JP2009031630A - ローラ、ベルト定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ニップ部での加圧によって樹脂層や弾性層に有害な亀裂が生ずることのないベルト定着装置。
【解決手段】ソリッドゴムから形成された弾性層を有するローラであって、前記弾性層は樹脂層にて被覆され、該樹脂層に方向の異なる複数の亀裂が予め形成されており、前記亀裂は概ね前記弾性層まで達していること。
【選択図】図３

Description

本発明は、ソリッドゴムから形成された弾性層を有するローラ、該ローラを加圧ローラとして用い記録材上のトナー像を加熱・加圧して定着するベルト定着装置、及び該ベルト定着装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体に形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録紙上に転写し、この後、記録紙上に転写されたトナー像を定着して排紙している。

また、カラー画像を形成する場合には、原稿色に対応したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの潜像を４個の感光体ドラムに形成し、顕像化された４色のトナー像を無端状ベルトからなる中間転写体に一次転写した後、記録紙上に二次転写して、記録紙上に転写されたトナー像を定着して排紙している。

このようにトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンヒータ等の加熱手段を内蔵した加熱ローラと加圧ローラとに張架されて循環駆動される無端状の定着ベルトと、定着ベルトを介して加圧ローラを加圧する外部加圧ローラを有し、定着ベルトと外部加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧するベルト定着方式の定着装置があり、このようなベルト定着装置は定着ベルトの加熱ローラの熱容量が小さいので、ウオーミングアップタイムが短縮し、省エネになるという利点を有している。

このようなベルト定着装置において、より高速での定着を可能にするためには、ニップ部の幅を大きく取ることが必要である。また、定着ベルトからの分離性能を向上させるためには、定着ベルトにおける分離部の曲率を大きく取ることが必要である。そのいずれに対しても、加圧ローラの弾性層をより低硬度にすることが有効である。

スポンジは低硬度を容易に得られるが、加圧ローラの弾性層に用いると、粗密があるためニップ部内での圧力が不均一になり、画像に微小な光沢むらが生じ、画質が低下する。また、スポンジを用いたローラは耐久性能が劣る。

ソリッドゴムは均一な圧力が得られ、このような画質低下や耐久性能不足はないが、低硬度のゴムを用いると、タック性という問題が生じ、密着性が高くて粘着に類似した状態になる。ニップ部内では、高い荷重によってソリッドゴム層が押しつぶされ、ソリッドゴム表面はニップ侵入前に一旦縮み、ニップ部内での圧力増大と共に次第に伸ばされ、最大圧力領域経過後に逆の経過をたどる。

一方、ベルト基体はニッケル電鋳等の金属やポリイミド等の高強度耐熱樹脂から形成され、ゴムと比較して弾性率が大きく、殆ど伸縮しない。従って、ニップ部内で定着ベルト内面と加圧ローラ表面は滑る必要があるが、タック性が高いと容易に滑ることができず、両者が無理矢理滑って大きな異音が発生したり、定着ベルトが負けて定着ベルトに皺が生ずる等の不具合が起きる。

これを回避するために、加圧ローラのソリッドゴム表面を研磨して適度な粗さにし、滑りやすくすることも可能である。しかし、低硬度ゴムではゴムが砥石により引きちぎられるときに大きな塊になり易く、適度な粗さにするためには研磨条件の管理を非常に厳しくしなくてはならず、また研磨粉や引きちぎられる寸前の部分が表面に残り易い。定着装置に組み込まれた後に、これらの研磨粉やちぎれた破片によりニップ部で不均一な圧力分布が生ずる。また、研磨粉等が定着ベルトや加熱ローラに転移して、加熱ローラからの熱伝導が不均一になり、この結果、定着ベルトの温度が不均一になる。これらの圧力や温度の不均一は光沢むらのような画像欠陥になる。また、表面が低硬度ゴムであることは変わりがないため、ある程度のタック性が残り、定着ベルトや加圧ローラの駆動はできても、定着装置の組み立て時に定着ベルト内面に加圧ローラが貼り付いたような状態になって、組み立て性が著しく損なわれる。また、無理に組み立てようとすると、定着ベルトが直ぐに破損してしまう。

そこで、加圧ローラの表面のタック性を防止するため、加圧ローラに設けたソリッドゴムの表面を低摩擦の樹脂であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）のチューブで被覆したり、コーティングしたりすることが考えられる。このように構成すると、樹脂層により定着ベルトとの滑り性は向上する。

なお、加圧ローラのシリコーンゴム層にＰＦＡチューブ等で被覆した定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、複写機等に用いる弾性ローラの表面には、記録紙との摩擦を確保するために、用途に応じた表面粗さが要求される。しかし、弾性ローラを小径化した場合、弾性層の厚さも小さくなるため、弾性層の硬度を低くする必要がある。このような弾性ローラを形成する際に、従来の研削加工や放電加工等では表面に微細な凹凸を均一に形成することはできないため、弾性層に複数の微細な溝を軸方向に形成した弾性ローラが特許公報に開示されている。なお、微細な溝の形成は、砥石の研削加工により製作した母型より金型を形成し、この金型を用いた射出成型によって行う（特許文献２参照）。

また、紙が巻き付くことを防止するために、弾性層の表面に高精度の幾何学的な凹凸形状を設けた熱定着ローラが特許公報に開示されている（特許文献３参照）。
特開２００４−９４０７９号公報 特開平１０−１５６８４１号公報 特開平５−５３４６７号公報

加圧ローラの表面にＰＦＡやＰＴＦＥからなる樹脂層を形成すると、定着ベルトとの滑り性が向上し、定着ベルトの回転に異常が生じないので、記録紙に皺が発生したり、異常音が発生したりすることがなく、定着装置の組立の作業効率が低下するという問題も生じない。

しかし、前述の如く、ニップ部内で圧力が掛かると、加圧ローラの低硬度ソリッドゴムは押しつぶされ、表面は伸縮しようとする。幅広いニップ部や高い分離曲率を得るため、ソリッドゴムは大きく変形し、樹脂層がなければ１０％前後の伸縮率になる。初期状態では樹脂層がこの変形を妨げ、支えるような状態になるが、加圧ローラの柔らかさを損なわないように、樹脂層は１０〜５０μｍと非常に薄く形成されているので、いつまでも支えることはできない。樹脂層はゴムのような伸縮性がないため、ニップ部の通過を繰り返すうちに次第に伸ばされ、やがて伸ばされたときに亀裂が発生する。亀裂の部分では樹脂層による支えがないため、その部分のゴム層に変形が集中し、樹脂層だけでなくゴム層にも亀裂が進行する。こうなると、亀裂の部分では定着圧力が充分に掛からなくなり、光沢むらや定着不良が生ずる。そして、最悪の場合には加圧ローラのゴム層の破断に至る。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、弾性層を樹脂層で被覆しても加圧によって樹脂層や弾性層に悪影響を及ぼす亀裂が生ずることのないローラ、該ローラを加圧ローラとして用いるベルト定着装置、及び該ベルト定着装置を備えた画像形成装置を提案することを目的とする。

なお、特許文献１においては、ＰＦＡチューブやシリコーンゴム層が裂けるといった問題は記載されておらず、ましてこのような問題への対応策については全く記載されていない。

また、特許文献２においては、弾性ローラは芯材の外周に弾性層が形成されるのみであって、弾性層の表面粗さを均一にするために微細な溝を形成するものである。従って、弾性層を更に樹脂層で被覆する構成は記載されておらず、弾性層に亀裂が生ずるといった問題やこれへの対策については全く記載されていない。

また、特許文献３においては、熱定着ローラは芯金部材の上に弾性層の表面に幾何学的な凹凸形状を設けたものであって、弾性層を更に樹脂層で被覆する構成は記載されていない。また、熱定着ローラに紙が巻き付くことを防止するためのものであって、弾性層に亀裂が生ずるといった問題やこれへの対策については全く記載されていない。

前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
１．ソリッドゴムから形成された弾性層を有するローラであって、
前記弾性層は樹脂層にて被覆され、該樹脂層に方向の異なる複数の亀裂が予め形成されており、前記亀裂は概ね前記弾性層まで達していることを特徴とするローラ。
２．前記樹脂層は、耐熱性樹脂をコーティングして形成されたことを特徴とする１に記載のローラ。
３．前記樹脂層は、耐熱性樹脂の粉末を付着させ粉末間で融合しないように焼成して形成されたことを特徴とする１に記載のローラ。
４．前記亀裂は、前記ローラが変形していないときは前記樹脂層の外表面に間隙がなく密着していることを特徴とする１〜３の何れか１項に記載のローラ。
５．前記亀裂は、前記ローラの軸方向の一端から他端まで連続して形成されていることを特徴とする１〜４の何れか１項に記載のローラ。
６．前記亀裂は、前記ローラの未使用時には軸方向の一端から他端まで不連続に形成されており、前記ローラの使用時には連続した亀裂になることを特徴とする１〜４の何れか１項に記載のローラ。
７．無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内側に加圧ローラとして配置された１〜６の何れか１項に記載のローラと、
前記定着ベルトを前記ローラに圧接させる加圧部材と、を有し、
前記定着ベルトと前記加圧部材との間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着することを特徴とするベルト定着装置。
８．前記定着ベルトは加熱手段によって加熱される加熱ローラと前記ローラとに巻回されていることを特徴とする７に記載のベルト定着装置。
９．前記定着ベルトは少なくとも耐熱樹脂基体を有することを特徴とする７又は８に記載のベルト定着装置。
１０．前記定着ベルトは少なくとも金属基体を有することを特徴とする７又は８に記載のベルト定着装置。
１１．７〜１０の何れか１項に記載のベルト定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

本発明のローラ、ベルト定着装置及び画像形成装置によれば、ベルト定着装置における加圧ローラに用いるローラの弾性層を樹脂層で被覆した場合に、ニップ部での加圧によって樹脂層や弾性層が変形しても、悪影響を及ぼす新たな亀裂が発生することがないという効果を奏する。

以下に本発明の画像形成装置に関する実施の形態を図を参照して説明する。

先ず、画像形成装置の一例を図１の構成図に基づいて説明する。

本画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。

画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、ベルト状の中間転写体６、給紙搬送手段及び定着装置９等からなる。

画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに送られる。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを配置している。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。

なお、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。

中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、循環駆動される。

定着装置９は、加熱ローラ９２と加圧ローラ９３とに張架されて循環駆動される無端状の定着ベルト９１と、定着ベルト９１を介して加圧ローラ９３を押圧する外部加圧ローラ９４とを有し、定着ベルト９１と外部加圧ローラ９４との間に形成されたニップ部で記録材（記録紙）Ｐ上のトナー像を加熱・加圧して定着する。

かくして、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録材Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録材Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録材Ｐは定着装置９において加熱・加圧され、記録材Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。

一方、転写手段７Ａにより記録材Ｐにカラー画像を転写した後、記録材Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。

なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であるが、本発明はモノクロ画像を形成する画像形成装置にも適用可能である。

次に、本発明に係わるベルト定着装置について、図２の断面図に基づいて説明する。

定着ベルト９１は、無端状に形成され、例えば、基体として厚さ７０μｍのＰＩ（ポリイミド）や厚さ４０μｍのニッケル電鋳を用い、基体の外周面を弾性層として厚さ２００μｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０°）で被覆し、更に、厚さ３０μｍの耐熱性樹脂であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）のチューブで被覆している。なお、内径寸法は例えば８０ｍｍである。

加熱ローラ９２は、定着ベルト９１を加熱する加熱手段としてのハロゲンランプ９２Ａを内蔵し、例えば、アルミニュウム等から形成された肉厚２ｍｍの円筒状の芯金９２Ｂの外周面を、厚さ３０μｍのＰＦＡでコーティングした樹脂層９２ｃで被覆している。なお、外径寸法は例えば５２ｍｍである。

また、ハロゲンランプ９２Ａとしては、異なった紙幅に対応するため例えば９３０Ｗと６００Ｗの部分を設けて軸方向に異なる発熱分布にしてある。

加圧ローラ９３（請求項１〜６に記載のローラ）は、鉄等の金属から形成された中実の芯金９３Ａを、弾性層９３Ｂとして厚さ７ｍｍの耐熱性のソリッドゴムであるシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ１０°）で被覆し、更に、厚さ３０μｍの低摩擦で耐熱性樹脂であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）でコーティングした樹脂層９３Ｃで被覆している。なお、外径寸法は例えば４０ｍｍである。

外部加圧ローラ（加圧部材）９４は、定着ベルト９１を加熱する加熱手段としてのハロゲンランプ９４Ａを内蔵し、アルミニュウム等から形成された肉厚２ｍｍの円筒状の芯金９４Ｂの外周面を、弾性層９４Ｃとして厚さ２ｍｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ２０°）で被覆し、更に、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブの樹脂層９４Ｄで被覆している。なお、外径寸法は例えば５０ｍｍである。

そして、不図示の付勢手段により、外部加圧ローラ９４が定着ベルト９１を加圧ローラ９３に圧接させている。

また、ハロゲンランプ９４Ａとしては、例えば５３０Ｗで軸方向に均一な発熱分布である。

更に、定着ベルト９１の巻き掛け部での温度を検知する温度センサＳ１、ニップ部Ｎの直前での定着ベルト９１の温度を検知する温度センサＳ２、及び外部加圧ローラ９４の温度を検知する温度センサＳ３が設けられている。

また、定着ベルト９１を加熱する加熱手段としては、どのような加熱手段を用いてもよく、例えば励磁コイルを用いた誘導加熱発熱体を用いてもよい。また、加熱手段は、必ずしも加熱ローラ９２等の中に配置されていなくてもよく、どこに配置されていてもよい。

また、定着ベルトを押圧するテンションローラを設けた定着装置であってもよい。

以上の構成において、不図示の駆動手段によって加圧ローラ９３を時計方向に回転させると、定着ベルト９１及び加熱ローラ９２も時計方向に回転し、外部加圧ローラ９４は反時計方向に回転する。なお、外部加圧ローラ９４を駆動してもよい。また、加熱ローラ９２に当接する定着ベルト９１はハロゲンランプ９２Ａにより加熱され、外部加圧ローラ９４もハロゲンランプ９４Ａによって加熱される。そして、不図示の付勢手段によって外部加圧ローラ９４が加圧ローラ９３の方向に付勢されているので、加圧ローラ９３に巻回された定着ベルト９１と外部加圧ローラ９４との間のニップ部Ｎで、給紙された記録材Ｐが加熱・加圧されて、記録材Ｐ上のトナー像が定着される。

なお、図２に示した定着装置においては、加熱ローラ９２が加圧ローラ９３の真上にあって互いの中心を通る直線上にニップ部Ｎが形成されているが、これに限定されるものではなく、加熱ローラ９２が加圧ローラ９３の横方向にあって、前記直線上ではない部分にニップ部Ｎが形成されていてもよい。

以上の如きベルト定着装置に関し、従来のベルト定着装置においては加圧ローラ９３の弾性層９３ＢにＰＴＦＥからなる樹脂層９３Ｃを被覆した際に、ニップ部Ｎでの加圧によって樹脂層９３Ｃが変形して部分的に亀裂が生し、更に亀裂が生じた部分で弾性層９３Ｂに応力が集中して弾性層９３Ｂにも亀裂が生じて破壊する虞があった。

この問題を解決するために、本発明の加圧ローラ９３においては、樹脂層９３Ｃに方向の異なる複数の亀裂を予め形成している。一例として、ＰＴＦＥ粉末をコーティングして樹脂層９３Ｃを形成すると、樹脂層９３Ｃに複数の亀裂が生ずる。図３（Ａ）は、この亀裂の状態を模式的に示した図である。

図３（Ａ）に示す如く、樹脂層には方向の異なる複数の亀裂が亀甲模様に形成されている。亀甲模様の大きさは０．０５〜１ｍｍに形成されているが、０．５ｍｍ以下に形成されることが望ましい。なお、樹脂層の厚みは１０〜１００μｍである。

図３（Ｂ）は、樹脂層９３Ｃの亀裂断面の模式図である。横方向に引き伸ばされる力がが加わると、亀裂９３Ｄが広がり、樹脂層９３Ｃに加わる負荷は大幅に軽減される。

これにより、ニップ部Ｎで加圧された際に樹脂層９３Ｃに予め形成された亀裂が広がり、樹脂層９３Ｃに悪影響を及ぼす新たな亀裂が生ずることがない。また、多数の亀裂を予め形成することにより、弾性層９３Ｂへの応力集中が分散され、弾性層９３Ｂの最表層の変形が分散するため、弾性層９３Ｂの破壊が生ずることもない。また、微視的には、亀甲模様の部分が定着ベルト９１の基体と接触し、亀裂の内部は接触しない。また、亀裂の内部が定着ベルト９１の基体と接触しても、低圧力であるので、加圧ローラ９３と定着ベルト９１との間の摩擦力は小さい。従って、ニップ部Ｎで定着ベルト９１に損傷を与えたり、異音が発生したりすることがない。

更に、定着装置９の組み立て時には、弾性層９３Ｂが殆ど変形せずに樹脂層９３Ｃのみが定着ベルト９１に接触するので、加圧ローラ９３は定着ベルト９１の内側を容易に滑り、組み立て時の作業効率が向上する。

また、弾性層９３Ｂとしてはシリコンゴム以外にフッ素ゴムも好適である。

このような複数の亀裂が予め樹脂層９３Ｃに形成された加圧ローラ９３を有し、図２の如き構成の定着装置９を用いて、連続給紙の実験を行った。

定着装置９２の実験条件は下記の通りである。
・定着荷重：７００Ｎ
・定着ベルト張力：４２Ｎ
・給紙速度：１５０〜３００ｍｍ／ｓ
・定着ベルト制御温度：１５０〜２１０℃
・外部加圧ローラ制御温度：１２０〜１６０℃
・通紙枚数：６０万枚
この実験の結果、問題は全く生じなかった。

加圧ローラ９３の樹脂層９３Ｃに方向の異なる複数の亀裂を予め形成する方法を以下に詳細に述べる。

先ず、芯金９３Ａに弾性層９３Ｂを形成した後、弾性層９３Ｂに接着剤を塗布し、粒径５０〜１０００μｍのＰＴＦＥ粉末を噴霧して付着させる。また、静電的にＰＴＦＥ粉末を吸着させてもよい。ＰＴＦＥ粉末としては、例えば三井・デュポンフロロケミカルデュポン社製のものを用いる。また、ＰＴＦＥの粉末間でＰＴＦＥが溶融して融合しないように、焼成温度と焼成時間とを設定する。焼成時間は、ＰＴＦＥ粉末やプライマーの材料組成やサイズ、弾性層９３Ｂに用いるゴムの熱伝導度や厚み、接着剤等によって異なるので、予め実験を行って設定する。

本実施例では接着剤としてフッ素ゴムを用い、１８０℃で１時間の一次焼成を行った。一次焼成後、加圧ローラ９３を加熱して加圧転動させることにより、ＰＴＦＥ粉末をプライマ層に深く押し込んだり、加熱により相互に溶融するほどではないが、加圧により塑性変形する程度には軟らかくなったＰＴＦＥ粉末を潰したりして、ゴム層若しくはプライマ層が大きく露出した部分をなくし、最表層を概ね平滑にした後、２３０℃で４時間の二次焼成を行った。

ＰＴＦＥは粉末間で融合することなく、亀甲状の粒界を残した状態で加圧ローラの表面に固定され、滑り性を備えながら、大きな表面変形に追随することができる。

また、樹脂層９３Ｃを形成する材料としてはＰＴＦＥに限定されるものではなく、他の樹脂材料を用いてもよく、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）が望ましい。ＰＥＥＫはＰＴＦＥと比較して耐熱性に優れ、滑り性はやや劣るものの接着強度を大きく取れる。従って、定着加重が大きくて弾性層９３Ｂの変形量が大きくなる場合には、ＰＥＥＫは接着性が優れているので、ＰＴＦＥより機械的耐久性能が向上する。

更に、軸方向で外径を微小に変えるなど加圧ローラ９３の外径形状に特に高い精度を必要とする場合には、樹脂層９３Ｃを弾性層９３Ｂ上に形成する前に、弾性層９３Ｂ表面を研磨してもよい。

以上の図２に示したベルト定着装置は、画像面側に定着ベルトを用いる上ベルト方式であり、熱効率の観点から定着ベルトからの供給量を増すため、定着ベルトの設定温度を高くする必要がある。必然的に定着ベルトの内側に配置する加圧ローラの温度が高くなって、弾性層の弾性率が低下する。このため、ニップ部での変形率が大きくなって、本発明の課題がより大きなものとなって、効果が特に顕著となる。

しかし、加圧ローラに上述の如き方向の異なる複数の亀裂を予め形成するベルト定着装置としては、図２に示した構成のベルト定着装置に限定されるものではなく、他の形態のベルト定着装置であっても同様な効果が得られる。そこで、図４乃至図７に他の形態のベルト定着装置を示す。

図４に示すベルト定着装置は、定着ベルト１９１が加熱ローラ１９２と、所定の厚みの弾性層と樹脂層を有する加圧ローラ１９３以外に案内部材１９５にも張架され、不図示の支持部材に支持されて、外部加圧ローラ（加圧部材）１９４に対して荷重が付与されている。また、加圧ローラ１９３と案内部材１９５の間に配置されたシリコーンゴム製の押圧パッド１９６により定着ベルトベルト１９１の内側から定着ベルトベルト１９１を外部加圧ローラ１９４に圧接している。これにより、ニップ部Ｎの幅がより増している。そして、加圧ローラ１９３に前述の如き方向の異なる複数の亀裂が予め形成されている。なお、押圧パッド１９６に代えてローラを用いてもよい。

図５に示すベルト定着装置は、定着ベルト２９１が所定の厚みの弾性層と樹脂層を有する加圧ローラ２９３と二つのローラ２９４，２９５に巻回され、定着ベルト２９１の外周面を加熱ローラ２９２（加圧部材）が圧接している。また、定着ベルト２９１の内周面を押圧パッド２９６が保持している。これにより、ニップ部Ｎの幅がより増している。そして、加圧ローラ２９３に前述の如き方向の異なる複数の亀裂が予め形成されている。また、加圧ローラ２９３は記録材を分離する分離ローラとして作用し、分離ローラは荷重が高く、弾性層の変形率も大きいので、前述の如く方向の異なる複数の亀裂を予め形成した場合の効果が大きい。

図６に示すベルト定着装置は、定着ベルト３９１が加熱ローラ３９２と一方の加圧ローラ３９３に張架され、他方の加圧ローラ３９４には二つのローラ３９５と共に圧着ベルト３９６が張架されている。なお、加圧ローラ３９３，３９４はそれぞれ所定の厚みの弾性層と樹脂層を有する。そして、加圧ローラ３９４が圧着ベルト３９６及び定着ベルト３９１を介して加圧ローラ３９３を押圧している。記録材Ｐの未定着画像はニップ部Ｎの前で圧着ベルト３６９上に保持され予熱されることにより、高い定着性が得られると共に、ニップ部Ｎを通過した後も記録材Ｐは圧着ベルト３６９により安定して搬送される。この場合は、加圧ローラ３９４が加圧ローラ３９３に対する加圧部材に相当するが、加圧ローラ３９３が加圧ローラ３９４に対する加圧部材としてもよく、加圧ローラ３９３及び加圧ローラ３９４の双方に前述の如き方向の異なる複数の亀裂が予め形成されていることが望ましい。

また、加圧ローラ３９４に代えて押圧パッドを加圧部材として用いてもよい。

図７に示すベルト定着装置は、定着ベルト４９１が加熱ローラ４９２と二つの加圧ローラ４９３，４９４に張架され、圧着ベルト４９５が他の加熱ローラ４９６と他の二つの加圧ローラ４９７，４９８に張架されている。なお、加圧ローラ４９３，４９４，４９７，４９８はそれぞれ所定の厚みの弾性層と樹脂層を有する。そして、加圧ローラ４９７が加圧ローラ４９３に、加圧ローラ４９８が加圧ローラ４９４に、それぞれ圧着ベルト４９５及び定着ベルト４９１を介して圧接している。これにより、ニップ部Ｎの幅が広く確保できる。また、このニップ部Ｎで高い定着性と高い分離性能を両立させている。この場合は、加圧ローラ４９７が加圧ローラ４９３に対する加圧部材に相当し、加圧ローラ４９８が加圧ローラ４９４に対する加圧部材に相当するが、これを逆にしてもよく、加圧ローラ４９３，４９４，４９７，４９８に前述の如き方向の異なる複数の亀裂が予め形成されていることが望ましい。

なお、前述の如き方向の異なる複数の亀裂は、加圧ローラ９３が変形していないときは樹脂層９３Ｃの外表面に間隙がなく密着していてもよい。

また、前記亀裂は、加圧ローラ９３の軸方向の一端から他端まで連続して形成されているてもよいし、加圧ローラ９３の未使用時には軸方向の一端から他端まで不連続に形成されていて、加圧ローラ９３の使用時にニップ部での変形により亀裂が成長し、連続した亀裂になってもよい。

更に、本発明において、加圧ローラと称したローラ群は記録紙等の転写材上の画像に対し圧力を付与するための部材を意味し、実際にどの部材を固定し、どの部材をバネ等で付勢して対向する部材に荷重を加えるか、或いは、接離を伴う構成でどちらを移動させるか等は限定されるものでない。

例えば、図２の定着装置において、加圧ローラ９３を固定して外部加圧ローラ９４をバネで付勢するか、或いは、外部加圧ローラ９４を固定して加圧ローラ９３、若しくは加圧ローラ９３、定着ベルト９１、加熱ローラ９２等を一体化してバネで付勢するかは、本発明の効果を得る上でどちらかに限定されるものではない。

画像形成装置の構成図である。 定着装置の断面図である。 複数の亀裂の模式図である。 他の形態のベルト定着装置の断面図である。 他の形態のベルト定着装置の断面図である。 他の形態のベルト定着装置の断面図である。 他の形態のベルト定着装置の断面図である。

符号の説明

９１，１９１，２９１，３９１，４９１ 定着ベルト
９２，１９２，２９２，３９２，４９２ 加熱ローラ
９３、１９３，２９３，３９３，３９４，４９３，４９４，４９７，４９８ 加圧ローラ
９３Ｂ 弾性層
９３Ｃ 樹脂層
９４ 外部加圧ローラ
Ｐ 記録材
Ｎ ニップ部

Claims (11)

1. ソリッドゴムから形成された弾性層を有するローラであって、
   前記弾性層は樹脂層にて被覆され、該樹脂層に方向の異なる複数の亀裂が予め形成されており、前記亀裂は概ね前記弾性層まで達していることを特徴とするローラ。
2. 前記樹脂層は、耐熱性樹脂をコーティングして形成されたことを特徴とする請求項１に記載のローラ。
3. 前記樹脂層は、耐熱性樹脂の粉末を付着させ粉末間で融合しないように焼成して形成されたことを特徴とする請求項１に記載のローラ。
4. 前記亀裂は、前記ローラが変形していないときは前記樹脂層の外表面に間隙がなく密着していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のローラ。
5. 前記亀裂は、前記ローラの軸方向の一端から他端まで連続して形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のローラ。
6. 前記亀裂は、前記ローラの未使用時には軸方向の一端から他端まで不連続に形成されており、前記ローラの使用時には連続した亀裂になることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のローラ。
7. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内側に加圧ローラとして配置された請求項１〜６の何れか１項に記載のローラと、
   前記定着ベルトを前記ローラに圧接させる加圧部材と、を有し、
   前記定着ベルトと前記加圧部材との間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着することを特徴とするベルト定着装置。
8. 前記定着ベルトは加熱手段によって加熱される加熱ローラと前記ローラとに巻回されていることを特徴とする請求項７に記載のベルト定着装置。
9. 前記定着ベルトは少なくとも耐熱樹脂基体を有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のベルト定着装置。
10. 前記定着ベルトは少なくとも金属基体を有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のベルト定着装置。
11. 請求項７〜１０の何れか１項に記載のベルト定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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