JP2003308949A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー像に像ズレ、ガサツキ、濃度薄や像の
滲み、色再現のズレ等が発生するのを防ぎ、且つ、定着
ニップ部の温度を迅速且つ安定して制御することによっ
て熱効率向上を図ることができる加熱装置及び画像形成
装置を提供すること。 【構成】 少なくとも通電により発熱する加熱体と、該
加熱体の温度を検出する手段と、前記加熱体の一部を覆
い走行する耐熱性フィルムと、該耐熱性フィルムを介し
て前記通電加熱体に圧接する加圧部材とから成る加熱装
置において、前記加熱体は加圧部材と圧接する領域にお
いて加圧部材側に凸の曲面を有し、且つ、前記耐熱性フ
ィルムは、基層、弾性層、離ケイ層の少なくとも３層か
ら成るとともに、前記弾性層は、その体積抵抗をρとし
たときに、１×１０３ （Ω・ｃｍ）≦ρ≦１×１０７ （Ω・ｃｍ）の範囲にあり、且つ、前記弾性層は抵抗若
しくはダイオードを介して接地されているものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも加熱部
材と加圧部材とを互いに圧接させることにより加熱ニッ
プを形成し、被加熱体を前記加熱ニップに誘導し通過さ
せることによって、被加熱体の加熱及び加圧を行い、被
加熱体の表面を改質させる装置、特に静電記録方式、電
子写真方式等の画像形成手段により記録材上に形成され
たトナー像を定着させる加熱装置及び該加熱装置を有す
る画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、静電記録装置や電子写真装置にお
いて、記録材上に形成されたトナー像の定着は、アル
ミ、鉄等から成る中空ローラ内部にハロゲンランプ等の
発熱体を内包させた加熱定着ローラと弾性体層を有する
加圧ローラとを圧接させることで形成する定着ニップに
前記記録材を導き、挟持搬送させることでトナー像の定
着を行なう熱ローラ定着方式が広く行われてきている。

【０００３】しかしながら、前記熱ローラ定着において
ローラの温度制御は、熱ローラから空気層を介して配置
されるランプのｏｎ／ｏｆｆ制御で行われるのが一般的
であるため、記録材の通過によって定着ローラ表面に生
じる温度降下を定着性の悪化を招かない程度に抑えるた
めに、定着ローラの熱容量を通紙スピードに応じて確保
しておく必要がある。そのため、定着ローラ表面温度を
定着可能な温度に立ち上げるために数十秒から数分間に
及ぶウェイト時間を要する、或は待機時にプリント要求
信号が入力された場合に、定着ローラの表面温度を定着
可能温度に迅速に立ち上げるために、待機時においても
ローラ表面温度を一定温度以上に維持することで電力を
消費してしまうといった不都合があった。

【０００４】そのため最近では、アルミナ、窒化アルミ
等の絶縁基板上に抵抗発熱体を形成し、通電制御により
温度制御を行う加熱体を低熱容量の耐熱フィルムを介し
て定着ニップに圧接させる形式で配置させ、加熱体から
定着ニップまでの熱応答性を向上させることで省電力化
及び通電加熱体への通電開始から定着可能温度に達する
までの時間短縮を実現させるフィルム加熱定着方式が、
特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７８
７８号公報に記されているように提案、実用化されてい
る。

【０００５】前記フィルム定着器の概要を図１１を用い
て説明する。

【０００６】図１１は電子写真装置にフィルム加熱定着
器を使用した場合の要部断面図であり、６００は加熱ヒ
ーター６４０、定着フィルム６５０、フィルムガイド６
６０から成るヒーターユニット、７００は芯金７１０、
シリコーンゴム７２０、ＰＦＡチューブ７３０から成る
加圧ローラである。ヒーター６４０は、アルミナ基板６
１０上に銀合金から成る抵抗発熱体６２０が印刷形成さ
れた上、ガラスコートが行われることで抵抗発熱体の保
護及び摺動性向上が図られている。

【０００７】又、基板６１０の裏面にはチップサーミス
ター６３０が接着配置され、その抵抗値はＡ／Ｄ変換さ
れた後、ＣＰＵ５００に入力され、その入力値に応じて
不図示のＤＣコントローラーからの制御信号により、ト
ライアック３５０の制御が行われることでヒーター６４
０への通電制御が行われる。定着フィルム６５０は、内
径２４ｍｍ、厚さ５０μｍの円筒型ポリイミドフィルム
上に、フッ素樹脂とカーボンから成る厚さ４μｍのプラ
イマー層、ＰＴＦＥとＰＦＡを主成分とする厚さ１０μ
ｍの離ケイ層が形成されたフィルムである。本例の定着
器において、記録材２５０を搬送するための駆動は、不
図示のモーター及び駆動ギヤ列から加圧ローラ芯金７１
０に伝達され、加圧ローラ表面と定着フィルム及び記録
材間に作用する摩擦力により、記録材、定着フィルムの
搬送が行われる。

【０００８】前記したフィルム加熱定着器においては、
低熱容量の加熱体に近接、或は直接接触させて温度検知
手段を配置することが可能であり、それにより前記加熱
体の温度を連続的に一定温度範囲内に制御するととも
に、加熱体の温度を低熱容量の定着フィルムを介して記
録材に伝える、即ち定着ニップ内の温度を任意、且つ、
連続的に一定温度範囲内に制御することが可能となるた
め、従来の熱ローラ定着に比べ低消費電力化、ウェイト
時間の大幅短縮が可能になっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記フ
ィルム加熱定着器にあっては以下に説明するような問題
がある。

【００１０】即ち、トナーの印字密度が高い画像、特に
ベタ画像に近いトナー像を定着する場合、更には３色以
上のトナーを重ね合わせてフルカラーのグラフィック画
像を再現させようとするようなトナー像の定着を行う場
合に、前述のような定着フィルムは表層に弾性を有さな
いため、定着フィルム表面と前記トナー層表面のトナー
粒子はそれぞれ点接触となり易く、且つ、トナー粒子或
は粒界の隙間に存在する空気層により、局部的に熱の伝
わりにムラが生じることでトナー層の表面に局部的なト
ナーの溶融ムラが生じ、画像にガサツキ、光沢ムラを生
じさせ易いという問題がある。

【００１１】又、前述したようなトナー層表面に溶融ムラ
が生じると、トナー層表面で光の散乱が増大するため
に、ＯＨＴシート等の透明シート上に形成したトナー像を
プロジェクターに掛けた場合、画像が暗くなる、或は色
再現に乏しい画像になるといった問題がある。

【００１２】前述した問題を改善させるために、特開平
１０−４８８６８号、特開２０００−１８７４０７に示
されるように、定着フィルム表面に弾性層を形成した加
熱定着装置、或は画像形成装置の提案が行われている。
これらの提案では定着フィルム表面に弾性を付与させる
ことにより、定着ニップ領域においてトナー層表面と密
着した際にフィルム表面に弾性変形が生じることでフィ
ルム表面と個々のトナー粒子との接触面積が増大するこ
とでトナーの溶融が促進され、トナーの溶融ムラに起因
する画像のガサツキや光沢ムラの発生が抑えられるよう
になるとされている。

【００１３】然るに、前述したように円筒形の定着フィ
ルムの内径より小さい断面外径を有するフィルムガイド
を定着フィルムに内包させる形でフィルムの動きに制限
を加え、加圧ローラとの摩擦力で定着フィルムの駆動を
行うフィルム定着器においては、図１１に示すように、
定着ニップＮの上流域Ａ及び下流域Ｂにおいてフィルム
に弛みが生じる。特に、上流側の弛みは、温度と加圧力
が定着には不十分な状態でフィルム表面がトナー層と接
触する可能性を増大させる問題がある。

【００１４】定着ニップ上流域で定着フィルムがトナー
層表面と近接若しくは接触すると、トナーが定着フィル
ム表面にオフセットする現象が避けられず、その場合、
一度フィルムにオフセットしたトナーは、一部がフィル
ム上に残り、又、紙上に戻る場合もオフセットする前に
紙上に在った位置とは異なる位置に戻るために、個々の
ズレはそれぞれ微細な面積ではあるものの、記録材の下
地が現われる微細面積が多数出現することで、巨視的に
は本来得られるべき画像濃度より薄くなる、或はドット
ずれにより画像がガサついて見える３色以上のトナー像
を重ねてカラー画像を得る場合には色再現が安定しない
等の問題が生じる。

【００１５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、トナー像に像ズレ、ガサツ
キ、濃度薄や像の滲み、色再現のズレ等が発生するのを
防ぎ、且つ、定着ニップ部の温度を迅速且つ安定して制
御することによって熱効率向上を図ることができる加熱
装置及び画像形成装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、少なくとも通電により発熱する加熱体
と、該加熱体の温度を検出する手段と、前記加熱体の一
部を覆い走行する耐熱性フィルムと、該耐熱性フィルム
を介して前記通電加熱体に圧接する加圧部材とから成る
加熱装置において、前記加熱体は加圧部材と圧接する領
域において加圧部材側に凸の曲面を有し、且つ、前記耐
熱性フィルムは、基層、弾性層、離ケイ層の少なくとも
３層から成るとともに、前記弾性層は、その体積抵抗を
ρとしたときに、１×１０３ （Ω・ｃｍ）≦ρ≦１×１０７ （Ω・ｃｍ）の範囲にあり、且つ、前記弾性層は抵抗若
しくはダイオードを介して接地されていることを特徴と
する。

【００１７】又、本発明は、記録材上にトナー像を形成
する手段と、前記トナー像を記録材上に定着させる定着
手段を有する画像形成装置において、前記定着手段を前
記加熱装置で構成したことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１９】＜実施の形態１＞図１は本発明を適用した
画像形成装置である電子写真式レーザープリンター（Ｌ
ＢＰ）９００の要部を表した図、図２は図１に示したＬ
ＢＰの定着器要部の横断面図、図３は前記定着器を紙進
入方向から見た正面図、図４は定着ヒーターの横断面
図、図５は定着ヒーターの製造における代表的な工程で
のヒーター正面図と断面図を表した図、図６は定着フィ
ルムの横断面図、図７は定着ニップ領域を拡大した模式
図を従来例と本実施の形態に関してそれぞれ表した図で
ある。

【００２０】先ず、図１を用いて像形成プロセスを簡単
に説明する。

【００２１】１は像担持体である感光ドラムであり、不
図示の制御回路及び駆動手段によって矢印方向に回転制
御される。感光ドラム１の周囲には、1 次帯電ローラ
２、露光手段３からのレーザー光Ｌ、回転現像器４０、
第２の像担持体である中間転写ベルト５、バイアスロー
ラ５４、クリーナー１１が配置されている。トナー像
は、バイアスローラ６及び５３によって記録材Ｐ上に転
写され、記録材Ｐは搬送ベルト６５を介して定着器１０
０に送られ、加熱定着された後、フェイスダウントレー
１１９上に出力される。

【００２２】次に、感光ドラム１及び中間転写ベルト５
に対するトナー像形成は以下の手順で行われる。

【００２３】先ず、不図示のバイアス電源から帯電ロー
ラ２に対して帯電バイアスが印加されることによって感
光ドラム１表面が一様帯電され、更にレーザースキャナ
ー３から画像信号に応じて強度変調されたレーザー光Ｌ
によって露光されることにより、感光ドラム１上に静電
潜像が形成される。本実施の形態において、先の静電潜
像は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色に
色分解されており、各色成分は独立に感光ドラム１上に
形成され、更に回転現像器４０において、例えばイエロ
ーの潜像であればイエロー現像器４Ｙによって、マゼン
タの潜像であればマゼンタ現像器４Ｍによって現像さ
れ、且つ、各色のトナー像は１次転写バイアスローラ５
４によって中間転写ベルト５へ１次転写される。

【００２４】イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの
各トナー像は、先に示したように各色成分毎の潜像形成
及び現像を経ることによって中間転写ベルト５上で重ね
合わされる。

【００２５】以上、中間転写ベルト５上にトナー像が形
成されるタイミングに合わせて、記録材Ｐは、紙カセッ
ト１３から給紙ローラ７によって給紙され、更に転写領
域に搬送される。そして、トナー像は、記録材Ｐ上に２
次転写バイアスローラ６及びテンションローラ５３によ
って一括転写（２次転写）され、そして、定着器１００
によって記録材上に定着され、記録材Ｐが排紙トレー１
１９上に出力される。

【００２６】ここで、本実施の形態において使用する定
着器１００について図２〜図６を用いて説明する。

【００２７】図２は定着器要部の横断面図、図３は記録
材進入方向から見た要部構成図、図４は定着ヒーターの
横断面図、図５は定着ヒーターの製造工程を説明するた
めの図、図６は定着フィルムの横断面図である。

【００２８】図２において、８はヒーター、定着フィル
ム、サーミスター等から成るヒーターユニット、９は加
圧ローラであり、加圧機構及び定着器フレーム、給電コ
ネクター等の公知の構成要素は省略されている。

【００２９】図中、８０はヒーターであり、曲率半径１
５ｍｍの曲率を有するステンレス基板上にガラスコー
ト、抵抗発熱体及び電極の印刷、前記抵抗体の保護ガラ
ス層が形成されていることを特徴とする。８１はサーミ
スターであり、８２は液晶ポリマーから成るフィルムガ
イド、８３は鉄製の補強板金である。８５は定着フィル
ムであり、内径３０ｍｍ、厚さ５０μｍの円筒形ポリイ
ミドフィルム層、シリコーンゴムにカーボンブラック、
グラファイト、金属酸化物等の導電性物質を分散させた
厚さ２５０μｍの導電性弾性層、ＰＦＡとＰＴＦＥから
成る厚さ１０μｍの離ケイ層の３層から成っている。

【００３０】加圧ローラ９は、アルミから成る芯金９
１、シリコーンゴム９２、ＰＦＡ樹脂層９３から成って
いる。１１０は記録材Ｐを定着ニップに誘導させるため
の入り口ガイド、１１２は排紙ガイドである。

【００３１】本実施の形態においては、フィルムガイド
８２とヒーター８０で形成する曲面が一定方向にのみ曲
率を持ち、且つ、その方向が定着フィルム８５の回転面
の曲率方向と一致することを特徴とする。そのため、加
圧ローラ９に駆動を与え、定着フィルム８５を定着ニッ
プ（Ｎ）においてを加圧ローラ９との間に生じる摩擦力
で回動させる場合、定着フィルム８５には引っ張り応力
が加わり、αで示されるニップ上流領域において定着フ
ィルム８５は、フィルムガイド８２とヒーター８０で形
成する曲面に接触して走行する。

【００３２】図１１で説明した従来構成、即ちヒーター
が平面であり、且つ、ヒーター平面の延長線上にフィル
ムガイド面がある場合、定着ニップ（Ｎ）の上流域Ａ及
び下流域Ｂで示した領域において定着フィルムは、自身
が持つ剛性によりニップ平面の延長平面から加圧ローラ
側に膨らむために、記録材Ｐ上のトナー像は、定着ニッ
プ（Ｎ）に突入する前に定着フィルムに接触若しくは著
しく近接して、トナーがフィルムにオフセットする危険
が高いのに対し、本実施の形態の構成では、定着ニップ
（Ｎ）の上流域αにおいて、フィルムはヒーターとフィ
ルムガイドで構成される曲面に沿って走行する、即ちフ
ィルムの走行面が記録材Ｐから離れることで、定着ニッ
プ（Ｎ）に突入する前に記録材上のトナー像がフィルム
に接触、若しくは著しく近接する事で生じるオフセット
の発生は大幅に抑制されることになる。

【００３３】図３は本実施の形態に係る定着器を記録材
進入方向から見た要部構成図である。

【００３４】８５は前記定着フィルムであり、内径φ３
０ｍｍ、厚さ５０μｍの円筒形ポリイミドフィルムに対
し、弾性層８５３、離ケイ層８５５がこの順にコーティ
ングされた耐熱フィルムである。弾性層８５３は、ＲＴ
Ｖシリコーンゴム溶液にケッチェンブラック及びグラフ
ァイトを分散させた後、硬化させ厚さ２５０μｍ、マイ
クロゴム硬度計（高分子計器（株）製、商品名：ＭＤ−
１（Ｃタイプ）、プローブ：φ１ｍｍ半球タイプ）によ
って測定したマイクロゴム硬度が５０°、体積抵抗が７
×１０５Ω・ｃｍとした弾性層である。この弾性層は、
後述するように長手の片側端部において５ｍｍ巾で露出
しており、この露出部には導電ブラシ８９が接触配置さ
れており、この弾性層はダイオード８９を介して接地さ
れている。なお、シリコーンゴムに分散させる導電物質
としては、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、
チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブ
ラック等のカーボンブラック及びグラファイト若しくは
銅、銀、ニッケル等の導電性に優れる金属粒子、金属粉
末、酸化スズ、酸化チタン、酸化インジウム等の導電性
を有する金属酸化物、各種の無機フィラーに金属メッキ
を施した物質、或はリチウム、ナトリウムカリウム、リ
ン等の金属塩及びその錯体、若しくは複合体等が使用で
きる。

【００３５】８５５はＰＦＡにＰＴＦＥを分散させたデ
ィスパージョンをディッピング、スプレー等によってコ
ートした後、加硫、焼成を行った厚さ１０μｍの離ケイ
層である。９は加圧ローラであり、定着フレーム１１０
に軸受、加圧手段を介して組み付けられており、メイン
モーターからの駆動はギヤ１２０を介して伝えられる。

【００３６】又、定着ニップ近傍においてトナーに作用
する電界力が記録材に向かう方向に加わるように、芯金
９１はトナーと逆極性のプラス電荷を帯びる方向にダイ
オード９９を介して接地され、前記定着フィルム弾性層
８５３は、トナーと同極性のマイナス電荷を帯びる方向
にダイオード８９が接地されている。１３１はＡＣコネ
クターであり、加熱ヒーター８０上に形成された抵抗発
熱体を電源回路に接続させている。１３２はＤＣコネク
ターであり、サーミスター８１をＤＣ制御回路に接続し
ており、ＤＣ制御回路はサーミスターの抵抗値から加熱
ヒーター８０の温度を検出し、加熱ヒーター８０に対す
る通電制御を行っている。

【００３７】図４と図５を用いて本実施の形態に示す加
熱ヒーター８０について更に説明する。

【００３８】図４はヒーター８０の横断面図であり、８
００はＳＵＳ４３０から成る厚さ０．５ｍｍの基板であ
る。８０１は厚さ８０μｍのガラスコート、８０３ａ，
８０３ｂは銀を主成分としパラジウム（Ｐｄ）等が添加
された抵抗発熱体、８０５は抵抗発熱体９０３及びガラ
スコート８０１上に形成されたオーバーコートガラスで
ある。尚、ＳＵＳ４３０の熱膨張率は２９３Ｋ〜５００
Ｋ程度の領域において、１０．５×１０−６（１／Ｋ）
であるため、本実施の形態において使用する絶縁ガラス
８０１、保護ガラス８０５の熱膨張率９．１×１０−６
（１／Ｋ）に近く、加熱と自然冷却を繰り返しても界面
で剥がれや割れの生じることがない。又、ＳＵＳ４３０
以外でも、ニッケル鋼（５０Ｆｅ、５０Ｎｉ）等は熱膨
張率が９．６×１０−６（１／Ｋ）であり、ガラスの熱
膨張率に近いためヒーター基板として使用できる。

【００３９】図５は加熱ヒーター８０の代表的な製造工
程、即ち基板８００に対する曲面加工、ガラスコート、
発熱体印刷、電極印刷等を行い、ヒーター８０に加工す
るまでの手順を示したものであり、５−ａ〜５−ｆはヒ
ーター基板８００を定着フィルムとの摺動面から見た正
面図であり、５−ａ〜５−ｆは図中のＡ線での横断面を
示したものである。

【００４０】５−ａは長手２８０ｍｍ、巾１２ｍｍ、厚
さ０．５ｍｍのＳＵＳ４３０から成る基板８００の正面
図、５−ｂは基板８００にプレス加工を施し、曲率半径
１５ｍｍの曲げ加工を施した状態の図であり、Ａ線での
横断面を示している。５−ｃは基板８００に厚さ８０μ
ｍのガラスコート８０１を行った状態を表した図、５−
ｄはガラスコート面８０１上に銀合金から成る導体電極
パターン８０２ａ，８０２ｂ，８０２ｃを印刷、焼成し
た状態を表した図である。５−ｅは抵抗発熱体パターン
８０３ａ，８０３ｂを印刷、焼成した状態を表した図、
５−ｆは電極８０２ａ，８０２ｂのコネクター接点領域
を除いてガラスのオーバーコート８０５が行われ、ヒー
ター８０として完成した正面図である。

【００４１】図６は定着フィルム８５の断面図であり、
８５０は内径３０ｍｍ、厚さ５０μｍの円筒形ポリイミ
ドフィルム、８５３はシリコーンゴムにカーボンブラッ
クを分散させた厚さ２５０μｍ、体積抵抗が７×１０５
Ω・ｃｍの弾性層、８５５はＰＦＡとＰＴＦＥから成る
厚さ１０μｍの離ケイ層の３層から成っている。

【００４２】図７は定着ニップ領域の拡大図を従来例と
本実施の形態について模式的に表した図であり、図７−
１は平面ヒーター６１０、弾性層を有しない定着フィル
ム６５０、加圧ローラ７００、記録材Ｐ、トナー像ｔ等
から成る図１１において示した従来のフィルム加熱定着
器の定着ニップ断面図、図７−２は加圧ローラ９側に凸
の曲率を有する曲面ヒーター８０、弾性層８５３を有す
る定着フィルム８５、サーミスター８１、記録材Ｐ、ト
ナー像ｔ等から成る本実施の形態に示すフィルム加熱定
着器の定着ニップ断面図である。

【００４３】本実施の形態においては、前記定着フィル
ムの弾性層８５３はシリコーンゴムにカーボンブラック
及びグラファイトを分散した上で加硫、焼成を行い形成
したたものであり、その厚さは５０μｍ以上５００μｍ
以下、抵抗値は１×１０３（Ω・ｃｍ）以上、１×１０
７（Ω・ｃｍ）以下が好ましい。

【００４４】その理由は、先ず弾性層８５３の厚さに関
しては、５０μｍ以下であると定着フィルムがトナー像
を加圧した際にフィルム表面に生じる弾性変形量がせい
ぜい数μｍ程度しか得ることができないため、前述のよ
うにフィルムとトナー粒子間の接触面積を増大させるこ
とで熱を良く伝え、且つ、トナーの定着面を平滑化させ
ることでトナー表面で光散乱を抑えることが困難になる
からである。又、５００μｍ以上の厚さになると、ヒー
ター８０から弾性層８５３を介して離ケイ層表面までの
熱抵抗が大きくなることで、ヒーター８０の制御温度と
フィルム８５の表面温度との間に生じるズレが大きくな
り、熱効率の低下、装置のクイックスタート性の低下を
招き好ましくない。

【００４５】次に、弾性層８５３の抵抗値に関しては、
低抵抗化することでフィルム表面の静電容量を上げて、
フィルム表面が電荷を帯びても帯電電位を上昇させない
効果がある。そのため、抵抗値を１×１０７（Ω・ｃ
ｍ）以上程度にしてしまうとフィルム表面のチャージア
ップを抑えることが困難となり好ましくない。又、低抵
抗化するためにはシリコーンゴムに対し導電材であるカ
ーボンブラックやグラファイトの配合量を上げる必要が
あるが、１×１０３（Ω・ｃｍ）以下となる程度までカ
ーボンブラックやグラファイトの配合量を高くするとゴ
ム弾性や耐久性が損なわれ好ましくない。

【００４６】前述のように、低抵抗化させた弾性層は、
ダイオード８９を介して接地されている。そのため、転
写バイアスによりプラス電荷を帯びた記録材の通紙が行
われても、定着フィルム８５の表面がプラスの電荷を帯
び、記録材上のトナーがフィルムに静電オフセットする
現象の発生を抑えることができる。尚、弾性層８５３は
導電化されることで静電容量が増大するため、ダイオー
ドではなく抵抗を介して接地した場合においても、フィ
ルムの表面電位を低く保つことが可能となり、トナーの
オフセットを改善させることが可能になる。

【００４７】本発明者は、体積抵抗値が７×１０５
（Ω・ｃｍ）の弾性層８５３を用い、厚さを３０μｍ〜
５００μｍまで変化させた定着フィルムを用い、像形成
装置９００で出力させた画像を、そのガサツキ、ＯＨＴ
シート上画像の透光性及びサーミスター８１による検知
温度が１９０℃での定着性の３点で評価した結果を表１
に示した。

【００４８】

【表１】 表１に示すように、加熱ヒーターの断面形状を加圧ロー
ラに凸となる側に曲率を持たせ、且つ、定着フィルム８
５に弾性層を設け、その厚さを７０μｍ〜４００μｍの
間にすることで、ガサツキが少なく、定着性が良好で、
且つ、ＯＨＴシート上に形成したトナー像の透光性も優
れた画像を出力させることが可能になる。

【００４９】以上説明したように、フィルム加熱式定着
器において、加熱ヒーターの断面形状を定着ニップ領域
において加圧ローラ側に凸となるような曲面とし、且
つ、定着フィルムに弾性層を設け、その弾性層を導電層
としてダイオード若しくは抵抗を介して接地させること
で、特にトナー層厚が比較的厚くなるフルカラートナー
像の定着において、色再現に優れ、ガサツキとトナーオ
フセットが少なく、ＯＨＴシート等に形成される画像透
光性も優れ、且つ、定着性も良好な定着器を得る事が可
能になる。

【００５０】尚、本実施の形態において、弾性層８５３
の形成にＲＴＶシリコーンゴム溶液にケッチェンブラッ
ク及びグラファイトを分散させ室温硬化させることで行
ったが、ＬＴＶシリコーンゴム溶液、フッ素ゴムのラテ
ックス液（フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロペン
−テトラフルオロエチレン３元共重合体）とフッ素樹脂
分散液を混合させた液等にカーボンブラックや金属フィ
ラー等を分散させ焼成、硬化させることで導電性を有す
るシリコーンゴム弾性層、フッ素ゴム弾性層を形成して
も良い。

【００５１】又、定着装置として説明を行ってきた加熱
装置は、トナー像の加熱定着器としてばかりではなく、
例えば、画像を担持した記録材を加熱して、その表面性
を改質させる加熱装置、乾燥処理、ラミネート処理等を
行う加熱装置として使用することができる。

【００５２】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を図８及び図９に基づいて説明する。

【００５３】本実施の形態は、加熱ヒーター基板を実施
の形態１で示した金属基板に曲げ加工を施した材料か
ら、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックス材料とし、
前記セラミックス基板の製造を、曲面加工を施した型を
用いて焼結加工させることで実現させることを特徴とす
る。

【００５４】本実施の形態においては、セラミックス基
板を成型、焼成させる型に曲面加工を施すことで、図８
−１に示すようなセラミックス基板８００１を作製す
る。

【００５５】基板８００１に、銀合金から成る抵抗発熱
体、導電電極の印刷、焼成、ガラス保護層の印刷、焼成
等を行った後、図中のＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…に示す領域
にレーザースクライブ、ダイアモンドカッター等でスク
ライデ面を形成し、その面で分割を行い、図８−２に示
すように、加圧部材側に凸の曲面を有する加熱ヒーター
８０１０を作製する。

【００５６】この加熱ヒーター８０１０を用いたフィル
ム加熱定着器を図９に示す。

【００５７】図中、８０１０は加圧ローラ９側に凸の曲
面を有するセラミック基板ヒーター、８１００はサーミ
スター、８２００はフィルムガイド、８３００は補強板
金であり、８５００は内径３０ｍｍ、厚さ５０μｍの円
筒形ポリイミドフィルム層、シリコーンゴムにカーボン
ブラック、グラファイト等の導電性物質を分散させた厚
さ２００μｍの導電性弾性層、ＰＦＡとＰＴＦＥから成
る厚さ１０μｍの離ケイ層の３層から成る定着フィルム
である。前記ヒーター、フィルムガイド、定着フィルム
等から成るヒーターユニットが８０００であり、定着フ
ィルム８５００に形成された弾性層は、導電性を有して
おりダイオード８９００によって接地されている。

【００５８】実施の形態１においては、ヒーター基板と
して金属を選択したため、抵抗発熱体を印刷、焼成する
前に絶縁ガラス層８０１のコート、焼成が必要であった
が、本実施の形態においては、基板自体が絶縁性である
ため基板上にそのまま抵抗発熱体層を印刷、焼成させる
ことが可能になる。

【００５９】尚、本実施の形態においては、図８−２に
示すエッジ部Ｅ１，Ｅ２は、定着フィルム８５００の摺
動面に近接する位置にある。そのため、基板の分割工程
においてエッジ部Ｅ１，Ｅ２にエッジ、バリが立つと定
着フィルム８５００の内面を削ってしまうため、前記エ
ッジ部に研磨シート、研磨ベルト等を当ててエッジ面を
滑らかにさせれば、フィルムガイド８２００とヒーター
８０１０の境界面が滑らかになり、定着フィルム８５０
０の不必要な磨耗を防ぐことができる。

【００６０】＜実施の形態３＞本実施の形態において
は、弾性層にＢＮ（窒化ホウ素）、窒化アルミ、Ｓｉ
Ｃ、Ｓｉ３ Ｎ４等の熱伝導率が０．０４ｃａｌ／ｃｍ
・ｓｅｃ・℃以上の高熱伝導フィラーを分散させた定着
フィルムを用いることを特徴とする。

【００６１】図１０を用いて本実施の形態についての説
明を行う。

【００６２】図１０は本実施の形態に示す定着フィルム
を用いた定着器の定着ニップ領域の拡大図を模式的に表
した図である。図中、８５５０は定着フィルムであり、
８５５１はポリイミドワニス１００ｇに対しワニスの焼
成硬化後にＢＮフィラー量が２０％ｗｔとなる量加え、
焼成硬化させた円筒型ポリイミドフィルム。

【００６３】８５５３は弾性層であり、室温硬化型シリ
コーンゴム（ＲＴＶ）にケッチェンブラックとグラファ
イトの混合物をシリコーンゴム溶液１００ｇに対し４ｇ
及びＢＮフィラー粉末１２ｇを分散させたシリコーンゴ
ム溶液を、前記円筒型フィルム８５５１に塗布し、硬化
させ厚さ３００μｍとした。更に、ＰＴＦＥ粒子が分散
されているフッ素樹脂ディスパージョンを前記弾性層８
５５３上に塗布し、焼成硬化させることで、厚さ１０μ
ｍの離ケイ層８５５５を形成し、定着フィルム８５５０を
得た。

【００６４】８０８０はＮｉ鋼（５０Ｆｅ、５０Ｎｉ）
から成る基板上に絶縁ガラス層、抵抗発熱体層、保護ガ
ラス層を形成させた定着ヒーター。８２８２は液晶ポリ
マーから成るフィルムガイド、８１８１はサーマスター
である。９は加圧ローラであり、不図示の駆動手段から
の駆動を受けて矢印方向に回転制御される。Ｐは記録材
であり、トナー像ｔが転写され、定着ニップを通過する
ことで定着され出力される。

【００６５】本実施の形態においては、弾性層８５５３
にＢＮフィラーを分散させることで弾性層の熱伝導率が
向上するため、弾性層の厚さを変えない場合は、サーミ
スター８１８１による制御温度を下げても同等の定着性
が得られる。それにより、記録材のカールを抑え、葉
書、Ａ５，Ｂ５等の小サイズ紙の単位時間当たりの出力
枚数を大きくさせることが可能になる。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、フィルム加熱定着方式において、加熱体が加圧
部材に対し凸の曲率平面を有することにより、加熱体が
平面である場合に比べて定着フィルムが加圧部材から離
れた領域を走行するようになるため、未定着トナー像は
より加熱ニップに近い位置で定着フィルムに接触、近接
するようになり、トナーの定着フィルムへのオフセット
や像ズレ、ガサツキの発生が抑えられる。

【００６７】又、定着フィルムが弾性層を有するため、
加熱ニップ部で前記耐熱性フィルムがトナー像と接触し
て加熱、加圧する際、定着フィルム表面がトナー像の重
なり形状に応じて弾性変形することで、フィルム表面と
トナー同士の密着面積増大することでトナーの溶融、混
色を促進させ、より色再現、発色に優れた画像を得るこ
とが可能になる。更に、透光性を有するシート上にフル
カラー像を形成し、プロジェクターに掛けて光透過像を
得る場合に、トナーの定着表面の平滑化を促すことで、
トナー像表面での光散乱が減少し、色再現に優れた透光
像を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るカラーレーザービ
ームプリンターの要部構成を示す横断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る定着器の要部構成
を示す横断面図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係る定着器を記録材進
入方向から見た正面図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係る定着器に用いたヒ
ーターの断面図である。

【図５】本発明の実施の形態１に係るヒーターの製造工
程を説明するための図である。

【図６】本発明の実施の形態１に係る定着器の定着フィ
ルムの横断面図である。

【図７】従来例と本発明の実施の形態１に係る定着器の
定着ニップ領域での違いを説明するための図である。

【図８】本発明の実施の形態２に係る定着器のヒーター
基板及びモーターの斜視図である。

【図９】本発明の実施の形態２に係る定着器の要部構成
を示す横断面図である。

【図１０】本発明の実施の形態２に係る定着器の定着ニ
ップ領域の拡大図である。

【図１１】従来例であるフィルム加熱式定着器の横断面
図である。

【符号の説明】

１ 有機感光ドラム ２ 帯電ローラ ３ レーザースキャナー ５ 中間転写ベルト １００ 定着器 ８ ヒーターユニット ９ 加圧ローラ ８０ ヒーター ８１ 定着フィルム Ｎ 定着ニップ α 定着ニップ上流領域 β 定着ニップ下流領域 １１０ 定着入り口ガイド ８００ ヒーター基板 ８０１ 絶縁ガラス ８０５ 保護ガラス ８５０ 定着フィルムベース層 ８５３ 定着フィルム弾性層 ８５５ 定着フィルム離ケイ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 聡 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA01 AA02 AA09 AA11 BA13 BA25 BA26 BA30 BB29 BE03 CA07 3K034 AA02 AA10 AA20 AA34 AA37 BA05 BA13 BB02 BB06 BB14 BC04 BC12 DA05 FA14 FA39 3K058 AA87 BA18 CA12 CA22 CA61 CE02 CE12 CE19 DA04 GA06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも通電により発熱する加熱体
   と、該加熱体の温度を検出する手段と、前記加熱体の一
   部を覆い走行する耐熱性フィルムと、該耐熱性フィルム
   を介して前記通電加熱体に圧接する加圧部材とから成る
   加熱装置において、 前記加熱体は加圧部材と圧接する領域において加圧部材
   側に凸の曲面を有し、 且つ、前記耐熱性フィルムは、基層、弾性層、離ケイ層
   の少なくとも３層から成るとともに、前記弾性層は、そ
   の体積抵抗をρとしたときに、１×１０３ （Ω・ｃｍ）≦ρ≦１×１０７ （Ω・ｃｍ）の範囲にあり、且つ、前記弾性層は抵抗若
   しくはダイオードを介して接地されていることを特徴と
   する加熱装置。
2. 【請求項２】 前記加熱体は、曲面成型された金属基体
   に絶縁被覆層が形成され、絶縁被覆層上に抵抗発熱体及
   び保護層が形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記加熱体は、曲面成型されたセラミッ
   クス基板上に少なくとも抵抗発熱体が形成されたことを
   特徴とする請求項１記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 記録材上にトナー像を形成する手段と、
   前記トナー像を記録材上に定着させる定着手段を有する
   画像形成装置において、 前記定着手段を請求項１〜３の何れかに記載の加熱装置
   で構成したことを特徴とする画像形成装置。