JP6176048B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

特許文献１の加圧ローラは、金属製のシャフトと、シャフトの外周側に設けた弾性ゴム層と、弾性ゴム層の外周側に設けたフッ素樹脂チューブとを有している。弾性ゴム層のローラ軸線方向の長さは、フッ素樹脂層チューブのローラ軸線方向の長さよりも長くなるように設定されており、加圧ローラの軸線方向の両端において、弾性ゴム層の外周面が露出している。そして、加圧ローラの両端の弾性ゴム層は、ヒートローラと圧接されている。

特開２００６−２０８６５９号公報

本発明は、相手部材との間の駆動力の伝達を長期間で安定化させることができる定着装置及び画像形成装置を得ることを目的とする。

第１態様に係る回転体は、本体部と、前記本体部の両端部に設けられ、非加熱時には前記本体部の外径よりも小さい外径となり、加熱時には前記本体部の外径よりも大きい外径となるまで膨張する膨張部と、を有し、前記本体部の特定材料に対する動摩擦係数よりも、前記膨張部の前記特定材料に対する動摩擦係数の方が大きい。

第２態様に係る回転体は、前記本体部の前記特定材料であるフッ素系樹脂材料に対する動摩擦係数よりも、前記膨張部の前記フッ素系樹脂材料に対する動摩擦係数の方が大きい。

第３態様に係る定着装置は、周回移動する周回部材と、前記周回部材と共に記録媒体を加圧する第１態様又は第２態様に記載の回転体と、前記周回部材及び第１態様又は第２態様に記載の回転体の少なくとも一方を加熱する加熱手段と、を有し、前記膨張部は、第１態様又は第２態様に記載の回転体が前記周回部材を加圧した状態において、前記加熱手段による非加熱時には前記周回部材と接触せず、前記加熱手段による加熱時には膨張して前記周回部材と接触する。

第４態様に係る定着装置は、前記本体部は、弾性層と、該弾性層の外周側に形成された離型層とを有し、前記膨張部は、前記回転体の軸方向で前記離型層と並んで露出され、前記弾性層と一体で形成されている。

第５態様に係る定着装置は、前記加熱手段は、前記膨張部に対応する部位が、前記膨張部と対応しない部位よりも単位長さ当りの加熱量が多い。

第６態様に係る定着装置は、前記加熱手段は、前記回転体の内側にある。

第７態様に係る画像形成装置は、記録媒体に現像剤像を形成する現像剤像形成手段と、記録媒体の現像剤像を定着する第３態様から第６態様のいずれか１つに記載の定着装置と、を有する。

第１態様によれば、非加熱時に相手部材と非接触となり加熱時に相手部材と接触する膨張部を有していない構成に比べて、相手部材との間の駆動力の伝達を長期間で安定化させることができる。

第２態様によれば、特定材料がフッ素系樹脂とは異なる材料の構成に比べて、相手部材との間の駆動力の伝達を長期間で安定化させることができる。

第３態様によれば、膨張部を有していない構成に比べて、回転体が周回部材を加圧している状態であっても、周回部材との間の駆動力の伝達を長期間で維持させることができる。

第４態様によれば、膨張部が弾性層と別体となっている構成に比べて、簡単な構成とすることができる。

第５態様によれば、加熱手段の単位長さ当りの加熱量が軸方向で同じ構成に比べて、短時間で周回部材と膨張部とを接触させることができる。

第６態様によれば、周回部材の内側に加熱手段がある構成に比べて、膨張部を短時間で加熱することができる。

第７態様によれば、第３態様から第６態様のいずれか１つに記載の定着装置を有していない構成に比べて、回転体と周回部材との間の駆動力の伝達状態に起因する画像不良を抑制することができる。

第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 第１実施形態に係る定着装置の構成図である。 第１実施形態に係る定着ベルト及び加圧ロールの断面図である。 （Ａ）第１実施形態に係るハロゲンヒータの単位長さ当りの加熱量の分布を示すグラフである。（Ｂ）第１実施形態に係るハロゲンヒータと加圧ロールの膨張部との配置関係を示す断面図である。 （Ａ）第１実施形態に係る加圧ロールの膨張部の加熱前の状態を示す模式図（図３に示す領域Ｓの拡大図）である。（Ｂ）第１実施形態に係る加圧ロールの膨張部の加熱時の状態を示す模式図（図３に示す領域Ｓの拡大図）である。 第２実施形態に係る定着装置の構成図である。 （Ａ）第１実施形態の第１変形例に係る加圧ロールの膨張部の加熱前の状態を示す模式図である。（Ｂ）第１実施形態の第１変形例に係る加圧ロールの膨張部の加熱時の状態を示す模式図である。 （Ａ）第１実施形態の第２変形例に係る加圧ロールの膨張部の加熱前及び加熱時の状態を示す模式図である。（Ｂ）第１実施形態の第３変形例に係る加圧ロールの膨張部の加熱前及び加熱時の状態を示す模式図である。

[第１実施形態]
第１実施形態に係る回転体、定着装置、及び画像形成装置の一例について説明する。

なお、以下の説明では、図１に矢印Ｙで示す方向（Ｙ方向）を装置高さ方向、矢印Ｘで示す方向（Ｘ方向）を装置幅方向とする。また、Ｙ方向及びＸ方向のそれぞれに直交する方向（Ｚ方向）を装置奥行き方向とする。さらに、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれ一方側と他方側を区別する必要がある場合は、画像形成装置１０を正面視して、上側をＹ側、下側を−Ｙ側、右側をＸ側、左側を−Ｘ側、前側を−Ｚ側、奥側をＺ側と記載する。

＜全体構成＞
図１には、第１実施形態の一例としての画像形成装置１０が示されている。画像形成装置１０は、記録媒体の一例としての記録用紙Ｐが収容される用紙収容部１２と、用紙収容部１２のＹ側に設けられ、用紙収容部１２から供給される記録用紙Ｐに画像形成を行う画像形成部１４とを有している。また、画像形成装置１０は、画像形成部１４の−Ｘ側に一体的に設けられ、画像形成された記録用紙Ｐを排出する排出部１６と、排出部１６のＹ側に設けられ、読取原稿Ｇを読み取る原稿読取部１８とを有している。さらに、画像形成装置１０は、画像形成部１４内に設けられ画像形成装置１０の各部の動作を制御する制御部２０を有している。

（用紙収容部）
用紙収容部１２は、サイズの異なる記録用紙Ｐが収容される第１収容部２２、第２収容部２４、第３収容部２６、及び第４収容部２８がＹ方向に並んで設けられている。第１収容部２２、第２収容部２４、第３収容部２６、及び第４収容部２８には、収容された記録用紙Ｐを画像形成装置１０内に設けられた搬送路３０に送り出す送出ロール３２が設けられている。

（搬送路）
搬送路３０における記録用紙Ｐの搬送方向で送出ロール３２よりも下流側には、記録用紙Ｐを一枚ずつ搬送するそれぞれ一対の搬送ロール３４及び搬送ロール３６が設けられている。また、搬送路３０における記録用紙Ｐの搬送方向で搬送ロール３６よりも下流側には、記録用紙Ｐを一旦停止させると共に、決められたタイミングで二次転写部３７（後述する）へ送り出して位置合せをする位置合せロール３８が設けられている。

搬送路３０を挟んで第４収容部２８の搬送ロール３６側とは反対側には、画像形成装置１０の−Ｘ側に設けられた折り畳み式の手差給紙部３９から、搬送路３０へ記録用紙Ｐが搬送される予備搬送路４０が設けられている。予備搬送路４０には、手差給紙部３９の記録用紙Ｐを予備搬送路４０に送り出す送出ロール４２と、送出ロール４２よりも下流側に設けられ記録用紙Ｐを一枚ずつ搬送する複数の搬送ロール４４とが設けられている。そして、予備搬送路４０の下流側端部は、搬送路３０に接続されている。

（画像形成部）
画像形成部１４は、装置本体である筐体１４Ａを有している。筐体１４Ａは、排出部１６の筐体と一体化されている。そして、排出部１６のＹ側端部には、原稿読取部１８の−Ｘ側端部が結合されている。これにより、画像形成装置１０には、画像形成部１４の上面、原稿読取部１８の下面、及び排出部１６の右側面で囲まれた排出領域１９が形成されている。排出領域１９では、排出部１６からの記録用紙Ｐの排出及び積載が行われる。

また、画像形成部１４内の搬送路３０における二次転写部３７よりも下流側には、定着装置１００が設けられている。なお、定着装置１００の詳細については後述する。一方、画像形成部１４の中央には、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナーを組合せて記録用紙Ｐにトナー像（現像剤像の一例）を形成する現像剤像形成手段の一例としての画像形成ユニット６０が設けられている。

画像形成ユニット６０は、潜像を保持する潜像保持体としての感光体６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃが、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナーに対応して設けられている。なお、以後の説明では、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃを区別する必要がある場合は、数字の後にＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃのいずれかの英字を付して説明し、同様の構成でＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃを区別する必要がない場合は、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの記載を省略する。

感光体６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃは、この順番で図示の右斜め上方に向けて並んでおり、それぞれ図示の反時計回り方向に回転すると共に、光照射によって形成される静電潜像を外周面に保持するようになっている。また、各感光体６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃの周囲には、回転方向に沿って順に、帯電ロール６６、露光ユニット６８、現像器７２、中間転写ベルト６４（一次転写ロール７４）、及びクリーニングロール７６が設けられている。

帯電ロール６６は、外周面が感光体６２の表面層と接触して従動するように軸が回転可能に設けられている。また、帯電ロール６６は、電圧印加部（図示省略）から電圧が印加され、接地された感光体６２との電位差により生じる放電により、感光体６２の外周面を帯電させるようになっている。

露光ユニット６８は、帯電ロール６６により帯電された感光体６２の外周面に各トナー色に対応した光を照射（露光）して、静電潜像を形成するようになっている。なお、感光体６２への露光手段として、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの４色共通でレーザ光をポリゴンミラーで走査する方式を用いてもよい。

現像器７２は、感光体６２に形成された潜像へ現像剤を供給してトナー像を形成するようになっている。なお、現像剤としては、トナーとキャリアを含む二成分現像剤、トナーを主成分とする一成分現像剤のいずれを用いても良い。

中間転写ベルト６４は、無端状に形成されている。また、中間転写ベルト６４は、二次転写部３７に設けられた対向ロール８２と、対向ロール８２の右下方に設けられた搬送ロール８４と、対向ロール８２の右斜め上方に設けられモータ（図示省略）で駆動される駆動ロール８６とに巻き掛けられている。そして、中間転写ベルト６４は、図示の時計回り方向に周回移動可能に支持されている。中間転写ベルト６４の外周面は、トナー像が転写される被転写面とされており、中間転写ベルト６４の駆動ロール８６から搬送ロール８４までの転写面に感光体６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃの外周面が接触している。

中間転写ベルト６４を挟んで感光体６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ側とは反対側には、それぞれ、一次転写ロール７４が設けられている。一次転写ロール７４は、中間転写ベルト６４の内周面に接触しており、電圧印加部（図示省略）から電圧が印加されることで、接地された感光体６２との電位差により、感光体６２のトナー像を中間転写ベルト６４の被転写面へ一次転写させるようになっている。これにより、中間転写ベルト６４が１周する間に、中間転写ベルト６４上に各トナー像が重ねて転写される。

また、中間転写ベルト６４を挟んで搬送ロール８４側とは反対側には、トナー濃度検出センサ８８が設けられている。トナー濃度検出センサ８８は、中間転写ベルト６４の被転写面に転写されたトナー像の濃度を検出する機能を有している。さらに、中間転写ベルト６４を挟んで駆動ロール８６側とは反対側には、二次転写後の中間転写ベルト６４の転写面に残留したトナーなどを清掃する清掃部材９２が設けられている。

二次転写部３７は、中間転写ベルト６４が巻き掛けられた既述の対向ロール８２と、中間転写ベルト６４を挟んで対向ロール８２側とは反対側に設けられた二次転写ロール８９とを含んで構成されている。対向ロール８２又は二次転写ロール８９には、電圧印加部（図示省略）から電圧が印加されるようになっており、対向ロール８２と二次転写ロール８９との電位差により、中間転写ベルト６４上のトナー像が記録用紙Ｐ上に二次転写されるようになっている。

画像形成部１４の清掃部材９２よりもＸ側には、各トナーを収容するトナーカートリッジ７７Ｋ、７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃが交換可能に設けられている。また、画像形成部１４の搬送路３０よりも−Ｘ側には、記録用紙Ｐの両面に画像形成を行うために記録用紙Ｐが搬送及び反転される両面搬送路９４が設けられている。

両面搬送路９４は、搬送路３０における記録用紙Ｐの搬送方向で定着装置１００よりも下流側に設けられた搬送ロール９５と、搬送ロール９５よりも下流側に設けられ回転方向が切り換え可能とされた搬送ロール９６との間に一端が接続されている。また、両面搬送路９４の他端は、位置合せロール３８の上流側に接続されている。

さらに、両面搬送路９４には、搬送ロール９６から送り込まれる記録用紙Ｐを位置合せロール３８へ向けて搬送する複数の搬送ロール９７が設けられている。これにより、両面画像形成時には、表面側にトナー像が定着された記録用紙Ｐが、搬送ロール９６の逆回転及び経路切り替え部材（図示省略）の移動により、両面搬送路９４内に進入する。そして、両面搬送路９４内に進入した記録用紙Ｐが、再度、位置合せロール３８に進入することで、記録用紙Ｐの表裏が反転されるようになっている。

（排出部）
排出部１６は、搬送ロール９５よりも下流側で、搬送路３０から排出領域１９側へ分岐された搬送路３１を有している。搬送路３１には、画像形成部１４の上部に設けられた下置台５２へ記録用紙Ｐを排出する下排出ロール５４が設けられている。そして、下排出ロール５４に隣接する位置には、下置台５２上に積載された記録用紙Ｐの積載高さを検知する下検知部５５が設けられている。

また、排出部１６における搬送ロール９５よりも下流側の搬送路３０には、下置台５２の上方に設けられた上置台５６へ記録用紙Ｐを排出する上排出ロール５７が設けられている。そして、上排出ロール５７に隣接する位置には、上置台５６上に積載された記録用紙Ｐの積載高さを検知する上検知部５８が設けられている。

（原稿読取部）
原稿読取部１８は、読取原稿Ｇを１枚ずつ搬送する原稿搬送装置４５と、原稿搬送装置４５の下側に配置され１枚の読取原稿Ｇが載せられるプラテンガラス４７と、読取原稿Ｇを読み取る原稿読取装置４９とが設けられている。原稿搬送装置４５は、一対の搬送ロール４６が複数配置された自動搬送路４８を有している。そして、自動搬送路４８の一部は、記録用紙Ｐがプラテンガラス４７上を通るように配置されている。原稿読取装置４９は、プラテンガラス４７の−Ｘ側の端部に静止した状態で原稿搬送装置４５によって搬送された読取原稿Ｇを読み取り、又はＸ方向に移動しながらプラテンガラス４７に載せられた読取原稿Ｇを読み取るようになっている。

（画像形成工程）
次に、画像形成装置１０における画像形成工程について説明する。

図１に示すように、画像形成装置１０が作動すると、画像処理装置（図示省略）又は外部から、各色の画像データが露光ユニット６８に出力される。続いて、露光ユニット６８から画像データに応じて出射された光は、帯電ロール６６により帯電された感光体６２の外周面を露光する。これにより、各感光体６２の表面には、各色の画像データに対応した静電潜像が形成される。さらに、各感光体６２の表面に形成された静電潜像は、各現像器７２によってトナー像として現像される。そして、各感光体６２の表面のトナー像は、一次転写ロール７４によって中間転写ベルト６４に順次、多重転写される。

一方、用紙収容部１２から送り出され、搬送路３０を搬送されてきた記録用紙Ｐは、位置合せロール３８により、中間転写ベルト６４への各トナー像の多重転写とタイミングを合わせて二次転写部３７に搬送される。そして、中間転写ベルト６４上に多重転写されたトナー像は、二次転写部３７に搬送されてきた記録用紙Ｐ上に二次転写ロール８９によって二次転写される。

続いて、トナー像が転写された記録用紙Ｐは、定着装置１００へ搬送される。そして、定着装置１００では、トナー像が加熱、加圧されることで記録用紙Ｐに定着される。さらに、トナー像が定着された記録用紙Ｐは、排出部１６から下置台５２又は上置台５６へ排出される。なお、記録用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着装置１００で表面に画像定着が行われた後、この記録用紙Ｐの下端が搬送ロール９６から両面搬送路９４に送り込まれる。そして、記録用紙Ｐが、再度、位置合せロール３８へ送り出されることで、記録用紙Ｐの先端と後端が入れ替わり、記録用紙Ｐの裏面の画像形成及び定着が行われる。

＜要部構成＞
次に、定着装置１００について説明する。

図２に示すように、定着装置１００は、記録用紙Ｐの進入又は排出を行うための開口が形成された筐体１０１を有している。筐体１０１の内部には、周回部材の一例としての定着ベルト１０２と、定着ベルト１０２と共に記録用紙Ｐを加圧する回転体の一例としての加圧ロール１０４と、定着ベルト１０２を加熱する加熱手段の一例としてのハロゲンヒータ１０９とが設けられている。なお、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４とで記録用紙Ｐが挟まれ、記録用紙Ｐへのトナー像Ｔの定着が行われる部分をニップ部Ｎとする。定着ベルト１０２は、相手部材の一例でもある。

また、筐体１０１の内部には、定着ベルト１０２を挟んで加圧ロール１０４と対向するパッド部材１０３と、定着ベルト１０２の外周面の温度を測定する温度センサ１１２とが設けられている。記録用紙Ｐをニップ部Ｎに案内するガイド部材、及び定着ベルト１０２から記録用紙Ｐを剥離させる剥離部材については、図示及び説明を省略する。

〔定着ベルト〕
図３に示すように、定着ベルト１０２は、無端状に形成された基材１０２Ａと、基材１０２Ａの外周面に形成された離型層１０２Ｂとを有している。

基材１０２Ａは、一例として、ポリイミド製であり、厚みは２００[μｍ]となっている。基材１０２Ａの厚みは３０[μｍ]以上３００[μｍ]以下で設定することが望ましい。離型層１０２Ｂは、特定材料の一例として、フッ素樹脂系の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（ＰＦＡ）製であり、厚みは１００[μｍ]となっている。離型層１０２Ｂの厚みは３０[μｍ]以上３００[μｍ]以下で設定することが望ましい。

定着ベルト１０２の移動方向と交差する軸方向（Ｚ方向）の両端部には、樹脂製のキャップ部材１１４が取り付けられている。キャップ部材１１４は、円環状に形成されており、定着ベルト１０２の軸方向両端部のＸ−Ｙ断面形状を円形状に保持する。なお、本実施形態では、一例として、加圧ロール１０４の回転駆動に合わせて、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４との間で駆動力の伝達が行われ、定着ベルト１０２が従動回転（周回移動）するようになっている。

（パッド部材）
パッド部材１０３は、一例として、Ｚ方向を長手方向とする直方体状の部材であり、ウレタンゴム製となっている。また、パッド部材１０３のＸ側の面は、アルミニウム製の支持部材１１６の−Ｘ側の面に接着剤で固定されており、パッド部材１０３の−Ｘ側の面は、定着ベルト１０２の内周面と接触している。支持部材１１６は、Ｚ方向の両端部が、ブラケット（図示省略）を介して筐体１０１（図２参照）に固定されている。

〔加圧ロール〕
図３に示すように、加圧ロール１０４は、芯金１０５と、芯金１０５を被覆する本体部の一例としての被覆部１０６と、芯金１０５の軸方向（Ｚ方向）で被覆部１０６の両端部に露出して設けられた膨張部１１０とを有している。そして、加圧ロール１０４は、全体が円筒状に形成されている。また、加圧ロール１０４は、一例として、モータ（図示省略）により回転駆動されるようになっている。

なお、定着装置１００において、Ｚ方向の幅が最大の記録用紙Ｐにトナー像Ｔ（図２参照）を定着するとき、この記録用紙Ｐは、定着ベルト１０２と被覆部１０６とで形成されるニップ部Ｎを通り、定着ベルト１０２と膨張部１１０とが接触する部位は通らない。

（芯金）
芯金１０５は、Ｚ方向を軸方向とする円筒状の部材である。また、芯金１０５は、軸方向の両端部が軸受部材（図示省略）により回転可能に支持されている。さらに、芯金１０５は、一例として、ステンレス製となっている。

（被覆部）
被覆部１０６は、一例として、芯金１０５の外周面に形成された弾性層１０７と、弾性層１０７の外周側に形成された円筒状（チューブ状）の離型層１０８とを有しており、芯金１０５の軸方向（Ｚ方向）両端部を除いて芯金１０５の外周側を被覆している。弾性層１０７は、一例として、シリコーンゴムで構成されており、厚みは６[ｍｍ]となっている。離型層１０８は、一例として、ＰＦＡ製であり、厚みは５０[μｍ]となっている。離型層１０８の厚みは１２[μｍ]以上１００[μｍ]以下で設定することが望ましい。

（膨張部）
図５（Ａ）に示すように、膨張部１１０は、被覆部１０６の離型層１０８よりも定着ベルト１０２に対する動摩擦係数が大きい材料で構成されている。膨張部１１０は、一例として、シリコーンゴムで構成されており、離型層１０８と軸方向（Ｚ方向）で並んで露出され、弾性層１０７と一体で形成されている。膨張部１１０のＺ方向の露出幅は、一例として、両端部でそれぞれ５[ｍｍ]となっている。また、膨張部１１０の外径は、一例として、非加熱状態において、予め定められた公差内で、Ｚ方向に沿って揃えられている。具体的には、各膨張部１１０の−Ｚ側の外径をｄ１、Ｚ側の外径をｄ２とすると、ｄ１＝ｄ２となっている。

ここで、非加熱時における被覆部１０６の外径をｄ３とすると、ｄ１＝ｄ２＜ｄ３である。即ち、膨張部１１０は、加圧ロール１０４が定着ベルト１０２を加圧した状態において、非加熱時（室温（例えば２５[℃]））には、被覆部１０６の外径ｄ３よりも小さい外径となって、定着ベルト１０２と非接触状態となっている。また、膨張部１１０は、定着設定温度（例えば１６０[℃]）となるまでの加熱時には、被覆部１０６の外径ｄ３よりも大きい外径となるまで膨張して、定着ベルト１０２の離型層１０２Ｂと接触するようになっている。

なお、膨張部１１０の膨張量は、離型層１０８の厚みによって制御可能である。即ち、離型層１０８の厚みを厚くするか薄くするかによって、離型層１０８による弾性層１０７の拘束状態が変わる。これにより、弾性層１０７に対する膨張部１１０の膨張量が制御可能となる。

〔ハロゲンヒータ〕
図２に示すように、ハロゲンヒータ１０９は、一例として、２本設けられており、後述する温度センサ１１２の測定温度と定着設定温度との差に基づいて通電又は通電停止が行われるようになっている。また、ハロゲンヒータ１０９は、内部にタングステンワイヤ（図示省略）が設けられており、通電によってタングステンワイヤが発光することで、定着ベルト１０２を加熱すると共に、加圧ロール１０４を間接的に加熱するようになっている。

図４（Ｂ）に示すように、ハロゲンヒータ１０９と定着ベルト１０２とが対向する範囲内において、ハロゲンヒータ１０９の軸方向（Ｚ方向）位置をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。また、位置Ａと位置Ｂとの間を区間ＡＢ、位置Ｂと位置Ｃとの間を区間ＢＣ、位置Ｃと位置Ｄとの間を区間ＣＤとする。区間ＡＢ及び区間ＣＤは、Ｚ方向において、膨張部１１０とほぼ同じ配置区間となっており、区間ＢＣは、被覆部１０６とほぼ同じ配置区間となっている。

ここで、ハロゲンヒータ１０９は、タングステンワイヤ（図示省略）について、区間ＡＢ及び区間ＣＤにおける線密度が、区間ＢＣにおける線密度よりも密となっている。そして、タングステンワイヤの線密度が密の方が、疎の方に比べて単位長さ当りの加熱量が多い。即ち、ハロゲンヒータ１０９は、図４（Ａ）に示すように、膨張部１１０に対応する部位（区間ＡＢ及び区間ＣＤ）の単位長さ当りの加熱量ＱＡが、膨張部１１０と対応しない部位（区間ＢＣ）の単位長さ当りの加熱量ＱＢよりも多くなっている。

（温度センサ）
図２に示すように、温度センサ１１２は、定着ベルト１０２をＺ方向に見て、定着ベルト１０２の回転方向でニップ部Ｎよりも下流側の位置に、定着ベルト１０２の外周面と間隔をあけて設けられている。また、温度センサ１１２は、一例として、定着ベルト１０２のＺ方向中央部と対向する位置に１箇所設けられている。

さらに、温度センサ１１２は、測定した温度データが制御部２０（図１参照）に送られるようになっている。そして、制御部２０は、予め設定した定着ベルト１０２の定着設定温度と、温度センサ１１２で測定された温度との差を０に近づけるように、ハロゲンヒータ１０９への通電又は通電停止を行うようになっている。

[作用]
次に、第１実施形態の作用について説明する。

図５（Ａ）に示すように、室温（２５[℃]）では、定着ベルト１０２及び加圧ロール１０４の回転、非回転に関わらず、膨張部１１０は、定着ベルト１０２と非接触となっており、被覆部１０６は、定着ベルト１０２と接触してニップ部Ｎを形成している。

続いて、図２に示すように、定着装置１００が作動されると、ハロゲンヒータ１０９が定着ベルト１０２を加熱する。このとき、加圧ロール１０４がモータ（図示省略）により回転駆動されることで、定着ベルト１０２が従動回転する。なお、ハロゲンヒータ１０９が定着ベルト１０２を加熱することで、間接的に加圧ロール１０４も加熱される。これにより、被覆部１０６及び膨張部１１０（図３参照）が膨張を開始する。

ＰＦＡ製の離型層１０８の熱膨張率は、シリコーンゴム製の膨張部１１０の熱膨張率よりも小さい。このため、加圧ロール１０４の温度が定着の設定温度（定着温度）に近くなるとき、被覆部１０６における弾性層１０７の膨張は、離型層１０８で拘束される。一方、加圧ロール１０４の温度が定着温度に近くなるとき、膨張部１１０は拘束されていないため、膨張部１１０の外径が離型層１０８の外径よりも大きくなる。これにより、図５（Ｂ）に示すように、膨張部１１０が定着ベルト１０２と接触する。なお、膨張部１１０のＺ方向の膨張については、図示を省略している。

ここで、膨張部１１０の定着ベルト１０２に対する動摩擦係数は、離型層１０８の定着ベルト１０２に対する動摩擦係数よりも大きい。このため、定着ベルト１０２には、膨張部１１０との接触により、Ｚ方向両端部で中央部よりも大きい摩擦力が作用するので、加圧ロール１０４との間の駆動力の伝達が安定する（定着ベルト１０２が滑りにくい）。また、定着ベルト１０２の離型層１０２ＢがＰＦＡ製であり、シリコーンゴムに比べて離型性がよいだけでなく耐熱性もよいので、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４との間の駆動力の伝達が長期間で安定する。

さらに、既述のように、定着ベルト１０２及び加圧ロール１０４の非加熱時には、膨張部１１０が定着ベルト１０２と接触しない。このため、定着装置１００では、加圧ロール１０４が定着ベルト１０２を加圧している状態で非加熱時から定着ベルト１０２と膨張部１１０とが接触して回転する構成に比べて、接触による膨張部１１０の摩耗が抑制される。これにより、定着装置１００では、膨張部１１０の表面の劣化が長期間で抑制されるので、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４との間の駆動力の伝達が長期間で維持される。

また、定着装置１００では、図３に示すように、膨張部１１０が弾性層１０７と一体化されているので、膨張部１１０が弾性層１０７と別体となっている構成に比べて、簡単な構成となる。

さらに、定着装置１００では、図５（Ａ）に示すように、膨張部１１０の外径がＺ方向に沿って揃えられているので、膨張部１１０の外径がＺ方向で異なる構成に比べて、膨張部１１０による定着ベルト１０２の両端部の加圧状態が、Ｚ方向の各部で同程度となる。これにより、定着装置１００では、定着ベルト１０２と膨張部１１０との接触状態が安定する。また、膨張部１１０が膨張して定着ベルト１０２と接触した以後は、加圧ロール１０４が回転している。このため、膨張部１１０が膨張して定着ベルト１０２と接触した以後に加圧ロール１０４が停止する場合と比べて、膨張部１１０と定着ベルト１０２との接触による膨張部１１０の永久変形が抑制される。

加えて、図４（Ａ）に示すように、定着装置１００では、ハロゲンヒータ１０９による加圧ロール１０４の加熱について、膨張部１１０に対応する部位の単位長さ当りの加熱量が、膨張部１１０と対応しない部位の単位長さ当りの加熱量よりも多くなっている。このため、膨張部１１０の単位時間当りの温度上昇率が、被覆部１０６の単位時間当りの温度上昇率よりも大きくなるので、膨張部１１０と定着ベルト１０２とが短時間で接触する。

また、図１に示す画像形成装置１０では、定着装置１００において、加圧ロール１０４と定着ベルト１０２との間の駆動力の伝達が長期間で安定するので、定着ベルト１０２への駆動力の伝達状態に起因する画像不良（例えば、画像乱れなど）が抑制される。

[第２実施形態]
次に、第２実施形態に係る回転体、定着装置、及び画像形成装置の一例について説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部材及び部位には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。

図６には、第２実施形態の定着装置１２０が示されている。定着装置１２０は、回転体の一例としての定着ロール１２２と、相手部材及び周回部材の一例としての加圧ベルト１２４と、定着ロール１２２を加熱するハロゲンヒータ１０９とを有している。

定着ロール１２２は、一例として、第１実施形態の加圧ロール１０４（図２参照）と同じ構成となっており、Ｚ方向両端部には、膨張部１１０（図３参照）が露出している。また、芯金１０５の内側には、ハロゲンヒータ１０９が非接触状態で配置されており、定着ロール１２２の温度は、温度センサ１１２で測定されるようになっている。さらに、定着ロール１２２は、モータ（図示省略）により回転駆動されるようになっている。

加圧ベルト１２４は、一例として、第１実施形態の定着ベルト１０２（図２参照）と同じ構成となっている。また、加圧ベルト１２４の内側には、加圧ベルト１２４を定着ロール１２２に押し付けてニップ部Ｎを形成するためのパッド部材１０３が設けられている。これにより、定着ロール１２２は、加圧ベルト１２４と共に記録用紙Ｐを加圧する。

ハロゲンヒータ１０９は、第１実施形態と同様に、膨張部１１０（図３参照）に対応する部位の単位長さ当りの加熱量が、膨張部１１０と対応しない部位の単位長さ当りの加熱量よりも多くなっている。

[作用]
次に、第２実施形態の作用について説明する。

定着装置１２０では、ハロゲンヒータ１０９が定着ロール１２２の内側にあるので、定着ロール１２２が直接、ハロゲンヒータ１０９で加熱される。これにより、定着ロール１２２を間接的に加熱する構成に比べて、定着ロール１２２の膨張部１１０（図３参照）が、短時間で加熱される。

また、定着装置１２０では、加圧ロール１０４の直接加熱に加えて、膨張部１１０に対応する部位の単位長さ当りの加熱量が、膨張部１１０と対応しない部位の単位長さ当りの加熱量よりも多いので、膨張部１１０と加圧ベルト１２４とが短時間で接触する。

さらに、定着装置１２０では、加圧ベルト１２４に対して、膨張部１１０との接触により、Ｚ方向両端部で中央部よりも大きい摩擦力が作用するので、定着ロール１２２との間の駆動力の伝達が安定する（加圧ベルト１２４が滑りにくくなる）。

加えて、定着装置１２０では、定着ロール１２２及び加圧ベルト１２４の非加熱時には、膨張部１１０が加圧ベルト１２４と接触しない。このため、定着装置１２０では、加圧ベルト１２４が定着ロール１２２を加圧している状態で非加熱時から加圧ベルト１２４と膨張部１１０とが接触して回転する構成に比べて、接触による膨張部１１０の摩耗が抑制される。これにより、定着装置１２０では、膨張部１１０の表面の劣化が抑制されるので、定着ロール１２２と加圧ベルト１２４との間の駆動力の伝達が長期間で維持される。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されない。

図７（Ａ）、（Ｂ）には、第１実施形態の第１変形例としての定着装置１３０のニップ部Ｎ周辺が示されている。定着装置１３０は、第１実施形態の定着装置１００（図２参照）において、加圧ロール１０４（図２参照）に換えて、回転体の一例としての加圧ロール１３２が設けられている。

加圧ロール１３２は、加圧ロール１０４の膨張部１１０（図２参照）に換えて、膨張部１３４が設けられている。膨張部１３４は、弾性層１０７と同じ材質で一体化されている点は膨張部１１０と同様であるが、Ｚ方向で外径が変わる点が膨張部１１０とは異なる。

具体的には、膨張部１３４の外径は、−Ｚ側の外径をｄ４、Ｚ側（−Ｚ側よりも被覆部１０６に近い側）の外径をｄ５とすると、ｄ４＞ｄ５となっている。なお、外径ｄ５は、外径ｄ１（図５（Ａ）参照）とほぼ同じ大きさである。即ち、膨張部１３４は、Ｚ方向端部に近づくほど外径が大きくなっている。このように、Ｚ方向端部側の外径を大きくした膨張部１３４を用いてもよい。

また、第２変形例として、離型層１０８による弾性層１０７の拘束力が強い場合は、図８（Ａ）に示すように、ｄ４＜ｄ５＜ｄ３となる膨張部１４４を有する加圧ロール１４２を用いてもよい。加圧ロール１４２では、加熱により、拘束力の弱い−Ｚ側が拘束力の強いＺ側に比べて大きく膨張するため、膨張部１４４が二点鎖線ＲＡで示すように膨張し、定着ベルト１０２と接触する。

さらに、第３変形例として、図８（Ｂ）に示すように、離型層１０８の内径をｄ６として、ｄ６＜ｄ４＝ｄ５＜ｄ３となる膨張部１４８を有する加圧ロール１４６を用いてもよい。加圧ロール１４６では、加熱により−Ｚ側とＺ側が同様に膨張するため、膨張部１４８は、二点鎖線ＲＢで示すように膨張し、定着ベルト１０２と接触する。

定着ベルト１０２は、基材１０２Ａがポリイミド製のものに限らず、ニッケルやステンレスなどの金属製の基材を用いたものであってもよい。また、定着ベルト１０２は、Ｚ方向を軸方向とする複数のロールに巻き掛けられていてもよい。特定材料は、ＰＦＡに限らず、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）や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）といったフッ素系樹脂材料や、他の樹脂材料であってもよい。

膨張部１１０、１３４、１４４、１４８は、弾性層１０７と一体化されたものに限らず、弾性層１０７と別体とされていてもよい。また、膨張部１１０、１３４、１４４、１４８の材質は、離型層１０８に比べて相手部材に対する動摩擦係数が大きいものであれば、シリコーンゴムとは異なるものであってもよい。

芯金１０５は、金属製に限らず、樹脂製であってもよい。また、芯金１０５は、円筒状（中空）のものに限らず、円柱状（中実）のものであってもよい。

回転体は、加熱が行われるものであれば、搬送ロールなど、他の回転する部材であってもよい。

加熱手段は、ハロゲンヒータ１０９に限らず、定着ベルト１０２の内周面に接触する面状発熱体であってもよい。また、加熱手段は、定着ベルト１０２に銅などからなる発熱層を形成し、コイルに電流を流して、発生した磁界の電磁誘導作用によって発熱層を加熱するものであってもよい。さらに、ハロゲンヒータ１０９は、定着ベルト１０２及び加圧ロール１０４の両方に設けられていてもよく、定着ロール１２２及び加圧ベルト１２４の両方に設けられていてもよい。

１０ 画像形成装置
６０ 画像形成ユニット（現像剤像形成手段の一例）
１００ 定着装置
１０２ 定着ベルト（周回部材の一例）
１０４ 加圧ロール（回転体の一例）
１０６ 被覆部（本体部の一例）
１０７ 弾性層
１０８ 離型層
１０９ ハロゲンヒータ（加熱手段の一例）
１１０ 膨張部
１２０ 定着装置
１２２ 定着ロール（回転体の一例）
１２４ 加圧ベルト（周回部材の一例）
１３０ 定着装置
１３２ 加圧ロール（回転体の一例）
１３４ 膨張部
１４２ 加圧ロール（回転体の一例）
１４４ 膨張部
１４６ 加圧ロール（回転体の一例）
１４８ 膨張部

Claims (5)

1. 周回移動する周回部材と、
   前記周回部材と共に記録媒体を加圧する回転体であって、本体部と、前記本体部の両端部に設けられ、非加熱時には前記本体部の外径よりも小さい外径となり、加熱時には前記本体部の外径よりも大きい外径となるまで膨張する膨張部と、を有し、前記本体部の特定材料に対する動摩擦係数よりも、前記膨張部の前記特定材料に対する動摩擦係数の方が大きい前記回転体と、
   前記周回部材及び前記回転体の少なくとも一方を加熱する加熱手段と、
   を有し、
   前記膨張部は、前記回転体が前記周回部材を加圧した状態において、前記加熱手段による非加熱時には前記周回部材と接触せず、前記加熱手段による加熱時には膨張して前記周回部材と接触し、
   前記加熱手段は、前記膨張部に対応する部位が、前記膨張部と対応しない部位よりも単位長さ当りの加熱量が多い定着装置。
2. 前記本体部の前記特定材料であるフッ素系樹脂材料に対する動摩擦係数よりも、前記膨張部の前記フッ素系樹脂材料に対する動摩擦係数の方が大きい請求項１に記載の定着装置。
3. 前記本体部は、弾性層と、該弾性層の外周側に形成された離型層とを有し、
   前記膨張部は、前記回転体の軸方向で前記離型層と並んで露出され、前記弾性層と一体で形成されている請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記加熱手段は、前記回転体の内側にある請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 記録媒体に現像剤像を形成する現像剤像形成手段と、
   記録媒体の現像剤像を定着する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置と、
   を有する画像形成装置。