JPH0944014A - 加熱用フィルム、加熱加圧部材、加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱効率がよく迅速に昇温してクイックスター
トが可能で、しかも発熱量を大きくすることができて、
例えば、カラー画像形成装置における最大４層のカラー
トナー層の積層からなる厚い未定着トナー層をも良好に
加熱定着させ得る熱量を確保でき、また装置の高速化を
図ること等が可能な、電磁加熱方式の、加熱用フィル
ム、加熱加圧部材、これらの加熱用フィルム又は／及び
加熱加圧部材を被加熱材を加熱する加熱部材として備え
た加熱装置、及び該加熱装置を像加熱装置として備えた
画像形成装置を提供する。 【解決手段】 磁場の作用で電磁誘導発熱する発熱層１
を含む加熱用フィルム１０であり、少なくとも上記発熱
層１、弾性層２、離型層３がこの順で積層されて構成さ
れていることを特徴とする加熱用フィルム等。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁場の作用で電磁（磁
気）誘導発熱する発熱層を含む加熱用フィルム、磁場の
作用で電磁誘導発熱する発熱層を含む加熱加圧部材、こ
れらの加熱用フィルム又は／及び加熱加圧部材を被加熱
材を加熱する加熱部材として備えた加熱装置、及び該加
熱装置を像加熱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】カラー画像形成装置の定着装置にあって
は、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ために加圧ローラにもハ
ロゲンヒータを入れている。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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５
０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。

【００１０】

【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。

【００１１】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芯金
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。

【００１２】カラー画像形成装置のローラ定着装置にあ
っては、定着ローラの外周にゴム弾性層があり、これも
熱抵抗となっている。またハロゲンヒータを入れた加圧
ローラも定着ローラと同様にそれ自体の熱容量が大き
く、熱伝導過程での熱ロスが大きくて熱効率が悪い。

【００１３】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。

【００１４】しかし、発熱量に限界があり、カラー画像
形成装置における最大４層のカラートナー層の積層から
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。

【００１５】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。

【００１６】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、またローラ内部への放熱により熱効
率も十分でないため、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、磁場発生手段の励磁コイ
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。

【００１７】本発明は上記に鑑みて提案されたもので、
熱効率がよく迅速に昇温してクイックスタートが可能
で、しかも発熱量を大きくすることができて、例えば、
カラー画像形成装置における最大４層のカラートナー層
の積層からなる厚い未定着トナー層をも良好に加熱定着
させ得る熱量を確保でき、また装置の高速化を図ること
等が可能な、電磁加熱方式の、加熱用フィルム、加熱加
圧部材、これらの加熱用フィルム又は／及び加熱加圧部
材を被加熱材を加熱する加熱部材として備えた加熱装
置、及び該加熱装置を像加熱装置として備えた画像形成
装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【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、加熱用フィルム、加熱加圧部材、加熱装置及
び画像形成装置である。

【００１９】（１）磁場の作用で電磁誘導発熱する発熱
層を含む加熱用フィルムであり、少なくとも上記発熱
層、弾性層、離型層がこの順で積層されて構成されてい
ることを特徴とする加熱用フィルム。

【００２０】（２）前記（１）において、発熱層、弾性
層、離型層の少なくとも一つの層間にプライマー層を有
することを特徴とする加熱用フィルム。

【００２１】（３）磁場の作用で電磁誘導発熱する発熱
層を含む加熱用フィルムであり、少なくとも断熱層、上
記発熱層、弾性層、離型層がこの順で積層されて構成さ
れていることを特徴とする加熱用フィルム。

【００２２】（４）前記（３）において、断熱層、発熱
層、弾性層、離型層の少なくとも一つの層間にプライマ
ー層を有することを特徴とする加熱用フィルム。

【００２３】（５）前記（１）乃至（４）の何れか１つ
に記載の加熱用フィルムにおいて、各層の厚みについ
て、断熱層が１から１０００μｍ、発熱層が１から１０
０μｍ、弾性層が１０から１０００μｍ、離型層が１か
ら１００μｍであることを特徴とする加熱用フィルム。

【００２４】（６）前記（１）乃至（５）の何れか１つ
に記載の加熱用フィルムにおいて、弾性層の硬度が６０
°（ＪＩＳ−Ａ）以下であることを特徴とする加熱用フ
ィルム。

【００２５】（７）前記（１）乃至（６）の何れか１つ
に記載の加熱用フィルムにおいて、発熱層の材質がニッ
ケル、ニッケル−コバルト合金、鉄−ニッケル合金、磁
性ステンレス、鉄などの強磁性体からなることを特徴と
する加熱用フィルム。

【００２６】（８）磁場の作用で電磁誘導発熱する発熱
層を含む加熱加圧部材であり、少なくとも芯金、上記発
熱層、弾性層、離型層がこの順で積層されて構成されて
いることを特徴とする加熱加圧部材。

【００２７】（９）前記（８）において、芯金と発熱層
が同材質であることを特徴とする加熱加圧部材。

【００２８】（１０）前記（８）または（９）におい
て、芯金、発熱層、弾性層、離型層の少なくとも一つの
層間にプライマ層ーを有することを特徴とする加熱加圧
部材。

【００２９】（１１）前記（８）乃至（１０）の何れか
１つに記載の加熱加圧部材において、弾性層の硬度が６
０°（ＪＩＳ−Ａ）以下であることを特徴とする加熱加
圧部材。

【００３０】（１２）前記（８）乃至（１１）の何れか
１つに記載の加熱加圧部材において、発熱層の材質がニ
ッケル、ニッケル−コバルト合金、鉄−ニッケル合金、
磁性ステンレス、鉄などの強磁性体からなることを特徴
とする加熱加圧部材。

【００３１】（１３）被加熱材を加熱する加熱部材とし
て、前記（１）乃至（７）の何れか１つに記載の加熱用
フィルム、または前記（８）乃至（１２）の何れか１つ
に記載の加熱加圧部材、もしくは該加熱用フィルムと該
加熱加圧部材の両方を備えたことを特徴とする加熱装
置。

【００３２】（１４）前記（１）乃至（７）の何れか１
つに記載の加熱用フィルムと、該フィルムに圧接してニ
ップ部を形成する加圧部材と、磁場を作用させて該フィ
ルムの発熱層部分を電磁誘導発熱させる磁場発生手段と
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。

【００３３】（１５）前記（１）乃至（７）の何れか１
つに記載の加熱用フィルムと、該フィルムに圧接してニ
ップ部を形成する、前記（８）乃至（１２）の何れか１
つに記載の加熱加圧部材と、磁場を作用させて該フィル
ムの発熱層部分と加熱加圧部材の発熱層部分を発熱させ
る磁場発生手段とを有し、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
せることでフィルム部分と加熱加圧部材部分の発熱で被
加熱材を加熱することを特徴とする加熱装置。

【００３４】（１６）前記（１４）または（１５）にお
いて、被加熱材が加熱処理すべき画像を担持した被記録
材であり、装置がその画像を加熱処理する像加熱装置で
あることを特徴とする加熱装置。

【００３５】（１７）前記（１６）において、画像の加
熱処理が未定着画像の加熱定着処理であることを特徴と
する加熱装置。

【００３６】（１８）被記録材に画像を形成する画像形
成手段と、前記（１３）乃至（１５）の何れか１つに記
載の加熱装置を前記画像形成手段側からの被記録材上の
画像を加熱処理する像加熱装置として備えたことを特徴
とする画像形成装置。

【００３７】（１９）前記（１８）において、画像の加
熱処理が未定着画像の加熱定着処理であることを特徴と
する画像形成装置。

【００３８】

【作用】

ａ）即ち、本発明の加熱用フィルムや加熱加圧部材は、
これに磁界（交番磁界）を作用させると、加熱用フィル
ムや加熱加圧部材の発熱層（強磁性導電層）に渦電流が
発生しこの渦電流と発熱層の固有抵抗によってジュール
熱が発生することで加熱用フィルムや加熱加圧部材自体
が熱効率よく発熱する。その発熱による加熱用フィルム
や加熱加圧部材の昇温は、熱効率がよいこと、また発熱
層を磁束吸収のよい材料層にしたり、磁場強度を強くす
ること等で発熱量も多くすることができることから迅速
であり、所定の温度まで短時間の内に急速に立ち上がら
せてその所定温度の温調状態にさせることができる。

【００３９】ｂ）上記の電磁誘導加熱タイプの加熱用フ
ィルムと加熱加圧部材とで加熱ニップ部を構成させ、こ
の加熱ニップ部に磁場を集中的に作用させることで加熱
ニップ部における加熱用フィルム部分と加熱加圧部材部
分の両方が発熱状態になり、該加熱ニップ部における総
発熱量が増大し、また加熱ニップ部に導入された被加熱
材はその表裏側から両面加熱される。

【００４０】ｃ）弾性層は、加熱用フィルムや加熱加圧
部材を被加熱材の面に対して該被加熱材面の凹凸に追従
させて良好に密着接触させて加熱用フィルムや加熱加圧
部材の熱を被加熱材にムラなく伝熱させる働きをする。

【００４１】ｄ）離型層は、加熱用フィルムや加熱加圧
部材の面からの被加熱材の分離性をよくする働きをす
る。

【００４２】ｅ）加熱用フィルムにおいて、発熱層の裏
面側は断熱層を具備させて断熱することで、被加熱材側
への熱供給効率が良くなる、また消費電力を抑えること
ができる。また断熱層はその側に配設した磁場発生手段
としての励磁コイルへの熱影響をおさえて、励磁コイル
の昇温による悪影響を防ぐ。

【００４３】ｆ）加熱加圧部材において、芯金と発熱層
を同材質にする即ち発熱層に芯金を兼ねさせることで、
芯金と発熱層とが別々である場合における発熱層の発熱
の芯金への伝導損失を減らすことができ、熱効率のアッ
プを更に図ることができ、消費エネルギーを減らすこと
ができる。

【００４４】かくして、熱効率がよく迅速に昇温してク
イックスタートが可能で、しかも発熱量を大きくするこ
とができて、前記ｂ）のように両面加熱方式では例えば
カラー画像形成装置における最大４層のカラートナー層
の積層からなる厚い未定着トナー層をも良好に加熱定着
させ得る熱量を確保でき、また装置の高速化を図ること
等が可能な、電磁加熱方式の、加熱用フィルム、加熱加
圧部材、これらの加熱用フィルム又は／及び加熱加圧部
材を被加熱材を加熱する加熱部材として備えた加熱装
置、及び該加熱装置を像加熱装置として備えた画像形成
装置を構成することができる。

【００４５】画像形成装置の画像加熱定着装置にあって
は、短時間に定着フィルム（加熱用フィルム）と加圧ロ
ーラ（加熱加圧部材）を加熱することができ、カラート
ナーの定着の際にも光沢ムラといった画像劣化を引き起
こすことなく、定着性を確保し、クイックスタートを実
現できる。また、両面加熱を行なうことによって、プリ
ント速度の高速化が可能となる。また、定着に関わる部
材の熱容量を小さく設計でき、省エネルギーも実現でき
る。

【００４６】

【実施例】

〈第１の実施例〉（図１〜図４） （１）画像形成装置例 図１に画像形成装置の一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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】次に第１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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】（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、加熱部材として、
磁場の作用で電磁誘導発熱する発熱層を含む電磁誘導発
熱フィルム（加熱用フィルム）を用いた電磁誘導加熱方
式の加熱装置である。

【００６０】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。

【００６１】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、磁場発生手段としての励磁コイ
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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】１０は加熱部材としての、磁場の作用で電
磁誘導発熱する発熱層を含む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・１
８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。この定着フィルム１０の層構成については次の
（３）項で詳述する。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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
熱用フィルム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。この熱により定着フィルム１０
自体が迅速に発熱昇温して定着ニップ部Ｎが短時間の内
に所定の定着温度に立ち上がり、装置温度管理用の検温
素子２６を含む不図示の温調制御系で励磁コイル１７・
１８のコイル１８に対する通電が制御されて定着ニップ
部Ｎの温度が所定の定着温度に温調される。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】（３）定着フィルム１０の層構成 図３は本例装置で用いた加熱用フィルムとしての定着フ
ィルム１０、即ち電磁誘導発熱フィルムの層構成模型図
である。

【００７４】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、磁場の作用で電磁誘導発熱する
発熱層１、弾性層２、離型層３の層構成である。

【００７５】ａ）発熱層１ 発熱層１は定着フィルム１０の基層となるもので、磁場
の作用で電磁誘導発熱する金属フィルム等である。

【００７６】発熱層１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ニッケル、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
金属が良い。

【００７７】発熱層１の厚みは次の（１）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。

【００７８】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 ・・・・・（１） と表される。

【００７９】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）。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】弾性層２と強磁性体の金属等から成る発熱
層１の接着には、例えば、弾性層２としてシリコーンゴ
ム及びフルオロシリコーンゴムを用いた場合、シランカ
ップリング剤と触媒を主成分とするシリコーンゴム系プ
ライマーを、また弾性層２としてフッ素ゴムを用いた場
合アミノ系シランカップリング剤を主成分とするフッ素
ゴムプライマーを用いることが好ましい。この際、上記
プライマー層の膜厚は特に制約はないが、１μｍ〜３０
μｍの範囲であることが好ましい。プライマー層の膜厚
が１μｍ以下の場合弾性層と発熱層を接着する接着力が
弱くまた膜厚が３０μｍ以上の場合プライマー層自体の
強度がなくプライマー層の凝集破壊がおこりやすいとい
う問題点がる。

【００８３】弾性層２の厚さは１０〜１０００μｍ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。

【００８４】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。

【００８５】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を実現するのが難しくなる。

【００８６】弾性層２の硬度は、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°（Ｊ
ＩＳ−Ａ）以下がよい。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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、シリコーンゴムの離型性かつ耐熱性のよい材
料を選択する。

【００９０】離型層３と弾性層２の接着には、弾性層及
び離型層がともにシリコーンゴムの場合やともにフッ素
ゴムの場合のように、特にプライマーを用いる必要のな
い場合もあるが、例えば、弾性層２としてシリコーンゴ
ム、離型層３としてフッ素樹脂（ＰＦＡ）を用いた場
合、その接着を行うために、アミノ系シランカップリン
グ剤上にフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物から成る層を
形成しプライマー層とすることもある。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。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。

【００９４】〈第２の実施例〉（図５） 図５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。前述第１の実施例の図３の定着フィルム１０
の層構成１・２・３に、発熱層１の裏面であるフィルム
ガイド１６側に断熱層４を一層加えたものであり、これ
以外は第１の実施例と同じ定着フィルム構成、装置構成
である。

【００９５】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。

【００９６】断熱層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
場合には断熱効果が得られず、また、耐久性も不足す
る。一方、１０００μｍを超えると励磁コイル１７・１
８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。

【００９７】本実施例の定着フィルム１０を用いた場
合、前述の第１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
被加熱材側への熱供給効率が良くなる。よって、第１の
実施例の効果に加え、第１の実施例の場合よりも消費電
力を抑えることができた。

【００９８】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。

【００９９】〈第３の実施例〉（図６） 本実施例は前述の第１あるいは第２の実施例の加熱装置
としての画像加熱定着装置１００において、加圧部材と
しての加圧ローラ３０も電磁誘導発熱部材（加熱加圧部
材、加熱加圧ローラ）としたものである。

【０１００】図６はその加熱加圧ローラ３０Ａの層構成
模型図である。この加熱加圧ローラ３０Ａは、アルミニ
ウムなどの芯金３１ａの上に、磁場の作用で電磁誘導発
熱する発熱層３１ｂを、さらにその上に弾性層３２及び
離型層３３を順次に設けたものである。

【０１０１】発熱層３１ｂの材質は、前述の電磁誘導発
熱フィルムとしての定着フィルム１０の発熱層１と同様
に、非磁性の金属でも良いが、より好ましくは磁束の吸
収の良いニッケル、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金属が良い。

【０１０２】弾性層３２の材質としてはシリコーンゴ
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、熱伝導率がよいものがよい。

【０１０３】離型層３３はフッ素樹脂（ＰＦＡ，ＰＴＦ
Ｅ，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、シリコーンゴムの離型性かつ耐熱
性のよい材料を選択する。

【０１０４】発熱層３１ｂ、弾性層３２、及び離型層３
２の層間には、第１の実施例と同様に必要に応じてプラ
イマー層を形成し、層間の接着を行う。

【０１０５】このように加圧ローラについても電磁誘導
発熱部材にすることにより、定着ニップ部Ｎに作用させ
た磁場により、定着ニップ部Ｎに対応する定着フィルム
１０部分の発熱層１が電磁誘導発熱状態になると共に、
定着ニップ部Ｎに対応する加圧ローラ３０Ａ部分の発熱
層３１ｂも電磁誘導発熱状態になり、定着ニップ部Ｎの
総発熱量が増加し、定着ニップ部Ｎに導入された被加熱
材としての被記録材Ｐが表裏両面側から加熱を受ける
（両面加熱）。

【０１０６】上記のように加圧ローラについても電磁誘
導発熱部材３０Ａにした場合における定着フィルム１０
側の発熱層１の厚さは前述の（１）式で表される表皮深
さσを超えない方が好ましい。この表皮深さを超える
と、加熱加圧ローラ３０Ａ側の発熱層３１ｂに供給でき
るエネルギーが少なくなるからである。

【０１０７】さらに定着フィルム１０側の発熱層１の厚
みと加熱加圧ローラ３０Ａ側の発熱層３１ｂの厚みの和
は表皮深さよりも大きく、かつ定着フィルム１０側に発
熱層１の厚みは表皮深さ以下が好ましい。これは先述の
電磁波の吸収に関する特徴から理解される。

【０１０８】実際の定着フィルム１０側の発熱層１と加
熱加圧ローラ３０Ａ側の発熱層３１ｂの厚さは必要な発
熱量が決まると、励磁回路の周波数と使用する発熱層の
抵抗と透磁率とで決定される。この場合、定着フィルム
１０側の発熱層１と加熱加圧ローラ３０Ａ側の発熱層３
１ｂの材質は同じである必要はない。

【０１０９】本実施例のように加圧ローラについても電
磁誘導発熱部材にして定着フィルム１０との共同で被加
熱材としての被記録材を両面加熱する構成の装置は、中
高速の画像形成装置（プロセススピードが５０ｍｍ／ｓ
ｅｃ以上）の画像加熱定着装置に適している。即ち中高
速機のように被記録材が加熱用フィルム１０と加圧ロー
ラ３０の圧接部である定着ニップＮを通過する時間が短
くても、被記録材を十分加熱することができるからであ
る。カラー画像記録装置のようにトナー層が最大４層ま
で重ねられる厚さの厚いトナー画像の定着処理もこの両
面加熱により、定着に必要な熱量を被記録材両側から補
うことができ、定着不良を生じさせることなく、かつ加
熱定着の高速化が可能となる。

【０１１０】〈第４の実施例〉（図７） 本実施例は、上記第３の実施例の加熱加圧ローラ３０Ａ
について芯金３１ａと発熱層３１ｂを図７のように同材
質の単一の剛体発熱層３１としている。

【０１１１】即ち、第３の実施例の加熱加圧ローラ３０
Ａは発熱層３１ｂから芯金３１ａへの熱伝導があった
が、本実施例の構成の場合は発熱層３１ｂが芯金３１ａ
を兼ねているため、熱損失を減らすことができ、熱効率
のアップを更に図ることができ、消費エネルギーを減ら
すことができる。

【０１１２】〈第５の実施例〉（図８） 図８の（ａ）・（ｂ）・（ｂ）はそれぞれ加熱用フィル
ムとしての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。

【０１１３】（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加熱用フィル
ム（定着フィルム）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あるいは電磁誘導発熱部材である加
熱加圧ローラ３０Ａを圧接させて加熱部（定着ニップ
部）Ｎを形成させてある。

【０１１４】加熱用フィルム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
（３０Ａ）はこの加熱用フィルム１０の回転に従動して
回転する。

【０１１５】そして加熱ニップ部Ｎの加熱用フィルム１
０と加圧ローラ３０（３０Ａ）との間に被加熱材（被記
録材）Ｐが導入されて挟持搬送されることで加熱処理が
なされる。

【０１１６】（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加熱用フィルム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（３０Ａ）は従動
回転ローラである。

【０１１７】（ｃ）のものは、加熱用フィルム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（３０
Ａ）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
加熱ニップ部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（３０Ａ）は従動回転ロー
ラである。

【０１１８】上記のような各態様の装置においても、フ
ィルム１０や加圧ローラ３０（３０Ａ）を第１〜第４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。

【０１１９】なお、本発明の加熱装置は画像加熱定着装
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。

【０１２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱効率がよく迅速に昇温してクイックスタートが可能
で、しかも発熱量を大きくすることができて、例えば、
カラー画像形成装置における最大４層のカラートナー層
の積層からなる厚い未定着トナー層をも良好に加熱定着
させ得る熱量を確保でき、また装置の高速化を図ること
等が可能な、電磁加熱方式の、加熱用フィルム、加熱加
圧部材、これらの加熱用フィルム又は／及び加熱加圧部
材を被加熱材を加熱する加熱部材として備えた加熱装
置、及び該加熱装置を像加熱装置として備えた画像形成
装置を実現できる。

【０１２１】画像形成装置の画像加熱定着装置にあって
は、短時間に定着フィルム（加熱用フィルム）と加圧ロ
ーラ（加熱加圧部材）を加熱することができ、カラート
ナーの定着の際にも光沢ムラといった画像劣化を引き起
こすことなく、定着性を確保し、クイックスタートを実
現できる。また、両面加熱を行なうことによって、プリ
ント速度の高速化が可能となる。また、定着に関わる部
材の熱容量を小さく設計でき、省エネルギーも実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例の概略構成図

【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】加熱用フィルム（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】第２の実施例における加熱用フィルム（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６】第３の実施例における加熱加圧部材（電磁誘導
発熱部材）としての加熱加圧ローラの層構成模型図

【図７】第４の実施例における加熱加圧部材（電磁誘導
発熱部材）としての加熱加圧ローラの層構成模型図

【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】

１０ 加熱用フィルム（電磁誘導発熱フィルム、定着
フィルム） １ 発熱層（強磁性金属層） ２ 弾性層 ３ 離型層 ４ 断熱層 ３０ 加圧ローラ ３０Ａ 加熱加圧ローラ（電磁誘導発熱部材） ３１ａ 芯金 ３１ｂ 発熱層（強磁性金属層） ３２ 弾性層 ３３ 離型層 １７・１８ 磁場発生手段（高透磁率コア、励磁コイ
ル）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 世取山 武 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 松尾 啓介 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁場の作用で電磁誘導発熱する発熱層を
   含む加熱用フィルムであり、少なくとも上記発熱層、弾
   性層、離型層がこの順で積層されて構成されていること
   を特徴とする加熱用フィルム。
2. 【請求項２】 請求項１において、発熱層、弾性層、離
   型層の少なくとも一つの層間にプライマー層を有するこ
   とを特徴とする加熱用フィルム。
3. 【請求項３】 磁場の作用で電磁誘導発熱する発熱層を
   含む加熱用フィルムであり、少なくとも断熱層、上記発
   熱層、弾性層、離型層がこの順で積層されて構成されて
   いることを特徴とする加熱用フィルム。
4. 【請求項４】 請求項３において、断熱層、発熱層、弾
   性層、離型層の少なくとも一つの層間にプライマー層を
   有することを特徴とする加熱用フィルム。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４の何れか１つに記
   載の加熱用フィルムにおいて、各層の厚みについて、断
   熱層が１から１０００μｍ、発熱層が１から１００μ
   ｍ、弾性層が１０から１０００μｍ、離型層が１から１
   ００μｍであることを特徴とする加熱用フィルム。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５の何れか１つに記
   載の加熱用フィルムにおいて、弾性層の硬度が６０°
   （ＪＩＳ−Ａ）以下であることを特徴とする加熱用フィ
   ルム。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６の何れか１つに記
   載の加熱用フィルムにおいて、発熱層の材質がニッケ
   ル、ニッケル−コバルト合金、鉄−ニッケル合金、磁性
   ステンレス、鉄などの強磁性体からなることを特徴とす
   る加熱用フィルム。
8. 【請求項８】 磁場の作用で電磁誘導発熱する発熱層を
   含む加熱加圧部材であり、少なくとも芯金、上記発熱
   層、弾性層、離型層がこの順で積層されて構成されてい
   ることを特徴とする加熱加圧部材。
9. 【請求項９】 請求項８において、芯金と発熱層が同材
   質であることを特徴とする加熱加圧部材。
10. 【請求項１０】 請求項８または請求項９において、芯
    金、発熱層、弾性層、離型層の少なくとも一つの層間に
    プライマー層を有することを特徴とする加熱加圧部材。
11. 【請求項１１】 請求項８乃至請求項１０の何れか１つ
    に記載の加熱加圧部材において、弾性層の硬度が６０°
    （ＪＩＳ−Ａ）以下であることを特徴とする加熱加圧部
    材。
12. 【請求項１２】 請求項８乃至請求項１１の何れか１つ
    に記載の加熱加圧部材において、発熱層の材質がニッケ
    ル、ニッケル−コバルト合金、鉄−ニッケル合金、磁性
    ステンレス、鉄などの強磁性体からなることを特徴とす
    る加熱加圧部材。
13. 【請求項１３】 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１つに記載の加熱用フィ
    ルム、または請求項８乃至請求項１２の何れか１つに記
    載の加熱加圧部材、もしくは該加熱用フィルムと該加熱
    加圧部材の両方を備えたことを特徴とする加熱装置。
14. 【請求項１４】請求項１乃至請求項７の何れか１つに記
    載の加熱用フィルムと、 該フィルムに圧接してニップ部を形成する加圧部材と、 磁場を作用させて該フィルムの発熱層部分を電磁誘導発
    熱させる磁場発生手段とを有し、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。
15. 【請求項１５】請求項１乃至請求項７の何れか１つに記
    載の加熱用フィルムと、 該フィルムに圧接してニップ部を形成する、請求項８乃
    至請求項１２の何れか１つに記載の加熱加圧部材と、 磁場を作用させて該フィルムの発熱層部分と加熱加圧部
    材の発熱層部分を発熱させる磁場発生手段とを有し、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フィルム部分と加
    熱加圧部材部分の発熱で被加熱材を加熱することを特徴
    とする加熱装置。
16. 【請求項１６】 請求項１４または請求項１５におい
    て、被加熱材が加熱処理すべき画像を担持した被記録材
    であり、装置がその画像を加熱処理する像加熱装置であ
    ることを特徴とする加熱装置。
17. 【請求項１７】 請求項１６において、画像の加熱処理
    が未定着画像の加熱定着処理であることを特徴とする加
    熱装置。
18. 【請求項１８】 被記録材に画像を形成する画像形成手
    段と、請求項１３乃至請求項１５の何れか１つに記載の
    加熱装置を前記画像形成手段側からの被記録材上の画像
    を加熱処理する像加熱装置として備えたことを特徴とす
    る画像形成装置。
19. 【請求項１９】 請求項１８において、画像の加熱処理
    が未定着画像の加熱定着処理であることを特徴とする画
    像形成装置。