JP2008009002A - 定着ローラ、定着装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ニップ部のニップ量が充分に確保されて定着性が良好で、昇温効率がよく、定着スリーブの寄りが生じることのない、定着ローラ、定着装置、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】磁束発生手段により発生される磁束によって加熱される発熱層２１ｃを有する定着スリーブ２１と、外周面に断熱層２３を有するとともに定着スリーブ２１に内挿された定着補助ローラ２２と、を備える。そして、定着スリーブ２１の内周面と定着補助ローラ２２の外周面とが、接着剤４０によって幅方向両端部Ｍのみ接着される。
【選択図】図３

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置される定着ローラ及び定着装置とに関し、特に、電磁誘導加熱方式を用いた定着ローラ、定着装置、及び、画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上げ時間を低減して省エネルギー化することを目的として、電磁誘導加熱方式の定着装置を用いる技術が広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１等において、電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱層を有する定着ローラ、定着ローラに対向する磁束発生手段（外部加熱手段）、定着ローラに圧接する加圧ローラ、等で構成される。磁束発生手段は、幅方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向である。）に延設されたコイル部（コイル）等で構成される。

そして、定着ローラ（発熱層）は、磁束発生手段との対向位置で加熱される。加熱された定着ローラは、加圧ローラとの当接位置（定着ニップ部である。）に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に交番磁界が形成されて、定着ローラの発熱層に渦電流が生じる。発熱層に渦電流が生じると、発熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、定着ローラ全体が加熱される。

一方、特許文献２等には、電磁誘導加熱方式の定着装置であって、発熱層を有する定着スリーブ（金属スリーブ）、定着スリーブに内挿された定着補助ローラ（内部加圧部材）、定着スリーブに対向する磁束発生手段（誘導加熱源）、定着スリーブを介して定着補助ローラに圧接する加圧部材（外部加圧部材）、等で構成されるものが開示されている。

そして、定着スリーブ（発熱層）は、磁束発生手段との対向位置で加熱される。加熱された定着スリーブは、加圧ローラとの当接位置（定着ニップ部である。）に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に交番磁界が形成されて、定着スリーブの発熱層に渦電流が生じる。発熱層に渦電流が生じると、発熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、定着スリーブ全体が加熱される。

これらの電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱層が電磁誘導によって直接的に加熱されるために、熱ローラ方式（ヒータランプ加熱方式）等の他方式のものに比べて熱変換効率が高く、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間にて定着ローラの表面温度（定着温度）を所望の温度まで昇温できるものとして知られている。

他方、特許文献３等には、電磁誘導加熱方式の定着装置であって、低熱容量化、強度向上、製作容易性等を目的として、定着ローラ（加熱ローラ）の加熱層と断熱層との間に介在する接着剤層の厚みを規制する技術が開示されている。また、特許文献３等には、加熱層と断熱層との間に介在する接着剤層を軸方向両端部のみに形成する実施例も開示されている。

特開２００１−３１２１６８号公報 特開平１０−７４００７号公報 特開２００２−３６７７６６号公報

上述した特許文献１等における電磁誘導加熱方式の定着装置と、特許文献２等における電磁誘導加熱方式の定着装置と、の構成上の相違点は、発熱層（定着スリーブ）が断熱層（定着補助ローラ）と一体化されているか否かである。詳しくは、前者は発熱層が断熱層に対してプライマ等による接着により一体化されている。これに対して、後者は定着スリーブの内径を定着補助ローラの外径よりも大きく形成して、発熱層（定着スリーブ）が断熱層（定着補助ローラ）に対して一体化されていない。

前者の問題点は、主として３つある。第１の問題点は、弾性材料で形成された断熱層（定着補助ローラ）の変形が発熱層（定着スリーブ）によって制限されてしまうために、定着ニップ部のニップ量を充分に確保できずに定着性が低下してしまう点である。第２の問題点は、発熱層（定着スリーブ）の内周面のすべてが断熱層（定着補助ローラ）の外周面に当接しているために、断熱層へ伝導される熱量が多くなって装置の立ち上がりが遅くなってしまう点である。第３の問題点は、発熱層の内周面全域にわたって塗布された接着剤の熱伝導によって、昇温効率が低下してしまう点である。

これに対して、後者の問題点は、定着スリーブと定着補助ローラとが一体化されていないために、装置の稼動中に定着スリーブの寄り（軸方向への移動である。）が生じてしまう点である。このような定着スリーブの寄りを抑止するために、定着補助ローラの両端に定着スリーブの移動を規制する規制部材を設置する方策も考えられる。しかし、その場合、部品点数が多くなるとともに、定着ローラの組み付けが複雑化するという別の問題が生じることになる。

他方、特許文献３等の技術は、加熱層と断熱層との間に介在する接着剤層の厚みや範囲を規制して、加熱層と断熱層との接着強度を確保しつつ、定着ローラ全体の低熱容量化を目的とするものであって、上述した定着ニップ部のニップ量を充分に確保できないという問題等を直接的に解決するものではない。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、定着ニップ部のニップ量が充分に確保されて定着性が良好で、昇温効率がよく、定着スリーブの寄りが生じることのない、定着ローラ、定着装置、及び、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる定着ローラは、磁束発生手段により発生される磁束によって加熱される発熱層を有するとともに、トナー像を溶融して記録媒体に定着する定着スリーブと、外周面に断熱層を有するとともに、前記定着スリーブに内挿された定着補助ローラと、を備え、前記定着スリーブの内周面と前記定着補助ローラの外周面とを幅方向両端部のみ接着したものである。

また、請求項２記載の発明にかかる定着ローラは、前記請求項１に記載の発明において、前記断熱層は、弾性発泡材料からなり、前記定着補助ローラの外周面は、幅方向両端部が前記弾性発泡材料のスキン面となるように形成され、幅方向中央部が前記弾性発泡材料の発泡面となるように形成されたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる定着ローラは、前記請求項２に記載の発明において、前記スキン面が接着面となるように前記定着スリーブの内周面と前記定着補助ローラの外周面とを接着したものである。

また、請求項４記載の発明にかかる定着ローラは、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記幅方向両端部を、定着可能な最大の記録媒体の通紙領域外としたものである。

また、請求項５記載の発明にかかる定着ローラは、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記定着スリーブは、内周面にベース層を備え、前記ベース層と前記断熱層とが前記幅方向両端部で接着されるものである。

また、請求項６記載の発明にかかる定着ローラは、前記請求項５に記載の発明において、前記定着スリーブは、離型層と弾性層とをさらに備えたものである。

また、請求項７記載の発明にかかる定着ローラは、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記定着補助ローラは、接着面となる領域の外径が前記定着スリーブにおいて接着面となる領域の内径よりも小さくなるように形成されたものである。

また、請求項８記載の発明にかかる定着ローラは、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記定着補助ローラは、接着面となる領域の外径が非接着面となる領域の外径よりも小さくなるように形成されたものである。

また、請求項９記載の発明にかかる定着ローラは、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記定着補助ローラが前記定着スリーブに内挿された後に前記幅方向両端部を接着して形成されたものである。

また、この発明の請求項１０記載の発明にかかる定着装置は、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の定着ローラと、前記定着ローラに圧接する加圧部材と、前記磁束発生手段と、を備えたものである。

また、この発明の請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１０に記載の定着装置を備えたものである。

本発明は、電磁誘導加熱される発熱層を有する定着スリーブの内周面と、外周面に断熱層を有する定着補助ローラの外周面と、を幅方向両端部のみ接着している。これにより、定着ニップ部のニップ量が充分に確保されて定着性が良好で、昇温効率がよく、定着スリーブの寄りが生じることのない、定着ローラ、定着装置、及び、画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図５にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。

また、１６は転写ベルト１７を清掃する転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が記録媒体Ｐ上に重ねて担持されるように記録媒体Ｐを搬送する転写ベルト、１９は記録媒体Ｐ上のトナー像（未定着画像）を定着する電磁誘導加熱方式の定着装置、を示す。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、転写ベルト１７上の記録媒体Ｐに、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（転写工程である。）。

そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された記録媒体Ｐは、図中の矢印方向に走行して、分離チャージャ１８との対向位置に達する。そして、分離チャージャ１８との対向位置で、記録媒体Ｐに蓄積された電荷が中和されて、トナーのちり等を生じさせることなく記録媒体Ｐが転写ベルト１７から分離される。
その後、転写ベルト１７表面は、転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、転写ベルト１７上に付着した付着物が転写ベルトクリーニング部１６に回収される。

ここで、転写ベルト１７上に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、不図示の搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、転写ベルト１７の位置に向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、転写ベルト１７から分離された後に定着装置１９に導かれる。定着装置１９では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、不図示の排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、画像形成装置本体１に設置される定着装置１９の構成・動作について詳述する。
図２は定着装置を示す断面図であって、図３は定着ローラ２０の構成を示す断面図である。なお、図３は定着ローラ２０における一方の幅方向端部を示すが、他方の幅方向端部も同様に構成されている。
図２に示すように、定着装置１９は、磁束発生手段としての誘導加熱部２５、誘導加熱部２５に対向する定着ローラ２０、定着ローラ２０に圧接する加圧部材としての加圧ローラ３０、等で構成される。定着ローラ２０は、定着スリーブ２１、定着補助ローラ２２、等で構成されている。

ここで、図３を参照して、定着スリーブ２１は、内周面側からベース層２１ｄ、発熱層２１ｃ、弾性層２１ｂ、離型層２１ａ等が順次積層された多層構造体である。
定着スリーブ２１のベース層２１ｄとしては、ポリイミド等の樹脂材料を用いることができる。ベース層２１ｄの層厚は、３０〜１００μｍである。
定着スリーブ２１の発熱層２１ｃとしては、銅、銀、アルミニウム等の良導体を用いることができる。発熱層２１ｃの層厚は、５〜２０μｍであって、ベース層２１ｄ上にメッキ処理にて形成することができる。そして、定着スリーブ２１の発熱層２１ｃは、誘導加熱部２５（磁束発生手段）から発せられる磁束によって電磁誘導加熱される。

定着スリーブ２１の弾性層２１ｂは、層厚が３０〜２００μｍであって、シリコーンゴム等で形成される。定着スリーブ２１に弾性層２１ｂを設けることで、特にカラー画像形成装置における定着ムラの発生が抑止される。
定着スリーブ２１の離型層２１ａは、層厚が２０〜５０μｍであって、ＰＦＡ等のフッ素化合物で形成される。離型層２１ａは、トナー像（トナー）Ｔが直接的に接する定着スリーブ２１表面のトナー離型性を高めるためのものであって、チューブ材を用いることができる。

なお、本実施の形態１では、発熱層２１ｃに対して内周面側にベース層２１ｄを設けたが、ベース層を設けずに内周面が発熱層２１ｃとなるように形成することもできる。その場合、発熱層２１ｃとして、鉄、コバルト、ニッケル、又は、それらの合金等の磁性金属材料や、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等の非磁性金属材料、を用いることができる。さらに、発熱層２１ｃを、体積抵抗率の異なる第１非磁性層と第２非磁性層との２層構造とすることもできる。
また、発熱層２１ｃとして上述の磁性金属材料や非磁性金属材料を用いた場合に、ベース層２１ｄとして防錆性を高めるためにニッケル層等を設けることもできる。

定着補助ローラ２２は、ステンレス鋼からなる芯金２４上に、耐熱性を有する断熱層２３が形成されたものである。
定着補助ローラ２２の断熱層２３は、層厚が２〜１０ｍｍであって、アスカー硬度が１５〜５０度（Ｈｓ）に設定されている。断熱層２３の材料としては、発泡シリコーンゴム等の弾性発泡材料や、シリコーンゴム等の弾性材料を用いることができる。このように、定着補助ローラ２２の断熱層２３を弾性発泡材料（又は弾性材料）で形成しているために、熱膨張によって定着補助ローラ２２の外径が定着スリーブ２１の内径よりも大きくなっても定着スリーブ２１に大きなストレスが生じることはない。なお、本実施の形態１では、定着スリーブ２１の熱を断熱層２３側に逃げにくくするために、断熱層２３の材料として弾性発泡材料が用いられている。
ここで、定着補助ローラ２２は定着スリーブ２１に内挿されるが、定着補助ローラ２２と定着スリーブ２１とは幅方向両端部Ｍのみが接着剤４０によって接着されている。これについては、後で詳しく説明する。

また、図示は省略するが、定着スリーブ２１の表面には、サーミスタが当接されている。サーミスタは、熱応答性の高い感温素子であって、定着スリーブ２１上の温度（定着温度）を検知する。そして、サーミスタによる検知結果に基いて、誘導加熱部２５による加熱量を調整する。

図２を参照して、加圧部材としての加圧ローラ３０は、アルミニウム、銅等からなる円筒部材３２上に、シリコーンゴム等からなる弾性層３１、ＰＦＡ等からなる離型層（不図示である。）が形成されたものである。加圧ローラ３０の弾性層３１は、肉厚が１〜５ｍｍとなるように形成されている。また、加圧ローラ３０の離型層は、層厚が２０〜５０μｍとなるように形成されている。加圧ローラ３０は、定着ローラ２０に圧接している。そして、定着ローラ２０と加圧ローラ３０との圧接部（定着ニップ部である。）に、記録媒体Ｐが搬送される。

磁束発生手段としての誘導加熱部２５は、コイル部２６（励磁コイル）、コア部２７（励磁コイルコア）、コイルガイド２８、カバー部材２９、等で構成される。コイル部２６は、定着スリーブ２１の外周面の一部を覆うように配設されたコイルガイド２８上に細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向（図２の紙面垂直方向である。）に延設したものである。コイルガイド２８は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、定着スリーブ２１との対向面の側でコイル部２６を保持する。コア部２７は、フェライト等の強磁性体（比透磁率が２５００程度である。）からなり、定着スリーブ２１の発熱層に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコアやサイドコアが設けられている。コア部２７は、幅方向に延設されたコイル部２６に対向するように設置されている。カバー部材２９は、コイル部２６、コア部２７、コイルガイド２８を覆うように構成されている。
なお、定着ローラ２０の内部に、フェライト等の強磁性体からなる内部コア（コア）を設置したり、内部コアの外周の一部を覆う磁束遮蔽部材を設置することもできる。

このように構成された定着装置１９は、次のように動作する。
不図示の駆動モータによって定着ローラ２０が図２の時計方向に回転駆動され、それにともない加圧ローラ３０が反時計方向に回転する。そして、定着スリーブ２１は、誘導加熱部２５との対向位置（対向面）で、誘導加熱部２５から発生される磁束によって加熱される。

詳しくは、発振回路が周波数可変の電源部（不図示である。）からコイル部２６に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは、２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚである。）の高周波交番電流を流すことで、コイル部２６から定着スリーブ２１の発熱層２１ｃに向けて磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、定着スリーブ２１の発熱層２１ｃに渦電流が生じて、発熱層２１ｃはその電気抵抗によってジュール熱が発生して誘導加熱される。こうして、定着スリーブ２１（定着ローラ２０）は、自身の発熱層２１ｃの誘導加熱によって加熱される。

その後、誘導加熱部２５によって加熱された定着スリーブ２１（定着ローラ２０）表面は、加圧ローラ３０との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔ（トナー）を加熱して溶融する。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐが、不図示のガイド板に案内されながら定着ローラ２０と加圧ローラ３０との間に送入される（矢印Ｙ１の搬送方向の移動である。）。そして、定着ローラ２０から受ける熱と加圧ローラ３０から受ける圧力とによってトナー像Ｔが記録媒体Ｐに定着されて、記録媒体Ｐは定着ローラ２０と加圧ローラ３０との間から送出される。

定着位置を通過した定着ローラ２０表面は、その後に再び誘導加熱部２５との対向位置に達する。
このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。

以下、本実施の形態１における特徴的な定着ローラ２０の構成・動作について説明する。
図３を参照して、本実施の形態１における定着ローラ２０は、定着補助ローラ２２の外周面と定着スリーブ２１の内周面とが、幅方向両端部Ｍのみ接着剤４０によって接着されている（幅方向中央部Ｌは接着されていない。）。具体的には、定着補助ローラ２２の外周面側に設けられた断熱層２３と、定着スリーブ２１の内周面側に設けられたベース層２１ｄとが、幅方向両端部Ｍのみ接着剤４０によって接着されている。

このように、定着補助ローラ２２の外周面と定着スリーブ２１の内周面とを幅方向両端部Ｍのみ接着することで、図４（Ａ）に示すように、幅方向中央部Ｌにおける定着ニップ部のニップ量Ｎ１が充分に確保されて、定着性が向上することになる。
詳しくは、定着補助ローラ２２の外周面と定着スリーブ２１の内周面とを幅方向全域にわたって接着してしまうと、図４（Ｂ）に示すように、弾性材料で形成された断熱層２３（定着補助ローラ２２）の変形が定着スリーブ２１によって制限されてしまうために（定着スリーブ２１の形状にならってしまうために）、幅方向中央部Ｌにおける定着ニップ部のニップ量Ｎ２が充分に確保できなくなってしまう。
これに対して、本実施の形態１では、定着補助ローラ２２の外周面と定着スリーブ２１の内周面とを幅方向中央部Ｌで接着していないために、図４（Ａ）に示すように、断熱層２３（定着補助ローラ２２）が定着スリーブ２１によって制限されることなく変形する。これにより、幅方向中央部Ｌにおけるニップ量Ｎ１が充分に確保できることになる（Ｎ１＞Ｎ２である。）。なお、接着剤４０を介在した幅方向両端部Ｍでは、定着ニップ部が図４（Ｂ）に示すような状態になるが、この範囲Ｍは定着工程時の定着性にほとんど寄与しない領域であるために、上述した効果が確実に達成されることになる。

また、本実施の形態１では、定着補助ローラ２２と定着スリーブ２１とが幅方向両端部Ｍで接着されているために、定着装置の稼動中に定着スリーブ２１の寄り（幅方向への移動である。）が生じてしまう不具合も抑止される。
さらに、幅方向中央部Ｌにおいて、定着補助ローラ２２と定着スリーブ２１との間には接着剤４０を介在していないために、接着剤４０の熱伝導による昇温効率の低下も抑止できる。

ここで、本実施の形態１では、接着剤４０を塗布する範囲（上述の幅方向両端部Ｍである。）を、定着可能な最大の記録媒体Ｐの通紙領域外としている。例えば、本実施の形態１における画像形成装置において、通紙可能な最大な記録媒体Ｐの通紙領域（幅方向サイズである。）がＡ３縦サイズ（Ａ３短手方向のサイズ）であるとすると、非接着面となる幅方向中央部ＬはＡ３縦サイズになり、接着面となる幅方向両端部ＭはＡ３縦サイズの領域外（非通紙領域）となる。
このような構成により、上述した定着性及び昇温効率に対する効果が確実なものになる。

ここで、定着補助ローラ２２において接着面となる領域Ｍの外径は、定着スリーブ２１において接着面となる領域Ｍの内径よりも小さくなるように形成することが好ましい。なお、本実施の形態１では、常温環境において、定着補助ローラ２２の外径が、定着スリーブ２１の内径よりも幅方向全域にわたって小さくなるように形成している。これにより、定着ローラ２０の製造工程において、定着スリーブ２１に定着補助ローラ２２を内挿しやすくなる。
なお、図３は組み付け時（又は常温時）における定着ローラ２０を示すものであって、幅方向中央部Ｌにおいて定着スリーブ２１と定着補助ローラ２２との間に間隙がある。これに対して、定着工程時（昇温時）には、熱膨張によって幅方向中央部Ｌにおける定着スリーブ２１と定着補助ローラ２２との間隙がなくなり、定着スリーブの内周面と定着補助ローラの外周面とが密着することになる。

また、本実施の形態１における定着ローラ２０は、定着補助ローラ２２が定着スリーブ２１に内挿された後に、幅方向両端部Ｍに接着剤４０を注入（塗布）して形成したものである。これにより、接着剤４０が幅方向中央部Ｌ（通紙領域）に塗布されてしまう不具合が抑止されて、上述した定着性及び昇温効率に対する効果が確実なものになる。

次に、図５にて、上述した効果を確認するために本願発明者がおこなった実験について説明する。
本実験は、（１）定着スリーブ２１と定着補助ローラ２２とを非接着とした定着ローラ（従来のものである。）と、（２）定着スリーブ２１と定着補助ローラ２２とを幅方向両端部Ｍのみ接着した定着ローラ（本実施の形態１のものである。）と、（３）定着スリーブ２１と定着補助ローラ２２とを幅方向全域にわたって接着とした定着ローラ（従来のものである。）と、をそれぞれ用いて、所望の定着温度（１６０℃）に達するまでのウォームアップ時間（立ち上がり時間）、幅方向中央部Ｌのニップ幅（ニップ量）、定着スリーブ２１の寄りの程度、について確認したものである。
なお、上記（１）〜（３）の定着ローラは、幅方向長さ（Ｌ＋Ｍ×２）を３３０ｍｍ、定着スリーブ２１の内径（常温時）を４０ｍｍ、定着補助ローラ２２の外径（常温時）を３９．８ｍｍに設定した。また、（２）及び（３）の定着ローラにおいて、接着剤４０としてシリコーン接着剤を用い、接着剤４０の厚さを２００μｍに設定した。また、（２）の定着ローラにおいて、接着剤４０の接着範囲Ｍを１５ｍｍに設定した。

図５の結果から、本実施の形態１の構成によれば、幅方向全域を接着した（３）の定着ローラを用いた場合に比べて、昇温効率が高く、ニップ量も確保できることがわかる。さらに、本実施の形態１の構成によれば、幅方向全域を非接着とした（１）の定着ローラを用いた場合に比べて、定着スリーブ２１の寄りが生じにくいことがわかる。

以上説明したように、本実施の形態１では、電磁誘導加熱される発熱層２１ｃを有する定着スリーブ２１の内周面と、外周面に断熱層２３を有する定着補助ローラ２２の外周面と、を幅方向両端部Ｍのみ接着している。これにより、定着ニップ部のニップ量Ｎ１が充分に確保されて定着性が良好で、昇温効率がよく、定着スリーブ２１の寄りが生じるのを抑止することができる。

実施の形態２．
図６にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図６は、実施の形態２における定着ローラを示す断面図であって、前記実施の形態１における図３に相当する。本実施の形態２における定着ローラは、定着補助ローラの弾性層におけるスキン面を接着面としている点が、前記実施の形態１のものとは相違する。

図６に示すように、本実施の形態２における定着ローラ２０も、前記実施の形態１のものと同様に、定着補助ローラ２２の外周面と定着スリーブ２１の内周面とが幅方向両端部Ｍのみ接着剤４０によって接着されている。また、定着補助ローラ２２の断熱層２３は、発泡シリコーンゴム等の弾性発泡材料によって形成されている。

そして、本実施の形態２では、定着補助ローラ２２の外周面が、幅方向両端部Ｍが弾性発泡材料のスキン面２３ａとなるように形成され、幅方向中央部Ｌが弾性発泡材料の発泡面２３ｂとなるように形成されている。すなわち、弾性発泡材料のスキン面２３ａが接着面となり、弾性発泡材料の発泡面２３ｂが非接着面となるように、定着補助ローラ２２と定着スリーブ２１とが接着されている。
ここで、弾性発泡材料のスキン面２３ａとは、発泡による気孔のない滑らかな表面である。これに対して、弾性発泡材料の発泡面２３ｂとは、発泡による気孔のある凸凹な表面である。通常は、金型に弾性発泡材料が注入されると、金型に接する表面とその近傍はスキン面となり、その内部が発泡面（発泡部）となる。したがって、外周面を発泡面とするには、金型から取り出した弾性発泡材料のスキン面を研磨等によって除去することになる。なお、径部に段差がある金型を用いて弾性層を形成した後に中央部Ｌのみ研磨処理することで、図６に示すように、スキン面２３ａと発泡面２３ｂとを同面（同じ外径）とすることができる。

このように弾性発泡材料のスキン面２３ａを接着面とすることで、接着剤４０が気孔に浸み込むことによる接着性の低下を抑止することができる。すなわち、幅方向両端部Ｍにおいて、定着スリーブ２１と、定着補助ローラ２２の弾性層２３と、を確実に接着することができる。
また、弾性発泡材料の発泡面２３ｂを非接着面（通紙領域）とすることで、定着スリーブ２１の熱が断熱層２３側に逃げにくくなって、定着ローラ２０の昇温効率が高められる。

以上説明したように、本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様に、電磁誘導加熱される発熱層２１ｃを有する定着スリーブ２１の内周面と、外周面に断熱層２３を有する定着補助ローラ２２の外周面と、を幅方向両端部Ｍのみ接着している。これにより、定着ニップ部のニップ量Ｎ１が充分に確保されて定着性が良好で、昇温効率がよく、定着スリーブ２１の寄りが生じるのを抑止することができる。

実施の形態３．
図７にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図７は、実施の形態３における定着ローラを示す断面図であって、前記実施の形態１における図３に相当する。本実施の形態３における定着ローラは、定着補助ローラの弾性層において接着面となる領域の外径を小径化している点が、前記実施の形態１のものとは相違する。

図７に示すように、本実施の形態３における定着ローラ２０も、前記各実施の形態のものと同様に、定着補助ローラ２２の外周面と定着スリーブ２１の内周面とが幅方向両端部Ｍのみ接着剤４０によって接着されている。

そして、本実施の形態３における定着補助ローラ２２は、接着面となる領域（幅方向両端部Ｍである。）の外径Ｄ２が、非接着面となる領域（幅方向中央部Ｌである。）の外径Ｄ１よりも小さくなるように形成されている(Ｄ１＞Ｄ２である。)。具体的に、本実施の形態３では、常温時における定着補助ローラ２２の幅方向両端部Ｍの外径Ｄ２が３９．８ｍｍに設定され、常温時における定着スリーブ２１の幅方向両端部Ｍの内径が４０．３ｍｍ（定着補助ローラ２２の外径Ｄ１とほぼ同寸である。）に設定されている。そして、定着ローラ２０の製造工程では、定着補助ローラ２２を定着スリーブ２１に内挿した後に、双方の隙間に接着剤４０を注入（塗布）することになる。

このような構成により、接着剤４０は段差を設けた幅方向両端部Ｍに留まりやすくなるために、幅方向中央部Ｌに接着剤が侵入する不具合が抑止される。
なお、本実施の形態３では、定着ローラ２０の製造工程において、定着補助ローラ２２を定着スリーブ２１に内挿した後に、双方の隙間に接着剤４０を注入した。これに対して、予め段差を設けた定着補助ローラ２２の幅方向両端部Ｍに接着剤４０を塗布した後に、接着剤４０を担持した定着補助ローラ２２を定着スリーブ２１に内挿してもよい。この場合にも、接着面の段差によって幅方向中央部Ｌへの接着剤の侵入を抑止することができる。

以上説明したように、本実施の形態３でも、前記各実施の形態と同様に、電磁誘導加熱される発熱層２１ｃを有する定着スリーブ２１の内周面と、外周面に断熱層２３を有する定着補助ローラ２２の外周面と、を幅方向両端部Ｍのみ接着している。これにより、定着ニップ部のニップ量Ｎ１が充分に確保されて定着性が良好で、昇温効率がよく、定着スリーブ２１の寄りが生じるのを抑止することができる。

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 定着装置を示す断面図である。 定着ローラの構成を示す断面図である。 定着ニップ部の近傍を示す概略図である。 実験条件及び実験結果を示す表図である。 この発明の実施の形態２における定着ローラを示す断面図である。 この発明の実施の形態３における定着ローラを示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
１９ 定着装置、
２０ 定着ローラ、
２１ 定着スリーブ、
２１ａ 離型層、 ２１ｂ 弾性層、 ２１ｃ 発熱層、 ２１ｄ ベース層、
２２ 定着補助ローラ、
２３ 断熱層、 ２３ａ スキン面、 ２３ｂ 発泡面、
２４ 芯金、
２５ 誘導加熱部（磁束発生手段）、
２６ コイル部、 ２７ コア部、
２８ コイルガイド、 ２９ カバー部材、
３０ 加圧ローラ（加圧部材）、
４０ 接着剤。

Claims (11)

1. 磁束発生手段により発生される磁束によって加熱される発熱層を有するとともに、トナー像を溶融して記録媒体に定着する定着スリーブと、
   外周面に断熱層を有するとともに、前記定着スリーブに内挿された定着補助ローラと、を備え、
   前記定着スリーブの内周面と前記定着補助ローラの外周面とを幅方向両端部のみ接着したことを特徴とする定着ローラ。
2. 前記断熱層は、弾性発泡材料からなり、
   前記定着補助ローラの外周面は、幅方向両端部が前記弾性発泡材料のスキン面となるように形成され、幅方向中央部が前記弾性発泡材料の発泡面となるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の定着ローラ。
3. 前記スキン面が接着面となるように前記定着スリーブの内周面と前記定着補助ローラの外周面とを接着したことを特徴とする請求項２に記載の定着ローラ。
4. 前記幅方向両端部は、定着可能な最大の記録媒体の通紙領域外であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着ローラ。
5. 前記定着スリーブは、内周面にベース層を備え、
   前記ベース層と前記断熱層とが前記幅方向両端部で接着されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着ローラ。
6. 前記定着スリーブは、離型層と弾性層とをさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の定着ローラ。
7. 前記定着補助ローラは、接着面となる領域の外径が前記定着スリーブにおいて接着面となる領域の内径よりも小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着ローラ。
8. 前記定着補助ローラは、接着面となる領域の外径が非接着面となる領域の外径よりも小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の定着ローラ。
9. 前記定着補助ローラが前記定着スリーブに内挿された後に前記幅方向両端部を接着して形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着ローラ。
10. 請求項１〜請求項９のいずれかに記載の定着ローラと、前記定着ローラに圧接する加圧部材と、前記磁束発生手段と、を備えたことを特徴とする定着装置。
11. 請求項１０に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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