JP2003208055A - 像加熱装置及びこの装置に用いられる弾性ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可撓性回転体との間でスリップが生じにくい
弾性ローラ及びこの弾性ローラを備える像加熱装置を提
供する。 【解決手段】 加圧ローラ３０の非通紙領域に弾性層露
出領域があり、この露出領域の最大直径が離型層被覆領
域の最大直径以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
等の画像形成装置の定着器として用いれば好適な像加熱
装置、及びこの装置に用いられる弾性ローラに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、複写機やプリンタ等の画像形成装
置では、消費電力の低減、一枚目のプリントを完了する
までの時間（ファーストプリントタイム）の短縮が特に
望まれている。

【０００３】これらの目的を達成する手段の一つとし
て、加熱定着器の定着ニップ部を構成する回転体対のう
ち一方の厚みを薄くして（可撓性にして）熱容量を小さ
くしたものがある。例えば、細長い基板状のヒータと加
圧ローラで可撓性の回転体を挟み込み、可撓性の回転体
と加圧ローラの間に記録材を通紙して記録材上の画像を
加熱定着するタイプのものや、基板状のヒータを用いる
代わりに可撓性の回転体自体を電磁誘導により発熱させ
る誘導加熱タイプのもの、等である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
可撓性の回転体を用いた像加熱装置では、可撓性の回転
体と弾性ローラからなる回転体対を回転させる構造が簡
単であるという理由で、弾性ローラ（例えば加圧ロー
ラ）を駆動して可撓性回転体を弾性ローラの回転に従動
させる弾性ローラ駆動タイプのものが多く採用されてい
る。

【０００５】このような弾性ローラ駆動タイプの装置、
例えば可撓性回転体として定着フィルム、弾性ローラと
して加圧ローラを用いた装置では、定着フィルムと加圧
ローラとの圧接ニップ幅及び加圧力が大きくなると、定
着フィルムの内部に設けられており加圧ローラと協同し
てニップ部を形成するための摺動部材と定着フィルムと
の摺動抵抗が大きくなり、より大きな加圧ローラの駆動
搬送力が求められる。

【０００６】加圧ローラの駆動搬送力が不十分な場合、
定着フィルムと加圧ローラとの間に記録材が通過する時
に加圧ローラの駆動力が定着フィルムに十分に伝わら
ず、加圧ローラと記録材との間でスリップが発生し、記
録材の搬送が良好に行われず、ジャム等の原因となる場
合がある。

【０００７】又、定着オフセットを防止するために、定
着フィルム及び加圧ローラの表層には離型層を形成する
のが一般的であるが、このスリップ現象は、加圧ローラ
表層を耐久性及び離型性に優れたＰＦＡ（テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重
合体）で形成した場合に、より発生しやすい。

【０００８】特開平９―１２６２２５号公報には、加圧
ローラの表層であるフッ素樹脂に高摩擦係数樹脂を混合
したり、非通紙領域の表層の粗面化処理によって加圧ロ
ーラの表層の摩擦係数を上昇させ、加圧ローラによる定
着フィルムの搬送力を増す定着装置が提案されている。
この方法によると、表面粗さが大きいために加圧ローラ
汚れが生じたり、表層の強度が低下し耐久性が不十分と
なることがある。又、非通紙領域のみの表層粗面化処理
した場合も、実使用に対しては求められる表面粗さの数
値範囲が狭く実用的ではない等の課題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、可撓性の回転体と、この可撓性回転体の内
部に設けられており可撓性回転体と接触する摺動部材
と、弾性層と表面離型層を有し可撓性回転体を間に挟み
摺動部材と協同して記録材を挟持搬送するニップ部を形
成する弾性ローラと、を有し、記録材上の画像を加熱す
る像加熱装置において、上記ニップ部の記録材が通過し
ない領域には上記弾性ローラの弾性層が露出する領域が
あり、この露出領域の最大直径は表面離型層が設けられ
た領域の最大直径以上であることを特徴とする。

【００１０】更に本発明は、弾性層と表面離型層を有
し、像加熱装置に用いられる弾性ローラにおいて、上記
弾性ローラの軸方向端部には弾性層が露出する領域があ
り、この露出領域の最大直径は表面離型層が設けられた
領域の最大直径以上であることを特徴とする。

【００１１】更に本発明は、可撓性の回転体と、この可
撓性回転体の内部に設けられており可撓性回転体と接触
する摺動部材と、弾性層と表面離型層を有し可撓性回転
体を間に挟み摺動部材と協同して記録材を挟持搬送する
ニップ部を形成する弾性ローラと、を有し、記録材上の
画像を加熱する像加熱装置において、上記ニップ部の記
録材が通過しない領域には上記弾性ローラの弾性層が露
出する領域があり、この露出領域には上記弾性ローラの
端部に向かって直径が徐々に大きくなる部分があること
を特徴とする。

【００１２】更に本発明は、弾性層と表面離型層を有
し、像加熱装置に用いられる弾性ローラにおいて、上記
弾性ローラの軸方向端部には弾性層が露出する領域があ
り、この露出領域には上記弾性ローラの端部に向かって
直径が徐々に大きくなる部分があることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に関し
て、添付図面に基づき説明する。

【００１４】（第一の実施形態）先ず、本発明の第一の
実施形態について説明する。

【００１５】始めに、本実施形態の像加熱装置を搭載し
た画像形成装置の画像形成プロセスについて簡単に説明
する。

【００１６】図１は、画像形成装置の一例の概略構成を
示す図である。本例の画像形成装置は電子写真カラープ
リンタである。

【００１７】図１に示すように、まず、有機感光体やア
モルファスシリコン感光体で形成された潜像担持体たる
感光体ドラム１０１が、帯電ローラ１０２によって一様
に帯電される。次に、画像信号に応じて変調されたレー
ザ光１０３がレーザ光学箱１１０から出射し、ミラー１
０９を経て感光体ドラム１０１に照射されることで感光
体ドラム１０１上に静電潜像が形成される。

【００１８】感光体ドラム１０１上の静電潜像は、現像
器１０４から供給されるトナーによって顕像化される。
現像器１０４は、イエローＹ，マゼンタＭ、シアンＣ、
黒Ｂｋから構成され、一色ずつ感光体ドラム１０１上の
潜像を現像してこのトナー画像ｔを中間転写体ドラム１
０５上に順次重ねてカラー画像を得る。中間転写体ドラ
ム１０５は金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表
層を有する。金属ドラムにバイアス電位を与えることに
より感光体ドラム１０１との間に電位差が生じ、感光体
ドラム１０１上のトナー画像ｔは中間転写体ドラム上に
転写される。

【００１９】一方、給紙カセット（図示せず）から給紙
ローラ（図示せず）によって送り出された記録材Ｐは、
中間転写体ドラム１０５上に重ねられたトナー像と同期
するように転写ローラ１０６と中間転写体ドラム１０５
との間に送り込まれる。

【００２０】転写ローラ１０６は記録材Ｐの背面からト
ナーと逆極性の電荷を供給することで、中間転写体ドラ
ム１０５上のトナー画像ｔを記録材上に転写する。

【００２１】そして、トナー画像ｔの転写を受けた記録
材は、画像形成装置に備えられた像加熱装置である定着
装置１００で、未定着のトナー画像の加熱定着処理を受
けた後、カラー画像形成物として機外の排紙トレー（図
示せず）に排出される。

【００２２】次に、本発明による像加熱装置である定着
装置１００について詳細に説明する。

【００２３】図２は、定着装置１００の要部の概略構成
を示す模式的断面図である。本実施形態において定着装
置１００は電磁誘導加熱方式の装置である。

【００２４】定着装置１００は、図２に示すように、可
撓性回転体たる定着フィルム１０と、支持部材たるフィ
ルムガイド部材１６と、弾性ローラたる加圧ローラ３０
と、磁性コア１７及び励磁コイル１８からなる磁束発生
手段とを備えている。

【００２５】磁性コア１７は、高透磁率の部材であり、
フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用
いられる材料がよく、より好ましくは１００ｋＨｚ以上
でも損失の少ないフェライトを用いるのがよい。

【００２６】励磁コイル１８は、コイル（線輪）を構成
させる導線（電線）として、一本ずつがそれぞれ絶縁被
覆された銅製の細線を複数本束ねたもの（束線）を用
い、これを複数回巻いて励磁コイル１８を形成してい
る。本実施形態では１２ターン巻いて励磁コイル１８を
形成している。

【００２７】上記絶縁被覆は、定着フィルム１０の発熱
による熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いるの
がよい。本実施形態においてはポリイミドによる被覆を
用いており耐熱温度は２２０℃である。ここで、励磁コ
イル１８の外部から圧力をかけて密集度を向上させても
よい。

【００２８】フィルムガイド部材１６は、磁性コア１７
と加圧用剛性ステイ２２の間を絶縁する絶縁板としての
役目も果たす。フィルムガイド部材１６の材質として
は、絶縁性に優れ、耐熱性がよいものがよい。例えば、
フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリア
ミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥ
Ｓ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥ
Ｐ樹脂、ＬＣＰ樹脂等を選択するとよい。

【００２９】励磁コイル１８の給電部１８ａ，１８ｂに
は励磁回路２７（図５）が接続されている。この励磁回
路２７は、２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波をスイ
ッチング電源で発生できるようになっている。

【００３０】励磁コイル１８は、励磁回路２７から供給
される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生
する。

【００３１】図６は、励磁コイル１８による交番磁束の
発生の様子を模式的に表したものである。磁束Ｃは励磁
コイル１８によって発生した交番磁束の一部を表す。

【００３２】磁性コア１７に導かれた交番磁束（Ｃ）は
定着フィルム１０の電磁誘導発熱性の発熱層１に渦電流
を発生させる。この渦電流は発熱層１の固有抵抗によっ
て発熱層１にジュール熱（渦電流損）を発生させる。こ
こでの発熱量Ｑは発熱層１を通る磁束の密度によって決
まり図６のグラフのような分布を示す。縦軸は定着フィ
ルム１０の発熱層１での発熱量Ｑを表す。ここで、発熱
域Ｈは最大発熱量をＱとした場合、発熱量がＱ／ｅ以上
の領域と定義する。これは、定着に必要な発熱量が得ら
れる領域である。

【００３３】この定着ニップ部Ｎの温度は、定着フィル
ム１０の温度を検知するサーミスタ等の温度センサ２６
を含む温調系により励磁コイル１８に対する電流供給が
制御されることで所定の温度が維持されるように温調さ
れる。本実施形態においては温度センサ２６で測定され
た定着フィルム１０の温度情報をもとに定着ニップ部Ｎ
の温度が制御されるようになっている。

【００３４】図３は、本実施形態の定着装置１００の要
部の模式的正面図であり、図４は、その模式的横断正面
図である。

【００３５】加圧用剛性ステイ２２の両端部と装置シャ
ーシ側のバネ受け部材２９ａ，２９ｂとの間にそれぞれ
加圧バネ２５ａ，２５ｂを縮設することで加圧用剛性ス
テイ２２に押し下げ力を作用させている。これによりフ
ィルムガイド部材１６の下面、即ち摺動面と加圧ローラ
３０の上面とが定着フィルム１０を挟んで圧せられて所
定幅のニップ領域たる定着ニップ部Ｎが形成される。

【００３６】加圧ローラ３０が回転駆動され、それに伴
って定着フィルム１０が従動回転し、励磁回路２７から
励磁コイル１８への給電により上記のように定着フィル
ム１０の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Ｎが所定
の温度に立ち上がって温調された状態において、現像剤
からなる画像たる未定着トナー画像ｔが形成された記録
材Ｐが定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０と加圧ローラ
３０との間に画像面が上向き、即ち定着フィルム面に対
向して導入され、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着
フィルム１０の外面に密着して定着フィルム１０と一緒
に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この定着ニッ
プ部Ｎを定着フィルム１０と一緒に記録材Ｐが挟持搬送
されていく過程において定着フィルム１０の熱で記録材
Ｐ上の未定着トナー画像ｔが記録材Ｐに加熱定着され
る。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると、回転する
定着フィルム１０の外面から分離して排出搬送されてい
く。記録材上の加熱定着トナー画像は定着ニップ部通過
後、冷却して永久固着像となる。

【００３７】フランジ部材２３ａ，２３ｂは、定着フィ
ルム１０の回転時に定着フィルム１０の軸線方向の端部
を受けて定着フィルム１０のフィルムガイド部材１６の
長手に沿う寄り移動を規制する役目をする。このフラン
ジ部材２３ａ，２３ｂは定着フィルム１０に従動で回転
する構成にしてもよい。

【００３８】図７は、本実施形態における定着フィルム
１０の層構成を示す模式図である。

【００３９】本実施形態の定着フィルム１０は、電磁誘
導発熱性の定着フィルム１０の基層となる金属フィルム
等で形成された発熱層１と、発熱層１の外面に積層した
弾性層２と、弾性層２の外面に積層した離型層３と、発
熱層１内面に積層した摺動層４の複合構造のものであ
る。発熱層１と弾性層２との間の接着、弾性層２と離型
層３との間の接着、発熱層１と摺動層４との間のため、
各層間にプライマー層（図示せず）を設けてもよい。定
着フィルム１０において摺動層４が内面側であり、離型
層３が外面側である。上述したように、発熱層１に交番
磁束が作用することで発熱層１に渦電流が発生して発熱
層１が発熱する。その熱が弾性層２及び離型層３を介し
て定着フィルム１０を加熱し、定着ニップ部Ｎに通紙さ
れる記録材を加熱してトナー画像の加熱定着がなされ
る。

【００４０】尚、発熱層１は、非磁性の金属でも良い
が、より好ましくは磁束の吸収の良いニッケル、鉄、強
磁性ＳＵＳ、ニッケル−コバルト合金といった強磁性体
の金属を用いるとよい。

【００４１】更に、発熱層１の厚さは、次の式で表され
る表皮深さより厚くかつ２００μｍ以下にすることが好
ましい。表皮深さσ［ｍ］は、励磁回路の周波数ｆ［Ｈ
ｚ］と透磁率μと固有抵抗ρ［Ωｍ］で σ＝５０３×（ρ／ｆμ）^１／２ と表される。

【００４２】上記の式は電磁誘導で使われる電磁波の吸
収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波
の強度は１／ｅ以下になっており、逆にいうと殆どのエ
ネルギーはこの深さまでで吸収されている（図８参
照）。

【００４３】又、発熱層１の厚さは好ましくは１〜１０
０μｍがよい。発熱層１の厚さが１μｍよりも小さいと
ほとんどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が
悪くなる。一方、発熱層の厚さが１００μｍを超えると
剛性が高くなりすぎ、又、屈曲性が悪くなり回転体とし
て使用するには現実的ではない。従って、発熱層１の厚
さは１〜１００μｍが好ましい。

【００４４】弾性層２は、シリコーンゴム、フッ素ゴ
ム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよく、熱伝導
率がよい材質であることが好ましい。

【００４５】又、弾性層２の厚さは１０〜５００μｍが
好ましい。この弾性層２は定着画像品質を保証するため
に必要な厚さである。

【００４６】カラー画像を印刷する場合、特に写真画像
等では記録材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が形成
される。この場合、記録材の凹凸或いはトナー層の凹凸
に加熱面（離型層３）が追従できないと加熱ムラが発生
し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光沢ムラが
発生する。伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝熱量が
少ない部分では光沢度が低い。弾性層２の厚さとして
は、１０μｍ以下では記録材或いはトナー層の凹凸に追
従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。一方、弾性
層２が１０００μｍ以上の場合には弾性層の熱抵抗が大
きくなりクイックスタートを実現するのが難しくなる。
より好ましくは弾性層２の厚さは５０〜５００μｍがよ
い。

【００４７】弾性層２の硬度は、硬度が高すぎると記録
材或いはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが
発生してしまう。そこで、弾性層２の硬度としては６０
゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５゜（ＪＩＳ
−Ａ）以下がよい。

【００４８】弾性層２の熱伝導率λに関しては、 ２．５×１０^−３〜８．４×１０^−３［Ｗ／ｃｍ・℃］ がよい。

【００４９】弾性層２の熱伝導率λが２．５×１０^−３
［Ｗ／ｃｍ・℃］よりも小さい場合には、熱抵抗が大き
く、定着フィルムの表層（離型層３）における温度上昇
が遅くなる。一方、弾性層２の熱伝導率λが８．４×１
０^−３［Ｗ／ｃｍ・℃］よりも大きい場合には、硬度が
高くなりすぎたり、圧縮永久歪みが悪化する。

【００５０】よって、弾性層２の熱伝導率λは２．５×
１０^−３〜８．４×１０^−３［Ｗ／ｃｍ・℃］がよい。
より好ましくは３．３×１０^−３〜６．３×１０
^−３［Ｗ／ｃｍ・℃］がよい。

【００５１】離型層３はフッ素樹脂、シリコーン樹脂、
フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴ
ム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性及び耐熱性の
よい材料を選択することができる。本実施形態において
は、離型層としてＰＦＡ樹脂を用いている。

【００５２】離型層３の厚さは１〜１００μｍが好まし
い。離型層３の厚さが１μｍよりも小さいと塗膜の塗ム
ラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足すると
いった問題が発生する。一方、離型層が１００μｍを超
えると熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂
系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層２の効
果がなくなってしまう。

【００５３】図７に示すように、定着フィルム１０の構
成において、発熱層１の弾性層２とは反対面側に摺動層
４を設けている。摺動層４としては、フッ素樹脂、ポリ
イミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、
ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、
ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂等の摺動性が高く、耐熱性の
ある樹脂がよい。摺動層４を設けることにより、定着装
置１００使用初期において回転駆動トルク（駆動ローラ
としての加圧ローラ軸におけるトルク）を低く抑えられ
ることに加え、定着フィルム１０の発熱層１の摩耗を防
ぐことができるため、定着装置１００を長時間使用して
も回転駆動トルクの上昇を抑えることができる。摺動層
４は、発熱層１に発生した熱が定着フィルムの内側に向
かわないように断熱する効果もあるため、摺動層４がな
い場合と比較して記録材Ｐ側への熱供給効率が良くな
る。よって、消費電力を抑えることもできる。

【００５４】又、摺動層４の厚さとしては１０〜１００
０μｍが好ましい。摺動層４の厚さが１０μｍよりも小
さい場合には耐久性が不足するうえ、断熱性も小さい。
一方、１０００μｍを超えると磁性コア１７及び励磁コ
イル１８から発熱層１距離が大きくなり、磁束が十分に
発熱層１に吸収されなくなる。

【００５５】加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢示の
反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回
転駆動による加圧ローラ３０と定着フィルム１０の摩擦
力で定着フィルム１０に回転力が作用して、定着フィル
ム１０がその内面が定着ニップ部Ｎにおいてフィルムガ
イド部材１６の下面の摺動面と摺動しながら矢示の時計
方向に加圧ローラ３０の回転速度にほぼ対応した周速度
をもってフィルムガイド部材１６の外周を回転状態にな
る。

【００５６】定着フィルム１０とフィルムガイド部材１
６の摺動面には、フィルムガイド部材１６とは別体の、
摺動性の良い摺動部材４０を設けてもよい。又、フィル
ムガイド部材１６に摺動性の高い材質を用い、摺動面と
フィルムガイド部材１６を一体部材とし、フィルムガイ
ド部材自体を摺動部材として用いてもよい。本実施形態
では摺動部材４０を用いている。

【００５７】次に、本実施形態の定着装置１００に用い
られる加圧ローラ３０に関して、図９及び図１２を用い
て詳細に説明する。図９は弾性層の上に表面離型層を被
せた状態を示しており、図１２は表面離型層を取り除い
た状態を示している。

【００５８】加圧ローラ３０は、芯金３０ａに外径１４
ｍｍの鉄材を用い、その外周に肉厚３ｍｍのシリコーン
ゴム層である弾性体層３０ｂが形成され、その長手方向
（軸線方向）の記録材が通過する領域においては、弾性
体層３０ｂ上に表面離型層３０ｃが形成されている。離
型層３０ｃとしては、フッ素樹脂等の耐熱性に優れた材
料が選択される。本実施形態では厚さ７０μｍのＰＦＡ
チューブにより離型層を形成している。加熱処理時に加
圧ローラ３０の軸線方向で記録材と接触しない領域であ
る非通紙領域のうち弾性体層露出部３２においては、加
圧ローラ３０表層には離型層を設けず、弾性体層３０ｂ
であるシリコーンゴムが露出している。弾性体層露出部
３２の軸線方向の長さは、最大で非通紙領域全域とする
ことが可能であるが、弾性体層露出部３２領域は離型層
部３１よりも表層に汚れが付着しやすく、又、摩擦係数
が離型層部３１よりも大きいために紙がずれた場合には
紙搬送が不安定になることから、少なくとも１ｍｍ以上
のマージンをとり、非通紙領域にまで離型層部３１が延
びて形成されていることが望ましい。

【００５９】加圧ローラ３０の弾性体層露出部３２の外
径の最大値は、加圧ローラ３０の離型層を有する部分３
１（以下、離型層部という）の外径の最大値以上であ
る。弾性体層露出部３２の外径の最大値が離型層部３１
の外径の最大値よりも若干小さくても、加圧ローラと摺
動部材間には圧力が掛かっているので弾性体層露出部は
定着フィルムに接触する。しかしながら離型層部よりも
径が小さいので周速が遅い。周速が離型層部よりも遅く
摩擦係数は離型層部より大きいので、定着フィルムは離
型層部の周速より遅い弾性体層露出部の周速で回転しよ
うとする。このため、通常の記録材搬送時には弾性体層
露出部３２がブレーキ作用を起こし、ジャム、紙しわ等
の問題を引き起こすことがある。

【００６０】一方、加圧ローラ３０の離型層部３１の外
径の最大値に対して、弾性体層露出部３２の外径が大き
すぎる場合も同様に画像不良を起こすことがある。離型
層部３１の外径の最大値をｄ１、弾性体層露出部３２の
外形の最大値をｄ２とした場合、 ０≦（ｄ２−ｄ１）／ｄ１≦０．２ であることが好ましい。

【００６１】なお、本実施形態では、ｄ１をφ２０、ｄ
２をφ２０．３２５で設計した。また、表面離型層を被
せていない状態での最大直径ｄ１’はＰＦＡチューブが
厚み７０μｍであるのでφ１９．８６である。また、表
面離型層のある領域のシリコーンゴム層と露出領域のシ
リコーンゴム層は一体成型されていてもよいし、別々に
成型した後、接着により接続してもよい。

【００６２】又、弾性体層露出部３２は加圧ローラ３０
の長手内側から端部に向かって外径が大きくなるテーパ
形状部を有している。

【００６３】例えば、図１０に示すように、加圧ローラ
３０の長手方向において弾性体層露出部３２の最内側の
外径が最大であり、離型層部３１との境界部分の外径差
が大きい場合、離型層部３１端部において圧抜けが生
じ、定着性が不十分となることがある。これを回避する
ためには、加圧ローラ３０の長手を伸ばしたり、弾性体
層露出部３２と離型層部３１の段差の公差を詰める必要
が生じ、コストアップ要因となるため、好ましくない。

【００６４】本実施形態では、図９に示すように製造が
より容易である点と公差をより広くとることができるこ
とから、離型層部３１の形状は加圧ローラの長手内側か
ら端部に向かって外径が単調増加するテーパ形状として
いる。

【００６５】また、図１２に示すように、テーパ形状部
は０＜ｔａｎθ＜０．１を満たすのが好ましい。この値
を満たすことにより、非通紙領域における定着フィルム
駆動力を適正範囲内に抑えやすいというメリットがあ
る。

【００６６】本実施形態では、加圧ローラ３０の弾性体
層３０ｂはシリコーンゴムを用いているが、耐熱性のあ
るフッ素ゴム、フッ素樹脂等でも良い。ゴム単体の硬度
はアスカーＣ（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）硬度（９．８Ｎ荷重）
で１０°〜４０°が好ましく、又、加圧ローラ３０の成
型状態における製品硬度はアスカーＣ硬度（９．８Ｎ荷
重）で離型層部３１においては４０°〜７０°、弾性体
層露出部３２においては２５°〜６０°が好ましい。

【００６７】ゴム硬度が低すぎる場合、弾性体層露出部
３２においてはゴムが逃げてしまい搬送力が不足し、定
着フィルム搬送効果を失ってしまう。又、選択されるゴ
ムやゴムの架橋度から、熱や圧が加わった場合の劣化が
激しいという欠点がある。更に、離型層部３１において
は低いゴム硬度で所望の製品硬度の加圧ローラを得よう
とした場合、表層である離型層３０ｃの材質や厚さで調
整する必要がある。例えばＰＦＡを用い、その厚さを増
した場合には、ローラが柔軟性を失い、メディアに対し
て追従性が劣るため、好ましくない。製品硬度が低すぎ
る加圧ローラでは、定着フィルムと加圧ローラとの圧接
による定着ニップ幅が広くなりすぎ、メディアのスリッ
プに対して不利となる。

【００６８】一方、ゴム硬度が高すぎる場合、所望の製
品硬度の加圧ローラを得ようとすると離型層３０ｃの厚
さを薄くする必要があるが、耐久性に劣るため離型層の
しわや破断が生じやすい。又、製品硬度が高すぎる場
合、定着ニップ幅が小さくなり、定着性が悪化する。

【００６９】又、定着フィルム１０と加圧ローラ３０の
間の定着ニップ部Ｎにおける線圧が６０ｇ／ｍｍ〜１８
０ｇ／ｍｍが好ましい。

【００７０】線圧が低すぎる場合、加圧ローラ３０によ
る定着フィルム１０の駆動力が不足し、メディアのスリ
ップが発生しやすくなる。一方、線圧が高すぎる場合、
定着フィルム内面とフィルムガイド部材の摺動部におい
て、スティックスリップが発生し、画像不良を引き起こ
す。

【００７１】気温３０℃湿度８０％の環境で上記環境に
て２４時間以上放置したＬＴＲサイズの平滑紙を用い、
加圧ローラは３０ｍｍ／ｓｅｃで回転させ、１枚間欠で
１００枚通紙してスリップの発生有無を観察した。未使
用及び２０万枚連続通紙後の本実施形態の加圧ローラ及
び定着装置を用いて観察をおこなったが、いずれの定着
装置においてもスリップの発生は見られなかった。

【００７２】一方、従来の弾性層全域を離型層３０ｃで
覆った、弾性体層露出部３２を有しない加圧ローラを用
いた定着装置においては、２０万枚耐久後の定着装置で
は、定着フィルム内部のグリスが熱劣化して加圧ローラ
駆動トルクが上昇する上、弾性体層３０ｂの劣化によっ
て定着ニップ幅が広くなり、又、離型層３０ｃの劣化に
よって加圧ローラ３０の表面の摩擦係数が小さくなっ
て、スリップ発生率が非常に高くなる。

【００７３】又、耐久前の定着装置においても通紙とと
もに加圧ローラ温度が上昇してくると、紙から発生する
水蒸気量が増加してくるためスリップが発生しやすい。

【００７４】よって、上述したように、本実施形態によ
れば、加圧ローラ３０の記録材が通過しない領域に弾性
体層３０ｂを露出させた部分を設け、且つ、その弾性体
層露出部３２の外形の最大値は、加圧ローラ３０の離型
層部３１の外形の最大値以上である加圧ローラ３０を用
いた定着装置においては、加圧ローラ３０による定着フ
ィルム１０の搬送力が高いため、加圧ローラ３０及び定
着フィルム１０の表層にＰＦＡ等の離型性の良い材料を
用いた場合でもスリップの発生しない、紙搬送性が安定
した加圧ローラを得ることができる。

【００７５】（第二の実施形態）次に、本発明の第二の
実施形態について説明する。尚、上述の第一の実施形態
と同様の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を
省略する。

【００７６】図１１は、本実施形態の像加熱装置の要部
の概略構成を示す模式的横断図である。

【００７７】本実施形態の像加熱装置にあっては、図１
１に示すように、横断面略半円弧状樋型の耐熱性、断熱
性の支持部材たるフィルムガイド１６ｃの下面の略中央
部にフィルムガイド１６ｃの長手方向に沿って形成具備
させた溝部に、加熱体としてのセラミックヒータ１２が
嵌入して固定支持させてある。本例の場合、セラミック
ヒータ１２が摺動部材に相当する。４０はセラミックヒ
ータ１２に形成したガラス保護層である。

【００７８】円筒状若しくはエンドレス状の耐熱性の可
撓性回転体たる定着フィルム１１はフィルムガイド１６
ｃにルーズに外嵌されている。

【００７９】本実施形態の像加熱装置における定着フィ
ルム１１には電磁誘導発熱性を具備させておらず、厚さ
５０μｍのシームレスのポリイミドフィルムをベースと
し、外周面に離型層としてフッ素樹脂等を約２０μｍほ
ど被覆したものを用いた。

【００８０】加圧用剛性ステイ２２はフィルムガイド１
６ｃの内側に挿通している。

【００８１】尚、定着ニップ部Ｎを形成するための加圧
手段及び定着フィルム端部の保持手段については第一の
実施形態と同様の構成であるので、ここでの説明は省略
する。

【００８２】加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢示の
反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回
転駆動による上記加圧ローラ３０と定着フィルム１１の
外面との摩擦力で定着フィルム１１に回転力が作用し
て、上記定着フィルム１１がその内面が定着ニップ部Ｎ
においてセラミックヒータ１２の下面に密着して摺動し
ながら矢示の時計方向に加圧ローラ３０の回転周速度に
ほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド１６ｃの外
周を回転状態になる。定着フィルム１１はセラミックヒ
ータ１２と加圧ローラ３０で挟まれている。

【００８３】本実施形態においても、第一の実施形態と
同様の構成の加圧ローラを用い、メディアのスリップの
防止が可能である。このようなフィルム加熱方式の装置
は、フィルムに電磁誘導発熱層を含まず、熱劣化の少な
い樹脂製フィルムを用いることができ、加熱体として熱
低容量のセラミックヒータや電磁誘導発熱性ヒータを、
フィルムとして低熱容量、耐熱性のある薄い材料を用い
ることができ、熱容量が大きい定着ローラを用いる熱ロ
ーラ方式の装置に比べて格段に省電力化、ウエイトタイ
ム短縮化が可能であり、クイックスタート性があり、機
内昇温も抑えられる等の利点がある。

【００８４】（第三の実施形態）次に、本発明の第三の
実施形態について説明する。尚、上述の第一の実施形態
又は第二の実施形態と同様の構成に関しては、同一符号
を付し、その説明を省略する。

【００８５】離型層部３１と弾性体層露出部３２では定
着フィルム１１の搬送力が大きく異なるために、定着フ
ィルム１１にはねじれ力が生じる。したがって、第二の
実施形態の定着装置のような樹脂製フィルムを用いた場
合、低速低荷重の定着装置では耐久性を満足しても、高
速高荷重の定着装置では耐久性が不十分となる。

【００８６】本実施形態においては、定着フィルム１１
の基層であるポリイミドと離型層の間に、弾性体層を設
けること以外は第二の実施形態と同様の構成である。

【００８７】本実施形態においては弾性体層として耐熱
性のあるシリコーンゴムを用いている。

【００８８】定着フィルム１１の基層と離型層との間に
弾性体層を設けることにより、定着フィルム１１の強度
が上がり、又、弾性体層の有する弾性のために、加圧ロ
ーラ３０によって定着フィルム１１を搬送する際に定着
フィルム１１に生じるねじれ力を吸収できる。更に、記
録材及びトナー層への定着フィルム１１の追従性が増
し、画像光沢ムラのない良好な画像を得ることができ
る。

【００８９】（第四の実施形態）次に、本発明の第四の
実施形態について説明する。尚、上述の第一の実施形態
乃至第三の実施形態と同様の構成に関しては、同一符号
を付し、その説明を省略する。

【００９０】本実施形態においては、第二の実施形態又
は第三の実施形態に示したような板状ヒータを用いた定
着装置において、定着フィルム１１の基層に金属を用い
た以外は同様の構成である。

【００９１】定着フィルム１１の基層として、より強度
の高い金属フィルムを基層として用いることによって定
着フィルム１１の剛性が増し、大きなねじれ力が定着フ
ィルム１１に生じた場合も破損しにくく、本実施形態の
定着フィルム１１は高速高荷重の定着装置に適してい
る。

【００９２】基層として金属フィルムを用いた場合、定
着フィルム１１の内面には摺動層としてポリイミド等の
樹脂層を設けることが好ましい。

【００９３】又、熱伝導性の高い金属フィルムを基層と
する定着フィルムを用いることにより、発熱体（板状ヒ
ータ）で発生した熱を効率よく紙に伝達することができ
るメリットがあり、この点においても連続プリントで定
着フィルム温度が低下しやすい高速プリンタに適してい
る。用いられる金属材料としてはＮｉ、ＳＵＳ等が好ま
しい。

【００９４】尚、第一の実施形態で用いた電磁誘導発熱
性の定着フィルム１１を、モノクロ或いは１パスマルチ
カラー画像等のプリンタの加熱定着器に用いる場合は弾
性層２を省略した形態のものとすることもできる。発熱
層１は樹脂に金属フィラーを混入して構成したものとす
ることもできる。発熱層単層の部材とすることもでき
る。

【００９５】又、本発明の像加熱装置は上述の第一の実
施形態乃至第四の実施形態の定着装置としてに限らず、
画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質
する像加熱装置、仮定着する像加熱装置、その他、被加
熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置等、広く被加
熱材を加熱処理する手段、装置として使用できる。

【００９６】本発明は、可撓性の回転体が弾性ローラの
回転に従動して回転する構成の像加熱装置であれば、画
像の加熱方式を問うものではない。

【００９７】

【発明の効果】本発明によれば、可撓性回転体との間で
スリップが生じにくい弾性ローラ及びこの弾性ローラを
備える像加熱装置を提供することができる。

【００９８】また、記録材を挟むニップ部端部の圧力低
下を抑えつつ可撓性回転体との間でスリップが生じにく
い弾性ローラ及びこの弾性ローラを備える像加熱装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の像加熱装置を搭載した画像形成装置の
概略構成を示す模式的断面図である。

【図２】第１の実施形態の像加熱装置たる定着装置の概
略構成を示す模式的横断面図である。

【図３】図２の像加熱装置の正面図である。

【図４】図２の像加熱装置の正面断面図である。

【図５】本発明の第一の実施形態における磁束発生手段
の概略構成を示す図である。

【図６】磁束発生手段とその周方向における位置での発
熱量Ｑとの関係を示した図である。

【図７】本発明の第一の実施形態における可撓性回転体
（定着フィルム）の層構成を示す図である。

【図８】回転体の発熱層深さと磁束発生手段による電磁
波強度との関係を示したグラフである。

【図９】本発明の第一の実施形態における弾性ローラ
（加圧ローラ）であり、弾性層の上に表面離型層を被せ
た状態の概略構成を示す正面図である。

【図１０】本発明の第一の実施形態との比較例としての
加圧ローラの概略構成を示す正面図である。

【図１１】本発明の第二の実施形態における像加熱装置
の概略構成を示す模式的断面図である。

【図１２】本発明の第一の実施形態における弾性ローラ
（加圧ローラ）であり、表面離型層を被せていない状態
の概略構成を示す正面図である。

【符号の説明】 ３ 離型層（可撓性回転体の離型層） １０ 定着フィルム（可撓性回転体、フィルム部材） １１ 定着フィルム（可撓性回転体、フィルム部材） １６ フィルムガイド部材（支持部材） １６ｃ フィルムガイド（支持部材） １７，１８ 磁性コア，励磁コイル（磁束発生手段） ３０ 加圧ローラ（弾性ローラ） ３０ｂ 弾性体層（弾性ローラの弾性体層） ３０ｃ 離型層（弾性ローラの離型層） ３１ 加圧ローラ（弾性ローラ） ３１ 離型層部 ３２ 弾性体層露出部 ４０ 摺動部材 １００ 定着装置（像加熱装置） Ｎ 定着ニップ部（ニップ領域） Ｐ 記録材 ｔ トナー画像（現像剤からなる画像）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA14 BA11 BA12 BA25 BB05 BB14 BB18 BB21 BB29 BB30 BE03 BE06 3J103 AA02 AA72 AA85 BA03 BA41 BA43 CA66 FA20 GA57 GA58

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性の回転体と、この可撓性回転体の
   内部に設けられており可撓性回転体と接触する摺動部材
   と、弾性層と表面離型層を有し可撓性回転体を間に挟み
   摺動部材と協同して記録材を挟持搬送するニップ部を形
   成する弾性ローラと、を有し、記録材上の画像を加熱す
   る像加熱装置において、 上記ニップ部の記録材が通過しない領域には上記弾性ロ
   ーラの弾性層が露出する領域があり、この露出領域の最
   大直径は表面離型層が設けられた領域の最大直径以上で
   あることを特徴とする像加熱装置。
2. 【請求項２】 上記露出領域の表面摩擦係数は上記表面
   離型層のそれより大きいことを特徴とする請求項１に記
   載の像加熱装置。
3. 【請求項３】 上記表面離型層が設けられた領域の最大
   直径をｄ１、上記露出領域の最大直径をｄ２とすると、
   ０≦（ｄ２−ｄ１）／ｄ１≦０．２が成り立つことを特
   徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
4. 【請求項４】 上記弾性層の硬度はアスカーＣ硬度
   （９．８Ｎ荷重）で２５°〜６０°であることを特徴と
   する請求項１に記載の像加熱装置。
5. 【請求項５】 上記可撓性回転体は弾性層を有すること
   を特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
6. 【請求項６】 上記可撓性回転体は発熱層を有すること
   を特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
7. 【請求項７】 上記摺動部材は発熱部を有することを特
   徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
8. 【請求項８】 弾性層と表面離型層を有し、像加熱装置
   に用いられる弾性ローラにおいて、 上記弾性ローラの軸方向端部には弾性層が露出する領域
   があり、この露出領域の最大直径は表面離型層が設けら
   れた領域の最大直径以上であることを特徴とする弾性ロ
   ーラ。
9. 【請求項９】 上記露出領域の表面摩擦係数は上記表面
   離型層のそれより大きいことを特徴とする請求項８に記
   載の弾性ローラ。
10. 【請求項１０】 上記表面離型層が設けられた領域の最
    大直径をｄ１、上記露出領域の最大直径をｄ２とする
    と、０≦（ｄ２−ｄ１）／ｄ１≦０．２が成り立つこと
    を特徴とする請求項８に記載の弾性ローラ。
11. 【請求項１１】 上記弾性層の硬度はアスカーＣ硬度
    （９．８Ｎ荷重）で２５°〜６０°であることを特徴と
    する請求項８に記載の弾性ローラ。
12. 【請求項１２】 可撓性の回転体と、この可撓性回転体
    の内部に設けられており可撓性回転体と接触する摺動部
    材と、弾性層と表面離型層を有し可撓性回転体を間に挟
    み摺動部材と協同して記録材を挟持搬送するニップ部を
    形成する弾性ローラと、を有し、記録材上の画像を加熱
    する像加熱装置において、 上記ニップ部の記録材が通過しない領域には上記弾性ロ
    ーラの弾性層が露出する領域があり、この露出領域には
    上記弾性ローラの端部に向かって直径が徐々に大きくな
    る部分があることを特徴とする像加熱装置。
13. 【請求項１３】 上記露出領域の表面摩擦係数は上記表
    面離型層のそれより大きいことを特徴とする請求項１２
    に記載の像加熱装置。
14. 【請求項１４】 上記表面離型層が設けられた領域の最
    大直径をｄ１、上記露出領域の最大直径をｄ２とする
    と、０≦（ｄ２−ｄ１）／ｄ１≦０．２が成り立つこと
    を特徴とする請求項１２に記載の像加熱装置。
15. 【請求項１５】 上記弾性層の硬度はアスカーＣ硬度
    （９．８Ｎ荷重）で２５°〜６０°であることを特徴と
    する請求項１２に記載の像加熱装置。
16. 【請求項１６】 上記可撓性回転体は弾性層を有するこ
    とを特徴とする請求項１２に記載の像加熱装置。
17. 【請求項１７】 上記可撓性回転体は発熱層を有するこ
    とを特徴とする請求項１２に記載の像加熱装置。
18. 【請求項１８】 上記摺動部材は発熱部を有することを
    特徴とする請求項１２に記載の像加熱装置。
19. 【請求項１９】 弾性層と表面離型層を有し、像加熱装
    置に用いられる弾性ローラにおいて、 上記弾性ローラの軸方向端部には弾性層が露出する領域
    があり、この露出領域には上記弾性ローラの端部に向か
    って直径が徐々に大きくなる部分があることを特徴とす
    る弾性ローラ。
20. 【請求項２０】 上記露出領域の表面摩擦係数は上記表
    面離型層のそれより大きいことを特徴とする請求項１９
    に記載の弾性ローラ。
21. 【請求項２１】 上記表面離型層が設けられた領域の最
    大直径をｄ１、上記露出領域の最大直径をｄ２とする
    と、０≦（ｄ２−ｄ１）／ｄ１≦０．２が成り立つこと
    を特徴とする請求項１９に記載の弾性ローラ。
22. 【請求項２２】 上記弾性層の硬度はアスカーＣ硬度
    （９．８Ｎ荷重）で２５°〜６０°であることを特徴と
    する請求項１９に記載の弾性ローラ。