(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を帯びて第１軸回りに循環移動する無端状の定着ベルトと、該定着ベルトに圧接し、前記第１軸に沿った第２軸回りに回転してニップ部を形成する加圧回転体と、を有する定着装置において、
前記定着ベルトが、前記第１軸方向について２つの磁極領域に分かれた第１磁性層を備え、
前記加圧回転体が、前記第２軸方向について２つの磁極領域に分かれた第２磁性層を備え、
前記ニップ部において、前記第１磁性層における前記２つの磁極領域と、前記第２磁性層における前記２つの磁極領域と、が互いに極性の異なるものどうしで対向するように、前記定着ベルト及び前記加圧回転体が配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１磁性層が、前記第１軸方向の略中央で前記２つの磁極領域に分かれており、
前記第２磁性層が、前記第２軸方向の略中央で前記２つの磁極領域に分かれており、
前記ニップ部において、前記第１磁性層における前記第１軸方向の略中央と、前記第２磁性層における前記第２軸方向の略中央と、が互いに対向するように、前記定着ベルト及び前記加圧回転体が配置されている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１磁性層及び前記第２磁性層の何れもが、磁性を帯びた弾性体で形成されている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】
前記加圧回転体における前記第２磁性層の前記弾性体が、磁性フィラーを含有しており、且つ、前記磁性フィラーが、前記第２磁性層における表層から５００μｍ以内の範囲に存在していることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記加圧回転体における前記第２磁性層が、磁性を帯びた発泡体で形成されており、
前記発泡体を切断したときに得られる断面に存在する気泡が０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲の大きさであって、且つ、互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が占める割合である連泡率が６０％以上であることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記発泡体を切断したときに得られる断面に存在する気泡について、５μｍ単位で分画したときに５μｍ以上１０μｍ以下の分画範囲の気泡が最も多く存在することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記分画範囲の気泡の数を１００としたときに、１０μｍ以上２０μｍ以下の分画範囲の気泡の数の割合が５０以上であることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記加圧回転体における前記第２磁性層が、磁性を帯びた水発泡シリコーンゴムで形成されていることを特徴とする請求項１〜７のうち何れか一項に記載の定着装置。
【請求項９】
トナー像を記録媒体に形成する画像形成部と、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着部と、を備えた画像形成装置であって、
前記定着部が、請求項１〜８のうち何れか一項に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる電子写真方式の画像形成装置には、加熱と加圧とによりトナー像を記録媒体に定着させるための定着装置が搭載されている。そして、定着装置の一例として、熱を帯びて循環移動する無端状の定着ベルトを備えたベルトタイプの装置が知られている。
【０００３】
このようなベルトタイプの定着装置では、定着ベルトが循環移動中に幅方向に移動するベルト寄りが生じることがある。このベルト寄りは、周辺部品への定着ベルトの接触等の原因となるため、なるべく抑えられることが望ましい。そこで、ベルト寄りを抑える構成が設けられた定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の定着装置では、定着ベルトの幅方向両端部に設けた第１の永久磁石と、定着ベルトの各端部の支持部材に設けた同磁極の第２の永久磁石と、の反発力でベルト寄りが抑えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の定着装置では、ベルト寄りを生じさせる力が大きいとき等に、磁石の反発力との差によって定着ベルトにシワ等が発生する可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、シワ等の発生を抑えつつベルト寄りを抑えることができる定着装置や画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、上述した課題を解決するため、熱を帯びて第１軸回りに循環移動する無端状の定着ベルトと、該定着ベルトに圧接し、前記第１軸に沿った第２軸回りに回転してニップ部を形成する加圧回転体と、を有する定着装置において、前記定着ベルトが、前記第１軸方向について２つの磁極領域に分かれた第１磁性層を備え、前記加圧回転体が、前記第２軸方向について２つの磁極領域に分かれた第２磁性層を備え、前記ニップ部において、前記第１磁性層における前記２つの磁極領域と、前記第２磁性層における前記２つの磁極領域と、が互いに極性の異なるものどうしで対向するように、前記定着ベルト及び前記加圧回転体が配置されていることを特徴とする定着装置となっている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、極性の異なる磁極領域どうしの対向により、ニップ部では定着ベルトと加圧回転体との間に吸引力が生じ、その対向状態からずれて定着ベルトにベルト寄りが生じようとするときには定着ベルトと加圧回転体との間に反発力が生じる。上記の吸引力によってベルト寄りが生じ難くなっている上に、ベルト寄りが生じようとしても反発力によって矯正されることからベルト寄りが抑えられる。また、磁極領域が定着ベルトと加圧回転体とのそれぞれで磁性層として設けられているので、上記の吸引力や反発力が定着ベルトの軸方向について略万遍なく生じることとなり、シワ等の発生も抑えられる。このように、請求項１に記載の発明によれば、シワ等の発生を抑えつつベルト寄りを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示されている定着部を示す模式図である。
【図３】図２に示されている定着ベルトの層構造を示す模式図である。
【図４】図２に示されている加圧ローラの層構造を示す模式図である。
【図５】定着ベルトの弾性磁性層や加圧ローラの弾性磁性層の着磁状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置を示す概略構成図である。
【００１１】
この図１に示されている画像形成装置１は、電子写真方式を用いるタンデム型カラープリンタである。画像形成装置１の上部には、イエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、ブラック（Ｋ）色の各色のトナーボトル１１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが交換可能に収容されるボトル収容部１０が設けられている。
【００１２】
ボトル収容部１０の下方には、画像形成部２０が配置され、更に下方に給紙部３０が配置されている。画像形成部２０は、給紙部３０から搬送されてくる用紙等の記録媒体Ｐにトナー像を形成する。画像形成部２０の斜め上方には、画像形成部２０で形成されたトナー像を記録媒体Ｐに定着させる定着部４０が配置されている。
【００１３】
画像形成部２０は、中間転写ベルト２１と、各色の作像部２２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、露光部２３と、各色の一次転写ローラ２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、二次転写ローラ２５と、を備えている。
【００１４】
中間転写ベルト２１は、複数のローラ２１ａに架け渡されて図中反時計回りに循環移動する無端状のベルトである。各色の作像部２２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、各色の一次転写ローラ２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによって中間転写ベルト２１に一次転写される各色のトナー像を形成する。各色の作像部２２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、用いるトナーの色が異なる他は、互いに同等な構成を有している。図１では、Ｋ色の作像部２２Ｋの構成要素にのみ、代表例として符号が付されており、以下では、これらの構成要素についてこの図示された符号を参照して説明する。また、作像部については単に「２２」の符号を付して説明する。
【００１５】
作像部２２は、感光体ドラム２２１と、帯電部２２２と、現像部２２３と、クリーニング部２２４と、を備えている。感光体ドラム２２１は図中時計回りに回転する。感光体ドラム２２１の周囲に、その回転方向について、帯電部２２２、現像部２２３、及びクリーニング部２２４の順で配置されている。作像部２２では、感光体ドラム２２１の表面が帯電部２２２によって帯電され、その帯電済みの表面が露光部２３からの露光によって静電潜像が形成される。現像部２２３が、その静電潜像をトナーで現像することでトナー像が形成される。トナー像は中間転写ベルト２１に一時転写され、その転写後の感光体ドラム２２１の表面から、転写残トナー等の付着物がクリーニング部２２４によって除去される。
【００１６】
露光部２３は、各色の色分解画像に応じて変調されたレーザ光で各色の作像部２２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム２２１の表面を走査露光する。これにより、上記のように感光体ドラムの表面に静電潜像が形成される。
【００１７】
各色の一次転写ローラ２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、各色の作像部２２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム２２１との間に中間転写ベルト２１を挟んで配置される。各色の一次転写ローラ２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに印加される転写バイアスにより、各色の作像部２２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム２２１から中間転写ベルト２１へとトナー像が一次転写される。このとき、循環移動中の中間転写ベルト２１に、各色のトナー像が順次一次転写されて互いに重ね合わされることでカラーのトナー像が形成される。
【００１８】
二次転写ローラ２５は、中間転写ベルト２１上に形成されたトナー像を、給紙部３０から搬送されてくる記録媒体Ｐに二次転写する。二次転写ローラ２５は、中間転写ベルト２１が架け渡された複数のローラ２１ａのうちの１つとの間に中間転写ベルト２１を挟んで配置されている。
【００１９】
給紙部３０に収容された記録媒体Ｐは、ピックアップローラ２６１によって１枚ずつ繰出され、レジストローラ対２６２によって、二次転写ローラ２５による二次転写位置へと送り込まれる。レジストローラ対２６２は、中間転写ベルト２１上に形成されたトナー像がこの二次転写位置に達するタイミングで記録媒体Ｐの送込みを行う。
【００２０】
二次転写を経た記録媒体Ｐが定着部４０に送られ、定着部４０においてトナー像の定着が行われる。定着部４０については後で詳細に説明する。
【００２１】
本実施形態の画像形成装置１では両面プリントが可能となっている。プリントを片面とするか両面とするかは適宜に指定される。画像形成装置１には、片面へのトナー像定着後の記録媒体Ｐをそのまま排出ローラ対２６３を介してスタック１ａへと排出するか、反転経路２６４を経てレジストローラ対２６２に送るかを切り換える切換え部２６５が設けられている。片面プリントが指定された場合には、定着部４０を経た記録媒体Ｐが切換え部２６５によって排出ローラ対２６３へと渡される。一方、両面プリントが指定された場合には、定着部４０を経た記録媒体Ｐが切換え部２６５によって反転経路２６４へと送られて、もう一方の面へのトナー像の形成に供される。
【００２２】
次に、定着部４０について説明する。
【００２３】
図２は、図１に示されている定着部を示す模式図である。
【００２４】
定着部４０は、定着ベルト４１と、加圧ローラ４２と、を備えるベルトタイプの定着装置である。定着ベルト４１は、第１軸４１ａ回りに、図中反時計回り（矢印Ｄ２方向）に循環移動する無端状のベルト部材である。また、加圧ローラ４２は、定着ベルト４１に圧接し、第１軸４１ａに沿った第２軸４２ａ回りに、図中時計回り（矢印Ｄ１方向）に回転してニップ部Ｎを形成する加圧回転体である。
【００２５】
この定着部４０には、パイプ状の熱伝導部材４３、ハロゲンヒータ４４、断面略Ｔ状の保持部材４５、ニップ形成部材４６、及び放熱部材４７が設けられている。
【００２６】
熱伝導部材４３は、定着ベルト４１内に設けられる。熱伝導部材４３は、アルミ，鉄，ステンレス等の金属からなり、定着ベルト４１の内径より１ｍｍ程度外径の小さいパイプ状の部材となっている。そして、熱伝導部材４３には、ニップ部Ｎに対向する位置に、第１軸４１ａ側へと凹んだ凹部４３ａが形成されている。
【００２７】
ハロゲンヒータ４４は、熱伝導部材４３の内側に配置されて熱伝導部材４３を介して定着ベルト４１を加熱する熱源である。
【００２８】
尚、熱伝導部材４３の昇温方式は、本実施形態のようなハロゲンヒータを熱源として用いる方式に限るものではなく、ＩＨ（誘導加熱）方式、抵抗発熱体やカーボンヒータ等を熱源として用いる方式としてもよい。
【００２９】
保持部材４５は、定着部４０のフレームに固定されるとともに、熱伝導部材４３の内側に配置されて熱伝導部材４３を保持する部材である。熱伝導部材４３は、上記の凹部４３ａにおいてこの保持部材４５に固定されている。
【００３０】
ニップ形成部材４６は、保持部材４５の凹部４３ａに収容されて定着ベルト４１を内側から支持する部材である。ニップ形成部材４６は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体から構成されている。ニップ形成部材４６によって内側から支持された状態で加圧ローラ４２が定着ベルト４１に圧接されることでニップ部Ｎが形成される。本実施形態では、ニップ形成部材４６と定着ベルト４１との間にはメッシュ状の潤滑シート４８が配設されている。また、ニップ形成部材４６と、凹部４３ａの底との間には断熱材４９が配設されている。上記のようにニップ部Ｎが形成されて加圧ローラ４２が図中時計回り（矢印Ｄ１方向）に回転すると、熱を帯びた定着ベルト４１が、その内周面が潤滑シート４８を摺擦しつつ、図中反時計回り（矢印Ｄ２方向）に連れ回りして循環移動する。
【００３１】
尚、本実施形態とは異なり、上記のような潤滑シート４８を挟まずに、定着ベルト４１の内周面が直当たりして摺擦するようにニップ形成部を構成してもよい。
【００３２】
放熱部材４７は、定着ベルト４１の連れ回りによる循環移動方向（矢印Ｄ２方向）についてニップ部Ｎの上流側で定着ベルト４１の外周の一部に対向設置された断面円弧状の部材である。放熱部材４７は、熱伝導部材４３及び定着ベルト４１を介してハロゲンヒータ４４からの熱を受けて放熱することで、定着ベルト４１の加熱を外周側から補助する。
【００３３】
以上に説明した定着部４０のニップ部Ｎへと下方から矢印Ｄ３方向に、トナー像が二次転写された記録媒体Ｐが送り込まれる。このニップ部Ｎで記録媒体Ｐが挟持搬送されることで、熱と圧力とが加えられてトナー像が記録媒体Ｐに定着する。
【００３４】
ここで、本実施形態では、定着ベルト４１が次のような層構造を有している。
【００３５】
図３は、図２に示されている定着ベルトの層構造を示す模式図である。定着ベルト４１は、その内周側から外周側へと、基材層４１１、第１磁性層としての弾性磁性層４１２、及び離型層４１３が積層された層構造を有している。
【００３６】
基材層４１１は、ニッケルやステンレス等の金属材料、又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で、厚さが３０〜５０μｍとなるように形成されている。
【００３７】
弾性磁性層４１２は、磁性を帯びた弾性体で形成されている。即ち、シリコーンゴムや発泡シリコーンゴムやフロロシリコーンゴム等の弾性材料に磁性フィラーを含有させた材料で層形成を行なって着磁させたものとなっている。このようなシリコーンゴムを用いることで、定着温度に対する良好な耐熱性を得ることができる。磁性フィラーとしては、フェライト粉末や希土類磁石粉末、金属磁性粉末等が挙げられるが、必要な磁力が得られるのであれば、その種類を問うものではない。ベルト表面に柔軟性を与えて光沢ムラのない均一な画像を得るために、弾性磁性層４１２の厚さは１００〜３００μｍが望ましい。
【００３８】
離型層４１３は、次のような樹脂を材料とし、弾性磁性層４１２の表層に塗装等されて形成される。離型層４１３の材料として、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂が挙げられる。また、これらの樹脂の混合物、耐熱性樹脂にこれらフッ素樹脂を分散させたもの等も挙げられる。
【００３９】
また、加圧ローラ４２は、次のような層構造を有している。
【００４０】
図４は、図２に示されている加圧ローラの層構造を示す模式図である。図４（Ａ）には、加圧ローラ４２の、第２軸４２ａに沿った断面が示されている。また、図４（Ｂ）には、加圧ローラ４２の、第２軸４２ａと直交する断面が示されている。
【００４１】
加圧ローラ４２は、芯金４２１上に、第２磁性層としての弾性磁性層４２２、及び離型層４２３が、この順に積層されたものである。また、弾性磁性層４２２の両端部付近には離型層４２３の代わりに、定着ベルト４１との滑りの発生を防止する、ゴム材料によって形成されるグリップ層４２４が形成されている。
【００４２】
芯金４２１には、ステンレス鋼、炭素鋼等といった剛性の高い金属材料が用いられる。本実施形態では、芯金４２１として金属パイプが採用されているが、中実の金属棒等であってもよい。
【００４３】
弾性磁性層４２２は、定着ベルト４１の弾性磁性層４１２と同様に磁性を帯びた弾性体で形成されている。即ち、弾性材料に磁性フィラーを含有させた材料で層形成を行なって着磁させたものとなっている。
【００４４】
本実施形態では、弾性材料として発泡シリコーンゴムが採用されている。これにより、断熱性を得ることができ、加圧ローラ４２への伝熱を低減することで定着部４０のウォームアップ時間（ＷＵＴ）短縮や省エネ（ＴＥＣ値低減）が図られている。磁性フィラーとしては、定着ベルト４１の場合と同様に、フェライト粉末や希土類磁石粉末、金属磁性粉末等が挙げられるが、必要な磁力が得られるのであれば、その種類を問うものではない。
【００４５】
磁性フィラーは、加圧ローラ４２における断熱性と良好に両立させるために、弾性磁性層４２２の表層から５００μｍ以下の範囲に存在していることが好ましい。
【００４６】
また、弾性磁性層４２２は、熱伝導率０．１〜０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、硬度２０〜６０°（アスカーＣ）となるように発泡シリコーンゴムで形成されている。このとき、この発泡シリコーンゴムは、切断したときに得られる断面に存在する気泡が０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲の大きさであって、且つ、連泡率が６０％以上の連続発泡体であることが好ましい。連泡率は、互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が占める割合である。そして、切断したときに得られる断面に存在する気泡について５μｍ単位で分画したときに５μｍ以上１０μｍ以下の分画範囲の気泡が最も多く存在することが好ましい。また、５μｍ以上１０μｍ以下の分画範囲の気泡の数を１００としたときに、１０μｍ以上２０μｍ以下の分画範囲の気泡の数の割合が５０以上であることが更に好ましい。加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２におけるこれらの好ましい発泡状態は、例えば特許第５７６１０６４号明細書等において、発泡体からなる弾性層を有するローラに関して耐久性の点で好ましいとされた発泡状態と略同等なものである。
【００４７】
ここで、発泡シリコーンゴムとしては、発泡剤を添加させ発泡構造を形成する化学発泡シリコーンゴムや、液状シリコーンゴムを水で乳化させたものを加熱することで水を揮発させて発泡構造を形成する水発泡シリコーンゴムが一般的に知られている。これらの発泡シリコーンゴムのうちでは、定着部４０において加圧ローラ４２に採用したときのトナーに対する圧力負荷の均一性や耐久性の観点から、気泡のサイズが比較的に小さい水発泡シリコーンが好ましい。この観点から、本実施形態では水発泡シリコーンが採用されている。
【００４８】
離型層４２３は、ＰＦＡで形成される。その形成方法の一例としては、例えば弾性磁性層４２２の外周面に一液熱硬化型の接着剤が均一に塗布されてＰＦＡチューブが被覆される、といった手法が挙げられる。このとき、グリップ層４２４の形成箇所となる弾性磁性層４２２の外周面の両端近傍の所定範囲が空けられる。尚、離型層４２３の材料としては、ＰＦＡの他に、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等といった、離型性及び耐熱性の良い材料も挙げられる。
【００４９】
グリップ層４２４は、加圧ローラ４２の両端から１〜１５ｍｍ程度離型層４２３側の通紙領域外となる部位にゴム材料によって形成される。この部位は、上記のように離型層４２３の形成時に弾性磁性層４２２の外周面に空けられた箇所に相当する。グリップ層４２４は、この箇所に、ゴム材料がスプレー塗装、ディップ塗装、ロールコート等の手法により塗布硬化されて形成される。ここで、グリップ層４２４のゴム材料には、グリップ力を得るためタック性を有すること、ニップ部を形成するため弾性体であること、定着温度に対する耐熱性を有することの３つの特性が要求される。これらの要求を満たすゴム材料としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。
【００５０】
ここで、本実施形態では、定着ベルト４１の弾性磁性層４１２や加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２が次のように着磁されている。
【００５１】
図５は、定着ベルトの弾性磁性層や加圧ローラの弾性磁性層の着磁状態を示す模式図である。この図５には、図２に示されている定着部４０を、図中の矢印Ｖ１方向から見たときの模式図が示されている。
【００５２】
図５に示されているように、定着ベルト４１の弾性磁性層４１２は、第１軸４１ａ方向について略中央でＳ極領域４１２ＳとＮ極領域４１２Ｎとの２つの磁極領域に分かれるように着磁されている。また、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２も、第２軸４２ａ方向について略中央でＳ極領域４２２ＳとＮ極領域４２２Ｎとの２つの磁極領域に分かれるように着磁されている。
【００５３】
そして、ニップ部Ｎにおいて、定着ベルト４１の弾性磁性層４１２における２つの磁極領域４１２Ｓ，Ｎと、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２における２つの磁極領域４２２Ｓ，Ｎと、が互いに極性の異なるものどうしで対向している。即ち、定着ベルト４１の弾性磁性層４１２におけるＳ極領域４１２Ｓと、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２におけるＮ極領域４２２Ｎと、が対向している。また、定着ベルト４１の弾性磁性層４１２におけるＮ極領域４１２Ｎと、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２におけるＳ極領域４２２Ｓと、が対向している。
【００５４】
また、ニップ部Ｎにおいて、定着ベルト４１の弾性磁性層４１２における第１軸方向４１ａの略中央と、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２における第２軸方向４２ａの略中央と、が互いに対向するように、定着ベルト４１及び加圧ローラ４２が配置されている。
【００５５】
以上に説明した本実施形態の定着部４０では、上記のような極性の異なる磁極領域４１２Ｓ，Ｎ，４２２Ｓ，Ｎどうしの対向により、ニップ部Ｎでは定着ベルト４１と加圧ローラ４２との間に吸引力Ｆ１が生じる。また、その対向状態からずれて定着ベルト４１にベルト寄りが生じさせようする寄り力Ｆ２が掛かるときには定着ベルト４１と加圧ローラ４２との間に磁極領域４１２Ｓ，Ｎ，４２２Ｓ，Ｎどうしの斥力に起因する反発力Ｆ３が生じる。上記の吸引力Ｆ１によってベルト寄りが生じ難くなっている上に、ベルト寄りが生じようとしても反発力Ｆ３によって矯正されることからベルト寄りが抑えられる。また、磁極領域４１２Ｓ，Ｎ，４２２Ｓ，Ｎが定着ベルト４１と加圧ローラ４２とのそれぞれで弾性磁性層４１２として設けられている。これにより、上記の吸引力Ｆ１や反発力Ｆ３が定着ベルト４１の第１軸方向４１ａについて略万遍なく生じることとなり、定着ベルト４１におけるシワ等の発生も抑えられる。このように、本実施形態の定着部４０によれば、シワ等の発生を抑えつつベルト寄りを抑えることができる。更には、上記の吸引力Ｆ１によって加圧ローラ４２の回転に伴う定着ベルト４１の連れ回り性が向上し、初期トルクが抑えられる。
【００５６】
また、本実施形態の定着部４０では、ニップ部Ｎにおいて、定着ベルト４１の弾性磁性層４１２における第１軸方向４１ａの略中央と、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２における第２軸方向４２ａの略中央と、が互いに対向している。これにより、上記の吸引力Ｆ１やベルト寄りが生じたときの反発力Ｆ２を軸方向についてバランスよく生じさせることができる。
【００５７】
また、本実施形態の定着部４０では、定着ベルト４１と加圧ローラ４２とのそれぞれにおける磁性層が、磁性を帯びた弾性体で形成された弾性磁性層４１２，４２２となっている。これにより、定着ベルト４１や加圧ローラ４２において、磁性層に弾性層を兼ねさせて層構造が簡略化されている。
【００５８】
また、本実施形態の定着部４０では、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２が、磁性フィラーを含有した弾性体で形成されている。このとき、上述したように、磁性フィラーは、弾性磁性層４２２の表層から５００μｍ以下の範囲に存在していることが好ましい。このような範囲に磁性フィラーを存在させる、つまり、弾性磁性層４２２の表層側に磁性フィラーを存在させることが好ましい。これにより、定着ベルト４１からの熱が加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２の厚み方向に逃げることなく軸方向に流れる。その結果、定着部４０におけるウォームアップ時間（ＷＵＴ）を短くすることがきでるので好適である。
【００５９】
また、本実施形態の定着部４０では、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２が、磁性を帯びた発泡体（発泡シリコーンゴム）で形成されている。このとき、切断したときに得られる断面に存在する気泡の大きさが０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲の大きさであって、且つ、連泡率が６０％以上の連続発泡体であることが好ましい。加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２がこのような連続発泡体で形成されると、気泡の大きさが抑えられているので破泡が低減される。さらに、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２が上記のような連泡率の高い連続発泡体で形成されると良好な通気性が得られ、定着ベルト４１から熱が伝わったときの加圧ローラ４２側でのストレスも低減される。これらの低減により、加圧ローラ４２の耐久性を向上させて定着部４０の高寿命化を図ることができるので好適である。
【００６０】
また、本実施形態の定着部４０では、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２を形成する発泡体は、切断したときに得られる断面に存在する気泡について５μｍ単位で分画したときに５μｍ以上１０μｍ以下の分画範囲の気泡が最も多く存在することが好ましい。このように、５μｍ以上１０μｍ以下の分画範囲の気泡を多く分散させることで、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２に掛かる圧力負荷を均等に分散できる。これにより、気泡の破泡を一層低減させ、その結果、加圧ローラ４２の耐久性を向上させて定着部４０の高寿命化を図ることができるので好適である。
【００６１】
また、本実施形態の定着部４０では、５μｍ以上１０μｍ以下の分画範囲の気泡の数を１００としたときに、１０μｍ以上２０μｍ以下の分画範囲の気泡の数の割合が５０以上であることが更に好ましい。１０μｍ以上２０μｍ以下の分画範囲の気泡を上記のような割合で分散させることで、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２に掛かる圧力負荷を更に均等に分散できる。これにより、気泡の破泡をより低減させて、その結果、加圧ローラ４２の耐久性を向上させて定着部４０の高寿命化を図ることができるので好適である。
【００６２】
また、本実施形態の定着部４０では、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２を形成する発泡体として磁性を帯びた水発泡シリコーンゴムが採用されている。上述したように、水発泡シリコーンゴムは、気泡のサイズが比較的に小さいことから、定着部４０での定着時におけるトナーに対する圧力負荷の均一性の向上や、加圧ローラ４２の耐久性の向上が図られている。
【００６３】
尚、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によっても尚本発明の定着装置及び画像形成装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【００６４】
例えば、前述した実施形態では、本発明にいう画像形成装置の一例として、電子写真方式を用いるタンデム型カラープリンタとしての画像形成装置１が例示されている。しかしながら、本発明にいう画像形成装置はこれに限るものではない。本発明にいう画像形成装置は、電子写真方式を用いて定着部を有するものであれば、モノクロの画像形成装置等であってもよく、その具体的な態様を問うものではない。
【００６５】
また、前述した実施形態では、本発明にいう定着装置の一例として、定着ベルト４１内にパイプ状の熱伝導部材４３が設けられた定着部４０が例示されている。しかしながら、本発明にいう定着装置はこれに限るものではない。本発明にいう定着装置は、定着ベルトを有するものであれば、例えば複数のローラに定着ベルトが張架されたもの等であってもよく、その具体的な態様を問うものではない。
【００６６】
また、前述した実施形態では、本発明にいう加圧回転体の一例として、加圧ローラ４２が例示されている。しかしながら、本発明にいう加圧回転体はこれに限るものではない。本発明にいう加圧回転体は、例えば定着ベルトと同様のベルトタイプ等であってもよく、その具体的な態様を問うものではない。
【実施例】
【００６７】
次に、上述した実施形態に相当する定着装置及び画像形成装置の実施例について、比較対象としての比較例とともに説明する。尚、以下の実施例はあくまでも例であって、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００６８】
＜第１実施例＞
第１実施例では、全体の厚さが１ｍｍ以下で、直径が３０ｍｍの円筒状となるように定着ベルト４１を形成した。基材層４１１としては、厚さが３０μｍのニッケル基材を用いた。この基材層４１１に、予め磁性フィラーを含有させた液状シリコーンゴムを塗装して硬化させて弾性磁性層４１２を形成した。このとき、磁性フィラーの含有は、攪拌機としてのホモジナイザーを用いて、液状シリコーンゴムに磁性フィラーを分散させることで行った。この弾性磁性層４１２に対し、コイル状の着磁装置を用いて、図５に示されているように略中央でＳ極領域４１２ＳとＮ極領域４１２Ｎとの２つの磁極領域に分かれるように着磁を行った。また、この弾性磁性層４１２の表層に、フッ素樹脂を塗装して厚さが３０μの離型層４１３を形成した。
【００６９】
また、加圧ローラ４２を次のように形成した。まず、芯金４２１として、直径が２４ｍｍで厚さが２ｍｍのＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼鋼管）を用いた。そして、予め磁性フィラーを含有させたシリコーンゴムを注型して、芯金４２１の外周に水発泡シリコーンゴムの弾性磁性層４２２を形成した。以下、この弾性磁性層４２２の形成について更に詳しく説明する。
【００７０】
まず、市販されている２液型の液状シリコーンに触媒、界面活性剤、架橋剤を混合したものに更に磁性フィラーを分散させる。また、水（必要に応じてアルコールを加える）に添加剤、充填剤、分散剤等を混ぜて、上記の液状シリコーンゴムと同等の粘度にした混合溶液を作製し、その液状シリコーンゴムと合わせて攪拌してエマルジョン組成物を調製する。液状シリコーンは水との乳化性を考慮し、比重が１．００〜１．０５ｇ／ｃｍ3のものを用いた。また、磁性フィラーは、後述するように表層側に存在させるため、シリコーンゴムより比重が大きいものを用いた。
【００７１】
ここで、液状シリコーンゴムと混合溶液との配合比率は、得たい空孔率によって決定する。例えば、液状シリコーンゴムと混合溶液との配合比率を１：１にすると、エマルジョン中の微粒子状の水分が蒸発しセルとなるので空孔率５０％の多孔質体を得ることができる。また、エマルジョンは、ホモジナイザーや、必要に応じて超音波処理を伴う攪拌機を用い、得たい気泡分布が得られるように、超音波処理の実施有無、攪拌時間、攪拌速度（例えば３００〜１５００ｒｐｍ）などの各種攪拌条件を調整する。
【００７２】
本実施例では、攪拌条件は、次のように設定した。まず、発泡シリコーンゴムとして、切断したときに得られる断面に存在する気泡が０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲の大きさであって、且つ、連泡率が６０％以上の連続発泡体となるように攪拌条件を設定した。また、切断したときに得られる断面に存在する気泡について５μｍ単位で分画したときに５μｍ以上１０μｍ以下の分画範囲の気泡が最も多く存在するように攪拌条件を設定した。更に、５μｍ以上１０μｍ以下の分画範囲の気泡の数を１００としたときに、１０μｍ以上２０μｍ以下の分画範囲の気泡の数の割合が５０以上となるように攪拌条件を設定した。
【００７３】
このような攪拌条件の下で得られたエマルジョン組成物を金型に充填した。そして、磁性フィラーを表層から５００μｍ以内に存在させるために、５０〜１５０ｒｐｍの回転数で１〜１０分間、金型を回転させた。その後、加熱することでエマルジョン組成物内の水分を蒸発させずにシリコーンゴムを硬化させた（１次加熱）。
【００７４】
ここで、このような金型への充填及び一次加熱としては、充填率が金型容量の９０〜１００％、加熱温度が８０〜１３０℃、加熱時間が３０〜１２０分で行うことが望ましい。また、充填率９５〜１００％、加熱温度９０〜１１０℃、加熱時間６０〜９０分で行うことが更に望ましい。本実施例では、この更に望ましい条件で金型への充填及び一次加熱を行った。
【００７５】
次に、１次加熱後の多孔質体から水分を除去するために２次加熱を行った。２次加熱は、加熱温度が１５０〜３００℃、加熱時間が１〜２４時間で行うことが望ましく、加熱温度が２００〜２５０℃、加熱時間が３〜５時間で行うことが更に望ましい。本実施例では、この更に望ましい条件で二次加熱を行った。このような２次加熱を行うことで、多孔質体から水分を除去し、気泡を連泡タイプとするとともに、シリコーンゴムの最終的な硬化を終了させた。
【００７６】
ここで、発泡シリコーンゴムで形成された弾性磁性層４２２について、上述したような所望の発泡が得られているか否か、同様の条件で作製したサンプルを用いた確認を行った。確認は次のような手順で行った。
【００７７】
まず、鋭利な刃物でサンプルの弾性磁性層４２２を構成する多孔質体を、サンプルの加圧ローラ４２の第２軸４２ａと直交する方向に切断した。そして、その切断面を、レーザ顕微鏡（ＬＳＭ）や電子顕微鏡（ＳＥＭ）を適宜に用いて、一辺が２００μｍの正方形の領域が鮮明に見えるように撮影した。
【００７８】
次に、得られた画像を市販の画像処理ソフトにより、気泡部分が黒く、固層（シリコーンゴム）部分が白くなるようにして白黒２値化した。この２値化画像から気泡部分を抽出した後、各気泡径を構成要素として、画像処理の手法の一つであるオープニング処理を用いて、上記抽出した気泡を各気泡径にふるい分け（分画）をした。各オープニング処理の前後の結果の差分を取ることでふるい分けした気泡径の画素数がわかる。この画素数を各分画範囲の気泡径の画素数で除することで、各分画範囲に含まれる気泡の個数（分画された各分画範囲に存在する気泡数）が分かる。本実施例では、サンプルにおける気泡について、このような分画を行った。その結果に基づいて、上述したような所望の発泡が得られているか否かの判断を行った。所望の発泡が得られている場合には、サンプルと同様の条件で作製した弾性磁性層４２２を採用し、得られなかった場合には、攪拌条件の再調整を行って再度の弾性磁性層４２２の形成とサンプルを用いた確認を行った。
【００７９】
また、連泡率については、上記のサンプルを用いた以下の手順について６０％以下の値が得られているか否かの確認を行った。まず、サンプルから一部を切り出した。切り出した発泡シリコーンゴムの重量を測定し、メタノールに２４時間浸漬した。そして、軽く表面の水滴を取り除いたのち再度重量を測定した。ここでは、メタノールが浸漬した割合を求める以下の（１）式で得られる値を連泡率と定義する。
【００８０】
連泡率＝[（浸漬後重量）−（浸漬前重量）]／（浸漬前重量）＊１００・・・（１）
【００８１】
算出された連泡率が６０％以下である場合には、サンプルと同様の条件で作製した弾性磁性層４２２を採用し、６０％を超えた場合には、攪拌条件の再調整を行って再度の弾性磁性層４２２の形成とサンプルを用いた連泡率の確認を行った。
【００８２】
このような諸確認を行って得られた弾性磁性層４２２について、定着ベルト４１と同様に、コイル状の着磁装置を用いて、図５に示されているように略中央でＳ極領域４２２ＳとＮ極領域４２２Ｎとの２つの磁極領域に分かれるように着磁を行った。また、この弾性磁性層４２２の表層に、両端部を残してフッ素樹脂を塗装して離型層４１３を形成した。さらに、残した両端部に、ゴム材料の塗装によりグリップ層４２４を形成した。
【００８３】
以上のように作成した定着ベルト４１と加圧ローラ４２とを組み込んだ定着部４０について、ベルト寄り性、ウォームアップ時間（ＷＵＴ）、トルク性、耐久性について評価を行った。
【００８４】
ベルト寄り性は、寄り速度５００μｍ／ｓｅｃでベルト寄りが生じるような寄り力を定着ベルト４１に掛けた状態で、定着処理を行わせ、その際に定着ベルト４１の破損や異音の発生等が生じるか否かを評価した。ＷＵＴは、定着部４０において定着目標温度である２００℃まで定着ベルト４１が昇温するのに要する時間を計測することで評価した。トルク性は、定着部４０の初期トルクを計測し、その値が０．５Ｎ・ｍ以下であるか否かを評価した。耐久性は、定着部４０について３００時間の耐久運転の後、各弾性磁性層４１２，４２２に破泡あるいは破損が生じているか否かで評価した。
【００８５】
＜第２実施例＞
第２実施例では、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２の形成において、エマルジョン組成物を金型に充填した後、金型を回転させずに１時加熱と２次加熱とを行った。これ以外は、第１実施例と同様の条件下で定着ベルト４１及び加圧ローラ４２を作製し、第１実施例と同様の評価を行った。
【００８６】
＜第３実施例＞
第３実施例では、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２を、ミラブルゴムに磁性フィラーを練り込んでおき、芯金４２１に巻き付けて化学発泡させるとともに硬化・着磁させて形成した。これ以外は、第１実施例と同様の条件下で定着ベルト４１及び加圧ローラ４２を作製し、第１実施例と同様の評価を行った。
【００８７】
＜第１比較例＞
第１比較例では、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２の形成において、エマルジョン組成物を金型に充填した後、金型を回転させずに１時加熱と２次加熱とを行った。更に、定着ベルト４１の弾性磁性層４１２を略全面に亘ってＳ極に着磁し、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２を略全面に亘ってＮ極に着磁した。これ以外は、第１実施例と同様の条件下で定着ベルト４１及び加圧ローラ４２を作製し、第１実施例と同様の評価を行った。
【００８８】
＜第２比較例＞
第２比較例では、定着ベルト４１において、弾性磁性層４１２に替えて、第１軸４１ａ方向の両端から１０ｍｍの範囲にのみ磁性フィラーを含有させた弾性層を形成した。この弾性層の上記範囲についてＳ極に着磁した。
【００８９】
また、本比較例では、加圧ローラ４２についても、弾性磁性層４２２に替えて、第２軸４２ａ方向の両端から１０ｍｍの範囲にのみ磁性フィラーを含有させた弾性層を形成した。また、この弾性層の形成は、エマルジョン組成物を金型に充填した後、金型を回転させずに１時加熱と２次加熱とを行った。この弾性層の上記範囲についてＮ極に着磁した。
【００９０】
以上の点以外は、第１実施例と同様の条件下で定着ベルト４１及び加圧ローラ４２を作製し、第１実施例と同様の評価を行った。
【００９１】
＜第３比較例＞
第３比較例では、定着ベルト４１において、弾性磁性層４１２に替えて、磁性フィラー非含有の弾性層を形成し、加圧ローラ４２についても、弾性磁性層４２２に替えて、磁性フィラー非含有の弾性層を形成した。これ以外は、第１実施例と同様の条件下で定着ベルト４１及び加圧ローラ４２を作製し、第１実施例と同様の評価を行った。
【００９２】
＜評価＞
以上に説明した３つの実施例及び３つの比較例について、以下の評価基準に基づく評価結果を表１にまとめた。
【００９３】
【表１】
0006658322.tif 000002
（ベルト寄り性）
○：優れている（ベルトの破損や異音の発生等が生じることなく良好な定着が行える）
×：使用不可（ベルトの破損や異音の発生等が生じ定着に支障がある）
（ＷＵＴ）
ＷＵＴについては、計測したＷＵＴについて順位付けを行った。
（トルク性）
○：優れている（初期トルクが０．５Ｎ・ｍ以下で良好に定着を開始できる）
×：使用不可（初期トルクが０．５Ｎ・ｍを超えて定着の開始に支障がある）
（耐久性）
○：優れている（耐久運転後に破泡、破損がともになく耐久性に優れる）
△：使用可能（耐久運転後に若干の破泡があるが破損はなく使用可能）
×：使用不可（耐久運転後に破泡、破損の両方が見られ使用に支障がある）
【００９４】
第１実施例については、ベルト寄りが抑制され、ＷＵＴが短く、初期トルクが抑制され、更に耐久性にも優れていることが確認された。第２実施例については、第１実施例に比べるとＷＵＴが長くなる他は、第１実施例と同等な性能が得られることが確認された。また、第３実施例については、ＷＵＴが第２実施例と同程度に長く、耐久性が第１実施例に比べると劣る他は、第１実施例と同等な性能が得られることが確認された。
【００９５】
他方、第１比較例については、定着ベルト４１と加圧ローラ４２とのそれぞれの弾性磁性層がそれぞれ全面に亘って着磁されていることで、両者間に働く吸引力でベルト寄りについては抑制される。一方、ベルト寄りが抑制されるレベルの着磁では、初期トルクが高くなり過ぎることが確認された。第２比較例については、評価に当たって定着ベルト４１に掛けられた大きな寄り力に対してベルト寄りを抑制しきれないことが確認された。即ち、第２比較例では、磁性フィラーが存在している軸方向両端部に応力が集中し、寄り力と磁力との応力差により定着ベルト４１にキンクによるシワが生じている。また、第３比較例については、ベルト寄りを抑制できず、その結果、異音が発生し、やがて定着ベルト４１の端部に破損が生じることが確認された。
【００９６】
第１〜第３実施例と第１〜第３比較例との評価結果の比較から、図５に示されているような着磁が、シワ等の発生を抑えつつベルト寄りを抑えることに有効であることが分かる。また、第１実施例と他の実施例及び第１〜第３比較例との評価結果の比較から、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２において磁性フィラーを表層側に集中させることがＷＵＴの短縮に有効であることが分かる。また、第１〜第３実施例と第１比較例との評価結果の比較から、図５に示されているような着磁が、ベルト寄りを抑制しつつ初期トルクを抑制することにも有効であることが分かる。また、第１実施例と第３実施例との評価結果の比較から、加圧ローラ４２の弾性磁性層４２２を水発泡シリコーンゴムで形成することが耐久性の向上に有効であることが分かる。
【符号の説明】
【００９７】
１      画像形成装置
４０    定着部
４１    定着ベルト
４１ａ  第１軸
４２    加圧ローラ
４２ａ  第２軸
４１２，４２２  弾性磁性層
４１２Ｓ，４２２Ｓ  Ｓ極領域
４１２Ｎ，４２２Ｓ  Ｎ極領域
Ｎ      ニップ部
Ｆ１    吸引力
Ｆ２    寄り力
Ｆ３    反発力
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９８】
【特許文献１】特開２００８−２１６８５０号公報
【図１】
0006658322.tif 000003
【図２】
0006658322.tif 000004
【図３】
0006658322.tif 000005
【図４】
0006658322.tif 000006
【図５】
0006658322.tif 000007