JP2009300593A - 加熱用回転体及びそれを備える像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材が通過する通紙域において記録材上の画像を効果的に加熱しつつ、層間乖離の発生しやすい非通紙域において、弾性層と表層の接着強度を向上させた加熱用回転体及びそれを備える像加熱装置を提供する。
【解決手段】定着フィルム２５の最も内側に形成される基層３０と、定着フィルム２５の最も外側に形成される表層３２との間には弾性層３１が形成されており、弾性層３１には弾性層３１の熱伝導性を高めるためのフィラー３３が混入されており、弾性層３１におけるフィラー３３の密度は、定着フィルム２５の軸方向に沿って分布を有しており、加熱ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐが通紙される領域ではフィラー３３の密度は大きく、加熱ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐが通紙されない領域ではフィラー３３の密度が小さくなっていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録材上の画像を加熱する加熱用回転体及びそれを備える像加熱装置に関する。

従来の電子写真方式、静電記録方式等を採用する画像形成装置には、例えば未定着トナー画像を記録材上に加熱定着させるための加熱定着装置、または記録材上に形成された画像を加熱して光沢を与える装置などが備えられている。このように、記録材上の画像を加熱して、記録材上の画像に対して加熱定着または光沢付与等を行う装置を像加熱装置と称する。

像加熱装置としては、いわゆる熱ローラ方式の装置が一般的に用いられている。例えば熱ローラ方式の像加熱装置を定着装置として用いる場合は、未定着トナー画像を担持した記録材を定着ローラと加圧ローラを互いに圧接させて形成した加熱ニップ部に通過させることで、未定着トナー画像を記録材上に加熱定着させる事ができる。

図７に熱ローラ方式の像加熱装置の概略構成を示す。熱ローラ方式の像加熱装置は、加熱用回転体として内部に加熱体６５を備えた定着ローラ６０を有している。定着ローラ６０は、アルミニウムやステンレス製の中空芯金６４の内部にハロゲンランプ等の加熱体６５を設け、芯金６４の外周に弾性層６２が形成されており、表層にはトナーと定着ローラ６０の離型性を上げるための離型層６１が形成されている。さらに、サーミスタ等の温度検知手段６６を用いて定着ローラ６０の表面温度を検知し、不図示の通電制御回路によって加熱体６５への通電を制御することで定着ローラ６０の表面温度を、所望の温度に保っている。

また、加圧ローラ７０も定着ローラ６０と同様に複層構造を有しており、芯金７３の外周には弾性層７２が設けられている。弾性層７２としては、シリコーンゴム等により形成したもの、あるいはシリコーンゴムを発泡することで得られるスポンジ状のものが用いられている。また、弾性層７２のさらに外周には、フッ素樹脂等を原料とし、記録材に直接接触する離型層７１が形成されている。

そして定着ローラ６０と加圧ローラ７０が不図示の加圧機構によって所定の圧力で相互に圧接することで、回転駆動する加圧ローラ７０に定着ローラ６０が矢印の方向に従動回転し、両者の接触領域には加熱ニップ部Ｎが形成される。そしてこの加熱ニップ部Ｎに記録材Ｐが導入され、挟持搬送されて通過することにより、記録材Ｐ上の画像（例えば未定着トナー画像など）に対して、加熱、加圧することができる。

一方、近年では上記熱ローラ方式の像加熱装置とは別に、消費電力の低減およびクイックスタート性を向上させたフィルム加熱方式の像加熱装置も提案されている。図５にフィルム加熱方式を採用した像加熱装置の概略構成を示す。

フィルム加熱方式の像加熱装置は、加熱用回転体として可撓性を有するエンドレス状の薄肉フィルム２５（以下、定着フィルム２５と称する）を用いることが大きな特徴である。定着フィルム２５は、その内周面において加熱体としての加熱ヒータ２０と直接摺動しており、加熱ヒータ２０としてはアルミナ、窒化アルミニウム等のセラッミクス基板２３上に通電発熱抵抗パターン２２がプリントされたセラミックヒータが一般的に用いられる。

また、加熱ヒータ２０はＬＣＰ等の耐熱性樹脂により形成されたヒータホルダ２９に固定されており、定着フィルム２５はヒータホルダ２９にルーズに外嵌し、その回転方向をヒータホルダ２９にガイドされている。

なお、定着フィルム２５はクイックスタート性を向上させるために総厚が１００μｍ〜数ｍｍと薄く、その基層には、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ等の樹脂や、ＳＵＳやＮｉ等の金属が用いられている。また、表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性を有する材料が用いられており、基層と表層の間には弾性層が設けられている。このように定着フィルム２５は、材料が異なる層をコーティング又はチューブで形成した複合フィルムである。

また、加熱ヒータ２０の温度は、ヒータ背面に配置されたサーミスタ等の温度検知手段２４により検知され、ＣＰＵ２７１、トライアック２７２を備える通電制御部２７へフィードバックされ、加熱ヒータ２０が所定の温度で一定になるよう温調されている。

また、定着フィルム２５を挟んで加熱ヒータ２０の反対側に加圧ローラ２６が配置されており、回転駆動する加圧ローラ２６が定着フィルム２５に圧接することで両者の接触領域には加熱ニップ部Ｎが形成されている。また加圧ローラ２６は芯金２６１、弾性層２６２を有しており、その回転駆動は、定着駆動モータ２８１、ＣＰＵ２８２を備える駆動制御部２８によって制御されている。

このように、以上で述べた熱ローラ方式及びフィルム加熱方式の像加熱装置では、定着ローラ６０または定着フィルム２５に弾性層が設けられている。これは、像加熱装置（または画像形成装置）のカラー処理、高速処理に対応するために設けられたものである。すなわち、近年では、像加熱装置の加熱処理をより高速化することが求められている。また、カラートナーも広く普及しており、記録材上にカラー画像が形成されている場合も多くみられる。

しかしながら、高速で搬送されてくるカラー画像を有する記録材に対して十分に加熱が行われない場合は、定着ムラ、または光沢不足等の画像不良を引き起こす虞があり、良質な画像を得ることが困難になる。

そこで、カラー処理、高速処理を実現しつつ、カラー画像に対して十分な加熱を行い、良質な画像を得るために、従来より定着ローラ、定着フィルムには、シリコーンゴム等を材料とする弾性層が基層と離型層（表層）との間に設けられてきた。

このように弾性層を設けることで、記録材Ｐ上のトナー画像が加熱ニップ部Ｎを通過する際に、弾性層がトナーに沿って変形し、トナーが弾性層に包み込まれ、トナーに対して均一に熱を与えることができる。その結果、定着ムラが無く高光沢で良質な画像を得ることができる。しかし、定着ローラ、定着フィルムに弾性層を設けると、以下に示す課題が生じる。

一般的に弾性層には断熱作用があり、弾性層を導入することで定着ローラ６０および定着フィルム２５の熱伝導率が低下してしまう。また、弾性層の材料として一般的に用いられるシリコーンゴムと、表層の材料として用いられるフッ素樹脂は、いずれも離型性に優れており、それ故、弾性層と表層を確実に接着させることは困難である。

これらの課題に対して、まず熱伝導率の低下を防ぐために、従来より定着ローラ６０および定着フィルム２５の弾性層に、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＭｇＯ、カー
ボン等の高熱伝導性フィラーを混入させる手法が採用されている（特許文献１参照）。

また、弾性層と表層とを確実に接着させるために、弾性層と表層との間に両者を接着させるための接着層を設けるといった手法が採用されている。接着層としては例えばシリコーン系接着剤が用いられ、これはシリコーンゴム、フッ素樹脂に対する接着強度が高いので、弾性層と表層を確実に接着することができる。さらに他の手法として、弾性層の表面をサンドブラスト加工して凹部を形成し、この凹部内にフッ素樹脂を埋め込み、投錨効果（以降、アンカー効果と記載）によって弾性層と表層との接着を行う接着方法も考えられる（特許文献２参照）。
特開平１０−３０５５００号公報 特開２００４−２５５８２８号公報

しかしながら、高熱伝導性フィラーを有する弾性層を備え、さらに弾性層と表層の接着状態を向上させた加熱用回転体及びそれを備える像加熱装置であっても、以下に示す問題を生じる。

近年、像加熱装置に対して、より高速に加熱処理を行うことへの要望がさらに強くなっている。そのため、図５、図７に示した従来の熱ローラ式及びフィルム加熱方式の像加熱装置では、高速化に対応するために、これまで以上に定着ローラ６０、または定着フィルム２５の熱伝導率を大きくすることが求められている。そして熱伝導率を大きくするために、弾性層に混入させている高熱伝導性フィラーの密度（以下、フィラー密度と称する）フィラー密度を大きくすることが求められている。

しかし、フィラー密度を大きくすればする程、弾性層と接着層との間の接着強度が低下し、記録材を加熱ニップ部に大量に通紙する過程で、特に温度が高くなりやすい記録材Ｐの通過しない領域（非通紙域）で、弾性層と表層が乖離（層間乖離）する虞がある。その結果、表層がシワ状になり、また破れが発生するといった耐久性の課題が生じることで、画像不良が発生するといった問題が生じる。

すなわち、従来の加熱用回転体及びそれを備える像加熱装置では、弾性層のフィラー密度を大きくして画像を効果的に加熱しつつ、耐久性を満足する構成については開示されていない。

そこで本発明は、記録材が通過する通紙域において記録材上の画像を効果的に加熱しつつ、層間乖離の発生しやすい非通紙域において、弾性層と表層の接着強度を向上させた加熱用回転体及びそれを備える像加熱装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
記録材上の画像を加熱する回転可能な加熱用回転体であって、
内部に加熱体を有し、加圧部材と圧接して形成されるニップ部に通紙された記録材上の画像に対して前記加熱体から熱を与える加熱用回転体において、
前記加熱用回転体の最も内側に形成される基層と、
前記加熱用回転体の最も外側に形成される表層との間には弾性層が形成されており、
前記弾性層には前記弾性層の熱伝導性を高めるためのフィラーが混入されており、
前記弾性層における前記フィラーの密度は、
前記加熱用回転体の軸方向に沿って分布を有しており、
前記ニップ部において記録材が通紙される領域では前記フィラーの密度は大きく、
前記ニップ部において記録材が通紙されない領域では前記フィラーの密度が小さくなっていることを特徴とする。

また、
記録材上の画像を加熱する回転可能な加熱用回転体であって、
内部に加熱体を有し、加圧部材と圧接して形成されるニップ部に通紙された記録材上の画像に対して前記加熱体から熱を与える加熱用回転体において、
前記加熱用回転体の最も内側に形成される基層と、
前記加熱用回転体の最も外側に形成される表層との間には弾性層が形成されており、
前記弾性層には前記弾性層の熱伝導性を高めるためのフィラーが混入されており、
前記弾性層における前記フィラーの密度は、
前記加熱用回転体の軸方向に沿って分布を有しており、
サイズの異なる記録材を前記ニップ部に通紙する場合において、
各々の記録材の幅方向の端部近傍に接触する領域では前記フィラーの密度が小さくなっていることを特徴とする。

また、本発明の像加熱装置にあっては、
上記加熱用回転体と、
前記加熱用回転体の内部に設けられた加熱体と、
前記加熱用回転体に圧接する回転可能な加圧部材と、
を備え、
前記加熱用回転体と前記加圧部材とで形成されるニップ部に記録材を通紙することで、該記録材上の画像に対して前記加熱体から熱を与えることを特徴とする。

本発明によれば、記録材が通過する通紙域において記録材上の画像を効果的に加熱しつつ、層間乖離の発生しやすい非通紙域において、弾性層と表層の接着強度を向上させた加熱用回転体及びそれを備える像加熱装置を提供することが可能になる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

［第１の実施の形態］
図１、図４〜図８を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る加熱用回転体及びそれを備える像加熱装置について説明する。なお、ここでは本発明に係る像加熱装置を画像形成装置における定着手段として用いた場合について説明するが、本発明に係る像加熱装置は定着手段以外にも適用可能であり、例えば、定着済みの画像を加熱して光沢を付与する加熱装置としても適用可能である。

本実施の形態では、最大通紙幅（記録材が搬送される方向と直交する方向の幅）がＬｅｔｔｅｒサイズ幅（２１５．９ｍｍ）であり、画像は記録材の幅方向両端に５ｍｍ程度の非印字部分つまり余白を有して記録材上に形成されるものとする。なお、記録材の幅方向とは、記録材の搬送方向に直交する方向であり、さらには加熱用回転体の軸方向を指すものとする。

（画像形成装置の概略構成）
図４に本実施の形態に係る像加熱装置が設けられた画像形成装置の概略構成を示す。こ
こでは、画像形成装置の一例としてレーザープリンタを用いて説明を行う。

画像形成装置は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体１（以下、感光ドラムと称する）を備えている。感光ドラム１は回転自在に支持されており、不図示の駆動手段によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。

感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電ローラ（帯電手段）２、レーザスキャナ（露光手段）３、現像装置（現像手段）４、転写ローラ（転写手段）５、クリーニング装置（クリーニング手段）７が配設されている。

また、装置本体Ｍの下部には、紙などの記録材Ｐを収納可能なカセットＣが配設されており、記録材Ｐの搬送経路に沿って順に、給送ローラ１１、搬送ローラ８、トップセンサ９、搬送ガイド１０、が備えられている。搬送ガイド１０のさらに下流側には、本発明に係る像加熱装置としての定着装置６、搬送ローラ１２、排出ローラ１３、排出トレイ１４が配設されている。

かかる構成の画像形成装置の動作について説明する。画像形成プロセスを制御する不図示の制御部に画像形成開始の信号が入力されると、まず不図示の感光ドラム駆動手段によって感光ドラム１が回転する。そして矢印Ｒ１方向に回転駆動された感光ドラム１の表面は、帯電ローラ２によって所定の極性、電位で一様に帯電される。

表面が帯電した後の感光ドラム１のその表面に対して、レーザスキャナ３から画像情報に基づいてレーザ光Ｅが射出され、感光ドラム１の表面が露光され、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。その後、静電潜像に対して現像装置４に設けられた現像ローラ４１からトナーが静電気的に供給され、感光ドラム１の表面において静電潜像がトナー像として現像される。

このようにして現像されたトナー像は、記録材Ｐを挟んで感光ドラム１に圧接する転写ローラ５によって紙などの記録材Ｐに転写される。なお、記録材Ｐは給送カセットＣに収納されており、給送ローラ１１によって給送され、搬送ローラ８によって搬送され、トップセンサ９を通過し、感光ドラム１と転写ローラ５によって形成される転写ニップ部に搬送されてくるものである。この搬送途中において、記録材Ｐはトップセンサ９によって先端の通過が検知され、これにより感光ドラム１上に形成されたトナー像との同期が取られる。そして、転写ローラ５には転写バイアスが印加されることで、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上の所定の位置に転写される。

一方、トナー像を転写した後の感光ドラム１上に記録材Ｐに転写されずに残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置７に設けられたクリーニングブレード７１によって除去され、次の画像形成時に再度使用される。

転写された未定着トナー像を担持した記録材Ｐは、搬送ガイド１０に沿って、像加熱装置としての定着装置６に搬送され、ここで表面に担持した未定着トナー像が加熱、及び加圧されることで記録材Ｐ上に加熱定着される。なお、定着装置６については後に説明する。

定着装置６においてトナー像が加熱定着した記録材Ｐは、定着装置６から排出後、搬送ローラ１２によって搬送され、排出ローラ１３によって装置本体上面の排出トレイ１４上に排出される。

以上の動作を繰り返すことによって、記録材Ｐに対して順次画像形成を行うことができ
る。なお、上記で説明した本実施の形態における画像形成装置は、プリント速度：５５枚／分、プロセススピード３１１ｍｍ／ｓｅｃで画像形成を行うことができる。

（像加熱装置の構成）
本発明に係る像加熱装置が適用された定着装置６の構成について説明する。本実施の形態における定着装置６は、フィルム加熱方式の定着装置である。なお、定着装置６の概略構成は図５に示した従来のフィルム加熱方式の像加熱装置と同一であるので、従来と同一の部材には同一の符号を付し、ここでは図５を参照して本実施の形態における定着装置６の概略構成について説明する。

定着装置６は、加熱用回転体として、可撓性を有するフィルム状の定着フィルム２５と、加圧部材として回転可能な加圧ローラ２６とを有し、両者が互いに圧接することで加熱ニップ部Ｎを形成している。

また、定着フィルム２５を介して記録材Ｐ上に形成されたトナー像を加熱するために、定着フィルム２５の内周面に直接摺動するように、定着フィルム２５の内部にはセラミックヒータ（加熱体）２０が配設されている。未定着のトナー像を担持して加熱ニップ部Ｎに通紙された記録材Ｐは、加熱ニップ部Ｎで加熱および加圧され、トナー像は記録材Ｐ表面に加熱定着される。

加圧ローラ２６は外径約３０ｍｍであり、芯軸部２６１にはアルミニウム、鉄などの金属材料、もしくは高強度、低熱容量で断熱効果の高いセラッミクス多孔質体を用いても良い。また、芯軸部２６１の外周は弾性層２６２によって覆われており、弾性層２６２はシリコーンゴム等の材料で形成された層（ソリッドゴム層）で形成されている。あるいは、断熱効果を持たせるために、シリコーンゴムを発泡させた材料で形成された層（スポンジ層）、またはさらに断熱効果を持たせるために、シリコーンゴム層内に中空フィラーや吸水性ポリマー、水などを添加した層（気泡ゴム層）で形成してもよい。

ここで、加圧ローラ２６の熱容量が大きい場合、加圧ローラ２６が定着フィルム２５表面から熱を吸収しやすくなり、定着フィルム２５の表面温度が上昇しにくくなり、効果的に記録材上の画像を加熱することが困難になる。従って、加圧ローラ２６の熱容量が小さい材質の方が、定着フィルム２５の立ち上がり時間を短縮化する点では有利である。

しかし、定着装置をカラー画像形成装置や高速処理を行う装置に用いる場合は、加圧ローラ２６からの熱の供給が画像の定着性や光沢度の向上に対して必要であるため、加圧ローラ２６の熱容量はある程度高いほうが好ましい。すなわち、加圧ローラ２６の材質は、画像形成装置の特徴を考慮して決定する必要がある。

加熱体としてのセラッミクヒータ２０は抵抗発熱体であり、窒化アルミニウム、アルミナなどの耐熱性基板２３上に、例えば印刷といった手法によって抵抗体パターン２２を形成し、その表面をガラス層２１で被覆したものである。セラミックヒータ２０の長手寸法は、記録材Ｐの幅方向、すなわち図５の紙面に対して垂直方向に、記録材Ｐの幅よりも長くなるように形成されている。

また、セラミックヒータ２０の裏面にはセラミックヒータ２０の温度を検知するサーミスタ２４が配設されている。そして制御部としてのＣＰＵ２７１がサーミスタ２４が検知する温度に基づいてトライアック２７２を制御し、通電を制御することでセラミックヒータ２０への通電電流を制御して温調制御を行う。

また、セラミックヒータ２０はヒータホルダ２９によって支持されている。ヒータホル
ダ２９は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂によって形成され、次に説明する定着フィルム２５の回転を規制するガイド部材としても作用する。

（加熱用回転体の構成）
本実施の形態では、加熱用回転体として定着フィルム２５を用いた。以下、図６を参照して、定着フィルム２５の構成について説明する。図６は、本実施の形態に係る加熱用回転体としての定着フィルム２５の層構造を示す概略構成図である。

定着フィルム２５は、最も内側に円筒状の基層３０が形成され、最も外側に表層（離型層）３２が形成された複層構造を有している。基層３０は、可撓性を有する薄肉の無端状ベルトで、その材料として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂が用いられている。なお、基層の材料はこれに限られず、高熱伝導性を達成すべくＳＵＳ、Ｎｉなどの金属材料を用いることもできる。また、基層３０はクイックスタート性、機械的強度をともに満足する必要があるため、その厚みを５μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは、２０μｍ以上７０μｍ以下としている。

また、基層３０と表層３２との間には弾性層３１が形成されており、基層３０と弾性層３１の間には接着層３４が塗布されている。弾性層３１は、高光沢で定着ムラのない良質な画像を得るためには必要であり、その根拠は上記で説明した通りである。

すなわち、記録材Ｐが加熱ニップ部Ｎに通紙される際、記録材Ｐ上のトナーや紙繊維などの表面凹凸に対して弾性層３１が変形し、それらを包み込むことによってトナーに均一に熱を伝えることができる（以降、包み込み効果と称する）。この包み込み効果によって、特に表面の凹凸が大きな記録材Ｐ上のハーフトーン画像などで発生しやすい定着濃度ムラ（定着ムラ）を抑えることができる。また、トナー画像を記録材上に均一に定着させることができるため、高光沢な画像を得ることができる。

弾性層３１の材料としては、シリコーンゴムなどの弾性を有する材料が用いられるが、シリコーンゴム単体では熱伝導率が低い。よって、本実施の形態では弾性層３１の熱伝導性を高めるために、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＭｇＯ、カーボンなどの高熱伝導性の充填剤（以降、フィラーと記載）をシリコーンゴムに混入させている。

特に、高速処理を行う場合は、弾性層３１に例えばＡｌ_２Ｏ_３等の高熱伝導性フィラー３３を混入させ、弾性層３１全体の熱伝導率を１．０〜１．５Ｗ／ｍｋ程度にしている。また、このときのフィラー３３は電気伝導性などの物性を付与させるためのものであっても良く、２種類以上のフィラーを混入させても良い。

弾性層３１の厚さは、より厚いほど包み込み効果が大きくなるが、厚すぎると定着フィルム２５の熱容量が大きくなってしまい、クイックスタート性が低下してしまう。そのため、弾性層３１の厚さは、３０μｍ以上５００μｍ以下、特に１００μｍ以上３００μｍ以下とすることが望ましい。

表層３２はパーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂に代表される、トナーに対して離型性を有する材料で形成されている。表層３２は、１μｍ〜５０μｍ程度の厚みであることが好ましく、チューブを被覆させたものでも、表面を塗料でコートしたものであっても良い。

ここで、弾性層３１であるシリコーンゴムと、表層３２であるフッ素樹脂は共に離型性
に優れた物質であり、特に加工することなくお互いを強固に密着させることは困難であるため、本実施の形態ではこれらの層を接着させるために接着層３５を用いている。

接着層３５は、エポキシ系やシリコーン系などの接着剤（プライマ−）で形成されており、弾性層３１および表層３２のいずれに対しても接着性を有している。また、接着法として、弾性層表面をブラスト加工して凹部を設け、その凹部にフッ素樹脂を流し込むことで発生する投錨効果（アンカー効果）により、弾性層３１と表層３２を接着させる方法を採用することもできる。

しかし、上記で説明した接着方法を取る場合、弾性層３１と表層３２との間の接着強度は、弾性層３１に含まれるフィラー密度の影響を大きく受ける。すなわち、弾性層３１に含まれるフィラー密度が大きい場合、弾性層３１と接着層３５の界面に存在するフィラーによって両者の接着が阻害され、弾性層３１と接着層３５との間の接着性が低下する。

逆に、フィラー密度が小さい場合は、弾性層３１と接着層３５との接着性は良好に保たれるが、フィラー密度が小さいが故に、定着フィルム２５の熱伝導性を所望の値にすることが困難になる。

一方、アンカー効果によって接着を行う場合、弾性層３１表面に存在するフィラーが、サンドブラスト処理によって凹部を形成する妨げとなるため、この接着方法においても、フィラー密度が大きいほど接着性は低下してしまう。

図８に、従来の定着フィルムの層構造の概略構成を示す。図８に示すように、従来の定着フィルムでは、弾性層３１０にフィラー３３０を定着フィルムの軸方向方向（記録材の幅方向）で均一に分散させていた。特に、高速処理を行う場合は、定着フィルムに高い熱伝導性を付与するために、弾性層３１０の熱伝導フィラー３３０を高密度にしていた。

しかし、このような従来の定着フィルムを用いた場合、通常通紙されるサイズの記録材Ｐの幅方向の端部（図中にＤで記載）を中心とした幅３ｍｍ程度の帯状領域Ｒ（以降、紙コバ部と記載）において、弾性層３１０と表層３２０とで層間乖離が生じることが多い。

例えば２００ｋ枚（＝２００，０００枚）以上といった大量の記録材を通紙させた場合、弾性層３１０と表層３２０の層間の接着強度が低下し、表層３２０が弾性層３１０から離れて浮き、表層３２０がシワ状となってしまう現象が発生していた。

表層３２０が浮いてシワ状になると、定着フィルムの離型性が低下し、不良画像が発生してしまう。このように紙コバ部で接着性の悪化が起こる理由は、紙コバ部では紙の厚み分で弾性層３１０が変形し表層３２０と弾性層３１０の界面にストレスがかかり、それが大量に繰り返されることによって、表層３２０が剥がれ易くなることが原因として挙げられる。この課題を解決するためには、紙コバ部における弾性層３１０と表層３２０の接着強度を向上させる必要がある。

そこで本実施の形態に係る定着フィルム２５の層構造を、図１に示す構造とした。図１は、本実施の形態に係る加熱用回転体の層構造を示す概略構成図である。ここで、図中ＣはＡ４サイズ記録材の通紙幅の幅方向中央部であり、ＥはＡ４サイズ記録材の端部の呼称位置である。なお、記録材の端部が通過する位置は、記録材の裁断サイズや通紙位置のずれ等が原因で、経験的に±１．５ｍｍ程度ずれる。つまり、Ｅから１．５ｍｍ内側をＤとすると、Ｄから外側は紙コバ部が通過することになる。

そのため、弾性層３１と表層３２の接着強度を上げるために、フィラー密度をＤから外
側で小さくなるようにしたことが本実施の形態の特徴である。

このように定着フィルム２５の軸方向（記録材の幅方向）でフィラー密度に分布を持たせると、通紙耐久するＡ４サイズの紙コバ部Ｒにおける弾性層３１のフィラー密度が小さいため、弾性層３１と表層３２との間の接着性を強くすることができる。そのため、２００ｋ枚以上といったＡ４サイズ紙の大量通紙を行っても、弾性層３１と表層３２の間の接着は強固に保たれたままで、表層３２が弾性層３１から乖離して浮いてしまうといった現象は発生しなくなる。

一方、この弊害として、Ａ４通紙幅の外側ではフィラー密度が小さいために、その部分の熱伝導率が低下し、Ａ４通紙幅外の画像定着性が悪化することが懸念される。しかし、本実施の形態の画像形成装置は、最大通紙幅がレターサイズ幅（２１５．９ｍｍ）であり、Ａ４サイズ幅の外でＬｅｔｔｅｒ紙通紙域となる部分（両端部３ｍｍ程度の領域）は、通常は余白であるため、画像の定着性不良が発生するといった問題は発生しない。

従って、本実施の形態の構成を用いることで、画像印字領域における高い定着性を満足させたままで、紙コバ部の表層３２の浮き発生を防止することができる定着フィルム２５を提供することができる。

（フィラーの分散方法）
次に、本実施の形態の定着フィルム２５において、弾性層３１内にフィラー３３を定着フィルム２５の軸方向に沿って分散させる方法を述べる。ここでは、定着フィルム２５の弾性層３１をスプレーで塗布する形成方法の場合について説明する。

まず、接着層３４を塗った基層３０表面に、基層３０の径より僅かに径が大きく、Ａ４通紙幅に相当する幅の円筒形のマスクを設置し、フィラー密度が低い弾性層３１の塗布を行う。これで、Ａ４通紙幅の外側に低フィラー密度の弾性層３１を形成することができる。

次に、Ａ４通紙幅に相当する上記のマスクを外し、Ａ４通紙幅の外側、つまり低フィラー密度の弾性層３１を形成した部分に相当する幅のマスクを設置し、高フィラー密度の弾性層３１の塗布を行う。なお、ここで２種類の弾性層を塗布する順序は逆であっても構わない。以上の手法で形成した弾性層３１上に、接着層２５と表層３２を形成する。このようにして、本実施の形態で説明した定着フィルム２５を得ることができる。

（定着性能、耐久性能の評価）
本実施の形態に係る加熱用回転体の効果を確認するために、本実施の形態に係る定着フィルム２５で定着画像を形成し、その耐久性能および定着性能を評価した。その評価結果を表１に示す。

なお、記録材Ｐの搬送スピードは３１１ｍｍ／ｓｅｃ、解像度は６００ｄｐｉ、定着フィルムの加圧ローラへの加圧力は１７６.４Ｎ（１８ｋｇｆ）、加熱ニップ幅Ｎは８ｍｍ
、試験環境は室温２３℃湿度５０％とした。また、セラミックヒータ２０の裏面温度が２３０℃で一定になるように電力を制御した。

また、記録材としてオフィスプランナー（キヤノン株式会社製：普通紙、Ａ４サイズ、坪量６８ｇ／ｍ^２）を用い、その上に横線パターンを、２００ｋ枚（＝２００，０００枚）連続で通紙耐久した。耐久後、記録材ＸＥＲＯＸ４２００（富士ゼロックス株式会社製：普通紙、レターサイズ、坪量７５ｇ／ｍ^２）上に記録材の幅方向両端から各５ｍｍの余白を取った実用画像を印字し、画像性能を評価した。また、定着フィルムの様子を観察す
ることで耐久性能の評価を行った。

表１における、耐久性能の符号の意味は以下のとおりである。端部における定着フィルム２５の表層３２が、○：「弾性層と接着しており、画像不良が発生していない」、×：「弾性層と離れているため画像不良が発生し、実用上問題がある」である。

一方、定着性能の符号の意味は、○：「画像に欠けが無く、擦ってもトナーが落ちない」、×：「画像に欠けが発生し、擦るとトナーがはがれる」である。

また、表１における従来例（比較例）では、定着フィルムの軸方向に一様にフィラーを分散させ、その密度はそれぞれ３０重量％と５重量％とした。一方、本実施の形態は、弾性層３１のフィラー密度が、定着フィルム２５の軸方向のＡ４通紙幅より内側では３０重量％であり、Ａ４通紙幅より外では５重量％となるように分布をもたせた。

表１に示すように、比較例１の場合、つまりフィラー密度を３０重量％で一様に分散させた場合では、定着性能は良好であるが、表層が浮いてしまい画像不良が発生した。一方、比較例２の場合、つまりフィラー密度を５重量％で一様に分散させた場合では、耐久性能は良好であるが、熱伝導フィラー密度が小さく熱伝導率が低いため、定着不良が発生した。

それに対して、本実施の形態の場合、つまり弾性層３１のフィラー密度を定着フィルム２５の軸方向のＡ４通紙幅より内では３０重量％、Ａ４通紙幅より外では５重量％とした場合では、耐久性能、定着性能は共に良好であった。

以上の結果より、定着フィルム２５の弾性層３１のフィラー密度を、定着フィルム２５の軸方向で分布を持たせることで、高い耐久性と熱伝導性を両立させる定着フィルム２５を提供できる。その結果、２００ｋ枚といった大量通紙を行った後でも良好な画像を得ることが可能となった。

なお、本実施の形態では、弾性層３１と表層３２を接着剤層３５で密着させる場合について説明したが、アンカー効果を用いて密着させる場合についても同様の効果が得られることは言うまでもない。

［第２の実施の形態］
図２を参照して本発明の第２の実施の形態に係る加熱用回転体及びそれを備える像加熱装置について説明する。なお、ここでも本実施の形態に係る像加熱装置を画像形成装置の定着手段として用いた場合について説明するが、画像形成装置の概略構成は上記第１の実施の形態と同一であるのでその説明は省略する。

本実施の形態では、最大通紙幅がＬｅｔｔｅｒサイズ幅（２１５．９ｍｍ）であり、記録材の幅方向両端に余白を取らない、いわゆる縁なし印刷方式で画像を形成可能な画像形成装置に像加熱装置を用いた場合について説明する。

縁なし印刷方式の画像形成装置では、Ａ４サイズ幅の外でＬｅｔｔｅｒ紙通紙域となる部分についても高い定着性を満たす必要がある。つまり、定着フィルム２５の軸方向におけるＡ４幅の外側の部分でも高い熱伝導率を満足する必要がある。

（加熱用回転体の構成）
図２は、本実施の形態に係る加熱用回転体の層構造を示す概略構成図である。図２において、第１の実施の形態と同一の部材に対しては同符号を付して説明する。なお、図２において、ＣはＡ４サイズ通紙幅の幅方向中央部、ＥはＡ４端部の呼称位置、ＤはＥから内側１．５ｍｍの位置を示す。

さらに第１の実施の形態と同様に、Ｄから外側は紙コバ部が通過するため、フィラー密度をＤから外側で小さくする分布とした。さらに、Ａ４通紙幅の外側では高い熱伝導率を満たす必要があるため、弾性層３１の厚みを薄くした。すなわち、フィラー密度が小さくなっている領域では、弾性層３１の厚さを薄くすることが本実施の形態の特徴である。

このように、Ａ４通紙幅の外側の弾性層３１を薄くすることで、熱伝導フィラー密度は小さくとも高い熱伝導率を実現でき、Ａ４サイズ幅の外でＬｅｔｔｅｒ紙通紙域となる部分についても高い定着性を満たす定着フィルム２５を得ることができる。

一方、この弊害として、定着ガサつきの問題点が考えられる。定着ガサつきとは、一般に定着フィルムが硬い場合に発生し、トナーが均一につぶされず濃度ムラとして画像に表れる現象のことを指す。つまり、Ａ４通紙幅外部では弾性層３１が薄く硬度が高いため、Ａ４幅の外側で定着ガサつきが悪化することが予想される。

しかし、本実施の形態では、最大通紙幅がＬｅｔｔｅｒサイズであるため、定着ガサつきの悪化する両端部の領域はそれぞれ３ｍｍ程度であり、目視による画像評価ではほとんど目立たない。従って、本実施の形態のケースでは、実画像に対する定着ガサつきの影響はほとんど無い。

（定着性能、耐久性能の評価）
本実施の形態に係る加熱用回転体の効果を確認するために、本実施の形態に係る定着フィルム２５で定着画像を形成し、その耐久性能および定着性能を評価した。その評価結果を表２に示す。

表２に弾性層３１の厚さ・弾性層３１内のフィラー密度と、それぞれの定着フィルム２５を用いた場合の耐久性能・定着性能・定着ガサつきの関係をまとめた。記録材Ｐの搬送スピードは３１１ｍｍ／ｓｅｃ、解像度は６００ｄｐｉ、定着フィルムの加圧ローラへの加圧力は１７６.４Ｎ（１８ｋｇｆ）、加熱ニップ幅Ｎは８ｍｍ、試験環境は室温２３℃
湿度５０％とした。また、セラミックヒータ２０の裏面温度が２３０℃で一定になるように電力を制御した。

この条件の下、横線パターンを３００ｋ枚(＝３００，０００枚)連続で通紙耐久し、記録材としてオフィスプランナー（キヤノン株式会社製：普通紙、Ａ４サイズ、坪量６８ｇ／ｍ^２）上に、横線パターンを２００ｋ枚連続で通紙耐久した。耐久後、記録材ＸＥＲＯＸ４２００（富士ゼロックス株式会社製：普通紙、レターサイズ、坪量７５ｇ／ｍ^２）上に記録材両端まで印字した実用画像を形成し、画像性能および定着ガサつきを評価した。また、定着フィルムの様子を観察することで耐久性能の評価を行った。

表２における定着ガサつきの符号の意味は以下のとおりである。○：「ガサつきが無く画像が良好」、△：「一部ガサつきが発生しているが、実画像上はほとんど問題ない」、
×：「定着ガサつきが全面で発生し、実画像上でも問題がある」である。

また、表２における従来例（比較例）では、定着フィルムの軸方向で一様にフィラーを分散させてあり、その密度はそれぞれ比較例１では３０重量％、比較例２、３では５重量％である。また、弾性層の厚みも、軸方向で一様であり、比較例１、２では２００μｍ、比較例３では１００μｍである。

一方、本実施の形態では、弾性層３１のフィラー密度が軸方向のＡ４通紙幅より内では３０重量％であり、Ａ４通紙幅より外では５重量％である。また、弾性層３１の厚さは、軸方向のＡ４通紙幅より内では２００μｍであり、Ａ４通紙幅より外では１００μｍである。

表２に示すように、従来例（比較例１〜３）では耐久性能、定着性能、定着ガサつきのいずれかで不良が発生しているのに対し、本実施の形態の構成ではいずれも高いレベルで良好であった。

以上の結果より、本実施の形態に示した構成を取ることで、高い耐久性と熱伝導性、および定着ガサつきの防止のいずれについても満足させる定着フィルム２５を提供可能である。さらに、縁なし印刷方式の画像形成装置で２００ｋ枚といった大量通紙を行った後でも良好な画像を得ることが可能となった。

［第３の実施の形態］
図３を参照して本発明の第３の実施の形態に係る加熱用回転体及びそれを備える像加熱装置について説明する。なお、ここでも本実施の形態に係る像加熱装置を画像形成装置の定着手段として用いた場合について説明するが、画像形成装置の概略構成は上記第１の実施の形態と同一であるのでその説明は省略する。

本実施の形態では、最大通紙幅がＡ３サイズ幅（２９７ｍｍ）であり、通常通紙する記録材が官製はがき（幅：１００ｍｍ）である画像形成装置に像加熱装置を用いた場合に、効果的な定着フィルムを提案するものである。つまり、本実施の形態に係る定着フィルム２５は、官製はがき通紙幅の僅かに外側で表層浮きを防ぐ必要があり、かつＡ３紙通紙域内で高い定着性を満たす必要がある。

（加熱用回転体の構成）
図３は、本実施の形態に係る加熱用回転体の層構造を示す概略構成図である。図３において、第１の実施の形態と同一の部材に対しては同符号を付して説明する。ここで、Ｃ’は官製はがき通紙幅の幅方向中央部、Ｅ’は官製はがき端部の呼称位置、Ｈ’はＡ３端部の呼称位置、Ｄ’、Ｆ’はそれぞれＥ’から内側、外側１．５ｍｍに相当する位置、Ｇ’はＨ’から内側１．５ｍｍに相当する位置を示す。

また、第１の実施の形態と同様に、Ｄ’からＥ’の範囲（帯状領域Ｒ）およびＧ’の外
側（帯状領域Ｔ）は紙コバ部が通過するため、フィラー密度をＤから外側で小さくした。すなわち、同図に示すところの弾性層３１は、帯状領域Ｒおよび帯状領域Ｔでフィラー密度が小さく、また弾性層３１の厚さが薄くなっている。

つまり、本実施の形態では、サイズの異なる記録材を加熱ニップ部Ｎに通紙する場合において、各々の記録材Ｐの幅方向の端部近傍に接触する領域ではフィラー３３の密度が小さくなっていることを特徴とする。

このような構成にすることで、帯状領域ＲおよびＴで表層浮きを防ぐことができ、かつＡ３紙通紙域内で高い定着性を満たすことができる。また、先述のように、弾性層が薄い領域Ｒは幅３ｍｍ程度であるため、実画における定着ガサつきへの影響は小さい。

（定着性能、耐久性能の評価）
本実施の形態に係る加熱用回転体の効果を確認するために、本実施の形態に係る定着フィルム２５で定着画像を形成し、その耐久性能および定着性能を評価した。その評価結果を表３に示す。

表３に弾性層３１の厚さ・弾性層３１内のフィラー密度と、それぞれの定着フィルム２５を用いた場合の耐久性能・定着性能・定着ガサつきの関係をまとめる。記録材Ｐの搬送スピードは３１１ｍｍ／ｓｅｃ、解像度は６００ｄｐｉ、定着フィルムの加圧ローラへの加圧力は１７６.４Ｎ（１８ｋｇｆ）、ニップ幅Ｎは８ｍｍ、試験環境は室温２３℃湿度
５０％で、セラミックヒータ２０の裏面温度が２３０℃で一定になるように電力を制御した。

この条件の下、記録材として官製はがき（普通紙、坪量１５７ｇ/ｍ^２）上に、横線パ
ターンを２００ｋ枚連続で通紙耐久した。耐久後、オフィスプランナー（キヤノン株式会社製：普通紙、Ａ３サイズ、坪量６８ｇ/ｍ^２）上に実用画像を形成し、画像性能および
定着ガサつきを評価した。また、定着フィルム２５の様子を観察することで耐久性能の評価を行った。

表３における従来例（比較例）では、定着フィルムの軸方向で一様にフィラーを分散させており、その密度はそれぞれ比較例１では３０重量％、比較例２、３では５重量％である。また、弾性層の厚みも軸方向で一様であり、比較例１、２では２００μm、比較例３
では１００μmとした。一方、本実施の形態では、図７中のＰＷ−３および領域Ｓで、弾
性層３１のフィラー密度が３０重量％、弾性層厚みは、２００μmである。一方、図３中
の領域ＲおよびＴではそれぞれ、５重量％、１００μｍである。

表３に示すように、従来例（比較例１〜３）では耐久性能、定着性能、定着ガサつきのいずれかで不良が発生しているのに対し、本実施の形態の構成ではいずれも高いレベルで良好であった。

以上の結果より、本実施の形態に示した構成を取ることで、最大通紙幅がＡ３の画像形成装置で官製はがきを２００ｋ枚通紙した後でも（すなわちサイズの異なる記録材を通紙させる場合であっても）、良好な画像を得ることが可能となった。なお、本実施の形態では、官製はがきで通紙耐久を行った場合について説明した。しかし、ＬｅｇａｌサイズやＢ５サイズなどで通紙耐久を行う場合においても、各サイズの紙コバ部の弾性層フィラー密度を下げることで同様の効果が得られることは明らかである。

また、領域Ｒの幅が小さければ（例えば３ｍｍ程度以下）、弾性層厚みが厚い（例えば２００μｍ以上）場合においても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

［その他の実施の形態］
上記第１〜第３の実施の形態では、加熱用回転体として定着フィルム２５を用いて説明したが、本発明に係る加熱用回転体は、定着ローラでもよい。定着ローラを用いる場合であっても上記と同様の効果を奏することが可能である。

第１の実施の形態に係る加熱用回転体の層構造を示す概略構成図。 第２の実施の形態に係る加熱用回転体の層構造を示す概略構成図。 第３の実施の形態に係る加熱用回転体の層構造を示す概略構成図。 第１の実施の形態における画像形成装置の概略構成図。 フィルム加熱方式の像加熱装置の概略構成図。 第１の実施の形態に係る加熱用回転体の層構造を示す概略構成図。 熱ローラ方式の像加熱装置の概略構成図 従来の加熱用回転体の層構造を示す概略構成図。

符号の説明

１ 感光ドラム
６ 定着装置
２０ 加熱ヒータ
２５ 定着フィルム
２６ 加圧ローラ
３０ （定着フィルムの）基層
３１ （定着フィルムの）弾性層
３２ （定着フィルムの）表層
３３ 高熱伝導性フィラー
３４ （定着フィルムの）接着層
３５ （定着フィルムの）接着層
Ｎ 加熱ニップ部
Ｐ 記録材
Ｒ 記録材のコバ部

Claims (4)

1. 記録材上の画像を加熱する回転可能な加熱用回転体であって、
   内部に加熱体を有し、加圧部材と圧接して形成されるニップ部に通紙された記録材上の画像に対して前記加熱体から熱を与える加熱用回転体において、
   前記加熱用回転体の最も内側に形成される基層と、
   前記加熱用回転体の最も外側に形成される表層との間には弾性層が形成されており、
   前記弾性層には前記弾性層の熱伝導性を高めるためのフィラーが混入されており、
   前記弾性層における前記フィラーの密度は、
   前記加熱用回転体の軸方向に沿って分布を有しており、
   前記ニップ部において記録材が通紙される領域では前記フィラーの密度は大きく、
   前記ニップ部において記録材が通紙されない領域では前記フィラーの密度が小さくなっていることを特徴とする加熱用回転体。
2. 記録材上の画像を加熱する回転可能な加熱用回転体であって、
   内部に加熱体を有し、加圧部材と圧接して形成されるニップ部に通紙された記録材上の画像に対して前記加熱体から熱を与える加熱用回転体において、
   前記加熱用回転体の最も内側に形成される基層と、
   前記加熱用回転体の最も外側に形成される表層との間には弾性層が形成されており、
   前記弾性層には前記弾性層の熱伝導性を高めるためのフィラーが混入されており、
   前記弾性層における前記フィラーの密度は、
   前記加熱用回転体の軸方向に沿って分布を有しており、
   サイズの異なる記録材を前記ニップ部に通紙する場合において、
   前記加熱用回転体における、各々の記録材の幅方向の端部近傍に接触する領域では前記フィラーの密度が小さくなっていることを特徴とする加熱用回転体。
3. 前記フィラーの密度が小さくなっている領域では、
   前記弾性層の厚さが薄くなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱用回転体。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の加熱用回転体と、
   前記加熱用回転体の内部に設けられた加熱体と、
   前記加熱用回転体に圧接する回転可能な加圧部材と、
   を備え、
   前記加熱用回転体と前記加圧部材とで形成されるニップ部に記録材を通紙することで、該記録材上の画像に対して前記加熱体から熱を与えることを特徴とする像加熱装置。

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