JPH10221993A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄肉の円筒構造体を定着ロールとして用いる
定着装置において、定着ロールの円筒構造体の補強部材
の配設部分での局所的なロール薄肉化がなく、補強部材
による補強効果が十分に機能する円筒構造体による定着
ロールを用いる定着装置を提供する。 【解決手段】 両端が軸支された定着ロールと圧接する
加圧体で形成される加圧領域に、未定着トナー像を担持
した転写材を通過させて加熱定着する定着装置におい
て、前記定着ロ一ルの芯金が薄肉の金属製ロ一ルであ
り、前記金属製ロ一ルの内周面において、外周面の少な
くとも一部で圧接している支持部材が設けられ、前記支
持部材が圧接している部分における金属製ロールの肉厚
を、圧接している部分の近傍における肉厚の厚さ以上と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、薄肉の円筒構造体
を定着ロールとして用いる定着装置，当該定着装置に用
いる円筒構造体，およびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスを利用した複写機にお
いては、記録シート上に形成された未定着トナー像を定
着して永久画像にする必要があり、その定着法として、
従来から、一般に加熱によってトナーを溶融させ、記録
シート上に融着させる加熱定着法が広く採用されてい
る。

【０００３】図１は、加熱定着法による定着装置の概略
の構成を示す図である。図１に示すように、定着装置
は、円筒状芯金３２の内部にヒータ３１を備え、その外
周面に耐熱性樹脂被膜層あるいは耐熱性ゴム被膜層によ
る離型層３３を形成した定着ローラ３０と、この定着ロ
ーラ３０に対し圧接して配置され、円筒状芯金４１の外
周面に耐熱弾性体層４２を形成した加圧ローラ４０とで
構成される。未定着トナー像の定着処理は、これらの定
着ローラ３０および加圧ローラ４０の間に未定着トナー
像４４の形成されたシート４３を挿通させてトナー剤の
添加物の熱溶融による定着を行う。

【０００４】加熱ローラにより定着を行う熱定着ローラ
方式は、他の加熱定着法の熱風定着方式やオーブン定着
方式と較べて、熱効率が高いため、低電力性（省エネル
ギー性），高速性の点で優れ、しかも、紙詰まりによる
火炎の危険性も少ないことなどから現在最も広く利用さ
れている。

【０００５】熱定着ローラ方式の定着装置においては、
定着ロールの表面温度を室温から所定の設定温度まで上
昇させるのに必要な時間（以下ウォームアップタイムと
言う）を短くすることが望まれるが、通常は１〜１０分
という長い時間を必要としていた。ウォームアップタイ
ムは単純にはロールの熱容量と投入電力関係で決定され
るので、ウォームタイムを短くする方法の一つとして、
ロール熱容量を削減することが試みられる。しかしなが
ら、ロール熱容量はロール剛性より、削減の限界が存在
する。

【０００６】すなわち、定着装置に用いるローラ（円筒
体）のロール熱容量を小さくするため、ロール径やロー
ルコアの肉厚を減少していくと、これに伴い、ロール剛
性も小さくなってしまう。ちなみに、ロール熱容量は、
ロール径の２乗に比例するのに対し、ロール剛性はロー
ル径の４乗に比例する。ロール剛性が小さくなると、定
着ローラとして機能させるために必要なロールに加えら
れる荷重に対して、ロールは軸方向の変形（以下、たわ
みと言う）および円周方向の変形（以下、へこみと言
う）が生じる。このため、ロール径が所定値以下になる
と、急激にロール剛性が小さくなって、定着に必要な荷
重を得ることができない。

【０００７】上述したような２種類の変形（たわみ，へ
こみ）の中で、特に、ロールのへこみが生じると、定着
装置の持つ機能、すなわち、加熱定着方式の定着プロセ
スの機能、具体的には、加熱ローラとして、用紙を挟ん
で搬送する機能、トナー層への均一な伝熱の機能などが
まったく行われなくなってしまい、定着装置としては機
能しなくなる。このため、ロールにへこみが生じないよ
うに、所定のロール剛性が得られる厚さにしなければな
らない。

【０００８】規定の定着性能を得るため、加熱ローラお
よび圧接ローラのロール対におけるニップ部内の圧力
は、一般的には、０.５〜５.０kg/cm 程度の圧力が必要
とされる。これ以下の圧力では用紙やロール表面の凹凸
の存在による隙間を埋めることができず、粉体トナーに
効率良く熱を伝達することができなくなる。このため、
定着後のトナー表面がまだらになってしまい画質が低下
してしまう。

【０００９】定着に必要な圧力を得るための両ロール間
に与える総荷重は、２０〜２００kgに達するため、加熱
ローラとして用いるロール（円筒体）は、この荷重に耐
えられる加熱ロールのロール剛性が必要とされ、ロール
の小径化および薄肉化には、自ずと限界がある。

【００１０】これに対して、ロール熱容量の削減限界値
を大きくするため、種々のロール補強技術が従来から開
発され提案されている。特に、定着ロール円周方向のへ
こみにより発生する応力値は、ロール径が大きいもので
は顕著であり、ロール破壊につながる。次に、これらの
へこみ防止技術と、それを定着装置に適用した場合の問
題点について説明する。

【００１１】第１の方法として、例えば、実開昭５９−
１２８６６５号公報、実公昭６１−４９２６号公報，特
開昭６１−５９３８１号公報，特開平６−１３０８４５
号公報などで参照されるように、ロールの中にへこみを
防止するための補強部材を設け、ロールの自身の熱容量
を増加させずに、ロールの強度を増加させるものがあ
る。図２は、従来の定着ローラの構造の第１の例を説明
する断面図である。図２において、１はロールの支持部
材の内枠、２は内枠を支持する支持棒、３はロール（ス
リーブ）、４は熱絶縁体、５は加熱源のコイルヒータ、
６は離型層のオフセット防止層、７は支持軸である。

【００１２】図２に示す構造の定着ローラでは、定着ロ
ーラを構成するロール３に対する補強部材の内枠１を支
える支持棒２を必要とし、非常に大がかりな内部補強構
造の部材が必要となる。このため、装置の大型化やコス
トアップが避けらない。その上、定着ロール内に大きな
部材を入れることにより、定着ロール全体としては、熱
容量の増加が見込まれるため、ウォームアップタイムの
削減の観点からは好ましくないものとなる。また、内枠
１とロール３との接触部分を樹脂などの熱絶縁体４で構
成しなければならないため、金属と比較した場合、熱膨
張率が小さい材料であると、実際には、定着ロール加熱
時に内枠１の脱落等が生じるという不具合が生じる虞れ
がある。

【００１３】図３は、従来の定着ローラの構造の第２の
例を説明する断面図である。第２の方法として、図３に
示すように、ロール８の肉厚を軸方向で部分的に厚くし
て肉厚部分９を設けるものがある。また、この場合に、
その変形例として、軸方向で部分的に肉厚を厚くする肉
厚部分９に替えて、補強用のリブをつけるという構成も
ある。第２の方法の具体例は、例えば、実開昭５６−７
９４９号公報，特開昭５７−１５５５７１号公報，特開
昭５８−１９６０６６０号公報などの記載が参照でき
る。

【００１４】第２の方法のような構造の定着用ローラで
は、円筒構造体の内部において、軸方向で偏肉厚加工を
必要とするが、偏肉厚部の肉厚は、さほど大きくするこ
とができず、およそ偏肉厚加工する前の肉厚とほぼ等し
くなる。つまり、通常の場合の量産型のロール製造の加
工法では、偏肉厚加工で、偏肉厚部を大幅な肉厚部とす
ることは非常に困難である。また、大きな偏肉厚とする
ためには、肉厚の大きいロールに対して切削加工による
偏肉厚加工を施す必要があり、その後、所定の肉厚にす
るために大幅にロール外周面を削る必要があり、不経済
である。

【００１５】図４は、従来の定着ローラの構造の第３の
例を説明する断面図である。第３の方法として、図４に
示すように、補強部材１０をロール１１に圧入させるこ
とにより、強度を増加させるものがある。このような例
として、例えば、特開平８−１０６２２８号公報が参照
できる。この第３の方法では、ロール熱容量もほとんど
増加することなく、簡便でかつ効率的に円周方向のへこ
みを防止することができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この第３の方
法の補強部材１０をロール１１に圧入させることにより
強度を増加させたロールでは、補強部材１０の圧接状態
において、圧入部分のロール肉厚が圧入部分の近傍のロ
ール肉厚よりも、局所的に薄肉となってしまい、ロール
の圧入部分１２での応力集中が避けらない。このため、
ロール補強効果は得られるが、応力集中部分を作ってし
まうため、かえってロール全体としての耐荷重性能は低
下することがある。

【００１７】更に、このような薄肉円筒構造体のロール
および補強部材の製造において、ロール内径および補強
部材の外径のふれがあるので、ロールの全域において十
分な補強部材の圧入量を得るためにロール圧入部分の一
部では肉厚がかなり小さくなることがわかった。

【００１８】本発明は、上記のような問題に鑑みてなさ
れたものであり、本発明の目的は、薄肉の円筒構造体を
定着ロールとして用いる定着装置において、定着ロール
の円筒構造体の補強部材の配設部分での局所的なロール
薄肉化がなく、補強部材による補強効果が十分に機能す
る円筒構造体による定着ロールを用いる定着装置を提供
することにある。また、本発明の他の目的は、定着装置
の定着ロールとして用いることができる補強部材による
補強効果が十分に機能する円筒構造体を提供することに
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため、本発明による定着装置は、第１の特徴とし
て、両端が軸支された定着ロールと圧接する加圧体で形
成される加圧領域に、未定着トナー像を担持した転写材
を通過させて加熱定着する定着装置であって、前記定着
ロ一ルの芯金が薄肉の金属製ロ一ルであり、前記金属製
ロ一ルの内周面において、外周面の少なくとも一部で圧
接している支持部材が設けられ、前記支持部材が圧接し
ている部分における金属製ロールの肉厚が、圧接してい
る部分の近傍における肉厚の厚さ以上であることを特徴
とする。

【００２０】また、第２の特徴として、本発明の定着装
置の定着ロールとして用いられる芯金は、薄肉の金属製
の円筒構造体であり、前記円筒構造体の内周面におい
て、外周面の少なくとも一部で圧接している支持部材が
設けられ、前記支持部材が圧接している部分における円
筒構造体の肉厚が、圧接している部分の近傍における肉
厚の厚さ以上であることを特徴とする。

【００２１】また、第３の特徴として、両端が軸支され
た定着ロールと圧接する加圧体で形成される加圧領域
に、未定着トナー像を担持した転写材を通過させて加熱
定着する定着装置に用いる定着ロールの製造方法にあっ
ては、前記定着ロ一ルの芯金が薄肉の金属製ロ一ルであ
り、前記金属製ロールの内周面において、外周面の少な
くとも一部で圧接している支持部材を設ける場合に、前
記支持部材を圧接させる部分の金属製ロ一ルの肉厚を、
圧接部分の近傍の肉厚の厚さよりも大きくし、前記支持
部材を圧入することを特徴とする。

【００２２】また、第４のと特徴とする本発明の定着装
置は、両端が軸支された定着ロールと圧接する加圧体で
形成される加圧領域に、未定着トナー像を担持した転写
材を通過させて加熱定着する定着装置において、前記定
着ロールの芯金が薄肉の金属製ロ一ルであり、前記定着
ロールの内周面において、外周面の少なくとも一部で圧
接している支持部材が設けられ、前記支持部材が圧接し
ている部分における定着ロールの肉厚が、圧接している
部分の近傍における肉厚の厚さ以上にすると共に、荷重
印加時に前記定着ロールの軸方向の弾性変形による加圧
の不均一性を補正する機構が前記加圧体に付加されてい
ることを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施する場合の形
態について、具体的に図面を参照して説明する。図８
は、本発明の定着装置の定着ロールの芯金として用いる
第１の実施例の金属製ロールの構造の要部を示す部分断
面図である。図８において、８１は金属製ロール、８２
は支持部材である。また、図９は、本発明の定着装置の
定着ロールの芯金として用いる第２の実施例の金属製ロ
ールの構造の要部を示す部分断面図である。図９におい
て、９１は金属製ロール、９２は支持部材である。

【００２４】本発明による定着装置の定着ロールの芯金
は、薄肉の金属製ロール（８１，９１）であり、当該金
属製ロール（８１，９１）に支持部材（８２，９２）が
圧入され、支持部材の圧入部分における定着ロールの肉
厚が、支持部材が圧入された状態において、非圧入部に
おける定着ロールの肉厚と同一もしくは非圧入部近傍に
おける定着ロールの肉厚よりも大きくなるように構成さ
れている。すなわち、図８に示すように、金属製ロール
８１の肉厚を、支持部材８２の圧入部の位置において、
そのロール肉厚を予め大きくし、支持部材８２が圧入さ
れた状態において、例えば、ほぼ圧入部近傍のロール肉
厚と一致するように構成する。

【００２５】定着ロールの芯金を、このような断面形状
とすることで、金属製ロール内での応力分布は連続とな
り、局所的な薄肉状態および切り欠き形状という断面形
状からくる応力集中は根本的に解消できる。

【００２６】また、図９に示すように、金属製ロール９
１において、その支持部材９２の圧入位置でのロール肉
厚を、ほぼ圧入部近傍のロール肉厚よりも大きくするこ
とにより、支持部材９２が存在することによる圧入部分
での応力集中を局所的に強度増加させ、疲労破壊にいた
る時間を非圧入部と同様もしくはそれ以上にすることが
できるようになる。これより、定着ロールとしての寿命
を大幅に長くすることができる。

【００２７】このような本発明による特徴的な構造を備
える定着ロールの芯金として用いる金属製ロール（円筒
構造体）は、例えば、当該金属製ロールに支持部材を圧
入する工程より以前に、圧入部分の肉厚を圧入部近傍の
肉厚よりも大きくしておくことで作成する。この場合、
肉厚部分を形成するその偏肉量は、支持部材の外径ばら
つきとロール内径ばらつきからくる圧入量のばらつきの
最大値よりも大きくすることにより、支持部材の圧入後
に切削加工や研削加工を行う場合においても、圧入量の
ばらつきからくる削れ過ぎを防止し、圧入部ロール肉厚
がさらに圧入部近傍のロール肉厚よりも薄くなることを
回避する。

【００２８】図１０は、本発明に係る定着ロールの芯金
を製造する場合の加工法を説明する図である。ここでの
偏肉厚加工としては、図１０に示すように、スウエージ
加工（絞り加工）と、エキスパンド（特にバルジ加工が
好適である）を組み合せたものが、量産性の観点からは
優れている。具体的に説明すると、図１０において、１
０１は薄肉金属ロール、１０２はスウエージ加工用ダイ
ス、１０３はスウエージ加工用内型、１０４はバルジ加
工用外型、１０５はバルジ加工用内型である。このよう
なスウエージ加工とエキスパンドの加工の組合せにおい
て、ロール内径の精度は、スウエージ加工用内型１０３
の精度に一致するため、ロール内径の公差管理もかなり
厳密に行うことが可能となる。そのため、支持部材の圧
入量が一定になり、支持部材の圧入後の後工程に研削加
工等が入る場合には好適なものとなる。

【００２９】ただし、この場合に、支持部材を圧入する
工程より以前に、圧入部分の肉厚を圧入部近傍の肉厚よ
りも大きくしておくことが必須であるため、偏肉厚加工
としては別の加工法の組合せであってもよい。ただし、
スエージ加工とバルジ加工の組合せの場合の方が好まし
い。

【００３０】また、本発明の定着装置の定着ロールにお
いては、その芯金の金属製ロールに支持部材を圧入して
補強する効果により、定着ロールのへこみは大幅に防止
できるが、この副作用として同時に定着ロールには軸方
向のたわみ変形が生じる場合がある。これに対しては、
このような定着ロールを用いる定着装置において、定着
ロールの軸方向の弾性変形を補正する機構（図１３）を
付加し、定着ロール全体としての強度限界まで使用でき
るようにする。

【００３１】次に、上記のような本発明による定着装置
の主要部分となる定着ロールの金属製ロールについて、
従来のものとの比較を含めて更に説明する。図５は、従
来の支持部材が圧入された金属製ロールの円筒構造体の
構造を説明するロール軸方向の断面図であり、図６は、
支持部材が圧入された円筒構造体の構造を説明する部分
拡大断面図である。図５および図６において、５１は金
属製ロール、５２は円形リングの支持部材である。これ
らの図に示すように、従来の金属製ロールにおいては、
金属製ロール５１に支持部材５２の圧入された状態で
は、金属製ロール５１の支持部材５２が圧接された部分
（圧入部）６１において局所的な薄肉部分を生じてお
り、金属製ロール５１の他の部分（圧入部近傍）６２と
は、その肉厚が異なっている状態となっている。

【００３２】ここでの支持部材５２が圧入された円筒構
造体の金属製ロール５１において、金属製ロール５１の
局所的薄肉部とは、符号６１で示す部分を指し、その圧
入部近傍とは、符号６２で示す部分を指している。ただ
し、圧入部で支持部材が接触しているロール内周部分に
おいて、若干の厚肉部（ロール肉厚の盛り上がり）があ
る場合には、符号６２はその部分を指すのではなく、圧
入部近辺での概略ロールの肉厚部分を指している。

【００３３】このように、薄肉の金属製ロール５１に支
持部材５２を圧入することにより、支持部材５２の非圧
入部分のロール強度が増加することは確認できるが、最
終的なロール強度は、支持部材５１の非圧入部位置のロ
ール強度よりも支持部材の圧入部位置のロール強度によ
って制限される。すなわち、支持部材５２の圧入部位置
（６１）において、ロール肉厚の局所的な薄肉部分が生
じ、この薄肉部分による応力集中が原因となり、金属製
ロール５１の支持部材５２の圧入部における円周部での
ロール塑性変形（肉盛り上がり）や、亀裂、割れなどが
発生し、ロール寿命が短いものとなっていた。

【００３４】このような薄肉の金属製ロール５１に支持
部材５２が圧入されて補強されているロールを定着ロー
ルの芯金として用い、そのような定着ロールを定着装置
に組み込み、定着プロセスでの荷重を加えると、当該定
着ロールにおいて、加圧ロールと接触している部分で
は、支持部材が配設されているロール部分が、支持部材
により内面から支持されているため、支持部材の表面上
では、ロールが支持部材に巻き付く現象（ラッピング現
象）が見受けられる場合（図７）がある。

【００３５】これについて、図７を参照して説明する
と、図７は、定着時の加圧ロールと定着ロールの接触状
態を説明する部分拡大図であり、図７において、７１は
定着ロールの芯金の金属製ロール、７２は支持部材、７
３は弾性体加圧ロールである。図７に示すように、定着
プロセスで弾性体加圧ロール７３からの荷重が加えられ
ると、定着ロールの芯金の金属製ロール７１は、支持部
材７２により内面側から支持されているため、支持部材
７２の上の金属製ロールの表面上では、ロールが支持部
材７２に巻き付く現象が見られる。すなわち、この場合
においては、弾性体加圧ロール７３の接触部分では、極
端な状況ではラッピング部分で塑性変形が生じ、ロール
表面に盛り上がりが生じる。これは、局部的な圧力増大
につながり、定着装置においては、定着後に定着像のグ
ロスむらによるすじとして顕在化することになる。これ
は画像の品質上大きな欠陥となる。

【００３６】また、金属製ロールの支持部材の圧入によ
る固定では、金属製ロールと支持部材は部分的には接触
しているものの一部で離れている状態となっている。こ
のため、金属製ロールの外周面側から加わる荷重により
発生する応力は、金属製ロールと支持部材の接触面で不
連続となる。そのため、圧入部分のロール肉厚の薄肉部
の強度は構造的に弱くなり、ロールに加わるほぼ均一な
分布荷重は、応力集中という形となって顕在化し、これ
がロール疲労破壊につながる。更に、金属製ロールの圧
入部分では、そのロール断面の形状より明らかなよう
に、圧入の位置を規定するための切り欠きが設けられて
おり、当然のことながら、切り欠き部分による応力集中
が見られ、長時間の使用においては、ロール亀裂発生を
誘発する原因となる。これについてもロール破壊につな
がる。

【００３７】そこで、前述したように、本発明において
は、支持部材の圧入部分における定着ロールの芯金の肉
厚が、支持部材が圧入された状態において、非圧入部に
おける定着ロールの芯金の肉厚と同一もしくは非圧入部
近傍における定着ロールの芯金の肉厚よりも大きくする
ことにした。

【００３８】すなわち、図８により説明したように、金
属製ロール８１の肉厚を、支持部材８２の圧入位置にお
いて、そのロール肉厚を予め大きくしておき、支持部材
８２が圧入された状態において、例えば、ほぼ圧入部近
傍のロール肉厚と一致するように構造した。この結果、
このような断面形状においては、金属製ロール内での応
力分布は連続となり、局所的な薄肉状態および切り欠き
形状という断面形状からくる応力集中は根本的に解消で
きることになる。

【００３９】また、図９に示すように、定着ロールの芯
金として用いる金属製ロール９１において、支持部材９
２の圧入位置でのロール肉厚を、ほぼ圧入部近傍のロー
ル肉厚よりも大きくした。これにより、支持部材９２が
存在することによる圧入部分での応力集中を、局所的に
強度増加させ、疲労破壊にいたる時間を非圧入部と同様
もしくはそれ以上にすることができるようになる。この
ため、定着ロールとしての寿命を大幅に長くすることが
できる。

【００４０】次に、このような定着ロールを製作して、
定着装置の定着ロールとして組み込み、その疲労試験を
行った実験結果について説明する。ここでの比較例とす
る従来の定着ロールの構造を図１１に示している。図１
１は、支持部材を所定の圧入量で圧入を行った定着ロー
ルの構造を示している。図１１に示すように、ここでの
定着ロールの芯金１１１としては、直径３５ｍｍ、肉厚
０．４ｍｍ、長さ３８０ｍｍの鉄製ロールを用い、その
表面に離型層１１３として、ＰＦＡ（パーフロロアルキ
ルビニールエーテル共重合樹脂）を２５μｍ成形したも
のである。ロール内部には、支持部材１１２として、幅
１ｍｍ、高さ（肉厚）３ｍｍのリングが圧入により軸方
向に、５ヶ所、６０ｍｍピッチで設けられている。各々
のリングの圧入量は４０〜５０μｍである。

【００４１】このようにして構成したな定着ロール（図
１１）を定着装置に組み込み、実モード疲労試験とし
て、非通紙の空回転を実施した。試験時の定着装置の条
件としては、設定温度１８０℃、トータル荷重６０ｋｇ
ｆ、プロセススピード３００ｍｍ／ｓｅｃとした。この
実験結果によると、およそ２０時間後に、リング圧入部
のロール表面で円周方向のわれが発生した。

【００４２】続いて、本発明による構造の定着ロールの
疲労試験の実験結果について説明する。図１２は、本発
明の構成による定着ロールの構造を説明するロール圧入
部の部分断面図である。

【００４３】前述したような製造方法により作成した定
着ロールの芯金は、図１２に示すように、直径３５ｍ
ｍ、肉厚０．４ｍｍ、長さ３８０ｍｍの鉄製ロールを用
い、その表面に離型層として、ＰＦＡ（パーフロロアル
キルビニールエーテル共重合樹脂）が２５μｍ成形して
定着ロールとしたものである。ロール内部は、偏肉厚加
工により圧入部を厚くしてあり、支持部材として、幅１
ｍｍ、高さ（肉厚）３ｍｍのリングが圧入により軸方向
に５ヶ所、６０ｍｍピッチで設けられている。各々のリ
ングの圧入量は４０〜５０μｍである。

【００４４】このように構成した定着ロール（１２０；
図１２）を定着装置に装着し、実モード疲労試験とし
て、非通紙の空回転を実施した。試験時の定着装置の条
件としては、設定温度１８０°Ｃ、トータル荷重６０ｋ
ｇｆ、プロセススピード３００ｍｍ／ｓｅｃとした。

【００４５】試験の開始の後、３００時間経過したが、
ロール破壊には至らなかった。ここでの圧縮引っ張りの
繰り返し応力のサイクル数は、２．９×１０６（定着ロ
ール一回転を１サイクルとした場合）である。金属材料
の疲労限度は、通常の場合、１０６〜１０７サイクルで
現れるために、この試験結果として、本発明による円筒
構造体の金属製ロールの構造が、定着ロールの芯金とし
て用いる場合に十分に機能しており、定着ロールのコア
としての疲労強度は十分確保できていると評価できる。

【００４６】また、このような定着ロールを用いた場
合、更に、定着性能を高めるため、定着ロールの軸方向
の弾性変形を補正する機構を併用する。すなわち、例え
ば、図１に示す定着装置において、定着ロールの軸方向
の弾性変形を補正する機構として、加圧ローラ４０とし
ては、図１３に示すように、中央で支持されているロー
ル１３０を用いる。これにより、弾性変形が補正され、
定着ロールの軸方向の加圧量が均一化されて、更に好適
に定着性能を得ることができる。

【００４７】具体的に実験例で説明すると、定着ローラ
３０としては、前述の実施例の定着ロール（１２０；図
１２）を用い、加圧ローラ４０としては、中央部で支持
されたロール（１３０；図１３）を用い、両端の軸受部
より総荷重８０ｋｇを印加して定着性能を試験した。こ
の状態では、定着ロールの中央部でのたわみは、０．５
（ｍｍ）に達したが、中央で支持する加圧ロール１３０
により、このたわみが補正され、定着ロールと加圧ロー
ルで形成されるニップを測定したところ、ロール端部ニ
ップ７．０ｍｍ、ロールセンター部ニップ６．４ｍｍと
なった。このような構成により、ニップ形状指数（セン
ター部ニップ量／端部ニップ量）０．９を得ることがで
き、この条件で、富士ゼロックス（株）製の「Ｖｉｖａ
ｃｅ５５０」で絵出しされた未定着トナー像を定着した
場合、十分な定着性が得られるとともに、紙しわの発生
は一切なかった。

【００４８】

【発明の効果】本発明の定着装置によれば、定着ロール
の芯金として薄肉の金属製ロールを用いており、従来と
比較して、格段にウォームアップタイムが短いものとな
っている。また、薄肉の金属製ロールを使用するについ
て、円周方向のへこみ防止のため、ロール内周面に圧入
状態の支持部材を内部に有する円筒構造体の構造によ
り、その強度を十分に改善しており、その圧入量にかか
わらず圧入部での応力集中を防止することができる。こ
のため、高い荷重を用いる高速複写機やカラー複写機に
おいても、寿命の長い定着ロールを提供できる。また、
本発明は構成そのものに工夫があるため、定着ロール製
造上コストアップにつながることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は加熱定着法による定着装置の概略の構
成を示す図、

【図２】 図２は従来の定着ローラの構造の第１の例を
説明する断面図、

【図３】 図３は従来の定着ローラの構造の第２の例を
説明する断面図、

【図４】 図４は従来の定着ローラの構造の第３の例を
説明する断面図、

【図５】 図５は従来の支持部材が圧入された金属製ロ
ールの円筒構造体の構造を説明するロール軸方向の断面
図、

【図６】 図６は支持部材が圧入された円筒構造体の構
造を説明する部分拡大断面図、

【図７】 図７は定着時の加圧ロールと定着ロールの接
触状態を説明する部分拡大図、

【図８】 図８は本発明の定着装置の定着ロールの芯金
として用いる第１の実施例の金属製ロールの構造の要部
を示す部分断面図、

【図９】 図９は本発明の定着装置の定着ロールの芯金
として用いる第２の実施例の金属製ロールの構造の要部
を示す部分断面図、

【図１０】 図１０は本発明に係る定着ロールの芯金を
製造する場合の加工法を説明する図、

【図１１】 図１１は実験例の従来の定着ロールの構造
を示す図、

【図１２】 図１２は実験例の本発明の定着ロールの構
造を示す図、

【図１３】 図１３は定着ロールの軸方向の弾性変形を
補正する機構の一例を示す図である。

【符号の説明】

１…ロールの支持部材の内枠、２…内枠を支持する支持
棒、３…ロール（スリーブ）、４…熱絶縁体、５…加熱
源のコイルヒータ、６…離型層のオフセット防止層、７
…支持軸、８…ローラ、９…肉厚部分、１０…補強部
材、１１…ロール、１２…圧入部分、３０…定着ロー
ラ、３１…ヒータ、３２…円筒状芯金、３３…離型層、
４０…加圧ローラ、４１…円筒状芯金、４２…耐熱弾性
体層、４３…シート、４４…定着トナー像、５１…金属
製ロール、５２…円形リングの支持部材、６１…圧入部
分、６２…圧入部近傍、７１…金属製ロール、７２…支
持部材、７３…弾性体加圧ロール、８１…金属製ロー
ル、８２…支持部材、９１…金属製ロール、９２…支持
部材、１０１…薄肉金属ロール、１０２…スウエージ加
工用ダイス、１０３…スウエージ加工用内型、１０４…
バルジ加工用外型、１１１…ロールの芯金、１１２…支
持部材、１１３…離型層、１２１…ロールの芯金、１２
２…支持部材、１２３…離型層、１２０…定着ローラ、
１３０…加圧ローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端が軸支された定着ロールと圧接する
   加圧体で形成される加圧領域に、未定着トナー像を担持
   した転写材を通過させて加熱定着する定着装置におい
   て、前記定着ロ一ルの芯金が薄肉の金属製ロ一ルであ
   り、前記金属製ロ一ルの内周面において、外周面の少な
   くとも一部で圧接している支持部材が設けられ、前記支
   持部材が圧接している部分における金属製ロールの肉厚
   が、圧接している部分の近傍における肉厚の厚さ以上で
   あることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 定着ロールの芯金として用いられる薄肉
   の金属製の円筒構造体であり、前記円筒構造体の内周面
   において、外周面の少なくとも一部で圧接している支持
   部材が設けられ、前記支持部材が圧接している部分にお
   ける円筒構造体の肉厚が、圧接している部分の近傍にお
   ける肉厚の厚さ以上であることを特徴とする定着装置の
   円筒構造体。
3. 【請求項３】 両端が軸支された定着ロールと圧接する
   加圧体で形成される加圧領域に、未定着トナー像を担持
   した転写材を通過させて加熱定着する定着装置に用いる
   定着ロールの製造方法であって、前記定着ロ一ルの芯金
   が薄肉の金属製ロ一ルであり、前記金属製ロールの内周
   面において、外周面の少なくとも一部で圧接している支
   持部材を設ける場合に、前記支持部材を圧接させる部分
   の金属製ロ一ルの肉厚を、圧接部分の近傍の肉厚の厚さ
   よりも大きくし、前記支持部材を圧入することを特徴と
   する定着ロールの製造方法。
4. 【請求項４】 両端が軸支された定着ロールと圧接する
   加圧体で形成される加圧領域に、未定着トナー像を担持
   した転写材を通過させて加熱定着する定着装置におい
   て、前記定着ロールの芯金が薄肉の金属製ロ一ルであ
   り、前記定着ロールの内周面において、外周面の少なく
   とも一部で圧接している支持部材が設けられ、前記支持
   部材が圧接している部分における定着ロールの肉厚が、
   圧接している部分の近傍における肉厚の厚さ以上にする
   と共に、荷重印加時に前記定着ロールの軸方向の弾性変
   形による加圧の不均一性を補正する機構が前記加圧体に
   付加されていることを特徴とする定着装置。