JPH11102133A

JPH11102133A - 加熱装置及び画像形成装置及び回転フィルム体の製造方法

Info

Publication number: JPH11102133A
Application number: JP27976797A
Authority: JP
Inventors: Masami Takeda; 正美竹田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒータ基板と耐熱性の回転フイルム体を用い
た従来の加熱装置は、高速化しようとする際、使用条件
の過酷度の増大や回転フイルム体自体の改良変更の必要
性から、この回転フイルム体が保持部材の端部側壁や加
圧面と摺擦して破損し、寿命が短くなるという課題があ
った。【解決手段】保持部材１０に回転自在に保持された回
転フィルム体４と、前記回転フィルム体表面と圧接部を
形成する加圧部材３と、発熱体８を内包し前記回転フィ
ルム体内面と接触するヒータ基板６とを有し、前記圧接
部に被加熱材１を狭持搬送させて加熱する加熱装置にお
いて、前記ヒータ基板表面及び前記回転フィルム体保持
部材表面と前記回転フィルム体内面との界面に、伝熱性
摺動部材１９を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、保持部材に回転自
在に保持させた回転フィルム体表面に加圧部材を圧接さ
せて圧接部を形成し、この回転フィルム体内面に発熱体
を内包したヒータ基板を接触させ、前記圧接部に被加熱
材を狭持搬送させて加熱する加熱装置及びこの加熱装置
を加熱定着装置として用いた電子写真方式のプリンタ
ー、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置及び上記回
転フイルム体（加熱フイルム、定着フイルム等として使
用するが以下、フイルムと略称する）の製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置において、記録材上
の未定着画像の定着方式としては熱効率、安全性が良好
な接触加熱型の加熱装置が広く知られている。特に近年
では省エネルギー推進の観点から、熱伝達効率が高く、
装置の動作状態への立上りも速い方式として、熱容量の
小さなフィルムを介して加熱するフィルム加熱方式が注
目されており、例えば特開昭６３−３１３１８２号公
報、特開平２−１５７８７８号公報、特開平４−４４０
７５号公報〜特開平４−４４０８３号公報、特開平４−
２０４９８０号公報〜特開平４−２０４９８４号公報等
に提案されている。

【０００３】このフィルム加熱定着装置の構成として
は、ａ．フィルムの搬送に専用の搬送用ローラと従動ローラ
を用いてテンションを加えながら加圧ローラとの間でフ
ィルムを搬送する装置と、ｂ．円筒形のフィルムを加圧ローラの搬送力で駆動させ
る装置があり、前者はフィルムの搬送性を高くできる利
点を有し、後者は構成を簡略化して低コストの加熱装置
を実現できる利点がある。

【０００４】具体例として、後者の加圧ローラ駆動型フ
ィルム加熱定着装置の断面構成を挙げると、図１３に示
すようになっている。同図において、記録材１上に形成
されたトナー２による画像は、耐熱性ゴムから成る加圧
ローラ３と、その加圧ローラ３との間で総圧４〜１５ｋ
ｇｆ程度に加圧され、摩擦力により加圧ローラ３の回転
と共にフィルムガイド部材を兼ねる保持部材としてのヒ
ータホルダー１０に沿って回転搬送される円筒形のフィ
ルム４とのニップ部に搬送され、フイルム４を介してヒ
ータ５によって加熱加圧され定着されて行く。

【０００５】このときのフィルム４は、熱容量を小さく
してクイックスタート性を向上するために、膜厚を１０
０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下２０μｍ以上
の耐熱性、離型性、耐久性を兼ねたＰＴＦＥ、ＰＦＡ、
ＰＰＳの単層フイルムまたはポリイミド、ポリアミドイ
ミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ等のフィルム表面にＰＴＦＥ、
ＰＦＡ、ＦＥＰを離型性層としてコーティングした複合
層フィルムで構成されている。

【０００６】一方、ヒータ５はセラミック等の耐熱性絶
縁材からなるヒータ基板６上に発熱体８がパターン形成
され、表面は耐熱性ガラス９で保護されており、ヒータ
基板６の裏面には温度検知素子７が配置され、加熱装置
の温度制御をこの基板裏面の温度検知によって行なう構
成となっている。

【０００７】図１４はこのヒータ５の発熱体形成面の正
面図であり、発熱体８は帯状パターンからなり、発熱体
８の材質は銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）、ＲｕＯ２、Ｔ
ａ２Ｎ等で、基板面に形成された銀白金（Ａｇ／Ｐｔ）
からなる通電電極１１からの通電により発熱するもので
ある。

【０００８】また、図１５はヒータ基板の裏面図であ
り、基板温度を制御するために温度検知素子７はＰｄの
比率を３０％以下に抑えた低抵抗の銀パラジウムで形成
された検知素子用配線７’と導通用スルーホール１１”
を介して基板表面に形成された温度検知用電極１１’に
接続され、この温度検知用電極１１’から装置本体の検
出回路につながれている。

【０００９】尚、このヒータ基板６上には、ヒータ５が
熱暴走した場合の安全策として、貫通孔１２が基板の端
部寄りに設けられている。この貫通孔１２の存在によ
り、基板温度が過剰な温度領域に達すると、まず、ヒー
タ基板６の熱膨張によって貫通孔１２のある部分と無い
部分の境界部に発生する応力差が大きくなり、基板端部
と貫通孔１２の間の機械的強度の弱い領域を中心として
亀裂が入り、この亀裂によって基板上に形成された発熱
体８が断線されて、ヒータ５の熱暴走が停止されるよう
になっている。

【００１０】以上のような加熱装置を加熱定着装置とし
て用いたプリンター等の各種画像形成装置は、上述の通
り加熱効率の高さや立上りの速さによる待機中の予備加
熱の不要化、待ち時間の解消などの多くの利点を有して
いる。特に、円筒形のフィルム４を加圧ローラ３の搬送
力で駆動させる装置は低コストに実現できるため、小型
低速機への導入から始まり、今後、大型高速機への導入
が期待されるようになっている。

【００１１】この高速化を実現するためにはまず、当然
のことながら駆動源であるモータをパワーアップして、
加圧ローラ３及びフィルム４の回転速度を上げるととも
に、ニップ部Ｎの通過時間の短くなった記録材１に十分
な熱エネルギーを供給するため、加熱温度を更に高く設
定したり、加圧ローラ３の加圧力を上げて加熱領域、つ
まり、ニップ部Ｎを広げる、ヒータ基板６やフィルム４
の材質を熱伝導性の高いものに替えるなどの改良を行う
必要がある。

【００１２】しかしながら、このような改良を進めて行
くことは、フィルム４の劣化を促進させることにもな
り、その耐久寿命が短くなるという危険を有している。
図１６はこの加熱装置の長手方向右半分の断面を表して
おり、フィルム４の右端部はヒータホルダー１０の右端
部に右方向から挿入され、ヒータホルダー上に固定され
るフランジ１３の側壁部分によって、この位置より右側
へ移動することを規制されている。

【００１３】また、他の構成要素の長手方向の位置関係
は、まず、発熱体形成領域の対向位置に加圧ローラ３が
存在しないと発生する熱を奪う経路がほとんどなくな
り、その部分でヒータ基板６の異常昇温が発生して該ヒ
ータ基板を破損する恐れがあるという理由から、ヒータ
内部の発熱体８が最も短く中央よりに位置しており、加
圧ローラ３はこの発熱体８より長く、その端部は発熱体
８より外側に位置している。

【００１４】一方、ヒータ基板６は、基板端部に設けた
電極に、電源側とケーブル１６で連結されたコネクタ１
４の板ばね接点１５を接続する必要があるため、加圧ロ
ーラ３やフランジの端部位置よりも外側に端部が延長さ
れている。

【００１５】フィルム４は、上述の通り発熱体形成領域
のヒータ基板６が加圧ローラ３にフィルム４を挟んで加
圧されていないと異常昇温を招く危険があるため、フィ
ルム端部は少なくとも発熱体端部より外側に位置してい
る必要がある。

【００１６】フィルム４はこの発熱体端部とコネクタ装
着部より内側に固定されたフランジの側壁との間で移動
可能になっているものの、左右の加圧力の微妙な差など
により、使用中にすぐに左右どちらかに移動してフラン
ジ側壁に衝突し、フィルム端部はそれ以降、常にフラン
ジ側壁に摺擦しながら回転することになる。

【００１７】フィルム４がそのまま摺擦され続けると、
そのフィルム端部から劣化が進行し、最終的にはフィル
ム４が裂けて使用不能となる。フィルム４の回転が高速
化されれば、この劣化速度も高まって耐久寿命が短くな
るため、フィルム４の端部劣化は高速化を進める上で大
きな問題となっていた。

【００１８】更に、十分な加熱性を確保するために加熱
温度の上昇、加圧力増大、高熱伝導材への材質変更が必
要になると、一層フィルムの寿命は短くなる。特に、フ
ィルム４の熱伝導性を改善するため、ＢＮやＡｌＮ等の
高熱伝導性のフィラーをフィルム樹脂中に混入させる割
合を増やすと樹脂本来の柔軟性や強度が損なわれてフィ
ルムの劣化速度が増し、耐久寿命を極端に落とすように
なる。

【００１９】更に、金属フィルムを用いると、フィルム
４の熱伝導性を飛躍的に上げることが可能となり、更な
る高速加熱が可能となるものの、やはりフィルム端部の
摺擦による破損が著しく、早期に図１７のように多数の
ヒビ割れ１７が発生し、この周辺のフィルム表面の離型
性や加熱性がすぐに悪化してしまう。

【００２０】このような、円筒状のフィルムの端部を補
強する手段として、一般的には図１８に示すような補強
リング１８をフィルム端部に接着剤または粘着材を介し
て取り付け、この補強リングの剛性や硬度を適切に調整
することで側壁との衝突や摺擦に耐えるとともに端部の
フィルムの変形率を抑えて変形によるフィルム４の劣化
を抑制する方法が考えられる。

【００２１】しかし、図１６の従来構成の装置では、フ
ィルム端部の加圧面側に常にヒータ基板６が存在するた
め、このまま補強リング１８をフィルム端部に取り付け
ると、補強リング１８の肉厚分及びヒータ基板６のフラ
ット面幅と補強リング１８の内径によって決まる空隙が
フィルム端部周辺に形成され、フィルム端部でヒータ基
板と接触しない浮き領域が生じて、ヒータ端部の局所的
な昇温及び加圧部分端部から補強リング固定部分にかけ
て形成されるフィルム端部のラッパ状の極端な変形によ
って逆にフィルム４及びヒータ周辺部材の劣化を促進し
てしまう弊害があり、このような補強リング１８を取り
付けることは困難であった。

【００２２】また、金属フィルムにはこのほかに、加圧
面にわずかな段差や突起があってもそこから傷が生じて
短時間で亀裂破損してしまう。更に、金属フィルムは表
面硬度が高いため、たとえ切断に至らなくとも加圧面に
わずかな段差や突起が存在すると、フィルム内面がその
凹凸に追従しきれず、空隙ができてしまうため、その部
分で局所的に定着性が低下し、全体として定着性のムラ
が大きくなり易い。

【００２３】

【発明が解決しようとしている課題】従来の加熱装置
は、ヒータ基板と耐熱性フイルムを用い、この加熱装置
を高速化しようとする際、使用条件の過酷度の増大やフ
ィルム自体の改良変更の必要性から、このフィルムがフ
ィルム保持部材の端部側壁や加圧面と摺擦して破損する
までの寿命が短くなるという課題があった。

【００２４】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたもので、高速化しても耐久寿命が短くならな
い加熱装置及び該加熱装置の回転フィルム体の安価な製
造方法を提供することを目的とする。また、上記加熱装
置を加熱定着装置として用いて、高品質の画像を形成す
ることのできる画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明はつぎの構成を有
することを特徴とする加熱装置及びそれを用いた画像形
成装置及び該加熱装置の回転体の製造方法である。

【００２６】（１）保持部材に回転自在に保持された回
転フィルム体と、前記回転フィルム体表面と圧接部を形
成する加圧部材と、発熱体を内包し前記回転フィルム体
内面と接触するヒータ基板とを有し、前記圧接部に被加
熱材を狭持搬送させて加熱する加熱装置において、前記
ヒータ基板表面及び前記回転フィルム体保持部材表面と
前記回転フィルム体内面との界面に、伝熱性摺動部材を
設けたことを特徴とする加熱装置である。

【００２７】（２）前記伝熱性摺動部材の単位面積当た
りの熱抵抗は、１．５×１０^-4（ｍ² ｋ／Ｗ）以下、よ
り好ましくは５．０×１０^-5（ｍ² ｋ／Ｗ）以下である
ことを特徴とする上記（１）記載の加熱装置である。

【００２８】（３）前記伝熱性摺動部材は、前記回転フ
ィルム体の外側表面を被覆材にてマスクした後、前記回
転フィルム体を前記伝熱性摺動部材の原料溶液中に漬け
てから徐々に引き上げるディッピング法により前記回転
フィルム体内面に固着形成されたことを特徴とする上記
（１）または（２）記載の加熱装置である。

【００２９】（４）前記回転フィルム体の外側表面を被
覆する領域は、前記回転フィルム体を、補強したい領域
を除いた領域であることを特徴とする上記（３）記載の
加熱装置である。

【００３０】（５）前記回転フィルム体を補強したい領
域が前記回転フィルム体の両端部の領域であり、前記デ
ィッピング工程で前記回転フィルム体を引き上げる際に
下側になる端部が回転フィルム体保持部材の側壁と摺擦
する方向に前記回転フィルム体が長手方向に偏よって配
置されるように設定したことを特徴とする上記（４）記
載の加熱装置である。

【００３１】（６）前記回転フィルム体を長手方向に偏
よらせる手段として、回転フィルム体と前記加圧部材と
の間に加える圧力が前記回転フィルム体を漏らせたい側
で高くなるように設定したことを特徴とする上記（５）
記載の加熱装置である。

【００３２】（７）前記伝熱性摺動部材として、ＰＴＦ
Ｅ、ＰＦＡ、ＰＰＳ、ポリイミド、ポリアミドイミド、
ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、無機レジン等の耐熱性樹脂を用いる
ことを特徴とする上記（１）から（６）のうちのいずれ
に記載の加熱装置である。

【００３３】（８）前記伝熱性摺動部材は、シート状熱
可塑性耐熱樹脂を筒状に丸め端部に重なり部分を形成し
て前記回転フィルム体内面に挿入した後、前記回転フィ
ルム体の内面と外面から圧力と熱を加えて、前記回転フ
ィルム体内面に固着形成されたことを特徴とする上記
（１）または（２）記載の加熱装置である。

【００３４】（９）前記伝熱性摺動部材は、前記回転フ
ィルム体長よりも長いシート状熱可塑性耐熱樹脂を用
い、前記回転フィルム体両端からはみ出させた該シート
状熱可塑性耐熱樹脂部分を折り返して前記回転フィルム
体両端部表面を覆うように加工したことを特徴とする上
記（８）記載の加熱装置である。

【００３５】（１０）前記伝熱性摺動部材には熱伝導性
向上剤として、アルミナ、窒化アルミニウム、ＢＮ等の
セラミックフィラーが添加されていることを特徴とする
上記（１）から（９）のうちのいずれかに記載の加熱装
置である。

【００３６】（１１）前記伝熱性摺動部材の厚さは２０
４ｍ以下であることを特徴とする上記（１）から（９）
のうちのいずれかに記載の加熱装置である。

【００３７】（１２）前記回転フィルム体は厚さは３０
４ｍ以下の金属フィルムで構成されていることを特徴と
する上記（１）から（１１）のうちのいずれかに記載の
加熱装置である。

【００３８】（１３）前記回転フィルム体は厚さは５０
４ｍ以下の耐熱性樹脂、フィルムに熱伝導性フィラーを
体積充填率で４０％以上混入させた高熱伝導性樹脂フィ
ルムで構成されていることを特徴とする上記（１）から
（１１）のうちのいずれかに記載の加熱装置である。

【００３９】（１４）前記伝熱性摺動部材は、前記ヒー
タ基板表面に固定されていることを特徴とする上記
（１）または（２）記載の加熱装置である。

【００４０】（１５）記録材上に熱軟化性有色粉体像を
形成する画像形成プロセス手段と、前記熱軟化性有色粉
体像を形成した前記記録材を通過させて該記録材上に該
熱軟化性有色粉体像を加熱定着させて永久画像を形成す
る加熱定着装置として上記（１）から（１４）のうちの
いずれかに記載の加熱装置とを備えたことを特徴とする
画像形成装置である。

【００４１】（１６）回転フィルム体を補強したい領域
を除いた領域を被覆材にてマスクした後、伝熱性摺動部
材の原料溶液中に漬けてから徐々に引き上げるディッピ
ング法により、前記回転フィルム体に前記伝熱性摺動部
材を固着形成させたことを特徴とする回転フィルム体の
製造方法である。

【００４２】（１７）回転フィルム体長よりも長いシー
ト状熱可塑性耐熱樹脂を筒状に丸め、端部に重なり部分
を形成して前記回転フィルム体内面に挿入し、前記回転
フィルム体端部からはみ出した該シート状熱可塑性耐熱
樹脂部分を折り返して前記回転フィルム体両端部表面を
覆うように加工した後、前記回転フィルム体の内面と外
面から圧力と熱を加えて、前記回転フィルム体内面に前
記シート状熱可塑性耐熱樹脂を固着形成させたことを特
徴とする回転フィルム体の製造方法である。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
添付図面に基づいて説明する。

【００４４】実施の形態１．図１は本発明の実施の形態
１を示す加熱装置の右半分断面図である。図１におい
て、図１７と同一番号の部材は同一の構成要素を示して
いる。本実施の形態１では、厚み方向の熱抵抗が１．５
×１０^-4（ｍ² ｋ／ｗ）以下の耐熱性樹脂層で金属フィ
ルム端部と金属フィルム内面を同時形成したフィルム保
護膜１９を設けている。

【００４５】このフィルム保護膜１９の材質としては、
ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＰＳ、ポリイミド、ポリアミドイ
ミド、ＰＥＥＫ、ｌＰＥＳ、無機レジン等の耐熱性樹脂
が好適に用いられ、各材質の強度に応じて厚みを調整
し、本実施の形態１では厚さ２０μｍのポリイミド層で
これを構成している。

【００４６】その形成方法としては、図２に示すように
ポリイミド前駆体溶液１９’を貯えた貯蔵漕２２に、金
属フィルムの外表面の両端各５ｍｍずつ設けた露出部２
５以外をポリイミド膜の付着を防ぐための被覆材２４で
マスクしたものを浸し、アーム２３を用いて、このフィ
ルムの金属露出表面に２０μｍの厚みでポリイミド膜が
付着するようにフィルムを一定の速度で徐々に引き上
げ、乾燥した後、焼成してポリイミドの皮膜を形成する
方法を用いている。

【００４７】また、この方法で形成された定着フィルム
４はフィルムをポリイミド前駆体溶液１９の貯蔵漕２２
から引き上げる際、下側端部の保護膜の厚みは重力の作
用によって、上側端部より厚くなり、より耐久性が高く
なるため、装置にこのフィルムを組み込む際、圧力の高
い側に、フィルムが寄る性質を利用して加圧ローラの片
側に加える圧力を数％高く設定し、この加圧力の高い側
にフィルムの下側端部を設定することで耐久性を確保し
やすくしている。

【００４８】本実施の形態１の構成を用いることによ
り、金属フィルムの内周面及び両端部にポリイミドの保
護層がフィルム内周面に段差を設けずに連続的な面を保
って形成されるので、フィルム内周面や端部における摺
擦に対する耐久性が向上され、Ａ４サイズの記録材を毎
分２４枚の割合で連続通紙する耐久試験を行っても１０
００時間以上の寿命があることが確認された。

【００４９】実施の形態２．図３は本発明の実施の形態
２を示す加熱装置の右半分断面図である。図３におい
て、図１と同一番号の部材は同一の構成要素を示してお
り、本実施の形態２では、厚み方向の熱抵抗が１．５×
１０^-4（ｍ² ｋ／Ｗ）以下の耐熱性樹脂層で金属フィル
ム端部と金属フィルム内面を同時形成したフィルム保護
膜を、より簡易な製造方法で設けたシート成形型フィル
ム保護膜２０を用いている。

【００５０】このフィルム保護膜２０の材質としては、
実施の形態１と同様の耐熱樹脂材のうち、厚さ２０μｍ
の熱可塑性を有する樹脂をシート状に加工されたものを
用い、その形成工程としては、まず、図４に示すよう
に、このシートを丸めて金属フィルム内面に密着挿入さ
せ、その際、シート端部の重なり幅が２ｍｍ程度となる
ように周方向の長さを調節するとともに、長手方向に対
しては金属フィルムの両端から各々５ｍｍ程度はみ出る
ような長さにシート材を切断する。

【００５１】次に、この金属フィルムの内部に内側型金
２６を挿入し、更にその外側に内側金型より熱膨張率の
低い金属で作られた外側金型２７をはめ込んだ後、この
はみ出たシートの端を金属フィルムの表面側に折り返し
て端部補強部２５’を形成し、外側型金両端部にフィル
ム端部補強部形成用の端部外側型金２７’を接合して定
着フィルムを完全に金型で覆い、全体を高温炉に入れて
内側と外側の型金の熱膨張差を用いて間に挟まれたフィ
ルムを加熱加圧して、図３に示すような定着フィルム断
面を形成する。

【００５２】この方式ではすでにシート状に成形された
材料を用いるため、実施の形態１のディッピング法より
も簡単で短時問に成形処理が可能であり、コストダウン
に寄与できる上、保護膜２０の厚みをディッピング法で
は形成できない厚みまで対応可能であり、フィルム端部
の補強部分の厚み及び形状にも自由度の高い加工を施す
ことができる。

【００５３】なお、本実施の形態２では外側の型金を３
分割して用いたが、図５に示すような階段状断面を有す
る片側用内側型金２６’と片側用外側型金２７”の間に
片側端部のみにシート材をはみ出させて折り返した定着
フィルムをストレ一ト形状の端部から挿入して片側だけ
に補強部を形成することも可能である。

【００５４】本実施の形態２の構成を用いることによ
り、金属フィルムの内周面及び両端部にポリイミドの保
護層２０がフィルム内周面に段差を設けることなく、安
価に連続的な面を保って形成される上、その保護層２０
の厚みや形状も自由に成形できるため、フィルム内周面
や端部における摺擦に対する耐久性を更に向上でき、装
置を１．５倍に高速化して連続通紙する耐久試験を行っ
ても１０００時間以上の寿命があることが確認された。

【００５５】実施の形態３．図６は本発明の実施の形態
３を示す加熱装置の右半分断面図である。図６におい
て、図ｌと同一番号の部材は同一の構成要素を示してお
り、本実施の形態３では、フィルム保護膜２１として厚
み２０μｍのポリイミドフィルムをベースとし、その中
に熱伝導性改善材としてＢＮ（窒化ホウ素）のフィラー
を体積充填率で約３０％分散させた熱伝導性改善保護膜
２１を用いており、その厚さ方向の熱抵抗が約０．５×
１０^-4（ｍ² ｋ／Ｗ）の低い熱抵抗に改善されている。

【００５６】本実施の形態３では実施の形態２と同様の
方法で加工されたものを用いているため、実施の形態１
のディッピング法よりも簡単で短時問に形成でき、コス
トダウンに寄与できる上、更にフィルム全体の熱伝導性
を向上できるので、毎分２４枚以上の高速の加熱を行っ
ても十分高い加熱性を得ることができる。

【００５７】実施の形態４．図７は本発明の実施の形態
４を示す加熱装置の右半分断面図である。図７におい
て、図１と同一番号の部材は同一の構成要素を示してお
り、本実施の形態では、ヒータとして実施の形態１のア
ルミナ基板の代わりに、窒化アルミニウム（以下ＡｌＮ
と称する）を用いている。このＡｌＮ基板は、従来のア
ルミナ基板に比べて主に表１に示すような特性上の利点
がある。

【００５８】

【表１】表１からわかるように、アルミナに比べてＡｌＮでは熱
伝導率が１１倍程高いため、同じ投入エネルギーでより
速い基板の昇温や温度分布の均一化が可能である。ま
た、耐熱衝撃性も約２倍あるため、発熱体をより細くし
て高温で使用しても急加熱による基板破損を生じ難くな
るという多くの利点が得られる特に、ＡｌＮ基板がガラ
スコート層よりも高い熱伝導性を有することに着目し、
図８に示すように、ヒータ基板として従来アルミナ基板
と同じサイズのＡｌＮ基板６’を用い、基板の上面に発
熱体８と電極１１’を形成して基板裏面を加熱面として
図９のように表面側にガラスコート層９と温度検知素子
７を配置し、基板裏面方向にニップ部Ｎを当接する裏面
加熱型ＡｌＮヒータ５’を用いる。

【００５９】このＡｌＮヒータ５’は発熱体８で発生し
た熱を従来ヒータよりも約１０倍速く加圧ローラ側に伝
えられるため、従来のアルミナ基板６のヒータ５より素
早く立ちあがり、熱伝導性が高いために、基板全体で均
一に幅広く加熱する効果も高く、高速化しても高い加熱
性を維持できるようになる。

【００６０】また、長手方向の温度分布も均一化され易
くなるため、小サイズの記録材を連続通紙した場合に問
題となる非通紙部の過剰昇温も緩和する作用がある。し
かしながら図９の構成では、従来構成のガラスコート面
よりも表面粗さが大きいＡｌＮ基板６’のセラミック焼
結体表面をそのまま加熱面として用いるため、ニップ部
での加圧摺動によるフィルム内面の劣化が促進されやす
く、特に金属フィルムではすぐに内周面に傷が発生して
いた。

【００６１】本実施の形態４は図７に示すように、表面
粗さの大きなＡｌＮ基板６’のセラミック基板表面と接
するフィルム内面にポリイミド膜を形成することで金属
フィルム内面の傷及びそれに起因するフィルム破損を防
止し、金属フィルムとＡｌＮ基板６’の熱伝導性の高さ
を有効に活用することで更なる高速加熱装置の実現を可
能とするものである。

【００６２】なお、本実施の形態４では、裏返しに取り
付けられたヒータ基板電極とコネクタとの接続を取るた
めに、基板表面の電極下にスルーホール１１”を設けて
裏面電極１１ａを形成し、この裏面電極１１ａにコネク
タを接続している。

【００６３】実施の形態５．図１０は本発明の実施の形
態５を示す加熱装置の右半分断面図である。図１０にお
いて、図７と同一番号の部材は同一の構成要素を示して
おり、本実施の形態５では、実施の形態３と同様の裏面
加熱型ＡｌＮヒータ５’を用いた加熱定着装置におい
て、フィルムとして従来ポリイミドフィルムに熱伝導性
フィラーを４０％以上混入させた厚さ３０μｍの高熱伝
導性樹脂フィルム４”を用いている。

【００６４】この高伝導性樹脂フィルム４”はフィラー
を混入していない従来のポリイミドフィルム４に比べて
同一厚みでも熱伝導率が約２．５倍に改善されている
上、ニップ部Ｎにおけるヒータ加熱面との密着性も金属
フィルムより高いため、わずかな改良で高速化に大きく
寄与できるが、フィラーの混入量が高すぎるため、樹脂
本来の強度が不足し、フィルム端部や内周面の摺擦面に
ヒビ割れや削り後などが発生していた。

【００６５】本実施の形態６はこのような熱伝導性を改
良した樹脂フィルムの強度不足を補う場合にも効果があ
ることを示すもので、保護膜２０の膜厚を従来フィルム
の１／３以下（フィルムの厚さは２／３以上）、フィル
ムの熱伝導度を従来フィルム４の２倍以上とることで、
連続通紙耐久で１０００時間以上の十分な耐久性を得る
とともに、装置を１．５倍以上に高速化しても十分な加
熱定着性を維持することができた。

【００６６】実施の形態６．図１１は本発明の実施の形
態６を示す加熱装置の横断面図である。図１１におい
て、図９と同一番号の部材は同一の構成要素を示してお
り、本実施の形態６では、実施の形態３と同様の裏面加
熱型ＡｌＮヒータ５”を用いた加熱装置において、フィ
ルムとして金属フィルム４’を用い、この金属フィルム
ニップ周辺で接するヒータ基板加熱表面及びヒータホル
ダー表面を、厚さ約１０μｍのヒータ被覆型伝熱性摺動
膜２８で覆っている。

【００６７】この伝熱性摺動膜２８は無機レジンをスプ
レーコートして形成しており、この時ヒータホルダーの
材料としてガラス製ホルダーを用いることが接着強度を
上げる点から望ましい。

【００６８】本実施の形態６を用いることで、簡易な手
段でフィルムとヒータ基板間に熱伝導性摺動膜２８を設
けて、フィルム内周面を保護することができ、性能の高
速化とフィルム耐久性向上を実現できる。

【００６９】なお、本実施の形態６における熱伝導性摺
動膜２８の構成は、必ずしもスプレーコートによって形
成する必要は無く、予めシート状に成形された伝熱性摺
動シートをヒータ加熱面側に接着または押し当てて固定
する方法を用いてもよい。

【００７０】実施の形態７．図１２は本発明の加熱装置
を加熱定着装置３１として備えた画像形成装置を示す構
成図であり、図１２において、３２は感光ドラムであ
り、０ＰＣ、アモルフアスＳｅ、アモルフアスＳｉ等の
感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の
基板上に形成されている。この感光ドラム３２は矢印の
方向に回転駆動され、まず、その表面は帯電装置３３に
よって一様帯電される。次に、画像情報に応じて０Ｎ／
０ＦＦ制御されたレーザビーム３４による走査露光が施
され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装
置３５で現像、可視化される。現像方法としては、ジャ
ンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが
用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用
いられることが多い。

【００７１】可視化されたトナー像２は、給紙台３６か
ら給紙ローラ３７、タイミングローラ３８により所定の
タイミングで搬送された記録材１上に、転写装置として
の転写ローラ３９により、感光ドラム３２上から転写さ
れる。このとき記録材１は感光ドラム３２と転写ローラ
３９に一定の加圧力で挟持され、加熱定着装置３１へと
搬送され、トナー像が永久画像として記録材に加熱定着
される。

【００７２】一方、感光ドラム３２上に残存する転写残
りの残留トナーは、クリーニング装置４０により感光ド
ラム３２の表面から除去される。なお、上記感光ドラム
３２からクリーニング装置４０によって画像形成プロセ
ス手段４１を構成している。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、抵抗発熱
体に通電することにより発熱する加熱基板と加圧部材の
間にフィルムを介して被加熱材を狭持搬送する加熱装置
において、フィルム内周面及びフィルム端部に端部補強
部材を兼ねる保護層が段差を設けることなく形成され、
その保護層の熱抵抗を１．０×１０^-4（ｍ² ｋ／Ｗ）未
満、より好ましくは５．０×１０^-5（ｍ² ｋ／Ｗ）以下
としているので、フィルム自体の熱伝導性を改良して十
分な加熱性定着性を維持しつつ耐久性も確保することが
でき、結果として装置の高速化が実現できる。

【００７４】特に、フィルムの内周面と端部の保護膜を
同一工程でヒータ加熱面に対して連続平面を形成するこ
とにより、連続面を補強リング及びその補強リングガイ
ド溝をヒータホルダー表面に設けることが可能となるよ
うに、少なくともフィルム端部より内側にヒータ基板が
固定されるように設定したので、高速化しても耐久寿命
が短くならない加熱装置を得ることができる。

【００７５】また、この加熱装置を加熱定着装置として
用いることにより、加熱定着を長期に渡って安定に行う
ことができ、高品質の画像を得ることができる画像形成
装置を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１により加熱装置を示す
長手方向右半分の断面図である。

【図２】本発明の伝熱性摺動部材を製造する第１の製
造方法を示す概念図である。

【図３】本発明の実施の形態２により加熱装置を示す
長手方向右半分の断面図である。

【図４】本発明の伝熱性摺動部材を製造する第２の製
造方法を示す概念図である。

【図５】本発明の伝熱性摺動部材を製造する第３の製
造方法を示し概念図である。

【図６】本発明の実施の形態３により加熱装置を示す
長手方向右半分の断面図である。

【図７】本発明の実施の形態４により加熱装置を示す
長手方向右半分の断面図である。

【図８】ＡｌＮヒータの斜視図である。

【図９】裏面加熱型ＡｌＮヒータを用いた加圧ローラ
駆動型フィルム加熱装置の構成を示す断面図である。

【図１０】本発明の実施の形態５により加熱装置を示
す長手方向右半分の断面図である。

【図１１】本発明の実施の形態６による加熱装置を示
す横断面図である。

【図１２】本発明の加熱装置を加熱定着装置として備
えた画像形成装置を示す構成図である。

【図１３】従来の加圧ローラ駆動型フィルム加熱装置
の構成を示す断面図である。

【図１４】従来のヒータ基板の正面図である。

【図１５】従来のヒータ基板の裏面図である。

【図１６】従来の加圧ローラ駆動型フィルム加熱装置
の長手方向右半分の断面図である。

【図１７】従来の金属フィルム端部のヒビ割れ図であ
る。

【図１８】従来の金属フィルム端部補強を示す変形図
である。

【符号の説明】

１被加熱材（記録材）、２熱軟化性有色粉体像（ト
ナー）、３加圧部材（加圧ローラ）、４フィルム
（回転フイルム体）、４’金属フィルム（回転フイルム
体）、４” 熱伝導性改善フィルム（回転フイルム
体）、５ヒータ、５’ 裏面電極型ＡｌＮヒータ、６
ヒータ基板、６’ＡｌＮ基板、１０ヒータホルダー
（保持部材）、１９フィルム保護膜（伝熱性摺動部
材）、２０シート成形型フィルム保護膜（伝熱性摺動
部材）、２１熱伝導性改善保護膜（伝熱性摺動部
材）、２４マスク（被覆材）、２８ヒータ被覆型伝
熱性摺動膜、３１加熱定着装置、４１画像形成プロ
セス手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】保持部材に回転自在に保持された回転フ
ィルム体と、前記回転フィルム体表面と圧接部を形成す
る加圧部材と、発熱体を内包し前記回転フィルム体内面
と接触するヒータ基板とを有し、前記圧接部に被加熱材
を狭持搬送させて加熱する加熱装置において、前記ヒー
タ基板表面及び前記回転フィルム体保持部材表面と前記
回転フィルム体内面との界面に、伝熱性摺動部材を設け
たことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】前記伝熱性摺動部材の単位面積当たりの
熱抵抗は、１．５×１０^-4（ｍ² ｋ／Ｗ）以下、より好
ましくは５．０×１０^-5（ｍ² ｋ／Ｗ）以下であること
を特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】前記伝熱性摺動部材は、前記回転フィル
ム体の外側表面を被覆材にてマスクした後、前記回転フ
ィルム体を前記伝熱性摺動部材の原料溶液中に漬けてか
ら徐々に引き上げるディッピング法により前記回転フィ
ルム体内面に固着形成されたものであることを特徴とす
る請求項１または請求項２記載の加熱装置。
【請求項４】前記回転フィルム体の外側表面を被覆す
る領域は、前記回転フィルム体を、補強したい領域を除
いた領域であることを特徴とする請求項３記載の加熱装
置。
【請求項５】前記回転フィルム体を補強したい領域が
前記回転フィルム体の両端部の領域であり、前記ディッ
ピング工程で前記回転フィルム体を引き上げる際に下側
になる端部が回転フィルム体保持部材の側壁と摺擦する
方向に前記回転フィルム体が長手方向に偏よって配置さ
れるように設定したことを特徴とする請求項４記載の加
熱装置。
【請求項６】前記回転フィルム体を長手方向に偏よら
せる手段として、前記回転フィルム体と前記加圧部材と
の間に加える圧力が前記回転フィルム体を偏よらせたい
側で高くなるように設定したことを特徴とする請求項５
記載の加熱装置。
【請求項７】前記伝熱性摺動部材として、ＰＴＦＥ、
ＰＦＡ、ＰＰＳ、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥ
ＥＫ、ＰＥＳ、無機レジン等の耐熱性樹脂を用いること
を特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１
項記載の加熱装置。
【請求項８】前記伝熱性摺動部材は、シート状熱可塑
性耐熱樹脂を筒状に丸めて端部に重なり部分を形成して
前記回転フィルム体内面に挿入した後、前記回転フィル
ム体の内面と外面から圧力と熱を加えて、前記回転フィ
ルム体内面に固着形成されたものであることを特徴とす
る請求項１または請求項２記載の加熱装置。
【請求項９】前記伝熱性摺動部材は、前記回転フィル
ム体長よりも長いシート状熱可塑性耐熱樹脂を用い、前
記回転フィルム体両端からはみ出させた該シート状熱可
塑性耐熱樹脂部分を折り返して前記回転フィルム体両端
部表面を覆うように加工したことを特徴とする請求項８
記載の加熱装置。
【請求項１０】前記伝熱性摺動部材には熱伝導性向上
剤として、アルミナ、窒化アルミニウム、ＢＮ等のセラ
ミックフィラーが添加されていることを特徴とする請求
項１から請求項９のうちのいずれか１項記載の加熱装
置。
【請求項１１】前記伝熱性摺動部材の厚さは２０μｍ
以下であることを特徴とする請求項１から請求項９のう
ちのいずれか１項記載の加熱装置。
【請求項１２】前記回転フィルム体は厚さは３０μｍ
以下の金属フィルムで構成されていることを特徴とする
請求項１から請求項１１のうちのいずれか１項記載の加
熱装置。
【請求項１３】前記回転フィルム体は厚さは５０μｍ
以下の耐熱性樹脂、フィルムに熱伝導性フィラーを体積
充填率で４０％以上混入させた高熱伝導性樹脂フィルム
で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項
１１のうちのいずれか１項記載の加熱装置。
【請求項１４】前記伝熱性摺動部材は、前記ヒータ基
板表面に固定されていることを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の加熱装置。
【請求項１５】記録材上に熱軟化性有色粉体像を形成
する画像形成プロセス手段と、前記熱軟化性有色粉体像
を形成した前記記録材を通過させて該記録材上に該熱軟
化性有色粉体像を加熱定着させて永久画像を形成する加
熱定着装置として請求項１から請求項１４のうちのいず
れか１項記載の加熱装置とを備えたことを特徴とする画
像形成装置。
【請求項１６】回転フィルム体の補強したい領域を除
いた領域を被覆材にてマスクした後、伝熱性摺動部材の
原料溶液中に漬けてから徐々に引き上げるディッピング
法により、前記回転フィルム体に前記伝熱性摺動部材を
固着形成させたことを特徴とする回転フィルム体の製造
方法。
【請求項１７】回転フィルム体長よりも長いシート状
熱可塑性耐熱樹脂を筒状に丸め、端部に重なり部分を形
成して前記回転フィルム体内面に挿入し、前記回転フィ
ルム体端部からはみ出した該シート状熱可塑性耐熱樹脂
部分を折り返して前記回転フィルム体両端部表面を覆う
ように加工した後、前記回転フィルム体の内面と外面か
ら圧力と熱を加えて、前記回転フィルム体内面に前記シ
ート状熱可塑性耐熱樹脂を固着形成させたことを特徴と
する回転フィルム体の製造方法。