JPH0944015A - 電磁誘導発熱フイルム、加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁誘導発熱フィルムを用いた電磁誘導加熱
方式の加熱装置の電磁誘導発熱フィルム１０について、
該フィルムの耐久性を向上させ、かつ発熱量を増加させ
ることを可能にして被加熱材の十分な加熱処理を行なう
ことができるようにし、画像加熱定着にあってはカラー
トナー画像の十分な加熱溶融混色定着処理を支障なく行
なえるようにすること、装置の高速化ができるようにす
ること。 【解決手段】 フィルム１０の層構成に於て発熱層を２
層以上１１・１２・１３有すること、２層以上の発熱層
の少なくとも１層が金属層で形成されていること、各発
熱層の発熱量が異なること、発熱層としての金属層の厚
さが１μｍから１００μｍであること、発熱層の総厚が
２μｍから１００μｍであること、２層以上の発熱層
と、断熱層・弾性層・離型層の少なくとも１層を有する
こと等。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交番磁場の作用で電磁
（磁気）誘導発熱する電磁誘導発熱フィルム、該電磁誘
導発熱フィルムを被加熱材を加熱する加熱部材として備
えた電磁誘導加熱方式の加熱装置、及び該加熱装置を画
像加熱定着装置として備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、電子写真装置・静電記録装置等
の画像形成装置において、転写材等の被記録材上に転写
（間接）方式あるいは直接方式で形成担持させた未定着
トナー画像を永久画像として熱定着させるために用いら
れる加熱装置としての画像加熱定着装置を例にして説明
する。

【０００３】画像加熱定着装置としては従来から熱ロー
ラ方式やフィルム加熱方式の装置が広く用いられてい
る。また電磁誘導加熱方式のものも知られている。

【０００４】ａ）熱ローラ方式の装置 熱ローラ方式の装置は、発熱部材（熱源）としてのハロ
ゲンヒータを内蔵させた加熱部材としての定着ローラ
（熱ローラ）と加圧部材としての加圧ローラを圧接させ
て加熱部としての定着ニップ部を形成させ、その定着ニ
ップ部に被加熱材としての、未定着トナー画像を担持さ
せた被記録材を導入して挟持搬送させることで、加熱部
としての定着ニップ部において被記録材を定着ローラの
熱で加熱して画像の熱定着を行なわせるものである。

【０００５】ｂ）フィルム加熱方式の装置 特開昭６３−３１３１８２号公報等に開示のように、発
熱部材（加熱体）としての一般にセラミックヒータと、
加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フィルムを
挟ませて加熱部としての定着ニップ部を形成させ、該定
着ニップ部の耐熱性フィルムと加圧ローラとの間に被加
熱材としての、未定着トナー画像を担持させた被記録材
を導入して耐熱性フィルムと一緒に定着ニップ部を挟持
搬送させることで、発熱抵抗体への通電により発熱する
ヒータの熱を耐熱性フィルムを介して被記録材に与える
ことで被記録材を加熱して画像の熱定着を行なわせるも
のである。

【０００６】ｃ）電磁誘導加熱方式の装置 特公平５−９０２７号公報には、交番磁界により加熱部
材としての定着ローラの芯金部に渦電流を発生させジュ
ール熱によって定着ローラ芯金部を発熱させる構成の装
置が提案されている。

【０００７】これを図９を用いて説明する。５０は強磁
性体を円筒状に形成した定着ローラであり、誘導加熱に
より加熱される。加熱は、励磁鉄芯５１上に巻かれた励
磁コイル５２に、高周波の交流電流を印加して図中に破
線の矢印で示した磁界を発生させ、定着ローラ５０上に
渦電流を発生させるものである。即ち、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定着ロー
ラ５０自体を発熱させるのである。５３は、閉磁路を形
成するために、定着ローラ５０を隔てて励磁鉄芯５１に
対向するように配置された補助鉄芯である。また、５４
は弾性を有する加圧ローラであり、不図示の加圧手段に
よって定着ローラ５０側に加圧されており、被記録材Ｐ
上の未定着トナー画像Ｔを熱定着するための加熱部とし
ての定着ニップ部Ｎを形成している。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】しかし何れも一長
一短がある。

【０００９】即ち、ａ）の熱ローラ方式の装置は、加熱
部材としての定着ローラの熱容量が大きく、また一旦は
光にエネルギーを変換しているため、また発熱部材とし
てのハロゲンヒータの熱が主に輻射で定着ローラの内面
に伝わり、該ローラの肉厚を通って該ローラの外面に伝
わり、加熱部としての定着ニップ部に供給される熱伝導
系であることから、熱伝導過程での熱ロスが大きくて熱
効率が悪く、熱効率の最良のものでもクイックスタート
ができなかった。

【００１０】ｂ）のフィルム加熱方式の装置は、発熱部
材としてのヒータや耐熱性フィルムに低熱容量のものを
使用することで、また加熱部としての定着ニップ部をフ
ィルムを介して集中的に加熱できることで装置にクイッ
クスタート性を具備させることができ、省電力オンデマ
ンド加熱が可能である。

【００１１】しかし、耐熱性フィルムを介して加熱部と
しての定着ニップ部を加熱するからその耐熱性フィルム
が熱効率をさげる熱抵抗部材となっている。

【００１２】また発熱量に限界があった。そのために、
例えば、カラー画像形成装置のように、イエロー・マゼ
ンタ・シアン・黒の色トナー層の最大４層の積層からな
る厚い未定着トナー層を十分に加熱溶融混色させて加熱
定着させるには熱量不足で不向きである。

【００１３】ｃ）の電磁誘導加熱方式の装置は、前述図
９の装置では、加熱部材としての定着ローラ５０を直接
発熱させ、発熱位置を未定着トナー画像に近くすること
ができ、ａ）のハロゲンヒータを用いた熱ローラよりも
消費エネルギーの効率アップが達成できる。

【００１４】しかし、この装置の場合もａ）の熱ローラ
方式の装置と同様に定着ローラという熱容量の大きなも
のを加熱するため、熱効率の最良のものでもクイックス
タートができなかった。また円筒体に渦電流を発生させ
ジュール熱を発生させると、励磁コイル、励磁鉄芯が昇
温して磁束の量が減ってしまい発熱が不安定となる。ま
た、昇温が大きいと励磁コイルの劣化も生じてしまう。
ローラ内部への放熱により熱効率も十分でない。

【００１５】誘導加熱部材を金属フィルム（誘導発熱フ
ィルム）にしてこれに渦電流を発生させジュール熱を発
生させることで装置にクイックスタート性を具備させる
ことができるが、金属フィルムとしてニッケル電鋳を用
いる場合、その発熱量に限界があった。そのため上述の
フィルム加熱方式の装置の場合と同様に、カラー画像形
成装置において色トナー層の最大４層の積層からなる厚
い未定着トナー層を十分に加熱溶融混色させて加熱定着
させるには、該トナー層と被記録材との界面まで十分に
熱量を加えることができず、定着不良が発生するという
問題があった。また、モノクロの画像形成装置に於ても
高速化を図るためには十分な熱量が得られなかった。

【００１６】本発明は上述の特に、電磁誘導発熱フィル
ムを用いた電磁誘導加熱方式の加熱装置の誘導発熱フィ
ルムについて、該フィルムの耐久性を向上させ、かつ発
熱量を増加させることを可能にして被加熱材の十分な加
熱処理を行なうことができるようにし、画像加熱定着に
あってはカラートナー画像の十分な加熱溶融混色定着処
理を支障なく行なえ、また装置の高速化を図ることがで
きるようにすることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする電磁誘導発熱フィルム、加熱装置および画像形
成装置である。

【００１８】（１）交番磁場の作用で電磁誘導発熱する
電磁誘導発熱フィルムにおいて、該フィルムの層構成に
於て発熱層を２層以上有することを特徴とする電磁誘導
発熱フィルム。

【００１９】（２）２層以上の発熱層の少なくとも１層
が金属層で形成されていることを特徴とする（１）に記
載の電磁誘導発熱フィルム。

【００２０】（３）各発熱層の発熱量が異なることを特
徴とする（１）または（２）に記載の電磁誘導発熱フィ
ルム。

【００２１】（４）発熱層としての金属層の厚さが１μ
ｍから１００μｍであることを特徴とする（１）乃至
（３）の何れか１つに記載の電磁誘導発熱フィルム。

【００２２】（５）発熱層の総厚が２μｍから１００μ
ｍであることを特徴とする（１）乃至（４）の何れか１
つに記載の電磁誘導発熱フィルム。

【００２３】（６）２層以上の発熱層と、断熱層・弾性
層・離型層の少なくとも１層を有することを特徴とする
（１）乃至（５）の何れか１つに記載の電磁誘導発熱フ
ィルム。

【００２４】（７）少なくとも断熱層と２層以上の発熱
層をもつ場合の、断熱層側の発熱層の発熱量Ｑ₂ 、この
発熱層と接する他の発熱層の発熱量をＱ₁ とすると、 Ｑ₁ ＞Ｑ₂ の関係を満足することを特徴とする（６）に記載の電磁
誘導発熱フィルム。

【００２５】（８）被加熱材を加熱する加熱部材とし
て、（１）乃至（７）の何れかに記載の電磁誘導発熱フ
ィルムを備えたことを特徴とする加熱装置。

【００２６】（９）前記（１）乃至（７）の何れかに記
載の電磁誘導発熱フィルムと、該フィルムに圧接してニ
ップ部を形成する加圧部材と、交番磁場を作用させて該
フィルムを電磁誘導発熱させる励磁コイルを有し、ニッ
プ部のフィルムと加圧部材との間に被加熱材を導入して
フィルムと一緒に搬送させることで被加熱材を加熱する
ことを特徴とする加熱装置。

【００２７】（１０）被加熱材が未定着画像を担持した
被記録材であり、装置がその未定着画像を被記録材に熱
定着させる加熱定着装置であることを特徴とする（８）
または（９）に記載の加熱装置。

【００２８】（１１）被記録材に未定着画像を形成する
画像形成手段と、その未定着画像を被記録材に熱定着さ
せる加熱定着手段を有する画像形成装置において、加熱
定着手段が（８）または（９）に記載の加熱装置である
ことを特徴とする画像形成装置。

【００２９】

【作用】電磁誘導発熱フィルムの発熱層を２層以上の複
数層で構成することで、各層で機能分離ができて、各層
全体で発熱層もしくフィルムとして所要・所望の機能を
補完具備させることができ、発熱層が単層構成の場合よ
りも耐久性を向上させることができ、しかも発熱量を増
加させ得て被加熱材の加熱処理に十分な発熱量を得るこ
とができ、画像加熱定着にあってはカラートナー画像の
定着にも対応可能となり、装置にクイックスタート性、
高速性を具備させることができる。

【００３０】

【実施例】

〈第１の実施例〉（図１〜図５） （１）画像形成装置例 図１に画像形成装置例の概略構成を示した。本例の画像
形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、レーザビー
ム走査露光式のカラープリンタである。

【００３１】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であり、矢示の時計方向
に所定の周速度で回転駆動される。

【００３２】１０２は感光体ドラム１０１の外面を一様
に帯電する帯電ローラである。

【００３３】１１０はレーザ光学箱であり、不図示の画
像信号発生装置からの信号をレーザ光１０３のオン／オ
フに変換して出力し、感光体ドラム１０１面を走査露光
する。１０９はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光
１０３を感光体ドラム１０１に偏向するミラーである。

【００３４】１０４はカラー現像装置であり、イエロ
ー、マゼンタ、シアンのカラー現像器Ｙ・Ｍ・Ｃと黒用
の現像器Ｂｋから構成され、それらの現像器が感光体ド
ラム１０１に対して選択的に切り換えられて作用する。

【００３５】１０５は感光体ドラム１０１に対向させて
配設した中間転写体ドラムであり、矢示の反時計方向に
感光体ドラム１０１の周速度に対応した周速度で回転駆
動される。この中間転写体ドラム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し、金属ドラム
にバイアス電圧を与えて感光体ドラム１０１との電位差
で感光体ドラム１０１側のトナー像を該中間転写体ドラ
ム１０５の周面に一次転写させる。

【００３６】１０６は中間転写体ドラム１０５に対向さ
せた転写ローラである。不図示の給紙カセットから所定
のタイミングで給送された被記録材Ｐに中間転写体ドラ
ム１０５側のトナー画像を二次転写する働きをする。こ
の転写ローラ１０６にはトナーと逆極性の転写バイアス
が印加される。

【００３７】１０７は一次転写後の感光体ドラム１０１
面を清掃するクリーナ、１０８は二次転写後の中間転写
体ドラム１０５面を清掃するクリーナである。

【００３８】カラー画像を構成する第１の成分色像（例
えばイエロートナー像）が回転感光体ドラム１０１面に
上記の帯電・露光・現像のプロセス機器１０２・１１０
・１０４により形成され、その第１の成分色像が中間転
写体ドラム１０５面に一次転写される。一次転写後の感
光体ドラム１０１面はクリーナ１０７により清掃され
る。

【００３９】次に第２の成分色像（例えばマゼンタトナ
ー像）が回転感光体ドラム１０１面に形成され、その第
２の成分色像が中間転写体ドラム１０５面に先の一次転
写済みの第１の成分色像に所定にレジスト合わせされて
重ねて一次転写される。

【００４０】このようにして、第３の成分色像（例えば
シアントナー像）、第４の成分色像（例えば黒トナー
像）の感光体ドラム１０１面に対する形成、中間転写体
ドラム１０５面に対する重畳一次転写が順次になされる
ことで、中間転写体ドラム１０５面には各成分色像の重
畳からなるカラートナー画像が合成形成される。

【００４１】この中間転写体ドラム１０５面に合成形成
されたカラートナー画像が転写ローラ１０６により被記
録材Ｐの面に一括して二次転写される。

【００４２】カラートナー画像の二次転写を受けた被記
録材Ｐは中間転写体ドラム１０５面から分離されて、次
の（２）項で説明する加熱装置としての加熱定着装置１
００へ搬送導入されてトナー画像の熱定着を受けてカラ
ープリントとして排出される。

【００４３】（２）加熱定着装置１００ 図２は加熱装置としての加熱定着装置１００の概略の構
成模型図である。この装置１００は電磁誘導発熱フィル
ムを用いた電磁誘導加熱方式の加熱装置である。

【００４４】１６は図面に垂直方向を長手とする横長・
樋型のフィルムガイドである。このフィルムガイド１６
は例えば液晶ポリマー・フェノール樹脂等の成形品であ
る。

【００４５】１７・１８はこのフィルムガイド１６の内
側の溝部内に配設した励磁コイルである。フィルムガイ
ド１６はこの励磁コイル１７・１８の支持部材も兼ね
る。この励磁コイルは横長の高透磁率のコア（鉄芯、芯
金）１７と、このコア１７に巻いたコイル（巻線）から
なる。

【００４６】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よく、
より好ましくは１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフエ
ライトを用いるのがよい。

【００４７】コイル１８には励磁回路（不図示）が接続
されており、この励磁回路は２０ｋＨｚから５００ｋＨ
ｚ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。

【００４８】１０は加熱部材としての電磁誘導発熱フィ
ルムである。以下、定着フィルムと記す。この定着フィ
ルム１０は円筒状としてあり、上記のように励磁コイル
１７・１８を配設したフィルムガイド１６にルーズに外
嵌させてある。この電磁誘導発熱フィルムとしての定着
フィルム１０の層構成については後記の（４）項で詳述
する。

【００４９】３０は加圧部材としての加圧ローラであ
り、芯金の周囲にシリコーンゴム、フッ素ゴム等を被覆
して構成される。２６は加圧ローラ３０に近接または接
触させて設けた装置温度管理用の検温素子である。

【００５０】上記のように定着フィルム１０を外嵌させ
たフィルムガイド１６と加圧ローラ３０とを上下に並行
に配列してフィルムガイド１６の下面と加圧ローラ３０
とを定着フィルム１０を挟ませて圧接させることで所定
幅の加熱部としての定着ニップ部Ｎを形成させてある。

【００５１】加圧ローラ３０が不図示の駆動手段により
矢印の時計方向に回転駆動され、これにより定着ニップ
部Ｎにおける該加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外
面との圧接摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用し
て該定着フィルム１０はその内面がフィルムガイド１６
の下面に密着して摺動しながらフィルムガイド１６の外
回りを矢印の反時計方向に従動回転する。

【００５２】加圧ローラ３０が回転駆動され、定着フィ
ルム１０が従動回転している状態において、励磁コイル
１７・１８のコイル１８に対して不図示の励磁回路から
高周波交流電流が印加され、また定着ニップ部Ｎに被加
熱材としての、未定着トナー画像Ｔを担持した被記録材
Ｐが搬送導入される。

【００５３】コイル１８に高周波交流電流が印加される
ことで、定着ニップ部Ｎに集中的に交番磁界が作用し、
定着ニップ部Ｎにおいて該定着ニップ部Ｎに対応する定
着フィルム部分の発熱層（強磁性導電層）が電磁誘導発
熱状態になる。また定着ニップ部Ｎに搬送導入された被
記録材Ｐは定着フィルム１０の外面に密着して該定着フ
ィルム１０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送され、定
着ニップ部Ｎの通過過程で定着ニップ部Ｎに対応する定
着フィルム部分の上記の電磁誘導発熱で加熱され、未定
着トナー画像Ｔが軟化・溶融して被記録材Ｐ面に熱定着
する。

【００５４】定着ニップ部Ｎを出た被記録材Ｐは軟化・
溶融したトナー画像が冷却されて定着フィルム１０の外
面から分離され排出搬送される。

【００５５】これにより、画像光沢ムラを発生させずに
高画像品質を保ったまま、クイックスタートが可能な加
熱定着を行うことができる。

【００５６】なお、本実施例の画像形成装置ではトナー
Ｔとして低軟化物質を含有させたトナーを使用したた
め、加熱定着装置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
てもよい。また、定着ニップ部Ｎよりも被記録材搬送方
向下流側に冷却部を設けて、冷却分離を行なってもよ
い。また、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なってもよい。

【００５７】（３）加熱原理 定着ニップ部Ｎ内での加熱原理は、励磁回路よってコイ
ル１８に印加される電流で発生する磁束は、高透磁率コ
ア１７に導かれて定着ニップ部Ｎ内で加熱フィルム１０
の発熱層に磁束２３と渦電流２４を発生させる。この渦
電流２４と発熱層の固有抵抗によってジュール熱が発生
する。

【００５８】この渦電流は表皮効果のためにほとんど発
熱層のコイル１８側の面に集中して流れ、発熱層の表皮
抵抗Ｒ_S に比例して発熱を生じる。表皮抵抗Ｒ_S は角周
波数ω、透磁率μ、固有抵抗ρから得られる表皮深さδ
とすると、 δ＝（２ρ／ωμ）^1/2 に対して、 Ｒ_S ＝ρ／δ＝（ωμρ／２）^1/2 と示される。

【００５９】フィルム１０の発熱層に発生する電力Ｐ
は、フィルム中を流れる電流をＩ_f とすると、 Ｐ∝Ｒ_S ∫｜Ｉ_f ｜² ｄＳ と表せる。

【００６０】従って、表皮抵抗Ｒ_S を大きくするか、電
流Ｉ_f を大きくすれば、電力を増すことができ、発熱量
を増やすことが可能となる。

【００６１】表皮抵抗Ｒ_S を大きくするには周波数ωを
高くするか、透磁率μの高い材料、固有抵抗ρの高いも
のを選択すれば良い。

【００６２】（４）定着フィルム１０の層構成 図３は本例装置で用いた電磁誘導発熱フィルムとしての
定着フィルム１０の層構成模型図である。

【００６３】本例の定着フィルム１０は、フィルムガイ
ド１６側のフィルム内面側から被記録材Ｐが接するフィ
ルム外面側への順序で大別して、発熱層１、弾性層２、
離型層３の層構成である。

【００６４】ａ）発熱層１ 発熱層１は、基層１２と、該基層をサンドイッチに挟ま
せた両面側の保護層１１と１３との３層構成としてあ
り、それぞれが発熱層（金属層）である。

【００６５】この３層構成１１・１２・１３からなる発
熱層１が交番磁場の作用で電磁誘導発熱する。

【００６６】基層１２は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鉄、磁性ステンレス、コバ
ルト−ニッケル合金、鉄−ニッケル合金等の強磁性体の
金属が良い。

【００６７】本実施例ではこの基層１２とし層厚３０μ
ｍの鉄を用いている。鉄は可撓性が劣るため、発熱層１
がこの鉄単層の場合には、定着フィルム１０の基層とし
ては耐久性に乏しい。また、鉄は空気に触れると酸化し
錆が発生する。そのため、可撓性がさらに悪化して定着
フィルム１０が破損する。

【００６８】そこで、この基層１２の両面に保護層１１
・１３として、電気メッキ、あるいは蒸着などの方法を
用いてニッケル層を設けた。ニッケルは鉄よりも可撓性
に優れており、定着フィルム１０の基層として耐久性を
満足している。保護層１１・１３のニッケル層の層厚は
それぞれ１５μｍとし、基層１２の層厚３０μｍとで、
発熱層１の総層厚を６０μｍとした。

【００６９】本実施例の定着フィルム１０に励磁コイル
１７・１８により磁界を作用させたところ、発熱層１を
ニッケル層だけで構成した場合と比較して、発熱層１
（１１・１２・１３）が吸収する電力Ｐを約５０％増加
させることができた。

【００７０】保護層１１・１３としてのニッケル層が基
層１２しての鉄層と空気との接触を防ぎ錆を防止でき
た。

【００７１】基層１２としての鉄層を両面保護層１１・
１３としてのニッケル層で挟み込むことにより、ニッケ
ル単層のみの場合とほぼ同等の可撓性を確保することが
できた。

【００７２】本実施例では基層１２の両面に保護層１１
・１３を設ける手順を取ったが、保護層、基層、保護層
の順に各層を形成積層してもよい。

【００７３】発熱層１の厚みは次の式で表される表皮深
さより厚く、かつ２００μｍ以下にすることが好まし
い。

【００７４】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×（σ／ｆμ）^1/2 と表される。

【００７５】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、逆にいうと殆どのエネル
ギーはこの深さまで吸収されている（図４）。

【００７６】好ましくは発熱層の厚さは１〜１００μｍ
がよい。発熱層の厚みが１μｍよりも小さいとほとんど
の電磁エネルギーが吸収しきれないため、効率が悪くな
る。また、発熱層１の厚みが１００μｍを超えると剛性
が高くなりすぎ、また可撓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。

【００７７】従って、発熱層一層の厚みについては１〜
１００μｍが好ましい。ただし、本発明においては、発
熱層１は２層以上１１・１２・１３から構成されること
から、その総厚は２〜１００μｍが好ましい。

【００７８】このように、電磁誘導発熱フィルムとして
の定着フィルム１０の発熱層１を複数層１１・１２・１
３で構成することで、各層で機能分離ができて各層全体
で発熱層もしくフィルムとして所要・所望の機能を補完
具備させることができて、発熱層が単層構成の場合より
も耐久性を向上させることができ、しかも発熱量を増加
させ定着に十分な発熱量を得ることができ、カラートナ
ー画像の定着にも対応可能となり、装置にクイックスタ
ート性、高速性を具備させることができる。

【００７９】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よく、熱伝導率がよい材質で
ある。

【００８０】弾性層２の厚さは１０〜５００μｍが好ま
しい。より好ましくは５０〜５００μｍがよい。これは
定着画像品質を保証するために必要な厚さである。

【００８１】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、被記録材の凹凸あるいはトナー
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。

【００８２】そこで、弾性層２の厚さとしては、１０μ
ｍ以下では被記録材あるいはトナー層の凹凸に追従しき
れず画像光沢ムラが発生してしまう。また、弾性層２が
１０００μｍ以上の場合には弾性層２の熱抵抗が大きく
なり、クイックスタート性が阻害される。

【００８３】弾性層２は、硬度が高すぎると被記録材あ
るいはトナー層の凹凸に追従しき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）以下がよい。

【００８４】弾性層２の熱伝導率λは６×１０^-4〜２×
１０^-3〔ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．〕がよい。よ
り好ましくは８×１０^-4〜１．５×１０^-3〔ｃａｌ／ｃ
ｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．〕がよい。

【００８５】熱伝導率λが６×１０^-4〔ｃａｌ／ｃｍ・
ｓｅｃ・ｄｅｇ．〕よりも小さい場合には、熱抵抗が大
きく、定着フィルム１０の表層における温度上昇が遅く
なる。熱伝導率λが２×１０^-3〔ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ
・ｄｅｇ．〕よりも大きい場合には、硬度が高くなりす
ぎたり、圧縮永久歪みが悪化する。

【００８６】ｃ）離型層３ 離型層３は、フッ素樹脂（ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ
等）、シリコーン樹脂、フッ素樹脂シリコーンゴム、フ
ッ素ゴム、シリコーンゴム等の離型性かつ耐熱性のよい
材料を選択する。

【００８７】この離型層３の厚さは１〜１００μｍが好
ましい。厚さが１μｍ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。また、その厚さが１００μｍ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すぎ、前記の弾性層２の
効果がなくなってしまう。

【００８８】定着フィルムの発熱層は金属を基材とせず
に、ポリイミドのような耐熱性と強度のある樹脂フィル
ム上に金属フィラーのようなものを混ぜた樹脂層を重ね
て発熱層としてもよい。

【００８９】本実施例では４色カラー画像形成装置につ
いて説明してきたが、モノクロ或は１パスマルチカラー
画像形成装置に利用してもよい。

【００９０】モノクロ或は１パスマルチカラー画像形成
装置においては定着フィルム１０の層構成は図５に示す
ように図３の定着フィルム１０の層構成から弾性層２を
省いた層構成にしてもよい。

【００９１】〈第２の実施例〉（図６） 図６は本実施例における定着フィルム１０の層構成模型
図である。本実施例のものは発熱層１を基層１２と保護
層１１の２層構成にしている点で前述第１の実施例の図
３の定着フィルム１０の発熱層１が３層構成１１・１２
・１３のものと異なる。他の定着フィルム構成・装置構
成は第１の実施例と同様である。

【００９２】本実施例では基層１２として層厚３０μｍ
の磁性ステンレスを用いている。この磁性ステンレスは
可撓性が劣るため、発熱層１が磁性ステンレス単層の場
合、定着フィルム１０の基層としては耐久性に乏しいた
めフィルムが破損する。

【００９３】そこで、保護層１１として電気メッキ、あ
るいは蒸着などの方法を用いてニッケル層を設けたもの
で、ニッケルは、磁性ステンレスよりも可撓性に優れて
おり、定着フィルム１０の基層１２としての耐久性を満
足している。ここで、保護層１１としてのニッケル層の
層厚は１５μｍであり、基層１２の層厚３０μｍとで、
発熱層１の総層厚を４５μｍとした。

【００９４】第１の実施例において基層１２として用い
た鉄の場合と比較して、本実施例においては基層１２と
した磁性ステンレスは錆びることがないので、該基層１
２としての磁性ステンレス層を両面から保護する必要が
なく、そこで本実施例では該基層１２としての磁性ステ
ンレス層のフィルムガイド１６側の片面のみに保護層１
１としてのニッケル層を設けた。

【００９５】本実施例の定着フィルム１０に励磁コイル
１７・１８により磁界を作用させたところ、第１の実施
例の定着フィルム１０（図３）と比較して、発熱層１
（１１・１２）が吸収する電力Ｐをさらに約１０％増加
させることができた。同時に可撓性を確保することがで
きたので、定着フィルムとしての耐久性も確保できた。

【００９６】また、更なる耐久性の向上を目指す場合に
は、第１の実施例と同様に、基層１２としての磁性ステ
ンレス層の両面を保護層１１・１３としてのニッケル層
で挟み込むことで耐久性の向上が実現できる。

【００９７】〈第３の実施例〉（図７） 図７は本実施例における定着フィルム１０の層構成模型
図である。本実施例のものは前述第１の実施例の図３の
層構成の定着フィルム１０の発熱層１の裏面であるフィ
ルムガイド１６側に発熱接着層１４を介して断熱層４を
付加したものである。他の定着フィルム構成・装置構成
は第１の実施例と同様である。

【００９８】発熱接着層１４は、接着剤中に導電性・高
透磁率な粒子・ウィスカーを分散させたものである。

【００９９】例えば、高透磁率な粒子・ウィスカーとし
ては、マンガン、チタン、クロム、鉄、銅、コバルト、
ニッケル等の粒子や、これらの合金であるフェライトや
酸化物の粒子やウィスカーといったものがよく、これら
をカーボンなどの導電性粒子と混合し、接着剤中に分散
させて接着層兼発熱層１４とするものである。

【０１００】この断熱層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樹脂などの耐熱樹脂がよい。

【０１０１】耐熱層４の厚さとしては１０〜１０００μ
ｍが好ましい。断熱層４の厚さが１０μｍよりも小さい
場合には耐熱効果が得られず、また、耐久性も不足す
る。一方、１０００μｍを超えると定着フイルム１０に
近接配置する励磁コイル１７・１８の高透磁率コア１７
から発熱層１の距離が大きくなり、磁束が十分に発熱層
１に吸収されなくなる。

【０１０２】発熱層１に直接断熱層４を接着させた場
合、その界面において熱勾配が大きくなり、発熱層１と
断熱層４が剥離するという問題が発生するが、発熱層１
と断熱層４の間に発熱接着層１４を設け、その発熱量の
関係を発熱層１の発熱層Ｑ₁ 、発熱接着層１４の発熱量
Ｑ₂ とした場合、 Ｑ₁ ＞Ｑ₂ とすることにより、熱勾配を緩和でき、発熱層１と断熱
層４間の剥離の問題を解決することができた。

【０１０３】本実施例の定着フィルム１０を用いた場
合、前述の第１または第２の実施例と比較して、発熱層
１に発生した熱が定着フィルム１０の内側に向かわない
ように断熱層４で断熱できるので、断熱層４がない場合
と比較して被加熱体側への熱供給効率が良くなる。よっ
て、第１または第２の実施例の効果に加え、これ等の実
施例の場合よりも消費電力を抑えることができた。

【０１０４】断熱層４は定着フィルム１０側から励磁コ
イル１７・１８側への熱伝達を抑え、励磁コイルの昇温
による悪影響を防ぐ役目もする。

【０１０５】また、本実施例の場合、断熱層４の効果と
共に発熱接着層１４が発熱量を補うため、発熱層１とし
てニッケル単層を用いた場合にも、十分な発熱量を得る
ことができた。

【０１０６】〈第４の実施例〉（図８） 図８の（ａ）・（ｂ）・（ｂ）はそれぞれ電磁誘導発熱
フィルム１０を用いた加熱装置の他の構成態様例であ
る。

【０１０７】（ａ）のものは、互いに略並行に配列した
フィルムガイド１６・駆動ローラ１９・テンションロー
ラ２０の３部材間にエンドレスベルト状の電磁誘導発熱
フィルム１０を懸回張設する。フィルムガイド１６の内
側には励磁コイル１７・１８を配設してある。フィルム
ガイド１６の下面にはフィルム１０を挟ませて加圧ロー
ラ３０を圧接させて加熱部としての定着ニップ部Ｎを形
成させてある。

【０１０８】定着フィルム１０は駆動ローラ１９が矢示
の反時計方向に回転駆動されることでその内側面がフィ
ルムガイド１６の下面に密着して摺動しながらフィルム
ガイド１６・駆動ローラ１９・テンションローラ２０の
３部材間を反時計方向に回転する。加圧ローラ３０はこ
の定着フィルム１０の回転に従動して回転する。

【０１０９】そして定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０
と加圧ローラ３０との間に被加熱材としての被記録材Ｐ
が導入されて挟持搬送されることで、未定着画像の熱定
着処理がなされる。

【０１１０】（ｂ）のものは、内側に励磁コイル１７・
１８を配設したフィルムガイド１６と駆動ローラ１９の
２部材間にエンドレスベルト状の定着フィルム１０を懸
回張設して駆動ローラ１９の回転駆動で回転させるよう
にしたものである。加圧ローラ３０は従動回転ローラで
ある。

【０１１１】（ｃ）のものは、定着フィルム１０を繰り
出し軸３１にロール巻きにした長尺の有端フィルムに
し、該フィルム１０を、内側に励磁コイル１７・１８を
配設したフィルムガイド１６と加圧ローラ３０の圧接ニ
ップ部を経由させて巻き取り軸３２に係止させて巻き取
り軸３２側に巻き取らせて加熱部としての定着ニップ部
Ｎを所定速度で走行移動させるようにしたものである。
加圧ローラ３０は従動回転ローラである。

【０１１２】上記のような各態様の装置においても電磁
誘導発熱フィルムとしての定着フィルム１０を第１〜第
３の実施例のような層構成のものとすることで、同様の
効果が得られる。

【０１１３】なお、本発明の加熱装置は以上の各実施例
の画像加熱定着装置としてばかりでなく、その他、例え
ば、画像を担持した被記録材を加熱して表面性（つや
等）を改質する装置、仮定着処理する装置、シート状物
を給紙して乾燥処理・ラミネート処理する等の加熱装置
として広く使用できることは勿論である。

【０１１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電磁誘導発熱フィルムの発熱層を２層以上の複数層で構
成することで、各層で機能分離ができて各層全体で発熱
層もしくフィルムとして所要・所望の機能を補完具備さ
せることができて、発熱層が単層構成の場合よりも耐久
性を向上させることができ、しかも発熱量を増加させ得
て被加熱材の加熱処理に十分な発熱量を得ることがで
き、画像加熱定着にあってはカラートナー画像の定着に
も対応可能となり、装置にクイックスタート性、高速性
を具備させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置例の概略構成図

【図２】加熱装置としての画像加熱定着装置の概略構成
図

【図３】電磁誘導発熱フィルムとしての定着フィルムの
層構成模型図

【図４】発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグラフ

【図５】他の定着フィルムの層構成模型図

【図６】第２の実施例における電磁誘導発熱フィルムと
しての定着フィルムの層構成模型図

【図７】第３の実施例における電磁誘導発熱フィルムと
しての定着フィルムの層構成模型図

【図８】（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれ加熱装置の
他の構成形態例の略図

【図９】電磁誘導加熱方式の加熱定着装置の従来例の略
図

【符号の説明】

１ 発熱層 ２ 弾性層 ３ 離型層 ４ 断熱層 １０ 定着フィルム（電磁誘導発熱フィルム） １１ 基層 １２ 保護層 １３ 保護層 １７ 高透磁率コア １８ 励磁コイル ３０ 加圧ローラ（加圧部材）

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交番磁場の作用で電磁誘導発熱する電磁
   誘導発熱フィルムにおいて、該フィルムの層構成に於て
   発熱層を２層以上有することを特徴とする電磁誘導発熱
   フィルム。
2. 【請求項２】 ２層以上の発熱層の少なくとも１層が金
   属層で形成されていることを特徴とする請求項１に記載
   の電磁誘導発熱フィルム。
3. 【請求項３】 各発熱層の発熱量が異なることを特徴と
   する請求項１または請求項２に記載の電磁誘導発熱フィ
   ルム。
4. 【請求項４】 発熱層としての金属層の厚さが１μｍか
   ら１００μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求
   項３の何れか１つに記載の電磁誘導発熱フィルム。
5. 【請求項５】 発熱層の総厚が２μｍから１００μｍで
   あることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１
   つに記載の電磁誘導発熱フィルム。
6. 【請求項６】 ２層以上の発熱層と、断熱層・弾性層・
   離型層の少なくとも１層を有することを特徴とする請求
   項１乃至請求項５の何れか１つに記載の電磁誘導発熱フ
   ィルム。
7. 【請求項７】 少なくとも断熱層と２層以上の発熱層を
   もつ場合の、断熱層側の発熱層の発熱量Ｑ₂ 、この発熱
   層と接する他の発熱層の発熱量をＱ₁ とすると、 Ｑ₁ ＞Ｑ₂ の関係を満足することを特徴とする請求項６に記載の電
   磁誘導発熱フィルム。
8. 【請求項８】 被加熱材を加熱する加熱部材として、請
   求項１乃至請求項７の何れかに記載の電磁誘導発熱フィ
   ルムを備えたことを特徴とする加熱装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項７の何れかに記載の
   電磁誘導発熱フィルムと、該フィルムに圧接してニップ
   部を形成する加圧部材と、交番磁場を作用させて該フィ
   ルムを電磁誘導発熱させる励磁コイルを有し、ニップ部
   のフィルムと加圧部材との間に被加熱材を導入してフィ
   ルムと一緒に搬送させることで被加熱材を加熱すること
   を特徴とする加熱装置。
10. 【請求項１０】 被加熱材が未定着画像を担持した被記
    録材であり、装置がその未定着画像を被記録材に熱定着
    させる加熱定着装置であることを特徴とする請求項８ま
    たは請求項９に記載の加熱装置。
11. 【請求項１１】 被記録材に未定着画像を形成する画像
    形成手段と、その未定着画像を被記録材に熱定着させる
    加熱定着手段を有する画像形成装置において、加熱定着
    手段が請求項８または請求項９に記載の加熱装置である
    ことを特徴とする画像形成装置。