JP4951990B2 - 弾性体ロール及び定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、弾性体ロール等に関し、より詳しくは、定着装置等に使用する弾性体ロール等に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えば、ドラム状に形成された感光体を一様に帯電し、この感光体を画像情報に基づき制御し光で露光して感光体上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像をトナーによって可視像（トナー像）とし、さらにこのトナー像を記録紙に転写し、これを定着装置によって定着して画像形成を行っている。
このような画像形成装置に用いる加熱加圧型の定着装置においては、定着ロールと弾性体ロールとで形成するニップ部にトナー像を転写した用紙を通過させ、定着ロールによる加熱と２個のロールによる加圧とによりトナー像を用紙に融着する２ロール方式（特許文献１、特許文献２参照）と、定着ロールと複数のロールに張架した加圧ベルトとのニップ部で、用紙を加熱・加圧してトナー像を定着するベルトニップ方式（特許文献３、特許文献４参照）とが知られている。
なかでも、２個のロールの加圧によりトナー像を用紙に融着する２ロール方式の定着装置は、他の加熱定着方式、例えば、熱風定着方式やオーブン定着方式と比べて熱効率が高く、使用電力が少なくて済むとともに、高速で定着を行うことができるため、従来から一般に広く利用されている。

特開平０８−１４６８０６号公報 特開平１１−１８４３００号公報 特開平０８−１６６７３４号公報 特開２００５−１７３４４１号公報

ところで、２ロール方式の定着装置においては、定着ロールと弾性体ロールとを圧接してニップ部を形成する際に、通常、弾性体ロールの弾性体層が変形（凹み）することが必要である。
このように、弾性体ロールと定着ロールとが圧接する際に弾性体ロールの弾性体層が変形する場合、通常、弾性体ロールの表面に引張り歪が生じる。ここで、弾性体ロールの表面に生じる引張り歪の量は、ニップ部の入口及び出口では小さく、ニップ部中央部で最大となるように、いわゆる上側が閉じた放物線形状に沿って変化する。
このような引張り歪が生じているニップ部内部に、トナーを転写した用紙が追入すると、弾性体ロール表面の歪に追随して、弾性体ロール表面に接した用紙にも歪が発生する。
この場合、用紙の弾性限度値を超える歪が用紙に生じると、用紙は、変形したままで元の形状に戻らなくなるため、伸びたり波打ったりするという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためのなされたものである。
即ち、本発明の目的は、ニップ部内部に追入する用紙の伸びや波打ちを抑制する弾性体ロールを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、機械的耐久性に優れた弾性体ロールを備える定着装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明では、表面近傍に高弾性の歪防止層を設けた弾性体ロールを使用している。
即ち、本発明によれば、画像形成装置の定着装置に用いる弾性体ロールであって、弾性体層と、弾性体層の変形によって生じるロール表面の歪を低減する歪防止層とを有することを特徴とする弾性体ロールが提供される。
ここで、弾性体ロールにおける弾性体層は、多孔質体により構成されることが好ましい。また、弾性体層を軸方向に貫通するように所定の間隔で配置された複数の貫通孔をさらに有することにより、弾性体ロールの変形（凹み）が発生した際に、ニップ部の外の領域に押し出された弾性体の潰れた体積分の逃げ場を確保し、その結果、ニップ部の変形を容易にしてニップ幅を確保することができる。

また、歪防止層は、弾性体層の外側に設けられ、弾性体層を構成する材料よりも高い剛性を有する耐熱性樹脂または金属により形成されていることを特徴とするものである。歪防止層を設けることにより、弾性体ロールの変形（凹み）に伴い生じる表面の引張り歪を低減することができる。
さらに、歪防止層の外側に、フッ素樹脂からなる離型層をさらに設けることが好ましい。

次に、本発明は、金属製芯金の周囲に形成した弾性体層と、弾性体層の外側に耐熱性樹脂または金属により構成され、弾性体層の変形によって生じる歪を低減する歪防止層とを有することを特徴とする弾性体ロールとして把握することができる。
ここで、歪防止層は、厚さ１０μｍ〜１５０μｍのポリイミドベルト層として構成することができる。また、歪防止層は、厚さ５μｍ〜５０μｍのステンレスフィルムから構成することもできる。

さらに、本発明によれば、被加圧部材と、被加圧部材に圧接して記録材が通過するニップ部を形成する加圧回転体と、を備える加熱加圧型の定着装置であって、加圧回転体は、被加圧部材との圧接により変形する弾性体層と、弾性体層の変形によって生じるロール表面の歪を低減する歪防止層とを有することを特徴とする定着装置が提供される。
ここで、加圧回転体における歪防止層は、引っ張り弾性率１００ｋｇ／ｍｍ^２〜１０００ｋｇ／ｍｍ^２を有する耐熱性樹脂または金属により構成されることが好ましく、また、歪防止層の厚さは、１０μｍ〜２００μｍであることが好ましい。

本発明が適用される弾性体ロールによれば、ニップ部内部に追入する用紙の変形を抑制する。

以下、本発明を実施するための最良の形態（実施の形態）について説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するために使用するものであり、実際の大きさを現すものではない。
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０を備えている。また、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を有している。

本実施の形態において、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、これらの感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図中、露光ビームを符号Ｂｍで示す）、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６、感光体ドラム１１上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１７、などの電子写真用デバイスが順次配設されている。これらの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、略直線状に配置されている。

中間転写体である中間転写ベルト１５は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は１０^６Ωｃｍ〜１０^１４Ωｃｍとなるように形成されており、その厚みは例えば０．１ｍｍ程度に構成されている。中間転写ベルト１５は、各種ロールによって図１に示すＢ方向に所定の速度で循環駆動（回動）されている。この各種ロールとしては、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動されて中間転写ベルト１５を回動させる駆動ロール３１、各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２、中間転写ベルト１５に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール３３、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール３４が配設されている。

一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向して配置される一次転写ロール１６で構成されている。一次転写ロール１６は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性体層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０^７Ωｃｍ〜１０^９Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール１６は中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に圧接配置され、さらに一次転写ロール１６にはトナーの帯電極性（マイナス極性とする。以下同様。）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上に重畳されたトナー像が形成されるようになっている。

二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール２５とによって構成される。バックアップロール２５は、表面がカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲとのブレンドゴムのチューブ、内部がＥＰＤＭゴムで構成されている。そして、その表面抵抗率が１０^７Ω／□〜１０^１０Ω／□となるように形成され、硬度は、例えば、７０°（アスカーＣ）に設定される。このバックアップロール２５は、中間転写ベルト１５の裏面側に配置されて二次転写ロール２２の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール２６が当接配置されている。

一方、二次転写ロール２２は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性体層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０^７Ωｃｍ〜１０^９Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置され、さらに二次転写ロール２２は接地されてバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙Ｐ上にトナー像を二次転写する。

また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が接離自在に設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット１Ｙの上流側には、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２が配設されている。また、黒の画像形成ユニット１Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が配設されている。この基準センサ４２は、中間転写ベルト１５の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは画像形成を開始するように構成されている。

さらに、本実施の形態の画像形成装置では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを二次転写部２０へと送り込む搬送シュート５３、二次転写ロール２２により二次転写された後に搬送される用紙Ｐを定着装置６０へと搬送する搬送ベルト５５、用紙Ｐを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６を備えている。

次に、本実施の形態が適用される画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置（ＩＰＳ）により所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋによって作像作業が実行される。ＩＰＳでは、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。

レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの現像器１４によって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが当接する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部１０において、一次転写ロール１６により中間転写ベルト１５の基材に対しトナーの帯電極性と逆極性（プラス極性）の電圧（一次転写バイアス）が付加され、トナー像を中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。

トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５は移動してトナー像が二次転写部２０に搬送される。トナー像が二次転写部２０に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部２０に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、搬送シュート５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール（図示せず）が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。

二次転写部２０では、中間転写ベルト１５を介して、二次転写ロール２２がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール２６からトナーの帯電極性と同極性（マイナス極性）の電圧（二次転写バイアス）が印加されると、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト１５上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール２２とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写部２０において、用紙Ｐ上に一括して静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写ロール２２によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。搬送ベルト５５では、定着装置６０における搬送速度に合わせて、用紙Ｐを最適な搬送速度で定着装置６０まで搬送する。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置６０によって熱および圧力による定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部（不図示）に搬送される。
一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の回動に伴って搬送され、クリーニングバックアップロール３４および中間転写ベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。

次に、本実施の形態の画像形成装置に用いられる定着装置６０について説明する。
図２は、本実施の形態の定着装置６０の概略構成を示す側断面図である。この定着装置６０は、加熱部材であり、且つ、被加圧部材である定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に対して圧接して配置された加圧回転体の一例としての弾性体ロール６２とで主要部が構成されている。
定着ベルトモジュール６１は、定着ベルト６１０、定着ベルト６１０を張架しながら回転駆動する定着ロール６１１、内側から定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１２、外側から定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１３、定着ロール６１１と張架ロール６１２との間で定着ベルト６１０の姿勢を矯正する姿勢矯正ロール６１４、定着ベルトモジュール６１と弾性体ロール６２とが圧接する領域であるニップ部Ｎ内の下流側領域であって、定着ロール６１１の近傍位置に配置された剥離部材の一例としての剥離パッド６４、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１５により主要部が構成されている。

定着ベルト６１０は、所定の周長、幅を有するのフレキシブルなエンドレスベルトであって、通常、厚さ８０μｍ程度のポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層された厚さ２００μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層と、さらに弾性体層の上に、離型層として厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）チューブで形成された離型層とからなる多層構造で構成されている。ここでは、弾性体層は、特にカラー画像に対する画質向上のために設けられたものである。なお、定着ベルト６１０の構成は、使用目的や使用条件等の装置設計条件に応じて、材質・厚さ・硬度等を適宜選択することができる。

定着ロール６１１は、所定の外径、長さ、厚さを有するアルミニウムで形成された円筒状ロールである。そして定着ロール６１１は、図示しない駆動モータからの駆動力を受けて、通常、３００ｍｍ／ｓ程度の表面速度で矢印Ｃ方向に回転する。また、定着ロール６１１の回転に伴い、定着ベルト６１０は、矢印Ｄ方向に移動する。
また、定着ロール６１１の内部には、加熱源として、例えば、定格９００Ｗのハロゲンヒータ６１６ａが配設され、定着ロール６１１の表面に接触するように配置された温度センサ６１７ａの計測値に基づき、画像形成装置の制御部４０（図１参照）が定着ロール６１１の表面温度を、通常、１５０℃程度に制御している。尚、定着入口ガイド５６から矢印Ｆ方向に定着装置６０に導入され、定着画像が形成された用紙Ｐは、排紙ガイド６５を経て排紙ロール６６に搬送される。

張架ロール６１２は、所定の外径、肉厚、長さを有するアルミニウムで形成された円筒状ロールである。そして、張架ロール６１２の内部には加熱源として、例えば、定格１０００Ｗのハロゲンヒータ６１６ｂが配設されており、温度センサ６１７ｂと制御部４０（図１参照）とによって、張架ロール６１２の表面温度が１９０℃に制御されている。したがって、張架ロール６１２は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を加熱する機能をも併せ持っている。
また、張架ロール６１２の両端部には定着ベルト６１０を外側に押圧するバネ部材（不図示）が配設され、定着ベルト６１０全体の張力を、通常、１５ｋｇｆ程度に設定している。その際に、定着ベルト６１０の張力を幅方向に亘って均一にするとともに、定着ベルト６１０の軸方向の変位をできる限り小さく抑えるため、張架ロール６１２は、外径が端部よりも中央部を１００μｍ程度大きくした所謂クラウン形状で形成されている。

張架ロール６１３は、所定の外径、肉厚、長さを有するアルミニウムで形成された円筒状ロールである。また、張架ロール６１３の表面には、通常、厚さ２０μｍ程度のＰＦＡが被覆されて離型層が形成されている。この離型層は、定着ベルト６１０の外周面からの僅かなオフセットトナーや紙粉が張架ロール６１３に堆積するのを防止するために形成されるものである。また、張架ロール６１３も張架ロール６１２と同様に、外径が端部よりも中央部を１００μｍ程度大きくしたクラウン形状で形成されている。なお、張架ロール６１２と張架ロール６１３の双方をクラウン形状で形成する場合のみならず、張架ロール６１２または張架ロール６１３のいずれか一方のみをクラウン形状で形成してもよい。

張架ロール６１３の内部には、加熱源としての、例えば、定格１０００Ｗ程度のハロゲンヒータ６１６ｃが配設されており、温度センサ６１７ｃと制御部４０（図１参照）とによって表面温度が１９０℃程度に制御されている。したがって、張架ロール６１３は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を外表面から加熱する機能をも併せ持っている。したがって、本実施の形態では、定着ロール６１１と張架ロール６１２および張架ロール６１３とによって定着ベルト６１０が加熱される構成を採用している。

姿勢矯正ロール６１４は、所定の外径、長さを有するアルミニウムで形成された円柱状ロールである。姿勢矯正ロール６１４の近傍には、定着ベルト６１０のエッジ位置を検知するベルトエッジ位置検知機構（不図示）が配置されている。そして、姿勢矯正ロール６１４は、ベルトエッジ位置検知機構の検知結果に応じて定着ベルト６１０の軸方向における当接位置を変位させる軸変位機構が配設され、定着ベルト６１０の蛇行（ベルトウォーク）を制御するように構成されている。

剥離パッド６４は、例えば、ＳＵＳの金属や樹脂等の剛体で形成された断面が略円弧形状のブロック部材である。そして、弾性体ロール６２が定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１に圧接される領域の下流側近傍位置において、定着ロール６１１の軸方向全域に亘って固定配置されている。また剥離パッド６４は、定着ベルト６１０を介して弾性体ロール６２を所定の幅領域（例えば、定着ベルト６１０の進行方向に沿って２ｍｍの幅）に亘って所定の荷重（例えば、平均１０ｋｇｆ）で均一に押圧するように設置されている。
また、張架ロール６１５は、所定の外径、長さを有するアルミニウムで形成された円柱状ロールである。そして、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１０が定着ロール６１１に向けて円滑に回動するように、剥離パッド６４の定着ベルト６１０の進行方向下流側近傍に配置されている。

次に、弾性体ロール６２について説明する。
図３は、弾性体ロール６２の構造を説明する図である。図３（ａ）に示すように、弾性体ロール６２は、スチール、アルミニウム等からなる金属コア６２４を基体として、基体側から順に、スポンジ状の多孔質体のシリコーンゴム等からなる弾性体層６２１と、弾性体層６２１を構成する材料よりも高い剛性を有する耐熱性樹脂または金属により形成されている歪防止層６２２と、所定の膜厚を有するＰＦＡチューブからなる離型層６２３とが積層されて構成されている。そして、弾性体ロール６２は、定着ベルトモジュール６１に押圧されるように設置され、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１が矢印Ｃ方向（図２）へ回転するのに伴い、定着ロール６１１に従動して矢印Ｅ方向（図２）に回動する。その進行速度は、定着ロール６１１の表面速度と同じである。

本実施の形態が適用される弾性体ロール６２は、弾性体ロール６２の表面または表面近傍に、弾性体層６２１を構成する材料の剛性より高剛性の材料からなる歪防止層６２２を設けることに特徴を有している。即ち、弾性体層６２１の外側に歪防止層６２２を設けることにより、弾性体ロール６２の変形（凹み）に伴い生じる表面の引張り歪を低減することができる。

歪防止層６２２は、弾性体層６２１を構成する材料の剛性より高剛性を有する材料により形成される。具体的には、例えば、ポリイミド（引っ張り弾性率３００ｋｇ／ｍｍ^２〜９００ｋｇ／ｍｍ^２）、ポリアミドイミド（引っ張り弾性率１００ｋｇ／ｍｍ^２〜３００ｋｇ／ｍｍ^２）等の耐熱性樹脂を含む有機材料；ステンレスフィルム（引っ張り弾性率２１０００ｋｇ／ｍｍ^２）等の金属材料；ガラス繊維フィルム（引っ張り弾性率１００ｋｇ／ｍｍ^２〜１０００ｋｇ／ｍｍ^２）等の無機材料が挙げられる。これらのなかでも、ポリイミド、ステンレスフィルムが好ましい。

また、歪防止層６２２は、ニップ部Ｎの形成を阻害しない程度の厚さを有する薄膜であることが必要である。具体的には、歪防止層６２２の厚さは、通常、１０μｍ〜２００μｍ程度である。
前項で例示した材料を用いて歪防止層６２２を形成する場合は、歪防止層６２２の厚さは、有機材料の場合は、通常、１０μｍ〜１５０μｍ、金属材料の場合は、通常、５μｍ〜５０μｍ、無機材料の場合は、通常、１００μｍ〜２００μｍである。

また、本実施の形態が適用される弾性体ロール６２には、通常、弾性体ロール６２の表面層としてフッ素樹脂からなる離型層６２３が設けられる。離型層６２３は、例えば、フッ素樹脂チューブまたはフッ素樹脂コーティング材等により形成できる。中でも、ロールの成型加工性及び耐磨耗性の観点から、予めチューブ形状に予備成型されたフッ素樹脂チューブを弾性体ロール６２表面に被覆することが好ましい。
フッ素系樹脂チューブとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、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樹脂（ＰＦＡ）、フッ化エチレン−プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル樹脂等のチューブが挙げられる。これらの中でも、特にＰＦＡチューブを用いたものが好ましい。
尚、フッ素系樹脂コーティング材を用いる場合は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）のラテックス等を弾性体層６２１の外周面上に積層すればよい。
離型層６２３の厚さは、２０μｍ〜４０μｍであることが好ましい。離型層６２３の厚さが過度に薄いと、弾性体ロール６２の耐久性が低下する傾向がある。

次に、弾性体ロールの他の実施形態について説明する。図３（ｂ）は、弾性体ロールの他の実施形態を説明する図である。図３（ｂ）に示すように、弾性体ロール６２’は、金属コア６２４と、ソリッドゴム層からなる弾性体層６２１’と、離型層６２３とが積層された構成を有し、弾性体層６２１に、弾性体ロール６２’の長手方向に貫通する複数の貫通孔６２５を有している。
即ち、歪防止層６２２の剛性が増大すると、同じ荷重で弾性体ロール６２を圧接した場合に、ニップ部Ｎのニップ幅が小さくなる傾向にある。そこで、弾性体層６２１’に貫通孔６２５を設けることにより、弾性体ロールの変形（凹み）が発生した際に、ニップ部Ｎの外の領域に押し出された弾性体の潰れた体積分の逃げ場を確保できる。その結果、ニップ部Ｎの変形を容易にしてニップ幅を確保することができる。
尚、図３（ｂ）に示すように、貫通孔６２５は、弾性体層６２１’の断面に２段の同心円状に並んで配置されている。貫通孔６２５の直径は、通常、１ｍｍ程度である。また、貫通孔６２５同士は、２ｍｍ〜３ｍｍ程度の間隔で、正三角形のそれぞれの頂点に位置するように配置されるのが好ましい。

以下に、実施例に基づき本実施の形態をさらに詳細に説明する。なお、本実施の形態は実施例に限定されるものではない。
（１）２ロール方式の定着装置
所定の操作により調製した弾性体ロールを、図４に示す２ロール方式の定着装置７０を用いて弾性体ロールの評価を行った。
ここで、図４は、２ロール方式の定着装置７０を説明する図である。定着装置７０は、加熱部材であり、且つ、被加圧部材として、円筒状の芯金７１１に耐熱性弾性体層７１２と、その外周面に離型層７１３とが積層して形成され、芯金７１１の内部にはハロゲンヒータ等からなる加熱源７１４が配設された定着ロール７１を有している。また、この定着ロール７１に対して圧接配置される被加圧部材としての加圧回転体である、スチール製の金属コア７２４に、弾性体層７２１と、その外周面に歪防止層７２２と離型層７２３とが積層して形成された弾性体ロール７２とで構成されている。

ここで、歪防止層を有する弾性体ロール７２の直径は５０ｍｍである。また、φ３４ｍｍの金属コア７２４に、弾性体層７２１として肉厚８ｍｍのシリコーンスポンジ（アスカーＣ硬度６５度）が被覆され、その外側に、厚さ８０μｍのポリイミドベルトからなる歪防止層７２２が設けられている。さらに、歪防止層７２２の表面は、厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂がコーティングされた離型層７２３が形成されている。
尚、比較のため、歪防止層７２２を設けないこと以外は、前述した弾性体ロール７２と同様な構成の弾性体ロールを調製し、２ロール方式の定着装置７０を用いて評価した。

（２）定着試験
上述した弾性体ロール７２を、表面温度が２００℃に制御した定着ロール７１と定着ニップ幅１３ｍｍのニップ部Ｎを形成するように加圧接触した。次に、ニップ部Ｎに、用紙の裏側が全面ベタのトナー画像が予め定着された普通紙（坪量６０ｇｓｍ）を１３０ｍｍ／ｓの定着速度で通過させ、弾性体ロール７２の表面温度が７０℃以上の場合に、用紙の裏面のトナーが溶融して弾性体ロール７２表面に巻きつく普通紙を観察した。
尚、前述した歪防止層７２２を有しない弾性体ロールについても、同様な定着試験を行った。

（実施例、比較例）
上述したように、歪防止層７２２を有する弾性体ロール７２を用いた２ロール方式の定着装置７０に、裏側が全面ベタのトナー画像が予め定着された普通紙を所定の定着速度で通過させ、弾性体ロール７２に巻きついた普通紙を観察したところ、普通紙には、波打ち現象が発生せず、また、紙の伸びも発生しなかった。
これにより、歪防止層７２２を有する弾性体ロール７２の場合は、弾性体ロール７２が定着ロール７１と密着しても、ロールの表面に表面歪が生じ難いので、用紙の歪あるいは変形が抑制されることが分かる。

これに対し、歪防止層７２２を有しない弾性体ロールの場合は、弾性体ロール７２に巻きついた普通紙は、部分的に用紙が伸びた部分と伸びない部分とが混在し、用紙全体に波打ち現象が発生した。このように、歪防止層７２２を有しない弾性体ロールの場合に、用紙に波うちが発生した原因としては、トナーが溶け始めて用紙が弾性体ロールと密着するようになると、用紙が弾性体ロールの表面歪の影響を受けて同じように変形するためと考えられる。特に剛性の低い薄紙の場合に用紙の伸びや波うちが発生しやすい。

以上、説明した通り、本実施の形態が適用される弾性体ロール７２（実施例）よれば、弾性体層７２１の外側に歪防止層７２２を設けることにより、弾性体ロール７２の変形（凹み）に伴い生じる表面の引張り歪を低減することができる。

本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。 本実施の形態の定着装置の概略構成を示す側断面図である。 弾性体ロールの構造を説明する図である。 ２ロール方式の定着装置を説明する図である。

符号の説明

６０…定着装置、６２…弾性体ロール、６１０…定着ベルト、６１１…定着ロール、６２１…弾性体層、６２２…歪防止層、６２３…離型層、６２４…金属コア

Claims (8)

1. 画像形成装置の定着装置に用いる弾性体ロールであって、
   弾性体層と、
   前記弾性体層の変形によって生じるロール表面の歪を低減する歪防止層と、を有し、
   前記歪防止層は、厚さ１０μｍ〜１５０μｍのポリイミドベルト層からなることを特徴とする弾性体ロール。
2. 前記弾性体層は、多孔質体により構成されることを特徴とする請求項１記載の弾性体ロール。
3. 前記弾性体層は、当該弾性体層を軸方向に貫通するように所定の間隔で配置された複数の貫通孔をさらに有することを特徴とする請求項１記載の弾性体ロール。
4. 前記歪防止層は、前記弾性体層の外側に設けられ、当該弾性体層を構成する材料よりも高い剛性を有することを特徴とする請求項１記載の弾性体ロール。
5. 前記歪防止層の外側に、フッ素樹脂からなる離型層をさらに設けることを特徴とする請求項１記載の弾性体ロール。
6. 金属製芯金の周囲に形成した弾性体層と、
   前記弾性体層の外側に耐熱性樹脂または金属により構成され、当該弾性体層の変形によって生じる歪を低減する歪防止層と、を有し、
   前記歪防止層は、厚さ１０μｍ〜１５０μｍのポリイミドベルト層からなることを特徴とする弾性体ロール。
7. 被加圧部材と、当該被加圧部材に圧接して記録材が通過するニップ部を形成する加圧回転体と、を備える加熱加圧型の定着装置であって、
   前記被加圧部材は、定着ベルトと当該定着ベルトを張架しながら回転駆動する定着ロールとを備え、
   前記加圧回転体は、
   前記被加圧部材との圧接により変形する弾性体層と、
   前記弾性体層の変形によって生じるロール表面の歪を低減し、厚さ１０μｍ〜１５０μｍのポリイミドベルト層からなる歪防止層と、を有することを特徴とする定着装置。
8. 前記歪防止層は、引っ張り弾性率１００ｋｇ／ｍｍ^２〜１０００ｋｇ／ｍｍ^２を有することを特徴とする請求項７記載の定着装置。

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