(57)【要約】【課題】クラック発生に伴う異常発熱を抑制すると共に、隣接する抵抗発熱体との間の定着不良やグロスムラの発生を簡便に抑制できる定着部材およびこれを用いた定着装置を提供する。【解決手段】円筒状の定着部材であって、周方向に互いに離間して設けられている複数本の抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体を支持する基層と、前記抵抗発熱体に通電するための導電層と、前記抵抗発熱体に対し前記基層と反対側に設けられており、前記抵抗発熱体を被覆する少なくとも１つの被覆層と、を有し、前記基層と前記被覆層のうちの少なくとも１つの層は熱伝導異方性を備える層であり、前記熱伝導異方性を備える層は、前記抵抗発熱体に通電したときに電流が流れる方向の熱伝導率よりも、電流が流れる方向と直交する方向の熱伝導率が大きい層である。【選択図】図７
2019120803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の定着部材であって、
周方向に互いに離間して設けられている複数本の抵抗発熱体と、
前記抵抗発熱体を支持する基層と、
前記抵抗発熱体に通電するための導電層と、
前記抵抗発熱体に対し前記基層と反対側に設けられており、前記抵抗発熱体を被覆する少なくとも１つの被覆層と、
を有し、
前記基層と前記被覆層のうちの少なくとも１つの層は熱伝導異方性を備える層であり、前記熱伝導異方性を備える層は、前記抵抗発熱体に通電したときに電流が流れる方向の熱伝導率よりも、電流が流れる方向と直交する方向の熱伝導率が大きい層であることを特徴とする定着部材。
【請求項２】
前記導電層は、前記定着部材の長手方向における前記定着部材の両端部に周方向に亘って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の定着部材。
【請求項３】
前記抵抗発熱体は、前記基層の前記長手方向における両端部を除く領域の上に周方向に互いに離間して設けられることを特徴とする請求項２に記載の定着部材。
【請求項４】
前記少なくとも１つの被覆層は弾性層を有し、前記弾性層が前記熱伝導異方性を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項５】
前記弾性層は、前記基層と前記被覆層のうち最も厚みが大きい層であることを特徴とする請求項４に記載の定着部材。
【請求項６】
前記少なくとも１つの被覆層は前記抵抗発熱体を保護する絶縁性の保護層を有し、前記保護層が前記熱伝導異方性を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項７】
前記少なくとも１つの被覆層は離型層を有し、前記離型層が前記熱伝導異方性を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項８】
前記抵抗発熱体の体積抵抗率は前記基層の体積抵抗率より低く、前記導電層の体積抵抗率は前記抵抗発熱体の体積抵抗率より低いことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項９】
前記熱伝導異方性を備える層は、前記電流が流れる方向と直交する方向に繊維状の熱伝導フィラーが配向していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項１０】
前記抵抗発熱体は、前記定着部材の長手方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項１１】
前記抵抗発熱体は、前記定着部材の長手方向を螺旋軸とする螺旋状に設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項１２】
前記基層は樹脂フィルムで形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項１３】
前記定着部材は、前記定着部材を支持する芯金ローラを有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の定着部材と、
前記導電層に通電するための給電部材と、
を有することを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機等の画像形成装置に搭載可能な定着装置およびこれに用いられる定着部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機等の画像形成装置における定着装置として、導電層を含むローラなどの回転体に電力を供給して、ジュール発熱させることで高速立ち上げ・省エネルギー化を図った定着装置がある。特許文献１には、耐熱樹脂中にカーボンフィラーを分散させた抵抗発熱層を有し、その上に絶縁の弾性層及び離型層を被覆した定着部材を用いた定着装置が開示されている。この定着装置は、回転体の一部である抵抗発熱層に直接給電することによって発熱するため、ウォームアップ時間を短縮化することができる。
【０００３】
しかしながら、弾性層や、離型層など絶縁層の強度は十分ではないため、機外から侵入した異物や記録材との摺擦により傷がつき、その傷が抵抗発熱層にまで及ぶ可能性がある。更にはユーザーのジャム処理などにより、例えばピンセットやカッターなどで抵抗発熱層に傷をつけてしまう可能性がある。そのような場合、傷の端部周辺で局所的に電流密度が高まり、その部分が異常発熱してしまう可能性がある。
【０００４】
図１５は、抵抗発熱層を有する定着部材を用いた定着装置において、抵抗発熱層にクラックＣが生じたときの、抵抗発熱層内を流れる電流がクラック端部付近に集中する様子を示した模式図である。
【０００５】
加熱回転体としての定着フィルム１の長手方向の両端部に導電層１ｂを設けて、そこに給電用の給電部材３ａ、３ｂを当接し、交流電源１０により通電を行うことによって定着フィルム１を発熱させる。符号４は、回転駆動を行い、定着フィルム１とニップ部を形成する加圧ローラを表す。また、符号Ｉ１〜Ｉ４は、ある時点における抵抗発熱層内を流れる電流を表す。導電層１ｂを設けることで、定着フィルム１の抵抗発熱層内を電流が長手方向に均一に流れ、全周に亘り均一に発熱させることができる。
【０００６】
しかし抵抗発熱層にクラックＣが生じると、クラックＣにより電流Ｉ２、Ｉ３の進行が遮られ、電流Ｉ２、Ｉ３がクラック部Ｃの端部周辺に回り込むため、端部周辺の領域Ａ、領域Ｂにおける電流密度が一点に集中して高まり、そこで局所的な異常発熱を起こす。このような異常発熱をした部分は、通常の部分より温度が著しく高くなるため、定着フィルム１に熱的なダメージを与えたり、画像不良を引き起こす場合がある。
【０００７】
上述したクラック発生時の異常発熱を防止するために、図１６に示すように、複数本の抵抗発熱体を周方向に互いに離間するように所定間隔をもって形成し、クラックが発生しても、部分的に電流密度が集中しない構成を採ることが考えられる。図１６（ａ）は、周方向に分割した複数の抵抗発熱体を形成した例であり、図１６（ｂ）は、複数本の抵抗発熱体を螺旋状に形成した例である。図１６（ａ）（ｂ）の抵抗発熱体１ｃは、絶縁体の基層１ａ上に形成されている。分割した抵抗発熱体１ｃの本数が多いほど、１本あたりに流れる電流量が少なくなるため、１本の発熱体内でクラックが発生しても、部分的な電流密度の集中を防止し、異常発熱を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−９７３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図１６のように分割した複数の抵抗発熱体を形成した場合には、抵抗発熱体が存在する箇所と存在しない箇所とで定着フィルム表面に温度差が生じて、新たな課題が発生する。図１７は、記録材Ｐ上の長手方向の中央部全域に担持されたトナー像を、図１６（ａ）の定着フィルムを用いた定着装置にて加熱定着した画像を示す。定着フィルムの周方向に対応した記録材の搬送方向において、定着フィルムの表面温度は、抵抗発熱体の直上は高いが、隣接する抵抗発熱体との間（隙間部）は低くなる。
【００１０】
このため、図１７に示すように、搬送方向に抵抗発熱体のパターンピッチで定着フィルム表面温度のゆらぎが生じる。すなわち、温度が低い箇所のトナーＴ２は、温度が高い箇所のトナーＴ１と比べて、十分に溶融しておらず、記録材Ｐへの付着力が発現せずに定着不良となってしまう。もしくは、定着したとしても、温度が低い箇所のトナーＴ２は表面状態が平滑ではないため、光沢度が低く、温度が高い箇所のトナーＴ１とのグロス差が生じてしまう（以後、グロスムラと呼ぶ）。
【００１１】
これらの画像不良を防止するには、抵抗発熱体間の隙間を小さくして定着フィルム表面の温度差を生じにくくすると効果があるが、抵抗発熱体間の隙間を小さくすると、緻密な抵抗発熱体パターン形成技術が要求され製造が困難になってしまう。
【００１２】
本発明の目的は、クラック発生に伴う異常発熱を抑制すると共に、隣接する抵抗発熱体との間の定着不良やグロスムラの発生を簡便に抑制できる定着部材およびこれを用いた定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着部材は、円筒状の定着部材であって、周方向に互いに離間して設けられている複数本の抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体を支持する基層と、前記抵抗発熱体に通電するための導電層と、前記抵抗発熱体に対し前記基層と反対側に設けられており、前記抵抗発熱体を被覆する少なくとも１つの被覆層と、を有し、前記基層と前記被覆層のうちの少なくとも１つの層は熱伝導異方性を備える層であり、前記熱伝導異方性を備える層は、前記抵抗発熱体に通電したときに電流が流れる方向の熱伝導率よりも、電流が流れる方向と直交する方向の熱伝導率が大きい層であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る定着装置は、上記定着部材を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、クラック発生に伴う異常発熱を抑制すると共に、隣接する抵抗発熱体との間の定着不良やグロスムラの発生を簡便に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態における定着フィルムの正面模式図
【図２】（ａ）は第１の実施形態における定着フィルムの長手方向の端部の断面図、（ｂ）は長手方向の中央部の断面図
【図３】第１の実施形態における定着フィルムの長手方向の断面模式図
【図４】第１の実施形態における熱伝導異方性を備える弾性層の塗布方法を示す模式図
【図５】第１の実施形態における熱伝導異方性を備える弾性層の塗布状態を示す拡大模式図
【図６】（ａ）は第１の実施形態における定着フィルムを用いた定着装置の長手方向の中央部の模式図、（ｂ）は長手方向から見た模式図
【図７】第１の実施形態における熱伝導異方性を備える弾性層の熱伝導を示す定着フィルムの周方向断面模式図
【図８】第１の実施形態における定着フィルム各層に熱伝導異方性を付与した場合の記録材上温度リップル比較を示す図
【図９】（ａ）は第２の実施形態における定着フィルムの正面模式図、（ｂ）は定着フィルムの展開模式図
【図１０】第２の実施形態における定着フィルムの断面模式図
【図１１】第２の実施形態における定着フィルムの長手方向の断面模式図
【図１２】第２の実施形態における熱伝導異方性を備える弾性層の塗布方法を示す模式図
【図１３】第２の実施形態における熱伝導異方性を備える弾性層の塗布状態を示す拡大模式図
【図１４】第２の実施形態における熱伝導異方性を備える弾性層の熱伝導を示す定着フィルムの長手方向断面模式図
【図１５】抵抗発熱層を備える加熱回転体を用いた従来の定着装置を示す図
【図１６】複数の抵抗発熱体を備える従来の定着フィルムを示す図
【図１７】抵抗発熱体パターンピッチの発熱ムラに起因した画像不良を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
《第１の実施形態》
（定着装置）
本発明の実施形態に係る加熱装置たる定着装置の構成について、図６を用いて説明する。トナー像（トナー画像）は、例えば周知の電子写真プロセスを利用して記録材（記録紙）に形成される。そして、図６（ａ）に示すように、トナー像Ｔを担持した記録材（記録紙）Ｐは、円筒状の定着フィルム１と加圧ローラ（駆動ローラ）４で形成されるニップ部Ｎに左側より搬入される。そして、ニップ部Ｎで挟持搬送され、加熱によりトナー像が記録材Ｐに加熱定着される。
【００１９】
ここで、本願明細書において、回転可能な定着フィルム１に関し、周方向とは回転方向であり、厚さ方向は径方向であり、長手方向とは厚さ方向および周方向に直交する方向（母線方向）である。
【００２０】
本実施形態の定着装置は、図６（ａ）に示すように、加熱回転体としての円筒状の定着フィルム１と、定着フィルム１を保持するフィルムガイド２と、定着フィルム１を介してニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ４を備える
フィルムガイド２は、液晶ポリマー、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により形成され、長手方向の両端部が装置フレームに保持された定着ステー５と係合する。そして、加圧手段としての加圧バネ（不図示）が、定着ステー５の長手方向の両端部を加圧することによって、フィルムガイド２は加圧ローラ４側に加圧される。定着ステー５は、長手方向の両端部に受けた加圧力をフィルムガイド２の長手方向に対して均一に伝えるため、鉄、ステンレス、ジンコート鋼板等の剛性のある材料を使用し、断面形状をコの字型にすることで剛性を高めている。
【００２１】
これにより、フィルムガイド２のたわみを抑えた状態で、加圧ローラ４長手方向に均一な所定の幅のニップ部Ｎが形成される。また、フィルムガイド２には、温度検知素子６が設置されており、定着フィルム１の内面に当接している。温度検知素子６の検知温度に応じて、不図示のＣＰＵにより定着フィルム１への通電が制御される。
【００２２】
本実施形態では、フィルムガイド２の材質として液晶ポリマーを用い、定着ステー５の材質としては、ジンコート鋼板を用いている。加圧ローラ４に印加される加圧力は１６０Ｎで、このとき約６ｍｍのニップ部Ｎを形成する。
【００２３】
加圧ローラ４は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金４ａと、シリコーンゴム等の材質の弾性層４ｂ、ＰＦＡ等の材質の離型層４ｃから構成されている。加圧ローラ４の硬度は、定着性を満足するニップ部Ｎの幅（記録材の搬送方向）と耐久性を満足できるようにＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計で９．８Ｎの荷重において、４０°から７０°の範囲が好ましい。
【００２４】
本実施形態では、φ１１の鉄芯金にシリコーンゴム層を３．５ｔの厚みで形成し、その上に４０μｍの厚みの絶縁ＰＦＡチューブを被覆しており、硬度は５６°、外径はφ１８である。弾性層および離型層の長手長さは２４０ｍｍである。
【００２５】
図６（ｂ）に示すように、給電部材３ａ、３ｂは、交流電源１０よりＡＣケーブル７で配線されており、定着フィルム１の長手方向の両端部の導電層１ｂの外周面に当接する。給電部材３ａ、３ｂとして、金などの細い線束で形成したブラシや板状のバネまたはパッドなどが用いられる。
【００２６】
本実施形態では、給電部材３ａ、３ｂとしてカーボンチップとステンレスの板状のバネを用い、この板状のバネの付勢力でカーボンチップを導電層１ｂの外周面の剥き出し部に押し当てて、ＡＣケーブル７を介して交流電源１０より交流電圧を印加する。これにより、定着フィルム１の抵抗発熱体１ｃへの給電を実現している。本実施形態では、後に詳述するように、定着フィルム１の抵抗発熱体１ｃを支持する基層１ａの両端部に導電層１ｂを設けているために、定着フィルム１が回転していても常に全ての抵抗発熱体１ｃに給電することができる。
【００２７】
そして、加圧ローラ４の駆動ギアに不図示の駆動機構部から回転力が伝達されて、加圧ローラ４が図６（ａ）において時計回り方向に所定の速度で回転駆動される。この加圧ローラの回転駆動に伴って、ニップ部Ｎにおける加圧ローラ４と定着フィルム１との摩擦力で定着フィルム１に回転力が作用する。これにより、定着フィルム１の内面がフィルムガイド２に密着して摺動しながら、フィルムガイド２の外回りを反時計回り方向に従動回転する。
【００２８】
加圧ローラ４の回転による定着フィルム１の回転がなされ、定着フィルム１に対する通電がなされて定着フィルム１の温度が所定の温度に立ち上がって、温度検知素子６によって温度制御された状態になる。そして、未定着トナー像Ｔを載せた記録材Ｐが導入され、ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐのトナー画像担持面が定着フィルム１と一緒に挟持搬送されていく。
【００２９】
この挟持搬送過程において定着フィルム１の熱により記録材Ｐが加熱され、記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔが記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは、定着フィルム１の面から曲率分離して、不図示の排紙ローラ対により機外へ搬送される。
【００３０】
（定着フィルム）
以下、本発明の第１の実施形態に係る定着フィルム１について、図１、図２、図８を用いて説明する。本実施形態における特徴は、円筒状の基層（樹脂フィルムで形成）１ａに、複数本の抵抗発熱体１ｃを周方向に互いに離間させ長手方向に平行に形成した周方向分割パターン構成を設け、弾性層１ｅを熱伝導異方性を備える層とする。そして、弾性層１ｅにおいて、周方向の熱伝導率を長手方向の熱伝導率より大きくする。
【００３１】
基層１ａは、可撓性を有する定着フィルム１のねじれ強度、平滑性などの機械的特性を担うベース層で、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂でできている。本実施形態では、外径φ１８、長手長さ２４０ｍｍ、厚み６０μｍのポリイミドの基層１ａを用いた。基層１ａは体積抵抗率が１０−１Ω・ｃｍより大きい絶縁体であり、定着フィルム１の外側から抵抗発熱体１ｃに給電するために、長手方向の両端部１０ｍｍの基層１ａ表面に、給電用の導電層１ｂとして周方向全域に渡る銀ペーストが形成されている。
【００３２】
本実施形態では、給電用の導電層１ｂとして、基層１ａの体積抵抗率および抵抗発熱体１ｃの体積抵抗率より低い体積抵抗率４×１０−５Ω・ｃｍの銀ペーストを用いた。銀ペーストは、銀の微粒子をポリイミド樹脂中に溶剤を用いて分散させたものを塗布後に焼成したものである。抵抗発熱体１ｃは、基層１ａ上に形成され、長手方向の両端部が導電層１ｂと電気的に繋がっている。
【００３３】
本実施形態では、抵抗発熱体１ｃとして、体積抵抗率２×１０−３Ω・ｃｍの銀ペーストをスクリーン印刷で塗布する。すなわち、スクリーン版を用いて、線幅（周方向の幅）Ｗ＝１ｍｍ、周方向の間隔ｄ＝１ｍｍの２ｍｍピッチで、厚さ約１０μｍの線状で同じ体積抵抗率を有する銀ペーストを長手方向に平行に印刷する。この後、焼成を行い銀ペーストの水分やバインダ成分を除去することで抵抗発熱体１ｃが形成される。
【００３４】
なお、基層１ａに導電層１ｂを形成した状態で、長手方向の両端の導電層１ｂ間の抵抗値は１６．４Ωである。抵抗発熱体１ｃの本数は２８本であり、抵抗発熱体１ｃの１本の長手方向における両端の抵抗は約４６０Ωである。本実施形態では、銀ペーストを印刷して導電層１ｂおよび抵抗発熱体１ｃを作成したが、金属メッキやスパッタなど他の手段によって導電層１ｂや抵抗発熱体１ｃを形成してもよい。
【００３５】
抵抗発熱体１ｃに関し基層１ａと反対側に設けられる保護層１ｄは、抵抗発熱体１ｃの直上に形成した層であり、本実施形態では、厚さ１５μｍのポリイミドを用いた。保護層１ｄは、電気的に絶縁であり、抵抗発熱体１ｃが備わる抵抗発熱体形成部を被覆している。そして、長手方向の両端部における導電層１ｂの外周面は剥き出しになっている（図３）。
【００３６】
弾性層１ｅは、熱伝導フィラーとしてカーボンファイバーを分散した厚さ１７０μｍのシリコーンゴムからなる。本実施形態では、回転塗布方式を採用した。すなわち、図４のように、保護層１ｄが形成された定着フィルム１を回転させつつ、塗布機構８に対して所定の速度で相対移動させる。これにより、定着フィルム１の長手方向で両端部（弾性層１ｂに対応）を除く領域の全域に亘り、弾性層１ｅとなるシリコーンゴムを周方向に渡って塗布している（図３）。
【００３７】
図５（ａ）は、保護層１ｄ上に弾性層１ｅを塗布する様子を示す拡大模式図、図５（ｂ）は塗布された弾性層の様子を示す拡大模式図（定着フィルム１の弾性層１ｅを外側から見た模式図）である。図５（ｂ）のように、シリコーンゴム中のカーボンファイバーＦは、定着フィルム１の周方向に配向した状態となる。その後、二次加硫を行うことで、保護層１ｄ上に弾性層１ｅが形成される。
【００３８】
ここで、図５（ｂ）のように、周方向（回転方向）に繊維形状のフィラーを配列する原理について説明する。形状異方性をもつフィラーは、塗布の流れに対して安定する方向に自ら回転する。アスペクト比（フィラーの短軸方向長さに対する長軸方向長さの比）が十分大きい繊維形状のフィラーの場合、長軸が塗布の流れに沿う向きとなるのが最も安定した状態である。これにより、定着フィルム１を回転させながら弾性層１ｅの塗布を行うことで、周方向（回転方向）に沿うようにフィラーの長軸方向が配向すると考えられる。
【００３９】
これにより、定着フィルム１の周方向と長手方向に熱伝導異方性が生じ、周方向の熱伝導率が長手方向の熱伝導率よりも大きくなる。本実施形態では、弾性層１ｅの周方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ、長手方向の熱伝導率が０．２Ｗ／ｍＫ、すなわち周方向の熱伝導率が長手方向に対して５倍となるようにフィラーの形状および入れ目量を調整した。
【００４０】
最も表面側の層である離型層１ｆ（図３）は、弾性層１ｅ上にＰＦＡのコーティング処理を施して１５μｍ程度のＰＦＡ層を設けた。
【００４１】
（本実施形態の作用）
本実施形態では、定着フィルム１の弾性層１ｅの周方向の熱伝導率が長手方向の熱伝導率の５倍になっており、抵抗発熱体１ｃから発生した熱は、周方向に熱拡散しながら定着フィルム１の表面へと伝熱していく。
【００４２】
図７（ａ）は、弾性層１ｅの熱伝導異方性が無い従来の定着フィルムの周方向断面模式図を示している。弾性層の熱伝導率は、０．２Ｗ／ｍＫである。弾性層の熱伝導異方性がないため、抵抗発熱体から発生した熱は、矢印で示すように、フィルム表面まで最短経路で伝熱する。この場合、抵抗発熱体１ｃの有る部分と無い部分の定着フィルムにおける周方向の表面温度差は約１５℃生じている。
【００４３】
一方、図７（ｂ）のように弾性層１ｅに熱伝導異方性を付与して発熱体直交方向（周方向）の熱伝導を発熱体平行方向（長手方向）の熱伝導よりも大きくした場合、隣接する抵抗発熱体１ｃとの間（隙間部）に熱拡散しながら定着フィルム１の表面へ伝熱する。これにより、抵抗発熱体の有る部分と無い部分の定着フィルムにおける周方向の表面温度差は、約５℃に抑制される。弾性層１ｅの熱伝導率は、周方向１Ｗ／ｍＫ、長手方向０．２Ｗ／ｍＫである。
【００４４】
なお、厚さ方向の熱伝導率は、図７（ａ）（ｂ）共に、０．２Ｗ／ｍＫであり、定着フィルム１の表面の平均温度で立ち上がりを比較した結果、両者で同じフィルム表面温度になるまでの時間に差はなかった。
【００４５】
本実施形態のように、定着フィルム１を構成する層のうち、弾性層１ｅの厚さが最も大きいため、効果も大きいが、基層１ａ、弾性層１ｂ、保護層１ｄ、表層としての離型層１ｆに熱伝導異方性を付与しても良い。また、同時に複数の層に適用して、効果を高めても良い。例えば、弾性層１ｅと同一の製法で、基層１ａ、弾性層１ｂ、保護層１ｄ、表層としての離型層１ｆのいずれかの層を周方向に塗工形成することで繊維状フィラーが周方向に配向して、弾性層１ｅと同様に周方向の熱伝導を高めることができる。
【００４６】
繊維形状のフィラーの材料としては、カーボンファイバー以外に、酸化亜鉛、二酸化チタン、ホウ酸アルミニウムなどがある。絶縁性を確保する必要がある場合には、導電性フィラーではなく、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）や超高分子量ポリエチレンなどを用いると良い。
【００４７】
図８は、記録材Ｐ上の温度リップルと画像の相関を示している。ここで、熱伝導異方性を周方向の熱伝導率／長手方向の熱伝導率で定義する。すなわち、周方向の熱伝導率が長手方向に対して何倍大きいかを表しており、１は熱伝導異方性が無いことを示している。記録材Ｐ上の温度リップルは、シミュレーションによる計算結果であり、ニップ部Ｎを通過直後の記録材Ｐの表面から深さ２５μｍ位置における最も高い温度と最も低い温度の差を記載している。
【００４８】
そして、図８に示す画像は、全面未定着トナー像を担持した記録材を各構成の定着フィルムを用いた定着装置で加熱定着させた場合に、抵抗発熱体パターンピッチの定着不良やグロスムラが発生したか否かを示している。×は発生、△は軽微に発生、○は発生なしを意味している。
【００４９】
熱伝導異方性が無い従来例では、記録材Ｐ上の温度リップルが１３℃であり、定着不良やグロスムラが発生していたが、本実施形態（実施例１）のように弾性層に５倍の熱伝導異方性を付与した場合、２．５℃まで低減する。これにより、定着不良やグロスムラの発生を防止することができた。
【００５０】
更に、変形例１のように、弾性層の熱伝導異方性を１０倍にすることで、記録材Ｐ上の温度リップルは０．８℃まで低減可能である。また、変形例２〜５として、基層１ａ、保護層１ｄに熱伝導異方性を付与した場合の結果も示している。変形例２では、基層１ａに１０倍の熱伝導異方性、変形例３、４では、それぞれ保護層１ｄに５倍、１０倍の熱伝導異方性を付与した。いずれも記録材Ｐ上の温度リップルは低減するが、基層１ａ、保護層１ｄの厚さが小さいため、弾性層１ｅと比べると大きな効果を得ることができず、軽微な画像不良が発生している。
【００５１】
しかしながら、変形例５のように、基層１ａ、保護層１ｄの双方に１０倍の熱伝導異方性を付与することで、記録材Ｐ上の温度リップルが６℃まで低減し、定着不良やグロスムラはほぼ視認できないレベルに改善した。このように、定着フィルム１を構成する基層と保護層の内のいずれかの層に熱伝導異方性を付与することで、記録材Ｐ上の温度リップルを低減させることができ、厚さが大きい層ほど効果が大きい。また、複数の層に熱伝導異方性を付与することでも大きな効果を得ることができる。
【００５２】
以上、本実施形態では、定着フィルム１を構成する層のうち、少なくとも１つの層に熱伝導異方性を付与して、抵抗発熱体に通電したときに電流が流れる方向の熱伝導率よりも、電流が流れる方向と直交する方向の熱伝導率が大きいようにする。これにより、抵抗発熱体１ｃから発生した熱は、周方向に隣接する抵抗発熱体との間（隙間部）に熱拡散しながら表層まで伝熱していくため、定着フィルム１の表面の温度ムラが解消され、定着不良やグロスムラの発生を抑制することができる。
【００５３】
《第２の実施形態》
第１の実施形態では、複数本の抵抗発熱体１ｃを周方向に互いに離間するように長手方向で平行になるように設けた。本実施形態では、複数本の抵抗発熱体を周方向に互いに離間するように、長手方向を螺旋軸とする螺旋状（周方向に対する角度θは９°）に設け、シリコーンゴム中のカーボンファイバーを定着フィルム１の長手方向に配向する。この点以外の構成については、第１の実施形態と同様のため、基本的に省略する。
【００５４】
本実施形態における定着フィルム１の構成について、図９乃至図１１を用いて説明する。図９（ａ）は、正面方向から見た抵抗発熱体１ｃの配置を説明するための模式図である。また、図９（ｂ）は定着フィルム１の展開模式図であり、３本の螺旋状の抵抗発熱体１ｃ（１ｃ１、１ｃ２、１ｃ３）の周方向の各位置における互いの配置関係を示す。
【００５５】
図１０（ａ）は、図９（ａ）のＤ１の線に対応した長手方向における端部の断面図であり、図１０（ｂ）は図９（ａ）のＤ２の線における長手方向における中央部の断面図である。また、図１１は図９のＤ３の線における長手方向の断面図である。
【００５６】
本実施形態では、外径φ１８、長手長さ２４０ｍｍ、厚み６０μｍのポリイミドの基層１ａを用いた。基層１ａは絶縁体であり、定着フィルム１の外側から抵抗発熱体１ｃに給電するために、長手方向における両端部１０ｍｍの基層１ａ表面に、給電用の導電層１ｂとして周方向全域に渡って銀ペーストが形成されている。本実施形態では、給電用の導電層１ｂとして、体積抵抗率４×１０−５Ω・ｃｍの銀ペーストを用いた。
【００５７】
銀ペーストは、銀の微粒子をポリイミド樹脂中に溶剤を用いて分散させたものを塗布後に焼成したものである。抵抗発熱体１ｃは、基層１ａ上に形成され、長手方向の両端部が導電層１ｂと電気的に繋がっている。本実施形態では、抵抗発熱体１ｃとして、体積抵抗率６×１０−５Ω・ｃｍの銀ペーストをスクリーン印刷で形成している。本実施形態では、線幅Ｗ＝１．５ｍｍ、間隔ｄ＝１．５ｍｍの３ｍｍピッチで、厚さ約１０μｍの線状で同じ体積抵抗率を有する３本の抵抗発熱体を螺旋状に形成した。周方向に対する角度θは９°であり、長手方向に２４回巻いた螺旋形状となっている。
【００５８】
図９（ｂ）において、後述するシリコーンゴム中のカーボンファイバーが長手方向に配向された場合、熱伝導ベクトルをＵとすると、抵抗発熱体１ｃの配置方向に直交する直交方向の熱伝導ベクトル成分はＵｃｏｓθとなる。一方、抵抗発熱体の配置方向の熱伝導ベクトル成分はＵｓｉｎθである。θが４５°より小さい９°である場合、Ｕｃｏｓθの方がＵｓｉｎθより大きいため、抵抗発熱体１ｃに通電したときに電流が流れる方向の熱伝導率よりも、電流が流れる方向と直交する方向の熱伝導率が大きいこととなる。
【００５９】
ここで、１本の抵抗発熱体１ｃの全長はおよそ１３７０ｍｍとなる。このように、基層１ａに導電層１ｂを形成した状態で、長手方向における両端部の導電層１ｂ間の抵抗値は、１９．３Ωである。本実施形態では、銀ペーストを印刷して導電層および抵抗発熱体を作成したが、金属メッキやスパッタなど他の手段によって導電層１ｂや抵抗発熱体１ｃを形成してもよい。
【００６０】
図１１に示すように、保護層１ｄは、抵抗発熱体１ｃの直上に形成した層であり、本実施形態では、厚さ１５μｍのポリイミドを用いた。保護層１ｄは電気的に絶縁性であり、定着フィルム１の抵抗発熱体１ｃを形成する抵抗発熱体形成部を被覆しており、長手方向における両端部の導電層１ｂの外周面は剥き出しになっている。
【００６１】
弾性層１ｅは、熱伝導フィラーとしてカーボンファイバーを分散した厚み１７０μｍのシリコーンゴムからなる。本実施形態では、ディッピング方式を採用した。図１２のように、保護層１ｄが形成された定着フィルム１に対して、外型ディッピング装置９を所定の速度で移動させることにより、定着フィルム１の長手方向で両端部（弾性層１ｂに対応）を除く全域に亘り、弾性層１ｅとなるシリコーンゴムを塗布している。
【００６２】
図１３（ａ）は、保護層１ｄ上に弾性層１ｅを塗布する様子を示す拡大模式図、図１３（ｂ）は塗布された弾性層１ｅの様子を示す拡大模式図（定着フィルムの弾性層を外側から見た模式図）である。図１３（ｂ）のように、シリコーンゴム中のカーボンファイバーＦは、定着フィルム１の長手方向に配向した状態となる。その後、二次加硫を行うことで、保護層１ｄ上に弾性層１ｅが形成される。
【００６３】
これにより、定着フィルム１の周方向と長手方向に熱伝導異方性が生じ、長手方向の熱伝導率が周方向の熱伝導率よりも大きくなる。本実施形態では、弾性層１ｅの長手方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ、周方向の熱伝導率が０．２Ｗ／ｍＫ、すなわち長手方向の熱伝導率が周方向に対して５倍となるようにフィラーの形状および入れ目量を調整した。
【００６４】
図１１に示すように、離型層１ｆは、弾性層１ｅ上にＰＦＡのコーティング処理を施して１５μｍ程度のＰＦＡ層を設けた。
【００６５】
（本実施形態の作用）
本実施形態では、定着フィルム１の弾性層１ｅの長手方向の熱伝導率が周方向の熱伝導率の５倍になっており、螺旋状の抵抗発熱体1ｃから発生した熱は、長手方向に熱拡散しながらフィルム表面へと伝熱していく。
【００６６】
図１４（ａ）は弾性層の熱伝導異方性が無い従来の定着フィルムの長手方向断面模式図を示している。弾性層の熱伝導率は、０．２Ｗ／ｍＫである。弾性層の熱伝導異方性がないため、抵抗発熱体から発生した熱は、矢印で示したように、フィルム表面まで最短経路で伝熱し、抵抗発熱体の有る部分と無い部分の定着フィルムにおける表面温度差が約１８℃生じている。
【００６７】
一方、図１４（ｂ）のように弾性層に熱伝導異方性を付与して抵抗発熱体の配置方向に直交する直交方向の熱伝導を抵抗発熱体の配置方向の熱伝導よりも大きくした場合、周方向に隣接する抵抗発熱体との間（隙間部）に熱拡散する。そして、定着フィルム１の表面へ伝熱し、抵抗発熱体の有る部分と無い部分の定着フィルムにおける表面温度差は約６℃に抑制される。弾性層１ｅの熱伝導率は、長手方向１Ｗ／ｍＫ、周方向０．２Ｗ／ｍＫである。
【００６８】
なお、厚み方向の熱伝導率は、図１４（ａ）（ｂ）ともに、０．２Ｗ／ｍＫであり、フィルム表面の平均温度で立ち上がりを比較した結果、両者で同じフィルム表面温度になるまでの時間に差はなかった。
【００６９】
本実施形態のように、定着フィルム１を構成する層のうち、弾性層１ｅの厚さが最も大きいため、熱伝導異方性を付与する効果も大きい。しかし、本発明はこれに限られず、基層１ａ、抵抗発熱体に関し基層と反対側に設けられ抵抗発熱体を被覆する少なくとも１つの被覆層（弾性層１ｅ、保護層１ｄ、表層としての離型層１ｆのいずれか）の少なくとも１つの層に熱伝導異方性を付与しても良い。これにより、同時に複数の層に適用して、効果を高めても良い。例えば、弾性層１ｅと同一の製法で、基層１ａ、弾性層１ｅ、保護層１ｄ、表層としての離型層１ｆのいずれかの層を周方向に塗工形成することで繊維状フィラーが周方向に配向して、弾性層１ｅと同様に周方向の熱伝導を高めることができる。
【００７０】
以上、本実施形態では、定着フィルム１を構成する層のうち、少なくとも１つの層に熱伝導異方性を付与して、抵抗発熱体に通電したときに電流が流れる方向の熱伝導率よりも、電流が流れる方向と直交する方向の熱伝導率が大きいようにする。これにより、抵抗発熱体１ｃ［から発生した熱は、周方向に隣接する抵抗発熱体との間（隙間部）に熱拡散しながら表層まで伝熱していくため、定着フィルム１の表面の温度ムラが解消され、定着不良やグロスムラの発生を抑制することができる。
【００７１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７２】
（変形例１）
上述した実施形態では、定着フィルムの例を示したが、円筒状の基層に複数本の抵抗発熱体を形成する加熱回転体であれば、全て本発明を適用することができる。例えば、周方向に互いに離間した（例えば所定間隔で離間した）複数本の抵抗発熱体を設けた定着部材として、定着ベルトや定着ローラ、あるいは加圧ローラにおいても、同様の効果を得ることができる。
【００７３】
これにより、定着部材として、上述した熱伝導異方性を備えた層を有する定着部材を支持する芯金ローラを有する構成とすることができる。
【００７４】
（変形例２）
上述した第２の実施形態では、複数本の抵抗発熱体を周方向に互いに離間するように螺旋状（周方向に対する角度θを４５°より小さい９°）に設け、シリコーンゴム中のカーボンファイバーを定着フィルム１の長手方向に配向したが、本発明はこれに限られない。複数本の抵抗発熱体を周方向に互いに離間するように螺旋状（周方向に対する角度θを４５°より大きい角度）に設け、シリコーンゴム中のカーボンファイバーを定着フィルム１の周方向に配向しても良い。
【００７５】
すなわち、抵抗発熱体１ｃに通電したときに電流が流れる方向の熱伝導率よりも、電流が流れる方向と直交する方向の熱伝導率が大きい構成となれば如何なるものでもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１・・定着フィルム、１ａ・・基層、１ｂ・・導電層、１ｃ・・抵抗発熱体、１ｄ・・保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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