CN101013297A - 定影装置及图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及定影装置，以及设有该定影装置的图像形成装置。所述定影装置包括：低硬度弹性辊，设有海绵状弹性层；高硬度辊，比所述弹性辊硬度高，与该弹性辊之间形成定影夹持部；加热手段，用于加热所述定影夹持部。其中，所述弹性辊的ASKER C硬度为28Hs以上，34Hs以下，所述弹性层密度为0.38g/cm³以上。能长期维持定影性。

Description

定影装置及图像形成装置

技术领域

本发明涉及用于图像形成装置的定影装置，更详细地说，涉及设有由若干支承部件架设的定影带的定影装置，以及设有该定影装置的图像形成装置。

背景技术

以往，作为利用电子照相方式的图像形成装置的调色剂像形成手段，是在作为像载置体的感光体表面上形成静电潜像，通过作为显影剂的调色剂等对感光体上的静电潜像进行显影，使其成为可视像。接着，通过转印装置将显影图像转印在记录体上，载置未定影图像的记录体通过使用压力及热等的定影装置对调色剂像进行定影，得到定影的记录体排出到图像形成装置外。

在定影装置配置由对向辊或带或其组合构成的两个定影回转体，夹持记录体，施加热及压力，将调色剂像定影在记录体上。

在两个定影回转体夹持记录体处，不仅辊对场合，即使设有带的结构场合，两个辊通过带对向。并且，两个辊之中，硬度比较低的一方的弹性辊与硬度比较高的另一方高硬度辊相比，以凹状态互相压接，形成定影夹持部。若设有带，则两个辊通过带互相压接，形成定影夹持部。

近年，图像形成装置具有小型化倾向，随着这种倾向，为了实现定影装置小型化，需要使得形成定影夹持部的两个辊小径化。即使弹性辊硬度相同，若辊径变小，在定影夹持部的变形量变小，定影夹持部宽度减少，引起定影性低下。

作为即使两个辊小径化也能确保定影夹持部宽度的定影装置，可以使用设有海绵状弹性层具有更低硬度的弹性辊。

作为使用设有海绵状弹性层的低硬度辊的弹性辊，可以列举例如日本特开2005-49455号公报(以下简记为“专利文献1”)，日本特许3506880号公报(以下简记为“专利文献2”)。在专利文献1中，记载着ASKER C硬度5Hs以上，40Hs以下的弹性辊，在专利文献2中，记载着ASKER C硬度10Hs以上，50Hs以下的弹性辊。上述ASKER C硬度是橡胶硬度标准，主要用于海绵橡胶即泡沫橡胶测定。

通过使用低硬度的弹性辊，即使两个辊小径化，也能确保定影夹持部的宽度，维持定影性。

但是，若长期间使用设有海绵状弹性层具有低硬度的弹性辊，则有时会减少定影夹持部宽度。由于长期间使用引起定影夹持部宽度减少的原因可以考虑如下因素。

该弹性层在其内部形成被壁分隔的许多孔穴(单元，cell)，成为海绵状，被压缩引起单元崩溃场合，形成单元的壁的回复力起作用，得到表面弹性力，能得到所希望的夹持压。对这种海绵状弹性层反复施加负荷，形成单元的壁有时会破坏(以下简记为“破泡沫”)。在破泡沫发生处，回复力低下。并且，若破泡沫不断发展，弹性辊的表面弹性力低下，作为辊的测定值，ASKER C硬度低下。

在此，参照图11说明在弹性辊的弹性层，破泡沫发展时的定影夹持带的变化。图11A是破泡沫发生前的定影夹持带附近放大说明图，图11B是破泡沫发生状态的定影夹持带附近放大说明图。

如图11所示，弹性辊51和高硬度辊52互相压接，弹性辊51发生大的变形，形成定影夹持部。这时，定影夹持部的弹性辊51和高硬度辊52的表面移动方向如图中箭头A所示。

可以认为，随着弹性辊51的表面弹性力低下，形成夹持部入口B及夹持部出口C的弹性辊51的弹性层部分逐渐离开高硬度辊52侧，定影夹持部的宽度W减少。

若定影夹持部宽度减少，对通过定影夹持部的记录体上的调色剂像，不能充分施加热及压力，会产生调色剂像对记录体的定影性恶化问题。

发明内容

本发明就是为解决上述先有技术所存在的问题而提出来的。本发明目的在于，提供设有具有海绵状弹性层的低硬度的弹性辊、能长期维持定影性的定影装置，以及设有该定影装置的图像形成装置。

为了实现上述目的，本发明提出以下方案：

(1)一种定影装置，其包括：

弹性辊，设有海绵状弹性层；

高硬度辊，比所述弹性辊硬度高，与该弹性辊之间形成定影夹持部；

加热手段，用于加热所述定影夹持部；

其特征在于：

所述弹性辊的ASKER C硬度为28Hs以上，34Hs以下；

所述弹性层密度为0.38g/cm³以上。

(2)在(1)的定影装置中，其特征在于：

所述弹性层的材料为橡胶。

(3)在(1)或(2)的定影装置中，其特征在于：

进一步设有定影带，呈带状，由若干架设部件支承，所述架设部件之一是所述弹性辊，通过所述加热手段加热该定影带；

所述高硬度辊通过所述定影带，推压该弹性辊，与该弹性辊之间形成所述定影夹持部。

(4)在(1)或(2)的定影装置中，其特征在于：

所述弹性辊是定影辊，在所述定影夹持部，与记录体上的载置未定影图像的面对向，所述高硬度辊是加压辊，在所述定影夹持部，从所述记录体的载置未定影图像的面的背面侧，进行加压。

(5)在(1)-(4)中任一个记载的定影装置中，其特征在于：

将所述弹性辊的ASKER C硬度设为At，所述高硬度辊的ASKER C硬度设为Ak，满足以下关系：Ak＞At+20Hs。

(6)在(1)-(5)中任一个记载的定影装置中，其特征在于：

将在不形成所述定影夹持部状态下的所述弹性层的厚度设为St，在形成所述定影夹持部状态下的所述弹性层的厚度的最小值设为Stmin，满足以下关系：Stmin/St≥0.75。

(7)在(1)-(6)中任一个记载的定影装置中，其特征在于：

所述弹性辊由所述弹性层及金属制金属芯构成。

(8)在(7)的定影装置中，其特征在于：

将所述金属芯的半径设为Rs，所述弹性层的厚度设为St，满足以下关系：St/Rs≤1.5。

(9)在(8)的定影装置中，其特征在于：

满足以下关系：1.2≤St/Rs≤1.5。

(10)一种定影装置，其包括：

弹性辊，设有海绵状弹性层及金属制金属芯；

高硬度辊，比所述弹性辊硬度高，与该弹性辊之间形成定影夹持部；

加热手段，用于加热所述定影夹持部；

其特征在于：

所述弹性辊的ASKER C硬度为28Hs以上，34Hs以下；

沿着该弹性辊半径方向，所述弹性层密度不同，越靠近金属芯，该弹性层密度越高。

(11)在(10)的定影装置中，其特征在于：

所述弹性层由单一结构物构成，越靠近金属芯侧，孔穴越小，越靠近外侧，孔穴越大。

(12)在(10)或(11)的定影装置中，其特征在于：

所述弹性层的材料为橡胶。

(13)在(10)-(12)中任一个记载的定影装置中，其特征在于：

进一步设有定影带，呈带状，由若干架设部件支承，所述架设部件之一是所述弹性辊，通过所述加热手段加热该定影带；

所述高硬度辊通过所述定影带，推压该弹性辊，与该弹性辊之间形成所述定影夹持部。

(14)在(10)-(13)中任一个记载的定影装置中，其特征在于：

所述弹性辊是定影辊，在所述定影夹持部，与记录体上的载置未定影图像的面对向，所述高硬度辊是加压辊，在所述定影夹持部，从所述记录体的载置未定影图像的面的背面侧，进行加压。

(15)在(10)-(14)中任一个记载的定影装置中，其特征在于：

将所述弹性辊的ASKER C硬度设为At，所述高硬度辊的ASKER C硬度设为Ak，满足以下关系：Ak＞At+20Hs。

(16)一种图像形成装置，包括：

调色剂像形成手段，用于在记录体上形成调色剂像；

定影手段，使得所述调色剂像定影在该记录体上；其特征在于：

设有(1)-(15)中任一个记载的定影装置作为所述定影手段。

在上述(1)的结构的定影装置中，设有低硬度弹性辊，其具有海绵状弹性层，ASKER C硬度为28Hs以上，34Hs以下。参照后述表1的实验结果，通过使得弹性辊的弹性层密度为0.38g/cm³以上，即使长期间使用也能抑制定影夹持部宽减少。

在上述(10)的结构的定影装置中，设有低硬度弹性辊，其具有海绵状弹性层及金属制金属芯，ASKER C硬度为28Hs以上，34Hs以下，沿着该弹性辊半径方向，所述弹性层密度不同，越靠近金属芯，该弹性层密度越高。与弹性层密度大致均一者相比，长期间使用时，能抑制定影夹持部宽减少。

其理由如下，即，回转时作用在弹性辊的弹性层的应力在与金属芯的界面上最大，越接近金属芯越大。若应力大，施加到形成单元的壁上的负荷变大，易发生破泡沫。因此，越接近应力变大、易发生破泡沫的金属芯处，密度越高，强度越高，能抑制发生破泡沫。

按照上述(1)-(16)的发明，长期间使用时，能抑制定影夹持部宽减少，因此，能长期维持定影性。

附图说明

图1表示本发明实施例1涉及的打印机的概略构成图。

图2表示上述打印机的构成调色剂像形成部的处理卡盒的概略构成图。

图3表示定影装置的概略构成图。

图4A-图4C是在定影辊的橡胶层发生的破泡沫说明图，其中，图4A是定影辊的概略截面图，图4B是破泡沫发生前的放大说明图，图4C是破泡沫发生状态的放大说明图。

图5A-图5B是提高定影辊橡胶层密度状态的说明图，其中，图5A表示径小的单元增加状态，图5B表示壁部变厚状态。

图6是形成定影夹持部的定影辊及加压辊的概略说明图。

图7是发生橡胶层剥离的定影辊的截面图。

图8是没有设置张力辊赋与部件的定影装置的概略构成图。

图9是没有设置定影带的定影装置一例的概略构成图。

图10A-图10B是本发明实施例2涉及的定影辊的概略说明图，其中，图10A是定影辊的概略截面图，图10B是放大说明图。

图11A-图11B是定影夹持部附近的放大说明图，其中，图11A是破泡沫发生前的定影夹持部附近的放大说明图，图11B是破泡沫发展进行状态的定影夹持部附近的放大说明图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明适用作为图像形成装置的彩色激光打印机(以下简称为“打印机100”)的实施例进行详细说明。在以下实施例中，虽然对构成要素，种类，组合，形状，相对配置等作了各种限定，但是，这些仅仅是例举，本发明并不局限于此。

实施例1

图1表示本发明实施例1涉及的打印机100的概略构成图。

打印机100横向排列配置黄色(Y)，青色(C)，品红色(M)，黑色(K)四个调色剂像形成手段，构成串列型图像形成部。在串列型图像形成部，作为各调色剂像形成手段的调色剂像形成单元101Y、101C、101M、101K从左起顺序配置。在此，各符号的添附字Y、C、M、K分别表示黄色，青色，品红色，黑色用部件。

在串列型图像形成部，各调色剂像形成单元101Y、101C、101M、101K在作为潜像载置体的鼓状感光体21Y、21C、21M、21K周围设有充电装置，显影装置10Y、10C、10M、10K，感光体清洁装置等。

在打印机100的上部，配置调色剂瓶2Y、2C、2M、2K，分别充填黄色，青色，品红色，黑色调色剂。并且，从所述调色剂瓶2Y、2C、2M、2K通过没有图示的运送通道，分别向各色显影装置10Y、10C、10M、10K以所定补给量补给各色调色剂。

在串列型图像形成部的下部，设有作为潜像形成手段的光写入单元9。该光写入单元9设有光源，多面镜，f-θ透镜，反光镜等，根据图像数据，使得激光对各感光体21Y、21C、21M、21K表面一边扫描一边照射。

在串列型图像形成部的上方，设有作为中间转印体的环形带状的中间转印带1。该中间转印带1架设在支承辊1a，1b上，所述支承辊之中，1a为驱动辊，作为驱动源的驱动马达(没有图示)与所述驱动辊1a的回转轴连接。若驱动该驱动马达，中间转印带1朝图示逆时钟方向回转移动，同时，支承辊1b从动回转。在中间转印带1内侧设有一次转印装置11Y、11C、11M、11K，用于将形成在感光体21Y、21C、21M、21K上的调色剂像转印到中间转印带1上。

沿着中间转印带1的驱动方向，在一次转印装置11Y、11C、11M、11K下游，设有作为二次转印装置的二次转印辊5。夹着中间转印带1，在该二次转印辊5的相反侧，配置支承辊1b，起着作为推压部件的功能。

还设有用于收纳作为记录体的转印纸P的供纸盒8，供纸辊7，定位辊6等。沿着转印有调色剂像的转印纸P的前进方向，在二次转印辊5的下游，设置用于对转印纸P上的图像进行定影的定影装置4，排纸辊3。

下面，说明打印机100的动作。在各调色剂像形成单元101Y、101C、101M、101K中，使得感光体21Y、21C、21M、21K回转，在充电装置17Y、17C、17M、17K使得感光体21Y、21C、21M、21K表面均一带电。接着，从光写入单元9射出根据图像数据的激光，将该写入光照射在感光体21Y、21C、21M、21K上，在其上形成静电潜像。此后，通过显影装置10Y、10C、10M、10K，使得调色剂附着到静电潜像上，使得静电潜像可视化，在各感光体21Y、21C、21M、21K上分别形成黄色，青色，品红色，黑色各单色图像。

另外，通过驱动马达(没有图示)驱动所述驱动辊1a回转，其他从动辊1b以及二次转印辊5从动回转，使得中间转印带1回转·运送，在一次转印装置11Y、11C、11M、11K将所述可视像顺序转印在中间转印带1上。这样，在中间转印带1形成合成彩色图像。用感光体清洁装置清扫除去转印图像后残留在感光体21Y、21C、21M、21K表面上的残留调色剂，备作此后再次形成图像。

另一方面，从供纸盒8通过供纸辊7输出转印纸P，运送到定位辊6，暂时停止。然后，与上述图像形成动作一致，将该转印纸P运送到二次转印辊5和中间转印带1之间。在此，二次转印辊5和中间转印带1之间夹持转印纸P形成所谓二次转印夹持部，在二次转印辊5，中间转印带1上的调色剂像二次转印到作为记录介质的转印纸P上。

转印图像后的转印纸P被送向定影装置4，在定影装置4施加热和压力，对转印图像进行定影，向机外排出。另一方面，中间转印体清洁装置12除去转印图像后残留在中间转印带1上的残留调色剂，备作由串列型图像形成部再次形成图像。

各色的调色剂像形成单元101Y、101C、101M、101K成为处理卡盒，其形成为一体，能相对装置本体装卸。并且，上述成为一体的调色剂像形成单元101Y、101C、101M、101K能沿着固定在打印机100本体中的导轨(没有图示)拉出到打印机100本体前侧。通过将该处理卡盒推入打印机100本体的里侧，能将调色剂像形成单元101Y、101C、101M、101K设置到所定位置。

在此，各调色剂像形成单元101Y、101C、101M、101K的处理卡盒分别具有相同结构，实行相同动作。于是，下面省略各符号的添附字Y、C、M、K，详细说明调色剂像形成单元101Y、101C、101M、101K的处理卡盒。图2放大表示作为调色剂像形成单元101Y、101C、101M、101K的处理卡盒之一的概略构成。

在图2中，感光体21Y、21C、21M、21K朝图示顺时钟方向回转，在感光体21周围，顺序配置作为充电装置的充电辊17，显影装置10，作为感光体清洁装置的毛刷36，清洁刮板33等。这样，在打印机100中，充电辊17配置在感光体21的垂直下方。在充电辊17的下方，设有作为充电清洁辊的清洁辊18，其与充电辊17表面相接，能随着充电辊17表面被带动回转，进行清洁。感光体清洁装置包括毛刷36，清洁刮板33，废调色剂运送螺旋34。所述废调色剂运送螺旋34将从感光体21刮取的废调色剂排出到处理卡盒外。

图3是定影装置4的概略构成图。定影装置4设有定影辊41及加压辊45，作为两个对向辊。所述定影辊41作为弹性辊，设有海绵状弹性层，所述加压辊45通过定影带43与定影辊41对向，是比定影辊41硬度高的高硬度辊。如图3所示，在定影装置4中，加热辊42及定影辊41作为若干架设部件架设着环状定影带43。

定影辊41由作为橡胶制弹性层的橡胶层41a及金属制的金属芯41b构成。加热辊42在金属制的金属芯中内藏由卤素灯灯构成的作为加热手段的加热器44，通过其辐射热从内侧加热定影带43。在通过定影带43、与加热辊42对向的位置，配置作为温度传感元件的热敏电阻48，根据热敏电阻48所检测到的温度，控制加热器44，以便成为设定温度。

加压辊45通过定影带43对定影辊41加压。通过驱动手段(没有图示)驱动加压辊45回转，这样，定影辊41从动回转。在定影装置4中，设有张力辊47，与定影带43的中央部附近接触。通过弹簧经张力辊47对定影带43往内侧加压，这样，对定影带43赋与张力。在实施例1中，将驱动手段设在加压辊45上，但并不局限于此，也可以设在定影辊41上，使得加压辊45从动回转。沿着纸运送方向，在定影夹持部的下游侧，设置分离爪46，使得转印纸P不卷附在定影带43上。

在定影装置4中，设有脱模剂涂布装置140，使得熔融调色剂不附着到定影带43上。脱模剂涂布装置140设有脱模剂涂布辊110，与定影带43压接，随着定影带43回转，向定影带43供给脱模剂。脱模剂涂布辊110由海绵等具有浸渗性的部件构成，在其内部贮存作为脱模剂的例如硅油。脱模剂涂布辊110随着定影带43回转，能与定影带43等速回转，因此，在定影带43表面上均一地涂布脱模剂。这样，在定影带43表面上均一地涂布脱模剂，能抑制熔融调色剂附着到定影带43上，即所谓调色剂粘附。另外，脱模剂涂布装置140设有清洁辊120，其与脱模剂涂布辊110压接，用于除去附着到脱模剂涂布辊110上的纸粉等。清洁辊120可以例如其表面形成刷状，随着脱模剂涂布辊110回转。另外，可以使用具有导电性的部件构成上述刷，通过静电作用除去附着在脱模剂涂布辊110上的纸粉等。

在图3中，在定影带43上设置脱模剂涂布装置140，但是，并不局限于此，也可以在加压辊45上设置脱模剂涂布装置140。

在定影装置4中，加压辊45是在铝或铁等金属芯上设置硅酮橡胶等弹性层，表层为PFA或PTFE的脱模层。定影带43是在镍，聚酰亚胺等基材上设有PFA或PTFE等的脱模层，或在其中间设置硅酮橡胶等弹性层构成。定影带43架设在定影辊41和加热辊42上，外侧受张力辊47推压，保持合适的张力。

在本实施例中，定影辊41由金属芯41b和硅酮橡胶弹性层41a构成。加热辊42是铝或铁的中空辊，在其内部装有加热器44。作为加热器44，并不局限于卤素加热器，也可以使用其他加热器，例如IH加热器。

如定影装置4那样，使用定影带的方式中，一般，为了提高定影后转印纸P的分离性，使得定影辊41比加压辊45相对柔软。这样，通过定影夹持部后，纸运送方向成为加压侧(非图像面)，因此，易克服(图像面的)调色剂引起的粘接性而分离。另外，为了取得宽的定影夹持部，尽可能使得定影辊41为低硬度。通过使用绝热性高(热传导率低)的材料作为与定影带43接触的定影辊41，被加热的定影带43的热不易移转到定影辊41，定影带43不易冷却，这样，预热快。因此，为了高绝热化目的，使用具有作为低热传导材料的海绵橡胶层的定影辊41，以便使得预热快。通过使用低热容量的带状定影带43，能高效地向定影夹持部传递热量，能加快预热·加热时间。

定影辊41直径为29mm，可以使用硬度为ASKER C硬度处于28Hs～34Hs范围的材料。在本实施例的定影装置4中，使用ASKER C硬度为31Hs的材料。

加压辊45直径为30mm，可以使用硬度比定影辊41大20Hs以上，57±3Hs的材料。在本实施例的定影装置4中，使用ASKER C硬度为57Hs的材料。

定影夹持部的宽度为8～9mm，设定加压辊45的设置位置，使得从两个辊的半径之和长度，减去两轴间距离，所得到的辊的凹陷量为2.2～2.3mm。

为了实现高速形成图像，定影夹持部的线速度设为180m/s以上。在本实施例的定影装置4中，设为182m/s。

定影辊41和加压辊45形成定影夹持部，转印纸P从下方进入所述定影夹持部。在定影夹持部，赋与所定的热及压力，对图像进行定影，通过分离爪46导向，转印纸P被运送向图中上方。

近年，图像形成装置具有小型化倾向，随着这种倾向，在定影装置4中，要求定影辊41及加压辊45的小型化。定影辊41及加压辊45直径可以处于例如20～40mm范围。由于定影辊41及加压辊45的小型化，能实现定影装置4的小型化，因此，成为低热容量，预热或加热快，热量浪费少，节省能量。

但是，随着图像形成装置高速化，为了确保给与调色剂的热量，需要增长定影夹持部的宽度。为了辊小径化，且增长定影夹持部宽度，必须使得至少一方的辊硬度更低，互相以高负荷压接。

因此，施加到橡胶层的应力比以往装置大，构成定影辊的海绵层易破泡沫。

定影辊41的橡胶层41a为海绵橡胶时，有定影辊41的耐久性问题。这种现象可以认为是由于橡胶层41a保持高温，海绵橡胶机械强度低下，在这种状态下，每当定影辊41回转时，定影夹持部反复变形，形成海绵内的孔穴(单元)的橡胶疲劳，发生耐久性问题。

尤其，驱动力仅仅施加在定影辊41或加压辊45中某一方上场合，一方开始回转或回转停止时，由于另一方辊的负荷或惯性力，定影辊41的橡胶层41a受到剪切力，耐久性劣化问题更严重。

下面，参照图4说明破泡沫发生。

图4A-图4C是在定影辊的橡胶层发生的破泡沫说明图，其中，图4A是定影辊的概略截面图，图4B是图4A中区域α的放大图，图4C是在区域α破泡沫发生状态的放大说明图。

如图4A所示，定影辊41的作为弹性层的橡胶层41a在其内部形成许多孔穴(单元)，呈海绵状。并且，开始使用前的橡胶层41a如图4B所示，单元41c由壁部41d分隔。在定影夹持部，单元41c被压缩，橡胶层41a成为凹陷状态，在压缩状态下，由于形成单元41c的壁部41d的复原力作用，在定影夹持部作用着夹持压力，通过定影夹持部后的橡胶层41a回复到原来形状。这样的橡胶层41a在定影夹持部发生凹陷，通过定影夹持部后，橡胶层41a回复到原来形状，对橡胶层41a反复施加负荷，构成单元41c的壁部41d破裂，如图4C所示，相邻单元41c连通，成为破泡沫状态。

在破泡沫发生处，壁部41d的复原力低下，若破泡沫不断发展，定影辊41的表面弹性力低下，作为辊的测定值，ASKER C硬度低下。此时，橡胶层41a的密度越低，即构成壁部41d的橡胶部分越少，各单元41c的壁部41d变薄，易被破坏。

实验1

使用图3所示构成的定影装置4，使得定影辊41的橡胶层41a的密度值变化，形成6万张图像之后，评价单元41c的破坏状况，作为实验1。关于单元41c的破坏状况的评价标准，将定影夹持部成为所定宽度(8mm)以下作为不良(NG)。这是由于若单元41c破坏发展下去，定影辊41的表面弹性力低下(作为辊的测定值，ASKER C硬度低下)，在定影夹持部，由于定影辊41压力低下，定影夹持部宽度减少。

实验条件如下：

定影辊：直径29mm，金属芯(铁制)直径10mm，橡胶层(硅酮橡胶制)厚度9.5mm，ASKER C硬度31Hs，橡胶层密度0.37g/cm³，0.38g/cm³，0.39g/cm³，0.40g/cm³。

加压辊：直径30mm，金属芯(铁制)直径23mm，橡胶层(硅酮橡胶制)厚度3.5mm，ASKER C硬度57Hs。

加压辊表面线速度：182mm/sec

轴间距离：26.2mm

加压辊推压力：200N，凹陷量：3.3mm。

橡胶层密度用以下方法测定。

测量成型前金属芯的质量及体积之后，成型辊。接着，测量辊的质量及体积，减去金属芯部分的质量及体积，计算橡胶层的质量及体积，计算密度(质量/体积)。体积测定可以通过仅仅将金属芯沉入水中，以及将成型辊沉入水中进行测定。

关于辊形状，由于橡胶层为单纯圆筒状，根据其内径，外形及长度，可以进行几何运算得到。

实验1的结果表示在表1中。

表1

橡胶密度(g/cm3)	0.37	0.38	0.39	0.40
					使用前定影夹持部宽(mm)	8.5	8.5	8.5	8.5
6万张打印后定影夹持部宽(mm)	7.5NG	8.3OK	8.4OK	8.5OK
					单元破坏状况	×	○	○	○

表中，“NG”，“×”表示不良，“OK”，“○”表示良好。

从表1可知，若定影辊41设有橡胶层41a的密度等于或大于0.38g/cm³，即使打印6万张图像后，定影夹持部仍能保持所定宽度，比以往定影辊的耐久性高。

图5A-图5B是橡胶层41a的密度比图4B所示状态高的状态说明图。

作为橡胶密度高的状态，可以考虑如图5A所示，壁部41d的厚度没有什么变化，径小的单元41c增加状态，或者如图5B所示，单元41c数量没有什么变化，单元41c的径变小状态。

若是图5A状态，即使壁部41d的强度没有什么变化，但与单元41c同样，壁部41d的数量增加，对一个一个壁部41d的负荷减轻，能提高耐久性。

若是图5B状态，即使壁部41d的数量没有什么变化，但由于壁部41d变厚，一个一个壁部41d的强度增强，能提高耐久性。

这样，虽然是低硬度，通过使其达到所定以上的橡胶密度，能提高壁部41d的耐久性，防止单元破坏，提高辊的耐久性。

上述轴间距离是使用前的轴间距离，通过拉伸弹簧沿加压方向对加压辊45以200N推压时的轴间距离。经长期使用，随着定影辊41硬度低下，轴间距离变狭。若轴间距离变狭，推压力减少，小于200N。

可以认为，若轴间距离变狭，夹持部宽增加，但是，在实验1中，在使用硬度低下的定影辊41场合，夹持部宽减少。这是由于，与因轴间距离变狭引起的夹持部宽增加量相比，定影辊41的表面弹性力低下引起的定影夹持部宽的减少量大。

在实验1中，作为形成定影夹持部的结构，拉伸弹簧作为推压手段，采用通过该拉伸弹簧将加压辊45朝定影辊41推压的结构。作为形成定影夹持部的结构，并不局限于使用推压手段，也可以通过设置定影辊41及加压辊45形成定影夹持部，使得与定影辊41及加压辊45的半径之和相比，两个辊的轴间距离小所述凹陷量份。

在定影装置4中，形成定影夹持部时，推压加压辊，与定影辊压接，定影辊41变形。在实验1中，打印6万张后，定影夹持部宽不减少，能维持定影性，即使是这种定影辊，若是橡胶层41a变形率大的定影辊41，当超过6万张后，有时会发生定影夹持部宽减少。

图6是形成定影夹持部的定影辊41及加压辊45的概略说明图。

在图6中，St表示橡胶层41a的层厚，Stmin表示定影夹持部的橡胶层41a的层厚，Rs表示金属芯41b的半径。此时，在加压辊45压入状态下，橡胶层41a的层厚Stmin的值越大，变形量越小，赋与橡胶的应力小，破泡沫不易发生。

实验2

使用图3及图6所示构成的定影装置4，相对定影辊41，加压辊45的硬度高20Hs(ASKER C硬度)以上，在上述辊对中，使得定影夹持部的橡胶层41a的层厚Stmin的值变化，打印8万张之后，评价单元41c的破坏状况，作为实验2。关于单元41c的破坏状况的评价，与实验1相同，根据定影夹持部宽减少进行评价。

通过调节轴间距离，使得定影辊41的凹陷量变化，调节定影夹持部的橡胶层41a的层厚Stmin的值。

实验条件如下：

定影辊：直径29mm，金属芯(铁制)直径10mm(Rs＝5mm)，橡胶层(硅酮橡胶制)厚度(St)9.5mm，ASKER C硬度31Hs，橡胶层密度0.38g/cm³。

加压辊：直径30mm，金属芯(铁制)直径23mm，橡胶层(硅酮橡胶制)厚度3.5mm，ASKER C硬度57Hs，加压辊表面线速度182mm/sec。

轴间距离：26.2mm(Stmin 6.2mm)，27.1mm(Stmin 7.1mm)，27.8mm(Stmin7.8mm)。

实验2的结果表示在表1中。

表2

Stmin(mm)	6.2	7.1	7.8
				St(mm)	9.5	9.5	9.5
Stmin/St	0.65	0.75	0.82
				使用前定影夹持部宽(mm)	9.3	8.6	8.2
8万张打印后	7.0	8.2	8.0
				定影夹持部宽(mm)	NG	OK	OK
单元破坏状况	×	○	○

从表2可知，通过满足Stmin/St≥0.75关系，能防止橡胶层41a的过度变形，能提高耐久性。

一般，在彩色图像形成装置中，为了提高定影后转印纸P的分离性，使得加压辊45的硬度比定影辊41硬。因此，当加压辊45和定影辊41形成定影夹持部时，定影辊41的变形量比加压辊45变形量大。此时，St是作为海绵层的橡胶层41a的厚度，(St-Stmin)是在定影夹持部的橡胶层41a的变形量，通过使得(St-Stmin)为某值以下，能降低对橡胶层41a的负荷，提高定影辊41的耐久性。

作为能满足这种条件的定影装置4，使用ASKER C硬度57Hs者作为加压辊45，使用ASKER C硬度31Hs，金属芯41b直径φ10mm(Rs＝5mm)，橡胶层41a厚度St＝9.5mm，形成夹持部时的橡胶层厚度7.2mm，作为定影辊41。

若是这种定影装置4，则下式成立：

St/Stmin＝7.2/9.5≈0.758≥0.75

上面参照图4说明了破泡沫，破泡沫在越接近金属芯处越容易发生。其理由如下。

定影辊41是回转体，截面为圆形，回转中心为圆的中心，回转时，尤其开始驱动或停止时，越接近中心，剪切应力越大。因此，越接近橡胶层41a的中心，剪切应力越大，施加在形成单元41c的壁部41d上的负荷越大，越容易发生破泡。并且，在金属芯41b和橡胶层41a的界面，作用在橡胶层41a的剪切应力最大。再有，金属芯41b用金属形成，在强度差大的橡胶层41a和金属芯41b的界面附近，易发生破泡沫。

如图4C所示，橡胶层41a的与金属芯41b的边界层41e的外侧单元41c，壁部41d易破断，易成为破泡沫。在边界层41e附近的破泡沫若沿周向及轴向扩展，则如图7所示，在金属芯41b的外周面，残留成为薄层的边界层41e，发生橡胶层41a从金属芯41b剥离。若发生橡胶层41a剥离，则定影辊41丧失作为辊的功能。发生橡胶层41a剥离，并不局限于如图7所示的橡胶层41a从金属芯41b完全剥离，但是，即使是局部剥离，也会导致定影辊41硬度不均一等问题。

此时，从应力分布看，离回转体中心越远，应力越小，通过增加金属芯41b的径，能将应力更小的地方设为橡胶层41a和金属芯41b的界面，能降低作用在金属芯41b附近的应力。

即，在金属芯41b的半径Rs和橡胶层41a的厚度St的关系中，需要使得(St/Rs)比所定值小。

另一方面，若橡胶层41a的厚度St过薄，橡胶层41a的厚度变形量(St-Stmin)相对厚度St的比率大，同样理由，橡胶层41a整体易发生破泡沫，易发生硬度低下。

实验3

使用图3及图6所示构成的定影装置4，使得定影辊41的橡胶层41a的厚度St和金属芯41b的半径的比率变化，打印10万张之后，评价橡胶层41a的剥离，以及单元41c的破坏状况，作为实验3。

实验条件如下：

定影辊：直径29mm，ASKER C硬度31Hs，橡胶层密度0.38g/cm³，将金属芯(铁制)半径设为Rs(mm)，橡胶层(硅酮橡胶制)厚度设为St(mm)时，(St/Rs)取为1.9，1.5，1.2，1.1。

加压辊：直径30mm，金属芯(铁制)直径23mm，橡胶层(硅酮橡胶制)厚度3.5mm，ASKER C硬度57Hs，加压辊表面线速度182mm/sec。

使用(St/Rs)为不同值的各定影辊场合的各种条件表示在表3中。

表3

St/Rs	1.9	1.5	1.2	1.1
					定影辊φ(mm)	29	29	29	29
金属芯φ(mm)	10	11.5	13	14
					St(mm)	9.5	8.75	8.0	7.5
Rs(mm)	5.0	7.75	6.5	7.0
					凹陷量(mm)	2.3	2.15	2.0	1.85
两辊轴间距离(mm)	27.2	27.35	27.50	27.65
					Stmin(mm)	7.2	6.6	6.0	5.65
Stmin/St	0.758	0.754	0.750	0.753

实验3的结果表示在表4中，金属芯附近最大应力Mpa是将上述实验条件输入用于计算应力的软件，实行模拟场合，开始驱动时的金属芯附近的应力值。

表4

St/Rs	1.9	1.5	1.2	1.1
					金属芯附近最大应力(MPa)	11.9	8.8	7.2	5.6
金属芯附近橡胶剥离	×	○	○	○
					使用前定影夹持部宽(mm)	8.5	8.5	8.5	8.5
10万张打印后定影夹持部宽(mm)	7.0	8.4	8.5	8.5
					单元破坏状况	×	○	○	×
综合判定	×	○	○	×

从表4可知，通过使得金属芯41b的半径Rs和橡胶层41a的厚度St之比满足St/Rs≤1.5关系，能抑制金属芯42b附近的橡胶层41a的剥离。

在此，若St/Rs的值过小，即橡胶层41a的厚度St过薄，橡胶层41a的厚度变形量(St-Stmin)相对厚度St的比率变大，橡胶层41a整体易发生破泡沫，易发生硬度低下。因此，从表4可知，通过使得金属芯41b的半径Rs和橡胶层41a的厚度St之比满足St/Rs≥1.2关系，能防止橡胶层41a的过度变形，提高定影辊41的耐久性。

根据实验3，使得金属芯41b的半径Rs和橡胶层41a的厚度St之比满足1.2≤St/Rs≤1.5关系，通过使用这种定影辊41，打印10万张之后，也不会发生单元41c破坏以及橡胶层41a剥离问题，能获得不会发生上述问题的定影装置4。

定影辊41的橡胶层41a和金属芯41b的界面附近，对于橡胶层41a的弹性变形，金属芯41b是金属轴等刚性体，开始回转或停止时，剪切应力易集中。另外，离回转中心越近，作用在定影辊41上的剪切应力越大，因此，在定影辊41的橡胶层41a和金属芯41b的界面，作用在橡胶层41a的剪切应力成为最大。因此，橡胶层41a在金属芯41b附近易被破坏。此时，通过使得定影辊41的金属芯41b的半径Rs和橡胶层41a(海绵)的厚度St之比为某一定值以下，能将离开回转中心更远，剪切应力更小的地方设为橡胶层41a和金属芯41b的界面。另外，离开回转中心越远，橡胶层41a和金属芯41b的界面面积越大，施加到界面的剪切力分散，降低剪切应力，能提高辊的耐久性。

与金属芯41b的半径相比，橡胶层41a的厚度越薄，能得到降低橡胶层41a和金属芯41b的界面附近的应力的效果。但是，另一方面，若海绵状的橡胶层41a过薄，在定影夹持部的橡胶层41a的变形量(St-Stmin)变大，成为易破泡沫状态。即，通过使得橡胶层41a的厚度St为某一定值以上，能抑制降低橡胶层41a的变形率(单位体积的变形量)，能提高定影辊41的耐久性。

作为满足这种条件的定影辊41，可以使用例如外径φ29mm，金属芯φ12mm(Rs为6mm)，海绵橡胶层厚度St＝8.5mm。

若是该定影辊41，满足以下关系式：

1.2＜St/Rs＝8.5/6≈1.42＜1.5

在实施例1中，设有定影辊41，作为定影带43的架设部件，通过加压辊45加压形成定影夹持部。但本发明并不局限于上述实施例1说明的定影装置，也可以在定影装置内设置定影体及加压体，所述定影体与记录体的载置未定影调色剂的面接触，所述记录体被夹持在定影体和加压体之间，通过带构成所述定影体或加压体。

另外，如图8所示，也可以不设置从外侧对定影带43施加张力的张力赋与部件。

即使不设置定影带的定影装置，只要两个辊对向，形成定影夹持部，也可以适用本发明。

作为不设置定影带的定影装置，可以列举例如图9所示，在图9所示定影装置4中，低硬度的定影辊41表面用金属层或设有金属层的带构成。另外，设有IH线圈49，使其与定影辊41的金属层对向。在该定影装置中，通过IH线圈49及金属层的IH加热，金属层被加热，在定影夹持部，对转印纸P上的调色剂像施加热及压力。

实施例2

在实施例1中，定影辊41作为弹性辊，橡胶层41a作为弹性层，定影辊41的橡胶层41a的密度大致均一。下面对用于抑制破泡沫的其他弹性辊(定影辊41)的构成进行说明，作为实施例2。定影辊41以外结构与实施例1相同，说明省略，仅说明定影辊41。

图10A-图10B是本发明实施例2涉及的作为弹性辊的定影辊41的概略说明图，其中，图10A是定影辊41的概略截面图，图10B是图10A中区域β的放大说明图。

如图10A所示，实施例2的定影辊41与实施例1的定影辊41相同，由橡胶制的作为弹性层的橡胶层41a以及金属制的金属芯41b构成。

如图10B所示，实施例2的定影辊41的作为弹性层的橡胶层41a由单一结构物构成，越靠近金属芯41b侧作为孔穴的单元41c越小，越靠近外侧的单元41c越大。即，橡胶层41a的密度沿着半径方向不同，越靠近金属芯41b，橡胶层41a的密度越大。

在这种橡胶层41a中，越靠近金属芯41b，单元41c越小，壁部41d越厚，因此，强度越大。并且，若单元41c个数相同，壁厚的话，密度变大。可以在作为橡胶层材料的硅酮橡胶中混入发泡剂，加热发泡时，内侧缓慢地被加热，外侧急剧地被加热，形成这种橡胶层41a。

通过提高弹性层的橡胶密度，具有抑制海绵状弹性辊的破泡沫的效果。但若橡胶密度过高，则ASKER C硬度变高，不能实现所定的夹持部。再有，橡胶密度高，孔穴所占体积少，与孔穴所占体积多者相比，热传导率高，从定影带43逸失热量增加，加热升温慢。

如上所述，在定影辊41的橡胶层41a的靠近金属芯41b附近处，使得单元41c变形的剪切应力大，该部分橡胶被破坏的多。因此，通过使用越靠近金属芯41b橡胶层41a密度越高的定影辊41，能提高金属芯41b附近的强度，能抑制表面硬度增加。通过采用上述构成，能得到既具有海绵辊的特性(低硬度，低热传导率)，又具有高耐久性的定影辊41。

在以往技术中，提出过将金属芯附近设为实心橡胶，表面设为海绵橡胶，即两层弹性层的辊。若采用这种辊，在实心橡胶和海绵橡胶的界面上会发生应力集中。并且，在那里发生破泡沫，因此，如实施例2那样的由单一结构物连续构成单元41c大小发生变化的定影辊41的橡胶层41a，能得到长寿命。

根据上述实施例1，设有海绵状的作为弹性层的橡胶层41a，其是ASKER C硬度为28Hs以上，34Hs以下的低硬度的弹性辊，在设有该定影辊41的定影装置4中，通过使得定影辊41的橡胶层41a的密度为0.38g/cm³以上，即使长期使用例如打印6万张，也能抑制定影夹持部宽减少。即，能抑制打印6万张后的单元41c的破坏。并且，长期使用时，由于能抑制定影夹持部宽减少，因此，能长期维持定影性。

通过使用硅酮橡胶作为弹性层材料，能容易地形成海绵状弹性层。

设有定影带43，通过加热辊42及定影辊41，作为定影带43的架设部件。高硬度辊的加压辊45通过定影带43，推压定影辊41，加压辊45和定影辊41之间形成定影夹持部，由于不是海绵状的定影辊41而是脱模性高的定影带43与转印纸P上的调色剂像接触，因此，能提高分离性。

定影辊41的ASKER C硬度设为At，加压辊45的ASKER C硬度设为Ak，通过满足Ak＞At+20Hs关系，在定影夹持部，定影辊41发生较大凹陷形状，通过定影夹持部后的转印纸P的运送方向成为加压辊45侧(非图像面侧)，因此，能提高转印纸P相对定影带43的分离性。

橡胶层41a的厚度设为St，在定影夹持部的橡胶层41a的厚度的最小值设为Stmin，通过满足Stmin/St≥0.75关系，即使长期使用例如打印8万张，也能抑制定影夹持部宽减少。即，能抑制打印8万张后的单元41c的破坏。并且，长期使用时，由于能抑制定影夹持部宽减少，因此，能长期维持定影性。

金属芯41b的半径设为Rs，橡胶层41a的厚度设为St，通过满足1.2≤St/Rs≤1.5关系，即使长期使用例如打印10万张，也能抑制橡胶层41a从金属芯42b的剥离，同时抑制定影夹持部宽减少。即，能抑制打印10万张后的单元41c的破坏。并且，长期使用时，由于能抑制定影夹持部宽减少，因此，能长期维持定影性。

通过使用定影装置4作为图像形成装置打印机100的定影手段，能长期维持稳定的定影性，维持图像质量。

如实施例2的定影装置4，沿着定影辊41的半径方向，作为弹性层的橡胶层41a的密度不同，越靠近金属芯41b，橡胶层41a的密度越高，能提高易发生单元41c破坏的金属芯41b附近的橡胶层41a的强度，同时，维持定影辊41表面的弹性。

将橡胶层41a设为单一结构物，越靠近金属芯41b侧，形成孔穴的单元41c越小，越靠近外侧，单元41c越大，能实现越靠近金属芯41b强度越大的橡胶层41a。

上面参照附图说明了本发明的实施例，但本发明并不局限于上述实施例。在本发明技术思想范围内可以作种种变更，它们都属于本发明的保护范围。

例如，上述实施例中，例举打印机进行说明，但是，本发明并不仅限于此，还可适用于复印机，传真机等其他图像形成装置。

Claims (16)

1.一种定影装置，其包括：

弹性辊，设有海绵状弹性层；

高硬度辊，比所述弹性辊硬度高，与该弹性辊之间形成定影夹持部；

加热手段，用于加热所述定影夹持部；

其特征在于：

所述弹性辊的ASKER C硬度为28Hs以上，34Hs以下；

所述弹性层密度为0.38g/cm³以上。

2.根据权利要求1中记载的定影装置，其特征在于：

所述弹性层的材料为橡胶。

3.根据权利要求1或2中记载的定影装置，其特征在于：

进一步设有定影带，呈带状，由若干架设部件支承，所述架设部件之一是所述弹性辊，通过所述加热手段加热该定影带；

所述高硬度辊通过所述定影带，推压该弹性辊，与该弹性辊之间形成所述定影夹持部。

4.根据权利要求1或2中记载的定影装置，其特征在于：

所述弹性辊是定影辊，在所述定影夹持部，与记录体上的载置未定影图像的面对向，所述高硬度辊是加压辊，在所述定影夹持部，从所述记录体的载置未定影图像的面的背面侧，进行加压。

5.根据权利要求1-4中任一个记载的定影装置，其特征在于：

将所述弹性辊的ASKER C硬度设为At，所述高硬度辊的ASKER C硬度设为Ak，满足以下关系：Ak＞At+20Hs。

6.根据权利要求1-5中任一个记载的定影装置，其特征在于：

将在不形成所述定影夹持部状态下的所述弹性层的厚度设为St，在形成所述定影夹持部状态下的所述弹性层的厚度的最小值设为Stmin，满足以下关系：Stmin/St≥0.75。

7.根据权利要求1-6中任一个记载的定影装置，其特征在于：

所述弹性辊由所述弹性层及金属制金属芯构成。

8.根据权利要求7中记载的定影装置，其特征在于：

将所述金属芯的半径设为Rs，所述弹性层的厚度设为St，满足以下关系：St/Rs≤1.5。

9.根据权利要求8中记载的定影装置，其特征在于：

满足以下关系：1.2≤St/Rs≤1.5。

10.一种定影装置，其包括：

弹性辊，设有海绵状弹性层及金属制金属芯；

高硬度辊，比所述弹性辊硬度高，与该弹性辊之间形成定影夹持部；

加热手段，用于加热所述定影夹持部；

其特征在于：

所述弹性辊的ASKER C硬度为28Hs以上，34Hs以下；

沿着该弹性辊半径方向，所述弹性层密度不同，越靠近金属芯，该弹性层密度越高。

11.根据权利要求10中记载的定影装置，其特征在于：

所述弹性层由单一结构物构成，越靠近金属芯侧，孔穴越小，越靠近外侧，孔穴越大。

12.根据权利要求10或11中记载的定影装置，其特征在于：

所述弹性层的材料为橡胶。

13.根据权利要求10-12中任一个记载的定影装置，其特征在于：

进一步设有定影带，呈带状，由若干架设部件支承，所述架设部件之一是所述弹性辊，通过所述加热手段加热该定影带；

所述高硬度辊通过所述定影带，推压该弹性辊，与该弹性辊之间形成所述定影夹持部。

14.根据权利要求10-13中任一个记载的定影装置，其特征在于：

所述弹性辊是定影辊，在所述定影夹持部，与记录体上的载置未定影图像的面对向，所述高硬度辊是加压辊，在所述定影夹持部，从所述记录体的载置未定影图像的面的背面侧，进行加压。

15.根据权利要求10-14中任一个记载的定影装置，其特征在于：

将所述弹性辊的ASKER C硬度设为At，所述高硬度辊的ASKER C硬度设为Ak，满足以下关系：Ak＞At+20Hs。

16.一种图像形成装置，包括：

调色剂像形成手段，用于在记录体上形成调色剂像；

定影手段，使得所述调色剂像定影在该记录体上；其特征在于：

设有权利要求1-15中任一个记载的定影装置作为所述定影手段。

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