JP2008152026A - 定着ローラ及び定着ローラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】立ち上がり時間を短縮するとともに定着ローラ表面の温度分布を一定にすることができる定着ローラ及び定着ローラの製造方法を提供する。
【解決手段】定着ローラ１は、断熱ローラ１１とスリーブ１２とを備えている。断熱ローラ１１は、芯金１０１と断熱層１０２とを順次備えている。スリーブ１２は、基材１０３と発熱層１０４と弾性層１０５と離型層１０６とを順次備えている。断熱層１０２の両端部１０２ａ、１０２ｂは、基材１０３の両端部より軸方向において内側になるように設けられている。また、基材１０３の両端部の内面には規制部材１３が設けられ、スリーブ１２の軸方向の移動を規制する。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる定着ローラ及び定着ローラの製造方法に関し、より詳細には電磁誘導加熱方式の定着装置に用いられる定着ローラ及び定着ローラの製造方法に関する。

画像形成装置における電磁誘導加熱方式の定着装置は、定着ローラと、定着ローラを加熱する誘導加熱部と、加圧ローラと、を少なくとも備えている。現像工程を経て表面にトナー像が形成された転写紙等の記録媒体は、誘導加熱部によって加熱された定着ローラと加圧ローラとの間を通過して加熱及び押圧されてトナー像が定着される。

定着ローラは、例えば、円筒状もしくは円柱状の芯金と、芯金の表面に形成された断熱層と、断熱層の表面に形成された発熱層と、発熱層の表面に形成された弾性層と、弾性層の表面に形成された離型層と、を備えている。断熱層と発熱層とは、耐熱性を有する接着剤、例えばシリコーン系の接着剤によって対向面全体が接着されている。

このように対向面全体を接着すると、確実に固定される一方、断熱層と発熱層との弾性率や熱膨張率の違いにより定着ローラ使用時に接触箇所が剥離を起こしてしまう虞がある。また、接着剤の熱容量によって発熱層の所定の温度への発熱に時間がかかり、立ち上がり時間（電源投入時あるいは待機状態から印字可能な状態となるまでの時間）が遅くなる虞がある。

この種の問題を解決するため、様々な定着ローラが用いられている（例えば、特許文献１及び２参照）。この種の定着ローラは、断熱層と発熱層との対向面のうちの一部（例えば軸方向の両端部のみ）を接着剤で固定することにより、前述した問題を回避している。
特開２００２−３６７７６６号公報 特開２００５−９２０３３号公報

しかし、このように接着面積を減少させてしまうと接着箇所に応力が集中することになり、スポンジ状に形成された断熱層が破損してしまう虞があった。また、断熱層と発熱層との間に隙間がないため、両端部に接着剤を塗布するのは作業性が悪かった。また、作業中に端部以外に接着剤がついてしまったり両端部以外の対向面の一部を接着すると、発熱層の温度分布が均一でなくなって定着ローラ表面の温度分布も均一でなくなり定着過程に悪影響を及ぼす虞があった。

したがって、本発明の目的は、立ち上がり時間を短縮するとともに定着ローラ表面の温度分布を一定にすることができる定着ローラ及び定着ローラの製造方法を提供することにある。

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の定着ローラは、
（ａ）芯金、及び、該芯金の表面に形成された断熱層からなる断熱ローラと、（ｂ）基材、該基材の表面に形成された発熱層、該発熱層の表面に形成された弾性層、及び、該弾性層の表面に形成された離型層からなるスリーブと、を順次有する定着ローラにおいて、
（イ）前記断熱層の両端部が前記基材の両端部よりも軸方向において内側になるように設けられ、そして、
（ロ）前記基材の両端部の内面に、前記スリーブの軸方向の移動を規制する円筒状の規制部材が設けられている
ことを特徴としている。

請求項２に記載の本発明の定着ローラは、請求項１に記載の定着ローラにおいて、
前記基材と前記発熱層とを兼ねた発熱層が設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の本発明の定着ローラは、請求項１または請求項２に記載の定着ローラにおいて、
前記規制部材が、前記スリーブに接着固定されていることを特徴としている。

請求項４に記載の本発明の定着ローラは、請求項１ないし請求項３のうちいずれか一項に記載の定着ローラにおいて、
前記規制部材の軸方向の内側に、前記規制部材の外面から軸方向の外側に向かって傾斜したテーパ面が設けられていることを特徴としている。

請求項５に記載の本発明の定着ローラは、請求項１ないし請求項４のうちいずれか一項に記載の定着ローラにおいて、
前記規制部材が、円筒状に形成された筒部と、前記スリーブと前記断熱層との間に配置されかつ前記筒部に連なった延出部と、を備えていることを特徴としている。

請求項６に記載の本発明の定着ローラは、請求項１ないし請求項５のうちいずれか一項に記載の定着ローラにおいて、
前記スリーブと前記断熱層の端部との間及び前記スリーブと前記規制部材との間に亘って、補強部材が設けられていることを特徴としている。

請求項７に記載の本発明の定着ローラは、請求項６に記載の定着ローラにおいて、
前記補強部材がポリイミドから構成されていることを特徴としている。

請求項８に記載した本発明の定着ローラは、請求項１ないし請求項７のうちいずれか一項に記載の定着ローラにおいて、
前記断熱層の両端部が、前記基材の両端部よりも軸方向においてさらに内側になるように設けられているとともに、前記断熱層と前記規制部材との間に、樹脂製または金属製の固定部材が、設けられていることを特徴としている。

請求項９に記載の本発明の定着ローラは、請求項８に記載の定着ローラにおいて、
前記固定部材が、断面Ｌ字状に形成されていることを特徴としている。

請求項１０に記載した本発明の定着ローラの製造方法は、請求項１ないし請求項９のうちいずれか一項に記載の定着ローラの製造方法において、
（イ）一方の規制部材を前記スリーブの軸方向の一端部に接着固定する工程と、（ロ）前記スリーブを前記断熱ローラの表面に配置する工程と、（ハ）他方の規制部材を前記スリーブの軸方向の他端部に接着固定する工程と、を順次有することを特徴としている。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明は、断熱層の両端部が基材の両端部よりも軸方向において内側になるように設けられ、基材の両端部の内面にスリーブの軸方向の移動を規制する円筒状の規制部材が設けられているので、スリーブの内面と断熱層との対向面同士を互いに接着固定することなくスリーブを断熱ローラに取り付けることができ、よって、接着剤の熱容量をなくして定着ローラの立ち上がり時間を短縮することができ、また、接着剤がスリーブの内面に誤って付着することがないので定着ローラ表面の温度分布を一定にすることができ、また、強度の弱い断熱層を接着固定しないので断熱層に力がかかっても断熱層の破損を防止することができる。

請求項２に記載の本発明は、基材と発熱層とを兼ねた発熱層が設けられているのでスリーブをより薄く形成することができ、熱容量を小さくして定着ローラの立ち上がり時間を短縮することができる。

請求項３に記載の本発明は、規制部材がスリーブに接着固定されているので、より強固にスリーブを断熱ローラに取り付けることができ、また、接着剤によって定着ローラ表面に凹凸が生じるのを防止して定着ローラと加圧ローラとで確実に記録媒体を加熱及び押圧することができる。

請求項４に記載の本発明は、規制部材の軸方向の内側に規制部材の外面から軸方向の外側に向かって傾斜したテーパ面が設けられているので、規制部材の容積の増加を抑えて規制部材を軸方向及び径方向に厚く設けて断熱層が規制部材を乗り上げないようにして定着ローラの回転中に寄り力Ｙが大きくなっても定着ローラの破損を防止することができ、また、規制部材の熱容量の増加を抑えかつ規制部材の材料を抑えてコストを抑制することができる。

請求項５に記載の本発明は、規制部材が、円筒状に形成された筒部と、スリーブと断熱層との間に配置されかつ筒部に連なった延出部と、を備えているので、規制部材の容積の増加を抑えて規制部材のスリーブの内面との接着面積を広く設けて規制部材を剥がれにくくして定着ローラの回転中に寄り力Ｙが大きくなっても定着ローラの破損を防止することができ、また、規制部材の熱容量の増加を抑えかつ規制部材の材料を抑えてコストを抑制することができる。

請求項６に記載の本発明は、スリーブと断熱層の端部との間及びスリーブと規制部材との間に亘って補強部材が設けられているので、スリーブを薄くしても強度を維持して端部が破損するのを防止して定着ローラの回転中に寄り力が大きくなっても定着ローラの破損を防止することができ、また、補強部材をスリーブの両端部に設けるため、中央部の熱容量を増加させることがない。

請求項７に記載の本発明は、補強部材がポリイミドから構成されているので、熱容量を増加させることなく所望の強度を得ることができ、定着ローラの回転中に寄り力が大きくなっても定着ローラの破損を防止することができる。

請求項８に記載の本発明は、断熱層の両端部が、基材の両端部よりも軸方向においてさらに内側になるように設けられているとともに、断熱層と規制部材との間に樹脂製または金属製の固定部材が設けられているので、断熱層が弾性変形して規制部材を乗り越えようとしても固定部材によって確実にスリーブが軸方向にずれることを防止でき、よって、定着ローラの回転中に寄り力Ｙが大きくなっても定着ローラの破損を防止することができる。

請求項９に記載の本発明は、固定部材が、断面Ｌ字状に形成されているので、Ｌ字状の一端を規制部材と芯金との間に挟み込んで、固定部材をより確実に断熱層と規制部材との間に取り付けることができる。

請求項１０に記載の本発明は、（イ）一方の規制部材をスリーブの軸方向の一端部に接着固定する工程と、（ロ）スリーブを断熱ローラの表面に配置する工程と、（ハ）他方の規制部材をスリーブの軸方向の他端部に接着固定する工程と、を順次有するので、接着剤が断熱層の内面に付着することがなく立ち上がり時間の遅れや温度分布のむらを防止することができ、また、基材と断熱層との狭い隙間に接着剤を塗布する必要がなく作業性を向上させることができる。

以下、本発明の第一の実施形態にかかる定着ローラ１を、図１ないし図４、図９及び図１２を参照して説明する。本発明の第一の実施形態にかかる定着ローラ１は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置２０に搭載される。

定着装置２０は、図１に示すように、定着ローラ１と、定着ローラ１と対向するように配置され定着ローラ１との間に記録媒体（図示せず）を挟む加圧ローラ２と、定着ローラ１を加熱する誘導加熱部２１と、を少なくとも備えている。

定着ローラ１は、図１に示すように、円筒状に形成されている。定着ローラ１は、図２及び図４に示すように、芯金１０１、及び、該芯金１０１の表面に形成された断熱層１０２からなる断熱ローラ１１と、基材１０３、該基材１０３の表面に形成された発熱層１０４、該発熱層１０４の表面に形成された弾性層１０５、及び、該弾性層１０５の表面に形成された離型層１０６からなるスリーブ１２と、を順次有し、断熱層１０２の両端部１０２ａ、１０２ｂが基材１０３の両端部（即ち、スリーブ１２の両端部１２ａ、１２ｂ）よりも軸方向において内側になるように設けられ、そして、基材１０３の両端部の内面（即ち、スリーブ１２の両端部１２ａ、１２ｂの内面１２ｃ）に、スリーブ１２の軸方向の移動を規制する円筒状の規制部材１３が設けられている。なお、本明細書において、「軸方向」とは、定着ローラ１の長手方向を意味するものとする。

断熱ローラ１１は、前述のように、芯金１０１と、断熱層１０２と、を備えている。芯金１０１は、円筒状に形成され、アルミニウム合金等の剛性のある金属から形成される。断熱層１０２は、シリコーンスポンジ等の弾性材料から形成される。断熱層１０２の外径は、スリーブ１２の内径より若干大きくなるように形成されている。断熱層１０２の軸方向の長さは、図４に示すように、芯金１０１の軸方向の長さより短く形成され、断熱層１０２の両端部１０２ａ、１０２ｂがそれぞれ芯金１０１の両端部よりも軸方向において内側になるように形成される。

前述した構成の断熱ローラ１１は、断熱層１０２を弾性変形させてスリーブ１２の内部に挿入され、断熱層１０２の弾性復元力によってスリーブ１２の内部に保持される。

スリーブ１２は、円筒状に形成され、内部に断熱ローラ１１を収容する。スリーブ１２は、前述のように、円筒状の基材１０３と、発熱層１０４と、弾性層１０５と、離型層１０６と、を備えている。

基材１０３は、強度と耐熱性を有する鉄−クロム系合金、鉄−ニッケル系合金等の金属、もしくはポリイミド、ポリアミドイミド等の樹脂から形成される。基材１０３は、熱容量を小さくするために薄いことが望ましい。なお、基材１０３は、円筒状に形成されたスリーブ１２の最も内面１２ｃ寄り（定着ローラ１の中心軸側）に配置され、基材１０３の内面はスリーブ１２の内面１２ｃに相当する。

発熱層１０４は、ニッケル、鉄、アルミニウム、銅、もしくはそれらの合金から形成される。弾性層１０５は、耐熱性を有するシリコーンゴムから形成され、その厚さは数十〜数百μｍである。離型層１０６は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）、ＰＴＥＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から形成され、その厚さは数〜数十μmである。

前述した構成のスリーブ１２の軸方向の長さは、図４に示すように、芯金１０１の軸方向の長さより短く形成され、かつ、断熱層１０２の軸方向の長さより長く形成される。スリーブ１２の両端部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、断熱層１０２の両端部１０２ａ、１０２ｂよりも軸方向において外側になるように形成される。即ち、断熱ローラ１１にスリーブ１２が取り付けられると、芯金１０１の外面とスリーブ１２の内面１２ｃとが対向する部分が生じる。そして、この対向する部分に規制部材１３が取り付けられる。

規制部材１３は、図９に示すように、円筒状に形成され、シリコーンゴム等から形成される。規制部材１３は、内部に芯金１０１を収容する。規制部材１３の外径は、スリーブ１２の内径と略等しく形成される。規制部材１３の内径は、芯金１０１の外径より大きく形成される。規制部材１３の軸方向の長さは、前述した芯金１０１の外面とスリーブ１２の内面とが対向する部分の軸方向の長さと略等しく形成される。規制部材１３は、スリーブ１２の軸方向の両端部１２ａ、１２ｂに一対設けられている。

前述した構成の規制部材１３は、スリーブ１２に接着固定される。規制部材１３は、スリーブ１２の内面に耐熱性のあるシリコーン系接着剤によって接着固定される。なお、規制部材１３の外径をスリーブ１２の内径より若干大きく形成して、規制部材１３を弾性変形させてスリーブ１２に取り付けてもよい。

また、規制部材１３は、定着ローラ１が組み立てられると、互いの間に断熱層１０２を位置付ける。スリーブ１２が軸方向に移動しようとすると、規制部材１３と断熱層１０２とが当接してスリーブ１２の軸方向の移動が規制される。規制部材１３は、図４においては断熱層１０２と若干間隔をあけて配置されているが、断熱層１０２と接触するように配置してもよい。規制部材１３と断熱層１０２とを接触させることによって、スリーブ１２の軸方向の移動をより確実に規制することができる。

誘導加熱部２１は、図１に示すように、幅方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向）に延設されたコイル３（励磁コイル３）と、コイル３と対向するように配置されたコア４と、を少なくとも備え、全体として半円筒状に形成されている。誘導加熱部２１には、インバータ５から交流電力が供給される。

前述した構成の誘導加熱部２１は、定着ローラ１と対向するように配置される。そして、誘導加熱部２１のコイル３にインバータ５より発生する高周波の交番電流が流され、コイル３の周囲に磁界が形成されて発熱層１０４に渦電流が生じる。渦電流が生じると発熱層１０４の電気抵抗によってジュール熱が発生し、発熱層１０４が加熱されて定着ローラ１が加熱される。加熱された定着ローラ１は、加圧ローラ２との間に記録媒体を挟んで記録媒体上のトナー像を加熱及び押圧し定着させる。

前述した構成の定着ローラ１の製造方法は、一方の規制部材１３をスリーブ１２の軸方向の一端部１２ａに接着固定する工程と、スリーブ１２を断熱ローラ１１の表面に配置する工程と、他方の規制部材１３をスリーブ１２の軸方向の他端部１２ｂに接着固定する工程と、を順次有する。

より詳細に述べると、まず、一方の規制部材１３をスリーブ１２の一端部１２ａの内面１２ｃに接着固定する。そして、断熱ローラ１１をスリーブ１２の他端部１２ｂ側からスリーブ１２内部に挿入し、芯金１０１の一端を一方の規制部材１３の内部に挿入する。最後に、芯金１０１の他端に他方の規制部材１３を通して他方の規制部材１３をスリーブ１２の他端部１２ｂの内面１２ｃに接着固定する。以上の工程によって、スリーブ１２を軸方向に移動しないように、かつ、断熱ローラ１１とスリーブ１２との対向面に接着剤が付着することなく定着ローラ１を製造することができる。

前述のように製造された定着ローラ１について、図１に示す定着装置２０に搭載して立ち上がり時間を評価したところ、従来例の定着ローラ１（図３に示す、断熱ローラ１１とスリーブ１２との対向面の両端部Ｓ同士を互いに接着固定した定着ローラ１）と同等の結果が得られた。また、立ち上がり後の定着ローラ１表面の温度分布を調べたところ、前記従来例よりも均一な温度分布が得られた。

比較例１として、前述した従来例の定着ローラ１について図１に示す定着装置２０に搭載し、立ち上がり後の定着ローラ１表面の温度分布を調べたところ、一部で温度が低下しており、温度分布が不均一であった。さらに、耐久性評価を行ったところ、断熱層１０２のスポンジに亀裂が生じ、定着ローラ１が壊れてしまった。

本実施形態によれば、断熱層１０２の両端部１０２ａ、１０２ｂがスリーブ１２の両端部１２ａ、１２ｂよりも軸方向において内側になるように設けられ、スリーブ１２の両端部１２ａ、１２ｂの内面１２ｃにスリーブ１２の軸方向の移動を規制する円筒状の規制部材１３が設けられているので、スリーブ１２の内面１２ｃと断熱層１０２との対向面同士を互いに接着固定することなくスリーブ１２を断熱ローラ１１に取り付けることができ、よって、接着剤の熱容量をなくして定着ローラ１の立ち上がり時間を短縮することができ、また、接着剤がスリーブ１２の内面１２ｃに誤って付着することがないので定着ローラ１表面の温度分布を一定にすることができ、また、強度の弱い断熱層１０２を接着固定しないので断熱層１０２に力がかかっても断熱層１０２の破損を防止することができる。

規制部材１３がスリーブ１２に接着固定されているので、より強固にスリーブ１２を断熱ローラ１１に取り付けることができ、また、接着剤によって定着ローラ１表面に凹凸が生じるのを防止して定着ローラ１と加圧ローラ２とで確実に記録媒体を加熱及び押圧することができる。

一方の規制部材１３をスリーブ１２の軸方向の一端部１２ａに接着固定する工程と、スリーブ１２を断熱ローラ１１の表面に配置する工程と、他方の規制部材１３をスリーブ１２の軸方向の他端部１２ｂに接着固定する工程と、を順次有するので、接着剤が断熱層１０２の内面に付着することがなく立ち上がり時間の遅れや温度分布のむらを防止することができ、また、基材１０３と断熱層１０２との狭い隙間に接着剤を塗布する必要がなく作業性を向上させることができる。

本実施形態においては、基材１０３と発熱層１０４とを別体で設けていた。しかしながら、本発明では、発熱層１０４に十分な強度がある場合は基材１０３を設けることなく発熱層１０４が基材１０３を兼ねてもよい。即ち、定着ローラ１に、基材１０３と発熱層１０４とを兼ねた発熱層が設けられる。この場合、スリーブ１２の最も内面１２ｃ寄りには発熱層１０４が配置され、基材１０３に接着固定されていた規制部材１３は発熱層１０４に接着固定される。そして、基材１０３と発熱層１０４とを兼ねた発熱層が設けられているので、スリーブ１２をより薄く形成することができ、熱容量を小さくして定着ローラの立ち上がり時間を短縮することができる。

次に、本発明の第二の実施形態にかかる定着ローラ１を、図４、図５、図１０及び図１２を参照して説明する。なお、前述した第一の実施形態と同一構成分には、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態の規制部材１３１には、図５及び図１０に示すように、規制部材１３１の軸方向の内側に、規制部材１３１の外面から軸方向の外側に向かって傾斜したテーパ面１３ａが設けられている。即ち、規制部材１３１の断熱層１０２と対向する端面が、断熱層１０２から離れるにしたがって断熱ローラ１１の中心軸に近づく方向に傾斜している。

規制部材１３１の断熱層１０２と対向する端面が軸方向と直交する規制部材１３（図４、第一の実施形態）では、図１２に示すように定着ローラ１の回転中にスリーブ１２が断熱層１０２に近づく寄り力Ｙが働いた際に、スポンジ状に形成された断熱層１０２が弾性変形して規制部材１３を一気に乗り越えて定着ローラ１が壊れてしまう場合がある。これを防ぐために規制部材１３を軸方向及び径方向に厚く設けることが考えられるが、材料を多く使用しなければならない。そこで、規制部材１３１の前記端面をテーパ面１３ａにすることによって、スリーブ１２が寄った時に寄り力Ｙと反対方向の力が働いて断熱層１０２が規制部材１３１を乗り越えてローラが壊れることを防止する。

本実施形態によれば、規制部材１３１の軸方向の内側に規制部材１３１の外面から軸方向の外側に向かって傾斜したテーパ面１３ａが設けられているので、規制部材１３１の容積の増加を抑えて規制部材１３１を軸方向及び径方向に厚く設けて断熱層１０２が規制部材１３１を乗り上げないようにして定着ローラ１の回転中に寄り力Ｙが大きくなっても定着ローラ１の破損を防止することができ、また、規制部材１３１の熱容量の増加を抑えかつ規制部材１３１の材料を抑えてコストを抑制することができる。

次に、本発明の第三の実施形態にかかる定着ローラ１を、図６及び図１２を参照して説明する。なお、前述した第一の実施形態と同一構成分には、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態の規制部材１３２は、図６に示すように、円筒状に形成された筒部１３２ａと、スリーブ１２と断熱層１０２との間に配置されかつ筒部１３２ａに連なった延出部１３２ｂと、を備えている。規制部材１３２は、軸方向の断面形状がＬ字状に形成されている。筒部１３２ａの内径は芯金１０１の内径より大きく形成されている。延出部１３２ｂは、筒部１３２ａの一方の端部の外周縁に連なって設けられている。延出部１３２ｂの内径は、筒部１３２ａの内径より大きく形成されている。筒部１３２ａの外径と延出部１３２ｂの外径とは等しく形成され、筒部１３２ａの外面と延出部１３２ｂの外面とは面一に設けられている。延出部１３２ｂの径方向の厚さは、筒部１３２ａの径方向の厚さより薄く設けられている。

前述した構成の規制部材１３２は、内部に芯金１０１を収容しかつ延出部１３２ｂがスリーブ１２と断熱層１０２との間に挟み込まれるように取り付けられ、延出部１３２ｂの内面が断熱層１０２と接触する。規制部材１３２は、耐熱性のあるシリコーン系の接着剤によってスリーブ１２の内面１２ｃと接着固定される。

本実施形態の規制部材１３２は、第一の実施形態の規制部材１３と比較して材料の使用量を極端に増加させずにスリーブ１２の内面１２ｃとの接着面積を広げられるため、より強い寄り力Ｙに耐えることができる。

本実施形態によれば、規制部材１３２が、円筒状に形成された筒部１３２ａと、スリーブ１２と断熱層１０２との間に配置されかつ筒部１３２ａに連なった延出部１３２ｂと、を備えているので、規制部材１３２の容積の増加を抑えて規制部材１３２のスリーブ１２の内面１２ｃとの接着面積を広く設けて規制部材１３２を剥がれにくくして定着ローラ１の回転中に寄り力Ｙが大きくなっても定着ローラ１の破損を防止することができ、また、規制部材１３２の熱容量の増加を抑えかつ規制部材１３２の材料を抑えてコストを抑制することができる。

次に、本発明の第四の実施形態にかかる定着ローラ１を、図７及び図１２を参照して説明する。なお、前述した第一の実施形態と同一構成分には、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態の定着ローラ１は、図７に示すように、スリーブ１２と断熱層１０２の一端部１０２ａ（他端部１０２ｂ）との間及びスリーブ１２と規制部材１３との間に亘って補強部材１５が設けられている。補強部材１５は、円筒状に形成され、スリーブ１２の軸方向の両端部１２ａ、１２ｂに一対設けられている。補強部材１５は、耐熱性があるシリコーン系の接着剤によってスリーブ１２及び規制部材１３と接着固定され、断熱層１０２とは接触するのみで接着固定はされていない。

補強部材１５は、耐熱性があり熱伝導率が小さく強度が高い樹脂が望ましい。本実施形態においては、補強部材１５は、ポリイミドから構成されている。補強部材１５は、厚さ２５μｍのシート状のポリイミド樹脂がスリーブ１２の内面１２ｃに接着されている。ポリイミド樹脂は、前駆体を塗装して形成してもよい。

前述した構成の補強部材１５によって、スリーブ１２の両端部１２ａ、１２ｂの強度を上げることができる。そして、図１２のように定着ローラ１の回転中にスリーブ１２が断熱層１０２に近づく寄り力Ｙが働いた際に、スリーブ１２を開こうとする力Ｈによってスリーブ１２の端部が破損するのを防止することができる。これによって、例えば発熱層１０４を薄くして、熱容量を低減させてさらに立ち上がり時間を短縮することができる。本実施形態の基材１０３は、第一の実施形態の基材１０３と比較してより薄く形成されている。

前述した構成の定着ローラ１を製造する際には、予めスリーブ１２の内面１２ｃに補強部材１５を接着固定し、一方の規制部材１３をスリーブ１２の一端部１２ａ側の補強部材１５に接着固定する。そして、断熱ローラ１１をスリーブ１２の他端部１２ｂ側からスリーブ１２内部に挿入し、芯金１０１の一端を一方の規制部材１３の内部に挿入する。最後に、芯金１０１の他端に他方の規制部材１３を通して他方の規制部材１３をスリーブ１２の他端部１２ｂ側の補強部材１５に接着固定する。

本実施形態の定着ローラ１は、第一の実施形態の定着ローラ１よりも立ち上がり時間が早く、第一の実施形態の定着ローラ１と同等の立ち上がり後の温度分布が得られた。また、耐久試験においても問題が生じなかった。

比較例２として、本実施形態の定着ローラ１から補強部材１５がない定着ローラ１（即ち、第一の実施形態の定着ローラ１において基材１０３が薄い定着ローラ１に相当する）を製造し、同様の評価を行った。立ち上がりと温度分布は本実施形態の定着ローラ１と同等であったが、スリーブ１２の一端部１２ａがラッパ状に広がる（端部外径が大きくなる）不具合が発生した。

本実施形態によれば、スリーブ１２と断熱層１０２との間及びスリーブ１２と規制部材１３との間に亘って補強部材１５が設けられているので、スリーブ１２を薄くしても強度を維持してスリーブ１２が破損するのを防止して定着ローラ１の回転中に寄り力Ｙが大きくなっても定着ローラ１の破損を防止することができ、また、補強部材１５をスリーブ１２の両端部１２ａ、１２ｂに設けるため、スリーブ１２の中央部の熱容量を増加させることがない。

補強部材１５がポリイミドから構成されているので、熱容量を増加させることなく所望の強度を得ることができ、定着ローラ１の回転中に寄り力Ｙが大きくなっても定着ローラ１の破損を防止することができる。

次に、本発明の第五の実施形態にかかる定着ローラ１を、図８、図１１及び図１２を参照して説明する。なお、前述した第一の実施形態と同一構成分には、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態の定着ローラ１は、図８に示すように、断熱層１０２の両端部１０２ａ、１０２ｂが基材１０３の両端部（即ち、スリーブ１２の両端部１２ａ、１２ｂ）よりも軸方向においてさらに内側になるように設けられているとともに、断熱層１０２と規制部材１３との間に、樹脂製または金属製の固定部材１４が設けられている。

断熱層１０２の軸方向の長さは、第一の実施形態の断熱層１０２と比較してより短く形成されている。即ち、断熱ローラ１１にスリーブ１２が取り付けられると、芯金１０１の外面とスリーブ１２の内面１２ｃとが対向する部分が生じる。そして、この対向する部分に規制部材１３と固定部材１４とが軸方向に並んで取り付けられる。

固定部材１４は、全体として略円筒状に形成されている。固定部材１４は、スリーブ１２の軸方向の両端部１２ａ、１２ｂ側に一対設けられている。固定部材１４は、スポンジのように小さな力で変形しない樹脂もしくは金属材料から形成され、耐熱性と低熱伝導が望まれることからシリコーンゴムや、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等を使用することが望ましい。

固定部材１４は、また、図１１に示すように、断面Ｌ字状に形成されている。固定部材１４は、円筒状に形成された筒部１４ａと、筒部１４ａの一方の端部の内周縁に連なった円筒状の延出部１４ｂと、を備えている。筒部１４ａの外径はスリーブ１２の内径より小さく形成され、延出部１４ｂの外径は規制部材１３の内径より小さく形成されている。筒部１４ａの内径と延出部１４ｂの内径とは等しく形成され、筒部１４ａの内面と延出部１４ｂの内面とは面一に設けられている。延出部１４ｂの径方向の厚さは、筒部１４ａの径方向の厚さより薄く設けられている。

前述した構成の固定部材１４は、軸方向において規制部材１３と断熱層１０２との間に配置され、内部に芯金１０１を収容するように取り付けられる。筒部１４ａは規制部材１３と断熱層１０２との間に配置され、外面はスリーブ１２の内面１２ｃと相対する。延出部１４ｂは芯金１０１と規制部材１３との間に配置され、外面は規制部材１３の内面と相対する。

前述した構成の定着ローラ１を製造する際には、まず、スリーブ１２の一端部１２ａの内面１２ｃに一方の規制部材１３を接着固定し、固定部材１４を取り付ける。そして、断熱ローラ１１をスリーブ１２の他端部１２ｂ側からスリーブ１２内部に挿入し、芯金１０１の一端を一方の規制部材１３の内部に挿入する。最後に、芯金１０１の他端に固定部材１４を取り付け、他方の規制部材１３をスリーブ１２の他端部１２ｂの内面１２ｃに接着固定する。

前述した構成の定着ローラ１においては、固定部材１４は弱い力では変形しないため、スリーブ１２に発生する寄り力Ｙでは断熱層１０２は固定部材１４を乗り越えることはなくスリーブ１２の軸方向の動きは確実に規制される。また、このようにして製作した定着ローラ１について、第一の実施形態と同様の方法で温度分布を調べたところ、均一な温度分布が得られた。

本実施形態によれば、断熱層１０２の両端部１０２ａ、１０２ｂがスリーブ１２の両端部１２ａ、１２ｂ（即ち、基材１０３の両端部）よりも軸方向においてさらに内側になるように設けられているとともに、断熱層１０２と規制部材１３との間に樹脂製または金属製の固定部材１４が設けられているので、断熱層１０２が弾性変形して規制部材１３を乗り越えようとしても固定部材１４によって確実にスリーブ１２が軸方向にずれることを防止でき、よって、定着ローラ１の回転中に寄り力Ｙが大きくなっても定着ローラ１の破損を防止することができる。

固定部材１４が断面Ｌ字状に形成されているので、Ｌ字状の一端である延出部１４ｂを規制部材１３と芯金１０１との間に挟み込んで、固定部材１４をより確実に断熱層１０２と規制部材１３との間に取り付けることができる。

前述した第五の実施形態においては、固定部材１４は、筒部１４ａと延出部１４ｂとによって断面Ｌ字状に形成されていた。しかしながら、本発明では、筒部１４ａのみを備えた固定部材１４でも十分な効果を得ることができる。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の定着ローラが用いられる電磁誘導加熱方式の定着装置の構成を示す断面図である。 図１に示された定着ローラの側面図及び要部を拡大して示す断面図である。 従来の定着ローラの模式的な断面図である。 本発明の第一の実施形態にかかる定着ローラの模式的な断面図である。 本発明の第二の実施形態にかかる定着ローラの模式的な断面図である。 本発明の第三の実施形態にかかる定着ローラの模式的な断面図である。 本発明の第四の実施形態にかかる定着ローラの模式的な断面図である。 本発明の第五の実施形態にかかる定着ローラの模式的な断面図である。 図４に示された規制部材の斜視図である。 図５に示された規制部材の（ａ）斜視図、及び（ｂ）断面図である。 図８に示された固定部材の斜視図である。 定着ローラに作用する力の説明図である。

符号の説明

１ 定着ローラ
１１ 断熱ローラ
１２ スリーブ
１２ａ 一端部
１２ｂ 他端部
１２ｃ 内面
１３ 規制部材
１３ａ テーパ面
１４ 固定部材
１５ 補強部材
２０ 定着装置
２１ 誘導加熱部
１０１ 芯金
１０２ 断熱層
１０２ａ 一端部
１０２ｂ 他端部
１０３ 基材
１０４ 発熱層
１０５ 弾性層
１０６ 離型層
１３１ 規制部材
１３２ 規制部材
１３２ａ 筒部
１３２ｂ 延出部

Claims (10)

1. （ａ）芯金、及び、該芯金の表面に形成された断熱層からなる断熱ローラと、（ｂ）基材、該基材の表面に形成された発熱層、該発熱層の表面に形成された弾性層、及び、該弾性層の表面に形成された離型層からなるスリーブと、を順次有する定着ローラにおいて、
   （イ）前記断熱層の両端部が前記基材の両端部よりも軸方向において内側になるように設けられ、そして、
   （ロ）前記基材の両端部の内面に、前記スリーブの軸方向の移動を規制する円筒状の規制部材が設けられている
   ことを特徴とする定着ローラ。
2. 前記基材と前記発熱層とを兼ねた発熱層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の定着ローラ。
3. 前記規制部材が、前記スリーブに接着固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の定着ローラ。
4. 前記規制部材の軸方向の内側に、前記規制部材の外面から軸方向の外側に向かって傾斜したテーパ面が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか一項に記載の定着ローラ。
5. 前記規制部材が、円筒状に形成された筒部と、前記スリーブと前記断熱層との間に配置されかつ前記筒部に連なった延出部と、を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか一項に記載の定着ローラ。
6. 前記スリーブと前記断熱層の端部との間及び前記スリーブと前記規制部材との間に亘って、補強部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか一項に記載の定着ローラ。
7. 前記補強部材がポリイミドから構成されていることを特徴とする請求項６記載の定着ローラ。
8. 前記断熱層の両端部が、前記基材の両端部よりも軸方向においてさらに内側になるように設けられているとともに、前記断熱層と前記規制部材との間に、樹脂製または金属製の固定部材が、設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか一項に記載の定着ローラ。
9. 前記固定部材が、断面Ｌ字状に形成されていることを特徴とする請求項８記載の定着ローラ。
10. （イ）一方の規制部材を前記スリーブの軸方向の一端部に接着固定する工程と、（ロ）前記スリーブを前記断熱ローラの表面に配置する工程と、（ハ）他方の規制部材を前記スリーブの軸方向の他端部に接着固定する工程と、を順次有することを特徴とする請求項１ないし請求項９のうちいずれか一項に記載の定着ローラの製造方法。

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