JP5129978B2 - 画像形成装置の定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載され、トナー像を加熱定着する画像形成装置の定着装置及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に使用される定着装置として、ヒートローラ（あるいは加熱ベルト等）と、加圧ローラとの間に形成されるニップにシート紙を挿通して、シート紙上のトナー像を加熱加圧定着する定着装置がある。このような加熱加圧式の定着装置を実現するため、近年、ヒートローラに金属導電層を設けて、この金属導電層を誘導加熱方式で加熱する誘導加熱定着装置がある。誘導加熱定着装置の１つとして、ヒートローラに弾性体層を設けて、その表面を金属導電層で覆い、この金属導電層を発熱させるための誘導電流発生コイルを、ヒートローラの周囲に対向配置する装置がある。このような装置は、誘導電流発生コイルに所定の電力を供給することにより生じる磁界により、ヒートローラ表面の金属導電層に渦電流を発生させて、この渦電流により、金属導電層を瞬時に加熱して、ヒートローラを加熱するものである。

上記のように、金属導電層を表面側に有するヒートローラは、定着性能を確保するために、加圧ローラとの間のニップ幅を確保する必要がある。このため、ヒートローラの芯材の外側に弾性体層を設けて、この弾性体層で金属導電層を支持することにより、加圧ローラの加圧力によりヒートローラ表面を撓ませて、所要のニップ幅を確保している。ヒートローラの弾性体層は、シリコンゴム材料を発泡してなる発泡ゴムあるいはスポンジ等を用いる。

一方、一般に細かい気泡を有する発泡ゴムやスポンジは、金属に比べて熱膨張率が大きい。このため、芯材の周囲に弾性体層を設けて、弾性体層により金属導電層を支持するヒートローラでは、加熱による弾性体層と金属導電層の熱膨張率の違いにより、ヒートローラの長手方向の硬度が不均一となる。このようなヒートローラの長手方向における硬度の不均一は、ニップ幅の変化やヒートローラ形状の変化を起こし、定着性に悪影響を及ぼす。

これを回避するため従来、ヒートローラの弾性体層を、中央部分の外径より両側部分の外径が大きいダンベル形状とする装置がある。この装置では、常温時には、ヒートローラの中央部分の弾性体層と金属導電層との間に空間を形成する一方、加熱時には、熱膨張した弾性体層により金属導電層を内側から押し上げて、ヒートローラの硬度が不均一になるのを防止している。（例えば特許文献１参照。）
特開２００５−４９８１２号公報(カラム１１１〜１２１、図２３、２４、２５)

しかしながら上述のように弾性体層をダンベル形状に形成した場合、ヒートローラがウォームアップ温度に達するまでは、ヒートローラの中央部分には空間が形成されていて、加圧ローラの加圧による負荷は、ヒートローラの両側部分に集中してしまう。しかも発泡ゴムあるいはスポンジ等からなる弾性体層は、金属製の芯材に比べて強度が弱い。このため、ヒートローラがウォームアップ温度に達する前に、ヒートローラの両側部分において、加圧ローラにより強い加圧力をかけてしまうと、芯材と弾性体層の境界付近において、強度の弱い弾性体層が破断する恐れがあり、ヒートローラの寿命が短くする恐れがあった。

そこで本発明は上記課題を解決するものであり、表面側に金属導電層を有し、芯材周囲の弾性体層により金属導電層を支持するヒートローラを用い、金属導電層を発熱することにより、ウォームアップの短縮を図る定着装置において、定着時に、ヒートローラの硬度を長手方向の全長に渡りほぼ均等に保持することにより良好な定着性を得るものである。又加圧ローラとの加圧接触に関わらず、ヒートローラの芯材と弾性体層との境界付近における弾性体層の破断を防止して、ヒートローラの長寿命化を図ることが出来る画像形成装置の定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するための手段として、芯部材及び、前記芯部材の外周に設けられる弾性体層並びに、前記弾性体層を覆ってなり両側部分にて前記弾性体層と接着される金属導電層を有し、中央部分にて前記弾性体層と前記金属導電層との間に空間を設けて、両側部にて前記弾性体層と前記金属導電層とを接着してなる加熱回転部材と、前記加熱回転部材の周囲に配置され、前記加熱回転部材を加熱する加熱機構とを有し、前記弾性体層と前記金属導電層とを接着する接着面積が、前記加熱回転部材の駆動側の側部よりも反対側の一側部が広いものである。

本発明によれば、芯部材とその周囲の弾性体層との境界近傍で、加圧部材との加圧接触により弾性体層に生じる応力を分散させることが出来る。これにより強度の弱い弾性体層が早期に破断されるのを防止出来、加熱回転部材の長寿命化を得られる。又定着時、加熱回転部材の硬度を、長手方向の全長に渡りほぼ均等に保持することが出来、良好な定着性を得られる。

この発明は、芯部材と弾性体層との境界近傍で、ヒートローラの両側部分の弾性体層に応力が集中するのを軽減する。

以下、この発明の実施例１について図１乃至図３を参照して詳細に説明する。図１はこの発明の実施例１の定着装置２６を搭載してなる画像形成装置１を示す概略構成図である。画像形成装置１は画像形成部２に記録媒体である用紙Ｐを供給するカセット機構３を備え、上面には自動原稿送り装置４により供給される原稿Ｄを読取るスキャナ部６を備える。カセット機構３から画像形成部２に至る搬送路７上にはレジストローラ８が設けられる。

画像形成部２は、感光体ドラム１１周囲に、感光体ドラム１１の矢印ｑの回転方向に従い順次感光体ドラム１１を一様に帯電する帯電装置１２、帯電された感光体ドラム１１にスキャナ装置６からの画像データに基づき潜像を形成するレーザ露光装置１３、現像装置１４、転写チャージャ１６、剥離チャージャ１７、クリーナ１８、除電ＬＥＤ２０を有している。画像形成部２は、周知の電子写真方式による画像形成プロセスにて感光体ドラム１１上にトナー像を形成し、用紙Ｐに転写する。

画像形成部２において、用紙Ｐの搬送方向下流には、トナー像を転写された用紙Ｐを排紙部２１方向に搬送する排紙搬送路２２が設けられる。排紙搬送路２２上には、感光体ドラム１１から剥離された用紙Ｐを定着装置２６に搬送する搬送ベルト２３、定着装置２６通過後の用紙Ｐを排紙部２１に排出する排紙ローラ２４が設けられる。

次に定着装置２６について述べる。図２は定着装置２６を示す概略説明図である。定着装置２６は、加熱回転部材であるヒートローラ２７と加圧部材である加圧ローラ２８とを有する。定着装置２６は、ヒートローラ２７の芯部材２７ａに回転力を供給するモータ４７を有する。加圧ローラ２８は軸部材２８ａを軸受け部材６０で押し上げて、ヒートローラ２７に対して４０ｋｇの加圧力で加圧接触可能となっている。軸受け部材６０は、軸部材２８ａを支持する軸受けバー６０ａをバネ６０ｂで常時ヒートローラ２７方向に押し付けている。ヒートローラ２７に加圧ローラ２８が加圧接触されると、ヒートローラ２７表面が弾性変形する。これによりヒートローラ２７及び加圧ローラ２８間には、用紙の搬送方向に対して一定の接触幅を有するニップ３０が形成される。

ヒートローラ２７の周囲には、ヒートローラの矢印ｒの回転方向に沿って、定着後の用紙Ｐの巻きつきを防止する剥離爪３１、ヒートローラ２７端部の表面温度を検知するサーミスタ３２、誘導加熱機構である誘導加熱装置３３、クリーニング装置３４、ヒートローラ２７の表面温度を非接触で検知する赤外線温度センサ３６及び、ヒートローラ２７の表面温度の異常を検知して、加熱を遮断するためのサーモスタット３７が設けられる。ヒートローラ２７は、例えば、直径２４ｍｍの芯部材２７ａの周囲に弾性体層である発泡ゴム層２７ｂ、金属導電層２７ｃ、シリコンゴム層２７ｄ及び、離型層２７ｅを有し、直径４０ｍｍに形成される。

加圧ローラ２８の周囲には、加圧ローラの矢印ｓ方向の回転方向に沿って、用紙Ｐの巻きつきを防止する剥離爪４４及びクリーニングローラ４６が設けられる。加圧ローラ２８は、例えば、軸部材２８ａ周囲に弾性を有するシリコンゴム層２８ｂと、フッ素ゴム等からなる離型層２８ｃを有し、直径４０ｍｍに形成される。

発泡ゴム層２７ｂとは、製造時に発泡工程を経たものであって、例えばシリコンゴム等を発泡させたシリコン発泡ゴム等をいう。金属製の芯部材２７ａは、例えば鉄からなり、外周に発泡ゴム層２７ｂが接着されている。発泡ゴム層２７ｂは図３に示すように、常温時、軸方向の両側部分１２７ｂ、１２７ｃの肉厚ｒ４が７．５ｍｍであり、中央部分１２７ａの肉厚ｒ３が７ｍｍになるように形成される。これにより、発泡ゴム層２７ｂの中央部分１２７ａの外径ｒ１は３８ｍｍとされ、両側部分１２７ｂ、１２７ｃの外径ｒ２は３９ｍｍとされる。

従って常温時、ヒートローラ２７の軸方向の中央部分１２７ａにおいては、発泡ゴム層２７ｂと金属導電層２７ｃとの間に約０．５ｍｍの空間が形成される。発泡ゴム層２７ｂの肉厚が７ｍｍである軸方向の中央部分１２７ａの長さＤ１は２５６ｍｍ、モータ４７が接続される駆動側の発泡ゴム層２７ｂの肉厚が７．５ｍｍである側部１２７ｂの長さＤ２は３０ｍｍ、駆動側と反対側の発泡ゴム層２７ｂの肉厚が７．５ｍｍである、一側部１２７ｃの長さＤ３は５０ｍｍに形成される。発泡ゴム層２７ｂの駆動側の側部１２７ｂには、発泡ゴム層２７ｂが熱膨張したときに、金属導電層２７ｃとの空間の空気を逃がすための空気抜き２９が形成される。

ヒートローラ２７の金属導電層２７ｃは、例えば厚さ０．０２〜０．１ｍｍのアルミニウム（Ａｌ）からなり、発泡ゴム層２７ｂを覆っている。金属導電層２７ｃの材料は、ニッケル（Ｎｉ）あるいは鉄（Ｆｅ）等、渦電流により発熱する材料であれば限定されない。シリコンゴム層２７ｄは、厚さ２００μｍ程度に形成される。離型層２７ｅは、厚さ３０μｍ程度のフッ素樹脂（ＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル）またはＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、若しくはＰＦＡとＰＴＦＥの混合物等)により構成される。肉厚が７．５ｍｍである、発泡ゴム層２７ｂの両側部分１２７ｂ、１２７ｃと金属導電層２７ｃとは、シリコン系の耐熱接着剤により接着される。即ち、ヒートローラ２７の両側部における発泡ゴム層２７ｂと金属導電層２７ｃとの接着面積は、ヒートローラ２７の駆動側の側部１２７ｂの接着面積より駆動側と反対側の一側部１２７ｃの接着面積の方が広くなっている。

誘導加熱装置３３は、誘導加熱コイル３３ａを有する。誘導加熱コイル３３ａに駆動電流を供給すると、誘導加熱コイル３３ａは磁界を生じる。誘導加熱装置３３は、この磁界により金属導電層２７ｃに渦電流を発生させて、金属導電層２７ｃを発熱させる。

次に作用について述べる。ウォームアップの開始時に画像形成装置１の電源をＯＮすると、モータ４７が駆動され、ヒートローラ２７は矢印ｒ方向に回転される。又誘導加熱コイル３３ａに駆動電流が供給され、金属導電層２７ｃが加熱される。加圧ローラ２８はヒートローラ２７に従動回転される。

ウォームアップを完了するまでは、ヒートローラ２７の中央部分１２７ａには空間が介在されることから、ヒートローラ２７に従動する加圧ローラ２８の加圧接触によりヒートローラ２７に掛かる負荷は、ほぼヒートローラ２７の両側部分１２７ｂ、１２７ｃに掛かる。このため、ヒートローラ２７の両側部分１２７ｂ、１２７ｃにおいて、芯部材２７ａと発泡ゴム層２７ｂの境界部分に応力が集中する。特にヒートローラの駆動側と反対側の一側部１２７ｃには、ヒートローラ２７の表面側からの駆動力の伝達遅れにより発泡ゴム層２７ｂがねじれる応力と、モータ４７からの駆動力の伝達遅れにより発泡ゴム層２７ｂがねじれる応力とが加わる。即ち特にヒートローラの駆動側と反対側の一側部１２７ｃでは、発泡ゴム層２７ｂがねじれて破断される恐れが大きい。

但し駆動側と反対側の一側部１２７ｃは、発泡ゴム層２７ｂと金属導電層２７ｃとの接着面積が広いので、一側部１２７ｃに特に大きな応力が掛かったとしても、発泡ゴム層２７ｂに掛かる応力はより広い面積に分散されて、芯部材２７ａと発泡ゴム層２７ｂの境界部分の発泡ゴム層２７ｂがねじれて破断されるのを回避できる。

この後誘導加熱装置３３による金属導電層２７ｃの加熱が進むと、発泡ゴム層２７ｂ及び金属導電層２７ｃは熱膨張される。但し金属導電層２７ｃに比べて発泡ゴム層２７ｂの熱膨張率が大きいので、ヒートローラ２７の中央部分１２７ａの空間は、熱膨張された発泡ゴム層２７ｂに埋められる。即ちヒートローラ２７の中央部分１２７ａにおいて発泡ゴム層２７ｂと金属導電層２７ｃとが密着される。

尚、ヒートローラ２７の中央部分１２７ａの空間に存在していた空気は、発泡ゴム層２７ｂの駆動側の側部１２７ｂに設けられる空気抜き２９から外部に排出される。この様に発泡ゴム層２７ｂが熱膨張して、中央部分１２７ａにて金属導電層２７ｃに密着すると、ヒートローラ２７の硬度は、軸方向全長に渡りほぼ均等になる。この結果、ヒートローラ２７及び加圧ローラ２８間には、軸方向全長に渡りトナー像を十分に定着可能な均等なニップ幅を有するニップ３０が形成される。

ヒートローラ２７の温度がウォームアップ完了温度である１７０℃に到達すると、画像形成装置１は、赤外線温度センサ３６からの検知結果により、ウォームアップを完了した旨を検知する。更に画像形成装置１のコントロールパネル（図示せず)等に、ウォームアップを完了し、レディ状態にあることを表示する。ヒートローラ２７がウォームアップ完了温度に達した後は、赤外線温度センサ３６及びサーミスタ３２の検知結果に従い、誘導加熱装置３３をオン／オフ制御して、１６０±１０℃のレディ温度を保持する。

この後プリント操作を指示されると、画像形成装置１は、画像形成プロセスを開始する。画像形成部２では矢印ｑ方向に回転する感光体ドラム１１が、帯電装置１２により一様に帯電され、レーザ露光装置１３により原稿情報に応じたレーザ光を照射されて、静電潜像を形成される。次いで感光体ドラム１１に形成された静電潜像が、現像装置１４により現像され、感光体ドラム１１上にトナー像を形成される。

感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、転写チャージャ１６により用紙Ｐに転写される。次いで用紙Ｐは感光体ドラム１１から剥離されて、定着装置２６に搬送される。定着装置２６にて用紙Ｐは、モータ４７により駆動回転するヒートローラ２７及び、ヒートローラ２７に従動回転する加圧ローラ２８間のニップ３０に挿通され、トナー像を加熱加圧定着される。

このとき、ニップ３０に生じる加圧力がヒートローラ２７の全長に渡りほぼ均等であり、ヒートローラ２７の全長に渡り、ヒートローラ２７及び加圧ローラ２８間に十分且つ均等なニップ幅が確保される。これにより、用紙Ｐ上のトナー像は、走査方向全長に渡り良好に定着される。又この定着時には、ヒートローラ２７の芯部材２７ａに接する発泡ゴム層２７ｂの境界部分にかかる応力が、ヒートローラ２７の両側部分１２７ｂ、１２７ｃに集中することがなく、ヒートローラ２７の全長に渡りほぼ均一となる。この後全てのプリント操作を終了して、電源をＯＦＦすると、熱膨張率が大きい発泡ゴム層２７ｂは、ヒートローラ２７の温度低下により、金属導電層２７ｃに比べてより大きい比率で縮小される。この結果、発泡ゴム層２７ｂと金属導電層２７ｃとの間に、再度空間を生じることとなる。

この実施例によれば、常温時には、発泡ゴム層２７ｂの両側部分１２７ｂ、１２７ｃの外径が、中央部分１２７ａより肉厚となるように形成している。この結果、発泡ゴム層２７ｂ及び金属導電層２７ｃの熱膨張率の違いにかかわらず、ウォームアップを完了し、発泡ゴム層２７ｂが熱膨張された定着時においては、ヒートローラ２７の硬度は軸方向全長にわたりほぼ均等となる。従って、ヒートローラ２７及び加圧ローラ２８間のニップ３０では、ヒートローラ２７の軸方向全長に渡り十分且つ均等なニップ幅を確保出来、ヒートローラ２７の軸方向全長に渡り均等な加圧力を得られる。この結果用紙Ｐ上のトナー像は、走査方向の全長に渡り良好な定着性能を得られる。

更にこの実施例によれば、発泡ゴム層２７ｂの肉厚が７．５ｍｍのヒートローラ２７の駆動側の側部１２７ｂの長さが３０ｍｍであるのに比べて、駆動側と反対側の発泡ゴム層２７ｂの肉厚が７．５ｍｍの一側部１２７ｃの長さが５０ｍｍと長く、ヒートローラ２７の駆動側の側部１２７ｂに比べて、駆動側と反対側の一側部１２７ｃと金属導電層２７ｃとの接着面積が広くされている。従って駆動側と反対側の一側部１２７ｃは、加圧ローラ２８の加圧接触により、芯部材２７ａと発泡ゴム層２７ｂの境界部分に、より大きな応力を受けるにもかかわらず、より広い接着面積に応力を分散することが出来る。この結果、特に破断し易い駆動側と反対側の一側部１２７ｃにおいて、面積当たりの応力を低減でき、芯部材２７ａと発泡ゴム層２７ｂの境界部分にて発泡ゴム層２７ｂが破断するのを防止でき、ヒートローラ２７の長寿命化を得られる。

次にこの発明の実施例２について説明する。この実施例２は上述した実施例１において、ヒートローラの弾性体層の構造が異なるものであり、他は実施例１と同様である。従ってこの実施例２にあっては、前述の実施例１で説明した構成と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

実施例２のヒートローラ７０は、図４に示すように、芯部材２７ａ周囲の弾性体層であるシリコン層７１が、発泡工程を行っていないシリコンゴムからなるソリッドゴム層７１ａと、発泡工程を行ったシリコンゴムからなる発泡ゴム層７１ｂからなっている。ソリッドゴム層７１ａは、ヒートローラ７０の軸方向の中央部分７２ａの肉厚が４．０ｍｍ、両側部分の肉厚が４．５ｍｍになるよう形成されている。ソリッドゴム層７１ａの周囲には、軸方向に一様に３ｍｍの厚さに形成される発泡ゴム層７１ｂが積層される。ソリッドゴム層７１ａと発砲ゴム層７１ｂは、シリコン系の耐熱接着剤で接着される。即ち、強度の低い発泡ゴム層７１ｂの内周は、芯部材２７ａ周囲に形成される比較的強度が強く、外周が大きいソリッドゴム層７１ａに接着されている。

これにより常温において、シリコン層７１は、図５に示すように軸方向の中央部分７２ａの肉厚ｒ５が７．０ｍｍであり両側部分７２ｂの肉厚ｒ６が７．５ｍｍとなっている。シリコン層７１の表面外周は金属導電層２７ｃ、シリコンゴム層２７ｄおよび離型層２７ｅで覆われている。シリコン層７１の両側部分７２ｂは、金属導電層２７ｃと、シリコン系の耐熱接着剤により接着される。常温時、ヒートローラ７０の軸方向の中央部分７２ａにおいては、シリコン層７１と金属導電層２７ｃとの間に約０．５ｍｍの空間が形成される。シリコン層７１の、軸方向の中央部分７２ａの長さＤ４は２７６ｍｍ、両側端部７２ｂの長さＤ５は３０ｍｍに形成される。シリコン発泡ゴム層７１ｂの一方の側部には、実施例１と同様シリコン層７１が熱膨張したときに、金属導電層２７ｃとの空間の空気を逃がすための空気抜き７３が形成される。

このヒートローラ７０は、ウォームアップを完了するまでは中央部分７２ａに空間が介在されることから、ヒートローラ７０に従動する加圧ローラ２８の加圧接触による負荷は、ほぼヒートローラ７０の両側部分７２ｂに掛っている。このため、ヒートローラ７０の両側部分７２ｂにおいて、芯部材２７ａとシリコン層７１の境界部分に応力が集中する。但しシリコン層７１の、芯部材２７ａとの接触面側は、比較的強度が強いソリッドゴム層７１ａで形成されている。そしてソリッドゴム層７１ａの外周に、より弾性力のある発泡ゴム層７１ｂが積層されている。即ち、弾性力が大きいものの強度の弱い発泡ゴム層７１ｂは、径の大きいソリッドゴム層７１ａに接着されている。これにより加圧ローラ２８の負荷により発泡ゴム層７１ｂの内周に生じる応力は、ソリッドゴム層７１ａとの接触領域であるより広い領域に分散されることとなる。従って、シリコン層７１は、芯部材２７ａとの境界部分がねじれて破断される恐れが無い。しかもシリコン層７１は外周側が発泡ゴム層７１ｂから形成されることから、その弾性力を損なうことも無い。

この後ウォームアップが開始されて、誘導加熱装置３３による金属導電層２７ｃの加熱が進むと、シリコン層７１が熱膨張されて、ヒートローラ７０の中央部分７２ａの空間は埋められてシリコン層７１と金属導電層２７ｃとが密着される。これによりヒートローラ７０の硬度は、軸方向全長に渡りほぼ均等となり、ヒートローラ７０及び加圧ローラ２８間には、軸方向全長に渡りトナー像を十分に定着可能なニップ幅を有するニップ３０が形成される。ヒートローラがこのような状態になった後、実施例１と同様に画像形成プロセスを実施することとなる。

この実施例２によれば、前述の実施例１と同様、ヒートローラ７０がウォームアップを完了して、シリコン層７１が熱膨張された定着時においては、ヒートローラ７０及び加圧ローラ２８間のニップ３０は、ヒートローラ７０の軸方向全長に渡り均等な加圧力を得られる。この結果ヒートローラ７０の全長に渡り、均等で良好な定着性能を得られる。

又この実施例によれば、シリコン層７１を２層にして、発泡ゴム層７１ｂをソリッドゴム層７１ａの外周に接着形成している。従ってヒートローラ７０の両側部分７２ｂにあって、シリコン層７１が熱膨張される迄に、加圧ローラ２８の加圧接触による負荷により発泡ゴム層７１ｂの内周に生じる応力を、より広い領域に分散できる。この結果、ヒートローラ７０の両側部分７２ｂにおいて、発泡ゴム層７１ｂに生じる面積当たりの応力を低減出来、発泡ゴム層７１ｂの内周が破断するのを防止でき、ヒートローラ７０の長寿命化を得られる。

尚この実施例２では、弾性体層をソリッドゴム層と発泡ゴム層の２層構造としたが、弾性体層は、弾性力を損なわず且つ破壊を防止可能であれば、その材質は限定されない。例えば、発泡率の異なる２種類の発泡ゴム層を用いて、発泡率が低く強度が強い発泡ゴム層を芯部材側に設けて芯部材に接着し、発泡率が高く弾性力が大きいものの強度が低い発泡ゴム層をその外周に接着すれば、芯部材と弾性体層との境界での弾性体層の破断を防止できると共に、ヒートローラの弾性特性を良好に保持できる。又、弾性体層の材料もシリコンに限定されない。

次にこの発明の実施例３について説明する。この実施例３は上述した実施例２において、シリコン層７１のソリッドゴム層７１ａと発泡ゴム層７１ｂとの接着部分の構造が異なるものであり、他は実施例２と同様である。従ってこの実施例３にあっては、前述の実施例２で説明した構成と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

実施例３は図６に示すように、前述の実施例２と同様、ヒートローラ７４のシリコン層７１の、芯部材２７ａとの接触面側は、比較的強度が強いソリッドゴム層７１ａで形成されている。そしてソリッドゴム層７１ａの外周に発泡ゴム層７１ｂが積層されている。更にソリッドゴム層７１ａと発泡ゴム層７１ｂの境界面７５は凹凸の入れ子状に形成されている。境界面７５の凹凸の段差は２ｍｍとされる。

シリコン層７１の表面外周は金属導電層２７ｃ、シリコンゴム層２７ｄおよび離型層２７ｅで覆われている。発泡ゴム層７１ｂの両側部分と金属導電層２７ｃは、シリコン系の耐熱接着剤により接着される。常温時、ヒートローラ７４の中央部分においては、発泡ゴム層７１ｂと金属導電層２７ｃとの間に約０．５ｍｍの空間が形成される。

この様にしてなるヒートローラ７４を用いて、ウォームアップ時に、前述の実施例２と同様に電源をＯＮすると、ウォームアップが完了し、シリコン層７１が膨張する迄は、加圧ローラ２８との加圧接触による負荷がヒートローラ７４の両側部分に集中する。但しシリコン層７１の、芯部材２７ａとの接触面側は、比較的強度が強いソリッドゴム層７１ａで形成されている。更に強度の弱い発泡ゴム層７１ｂは径の大きいソリッドゴム層７１ａの外周に積層されている。従って加圧ローラ２８の負荷により、ヒートローラ７４の両側部分にて発泡ゴム層７１ｂの内周に生じる応力は、より広い接触領域に分散される。しかもソリッドゴム層７１ａと発泡ゴム層７１ｂの境界面７５の凹凸の入れ子状によっても、両者の接触面積は更に拡大されている。これによりシリコン層７１は、発泡ゴム層７１ｂが破断されるのを回避出来る。しかもシリコン層７１の外周側が発泡ゴム層７１ｂであることから、その弾性力を損なうことも無い。この後、ウォームアップが完了し、シリコン層７１が熱膨張されて、ヒートローラ７４の中央部分の空間が埋められて、シリコン層７１と金属導電層２７ｃとが密着されると、ヒートローラ７４の硬度は、軸方向全長に渡りほぼ均等となり、ヒートローラ７４及び加圧ローラ２８間には、軸方向全長に渡りトナー像を十分に定着可能なニップ幅を有するニップ３０が形成される。ヒートローラ７４がこのような状態になるのを待って、前述の実施例２と同様に画像形成プロセスを実施する。

この実施例３によれば、前述の実施例２と同様、定着時には、ヒートローラ７４及び加圧ローラ２８間のニップ３０は、ヒートローラ７４の全長に渡り均等な加圧力を得られ、良好な定着画像を得られる。更にこの実施例によれば、比較的強度の弱い発泡ゴム層７１ｂをソリッドゴム層７１ａの外周に接着している。これにより発泡ゴム層７１ｂに生じる応力が分散される。又その上にソリッドゴム層７１ａと発泡ゴム層７１ｂの境界面７５を凹凸の入れ子状にして、その接着面を更に大きくしている。従ってこの実施例によれば、ヒートローラ７４がウォームアップ温度に達するまで、ヒートローラ７４に従動する加圧ローラ２８の加圧接触により、ヒートローラ７４の両側部分にて、発泡ゴム層７１ｂの内周に生じる応力を、更に広い領域に分散できる。この結果、ヒートローラ７４の両側部分で、発泡ゴム層７１ｂの内周が破断するのをより確実に防止でき、ヒートローラ７４の更なる長寿命化を得られる。

更にソリッドゴム層７１ａと発泡ゴム層７１ｂの境界面７５が凹凸の入れ子状に形成されることから、ヒートローラ７４の全長にわたり、発泡ゴム層７１ｂの内周に生じる応力を十分に分散でき、ウォームアップを完了した後においても、発泡ゴム層７１ｂの内周がねじれて破断するのをより確実に防止することができる。

尚この実施例３でも、２層の弾性部材からなる弾性体層は、発泡ゴム層の破壊を防止可能であれば、その材質あるいは材料等限定されない。例えば、発泡率の異なる２種類の発泡ゴム層を用いて弾性体層を形成しても良い。この場合、発泡率が低く強度が強い発泡ゴム層を芯部材と接着すれば、芯部材と弾性体層との境界での弾性体層の破断を防止できると共に、ヒートローラ７４の弾性特性を良好に保持できる。又、弾性体層の材料もシリコンに限定されない。

次にこの発明の実施例４について説明する。この実施例４は上述した実施例３において、ヒートローラの中央部分の構造が異なるものであり、他は実施例３と同様である。従ってこの実施例４にあっては、前述の実施例３で説明した構成と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

実施例４は図７に示すようにヒートローラ７６の両側部分７８ｂのシリコン層７７をソリッドゴム層７７ａと発泡ゴム層７７ｂの２層構造とする。更にソリッドゴム層７７ａと発泡ゴム層７７ｂの境界面８０を凹凸の入れ子状に形成する。ヒートローラ７６の中央部分７８ａのシリコン層７７は、発泡ゴム層７７ｂのみで形成して、芯部材２７ａの周囲に直接発泡ゴム層７７ｂを接着している。

常温時におけるヒートローラ７６の両側部分７８ｂの、ソリッドゴム層７７ａ及び発泡ゴム層７７ｂの合計の肉厚ｒ７は７．５ｍｍであり、中央部分７８ａの発泡ゴム層７７ｂの肉厚ｒ８は７ｍｍとされる。シリコン層７７の表面外周は金属導電層２７ｃ、シリコンゴム層２７ｄおよび離型層２７ｅで覆われている。この時、ヒートローラ７６の中央部分７８ａにおいては、発泡ゴム層７７ｂと金属導電層２７ｃとの間に約０．５ｍｍの空間が形成される。発泡ゴム層７７ｂの両側部分７８ｂと金属導電層２７ｃは、シリコン系の耐熱接着剤により接着される。

この様にしてなるヒートローラ７６を用いて、ウォームアップ時に、前述の実施例３と同様に電源をＯＮすると、ウォームアップが完了してシリコン層７７が膨張する迄は、ヒートローラ７６に従動する加圧ローラ２８との加圧接触による負荷が、ヒートローラ７６の両側部分７８ｂに集中する。但し両側部分７８ｂにおいては、弾性力の大きい発泡ゴム層７７ｂは、強度の強いソリッドゴム層７７ａ周囲に形成される。又、ソリッドゴム層７７ａと発砲ゴム層７７ｂとの境界面が凹凸の入れ子状に形成される。この結果、発砲ゴム層７７ｂのソリッドゴム層７７ａとの接触面積が拡大されていて、ヒートローラ７６の両側部７８ｂにおいて発泡ゴム層７７ｂの内周に生じる応力が分散されるので、強度の弱い発泡ゴム層７７ｂがねじれて破断されるのを回避出来る。

この後、ウォームアップが完了し、ヒートローラ７６の中央部分７８ａの空間が埋められて発砲ゴム層７７ｂと金属導電層２７ｃとが密着されると、ヒートローラ７６の硬度は、軸方向全長に渡りほぼ均等となり、ヒートローラ７６及び加圧ローラ２８間には、軸方向全長に渡りトナー像を十分に定着可能なニップ幅を有するニップ３０が形成される。ヒートローラ７６がこのような状態になるのを待って、前述の実施例２と同様に画像形成プロセスを実施する。このとき、ヒートローラ７６の中央部分７８ａは発泡ゴム層７７ｂのみで弾性力を得ている。これにより、ヒートローラ７６の中央部分７８ａにあっては、軸方向全長に渡りソリッドゴム層７７ａの凹凸の影響を受けるおそれがなく、極めて滑らかな加圧力を得られる。

この実施例４によれば、シリコン層７７が熱膨張された定着時においては、ヒートローラ７６及び加圧ローラ２８間のニップ３０は、ヒートローラ７６の軸方向全長に渡り均等な加圧力を得られる。更に、ヒートローラ７６の中央部分７８ａにあっては、凹凸の入れ子状のソリッドゴム層７７ａを用いないので、ソリッドゴム層７７ａの凹凸形状が発泡ゴム層７７ｂにまで影響する恐れが全く無く、より均等で良好な定着画像を得られる。

又この実施例によれば、ヒートローラ７６の両側部分７８ｂにて、ソリッドゴム層７７ａと発泡ゴム層７７ｂの境界面８０を凹凸の入れ子状にして、その接触面積をより大きく出来る。従って、特にウォームアップに達するまでにヒートローラ７６の両側部分７８ｂにて、発泡ゴム層７７ｂの内周に生じるより大きな応力を分散出来る。この結果、ヒートローラ７６の両側部分７８ｂの発泡ゴム層７７ｂの内周の破断を防止でき、ヒートローラ７６の長寿命化を得られる。

なおこの実施例４では、前述の実施例３と同様、弾性体層の材質あるいは材料等限定されない。例えば、発泡率が低く強度が強い発泡ゴム層の外周に発泡率が高く弾性力の大きい発泡ゴム層を積層しても良い。又、弾性体層の材料もシリコンに限定されない。

次にこの発明の実施例５について説明する。この実施例５は前述した実施例１において、芯部材及び発泡ゴム層の構造が異なるものであり、他は実施例１と同様である。従ってこの実施例５にあっては、前述の実施例１で説明した構成と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

実施例５のヒートローラ８１は、図８に示すように、芯部材８１ａの軸方向の中央部分８２ａの外径ｒ１０は２４ｍｍ、両側部分８２ｂの外径ｒ１１は２５ｍｍとされる。芯部材８１ａの周囲には、発泡ゴム層８１ｂが接着される。即ち、ウォームアップ完了前に負荷が集中してしまう、ヒートローラ８１の両側部分８２ｂにあっては、芯部材８１ａの外周を大きくしている。これによりヒートローラ８１の両側部分８２ｂでは、中央部分８２ａに比べて、発泡ゴム層８１ｂと芯部材８１ａとの接着面積が拡大されている。発泡ゴム層８１ｂは、軸方向に７ｍｍの一様な厚さとされている。これにより、発泡ゴム層８１ｂの中央部分８２ａの外径は３８ｍｍ、両側部分８２ｂの外径は３９ｍｍとなる。

発泡ゴム層８１ｂの表面外周は金属導電層２７ｃ、シリコンゴム層２７ｄおよび離型層２７ｅで覆われている。発泡ゴム層８１ｂの両側部分８２ｂと金属導電層２７ｃは、シリコン系の耐熱接着剤により接着される。常温時、ヒートローラ８１の中央部分８２ａにおいては、発泡ゴム層８１ｂと金属導電層２７ｃとの間に約０．５ｍｍの空間が形成される。

この様にしてなるヒートローラ８１を用いて、ウォームアップ時に、前述の実施例１と同様に電源をＯＮすると、ウォームアップが完了し、発砲ゴム層８１ｂが膨張する迄は、ヒートローラ８１の両側部分８２ｂに負荷が集中する。但し両側部分８２ｂにおいては、芯部材８１ａの外径が大きく形成されることから、発泡ゴム層８１ｂと芯部材８１ａとの接触面積が拡大されている。これによりヒートローラ８１の両側部分８２ｂにおいて、発泡ゴム層８１ｂの内周に生じる応力が分散され、強度の弱い発泡ゴム層８１ｂがねじれて破断するのを回避している。

この後、ウォームアップが完了し、発砲ゴム層８１ｂが熱膨張されて、ヒートローラ８１の中央部分８２ａの空間が埋められて、発砲ゴム層８１ｂと金属導電層２７ｃとが密着されると、ヒートローラ８１の硬度は、軸方向全長に渡りほぼ均等となり、ヒートローラ８１及び加圧ローラ２８間には、軸方向全長に渡りトナー像を十分に定着可能なニップ幅を有するニップ３０が形成される。ヒートローラ８１がこのような状態になるのを待って、画像形成プロセスを実施する。

この実施例５によれば、実施例１と同様、発砲ゴム層８１ｂが熱膨張された定着時には、ニップ３０は、ヒートローラ８１の軸方向全長に渡り均等な加圧力を得られ、用紙Ｐ上のトナー像は、走査方向全長に渡り、均等で良好な定着画像を得られる。更にこの実施例によれば、ヒートローラ８１の両側部分８２ｂでは、芯部材８１ａの外径が大きく形成されていて、芯部材８１ａと発泡ゴム層８１ｂとの接触面積が大きくなっている。従ってヒートローラ８１の両側部分８２ｂにあっては、発泡ゴム層８１ｂの内周に生じる応力が分散され、発泡ゴム層８１ｂの内周部分が破断するのを防止でき、ヒートローラ８１の長寿命化を得られる。

次にこの発明の実施例６について説明する。この実施例６は上述した実施例１において、芯部材及び発泡ゴム層の構造が異なると共に、芯部材の材質更にはヒートローラのサイズが異なるものである。他は実施例１と同様である。従ってこの実施例６にあっては、前述の実施例１で説明した構成と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

実施例６は図９に示すように、ヒートローラ８３の、鉄製の芯部材８３ａの外周を、凹凸の入れ子状に形成する。芯部材８３ａの最小直径を３０ｍｍ、最大直径を３３ｍｍとする。図９に示すｒ１２は、芯部材８３ａの最大半径を示し、ｒ１３は、芯部材８３ａの最小半径を示す。芯部材８３ａ外周に形成される発泡ゴム層８３ｂの内周は、芯部材８３ａの凹凸の入れ子状に噛み合い、芯部材８３ａに接着される。これにより、芯部材８３ａと発泡ゴム層８３ｂとの接着面積が拡大されている。

常温時における発泡ゴム層８３ｂの軸方向の両側部分の肉厚は、中央部分に比べて０．５ｍｍ厚くなるよう形成される。これにより発泡ゴム層８３ｂの中央部分の外径は４４ｍｍ、両側部分の外径は４５ｍｍとなっている。発泡ゴム層８３ｂの表面外周は金属導電層２７ｃ、シリコンゴム層２７ｄおよび離型層２７ｅで覆われている。発泡ゴム層８３ｂの両側部分と金属導電層２７ｃは、シリコン系の耐熱接着剤により接着される。常温時、ヒートローラ８３の中央部分では、発泡ゴム層８３ｂと金属導電層２７ｃとの間に約０．５ｍｍの空間が形成される。

この様にしてなるヒートローラ８３を用いて、ウォームアップ時に、前述の実施例１と同様に電源をＯＮすると、ウォームアップが完了し、発砲ゴム層８３ｂが膨張する迄は、ヒートローラ８３の両側部分に負荷が集中する。但し芯部材８３ａと発泡ゴム層８３ｂとが、凹凸の入れ子状に噛み合っていて、その接着面積が大きいことから、ヒートローラ８３の両側端部にて発泡ゴム層８３ｂの内周に生じる応力がより分散される。これにより発泡ゴム層８３ｂがねじれて破断するのを回避している。

この後、ウォームアップが完了し、発砲ゴム層８３ｂが熱膨張されて、ヒートローラ８３の中央部分の空間が埋められて、発砲ゴム層８３ｂと金属導電層２７ｃとが密着されると、ヒートローラ８３の硬度は、軸方向全長に渡りほぼ均等となり、ヒートローラ８３及び加圧ローラ２８間には、軸方向全長に渡りトナー像を十分に定着可能なニップ幅を有するニップ３０が形成される。ヒートローラ８３がこのような状態になるのを待って、前述の実施例１と同様に画像形成プロセスを実施する。

この実施例によれば、実施例１と同様、発砲ゴム層８３ｂが熱膨張された定着時、ヒートローラ８３と加圧ローラ２８との間のニップ３０は、ヒートローラ８３の全長に渡り均等な加圧力を得られ、用紙Ｐ上のトナー像は、走査方向全長に渡り、均等で良好な定着画像を得られる。更にこの実施例によれば、発泡ゴム層８３ｂが芯部材８３ａと全長に渡り凹凸の入れ子状に噛み合っていることから、芯部材８３ａと発泡ゴム層８３ｂとの接触面積が大きくなっている。従って発泡ゴム層８３ｂの内周に生じる応力が、分散されて、発泡ゴム層８３ｂの内周が破断するのを防止出来、ヒートローラ８３の長寿命化を得られる
尚この発明は、上記実施例に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変更可能であり、弾性体層の材質や構造あるいは形状等は限定されず、例えば弾性体層と金属導電層の空間は弾性体層の熱膨張を吸収可能であればその空間の大きさ等限定されない。又弾性部材の弾性係数等も任意である。

本発明の実施例１の画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明の実施例１の定着装置を、ヒートローラの軸と直交する方向から見た概略説明図である。 本発明の実施例１のヒートローラを示す概略説明図である。 本発明の実施例２のヒートローラの、軸と直交する方向の断面を示す概略説明図である。 本発明の実施例２のヒートローラを示す概略説明図である。 本発明の実施例３のヒートローラの、軸と直交する方向の断面を示す概略説明図である。 本発明の実施例４のヒートローラを示す概略説明図である。 本発明の実施例５のヒートローラを示す概略説明図である。 本発明の実施例６のヒートローラの、軸と直交する方向の断面を示す概略説明図である。

符号の説明

１…画像形成装置
２…画像形成部
３…カセット機構
４…自動原稿送り装置
６…スキャナ部
７…搬送路
２６…定着装置
２７…ヒートローラ
２７ａ…芯部材
２７ｂ…発泡ゴム層
２７ｃ…金属導電層
２７ｄ…シリコンゴム層
２７ｅ…離型層
２８…加圧ローラ
２９…空気抜き
３３…誘導加熱装置

Claims (8)

1. 芯部材及び、前記芯部材の外周に設けられる弾性体層並びに、前記弾性体層を覆ってなり両側部分にて前記弾性体層と接着される金属導電層を有し、中央部分にて前記弾性体層と前記金属導電層との間に空間を設けて、両側部にて前記弾性体層と前記金属導電層とを接着してなる加熱回転部材と、
   前記加熱回転部材の周囲に配置され、前記加熱回転部材を加熱する加熱機構とを具備する画像形成装置の定着装置において、
   前記弾性体層と前記金属導電層とを接着する接着面積が、前記加熱回転部材の駆動側の側部よりも反対側の一側部が広いことを特徴とする画像形成装置の定着装置。
2. 芯部材及び、前記芯部材の外周に設けられる弾性体層並びに、前記弾性体層を覆ってなり両側部分にて前記弾性体層と接着される金属導電層を有し、中央部分にて前記弾性体層と前記金属導電層との間に空間を設けて、両側部にて前記導電体層と前記金属導電層とを接着してなる加熱回転部材と、
   前記加熱回転部材の周囲に配置され、前記加熱回転部材を加熱する加熱機構とを具備する画像形成装置の定着装置において、
   少なくとも前記加熱回転部材の駆動側と反対側の一側部における前記弾性体層が、少なくとも前記加熱回転部材の駆動側と反対側の一側部にて、隣接部分が入れ子状に積層される複数種類の弾性部材を積層してなることを特徴とする画像形成装置の定着装置。
3. 前記複数種類の弾性部材は、前記芯部材から前記金属導電層方向に向かうに従い、硬度が小さくなることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置の定着装置。
4. 前記弾性体層の外径は、前記加熱回転部材の前記中央部分より前記両側部分の方が大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置の定着装置。
5. 前記弾性体層の層厚は、前記加熱回転部材の前記中央部分より前記両側部分の方が厚いことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置の定着装置。
6. 前記芯部材の前記外径は、前記加熱回転部材前記中央部分より前記両側部分の方が大きいことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の画像形成装置の定着装置。
7. 前記芯部材は、少なくとも前記加熱回転部材の駆動側と反対側の一側部にて、前記弾性体層との接触部分が入れ子状に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置の定着装置。
8. 請求項１乃至請求項7のいずれかに記載の定着装置と、
   電子写真方式によって形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
   前記転写手段によって転写された前記トナー像を保持する前記記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送手段とを具備することを特徴とする画像形成装置。

Images