JP2002093565A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁誘導加熱方式の加熱装置における定着ニッ
プ部において、フィルムの変形を極力小さくすることが
でき、カールの低下及び、耐久によるフィルムの繰り返
し変形による疲労を低減すること。 【解決手段】定着フィルム９と、定着フィルム９をガイ
ドするフィルムガイド部材11と、フィルムガイド部材11
に対し定着フィルム９を介して圧接し、定着ニップ部Ｎ
を形成する加圧ローラ10と、定着フィルム９を昇温させ
定着フィルム９の移動と共に定着ニップ部Ｎ内を搬送さ
れる被記録材Ｐを加熱する励磁コイル12と、を有する加
熱装置において、フィルムガイド部材11の、定着フィル
ム９を介して加圧ローラ10が圧接する定着ニップ部Ｎ
は、加圧ローラ10方向に凸状の連続した曲率を有するこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガイド部材にガイ
ドされつつ移動する耐熱性のフィルムに、被記録材を密
着させて加熱するフィルム加熱方式の加熱装置及び前記
加熱定着装置を電子写真、静電記録等の適宜の画像形成
プロセスにおける加熱装置として備える画像形成装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ここでは、複写機・プリンタ等の画像形
成装置において、トナー画像を被記録材に加熱定着させ
る像加熱装置（定着装置）を例にして説明する。

【０００３】画像形成装置において、電子写真プロセス
・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像
形成プロセス手段で被記録材（転写材シート・エレクト
ロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷
用紙・フォーマット紙等）に転写方式あるいは直接方式
にて形成担持させた目的の画像情報の未定着画像（トナ
ー画像）を被記録材面に永久固着画像Ｔとして加熱定着
させる定着装置としては熱ローラ方式の装置が広く用い
られていた。また近時は、省エネルギー化やウェイトタ
イムの短縮化等を図る上で有利なフィルム加熱方式の装
置が実用化されている。同様に電磁誘導加熱方式の装置
も提案されている。

【０００４】ａ）熱ローラ方式の定着装置 熱ローラ方式の定着装置は、基本構成として、定着ロー
ラ（加熱ローラ）と加圧ローラとの圧接ローラ対を有す
る。前記ローラ対を回転させ、前記ローラ対の相互圧接
部である定着ニップ部に画像定着すべき未定着トナー画
像を形成担持させた被記録材を導入して挟持搬送させ、
定着ローラの熱と、定着ニップ部の加圧力にて未定着ト
ナー画像を被記録材面に熱圧定着させるものである。

【０００５】定着ローラは、一般に、アルミニウムの中
空金属ローラを基体（芯金）とし、その内空に熱源とし
てのハロゲンランプを挿入配設してあり、ハロゲンラン
プの発熱で加熱され、外周面が所定の定着温度に維持さ
れるようにハロゲンランプへの通電が制御されて温調さ
れる。

【０００６】特に、最大４層のトナー画像層を十分に加
熱溶融させて混色させる能力が要求されるフルカラーの
画像形成を行う画像形成装置の定着装置としては、定着
ローラの芯金を高い熱容量を有するものにし、またその
芯金外周にトナー画像を包み込んで均一に溶融するため
のゴム弾性層を具備させ、そのゴム弾性層を介してトナ
ー画像の加熱を行っている。

【０００７】また、加圧ローラ内にも熱源を具備させて
加圧ローラも加熱・温調する構成にしたものもある。

【０００８】しかし、熱ローラ方式の定着装置は画像形
成装置の電源をオンにしたと同時に熱源であるハロゲン
ランプに通電を開始しても、定着ローラの熱容量が大き
い為、定着ローラ等が冷え切っている状態から所定の定
着可能温度に立ち上がるまでには、かなりの待ち時間
（ウェイトタイム）を要し、クイックスタート性に欠け
る。

【０００９】また何時でも画像形成動作が実行できるよ
うに画像形成装置のスタンバイ状態時（非画像出力時）
であってもハロゲンランプに通電し、定着ローラを所定
の温調状態に維持させておく必要があり、電力消費量が
大きい等の問題があった。

【００１０】また、上述のフルカラーの画像形成装置の
定着装置のように特に熱容量の大きな定着ローラを用い
るものにおいては、温調と定着ローラ表面の昇温とに遅
延が発生するため、定着不良や光沢ムラ、オフセット等
の問題が発生していた。

【００１１】ｂ）フィルム加熱方式の定着装置 フィルム加熱方式の定着装置は、例えば特開昭６３−３
１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特
開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４９８０号
公報等に提案されている。

【００１２】即ち、加熱手段としてのセラミックヒータ
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（定着フィルム）を挟ませて定着ニップ部を形成さ
せ、前記ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間
に、画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた
被記録材を導入し、定着フィルムと一緒に挟持搬送させ
ることで、前記定着ニップ部においてセラミックヒータ
の熱を定着フィルムを介して被記録材に与え、また定着
ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に
熱圧定着させるものである。

【００１３】この定着フィルム加熱方式の定着装置は、
セラミックヒータ及び定着フィルムとして低熱容量の部
材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することが
でき、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としての
セラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させ
た状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像
形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタ
ート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省
電力）等の利点がある。

【００１４】ただ、大きな熱量が要求されるフルカラー
画像形成装置や高速機種用の定着装置としては熱量的に
難点がある。

【００１５】ｃ）電磁誘導加熱方式の定着装置 実開昭５１−１０９７３６号公報には、磁束により定着
ローラに電流を誘導させ、ジュール熱によって発熱させ
る誘導加熱定着装置が開示されている。これは、誘導電
流の発生を利用して直接定着ローラを発熱させることに
より、ハロゲンランプを熱源として用いた熱ローラ方式
の定着装置よりも高効率の定着プロセスを達成してい
る。

【００１６】電磁誘導加熱方式の定着装置においては、
磁場発生手段としての励磁コイルによる交番磁束によっ
て電磁誘導発熱性の回転体としての円筒状の定着フィル
ム自身を発熱させることにより定着プロセスを行なう。

【００１７】図１１に従来の電磁誘導加熱方式の定着装
置の構成を示す。

【００１８】109は電磁誘導発熱層（導電体層、磁性体
層、抵抗体層）を有する、電磁誘導発熱性の回転体とし
ての円筒状の定着フィルムである。

【００１９】111は横断面略半円弧状樋型のフィルムガ
イド部材であり、円筒状定着フィルム109はこのフィル
ムガイド部材111の外側にルーズに外嵌させてある。

【００２０】磁場発生手段は励磁コイル112とＴ型を形
成する磁性コア（芯材）113ａ・113ｂを有する。

【００２１】110は弾性加圧ローラであり、定着フィル
ム109を挟ませてフィルムガイド部材111の下面と所定の
圧接力をもって所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させて相
互圧接させてある。

【００２２】加圧ローラ110は矢示の反時計回りに回転
駆動される。この加圧ローラ110の回転駆動による該加
圧ローラ110と定着フィルム109の外面との摩擦力で定着
フィルム109に回転力が作用する。すると、この定着フ
ィルム109がその内面を定着ニップ部Ｎにおいてフィル
ムガイド部材111の下面に密着させて摺動しながら、矢
示の時計回りに加圧ローラ110の回転周速度にほぼ対応
した周速度をもって、フィルムガイド部材111の外回り
を回転駆動させられる（加圧ローラ駆動方式）。

【００２３】フィルムガイド部材111は、定着ニップ部
Ｎへの加圧、磁場発生手段としての励磁コイル112及び
磁性コア（芯材）113ａ・113ｂの支持、定着フィルム10
9の支持及び定着フィルム109の回転時の搬送安定性を図
る役目をする。このフィルムガイド部材111は磁束の通
過を妨げない絶縁性の部材であり、高い荷重に耐えられ
る材料が用いられる。

【００２４】定着ニップ部Ｎの温度は、定着フィルム10
9の内面に当接させた温度検知手段118によって検知さ
れ、これに基づいて励磁コイル112に対する電流供給が
制御されることで所定の温度が維持されるように温調さ
れる。

【００２５】こうして、加圧ローラ110が回転駆動さ
れ、それに伴って円筒状の定着フィルム109がフィルム
ガイド部材111の外回りを回転し、励磁回路から励磁コ
イル112への給電により、定着フィルム109の電磁誘導発
熱がなされる。

【００２６】定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち上がっ
て温調された状態において、不図示の画像形成手段で未
定着トナー画像ｔが形成された被記録材Ｐが、定着ニッ
プ部Ｎの定着フィルム109と加圧ローラ110との間に画像
面を上向き、即ち定着フィルム面に対向させて導入さ
れ、前記画像面を定着フィルム109の外面に密着させた
状態で挟持されて定着フィルム109と一緒に定着ニップ
部Ｎ内を搬送されていく。

【００２７】この定着ニップ部Ｎを搬送されていく過程
において、定着フィルム109の電磁誘導発熱で加熱され
て被記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが加熱定着され
る。

【００２８】被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過する
と、回転定着フィルム109の外面から分離して、画像Ｔ
となり排出搬送されていく。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１１のよう
な定着フィルム109が発熱する電磁誘導方式の定着装置
において以下のような問題点があった。

【００３０】ＯＨＴの透過性や、厚紙の定着性をより向
上させるため、加圧力を上げようとした場合、あるいは
ＯＨＴや厚紙の定着のプロセススピードを速くするた
め、加圧力を上げようとした場合、回転トルクの増大に
より駆動モータの出力をあげる必要性が生じるなどコス
トアップの要因となった。

【００３１】フィルムガイド部材111の下面に配設した
摺動部材116の下面と加圧ローラ110の上面とが定着フィ
ルム109を挟んで圧接されて、所定幅の定着ニップ部Ｎ
が形成される。

【００３２】このため、定着フィルム109は、フィルム
ガイド部材111及び摺動部材116の形状にならう変形を生
じる。これに伴い、被記録材Ｐもこの変形にならい、著
しいカールの発生原因となった。

【００３３】またフィルム109は、プリント枚数の増加
とともに、定着ニップ部Ｎを通過する度に繰り返し変形
を起こし、結果的に疲労により、クラックの発生、ある
いは破損を起こすといった不具合も発生した。

【００３４】そこで本発明では、電磁誘導加熱方式の加
熱装置における定着ニップ部において、フィルムの変形
を極力小さくすることができ、カールの低下及び、耐久
によるフィルムの繰り返し変形による疲労を低減するこ
とを目的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の代表的な構成は、フィルム状の移動体と、前
記移動体をガイドするガイド部材と、前記ガイド部材に
対し前記移動体を介して圧接し、ニップ部を形成する加
圧部材と、前記移動体を昇温させ前記移動体の移動と共
に前記ニップ部内を搬送される被記録材を加熱する加熱
手段と、を有する加熱装置において、前記ガイド部材
の、前記移動体を介して前記加圧部材が圧接するニップ
部は、前記加圧部材方向に凸状の連続した曲率を有する
ことを特徴とする。

【００３６】上記構成により、移動体の変形が曲率部に
おいて小さくなり、被記録材のカール量が小さくでき、
移動体の長寿命化の達成ができる。

【００３７】さらに、定着ニップ部全体の接触面積が小
さくなり、総加圧力を大にすることなく線圧を大にする
ことで、被記録材の定着性の向上、透過性の向上を実現
することが可能となる。

【００３８】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明に
係る加熱装置を備えた画像形成装置の第１実施形態につ
いて図面を用いて詳しく説明する。説明の順序として
は、まず画像形成装置の説明をし、次に加熱装置として
の定着装置の説明をする。

【００３９】図２は電子写真プロセスを用いた画像形成
装置の断面の概略図である。

【００４０】図２に示された画像形成装置は中間転写体
として中間転写ベルト６を使用し、各色ごとに現像器
２、露光手段５（以下「レーザスキャナ」）、像担持体
１（以下「感光体ドラム」）、帯電ローラ３、クリーニ
ング手段４を備えており、これらを総称して、被記録材
Ｐ上にトナー画像を形成させる像形成手段と呼ぶ。

【００４１】図２中の第１の感光体ドラム１ａは矢印ｄ
１の方向に所定の周速で回転駆動されながら帯電ローラ
３ａにて一様に帯電され、レーザスキャナ５ａから走査
されるデジタル画像信号に対応して変調されたレーザビ
ームを結像露光光学系を介して受けることにより第１色
（ここではイエロー）成分の静電潜像を形成する。

【００４２】続いて、第１の現像器２ａを用いて第１色
（イエロー）トナーによって静電潜像は現像され、第１
色成分に対する可視像を得る。以上に記した手順を第２
色（マゼンタ）、第３色（シアン）、第４色（ブラッ
ク）に対して行なう。

【００４３】第１実施形態では、中間転写ベルト６は矢
印ｄ２の方向に感光体ドラム１ａと同じ周速で回転駆動
される。

【００４４】感光体ドラム１ａから中間転写ベルト６へ
のイエロー可視像の転写（１次転写）は電源Ｓ１から供
給される一次転写バイアスを印加することにより行な
う。

【００４５】マゼンタ、シアン、ブラックについても同
様の手段を用いて順次中間転写ベルト６の上に重ね合わ
せて１次転写することによって、重ねあわせたトナー画
像を得る。

【００４６】中間転写ベルト６上に形成されたトナー画
像は２次転写ローラ７とのニップ部において搬送されて
くる被記録材Ｐ上に一括転写（２次転写）される。

【００４７】トナー画像を２次転写された被記録材Ｐは
定着装置８へ搬送され、定着ローラと加圧ローラの定着
ニップ部Ｎにおいて熱と圧力によってトナー画像が定着
される。

【００４８】次に、定着装置８について詳しく述べる。

【００４９】図１は第１実施形態における定着装置８の
横断面図。図３は第１実施形態における定着装置８の正
面図。図４は第１実施形態における定着装置８の縦断面
図である。

【００５０】第１実施形態における定着装置８は、移動
体として円筒状の電磁誘導発熱性フィルムを用い、加圧
ローラ駆動方式を採用し、Ａ３サイズの被記録材Ｐにも
対応する。定着フィルム９の加熱にあたっては、加熱手
段としての励磁コイル12を用いた電磁誘導加熱方式を採
用し、定着フィルム９に誘導電流を発生させることによ
り定着フィルム９を発熱させる。

【００５１】図３に示す定着フィルム９の長手方向（被
記録材の搬送方向に交差する方向）の長さＬｆは３５０
ｍｍであり、加圧ローラ10の長手方向長さＬｒは３１０
ｍｍである。

【００５２】磁性コア13ａ・13ｂは高透磁率の部材であ
り、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ェライトを用いるのがよい。第
１実施形態ではフェライトを用いている。

【００５３】励磁コイル12には給電部23ａ・23ｂに図４
に示す励磁回路24を接続してある。この励磁回路24は２
０ｋＨｚから５００ｋＨｚ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。

【００５４】励磁コイル12は励磁回路24から供給される
交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。

【００５５】図１、図３及び図４中に示すように、移動
体としての定着フィルム９をガイドするガイド部材とし
ての半円弧樋型のフィルムガイド部材11を、図１の横断
面図のような向きに配置し、その外側に、円筒状の電磁
誘導発熱性フィルムである定着フィルム９をルーズに外
嵌させてある。

【００５６】フィルムガイド部材11の材質としては、定
着フィルム９との絶縁を確保するために絶縁性に優れ、
耐熱性がよいものがよい。例えば、フェノール樹脂、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、ＬＣＰ樹
脂等を選択するとよい。

【００５７】フィルムガイド部材11は、磁場発生手段と
しての磁性コア13ａ・13ｂと励磁コイル12とを内側に保
持している。

【００５８】14はフィルムガイド部材11の内面平面部に
当接させて配設した横長の加圧用剛性ステイである。

【００５９】15は定着ニップ部Ｎの熱が加圧用剛性ステ
イ14へ逃げるのを防ぐための断熱部材である。

【００６０】19は磁性コア13ａ・13ｂ及び励磁コイル12
と加圧用剛性ステイ14の間を絶縁するための絶縁性部材
である。

【００６１】21ａ・21ｂはフィルムガイド部材11のアセ
ンブリの左右両端部に外嵌し、前記左右両端部を固定し
つつ回転自在に取り付け、定着フィルム９の端部を規制
・保持するフランジ部材である。

【００６２】加圧部材としての加圧ローラ10は、芯金10
ａと、芯金10ａ周りに同心一体にローラ状に成形被覆さ
せた、シリコンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐
熱性・弾性材層10ｂとで構成されており、芯金10ａの両
端部を装置のシャーシ側板（不図示）間に回転自由に軸
受け保持させて配設させてある。

【００６３】加圧用剛性ステイ14の両端部と装置シャー
シ側のバネ受け部材20ａ・20ｂとの間にそれぞれ加圧ば
ね22ａ・22ｂを縮設することで加圧用剛性ステイ14に押
し下げ力を作用させている。これによりフィルムガイド
部材11が、定着フィルム９を挟んで加圧ローラ10に対し
て圧接し、定着ニップ部Ｎが形成される。また、フィル
ムガイド部材11において、加圧ローラ10に対向する位置
に摺動部材16を配置する。

【００６４】図１に示すように、加圧ローラ10は矢示の
反時計回りに回転駆動される。この加圧ローラ10の回転
駆動による加圧ローラ10と定着フィルム９の外面との摩
擦力で定着フィルム９に回転力が作用し、定着フィルム
９が、その内面を定着ニップ部Ｎにおいて、摺動部材16
の下面に密着させ摺動しながら矢示の時計回りに加圧ロ
ーラ10の回転周速度にほぼ対応した周速度をもってフィ
ルムガイド部材11の外回りを回転状態になる。

【００６５】この場合、定着ニップ部Ｎにおける摺動部
材16の下面と定着フィルム９の内面との相互摺動摩擦力
を低減化させるために定着ニップ部Ｎの摺動部材16の下
面と定着フィルム９の内面との間に耐熱性グリス等の潤
滑剤を介在させる、或いは摺動部材16の下面を潤滑部材
で被覆することもできる。

【００６６】図５は磁場発生手段である励磁コイル12と
磁性コア13ａ・13ｂからの交番磁束の様子を模式的に表
したものである。磁束Ｍは発生した交番磁束の一部を表
す。

【００６７】磁性コア13ａ・13ｂに導かれた磁束Ｍは、
定着フィルム９の電磁誘導発熱層９ａに渦電流を発生さ
せる。この渦電流は発熱層９ａの固有抵抗によって発熱
層９ａにジュール熱（渦電流損）を発生させる。

【００６８】励磁コイル12はコイル（線輪）を構成させ
る銅線（電線）として、一本ずつ、それぞれ絶縁被覆さ
れた銅製の細線を複数本束ねたもの（束線）を用い、こ
れを複数回巻いて励磁コイルを形成している。本実施形
態では７ターン巻いて励磁コイル12を形成している。

【００６９】絶縁被覆は定着フィルム９の発熱による熱
伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いるのがよい。
本実施形態においてはポリイミドによる被覆を用いてお
り、耐熱温度は２２０℃である。

【００７０】ここで、励磁コイル12の外部から圧力をか
けて密集度を向上させてもよい。

【００７１】励磁コイル12の形状は、図１、図５のよう
に発熱層の局面に沿うようにしている。

【００７２】図６に定着フィルム９の断面図を示し、図
６（ａ）に示すのが第１実施形態における定着フィルム
９の断面図である。

【００７３】第１実施形態の定着フィルム９は、電磁誘
導発熱性の定着フィルム９の基層となる金属フィルム等
でできた発熱層９ａと、その外面に積層した弾性層９ｂ
と、その外面に積層した離型層９ｃの複合構造のもので
ある。

【００７４】発熱層９ａと弾性層９ｂとの間の接着、弾
性層９ｂと離型層９ｃとの間の接着のため、各層間にプ
ライマー層（不図示）を設けてもよい。

【００７５】前記層構成において、発熱層９ａが円筒形
状である定着フィルム９の内面側、離型層９ｃがその外
面側としている。

【００７６】前述のように、発熱層９ａに交番磁束が作
用することで発熱層９ａに渦電流が発生して発熱層９ａ
が発熱する。その熱が弾性層９ｂ、離型層９ｃを介して
定着フィルム９を加熱し、定着ニップ部Ｎを通過する被
記録材Ｐを加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。

【００７７】以下に定着フィルム９を構成する発熱層９
ａ、弾性層９ｂ、離型層９ｃについて説明する。

【００７８】ａ）発熱層９ａ 発熱層９ａは非磁性の金属でもよいが、ニッケル、窒化
アルミニウム、強磁性ＳＵＳ、ニッケル−コバルト合金
といった強磁性体の金属を用いるとよい。

【００７９】そ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。表皮
深さσ［ｍ］は、励磁回路24の周波数ｆ［Ｈｚ］と透磁
率μと固有抵抗ρ［Ωｍ］で、 σ＝５０３×（ρ／ｆμ）１／２ と表される。

【００８０】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以下になり、逆にいうとほとんどのエネルギ
ーはこの深さまでで吸収されている。

【００８１】発熱層９ａの厚さは好ましくは１〜１００
μｍがよい。発熱層９ａ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。また発熱層が１００μｍのを超えると剛
性が高くなりすぎ、また屈曲性が悪くなり回転として使
用するには現実的でない。従って、発熱層９ａの厚みは
１〜１００μｍが好ましい。

【００８２】第１実施形態では発熱層９ａ厚さ５０μｍ
のニッケルである。

【００８３】ｂ）弾性層９ｂ 弾性層９ｂは、シリコンゴム、フッ素ゴム、フルオロシ
リコンゴム等で耐熱性がよく、熱伝導率がよい材質であ
る。

【００８４】弾性層９ｂの厚さは１０〜５００μｍが好
ましい。この弾性層９ｂは定着画像品質を保証するため
に必要な厚さである。

【００８５】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Ｐの凹凸、あるいはトナー層
の凹凸に加熱面（離型層９ｃ）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
沢ムラが発生し、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。弾性層９ｂの厚さ
としては、１０μｍ以下では被記録材Ｐ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９ｂが１０００μｍ以上の場合には弾
性層の熱抵抗が大きくなりクイックスタートを実現する
のが難しくなる。より好ましくは弾性層９ｂの厚みは５
０〜５００μｍがよい。

【００８６】弾性層９ｂの硬度は、高すぎると被記録材
Ｐ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９ｂの硬度としては
６０°（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５°（Ｊ
ＩＳ−Ａ）以下がよい。

【００８７】弾性層９ｂの熱伝導率λに関しては、０．
２５〜０．８４［ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1］がよい。

【００８８】熱伝導率λが０．２５［ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1］
よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着フィルム
９の表層（離型層９ｃ）における温度上昇が遅くなる。

【００８９】熱伝導率λが０．８４［ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1］
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。

【００９０】よって熱伝導率λは０．２５〜０．８４
［ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1］がよい。より好ましくは０．３４〜
０．６３［ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1］がよい。

【００９１】以上より第１実施形態では弾性層９ｂは厚
さ３００μｍのシリコンゴムである。

【００９２】ｃ）離型層９ｃ 離型層９ｃは、フッ素樹脂、シリコン樹脂、フルオロシ
リコンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、ＰＦＡ樹脂、
ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂等の離型性かつ耐熱性のよい
材料を選択することができる。

【００９３】離型層９ｃの厚さは１〜１００μｍが好ま
しい。離型層９ｃの厚さが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、離型層が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、弾性層９
ｂの効果がなくなってしまう。

【００９４】第１実施形態では離型層９ｃは厚さ５μｍ
のＰＦＡ樹脂である。

【００９５】また、第１実施形態では特に設けないが図
６（ｂ）に示すように、定着フィルム９の層構成におい
て、発熱層９ａの自由面側（発熱層９ａの弾性層９ｂ側
とは反対面側）に潤滑層９ｄを設けてもよい。

【００９６】潤滑層９ｄ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、Ｐ
ＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、Ｐ
ＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂などの耐熱樹脂がよい。

【００９７】また、潤滑層９ｄの厚さとしては１０〜１
０００μｍが好ましい。潤滑層９ｄの厚さが１０μｍよ
りも小さい場合には強度が得られず、また、耐久性も不
足する。一方、１０００μｍを超えると磁性コア13ａ・
13ｂ及び励磁コイル12から発熱層９ａの距離が大きくな
り、磁束が十分に発熱層９ａに吸収されなくなる。

【００９８】この潤滑層は定着フィルム９に内嵌する別
体のスリーブあってもよい。

【００９９】前記交番電流により発生した交番磁束によ
り、発熱層９ａである電磁誘導発熱性フィルムに発生す
る渦電流により、図３に示す発熱層９ａである電磁誘導
発熱性フィルムの発熱域Ｈが発熱する。

【０１００】定着フィルム９の発熱は、温度検知手段18
を含む温調系により、励磁コイル12に対する電流供給が
制御されることで、定着ニップ部Ｎの温度が所定に維持
されるように温調される。温度検知手段18は定着フィル
ム９の温度を検知するサーミスタ等の温度センサであ
り、第１実施形態においては、温度センサ18を定着フィ
ルム９の内面で定着ニップ部Ｎの定着フィルム９回転方
向下流側に配設し、温度センサ18の温度に基づいて、定
着ニップ部Ｎの温度を制御するようにしている。

【０１０１】定着動作は、加圧ローラ10が回転駆動さ
れ、それに伴って円筒状の定着フィルム９がフィルムガ
イド部材11の外回りを回転し、励磁コイル12への給電に
より定着フィルム９の電磁誘導発熱がなされ、定着ニッ
プ部Ｎが所定の温度である１８０℃に立ち上がり温調さ
れた状態において行なう。

【０１０２】前記の状態において、未定着トナー画像ｔ
が形成された被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎの定着フィル
ム９と加圧ローラ10との間に画像面を上向き、即ち定着
フィルム上に対向させて導入され、画像面を定着フィル
ム９の外面に密着させた状態で搬送され、この過程にお
いて、定着フィルム９の電磁誘導による発熱で加熱され
て未定着トナー画像ｔが被記録材Ｐに加熱定着される。
被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると回転定着フィ
ルム９の外面から分離して排出搬送されていく。被記録
材Ｐ上の加熱定着トナー画像は定着ニップ部Ｎ通過後、
冷却して永久固着画像Ｔとなる。

【０１０３】第１実施形態では未定着トナー画像ｔに低
軟化物質を含有させたトナーを使用したため、定着装置
８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、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
布や冷却分離を行ってもよい。

【０１０４】従来の定着装置における定着動作時におい
て、特に被記録材がＯＨＰフィルムや、厚紙の場合は画
像の透過性を向上するにあたり、スループットを低下す
る、あるいは総加圧力を増加するといった方法によらな
ければ良好な定着性、透過性を満足できなかった。

【０１０５】さらに定着フィルム９が定着ニップ部Ｎを
通過するたびの変形が、被記録材Ｐにおよび、カールな
どの原因となり、カールを補正する部材を新たに設ける
必要があった。

【０１０６】そこで、第１実施形態では、前記の問題を
解決するために、定着動作時に定着ニップ部Ｎを通過す
る定着フィルム９の変形量を小さくすることができ、カ
ール量を抑え、また、定着ニップ部Ｎの総加圧力を変化
させずに、線圧を増加させることを目的として、フィル
ムガイド部材11を以下のように構成している。

【０１０７】図７に第１実施形態の摺動部材の斜視図を
示す。

【０１０８】図７に示すように、フィルムガイド部材11
の定着ニップ部Ｎ（定着フィルム９にを介した加圧ロー
ラ10との圧接部）に摺動部材16を配設し、該摺動部材16
は加圧ローラ10方向に凸状の連続した曲率の曲率部17を
有する。

【０１０９】ここで、曲率部17の曲率は、フィルムガイ
ド部材11の曲率をＲとしたとき、０．８Ｒ〜３．０Ｒで
あることが好ましい。第１実施形態では、摺動部材16の
曲率部17の曲率は、フィルムガイド部材11の曲率をＲと
したとき、２．２Ｒとしているが、本発明はこれに限定
されるものではない。

【０１１０】第１実施形態では、フィルムガイド部材11
にＰＰＳ樹脂あるいは、ＬＣＰ樹脂を用い、摺動部材16
にはポリイミド樹脂、あるいはＰＥＥＫ樹脂を用いるこ
とにより、フィルムガイド部材11に対してより摺動性を
もたせた。

【０１１１】以上のように第１実施形態では、図７のよ
うにフィルムガイド部材11の定着ニップ部Ｎに配設した
摺動部材16に、加圧ローラ10方向に凸状の連続した曲率
（曲率部17）を設けることにより、定着フィルム９の変
形を小さくすることができ、これに伴って、被記録材Ｐ
のカール量を抑えることができ、透過性の要求される被
記録材等に対しても、定着性や透過性の向上を達成する
ことができる。

【０１１２】また、定着フィルム９が定着ニップ部Ｎで
繰り返し変形を生じないため、定着フィルム９の疲労も
低減させることとなり、結果的に定着フィルム９の長寿
命化を達成できる。

【０１１３】さらには、被記録材Ｐによるプロセススピ
ードの変更を行なわないため、スループットの向上をも
達成することができる。

【０１１４】なお、ここでは曲率部17を有する摺動部材
16を、フィルムガイド部材11と異なる部材から構成した
場合を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、
定着フィルム９を介した加圧ローラ10との圧接部におい
て、フィルムガイド部材11自体に、加圧ローラ10方向に
凸状の連続した曲率を有する構成にしてもよい。この構
成に関しては第２実施形態及び第３実施形態についても
同様のことがいえる。

【０１１５】（第２実施形態）図８に第２実施形態の摺
動部材16の斜視図を示す。

【０１１６】本実施形態では、同図に示すように摺動部
材16表面に複数の球冠状の凹部30を図１中に示す定着フ
ィルム９の移動方向に対して格子状に配設している。

【０１１７】この球冠状の凹部30は、グリス等の潤滑剤
を、図１中の定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム９と
の間で長期的に保持することが可能となり、摺動性の向
上も同時に達成可能となる。本実施形態では、球冠状の
凹部の直径は２．５ｍｍで、深さは０．２ｍｍである。

【０１１８】（第３実施形態）図９に第３実施形態の摺
動部材16の斜視図を示す。

【０１１９】本実施形態では、同図に示すように摺動部
材16表面に複数の溝31が、図１中の定着フィルム９の移
動方向に対して斜めに配設されている。

【０１２０】溝31は、グリス等の潤滑剤を、図１中の定
着ニップ部Ｎにおいて、定着フィルム９との間で長期的
に保持することが可能となり、また第２実施形態同様、
摺動性の向上も期待できる。本実施形態では、定着フィ
ルム９の移動方向に対して斜めにクロスする２０ｍｍ間
隔で、幅５ｍｍ、深さ０．２ｍｍの溝31で形成されてい
る。

【０１２１】さらに、本実施形態の発展例として、摺動
部材16の長手方向に垂直な任意の断面における溝31の数
が同じになるように、溝の間隔と角度を設定することに
より、さらに均一な温度分布を達成することが可能とな
り、図１中の定着フィルム９とフィルムガイド部材11表
面の間に均一に潤滑剤の保持を行なうことができ、摺動
抵抗に対しても有利となる。

【０１２２】（他の実施形態）図１０は定着装置の他の
実施形態の構成を示す。

【０１２３】図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞ
れ電磁誘導加熱方式の定着装置の他の実施形態を示し、
図１０（ｄ）は抵抗発熱体による加熱方式の定着装置の
実施形態を示す。

【０１２４】図１０（ａ）の定着装置は、電磁誘導加熱
構造体217の摺動部材16の下面と、駆動ローラ225と、従
動ローラ（テンションローラ）226との３部材間にエン
ドレスベルト状の導電部材としてのフィルム230を懸回
張設して駆動ローラ225によりフィルム230を回転駆動す
る構成のものである。210はフィルム230を挟んで摺動部
材下面に圧接させた加圧ローラであり、フィルム230の
回転移動に伴い従動回転する。

【０１２５】図１０（ｂ）の定着装置は、電磁誘導加熱
構造体217の摺動部材16の下面と、駆動ローラ225との２
部材間にエンドレスベルト状の導電部材としてのフィル
ム230を懸回張設して駆動ローラ225により回転駆動する
構成のものである。

【０１２６】図１０（ｃ）の定着装置は、導電部材とし
てのフィルム230として、エンドレスベルト状のもので
はなく、ロール巻きにした長尺の有端フィルム231を用
い、これを繰り出し軸227側から電磁誘導加熱構造体217
の摺動部材16の下面を経由させて、巻き取り軸228側へ
所定の速度で走行させるように構成したものである。

【０１２７】図１０（ｄ）の定着装置は、フィルム幅方
向に長手の線状抵抗発熱体240を保持した摺動部材16に
エンドレス状のフィルム230を外嵌し、該フィルム230を
挟んで摺動部材16下面に加圧ローラ210を圧接し、加圧
ローラ210の駆動によりフィルム230を回転駆動するもの
である。

【０１２８】上記４つの定着装置に、第１乃至第３実施
形態における摺動部材16を適用しても、上述した実施形
態と同様の効果を得ることができる。

【０１２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ガ
イド部材の、移動体を介して加圧部材が圧接するニップ
部は、加圧部材方向に凸状の連続した曲率を有する構成
としたために、移動体の変形量を小さくすることがで
き、これに伴って被記録材の変形量を小さくすることが
可能となり、同時に加圧力を増加することなく、或いは
スループットを低下することなく、定着性の向上、及び
透過性の向上を実現することが可能となり、さらには移
動体の長寿命化を実現可能な加熱装置及び画像形成装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態における定着装置の横断面図であ
る。

【図２】電子写真プロセスを用いた画像形成装置の断面
の概略図である。

【図３】第１実施形態における定着装置の正面図であ
る。

【図４】第１実施形態における定着装置の縦断面図であ
る。

【図５】励磁コイルと磁性コアからの交番磁束の様子の
説明図である。

【図６】定着フィルムの断面図である。

【図７】第１実施形態の摺動部材の斜視図である。

【図８】第２実施形態の摺動部材の斜視図である。

【図９】第３実施形態の摺動部材の斜視図である。

【図１０】定着装置の他の実施形態の構成を示す図であ
る。

【図１１】従来の電磁誘導加熱方式の定着装置の構成を
示す図である。

【符号の説明】

Ｈ …発熱域 Ｍ …磁束 Ｎ …定着ニップ部 Ｐ …被記録材 Ｔ …永久固着画像 ｔ …未定着トナー画像 ２ …現像器 ３ …帯電ローラ ４ …クリーニング手段 ５ …露光手段 ６ …ルト ７ …２次転写ローラ ８ …定着装置 ９ …定着フィルム ９ａ …発熱層 ９ｂ …弾性層 ９ｃ …離型層 ９ｄ …潤滑層 10 …加圧ローラ 10ａ …芯金 10ｂ …弾性材層 11 …フィルムガイド部材 12 …励磁コイル 13ａ、13ｂ …磁性コア 14 …加圧用剛性ステイ 15 …断熱部材 16 …摺動部材 17 …曲率部 18 …温度検知手段 19 …絶縁性部材 20ａ、20ｂ …バネ受け部材 22ａ、22ｂ …加圧ばね 21ａ、21ｂ …フランジ部材 23ａ、23ｂ …給電部 24 …励磁回路 30 …凹部 31 …溝 210 …加圧ローラ 217 …電磁誘導加熱構造体 225 …駆動ローラ 227 …軸 228 …軸 230 …フィルム 240 …線状抵抗発熱体

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA15 AA23 AA47 BA11 BA12 BA25 BA27 BB28 BB33 BE03 BE06 3K059 AA08 AB04 CD52 CD75

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルム状の移動体と、前記移動体をガ
   イドするガイド部材と、前記ガイド部材に対し前記移動
   体を介して圧接し、ニップ部を形成する加圧部材と、前
   記移動体を昇温させ前記移動体の移動と共に前記ニップ
   部内を搬送される被記録材を加熱する加熱手段と、を有
   する加熱装置において、 前記ガイド部材の、前記移動体を介して前記加圧部材が
   圧接するニップ部は、前記加圧部材方向に凸状の連続し
   た曲率を有することを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 前記ガイド部材の曲率をＲとしたとき、
   前記ガイド部材の曲率部の曲率が０．８Ｒ〜３．０Ｒと
   なることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記ガイド部材の曲率部は、前記ガイド
   部材と異なる部材から構成されることを特徴とする請求
   項１又は請求項２に記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記ガイド部材の曲率部に複数の球冠状
   の凹部を配設したことを特徴とする請求項１乃至請求項
   ３のいずれか１項に記載の加熱装置
5. 【請求項５】 前記ガイド部材の曲率部に移動体の移動
   方向に対して斜めに複数の溝を配設したことを特徴とす
   る請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の加熱装
   置。
6. 【請求項６】 前記ガイド部材の曲率部において、前記
   複数の溝はガイド部材の長手方向に対して垂直な任意の
   断面における溝の数が同じであることを特徴とする請求
   項５に記載の加熱装置。
7. 【請求項７】 前記加熱手段は、移動体に誘導電流を発
   生させることにより移動体を発熱させることを特徴とす
   る請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の加熱装
   置。
8. 【請求項８】 前記加熱手段は、移動体とガイド部材に
   潤滑剤を介在させることを特徴とする請求項１乃至請求
   項７のいずれか１項に記載の加熱装置。
9. 【請求項９】 被記録材上に形成させた画像を加熱処理
   することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか
   １項に記載の加熱装置。
10. 【請求項１０】 被記録材上にトナー画像を形成させる
    像形成手段と、 前記被記録材上のトナー画像を加熱処理する請求項１乃
    至請求項９のいずれか１項に記載の加熱装置と、を有す
    ることを特徴とする画像形成装置。