CN1877464A - 加热辊、加热装置以及图像形成装置 - Google Patents

Abstract

加热辊(1)，由在芯杆(11)上形成弹性绝热层(12)的弹性辊AA和在薄膜基材(发热层)(13)上层压脱膜层(15)的环形圆筒部件BB构成，可装卸地形成弹性辊AA和圆筒部件BB，并且在弹性辊AA和圆筒部件BB之间形成一些间隙。而且，当使定影装置工作而使加热辊(1)旋转时，由于圆筒部件BB和弹性辊AA的内径差导致圆筒部件BB在进纸侧产生挠曲B1。

Description

加热辊、加热装置以及图像形成装置

技术领域

本发明涉及一种加热辊、具备该加热辊的加热装置和图像形成装置，尤其是涉及一种可以在短时间内进行加热并且可以对被加热部件进行均匀加热的加热辊、加热装置以及图像形成装置。

背景技术

在现有技术中，作为一种加热装置的定影装置，多采用下述卤灯方式：在由铝等中空芯杆构成的定影辊的内部配置卤灯，使卤灯发热并将定影辊设定在规定的温度。由于卤灯方式可以非常简易、廉价地构成定影装置，所以一直被应用于很多图像形成装置。

而且，虽然近年来的彩色图像形成装置中多应用定影装置，但是其中，为了达到装置的简化，辊的长寿命化等，特别提出了无油彩色定影系统。在这种无油彩色定影装置的一般结构为，上下辊都在芯杆的外侧形成厚壁(2～3mm)的橡胶，并在最外层形成具有分型性能的脱膜层。

但是，卤灯方式中存在下述问题：开始加热时的起动延迟，并且加热时间延长。因此，为了使定影辊的芯杆薄壁化以便达到低热容量化，虽然可以考虑缩短加热时间，但是随之使定影辊的挠曲过大而使长度方向中央部的压力减弱，导致定影不良，因而限制低热容量化。尤其是，在彩色图像形成装置的辊方式的定影装置中，由于在芯杆的外部具有壁厚为1～3mm的弹性层，即使为了达到低热容量化而使芯杆薄壁化，由于弹性层的热容量大，所以进行加热仍需要大量时间。此外，当使弹性层的壁厚变薄时，由于引起定影不良，所以使壁厚变薄受到限制。

因此，近年来，为节省能量，提出了可以缩短加热时间的加热装置和节省能量的热定影装置等(例如，参见特开平8-129313号公报(以下称作专利文献1)，特开平6-75493号公报(以下称作专利文献2)等)。

专利文献1所述的加热装置，在内部具有弹性层并且外部设有厚度为10～150μm的发热层的加热辊中，从外部对该发热层进行加热。这种方式的特征如下：

(1)由于加热辊形成薄的发热层，所以可以减小热容量。由此，可以缩短加热时间。(2)由于发热层具有适度的刚性，并被固定在芯杆上所固定的弹性层之上，所以耐久性优良。(3)借助于加热辊内部的弹性和加压辊的弹性，选择辊隙宽度的自由度提高，可以实现图像形成装置的高速化。(4)可以通过加热辊内部的弹性缓和加压辊的轴的挠曲，并在长度方向上保持均匀的辊隙宽度。因此，使对转印部件灯被加热部件的载荷变得均匀，从而消除起伏等。(5)由于发热层具有适度的刚性，所以可以均匀地形成长度方向的辊隙宽度。因此，通过将加压部件的表面硬度设定得等于或高于加热辊的表面硬度，可以利用平坦的辊隙部防止被加热部件因加热辊的曲率而发生卷曲。

此外，专利文献2中所述的加热定影装置如下：包括：加热辊，内置有加热器；和可弹性变形的薄壁管状体，内径大于该加热辊的外径，并且形成薄壁的管状；将该薄壁管状体间隙配合在加热辊的外周。根据这种方式，将薄壁管状体间隙配合在加热辊的外周上，使其与加热辊外接，从而通过薄壁管状体的存在来增大加热辊与加压辊在外观上的接触面积(辊隙宽度)，因此即使采用外径较小的加热辊、加压辊也可以形成外观上较宽的辊隙宽度。由此，可以实现加热定影装置的小型化和低耗电化。

但是，在上述专利文献1的加热辊中，存在下述问题：虽然与现有的卤灯方式相比可以缩短加热时间，但是由于发热层上所产生的一部分热量从内侧的弹性层散失，所以产生加热时间的损耗。

而且，根据上述结构，当未定影像通过时，记录纸与加热辊发生卷绕，极难确保剥离性。尤其是，当利用薄纸来对彩色未定影图像进行定影时，最多需要四层来对调色剂层进行定影，所以剥离性的问题更为显著。

此外，在上述专利文献2的加热辊中，由于薄壁管状体的内径大于加热辊的外径，所以在薄壁管状体和加热辊之间存在空气层，因此绝热效果提高，有利于加热时间。但是，由于必须从内部进行加热，所以，虽然本来仅对薄壁管状体进行加热，但是由于还要加热无需进行加热的内部的加热辊，以使其热量间接地传导给薄壁管状体，所以效率很低。

发明内容

本发明即是为解决上述问题而作出的，其目的在于提供一种节省能量的加热辊和具备该加热辊的加热装置及图像形成装置，其通过将所产生的热量高效传递给加热辊表面来缩短加热时间，并且可以对彩色图像等难以剥离的未定影图像保持良好的剥离性。

为达到上述目的，本发明的加热辊，包括：弹性辊，在芯杆上具有弹性绝热层；和挠性的筒状部件，在发热或被加热的薄膜基材上至少形成脱膜层，其中，将所述弹性辊和所述筒状部件设置为可以分离，并且在所述弹性辊和所述筒状部件之间形成一些间隙。

为了将被加热的筒状部件的热量仅传递到加热辊的外侧，所以，在筒状部件的内部设置具有绝热性的弹性绝热层。但是，即使设置弹性绝热层，当筒状部件的内表面和弹性绝热层贴紧时，热量也会散失到内部。因此，在本发明中，使内部的弹性辊和筒状部件可以分离，并且在筒状部件和弹性辊之间形成一些间隙(空气层)。这样，通过设置间隙(空气层)，与贴紧时相比，绝热效果增强。而且利用该绝热效果，可以在较短的加热时间内将加热辊表面温度加热至规定的温度。

而且，根据本发明的加热辊，最好使所述弹性辊的外径(Φ1)与所述筒状部件的内径(Φ2)之间的内径差d(＝Φ2-Φ1)满足下式所示的关系：0＜d(＝Φ2-Φ1)＜2mm。在这种情况下，当驱动所述加热辊时，在所述弹性辊和所述筒状部件之间至少有一部分区域上形成基于内径差的空气层，并且筒状部件产生挠曲。

当内径差在0以下时，则由于纸张的自行剥离性不良，所以需要用于强制剥离的辅助部件。但是，当内径差在上述范围内时，则上述绝热效果提高并且自行剥离性得到改善。这是因为，当使定影装置工作而使加热辊旋转时，如图4所示，筒状部件仅在进纸侧产生挠曲(空气层)，从而可以确保辊隙部的出口附近的曲率。

另一方面，当内径差达到2mm以上时，由于筒状部件不具有刚性，所以当使定影装置工作而使加热辊旋转时，如图5所示，筒状部件在辊隙部附近(进纸侧和出纸侧)产生挠曲。因此，在载有未定影调色剂像的纸张(记录纸)从辊隙区域出来的瞬间，由于筒状部件产生挠曲而不能与筒状部件分离，从而卷绕在加热辊上，纸张剥离性能恶化。

更为详细地说，当使定影装置工作而使加热辊旋转时，在内径差为0＜d＜2mm的情况下，筒状部件相对于辊旋转方向仅在进纸侧产生挠曲，所以可以确保排纸侧附近的曲率，因而剥离性能良好。另一方面，当内径差在2mm以下时，如图5所示，在进纸侧和排纸侧都产生挠曲，因而剥离性能恶化。

本发明的加热辊，其特征在于，作为加热辊的所述筒状部件的表面硬度与所述弹性辊的表面硬度的硬度差被设定为，使辊隙部的形状为向下形状的硬度差，所述辊隙部为加热辊与压接在加热辊上的加压部件的压接部分。在这种情况下，构成所述筒状部件的基材为树脂基底。更具体地说，最好使加热辊的表面硬度(t1)与弹性辊的表面硬度(t2)之间的硬度差t3(＝t1-t2)满足下式所示的关系：0°≤t3＜50°。

即，通过使加热辊的表面硬度尽可能地低，可以使与加压辊压接而形成的辊隙部的形状向下。而且，加热辊的表面硬度对内部的弹性绝热层的表面硬度影响很大。但是，当上述加热辊的表面硬度与弹性辊之间的表面硬度差在50°以上时，则由于筒状部件过硬，所以即使内部的弹性绝热层的硬度低，由于加热辊的表面硬度变硬，辊隙形状的向下辊隙变弱，因而也难以确保纸张剥离性能。

本发明的加热装置，其特征在于，至少包括：由上述各构成的加热辊构成的加热旋转部件；压接在所述加热旋转部件上的加压部件；以及从外部对所述加热旋转部件进行加热的加热设备；通过辊隙部对未定影调色剂像进行定影，所述辊隙部是通过压接所述加热旋转部件和所述加压部件而形成的。这样，通过在加热旋转部件的外部设置加热设备，仅对加热旋转部件表层进行加热，因而可以高效进行加热。

本发明的加热装置，将构成所述加热旋转部件的弹性绝热层的表面硬度与所述加压部件的表面硬度之间的关系设定为，使得所述辊隙部的形状为向下形状。具体而言，将所述弹性绝热层的表面硬度设定得低于所述加压部件的表面硬度。通过设定成这样的表面硬度的关系，使辊隙形状向下，因而可以使纸张剥离性能(尤其是彩色未定影像之类的重叠有四层调色剂层时的剥离性)优良。

本发明的加热装置，最好使所述筒状部件由发热层、弹性层、脱膜层至少这三层构成。即，当对彩色未定影图像进行定影时，最多需要层叠四层调色剂层，由于根据部位不同有的部分有调色剂层，而有的部分没有调色剂层，所以调色剂表面存在凹凸不平。而且，由于纸张本身根据纸张的种类而存在大的凹凸不平，所以为了追随上述凹凸不平进行定影，必须使脱膜层形成柔性地包入调色剂的结构。因此，在本发明中，在脱膜层和发热层之间具有弹性层。

而且，根据本发明的加热装置，将用于辅助记录纸剥离的剥离辅助部件，与所述加热旋转部件邻近地配置在所述加热旋转部件的排纸侧。这样，由于通过使剥离辅助部件接近加热辊(加热旋转部件)，从而可以通过剥离辅助部件强制性地剥离与加热辊有点卷绕地排出的纸张，所以可以扩大非偏移区域。此外，由于剥离辅助部件与加热辊抵接，所以在剥离时不会因剥离辅助部件对加热辊表面造成损伤，因而可以确保加热辊的耐久性。相对于此，在无法将弹性辊外径和筒状部件内径确保在规定量的加热辊(现有的加热辊)中，即使采用剥离辅助部件定影区域也不会扩大。即，在现有的加热辊中，即使要强制性地剥离有点卷绕的纸张，也无法通过设在邻近位置上的剥离辅助部件挂住纸张，因而发生卷绕。如果要强制性地剥离纸张，必须使剥离辅助部件与加热辊抵接。

本发明的加热装置，在所述加热旋转部件的两端设置用于防止所述筒状部件弯曲的防偏导向部件。由于筒状部件和弹性辊在摩擦状态下进行旋转，所以筒状部件因载荷不均和周长差等而在部件轴向的单侧产生偏移。为防止该偏移在筒状部件的边缘设置防偏用的导向部件，从而可以控制筒状部件的偏移。

尤其是，当内径差在上述范围内(0＜d(＝Φ2-Φ1)＜2)时，可以将防偏导向部件的外径控制为基本与加热辊的外径相同。另一方面，当内径差超过2mm时，难以控制筒状部件的弯曲。

根据本发明的加热装置，所述加热设备最好是向所述加热旋转部件施加交变磁场而产生感应电流的感应加热设备。作为加热设备，虽然可以采用利用卤灯等的光源加热方式、利用陶瓷加热器或感应线圈的感应加热方式，但是为了在短时间内对加热旋转部件进行均匀加热，必须覆盖加热旋转部件(半个圆周左右)地设置加热设备。当采用感应加热方式时，满足上述条件并易于实现。

另外，通过将上述各构成的加热装置装载在图像形成装置上，可以相对于遍布较广范围的加热装置的设定温度，形成优质的图像。

根据本发明的加热辊以及具有该加热辊的加热装置，由于将内部的弹性辊和筒状部件设置为可以分离，所以当驱动加热辊时，筒状部件和弹性辊之间至少有一部分区域形成空气层，因而与弹性辊和筒状部件贴紧的现有的加热辊相比，绝热效果增强。并且，利用该绝热效果，可以在很短的加热时间内将加热辊的表面温度加热至规定的温度。

此外，根据本发明的图像形成装置，由于具有上述加热装置，所以相对于遍布较广范围的加热装置的设定温度，可以形成优质的图像。

附图说明

图1是表示具有适用本发明的加热辊的加热装置的图像形成装置的主要部分的结构的概略剖视图；

图2是表示定影装置(加热装置)的比较详细的构成的概略剖视图；

图3是表示在加热辊驱动时圆筒部件和弹性辊之间没有间隙的状态的概略剖视图；

图4是表示在加热辊驱动时圆筒部件和弹性辊之间存在适当间隙的状态的概略剖视图；是图2所示的定影装置中的加热辊的概略剖视图；

图5是表示在加热辊驱动时圆筒部件和弹性辊之间的间隙过大的状态的概略剖视图；

图6是表示在加热辊上设置防偏导向部件的状态的概略剖视图；

图7是表示在加热辊附近设置剥离板的状态的概略剖视图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图像形成装置整体的说明

图1表示具有适用本发明加热辊的加热装置的图像形成装置的主要部分的构成。另外，图1表示干式电子照相方式的彩色图像形成装置的内部结构。

该彩色图像形成装置，例如根据从网络上的各终端装置发送的图像数据等，在规定的纸张(记录纸)上形成多色或单色的图像，包括：可视图像形成单元50(50Y、50M、50C、50B)、记录纸传送设备30、定影装置(加热装置)40以及供纸盘57。

即，该彩色图像形成装置，对应于黄(Y)、品红(M)、蓝(C)、黑(B)各色，并列设置四个可视图像形成单元50Y、50M、50C、50B。即，可视图像形成单元50Y采用黄色(Y)的调色剂进行图像形成，可视图像形成单元50M采用品红色(M)的调色剂进行图像成形，可视图像形成单元50C采用蓝色(C)的调色剂进行图像成形，可视图像形成单元50B采用黑色(B)的调色剂进行图像成形。具体配置为，沿着连接记录纸8的供纸盘57和定影装置50的记录纸的传送路径配置四组可视图像形成单元50Y、50M、50C、50B，即所谓的串联式。

可视图像形成单元50Y、50M、50C、50B分别具有实质上相同的结构。即，感光鼓51的周围分别配置有带电器52、激光照射设备53、显影器54、转印辊55以及清洁单元56，在所传送的记录纸8上多重转印各色调色剂。

感光鼓51载持所形成的图像。带电器52使感光鼓51表面均匀带有规定的电位。激光照射设备53根据输入给图像形成装置的图像数据，通过带电器52使带电的感光鼓51表面曝光，在该感光鼓51的表面上形成静电潜像。显影器52通过各色调色剂使感光鼓51表面上所形成的静电潜像显影。转印辊55，施加与调色剂极性相反的偏置电压，并在通过后述的记录纸传送设备30所传送的记录纸8上转印所形成的调色剂像。鼓清洁单元56，在显影器52上进行显影处理以及转印感光鼓51上所形成的图像之后，去除、回收残留在感光鼓51表面上的调色剂。这样对于记录纸8的调色剂像的转印，对四种颜色反复进行四次。

记录纸传送设备30由驱动辊31、空转辊32和传送带33构成，为了利用可视图像形成单元50在记录纸8上形成调色剂像而传送记录纸8。驱动辊31和空转辊32张紧架设环形传送带33，控制驱动辊31以规定圆周速度旋转从而使环形传送带33旋转。传送带33在外侧表面上产生静电，静电吸附着记录纸8进行传送。

记录纸8，在如上所述由传送带33进行传送并转印调色剂像之后，因驱动辊31具有曲率而与传送带33剥离，并被传送给定影装置40。定影装置40通过向记录纸8施加适当的热量和压力使调色剂融解并固定在记录纸上，从而形成牢固的图像。

定影装置(加热装置)的说明

图2表示定影装置(加热装置)40的比较详细的结构。

该定影装置40通过感应加热方式进行加热。作为加热设备虽然可以使用采用卤灯等的光源加热方式、采用感应线圈的感应加热方式等，但是为了在短时间内进行加热并定影，最好使用下文所示的采用感应线圈的感应加热方式。

即，该定影装置40由加热辊(加热部件)1、加压辊(加压部件)2、磁场发生部3、励磁回路4、驱动部5和控制部6构成。定影装置40，使表面上附着有未定影的调色剂7a的记录纸8即被加热部件9通过被加热至一定温度的该加热辊1和加压辊2之间的抵接部(辊隙部)N12，从而使调色剂7a熔融并压在记录纸8上，从而使图像定影在记录纸8上，另外，在定影之后，成为调色剂7b熔敷在记录纸8上的状态，产生光泽。

加热辊1的说明

首先，对加热辊1进行详细说明。

加热辊1，由在芯杆11上形成弹性绝热层12的弹性辊AA和在薄膜基材(发热层)13上层压脱膜层15的具有挠性的环形的圆筒部件(以下称作“圆筒部件”)BB构成，可装卸地构成弹性辊AA和圆筒部件BB。

其中，虽然圆筒部件BB在发热层13上层压脱膜层15，但是由于在对彩色图像进行定影时，由于在定影图像上产生光斑，所以可以在发热层13和脱膜层15之间设置弹性层。在本实施方式中，设有弹性层14。

在弹性辊AA的芯杆11上安装未图示的齿轮，利用驱动部5经由齿轮使弹性辊AA旋转，从而可以使圆筒部件BB旋转。此外，也可以将加热辊2作为驱动源，使圆筒部件BB和弹性辊AA旋转。

弹性辊AA的说明

接着，对弹性辊AA进行详细说明。

弹性辊AA的芯杆11采用外径为28mm的中空的铝圆筒。但是，坯料和形状不限于此，例如也可以由铁制金属构成。此外，虽然芯杆11的形状也可以不是中空的(例如为实心的)，但是为了抑制从芯杆11放热最好是中空的。

弹性绝热层12，使用厚度为5.5mm的具有绝热性、耐热性的发泡性硅海绵。由于使弹性辊AA和圆筒部件BB可以装卸，所以，弹性辊AA的外径比圆筒部件BB的内径小1mm。这时的表面硬度以ASKER-C硬度计为25度。但是，当表面硬度处于10度以下时，由耐久实验可知，辊的表面硬度变化显著，难以保持初期的表面硬度，所以至少必须使表面硬度在10度以上。

该弹性绝热层12，使加热辊1的表面具有柔软性，使加热辊1和加压辊2之间所形成的辊隙部N12产生变形，并且使辊隙部N12变宽(变成宽辊隙)。而且，由于弹性绝热层12具有绝热性，所以可以防止热量传递至与热量应从发热层13传递的方向，即与从发热层12朝向表面的方向相反的一侧，所以热传递效率提高。尤其是，由于弹性绝热层12的外径小于圆筒部件BB的内径，所以，在辊隙部N12以外的圆周方向上，由于圆筒部件BB的内表面和弹性辊AA的外周面并未牢固贴紧，所以，可以极力减少发热层13上所产生的热量传递给弹性绝热层12。

此外，由于弹性绝热层12的厚度不会导致加热辊1的热容量增大，所以可以通过进行厚度调整来调整柔软性，而不会使热容量增大。这样形成的弹性辊的外径为39.0mm。

下面，对测量弹性辊AA的外径的方法进行说明。

作为测量弹性辊AA的装置，这里采用的是激光扫描测微仪(三丰公司制造)。这是一种通过高速扫描的激光非接触地测量弹性辊AA的外径尺寸的高精度激光测量系统(可以读取到0.001mm，其测量精度为±0.001mm)。

圆筒部件BB的说明

接着，对圆筒部件BB进行详细说明。

作为圆筒部件BB的基材的发热层13，使用的是使金属粉末分散在树脂基底(或橡胶基底)上的材料。具体而言，是下述发热体：使银等金属微粒分散在基材上，该基材以厚度为80μm的具有耐热性的聚酰亚胺树脂作为基底，通过施加交变磁场进行发热。发热层13的材料和厚度不限于此，只要可以进行这种感应加热即可。作为发热层13的材质，在具有磁性的导电性材料中，虽然可以采用铁、SUS30不锈钢材料等，但是最好采用尤其是相对磁导率高的硅钢板或电磁钢板、镍钢等。而且，即使是非磁性体的导电性材料，由于SUS304不锈钢材料等电阻值高的材料可以进行感应加热，因此也可以采用。

另外，当采用树脂基底的基材作为发热层13时，只要是耐热性高的树脂即可，例如有聚酰胺、聚酰亚胺等。而且，作为分散到树脂中的金属微粒的材质，有铜、铝、镍、铁、不锈钢等。另外，作为除此之外的方法也可以利用蒸镀或电镀在树脂基材上形成金属薄膜而形成发热层。

作为发热层13的厚度，为了缩短到加热辊1表面的温度开始升温的时间，最好使壁厚薄壁化，使其厚度在10μm以上且在150μm以下。当厚度小于10μm时，发热层13的耐久性不足，可能在旋转时破损。另一方面，当厚度大于150μm时，热容量变大，加热时间变长。

弹性层14，当通过加压辊2将被加热部件9挤压在加热辊1上时，使脱膜层15随着被加热部件9表面的凹凸而产生变形，使热量从加热辊1均匀地传递。当对彩色未定影图像进行定影时，必须使调色剂层最多层叠四层进行定影，由于根据部位不同有的地方有调色剂层有的地方没有，所以调色剂表面上存在凹凸。而且，由于记录纸本身根据纸张的类型也存在大的凹凸不平，所以当随着上述凹凸进行定影时，必须使脱膜层表面形成可以柔性地包入调色剂的结构。因此，脱膜层15和发热层13之间必须具有弹性层14。弹性层14，虽然在本实施方式中，使用厚度为250μm、橡胶硬度为20度(JIS-A)的硅橡胶，但是不限于此。

作为弹性层14的材料，只要是耐热性优良且具有橡胶弹性的材料即可，例如有硅橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶等。其中，最好采用橡胶弹性优良的硅橡胶。

弹性层14的厚度最好在50μm以上且在400μm以下。当弹性层14大于400μm时，加热部件自身的热容量变大，所以加热时间变得较长，而且用于加热的能量变大。此外，由于当小于50μm时无法追随调色剂表面的凹凸不平，所以无法使表面均匀熔融，因而产生光斑。

作为脱膜层15的材料，只要是耐热性、耐久性优良且与调色剂的附着力弱的材料即可，例如可以使用PFA(四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚的共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)等氟类材料。在本实施方式中，采用厚度约为20μm的PFA。

这样构成的圆筒部件BB的表面硬度为65度(ASKER-C硬度)，内径为40.0mm。

下面，对测量圆筒部件BB内径的方法进行说明。

作为测量内径的方法，可以利用数字测微仪测量圆筒部件BB的总厚度(可以读取到0.001mm，测量精度为±0.001mm。)。之后，利用上述激光扫描测微仪测量圆筒部件BB的外径，并减去之前测量的总厚度，从而计算出圆筒部件BB的内径。此外，作为其他方法，也可以将具有圆筒形状的锥度规插入到圆筒部件BB的内部，通过目视读取内径(可以读取到0.1mm，测量精度为±0.05mm)。

以上对圆筒部件BB进行了说明。

可以通过上述驱动部5驱动上述结构的圆筒部件BB和弹性辊AA进行旋转。

另一方面，由于圆筒部件BB和弹性辊AA在摩擦状态下进行旋转，所以圆筒部件BB由于载荷不均和周长差等而向皮带轴向的单侧产生偏移。

因此，在本实施方式中，如图6所示，为防止圆筒部件BB弯曲，在加热辊1的两端(图6中仅图示出右端)设置防偏导向部件60。

防偏导向部件60由下述部件构成：凸缘部61，外径等于或稍微大于加热辊1的外径；和芯杆固定部62，向该凸缘部61外侧突出。芯杆固定部62形成圆柱状，在其中心部形成阴螺纹孔62a。另一方面，在芯杆11的端部外周面上形成有阳螺纹部11a，将芯杆固定部62的阴螺纹孔62a螺合在该阳螺纹部11a上，从而将凸缘部61贴紧固定在加热辊1的端面上。另外，只要是可以牢固地固定芯杆固定部62和芯杆11的结构即可，不一定限于阴螺纹孔62a和阳螺纹部11a相螺合的结构，例如也可以强制嵌入等。由此，防偏导向部件60，在限制芯杆11向轴向移动的状态下，与加热辊1一起旋转。因此，即使圆筒部件BB弯曲(芯杆11向轴芯方向移动)而与凸缘部61接触，凸缘部61也不会移动，所以可以防止圆筒部件BB弯曲。

加压辊2的说明

接着，对加压辊2进行详细说明。

加压辊2，在芯杆21上层压弹性层22。该加压辊2，借助于未图示的弹性部件(弹簧等)的作用压接在加热辊1上，并与加热辊1之间形成接触辊隙部N12。并且起到下述作用：当记录纸8通过该辊隙部N12时，将记录纸8压在加热辊1上，从而将热量良好地传递给记录纸8和调色剂7。

虽然在本实施方式中采用的加压辊2的芯杆21为铁制的，外径为20.0mm，但是材料和大小不限于此，例如，也可以由不锈钢或铝构成。

弹性层22用于对记录纸8进行均匀加压，在本实施方式中采用厚度为5mm的具有耐热性的硅橡胶。但是，只要是能起到这样的作用即可，材料和厚度不限于此。

加压辊2的各层牢固地贴紧，加压辊2的外径为30.0mm。另外，为防止附着调色剂7，可以与加压辊1的脱膜层15同样地，在各加压辊2的表面上形成由PFA和PTFE构成的脱膜层。这样制成的加压辊2的表面硬度为80度(ASKER-C硬度)。其中，加压辊2的表面硬度可以高于加压辊1的弹性绝热层12的表面硬度。这是因为，由于可以使压接加热辊1和加压辊2而形成的辊隙部N12的形状向下，所以在对彩色图像进行定影时，易于自行剥离(即，不需要剥离爪等强制剥离辅助设备而靠纸的硬挺度剥离)，而无需借助于剥离爪等即可剥离。另一方面，当加压辊2的表面硬度低于加热辊1的弹性绝热层12的表面硬度时，辊隙部N12的形状向上，所以从辊隙部N12排出的记录纸8被沿着加热辊1的表面排出，因此不能得到充分的自行剥离性能。

磁场发生部3的说明

接着，对磁场发生部3进行说明。

向加热辊1施加交变电场而使其发热的磁场发生部3，由感应线圈构成，并且包围加热辊1外周部的半个圆周左右而构成。由于具有上述结构，在感应线圈上存在曲率，磁通量集中到感应线圈的曲率圆的中心侧，所以涡流的发生量增多。由此，由于发热层13的发热量变大，所以加热辊1的表面温度迅速升温，加热时间缩短。

在本实施方式中，感应线圈鉴于耐热性使用铝实心线，并在其表面覆盖绝缘层(例如氧化膜等)。另外，感应线圈也可以采用铜线或铜基底的复合线材、辫编线(漆包线等绞合线)。而且，无论采用哪种线材，为了抑制感应线圈上的焦耳热损失，最好使感应线圈的总电阻值在0.5Ω以下，尤其是在0.1Ω以下。此外，可以配置一个感应线圈，也可以根据所定影的记录纸的尺寸配置多个。

励磁回路4，使磁场发生部3的感应线圈内流过高频电流，由此产生交变磁场并施加给加热辊1。当向加热辊1施加交变磁场时，加热辊1的发热层13发热。

控制部6由CPU(Central Processing Unit)等构成，控制流过励磁回路4的高频电流。由此，可以将加热辊1的温度控制在一定温度。另外，在辊隙部入口附近的加热辊1的外周上设有热敏电阻10，检测出加热辊1的表面温度并输出检测信号。控制部6根据该热敏电阻10的检测信号控制励磁回路4，从而将加热辊1的温度控制在一定温度。

而且，驱动部5驱动加热辊1进行旋转，随着传动记录纸8使加热辊1旋转，从而传送载有未定影调色剂7a的记录纸8图像，并通过热和压力使调色剂7a在记录纸8上定影。另外，通过控制部6控制驱动部5的动作。

实施例1

在上述结构的定影装置中，圆筒部件BB条件相同，仅使弹性辊AA的外径改变为38.0～40.0mm，进行评价剥离性的实验。

剥离性的评价，使下文所述的未定影图像样品通过定影装置，如果样品从排纸侧顺利剥离(即，与定影辊(加热辊)1无卷绕地剥离)，则为“○”；当与定影辊(加热辊)1有点卷绕地排纸而产生调色剂剥落等图像缺陷，则为“●”；当与定影辊(加热辊)1发生卷绕时，则为“×”；虽然顺利剥离，但是图像产生热偏移时(由于通过辊隙时调色剂过度熔融，所以通过辊隙之后记录纸上的调色剂的一部分残留在定影辊上的现象)，则为“HO”。此外，当产生冷偏移时(通过辊隙时调色剂并未充分熔融，通过辊隙后，记录纸上的调色剂并未定影在记录纸上而是转移到定影辊上)，则为“CO”。利用这种测量方法研究非偏移区域。其中，标注“○”的温度区域为非偏移区域。

接着，对未定影图像样品的制作方法进行说明。

调色剂使用内包石蜡的彩色用无油调色剂(聚酯树脂、苯乙烯丙烯酸树脂)。调色剂的粒径为8.5μm，该调色剂的记录纸每单位面积上的附着量为1.5mg/cm2。记录纸使用65g的普通纸。处理速度为120mm/s。加热辊1的表面温度(定影温度)在130℃～190℃范围内每隔10℃改变设定温度进行实验。

利用上述条件进行研究的结果，当弹性辊AA的外径为40.0mm时，即，与圆筒部件BB的内径差d(圆筒部件BB的内径-弹性辊AA的外径)为0时(图3所示的状态)，在140℃时稳定剥离，在150℃以上的温度时无法得到良好的剥离性能。

接着，当弹性辊AA的外径为39.0mm时，即与圆筒部件BB的内径差d为1.0mm时，可以在130℃～170℃范围内稳定剥离，达到180℃时，发生卷绕。

同样地，在内径为0.5mm、1.5mm的条件下也可以在130℃～170℃范围内稳定剥离，达到180℃时，发生卷绕。如图4所示，当使定影装置运转而使加热辊1旋转时，因圆筒部件BB和弹性辊AA的内径差导致圆筒部件BB仅在进纸侧(图4中的右侧)产生挠曲B1时，剥离性也表现出同样的趋势。即，由于在出纸侧，圆筒部件BB沿弹性辊AA的曲率形成曲率，所以定影后的记录纸8因记录纸8本身的硬挺度而剥离。

当弹性辊AA的外径为38.0mm时，即与圆筒部件BB的内径差d为2.0mm时，在140℃以上的温度时，如下表1所示，无法得到良好的剥离性能。

表1

内径差	130℃	140℃	150℃	160℃	170℃	180℃	190℃
								0mm	CO	○	×	×	×	×	HO
1.0mm	CO	○	○	○	○	●	HO
								2.0mm	CO	×	×	×	×	×	HO

这时，如图5所示，当加热辊旋转时，由于在进纸侧(图5中的右侧)和出纸侧(图5中的左侧)产生因内径差引起的圆筒部件BB的松弛B1、B2，所以载有未定影调色剂像的记录纸8从辊隙部N12的区域出来的瞬间，记录纸8未与松弛的圆筒部件BB分离而卷绕载加热辊1上。这样，当加热辊1旋转时，圆筒部件BB一直松弛到排纸侧，则圆筒部件BB的曲率变小，无法靠纸的硬挺度剥离，可以认为发生卷纸。

从该结果可知，当弹性辊AA的外径与圆筒部件BB的内径的差(内径差)为0＜d＜2mm时，可以得到最宽的非偏移区域。

另外，在上述实验中，如图7所示，将作为剥离辅助部件的剥离板71邻近配置在加热辊1的排纸侧，并进行相同的实验。具体而言，将剥离板71配置在加热辊1的排纸侧，并将加热辊1的表面与剥离板71的前端71a的间隙保持在1mm。剥离板71的前端部形成楔形，成为易于与从辊隙部N12的区域出来的记录纸8的前端部扣合的形状。沿着加热辊1的轴向(垂直于纸面的方向)以均匀的距离配置该剥离板71。在本实施例1中，采用在厚度为0.2mm的SUS板上涂敷氟(PTFE)的剥离板。

其结果是，如下表2所示，虽然当弹性辊AA的外径为38.0mm，即内径差为2.0mm时，弹性辊AA的外径40.0mm，即内径差为0mm时，未改善剥离性能，但是当内径差为1mm时，由于在180℃也可以得到良好的剥离性能，所以非偏移区域扩大。

表2

内径差	130℃	140℃	150℃	160℃	170℃	180℃	190℃
								0mm	CO	○	×	×	×	×	HO
1.0mm	CO	○	○	○	○	○	HO
								2.0mm	CO	×	×	×	×	×	HO

即，由于可以通过与加热辊1邻近配置剥离板71，由剥离板71强制性地剥离与加热辊1有点卷绕地排出的记录纸，所以可以扩大非卷绕区域。而且，由于剥离板71不与加热辊1抵接，所以在加热辊1的表面上不会因剥离板71产生损伤，从而可以确保加热辊1的耐久性。另一方面，当内径差为0mm或2mm时，即使使用剥离板71，定影区域也不会扩大(即，即使要强制性地剥离有点卷绕的记录纸，也无法通过设在邻近位置上的剥离板71挂住纸的前端，因而发生卷绕)。假设要强制性地剥离纸张，由于必须使剥离板71的前端71a与加热辊1抵接，所以产生耐久性方面的问题。

而且，当设置上述防止弯曲用的防偏导向部件60时，虽然在内径差为0＜d＜2mm的范围内可以顺利地防止圆筒部件BB的偏移，但是当内径差超过2mm时，难以抑制圆筒部件BB的弯曲。

实施例2

在上述结构的定影装置中，与弹性辊AA相同地，将圆筒部件BB的发热层13的材质由聚酰亚胺改成镍(厚度为40μm、30μm)(另外，弹性层14和脱膜层15也同样)，进行剥离性的实验。实验方法与实施例1相同，故省略。

当发热层13的镍的厚度为40μm时，加热辊1的表面硬度t1为75°(ASKER-C)，与弹性辊AA的表面硬度(t2＝25°)的硬度差t3为50°。另一方面，当镍的厚度为30μm时同样进行测量的结果为，加热辊1的表面硬度t1为70°，硬度差t3为45°。此时的剥离性的结果如下表3所示。

表3

发热层材质	硬度差	130℃	140℃	150℃	160℃	170℃	180℃	190℃
									聚酰亚胺	40	CO	○	○	○	○	●	HO
镍30μm	45	CO	○	○	○	×	×	HO
									镍40μm	50	CO	●	×	×	×	×	HO

当镍的厚度为40μm时，不存在非偏移区域，相对于此，当镍的厚度为30μm时，非偏移区域扩大为140℃～160℃，而且由于减小了表面硬度差，所以将材质改为聚酰亚胺时，硬度差t3变成40°，非偏移区域扩大至140℃～170℃。

这是因为，由于通过使加热辊1的表面硬度尽可能地低，可以使与加压辊2压接而形成的辊隙部N12的形状向下，所以自行剥离性能提高。但是，加热辊1的表面硬度对内部的弹性绝热层12的表面硬度影响很大。但是，如上所述，当加热辊1的表面硬度和弹性辊AA的表面硬度差在50°以上时，则由于圆筒部件BB自身过硬，所以即使内部的弹性绝热层12的硬度低，由于加热辊1的表面硬度变硬，所以辊隙部N12的形状向下的辊隙变弱，所以难以确保纸张剥离性能。

因此，在弹性辊AA的表面硬度t2与加热辊1的表面硬度t1之间的硬度差t3的关系中，最好使0°＜t3＜50°，尤其是使0°＜t3≤45°，更好的是0°＜t3≤40°。

实施例3

在本实施例3中，利用包括具有本发明的加热辊(圆筒部件和弹性辊可分离，并且在圆筒部件和弹性辊之间形成间隙(空气层))的加热装置的图像形成装置(本发明)，和包括具有现有的加热辊(圆筒部件与弹性部件不分离的一体结构)的加热装置的图像形成装置(比较例)，对加热时间进行了实验。

在实验中，在以下条件下测量加热辊的表面温度从室温达到170℃的时间(s)。

测量条件

(1)投入电力：1100W

(2)旋转速度：117mm/s

(3)弹性辊：外径Φ39mm(硬度：25°)

(4)加压辊：外径Φ30mm

铝芯杆/硅橡胶层、0.5mm/PFA管、30μm

(5)圆筒部件：

发热层：银扩散于聚酰亚胺基底中，80μm

弹性层：硅橡胶、250μm

脱膜层：PFA管、20μm

内径：本发明、Φ40mm/比较例、Φ39mm

通过上述测量条件测量加热时间的结果是，本发明的加热时间为27(s)，比较例的加热时间为35(s)。

另外，本发明，只要不脱离其主旨或主要特征，可以进行其他各种变形。因此，上述实施方式中的所有方面仅是简单的示例，而不是限定性的说明。本发明的范围如技术方案的范围所示，不受说明书原文所限。此外，属于本发明范围的同等范围内的变形或改变都包含在本发明的范围之内。

Claims (20)

1.一种加热辊，包括：弹性辊，在芯杆上具有弹性绝热层；和挠性的筒状部件，在发热或被加热的薄膜基材上至少形成脱膜层；其特征在于，

将所述弹性辊和所述筒状部件设置成可以分离。

2.如权利要求1所述的加热辊，其特征在于，在所述弹性辊和所述筒状部件之间形成一些间隙。

3.如权利要求2所述的加热辊，其特征在于，所述弹性辊的外径(Ф1)与所述筒状部件的内径(Ф2)之间的内径差d(＝Ф2-Ф1)满足下式所示的关系：

0＜d(＝Ф2-Ф1)＜2mm。

4.如权利要求2所述的加热辊，其特征在于，当驱动所述加热辊时，在所述弹性辊和所述筒状部件之间至少有一部分区域形成空气层。

5.如权利要求1～4中任一项所述的加热辊，其特征在于，作为加热辊的所述筒状部件的表面硬度与所述弹性辊的表面硬度的硬度差被设定为使辊隙部的形状为向下形状的硬度差，所述辊隙部为加热辊与压接在加热辊上的加压部件的压接部分。

6.如权利要求5所述的加热辊，其特征在于，构成所述筒状部件的基材为树脂基底。

7.如权利要求5所述的加热辊，其特征在于，加热辊的表面硬度(t1)与弹性辊的表面硬度(t2)之间的硬度差t3(＝t1-t2)满足下式所示的关系：

0°≤t3＜50°。

8.如权利要求6所述的加热辊，其特征在于，加热辊的表面硬度(t1)与弹性辊的表面硬度(t2)之间的硬度差t3(＝t1-t2)满足下式所示的关系：

0°≤t3＜50°。

9.一种加热装置，其特征在于，至少包括：加热旋转部件，由所述权利要求1～8中任一项所述的加热辊构成；压接在加热旋转部件上的加压部件；以及从外部对所述加热旋转部件进行加热的加热设备；通过辊隙部对未定影调色剂像进行定影，所述辊隙部是通过压接所述加热旋转部件和所述加压部件而形成的。

10.如权利要求9所述的加热装置，其特征在于，将构成所述加热旋转部件的弹性绝热层的表面硬度和所述加压部件的表面硬度之间的关系设定为，使得所述辊隙部的形状为向下形状。

11.如权利要求10所述的加热装置，其特征在于，将所述弹性绝热层的表面硬度设定得低于所述加压部件的表面硬度。

12.如权利要求9～11中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述筒状部件由发热层、弹性层、脱膜层至少这三层构成。

13.如权利要求9～11中任一项所述的加热装置，其特征在于，将用于辅助记录纸剥离的剥离辅助部件与所述加热旋转部件邻近地配置在所述加热旋转部件的排纸侧。

14.如权利要求12所述的加热装置，其特征在于，将用于辅助记录纸剥离的剥离辅助部件与所述加热旋转部件邻近地配置在所述加热旋转部件的排纸侧。

15.如权利要求9～11中任一项所述的加热装置，其特征在于，在所述加热旋转部件的两端设置用于防止所述筒状部件弯曲的防偏导向部件。

16.如权利要求12所述的加热装置，其特征在于，在所述加热旋转部件的两端设置用于防止所述筒状部件弯曲的防偏导向部件。

17.如权利要求13所述的加热装置，其特征在于，在所述加热旋转部件的两端设置用于防止所述筒状部件弯曲的防偏导向部件。

18.如权利要求14所述的加热装置，其特征在于，在所述加热旋转部件的两端设置用于防止所述筒状部件弯曲的防偏导向部件。

19.如权利要求9～11中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述加热设备为向所述加热旋转部件施加交变磁场而产生感应电流的感应加热设备。

20.一种图像形成装置，其特征在于，包括所述权利要求8～19中任一项所述的加热装置。

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