JP2003316179A

JP2003316179A - 加熱装置、及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2003316179A
Application number: JP2002122024A
Authority: JP
Inventors: Michihito Yamazaki; 道仁山崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】加圧ローラー駆動のサーフ、ＩＨＦ等のオン
デマンド定着において、高印字率画像、吸湿紙等を出力
させた場合に発生し易いフィルムスリップを防止する。【解決手段】定着フィルムの端部、非画像域に樹脂等
から成るコーティングを行い、記録材から定着フィルム
に加えられる摩擦駆動力をＦ_１、加圧手段から記録材を
介さずに加えられる駆動力をＦ_２とした時にＦ_２＞１.
３Ｆ_１となるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加熱体を加熱搬
送させる事で、被加熱体表面の乾燥、加熱、艶出し等の
表面改質を行う加熱装置、特に、電子写真方式、静電記
録方式等によってトナー像を担持させた記録材の像定
着、仮定着を行う加熱装置、及び前記加熱装置を有する
複写機、プリンター等の画像形成装置に関するものであ
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、ハロゲ
ンランプ等の発熱体を内包させた加熱ローラーと弾性体
層を有する加圧ローラーとで、前記記録材を挟持搬送さ
せる事で行われるのが一般的である。

【０００３】しかしながら、最近では省電力化、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
時間短縮を実現するために、特開昭６３−３１３１８２
号公報、特開平２−１５７８７８号公報に記されている
様に、固定支持された加熱体（セラミックヒーター）と
該加熱体に対向圧接しつつ搬送される耐熱性の定着フィ
ルムとから成るヒーターユニットと、このヒーターユニ
ットに対し記録材を密着させる加圧部材とを有し、上記
加熱体の熱を定着フィルムを介して記録材へ付与するこ
とで、記録材上に形成されているトナー像を定着させる
加熱定着装置（フィルム加熱定着器）が提案、実用化さ
れている。

【０００４】また、エネルギー効率の向上、加熱体の長
寿命化を目的として、特公平５−９０２７号公報に示さ
れている様に、励磁コイルと、強磁性体により形成され
る熱定着ローラーと、熱定着ローラーに圧接する加圧ロ
ーラーとから成り、前記励磁コイルで発生させた磁場で
前記熱定着ローラーを発熱させ、トナー像が形成された
記録材を定着ニップ部に導き、定着させる電磁誘導加熱
定着方式が提案されている。さらに、この電磁誘導加熱
定着方式の中には、特開平９−４４０１４号公報に示さ
れる様に、加熱体となる強磁性体を、ニッケル合金、鉄
−ニッケル合金等から成る厚さ４０〜１００μｍ程度の
円筒形フィルムで形成し、この強磁性体フィルムに弾性
層、離ケイ層等を形成した上で、低熱容量の加熱回転体
として用いる提案が成されている。

【０００５】ここで、前記フィルム加熱定着器に関し、
図１０を用いて説明する。図中、７００はポリイミド樹
脂を主成分とするベースフィルム上にフッ素樹脂から成
る離ケイ層を形成した定着フィルム、７９０は、アルミ
ナ基板上に銀合金から成る通電発熱体の印刷、及びガラ
スのオーバーコート層が形成されたセラミックヒータ
ー、７２０は、液晶ポリマー、ＰＰＳ等の耐熱樹脂から
成り、外径が定着フィルム７００より小さくなっている
フィルムガイドである。８００は、シリコーンゴムから
成る弾性ローラー表面にフッ素樹脂から成る離ケイ層を
形成した加圧ローラーであり、不図示の加圧手段により
フィルム７００を介してヒーター７９０に圧接して定着
ニップを形成すると共に、このローラーは不図示の駆動
手段からの駆動を受けて回動する事で、摩擦力により前
記定着フィルム７００、及び記録材を搬送させ記録材上
のトナー像の定着を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記、回動する弾性ロ
ーラーの摩擦力により、円筒形状の定着フィルムを従動
回転させ、かつフィルム側から熱を加え、記録材上のト
ナー像を定着するフィルム加熱定着方式は、フィルムガ
イドと定着フィルム内面の摺動部の耐久による摺動抵抗
の増加や加熱による温度上昇による摺動抵抗の増加、加
熱定着時に記録材から発生する水蒸気が加圧ローラー表
面へ付着する事による加圧ローラーの摩擦駆動力の低
下、等により加圧ローラーの周速に対し、記録材、ある
いは定着フィルムの搬送速度が遅れる現象が生じ、その
結果、加圧ローラーは所定の周速度で回転しているにも
かかわらず、記録材の搬送が所定の速度から遅れてしま
うために記録材を適正速度で送れなくなり紙詰まりとな
る、あるいは定着フィルムが記録材の搬送速度に対し遅
れてしまうためにトナー像が搬送方向の下流側にズレて
しまい画像が乱れる等の問題（以下フィルムスリップと
記載する）が生じる場合がある。

【０００７】図１１−ａと図１１−ｂは、前記フィルム
加熱定着器の定着ニップ部において、記録材及び定着フ
ィルムに加わる力の関係を模式的に表した図である。図
１１−ａは、記録材通紙領域、図１１−ｂは、加圧ロー
ラーと定着フィルムが直接摺動する非通紙領域におい
て、作用しあう摩擦力の関係を表した図である。図１１
−ａにおいて、Ｆ（ｒ−ｐ）は、加圧ローラーから記録
材に加わる摩擦力、Ｆ（ｐ−ｆ）は、記録材から定着フ
ィルムに加わる摩擦力、Ｆ（ｆ−ｇ）は、フィルム内面
とヒーター、及びフィルムガイドに生じる摩擦力であ
る。図１１−ｂにおいて、Ｆ（ｒ−ｆ）は、加圧ローラ
ーから定着フィルムに加わる摩擦力、Ｆ（ｆ−ｇ）は、
フィルム内面とヒーター、及びフィルムガイドに生じる
摩擦力である。

【０００８】実使用状態において、Ｆ（ｒ−ｐ）＞Ｆ
（ｐ−ｆ）＞Ｆ（ｆ−ｇ）の条件を満たせば、記録材と
定着フィルムは、加圧ローラーの周速とはぼ同一速度で
走行し、前記したようなフィルムスリップは発生しな
い。

【０００９】しかし、耐久によるフィルム摺動面とヒー
ターあるいはフィルムガイドとの摩擦力Ｆ（ｆ−ｇ）の
増大、吸湿した状態の記録材を通過させた場合におけ
る、定着ニップでの水蒸気発生、及び水蒸気の加圧ロー
ラー表面への結露等が生じる事でＦ（ｒ−ｐ）、Ｆ（ｐ
−ｆ）の低下が生じ、Ｆ（ｐ−ｆ）≒Ｆ（ｆ−ｇ）とな
ると、加圧ローラーの周速に対し記録材の搬送速度が遅
れだし、記録材と定着フィルムとの間に無視できない速
度差が生じて記録材上に転写されたトナー像にズレが生
じて画像が乱れる、あるいは、記録材を適正な速度で送
れなくなり紙詰まりと成る、等の問題が発生する。

【００１０】本発明は、前記円筒形状の耐熱フィルムを
加圧ローラーにより従動回転させる像定着器において、
加圧ローラーから、前記耐熱フィルムに加える摩擦駆動
力を、前記耐熱フィルム内面とヒーター面やフィルムガ
イドとの間に生じる摩擦力より、確実に大きく、かつ安
定化させる事で、加圧ローラーの周速に対し耐熱フィル
ムの周速が遅れる、あるいは記録材の搬送速度に対し定
着フィルムの周速が著しく遅くなり、紙詰まりや像のズ
レが生じるのを防止する事を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の構成を
特徴とする加熱装置、及び画像形成装置である。

【００１２】（１）通電により発熱する加熱体と、前記
加熱体の温度検知手段と、前記加熱体の一部を覆い走行
する耐熱性フィルムと、前記耐熱性フィルムを介して前
記加熱体に圧接する加圧手段とを少なくとも有し、前記
耐熱性フィルムと加圧手段とが互いに圧接するニップ面
で記録材を挟持搬送させる加熱手段において、前記耐熱
性フィルムの長手位置において、記録材通紙時にフィル
ムが記録材を介して受ける駆動力をＦ_１（Ｎ）、記録材
通紙時にフィルムが記録材と接しない特定領域におい
て、フィルムが加圧手段から受ける駆動力をＦ_２（Ｎ）
としたとき、Ｆ_２＞１．３Ｆ_１の関係を満たす事を特徴
とする加熱装置。

【００１３】（２）前記耐熱性フィルムの長手位置にお
いて、記録材通紙時にフィルムが記録材と接しない特定
領域に、ポリイミド樹脂を主成分とするコーティングが
成されている事を特徴とする加熱装置。

【００１４】（３）前記耐熱性フィルムの長手位置にお
いて、記録材通紙時にフィルムが記録材と接しない特定
領域に、フッ素樹脂を主成分とするコーティングが成さ
れている事を特徴とする加熱装置。

【００１５】（４）前記耐熱性フィルムの長手位置にお
いて、記録材通紙時にフィルムが記録材と接しない特定
領域に、シリコーンゴム、シリコーン樹脂を主成分とす
るコーティングが成されている事を特徴とする加熱装
置。

【００１６】（５）前記耐熱性フィルムの長手位置にお
いて、記録材通紙時にフィルムが記録材と接しない特定
領域に行われるコーティング面には、凹凸が形成され、
そのＲｍａｘは、０．０５ｍｍ以上である事を特徴とす
る加熱装置。

【００１７】（６）記録材上にトナー像を形成する手段
と、前記トナー像を定着させる手段を少なくとも有する
画像形成装置において、定着手段は、前記請求項１、２
もしくは３に記載される加熱装置である事を特徴とする
画像形成装置。

【００１８】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１、図２、図３、
図４及び図１２、図１３を用いて本発明の第１実施例を
説明する。

【００１９】図１は、本発明を適用した画像形成装置で
あるところの電子写真式レーザープリンター（ＬＢＰ）
の要部を表した図である。図２は、図１に示したＬＢＰ
の定着器要部の断面図である。図３は、記録材通紙時の
定着器要部の斜視図であり、図３−ａ、図３−ｂ、図３
−ｃはそれぞれ、後述する端部駆動導電ローラー９断
面、記録材の非通紙部断面、記録材通紙部断面の各断面
において、加圧ローラー、定着フィルム、記録材、ある
いは端部駆動導電ローラーに加わる摩擦力の関係を表し
た図。図４は、定着フィルムが記録材から受ける摩擦力
（Ｆ（ｐ−ｆ））の測定例を表した図。図５は、加圧ロ
ーラーの非通紙領域が定着フィルムを駆動する摩擦力
（Ｆ（Ｒａ−ｆ）＋Ｆ（Ｒｂ−ｆ））の測定例を表した
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。記録材であるところの紙は、カセット１１
もしくは、汎用の紙サイズに対応する不図示のマルチト
レイ等から給紙ローラー１２、あるいは不図示の給紙ロ
ーラーにより給紙され、レジストローラ２０によりレジ
スト、及び画像書き込みタイミングを合わせて矢印方向
に送られる。レジストローラー通過直後に、フォトセン
サー及びフラッパーから成る紙センサー２１（トップセ
ンサー）により紙の先後端が検知され、後述する感光ド
ラム１に対するレーザー露光タイミングの決定や入力さ
れた画像サイズに対する紙の搬送方向長さの真偽判定等
が行われる。

【００２１】図中１は、接地されたアルミニュームドラ
ムに有機感光層を形成した感光ドラムであり、帯電ロー
ラー２の芯金に不図示のバイアス電源からバイアスが印
加される事により一様帯電が行われ、また不図示の駆動
系により矢印方向に回転駆動される。本実施例におい
て、記録材の搬送速度、及び感光ドラム１の周速は、１
９０ｍｍ／秒である。レーザースキャナー３は半導体レ
ーザー、レンズ、ポリゴンミラー、モーター等からな
り、不図示の制御部であるところのＤＣコントローラー
によりポリゴンの回転及び画像信号に応じたレーザーの
変調が行われ、像担持体１上にレーザー露光を行い、静
電潜像を形成する。現像器４は負極性一成分磁性トナー
及び現像マグネット、現像スリーブ等からなり、不図示
のバイアス電源から現像バイアスが印加され、静電潜像
の現像を行なう。転写ローラー６には、不図示のバイア
ス電源から正極性バイアスが印加されることでトナー像
を記録材１０上へ転写する。クリーニングブレード５は
感光ドラム１上に残留した転写残トナーをクリーニング
する。トナー像が転写された記録材は、定着器に送られ
る。本実施例における定着器は、アルミナ、窒化アルミ
等の絶縁基板上に銀合金から成る通電発熱体を形成した
加熱体、円筒状のポリイミド樹脂にＰＴＦＥ、ＰＦＡ等
のフッ素樹脂層を形成した定着フィルム、そして耐熱樹
脂から成る定着フィルムガイド等から成るヒーターユニ
ット７に対し金属芯金にシリコーンゴムを被覆した加圧
ローラー８を加圧させ、定着ニップを形成し、前記加圧
ローラー８に駆動を加える事で、前記定着フィルム、及
び記録材を搬送させる構成としたものである。定着ニッ
プ下流側にも、紙センサー２３（排紙センサー）が配置
され、紙の搬送状態がＤＣコントローラー内のＣＰＵに
より監視される。仮に、トップセンサー２１により、紙
がトナー像転写部に送られたにもかかわらず、適切な時
間内に紙の先後端が、排紙センサー２３により検出され
なければ、紙詰まりとして、モーター、高圧トランス、
定着器の通電発熱体等に対する通電が遮断される。記録
材は、定着器通過後、排紙ローラーにより送られ排紙ト
レイ上に出力される。

【００２２】次に、図２を用いて本発明実施の定着器に
関し、より詳しく説明を行う。図中７は、後述するセラ
ミックヒーター７０、定着フィルム７６、フィルムガイ
ド７３等から成るヒーターユニットである。７０は、ア
ルミナからなる基板に、銀合金から成る通電発熱体７１
ａ、７１ｂ、通電電極等をスクリーン印刷し、温度検知
素子であるところのサーミスター７２を接着した加熱体
であるところのヒーターである。なお、通電発熱体７１
ａ、７１ｂは、ＡＣ通電制御回路へ、サーミスター７６
は、ＣＰＵ１００を擁する制御回路であるところのＤＣ
コントローラーに接続されている。本実施例において、
通紙時におけるセラミックヒーター７０の制御温度（定
着温度）は、１９５℃である。７５は、犀さ５０μｍの
円筒形ポリイミドフィルム表面に、フッ素樹脂及びカー
ボンから成るプライマー層、そして離ケイ層としてＰＴ
ＦＥ、ＰＦＡ等から成るフッ素樹脂層、及び端部におい
てシリコーンゴムにカーボンを分散させたコーティング
層７７（図３に示す）が形成された定着フィルムであ
る。７３は、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱樹脂から成
るフィルムガイドである。７４は、フィルムガイド７３
を加圧ローラー８に加圧させた際に生じるたわみ変形を
抑えるための補強板金である。以上の部材から、ヒータ
ーユニット７が形成される。

【００２３】なお、セラミックヒーター７０、及びフィ
ルムガイド７３は、固定支持されており、定着フィルム
７５の内面と前記部材とは摺動部で摩擦抵抗が生じる。
従って、フィルム従動型のフィルム加熱定着器において
は、フィルム内面とセラミックヒーター間に、摩擦抵抗
を減じさせるために耐熱グリースを介在させているのが
一般的である。本実施例においては、ダウコーニング社
製、ＨＰ−３００、７００ｍｇをセラミックヒーター７
０と、フィルム７５の内面との間に介在させている。

【００２４】８は、アルミニューム、鉄等から成る芯金
８１にシリコーンゴム、フッ素ゴム等から成る弾性層８
２、及びＰＦＡチューブ等を被覆させて離ケイ層８３が
形成された加圧ローラーあり、不図示の駆動手段により
回転駆動される。不図示の加圧手段により、ヒーターユ
ニット７と加圧ローラー８は圧接され、定着ニップを形
成し、このニップ部を記録材１０が通過することによ
り、記録材上の未定着トナー像は定着される。

【００２５】図３は、本発明実施の定着器要部の斜視図
である。図中、７７は、シリコーンゴムにカーボンブラ
ック、及び東芝シリコーン社製のトスパール３１２０を
分散させた樹脂を定着フィルム７の端部に露出させたプ
ライマー層上に形成したコーティング層であり、幅６ｍ
ｍ、平均厚さ３０μｍ、表面粗さがＲｍａｘで５０μｍ
の層である。９は、シリコーンゴムにカーボンを分散さ
せた端部駆動導電ゴムリングであり、図３−ａに斜視図
が示されている。導電ゴムリング９の外周には１ｍｍピ
ッチで高さ０．５ｍｍの突起が形成され、かつ加圧ロー
ラーの芯金８１に対して金属ピン８７で固定され駆動時
の空転防止が計られている。さらに導電ゴムリング９
は、定着フィルムのプライマー層と接地された加圧ロー
ラー芯金８１との導通を計ることで、定着フィルム７表
面のチャージアップを防止している。８９は、不図示の
メインモーターからの駆動を加圧ローラー８に伝達させ
るための駆動ギアである。

【００２６】図３−ａは、端部駆動導電ローラー９を含
む断面（図３におけるＡ断面）において定着フィルムに
加わる摩擦力を模式的に表した図であり、Ｆ（Ｒａ−
ｆ）端部駆動導電ローラー９が、定着フィルムの端部に
形成されたシリコーンゴム被服層７７に与える摩擦力、
Ｆ（ｆ−ｇ）は定着フィルム内面と固定ヒーター面及び
フィルムガイド外周面との間に生じる摩擦力である。

【００２７】図３−ｂは、加圧ローラ８と定着フィルム
７が直接接する領域において定着フィルムに加わる摩擦
力を模式的に表した図であり、Ｆ（Ｒｂ−ｆ）は加圧ロ
ーラ８が、定着フィルム７の離ケイ層に与える摩擦力、
Ｆ（ｆ−ｇ）は定着フィルム内面と固定ヒーター面及び
フィルムガイド外局面との間に生じる摩擦力である。

【００２８】図３−ｃは、記録材の通紙領域において、
加圧ローラー、定着フィルム、記録材間に加わる摩擦力
の関係を表した図であり、Ｆ（Ｒｃ−ｆ）は加圧ローラ
ー８が記録材１０に与える摩擦力、Ｆ（ｐ−ｆ）は記録
材と定着フィルム７の離ケイ層の間に生じる摩擦力、Ｆ
（ｆ−ｇ）は定着フィルム内面と固定ヒーター面及びフ
ィルムガイド外周面との間に生じる摩擦力である。

【００２９】実使用状態において、Ｆ（Ｒｃ−ｐ）＞Ｆ
（ｐ−ｆ）＞Ｆ（ｆ−ｇ）の条件を満たせば、記録材と
定着フィルムは、加圧ローラーの周速とほぼ同一速度で
走行し、前記したようなフィルムスリップは発生しな
い。

【００３０】しかし、耐久によってフィルム摺動面とヒ
ーターあるいはフィルムガイドとの摺動面に塗布してい
たグリースの減少や消失、フィルムやフィルムガイドの
磨耗粉の増加による摩擦力の増加、あるいは低温環境で
起動させた場合におけるグリースの摺動抵抗の増加等に
より前記Ｆ（ｆ−ｇ）は増大する。そして吸湿した状態
の記録材を通過させた場合には、定着ニップでの水蒸気
発生による前記Ｆ（Ｒｃ−ｐ）、Ｆ（ｐ−ｆ）の低下が
生じ、Ｆ（ｐ−ｆ）≒Ｆ（ｆ−ｇ）となると、加圧ロー
ラーの周速に対し記録材の搬送速度が遅れだし、前記フ
ィルムスリップが発生する。

【００３１】従って、フィルム加熱式定着器を利用する
画像形成装置において、前記した如くの条件において
も、駆動元である加圧ローラーから定着フィルムに直接
働く摩擦力（Ｆ（Ｒａ−ｆ）＋Ｆ（Ｒｂ−ｆ））が定着
フィルム内面とヒーター及びフィルムガイドとの摩擦力
Ｆ（ｆ−ｇ）より大きくなるように設計すれば、定着フ
ィルムのスリップは防ぐことができる。

【００３２】上記条件は、Ｆ（Ｒａ−ｆ）＋Ｆ（Ｒｂ−
ｆ）＞Ｆ（ｆ−ｇ）で表される。

【００３３】ここで、前記Ｆ（Ｒａ−ｆ）は、定着フィ
ルム端部に形成するコーティング層７７、及び導電ゴム
リング９との摩擦力であり、２つの部材の加圧力及び表
面性を変化させる事で増減させる事が可能である。

【００３４】本発明者は、コーティング層７７のベース
材質、及び表面粗さを変化させた定着フィルムを７種類
試作し、記録材を介して加圧ローラーが定着フィルムに
加える摩擦力Ｆ（ｐ−ｆ）と記録材に関わらずに加圧ロ
ーラーが定着フィルムに加える駆動力Ｆ（Ｒａ−ｆ）＋
Ｆ（Ｒｂ−ｆ）の測定と、定着フィルムスリップの発生
の関係を調べた。その結果を図１２に示す。

【００３５】ここで、前記Ｆ（ｐ−ｆ）とＦ（Ｒａ−
ｆ）＋Ｆ（Ｒｂ−ｆ）の測定方法に関して説明してお
く。

【００３６】先ず、Ｆ（ｐ−ｆ）は、本実施例の像形成
装置が通紙可能な最大幅の記録材であるＡ３縦サイズの
記録材を通紙させたときに、記録材から定着フィルムに
加わる駆動力であり、この駆動力は、図４に示すように
して測定した。図中、８２はＡ３（縦）幅と同じ長手長
さ（２９７．０ｍｍ）の加圧ローラーである。このロー
ラーを使いＡ３紙を搬送させる事により、加熱フィルム
に対し作用する摩擦駆動力を記録材からのもののみに限
定する事が出来る。記録材としては、３２．５℃、８０
％Ｒｈ環境下に２日間放置し、含水分率８．５％の紙に
ベタ黒を印字させたものを用いた。

【００３７】前記Ｆ（ｐ−ｆ））を測定するためには、
不図示となるが定着フィルムの一部にポリイミドテープ
をカシメ止めし、そのテープ端にテンションゲ−ジを配
して、加圧ローラーに駆動をかけ、前記記録材を挟持搬
送させる際に定着フィルムを停止させるに必要な摩擦力
を測定した。測定は、後述する定着フィルムの端部コー
ティング層７７の状態を変えたフィルム７本に関して行
った。その結果をとして図１２に示した。７回の測定の
結果、Ｆ（ｐ−ｆ）の平均値は３４．４６（Ｎ）、標準
偏差は０．２６（Ｎ）であった。

【００３８】次に、加圧ローラーが定着フィルムに直接
加わる駆動力であるＦ（Ｒａ−ｆ）＋Ｆ（Ｒｂ−ｆ）の
測定は、図５に示すようにして行った。図中８４はＡ３
幅（２９７ｍｍ）に相当する領域の弾性層を削除して、
この領域から定着フィルムに加わる駆動力をゼロにした
ローラーである。前記Ｆ（Ｒａ−ｆ）＋Ｆ（Ｒｂ−ｆ）
の測定は、前記Ｆ（ｐ−ｆ）の測定と同様に、定着フィ
ルムの一部にポリイミドテープをカシメ止めし、そのテ
ープ端にテンションゲージを配して、加圧ローラーに駆
動をかけ、前記記録材を挟持搬送させる際に定着フィル
ムを停止させるに必要な摩擦力として測定を行った。

【００３９】ここで、加圧ローラーの端部導電リング９
と定着フィルムが直接接触するプライマー露出域７７
に、図１２に示すように、３種類の材料（フッ素樹脂に
カーボン分散、ポリイミド樹脂にカーボン分散、シリコ
ーン樹脂にカーボン分散）と表面粗さを変えたコーティ
ングを行った定着フィルムを７種類用意し、Ｆ（Ｒａ−
ｆ）＋Ｆ（Ｒｂ−ｆ）の測定を行った。その結果をＦ
（Ｒａ−ｆ）＋Ｆ（Ｒｂ−ｆ）＝Ｆ_２として図１２に示
した（本実施例の定着フィルムは、７番である）。

【００４０】図１２に示した本実験結果から、Ｆ（Ｒａ
−ｆ）＋Ｆ（Ｒｂ−ｆ）＝Ｆ_２は、コーティング面７７
の表面粗さを大きくすると、高くなる事がわかる。

【００４１】ここで、加圧ローラーから定着フィルムヘ
伝えられる駆動力が十分大きく、スリップ発生を防止で
きるレベルに達しているかを確認するために以下に示す
ような実験を行った。

【００４２】＜目的＞前記、定着フィルムのプライマー
露出面にコーティングを行ったフィルムを用い、定着フ
ィルムスリップがどのような条件で発生するのか確認す
る。

【００４３】＜記録材＞Ｈ／Ｈ環境（３２℃／８０％Ｒ
ｈ）に３日間放置して、含水分率が８．５〜９％の範囲
内にあるＡ３サイズ紙（６４ｇ／ｍ^２）。

【００４４】Ａ３サイズ紙を使用するのは、通紙可能な
最大幅の記録材を挟持搬送させる場合に、加圧ローラー
から、定着フィルムに直接加わる摩擦力（Ｆ（Ｒａ−
ｆ）＋Ｆ（Ｒｂ−ｆ）が最小になるためである。

【００４５】＜確認方法＞前記記録材に、図６に示すよ
うに文字が縦に並び、それにベタ黒パターンを複合させ
た画像を出力させ、文字に縦方向のズレが生じるか否か
でスリップの判別を行った。

【００４６】＜定着器＞定着フィルムとして、前記プラ
イマー露出域にコーティングを行ったものを使用した。

【００４７】定着フィルム、あるいは記録材のスリップ
により、文字にズレが生じたか否かの結果を図１２に示
した。

【００４８】また、前記コーティング層７７の表面粗さ
を横軸、Ｆ_１、Ｆ_２の比（Ｆ_２／Ｆ _１）を縦軸にとった
領域に、前記プライマー露出域にコーティングを行った
フィルムをプロットしたグラフが図１３である。図１３
から、コーテイング層７７の表面粗さがＲｍａｘで５０
μｍ以上、あるいはＦ_２／Ｆ_１が１．３以上となる領域
においてスリップの発生が防止されている事がわかる。

【００４９】以上説明したように、加圧ローラーに駆動
を加え、表面の摩擦力によって記録材の搬送、及び定着
フィルムの走行を行う加熱定着装置において、記録材を
挟持搬送する領域外の定着フィルム表面に、シリコーン
樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等を主成分とするコ
ーティング層を設け、その表層の表面粗さをＲｍａｘで
５０μｍ以上、あるいは、加圧ローラーから記録材を介
して定着フィルムに与える摩擦力をＦ_１、記録材を介さ
ないで定着フィルムに与える摩擦力をＦ_２としたとき
に、Ｆ_２／Ｆ_１＞１．３と設定する事により、吸湿した
通紙可能最大幅の記録材を搬送させるときにおいても、
定着フィルムの周速を加圧ローラー周速と同じ速度に保
つ事が可能となり、トナー像のズレや記録材の搬送不良
を生じさせない加熱定着装置、及び前記加熱定着器を利
用した画像形成装置の提供が可能になる。

【００５０】（実施例２）本発明の第２実施例の説明を
図７、図８−ａ、図８−ｂ、図９を用いて行なう。

【００５１】本実施例は、電子写真方式を利用して、４
色（イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック）のトナー
を用いフルカラー画像を出力するプリンターの定着器に
本発明を適用した場合である。また、本実施例において
は、加熱定着器として、高速磁率コアとコイルから成る
励磁コイルに高周波電流を流す事で交番磁界を発生さ
せ、前記交番磁界を作用させることで磁性層を有する加
熱フィルムを加熱して、その熱を記録材Ｐに加える事で
トナー像の定着を行なう事を特徴とする。

【００５２】図７は、本発明を適用したフルカラー画像
形成装置の概略構成を表した図。図８−ａ、図８−ｂ
は、本発明実施の加熱装置である定着器の要部を表した
断面図。図９は、前記加熱定着装置の記録材進入方向か
ら見た正面図である。

【００５３】図７において、１１０はアモルファスシリ
コン感光層が接地された導体ドラム上に形成された像担
持体であるところの感光ドラム、２００は、感光ドラム
１００表面を一様帯電させるための帯電ローラー、３０
０は、画像信号に応じて強度変調されたレーザー光を走
査出力させるレーザースキャナー、４００は、イエロ
ー、シアン、マゼンダ、ブラック各色の一成分非磁性ト
ナーを、各静電潜像に応じて現像するため現像器、１５
０は感光ドラム上の転写残トナーをクリーニングするた
めのクリーナーである。６５０は、感光ドラム１１０に
対向させて配設した中間転写ドラムであり、不図示の制
御回路により、矢印方向に回転制御される。この中間転
写ドラム６５０は、金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高
抵抗の表層を形成し、金属ドラムに不図示のバイアス電
源から電圧を印加する事で感光ドラム１００との間に電
位差を生じさせることで、感光ドラムと近接する領域に
おいて感光ドラム１１０上のトナー像を中間転写ドラム
６５０上へ、一次転写させる。６００は、中間転写ドラ
ム６５０に対向配置させた転写ローラーである。不図示
の紙カセットから給紙された記録材Ｐは、不図示の搬送
手段により中間転写ドラム６５０と転写ローラー６００
とが形成する転写ニップに導かれ、かつ転写ローラー６
５０に不図示のバイアス電源よりトナーと逆極性のバイ
アスが印加される事により、記録材上にトナー像が転写
される。５５０は、中間転写ドラム６５０上に残留した
トナーを清掃するためのクリーナーである。さらに、ト
ナー像が転写された記録材Ｐは、加熱定着器９００に導
かれ、トナー像の定着後排紙トレー上に出力される。

【００５４】図８−ａ、及び８−ｂは、前記加熱定着器
９００の要部断面構成図である。

【００５５】図８−ａにおいて、９５０は、鉄、フェラ
イト、パーマロイといった高透磁率材料から成るコア、
９６０はコア材に巻線を行ったコイルであり、コイル９
６０には、不図示の励磁回路が接続されており、２０ｋ
Ｈｚから５００ｋＨｚの高周波電流が印加されるように
構成されている。９７０は、励磁回路によって生じる交
番磁界により電磁誘導発熱する磁性層を有する電磁誘導
発熱フィルムである。９７３は、強磁性層であり、ニッ
ケル、鉄、コバルトニッケル合金、鉄−ニッケル合金等
が利用でき、本実施例において使用したものは厚さは７
０μｍのニッケルフィルムである。９７５は、シリコー
ンゴムから成る厚さ２００μｍの弾性層であり、強磁性
層９７３に対しシリコーンゴム系のプライマーを用いて
接着されている。９７７は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を
主成分とする厚さ１０μｍの離ケイ層であり、弾性層９
７５に対しアミノ系シランカップリング剤にフッ素ゴム
とフッ素樹脂の混合物から成る層を介して接着されてい
る。９１０は、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱樹脂から
成るフィルムガイドであり、その内側に前記コアとコイ
ルから成る励磁コイルを配設し、かつ前記加熱フィルム
９７０をその外嵌にルーズに外験させている。さらに、
９４０は、定着ニップ通過後の長手中央において、加熱
フィルム内面に接触して温度を検知するサーミスターで
ある。サーミスター９４０は、ＣＰＵを擁する不図示の
制御回路に接続されその抵抗値に応じて励磁コイル９５
０に対する通電制御、すなわち誘導加熱フィルム９７０
の温度制御が行われる。９８０は、加圧部材としての加
圧ローラーであり、アルミニューム、鉄等から成る芯金
９８１の外周にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱ゴ
ム層が形成されており、不図示のモーター、及び制御回
路からの駆動によって、像形成時には２４０ｍｍ／秒の
周速で回転制御され、表面の摩擦力により、記録材Ｐ、
及び前記誘導加熱フィルム９７０を摩擦力により駆動し
ている。

【００５６】図８−ｂは、記録材通紙域外側における加
熱定着器の断面図であり、本嶺域においては、発熱の必
要が無いため、コア９５０、励磁コイル９６０は配置さ
れていない。

【００５７】図９は、定着器９００を記録材進入方向正
面から見た図である。本実施例において、誘導加熱フィ
ルム端部に形成されるコーティング層９７９は、両端部
に行われている。コーティング９７９の幅は７ｍｍ、そ
の表面は、周期的な凹凸形状に加工されており、１．５
ｍｍピッチで０．５ｍｍ平均高さの凸部が形成されてい
る。本実施例に示すように、加圧ローラーからの摩擦駆
動力を両端から加える事で、フィルムガイド９１０と誘
導発熱フィルム９７０との摺動摩擦抵抗が増大したとき
においても、片側駆動の場合には生じ易いフィルムのね
じれを防止できる。さらに、加圧ローラー側において、
前記コーティング層９７９と圧接する部分には、端部駆
動ローラー９８５が配設され、前記コーティング層９７
９と互いに圧接するように構成されている。この端部駆
動ローラー９８５表面には、１．７５ｍｍピッチで高さ
０．５ｍｍの凸部が形成されており、前記誘導過熱フィ
ルム９７０端部のコーテイング層に形成された凸部とニ
ップ部において互いに押圧する事で、前記誘導過熱フィ
ルムと加圧ローラーとの間に周速差が生じ無いように作
用している。

【００５８】以上、本実施例に示した如くに加熱定着器
を構成する事で、電磁誘導式加熱フィルムを加圧ローラ
ーで駆動する場合、特に記録材の面積に対するトナー像
占有面積、単位面積当りのトナー量ともにモノクロ画像
に比べて大幅に高くなるフルカラー電子写真画像出力装
置において、しかも吸湿した記録材を通紙させた場合に
生じ易い加圧ローラー９８０から記録材、及び記録材か
ら誘導発熱フィルム９７０への摩擦駆動力の低下、そし
て３０万イメージ、あるいはそれ以上の通紙耐久によ
り、誘導発熱フィルム９７０内面とフィルムガイド９１
０との摺動抵抗が増大した場合、等の条件が重なった場
合においても、誘導加熱フィルム９７０の周速を加圧ロ
ーラー９８０の周速と一致させる事が可能になり、記録
材上に形成されたトナー像のズレ、搬送不良の無い安定
した画像形成装置を提供出来るようになる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、走行する加熱フィルム
内面と相対速度を有して接触する部材、例えば定着フィ
ルム支持部材、フィルムガイド、セラミックヒーターと
定着フィルム内面との摩擦力が、耐久により増大した場
合、さらには、吸湿した記録材上に高印字率の画像形成
を行った場合に、加圧ローラーと記録材、記録材と定着
フィルム間に作用する摩擦力が低下した場合において
も、加圧ローラーから定着フィルムヘ伝達する駆動力
を、前記フィルムガイド、セラミックヒーターと定着フ
ィルム内面との摩擦力より大きくさせる事が可能にな
る。それにより、定着フィルムや記録材の搬送速度が加
圧ローラーの周速に対して遅れ、像ズレや記録材の搬送
不良、遅延ジャム等の発生を防止させる事が可能にな
る。

【００６０】以上、定着フィルムの耐久による摩擦抵抗
の増加、摺動部の温度上昇による摩擦抵抗の増加、ある
いは低温放置時におけるグリースの粘度上昇による摺動
抵抗の増加、吸湿した記録材の通過による水蒸気の発生
による加圧ローラーの駆動力の減少等が起こっても、前
記定着フィルムに圧接しつつ回転する加圧ローラーの周
速とほぼ同じ周速で前記定着フィルムを走行させること
が実現でき、記録材の搬送不良や画像の乱れを発生させ
ずに記録材上のトナー像を定着させる事が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施例を適用した電子写真式レーザ
ービームプリンターの概略構成図。

【図２】本発明第１実施例の加熱定着装置の要部断面
図。

【図３】本発明第１実施例の加熱定着装置の斜視図。（ａ）端部駆動ローラー断面における、第１実施例の加
熱定着装置の要部断面図。（ｂ）非通紙域断面における、第１実施例の加熱定着装
置の要部断面図。（ｃ）通紙域断面における、第１実施例の加熱定着装置
の要部断面図。

【図４】記録材から加熱定着フィルムに対して加わる摩
擦力を測定する方法を表した図。

【図５】加圧ローラーから記録材を介さずに加熱定着フ
ィルムに対して加わる摩擦力を測定する方法を表した
図。

【図６】加熱定着フィルムのスリップ発生を評価するた
めに用いた画像を表した図。

【図７】本発明の第２実施例を適用した電子写真式フル
カラーレーザービームプリンターの概略構成図。

【図８】（ａ）本発明第２実施例の加熱定着装置の通紙
部における要部断面図。（ｂ）本発明第２実施例の加熱定着装置の非通紙部にお
ける要部断面図。

【図９】本発明第２実施例の加熱定着器の正面図。

【図１０】フィルム式加熱定着器の一例を表した図。

【図１１】（ａ）フィルム加熱定着器において、記録材
通紙領域で生じる摩擦力の関係を表した図。（ｂ）フィルム加熱定着器において、記録材非通紙領域
で生じる摩擦力の関係を表した図。

【図１２】定着フィルムの端部に７種類のコーティング
を行った場合の摩擦駆動力とフィルムスリップの関係を
表した表。

【図１３】定着フィルム端部のコーティング粗さと定着
フィルムスリップの発生の関係を表したグラフ。

【符号の説明】

１有機感光ドラム３レーザースキャナー４現像器７ヒーターユニット８加圧ローラー９端部駆動ローラー１０記録材７０セラミックヒーター７３フィルムガイド７５定着フィルム７７端部コーティング層８２弾性層長手幅がＡ３通紙幅（２９７ｍｍ）と一致
する加圧ローラー８４Ａ３通紙幅（２９７ｍｍ）の弾性層を削除した加
圧ローラー８５トライアック８７端部駆動ローラー駆動ピン８９加圧ローラー駆動ギア１００ＣＰＵ１１０ａ−Ｓｉドラム６５０中間転写ドラム９１０フィルムガイド９５０高答辞率コア９６０コイル９７０誘導加熱フィルム９７９誘導加熱フィルム上端部コーティング９８０加圧ローラー９８５端部駆動ローラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通電により発熱する加熱体と、前記加熱
体の温度検知手段と、前記加熱体の一部を覆い走行する
耐熱性フィルムと、前記耐熱性フィルムを介して前記加
熱体に圧接する加圧手段とを少なくとも有し、前記耐熱
性フィルムと加圧手段とが互いに圧接するニップ面で記
録材を挟持搬送させる加熱手段において、前記耐熱性フィルムの長手位置において、記録材通紙時
にフィルムが記録材を介して受ける駆動力をＦ
_１（Ｎ）、記録材通紙時にフィルムが記録材と接しない
特定領域において、フィルムが加圧手段から受ける駆動
力をＦ_２（Ｎ）としたとき、Ｆ_２＞１．３Ｆ_１の関係
を満たす事を特徴とする加熱装置。
【請求項２】前記加熱装置は、励磁コイルと、磁場の
作用で電磁誘導発熱する磁性層を有する加熱フィルム
と、前記加熱フィルムの温度検知手段と、前記加熱フィ
ルムの走行を安定させるフィルムガイドと、前記加熱フ
ィルムを介して前記フィルムガイドに圧接する加圧手段
とを少なくとも有し、前記加熱フィルムと加圧手段とが
互いに庄接するニップ面で記録材を挟持搬送させる事を
特徴とする、請求項１に記載される加熱装置。
【請求項３】前記耐熱性フィルム、もしくは加熱フィ
ルムの長手位置において、記録材通紙時にフィルムが記
録材と接しない特定領域に、ポリイミド樹脂を主成分と
するコーティングが成されている事を特徴とする、前記
請求項１、あるいは２に記載される加熱装置。
【請求項４】前記耐熱性フィルム、もしくは加熱フィ
ルムの長手位置において、記録材通紙時にフィルムが記
録材と接しない特定領域に、フッ素樹脂を主成分とする
コーティングが成されている事を特徴とする、前記請求
項１、あるいは２に記載される加熱装置。
【請求項５】前記耐熱性フィルム、もしくは加熱フィ
ルムの長手位置において、記録材通紙時にフィルムが記
録材と接しない特定領域に、シリコーンゴム、シリコー
ン樹脂を主成分とするコーティングが成されている事を
特徴とする、前記請求項１、あるいは２に記載される加
熱装置。
【請求項６】前記耐熱性フィルム、もしくは加熱フィ
ルムの長手位置において、記録材通紙時にフィルムが記
録材と接しない特定領域に行われるコーティング面に
は、凹凸が形成され、そのＲｍａｘは、０．０５ｍｍ以
上である事を特徴とする、前記請求項１から５に記載さ
れる加熱装置。
【請求項７】記録材上にトナー像を形成する手段と、
前記トナー像を定着させる手段を少なくとも有する画像
形成装置において、定着手段は、前記請求項１から６に
記載される加熱装置である事を特徴とする画像形成装
置。