JP2001013811A

JP2001013811A - 定着装置

Info

Publication number: JP2001013811A
Application number: JP11187443A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田; Hiroyuki Tokimatsu; 宏行時松; Masayasu Onodera; 正泰小野寺
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】主としてガラス部材を用いる熱線定着用回転
部材の透光性基体が破損されることなく熱線定着用回転
部材を回転させると共に、定着性を向上する加圧ゴムロ
ーラの構造及び条件を規定する定着装置を提供するこ
と。【解決手段】熱線を発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、透光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性
弾性層と、透光性弾性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、熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴム
ローラを設けるもので、加圧ゴムローラが駆動ローラで
あると共に、加圧ゴムローラのゴム硬度が熱線定着用回
転部材のゴム硬度より高い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
エネルギー効果が悪く、省エネ面で不利であり、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を殆ど必要としないクイ
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、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や特開昭５９−
６５８６７号公報の開示による、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等にお
いては、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が図られたものの、熱線定着用
回転部材においては、熱線定着用回転部材の透光性基体
の素材として主に円筒状のガラス部材を用いているた
め、熱線定着用回転部材を駆動しようとして、熱線定着
用回転部材に軸受部材（ベアリング）を嵌込むフランジ
部材を圧入すると透光性基体が割れ易く、熱線定着用回
転部材の駆動が困難である。また、熱線定着用回転部材
と対向して設けられる加圧ゴムローラとのニップ部での
定着性を向上する、加圧ゴムローラの構造及び条件が必
要となる。

【０００７】本発明は上記の問題点を解決し、主として
ガラス部材を用いる熱線定着用回転部材の透光性基体が
破損されることなく熱線定着用回転部材を回転させると
共に、定着性を向上する加圧ゴムローラの構造及び条件
を規定する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、該透光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透
光性弾性層と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向し
て加圧ゴムローラを設けるもので、前記加圧ゴムローラ
が駆動ローラであると共に、前記加圧ゴムローラのゴム
硬度が前記熱線定着用回転部材のゴム硬度より高いこと
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、該透
光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性弾性層
と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴム
ローラを設けるもので、前記加圧ゴムローラが駆動ロー
ラであると共に、逆クラウン形状であることを特徴とす
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、該透
光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性弾性層
と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴム
ローラを設けるもので、前記加圧ゴムローラが駆動ロー
ラであると共に、前記加圧ゴムローラの駆動歯車を中心
として、前記駆動歯車の弧方向に変位可能であることを
特徴とする定着装置（第３の発明）によって達成され
る。

【００１１】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、該透
光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性弾性層
と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴム
ローラを設けるもので、前記加圧ゴムローラのゴム硬度
が８０°以下であることを特徴とする定着装置（第４の
発明）によって達成される。

【００１２】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、該透
光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性弾性層
と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴム
ローラを設けるもので、前記加圧ゴムローラの外径が６
０ｍｍ以下で、前記熱線定着用回転部材とで形成される
ニップ幅が１０ｍｍ以下であることを特徴とする定着装
置（第５の発明）によって達成される。

【００１３】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、該透
光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性弾性層
と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴム
ローラを設けるもので、前記加圧ゴムローラの外径が６
０ｍｍ以下で、前記加圧ゴムローラのゴムローラ層の厚
さが２ｍｍ以上であることを特徴とする定着装置（第６
の発明）によって達成される。

【００１４】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、該透
光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性弾性層
と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴム
ローラを設けるもので、前記熱線定着用回転部材の外径
をφ１、前記加圧ゴムローラの外径をφ２とするとき、
φ１＜φ２とすることを特徴とする定着装置（第７の発
明）によって達成される。

【００１５】

【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。

【００１６】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６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
図である。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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用として準備されて
おり、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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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感光体ド
ラム１０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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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（上側の定
着部材ともいう）としての熱線定着ローラ１７ａと、下
側の定着部材としての加圧ゴムローラ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）が熱線照射手段として配設される。

【００３８】熱線定着ローラ１７ａと加圧ゴムローラ４
７ａ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。

【００３９】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。

【００４０】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高い弾性を有する
ロール状の熱線定着用回転部材（上側の定着部材）とし
ての熱線定着ローラ１７ａと、弾性を有する下側の定着
部材としての加圧ゴムローラ４７ａとにより構成され、
高い弾性を有する熱線定着ローラ１７ａと弾性を有する
加圧ゴムローラ４７ａとの間で形成される、幅１５ｍｍ
以下、好ましくは５ｍｍ以上のニップ部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。転写材である記録紙Ｐは上側に設け
られるロール状の熱線定着用回転部材（上側の定着部
材）としての熱線定着ローラ１７ａに先端部を突き当て
て進入され、ニップ部Ｎを通過される。上側に設けられ
るロール状の熱線定着用回転部材（上側の定着部材）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ＴＲ
３、定着オイルクリーニングローラＴＲ１、熱均一化ロ
ーラＴＲ４、オイル塗布ローラＴＲ２が設けられ、オイ
ルを含浸させたフェルト部材を円筒状のアルミパイプや
紙管等に巻き付けたオイル塗布ローラＴＲ２により熱線
定着ローラ１７ａにオイルが塗布される。定着オイルク
リーニングローラ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ＴＲ４、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
ローラ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ＴＲ３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ＴＲ４により熱線吸収層１
７１ｂ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ＴＲ４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。

【００４１】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（上側の定着部材）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１７１
ｄと熱線吸収層１７１ｂと離型層１７１ｃとをその順に
設けた高い弾性の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１７
１ｇ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。

【００４２】また、下側の定着部材としての加圧ゴムロ
ーラ４７ａは、例えばアルミ材を用いた芯金４７１ａ
と、該芯金４７１ａの外周面に、例えばシリコンゴム材
を用いた、厚さ２ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以下
で、後段において詳述するように、上記熱線定着ローラ
１７ａの透光性弾性層１７１ｄよりゴム硬度が高いゴム
層よりなるゴムローラ層４７１ｂとによりローラ部材を
形成し、該ローラ部材のゴムローラ層４７１ｂの外側
（外周面）に離型性を有するＰＦＡ、ＰＴＦＡ等の耐熱
性のフッ素樹脂のチューブ４７１ｃを被覆した弾性を有
するソフトローラとして構成される。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ＴＲ４が設けられ、熱均一化ローラ
ＴＲ４により加圧ゴムローラ４７ａ周面の発熱温度分布
が均一化される。熱均一化ローラＴＲ４としては、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。

【００４３】上側の高い弾性を有するソフトローラと下
側の弾性を有するソフトローラとの間に上側を凸状とす
るニップ部Ｎが形成されトナー像の定着が行われる。

【００４４】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は下側の加圧ゴムローラ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。

【００４５】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１〜２０ｍｍ、好ましくは
２〜５ｍｍ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（Ａｌ
₂Ｏ₃）、ＣａＦ₂等のセラミック材（熱伝導率が（５〜
２０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋ、比熱が（０．５〜
２．０）×Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が１．５〜３．０）が主と
して用いられ、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）等も用いることが可能である。例えば熱線定着
ローラ１７ａの透光性基体１７１ａとして、内径３２ｍ
ｍ、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２．３
２）を用いたときの透光性基体１７１ａのＡ−３サイズ
幅（２９７ｍｍ）当たりでの熱容量Ｑ１は約６０ｃａｌ
／ｄｅｇである。また、透光性基体１７１ａ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。上記の如く、
透光性基体１７１ａはあまり熱伝導性が良くない。

【００４６】透光性弾性層１７１ｄは、厚さ０．５ｍｍ
以上、１０ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上、５ｍｍ以
下の厚さ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１７ａの透光性弾性
層１７１ｄとして、外径５０ｍｍで、層厚（厚さ）５ｍ
ｍ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５
０ｃａｌ／ｄｅｇである。ゴム層は熱伝導率がガラス部
材を用いた透光性の基体（熱伝導率が（５〜２０）×１
０^-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５Ｈｓ以上、６０Ｈｓ以下
（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）である。熱線定着用回転部材の
透光性弾性層１７１ｄの大部分はこの高い弾性を有する
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
（ＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＶｏｌｃａｎｉ
ｚｉｎｇ）よりも離型性のよいＲＴＶ（ＲｏｏｍＴｅ
ｍｐｅｒａｔｕｒｅＶｏｌｃａｎｉｚｉｎｇ）やＬＴ
Ｖ（ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＶｏｌｃａｎｉ
ｚｉｎｇ）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０．３〜３μｍ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。

【００４７】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により吸収し瞬時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（Ｆ
ｅ₂Ｏ₃）等の粉末を混入した熱線吸収部材を用い、厚さ
１０〜５００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍ厚の熱
線吸収部材を透光性弾性層１７１ｄ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１７１
ｂ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１７１
ｄ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を透過した熱線が熱線吸収層１
７１ｂで完全に吸収されるように熱線吸収層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１０μｍ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１７１ｂの破損や
強度不足の原因となり、熱線吸収層１７１ｂの厚さが５
００μｍ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１０〜５００μｍ、好ましくは２
０〜１００μｍ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０．３〜３μｍ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（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５０ｍｍの
透光性弾性層１７１ｄの表面（外周面）に、層厚（厚
さ）５０μｍ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１．０ｃａｌ／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。

【００４８】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）。

【００４９】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（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の
外側（外周面）に形成し、高い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^-3Ｊ／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１７１
ａ及び透光性弾性層１７１ｄ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１００％にあたる９０〜１００％、好ま
しくは９５〜１００％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０．１〜２０μ
ｍ、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。

【００５０】図５によれば、ロール状の熱線定着用回転
部材（上側の定着部材）としての熱線定着ローラ１７ａ
の熱線吸収層１７１ｂ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１７１
ｂ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
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１７１
ｂ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１７１Ｂ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。

【００５１】また図６に示すように、ロール状の熱線定
着用回転部材（上側の定着部材）としての熱線定着ロー
ラ１７ａの円筒状の透光性基体１７１ａの外径をφ１、
厚さをｔ１とするとき、透光性基体１７１ａの外径φ１
としては、１５〜６０ｍｍのものが用いられ、厚さｔ１
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φ１と厚さｔ１との関係は、０．０２≦ｔ１／φ１≦０．２０とし、好ましくは０．０４≦ｔ１／φ１≦０．１０とする。透光性基体１７１ａの外径φ１が４０ｍｍでは
透光性基体１７１ａの厚さｔ１は、０．８ｍｍ≦ｔ１≦
８ｍｍ、好ましくは１．６ｍｍ≦ｔ１≦４．０ｍｍのも
のが用いられる。透光性基体１７１ａでのｔ１／φ１が
０．０２未満では強度不足となり、ｔ１／φ１が０．２
０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。

【００５２】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。

【００５３】しかしながら、上記定着装置１７の熱線定
着用回転部材としての熱線定着ローラ１７ａにおいて
は、熱線定着ローラ１７ａの透光性基体１７１ａの素材
として主に円筒状のガラス部材を用いているため、熱線
定着ローラ１７ａを駆動しようとして、熱線定着ローラ
１７ａに軸受部材（ベアリング）を嵌込むフランジ部材
を圧入すると透光性基体１７１ａが割れ易く、熱線定着
ローラ１７ａの駆動が困難である。また特に、熱線定着
ローラ１７ａと対向して設けられる加圧ゴムローラ４７
ａとのニップ部Ｎでの定着性を向上するための加圧ゴム
ローラの構造及び条件が必要となる。

【００５４】主としてガラス部材を用いる熱線定着用回
転部材の透光性基体の破損を防止すた熱線定着用回転部
材の回転と、定着性を向上するための加圧ゴムローラの
構造及び条件とについて、図７ないし図１０を用いて説
明する。図７は、透光性基体の破損防止の構造と加圧ゴ
ムローラの構造及び条件とを説明するための図３の定着
装置の側断面図であり、図８は、図７の加圧ゴムローラ
の圧着解除動作を示す図であり、図９は、加圧ゴムロー
ラの好ましい形状を示す図であり、図１０は、熱線定着
用回転部材の外径と加圧ゴムローラの外径との好ましい
条件を示す図である。

【００５５】図７ないし図９によれば、図７に定着装置
１７の側断面を示すように、熱線定着用回転部材（上側
の定着部材）である熱線定着ローラ１７ａは透光性基体
１７１ａと、その外側（外周面）に透光性断熱層１７１
ｅと熱線吸収層１７１ｂとをその順に設けた高い弾性を
有するソフトローラとして構成されるが、円筒状の透光
性基体１７１ａの中心軸と平行して、透光性基体１７１
ａの外周面の両端部に、例えば耐熱性のポリイミド樹脂
等の樹脂部材を用いる回転軸としての樹脂フランジＪＦ
１を設ける。透光性基体１７１ａの外側（外周面）端部
に設けられる熱膨張率の大きな樹脂フランジＪＦ１によ
り、主としてガラス部材を用いる透光性基体１７１ａの
加熱時の熱膨張による透光性基体１７１ａの破損が防止
される。ベアリングホルダＢＨ１に圧入される軸受部材
であるベアリングＢ１に、回転軸としての樹脂フランジ
ＪＦ１が嵌込まれ、熱線定着ローラ１７ａが回転可能に
保持させる。

【００５６】また、芯金４７１ａとゴムローラ層４７１
ｂと耐熱性のフッ素樹脂等のチューブ４７１ｃとにより
形成される弾性を有するソフトローラとして構成される
下側の定着部材としての加圧ゴムローラ４７ａは、後述
するように、加圧ゴムローラ４７ａの圧着並びに圧着解
除を行う圧着解除手段により上側の熱線定着ローラ１７
ａに圧着された状態で、加圧ゴムローラ４７ａの両端を
両側端に設けられるベアリングホルダＢＨ２に圧入され
るベアリングＢ２に嵌込まれ、回転可能に保持される。
上側の高い弾性を有するソフトローラと下側の弾性を有
するソフトローラとの間に上側を凸状（図３参照）とす
るニップ部Ｎが形成されトナー像の定着が行われる。

【００５７】定着側板ＳＢに設けられ、定着駆動モータ
Ｍ１に結合する駆動歯車Ｇｂの駆動を受け、加圧ゴムロ
ーラ４７ａの芯金４７１ａの一方の端部に固定され、駆
動歯車Ｇｂと噛合う歯車Ｇａが回転されて、加圧ゴムロ
ーラ４７ａが駆動回転され、熱線定着ローラ１７ａが従
動回転される。駆動歯車Ｇｂと歯車Ｇａとはエンドレス
状のカプリングベルトＣＢにより結合される。

【００５８】また加圧ゴムローラ４７ａが熱線定着ロー
ラ１７ａの駆動ローラに適した条件として、熱線定着ロ
ーラ１７ａのゴム硬度は熱線定着ローラ１７ａを構成す
る透光性弾性層１７１ｄのゴム硬度により決められる
が、加圧ゴムローラ４７ａのゴム硬度を上側の熱線定着
用回転部材としての熱線定着ローラ１７ａのゴム硬度よ
り高く設定する。

【００５９】上記により、主としてガラス部材を用いる
熱線定着用回転部材の透光性基体が破損されることが防
止されると共に、加圧ゴムローラのゴムローラ層の変形
が少なく、加圧ゴムローラがスリップすることなく駆動
ローラとして作用し、熱線定着用回転部材の精度良い回
転が行われる。

【００６０】また加圧ゴムローラ４７ａは前述したよう
に、熱線定着ローラ１７ａの駆動ローラであると共に、
整形が容易であるので、図９に示すように、中間部が細
い鼓状の逆クラウン形状とすることが好ましい。これに
より、転写材のニップ部への進入時に、転写材の両端部
が先にニップ部に加えられ、転写材が中央から端部に押
し広げられるようにして進入され、転写材の定着しわが
防止される。

【００６１】また、加圧ゴムローラの圧着及び圧着解除
を行う圧着解除手段を図７に示すが、定着装置１７の一
側端に設けられる圧着駆動モータＭ２の駆動を受けて回
転される偏芯カムＨＣが上支点に達する際に、バネＳＰ
１の引っ張り力に抗して偏芯カムＨＣがベアリングホル
ダＢＨ２の下端を押し上げ、ベアリングホルダＢＨ２が
ガイド面ＧＰ１をスライドして上昇されて、加圧ゴムロ
ーラ４７ａが熱線定着ローラ１７ａに圧着される。偏芯
カムＨＣの上支点において圧着駆動モータＭ２の回転が
停止され、熱線定着ローラ１７ａと加圧ゴムローラ４７
ａとが所定の加圧力にて圧着される。偏芯カムＨＣの上
支点において圧着駆動モータＭ２の回転が停止され、熱
線定着ローラ１７ａと加圧ゴムローラ４７ａとが所定の
加圧力にて圧着される。また、電気的な制御、例えば圧
着駆動モータＭ２の反対回転信号により圧着駆動モータ
Ｍ２を回転したり、偏芯カムＨＣの周面に沿って設けら
れるマイクロスイッチ（不図示）の信号により圧着駆動
モータＭ２の回転を制御したり、ユーザが機械的に偏芯
カムＨＣを回転する等して、偏芯カムＨＣを下支点に回
転し、熱線定着ローラ１７ａと加圧ゴムローラ４７ａと
の圧着が解除される。また圧着の際にも同様に、電気的
な制御、例えば圧着駆動モータＭ２の反対回転信号によ
り圧着駆動モータＭ２を回転したり、偏芯カムＨＣの周
面に沿って設けられるマイクロスイッチ（不図示）の信
号により圧着駆動モータＭ２の回転を制御したり、ユー
ザが機械的に偏芯カムＨＣを回転するなどして、偏芯カ
ムＨＣを上支点に回転し、熱線定着ローラ１７ａと加圧
ゴムローラ４７ａとを圧着するようにしてもよく、熱線
定着ローラ１７ａと加圧ゴムローラ４７ａとが所定の加
圧力に到達した時点で、圧着駆動モータＭ２の圧着回転
を停止するようにしてもよい（圧着並びに圧着解除を行
う圧着解除手段）。

【００６２】上記圧着或いは圧着解除の際には、図８に
示すように、カプリングベルトＣＢにて駆動歯車Ｇｂと
結合される加圧ゴムローラ４７ａ端部に設けられた歯車
Ｇａが、加圧ゴムローラ４７ａの駆動歯車Ｇｂを中心と
して、駆動歯車Ｇｂの円弧に沿って回転され（弧方向に
変位可能とされ）、圧着或いは圧着解除が行われる。こ
れにより、加圧ゴムローラの圧着及び圧着解除が容易に
行われ得る。

【００６３】また、熱線定着ローラ１７ａの透光性弾性
層１７１ｄは、厚さ０．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下、好
ましくは２ｍｍ以上、５ｍｍ以下であり、また加圧ゴム
ローラ４７ａのゴムローラ層は熱線定着ローラ１７ａの
透光性弾性層１７１ｄより厚い、厚さ２ｍｍ以上、好ま
しくは１０ｍｍ以下とすることが好ましい。これによ
り、幅広いニップ部が形成され、従動回転される熱線定
着用回転部材の回転が良好に行われる。

【００６４】また加圧ゴムローラ４７ａの第１の条件と
しては、図４にて前述したように、熱線定着ローラ１７
ａのゴム硬度は熱線定着ローラ１７ａを構成する透光性
弾性層１７１ｄのゴム硬度により決められ、５Ｈｓ以
上、６０Ｈｓ以下（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）であるが、加
圧ゴムローラ４７ａのゴム硬度は８０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａ
ゴム硬度）以下、好ましくは２０Ｈｓ以上とし、上側の
熱線定着用回転部材としての熱線定着ローラ１７ａのゴ
ム硬度より高く設定することが好ましい。加圧ゴムロー
ラ４７ａのゴム硬度が８０Ｈｓを越えて高過ぎると、ゴ
ム硬度の低い熱線定着ローラ１７ａを損傷させる恐れが
あり、また加圧ゴムローラ４７ａのゴム硬度が２０Ｈｓ
未満で低過ぎると、柔らかいゴムローラ層４７１ｂが偏
肉してスリップを起こす。

【００６５】上記により、スリップがなく良好な定着性
能が得られるニップ部が形成される。

【００６６】また加圧ゴムローラ４７ａの第２の条件と
しては、図６にて前述したように、熱線定着ローラ１７
ａの外径（φ１）は１５〜６０ｍｍのものが用いられる
が、一般的に熱線定着ローラ１７ａの外径と加圧ゴムロ
ーラ４７ａの外径とは同外径で用いられ、加圧ゴムロー
ラ４７ａの外径（φ２）は６０ｍｍ以下で、図３にて前
述したように、熱線定着ローラ１７ａとで形成されるニ
ップ部Ｎの幅は、１５ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上
と設定することが好ましい。加圧ゴムローラ４７ａの外
径が６０ｍｍを越えて大き過ぎると、熱線定着ローラ１
７ａの熱が加圧ゴムローラ４７ａにとられて熱線定着ロ
ーラ１７ａの昇温が遅くなる。また加圧ゴムローラ４７
ａの外径が小さ過ぎると、ニップ部Ｎの幅が広くとれな
い。

【００６７】上記により、良好な定着性能が得られるニ
ップ部が形成される。

【００６８】また加圧ゴムローラ４７ａの第３の条件と
しては、加圧ゴムローラ４７ａの外径（φ２）を小さく
してニップ部Ｎの幅を広くするように、加圧ゴムローラ
４７ａの外径は６０ｍｍ以下で、加圧ゴムローラ４７ａ
のゴムローラ層４７１ｂの厚さを２ｍｍ以上、好ましく
は１０ｍｍ以下に設定することが好ましい。

【００６９】上記により、良好な定着性能が得られるニ
ップ部が形成される。

【００７０】図１０によれば、転写材である記録紙Ｐは
上側に設けられるロール状の熱線定着用回転部材（上側
の定着部材）としての熱線定着ローラ１７ａに先端部を
突き当てて進入されてニップ部Ｎを通過されるが、熱線
定着ローラ１７ａと加圧ゴムローラ４７ａとのニップ部
Ｎで定着される記録紙Ｐの分離時の離型性をさらに向上
させると共に、熱線定着ローラ１７ａの昇温を早くする
ため、熱線定着用回転部材である熱線定着ローラ１７ａ
の外径をφ１、加圧ゴムローラ４７ａの外径をφ２とす
るとき、 φ１＜φ２と設定することが好ましい。即ち、熱線定着ローラ１７
ａの外径φ１を小さくして熱容量を減らすと共に、表面
発熱量を大きくして熱線定着ローラ１７ａの昇温時間を
短くする（ウォーミングアップ時間を早くする）。ま
た、熱線定着ローラ１７ａの外径φ１を小さくし、ニッ
プ部Ｎの転写材の分離位置での熱線定着ローラ１７ａの
曲率を大きくすることにより、熱線定着ローラ１７ａと
加圧ゴムローラ４７ａとのニップ部Ｎで定着される記録
紙Ｐの分離時の離型性をさらに向上させる。一方、熱線
定着ローラ１７ａの外径φ１を小さくすることにより定
着性が劣ってくることから、加圧ゴムローラ４７ａの外
径φ２を大きくしてニップ部Ｎの幅を稼ぐものである。

【００７１】また加圧ゴムローラ４７ａが熱線定着ロー
ラ１７ａの駆動ローラとして適するように、熱線定着ロ
ーラ１７ａのゴム硬度は熱線定着ローラ１７ａを構成す
る透光性弾性層１７１ｄのゴム硬度により決められ、５
Ｈｓ以上、６０Ｈｓ以下（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）である
が、加圧ゴムローラ４７ａのゴム硬度を８０Ｈｓ（ＪＩ
Ｓ、Ａゴム硬度）以下、好ましくは２０Ｈｓ以上とし、
上側の熱線定着用回転部材としての熱線定着ローラ１７
ａのゴム硬度より高く設定することが好ましい。加圧ゴ
ムローラ４７ａのゴム硬度が８０Ｈｓを越えて高過ぎる
と、ゴム硬度の低い熱線定着ローラ１７ａを損傷させる
恐れがあり、また加圧ゴムローラ４７ａのゴム硬度が２
０Ｈｓ未満で低過ぎると、柔らかいゴムローラ層４７１
ｂが偏肉してスリップを起こす。これにより、スリップ
がなく良好な定着性が得られるニップ部が形成される。

【００７２】また、加圧ゴムローラ４７ａの外径φ２は
６０ｍｍ以下が好ましく、加圧ゴムローラ４７ａの外径
φ２が６０ｍｍを越えて大き過ぎると、熱線定着ローラ
１７ａの熱が加圧ゴムローラ４７ａにとられて熱線定着
ローラ１７ａの昇温速度が遅くなってしまう。

【００７３】さらに、熱線定着ローラ１７ａの外径φ１
と加圧ゴムローラ４７ａの外径φ２との比、φ１／φ２
を、０．５≦φ１／φ２≦０．９と設定することが、昇温速度、離型性からみてさらに好
ましい。熱線定着ローラ１７ａの外径φ１と加圧ゴムロ
ーラ４７ａの外径φ２との比φ１／φ２が０．５未満で
小さいと、ニップ部Ｎの幅が狭すぎ定着性が悪くなる。
また、熱線定着ローラ１７ａの外径φ１と加圧ゴムロー
ラ４７ａの外径φ２との比φ１／φ２が０．９を越えて
大きいと、熱線定着ローラ１７ａと加圧ゴムローラ４７
ａとのニップ部Ｎで定着される記録紙Ｐの分離時の離型
性が低下したり、熱線定着ローラ１７ａの昇温速度が遅
くなってしまう。

【００７４】上記により、熱線定着用回転部材の昇温が
早められると共に、熱線定着用回転部材と加圧ゴムロー
ラとで形成されるニップ部で定着される転写材の分離時
の離型性がさらに向上される。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、主としてガラス部材を
用いる熱線定着用回転部材の透光性基体が破損されるこ
となく熱線定着用回転部材が回転されると共に、定着性
を向上する加圧ゴムローラの構造及び条件が得られる。

【００７６】特に請求項１によれば、主としてガラス部
材を用いる熱線定着用回転部材の透光性基体が破損され
ることが防止されると共に、加圧ゴムローラのゴムロー
ラ層の変形が少なく、加圧ゴムローラがスリップするこ
となく駆動ローラとして作用し、熱線定着用回転部材の
精度良い回転が行われる。

【００７７】特に請求項２によれば、加圧ゴムローラの
方が逆クラウンを整形し易く、加圧ゴムローラに設けら
れる逆クラウンにより定着しわが防止される。

【００７８】特に請求項３によれば、加圧ゴムローラの
圧着及び圧着解除が容易に行われ得る。

【００７９】特に請求項４または５によれば、幅広いニ
ップ部が形成され、従動回転される熱線定着用回転部材
の回転が良好に行われる。

【００８０】特に請求項６によれば、スリップがなく良
好な定着性能が得られるニップ部が形成される。

【００８１】特に請求項７または８によれば、良好な定
着性能が得られるニップ部が形成される。

【００８２】特に請求項９ないし１２によれば、熱線定
着用回転部材の昇温が早められると共に、熱線定着用回
転部材と加圧ゴムローラとで形成されるニップ部で定着
される転写材の分離時の離型性がさらに向上される。

【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】透光性基体の破損防止の構造と加圧ゴムローラ
の構造及び条件とを説明するための図３の定着装置の側
断面図である。

【図８】図７の加圧ゴムローラの圧着解除動作を示す図
である。

【図９】加圧ゴムローラの好ましい形状を示す図であ
る。

【図１０】熱線定着用回転部材の外径と加圧ゴムローラ
の外径との好ましい条件を示す図である。

【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加圧ゴムローラ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１７１ｇハロゲンランプＣＢカプリングベルトＧｂ駆動歯車ＨＣ偏芯カムＭ１定着駆動モータＭ２圧着駆動モータＰ記録紙

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、該透光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性弾
性層と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴムローラを設
けるもので、前記加圧ゴムローラが駆動ローラであると共に、前記加
圧ゴムローラのゴム硬度が前記熱線定着用回転部材のゴ
ム硬度より高い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、該透光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性弾
性層と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴムローラを設
けるもので、前記加圧ゴムローラが駆動ローラであると共に、逆クラ
ウン形状であることを特徴とする定着装置。
【請求項３】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、該透光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性弾
性層と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴムローラを設
けるもので、前記加圧ゴムローラが駆動ローラであると共に、前記加
圧ゴムローラの駆動歯車を中心として、前記駆動歯車の
弧方向に変位可能であることを特徴とする定着装置。
【請求項４】前記熱線定着用回転部材の透光性弾性層
は０．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３
の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】前記加圧ゴムローラのゴムローラ層は前
記熱線定着用回転部材の前記透光性弾性層より厚いこと
を特徴とする請求項１〜４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、該透光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性弾
性層と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴムローラを設
けるもので、前記加圧ゴムローラのゴム硬度が８０°以下であること
を特徴とする定着装置。
【請求項７】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、該透光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性弾
性層と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴムローラを設
けるもので、前記加圧ゴムローラの外径が６０ｍｍ以下で、前記熱線
定着用回転部材とで形成されるニップ幅が１５ｍｍ以下
であることを特徴とする定着装置。
【請求項８】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、該透光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性弾
性層と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴムローラを設
けるもので、前記加圧ゴムローラの外径が６０ｍｍ以下で、前記加圧
ゴムローラのゴムローラ層の厚さが２ｍｍ以上であるこ
とを特徴とする定着装置。
【請求項９】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、該透光性基体の外側に透光性のゴム層よりなる透光性弾
性層と、該透光性弾性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、前記熱線定着用回転部材に対向して加圧ゴムローラを設
けるもので、前記熱線定着用回転部材の外径をφ１、前記加圧ゴムロ
ーラの外径をφ２とするとき、 φ１＜φ２とすることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】前記加圧ゴムローラのゴム硬度が前記
熱線定着用回転部材のゴム硬度より高いことを特徴とす
る請求項９に記載の定着装置。
【請求項１１】前記加圧ゴムローラの外径φ２が６０
ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９または１０に
記載の定着装置。
【請求項１２】前記熱線定着用回転部材の外径φ１と
前記加圧ゴムローラの外径φ２との比、φ１／φ２を、０．５≦φ１／φ２≦０．９とすることを特徴とする請求項９〜１１の何れか１項に
記載の定着装置。