(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、該回転体を回転体の内側において支持する回転体ガイド部材と、回転体を介して回転体ガイド部材とニップを形成するとともに回転体を従動回転させる加圧駆動ローラとを有し、前記回転体は前記回転体ガイド部材と摺動回転し、前記ニップで被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置において、
前記加圧駆動ローラは逆クラウン形状であり、ローラ長手中央部の外径Ｄ１と、ローラ長手中央部の位置からローラ長手に沿って１００ｍｍ離れた位置の外径Ｄ２と差（Ｄ２−Ｄ１）／２を逆クラウン量ＣＲ′（μｍ）、
前記回転体ガイド部材の回転体との摺動部はクラウン形状であり、ガイド部材長手中央部の位置と、ガイド部材長手中央部の位置からガイド部材長手に沿って１００ｍｍ離れた位置との高さの差を正クラウン量ＣＲ（μｍ）、
とした場合、
１００（μｍ）≦ＣＲ−４ＣＲ′≦４００（μｍ）
であることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記ニップの加圧駆動ローラ軸線方向の中央部の幅をＷ１［ｍｍ］、
端部の幅をＷ２［ｍｍ］とした場合、
−０．５≦Ｗ２−Ｗ１≦０．５
であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記回転体は金属層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記回転体および前記加圧駆動ローラは表面に離型層を有することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の加熱装置。
【請求項５】
前記回転体および前記加圧駆動ローラの離型層は、ＰＦＡ樹脂からなることを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記回転体と前記加圧駆動ローラは、ニップ部において線圧が６０ｇ／ｍｍ〜１８０ｇ／ｍｍであることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の加熱装置。
【請求項７】
前記加圧駆動ローラは、成型状態における製品硬度がＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度（９．８Ｎ荷重）で４０°〜７０°であることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の加熱装置。
【請求項８】
前記回転体が磁束発生手段により発生する磁束により誘導発熱することを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の加熱装置。
【請求項９】
前記回転体を支持する回転体ガイド部材は前記磁束発生手段としての励磁コイルと、磁束を前記回転体に導く高透磁率磁性部材を保持することを特徴とする請求項８に記載の加熱装置。
【請求項１０】
被加熱材は画像を担持した記録材であり、装置が該画像を加熱する像加熱装置であることを特徴とする請求項１から９の何れかに記載の加熱装置。
【請求項１１】
記録材に画像を形成担持させる作像手段と、記録材に形成担持させた画像を加熱する像加熱手段を有し、前記像加熱手段が請求項１から９の何れか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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加熱材を加圧・加熱する加熱装置、及び前記加熱装置を記録材に形成担持させた未定着像を加熱定着処理する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。
【０００２】
【従来の技術】
便宜上、複写機・プリンタ等の画像形成装置に具備させる、トナー画像を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部で記録材（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・フォーマット紙など）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）を記録材面に永久固着画像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。
【０００４】
近時はクイックスタートや省エネルギーの観点からフィルム加熱方式の装置が実用化されている。またフィルム自体が発熱する電磁誘導加熱方式の装置も提案されている。
【０００５】
近年、定着装置においては高速化の要望が強く、同時に画像形成装置の小型化が求められている。またカラー画像形成装置の需要も高まっている。装置の小型化のために小径の定着ローラ及び加圧ローラを使用し、かつカラー画像形成装置であって、その記録材搬送速度が速い場合、未定着トナー像を記録材面に永久固着させるためには、記録材に十分な熱量と圧力を加える必要がある。
【０００６】
金属層を有するフィルム加熱方式の定着装置では、樹脂フィルムタイプと比較し、強度が高いこと、熱伝導性が高いことが特徴で、高速化に対応しやすい。
【０００７】
特開平７−１１４２７６号公報には、フィルム自身あるいはフィルムに近接させた導電性部材に渦電流を発生させジュール熱によって発熱させる加熱装置が提案されている。
【０００８】
この電磁誘導加熱方式は、フィルム自体が発熱するために、消費エネルギーの効率アップが達成できる上、高速化にも対応できる。
【０００９】
フィルム加熱方式あるいは、フィルムを用いた電磁誘導加熱方式の加熱装置において、回転体としての円筒状もしくはエンドレスフィルム状のフィルム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部材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法（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フィルム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。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金属層を有するフィルムを回転体として用いた加熱定着装置においては、該定着装置を記録材である紙が通過する時に定着ニップ部において紙にシワが発生することがある。このシワは特に厚さの薄い紙において発生しやすい。
【００１１】
従来、一般的に使用されている熱ローラ方式の加熱定着装置においては、定着ローラ外径に逆クラウン形状を持たせることにより、定着ニップ部における紙搬送スピードを両端部で速く、中央部で遅くして紙を両側に引っ張る力を生じさせ、これによって紙シワの発生を防ぐ手法が採用されている。
【００１２】
一方、金属層を有するフィルムを回転体として用いた加熱定着装置においては、熱ローラに相当する定着フィルムに逆クラウン形状を持たせるのは困難である。また、定着フィルムを保持する定着フィルムガイド部材の、定着フィルムとの摺動部に逆クラウン形状をつけることで、紙シワの発生を防ぐことはできるが、定着ニップ形状が極端な中凹形状となり、画像中央部の光沢度が低くなるなどの不具合が生じた。
【００１３】
また、紙シワを防ぐために紙を両側に引っ張る力が強すぎる場合に紙後端が跳ねて、こすれなどの画像不良を発生させることがある。
【００１４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、回転体と、該回転体を回転体の内側において支持する回転体ガイド部材と、回転体を介して回転体ガイド部材とニップを形成するとともに回転体を従動回転させる加圧駆動ローラとを有し、前記回転体は前記回転体ガイド部材と摺動回転し、前記ニップで被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置について、被加熱材の加熱・搬送時に被加熱材にシワ及び後端ハネを発生させないようにする、像加熱装置にあっては記録材上の画像定着・搬送時に記録材に紙シワ及び後端ハネを発生させることなく、均一な定着性及び光沢度を有する画像を得られるようにすることを目的とする。
【００１５】
【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装置および画像形成装置である。
【００１６】
（１）回転体と、該回転体を回転体の内側において支持する回転体ガイド部材と、回転体を介して回転体ガイド部材とニップを形成するとともに回転体を従動回転させる加圧駆動ローラとを有し、前記回転体は前記回転体ガイド部材と摺動回転し、前記ニップで被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置において、
前記加圧駆動ローラは逆クラウン形状であり、ローラ長手中央部の外径Ｄ１と、ローラ長手中央部の位置からローラ長手に沿って１００ｍｍ離れた位置の外径Ｄ２と差（Ｄ２−Ｄ１）／２を逆クラウン量ＣＲ′（μｍ）、
前記回転体ガイド部材の回転体との摺動部はクラウン形状であり、ガイド部材長手中央部の位置と、ガイド部材長手中央部の位置からガイド部材長手に沿って１００ｍｍ離れた位置との高さの差を正クラウン量ＣＲ（μｍ）、
とした場合、
１００（μｍ）≦ＣＲ−４ＣＲ′≦４００（μｍ）
であることを特徴とする加熱装置。
【００１７】
（２）前記ニップの加圧駆動ローラ軸線方向の中央部の幅をＷ１［ｍｍ］、
端部の幅をＷ２［ｍｍ］とした場合、
−０．５≦Ｗ２−Ｗ１≦０．５
であることを特徴とする（１）に記載の加熱装置。
【００１８】
（３）前記回転体は金属層を有することを特徴とする（１）または（２）に記載の加熱装置。
【００１９】
（４）前記回転体および前記加圧駆動ローラは表面に離型層を有することを特徴とする（１）から（３）の何れかに記載の加熱装置。
【００２０】
（５）前記回転体および前記加圧駆動ローラの離型層は、ＰＦＡ樹脂からなることを特徴とする（４）に記載の加熱装置。
【００２１】
（６）前記回転体と前記加圧駆動ローラは、ニップ部において線圧が６０ｇ／ｍｍ〜１８０ｇ／ｍｍであることを特徴とする（１）から（５）の何れかに記載の加熱装置。
【００２２】
（７）前記加圧駆動ローラは、成型状態における製品硬度がＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度（９．８Ｎ荷重）で４０°〜７０°であることを特徴とする（１）から（６）の何れかに記載の加熱装置。
【００２３】
（８）前記回転体が磁束発生手段により発生する磁束により誘導発熱することを特徴とする（１）から（７）の何れかに記載の加熱装置。
【００２４】
（９）前記回転体を支持する回転体ガイド部材は前記磁束発生手段としての励磁コイルと、磁束を前記回転体に導く高透磁率磁性部材を保持することを特徴とする（８）に記載の加熱装置。
【００２５】
（１０）被加熱材は画像を担持した記録材であり、装置が該画像を加熱する像加熱装置であることを特徴とする（１）から（９）の何れかに記載の加熱装置。
【００２６】
（１１）記録材に画像を形成担持させる作像手段と、記録材に形成担持させた画像を加熱する像加熱手段を有し、前記像加熱手段が（１）から（９）の何れか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。
【００２７】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施形態例〉
（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カラープリンタである。
【００２８】
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（像担持体）であり、矢示の反時計方向に所定の搬送速度（周速度）で回転駆動される。そして、感光体ドラム１０１はその回転過程で帯電ローラ１０２によって所定の極性及び電位の一様な帯電処理を受ける。
【００２９】
次いで、その帯電処理面は、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により、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は不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生装置からの画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応してオン／オフに変換したレーザ光１０３を出力し、感光体ドラム１０１面を走査露光する。これにより、感光体ドラム１０１面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。レーザ光学箱１１０からの出力レーザ光はミラー１０９によって感光体ドラム１０１の露光位置に偏向される。
【００３０】
フルカラー画像形成の場合は、目的のフルカラー画像における第一の色分解成分画像、例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体ドラム１０１と中間転写ドラム１０５との接触部（或いは近接部）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感光体ドラム１０１面はクリーナ１０７により転写残トナー等の付着残留物の除去を受けて清掃される。
【００３１】
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二の色分解成分画像（例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第三の色分解成分画像（例えばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作動）、第四の色分解成分画像（例えば黒成分画像、黒現像器１０４Ｂｋが作動）の各色分解成分画像について順次実行され、中間転写ドラム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。
【００３２】
中間転写ドラム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、感光体ドラム１０１に接触して或いは近接して感光体ドラム１０１と同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動され、中間転写ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電位を与えて感光体ドラム１０１との電位差で感光体ドラム１０１側のトナー画像を中間転写ドラム１０５面側に転写させる。
【００３３】
上記の中間転写ドラム１０５面に形成されたカラートナー画像は、中間転写ドラム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、前記二次転写部Ｔ２に不図示の給紙部から所定の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。
【００３４】
二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは、中間転写ドラム１０５面から分離されて像加熱装置である定着装置１００へ導入され、未定着トナー画像が加熱定着処理されて定着トナー画像となり、機外の不図示の排紙トレーに排出される。
【００３５】
記録材Ｐに対するカラートナー画像転写後の中間転写ドラム１０５はクリーナ１０８により転写残トナーや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は常時は中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム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ドラム１０５に接触状態に保持される。
【００３６】
また、転写ローラ１０６も常時中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム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ドラム１０５に記録材Ｐを介して接触状態に保持される。
【００３７】
この画像形成装置は、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、或いは多重画像プリントモードも実行できる。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
（２）定着装置１００
本例において定着装置１００は電磁誘導加熱方式の装置である。
【００４１】
図２は本例の定着装置１００の要部の横断模型図、図３は要部の正面模型図、図４は要部の縦断正面模型図である。
【００４２】
この装置１００は、大きく分けて円筒状の回転体支持部材としてのフィルムガイド部材（回転体ガイド部材）１６と、このフィルムガイド部材１６にルーズに外嵌させた、回転体としての円筒状の電磁誘導発熱性の定着フィルム１０と、フィルムガイド部材１６との間に定着フィルム１０を挟んでニップ部Ｎを形成させた、加圧駆動ローラとしての加圧ローラ３０とからなる。
【００４３】
円筒状のフィルムガイド部材１６は、左右一対の横断面略半円弧状桶型半体１６ａと１６ｂとを互いに開口部を向かい合わせて組み合わせることで円筒体を構成させてある。図２中で右側のフィルムガイド部材半体１６ａの内側には、磁場発生手段としての磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃと励磁コイル１８を配設して保持させてある。
【００４４】
加圧ローラ３０は、芯金３０ａと、前記芯金周りに同心一体にローラ状に成型被覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性弾性材層３０ｂとで構成される。弾性体層３０ｂの外周にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型層３０ｃを形成して良い。本実施例では、離型層３０ｃとしてＰＦＡを用いている。芯金３０ａの両端部は装置の不図示のシャーシ側板金間に回転自由に軸受け保持させて配設してある。
【００４５】
加圧ローラ３０の成型状態における製品硬度はＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度  （９．８Ｎ荷重）で、４０°〜７０°である。製品硬度が低すぎる加圧ローラでは、定着フィルムと加圧ローラとの圧接による定着ニップ幅が広くなりすぎ、メディアのスリップに対して不利となる。一方、製品硬度が高すぎる場合、定着ニップ幅が小さくなり、定着性が悪化する。
【００４６】
定着フィルム１０を外嵌させたフィルムガイド部材１６は加圧ローラ３０の上側に配置され、フィルムガイド部材１６内に挿通して配設した加圧用剛性ステイ２２の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材２９ａ・２９ｂとの間にそれぞれ加圧バネ２５ａ・２５ｂを縮設することで加圧用剛性ステイ２２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１６の下面と加圧ローラ３０の上面とが定着フィルム１０を挟んで圧接して、所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００４７】
定着フィルム１０と加圧ローラ３０は、ニップ部において線圧が６０ｇ／ｍｍ〜１８０ｇ／ｍｍである。線圧が低すぎる場合、加圧ローラ３０による定着フィルムの駆動力が不足し、メディアのスリップが発生しやすくなる。逆に線圧が高すぎる場合、定着フィルム内面とフィルムガイド部材の摺動部においてスティックスリップが発生し、画像不良を引き起こす。
【００４８】
加圧ローラ３０は駆動手段Ｍ（図２）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３０の回転駆動により、定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外面との摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用し、定着フィルム１０の内周面が定着ニップ部Ｎにおいてフィルムガイド部材１６の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ３０の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１６の外周を回転する（加圧ローラ駆動方式）。
【００４９】
定着ニップ部Ｎにおけるフィルムガイド部材１６ａの下面と定着フィルム１０の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるために、フィルムガイド部材１６ａの下面の定着ニップ部Ｎに対応する面部分には、フィルムガイド部材１６ａとは別体の耐熱性・低摩擦性摺動部材４０を設けてもよい。またフィルムガイド部材１６ａに摺動性の高い材質を用い、摺動面とフィルムガイド部材１６ａを一体部材として形成しても良い。摺動部材４０は、例えばポリイミド樹脂、ガラス、アルミナ、アルミナにガラスをコートしたものなどで構成するのが好ましい。本例では、アルミナ基板にガラスをコートしたものを配設している。
【００５０】
（３）磁場発生手段
磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃ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良く、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良い。
【００５１】
磁場発生手段を構成する励磁コイル１８は、コイル（線輪）を構成させる導線（電線）として、一本ずつが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。本例では１２回巻きで励磁コイルを形成している。
【００５２】
絶縁被覆を行う被覆部材は、定着フィルム１０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ことが好ましい。例えば、アミドイミドやポリイミド等の被覆を用いるとよい。本実施形態例においては、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。
【００５３】
励磁コイル１８は外部から圧力を加えて密集度を向上させてもよい。
【００５４】
磁場発生手段１７ａ・１７ｂ・１７ｃ・１８と加圧用剛性ステイ２２の間には、絶縁部材１９を配設してある。絶縁部材１９の材質としては、絶縁性に優れ、耐熱性がよいものが好ましい。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、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂等を選択するとよい。
【００５５】
励磁コイル１８には給電部１８ａ・１８ｂ（図５）に励磁回路２７を接続してある。この励磁回路２７は２０ｋＨｚ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。励磁コイル１８は励磁回路２７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。
【００５６】
図６は、磁場発生手段によって発生される交番磁束の発生の様子を模式的に表したものである。磁束Ｃは発生した交番磁束の一部を表す。磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃに導かれた交番磁束Ｃは、磁性コア１７ａと磁性コア１７ｂとの間、そして磁性コア１７ａと磁性コア１７ｃとの間において定着フィルム１０の発熱層１に渦電流を発生させる。この渦電流は、発熱層１の固有抵抗によって、発熱層１にジュール熱（渦電流損）を発生させる。
【００５７】
発熱量Ｑは発熱層１を通る磁束Ｃの密度によって決まり、図６のグラフような分布を示す。図６に示すグラフは、縦軸が磁性コア１７ａの中心を０とした角度θで表した定着フィルム１０における円周方向の位置を示し、横軸が定着フィルム１０の発熱層１での発熱量Ｑを示す。ここで、発熱域Ｈは最大発熱量をＱとし、発熱量がＱ／ｅ以上の領域と定義する（ｅは自然対数の底）。これは、定着プロセスに必要な発熱量が得られる領域である。
【００５８】
この定着ニップ部Ｎの温度は、温度検知手段２６（図２）を含む不図示の温調系により励磁コイル１８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。温度検知手段２６は定着フィルム１０の温度を検知するサーミスタなどの温度センサであり、本例においてはサーミスタで測定した定着フィルム１０の温度情報を基に定着ニップ部Ｎの温度を制御するようにしている。
【００５９】
（４）定着フィルム１０
図７は、本実施形態例における定定着フィルム１０の層構成模型図である。
【００６０】
本実施形態の定着フィルム１０は、基層となる電磁誘導発熱性の金属フィルム等でできた発熱層１と、その外面に積層した弾性層２と、その外面に積層した離型層３と、発熱層１の内面に積層した摺動層４の複合構造のものである。
【００６１】
発熱層１と弾性層２との間の接着、弾性層２と離型層３との間の接着、離型層３と摺動層４との間の接着のために、各層間にプライマー層（図示せず）を設けてもよい。
【００６２】
略円筒形状である定着フィルム１０において、摺動層４が内面側であり、離型層３が外面側である。
【００６３】
上述したように、発熱層１に交番磁束が作用することにより、発熱層１に渦電流が発生して発熱層１が発熱する。この熱が弾性層２、離型層３に伝達されて、定着フィルム１０全体が加熱され、定着ニップ部Ｎに通紙される記録材Ｐを加熱してトナーｔ画像の加熱定着がなされる。
【００６４】
ａ．発熱層１
発熱層１としては、磁性及び非磁性の金属を用いることができるが、磁性金属が好ましく用いられる。このような磁性金属としては、ニッケル、鉄、強磁性ステンレス、ニッケル−コバルト合金、パーマロイといった強磁性体の金属が好ましく用いられる。又、定着フィルム１０回転時に受ける繰り返しの屈曲応力による金属疲労を防ぐために、ニッケル中にマンガンを添加した部材を用いるのも良い。
【００６５】
発熱層１の厚さは、次の式で表される表皮深さσ［ｍ］より厚く、且つ２００μｍ以下にすることが好ましい。発熱層１の厚さをこの範囲とすれば、発熱層１が電磁波を効率よく吸収することができるため、効率良く発熱させることができる。
【００６６】
σ＝５０３×（ρ／ｆμ）1/2          …（１）
ここで、ｆは励磁回路の周波数［Ｈｚ］、μは発熱層１の透磁率、ρは発熱層１の固有抵抗［Ωｍ］である。
【００６７】
この表皮深さσ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以下になっている。逆にいうと殆どのエネルギーはこの深さまでで吸収されている（図８に示した発熱層深さと電磁波強度の関係を参照）。
【００６８】
発熱層１の厚さは、より好ましくは１〜１００μｍがよい。発熱層１の厚みが上記範囲よりも薄い場合には、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。又、発熱層１が上記範囲よりも厚い場合には、発熱層１の剛性が高くなりすぎ、又、屈曲性が悪くなり回転体として使用するには現実的でなくなる。
【００６９】
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の、耐熱性、熱伝導率が良い材質が好ましく用いられる。
【００７０】
弾性層２の厚さは、定着画像品質を保証するために１０〜５００μｍであることが好ましい。カラー画像を印刷する場合、特に写真画像等では、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、記録材Ｐの凹凸或いはトナー層ｔ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。即ち、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くなる。弾性層２の厚さが上記範囲よりも小さい場合には、上記離型層３が記録材Ｐ或いはトナー層ｔの凹凸に追従しきれず、画像光沢ムラが発生してしまう。又、弾性層２が上記範囲よりも大きすぎる場合には、弾性層２の熱抵抗が大きくなりすぎ、クイックスタートを実現するのが難しくなる。この弾性層２の厚さは、より好ましくは５０〜５００μｍが良い。
【００７１】
弾性層２は、硬度が高すぎると記録材Ｐ或いはトナー層ｔ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゜（ＪＩＳ−Ａ）以下がよい。
【００７２】
弾性層２の熱伝導率λは、２．５×１０-1〜８．４×１０-1Ｗ／ｍ・℃であることが好ましい。熱伝導率λが上記範囲よりも小さい場合には、熱抵抗が大きすぎて、定着フィルム１０の表層（離型層３）における温度上昇が遅くなる。熱伝導率λが上記範囲よりも大きい場合には、弾性層２の硬度が高くなりすぎたり、圧縮永久歪みが発生しやすくなる。より好ましくは３．３×１０-1〜６．３×１０-1Ｗ／ｍ・℃が良い。
【００７３】
ｃ．離型層３
離型層３は、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性且つ耐熱性のよい材料を用いることが好ましい。
【００７４】
離型層３の厚さは１〜１００μｍが好ましい。離型層３の厚さが上記範囲よりも薄い場合には、塗膜の塗ムラが生じ、離型性の悪い部分が発生したり、耐久性が不足するといった問題が発生する。又、離型層３の厚さが上記範囲よりも厚い場合には、熱伝導が悪化する。特に、離型層３に樹脂系の材質を用いた場合は、離型層３の硬度が高くなりすぎて、弾性層２の効果がなくなってしまう。
と定着フィルム１０との摺動抵抗を軽減することができる。
【００７５】
ｄ．摺動層４
図７に示すように、定着フィルム１０の構成において、発熱層１の弾性層２とは反対面側に摺動層４を設けている。
【００７６】
摺動層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樹脂などの摺動性が高く、耐熱性のある樹脂がよい。
【００７７】
摺動層４を設けることにより、定着装置１００の使用初期において回転駆動トルク（駆動ローラとしての加圧ローラ軸におけるトルク）を低く抑えられることに加え、定着フィルム１０の発熱層１の摩耗を防ぐことができるため、定着装置１００を長時間使用しても回転駆動トルクの上昇を抑えることができる。
【００７８】
摺動層４は、発熱層１に発生した熱が定着フィルムの内側に向かわないように断熱する効果もあるため、摺動層４がない場合と比較して記録材Ｐ側への熱供給効率が良くなる。よって、消費電力を抑えることもできる。
【００７９】
また、摺動層４の厚さとしては１０〜１０００μｍが好ましい。摺動層４の厚さが１０μｍよりも小さい場合には耐久性が不足するうえ、断熱性も小さい。一方、１０００μｍを超えると磁性コア１７及び励磁コイル１８から発熱層１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。
【００８０】
（５）記録材の紙シワ、後端ハネ発生防止対策
本実施の形態では、図１０に示すようにフィルムガイド部材１６は定着ニップ面側の表面が平面ではなく、下に凸の正クラウン形状を有している。フィルムガイド部材１６の正クラウン量はＣＲとして表され、フィルムガイド部材１６は点線で示した直線に対して最大部でＣＲの高さだけ膨らんでおり、本実施の形態では正クラウン量ＣＲの大きさは６００μｍに設定されている。なお、摺動部材４０はフィルムガイド部材１６に貼り付けられており、摺動部材４０もフィルムガイド部材１６の表面形状に倣って正クラウン形状となっている。本実施例においては、端部の測定位置は中央から１００ｍｍの位置とし、便宜上長手中央部と端部の高さ差ＣＲを用いて説明する。
【００８１】
また加圧ローラ３０についても同様に、端部の測定位置は長手中央から１００ｍｍの位置とし、逆クラウン量をＣＲ′として説明をおこなう。
【００８２】
単位長さ当たりの正クラウン量ｃｒ（図９参照）と本実施例で用いるＣＲとの関係は、端部の位置を中央から１００ｍｍの位置としたことから、
１００×１０００ｃｒ＝ＣＲ（μｍ）
また、単位長さ当たりの逆クラウン量ｃｒ′（図９参照）と本実施例で用いるＣＲ′との関係は、端部の位置を中央から１００ｍｍの位置としたことから、
１００×１０００ｃｒ′＝ＣＲ′（μｍ）
となる。
【００８３】
フィルムガイド部材１６の正クラウン量ＣＲの測定方法について以下に述べる。
【００８４】
フィルムガイド部材１６の上下を逆にしてこれを水平な定盤の上に置き、摺動部材４０表面をハイトゲージで測定する。また、加圧ローラ３０については、レーザ外径測長機で逆クラウン量を測定する。
【００８５】
フィルムガイド部材１６の正クラウン量ＣＲは、フィルムガイド部材１６の定着ニップ面側の長手中央部と長手端部の高さの差として定義され、加圧ローラ３０の逆クラウン量ＣＲ′は加圧ローラ３０の長手中央部の外径Ｄ１と端部の外径Ｄ２との差から、（Ｄ２−Ｄ１）／２で定義される。なお、本実施の形態では、加圧ローラ３０の逆クラウン量ＣＲ′は１００μｍに設定されている。
【００８６】
以上のように、本実施例ではフィルムガイド部材１６の定着ニップ面を正クラウン形状に、加圧ローラ３０を逆クラウン形状に設定した。フィルムガイド部材１６の正クラウン量ＣＲ及び加圧ローラ３０の逆クラウン量ＣＲ′の大きさと、記録材Ｐの紙シワ及び後端ハネの発生との関係を表に示す。
【００８７】
なお、本実験は気温３０℃、湿度８０％の環境で、記録材Ｐとして６４ｇ／ｍ2の紙を使用した。
【００８８】
【表１】
0003817482.tif 000002
【００８９】
表１によれば、フィルムガイド部材１６の正クラウン量ＣＲに対して加圧ローラ３０の逆クラウン量ＣＲ′が大きい場合、紙シワが発生しにくくなり、逆にＣＲ′が小さい場合には後端ハネが発生しにくくなる。
【００９０】
具体的には、加圧ローラ３０の逆クラウン７５μｍの場合を例にとり、フィルムガイド部材１６の正クラウン量ＣＲが３００μｍの時、５００μｍの時、７５０μｍの時を比較して説明する。
【００９１】
フィルムガイド部材１６の正クラウン量ＣＲを５００μｍから３００μｍにすることにより、紙シワは発生しないが、後端ハネのレベルが悪化してくる。一方で、正クラウン量ＣＲを５００μｍから７５０μｍにすることにより、後端ハネは発生しないが、紙シワがまれに発生するようになる。
【００９２】
正クラウン量ＣＲが５００μｍの時は、紙を適度に両側に引っ張ることにより、紙シワを防止し、かつ後端ハネが画像に影響を及ぼさないレベルに抑えられている。
【００９３】
表１のようになる原理としては、加圧ローラ３０の逆クラウン量ＣＲ′に対してフィルムガイド部材１６の正クラウン量ＣＲが大きくなると、定着フィルム１０を介したフィルムガイド部材１６と加圧ローラ３０の圧接力が、長手方向の中央部が端部に対して高い構成となり、中央部の搬送力が増すために紙シワに対して不利になる。
【００９４】
逆に、逆クラウン量ＣＲ′に対して正クラウン量ＣＲを小さくすると、フィルムガイド部材１６と加圧ローラ３０の圧接力が、中央部に対して端部が高い構成となるため、端部の紙搬送力が大きくなり、紙をより両側に引っ張る構成となるため、紙シワは防止できるが、後端ハネやそれに伴う画像不良を発生させる。
【００９５】
少なくとも、端部測定位置を中央から１００ｍｍとした時、
１００≦ＣＲ−４ＣＲ′≦４００
を満たすフィルムガイド部材１６と加圧ローラ３０の組み合わせの時に、紙シワ及び後端ハネのない良好な画像が得られた。
【００９６】
次に、定着ニップＮは定着フィルム１０を介してフィルムガイド部材１６（４０）と加圧ローラ３０の圧接により形成され、加圧ローラ３０軸線方向においては、図１１のような形状をなしている。定着ニップ幅は定着性などに影響を及ぼす。
【００９７】
フィルムガイド部材１６の正クラウン量ＣＲ及び加圧ローラ３０の逆クラウン量ＣＲ′の大きさと、定着ニップ幅との関係を表２に示す。
【００９８】
ただし、表中の数値は、長手方向端部のニップ幅Ｗ２から、中央部のニップ幅Ｗ１の値を引いたものである。
【００９９】
【表２】
0003817482.tif 000003
【０１００】
加圧ローラ３０の逆クラウン量ＣＲ′毎に、紙シワも後端ハネも発生させない、適切なフィルムガイド部材１６のクラウン量ＣＲは異なるが、その時の定着ニップ形状は、逆クラウン量ＣＲ′が大きい時は中凸ニップ、逆クラウン量ＣＲ′が小さい時には中凹ニップとなっていることが、表２よりわかる。
【０１０１】
例えば、加圧ローラ３０の逆クラウン量ＣＲ′が０μｍの時、フィルムガイド部材１６の逆クラウン量ＣＲが０μｍでも紙シワや後端ハネの発生は見られなかったが、ニップ形状が端部と中央部で１．８ｍｍ異なり、中央部のニップ幅が５．５ｍｍであり、画像中央部の光沢度が低い、ムラのある画像となった。逆に逆クラウンＣＲ′が大きくなると、適正なニップ形状が中凸となり、画像端部の定着性が悪化するなどの問題が発生する。
【０１０２】
中央部のニップ幅Ｗ１と端部のニップ幅Ｗ２の差が０．５以内の時に、定着性及び光沢度の均一性が高いことがわかった。
【０１０３】
補足として、フィルムガイド部材１６と加圧ローラ３０は両端において加圧されるため、樹脂製のフィルムガイド部材１６は正クラウンを打ち消す方向に、加圧ローラの芯金３０ａは逆クラウンを大きくする方向に撓む。フィルムガイド部材１６の正クラウンＣＲが０μｍ、加圧ローラ３０の逆クラウンＣＲ′が０μｍのときに、中凹ニップとなるのはそのためである。
【０１０５】
〈第２の実施形態例〉
図１２は本実施形態例の画像加熱定着装置の要部の横断模型図である。
【０１０６】
１６ｃは横断面略半円弧状樋型の耐熱性・断熱性のフィルムガイド、１２は加熱体としてのセラミックヒータであり、フィルムガイド１６ｃの下面の略中央部にガイド長手に沿って形成具備させた溝部に嵌入して固定支持させてある。
【０１０７】
１１は円筒状もしくはエンドレス状で耐熱性の、金属層を有する定着フィルムである。前記定着フィルム１１はフィルムガイド１６ｃにルーズに外嵌させてある。
【０１０８】
定着フィルム１１の基層として、より強度の高い金属フィルムを基層として用いることによって定着フィルム１１の剛性が増し、大きなねじれ力が定着フィルム１１に生じた場合も破損しにくく、本実施例の定着フィルム１１は高速高荷重の定着装置に適している。
【０１０９】
前述した第１の実施形態例と同様、基層として金属フィルムを用いた場合、定着フィルム１１の内面には摺動層としてポリイミド等の樹脂層を設けることが好ましい。また、表層には離型性の良いＰＦＡ樹脂のような離型層を設けることが好ましい。また、金属層と離型層の間に弾性層を設けてもよい。
【０１１０】
また、熱伝導性の高い金属フィルムを基層とする定着フィルムを用いることにより、発熱体で発生した熱を効率よく紙に伝達することができるメリットがあり、この点においても連続プリントで定着フィルム温度が低下しやすい高速プリンタに適している。用いられる金属材料としてはＮｉ、ＳＵＳ等が好ましい。
【０１１１】
２２はフィルムガイド１６ｃの内側に挿通した加圧用剛性ステイである。
【０１１２】
定着ニップＮを形成するための加圧手段及び定着フィルム端部の保持手段については第１の実施形態例と同様の構成を取りここでの説明は省略する。
【０１１３】
加圧ローラ３０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３０の回転駆動による前記加圧ローラ３０と定着フィルム１１の外面との摩擦力で定着フィルム１１に回転力が作用して、前記定着フィルム１１がその内面が定着ニップ部Ｎにおいてセラミックヒータ１２の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ３０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１６ｃの外回りを回転状態になる。
【０１１４】
本実施例においても、加圧ローラ３０は逆クラウン形状であり、ローラ長手中央部の外径Ｄ１と、ローラ長手中央部の位置からローラ長手に沿って１００ｍｍ離れた位置の外径Ｄ２と差（Ｄ２−Ｄ１）／２を逆クラウン量ＣＲ′（μｍ）、フィルムガイド１６ｃの加圧ローラ３０との摺動部はクラウン形状であり、ガイド部材長手中央部の位置と、ガイド部材長手中央部の位置からガイド部材長手に沿って１００ｍｍ離れた位置との高さの差を正クラウン量ＣＲ（μｍ）、とした場合、
１００（μｍ）≦ＣＲ−４ＣＲ′≦４００（μｍ）
かつ、定着ニップ中央部の幅をＷ１、端部のニップ幅をＷ２とした場合、
−０．５≦Ｗ２−Ｗ１≦０．５
を満たすような、第１の実施形態例と同様の構成のフィルムガイド１６ｃの摺動面形状と加圧ローラ３０の形状の組み合わせにより、記録材Ｐには紙シワ及び後端ハネが生じさせず、かつ定着性及び光沢度の均一な画像を得ることができる。
【０１１５】
このようなフィルム加熱方式の装置は、加熱体として熱低容量のセラミックヒータや電磁誘導発熱性ヒータを、フィルムとして低熱容量、耐熱性のある薄い材料を用いることができ、熱容量が大きい定着ローラを用いる熱ローラ方式の装置に比べて格段に省電力化、ウエイトタイム短縮化が可能であり、クイックスタート性があり、機内昇温も抑えられる等の利点がある。
【０１１６】
〈その他の実施形態例〉
１）電磁誘導発熱性の定着フィルム１０は、モノクロあるいは１パスマルチカラー画像などの加熱定着用の場合は弾性層２を省略した形態のものとすることもできる。発熱層１は樹脂に金属フィラーを混入して構成したものとすることもできる。発熱層単層の部材とすることもできる。
２）本発明の加熱装置は実施形態例の画像加熱定着装置としてに限らず、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置として使用できる。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転体と、該回転体を回転体の内側において支持する回転体ガイド部材と、回転体を介して回転体ガイド部材とニップを形成するとともに回転体を従動回転させる加圧駆動ローラとを有し、前記回転体は前記回転体ガイド部材と摺動回転し、前記ニップで被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置において、ニップ部内で被加熱材を加熱・搬送しながら適度に両側に引っ張ることができて、被加熱材の加熱・搬送時に被加熱材にシワ及び後端ハネを発生させないようにすることができる。像加熱装置にあっては記録材上の画像定着・搬送時に記録材に紙シワ及び後端ハネを発生させることなく、しかも定着性や光沢度の均一な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施形態例に用いた画像形成装置の概略構成図
【図２】  加熱装置としての像加熱装置の要部の横断側面模型図
【図３】  同じく要部の正面模型図
【図４】  同じく要部の横断正面模型図
【図５】  内部に磁場発生手段を配設支持させたフィルムガイド部材半体の斜視模型図
【図６】  磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図
【図７】  電磁誘導発熱性の定着フィルムの層構成模型図
【図８】  発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグラフ
【図９】  フィルムガイド部材と加圧ローラの正面図１
【図１０】  フィルムガイド部材と加圧ローラの正面図２
【図１１】  像加熱装置の定着ニップ説明図
【図１２】  第２の実施形態例を示した図
【符号の説明】
１    発熱層
２    弾性層
３    離型層
４    断熱層
１０    定着フィルム
１２      セラミックヒータ
１６      フィルムガイド部材
１７    磁性コア
１８    励磁コイル
２２    加圧用剛性ステイ
２３ａ・２３ｂ    定着フィルム端部の規制・保持用フランジ部材
２６    温度検知素子（サーミスタ）
３０    加圧部材としての加圧ローラ
４０      摺動部材
Ｎ    定着ニップ
ＣＲ    正クラウン
ＣＲ′  逆クラウン
【図１】
0003817482.tif 000004
【図２】
0003817482.tif 000005
【図３】
0003817482.tif 000006
【図４】
0003817482.tif 000007
【図５】
0003817482.tif 000008
【図６】
0003817482.tif 000009
【図７】
0003817482.tif 000010
【図８】
0003817482.tif 000011
【図９】
0003817482.tif 000012
【図１０】
0003817482.tif 000013
【図１１】
0003817482.tif 000014
【図１２】
0003817482.tif 000015