同じく断面から見た図３を比較すると、図３の加熱体３３が支持部材３１と面で接しているのに対し、図１の加熱体１３は突起１６の先端のみで支えられており、接触面積が小さい構成であることが分かる。
【００１８】
本発明の構成では、加熱体１３で発生した熱はフィルム１２を通して記録体に伝わる分と突起１６を通して支持部材１１へ逃げる分に分かれる。このうち従来の突起がない構成（図３）だと加熱体３３から支持部材３１への熱流量は接触面積が大きい分多くの熱が流れるため、定着に利用される熱量は減ってしまう。一方突起１６を設けた図１の構成では、加熱体１３の熱は数箇所の突起の先端のみで接するため、支持部材側へ流れる熱量も減り、その分記録体へ伝わる熱の流れが増える。また立ち上り時においても、突起自体は熱容量が小さいため立ち上り時間にはほとんど影響しない。さらに支持部材１１に流れる熱も減るため、必要な温度に達するまでの時間が短縮できるようになる。
【００１９】
また、加熱体１３の温度分布に関しては、突起の形状、大きさ、材質、個数、密度、などを調節することにより、昇温が起こりやすい部分（紙のサイズなどによって熱の奪われ方が変わる部分）や温度差がつきやすい部分など加熱体の温度分布にあわせて支持部材へ逃がす熱を調節することが可能になる。
【００２０】
なお、さらに詳細に説明すれば、本発明は下記の構成によって前記課題を解決できた。
【００２１】
（１）絶縁基板上に形成された抵抗発熱体と該抵抗発熱体を覆うガラス保護層とからなる加熱部材と、薄肉フィルムを介してこの加熱部材から発生した熱で記録材を加熱し、該記録材上の未定着トナー像を定着固定する加熱定着装置において、絶縁基板を保持する保持材に突起を複数設けて、前記基板との接触面積を調整することを特徴とする加熱装置。
【００２２】
（２）前記（１）の加熱装置において、突起を保持材よりも熱伝導率のいい材質にし、その形状を変えることで基板側の接触面積は小さく、支持部材側の接触面積は大きくすることを特徴とする加熱装置。
【００２３】
（３）前記（１）の加熱装置において、突起の大きさを個々に変えることを特徴とする加熱装置。
【００２４】
（４）前記（１）の加熱装置において、突起を軸方向に不均等に配置することを特徴とする加熱装置。
【００２５】
（５）前記（１）ないし（４）いずれかの加熱装置において、突起の材質を個々に熱伝導率の違う部材にすることを特徴とする加熱装置。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本発明における第一の実施例における加熱体および支持部材の長手方向の断面形状を示す図である（全体構成は前記図２と同じであるから図示を省略する）。図中１１はセラミック等の絶縁基板、１２は発熱体、１３は摺動保護ガラス層、１４は基盤中央部の熱容量を大きくするために付加するもので本実施例ではガラスを用いている。また１５は検温素子である。
【００２７】
本実施例では、加熱材と支持部材との接触部分に突起を２列に配置することで両者の接触面積を少なくすることにより、加熱体から支持部材へ伝わる熱を減らして、支持部材の温度上昇を抑え破壊を防ぎ、かつ記録体へ熱を伝える効率を上げることができる。
【００２８】
（実施例２）
実施例１で述べた突起の形状例を図４に示す。本例では、突起は加熱体から熱を奪いにくいように、加熱体との接触面積は小さくなるようにする。ただし、それでも突起には熱が伝わりその熱は支持部材へ逃げていく。このとき、支持部材へ逃げる熱が少ないと突起の温度が上昇してしまい、支持部材や加熱体が破壊することが考えられる。そこで、突起と支持部材の接触面は大きくとるようにして、突起の熱は支持部材へ拡散しやすいようにする。可能な限り支持部材との接触を広く取るために、図４（ｂ）のように複数の突起をつなげた構成も考えられる。
【００２９】
（実施例３）
上の実施例に加えて、加熱体突起の大きさや形状を個々に変えてやる。例えば図５のように、突起と加熱体の接触面積が大きくなるような突起形状にすれば伝熱量を増やすこともできる。もともと温度が上がりやすい端部や用紙の端部が通る周辺には接触面積の大きい突起を設け、逆に紙のサイズに関係なく常に通紙領域になる部分には接触面積の小さい突起を設けるようにする。
【００３０】
（実施例４）
実施例３と同じ効果で、図６のように、突起の大きさだけでなく配置する数（密度）を変えてやることで場所による熱の逃げを制御することができる。
【００３１】
（実施例５）
図７のように、突起の材質についても、支持部材や加熱体とは違う熱伝導率を持った材料にすることで熱の伝導効率を場所によってコントロールすることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、加熱体から支持部材への熱の流出を調整することができ、立ち上り時間の短縮および記録体への伝熱効率を上げることができる。それに加えて、加熱体の破損等の原因になる温度分布に関しても緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施例１の加熱体構成を示す図（軸方向断面図）
【図２】本発明における実施例１の加熱体構成を示す軸に垂直な断面図
【図３】従来のフィルム加熱方式の加熱装置を示す概略図
【図４】本発明における突起の形状を示す。（ａ）は単独の場合、（ｂ）は複数がつながった場合の形状を示す。
【図５】実施例３の構成を示す図
【図６】実施例４の構成を示す図
【図７】実施例５の構成を示す図
【符号の説明】
１１　加熱体の支持部材
１２　フィルム
１３　加熱体
１４　加圧ローラの芯金
１５　加圧ローラのゴム
１６　突起
２１　加熱体の支持部材
２２　フィルム
２３　加熱体
２４　発熱体
２５　加熱体基板
２６　過熱体のコート層
２７　サーミスタ
２８　加圧ローラ
２９　突起
４１　加熱体との接触部分
４２　支持部材との接触部分
５６，５７，５８　それぞれ大きさの違う突起
６６，６７，６８　それぞれ密度の違う突起
７６，７７，７８　それぞれ熱伝導率の違う材料の突起
Ｐ　紙
【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】
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【図７】
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