JPS5937580A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、未定着画像例えば粉体像を紙などの画像支持
材に加熱定着するための定着装置に関し、電子写真記録
装置や、レーザービーム。

ファク７ミリ、複写機等の画像形成装置に適用できる定
着装置に関する。

従来、電子写真法等の画像形成法によって形成された未
定着画像（以−トトナー像と呼ぶ）を紙等の記録材１１
Ｃ定着する定着装置には加熱定着方式が採用されている
。この種の加熱定着には熱源を備えた加熱ローラとこれ
に圧接する加圧ローラとの間にトナー像を支持した紙を
搬送するものが多用されている。

この加熱定着を行なう画像形成装置では１５０度乃至２
００度の定着温度が必要であるため、メインスイッチを
オンしてからのウェイトタイムとしてかなシの時間、即
ち４分程度が必要であった。このウェイトタイムを減少
させるために多くの電気的蘭御手段や加熱源の出方増加
等の技術革新が行なわれているが、かえってコスト増加
、他の諸問題や装置の複雑化を招いてしまっていた。

又加熱ローラ、加圧ローラのローラ構成における問題点
も数多くある。例えば加熱ローラにおいては、軸方向に
関して熱分布が不均一になり易く、−一う端部において
熱の散逸が激しくウェイトタイム増大の原因をなしてい
る。さらに定着作用時、異′＆、２．幅の紀会Ｊオを…
（八７．占さらに最大ザイズの幅よりもローラ長を長く
している点等のことから端部における昇温を招き易いこ
とがある。

一方、この加圧ロージー側に設けられているものとして
は以下の３棟類に大別でき、それぞれ彼達の如き欠点τ
有している。

第１の場合を土、芯金上にプライマーを払りシリコーン
ゴム等を厚く表面に設けたもの即ち、ローラー基体上に
一様の弾性体層を設けたものである。この袖のローラー
においては、弾性体例えばゴムの如きものの弾性を低く
するのに油や添加剤等を加えなければならず、結果とし
て弾性体の機緘的、物理的特性を変えてしまう。

従って、その％性を維持しながら硬度を余り低くできな
い。又、電子写真法等によって形成されたトナー像を支
持する支持材に対して得られる圧接部は小さなもので単
位時間当りに与えることのできる熱量が少なくなってし
まうこと及び、弾性体層として多用されるゴム等の使用
材料が非常に多く必要であり、不経済であること、さら
に、弾１生体層全体を加温するたｙ）にウェイトタイム
が大きくなり、初期ローラー表面の立ち下りを大きくし
てしまい、定着不足を引き起こしていた。′またこれを
防ぐためヒータを増加する方法では不経済であった。

第２の場合は、芯金上にプライマーを塗り、さらにシリ
コーンゴムからなる多孔質の部材を設けてなる定着ロー
ラーである。このローラーの欠点は、定着ローラーの表
面平滑性に欠は定着性を低下させてしまうことや、Ｍ型
剤を塗布する場合多孔質中に離型剤を多層に含有してし
まい、多孔質部材自体が劣化し易くなり、耐久性がソリ
ッドよりも劣る。

第３の場合は、耐油性向上のため弾性層を２重、３重に
設ける多層構成のものがある０しかしながら、このよう
に単に耐油性向上のためだけに弾性層を多数設けると、
そのコストは前述した如く多層の弾性材を用いることに
より、非常に増大するものであった。

この第１．ｖ、３の場合では数層又は厚いゴム層のため
に熱容糊が非常に大きくなり、ウェイトタイムの増大を
生み、全長における温度分布も不均一になりやすいため
定着不良も生じ易く；給２の場合も同様であった。又、
ゴム材を多く必要とすることから高価で耐久性に乏しか
った。

以上の様に加熱ローラ、加圧ローラを有する定着装置ｕ
においては、構成要素の個々の問題の・みならず、その
必要とされる構成が故に生じる相剰的な問題点があり、
特にウェイトタイ・ムの増大を引き起こしていた。

本発明は上記の如き被定着物の定着に生じてしまう問題
点を解決するためになされ丸ものである。

本発明の目的はウェイトタイムを短縮し、従来よりも優
れた定着性能を有する定着装置を提供することである。

本発明の別の目的は、物理的特性を維持しつつ、回転棒
表面における温度の均一化をはかり、耐久性の高いもの
を提供することである。

本発明の他の目的は、従来より安価で省資源を達成する
回転体を備えた定着装置ａを提供することである。

本発明の更なる目的は以下の説明で明らかになる。

第１図においてｌけ、加熱定着ローラーで、内部に加熱
手段４を有する金属ローラー５０表面にテフロン被櫟層
６を設けたものである。２は加熱定着ローラー１に圧接
する加圧ローラーで、回転中心軸となる芯金７上に一液
性ＲＴＶシリコーンゴムのプライマー７、を塗り、その
上にシリコーンスポンジからなるスボ／ジ層８を接着さ
せ、さらにＲＴＶシリコーンゴムを塗ってなる弾性被株
層９を有しているものである。

この加圧ローラー２の表面は、一般にＲＴＶ　（室温加
硫型）シリコーンゴムを払った後ローラーとしての形状
を整える為研摩し仕上げたものである。

又、加熱定着ローラー１のテフロン被覆層６フ゛。

には、クリーニングｌレード１６＠＝のクリーニング手
段と特開昭５５−１４４２６８号公報−記叔の如き、オ
フセット防止液塗布手段３（図のように、シリコーンオ
イル含浸部拐１０と防害部材１２と連ｋ・ｈ；多孔質部
材１１　Ｊ：を有す）が当接している。

さらに、加圧ローシー２は、加熱定着ローラー１ｖ（対
してその圧接状態を可変にする手段例え＆、ｉ’、芯金
７の回転を可能に支持（−７て、これの位置を装２ｈ点
右と共に相変にするアーム１７とアーム１７の回動中心
となる地点１７１とアーム１７を破線矢印の如き位置変
化させるだめのカム手段１８とが図中の如く設けられて
いるものを有１．ている。

さて、所定の画１′家形成手段（／（よって形成された
トナー像Ｔを有する紙Ｐは、搬送ローラ一対１４に担け
られたベルト１５の移動と共に搬送される。次にベルト
１５から案内部材１３に紙Ｐは移され、該加熱、加圧ロ
ーラー１．−２のなす広い圧接部に導かれる。

一力、上記広い圧接部でけ、加熱手段４によって均一加
熱された層６と、加熱定着ローラー１からの伝導熱によ
って均一加熱された弾性替神層９とが形成されており、
加圧ローラー２にいたっては、上記構成によりそのスポ
ンジ層８よりも被覆層９の方が熱伝導性が高くなってい
るので立」二り時のウェイトタイム（プロセス開始可能
になるまでに喪する時間）が極めて高度に短縮化されて
いる。さらに、スポンジ層８には、スポンジ成分の他に
空気等の気体が占める体積が多くあるので、このスポン
ジ層８の熱伝導性は、被覆層９に比べて悪くなる。つま
り、加熱定着ローラー１が加圧ローラ−２自体全体を所
定温度に保持するのに要する加熱量は、従来のものに比
べてわずかなもので良く、又、他に太址且つ無駄に消費
されることがないのでその熱効率も大幅に向上せしめた
高効率のものである。

さらに、ローラー表面のみかけ上の硬度を同一としても
スポンジ層８を有する一ヒ記実施例は、ンリット単体の
ものよりも変形し易く、又、ローラー間の圧接部を広く
とれる。

従って単位時間当りにトナーによる熱植が回−でも、長
時間加熱接触することができるので熱をトナー像（又は
紙Ｐ）に与えることができる。

次に、紙Ｐが上記広い圧接に’ｌＳへ進入するとそれが
支持するトナー像は、均一化された上下からの熱によっ
て紙Ｐへ永久定着される。この際支持材の一例である紙
Ｉ）には定着の際にみられがちなしわが、しわに対する
処置として一般に知られているような、逆クラウン形状
等に加工する処置がとられていないにもかかわらず全く
発生していなかった。

次に、−ト記実施例による結果を続開的に評価して本発
明による実施例の優れた効釆を説明する。以下の実験は
、ローラー外径２５φで、（１）その構成をシリコーン
スポンジ層６　ｍｇ厚の上にゴム層１關厚を有する２重
構造のものと、（２）シリコーンゴム層７關厚たけから
在る弾性層を有する単一構造のものとｔ／、それらのロ
ーラー状での表面硬度を共にＪ］’、５−Ａ６°という
同一条件下で行つ／こ。そ１．てこのローラーを外径２
５φのテフロンコ１トローラ−に対向させ、一定の圧力
で加圧しそのときのニップ量の変化としわの発生率を調
べた。

その結果、本発明に従うローラー（１）を用いた場合、
全圧で４Ｋｌ加圧したとき圧接幅は４．６朋であり、Ａ
４サイズの紙を連続１０００枚コピーした際のしわの発
生は０．１５’ｆｉ以下であった。

ところが従来のものによるローラー（１）を用いた場合
、全圧で（１１と同様に４　Ｋｌ加圧したとき圧接幅は
２．７Ｉとわずかであり、（１）と同様にＡ４サイズの
紙を連続１０００枚コピーした際のしわの発生は常時、
０．７〜１係の範囲にあった。

又、上記実験比較による定着性を比較すると、連続コピ
一時は共に一定の圧力（全力３．５Ｋｆ以上）と一定の
温度（１７５°０以上）であれば、単位面積当りの圧力
差はあるものの単位時間あたりの圧力と温度の積がほぼ
等しくなるため、従来のもの（２）よりも上記例（１）
の方がより高品位の画質を得るリグ１は、連続コピー中
という安定条件のため両者に格別たる差異は児い川ぜな
かつだ。

しかしながら、シぜ着を開始する初期状Ｑ唄や、定着（
加熱）ローラーと上記圧接用ローラーを定着毎に接離す
る装Ｊｉｆｆにおいては、本発明に従う上記例（１１の
方が格別たる定着性と高品位を有する画像をイＵること
ができた。

以−にの如く、本発明に従った上記実施例、即ち、スポ
ンジ層の上にシリコーンゴム層を有する如き関係にある
２重構造の定着ローラーを用いることによって次の様な
多くの利点を得ることが可能になった。

即ち、下ローラーの熱伝導がスポンジ層で極度に悪くな
るため、Ｗａｉｔｕｐ　　直後のローラー表面温度の低
下が少なく、従来、どうしても解決できなかったＷａｉ
ｔ　ｕｐ時の定着性低下を防止することができた。

さらに、−上記の如くローラーを製造するため、ゴム使
用址が約１／２以下となり省資源、コスト・ダウンに貢
献することができた。

又、加圧ローラーと定着ローラーの当接圧な少なくして
、大きく均一な圧接部をとれるため、駆動のだめのトル
クも少なくでき、さらには、ゴムローラーの圧縮永久歪
による整置も少なくテキタ。又、シリコーンスポンジ単
層でローラーを形成して定着に用いた時、その気泡のた
めに定着の良好な部分と定着のよくない部分がつくられ
るので好′ましくなく、表面平滑性が必要であることが
わかった。

従ってさらに実験を行ったところ、０．３ＩＩＭから５
闘までシリコーンゴム表面層の厚さを変えて検討したが
、厚すぎると、弾性、抜元性に豊むスポンジ層の効果が
あまり有効に利用できなくなり、また薄すぎると強度的
、そして製造上コスト高となり、また安定性にかけるた
め、好ましくは０．５　ａｍ乃至２１Ｍの厚さが適当で
あり、より好ましくは０．７〜１ｊＩｊＩが適当である
ことがわかった。（ただし、ローラー径が２５φに対し
て）この加圧−一うは第３図に示すようにローラ一端部
面にはシリコーンゴム層で覆わないようにしである。す
なわち、ゴム層は加圧ローラーの円周面のみに設けられ
ており、その左右の側面ではその周面にゴム層があり、
内側に徒すコーンゴムスポンジ層を有するようにして港
る。これによって熱分布がその長手方向に関してより均
一化できる。

又、上記実施例の他の実施例としては、シリコーンスポ
ンジ層を形成する為にスポンジのチューブをかぶせる方
法だけでなく、一般的な芯金のまわりにゴムをまき発は
うさせ、その抜加流させる方法であってもよい。

又、安価につくる方法としては、シリコーンゴムのナユ
ープをかぶせた後それを金型に入れ、インジェクション
方式によりＮＶＲ（低温加硫型）シリコーンゴムをスポ
ンジ層と金型の間に流し込んでもよい。この場合、金型
の離型面の精度により仕上げ研磨の必要もなく犬量生産
向きである。

ローフ−基体上にシリコーンスポンジ層や弗素ゴムから
なる多孔質層の様な熱伝導性が悪く、弾性板元方に豊む
ものからなる層ぞして薄層のシリコーンゴムなどの弾性
体層をその表面に設け、２重構造とすることで熱容歓の
大きな、そして表面平滑性に豊み、さらに低接触圧で均
一な一定のニップ巾を形成することができるローラーを
提供することができ、従来の問題点を除去すると同時に
、より安価で省資源を考慮したかつ紙しわに対する許容
度も大きく、さらに組み立て精度の誠差範囲も大きくす
ることが可能となった。

以上の説明の如く立上り時の定着性能を良好にせしめ、
自由な弾性変形ができ、格別たる定着性から生まれる高
品位画質を維持し、しわ防止効果が極めて商い定着装置
であって、従来のように充てん剤を加える必要性がなく
なり、構成自体の物性を低下させることなく、経済的且
つ省資源であり製造性をより容易にした定着装第２図は
第１図の実施例をさらに改良した実施例を示している。

Ｍ２図の構成は第１図と同一の部分もあるため、以下の
睨明は第１図と異なる構成部分を中心に行う０第２図の
特徴は、前述した加熱定着ローラの構成が肉厚ｄ（Ｄ薄
肉金属ローラ５ａとその周囲に４弗化エチレン樹Ｊｊぽ
の被積層６を南していることにある。本実施例ではロー
ラ５ａの径ｒが２５繻に対し肉厚ｄは２．５關としであ
る。加圧ロー２２は前述した芯金７、−液性几ＴＶシリ
コーンゴムのプライマー７２、シリコーンスポンジから
なるスポンジ層８、ｋＬ　’ＩＩ’　Ｖシリコーンゴム
からなる弾性被積層９を有している。この上りに弾性ｒ
有するスポンジ層８、弾性被稜層９を同柚の材料をベー
スとす７Ｌは接合性がルく耐久性が向上される。芒らに
本例ではプライマー７、にも同柚の材料を用いているの
で芯金に対しての接合性が向上され／）Ｏ この７１４１性被缶層９はスポンジ層８よりも薄い）ｇ
Ｉ厚であり、加熱さｊ’Ｌ　７′ｃ除の温度分イＩＪか
安定化本実施例中の他の構成は、前述した圧調整手段金
有している。

本例では加熱定着ローラ１と加圧ローラ２の間に１５＃
／（１！ｉｎ度の圧力が印加されている。

このカム手段１８の作動は紙Ｐ等の記録材の接近に応じ
て行なってもコピー開始信号で圧接するようにしても良
いが通常（非使用時はロー２１．２間は接触又は離間す
る。ただしこの圧調整手段を設けることは好ましいが、
必ずしも必要でない。

又、この加熱定着ロー２１の周面には、接触型のサーミ
スタ１３ｍが板バネ２４によって弾性で所定圧接力を維
持するように押圧されている。

このサーミスタ１３□は表面に定着ロー２１の表面を傷
つけないように樹脂テープ様のものを有し、温度検知光
子（不図示）をスポンジ様の弾性体で保持し〜ている。

２３は分離爪で加熱定着ローラ１から紙Ｐを分離する。

２２は加圧ローラ２側の案内板で１１）、分離爪２３と
共に紙Ｐの搬送路を確保している。

１６、．１６．は定着後の紙Ｐを画像形成装置外又は積
載部へ挟持搬送する排紙ローラでるる。

尚、本図において２５は定着ユニット（前記構成を第１
図で睨明したもの、第１図参照）を一体重に保持する支
持上ワクで、２６は同様の支持下ワクである。２７は画
像形成装置内の案内部材で定着ユニットの支持下ワク２
６を着脱可能に支持している０２８は画像形成装置内の
固定ワクで、サーミスタ１３１を包囲する支持上ワクと
間隙°ヲ有して離間している。

さて、所定の画像形成手段によって形成されたトナー像
Ｔを有する紙Ｐは、搬送ローラ対１４に掛けられたベル
ト１５の移動と共に搬送式れる。次にベルト１５から案
内部材１３ａに紙Ｐは移され、該加熱、加圧ロー２１，
２のなす圧接部に導かれる。この圧接部でトナー像Ｔは
紙Ｐに溶融定着され、紙Ｐと共に排出される。

一方、上記圧接部では、加熱手段４の作動によって即応
し、均一加熱された金属ローラ・表面５と上記被積層６
と加熱定着ロー２１からの伝導熱によって均一加熱され
た弾性被積層９とが形成されている。この加熱定着ロー
ラｌは薄い肉厚であるから即座に所定温度に達している
〇又加圧ローラ２にいたっては、高温の加熱定着ローラ
に加温され、ざらに上記構成によりそのスポンジ層８よ
りも被積層９の方が熱伝導性が高くなっているので立上
り時のウェイトタイム（プロセス開始可能になるまでに
要する時間）が第１図のものよシも極めて高度に短縮化
されている・さらに、゛スポンジ層８には、スポンジ成
分の他に空気等の気体が占める体積が多くあるので、こ
のスポンジ層８の熱伝導性は、被覆層９に比べて低くな
る０つまシ、加熱定着ローラ１が加圧ローラ２自体全体
を所定温度に保持するのに簀する加熱量は、従来のもの
に比べてわずかなもので良く、又、他に大蓋且っ無駄に
消費されることがないのでその熱効率も大幅に向上せし
めた高効率のものである。さらに、ローラ表面のみかけ
上の硬度を同一としてもスボンジ層８を有する上ｍｌ実
施例は、ゴムソリッドＸ、 単体のものよりも変形し易く、。ロ、−ラ間の圧接部を
広くとれる。

従ってこの圧接部をトナー像Ｔ′ｔ−有する紙Ｐが通過
する際、ロー２１，２の表向が熱的に均一化さｎている
のでトナー像は急速に融解して紙Ｐへ確実に定着される
０ 上記第２図のローラ構成についてざらに詳述する。

１ず加熱定着ローラｌの肉厚ａｒｃ−Ｂいて説明する。

この肉厚ｄは薄くする程加熱に要する時間は少なくなり
、定着装置全体のウェイトタイムの減少を達成できる。

このような可能な限り薄いローラを作る場合、ローラ径
や材質のヤング率等を考慮して機械的強度を保つための
強度計算は通常行なわれる。

しかしながら、所定の強度を得るように肉厚′ｆｒ設定
しても、加熱定着ローラ表面における温度分布か不均一
になることがあり、かえって定着性が思くなることがめ
ることｔ見出したＯ例えば、薄い肉厚である妙５ために
ローラの表面全体に対して同様の熱を保持することがで
きない程局部的な過熱現象が生じたり、ローラ表面上に
おける熱移動が緩慢になシ特に加熱定着ローラ表面の母
線方向の熱移動性が得られない。又、薄い肉厚であるが
ために熱に対して即応性が得られるものの加熱源の熱放
出特性に左右され易く、熱の保温性や強度性に問題を生
じ、十分な定着を行なうことができない場合かめる。

つ゛まり、ウェイトアップタイムを短縮させるような必
要最低限の肉厚は、定着ローラ母線方向の熱の移動が谷
筋であるような肉厚とし、その肉厚の芯螢が変人変動し
ないだけの全圧力で加圧ローラを当接させることが最も
有効である。

本発明はこの肉厚ｄに関して回転体の外径「（１１３１
）に対して一一≦ｄ≦−■の式に適合するものが上記問
題点を解決するものであることを見い出した。さらにこ
の肉厚ｄは外径ｒが３０龍以上ある場合等のように厚く
なると熱容量が大きくなるので強度面を４崖して３　ｍ
ｍ以°トーでめれげ、ｔｌｆｌＬ、い粘接４８１：を侍
られることｔも見い出した。

さらに本実施例では上述した加熱定着ローラの問題点を
′ｌＪＩ決しより一層ウェイトタイムを短縮したい場合
や、機械的な強度ｒ優先し熱的な視点からの定着ローラ
肉厚あるいは材質が自由に選択できない場合を解決する
構＆を有している。即ち、薄肉定着ローラであるために
、母線方向の熱の移動が行ンよイノれなくなる欠点を対
向圧接するローラの構造により、補償した本実施例の如
き定着構成（すなわち、前述の如き空気を含んだ多孔實
７ｍと表面平滑層を有する加圧ローラを当接させること
）をとることによｐ解決することである。

これにより、定着ローラ氷面よりの熱は空気中への放熱
及び定着ローラ支持部材への熱の逃げを除いてはその大
部分がカロ圧ローラへ伝達していくことになる。

このとき力ロ圧ローラの１仰ｊが熱を伝えにくい多孔質
層であるためその扱憶層の表ｄＢたけに熱か早く伝わシ
、定着ロー２母緘方向の熱伝達を助ける・さらに加圧ロ
ーラへの熱の伝達が従来のソリッドゴムのローラよりも
著しく悪くなるため、ウェイトアップタイムを早め、か
つ定着動作時の立ち下多現象もほとんどないローラ構成
を得ることが可能となった。

従って、単位時間肖りにトナーによる熱電が同一でも、
長時間加熱接触することができるので熱をトナー像（又
は厭Ｐ）に与えることができる。この際支持材の一例で
ある紙Ｐには定着の際にみられがちなしわが、しわに対
する処置として一般にしられているような、逆クラウン
形状等に加工する処置がとられていないｐｃもかかわら
ず発生しなかった。

第３．４図において、定着ロー２１１は円筒からなって
いる。このロー２１．は、薄肉のアルミニウムのパイプ
５．の表面に、オフセット防止層として４弗化工チレン
樹脂層６．を２５〜３０μコーテイングしたものである
。定着ローラ１．の端部には、切シ込み部３０ａが設け
られ、祁励ギア（後述する）との嵌合溝となっている。

なお、図中ＡはＢ５サイズのシートが通過する領域、Ｂ
はＡ４サイズのシートか通過する領域で、その両端部が
７一ト非通過域Ｃとなる。

３１ａ・３１ｂはころがシ軸受で、定着ロー２１、を回
転自在に支持する。なおこの軸受３１ａ・３１ｂは、定
着器の支持枠（不図示）に取付けられている。まｆｃ３
０は駆動ギアで、切シ込み部３０ａで定着ローラ１．に
獣舎して固設δれており、僧写機本体側の駆動源３３か
らの駆動を本体側のギア２９を介して伝達びれ、定着ロ
ーラ１．を回転する◇さらに４．は、電極を兼ねた支持
部材４ａ、４ｂにより保持された加熱源としてのハロゲ
ンヒータで、定着ローラ１１の表面に接触する温度検知
素子１３１と制御回路（不図示）によって、定着ロー２
１１の表面を所定温度に保つ様オン・オフ制御され＠０
なお、駆動ギア３０金切り込み部３０ａと炊合してネジ
寺によって定着ローラ１１の周面に固設しているので、
定着ローラ１．の軸受け３１ａ、３１ｂに対する「ズレ
」等ｒも防止している・ ２、は加圧ローラで、定着ロー２１．と加圧対峙されて
おり、ステンレス製の芯金７の周囲に耐熱性の多孔′ｊ
！［弾性層８Ｉを設け、さらにその表面を非常に薄肉の
シリコーンゴムの弾性体層９１で被徨さｎている。この
芯金１６はやはシころが９軸受１７ａ−１７ｂにより回
転自在に支持されている。

本実施例においても、前述したような効果が得られ、定
着ロー２１．の表面温度の均一化を加圧ローラ２．の弾
性体層９Ｉの前記作用でより助長し、各ローラの特徴で
あるウェイトタイムの短縮化をさらに相剰的に向上でき
る。

本実施例では、定着ローラ１ｍ及びパイプ５．は、その
両端部が開放されほぼ同一径の円筒である。

そこで本実施例では、余分な熱は外部へも効率よく逃が
すために、ローラ周面のシート非通過域Ｃの昇温を効果
的に防ぐことができる。しかも、加熱時ローラ支持部へ
奪われる熱量が減少するので、各ローラ１１・９１Ｊ！
！ｉｉＩ面を速やかに所定均一温度に達することができ
る。また本実施例では、パイプ５１はシートの励過域（
ＡあるいはＢ）及びパイプ５１を支持する軸受の取付け
られている軸受部ともに同−母線上にある。そこで、際
に生ずるｃｉＪ能性のあるローラ肉厚の偏肉等が生ずる
恐れがなくなり、これによってもローラ周面Ｆ′ｉ、Ｍ
分布が均一になり、均一温度に昇温された。

従って本実施例では、パイプ５．の肉厚がシートの通過
域（ＡあるいはＢ）及びパイプ５．を支る 持す軸受の取付けられている軸受部とも、即ちΔ パイプ５１の全域にわたって均一薄肉に形成することが
でき、熱分布の不均一性を減少させ、ローラ周面を均一
温度にすることができた０さらＶこは、製造工程が鉛線
でさた。

上ｄピ装置に通用でき、はは同程度の効果を得られる加
熱定着ローラの例を第５図乃至第７図に示す＠ 第５図の実施例は、第４図で示す様に駆動ギア２９・３
０により円筒３６の「抜け」とが「ズレ」を防止する代
りに、例えば０−リングの様な軸止め３４ａ、３４ｂを
円筒３６周面に設けた鍔３５ａ・３５ｂに係合するもの
である。これによっても、円筒３６の軸受３１ａ・３１
ｂに対する「抜け」あるいは「ズレ」を防ぐことができ
、円筒３６は常に所定の位置で回転することかでさる。

さらに第６図に他の実施例を示す。

本実施例は、円筒３６の非通紙部のよりな端部３７の内
側に駆動ギア３９を固設したものである。駆動ギア３９
ｔｊ：、やＦｉ、９円筒３６の切９込み部３８と嵌合し
ている。なお本実施例では、駆動伝達のため前１ピ実施
例と比べて円筒端部３７の開放される割合は少し減少す
るが、円筒３６の他端側は完全に開放されてお９、前６
ピ十分な効果を得ることができる。

またさらに第７図は、駆動伝達の他の実施例を示したも
のである。

本実施例では、日向Ｊ６の端部３７の周面に駆動ローラ
４０を圧接し、この駆動ローラ４０の回転駆動により円
筒３６を回転させるものである。駆動ローラ４０は、本
体側の秘動源（図示ゼ−ず）より駆動を受けて、回転駆
動する。

なお、以上述べた実施例はいずれも定着ローラ”ｔ＋”
３＋１４に本体側の駆動を伝達するものを示したが、例
えば同様の方法で加圧ローラに駆動を伝達しても良い。

さらには、両ローラに駆動を伝達しても良い。

上記実施例では、定着ローラ内部に熱が滞留することが
できないので、シート非通過域のローラ周面の昇温を約
３０〜４０℃以内におさえることができた。また加熱立
ち上がり時、ヒータがＯＮＩ、てロー２周面が均一に１
８０℃近辺に達するまでのウェイトアップに嶽する時間
を、端部を小径にしているような支持部付のローラを使
用した場合と比べて約５秒＠（従来２０秒かかったもの
が１５秒になった）短縮することかで′＠た。

るローラ肉厚の偏肉等が生ずる恐れがなくなる。

この加熱定着ローラによっても定着ローラ、加圧ローラ
周面は全域ｙｃわたって熱分布が均一になシ、均一温度
に昇温されることになる。

灰に本発明を適用した具体例について説明し、本発明に
ついて詳述する。

〈具体例１〉 加熱定着ローラとして全長２３０　（ｍ）・外径２５　
［ｓｍ）・肉、１１１．６　（ｍ）のアルミニウム裏回
転体に、２５μｍの四弗化エチレンＪｄｆコーティング
し、１．２にνＶの７１０ゲンヒータを内蔵したものを
使用し、加圧ローラとして外径２４−でその内層として
６ｗｘ厚のシリコーンスポンジ層ト、この層上に０．７
　ｍ　厚Ｄゴム表面層を有するものを使用した。又温反
は加熱ローラ表面を１８０℃に通常設定し、ヒータはメ
インスイッチのオンと共に作ｉｂするようにした。

本具体例においては、通常圧接した状態でもウェイトタ
イム時間が従来より大幅に（従来４分〜５分であったも
のが１５〜２０秒程度に）短縮され、（１）この加熱ロ
ーラにシリコンゴム単体ローラを加圧したものや、（２
）この加圧ローラに適格の加熱ローラ勿圧接したものに
比較して、ウェイトタイムをさらに減少できた。さらに
（１）。

１２）のものよシもはるかに均一な温度分布が得られ、
格別な定着性と高品位の画像が得られた。

〈具体例２〉 加熱定着ローラｌは外径２５■長さ約２８０■ノ円筒ロ
ーラで肉厚１．６■のアルミニウムＦＨＭｆｆローラに
四弗化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合
体（Ｐ、Ｆ、Ａ）の被覆層を２５μｍ　十／θ敗の厚さ
で有している。

−ｔβ 加圧ローラ２は外径約２４箇長さ約２３０　ｖｍのロー
ラで１０φの芯金上にＨＴＶ　（高温加硫型）・のシリ
コンスボン゛ジ層を６■厚有し、さらにその外周に０゜
７ｔｘｍ乃至１ｍ０ＲＴＶ（室温加硫型）シリコンゴム
層を有している。

加熱定着ローラ１の加圧ロー２２と接しない表面部分に
ギアが嵌合されておシ、その内部に１．０〜１．２ＫＷ
のハロゲンヒータを内蔵しである。加熱定着ローラ１と
加圧ローラ２とは常時総圧約７Ｋｆで圧接されている。

その圧接部の幅は約２．５１〜３．０鱈である。

加熱定着ローラｌを駆動し、加圧ロー２２をこれに従動
させる。

上記シリコーンスポンジ層の硬度はアスカ−Ｃｔｙｐｅ
のスポンジ用ゴム硬度計（高分子科学社製品）で荷重３
００？を付加して測定した際２７°：ｔ３°である。

以上の構成による定着装置を使用して粉体画像を紙に定
着する行程を行った。これによって加熱定着ローラのヒ
ータに電流を印加した時点から定着ローラ表面温度が１
８０℃になる擾でのウェイトタイムはたった１５秒程度
になった。

又加圧ローラ表面温度は１６０℃にまで上昇することが
できた。さらに粉体画像は定着性がほぼ均一な状態で紙
に定着できた。。

この優れた画期的な成果は従来のいかなる加熱定着装置
でもウェイトタイムが４分乃至１０分程度要していたこ
とと比較すれば理解できよう。又従来の装置の加圧ロー
ラはゴム層がｌＯ日単位であるために最高でも７０℃程
度にしか加熱できなかった。即ち、上記具体例の加圧ロ
ーラでは１６０℃にまで急速に加熱できるためウェイト
タイムを減少でき、又、十分な弾性をもっているため定
着性を向上できることか理解される。

上記具体例１，２のシリコンスポンジＩ−はチュービン
グ法又は紙管を用いた注入型方法によって形成した。チ
ュービング法は高温加儲シリコーンゴムパウンドをリン
グ状の開口を有する容器から注出した後その円筒状のゴ
ム′＃を円筒状の加熱器の内部に入れ周囲から加熱し発
泡させてスポンジ管を形成するものである。スポンジ管
の形状はリング状の開口の内径及び円筒状の加熱器の内
径で決定される。加圧ローラは以下の手順で成形した。

このスポンジ管は表面にスキン層を有しているので、そ
の層會周囲から吸引してその内径をひろげる。表面に接
着用のシリコーンプライマーを塗布しである芯金をこの
内径内に挿入する。この後吸引’ｔ１％除して芯金にス
ポンジ管を接着する。さらにスポンジ管の表面にあるス
キン層を削るようにｌう「定肉厚のスポンジ層とする。

このスポンジＭ　Ｎ　１１［１７にＲＴＶシリコーンゴ
ムヲ所定肉厚ラミネートコーテングする。この後仕上は
研磨ヲ施して上記加圧ローラとした。

又紙管を用いた注入型方法は所定径の円筒紙管中にプラ
イマー処理の芯金を挿入しておき、この紙管と芯金との
間に高温加硫シリコーンゴムバウンドを注入して加熱し
てスポンジ状のシリコーンゴム層とする。さらにこの後
紙管を削除すると共に研磨する。このような工程を紙管
を用いた注入型方法と呼ぶ。以下加圧ローラの成型とし
ては上述したＲＴＶシリコーンゴムのラミネートコーテ
ィングによって行えば良い。

上記の実施例、具体例において、加圧ロー２の構成は加
熱ローラに対して温度分布の均一化とウェイトタイムの
短縮化の面で多大なる効果を奏している。

これは、ローラの熱伝導がスポンジ層で極度に悪くなる
ため、ウェイトアップ直後のローラ表面温度の低下が少
なく、従来、どうしても解決できなかったウェイトアッ
プ時の定着性低下を防止することができた。

即ち、表面層における熱伝導率が、スポンジ層のように
ローラ内部層における熱伝導率よシも大きいことによっ
て熱効率を向上させ、熱を加熱ローラ表面の温度の均一
化に作用せしめることができる。

さらにスポンジ層のように、ローラ内部）ｄの弾性率が
表面層のものよシも大きいため、加熱ローラ表面に対し
て大きな圧接部を安定した状態で形成することができる
。依って、加熱ローラの熱伝導に即応できると共に加熱
ローラ表面温度を確実に保証できるといったよシ好まし
い効果も実施例中の例では奏せられている。

さらに、上記の如くローラを製造するため、ゴム使用量
が約１／２以下となシ省資源、コスト・ダウンに貢献す
ることができた。

又、加圧ローラと定着ロー２０当接圧を少なくして、大
きく均一な圧接部をとれるため、駆動のためのトルクも
少なくでき、さらには、ゴムローラの圧縮永久歪による
整置も少なくできた。

さらに本発明者はさらに好塘しい実施列を得るために実
験を行ったところ、以下の要件を満たしているものはさ
らに好！Ｊ［２いことを見出した。

シリコーンスポンジ単層でローラを形成して定着に用い
た時、その気泡のために定着の良好な部分と定着のよく
ない部分がつくられることがあるので好ましくなく、表
面平滑性を有していることが好ましいとわかった。つま
り、加圧ローラにおける表面層には表面平滑性を有して
いる方がよシフｉ４度な定着を得られて好ましい。

また、別の観点から表面層の厚みについて、０、３　ｓ
ｇから５目厚までのシリコーン表面層の厚さ実験を検討
した。この結果厚すぎると、弾性。

復元性に豊むスポンジ層の効果があまシ有効に利用でき
なくなシ、また薄すぎると強度的、そして製造上コスト
猷１となり、また安定性にかけるため、０．０１ｍ乃至
２ｆｉの厚さが好ましく、より好ましい範囲は０，５鮎
乃至２−の厚さが適当であシ、さらに好ましくは０．７
〜１■が適当であることがわかつ九（ただし、ロー２−
径が２５φに対して）。

これを総合的に池の結果（年配）をも踏まえルト、シリ
コンスポンジ層のような弾性下層の厚さの１以下の厚み
であることが表面の熱良伝導性の層には好ましいことが
わかった。

又、上記加圧ローラの他の実施例としては、シリコンス
ポンジ層を形成する為にはスポンジのチューブをかぶせ
る方法だけでなく、一般的な芯金のまわシにゴムをつけ
発ぼりさせ、その後加流させる方法であってもよい。

を同時に形成してもよいしシリコーンゴムのチューブを
かぶせた後それｔ金型に入れ、インジェクション方式に
よりＮＶＲ（低温加硫型）シリ２コーンゴムをスポンジ
層と金型の間に流し込んでもよい。この場合、金型の離
型面の精度によル仕上げ研賠の必要もなく大景生肢向き
である。

加圧ローラとしては基体上にシリコーンスポンジ層や弗
素ゴムからなる多孔質層の様な熱伝導性が比較的悪く弾
性復元力に豊むものからなる弾性層、そして薄層のシリ
コーンゴムなどの熱伝導性耐熱層をその表面に設け、複
数層構造である回転体であれば良い。これに依って低接
触圧で均一な一定のニップ巾（圧接力）を形成すること
ができる。

尚、上記加熱定着ローラｌや定着−一うｌ、の表面に設
けられる表面離型性物質は設けなくても良いが、オフセ
ット防止のためには設けた方が好ましい。この材料とし
ては、４弗化エチレン、ＦＥＰ樹脂、ＰＦＡ樹脂等の弗
素樹脂或いはシリコーン系の樹脂やゴム材等が適してい
る。

上記第１図、第２図の説明では説明しなかったが定着ロ
ーラと加圧ローラとの圧接力は加圧ローラの変形量が大
きいため、その圧接部における熱効率が極めて好ましい
ため小さいものでよいが、耐久性を向上させる目的で、
未定着画像のような被定着物を定着する際又は紙のよう
な記録材を通過搬送する際定着、加圧ローラ間にかかる
全圧力が２０Ｋｇ以下であることが好ましい。このこと
は紙シワを防止するためにも効果的な構成となっている
。

以上の如く、上記定着装置の如く、薄肉回転体と耐熱性
回転体であって内層にスポンジの如き多孔性の弾性層と
その表面に薄肉のシリコンゴムの如き耐熱性表面層を有
している加熱定着装置を用いることによって両回転体の
相剰的作用が生じ極めてウェイトタイムの短かい理想的
な装置を得ることができ、定着作用時被定着物に対して
均一な加熱定着ができた。

さらに薄肉の回転体を有することで、立上シ時のウェイ
トタイムを大幅に減少せしめることができた。

尚、上記「スポンジ」及び「スポンジ層」なる用語は、
英語でのｃｅｔｔｕｔａｒａ　ｔＢｙｅｒ　（気泡Ｍ　
）を意味し、具体的には、気体を含有する気泡を多量に
有するもので、その大部分は、おのおののセルがが独立
で他から隔離されている独立気ｉｐ４　ｆ　（ｅｘｐａ
ｎｄｅｄ　ｆｏｅｅｉｎｓ　ｏｒ　、　ｅｘｐａｎｄｅ
ｄ　ｃｅＬｌｓ　）である。

しかし、この「スポンジ」としては、互いにセルが通じ
合っている連続気泡（ｓｐｏｎｇｅ　）　ｆ多少含んで
いても、所望の弾性と所望の断熱性が得られていれば本
発明に含まれるものである。

本実施例及び以下のしＵにおけるｃｅｕｕｔ＆ｒＬａｙ
ｅ　ｒは大部分、気体（例えば空気やゴム内のふ加物が
気化したもの等）τ含んだ独立気泡からなり、その隔壁
としてシリコンゴム等の樹脂膜を有しているものである
。これは連続気泡よシ独立気泡の方が断熱効果が高く、
弾力に畳み所定圧力τ得やすいという利点がある。

本発明は未定着画像例えば粉体ｇＲヲ紙などの画像支持
材に加熱定膚するための定着装置の構成に関し、従来の
ウェイトタイムを大幅に短縮した新規且つ新歩的な装置
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一笑施例の説明図、第２図は本発明の
他の一実施例の説明図、第３図は本発明の別の一実施し
リの説明図、第４図は第３図の要部説明図、第５図乃至
第７図は夫々本発明に適用できる加熱定着ローラの実施
例の説明図である。 １は加熱定着ローラー、２は加圧ローラー、８はスポン
ジ層、９ｔよ弾性被検層、ｒは半径、ｄは肉厚。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、未定着画像を画像支持材に定着するために該画像支
   持材を挟持する第１．第２の回転体と、該第ｘ、ｇ６２
   の回転体を加圧する手段と、少なくとも第１回転体を加
   熱する加熱手段と、 該Ｍ２回転体は人血に耐熱性樹脂で構成された第１層と
   第１層の内側に設けられ多数の気体気泡を有する多孔質
   樹脂で構成された第２層を有するととｔ特徴とする定着
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の定着装置において、 −）：　Ｎｉ：第１層はゴム材料からなるゴム層である
   ０ ３、特許６１′１求の範囲第１狽ｄｔｊ載の定着装置に
   おいて、 上’ｇ己ｍ　２層は弾性ケ有する多孔質樹脂層である。 ４、特許請求の範囲第３項記載の定着装置において、 上記第１層は弾性を有する樹脂層である。 ５、特許請求の範囲第１項又は第４項記載の定着装置に
   おいて、 上記第２層は独立気泡（ｅｘｐａｎｄｅｄ　ｃｅｌｅｕ
   ｅａｒ８）を多量に有する気泡層（ｃｅｅｅｕｅａｒｓ
   ムｙｅｒ）である。 ６、特許請求の範囲第１項記載の定着装置において、 上記第２層は多孔質樹脂の多孔部分に熱伝導性の低い気
   体を有し、上記第１層の熱伝導率よりも小さい熱伝導率
   を有する。 ７、特＃！ｌ：請求の範囲第４項記載の定着装置におい
   て、 上記第２層の弾性率は上記第１層の弾性率よりも大きい
   。 ８、特許請求の範囲第１．２，３，４，６．７項のいず
   れかに記載の定着装置において、上Ｎｒ”、　Ｍ　１層
   の厚ざは上記第２層の厚さよ郵小さい。 ９、特許請求の範囲第８項記載の定着装置においで ある。 １０、特許請求の範囲第５項記載の定着装置において 上記第１層の厚さは上記第２層の厚さより小さい。 １１、特許請求の範囲第１０項記載の定着装置において 以下である。 １２、特許請求の範囲第１１項記載の定着装置において 上ｎｉ２　Ｍ　１　層ＣＤ　厚すｎ　Ｏ，５ｍｔｔｔ以
   上２　ｍｍ　以下テろる。 １３、特許請求の範囲第１２項記載の定着装置において 上記第１層の厚さは０．７緒Ｖ上ｌ關以下である。 １４、特許請求の範囲第１項記載の定着装置において 上記第１層、第２層は同種類の樹脂からなる０ １５、特許請求の範囲第１又は１４項記載の定着装置に
   おいて 上記第２回転体は回転中心軸にプライマーを塗布して編
   ２層を有し、第２層上に密接して第１　Ｊｆｊ　’ｒ：
   有している。 １６、特許請求の範囲第１５項記載の定着装置６におい
   て 」ニロ己ン“ライマー、第１，２層はすべて同釉樹脂か
   らなる。 １７、未定着画像を画像支持材に定着するために該画像
   支持材を挟持する第１．第２の回転体と、該第１．第２
   の回転体を加圧する手段と、少なくとも第１回転体を加
   熱する加熱手段と、 第１回転体は薄肉の金８４層を有し第２−転体は表面に
   耐熱性４）１脂で構成された第１層と第１層の内側に設
   けられ多数の気体気泡を有する多孔質樹脂で構成された
   第２層を有することを特徴とする定着装置１ｆｆｉ　。 １８　　特ｉＶｆ請求の範囲第１７項記載の定着装置に
   おいて 上記第１回転体は両端開放型のほぼ同一径のロー　ツで
   ある。 １９、特許請求の範囲第１７項記載の定石装置にお・し
   ）で 上ｈｆ４第１第１捧転捧Ｆ１夕ｉ径のローラであり、上
   ｎ己金Ｍ層の厚δｄは−≦ｄ≦荀の関係を満だす。 ２、特許請求の範囲第１９項記載の定着装置において 上記１’ｌ−色ｄは３　ｍｍ以下である。 ２、特許請求の範囲第１７項Ｈｒ２載の定着装置に■？
   いて 上記第１層を：ｌゴム４４旧からなるゴムｊ繭である。 ２、特許請求の範囲第１７項記載の定着装置において 上記第２層は弾性を有する多孔質樹脂層である。 ２、特許請求の範囲第２２項記載の定着装置において 上ｉピ％１層１１弾性を有する樹脂層である。 ２、特許請求の範囲第１７項又は第２３項記載の定着装
   置において、 上記第２層は独立気泡（ｅｘｐａｎｄｅｄ　ｃｅｅｅｕ
   ｌａｒｓ　）を多量に有する気泡層である。 ２、特許請求の範囲第１７項記載の定’７１７装置にお
   いて 上記第２層は多孔質樹脂の多層部分に熱伝導性の低い気
   体を有ｊ〜、上記第１層の熱伝導率よりも小さい熱伝導
   率を有する。 ２、特許請求の範囲第２３項記載の定着装置において 上記第２層の弾性率は上記第１層の弾性率よりも大きい
   。 ２、特許請求の範囲第１７項乃至第２６項いずれかに記
   載の定着装置において、 上６１シ第１層の厚さは上記第２層の厚さより小さい。 ２、特許請求の範囲第１７項乃至第２０項いずれかに記
   載の定着装置ｕにおいて、 上記第１層、第２層は同種樹脂からなる。 ２、特許請求の範囲第１７項記載の定着装置において、 −り記第２回転体は回転中心軸にプライマーを塗布して
   第２層を有し、第２層上に密接して第１層を有している
   。 ３０、　　ｑ４ｊ許請求の軛囲第２９項−凸１攬の定着
   装置において、 上記プライマー、第１，２層はすべて同種樹脂からなる
   。 ３１、特許請求の範囲第１８項記載の定着装置において
   、 上記第１回転体はローラの投手方向の端部に駆動源から
   の駆動を受けるギアヶ有している。 ３２、特許請求の範囲第１８項記載の定着装置において
   、 上記第１回転体はそのローラ表面に接触し７て駆動倭伝
   達するローラによって回転される。 ３３、特許請求の範囲第２，４，６，７，１４゜２１．
   ２３，２５，２６，２９．３０項いずれかに記載の定着
   装置において、 上記第１層はシリコーンゴム層である。 ３４、特許請求の範囲第３３項記載の定着装置において
   、 上記第１層はＲＴＶシリコーンゴムからなる０ ３５、特許請求の範囲第３．６，７，１４，２２゜２５
   ．２６．２９．３０項いずれかに記載の定着装置におい
   て、 上記第２層は、シリコーンゴムを主成分として形成され
   、気体を含有している独立気泡を多数有する気泡層であ
   る。 ３６、　　％許請求の範囲第３４．３５項いずれかに記
   載の定着装置において、 」二記第２層はＴｆ　Ｔ　Ｖシリコーンゴムを主成分と
   して形成ちれ、気体を含有している独立気泡を多数有す
   る気泡層である。 ３７、特け゛「請求の範囲Ｍ１項又は第１７項記載の定
   着装置において、 上記第１回転体は未定着画像と接触する側にある。 ３８、特許請求の範囲第１７．１８，１９．２０゜３１
   ．３２項いずれかに記載の定着装置・において、 上ＨＩシ第１回転体はその端部を軸受によって支持へれ
   ている。