(57)【要約】【課題】定着装置の加圧ローラーの外径が不均一になることを抑制する。【解決手段】加圧ローラー１３０は、円柱状の芯金１３１と、芯金１３１の外周面を所定の厚さで覆う層であって、その内部に気泡が存在しており、気泡を貫いてこの層の端面を突き抜ける切れ込み１３５が設けられている弾性層１３２とを有する。切れ込み１３５は、弾性層１３２の端面から芯金１３１軸方向の所定の長さにわたって設けられている。弾性層１３２が熱により膨張すると、気泡内の空気が切れ込み１３５を通って抜けていくことが可能になる。【選択図】図４
2008040152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の芯金と、
前記芯金の外周面を所定の厚さで覆う層であって、その内部に気泡が存在しており、前記気泡を貫いてこの層の端面を突き抜ける切れ込みが設けられている層と
を有することを特徴とするローラー。
【請求項２】
前記切れ込みは、前記層の端面から前記芯金軸方向の所定の長さにわたって設けられていることを特徴とする請求項１に記載のローラー。
【請求項３】
前記切れ込みは、前記層の一方の端面から前記芯金軸方向にわたって前記層の他方の端面まで突き抜けるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のローラー。
【請求項４】
前記切れ込みは、前記層の端面から前記芯金軸方向の所定の長さにわたって設けられているものと、前記層の一方の端面から前記芯金軸方向にわたって前記層の他方の端面まで突き抜けるように設けられているものとからなることを特徴とする請求項１に記載のローラー。
【請求項５】
前記切れ込みは、前記層に複数設けられており、前記端面から遠ざかるに連れて前記層の軸方向に垂直な断面における前記切れ込みの数が減少していることを特徴とする請求項１、２または４のいずれかに記載のローラー。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のローラーと、
前記ローラーを押し当てられ、該ローラーとの間に接触領域を形成する加熱部材と、
前記加熱部材を加熱する熱源と
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項６に記載の定着装置と、
記録媒体上にトナー像を形成する形成手段と、
前記形成手段によってトナー像の形成された記録媒体を前記加熱部材と前記ローラーとの接触領域に搬送する搬送手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
使用する記録媒体のサイズに応じて、前記切れ込みの長さが設定されていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラー、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置におけるトナー像の定着方法として、熱源で加熱された定着部材と、内部に気泡が存在するゴム等の材料を用いた層（これ以降、「弾性層」と呼ぶ）を外周面に形成した加圧ローラーを用いた定着方法がある。このような定着方法では、循環駆動される定着部材に加圧ローラーを押し当てて加圧ローラーの弾性層を押しつぶすことで、加圧ローラーの周方向にある幅を持つ接触領域が生まれ、この接触領域にトナー像を形成した記録媒体を進入させ、トナー像が溶融、加圧されて、記録媒体に定着される。
【０００３】
このような加圧ローラーの定着時の外径の増大を抑えるための技術としては、例えば、特許文献１では、芯金の外周面に形成したスポンジ層に、芯金の長手方向に平行に貫通する孔を周方向に多数設ける技術が提案されている。これによって気泡内の気体が加圧ローラーの端面から排出されるから、加圧ローラーの外径の増大および記録媒体の通過部と非通過部で生じる外径差が抑えられるとされている。
【特許文献１】特開平２−２８２２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、定着装置の加圧ローラーの外径の変化を小さくすることのできる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するために、本発明は、円柱状の芯金と、前記芯金の外周面を所定の厚さで覆う層であって、その内部に気泡が存在しており、前記気泡を貫いてこの層の端面を突き抜ける切れ込みが設けられている層とを有することを特徴とするローラーを提供する（請求項１）。
【０００６】
請求項１に記載のローラーにおいて、前記切れ込みは、前記層の端面から前記芯金軸方向の所定の長さにわたって設けられていてもよい（請求項２）。
また、請求項１に記載のローラーにおいて、前記切れ込みは、前記層の一方の端面から前記芯金軸方向にわたって前記層の他方の端面まで突き抜けるように設けられていてもよい（請求項３）。
【０００７】
また、請求項１に記載のローラーにおいて、前記切れ込みは、前記層の端面から前記芯金軸方向の所定の長さにわたって設けられているものと、前記層の一方の端面から前記芯金軸方向にわたって前記層の他方の端面まで突き抜けるように設けられているものとからなるようにしてもよい（請求項４）。
【０００８】
請求項１、２または４のいずれかに記載のローラーにおいて、前記切れ込みは、前記層に複数設けられており、前記端面から遠ざかるに連れて前記層の軸方向に垂直な断面における前記切れ込みの数が減少しているようにしてもよい（請求項５）。
【０００９】
また、本発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のローラーと、前記ローラーを押し当てられ、該ローラーとの間に接触領域を形成する加熱部材と、前記加熱部材を加熱する熱源とを有することを特徴とする定着装置を提供する（請求項６）。
【００１０】
また、本発明は、請求項６に記載の定着装置と、記録媒体上にトナー像を形成する形成手段と、前記形成手段によってトナー像の形成された記録媒体を前記加熱部材と前記ローラーとの接触領域に搬送する搬送手段とを有することを特徴とする画像形成装置を提供する（請求項７）。
請求項７に記載の画像形成装置において、使用する記録媒体のサイズに応じて、前記切れ込みの長さが設定されていてもよい（請求項８）。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、本発明の構成を有していない場合に比べて、加圧ローラーの軸方向の外径の変化を小さくすることができる。
請求項２に係る発明によれば、加圧ローラーの端面から所定の長さの領域で外径が不均一になることを抑制することができる。
請求項３に係る発明によれば、加圧ローラーの軸方向の外径の変化を緩やかにすることができる。
請求項４に係る発明によれば、加圧ローラーの端面から所定の長さの領域で外径が不均一になることを抑制することができ、且つ、加圧ローラーの軸方向の外径の変化自体も緩やかにすることができる。
請求項５に係る発明によれば、記録媒体の通過部と非通過部で生じる外径差を小さくすることができる。
請求項６に係る発明によれば、軸方向の定着のムラの少ない画像を得ることができる。
請求項７に係る発明によれば、軸方向の画質のムラの少ない画像を得ることができる。
請求項８に係る発明によれば、定着時の記録媒体のしわの発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る定着装置１００を備えた画像形成装置１を表す図である。画像形成装置１は複写機の機能を有している。
制御部４は、記憶部５に記憶されているプログラムを実行することによって画像形成装置１各部の動作を制御する。
指示受付部４１は、液晶画面からなる表示画面３９、スタート、ストップ、リセットの各キーとテンキー等からなるキー入力部４０からなり、これらを用いることによって、画像形成装置１に対する指示をユーザが入力することができる。
通信インターフェイス（以下、通信Ｉ／Ｆ）４８はネットワーク（図示省略）に接続されており、画像形成装置１と他の装置との間のデータの授受を仲介する。
【００１３】
画像入力部１２は、原稿を光学的に読み取って電気信号を出力する。制御部４はこの電気信号に基づいてＹ色（Yellow）、Ｍ色（Magenta）、Ｃ色（Cyan）、Ｋ色（Black）の各色の画像を表す画像データを生成する。
画像出力部６は、画像形成エンジン７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ、転写ベルト８等からなる。画像形成エンジン７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは、それぞれＹ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色の各色のトナー像を形成する。各画像形成エンジンの構成は共通であるから、ここでは画像形成エンジン７Ｙについてのみ説明する。
【００１４】
感光体ドラム２０Ｙは円筒形をなした感光体であり、外周面が光導電性を有している。帯電装置２１Ｙは、矢印Ａの方向に回転駆動される感光体ドラム２０Ｙの表面を所定の電位に帯電させる。露光装置１９Ｙは、感光体ドラム２０Ｙに対して露光用ビームＬＢを照射する走査光学系であり、感光体ドラム２０Ｙの表面に画像データに基づいた静電潜像が形成される。
現像装置２２Ｙは、感光体ドラム２０Ｙ表面に形成された静電潜像にトナーを付着させることによってトナー像を形成する。感光体ドラム２０Ｙ表面に形成されたトナー像は、転写装置２５Ｙに印加された電圧による電界の作用によって、転写ベルト８表面に転写される（１次転写）。
画像形成エンジン７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにおいても各色に対応したトナー像が形成され、転写ベルト８に重ねて転写される。
【００１５】
転写ベルト８表面にトナー像が形成されると、給紙ローラー３３が回転駆動され、シート状の記録媒体１０が１枚ずつ送り出される。転写ベルト８上のトナー像は、転写ローラー３０に印加された電圧による電界、および転写ローラー３０を転写ベルト８に押し当てる荷重の作用によって、記録媒体１０表面に転写される（２次転写）。
トナー像が転写された記録媒体１０は、定着装置１００に導かれる。定着装置１００では、記録媒体１０に対して加熱および加圧が行われ、トナー像が記録媒体１０表面に定着される。トナー像が定着された記録媒体１０は、排紙部３２に排出される。
【００１６】
図２は、定着装置１００を記録媒体１０の搬送方向から見た図である。図３は図２におけるＡ−Ａ’線における断面図である。定着装置１００は、電磁誘導加熱方式の定着装置である。
定着装置１００は、筐体１４０の内部に定着ベルト１１０、パッド１２０、加圧ローラー１３０、磁場発生手段１６０等を設けて構成されている。
【００１７】
磁場発生手段１６０は、後述する定着ベルト１００の発熱層１１２を発熱させるための交番磁束を発生する。磁場発生手段１６０は、励磁回路１６１、磁性コア１６２、励磁コイル１６３および励磁コイル保持部材１６４により構成される。
磁性コア１６２は、フェライトやパーマロイ等、透磁率の高い素材で作成されている。励磁回路１６１は、２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの交番電流を発生する。励磁コイル１６３は、励磁回路１６１から供給される交番電流によって交番磁束を発生する。なお、磁性コア１６２の材料としては、１００ｋＨｚ以上の周波数の交番電流が励磁コイル１６３に流された場合でもエネルギーの損失が少ないフェライトがより適している。
【００１８】
励磁コイル１６３は、一本ずつが絶縁性の物質で被覆された銅線を複数本束ねた束線を複数回巻いて形成されている。本実施形態では束線を１０ターン巻いて励磁コイル１６３を形成した。銅線の被覆は、定着ベルト１１０の発熱による熱伝導を考慮して、耐熱性を有する物質、例えば、ポリアミドイミドやポリイミド等を用いるのが望ましい。
磁性コア１６２および励磁コイル１６３は、図３に示すように円筒状に保持された定着ベルト１１０の外周面に沿うように形成されている。本実施形態では、定着ベルト１１０の外面と励磁コイル１６３との間の距離がおよそ２ｍｍになるように設定した。励磁コイル保持部材１６４は、絶縁性に優れ、耐熱性の高いものが適している。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＦＡ（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）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＬＣＰ（液晶ポリエステル）等が適している。
【００１９】
パッド１２０は、第１支持部材１２２にシリコンゴム１２１を接着したものである。本実施形態では、シリコンゴム１２１の硬度を２０°（JIS-A）とした。第１支持部材１２２は、ステンレス鋼等の金属や耐熱性の高い合成樹脂等からなる。第１支持部材１２２は、第２支持部材１２３によって支持されている。第２支持部材１２３は、後述する加圧ローラー１３０からの荷重を受けた場合の変形が無視できる程度の剛性を有している。また、第２支持部材１２３は、磁場発生手段１６０が発生する交番磁束により誘導加熱されないように、絶縁体が用いられている。第２支持部材１２３の材料としては、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）にガラス繊維を混合したもの等が挙げられる。
【００２０】
図４（ａ）は、加圧ローラー１３０の端面を表す図である。図５（ａ）は、図４（ａ）におけるＣ−Ｃ’線における断面図である。加圧ローラー１３０は、芯金１３１と、芯金１３１の外周面に形成された弾性層１３２と、弾性層１３２の外周面に形成された離型層１３３とから構成されている。
芯金１３１は、ステンレス鋼からなる直径１８ｍｍの円柱状の部材である。弾性層１３２は、シリコンゴムのスポンジで作成されており、芯金１３１の外周面のすべてを覆うように厚さ５ｍｍの層として形成されている。弾性層１３２は硬度が５０°（Asker-C）となるように調整されている。弾性層１３２の内部には、多数の気泡が分散されており、気泡内部は気体（例えば空気）で満たされている。離型層１３３はＰＦＡで作成されており、弾性層１３２の外周面のすべてを覆うように厚さ３０μｍの層として形成されている。
【００２１】
図３に示すように、パッド１２０の下面と加圧ローラー１３０の外周面との間には定着ベルト１１０が挟まれている。図２に示すように、筐体１４０の天板１４１の内面にはバネ１４２が設けられており、バネ１４２によって軸受１４３が吊り下げられている。加圧ローラー１３０の芯金１３１の両端は軸受１４３によって支持されており、加圧ローラー１３０は自在に回転できるようになっている。軸受１４３には、バネ１４２によって図中上向きの力が働いており、この力によって加圧ローラー１３０の外周面は定着ベルト１１０を介してパッド１２０の下面に押し当てられている。加圧ローラー１３０の弾性層１３２および離型層１３３は弾性変形可能になっているため、図３に示すように、定着ベルト１１０と加圧ローラー１３０との間には、加圧ローラー１３０の周方向にある幅を持つ接触領域が形成される。
【００２２】
加圧ローラー１３０は、駆動手段（図示省略）により図３において矢印Ｂの方向に回転される。加圧ローラー１３０が回転すると、定着ベルト１１０の外周面に対して摩擦力が作用し、定着ベルト１１０の内周面がパッド１２０の下面を擦りながら、加圧ローラー１３０の周速度にほぼ等しい速度で定着ベルト１１０が矢印Ｃの方向に駆動される。
この場合、パッド１２０の下面と定着ベルト１１０の内周面との間に生じる摩擦力を低減させるために、パッド１２０の下面と定着ベルト１１０の内周面との間に耐熱性グリスなどの潤滑剤を介在させるのが望ましい。
【００２３】
本実施形態では、定着ベルト１１０と加圧ローラー１３０との接触領域に記録媒体１０を通過させる場合、記録媒体１０のサイズに関わらず、搬送方向における記録媒体１０の中心線が加圧ローラー１３０の軸方向の中点を通過するように記録媒体１０の搬送経路が定められている。これ以降、文中では、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｂ５サイズの用紙をこの用紙の長辺方向を搬送方向として接触領域に通過させる場合に加圧ローラー１３０外周面上で用紙が接触する領域のことを「用紙通過領域」、接触しない領域のことを「用紙非通過領域」と呼ぶ。この場合、用紙通過領域の加圧ローラー１３０軸方向の幅はＢ５用紙の短辺の幅に等しい。用紙非通過領域は、加圧ローラー１３０外周面の端部を含む２箇所に存在し、この２つの用紙非通過領域の加圧ローラー１３０軸方向の幅は等しい。
【００２４】
弾性層１３２には、上記の用紙非通過領域に対応する部分に通気用の切れ込み１３５が設けられている。切れ込み１３５は、先端が鋭利な直径０．５ｍｍの針状の棒を弾性層１３２の端面１３２１から芯金１３１軸方向に平行に突き刺してから引き抜くことによって形成されている。本実施形態では、図４に示すように、弾性層１３２の外周面から芯金１３１の中心軸に向かって２．５ｍｍの位置に針状の棒を突き刺して切れ込み１３５を形成した。この切れ込み１３５を周方向に等間隔に１５箇所に設けた。
【００２５】
弾性層１３２はその内部に多数の気泡が分散されているため、切れ込み１３５の形成のために棒を突き刺す際に、棒の先端が複数の気泡を突き破っていく。従って、これら複数の気泡は切れ込み１３５とともに連続した空間を形成する。棒を突き刺した場合、棒の体積の分だけ弾性層１３２の肉が押し退けられるが、弾性層１３２の肉は取り除かれないため、棒を引き抜くと、押し退けられていた肉は元の位置に戻る。従って、切れ込み１３５が閉塞し、気泡の各々は再び孤立した状態に戻る。このような状態になることで、通常は切れ込み１３５は閉じているが、定着時に加圧ローラー１３０内の気体を排出する際に切れ込みが開く構成をとることが可能となる。
【００２６】
図６は、定着装置１００に設けられた定着ベルト１１０の端部付近を表す図である。定着ベルト１１０の両端部にはエッジガイド１５１が設けられている。エッジガイド１５１は、円筒部１５２、フランジ１５３、保持部１５４から構成されている。円筒部１５２は、定着ベルト１１０を円筒状に保持した場合の内径よりも若干小さな外径を有している。フランジ１５３は、円筒部１５２に保持された定着ベルト１１０の外径よりも若干大きな外径を有している。定着ベルと１１０の両端部はフランジ１５３に突き当てられて折り、これによって定着ベルト１１０の蛇行が防止される。フランジ１５３の外側には保持部１５４が設けられており、保持部１５４は筐体１４０に固定されている。
【００２７】
図７は、定着ベルト１１０の構成を表す図である。定着ベルト１１０は環状のベルトであり、内面側から順に基材層１１１、発熱層１１２、弾性層１１３、離型層１１４を積層した層状構造をなしている。なお、各層相互の接着のために、各層間にプライマー層を設けてもよい。
【００２８】
基材層１１１は、例えば厚さ１０〜１００μｍ、好ましくは厚さ５０〜１００μｍの耐熱性の高い樹脂で形成されている。樹脂としては、例えばポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド等が挙げられる。本実施形態では、厚さ５０μｍのポリイミドを用いる。
【００２９】
発熱層１１２は、鉄・コバルト・ニッケル・銅・クロム等の金属層を１〜５０μｍ程度の厚みで形成したものを用いる。定着ベルト１１０がパッド１２０の形状に沿って変形するように、発熱層１１２の厚さは可能な限り薄くすることが望ましい。本実施形態では、発熱層１１２として、導電率の高い銅を、発熱効率が高くなるように１０μｍ程度の厚さで基材層１１１上にメッキしたものを用いる。
励磁コイル１６３が発生した交番磁束が発熱層１１２に作用することによって、発熱層１１２に渦電流が発生して発熱層１１２が発熱する。接触領域においてその熱が弾性層１１３、離型層１１４を介してトナー像に伝達され、トナー像の定着がなされる。
【００３０】
弾性層１１３は、耐熱性、熱伝導性が良い材料であるシリコンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコンゴム等で作成されている。 カラー画像、特に写真画像で一様な濃度で塗りつぶされた画像を形成する場合、記録媒体表面の凹凸あるいはトナー像の凹凸に離型層１１４が追従できないと加熱ムラが発生し、その結果、画像に光沢ムラが発生する。伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝熱量が少ない部分では光沢度が低くなる。弾性層１１３の厚さを１０μｍ以下にした場合、記録媒体やトナー像の凹凸に離型層１１４が追従しきれず、光沢ムラが発生してしまう。また、弾性層１１３の暑さを１０００μｍ以上にした場合、弾性層１１３の熱抵抗が大きくなり、適温まで温度が上昇するのに長時間を要してしまう。すると、定着装置１００に動作開始を指示してから動作可能となるまでの時間が長くなり、いわゆるクイックスタートを実現するのが難しくなる。これらのことから、弾性層１１３の厚さは１０〜５００μｍが好ましい。定着画像の品質をより高く保つためには、弾性層１１３の厚さは５０〜５００μｍが好ましい。本実施形態では、弾性層１１３の厚さを３００μｍとした。
【００３１】
弾性層１１３の硬度は、硬度が高すぎると記録媒体やトナー像の凹凸に追従しきれず定着画像に光沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層１１３の硬度は、６０°（ＪＩＳ-Ａ：ＪＩＳ-Ｋ  Ａ型試験機）以下とすることが好ましい。４５°以下とすればより好ましい。
弾性層１１３の熱伝導率は、６×１０−４〜２×１０−３[ｃａｌ/ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ]が好ましい。熱伝導率が６×１０−４[ｃａｌ/ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ]よりも小さい場合には、熱抵抗が大きくなり、離型層１１４における温度上昇が遅くなる。熱伝導率が２×１０−３[ｃａｌ/ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ]よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎたり、圧縮永久歪みが増加する。よって、熱伝導率は６×１０−４〜２×１０−３[ｃａｌ/ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ]が好ましい。８×１０−４〜１．５×１０−３[ｃａｌ/ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ]とすればより好ましい。
【００３２】
離型層１１４は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂、シリコン樹脂、シリコンゴム、フッ素ゴム等、離型性および耐熱性の良い材料が好ましい。離型層１１４の厚さは、２０〜１００μｍが好ましい。離型層１１４の厚さを２０μｍ以下にした場合、塗膜の塗ムラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足するといった問題が発生する。また、離型層１１４の厚さを１００μｍ以上にした場合、熱伝導が悪化し、特に樹脂系の素材を用いた場合、硬度が高くなりすぎ、弾性層１１３の変形による効果が発揮されなくなってしまう。本実施形態では、離型層１１４の厚さを３０μｍとした。
【００３３】
上記のように構成された画像形成装置１の動作は以下のとおりである。ユーザがプラテンガラス２上に原稿を載せ、指示受付部４１により原稿複写の指示を入力すると、画像入力部１２によって原稿が読み取られ、画像データが生成される。この画像データは画像出力部６に供給され、画像出力部６は画像データに基づいて、記録媒体１０にトナー像を形成する。トナー像の形成された記録媒体１０は定着装置１００に搬送される。定着装置１００では、記録媒体１０に対して加熱および加圧が行われ、トナー像が記録媒体１０表面に定着される。トナー像が定着された記録媒体１０は、排紙部３２に排出される。
【００３４】
定着装置１００の動作時、加圧ローラー１３０には、定着ベルト１１０の発熱層１１２で発せられた熱が伝達されるが、この熱によって弾性層１３２が熱膨張し、加圧ローラー１３０の外径が増加する。この熱膨張は、弾性層１３２自体の熱膨張と気泡内の気体の熱膨張とからなるものである。このとき、気泡内の気体は気圧が上昇している。閉塞されていた切れ込み１３５は弾性層１３２の熱膨張によって広げられる。図４（ｂ）は、加圧ローラー１３０の端面を表す図である。図５（ｂ）は、図４（ｂ）におけるＤ−Ｄ’線における断面図である。このようにして複数の気泡間で気体が流動可能となる。弾性層１３２の端面１３２１において切れ込み１３５が開放されているため、気泡内で気圧の上昇していた気体が切れ込み１３５を通って端面から外部へ抜けていくことが可能となる。
【００３５】
上記のように構成された定着装置１００の性能評価試験の結果を示す。試験においては、加圧ローラー１３０を３０ｋｇｆの荷重で定着ベルト１１０に押し当てた。また、従来品の加圧ローラーとの比較を行った。従来品の加圧ローラーには、弾性層の一方の端面からもう一方の端面まで貫通した通気孔が設けられている。この通気孔は、定着ベルト１１０からの熱が伝達されていない状態での直径が１ｍｍの円形をなしている。この通気孔が上記の加圧ローラー１３０と同じく加圧ローラー表面から芯金の中心に向かって２．５ｍｍの位置に、周方向に等間隔に１５本設けられている。その他の構成に関しては加圧ローラー１３０と同じである。
【００３６】
加圧ローラー１３０と従来品とで、フルカラーの高画質モードを想定して、トナー量が１０ｇ/ｍ2の一様な濃度で塗りつぶされた画像各加圧ローラーの周速度５０ｍｍ/ｓで定着させた。その結果、従来品の加圧ローラーを使用した場合には目視で確認できるレベルの光沢ムラが発生したが、本実施形態の加圧ローラー１３０では目視で確認できるレベルの光沢ムラは発生しなかった。
【００３７】
次に、熱膨張による加圧ローラー１３０の外径の変化を調べる試験を行った。この試験では、本実施形態の加圧ローラー１３０、上記の従来品（「従来品Ａ」と呼ぶ）、そして、本実施形態の加圧ローラー１３０のような切れ込みや従来品Ａのような通気孔が設けられていない従来品（「従来品Ｂ」と呼ぶ）とで比較を行った。各加圧ローラーの周速度は１００ｍｍ/ｓとした。坪量が約１０５ｇ/ｍ２のＢ５サイズ用紙を用い、その長辺方向を搬送方向として、定着ベルト１１０表面における用紙通過領域の温度が１５０℃になるように制御した。そして、この用紙を２０枚／分で連続して５００枚通過させ、各加圧ローラーの半径の増加量を軸方向の複数箇所で測定した。
【００３８】
図８は、上記３種類の加圧ローラーの軸方向における半径の増加量の分布を表す図である。同図によれば、従来品Ｂでは、用紙非通過領域の半径が用紙通過領域よりも２００μｍ程度大きくなっている。従来品Ａでは、用紙非通過領域の半径が用紙通過領域よりも６０μｍ程度大きくなっている。これに対して本実施形態の加圧ローラー１３０では、用紙非通過領域の半径は用紙通過領域よりも若干大きくなっているものの、その差は従来品Ａ、Ｂと比べて非常に小さくなっている。
【００３９】
ここで、Ｂ５サイズの用紙の長辺方向を搬送方向として連続して多量の定着処理を行った直後に例えばＡ４サイズの用紙に定着処理を行う場合を考える。この場合、加圧ローラー１３０軸方向における用紙の両端部は上記の用紙非通過領域に接触することになる。上記のとおり、本実施形態の加圧ローラー１３０は、用紙通過領域と用紙非通過領域との外径の差が生じにくいから、加圧ローラー１３０と定着ベルト１１０との接触領域の加圧ローラー１３０周方向の幅は、加圧ローラー１３０軸方向にほぼ均一となる。従って、トナー像に与える単位面積あたりの熱量および圧力が加圧ローラー１３０軸方向にほぼ均一となる。
また、従来品Ａでは通気孔が押しつぶされることによって加圧ローラー周方向における外径の不均一が生じるおそれがあるが、本実施形態ではそのおそれがない。
【００４０】
＜変形例＞
以上説明した形態に限らず、本発明は種々の形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形した形態でも実施可能である。
【００４１】
＜変形例１＞
上記の実施形態では、先端が鋭利な針状の棒を弾性層１３２の端面から突き刺してから引き抜くことによって切れ込み１３５を形成したが、切れ込みの形成方法はこれに限定されない。例えば、先端が鋭利な板状の物体を弾性層１３２に突き刺すことによって切れ込みを形成してもよい。図９（ａ）は、切れ込み１３５ａが形成された弾性層１３２ａを有する加圧ローラー１３０ａの端面を表す図である。定着装置の動作により加圧ローラー１３０ａに熱が伝達されると、弾性層１３２ａの熱膨張によって、図９（ｂ）に示すように切れ込み１３５ａが広げられる。
【００４２】
また、針状の棒または板状の物体を弾性層に突き刺すことによって弾性層の一方の端面から他方の端面まで貫通した切れ込みを設けてもよい。図１０（ａ）は、貫通した切れ込み１３５ｂが設けられた弾性層１３２ｂを有する加圧ローラー１３０ｂの回転軸に平行な断面を表す図である。定着装置の動作により加圧ローラー１３０ｂに熱が伝達されると、弾性層１３２ｂの熱膨張によって、図１０（ｂ）に示すように切れ込み１３５ｂが広げられる。この場合、図１０（ｃ）に示すように、弾性層の一方の端面から他方の端面まで貫通した切れ込みに加えて、弾性層の端面から所定の長さだけの切れ込みを設けてもよい。
【００４３】
また、弾性層の一方の端面から他方の端面まで貫通した切れ込みに加えて、弾性層の端面から所定の長さだけの切れ込みを設けても良い。図１１は、このように構成された加圧ローラー１３０ｃを軸方向に垂直な方向から見た図である。この例では、弾性層１３２ｃの一方の端面から他方の端面まで貫通した切れ込み１３５ｃ−１と、弾性層１３２ｃの用紙非通過領域にわたる切れ込み１３５ｃ−２とが弾性層１３２ｃの軸方向に交互に設けられている。
【００４４】
＜変形例２＞
上記の実施形態では、弾性層１３２の用紙非通過領域に一定の長さの切れ込み１３５を複数設けているが、弾性層１３２の端面から遠ざかるに連れて弾性層１３２の軸方向に垂直な断面における切れ込みの数が減少するようにしてもよい。図１２は、このように構成された加圧ローラー１３０ｄを軸方向に垂直な方向から見た図である。この例では、用紙非通過領域の全長にわたる切れ込み１３５ｄ−１と切れ込み１３５ｄ−１よりも短い切れ込み１３５ｄ−２とが弾性層１３２ｄの軸方向に交互に形成されている。
【００４５】
＜変形例３＞
上記の実施形態では加圧ローラー１３０における用紙通過領域の幅をＢ５用紙の短辺の幅に等しくしているが、他のサイズの用紙の短辺または長辺の幅に等しくしてもよい。例えば、最も使用頻度の高い用紙サイズに合わせて定めてもよい。
【００４６】
＜変形例４＞
上記の実施形態では熱ベルト定着方式の定着装置に本発明を適用した例を示したが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。例えば、内部に熱源を備えた加熱ローラーを備えた熱ローラー定着方式の定着装置に本発明を適用してもよい。この定着装置は、上記の加圧ローラー１３０を加熱ローラーに押し当てて形成される接触領域に記録媒体を通過させることによってトナー像を記録媒体に定着させる。この構成によっても上記の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
＜変形例５＞
上記の実施形態では電子写真方式の画像形成装置に本発明を適用した例を示したが、静電記録方式の画像形成装置等、記録媒体上に形成されたトナー像を加熱、加圧して記録媒体に定着させる画像形成装置であれば、いかなる装置に適用しても本発明は好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】定着装置１００を備えた画像形成装置１を示す図である。
【図２】定着装置１００を記録媒体の搬送方向から見た図である。
【図３】Ａ−Ａ’線における断面図である。
【図４】加圧ローラー１３０の端面を表す図である。
【図５】加圧ローラー１３０の断面図である。
【図６】定着装置１００に設けられた定着ベルト１１０の端部を表す図である。
【図７】定着ベルト１１０の構成を表す図である。
【図８】加圧ローラーの軸方向における半径の増加量の分布を表す図である。
【図９】加圧ローラー１３０ａを表す図である。
【図１０】加圧ローラー１３０ｂを表す図である。
【図１１】加圧ローラー１３０ｃを表す図である。
【図１２】加圧ローラー１３０ｄを表す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００…定着装置、１１０…定着ベルト、１１１…基材層、１１２…発熱層、１１３…弾性層、１１４…離型層、１２０…パッド、１２２…第１支持部材、１２１…シリコンゴム、１２３…第２支持部材、１３０…加圧ローラー、１３１…芯金、１３２…弾性層、１３３…離型層、１３５…切れ込み、１４０…筐体、１４１…天板、１４２…バネ、１４３…軸受、１５１…エッジガイド、１５２…円筒部、１５３…フランジ、１５４…保持部、１６０…磁場発生手段、１６１…励磁回路、１６２…磁性コア、１６３…励磁コイル、１６４…励磁コイル保持部材、１…画像形成装置、４…制御部、５…記憶部、１２…画像入力部、６…画像出力部、７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ…画像形成エンジン、８…転写ベルト、１０…記録媒体。
【図１】
2008040152.tif 000003
【図２】
2008040152.tif 000004
【図３】
2008040152.tif 000005
【図４】
2008040152.tif 000006
【図５】
2008040152.tif 000007
【図６】
2008040152.tif 000008
【図７】
2008040152.tif 000009
【図８】
2008040152.tif 000010
【図９】
2008040152.tif 000011
【図１０】
2008040152.tif 000012
【図１１】
2008040152.tif 000013
【図１２】
2008040152.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月9日(2007.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の芯金と、
前記芯金の外周面を所定の厚さで覆う層であって、その内部に気泡が存在しており、前記気泡を貫いてこの層の端面を突き抜ける切れ込みが設けられている層と
を有し、
前記切れ込みは、前記層の端面から前記芯金軸方向の所定の長さにわたって設けられているものと、前記層の一方の端面から前記芯金軸方向にわたって前記層の他方の端面まで突き抜けるように設けられているものとからなる
ことを特徴とするローラー。
【請求項２】
前記切れ込みは、前記層に複数設けられており、前記端面から遠ざかるに連れて前記層の軸方向に垂直な断面における前記切れ込みの数が減少していることを特徴とする請求項１に記載のローラー。
【請求項３】
請求項１または２に記載のローラーと、
前記ローラーを押し当てられ、該ローラーとの間に接触領域を形成する加熱部材と、
前記加熱部材を加熱する熱源と
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３に記載の定着装置と、
記録媒体上にトナー像を形成する形成手段と、
前記形成手段によってトナー像の形成された記録媒体を前記加熱部材と前記ローラーとの接触領域に搬送する搬送手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
使用する記録媒体のサイズに応じて、前記切れ込みの長さが設定されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は、円柱状の芯金と、前記芯金の外周面を所定の厚さで覆う層であって、その内部に気泡が存在しており、前記気泡を貫いてこの層の端面を突き抜ける切れ込みが設けられている層とを有し、前記切れ込みは、前記層の端面から前記芯金軸方向の所定の長さにわたって設けられているものと、前記層の一方の端面から前記芯金軸方向にわたって前記層の他方の端面まで突き抜けるように設けられているものとからなることを特徴とするローラーを提供する（請求項１）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
請求項１に記載のローラーにおいて、前記切れ込みは、前記層に複数設けられており、前記端面から遠ざかるに連れて前記層の軸方向に垂直な断面における前記切れ込みの数が減少しているようにしてもよい（請求項２）。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明は、請求項１または２に記載のローラーと、前記ローラーを押し当てられ、該ローラーとの間に接触領域を形成する加熱部材と、前記加熱部材を加熱する熱源とを有することを特徴とする定着装置を提供する（請求項３）。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明は、請求項３に記載の定着装置と、記録媒体上にトナー像を形成する形成手段と、前記形成手段によってトナー像の形成された記録媒体を前記加熱部材と前記ローラーとの接触領域に搬送する搬送手段とを有することを特徴とする画像形成装置を提供する（請求項４）。
請求項４に記載の画像形成装置において、使用する記録媒体のサイズに応じて、前記切れ込みの長さが設定されていてもよい（請求項５）。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、本発明の構成を有していない場合に比べて、加圧ローラーの軸方向の外径の変化を小さくすることができる。
請求項２に係る発明によれば、記録媒体の通過部と非通過部で生じる外径差を小さくすることができる。
請求項３に係る発明によれば、軸方向の定着のムラの少ない画像を得ることができる。
請求項４に係る発明によれば、軸方向の画質のムラの少ない画像を得ることができる。
請求項５に係る発明によれば、定着時の記録媒体のしわの発生を抑えることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
定着装置１００の動作時、加圧ローラー１３０には、定着ベルト１１０の発熱層１１２で発せられた熱が伝達されるが、この熱によって弾性層１３２が熱膨張し、加圧ローラー１３０の外径が増加する。この熱膨張は、弾性層１３２自体の熱膨張と気泡内の気体の熱膨張とからなるものである。このとき、気泡内の気体は気圧が上昇している。図４（ｂ）は、加圧ローラー１３０の端面を表す図である。図５（ｂ）は、図４（ｂ）におけるＤ−Ｄ’線における断面図である。このようにして複数の気泡間で気体が流動可能となる。弾性層１３２の端面１３２１において切れ込み１３５が開放されているため、気泡内で気圧の上昇していた気体が切れ込み１３５を通って端面から外部へ抜けていくことが可能となる。