(57)【要約】【課題】定着装置における定着性能と駆動性能とを両立させることができる。【解決手段】画像形成装置（１００）は定着装置１０を備える。定着装置１０は、加熱ローラ（７０）および定着ローラ７２によって懸架される定着ベルト７４と、定着ローラ７２との間で定着ベルト７４を押圧することによって定着ベルト７４との間にニップ部を形成する加圧ローラ７６とを備える。加圧ローラ７６は、ローラ軸７６０と、ローラ軸７６０を覆う定着ニップ形成ローラ８０と、ローラ軸７６０の軸方向において定着ニップ形成ローラ８０を挟むように設けられる駆動ニップ形成ローラ８２とを含む。駆動ニップ形成ローラ８２は、径方向に積層され、硬度が異なる複数の弾性層を含む。【選択図】図３
2019191201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材に張架され、記録媒体上のトナー像と接して当該トナー像を前記記録媒体に定着させる無端状の定着ベルト、
ローラ軸に設けられ、前記定着部材との間で前記定着ベルトを押圧し、当該定着ベルトとの間に前記記録媒体が通過する定着ニップ部を形成する定着ニップ形成ローラ、
前記ローラ軸を回転駆動させるための駆動手段、および
前記ローラ軸の軸方向において前記定着ニップ形成ローラを挟んで設けられ、前記定着部材との間で前記定着ベルトを押圧し、当該定着ベルトとの間で前記駆動手段からの回転駆動力を伝達するための駆動ニップ部を形成する駆動ニップ形成ローラを備え、
前記駆動ニップ形成ローラは、径方向に積層され、硬度が異なる複数の弾性層を含む、定着装置。
【請求項２】
前記複数の弾性層は、第１層と、当該第１層の径方向の外側に設けられる第２層とを含む、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１層の肉厚は、前記第２層の肉厚よりも厚い、請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１層の肉厚は、前記第２層の肉厚よりも薄い、請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１層の硬度は、前記第２層の硬度よりも高い、請求項２ないし４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１層の硬度は、前記第２層の硬度よりも低い、請求項２ないし４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記複数の弾性層は、前記第２層の径方向の外側に設けられる第３層を含む、請求項２ないし６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記ローラ軸に設けられ、前記駆動ニップ形成ローラの軸方向の外側端面に当接する転倒防止部材をさらに備える、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記転倒防止部材の外径は、前記駆動ニップ形成ローラの外径よりも小さい、請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記転倒防止部材は、前記複数の弾性層のうちの１つによって形成される、請求項８または９に記載の定着装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の定着装置を備える、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、定着装置および画像形成装置に関し、特にたとえば、記録媒体に形成されたトナー像を加圧して定着させる、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機およびファクシミリなどの画像形成装置の画像形成プロセスでは、像担持体である感光体の表面に静電潜像が形成され、現像装置から静電潜像に帯電したトナーが供給されてトナー像が形成される。このトナー像は、転写装置によって記録媒体の表面に転写され、定着装置によって定着される。
【０００３】
このような画像形成プロセスに用いられる定着装置の一例として、特許文献１には、互いに接触して記録材を挟持するニップ部を形成する加熱ローラおよび加圧ベルトを備える定着装置が記載されている。
【０００４】
特許文献１に開示される定着装置では、加熱ローラおよび加圧ベルトのそれぞれの記録材の通過範囲外に相当する幅方向の両端部に、記録材の通過範囲内に相当する幅方向の中央部の表面の摩擦係数よりも大きな摩擦係数を有するグリップ部が設けられる。また、グリップ部の端面側の外径は、グリップ部の中央部側の外径よりも大きく、かつ、グリップ部の最大外径は、中央部の最大外径よりも大きい。さらに、グリップ部の硬度は、中央部の硬度よりも低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１３０７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された定着装置では、経年劣化等によってグリップ部の摩擦力が低下して、駆動性能が低下するという問題がある。また、グリップ部の硬度が、中央部の硬度よりも低いので、グリップ部の耐久性が低く、経年劣化によって駆動性能が低下し易いという問題がある。
【０００７】
これらの問題を解決するために、グリップ部を硬度の高い材料で構成したり、グリップ部のニップ圧を中央部よりも高く設定したりすることが考えられる。
【０００８】
しかしながら、グリップ部の硬度が高くなると、グリップ部のニップ面積が小さくなり、記録材の通過範囲におけるニップ面積の低下を招き、定着性能が低下するという問題がある。また、グリップ部のニップ圧が高くなると、グリップ部に局所的にストレスがかかり、破損の原因となる。さらに、駆動モータ側と非駆動側に局所的に均一でない圧がかかる事で、記録材の通過範囲となる中央部のニップ圧が軸方向で不均一となり、グリップ部のニップ圧が軸方向で不均一となり、記録材の斜め送りが発生したり、記録材にシワが発生したりする。
【０００９】
以上のように、従来の定着装置では、駆動性能と定着性能とを両立させることが難しく、改善の余地がある。
【００１０】
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な定着装置および画像形成装置を提供することである。
【００１１】
この発明の他の目的は、定着性能と駆動性能とを両立させることができる、定着装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、定着装置であって、定着ベルト、定着ニップ形成ローラ、駆動手段および駆動ニップ形成ローラを備える。定着ベルトは、定着部材に張架され、記録媒体上のトナー像と接して当該トナー像を記録媒体に定着させる無端状のベルトである。定着ニップ形成ローラは、ローラ軸に設けられ、定着部材との間で定着ベルトを押圧し、当該定着ベルトとの間に記録媒体が通過する定着ニップ部を形成する。駆動手段は、ローラ軸を回転駆動させる。駆動ニップ形成ローラは、ローラ軸の軸方向において定着ニップ形成ローラを挟んで設けられ、定着部材との間で定着ベルトを押圧し、当該定着ベルトとの間で駆動手段からの回転駆動力を伝達するための駆動ニップ部を形成する。また、駆動ニップ形成ローラは、径方向に積層され、硬度が異なる複数の弾性層を含む。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明に従属する定着装置であって、複数の弾性層は、第１層と、当該第１層の径方向の外側に設けられる第２層とを含む。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明に従属する定着装置であって、第１層の肉厚は、第２層の肉厚よりも厚い。
【００１５】
第４の発明は、第２の発明に従属する定着装置であって、第１層の肉厚は、第２層の肉厚よりも薄い。
【００１６】
第５の発明は、第２ないし第４のいずれかの発明に従属する定着装置であって、第１層の硬度は、第２層の硬度よりも高い。
【００１７】
第６の発明は、第２ないし第４のいずれかの発明に従属する定着装置であって、第１層の硬度は、第２層の硬度よりも低い。
【００１８】
第７の発明は、第２ないし第６のいずれかの発明に従属する定着装置であって、複数の弾性層は、第２層の径方向の外側に設けられる第３層を含む。
【００１９】
第８の発明は、第１ないし第７のいずれかの発明に従属する定着装置であって、ローラ軸に設けられ、駆動ニップ形成ローラの軸方向の外側端面に当接する転倒防止部材をさらに備える。
【００２０】
第９の発明は、第８の発明に従属する定着装置であって、転倒防止部材の外径は、駆動ニップ形成ローラの外径よりも小さい。
【００２１】
第１０の発明は、第８または第９の発明に従属する定着装置であって、転倒防止部材は、複数の弾性層のうちの１つによって形成される。
【００２２】
第１１の発明は、第１ないし第１０のいずれかの発明に従属する定着装置を備える、画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、定着性能と駆動性能とを両立させることができる。
【００２４】
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、この発明の第１実施例である定着装置を備える画像形成装置の内部構造を示す図解図である。
【図２】図２は、図１の定着装置を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の加圧ローラの構成を示す概略平面図である。
【図４】図４（Ａ）は、駆動伝達部の構成の一例を示す概略断面図である。図４（Ｂ）は、駆動伝達部の構成の他の例を示す概略断面図である。図４（Ｃ）は、駆動伝達部の構成の他の例を示す概略断面図である。図４（Ｄ）は、駆動伝達部の構成の他の例を示す概略断面図である。
【図５】図５（Ａ）は、第２実施例における駆動伝達部の構成の一例を示す概略断面図である。図５（Ｂ）は、第２実施例における駆動伝達部の構成の他の例を示す概略断面図である。
【図６】図６は、第３実施例における加圧ローラの構成の一部を示す概略断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、転倒防止部材の構成の一例を示す概略断面図である。図７（Ｂ）は、転倒防止部材の構成の他の例を示す概略断面図である。
【図８】図８（Ａ）は、変形例における駆動伝達部の構成の一例を示す概略断面図である。図８（Ｂ）は、転倒防止部材の構成の他の例を示す概略断面図である。
【図９】図９は、変形例における定着装置を示す概略断面図である。
【図１０】図１０は、変形例における定着装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例に係る画像形成装置について図面を参照しながら説明する。
［第１実施例］
図１は、この発明の第１実施例である定着装置１０を備える画像形成装置１００の内部構造を示す図解図である。図２は、図１の定着装置１０を示す概略断面図である。図３は、本発明の加圧ローラ７６の構成を示す概略平面図である。図４（Ａ）は、駆動ニップ形成ローラ８２の構成の一例を示す概略断面図である。図４（Ｂ）は、駆動ニップ形成ローラ８２の構成の他の例を示す概略断面図である。図４（Ｃ）は、駆動ニップ形成ローラ８２の構成の他の例を示す概略断面図である。図４（Ｄ）は、駆動ニップ形成ローラ８２の構成の他の例を示す概略断面図である。
【００２７】
先ず、図１を参照して、画像形成装置１００の基本構成について概略的に説明する。この実施例では、画像形成装置１００は、複写機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能などを有する複合機（ＭＦＰ：Multifunction Peripheral）である。
【００２８】
図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成部３０等を備える装置本体１２、およびその上方に配置される画像読取装置１４を含む。
【００２９】
画像読取装置１４は、透明材によって形成される原稿載置台１６を備える。原稿載置台１６の上方には、ヒンジ等を介して原稿押えカバー１８が開閉自在に取り付けられる。この原稿押えカバー１８には、原稿載置トレイ２０に載置された原稿を画像読取位置２２に対して１枚ずつ自動的に給紙するＡＤＦ（自動原稿送り装置）２４が設けられる。また、図示は省略するが、原稿載置台１６の前面側には、ユーザによる印刷指示等の入力操作を受け付けるタッチパネルおよび操作ボタン等の操作部が設けられる。
【００３０】
また、画像読取装置１４には、光源、複数のミラー、結像レンズおよびラインセンサ等を備える画像読取部２６が内蔵される。画像読取部２６は、原稿表面を光源によって露光し、原稿表面から反射した反射光を複数のミラーによって結像レンズに導く。そして、結像レンズによって反射光をラインセンサの受光素子に結像させる。ラインセンサでは、受光素子に結像した反射光の輝度や色度が検出され、原稿表面の画像に基づく画像データが生成される。ラインセンサとしては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＩＳ（Contact Image Sensor）等が用いられる。
【００３１】
装置本体１２には、ＣＰＵおよびメモリ等を含む制御部２８および画像形成部３０等が内蔵される。制御部２８は、タッチパネル等の操作部への入力操作などに応じて、定着装置１０を含む画像形成装置１００の各部位に制御信号を送信し、画像形成装置１００に種々の動作を実行させる。なお、この制御部２８は、画像形成装置１００の全体を制御するため、定着装置１０および転写装置４２の制御部でもある。
【００３２】
画像形成部３０は、露光ユニット３２、現像器３４、感光体ドラム３６、クリーナユニット３８、帯電器４０、転写装置４２および定着装置１０などを備え、給紙トレイ４８または手差し給紙トレイ５０から搬送される用紙（記録媒体）上に画像を形成し、画像形成済みの用紙を排紙トレイ５２に排出する。用紙上に画像を形成するための画像データとしては、画像読取部２６で読み取った画像データまたは外部コンピュータから送信された画像データ等が利用される。
【００３３】
なお、画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の４色のカラー画像に応じたものである。このため、現像器３４、感光体ドラム３６、クリーナユニット３８および帯電器４０のそれぞれは、各色に応じた４種類の潜像を形成するように４個ずつ設けられ、これらによって４つの画像ステーションが構成される。
【００３４】
感光体ドラム３６は、導電性を有する円筒状の基体の表面に感光層が形成された像担持体であり、帯電器４０は、この感光体ドラム３６の表面を所定の電位に帯電させる部材である。また、露光ユニット３２は、レーザ出射部および反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）として構成され、帯電された感光体ドラム３６の表面を露光することによって、画像データに応じた静電潜像を感光体ドラム３６の表面に形成する。現像器３４は、感光体ドラム３６の表面に形成された静電潜像を４色（ＹＭＣＫ）のトナーによって顕像化するものである。また、クリーナユニット３８は、現像および画像転写後における感光体ドラム３６の表面に残留したトナーを除去する。
【００３５】
転写装置４２は、中間転写ベルト５４、駆動ローラ５６、従動ローラ５８、４つの中間転写ローラ６０および転写ローラ６２等を備え、感光体ドラム３６の上方に配置される。中間転写ベルト５４は、各感光体ドラム３６に接触するように設けられており、中間転写ローラ６０を用いて、各感光体ドラム３６に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト５４に順次重ねて転写することによって、中間転写ベルト５４上に多色のトナー像が形成される。また、転写ローラ６２は、駆動ローラ５６との間で中間転写ベルト５４を押圧するように設けられており、中間転写ベルト５４と転写ローラ６２との間の転写ニップ部を用紙が通過することによって、中間転写ベルト５４に形成されたトナー像が用紙に転写される。
【００３６】
定着装置１０は、加熱ローラ７０、定着ローラ（定着部材）７２、定着ベルト７４および加圧ローラ７６等を備え、転写ローラ６２の上方（下流側）に配置されるベルト定着方式の定着装置である。なお、定着装置１０の具体的構成については後述する。
【００３７】
このような装置本体１２内には、給紙トレイ４８または手差し給紙トレイ５０からの用紙をレジストローラ６８、転写ローラ６２および定着装置１０を経由させて排紙トレイ５２に送るための第１用紙搬送路Ｌ１が形成される。また、用紙に対して両面印刷を行う際に、片面印刷が終了して定着装置１０を通過した後の用紙を、転写ローラ６２の用紙搬送方向の上流側において第１用紙搬送路Ｌ１に戻すための第２用紙搬送路Ｌ２が形成される。この第１用紙搬送路Ｌ１および第２用紙搬送路Ｌ２には、用紙に対して補助的に推進力を与えるための複数の搬送ローラ６６が適宜設けられる。
【００３８】
装置本体１２において片面印刷（画像形成）を行う際には、用紙は、給紙トレイ４８または手差し給紙トレイ５０から１枚ずつ第１用紙搬送路Ｌ１に導かれ、搬送ローラ６６によってレジストローラ６８まで搬送される。そして、レジストローラ６８によって、用紙の先端と中間転写ベルト５４上の画像情報の先端とが整合するタイミングで用紙が転写ローラ６２（転写ニップ部）に搬送され、用紙上にトナー像が転写される。その後、定着装置１０（定着ニップ部）を通過することによって用紙上の未定着トナーが熱で溶融して固着されて、排紙トレイ５２上に用紙が排出される。
【００３９】
一方、両面印刷を行う際には、片面印刷が終了して定着装置１０を通過した用紙の後端部が排紙トレイ５２近傍の搬送ローラ６６まで到達したとき、この搬送ローラ６６を逆回転させることによって、用紙が逆走して第２用紙搬送路Ｌ２に導かれる。第２用紙搬送路Ｌ２に導かれた用紙は、搬送ローラ６６によって第２用紙搬送路Ｌ２を搬送されて、レジストローラ６８の用紙搬送方向の上流側において第１用紙搬送路Ｌ１に導かれる。この時点で用紙の表裏は反転されるので、その後、転写ローラ６２および定着装置１０を用紙が通過することによって、用紙の裏面に印刷が行われる。
【００４０】
続いて、図２〜図４を参照して、定着装置１０の構成について説明する。上述のように、定着装置１０は、定着ベルト７４を用いて用紙にトナー像を定着させるベルト定着方式の定着装置である。
【００４１】
図２に示すように、定着装置１０は、加熱ローラ７０、定着ローラ７２、定着ベルト７４および加圧ローラ７６等を備える。なお、図示は省略するが、定着装置１０は、定着ベルト７４および加圧ローラ７６の表面温度を検出するサーミスタ、および加圧ローラ７６の表面の残留トナーを除去および回収するローラクリーニング装置などをさらに備える。
【００４２】
加熱ローラ７０は、内部に加熱部材７０ａが設けられたローラ部材であって、加熱部材７０ａを覆う熱伝導層を備える。加熱部材７０ａとしては、ハロゲンランプ等のランプヒータが用いられる。
【００４３】
定着ローラ７２は、円柱状のローラ部材であって、ステンレス鋼で形成された芯金（ローラ軸）と、ローラ軸を覆うシリコンスポンジゴムで形成された弾性層とを備える。また、定着ローラ７２の弾性層の軸方向の大きさ（長さ）は、加圧ローラ７６のローラ部（定着ニップ形成ローラ８０および駆動ニップ形成ローラ８２）の軸方向の大きさと略同じに設定される。
【００４４】
定着ベルト７４は、無端状のベルト部材であって、内側から順に、ポリイミドで形成された基材層と、シリコンゴムで形成された弾性層と、ＰＦＡチューブで形成された離型層とを備える。この定着ベルト７４は、少なくとも定着ローラ７２に張架される。具体的には、定着ベルト７４は、加熱ローラ７０および定着ローラ７２に懸架される無端状のベルトであり、加熱ローラ７０によって所定の定着温度（たとえば１７０℃）となるように加熱される。
【００４５】
図３に示すように、加圧ローラ７６は、ローラ軸７６０と、定着ニップ形成ローラ（定着ニップ形成部）８０および駆動ニップ形成ローラ（駆動ニップ形成部）８２とを含む。この加圧ローラ７６は、定着ベルト７４を挟んで定着ローラ７２と対向する位置に配置され、定着ローラ７２との間で定着ベルト７４を押圧するように設けられている。
【００４６】
ローラ軸７６０は、アルミニウム、ステンレスおよび鉄合金（ＳＴＫＭ）などの金属からなる略円筒状（または円柱状）の部材である。ローラ軸７６０は、定着ローラ７２のローラ軸に対して平行に設けられ、モータ７８（駆動手段に相当）に接続される。ローラ軸７６０（加圧ローラ７６）は、モータ７８から伝達される回転駆動力によって、回転されたり、回転を停止されたりする。ただし、モータ７８は、上述した制御部２８によって制御される。
【００４７】
定着ニップ形成ローラ８０は、ローラ軸７６０の軸方向（長手方向）の中央部を覆い、定着ローラ７２との間で定着ベルト７４を押圧して、定着ベルト７４との間に定着ニップ部Ｎを形成する。この定着ニップ部Ｎを用紙が通過することによって、用紙に転写されたトナー像が溶融、混合および圧接されて、用紙に対してトナー像が熱定着される。ただし、定着ニップ形成ローラ８０は、定着ニップ部Ｎを通過する最大サイズの用紙の幅方向の大きさ（長さ）よりも大きく設定される。すなわち、定着ニップ部Ｎは、少なくとも最大サイズの用紙の通紙範囲を含むように形成される。
【００４８】
また、定着ニップ形成ローラ８０は、シリコンゴム等の弾性材料で形成される弾性層と、弾性層を覆うＰＦＡチューブで形成された離型層とを含む。たとえば、定着ニップ形成ローラ８０の硬度（弾性層と離型層との合成硬度）は、ショアＡ硬度で２５程度である。
【００４９】
駆動ニップ形成ローラ８２は、ローラ軸７６０の軸方向において定着ニップ形成ローラ８０を挟むように設けられ、定着ベルト７４に回転駆動力を伝達する。すなわち、駆動ニップ形成ローラ８２は、加圧ローラ７６のローラ部のうち、ローラ軸７６０の軸方向の両端部（定着ニップ部Ｎが形成される範囲外）に設けられる。また、駆動ニップ形成ローラ８２は、少なくともローラ軸７６０の軸方向において、定着ローラ７２および定着ベルト７４の範囲内に設けられる。すなわち、駆動ニップ形成ローラ８２は、ローラ軸７６０の軸方向において定着ベルト７４を挟んで定着ローラ７２と対向する位置に配置され、定着ローラ７２との間で定着ベルト７４を押圧して、定着ベルト７４との間に駆動ニップ部ＴＮを形成する。さらに、駆動ニップ形成ローラ８２の外径は、定着ニップ形成ローラ８０の外径と略同じに設定されるが、定着ニップ形成ローラ８０の外径に対して、僅かに大きくても良いし、僅かに小さくても良い。
【００５０】
駆動ニップ形成ローラ８２は、径方向に積層され、硬度が異なる複数の弾性層を含む。ただし、複数の弾性層の各々を形成する弾性材料としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム等を用いることができる。また、複数の弾性層の各々を形成する弾性材料としては、上述した弾性材料のうち、ショアＡ硬度３０〜９５の弾性材料を適宜組み合わせて使用することができる。
【００５１】
以下、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）を参照して本発明の駆動ニップ形成ローラ８２の層構造を説明する。図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示すように、駆動ニップ形成ローラ８２は、ローラ軸７６０を覆う第１層（内側層）８２０と、当該第１層の径方向の外側に積層される（設けられる）第２層（外側層）８２２とを含む。すなわち、この第１実施例では、第２層８２２が駆動ニップ形成ローラ８２の表面層を構成する。
【００５２】
そして、第１層８２０と、第２層８２２とは、それぞれ互いに硬度が異なる弾性材料によって形成される。すなわち、第１層８２０と、第２層８２２とは、硬度が異なる。この第１実施例では、第１層８２０および第２層８２２の各々は、低硬度の弾性材料（低硬度材料）または低硬度材料よりも硬度が高い高硬度の弾性材料（高硬度材料）によって形成される。
【００５３】
ただし、第１層８２０の肉厚（径方向の大きさ）と、第２層８２２の肉厚とは、同じでも良いし、異なっても良い。
【００５４】
図４（Ａ）に示す例では、第１層８２０は、低硬度材料によって形成され、第２層８２２は、高硬度材料によって形成される。また、第１層８２０の肉厚は、第２層８２２の肉厚よりも厚い。このように、表面層を構成する第２層８２２が、低硬度材料よりも耐久性が高い高硬度材料によって形成されるので、駆動ニップ形成ローラ８２の耐久性を高めることができる。また、低硬度材料によって形成される内側の第１層８２０の肉厚が厚いので、駆動ニップ形成ローラ８２の変形量が大きくなり、駆動ニップ形成ローラ８２の周方向における駆動ニップ部ＴＮのニップ幅（駆動ニップ形成ローラ８２の周方向におけるニップの大きさ）を大きくすることができる。このため、接触面積が増加するので、回転駆動力の伝達効率を向上させることができる。さらに、第１層８２０の肉厚が厚いので、駆動ニップ部ＴＮのニップ圧（面圧）を低くする（少ない加重で充分な変形量を確保する事で、駆動ニップ幅を確保し低面圧化を図る）ことができ、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧の低下を防止するとともに、駆動ニップ形成ローラ８２にかかる応力を低減し、駆動ニップ形成ローラ８２のせん断応力による破損を防止することができる。したがって、駆動ニップ形成ローラ８２（延いては、定着装置１０）の寿命を延ばすことができる。なお、図４（Ａ）に示すような層構造を有する駆動ニップ形成ローラ８２は、高い耐久性を有するので、たとえば中高速または高速で画像形成を行う画像形成装置１００（中高速機または高速機）の定着装置１０に好適に用いることができる。
【００５５】
図４（Ｂ）に示す例では、図４（Ａ）に示す例と同様に、第１層８２０は、低硬度材料によって形成され、第２層８２２は、高硬度材料によって形成される。ただし、第１層８２０の肉厚は、第２層８２２の肉厚よりも薄い。図４（Ｂ）に示す例においても、第２層８２２が高硬度材料によって形成されるので、駆動ニップ形成ローラ８２の耐久性を高めることができる。また、高硬度材料によって形成される第２層８２２の肉厚が厚いので、駆動ニップ形成ローラ８２の変形、特に、駆動ニップ形成ローラ８２の軸方向の外側端部の変形（横倒れ）を抑制できる。このため、回転駆動力の伝達効率を向上させるとともに、駆動ニップ形成ローラ８２の破損を防止することができる。さらに、第２層８２２の肉厚が厚いので、駆動ニップ形成ローラ８２にかかる応力を低減し、駆動ニップ形成ローラ８２の破損を防止することができる。なお、図４（Ｂ）に示すような層構造を有する駆動ニップ形成ローラ８２は、高い耐久性を有するので、たとえば高速機の定着装置１０に好適に用いることができる。
【００５６】
図４（Ｃ）に示す例では、第１層８２０は、高硬度材料によって形成され、第２層８２２は、低硬度材料によって形成される。また、第１層８２０の肉厚は、第２層８２２の肉厚よりも厚い。このように、表面層を構成する第２層８２２が低硬度材料によって形成されると、駆動ニップ形成ローラ８２の変形量が大きくなり、駆動ニップ形成ローラ８２の周方向における駆動ニップ部ＴＮのニップ幅を大きくすることができる。このため、駆動ニップ部ＴＮのニップ面積を大きくして、回転駆動力の伝達効率を向上させることができる。また、内側の第１層８２０が高硬度材料によって形成され、この第１層８２０の肉厚が厚いので、駆動ニップ形成ローラ８２の横倒れを抑制することができる。このため、駆動ニップ形成ローラ８２の破損防止および駆動ニップ部ＴＮにおける回転駆動力の伝達ロスを抑制することができる。なお、図４（Ｃ）に示すような層構造を有する駆動ニップ形成ローラ８２は、回転駆動力の伝達効率が良いので、たとえば低速または中低速で画像形成を行う低速機または中低速機の定着装置１０に好適に用いることができる。
【００５７】
図４（Ｄ）に示す例では、図４（Ｃ）に示す例と同様に、第１層８２０は、高硬度材料によって形成され、第２層８２２は、低硬度材料によって形成される。ただし、第１層８２０の肉厚は、第２層８２２の肉厚よりも薄い。このように、第２層８２２が低硬度材料によって形成され、また、第２層８２２の肉厚が厚いので、駆動ニップ形成ローラ８２の周方向における駆動ニップ幅を大きくして、回転駆動力の伝達効率をより向上させることができる。また、内側の第１層８２０が高硬度材料によって形成されるので、駆動ニップ形成ローラ８２の横倒れを抑制できる。なお、図４（Ｄ）に示すような層構造を有する駆動ニップ形成ローラ８２は、回転駆動力の伝達効率が良いので、たとえば低速機または中低速機の定着装置１０に好適に用いることができる。
【００５８】
たとえば、２層構造の一例として、駆動ニップ形成ローラ８２が、第１層８２０がショアＡ硬度３０のウレタンゴムで形成され、第２層８２２がショアＡ硬度８０のシリコンゴムで形成され、第１層８２０の肉厚が２．５ｍｍ（内径φ１２ｍｍ、外径φ１７ｍｍ）、第２層８２２の肉厚が３ｍｍ（内径φ１７ｍｍ、外径φ２３ｍｍ）である場合（実施例１）、駆動ニップ形成ローラ８２の硬度（第１層８２０と第２層８２２との合成硬度）は、ショアＡ硬度で８０程度である。すなわち、実施例１の駆動ニップ形成ローラ８２の硬度としては、ショアＡ硬度８０のシリコンゴム（肉厚５．５ｍｍ）で形成される単一層で形成されるローラ（実施例２）の硬度と同程度である。ただし、実施例１の駆動ニップ形成ローラ８２のニップ幅は、実施例２のニップ幅に対して大きくなる（１．３倍程度）。このように、駆動ニップ形成ローラ８２が複数の弾性層で構成されることによって、硬度が高く、かつ、大きいニップ幅を形成できる駆動ニップ形成ローラ８２を得ることができる。
【００５９】
この第１実施例によれば、駆動ニップ形成ローラ８２が、径方向に積層され、硬度が異なる複数の弾性層を含むので、複数の弾性層の硬度および肉厚を変化させることによって、駆動ニップ部ＴＮのニップ圧およびニップ幅を変化させることができる。このため、定着装置１０が用いられる条件に合わせて、駆動ニップ部ＴＮのニップ圧およびニップ幅を設定し、駆動性能と定着性能とを両立させることができる。また、駆動ニップ形成ローラ８２の軸方向の長さ、すなわち、ニップ長さを調整することによって、定着装置１０が用いられる条件に合わせて、駆動ニップ部ＴＮのニップ面積を微調整することができる。ただし、通紙に必要な幅の定着ニップ形成ローラ８０の軸方向の幅を確保しながら駆動ニップ形成ローラ８２の軸方向の幅（長さ）を大きくする（長くする）と、加圧ローラ７６および定着装置１０の大型化を招くとともに、加圧ローラ７６のたわみが大きくなるという問題が有る。したがって、駆動ニップ部ＴＮのニップ面積の設定にあたっては、主として駆動ニップ形成ローラ８２の層構造によってニップ幅を調整（設定）し、その上で、補助的に駆動ニップ形成ローラ８２の軸方向の長さ（ニップ長さ）を調整することによって、ニップ面積を微調整することが望ましい。このようにすれば、駆動ニップ形成ローラ８２および加圧ローラ７６の軸方向の長さを大きく変更することなく、駆動ニップ部ＴＮのニップ面積を適切に設定することができる。
【００６０】
また、第１実施例に係る定着装置１０によれば、駆動ニップ形成ローラ８２を単一の材料で形成した場合に比べて、駆動ニップ形成ローラ８２の設計の自由度が増す。このため、駆動ニップ形成ローラ８２に含まれる複数の弾性層の硬度および肉厚について、定着ニップ形成ローラ８０および駆動ニップ形成ローラ８２の間の熱膨張差を考慮した設定にすることができる。
【００６１】
さらに、第１実施例に係る定着装置１０によれば、第１層８２０は、定着ベルト７４に直接触れるわけでは無いので、表面層を構成する第２層８２２が耐熱材料で形成されていればよく、第１層８２０には非耐熱材料を使用することもできる。
【００６２】
なお、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）では、に示す例では第１層８２０の肉厚と、第２層８２２の肉厚とが異なる場合を例に挙げて説明したが、第１層８２０の肉厚と、第２層８２２の肉厚とが同じでも良い。第１層８２０の硬度および第２層８２２の硬度を調整するだけでも、駆動ニップ部ＴＮのニップ圧およびニップ幅（延いては、ニップ面積）を変化させることができるからである。
【００６３】
また、第１実施例では、駆動ニップ形成ローラ８２の外径がφ２３である場合（実施例１）を例に挙げて説明したが、これに限定される必要は無い。たとえば、駆動ニップ形成ローラ８２の外径は、φ２５またはφ３０でも良い。具体的には、第１層８２０が、内径φ１４ｍｍ、外径φ１９ｍｍ、肉厚２．５ｍｍであって、第２層８２２が、内径φ１９ｍｍ、外径φ２５ｍｍ、肉厚３ｍｍである場合や、第１層８２０が、内径φ８ｍｍ、外径φ１８ｍｍ、肉厚５ｍｍであって、第２層８２２が、内径φ１８ｍｍ、外径φ３０ｍｍ、肉厚６ｍｍである場合でも良い。これらの場合であっても、上述した実施例と同様の効果が得られる。
［第２実施例］
第２実施例の定着装置１０は、駆動ニップ形成ローラ８２が、３つ以上の弾性層によって構成される点が上述の第１実施例と異なる。その他の構成については上述の第１実施例と同様であるので、共通する部分については、同じ参照番号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。
【００６４】
図５（Ａ）は、第２実施例における駆動ニップ形成ローラ８２の構成の一例を示す概略断面図である。図５（Ｂ）は、第２実施例における駆動ニップ形成ローラ８２の構成の他の例を示す概略断面図である。
【００６５】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、第２実施例の駆動ニップ形成ローラ８２は、ローラ軸７６０を覆う第１層（内側層）８２０と、当該第１層の径方向の外側に積層される第２層（中間層）８２２と、当該第２層の径方向の外側に積層される第３層（外側層）８２４とによって構成される。
【００６６】
そして、第１層８２０、第２層８２２および第３層８２４の各々は、低硬度材料、高硬度材料または低硬度材料よりも硬度が高く、高硬度材料よりも硬度が低い中硬度の弾性材料（中硬度材料）によって形成される。ただし、第１層８２０、第２層８２２および第３層８２４の各々は、隣り合う層を形成する弾性材料とは硬度が異なる弾性材料によって形成される。すなわち、第１層８２０、第２層８２２および第３層８２４の各々は、少なくとも隣り合う層とは硬度が異なる。
【００６７】
図５（Ａ）に示す例では、第１層８２０は、高硬度材料によって形成され、第２層８２２は、低硬度材料によって形成され、第３層８２４は、高硬度材料によって形成される。すなわち、第１層８２０と第３層８２４とは、同じ弾性材料で形成される。また、第１層８２０の肉厚と第２層８２２の肉厚とは略同じであり、第３層８２４の肉厚は、第１層８２０（第２層８２２）の肉厚よりも薄い。このように、表面層を構成する第３層８２４が高硬度材料によって形成されるので、駆動ニップ形成ローラ８２の耐久性を高めることができる。また、中間層となる第２層８２２が低硬度材料によって形成されるので、駆動ニップ部ＴＮのニップ幅を大きくすることができ、回転駆動力の伝達効率を向上させることができる。さらに、この第２層８２２によって、駆動ニップ部ＴＮを低面圧化して、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧の低下を防止するとともに、駆動ニップ形成ローラ８２にかかる応力を低減し、駆動ニップ形成ローラ８２の破損を防止することができる。さらにまた、内側の第１層８２０が高硬度材料によって形成されるので、駆動ニップ形成ローラ８２の横倒れを抑制し、また、駆動ニップ形成ローラ８２の全体を低硬度材料で形成した場合に比べて、低硬度材料で形成される第２層８２２に駆動時にかかる応力を緩和（低減）し、せん断応力による第２層８２２の破損を防止することができる。なお、図５（Ａ）に示すような層構造を有する駆動ニップ形成ローラ８２は、高い耐久性を有し、回転駆動力の伝達効率が良いので、たとえば中高速機または高速機の定着装置１０に好適に用いることができる。
【００６８】
図５（Ｂ）に示す例では、第１層８２０は、高硬度材料によって形成され、第２層８２２は、中硬度材料によって形成され、第３層８２４は、低硬度材料によって形成される。すなわち、第１層８２０〜第３層８２４の各々は、互いに異なる硬度の弾性材料で形成される。また、第１層８２０の肉厚と第３層８２４の肉厚とは略同じであり、第２層８２２の肉厚は、第１層８２０（第３層８２４）の肉厚よりも厚い。このように、表面層を構成する第３層８２４が低硬度材料によって形成されるので、駆動ニップ部ＴＮのニップ幅を大きくすることができ、回転駆動力の伝達効率を向上させることができる。また、中間層となる第２層８２２が中硬度材料によって形成されるので、駆動ニップ形成ローラ８２の硬度のバランスを保ち、駆動ニップ部ＴＮにおける回転駆動力の伝達ロスを抑制することができる。さらに、この第２層８２２の硬度を調整することによって、駆動ニップ部ＴＮのニップ幅と、駆動ニップ形成ローラ８２の軸方向の外側端面の変形量とのバランスを調整することができる。さらにまた、内側の第１層８２０が高硬度材料によって形成されるので、駆動ニップ形成ローラ８２の横倒れを抑制し、また、駆動ニップ形成ローラ８２の全体を低硬度材料で形成した場合に比べて、低硬度材料で形成される第２層８２２に駆動時にかかる応力を緩和し、せん断応力による第２層８２２の破損を防止することができる。なお、図５（Ｂ）に示すような層構造を有する駆動ニップ形成ローラ８２は、回転駆動力の伝達効率が良いので、たとえば低速機または中低速機の定着装置１０に好適に用いることができる。
【００６９】
この第２実施例によれば、第１実施例と同様に、複数の弾性層の硬度および肉厚を変化させることによって、駆動ニップ部ＴＮのニップ圧およびニップ幅を変化させることができる。
【００７０】
なお、第２実施例では、加圧ローラ７６の駆動ニップ形成ローラ８２の弾性層が、３つの弾性層によって構成されるようにしたが、これに限定される必要は無く、加圧ローラ７６の駆動ニップ形成ローラ８２の弾性層が、隣り合う層とは硬度が異なる４つ以上の弾性層によって構成されても良い。
［第３実施例］
第３実施例の定着装置１０は、転倒防止部材８４を備える点が上述の第１実施例と異なる。その他の構成については上述の第１実施例と同様であるので、共通する部分については、同じ参照番号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。
【００７１】
図６は、第３実施例における加圧ローラ７６の構成の一部を示す概略断面図である。図７（Ａ）は、転倒防止部材８４の構成の一例を示す概略断面図である。図７（Ｂ）は、転倒防止部材８４の構成の他の例を示す概略断面図である。
【００７２】
図６に示すように、第３実施例の定着装置１０は、転倒防止部材８４を備える。転倒防止部材８４は、駆動ニップ形成ローラ８２の軸方向の外側端面に設けられる。また、転倒防止部材８４の外径は、少なくとも駆動ニップ形成ローラ８２の外径よりも小さく設定される。たとえば、転倒防止部材８４の外径は、駆動ニップ形成ローラ８２の最も内側の弾性層（たとえば第１実施例の第１層８２０）の外径と略同じか、その弾性層の外径よりも少し小さく設定される。
【００７３】
また、転倒防止部材８４は、駆動ニップ形成ローラ８２の弾性層を形成する弾性材料のいずれかを用いることができる。ただし、転倒防止部材８４を形成する弾性材料は、高硬度材料（たとえばショアＡ硬度８０以上の弾性材料）であることが望ましい。
【００７４】
図７（Ａ）に示すように、転倒防止部材８４は、略円板状の部材であり、中央に円形の開口端８４２が形成される。この開口端８４２によって、転倒防止部材８４の中央には、円形の貫通孔が形成される。この転倒防止部材８４の貫通孔に、ローラ軸７６０が挿通される。したがって、開口端８４２の内径は、ローラ軸７６０の外径よりも僅かに小さく設定されている。
【００７５】
このように、転倒防止部材８４が設けられることによって、駆動ニップ形成ローラ８２の外側端面の横倒れを防止できる。この効果は、駆動ニップ形成ローラ８２の最も内側の層を構成する材料の硬度が低く、その層の肉厚が厚い場合等、駆動ニップ形成ローラ８２の横倒れが発生し易い構成である場合に特に顕著に発揮される。このため、駆動ニップ形成ローラ８２における駆動ニップ形状を安定させることができ、駆動性能を安定させることができる。また、駆動ニップ形成ローラ８２の横倒れに起因する駆動ニップ形成ローラ８２の破損を防止することができ、駆動ニップ形成ローラ８２の耐久性の向上を図ることができる。
【００７６】
また、図７（Ｂ）に示すように、転倒防止部材８４におけるローラ軸７６０の軸方向の内側端面に複数の突起８４４が形成されるようにしても良い。突起８４４は、転倒防止部材８４の内側端面から、ローラ軸７６０の軸方向の中央に向かって突出する。図示は省略するが、複数の突起８４４は、駆動ニップ形成ローラ８２の外側端面に食い込んだ（めり込んだ）状態となる。このようにすれば、駆動ニップ形成ローラ８２の横倒れをより効果的に防止できる。ただし、複数の突起８４４は、駆動ニップ形成ローラ８２が駆動ニップ形状を形成するための変形を阻害しない程度の高さ、および位置（たとえば、駆動ニップ形成ローラ８２の径方向の外側端部を避けた位置）に設けられる。
【００７７】
図８（Ａ）は、変形例における転倒防止部材８４の構成の一例を示す概略断面図である。図８（Ｂ）は、転倒防止部材８４の構成の他の例を示す概略断面図である。
【００７８】
なお、第３実施例では、転倒防止部材８４は、駆動ニップ形成ローラ８２とは別の部材によって構成されるようにしたが、これに限定される必要は無い。たとえば、転倒防止部材８４は、駆動ニップ形成ローラ８２の複数の弾性層のうちの１つによって構成されるようにしても良い。具体的には、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、駆動ニップ形成ローラ８２の最も内側の第１層８２０が、駆動ニップ形成ローラ８２の外側の第２層８２２よりもローラ軸７６０の軸方向の外側に向かって延出する延出部８２０２を有するように形成されれば良い。この場合、第１層８２０の延出部８２０２が、転倒防止部材８４として機能する。ただし、延出部８２０２を含む第１層８２０は、高硬度材料によって構成されることが望ましい。また、第１層８２０の肉厚が第２層８２２の肉厚よりも厚いことが望ましい。
【００７９】
また、第３実施例に示した態様は、第２実施例にも組み合わせて採用することが可能である。
【００８０】
さらに、上述の実施例で挙げた具体的な数値、構成等は一例であり、実際の製品に応じて適宜変更することが可能である。
【００８１】
さらにまた、上述の実施例では、定着装置１０が、ベルト定着方式の定着装置である場合を例に挙げて説明したが、本発明は、たとえばＳＵＲＦ定着方式等のフィルム加熱方式の定着装置または外部加熱方式の定着装置にも適用することができる。図９は、変形例におけるＳＵＲＦ定着方式の定着装置１０を示す概略断面図である。図９に示すように、ＳＵＲＦ定着方式の定着装置１０は、ヒーターユニット１１０および加圧ローラ７６を備える。
【００８２】
ヒーターユニット１１０は、ヒーター１１２、ヒータホルダ１１４、定着フィルム（定着ベルト）１１６、ステー１１８、温度検出用のサーミスタ１２０を含む。
【００８３】
ヒータホルダ１１４はヒーターを固定するとともにフィルム内面をガイドする耐熱性、断熱性を有する剛体部材であり、用紙の搬送路（第１用紙搬送路Ｌ１）を横断する方向（図面に垂直方向）を長手とする横長部材である。また、ヒータホルダ１１４は、定着フィルム１１６の内面ガイド部材としても機能し、定着フィルム１１６の回転を容易にする。ヒーター１１２は、ヒータホルダ１１４の下面に長手に沿って形成された溝部に嵌入され、耐熱性接着剤で固定支持された第１用紙搬送路Ｌ１を横断する方向を長手とする横長部材である。定着フィルム１１６は、円筒状の耐熱性フィルム材であり、ヒーター１１２を取り付けたヒータホルダ１１４にルーズに外嵌されている。ステー１１８は、図の垂直方向を長手とする剛性部材であり、ヒータホルダ１１４の内側に配設される。サーミスタ１２０は、ヒーター１１２の温度を検出するための素子であり、不図示のばね等でヒーター１１２に常時感温可能な所定圧で押し当てられており、ヒーター１１２の温度を検出する。また、加圧ローラ７６はヒーター１１２と定着フィルム１１６を挟んで圧接するように配置される。したがって、加圧ローラ７６と定着フィルム１１６の外周との摩擦力により加圧ローラ７６の回転力が定着フィルム１１６に直接的に作用し、定着フィルム１１６がヒーター１１２の下面に圧接摺動しつつ回転駆動される。
【００８４】
さらに、本発明は、曲面状の加熱ヒーターを用いたヒーター加熱方式の新規定着システムの定着装置にも適用することができる。図１０は、変形例における新規定着装置の定着装置１０を示す概略断面図である。
【００８５】
図１０に示すように、新規定着装置の定着方式の定着装置１０は、ヒーターユニット１３０および加圧ローラ７６を備える。ヒーターユニット１３０は、定着パッド１３２と、定着パッド保持部１３４と、支持部材１３６〜１４０と、付勢部材１４２と、ヒーター１４４と、ガイド部１４６ａ，１４６ｂと、これらの周囲に回転可能に設けられた円筒状の定着フィルム（定着ベルト）１４８とを含む。定着パッド１３２は、加圧ローラ７６と協働して定着ニップ部Ｎを構成する部材（定着部材）であり、シリコンゴム、フッ素ゴム、耐熱性樹脂などの耐熱性を有する材料によって形成されている。定着パッド保持部１３４は、定着パッド１３２を保持するものであり、支持部材１３６に取り付けられている。支持部材１３６は、定着ニップ部Ｎ（定着パッド１３２）の反対側に向けて開かれたＵ字状の断面を有する棒状に形成されている。支持部材１３８および支持部材１４０のそれぞれは、定着ニップ部側に向けて開かれたＵ字状の断面を有する棒状に形成されている。ただし、支持部材１４０は、支持部材１３８の外側に設けられる。付勢部材１４２は、支持部材１３６と支持部材１３８との間に設けられ、支持部材１３８および支持部材１４０を定着ニップ部Ｎの反対側に押圧する。ヒーター１４４は、支持部材１４０における定着ニップ部Ｎの反対側に取り付けられる。このヒーター１４４は、曲面加工が可能な可撓性を有する面状抵抗体を用いたヒーター（面状発熱体）であり、定着フィルム１４８の回転軌道に沿うように円弧状に湾曲される。ガイド部１２６ａ，１２６ｂは、定着フィルム１２８の回転軌道に沿うように形成される。ガイド部１２６ａは、回転軌道におけるヒーター１２４よりも上流側において定着フィルム１２８を案内する。ガイド部１２６ｂは、回転軌道におけるヒーター１２４よりも下流側において定着フィルム１２８を案内する。なお、ヒーター１４４は、その両端部（曲面部の終端）が、支持部材１４０とガイド部１２６ａ，１２６ｂとの間に挟持されることによって支持される。
【００８６】
以上のように構成されたＳＵＲＦ定着方式の定着装置や新規定着装置を含む外部加熱方式の定着装置等、ベルト定着方式以外の方式の定着装置においても、上述の実施例と同様に多層構造の駆動ニップ形成ローラ８２を含む加圧ローラ７６を用いることができる。このようにすれば、上述の実施例と同様に、定着性能と駆動性能とを両立させることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１００…画像形成装置
１０  …定着装置
７０  …加熱ローラ
７２  …定着ローラ
７４  …定着ベルト
７６  …加圧ローラ
７６０…ローラ軸（芯金）
８０  …定着ニップ形成部（定着ニップ形成ローラ）
８２  …駆動ニップ形成部（駆動ニップ形成ローラ）
８２０…第１層（内側層）
８２２…第２層（外側層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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