(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の定着フィルムと、セラミック基板上に通電発熱体と前記通電発熱体を覆うガラスコート層を有し前記定着フィルムの内周面に前記ガラスコート層が接触するように前記定着フィルムの内部に配置されたヒータと、前記定着フィルムを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着フィルムと前記加圧ローラを支持する支持部材と、を有し、前記定着ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を定着する定着装置において、
前記定着フィルムと前記加圧ローラは絶縁部材を介して前記支持部材に支持されており、前記ガラスコート層は前記通電発熱体の厚みよりも厚いガラスペーストを前記通電発熱体を覆うように重ねて二度印刷し、その後一度の焼成により形成したものであることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ガラスコート層の総厚は２０〜３４μｍであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状の定着フィルムと、セラミック基板上に通電発熱体と前記通電発熱体を覆うガラスコート層を有し前記定着フィルムの内周面に前記ガラスコート層が接触するように前記定着フィルムの内部に配置されたヒータと、前記定着フィルムを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着フィルムと前記加圧ローラを支持する支持部材と、を有し、前記定着ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を定着する、いわゆるフィルム加熱方式の定着装置に関するものである。
【０００２】
【０００３】
【０００４】
【従来の技術】
上記のようなフィルム加熱方式の定着装置は、例えば、特開昭６３−３１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４９８０号公報などに提案されている。
【０００５】
【０００６】
【０００７】
【０００８】
このフィルム加熱方式の定着装置は、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くなる（省電力）などの利点がある。
【０００９】
定着フィルムの駆動方法としては、定着フィルム内周面を案内するフィルムガイド部材（フィルム支持部材）と加圧ローラとで圧接された定着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状の定着フィルムの駆動によって加圧ローラを従動回転させる方法（定着フィルム駆動方式）等がある。
【００１０】
ヒータの定着フィルムとの接触表面には、絶縁保護等を目的としたガラスコート層を設け、その膜厚をリーク・伝熱性・暴走などの問題から、例えば特開平０６−３０１３０３号公報などに提案されているように適正化している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、複写機・プリンタ等の画像形成装置は、さらなるスピードアップ化・省電力化が求められており、スピードアップを行ないながら記録材へのトナー定着性を確保するためには、ヒータの通電発熱体から記録材への熱効率をさらに上げる必要がある。
【００１２】
そのため従来は、定着フィルムの薄層化やガラスコート層の薄膜化が行なわれてきたが、定着フィルムを薄層化することは、フィルムの物理的強度低下から支持部材に沿って回転できず、フィルムのねじれやたわみ、へこみ等が発生し記録材を正常に搬送することができなくなる。あるいは回転耐久によりフィルム、さらには加熱装置自体の破損につながる恐れが生じる。また製造時にフィルムの抵抗値を管理することができなくなり、記録材搬送時に未定着トナーの電気的制御も困難になる。また、ガラスコート層を薄膜化は、ヒータの表面性が低下し、そのために、ヒータ・定着フィルム・記録材の密着度が低下することにより、決して熱効率を向上させるといった結果にはならなかった。
【００１３】
【００１４】
また、ガラスコート層を薄膜化は、ヒータに印加する電流がガラスコート層・定着フィルムからリークする可能性がある。
【００１５】
本発明は、定着性や絶縁耐圧を低下させないでスピードアップ化・省電力化に対応可能なフィルム加熱方式の定着装置を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を有することを特徴とする定着装置である。
【００１７】
（１）円筒状の定着フィルムと、セラミック基板上に通電発熱体と前記通電発熱体を覆うガラスコート層を有し前記定着フィルムの内周面に前記ガラスコート層が接触するように前記定着フィルムの内部に配置されたヒータと、前記定着フィルムを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着フィルムと前記加圧ローラを支持する支持部材と、を有し、前記定着ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を定着する定着装置において、前記定着フィルムと前記加圧ローラは絶縁部材を介して前記支持部材に支持されており、前記ガラスコート層は前記通電発熱体の厚みよりも厚いガラスペーストを前記通電発熱体を覆うように重ねて二度印刷し、その後一度の焼成により形成したものであることを特徴とする定着装置。
【００１８】
（２）前記ガラスコート層の総厚は２０〜３４μｍであることを特徴とする（１）に記載の定着装置。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
【００２３】
（参考例）
まず、参考例について説明する。本参考例における定着装置は、加圧ローラ駆動方式によるフィルム加熱方式の定着装置である。
【００２４】
図１は、画像形成装置の一例としてのレーザービームプリンタの概略構成を示す縦断面図である。この画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１を備えている。その感光ドラム１は、装置本体Ｍに回転自在に支持されており、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。
【００２５】
感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電ローラ（帯電装置）２、露光手段３、現像装置４、転写ローラ（転写装置）５、クリーニング装置６が配設されている。
【００２６】
また、装置本体Ｍの下部には、紙等のシート状の記録材Ｐを収納した給紙カセット７が配置されており、記録材Ｐの搬送経路に沿って上流側から順に、給紙ローラ１５、搬送ローラ８、トップセンサー９、搬送ガイド１０、定着装置１１、搬送ローラ１２、排紙ローラ１３、排紙トレイ１４が配置されている。
【００２７】
次に、上述構成の画像形成装置の動作を説明する。
【００２８】
駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に回転駆動された感光ドラム１は、帯電ローラ２によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム１は、その表面に対しレーザー光学系等の露光手段３によって画像情報に基づいた画像露光Ｌがなされ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。
【００２９】
静電潜像は、現像装置４によって現像される。現像装置４は、現像ローラ４ａを有しており、この現像ローラ４ａに現像バイアスを印加し、感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させることで、トナー像としての現像（顕像化）を行う。
【００３０】
トナー像は、転写ローラ５によって紙等の記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは、給紙カセット７に収納されており、給紙ローラ１５・搬送ローラ８によって給紙・搬送され、トップセンサー９を介して、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部に搬送される。このとき記録材Ｐは、トップセンサー９によって先端が検知され、感光ドラム１上のトナー像と同期がとられる。転写ローラ５には、転写バイアスが印加され、これにより感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上の所定の位置に転写される。
【００３１】
転写によって表面に未定着トナー像を担持した記録材Ｐは、搬送ガイド１０に沿って定着装置１１に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱・加圧されて記録材Ｐ表面に定着される。なお、定着装置１１については後に詳述する。トナー像定着後の記録材Ｐは、搬送ローラ１２・排出ローラ１３によって装置本体Ｍ上面の排紙トレイ１４上に搬送・排出される。
【００３２】
一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、記録材Ｐに転写されないで表面に残ったトナーがクリーニング装置６のクリーニングブレード６ａによって除去され、次の画像形成に備える。以上の動作を繰り返すことで、次々と画像形成を行うことができる。
【００３３】
次に、図２を参照して、定着装置１１について詳述する。なお、同図は、記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）に沿った縦断面図である。
【００３４】
同図に示す定着装置１１は、トナーを加熱する加熱体としてのセラミックヒータ２０、このヒータ２０を内包する定着フィルム２５、定着フィルム２５に当接された加圧ローラ２６、そしてヒータ２０の温度を制御する温度制御手段２７、記録材Ｐの搬送を制御する回転制御手段２８とを主要構成部材としている。
【００３５】
ヒータ２０は、アルミナ等の耐熱性の基材２０ａ上に例えば厚膜印刷によって通電発熱体パターン２０ｂを形成し、装置本体Ｍに取り付けられたヒータホルダ２２によって支持されている。そのヒータホルダ２２は、耐熱樹脂によって半円状に形成された部材であり、定着フィルム２５の回転をガイドするガイド部材としても作用する。
【００３６】
定着フィルム２５は、ポリイミド等の耐熱樹脂を円筒状に形成したものであり、上述のヒータ２０及びヒータホルダ２２を包んでいる。その定着フィルム２５は、後述の加圧ローラ２６によってヒータ２０に押し付けられており、これにより定着フィルム２５の裏面がヒータ２０の下面に当接されるようになっている。定着フィルム２５は、加圧ローラ２６の矢印Ｒ２６方向の回転により記録材Ｐが矢印Ｋ方向に搬送されるのに伴って矢印Ｒ２５方向に回転されるように構成されている。なお、定着フィルム２５の左右の両端部は、ヒータホルダ２２のガイド部（不図示）によって規制されており、ヒータ２０の長手方向にはずれないようになっている。また、定着フィルム２５の内面には、ヒータ２０やヒータホルダ２２との間の摺動抵抗を低減させるためにグリースが塗布されている。
【００３７】
加圧ローラ２６は、金属製の芯金２６ａの外周面に、シリコーンゴム等の弾性を有する耐熱性の離型層２６ｂを設けたものであり、離型層２６ｂの外周面により下方から定着フィルム２５をヒータ２０に押し付けて、定着フィルム２５との間に定着ニップ部Ｎを構成している。この定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２６の回転方向についての幅（ニップ幅）をａとすると、このニップ幅ａは、記録材Ｐ上のトナーを好適に加熱・加圧することができる程度に設定されている。
【００３８】
回転制御手段２８は、加圧ローラ２６を回転駆動するモータ２９と、このモータ２９の回転を制御するＣＰＵ３０とを有する。モータ２９としては、例えばステッピングモータ等を使用することができ、加圧ローラ２６の回転を矢印Ｒ２６方向に連続的に行うほか、所定の角度ずつ断続的に行うことも可能である。つまり、加圧ローラ２６の回転と停止とを繰り返しながら、記録材Ｐをステップ送りすることもできる。
【００３９】
温度制御手段２７は、ヒータ２０の裏面に取り付けられたサーミスタ（温度検知素子）２１と、このサーミスタ２１が検出する温度に基づいてトライアック２４を制御し、ヒータ２０に対する通電を制御するＣＰＵ２３とを有する。
【００４０】
上述のように、定着装置１１は、加圧ローラ２６の矢印Ｒ２６方向の回転により記録材Ｐを定着ニップ部Ｎにて挟持搬送しつつ、ヒータ２０によって記録材Ｐ上のトナーを加熱する。この際、回転制御手段２８によって加圧ローラ２６の回転を制御することにより、記録材Ｐの送りを適宜に制御することができ、また、温度制御手段２７によってヒータ２０の温度を適宜に制御することができるもの
である。
【００４１】
図３はヒータ２０の概略構成図であり、アルミナ等のセラミック基板上２０ａに厚膜印刷法（スクリーン印刷法）を用いて、Ａｇ／Ｐｄ等の導電厚膜ペーストにより、厚さ５μｍ程の通電発熱体２０ｂを印刷・焼成して形成し、その上を絶縁ガラス厚膜ペーストにより、ガラスコート層２０ｃを印刷・焼成したものである。
【００４２】
図４は定着装置における定着フィルム２５、加圧ローラ２６の支持構成を示すもので、ヒータ２０を内包した定着フィルム２５、この定着フィルム２５に圧接された加圧ローラ２６を絶縁部材３５を介して支持部材３６に支持させ、定着フィルム２５と加圧ローラ２６を加圧手段３７によって加圧させて圧接ニップ部Ｎを形成させている。
【００４３】
この構成によって、支持部材３６とアースＥ（ユニット支持部材）の間に電流計３８を設け、ヒータ２０とアースＥ間に電源３９からＡＣ１８００Ｖを３秒間印加してリーク電流を測定する耐圧の試験を行っても、ヒータ２０からのリークはもちろん、定着フィルム・フィルムガイド・ローラ芯金・ローラ表面などからのリークは全く生じなかった。
【００４４】
このように、定着フィルム２５と加圧ローラ２６は絶縁状態にする、すなわち、定着フィルム２５と加圧ローラ２６は絶縁部材３５を介して支持部材３６に支持されているので、電流リークを防止し上で、ガラスコート層を２層化したものである。
【００４５】
また、ガラスコートを行なわない（コート無し）ヒータ２０を用いて定着性を測定したところ、ほとんど定着しない（定着性が悪い）結果が得られた。図５はガラスコート層の塗り（印刷）回数と定着性の関係を示す。
【００４６】
１回に塗ることのできる膜圧は１０〜１７μｍで、１回印刷では１０〜１７μｍ、２回印刷では２０〜３４μｍ、３回印刷では３０〜５１μｍの範囲で１μｍ毎に膜厚を形成することが可能である。
【００４７】
従来の３層コート（３回塗り）５０μｍの定着性（濃度低下率）は約１８％であったものが、４５μｍ・４０μｍ・３５μｍ・３０μｍとガラスコート層を薄くすることで、約１６．５％・約１５％・約１３．５％・約１２％と定着性が向上する。
【００４８】
さらに各印刷で焼成を行ない膜厚を増していく方法で、それぞれの定着性を測定したところ図５に示す通り、同じ膜厚でも印刷回数によって定着性が異なることがわかった。例えば同じ３０μｍでも３回印刷では約１３％に対し、２回印刷では、約８％と定着性が良化している。しかし１回印刷で薄膜化しても定着性が向上することはなく、２回印刷での薄膜化が適切であることもわかる。これは約５μｍの発熱体凸部がガラスコート層表面に影響し、ガラスコート層の表面性が悪化するからである。
【００４９】
上記の参考例においては、定着フィルム２５と加圧ローラ２６は絶縁部材３５によって装置本体と絶縁状態に保たれ、定着フィルム２５とヒータ２０間に２層のガラスコート層を１０μｍの印刷を２回行うことで形成したので、最適なガラスコート厚を形成することができ、約７％と定着性を向上することが可能となった。もちろん定着性は、定着温度・加圧力・回転スピードなど様々な要因で異なる。また、電気安全性を確保しながら定着フィルム・定着装置の破損もなく、スピードアップ可能な熱効率を確保することが可能となった。
【００５０】
（実施例）
上記の参考例では、ガラスコート層の印刷毎に焼成をおこなっていたが、本実施例では焼成回数を最適化することで、さらに定着性を向上させることを特徴とする。
【００５１】
従来装置では焼成回数を減らすことで耐圧が不利になる傾向があったが、本発明では図４に示すように、定着フィルム２５、加圧ローラ２６を絶縁部材３５を介して支持部材３６に支持させているため、耐圧を気にすることなく焼成回数を少なくすることが可能となる。
【００５２】
実験では図６に示すように焼成回数を減らすことで定着性が向上することがわかる。よって、本実施例で焼成回数を１回に減らすことで、約４％に定着性を向上することが可能となり、さらにヒータ２０の構成によっては、図３に示すように下層コートの膜厚を加熱体厚によって変えることで、よりガラスコート層表面の平滑性を保つことができる。
【００５３】
また、本実施例では通電発熱体２０ｂが約５μｍなので、下層コートを１０μｍに印刷することが望ましい。上層コートは表面性を確保できる範囲で発熱体パターンによって異なるが１０〜１７μｍに印刷することができる。上・下層が異なる膜厚となるが２層合わせて２０〜３４μｍの範囲にあれば上記定着性を確保することができる。もちろん定着温度・加圧力・回転スピードなど様々な要因で異なるので、この測定では参考例と条件を統一している。本実施例により、さらに熱効率を確保することが可能となる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、定着性や絶縁耐圧を低下させないでスピードアップ化・省電力化に対応可能なフィルム加熱方式の定着装置を得ることができるという効果がある。
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【図面の簡単な説明】
【図１】  画像形成装置の一例の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】  定着装置の概略構成を示す縦断面図である
【図３】  ヒータの概略構成図である。
【図４】  定着フィルム、加圧ローラの支持構成図である。
【図５】  印刷回数による膜厚と定着性の関係図である。
【図６】  焼成回数と印刷回数による定着性の関係図である。
【符号の説明】
１  像担持体（感光ドラム）
２  帯電装置（帯電ローラ）
３  露光手段
４  現像装置
５  転写装置（転写ローラ）
６  クリーニング装置
７  給紙カセット
８  搬送ローラ
９  トップセンサー
１０  搬送ガイド
１１  定着装置
１２  搬送ローラ
１３  排紙ローラ
１４  排紙トレイ
１５  給紙ローラ
２０  加熱体（セラミックヒータ）
２１  温度検知素子（サーミスタ）
２２  ヒータホルダ
２３  ＣＰＵ
２４  トライアック
２５  定着回転体（定着フィルム）
２６  定着回転体（加圧ローラ）
２７  温度制御手段
２８  回転制御手段
２９  モータ
３０  ＣＰＵ
Ｎ  定着ニップ部
Ｐ  記録材
【図１】
0003833104.tif 000002
【図２】
0003833104.tif 000003
【図３】
0003833104.tif 000004
【図４】
0003833104.tif 000005
【図５】
0003833104.tif 000006
【図６】
0003833104.tif 000007