JP3251816B2 - 定着フィルム及び像加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導を利用し
て渦電流を発生させ加熱する像加熱装置に関し、特に電
子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置に用いら
れ未定着トナーを定着させる定着装置に好適な定着フィ
ルム及び像加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】加熱定着装置に代表される像加熱装置と
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。その中でも、最大
４層のトナー層を有するカラーの定着装置では、ハロゲ
ンヒータを発熱させ、定着ローラ芯金、ゴム弾性層を介
してトナー像の加熱を行っている。

【０００３】特公平５−９０２７号公報には、磁束によ
り定着ローラに渦電流を発生させジュール熱によって発
熱させる方法が開示されている。このような渦電流の発
生を利用して発熱させることによって、発熱位置をトナ
ーに近くすることができ、ハロゲンランプを用いる熱ロ
ーラよりも消費エネルギの効率をアップさせることはで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
公平５−９０２７号公報記載の方法では定着ローラとい
う熱容量の大きいものを加熱するので、効率の最良のも
のでもクイックスタートを達成することはできなかっ
た。またその場合、励磁コイル、励磁鉄芯が昇温して磁
束の量が減少してしまい発熱が不安定になる。更にロー
ラ内部への放熱により熱効率も不十分であった。

【０００５】それらを解決するために、最近金属フィル
ムに渦電流を発生させ、ジュール熱を発生させる方法が
提案されている。しかしながら上記金属フィルムを用い
る方法では発熱量に限界があり、この発熱量向上のため
金属フィルムを厚くすると、今度は金属フィルムそれ自
体の剛性が非常に大きくなり、それにより定着フィルム
基材として用いた場合には、記録材の曲率分離ができな
いこと等の問題が発生する。また他のハロゲンヒータを
用いる方法は、一旦光にエネルギを変換しているので効
率が悪い。

【０００６】特にカラーの画像記録装置では、トナー層
が最大４層まで積層されることがあり、記録材とトナー
層の界面まで十分に加熱しないと定着不良が発生する。
また、カラー画像を印刷する場合、特に写真現像などで
は被記録材上で大きな面積に亘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（定着フィルム表層）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。すなわち伝熱量が多い部分は光沢度が
高くなり、また伝熱量が少ない部分は光沢度が低くな
る。またモノクロ画像形成装置においても高速化を図る
上で十分な熱量を得ることができなかった。

【０００７】本発明は上記のような問題点を解消し、高
度にクイックスタートが可能な省エネルギを達成するこ
とのできる、また記録材の曲率分離を可能としカラー画
像においても光沢ムラの発生しない、定着フィルム内面
及びフィルムステイの摩耗しない像加熱装置、並びに該
装置に具備される定着フィルムの提供をその目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は以下に示す
本発明によって達成される。すなわち、本発明は、定着
フィルムと加圧部材とを圧接し、該定着フィルムの発熱
層に磁場を入れることにより渦電流を発生させるための
交番磁場を発生させるコイルを少なくとも１個配設し、
前記定着フィルムと加圧部材間に未定着トナー像を載せ
た被記録材を挟持搬送させることにより定着させる像加
熱装置の定着フィルムにおいて、該定着フィルムは、表
面に離型層を有し、発熱層として、磁束吸収の良い金属
ウエブを有し、更に（１）前記離型層成分が前記金属ウ
エブに含浸された構成、又は、（２）前記金属ウエブと
離型層の間に弾性層が形成され、且つ該弾性層が前記金
属ウエブに含浸された構成、の何れかの構成を有するこ
とを特徴とする定着フィルムを開示するものである。

【０００９】また本発明は、該定着フィルムと加圧部材
を圧接し、該定着フィルムの金属ウエブ発熱層に磁場を
入れることにより渦電流を発生させるための交番磁場を
発生させるコイルを少なくとも１個配設し、前記定着フ
ィルムと加圧部材間に未定着トナー像を載せた被記録材
を挟持搬送させることにより定着させる像加熱装置にお
いて、前記定着フィルムが前記本発明記載の定着フィル
ムであることを特徴とする像加熱装置をも開示するもの
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明によれば定着フィルムと加
圧部材を圧接し、該定着フィルムの金属ウエブ発熱層に
磁場を入れることにより渦電流を発生させるための交番
磁場を発生させるコイルを少なくとも１個配設し、前記
定着フィルムと加圧部材間に未定着トナー像を載せた被
記録材を挟持搬送させることにより定着させる加熱装置
において、前記定着フィルムの発熱層を、ＳＵＳ、鉄、
ニッケル、コバルト等の磁束吸収の良い金属からなるウ
エブにより構成せしめることにより、金属フィルムを用
いた場合に比べ剛性が低く、且つ発熱量の十分な定着フ
ィルムを具備する像加熱装置を得ることができる。また
定着フィルムの剛性を低下させることにより、記録材の
曲率分離が容易となる。

【００１１】また上記金属ウエブは２層以上に積層する
ことが可能である。ＳＵＳステンレス、鉄、ニッケル、
コバルト等で形成された金属ウエブを２層以上に積層す
ることにより電磁エネルギの吸収が良くなり発熱量が増
加する傾向がある。金属フィルムを用いた場合、フィル
ムの厚さは下記の一般式 σ＝５０３×（ρ／ｆμ）^1/2 （但し、σは表皮深さ［ｍ］を、ｆは励磁回路の周波数
［Ｈｚ］を、ρは固有抵抗［Ωｍ］を、またμは透磁率
を表わす。）にて表される表皮深さσより厚い方が、電
磁エネルギをより吸収し発熱量が増加する。

【００１２】しかしながら金属フィルムの厚みが１００
μｍを越えた場合、それ自体の剛性が極めて高くなり、
屈曲性が悪くなり記録材の曲率分離が困難となり、また
回転体として用いるためには現実的でなくなってしま
う。一方金属ウエブを用いた場合、金属ウエブそれ自体
の剛性が極めて低いため、積層してもフィルムの屈曲性
が実用レベル以下に落ちることはない。そのため、２層
以上に積層した金属ウエブを発熱層として用いることに
より、発熱量を増加させ、且つ記録材の曲率分離を可能
とした定着フィルムを与えることができる。

【００１３】また上記金属ウエブの目の粗さは５０〜６
００メッシュの範囲内が望ましい。５０メッシュ未満の
金属ウエブは、それ自体の剛性が高く回転体として使用
するには不適であると同時に、ウエブを構成する金属細
線相互の距離が大きくなり、励磁コイルにより発生した
磁束が金属細線相互の間を通過してしまい吸収し切れず
発熱量が低下する。また６００メッシュを越えると、金
属ウエブの厚みが２０μｍ以下になって、金属フィルム
で言うところの表皮深さ（但し実際の金属ウエブの表皮
深さは不明）以下になってしまい発熱量が低下する。更
に６００メッシュを越えるウエブを積層することにより
発熱量を増加させようとすると、定着に必要な熱量を発
生させるためには相当数の積層が必要となり、コスト的
にも非常に不利になってしまう。

【００１４】また上記金属ウエブを定着フィルムの発熱
層として用いる場合、ウエブ上にフッ素樹脂（ＰＴＦ
Ｅ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等）、フッ素ゴム、フルオロシリコ
ーンゴム、シリコーン樹脂、シリコーンゴム等のトナー
離型層を設けることが必要である。これらの離型層によ
り、記録材上のトナーが定着フィルムに転写するいわゆ
るトナーオフセット現象を防止することができる。また
この際、上記離型層成分を、上記金属ウエブに含浸させ
た構成となすことが好ましい。このように構成せしめる
ことにより、金属ウエブが離型層を構成する成分（樹
脂、ゴム）によって拘束された状態を作ることができ、
定着フィルムとしての強度が向上し、必要以上に伸びて
しまったりすることがなくなる。また金属ウエブを積層
した場合に、多層の金属ウエブを一体化するのにも有効
である。

【００１５】また上記金属ウエブと離型層との間にシリ
コーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性に優れた弾性層を設
ける構成となすこともできる。カラー画像を印刷する場
合、特に写真画像などでは、記録材上に大きな面積に亘
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（伝熱量の多い部分は光沢度が高くまた少ない
部分は低い）が発生する。このような画像光沢ムラを防
止するためには定着フィルム層中に弾性層を設けること
が有効である。この弾性層の弾性効果により記録材及び
トナーの凹凸に加熱面が追従することができるようにな
り光沢ムラが防止される。そこでカラー画像を印刷する
場合、上記金属ウエブと上記離型層の間に弾性層を設け
ることが好ましい。その際、弾性層成分を上記金属ウエ
ブに含浸させた構成とせしめることが好ましい。このよ
うな構成となすことにより、金属ウエブが弾性層を構成
する成分によって拘束された状態を作ることができ、定
着フィルムとしての強度が向上し、更にカラー画像にお
いても光沢ムラの発生しない定着フィルムを与えること
ができる。

【００１６】また上記離型層の厚みは１〜１００μｍの
範囲内とすることが望ましい。離型層の厚みが１μｍ未
満であると、使用中に摩耗しトナー離型効果が極端に低
下してトナーオフセットが発生する。また１００μｍを
越えると、離型層を構成する樹脂及びゴムの断熱効果に
より、金属ウエブにより発生した熱量を効率よく記録材
とトナーの界面にまで伝達することが困難となる。

【００１７】また上記弾性層の厚みは５０〜１０００μ
ｍの範囲内にあることが望ましい。弾性層の厚みが５０
μｍ未満であると定着フィルム加熱面が記録材及びトナ
ーの凹凸に追従できなくなり、カラー画像において光沢
ムラが発生する。また１０００μｍを越えると弾性層構
成成分の断熱効果により、金属ウエブにより発生した熱
量を効率よく記録材とトナーの界面まで伝達することが
困難となる。

【００１８】また上記弾性層の硬度は６０°（ＪＩＳ−
Ａ）以下であることが望ましい。弾性層を設けることに
より定着フィルム加熱面が記録材及びトナーの凹凸に追
従できるようになり、カラー画像において光沢ムラを防
止することができるようになるが、その際弾性層の硬度
は６０°（ＪＩＳ−Ａ）以下でないとその効果はなくな
ってしまう。また弾性層の硬度が６０°（ＪＩＳ−Ａ）
を越えるとフィルム自体の剛性が高くなってしまい記録
材の曲率分離が困難となる。特に、カラー画像を印刷す
る場合には、より好ましくは弾性層の硬度は３０°（Ｊ
ＩＳ−Ａ）以下がよい。

【００１９】また上記弾性層の熱伝導率λは、６×１０
^-4〜１．５×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇの範
囲内にあることが望ましい。６×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・
ｓｅｃ・ｄｅｇ未満であると、金属ウエブにより発生し
た熱量を効率よく記録材とトナーの界面に伝達すること
が困難となり、また１．５×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅ
ｃ・ｄｅｇを越えると、弾性層の硬度が極めて高くなり
カラー画像において画像光沢ムラが発生してしまう。

【００２０】また上記構成の定着フィルム内面には、滑
り性の良い樹脂層を設けてもよい。金属ウエブ内面に樹
脂層を設けない場合、定着フィルムを内面から支持して
いるフィルムガイドと定着フィルム内面との摩擦により
定着フィルム及び内面フィルムガイドが摩耗することが
ある。このことにより記録材搬送に不具合が生じ、画像
不良が発生することがある。特に高速画像形成装置では
この現象が顕著である。この場合、上記各構成の定着フ
ィルム内面にフッ素樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン
樹脂等の滑り性の良い樹脂層を設けることが効果的であ
る。このことにより定着フィルム及び内面フィルムガイ
ドの摩耗を抑えることができる。

【００２１】

【実施例】以下、図面に基き実施例により本発明を具体
的に説明するが、これらによって本発明が何ら限定され
るものではない。

【００２２】［実施例１］図７は本発明を用いた電子写
真カラープリンターの断面図である。１０１は有機感光
体やアモルファスシリコン感光体からなる感光体ドラ
ム、１０２はこの感光体ドラム１０１に一様な帯電を行
うための帯電ローラ、１１０は不図示の画像信号発生装
置からの信号をレーザ光のオン／オフに変換し、感光体
ドラム１０１に静電潜像を形成するレーザ光学箱であ
る。１０３はレーザ光、１０９はミラーである。感光体
ドラム１０１の静電潜像は現像機１０４によってトナー
を選択的に付着させることいより顕像化される。現像機
１０４は、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣのカラー
現像器と黒用の現像器Ｂｋから構成され、一色づつ感光
体ドラム１０１上の潜像を現像しこのトナー像を中間転
写体ドラム１０５上に順次積層してカラー画像を得る。
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、金属ドラムにバイア
ス電位を与えて感光体ドラム１０１との電位差でトナー
像の転写を行うものである。一方、給紙カセットから給
紙ローラによって送り出された被記録材Ｐは、感光体ド
ラム１０１の静電潜像と同期するように転写ローラ１０
６と中間転写体ドラム１０５との間に送り込まれる。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により、中間転写体ドラム１０５
上のトナー像を被記録材上に転写する。こうして、未定
着トナー像を載せた被記録材は加熱定着装置１００にて
熱と圧を加えられ、被記録材上に永久固着されて、排紙
トレー（不図示）へと排出される。感光体ドラム１０１
上に残ったトナーや紙粉はクリーナ１０８によって除去
され、感光体ドラムは帯電以降の工程を繰り返す。

【００２３】以下本実施例における像加熱装置を説明す
る。 （１）像加熱装置の全体構成（図１参照） 図１は本発明における定着器の断面図である。定着フィ
ルム１０は矢印方向に回転し、フィルムガイド１６によ
ってニップ部（不図示）への加圧とフィルム安定性が図
られている。更にフィルムガイド１６は、高透磁率のコ
ア１７とコイル１８を支持する働きを持つ。高透磁率コ
ア１７は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１００ｋ
Ｈｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いるのが良
い。

【００２４】コイル１８には励磁回路（不図示）が接続
されており、この回路は２０〜５００ｋＨｚ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。加圧
ローラ３０と定着フィルム１０で形成されたニップＮに
未定着トナーＴを載せた被記録材Ｐを通すことにより加
熱定着を行う。このニップＮ内での加熱原理は図１に示
す通り、励磁回路（不図示）によってコイルに印加され
る電流で発生する磁束は、高透磁率コア１７に導かれて
ニップＮ内で定着フィルム１０の発熱層１に磁束２３と
渦電流２４を発生させる。この渦電流２４と発熱層１の
固有抵抗によって熱が発生する。

【００２５】発生した熱は、離型層３を介してニップＮ
に搬送される被記録材Ｐと被記録材Ｐ上のトナーＴを加
熱する。ニップＮ内ではトナーＴを溶融させニップ通過
後、冷却して永久固着像とする。図２は被記録材Ｐの曲
率分離を可能とする定着器の断面図である。定着フィル
ム１０の剛性を低くし、定着フィルム１０を図２に示す
ような形状で加圧ローラ３０に当接することにより、被
記録材Ｐの曲率分離が可能となる。

【００２６】（２）加圧ローラ ３０は加圧ローラで芯金外周にシリコーンゴム、フッ素
ゴムといった耐熱性に優れた弾性層を被覆したものを用
いる。またそれらの弾性層上にフッ素樹脂、シリコーン
樹脂等の離型性に優れた樹脂をコーティングして用いて
もよい。本実施例においては芯金外周にシリコーンゴム
を被覆したものを用いた。

【００２７】（３）定着フィルム構成 １０は本発明による定着フィルムである。実施例１にお
ける定着フィルム（１０ａ）の構成を図３に示す。３０
１は定着フィルム基層であり発熱層であるステンレスウ
エブである。ステンレスウエブの目の粗さは１００メッ
シュであり、ウエブを構成しているステンレス細線の直
径は０．１ｍｍである。またステンレスウエブ自体の厚
みは２００μｍである。３０２はフッ素樹脂（ＦＥＰ）
で構成されるトナー離型層であり、その厚みは１５μｍ
である。

【００２８】ステンレスウエブ３０１とトナー離型層３
０２はフッ素樹脂系のプライマーで接着されており、ま
たステンレスウエブはトナー離型層を構成するＦＥＰを
含浸させた構成をなしている。上記の１０ａ定着フィル
ムを図２に示す像加熱装置に装着して定着試験を行った
結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】 １０ａ定着フィルムを用いた場合、基層として５０μｍ
のステンレス（ＳＵＳ３０４）フィルムを用いた定着フ
ィルム（比較例１）と同程度の発熱量を得ることができ
る。その際１０ａ定着フィルムは基層としてステンレス
ウエブを用いているので、フィルムの剛性が極めて小さ
くなり転写材の曲率分離が容易にできるようになるが、
ステンレスウエブを用いない比較例１の定着フィルムは
曲率分離がやや不良となる。以上のように、１０ａ定着
フィルムを用いることにより、クイックスタート及び省
エネルギを達成し、記録材の曲率分離を容易にする像加
熱装置を提供することができる。

【００３０】［実施例２］実施例２における定着フィル
ム（１０ａ）は、実施例１と同様図３に示す１０ａ定着
フィルムのような構成を有する。３０１は定着フィルム
基層であり発熱層であるニッケルウエブにて構成されて
いる。ニッケルウエブの目の粗さは１００メッシュであ
り、ウエブを構成しているニッケルの細線の直径は０．
１ｍｍである。またニッケルウエブ自体の厚みは２１０
μｍである。３０２はフッ素樹脂（ＦＥＰ）で構成され
るトナー離型層であり、その厚みは１５μｍである。

【００３１】ニッケルウエブ３０１とトナー離型層３０
２はフッ素樹脂プライマーで接着されており、またニッ
ケルウエブはトナー離型層を構成するＦＥＰが含浸され
た構成となっている。本実施例２における１０ａ定着フ
ィルムを図２に示す像加熱装置に装着して定着試験を行
った。その結果、実施例１において基層３０１としてス
テンレスウエブを用いた場合とほぼ同等の発熱量が得ら
れた。更にニッケルウエブを用いた場合にも、ニッケル
ウエブ自体の剛性が極めて低いため、ステンレスウエブ
を用いた場合と同様に記録材の曲率分離が極めて容易で
あった。

【００３２】［実施例３］実施例３における定着フィル
ム（１０ｂ）の構成を図４に示す。４０１は定着フィル
ム基層であり発熱層であるステンレスウエブであり、上
記ステンレスウエブの２層が積層されている。ステンレ
スウエブの目の粗さは１００メッシュであり、ウエブを
構成しているステンレスの細線の直径は０．１ｍｍであ
る。またステンレスウエブ１層の厚みは２００μｍであ
り、ステンレスウエブ層トータルの積層厚みは４００μ
ｍである。４０２はフッ素樹脂（ＦＥＰ）で構成される
トナー離型層であり、その厚みは１５μｍである。

【００３３】ステンレスウエブ４０１とトナー離型層４
０２はフッ素樹脂系プライマーで接着されており、また
ステンレスウエブはトナー離型層を構成するＦＥＰが含
浸された構成をなしている。このことによりステンレス
ウエブ第１層と第２層の一体化を行うことができる。上
記の１０ｂ定着フィルムを図２に示す像加熱装置に装着
して定着試験を行った結果を表２に示す。

【００３４】

【表２】 １０ｂに示す定着フィルムを用いた場合、実施例１のス
テンレスウエブ１層の構成の定着フィルムより多くの発
熱量を得ることができた。また本実施例における定着フ
ィルム１０ｂの発熱量は、基層として９０μｍのステン
レス３０４フィルムを用いた定着フィルムと同等のもの
であった。基層として９０μｍのステンレス（ＳＵＳ３
０４）フィルムを用いた場合、より多くの発熱量を得る
ことはできるが、定着フィルムの剛性は極めて高くな
り、記録材の曲率分離は困難となる。一方、本実施例に
おける定着フィルム１０ｂを用いた場合、より多くの発
熱量を得られると同時に、ステンレスウエブ自体の剛性
が極めて低いためそれを２層に積層しても定着フィルム
の剛性が極端に高くなることはなく、その効果で記録材
の曲率分離が容易となる。以上のように、１０ｂのよう
な定着フィルムを用いることにより、クイックスタート
及び省エネルギをより高度に達成し、記録材の曲率分離
を容易にする像加熱装置を提供することができる。

【００３５】［実施例４〜９］金属ウエブの目の粗さ
と、発熱量及び記録材の曲率分離の関係、及び定着フィ
ルムのコストについての検討を行った。実施例４〜９で
用いた定着フィルム構成と、像加熱装置に装着した定着
試験を行った結果を表３に示す。

【００３６】

【表３】 定着フィルム基層として、目の粗さ４０メッシュのステ
ンレスウエブの単層を用いた場合（実施例４）、ステン
レスウエブ自体の剛性が高く、回転体として用いるには
不適であり、像加熱装置に装着した場合、記録材の曲率
分離が困難となる。またウエブを構成するステンレス細
線相互の距離が大きくなり、磁束がその間を通過してし
まうので発熱量も少なくなり、エネルギ効率も悪い。

【００３７】一方、定着フィルム基層として６００メッ
シュのステンレスウエブの５層を積層して用いた場合
（実施例９）、ステンレスウエブの厚みが単層では２０
μｍと極めて薄く、金属フィルムで言うところの表皮深
さ以下となってしまい、磁束を吸収し切れず発熱量が減
少する。このことを解決するために、６００メッシュス
テンレスウエブの５層を積層して試験を行ったが十分な
発熱量は得られなかった。また多層の金属ウエブを積層
することにより定着フィルムのコストは上昇していくた
め、この面でも６００メッシュ以上の細かい目の粗さを
持つ金属ウエブを定着フィルム基層として用いることは
最良とは言い難い。

【００３８】定着フィルム基層として、目の粗さ５０メ
ッシュのステンレスウエブを用いた場合（実施例５）、
目の粗さ１００メッシュのステンレスウエブを用いた場
合（実施例１）、及び２００メッシュのステンレスウエ
ブを用いた場合（実施例６）は何れも、フィルムの発熱
量、記録材の曲率分離、コスト共に満足する定着フィル
ムを与えることができる。

【００３９】また目の粗さ１００メッシュのステンレス
ウエブの２層を積層した場合（実施例３）、目の粗さ２
００メッシュのステンレスウエブの２層を積層した場合
（実施例７）、及び４００メッシュのステンレスウエブ
の３層を積層した場合（実施例８）においては、ステン
レスウエブ単層の場合よりそれぞれ発熱量が増加し、よ
りエネルギ効率が向上すると共に、記録材の曲率分離、
コスト共に満足する定着フィルムを与えることができ
る。

【００４０】以上のことから基層となる金属ウエブの目
の粗さは５０〜６００メッシュの範囲内であることが好
ましい。またこの範囲の金属ウエブを定着フィルム基層
として用いることにより、クイックスタート及び省エネ
ルギを達成し、また記録材の曲率分離を容易にする定着
フィルム及び像加熱装置を与えることができる。

【００４１】［実施例１０］実施例１０における定着フ
ィルム（１０ｃ）の構成を図５に示す。５０１は定着フ
ィルム基層であり発熱層であるステンレスウエブであ
る。ステンレスウエブの目の粗さは１００メッシュであ
る。ウエブを構成しているステンレス細線の直径は０．
１ｍｍである。またステンレスウエブ自体の厚みは２０
０μｍである。５０２はシリコーンゴム（ゴム硬度３０
°（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率１×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・
ｓｅｃ・ｄｅｇ）で構成される弾性層であり、その厚み
は１００μｍである。またステンレスウエブ５０１と弾
性層５０２はシリコーンゴムプライマーで接着されてお
り、またステンレスウエブには弾性層を構成するシリコ
ーンゴムが含浸され硬化された構成をなしている。５０
３はフッ素樹脂（ＦＥＰ）で構成されるトナー離型層で
あり、その厚みは１５μｍである。また弾性層５０２と
離型層５０３はプライマーにより接着されている。上記
の１０ｃ定着フィルムを、図２に示す像加熱装置に装着
して定着試験を行った。その結果を表４に示す。

【００４２】

【表４】 実施例１に示したステンレスウエブと離型層（ＦＥＰ）
のみの構成の定着フィルムを用いた場合、カラー画像
（特に写真現像のように全面がベタ画像の場合）を印刷
する際、離型層がトナー及び転写材の凹凸に追従できな
くなり、画像に光沢ムラが発生する。しかしながら実施
例１０に示す１０ｃ定着フィルムのように層中に弾性層
を有する構成をなす定着フィルムを用いると、離型層が
トナー及び転写材の凹凸に追従することができるように
なり、カラー画像においても光沢ムラのない定着フィル
ムを与えることができる。

【００４３】［実施例１１〜１３］定着フィルム離型層
の厚みと、クイックスタート（省エネルギ）、定着フィ
ルム耐久性及びカラー画像における光沢ムラについて検
討を行った。実施例１１〜１３にて用いた定着フィルム
は図５に示す１０ｃのような構成を有し、それぞれの構
成と、像加熱装置に装着し定着試験を行った結果につい
て表５に示す。

【００４４】

【表５】 定着フィルム基層である発熱層としてはステンレスウエ
ブ（目の粗さ１００メッシュ、線径０．１ｍｍ、厚み２
００μｍ）、弾性層としてはシリコーンゴム（ゴム硬度
３０°（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率１×１０^-3ｃａｌ／ｃ
ｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ、厚み１００μｍ）をそれぞれ用い
た。上記弾性層上にトナー離型層であるフッ素樹脂（Ｆ
ＥＰ）を１μｍ構成した定着フィルム（実施例１１）を
像加熱装置に装着し定着試験を行ったところ、発熱量は
十分となりクイックスタート及び省エネルギを達成する
ことができたが、Ａ４記録紙約１０００枚を通紙したと
ころで離型層の摩耗が進んでトナーオフセット現象が発
生した。

【００４５】一方、上記弾性層上にトナー離型層である
フッ素樹脂（ＦＥＰ）を１００μｍ構成した定着フィル
ム（実施例１３）を像加熱装置に装着し定着試験を行っ
たところ、フッ素樹脂の断熱効果によりステンレスウエ
ブで発生した熱を記録材とトナーに対して完全に伝える
ためには、極めて多くのエネルギを要することが判っ
た。また離型層であるフッ素樹脂の硬度が高く、更に１
００μｍと非常に厚いため、記録材及びトナーの凹凸に
離型層が追従できなくなり、カラー画像において光沢ム
ラが発生した。

【００４６】上記弾性層上にトナー離型層であるフッ素
樹脂（ＦＥＰ）を厚さ１５μｍに形成した定着フィルム
（実施例９）、及び上記弾性層上にトナー離型層である
フッ素樹脂（ＦＥＰ）を厚さ５０μｍに形成した定着フ
ィルム（実施例１２）においては、ステンレスウエブで
発生した熱量を記録材とトナーに効率よく伝えクイック
スタート及び省エネルギを達成すると共に、カラー画像
においても光沢ムラのない、更に離型層の摩耗のない定
着フィルムを与えることができる。以上のことから定着
フィルム離型層の厚みとしては１〜１００μｍの範囲内
にあることの望ましいことが判る。

【００４７】［実施例１４〜１６］定着フィルム弾性層
の厚みと、クイックスタート及びカラー光沢ムラについ
て検討を行った。実施例１４〜１６にて用いた定着フィ
ルムは図５に示す１０ｃのような構成を有し、それぞれ
の構成と、像加熱装置に装着し定着試験を行った。その
結果について表６に示す。

【００４８】

【表６】 定着フィルム基層である発熱層としてはステンレスウエ
ブ（目の粗さ１００メッシュ、線径０．１ｍｍ、厚み２
００μｍ）、トナー離型層としてはフッ素樹脂（ＦＥＰ
１５μｍ）をそれぞれ用いた。上記ステンレスウエブ
とトナー離型層（ＦＥＰ）の間に、弾性層としてのシリ
コーンゴム（ゴム硬度３０°（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率
１×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ、厚み１００
μｍ）形成したローラにおいて、弾性層の厚みについて
検討した。

【００４９】上記弾性層の厚みが５０μｍ（実施例１
４）の場合、発熱量は十分でクイックスタート及び省エ
ネルギが達成されるものの、カラー画像を印刷する場合
離型層がトナーや記録材の凹凸に追従できるほどの弾性
効果は得られず、その結果画像光沢ムラが発生する。一
方上記弾性層の厚みが１０００μｍ（実施例１６）の場
合、弾性層による弾性効果は十分でカラー画像において
も光沢ムラは発生しないが、弾性層の断熱効果によりス
テンレスウエブで発生した熱を記録材とトナーに対して
完全に伝えるためには、極めて多くのエネルギを要する
ことが判った。その結果クイックスタート及び省エネル
ギの達成が困難になる。

【００５０】上記弾性層の厚みが１００μｍ（実施例
９）、及び上記弾性層の厚みが５００μｍ（実施例１
５）においては、ステンレスウエブで発生した熱を記録
材とトナーに効率よく伝え、クイックスタート及び省エ
ネルギを達成すると共に、弾性層の弾性効果により離型
層がトナーと記録材の凹凸に追従することができ、カラ
ー画像においても光沢ムラのない定着フィルムを与える
ことができる。以上のことから、定着フィルム弾性層の
厚みとしては５０〜１０００μｍの範囲内にあることが
望ましいことが判る。

【００５１】［実施例１７，１８］定着フィルム弾性層
の硬度と、カラー画像における光沢ムラ及び定着フィル
ム剛性に高低による記録材の曲率分離のし易さについて
検討した。実施例１７及び１８にて用いた定着フィルム
は図５に示す１０ｃのような構成を有し、それぞれの構
成と、像加熱装置に装着し定着試験を行った結果につい
て表７に示す。

【００５２】

【表７】 定着フィルム基層である発熱層としてはステンレスウエ
ブ（目の粗さ１００メッシュ、線径０．１ｍｍ、厚み２
００μｍ）、トナー離型層としてはフッ素樹脂（ＦＥ
Ｐ、１５μｍ）をそれぞれ用いた。上記ステンレスウエ
ブとトナー離型層（ＦＥＰ）の間に、弾性層としてゴム
硬度６０°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムを１００μ
ｍ形成した定着フィルム（実施例１７）を用いた場合、
弾性層の硬度が高いため、トナーと記録材の凹凸に離型
層が追従することが困難となりカラー画像において光沢
ムラが発生した。

【００５３】一方、上記ステンレスウエブとトナー離型
層（ＦＥＰ）の間に、弾性層としてゴム硬度３０°（Ｊ
ＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムを１００μｍ形成した定着
フィルム（実施例９）、また弾性層としてゴム硬度２０
°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムを１００μｍ形成し
た定着フィルム（実施例１８）を用いた場合、ステンレ
スウエブで発生した熱を記録材とトナーに効率よく伝
え、クイックスタート及び省エネルギを達成すると共
に、弾性層の弾性効果により離型層がトナーと記録材の
凹凸に追従することができ、カラー画像においても光沢
ムラのない定着フィルムを与えることができる。以上の
ことから、定着フィルム弾性層のゴム硬度は６０°（Ｊ
ＩＳ−Ａ）以下であることが望ましく、更にはゴム硬度
３０°（ＪＩＳ−Ａ）以下であることがより望ましいこ
とが判る。

【００５４】［実施例１９，２０］定着フィルム弾性層
の熱伝導率とクイックスタート（省エネルギ）と、カラ
ー画像における光沢ムラについて検討した。実施例１７
及び１８にて用いた定着フィルムは図５に示す１０ｃの
ような構成を有し、それぞれの構成と、像加熱装置に装
着し定着試験を行った結果について表８に示す。

【００５５】

【表８】 定着フィルム基層である発熱層としてはステンレスウエ
ブ（目の粗さ１００メッシュ、線径０．１ｍｍ、厚み２
００μｍ）、トナー離型層としてはフッ素樹脂（ＦＥ
Ｐ、１５μｍ）をそれぞれ用いた。上記ステンレスウエ
ブとトナー離型層（ＦＥＰ）の間に弾性層として熱伝導
率λが６×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇのシリ
コーンゴムを形成した定着フィルム（実施例１９）を用
いた場合、弾性層の熱伝導率が極めて低いためステンレ
スウエブで発生した熱を効率よく記録材とトナーに伝達
することができず、クイックスタート及び省エネルギを
達成することができない上、トナーを完全に溶融するこ
とができず定着不良が発生したりする。

【００５６】一方、上記ステンレスウエブとトナー離型
層（ＦＥＰ）の間に弾性層として熱伝導率λが１．５×
１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇのシリコーンゴム
を形成した定着フィルム（実施例２０）を用いた場合、
弾性層の熱伝導率が極めて高いため、ステンレスウエブ
で発生した熱量を効率よく記録材とトナーに伝達するこ
とができ、クイックスタート及び省エネルギを達成する
ことができる。このようにゴムの熱伝導率を上げていく
と、一般的にゴム硬度は高くなる。今回用いたシリコー
ンゴムの場合、その際の硬度は５８°（ＪＩＳ−Ａ）と
なり、弾性層の弾性効果により離型層がトナーと記録材
の凹凸に追従できるぎりぎりのところまでゴム硬度が上
がってしまう。以上のことから定着フィルムの熱伝導率
λは、６×１０^-4〜１．５×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅ
ｃ・ｄｅｇの範囲内にあることが望ましいが判る。

【００５７】［実施例２１］実施例２１で用いた定着フ
ィルムの断面図を図６に示す。６０２は定着フィルム基
層であり発熱層であるステンレスウエブである。ステン
レスウエブの目の粗さは１００メッシュであり、ウエブ
を構成しているステンレス細線の直径は０．１ｍｍであ
る。またステンレスウエブ自体の厚みは２００μｍであ
る。６０３はシリコーンゴム（ゴム硬度３０°（ＪＩＳ
−Ａ）、熱伝導率１×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄ
ｅｇ）で構成される弾性層であり、その厚みは１００μ
ｍである。またステンレスウエブ６０２と弾性層６０３
はシリコーンゴムプライマーで接着されており、またス
テンレスウエブには弾性層を構成するシリコーンゴムが
含浸され硬化された構成をなしている。６０４はフッ素
樹脂（ＦＥＰ）で構成されるトナー離型層であり、その
厚みは１５μｍである。また弾性層６０３と離型層６０
４はプライマーにより接着されている。６０１は定着フ
ィルムの内面樹脂層で５０μｍのＰＦＡフィルムで構成
されている。６０１はシリコーンゴムプライマーにより
ステンレスウエブに含浸したシリコーンゴムと接着して
おり、ステンレスウエブと一体化されている。

【００５８】画像形成装置の高速化にともない、定着フ
ィルムの回転速度は速まり、定着フィルムを内面から支
持しているフィルムステイと、定着フィルム内面との摩
擦により、定着フィルム内面及びフィルムステイが摩耗
することがある。その結果記録材搬送に不具合が生じ、
画像不良が発生することがある。しかしながら実施例２
１のように、定着フィルム内面に滑り性の良い樹脂層を
設けることにより、定着フィルム内面及びフィルムステ
イの摩耗は減少し、高速画像形成装置においても耐久性
が向上する（表９参照）ことが判る。

【００５９】

【表９】

【００６０】

【発明の効果】上記のように、定着フィルムと加圧部材
を圧接し、該定着フィルムの発熱層に磁場を入れること
により渦電流を発生させるための交番磁場を発生させる
コイルを少なくとも１個配設し、前記定着フィルムと加
圧部材間に未定着トナー像を載せた被記録材を挟持搬送
させることにより定着させる像加熱装置の定着フィルム
において、該定着フィルムの発熱層を磁束吸収の良い金
属ウエブにより構成せしめることにより、クイックスタ
ート及び省エネルギが達成され、記録材の曲率分離を可
能とする像加熱装置が提供される。

【００６１】更に、前記金属ウエブを２層以上に積層し
た層を発熱層とする定着フィルムを用いることにより、
更に高度にクイックスタート及び省エネルギを達成する
像加熱装置を提供することができる。また層中の金属ウ
エブ上に弾性層を有する定着フィルムを用いることによ
り、カラー画像においても光沢ムラの発生しない像加熱
装置を提供することができる。更にまた金属ウエブ内面
に滑り性の良い樹脂層を設けた定着フィルムを用いるこ
とにより、定着フィルム内面及びフィルムステイの摩耗
のない像加熱装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱定着装置の概要を示す模式断面
図。

【図２】曲率分離を可能とする加熱定着装置の概要を示
す模式断面図。

【図３】実施例１，２及び４〜９の定着フィルムの断面
構造を示す模式断面図。

【図４】実施例３の定着フィルムの断面構造を示す模式
断面図。

【図５】実施例１０〜２０の定着フィルムの断面構造を
示す模式断面図。

【図６】実施例２１の定着フィルムの断面構造を示す模
式断面図。

【図７】実施例１に用いた画像形成装置の断面構造を示
す模式断面図。

【符号の説明】

１ 発熱層 ３，３０２，４０２，５０３，６０４ トナー離型層 １０ 定着フィルム １６ フィルムガイド １７ 高透磁率コア １８ 励磁コイル ２３ 磁束 ２４ 渦電流 ３０ 加圧ローラ １００ 加熱定着装置 １０１ 感光体ドラム １０２ 帯電ローラ １０３ レーザ光 １０４ 現像機 １０５ 中間転写体ドラム １０６ 転写ローラ １０８ クリーナ １０９ ミラー １１０ レーザ光学箱 ３０１，４０１，５０１，６０２ 金属ウエブ ５０２，６０３ 弾性層 ６０１ 内面樹脂層 Ｎ ニップ Ｐ 被記録材 Ｔ トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川元 英雄 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 (72)発明者 熊谷 裕昭 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 (56)参考文献 特開 平７−114276（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−73864（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着フィルムと加圧部材とを圧接し、該
   定着フィルムの発熱層に磁場を入れることにより渦電流
   を発生させるための交番磁場を発生させるコイルを少な
   くとも１個配設し、前記定着フィルムと加圧部材間に未
   定着トナー像を載せた被記録材を挟持搬送させることに
   より定着させる像加熱装置の定着フィルムにおいて、該
   定着フィルムは、表面に離型層を有し、発熱層として、
   磁束吸収の良い金属ウエブを有し、更に（１）前記離型
   層成分が前記金属ウエブに含浸された構成、又は、
   （２）前記金属ウエブと離型層の間に弾性層が形成さ
   れ、且つ該弾性層が前記金属ウエブに含浸された構成、
   の何れかの構成を有することを特徴とする定着フィル
   ム。
2. 【請求項２】 前記金属ウエブが、２層以上に積層され
   て成ることを特徴とする、請求項１記載の定着フィル
   ム。
3. 【請求項３】 前記金属ウエブの目の粗さが、５０乃至
   ６００メッシュの範囲であることを特徴とする、請求項
   １又は２記載の定着フィルム。
4. 【請求項４】 前記離型層の厚みが、１乃至１００μｍ
   の範囲であることを特徴とする、請求項１記載の定着フ
   ィルム。
5. 【請求項５】 前記弾性層の厚みが、５０乃至１０００
   μｍの範囲であることを特徴とする、請求項１記載の定
   着フィルム。
6. 【請求項６】 前記弾性層の硬度が、６０°（ＪＩＳ−
   Ａ）以下であることを特徴とする、請求項１記載の定着
   フィルム。
7. 【請求項７】 前記弾性層の熱伝導率λが、６×１０^-4
   乃至１．５×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇの範
   囲であることを特徴とする、請求項１記載の定着フィル
   ム。
8. 【請求項８】 前記定着フィルムの内面に、滑り性の良
   い樹脂層が設けられて成ることを特徴とする、請求項１
   に記載の定着フィルム。
9. 【請求項９】 定着フィルムと加圧部材を圧接し、該定
   着フィルムの金属ウエブ発熱層に磁場を入れることによ
   り渦電流を発生させるための交番磁場を発生させるコイ
   ルを少なくとも１個配設し、前記定着フィルムと加圧部
   材間に未定着トナー像を載せた被記録材を挟持搬送させ
   ることにより定着させる像加熱装置において、前記定着
   フィルムが、請求項１乃至８の何れかに記載のものであ
   ることを特徴とする、像加熱装置。