(57)【要約】【課題】定着ニップ幅の拡大と、定着に必要な所定の加圧力の確保とを両立する定着ローラを具備した定着装置を提供すること。【解決手段】定着ローラと、加熱ローラと、これら定着ローラと加熱ローラとの間に張架された無端状の定着ベルトと、前記定着ローラに対向し、前記定着ベルトを挟持して加圧する加圧ローラとで構成された定着装置において、前記定着ローラが、芯金上に形成した第１の耐熱弾性部材を基層とし、その外層に第２の耐熱弾性部材を備え、第２の耐熱弾性部材（外層）の硬度が、第１の耐熱弾性部材（基層層）の硬度よりも低い２層構造を有することを特徴とする。【選択図】図１
2005208321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、加熱ローラと、これら定着ローラと加熱ローラとの間に張架された無端状の定着ベルトと、前記定着ローラに対向し、前記定着ベルトを挟持して加圧する加圧ローラとで構成された定着装置において、
前記定着ローラが、芯金上に形成した第１の耐熱弾性部材を基層とし、その外層に第２の耐熱弾性部材を備え、第２の耐熱弾性部材（外層）の硬度が、第１の耐熱弾性部材（基層層）の硬度よりも低い２層構造を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ローラの第１の耐熱弾性部材（基層）がアスカーＣ硬度で３０°〜６０°以内とし、第２の耐熱弾性部材（外層）が前記第１の耐熱弾性部材（基層）の硬度より低硬度の発泡体層で形成したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着ローラの第２の耐熱弾性層（外層）を、最大ひずみ時に１ｍｍ以下となる層厚３ｍｍ以上の発泡体層で構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、プリンタ等の画像形成装置における定着装置に関するものである。詳しくは、無端状の定着ベルトを加熱し、記録紙上の未定着トナー画像を圧接定着するベルト定着装置に関係する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置に用いられている定着装置としては、内部に熱源を有した定着ローラに、加圧ローラを圧接して定着ニップ部を形成し、この定着ニップ部で記録紙上の未定着トナー画像を定着する熱ローラ定着方式が知られている。
【０００３】
熱ローラ定着方式は、定着可能温度まで加熱する時間（ウォームアップ時間）が長くなることを抑える必要上、内部に熱源を配置した定着ローラでは、耐熱弾性層の層厚を一定以上大きくすることはできない。そのため、定着に必要とされる所定のニップ幅を確保することができず、定着可能範囲を狭めている。
【０００４】
なぜならば、このような熱ローラ定着装置では、前記ローラ対で形成されたニップ部の条件により定着性能が決定されるからである。定着性能は、ニップ部におけるローラ温度、ニップ部の幅及び通過時間、ニップ部の加圧力等に依存している。
【０００５】
例えば、省エネルギーに配慮してローラ温度を下げて低温定着を実現しようとした場合、ニップ幅を拡大し、記録紙のニップ通過時間を長く取る必要がある。又、定着の高速化をするためには、速度に見合ったローラ温度の高温化と、ニップ幅の拡大化をしなければならない。尚、ニップ部の加圧力は、何れの場合にも所定の圧力を必要とするものである。
【０００６】
しかしながら、上述のようなニップ幅の拡大は、ローラ径の大径化に繋がり、装置構成上の限界になっている。
【０００７】
そこで、例えば特許文献１に記載されているような上記熱ローラ定着方式の不具合を解消することを目的としたベルト定着方式が実用化されている。このベルト定着装置は、定着ローラと加熱ローラとの間に高熱伝導性の無端状の定着ベルトを張架し、加熱ローラで加熱された定着ベルトと、定着ローラに対向し定着ベルトを介して加圧してニップ部を形成する加圧ローラとで構成されたものである。前記定着ローラは、芯金に発泡体層の耐熱弾性部材で成形し、加圧ローラは、高硬度のローラ又は金属ローラで構成され、この加圧ローラの圧接によって定着ローラが弾性変形し、ニップ部を形成する構成となっている。
【０００８】
よって、ベルト定着装置では、熱ローラ定着装置の定着ローラに対して、より低硬度の耐熱弾性層を用いることができることから、熱ローラ定着装置と同一径の定着ローラと加圧ローラを使用した場合、より大きなニップ幅を得ることが可能となる。
【０００９】
そのことから、ベルト定着装置は、定着温度の低温化と、定着の高速対応がローラの径を大径にすることなく定着性能を満足することが可能になる。
【００１０】
【特許文献１】特開平０９−２８１８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記したベルト定着装置の構成では、特定のトナー画像には定着性能を満足することができるが、特にカラートナー等の定着には不十分であった。その要因は、発泡体層の耐熱弾性部材から成る定着ローラと、ベルトを介した加圧ローラとの圧接力が定着ローラの発泡体層に分散吸収され、定着に十分な加圧力が得られていないためである。
【００１２】
そこで、本発明は、ベルト定着装置の定着ローラ構造において、定着ニップ幅の拡大と、定着に必要な所定の加圧力の確保とを両立する定着ローラを具備した定着装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、定着ローラと、加熱ローラと、これら定着ローラと加熱ローラとの間に張架された無端状の定着ベルトと、前記定着ローラに対向し、前記定着ベルトを挟持して加圧する加圧ローラとで構成された定着装置において、前記定着ローラが、芯金上に形成した第１の耐熱弾性部材を基層とし、その外層に第２の耐熱弾性部材を備え、第２の耐熱弾性部材（外層）の硬度が、第１の耐熱弾性部材（基層層）の硬度よりも低い２層構造を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記定着ローラの第１の耐熱弾性部材（基層）がアスカーＣ硬度で３０°〜６０°以内とし、第２の耐熱弾性部材（外層）が前記第１の耐熱弾性部材（基層）の硬度より低硬度の発泡体層で形成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記定着ローラの第２の耐熱弾性層（外層）を、最大ひずみ時に１ｍｍ以下となる層厚３ｍｍ以上の発泡体層で構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ベルト定着装置における定着ローラを２層構造にしたことによって、外層である発泡体層によるニップ幅の拡大と、内層の弾性層による圧接力の最大化とが両立できることから、定着ローラの大径化を招くことなく、定着の高速対応やウォームアップ時間の短縮が可能となり、定着可能なトナーの種類、記録紙の種類等の範囲が拡大する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
最初に、前記した従来のベルト定着装置について図５を用いて説明する。
【００１９】
図５において、５３はニッケルやポリイミド製等の無端フイルム状の定着ベルトであり、この定着ベルト５３は、定着ローラ５１と加熱ローラ５２との間に張架されている。加熱ローラ５２は、内部にヒータ等の熱源を備えた円筒状のローラである。定着ローラ５１は、芯金５１ａ上に熱伝導率が小さい耐熱弾性層５２ｂを被覆して形成したローラで、耐熱弾性層としてはシリコンゴム等の発泡体を用いている。
【００２０】
又、定着ローラ５１に対向して加圧ローラ５４を設けている。加圧ローラ５４は、金属パイプやパイプの表層に高硬度の弾性部材を設けたローラで、不図示の加圧手段によって定着ベルト５３を介して定着ローラ５１に圧接されている。更に、加圧ローラ５４には必要に応じて内部に熱源５６が配置されている例もある。
【００２１】
このように構成されたベルト定着装置では、定着ローラ５１と加圧ローラ５４との圧接で図中のニップ部（ｎｉｐＡ）が形成される。図中、Ｐは未定着トナー画像を転写した記録紙で、画像面を上側して矢印方向から定着装置へと搬送される。
【００２２】
次に、図１を用いて本発明に係る定着装置について説明する。
【００２３】
図１において、１は定着ベルト、２は本発明を実施した定着ローラで詳細は後述する。３は内部にヒータ４を設けた加熱ローラ、５は内部にヒータ６を有した加圧ローラで、この加圧ローラ５は定着ローラ２と対向し、不図示の加圧手段によって定着ローラ２に圧接されている。
【００２４】
ここで、本発明の定着ローラの実施例を図１及び図２を用いて説明する。尚、図２は図１のニップ部（ｎｉｐＢ）を拡大した図である。
【００２５】
定着ローラ２は、芯金２ａ上に第１の耐熱弾性層２ｂ（基層）を設け、更にその外層に第２の耐熱弾性層２ｃを有した２層構造に成形したものである。
【００２６】
第１の耐熱弾性層２ｂは、シリコンゴム等で形成したソリッド状弾性層で、好ましくは層厚３ｍｍ以上が望ましく、ゴム硬度は、アスカーＣ硬度で３０°〜６０°のものを採用する。このゴム硬度は、熱ローラ定着装置で使用されている加圧ローラの弾性層の硬度に相当しているため、所定の圧を加えた際、図２に示す変形２ｎとなる。
【００２７】
次に、外層である第２の耐熱弾性層２ｃは、シリコンゴム等の発泡体層で、最大潰れ時に１ｍｍ以下になる層厚３ｍｍ以上の弾性層で成形したものである。尚、この弾性層２ｃは、弾性層２ｂの硬度より低硬度としたものである。例えば、弾性層２ｂがアスカーＣ硬度５０°とした場合、弾性層２ｃは２０°〜３０°程度の硬度のものを使用すると良い。
【００２８】
図２は図１で形成するニップ部（ｎｉｐＢ）の拡大図である。
【００２９】
図に示したように、定着ローラ２と定着ベルト１を介して加圧ローラ５を所定の加圧力で圧接すると、外層の弾性層２ｃが最大潰れ量（１ｍｍ以下）まで変形し、更に加圧力に応じて第１の弾性層が変形（２ｄ）して最大変形量となる。よって、この最大変形時にできた圧接部がニップ部（ｎｉｐＢ）を形成する。
【００３０】
図３は前記した本発明の定着ローラで形成されるニップ幅と加圧力の関係を線図で表したもので、ニップ幅は大きく、中央に最大加圧力が集中しているのが特徴である。
【００３１】
図４は図３と同様に加圧力とニップ幅の関係を示した線図で、ここでは本発明で形成したニップ（ｎｉｐＢ）を点線で表し、同時に従来のベルト定着装置で形成したニップ（ｎｉｐＡ）と、一般的な熱ローラ定着装置のニップを合わせて示している。
【００３２】
図で明らかなように、本発明の定着ローラで形成したニップ部形状は、従来の発泡体の単層の定着ローラで形成されるニップ幅と同等に広く、更に一般的な熱ローラ定着装置における加圧力と同等な加圧力も確保することができる。
【００３３】
従って、本発明の定着ローラを適用したベルト定着装置では、ニップ幅の拡大と、適当な加圧力の確保とが同時に行われることから、定着可能範囲が広がり、ウォームアップ時間の短縮や高速対応が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、無端状の定着ベルトを加熱し、記録紙上の未定着トナー画像を圧接定着するベルト定着装置に対する利用可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を実施したベルト定着装置の構成図である。
【図２】本発明の定着ローラにおけるニップ部の拡大図である。
【図３】本発明の定着ローラにおけるニップ幅と加圧力の関係の線図である
【図４】ニップ幅と加圧力の関係の比較線図である。
【図５】従来のベルト定着装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  定着ベルト
２  定着ローラ
２ａ  定着ローラの芯金
２ｂ  定着ローラの基層で第１の耐熱弾性層
２ｃ  定着ローラの外層で第２の耐熱弾性層
２ｎ  定着ローラの基層で第１の耐熱弾性層の変形を示す。
【００３７】
３  加熱ローラ
４  ヒータ等の熱源
５  加圧ローラ
６  ヒータ
【図１】
2005208321.tif 000003
【図２】
2005208321.tif 000004
【図３】
2005208321.tif 000005
【図４】
2005208321.tif 000006
【図５】
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