JPH05249852A

JPH05249852A - 像加熱装置及び加熱フィルム

Info

Publication number: JPH05249852A
Application number: JP4556292A
Authority: JP
Inventors: Yoji Tomoyuki; 洋二友行; Hideyuki Hatakeyama; 英之畠山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-03-03
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1993-09-28

Abstract

(57)【要約】【目的】フィルムのヒーター側の基層を低抵抗化する
ことなく、フィルム基層の摩擦帯電電荷によるトナーへ
の影響を防止する。【構成】フィルムは加熱体と接触する絶縁基層とトナ
ー像と接触する絶縁離型層と、この絶縁基層と絶縁離型
層間に設けられた導電層を有する、及び、フィルムはト
ナーの帯電極性と逆極性に帯電する絶縁基層と、この絶
縁基層よりトナー側に設けられた導電層を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記録材上のトナー像を加
熱する加熱フィルム及び、フィルムを介して加熱体から
の熱で記録材上のトナー像を加熱する像加熱装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、画像の加熱定着等のため
の記録材の加熱装置としては、所定の温度に維持された
加熱ローラーと、弾性層を有して該加熱ローラーに圧接
する加圧ローラーを有し、該両ローラーによって、未定
着のトナー画像が形成された記録材を挟持搬送しつつ加
熱する熱ローラー方式が多用されている。

【０００３】また出願人は先に特開昭６３−３１３１８
２号公報で、固定支持された加熱体（サーマルヒータ
ー）と、該ヒーターに対向圧接しつつ搬送される耐熱性
フィルム（定着フィルム）と、該フィルムを介して記録
材をヒーターに密着させる加圧部材を有し、ヒーターの
熱をフィルムを介して記録材へ付与することで記録材面
に形成担持されている未定着画像を記録材面に加熱定着
される方式・構成の定着装置を提案した。

【０００４】このようなフィルム加熱方式の定着装置に
おいてはヒーターとして低熱容量加熱体を用いることが
できる。そのため従来の接触式加熱方式である熱ローラ
ー方式やベルト加熱方式に比べて省電力化及びウエイト
タイム短縮化（クイックスタート）が可能になる。

【０００５】また、このようなフィルム加熱方式の像加
熱装置においても静電的な要因によるオフセットが発生
する。

【０００６】これは特にマイナス帯電したトナーを加熱
する場合、顕著である。

【０００７】また、特開平１−１８７５８２号公報で、
フィルムのトナー像と接する離型層を低抵抗化すること
でフィルムの表面電位を低下させトナー画像の乱れやゴ
ミの吸着を防止することが提案されている。

【０００８】

【発明が解決する課題】本発明者が検討したところ、フ
ィルム内面が強くプラスに帯電し、このプラス電位がフ
ィルムのトナー側表面まで影響し、逆極性であるトナー
と静電的に吸引し合うためであることがわかった。

【０００９】また別の問題としてフィルムの表面離型層
を低抵抗化した場合、吸湿し低抵抗化した記録材を加熱
すると、記録材に保持されているトナーと逆極性の転写
電荷が離型層にリークしてしまい、記録材とトナー間の
静電的吸引力が働かなくなりオフセットし易くなった
り、記録材が大きく低抵抗化した場合、転写電流が記録
材を通して離型層に流れ込んでしまい転写抜けが発生し
てしまうことがある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、加熱体と、一面を加熱体と他面を画像を支持した
記録材と接触して移動するフィルムと、を有し、加熱体
からの熱で記録材上のトナー像を加熱する像加熱装置に
おいて、上記フィルムは、上記加熱体と接触する絶縁基
層とトナー像と接触する絶縁離型層と、この絶縁基層と
絶縁離型層間に設けられた導電層を有することを特徴と
するもの、絶縁基層と、絶縁離型層と、絶縁基層と絶縁
離型層間に設けられた導電層を有することを特徴とする
加熱フィルム、及び、加熱体と、一面を加熱体と他面を
画像を支持した記録材と接触して移動するフィルムと、
を有し、加熱体からの熱で記録材上のトナー像を加熱す
る像加熱装置において、上記フィルムはトナーの帯電極
性と逆極性に帯電する絶縁基層と、この絶縁基層よりト
ナー側に設けられた導電層を有することを特徴とするも
のである。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

【００１２】図２は本発明の実施例の像加熱装置である
定着装置を有する画像形成装置の概略断面図である。

【００１３】記録材Ｐは、画像形成部Ａの感光ドラム２
１の表面に形成された現像像が、転写帯電手段２２によ
って記録材Ｐの背面にトナー帯電極性（マイナス）と逆
極性のプラスの電荷が与えられることによって転写さ
れ、その転写トナー像Ｔａを静電気的に記録材面に保持
して定着装置へ搬送され、加熱定着される。

【００１４】７はエンドレスベルト状の加熱フィルムで
ある定着フィルムで（耐熱性フィルム）あり、左側の駆
動ローラー８と、右側の従動ローラー９と、該両ローラ
ー８・９間の下方に配置した加熱体としての低熱容量線
状加熱体１の、互いに該３部材８・９・１間に懸回張設
してある。定着フィルム７についての層構成の詳細は後
述する。

【００１５】従動ローラー９はエンドレスベルト状の定
着フィルム７のテンションローラーを兼ねさせており、
該定着フィルム７は駆動ローラ８の時計方向回転駆動に
伴い時計方向に所定の周速度、即ち画像形成部Ａ側から
搬送されてくる未定着トナー画像Ｔａを上面に担持した
記録材（転写材シート）Ｐの搬送速度と同じ周速度をも
ってシワや蛇行、速度遅れなく回動駆動される。

【００１６】１０は鉄・ステンレス等の芯金１１にシリ
コーンゴム等の離型性の良いゴム弾性層１２を形成した
加圧部材としての加圧ローラーであり、前記エンドレス
ベルト状の定着フィルム７の下行側フィルム部分を挟ま
せて加熱体１の下面に対して不図示の付勢手段により例
えば総圧４〜１２ｋｇの当圧接をもって対向圧接させて
あり、記録材Ｐの搬送方向に順方向の反時計方向に軸１
１を中心に回転する。芯金１１はノイズ防止の為に接地
してある。

【００１７】加熱体１はフィルム７の面移動方向と交差
する方向を長手とする低熱容量線状加熱体であり、ヒー
タ基板３、通電発熱抵抗体（発熱体）４、検温素子５等
よりなり、ヒータ支持体２に取付け保持させて固定支持
させてある。

【００１８】ヒータ支持体２は加熱体１を定着装置及び
画像形成装置全体に対し断熱支持する断熱性・高耐熱性
・剛性を有するもので構成できる。

【００１９】ヒータ基板３は耐熱性・絶縁性・低熱容量
の部材であり、一例として厚み１．０ｍｍ・巾１０ｍｍ
・長さ２４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００２０】像形成スタート信号により画像形成部Ａが
画像形成動作して定着装置へ搬送された、未定着のトナ
ー画像Ｔａを上面に担持した記録材Ｐはガイド１８に案
内されて加熱体１と加圧ローラー１０との圧接部Ｎ（定
着ニップ部）の、定着フィルム７と加圧ローラー１０と
の間に進入して、未定着トナー画像面が記録材Ｐの搬送
速度と同一速度で同方向に回動状態の定着フィルム７の
下面に密着して面ズレやシワ・寄りを生じることなく定
着フィルム７と一緒の重なり状態で加熱体１と加圧ロー
ラ１０との相互圧接部Ｎ間を挟圧力を受けつつ通過して
いく。加熱体１は画像形成スタート信号により所定のタ
イミングで通電加熱されるので、トナー画像Ｔａは圧接
部Ｎにおいて加熱を受けて軟化・溶融像Ｔｂとなる。

【００２１】定着フィルム７は、支持体２の曲率の大き
い（曲率半径が約２ｍｍ）エッジ部Ｓにおいて、急角度
（屈折角度θが略４５°）で走行方向が転向する。従っ
て、定着フィルム７と重なった状態で圧接部Ｎを通過し
て搬送された記録材Ｐは、エッジ部Ｓにおいて定着フィ
ルム７から曲率分離し、排紙トレイへ排紙されてゆく。
排紙される時までにはトナーは十分冷却固化し記録材Ｐ
に完全に定着した状態（トナー画像Ｔｃ）となってい
る。

【００２２】また、本例において加熱体１のうち発熱体
４及び基板３の熱容量が小さく、かつこれらが支持体２
により断熱支持されているので、圧接部Ｎにおける加熱
体１の表面温度は短時間にトナーの融点（又は記録材Ｐ
への定着可能温度）に対して十分な高温に昇温するの
で、加熱体１をあらかじめ昇温させておく（いわゆるス
タンバイ温調）必要がなく、省エネルギーが実現でき、
しかも機内昇温も防止できる。

【００２３】発熱体４は基板３の下面（フィルム７との
対面側）の略中央部に長手に沿って、例えば、Ａｇ／Ｐ
ｄ（銀パラジウム）、Ｔａ₂Ｎ等の電気抵抗材料を厚み
約１０μｍ・巾１〜３ｍｍにスクリーン印刷等により塗
工し、その上に表面保護層として耐熱ガラス６を約１０
μｍコートしたものである。

【００２４】検温素子５は一例として基板３の上面（発
熱体４を設けた面とは反対側の面）の略中央部にスクリ
ーン印刷等により塗工して具備させたＰｔ膜等の低熱容
量の測温抵抗体である。検温素子としては、他に低熱容
量のサーミスタなどを基板３に当接配置する構成にして
もよい。

【００２５】本例の加熱体１の場合は、線状又は帯状を
なす発熱体４に対し、その長手方向両端部より通電し、
発熱体４を略全長にわたって発熱させる。この発熱体４
を検温素子５の検知温度に応じてトライアックを含む不
図示の通電制御回路により、検知素子５の検知温度が所
定の定着温度に維持されるように通電電力が制御され
る。

【００２６】次に加熱フィルムである定着フィルム７に
ついて説明する。

【００２７】図１は定着フィルム７の層構成を示す断面
図である。

【００２８】絶縁性の樹脂基材１０１は厚さ２０〜８０
μｍ、体積抵抗値１０¹¹Ωｃｍ以上の耐熱性のポリイミ
ドからなる。

【００２９】基材１０１には、表面抵抗１０⁷Ω／□以
下、厚み３−８μｍのプライマー層１０２により、絶縁
性・離型性にすぐれた体積抵抗１０¹¹Ω・ｃｍ以上、厚
さ５〜２０μｍのＰＦＡ，ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂やシ
リコーン樹脂からなる離型層１０３が接着されている。

【００３０】本実施例では体積抵抗１０¹⁴Ωｃｍ、厚み
４０μｍのポリイミドフィルム１０１の上に、表面抵抗
５×１０⁴Ω／□，厚み６μｍのプライマー１０２、そ
の上にＰＦＡ，ＰＴＦＥの比が７５／２５からなるフッ
素樹脂を厚み１０μｍでスプレー塗布したものを使用し
た。（フッ素樹脂層の体積抵抗は１０¹²Ω・ｃｍ）

【００３１】このように加熱体と摺動するフィルム基材
１０１を絶縁性としている。

【００３２】これは、フィルム内面の摩擦帯電電位を低
くするために基材１０１に導電性物質を添加して低抵抗
化すると、通電される電気抵抗材料との距離が非常に小
さいため電流がリークする問題が発生する。

【００３３】このため保護層を厚くするとクィックスタ
ート性が低下する。

【００３４】また、基材に導電材を混入するとフィルム
強度が低下する。

【００３５】しかし、基材１０１は加熱体等との摩擦帯
電によりトナーと逆極性のプラスに強く帯電している。

【００３６】そこで本実施例ではフィルムの摺動面の帯
電電位がトナーに静電的吸引力を及ぼすことを防止して
いる。

【００３７】即ち本実施例ではフィルムの基材１０１よ
りトナー側に導電層１０２を設けている。

【００３８】この様子を回路的に図６に示す。

【００３９】（ａ）は絶縁性のポリイミド基材上に絶縁
性のプライマーによりＰＦＡとＰＴＦＥをブレンドした
絶縁性のフッ素樹脂を接着したフィルムを用いた場合、
（ｂ）は図１に示した本実施例のフィルムを用いた場合
を示す。

【００４０】ここでＣ_hGはヒーターとアース間の回路内
容量、Ｃ′_hGはフィルムとグラウンド間の容量である。

【００４１】図６（ａ）ではフィルム内面に発生したプ
ラス電荷による電界はポリイミド、プライマ、ＰＦＡ／
ＰＴＦＥ層を通じて記録材に向かうため記録材上のトナ
ーを静電的に吸着してしまう。

【００４２】これに対し本実施例を示す図６（ｂ）では
絶縁性のポリイミド基材よりトナー側に導電層を設けて
いるため、フィルム内面に発生した摩擦帯電電位により
発生する電界は導電層であるプライマ層によりシールド
されるためトナーに吸引力は発生しない。

【００４３】更にポリイミド内面に生じた摩擦帯電電荷
Ｑによる電位はヒーター面とプライマ内面にマイナスを
誘起し、一方プライマの外面側にはプラスが生じても、
プライマ外面に生じるプラスの電荷量Ｑ′はヒーターと
分割されて誘起されるためのものなのでＱよりも当然少
なく、さらには、プライマとグランド間の容量が１００
ｐＦ程の大きさになるためＱ′によって生じる電位は小
さい。

【００４４】次に、図２に示した装置に３種類のフィル
ムを用いて記録材Ｐのニップ前後の記録材である紙の表
面電位とフィルム表面電位とトナーオフセットの関係を
示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】この表に示される通り、ポリイミドのプラ
スの摩擦帯電位が比較例１では＋３．３ｋＶ以上とフィ
ルムのトナー側表面まで大きく影響しいるのに対し、実
施例１、２では導電層（実施例１ではプライマー層、実
施例２では離型層）によってシールドされ、表面迄影響
しない。

【００４７】但し、実施例２ではＨ．Ｈ条件下で実施例
１よりもオフセット性は低下する。図２に示したように
静電的な転写工程を有する画像形成装置では、像担持体
から転写帯電手段により記録材に転写された未定着トナ
ーは未定着トナーが有する電荷と記録材背面に注入され
た未定着トナーと逆極性の転写電荷により記録材に強く
静電的に保持されている。

【００４８】Ｈ．Ｈ条件下では記録材が低抵抗化し、実
施例２では、記録材Ｐにトナーを静電的に保持するため
に記録材Ｐに与えられたトナー帯電極性と逆極性の転写
電荷（本実施例では、プラス電荷）が導電離型層に逃げ
てしまい、トナーと記録材間の静電的吸引力が低下する
ためオフセットが発生し易くなる。

【００４９】このため実施例１のようにフィルムのトナ
ー側表面を絶縁層とし、転写電荷のリークを防止し、且
つ、フィルム内部の導電層により基層内面の摩擦帯電電
位により発生する電位をシールドすることが更に好まし
い。

【００５０】また、フィルムのトナー側表面は記録材と
の摩擦帯電により若干帯電する。

【００５１】このため離型層は記録材との摩擦帯電電位
がトナーと同極性であるものを用いることが好ましい。

【００５２】マイナス帯電のトナーの場合は、離型層と
してはフッ素系もしくはシリコン系の樹脂もしくはゴム
が適している。

【００５３】本実施例では導電中間層１０２として、プ
ライマーの表面抵抗を下げたものを用いたが別途中間導
電層としてポリエーテルスルフォンにフッ素樹脂とカー
ボンブラックを数％添加したものを一層設けてもよい。

【００５４】導電中間層の表面抵抗値として１×１０⁷
Ω／□より大になると定着フィルム内面に摩擦帯電で不
均一な電荷分布が生じる。すると導電中間層内にも電位
分布が生じ、結果として定着フィルム表面の電界を不均
一化して画像の飛び散りを生じてパターン周囲の微小ト
ナーの定着不良によるオフセットを生じさせる。従って
１×１０⁷Ω／□が好ましい。

【００５５】また、プライマー層を導電層とする場合
は、抵抗値を下げすぎると接着力が低下するため１０²
Ω／□以上が好ましい。

【００５６】（実施例３）次に、実施例１と同様に離型
層１０３を絶縁性とし、且つ、連続通紙した際の表面電
位を更に低くした実施例を示す。

【００５７】本実施例では、図３に示すようにフィルム
７の端部に離型層１０３の非被覆領域を設けて、この部
分より導電のブラシ１０４で導電層１０２に接触して導
通を取り接地した。これは中間層１０２は常に０Ｖであ
り、シールド効果によってフィルム内面のプラス電荷の
影響が消えてこのときのフィルム表面電位は略０Ｖとな
った。

【００５８】このフィルム７の懸架方法は実施例１と同
じく図２に示すものでもよい。

【００５９】本実施例ではフィルム表面電位を更に低
く、且つ安定させることができる。

【００６０】（実施例４）本実施例では、さらにフイル
ムへのトナーオフセットのマージンをアップするために
図４に示すように整流素子１０５を介して接地した。こ
れは中間層１０２にトナーと同極性のマイナス電荷を蓄
積することで、中間層１０２の電位は、０からマイナス
数十Ｖになる。そこで、離型層の表面電位もこの電位に
引っぱられ同じく０からマイナス数十Ｖとなるため、フ
ィルム電位としては、よりオフセットが生じない電界と
なる。

【００６１】また整流素子自身が数ＰＦの容量を有して
おり、そのアノード側を接地することでカソード側に
は、マイナス電位が生じる。これによっても定着フィル
ム７の表面はマイナス電位となりマイナス帯電したトナ
ーに対して斥力を生じせしめて、オフセットを防止す
る。

【００６２】（実施例５）前述実施例では、負極性に帯
電するトナーについてのべたが、正極性帯電するトナー
を記録材上に負帯電電荷で転写する画像形成装置におい
ても同様の効果が得られる。

【００６３】但し、導電層１０２をダイオードを介して
接地する場合は、図５に示すように、導電層にプラスの
電荷を蓄積するよう接続すれば良い。

【００６４】また、これまで、トナーの帯電極性とフィ
ルム内面の帯電極性が逆極性の場合について説明した
が、同極性の場合も、トナーとの反撥電位が大きすぎて
飛び散りが発生する場合、中間層を導電層として電界を
シールドすることが好ましい。

【００６５】以上本発明の実施例の像加熱装置を未定着
トナー像を定着する定着装置で説明したが、定着後のト
ナー像の表面性の改質、画質向上等にも用いることがで
きる。

【００６６】

【発明の効果】このように本発明によれば、フィルム基
層の摩擦帯電電荷のトナーへの影響を小さくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の加熱フイルムの断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例の像加熱装置を用いた画像形成
装置の主要部の断面図である。

【図３】本発明の別の実施例の加熱フィルムの断面図で
ある。

【図４】本発明の更に別の実施例の加熱フィルムの断面
図である。

【図５】本発明の更に別の実施例の加熱フィルムの断面
図である。

【図６】本発明を説明するための等価回路図で、（ａ）
は比較例１、（ｂ）は実施例１を示す。

【符号の説明】

１加熱体７定着フィルム１０加圧ローラー２１感光ドラム２２転写手段Ｐ記録材１０１ポリイミド層１０２導電中間層１０３絶縁離型層１０４導電性ブラシ１０５，１０６ダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱体と、一面を加熱体と他面を画像を
支持した記録材と接触して移動するフィルムと、を有
し、加熱体からの熱で記録材上のトナー像を加熱する像
加熱装置において、上記フィルムは、上記加熱体と接触する絶縁基層とトナ
ー像と接触する絶縁離型層と、この絶縁基層と絶縁離型
層間に設けられた導電層を有することを特徴とする像加
熱装置。
【請求項２】上記導電層の表面抵抗値は１０⁷Ω／□
以下、上記絶縁基層及び絶縁離型層の体積抵抗値は１０
¹¹Ωｃｍ以上であることを特徴とする請求項１の像加熱
装置。
【請求項３】上記導電層は上記絶縁基層と絶縁離型層
を接着するプライマー層であることを特徴とする請求項
１もしくは２の像加熱装置。
【請求項４】上記絶縁基層の摩擦帯電極性は上記トナ
ー像の帯電極性と逆極性であることを特徴とする請求項
１から４の像加熱装置。
【請求項５】上記絶縁離型層の摩擦帯電極性は上記ト
ナー像の帯電極性と同極性であることを特徴とする請求
項１から４の像加熱装置。
【請求項６】上記フィルムは上記加熱体に摺動するこ
とを特徴とする請求項１から５の像加熱装置。
【請求項７】絶縁基層と、絶縁離型層と、絶縁基層と
絶縁離型層間に設けられた導電層を有することを特徴と
する加熱フィルム。
【請求項８】上記導電層の表面抵抗値は１０⁷Ω／□
以下、上記絶縁基層及び絶縁離型層の体積抵抗値は１０
¹¹Ωｃｍ以上であることを特徴とする請求項７の像加熱
装置。
【請求項９】上記導電層は上記絶縁基層と絶縁離型層
を接着するプライマー層であることを特徴とする請求項
７もしくは８の像加熱装置。
【請求項１０】加熱体と、一面を加熱体と他面を画像
を支持した記録材と接触して移動するフィルムと、を有
し、加熱体からの熱で記録材上のトナー像を加熱する像
加熱装置において、上記フィルムはトナーの帯電極性と逆極性に帯電する絶
縁基層と、この絶縁基層よりトナー側に設けられた導電
層を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項１１】上記トナーの帯電極性はマイナスで上
記絶縁基層の帯電極性はプラスであることを特徴とする
請求項１０の像加熱装置。
【請求項１２】上記導電層の表面抵抗値は１０⁷Ω／
□以下、上記絶縁基層の体積抵抗値は１０¹¹Ωｃｍ以上
であることを特徴とする請求項１０もしくは１１の像加
熱装置。
【請求項１３】上記フィルムは上記加熱体に摺動する
ことを特徴とする請求項１０から１２の像加熱装置。