JPH09114281A - 加圧用回転体、加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱手段と対向し該加熱手段との間に被加熱
材を圧接させる加圧用回転体、加熱手段と加圧用回転体
との圧接ニップ部に被加熱材を導入して挟持搬送させて
加熱処理する加熱装置について、加圧用回転体の熱容
量、外径精度、被加熱材の搬送速度変動、カール等の問
題を解消すること。 【解決手段】 加圧用回転体２４は弾性層２４ｂを有
し、該弾性層中に内部が中空の充填材２４ｃを含むこ
と、加圧用回転体は弾性層、離型層を有し、離型層は発
泡体である、又は内部に気体を含む充填材が混入されて
いること、加圧用回転体は弾性層を有し、該弾性層は加
熱手段と加圧用回転体との圧接ニップ部において最大変
形率（最大つぶれ量／弾性層肉厚）が１０％以上である
こと、加圧用回転体は、駆動用回転体と、該駆動用回転
体から回転力を受けて回転するベルト状の回転体からな
ること等。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱手段に対向し
該加熱手段に被加熱材を圧接させる加圧用回転体、加熱
装置及び画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、電子写真複写機・プリンター等
の画像形成装置に装備される加熱定着装置を例にして説
明する。

【０００３】画像形成装置の加熱定着装置は、画像形成
手段部で被記録材（転写材シート・静電記録紙・エレク
トロファックス紙・印字用紙等）に転写方式あるいは直
接方式で形成担持させた目的の画像情報に対応した未定
着画像（トナー画像）を被記録材面に永久固着画像とし
て熱定着させるもので、熱ローラ定着方式やフィルム加
熱方式等のように、加熱手段と加圧手段とを対向圧接さ
せて圧接ニップ部（定着ニップ部）を形成させ、その圧
接ニップ部に画像定着すべき被記録材を導入して挟持搬
送させて未定着画像を被記録材面に熱圧定着させる接触
加熱型の装置が多用されている。

【０００４】ａ）熱ローラ定着方式 加熱手段としての加熱ローラ（定着ローラ）と、これに
圧接させた加圧手段としての弾性加圧ローラとの並行圧
接ローラ対を基本構成とし、該ローラ対を回転させ、該
ローラ対の圧接ニップ部に画像定着すべき被記録材を導
入して挟持搬送通過させて、加熱ローラの熱と、圧接ニ
ップ部の加圧力にて未定着画像を被記録材面に熱圧定着
させるものである。

【０００５】ｂ）フィルム加熱方式 特開昭６３−３１３１８２号公報・特開平２−１５７８
７８号公報・特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報
・特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に提
案されており、加熱手段として加熱体と耐熱性フィルム
（定着フィルム）を有し、耐熱性フィルムを加圧手段と
しての弾性加圧ローラで加熱体に圧接させて圧接ニップ
部を形成させ、圧接ニップ部において耐熱性フィルムを
加熱体に密着させて摺動搬送させ、圧接ニップ部の耐熱
性フィルムと弾性加圧ローラとの間に画像定着すべき被
記録材を導入して耐熱性フィルムと一緒に搬送させて、
耐熱性フィルムを介して付与される加熱体からの熱と、
圧接ニップ部の加圧力にて未定着画像を被記録材面に熱
圧定着させるものである。被記録材は圧接ニップ部を通
過後に耐熱性フィルムから分離される。

【０００６】フィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体と
して低熱容量の線状加熱体を、耐熱性フィルムとして薄
膜の低熱容量のものを用いることが出来るために、省電
力化・ウエイトタイム短縮化（クイックスタート性）が
可能である。

【０００７】またフィルム加熱方式の加熱装置において
は、耐熱性フィルムとしてエンドレスフィルムを用い、
該フィルムの回転駆動方式として、フィルム内周面側に
駆動ローラを設け、フィルムにテンションを加えながら
回転駆動させる方式と、該フィルムをフィルムガイドに
ルーズに外嵌させ、加圧手段としての加圧用回転体を駆
動することでフィルムを加圧用回転体に対し従動回転さ
せる方式があるが、部品点数が少なくて済むことから、
後者の加圧回転体駆動方式が採用されることが多い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述例の熱ローラ定着
方式やフィルム加熱方式の加熱定着装置のように、加熱
手段と加圧手段とを対向圧接させて被加熱材加熱部とし
ての圧接ニップ部を形成させ、その圧接ニップ部に被加
熱材を導入して挟持搬送させて加熱・加圧処理する加熱
装置において、装置の高速化を図るには、加圧手段とし
ての加圧用回転体は弾性を有するものにし、その弾性変
形により加熱手段との間に大きい幅を有する圧接ニップ
部を形成させて被加熱材へ十分な熱量を与えるための時
間をとることで被加熱材への熱付与効率を向上させれば
よいが、単に圧接ニップ部の幅を大きくするのみでは、
加熱装置そのものが大きくなり、同時に消費電力も増大
してしまう。したがって装置の小型化、低コスト化、低
消費電力化を図るためには、装置の更なる熱効率の向上
が必要とされる。

【０００９】装置の熱効率の向上という観点からは、加
熱手段から加圧手段側に奪われる熱量が無視できず、装
置の高速化や低消費電力化に対しては加圧手段の低熱容
量化が望まれる。加圧手段の低熱容量化の手段として
は、加圧手段としての加圧ローラの弾性体層に断熱材と
しての発泡弾性体を用いることが知られている。しか
し、発泡弾性体を用いた弾性加圧ローラには次のような
問題がある。

【００１０】ａ．発泡弾性体を用いた弾性加圧ローラ
は、一般に、芯金の上にシリコーンゴムを発泡して成る
発泡弾性体としてのスポンジ弾性層を形成し、その外周
面にＰＦＡ・ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂から成る耐熱離型
層を順次形成した構成である。このようなスポンジ弾性
層を形成した加圧ローラでは、発泡工程のみではスポン
ジ弾性層の外径精度を十分得ることができず、発泡工程
の後に必ず研磨を行い所望の外径形状を得る必要があっ
た。この為に加圧ローラ製造時の工程が多くなりコスト
が高くなるという欠点があった。特に、加圧回転体駆動
方式のフィルム加熱方式加熱装置においては、加圧用回
転体としての加圧ローラの外径公差が非常に狭いため、
上記欠点がより顕著となる。

【００１１】ｂ．また、加圧回転体駆動方式のフィルム
加熱方式加熱装置においては、被記録材等の加熱材やフ
ィルムの搬送速度はこの加圧ローラの周速で決まるた
め、駆動ローラとしての加圧ローラの熱膨張が大きいと
周速が変化しやすく、加熱定着装置にあっては被記録材
が画像転写部等の作像部と加熱定着装置との間にまたが
っているとき被記録材が加熱定着装置に引っ張られるこ
とになって形成画像が伸びたり、ぶれたりする。

【００１２】ｃ．この問題を回避するために、加圧ロー
ラの熱膨張率を小さくする必要があるが、単に加圧ロー
ラの弾性層の肉厚を薄くしただけでは、十分な圧接ニッ
プ部幅を得ることができず、画像形成装置の高速化に対
応することが困難である。

【００１３】ｄ．また弾性層そのものの熱膨張率を小さ
くすることも考えられるが、一般に低熱膨張率の弾性体
は充填材を多量に含み硬度が高いために、上記と同じ理
由で画像形成装置の高速化に対応することが困難であ
る。

【００１４】ｅ．またフィルム加熱方式の加熱定着装置
では、加圧ローラの曲率に被加熱材としての被記録材が
倣い、加熱定着後の被記録材が非印字面側にカールし易
いという欠点も有している。

【００１５】そこで本発明は上記のような、熱容量、外
径精度、被加熱材の搬送速度変動、カール等の問題のな
い加圧用回転体、該加圧用回転体を用いた加熱装置、該
加熱装置を加熱定着装置として具備している画像形成装
置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

（１）加熱手段と対向し該加熱手段との間に被加熱材を
圧接させる加圧用回転体であり、弾性層を有し、該弾性
層中に内部が中空の充填材を含むことを特徴とする加圧
用回転体。

【００１７】（２）加熱手段と対向し該加熱手段との間
に被加熱材を圧接させる加圧用回転体であり、弾性層、
離型層を有し、離型層は発泡体である、又は内部に気体
を含む充填材が混入されていることを特徴とする加圧用
回転体。

【００１８】（３）加熱手段と対向し該加熱手段との間
に被加熱材を圧接させる加圧用回転体であり、弾性層を
有し、該弾性層は加熱手段と加圧用回転体との圧接ニッ
プ部において最大変形率（最大つぶれ量／弾性層肉厚）
が１０％以上であることを特徴とする加圧用回転体。

【００１９】（４）弾性層が、硬度５度(JIS A) 以下の
シリコーンゴムで、厚みが２．５ｍｍ以下であることを
特徴とする（３）に記載の加圧用回転体。

【００２０】（５）弾性層が中空構造で加熱手段と加圧
用回転体との圧接ニップ部において最大変形率が１０％
以上であることを特徴とする（３）に記載の加圧用回転
体。

【００２１】（６）加圧用回転体は、回転駆動される又
は従動回転するローラ体であることを特徴とする（１）
乃至（５）の何れか１つに記載の加圧用回転体。

【００２２】（７）加圧用回転体は、駆動用回転体と、
該駆動用回転体から回転力を受けて回転するベルト状の
回転体からなることを特徴とする（１）乃至（５）の何
れか１つに記載の加圧用回転体。

【００２３】（８）ベルト状の回転体は弾性層又は弾性
層と離型層を有することを特徴とする（７）に記載の加
圧用回転体。

【００２４】（９）加熱手段と加圧手段との圧接ニップ
部に被加熱材を導入して挟持搬送させて加熱処理する加
熱装置であり、加圧手段が（１）乃至（８）の何れか１
つに記載の加圧用回転体であることを特徴とする加熱装
置。

【００２５】（１０）加熱手段は、回転駆動される又は
従動回転する回転体であることを特徴とする（９）に記
載の加熱装置。

【００２６】（１１）加圧用回転体は外部より駆動力が
伝達され、加熱手段が回転体であり加圧用回転体に対し
て従動回転することを特徴とする（９）に記載の加熱装
置。

【００２７】（１２）被加熱材が未定着画像を担持した
被記録材であり、装置が未定着画像を被記録材に加熱定
着させる加熱定着装置であることを特徴とする（９）乃
至（１１）の何れか１つに記載の加熱装置。

【００２８】（１３）被記録材に未定着画像を形成担持
させる手段と、未定着画像を被記録材に加熱定着させる
加熱定着装置を有する画像形成装置であり、加熱定着装
置が（９）乃至（１１）の何れか１つに記載の加熱装置
であることを特徴とする画像形成装置。

【００２９】〈作 用〉 １）加圧用回転体が弾性層を有し、弾性層中に内部が中
空の充填材を含むことにより、弾性層の熱容量を発泡等
を行わずに低下させることが可能となり、同時に成型時
の外径精度も高い加圧用回転体を得ることができる。即
ち、断熱性に優れた加圧用回転体を量産性に優れた製造
方法で得ることができる。

【００３０】その結果、量産性に優れた低コストの加圧
用回転体を高速の加熱装置に適用することができる。

【００３１】２）加圧用回転体が弾性層、離型層を有
し、離型層は発泡状態、又は内部に空気を含む充填材を
混入されていることにより、離型層で十分な断熱効果を
得ることが可能となり、離型層そのものは薄いため、発
泡との工程を経ても外径精度はあまり落ちないため、十
分な量産性を得ることもできる。

【００３２】３）加圧用回転体は、ニップ部を圧接し外
部より駆動を受ける駆動用回転体と、該駆動用回転体と
加熱手段の間で、駆動用回転体からの回転力を受けて回
転するベルト状の回転体からなることにより、加圧用回
転体の圧接ニップ部での周速は、上記駆動用回転体の周
速により決定されるため、特にベルト状回転体に弾性を
付与し、駆動用回転体を剛体に近い構成とすることで、
駆動用回転体の熱膨張率を小とすることが可能となり、
十分な圧接ニップ部幅を確保しながら、加圧用回転体の
使用時の温度変化による転写材搬送速度変化を最小限に
抑えることが可能となり、同時に被記録材等の被加熱材
の加熱後のカールを最小限に抑えることができる。つま
り、加圧回転体として、ニップ部を圧接した駆動用回転
体と、これに従動しニップ部では被加熱材の進行方向と
略平行に移動するベルト状回転体を用いることで、簡易
な構成で加圧用回転体の熱膨張による被加熱材の搬送速
度の変化を防止すると同時に被加熱材のカールを軽減さ
せることができる。

【００３３】４）加圧用回転体は、弾性層の圧接ニップ
部においての最大変形率を１０％以上のものとすること
により、ニップ部内での圧力分布をニップ中心部で大き
くすることができ、最もフラットなニップ領域で集中的
に圧力が加えられるため、被記録材のカールを少なくす
ることが可能となり、更に加圧用回転体の弾性層の肉厚
が非常に薄い状態で、十分な圧接ニップ部幅を得ること
ができるため、加熱定着装置や画像形成装置にあっては
加圧用回転体の熱膨張による被加熱材搬送速度変化を最
小限に抑えながら、装置を高速化しても十分な定着性を
得ることが可能となる。

【００３４】

【発明の実施の形態】

〈実施形態例１〉（図１〜図３） （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、転写式電子写真プロセス利用のレーザ
ービームプリンタである。

【００３５】１は像担持体としての回転ドラム型の電子
写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢示ａ
の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回
転駆動される。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファス
Ｓｅ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウ
ムやニッケルなどのシリンダ（ドラム）状の導電性基体
の外周面に形成した構成から成る。

【００３６】感光ドラム１はその回転過程で帯電手段と
しての帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯
電処理される。その回転感光ドラム１の一様帯電面に対
してレーザービームスキャナ３から出力される、目的の
画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調
制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームによる
走査露光Ｌがなされることにより、回転感光ドラム面に
目的の画像情報の静電潜像が形成される。

【００３７】その形成潜像が現像装置４でトナーＴによ
り現像されて可視化される。現像方法としては、ジャン
ピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用
いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用い
られることが多い。

【００３８】一方、給紙ローラ８の駆動により給紙カセ
ット９内に収容の被記録材としての転写材Ｐが一枚宛繰
り出されて、ガイド１０・レジストローラ１１を有する
シートパスを通って感光ドラム１と転写ローラ５の圧接
部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて給送
され、その給送転写材Ｐの面に感光ドラム１面側のトナ
ー画像が順次に転写されていく。

【００３９】転写ニップ部を出た転写材は回転感光ドラ
ム１の面から順次に分離されて、搬送装置１２で加熱装
置としての加熱定着装置６に導入されてトナー画像の熱
定着処理を受ける。加熱定着装置６については次の
（２）項で詳述する。

【００４０】加熱定着装置６を出た転写材は搬送ローラ
１３・ガイド１４・排紙ローラ１５を有するシートパス
を通って、排紙トレイ１６にプリントアウトされる。

【００４１】また、転写材分離後の回転感光ドラム面は
クリーニング装置７により転写残りトナー等の付着汚染
物の除去処理を受けて清浄面化され、繰り返して作像に
供される。

【００４２】（２）加熱定着装置６ 図２は本例で用いた加熱装置としての加熱定着装置６の
概略構成模型図である。本例の加熱定着装置６は、特開
平４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９
８０〜２０４９８４号公報等に記載の所謂テンションレ
スタイプのフィルム加熱方式・加圧回転体（加圧ロー
ラ）駆動方式の加熱装置である。

【００４３】２１は横断面略半円弧状・樋型で、紙面に
垂直方向を長手とする横長のフィルムガイド部材（ステ
ィ）、２２はこのフィルムガイド部材２１の下面の略中
央部に長手に沿って形成した溝内に収容保持させた横長
の加熱体、２３はこの加熱体付きのフィルムガイド部材
２１にルーズに外嵌させたエンドレスベルト状（円筒
状）の耐熱性フィルムである。これら２１〜２３は加熱
手段側部材である。

【００４４】２４はフィルム２３を挟ませて加熱体２２
の下面に圧接させた加圧手段としての弾性加圧ローラで
ある。Ｎはフィルム２３を挟ませて加熱体２２に圧接さ
せた加圧ローラ２４の弾性層２４ｂの弾性変形によって
加熱体２２との間に形成された圧接ニップ部（定着ニッ
プ部）である。加圧ローラ２４は駆動源Ｍの駆動力が不
図示のギア等の動力伝達機構を介して伝達されて所定の
周速度で矢示ｂの反時計方向に回転駆動される。

【００４５】フィルムガイド部材２１は、例えば、ＰＰ
Ｓや液晶ポリマー等の耐熱性樹脂の成形品である。

【００４６】加熱体２２は、本例は、アルミナ等の横長
・薄板状のヒータ基板２２ａ、その表面側（フィルム摺
動面側）に長手に沿って形成具備させた線状あるいは細
帯状のＡｇ／Ｐｂ等の通電発熱体（抵抗発熱体）２２
ｂ、ガラス層等の薄い表面保護層２２ｃ、ヒータ基板２
２ａの裏面側に配設したサーミスタ等の検温素子２２ｄ
等からなる全体に低熱容量のセラミックヒータである。
このセラミックヒータ２２は通電発熱体２２ｂに対する
電力供給により迅速に昇温し、検温素子２２ｄを含む電
力制御系により所定の定着温度に温調される。

【００４７】耐熱性フィルム２３は、熱容量を小さくし
て装置のクイックスタート性を向上させるために、膜厚
を総厚１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下２０μ
ｍ以上とした、耐熱性・離型性・強度・耐久性等のある
ＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＰＰＳ等の単層フィルム、あるいは
ポリイミド・ポリアミドイミド・ＰＥＥＫ・ＰＥＳ等の
ベースフィルムの表面にＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ等を
離型層としてコーティングした複合層フィルム等であ
る。

【００４８】加圧ローラ２４は、鉄やアルミニウム等の
芯金２４ａと、内部が中空の充填材２４ｃを充填した弾
性層２４ｂと、離型層２４ｄとからなる。この加圧ロー
ラ２４については次の（３）項で詳述する。

【００４９】フィルム２３は、少なくとも画像形成実行
時に加圧ローラ２４が回転駆動されることで、該加圧ロ
ーラ２４の回転駆動により圧接ニップ部Ｎにおいて加圧
ローラ２４とフィルム２３の外面との摩擦力でフィルム
２３に回転力が作用して、フィルム内面が圧接ニップ部
Ｎにおいて加熱体２２の表面である下面に密着して摺動
しつつフィルムガイド部材２１の外回りを矢示ａの時計
方向に所定の周速度、即ち画像転写部側から搬送されて
くる未定着トナー画像Ｔを担持した転写材Ｐの搬送速度
と略同一の周速度でシワなく回転駆動される。この場
合、フィルム２３の内面とこれが摺動する加熱体下面と
の摺動抵抗を低減するために両者間に耐熱性グリス等の
潤滑剤を介在させるとよい。

【００５０】而して、加圧ローラ２４の回転駆動により
フィルム２３が回転され、また加熱体２２が所定の定着
温度に立ち上がって温調された状態において、圧接ニッ
プ部Ｎの加圧ローラ２４とフィルム２３との間に未定着
トナー画像Ｔを有する被加熱材としての転写材Ｐがその
トナー画像担持面側をフィルム２３側にして導入されて
圧接ニップ部Ｎにおいてフィルム外面に密着し、フィル
ム２３と一緒に圧接ニップ部Ｎを挟持搬送されていくこ
とにより、加熱体２２の熱がフィルム２３を介して付与
されまた圧接ニップ部Ｎの加圧力を受けて未定着トナー
画像Ｔが転写材Ｐの面に熱圧定着される。圧接ニップ部
Ｎを通った転写材Ｐはフィルム２３の外面から分離され
て搬送される。

【００５１】本例のようなフィルム加熱方式の装置６
は、熱容量が小さく昇温の速い加熱体２２を用いること
ができ、加熱体６が所定の温度に達するまでの時間を大
きく短縮できる。常温からでも容易に高温に立ち上げる
ことができるため、非プリント時に装置が待機状態にあ
るときのスタンバイ温調をする必要がなく省電力化でき
る。

【００５２】また、回転するフィルム２３には圧接ニッ
プ部Ｎ以外には実質的にテンションが作用しないので、
回転状態にあるフィルム２３のフィルムガイド部材２１
の長手に沿う寄り移動力が小さい。そのためフィルム寄
り移動規制手段としてはフィルム２３の端部を単純に受
け止めるだけのフランジ部材の配設で足り、装置を簡略
化できる利点がある。

【００５３】（３）加圧ローラ２４ 本例の加熱定着装置における加圧用回転体としての加圧
ローラ２４は弾性層２４ｂ中に内部が中空の充填材（中
空フィラー、内部に空気（気体）を含む充填材）２４ｃ
を含ませたものである。

【００５４】この加圧ローラ２４は、鉄やアルミニウム
等の芯金２４ａをブラスト等の表面粗し処理を行った
後、洗浄を行い、次いでその芯金２４ａを筒型に挿入
し、予め中空のフィラー２４ｃを充填した液状のシリコ
ーンゴムを型内に注入し、加熱硬化させて、中空フィラ
ー２４ｃを含ませた弾性層２４ｂを成形する。この時、
加圧ローラ表面層にＰＦＡチューブ等の離型層２４ｄを
形成する場合は、型内に予め内面にプライマーを塗布し
た離型層用チューブを挿入しておくことにより、中空フ
ィラー２４ｃを含ませた弾性層２４ｂとしてのゴムの加
熱硬化と同時に、離型層用チューブ２４ｄと弾性層２４
ｂとの接着を行う。

【００５５】このようにして成型された加圧ローラ２４
としてのシリコーンゴムローラは脱型処理した後、２次
加硫を行う。

【００５６】弾性層２４ｂに充填した中空フィラー２４
ｃは、図３に構造模型図を示したように、表層を導電処
理２４₂ し、内部が中空の針状形状をした平均粒径３μ
ｍの中空シリカ（ＳｉＯ₂ ）粒子２４₁ （商品名ＥＣＰ
−Ｓ：デュポン社）である。

【００５７】弾性層２４ｂとしてのシリコーンゴム層に
対する中空フィラー２４ｃの充填量はシリコーンゴム１
００部（重量部）に対して１０部から７０部の間が好ま
しい。中空フィラー２４ｃとしての中空シリカの表層の
導電処理２４₂ はしていなくとも構わない。

【００５８】具体的に、芯金２４ａにφ１６のアルミニ
ウム材を用い、この芯金２４ａの外側に同心一体に弾性
層２４ｂとして肉厚３ｍｍの、中空シリカ２４ｃを含ま
せたシリコーンゴム層を形成し、更にその外周に離型層
２４ｄとして厚み５０μｍのＰＦＡチューブ層を形成し
て、前述図２のフィルム加熱方式の加熱定着装置６の加
圧ローラとした。

【００５９】フィルム２３は厚み４０μｍのポリイミド
のシームレスチューブに厚さ１０μｍのＰＴＦＥ層を形
成したものを用いた。

【００６０】加熱体２２には５００Ｗの電力を供給し、
加圧ローラ２４を周速１００ｍｍで回転させ、加熱体２
２を室温から立上げ、８秒後に転写材Ｐを通紙した時の
定着性を、加圧ローラ２４の弾性層２４ｂとしてのシリ
コーンゴム層中に充填する上記中空シリカ２４ｃの量を
変化させて調べた。その結果を表１に示した。

【００６１】弾性層２４ｂとしてのシリコーンゴム層の
硬度はシリカ量を変えてもさほど変動がないように１０
から２０度の間に配合を調整することで合わせこんだ。

【００６２】定着性は、５ｍｍ角のベタ黒を転写材上に
印字し、加熱定着装置６を通過した後、該ベタ黒部を不
織布により１０ｇ／ｃｍ² の圧力で擦った前後の濃度を
測定することにより求めた。

【００６３】

【表１】 上記結果より弾性層２４ｂに中空シリカ２４ｃを充填す
ることにより定着性が向上し、その適正範囲は１０部か
ら７０部であることがわかる。

【００６４】弾性層２４ｂに対する中空シリカ２４ｃの
充填による上記効果は、中空シリカ２４ｃは内部に断熱
性の優れた空気を含んでいるために、定着時に加熱手段
側から加圧ローラ２４側に奪われる熱量が少なくなるた
めと考えられる。

【００６５】中空シリカ２４ｃの充填量が多すぎると定
着性が低下するのは弾性層２４ｂの硬度が硬くなるため
に十分な圧接ニップ部（定着ニップ部）Ｎの幅が得られ
ないためである。

【００６６】更に中空シリカ２４ｃに必要とされるパラ
メーターとしてはその粒径があり、本発明者等の実験で
は中空シリカ２４ｃの粒径が小さすぎると断熱効果が薄
れ、大きすぎても弾性層２４ｂとしてのシリコーンゴム
中での分散性が悪くなり、部分的な硬度ムラが生じやす
くなり、最適な粒径範囲は１〜１５μｍの間にあること
がわかった。

【００６７】このように加圧ローラ２４の弾性層２４ｂ
としてのシリコーンゴム中に中空フィラー２４ｃとして
の中空シリカを充填することで、通常のシリコーンゴム
ローラを成型するのと同様の方法で加圧ローラを得るこ
とができ、外径精度に優れているのと同時に断熱性に優
れた加圧ローラを得ることが可能となる。

【００６８】本例では、弾性層２４ｂとしてのシリコー
ンゴム中に含ませる中空フィラー２４ｃとして中空シリ
カを用いたが、本例の効果が得られる、内部に空気を含
む無機系のフィラー（アルミナ、ガラス、ガラスファイ
バー等）ならば同様の効果が得られるのはいうまでもな
い。

【００６９】〈実施形態例２〉（図４） 本例は、図４の構成模型図のように、離型層２４ｄを発
泡体層とした加圧ローラ２４Ａである。

【００７０】この加圧ローラ２４Ａは、鉄・アルミニウ
ム等の芯金２４ａの外側に同心一体に弾性層２４ｂとし
てのシリコーンゴム層を形成し、その外側に離型層２４
ｄとしてフッ素樹脂層を設けており、該フッ素樹脂層は
発泡体である。

【００７１】前記実施形態例１と同様に、鉄・アルミニ
ウム等の芯金２４ａをブラスト等の表面粗し処理を行っ
た後、洗浄を行い、次いで該芯金２４ａを筒型に挿入
し、液状のシリコーンゴムを型内に注入し、加熱硬化さ
せて、弾性層２４ｂを成形する。この時、型内に予め内
面にプライマーを塗布した、離型層２４ｄとしてのＰＦ
Ａ発泡体チューブを挿入しておくことにより、弾性層２
４ｂとしてのシリコーンゴムの加熱硬化と同時に、離型
層２４ｄとしてのＰＦＡ発泡体チューブと弾性層２４ｂ
としてのシリコーンゴム層の接着を行う。

【００７２】このようにして成型された加圧ローラ２４
Ａとしてのシリコーンゴムローラは脱型処理した後、２
次加硫を行う。

【００７３】離型層２４ｄとしてのＰＦＡ発泡体チュー
ブは、予めＰＦＡペレット中に発泡剤を混合させ、ＰＦ
Ａ発泡体チューブとして押し出し成型して得られたもの
を使用する。このＰＦＡ発泡体チューブは表面層・内面
層共にスキン層を有している。

【００７４】具体的に、芯金２４ａにφ１６のアルミニ
ウム材を用い、この芯金２４ａの外側に同心一体に弾性
層２４ｂとして肉厚３ｍｍのシリコーンゴム層を形成
し、更にその外周に離型層２４ｄとして厚み１５０μｍ
のＰＦＡ発泡体チューブ層を形成して、前述図２のフィ
ルム加熱方式の加熱定着装置６の加圧ローラとした。

【００７５】フィルム２３は厚み４０μｍのポリイミド
のシームレスチューブに厚さ１０μｍのＰＴＦＥ層を形
成したものを用いた。

【００７６】加熱体２２には５００Ｗの電力を供給し、
加圧ローラ２４Ａを周速１００ｍｍで回転させ、加熱体
２２を室温から立上げ、８秒後に転写材Ｐを通紙した時
の定着性を、加圧ローラ２４Ａの離型層２４ｄとしての
ＰＦＡ発泡体チューブ層２４ｄの平均発泡径を変化させ
て調べた。その結果を表２に示した。

【００７７】定着性は、５ｍｍ角のベタ黒を転写材上に
印字し、加熱定着装置６を通過した後、該ベタ黒部を不
織布により１０ｇ／ｃｍ² の圧力で擦った前後の濃度低
下率（（擦り前濃度−擦り後濃度）／擦り前濃度＊１０
０(%) ）を測定することにより良否を判断した（５％以
下が○、１０％以下が△、それ以上が×）。

【００７８】耐久性は、上記加熱定着装置６を用いてＡ
４サイズの紙を１０万枚連続通紙し、その時の加圧ロー
ラ２４Ａの表面汚れの観察結果により判断した。

【００７９】

【表２】 定着性は、離型層２４ｄとしてのＰＦＡ発泡体チューブ
の発泡径が大きい程良くなる。これは発泡径が大きいほ
ど空気のチューブ２４ｄ内に占める比率が高くなり、発
泡体チューブ層２４ｄの断熱効果が増すためである。

【００８０】一方、発泡径が大きくなると発泡体チュー
ブ層２４ｄの表面スキン層の強度が弱くなり、局所的な
亀裂が生じ、亀裂部よりトナーが蓄積を始め加圧ローラ
汚れを生じる。従って上記結果より離型層２４ｄとして
の発泡体チューブの発泡径としては、３０〜９０μｍが
好ましい範囲といえる。

【００８１】又上記作用効果を得るための発泡体チュー
ブ２４ｄの厚みとしては、厚すぎる場合には製造上外径
精度が得にくくなるという問題が生じ、薄すぎる場合に
は十分な断熱効果を得ることができなくなる。この結果
発泡体チューブ２４ｄの厚みとしては、５０〜２００μ
ｍの間が好ましい。

【００８２】このように表層離型層２４ｄに発泡体チュ
ーブを用いることにより、通常のシリコーンゴムローラ
を成型するのと同様の方法で加圧ローラ２４Ａを得るこ
とができ、離型層２４ｄとしての発泡体チューブの厚み
は薄く発泡時の厚みばらつきの影響は少ないため、外径
精度に優れているのと同時に断熱性に優れた加圧ローラ
２４Ａを得ることが可能となる。

【００８３】〈実施形態例３〉（図５） 本例は、図５の構成模型図のように、離型層２４ｄに中
空フィラー２４ｃを混入した加圧ローラ２４Ｂである。

【００８４】この加圧ローラ２４Ｂは、鉄・アルミニウ
ム等の芯金２４ａの外側に同心一体に弾性層２４ｂとし
てのシリコーンゴム層を形成し、その外側に離型層２４
ｄとしてフッ素樹脂混合フッ素ゴム層を設けており、該
フッ素樹脂混合フッ素ゴム層中に中空フィラー２４ｃを
充填している。

【００８５】前記実施形態例１と同様に、鉄・アルミニ
ウム等の芯金２４ａをブラスト等の表面粗し処理を行っ
た後、洗浄を行い、次いで該芯金２４ａを筒型に挿入
し、液状のシリコーンゴムを型内に注入し、加熱硬化さ
せて、弾性層２４ｂを成形する。

【００８６】このようにして成型されたシリコーンゴム
ローラは脱型処理した後、２次加硫を行う。

【００８７】この後、弾性層２４ｂの外周面に、液状の
フッ素樹脂混合フッ素ゴムラテックス（商品名ＧＬＳ２
１３：ダイキン工業製）中に予め中空フィラー２４ｃと
して前述中空シリカ（図３）を混入したものをスプレー
塗装で塗布し、２８０〜３３０°Ｃの温度で焼成して、
離型層２４ｄとしての、中空フィラー２４ｃ混入の表面
フッ素樹脂リッチのフッ素樹脂混合フッ素ゴム層を形成
した。

【００８８】離型層２４ｄとしてのフッ素樹脂混合フッ
素ゴム層の厚みは３０〜２００μｍとされる。

【００８９】具体的に、芯金２４ａにφ１６のアルミニ
ウム材を用い、この芯金２４ａの外側に同心一体に弾性
層２４ｂとして肉厚３ｍｍのシリコーンゴム層を形成
し、更にその外周に離型層２４ｄとして厚み１０００μ
ｍの中空フィラー２４ｃ混入のフッ素樹脂混合フッ素ゴ
ム層を形成して、前述図２のフィルム加熱方式の加熱定
着装置６の加圧ローラとした。

【００９０】フィルム２３は厚み４０μｍのポリイミド
のシームレスチューブに厚さ１０μｍのＰＴＦＥ層を形
成したものを用いた。

【００９１】加熱体２２には５００Ｗの電力を供給し、
加圧ローラ２４Ｂを周速１００ｍｍで回転させ、加熱体
２２を室温から立上げ、８秒後に転写材Ｐを通紙した時
の定着性を、加圧ローラ２４Ａの離型層２４ｄとしての
フッ素樹脂混合フッ素ゴム層中に混入する中空フィラー
２４ｃとしての中空シリカの量を変化させて調べた。そ
の結果を表３に示した。

【００９２】定着性は、５ｍｍ角のベタ黒を転写材上に
印字し、加熱定着装置６を通過した後、該ベタ黒部を不
織布により１０ｇ／ｃｍ² の圧力で擦った前後の濃度を
測定することにより求めた。

【００９３】

【表３】 上記結果より、離型層２４ｄに中空フィラー２４ｃとし
ての中空シリカを充填することにより定着性が向上し、
その充填量の適正範囲はフッ素樹脂混合フッ素ゴム１０
０部（重量部）に対して３０部から１２０部であること
がわかる。

【００９４】離型層２４ｄに対する中空シリカ２４ｃの
充填による上記効果は、中空シリカ２４ｃは内部に断熱
性の優れた空気を含んでいるために、定着時に加熱手段
側から加圧ローラ２４Ｂ側に奪われる熱量が少なくなる
ためと考えられる。

【００９５】中空シリカ２４ｃの充填量が多すぎると定
着性が低下するのは、加圧ローラ表層の離型層２４ｄと
してのフッ素樹脂混合フッ素ゴム層が硬くなり加圧ロー
ラ２４Ｂの硬度が硬くなるために十分な圧接ニップ部
（定着ニップ部）Ｎの幅が得られないためである。

【００９６】更に中空シリカ２４ｃに必要とされるパラ
メーターとしてはその粒径があり、本発明者等の実験で
は中空シリカ２４ｃの粒径が小さすぎると断熱効果が薄
れ、大きすぎても離型層２４ｄとしてのフッ素樹脂混合
フッ素ゴム中での分散性が悪くなり、部分的な硬度ムラ
が生じやすくなり、最適な粒径範囲は１〜１５μｍの間
にあることがわかった。

【００９７】このように加圧ローラ２４の離型層２４ｄ
としてのフッ素樹脂混合フッ素ゴム中に中空フィラー２
４ｃとしての中空シリカを充填することで、通常のシリ
コーンゴムローラを成型するのと同様の方法で加圧ロー
ラを得ることができ、離型層２４ｄとしてのフッ素樹脂
混合フッ素ゴム層の厚みは薄く形成時の厚みばらつきの
影響は少ないため、外径精度に優れているのと同時に断
熱性に優れた加圧ローラを得ることが可能となる。

【００９８】本例では、表層離型層２４ｄとしてフッ素
樹脂混合フッ素ゴムを用いたが、ＦＥＰ・ＰＦＡ・ＰＴ
ＦＥ等のフッ素樹脂も使用可能である。

【００９９】中空フィラー２４ｃとしての中空シリカは
表層を導電処理することにより抵抗値制御が可能であ
り、加圧ローラの表層離型層２４ｄとして所望の抵抗値
を得ることができる利点もある。

【０１００】〈実施形態例４〉（図６〜図８） 本例は、図６の構成模型図のように、加熱手段２１〜２
３に対する加圧手段を駆動ローラ２４Ｃとベルト状回転
体２４Ｄにより構成した加熱定着装置である。

【０１０１】（１）装置構成 加熱手段２１〜２３は前述図２と同様にフィルムガイド
部材１２・加熱体２２・エンドレスベルト状耐熱性フィ
ルム２３等からなるアセンブリであるから再度の説明を
省略する。

【０１０２】加圧手段の駆動ローラ２４Ｃはその外側に
ベルト状回転体２４Ｄをルーズに外嵌させて、加熱手段
の加熱体２２との間に耐熱性フィルム２３部分とベルト
状回転体２４Ｄ部分とを挟ませて加熱体２２に圧接させ
て圧接ニップ部Ｎを形成させてある。２４Ｅはベルト状
回転体２４Ｄの内側に配設したベルト状回転体内面支持
部材である。

【０１０３】駆動ローラ２４Ｃは、鉄やアルミニウム等
の芯金２４ｅの外周面に薄層のシリコーンゴムやフッ素
ゴム等の耐熱性・高摩擦係数を有する滑り防止層２４ｆ
をコーティングしたローラである。

【０１０４】この駆動ローラ２４Ｃは駆動源Ｍの駆動力
が不図示のギア等の動力伝達機構を介して伝達されて所
定の周速度で矢示ｂの反時計方向に回転駆動される。

【０１０５】ベルト状回転体２４Ｄは、シリコーンゴム
等の耐熱弾性体２４ｇ、又はその発泡スポンジ層の上に
ＰＦＡチューブ等の離型層２４ｈを形成した弾性ベルト
である。

【０１０６】加圧手段の駆動ローラ２４Ｃが少なくとも
画像形成実行時に回転駆動ｂされることで、ベルト状回
転体２４Ｄがこの駆動ローラ２４Ｃに従動して矢示ｂの
反時計方向に回転する。このベルト状回転体２４Ｄの回
転に伴って圧接ニップ部Ｎにおいて該ベルト状回転体２
４Ｄと耐熱性フィルム２３の外面との摩擦力でフィルム
２３に回転力が作用して、フィルム内面が圧接ニップ部
Ｎにおいて加熱体２２の表面である下面に密着して摺動
しつつフィルムガイド部材２１の外回りを矢示ａの時計
方向に所定の周速度、即ち画像転写部側から搬送されて
くる未定着トナー画像Ｔを担持した転写材Ｐの搬送速度
と略同一の周速度でシワなく回転駆動される。

【０１０７】而して、駆動ローラ２４Ｃの回転駆動によ
りベルト状回転体２４Ｄ及びフィルム２３が回転され、
また加熱体２２が所定の定着温度に立ち上がって温調さ
れた状態において、圧接ニップ部Ｎのベルト状回転体２
４Ｄとフィルム２３との間に未定着トナー画像Ｔを有す
る被加熱材としての転写材Ｐがそのトナー画像担持面側
をフィルム２３側にして導入されて圧接ニップ部Ｎにお
いてフィルム外面に密着し、ベルト状回転体２４Ｄ及び
フィルム２３と一緒に圧接ニップ部Ｎを挟持搬送されて
いくことにより、加熱体２２の熱がフィルム２３を介し
て付与されまた圧接ニップ部Ｎの加圧力を受けて未定着
トナー画像Ｔが転写材Ｐの面に熱圧定着される。圧接ニ
ップ部Ｎを通った転写材Ｐはベルト状回転体２４Ｄ及び
フィルム２３の外面から分離されて搬送される。

【０１０８】（２）加圧手段２４Ｃ・２４Ｄ・２４Ｅ ａ）加圧手段の駆動ローラ２４Ｃは、本例はφ１６のア
ルミニウム芯金２４ｅをブラスト等の表面粗し処理を行
った後、洗浄を行い、次いで液状のシリコーンゴムをス
プレー塗装により薄層に均一コーティングし、その後加
熱硬化させることで厚み１００μｍの滑り防止層２４ｆ
を形成具備させたものである。この滑り防止層２４ｆと
してのシリコーンゴムコーティング層はベルト状回転体
内周面との摩擦抵抗を得る。

【０１０９】ｂ）ベルト状回転体２４Ｄは、本例は内周
長がφ２５ｍｍ相当で、厚さ５ｍｍのシリコーンスポン
ジ層２４ｇの上に、離型層２４ｈとして５０μｍ厚のＰ
ＦＡチューブを被覆したものである。

【０１１０】その製法は、発泡剤を混練したシリコーン
ゴムコンパウンドを所定の内周長が得られるように、予
め定めた外径を有する円筒の外面に竹輪状に押し出し、
その後発泡加硫を行い、所定の厚みを得るまで研磨加工
を行った後、内面に接着剤を塗布したＰＦＡチューブを
被覆し、接着剤を加熱硬化させて得た。

【０１１１】このベルト状回転体２４Ｄは内周面にテン
ションをかけることなく、駆動ローラ２４Ｃと支持部材
２４Ｅに懸架ささせてあり、支持部材２４Ｅは圧接ニッ
プ部Ｎとの間で該ベルト部分が転写材進行方向と略平行
に配置される様にベルトを支持する。

【０１１２】本例の加熱定着装置について、耐熱性フィ
ルム２３は厚み４０μｍのポリイミドのシームレスチュ
ーブに厚さ１０μｍのＰＴＦＥ層を形成したものを用
い、加熱体２２に５００Ｗの電力を供給し、駆動ローラ
２４Ｃを周速１００ｍｍ／ｓｅｃで回転させ、連続プリ
ントした時の転写材Ｐの搬送速度を加熱定着装置の出口
側で測定した。

【０１１３】比較例として、加圧用回転体に、φ１６ｍ
ｍのアルミニウム芯金上に厚さ５ｍｍのシリコーンスポ
ンジローラ層を形成し、その上にＰＦＡチューブ層を５
０μｍ厚で被覆したシリコーンスポンジを加圧ローラを
用いた加熱定着装置において、上記と同様にその加圧ロ
ーラを外周速１００ｍｍ／ｓｅｃで駆動したときの転写
材の搬送速度を測定した。

【０１１４】この結果を図８のグラフに示す。図８のグ
ラフは横軸に通紙枚数、縦軸に転写材の搬送速度をプロ
ットしたものであり、実線Ａは本例装置の場合の転写材
搬送速度の変化、破線Ｂは比較例装置の場合の転写材搬
送速度の変化を示す。

【０１１５】この結果より、本例装置の場合は連続通紙
による転写材搬送速度変化は殆どないのに対し、比較例
装置の場合には通紙枚数が増すにつれて転写材搬送速度
が速くなることがわかる。

【０１１６】これは加圧ローラを用いた場合、シリコー
ンスポンジ層の温度が上昇するにつれて熱膨張により外
径が大きくなり転写材搬送速度も外径に比例して速くな
るのに対し、シリコーンスポンジベルトの場合、シリコ
ーンスポンジ層はその温度上昇により肉厚が増していく
が、図７の模型図に示すように、圧接ニップ部Ｎではシ
リコーンスポンジ層２４ｇは殆ど曲率を持たず圧接ニッ
プ部Ｎに対して略平行に移動する為、その肉厚が多少変
化しても、スポンジ層２４ｇ表面の移動速度Ｖ２は駆動
ローラ外周速Ｖ１と常に等しくなる。従って、駆動ロー
ラ２４Ｃ自身の外周速が変化しなければ、スポンジ層表
面の移動速度も変化せず、転写材搬送速度は常に安定と
なる。

【０１１７】駆動ローラ２４Ｃは前述のようにアルミニ
ウム芯金２４ｅの上に薄層のシリコーンゴム層２４ｆを
コーティングしており、その温度上昇による熱膨張は極
めて少ない。更にシリコーンスポンジ層２４ｇが断熱層
として寄与する為、温度上昇そのものも少なく駆動ロー
ラ２４Ｃの外径変化は殆ど無いといえる。

【０１１８】又ベルト駆動時に問題となる駆動ローラ２
４Ｃとベルト２４Ｄ間のスリップの問題も、ベルトにテ
ンションがかからず、ベルトへの摩擦力は駆動部のみで
生じるためスリップは発生しにくい構成といえる。

【０１１９】このように、圧接ニップ部Ｎに駆動ローラ
２４Ｃを配置し弾性層２４ｇをベルト状に形成し、圧接
ニップ部Ｎで弾性層２４ｇが転写材進行方向に略平行に
なるように配置することにより、加圧用回転体２４Ｄの
熱膨張に係わらず常に安定した転写材の搬送性能を得る
ことができる。

【０１２０】更に圧接ニップ部形状が耐熱性フィルム２
３側、加圧用回転体２４Ｄ側共に転写材進行方向に略平
行であるため、転写材Ｐのカール減少に関しても大きな
効果を有する。

【０１２１】本例ではベルト層２４ｇとしてシリコーン
スポンジを用いたが、シリコーンゴム等の耐熱性を有す
るゴムベルト、又は前記の実施形態例で説明したよう
な、ゴム中に中空フィラー２４ｃを充填した断熱性に優
れたゴムベルトを使用できるのはいうまでもない。

【０１２２】〈実施形態例５〉（図９） 本例は上記実施形態例４の加熱定着装置（図６）におい
て、加圧手段のベルト状回転体２４Ｄの構成を下記のも
のとした。

【０１２３】即ち、ポリイミド、ポリアミドイミド、Ｐ
ＥＥＫ、ＰＥＳ等の耐熱樹脂からなるシームレスのフィ
ルムをベルト基層２４ｉとし、その外周面にシリコーン
スポンジ、シリコーンゴム等の耐熱弾性体層２４ｊを設
け、更に最外周面に離型層２４ｋとしてフッ素樹脂層を
設けた３層構成のベルト状回転体である。

【０１２４】より具体的には、本例のベルト状回転体２
４Ｄは内周長がφ２５ｍｍ相当で、厚みが５０μｍのポ
リアミドフィルム２４ｉの上に厚さ５ｍｍのシリコーン
スポンジ層２４ｊを形成し、５０μｍ厚のＰＦＡチュー
ブ２４ｋで被覆した３層構成のベルト状回転体である。

【０１２５】その他の装置構成は実施形態例４の加熱定
着装置と同じであるので再度の説明は省略する。

【０１２６】実施形態例４と同様に連続プリントを行っ
た結果、本例の装置についても実施形態例４と同様に、
加圧用回転体２４Ｄの熱膨張による転写材の搬送速度変
化をなくし、更に転写材のカールを減少させるだけでな
く、加圧用回転体としてのベルト状回転体２４Ｄの耐久
性を飛躍的に高めることが可能となり、本発明者等の検
討では２０万枚以上の耐久性を確認できた。

【０１２７】これはベルト基材２４ｉとして耐熱樹脂フ
ィルム層を設けたことにより、ベルトの弾性層２４ｊに
加わる力のうち、ベルト回転時に発生する寄り力に対し
ては耐熱樹脂フィルム２４ｉの持つ強度により耐えるこ
とになり、特にベルト端面での弾性層２４ｊの亀裂、摩
耗を防止することが可能となる。この時ベルト基材であ
る耐熱樹脂フィルム層２４ｉは弾性層２４ｊに対してそ
の両端が幅方向に広いことにより上記作用をより効果的
に得ることができる。

【０１２８】〈実施形態例６〉（図１０） 本例は前記実施形態例４の加熱定着装置（図６）におい
て、加圧手段のベルト状回転体２４Ｄの構成を下記のも
のとした。

【０１２９】即ち、ニッケル、ステンレス等のシームレ
スの金属ベルトをベルト基層２４ｍとし、その外周面に
シリコーンスポンジ、シリコーンゴム等の耐熱弾性体層
２４ｎを設け、更に最外周面に離型層２４ｐとしてフッ
素樹脂層を設けた３層構成のベルト状回転体である。

【０１３０】より具体的には、本例のベルト状回転体２
４Ｄは内周長がφ２５ｍｍ相当で、厚みが３０μｍのニ
ッケルベルト２４ｍの上に厚さ５ｍｍのシリコーンスポ
ンジ層２４ｎを形成し、５０μｍ厚のＰＦＡチューブ２
４ｐで被覆した３層構成のベルト状回転体である。

【０１３１】その他の装置構成は実施形態例４の加熱定
着装置と同じであるので再度の説明は省略する。

【０１３２】実施形態例４と同様に連続プリントを行っ
た結果、本例の装置についても実施形態例４と同様に、
加圧用回転体２４Ｄの熱膨張による転写材の搬送速度変
化をなくし、更に転写材のカールを減少させるだけでな
く、加圧用回転体としてのベルト状回転体２４Ｄの耐久
性を飛躍的に高めることが可能となった。

【０１３３】これはベルト基材２４ｍとして金属ベルト
層を設けたことにより、ベルトの弾性層２４ｎに加わる
力のうち、ベルト回転時に発生する寄り力に対しては金
属ベルト２４ｍの持つ強度により耐えることになるた
め、特にベルト端面での弾性層２４ｎの亀裂、摩耗を防
止することができる。また弾性層２４ｎの下に熱伝導性
が良好な金属層２４ｍを設けている為、幅の狭い小サイ
ズの転写材を通紙したときの通紙部と、非通紙部に生じ
る温度差を減らすことも可能である。

【０１３４】〈実施形態例７〉（図１１・図１２） 本例は、弾性層２４ｒの圧接ニップ部Ｎにおける最大変
形率が１０％以上であることを特徴とする加圧ローラ２
４Ｆである。

【０１３５】即ち、鉄やアルミニウム等の芯金２４ｑの
上に薄層の耐熱弾性層２４ｒを形成し、その外周面に離
型層２４ｓを形成し、弾性層２４ｒの圧接ニップ部Ｎに
おける最大変形率が１０％以上である加圧ローラ２４Ｆ
である。

【０１３６】この加圧ローラ２４Ｆは、鉄やアルミニウ
ム等の芯金２４ｑをブラスト等の表面粗し処理を行った
後、洗浄を行い、次いでその芯金２４ｑを筒型に挿入
し、低硬度の液状のシリコーンゴムを型内に注入し、加
熱硬化させて、低硬度の弾性層２４ｒを成形する。この
時、加圧ローラ表面層にＰＦＡチューブ等の離型層２４
ｓを形成する為に、型内に予め内面にプライマーを塗布
した離型層用チューブを挿入しておくことにより、弾性
層２４ｒとしてのゴムの加熱硬化と同時に、離型層用チ
ューブ２４ｓと弾性層２４ｒとの接着を行う。

【０１３７】このようにして成型された加圧ローラ２４
Ｆとしてのシリコーンゴムローラは脱型処理した後、２
次加硫を行う。

【０１３８】より具体的には、本例の加圧ローラ２４Ｆ
は芯金２４ｑにφ１６のアルミニウム材を用い、その外
周面に弾性層２４ｒとして肉厚を２ｍｍ、３ｍｍと変化
させたシリコーンゴム層を形成し、更にその上に離型層
２４ｓとして厚み５０μｍのＰＦＡチューブ層２４ｓを
形成した。

【０１３９】その他の装置構成は実施形態例１の加熱定
着装置（図２）と同じであるので再度の説明は省略す
る。

【０１４０】そして実施形態例１の場合と同様に本例装
置について、転写材を通紙した時の定着性と、転写材の
カール量を測定した。その結果を表４に示す。

【０１４１】なお、弾性層２４ｒとしてのシリコーンゴ
ム層自体の硬度を変えることにより、圧接ニップ部内最
大変形量を変化させた。圧接ニップ部内最大変形量は図
１２の模型図に示したように、所定のニップ幅を得るた
めに加圧ローラ２４Ｆの弾性層２４ｒに圧接ニップ部Ｎ
におけるつぶれ量ｐを弾性層２４ｒの肉厚ｔで割ったも
のである（最大変形量＝ｐ／ｔ＊１００(%) ）。

【０１４２】定着性は、５ｍｍ角のベタ黒を転写材上に
印字し、加熱定着装置を通過した後、該ベタ黒部を不織
布により１０ｇ／ｃｍ² の圧力で擦った前後の濃度低下
率を測定することにより良否を判断した（５％以下が
○、１０％以下が△、それ以上が×）。

【０１４３】また転写材のカール量は、定着後の転写材
をカール方向が上向きになるように平らな場所におき、
そのカール高さを測定し、５ｍｍ以下を○、１０ｍｍ以
下を△、それ以上を×とした。

【０１４４】

【表４】 この結果からわかるように、定着性は圧接ニップ内最大
変形量が大きい程ニップ幅が大きくなるため良好な結果
となり、カール量に関しても、最大変形量が大きいほど
最もニップ形状がフラットなニップ中心部で集中的に圧
力が加えられる為に、少なくなるという結果が得られ
た。

【０１４５】以上より、カール量を減らす為には、加圧
ローラ２４Ｆの弾性層２４ｒの圧接ニップ部Ｎ内での最
大変形量が１０％以上であれば、ニップ中心で十分な圧
力が加えられ、特別なカール矯正手段を用いることなく
転写材カールを減少させることができる。

【０１４６】更に、加圧ローラ２４Ｆの弾性層２４ｒの
圧接ニップ部内最大変形量を大きくすることで、定着性
も良い結果が得られ、同時に弾性層２４ｒの肉厚も薄く
できる為、連続プリント時の加圧ローラ弾性層２４ｒの
熱膨張による外径変化も少なくすることができる。この
結果、転写材の搬送速度を安定化させることが可能とな
る。

【０１４７】上記条件を全て満足させるためには、本発
明者等の検討によると、加圧ローラ弾性層２４ｒについ
て圧接ニップ部内最大変形量１０％以上を得ると同時
に、弾性層２４ｒの肉厚を２．５ｍｍ以下、その硬度を
５度以下（JIS Ａ：テストピース厚１２ｍｍで測定）と
することで、良好な定着性が得られ、転写材搬送速度変
化の少ない加圧ローラを得ることができる。

【０１４８】〈実施形態例８〉（図１３） 本例は、弾性層２４ｔを図１３の様に軸方向に中空構造
２４ｕとし、上記実施形態例７の加圧ローラ２４Ｆと同
様に、加圧ローラ弾性層について圧接ニップ部内最大変
形量を１０％以上にした加圧ローラ２４Ｇである。

【０１４９】このような構成によっても、実施形態例７
で説明したように、転写材のカール量を減らすと同時
に、簡易な構成で定着性に優れ、転写材の搬送速度安定
性に優れた加圧ローラを得ることが可能となる。

【０１５０】本例の加圧ローラ２４Ｇは、鉄やアルミニ
ウム等の芯金２４ｑをブラスト等の表面粗し処理を行っ
た後に洗浄を行い、次いで該芯金２４ｑを筒型に挿入
し、芯金のまわりには所定間隔で一定太さの針金を配置
し、低硬度の液状シリコーンゴム型内に注入し加熱硬化
させる。この時加圧ローラ表面層にＰＦＡチューブ等の
離型層２４ｓを形成するために、型内に予め内面にプラ
イマーを塗布した離型層用チューブを挿入しておくこと
により、弾性層２４ｔとしてのゴムの加熱硬化と同時
に、離型層２４ｓとしてのチューブと弾性層２４ｔとし
てのゴム層の接着を行う。このように成型されたシリコ
ーンゴムローラは脱型処理した後２次加硫を行う。そし
て弾性層２４ｔから全ての針金を引き抜くことで、中空
構造２４ｕの弾性層２４ｔを有する加圧ローラ２４Ｈが
得られる。

【０１５１】以上の様にして得られた加圧ローラ２４Ｇ
を用い、圧接ニップ部内での最大変形量を１０％以上と
することで、前記実施形態例７と同等の作用効果を得る
ことが可能となり、弾性層２４ｔの材料として特に硬度
が１０〜２０度の汎用シリコーンゴムを用いても容易に
圧接ニップ部内の最大変形量１０％以上を得ることがで
きる。

【０１５２】ここで、弾性層２４ｔの中空部２４ｕの外
径が大きすぎると定着性のムラが生じやすくなり、小さ
すぎると、弾性層の材料として前記実施形態例７と同様
の超低硬度のシリコーンゴムを使用しないと加圧ローラ
弾性層２４ｔの圧接ニップ部Ｎ内での変形量を十分得る
ことができなくなり、中空構造のメリットが失われてし
まう。

【０１５３】本発明者等の検討では中空部２４ｕの外径
が１ｍｍ〜０．２ｍｍ、その間隔Ｌが３ｍｍ以内である
ことが上記作用効果を得るために必要であることがわか
った。

【０１５４】更に本例のような弾性層中空構造をとるこ
とにより、断熱性が良好で、熱膨張率もより小さく、定
着性、転写材速度安定性に優れた加圧ローラを得ること
ができる。 〈実施形態例９〉（図１４） 図１４の（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれフィルム加熱方式
の加熱装置（加熱定着装置の他の構成形態例である。

【０１５５】（ａ）のものは、加熱体ホルダ兼フィルム
ガイド部材２５に保持させた加熱体２２と、フィルム駆
動ローラ２６と、テンションローラ２７との互いに略並
行の３部材間にエンドレスベルト状の耐熱性フィルム２
３を懸回張設し、フィルム２３を挟んで加熱体２２と加
圧ローラ２４とを圧接させて圧接ニップ部Ｎを形成さ
せ、フィルム２３を駆動ローラ２６により回転駆動させ
るものである。加圧ローラ２４はフィルム２３の回転に
従動回転する。２７はフィルム駆動ローラ２６の駆動源
である。圧接ニップ部Ｎに被加熱材としての転写材Ｐを
導入してトナー画像の加熱定着を行なわせる。

【０１５６】（ｂ）のものは、加熱体ホルダ兼フィルム
ガイド部材２５に保持させた加熱体２２と、フィルム駆
動ローラ２６との互いに略並行の２部材間に、エンドレ
スベルト状の耐熱性フィルム２３を懸回張設し、フィル
ム２３を挟んで加熱体２２と加圧ローラ２４とを圧接さ
せて圧接ニップ部Ｎを形成させ、フィルム２３を駆動ロ
ーラ２６により回転駆動させるものである。加圧ローラ
２４はフィルム２３の回転に従動回転する。

【０１５７】（ｃ）のものは、耐熱性フィルム２３とし
てロール巻きにした長尺の有端フィルムを用い、これを
繰り出し軸２８から、加熱体ホルダ兼フィルムガイド部
材２５に保持させた加熱体２２の下面を経由させ、巻き
取り軸２９へ掛け渡し、フィルム２３を挟んで加熱体２
２と加圧ローラ２４とを圧接させて圧接ニップ部Ｎを形
成させ、フィルム２３を巻き取り軸２９で巻き上げて所
定の速度で走行移動させるものである。上記のような構
成形態の装置においても、加圧手段としての加圧ローラ
２４を本発明に従う構成のもにして前述実施形態例１乃
至同８と同様の作用効果が得られる。

【０１５８】加熱手段側の加熱体２２は前述実施形態例
のセラミックヒータに限られるものではなく、電磁（磁
気）誘導加熱方式など他の適宜の発熱体を採択できる。
（ｄ）は電磁誘導加熱方式の例である。３０は電磁誘導
発熱する磁性金属部材、３１は磁界発生手段としての励
磁コイルである。励磁コイル３１に通電することにより
発生する高周波磁界により磁性金属部材３０がヒータと
して電磁誘導発熱し、その熱が圧接ニップ部Ｎにおいて
フィルム２３を介して、圧接ニップ部Ｎに導入された被
加熱材としての転写材Ｐに付与される。フィルム２３自
体を電磁誘導発熱性の部材とすることもできる。

【０１５９】〈実施形態例１０〉（図１５） 図１５の（ａ）と（ｂ）はそれぞれ熱ローラ方式の加熱
装置（加熱定着装置）の構成形態例である。

【０１６０】（ａ）において、３２は加熱手段としての
加熱ローラ（定着ローラ）であり、外周面にフッ素樹脂
等の離型層を形成した鉄・アルミニウム等の中空金属ロ
ーラで、内部に発熱源としてのハロゲンヒータ３３を内
蔵させてある。この加熱ローラ３２と加圧ローラ２４と
を圧接させて圧接ニップ部を形成させてある。圧接ニッ
プ部Ｎに被加熱材としての転写材Ｐを導入してトナー画
像の加熱定着を行なわせる。

【０１６１】（ｂ）のものは、加熱ローラ３２の加熱を
電磁誘導加熱方式としたものである。加熱ローラ３２は
強磁性体で構成される。加熱は励磁鉄心３４に巻かれた
励磁コイル３５に高周波の交流電流を印加して磁界を発
生させ加熱ローラ３２に渦電流を発生させる。即ち、磁
束により加熱ローラに渦電流を発生させジュール熱によ
って加熱ローラ３２自体を発熱させるのである。３６は
閉磁路を形成するために、加熱ローラを隔てて励磁鉄心
３４に対向するように配置された補助鉄心である。

【０１６２】上記のような熱ローラ方式の加熱装置にお
いても、加圧手段としての加圧ローラ２４を本発明に従
う構成のもにして前述実施形態例１乃至同８と同様の作
用効果が得られる。

【０１６３】本発明は要するに加熱手段と加圧手段との
圧接ニップ部に被加熱材を導入して挟持搬送させて加熱
処理する加熱装置に有効であり、該加熱装置は実施形態
例の加熱定着装置としてばかりでなく、そのた、例え
ば、画像を担持した被記録材を加熱して表面性（つや
等）を改質する装置、仮定着する装置、シート状物を給
紙して乾燥処理・ラミネート処理する装置等の加熱装置
として広く使用できることは勿論である。

【０１６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、前
述の、熱容量、外径精度、被加熱材の搬送速度変動、カ
ール等の問題のない加圧用回転体、該加圧用回転体を用
いた加熱装置、該加熱装置を加熱定着装置として具備し
ている画像形成装置を得ることができる。

【０１６５】即ち、加圧用回転体が弾性層を有し、弾性
層中に内部が中空の充填材を含むことにより、弾性層の
熱容量を発泡等を行わずに低下させることが可能とな
り、同時に成型時の外径精度も高い加圧用回転体を得る
ことができ、量産性に優れた低コストの加圧用回転体を
高速の加熱装置に適用することができる。

【０１６６】加圧用回転体が弾性層、離型層を有し、離
型層は発泡状態、又は内部に空気を含む充填材を混入さ
れていることにより、離型層で十分な断熱効果を得るこ
とが可能となり、離型層そのものは薄いため、発泡との
工程を経ても外径精度はあまり落ちないため、十分な量
産性を得ることもできる。

【０１６７】加圧用回転体は、ニップ部を圧接し外部よ
り駆動を受ける駆動用回転体と、該駆動用回転体と加熱
手段の間で、駆動用回転体からの回転力を受けて回転す
るベルト状の回転体からなることにより、加圧用回転体
の圧接ニップ部での周速は、上記駆動用回転体の周速に
より決定されるため、特にベルト状回転体に弾性を付与
し、駆動用回転体を剛体に近い構成とすることで、駆動
用回転体の熱膨張率を小とすることが可能となり、十分
な圧接ニップ部幅を確保しながら、加圧用回転体の使用
時の温度変化による転写材搬送速度変化を最小限に抑え
ることが可能となり、同時に被記録材等の被加熱材の加
熱後のカールを最小限に抑えることができる。

【０１６８】加圧用回転体は、弾性層の圧接ニップ部に
おいての最大変形率を１０％以上のものとすることによ
り、ニップ部内での圧力分布をニップ中心部で大きくす
ることができ、最もフラットなニップ領域で集中的に圧
力が加えられるため、被記録材のカールを少なくするこ
とが可能となり、更に加圧用回転体の弾性層の肉厚が非
常に薄い状態で、十分な圧接ニップ部幅を得ることがで
きるため、加熱定着装置や画像形成装置にあっては加圧
用回転体の熱膨張による被加熱材搬送速度変化を最小限
に抑えながら、装置を高速化しても十分な定着性を得る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例の概略構成図

【図２】加熱定着装置の概略構成模型図

【図３】中空フィラー（中空シリカ）の構成模型図

【図４】実施形態例２における加圧ローラの構成模型図

【図５】実施形態例３における加圧ローラの構成模型図

【図６】実施形態例４における加熱定着装置の概略構成
模型図

【図７】効果の説明図

【図８】転写材搬送速度変化グラフ

【図９】実施形態例５における加熱定着装置の加圧手段
部分の概略構成模型図

【図１０】実施形態例６における加熱定着装置の加圧手
段部分の概略構成模型図

【図１１】実施形態例７における加熱定着装置の概略構
成模型図

【図１２】圧接ニップ部における加圧ローラ弾性層の最
大変形率の説明図

【図１３】実施形態例８における加熱定着装置の加圧ロ
ーラの概略構成模型図

【図１４】（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれフィルム加熱方
式の加熱定着装置の他の構成形態例の略図

【図１５】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ熱ローラ方式の
加熱定着装置の構成形態例の略図

【符号の説明】

１ 像担持体（感光ドラム） ２ 帯電ローラ ３ レーザービームスキャナ ４ 現像装置 ５ 転写ローラ ６ 加熱定着装置 ７ クリーニング装置 Ｐ 転写材（被加熱材） ２１ フィルムガイド部材 ２２ 加熱体（セラミックヒータ） ２３ 耐熱性フィルム ２４ 加圧ローラ ２４ａ 芯金 ２４ｂ 弾性層 ２４ｃ 中空フィラー（中空シリカ） ２４ｄ 離型層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｃ 13/00 9037−3Ｊ Ｆ１６Ｃ 13/00 Ａ (72)発明者 片岡 洋 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 竹田 正美 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 伊澤 悟 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段と対向し該加熱手段との間に被
   加熱材を圧接させる加圧用回転体であり、弾性層を有
   し、該弾性層中に内部が中空の充填材を含むことを特徴
   とする加圧用回転体。
2. 【請求項２】 加熱手段と対向し該加熱手段との間に被
   加熱材を圧接させる加圧用回転体であり、弾性層、離型
   層を有し、離型層は発泡体である、又は内部に気体を含
   む充填材が混入されていることを特徴とする加圧用回転
   体。
3. 【請求項３】 加熱手段と対向し該加熱手段との間に被
   加熱材を圧接させる加圧用回転体であり、弾性層を有
   し、該弾性層は加熱手段と加圧用回転体との圧接ニップ
   部において最大変形率（最大つぶれ量／弾性層肉厚）が
   １０％以上であることを特徴とする加圧用回転体。
4. 【請求項４】 弾性層が、硬度５度(JIS A) 以下のシリ
   コーンゴムで、厚みが２．５ｍｍ以下であることを特徴
   とする請求項３に記載の加圧用回転体。
5. 【請求項５】 弾性層が中空構造で加熱手段と加圧用回
   転体との圧接ニップ部において最大変形率が１０％以上
   であることを特徴とする請求項３に記載の加圧用回転
   体。
6. 【請求項６】 加圧用回転体は、回転駆動される又は従
   動回転するローラ体であることを特徴とする請求項１乃
   至請求項５の何れか１つに記載の加圧用回転体。
7. 【請求項７】 加圧用回転体は、駆動用回転体と、該駆
   動用回転体から回転力を受けて回転するベルト状の回転
   体からなることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何
   れか１つに記載の加圧用回転体。
8. 【請求項８】 ベルト状の回転体は弾性層又は弾性層と
   離型層を有することを特徴とする請求項７に記載の加圧
   用回転体。
9. 【請求項９】 加熱手段と加圧手段との圧接ニップ部に
   被加熱材を導入して挟持搬送させて加熱処理する加熱装
   置であり、加圧手段が請求項１乃至請求項８の何れか１
   つに記載の加圧用回転体であることを特徴とする加熱装
   置。
10. 【請求項１０】 加熱手段は、回転駆動される又は従動
    回転する回転体であることを特徴とする請求項９に記載
    の加熱装置。
11. 【請求項１１】 加圧用回転体は外部より駆動力が伝達
    され、加熱手段が回転体であり加圧用回転体に対して従
    動回転することを特徴とする請求項９に記載の加熱装
    置。
12. 【請求項１２】 被加熱材が未定着画像を担持した被記
    録材であり、装置が未定着画像を被記録材に加熱定着さ
    せる加熱定着装置であることを特徴とする請求項９乃至
    請求項１１の何れか１つに記載の加熱装置。
13. 【請求項１３】 被記録材に未定着画像を形成担持させ
    る手段と、未定着画像を被記録材に加熱定着させる加熱
    定着装置を有する画像形成装置であり、加熱定着装置が
    請求項９乃至請求項１１の何れか１つに記載の加熱装置
    であることを特徴とする画像形成装置。