JP2012088491A - 定着ローラ、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により記録媒体にシワが発生するのを防止できる定着ローラを提供する。
【解決手段】加熱手段２５により加熱される発熱層を有すると共に、トナー像Ｔを溶融して記録媒体Ｐに定着する定着スリーブ２１と、外周面に発泡層２３を有すると共に、定着スリーブ２１に内挿された定着補助ローラ２２とを備える定着ローラ２０である。発泡層２３の外周面で気泡が露出した凹部を除く表面部を、定着スリーブ２１の内周面に接着した。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置とそれに設置される定着ローラ及び定着装置、それらを備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置には、用紙等の記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置が搭載されている。定着装置は、一般に、記録媒体の画像形成面側に配設される定着ローラと、定着ローラを加熱する加熱手段と、定着ローラと圧接して定着ニップを形成する加圧ローラによって構成されており、定着ニップに記録媒体を通過させることでトナー像を溶融してその記録媒体に定着させる。

また、電磁誘導加熱方式の定着装置には、定着ローラとして、発熱層を有する円筒状の定着スリーブ内に、外周に発泡シリコーンゴム等から成る発泡層を有する定着補助ローラを挿入したものを用いているものがある（特許文献１参照）。また、外側の定着スリーブと内側の定着補助ローラとを固定する方法としては、定着補助ローラの外周面全体に接着剤を塗布し、定着補助ローラと定着スリーブとを接着する方法が知られている。

しかしながら、定着スリーブと定着補助ローラとが全体的に接着されていると、加熱時に定着スリーブの内周面と定着補助ローラの外周面との間にある空気が熱膨張した際、その空気が外部へ抜け出ることができず内部に留まってしまい、ローラの軸方向中央部側における反発荷重が大きくなる。その結果、記録媒体が定着ニップを通過する際にシワなどの搬送不良が発生する。

以下、図９を参照して、上記シワ発生のメカニズムについて詳しく説明する。
図９において、（Ａ１）は常温時の紙に生じる力及び搬送速度を示し、（Ｂ１）は常温時のローラ圧分布を示す。また、同図において、（Ａ２）は加熱時の紙に生じる力及び搬送速度を示し、（Ｂ２）は加熱時のローラ圧分布を示している。
定着装置では、通常、加圧ローラの形状を鼓形にするなどにより、常温時は（Ａ１）に示すように紙の搬送速度を幅方向中央部側よりも両端部側で速くして、紙に両側へ広げる方向の力を作用させシワが生じないようにしている。しかし、上述のように、加熱時に熱膨張した空気がローラ内に留まってローラの軸方向中央部側における反発荷重（ローラ圧）が大きくなると、（Ａ２）に示すようにローラ圧の上昇した軸方向中央部側（紙の幅方向中央部側）で搬送速度が速くなる。その結果、紙を両側へ広げる力が打ち消されてしまい、シワが発生すると考えられる。

本発明は、斯かる事情に鑑み、簡易な構成により記録媒体にシワが発生するのを防止できる定着ローラ、その定着ローラを備えた定着装置及び画像形成装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、加熱手段により加熱される発熱層を有すると共に、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、外周面に発泡層を有すると共に、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、前記発泡層の外周面で気泡が露出した凹部を除く表面部を、前記定着スリーブの内周面に接着した定着ローラである。

このように構成することで、加熱時に定着スリーブと定着補助ローラとの間で空気が熱膨張しても、定着スリーブと定着補助ローラとが接着されていない部分を通して、膨張した空気をローラの軸方向端部から外部へ排出することが可能となる。これにより、定着スリーブと定着補助ローラとの間で熱膨張した空気が内部に留まることによるローラの軸方向中央部における反発荷重の増大を防止することができ、記録媒体にシワが発生するのを防止できるようになる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の定着ローラにおいて、前記発泡層の気泡が露出した凹部を除く表面部に接着剤を塗布したものである。

発泡層の気泡が露出した凹部を除く表面部に接着剤を塗布することにより、接着剤の厚みによって定着スリーブの内周面と定着補助ローラの外周面との間に微小な隙間を形成することができる。これにより、その隙間を通して、上記熱膨張した空気をローラの軸方向端部から外部へ排出することができるようになる。

請求項３の発明は、請求項２に記載の定着ローラにおいて、前記発泡層の外周面全体の表面積に対する前記接着剤を塗布する面積の接着剤塗布面積率を、４９．３％以下にし、かつ、前記発泡層の単位面積当たりの前記接着剤の塗布重量を、１．３８ｍｇ／ｃｍ²以下となるようにしたものである。

接着剤塗布面積率と単位面積当たりの接着剤の塗布重量を上記範囲に設定することにより、記録媒体にシワを発生させないようにすることができる。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の定着ローラにおいて、前記発泡層は、気泡同士が連続しない単泡を有するものである。

発泡層が単泡を有する場合は、気泡内の空気をローラの軸方向端部から外部に逃がすことができないので、このような定着ローラに本発明の構成を適用することにより、気泡内の熱膨張した空気を外部に逃がして記録媒体にシワが発生するのを防止できるようになる。

請求項５の発明は、定着ローラと、当該定着ローラを加熱する加熱手段と、前記定着ローラに対向して定着ニップを形成する対向部材とを備え、前記定着ニップを通過する記録媒体上のトナー像を溶融して定着する定着装置において、前記定着ローラとして請求項１から４のいずれか１項に記載の定着ローラを用いたものである。

定着装置が、請求項１から４のいずれか１項に記載の定着ローラを用いているので、熱膨張した空気をローラの軸方向端部から外部へ排出することができる。これにより、定着スリーブと定着補助ローラとの間で熱膨張した空気が内部に留まることによるローラの軸方向中央部における反発荷重の増大を防止することができ、定着ニップを通過する記録媒体にシワが発生するのを防止できるようになる。

請求項６の発明は、請求項５に記載の定着装置において、前記加熱手段として電磁誘導加熱手段を用いたものである。

加熱手段として電磁誘導加熱手段を用いることにより、定着スリーブを直接加熱することができ、エネルギー効率が良くなる。

請求項７の発明は、請求項５又は６に記載の定着装置を備えた画像形成装置である。

画像形成装置が請求項５又は６に記載の定着装置を備えていることにより、記録媒体にシワが発生するのを防止でき、高品質の画像が得られるようになる。

本発明によれば、簡易な構成により、定着スリーブと定着補助ローラとの間で熱膨張した空気を外部へ排出することができるので、熱膨張した空気が内部に留まってローラの軸方向中央部の反発荷重が増大することによる記録媒体のシワ発生を防止することができる。

本発明を適用した画像形成装置の全体構成を示す図である。 定着装置の構成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。 接着剤を塗布した定着補助ローラの表面の拡大図である。 接着剤表面占有率と接着剤総重量との関係を示すグラフである。 接着剤総重量と、接着剤表面占有率と、単位面積当たりの接着剤塗布重量と、シワ発生率との関係を示す表である。 接着剤表面占有率とシワ発生率との関係を示すグラフである。 単位面積当たりの接着剤塗布重量とシワ発生率との関係を示すグラフである。 記録媒体にシワが発生するメカニズムを説明するための図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。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。

まず、 図１にて、本発明を適用した画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１において、符号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、符号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、符号３は原稿Ｄを搬送する原稿搬送部、符号４は原稿搬送部３によって搬送される原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、符号７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、符号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、符号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像担持体としての感光体ドラム、符号１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ上を帯電する帯電部、符号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、符号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、符号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、符号１６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、符号１７は転写ベルト１６を清掃する転写ベルトクリーニング部、符号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行い、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）。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の表面は、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）。

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の表面は、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）。

その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋの表面は、それぞれ、転写ベルト１６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１６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１６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）。

そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋの表面は、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）。

その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋの表面は、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１６から分離される。

その後、転写ベルト１６の表面は、転写ベルトクリーニング部１７の位置に達する。そして、転写ベルト１６上に付着した付着物が転写ベルトクリーニング部１７に回収される。ここで、転写ベルト１６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１６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１６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の構成及び動作について説明をする。
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における軸方向の一端部（幅方向端部）を示すが、軸方向の全体に渡って同様に構成されている。

図２に示すように、定着装置１９は、加熱手段（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から発せられる磁束によって電磁誘導加熱される。このような電磁誘導加熱方式は、定着スリーブ２１を直接加熱することができるため、エネルギー効率が良い。

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、本実施形態では、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。本実施形態では、断熱層２３の材料として、発泡シリコーンゴムを用いている。このように、定着補助ローラ２２の断熱層２３を発泡シリコーンゴムで形成しているため、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。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はシリコーン系の接着剤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づいて、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）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）に、記録媒体Ｐが搬送される。

なお、本実施形態では、定着ローラ２０に対向して定着ニップを形成する対向部材として、加圧ローラ３０を用いているが、これに代えて無端状の加圧ベルトをその内周面に配設したパッドによって定着ローラ２０に押し当てて定着ニップを形成する構成でもよい。また、定着ローラ２０に対して加圧を行わす単に接触させるだけの構成としてもよい。

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軸方向（図２の紙面垂直方向）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）からなり、定着スリーブ２１の発熱層に向けて効率の良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。また、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したりすることもできる。

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、それに伴い加圧ローラ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）からコイル部２６に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは、２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚ）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）。

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、本実施形態に係る定着ローラの特徴的な構成及び動作について説明する。
上述したように、定着ローラ２０を構成する定着スリーブ２１と定着補助ローラ２２は接着剤４０を介して接着されている（図３参照）。接着剤４０は、定着補助ローラ２２の表面（外周面）の軸方向全体に渡って塗布されており、この接着剤４０によって定着スリーブ２１の内周面と定着補助ローラ２２の外周面とが接着されている。

ここで、本実施形態の定着補助ローラ２２は外周面に発泡シリコーンゴムで形成された発泡層（断熱層２３）を有しているため、その発泡層の外周面には、気泡が露出した凹部と、それ以外の部分とがあるが、本発明は、気泡が露出した凹部を除く表面部（以下、「非凹部表面部」という）だけに接着剤４０を塗布することを特徴としている。なお、本実施形態に用いられる上記発泡シリコーンゴムの気泡径は、５０〜５００μｍである。

図４に、接着剤を塗布した定着補助ローラの表面の拡大図を示す。
図４において、白色の部分が接着剤４０を塗布した部分、黒色の部分が接着剤を塗布していない部分（気泡が露出した凹部３５）であり、接着剤４０を塗布した部分と塗布していない部分とがまだら状に混在している。また、発泡層の非凹部表面部だけに接着剤４０を塗布する方法としては、例えば、表面に接着剤が均一に薄く付着した塗布ローラに定着補助ローラ２２を回転させつつ接触させる方法などがある。

上記のように、接着剤４０を発泡層の非凹部表面部だけに塗布して、定着補助ローラ２２と定着スリーブ２１を接着すると、接着剤４０の厚みによって定着スリーブ２１の内周面と定着補助ローラ２２の外周面との間に微小な隙間が生じる。この隙間は、ローラの軸方向端部へと連通しており、気泡内の空気をローラの端部から外部に排出するための通気路として機能する。従って、加熱時に気泡内の空気が熱膨張しても、接着剤を塗布していない部分に形成された隙間を通して、膨張した空気を外部へ排出することが可能である。これにより、定着スリーブ２１と定着補助ローラ２２との間で熱膨張した空気が内部に留まることによるローラの軸方向中央部における反発荷重の増大を防止することができ、定着ニップを通過する記録媒体にシワが発生するのを防止できるようになる。

なお、本実施形態における定着補助ローラ２２の発泡層（断熱層２３）は、気泡同士が連続しない単泡で構成されている。このため、接着剤を塗布していない部分の隙間を通して空気が外部に排出されるのは、主として定着補助ローラ２２の外周面付近に存在する気泡からである。ただし、本発明の構成は、発泡層が、単泡と、単泡同士がくっついて繋がった連泡との混合体で構成されているものにも適用可能である。この場合も同様に、定着補助ローラ２２の外周面で開口する単泡又は連泡から空気を外部に排出することができる。一方、発泡層が完全な連泡である場合は、本発明の構成を適用しなくても、発泡層内の空気をローラの端面から逃がすことが可能である。このことから、本発明の構成は、発泡層が少なくとも単泡を有し、気泡内の空気をローラの端面から逃がすことができない定着ローラに適用することが望ましい。

また、本発明者は、定着補助ローラに塗布する接着剤の塗布量（塗布面積、塗布重量）と、記録媒体のシワの発生率との関係を調べる試験を行った。
本試験では、上記本発明の実施形態と同様の定着ローラを用いた画像形成装置を使用し、リコー製マイペーパ（サイズＡ３）を標準環境（温度２３℃、湿度５０％）にて１ジョブで１ページずつ、合計３０枚印刷した。その結果を、図５〜図８に示す。

図５は、発泡層の外周面全体の表面積に対する接着剤を塗布した面積の接着剤塗布面積率（以下、「接着剤表面占有率」という）と、塗布した接着剤の総重量との関係を示す図である。
図５に示すように、接着剤表面占有率が高くなるにつれて接着剤総重量も増加している。また、図５に示す縦方向の一点鎖線Ｚはシワ発生の境界線を示す。接着剤総重量がこの境界線である０．５ｇ以上となるとシワが発生することを示している。なお、上記施形態では、外径が３５ｍｍ、外周の表面積が３４０．５９ｃｍ²の発泡層を有する定着補助ローラの表面に対して接着剤を０．３〜０．４ｇ（総重量）の範囲内で塗布し、シワが生じないようにしている。

図６は、上記接着剤総重量及び接着剤表面占有率に加え、発泡層の単位面積当たりの接着剤塗布重量と、シワ発生率との関係を示す表である。この表での単位面積当たりの接着剤塗布重量は、同表に記載の接着剤総重量をそれぞれ発泡層の表面積３４０．５９ｃｍ²で除算した値である。

図７は、図６に示す接着剤表面占有率を横軸に、シワ発生率を縦軸に示したグラフである。
図７に示すグラフを見ると、接着剤表面占有率が４９．３％まではシワが全く発生せず、４９．３％を超えるとシワが生じているのがわかる。よって、シワを発生させないためには、接着剤表面占有率を４９．３％以下にする必要がある。しかし、接着剤の量が少なすぎると定着スリーブと定着補助ローラとが分離（剥離）する虞があるため、接着強度を確保するために、接着占有率の下限値を４２％とし、４２％以上４９．３％以下の範囲内で接着占有率を設定することが望ましい。

また、図８は、図６に示す単位面積当たりの接着剤塗布重量を横軸に、シワ発生率を縦軸に示したグラフである。
シワの発生率を単位面積当たりの接着剤塗布重量との関係で見ると、単位面積当たりの接着剤塗布重量が１．３８ｍｇ／ｃｍ²まではシワが全く発生していないが、それを超えるとシワが発生している。従って、シワを発生させないためには、単位面積当たりの接着剤塗布重量を１．３８ｍｇ／ｃｍ²以下にする必要がある。

以上の試験結果より、本発明の定着ローラにおいては、接着剤表面占有率を４９．３％以下にし、かつ、単位面積当たりの接着剤塗布重量を１．３８ｍｇ／ｃｍ²にすることで、定着ニップを通過する記録媒体にシワが発生するのを完全に防止することができるようになる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態では、定着補助ローラに設けた発泡層を発泡シリコーンゴムで構成しているが、本発明の構成は、前記発泡シリコーンゴム以外に、気泡径が２０〜５０μｍの微細発泡のシリコーンゴムや、その他の発泡材料を用いた定着ローラにも適用可能である。また、本発明の定着ローラを用いた定着装置を搭載する画像形成装置としては、図１に示すタンデム型カラー複写機に限らず、その他の複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置であってもよい。

以上、本発明によれば、加熱時に定着スリーブと定着補助ローラとの間の空気が熱膨張しても、接着剤を塗布していない部分を通して、膨張した空気を外部へ排出することができるので、記録媒体のシワ発生を防止することができ、高品質の画像を得ることが可能となる。また、本発明は、発泡層の非凹部表面部に接着剤を塗布するだけでよいので、簡易な構成によって上記本発明の作用・効果が得られる。また、既存の発泡ローラ（定着補助ローラ）を用いることができるので、製造コストの増大もほとんどない。

１９ 定着装置
２０ 定着ローラ
２１ 定着スリーブ
２２ 定着補助ローラ
２３ 断熱層（発泡層）
２５ 誘導加熱部（加熱手段）
３０ 加圧ローラ（対向部材）
４０ 接着剤
Ｐ 記録媒体
Ｔ トナー像

特開平８−１２９３１３号公報

Claims (7)

1. 加熱手段により加熱される発熱層を有すると共に、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、
   外周面に発泡層を有すると共に、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、
   前記発泡層の外周面で気泡が露出した凹部を除く表面部を、前記定着スリーブの内周面に接着したことを特徴とする定着ローラ。
2. 前記発泡層の気泡が露出した凹部を除く表面部に接着剤を塗布した請求項１に記載の定着ローラ。
3. 前記発泡層の外周面全体の表面積に対する前記接着剤を塗布する面積の接着剤塗布面積率を、４９．３％以下にし、かつ、前記発泡層の単位面積当たりの前記接着剤の塗布重量を、１．３８ｍｇ／ｃｍ²以下となるようにした請求項２に記載の定着ローラ。
4. 前記発泡層は、気泡同士が連続しない単泡を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の定着ローラ。
5. 定着ローラと、当該定着ローラを加熱する加熱手段と、前記定着ローラに対向して定着ニップを形成する対向部材とを備え、前記定着ニップを通過する記録媒体上のトナー像を溶融して定着する定着装置において、
   前記定着ローラとして請求項１から４のいずれか１項に記載の定着ローラを用いたことを特徴とする定着装置。
6. 前記加熱手段として電磁誘導加熱手段を用いた請求項５に記載の定着装置。
7. 請求項５又は６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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