JP5407657B2 - 定着用加圧ローラ、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式による複写機、プリンタ、ファクシミリ等において、未定着ト
ナー画像を定着させる加圧ローラとして用いられる、定着用加圧ローラ及びそれを有する
定着装置並びにその定着装置を有する画像形成装置に関する。

従来から、複写機、プリンタ等の電子写真方式による画像形成装置においては、記録用紙等の記録材に形成された未定着トナー像を定着する定着装置が用いられている。この定着装置としては、加熱される定着部材と、加圧ローラとの間に前述した未定着トナー像を担持した記録材を通過させて、そのトナー像を記録材上に定着する定着装置が従来より広く採用されている。
図８は、従来の定着装置の概略構成を示す断面図である。従来の定着装置９は、図８に示すように、加熱ローラ１１、定着ローラ１２、加熱ローラ１１と定着ローラ１２とによって張架された定着ベルト１３、加熱ローラ１１を発熱させるハロゲンヒータ等の熱源１１ａ、定着ローラ１２に定着ベルト１３を介して対向、押圧する定着用加圧ローラ１４等で構成される。そして、加熱ローラ１１により加熱された定着ベルト１３は、定着ローラ１２及び定着用加圧ローラ１４の押圧位置（ニップ部）Ｎで、回転駆動する定着ローラ１２と加圧ローラとによって矢印方向に搬送される記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔ１を加熱、加圧して定着トナー像Ｔ２を形成している。この場合、定着ローラ１２は、芯金１２ａ上に弾性層１２ｂを有し、定着用加圧ローラ１４は、芯金１４ａ上に弾性層１４ｂ及び表面の離型層１４ｃを有しており、定着用加圧ローラ１４が定着ローラ１２に対して図示しない押圧手段によって押圧させて、ニップ部Ｎが形成されている。

近年、省エネルギーの観点から、定着装置の消費電力の低減は大きな課題となっている。この消費電力低減のためには、ニップ部Ｎが未定着トナーを溶融させられる定着温度までの温度上昇に要する時間である、立ち上がり時間の短縮、及び、ジョブ（プリント）中の使用電力の低減が必要である。上記図８で示すベルト定着方式は、定着部材として熱容量の小さい定着ベルトを使用しており、ヒートロール方式と比較し消費電力は低減されるので、低消費電力化が可能となり好ましいが、より高い省エネルギー機能が求められている。
このような更なる消費電力の低減するために、定着ローラや加圧ローラの熱容量を低減して、立ち上がり時間の短縮、及び、ジョブ（プリント）中の使用電力の低減を図ることが提案されている。（例えば、特許文献１及び２参照）これらの特許文献１及び２においては、定着ローラや加圧ローラの断熱化、低熱容量化のために、これらのローラの芯金上にセラミック多孔質体からなる断熱材料層を形成して芯金からの放熱を抑制する定着装置が提案されている。しかしながら、このようなセラミック多孔質体からなる断熱材料層では、十分な断熱効果が得られず、大きな消費電力の低減を図ることが困難となる問題がある。

また、特許文献３には、加圧ローラの回転軸となる芯金を中空とした上で、この中空部分を真空として加圧ローラの熱容量低減を図ることが開示されている。しかしながら、この特許文献３記載のものでは、回転軸となる芯金から放熱が生じ、効果的に加圧ローラの断熱を行なうことができない。
一方、複写機、プリンタ等では、予め加圧ローラ及び定着部材を予熱することで、上記立ち上がり時間を短縮し、オンデマンドなジョブを提供するモードが設けられており、断熱材料を使用しない従来の加圧ローラでは、一般に、芯金の中央部内にハロゲンヒータを設置して対応している。ところが、上記特許文献３に記載された断熱材料として芯金の中空部を真空断熱層とした加圧ローラでは、芯金の中央部内にハロゲンヒータを配設することができない。そのため、特許文献３においては、加圧ローラの外周面に、ハロゲンヒータによって加熱される加熱ローラを当接させて、加圧ローラを加熱するようになっている。しかしながら、この方式では、定着装置（加圧ローラ）が静止した状態では、局所的な加熱となり、加圧ローラの外周面に温度ムラを生じることとなる。また、この温度ムラは加圧ローラを回転させることで回避することは可能となるが、ユーザー非使用時に加圧ローラを回転させ続けることは、本来の目的である省エネルギーの思想に矛盾するものとなる。

本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、良好な断熱性を有すると共に、加圧ローラを回転させることなく、温度ムラを回避することの可能な加熱方式により、省電力性、オンデマンド性を併せ持つ定着用加圧ローラ及びこれを備えた定着装置並びに画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転軸を構成する第１芯金と、当該第１芯金を覆う第２芯金と、を備え、前記第１芯金と前記第２芯金との間に形成された円筒状の第１空隙部が大気圧より低い圧力に保持された定着用加圧ローラであって、前記第２芯金が磁性体であり、前記第１芯金が非磁性体であり、前記第１芯金の前記第１空隙部側の表面と前記第２芯金の前記第１空隙部側の表面とを鏡面に形成して、該鏡面に金属メッキを施し、前記第１芯金は、中心部に第２空隙部を形成する円筒状に形成されており、当該第２空隙部内に、前記第２芯金を加熱する磁界発生装置を内蔵させて、前記第２芯金に前記磁界発生装置から磁界が印加された時に、当該第２芯金が発熱することを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の定着用加圧ローラにおいて、前記磁界発生装置は、前記第１芯金と軸方向に平行に配設されたコイルボビンと当該コイルボビンに巻回された誘導コイルを備えていることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１記載の定着用加圧ローラにおいて、前記磁界発生装置は、前記第１芯金の軸方向に平行に延設、巻回されて磁界を第１芯金の径方向に放射する誘導コイルであることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、加熱手段と、当該加熱手段を押圧する定着用加圧ローラとを有し、前記加熱手段と前記定着用加圧ローラとの間を、表面に未定着トナー像を有する記録材を搬送させて、当該未定着トナー像を加熱、加圧して前記記録材上に定着させる定着装置において、前記定着用加圧ローラは、請求項１乃至３のいずれか１項記載の定着用加圧ローラであることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項４記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置としたものである。

本発明によれば、第２芯金は、磁性体であり、第１芯金が非磁性体であり、前記第２芯金に磁界発生装置から磁界が印加された時に、当該第２芯金が発熱することによって、良好な断熱性を有すると共に、加圧ローラを回転させることなく、温度ムラを回避することの可能な加熱方式により、省電力性、オンデマンド性を併せ持つ定着用加圧ローラ及びこれを備えた定着装置並びに画像形成装置を提供することができる。

本発明による一実施形態に係る画像形成装置としての４連タンデム方式のフルカラープリンタの概略構成を示す図である。 本発明による一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す断面図である。 図２で示す定着装置で使用される定着ベルトの断面図である。 図２で示す定着装置で使用される定着用加圧ローラの軸方向で切断した一部を切り欠いた断面図である。 図４のＡ−Ａ線上で切断した断面図である。 本発明による第２実施形態に係る定着用加圧ローラの径方向における断面図である。 本発明による第３実施形態に係る定着用加圧ローラの径方向における断面図である。 従来の定着装置の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による一実施形態に係る画像形成装置としての４連タンデム方式のフルカラープリンタの概略構成を示す図である。このプリンタは、図１に示すように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像をそれぞれ対応したドラム状の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ（像担持体）の表面上に形成するための電子写真方式の４組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ（像形成手段）を備えている。
これら画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの下方には、各画像形成部を通して用紙Ｐ（記録材）を搬送するための無端状の搬送ベルト７が支持ローラ８Ａ、８Ｂに張架されている。そして、搬送ベルト７は、支持ローラ８Ａ、８Ｂの一方が回転駆動されて矢印Ｂ方向に移送、回転されるようになっている。各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、搬送ベルト７にそれぞれ転接配置され、用紙Ｐ（記録材）は搬送ベルト７の表面に静電的に吸着される。従って、搬送ベルト７の矢印Ｂ方向への移送と共に、用紙Ｐも各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋと転接して、後述するように、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が用紙Ｐ上に積層して転写されるようになっている。

４組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、略同じ構造を有する。よって、ここでは用紙Ｐの搬送方向最上流側に配設されたイエロー用の画像形成部１０Ｙについて代表して説明し、他の色用の画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋについては、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの記号を付記した同一符号を付して詳細な説明を省略する。
画像形成部１０Ｙは、その略中央位置に搬送ベルト７に転接された感光体１Ｙを有する。感光体１Ｙの周囲には、感光体１Ｙの表面を所定の電位に一様に帯電させる帯電装置２Ｙ、帯電された感光体１Ｙ表面を色分解された画像信号に基づいて露光し、感光体表面上に静電潜像を形成する露光装置３Ｙ、感光体表面上に形成された静電潜像にイエロートナーを供給して現像する現像装置４Ｙ、現像したトナー像を、搬送ベルト７を介して搬送される用紙Ｐ上に転写する転写ローラ５Ｙ（転写装置）、転写されずに感光体表面に残留した残留トナーを除去するクリーナ６Ｙ、および図示しない感光体表面に残留した電荷を除去する除電ランプが、感光体１Ｙの回転方向に沿って順に配設されている。

搬送ベルト７の図中右下方には、図１に示すように、用紙Ｐを搬送ベルト７上に給紙するための給紙機構３０が配設されている。用紙Ｐは、搬送ローラ３１で搬送され、一旦、レジストローラ３２で停止され、感光体１Ｙからトナー像を用紙Ｐに転写するタイミングをみて画像形成部１０Ｙに搬送される。画像形成部１０Ｙで形成されたイエロートナー像は、用紙Ｐ上に転写ローラ５Ｙによって転写される。続いて搬送された用紙Ｐは、マゼンタトナー像を形成する画像形成部１０Ｍで、転写ローラ５Ｍで、イエロートナー像上に積層して転写される。同様にして、画像形成部１０Ｃ及び１０Ｂｋでシアントナー像及びブラックトナー像がマゼンタトナー上に積層して転写ローラ５Ｃ及び５Ｂｋで転写され、合成されたカラートナー像が形成される。
搬送ベルト７の図中左側には、後に詳述する本発明の実施の形態に係る定着装置９が配設されている。搬送ベルト７によって搬送された用紙Ｐは、搬送ベルト７から連続して定着装置９を通って延びた搬送路を搬送され、定着装置９を通過する。定着装置９は、搬送された用紙Ｐ、すなわちその表面上に各色のトナー像が転写された状態の用紙を加熱および加圧する。そして、各色のトナー像を溶融して用紙に浸透させて定着させる（この図中では、加熱ヒータ、励磁コイルなどは省略）。また、定着装置９の搬送経路下流側に排紙ローラを介して排紙する。

次に、本発明の特徴である定着装置９について、図２〜図５に基づいて説明する。図２は、本発明による一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す断面図である。図３は、図２で示す定着装置で使用される定着ベルトの断面図である。図４は、図２で示す定着装置で使用される定着用加圧ローラの軸方向で切断した一部を切り欠いた断面図である。図５は、図４のＡ−Ａ線上で切断した断面図である。
本実施形態に係る定着装置は、図２に示すように、ハロゲンヒータ１１ａを内部に備えた加熱ローラ１１と、加熱ローラ１１と並行に配置された定着ローラ１２と、加熱ローラ１１と定着ローラ１２とで張り渡され、これらの何れかのローラの回転により矢印Ａ方向に回転する無端帯状の耐熱性の定着ベルト１３と、定着ベルト１３を介して定着ローラ１２に圧接されるとともに定着ベルト１３に対して順方向に回転する定着用加圧ローラ１５とを備えている。そして、定着用加圧ローラ１５は、定着ローラ１２に対して図示しない押圧手段によって押圧してニップ部Ｎを形成している。従って、このニップ部Ｎで、未定着トナー像Ｔ１を有する用紙Ｐを加熱、加圧して搬送することによって、用紙Ｐ上に、定着トナー像Ｔ２が形成されることになる。

加熱ローラ１１は、図２に示すように、外周部を形成する円筒状の芯金１１ｂと、この芯金１１ｂの内部に配設されたハロゲンヒータ１１ａとを備えている。そして、ハロゲンヒータ１１ａからの熱を、芯金１１ｂを介して当接する定着ベルト１３へ伝熱するようになっている。そのため、加熱ローラ１１の芯金１１ｂの内面に黒色塗装を施すことで、ハロゲンヒータ１１ａからの熱を効率良く集熱し、加熱ローラ１１の発熱効率を向上させることができる。芯金１１ｂの材質は、アルミ、炭素鋼等の熱伝導率の良好な金属からなり、特にアルミは金属の中でも熱伝導率が高いことから、加熱ローラ１１で使用するに適している。また、定着ベルト１３との摺動面にはフッ素樹脂等の摩擦係数の小さい樹脂で被覆し、磨耗を低減することができ、好適である。
定着ローラ１２は、図２に示すように、例えば、ステンレス、炭素鋼等の金属製の芯金１２ａと、耐熱性を有するシリコーンゴム等をソリッド状または発泡状にして芯金を被覆した弾性層１２ｂとで構成することができる。そして、定着用加圧ローラ１４からの押圧力で定着用加圧ローラ１４と定着ローラ１２の間に所定幅の接触部（ニップ部Ｎ）を形成する。外径は３０〜４０ｍｍ程度、弾性層１２ｂの肉厚を３〜１０ｍｍ程度、硬度を１０〜５０°（ＪＩＳ−Ａ）程度としている。

本実施形態において使用される定着ベルト１３は、図３に示すように、基材１３ａの上に弾性層１３ｂ、離型層１３ｃを積層して構成されている。
基材１３ａに求められる特性としては、ベルトを張架した際の機械的強度、柔軟性、定着温度での使用に耐え得る耐熱性が挙げられる。本発明においては、基材１３ａとしては、絶縁性の耐熱樹脂材料、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、フッ素樹脂等が適している。厚さは熱容量、強度の関係から３０〜２００μｍが望ましい。弾性層１３ｂは、光沢ムラのない均一な画像を得るために、ベルト表面に柔軟性を与える目的で形成され、ゴム硬度は５〜５０°（ＪＩＳ−Ａ）、厚さは５０〜５００μｍが望ましい。また、定着温度における耐熱性から、材質としてはシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が用いられる。
離型層１３ｃに使用される材料としては、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、および四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素樹脂、もしくはこれらの樹脂の混合物、耐熱性樹脂にこれらフッ素系樹脂を分散させたものが挙げられる。

弾性層１３ｂを離型層１３ｃで被覆すると、シリコーンオイル等を使用しなくともトナー離型性、紙粉固着防止が可能になる（オイルレス化）。しかし、これらの離型性を有する樹脂は、一般にゴム材料のような弾性を持たないことから、弾性層１３ｂ上に厚く離型層１３ｃを形成すると定着ベルト１３の表面の柔軟性を損ない光沢ムラを発生させてしまう。離型性と柔軟性を両立させるため、離型層１３ｃの膜厚として５〜５０μｍ、望ましくは１０〜３０μｍである。
また、必要に応じて、各層間にプライマー層を設けても良く、また、基材の内面に摺動時の耐久性を向上させる層を設けても良い。
定着用加圧ローラ１５は、図２、図４、図５に示すように、図示しない軸受を備え、プリンタ本体の基板に回転可能に取り付けられて回転軸を構成する円筒状に形成された第１芯金１５ａと、前記第１芯金１５ａ上に設けられた円筒状に形成された第２芯金１５ｃと、を同軸に有している。また、第１芯金１５ａと第２芯金１５ｃとの間に円筒状に形成された第１空隙部１５ｂが設けられ、そして、第１空隙部１５ｂが大気圧より低い圧力に保持されている。第１空隙部１５ｂは、図４に示すように、第１芯金１５ａと第２芯金１５ｃとの間における前記第２芯金１５ｃの両端近傍に相当する部分にリング状に形成されたスペーサ１５ｄを設け、これらのスペーサ１５ｄの内周と外周をそれぞれ第１芯金１５ａ及び第２芯金１５ｃとに溶接等で接合することによって、密封状に形成されている。

円筒状に形成された第１芯金１５ａは、ＳＵＳ３０４等の非磁性金属、セラミック、樹脂等の非磁性材料で構成され、その厚みは、好ましくは、０．３〜５ｍｍとされる。また、円筒状に形成された第２芯金１５ｃは、ニッケル、鉄−ニッケル合金、磁性炭素鋼等の磁性材料で構成され、その厚みは、好ましくは、０．３〜１ｍｍとされる。第２芯金１５ｃは、第１芯金１５ａ上にリング状のＳＵＳ３０４等の非磁性金属で構成されるスペーサ１５ｄを介して溶接等により取り付けられている。そして、第１空隙部１５ｂから空気を抜き、真空、即ち、大気圧より低い圧力とするための空気抜きの穴が、図示しない前記スペーサ１５ｄ又は前記第２芯金１５ｃに設けられている。
第１空隙部１５ｂの厚みは、好ましくは、３〜２０ｍｍである。第１空隙部１５ｂの厚みを薄くすると、第１芯金１５ａの外径を大きくし肉厚を増すことができるので、定着用加圧ローラ１５の強度を向上させることができる。第１空隙部１５ｂ内の圧力、即ち、前記「大気圧より低い圧力」（真空）は、好ましくは、１０^-2Ｐａ以下の圧力である。前記空気抜きの穴は、シリコーンゴムやフッ素ゴムのような耐熱性の高い弾性材料からなる栓で封止される（即ち、塞がれる）。また、前記空気抜きの穴は、その開口部から空気を抜くと同時に、ガラスのような金属より低融点材料を該開口部溶着させることによっても、封止される。前記ガラスのような金属より低融点材料は、前記弾性材料を用いた栓と比較して、より強固な封止が可能となる。

このように、円筒状に形成された第１芯金１５ａと、前記第１芯金１５ａ上に設けられた円筒状に形成された第２芯金１５ｃと、を同軸に有する定着用加圧ローラ１５において、前記第１芯金１５ａと前記第２芯金１５ｃとの間に円筒状に形成された第１空隙部１５ｂが設けられている。そして、前記第１空隙部１５ｂが大気圧より低い圧力に保持されていると、第１空隙部１５ｂ内での空気の対流を減らして前記第２芯金１５ｃから第１芯金１５ａへの空気の対流による伝熱を防ぐことができる。その結果、第２芯金１５ｃを加熱部位に限定してその第２芯金１５ｃの低熱容量化を可能にすることができ、よって、定着装置の立ち上がり時間を短くすると共に、定着装置の通紙時の温度低下を防止した定着用加圧ローラ１５を提供することができる。また、本実施形態に係る定着用加圧ローラ１５における芯金が前記第１芯金１５ａと前記第２芯金１５ｃとの２重構造となるので、芯金を厚肉化することなく、芯金の剛性を向上させることができる。

本発明においては、第一の芯金１５ａの第１空隙部１５ｂ側の表面と第２芯金１５ｃの第１空隙部１５ｂ側の表面とは、好ましくは、鏡面に形成することが好ましい。さらに、鏡面に形成された第一の芯金の第１空隙部１５ｂ側の表面と前記第２芯金１５ｃの前記第１空隙部１５ｂ側の表面にはニッケルのような光沢を有する金属メッキを施して表面の酸化を防止することが好ましい。また、第１空隙部１５ｂを形成するために設けられたスペーサ１５ｄの表面についても同様にニッケルのような光沢を有する金属メッキを施して光沢度の向上を図り、断熱性を向上させることができる。
このように、前記第１芯金１５ａの第１空隙部１５ｂ側の表面と前記第２芯金１５ｃの前記第１空隙部１５ｂ側の表面とが鏡面に形成されていると、前記第２芯金１５ｃから前記第１芯金１５ａ側への輻射（放射）による伝熱をいっそう防止することができ、そのために、定着装置の立ち上がり時間をいっそう短くすると共に、定着装置の通紙時の温度低下を一層防止した定着用加圧ローラ１５を提供することができる。

本実施形態においては、第２芯金１５ｃ上にシリコーンゴム等からなる弾性層１５ｅが設けられている。このように、前記第２芯金１５ｃ上に弾性層１５ｅが設けられていると、画像むらがなくなり、そのために、良質の画像を得ることができる。また、弾性層１５ｅ上にフッ素樹脂を使用した離型層１５ｆが設けられている。このように、弾性層１５ｅ上に離型層１５ｆが設けられていると、用紙Ｐに対する離型性を向上させることができる。
定着用加圧ローラ１５の外径は、好ましくは、３０〜４０ｍｍであり、そして、前記弾性層１５ｅの厚み及び硬度は、好ましくは、０．３〜１０ｍｍ及び２０〜５０°（Ａｓｋｅｒ硬度）とされている。また、前記離型層１５ｆの厚みは、好ましくは、１０〜１００μｍである。本実施形態においては、定着用加圧ローラ１５の硬度を定着ローラ１２の硬度に比べて硬くすることによって、定着用加圧ローラ１５が定着ローラ１２（及び定着ベルト１３）へ食い込む形となるので、この食い込みにより用紙Ｐはニップ部Ｎの出口において定着ベルト１３の表面に沿うことができない曲率を持つこととなり、そのために、用紙Ｐの定着ベルト１３表面からの離型性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る定着用加圧ローラ１５は、円筒状の第１芯金１５ａの中心部に形成される第２空隙部１５ｇを有している。そして、この第２空隙部１５ｇ内に磁性材料からなる第２芯金１５ｃを加熱するための磁界発生装置１６が配設されている。この磁界発生装置１６としては、第１芯金１５ａの軸方向に第１芯金１５ａと平行に配設されたコイルボビン１６ａと、このコイルボビン１６ａ上に巻回された誘導コイル１６ｂを備えている。そして、誘導コイル１６ｂに交番電流を印加させることによって交番磁界Ｊが発生して磁路が磁性材料である第２芯金１５ｃに集中的に形成される。その結果、第２芯金１５ｃ内に渦電流が発生してこの渦電流によってジュール熱が発生して第２芯金１５ｃが発熱される。この場合、磁路は、定着用加圧ローラ１５の回転軸に対して対称的に形成されるので、第２芯金１５ｃは、均一に発熱し、定着用加圧ローラ１５は均一に加熱される。このようにして第２芯金１５ｃを発熱させることによって、第１芯金１５ａからの放熱を抑制した状態で、予熱モード等、定着用加圧ローラ１５を静止した状態で加熱する場合でも効果的に定着用加圧ローラを加熱することができるだけでなく、定着用加圧ローラ１５の表面上の温度ムラの発生を防ぐことが可能となる。この場合、磁界発生装置１６には、図示しないインバータ電源から１〜１００ＫＨｚの周波数の交番電流が供給されることが好ましい。

次に、定着用加圧ローラの金属製芯金の構成を変化させた場合について本発明による実施例及び比較例に基づいて説明する。
［実施例１］
定着用加圧ローラ１５は、図４に示すように、径方向内側から第１芯金１５ａと、第１空隙部１５ｂを有して第２芯金１５ｃ、その上に弾性層１５ｅと離型層１５ｆが形成されている。第１芯金１５ａは、ステンレスＳＵＳ３０４の円筒管を用い、肉厚を０．８ｍｍとしている。第１空隙部１５ｂの厚みは５ｍｍとし、気圧は、１０^-3Ｐａとした。また、第１空隙部１５ｂの厚みを５ｍｍとしている。第２芯金１５ｃとしては、肉厚０．８ｍｍの磁性炭素鋼の円筒管を用いている。このような定着用加圧ローラ１５を図２に示す定着装置に組み込み、図１に示すプリンタに装填した。
［実施例２］
実施例１において、第１芯金１５ａ及び第２芯金１５ｃを鏡面仕上げとし、この表面に酸化を防止するためにニッケルのような光沢を有する金属メッキを施している。以下同様にして定着装置を作製し、プリンタに装填した。

［比較例］
定着用加圧ローラとして、前述の図８に示す従来の定着装置の定着用加圧ローラ１４と同一の構成、即ち、芯金１４ａ、弾性層１４ｂ及び離型層１４ｃを有する３層構成とした。芯金１４ａは１ｍｍ厚の炭素鋼を用い、その他の弾性層、離型層については実施例１および２と同様の構成としている。この定着用加圧ローラ１４を定着装置に組み込み、この定着装置をプリンタに装填した。
これら３種の定着用加圧ローラについて評価結果を表１に示す。なお、立ち上がりは、定着用加圧ローラを同一の定着装置に組み込み、プリンタに搭載して電源ＯＮ後、定着ベルト１３の表面が定着温度に達するまでの時間を測定し、その順位を示している。また、温度落ち込みは、立ち上がりに続き連続通紙を行ったときの定着ベルト１３の表面温度を測定し、最低温度が高いものからの順位で示している。
（表１）

表１に示すとおり、本発明による各実施例の定着用加圧ローラを用いることで、立ち上がり、連続通紙時の温度落ち込みともに改善されることが分かる。

次に、本発明による第２実施形態に係る定着用加圧ローラについて、図６に基づいて説明する。図６は、本発明による第２実施形態に係る定着用加圧ローラの径方向における断面図である。
この第２実施形態に係る定着用加圧ローラ１７においては、前述の第１実施形態に係る定着用加圧ローラ１５とは、第２空隙部１５ｇ内に配設される磁界発生装置１８の構成が相違する。即ち、図６に示すように、この第２実施形態に係る定着用加圧ローラ１７においては、第２空隙部１５ｇ内に配設される磁界発生装置１８としては、第１芯金１５ａとその軸方向に平行に延設されて両端で巻回された誘導コイル１８ａを配設し、磁界発生時に磁界Ｊが第１芯金１５ａの径方向に放射するようになっている。従って、発生する磁界Ｊを第２芯金１５ｃに対して均一に印加することが可能となり、定着用加圧ローラ１７を均一に加熱することが可能となって定着用加圧ローラ１７の温度ムラの発生を抑制することができる。
なお、図６において、図５で示す第１実施形態に係る定着用加圧ローラ１５と同一構成については、同一符号を付し、説明を省略した。

次に、第３実施形態について、図７に基づいて説明する。図７は、本発明による第３実施形態に係る定着用加圧ローラの径方向における断面図である。
この第３実施形態に係る定着用加圧ローラ１９においては、前述の第２実施形態に係る定着用加圧ローラ１７とは、磁界発生装置２０の配置位置が異なっている。即ち、図７に示すように、磁界発生装置２０は、定着用加圧ローラ１９の軸方向に平行に延設されて両端で巻回された誘導コイル２０ａを定着用加圧ローラ１９の外周部に近接して配設されている。従って、大きい磁界を発生するために、或いは、定着用加圧ローラ１９を小型化するために、第２空隙部１５ｇ内に配設することが困難となる場合に、磁界発生装置２０の大きさに拠らず、任意の場所に配設することが可能となる利点を有する。
なお、上記実施形態に係る定着装置においては、加熱手段として定着ローラと加熱ローラに張架した定着ベルトを使用したが、定着ローラの中心部にハロゲンヒータ等の熱源を有して定着ローラのみで加熱する加熱手段であっても良い。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ…感光体、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ…帯電装置、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋ…露光装置、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ…現像装置、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋ…転写ローラ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋ…クリーナ、７…搬送ベルト、８Ａ、８Ｂ…支持ローラ、９…定着装置、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ…画像形成部、１１…加熱ローラ、１２…定着ローラ、１３…定着ベルト、１４、１５、１７、１９…定着用加圧ローラ、１５ａ…第１芯金、１５ｂ…第１空隙部、１５ｃ…第２芯金、１５ｄ…スペーサ、１５ｅ…弾性層、１５ｆ…離型層、１５ｇ…第２空隙部、１６、１８、２０…磁界発生装置、１６ａ…コイルボビン、１６ｂ、１７ａ、１８ａ、２０ａ…誘導コイル。

特開２００２−２２１２１９公報 特許第３５１６４４５号 特開平１０−７４００７号公報

Claims (5)

1. 回転軸を構成する第１芯金と、
   当該第１芯金を覆う第２芯金と、を備え、
   前記第１芯金と前記第２芯金との間に形成された円筒状の第１空隙部が大気圧より低い圧力に保持された定着用加圧ローラであって、
   前記第２芯金が磁性体であり、前記第１芯金が非磁性体であり、
   前記第１芯金の前記第１空隙部側の表面と前記第２芯金の前記第１空隙部側の表面とを鏡面に形成して、該鏡面に金属メッキを施し、
   前記第１芯金は、中心部に第２空隙部を形成する円筒状に形成されており、当該第２空隙部内に、前記第２芯金を加熱する磁界発生装置を内蔵させて、
   前記第２芯金に前記磁界発生装置から磁界が印加された時に、当該第２芯金が発熱するように構成したことを特徴とする定着用加圧ローラ。
2. 請求項１記載の定着用加圧ローラにおいて、
   前記磁界発生装置は、前記第１芯金と軸方向に平行に配設されたコイルボビンと当該コイルボビンに巻回された誘導コイルを備えていることを特徴とする定着用加圧ローラ。
3. 請求項１記載の定着用加圧ローラにおいて、
   前記磁界発生装置は、前記第１芯金の軸方向に平行に延設、巻回されて磁界を第１芯金の径方向に放射する誘導コイルであることを特徴とする定着用加圧ローラ。
4. 加熱手段と、
   当該加熱手段を押圧する定着用加圧ローラとを有し、
   前記加熱手段と前記定着用加圧ローラとの間を、表面に未定着トナー像を有する記録材を搬送させて、当該未定着トナー像を加熱、加圧して前記記録材上に定着させる定着装置において、
   前記定着用加圧ローラは、請求項１乃至３のいずれか１項記載の定着用加圧ローラであることを特徴とする定着装置。
5. 請求項４記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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