(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基層と、前記基層の外側に形成され熱伝導フィラーを含有したゴム層と、前記ゴム層の外側に形成された表層と、を有する筒状のフィルムと、
前記フィルムの内面に接触して熱伝導によって前記フィルムを加熱するヒータと、
前記ヒータと共に前記フィルムを介してニップ部を形成する加圧部材と、
を備え、
前記ニップ部でトナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱してトナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記ゴム層は第１のゴム層と、前記第１のゴム層よりも前記表層に近い第２のゴム層と、を有する複層構造であって、
前記第２のゴム層に含まれる単位体積当たりの前記熱伝導フィラーの量（ｗｔ％）は、前記第１のゴム層に含まれる単位体積当たりの前記熱伝導フィラーの量（ｗｔ％）よりも少ないことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第２のゴム層に含まれる単位体積当たりの前記熱伝導フィラーの個数は前記第１のゴム層よりも少な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】
前記第２のゴム層に含まれる前記熱伝導フィラーの粒径は前記第１のゴム層よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第２のゴム層の厚みは２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
基層と、前記基層の外側に形成され熱伝導フィラーを含有したゴム層と、前記ゴム層の外側に形成された表層と、を有し、ヒータが内面に接触して熱伝導によって加熱され、トナー像を担持した記録材を加熱してトナー像を記録材に定着する定着装置に用いられる筒状のフィルムにおいて、
前記ゴム層は第１のゴム層と、前記第１のゴム層より表層に近い第２のゴム層と、を有する複層構造であって、
前記第２のゴム層に含まれる単位体積当たりの前記熱伝導フィラーの量（ｗｔ％）は、
前記第１のゴム層に含まれる単位体積当たりの前記熱伝導フィラーの量（ｗｔ％）よりも少ないことを特徴とするフィルム。
【請求項６】
前記第２のゴム層に含まれる単位体積当たりの前記熱伝導フィラーの個数は前記第１のゴム層よりも少ないことを特徴とする請求項５に記載のフィルム。
【請求項７】
前記第２のゴム層に含まれる前記熱伝導フィラーの粒径は前記第１のゴム層よりも小さいことを特徴とする請求項５又は６に記載のフィルム。
【請求項８】
前記第２のゴム層の厚みは２０μｍ以上であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のフィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を採用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられる定着装置及びフィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シート材上に形成された画像を加熱する像加熱装置として、熱ローラ方式とフィルム加熱方式の像加熱装置が知られている。特許文献１〜３には、これらの像加熱装置を、シート材上にトナー像を熱定着させるための定着装置として適用した構成が開示されている。
【０００３】
熱ローラ方式を採用する像加熱装置は、内部に加熱体が設けられ、シート材上に形成されたトナー像を加熱する定着ローラと、定着ローラに圧接して定着ニップ部を形成する加圧ローラとを備える。
【０００４】
図１０に熱ローラ方式の像加熱装置の概略構成を示す。
【０００５】
定着ローラ６０（加熱用回転体）は、アルミニウムやステンレス製の中空芯金６４と、その外周を覆う弾性層６２と、さらにその外周を覆う離型層６１とから形成され、中空芯金６４の内部にはハロゲンランプ等の加熱体６５が設けられている。なお、離型層６１は、トナーと定着ローラ６０の離型性を向上させるために設けられるものであって、主にフッ素樹脂等が用いられる。
【０００６】
また、定着ローラ６０表面にはサーミスタ等の温度検知手段６６が当接して定着ローラ６０の温度を検知する。そして温度検知手段６６の検知結果に基づき、不図示の通電制御回路が加熱体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。
【０００７】
また、加圧ローラ７０の芯金７３の外周には、シリコーンゴム、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弾性層７２が形成され、さらにその外周には、フッ素樹脂等を材料とする離型層７１が形成される。
【０００８】
そして、定着ローラ６０と加圧ローラ７０が所定の圧力で相互に圧接して定着ニップ部Ｎを形成して図１０中矢印の方向に回転駆動することで、シート材Ｐを定着ニップ部Ｎに挟み込んで搬送する。そしてシート材定Ｐは、定着ニップ部Ｎを通過する際に加熱および加圧されることでトナー像が定着される。
【０００９】
一方、図１１にフィルム加熱方式の像加熱装置の概略構成を示す。
【００１０】
フィルム加熱方式の像加熱装置は、エンドレス状の定着フィルム８５（加熱用回転体）に加圧ローラ８６が圧接することで定着ニップ部Ｎを形成し、定着ニップ部Ｎにシート材Ｐを挟みこむことでシート材Ｐ上にトナー像を定着させる構成である。
【００１１】
定着フィルム８５はクイックスタート性を向上させるためにフィルムの総厚が１００μｍ〜数ｍｍと薄い。また定着フィルム８５には、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ等の樹脂、ＳＵＳやＮｉ等の金属からなる基層に、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性を有する表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が用いられ
る。
【００１２】
定着フィルム８５は内部に加熱体としての加熱ヒータ８３が備えられており、加熱ヒータ８３を保持するヒータホルダ８９にルーズに外嵌しつつ、加熱ヒータ８３と定着フィルム８５の内側面が直接摺擦する。なお、加熱ヒータ８３にはアルミナ、窒化アルミニウム等のセラミックス板上に通電発熱抵抗パターン８２が形成されたものが用いられ、ヒータホルダ８９はＬＣＰ等の耐熱性樹脂によって形成される。
【００１３】
また、加熱ヒータ８３の定着フィルム８５と摺擦する面と反対側の面には、温度検知手段としてのサーミスタ８４が設けられる。そしてサーミスタ８４の検知結果に基づいて、通電制御部８７に設けられるＣＰＵ８７１、トライアック８７２が加熱ヒータ８３の温度が一定になるように加熱ヒータ８３への通電を制御する。
【００１４】
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において、加熱体を内部に有する加熱用回転体（定着ローラ、定着フィルム）は、基層と離型層の間にシリコーンゴム等を材料とする弾性層が設けられている。
【００１５】
これにより、シート材Ｐがこれらの像加熱装置の定着ニップ部Ｎを通過する際に、弾性層がシート材Ｐ上のトナーに沿って変形してトナーが弾性層に包み込まれることで、トナーに対して均一に熱を与えることができる（特許文献４、５参照）。
【００１６】
すなわち、定着ローラ及び定着フィルムなどの加熱用回転体に弾性層を設けることで、シート材上のトナーを均一に加熱することができ、加熱不足に起因する定着ムラ等の画像不良が無く、高光沢で良質な画像を得ることが可能になる。
【００１７】
特に高速プリンタを行う画像形成装置、及びカラートナーを使用する画像形成装置に備えられる像加熱装置は、定着ムラ等の画像不良を生じやすいので、上記のように定着ローラもしくは定着フィルムに弾性層を設けることは効果的である。
【特許文献１】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献２】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献３】特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献４】特開平１０−１０８９３号公報
【特許文献５】特開平１１−１５３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら上記従来の加熱用回転体、及びこれを備える像加熱装置においては以下に示す問題を生じる。
【００１９】
一般にシリコーンゴム等を材料とする弾性層は、基層や離型層と比較して熱伝導率が低く、熱容量が大きい。よって、内部に設けられる加熱体から基層、弾性層、離型層を介してシート材上に熱を付与する際に、定着ローラもしくは定着フィルム全体が所定の温度に到達するまでに時間を要する。すなわちクイックスタート性が低下する。
【００２０】
さらに弾性層には断熱効果があるので、弾性層、及びその外側の離型層を所定の温度まで加熱するには、内部の基層を高温に設定せざるを得ず、それによって定着ローラもしくは定着フィルムが高温劣化してしまう。
【００２１】
一方でこの問題の解決策として、弾性層の熱伝導率を上げるべく、ＳｉＣ，ＺｎＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＭｇＯ，カーボン等の高熱伝導性フィラーを弾性層に混入させる構成
が提案されている。
【００２２】
この構成によれば加熱体から離型層まで、上記従来例と比較して速やかに熱が伝わるようになるので、クイックスタート性の向上、及び定着ローラもしくは定着フィルムの高温劣化の防止を達成することが可能になる。
【００２３】
しかしながら、一般に高熱伝導性フィラーの硬度は高い。よって、高熱伝導性フィラーを弾性層に混入すると弾性層の硬度が高くなってしまう。
【００２４】
弾性層の硬度が高くなると、上記で説明したように弾性層がシート材上のトナーを包み込んでトナーを均一に加熱することが困難になる。そしてシート材上のトナーを均一に加熱することが出来ない場合には、定着ムラが発生し、光沢が低下する。
【００２５】
すなわち上記従来例に係る加熱用回転体及びこれを備える像加熱装置では、弾性層にフィラーを混入させて熱伝導率を上げつつ、弾性層の硬度を低くしてトナーを包み込むことが可能な構成については開示されていない。
【００２６】
本発明は上記現状に鑑みてなされたものであり、低硬度かつ高熱伝導性を両立する弾性層を備え、高光沢で定着ムラのない良質な画像を得ることが可能な加熱用回転体、及びこれを備える像加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記目的を達成するために本発明にあっては、基層と、前記基層の外側に形成され熱伝導フィラーを含有したゴム層と、前記ゴム層の外側に形成された表層と、を有する筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触して熱伝導によって前記フィルムを加熱するヒータと、前記ヒータと共に前記フィルムを介してニップ部を形成する加圧部材と、を備え、前記ニップ部でトナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱してトナー像を記録材に定着する定着装置において、前記ゴム層は第１のゴム層と、前記第１のゴム層よりも前記表層に近い第２のゴム層と、を有する複層構造であって、前記第２のゴム層に含まれる単位体積当たりの前記熱伝導フィラーの量（ｗｔ％）は、前記第１のゴム層に含まれる単位体積当たりの前記熱伝導フィラーの量（ｗｔ％）よりも少ないことを特徴とする。
【００３０】
また、本発明のフィルムは、基層と、前記基層の外側に形成され熱伝導フィラーを含有したゴム層と、前記ゴム層の外側に形成された表層と、を有し、ヒータが内面に接触して熱伝導によって加熱され、トナー像を担持した記録材を加熱してトナー像を記録材に定着する定着装置に用いられる筒状のフィルムにおいて、前記ゴム層は第１のゴム層と、前記第１のゴム層より表層に近い第２のゴム層と、を有する複層構造であって、前記第２のゴム層に含まれる単位体積当たりの前記熱伝導フィラーの量（ｗｔ％）は、前記第１のゴム層に含まれる単位体積当たりの前記熱伝導フィラーの量（ｗｔ％）よりも少ないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、低硬度かつ高熱伝導性を両立する弾性層を備え、高光沢で定着ムラのない良質な画像を得ることが可能な加熱用回転体、及びこれを備える像加熱装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
［第１の実施の形態］
図１、４、５、７、８、９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、及びこれを備える像加熱装置について説明する。本実施の形態は、トナー像を定着させるシート材として比較的表面が平坦なシート材を用いた場合に関するものである。
【００３４】
［画像形成装置の全体構成］
まず図４を参照して、本実施の形態に係る像加熱装置を備える画像形成装置（レーザプリンタ）の全体構成について説明を行う。図４は本実施の形態に係る像加熱装置を備える画像形成装置の断面における概略構成を示すものである。
【００３５】
本実施の形態における画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体１（以下「感光ドラム」という）を備えている。感光ドラム１は、画像形成装置本体Ｍによって回転自在に支持されており、駆動手段（不図示）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。
【００３６】
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２、レーザスキャナ３、現像装置４、転写ローラ５、クリーニング装置７が配設される。
【００３７】
また、画像形装置本体Ｍの下部には、シート材Ｐを収納したカセットＣが配設されている。そしてカセットＣからシート材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、本実施の形態に係る像加熱装置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。
【００３８】
次に上記構成の画像形成装置の動作について説明する。
【００３９】
画像形成開始の信号が入力されると、感動ドラム１が矢印Ｒ１方向に回転を開始する。回転駆動された感光ドラム１は、帯電ローラ２によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。
【００４０】
帯電後の感光ドラム１の表面に対し、露光手段としてのレーザスキャナ３が画像情報に基づいてレーザ光Ｅを射出し、感光ドラム１の表面を露光する。そして露光によって露光部分の電荷が除去され、感光ドラム１の表面に静電潜像が形成される。
【００４１】
そして電位差を利用して現像装置４から静電潜像に対してトナー（現像剤）が供給され、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。なお、現像装置４は現像ローラ４１を有し、この現像ローラ４１に現像バイアスを印加することで感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させトナー像として現像（顕像化）するものである。
【００４２】
感光ドラム１の表面に形成されたトナー像は、転写ローラ５によって紙等のシート材Ｐに転写される。シート材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を介して感光ドラム１と転写ローラ５の転写ニップ部に搬送される。
【００４３】
このときシート材Ｐはトップセンサ９によって先端が検知され、感光ドラム１上に形成されたトナー像の転写タイミングと同期がとられる。また、転写ローラ５には転写バイアスが印加され、これにより感光ドラム１上のトナー像がシート材Ｐ上の所定の位置に転写
される。
【００４４】
表面に未定着トナー像が転写されたシート材Ｐは、搬送ガイド１０に沿って本実施の形態に係る像加熱装置６に搬送され、ここでシート材Ｐ上の未定着トナー像が加熱、加圧されてシート材Ｐの表面に定着される。なお、本実施の形態に係る像加熱装置６については後に詳述する。
【００４５】
トナー像が定着した後のシート材Ｐは搬送ローラ１２によって搬送され、排出ローラ１３によって画像形成装置本体Ｍ上面の排出トレイ１４上に排出される。
【００４６】
一方、トナー像をシート材Ｐに転写した後の感光ドラム１には、シート材Ｐに転写されずに表面に残ったトナー（転写残トナー）が付着している。これら転写残トナーは、感光ドラム１に当接して設けられるクリーニング装置７のクリーニングブレード７１によって除去され、次の画像形成に供される。
【００４７】
以上の動作を繰り返すことで、順次画像形成を行うことが可能である。なお、本実施の形態における画像形成装置は、５５枚／分（プロセススピード約３１１ｍｍ／ｓｅｃ）のプリント速度でプリントを行うことができる。
【００４８】
［像加熱装置の構成］
図５を参照して本実施の形態に係る像加熱装置の概略構成について説明する。本実施の形態に係る像加熱装置は、シート材を加熱する加熱用回転体としてエンドレス状の定着フィルム２５が用いられ、定着フィルム２５に加圧ローラ２６（加圧部材）が圧接することで定着ニップ部Ｎが形成される。
【００４９】
また、定着フィルム２５は内部に加熱体としてのセラミックヒータ２０を備え、セラミックヒータ２０が定着フィルム２５の内側面と直接摺擦する。そして定着ニップ部Ｎにシート材Ｐを挟みこんで搬送することで、定着ニップ部Ｎを通過するシート材Ｐを加熱、加圧してトナーをシート材Ｐ上に定着させる構成である。
【００５０】
以下、（加圧ローラの構成）、（セラミックヒータの構成）、（定着フィルムの構成）のそれぞれについて説明をおこなう。
【００５１】
（加圧ローラの構成）
加圧ローラ２６は外径約３０ｍｍであり、芯軸部２６１はアルミニウム、鉄などの材料で形成される。あるいは、芯軸部に高強度、低熱容量で断熱効果の高いセラミックス多孔質体を用いても良い。
【００５２】
芯軸部２６１の外周には弾性層２６２が形成される。弾性層２６２は、シリコーンゴムを材料とするソリッドゴム層であってもよいし、あるいは断熱効果をもたせるために、シリコーンゴムを発泡して形成されたスポンジ層であってもよい。
【００５３】
また、あるいはより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および水を添加することで形成された多孔質を有する気泡ゴム層であってもよい。
【００５４】
この際、加圧ローラ２６の熱容量が大きく、さらに熱伝導率が少しでも大きいと、定着フィルム２５表面から熱を吸収しやすくなって定着フィルム２５の表面温度が上昇しにくくなる。
【００５５】
像加熱装置のクイックスタート性を向上させるためは、定着フィルム２５の表面温度が速やかに上昇する構成が望まれる。すなわち加圧ローラ２６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、定着フィルム２５の表面温度の立ち上がり時間に有利である。
【００５６】
一方で、像加熱装置をカラー画像形成装置や高速機に用いる場合では、加圧ローラ２６からの熱の供給がグロスや定着性の向上に必要であるため、加圧ローラ２６の熱容量・熱伝導率はある程度高いほうが好ましい。
【００５７】
すなわち、加圧ローラ２６の熱容量、熱伝導率は、画像形成装置の印字スピードなどを考慮して適切な値に設定されるものである。
【００５８】
また、加圧ローラ２６の軸方向におけるセラミックヒータ２０の長さ寸法は、シート材Ｐの幅よりも長い寸法を有する。
【００５９】
また、加圧ローラ２６は駆動部２８のＣＰＵ２８２、定着駆動モータ２８１によって回転駆動される。後述する定着フィルム２５は、加圧ローラ２６に連れ回りするものである。
【００６０】
（セラミックヒータの構成）
本実施の形態に用いられるセラミックヒータ２０（加熱体）は、抵抗発熱体であって、窒化アルミニウム、アルミナ等の耐熱性基材２１上に、例えば印刷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２３で被覆したものが用いられる。
【００６１】
また、セラミックヒータ２０の裏面（定着フィルム２５の内側面と摺擦しない面）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が配置されている。そして、サーミスタ２４の検知結果に基づいて、通電制御部２７のトライアック２７２、ＣＰＵ２７１がセラミックヒータ２０への通電を制御することでセラミックヒータ２０の温度制御を行う。
【００６２】
また、セラミックヒータ２０はヒータホルダ２９によって保持されており、ヒータホルダ２９は液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により形成され、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。
【００６３】
（定着フィルムの構成）
図７に本実施の形態に係る定着フィルム２５（加熱用回転体）の概略構成を示す。
【００６４】
図７に示すように、本実施の形態に係る定着フィルム２５は、内側から基層３０、弾性層３１、離型層３２が設けられた複層構造を有するエンドレス状のフィルム部材である。
【００６５】
基層３０は薄肉の可撓性を有するエンドレス状のフィルムで、その材料として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂が用いられる。なお、より熱伝導性を高めるためにＳＵＳ、Ｎｉ等の薄肉金属を用いる構成であってもよい。本実施の形態では基層３０にＳＵＳ材を用いた。
【００６６】
また、基層３０は熱容量を小さくすることでクイックスタート性を満足させ、さらに一定の機械的強度も満足させる必要があるため、厚みは５μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上７０μｍ以下とすることが望ましい。本実施の形態においては基層３０の厚さを３０μｍとした。
【００６７】
基層３０の外周にはシリコーンゴム等で形成される弾性層３１が形成される。弾性層３１を設けることで、高光沢で定着ムラの無い良質画像を得ることが可能になる。本実施の形態では弾性層３１として厚さ２００μｍのシリコーンゴムを基層３０の外周に被覆した。
【００６８】
すなわち、弾性層３１が定着ニップ部Ｎでシート材Ｐ上のトナーや紙繊維の形状に対して変形し、未定着のトナーを包み込むことによって、トナーに対して均一に熱を与えることが可能になる（以降、包み込み効果と称する）。
【００６９】
特にハーフトーン画像などで定着ムラの発生を抑え、また、トナーをシート材Ｐ上に均一に定着させることで、高光沢な画像を得ることができる。
【００７０】
ここで図６を参照して包み込み効果のプロセスを模式的に説明する。
【００７１】
図６に示すように弾性層３１を設けた定着フィルム２５では、定着ニップ部Ｎ内において弾性層３１がトナーの形状に倣って変形し、トナーを包み込んで一様に熱を与えることができる。
【００７２】
また、紙繊維などの凹凸がシート材Ｐ上にある場合においても、弾性層３１がシート材Ｐ上の凹凸に倣って変形するのでトナーを均一に定着させることができる。
【００７３】
従って、弾性層３１を有する定着フィルム２５を用いた場合、定着ムラの無い高光沢な良質画像を形成することができる。
【００７４】
一方、弾性層を有さない定着フィルムを用いた場合、定着フィルムは基層および表層の剛性によってトナーの形状に倣って変形することができず、また、シート材の表面の凹凸に追従できない。よって、トナーが不均一につぶされ定着し、良質な画像を得ることができない。
【００７５】
また、弾性層３１の厚みは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。
【００７６】
そのため、弾性層３１の厚みとしては、３０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以上３００μｍ以下とすることが望ましい（本実施の形態は２００μｍ）。
【００７７】
一方で弾性層はシリコーンゴム単体では熱伝導率が低い。熱伝導率が低いとセラミックヒータ２０からシート材Ｐに対して効果的に熱を伝えることが困難になり、加熱不足による定着ムラ等の画像不良を生じるおそれがある。
【００７８】
そのため本実施の形態においては、弾性層３１の熱伝導率を上げるために弾性層３１に高熱伝導性フィラー３３（以下、フィラーと称する）を混入させる構成とした。フィラーとしては、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＭｇＯ、カーボン等が用いられる。
【００７９】
また、これらの物質は単一で用いてもよいし、２種類以上を混合物として使用する構成であってもよい。なお、これらフィラー３３を弾性層３１に混入することで弾性層３１に導電性を付与することも可能である。
【００８０】
なお、本実施の形態では、弾性層３１に混入するフィラー３３の密度を弾性層３１の厚み方向で分布（密度分布）をもたせる構成とした。弾性層３１内に形成されるフィラー３３の密度分布に関しては後述する。
【００８１】
弾性層３１の外周には、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）等のフッ素樹脂から形成される離型層３２が設けられる（図７）。本実施の形態においては、厚さ１５μｍのＰＦＡを弾性層３１の外周にコーティングした。
【００８２】
離型層３２は、１〜５０μｍ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。
【００８３】
（フィラーの密度分布）
図１に本実施の形態における弾性層３１内のフィラーの密度分布を模式的に示す。図１に示すように、本実施の形態においては、弾性層３１内において基層３０の近傍ではフィラー３３の密度が高く、離型層３２の近傍ではフィラー３３の密度が低くなる構成とした。なお、弾性層３１に混入するフィラー３３の混入量は従来と同等である。
【００８４】
従来のように例えばＡｌ２Ｏ３をフィラーとして弾性層内に均一に分散させた場合、弾性層全体で１．０〜１．５Ｗ／ｍｋといった高い熱伝導率を付与することが可能であった。
【００８５】
しかしながらフィラーを弾性層に混入すると、混入量が増えるに従い弾性層の硬度が高くなってしまうので、トナーの包み込み効果が薄れてしまう。さらに、弾性層の表面にフィラーが露出するので定着ムラ等の問題も生じてしまう。
【００８６】
一方で弾性層内のフィラーの混入量が少ない場合は、定着フィルムの熱伝導率が低くなってしまうので、トナーを効果的に定着させることが困難になり、定着ムラ等の画像不良を生じるおそれがある。
【００８７】
すなわち、従来のようにフィラーを弾性層内に均一に分散させる構成では、熱伝導率を上げつつ、弾性層の硬度を低くして十分な包み込み効果を得ることが困難である。
【００８８】
そこで本実施の形態のように、弾性層３１内においてフィラー３３の密度分布を形成し、弾性層３１の離型層３２側のフィラー密度を低くすることで、定着フィルム２５の表面硬度を低下させることが可能になる。よって、トナーの包み込み効果を確保することが可能になり、高光沢で定着ムラのない良質が画像を得ることが可能になる。
【００８９】
また、弾性層３１の基層３０側のフィラー密度を高くすることで、セラミックヒータ２０からの熱をシート材Ｐに効率よく伝達することが可能になる。
【００９０】
さらに、一定圧力で圧接されているニップ部Ｎにおいては、離型層３２側の、硬度が低い弾性層３１が圧力によって変形することで実効の弾性層３１の厚みが薄くなるため、従来と同等のフィラー混入量でより高い熱伝導率を付与することが可能になる。
【００９１】
このように本実施の形態では、定着フィルム２５の弾性層３１において、基層３０に近いほどフィラーの密度が高くなるような密度分布を形成することで、高いトナーの包み込み効果と、高い定着フィルムの熱伝導率を両立させることが可能になる。
【００９２】
なお、シート材上のトナーの高さはたかだか数μｍ程度であり、弾性層３１内において離型層３２近傍の硬度が低ければ、十分な包み込み効果を発揮することが可能である。
【００９３】
（弾性層の製造方法）
上記で説明したフィラー３３の密度分布を有する弾性層３１の製造方法について説明する。
【００９４】
例えばカーボンに代表される、フィラー材料の密度がシリコーンゴムよりも小さい場合、フィラーを混入させた円筒状の弾性層３１を高速で回転させることで、弾性層３１の厚さ方向にフィラー密度の分布を形成することができる。
【００９５】
すなわち高速回転による遠心力で、より密度の高いシリコーンゴムが外側、つまり離型層３２側に集まり、より密度の低いカーボンフィラーが回転中心、つまり基層３０側に集まる。
【００９６】
また、マグネシアのように磁性を有するフィラーを用いる場合、弾性層３１内において基層３０側に向かって磁界をかけることによって、フィラー３３の密度分布を形成することが可能になる。
【００９７】
（本実施の形態と比較例の比較結果）
本実施の形態のように、弾性層３１にフィラー３３の密度分布を設けた場合の効果を検証すべく、本実施の形態及び比較例に係る定着フィルムを用いてトナーの定着を行い、その際の定着フィルムの表面硬度（°）、表面温度（℃）、定着レベルについて調べた。その結果を図９（ａ）に示す。
【００９８】
ここでは本実施の形態に対して、弾性層３１に均一にフィラーを分散させた比較例を設定した。また比較例においても、弾性層３１に混入させるフィラー密度（ｗｔ％）が全体の０、２０、３０、５０％の各条件を設定した。
【００９９】
また図９（ａ）中の定着レベルとは、○は定着不良がないレベル、△は定着不良はあるものの実用上問題ないレベル、×は定着不良が著しく実用上問題があるレベル、を示す。ここでいう定着不良とは、不均一にトナーがつぶされることで発生する定着ムラや、光沢、定着性などを総合的に判断したものである。
【０１００】
また、図９（ａ）に示す定着フィルム２５の表面温度（℃）は、定着フィルム２５の熱伝導率の大小を示す指標となり、定着フィルム２５の表面温度（℃）が高ければ高いほど、定着フィルム２５の熱伝導率は大きいといえる。
【０１０１】
また、シート材の搬送スピードは３１１ｍｍ／ｓｅｃ、定着フィルム２５の加圧ローラへの加圧力は１８ｋｇ、ニップ幅Ｎは８ｍｍ、試験環境は室温２３℃湿度５０％で、シート材ＰにはＸＥＲＯＸ４２００（普通紙、レターサイズ、秤量７５ｇ／ｍ２）を用いた。
【０１０２】
また、セラミックヒータ２０は裏面（定着フィルムと摺擦しない方の表面）の温度が２３０℃になるように一定に温調した。
【０１０３】
なお、図９（ａ）に示すように本実施の形態に係る定着フィルム２５は、弾性層３１内における基層３０近傍と離型層３２近傍のフィラー密度の比率が７：３で、図１のように弾性層３１の厚み方向でフィラー密度が直線的に変化するように分布させた。
【０１０４】
また、定着フィルム２５の表面温度は、５０枚連続通紙時のニップ内における定着フィルム２５表面の平均温度で表した。
【０１０５】
以上の条件で定着動作を行った結果、図９（ａ）に示すように比較例のようにフィラーを弾性層内に一様に分布させた場合では画像不良が発生した。
【０１０６】
これは、比較例ではフィラー密度（ｗｔ％）が増加するにつれて定着フィルム２５の表面温度も上昇する一方で定着フィルム２５の表面硬度も高くなるので、包み込み効果を十分に得ることができず、定着ムラ等の画像不良が生じたものと考えられる。
【０１０７】
それに対し、本実施の形態のように弾性層３１におけるフィラー密度分布を基層側：離型層側＝７：３とする場合は、画像不良が発生せず良質な画像を形成することができた。これは本実施の形態では、定着フィルム２５の表面温度を高くしつつ、定着フィルム２５の表面硬度を低くすることが可能な構成であるので、十分な包み込み効果が得られたためと考えられる。
【０１０８】
このように、比較的表面の平坦なシート材を用いる場合に、弾性層内において基層３０の近傍ではフィラー３３の密度が高く、離型層３２の近傍ではフィラー３３の密度を低くすることで、定着ムラ等の画像不良が生じない良好な画像を得ることが可能になる。
【０１０９】
すなわち本実施の形態によれば、低硬度かつ高熱伝導性を両立する弾性層を備え、高光沢で定着ムラのない良質な画像を得ることが可能な加熱用回転体、及びこれを備える像加熱装置を提供することが可能になる。
【０１１０】
［第２の実施の形態］
図２、図９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、及びこれを備える像加熱装置について説明する。本実施の形態は、トナー像を定着させるシート材として比較的表面が荒いシート材を用いた場合に関するものである。
【０１１１】
画像形成装置の全体構成については第１の実施の形態と異なるものではなく、また（加圧ローラの構成）、（セラミックヒータの構成）についても第１の実施の形態と異なるものではない。よってこれら第１の実施の形態と同一の構成については説明を省略し、ここでは（定着フィルムの構成）についてのみ説明を行う。
【０１１２】
（定着フィルムの構成）
本実施の形態で用いられる表面が粗いシート材Ｐの表面の凹凸の高さは１０〜２０μｍに達する。このシート材Ｐ上のトナーに対して十分な包み込み効果を発揮するには、弾性層３１の表面硬度を十分に低くし、かつ弾性層３１の厚さが一定以上であることが必要である。
【０１１３】
図２に本実施の形態に係る定着フィルム２５（加熱用回転体）の弾性層３１の概略構成を示す。本実施の形態に係る定着フィルム２５の弾性層３１は、フィラー密度の高い高密度層３１ａと、フィラー密度の低い低密度層３１ｂの２層構造を有することを特徴とする。
【０１１４】
図２に示すように、高密度層３１ａは基層３０側に位置し、低密度層３１ｂは離型層３２側に位置する。また、十分な包み込み効果を発揮するためには低密度層３１ｂの厚みを２０μｍ以上、望ましくは５０μｍ以上とすることが必要である。
【０１１５】
このように弾性層３１を２層構造（高密度層３１ａ、低密度層３１ｂ）とし、離型層３２側を低密度層３１ｂ、基層３０側を高密度層３１ａとすることで、熱伝導率を上げつつ定着フィルム２５の表面硬度を低下させることが可能になる。
【０１１６】
さらに低密度層３１ｂの厚さを厚くすることで、弾性層３１全体の厚さを厚くすることが可能になるので、シート材Ｐの表面が粗い場合でも十分な包み込み効果を発揮すること
ができる。
【０１１７】
（弾性層の製造方法）
上記で説明した２層構造を有する弾性層３１の製造方法について説明する。
【０１１８】
まず基層３０の表面に接着剤を塗布し、その上からスプレー状にしたフィラー密度の異なる弾性層（高密度層、低密度層）を２回に分けて塗布する。これによって、フィラー密度の異なる２層構造を有する弾性層を形成することが可能になる。
【０１１９】
（本実施の形態と比較例の比較結果）
本実施の形態のように、弾性層３１を２層構造にした場合の効果を検証すべく、本実施の形態及び比較例に係る定着フィルムを用いて定着動作を行い、その際の定着フィルムの表面硬度（°）、表面温度（℃）、定着レベルについて調べた。その結果を図９（ｂ）に示す。
【０１２０】
ここでは本実施の形態に対して、弾性層３１に均一にフィラーを分散させた比較例を設定した。また比較例においても、弾性層３１に混入させるフィラー密度（ｗｔ％）が全体の０、２０、３０、５０％の各条件を設定した。
【０１２１】
また、本実施の形態における高密度層３１ａはフィラー密度４２（ｗｔ％）、厚さ５０μｍとし、低密度層３１ｂはフィラー密度１８（ｗｔ％）、厚さ１５０μｍとした。
【０１２２】
また、定着レベルとは、○は定着不良がないレベル、△は定着不良はあるものの実用上問題ないレベル、×は定着不良が著しく実用上問題があるレベル、を示す。ここでいう定着不良とは、不均一にトナーがつぶされることで発生する定着ムラや、光沢、定着性などを総合的に判断したものである。
【０１２３】
また、図９（ｂ）に示す定着フィルム２５の表面温度（℃）は定着フィルム２５の熱伝導率の大小を示す指標となり、定着フィルム２５の表面温度（℃）が高ければ高いほど、定着フィルム２５の熱伝導率は大きいといえる。
【０１２４】
また、シート材の搬送スピードは３１１ｍｍ／ｓｅｃ、定着フィルム２５の加圧ローラへの加圧力は１８ｋｇ、ニップ幅Ｎは８ｍｍ、試験環境は室温２３℃湿度５０％であった。さらに、シート材ＰにはＦＯＸ  ＲＩＶＥＲ  ＢＯＮＤ（ラフ紙、レターサイズ、秤量７５ｇ／ｍ２）を用いた。
【０１２５】
また、セラミックヒータ２０は裏面（定着フィルムと摺擦しない方の表面）の温度が２３０℃になるように一定に温調した。さらに比較例の弾性層は厚さを２００μｍとした。
【０１２６】
以上の条件で定着動作を行った結果、図９（ｂ）に示すように、本実施の形態のように弾性層３１をフィラー密度が異なる２層構造とすると、画像不良が発生せず良好な画像を得ることができた。
【０１２７】
すなわち、表面の粗いシート材Ｐを用いる場合は、弾性層を２層構造にして表面硬度を低くしつつ、弾性層の厚さを増加させることで、良好な画像を得ることが可能になる。
【０１２８】
また、本実施の形態では弾性層３１を２層構造とした場合について説明したが、弾性層３１が３層以上の構造である場合でも、基層に近い層のフィラー密度が大きくなるようにすれば、画像不良が生じることなく良好な画像を得ることができる。
【０１２９】
よって本実施の形態によれば、低硬度かつ高熱伝導性を両立する弾性層を備え、高光沢で定着ムラのない良質な画像を得ることが可能な加熱用回転体、及びこれを備える像加熱装置を提供することが可能になる。
【０１３０】
［第３の実施の形態］
図３、図９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、及びこれを備える像加熱装置について説明する。
【０１３１】
なお、画像形成装置の全体構成については第１の実施の形態と異なるものではなく、また、（加圧ローラの構成）、（セラミックヒータの構成）についても第１の実施の形態と異なるものではない。よってこれら第１の実施の形態と同一の構成については説明を省略し、ここでは（定着フィルムの構成）のみ説明を行う。
【０１３２】
（定着フィルムの構成）
本実施の形態は、単位時間あたりのプリント枚数の多い機種、特に６０枚/分以上のプ
リント速度を有する高速機や、シート材Ｐが坪量１２０ｇ／ｍ２以上の厚紙である場合において、効果的な手法を示すものである。
【０１３３】
６０枚／分以上のプリント速度を有する高速機や、坪量１２０ｇ／ｍ２以上の厚紙をシート材Ｐとして用いる場合、定着フィルム２５の弾性層３１には１．７ｗ／ｍｋ以上といった高い熱伝導率が要求される。
【０１３４】
そこで弾性層３１内に粒径１μｍ以下の小粒径トナーを混入した場合、トナーを確実に定着させるためには６０ｗｔ％以上といった高いフィラー密度が必要とされる。しかし、このような高密度のフィラーを弾性層３１に混入させると、柔軟性などの弾性層３１に求められる特性が失われてしまい、トナーに対する包み込み効果が発揮されなくなる。
【０１３５】
一方、粒径１０μｍ以上の大粒径フィラーを弾性層３１内に混入させた場合、フィラー同士の接触による熱伝達経路を作りやすいため、小粒径フィラーを混入させる場合に比べて、少量の混入でもより高い熱伝導率を弾性層３１に付与することができる。
【０１３６】
しかし、大粒径フィラーが離型層３２近傍に存在する場合、フィラーの凹凸が離型層３２の表面性に反映されてしまい、定着フィルム２５の表面が粗くなってしまうため、定着ムラなど画像不良が発生する。
【０１３７】
そこで本実施の形態は、図３に示すように弾性層３１の厚み方向でフィラー径の大きさに分布（径分布）をもたせることを特徴とする。
【０１３８】
すなわち、弾性層３１内において基層３０の近傍ではフィラー径が大きく、離型層３２の近傍ではフィラー径が小さくなる分布とした。
【０１３９】
このようなフィラー径の分布が形成される弾性層３１を用いて画像定着を行った場合、プリント速度が６０枚／分以上といった高速機や、坪量１２０ｇ／ｍ２以上の厚紙をシート材Ｐとして用いる場合でも、高光沢で定着ムラのない良質な画像を得ることができる。
【０１４０】
（本実施の形態と比較例の比較結果）
本実施の形態のように、弾性層３１にフィラー径の分布を形成させた場合の効果を検証すべく、本実施の形態及び比較例に係る定着フィルムを用いてプリントを行い、その際の定着フィルムの表面硬度（°）、表面温度（℃）、定着レベルについて調べた。その結果を図９（ｃ）に示す。
【０１４１】
ここでは本実施の形態に対して、フィラー径に分布をもたせない場合を比較例として設定した。また、本実施の形態における弾性層３１は離型層３２近傍のフィラー径が１μｍ、基層３０近傍のフィラー径が１５μｍとした。
【０１４２】
また、シート材Ｐの搬送スピードは３１１ｍｍ／ｓｅｃ、定着フィルム２５の加圧ローラへの加圧力は１８ｋｇ、ニップ幅Ｎは８ｍｍ、試験環境は室温２３℃湿度５０％であった。
【０１４３】
また、シート材Ｐには、ＨＡＭＭＥＲＭＩＬＬ  ＣＯＬＯＲ  ＣＯＰＹ（厚紙、レターサイズ、坪量１６３ｇ／ｍ２）を用いた。セラミックヒータ２０は、裏面の温度を２３０℃で温調し一定に保った。
【０１４４】
以上の条件で定着動作を行った結果、図９（ｃ）に示すように、比較例の場合、すなわちフィラー粒径をそれぞれ１μｍ、１５μｍとして、均一に分布させた場合、定着ムラが発生し良質な定着画像が得られなかった。
【０１４５】
それに対し、本実施の形態のようにフィラー径に分布を持たせた弾性層３１を用いた場合、すなわちフィラー径を基層３０近傍で１５μｍと大きく、離型層３２近傍で１μｍと小さくした場合、画像不良が発生せず良好であった。
【０１４６】
これより、本実施の形態のように、フィラー径を弾性層３１の厚み方向で分布を持たせることで、プリント速度６２枚／分以上の高速機や坪量１２０ｇ／ｍ２以上のシート材において、定着ムラのない良質な定着画像を得られることが確認できた。
【０１４７】
また、本実施の形態では単層構造の弾性層を用いて説明したが、第２の実施の形態に示したように弾性層３１が複層構造であってもよい。この場合においても同様の効果を得ることができる。
【０１４８】
また、弾性層３１内にフィラー３３の径分布を形成しつつ、第１の実施の形態のようにフィラー３３の密度分布を形成する構成であってもよい。
【０１４９】
この構成であっても、熱伝導率を上げつつ、定着フィルム２５の表面硬度を低くすることが可能になるので、十分な包み込み効果を得ることができ、定着ムラのない良質な定着画像を得られることが可能になる。
【０１５０】
以上より、本実施の形態によれば、低硬度かつ高熱伝導性を両立する弾性層を備え、高光沢で定着ムラのない良質な画像を得ることが可能な加熱用回転体、及びこれを備える像加熱装置を提供することが可能になる。
【０１５１】
（その他の実施の形態）
第１の実施の形態から第３の実施の形態は、加熱用回転体として定着フィルムを用いてトナーの定着を行う構成であった。しかしながら、加熱回転体として定着ローラを用いる構成であってもよい。
【０１５２】
定着ローラ、及びこれを備える像加熱装置は、定着ローラの内部にヒータ等の加熱体を有し、定着ローラと加圧ローラの定着ニップ部にシート材を挟みこんでシート材を加熱するものである。
【０１５３】
この場合であっても、定着ローラが上記定着フィルムと同様の層構造を有し、十分な包
み込み効果を確保するために弾性層内にフィラーを混入する構成であればよい。さらに第１実施の形態〜第３の実施の形態で示したように、熱伝導率を上げつつ、定着フィルムの表面硬度を低くするようにフィラーを混入すればよい。
【０１５４】
そうすることで、低硬度かつ高熱伝導性を両立する弾性層を備え、高光沢で定着ムラのない良質な画像を得ることが可能な加熱用回転体、及びこれを備える像加熱装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】第１の実施の形態における弾性層の概略構成図
【図２】第２の実施の形態における弾性層の概略構成図
【図３】第３の実施の形態における弾性層の概略構成図
【図４】第１の実施の形態における画像形成装置
【図５】第１の実施の形態に係る像加熱装置の概略構成図
【図６】包み込み効果のプロセスを示す模式図
【図７】第１の実施の形態に係る定着フィルムの概略構成図
【図８】従来例における弾性層の概略構成図
【図９】第１、第２、第３の実施の形態と比較例との比較結果
【図１０】従来例に係る像加熱装置の概略構成図（熱ローラ方式）
【図１１】従来例に係る像加熱装置の概略構成図（フィルム加熱方式）
【符号の説明】
【０１５６】
３０  基層
３１  弾性層
３２  離型層
３３  高熱伝導性フィラー
【図１】
0005264124.tif 000002
【図２】
0005264124.tif 000003
【図３】
0005264124.tif 000004
【図４】
0005264124.tif 000005
【図５】
0005264124.tif 000006
【図６】
0005264124.tif 000007
【図７】
0005264124.tif 000008
【図８】
0005264124.tif 000009
【図９】
0005264124.tif 000010
【図１０】
0005264124.tif 000011
【図１１】
0005264124.tif 000012