JP2001351774A - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板（摺動板）と、回転体の支持部材との間
に断熱層を設けたことにより、支持部材へのヒートリー
クによる熱効率低下やクイックスタート性を改善した加
熱装置および画像形成装置を提供すること。 【解決手段】 磁束発生手段１８、前記磁束発生手段１
８の発生磁束の作用により電磁誘導発熱する回転体１
０、前記回転体１０と圧接して加熱ニップ部Ｎを形成す
る加圧部材３０、前記回転体１０を支持する支持部材１
６ａ，１６ｂ、前記支持部材１６ｂの加熱ニップ部Ｎに
相対する部分に配置された基板４０とを有し、前記加熱
ニップ部Ｎで被加熱材Ｐを挟持搬送して被加熱材Ｐを加
圧及び加熱する加熱装置において、前記基板４０と前記
支持部材１６ｂの間に断熱層５０を設けること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加熱材を加圧・
加熱する加熱装置、及び前記加熱装置を被記録材上に形
成担持させた画像を加熱処理する手段として具備した電
子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、複写機・プリンタ等の画像形成
装置に具備され、トナー画像を被記録材に加熱定着させ
る像加熱装置（定着装置）を例にして説明する。

【０００３】画像形成装置において、電子写真プロセス
・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像
形成プロセス手段部で被記録材（転写材シート・エレク
トロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印
刷用紙・フォーマット紙など）に転写方式あるいは直接
方式にて形成担持させた目的の画像情報の未定着画像
（トナー画像）を被記録材面に永久固着画像として加熱
定着させる定着装置としては熱ローラ方式の装置が広く
用いられていた。近時はクイックスタートや省エネルギ
ーの観点からフィルム加熱方式の装置が実用化されてい
る。また電磁誘導加熱方式の装置も提案されている。

【０００４】ａ）熱ローラ方式 これは、定着ローラ（加熱ローラ）と加圧ローラとの圧
接ローラ対を基本構成とし、前記ローラ対を回転させ、
前記ローラ対の相互圧接部である定着ニップ部（加熱ニ
ップ部）に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持
させた被記録材を導入して挟持搬送させて、定着ローラ
の熱と、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を
被記録材面に熱圧定着させるものである。

【０００５】定着ローラは、一般に、アルミニウムの中
空金属ローラを基体（芯金）とし、その内空に熱源とし
てのハロゲンランプを挿入配設してあり、ハロゲンラン
プの発熱で加熱され、外周面が所定の定着温度に維持さ
れるようにハロゲンランプヘの通電が制御されて温調さ
れる。

【０００６】特に、最大４層のトナー画像層を十分に加
熱溶融させて混色させる能力を要求される、フルカラー
の画像形成を行なう画像形成装置の定着装置としては、
被記録材とトナー層との界面まで十分に加熱しないと定
着不良が発生するので、定着ローラの芯金を高い熱容量
を有するものにし、またその芯金外周にトナー画像を包
み込んで均一に溶融するためのゴム弾性層を具備させ、
そのゴム弾性層を介してトナー画像の加熱をおこなって
いる。また加圧ローラ内にも熱源を具備させて加圧ロー
ラも加熱・温調する構成にしたものもある。

【０００７】ｂ）フィルム加熱方式 フィルム加熱方式の定着装置は、例えば特開昭６３−３
１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特
開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４９８０号
公報等に提案されている。

【０００８】即ち、一般に加熱体としてのセラミックヒ
ータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フ
ィルム（定着フィルム）を挟ませてニップ部を形成さ
せ、前記ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に画像
定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材
を導入してフィルムと一緒に挟持搬送させることで、ニ
ップ部において、被記録材にフィルムを介してセラミッ
クヒータの熱を与えると共に、ニップ部の圧力を与え
て、未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させるも
のである。

【０００９】このフィルム加熱方式の定着装置は、セラ
ミックヒータ及びフィルムに低熱容量の部材を用いるこ
とによりオンデマンドタイプの装置を構成することがで
き、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセ
ラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた
状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形
成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスター
ト性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電
力）等の利点がある。

【００１０】ｃ）電磁誘導加熱方式 特開平７−１１４２７６号公報には、フィルム自身ある
いはフィルムに近接させた導電性部材に渦電流を発生さ
せジュール熱によって発熱させる加熱装置が提案されて
いる。この電磁誘導・フィルム加熱方式は、発熱域を被
加熱体に近くすることができるため、消費エネルギーの
効率アップが達成できる。

【００１１】電磁誘導・フィルム加熱方式の加熱装置に
おいて、回転体としての円筒状もしくはエンドレスフィ
ルム状のフィルムの駆動方法としては、フィルム内周面
を案内するフィルムガイドと加圧ローラとで圧接された
フィルムを加圧ローラの回転駆動によって従動回転させ
る方法（加圧ローラ駆動方式）や、逆に駆動ローラとテ
ンションローラによって張架されたエンドレスフィルム
状のフィルムの駆動によって加圧ローラを従動回転させ
るもの等がある。

【００１２】電磁誘導方式の装置においては、フィルム
支持部材の、フィルムと加圧ローラの圧接によって形成
される定着ニップ部に相当する部分に、支持部材よりも
摺動性の良い基板（以後摺動板と呼ぶ）を、熱硬化性接
着剤を用いて接着し、固定している。

【００１３】耐熱性があり、摺動性の高い部材を摺動板
として用いることで、回転トルクを低減することができ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】電磁誘導加熱方式の定
着器は、室温状態にある定着器をプリント信号が与えら
れてから如何にすばやく所望の定着温度に到達させるか
が重要であるが、摺動板を支持部材に固定させて使用す
る系においては、ニップ部で発熱体であるフィルム内面
と摺動板が接触しており、フィルムの熱の支持部材への
逃げがあるため、それが熱効率低下の原因の一つとなっ
ており、立ち上がり時間が長くなる、消費電力が増大す
る、等の問題が生じている。

【００１５】そこで、本発明は上記問題点を解決し、支
持部材へのヒートリークによる熱効率低下やクイックス
タート性を改善した加熱装置および画像形成装置の提供
を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の加熱装置および
画像形成装置は、上記課題を解決するために下記の構成
を特徴とするものである。

【００１７】〔１〕：磁束発生手段、前記磁束発生手段
の発生磁束の作用により電磁誘導発熱する回転体、前記
回転体と圧接して加熱ニップ部を形成する加圧部材、前
記回転体を支持する支持部材、前記支持部材の加熱ニッ
プ部に相当する部分に配置された基板とを有し、前記加
熱ニップ部で被加熱材を挟持搬送して被加熱材を加圧及
び加熱する加熱装置において、前記基板と前記支持部材
の間に断熱層を設けることを特徴とする加熱装置。

【００１８】〔２〕：前記断熱層は、前記基板よりも熱
伝導性が低いことを特徴とする〔１〕に記載の加熱装
置。

【００１９】〔３〕：前記断熱層は、前記支持部材より
も熱伝導性が低いことを特徴とする〔１〕または〔２〕
に記載の加熱装置。

【００２０】〔４〕：前記断熱層は、発泡ガラスコート
層を有することを特徴とする〔１〕から〔３〕のいずれ
かに記載の加熱装置。

【００２１】〔５〕：前記断熱層は、グラスウール層を
有することを特徴とする〔１〕から〔４〕のいずれかに
記載の加熱装置。

【００２２】〔６〕：前記断熱層は、前記基板の支持部
材側の面の加熱ニップ部に相当する部分の少なくとも３
０％を覆うことを特徴とする〔１〕から〔５〕のいずれ
かに記載の加熱装置。

【００２３】〔７〕：前記断熱層は、空気層を有するこ
とを特徴とする〔１〕から〔６〕のいずれかに記載の加
熱装置。

【００２４】〔８〕：前記空気層は、前記基板の支持部
材側の面の加熱ニップ部に相当する部分の３０〜８０％
を占めることを特徴とする〔７〕に記載の加熱装置。

【００２５】

〔９〕：前記回転体は可撓性を有するエン
ドレスフィルムであることを特徴とする〔１〕から
〔８〕のいずれかに記載の加熱装置。

【００２６】〔１０〕：被加熱材が未定着像を形成担持
させた被記録材であり、装置が未定着像を被記録材に加
熱定着させる加熱定着装置であることを特徴とする
〔１〕から

〔９〕のいずれかに記載の加熱装置。

【００２７】〔１１〕：被記録材に未定着像を形成担持
させる作像手段と、被記録材に形成担持させた未定着像
を定着させる定着手段を有し、定着手段が〔１〕から
〔１０〕のいずれか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。

【００２８】〈作 用〉電磁誘導発熱する回転体（エン
ドレスフィルム）に接する基板（摺動板）から支持部材
へリークする熱量を低減できるため、さらなるクイック
スタート化が可能になるとともに、消費エネルギーを減
らすことができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】〈第１の実施形態例〉 （１）画像形成装置例 図２は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の
画像形成装置は電子写真カラープリンタである。

【００３０】１０１は有機感光体やアモルファスシリコ
ン感光体でできた感光体ドラム（像担持体）であり、矢
示の反時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で
回転駆動される。

【００３１】感光体ドラム１０１はその回転過程で帯電
ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な
帯電処理を受ける。

【００３２】次いでその帯電処理面にレーザ光学箱（レ
ーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３
による、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レー
ザ光学箱１１０は不図示の画像読み取り装置等の画像信
号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画
素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０
３を出力して回転感光体ドラム１０１面に走査露光した
目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９
はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光を感光体ドラ
ム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。

【００３３】フルカラー画像形成の場合は、目的のフル
カラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成
分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜
像が４色カラー現像装置１０４のうちのイエロー現像器
１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像され
る。そのイエロートナー画像は感光体ドラム１０１と中
間転写体ドラム１０５との接触部（或いは近接部）であ
る１次転写部Ｔ１において中間転写体ドラム１０５の面
に転写される。中間転写体ドラム１０５面に対するトナ
ー画像転写後の回転感光体ドラム１０１面はクリーナ１
０７により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受け
て清掃される。

【００３４】上記のような帯電・走査露光・現像・一次
転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画
像の第２の色分解成分画像（例えばマゼンタ成分画像、
マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色分解成分画
像（例えばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作
動）、第４の色分解成分画像（例えば黒成分画像・黒現
像器１０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順
次実行され、中間転写体ドラム１０５面にイエロートナ
ー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒ト
ナー画像の都合４色のトナー画像が順次重ねて転写され
て目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像が
合成形成される。

【００３５】中間転写体ドラム１０５は、金属ドラム上
に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光
体ドラム１０１に接触して或いは近接して感光体ドラム
１０１と略同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動さ
れ、中間転写体ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電
位を与えて感光体ドラム１０１との電位差で感光体ドラ
ム１０１側のトナー画像を前記中間転写体ドラム１０５
面側に転写させる。

【００３６】上記の回転中間転写体ドラム１０５面に合
成形成されたカラートナー画像は、前記回転中間転写体
ドラム１０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部であ
る二次転写部Ｔ２において、前記二次転写部Ｔ２に不図
示の給紙部から所定のタイミングで送り込まれた被記録
材Ｐの面に転写されていく。転写ローラ１０６は被記録
材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで
中間転写体ドラム１０５面側から被記録材Ｐ側へ合成カ
ラートナー画像を順次に転写する。

【００３７】二次転写部Ｔ２を通過した被記録材Ｐは中
間転写体ドラム１０５の面から分離されて像加熱装置
（定着装置）１００へ導入され、未定着トナー画像の加
熱定着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不図
示の排紙トレーに排出される。定着装置１００について
は次の（２）項で詳述する。

【００３８】被記録材Ｐに対するカラートナー画像転写
後の回転中間転写体ドラム１０５はクリーナ１０８によ
り転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて
清掃される。このクリーナ１０８は常時は中間転写体ド
ラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写体
ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画像
の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５に
接触状態に保持される。また転写ローラ１０６も常時は
中間転写体ドラム１０５に非接触状態に保持されてお
り、中間転写体ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカ
ラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写体
ドラム１０５に被記録材Ｐを介して接触状態に保持され
る。

【００３９】また、白黒画像などモノカラー画像のプリ
ントモードや、両面画像プリントモード、或いは多重画
像プリントモードも実行できる。

【００４０】両面画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１面目画像プリント済みの被記録材Ｐ
は不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び
二次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面に対するトナー画像
転写を受け、再度、像加熱装置１００に導入されて２面
に対するトナー画像の定着処理を受けることで両面画像
プリントが出力される。

【００４１】多重画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１回目画像プリント済みの被記録材Ｐ
は不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されずに再
び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて１回目画像プリント済
みの面に２回目のトナー画像転写を受け、再度、像加熱
装置１００に導入されて２回目のトナー画像の定着処理
を受けることで多重画像プリントが出力される。 （２）定着装置１００ 本例において定着装置１００は電磁誘導加熱方式の装置
である。図１は本例の定着装置１００の要部の横断側面
模型図、図３，図４はこの正面模型図と横断正面模型図
である。

【００４２】図中、１０は電磁誘導発熱する回転体とし
ての定着フィルム、１５は磁場発生手段（磁束発生手
段）、１６は該定着フィルム１０の支持部材としてのフ
ィルムガイド部材、３０は該定着フイルム１０と圧接し
て加熱ニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成する加圧部
材、４０は該フィルムガイド部材１６の定着ニップ部Ｎ
に相当する部分に配置された基板（摺動板）である。

【００４３】磁場発生手段１５は磁性コア１７及び励磁
コイル１８からなる。

【００４４】磁性コア１７は高透磁率の部材であり、フ
ェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用い
られる材料がよく、より好ましくは１００ｋＨｚ以上で
も損失の少ないフェライトを用いるのがよい。

【００４５】励磁コイル１８はコイル（線輪）を構成さ
せる導線（電線）として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆
された銅製の細線を複数本束ねたもの（束線）を用い、
これを複数回巻いて励磁コイルを形成している。本例で
は１０ターン巻いて励磁コイル１８を形成している。

【００４６】絶縁被覆は定着フィルム１０の発熱による
熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いるのがよ
い。本実施形態例においてはポリイミドによる被覆を用
いており耐熱温度は２２０℃である。ここで、励磁コイ
ル１８の外部から圧力をかけて密集度を向上させてもよ
い。

【００４７】１９は磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及
び磁性コイル１８と加圧用剛性ステー２２との間を絶縁
する絶縁部材である。該絶縁部材１９の材質としては絶
縁性に優れ、耐熱性のよいものがよく、例えばフェノー
ル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミ
ド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦ
Ａ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂等を選
択するとよい。

【００４８】励磁コイル１８には給電部１８ａ・１８ｂ
に励磁回路２７（図５）を接続してある。この励磁回路
２７は２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波をスイッチ
ング電源で発生できるようになっている。

【００４９】励磁コイル１８は励磁回路２７から供給さ
れる交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生す
る。

【００５０】図６は交番磁束の発生の様子を模式的に表
したものである。磁束Ｃは発生した交番磁束の一部を表
す。磁性コア１７に導かれた交番磁束Ｃは定着フィルム
１０の電磁誘導発熱層１に渦電流を発生させる。この渦
電流は電磁誘導発熱層１の固有抵抗によって電磁誘導発
熱層１にジュール熱（渦電流損）を発生させる。ここで
の発熱量Ｑは電磁誘導発熱層１を通る磁束の密度によっ
て決まり図６のグラフような分布を示す。縦軸は定着フ
ィルム１０の電磁誘導発熱層１での発熱量Ｑを表す。こ
こで、発熱域Ｈは最大発熱量をＱとした場合、発熱量が
Ｑ／ｅ以上の領域と定義する。これは、定着に必要な発
熱量が得られる領域である。

【００５１】この定着ニップ部Ｎの温度は、温度検知手
段を含む温調系により励磁コイル１８に対する電流供給
が制御されることで所定の温度が維持されるように温調
される。２６は定着フィルム１０の温度を検知するサー
ミスタなどの温度センサ（温度検知手段）であり、本例
においては温度センサ２６で測定した定着フィルム１０
の温度情報をもとに定着ニップ部Ｎの温度を制御するよ
うにしている。

【００５２】加圧部材としての加圧ローラ３０は、芯金
３０ａと、前記芯金周りに同心一体にローラ状に成形被
覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂な
どの耐熱性・弾性材層３０ｂとで構成されており、芯金
３０ａの両端部を装置の不図示のシャーシ側板金間に回
転自由に軸受け保持させて配設してある。

【００５３】加圧用剛性ステイ２２の両端部と装置シャ
ーシ側のバネ受け部材２９ａ・２９ｂとの間にそれぞれ
加圧バネ２５ａ・２５ｂを縮設することで加圧用剛性ス
テイ２２に押し下げ力を作用させている。これによりフ
ィルムガイド部材１６ａの下面に配設した摺動板４０の
下面と加圧ローラ３０の上面とが定着フィルム１０を挟
んで圧接して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。な
お、フィルムガイド部材１６としては、耐熱フェノール
樹脂、ＬＣＰ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂等、耐熱
性に優れた樹脂を用いると良い。

【００５４】加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢示の
反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回
転駆動による前記加圧ローラ３０と定着フィルム１０の
摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用して、前記定
着フィルム１０がその内面が定着ニップ部Ｎにおいて摺
動板４０の下面に摺動しながら矢示の時計方向に加圧ロ
ーラ３０の回転速度にほぼ対応した周速度をもってフィ
ルムガイド部材１６ａと１６ｂの外回りを回転状態にな
る。

【００５５】而して、加圧ローラ３１が回転駆動され、
それに伴って定着フィルム１０が回転し、励磁回路２７
から励磁コイル１８への給電により上記のように定着フ
ィルム１０の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Ｎが
所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画
像形成手段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成
された被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０
と加圧ローラ３０との間に画像面が上向き、即ち定着フ
ィルム面に対向して導入され、定着ニップ部Ｎにおいて
画像面が定着フィルム１０の外面に密着して定着フィル
ム１０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。
この定着ニップ部Ｎを定着フィルム１０と一緒に被記録
材Ｐが挟持搬送されていく過程において定着フィルム１
０の電磁誘導発熱で加熱されて被記録材Ｐ上の未定着ト
ナー画像ｔが加熱定着される。この際、入口ガイド上で
被記録材Ｐと未定着トナー画像ｔが予備加熱される。被
記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると回転定着フィル
ム１０の外面から分離して排出搬送されていく。被記録
村上の加熱定着トナー画像は定着ニップ部通過後、冷却
して永久固着像となる。

【００５６】フランジ部材２３ａ・２３ｂは定着フィル
ム１０の回転時に前記定着フィルム１０の端部を受けて
定着フィルム１０のフィルムガイド部材長手に沿う寄り
移動を規制する役目をする。このフランジ部材２３ａ・
２３ｂは定着フィルム１０に従動で回転する構成にして
もよい。本例ではトナーｔに低軟化物質を含有させたト
ナーを使用したため、定着装置１００にオフセット防止
のためのオイル塗布機構を設けていないが、低軟化物質
を含有させていないトナーを使用した場合にはオイル塗
布機構を設けてもよい。また、低軟化物質を含有させた
トナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離をおこ
なってもよい。

【００５７】図８は本例における定着フィルム１０の層
構成模型図である。本例の定着フィルム１０は、電磁誘
導発熱性の定着フィルム１０の基層となる金属フィルム
等でできた発熱層１と、その外面に積層した弾性層２
と、その外面に積層した離型層３の複合構造のものであ
る。発熱層１と弾性層２との間の接着、弾性層２と離型
層３との間の接着のため、各層間にプライマー層（不図
示）を設けてもよい。定着フィルム１０において発熱層
１が内面側であり、離型層３が外面側である。前述した
ように、発熱層１に交番磁束が作用することで前記発熱
層１に渦電流が発生して前記発熱層１が発熱する。その
熱が弾性層２・離型層３を介して定着フィルム１０を加
熱し、前記定着ニップＮに通紙される被加熱材としての
被記録材を加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。

【００５８】発熱層１はニッケル、鉄、強磁性ＳＵＳ、
ニッケル−コバルト合金といった強磁性体の金属を用い
るとよい。

【００５９】非磁性の金属でも良いが、より好ましくは
磁束の吸収の良いニッケル、鉄、磁性ステンレス、コバ
ルト−ニッケル合金等の金属が良い。

【００６０】その厚みは次の式で表される表皮深さより
厚くかつ２００μｍ以下にすることが好ましい。表皮深
さσ［ｍ］は、励磁回路の周波数ｆ［Ｈｚ］と透磁率μ
と固有抵抗ρ［Ωｍ］で、 σ＝５０３×（ρ／ｆｕ）^1/2 と表される。

【００６１】これは電磁誘導で使われる電磁波の吸収の
深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強
度は１／ｅ以下になっており、逆にいうと殆どのエネル
ギーはこの深さまでで吸収されている（図７）。

【００６２】発熱層１の厚さは好ましくは１〜１００μ
ｍがよい。発熱層１の厚みが１μｍよりも小さいとほと
んどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が悪く
なる。また、発熱層が１００μｍを超えると剛性が高く
なりすぎ、また屈曲性が悪くなり回転体として使用する
には現実的ではない。従って、発熱層１の厚みは１〜１
００μｍが好ましい。

【００６３】弾性層２は、シリコーンゴム、フッ素ゴ
ム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよく熱伝導率
がよい材質である。

【００６４】弾性層２の厚さは１０〜５００μｍが好ま
しい。この弾性層２は定着画像品質を保証するために必
要な厚さである。

【００６５】カラー画像を印刷する場合、特に写真画像
などでは被記録材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が
形成される。この場合、被記録材の凹凸あるいはトナー
層の凹凸に加熱面（離型層３）が追従できないと加熱ム
ラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光
沢ムラが発生する。伝熱量が多い部分は光沢度が高く、
伝熱量が少ない部分では光沢度が低い。弾性層２の厚さ
としては、１０μｍ以下では被記録材あるいはトナー層
の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。
また、弾性層２が１０００μｍ以上の場合には弾性層の
熱抵抗が大きくなりクイックスタートを実現するのが難
しくなる。より好ましくは弾性層２の厚みは５０〜５０
０μｍがよい。

【００６６】弾性層２の硬度は、硬度が高すぎると被記
録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ム
ラが発生してしまう。そこで、弾性層２の硬度としては
６０°（ＪＩＳ−Ｋ Ａ型試験機）以下、より好ましく
は４５°（ＪＩＳ−Ｋ Ａ型試験機）以下がよい。

【００６７】弾性層２の熱伝導率λに関しては、 ６×１０^-4〜２×１０^-3［cal/cm・sec・deg.］ がよい。

【００６８】熱伝導率λが６×１０^-4［cal/cm・sec・de
g.］よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着フィ
ルムの表層（離型層３）における温度上昇が遅くなる。

【００６９】熱伝導率λが２×１０^-3［cal/cm・sec・de
g.］よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎたり、
圧縮永久歪みが悪化する。

【００７０】よって熱伝導率λは６×１０^-4〜２×１０
^-3［cal/cm・sec・deg.］がよい。より好ましくは８×１
０^-4〜１・５×１０^-3［cal/cm・sec・deg.］がよい。

【００７１】離型層３はフッ素樹脂、シリコーン樹脂、
フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴ
ム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性かつ耐熱性の
よい材料を選択することができる。

【００７２】離型層３の厚さは１〜１００μｍが好まし
い。離型層３の厚さが１μｍよりも小さいと塗膜の塗ム
ラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足すると
いった問題が発生する。

【００７３】また、離型層が１００μｍを超えると熱伝
導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層
の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層２の効果がなくな
ってしまう。

【００７４】また図９に示すように、定着フィルム１０
の構成において、発熱層１の弾性層２とは反対面側に断
熱性または滑り性のある内面層４を設けてもよい。

【００７５】内面層４としては、フッ素樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥ
ＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴ
ＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂などの耐熱樹脂がよい。

【００７６】また、内面層４の厚さとしては１０〜１０
００μｍが好ましい。内面層４の厚さが１０μｍよりも
小さい場合には断熱効果が得られず、また、耐久性も不
足する。一方、１０００μｍを超えると磁性コア１７及
び励磁コイル１８から発熱層１の距離が大きくなり、磁
束が十分に発熱層１に吸収されなくなる。

【００７７】内面層４は、発熱層１に発生した熱が定着
フィルム１０の内側に向かわないように断熱できるの
で、内面層４がない場合と比較して被記録材Ｐ側への熱
供給効率が良くなる。よって、消費電力を抑えることが
できる。

【００７８】本実施の形態においては、図１に示すよう
に、摺動板４０をフィルムガイド部材１６ｂに固定する
際、摺動板４０とフィルムガイド部材１６ｂの間に断熱
層である空気層５０を介在させる。好ましくは、摺動板
４０の定着フィルム１０とは接しない側（支持部材側）
の面の加熱ニップ部ｎに相当する部分（加熱ニップ部ｎ
の直上部分）の３０〜８０％が空気層５０と接するよう
な構成にすると良い。その割合が３０％よりも小さいと
断熱効果が小さく、また８０％よりも大きいと十分な強
度が得られず、画像に対する悪影響が心配される。

【００７９】図１０（ａ）はフィルムガイド部材１６の
横断側面模型図、図１０（ｂ）は該フィルムガイド部材
１６の正面模型図である。同図に示すようにフィルムガ
イド部材１６の下面に摺動板４０の厚みより深い溝を設
け、摺動板４０の厚み分の位置に受け止め部（斜線部）
１６ｃを設けてフィルムガイド部材１６との間に空気層
５０が形成されるようにし、該摺動板４０の定着フィル
ム１０とは接しない側の数箇所を熱硬化性接着剤で接着
する。

【００８０】摺動板４０は、アルミナの基板にガラスコ
ートしたもので、ガラスコート層の熱伝導率は約４×１
０^-3［cal/cm・sec・deg.］、アルミナ基板の熱伝導率は
約５×１０^-2［cal/cm・sec・deg.］であり、又、フィル
ムガイド部材１６としてフェノール樹脂を用いた場合、
フェノール樹脂の熱伝導率は約３×１０^-3［cal/cm・sec
・deg.］である。一方、空気の熱伝導率は、約８×１０
^-5［cal/cm・sec・deg.］であるので、摺動板４０の全面
がフィルムガイド部材１６ｂに接している場合と比較し
て、十分な断熱効果があり、ヒートリークは改善され
る。

【００８１】具体的には、上記の定着フィルム１０と加
圧ローラ３０を用いた定着装置で、加圧ローラを毎秒
０．８回転の速度で回転させた際、従来の構成である、
摺動板４０の全面をフィルムガイド部材１６ｂに接着さ
せた場合の定着装置の立ち上がり時間が２２ｓｅｃであ
ったのに対し、フィルムガイド部材１６ｂと摺動板４０
の間に空気層５０を介在させた場合の定着装置の立ち上
がり時間は、１９ｓｅｃとなった。

【００８２】以上のように、フィルムガイド部材１６ｂ
と摺動板４０との間に、断熱層である空気層５０を介在
させることにより、フィルムガイド部材１６へのヒート
リークが抑制され、定着装置１００の素早い立ち上げが
可能となった。

【００８３】〈第２の実施形態例〉本実施形態例におい
ては、図１１に示すように第１の実施形態例と比べ、断
熱層として、耐熱性が有り、内部に多数の気泡を有する
発泡ガラス層５１を用いた点が異なっており、その他の
構成は第１の実施形態例と同様の構成である。尚、前記
第１の実施形態例と同様に構成されるものは同一の符号
を付して説明を省略する。

【００８４】発泡ガラスの熱伝導率は約２×１０^-3［ca
l/cm・sec・deg.］であり、十分な断熱効果がある。又、
アルミナ基板を発泡ガラスでコートしたもの（発泡ガラ
スコート層）を、直接フィルムガイド部材１６ｂに接着
する構成であるため、基板が断熱材で覆われる割合を多
くすることが可能である。好ましくは、摺動板４０のフ
ィルムガイド部材１６ｂ側の加熱ニップ部ｎに相当する
部分の少なくとも３０％を断熱材で覆うと良い。また、
前述の空気層を設けた場合と比べても、高い強度を有し
ているうえ、フィルムガイド部材１６ｂの形状を簡素化
できるメリットがある。

【００８５】また、本例の断熱層として断熱効果の高い
グラスウールを摺動板４０とフィルムガイド部材１６ｂ
の間に配設しても良い。

【００８６】このような構成により、従来よりもフィル
ムガイド部材１６へのヒートリークが抑制され、定着装
置の立ち上がり時間が２０ｓｅｃとなった。

【００８７】〈第３の実施形態例〉本実施形態例におい
ては、第１の実施形態の構成に加えて、第２の実施形態
で示したアルミナ基板を発泡ガラス層５１でコートした
ものを摺動板４０として用いており、二重の断熱層を有
する構成となっている。その他の構成及び作用について
は第１の実施形態と同一なので、同一の構成部分には同
一の符号を付し、再度の説明を省略する。

【００８８】図１２に示すように空気層５０での断熱効
果に加え、発泡ガラスコート層５１による断熱効果があ
るため、空気層５０に伝わる熱量そのものが減少し、ヒ
ートリークに対しより大きな効果がある。

【００８９】具体的には、このような構成により、フィ
ルムガイド部材１６へのヒートリークが抑制され、定着
装置の立ち上がり時間は１８ｓｅｃとなった。

【００９０】（第４の実施形態例）本実施形態例におい
ては、図１３に示すように、第１の実施形態の構成に加
えて、摺動板４０とフィルムガイド部材１６ｂの間にグ
ラスウール層５２を介在させることで、二重の断熱層と
している。その他の構成及び作用については第１の実施
形態と同一なので、同一の構成部分は同一の符号を付し
て、再度の説明は省略する。

【００９１】具体的には、グラスウールは発泡ガラスコ
ートよりも１桁以上熱伝導性が低く、良好な断熱性を示
すグラスウール層５２を、フィルムガイド部材１６ｂに
接着して挿入している。

【００９２】この構成では、断熱効果の高い空気層５０
に加え、第１の実施形態例では熱の逃げ道となっていた
摺動板４０とフィルムガイド部材１６ｂの接する部分１
６ｃを、断熱効果の高いグラスウール層５２で構成する
ことで、さらに大きな断熱効果が得られる。

【００９３】具体的には、このような構成により、フィ
ルムガイド部材１６へのヒートリークが抑制され、定着
装置の立ち上がり時間は１７ｓｅｃとなった。

【００９４】（第５の実施形態例）本実施形態例におい
ては、図１４に示すように、第３の実施形態の構成と第
４の実施形態の構成を組み合わせることで、三重の断熱
層としている。その他の構成及び作用については第１の
実施形態と同一なので、同一の構成部分に同一の符号を
付して、再度の説明を省略する。

【００９５】具体的には、アルミナ基板を発泡ガラス層
５１でコートしたものを摺動板４０として用い、摺動板
４０とフィルムガイド部材１６ｂの間に空気層５０を介
在させ、さらに摺動板４０とフィルムガイド部材１６ｂ
の接着部分にグラスウール層５２を配設している。

【００９６】発泡ガラス層５１を有する摺動板４０を用
いることで・フィルムガイド部材１６方向への熱量を抑
制できる上、断熱性の高い空気層５０及びグラスウール
層５２を用いることにより、摺動板４０とフィルムガイ
ド部材１６ｂの接触面積をほぼゼロにできるため、断熱
効果は非常に大きい。

【００９７】具体的には、このような構成により、フィ
ルムガイド部材１６へのヒートリークがさらに抑制さ
れ、定着装置の立ち上がり時間は１５ｓｅｃとなった。

【００９８】（その他の実施形態例） １）電磁誘導発熱性の定着フィルム１０は、モノクロあ
るいは１パスマルチカラー画像などの加熱定着用の場合
は、弾性層２を省略した形態のものとすることもでき
る。発熱層１は樹脂に金属フィラーを混入して構成した
ものとすることもできる。発熱層単層の部材とすること
もできる。

【００９９】２）加熱装置としての定着装置１００の装
置構成は実施形態例の加圧ローラ駆動方式に限られるも
のではない。

【０１００】例えば、図１５のように、フィルムガイド
１６と、駆動ローラ３１と、テンションローラ３２との
間に、電磁誘導発熱性のエンドレスフィルム状の定着フ
ィルム１０を懸回張設し、フィルムガイド１６の下面部
と、加圧部材としての加圧ローラ３０とを定着フィルム
１０を挟んで圧接させて定着ニップ部Ｎを形成させ、定
着フィルム１０を駆動ローラ３１によって回転駆動させ
る装置構成にすることもできる。この場合、加圧ローラ
３０は従動回転ローラである。

【０１０１】３）加圧部材３０はローラ体に限らず、回
動フィルム型など他の形態の部材にすることもできる。

【０１０２】また加圧部材３０側からも被記録材に熱エ
ネルギーを供給するために、加圧部材３０側にも電磁誘
導加熱などの発熱手段を設けて所定の温度に加熱・温調
する装置構成にすることもできる。

【０１０３】４）本発明の加熱装置は上記実施形態例で
示した画像加熱定着装置に限らず、画像を担持した被記
録材を加熱して艶等の表面性を改質する像加熱装置、仮
定着する像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾操装
置、加熱ラミネート装置など、広く被加熱材を加熱処理
する手段・装置として使用できる。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板（摺動板）と、回転体の支持部材との間に断熱層を
設けたことにより、支持部材へのヒートリークによる熱
効率低下やクイックスタート性を改善した加熱装置およ
び画像形成装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 加熱装置としての定着装置要部の横断側面模
型図

【図２】 第１の実施形態例に用いた画像形成装置の概
略構成図

【図３】 同実施形態例の定着装置要部の正面模型図

【図４】 同実施形態例の定着装置要部の横断正面模型
図

【図５】 磁場発生手段模型図

【図６】 磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図

【図７】 発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグラ
フ

【図８】 電磁誘導発熱性の定着フィルムの層構成模型
図（その１）

【図９】 電磁誘導発熱性の定着フィルムの層構成模型
図（その２）

【図１０】 第１の実施形態例におけるフィルムガイド
部材の横断側面模型図及び正面模型図

【図１１】 第２の実施形態例における加熱装置として
の定着装置要部の横断側面模型図

【図１２】 第３の実施形態例における加熱装置として
の定着装置要部の横断側面模型図

【図１３】 第４の実施形態例における加熱装置として
の定着装置要部の横断側面模型図

【図１４】 第５の実施形態例における加熱装置として
の定着装置要部の横断側面

【図１５】 その他の加熱装置例の構成略図

【符号の説明】

１ 発熱層 ２ 弾性層 ３ 離型層 ４ 内面層 １０ 定着フィルム １５ 磁場発生手段 １６ フィルムガイド １６ａ・１６ｂ フィルムガイド部材 １７ 磁性コア １８ 励磁コイル １８ａ 給電部 １９ 絶縁部材 ２２ 加圧用剛性ステイ ２３ａ・２３ｂ 定着フィルム端部の規制・保持
用フランジ部材 ２５ａ 加圧バネ ２６ 温度センサ（温度検知素子・サーミスタ） ２７ 励磁回路 ２９ａ 部材 ３０ 加圧部材（加圧ローラ） ３０ａ 芯金 ３０ｂ 耐熱性・弾性材層 ３１ 加圧ローラ（駆動ローラ） ３２ テンションローラ ４０ 摺動板 ５０ 断熱層（空気層） ５１ 断熱層（発泡ガラス層・発泡ガラスコート層） ５２ 断熱層（グラスウール層） １００ 像加熱装置 １０１ 回転感光体ドラム １０２ 帯電装置 １０３ レーザ光 １０４ カラー現像装置 １０５ 中間転写体ドラム １０６ 転写ローラ １０７ クリーナ １０８ クリーナ １１０ レーザ光学箱 Ｎ 定着ニップ部 Ｐ 被記録材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA30 BA05 BA11 BA12 BA25 BA26 BA27 BA31 BA32 BE03 BE06 3K059 AD02 AD03 CD52

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁束発生手段、前記磁束発生手段の発生
   磁束の作用により電磁誘導発熱する回転体、前記回転体
   と圧接して加熱ニップ部を形成する加圧部材、前記回転
   体を支持する支持部材、前記支持部材の加熱ニップ部に
   相当する部分に配置された基板とを有し、前記加熱ニッ
   プ部で被加熱材を挟持搬送して被加熱材を加圧及び加熱
   する加熱装置において、 前記基板と前記支持部材の間に断熱層を設けることを特
   徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 前記断熱層は、前記基板よりも熱伝導性
   が低いことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記断熱層は、前記支持部材よりも熱伝
   導性が低いことを特徴とする請求項１または２に記載の
   加熱装置。
4. 【請求項４】 前記断熱層は、発泡ガラスコート層を有
   することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
   の加熱装置。
5. 【請求項５】 前記断熱層は、グラスウール層を有する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の加
   熱装置。
6. 【請求項６】 前記断熱層は、前記基板の支持部材側の
   面の加熱ニップ部に相当する部分の少なくとも３０％を
   覆うことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載
   の加熱装置。
7. 【請求項７】 前記断熱層は、空気層を有することを特
   徴とする請求項１から６のいずれかに記載の加熱装置。
8. 【請求項８】 前記空気層は、前記基板の支持部材側の
   面の加熱ニップ部に相当する部分の３０〜８０％を占め
   ることを特徴とする請求項７に記載の加熱装置。
9. 【請求項９】 前記回転体は可撓性を有するエンドレス
   フィルムであることを特徴とする請求項１から８のいず
   れかに記載の加熱装置。
10. 【請求項１０】 被加熱材が未定着像を形成担持させた
    被記録材であり、装置が未定着像を被記録材に加熱定着
    させる加熱定着装置であることを特徴とする請求項１か
    ら９のいずれかに記載の加熱装置。
11. 【請求項１１】 被記録材に未定着像を形成担持させる
    作像手段と、被記録材に形成担持させた未定着像を定着
    させる定着手段を有し、定着手段が請求項１から１０の
    いずれか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。