(57)【要約】【課題】断熱層を有し、外部より表面が加熱手段によって加熱され、被加熱材に接触して被加熱材上の未定着画像を加熱する加熱部材であり、像加熱装置のウォームアップタイムやファーストプリントアウトタイムの短縮、消費電力の低減、さらには高速、高画質、高寿命といったすべてにおいて優れた性能を達成させ、安定した定着性能が得られる加熱部材、およびその加熱部材を備える像加熱装置の提供。【解決手段】加熱部材２２の断熱層２２ｂが、オルガノポリシロキサン組成物に中空フィラーを配合した配合物、あるいは、オルガノポリシロキサン組成物に吸水性ポリマーおよび水を配合した配合物を形成後に焼成および硬化して形成されていることを特徴とする。【選択図】図４
2006267235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱層を有し、外部より表面が加熱手段によって加熱され、被加熱材に接触して被加熱材上の画像を加熱する加熱部材であって、断熱層が、オルガノポリシロキサン組成物に中空フィラーを配合した配合物、あるいは、オルガノポリシロキサン組成物に吸水性ポリマーおよび水を配合した配合物を形成後に焼成および硬化して形成されていることを特徴とする加熱部材。
【請求項２】
断熱層が、オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に対して平均粒径５００μｍ以下の中空フィラーを０．１〜２００重量部配合した配合物、あるいは、オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に対して吸水性ポリマーを０．１〜５０重量部、水を１０〜２００重量部配合した配合物を形成後に焼成および硬化して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱部材。
【請求項３】
断熱層はシームレスで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の加熱部材。
【請求項４】
断熱層の加熱手段側の表面が弾性層で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱部材。
【請求項５】
弾性層はシームレスで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の加熱部材。
【請求項６】
弾性層はソリッドゴムにより形成されていることを特徴とする請求項５に記載の加熱部材。
【請求項７】
表面が離型層で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱部材。
【請求項８】
離型層はシームレスで構成されていることを特徴とする請求項７に記載の加熱部材。
【請求項９】
離型層はフッ素樹脂により形成されていることを特徴とする請求項７に記載の加熱部材。
【請求項１０】
加熱部材の形状はベルト形状であることを特徴とする請求項１に記載の加熱部材。
【請求項１１】
断熱層を有する加熱部材と、加熱部材と圧接してニップ部を形成する加圧部材と、加熱部材の表面を外部より加熱する加熱手段と、を有し、ニップ部で被加熱材を挟持搬送して被加熱材上の画像を加熱する像加熱装置において、
加熱部材の断熱層が、オルガノポリシロキサン組成物に中空フィラーを配合した配合物、あるいは、オルガノポリシロキサン組成物に吸水性ポリマーおよび水を配合した配合物を形成後に焼成および硬化して形成されていることを特徴とする像加熱装置。
【請求項１２】
加熱部材の形状はエンドレス状のベルト形状であり、加熱部材の内部に少なくとも２本のローラ部材を有し、該ローラ部材により加熱部材にテンションがかけられていることを特徴とする請求項１１に記載の像加熱装置。
【請求項１３】
加熱部材の内部に配置した少なくとも２本のローラ部材の回転中心の間に張られた加熱部材と、加圧部材との間でニップ部を形成していることを特徴とする請求項１２に記載の像加熱装置。
【請求項１４】
加圧部材は弾性層を有し、弾性層が、オルガノポリシロキサン組成物に中空フィラーを配合した配合物、あるいは、オルガノポリシロキサン組成物に吸水性ポリマーおよび水を配合した配合物を形成後に焼成および硬化して形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の像加熱装置。
【請求項１５】
断熱層が、オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に対して平均粒径５００μｍ以下の中空フィラーを０．１〜２００重量部配合した配合物、あるいは、オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に対して吸水性ポリマーを０．１〜５０重量部、水を１０〜２００重量部配合した配合物を形成後に焼成および硬化して形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱材に接触して被加熱材上の画像を加熱する加熱部材、および前記加熱部材を具備する像加熱装置に関するものであり、特に、電子写真方式・静電記録方式等の作像プロセスを採用した画像形成装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式、或いは静電記録方式等を採用する画像形成装置に具備される像加熱装置としての加熱定着装置においては、画像としての未定着トナー画像を担持した被加熱材としての記録材（転写材シート、印字用紙、静電記録紙、エレクトロファックス紙等）を、互いに圧接して回転する加熱部材としての加熱ローラ（定着ローラ）と加圧部材としての加圧ローラとで形成される圧接ニップ部（定着ニップ部）を通過させることにより記録材上に永久画像として定着させる、いわゆる熱ローラ方式の加熱定着装置が広く用いられている。
【０００３】
図１１にその熱ローラ方式の加熱定着装置の概略構成を示す。
【０００４】
定着ローラ５０は、アルミニウムやステンレス製の中空芯金５２の内部にハロゲンランプ等の加熱体５１を設け、外周面にはトナーのオフセットを防止するためのフッ素樹脂等の離型性層５３を備えたものである。定着ローラ周面の温度をサーミスタ等の温度検知手段５４を用いて検知し、温度が一定になるように加熱体５１への通電を制御している。また、加圧ローラ６０は、アルミ、鉄等の芯金６１の外周にシリコンゴム等より形成した弾性層、あるいはシリコンゴムを発泡してなるスポンジ弾性層６２を形成し、さらにその外層には定着ローラ５０と同様のフッ素樹脂等の離型性層６３が形成されている。Ｎは定着ニップ部である。
【０００５】
また、高速の画像形成装置、あるいはカラートナーを用いたカラー画像形成装置の場合、トナーの定着性を十分に満足し、定着ムラを防止するために、上記定着ローラ５０の中空芯金５２と離型性層５３の間にシリコンゴム等の厚み２ｍｍ程度の弾性層を設けたものもあり、軟らかくなった定着ローラ周面で記録材Ｐ上の未定着トナー画像Ｔを包み込むことで、記録材およびトナーへの熱の伝搬効率を向上させている。
【０００６】
以上、従来の熱ローラ方式の加熱定着装置では、未定着トナー画像が形成された記録材Ｐを定着ニップ部Ｎで定着ローラ５０と加圧ローラ６０とにより挟持搬送して記録材へ熱と圧力を与えることにより、未定着トナー画像を固着像として記録材上に定着させていた。
【０００７】
このような上記従来の熱ローラ方式の加熱定着装置では、画像形成装置の高速化に対して記録材上の未定着トナー画像へ与える熱量を保つために、外径の大きな定着ローラおよび加圧ローラの選定や加圧力を大きく設定することにより記録材搬送方向の定着ニップ幅を広く形成したり、定着ローラ周面の温調温度を上げる等の方法により対応してきた。
【０００８】
しかしながら、定着ローラと加圧ローラ間に与えられる大きな圧力に強度的に耐えられるようにするために、定着ローラおよび加圧ローラの芯金は厚みや径を大とせざるを得なかった。
【０００９】
このため定着ローラ５０の熱容量は大きくなってしまい、定着ローラ内部から加熱体５１により加熱する上記加熱定着装置では定着ローラ５０の外周面を定着可能な状態まで昇温させるために時間（以下、ウォームアップタイムと記す）を要し、画像形成装置の電源スイッチがＯＮされてから加熱定着装置が加熱定着可能な状態になるまで長い時間がかかっていた。特に定着ローラ周面に弾性層を設けた場合には、周面温度を昇温させるのにさらに時間を要していた。
【００１０】
さらに、画像形成装置が動作を行わないスタンバイ状態においても、定着ローラを予備加熱（以下、スタンバイ加熱と記す）する必要があり、画像形成装置未使用時の消費電力が嵩み、画像形成装置が一定期間中に消費する消費電力も大きくなっていた。
【００１１】
これに対し、近年の環境問題の一つとして消費電力の低減が強く望まれる一方で、市場ニーズからは高画質および高速での画像出力が望まれている。そこで、このような消費電力の低減と高速・高画質の要求に応えるために、上記の熱ローラ方式の加熱定着装置に対して種々の改善が試みられている。
【００１２】
一つは、定着ローラの昇温時間を短縮し消費電力を小さくする目的で、図１２のようにハロゲンランプ等の加熱体８４を湾曲した反射板８５で内包し、反射板８５の切り欠き部に対向させて中空芯金８１の外面にシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等より形成された弾性層８２を有する定着ローラ８０を配置させ、加熱体８４により定着ローラ８０周面のみを加熱する加熱定着装置であり、その１例が特許文献１、２に提案されている。
【００１３】
この加熱定着装置の場合、外部から定着ローラ８０を加熱するため定着ローラ８０周面を急激に昇温させることが可能となりウォームアップ時間が図１０に示した熱ローラ定着装置に比べ短縮される。
【００１４】
また、外部から定着ローラ８０を加熱する方法として、接触式のものと図１２に示したような非接触のものに大別されるが、接触式のものとしては、特許文献３に示されているように定着ローラ周面に小径の加熱ローラを接触させる系のものが提案されている。
【００１５】
この加熱定着装置の場合には、小径の加熱ローラは短い時間で昇温され、定着ローラ周面を直接加熱ローラで加熱するために定着ローラ周面の昇温スピードを速くするものであった。
【００１６】
また、特許文献４には、定着部材の熱容量を抑えるために定着部材の基体上に断熱層、弾性層、離型性層を順次積層した層を設け、外部から定着部材表面に小径の加熱ローラを接触させて定着部材表面を加熱する方法が開示されている。すなわち図１３に示すように、定着部材９０は、加熱部材としてのエンドレス状の定着ベルト９２と、巻き掛けローラ９３と、テンションローラ９１とを有し、定着ベルト９２を巻き掛けローラ９３とテンションローラ９１にテンションをかけて張架させ、定着ベルトの外部からヒータ９４を内部に有する小径加熱ローラ９５によって表面加熱を行うものである。
【００１７】
定着ベルト９２としては、ポリイミド樹脂のベルト基体に断熱層として発泡シリコーンゴム層、その上に弾性層としてソリッドシリコーンゴム層、さらに表面にフッ素樹脂離型性層を塗布して形成されている。以上の低熱容量の定着ベルト９２を外部から加熱する方式のため、急速に定着ベルト表面を加熱することが可能となり、ウォームアップ時間が短縮される。また、定着ベルト９２が弾性層を有しているため、定着ベルトが均一に未定着トナー画像に接することで画像光沢ムラの発生を防止することが可能になっている。
【００１８】
一方では、特にスタンバイ時に加熱定着装置に電力を供給せず、スタンバイ加熱を実施しない方法、詳しくはヒータ部と加圧ローラの間に熱容量の小さな薄肉のフィルムを介して記録材上のトナー画像を定着するフィルム加熱方式による加熱定着方法の１例が特許文献５に提案されている。
【００１９】
図１４にフィルム加熱方式の１例の概略構成を示す。
【００２０】
７０はフィルムアセンブリであり、アルミナ、チッ化アルミ等のセラミック板上に通電発熱抵抗層が形成された加熱ヒータ（加熱体）７１が耐熱性樹脂より形成されたステイホルダー７４に固定され、このステイホルダー７４にルーズに外嵌させたポリイミド等の樹脂やＳＵＳ等の金属から構成された耐熱性の薄肉フィルム７３（以下、定着フィルムと記す）を有する。また、加熱ヒータ７１に密着摺動状態の定着フィルム７３を挟んで圧接させた加圧ローラ６０を有する。定着フィルム７３は、加圧ローラ６０の回転力により、定着ニップ部Ｎにおいて加熱ヒータ７１に密着・摺動しつつ矢印の方向に搬送移動される。加熱ヒータ７１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７２により検知し、不図示の通電制御部へフィードバックされて加熱ヒータ７１のＯＮ／ＯＦＦ制御が実行されることにより、一定温度（定着温度）になるように加熱、温調される。
【００２１】
このようなフィルム加熱方式の加熱定着装置を用いたプリンター、複写機等の各種画像形成装置は、加熱効率の高さや立ち上がりの速さにより、待機中のスタンバイ加熱の不要化や、ウォームアップタイムの短縮化など、従来の熱ローラ方式の加熱定着装置に比べて多くの利点を有している。
【特許文献１】特開平７−１５２２７１号公報
【特許文献２】特開平９−５４５１０号公報
【特許文献３】特開平１０−１３３５０５号公報
【特許文献４】特開２００２−２７８３３８号公報
【特許文献５】特開平４−２０４９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、上述した従来方式の加熱定着装置でも、立ち上がり時の昇温時間の短縮、消費電力の低減、さらには高速、高画質といったすべてにおいて優れた性能を達成させることは非常に困難である。
【００２３】
例えば図１２に示したように外部からハロゲンヒータ等の熱源により弾性層を有する定着ローラ表面を加熱する場合、定着ローラの熱容量が大きいとウォームアップタイムは長くなり、スタンバイ加熱を実施する必要がある。このため定着ローラの熱容量を抑える目的で小径の定着ローラを構成した場合には、定着ローラと加圧ローラで形成される定着ニップ幅の確保が困難になり、記録材上の未定着画像を加熱する加熱時間が十分に確保されないことになるため、それを補うために定着ローラ表面温度を更に高く昇温させる必要があった。よってスタンバイ加熱が不要になる程度にウォームアップタイムを短縮し、十分な定着性能を得ることは困難であった。
【００２４】
また、図１４に示した上記フィルム加熱装置では、高速化すると画像の劣化が顕著になってくる。特に加圧ローラ駆動により回転するフィルム加熱装置では未定着トナー像と直接接触する定着フィルムが加圧ローラの回転駆動により従動回転しているため、フィルムの速度が加圧ローラの速度に対して遅れるという問題があり、これは高速化するほど大きくなる。記録材は加圧ローラによって搬送されるため、記録材のスピードは加圧ローラと同じであるのに対し定着フィルムの速度が遅い場合はこの速度差の分だけフィルムによって未定着トナー画像が擦られて画質の劣化につながる。これは、フィルム表面が離型性を重視する必要があることからフッ素樹脂層等の滑り性の良い材料で形成されている一方、フィルム内面もヒータとの摺動のために滑り性を良好とする必要があり、ヒータとフィルムの摺動性が耐久によって損なわれてくると加圧ローラの回転駆動に対して、フィルムが回りにくくなった状態となり、その結果記録材の搬送スピードに対してフィルムの走行スピードが若干遅れ気味になってしまうことから発生する。この現象は特にハーフトーン画像などに見られ、ハーフトーンの一様性が損なわれた画像になってしまう。
【００２５】
さらに、図１１に示すフィルム加熱方式の場合、スタンバイ加熱を不要とするためにフィルムの厚みを極力小さく形成しており、画像の定着一様性を得ることが困難になってしまっていた。
【００２６】
また、図１３に示したように記録材上の未定着トナー画像と接触する定着ベルト表面を外部から加熱手段によって加熱する特許文献４による方法の場合、定着ベルトの熱容量を抑えることでウォームアップタイム短縮が可能になり、定着ベルトが弾性層を有しているため、記録材上の画像の定着一様性を確保することが可能になる。
【００２７】
しかしながら、特許文献４に記載された方式の場合には未だ以下に示す不具合が解消されていない。すなわち、特許文献４に記載された内容からすれば、定着ベルトの一層としての断熱層に低熱伝導性を利用した発泡シリコーンゴムを使用しているが、該発泡シリコーンゴムは、熱分解型発泡剤を添加する方法や硬化時に副生する水素ガスを発泡剤として発泡体を成形する方法などがある。
【００２８】
ところが、熱分解型発泡剤を添加する方法は、その分解ガスの毒性や臭いが問題とされており、また硬化触媒に白金触媒を使用するものでは発泡剤による硬化阻害が問題とされていた。さらに、硬化時に副生する水素ガスを利用する方法においては、水素ガスの爆発性、未硬化物の保存時の取り扱いに注意を要するなどの問題があった。しかも、射出成形のような金型内で発泡させる成形においては、微小かつ均一なセルを有する発泡シリコーンゴムを得ることが難しいという問題があった。微小かつ均一なセルの形成が困難なため、発泡シリコーンゴム中のセル径は不均一に成形されやすく、セルの壁厚も不均一で強度のバラツキが大きかった。このことから、定着ベルトとして形成した場合に、小さな曲率半径で定着ベルトにテンションをかけ続けると強度の弱いセル壁が破れ、破泡に至ることが確認されている。
【００２９】
また、発泡シリコーンゴムでは、耐久性と断熱性を両立することが困難になっていた。すなわち不均一な発泡径の発泡シリコーンゴムの場合には、断熱性を増すために発泡倍率を上げると弾性層を構成するセル壁がさらに薄くなり、耐久によって破泡がさらに起こりやすくなるという不具合が生じやすくなってしまう。
【００３０】
また、特許文献４にも記載されているように、定着ベルト表面の離型性層のすぐ下層に発泡シリコーンゴムを形成した場合には、不均一な発泡体のゴム部と気泡部での温度ムラが発生し、この温度ムラが画像の光沢ムラとして表れてしまうことが示唆されている。
【００３１】
このため、特許文献４に記載されている定着ベルトの構成としては、ポリイミド基層の上に発泡シリコーンゴム等の断熱層、さらにその外側にソリッドゴムによる弾性層を形成して温度ムラを解消する構成となっている。
【００３２】
以上のことから、特許文献４で記載されているような定着ベルトとしては、発泡シリコーンゴムの破泡を防止するために、定着ベルトの周長をある程度大きく保つ必要があり、定着ベルトの最小曲率半径をあまり小さく設定することが困難であった。さらに離型性層と発泡シリコーンゴムの間にシリコーンゴムによる弾性層を形成する必要があり、熱容量を増加させてしまっていた。このため特許文献４に記載されているように立ち上がり時間（本件のウォームアップタイムに相当）は４０秒以上必要となっていた。この４０秒以上という時間は、スタンバイ加熱を実施しない画像形成装置で採用する時間としてはとても長い時間であり、図１４に示したフィルム加熱方式で現在達成されている４秒〜１０秒という時間（フィルム加熱方式でスタンバイ加熱を実施しない装置の場合には、ファーストプリントアウトタイムに含まれるウォームアップタイムに相当する時間）に対しても優位性を確保できるものではない。よって特許文献４に記載されている方式をスタンバイ加熱を実施しない画像形成装置に採用した場合には、暫く画像形成が実施されず、定着装置が室温に近い状態からプリント動作を開始した場合、その都度４０秒以上のプリント時間（以下、ファーストプリントアウトタイムと記す）を要することを意味する。
【００３３】
また、これを解消するためにスタンバイ加熱を実施する場合には、スタンバイ中も定着ベルトを回転させた状態に保って加熱する必要が生じる。これは、定着ベルトがポリイミド、発泡シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素樹脂等の熱伝導性が低い部材のみで形成されており、さらに定着ベルトの一層を成す発泡シリコーンゴム層が高い断熱性を有していることから、定着ベルトの外部からの加熱に対して周方向に熱を伝達する手段を有しておらず、定着ベルトを回転せずにスタンバイ加熱を実施した場合には定着ベルトの周方向一部で加熱された状態となり、プリント動作が開始されても、スタンバイ加熱相当部以外の定着ベルト周方向では加熱された状態に保つことができず、やはりウォームアップ時間が長くかかってしまうことになるからである。さらにこの場合には定着ベルトの周方向における温度ムラが大きくなる欠点がある。よってスタンバイ加熱を定着ベルトを回転させた状態で実施する必要があり、この結果、定着ベルトの寿命は短くなってしまう。
【００３４】
以上のように、記録材上の未定着トナー画像と接触する定着ベルト表面を外部から加熱手段によって加熱する方式の上記従来の加熱定着装置では、スタンバイ中に電力を消費せず、プリント信号を受信してから未定着トナー画像が形成された記録材を加熱定着するまでのファーストプリントアウトタイムを十分に低減し、画像形成装置の高速化を達成すると共にハーフトーン画像を含む画像を高画質状態で加熱定着し、長い耐久寿命を達成し、記録材に対して十分な定着性能を達成する加熱定着装置は実現していない。
【００３５】
そこで、本発明の目的は、断熱層を有し、外部より表面が加熱手段によって加熱され、被加熱材に接触して被加熱材上の画像を加熱する加熱部材であり、像加熱装置のウォームアップタイムやファーストプリントアウトタイムの短縮、消費電力の低減、さらには高速、高画質、高寿命といったすべてにおいて優れた性能を達成させ、安定した定着性能が得られる加熱部材を提供することにある。
【００３６】
本発明の他の目的は、上記加熱部材を具備する像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
本発明に係る代表的な加熱部材の構成は、断熱層を有し、外部より表面が加熱手段によって加熱され、被加熱材に接触して被加熱材上の画像を加熱する加熱部材であって、断熱層が、オルガノポリシロキサン組成物に中空フィラーを配合した配合物、あるいは、オルガノポリシロキサン組成物に吸水性ポリマーおよび水を配合した配合物を形成後に焼成および硬化して形成されていることを特徴とする加熱部材、である。
【００３８】
本発明に係る代表的な像加熱装置の構成は、断熱層を有する加熱部材と、加熱部材と圧接してニップ部を形成する加圧部材と、加熱部材の表面を外部より加熱する加熱手段と、を有し、ニップ部で被加熱材を挟持搬送して被加熱材上の画像を加熱する像加熱装置において、加熱部材の断熱層が、オルガノポリシロキサン組成物に中空フィラーを配合した配合物、あるいは、オルガノポリシロキサン組成物に吸水性ポリマーおよび水を配合した配合物を形成後に焼成および硬化して形成されていることを特徴とする像加熱装置、である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、像加熱装置のウォームアップタイムやファーストプリントアウトタイムの短縮、消費電力の低減、さらには高速、高画質、高寿命といったすべてにおいて優れた性能を達成させ、安定した定着性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例１】
【００４１】
（１）画像形成装置例
図１は本発明に係る像加熱装置としての加熱定着装置を備える画像形成装置の一例の全体構成図である。本実施例の画像形成装置は転写方式・電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタである。
【００４２】
本実施例に示す画像形成装置は、画像形成装置本体Ａ内に、給送トレイ１と、シート積載台２と、給送ローラ３とを有するシート給送装置を備えている。給送トレイ１内のシート積載台２に積載された記録材Ｐは、給送ローラ３により最上位の記録材から一枚ずつピックアップされ、搬送ローラ４、搬送コロ５によってレジスト部へと送られる。記録材Ｐはレジストローラ６とレジストコロ７からなるレジスト部で搬送方向を揃えられた後、画像形成部へと給送される。
【００４３】
画像形成部は、プロセスカートリッジ９と、露光手段としてのレーザスキャナユニット１０と、転写手段としての転写ローラ１４等を備えている。プロセスカートリッジ９は、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）８と、帯電手段としての帯電器１１と、現像手段としての現像器１２と、クリーニング手段としてのクリーナー１３等が一体的にユニット化されて構成してあり、画像形成装置本体Ｂに取り外し可能に装着されている。レーザスキャナユニット１０は、多面体ミラー、多面体ミラー回転用モータ、レーザユニット等がユニット化されて構成してある。
【００４４】
感光ドラム８は矢印の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転駆動され、まず、その外周面は帯電器１１によって一様に帯電される。次に、その帯電面に対してレーザスキャナユニット１０から画像情報に基づくレーザ光Ｌａが照射され、感光ドラム８の一様帯電面に画像情報に基づいた潜像画像が電子写真方式で形成される。この潜像は現像剤としてのトナーを内蔵する現像器１２の現像ローラからトナーの付着を受けて現像される。この現像されたトナー画像が転写ローラ１４の位置において、レジスト部から感光ドラム８と転写ローラ１４との対向部である転写部に所定タイミングにて給送された記録材Ｐに感光ドラム面側から静電転写される。
【００４５】
上記の転写部で感光ドラム８面からトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、感光ドラム面から分離され、本発明に係る像加熱装置としての加熱定着装置１５へと搬送されて未定着トナー画像（未定着画像）の定着処理を受ける。これにより未定着トナー画像が永久画像として記録材面上に加熱定着される。
【００４６】
加熱定着装置１５を出た記録材Ｐは、中間排出ローラ１６ａ、排出ローラ１６ｂ等からなる排出ユニットにより排出トレイ１７上に排出される。
【００４７】
一方、記録材分離後の感光ドラム８面はクリーナー１３により転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清掃されて繰り返して画像形成に供される。
【００４８】
また、画像形成装置本体Ａの側面には、冷却ファン１８が取り付けてあり、適宜冷却ファンを回転して外気を機内に取り込むことで画像形成部、電装基板等の昇温箇所を冷却する。また、冷却ファン１８の近傍には、サーミスタ等の温度検知手段１９が取り付けられている。冷却ファン１８によって機外の空気を取り込んだ際に、画像形成装置が設置されている環境の温度を温度検知手段１９で検知し、その検知結果に基づいて加熱定着装置１５の温度制御シーケンスにフィードバックする。
【００４９】
（２）加熱定着装置
図２は加熱定着装置１５の横断側面模型図、図３は加熱定着装置の一部切欠き正面模型図、図４は断熱ベルトの層構成説明図である。
【００５０】
加熱定着装置１５は、図２および図３に示すように、加熱部材としてのエンドレス状の薄肉の断熱ベルト（加熱回転体）２２を挟んでバックアップローラ２１と加圧部材としての弾性加圧ローラ（以下、加圧ローラと記す）３０がそれぞれ配置してある。そして断熱ベルト２２の外部に、加熱手段（加熱源）として非接触式の放射加熱源（ハロゲンヒータ、あるいはカーボンヒータ等）２４と、放射加熱源２４からの放射熱を断熱ベルト２２表面に向けて反射させる反射部材２５を有する。
【００５１】
バックアップローラ２１は、断熱ベルト２２の内径よりも小径の細長いローラ形状に形成してあり、芯金２１ａと、芯金２１ａ周りに設けた中央大径芯軸部２１ｂとを有する。そして芯金２１ａの長手両端が手前側と奥側の装置シャーシ側板１８，１９に軸受２６を介して回転自在に支持されている。
【００５２】
加圧ローラ３０は、バックアップローラ２１と略同じ長さの細長いローラ形状に形成してあり、芯金３１と、芯金３１周りに加圧中央大径芯軸部として設けた弾性層３２と、弾性層３２周面を被覆する離型層３３とを有する。この加圧ローラ３０は、断熱ベルト２２を挟んでバックアップローラ２１と平行に配置され、芯金３１の長手両端が手前側と奥側の装置シャーシ側板１８，１９に軸受３４を介して回転自在に支持されている。
【００５３】
バックアップローラ２１の芯金２１ａの長手両端は加圧バネＳにより加圧ローラ３０側に加圧され、中央大径芯軸部２１ｂを断熱ベルト２２内面に圧接させることにより、中央大径芯軸部２１ｂと断熱ベルト２２との間に圧接ニップ部Ｋを形成している。この圧接ニップ部Ｋの位置において断熱ベルト２２表面が加圧ローラ３０表面の離型層３３に加圧されることにより、断熱ベルト２２と加圧ローラ３０との間に所定幅の定着ニップ部Ｎを形成している。Ｗは定着ニップ部Ｎにおける記録材Ｐの搬送挟持域（通紙域）である。
【００５４】
放射加熱装置２４と反射板２５はそれぞれ装置シャーシ側板１８，１９に支持固定されている。
【００５５】
断熱ベルト２２の表面には、温度検知手段２３として温度サーミスタ等が接触あるいは赤外温度検知センサー等が非接触に配置されており、この温度検知手段２３は断熱ベルト２２表面の温度検知情報をＣＰＵとＲＡＭやＲＯＭのメモリからなる温度制御回路１１０に出力する。
【００５６】
ＩＧは上記の転写部で感光ドラム８面からトナー画像の転写を受けた記録材Ｐの先端を定着ニップ部Ｎに案内する定着入口ガイドである。ＯＧは定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐの先端を排出ユニットに案内する定着排出ガイドである。定着入口ガイドＩＧと定着排出ガイドＯＧはそれぞれ耐熱性グレードのＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＰＳ等を用いて形成されている。
【００５７】
以下に、断熱ベルト２２、バックアップローラ２１、および加圧ローラ３０の構成を詳しく説明する。
【００５８】
（ａ）断熱ベルト
図４に示すように断熱ベルト２２は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の耐熱性樹脂、あるいはＳＵＳ、Ｎｉ等の金属より形成される薄肉の可撓性を有するエンドレスベルト状の基層２２ａを基材として成る。基層２２ａとしては、後述する断熱層２２ｂの熱伝導率や厚みにも依るが、熱伝導性の低い部材を使用した方が好ましい。基層２２ａの外側（定着ニップ部Ｎ側）には、以下の方法により形成された断熱層２２ｂが形成されている。
【００５９】
断熱層２２ｂとしては、シリコーンゴム組成物であり、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に平均粒子径が５００μｍ以下の中空フィラーを０．１〜２００重量部配合してなるシリコーンゴム組成物を加熱硬化（焼成および硬化）して形成される。ここで、中空フィラーとしては、硬化物内に気体部分を持つことでスポンジゴムのように熱伝導率を低下させるもので、マイクロバルーン材等がある。このような材料としては、ガラスバルーン、シリカバルーン、カーボンバルーン、フェノールバルーン、アクリロニトリルバルーン、塩化ビニリデンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、シラスバルーンなど、いかなるものでもかまわない。
【００６０】
無機系マイクロバルーンの具体例を以下に挙げるが中空フィラーはこれらに限定されない。シラスバルーンとしては、イヂチ化成（株）製のウインライト、三機工業（株）製のサンキライト、ガラスバルーンとしては、日本板硝子（株）製のカルーン、旭ガラス（株）製のセルスター、３Ｍ（株）製のグラスバブルズフィラー、シリカバルーンとしては、旭硝子（株）製のＱ−ＣＥＬ、フライアッシュバルーンとしては、ＰＦＡＭＡＲＫＥＴＩＮＧ（株）製のＣＥＲＯＳＰＨＥＲＥＳ、アルミナバルーンとしては、昭和電工（株）製のＢＷがある。ジルコニアバルーンとしては、ＺＩＲＣＯＡ（株）製のＨＯＬＬＯＷ    ＺＩＲＣＯＮＩＵＭ    ＳＰＨＥＥＳ、カーボンバルーンとしては、呉羽化学（株）製クレカスフェアなどである。これらの中では、中空フィラー自体が弾性を有するもの、即ち、熱可塑性樹脂製中空バルーン、特に塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルの重合物或いはこれらのうち、２種以上の共重合物などからなるものが好適である。
【００６１】
さらには、熱膨張マイクロバルーン材として、松本油脂製薬株式会社の松本マイクロスフェア−Ｆシリーズ、エクスパンセル社のエクスパンセルシリーズ等などを挙げることができる。熱膨張マイクロバルーンの場合には、未膨張の樹脂マイクロカプセルは通常その直径が約１〜５０μｍであり、これを適切な加熱温度で膨張させ直径が約１０〜５００μｍ程度のほぼ真球に近い球体とすることができる。
【００６２】
また、中空フィラーの強度を持たせるため等の理由で、表面に無機フィラー等を付着させたものでもよい。この場合、シリコーンゴム組成物内で十分な熱伝導性の低下を行うには、中空フィラーの真比重が０．０１〜１．０であることが好ましく、より好ましくは０．０１〜０．５である。但し、熱膨張マイクロバルーンを用いる場合には、未膨張時のマイクロバルーンの真比重は０．５〜１．４程度が好ましい。真比重が小さすぎると配合・取り扱いが難しいばかりか、中空フィラーの耐圧強度が不十分で成形時に破壊してしまい、軽量化、熱伝導率の低下ができなくなってしまう。
【００６３】
また、比重が大きすぎると、中空フィラーの殻の厚さが大きく、熱伝導性の低下が十分とはならない場合が生じる。
【００６４】
また、中空フィラーの平均粒子径は、５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下で、平均粒子径が大きすぎると成形時の射出圧力により中空フィラーが破壊されてしまい、熱伝導率が高くなってしまったり、ロール成形後の表面の粗さが大きくなってしまうなどの問題が生じる。中空フィラーの平均粒子径の下限は特に制限されないが、通常、１０μｍ、特に２０μｍである。なお、ここでの平均粒子径は、通常、レーザー光回折法による重量平均値（又はメジアン径）として求めることができる。
【００６５】
上記中空フィラーの配合量は、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に対し０．１〜２００重量部であり、好ましくは０．２〜１５０重量部、より好ましくは０．５〜１００重量部である。この場合、中空フィラーの熱定着ロール用シリコーンゴム組成物中での含有量が体積比で１０〜８０％、特に１５〜７５％となるように配合することが好ましい。体積割合が少なすぎると熱伝導率の低下が不十分で、また多すぎると成形、配合が難しいだけでなく成形物もゴム弾性のない脆いものとなってしまうおそれがある。
【００６６】
また、熱膨張マイクロバルーンを未膨張でオルガノポリシロキサン組成物に混入させる場合には、マイクロバルーンが熱膨張することを考慮してオルガノポリシロキサン組成物１００重量部に対して未膨張のマイクロバルーンを０．１〜１０重量部程度混入、加熱硬化させることで断熱性の良好な断熱層を形成できる。
【００６７】
一方、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物としては、シリコーンゴム層を形成する公知の組成の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を使用することができ、有機過酸化物硬化型のものでも付加反応硬化型のものでもよい。
【００６８】
また、このオルガノポリシロキサン組成物の構造は基本的には直鎖状構造を有するが、部分的には分岐状構造、環状構造などであってもよい。分子量については、特に限定なく、粘度の低い液状のものから、粘度の高い生ゴム状のものまで使用できるが、硬化してゴム状弾性体になるためには、２５℃での粘度が、１００センチポイズ以上であり、通常１００〜１，０００，０００、特に５００〜１００，０００であることが好ましい。
【００６９】
上記熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物には、その他の成分として、必要に応じて、シリカ微粒子、炭酸カルシウムのような充填剤、補強剤となるシリコーン系のレジン、カーボンブラック、導電性亜鉛華、金属粉等の導電剤、窒素含有化合物やアセチレン化合物、リン化合物、ニトリル化合物、カルボキシレート、錫化合物、水銀化合物、硫黄化合物等のヒドロシリル化反応制御剤、酸化鉄、酸化セリウムのような耐熱剤、ジメチルシリコーンオイル等の内部離型剤、接着性付与剤、チクソ性付与剤、連泡化剤としてのトリエチレングリコール等を配合することは任意とされる。
【００７０】
ここで、シリコーンゴム組成物は、その硬化物（シリコーンゴム）の熱伝導度が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下、特に０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、かかる熱伝導度を達成するように配合組成を調整することが好ましい。熱伝導度が０．２Ｗ／ｍ・Ｋより高いと、本発明の目的を達成し得ない。
【００７１】
なお、上記断熱シリコーンゴム層２２ｂの厚さは特に制限されないが、有効な断熱性を有し、かつ熱容量が大きくなりすぎず、小径のベルトを構成するためには、０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは０．８〜２．５ｍｍとすることが好ましい。
【００７２】
また、上記断熱ベルトの外表面には離型層２２ｃが被覆してあっても良い。離型層２２ｃは、長期間に渡り放射加熱装置２４により加熱され、記録材Ｐから多数回の摩擦を受け、さらにトナーに曝される。このため、離型層２２ｃには、良好な耐熱性、摺動性、トナー離型性が要求される。このような要求を満たす好ましい材料としての例としては、フッ素樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、液晶ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミド等を挙げることができる。
【００７３】
フッ素系樹脂としては、フッ素系樹脂コーティング剤やフッ素系樹脂チューブなどにより形成され、例えば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−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、フッ化エチレンポリプロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）等を挙げることができる。コーティングとしては、ラテックスやダイエルラテックス（ダイキン工業社製、フッ素系ラテックス）、ディスパージョンによるディッピング塗工、スプレー塗工等、断熱ベルトの表面に被覆するどのような方法であっても良い。
【００７４】
（ｂ）断熱ベルトの製法例
上記断熱ベルト２２の製造方法としては、特に限定されることはないが、一例として図５を用いて以下に説明する。
【００７５】
図５は断熱ベルト２２の製造装置の一例の断面模型図である。
【００７６】
１０５はシリコーンゴム注型のための筒状金型であり、１０２は注型孔１０３を有する端部キャップ金型、１０４は１０２と反対に位置する端部キャップ金型である。また、１０１は断熱ベルト２２の基層２２ａを保持する芯金型であり、例えば芯金型１０１をポリイミドワニスにディッピング、焼成イミド化後にポリイミド基層２２ａを得、それを筒型金型１０５に挿入する。このとき、筒型金型１０５の内面には、例えばＰＦＡペレットを予め充填させておく、もしくは、フッ素樹脂チューブを介在させておいても良い。基層２２ａを保持した芯金型１０１を筒型金型１０５に挿入後に端部キャップ金型１０４および１０２により端部を塞ぎ、次いで上記オルガノポリシロキサンを主成分とする液状シリコーン組成物を端部キャップ金型１０２の注型孔１０３より筒型金型１０５の断熱層成形部１０６に注入する。上記によりシリコーンゴム組成物を注型後に硬化する必要があるが、その硬化条件は特に制限はされない。一般的には、１００〜１５０℃で１０分〜１時間加熱硬化させ、端部キャップ金型１０４および１０２、筒型金型１０５から脱型後に更に１８０〜２００℃で２〜４時間ポストキュアーすることが好ましい。以上によりシリコーン組成物を加熱硬化させた後に芯金型１０１を脱型し、断熱ベルト２２を得る等の製造方法が挙げられる。
【００７７】
その他、表面の離型層２２ｃをシリコーンゴム硬化後にディッピング塗工、スプレー塗工等の方法や熱収縮性チューブをエアーで膨らませて断熱ベルト２２を挿入後に熱収縮させる方法等、後加工により被覆する方法があり、製造方法や順序等は任意に決定することができる。
【００７８】
なお、フッ素系樹脂コーティング剤又はフッ素系樹脂チューブを離型層２２ｃとして形成する場合にはシリコーンゴム層との接触面は、コロナ放電処理、ナトリウムナフタレン法、スパッタエッチング法、液体アンモニア法などにより、シリコーンゴムとの接着を有利にすることが好ましい。更に、接着耐久性を向上させるためにプライマー処理を使用してもよい。
【００７９】
また、離型層２２ｃの厚さも適宜選定されるが、１〜５０μｍ、特に５〜３０μｍとすることが好ましい。
【００８０】
（ｃ）他の断熱ベルト例
断熱層２２ａを形成するシリコーンゴム組成物としては、上記の中空フィラーを添加する他に吸水性ポリマーおよび水を添加する方法がある。かかるシリコーンゴム組成物としては、オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に吸水性ポリマーを０．１〜５０重量部、水を１０〜２００重量部、その他、白金化合物触媒のような硬化触媒、ＳｉＨポリマーのような架橋剤を添加した組成物を形成後、加熱成形して成る組成物を断熱層としても良い。またこの場合には、以下の３段階あるいは２段階に分けて加熱する。すなわち、第一段階では、シリコーンベースポリマーの実質的な硬化が起こらず、しかも水分が蒸発しない１００℃以下、好ましくは５０〜８０℃のもとで１０〜３０時間加熱して型成型する。次いで第二段階では、該型成形物を１２０〜２５０℃、好ましくは１２０〜１８０℃で１〜５時間加熱して、含まれている水及び水を含んだ不純物中の水分を蒸発させる。この水分が蒸発する際の加熱条件により独立した各気泡が連続気泡構造に転化する条件としても転化しない条件としても構わない。硬化速度が速ければ転化せずに独立した気泡が多くなり、架橋による実質的硬化が生じないようにコントロールすれば、連続気泡構造に転化する。そして、最後の第三段階では、得られた気泡体を１８０〜３００℃、好ましくは２００℃〜２５０℃で２〜８時間加熱して、硬化を進めることにより、所望の多孔質ゴム状弾性体のシリコーンゴム層を完成させる。
【００８１】
二段階の加熱とする場合には、上記加熱段階の後の二段階を同じ加熱温度で続けて実施する方法がある。なおこの場合には、高い温度での硬化となるため、独立した気泡で硬化されやすい傾向がある。
【００８２】
（ｄ）放射加熱装置および反射板
放射加熱源２４としては、ハロゲンヒータあるいはカーボンヒータ等が用いられる。反射部材２５には放射加熱源２４を内包するよう湾曲した形状を施している。反射部材（以下、反射板と記す）２５として、少なくとも放射加熱源２４を内包する内面にアルマイト処理を施した高純度のアルミ材や、増反射および反射率を保持する目的で、ＰＶＤ処理により金メッキや銀メッキ等を施したアルミ材、銅材等の金属板等が適宜用いられ、反射率を９０％以上になるように形成されている。上記の放射加熱源２４および反射板２５により断熱ベルト２２の表面は主に赤外光によって急速に加熱される。すなわち、放射加熱源２４から放射する赤外光を反射板２５により反射させて断熱ベルト２２表面に照射することによって断熱ベルト２２表面を急速に加熱させる。
【００８３】
（ｅ）バックアップローラ
バックアップローラ２１の材質としては、特に加圧ローラ３０との間の加圧力によって大きく撓むことの無い材料であれば、特にその材質に限定はないが、出来るだけ熱容量が少なく、機械的強度を有する部材が適している。例えば、快削鋼（ＳＵＭ）等の鉄材により芯金２１ａを形成し、芯金２１ａの周りに多孔質のセラミック部材を被覆して中央大径芯軸部２１ｂを形成している。これによりバックアップローラ２１を小径に形成した場合でも高いヤング率の部材で構成されるため、撓みにくく、その長手方向（記録材面上において記録材搬送方向Ｙと直交（交差）する方向）で均一な定着ニップ幅が形成しやすくなる。
【００８４】
（ｆ）加圧ローラ
加圧ローラ３０は、アルミや快削鋼（ＳＵＭ）等の鉄材の芯金３１の周りに加圧中央大径芯軸部としてシリコーンゴム等の弾性層３２を形成し、さらに表面には、フッ素系樹脂コーティング剤やフッ素系樹脂チューブなどにより離型性が良好な離型層３３を形成している。樹脂としては、例えば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−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、フッ化エチレンポリプロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）等を挙げることができる。その他コーティングとしては、ラテックスやダイエルラテックス（ダイキン工業社製、フッ素系ラテックス）等が挙げられ、コーティング塗工の場合にはディスパージョンによるディッピング塗工、スプレー塗工等どのような方法であっても良い。
【００８５】
また、加圧ローラ３０の弾性層３２としては、上記断熱ベルト２２の断熱層２２ｂと同様に、中空フィラーや気泡を含有するシリコーンゴム層、あるいは、従来例における発泡ゴム層にした方が良い。これは、断熱ベルト２２の表面から加圧ローラ３０へ逃げる熱量を軽減し、断熱ベルト２２の表面が加熱される時間を短縮することが可能になるからである。すなわち加圧ローラ３０の熱容量が大きく、また熱伝導率が少しでも大きいと、外表面から受ける熱を吸収しやすく、表面温度が上昇しにくくなるため、断熱ベルト２２の表面から加圧ローラ３０への熱の流れが多くなり、断熱ベルト表面が所望の温度まで到達する時間が延びてしまうことになる。よって加圧ローラ３０の弾性層３２としては、できるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材質の方が、断熱ベルト２２表面の立ち上がり時間に有利である。
【００８６】
ここで、上記シリコーンゴムのソリッドゴム層は一般的に熱伝導率が０．２５〜０．２９Ｗ／ｍ・ｋ、発泡ゴムは０．１１〜０．１５Ｗ／ｍ・ｋであり、発泡ゴムはソリッドゴムの約半分の値を示す。また、熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約１．０５〜１．３０、発泡ゴムが約０．５５〜０．８５である。従って、弾性層３２の好ましい形態としては熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・ｋ以下で、比重が０．８５以下の断熱効果の高い発泡ゴムの方が好ましいことがわかる。
【００８７】
しかし、発泡ゴムは従来例でも挙げたように製造過程での毒性の高いガスの発生や、臭いの問題、硬化阻害の問題、さらに、硬化時に副生する水素ガスを利用する発泡ゴム成形のように水素ガスの爆発性、未硬化物の保存時の取り扱いに注意を要するなどの問題や、さらに熱伝導性を下げることが耐久性の観点から困難であることから、均一な気泡を形成しやすい中空フィラーや気泡を含有する上記断熱ベルト２２と同様の断熱層２２ｂを加圧ローラ３０の弾性層３２に利用した方がウォームアップタイムやファーストプリントアウトタイムの短縮化および耐久性を両立し易い。特にオルガノポリシロキサンに中空フィラーを含有させた組成物や吸水性ポリマーおよび水を含有させた組成物から形成した断熱層では熱伝導率をさらに下げて０．０７〜０．１１Ｗ／ｍ・ｋとすることも可能であり、さらにウォームアップタイムやファーストプリントアウトタイムを短縮し、かつ耐久性を確保することが可能である。
【００８８】
（３）加熱定着動作
図３において、３５は加圧ローラ３０に回転駆動力を与えるための駆動ギアである。駆動ギア３５は加圧ローラ３０の芯金３１の一方の長手端部に設けてあり、回転駆動系Ｍより回転駆動力を受けて加圧ローラ３０を矢印の反時計方向(図２）へ所定速度（プロセススピード）にて回転駆動させる。定着ニップ部Ｎに記録材Ｐが導入されていない場合、断熱ベルト２２は加圧ローラ３０の回転力を定着ニップ部Ｎを介して受けることで矢印の時計方向に従動回転する。またバックアップローラ２１は断熱ベルト２２の回転力を圧接ニップ部Ｋを介して受けることで断熱ベルト２２と共に矢印の時計方向に従動回転する。以上により、加圧ローラ３０と断熱ベルト２２は定着ニップ部Ｎを形成しながらそれぞれ回転した状態となる。
【００８９】
加圧ローラ３０、断熱ベルト２２、およびバックアップローラ２１の回転状態において温度制御回路１１０は温度検知手段２３から温度検知情報を取り込む。温度制御回路１１０は、その検知温度情報に基づいてヒータ駆動回路１１１を波数制御、位相制御等の制御方式により放射加熱源２４への通電デューティを微調することにより、断熱ベルト２２の温度を記録材Ｐ上の未定着トナー画像Ｔの定着可能な所定の定着温度（目標温度）に維持するよう制御している。これによって定着ニップ部Ｎの温度は定着温度に維持される。
【００９０】
定着ニップ部Ｎの温度を定着温度に維持した状態で、未定着トナー画像Ｔを形成担持させた記録材Ｐが定着入口ガイドＩＧにより定着ニップ部Ｎに導入されると、記録材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ３０と断熱ベルト２２とで挟持搬送される。そしてその搬送過程において、断熱ベルト２２表面から得られる熱と、バックアップローラ２１と加圧ローラ３０の加圧力に応じた圧力と、によって記録材Ｐ上の未定着トナー画像Ｔの加熱定着を行う。このときの定着ニップ部Ｎ内での未定着トナー画像Ｔと断熱ベルト２２の様子を図６を用いて説明する。
【００９１】
図６は断熱ベルトによる未定着トナー画像の加熱定着の様子を示す説明図である。
【００９２】
未定着トナー画像Ｔが形成された記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに導入されると、未定着トナー画像Ｔは断熱ベルト２２によって加圧され、潰された状態となる。このとき、断熱ベルト２２は弾性を有するため、トナー画像Ｔの凹凸に対応して微少に変形する。この結果、トナー画像Ｔを包み込むように断熱ベルト２２表面が凹む。この結果、トナー画像Ｔに対して、断熱ベルト２２の接触面積が増え、効率的に断熱ベルト２２から記録材Ｐ上のトナー画像Ｔへ熱が伝えられる。これにより、記録材上Ｐのトナー画像Ｔは永久画像として記録材Ｐ上に固着状態となる。
【００９３】
（４）性能確認試験例
以上、本実施例における加熱定着装置１５のファーストプリントアウトタイム、耐久性能、定着一様性を確認した。使用した画像形成装置のプロセススピードは２６０ｍｍ／ｓｅｃであり、１分間に４５枚のプリントを実施するレーザービームプリンタを用いて実験した。それぞれ比較に用いた加熱定着装置の構成は以下の通りである。
【００９４】
まず、実験に用いた加熱定着装置１５の共通部分について説明する。
【００９５】
断熱ベルト２２内部に配置されるバックアップローラ２１としては、外径９ｍｍのＳＵＭ芯金２１ａの周りに、中央大径芯軸部２１ｂとして、嵩密度が０．５ｇ／ｃｍ３、内部気孔率が、４２％で形成してあるセラミック多孔質体を厚み１．５ｍｍで形成したものを用いる。
【００９６】
断熱ベルト２２を介して定着ニップ部Ｎを形成するために加圧ローラ３０においては、外径１２ｍｍのＳＵＭ芯金３１の周りに、弾性層３２として厚み３ｍｍの中空フィラー含有シリコーンゴム層を形成し、さらに最表層には３０μｍ厚のＰＦＡチューブを被覆した。
【００９７】
なお中空フィラーとしては、粒径８０μｍのアクリロニトリルバルーンをオルガノポリシロキサン組成物１００重量部に対して３０重量部、気泡が連結するようにトリエチレングリコールを微少量配合し、加熱硬化後の加圧ローラ３０としては、弾性層３２部の熱伝導率を０．１２Ｗ／ｍ・Ｋとした。
【００９８】
放射加熱源２４としては、１００Ｖ電圧で８００Ｗの出力を有するガラス管径が６ｍｍのハロゲンヒータを使用し、ハロゲンヒータの外側には、アルマイト処理した反射率９１％の鏡面状アルミより形成した反射板２５を配置した。
【００９９】
また、断熱ベルト２２としては、厚み３０μｍのポリイミド層を基層２２ａとし、その外側に断熱層２２ｂとして断熱ゴムを１．１ｍｍの厚みで形成し、表面には離型層２２ｃとして１０μｍのＰＦＡ樹脂をコーティングした。断熱ベルト２２の周長は基層であるポリイミド層の内周長で５８ｍｍとした。よって断熱ベルト２２の外周長としては、約７４ｍｍとした。
【０１００】
以下の実験では、断熱ベルト２２の断熱弾性層２２ｂに含有する中空フィラーの量を振って熱伝導率を変化させ、各熱伝導率の断熱ゴムを使用した場合にそれぞれのファーストプリントアウトタイム（ＦＰＯＴ）、耐久性能、定着均一性を比較評価した。
【０１０１】
ファーストプリントアウトタイムは、レーザープリンタがプリント信号を受信して回転動作および通電動作を開始した時点から、記録材Ｐ上の未定着トナー画像Ｔを加熱定着後に排出トレイ１７上に排出され終わるまでの時間を計測した。
【０１０２】
耐久性能に関しては、坪量８０ｇ／ｍ２のＡ４サイズの記録材Ｐを連続してプリント動作を継続し、断熱ベルト２２が破断する等の不具合が発生するまで続け、問題なく定着ニップ部Ｎに通紙（定着ニップ部Ｎで挟持搬送）された記録材Ｐの枚数をカウントした。
【０１０３】
また、定着均一性の評価としては、６００ｄｐｉ画像で記録材Ｐ上に１ドットライン分の画像と２ドットライン分の非画像部を交互に形成したハーフトーン画像、および全面ベタ黒印字したベタ黒画像を用いて坪量８０ｇ／ｍ２のＡ４サイズの記録材Ｐを加熱定着し、定着ムラを目視で５段階に識別し、ランクサンプルを作成して目視評価した。ランクは１から５までの整数とし、１が最も劣悪、５が最もレベルが良いとし、それぞれハーフトーン画像とベタ黒画像を8枚づつプリントし、合計16枚のランクの平均ランクを比較した。
【０１０４】
以下にそれぞれの実験に用いた断熱ベルト２２の中空フィラー量と熱伝導率を示す。
【０１０５】
なお、今回用いた断熱ベルト２２に配合した中空フィラーとしては、松本油脂製薬社製の松本マイクロスフェアシリーズのＦ−８５という粒径２０〜３０μｍ、真比重１．０５の熱膨張マイクロバルーンを使用した。各実験での中空フィラー混入量はオルガノポリシロキサン組成物１００重量部に対して上記マイクロバルーンの未膨張時の混入量を示す。
［実験１］  中空フィラー：０．０５重量部、熱伝導率：０．１６Ｗ／ｍ・Ｋ
［実験２］  中空フィラー：０．１重量部、熱伝導率：０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ
［実験３］  中空フィラー：０．３重量部、熱伝導率：０．１３５Ｗ／ｍ・Ｋ
［実験４］  中空フィラー：１重量部、熱伝導率：０．１２Ｗ／ｍ・Ｋ
［実験５］  中空フィラー：７重量部、熱伝導率：０．０８Ｗ／ｍ・Ｋ
［実験６］  中空フィラー：１０重量部、熱伝導率：０．０７Ｗ／ｍ・Ｋ
［実験７］  中空フィラー：１２重量部、熱伝導率：０．０６Ｗ／ｍ・Ｋ
また、比較テストとして、従来例で示されている断熱層として発泡シリコーンゴム層を用いた場合を示す（特許文献４の特開２００２−２７８３３８号公報）。
【０１０６】
なお、比較用テストとしては、発泡シリコーンゴム層のみを弾性層とする場合（比較１）、従来例にあるように発泡シリコーンゴム層の上にさらにシリコーンゴム層を形成した場合（比較２）、さらに比較２の構成で、断熱ベルトの周長を倍（内周長で１１６ｍｍ）とした場合（比較３）で同様に確認した。
［比較１］  発泡シリコーンゴム１．１ｍｍ、熱伝導率：０．１３Ｗ／ｍ・Ｋ
［比較２］  発泡シリコーンゴム０．９ｍｍ、ソリッドゴム０．２ｍｍ、
熱伝導率：０．１７Ｗ／ｍ・Ｋ、内周長５８ｍｍ
［比較３］  発泡シリコーンゴム０．９ｍｍ、ソリッドゴム０．２ｍｍ、
熱伝導率：０．１７Ｗ／ｍ・Ｋ、内周長１１６ｍｍ
各実験における比較結果を以下に示す。
【０１０７】
【表１】
2006267235.tif 000003
【０１０８】
【表２】
2006267235.tif 000004
【０１０９】
以上の結果より、断熱ベルトとして熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋを超えるとファーストプリントアウトタイムが長くかかってきており、ウォームアップタイムがかかることがわかる。
【０１１０】
近年、ファーストプリントアウトタイムの短縮化が望まれており、この観点からすると断熱ベルト２２の熱伝導率は０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、好ましくは、０．１２Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
【０１１１】
また、耐久性能は中空フィラーの含有量が多くなると厳しくなってきていることがわかる。これは、中空バルーンの割合が多く、バルーンの間に介在するシリコーンゴムの厚みが薄くなり、破断に至りやすくなることを示す。よって、この観点から、中空フィラーや吸水性ポリマーの混入量は所定値以下に決定する必要がある。
【０１１２】
また、中空バルーンの混入量が多くなると中空バルーンの介在量の多少の違いにより定着均一性も若干ではあるが、損なわれる傾向が見られる。
【０１１３】
一方、比較した従来方式の断熱ベルトの場合、発泡シリコーンゴム層のみで弾性層を形成する場合（比較１）にはファーストプリントアウトタイムはそこそこに保つこともできるが、定着均一性が悪化する。
【０１１４】
また、発泡シリコーンゴム層の外側にソリッドゴム層を被覆させた場合には、ファーストプリントアウトタイムが遅くなってしまうことがわかる。これは熱容量が増えてしまうために発生する現象である。
【０１１５】
また、周長が短い断熱ベルトの場合には、断熱層として発泡シリコーンゴムを用いると屈曲による負荷に対して、発泡シリコーンゴムのセルの不均一性により、壁面の薄い部分から破泡し、十分な耐久寿命が得られなかった。よって発泡シリコーンゴムを使用する場合には、断熱ベルトの周長を長くしなくてはならず、これによって熱容量が増加するためにファーストプリントアウトタイムが長くかかってしまった。
【０１１６】
次に断熱ベルトの熱伝導率を一定として、断熱ベルトの断熱層の厚みを変化させて比較実験した。他の構成は上記実験と同様であり、断熱ベルト２２に混入する熱膨張マイクロバルーン量はオルガノポリシロキサン組成物１００重量部に対して３重量部とし、熱伝導率は０．１０Ｗ／ｍ・Ｋの断熱ベルトを得た。断熱ベルト２２の厚みは０．４〜３．４ｍｍで振って確認した。
【０１１７】
比較結果を以下に示す。
【０１１８】
【表３】
2006267235.tif 000005
【０１１９】
以上の結果より、断熱ベルト２２の断熱層２２ｂの厚みを薄くしすぎると断熱ベルトの内部へ熱が逃げやすくなり、その結果ファーストプリントアウトタイムが長くかかってしまうことがわかる。よって厚みとしては、０．５ｍｍ以上、好ましくは０．８ｍｍ以上が良い。一方で厚みが厚くなると、断熱ベルト２２が剛性を有すようになり、屈曲による負荷に対して表面の割れが発生し易くなってしまう。よって断熱ベルト２２の断熱層２２ｂの厚みとしては、３．０ｍｍ以下、好ましくは２．５ｍｍ以下が良い。
【０１２０】
定着均一性に関しては断熱ベルト２２の厚みによる影響は今回振った範囲においては見られなかった。
【０１２１】
次に本実施例における断熱ベルト２２の断熱層２２ｂの外側にソリッドゴムによる弾性層を被覆させた系での確認を実施した。この狙いは、上記実験８〜実験１１において、耐久枚数が３５万枚以上は達成したが、その後耐久を継続した結果３８万枚〜４５万枚で表面に亀裂がみられたからである。亀裂を観察したところ、断熱層のバルーン間の壁部から亀裂が入っていた。
【０１２２】
このため、ウオームアップタイムは多少犠牲になるが、耐久寿命をさらに延ばすことが可能かどうかを見るために上記実験１０の構成で断熱層２２ｂの外側に０．１５ｍｍのソリッドゴムによる弾性層２２ｄ（図７）を形成し、同様にファーストプリントタイム、耐久枚数を確認した。その結果、ファーストプリントアウトタイムは１２．８ｓｅｃとなり、耐久枚数は５０万枚以上達成することができた。
【０１２３】
さらに、断熱層２２ｂのマイクロバルーン量を倍増させたところ、ファーストプリントアウトタイムは８．９ｓｅｃ、耐久枚数はやはり５０万枚以上達成することができた。
【０１２４】
以上のことから、耐久枚数を延命するために本実施例において、断熱ベルト２２の断熱層２２ｂの外側に薄いソリッドゴム層を設ける方法を採用することも可能であることがわかった。特に本実施例では、断熱ベルト２２を小径化することに対して、従来例の発泡シリコーンゴムを使用する場合に比べて耐久性で優位であり、断熱層２２ｂの熱伝導率を従来例に比べ低くすることが可能であり、ファーストプリントアウトタイムの短縮と耐久性の両立を図ることが達成された。
【０１２５】
また、上記実験１０の構成で断熱ベルト２２として、基層２２ａにポリイミド層を使用し、断熱層２２ｂである中空バルーン混入シリコーンゴム層に繋ぎ目のある状態で成型した断熱ベルトを使用した場合には、耐久により、２５万枚通紙によって繋ぎ目から破損が発生した。繋ぎ目により負荷がかからない製法や、繋ぎ目を後処理でシームレス状態に近づけることで改善の見込みはあるものの、上記結果より現時点では、断熱ベルト２２の各層２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄをシームレスで成型することが望ましい。
【０１２６】
本実施例によれば、中空フィラを混入したオルガノポリシロキサン組成物あるいは、吸水ポリマーおよび水を含有させたオルガノポリシロキサン組成物から製造されるバルーン含有シリコン弾性層あるいは気泡含有シリコン弾性層を断熱層２２ｂとして断熱ベルト２２を構成することにより、低熱容量で周長の短い断熱ベルト２２を外部加熱により急速加熱することで、断熱ベルト２２表面を急速に加熱することが可能となる。
【０１２７】
また、断熱ベルト２２の断熱層２２ｂとして形成されるバルーン含有シリコン弾性層や気泡含有シリコン弾性層に含有されるバルーンや気泡が略均一で微小な粒径で弾性層中に均一に分散されることにより、該断熱ベルトの周長を小さくして、曲率半径の小さい屈曲を断熱ベルトに与えても、シリコンスポンジ層のように弱い箇所がないためにシリコンスポンジ層のように破泡に至る可能性が低くなる。このため、屈曲による破壊に対し、十分にマージンがあり、長寿命化が達成される。
【０１２８】
また、従来使用していた発泡シリコンゴム成形時の毒性の高いガスの発生や、臭いの問題も解消され、硬化阻害の問題もなく、さらに、硬化時に副生する水素ガスを利用するスポンジゴム成形のように水素ガスの爆発性、未硬化物の保存時の取り扱いに注意を要するなどの問題の必要性も無くなった。
【０１２９】
さらに、上記断熱ベルト２２の各層２２ａ，２２ｂ，２２ｃを繋ぎ目のないシームレス構造で形成することにより、破損のきっかけとなる虚弱な箇所を作らないため、耐久性に優れた断熱ベルトが形成される。
【０１３０】
また、上記断熱ベルト２２を外部加熱し、該断熱ベルトと加圧ローラ３０の間で形成される定着ニップ部Ｎに未定着トナー画像Ｔが形成された記録材Ｐを導入することで、加熱定着を実施する加熱定着装置として使用した場合には、加熱源２４により断熱ベルト表面を昇温させる時間が短く、クイックスタート性に優れている。
【０１３１】
このため、画像形成動作を実施していない状態で加熱源２４に電力を供給していなくても画像形成動作開始と同時に急速に定着ニップ部Ｎを加熱することができる。このため従来のようなスタンバイ加熱を実施する必要がなく、省エネルギーでかつウォームアップタイムやファーストプリントアウトタイムを低減することが可能になる。
【０１３２】
また、加圧ローラ３０として、弾性層３２に使用する材料を上記断熱ベルト２２の断熱層２２ｂと同様に中空フィラを混入したオルガノポリシロキサン組成物あるいは、吸水ポリマーおよび水を含有させたオルガノポリシロキサン組成物から製造されるバルーン含有シリコン弾性層あるいは気泡含有シリコン弾性層とし、弾性層３２の熱伝導率を０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることにより、外部加熱された断熱ベルト２２表面から加圧ローラ３０側へ流出する熱量を抑えることで、クイックスタート性をさらに増加させることが可能となり、ウォームアップタイムやファーストプリントアウトタイムをさらに低減することが可能になる。
【０１３３】
また、定着ニップ部Ｎにおいて、未定着トナー画像Ｔが形成された面に断熱ベルト２２表面が接する構成となっており、断熱ベルト２２表面に設けた弾性層２２ｄの弾性により、記録材Ｐ上のトナー画像Ｔを包み込む効果により、定着均一性を達成することで、画像の均一性を達成し、ハーフトーン画像における定着ムラを防止することが可能になる。この結果、高画質を同時に達成することができる。
【０１３４】
よって、上記構成の断熱ベルト２２を用いることにより、立ち上がり時の昇温時間の短縮、消費電力の低減、さらには高速、高画質、高寿命といったすべてにおいて優れた性能を達成させ、安定した定着性能が得られる加熱定着装置を提供することができる。
【０１３５】
また、環境安全性を配慮した材料から形成される断熱ベルト、および該断熱ベルトを具備した加熱定着装置を提供することができる。
【実施例２】
【０１３６】
本実施例では、断熱ベルトの内部にローラ部材を少なくとも２本配置し、該ローラ部材よって断熱ベルトにテンションをかけて加圧ローラとの間に幅広の定着ニップ部Ｎを形成することで、小径の断熱ベルトであっても画像形成装置の高速化に十分適用できる加熱定着装置を説明する。
【０１３７】
本実施例の加熱定着装置の構成を図８および図９に示す。
【０１３８】
図８は本実施例に係る加熱定着装置の一例の横断側面模型図、図９は加熱定着装置の変形例の横断側面模型図である。本実施例では、実施例１で示した加熱定着装置１５と同じ部材、機能を有する部材には同一符号を付して再度の説明を省略する。
【０１３９】
図８に示す加熱定着装置１５について説明する。
【０１４０】
断熱ベルト２２の内部にはローラ部材としてバックアップローラ２１と張架ローラ２７を配置している。張架ローラ２７の材質としては、小径でも撓みの少ない部材であれば、どのような部材を用いても構わない。また、バックアップローラ２１と同一部材で構成されていても全く問題ない。また、バックアップローラ２１と張架ローラ２７はそれぞれ長手両端が手前側と奥側の装置シャーシ側板（不図示）に軸受により回転自在に取り付けられてあることが望ましい。
【０１４１】
以上の構成で２本のローラ部材（バックアップローラ２１と張架ローラ２７）によって断熱ベルト２２にテンションをかけることによって、断熱ベルト２２の走行軌跡を安定化させるとともに、２本のローラ部材２１，２７によってテンションがかけられた断熱ベルト２２に対して、２本のローラ部材２１，２７の回転中心の間を走行する断熱ベルト２２周面に対向する位置に加圧ローラ３０を配置する。こうすることで、断熱ベルト２２の加圧ローラ３０接触部位においては、断熱ベルト２２の曲率中心が断熱ベルト２２の外側、すなわち加圧ローラ３０側になるように変形させられる。
【０１４２】
これにより、断熱ベルト２２と加圧ローラ３０の間で形成される定着ニップ幅を広く形成することが可能となり、バックアップローラ２１と加圧ローラ３０の間に付与される加圧力を低く抑えても十分な定着ニップ幅が形成できる。
【０１４３】
よって、加圧力低減によって各ローラ部材（バックアップローラ２１、張架ローラ２７、および加圧ローラ３０）の撓みを低く抑えられるため、断熱ベルト２２やバックアップローラ２１、張架ローラ２７、加圧ローラ３０の小径化、低熱容量化が可能となり、小型の加熱定着装置で構成しても、画像形成装置の高速化に対応可能となる。
【０１４４】
次に図９に示す加熱定着装置１５について説明する。
【０１４５】
図９に示す加熱定着装置１５は、加熱手段として、接触式加熱手段４０を断熱ベルト２２表面に接触する構成となっている。その他の構成ついては図８に示す加熱定着装置１５の構成と同じである。
【０１４６】
接触式加熱手段４０の構成としては、加熱用ヒータ４６により断熱ベルト２２の表面に摺動しながら急速加熱する面状発熱体であり、その詳細を図１０を用いて説明する。
【０１４７】
図１０の（ａ）は接触式加熱手段４０の縦断面模型図、（ｂ）は加熱用ヒータ４６の表面側の平面図と温調制御系の説明図である。
【０１４８】
図１０において４１は加熱用ヒータ４６の細長い基板で、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性のセラミックス基板やポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板より形成されている。基板４１表面側には長手方向に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の通電発熱抵抗層４２をスクリーン印刷等により、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に塗工して形成してある。
【０１４９】
加熱用ヒータ４６の断熱ベルト２２側（表面側）には、熱効率を損なわない範囲で加熱用ヒータ４６の通電発熱抵抗層４２を保護する保護摺動層４３を設けてあっても良い。ただし、保護摺動層４３の厚みは十分薄く、表面性を良好にする程度が好ましい。その例としては、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）、エチレンテトラフルオロエチレン樹脂（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＣＴＥＦ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂層を単独ないしは混合して被覆するか、あるいはグラファイト、ダイアモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）、二硫化モリブデン等からなる乾性被膜潤滑剤、ガラスコート等の保護摺動層４３が考えられる。
【０１５０】
また、加熱用ヒータ４６と断熱ベルト２２の摺動による加熱用ヒータ４６表面の汚染防止のために、加熱用ヒータ４６と断熱ベルト２２の間に回転自在の薄肉シームレスフィルムを介在させる方法や、巻き取り式の薄肉シートを介在させる方法を採用することもできる。但し、その場合には、加熱用ヒータから断熱ベルトへの熱流を阻害しないよう、十分に薄く、熱伝導フィラーを混入したポリイミドシートや金属シートやフィルムを介在させることが望ましい。例えば、ＳＵＳ材より形成されるシームレスフィルムを介在させる場合には、厚み４０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下とすることが望ましい。ポリイミドシート等を介在させる場合には、ＢＮ等の熱伝導フィラーを混入し、厚み３０μｍ以下、好ましくは２５μｍ以下とすることが望ましい。
【０１５１】
また、加熱用ヒータ４６の基板４１として熱伝導性の良好な窒化アルミ等を使用する場合には、通電発熱抵抗層４２は基板４１に対して断熱ベルト２２と反対側に形成してあっても良い。
【０１５２】
また、断熱ベルト２２の走行軌跡に沿う形状すなわち、断熱ベルト２２の外周面に倣う方向で加熱用ヒータ４６の断熱ベルト２２摺動面に凹方向に曲率を設けることで、断熱ベルト２２外周面との接触面積を増やすことができる。これによって加熱用ヒータ４６で発せられた熱を効率良く断熱ベルト２２へ伝えることができる。またこのようにすることで、加熱用ヒータ４６と断熱ベルト２２の間の圧力を低減でき、断ベルト２２の回転トルクを低減することが可能になる。
【０１５３】
４５（図１０（ａ））は加熱用ヒータを保持する断熱ステイホルダーであり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により形成され、熱伝導率が低いほど断熱ベルト２２表面の加熱に際する熱効率が高くなる。よって樹脂層の中に中空のフィラー、例えばガラスバルーン、シリカバルーン等を内包してあっても良い。
【０１５４】
加熱用ヒータ４６の断熱ベルト２２と反対側の基板４１背面には、通電発熱抵抗層４２の発熱に応じて昇温した基板４１の温度を検知するためのサーミスタ等の温度検知手段４４が配置されている。この温度検知手段４４は加熱用ヒータ４６を温度制御するか、異常昇温を監視する目的で設けられている。温度制御に使用する際には、基板４１の長手方向端部にある電極部４２ａから通電発熱抵抗層４２に印加される電圧のデューティー比や波数等を適切に制御することで、加熱用ヒータ４６を発熱させ、加熱・温調する。すなわち、温度検知手段４４からの検知温度情報は温度制御回路４７を介し、加熱用ヒータ通電ドライバとしてのトライアック素子４８に送られる。トライアック素子４８は温度制御回路４７の通電信号に基づいてＡＣ電源４９への通電ＯＮ／ＯＦＦを行う。
【０１５５】
以上、本実施例の変形例では、基板４１背面に温度検知手段４４を配置した加熱用ヒータを直接断熱ベルト２２表面に当接することで断熱ベルト２２表面を加熱するため、断熱ベルト２２表面にサーミスタ等の温度検知手段を当接させないので、断熱ベルト２２表面への負荷が軽減できるメリットがある。
【０１５６】
性能確認試験例
以上本実施例における加熱定着装置の構成において、断熱ベルト２２や各ローラ部材の小径化、画像形成装置の高速化対応について実験を実施した。
【０１５７】
実験に用いた画像形成装置は実施例１と同様のプロセススピード２６０ｍｍ／ｓｅｃのレーザービームプリンタと、３２０ｍｍ／ｓｅｃ（１分間に５５枚のプリント）のレーザービームプリンタである。それぞれの速度のプリンタを用いて、以下の加熱定着装置の構成で実験を実施した。
【０１５８】
断熱ベルトＡ：実施例１で示した実験１０と同様の構成で断熱ベルトの内周長を
５８ｍｍ、断熱層の厚みを０．８ｍｍとし、表面には１０μｍのフッ素
樹脂コートを施した。
【０１５９】
断熱ベルトＢ：断熱ベルトの内周長を５０ｍｍ、断熱層のシリコーンゴム材および
マイクロバルーンの種類、混入量は断熱ベルトＡと同様で、断熱層の
厚みを１０μｍ、表面に１０μｍのフッ素樹脂コートを形成した。
【０１６０】
また、それぞれの断熱ベルトＡおよびＢの内部には、バックアップローラ２１および張架ローラ２７として、外径４ｍｍの内部気孔率４２％のセラミック多孔質ローラを配置した。
【０１６１】
加圧ローラ３０としては、実施例１の実験１０と同様に、外径１２ｍｍのＳＵＭ芯金３１の周りに弾性層３２として厚み３ｍｍの中空フィラー含有シリコーンゴム層、さらに最表層に離型層３３として３０μｍ厚のＰＦＡチューブを被覆したローラＣと、外径１０ｍｍのＳＵＭ芯金３１の周りに弾性層３２として厚み３ｍｍの中空フィラー含有シリコーンゴム層、最表層に離型層３３として３０μｍ厚のＰＦＡチューブを被覆したローラＤを用意した。共に弾性層３２の熱伝導率を０．１２Ｗ／ｍ・Ｋとした。
【０１６２】
以上の構成で各部材を組み合わせて、ファーストプリントタイム、耐久性を実施例１と同様の評価方法で比較評価を行った。
【０１６３】
なお、定着ニップ幅は断熱ベルト２２と加圧ローラ３０の接触幅として定義し、ベタ黒画像が形成された記録材Ｐを定着ニップ部Ｎに滞留させた状態で１０秒間加熱し、光沢が異なる部分の幅を測定して定着ニップ幅とし、８ｍｍ程度確保した。
【０１６４】
また、加圧ローラ３０による加圧位置は、断熱ベルト２２の内側に配置したバックアップローラ２１の回転中心より下流側の張架ローラ２７側とし、断熱ベルト２２の曲率半径の中心が加圧ローラ２７側になるように構成した。
【０１６５】
加熱源に関しては、実施例１と同様である。
【０１６６】
なお、実験１４〜１７はプロセススピード２６０ｍｍ／ｓｅｃの場合、実験１８〜２１は３２０ｍｍ／ｓｅｃの場合である。
[実験１４、１８]
【０１６７】
断熱ベルトＡ、加圧ローラＣ
[実験１５、１９]
【０１６８】
断熱ベルトＢ、加圧ローラＣ
[実験１６、２０]
【０１６９】
断熱ベルトＡ、加圧ローラＤ
[実験１７、２１]
【０１７０】
断熱ベルトＢ、加圧ローラＤ
実験結果を以下に示す。
（１）プロセススピード２６０ｍｍ／ｓｅｃの場合
【０１７１】
【表４】
2006267235.tif 000006
【０１７２】
以上本実施例で示した加熱定着装置１５では、短いファーストプリントタイム、高寿命の耐久性を確保することが可能となる。
【０１７３】
ここで実験１４において実施例１における実験１０より断熱ベルト２２および加圧ローラ３０の構成が同一であるのにファーストプリントタイムが若干早くなっているのは、断熱ベルト２２と加圧ローラ３０によって形成される定着ニップ幅が広く形成されており、定着に必要な断熱ベルト表面温度を低く設定可能になっていることが主要因である。
【０１７４】
ここで、比較実験として、上記実験１４の構成で加圧ローラ３０の断熱ベルト２２への当接位置を記録材搬送方向Ｙ上流側に移動し、断熱ベルト２２がバックアップローラ２１に密着状態にある部分まで加圧ローラ当接位置を移動した場合に、同様のテストを実施したところ、定着ニップ幅は３ｍｍまで減少し、定着可能状態に保つために断熱ベルト２２表面温度は２０℃上昇し、ファーストプリントタイムは１２．５ｓｅｃまで遅くなってしまった。
【０１７５】
以上のことから、断熱ベルト２２の内部に配置した少なくとも２本のローラ部材２１，２７の回転中心の間に加圧ローラ当接位置を設けることは定着ニップ幅を広げ、ファーストプリントタイムを短縮することが可能となることがわかる。
【０１７６】
また、断熱ベルト２２や加圧ローラ３０の外径を小さくした場合にはそれぞれ若干づつではあるが、ファーストプリントタイムが短縮されていることがわかる。特に断熱ベルト２２の小径化はファーストプリントタイム短縮に大きく寄与していることがわかる。
【０１７７】
これに反し耐久枚数が断熱ベルト２２の小径化によって若干低下しているものの、十分な耐久枚数がある。これは、実施例１にて示した実験１０より高寿命となっており、この理由としては、加圧ローラ３０とバックアップローラ２１間に付与する加圧力を小さく抑えても十分な定着ニップ幅が得られることによる。
【０１７８】
よって断熱ベルト２２の内部にローラ部材を少なくとも２本（２１，２７）配置し、断熱ベルト２２および加圧ローラ３０を小径化した上で、定着ニップ幅を十分に稼ぐ本実施例は耐久枚数の極端な低下を招くことなく、クイックスタート性を向上する方式となる。
（２）プロセススピード３２０ｍｍ／ｓｅｃの場合
【０１７９】
【表５】
2006267235.tif 000007
【０１８０】
以上、本実施例において、画像形成装置の高速化を行った場合には、記録材搬送スピードは速くなるが、定着に必要な断熱ベルト２２表面の温度が上昇するため、ファーストプリントタイムは若干遅くなることがわかる。
【０１８１】
但し、断熱ベルト２２や加圧ローラ３０を小径化することが可能な本実施例においては、断熱ベルト２２や加圧ローラ３０の小径化によって画像形成装置の高速化に対してもクイックスタート性を保ち、十分に対応可能な構成であることがわかる。
【０１８２】
本実施例によれば、断熱ベルト２２を少なくとも２本のローラ部材２１，２７によりテンションをかけた状態で張架し、少なくとも２本のローラ部材における中心間の間に走行する断熱ベルト２２に対して加圧ローラ３０を当接することで加圧ローラ３０と断熱ベルト２２により形成される定着ニップ幅を広く形成することができる。このため、周長の短い断熱ベルト２２であっても十分な幅の定着ニップ幅を形成することが可能となる。
【０１８３】
これにより、記録材Ｐ上の未定着トナー画像Ｔを十分に加熱する時間を稼ぐことができ、画像形成装置の高速化に対しても十分な加熱定着を実現することができる。さらに加圧ローラ３０を小径化しても定着ニップ幅を十分に形成することが可能となる。
【０１８４】
〔その他〕
１）加熱定着装置１５において、バックアップローラ２１を従動回転させる装置構成としたが、別途バックアップローラを回転駆動する装置構成としても構わない。
【０１８５】
２）加熱定着装置１５において、断熱ベルト２２に非接触状態で放射加熱源２４により断熱ベルト２２表面を加熱する装置構成としたが、断熱ベルト２２表面を加熱する方式はこれに限定されるものではない。例えば、セラミックヒータによる接触式の加熱手段、高熱伝導の薄肉フィルム内面からハロゲンランプ等の放射加熱手段で加熱する方式、或いはセラミックヒータから可撓性・耐熱性を有する高熱伝導性の薄肉フィルム（加熱フィルム）を介して断熱ベルト２２を加熱する方式等、断熱ベルト２２表面を外部より加熱できる方式であればどのような方式であっても構わない。
【０１８６】
３）本発明に係る像加熱装置は実施例の加熱定着装置としての使用に限られず、未定着画像を記録材に仮に定着せしめる仮定着装置、記録材上の定着画像を再加熱してつや等の画像表面性を改質する表面改質装置等の像加熱装置として用いても有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１８７】
【図１】画像形成装置の一例の全体構成図。
【図２】実施例１に係る加熱定着装置の一例の横断側面模型図。
【図３】実施例１に係る加熱定着装置の一部切欠き正面模型図。
【図４】断熱ベルトの層構成説明図。
【図５】断熱ベルトの製造装置の一例の断面模型図。
【図６】断熱ベルトによる未定着トナー画像の加熱定着の様子を示す説明図。
【図７】断熱ベルトの他の例を示す層構成説明図。
【図８】実施例２に係る加熱定着装置の一例の横断側面模型図。
【図９】実施例２に係る加熱定着装置の他の例の横断側面模型図。
【図１０】（ａ）は接触式加熱手段の縦断面模型図、（ｂ）は加熱用ヒータの表面側の平面図と温調制御系の説明図。
【図１１】従来例に係る加熱定着装置の横断側面模型図。
【図１２】従来例に係る加熱定着装置の横断側面模型図。
【図１３】本発明に係わる断熱ベルトの横断側面模型図。
【図１４】本発明に係わる断熱ベルトの横断側面模型図。
【符号の説明】
【０１８８】
２１・・・バックアップローラ、２２・・・断熱ベルト、２３・・・温度検知手段、
２４・・・放射加熱源、２５・・・反射板、２２ａ・・・基材（耐熱性樹脂シート）、
２２ｂ・・・断熱層、２２ｃ・・・離型層、３０・・・加圧ローラ、
４０・・・接触加熱手段
【図８】
2006267235.tif 000008
【図１０】
2006267235.tif 000009
【図１】
2006267235.tif 000010
【図２】
2006267235.tif 000011
【図３】
2006267235.tif 000012
【図４】
2006267235.tif 000013
【図５】
2006267235.tif 000014
【図６】
2006267235.tif 000015
【図７】
2006267235.tif 000016
【図９】
2006267235.tif 000017
【図１１】
2006267235.tif 000018
【図１２】
2006267235.tif 000019
【図１３】
2006267235.tif 000020
【図１４】
2006267235.tif 000021