米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 写真;映画 -> キヤノン株式会社

発明の名称 加熱装置及び画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−24459
公開日 平成11年(1999)1月29日
出願番号 特願平9−193258
出願日 平成9年(1997)7月3日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 幸雄
発明者 松尾 佳広 / 三浦 誠悦
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 通電により発熱する発熱体を含む一次回路と温度検知素子を含む二次回路とを具備した面状ヒーターと、該面状ヒーターを保持するヒーター支持台とを有する加熱装置において、該ヒーター支持台のヒーター保持面に、空気の層を作り該面状ヒーターからの熱を保温する凹部を有し、該面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分の凹部の深さが、その他の一次回路部分に対応する部分の凹部よりも浅くなっていることを特徴とする加熱装置。
【請求項2】 通電により発熱する発熱体を含む一次回路と温度検知素子を含む二次回路とを具備した面状ヒーターと、該面状ヒーターを保持するヒーター支持台とを有する加熱装置において、前記ヒータ支持台のヒータ保持面の裏側であって前記面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分に放熱のためのフィンを設けたことを特徴とする加熱装置。
【請求項3】 通電により発熱する発熱体を含む一次回路と温度検知素子を含む二次回路とを具備した面状ヒーターと、該面状ヒーターを保持するヒーター支持台とを有する加熱装置において、該ヒーター支持台のヒーター保持面に、空気の層を作り該面状ヒーターからの熱を保温する凹部を有し、該面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分の凹部の幅が、その他の一次回路部分に対応する部分の凹部の幅よりも狭くなっていることを特徴とする加熱装置。
【請求項4】 通電により発熱する発熱体を含む一次回路と温度検知素子を含む二次回路とを具備した面状ヒーターと、該面状ヒーターを保持するヒーター支持台とを有する加熱装置において、該ヒーター支持台のヒーター保持面に、空気の層を作り該面状ヒーターからの熱を保温する凹部を有し、該面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分の凹部の底面が、その他の一次回路部分に対応する部分の凹部の底面よりも熱伝導率の高い材質で構成されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項5】 該面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分の凹部の底面が、金属で構成されていることを特徴とする請求項4記載の加熱装置。
【請求項6】 該面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分の凹部の底面が、該面状ヒーターに対向しない側の面に放熱のためのフィンを備えていることを特徴とする請求項4又は5に記載の加熱装置。
【請求項7】 記録材上に顕画剤像を形成する像形成手段と、該顕画剤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って、該像加熱手段として請求項1乃至6の何れか1項に記載の加熱装置を備えた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、面状ヒーターと該面状ヒーターの支持台とを有する加熱装置、及び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ものである。
【0002】
【従来の技術】プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置において、転写材シート・印刷紙・静電記録紙などの被記録材に電子写真・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転写(間接)方式若しくは直接方式で形成担持させた未定着顕画剤像(未定着トナー画像)を定着処理するための加熱定着装置に代表される像加熱装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式などの接触加熱方式の加熱装置が広く用いられている。
【0003】上記接触式の定着器は、熱源を備えた加熱体と該加熱体に対して押圧して配設された加圧ローラー等によって構成されており、加熱体側にトナー像を担持する転写紙を該加熱装置と該加圧ローラーの間に挟持しつつ搬送することによって、該トナー像を加熱溶融せしめて転写紙上に永久像として定着させるものである。特にフィルム加熱方式の装置は、低熱容量の部材で構成することが容易であり、省電力化や待ち時間の短縮化を図るうえで有利である。該方式の装置は、図9に示すように、定着フィルム35を介して加熱体101と加圧ローラー14とを所定の当接圧で圧接して圧接ニップ部(定着ニップ部)Nを形成しており、不図示の画像形成部(C)から搬送された未定着トナー画像Taを担持した転写紙Pが該ニップ部Nを通過する過程で加熱、加圧され、該未定着トナー画像Taが、軟化、溶融、固化して永久画像Tbとされる。
【0004】このような加熱装置に備えられた加熱体(面状ヒーター)101の構成を図10に示す。
【0005】図10(a)は面状ヒーター101のニップ部側の面を示す平面図である。同図に示すように面状ヒーター101は、薄板状の基板200のニップ部側の面上に、一次電流を流すことで発熱して面状ヒーター101を加熱する抵抗発熱体202や、該抵抗発熱体202に給電するための一次接点204等の一次回路、そして通電用のスルーホール205aを介して裏面側と導通した二次接点205が実装されている。
【0006】図10(b)は図10(a)の裏面を示す図であり、温度検出素子207や、二次導電パターン208等の二次回路(温度検出手段)が実装されている。該温度検出素子207で検出された温度情報は、導電パターン208→スルーホール205a→二次接点205を介して不図示の通電制御手段にフィードバックされ、これに基づいて該通電制御手段が抵抗発熱体202への一次電流を制御することで該面状ヒータ101の温度を制御している。
【0007】なお、該面状ヒーター101は、図11に示したように発熱体形成面を外側として樹脂製のヒーター支持台111に嵌合支持されている。
【0008】このような面状ヒーター101を用いた加熱装置においては、面状ヒーター101が異常昇温したときに該面状ヒーター101が割れる可能性があり、例えば長手方向に見て二次導電パターン208のある側210(以後二次側と呼ぶ)で該面状ヒーター101が割れると二次導電パターン208と抵抗発熱体202の絶縁が保たれなくなることがあるので問題である。
【0009】そこで、従来の加熱装置においては、面状ヒーター101の長手方向に見て二次回路のない側209(以後一次側と呼ぶ)にスルーホール103を形成することによって基板上の一次側209に強度の弱い箇所(以後脆弱部と呼ぶ)を作り、面状ヒーター101が異常昇温したときには、上記一次側209に位置するスルーホール103から割れを生じさせて通電を止めることにより、二次回路の断線を防いで、該二次回路へ一次電流がリークするのを防いでいた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような構成の加熱装置においては、面状ヒーターに脆弱部を形成していたために、該面状ヒーターの製造工程が増えるという問題点があった。
【0011】そこで本発明は上記問題点を解消すべく面状ヒーターの一次側が二次側よりも高温となるように各要素を設定したことにより、異常昇温したときに該面状ヒーターを一次側で割ることができるようにしつつ、製造を容易とした加熱装置及び画像形成装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
〔1〕:通電により発熱する発熱体を含む一次回路と温度検知素子を含む二次回路とを具備した面状ヒーターと、該面状ヒーターを保持するヒーター支持台とを有する加熱装置において、該ヒーター支持台のヒーター保持面に、空気の層を作り該面状ヒーターからの熱を保温する凹部を有し、該面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分の凹部の深さが、その他の一次回路部分に対応する部分の凹部よりも浅くなっていることを特徴とする加熱装置。
【0013】〔2〕:通電により発熱する発熱体を含む一次回路と温度検知素子を含む二次回路とを具備した面状ヒーターと、該面状ヒーターを保持するヒーター支持台とを有する加熱装置において、前記ヒータ支持台のヒータ保持面の裏側であって前記面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分に放熱のためのフィンを設けたことを特徴とする加熱装置。
【0014】〔3〕:通電により発熱する発熱体を含む一次回路と温度検知素子を含む二次回路とを具備した面状ヒーターと、該面状ヒーターを保持するヒーター支持台とを有する加熱装置において、該ヒーター支持台のヒーター保持面に、空気の層を作り該面状ヒーターからの熱を保温する凹部を有し、該面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分の凹部の幅が、その他の一次回路部分に対応する部分の凹部の幅よりも狭くなっていることを特徴とする加熱装置。
【0015】〔4〕:通電により発熱する発熱体を含む一次回路と温度検知素子を含む二次回路とを具備した面状ヒーターと、該面状ヒーターを保持するヒーター支持台とを有する加熱装置において、該ヒーター支持台のヒーター保持面に、空気の層を作り該面状ヒーターからの熱を保温する凹部を有し、該面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分の凹部の底面が、その他の一次回路部分に対応する部分の凹部の底面よりも熱伝導率の高い材質で構成されていることを特徴とする加熱装置。
【0016】〔5〕:該面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分の凹部の底面が、金属で構成されていることを特徴とする〔4〕記載の加熱装置。
【0017】〔6〕:該面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分の凹部の底面が、該面状ヒーターに対向しない側の面に放熱のためのフィンを備えていることを特徴とする〔4〕又は〔5〕に記載の加熱装置。
【0018】〔7〕:記録材上に顕画剤像を形成する像形成手段と、該顕画剤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って、該像加熱手段として〔1〕乃至〔6〕の何れか1項に記載の加熱装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【0019】〈作用〉従って本発明は、ヒータ支持台の二次回路と対応する部分と、一次回路と対応する部分の保温効果や熱伝達率(放熱量)を適切に設定することにより、異常昇温したとき面状ヒータの一次回路部分が二次回路部分に対して高温となるので、一次回路部分が先に割れ、脆弱部を形成しなくても割れる位置が特定でき、製造工程の簡素化を図りながら確実にヒーターへの通電を止めることができる。
【0020】特に、〔1〕:該面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分の凹部の深さを、その他の一次回路部分に対応する部分よりも浅くしたことにより、一次回路部分で空気層が大きく保温効果を高くし、一次回路部分が二次回路部分よりも保温効果がね二次側に対して高温としている。
【0021】〔2〕:ヒータ支持台のヒータ保持面の裏側であって前記面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分に放熱のためのフィンを設けたことにより、二次側の放熱量を一次側に対して多くし、一次回路部分が高温となるようにしている。
【0022】〔3〕:面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分の凹部の幅を、その他の一次回路部分に対応する部分の凹部の幅よりも狭くしたことにより、保温効果の高い一次回路部分が二次側に対して高温となる。
【0023】〔4〕:面状ヒーターの二次回路部分に対応する部分の凹部の底面を、その他の一次回路部分に対応する部分の凹部の底面よりも熱伝導率の高い材質で構成し、二次側に対応する部分での熱の逃げ量を多くしたことにより、一次側が二次側に対して高温となる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面に基づいて説明する。
【0025】〈第一実施形態例〉§1.加熱装置の全体構成図1は本形態例の加熱装置13の長手方向(通紙幅方向)の縦断面図、図2は該装置要部を縦断して片側を示した斜視模型図である。
【0026】同図において、201は面状ヒーター、211は該面状ヒーター201を下面に支持するヒーター支持台、33は該ヒーター支持台の上側から組み付き、該支持台長手方向全域にわたって当接した補強板であり、補強板33の両端に加圧力F(反対側は不図示)がかかったときにヒーター支持台211に対して均等に圧がかかるように構成されている。
【0027】35は円筒状の定着フィルムであり、該面状ヒータ201、支持台211、補強板33に対し、周長に余裕をもって外嵌している。40は該補強板33の両端部に冠着されたフランジであり、定着フィルム35の長手方向の位置を規制している。
【0028】14は装置側板50a間に回転可能に保持された加圧ローラであり、加圧部材41の加圧力Fにより上記要素201,211,33,40,35等のアセンブリと所定の圧力で圧接し、フィルム35を介して面状ヒータ201との間で圧接ニップ部(定着ニップ部)を形成している。該加圧ローラ14は加圧ローラーギア26を介して不図示の駆動手段により回転駆動され、被記録材の搬送や定着フィルム35の回転駆動を行なう駆動ローラとしての機能も有している。
【0029】而して、未定着トナー画像が担持された被記録材が、定着ニップ部に導入されると、該被記録材を所定の圧力(ニップ圧)で挟持しつつ加圧ローラ14の回転駆動により定着フィルム35と共に搬送し、該搬送過程において面状ヒータ201からの熱を付与し、該トナー像を軟化、溶融させ該被記録材に定着させている。
【0030】§2.面状ヒータ図3は本形態例の面状ヒーター及びヒーター支持台の概略構成図であり、(a)は面状ヒータの一次回路形成面と、ヒータ支持台のヒータ支持部分を示し、(b)は面状ヒータの二次回路形成面を現わす。
【0031】図3(a)に示すように、面状ヒータ201の一方面には、通電により発熱する抵抗発熱体202や、該発熱体202へ給電する為の一次接点204等の一次回路、そして通電用のスルーホール205aを介して裏面側と導通した二次接点105が形成され、該一次接点204がコネクタ60の接点と接触し、そこから一次電流が抵抗発熱体202に給電されている。また、他方面には図1(b)に示すように、ヒータ長手方向中央付近に配置された温度検出素子207や、該素子207と接続された二次導電パターン208等の二次回路が形成され、該二次導電パターン208がヒータ端部のスルーホール205aを介して反対面上の二次接点205と接続されている。該温度検出素子107で検出された温度情報は、導電パターン208→スルーホール205a→二次接点205を介して本体の通電制御回路(不図示)にフィードバックされ、これに基づいて該通電制御手段が抵抗発熱体202への一次電流を制御することで該面状ヒータ201を所定の温度に保つように制御している。
【0032】§3.ヒータ支持台ヒーター支持台211は、下面の長手方向に沿ってヒータ保持用の溝211aが設けられており、該溝211aに面状ヒータ201が発熱体形成面を下にして嵌め込まれ、温度検知素子形成面をヒータ保持面214で受け止めた状態で保持している。
【0033】また、ヒーター支持台211のヒーター保持面214には、面状ヒーター201の保温を図る為、発熱体202と対応する部分(発熱体202の上側に位置した部分)にザグリ部212が設けられている。
【0034】本例のザグリ部212は、その深さを部分的に変え、一次側209と対応する部分のザグリ部212aに対して二次側210と対応する部分のザグリ部212bを相対的に浅くしており、面状ヒーター201が異常昇温したときに面状ヒーター201の温度は断熱層(空気層)の小さい二次側210よりも断熱層の大きい一次側209の方が相対的に高くなる。
【0035】面状ヒーター201は抵抗発熱体202によって加熱されているが、ヒーター面全面に抵抗発熱体202が分布しているわけではないので、加熱時には抵抗発熱体202の実装部とそれ以外の部分では温度差が生じており、該温度差によって基板内部に膨張量の差による熱応力が発生する。温度が高いほど該温度差は大きくなり、該熱応力も大きくなるため、面状ヒーター201は温度の高い一次側209で先に割れるようになる。
【0036】従って本形態例によれば、面状ヒータ201にスルーホール等の脆弱部を設けなくても暴走時のヒータ割れ位置を特定できるので、面状ヒータ201の製造工程を簡素化することができ、コストダウンを図ることができる。
【0037】尚、通常使用時においても一次側と二次側とで温度差が生じることになるが、通常使用時における温度差に対して異常昇温時の温度差の方が大きくなるので、ザグリの幅、深さ等をの設定により、通常使用時の温度差を定着ムラ、てかり等の起きないレベルに抑えることができる。
【0038】〈第二実施形態例〉次に、本発明の第二の実施形態例を図4をもとに説明する。
【0039】本形態例では、ヒータ支持台311の面状ヒーター201と反対側の面の二次側に放熱のためのフィン314を設けており、その他の構成は上記第一の実施形態例と同じである。
【0040】このようにフィン314を設け、二次側210の熱を積極的に逃がしてやることにより、面状ヒーター201が異常昇温したときの面状ヒーター201の温度は二次側210よりも一次側209の方が相対的に高くなる。
【0041】面状ヒーター201は抵抗発熱体202によって加熱されているが、ヒーター面全面に抵抗発熱体202が分布しているわけではないので、加熱時には抵抗発熱体202の実装部とそれ以外の部分では温度差が生じており、該温度差によって基板内部に膨張量の差による熱応力が発生する。温度が高いほど該温度差は大きくなり、該熱応力も大きくなるため、面状ヒーター201は温度の高い一次側209で先に割れるようになる。
【0042】〈第三実施形態例〉次に、本発明の第三の実施形態例を図5をもとに説明する。
【0043】本形態例では、ヒータ支持台411のザグリ部412の幅を部分的に変えた構成としており、その他の構成は上記第一の実施形態例と略同じである。
【0044】図5に示すように本例のザグリ部412は被記録材搬送方向の幅を部分的に変え、一次側209と対応する部分のザグリ部412aに対して二次側210と対応する部分のザグリ部412bを相対的に狭くしている。これにより面状ヒーター201が異常昇温したとき、面状ヒーター201の温度は、ヒーター支持台411との接触面積の大きい二次側210よりもヒーター支持台との接触面積の小さい一次側209の方が相対的に高くなる。
【0045】面状ヒーター201は抵抗発熱体202によって加熱されているが、ヒーター面全面に抵抗発熱体202が分布しているわけではないので、加熱時には抵抗発熱体202の実装部とそれ以外の部分では温度差が生じており、該温度差によって基板内部に膨張量の差による熱応力が発生する。温度が高いほど該温度差は大きくなり、該熱応力も大きくなるため、面状ヒーター201は温度の高い一次側209で先に割れるようになる。
【0046】従って本形態例によれば、面状ヒータ201にスルーホール等の脆弱部を設けなくても暴走時のヒータ割れ位置を特定できるので、面状ヒータ201の製造工程を簡素化することができ、コストダウンを図ることができる。
【0047】なお、本形態例ではザグリ部412の深さを長手方向にわたり同じ深さとしたが、第1の形態例と同様に一次側209と二次側210の深さを変え、且つ幅を変える構成としても良い。
【0048】〈第四実施形態例〉次に本発明の第四の実施形態例を図6をもとに説明する。
【0049】本形態例では、樹脂製のヒーター支持台511のザグリ部312の底面を構成する部材513の熱伝導率を一次側209に対応する部分と二次側210に対応する部分とで異なるように構成した点が、前述第三形態例と異なり、その他の構成は略同じである。
【0050】本形態例では一次側209に対応する部分を樹脂で構成し、二次側210に対応する部分を該樹脂よりも熱伝導率の高いアルミニウム等の金属の部材513で構成している。これによって二次側210が一次側209に対して熱の伝わり方が早く、上方へ熱が逃げやすくなり、面状ヒーター201が異常昇温したときに面状ヒーター201の温度は二次側210よりも一次側209の方が相対的に高くなる。
【0051】面状ヒーター201は抵抗発熱体202によって加熱されているが、ヒーター面全面に抵抗発熱体202が分布しているわけではないので、加熱時には抵抗発熱体202の実装部とそれ以外の部分では温度差が生じており、該温度差によって基板内部に膨張量の差による熱応力が発生する。温度が高いほど該温度差は大きくなり、該熱応力も大きくなるため、面状ヒーター201は温度の高い一次側209で先に割れるようになる。
【0052】尚、本形態例のザグリ部312は、被記録材搬送方向の幅、そして深さを、二次側と一次側とで同じとしたが、第一形態例と同様二次側を浅く、また、第三形態例二次側の幅を狭く構成しても良い。
【0053】〈第五実施形態例〉次に、本発明の第五の実施形態例を図7をもとに説明する。
【0054】本形態例では、ヒーター支持台611のザグリ部底面の二次側210に対応する部分を金属製の部材613とし、該金属部材613の面状ヒーター201と反対側の面に放熱のためのフィン614を設けており、その他の構成は上記第四の実施形態例と同じである。
【0055】このように二次側210と対応する部分を金属製としてフィン614を設けたことにより、二次側210が一次側209に対して熱の伝わり方が早くなると共に、上方へ積極的に熱を逃がしてやることで、面状ヒーター201が異常昇温したときに面状ヒーター201の温度は二次側210よりも一次側209の方が相対的に高くなる。
【0056】面状ヒーター201は抵抗発熱体202によって加熱されているが、ヒーター面全面に抵抗発熱体202が分布しているわけではないので、加熱時には抵抗発熱体202の実装部とそれ以外の部分では温度差が生じており、該温度差によって基板内部に膨張量の差による熱応力が発生する。温度が高いほど該温度差は大きくなり、該熱応力も大きくなるため、面状ヒーター201は温度の高い一次側209で先に割れるようになる。
【0057】〈画像形成装置例〉図8は画像形成装置例の概略構成図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用の複写機或はプリンタである。
【0058】41は回転ドラム型の電子写真感光体であり、矢印の時計方向に所定のプロセススピード(周速度)をもって回転駆動される。
【0059】42は感光体帯電手段としての接触帯電ローラであり、所定の帯電バイアスが印加されていて、この帯電ローラ42により回転感光体41面が所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【0060】この回転感光体41の帯電処理面に対して不図示の画像情報露光手段部(原稿画像のスリット結像露光手段、レーザビーム走査露光手段等)により目的の画像情報の露光Lがなされて、回転感光体41面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【0061】そして現像装置43により該潜像形成面に対し顕画剤(トナー)が付与されて該潜像が顕画化(トナー像化)される。
【0062】そのトナー画像が、回転感光体41とこれに対向配置された転写ローラ44との間(転写部)において、不図示の給紙部から所定のタイミングにて搬送された被記録材としての転写材Pに対して転写されていく。
【0063】該転写部を通過してトナー画像の転写を受けた転写材Pは回転感光体41面から分離され、前述のフィルム加熱方式の加熱装置である像加熱装置13に搬送導入されて未定着トナー画像の加熱定着処理を受け、コピー或はプリントとして出力される。
【0064】一方、転写材Pに対するトナー画像転写後の回転感光体41面はクリーニング装置45により転写残りトナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。
【0065】〈その他〉■.上述の各形態例では、二次側と対応する部分(二次回路部分と対応する部分)が、垂直方向において面状ヒータの一次回路と二次回路とが重なっている範囲と対向するヒータ支持台上の略同じ範囲である場合を示したが、本発明はこれに限らず、一次回路と二次回路とが重なっている範囲を含み一次回路のみが形成された範囲を十分に余す(即ち割れを生じさせる一次側を確保する)範囲であれば、該二次側と対応する部分を広く構成しても良い。
【0066】■.本発明によれば、面状ヒータに脆弱部を設けなくても、一次側を確実に割ることができるが、上記構成をとり一次側を高温とすると共に、一次側にスルーホール等の脆弱部を設けて、より確実にヒータ割れの位置を特定できるようにしても良い。
【0067】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、面状ヒーターの一次側が二次側よりも高温となるように各要素を設定したことにより、異常昇温したときに該面状ヒーターを一次側で割ることができるようにしつつ、製造を容易とした加熱装置及び画像形成装置を提供することができる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013