JPH06194981A

JPH06194981A - 加熱装置

Info

Publication number: JPH06194981A
Application number: JP35777992A
Authority: JP
Inventors: Daizo Fukuzawa; 大三福沢; Yasumasa Otsuka; 康正大塚; Motoi Kato; 基加藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的の一つは、ガラスクロスフィル
ムを使用した場合でも、ニップ部における熱の逃げ、非
通紙部昇温によるフィルムのねじれを発生することのな
い加熱装置を提供することにある。【構成】加熱体とローラ間に耐熱性フィルムを張設し
て構成される加熱装置において、加熱体と直接接触する
フィルムの基層に、熱伝導性、耐久性に優れた直径約２
〜２０μｍのガラス繊維の細線をクロス状に略直行させ
て編み込み、厚さ２０〜１５０μｍのエンドレスフィル
ム状にしたガラスクロスフィルムを用い、横糸ｊが加熱
装置の長手方向と平行になるように配設し、横糸ｊには
ガラスでも比較的熱伝導率の高い石英ガラス等を、縦糸
ｋには横糸ｊのものと比べ熱伝導性がやや落ちるソーダ
ガラス、鉛ガラス等を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐熱性のフィルムを介し
て記録材シート等の被加熱材に熱エネルギを付与する加
熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真を用いた複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像出力装置の定着装置には、熱
ローラ方式が広く使われてきた。

【０００３】この方式は、内部にヒータを備えた金属製
のローラと、それに圧接する弾性を持つ加圧ローラを基
本構成として、この一対のローラによりできる定着ニッ
プ部に記録材を通過させることにより、トナー像を加熱
・加圧して定着させるものである。

【０００４】しかし、このような熱ローラ方式では、ロ
ーラの熱容量が大きいため、ローラ表面を定着温度まで
上げるのには非常に多くの時間を要していた。

【０００５】またこのため、画像出力動作を速やかに実
行するためには、装置を使用していないときにもローラ
表面をある程度の温度に温調していなければならないと
いう問題があった。

【０００６】そこでこれらの問題を解決するために考案
された定着方法として本出願人の先の出願に係る例えば
特開昭63-313182 号公報、特開平2-157878号公報に開示
の方式・装置等がある。

【０００７】この方式を用いた装置は、通常、薄肉の耐
熱性フィルムと、このフィルムの一方面側に固定支持し
て配されたヒータと、他方面側にヒータに対向して配置
され、ヒータに対してフィルムを介して画像定着すべき
記録材を密着させる加圧部材とから成っている。

【０００８】その代表例を図６に示す。図６において０
は加熱体であり、良熱伝導性基板１と、通電により発熱
する抵抗層２を有する。７はヒータを断熱支持するヒー
タ支持体、５はフィルム４を駆動する駆動ローラ、６は
従動ローラ、８は加圧ローラである。

【０００９】また、図７に示すような、フィルム駆動ロ
ーラを加圧ローラと兼ねる構成の装置も考案されてい
る。

【００１０】以上のようなフィルム加熱方式の定着装置
における定着動作は、フィルムを挟んでヒータと加圧部
材との圧接で形成される定着ニップ部に、記録材を通過
させることにより、記録材の顕画像担持体面をフィルム
を介してヒータで加熱して、未定着トナー像に熱エネル
ギを付与し、トナーを軟化・溶融させることで行なわれ
る。

【００１１】このようなフィルム加熱方式の定着装置に
は、低熱容量のヒータを用いることができるため、従来
の熱ローラ方式に比べ、ウェイトタイムの短縮化（クイ
ックスタート）が可能となる。

【００１２】また、クイックスタートができることによ
り、非プリント動作時の予熱が必要なくなり、総合的な
意味での省電力化も図ることができる。

【００１３】しかしながら、上記フィルム加熱方式の加
熱装置の定着フィルムには、厚さ20〜40μｍのポリイミ
ドの基材の外面に厚さ5 〜20μｍのＰＴＦＥやＰＦＡの
離型層をコートしたもの等が使われており、このような
構成では強度が充分でなく、また熱伝導性が悪いため、
高速で定着しようとするとフィルム内面と外面との間で
温度差が大きくなり、画像の定着性にむらが生じたり、
光沢むらとして現われるという問題点があった。

【００１４】そこで、本出願人はポリイミドフィルムよ
りもフィルムの強度、熱伝導性に優れたガラスクロスフ
ィルムを提案した。これはガラス繊維の細線を織物加工
し、その表面にＰＴＦＥなどの離型層をコートしたもの
である。

【００１５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、ガ
ラスクロスフィルムは熱伝導が良すぎるため、定着に必
要なニップ部の熱がフィルムの周方向、すなわちニップ
から遠ざかる方向に逃げてしまうといった問題があっ
た。

【００１６】このためガラスクロスフィルムは熱伝導性
が極めて高いにも拘らず、画像定着においてはその高熱
伝導性が画像の定着性に比例してはいなかった。

【００１７】また、図７に示すような加圧ローラをフィ
ルム駆動ローラと兼用する構成の加熱装置で、小サイズ
紙を連続通紙した場合には、非通紙部昇温により長手方
向で加圧ローラの熱膨張量が違ってくるため、長手方向
でフィルムの送りスピードに差が生じ、フィルムが捩じ
れてしまうという問題もあった。

【００１８】また、上記のようなガラスクロスフィルム
において、織布の糸の方向を駆動ローラ等の軸方向ある
いは周方向と一致させると、端部の屈曲強度、ローラの
捩じれに対する強度が不充分で破損することがあった。

【００１９】一方、このフィルム加熱方式の定着装置に
よれば、熱容量の少ない定着フィルムは定着ニッブ部通
過後に直ちに放熱による冷却がなされるため、固定状態
のトナーと固体定着ベルト表面で界面破壊による分離が
行われることにより原理的にトナーオフセットを防止す
ることができる。そのため、従来、ローラ定着では離型
性の高いシリコーンゴムやフッ素樹脂被覆のローラを用
いてもシリコーンオイル等の離型剤を常時ローラに塗布
しなければオフセット性の高いカラートナーを定着する
ことは不可能であったのに対し、ベルト加熱方式ではオ
イルレスでカラー画像定着が可能である。

【００２０】しかしながら、従来の定着フィルムは、上
述のように耐熱性と機械的強度を備えたポリイミドある
いはＰＥＥＫ等の高硬度のベース層の表面にＰＴＦＥ，
ＰＦＡ等のフッ素樹脂離型層を設けた構造となってい
る。そのため、定着フィルム表面は弾性を有していない
ので、カラー画像を定着すると、多色重ねのトナー像の
凹凸に対して剛性ベルトが加熱圧接するため、トナーの
谷間のハーフトーン像の定着性が悪く、特にＯＨＴシー
トはＯＨＰ投射像で暗い輪郭が現れてしまうという問題
点があった。

【００２１】さらに、定着フィルムを弾性を有するシリ
コーンゴムの厚い離型層を設けた場合には、上記問題は
解決されるが、表面にシリコーンオイル等の離型剤を常
時供給しないとオフセットし易くなるため、オイル塗布
機構が必要であるという問題点があった。

【００２２】本発明の第一の目的は、上記問題点を解決
し、優れた強度及び熱伝導性を有するガラスクロスフィ
ルムを使用した場合でも、ニップ部における熱の逃げが
なく、また、非通紙部昇温によりフィルムの捩じれを発
生することのない加熱装置を提供することにある。

【００２３】また、本発明の第二の目的は、上記問題点
を解決し、繊維を編み込んだ場合でも、充分な強度を得
ることのできるフィルムを備えた加熱装置を提供するこ
とにある。

【００２４】さらに、本発明の第三の目的は、上記問題
点を解決し、オイル塗布機構を設けることなく、ＯＨＴ
シートを用いてハーフトーン画像を定着させた場合に
も、画像に暗い輪郭を生じることのない定着フィルム式
の加熱装置を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本願第一発明によれば、
上記第一の目的は、耐熱性フィルムの一方面側を加熱
し、他方面側に被加熱材を密着させて上記フィルムを介
して被加熱材に熱エネルギを付与する加熱装置におい
て、上記耐熱性フィルムは、耐熱繊維を直交させて編み
込むことにより形成される耐熱織布を基層とし、該耐熱
織布の横糸成分は、加熱装置長手方向と略平行に配設さ
れ、上記耐熱織布の横糸の単位時間当たりの熱伝達性能
は、縦糸の単位時間当りの熱伝達性能を上回っているこ
とにより達成される。

【００２６】また、本願第二発明によれば、上記第二の
目的は、加熱体及び支持体の間に張設された定着フィル
ムと、該定着フィルムを介して上記加熱体に圧接するよ
うに配設された加圧部材とを備え、該加圧部材と加熱体
の圧接部に記録材を挟持することにより上記加熱体から
の熱で記録材の上の未定着現像剤像を加熱する加熱装置
において、上記定着フィルムは、耐熱性繊維の織布を基
材とし、該織布の織り糸の配列がフィルムの移動方向と
交差するようにしたことにより達成される。

【００２７】さらに、本願第三発明によれば、加熱体と
摺動するように有端または無端移動自在に配設された定
着フィルムと、該定着フィルムを介して上記加熱体に圧
接するように配設された加圧部材とを備え、上記定着フ
ィルムと加圧部材で記録材を挟持搬送することにより記
録材及び記録材上の未定着現像剤像を加熱する定着装置
において、上記定着フィルムは、耐熱性で剛性の高いベ
ース層と、該ベース層上に少なくとも繊維状もしくは多
孔質状の弾性層を有していることにより達成される。

【００２８】

【作用】本願第一発明によれば、耐熱性フィルムの基層
を耐熱繊布で形成し、加熱装置の長手方向と略平行に配
設した該耐熱織布の横糸の単位時間当りの熱伝導性能を
縦糸よりも高くすることで、加熱動作実行時には装置の
長手方向での熱の伝達を熱伝導性の高い横糸で素早く均
一に行ない、また長手方向と直交する方向への熱の伝達
を熱伝導性の低い縦糸により抑える。その結果、記録材
を耐熱性フィルムで挟持する圧接部におけるフィルムの
周方向への熱の逃げを抑え、圧接部での記録材への加熱
効率をより高める。また、上記横糸方向の良好な熱伝導
によって上記長手方向における温度分布が均一化され、
幅の狭い記録材を通紙した際の非通紙部の昇温を防ぎ、
耐熱性フィルムと接触する加圧部材の熱膨張に差を生じ
させることがなくなり、フィルムのシワ、捩じれを防止
する。

【００２９】また、本願第二発明によれば、定着フィル
ムの基材を耐熱性繊維の織布で形成し、該織布の糸の配
列をフィルムの移動方向と交差するようにしたことによ
って、フィルムの座屈強度及び捩じれ力に対する強度が
向上することが判かった。

【００３０】さらに、本願第三発明によれば、定着フィ
ルムのベース層は、耐熱性及び剛性の高い部材で形成さ
れているので、ローラ及び加熱体間に張設され高温に加
熱された状態で長期間使用しても延びることはない。し
かも、上記ベース層上には繊維状または多孔質状の弾性
層が設けられているので、記録材を挟持搬送する際にも
該記録材上の多層の未定着現像剤像の凹凸に追従して変
形し、未定着現像剤像層の厚さに拘らず良好な定着を行
う。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面について説
明する。

【００３２】〈実施例１〉先ず、本発明の実施例１を図
１ないし図４に基づいて説明する。図１は本発明の実施
例１における画像加熱定着装置の断面図である。

【００３３】図１において４はエンドレスベルト状の定
着フィルムであり、左側の駆動ローラ５と、右側の従動
ローラ６と、その両ローラ５、６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０との間に懸回張設し
てある。

【００３４】従動ローラ６はエンドレスベルト状の定着
フィルム４のテンションローラを兼ねさせており、定着
フィルム４は駆動ローラ５の時計方向回転駆動に伴い時
計方向に所定の周速度、すなわち画像形成部（Ｇ）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
た画像担持体たる記録材シートＰの搬送速度と同じ周速
度をもってシワや蛇行、速度遅れなく回転駆動される。

【００３５】８は加圧部材としてのシリコーンゴム等の
離型性の良いゴム弾性層を有する加圧ローラであり、上
記のエンドレスベルト状定着フィルム４の下流側フィル
ム部分を介して上記加熱体０の下面に対して付勢手段
（図示せず）により例えば４〜７ｋｇの当接力をもって
対向圧接させてあり、記録材シートＰの搬送方向に順方
向の反時計方向回転する。

【００３６】加熱体としての低熱容量線状加熱体０は本
実施例のものは定着フィルム横断方向を長手方向とする
横長の剛性，高耐熱性，断熱性を有するヒータ支持体７
と、この支持体の下面側に長手に沿って一体に取り付け
保持されたヒータ基板１があり、ヒータ基板１には発熱
体２、検温素子３等を具備させている。

【００３７】ヒータ支持体７は加熱体０を定着装置及び
画像形成装置全体に対し断熱支持するもので例えばＰＰ
Ｓ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミ
ドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエー
テルエーテルケトン）、液晶ポリマ等の高耐熱性樹脂や
これらに樹脂とセラミックス，金属，ガラス等との複合
材料などで構成できる。発熱体２は耐熱性のあるセラミ
ックス等でできた基板１の下面に長手方向に沿って、例
えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料を厚
み約１０μｍ、幅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のガラス層等をコー
トする。

【００３８】本実施例での定着フィルム４は、複合層フ
ィルムであり図２に示したフィルム断面図のように、４
ａと４ｂの二層から成っている。

【００３９】４ａは定着フィルムの基層であり、定着フ
ィルム内面で直接加熱体に接触する高耐熱高耐久高熱伝
導層、４ｂはフィルム外面であり、非通紙時には加圧ロ
ーラと、通紙時には記録材シートＰと接し、フィルム外
面へのトナー付着を防止する離型層である。

【００４０】具体的には、フィルムの基層４ａは熱伝導
性、耐久性に優れた直径約２〜２０μｍのガラス繊維の
細線を織物加工し、厚み２０〜１５０μｍのエンドレス
フィルム状にしたもの（ガラスクロスフィルム）を用い
ることができる。

【００４１】これらのガラスクロスは絶縁部材であるた
め、加熱体上に配置された発熱体からの電流のリークの
心配がなく、特別な漏電防護機構をフィルム及びヒータ
に施さなくともよい。

【００４２】離型層４ｂは、例えばＰＴＦＥ（ポリテト
ラフルオロエチレン）、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂
や、シリコーン樹脂などが好ましい。基層４ａに対する
離型層４ｂの積層形成は、離型層フィルムの接着ラミネ
ート、離型層材料の静電塗装、スプレー塗装、ディッピ
ング等の成膜技術による積層、などで行なうことができ
る。

【００４３】図３は基層４ａを構成するガラスクロスの
表面の一部を拡大して示したものである。ξはこのガラ
スクロスフィルムを定着装置に取り付けた時に、定着装
置の長手方向と平行になる方向、ηは長手方向と直交す
る方向をそれぞれ示している。

【００４４】本実施例のガラスクロスフィルムはガラス
繊維をクロス状にほぼ直交させて編みこんでおり、図３
に示す通りその横糸ｊ、縦糸ｋの長手方向はそれぞれ定
着装置の長手方向ξ、直交方向ηと一致する。

【００４５】ここで、横糸ｊにはガラスでも比較的、熱
伝導率の高い石英ガラス等を用い、縦糸ｋには横糸ｊの
ものと比べ熱伝導性がやや落ちるソーダガラス、鉛ガラ
ス等を使用する。このように、横糸と縦糸とで材料を変
え、横糸の熱伝導性を縦糸よりも高くすることで、加熱
動作実行時には装置の長手方向での熱の伝達を熱伝導性
の高い横糸で素早く均一に行ない、また長手方向と直交
する方向への熱の伝達を熱伝導性の低い縦糸により抑え
る効果がある。すなわち装置のニップ部からフィルムの
周方向への熱の逃げを抑え、ニップ部での記録材への加
熱効率をより高めることができる。

【００４６】さらに、図７に示したような加圧ローラを
駆動ローラと兼用する構成の装置においては、非通紙部
昇温によるフィルムの捩じれ、紙のシワ等を防止する効
果もある。

【００４７】なお、上記の例ではガラス繊維を編んだガ
ラスクロスを用いたが、当然、他の耐熱繊維を用いるこ
ともできる。また、横糸と縦糸で全く性質の異なる耐熱
繊維を組み合わせることもできる。その際にも、横糸に
縦糸よりも熱伝導率の高い材質を用いねばならないのは
当然である。

【００４８】図４は各種物質の熱伝導率について記した
表である。この表では熱伝導率の高い物質が上から順に
並べてある。これを参考に耐熱繊維の組み合わせについ
て一例を示すならば、横糸に炭素繊維を用いた際には、
縦糸には表の炭素よりも下に並ぶ物質−石英ガラス・ア
ラミッド等−を用いることができる。また、この表は全
ての耐熱繊維を網羅するものではないのだから、当然こ
の表にない物質との組み合わせも可能である。

【００４９】このように、耐熱繊維の組み合わせで耐熱
織布のヴァリエーションを多く持つことは、定着装置の
記録材搬送速度や、ヒータの発熱量の組み合わせに応じ
て、最もその加熱装置に適した定着フィルムを作成する
ことを可能にし、様々な加熱装置において常に良好な温
度分布及び画像定着性を確保せしめるものである。

【００５０】なお、以上の例では、１本の糸は単一の繊
維でできていたが、複数種の繊維を混紡した糸を用いて
も、本発明の目的を達することが可能である。

【００５１】〈実施例２〉次に、本発明の実施例２を図
５に基づいて説明する。なお、実施例１との共通箇所に
は同一符号を付して説明を省略する。

【００５２】図５は本発明の実施例２を示すガラスクロ
スの拡大図である。本実施例では図５に示すように横
糸、縦糸とも材質は全く同じものを用い、その太さのみ
を変え、横糸を縦糸よりも太くする。

【００５３】ところで、ここでいう横糸、縦糸は、太さ
数μｍのガラス繊維の細線を数多く束ねることで太さ50
〜100 μｍにしたものをその一本と数えるものであり、
そのため横糸を縦糸よりも太くするには２通りの方法が
考えられる。

【００５４】一つは横糸一本に用いるガラス繊維の数を
縦糸一本に比べて多くする方法である。例えば、横糸一
本を太さ5 μｍのガラス繊維四百本で構成し、縦糸一本
を太さ5 μｍのガラス繊維百本で構成する。

【００５５】もう一つは、横糸を構成するガラス繊維の
太さ自体を太くする方法であり、例えば横糸一本には太
さ10μｍのガラス繊維を百本、縦糸には太さ5 μｍのガ
ラス繊維を百本といった構成である。

【００５６】またあるいは、この両者を組み合わせた構
成も考えられる。すなわち、横糸一本には太さ7 μｍの
ガラス繊維二百本、縦糸には太さ5 μｍのガラス繊維百
本という具合である。本実施例では上記のどちらの方法
も用いることができる。

【００５７】本実施例のように横糸を縦糸よりも太くす
ると、横糸の熱伝達性能は縦糸の熱伝達性能を上回る。
物質の熱の伝わりやすさを示す熱伝導率は厚さ1 ｍの板
の両面に1 Ｋの温度差があるとき、その板の面積1 ｍ²
の面を通して1 ｓの間に流れる熱量で表される。糸を太
くすることは熱の流れる面積を増やすことになるのだか
ら、熱伝達が良くなるのは当然のことである。

【００５８】すなわち本構成を用いれば、実施例１と同
様に加熱装置のニップ部において、加熱時には熱伝達性
能の良い横糸により装置長手方向に熱を素早く伝え長手
方向の温度を均一にし、熱伝達性能の劣る縦糸によりフ
ィルム周方向への熱の逃げを抑えニップ部での加熱効率
を高めることができる。

【００５９】なお、本実施例ではガラス繊維のみについ
て説明したが、他の耐熱繊維でも同様の効果があること
は言うまでもない。

【００６０】〈実施例３〉次に、本発明の実施例３を図
８ないし図１１に基づいて説明する。図８は本発明の実
施例３における加熱装置としての定着装置を有する画像
形成装置の概略断面図である。

【００６１】図８において２１は画像形成部Ａに配設さ
れた感光ドラムであり、該感光ドラム２１の表面には現
像像が形成されるようになっている。また、該感光ドラ
ム２１の下方には、転写帯電手段２２が配設されてお
り、上記感光ドラム２１と転写紙帯電手段２２との対向
部に搬送されてきた記録材Ｐの背面に、トナー帯電極性
と逆極性の電荷（例えば負帯電トナーの場合には正の電
荷）を与えることによって、上記感光ドラム２１上の現
像像を上記記録材Ｐに転写するようになっている。この
ように転写トナー像Ｔａを静電気的に担持した記録材Ｐ
は、定着装置へ搬送され、加熱定着される。以下、該定
着装置について説明する。

【００６２】４はエンドレスベルト状の加熱フィルムと
しての定着フィルム（耐熱性フィルム）であり、左側の
駆動ローラ５と、右側の従動ローラ６と、該両ローラ
５，６間の下方に配置した低熱容量線状加熱体０との間
に懸回張設してある。定着フィルム４についての層構成
の詳細は後述する。

【００６３】従動ローラ６はエンドレスベルト状の定着
フィルム４のテンションローラを兼ねさせており、該定
着フィルム４は駆動ローラ５の時計方向回転駆動に伴い
時計方向に所定の周速度、すなわち画像形成部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。

【００６４】８は鉄・ステンレス等の芯金９にシリコー
ンゴム等の離型性の良いゴム弾性層１０を形成した加圧
部材としての加圧ローラであり、上記エンドレスベルト
状の定着フィルム４の下行側フィルム部分を介して加熱
体０の下面に対して付勢手段（図示せず）により例えば
４〜１２ｋｇの当接力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回転する。な
お、芯金９はノイズ防止のために接地してある。

【００６５】加熱体０はフィルム４の面移動方向と交差
する方向を長手方向とする低熱容量線状加熱体であり、
ヒータ基板１、通電発熱抵抗層２、サーミスタ３等より
成り、ヒータ支持体７に取付け保持させて固定支持させ
てある。

【００６６】該ヒータ支持体７は加熱体０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。

【００６７】また、ヒータ基板１は耐熱性・絶縁性・低
熱容量の部材であり、本実施例では厚み１．０ｍｍ、幅
１０ｍｍ，長さ２４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００６８】抵抗層２はヒータ基板１の下面（フィルム
４との対面側）の略中央部に長手方向に沿って、例え
ば、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、Ｔａ₂Ｎ等の電気抵
抗材料を厚み約１０μｍ、幅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１０μｍコートしたものである。

【００６９】また、サーミスタ３はヒータ基板１の上面
（抵抗層２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。サーミスタは、他に低熱容
量のサーミスタなどをヒータ基板１に当接配置する構成
にしてもよい。

【００７０】本実施例においては、線状または帯状をな
す抵抗層２に対し、その長手方向両端部より通電し、抵
抗層２を略全長に亘って発熱させる。そして、この抵抗
層２の温度をサーミスタ３によって検知し、トライアッ
クを含む通電制御回路（図示せず）により上記検知した
温度が所定の定着温度に維持されるように通電電力を制
御するようになっている。

【００７１】以上のような画像形成装置においては、像
形成スタート信号により画像形成部Ａにて画像形成動作
が開始され、上述のように記録材Ｐ上に未定着トナー画
像Ｔａが転写される。そして定着装置へ搬送された記録
材Ｐは、ガイド１８に案内され、定着フィルム４を介し
て形成された加熱体０と加圧ローラ８との圧接部（定着
ニップ部）Ｎに進入し、上記記録材Ｐの搬送速度と同一
速度で同方向に回動する定着フィルム４の下面に上記未
定着トナー画像Ｔａを密着させ、面ずれやシワ・寄りを
生じることなく該定着フィルム４と一緒の重なり状態で
上記定着ニップ部Ｎを挟圧力を受けつつ通過する。この
とき加熱体０は、像形成スタート信号に応じて所定のタ
イミングで通電加熱されており、上記未定着トナー画像
Ｔａは定着ニップ部Ｎにおいて加熱を受け、軟化・溶融
像Ｔｂとなる。

【００７２】一方、定着フィルム４は、ヒータ支持体７
の曲率の大きいエッジ部Ｓ（曲率半径が約２ｍｍ）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。したがって、定着フィルム４と重なった状態で
定着ニップ部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４から曲率分離し、排紙ト
レイへ排紙される。そして、排紙される時までにトナー
は充分冷却固化し、記録材Ｐに完全に定着した状態（ト
ナー画像Ｔｃ）となる。

【００７３】なお、本実施例においては、加熱体０のう
ち抵抗層２及びヒータ基板１の熱容量が小さく、かつこ
れらがヒータ支持体７により断熱支持されているので、
定着ニップ部Ｎにおける加熱体０の表面温度は短時間に
トナーの融点（または記録材Ｐへの定着可能温度）に対
して充分な高温に昇温するので、加熱体０を予め昇温さ
せておく（いわゆるスタンバイ状態とする）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。

【００７４】次に加熱フィルムである定着フィルム４に
ついて説明する。基材は線径数μｍのガラス繊維を数十
本束にして直径５０〜１００μｍの糸とする。この糸を
織ってスリーブを作る。次いで接着剤を塗布し、乾燥さ
せてから外周面の離型性層、内周面の低摩擦層をコーテ
ィングして焼成する。

【００７５】このような基材において織り糸の方向によ
って定着フィルムの破損に対する強度が著しく異なるこ
とが判かった。具体例として、線径５μｍのガラス繊維
を集めて直径７０μｍの糸とし、これを図９（ａ）に示
す矢印の方向に糸が並ぶようにした。この場合には、ス
リーブ軸方向、スリーブの周方向に対して糸は交差する
ようになる。スリーブ径として直径２４ｍｍとした。

【００７６】一方、比較例として同じ糸を用いて図９
（ｂ）の矢印のように糸が並ぶようにした。この場合は
スリーブ軸方向、スリーブ周方向と糸は同一方向に並ぶ
ことになる。

【００７７】上記二例に対して端部の座屈強度及び捩じ
れ力に対する強度を試験した結果を下表に示す。

【００７８】

【表１】

【００７９】座屈強度測定は図１０に示すように、スリ
ーブ端部一箇所をピン３０で支えた時に折れ曲がらない
限界の力Ｆ₁で定義した。また、捩じれ強度は図１１に
示すように０．２ｍｍ程フィルムより径の小さいシャフ
ト３１にフィルムを通し、フィルムの片側半分を加圧板
３２で固定し、もう片側を引っ張った場合に捩じれが発
生し始める引っ張り力Ｆ₂で定義した。

【００８０】表から明らかなように糸の織り方向をスリ
ーブ軸、周方向と交差させることがいずれの強度も改善
が見られ、実用に適するものとすることができた。

【００８１】また糸の織り方向とスリーブ軸との交差角
は４５°が最も良く、０°または９０°に近づくにした
がって強度は低下する。したがって４５°にできる近い
範囲に織ることが好ましい。なお、織布を作成する繊維
はガラスに限るものではなく炭素繊維、セラミックス繊
維、金属繊維等、ポリイミドに比較して熱伝導性の良い
物質であれば使用できる。

【００８２】〈実施例４〉次に、本発明の実施例４を図
１２に基づいて説明する。なお、実施例３との共通箇所
には同一符号を付して説明を省略する。

【００８３】実施例３では、単一繊維にて織布スリーブ
を作り定着用フィルムに加工したが、複数の繊維を混合
して糸にしたものを織っても良い。あるいは異なる材質
の糸を複数混合して織布にしても良い。

【００８４】このようにすることで、それぞれの繊維の
長所を加え合わせ短所を補うことが可能である。

【００８５】例えば、アラミド繊維（例えばＤｕＰｏｎ
ｔ社のケブラー）の糸とガラス繊維の糸とを図１２
（ａ）のように織ることができる。これによってアラミ
ド繊維の高温時の強度とガラスの熱伝導性と両方を兼ね
備えることができる。特に図１２（ｂ）のように同一方
向にも一部他の繊維の糸を入れるだけでも良く、これに
よって捩じれに対してどちらの捩じれ方向に対しても等
しい強度となる。この点図１２（ａ）では捩じれに対し
て強い方向と弱い方向とができる。装置内での捩じれ力
（例えば非通紙部昇温による加圧ローラ外径差に起因す
るもの）が一定方向ならば、図１２（ａ）のもので捩じ
れに対して強い方向を利用して装着すると良い。

【００８６】〈実施例５〉次に、本発明の実施例５を図
１３ないし図１７に基づいて説明する。図１３は本発明
の実施例５装置の概略構成を示す図である。図１３にお
いて６０１は定着装置全体を示し、６０２はエンドレス
ベルト状の定着フィルム、６０３は図面上左側のフィル
ム駆動ローラ、６０４は右側のフィルムターンローラ、
６０５は上記左右のローラ６０３，６０４間の下方に配
設した加熱体（以下、ヒータと記す）、６０６は該加熱
体の左側に配設した冷却部としての冷却器、６０７は該
冷却器の左側に配設した分離部としての分離ローラであ
る。

【００８７】上記のフィルム駆動ローラ６０３，フィル
ムターンローラ６０４，ヒータ６０５，冷却器６０６，
分離ローラ６０７は互いに略平行に配設してあり、これ
らの部材間にエンドレスベルト状の定着フィルム６０２
を懸回張設してある。フィルムターンローラ６０４は定
着フィルムのテンションローラを兼ねさせてある。

【００８８】ヒータ６０５と冷却器６０６は近接させて
配設してあり、その両者間には熱損失を防ぐために断熱
材層もしくは数百μｍ以下のギャップを設けてもよい。

【００８９】６０８は定着フィルム６０２を介してヒー
タ６０５の下面と冷却器６０６の下面とに両面部分にま
たがらせて圧接させた加圧部材として加圧ローラ、６０
９は定着フィルム６０２を介して分離ローラ６０７の下
面に圧接させた分離加圧ローラ、６１０は加圧ローラ６
０８と分離加圧ローラ６０９圧対する冷却ファンであ
る。

【００９０】本実施例において加圧ローラ６０８は、ヒ
ータ６０５に対する定着フィルム圧接部材と、冷却器６
０６に対する定着フィルム圧接部材とを兼用しており、
ヒータ６０５の下面と該加圧ローラ６０８とが定着フィ
ルム６０２を挟んで圧接している部分ａが定着ニップ部
であり、冷却器６０６の下面と該加圧ローラ６０８とが
定着フィルム６０２を挟んで圧接している部分ｂが冷却
ニップ部である。

【００９１】図１４のごとく定着フィルム６０２は、耐
熱性を有し、薄肉（低熱容量）のフィルム材であり、一
例として、厚み２０μｍの耐熱ベースフィルム、例えば
ポリイミド・ポリエーテルイミド・ＰＥＳ・ＰＦＡ等の
フィルム材６０２ａと、そのトナーが当接面側にＰＴＦ
ＥやＰＦＡもしくはフッ素ゴム等の繊維状もしくは多孔
質状の弾性層６０２ｂを設けた構造となっている。弾性
層の構造粗さは、トナー平均粒径７〜８μｍであるか
ら、数μｍ以下とする必要がある。また、弾性層厚みは
トナー径より大きい１５μｍ以上とする必要がある。厚
すぎると熱効率が悪いため１００μｍ以下が良い。表面
粗さについては、Ｒｚ〜数μｍ以下とすると画像の光沢
性、ＯＨＴ透過性を高める作用があるため、表面加熱処
理、研磨等で平滑性を弾性を失わない程度に加工するの
が離型性の面から好ましい。また、弾性離型層は、静電
オフセット防止のため導電材を添加するのが好ましい。
定着フィルム６０２はフィルム駆動ローラ６０３が矢印
で示すように時計方向に回転駆動されることにより、該
ローラ６０３との摩擦力で該ローラ６０３，ターンロー
ラ６０４，ヒータ６０５，冷却器６０６，分離ローラ６
０７間を時計方向に所定の周速度（プロセススピード）
をもってヒータ６０５の下面及び冷却器６０６の下面を
摺動しながら回転駆動される。

【００９２】ヒータ６０５は装置に固定支持された低熱
容量線状加熱体であって、一例として厚み１．０ｍｍ、
幅１０ｍｍ、長さ２４０ｍｍのアルミナ基板に通電発熱
抵抗材料を幅１．０ｍｍに塗工したものでその長手方向
両端より通電される。

【００９３】通電は、ＤＣ１００Ｖの周期２０ｍｓｅｃ
のパルス状波形でサーミスタ６１１によりコントロール
された所望の温度エネルギー放出量に応じたパルスをそ
のパルス幅を変化させて与える。パルス幅は略０．５ｍ
ｓｅｃ〜５ｍｓｅｃとなる。このように、エネルギー・
温度制御されたヒータ６０５に対して当接して定着フィ
ルム６０２は摺動移動する。

【００９４】冷却器６０６はパイプ中に空気流あるいは
水流を通すラジエータ構成でも良いし、ヒータパイプを
用いても良い。冷却温度差をとるためにペルチェ冷却素
子を併用するのも良い。本実施例では、一定温度（室
温）の水流を循環する方式を用いており、ヒータ発熱量
４００Ｗに対して冷却熱量１５０Ｗ程度であった。ま
た、本実施例では冷却器６０６の温度をサーミスタ６１
２で検知してその検知温度情報により冷却器６０６の温
度を所定に管理している。

【００９５】加圧ローラ６０８は、シリコーンゴム等の
離型性の良いゴム弾性層を有するものであり、４〜７ｋ
ｇの当接力で定着フィルム６０２を介してヒータ６０５
及び冷却器６０６の下面に対して圧接し、定着フィルム
６０２の回転駆動に伴い従動回転する。加熱及び冷却の
ニップ長を大きくとるためには、スポンジ構造のローラ
とするのが良い。

【００９６】この加圧ローラ６０８により定着フィルム
６０２のヒータ６０５及び冷却器６０６に対する熱接触
が充分とられ、定着ニップ部ａ及び冷却ニップ部ｂでの
加熱効率または冷却効率が高められる。また、記録材Ｐ
が導入されたときの、定着ニップ部ａ及び冷却ニップ部
ｂにおける定着フィルム６０２と記録材Ｐとの熱接触が
充分とられて加熱効率または冷却効率が高められる。

【００９７】冷却ファン６１０は、加圧ローラ６０８、
分離加圧ローラ６０９が装置の連続的運転に伴い昇温し
て定着条件が変動しないように加圧ローラ６０８、分離
加圧ローラ６０９に冷却風を送るものであり、本実施例
では加圧ローラ６０８の温度をサーミスタ６１３で検知
してその温度情報により冷却ファン６１０を連続駆動制
御・簡潔駆動制御してローラ６０８、６０９の温度を管
理させている。

【００９８】而して、定着フィルム６０２の回転駆動が
なされ、ヒータ６０５に通電がなされ、冷却器６０６に
水流循環がなされている状態において、作像プロセス機
構（図示せず）から搬送された未定着トナー画像Ｔａを
担持さた記録材Ｐがトナー画像面上向きで定着ニップ部
ａの定着フィルム６０２と加圧ローラ６０８との間に導
入されることにより、該記録材Ｐは定着フィルム６０２
面に加圧密着されて定着フィルム６０２と一緒に定着ニ
ップ部ａ、次いで冷却ニップ部ｂを通過し、引き続き定
着フィルム６０２面に密着した状態で分離ローラ６０７
と分離加圧ローラ６０９とのニップ部へ至り、該ニップ
部を通過すると定着フィルム６０２が大きく屈曲変更さ
れることで、記録材が定着フィルム６０２面から順次に
曲率分離される。。

【００９９】記録材Ｐ上の未定着トナー画像は図１５の
如く定着ニップ部を通過する過程でヒータ６０５により
定着フィルムベース層６０２ａ、弾性層６０２ｂを介し
て加熱され溶融定着がなされる。弾性層は、画像上のト
ナー分布に追随して変形し、トナーの包み込み効果をも
たらすので、トナーが一色あるいは三色重ねであろうと
同様に良好な定着を行う。トナー像の厚い部分には加圧
により圧縮されて弾性層６０２ｂの空隙がつぶれるた
め、ベース層６０２ａからトナー像への熱の伝達効率が
高まり、定着性が増す。ハーフトーン画像については通
常のハードタイプのベルト定着では高温オフセットが厳
しくベタ多色重ねより定着温度設定を低くしないとオフ
セットしてしまうという問題点があったが、本発明の構
成によれば、トナー重ね量（厚み）に応じてベース層か
らトナーへの熱伝達がコントロールされる。すなわち、
トナー厚みが厚い程熱供給がなされる。したがって、い
かなる画像パターンに対しても均一均質な高画質なカラ
ー定着画像を得るものである。

【０１００】一方、従来のハードタイプフィルム定着
は、図１６の如くハードタイプの離型層６０２ｄがトナ
ーの厚み変化に対応しきれないため、厚いトナー部位の
周辺の薄いトナー部分（矢印部）が不完全定着となり、
発色性、混色性が落ち、画像品質が低下している。とり
わけ、この現象は、ＯＨＴシートのＯＨＰ透過像にて不
完全定着部が光散乱、光吸収の原因となり暗輪郭のよう
な透過不良をもたらす。本発明においては、ソフトタイ
プであるため不完全定着部は発生せず、したがってＯＨ
Ｔシートも透過不良のない高画質、高透過性の像を得
る。

【０１０１】また、一旦トナー像の凹凸に追従してつぶ
れ変形した弾性体部は図１７に示すように記録材分離時
にトナー固化面とフィルム表面間にて矢印で示すように
引き剥し力が働くため、繊維または多孔質の空隙６０２
ｃは回復して永久変形を起こすことなく繰り返して定着
プロセスを行うものである。

【０１０２】〈実施例６〉次に、本発明の実施例６を図
１８及び図１９に基づいて説明する。なお、実施例５と
の共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。

【０１０３】図１８は本発明の実施例６装置の概略構成
を示す図である。本実施例は、定着ニップａの直後に自
然冷却区間ｃを設けた後に分離する構成である。冷却フ
ァン６１０にて送風冷却するのも良い。

【０１０４】図１９は定着ニップ部ａの直後より冷却器
６０６を離して配置し、冷却加圧ローラ６１４を設けた
場合を示している。加熱部と冷却部を離して熱効率を高
めている。

【０１０５】〈実施例７〉次に、本発明の実施例７を図
２０に基づいて説明する。図２０は本発明の実施例７装
置の概略構成を示しており、図１３に示した定着装置を
使用したカラープリンタの一例である。

【０１０６】図２０において、６２１は導電基板上の感
光層を設けた感光ドラムであり、矢印の時計方向に所定
の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動され
る。

【０１０７】該感光ドラム６２１は、その回転過程で帯
電器６２２により一様に帯電処理を受け、次いでレーザ
ビームスキャナ６２３によりカラー画像情報の先ずイエ
ロー成分像の時系列電気デジタル画像信号に対応して変
調されて出力されるレーザビームＬによる走査露光を受
けることで、イエロー成分像に対応した静電潜像が形成
される。この静電潜像は、イエロートナー現像装置６２
４Ｙにより現像される。

【０１０８】一方、給紙部（図示せず）から記録材Ｐが
回転転写ドラム６２５に給送されて該ドラムに巻き付く
ように保持され、その保持記録材面に感光ドラム６２１
面側のイエロートナー像が転写帯電器６２６により転写
される。また、トナー像転写後の感光ドラム６２５面は
クリーナ６３０により転写残りトナー等の付着残留物が
除去されて清浄面化される。以下、同様にこのような過
程でマゼンタ、シアン、ブラックのトナーによる画像形
成が行われ、４色のトナー成分像が回転転写ドラム６２
５に保持されている同一の記録材Ｐ面に順次に重畳転写
されることで、フルカラー画像が合成形成される。

【０１０９】この記録材Ｐは分離帯電器６２７と分離爪
６２８とにより転写ドラム６２５から分離されて定着装
置６０１に導入され、上述したプロセスでトナー画像定
着がなされ、カラー画像形成物として出力される。

【０１１０】記録材Ｐの分離された転写ドラム６２５は
クリーナ６２９によりクリーニングされ、次ぎの画像形
成に備える。クリーナ６２９は転写ドラム６２５面に対
して接離移動するように駆動され、例えば回転ファーブ
ラシであり、クリーニング時のみ転写ドラム６２５に当
接し、クリーニングを行う。

【０１１１】本カラー画像形成装置は、図１３に示す定
着装置６０１を用いているため、トラペンの画像も、未
定着トナーによる疑似輪郭、画像ぼけのない高画質のプ
リントが、シリコーンオイルが付着していない状態で得
られ、かつ従来の熱ローラ定着装置を用いたカラー画像
形成装置に比べて、小型、低コストであり、シリコーン
オイルの補充といったメンテナンスも不要となる。また
感光ドラム周囲に帯電器・現像装置・クリーニング等を
一体に設けたプロセスカートリッジとすることで、定着
装置以外のメンテナンスも不要とすることができる。

【０１１２】定着装置６０１の定着ベルト６０２はエン
ドレスベルト状のものに限らず、ローラ巻きの有端の長
尺ウェブ状ベルトを繰り出し走行駆動させて用いる構成
のものとすることもできる。

【０１１３】

【発明の効果】以上説明したように、本願第一発明によ
れば、耐熱性フィルムの一方面側を加熱し、他方面側に
被加熱材を密着させて上記フィルムを介して被加熱材に
熱エネルギを付与する加熱装置において、上記耐熱性フ
ィルムが耐熱織布を基層としているとともに、上記耐熱
織布の横糸の単位時間当たりの熱伝達性能が縦糸の単位
時間当りの熱伝達性能を上回ることにより、定着ニップ
部から周方向への熱の逃げを抑え、ニップ部での加熱効
率を高め、画像の定着性を向上させる効果がある。ま
た、非通紙部昇温を低減させる効果もある。

【０１１４】また、本願第二発明によれば、耐熱性繊維
を織布としてスリーブ状に形成し、コーティングによっ
て離型層等を設けて定着用フィルムとする場合に、織糸
の方向をスリーブの軸方向、周方向と交差させることに
よって強度を向上させることが可能となり、かつ高い熱
伝導率を得ることによって高速プリンタへの適用が可能
となった。

【０１１５】さらに、本願第三発明によれば、定着フィ
ルムを耐熱性及び剛性の高い部材で形成したベース層上
に、少なくとも繊維状または多孔質状の弾性層を有する
ように形成したので、ハーフトーンのある画像でも良好
に定着を行うことができる。特に、記録材にＯＨＴシー
トを用いた場合に、透過不良のない高画質な画像を形成
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１における加熱装置を示す縦断
面図である。

【図２】本発明の実施例１に用いられる定着用フィルム
の断面図である。

【図３】本発明の実施例１の定着フィルムの拡大図であ
る。

【図４】各種物質の熱伝導率について記した表である。

【図５】本発明の実施例２の定着フィルムの拡大図であ
る。

【図６】従来のフィルム加熱方式の加熱装置の一例を示
す図である。

【図７】従来のフィルム加熱方式の加熱装置の他の例を
示す図である。

【図９】本発明の実施例３における定着フィルムの織糸
の方向を示す図である。

【図８】本発明の実施例３における画像形成装置の構成
断面図である。

【図１０】本発明の実施例３における座屈強度の試験法
を示す図である。

【図１１】本発明の実施例３における捩じれ強度の試験
法を示す図である。

【図１２】本発明の実施例４における混合繊維を用いた
定着フィルムの拡大図である。

【図１３】本発明の実施例５装置の概略構成を示す断面
図である。

【図１４】図１３装置の定着フィルムの概略構成を示す
図である。

【図１５】図１３装置に未定着現像剤を担持した記録材
を挟持させた場合の定着フィルムの状態を示す図であ
る。

【図１６】従来の定着フィルムを用いた定着装置に記録
材を挟持させた場合の定着フィルムの状態を示す図であ
る。

【図１７】図１３装置における記録材分離時の定着フィ
ルムの状態を示す図である。

【図１８】本発明の実施例６装置の概略構成を示す断面
図である。

【図１９】図１８装置の変形例の概略構成を示す断面図
である。

【図２０】本発明の実施例７装置の概略構成を示す断面
図である。

【符号の説明】

０加熱体４定着フィルム（耐熱性フィルム）４ａ基層５駆動ローラ（支持体）６従動ローラ（支持体）８加圧ローラ（加圧部材）ｊ横糸ｋ縦糸Ｐ記録材Ｔａ未定着現像剤像（未定着トナー画像）６０２定着フィルム６０２ａベース層６０２ｂ弾性層６０５ヒータ（加熱体）６０９加圧ローラ（加圧部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐熱性フィルムの一方面側を加熱し、他
方面側に被加熱材を密着させて上記フィルムを介して被
加熱材に熱エネルギを付与する加熱装置において、上記
耐熱性フィルムは、耐熱繊維を直交させて編み込むこと
により形成される耐熱織布を基層とし、該耐熱織布の横
糸成分は、加熱装置長手方向と略平行に配設され、上記
耐熱織布の横糸の単位時間当たりの熱伝達性能は、縦糸
の単位時間当りの熱伝達性能を上回っていることを特徴
とする加熱装置。
【請求項２】耐熱性織布の横糸と縦糸はそれぞれ異な
る材質が用いられていることとする請求項１に記載の加
熱装置
【請求項３】耐熱織布の横糸の直径は、縦糸の直径よ
りも大であることとする請求項１または請求項２に記載
の加熱装置。
【請求項４】加熱体及び支持体の間に張設された定着
フィルムと、該定着フィルムを介して上記加熱体に圧接
するように配設された加圧部材とを備え、該加圧部材と
加熱体の圧接部に記録材を挟持することにより上記加熱
体からの熱で記録材の上の未定着現像剤像を加熱する加
熱装置において、上記定着フィルムは、耐熱性繊維の織
布を基材とし、該織布の織り糸の配列がフィルムの移動
方向と交差するようにしたことを特徴とする加熱装置。
【請求項５】定着フィルムの基材の織布は、二種類以
上の繊維を混合した糸で形成したこととする請求項４に
記載の加熱装置。
【請求項６】定着フィルムの基材の織布は、異なる繊
維から成る二種類以上の糸で形成したこととする請求項
４に記載の加熱装置。
【請求項７】加熱体と摺動するように有端または無端
移動自在に配設された定着フィルムと、該定着フィルム
を介して上記加熱体に圧接するように配設された加圧部
材とを備え、上記定着フィルムと加圧部材で記録材を挟
持搬送することにより記録材及び記録材上の未定着現像
剤像を加熱する定着装置において、上記定着フィルム
は、耐熱性で剛性の高いベース層と、該ベース層上に少
なくとも繊維状もしくは多孔質状の弾性層を有している
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項８】弾性層の表面には平滑化処理が施されて
いることとする請求項７に記載の加熱装置。
【請求項９】弾性層はフッ素樹脂、フッ素ゴム等の離
型剤で形成されていることとする請求項７または請求項
８に記載の加熱装置。