JP5366427B2 - フィルム、及びそのフィルムを備える像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載する加熱定着装置（定着器）の定着フィルムに用いれば好適なフィルム、及びそのフィルムを備える像加熱装置に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載する加熱定着装置（定着器）として、フィルム加熱方式のものが知られている。特許文献１にはこのタイプの加熱定着装置が記載されている。この加熱定着装置は、セラミック製の基板上に通電発熱抵抗層を有するヒータ、そのヒータと接触しつつ移動する定着フィルム、その定着フィルムと接触しニップ部を形成する加圧ローラと、を有する。未定着のトナー画像を担持した記録材は加熱定着装置のニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上のトナー画像は記録材に加熱定着される。このタイプの加熱定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットを有する。したがって、この加熱定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、１枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）を短く出来る。またこのタイプの加熱定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。

上記のフィルム加熱方式の加熱定着装置では、複写機、プリンタの高速化に伴い、従来よりも瞬時の加熱により、記録材上の未定着のトナー画像を記録材上に加熱定着する必要がある。

そこで、特許文献２、特許文献３に開示されるように、定着フィルムの基層として、耐熱性樹脂の代わりに良熱伝導性の薄肉金属スリーブを用いることで、記録材への熱伝達効率を向上させている。

また、フィルム加熱方式の加熱定着装置では、定着フィルムの回転中において定着フィルムに長手方向への寄りが発生する場合があるが、この寄り力をコントロールすることは難しい。特に、加圧ローラと定着フィルムの平行度のズレが大きくなったり、定着フィルムと加圧ローラの長手方向両端の加圧力の差が大きくなったりすると、定着フィルムに強い寄り力が発生してしまう。すると、寄り力が発生した側のフィルム端部に強いストレスが加わるため、定着フィルムの端部破損を生じる場合がある。

そこで、特許文献４では、定着フィルムのフィルム端部を定着フランジのフィルム端部規制面で受け止めて定着フィルムの寄り規制を行うことを提案している。
特開平４−４４０７５号公報 特開平１０−３１９７５３号公報 特開２００１−２２５１３４号公報 特開２００２−３２３８２１号公報

フィルム加熱方式の加熱定着装置において、定着フィルムの基層として薄肉金属スリーブを用いた場合に、下記に示すような問題が発生する可能性がある。

画像形成装置の更なる高速化に対応できる加熱定着装置を実現しようとした場合、定着性を確保するために、ニップ部に加圧力を付勢する加圧手段を強化することは一般的な手法である。加圧手段を強化しニップ部への加圧力を増加する場合、加圧ローラと定着フィルムの平行度のずれや、加圧ローラに設けられている弾性層の厚みムラなどに起因する寄り力は、より強いものになる。

また、加熱定着装置の長寿命化を図る場合、ヒータに設けられている保護摺動層と定着フィルムの基層の内周面が長時間摺擦を続けることにより、保護摺動層と基層内周面の表面性は損なわれ、摩擦力が強く発生する。摩擦力が強くなると、定着フィルムに生じる寄り力もまた強くなってしまう。

このように、加熱定着装置に高速化、長寿命化が求められ、定着フィルムの基層の端面が受ける寄り力は強くなっている一方で、基層端面の形状については特に考慮がなされていない。寄り力によって定着フィルムは長手方向に寄ってしまうが、この定着フィルムの寄りを定着フランジの端部規制面によって規制している。寄り力が強くなると、基層端面に大きな応力がかかるようになる。

ここで、定着フィルムの基層端面の形状の先端が丸まっている場合、その基層端面と定着フランジの端部規制面との接触面積は小さくなってしまう。

図１０は定着フィルム７１の基層端面の形状が丸まっている場合における基層端面７１ａと定着フランジ７５の端部規制面７６が接触している様子を表わす図である。

図１０に示す状態で定着フィルムを長い時間耐久すると、定着フィルム７１の基層端面７１ａは点接触であるため、その基層端面７１ａが強い寄り力に耐え切れず、定着フィルム７１はフィルム破れに至る可能性がある。

一方、定着フィルムの基層端面のエッジが角張っているような場合、定着フィルムの基層端面と定着フランジの端部規制面との接触面積は大きい。

図１１の（ａ）は定着フィルム７１の基層端面７１ａのエッジ７１ａ１が角張っている場合における基層端面７１ａと定着フランジ７５の端部規制面７６が接触している様子を表わす図である。図１１の（ｂ）は（ａ）に示す定着フィルム７１の基層端面７１ａのエッジ７１ａ１の一部と定着フランジ７５の端部規制面７６が接触している様子を表わす図である。

図１１（ａ）に示すように定着フィルム７１の基層端面７１ａのエッジ７１ａ１が角張っているような場合、定着フィルム７１に強い寄り力が発生しても、定着フィルム７１の基層端面７１ａと定着フランジの端部規制面７６との接触面積は大きい。そのため、端部規制面７６で定着フィルム７１の寄り力を分散して受けることができる。しかし、図１１の（ｂ）に示すように定着フィルム７１が加圧ローラ（不図示）に対して平行度がずれた場合、基層端面７１ａのエッジ７１ａ１の一部が定着フランジ７５の端部規制面７６と接触する。こうなると端部規制面７６に接触するエッジ７１ａ１の一点に寄り力が集中してしまい、そのため定着フィルム７１はフィルム破れに至る可能性がある。

このように定着フィルムの基層端面の形状は、フィルム破れを発生させないためには非常に重要である。

本発明の目的は、フィルムの母線方向への移動を規制する規制部材を備える像加熱装置に用いられるフィルムであって、フィルムの規制部材側の端面の破れを低減できるようにしたフィルム、及びそのフィルムを備える像加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るフィルムの構成は、記録材が担持するトナー像を加熱する像加熱装置に用いられる筒状のフィルムであって、金属で形成された基層を有し、前記フィルムが前記フィルムの母線方向に移動した時に前記基層の前記母線方向の端面のうち少なくとも一部が前記像加熱装置に備えた規制部材の規制面に接触して前記フィルムの移動が規制されるフィルムにおいて、前記基層の前記フィルムの母線方向の端面はエッジが丸められ、前記フィルムの周方向に沿う円弧状の溝が形成されていることを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の構成は、金属で形成された基層を有する筒状のフィルムと、前記フィルムを加熱するヒータと、前記フィルムと自身との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記フィルムが前記フィルムの母線方向に移動した時に前記基層の前記母線方向の端面のうち少なくとも一部に接触して前記フィルムの移動を規制する規制面を有する規制部材と、を備え、前記ニップ部でトナー像を担持した記録材を搬送しながら前記トナー像を加熱する像加熱装置において、前記端面はエッジが丸められ、前記フィルムの周方向に沿う円弧状の溝が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、フィルムの母線方向への移動を規制する規制部材を備える像加熱装置に用いられるフィルムであって、フィルムの規制部材側の端面の破れを低減できるようにしたフィルム、及びそのフィルムを備える像加熱装置の提供を実現できる。

本発明を図面に基づいて詳しく説明する。

［参考例１］
（１）画像形成装置例
図９は本発明に係るフィルムを備える像加熱装置を加熱定着装置として搭載できる画像形成装置の一例の構成模式図である。この画像形成装置は電子写真方式のレーザープリンタであって、ホストコンピュータ等の外部装置（不図示）より入力する画像情報に応じた画像を記録材に形成する。

本参考例に示す画像形成装置は、外部装置からプリント指令を入力すると、像担持体としてのドラム形状の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）５１を矢印方向に所定の速度（プロセススピード）で回転駆動する。その感光ドラム５１は感光ドラム５１の外周面（表面）が帯電器５２により所定の極性・電位に一様に帯電される。その感光ドラム５１表面の帯電面に対して露光手段としてのレーザースキャナ５３により画像情報の書き込みがなされる。レーザースキャナ５３は、外部装置からプリンタに入力される画像情報の時系列電気デジタル画素信号に応じて変調されたレーザー光Ｌを出力する。そしてレーザースキャナ５３はそのレーザー光Ｌにより感光ドラム５１の帯電面を走査露光する。これにより、感光ドラム５１表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。その静電潜像は現像器５４によりトナー（現像剤）を用いてトナー画像（現像像）として現像される。感光ドラム５１表面のトナー画像（以下、トナー像と記す）は感光ドラム５１の回転によって感光ドラム５１表面とこの感光ドラム５１表面に対向して配置されている転写ローラ５７の外周面（表面）との間の転写ニップ部に送られていく。

以上が画像形成部の構成である。

一方、給送カセット５８のシート積載台５８ａ上に積載されている記録材（転写用紙、ＯＨＰシート）Ｐは、所定の制御タイミングで駆動される給送ローラ５９により一枚ずつピックアップされ、搬送ローラ６０と搬送コロ６０ａとによりレジスト部へと送られる。レジスト部では、記録材Ｐの先端をレジストローラ６１とレジストコロ６１ａ間のニップ部で一旦受け止めて記録材Ｐの斜行矯正を行い、所定の搬送タイミングでその記録材Ｐを転写ニップ部へと給送する。即ち、レジスト部では、感光ドラム５１表面のトナー像の先端部位が転写ニップ部に到達したとき、記録材Ｐの先端部位も転写ニップ部に到達するように記録材Ｐの搬送タイミングが制御される。

転写ニップ部に給送された記録材Ｐは感光ドラム５１と転写ローラ５７とにより挟持搬送される。そしてその記録材Ｐの搬送過程において転写ローラ５７に印加される転写バイアスにより感光ドラム５１表面のトナー像が記録材Ｐに転写され、記録材Ｐはそのトナー像を後述の加熱定着装置（定着器）６２の定着フィルム１０側の面上に担持する。転写ニップ部で未定着トナー像を担持した記録材Ｐは感光ドラム５１表面から分離されて加熱定着装置６２へと搬送される。

加熱定着装置６２は、未定着トナー像を担持した記録材Ｐに後述のニップ部（定着ニップ部）Ｆで熱と圧力を付与することによって未定着トナー像を記録材Ｐに加熱定着し、その記録材Ｐをニップ部Ｆから排出する。

加熱定着装置６２のニップ部Ｆから排出された記録材Ｐは中間排出ローラ６３により排出ローラ６４に搬送される。そして排出ローラ６４がその記録材Ｐを排出トレイ６５上に排出する。

記録材Ｐ分離後の感光ドラム５１表面は、クリーナー５５により転写残トナーが除去され、繰り返して作像に供される。

本参考例の画像形成装置は、感光ドラム５１と帯電器５２と現像器５４とクリーナー５５を一体化してプロセスカートリッジ５６としている。そしてそのカートリッジ５６はプリンタの筐体を構成する画像形成装置本体６６に対して取り外し可能に装着されている。

画像形成装置本体６６には冷却ファン６７が設けられている。この冷却ファン６７は、適宜回転され、外気を画像形成装置本体６６内に取り込んで画像形成部、電装基板等の昇温箇所を冷却する。冷却ファン６７の近傍には、サーミスタ等の温度検知手段６８が設けられ、冷却ファン６７によって機外の空気を取り込んだ際に、画像形成装置が設置されている環境の温度を検知する。そして、その検知結果を加熱定着装置６２の温度制御シーケンスにフィードバックしている。

給送カセット５８のシート積載台５８ａにはサイズの異なる各種記録材を積載するための移動可能な規制ガイド（不図示）が設けられている。その規制ガイドを記録材Ｐのサイズに応じて変位させその記録材Ｐをシート積載台５８ａ上に積載することによって、サイズの異なる各種記録材を給送カセット５８から給送ローラ５９により一枚ずつピックアップすることができる。

（２）加熱定着装置
以下の説明において、加熱定着装置及び加熱定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。また長手方向とは後述する加熱用回転体の回転方向に直交する方向でもある。短手方向とは、記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。幅とは短手方向の寸法である。また、記録材に関し、幅方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。

図１は加熱定着装置６２の横断側面模式図である。図２は図１の加熱定着装置６２の縦断側面模式図である。図３は図１の加熱定着装置６２を記録材Ｐの導入側から見た図である。

この加熱定着装置６２は、加圧ローラ２０を回転駆動し定着フィルム１０を加圧ローラ２０の搬送力により回転させる加圧ローラ駆動方式・フィルム加熱方式の所謂テンションレスタイプの装置である。

本参考例に示す加熱定着装置６２は、加熱体としてのヒータ３０と、加熱用回転体（可撓性部材）としての円筒状の定着フィルム１０と、加熱体保持部材としてのヒータホルダー４１と、を有する。また、加熱定着装置６２は、剛性加圧部材としての加圧ステー４２と、加圧力付勢手段としての加圧手段４３と、定着フィルム１０の端部規制部材すなわち定着フィルム１０の長手方向への移動を規制する規制部材としての定着フランジ４５と、を有する。ヒータ３０、定着フィルム１０、ヒータホルダー４１、加圧ステー４２及び加圧ローラ２０は、何れも長手方向に細長い部材である。

２−１）定着フィルム
図４は定着フィルム１０の横断側面模式図である。

定着フィルム１０は、耐熱性と可撓性を有する材料によりエンドレスのスリーブ状に形成されている基層１１と、その基層１１の外周面上に設けられている離型性層１２と、を有する。また、定着性向上、画質向上のために、その基層１１の外周面上で、離型層１２の内周面側との間にシリコーンゴムなどの弾性層（不図示）を設けても良い。

基層１１として、厚み１５〜１００μｍ程度で、耐熱性を有し熱伝導率の高いＳＵＳ(ステンレス)、Ｎｉ(ニッケル）等の金属材料によって可撓性を有するように薄肉のエンドレスのスリーブ状に形成したものを用いている。

つまり、基層１１は、少なくとも可撓性を有するようにＳＵＳ、Ｎｉ等の金属材料によってエンドレスのスリーブ状に形成されている。

上記基層１１の外周面上には、離型性層（以下、離型層と記す）１２として、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂を単品もしくはブレンドしてコーティングするか、あるいはチューブを被覆している。ＰＦＡとはパーフルオロアルコキシ樹脂のことであり、ＰＴＦＥとはポリテトラフルオロエチレン樹脂のことであり、ＦＥＰとはテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂のことである。

離型層１２の厚みは、耐久性の観点から５μｍ以上であることが必要である。また離型層１２が厚すぎると、熱伝導度が下がってしまい定着性に悪影響を与えてしまうことから、５０μｍ以下にする必要がある。以上に述べたように、耐久性と定着性を両立させるためには、離型層１２の厚みとしては５μｍ以上５０μｍ以下としている。

基層１１の外周面と離型層１２の内周面の間に弾性層１３を設ける場合、記録材Ｐの担持する未定着トナー像Ｔを包み込むことによって均一に熱を与えることができる。そのため、記録材Ｐとトナー像Ｔとで形成される凹凸に追従し、ハーフトーン画像などでのガサツキを抑え、均一で十分な定着性を得ることが可能となる。

定着フィルム１０において、定着フィルム１０の外径は熱容量が抑えられるため小さい方が好ましい。しかしながら、外径を小さくしすぎるとニップ部Ｆの幅が細くなってしまうために極度に小さくすることはできない。

従って、本参考例の定着フィルム１０は、画像形成装置の速度（プロセススピード）等の条件を考慮し、基層１１の材料にはＳＵＳを用い、基層１１の肉厚（厚み）は３５μｍ、基層１１の内径は３０ｍｍとしている。離型層１２としては、ＰＦＡのコーティングを用い、離型層１２の厚みは１４μｍである。

２−２）ヒータホルダー
ヒータホルダー４１は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により横断面半円形状樋型に形成されている。このヒータホルダー４１は、熱伝導率が低いほどヒータ３０により定着フィルム１０内面を加熱するときの熱効率が高くなる。よってヒータホルダー４１を形成する耐熱性樹脂中に中空のフィラー、例えばガラスバルーン、シリカバルーン等を内包してあっても良い。ヒータホルダー４１の下面（加圧ローラ２０側の面）には、ヒータホルダー４１の長手方向に沿って凹溝４１ａが設けられている。そしてこの凹溝４１ａからヒータ３０の後述する保護摺動層３４が露出するように凹溝４１ａによりヒータ３０の基板３１を保持している。そしてそのヒータホルダー４１の外周には定着フィルム１０がルーズに外嵌されている。定着フィルム１０が外嵌されたヒータホルダー４１は、ヒータホルダー４１の長手方向両端部が装置フレーム（不図示）に保持されている。

２−３）加圧ローラ
加圧ローラ２０は、芯軸部２３と、その芯軸部２３の外周面上に設けられている弾性層２２と、その弾性層２２の外周面上に設けられている離型層２１と、を有する。

芯軸部２３は、アルミ、或いは鉄などの材料により丸軸状に形成されている。芯軸部２３の材料はアルミ、或いは鉄などに限られず高強度、低熱容量で断熱効果の高いセラミック多孔質体を用いても良い。

弾性層２２は、シリコーンゴム（ソリッドゴム層）、或いは断熱効果をもたせるためにシリコーンゴムを発泡して形成されたスポンジ層などからなる。弾性層２２は、シリコーンゴム、或いはスポンジ層に限られずより断熱効果を持たせるためにシリコーンゴム層内に中空フィラーや、あるいは吸水性ポリマーおよび水を添加することで形成された多孔質を有する気泡ゴム層などでもよい。上記に述べた弾性層２２の上には、パープルアロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂離型性層２１を形成する。この離型層２１はチューブを被覆させたものでも表面を塗料でコートしたものであってもよい。

この加圧ローラ２０は、定着フィルム１０の下方においてヒータホルダー４１に保持されているヒータ３０と対向して配置されている。そしてこの加圧ローラ２０は、芯軸部２３の長手方向両端部が上記装置フレームに回転自在に保持されている。

比較的高速の画像形成装置に搭載される加熱定着装置６２では、ニップ部Ｆにおいて適正なニップ幅が形成でき、かつ熱容量をある程度確保する必要がある。そのため、肉厚（厚み）が３．５ｍｍのソリッドゴムを用いて弾性層２２を形成した加圧ローラ２０を使用した。離型層２１としては、耐久性を考慮し、５０μｍの厚みのＰＦＡチューブを被覆させている。また、加圧ローラ２０の外径をφ３０ｍｍとしている。

２−４）ヒータ
図５はヒータ３０の一例の構成模式図である。

ヒータ３０は、定着フィルム１０の内周面（基層１１の内周面）と接触しながら定着フィルム１０を急速加熱する板状発熱体である。このヒータ３０は長手方向に細長い基板３１を有する。基板３１は、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性のセラミックス基板、或いはポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板である。その基板３１の表面（加圧ローラ２０側の面）には、基板３１の長手方向に沿って例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ _２ 、Ｔａ _２ Ｎ等の通電発熱抵抗層３２がスクリーン印刷等により線状もしくは細帯状に塗工して形成してある。通電発熱抵抗層３２は、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度である。また、基板３１の表面には、通電発熱抵抗層３２に給電するための給電電極３３が基板３１の長手方向両端部の内側に設けられている。また、基板３１の表面には、通電発熱抵抗層３２の熱効率を損なわない範囲で通電発熱抵抗層３２を保護する保護摺動層３４を設けてあってもよい。ただし、保護摺動層３４の厚みは十分薄く、通電発熱抵抗層３２の表面性を良好にする程度が好ましい。保護摺動層３４としては、ポリイミドやポリアミドイミドなどの耐熱性樹脂やガラスコートなどが用いられることが多い。

上記ヒータ３０において、基板３１として熱伝導性の良好な窒化アルミ等を使用する場合には、通電発熱抵抗層３２は基板３１の裏面（加圧ローラ２０と反対側の面）に形成してあっても良い。

２−５）加圧ステー
加圧ステー４２は剛性を有する金属等の材料により横断面下向きＵ字形状に形成してある。この加圧ステー４２は、定着フィルム１０の内側においてヒータホルダー４１の上面（加圧ローラ２０と反対側の面）の短手方向中央に配置されている。そして装置フレームに保持されている定着フランジ４５を介して加圧ステー４２の長手方向両端部を加圧ばね等の加圧手段４３により加圧ローラ２０の軸線に向けて付勢する。これによってヒータ３０の基板３１の表面を定着フィルム１０を介して加圧ローラ２０表面に加圧し加圧ローラ２０の弾性層２２が基板３１に沿って弾性変形する。これによって加圧ローラ２０表面と定着フィルム１０表面との間にトナー像Ｔの加熱定着に必要な所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｆが形成される。

２−６）加熱定着装置の加熱定着動作
制御手段としての回転駆動・温調制御部４４は、プリント指令に応じて所定の回転駆動制御シーケンスを実行し、駆動源であるモータＭを駆動して加圧ローラ２０の芯軸部２３の長手方向端部に設けられている駆動ギアＧを回転させる。これにより加圧ローラ２０は所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向へ回転する。その際、ニップ部Ｆにおける加圧ローラ２０表面と定着フィルム１０表面との摩擦力によって定着フィルム１０に加圧ローラ２０の回転方向とは逆向きに回転する回転力が作用する。これにより、定着フィルム１０は、定着フィルム１０内面がヒータ３０の保護摺動層３４に接触しながらヒータホルダー４１の外周を加圧ローラ２０と略同じ周速度で矢印方向へ従動回転する。

また、回転駆動・温調制御部４４は、プリント指令に応じて所定の温度制御シーケンスを実行し、電源３７からヒータ３０の給電電極３３を通じて通電発熱抵抗層３２に通電する。その通電により通電発熱抵抗層３２が発熱しヒータ３０は急速昇温して定着フィルム１０を加熱する。ヒータ３０の温度は基板３１の裏面に設けられている温度検知手段としてのサーミスタ等の温度検知素子３５により検知され、その温度検知素子３５はヒータ３０の温度検知信号を回転駆動・温調制御部４４に出力する。この温度検知素子３５は、ヒータ３０の長手方向におけるニップ部Ｆの記録材搬送領域においてプリンタに使用可能な各種サイズの記録材Ｐが必ず通過する領域に配置されている。回転駆動・温調制御部４３は、温度検知素子３５から温度検知信号を取り込み、その温度検知信号に基づいてヒータ３０が所定の温調温度（目標温度）を維持するように通電発熱抵抗層３２への通電を制御する。つまり、回転駆動・温調制御部４４は、温度検知素子３５からの温度検知信号に基づきヒータ３０が所定の温調温度を維持するように通電発熱抵抗層３２に印加される電圧のデューティー比や波数などを適切に制御している。

加圧ローラ２０及び定着フィルム１０の回転が安定し、かつヒータ３０の温度が所定の温調温度に維持された状態で、未定着トナー像Ｔを担持する記録材Ｐがニップ部Ｆの記録材搬送領域内に導入される。その記録材Ｐはニップ部Ｆで定着フィルム１０表面と加圧ローラ２０表面とにより挟持搬送される。その搬送過程において記録材Ｐにはヒータ３０により加熱されている定着フィルム１０の熱とニップ部Ｆの圧力が加えられ、その熱と圧力によってトナー像Ｔは記録材Ｐの面上に加熱定着される。

ここで、上記温度検知素子３５は基板３１の裏面に限られずＳＵＳなどの板バネ（不図示）等の支持部材によって定着フィルム１０内面に弾性的に接触させるようにしてもよい。

また、ヒータ３０の基板３１の裏面には、サーモスイッチ、温度ヒューズ等のサーモプロテクタ３６が配置されている。サーモプロテクタ３６の入力端子（不図示）は電源３７と直列接続され、出力端子（不図示）はヒータ３０の通電発熱抵抗層３２に直列接続されている。これにより、ヒータ３０が温度検知素子３５の故障等により暴走状態になったときにヒータ３０の異常昇温をサーモプロテクタ３６が検出し、通電発熱抵抗層３２への通電をシャットダウンする構成となっている。

２−７）定着フランジ
上記２−６）の定着動作時において、定着フィルム１０はニップ部Ｆにおいて回転駆動される加圧ローラ２０との摩擦によって従動回転する。このとき、加圧ローラ２０と定着フィルム１０は、必ずしも完全に平行ではなく製造上生じるわずかな交差角を有する場合がある。交差角が生じた場合、その交差角によって定着フィルム１０は長手方向（定着フィルム１０の母線方向）に送られ寄りが発生する。また、定着フィルム１０の長手方向両端部側において、加圧バネなどの加圧手段４５の加圧力の差によってニップ部Ｆのニップ幅に不均一が生まれる。また、定着フィルム１０の長手方向両端部側において、従動回転する定着フィルム１０の送り速度に差が生じる。このような場合には、定着フィルム１０に長手方向へ移動しようとする寄り力が発生する場合がある。また、定着フィルム１０の長手方向両端部側において、加圧ローラ２０の弾性層２２の厚みムラや硬度ムラによってニップ部Ｆのニップ幅に不均一が生まれる場合には、従動回転する定着フィルム１０の送り速度に差が生じる。このような場合にも、定着フィルム１０に長手方向へ移動しようとする寄り力が発生する場合がある。

定着フランジ４５は、定着フィルム１０の基層１１の端部の端面（以下、フィルム基層端面と記す）１４と対向する平面な端部規制面４６で上記の定着フィルム１０の寄りを受けることによって、定着フィルム１０の長手方向の定着フィルム位置を規制する。そこで、定着フランジ４５の端部規制面４６にグリスなどの潤滑材（不図示）を塗布することにより、定着フィルム１０のフィルム基層端面１４と端部規制面４６との摺擦を滑らかにすることも可能である。

（３）定着フィルムの基層端部の端面形状
図６は図２に示すＡ部分を拡大した部分拡大図であって、定着フィルム１０のフィルム基層端面１４及びそのフィルム基層端面１４と接触する定着フランジ４５の端部規制面４６の部分拡大図である。

本参考例では、寄り力によるフィルム破れ対策として、定着フランジ４５の端部規制面４６と定着フィルム１０のフィルム基層端面１４の接触領域が大きくなるようにしている。

具体的には、定着フランジ４５の平面な端部規制面４６に対し、定着フィルム１０のフィルム基層端面１４が接触可能な平行な面を成し、そのフィルム基層端面１４の基層１１の厚み方向の寸法をｈ、基層１１の厚みをｔとし、平面率ＨをＨ＝ｈ／ｔと定義する。そしてその平面率Ｈが一定の割合以上になるようにしている。

このようにフィルム基層端面１４の平面率Ｈを規定することで、端部規制面４６に接触するフィルム基層端面１４全体に応力を分散させることができる。そのため、寄り力の局所的な応力集中によるフィルム基層端面１４の破れ（以下、フィルム破れと記す）を防止できる。

また、製造上生じる定着フィルム１０と加圧ローラ２０の交差角や、加圧手段４３の加圧力の差などで生じる交差角が発生した場合を考慮する。このような場合、定着フィルム１０は定着フランジ４５の端部規制面４６に対しわずかに角度を持って接触するようなことがまれにある。その場合、フィルム基層端面１４の一部に応力が集まりやすい。このとき、フィルム基層端面１４のエッジが鋭角に切り立っていると、このフィルム基層端面１４のエッジに局所的に応力が集中してしまい、フィルム基層端面１４の一部に亀裂が入り、そこからフィルム破れに至る可能性がある。

そこで、フィルム基層端面１４は、定着フランジ４５の端部規制面４６に接触する平面１４ａを有するだけでなく、エッジ１４ａ１を端部規制面４６と接触しないように丸めるような処理も施している。このようにフィルム基層端面１４を平面１４ａとエッジ１４ａ１とを有するような形状に形成することによって、定着フィルム１０が定着フィルム１０の長手方向に寄ることで発生するフィルム破れを防止できるようになる。これだけでなく、定着フィルム１０が定着フランジ４５の端部規制面４６に対しわずかに角度を持って接触するようなことが生じた場合でも、フィルム基層端面１４のエッジ１４ａ１への局所的な応力の集中を防止できフィルム破れを抑制できる。

フィルム基層端面１４のエッジを丸める処理方法としては、フィルム基層端面１４が所定の形状になるように設置されたサンドペーパーなどの研磨材にフィルム基層端面１４を回転させながらフィルム基層端面１４のエッジを押し当てる方法などがある。エッジを丸める処理方法はこれに限られず所望の丸める形状が出せればどのような処理方法でも構わない。

ここでフィルム基層端面１４において、平面率Ｈの耐久性の関係を調べるために、平面率Ｈの異なる定着フィルム１０を組み込んだ６つの定着器を用意した。

それぞれの定着器における定着フィルム１０のフィルム基層端面１４の平面率Ｈは、１００％、９５％、９０％、７０％、５０％、４０％である。またそれぞれの定着器において、加圧手段４３としては約１８６Ｎ（１９ｋｇｆ）の加圧バネを用いている。これらの定着器を画像形成装置に装着し、３０万枚の通紙耐久を行い、画像不良及び定着フィルムにフィルム破れが発生するか否かを確認した。通紙耐久は、プロセススピード２６６ｍｍ／ｓｅｃ、１分間当り４５枚の印字枚数（以下、４５ｐｐｍと記す）の画像形成装置を用い、記録材は普通紙としてｅｘｔｒａ８０ｇ（Ａ４サイズ、坪量８０ｇ／ｍ^２）を用いた。

その結果を表１に示す。ここで表中の○、×について説明する。○はフィルム破れの発生無く良好な状態を示し、×はフィルム破れが発生した状態を示している。

平面率Ｈの数値が１００％、及び９５％の場合、フィルム基層端面に鋭角なエッジが残ってしまっているために、通紙耐久中にそのエッジに応力が集中してしまい、フィルム基層端面１４のある一部でフィルム破れが発生した。

平面率Ｈが４０％になると、２３万枚目あたりでフィルム基層端面１４に複数の亀裂が発生し、その後フィルム破れに至っている。これはフィルム基層端面１４の平面率Ｈが低いために、フィルム基層端面１４での寄り力を分散する効果が少なかったために長期の耐久には耐えることが出来ずにフィルム破れに至ってしまった。

平面率Ｈが５０％から９０％の間では、フィルム基層端面のエッジが十分に丸められているために応力が集中することがそれほどなく、フィルム基層端面の広い領域で応力を分散することが出来る。そのため、３０万枚の長期の通紙耐久でもフィルム破れが発生することなく良好な結果を得ることが出来た。

以上の結果より、フィルム基層端面のエッジを丸め、かつ平面率Ｈを５０％以上９０％以下（５０％≦Ｈ≦９０％）の範囲に設定することで、定着器の定着フィルムのフィルム破れの発生を抑えることが出来た。

従って本参考例の加熱定着装置は、定着フィルム１０に強い寄り力が発生しても、定着フィルム１０のフィルム基層端面１４を平面１４ａで定着フランジ４５の端部規制面４６に広く接触させることができる。またフィルム基層端面１４のエッジ１４ａ１を丸めることにより、フィルム基層端面１４の一部に局所的な応力を集中させないようにしている。これによって高速化、長寿命化により定着フィルム１０の寄り力が強くなりやすくても、フィルム破れは発生しにくくなる。

[実施例１]
加熱定着装置の実施例を説明する。

本実施例では、加熱定着装置及びこの加熱定着装置を構成する部材に関し、参考例１と同じ部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。参考例２についても同様とする。

図７は本実施例の加熱定着装置６２における定着フィルム１０のフィルム基層端面１４及びそのフィルム基層端面１４と接触する定着フランジ４５の端部規制面４６の部分拡大図である。

本実施例２に示す加熱定着装置６２は、定着フランジ４５の端部規制面４６と定着フィルム１０のフィルム基層端面１４の摺動性を向上させることにより、フィルム破れの発生を抑制することが可能となる加熱定着装置である。

例えば、画像形成装置の更なる高速化に対応できる加熱定着装置６２を実現しようとした場合、定着性を確保するために、ニップ部Ｆに加圧力を付勢する加圧手段４３を強化することは一般的な手法である。加圧手段を強化しニップ部への加圧力を増加する場合、加圧ローラ２０と定着フィルム１０に交差角が発生した場合に生じる寄り力は、より強いものになる。

また、加熱定着装置６２の長寿命化を図る場合、ヒータ３０の保護摺動層３４と定着フィルム１０の基層１１内面が長時間摺擦を続けることにより、お互いの表面性は損なわれ、摩擦力が強く発生する。摩擦力が強くなると、定着フィルム１０に生じる寄り力もまた強くなってしまう。

このように加熱定着装置６２を高速化や高寿命化などに対応させる場合には、定着フィルム１０に生じる寄り力が強まり、フィルム基層端面１４にかかる応力が強くなることがある。この強い寄り力によるフィルム破れの発生は、フィルム基層１１の厚みを厚くすることなどで抑制することができる。

しかし、上記のような状況で、フィルム基層端面１４と定着フランジ４５の端部規制面４６が滑らかに摺擦できない場合には、定着フィルム１０と加圧ローラ２０にはより大きな交差角が生じてしまう可能性がある。こうなると交差角が大きく生じることによりフィルム基層端面１４と定着フランジ４５の端部規制面４６との接触面積が小さくなってしまうために、非常に強い寄り力が基層端面１４の局部にかかることにより、フィルム破れに至りやすくなる。このような場合では、定着フィルム１０の基層１１の厚みを厚くするだけでは、フィルム破れを十分に防止することは出来ない。上記のようなフィルム破れを防止する為には、フィルム基層端面１４と定着フランジ４５の端部規制面４６とを長期において滑らかに摺擦させ続けさせることが必要となる。

従って、本実施例の定着フィルム１０は、画像形成装置の速度（プロセススピード）や加熱定着装置の寿命等の条件を考慮し、基層１１の材料にはＳＵＳを用い、基層１１の肉厚（厚み）は４２μｍ、基層１１の内径は３５ｍｍとしている。離型層１２としては、ＰＦＡのコーティングを用い、離型層１２の厚みは１６μｍである。

また、フィルム基層端面１４としては、フィルム基層端面１４の平面率Ｈを５０％から９０％の範囲に収め、かつフィルム基層端面１４のエッジ１４ａ１を丸めることは参考例１と同じである。フィルム基層端面１４に関し、参考例１と異なる点は、フィルム基層端面１４に定着フィルム１０の周方向の曲率に沿った円弧状の溝１５（図７）を凹部として有する点である。

図７に示すようにフィルム基層端面１４の平面１４ａには、溝１５が２本形成してある。２本の溝１５は、それぞれ、定着フィルム１０の厚み方向の開口寸法が２μｍ程度、厚み方向の深さが２μｍ程度である。このような溝１５をフィルム基層端面１４に設けることによって、定着フランジ４５の端部規制面４６に塗布されているグリスなどの潤滑材４７をこの溝１５内に保持させることが可能となる。このような溝１５の形成方法としては、同心円状に回転保持された定着フィルム１０のフィルム基層端面１４に、レーザーマーカーを照射することにより形成する方法や、化学薬品によるエッチングなどがある。

この溝１５に潤滑材４７を保持させることで長期の通紙耐久においても、フィルム基層端面１４と定着フランジ４５の端部規制面４６との摺擦を滑らかに維持することが可能となり、これによりフィルム破れを防止することが可能となる。

本実施例の加熱定着装置６２の定着フィルム１０の特徴であるフィルム基層端面１４の溝１５の効果を確認するために、通紙耐久を実施し定着フィルムにフィルム破れが発生したか否かを確認した。通紙耐久に用いた加熱定着装置の定着フィルムには、フィルム基層端面の平面に溝として基層の厚み方向の開口寸法２μｍ、厚み方向の深さ２μｍのものが２本刻まれている。定着フィルムのフィルム基層端面が摺動する定着フランジの端部規制面には、潤滑材としてフッ素系グリスを塗布している。

また、通紙耐久に用いた加熱定着装置のニップ部の加圧力は約２２６Ｎ（２３ｋｇｆ）である。そして、通紙耐久に用いた画像形成装置はプロセススピード３１１ｍｍ／ｓｅｃ、１分間当り５２枚の印字枚数（以下、５２ｐｐｍと記す）の画像形成装置であり、記録材は普通紙としてＥｘｔｒａ８０ｇ（Ａ４サイズ、坪量８０ｇ／ｍ^２）を用いた。この条件で４０万枚の通紙耐久を行い、定着フィルム１０がフィルム破れに至るかを確認した。

通紙耐久の結果は、通紙耐久が終わるまで、フィルム基層端面１４に亀裂も発生することが無く良好な結果であった。本通紙耐久のような条件では、定着フィルムのフィルム基層端面と定着フランジの端部規制面との摺擦を長期の耐久を通じて滑らかに維持しなければならない。本実施例の定着フィルム１０においては、フィルム基層端面１４の平面１４ａに設けられている溝１５に摺動グリス４７を保持することが可能である。よって少しずつそのフィルム基層端面１４の溝１５からグリス４７が摺擦部に染み出すことによって、定着フィルム１０と定着フランジ４５の端部規制面４６との摺擦を滑らかに維持することが可能となる。このため高速化し、高寿命化した加熱定着装置においても、定着フィルムのフィルム破れを抑制することが可能となっている。

本実施例では、溝１５の開口寸法と深さをそれぞれ２μｍとしたが、潤滑材４７を保持できればこれらの値にこだわるものではなく、１〜５μｍでも良い。また溝１５の数は、１本でも３本以上でも良い。また溝１５は、フィルム基層端面１４の平面１４ａ上で定着フィルム１０の円周方向に定着フィルム１０と同心円状に一周繋がっている必要は無く、円弧方向に不連続に刻まれていれば良い。即ち、途中で他の円弧状の溝に繋がっていたり、フィルム基層端面１４の内周面や外周面などで途切れていても良い。このような同心円方向の溝１５の付け方としては、同心円で回転保持された定着フィルム１０のフィルム基層端面１４に毛ブラシや、サンドペーパーなどを押し当てることにより可能となる。

[参考例２]
加熱定着装置の他の参考例を説明する。

本参考例に示す加熱定着装置６２は、高速化、高寿命化に対応し、かつコストやサイズの面から、定着フィルム１０の基層１１として、厚みが薄い基層１１を使用する場合の加熱定着装置に関するものである。

高速化、高寿命化に対応した加熱定着装置６２でフィルム破れを防止する為には、フィルム基層端面１４と定着フランジ４５の端部規制面４６の摺動性を滑らかに維持しなければならないのは定着フィルム１０の基層１１が厚くても薄くても同様である。そのためには、フィルム基層端面１４に、定着フランジ４５の端部規制面４６に塗布しているグリス４７を維持できる溝などの凹みが必要である。

しかし、基層１１の厚みが薄い場合に、フィルム基層端面１４のエッジを丸めつつ、フィルム基層端面１４に同心円方向の２〜５μｍ程度の幅を持つ溝を設け、かつ平面率Ｈを所定の範囲で維持することは、製造上のバラツキなどを考慮すると困難である。

そこで本参考例では、フィルム基層端面１４の平面１４ａに端部規制面４６と接触しない５μｍ程度の円形状の凹み１６（図８）をフィルム基層端面１４の同心円方向に連続して並べている。

図８の（ａ）は本参考例の加熱定着装置における定着フィルム１４のフィルム基層端面１４の凹部の説明図、（ｂ）は（ａ）に示すフィルム基層端面１４の線分Ｂ−Ｂ’での断面図である。本参考例の場合のフィルム基層端面１４の平面率Ｈは、フィルム基層端面１４の全面積における平面１４ａと円形状の凹み１６のそれぞれの総面積を算出し、単位面積あたりの平面率Ｈとして考慮すればよい。

そのため、フィルム基層端面１４に設ける円形状の凹み１６の半径や凹み１６の総数を調整することにより、フィルム基層端面１４でのグリス４７の保持能力を維持しながら、平面率Ｈをフィルム破れの抑制に必要な範囲に安定して収めることが可能になる。

また、フィルム基層端面１４に円形状の凹み１６を形成する方法としては、レーザーマーカーにより刻印する方法やサンドブラストを用いる方法などがある。円形状の凹み１６を任意の深さ、任意の半径で形成するためには、レーザーマーカーを用いる場合、レーザーの出力や、スポット径を調整することで可能となる。サンドブラストを用いる場合、粒子を吹き付ける強さや粒子の径により調整することができる。

本参考例では、フィルム基層端面１４の凹み１６の形状を円形状として説明したが、凹み１６の形状はこれに限るわけではなく、例えば四角形状或いは三角形状でも良い。形状を変える方法としては、例えばレーザーマーカーの場合、ビームのスポットを走査することで任意の形状の凹みを作製することが可能である。

参考例１の加熱定着装置の横断側面模式図 参考例１の加熱定着装置の縦断側面模式図 参考例１の加熱定着装置を記録材の導入側から見た図 定着フィルムの横断側面模式図 ヒータの一例の構成模式図 図２に示すＡ部分を拡大した部分拡大図であって、定着フィルムのフィルム基層端面及びそのフィルム基層端面と接触する定着フランジの端部規制面の部分拡大図 実施例１の加熱定着装置における定着フィルムのフィルム基層端面及びそのフィルム基層端面と接触する定着フランジの端部規制面の部分拡大図 （ａ）は参考例２の加熱定着装置における定着フィルムのフィルム基層端面の凹部の説明図、（ｂ）は（ａ）に示すフィルム基層端面１４の線分Ｂ−Ｂ’での断面図 画像形成装置の一例の構成模式図 従来の定着フィルムのフィルム基層端面の形状が丸まっている場合における基層端面と定着フランジの端部規制面が接触している様子を表わす図 （ａ）は定着フィルムのフィルム基層端面のエッジが角張っている場合におけるフィルム基層端面と定着フランジの端部規制面が接触している様子を表わす図である。（ｂ）は（ａ）に示す定着フィルムのフィルム基層端面のエッジの一部と定着フランジの端部規制面が接触している様子を表わす図

符号の説明

１０・・・定着フィルム、１１・・・基層、１４・・・基層端面、１４ａ・・・平面、１４ａ１・・・エッジ、１５・・・溝、１６・・・凹み、２０・・・加圧ローラ、３０・・・ヒータ、４５・・・定着フランジ、Ｎ・・・ニップ部、Ｐ・・・記録材、Ｔ・・・トナー画像

Claims (6)

1. 記録材が担持するトナー像を加熱する像加熱装置に用いられる筒状のフィルムであって、金属で形成された基層を有し、前記フィルムが前記フィルムの母線方向に移動した時に前記基層の前記母線方向の端面のうち少なくとも一部が前記像加熱装置に備えた規制部材の規制面に接触して前記フィルムの移動が規制されるフィルムにおいて、
   前記端面はエッジが丸められ、前記フィルムの周方向に沿う円弧状の溝が形成されていることを特徴とするフィルム。
2. 前記フィルムの移動が前記規制部材によって規制されている時に、前記基層の厚みをｔとし、前記端面のうち前記規制面と接触する領域の前記フィルムの厚み方向の長さをｈとすると、５０％≦ｈ／ｔ≦９０％を満たすことを特徴とする請求項１に記載のフィルム。
3. 金属で形成された基層を有する筒状のフィルムと、前記フィルムを加熱するヒータと、前記フィルムと自身との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記フィルムが前記フィルムの母線方向に移動した時に前記基層の前記母線方向の端面のうち少なくとも一部に接触して前記フィルムの移動を規制する規制面を有する規制部材と、を備え、前記ニップ部でトナー像を担持した記録材を搬送しながら前記トナー像を加熱する像加熱装置において、
   前記端面はエッジが丸められ、前記フィルムの周方向に沿う円弧状の溝が形成されていることを特徴とする像加熱装置。
4. 前記フィルムの移動が前記規制部材によって規制されている時に、前記基層の厚みをｔとし、前記端面のうち前記規制面と接触する領域の前記フィルムの厚み方向の長さをｈとすると、５０％≦ｈ／ｔ≦９０％を満たすことを特徴とする請求項３に記載の像加熱装置。
5. 前記ヒータは前記フィルムの内面に接触し、前記フィルムを介して前記加圧部材と共に前記ニップ部を形成することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の像加熱装置。
6. 前記端面には潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載の像加熱装置。