(57)【要約】【課題】可撓性の移動部材１６と、移動部材と摺動する摺動面を有し移動部材を支持するバックアップ部材と、移動部材を間に挟みバックアップ部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、移動部材をバックアップ部材の面に摺動移動させ、ニップ部の移動部材と加圧部材との間で被加熱材を挟持搬送しつつ被加熱材を加圧及び加熱する加熱装置において、光沢性を向上させるとともに、フィルム傷を防止し、また、定着不良等の不具合が発生するのを防止し、長期にわたって良好な定着性を維持することができるようにした加熱装置を提供する。【解決手段】移動部材１６は、少なくとも、バックアップ部材と摺動する基層１と、該基層１の前記バックアップ部材側とは反対面側に設けられた弾性層２、さらにその上に離型層３とを有し、離型層３を、複数のフッ素系樹脂をブレンドしたコーティング層としたことを特徴とする。【選択図】図５
2006292935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の移動部材と、前記移動部材と摺動する摺動面を有し前記移動部材を支持するバックアップ部材と、前記移動部材を間に挟み前記バックアップ部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記移動部材を前記バックアップ部材の面に摺動移動させ、前記ニップ部の前記移動部材と前記加圧部材との間で被加熱材を挟持搬送しつつ被加熱材を加圧及び加熱する加熱装置において、
前記移動部材は、少なくとも、前記バックアップ部材と摺動する基層と、該基層の前記バックアップ部材側とは反対面側に設けられた弾性層と、さらにその上に設けられた離型層を有し、
前記離型層は、複数種のフッ素系樹脂によって形成され、厚さが５μｍ以上４０μｍ以下であることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記離型層は、複数種のフッ素系樹脂を混合した混合液をコーティングすることによって形成されることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記離型層は、ＰＦＡとＰＴＦＥを混合したフッ素系樹脂を用い、ＰＦＡに対するＰＴＦＥの混合比を、５０〜９０ｗｔ％としたことを特徴とする請求項１乃至２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記移動部材は、樹脂、または、金属を基層としたフィルム状の回転体であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の加熱装置。
【請求項５】
前記バックアップ部材の移動部材摺動面の前記ニップ部に対応する部分が加熱体であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の加熱装置。
【請求項６】
前記加熱体がセラミックヒータであることを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
【請求項７】
記録材に未定着画像を形成担持させる作像手段と、その未定着画像を記録材面に加熱定着させる定着手段を有する画像形成装置において、前記定着手段が請求項１乃至６の何れか１つ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。
【請求項８】
前記作像手段が記録材上に複数色のトナー画像を形成するカラー画像形成手段であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱材を加圧・加熱する加熱装置、及び該加熱装置を像加熱装置として具備した電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、レーザービームプリンタ等においては、電子写真方式の画像形成装置が広く採用されている。電子写真方式では、静電的な力を利用し、トナー粒子による画像を記録用紙等の記録材上に転写方式あるいは直接方式で形成し、像加熱装置としての定着装置でそのトナー像を記録材上に溶融固着させて安定した画像を形成する。
【０００３】
定着装置としては、熱ローラ方式が広く用いられている。また、近時はフィルム加熱方式の装置が実用化されている。
【０００４】
熱ローラ方式としては、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基本構成とし、該ローラ対を回転させ、該ローラ対の相互圧接部である定着ニップ部（加熱ニップ部）に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬送させて、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記録材面に熱圧定着させるものである。
【０００５】
この熱ローラ方式の定着装置に用いられる定着ローラ及び加圧ローラとしては、たとえばアルミ等の中空ローラの表面に、当接ニップ確保のためシリコンゴム・フッ素ゴム等の耐熱性弾性層を、トナーや紙粉等が固着するのを防ぐため最表層にＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）・ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂によるコーティング層等の離型層を被覆したものが知られ、定着ローラを内部からハロゲンヒータ等により加熱し、表面温度を所定の定着温度に保ち、加熱定着を行うのが一般的である。
【０００６】
フィルム加熱方式の定着装置（加熱装置）は本出願人の先の提案に係る例えば特許文献１〜４等に開示されている。すなわち、加熱体としての一般にセラミックヒータと、加圧部材としての弾性加圧ローラとの間に可撓性移動部材としての耐熱性フィルム（定着フィルム）を挟ませてニップ部（定着ニップ部、接触部）を形成させ、該ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に被加熱材としての画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入してフィルムといっしょに挟持搬送させることで、ニップ部において加熱・加圧して未定着トナー画像を記録材面に熱圧定着させるものである。
【０００７】
このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及び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。
【０００８】
可撓性移動部材としてのフィルムは、回転体としての円筒状もしくはエンドレスベルト状のフィルムにし、その駆動方法としては、フィルム内周面を案内するフィルムガイドと加圧ローラとで圧接されたフィルムを加圧ローラの回転駆動によって従動回転させる方式（加圧ローラ駆動方式）や、逆に駆動ローラとテンションローラによって張架されたエンドレスベルト状のフィルムの駆動によって加圧ローラを従動回転させるもの等がある。また、可撓性移動部材としてのフィルムは、ロール巻きにした長尺の有端部材にし、これを加熱体を経由させて繰り出し走行移動させる装置構成にすることもできる。
【０００９】
また本出願人は、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、特許文献５、６、７において、フィルム表面に弾性層を形成する構成として、ＯＨＴの透過性、色再現性、及び光沢ムラ・画像ガサツキの改善等、定着性の向上を図ったものを提案している。
【００１０】
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。
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献５】特開平１０−４８８６８号公報
【特許文献６】特開２０００−１８７４０７号公報
【特許文献７】特開２００３−３０８９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記定着装置においては、表面層である耐熱離型層として、フッ素樹脂、フッ素ゴム、シリコーンゴム等が採用されている。
【００１２】
とくに、フィルム表面に弾性層を有するタイプの定着装置においては、総厚として薄層であるため、表面傷に対する強度面と、画像光沢均一性等の画質面の両立が課題であった。
【００１３】
すなわち、従来の離型層において、離型層の強度が弱いと、紙シワやジャム処理時に表面に傷が発生する等の支障があった。このため、離型層の強度を強くしてフィルム表面の傷の発生を防止し、耐久を通じて離型性を維持していた。しかし、離型層の強度を強くすると、定着画像の劣化が著しくなり、画質的には良くない。とくに、薄層のフィルムを用いた場合、定着画像の劣化が顕著となる傾向があった。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、とくに、弾性層を有するフィルムを用いた加熱装置にお
いて、フィルム傷を防止し、また、定着不良等の不具合が発生するのを防止し、長期にわたって良好な定着性を維持することができるようにした加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明に係る加熱装置の代表的な構成は、可撓性の移動部材と、前記移動部材と摺動する摺動面を有し前記移動部材を支持するバックアップ部材と、前記移動部材を間に挟み前記バックアップ部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記移動部材を前記バックアップ部材の面に摺動移動させ、前記ニップ部の前記移動部材と前記加圧部材との間で被加熱材を挟持搬送しつつ被加熱材を加圧及び加熱する加熱装置において、前記移動部材は、少なくとも、前記バックアップ部材と摺動する基層と、該基層の前記バックアップ部材側とは反対面側に設けられた弾性層と、さらにその上に設けられた離型層を有し、前記離型層は、複数種のフッ素系樹脂によって形成され、厚さが５μｍ以上４０μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
フィルム加熱方式の加熱装置（定着装置）を上記のように構成することで、以下の効果が得られる。
【００１７】
１）弾性層を有する薄いフィルム（可撓性の移動部材）を用いることで、熱応答性を良くしオンデマンドタイプの装置を構成することができるとともに、ＯＨＴの透過性、色再現性、及び光沢ムラ・画像ガサツキの改善等、定着性の向上を図ることができる。
【００１８】
２）複数種のフッ素系樹脂をブレンドコートした表面層を用いることにより、成膜性を向上できるとともに、フィルム傷の防止と、光沢ムラや定着不良等の不具合の防止を両立し、長期にわたって良好な定着性を維持することができる。
【００１９】
３）弾性層上にスプレーコートなどによってコーティング膜を形成し、焼成することにより、安価で容易に、離型層として、所望の強度、表面性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
【実施例】
【００２１】
（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は電子写真プロセス利用のフルカラー画像プリンタである。
【００２２】
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電子写真感光ドラム（像担持体）であり、矢示の反時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００２３】
感光ドラム１０１はその回転過程で帯電ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。
【００２４】
ついでその帯電処理面にレーザ光学箱（レーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３による、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光学箱１１０は不図示の画像読取装置等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０３を出力して回転感光ドラム面を走査露光するもので、この走査露光により回転感光ドラム１０１面に走査露光した目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光を感光ドラム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。
【００２５】
フルカラー画像形成の場合は、目的のフルカラー画像の第１の色分解成分画像、たとえばイエロー成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜像が４色カラー現像装置１０４のうちのイエロー現像器１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像される。そのイエロートナー画像は感光ドラム１０１と中間転写体ドラム１０５との接触部（あるいは近接部）である一次転写部Ｔ１において中間転写ドラム１０５の面に転写される。中間転写ドラム１０５面に対するトナー画像転写後の回転感光ドラム１０１面はクリーナ１０７により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて清掃される。
【００２６】
上記のような帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画像の、第２の色分解成分画像（たとえばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色成分画像（たとえばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作動）、第４の色成分画像（たとえば黒成分画像、黒現像器１０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順次に実行され、中間転写体ドラム１０５面にイエロートナー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒トナー画像の都合４色のトナー画像が順次重ねて転写されて、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像が合成形成される。
【００２７】
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するもので、感光ドラム１０１に接触してあるいは近接して感光ドラム１０１と略同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動され、中間転写体ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電位を与えて感光ドラム１０１との電位差で感光ドラム１０１側のトナー画像を該中間転写体ドラム１０５面側に転写させる。
【００２８】
上記の中間転写体１０５面に合成形成されたカラートナー画像は、該回転中間転写体ドラム１０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部である二次転写部Ｔ２において、該二次転写部Ｔ２に不図示の給紙部から所定の制御タイミングで送り込まれた記録材Ｐの面に転写されていく。転写ローラ１０６は記録材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写体ドラム１０５面側から記録材Ｐ側へ合成カラートナー画像を順次に一括転写する。
【００２９】
二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは中間転写体ドラム１０５の面から分離されて定着装置１００へ導入され、未定着トナー画像の加熱定着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不図示の排紙トレーに排出される。
【００３０】
記録材Ｐに対するカラートナー画像転写後の回転中間転写体ドラム１０５はクリーナ１０８により転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。このクリーナ１０８は常時は中間転写体ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写体ドラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５に接触状態に保持される。
【００３１】
また、転写ローラ１０６も常時は中間転写体ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写体ドラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５に記録材Ｐを介して接触状態に保持される。
【００３２】
白黒画像などモノカラー画像のプリントモードも実行できる。また両面画像プリントモード、或は多重画像プリントモードも実行できる。
【００３３】
両面画像プリントモードの場合は、定着装置１００を出た１面目画像プリント済みの記録材Ｐは不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面に対するトナー画像転写を受け、再度、定着装置１００に導入されて２面に対するトナー画像の定着処理を受けることで両面画像プリントが出力される。
【００３４】
多重画像プリントモードの場合は、定着装置１００を出た１回目画像プリント済みの記録材Ｐは不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されずに再び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて１回目画像プリント済みの面に２回目のトナー画像転写を受け、再度、定着装置１００に導入されて２回目のトナー画像の定着処理を受けることで多重画像プリントが出力される。
【００３５】
（２）定着装置１００
本実施例における定着装置１００は基本的には特開平４−４４０７５〜４４０８３、４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示の、可撓性部材として円筒状の耐熱性フィルム（定着フィルム）を用いた、フィルム加熱方式、加圧ローラ駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。
【００３６】
図２は該定着装置１００の中間部分省略の正面模型図、図３は中間部分省略の縦断面模型図、図４は横断面模型図である。
【００３７】
１５は加熱アセンブリ（フィルムユニット）、１９は加圧部材としての弾性加圧ローラであり、この両者１５・１９の圧接により接触部としての定着ニップ部Ｎを形成させている。
【００３８】
１）加熱アセンブリ１５
加熱アセンブリ１５は、可撓性移動部材としての円筒状もしくはエンドレス状の耐熱性の定着フィルム（以下、フィルムと記す）１６、加熱体としてのセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）１７、支持部材としてのフィルムガイド１８、加圧用剛性ステイ２０、フィルム寄り移動規制手段としての環状フランジ部材２５等の組み立て体である。
【００３９】
フィルム１６は、厚さ２０〜１００μｍのポリイミド、ポリイミドアミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等の耐熱性の樹脂を基本とする材料からなる基層と、中間層として、厚さ５０〜５００μｍのシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性弾性層、その外周面に、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等を１０〜３０μｍコーティングして離型層とした複合層フィルムを使用できる。本実施例では、ポリイミドフィルムの外周面にシリコンゴムを形成し、ＰＴＦＥおよび、ＰＦＡをブレンドしてコーティングした直径２０ｍｍのものを用いた。このフィルム１６については後記の４）項で詳述する。
【００４０】
ヒータ１７は記録材通紙方向に交差する方向を長手とする、低熱容量で、通電により急速に昇温する部材である。このヒータ１７は、基本的には、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性のセラミックスや、ポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂などの基板と、該基板面に、スクリーン印刷等の手段により、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に塗工し焼成されて形成された、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の通電発熱抵抗層と、該通電発熱抵抗層を形成した基板面を被覆させたガラスコート等の絶縁層と、前記通電発熱抵抗層と電気的に導通されて基板面に形成されており、給電コネクタを介して給電回路から電圧が印加される給電電極部と、を有している全体に低熱容量の表面加熱型のヒータである。
【００４１】
そして、このヒータ１７を表面側（通電発熱抵抗層・ガラスコート絶縁層を形成具備させたヒータ基板面側）をフィルム密着摺動面にして、フィルムガイド１８の外面側中央部にフィルムガイド１８の長手に沿って形成具備させたヒータ嵌め込み溝内に表面側を外側に露呈させて嵌め入れて固定保持させてある。ヒータ１７は、不図示のＡＣ電源から通電発熱抵抗層に給電されて通電発熱抵抗層が全長にわたって発熱することで迅速急峻に昇温する。そのヒータ１７の昇温がヒータ裏面側に配置された不図示の温度検知素子により検知され、不図示の制御回路部によって、ＡＣ電源からヒータ１７の通電発熱抵抗層に通電する電力を位相、波数制御等により制御して、ヒータ１７の温度を所定の定着温度に温調制御する。ヒータ１７の温調構成は上記に限られず、加圧ローラ２０の表面温度もしくは、ニップ部Ｎのフィルム１６の内面任意の位置に配されたサーミスタ等の温度検知手段により検知される温度情報を元に、ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐ上のトナー画像Ｔを定着するのに必要とされるフィルム１６の表面温度を目標設定温度とし、それが維持されるようヒータ１７の通電発熱抵抗層への通電量を制御することもできる。
【００４２】
フィルムガイド１８は記録材通紙方向に交差する方向を長手とする横断面略半円弧状樋型の耐熱性・断熱性の部材であり、フェノール樹脂、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、フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ｅｔｃ．）、ＬＣＰ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマー）樹脂、これらの混合樹脂等の絶縁性及び耐熱性の良い材料が用いられ、フィルム１６のバックアップ、ニップ部Ｎの加圧、ヒータ１７の支持、フィルム１６の回転時の搬送安定性を図る役目をする。
【００４３】
円筒状のフィルム１６はヒータ１７を固定支持させたフィルムガイド１８にルーズに外嵌させてある。
【００４４】
環状フランジ部材２５はフィルムガイド１８の端部側に嵌着させてフィルム１６の端部を規制する。
【００４５】
加圧用剛性ステイ２０はフィルムガイド１８の内側に挿通され、その両端部がそれぞれフィルムガイド１８の両端部から外方に突出する。
【００４６】
２）弾性加圧ローラ１９
加圧部材としての弾性加圧ローラ（以下、加圧ローラと記す）１９は、芯金１９ａにシリコーンゴム等の弾性層１９ｂを設けて硬度を下げたもので、芯金１９ａの両端部を装置の不図示の手前側と奥側のシャーシー側板間に回転自由に軸受け保持させて配設してある。表面性を向上させるために、さらに外周に、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂層を設けても良い。
【００４７】
この加圧ローラ１９の上側に、上記の加熱アセンブリ１５をフィルムガイド１８の下面側を下向きにして配設し、加圧用剛性ステイ２０の両端部と装置シャーシー側板側のばね受け部材２１・２１との間にそれぞれ加圧ばね２２・２２を縮設することで加圧用剛性ステイ２０に押し下げ力を作用させている。これにより、ヒータ１７を配設したフィルムガイド下面部分と加圧ローラ１９とが加圧ローラ１９の弾性層１９ｂの弾性に抗してフィルム１６を挟んで圧接して接触部としての所定幅のニップ部Ｎが形成される。このニップ部Ｎ内にヒータ１７は存在している。フィルム１６はニップ部Ｎにおいて、フィルムガイド１８、ヒータ１７でバックアップされる。
【００４８】
本例においては上記の加熱体としてのセラミックヒータ１７とこれを支持させたフィルムガイド１８とが移動部材としての定着フィルム１６と摺動する摺動面を有し定着フィルム１６を支持するバックアップ部材である。
【００４９】
３）装置動作
図４において、加圧ローラ１９は駆動手段Ｍにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ１９の回転駆動による該加圧ローラ１９とフィルム１６の外面との摩擦力でフィルム１６に回転力が作用する。その結果、該フィルム１６が内面をニップ部Ｎにおいてヒータ１７の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向にフィルムガイド１８の外回りを回転する（加圧ローラ駆動方式）。フィルム１６は、加圧ローラ１９の回転周速度にほぼ対応した周速度をもった回転状態となる。
【００５０】
ニップ部Ｎにおけるヒータ１７の下面とフィルム１６の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるためにニップ部Ｎのヒータ１７の下面とフィルム１６の内面との間に耐熱性グリスなどの潤滑材を介在させる。
【００５１】
プリントスタート信号に基づいて加圧ローラ１９の回転が開始され、またヒータ１７のヒートアップが開始される。加圧ローラ１９の回転によるフィルム１６の回転周速度が定常化し、ヒータ１７の温度が所定の温度に立ち上がった状態において、ニップ部Ｎのフィルム１６と加圧ローラ１９との間に被加熱材としてのトナーｔを担持させた記録材Ｐがトナー画像担持面側をフィルム１６側にして導入されることで、記録材Ｐはニップ部Ｎにおいてフィルム１６を介してヒータ１７の下面に密着してニップ部Ｎをフィルム１６といっしょに移動通過していく。その移動通過過程においてヒータ１７の熱がフィルム１６を介して記録材Ｐに付与されてトナー画像ｔが記録材Ｐ面に加熱定着される。ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐはフィルム１６の面から分離されて搬送される。
【００５２】
４）定着フィルム１６
図５は定着フィルム１６の層構成を示す断面模型図である。この定着フィルム１６は、ポリイミド樹脂を主体としてなる基層１の上に、ゴム弾性体からなる弾性層２と、離型層３とが順に設けられてなることを特徴としている。基層１側がヒータ摺動面側（定着フィルム内面側）であり、離型層３側が加圧ローラ当接面側（定着フィルム外面側）である。
【００５３】
ａ：基層１
ポリイミド樹脂を主体としてなる基層１は、定着フィルム１６として必要な熱伝導性や機械的強度などの条件を満たすため、その厚さが２０〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。さらに、定着フィルムの熱応答性を向上させるために、ポリイミドフィルム基層の熱伝導率は０．４２Ｗ／ｍ・℃（１．０×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）以上であることが好ましい。通常、ポリイミド樹脂の熱伝導率は０．２５Ｗ／ｍ・℃（０．６×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）以下であるが、樹脂材料に添加剤として例えばＢＮ、ＡｌＮ、あるいはＳｉＣなどを配合することにより、基層の熱伝導率を上記範囲にまで高めることができる。
【００５４】
一方、金属系のスリーブを基材として用いることも可能である。この場合は、比較的強度を出すことができ、厚みを薄く設定可能である。
【００５５】
このように低熱容量の耐熱性樹脂、あるいは薄層の金属フィルムを基材として用いることで、金属ローラを基材とした場合等に比べ、回転体として低熱容量とすることができ、立ち上げに必要とする電力を低くすることが可能となり、オンデマンドタイプの装置を構成することができる。
【００５６】
ｂ：弾性層２
弾性層２を構成するゴム弾性体としてはゴム硬度の低い柔らかいものが好ましく、例えばＪＩＳ−Ａ硬度１〜７０°、さらに好ましくは５〜４０°のシリコーンゴムなどが好適に使用可能である。弾性層の厚さは０．０５〜１ｍｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは０．１〜０．５ｍｍの範囲である。弾性層の厚さが０．０５ｍｍより薄い場合には、フィルムに十分な弾性を付与しにくくトナーを包み込むように定着させることが困難となり、ＯＨＴの透過性、色再現性、及び光沢ムラ・画像ガサツキの改善等、定着性の向上効果が得られなくなる。一方、１ｍｍより厚い場合には定着フィルムの熱応答性が損なわれるようになるので、ともに好ましくない。
【００５７】
ｃ：離型層３
離型層３の構成材料としては、ＰＦＡをベース材料として、これにＰＴＦＥなどの比較的やわらかいフッ素樹脂を混合した、複数のフッ素系樹脂から形成される。
【００５８】
混合比としては、比較的やわらかい樹脂を多く配合したものが好ましく、例えばＰＦＡにＰＴＦＥをブレンドする場合は、ＰＴＦＥを、５０〜９０ｗｔ％、より好ましくは６０〜８０ｗｔ％の割合で混合したものが好適である。
【００５９】
混合比が５０ｗｔ％未満の場合、コーティング時の成膜性が悪くなり、安価に均一な表面性を有する離型層を形成することが困難となる。また、混合比が９０ｗｔ％を超える場合は、傷に対する強度や、耐久を通じて安定した離型性を得られなくなる。
【００６０】
離型層の厚さは５〜４０μｍが好ましいが、さらに好ましくは１０〜３０μｍの範囲である。離型層の厚さが５μｍより薄い場合には耐久性や、傷に対する強度が低下し、４０μｍより厚い場合にはゴム弾性層を設けた効果が得られなくなったり、熱応答性が不利となるため、ともに好ましくない。
【００６１】
本発明の定着フィルムは、たとえば以下のようにして製造することができる。まず、基層１であるポリイミドフィルムを製造するにあたって、芯体となる金型の外面に熱伝導性無機粒子、および導電性フィラー等を分散させた、ポリアミド酸溶液のようなポリイミド前駆体溶液を均一な厚さで付着させ、加熱により乾燥およびイミド化してポリイミドフィルムのチューブ状物を形成する。
【００６２】
このポリイミド前駆体溶液を均一な厚さで芯体に付着させる方法はどのような方法であっても良いが、たとえば、浸漬や塗布などの一般的な方法により芯体の外周上部に所定量付着させた後、その長手方向を鉛直に保持した金属芯体の外側に所定のクリアランスを有する外金型を嵌め、その自重によって外金型を降下させる、いはゆる「キャスト成型」法、「ダイスコート」法などは特に好適である。
【００６３】
上記により形成された円筒状のポリイミドフィルム１の表面に、さらにＬＴＶシリコーンゴムをコートし硬化させる方法や、あるいはＨＴＶシリコーンゴムをプレス成型する方法などによって、ゴム弾性体層２を設けることができる。そして離型層３も、所望の配合比としたフッ素樹脂のブレンド液をディスパージョン塗装などの常法にしたがって、容易に形成することができる。そしてその後、複層構造の円筒状物を芯体から分離することによって、本発明の画像定着フィルムが得られる。
【００６４】
なお、本発明においてポリイミドフィルム原料として使用可能なポリイミド前駆体にはとくに制限はないが、たとえば芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸とを反応させて得られるものなどがあげられ、芳香族ジアミンとしては、たとえば３，３´−ジメトキシ−４，４´−ジアミノジフェニルエーテルや３，３´−ジアミノフェニルエーテルなど、芳香族テトラカルボン酸としては、たとえば３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物やピロメリット酸二無水物などがあげられる。これらの芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸との反応は、たとえばジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの有機極性溶剤中で行われる。
【００６５】
（実施例１）
ポリイミド前駆体溶液として、粘度２０００ポイズの３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン（４，４´−ジアミノフェニルエーテル）を、溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）中で反応させて得られたポリイミド前駆体溶液を用意した。
【００６６】
次に、熱伝導性無機充填剤として平均粒径が０．６μｍのＳｉ３Ｎ４（信越化学工業（株）製窒化ケイ素、熱伝導率：０．０６〜０．０９ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）粉末を用いた。
【００６７】
前記Ｓｉ３Ｎ４粉末１０ｇを４０ｍｌのＮＭＰの中で分散させ、超音波洗浄器を用い、二次凝集化している粒子を一次粒子に分散させたのち、前記ポリイミド前駆体溶液の中に投入し、混合機で撹拌し均一にＳｉ３Ｎ４粒子を分散させた。ポリイミド前駆体溶液の固形分濃度に対するＳｉ３Ｎ４の混合比率は、１５ｗｔ％とした。
【００６８】
しかるのち、前記ポリイミド前駆体溶液の中に、外径３０ｍｍ、長さ５００ｍｍのアルミニウム製円筒状芯体を浸漬し引き上げ、円筒状芯体の最上部より内径が３１ｍｍのリング状外金型をその自重によって落下させ、前記円筒状芯体の外表面に厚さが約５００μｍのポリイミド前駆体溶液の被膜をキャスト成型した。
【００６９】
その後、この芯体を、温度１２０℃で４０分間、及び温度２００℃で１５分間の加熱処理を行って溶媒の除去及びイミド転化反応を進行させ、基層となる厚さ６０μｍのチューブ状のポリイミドフィルム（ポリイミド中間体）を形成した。
【００７０】
次いで芯体上のこのポリイミドチューブの表面に、Ｈｓ２０°のＬＴＶシリコーンゴム（東芝シリコーン社製、商品名ＸＥ１５−７５１）をコートしたのち、１２０℃で３０分熱処理を行って厚さ０．２ｍｍのゴム弾性体層を形成した。そして得られたゴム弾性体層の表面に、フッ素樹脂としてＰＦＡに対しＰＴＦＥを７０ｗｔ％混合した混合液をスプレーコートしたのち、イミド化反応の完結処理とフッ素樹脂の焼成処理を行うため温度２５０℃、８０分の熱処理を行った後、３８０℃で７０分間の熱処理を行って厚さ１０μｍの離型性表層を形成した。その後、アルミニウム製芯体を引き抜いて、複層構造の本発明の画像定着フィルムを得た。
【００７１】
なお、各層間の接着強度を確保するため、プライマーを塗布した後コーティングを行うと、層間剥離のない一体性に優れたものとなる。ただし、フッ素樹脂混合液の混合比や、熱処理条件などによっては、プライマー塗布を省略しても、同様の接着強度を得ることができる。
【００７２】
このようにして製造された耐熱フィルムを、図１・図２に示される画像形成装置の定着装置の定着フィルム１６として適用して画像出力等の評価を行った。表１は、評価結果を示すものである。
【００７３】
比較例として、離型層をＰＦＡのみで形成したもの（比較例１）、ＰＴＦＥを２０ｗｔ％混合したもの（比較例２）、離型層をＰＴＦＥのみで形成したもの（比較例３）の結果も示す。
【００７４】
【表１】
2006292935.tif 000003
【００７５】
表１からわかるように、比較例３の場合、耐久後の離型性が悪化し、傷も発生した。
比較例１では、画質（光沢均一性）が良くない。また、比較例２では、耐久後の離型性、傷、画質どれも、不十分であった。一方、本例では、離型性、画質、傷に対し良好であった。
【００７６】
（実施例２）
本例では、基層材料としてＳＵＳを用いたほかは、実施例１と同様である。基層としては、ＳＵＳ３０４（ステンレススチール）を、深絞り加工により、内径３０ｍｍ、厚み約３０μｍの円筒状に形成したのち、実施例１と同様に、弾性層、離型層を形成し、定着フィルムを得た。
【００７７】
このように、基層として、金属系の材料を用いることで、フィルムの総厚を薄くできるとともに、熱伝導率を高くすることができるため、熱応答性を良くすることが可能となる。
【００７８】
本例においても同様に画像評価を行ったところ、耐久を通じて離型性を確保でき、傷の発生もなく、良好な定着画像が得られた。
【００７９】
（実施例３）
本例では、離型層の材料として、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＴＦＥを用い、混合比としては、ＰＦＡ２０ｗｔ％、ＦＥＰ１０ｗｔ％、ＰＴＦＥ７０ｗｔ％とした混合液を用いて、フィルムを形成した。すなわち、実施例１のＰＦＡ３０ｗｔ％、ＰＴＦＥ７０ｗｔ％という混合比に対し、本例では、ＰＦＡ２０ｗｔ％、ＦＥＰ１０ｗｔ％、ＰＴＦＥ７０ｗｔ％のようにして、ＰＦＡの一部をＦＥＰに置換する形の混合比率とした。
【００８０】
比較的低融点であるＦＥＰを用いることで、焼成温度を低く抑えることができ、製法上安価にできるとともに、比較的耐熱性の低い弾性層種であっても使用できるようになり、弾性層種の選択の自由度を広くできる。
【００８１】
本例においても、「ＰＦＡ＋ＦＥＰ」に対するＰＴＦＥの混合比を、５０〜９０ｗｔ％とすることで、傷防止と、画質を両立することができる。
【００８２】
本例においても同様に画像評価を行ったところ、耐久を通じて離型性を確保でき、傷の発生もなく、良好な定着画像が得られた。
【００８３】
（その他）
１）実施例の加熱装置においては、可撓性の移動部材（定着フィルム）１６は、回転体としての円筒状もしくはエンドレスベルト状のフィルムにし、その駆動方法としては、フィルム内周面を案内するフィルムガイドと加圧ローラとで圧接されたフィルムを加圧ローラの回転駆動によって従動回転させる方式（加圧ローラ駆動方式）としたが、駆動ローラとテンションローラによって張架されたエンドレスベルト状のフィルムの駆動によって加圧ローラを従動回転させる装置構成にすることもできる。また、可撓性移動部材としてのフィルムは、ロール巻きにした長尺の有端部材にし、これを加熱体を経由させて繰り出し走行移動させる装置構成にすることもできる。
【００８４】
２）加熱体１７はセラミックヒータに限られるものではなく、他の各種ヒータを使用できる。例えば鉄板等の電磁誘導発熱部材を加熱体１７とすることもできる。
【００８５】
３）加熱体１７は必ずしも定着ニップ部Ｎに位置していなくてもよい。たとえば、加熱体１７を定着ニップ部Ｎよりもフィルム移動方向上流側に位置させて配設する装置構成にすることもできる。
【００８６】
４）定着フィルム１６の加熱形態は内部加熱方式に限られず、外部加熱方式とすることもできるし、定着フィルム自体を電磁誘導発熱させる加熱方式等にすることもできる。
【００８７】
５）加圧部材もローラ体に限られず、回動するエンドレスベルト体等の形態にすることができる。
【００８８】
６）本発明の加熱装置は定着装置に限られず、そのた仮定着する像加熱装置、画像を担持した記録材を再加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、記録材以外のシート状の被加熱材を通紙して、乾燥、加熱ラミネート、熱プレスしわ取り、熱プレスカール取り等の加熱処理装置等として活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置例の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る定着装置の中間部分省略の正面模型図である。
【図３】同装置の中間部分省略の縦断面模型図である。
【図４】同装置の横断面模型図である。
【図５】定着フィルムの拡大横断面模型図である。
【符号の説明】
【００９０】
１６・・定着フィルム（可撓性部材）、１７・・ヒータ（加熱体）、１８・・フィルムガイド、１９・・加圧部材、２０・・加圧用ステイ、２５・・定着フィルム寄り移動規制部材、Ｎ・・定着ニップ部
【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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