JPH0430591B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、未定着画像例えば粉体像を紙などの
画像支持材に加熱定着するための定着装置に関
し、電子写真記録装置や、レーザービーム、フア
クシミリ、複写機等の画像形成装置に適用できる
定着装置に関する。

従来、電子写真法等の画像形成法によつて形成
された未定着画像（以下トナー像と呼ぶ）を紙等
の記録材に定着する定着装置には加熱定着方式が
採用されている。この種の加熱定着には熱源を備
えた加熱ローラとこれに圧接する加圧ローラとの
間にトナー像を支持した紙を搬送するものが多用
されている。

この加熱定着を行なう画像形成装置では150度
乃至200度の定着温度が必要であるため、メイン
スイツチをオンしてからのウエイトタイムとして
かなりの時間、即ち４分程度が必要であつた。こ
のウエイトタイムを減少させるために多くの電気
的制御手段や加熱源の出力増加等の技術革新が行
なわれているが、かえつてコスト増加、他の諸問
題や装置の複雑化を招いてしまつていた。

又加熱ローラ、加圧ローラのローラ構成におけ
る問題点も数多くある。例えば加熱ローラにおい
ては、軸方向に関して熱分布が不均一になり易
く、ローラ端部において熱の散逸が激しくウエイ
トタイム増大の原因をなしている。さらに定着作
用時、異なる幅の記録材を用いる点、さらに最大
サイズの幅よりもローラ長を長くしている点等の
ことから端部における昇温を招き易いことがあ
る。

一方、この加圧ローラ側に設けられているもの
としては以下の３種類に大別でき、それぞれ後述
の如き欠点を有している。

第１の場合は、芯金上にプライマーを塗りシリ
コーンゴム等を厚く表面に設けたもの即ち、ロー
ラ基体上に一様の弾性体層を設けたものである。
この種のローラにおいては、弾性体例えばゴムの
如きものの弾性を低くするのに油や添加剤等を加
えなければならず、結果として弾性体の機械的、
物理的特性を変えてしまう。従つて、その特性を
維持しながら硬度を余り低くできない。又、電子
写真法等によつて形成されたトナー像を支持する
支持材に対して得られる圧接部は小さなもので単
位時間当りに与えることのできる熱量が少なくな
つてしまうこと及び、弾性体層として多用される
ゴム等の使用材料が非常に多く必要であり、不経
済であること、さらに、弾性体層全体を加温する
ためにウエイトタイムが大きくなり、初期ローラ
表面の立ち下りを大きくしてしまい、定着不足を
引き起こしていた。またこれを防ぐためヒータを
増加する方法では不経済であつた。

第２の場合は、芯金上にプライマーを塗り、さ
らにシリコーンゴムからなる多孔質の部材を設け
てなる定着ローラである。このローラの欠点は、
定着ローラの表面平滑性に欠け定着性を低下させ
てしまうことや、離型剤を塗布する場合多孔質中
に離型剤を多量に含有してしまい、多孔質部材自
体が劣化し易くなり、耐久性がソリツドよりも劣
る。

第３の場合は、耐油性向上のため弾性層を２
重、３重に設ける多層構成のものがある。しかし
ながら、このように単に耐油性向上のためだけに
弾性層を多数設けると、そのコストは前述した如
く多量の弾性材を用いることにより、非常に増大
するものであつた。

この第１，第３の場合では数層又は厚いゴム層
のために熱容量が非常に大きくなり、ウエイトタ
イムの増大を生み、全長における温度分布も不均
一になりやすいため定着不良も生じ易く第２の場
合も同様であつた。また、ゴム材を多く必要とす
ることから高価で耐久性に乏しかつた。

以上の様に加熱ローラ、加圧ローラを有する定
着装置においては、構成要素の個々の問題のみな
らず、その必要とされる構成が故に生じる相剰的
な問題点があり、特にウエイトタイムの増大を引
き起こしていた。

本発明は上記の如き被定着物の定着に生じてし
まう問題点を解決するためになされたものであ
る。

本発明の目的はウエイトタイムを短縮し、従来
よりも優れた定着性能を有する定着装置を提供す
ることである。

本発明の別の目的は、物理的特性を維持しつ
つ、回転体表面における温度の均一化をはかり、
耐久性の高いものを提供することである。

本発明の他の目的は、従来より安価で省資源を
達成する回転体を備えた定着装置を提供すること
である。

本発明の更なる目的は以下の説明で明らかにな
る。

第１図において１は、加熱定着ローラで、内部
に加熱手段４を有する薄肉の金属ローラ５の表面
にテフロン商品名被覆層６を設けたものである。
２は加熱定着ローラ１に圧接する加圧ローラで、
回転中心軸となる芯金７上に一液性RTVシリコ
ーンゴムのプライマー７₂を塗り、その上に独立
気泡を多数内部に有するシリコーンスポンジから
なるスポンジ層８を接着させ、さらにRTVシリ
コーンゴムを塗つてなる弾性被覆層９を有してい
るものである。この加圧ローラ２の表面は、一般
にRTV（室温加硫型）シリコーンゴムを塗つた後
ローラとしての形状を整える為研摩し仕上げたも
のである。このように弾性を有するスポンジ層
８、弾性被覆層９を同種の材料をベースとすれば
接合性が良く耐久性が向上される。さらに本例で
はプライマー７₂にも同種の材料を用いているの
で芯金に対しての接合性が向上される。

前述した加熱定着ローラの構成が肉厚ｄの薄肉
金属ローラ５ａとその周囲に４弗化エチレン樹脂
の被覆層６を有していることは本実施例の特徴の
一つである。本実施例ではローラ５の径ｒが25mm
に対し肉厚ｄは2.5mmとしてある。

弾性被覆層９はスポンジ層８よりも薄い層厚で
あるが、これは加熱された際の温度上昇及びその
分布を安定化できる効果があり、好ましい構成で
ある。尚、本実施例のスポンジ層８は６mm厚で弾
性被覆層９は１mm厚としてある。

スポンジ層８はシリコーンゴムに架橋材と発泡
材を混入し発泡倍率２倍で成型し、アスカー硬度
１７±２度の範囲のものとした。さらに被覆層９
はJIS硬度で40度である。

この加圧ローラは第２図に示すようにローラ端
部面にはシリコーンゴム層で覆わないようにして
ある。すなわち、ゴム層は加圧ローラの円周面の
みに設けられており、その左右の側面ではその周
面にゴム層があり、内側にシリコーンゴムスポン
ジ層を有するようにしてある。これによつて熱分
布がその長手方向に関してより均一化できる。

又、加熱定着ローラ１のテフロン商品名被覆層
６には、クリーニングブレード１６等のクリーニ
ング手段と特開昭55−144268号公報記載の如き、
オフセツト防止液塗布手段３（図のように、シリ
コーンオイル含浸部材１０と防害部材１２と連続
多孔質部材１１とを有す）が当接している。

さらに、加圧ローラ２は、加熱定着ローラ１に
対してその圧接状態を可変にする手段、例えば、
芯金７の回転を可能に支持して、これらの位置を
装着点７₁と共に可変にするアーム１７とアーム
１７の回動中心となる地点１７₁とアーム１７を
破線矢印の如き位置変化させるためのカム手段１
８とが図中の如く設けられているものを有してい
る。

本例ではこの加圧調整手段により加熱定着ロー
ラ１と加圧ローラ２の間に７Kg程度の圧力が印加
されている。このカム手段１８の作動は紙Ｐ等の
記録材がジヤムした時に起こり、ローラ間の圧接
状態を０乃至数Kg圧又はローラ１，２を離間す
る。

又、この加熱定着ローラ１の周面には、接触型
のサーミスタ１３₁が板バネ２４の弾性力によつ
て所定圧接力を維持するように押圧されている。
このサーミスタ１３₁は表面に定着ローラ１の表
面を傷つけないように樹脂テープ様のものを有
し、温度検知素子（不図示）をスポンジ用の弾性
体で保持している。

２３は分離爪で加熱定着ローラ１から紙Ｐを分
離する。２２は加圧ローラ２側の案内板であり、
分離爪２３と共に紙Ｐの搬送路を確保している。
１６₁，１６₂は定着後の紙Ｐを画像形成装置外又
は積載部へ挾持搬送する排紙ローラである。

尚、本図において２５は定着ユニツト（前記構
成を第１図で説明したもの、第１図参照）を一体
的に保持する支持上ワクで、２６は同様の支持下
ワクである。２７は画像形成装置内の案内部材で
定着ユニツトの支持下ワク２６を着脱可能に支持
している。２８は画像形成装置内の固定ワクで、
サーミスタ１３₁を包囲する支持上ワクと間隙を
有して離間している。

尚、加圧ローラ２は従来よりも大きく弾性変形
をして定着ローラ１と圧接部を従来よりはるかに
大きくすることができる。本例では外径25mmに対
して圧接幅が３mmもとれ、単位面積当り約8g／
mm²２の圧力がこの圧接部で作用している。

さて、所定の画像形成手段によつて形成された
トナー像Ｔを有する紙Ｐは、搬送ローラ対１４に
掛けられたベルト１５の移動と共に搬送される。
次にベルト１５から案内部材１３に紙Ｐは移さ
れ、該加熱、加圧ローラ１，２のなす圧接部に導
かれる。この圧接部でトナー像Ｔは紙Ｐに溶融定
着され、紙Ｐと共に排出される。

この時、加熱源４からの熱は大部分定着ローラ
１の薄い肉厚部分に吸収される。同時に定着ロー
ラ１からの伝導熱で加圧ローラ２は加熱され即時
定着に必要な表面温度となる。従つて加熱定着装
置として従来の数分間のウエイトタイムを大幅に
減少できた。本例のウエイトタイムは15秒程度で
あり、画像形成装置に組み込んだ際紙Ｐ上にトナ
ー像が形成されるのに要する時間を差し引いて考
えればウエイトタイムはほとんどなくなる。

又定着性においても、定着ローラ、加圧ローラ
は後述する理由により定着可能温度に安定化され
るので高品質の画像を得ることができた。

前述したように加圧ローラ２は独立気泡を多数
有する弾性層を内部に有し、その外側に表面層を
有している。このスポンジ層８には、スポンジ成
分の他に空気等の気体が占める体積が多くあるの
で、このスポンジ層８の熱伝導性は、被覆層９に
比べて非常に低くなる。つまり、加熱定着ローラ
１が加圧ローラ２自体全体を所定温度に保持する
のに要する加熱量は、従来のものに比べてわずか
なもので良い。又、他に大量且つ無駄に消費され
る熱がほとんどないので加圧ローラや定着ローラ
における定着への熱効率も大幅に向上せしめた高
効率のものである。

従つて、加熱手段４によつて加熱される熱容量
は定着ローラ１と加圧ローラ２の表面層のみで大
部分を占めることになるから、立上り時のウエイ
トタイム（プロセス開始可能になるまでに要する
時間）が大幅に短縮できる。同時にスポンジ層８
により適度な弾性を得ることができるので定着性
も向上される。さらに、ローラ表面のみかけ上の
硬度を同一としてもスポンジ層８を有する上記実
施例は、ソリツト単体のものよりも変形し易く、
又、ローラ間の圧接部を広くとれる。

この定着作用の際、紙Ｐに発生しやすいしわ
は、その発生率を大幅に減少される。しわに対す
る処置として一般に知られているような、逆クラ
ウン形状等に加工する処置がとられていないにも
かかわらず従来の約1/10程度にまでも発生を防止
できた。

このスポンジ層８の有する独立気泡に着眼し
て、以下のように発泡倍率及び硬度について検討
したところ下記のような結論が得られた。

実際の装置に組込んだ際独立気泡を多数有する
弾性層は紙Ｐ等の記録材に未定着画像を定着する
際の変形や加熱或いは加圧を受け続けることによ
つて変化するといつた現象が見られた。具体的に
は弾性層内の独立気泡が定着作用中に破壊される
といつた事実が見られ、一部分での外径変化や硬
度の変化が生じることがあつた。

この点に鑑みて上記の不都合を除くための条件
を検討した。発泡前のゴム材に種々の硬度のもの
を使用し発泡倍率を変えてみたところ、発泡倍率
が1.5倍より小さい場合は独立気泡が数少なく全
体としての断熱効果がゴム単体のローラより優れ
てはいるが、熱容量が大きくなつて好ましくなか
つた。又発泡倍率を３倍より大きくすると、発泡
数が多くなつて独立気泡を構成している隔壁が薄
くなる。従つて独立気泡が圧力の負荷や熱による
膨張によつて連結し、その弾性が変化して好まし
くなかつた。又、発泡倍率を1.5倍以上３倍以下
の範囲内にすることで適切な弾性と断熱性が得ら
れ、好ましいものであつた。

さらにこの発泡倍率の弾性層に圧力を印加して
その表面硬度を変えて耐久性を調べた。アスカー
硬度で10より低い場合はゴムの物性が全体的に不
安定となり強度も弱くなり熱的安定性が得られな
い。又連続して印加される圧力によつて変形度が
大きくなりすぎて、加圧ローラとして不適応とな
つてしまう。このように硬度の低い弾性層を用い
て加圧ローラとしての所定硬度を得ようとする
と、弾性層の外側の表面層の厚みを増大させなけ
ればならない。ところが表面層の厚みを増大させ
ると、それに応じて弾性が減少し熱容量が大きく
なつてしまう。従つて表面層を加熱するために多
くの熱を必要としウエイトタイムが長くなる他、
弾性層の利点が失われてしまう。又アスカー硬度
が30より大のときは、連続加圧、加熱によつて独
立気泡間の隔壁の耐久性が劣化しやすく気泡の膨
張を吸収できる程の弾性が得られない。従つて耐
久限に至ると気泡が爆裂して径変化することがあ
つた。これらに対しアスカー硬度が10以上30以下
の範囲のものでは好ましい弾性と硬度が維持でき
表面層の厚みを薄くでき耐久性の高いものが得ら
れた。

又発泡倍率を高くして独立気泡の隔壁の厚いも
のが製造できるが、ローラの周方向や軸方向での
硬度のバラツキが大きくなつてしまう。従つて加
圧ローラの軸方向における加圧量が大きく変動し
てしまい定着性を低下させてしまう。

尚、上記弾性層の硬度のバラツキはアスカー硬
度で±２〜±３程度のものが好ましい。

以上説明したように好ましい条件は、発泡率が
1.5倍以上３倍以下であり、アスカー硬度が10以
上30以下であることである。

又上記のように適切な弾性と断熱効果が得ら
れ、さらに耐久性に富むものとそれ以外の不都合
を生じるものとを見かけの密度（重量／体積）
（ｇ／cm³）及び独立気泡の大きさに着目して検討
した。見かけの密度では独立気泡の割合によつて
その熱的、圧力的な耐久性を得られるものは0.36
以上0.42（ｇ／cm³）の範囲内であつた。又同様に
して独立気泡の大きさとしては最小径0.03mm以上
最大径0.7mm以下のものであり、好ましい状態で
は径が0.5mmのものが大部分を占めていた。

さらに本発明者はさらに好ましい実施例を得る
ために実験を行つたところ、以下の要件を満たし
ているものはさらに好ましいことを見出した。

シリコーンスポンジ単層でローラを形成して定
着に用いた時、その気泡のために定着の良好な部
分と定着のよくない部分がつくられることがある
ので好ましくなく、表面平滑性を有していること
が好ましいとわかつた。つまり、加圧ローラにお
ける表面層には表面平滑性を有している方がより
高度な定着を得られて好ましい。

また、別の観点から表面層の厚みについて、
0.3mmから５mm厚までのシリコーン表面層の厚さ
実験を検討した。この結果厚すぎると、弾性、復
元性に豊むスポンジ層の効果があまり有効に利用
できなくなり、また薄すぎると強度的、そして製
造上コスト高となり、また安定性にかけるため、
0.01mm乃至２mmの厚さが好ましく、より好ましい
範囲は0.5mm乃至２mmの厚さが適当であり、さら
に好ましくは0.7〜１mmが適当であることがわか
つた（ただし、ローラ径が25φに対して）。

これを総合的に他の結果（不記）をも踏まえる
と、シリコンスポンジ層のような弾性下層の厚さ
１／４以下の厚みであることが表面の熱良伝導性の
層には好ましいことがわかつた。

加圧ローラとしては基体上にシリコーンスポン
ジ層や弗素ゴムからなる多孔質層の様な熱伝導性
が比較的悪く弾性復元力に豊むものからなる弾性
層、そして薄層のシリコーンゴムなどの熱伝導性
耐熱層をその表面に設け、複数層構造である回転
体であれば良い。これに依つて低接触圧で均一な
一定のニツプ巾（圧接力）を形成することができ
る。

さらにこの加圧ローラは、加熱定着ローラにお
ける軸方向の熱伝導を助け軸方向の熱分布を均一
化できる効果を奏する。前述したように加圧ロー
ラの内側が熱を伝えにくい多孔質の弾性層である
ためその表面層に主たる熱が早く伝わり短時間の
間に高温度になる。従つて圧接部において加熱定
着ローラ表面の熱分布を補償することができる。
依つてローラ対が圧接回転する際に加熱定着ロー
ラの熱分布を均一化できる。このことはウエイト
タイムをより一層短縮化でき、定着動作時の急激
な温度低下といつた立下り現象も防止できる。

次に第２図，第３図を用いて加熱定着ローラ１
における特徴事項を中心に説明する。第２図では
定着ローラ１₁と加圧ローラ２₁とは離間した状態
にあるが、通常これらは第１図のように圧接状態
下にある。

第２，３図において、定着ローラ１₁は円筒か
らなつている。このローラ１₁は、薄肉のアルミ
ニウムのパイプ５₁の表面に、オフセツト防止層
として４弗化エチレン樹脂層６₁を25〜30μコーテ
イングしたものである。定着ローラ１₁の端部に
は、切り込み部３０ａが設けられ、駆動ギア（後
述する）との嵌合溝となつている。なお、図中Ａ
はB5サイズのシートが通過する領域、ＢはA4サ
イズのシートが通過する領域で、その両端部がシ
ート非通過域Ｃとなる。

３１ａ，３１ｂはころがり軸受で、定着ローラ
１₁を回転自在に支持する。なおこの軸受３１ａ，
３１ｂは、定着器の支持枠（不図示）に取付けら
れている。また３０は駆動ギアで、切り込み部３
０ａで定着ローラ１₁に嵌合して固設されており、
複写機本体側の駆動源３３からの駆動を本体側の
ギア２９を介して伝達され、定着ローラ１₁を回
転する。さらに４₁は、電極を兼ねた支持部材４
ａ，４ｂにより保持された加熱源としてのハロゲ
ンヒータで、中央部の発熱量よりも両端部の発熱
量を多くしてある。この構成は定着ローラ１₁の
両端部からの放熱量による表面温度の低下を補う
ためのものである。又この定着ローラ１₁は表面
に接触する温度検知素子１３₁と制御回路（不図
示）によつて、定着ローラ１₁の表面を所定温度
に保つ様オン・オフ制御される。なお、駆動ギア
３０を切り込み部３０ａと嵌合してネジ等によつ
て定着ローラ１₁の軸受３１ａ，３１ｂに対する
「ズレ」等をも防止している。

２₁は前述した加圧ローラ２と同様の構成であ
る加圧ローラで、定着ローラ１₁と加圧対峙され
ている。ステンレス製の芯金７の周囲に耐熱性の
多孔質弾性体層８₁を設け、さらにその表面を非
常に薄肉のシリコーンゴムの弾性体層９₁で破覆
されている。この芯金１６はやはりころがり軸受
１７ａ，１７ｂにより回転自在に支持されてい
る。

本実施例においても、前述したような効果が得
られ、定着ローラ１₁の表面温度の均一化を加圧
ローラ２₁の弾性体層９₁の前記作用でより助長
し、各ローラの特徴であるウエイトタイムの短縮
化をさらに相剰的に向上できる。

本実施例では、定着ローラ１₁及びパイプ５₁
は、その両端部が開放されほぼ同一径の円筒であ
る。そこで本実施例では、余分な熱は外部へも効
率よく逃がすために、ローラ周面のシート非通過
域Ｃの昇温を効果的に防ぐことができる。しか
も、加熱時ローラ支持部へ奪われる熱量が減少す
るので、各ローラ１₁，９₁周面を速やかに所定均
一温度に達することができる。また本実施例で
は、パイプ５₁はシートの通過域（ＡあるいはＢ）
及びパイプ５₁を支持する軸受の取付けられてい
る軸受部ともに同一母線上にある。そこで、従来
定着ローラ（特に第２図に示す例）をバルジ加圧
あるいは冷管鍛造などの方法で製造する際に生ず
る可能性のあるローラ肉厚の偏肉等が生ずる恐れ
がなくなり、これによつてもローラ周面は熱分布
が均一になり、均一温度に昇温された。

従つて本実施例では、パイプ５₁の肉厚がシー
トの通過域（ＡあるいはＢ）及びパイプ５₁を支
持する軸受の取付けられている軸受部とも、即ち
パイプ５₁の全域にわたつて均一薄肉に形成する
ことができ、熱分布の不均一性を減少させ、ロー
ラ周面を均一温度にすることができた。さらに
は、製造工程が短縮できた。

加熱定着ローラ１の肉厚ｄについてさらに説明
する。このようなローラは、薄い肉厚であるがた
めにローラの表面全体に対して同様の熱を保持す
ることができない程局部的な過熱現象が生じた
り、ローラ表面上における熱移動が緩慢になり特
に加熱定着ローラ表面の母線方向の熱移動性が得
られないことがあつた。又、薄い肉厚であるがた
めに熱に対して即応性が得られるものの加熱源の
熱放出特性に左右され易く、熱の保温性や強度性
に問題が生じ、十分な定着を行なうことができな
い場合がある。

つまり、ウエイトアツプタイムを短縮させるよ
うな必要最低限の肉厚は、定着ローラ母線方向の
熱の移動が容易であるような肉厚とし、その肉厚
の芯金が変久変動しないだけの全圧力で加圧ロー
ラを当接させることが最も有効である。

本発明はこの肉厚ｄに関して回転体の外径ｒ
（mm）に対して５／ｒ≦ｄ≦ｒ／10の式に適合するもの が上記問題点を解決するものであることを見い出
した。又、母線方向の移動をより確実なものにす
るためには、15／ｒ≦ｄ≦ｒ／10であることが好まし い。さらにこの肉厚ｄは外径ｒが30mm以上ある場
合等のように厚くなると熱容量が大きくなるので
強度面を考慮して３mm以下であることが好まし
い。

〈具体例〉 加熱定着ローラ１は外径25mm長さ約280mmの円
筒ローラで肉厚1.6mmのアルミニウム円筒ローラ
に四弗化エチレン−パーフロロアルコキシエチレ
ン共重合体（P.F.A）の被覆層を25μm ＋10μ −5μの厚さで有している。

加圧ローラ２は外径約24mm長さ約230mmのロー
ラで10φの芯金上にHTV（高温加硫型）のシリコ
ンスポンジ層を６mm厚有し、さらにその外周に
0.7mm乃至１mmのRTV（室温加硫型）シリコンゴ
ム層を有している。

加熱定着ローラ１の加圧ローラ２と接しない表
面部分にギアが嵌合されており、その内部に1.0
〜1.2KWのハロゲンヒータを内蔵してある。加
熱定着ローラ１と加圧ローラ２とは常時総圧約７
Kgで圧接されている。その圧接部の幅は約2.5mm
〜3.0mmである。

加熱定着ローラ１を駆動し、加圧ローラ２をこ
れに従動させる。

上記シリコーンスポンジ層の硬度はアスカー
Ctypeのスポンジ用ゴム硬度計（高分子科学社製
品）で荷重300gを付加して測定した際27°±3°で
ある。

以上の構成による定着装置を使用して粉体画像
を紙に定着する行程を行なつた。これによつて加
熱定着ローラのヒータに電流を印加した時点から
定着ローラ表面温度が180°になるまでのウエイト
タイムはたつた15秒程度になつた。又加圧ローラ
表面温度は160℃にまで上昇することができた。
さらに粉体画像は定着性がほぼ均一な状態で紙に
定着できた。

この優れた画期的な成果は従来のいかなる加熱
定着装置でもウエイトタイムが４分乃至10分程度
要していたことと比較すれば理解できよう。又従
来の装置の加圧ローラはゴム層が10mm単位である
ために最高でも70℃程度にしか加熱できなかつ
た。即ち、上記具体例の加圧ローラでは160°にま
で急速に加熱できるためウエイトタイムを減少で
き、又、十分な弾性を持つているため定着性を向
上できることが理解される。

上記具体例のシリコンスポンジ層はチユービン
グ法又は紙管を用いた注入型方法によつて形成し
た。チユービング法は高温加硫シリコーンゴムパ
ウンドをリング状の開口を有する容器から注出し
た後その円筒状のゴム管を円筒状の加熱器の内部
に入れ周囲から加熱し発泡させてスポンジ管を形
成するものである。スポンジ管の形状はリング状
の開口の内径及び円筒状の加熱器の内径で決定さ
れる。加圧ローラは以下の手順で成形した。この
スポンジ管は表面にスキン層を有しているので、
その層を周囲から吸引してその内径をひろげる。
表面に接着用のシリコーンプライマーを塗布して
ある芯金をこの内径内に挿入する。この後吸引を
解除して芯金にスポンジ管を接着する。さらにス
ポンジ管の表面にあるスキン層を削るように所定
肉厚のスポンジ層とする。このスポンジ層表面に
RTVシリコーンゴムを所定肉厚ラミネートコー
テイグする。この後仕上げ研磨を施して上記加圧
ローラとした。

又紙管を用いた注入型方法は所定径の円筒紙管
中にプライマー処理の芯金を挿入しておき、この
紙管と芯金との間に高温加硫シリコーンゴムパウ
ンドを注入して加熱してスポンジ状のシリコーン
ゴム層とする。さらにこの後紙管を削除すると共
に研磨する。このような工程を紙管を用いた注入
型方法と呼ぶ。以下加圧ローラの成型としては上
述したRTVシリコーンゴムのラミネートコーテ
イングによつて行なえばよい。

又、上記加圧ローラ例の他の実施例としては、
シリコーンスポンジ層を形成する為にスポンジの
チユーブをかぶせる方法だけでなく、一般的な芯
金のまわりにゴムをまき、発ぼうさせ、その後加
流させる方法であつてもよい。

又、安価につくる方法としては、シリコーンゴ
ムのチユーブをかぶせた後それぞれ金型に入れ、
インジエクシヨン方式によりNVR（低温加硫型）
シリコーンゴムをスポンジ層と金型の間に流し込
んでもよい。この場合、金型の離型面の精度によ
り仕上げ研磨の必要もなく大量生産向きである。

さらに上記加圧ローラを製造する方法における
製品間のバラツキや不安定な硬度をさらに少なく
するために下記のような新規で且つ優れた効果を
有する製造法を発明した。その特徴は、内表面が
精度よく仕上げられた円筒型を回転してその内面
に所定厚の表面ゴム層を形成する工程と、この円
筒型の内側に仮成型された発泡剤含有ゴム層を芯
材上に有するローラ基体を入れたものを周囲から
加熱する工程を有することにある。

これによつて製造された加工ローラは表面層の
厚さが均一化できる。又、その表面精度が円筒型
の内面精度で決まるので仕上げ研磨が必要な工程
でなくなり、工程の簡素化ができる。さらに独立
気泡を有する弾性層に対して表面層が均一化でき
るのでローラの硬度のバラツキがほとんどなくす
ことができる。

以下具体例を上げ従来法との比較を行なう。

〈具体例〉 内面の表面粗さを0.1μm以下に仕上げた金属性
金型の内面に液状の低温加硫形シリコーンゴム
（LTV）を適量入れ、上記金型をローラー軸中心
となるように高速で回転させ、内面に均一な膜厚
の表面ゴム層をつくる。

次に、ローラー芯金上に加硫材、架橋材と発泡
材を混入した高温加硫形（HTV）シリコーンゴ
ムを円筒状に仮成型したものを前記表面ゴム層の
すでに作られた金型の中央部にそれらの軸心を一
致するように挿入し、芯と金型の位置を固定す
る。これらのゴム層及び金型及び芯金に均等に熱
が加えられるようにオーブンの中でこれらのゴム
層を同時、加硫するため加熱して一時加硫、発泡
を生じせしめる。その後、金型冷却後に芯金上に
成形されたほうをぬきとり、140°位の雰囲気中で
二次加硫して製造する。

このようにして製造された加圧ローラは、前述
したように硬度のバラツキが非常に少なく、前述
した表面層における効果及び独立気泡を有する内
面弾性層の効果をより安定できるものである。

さて、前述したスポンジ層成形後に表面層を作
る場合、(イ)キヤステイング法や(ロ)注型法がある。
(イ)の場合仕上げ研磨が必要であるし、(ロ)の場合、
表面層の厚さを均一にすることがスポンジ層の円
筒度や弾性的な振れにより困難であつたりする。

さらには薄肉の表面層をつくる場合気泡が入つ
たり又、注型する際のゴムの流れ、圧力などによ
りゴム層が均一の厚さにならないことが多かつ
た。

本製法による加圧ローラでは、これらの問題点
が解決される。

上記実施例において定着ローラと加圧ローラ間
に印加される圧力は全圧で20Kg以下が好ましく、
さらに耐久性を向上させて且つ良好な定着性を維
持できるものとして圧接部における単位面積当り
5g／mm²乃至50g／mm²であることがより好ましいも
のであつた。

上記実施例における表面層としてはスポンジを
形成する際のスキン層を平滑面処理し、上記の肉
厚を有するものであれば良いが好ましくは、上述
のようにほぼ均一な肉厚の弾性層を新たに設ける
方が熱的に安定できるので好ましい。

上記実施例で説明したように、加圧ローラは、
所定の硬度を有し且つ所定の独立気泡を有する弾
性層と、その外側に有する薄層の弾性層を有して
いるので、耐久性の高い熱や圧力に対しても適度
な弾性と熱の有効利用を維持できる。

また、多孔質弾性体層が独立気泡を有する場
合、空気の熱膨張により加圧ローラがクラウン状
になり易く、このため紙にしわが発生し易くな
る。

そこで本発明では、加熱手段であるハロゲンヒ
ータの配熱分布を中央部よりも両端部で大きくす
ることでこの問題を解決している。

以上の如く、上記定着装置における技術思想に
基づき薄肉回転体と耐熱性回転体であつて内層に
スポンジの如き多孔性の弾性層とその表面に薄肉
のシリコンゴムの如き耐熱性表面層を有している
加熱定着装置を用いることによつて両回転体の相
剰的作用が生じ極めてウエイトタイムの短かい理
想的な装置を得ることができ、定着作用時被定着
物に対して均一な加熱定着ができた。

さらに薄肉の回転体を有することで、立上り時
のウエイトタイムを大幅に減少せしめることがで
きた。

以上の説明の如く立上り時の定着性能を良好に
せしめ、自由な弾性変形ができ、格別たる定着性
から生まれる高品位画質を維持し、しわ防止効果
が極めて高い定着装置であつて、従来のように充
てん剤を加える必要性がなくなり、弾性層構成自
体の物性を低下させることなく、経済的且つ省資
源であり製造性をより容易にした定着装置であ
る。

尚、上記「スポンジ」及び「スポンジ層」なる
用語は、英語でのceｕars ayer（気泡
層）を意味し、具体的には、気体を含有する気泡
を多量に有するもので、その大部分は、おのおの
のセルが独立で他から隔離されている独立気泡
（expandedfoams or. expanded ceｓ）であ
る。従つてその材料としては上記シリコンゴムが
最も好ましいが、この独立気泡を有するポリエチ
レン合成材、軟質ゴム（常温発泡）、硬質ゴム
（プレス発泡）、硬質ポリウレタン（化学反応法）
等の種々のものが適用できる。

しかし、この「スポンジ」としては、互いにセ
ルが通じ合つている連続気泡（sponge）を多少
含んでいても、所望の弾性と所望の断熱性が得ら
れていれば本発明に含まれるものである。

本実施例及び以下の例におけるceｕar
ayerは大部分、気体（例えば空気やゴム内の
添加物が気化したもの等）を含んだ独立気泡から
なり、その隔壁としてシリコンゴム等の樹脂膜を
有しているものである。これは連続気泡より独立
気泡の方が断熱効果が高く、弾力に豊み所定圧力
を得やすいという利点がある。

本発明は未定着画像例えば粉体像を紙などの画
像支持材に加熱定着するための定着装置の構成に
関し、従来のウエイトタイムを大幅に短縮した新
規且つ進歩的な装置であり、多数の独立気泡を有
する多孔質弾性体層を有する加圧ローラを用いて
も画像支持材にしわを発生することが無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は
本発明の他の実施例の説明図、第３図は第２図の
要部説明図である。 １は加熱定着ローラ、１₁は定着ローラ、２，
２₁は加圧ローラ、４は加熱手段、８はスポンジ
層、９は弾性被覆層、ｒは半径、ｄは肉厚。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱手段により加熱される定着ローラと、こ
   の定着ローラと圧接し、多孔質弾性体層と、この
   多孔質弾性体層上に設けられた樹脂層とを有する
   加圧ローラとを有する加熱定着装置において、 上記多孔質弾性体層は多数の独立気泡を有し、
   上記加熱手段は中央部よりも両端部の配熱分布が
   大きいことを特徴とする加熱定着装置。