JP2000206808A - 定着用の樹脂フィルム、樹脂フィルムの製造方法および定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルム加熱方式の定着装置及び定着用樹脂
フィルムに関して、基層と表面離型層とを有するフィル
ムの強度、熱伝導を向上させて、この種の装置及びフィ
ルムの駆動安定性、耐久性、信頼性を向上させる。 【解決手段】 通電により発熱体とこの発熱体を保護す
る保護層とを備えた加熱体と、一方の面が加熱体の保護
層に接し、他方が未定着画像に接する少なくとも２層か
らなる樹脂フィルムを有する定着装置において、樹脂フ
ィルムの基層には、重量平均粒径ｄが０．５μｍ＜ｄ＜
１．５μｍであり、かつ添加量が２０重量％〜４０重量
％であるフィラーが含有されている樹脂フィルムにおい
て、内周面の表面粗さが１．０μｍ＜Ｒｚ＜５．０μｍ
である樹脂フィルム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフィルムを介して画
像担持体（記録材）に熱エネルギーを付与する方式の定
着装置、定着用の樹脂フィルムおよび樹脂フィルムの製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機，レーザービームプリンタ，ファ
クシミリ，マイクロフィルムリーダプリンタ，画像表示
（ディスプレイ）装置，記録機等の画像形成装置におい
て、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加熱溶融性の樹脂等より成るトナー
を用いて、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）方式で目的の画像情報に対応し
た未定着のトナー画像を形成担持させ、該未定着のトナ
ー画像を該画像を担持している記録材面に永久固着画像
として加熱定着処理する画像定着装置として定着装置が
設けられている。

【０００３】また、定着装置は、画像定着装置に限定さ
れず、例えば画像を担持した記録材を加熱して表面性を
改質する装置等、広く像担持体を加熱処理する手段とし
て使用される。

【０００４】従来、例えば画像の加熱定着等のための記
録材の加熱装置は、所定の温度に維持された加熱ローラ
と、弾性層を有して該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。

【０００５】米国特許第３，５７８，７９７号明細書に
開示のように、画像定着手段としてベルト定着方式も知
られている。これは、 トナー像を加熱体ウェブに接触させてその融点へ加熱
して溶融し、 溶融後、そのトナーを冷却して比較的高い粘性とし、 トナーの付着する傾向を弱めた状態で加熱体ウェブか
ら剥す、 という過程を経ることによって、オフセットを生じさせ
ずに定着する方式である。

【０００６】また、フラッシュ定着方式やオーブン定着
方式もある。

【０００７】最近では、固定支持された加熱体と、該加
熱体に対向圧接するフィルムと、該フィルムを介して記
録材を加熱させる加圧部材からなる構成方式の加熱装置
（フィルム加熱方式）も提案されている。

【０００８】特開昭６３−３１３１８２号公報に開示の
方式装置等がこれに属し、固定発熱体に圧接摺動する薄
肉の耐熱フィルム（シート）を介して未定着トナー像に
熱エネルギーを付与して軟化・溶融せしめ、該フィルム
と記録材を離間させる、或いはトナーが冷却・固化した
後にフィルムと記録材を離間させることを基本とする加
熱装置である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うな従来の熱ローラ方式、米国特許第３，５７８，７９
７号明細書に記載のベルト定着方式、その他の方式には
次のような問題があった。

【００１０】（１）熱ローラ方式 所定温度に立ち上がるまでにかなり時間がかかり、そ
の間は画像形成作動禁止の時間となる。即ち所謂ウエイ
トタイムがある。

【００１１】熱容量が必要な為、大きな電力が必要で
ある。

【００１２】回転ローラでローラ温度が高温の為に耐
熱性特殊軸受けが必要。

【００１３】ローラに直接手が触れる構成となり、危
険があったり、保護部材が必要。

【００１４】ローラの定着温度及び曲率により、記録
材がローラに巻き付き、記録材のジャム（Ｊａｍ）トラ
ブルを招きやすい。

【００１５】記録材上のトナーを定着する定着点の温
度と、記録材と熱ローラの分離点の温度が等しいため、
分離温度に依存する高温オフセットが発生しやすく、ま
た分離温度に依存する画像光沢の程度が制御できない。

【００１６】（２）フラッシュ、オーブン定着方式 装置が大きくなる。

【００１７】画像の鮮明さが低下したり、記録紙が定
着器内で滞留すると発火することも考えられる。

【００１８】（３）ベルト定着方式 この方式の場合も、前記熱ローラ方式のやと同様の
ウエイトタイム、大電力消費等の問題がある。

【００１９】フィルム加熱方式は、 熱容量小のため、小電力・ウエイトタイム短縮にな
り、 定着点と分離点が別に設定できるため、オフセットも
防止されるなどの利点を有し効果的なものであるが、ベ
ルト定着方式やフィルム加熱方式の場合は、ベルト・フ
ィルムは長時間高温に加熱され、かつテンション力が負
荷されているので、フィルムにクリープによる伸びが発
生する。

【００２０】特に、熱効率よく定着する為にはフィルム
を薄くする必要があり、本発明者等の実験では、耐久性
フィルムとして引っ張り弾性率８０００ｋｇｆ／ｍｍ²
のポリイミドを材料とし、１２μｍの厚みのフィルムを
作り、記録材当接側に離型層としてＰＴＦＥ（ポリテト
ラフルオロエチレン樹脂）をコートし、周長３００ｍｍ
のエンドレス定着フィルムを作成し、このエンドレスフ
ィルムを後述する図１に示す構成の定着装置に装着し、
５０ｇ／ｍｍのテンションをかけ２００℃にヒータを加
熱しながら２０時間駆動させたところ、０．６ｍｍの延
びが生じ、フィルムの蛇行の制御が不可能となり、かつ
ＰＴＦＥコート面に微細なクラックが生じ離型性の低下
が見られた。

【００２１】また、フィルムの強度を上げる為に、ポリ
イミドフィルムの厚みを５０μｍにした時、フィルムの
熱伝導率が約４×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃と小
さいために定着性が著しく減少した。

【００２２】また、表面粗さについては、フィルムの内
周面の表面粗さ（Ｒｚ）が小さすぎるとフィルムの内面
とヒータ等の摺擦によりフィルムの寿命が短命化する傾
向がある。また、逆にＲｚが大きすぎるとフィルムと駆
動ローラの間の摩擦が小さくなるためにフィルムとテン
ションローラの間でスリップを生じるという問題が発生
した。

【００２３】本出願に係る発明の目的は、フィルム加熱
方式の定着装置に用いられる定着用の樹脂フィルムの強
度および熱伝導性をより一層向上させることができる定
着用の樹脂フィルムおよび樹脂フィルムの製造方法、ま
た定着用樹脂フィルムを用いた定着装置の駆動安定性、
耐久性、信頼性を向上させるものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する定着用の樹脂フィルムの第１の構成は、通電
により発熱する発熱体を保護層により保護した加熱体に
おける該保護層に一方の面が接し、他方の面が未定着画
像を担持した記録材と接して共に移動する少なくとも２
層から成り、前記加熱体と接する基層には重量平均粒径
ｄが０．５μｍ＜ｄ＜１．５μｍの絶縁性の無機フィラ
ーが含有されていると共に、無機フィラー添加量が２０
重量％〜４０重量％で含有され、内周面の表面粗さがＲ
ｚで１．０μｍ＜Ｒｚ＜５．０μｍとしたものである。

【００２５】本出願に係る発明の目的を実現する定着用
の樹脂フィルムの第２の構成は、上記した第１の構成に
おいて、上記基層に含有される絶縁性の無機フィラーの
物質は窒化ホウ素とするものである。

【００２６】本出願に係る発明の目的を実現する定着用
の樹脂フィルムの第３の構成は、上記した第１または第
２の構成において、上記基層に含有される絶縁性の無機
フィラーの物質はシリカとするものである。

【００２７】本出願に係る発明の目的を実現する定着用
樹脂フィルムの製造方法は、通電により発熱する発熱体
を保護層により保護した加熱体における該保護層に一方
の面が接し、他方の面が未定着画像を担持した記録材と
接して共に移動する少なくとも２層から成り、前記加熱
体と接する樹脂フィルムの基層には重量平均粒径ｄが
０．５μｍ＜ｄ＜１．５μｍの絶縁性の無機フィラーが
含有されていると共に、無機フィラー添加量が２０重量
％〜４０重量％で含有され、内周面の表面粗さがＲｚで
１．０μｍ＜Ｒｚ＜５．０μｍの定着用の樹脂フィルム
の製造方法において、耐熱性シリンダーの外周面に耐熱
性樹脂の原料を塗布し、剥離するようにしたものであ
る。

【００２８】本出願に係る発明の目的を実現する定着装
置の第１の構成は、通電により発熱する発熱体を保護層
により保護した加熱体と、一方の面が前記加熱体の保護
層と接し、他方の面が未定着画像を担持した記録材と接
して共に移動する少なくとも２層から成る樹脂フィルム
と、を有し、前記樹脂フィルムは前記加熱体と接する基
層を備えた定着装置において、前記樹脂フィルムの基層
には重量平均粒径ｄが０．５μｍ＜ｄ＜１．５μｍの絶
縁性の無機フィラーが含有されていると共に、無機フィ
ラー添加量が１０重量％〜４０重量％で含有されている
樹脂フィルムにおいて、内周面の表面粗さがＲｚで１．
０μｍ＜Ｒｚ＜５．０μｍとするものである。

【００２９】本出願に係る発明の目的を実現する定着装
置の第２の構成は、上記した第１の構成において、上記
基層に含有される絶縁性の無機フィラーの物質は窒化ホ
ウ素とするものである。

【００３０】本出願に係る発明の目的を実現する定着装
置の第３の構成は、上記した第１または第２の構成にお
いて、上記基層に含有される絶縁性の無機フィラーの物
質はシリカとするものである。

【００３１】上記した各構成においては、樹脂フィルム
の基層に重量平均粒径ｄが０．５μｍ＜ｄ＜１．５μｍ
の絶縁性の無機フィラーをフィラー添加量で２０重量％
〜４０重量％の割合で含有させ、更に内周面の表面粗さ
がＲｚで１．０μｍ＜Ｒｚ＜５．０μｍにすることで、
フィルム強度を維持しつつ、駆動安定性を維持しつつ、
熱伝導性を更に向上させることができるため前述の問題
も解消される。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施の形
態に基づいて詳細に説明する。

【００３３】図１は本発明の第１の実施の形態の定着装
置の断面図を示す。

【００３４】本実施の形態の画像定着装置１１の全体構
成について、まず図１に基づいて説明する。

【００３５】２４はエンドレスベルト状の定着フィルム
であり、図中左側の駆動ローラ２５と、右側の従動ロー
ラ２６と、該両ローラ２５・２６間の下方に配置した加
熱体としての低熱容量線状加熱体２０との互いに並行な
該３部材２５・２６・２０間に懸回張設してある。

【００３６】従動ローラ２６は、エンドレスベルト状の
定着フィルム２４のテンションローラを兼ねさせてお
り、該定着フィルム２４は駆動ローラ２５の時計方向回
転駆動に伴ない時計方向に所定の周速度、即ち画像形成
部８側から搬送されてくる未定着トナー画像Ｔａを上面
に担持した画像担持体（記録材）たる転写材シートＰの
搬送速度と同じ周速度をもってシワや蛇行、速度遅れな
く回動駆動される。

【００３７】なお、図には省略したが、長期の使用に際
してのエンドレスベルト状の定着フィルム２４の片寄り
を防止する為に、ローラ２４・２５、加熱体２０に懸回
した該フィルム２４の前奥（幅方向の手前側と奥側）の
テンションを変化させたり、ローラの前奥（軸方向の手
前側と奥側）の高さ位置を変化させる等のフィルム寄り
制御装置を備えている。

【００３８】本実施の形態の定着装置１１におけるフィ
ルム寄り制御は、従動ローラ２６の片端を上下制御させ
ることにより行なっている。すなわち、従動ローラ２６
の手前端を上げるとフィルムは手前に移動し、下げると
逆に移動する。

【００３９】２８は加圧部材としての、シリコンゴム等
の離型性の良いゴム弾性層を有する加圧ローラであり、
前記エンドレスベルト状定着フィルム２４の下行側フィ
ルム部分を挟ませて前記加熱体２０の下面に対して不図
示の不勢手段により例えば総圧４〜７ｋｇの当接圧をも
って対向圧接させており、転写材シートＰの搬送方向で
ある順方向（反時計方向）に回転する。

【００４０】加熱体としての低熱容量線状加熱体２０
は、本実施の形態では、定着フィルム横断方向（フィル
ム幅方向）を長手とする横長の剛性，高耐熱性，断熱性
を有するヒータ支持体２７と、この支持体２７の下面側
に長手に沿って一体に取付け保持させた発熱体２２、検
温素子２３等を備えたヒータ基板２１を有している。

【００４１】ヒータ支持体２７は、加熱体２０を定着装
置１１及び画像形成装置全体に対し断熱支持するもの
で、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），Ｐ
ＡＩ（ポリアミドイミド），ＰＩ（ポリイミド），ＰＥ
ＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン），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などで構成できる。

【００４２】ヒータ基板２１は一例として厚み１．０ｍ
ｍ，巾１０ｍｍ，長さ２４０ｍｍのアルミナ基板であ
る。

【００４３】発熱体２２は、基板２１の下面の略中央部
に長手に沿って、例えば、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）
等の電気抵抗材料を厚み約１０μｍ，巾１〜３ｍｍにス
クリーン印刷等により塗工し、その上に表面保護層とし
て耐熱ガラス２１ａを約１０μｍコートしたものであ
る。

【００４４】検温素子２３は一例として、基板２１の上
面（発熱体２２を設けた面とは反対側の面）の略中央部
にスクリーン印刷等により塗工して具備させたＰｔ膜等
の低熱容量の測温抵抗体である。検温素子としては、他
に低熱容量のサーミスタなどを基板２１に当接配置する
構成にしてもよい。

【００４５】本例の加熱体２０の場合は、線状又は帯状
をなす発熱体２２に対し、その長手方向両端部より通電
し、発熱体２２を略全長にわたって発熱させる。通電は
ＡＣ１００Ｖであり、検温素子２３の検知温度に応じて
トライアックを含む不図示の通電制御回路により通電す
る位相角を制御することにより、通電電力を制御してい
る。

【００４６】（定着実行動作）画像形成スタート信号に
より画像形成装置が画像形成動作し、転写部８から定着
装置１１へ搬送された未定着のトナー画像Ｔａを上面に
担持した転写材シートＰは、ガイド２９に案内されて加
熱体２０と加圧ローラ２８との圧接部Ｎの、定着フィル
ム２４と加圧ローラ２８との間に進入し、未定着トナー
画像面がシートＰの搬送速度と同一速度で同方向に回動
状態の定着フィルム２４の下面に密着し、面ズレやしわ
寄りを生じることなく定着フィルム２４と一緒の重なり
状態で加熱体２０と加圧ローラ２８との相互圧接部Ｎ間
を挟圧力を受けつつ通過していく。

【００４７】加熱体２０は、画像形成スタート信号によ
り所定のタイミングで通電加熱されるので、トナー画像
Ｔａは圧接部Ｎにおいて加熱を受けて軟化，溶融像Ｔｂ
となる。

【００４８】定着フィルム２４は、支持体２７の曲率の
大きい（曲率半径が約２ｍｍ）エッジ部Ｓにおいて、急
角度（屈曲角度θが略４５°）で走行方向が転向する。

【００４９】従って、定着フィルム２４と重なった状態
で圧接部Ｎを通過して搬送されたシートＰは、エッジ部
Ｓにおいて定着フィルム２４から曲率分離し、排紙トレ
イ１２へ排紙されてゆく。排紙される時までにトナーは
十分冷却固化しシートＰに完全に定着した状態（トナー
画像Ｔｃ）となっている。

【００５０】本実施の形態で用いたトナーは、加熱溶融
時の粘度が十分高いので、定着フィルム２４と分離する
際のトナー温度がトナーの融点以上であっても、トナー
同士の固着力が定着フィルム２４に対するトナーの粘着
力より極めて大きい。従って定着フィルム２４とシート
Ｐの離反に際し、定着フィルム２４に対するトナーオフ
セットは実質的に発生することはない。

【００５１】また、本実施の形態において、加熱体２０
のうち、発熱体２２及び基板２１の熱容量が小さく、か
つこれらが支持体２５により断熱支持されているので、
圧接部Ｎにおける加熱体２０の表面温度は短時間にトナ
ーの融点（又はシートＰへの定着可能温度）に対して十
分な高温に昇温するので、加熱体２０をあらかじめ昇温
させておく（いわゆるスタンバイ温調）必要がなく、小
エネルギーが実現でき、しかも機内昇温も防止できる。

【００５２】定着フィルム２４はエンドレス状に限ら
ず、フィルム送り出し軸にロール巻に巻回した有端の定
着フィルムを加熱体と加圧ローラとの間を経由させて巻
取り軸に係止させ、前記送り出し軸側から前記巻取り軸
側へ転写材シートの搬送速度と同一速度をもって走行さ
せる構成のものであっても良い。

【００５３】図２は図１の定着装置１１を画像定着装置
として組み込んで使用した画像形成装置の概略図を示し
ている。

【００５４】本実施の形態の画像形成装置は、原稿載置
台往復動型，回転ドラム型，転写式の電子写真複写装置
である。

【００５５】１００は装置機筐である。１は該機筐の上
面板１００ａ上に配設したガラス板等の透明板部材より
なる往復動型の原稿載置台であり、機筐上面板１００ａ
上を図面上右方ａ、左方ａ′に夫々所定の速度で往復移
動駆動される。

【００５６】Ｇは原稿であり、複写すべき画像面側を下
向きにして原稿載置台１の上面に所定の載置基準に従っ
て載置し、その上に原稿圧着板１ａをかぶせて押え込む
ことによりセットされる。

【００５７】１００ｂは機筐上面板１００ａ面に原稿載
置台１の往復移動方向とは直角の方向（紙面に垂直の方
向）を長手として開口された原稿照明部としてのスリッ
ト開口部である。原稿載置台１上に載置セットした原稿
Ｇの下向き画像面は、原稿載置台１の右方ａへの往復移
動過程で右辺側から左辺側にかけて順次にスリット開口
部１００ｂの位置を通過していき、その通過過程でラン
プ７の光Ｌをスリット開口部１００ｂ、透明な原稿載置
台１を通して受けて照明走査される。その照明走査光の
原稿面反射光が短焦点小径結像素子アレイ２によって感
光ドラム３面に結像露光される。

【００５８】感光ドラム３は例えば酸化亜鉛感光量，有
機半導体感光層等の感光層が被覆処理され、中心支軸３
ａを中心に所定の周速度で矢示ｂの時計方向に回転駆動
され、その回転過程で帯電器４により正極性又は負極性
の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に前記の原稿
画像の結像露光（スリット露光）を受けることにより感
光ドラム３面には結像露光した原稿画像に対応した静電
潜像が順次に形成されていく。

【００５９】この静電潜像は、現像器５により加熱で軟
化溶融する樹脂等より成るトナーにて順次に顕像化さ
れ、該顕像たるトナー画像が転写部としての転写放電器
８の配設部位へ移行していく。

【００６０】Ｓは記録材としての転写材シートＰを積載
収納したカセットであり、該カセット内のシートが給送
ローラ６の回転により１枚宛繰出し給送され、次いでレ
ジストローラ９により、ドラム３上のトナー画像形成部
の先端が転写放電器８の部位に到達したとき転写材シー
トＰの先端も転写放電器８と感光ドラム３との間位置に
丁度到達して両者一致するようにタイミングどりされて
同期給送される。

【００６１】そして、その給送シートの面に対して転写
放電器８により感光ドラム３側のトナー画像が順次に転
写されていく。

【００６２】転写部８でトナー画像転写を受けたシート
は、不図示の分離手段で感光ドラム３面から順次に分離
されて搬送装置１０によって定着装置１１に導かれて前
述（作用）の項で説明したように担持している未定着ト
ナー画像の加熱定着処理を受け、画像形成物（コピー）
として機外の排紙トレイ１２上に排出される。

【００６３】一方、トナー画像転写後の感光ドラム３の
面はクリーニング装置１３により転写残りトナー等の付
着汚染物の除去を受けて繰り返して画像形成に使用され
ることとなる。

【００６４】本実施の形態の定着フィルム２４は、フィ
ルム基層と表面離型層とを有する樹脂フィルムであり、
フィルム基層には絶縁性の無機フィラーが含有され、表
面離型層には導電剤が混入されている。

【００６５】図３はこのフィルム２４の層構成模型図で
あり、耐熱樹脂材料のフィルム基層１０１と、その記録
材当接面側にプライマー層１０４を介して一体に積層し
たＰＴＦＥ樹脂等の表面離型層１０３とを有する樹脂フ
ィルムであり、フィルム基層１０１には絶縁性の無機フ
ィラー１０２として例えばシリカを配合含有させてお
り、表面離型層１０３には導電剤を混入して表面抵抗値
を下げている。

【００６６】絶縁性の無機フィラー１０２を含有させた
耐熱樹脂材料のフィルム基層１０１は、例えば、耐熱樹
脂材料としてのポリイミド前駆体溶液中にフィラー１０
２を分散させ、この液を型に塗布後、加熱してイミド化
させてから型から分離する、等して得ることができる。

【００６７】フィルム基層１０１の耐熱樹脂材料として
は耐熱性があれば上記のポリイミド樹脂に限定されるこ
となく、他にも例えばポリエーテルエーテルケトン（Ｐ
ＥＥＫ），ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ），ポリエー
テルイミド（ＰＥＩ）等の耐熱樹脂を使用できる。

【００６８】表面離型層１０３の樹脂材料はＰＴＦＥ，
ＰＦＡ，ＦＥＰ等のフッ素樹脂やシリコン樹脂等の耐熱
高離型材料を使用できる。

【００６９】フィルム基層１０１に対する表面離型層１
０３の積層形成は、フィルム基層１０１に対する離型層
フィルムの接着ラミネート、離型層材料の静電塗装（コ
ーティング），蒸着，ＣＶＤ等の成膜技術による積層、
フィルム基層樹脂材料と離型層材料の供押し出しによる
２層フィルム化等で行なうことができる。

【００７０】定着フィルム２４は総厚１００μｍ以下、
駆動安定性の面から１０μｍ以上が好ましい。

【００７１】フィルムの熱効率を良くするために無機フ
ィラー１０２は２．０×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ，ｓｅｃ，
ｄｅｇ以上の熱伝導率を有するものを用いるのがよい。
またフィルム基層１０１の耐熱樹脂材料とのなじみをよ
くする等の目的により必要に応じてフィラーに表面処理
を施すこともできる。

【００７２】フィルム基層１０１には無機フィラー１０
２を含有させたことにより、後述の実施の形態に示した
ように、熱伝導率が上がるために定着効率が上がり、加
熱体の制御温度を下げても十分な定着性を得ることがで
き、更にはフィラーの混入よりフィルム面に微小な凹凸
が生じるので、フィルムと、加熱体との摩擦抵抗が減少
しフィルム寄り制御がよりスムーズとなり、また、フィ
ルムの加熱体との摺擦による摩耗量も減少し耐久性、信
頼性が向上する。

【００７３】またフィルム基層１０１に含有させた無機
フィラー１０２は絶縁性のものとしたので、加熱体２０
側の通電発熱体２２の表面保護層２１ａ、即ちフィルム
２４に直接に接する層２１ａにピンホールが存在して通
電発熱体２２側の電流が該ピンホールからフィルム側に
リークすることによる悪影響が防止される。

【００７４】フィルム２４の表面離型層１０３は導電剤
を混入させてその表面抵抗値を下げたことにより、フィ
ルム２４のトナー当接面の帯電を防止でき、この離型層
が絶縁性の場合のように、該離型層が帯電し、記録材た
るシートＰ上のトナー画像Ｔａが乱されたり、トナー画
像Ｔａが定着フィルム２４側に転移する、いわゆる帯電
（静電）オフセットする等の問題をなくすことができ
る。

【００７５】この場合、導電剤を混入して抵抗値を下げ
た表面離型層１０３と、加熱体２０の発熱体２２は、発
熱体保護層２１ａとフィルム基層１０１を挟んで近接し
ているが、フィルム基層１０１に含有させた無機フィラ
ー１０１は絶縁性としたから発熱体２２と表面離型層１
０３の間での電荷リークも防止され、電荷リークによる
局所的な静電オフセットや発熱体２２の損傷トラブルが
防止される。

【００７６】

【実施例】耐熱フィルム母材樹脂１０１としてポリイミ
ド樹脂を用い、添加無機フィラー１０２として窒化ホウ
素を用い、図３のような層形態の厚さ６０ｍ，周長１０
０ｍｍ，幅３００ｍｍのエンドレスフィルム２４を調製
した。

【００７７】このエンドレスフィルムを定着フィルム２
４として図１に示す定着装置に装着使用し、フィルムテ
ンション１．２ｋｇ、フィルム駆動速度１００ｍｍ／ｓ
ｅｃで稼動させて、十分な定着性を得ることのできる定
着可能温度を検討した。

【００７８】（フィラーの粒径）基層に添加されるフィ
ラーの粒径の定着性への効果をみるために、図７に示し
たような仕様のサンプルフィルム１〜５を調製した。そ
して、それ等の十分な定着性を得られる定着可能温度を
検討した。その結果を図７に併せて示した。

【００７９】耐熱フィルム母材樹脂１０１としてポリイ
ミド樹脂を用い、添加無機フィラー１０２として窒化ホ
ウ素を用い、フィラー添加量が３０重量％含有した厚さ
５０μｍの耐熱フィルムに、更に画像担持体に当接する
側の面に離型層１０３として厚さ１０μｍのＰＦＡ樹脂
コーティング層を形成した図３のような層形態のエンド
レスフィルム２４を調製した。

【００８０】このエンドレスフィルムを定着フィルム２
４として図１にＳで示す定着装置に装着使用し、フィル
ムテンション１．２ｋｇ、フィルム駆動速度１００ｍｍ
／ｓｅｃで稼動させて、十分な定着性をえられる定着可
能温度を検討した。

【００８１】図７に結果を示した。この図７から定着可
能温度を下げるためには、フィルムにフィラーを添加す
ることが必要であることが分かる。また、添加するフィ
ラーの最適な重量平均粒径に関しては、もっとも低い定
着可能温度から平均重量粒径が１．０μｍのときである
事が分かる。また、フィラーの平均重量粒径が０．５μ
ｍと１．５μｍのときも、平均重量粒径が１．０μｍの
ときのほぼ同等の定着可能温度であることがわかる。

【００８２】しかし、その範囲を超えると大きく定着可
能温度が高くなっていることが分かる。その原因として
は、平均重量粒径が大きくなりすぎると、フィラーの分
散が均一でなくなるために、熱伝導率が低くなると思わ
れる。また、平均重量粒径が小さくなりすぎると、フィ
ラーの添加量を増加させないと、フィラー添加の効果が
薄れてしまうと思われる。ただ、フィラーの添加量を過
剰にするとフィルムの強度が損なわれ、耐久性に欠ける
という問題が発生する。

【００８３】ところで、本発明では重量平均粒径を採用
した。フィラーの粒径を示すには、個数平均粒径という
方法もあるが、個数平均粒径を採用すると、粒径の値が
小さくなる傾向にある。その理由として考えられること
は、フィラーの粒径を個数で平均化すると、極めて微小
のフィラーも個数の対象になるために、フィラーの平均
粒径が小さくなる。また、フィラーの個数で平均すると
粒径の値のばらつきが大きくなるために、実際にフィル
ムを製造する際には、安定してフィラーを添加した効果
を得ることが困難である。例えば、本実施例で平均重量
粒径が０．５μｍのときでは、平均重量粒径を採用した
ときの方が、よりフィラーの効果を明確にすることがで
きた。以上のことから、重量平均粒径を採用した。

【００８４】以上のことより、フィラーの重量平均粒径
ｄを０．５μｍ＜ｄ＜１．５μｍの範囲におさえること
によってフィルムの熱伝導率も上がる為に定着効率が上
がりヒータの制御温度（定着可能温度）を下げても十分
な定着性を得ることができるので、更なる定着フィルム
の長寿命化を図ることができる。

【００８５】（フィラー添加量）基層に添加されるフィ
ラーの粒径の定着性への効果をみるために、図８に示し
たような仕様のサンプルフィルム６〜１０を調製した。
そして、それ等の十分な定着性を得られる定着可能温度
を検討した。その結果を図８に併せて示した。

【００８６】耐熱フィルム母材樹脂１０１としてポリイ
ミド樹脂を用い、添加無機フィラー１０２として窒化ホ
ウ素を用い、フィラー添加量をそれぞれの割合で含有し
た厚さ５０μｍの耐熱フィルムに、更に画像担持体に当
接する側の面に離型層１０３として厚さ１０μｍのＰＦ
Ａ樹脂コーティング層を形成した図３のような層形態の
エンドレスフィルム２４を調製した。このエンドレスフ
ィルムを定着フィルム２４として図１に示す定着装置に
装着使用し、フィルムテンション１．２ｋｇ、フィルム
駆動速度１００ｍｍ／ｓｅｃで稼動させて、十分な定着
性をえられる定着可能温度を検討した。

【００８７】図８に結果を示したが、この図８に示す結
果からフィラー添加量が２０重量％以上のフィルムでも
っとも低い定着可能温度になった。フィラーの添加量が
１０％であるようにフィラーの添加量が少なすぎると定
着可能温度が急激に高くなっていることが分かる。この
ことからフィラーは少なくても添加量で２０重量％より
多くないとフィラー添加の効果は見られないことが分か
る。また、フィルム強度を比較すると、フィラーを添加
していないフィルム６が一番高い強度を示しているが、
フィラーを添加するにつれて、強度が下がっていくこと
が分かる。

【００８８】そこで、耐久によるフィルムの伸びの検討
を行った。フィルム９を定着フィルム２４として図１の
定着装置に装置使用し、ヒータの温調温度を１９０℃、
フィルムテンション１．２ｋｇｆ、フィルム駆動速度１
００ｍｍ／ｓｅｃで稼動させたところ、３００００枚の
コピー後であっても、フィルム２４の周長の伸びは０．
２８ｍｍでフィルムのしわ等はみられず、フィルムの駆
動安定性は良好だった。

【００８９】ところが、フィルム１０を定着フィルム２
４として図１の定着装置に装置使用し、ヒータの温調温
度を１９０℃、フィルムテンション１．２ｋｇｆ、フィ
ルム駆動速度１００ｍｍ／ｓｅｃで稼動させたところ、
３００００枚のコピー時のフィルム２４の周長の伸びは
０．５５ｍでフィルムのしわが発生し、フィルムの駆動
が不安定であった。

【００９０】以上よりフィラーの添加量が５０重量％を
超えると、フィルム強度が落ちることによって、耐久に
よるフィルムのしわが発生し、フィルムの駆動が不安定
になるため、フィラーの添加量は最大でも４０重量％以
下であることが望ましい。

【００９１】以上よりフィラー添加量の割合を２０重量
％〜４０重量％におさえることによってフィルムの熱伝
導率も上がる為に定着効率が上がりヒータの制御温度
（定着可能温度）を下げても十分な定着性を得ることが
できるので、更なる定着フィルムの長寿命化を計ること
ができる。

【００９２】（内周面の表面粗さＲｚ）定着フィルムの
内周面の表面粗さについて検討を行った結果、表面粗さ
Ｒｚが０．５μｍの場合には、フィルムとヒータ基板と
の摩擦が大きくなるためにフィルム駆動の際にビビリ音
が発生することがあった。また、駆動ローラとフィルム
の摩擦抵抗も増大する。

【００９３】駆動ローラとフィルムの摩擦力の増大は駆
動ローラの駆動力が増大するので、初期には良いが、耐
久に於いてはフィルムの摩耗粉が発生し、駆動ローラに
付着した場合は駆動ローラ長手方向に駆動力の大きさバ
ラツキが発生するのでフィルムの極端な寄りが発生する
ことがあった。

【００９４】逆に、フィルムの内周面の表面粗さが大き
すぎると、フィルムとヒータ基板の摩擦抵抗も減少する
が、駆動ローラとフィルムの摩擦力も極端に減少するの
で耐久中にフィルムの走行速度が所定の速度より遅くな
ったり、停止する現象が発生する。また、フィルムとヒ
ータの発熱体の間の空隙率が増大するので定着性が低下
するという現象も発生する。以上より、定着フィルムの
内周面の表面粗さはＲｚで１．０μｍ＜Ｒｚ＜５．０μ
ｍであることが好ましい。

【００９５】（製造方法）ベース層ポリイミドの本発明
に係る定着フィルムの製造方法は、概略以下の２通りの
方法がある。

【００９６】第１の方法は、熱伝導性無機フィラーを含
有したポリイミド酸溶液を金属又はガラス製の耐熱性シ
リンダーの外周面に塗布し、これを加熱反応させた後に
脱型することによりポリイミドのチューブを得る。

【００９７】第２の方法は、ポリイミド酸溶液をシリン
ダー内周面へ塗工し、これを加熱反応させた後に脱型す
ることによりポリイミドのチューブを得る。

【００９８】いずれのポリイミドチューブも外周面に高
離型性のフッ素樹脂等を塗工して定着フィルムを得るこ
とができる。

【００９９】本発明に係る定着フィルムを製造する場
合、ポリイミドベース層に高電熱性フィラーを分散させ
るのでポリイミドベース層表面の粗さが大きくなる。特
にフィラーの粒径が大きく、かつ多量に混入した場合に
この傾向が顕著になる。

【０１００】しかしながらこの表面粗さが大きくなる現
象は型当接面側はわずかで、型の表面粗さにほぼ等しい
粗さになるが、その逆の面（エアー面という）は顕著に
現れる。従って前述したように定着フィルム内面の粗さ
をＲｚ１．０μｍから５．０μｍにするためには上記第
１の方法で製造する方が好ましい。

【０１０１】（第２の実施の形態）図４は定着装置１１
の第２の実施の形態を示している。

【０１０２】３２は加熱体としての加熱ローラであり、
ヒータ３３を内蔵し、検温素子４１によって検出された
加熱ローラ表面温度に応じてヒータ３３を適宜発熱させ
ることにより、加熱ローラ３２の表面を所定の温度に維
持できる。

【０１０３】３４は加熱ローラ３２よりもシートＰの搬
送方向下流側に配置した小径の分離上ローラである。２
５は定着フィルム２４を回転走行させる駆動ローラであ
り、２６は定着フィルム２４に常に適度のテンションを
付勢する従動ローラである。なお、駆動ローラ２５と加
熱ローラ３２は共にシートＰの搬送速度と同一速度で時
計方向に回転駆動される。

【０１０４】定着フィルム３４は上記した実施の形態に
従う構成のもので、上記互いに並行の４部材３２，３
４，２５，２６間に懸回張設してある。

【０１０５】３６は加熱ローラ３２の下側に対向して配
設された加圧ローラ、３５は分離上ローラ３４の下側に
対向して配設した分離下ローラ、３７は加圧ローラ３６
と分離下ローラ３５の間に懸回張設したエンドレスベル
ト状の搬送ベルト（バックアップベルト）である。

【０１０６】加圧ローラ３６は表層をシリコンゴム等の
弾性体で形成したローラである。この加圧ローラ３６と
加熱ローラ３２の間に、前記のエンドレスベルト状定着
フィルム２４の下行側フィルム部分を挟ませて不図示の
付勢力手段により例えば総圧５〜１０ｋｇの当接圧を得
ている。

【０１０７】加熱ローラ３２の回転駆動により加圧ロー
ラ３６が従動回転して、搬送ベルト３７もシートＰを定
着フィルム３４に圧接しつつ、シートＰの搬送速度と同
一速度で反時計方向に回動する。

【０１０８】画像形成スタート信号により複写装置が画
像形成動作して転写部８から定着装置１１へ搬送され
た、未定着のトナー画像Ｔａを上面に担持した転写材シ
ートＰは、加熱ローラ３２が回転駆動され、従って定着
フィルム２４及び搬送ベルト３７が回動している状態に
おいて、ガイド２９に案内されて加熱ローラ３２と加圧
ローラ３６との圧接部Ｎの定着フィルム２４と搬送ベル
ト３７との間に進入して、未定着トナー画像面がシート
Ｐの搬送速度と同一速度で同方向に回動状態の定着フィ
ルム２４の下面に密着して、面ズレやしわ寄りを生じる
ことなく定着フィルム２４と一緒の重なり状態で加熱ロ
ーラ３２と加圧ローラ３６との相互圧接部Ｎ間を挟圧力
受けつつ通過していく。

【０１０９】相互圧接部Ｎを通過する過程において、シ
ートＰ上のトナー画像Ｔａは加熱受けて軟化・溶融像Ｔ
ｂとなる。

【０１１０】加熱ローラ３２と加圧ローラ３６との相互
圧接部Ｎを通過したシート部分は、分離上ローラ３４の
位置へ到達するまでの間は、加熱ローラ３２と分離上ロ
ーラ３４の間で展張して走行している定着フィルム部分
に引き続き密着したまま搬送されていく。搬送ベルト３
７はシートＰの裏面を支えてシートＰと定着フィルム２
４との密着を維持する作用をはたす。この搬送過程Ｃに
おいて、軟化・溶融トナー像Ｔｂの熱が放熱されて、冷
却・固化トナー層Ｔｃとなる。

【０１１１】この放熱・冷却過程におけるトナー放熱
は、本実施の形態の場合は自然放熱冷却であるが、放熱
フィンや送風手段等の配設により強制的に放熱冷却して
もよい。

【０１１２】そして分離上ローラ３４の位置Ｓまで搬送
されると、定着フィルム２４は曲率の大きい分離上ロー
ラ３４の面に沿ってシートＰ面から離れる方向に走行方
向が転向され、定着フィルム２４とシートＰとが互いに
分離して、シートＰ排紙トレイ１２へ排紙されていく。
この分離時点までにはトナーは十分に冷却固化Ｔｃし
て、シートＰに対するトナーの粘着・固着力が十分に大
きく、定着フィルム２４に対するそれは極めて小さい状
態となっているので、定着フィルム２４とシートＰの分
離は定着フィルム２４に対するトナーオフセットを実質
的に発生することなく、容易に順次になされる。

【０１１３】本実施の形態においては加熱体である加熱
ローラ３２の温度を、従来の加熱ローラ定着方式では高
温オフセットを生じる温度より高く設定することが可能
となり、定着性が向上する。また、加熱体の許容温度範
囲が高温側に広く、温度制御の簡略化が可能となる。

【０１１４】また多色時に３色以上のトナー画像を定着
処理する際に、高温で十分溶融できるため混色が容易で
ある。また、一旦トナーを溶融し、定着フィルム２４に
密着した状態で冷却固化せしめた後に定着フィルム２４
から剥離するので、トナー像の表面性を定着フィルムの
表面性にならわせることが可能となる。従って例えば定
着フィルム２４の表面を平滑にすれば、トナー像Ｔｃの
表面に銀塩写真のような光沢を与えることが可能とな
る。

【０１１５】本実施の形態の定着器に上記した第１の実
施の形態のフィルムを採用すると更に定着温度を下げら
れ、かつ冷却も早いので従来より速度を上げることが出
来た。

【０１１６】（第３の実施の形態）図５は第３の実施の
形態を示す。

【０１１７】本実施の形態において、加熱体３２は加熱
ローラに限らず、図５に示すように、図１に示す定着装
置で示した固定加熱体２０を用いてもよい。この場合上
記の効果に加え、発熱体２２と基板２１の熱容量が小さ
く、しかも断熱されているので、昇温速度が速く、スタ
ンバイ温調を必要としないという利点がある。

【０１１８】また、図４に示す第２の実施の形態の定着
装置の分離上ローラ３４の代わりに、図５に示す本実施
の形態のように、さらに大きな曲率の端面を有する分離
ステイ３８を配置することにより、定着フィルム２４か
らシートＰをさらに確実に分離可能となる。

【０１１９】このような定着装置にも本発明の定着フィ
ルムを採用することは前述の利点がある。

【０１２０】（第４の実施の形態）図６は第４の実施の
形態を示す。

【０１２１】本実施の形態の定着装置は、図１に示す第
１の実施の形態における定着装置において、加熱体２０
の代わりに耐熱ガラス等の透光部材３９を配し、該透光
部材３９を介してエンドレス定着フィルム２４の内部に
配置したハロゲンランプ等の輻射熱源４０によりトナー
像を加熱する構成にしてある。

【０１２２】この実施の形態の場合、定着フィルム２４
としては輻射熱波長に対し透明なものが好ましい。そこ
で、本実施の形態では一例として無機フィラーを含有す
るポリイミドから成る耐熱層１０１・１０２（図３）に
透明のシリコン樹脂から成る離型層１０３を形成したフ
ィルム２４を用いている。

【０１２３】本実施の形態装置の場合は、輻射による加
熱であるので、トナーを瞬時に昇温加熱溶融可能であ
る。従ってシートＰが圧接部Ｎにある時のみ加熱すれば
よいので省電力が可能であり、また機内昇温も少ない。

【０１２４】このような定着装置にも本発明の定着フィ
ルムを採用することを有効である。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、熱
効率のよい、かつ長寿命化を計ることのできるフィルム
加熱方式の定着装置、定着用の樹脂フィルムおよび樹脂
フィルムの製造方法を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の定着装置の断面図

【図２】図１の定着装置を備えた画像形成装置の断面図

【図３】第１の実施の形態のフィルムの層構成を示す断
面模型図

【図４】第２の実施の形態の定着装置の断面図

【図５】第３の実施の形態の定着装置の断面図

【図６】第４の実施の形態の定着装置の断面図

【図７】第１の実施の形態におけるフィルムのフィラー
粒径と定着可能温度との関係を示す図

【図８】第１の実施の形態におけるフィルムのフィラー
添加量と定着可能温度との関係を示す図

【符号の説明】

２４…フィルム ２０・３２・３９・４０…加熱体 Ｐ…転写材シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０８Ｌ 79:08 Ｆターム(参考） 2H033 AA23 BA11 BE03 4F071 AA51 AA60 AA64 AB26 AB27 AD06 AE17 AF27 AH16 BA03 BB02 BB13 BC05 4F100 AA00A AA00H AA20A AA20H AD06A AD06H AK01A AK01B AK49 BA02 CA23A DD07B DE01A DE01H EH462 EK00 GB41 JG04A JG04H JL00 YY00A YY00B YY00H 4J002 CH001 CH091 CM041 CM051 CN031 DJ016 DK006 FD016 GQ00 GS00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電により発熱する発熱体を保護層によ
   り保護した加熱体における該保護層に一方の面が接し、
   他方の面が未定着画像を担持した記録材と接して共に移
   動する少なくとも２層から成り、前記加熱体と接する基
   層には重量平均粒径ｄが０．５μｍ＜ｄ＜１．５μｍの
   絶縁性の無機フィラーが含有されていると共に、無機フ
   ィラー添加量が２０重量％〜４０重量％で含有され、内
   周面の表面粗さがＲｚで１．０μｍ＜Ｒｚ＜５．０μｍ
   としたことを特徴とする定着用の樹脂フィルム。
2. 【請求項２】 上記基層に含有される絶縁性の無機フィ
   ラーの物質は窒化ホウ素であることを特徴とする請求項
   １記載の定着用の樹脂フィルム。
3. 【請求項３】 上記基層に含有される絶縁性の無機フィ
   ラーの物質はシリカであることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の定着用の樹脂フィルム。
4. 【請求項４】 通電により発熱する発熱体を保護層によ
   り保護した加熱体における該保護層に一方の面が接し、
   他方の面が未定着画像を担持した記録材と接して共に移
   動する少なくとも２層から成り、前記加熱体と接する樹
   脂フィルムの基層には重量平均粒径ｄが０．５μｍ＜ｄ
   ＜１．５μｍの絶縁性の無機フィラーが含有されている
   と共に、無機フィラー添加量が２０重量％〜４０重量％
   で含有され、内周面の表面粗さがＲｚで１．０μｍ＜Ｒ
   ｚ＜５．０μｍの定着用の樹脂フィルムの製造方法にお
   いて、 耐熱性シリンダーの外周面に耐熱性樹脂の原料を塗布
   し、剥離することを特徴とする定着用の樹脂フィルムの
   製造方法。
5. 【請求項５】 通電により発熱する発熱体を保護層によ
   り保護した加熱体と、一方の面が前記加熱体の保護層と
   接し、他方の面が未定着画像を担持した記録材と接して
   共に移動する少なくとも２層から成る樹脂フィルムと、
   を有し、前記樹脂フィルムは前記加熱体と接する基層を
   備えた定着装置において、 前記樹脂フィルムの基層には重量平均粒径ｄが０．５μ
   ｍ＜ｄ＜１．５μｍの絶縁性の無機フィラーが含有され
   ていると共に、無機フィラー添加量が１０重量％〜４０
   重量％で含有されている樹脂フィルムにおいて、内周面
   の表面粗さがＲｚで１．０μｍ＜Ｒｚ＜５．０μｍであ
   ることを特徴とする定着装置。
6. 【請求項６】 上記基層に含有される絶縁性の無機フィ
   ラーの物質は窒化ホウ素であることを特徴とする請求項
   ５記載の定着装置。
7. 【請求項７】 上記基層に含有される絶縁性の無機フィ
   ラーの物質はシリカであることを特徴とする請求項５ま
   たは６に記載の定着装置。