JP2006113366A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁誘導加熱方式の加熱装置において、より確実に静電オフセットを防止すること。
【解決手段】可撓性を有するエンドレスベルト状の回転体と、前記回転体を内面から保持する回転体保持部材と、前記回転体と相互圧接して被加熱部材を加熱するニップ部を形成する加圧部材を有し、前記回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、前記回転体は少なくとも離型層、中間層、弾性層、ベース層の順に構成されており、前記離型層を絶縁とし、前記弾性層を導電とし、前記回転体端部から前記回転体端部保持部材を介して前記弾性層を接地する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置に用いられ、電磁誘導を利用して渦電流を発生させて加熱し、被記録材上に形成された未定着トナー画像を定着する加熱装置に関するものである。

未定着トナー画像の加熱装置としては、従来から熱ローラ方式、フィルム加熱方式等の接触加熱方式が広く用いられている。近年では、加熱源として電磁誘導方式を用いた加熱装置が提案されている。

又、カラーの加熱装置では、トナー層が最大４層まで重ねられることがあり、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場合がある。このため、前記トナー層を被記録材に確実に定着するため、前記トナー層を包み込むようにしっかりと保持するための弾性層を有する加熱装置が一般的である。

ところで、上述した定着装置においては被記録材（転写材）上のトナーが定着部材（定着フィルム）に静電的に転移し、その後の画像を汚す、所謂静電オフセットが発生することがある。定着部材の表面電位が被記録材からトナーの保持電荷がリークする場合に、被記録材表面にトナーを引き付ける電界が形成されて発生する。

これらの静電オフセットを防止するために、特許文献１においては、磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁場の作用により電磁誘導発熱する誘導発熱部材と、磁場発生手段と誘導発熱部材を隔てるとともに、磁場発生手段を支持する絶縁性支持部材と、誘導発熱部材と相互圧接して被加熱材を挟持搬送して誘導発熱部材の熱により被加熱材を加熱する加熱ニップ部を形成する加圧部材を有する電磁誘導加熱方式の加熱装置で、定着部材である誘導発熱部材が従来の定着装置のような芯金を持ったローラ形状ではない加熱装置において、導電性を有する誘導発熱層を接地する、又はバイアスを印加する提案がなされている。

特開平１０−４８９７７号公報

しかしながら、弾性層の下地である誘導発熱層を接地しても静電的に発生するオフセットの抑制効果が不十分である場合があった。

そこで、本発明は、上記のような電磁誘導加熱方式の加熱装置において、より確実に静電オフセットを防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、可撓性を有するエンドレスベルト状の回転体と、前記回転体を内面から保持する回転体保持部材と、前記回転体と相互圧接して被加熱部材を加熱するニップ部を形成する加圧部材を有し、前記回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、前記回転体は少なくとも離型層、中間層、弾性層、ベース層の順に構成されており、前記離型層を絶縁とし、前記弾性層を導電とし、前記回転体端部から前記回転体端部保持部材を介して前記弾性層を接地することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、可撓性を有するエンドレスベルト状の回転体と、前記回転体を内面から保持する回転体保持部材と、前記回転体と相互圧接して被加熱部材を加熱するニップ部を形成する加圧部材を有し、前記回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、前記回転体は少なくとも離型層、中間層、弾性層、ベース層の順に構成されており、前記離型層を絶縁とし、前記弾性層を導電とし、前記回転体端部から前記回転体端部保持部材を介して前記弾性層にバイアスを印加するバイアス印加手段を接続することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記弾性層は体積抵抗Ｒが１０³ ≦Ｒ≦１０⁹［Ω・ｃｍ］であり、厚さｔ_Ｓ が１００≦ｔ_Ｓ ≦５００［μｍ］であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、可撓性を有するエンドレスベルト状の回転体と、前記回転体を内面から保持する回転体保持部材と、前記回転体と相互圧接して被加熱部材を加熱するニップ部を形成する加圧部材を有し、前記回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、前記回転体は少なくとも離型層、中間層、弾性層、ベース層の順に構成されており、前記離型層を絶縁とし、前記中間層を導電とし、前記回転体端部から前記回転体端部保持部材を介して前記中間層を接地することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、可撓性を有するエンドレスベルト状の回転体と、前記回転体を内面から保持する回転体保持部材と、前記回転体と相互圧接して被加熱部材を加熱するニップ部を形成する加圧部材を有し、前記回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、前記回転体は少なくとも離型層、中間層、弾性層、ベース層の順に構成されており、前記離型層を絶縁とし、前記中間層を導電とし、前記回転体端部から前記回転体端部保持部材を介して前記中間層にバイアスを印加するバイアス印加手段を接続することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の発明において、前記中間層は体積抵抗Ｒが１０³ ≦Ｒ≦１０⁹［Ω・ｃｍ］であり、厚さｔ_Ｉ が５≦ｔ_Ｉ ≦５０［μｍ］であることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、可撓性を有するエンドレスベルト状の回転体と、前記回転体を内面から保持する回転体保持部材と、前記回転体と相互圧接して被加熱部材を加熱するニップ部を形成する加圧部材を有し、前記回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、前記回転体は少なくとも離型層、中間層、弾性層、ベース層の順に構成されており、前記中間層及び前記弾性層を導電とし、前記回転体端部から前記回転体端部保持部材を介して、前記中間層及び弾性層の少なくとも何れか一方を接地することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、可撓性を有するエンドレスベルト状の回転体と、前記回転体を内面から保持する回転体保持部材と、前記回転体と相互圧接して被加熱部材を加熱するニップ部を形成する加圧部材を有し、前記回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、前記回転体は少なくとも離型層、中間層、弾性層、ベース層の順に構成されており、前記中間層及び前記弾性層を導電とし、前記回転体端部から前記回転体端部保持部材を介して、前記中間層及び弾性層の少なくとも何れか一方にバイアスを印加するバイアス印加手段を接続することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項７又は８記載の発明において、前記中間層及び前記弾性層は体積抵抗Ｒが１０³ ≦Ｒ≦１０⁹［Ω・ｃｍ］であり、厚さｔ_ＩＳが１０５≦ｔ_ＩＳ≦５５０［μｍ］であることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項１〜９の何れかに記載の発明において、前記離型層は、表面抵抗が１０¹¹［Ω／ｃｍ² ］以上であり、厚さｔ_Ｒ が１０≦ｔ_Ｒ ≦５０［μｍ］であることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０の何れかに記載の発明において、前記加圧部材表面は導電であり、接地されていることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１の何れかに記載の発明において、前記回転体は、磁場発生手段の磁界の作用で電磁誘導発熱する回転体であり、前記ベース層は電磁誘導発熱層であることを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、画像形成装置を、被記録材に画像を形成する画像形成手段と、請求項１〜１２の何れかに記載の加熱装置を具備し、前記加熱装置を前記画像形成手段により被記録材上に形成した画像を加熱処理する加熱装置として備えるものとしたことを特徴とする。

本発明によれば、

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。

＜実施の形態１＞
（１）画像形成装置例
図１０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。

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。

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。

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１０３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。

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１０７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。

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。

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。

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一括転写する。

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。加熱装置１００については次の（２）項で詳述する。

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。

又、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。

本例装置は、白黒画像等のモノカラー画像のプリントモードも実行できる。又、両面画像プリントモード、或は多重画像プリントモードも実行できる。

両面画像プリントモードの場合は、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、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。

多重画像プリントモードの場合は、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、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）加熱装置１００
本例において加熱装置１００は電磁誘導加熱方式の装置である。図２は本例の加熱装置１００の要部の横断側面模型図、図３は要部の正面模型図、図４は要部の縦断正面模型図である。

磁場発生手段は磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び励磁コイル１８から成る。

磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃ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良く、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良い。

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。

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。

１６ａ，１６ｂは横断面略半円弧状樋型のフィルムガイド部材であり、開口側を互いに向かい合わせて略円柱体を構成し、外側に円筒状の電磁誘導性発熱フィルムである定着フィルム１０をルーズに外嵌させてある。

前記フィルムガイド部材１６ａは、磁場発生手段としての磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃと励磁コイル１８を内側に保持している。

又、フィルムガイド部材１６ａには、図４に示すように、摺動部材４０がニップ部Ｎの加圧ローラ３０との対向面側で、定着フィルム１０の内側に配設してある。

２２はフィルムガイド部材１６ｂの内面平面部に当接させて配設した横長の加圧用剛性ステイである。

１９は磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び励磁コイル１８と加圧用剛性ステイ２２の間を絶縁するための絶縁部材である。

フランジ部材２３ａ，２３ｂは、フィルムガイド部材１６ａ，１６ｂのアセンブリの左右両端部に外嵌し、前記左右位置を規制部材２４ａ，２４ｂで固定しつつ回転自在に取り付け、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。

フランジ部材２３ａ，２３ｂの材質としては、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等）、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマー）樹脂、これらの混合樹脂等の耐熱性の良い材料から成る厚さ０．５〜３ｍｍのものが好ましく、導電性を付与するために、例えば、ケッチェンブラック等のカーボンブラックやアルミニウム等の金属紛を用いることができる。

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、表層に離型層３０ｃを設けてある。加圧ローラ３０は、導電性を確保するために弾性層３０ｂと離型層３０ｃは導電性の材料を用いる。例えば、離型層３０ｃ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等の離型性且つ耐熱性の良い材料を選択することができる。又、弾性層３０ｂ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良く、熱伝導率が良い材質が好ましい。離型層及び弾性層は、例えば、ケッチェンブラック等のカーボンブラックやアルミニウム等の金属紛を混ぜることで導電性を付与することができる。

芯金３０ａの両端部は、装置の不図示のシャーシ側板金間に導電性軸受けを介して回転自由に保持させて配設してある。

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、加圧用構成ステイ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。

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の外面との摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用し、前記定着フィルム１０がその内面が定着ニップＮにおいて摺動部材４０の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ３０の回転周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，１６ｂの外回りを回転状態になる。

この場合、定着ニップ部Ｎにおける摺動部材４０の下面と定着フィルム１０の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるために定着ニップ部Ｎの摺動部材４０の下面と定着フィルム１０の内面との間に耐熱性グリス等の潤滑剤を介在させることができる。

又、図５に示すように、フィルムガイド部材１６ａの周面に、その長手に沿い所定の間隔を置いて凸リブ部１６ｅを形成具備させ、フィルムガイド部材１６ａの周面と定着フィルム１０の内面との接触摺動抵抗を低減させて定着フィルム１０の回転負荷を少なくしている。このような凸リブ部はフィルムガイド部材１６ｂにも同様に形成具備することができる。

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１７ａ，１７ｂ，１７ｃに導かれた交番磁束（Ｃ）は、磁性コア１７ａと磁性コア１７ｂとの間、そして磁性コア１７ａと磁性コア１７ｃとの間において定着フィルム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。図６のグラフは、縦軸が磁性コア１７ａの中心を０とした角度θで表した定着フィルム１０における円周方向の位置を示し、横軸が定着フィルム１０の電磁誘導発熱層１での発熱量Ｑを示す。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。

この定着フィルム１０の温度は、不図示の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。２８は、定着フィルム１０の温度を検知するサーミスタ等の温度センサであり、本例においては、温度センサ２８で測定した定着フィルム１０の温度情報に基づいて定着フィルム１０の温度を制御するようにしている。

而して、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１０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。被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると定着フィルム１０の外面から分離して排出搬送されていく。被記録材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。

本例においては、図２に示すように、定着フィルム１０のこの発熱域Ｈ（図６）の対向位置に暴走時の励磁コイル１８への給電を遮断するため温度検知素子であるサーモスイッチ５０を配設している。

図７は本例で使用した安全回路の回路図である。

温度検知素子であるサーモスイッチ５０は＋２４ＶＤＣ電源とリレースイッチ５１と直列に接続されており、サーモスイッチ５０が切れると、リレースイッチ５１への給電が遮断され、リレースイッチ５１が動作し、励磁回路２７への給電が遮断されることにより励磁コイル１８への給電を遮断する構成を採っている。サーモスイッチ５０は、ＯＦＦ動作温度を２２０℃に設定した。

又、サーモスイッチ５０は定着フィルム１０の発熱域Ｈに対向して定着フィルム１０の外面に非接触に配設した。サーモスイッチ５０と定着フィルム１０との間の距離は略２ｍｍとした。これにより、定着フィルム１０にサーモスイッチ５０の接触による傷が付くことがなく、耐久による定着画像の劣化を防止することができる。

本例によれば、定着ニップＮに紙が挟まった状態で定着器が停止し、励磁コイル１８に給電が続けられ定着フィルム１０が発熱し続けた場合でも、紙が挟まっている定着ニップ部Ｎでは発熱していないために紙が直接加熱されることがない。又、発熱量が多い発熱域Ｈには、サーモスイッチ５０が配設してあるため、サーモスイッチ５０が２２０℃を感知して、サーモスイッチが切れた時点で、リレースイッチ５１により励磁コイル１８への給電が遮断される。

本例によれば、紙の発火温度は約４００℃近辺であるために紙が発火することなく、定着フィルムの発熱を停止することができる。

温度検知素子としてサーモスイッチの他に温度ヒューズを用いることもできる。

Ａ）励磁コイル１８
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、１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。

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望ましい。例えば、ポリアミドイミドやポリイミド等の被覆を用いると良い。

励磁コイル１８は外部から圧力を加えて密集度を向上させても良い。

励磁コイル１８の形状は、図２のように発熱層の曲面に沿うようにしている。本例では定着フィルムの発熱層と励磁コイル１８との間の距離は略２ｍｍになるように設定した。

励磁コイル保持部材１９の材質としては絶縁性に優れ、耐熱性がよいものが良い。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂等を選択すると良い。

磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び励磁コイル１８と、定着フィルムの発熱層の間の距離はできる限り近づけた方が磁束の吸収効率が高いのであるが、この距離が５ｍｍを超えるとこの効率が著しく低下するため５ｍｍ以内にするのが良い。又、５ｍｍ以内であれば定着フィルム１０の発熱層と励磁コイル１８の距離が一定である必要はない。

励磁コイル１８の励磁コイル保持部材１９からの引出線、即ち１８ａ，１８ｂ（図５）については、励磁コイル保持部材１９から外の部分について束線の外側に絶縁被覆を施している。

Ｂ）定着フィルム１０
図９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、弾性層２と離型層３との間の接着のための中間層５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との間の接着のためプライマー層（不図示）を設けても良い。略円筒形状である定着フィルム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Ｐを加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。

ａ．発熱層１
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良い。

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。

その厚みは次の式で表される表皮深さより厚く且つ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／ｆμ）^1/2
と表される。

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、逆に言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８）。

発熱層１の厚さは好ましくは１〜１００μｍが良い。発熱層１の厚みが１μｍよりも小さいと殆どの電磁エネルギーが吸収し切れないため効率が悪くなる。又、発熱層が１００μｍを超えると剛性が高くなり過ぎ、又、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１〜１００μｍが好ましい。

ｂ．弾性層２
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良く、熱伝導率が良い材質である。

又、体積抵抗Ｒが１０³ ≦Ｒ≦１０⁹［Ω・ｃｍ］の導電性を有する。導電性を付与するために、例えば、ケッチェンブラック等のカーボンブラックやアルミニウム等の金属紛を用いることができる。

弾性層２の厚さｔｓ は５０≦ｔｓ ≦５００［μｍ］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。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、被記録材の凹凸或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、５０μｍ以下では被記録材或はトナー層の凹凸に追従し切れず画像光沢ムラが発生してしまう。又、弾性層２が５００μｍ以上の場合には弾性層の熱抵抗が大きくなり、温度のレスポンスが低下する。より好ましくは弾性層２の厚みｔ_Ｓ
は１００≦_Ｓ ≦５００［μｍ］が良い。

弾性層２の硬度は、硬度が高過ぎると被記録材或はトナー層の凹凸に追従し切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−Ａ）以下、より好ましくは４５゜（ＪＩＳ−Ａ）以下が良い。

弾性層２の熱伝導率λに関しては、０．２５〜０．８４［Ｗ／ｍ・℃］が良い。熱伝導率λが０．２５［Ｗ／ｍ・℃］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。熱伝導率λが０．８４［Ｗ／ｍ・℃］よりも大きい場合には、硬度が高くなり過ぎたり、圧縮永久歪みが悪化したりする。よって、熱伝導率λは０．２５〜０．８４［Ｗ／ｍ・℃］が良い。よリ好ましくは０．３３〜０．６３［Ｗ／ｍ・℃］が良い。

ｃ．中間層５
中間層５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良く、熱伝導率が良い材質であり、弾性層２と離型層３との間を接着するためのプライマー層として機能する。厚さｔＩ
が５≦ｔＩ ≦５０［μｍ］が良い。

中間層５の硬度は、硬度が高過ぎると被記録材或はトナー層の凹凸に追従し切れず画像光沢ムラが発生してしまう。そこで、中間層５の硬度としては６０゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５゜（ＪＩＳ−Ａ）以下が良い。

中間層５の熱伝導率λに関しては、０．２５〜０．８４［Ｗ／ｍ・℃］が良い。熱伝導率λが０．２５［Ｗ／ｍ・℃］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。熱伝導率λが０．８４［Ｗ／ｍ・℃］よりも大きい場合には、硬度が高くなり過ぎたり、圧縮永久歪みが悪化したりする。よって熱伝導率λは０．２５〜０．８４［Ｗ／ｍ・℃］が良い。よリ好ましくは０．３３〜０．６３［Ｗ／ｍ・℃］が良い。

ｄ．離型層３
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等の離型性且つ耐熱性の良い材料を選択することができる。

離型層３は表面抵抗が１０¹¹［Ω／ｃｍ² ］以上の絶縁性をする。

離型層３の厚さｔ_Ｒ は１０≦ｔ_Ｒ ≦５０［μｍ］が好ましい。離型層３の厚さが１０［μｍ］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。又、離型層が１００［μｍ］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過ぎ、弾性層２の効果がなくなってしまう。より好ましくは厚さｔ_Ｒ
が１０≦ｔ_Ｒ ≦５０［μｍ］が良い。又、離型層３は予めチューブ状に成型されたものでも良い。

ｅ．断熱層４
図１０に示すように、定着フィルム１０構成において、発熱層１のフィルムガイド面側（発熱層１の弾性層２とは反対面側）に断熱層４を設けても良い。

断熱層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、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂等の耐熱樹脂が良い。

又、断熱層４の厚さとしては１０〜１０００μｍが好ましい。断熱層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、又、耐久性も不足する。一方、１０００μｍを超えると磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び励磁コイル１８から発熱層１距離が大きくなり、磁束が十分に発熱層１吸収されなくなる。

断熱層４は、発熱層１に発生した熱が定着フィルムの内側に向かわないように断熱できるので、断熱層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。

又、樹脂を用いることで、摺動板との間の摩擦抵抗を低減することができ、駆動トルクの低減を図ることもできる。

図１に定着フィルム１０と加圧ローラ３０の接地形態を示す。尚、本例ではトナーはマイナス帯電するネガトナーを用いて説明する。

又、図１２に定着フィルム１０の導電性の弾性層２は導電性のフランジ部材２３ａ，２３ｂ、導電性の規制部材２４ａ，２４ｂを介して接地される。

加圧ローラ３０は前述の通り導電性部材で構成されており、芯金を接地することにより加圧ローラの表面電位はほぼ０Ｖとなる。

加圧ローラに対して定着フィルムが従動で回転するため、定着フィルムは、摺擦により離型層表面がマイナスに帯電する。定着器の前回転を開始してから被記録材Ｐが定着ニップに到達するまでの間に−５００Ｖ程度に帯電される。しかし、紙種によっては通紙によって定着フィルムの表面電位が低下する。表面電位の低下率は紙種によって異なるが、連続通紙により弾性層２が絶縁性の場合は０Ｖ程度まで低下する場合がある。

本発明では、弾性層２を導電化することで、弾性層が絶縁の場合と比較して絶縁層の厚さが薄くなるため、静電容量は「離型層のみが絶縁層」＞「離型層＋弾性層が絶縁層」となり定着フィルム表層の静電容量は増加する。離型層３は、静電容量が増加すると同電位でも電荷量が増加するために表面電位の保持時間が長くなる。よって、紙間における加圧ローラと定着フィルムの摺擦による再帯電によって、連続通紙を行って定着フィルム表面電位が安定したところでもマイナス−１００Ｖ程度に保つことが可能になる。本発明により静電オフセットの発生しない良好な定着画像を得ることが可能となる。

尚、本実施の形態では、トナーに低軟化物質を含有させたトナーを使用したため、加熱装置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良い。又、定着ニップ後に冷却部を設けて、冷却分離を行っても良い。又、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行っても良い。又、４色カラー画像形成装置について説明したが、モノクロ或は１パスマルチカラー画像形成装置に適用しても良い。

＜実施の形態２＞
本実施の形態においては、実施の形態１において中間層５を導電とした以外は実施の形態１と同様の構成である。尚、前記実施の形態１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。

中間層５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良く、熱伝導率が良い材質である。又、体積抵抗Ｒが１０³ ≦Ｒ≦１０⁹［Ω・ｃｍ］の導電性を有し、厚さｔ_Ｉ が５≦ｔ_Ｉ ≦５０［μｍ］が良い。

導電性を付与するために、例えば、ケッチェンブラック等のカーボンブラックやアルミニウム等の金属紛を用いることができる。

中間層５を導電性とすることにより、導電性を有する層が絶縁性の離型層３により近づくため、絶縁層である離型層３の静電容量を実施の形態１よりも大きくすることができる。よって、実施の形態１と比較して定着フィルムの表面電位をより高く保つことができ、静電オフセットの発生しない良好な定着画像を得ることが可能となる。

尚、本例の中間層５の導電化に加えて、実施の形態１と同様に弾性層２を導電化しても、本例と同様の効果を得ることができる。更に、導電層の厚さが増加するため、フランジ部材２３ａ，２３ｂとの導通の確保をより確実にすることが可能となる。

＜実施の形態３＞
本実施の形態においては、図１３に示すように、実施の形態１又は２の構成において弾性層２、中間層５にバイアスを印加する以外は実施の形態１又は２と同様の構成である。尚、前記実施の形態１，２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。

弾性層２、中間層５へのバイアス印可方法として、規制部材２４ａ，２４ｂとグランドの間に電源ＨＶを設ける。電源ＨＶにはトナーと同極性の電圧が印加される。

特に、例えば低温低湿環境下での多量の連続通紙という条件であっても、オフセットの発生を防ぐことが可能である。

本発明の検証として、低温低湿環境下での耐久試験による画像評価を行った。電源ＨＶの印加バイアスは定着フィルムに対して−５００Ｖとした。１００枚以上通紙しても、オフセットの発生はなく良好な画像が得られた。又、両面印刷を行った場合にもオフセットの発生はなく良好な画像が得られた。

尚、上記の例では印加バイアスを−５００Ｖのみしか示していないが、印加バイアスは、トナーの性質や、プロセススピード等により、最適な値に、適宜変更して設定される。

尚、図１４のようにダイオードを接続することによりセルフバイアスで定着フィルムの表面電位をマイナス数百Ｖに保つを行うこともできる。

本発明の実施の形態１を示す図である。 加熱装置の要部の横断側面模型図である。 同じく要部の正面模型図である。 同じく要部の横断正面模型図である。 磁場発生手段と励磁回路の関係を示す図である。 磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示す図である。 安全回路を模式的に表した図である。 発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグラフである。 電磁誘導発熱性の定着ベルトの層構成模型図（その１）である。 電磁誘導発熱性の定着ベルトの層構成模型図（その２）である。 本発明の実施の形態１に用いた画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態１の定着フィルムの接地を示した図である。 本発明の実施の形態３を示した図（その１）である。 本発明の実施の形態３を示した図（その２）である。

符号の説明

１ 発熱層
２ 弾性層
３ 離型層
４ 断熱層
５ 中間層
１０ 定着フィルム
１６ フィルムガイド
１７ 磁性コア
１８ 励磁コイル
２３ａ，２３ｂ フランジ部材（導電）
２４ａ，２４ｂ 規制部材（導電）
２８ 温度検知素子（サーミスタ）
５０ 安全用温度検知素子

Claims (13)

1. 可撓性を有するエンドレスベルト状の回転体と、前記回転体を内面から保持する回転体保持部材と、前記回転体と相互圧接して被加熱部材を加熱するニップ部を形成する加圧部材を有し、前記回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、
   前記回転体は少なくとも離型層、中間層、弾性層、ベース層の順に構成されており、前記離型層を絶縁とし、前記弾性層を導電とし、前記回転体端部から前記回転体端部保持部材を介して前記弾性層を接地することを特徴とする加熱装置。
2. 可撓性を有するエンドレスベルト状の回転体と、前記回転体を内面から保持する回転体保持部材と、前記回転体と相互圧接して被加熱部材を加熱するニップ部を形成する加圧部材を有し、前記回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、
   前記回転体は少なくとも離型層、中間層、弾性層、ベース層の順に構成されており、前記離型層を絶縁とし、前記弾性層を導電とし、前記回転体端部から前記回転体端部保持部材を介して前記弾性層にバイアスを印加するバイアス印加手段を接続することを特徴とする加熱装置。
3. 前記弾性層は体積抵抗Ｒが１０³ ≦Ｒ≦１０⁹ ［Ω・ｃｍ］であり、厚さｔ_Ｓ が１００≦ｔ_Ｓ≦５００［μｍ］であることを特徴とする特許請求項１又は２記載の加熱装置。
4. 可撓性を有するエンドレスベルト状の回転体と、前記回転体を内面から保持する回転体保持部材と、前記回転体と相互圧接して被加熱部材を加熱するニップ部を形成する加圧部材を有し、前記回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、
   前記回転体は少なくとも離型層、中間層、弾性層、ベース層の順に構成されており、前記離型層を絶縁とし、前記中間層を導電とし、前記回転体端部から前記回転体端部保持部材を介して前記中間層を接地することを特徴とする加熱装置。
5. 可撓性を有するエンドレスベルト状の回転体と、前記回転体を内面から保持する回転体保持部材と、前記回転体と相互圧接して被加熱部材を加熱するニップ部を形成する加圧部材を有し、前記回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、
   前記回転体は少なくとも離型層、中間層、弾性層、ベース層の順に構成されており、前記離型層を絶縁とし、前記中間層を導電とし、前記回転体端部から前記回転体端部保持部材を介して前記中間層にバイアスを印加するバイアス印加手段を接続することを特徴とする加熱装置。
6. 前記中間層は体積抵抗Ｒが１０³ ≦Ｒ≦１０⁹［Ω・ｃｍ］であり、厚さｔ_Ｉ が５≦ｔ_Ｉ
   ≦５０［μｍ］であることを特徴とする請求項４又は５記載の加熱装置。
7. 可撓性を有するエンドレスベルト状の回転体と、前記回転体を内面から保持する回転体保持部材と、前記回転体と相互圧接して被加熱部材を加熱するニップ部を形成する加圧部材を有し、前記回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、
   前記回転体は少なくとも離型層、中間層、弾性層、ベース層の順に構成されており、前記中間層及び前記弾性層を導電とし、前記回転体端部から前記回転体端部保持部材を介して、前記中間層及び弾性層の少なくとも何れか一方を接地することを特徴とする加熱装置。
8. 可撓性を有するエンドレスベルト状の回転体と、前記回転体を内面から保持する回転体保持部材と、前記回転体と相互圧接して被加熱部材を加熱するニップ部を形成する加圧部材を有し、前記回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、
   前記回転体は少なくとも離型層、中間層、弾性層、ベース層の順に構成されており、前記中間層及び前記弾性層を導電とし、前記回転体端部から前記回転体端部保持部材を介して、前記中間層及び弾性層の少なくとも何れか一方にバイアスを印加するバイアス印加手段を接続することを特徴とする加熱装置。
9. 前記中間層及び前記弾性層は体積抵抗Ｒが１０³ ≦Ｒ≦１０⁹［Ω・ｃｍ］であり、厚さｔ_ＩＳが１０５≦ｔ_ＩＳ≦５５０［μｍ］であることを特徴とする請求項７又は８記載の加熱装置。
10. 前記離型層は、表面抵抗が１０¹¹［Ω／ｃｍ² ］以上であり、厚さｔ_Ｒ が１０≦ｔ_Ｒ
    ≦５０［μｍ］であることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の加熱装置。
11. 前記加圧部材表面は導電であり、接地されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の加熱装置。
12. 前記回転体は、磁場発生手段の磁界の作用で電磁誘導発熱する回転体であり、前記ベース層は電磁誘導発熱層であることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の加熱装置。
13. 被記録材に画像を形成する画像形成手段と、請求項１〜１２の何れかに記載の加熱装置を具備し、前記加熱装置を前記画像形成手段により被記録材上に形成した画像を加熱処理する加熱装置として備えたことを特徴とする画像形成装置。

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