JP2002023538A

JP2002023538A - 定着装置

Info

Publication number: JP2002023538A
Application number: JP2000206325A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Onodera; 正泰小野寺; Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】熱線照射手段からの熱が、熱線定着用回転部
材の各層で時間遅れなしに伝達され、均一で、安定した
熱線吸収層の加熱がなされる定着装置を提供すること。【解決手段】隣り合う２つの層について単位熱容量当
たりの発熱量を比較したとき、より表層に近い層の単位
熱容量当たりの発熱量の方が、内側に隣接するもう一方
の層の単位熱容量当たりの発熱量よりも大きいことを特
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、金属パイプ（基体）の内
部にハロゲンヒータ（加熱手段）を設け、金属パイプの
外側のゴム層（弾性体）を加熱する構造の熱ローラを用
いる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、従来の熱ローラを用いる熱
ローラ定着方式の定着装置では、ハロゲンヒータを内部
に有する熱ローラにより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タイム）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タイム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（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、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５９−６５８６７号公報により開示されてい
る。

【０００６】しかしながら、上記特開昭５２−１０６７
４１号公報等の開示による定着装置では、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により、また特開昭５
９−６５８６７号公報の開示による定着装置では、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
て熱線吸収層に照射し、該熱線吸収層の熱によりトナー
を定着する方法により、それぞれ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を図ろ
うとしたものであるが、定着性が悪いので、本願発明者
らは、ハロゲンランプ（熱線照射手段）を用い、透光性
基体と光吸収層（熱線吸収層）との間にゴム材層よりな
る透光性弾性層を設けてソフトローラの熱線定着ローラ
（熱線定着用回転部材）を形成し、ハロゲンランプ（熱
線照射手段）からの熱線により熱線吸収層を加熱し、ク
イックスタート（急速加熱）が可能で、且つトナー像の
定着性を向上する定着装置を特開平１１−３２７３４１
号公報等にて提案した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案の熱線定着用回転部材において、熱容量の小さい表層
の熱線吸収層の昇温は速く、表層の熱線吸収層は熱い
が、内部の透光性基体や透光性弾性層の昇温は遅く、ウ
ォーミングアップ時や定着時に表層の熱が内部にとられ
易く、表層の熱線吸収層の温度が不安定となったり、不
均一となったりするという問題が起こる。

【０００８】本発明は上記の問題点を解決し、熱線照射
手段からの熱が、熱線定着用回転部材の各層で時間遅れ
なしに伝達され、均一で、安定した熱線吸収層の加熱が
なされる定着装置を提供することを第１の目的とする。

【０００９】また、前記提案の熱線定着用回転部材にお
いて、表層の熱線吸収層は熱容量が小さく、表層の熱線
吸収層は熱いが、蓄熱がなく、また内部の透光性基体や
透光性弾性層は温度が低く、転写材の通紙時に熱線定着
用回転部材の表層の熱線吸収層の温度低下が大きく、転
写材の先端部と後端部において定着性が異なり、安定し
た高画質の定着がなされないという問題が起こる。ま
た、カラー画像形成時とモノクロ画像形成時とで定着性
が異なるという問題も起こる。

【００１０】本発明は上記の問題点をも解決し、転写材
の通紙時における、熱線定着用回転部材表層の熱線吸収
層の温度低下を防止する温度制御により、転写材の先端
部と後端部における定着性を均一化し、高画質の定着が
なされる定着装置を提供することを第２の目的とする。

【００１１】また、前記提案の熱線定着用回転部材にお
いて、熱容量の小さい表層の熱線吸収層の応答性は良
く、表層の熱線吸収層は熱いが、内部の透光性基体や透
光性弾性層の温度は低く、転写材の連続通紙時に熱線定
着用回転部材の表層の熱線吸収層の温度の安定化と均一
化、特に横方向（転写材の送り方向と直交する方向）の
温度の均一化が得られず、安定した高画質の定着がなさ
れないという問題が起こる。

【００１２】本発明は上記の問題点をも解決し、転写材
の連続通紙時の熱線定着用回転部材の表層の熱線吸収層
の温度の安定化と均一化、特に横方向の温度の均一化を
図った定着装置を提供することを第３の目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、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、前記透光性基体
の外側に前記熱線に対して透光性を有する円筒状の透光
性弾性層と、前記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
材を形成し、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、隣り合う２つ
の層について単位熱容量当たりの発熱量を比較したと
き、より表層に近い層の単位熱容量当たりの発熱量の方
が、内側に隣接するもう一方の層の単位熱容量当たりの
発熱量よりも大き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。

【００１４】また、上記第２の目的は、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、前記透光性基体の外側に前
記熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性弾性層
と、前記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
し、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、前記転写材の通過時に
おいて、前記熱線定着用回転部材を所定温度に維持する
ための通常温度制御から、前記熱線定着用回転部材の前
記通常温度制御にかかわらず前記熱線照射手段を動作さ
せ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。

【００１５】また、上記第３の目的は、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、前記透光性基体の外側に前
記熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性弾性層
と、前記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
し、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、前記熱線定着用回転部
材と当接する外部加熱ローラ部材を設けると共に、前記
熱線定着用回転部材に対する前記外部加熱ローラ部材の
熱容量の比（％）を、１０〜３０％とすることを特徴と
する定着装置（第３の発明）によって達成される。

【００１６】

【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。

【００１７】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５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、定着装置の構造を示す説明図であり、図３は、図
２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４は、図２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５は、図２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。

【００１８】図１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
性の導電層及び有機感光層（ＯＰＣ）の光導電体層を形
成したものである。

【００１９】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回転される。

【００２０】本発明では、画像露光用の露光ビームは、
その結像点である感光体ドラム１０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を吸収する
ような特性を有していてもよい。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
光に対して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（Ｉ
ＴＯ）、酸化錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅
や、Ａｕ、Ａｇ、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ＣＶ
Ｄ法、浸漬塗工法、スプレー塗布法などが利用できる。
また、光導電体層としては各種有機感光層（ＯＰＣ）が
使用できる。

【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。露光光学系保持部材
としての円柱状の保持体２０に、各色毎の露光光学系１
２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１０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０．５〜１ｍｍ、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１３ａを備えている。

【００２８】現像領域では、現像スリーブ１３ａ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１００〜１０００μｍ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
て順方向に回転するようになっており、現像時、現像ス
リーブ１３ａに対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を重畳する現像バイアス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むらを防
ぐために２０μｍ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像形成
体駆動モータの始動により、感光体ドラム１０が図１の
矢印で示す時計方向へ回転され、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
（画像書込）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（画像書込）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としての熱
線定着ローラ１７ａと、上側の熱線定着ローラ１７ａと
対をなす下側のロール状の定着部材としての定着ローラ
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するハロゲンランプＨＬａやキセ
ノンランプ（不図示）等が熱線照射手段として配設され
る。

【００３８】熱線定着ローラ１７ａと定着ローラ４７ａ
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２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弾性を有するロー
ル状の熱線定着用回転部材としての熱線定着ローラ１７
ａと、上側の熱線定着ローラ１７ａと対をなす下側のロ
ール状の定着部材としての定着ローラ４７ａとにより構
成され、弾性を有する熱線定着ローラ１７ａと定着ロー
ラ４７ａとの間で形成される、幅５〜２０ｍｍ程度のニ
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。上側に設けら
れるロール状の熱線定着用回転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ＴＲ３、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。クリーニングローラＴＲ１により熱線定着
ローラ１７ａの周面上のトナーや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、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Ｔ
Ｒ３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１７１ｂにより加熱される熱線定着ローラ１７
ａ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】上側に設けられ、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１７１ｄ
と熱線吸収層１７１ｂと離型層１７１ｃとをその順に設
けた、或いは後段の図３において詳述するように、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１７１ｄと、該透光性弾性
層１７１ｄの外側（外周面）に、前述した熱線吸収層１
７１ｂと離型層１７１ｃとを一体とする熱線吸収層１７
１Ｂとをその順に設けた、外径２５〜５０ｍｍ程度のソ
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する熱線照射手段としてのハロゲン
ランプＨＬａ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ＨＬａやキセノンランプ
（不図示）より発された熱線が熱線吸収層１７１ｂ（或
いは熱線吸収層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、上側の熱線定着ローラ１７ａと対を
なす下側のロール状の定着部材としての定着ローラ４７
ａは、例えばアルミ材を用いた円筒状の金属製のパイプ
４７１ａと、該金属製のパイプ４７１ａの外周面に例え
ばシリコン材を用い、ゴム硬度が１０Ｈｓ〜４０Ｈｓ
（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）で、厚さ（肉厚）２〜７ｍｍ厚
の厚肉ゴム層よりなるゴムローラ４７１ｂを形成した、
外径２５〜５０ｍｍ程度のソフトローラとして構成され
る。下側のロール状の定着部材を断熱性の高い弾性ゴム
ローラを用い、上側の熱線定着用回転部材から下側の定
着部材への熱の拡散を防止すると共に、広いニップ幅も
確保する。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により定着ローラ４
７ａ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、熱の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。さらに、金属製のパイプ
４７１ａの内部中心に発熱源としてのハロゲンランプＨ
Ｌｂを設けてもよい。むろん、本発明である上側の熱線
定着ローラ１７ａと同じ構成を、下側の定着部材に用い
てもよい。

【００４３】上側のソフトローラと下側のソフトローラ
との間に平面状のニップ部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は下側の定着ローラ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３によれば、熱線定着ローラ１７ａの構
成は、図３（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（肉厚）１〜５ｍｍ、好ま
しくは１〜４ｍｍ厚で、ハロゲンランプＨＬａ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（登録商標）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）が主とし
て用いられる。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）等を用いることも可能である。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（肉厚）
０．５〜５ｍｍ、好ましくは１〜４ｍｍ厚の例えばシリ
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
過性のシリコンゴム層或いはフッ素ゴム層（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程度のシリコンゴム層
やフッ素ゴム層を用いる。シリコンゴム層やフッ素ゴム
層は熱伝導率がガラス部材を用いた透光性基体１７１ａ
（熱伝導率が（５〜２０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋ）
より低いので、断熱性層の役割をする。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１０〜５
０Ｈｓである。熱線定着用回転部材の透光性弾性層１７
１ｄの大部分はこの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、好ましくは２０〜３００μｍの
厚さで塗られている。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、先に記した硬度や熱伝導率
の調整剤として用いられるフィラーは、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ＨＬａやキセノンランプ（不図示）より発せられ、
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により吸収し急速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（Ｆｅ₂
Ｏ₃）等の粉末を混入した熱線吸収部材を用い、厚さ１
０〜５００μｍ、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１７１ｂ
の熱伝導率は、カーボンブラック等の吸収剤の添加によ
り、前記透光性弾性層１７１ｄのベース層（熱伝導率が
（１〜１０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋ）と比べて高め
の（３〜１００）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋ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１７
１ｂでの熱線吸収率が９０％程度よりも低く、例えば２
０〜８０％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ＨＬａやキセノンランプ（不図示）より発され、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吸収層１７１ｂ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５００μｍ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２０〜１００μ
ｍ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０．１〜２０μ
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５〜５０質量％分散させたもので熱線吸収層１７
１ｂを形成してもよい。こうすると、熱線を熱線吸収層
１７１ｂの内部まで進入させ、界面での発熱を防止でき
る。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、定着むら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（Ｆｅ₃
Ｏ₄）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。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２０〜１００μｍ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２０〜１００μｍ塗布したも
のや、層厚２０〜５００μｍのシリコンゴムやフッ素ゴ
ムを成形したもので、熱伝導率が（３〜１００）×１０
^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋの離型層１７１ｃを設ける（分離
型）。

【００４９】さらに図３（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）塗料或いはシリコンゴムやフッ素ゴム等とを混入
して配合し、図３（ａ）にて前述した熱線吸収層１７１
ｂと離型層１７１ｃとを兼用し、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熱線吸収
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、弾性を有するロール状の熱線定着用回転部材を形
成することが好ましく、後段において詳述する各実施形
態においては、熱線吸収層として上述した熱線吸収層１
７１ｂと離型層１７１ｃとを一体とする熱線吸収層１７
１Ｂにて説明する。また、熱線吸収層１７１ｂと離型層
１７１ｃとを一体とする熱線吸収層１７１Ｂとしては、
厚さ２０〜１００μｍ程度のカーボン入りのＰＦＡ（パ
ーフルオロアルコキシ）チューブを被覆したものが好ま
しく用いられる。上述した熱線吸収層１７１ｂと離型層
１７１ｃとを一体とする熱線吸収層１７１Ｂの熱伝導率
は熱線吸収層１７１ｂの熱伝導率と略同様で、（３〜１
０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋである。前述したと同様
に、ハロゲンランプＨＬａやキセノンランプ（不図示）
より発され、透光性基体１７１ａ及び透光性弾性層１７
１ｄ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
されるように熱線吸収層１７１Ｂの熱線吸収率を略１０
０％にあたる９０〜１００％、好ましくは９５〜１００
％とする。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、定着むらとなる。従って、ハロゲンランプＨ
Ｌａやキセノンランプ（不図示）より発され、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１７
１ｄを透過した熱線が熱線定着用回転部材内で完全に吸
収されるように熱線吸収層１７１Ｂの熱線吸収率を略１
００％にあたる９０〜１００％、好ましくは９５〜１０
０％とする。また、熱線吸収層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、熱線吸収
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熱線吸収層１７１Ｂを形成して
もよい。

【００５０】なお、後段において詳述する各実施形態に
おいては、熱線吸収層として上述した熱線吸収層１７１
ｂと離型層１７１ｃとを一体とする熱線吸収層１７１Ｂ
にて説明するが、透光性基体１７１ａとしてはパイレッ
クスガラス（米国コーニング社製）、透光性弾性層１７
１ｄとしては透明シリコンゴム、熱線吸収層１７１Ｂと
してはＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）を用い、成型
により熱線定着用回転部材としての熱線定着ローラ１７
ａを形成したものを例として用いる。

【００５１】透光性基体１７１ａとしてパイレックスガ
ラス（米国コーニング社製）、透光性弾性層１７１ｄと
して透明シリコンゴム、熱線吸収層１７１ＢとしてＰＦ
Ａ（パーフルオロアルコキシ）を用いる熱線定着ローラ
１７ａの各部材の物性値（密度（ｋｇ／ｍ³）、比熱
（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、単位熱容量（ｋＪ／ｍ³・Ｋ））は
表１に示す通りであり、また色温度が２２５０Ｋのハロ
ゲンランプＨＬａを用いた場合の吸収率は表２に示す通
りである。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】

【００５４】図４によれば、ロール状の熱線定着用回転
部材としての熱線定着ローラ１７ａの熱線吸収層１７１
ｂ（或いは熱線吸収層１７１Ｂ）に前述した熱線吸収部
材の濃度分布を、点線（ａ−１）に示すように均一に設
けると、熱線吸収層１７１ｂ（或いは熱線吸収層１７１
Ｂ）の発熱分布は、曲線（ｂ−１）に示すように境界に
ある熱線吸収層１７１ｂ（或いは熱線吸収層１７１Ｂ）
で発熱が集中することになり、透光性弾性層１７１ｄ
（或いは熱線吸収層１７１Ｂ）側へ熱が流失しやすいの
で、濃度分布を設けて熱線吸収層１７１ｂ（或いは熱線
吸収層１７１Ｂ）の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。このため、熱線吸収
層１７１ｂ（或いは熱線吸収層１７１Ｂ）の濃度分布を
点線（ａ−２）で示すように、内接する透光性弾性層１
７１ｄ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
（或いは熱線吸収層１７１Ｂ）の厚さｔ１に対し、透光
性弾性層１７１ｄ側から１／２〜３／５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（或いは熱線吸
収層１７１Ｂ）での熱線の吸収による発熱分布は、曲線
（ｂ−２）に示すように熱線吸収層１７１ｂ（或いは熱
線吸収層１７１Ｂ）の最大値が、界面から熱線吸収層１
７１ｂ（或いは熱線吸収層１７１Ｂ）の厚さｔ１に対
し、透光性弾性層１７１ｄ側から１／３〜２／５程度に
位置するように移行され、熱の流出が少なくなると共
に、特に、熱線吸収層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なる。さらに点線
（ａ−３）で示すように、傾斜を設けて飽和層を形成す
ることが好ましく、これにより、曲線（ｂ−３）に示す
ように、熱線吸収層１７１ｂ（或いは熱線吸収層１７１
Ｂ）の発熱分布は熱線吸収層１７１ｂ（或いは熱線吸収
層１７１Ｂ）の中央部近傍に最大値を有し、熱線吸収層
１７１ｂ（或いは熱線吸収層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て、外周表面層
の削れの影響も少なく、特に熱の流出の影響の無いよう
にする。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、濃度分布に上記傾斜を設け、傾斜角の変更により発
熱分布を調整することもできる。

【００５５】また図５に示すように、ロール状の熱線定
着用回転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φとしては、１５〜４５ｍｍ
程度のものが用いられ、厚さｔ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φ
と厚さ（肉厚）ｔとの関係は、０．０２≦ｔ／φ≦０．２０とし、好ましくは０．０４≦ｔ／φ≦０．１０とする。透光性基体１７１ａの外径φが４０ｍｍでは透
光性基体１７１ａの厚さｔは、０．８ｍｍ≦ｔ≦８ｍ
ｍ、好ましくは１．６ｍｍ≦ｔ≦４．０ｍｍのものが用
いられる。透光性基体１７１ａでのｔ／φが０．０２未
満では強度不足となり、ｔ／φが０．２０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１７１ａといっても材料
によっては５〜２５％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。同様に、透
光性弾性層１７１ｄといっても材料によっては５〜２５
％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。

【００５６】図２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。

【００５７】実施形態１しかしながら、上記定着装置の熱線定着用回転部材にお
いて、熱容量の小さい表層の熱線吸収層の昇温は速く、
表層の熱線吸収層は熱いが、内部の透光性基体や透光性
弾性層の昇温は遅く、ウォーミングアップ時や定着時に
表層の熱が内部にとられ易く、表層の熱線吸収層の温度
が不安定となったり、不均一となったりする。

【００５８】これを解決するために、熱線定着用回転部
材の各層の単位熱容量（ｋＪ／ｍ³・Ｋ）当たりの熱容
量（Ｊ／Ｋ）に設定条件を設ける。

【００５９】具体的には、図３における熱線定着用回転
部材の各層の単位熱容量（ｋＪ／ｍ ³・Ｋ）は表１に
て、また各層の吸収率は表２にて前述した如くである
が、熱線定着用回転部材としての熱線定着ローラ１７ａ
の、透光性基体１７１ａとして、肉厚が１．５０ｍｍ
で、外径が２８．００ｍｍのパイレックスガラスを用
い、透光性弾性層１７１ｄとして、肉厚が１．００ｍｍ
で、外径が３０．００ｍｍの透明シリコンゴム、熱線吸
収層１７１Ｂとして、肉厚（厚み）が０．０５ｍｍで、
外径が３０．１０ｍｍのＰＦＡ（パーフルオロアルコキ
シ）を用い、長さ３５０ｍｍ（Ａ−３サイズ縦送り幅
（２９７ｍｍ）を定着可能な発光部を有する幅）で、色
温度が２２５０Ｋ、電力が７６０ＷのハロゲンランプＨ
Ｌａを用いた場合の、熱容量（Ｊ／Ｋ）、発熱量（Ｊ／
ｓｅｃ）及び単位熱容量当たりの発熱量は下記の表３に
示す通りである。

【００６０】

【表３】

【００６１】隣り合う２つの層について単位熱容量当た
りの発熱量を比較したとき、より表層に近い層の単位熱
容量当たりの発熱量の方を、内側に隣接するもう一方の
層の単位熱容量当たりの発熱量よりも大きく設定するこ
とが好ましく、また、表層の単位熱容量当たりの発熱量
を、表層以外の透光性弾性層１７１ｄや熱線吸収層１７
１Ｂの単位熱容量当たりの発熱量よりも大きく設定する
ことが好ましいことが確認された。

【００６２】表１から、透光性基体１７１ａの単位熱容
量当たりの発熱量を１とするとき、透光性弾性層１７１
ｄの単位熱容量当たりの発熱量は１〜５倍程度に、また
透光性弾性層１７１ｄの単位熱容量当たりの発熱量を１
とするとき、熱線吸収層１７１Ｂの単位熱容量当たりの
発熱量は２０〜６０倍程度に設定することが好ましいこ
とが確認される。

【００６３】上記において、色温度は２２５０Ｋとして
計測を行っており、熱線定着ローラ１７ａの昇温は３１
ｓｅｃで、定着適正温度として設定した１８０℃に達す
るが、色温度を上げ実用範囲の上限の２５００Ｋ程度と
すると、ハロゲンランプＨＬａの波長が短波長となり、
表層の方が吸収率が高くなり、表層の方が単位熱容量当
たりの発熱量の値が高くなり、定着適正温度として設定
した１８０℃に達する時間が速くなる。色温度を２７０
０Ｋ程度とすると、定着適正温度に達する時間は速くな
るが、ハロゲンランプＨＬａの断線による寿命が短くな
って実用的でない。色温度によって各層の単位熱容量当
たりの発熱量は変化するが、設定条件は上記の範囲に設
定することが好ましい。

【００６４】上記の如く、熱線定着用回転部材の各層の
単位熱容量当たりの発熱量の条件設定により、各層の熱
伝達の制御性が向上されて、熱線照射手段から供給され
る熱が、熱線定着用回転部材の各層で時間遅れなしに伝
達され、ウォーミングアップ時や定着時の表層の熱線吸
収層での、安定して、均一な加熱がなされる定着装置の
提供が可能となる。

【００６５】実施形態２また、前記定着装置の熱線定着用回転部材において、表
層の熱線吸収層は熱容量が小さく、表層の熱線吸収層は
熱いが、蓄熱がなく、また内部の透光性基体や透光性弾
性層は温度が低く、転写材の通紙時に熱線定着用回転部
材の表層の熱線吸収層の温度低下が大きく、転写材の先
端部と後端部において定着性が異なり、安定した高画質
の定着がなされない。また、カラー画像形成時とモノク
ロ画像形成時とで定着性が異なる。

【００６６】これを解決するために、転写材の通紙時に
おける、転写材の先端部と後端部とでの定着性を均一化
する熱線定着用回転部材表層の熱線吸収層の温度制御を
行う。

【００６７】具体的には、図２における転写材としての
記録紙Ｐの通過時において、熱線定着用回転部材として
の熱線定着ローラ１７ａを所定温度（定着適正温度）に
維持するための通常温度制御から、該通常温度制御によ
る熱線定着ローラ１７ａの温度にかかわらず熱線照射手
段としてのハロゲンランプＨＬａを強制的に動作させる
ようにする。

【００６８】通常温度制御とは、待機時における熱線定
着ローラ１７ａを定着適正温度に維持するための制御で
あり、一般的には不図示の定着制御部を通してハロゲン
ランプＨＬａのｏｎ−ｏｆｆ制御が行われ、例えば所定
の設定温度（定着適正温度）が１７０℃であれば、１６
５〜１７０℃程度に熱線定着ローラ１７ａの温度を維持
するようにハロゲンランプＨＬａがｏｎ−ｏｆｆされ
る。いわゆる省エネルギーモードであり、より低い設定
温度の場合でも構わない。これに対して、記録紙Ｐの通
過時においては、通常温度制御と異なる制御、即ち、ハ
ロゲンランプＨＬａを強制的にｏｎ（動作）するように
制御するものであり、基本的には熱線定着ローラ１７ａ
の温度に関わらず、記録紙Ｐの通過時にあわせて不図示
の定着制御部を通してハロゲンランプＨＬａをｏｎ状態
とさせる。

【００６９】転写材の通過時の検知は、一般的に画像形
成装置において用いられる、例えば、通紙経路を構成す
るタイミングローラ１５ｂ（図１参照）の転写材搬送方
向の後部に設けられる紙検知センサ（図１不図示）や感
光体ドラム１０の転写材出口側に設けられるジャム検知
センサ（図１不図示）、転写材の先端検知センサ（図１
不図示）等にて行う。ハロゲンランプＨＬａのｏｎ状態
（動作状態）とさせるタイミングは、不図示の定着制御
部により、上記センサの位置と転写材の搬送速度から定
着装置１７（図１参照）までの時間を見込み、それにあ
わせてハロゲンランプＨＬａを強制的にｏｎ（動作）さ
せる。

【００７０】具体的な実験結果として、電力８００Ｗの
ハロゲンランプＨＬａを用いた熱線定着ローラ１７ａの
モノクロ画像形成時において、ハロゲンランプＨＬａを
ｏｆｆ状態として転写材を通紙したときの熱線定着ロー
ラ１７ａと定着ローラ４７ａとの温度変化を表４に、ま
たハロゲンランプＨＬａを強制１００％のｏｎ状態とし
て転写材を通紙したときの熱線定着ローラ１７ａと定着
ローラ４７ａとの温度変化を表５に示す。

【００７１】

【表４】

【００７２】

【表５】

【００７３】ハロゲンランプＨＬａをｏｆｆ状態として
転写材を通紙したときの熱線定着ローラ１７ａの温度変
化は表４に示すように５０℃程度あり、ハロゲンランプ
ＨＬａをｏｎ状態として転写材を通紙したときの熱線定
着ローラ１７ａの温度変化は表５に示すように２０℃程
度と小さく保たれる。

【００７４】上記の如く、連続プリント時など、熱線定
着ローラ１７ａ全体の温度が上昇してきた場合は、記録
紙Ｐの通過時でもハロゲンランプＨＬａをｏｎ状態（動
作状態）としなくてもよい。ハロゲンランプＨＬａをｏ
ｎしなくてもよい温度は、定着時の設定温度（定着適正
温度）＋２０℃以上の場合とする。設定温度＋２０℃以
上ではホットオフセット（高温オフセット）により正常
な定着が出来なくなるためである。なお、電力が１２０
０ＷのハロゲンランプＨＬａによる強制１００％のｏｎ
状態では、熱線定着ローラ１７ａの温度が上がりすぎる
ので、８０％でのｏｎ状態とする。

【００７５】上記の如く、転写材の通紙時に、熱線照射
手段を強制的に動作状態とし、通紙時の熱線吸収層の温
度低下が防止されて、転写材の先端部と後端部における
定着性が均一化され、高画質の定着がなされる定着装置
の提供が可能となる。

【００７６】さらに、カラー画像形成時（カラートナー
像の定着の場合）は、定着温度が変化すると光沢度が変
化する。光沢度の変化幅は、定着温度２０℃の変化で光
沢度は約８％程度変化する。画質の観点からは、光沢度
変化は８〜１０％に抑えなければならない。このため、
カラー画像形成時とモノクロ画像形成時とで、転写材の
通過時のハロゲンランプＨＬａのｏｎの割合を変更させ
るように不図示の定着制御部を通して制御することが好
ましい。これにより、モノクロ画像形成時やカラー画像
形成時における安定して高画質の定着がなされる定着装
置の提供が可能となると共に、モノクロ画像形成時やカ
ラー画像形成時における転写材の先端部と後端部におけ
る定着性が均一化され、高画質の定着がなされる定着装
置の提供が可能となる。

【００７７】実施形態３また、前記定着装置の熱線定着用回転部材において、熱
容量の小さい表層の熱線吸収層の応答性は良く、表層の
熱線吸収層は熱いが、内部の透光性基体や透光性弾性層
の温度は低く、転写材の連続通紙時に熱線定着用回転部
材の表層の熱線吸収層の温度の安定化と均一化、特に横
方向（転写材の送り方向と直交する方向）の温度の均一
化が得られず、安定した高画質の定着がなされない。

【００７８】これを解決するために、転写材の連続通紙
時の熱線定着用回転部材の表層の熱線吸収層の温度の安
定化と均一化、特に横方向（転写材の送り方向と直交す
る方向）の温度の均一化とについて、図６ないし図８を
用いて説明する。図６は、図２の定着装置への外部加熱
ローラ部材の適用を示す図であり、図７は、図６の熱線
照射手段の発光部を示す図であり、図８は、外部加熱ロ
ーラ部材の有無での昇温速度及びプリント時の熱線定着
用回転部材の温度変化を示す図である。

【００７９】図６ないし図８によれば、図２または図３
にて前述したと同様に、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弾性を有するロール状の熱
線定着用回転部材としての熱線定着ローラ１７ａと、上
側の熱線定着ローラ１７ａと対をなす下側のロール状の
定着部材としての定着ローラ４７ａとにより構成され、
さらに上側に設けられる熱線定着ローラ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１７１ｄと熱線吸収層１７
１ｂと離型層１７１ｃとをその順に設けた、或いは、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１７１ｄと、該透光性弾
性層１７１ｄの外側（外周面）に、熱線吸収層１７１ｂ
と離型層１７１ｃとを一体とする熱線吸収層１７１Ｂと
をその順に設けた、外径２５〜５０ｍｍ程度のソフトロ
ーラとして構成され、また上側の熱線定着ローラ１７ａ
と対をなす下側のロール状の定着部材としての定着ロー
ラ４７ａは、円筒状の金属製のパイプ４７１ａと、該金
属製のパイプ４７１ａの外周面に厚肉ゴム層よりなるゴ
ムローラ４７１ｂを形成した、外径２５〜５０ｍｍ程度
のソフトローラとして構成される。

【００８０】弾性を有する熱線定着ローラ１７ａと定着
ローラ４７ａとの間で形成される、幅５〜２０ｍｍ程度
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。

【００８１】上側に設けられるロール状の熱線定着用回
転部材としての熱線定着ローラ１７ａには、図２にて前
述した熱均一化ローラＴＲ４に代えて外部加熱ローラ部
材としての外部加熱ローラＴＲ５が設けられ、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ＴＲ３、クリーニングローラＴＲ１、外部加熱ロ
ーラＴＲ５、オイル塗布ローラＴＲ２が設けられる。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、クリーニングローラＴＲ１と外
部加熱ローラＴＲ５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。また下側の定着ロ
ーラ４７ａのゴムローラ４７１ｂの表面には当接して従
動回転する、熱均一化ローラＴＲ４が設けられ、熱均一
化ローラＴＲ４により定着ローラ４７ａ周面の発熱温度
分布が均一化される。

【００８２】熱線定着ローラ１７ａの内部には熱線照射
手段として、ハロゲンランプＨＬｃとハロゲンランプＨ
Ｌｄとが配設され、また、定着ローラ４７ａの内部には
必要に応じてハロゲンランプＨＬｂが配設されるが、図
７に示すように、熱線定着ローラ１７ａ内部のハロゲン
ランプＨＬｃは、Ａ−４サイズ縦送り幅（２１０ｍｍ）
の発光部を有し、ハロゲンランプＨＬｄは、ハロゲンラ
ンプＨＬｃの発光部に対応する位置の両側端の外側に発
光部が設けられる。Ａ−４サイズ縦送りの記録紙Ｐ上の
トナー像の定着の際には、ハロゲンランプＨＬｃのみ点
灯し、Ａ−４サイズ横送り（２９７ｍｍ）やＡ−３サイ
ズ縦送り（２９７ｍｍ）での記録紙Ｐ上のトナー像の定
着の際には、ハロゲンランプＨＬｄをも点灯してＡ−３
サイズ縦送り幅（２９７ｍｍ）の定着幅を確保する。こ
れにより、通常Ａ−３サイズ縦送り幅（２９７ｍｍ）の
発光部を有する１本の熱線照射手段を用いる場合に、Ａ
−４サイズ縦送り（２１０ｍｍ幅）の記録紙Ｐのトナー
像の定着の際に生じる、熱線定着ローラ１７ａの両端部
の過度の温度上昇が防止され、熱線定着ローラ１７ａの
劣化が防止される。

【００８３】熱線定着ローラ１７ａに当接して回転され
る外部加熱ローラＴＲ５は、厚さ（肉厚）が１〜３ｍｍ
程度であり、外径２５〜５０ｍｍ程度の熱線定着ローラ
１７ａに対して、外部加熱ローラＴＲ５の外径は、熱線
定着ローラ１７ａの外径の１／３〜２／３程度とし、小
径で太い、例えばアルミ材等を用いた熱伝導性の良い金
属パイプ（符号なし）で外部加熱ローラＴＲ５を構成す
る。外部加熱ローラＴＲ５の内部には、Ａ−３サイズ縦
送り幅（２９７ｍｍ）の発光部を有する熱線照射手段と
してのハロゲンランプＨＬｅを設ける。点灯されるハロ
ゲンランプＨＬｅを内部に有し、熱伝導率が低く、低い
電力で即応性（即温度上昇）の可能な外部加熱ローラＴ
Ｒ５により、記録紙Ｐの通紙により生じる熱線定着ロー
ラ１７ａの温度低下や横方向（転写材の送り方向と直交
する方向）の温度差の不均一性が抑止される。

【００８４】このため、具体的には、熱線定着ローラ１
７ａの熱容量Ｑ１（Ｊ／Ｋ）に対する、外部加熱ローラ
ＴＲ５の熱容量Ｑ２（Ｊ／Ｋ）の比（％）を、１０〜３
０％と設定することが好ましい（（Ｑ２／Ｑ１）×１０
０＝１０〜３０）。比Ｑ２／Ｑ１が１０％未満で外部加
熱ローラＴＲ５の熱容量が小さいと、通紙時の外部加熱
ローラＴＲ５による熱の供給能力が足りず、横方向（転
写材の送り方向と直交する方向）の熱の均一化がなされ
ない。また比Ｑ２／Ｑ１が３０％を越えて、外部加熱ロ
ーラＴＲ５の熱容量が大き過ぎると、外部加熱ローラＴ
Ｒ５の即応性ある昇温がなされない。

【００８５】また、定着ローラ４７ａのハロゲンランプ
ＨＬｂは設けぬ場合で、定着装置１７に用いられる電力
は、全体で１０００〜１２００Ｗ程度であるので、例え
ば熱線定着ローラ１７ａのハロゲンランプＨＬｃとハロ
ゲンランプＨＬｄとの合計の電力としては８００Ｗ程度
が用いられ、外部加熱ローラＴＲ５のハロゲンランプＨ
Ｌｅの電力としては３００Ｗ程度が用いられるが、熱線
定着ローラ１７ａに対する外部加熱ローラＴＲ５の電力
配分の比（％）を、２０〜５０％（熱線定着ローラ１７
ａのハロゲンランプＨＬｃ，ＨＬｄのフル点灯に対し
て）と設定することが好ましい。電力配分の比が２０％
未満で外部加熱ローラＴＲ５の電力が小さ過ぎると、外
部加熱ローラＴＲ５による熱線定着ローラ１７ａの横方
向（転写材の送り方向と直交する方向）の熱の均一化が
できない。また、電力配分の比が５０％を越えて外部加
熱ローラＴＲ５の電力が大き過ぎると、熱線定着ローラ
１７ａの適正な電力配分ができない。

【００８６】上記熱容量と電力配分で規定される昇温速
度としては、熱線定着ローラ１７ａに対する外部加熱ロ
ーラＴＲ５の昇温速度の比は、２〜５倍程度とされ、外
部加熱ローラＴＲ５の昇温速度及びプリント時の温度曲
線は、図８の曲線（ａ）に示すように、直ぐに定着適正
温度Ｔｃに昇温し一定に保たれ、また、外部加熱ローラ
ＴＲ５により加熱される熱線定着ローラ１７ａは、図８
の曲線（ｂ）に示すように、略定着適正温度Ｔｃに達し
た時点で、プリント可能となり、プリント時の温度降下
が少なく、またプリント終了後のオーバーシュートも少
なく、横方向（転写材の送り方向と直交する方向）の熱
の均一化が保たれて、良好な定着が常時可能となるが、
外部加熱ローラＴＲ５を設けぬ場合は、定着適正温度Ｔ
ｃに昇温後のプリント時において、図８の曲線（ｃ）に
示すように、温度降下が大きく、またプリント終了後の
オーバーシュートも大きく、横方向（転写材の送り方向
と直交する方向）の熱の均一化が保たれず、定着不良を
生じる傾向となる。

【００８７】上記の如く、外部加熱ローラ部材の配設に
より、転写材の連続通紙時の熱線定着用回転部材の表層
の熱線吸収層の温度の安定化と均一化、特に横方向（転
写材の送り方向と直交する方向）の温度の均一化が図ら
れた定着装置の提供が可能となる。

【００８８】

【発明の効果】請求項１ないし４によれば、熱線定着用
回転部材の各層の単位熱容量当たりの発熱量の条件設定
により、各層の熱伝達の制御性が向上されて、熱線照射
手段から供給される熱が、熱線定着用回転部材の各層で
時間遅れなしに伝達され、ウォーミングアップ時や定着
時の表層の熱線吸収層での、安定して、均一な加熱がな
される定着装置の提供が可能となる。

【００８９】請求項５によれば、転写材の通紙時に、熱
線照射手段を強制的に動作状態とし、通紙時の熱線吸収
層の温度低下が防止されて、転写材の先端部と後端部に
おける定着性が均一化され、高画質の定着がなされる定
着装置の提供が可能となる。

【００９０】請求項６によれば、モノクロ画像形成時や
カラー画像形成時における安定して高画質の定着がなさ
れる定着装置の提供が可能となる。

【００９１】請求項７ないし９によれば、外部加熱ロー
ラ部材の配設により、転写材の連続通紙時の熱線定着用
回転部材の表層の熱線吸収層の温度の安定化と均一化、
特に横方向（転写材の送り方向と直交する方向）の温度
の均一化が図られた定着装置の提供が可能となる。

【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】定着装置の構造を示す説明図である。

【図３】図２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４】図２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５】図２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６】図２の定着装置への外部加熱ローラ部材の適用
を示す図である。

【図７】図６の熱線照射手段の発光部を示す図である。

【図８】外部加熱ローラ部材の有無での昇温速度及びプ
リント時の熱線定着用回転部材の温度変化を示す図であ
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定着ローラ１７１ａ透光性基体１７１ｂ，１７１Ｂ熱線吸収層１７１ｃ離型層１７１ｄ透光性弾性層ＨＬａ，ＨＬｂ，ＨＬｃ，ＨＬｄ，ＨＬｅハロゲンラ
ンプＰ記録紙ＴＲ５外部加熱ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、前記透光性基体の外側に前記熱線に対して透光性
を有する円筒状の透光性弾性層と、前記透光性弾性層の
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し、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、隣り合う２つの層について単位熱容量当たりの発熱量を
比較したとき、より表層に近い層の単位熱容量当たりの発熱量の方が、
内側に隣接するもう一方の層の単位熱容量当たりの発熱
量よりも大きいことを特徴とする定着装置。
【請求項２】表層の単位熱容量当たりの発熱量が、表
層以外の単位熱容量当たりの発熱量よりも大きいことを
特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記透光性基体の単位熱容量当たりの発
熱量を１とするとき、前記透光性弾性層の単位熱容量当
たりの発熱量は１〜５であることを特徴とする請求項１
または２に記載の定着装置。
【請求項４】前記透光性弾性層の単位熱容量当たりの
発熱量を１とするとき、前記熱線吸収層の単位熱容量当
たりの発熱量は２０〜６０であることを特徴とする請求
項１または２に記載の定着装置。
【請求項５】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、前記透光性基体の外側に前記熱線に対して透光性
を有する円筒状の透光性弾性層と、前記透光性弾性層の
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し、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、前記転写材の通過時において、前記熱線定着用回転部材を所定温度に維持するための通
常温度制御から、前記熱線定着用回転部材の前記通常温
度制御にかかわらず前記熱線照射手段を動作させること
を特徴とする定着装置。
【請求項６】モノクロ画像形成時とカラー画像形成時
とで、異なる温度制御を行うことを特徴とする請求項５
に記載の定着装置。
【請求項７】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、前記透光性基体の外側に前記熱線に対して透光性
を有する円筒状の透光性弾性層と、前記透光性弾性層の
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し、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、前記熱線定着用回転部材と当接する外部加熱ローラ部材
を設けると共に、前記熱線定着用回転部材に対する前記外部加熱ローラ部
材の熱容量の比（％）を、１０〜３０％とすることを特
徴とする定着装置。
【請求項８】前記熱線定着用回転部材に対する前記外
部加熱ローラ部材の電力配分の比（％）を、２０〜５０
％とすることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】前記熱線定着用回転部材に対する前記外
部加熱ローラ部材の昇温速度の比を、２〜５倍とするこ
とを特徴とする請求項７または８に記載の定着装置。