JP2002351243A

JP2002351243A - 定着装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2002351243A
Application number: JP2001154557A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Nakazawa; 伸夫中沢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2002-12-06

Abstract

(57)【要約】【課題】生産性を妨げずに、コスト上昇や構造が複雑
化することなく非通紙部昇温を緩和し、定着部材のオフ
セットやしわ、定着不良、加圧部材の外径差が生じるこ
とによる紙送りの不安定化、ジャム等を防ぎ、しかも熱
効率の良い定着装置、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】加圧部材２に高熱伝導ゴム複合体層２０
４を一体に形成し、高熱伝導ゴム複合体層２０４の熱伝
導率が異方性を有し、記録材搬送方向に交差する方向の
熱の流れが他の方向の熱の流れより大きくなるように、
加圧部材表面の熱の流れに異方性を生じさせるか、又
は、加圧部材に高熱伝導ゴム複合体層を一体に形成し、
更に、加圧部材の外部に別体に断熱カバーを設けて、断
熱カバーによって記録材搬送方向に交差する方向の熱の
流れが他の方向の熱の流れより大きくなるように、加圧
部材表面の熱の流れに異方性を生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写装
置、静電情報記録装置等の画像形成装置及びそれに備え
られた定着装置に関するものである。

【０００２】ここで、画像形成装置としては、例えば、
複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ、マ
イクロフィルムリーダプリンター等が含まれる。

【０００３】定着装置は、電子写真、静電記録、磁気記
録の適宜の画像形成プロセス手段により加熱溶解性の樹
脂等よりなるトナーを用いて、エレクトロファックスシ
ート、静電記録シート、転写材シート、印刷紙等の記録
材の面に直接方式もしくは間接（転写）方式で形成し
た、目的の画像情報に対応した顕画像（未定着現像剤画
像）を担持している記録材面に、永久固着画像として加
熱定着処理する画像定着装置として活用できる。

【０００４】

【従来の技術】従来、画像形成装置に用いられる定着装
置としては、記録材上の未定着トナー像を加熱及び加圧
することによって未定着現像剤像（未定着トナー像）を
記録材上に定着させるヒートローラ方式や特開昭６３−
３１３１８２や特開平２−１５７８７８等に示されてい
るようなフィルム定着方式等がある。

【０００５】これらの定着装置では、固定された加熱装
置であるヒータの周囲に回動自在に設けられた円筒状の
定着ローラや定着フィルム等の定着部材と、それに圧接
されている加圧ローラ等の加圧部材と、の間に記録材を
挟持搬送して、記録材上の未定着トナー像を加熱及び加
圧して定着する構成をとっている。

【０００６】一方、近年注目されている省電力化、ウエ
イトタイムの短縮等の課題に対して、これらの定着装置
では、定着ローラを薄肉化させてウォームアップ時間を
短縮する方式や上記フィルム定着方式等の対策をとって
いる。

【０００７】ところが、このような方式を用いた場合、
小サイズ記録紙を連続通紙した場合、定着ローラ及び加
圧ローラ端部に発生する所謂非通紙部昇温による問題が
大きな問題となる。

【０００８】この非通紙部の昇温の問題として、定着ロ
ーラのしわやオフセット、それによる画像不良、又、加
圧ローラの非通紙部昇温により、加圧ローラ表面の非通
紙部分である長手方向端部の温度の高い部分が熱膨張
し、加圧ローラ自身の外径差が生じ、紙送りの不安定
化、ジャムなどといった様々な問題を引き起こす。

【０００９】そこで従来は、小サイズ用紙の送行時の非
通過部分の定着ローラ（あるいは定着フィルム）の温度
上昇防止のために、定着ローラ内部に設けられた、送行
用紙のサイズに応じて複数に配したヒータを切換えて使
用するようにしていた。

【００１０】しかし、送行用紙のサイズに応じて複数に
配したヒータを切換えて使用するようにしたものは、コ
スト上昇や制御の複雑化を招き、或いは、全てのサイズ
に十分に対応することは困難である。又、この方法は、
定着ローラあるいは、定着フィルムの非通紙部となるロ
ーラ端部の昇温には効果があるが、加圧ローラ側の端部
昇温防止には十分でない場合がある。

【００１１】そこで、熱伝導の良い部材をクリーニング
部材として定着ローラや加圧ローラに当接させて、非通
紙部昇温、つまりは端部昇温を緩和させる方法等の提案
がある。

【００１２】又、非通紙域の昇温防止策として、サイズ
によって温調温度を低下させる方法、あるいは一定コピ
ー枚数コピー後に温度を低下させる方法等が提案され、
小サイズの用紙を検知した場合には複写間隔を長くする
という提案も行なわれている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては以下のような問題点があった。

【００１４】小サイズの時に複写間隔あるいはプリント
間隔を長くする方法は、生産性を低下させることになる
ので望ましくない。

【００１５】定着ローラや加圧ローラに、クリーニング
ローラとして熱伝導性の良いローラを当接する方法につ
いては、構造が複雑化することや、配置スペースが必要
となるといった問題がある。又、加圧ローラに熱伝導性
のよいローラを当接すると、加圧ローラ側からの放熱が
多くなるという面から定着性をやや損なうという問題も
ある。

【００１６】従って、本発明の目的は、生産性を妨げず
に、コスト上昇や構造が複雑化することなく非通紙部昇
温を緩和し、定着部材のオフセットやしわ、定着不良、
加圧部材の外径差が生じることによる紙送りの不安定
化、ジャム等を防ぎ、しかも熱効率の良い定着装置、及
び画像形成装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
定着装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれ
ば、第１の本発明は、加圧部材と、加熱手段を備えた定
着部材と、を有し、未定着現像剤像を担持した記録材
を、前記加圧部材とこれに圧接しながら連動する前記定
着部材とのニップ部に挟持搬送して、前記未定着現像剤
像を記録材上に加熱定着する定着装置において、前記加
圧部材に高熱伝導ゴム複合体層を一体に形成し、該高熱
伝導ゴム複合体層の熱伝導率が異方性を有し、記録材搬
送方向に交差する方向の熱の流れが他の方向の熱の流れ
より大きくなるように、前記加圧部材表面の熱の流れに
異方性を生じさせる定着装置を提供する。

【００１８】第２の本発明は、加圧部材と、加熱手段を
備えた定着部材と、を有し、未定着現像剤像を担持した
記録材を、前記加圧部材とこれに圧接しながら連動する
前記定着部材とのニップ部に挟持搬送して、前記未定着
現像剤像を記録材上に加熱定着する定着装置において、
前記加圧部材に高熱伝導ゴム複合体層を一体に形成し、
更に、前記加圧部材の外部に別体の断熱カバーを設け
て、該断熱カバーによって記録材搬送方向に交差する方
向の熱の流れが他の方向の熱の流れより大きくなるよう
に、前記加圧部材表面の熱の流れに異方性を生じさせる
ことを特徴とする定着装置を提供する。

【００１９】第３の本発明は、外部情報により記録材上
に未定着現像剤像を形成し、加圧部材と、加熱手段を備
えた定着部材と、を有し、前記未定着現像剤像を担持し
た記録材を、前記加圧部材とこれに圧接しながら連動す
る前記定着部材とのニップ部に挟持搬送して、前記未定
着現像剤像を記録材上に加熱定着する画像形成装置にお
いて、前記加圧部材に高熱伝導ゴム複合体層を一体に形
成し、該高熱伝導ゴム複合体層の熱伝導率が異方性を有
し、記録材搬送方向に交差する方向の熱の流れが他の方
向の熱の流れより大きくなるように、前記加圧部材表面
の熱の流れに異方性を生じさせる画像形成装置を提供す
る。

【００２０】第４の本発明として、外部情報により記録
材上に未定着現像剤像を形成し、加圧部材と、加熱手段
を備えた定着部材と、を有し、前記未定着現像剤像を担
持した記録材を、前記加圧部材とこれに圧接しながら連
動する前記定着部材とのニップ部に挟持搬送して、前記
未定着現像剤像を記録材上に加熱定着する画像形成装置
において、前記加圧部材に高熱伝導ゴム複合体層を一体
に形成し、更に、前記加圧部材の外部に別体の断熱カバ
ーを設けて、該断熱カバーによって記録材搬送方向に交
差する方向の熱の流れが他の方向の熱の流れより大きく
なるように、前記加圧部材表面の熱の流れに異方性を生
じさせることを特徴とする画像形成装置を提供する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る定着装置及び
画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

【００２２】実施例１本実施例においては、本発明は、
図１２の概略構成図に示す、加熱定着装置１０６を有す
る画像形成装置にて具体化される。

【００２３】図１２は画像形成装置として、例えば電子
写真複写機の構成を示しており、感光体１０１の周囲に
帯電ローラ１０２、現像装置１０３、転写装置１０４が
設けられる。又、転写装置１０４の近傍には搬送部１０
５が配設されており、該搬送部１０５の下流側に定着装
置１０６が配設されている。

【００２４】従って、給紙カセット（不図示）から記録
材が給紙され、画像形成装置内で記録材の先端が認識さ
れると、これに同期して感光ドラム１０１に画像形成が
行われる。感光ドラム１０１上には、帯電ローラ１０２
によって一様な帯電がなされる。この後、レーザー光学
系１００からの画像情報である画像露光Ｌによって、記
録紙の搬送に同期して、感光ドラム１０１上に潜像が形
成され、この潜像に現像器１０３により現像剤（トナ
ー）を選択的に付着させることで、未定着現像剤像（ト
ナー像）としての顕像が形成される。転写装置１０４の
位置で感光体１０１のトナー像が転写された記録材は搬
送部１０５を介して定着装置１０６に送り込まれ、この
定着装置１０６内を通過することによりトナー像が記録
材上に加熱定着される。

【００２５】感光体ドラム１０１上に残ったトナーと紙
粉は、クリーナー１０７によって除去される。

【００２６】尚、画像形成装置の構成については図１２
に示したものに限らず、例えば、複数の感光体や現像装
置を有するカラー画像形成装置においても、本発明は適
用できる。又、画像形成装置としては、電子写真複写装
置、静電情報記録装置等の画像形成装置、例えば、複写
機、レーザービームプリンター、ファクシミリ、マイク
ロフィルムリーダプリンター等に適用できる。

【００２７】次に、図１２の画像形成装置にて定着装置
１０６として具体化された、本発明の定着装置の一例
を、詳しく説明する。図２、図３に、本実施例の定着装
置Ａを図示した。

【００２８】図２は、定着装置Ａの短手方向からの平面
図である。このように、定着装置Ａは、加熱手段として
のヒータＨを備えた定着部材としての定着ローラ１と、
加圧部材として加圧ローラ２と、から構成される。定着
ローラ１と加圧ローラ２は回転自在であり、圧接してニ
ップ部Ｎを形成し、未定着トナー像が形成された記録材
を、ニップ部Ｎにて挟持搬送して、トナー像を記録材上
に加熱定着する。

【００２９】詳しく説明すると、定着装置Ａの定着ロー
ラ１は、０．５〜１ｔ程度の鉄芯金又は０．８〜２．５
ｔ程度のＡＬ芯金に、耐熱性、耐磨耗性、離型性に優れ
たフッ素樹脂ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰか、又はこれら
フッ素樹脂の混合物に耐磨耗フィラーや抵抗調整剤等を
混合したフッ素樹脂塗料を、１５〜４０μｍの厚さにコ
ートするか又はチューブ状のこれらフッ素樹脂を上記芯
金に被せて作成した薄肉のローラである。定着ローラ１
の中心には、図２、図３に示されるように、定着ローラ
１を加熱するヒーターＨが不図示の部材で両端で支えら
れて配置されている。

【００３０】加圧ローラ２は、定着ローラ１とニップＮ
を作るように構成され、ニップ部Ｎに挟持搬送される記
録材を加圧している。加圧ローラ２は、図１（ｂ）に示
すように、芯金２０１の周囲に厚い弾性層２０３（３〜
６ｍｍ程度）を設けている。

【００３１】図３に、定着装置Ａの長手方向の平面図を
記した。定着ローラ１の両端には、このローラ１を回転
自在に支えている耐熱性断熱すべり軸受け５が設けられ
ている。軸受け５は、断熱ブッシュを定着ローラ１との
間にはさんだベアリングでもよい。軸受け５のさらに外
側には定着ローラ１を駆動するための耐熱性断熱ギヤ６
が少なくとも片端に設けられ、不図示の駆動手段によっ
て、定着ローラ１を所定の速さで回転させる。軸受け５
は、これを支える側板７によって固定され、更に、定着
ローラ１の上方長手方向に設けられた天板８が、両端に
ある側板７を連結している。そして、天板８には、温度
検知素子９と安全装置１０が取り付けられており、定着
ローラ１の温度を検知するようになっている。この温度
検知素子９によって検知させた温度に応じて、ヒーター
Ｈを制御して定着ローラ１を所定の温度に保ち、この定
着温度で記録材上の未定着トナー像を定着する。制御方
法等については、公知の方法に基いて制御可能であり、
本発明の定着装置に特徴的なものでないので省略する。

【００３２】加圧ローラ２は、定着ローラ１と同様にそ
の両端に軸受け（或いはベアリング）１１によって回転
自在に支えられている。軸受け１１は、定着ローラ側板
７の加圧ローラ２側延長部分の内側に重ねて設けられて
いる加圧側板１２に支えられ、この加圧側板１２と定着
ローラ側板７を軸１３が支えている。図２をも参照すれ
ばよりよく理解されるように、この軸１３の反対側に
は、加圧バネ１４があり、加圧側板１２を吊り上げ、加
圧ローラ２を定着ローラ１に加圧している。

【００３３】図１（ｂ）の加圧ローラ２の短手方向から
見た断面図を用いて、本発明の特徴部分である加圧ロー
ラ２の構成について説明する。加圧ローラ２は、鉄製芯
金２０１の上に高温時のゴム弾性に優れた弾性層２０３
を被覆し、更にその上に高熱伝導層２０４を設けてい
る、そして、最外層には高離型性層２０５が形成されて
いる。

【００３４】芯金２０１は、鉄鋼等の安価で十分な強度
のある金属素材で形成され、必要に応じてめっきが施さ
れたものが用いられ、加圧ローラ２を定着ローラ１に圧
接時、その加圧力によりたわみが生じないように適度な
外形を持たせている。又、芯金２０１の長手方向両端
は、回転時の摩擦力が小さくなるように、より小さな径
２０２になっている。

【００３５】弾性層２０３は、断熱性と耐熱性そして、
弾性層としての働きがもとめられ、シリコーンゴムやフ
ッ素ゴムが用いられることが多いが、望ましくは、シリ
コーンゴム発泡スポンジが選択される。シリコーンゴム
発泡スポンジは、一般に、オルガノポリシロキサン、補
強用充填剤、増量剤、耐熱剤等が含まれるシリコーンゴ
ム組成物に加硫剤と各種発泡剤を加え、加熱炉で加硫発
泡することで作ることができるが、これらの製造条件を
適当に設定することで、所望の性能を持ったシリコーン
ゴム発泡スポンジを得ることができる。通常のシリコー
ンゴム発泡スポンジをローラとして用いる場合、あまり
厚くするとシリコーンゴム発砲スポンジの圧縮永久ひず
みや、熱膨張による外形変化が大きくなる。そして、薄
いと所望の断熱性やニップをとることができないため、
外径２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度のローラでは、３ｍｍ〜６
ｍｍ程度のスポンジ層の厚みが適当である。

【００３６】本実施例においては、最表層に、薄い離型
層２０５を有し、その直下の高熱伝導層２０４に異方性
高熱伝導ゴム複合体を用いた加圧ローラ２を使用するこ
とにより、ローラ長手方向の熱の流れを良好とし、定着
ローラ１及び加圧ローラの非通紙部昇温、即ち端部昇温
を抑えるようにした。

【００３７】ここで、図１（ａ）は、加圧ローラ２の軸
に対して片側の一部を示した長手方向の部分断面図であ
る。高熱伝導層２０４は熱伝導性を向上するため、図１
（ａ）に示されるように、高熱伝導層２０４に異方高熱
伝導ゴム複合体を用いている。この異方高熱伝導ゴム複
合体は、６０〜１２００Ｗ／ｍ・Ｋの高熱伝導繊維２０
４ａを１〜７０ｗｔ％配合しているので、熱伝導性良好
で、熱伝導率は５０〜１０００Ｗ／ｍ・Ｋを示す。熱伝
導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上になれば、端部昇温を十分抑
えることができる。熱伝導率は高いほうが好適である
が、現在のところ１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものは、作
成困難である。

【００３８】更に、この高熱伝導繊維２０４ａの熱伝導
率は、単体として異方性を示し、繊維軸方向で測定され
た熱伝導率は、他の方向で測定された熱伝導率の１００
倍〜１０００倍以上となる。この高熱伝導繊維２０４ａ
を一方向に揃えて複合させた異方性高熱伝導ゴム複合体
を、加圧ローラ高熱伝導層２０４に適用することで、熱
が、加圧ローラ円筒２を、長手方向、つまり、端部昇温
を解消する方向に流れ、円筒半径方向、つまり、加圧ロ
ーラ２の円周面方向、円筒内部方向や円筒外部方向への
流れを抑制でき、定着の熱効率が良好となり、高い定着
性が維持できる。尚、図１（ａ）に示されるように、異
方性高熱伝導ゴム複合体２０４は、高熱伝導繊維２０４
ａの繊維軸方向が加圧ローラ２の長手方向に平行になる
ように設けられる。更にその上に離型剤を塗布した離型
層２０５を薄く形成した。

【００３９】高熱伝導層２０４についてさらに説明す
る。特開平１１−３０２５４５に開示されているよう
に、高熱伝導繊維２０４ａとして、ピッチ系黒鉛化処理
炭素繊維を用いることで非常に熱伝導の良い、そして、
異方性の高いゴム複合体を作ることができる。本実施例
は、熱伝導率６００Ｗ／ｍ・Ｋのピッチ系黒鉛化処理炭
素繊維２０４ａを体積含有率１５％〜４５％含有するシ
リコーンゴム複合体を作成し使用した。

【００４０】このシリコーンゴム複合体を加圧ローラ２
の高熱伝導層２０４として形成する時、ピッチ系黒鉛化
処理炭素繊維２０４ａがローラ２の、長手方向に平行
に、つまり、円筒断面に垂直になるように揃えられるこ
とが重要である。本実施例においては、この異方高熱伝
導シリコーンゴム複合体層２０４を厚さ１ｍｍに形成し
た。

【００４１】ピッチ系黒鉛化処理炭素繊維２０４ａを４
５％含有するシリコーンゴム複合体層２０４の場合は、
繊維軸方向の熱伝導率が２６０Ｗ／ｍ・Ｋで、繊維の半
径方向には０．２Ｗ／ｍ・Ｋであり、その方向比は１３
００である。又、１５％含有するシリコーンゴム複合体
の場合は、繊維軸方向の熱伝導率が１０７Ｗ／ｍ・Ｋで
繊維の半径方向（繊維軸方向に直覚な方向）には０．１
９Ｗ／ｍ・Ｋであり、その方向比は５６３である。

【００４２】よって、高熱伝導層２０４は、（繊維軸方
向に平行な方向の熱伝導率）／（繊維軸方向に直角な方
向のの熱伝導率）で表される方向比５００〜１５００の
異方性を有するように作成される。方向比が５００より
小さいと、ニップ部から加圧ローラー表面全体に熱が流
れだし、加圧ローラーからの放熱が大きくなり、省エネ
ルギー化に反した定着器となって、定着性能が損なわれ
ることになる。また、１５００より大きいものを作成す
るのは製造が困難である。

【００４３】ここで、繊維軸方向を加圧ローラ２の長手
方向、つまり定着装置にて搬送される記録材の搬送方向
に交差する方向に揃える。よって、加圧ローラ２にて
は、この高熱伝導層２０４の熱伝導率は記録材の搬送方
向に交差する方向には高い熱伝導率を示し、それ以外の
方向である加圧ローラ２の円周面方向や、半径方向には
それに比べて低い熱伝導率を示す。

【００４４】従って、加圧ローラ２の長手方向に熱が流
れやすくなったことで加圧ローラの端部昇温を回避で
き、更に異方性を持たせたことで、定着部分以外からの
放熱を防ぐことができ、定着不良を引き起こすこともな
い。

【００４５】しかも、加圧ローラ２自身の熱伝導性を高
くしているので、周囲に熱伝導性のよいローラ等を設け
る必要がなく、画像形成装置の構造の複雑化やコスト上
昇を防ぐことができる。

【００４６】次に本発明をより詳しく説明するために、
実験例を用いて、この定着装置Ａを画像形成装置に組み
込んだ場合について説明する。

【００４７】実験例１画像形成装置としては、Ａ４サイズのコピーを毎分３０
枚とれる複写機を使用した。このとき、定着装置とし
て、下記のような従来の構成の加圧ローラ２’を取り付
けた以外は図２、図３で説明したものと同様の構成の定
着装置Ｂと、実施例１にて説明した図１の加圧ローラ２
を有する定着装置Ａを用意した。

【００４８】定着装置Ｂ定着ローラ１外径は、３２ｍｍ、芯金は、ＡＬ性の外径
２ｍｍ、定着ローラ１表層は、フッ素樹脂ＰＴＦＥ２５
μｍ被服、定着ローラ１の通紙幅３２０ｍｍ、ヒーター
ワッテイジ９００Ｗ、定着ローラ１周速は１８０ｍｍ／
ｓ、加圧ローラ２’外径３０ｍｍ、加圧ローラ２’芯金
径１８ｍｍ、シリコーンゴムスポンジ厚６ｍｍ、加圧ロ
ーラ２’表層チューブＰＦＡ５０μｍ定着装置Ａ定着ローラ１外径３２ｍｍ、芯金は、ＡＬ製の２ｍｍ、
定着ローラ１表層は、フッ素樹脂ＰＴＦＥ２５μｍ被
服、定着ローラ１の通紙幅３２０ｍｍ、ヒーターワッテ
イジ９００Ｗ、定着ローラ１周速は１８０ｍｍ／ｓ、加
圧ローラ２外径３０ｍｍ、加圧ローラ２芯金径１８ｍ
ｍ、シリコーンゴムスポンジ厚５ｍｍ、高熱伝導層１ｍ
ｍ、加圧ローラ２表層チューブＰＦＡ５０μｍ尚、定着装置Ａに用いられた加圧ローラ２の製造手順は
下記の（１）〜（５）に従ったものである。

【００４９】（１）所定のチューブ形状を作るための円
筒形状の型にピッチ系黒鉛化処理炭素繊維２０４ａを所
定の長さに切り、繊維軸方向が、記録材の搬送方向に交
差する方向つまりチューブの長手方向に平行に揃うよう
に並べる。

【００５０】（２）これにシリコーンゴム基材を流し込
み硬化させて、異方性高熱伝導シリコーンゴム複合体を
チューブ形状にして高熱伝導層２０４となるシリコーン
チューブを作製する。

【００５１】（３）この異方性高熱伝導シリコーンチュ
ーブを所定の厚さ（１ｍｍ）になるように整え、チュー
ブの内側に接着剤を塗布後、弾性層２０３に芯金２０１
を挿入したスポンジローラをはめ込む。

【００５２】（４）チューブの内面に、公知の方法で接
着強度を強化するための内面処理を施し、このチューブ
外側に、接着剤を塗布した離型層２０５となるＰＦＡチ
ューブをはめ込む。

【００５３】（５）最後に加熱接着することで製造す
る。

【００５４】定着装置Ａ、Ｂを、Ａ４サイズのコピーを
毎分３０枚とれる複写機に取り付け、非通紙部昇温の検
討を行った。

【００５５】ここでは、定着ローラ１の定着温度を検知
する温度検知素子９は、定着ローラ１の長手方向であら
ゆるサイズの記録紙が通過する領域に設けられ、本実験
例の場合は、通紙領域長手方向先端部分で、図４におい
ては、左端付近のＢの位置にある。

【００５６】図４は、本実験例における、温度測定ポイ
ントＡ〜Ｆと、記録紙と、定着ローラ１の、上方から見
た長手方向の位置関係を示した図である。温度検知素子
９は、実際には、図３に示されるように、定着ローラ１
に沿って天板８に取り付けられるが、図４においては定
着ローラ１と記録紙と温度検知素子９以外は省略する。

【００５７】本実験例に用いられる記録紙は、図４に示
すよう、定着ローラ１の通紙領域の手前側（図４におい
ては左側）に記録紙の端が位置するように通紙する、画
像形成装置手前側を基準とするコーナレジストレーショ
ン型である。又、当然、加圧ローラ２は定着ローラ１に
重なる位置にある。

【００５８】温度分布の測定は、画像形成装置手前側か
ら奥側において、定着装置Ａ、Ｂの長手方向に均等に複
数の各ポイントを定め、その各ポイントに熱電対を当接
して行った。ここでは、測定される各ポイントは、図４
に、画像形成装置の手前側から奥側にかけて、順にＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆで示される位置に、定着ローラ１
の、加圧ローラ２とのニップ部Ｎ以外の表面に、長手方
向の同一直線上に設置される。温度検知素子９はＢ付近
に位置するので、ポイントＡは温度検知素子９より手前
側方向に位置する。

【００５９】図５に、Ｂ５Ｒサイズを連続２００枚コピ
ーした場合のローラ１長手方向における各ポイントＡ〜
Ｆの温度分布の一例を示した。横軸は各ポイントの位置
を定着ローラ１の長手方向先端からの長さで示したもの
である。ここで示されるように、各ポイント温度測定の
結果、非通紙部領域である奥端のＥ点での温度が各ポイ
ント中最高であった。

【００６０】図６に、０〜２００枚まで通紙した場合の
上記Ｅ点での温度推移を示した。●印は、Ｂ５Ｒを毎分
３０枚のコピースピードで送った場合の従来例である定
着装置Ｂの結果である。図６に示すように、１５０枚以
上になるとＥ点の温度は２４０℃を超える。一方、本発
明の実施例である定着装置Ａを使用した場合の結果を□
印で示した。ここで示したようにＥ点の温度は、定着装
置Ｂに比べて大きく下がった。以上の結果より、高熱伝
導層に異方性高熱伝導ゴム複合体を用いた加圧ローラを
使用することにより、ローラ長手方向の熱の流れを良好
とし、非通紙部昇温を抑えられる。しかも、定着性の試
験の結果も問題なかった。

【００６１】そして、加圧ローラ２自身の温度分布は定
着ローラ１のそれより小さく、よって非通紙部昇温は、
更に定着ローラ１のそれより小さいので、加圧ローラ２
の非通紙部昇温により、非通紙部分の温度の高い部分が
熱膨張することによって生じる加圧ローラ自身２の外径
差が小さくなり、紙送りが安定する。

【００６２】尚、本実施例においては、繊維状の高熱伝
導材のピッチ系黒鉛化処理炭素繊維を用いたが、必ずし
もこれに限定されるものではなく、帯状のグラファイト
シートを用いることもできる。又、金属繊維や金属繊維
に表面処理を施したもので、この繊維軸方向を記録材の
搬送方向に交差する方向に揃えた繊維状材料と、シリコ
ーンゴムの複合体等も同様に用いることが可能である。

【００６３】実施例２実施例１においては、高熱伝導層として、配向を揃えた
高熱伝導の繊維を用いることで、ローラ長手方向（円筒
断面に垂直な方向）にのみ熱伝導を良好にするようにし
たが、その他に、銅やアルミ、或いは、これらの合金の
繊維を布状に織り、この布で円筒を型にいれ、シリコー
ンゴムを注入し、これを高熱伝導層シリコーンゴム複合
体として用いる方法、又は、細い樹脂繊維でつくられた
布（たとえば不職布）で円筒を作り、この円筒を銅やア
ルミで金属メッキした素材を型にいれ、シリコーンゴム
を注入し、高熱伝導シリコーンゴム複合体を作る方法等
がある。

【００６４】このような繊維状材料を含む高熱伝導シリ
コーンゴム複合体は、従来のシリコーンゴムにフィラー
としてカーボン粒子等を添加する場合の熱伝導率０．２
〜１Ｗ／ｍ・Ｋに比べ、熱伝導が非常に良く、５０〜２
００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を実現できる。

【００６５】ただし、このような２次元的に熱を伝える
構成の場合、ローラ円筒の円形断面に垂直な方向（長手
方向）のみに熱の流れを良くするだけではなく、ローラ
の円周方向にも熱を流れやすくしてしまう。その結果、
スタンバイ時等、定着ローラ１が止まっている場合にも
熱がニップ部Ｎから、加圧ローラ２の円周方向に沿って
伝導し、加圧ローラ１下部に流れ、加圧ローラ２からの
放熱が大きくなってしまう。

【００６６】そこで、本実施例では、このように層内均
一な熱伝導率を持つ高熱伝導層を用いる場合にても、加
圧ローラ２表面の熱の流れに異方性を付加するため、加
圧ローラ２に断熱カバーを設け、定着ローラ１接触部Ｎ
のみ加圧ローラ２が表出するようにした。

【００６７】このような定着装置Ｃを、図７に短手方向
の平面図を、図８に長手方向の平面図を示した。加圧ロ
ーラ２に関する以外の構成については、実施例１の定着
装置Ａと同様であるので、詳しい説明は省略する。

【００６８】本実施例の定着装置Ｃに備えられる加圧ロ
ーラ２は、図１１（ａ）の軸に対して片側の一部を示す
長手方向の部分断面図、図１１（ｂ）の短手方向の断面
図に示すように、芯金２０１、２０２の上に高温時のゴ
ム弾性に優れた弾性体層２０３を被覆し、さらにその上
に高熱伝導層２０６を設けている。

【００６９】高熱伝導層２０６は高熱伝導ゴム複合体層
であり、繊維状材料として、金属繊維を編んで作製した
円筒状物を含有している。本実施例は、金属繊維として
は熱伝導の良好な銅繊維５０μｍ〜５００μｍの繊維を
用いる。高熱伝導層２０６を有する加圧ローラ２は、次
の（１）〜（６）に沿った方法で作製した。（１）銅繊維５０μｍ〜５００μｍの繊維を織り込んで
所定の外径の円筒形状物を作製する。（２）この円筒状物の金属表面を、シリコーンゴムと金
属との接着性を向上させるために、処理する。（３）次に、実施例１で説明した高熱伝導層２０４の製
造方法と同様に、円筒形状の型に入れ、この型にシリコ
ーンゴム基材を流し込み硬化させてチューブ形状にす
る。これが高熱伝導層２０６となる。（４）（３）で形成されたチューブを所定の厚みになる
ように整え、チューブの内側に接着剤を塗布する。（５）その後、スポンジである弾性層２０３に芯金２０
１を挿入したスポンジローラを、（４）のチューブには
め込み、公知の方法で接着強度をあげるための内面処理
を施し、（４）のチューブ外側に、接着剤を塗布した離
型層２０５となるＰＦＡチューブをはめ込む。（６）最後に（５）を加熱接着して、加圧ローラ２とし
て製造する。

【００７０】定着装置Ｃにおいては、上記の（１）〜
（６）で説明した方法で作製された図１１の高熱伝導層
２０６を有する加圧ローラ２を用い、加圧ローラ２は、
図７の定着装置Ｃの短手方向からの平面図、図８の長手
方向からの平面図に示されるように、円筒形の断熱カバ
ー１５で覆われている。加圧ローラ芯金２０２である加
圧ローラ中心軸１６は、この円筒形カバー１５の円筒断
面中心位置の上方にある。そして、このカバー１５の上
方には開口Ｋがあり、この開口Ｋから加圧ローラ２の上
部が上に突出して、定着ローラ１と接触してニップ部Ｎ
を形成している。この円筒形カバー１５の両端は、加圧
ローラ軸受け１１とこのカバー１５を固定する側板（キ
ャップ）１７により塞がれており、加圧ローラ２と円筒
形カバー１５の位置はこのキャップ１７により固定され
ている。つまり、これにより、加圧ローラ２とカバー１
５がユニットとして形成されている。そして、加圧ロー
ラ２の表出部分は、上部の狭い領域に限定されることに
なり、ローラ２からの放熱が少なくなる。

【００７１】図１０をも、参考すれば理解できるよう
に、円筒形断熱カバー１５のキャップ１７には、周り止
めピン１８がある。そして、加圧側板１２には、周り止
め開口１９があって、ピン１８を開口１９に通すように
配置することで、円筒形カバー１５が、加圧ローラ２の
回転に連動して回転することを防止している。

【００７２】円筒形カバー１５について更に説明する
と、円筒形カバーは図９に示すように、定着ローラ１と
のニップ部分Ｎを開口させた円筒形の反射板１５２と、
その周囲に設けられたで弾性層１５１とで構成される。

【００７３】断熱層１５１は、圧縮ガラス繊維（厚み３
〜５ｍｍ）から形成され、その内側には、ポリイミド樹
脂（１００μｍ〜５００μｍ）に金属めっきを円筒内側
にした反射板１５２が形成されている。

【００７４】図８、図１０に示される両端の側板１７に
ついては、材料として、機械的強度を保つために、耐熱
性の強化樹脂（ＰＰＳやＰＢＴに補強材をいれたもの
）を用いる。側板１７は、断熱カバー円筒１５に、キ
ャップのような形で挿入することが可能で、加圧ローラ
２を円筒カバー１５の中に挿入後に組み立て可能であ
る。

【００７５】作製された加圧ローラ２に、カバー１５を
つけた構成の定着装置Ｃを用いたところ、ローラ２長手
方向には、良好に熱を流すことができ、更に、ローラ２
円周方向及び半径方向には、断熱カバー１５で断熱する
ことで、熱の流れを抑えられた。

【００７６】従って、本実施例の定着装置Ｃの加圧ロー
ラ２のように、加圧部材の表層の高熱伝導層の異方性が
十分でない高熱伝導ゴム複合体の場合は、放熱を抑える
ために加圧ローラと一体化したケーシングを用いたこと
で、簡易的に放熱を抑えるようにできた。

【００７７】尚、断熱カバー１５が加圧ローラ２の定着
ローラ１とのニップ部Ｎ以外の周面を、６０％以上覆っ
ていれば、放熱を抑えられ、ニップ部Ｎの領域にカバー
１５が侵入することはないように、覆う周面積を９０％
以下にすると好適であるが、カバー１５が加圧ローラ２
の周面を覆う面積は、加圧ローラ２周面からの放熱を抑
えられればよく、これに限るものではない。

【００７８】又、本実施例においては、高熱伝導ゴム複
合体層として、二次元に織った金属繊維の繊維状材料を
用いたが、高熱伝導ゴム複合体層に含有される繊維状材
料はこれに限らず、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のも
のであれば好ましく、その材質や形状は限定されない。

【００７９】実施例１、２においては、定着部材が薄肉
の定着ローラである場合を説明したが、定着部材が定着
ローラの定着装置に限らず、フィルム定着装置の加圧ロ
ーラにも本発明を適用することは可能であることは言う
までもない。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の定着装
置、及び画像形成装置は、加圧部材に高熱伝導ゴム複合
体層を一体に形成し、高熱伝導ゴム複合体層の熱伝導率
が異方性を有し、記録材搬送方向に交差する方向の熱の
流れが他の方向の熱の流れより大きくなるように、加圧
部材表面の熱の流れに異方性を生じさせるか、又は、加
圧部材に高熱伝導ゴム複合体層を一体に形成し、更に、
加圧部材の外部に別体に断熱カバーを設けて、断熱カバ
ーによって記録材搬送方向に交差する方向の熱の流れが
他の方向の熱の流れより大きくなるように、加圧部材表
面の熱の流れに異方性を生じさせるので、長手方向には
高熱伝導率でありながら、その他の方向には熱伝導率が
低い加圧部材が実現でき、よって、コスト上昇や構造の
複雑化することなく、定着部材、及び、加圧部材端部の
非通紙部昇温を緩和し、よって、定着部材のしわやオフ
セット、加圧部材の外径差による紙送りの不安定化やジ
ャムを防げて、しかも、熱効率が良好で、長手方向以外
には放熱しにくいので、定着性の悪化を招かず、生産性
が良好になる、といった効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加圧ローラの一例を示す長手方向
の部分断面図（図１（ａ））と、短手方向の断面図（図
１（ｂ））である。

【図２】本発明の定着装置の一例を示す短手方向からの
平面図である。

【図３】本発明の定着装置の一例を示す長手方向から平
面図である。

【図４】実験例１における定着ローラと記録紙と温度測
定ポイントの位置関係を示す説明図である。

【図５】従来の定着装置Ｂの定着ローラの温度分布を示
すグラフである。

【図６】本発明の定着装置Ａと従来の定着装置Ｂの非通
紙部昇温を比較するグラフである。

【図７】本発明の定着装置の他の例を示す短手方向から
の平面図である。

【図８】本発明の定着装置の他の例を示す長手方向から
の平面図である。

【図９】本発明に係る加圧ローラの断熱カバーの断面図
である。

【図１０】本発明に係る加圧ローラ及び断熱カバーの長
手方向端部の断面図である。

【図１１】本発明に係る加圧ローラの他の例を示す長手
方向の部分断面図（図１１（ａ））と、短手方向の断面
図（図１１（ｂ））である。

【図１２】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

１定着ローラ（定着部材）２加圧ローラ（加圧部材）７定着装置側板８定着装置天板９温度検知素子１１加圧ローラ軸受け１２加圧ローラ加圧板１３加圧板軸１４加圧バネ１５断熱カバー１７断熱カバー側板１８断熱カバー周り留めピン１９加圧板開口１５１断熱カバー断熱層１５２断熱カバー反射板２０１加圧ローラ芯金２０２加圧ローラ芯金２０３加圧ローラ弾性層２０４加圧ローラ高熱伝導層（高熱伝
導ゴム複合体層）２０５加圧ローラ離型層２０６加圧ローラ高熱伝導層（高熱伝
導ゴム複合体層）Ｋ断熱カバー開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 3/00 ３３５Ｈ０５Ｂ 3/00 ３３５Ｆターム(参考） 2H033 AA02 AA09 AA15 BA05 BA11 BA12 BB01 BB29 BB30 BE03 3J103 AA02 AA12 BA01 BA41 FA01 FA14 FA18 GA02 GA57 GA58 HA12 HA20 HA47 HA52 HA60 3K058 AA13 BA18 DA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加圧部材と、加熱手段を備えた定着部材
と、を有し、未定着現像剤像を担持した記録材を、前記
加圧部材とこれに圧接しながら連動する前記定着部材と
のニップ部に挟持搬送して、前記未定着現像剤像を記録
材上に加熱定着する定着装置において、前記加圧部材に高熱伝導ゴム複合体層を一体に形成し、
該高熱伝導ゴム複合体層の熱伝導率が異方性を有し、記
録材搬送方向に交差する方向の熱の流れが他の方向の熱
の流れより大きくなるように、前記加圧部材表面の熱の
流れに異方性を生じさせることを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記高熱伝導ゴム複合体層の熱伝導率が
５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１の
定着装置。
【請求項３】前記高熱伝導ゴム複合体層が繊維状材料
を含有していることを特徴とする請求項１又は２の定着
装置。
【請求項４】前記高熱伝導ゴム複合体層は、前記繊維
状材料を一方向に配向させた状態で含有し、前記繊維状
材料の繊維軸方向が、記録材搬送方向と交差する方向と
なるように構成されることを特徴とする請求項３の定着
装置。
【請求項５】前記高熱伝導ゴム複合体層の熱伝導率の
異方性は、前記高熱伝導ゴム複合体層における、（前記
繊維状材料繊維軸方向に平行な方向の熱伝導率）／（前
記繊維状材料繊維軸方向に直角な方向の熱伝導率）で表
される方向比とされ、５００以上１０００以下であるこ
とを特徴とする請求項４の定着装置。
【請求項６】前記高熱伝導ゴム複合体層は、前記繊維
状材料として、ピッチ系黒鉛化処理炭素繊維を体積含有
率で１５〜４５％含有するシリコーンゴム複合体で形成
されることを特徴とする請求項３〜５のいずれかの項に
記載の定着装置。
【請求項７】前記繊維状材料は、炭素繊維等の無機繊
維；銅、アルミ、又はこれらの合金等の金属繊維；から
選択されるいずれかの繊維か、或いは、銅やアルミ等の
金属めっきを施した繊維状物であり、前記高熱伝導ゴム
複合体層は、前記繊維状材料を含有したシリコーンゴム
で形成されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか
の項に記載の定着装置。
【請求項８】加圧部材と、加熱手段を備えた定着部材
と、を有し、未定着現像剤像を担持した記録材を、前記
加圧部材とこれに圧接しながら連動する前記定着部材と
のニップ部に挟持搬送して、前記未定着現像剤像を記録
材上に加熱定着する定着装置において、前記加圧部材に高熱伝導ゴム複合体層を一体に形成し、
更に、前記加圧部材の外部に別体の断熱カバーを設け
て、該断熱カバーによって記録材搬送方向に交差する方
向の熱の流れが他の方向の熱の流れより大きくなるよう
に、前記加圧部材表面の熱の流れに異方性を生じさせる
ことを特徴とする定着装置。
【請求項９】前記高熱伝導ゴム複合体層の熱伝導率が
５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項８の
定着装置。
【請求項１０】前記断熱カバーは、前記加圧部材の前
記定着部材とのニップ部に開口部を有し、該ニップ部以
外の前記加圧部材の周面を覆うことを特徴とする請求項
８又は９の定着装置。
【請求項１１】前記断熱カバーは、前記加圧部材の、
前記定着部材とのニップ部以外の周面の６０％〜９０％
を覆うことを特徴とする請求項１０の定着装置。
【請求項１２】前記加圧部材と前記断熱カバーが一体
化してユニットを構成していることを特徴とする請求項
８〜１１のいずれかの項に記載の定着装置。
【請求項１３】前記高熱伝導ゴム複合体層が繊維状材
料を含有していることを特徴とする請求項８〜１２のい
ずれかの項に記載の定着装置。
【請求項１４】前記繊維状材料は、炭素繊維等の無機
繊維；銅、アルミ、又はこれらの合金等の金属繊維；か
ら選択されるいずれかの繊維か、或いは、銅やアルミ等
の金属めっきを施した繊維状物であり、前記高熱伝導ゴ
ム複合体層は、前記繊維状材料を含有したシリコーンゴ
ムで形成されることを特徴とする請求項１３の定着装
置。
【請求項１５】前記定着部材はローラ形状又はフィル
ム形状に形成され、又、前記加圧部材はローラ形状に形
成されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかの
項に記載の定着装置。
【請求項１６】外部情報により記録材上に未定着現像
剤像を形成し、加圧部材と、加熱手段を備えた定着部材
と、を有し、前記未定着現像剤像を担持した記録材を、
前記加圧部材とこれに圧接しながら連動する前記定着部
材とのニップ部に挟持搬送して、前記未定着現像剤像を
記録材上に加熱定着する画像形成装置において、前記加圧部材に高熱伝導ゴム複合体層を一体に形成し、
該高熱伝導ゴム複合体層の熱伝導率が異方性を有し、記
録材搬送方向に交差する方向の熱の流れが他の方向の熱
の流れより大きくなるように、前記加圧部材表面の熱の
流れに異方性を生じさせることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項１７】前記高熱伝導ゴム複合体層の熱伝導率
が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１
６の画像形成装置。
【請求項１８】前記高熱伝導ゴム複合体層が繊維状材
料を含有していることを特徴とする請求項１６又は１７
の画像形成装置。
【請求項１９】前記高熱伝導ゴム複合体層は、前記繊
維状材料を一方向に配向させた状態で含有し、前記繊維
状材料の繊維軸方向が、記録材搬送方向と交差する方向
となるように構成されることを特徴とする請求項１８の
画像形成装置。
【請求項２０】前記高熱伝導ゴム複合体層の熱伝導率
の異方性は、前記高熱伝導ゴム複合体層における、（前
記繊維状材料繊維軸方向に平行な方向の熱伝導率）／
（前記繊維状材料繊維軸方向に直角な方向の熱伝導率）
で表される方向比とされ、５００以上１０００以下であ
ることを特徴とする請求項１９の画像形成装置。
【請求項２１】前記高熱伝導ゴム複合体層は、前記繊
維状材料として、ピッチ系黒鉛化処理炭素繊維を、体積
含有率で１５〜４５％含有するシリコーンゴム複合体で
形成されることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれ
かの項に記載の画像形成装置。
【請求項２２】前記繊維状材料は、炭素繊維等の無機
繊維；銅、アルミ、又はこれらの合金等の金属繊維；か
ら選択されるいずれかの繊維か、或いは、銅やアルミ等
の金属めっきを施した繊維状物であり、前記高熱伝導ゴ
ム複合体層は、前記繊維状材料を含有したシリコーンゴ
ムで形成されることを特徴とする請求項１８〜２０のい
ずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２３】外部情報により記録材上に未定着現像
剤像を形成し、加圧部材と、加熱手段を備えた定着部材
と、を有し、前記未定着現像剤像を担持した記録材を、
前記加圧部材とこれに圧接しながら連動する前記定着部
材とのニップ部に挟持搬送して、前記未定着現像剤像を
記録材上に加熱定着する画像形成装置において、前記加圧部材に高熱伝導ゴム複合体層を一体に形成し、
更に、前記加圧部材の外部に別体の断熱カバーを設け
て、該断熱カバーによって記録材搬送方向に交差する方
向の熱の流れが他の方向の熱の流れより大きくなるよう
に、前記加圧部材表面の熱の流れに異方性を生じさせる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２４】前記高熱伝導ゴム複合体層の熱伝導率
が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項２
３の画像形成装置。
【請求項２５】前記断熱カバーは、前記加圧部材の前
記定着部材とのニップ部に開口部を有し、該ニップ部以
外の前記加圧部材の周面を覆うことを特徴とする請求項
２３又は２４の画像形成装置。
【請求項２６】前記断熱カバーは、前記加圧部材の、
前記定着部材とのニップ部以外の周面の６０％〜９０％
を覆うことを特徴とする請求項２５の画像形成装置。
【請求項２７】前記加圧部材と前記断熱カバーが一体
化してユニットを構成していることを特徴とする請求項
２３〜２６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２８】前記高熱伝導ゴム複合体層が繊維状材
料を含有していることを特徴とする請求項２３〜２７の
いずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２９】前記繊維状材料は、炭素繊維等の無機
繊維；銅、アルミ、又はこれらの合金等の金属繊維；か
ら選択されるいずれかの繊維か、或いは、銅やアルミ等
の金属めっきを施した繊維状物であり、前記高熱伝導ゴ
ム複合体層は、前記繊維状材料を含有したシリコーンゴ
ムで形成されることを特徴とする請求項２８の画像形成
装置。
【請求項３０】前記定着部材はローラ形状又はフィル
ム形状に形成され、又、前記加圧部材はローラ形状に形
成されることを特徴とする請求項１６〜２９のいずれか
の項に記載の画像形成装置。