JP2000321907A

JP2000321907A - 定着装置

Info

Publication number: JP2000321907A
Application number: JP11135604A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tokimatsu; 宏行時松; Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2000-11-24
Also published as: US6282399B1

Abstract

(57)【要約】【課題】ウォーミングアップ時間を早くすると共に、
プリント時の熱線吸収層の温度低下や転写材通紙部の温
度ヒステリシスを防止し、熱線定着用回転部材の温度の
安定化を図った定着装置を提供すること。【解決手段】熱線を発光する熱線照射手段を内部に有
し、熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性基体
と、熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性弾性層
或いは透光性断熱層と、透光性弾性層または透光性断熱
層の外側に熱線を吸収する熱線吸収層とを設けてロール
状の熱線定着用回転部材を形成すると共に、昇温時にお
ける、透光性基体の層内平均温度をＴ１（°）、透光性
弾性層または透光性断熱層の層内平均温度をＴ２
（°）、熱線吸収層の層内平均温度をＴ３（°）とする
とき、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３とすることを特徴とする定着装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ＦＡＸ等の画像形成装置に用いられる定着装置に関
し、特にクイックスタートが可能な定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画
像形成装置に用いられる定着装置として、技術的な完成
度が高く安定したものとして熱ローラ定着方式が、低速
機から高速機まで、モノクロ機からフルカラー機まで、
と幅広く採用されている。

【０００３】しかしながら、従来の熱ローラ定着方式の
定着装置では、転写材やトナーを加熱する際に、熱容量
の大きな定着用の熱ローラを加熱する必要があるため省
エネルギー面で不利であり、また、プリント時に定着装
置を暖めるのに時間がかかりプリント時間（ウォーミン
グアップ時間）が長くなってしまうという問題がある。

【０００４】これを解決するためフィルム（熱定着フィ
ルム）を用い、熱ローラを熱定着フィルムという究極の
厚みまで持っていき低熱容量化し、温度制御されたヒー
タ（セラミックヒータ）を熱定着フィルムに直接加圧接
触させることで熱伝導効率を大幅に向上させ、省エネル
ギーとウォーミングアップ時間の短縮によるクイックス
タートとを図ったフィルム定着方式の定着装置やそれを
用いた画像形成装置が提案され、最近用いられてきてい
る。

【０００５】また、熱ローラの変形として透光性基体を
熱線定着ローラ（熱線定着用回転部材）として用い、内
部に設けたハロゲンランプ（熱線照射手段）からの熱線
をトナーに照射して加熱定着し、ウォーミングアップ時
間を要せずクイックスタートを図った定着方法が、特開
昭５２−１０６７４１号公報、同５７−８２２４０号公
報、同５７−１０２７３６号公報、同５７−１０２７４
１号公報等により開示されている。また、透光性基体の
外周面に光吸収層を設けて熱線定着ローラ（熱線定着用
回転部材）を構成し、円筒状の透光性基体内部に設けた
ハロゲンランプ（熱線照射手段）からの光を、透光性基
体の外周面に設けた光吸収層で吸収させ、光吸収層の熱
によりトナー像を定着させる定着方法が特開昭５９−６
５８６７号公報により開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭５２−１０６７４１号公報等の開示による定着装置
では、ハロゲンランプ（熱線照射手段）からの熱線を透
光性基体を通して照射し、トナーを加熱定着する方法に
より、また特開昭５９−６５８６７号公報の開示による
定着装置では、透光性基体の外周面に光吸収層（熱線吸
収層）を設けて熱線定着ローラ（熱線定着用回転部材）
を構成し、ハロゲンランプ（熱線照射手段）からの熱線
を透光性基体を通して光吸収層に照射し、該光吸収層の
熱によりトナーを定着する方法により、それぞれ省エネ
ルギーとウォーミングアップ時間を短縮したクイックス
タートとを図ろうとしたものであるが、表面の熱線吸収
層のみの発熱ではウォーミングアップ時間は短くできる
が、熱線吸収層の下層の温度が低く、プリント時に、熱
線吸収層の温度がすぐに低下してしまったり、転写材通
紙部のヒステリシスが長く残り、熱線定着用回転部材に
温度変動が生じるという問題が起こる。

【０００７】本発明は上記の問題点を解決し、ウォーミ
ングアップ時間を早くすると共に、プリント時の熱線吸
収層の温度低下や転写材通紙部の温度ヒステリシスを防
止し、熱線定着用回転部材の温度の安定化を図った定着
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、転写材上の
トナー像を加熱と加圧とにより前記転写材に固定する定
着装置において、熱線を発光する熱線照射手段を内部に
有し、前記熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性
基体と、前記熱線に対して透光性を有する円筒状の透光
性弾性層或いは透光性断熱層と、前記透光性弾性層また
は前記透光性断熱層の外側に前記熱線を吸収する熱線吸
収層とを設けてロール状の熱線定着用回転部材を形成す
ると共に、昇温時における、前記透光性基体の層内平均
温度をＴ１（°）、前記透光性弾性層または前記透光性
断熱層の層内平均温度をＴ２（°）、前記熱線吸収層の
層内平均温度をＴ３（°）とするとき、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ
３とすることを特徴とする定着装置（第１の発明）によ
って達成される。

【０００９】また、上記目的は、転写材上のトナー像を
加熱と加圧とにより前記転写材に固定する定着装置にお
いて、熱線を発光する熱線照射手段を内部に有し、前記
熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性基体と、前
記熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性弾性層或
いは透光性断熱層と、前記透光性弾性層または前記透光
性断熱層の外側に前記熱線を吸収する熱線吸収層とを設
けてロール状の熱線定着用回転部材を形成すると共に、
昇温時における、前記透光性基体のみでの単位時間当た
りの昇温温度をＴ１１（°）、前記透光性弾性層または
前記透光性断熱層のみでの単位時間当たりの昇温温度を
Ｔ２１（°）、前記熱線吸収層のみでの単位時間当たり
の昇温温度をＴ３１（°）とするとき、Ｔ１１＜Ｔ２１
＜Ｔ３１とすることを特徴とする定着装置（第２の発
明）によって達成される。

【００１０】また、上記目的は、転写材上のトナー像を
加熱と加圧とにより前記転写材に固定する定着装置にお
いて、熱線を発光する熱線照射手段を内部に有し、前記
熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性基体と、前
記熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性弾性層或
いは透光性断熱層と、前記透光性弾性層または前記透光
性断熱層の外側に前記熱線を吸収する熱線吸収層とを設
けてロール状の熱線定着用回転部材を形成すると共に、
前記透光性基体の熱線吸収係数をα１（ｍｍ^−１）、前
記透光性弾性層または前記透光性断熱層の熱線吸収係数
をα２（ｍｍ^-1）、前記熱線吸収層の熱線吸収係数をα
３（ｍｍ^-1）とするとき、α１＜α２＜α３とすること
を特徴とする定着装置（第３の発明）によって達成され
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の
意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の
実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示
すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限
定するものではない。

【００１２】本発明にかかわる定着装置を用いる画像形
成装置の一実施形態の画像形成プロセスおよび各機構に
ついて、図１ないし図９を用いて説明する。図１は、本
発明にかかわる定着装置を用いる画像形成装置の一実施
形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図であり、図
２は、図１の像形成体の側断面図であり、図３は、定着
装置の構造を示す説明図であり、図４は、図３のロール
状の熱線定着用回転部材の拡大断面構成図であり、図５
は、図３のロール状の熱線定着用回転部材の熱線吸収層
の濃度分布を示す図であり、図６は、図３のロール状の
熱線定着用回転部材の透光性基体の外径と厚さとを示す
図であり、図７は、熱線定着用回転部材の昇温時の各層
の層内平均温度と温度分布とを示す図であり、図８は、
熱線定着用回転部材の各単層のみでの昇温時の昇温温度
勾配を示す図であり、図９は、熱線定着用回転部材の各
単層のみでの単位時間当たりの昇温温度と熱線吸収係数
とを示す図である。

【００１３】図１または図２によれば、像形成体である
感光体ドラム１０は、例えばガラスや透光性アクリル樹
脂等の透光性部材によって形成される円筒状の基体の外
周に、透光性の導電層、有機感光層（ＯＰＣ）の光導電
体層を形成したものである。

【００１４】感光体ドラム１０は、図示しない駆動源か
らの動力により透光性の導電層を接地された状態で図１
の矢印で示す時計方向に感光体ドラム１０が回転され
る。

【００１５】感光体ドラム１０は前フランジ１０ａと後
フランジ１０ｂとにより挟持され、前フランジ１０ａが
装置本体の前側板５０１に取付けられるカバー５０３に
設けられたガイドピン１０Ｐ１によって軸受支持され、
後フランジ１０ｂが装置本体の後側板５０２に取付けら
れる複数のガイドローラ１０Ｒに外嵌して感光体ドラム
１０が保持される。後フランジ１０ｂの外周に設けられ
た歯車１０Ｇを駆動用の歯車Ｇ１に噛合し、その動力に
より透明の導電層を接地された状態で図１の矢印で示す
時計方向に感光体ドラム１０が回転される。

【００１６】本発明では、画像露光用の露光ビームの結
像点である感光体ドラムの光導電体層において、光導電
体層の光減衰特性（光キャリア生成）に対して適正なコ
ントラストを付与できる波長の露光光量を有していれば
よい。従って、本実施形態における感光体ドラムの透光
性の基体の光透過率は、１００％である必要はなく、露
光ビームの透過時にある程度の光が吸収されるような特
性であってもよく、要は、適切なコントラストを付与で
きればよい。透光性の基体の素材としては、アクリル樹
脂、特にメタクリル酸メチルエステルモノマーを用い重
合したものが、透光性、強度、精度、表面性等において
優れており好ましく用いられるが、その他一般光学部材
などに使用されるアクリル、フッ素、ポリエステル、ポ
リカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどの各
種透光性樹脂が使用可能である。また、露光光に対し透
光性を有していれば、着色していてもよい。透光性の導
電層としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化
錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅や、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｎｉ、Ａｌなどからなる透光性を維持した金属薄膜
が用いられ、成膜法としては、真空蒸着法、活性反応蒸
着法、各種スパッタリング法、各種ＣＶＤ法、浸漬塗工
法、スプレー塗布法などが利用される。また、光導電体
層としては各種有機感光層（ＯＰＣ）が使用される。

【００１７】光導電体層の感光層としての有機感光層
は、電荷発生物質（ＣＧＭ）を主成分とする電荷発生層
（ＣＧＬ）と電荷輸送物質（ＣＴＭ）を主成分とする電
荷輸送層（ＣＴＬ）とに機能分離された二層構成の感光
層とされる。二層構成の有機感光層は、ＣＴＬが厚いた
めに有機感光層としての耐久性が高く本発明に適する。
なお有機感光層は、電荷発生物質（ＣＧＭ）と電荷輸送
物質（ＣＴＭ）を１つの層中に含有する単層構成とされ
てもよく、該単層構成又は前記二層構成の感光層には、
通常バインダ樹脂が含有される。

【００１８】以下に説明する帯電手段としてのスコロト
ロン帯電器１１、画像書込手段としての露光光学系１
２、現像手段としての現像器１３は、それぞれ、イエロ
ー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒色
（Ｋ）の各色毎の画像形成プロセスに用いられ、本実施
形態においては、図１の矢印にて示す感光体ドラム１０
の回転方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に配置され
る。

【００１９】帯電手段としてのスコロトロン帯電器１１
は像形成体である感光体ドラム１０の移動方向に対して
直交する方向（図１において紙面垂直方向）に感光体ド
ラム１０と対峙し近接して取り付けられ、感光体ドラム
１０の前述した有機感光体層に対し所定の電位に保持さ
れた制御グリッド（符号なし）と、コロナ放電電極１１
ａとして、例えば鋸歯状電極を用い、トナーと同極性の
コロナ放電とによって帯電作用（本実施形態においては
マイナス帯電）を行い、感光体ドラム１０に対し一様な
電位を与える。コロナ放電電極１１ａとしては、その他
ワイヤ電極や針状電極を用いることも可能である。

【００２０】各色毎の露光光学系１２は、それぞれ、像
露光光の発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）を
感光体ドラム１０の軸と平行に複数個アレイ状に並べた
線状の露光素子（不図示）と等倍結像素子としてのセル
フォックレンズ（不図示）とがホルダに取り付けられた
露光用ユニットとして構成される。装置本体の後側板５
０２に設けられたガイドピン１０Ｐ２と、前側板５０１
に取付けられるカバー５０３に設けられたガイドピン１
０Ｐ１と、を案内として固定される円柱状の保持部材２
０に、各色毎の露光光学系１２が取付けられて感光体ド
ラム１０の基体内部に収容される。露光素子としてはそ
の他、ＦＬ（蛍光体発光）、ＥＬ（エレクトロルミネッ
センス）、ＰＬ（プラズマ放電）等の複数の発光素子を
アレイ状に並べた線状のものが用いられる。

【００２１】各色毎の画像書込手段としての露光光学系
１２は、感光体ドラム１０上での露光位置を、スコロト
ロン帯電器１１と現像器１３との間で、現像器１３に対
して感光体ドラムの回転方向上流側に設けた状態で、感
光体ドラム１０の内部に配置される。

【００２２】露光光学系１２は、別体のコンピュータ
（不図示）から送られメモリに記憶された各色の画像デ
ータに基づいて画像処理を施した後、一様に帯電した感
光体ドラム１０に像露光を行い、感光体ドラム１０上に
潜像を形成する。この実施形態で使用される発光素子の
発光波長は、通常Ｙ、Ｍ、Ｃのトナーの透光性の高い６
８０〜９００ｎｍの範囲のものが良好であるが、裏面か
ら像露光を行うことからカラートナーに透光性を十分に
有しないこれより短い波長でもよい。

【００２３】各色毎の現像手段としての現像器１３は、
内部にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）
若しくは黒色（Ｋ）の二成分（一成分でもよい）の現像
剤を収容し、それぞれ、例えば厚み０．５ｍｍ〜１ｍ
ｍ、外径１５〜２５ｍｍの円筒状の非磁性のステンレス
あるいはアルミ材で形成された現像剤担持体である現像
スリーブ１３１を備えている。

【００２４】現像領域では、現像スリーブ１３１は、突
き当てコロ（不図示）により感光体ドラム１０と所定の
間隙、例えば１００μｍ〜１０００μｍをあけて非接触
に保たれ、感光体ドラム１０の回転方向と最近接位置に
おいて順方向に回転しており、現像スリーブ１３１に対
して現像バイアスとしてトナーと同極性（本実施形態に
おいてはマイナス極性）の直流電圧或いは直流電圧に交
流電圧ＡＣを重畳する電圧を印加することにより、感光
体ドラム１０の露光部に対して非接触の反転現像が行わ
れる。この時の現像間隔精度は画像ムラを防ぐために２
０μｍ程度以下が必要である。

【００２５】以上のように現像器１３は、スコロトロン
帯電器１１による帯電と露光光学系１２による像露光に
よって形成される感光体ドラム１０上の静電潜像を、非
接触の状態で感光体ドラム１０の帯電極性と同極性のト
ナー（本実施形態においては感光体ドラムは負帯電であ
り、トナーは負極性）により反転現像する。

【００２６】画像形成のスタートにより不図示の感光体
駆動モータの始動により駆動用の歯車Ｇ１を通して感光
体ドラム１０の後フランジ１０ｂに設けられた歯車１０
Ｇが回動され感光体ドラム１０を図１の矢印で示す時計
方向へ回転し、同時にＹのスコロトロン帯電器１１の帯
電作用により感光体ドラム１０に電位の付与が開始され
る。感光体ドラム１０は電位を付与されたあと、Ｙの露
光光学系１２において第１の色信号すなわちＹの画像デ
ータに対応する電気信号による露光が開始されドラムの
回転走査によってその表面の感光層に原稿画像のイエロ
ー（Ｙ）の画像に対応する静電潜像が形成される。この
潜像はＹの現像器１３により非接触の状態で反転現像さ
れ、感光体ドラム１０上にイエロー（Ｙ）のトナー像が
形成される。

【００２７】次いで、感光体ドラム１０は前記イエロー
（Ｙ）のトナー像の上に、Ｍのスコロトロン帯電器１１
の帯電作用により電位が付与され、Ｍの露光光学系１２
の第２の色信号すなわちマゼンタ（Ｍ）の画像データに
対応する電気信号による露光が行われ、Ｍの現像器１３
による非接触の反転現像によって前記のイエロー（Ｙ）
のトナー像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が重ね合わ
せて形成される。

【００２８】同様のプロセスにより、Ｃのスコロトロン
帯電器１１、露光光学系１２及び現像器１３によってさ
らに第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像
が、また、Ｋのスコロトロン帯電器１１、露光光学系１
２及び現像器１３によって第４の色信号に対応する黒色
（Ｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体
ドラム１０の一回転以内にその周面上にカラーのトナー
像が形成される。

【００２９】このように、本実施の形態では、Ｙ、Ｍ、
Ｃ及びＫの露光光学系１２による感光体ドラム１０の有
機感光層に対する露光は、感光体ドラム１０の内部より
透光性の基体を通して行われる。従って、第２、第３及
び第４の色信号に対応する画像の露光は何れも先に形成
されたトナー像により遮光されることなく静電潜像を形
成することが可能となり、好ましいが、感光体ドラム１
０の外部から露光してもよい。

【００３０】一方、転写材としての記録紙Ｐは、転写材
収納手段としての給紙カセット１５より、送り出しロー
ラ（符号なし）により送り出され、給送ローラ（符号な
し）により給送されてタイミングローラ１６へ搬送され
る。

【００３１】記録紙Ｐは、タイミングローラ１６の駆動
によって、感光体ドラム１０上に担持されたカラートナ
ー像との同期がとられ、紙帯電手段としての紙帯電器１
５０の帯電により搬送ベルト１４ａに吸着されて転写域
へ給送される。搬送ベルト１４ａにより密着搬送された
記録紙Ｐは、転写域でトナーと反対極性（本実施形態に
おいてはプラス極性）の電圧が印加される転写手段とし
ての転写器１４ｃにより、感光体ドラム１０の周面上の
カラートナー像が一括して記録紙Ｐに転写される。

【００３２】カラートナー像が転写された記録紙Ｐは、
転写材分離手段としての紙分離ＡＣ除電器１４ｈにより
除電されて、搬送ベルト１４ａから分離され、定着装置
１７へと搬送される。

【００３３】定着装置１７はカラートナー像を定着する
ための上側のロール状の熱線定着用回転部材としての熱
線定着ローラ１７ａと、下側のロール状の定着用回転部
材としての定着ローラ４７ａとにより構成され、熱線定
着ローラ１７ａの内部中心には、光源によっては可視光
を含んだ赤外線或いは遠赤外線等の熱線を発光するハロ
ゲンランプ１７１ｇやキセノンランプ（不図示）等が熱
線照射手段として配設される。

【００３４】熱線定着ローラ１７ａと定着ローラ４７ａ
との間で形成されるニップ部Ｎで記録紙Ｐが挟持され、
熱と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のカラートナ
ー像が定着され、記録紙Ｐが排紙ローラ１８により送ら
れて、装置上部のトレイへ排出される。

【００３５】転写後の感光体ドラム１０の周面上に残っ
たトナーは、像形成体クリーニング手段としてのクリー
ニング装置１９に設けられたクリーニングブレード１９
ａによりクリーニングされる。残留トナーを除去された
感光体ドラム１０はスコロトロン帯電器１１によって一
様帯電を受け、次の画像形成サイクルに入る。

【００３６】図３に示すように、定着装置１７は転写材
上のトナー像を定着するための上側の弾性を有するロー
ル状の熱線定着用回転部材としての熱線定着ローラ１７
ａと、下側のロール状の定着用回転部材としての定着ロ
ーラ４７ａとにより構成され、弾性を有する熱線定着ロ
ーラ１７ａと定着ローラ４７ａとの間で形成される、幅
５〜２０ｍｍ程度のニップ部Ｎで記録紙Ｐを挟持し、熱
と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のトナー像を定
着する。上側に設けられるロール状の熱線定着用回転部
材としての熱線定着ローラ１７ａには、ニップ部Ｎの位
置より熱線定着ローラ１７ａの回転方向に、定着分離爪
ＴＲ６、定着オイルクリーニングローラＴＲ１、熱均一
化ローラＴＲ７、オイル塗布フェルトＴＲ２、オイル量
規制ブレードＴＲ３が設けられ、オイルタンクＴＲ４よ
り毛細管パイプＴＲ５を通してオイル塗布フェルトＴＲ
２に供給されたオイルがオイル塗布フェルトＴＲ２によ
り熱線定着ローラ１７ａに塗布される。定着オイルクリ
ーニングブレードＴＲ１により熱線定着ローラ１７ａの
周面上のオイルがクリーニングされる。従って熱均一化
ローラＴＲ７、及び後述する、熱線定着ローラ１７ａの
温度を測定する温度検知手段である温度センサＴＳ１
は、定着オイルクリーニングローラＴＲ１とオイル塗布
フェルトＴＲ２との間のクリーニングされた熱線定着ロ
ーラ１７ａの周面に設けられる。定着分離爪ＴＲ６によ
り定着後の転写材が分離される。また、アルミ材やステ
ンレス材等の熱伝導性の良好な金属ローラ部材やヒート
パイプを用いた熱均一化ローラＴＲ７により熱線吸収層
１７１ｂにより加熱される熱線定着ローラ１７ａ周面の
発熱温度分布が均一化される。熱均一化ローラＴＲ７に
より転写材の通紙に伴う熱線定着ローラ１７ａの縦方向
及び横方向の温度むらが均一化される。

【００３７】転写材上のトナー像を定着するための熱線
定着用回転部材としての熱線定着ローラ１７ａは、円筒
状の透光性基体１７１ａと、該透光性基体１７１ａの外
側（外周面）に透光性弾性層１７１ｄ（または後述する
透光性断熱層１７１ｅ）と熱線吸収層１７１ｂと離型層
１７１ｃとをその順に設けたソフトローラとして構成さ
れる。透光性基体１７１ａ内部中心に、光源によっては
可視光を含んだ赤外線或いは遠赤外線等の熱線を発光す
る熱線照射手段であるハロゲンランプ１７１ｇやキセノ
ンランプ（不図示）が設けられる。熱線定着用回転部材
としての熱線定着ローラ１７ａは、後述するようにして
弾性の高いソフトローラとして構成される。ハロゲンラ
ンプ１７１ｇやキセノンランプ（不図示）より発光され
た熱線が熱線吸収層１７１ｂにより吸収され急速加熱が
可能なロール状の熱線定着用回転部材が形成される。

【００３８】また、下側のロール状の定着用回転部材と
しての定着ローラ４７ａは、例えばアルミ材を用いた円
筒状の金属パイプ４７１ａと、該金属パイプ４７１ａの
外周面に例えばシリコン材を用いた、１〜３ｍｍ厚の薄
肉ゴム層よりなるゴムローラ４７１ｂを形成したソフト
ローラとして構成される。下側のロール状の定着用回転
部材を断熱性の高い弾性ゴムローラ（ローラ内部に発泡
させたスポンジ材を用いた弾性ローラ）を用い、上側の
熱線定着用回転部材から下側の定着用回転部材への熱の
拡散を防止すると共に、広いニップ幅も確保する。ま
た、ゴムローラ４７１ｂの表面にも当接して従動回転す
る、アルミ材やステンレス材等の熱伝導性の良好な金属
ローラ部材を用いた熱均一化ローラＴＲ７が設けられ、
熱均一化ローラＴＲ７により定着ローラ４７ａ周面の発
熱温度分布が均一化される。熱均一化ローラＴＲ７とし
ては、熱の蓄熱と放熱とを兼ねるヒートパイプを用いる
ことが好ましい。さらに、金属パイプ４７１ａの内部中
心に発熱源としてのハロゲンランプ４７１ｃを設けても
よい。むろん、本発明である上側の熱線定着ローラ１７
ａと同じ構成を、下側の定着用回転部材に用いてもよ
い。

【００３９】上側のソフトローラと下側のソフトローラ
との間に平面状のニップ部Ｎが形成されトナー像の定着
が行われる。

【００４０】ＴＳ１は上側の熱線定着ローラ１７ａに取
付けられた温度制御を行うための例えば接触タイプのサ
ーミスタを用いた温度検知手段である温度センサであ
り、ＴＳ２は下側の定着ローラ４７ａに取付けられた温
度制御を行うための例えば接触タイプのサーミスタを用
いた温度センサである。温度センサＴＳ１、ＴＳ２とし
ては接触タイプの他に、非接触タイプのものを用いるこ
とも可能である。

【００４１】図４によれば、熱線定着ローラ１７ａの構
成は、図４（ａ）に断面を示すように、円筒状の透光性
基体１７１ａとしては、厚さ１〜４ｍｍ、好ましくは
１．５〜３ｍｍ厚で、ハロゲンランプ１７１ｇやキセノ
ンランプ（不図示）よりの赤外線或いは遠赤外線等の熱
線を透過するパイレックスガラス、サファイヤ（Ａｌ₂
Ｏ₃）、ＣａＦ₂等のセラミック材（熱伝導率が（５〜２
０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋ、比熱が（０．５〜２．
０）×Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が１．５〜３．０）や、ポリイ
ミド、ポリアミド等を使用した透光性樹脂（熱伝導率が
（２〜４）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋ、比熱が（１〜
２）×Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が０．８〜１．２）等を用い
る。例えば熱線定着ローラ１７ａの透光性基体１７１ａ
として、内径３２ｍｍ、外径４０ｍｍで、層厚（厚さ）
４ｍｍのパイレックスガラス（比熱が０．７８Ｊ／ｇ・
Ｋ、比重が２．３２）を用いたときの透光性基体１７１
ａのＡ−３サイズ幅（２９７ｍｍ）当たりでの熱容量Ｑ
１は約６０ｃａｌ／ｄｅｇである。また、透光性基体１
７１ａを通過させる熱線の波長は０．１〜２０μｍ、好
ましくは０．３〜３μｍであるので、フィラーとして硬
度や熱伝導率の調整剤が加えられるが、粒径が熱線の波
長の１／２、好ましくは１／５以下の、１次、２次粒子
を含めて平均粒径が１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ
以下の熱線透過性（光源によっては可視光を含んだ赤外
線或いは遠赤外線透過性）のＩＴＯ、酸化チタン、酸化
アルミニウム、酸化亜鉛、酸化シリコン、酸化マグネシ
ウム、炭酸カルシウム等の金属酸化物の微粒子を樹脂バ
インダに分散させたもので透光性基体１７１ａを形成し
てもよい。層中で１次、２次粒子を含めて平均粒径が１
μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下であることが光散
乱を防ぎ、熱線吸収層１７１ｂに到達させるのに好まし
い。上記の如く、透光性基体１７１ａはあまり熱伝導性
が良くない。

【００４２】透光性弾性層１７１ｄは、厚さ１〜４ｍ
ｍ、好ましくは２〜３ｍｍ厚の例えばシリコンゴムやフ
ッ素ゴムを用い、熱線（光源によっては可視光を含んだ
赤外線或いは遠赤外線）を透過する熱線透過性のゴム層
（ベース層）で形成される。透光性弾性層１７１ｄとし
ては高速化対応のために、ベース層（シリコンゴム）に
フィラーとしてシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等
の金属酸化物の粉末を配合させて熱伝導率を向上させる
方法がとられ、熱伝導率が（１〜３）×１０^-3Ｊ／ｃｍ
・ｓ・Ｋ、比熱が（１〜２）×Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が０．
９〜１．０のゴム層を用いる。例えば熱線定着ローラ１
７ａの透光性弾性層１７１ｄとして、外径４８ｍｍで、
層厚（厚さ）４ｍｍのシリコンゴム（比熱が１．１Ｊ／
ｇ・Ｋ、比重が０．９１）を用いたときの透光性弾性層
１７１ｄのＡ−３サイズ幅（２９７ｍｍ）当たりでの熱
容量Ｑ２は約４０ｃａｌ／ｄｅｇである。ゴム層は熱伝
導率がガラス部材を用いた透光性基体１７１ａ（熱伝導
率が（５〜２０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋ）より１桁
低いので断熱性を有する層の役割をする。熱伝導率を高
めると一般的にゴム硬度が高くなる傾向があり、例えば
通常４０Ｈｓのものが６０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）
近くまで高くなってしまう。好ましいゴム硬度は５〜６
０Ｈｓである。熱線定着用回転部材の透光性弾性層１７
１ｄの大部分はこのベース層で占められており、加圧時
の圧縮量はベース層のゴム硬度で決定される。透光性弾
性層１７１ｄの中間層はオイル膨潤防止のために耐油層
としてフッ素系ゴムが２０〜３００μｍの厚さで塗られ
ている。透光性弾性層１７１ｄのトップ層のシリコンゴ
ムとしては、ＨＴＶ（ＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒ
ｅＶｏｌｃａｎｉｚｉｎｇ）よりも離型性のよいＲＴＶ
（ＲｏｏｍＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＶｏｌｃａｎｉ
ｚｉｎｇ）やＬＴＶ（ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｖｏｌｃａｎｉｚｉｎｇ）が中間層並の厚さで被覆さ
れている。また、透光性弾性層１７１ｄを通過させる熱
線の波長は０．１〜２０μｍ、好ましくは０．３〜３μ
ｍであるので、硬度や熱伝導率の調整剤として、粒径が
熱線の波長の１／２、好ましくは１／５以下の、１次、
２次粒子を含めて平均粒径が１μｍ以下、好ましくは
０．１μｍ以下の熱線透過性（光源によっては可視光を
含んだ赤外線或いは遠赤外線透過性）の酸化チタン、酸
化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化シリコン、酸化マグネ
シウム、炭酸カルシウム等の金属酸化物の微粒子を樹脂
バインダに分散させたもので透光性弾性層１７１ｄを形
成してもよい。層中で１次、２次粒子を含めて平均粒径
が１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下であることが
光散乱を防ぎ、熱線吸収層１７１ｂに到達させるのに好
ましい。透光性弾性層１７１ｄを設けることにより、熱
線定着用回転部材としての熱線定着ローラ１７ａが弾性
の高いソフトローラとして構成される。また本発明の熱
線定着用回転部材である熱線定着ローラ１７ａとして
は、断熱性を有する透光性弾性層１７１ｄの代わりとし
て、透光性樹脂等の非弾性層として断熱性のみの効果を
有する透光性断熱層１７１ｅを使用することも可能であ
る。

【００４３】熱線吸収層１７１ｂとしては、ハロゲンラ
ンプ１７１ｇやキセノンランプ（不図示）より発光さ
れ、透光性基体１７１ａ及び透光性弾性層１７１ｄ（或
いは透光性断熱層１７１ｅ）にて吸収された残りの熱線
で、透光性基体１７１ａ及び透光性弾性層１７１ｄ（或
いは透光性断熱層１７１ｅ）を透過した熱線の略１００
％にあたる９０〜１００％、好ましくは９５〜１００％
の熱線を熱線吸収層１７１ｂにより吸収し急速加熱が可
能な熱線定着用回転部材を形成するように、樹脂バイン
ダにカーボンブラック、黒鉛、鉄黒（Ｆｅ₃Ｏ₄）や各種
フェライト及びその化合物、酸化銅、酸化コバルト、ベ
ンガラ（Ｆｅ₂Ｏ₃）等の粉末を混入した熱線吸収部材を
用い、厚さ１００〜５００μｍ、好ましくは２００〜４
００μｍ厚の熱線吸収部材を透光性弾性層１７１ｄ（或
いは透光性断熱層１７１ｅ）の外側（外周面）に吹付け
或いは塗布等により形成する。熱線吸収層１７１ｂの熱
伝導率は前記透光性弾性層１７１ｄのゴム層（熱伝導率
が（１〜３）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋ、比熱が（１〜
２）×Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が０．９〜１．０）と比べて、
カーボンブラック等の吸収剤の添加により、やや高めの
（３〜１０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋ（比熱が（〜
２．０）×Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が（〜０．９））に設定す
ることができる。熱線吸収層１７１ｂとしてはニッケル
電鋳ローラ等の金属ローラ部材を同様の厚さで設けても
よい。この時、熱線を吸収するために内側（内周面）は
黒色酸化処理をしておくことが好ましい。熱線吸収層１
７１ｂでの熱線吸収率が９０％程度よりも低く、例えば
２０〜８０％程度であると熱線が漏れて、漏れた熱線に
より熱線定着用回転部材としての熱線定着ローラ１７ａ
がモノクロ画像形成に用いられた場合、フィルミング等
により熱線定着ローラ１７ａの特定位置の表面に黒トナ
ーが付着すると漏れた熱線により付着部から発熱が起
き、その部分でさらに熱線吸収による発熱が重ねて起こ
り熱線吸収層１７１ｂを破損する。またカラー画像形成
に用いられた場合、カラートナーの吸収効率が一般に低
く、かつカラートナー間に吸収効率の差があることから
定着不良となったり、定着ムラとなる。従って、ハロゲ
ンランプ１７１ｇやキセノンランプ（不図示）より発光
され、透光性基体１７１ａ及び透光性弾性層１７１ｄ
（或いは透光性断熱層１７１ｅ）にて吸収された残りの
熱線で、透光性基体１７１ａ及び透光性弾性層１７１ｄ
（或いは透光性断熱層１７１ｅ）を透過した熱線が熱線
吸収層１７１ｂで完全に吸収されるように熱線吸収層１
７１ｂの熱線吸収率を略１００％にあたる９０〜１００
％、好ましくは９５〜１００％とする。これにより、分
光特性が異なることで熱線により定着することが困難な
カラートナーの溶融が良好に行われ、特に図１でのカラ
ー画像形成において、分光特性が異なることで熱線によ
り定着することが困難なトナー層の厚い転写材上の重ね
合わせカラートナー像の溶融が良好に行われる。また、
熱線吸収層１７１ｂの厚さが１００μｍ未満で薄いと、
熱線吸収層１７１ｂでの熱線の吸収による加熱速度は速
いが、薄膜による局所的な加熱による熱線吸収層１７１
ｂの破損や強度不足の原因となり、熱線吸収層１７１ｂ
の厚さが５００μｍを越えて厚過ぎると、熱伝導不良と
なったり、熱容量が大きくなり急速加熱が成しにくくな
る。熱線吸収層１７１ｂの熱線吸収率を略１００％にあ
たる９０〜１００％、好ましくは９５〜１００％とした
り、熱線吸収層１７１ｂの厚さを１００〜５００μｍ、
好ましくは２００〜４００μｍとすることにより、熱線
吸収層１７１ｂでの局所的な発熱が防止され、均一な発
熱が行われる。また、熱線吸収層１７１ｂに投光される
熱線の波長は０．１〜２０μｍ、好ましくは０．３〜３
μｍであるので、フィラーとして硬度や熱伝導率の調整
剤が加えられるが、粒径が熱線の波長の１／２、好まし
くは１／５以下の、１次、２次粒子を含めて平均粒径が
１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下の熱線透過性
（光源によっては可視光を含んだ赤外線或いは遠赤外線
透過性）の酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、
酸化シリコン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム等の
金属酸化物の微粒子を樹脂バインダに５〜５０重量％分
散させたもので熱線吸収層１７１ｂを形成してもよい。
このようにして、熱線吸収層１７１ｂは温度がすぐに上
がるように熱容量を小さくしてあるので、熱線定着用回
転部材としての熱線定着ローラ１７ａに温度低下が生
じ、定着ムラが発生するという問題を防止する。熱線吸
収層１７１ｂとしては、弾性を有するシリコンゴムやフ
ッ素ゴムに、カーボンブラック、黒鉛、鉄黒（Ｆｅ
₃Ｏ₄）や各種フェライト及びその化合物、酸化銅、酸化
コバルト、ベンガラ（Ｆｅ₂Ｏ₃）等の粉末を混入したも
のを用いてもよい。例えば熱線定着ローラ１７ａの熱線
吸収層１７１ｂ（或いは後述する兼用層１７１Ｂ）とし
て、外径４８ｍｍの透光性弾性層１７１ｄの表面（外周
面）に、層厚（厚さ）１００μｍのフッ素樹脂（比熱が
２．０Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が０．９）を用いたときの熱線
吸収層１７１ｂ（或いは兼用層１７１Ｂ）のＡ−３サイ
ズ幅（２９７ｍｍ）当たりでの熱容量Ｑ３は約１．０ｃ
ａｌ／ｄｅｇである。熱線吸収層１７１ｂとしてはニッ
ケル電鋳ベルトのように金属フィルム部材を用いること
もできる。この時、熱線吸収のために内側（内周面）は
黒色酸化処理をしておくことが望ましい。

【００４４】また熱線吸収層１７１ｂと分離して熱線吸
収層１７１ｂの外側（外周面）に、トナーとの離型性を
良好とするため、厚さ３０〜１００μｍのＰＦＡ（フッ
素樹脂）チューブを被覆したものや、フッ素樹脂（ＰＦ
ＡまたはＰＴＦＥ）塗料を２０〜３０μｍ塗布した離型
層１７１ｃ（熱伝導率が（１〜１０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ
・ｓ・Ｋ、比熱が（〜２．０）×Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が
（〜０．９））を設ける（分離型）。

【００４５】さらに図４（ｂ）に断面を示すように、カ
ーボンブラック、黒鉛、鉄黒（Ｆｅ₃Ｏ₄）や各種フェラ
イト及びその化合物、酸化銅、酸化コバルト、ベンガラ
（Ｆｅ₂Ｏ₃）等の粉末を混入した熱線吸収部材と、バイ
ンダと離型剤とを兼ねたフッ素樹脂（ＰＦＡまたはＰＴ
ＦＥ）塗料とを混入して配合し、図４（ａ）にて前述し
た熱線吸収層１７１ｂと離型層１７１ｃとを一体として
離型性を有する兼用層１７１Ｂを、透光性基体１７１ａ
の外側（外周面）に形成された透光性弾性層１７１ｄ
（或いは透光性断熱層１７１ｅ）の外側（外周面）に形
成し、弾性を有するロール状の熱線定着用回転部材を形
成してもよい。兼用層１７１Ｂの熱伝導率は熱線吸収層
１７１ｂの熱伝導率と略同様で、（３〜１０）×１０^-3
Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋ（比熱が（〜２．０）×Ｊ／ｇ・Ｋ、
比重が（〜０．９））である。前述したと同様に、ハロ
ゲンランプ１７１ｇやキセノンランプ（不図示）より発
光され、透光性基体１７１ａ及び透光性弾性層１７１ｄ
（或いは透光性断熱層１７１ｅ）にて吸収された残りの
熱線で、透光性基体１７１ａ及び透光性弾性層１７１ｄ
（或いは透光性断熱層１７１ｅ）を透過した熱線が完全
に吸収されるように兼用層１７１Ｂの熱線吸収率を略１
００％にあたる９０〜１００％、好ましくは９５〜１０
０％とする。兼用層１７１Ｂでの熱線吸収率が９０％程
度よりも低く、例えば２０〜８０％程度であると熱線が
漏れて、漏れた熱線により熱線定着用回転部材がモノク
ロ画像形成に用いられた場合、フィルミング等により熱
線定着用回転部材の特定位置の表面に黒トナーが付着す
ると漏れた熱線により付着部から発熱が起き、その部分
でさらに熱線吸収による発熱が重ねて起こり兼用層１７
１Ｂを破損する。またカラー画像形成に用いられた場
合、カラートナーの吸収効率が一般に低く、かつカラー
トナー間に吸収効率の差があることから定着不良となっ
たり、定着ムラとなる。従って、ハロゲンランプ１７１
ｇやキセノンランプ（不図示）より発光され、透光性基
体１７１ａ及び透光性弾性層１７１ｄ（或いは透光性断
熱層１７１ｅ）にて吸収された残りの熱線で、透光性基
体１７１ａ及び透光性弾性層１７１ｄ（或いは透光性断
熱層１７１ｅ）を透過した熱線が熱線定着用回転部材内
で完全に吸収されるように兼用層１７１Ｂの熱線吸収率
を略１００％にあたる９０〜１００％、好ましくは９５
〜１００％とする。また、兼用層１７１Ｂでの局所的な
発熱も防止され、均一な発熱が行われる。また、兼用層
１７１Ｂに投光される熱線の波長は０．１〜２０μｍ、
好ましくは０．３〜３μｍであるので、フィラーとして
硬度や熱伝導率の調整剤が加えられるが、粒径が熱線の
波長の１／２、好ましくは１／５以下の、１次、２次粒
子を含めて平均粒径が１μｍ以下、好ましくは０．１μ
ｍ以下の熱線透過性（光源によっては可視光を含んだ赤
外線或いは遠赤外線透過性）の酸化チタン、酸化アルミ
ニウム、酸化亜鉛、酸化シリコン、酸化マグネシウム、
炭酸カルシウム等の金属酸化物の微粒子を樹脂バインダ
に分散させたもので兼用層１７１Ｂを形成してもよい。

【００４６】図５によれば、ロール状の熱線定着用回転
部材としての熱線定着ローラ１７ａの熱線吸収層１７１
ｂに前述した熱線吸収部材の濃度分布を均一に設けると
境界にある熱線吸収層１７１ｂで発熱が集中することに
なり、透光性弾性層１７１ｄ（或いは透光性断熱層１７
１ｅ）側へ熱が流失しやすいので、透光性基体１７１ａ
より低熱伝導性部材を用いたり、濃度分布を設けて熱線
吸収層１７１ｂ内部で熱を発生させることが発熱分布を
分散させる観点から好ましい。熱線吸収層１７１ｂの濃
度分布はグラフ（イ）で示すように、内接する透光性弾
性層１７１ｄ（或いは透光性断熱層１７１ｅ）側の界面
を低濃度とし外周面側に向かって傾斜をつけ順次高く
し、外周面側の手前（熱線吸収層１７１ｂの厚さｔに対
し、透光性弾性層１７１ｄ（或いは透光性断熱層１７１
ｅ）側から２／３〜４／５程度の位置）で１００％吸収
する濃度となるようにして飽和するようにする。これに
より、熱線吸収層１７１ｂでの熱線の吸収による発熱分
布は、グラフ（ロ）に示すように、熱線吸収層１７１ｂ
の中央部近傍に最大値を有し、熱線吸収層１７１ｂの界
面や外周面近傍で最小値をとる放物線状に形成される。
或いは熱線吸収層１７１ｂの界面や外周面に透光性の耐
熱性樹脂（ポリイミドやフッ素樹脂やシリコン樹脂）を
１０〜５００μｍ厚、好ましくは２０〜１００μｍを設
けることが好ましい。また、透光性基体１７１ａより低
熱伝導性部材として熱の流失を押さえることが好まし
い。これにより、前記界面での熱線の吸収による発熱を
小さくし、熱の流出を防止し、界面での接着層の破損や
熱線吸収層１７１ｂの破損を防止する。また、外周面側
の手前（熱線吸収層１７１ｂの厚さｔに対し、透光性基
体１７１ａ側から２／３〜４／５程度の位置）より外周
面までの濃度分布を飽和するようにし、特に、兼用層１
７１Ｂを用いた場合にも、外周表面層が削られても影響
の無いようにする。なお点線で示すように、飽和層を形
成してもよい。要するに、十分に内部で吸収が行われれ
ば外側での濃度の影響はなくなる。削れの影響も生じな
い。また、濃度分布に前記傾斜を設け、傾斜角の変更に
より発熱分布を調整することができる。

【００４７】また図６に示すように、ロール状の熱線定
着用回転部材としての熱線定着ローラ１７ａの円筒状の
透光性基体１７１ａの外径φとしては、１５〜６０ｍｍ
のものが用いられ、厚さｔとしては、厚い方が強度の点
で良く、薄い方が熱容量の点で良いが、強度と熱容量と
の関係から、円筒状の透光性基体１７１ａの外径φと厚
さｔとの関係は、０．０２５≦ｔ／φ≦０．１０とし、好ましくは０．０３５≦ｔ／φ≦０．０７とする。透光性基体１７１ａの外径φが４０ｍｍでは透
光性基体１７１ａの厚さｔは、１ｍｍ≦ｔ≦４ｍｍ、好
ましくは１．４ｍｍ≦ｔ≦２．８ｍｍのものが用いられ
る。透光性基体１７１ａでのｔ／φが０．０２５未満で
は強度不足となり、ｔ／φが０．１０を越えると熱容量
が大きくなり熱線定着ローラ１７ａの加熱が長引くこと
になる。また、透光性基体といっても材料によっては１
〜２０％程度の熱線を吸収する場合があり、強度の保て
る範囲で薄い方が好ましい。

【００４８】図３にて説明した定着装置１７を用いるこ
とにより定着部（ニップ部）での変形に強いと共に、ク
イックスタート（急速加熱）が可能な定着装置が可能と
なり、さらに、熱線定着用回転部材の弾性によるソフト
な定着部（ニップ部）での加圧と、該熱線定着用回転部
材の熱線吸収層による加熱とにより、分光特性が異なる
ことで熱線により定着することが困難なカラートナーの
溶融が良好に行われ、カラートナーのクイックスタート
（急速加熱）定着が可能となる。また省エネルギー効果
が得られる。

【００４９】図７によれば、冒頭にて前述したように、
従来の定着装置においては、表面の熱線吸収層のみの発
熱ではウォーミングアップ時間は短くできるが、熱線吸
収層の下層の温度が低く、プリント時に、熱線吸収層の
温度がすぐに低下してしまったり、転写材通紙部のヒス
テリシスが長く残り、熱線定着用回転部材に温度変動が
生じるという問題が起こる。

【００５０】このため、図７に示すように、熱線定着ロ
ーラ１７ａとして形成する時の、ハロゲンランプ１７１
ｇやキセノンランプ（不図示）の熱線による昇温時の各
層の層内平均温度を、表面の熱線吸収層１７１ｂのみで
なく透光性基体１７１ａ、透光性弾性層１７１ｄ（或い
は透光性断熱層１７１ｅ）、熱線吸収層１７１ｂの順に
層内平均温度を高く設定する。即ち、昇温時における、
透光性基体１７１ａの層内平均温度をＴ１（°）、透光
性弾性層１７１ｄまたは透光性断熱層１７１ｅの層内平
均温度をＴ２（°）、熱線吸収層１７１ｂの層内平均温
度をＴ３（°）とするとき、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３となるように設定することが好ましい。これにより、プ
リント時に、熱線吸収層の温度がすぐに低下してしまっ
たり、転写材通紙部のヒステリシスが長く残ることが防
止されると共に、熱線定着用回転部材の温度変動が防止
される。この際の、熱線定着ローラ１７ａの昇温時にお
ける温度分布は、加熱初期の段階においては、内部の透
光性基体１７１ａや透光性弾性層１７１ｄ（或いは透光
性断熱層１７１ｅ）より熱線吸収層１７１ｂ側でより多
く発熱するので、加熱初期の温度分布は図７の曲線
（ａ）に示すようになり、表面の熱線吸収層１７１ｂは
早く温度上昇させることができるが、熱線定着用回転部
材の内部は冷えており温度が低い。特に透光性基体１７
１ａの内部温度は低い。また、後期の温度分布は図７の
曲線（ｂ）に示すようになり、表面の熱線吸収層１７１
ｂは既に定着適正温度程度に温度上昇されており、また
透光性弾性層１７１ｄ（或いは透光性断熱層１７１ｅ）
もかなり定着適正温度近辺まで昇温されているが、熱線
定着用回転部材の内部の透光性基体１７１ａは温度が低
い状態とされる。

【００５１】上記の如く、熱線定着用回転部材として構
成した時の、昇温時における各層内の平均温度を、透光
性基体、透光性弾性層或いは透光性断熱層、熱線吸収層
の順に高く設定することにより、表面の熱線吸収層のみ
でなく、下層の透光性基体や透光性弾性層或いは透光性
断熱層でも一定の熱線の吸収が行われ、プリント時の熱
線吸収層の温度低下や転写材通紙部の温度ヒステリシス
が防止され、熱線定着用回転部材の温度の安定化が図ら
れると共に、ウォーミングアップ時間を早くすることが
可能となる。

【００５２】また、図８または図９によれば、冒頭にて
前述したように、従来の定着装置においては、表面の熱
線吸収層のみの発熱ではウォーミングアップ時間は短く
できるが、熱線吸収層の下層の温度が低く、プリント時
に、熱線吸収層の温度がすぐに低下してしまったり、転
写材通紙部のヒステリシスが長く残り、熱線定着用回転
部材に温度変動が生じるという問題が起こる。

【００５３】このため、図７にて前述したように熱線定
着ローラ１７ａとして形成する時は熱線吸収層１７１ｂ
の内側の部材による熱線の吸収を加味する必要がある
が、図８の直線（ａ）に透光性基体１７１ａの単層のみ
での昇温温度勾配を、図８の直線（ｂ）に透光性弾性層
１７１ｄ（或いは透光性断熱層１７１ｅ）の単層のみで
の昇温温度勾配を、図８の直線（ｃ）に熱線吸収層１７
１ｂの単層のみでの昇温温度勾配をそれぞれ示し、また
図９に各単層のみでの単位時間当たりの、ハロゲンラン
プ１７１ｇやキセノンランプ（不図示）の熱線による昇
温温度（各層を個別に熱線で照射した時の単位時間当た
りの昇温温度）を示すが、昇温時における、透光性基体
１７１ａのみでの単位時間当たりの昇温温度をＴ１１
（°）、透光性弾性層１７１ｄまたは透光性断熱層１７
１ｅのみでの単位時間当たりの昇温温度をＴ２１
（°）、熱線吸収層１７１ｂのみでの単位時間当たりの
昇温温度をＴ３１（°）とするとき、Ｔ１１＜Ｔ２１＜Ｔ３１となるように設定することが好ましい。これにより、プ
リント時に、熱線吸収層の温度がすぐに低下してしまっ
たり、転写材通紙部のヒステリシスが長く残ることが防
止されると共に、熱線定着用回転部材の温度変動が防止
される。また、Ｔ２１＞２×Ｔ１１、Ｔ３１＞１０×Ｔ
１１、Ｔ３１＞５×Ｔ２１とすることがさらに好まし
く、プリント時に、熱線吸収層の温度がすぐに低下して
しまったり、転写材通紙部のヒステリシスが長く残るこ
とをより防止すると共に、熱線定着用回転部材の温度変
動をより防止する。

【００５４】上記の如く、昇温時における、各層のみで
の単位時間当たりの昇温温度（各層を個別に熱線で照射
した時の単位時間当たりの昇温温度）を、透光性基体、
透光性弾性層或いは透光性断熱層、熱線吸収層の順に高
く設定することにより、プリント時の熱線吸収層の温度
低下や転写材通紙部の温度ヒステリシスが防止され、熱
線定着用回転部材の温度の安定化が図られると共に、ウ
ォーミングアップ時間を早くすることが可能となる。

【００５５】さらに図９に各単層のみでの熱線吸収係数
を示すが、透光性基体１７１ａの熱線吸収係数をα１
（ｍｍ^-1）、透光性弾性層１７１ｄまたは透光性断熱層
１７１ｅの熱線吸収係数をα２（ｍｍ^-1）、熱線吸収層
１７１ｂの熱線吸収係数をα３（ｍｍ^-1）とするとき、 α１＜α２＜α３となるように設定することが好ましい。これにより、プ
リント時に、熱線吸収層の温度がすぐに低下してしまっ
たり、転写材通紙部のヒステリシスが長く残ることが防
止されると共に、熱線定着用回転部材の温度変動が防止
される。

【００５６】一般に、厚さｘの部材での、熱線の投入光
Ｌ₀に対する透過光Ｌの割合、即ち透過率（％）は、そ
の部材の熱線吸収係数α（ｍｍ^-1）に対し、

【００５７】

【数１】

【００５８】で表され、１〜４ｍｍの厚さを有する透光
性基体１７１ａの透過率は７５％程度以上が好ましい。
透光性基体１７１ａの熱線吸収係数をα１（ｍｍ^-1）と
すると、例えば、厚さ１ｍｍにおける透光性基体１７１
ａの熱線吸収係数α１は０．２９ｍｍ^-1であり、厚さ４
ｍｍにおける透光性基体１７１ａの熱線吸収係数α１は
０．０７ｍｍ^-1となる。それ故、透光性基体１７１ａの
熱線吸収係数α１を、 α１＜０．３０ｍｍ^-1 と設定することがさらに好ましい。

【００５９】また、１〜４ｍｍの厚さを有する透光性弾
性層１７１ｄ（或いは透光性断熱層１７１ｅ）の透過率
は２０〜６０％程度が好ましい。透光性弾性層１７１ｄ
（或いは透光性断熱層１７１ｅ）の熱線吸収係数をα２
（ｍｍ^-1）とすると、例えば、透過率２０％での、厚さ
１ｍｍにおける透光性弾性層１７１ｄ（或いは透光性断
熱層１７１ｅ）の熱線吸収係数α２は１．６ｍｍ^-1であ
り、厚さ４ｍｍにおける透光性弾性層１７１ｄ（或いは
透光性断熱層１７１ｅ）の熱線吸収係数α２は０．４ｍ
ｍ^-1となる。また透過率６０％での、厚さ１ｍｍにおけ
る透光性弾性層１７１ｄ（或いは透光性断熱層１７１
ｅ）の熱線吸収係数α２は０．５２ｍｍ^-1であり、厚さ
４ｍｍにおける透光性弾性層１７１ｄ（或いは透光性断
熱層１７１ｅ）の熱線吸収係数α２は０．１３ｍｍ^-1と
なる。それ故、透光性弾性層１７１ｄ（または透光性断
熱層１７１ｅ）の厚さを適正に選択して、熱線吸収係数
α２を、０．１ｍｍ^-1≦α２≦２．０ｍｍ^-1 と設定することが好ましい。さらに好ましくは、透光性
基体１７１ａの熱線吸収係数α１との関係から、０．３ｍｍ^-1≦α２≦２．０ｍｍ^-1 と設定することがさらに好ましい。

【００６０】また、２５〜５００μｍの厚さを有する熱
線吸収層１７１ｂの透過率は１％以下であることが好ま
しい。熱線吸収層１７１ｂの熱線吸収係数をα３（ｍｍ
^-1）とすると、例えば、厚さ２５μｍにおける熱線吸収
層１７１ｂの熱線吸収係数α３は１８４ｍｍ^-1であり、
厚さ５００μｍにおける熱線吸収層１７１ｂの熱線吸収
係数α３は９．２ｍｍ^-1となる。それ故、熱線吸収層１
７１ｂの熱線吸収係数α３を、 α３≧９．０ｍｍ^-1 と設定することがさらに好ましい。

【００６１】上記において、各熱線吸収係数（吸収係
数）は光源（ハロゲンランプやキセノンランプ）の分光
特性が異なることから、光源に依存した吸収係数を有す
る。また上記熱線吸収係数（吸収係数）は、分光特性を
加味した実効的な光エネルギーの吸収係数である。また
透過率から求める代わりに、図８で示した各層の温度上
昇の割合から実効的な吸収係数を求めてもよい。

【００６２】上記により、昇温時における、各層のみで
の熱線吸収係数を、透光性基体、透光性弾性層或いは透
光性断熱層、熱線吸収層の順に高く設定することによ
り、表面の熱線吸収層のみでなく、下層の透光性基体や
透光性弾性層或いは透光性断熱層でも一定の熱線の吸収
が行われ、プリント時の熱線吸収層の温度低下や転写材
通紙部の温度ヒステリシスが防止され、熱線定着用回転
部材の温度の安定化が図られる。

【００６３】

【発明の効果】請求項１によれば、熱線定着用回転部材
として構成した時の、昇温時における各層内の平均温度
を、透光性基体、透光性弾性層或いは透光性断熱層、熱
線吸収層の順に高く設定することにより、表面の熱線吸
収層のみでなく、下層の透光性基体や透光性弾性層或い
は透光性断熱層でも一定の熱線の吸収が行われ、プリン
ト時の熱線吸収層の温度低下や転写材通紙部の温度ヒス
テリシスが防止され、熱線定着用回転部材の温度の安定
化が図られると共に、ウォーミングアップ時間を早くす
ることが可能となる。

【００６４】請求項２ないし５によれば、昇温時におけ
る、各層のみでの単位時間当たりの昇温温度（各層を個
別に熱線で照射した時の単位時間当たりの昇温温度）
を、透光性基体、透光性弾性層或いは透光性断熱層、熱
線吸収層の順に高く設定することにより、表面の熱線吸
収層のみでなく、下層の透光性基体や透光性弾性層或い
は透光性断熱層でも一定の熱線の吸収が行われ、プリン
ト時の熱線吸収層の温度低下や転写材通紙部の温度ヒス
テリシスが防止され、熱線定着用回転部材の温度の安定
化が図られると共に、ウォーミングアップ時間を早くす
ることが可能となる。

【００６５】請求項６ないし９によれば、昇温時におけ
る、各層のみでの熱線吸収係数を、透光性基体、透光性
弾性層或いは透光性断熱層、熱線吸収層の順に高く設定
することにより、表面の熱線吸収層のみでなく、下層の
透光性基体や透光性弾性層或いは透光性断熱層でも一定
の熱線の吸収が行われ、プリント時の熱線吸収層の温度
低下や転写材通紙部の温度ヒステリシスが防止され、熱
線定着用回転部材の温度の安定化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかわる定着装置を用いる画像形成装
置の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図
である。

【図２】図１の像形成体の側断面図である。

【図３】定着装置の構造を示す説明図である。

【図４】図３のロール状の熱線定着用回転部材の拡大断
面構成図である。

【図５】図３のロール状の熱線定着用回転部材の熱線吸
収層の濃度分布を示す図である。

【図６】図３のロール状の熱線定着用回転部材の透光性
基体の外径と厚さとを示す図である。

【図７】熱線定着用回転部材の昇温時の各層の層内平均
温度と温度分布とを示す図である。

【図８】熱線定着用回転部材の各単層のみでの昇温時の
昇温温度勾配を示す図である。

【図９】熱線定着用回転部材の各単層のみでの単位時間
当たりの昇温温度と熱線吸収係数とを示す図である。

【符号の説明】

１０感光体ドラム１１スコロトロン帯電器１２露光光学系１３現像器１７定着装置１７ａ熱線定着ローラ４７ａ定着ローラ１７１ａ透光性基体１７１Ｂ兼用層１７１ｂ熱線吸収層１７１ｃ離型層１７１ｄ透光性弾性層１７１ｅ透光性断熱層１７１ｇ、４７１ｃハロゲンランプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写材上のトナー像を加熱と加圧とによ
り前記転写材に固定する定着装置において、熱線を発光する熱線照射手段を内部に有し、前記熱線に
対して透光性を有する円筒状の透光性基体と、前記熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性弾性層
或いは透光性断熱層と、前記透光性弾性層または前記透光性断熱層の外側に前記
熱線を吸収する熱線吸収層とを設けてロール状の熱線定
着用回転部材を形成すると共に、昇温時における、前記透光性基体の層内平均温度をＴ１
（°）、前記透光性弾性層または前記透光性断熱層の層
内平均温度をＴ２（°）、前記熱線吸収層の層内平均温
度をＴ３（°）とするとき、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３とすることを特徴とする定着装置。
【請求項２】転写材上のトナー像を加熱と加圧とによ
り前記転写材に固定する定着装置において、熱線を発光する熱線照射手段を内部に有し、前記熱線に
対して透光性を有する円筒状の透光性基体と、前記熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性弾性層
或いは透光性断熱層と、前記透光性弾性層または前記透光性断熱層の外側に前記
熱線を吸収する熱線吸収層とを設けてロール状の熱線定
着用回転部材を形成すると共に、昇温時における、前記透光性基体のみでの単位時間当た
りの昇温温度をＴ１１（°）、前記透光性弾性層または
前記透光性断熱層のみでの単位時間当たりの昇温温度を
Ｔ２１（°）、前記熱線吸収層のみでの単位時間当たり
の昇温温度をＴ３１（°）とするとき、Ｔ１１＜Ｔ２１＜Ｔ３１とすることを特徴とする定着装置。
【請求項３】Ｔ２１＞２×Ｔ１１とすることを特徴と
する請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】Ｔ３１＞１０×Ｔ１１とすることを特徴
とする請求項２または３に記載の定着装置。
【請求項５】Ｔ３１＞５×Ｔ２１とすることを特徴と
する請求項２〜４の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項６】転写材上のトナー像を加熱と加圧とによ
り前記転写材に固定する定着装置において、熱線を発光する熱線照射手段を内部に有し、前記熱線に
対して透光性を有する円筒状の透光性基体と、前記熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性弾性層
或いは透光性断熱層と、前記透光性弾性層または前記透光性断熱層の外側に前記
熱線を吸収する熱線吸収層とを設けてロール状の熱線定
着用回転部材を形成すると共に、前記透光性基体の熱線吸収係数をα１（ｍｍ^-1）、前記
透光性弾性層または前記透光性断熱層の熱線吸収係数を
α２（ｍｍ^-1）、前記熱線吸収層の熱線吸収係数をα３
（ｍｍ^-1）とするとき、 α１＜α２＜α３とすることを特徴とする定着装置。
【請求項７】前記透光性基体の熱線吸収係数α１（ｍ
ｍ^-1）は、 α１＜０．３０ｍｍ^-1 とすることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】前記透光性弾性層または前記透光性断熱
層の熱線吸収係数α２（ｍｍ^-1）は、０．１ｍｍ^-1≦α２≦２．０ｍｍ^-1 とすることを特徴とする請求項６または７に記載の定着
装置。
【請求項９】前記熱線吸収層の熱線吸収係数α３（ｍ
ｍ^-1）は、 α３≧９．０ｍｍ^−１とすることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記
載の定着装置。