JP4459554B2 - 定着用ローラ - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、芯金の外周をスポンジで覆い、更に、このスポンジの外周を薄肉スリーブで覆った構成の定着用ローラに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置において、電子写真方式・静電記録方式・磁気記録方式等の適宜の作像プロセス機構により被記録材(転写材・感光紙・静電記録紙・印刷紙等)に転写方式(間接方式)或いは直接方式で目的の画像情報に対応させて形成担持させた未定着トナー像を、被記録材面に加熱・加圧定着させるための定着装置としては、定着ローラ及び加圧ローラを備えた所謂2ローラ方式の装置構成が広く用いられている。
【0003】
図13に、従来の2ローラ方式の定着装置の概略構成を示す。参照符号80は、加熱用回転体としての定着ローラを示している。この定着ローラ80のアルミニウム製の中空芯金82の内部には、加熱手段としてのハロゲンランプ81が配設されている。このハロゲンランプ81に対して、不図示の電源から通電して発熱させて、定着ローラ80を、中空芯金82の内部から、被加熱材としての被記録材P(以下、転写材と記す)上のトナー画像のトナーを融解させるのに十分な温度に加熱する。
【0004】
また、転写材P上のトナーをオフセットすることなく、転写材上に定着するために、該定着ローラ80の中空芯金82の外側には離型性に優れた性能を示すポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン共重合体(PFA)などの離型性層83が形成されている。また、定着ローラ80の表面にはサーミスタ84が接触しており、定着ローラ表面の温度を検知し、適度な温度で転写材上のトナー像を加熱するようにハロゲンランプ81への給電をon/off制御するように構成されている。
【0005】
また、参照符号90は、定着ローラ80に対する加圧部材としての加圧ローラを示しており、定着ローラ80に対して略並行に配列され、ローラ長手両端部において不図示の加圧バネにより付勢されて定着ローラ80に対して圧接した状態に保持されている。この加圧ローラ90は、芯金91の外部にシリコーンゴムを形成した弾性層あるいはシリコーンゴムを発泡して成るスポンジ弾性層92、さらにその外層に定着ローラ80と同様のPTFEあるいはPFAの離型性層93を形成して構成されている。
【0006】
このように2ローラ方式の定着装置を構成することにより、この加圧ローラ90の弾性により定着ローラ80と加圧ローラ90の両ローラ間の圧接ニップ部Nに十分なニップ幅を形成することができることになる。
【0007】
そして、回転させた定着ローラ80と加圧ローラ90のニップ部Nに、未定着トナー像を担持させた転写材Pを画像面を定着ローラ80側にして導入して挟持搬送させることで、定着ローラ80の熱及びニップ部Nで作用される圧力により、トナー像が転写材P面に永久画像として加熱・加圧定着されることになる。
【0008】
ここで、定着ローラ80の中空芯金82は、熱容量をできるだけ小さく抑え、かつより高い熱伝導性を有しながらも機械的強度を満足させるために、20〜30mmの外径で、肉厚1.5〜3mmを必要としていた。更に、最外層を成す離型性層83は熱伝導性が小さいため厚く形成することができず、通常30〜50μmの厚みで形成されていた。
【0009】
また、加圧ローラ90は、転写材Pの搬送中にトナーが融解するのに十分なニップ幅を得るために15〜60度(ASKER−C、300g荷重時)程度のローラ表面硬度が必要となっていた。
【0010】
しかしながら、上記従来例のような2ローラ方式の定着装置の場合、定着ローラ80の中空芯金82の肉厚をできるだけ小さくすることにより熱伝導性を高めることができる反面、熱容量が小さくなるために転写材Pを通紙した場合には、転写材Pへの放熱により定着ローラ80の表面の温度変動(リップル)が大きくなり、よって転写材P上のトナー像の定着性にムラが生じてしまう等の問題が指摘されていた。
【0011】
このため定着ローラ80および加圧ローラ90を使用した2ローラ方式の定着装置においては、昨今求められているウォームアップ時間短縮の実現が容易に達成されていない問題点が発生している。即ち、画像形成装置が動作していない状態であっても、定着ローラ80の表面をある程度加熱状態にしておく必要があり、消費電力が多大となっていた。
【0012】
また、定着ローラ80が剛体であり、加圧ローラ90の弾性のみによってニップ部Nを形成するため、定着ローラ80の形状に沿って転写材Pが搬送される。これにより転写材Pには加熱状態で屈曲するような外圧がかかることになるため、定着装置から排出される転写材Pにはニップ部Nの曲率形状に沿った湾曲のカールが生じる。特に程度が悪いときには定着ローラ80からの分離性能にも悪影響を与える等の問題があった。
【0013】
更に、封筒を通紙した場合においては、封筒の湾曲もしくは変形によりシワが生じ、印刷した宛名がシワにより分断され、極端な場合には解読不可能になる等の問題がある。これは近年の装置の小型化に伴って定着ローラ80の外径が小さくなるほど顕在化する問題であった。
【0014】
更にまた、加圧ローラ90の長手方向両端部の加圧手段で定着ローラ80側に加圧ローラ90を圧接する場合には、小径の加圧ローラ90は軸の撓みにより長手方向中央部に比べ、両端部に向かうにつれ加圧力が増大する。このためニップ部Nの幅はニップ部長手方向で異なり、ニップ部長手方向の中央部に比べ両端部へ向かうにつれ大きくなる。これによりニップ部Nに挟持搬送される転写材Pに及ぶ加圧状態が中央と両端部で異なり、転写材端部は過剰に加圧されるため紙繊維が伸び、波打ちが発生する問題点も指摘されていた。
【0015】
このような問題点を解決するために、例えば、特許第3103140号公報に示されるような、「弾性ローラをスリーブに挿入してローラを形成するに際し、前記弾性ローラを独立気泡を有して形成し、前記スリーブの内径を前記弾性ローラの外径より小さく形成し、前記弾性ローラを真空装置内に放置して前記弾性ローラの外径を前記スリーブの内径より小さくした後、前記スリーブに前記弾性ローラを挿入し一体化することを特徴とするローラの製造方法」により定着ローラを製造することが提案されている。
【0016】
このローラの製造方法によれば、上述した問題点が解決されるとともに、均一なローラを短時間で歩留りよく製造することができるローラの製造方法が提供されることになる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した登録公報記載の製造方法で製造されたローラでは、スリーブ中に、これの内径よりも大きく設定した外径を有する弾性ローラを、一旦真空装置中に放置してこれの外径を縮径させた上で挿入しており、弾性ローラの外径がもとに戻った状態で、弾性ローラの外周面とスリーブの内周面とは、単に、所謂圧縮状態での摩擦係合力のみで係止されているに過ぎない状態となっている。
【0018】
この結果、これが定着装置において実際に定着ローラとして加熱されつつ回転駆動される状態で用いられる場合には、これの芯金に回転駆動力が伝達されることになる一方で、スリーブは、加圧ローラと転接することになる。この結果、スリーブと加圧ローラの間の摩擦係合力が強くなると、弾性ローラを構成するスポンジ層とスリーブとの間で相対回転が発生し、これにより、短時間のうちにスポンジ層の外表面がぼろぼろになって、使用不能状態となる問題点が指摘されていて、改善が強く要望されている。
【0019】
また、このような定着ローラを回転駆動する状態において、上述したように、スリーブはスポンジ層になんら固定されている状態ではないので、スリーブがスポンジ層に対して軸方向に沿って変位する状態が発生しえることになる。このように、スリーブがスポンジ層に対して軸方向に沿って変位すると、スリーブの内周面に、スポンジ層の端縁(エッジ)が当接する状態となり、部分的に応力集中が作用する状態となる。このように応力集中が作用すると、この作用部分から割れが発生して、スリーブが壊れるおそれがあり、この観点からも、改善が強く要望されている。
【0020】
更に、スリーブとスポンジ層との接着を確実なものにするために、スリーブの内径をスポンジ層の外径よりも小さく設定されており、このために、スリーブ内に、芯金の外周にスポンジ層が配設されたスポンジ体を挿入するに際して、その挿入作業(組み付け作業)が困難になる問題点が指摘されており、この組立作業性の観点での構造上の改善も、強く要望されている。
【0021】
この発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、この発明の主たる目的は、定着用ローラを製造するに際してのスリーブ内へのスポンジ体の組み付け作業の組立作業性を向上させることのできる定着用ローラを提供することである。
【0022】
また、この発明の他の目的は、組立作業性を向上させると共に、実際に回転駆動させた状態でも、長期間に渡り使用可能な状態を継続させることの出来る定着用ローラを提供することである。
【0023】
また、この発明の別の目的は、組立作業性を向上させると共に、スポンジと薄肉スリーブとの間を接着することにより、スポンジの外周面と薄肉スリーブの内周面との間が周方向に沿って相対移動することを禁止し、スポンジの外周面がぼろぼろになる状態を確実に回避して、長寿命化を図ることの出来る定着用ローラを提供することである。
【0024】
また、この発明の更に別の目的は、組立作業性を向上させると共に、スポンジと薄肉スリーブとの間を接着することにより、スポンジの外周面と薄肉スリーブの内周面との間が軸方向に沿って相対移動することを禁止し、スリーブにスポンジ層のエッジが当たって応力集中が発生する事による割れの発生を効果的に抑制して、長寿命化を図ることの出来る定着用ローラを提供することである。
【0025】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決し、目的を達成するため、この発明に係わる定着用ローラは、請求項1の記載によれば、芯金と、この芯金の外周にこれを取り巻くように配設され、シリコーンゴムからなると共に300g荷重のアスカーC硬度で15〜60度の範囲に設定されているスポンジ層と、このスポンジ層の外周に、接着剤層を介して接着されたニッケル電鋳製の厚さ10〜200μmの肉厚の金属層を有する薄肉スリーブと、この薄肉スリーブの外周にこれを覆うように配設された離型層とを具備すると共に前記薄肉スリーブと前記離型層との間には弾性層が形成されており、前記スポンジ層の外径と前記薄肉スリーブの内径とを当該スポンジ層を当該薄肉スリーブに挿入前の状態で同一に設定し、前記接着剤層が、厚さ5〜100μmの厚みを有すると共に硬化状態で所定の弾性を有するゴム系の接着剤である付加LTVからなるシリコーンゴム系接着剤からなることを特徴としている。
【0030】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項の記載によれば、前記接着剤層は、全周に渡り形成されていることを特徴としている。
【0034】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項の記載によれば、前記離型層は、フッ素樹脂製であることを特徴としている。
【0035】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項の記載によれば、前記離型層は、薄肉スリーブの外周に塗布されたフッ素樹脂層から形成されていることを特徴としている。
【0036】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項の記載によれば、前記離型層は、薄肉スリーブの外周に被覆されたフッ素樹脂製チューブから形成されていることを特徴としている。
【0038】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項の記載によれば、前記弾性層は、シリコーンゴム製であることを特徴としている。
【0039】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項の記載によれば、前記弾性層は、厚さ10〜500μmの肉厚を有するように形成されていることを特徴としている。
【0040】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項の記載によれば、前記スポンジ層は、連続気泡を含むことを特徴としている。
【0041】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項の記載によれば、前記薄肉スリーブは、少なくとも耐熱合成樹脂層と金属層とを備えた積層体であることを特徴としている。
【0044】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項10の記載によれば、前記耐熱合成樹脂層は、ポリイミド樹脂製であることを特徴としている。
【0050】
【好適する実施例の説明】
以下に、この発明に係わる定着用ローラ、及び、この定着用ローラを備えた2ローラ方式の定着装置の種々の実施例につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0051】
(第1の実施例の説明)
先ず、図1を参照して、この発明に係わる第1の実施例の定着装置10の概略構成を説明する。参照符号12は、この発明に係わる第1の実施例の定着用ローラが適用されるところの、加熱用回転体としての定着ローラを示しており、参照符号14は、この定着ローラ12に所定の圧力で転接する加圧部材としての加圧ローラを示している。尚、この定着ローラ12の外周面には、この表面温度を測定するためのサーミスタ38が接触配置されている。
【0052】
この定着ローラ12は、鉄等の金属製芯金16の駆動軸の長手方向端部にある不図示の駆動ギアを介して、不図示の駆動系により、矢印で示す方向に回転駆動される。一方、加圧ローラ14は、鉄製の芯金18の長手方向両端部にある不図示の軸受を介して、不図示の加圧バネにより、定着ローラ12側へ圧接された状態で、定着ローラ12の回転に従動して矢印で示す方向に回転する。参照符号Nは、この両ローラ12、14が互いに転接する圧接ニップ部を示している。
【0053】
この第1の実施例の定着ローラ12は、図2に取り出して示すように、芯金16と、この芯金16の外周に、プライマー20を介してこれを取り巻くように配設されたスポンジ層22と、このスポンジ層22の外周に、接着剤層24を介して接着された薄肉スリーブ26と、この薄肉スリーブ26の外周にこれを覆うように配設された離型層28とを備えて構成されている。
【0054】
ここで、上述したスポンジ層22は、シリコーンゴムを発泡して形成されたところの、連続気泡を含むスポンジ体から構成されている。このスポンジ層22は、薄肉スリーブ26内に挿入されたスポンジ体から形成されており、挿入前の状態において、その外径が、スリーブ26の内径と同径になるように、図示しない外径研磨装置により、加工されている。具体的には、薄肉スリーブ26の内径と挿入前のスポンジ体の外径とは、共に、30.0mmに設定されている。
【0055】
この結果、この定着ローラ12の組み付け工程において、薄肉スリーブ26内に、芯金16の外周に、プライマー20を介してこれを取り巻くように配設されたスポンジ層22を挿入し、接着剤層24を介してスポンジ層22の外周に薄肉スリーブ26を接着させる際において、薄肉スリーブ26の内径と挿入前のスポンジ体の外径とが同径であるため、スポンジ層22の外周への薄肉スリーブ26の挿入動作(組み付け動作)が、極めて容易に実施され得ることとなり、組み付け上の組立作業性が極めて向上することになる効果が奏せられることになる。
【0056】
また、薄肉スリーブ26は、高い熱伝導を有する金属材料、例えば、鉄・SUS・ニッケル等、具体的には、この実施例においては、ニッケル電鋳製のスリーブから形成されていて、内径が30.0mm、肉厚が10〜200μm、好ましくは30〜50μm、具体的には、この実施例においては、肉厚35μmの薄肉スリーブとして形成されている。
【0057】
また、上述したスポンジ層22と薄肉スリーブ26とを接着するために、スポンジ層22の外周面及び薄肉スリーブ26の内周面の少なくとも一方、具体的には、この第1の実施例では、スポンジ層22の外周面には、これの外周への薄肉スリーブ26の挿入に先立ち、接着剤が全面に渡り塗布されていて接着剤層24が構成されている。
【0058】
ここで、この接着剤層24を構成する接着剤としては、この第1の実施例においては、シリコーンゴム系接着剤が用いられており、特に、2液付加LTV(商品名:SE1700、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)が用いられている。また、RTV(商品名:KE45、信越化学工業社製)の接着剤も、用いられ得るものである。
【0059】
ここで、この接着剤層24の層厚としては、5〜100μmの範囲が適切であり、特に、この第1の実施例においては、塗布量からの換算として、約50μmに設定されている。尚、接着剤層24の層厚が5μmより薄いと、接着強度が担保されず、一方で、100μmより厚いと、スポンジ層22の断熱効果を損なうこととなり好ましくない。従って、上記したように、接着剤層24の層厚としては、5〜100μmが最適な範囲となるものである。
【0060】
このように、スポンジ層22と薄肉スリーブ26とを互いに接着しているために、定着ローラ12の回転状態において、薄肉スリーブ26と加圧ローラ14との間の摩擦係合力が強くなったとしても、スポンジ層22と薄肉スリーブ26との間で相対回転が発生せず、従来問題となっていたような、短時間のうちにスポンジ層の外表面がぼろぼろになって、使用不能状態となることが、確実に防止されることになり、その効果は絶大である。
【0061】
また、このような定着ローラ12の回転状態において、薄肉スリーブ26はスポンジ層22に接着固定されているので、薄肉スリーブ26がスポンジ層22に対して軸方向に沿って変位する状態が確実に防止されることとなる。この結果、薄肉スリーブ26がスポンジ層22に対して軸方向に沿って変位する事により発生していた所の、応力集中による割れの発生が、確実に防止されることとなり、この観点でも、その効果は絶大である。
【0062】
また、接着剤層24を構成する接着剤として、シリコーンゴム系の接着剤を採用することにより、この接着剤自身に所定の柔らかさ及び弾性を発揮し得ることとなる。この結果、柔らかなスポンジ層22と硬い薄肉スリーブ26とを接着するに際して、両者の間の硬度の違いを効果的に吸収して、ストレスを与えない点で、顕著な効果を奏することが出来るものである。
【0063】
また、この接着剤層24は、上述したように所定の弾性を有しているために、硬い薄肉スリーブ26からの力を、直に、スポンジ層22に伝達することを防止して、所謂保護層としての機能を発揮することが出来るものである。
【0064】
また、離型層28は、PTFEあるいはPFA等のフッ素樹脂から形成されている。例えば、薄肉スリーブ26の外周面にPFAを塗布する事により形成しても良いし、PFA製のチューブを被覆する事により形成しても良いものである。
【0065】
一方、加圧ローラ14は芯金18の外周に、シリコーンゴム製の弾性層30、そして、PTFEあるいはPFA等の離型層32を順次形成して構成されている。
【0066】
また、参照符号34は定着ローラ12の表面を外部より加熱する外部加熱手段としてのハロゲンヒータを示している。このハロゲンヒータ34は、定着ローラ12と加圧ローラ14との圧接ニップ部Nの転写材入口近傍において定着ローラ12に対向させて配設してあり、このハロゲンヒータ34の輻射熱により定着ローラ12の表面が加熱されるようになされている。
【0067】
ここで、ハロゲンヒータ34による定着ローラ12の輻射加熱を効率的に行うために、ハロゲンヒータ34を中にして定着ローラ12と反対側には反射率の高い湾曲した反射板36が配置されており、ハロゲンヒータ34からの輻射熱を発散させずに定着ローラ12側へ反射させるように構成されている。
【0068】
上述した定着ローラ12に対しては、この定着ローラの表面温度を検知するためのサーミスタ38が当接されており、これにより検知された定着ローラ12の表面温度情報は、A/D変換器(不図示)を介してCPU(不図示)へと送られ、これに基づきCPU(不図示)は、ACドライバ(不図示)を介してハロゲンヒータ34のON/OFFを制御することにより、定着ローラ12の表面温度を所定値に制御するように構成されている。
【0069】
この定着ローラ12の他の外部加熱方法としては、図3に変形例として示すように加熱用コイル40を用いた誘導加熱等がある。これは薄肉スリーブ26として鉄・ニッケル・コバルト等の強磁性体を使用した場合に特に有効である。加熱用コイル40は定着ローラ12の表面より一定間隔を隔てて配設されている。
【0070】
図4は、図3に示す加熱用コイル40の一端部側の拡大斜視図である。該加熱用コイル40は定着ローラ12の長さ寸法に略対応した横長部材であり、定着ローラ12に対して略並行に配列させてある。図中参照符号42は、フェライト等の強磁性体よりなる横長コアを示しており、一般にスイッチング電源用として用いられている代表的な形状としてI型・E型・U型等がある。本実施例ではE型のコアを用いているが、他の形状のコアとすることもできる。このコア42には導線44が巻かれており、長手方向端部より不図示の電源により通電される。
【0071】
以上の構成により、定着ローラ12の薄肉スリーブ26は、加熱用コイル40の導線44に高周波の交流を通電することで、定着ローラ12の薄肉スリーブ26内に渦電流が発生し、そのジュール熱で誘導加熱される。この場合も、定着ローラ12の表面温度がサーミスタ38で検知され、その検知情報により、定着ローラ12の表面が所定の定着温度になるように加熱用コイル40への通電が制御される。この加熱方法はエネルギー効率の高い加熱が可能となり、効率的な定着方法となる。
【0072】
上述した定着ローラ12において、この第1の実施例の構成では、内部にスポンジ層22、外部に薄肉スリーブ26を形成しており、熱容量が小さく熱伝導性に優れた金属スリーブ26は外部からの加熱手段(ハロゲンヒータ)34によって急激に加熱することができることになる。
【0073】
ここで、薄肉スリーブ26の肉厚を薄くしすぎると、加工上の観点からも問題であるが、加工上の観点を満足するために薄肉スリーブ26の厚みをあまり厚くすると、剛性が強くなり、ニップ部Nのニップ幅を十分に得られなくなる問題点が発生する。以上の観点から、定着ローラ12の薄肉スリーブ26は10〜200μmの肉厚で形成することが望ましいことがわかる。
【0074】
この第1の実施例の定着ローラ12では、内部に断熱効果の高い弾性体層としてのスポンジ層22を形成し、その外側に10〜200μmの薄肉スリーブ26を形成した定着ローラ12の表面を、外部の加熱手段34により定着可能な温度に加熱することによって、ウォームアップ時間を短縮することができる。よって画像形成装置が動作していない状態においては従来例のごとく定着ローラ表面を加熱する必要がなく、消費電力を大幅に削減できることになる。
【0075】
また、この第1の実施例の定着ローラ12によれば、内部の弾性により小径の加圧ローラ14の芯金18が撓むことによる圧接ニップ部Nの不均一性を解消でき、圧接ニップ部長手方向のニップ幅を均一化することで転写材に同様の負荷を与えるため波打ち等の転写材の不具合を防止できることになる。
【0076】
更に、定着ローラ12自体にも弾性を持たせてあることから、ニップ幅を広く設定することが容易になり、画像形成装置の高速化をも可能とする定着装置となるものである。
【0077】
この発明に係わる定着用ローラ及び定着装置は、夫々、上述した第1の実施例の構成に限定される事なく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である事は、言うまでもない。以下に、この発明に係わる定着装置及び定着用ローラの種々の実施例を、添付図面を参照して説明する。尚、以下の説明において、上述した第1の実施例で説明した部分と同一部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【0078】
(第2の実施例の説明)
例えば、上述した第1の実施例の定着ローラ12においては、離型層28は、薄肉スリーブ26の外周面に直接的に配設されるように説明したが、この発明は、このような構成に限定される事なく、例えば図5に第2の実施例として示すように、一旦、薄肉スリーブ26の外周面に、シリコーンゴム等の弾性層46を形成し、この弾性層46の外周面に離型層28を形成するように構成してよい事は、言うまでもない。
【0079】
(第3の実施例の説明)
また、上述した第1の実施例の定着ローラ12において、薄肉スリーブ26はニッケル電鋳ベルトから形成されるように説明したが、この発明は、このような構成に限定されること無く、例えば、図6に第3の実施例として示すように、合成樹脂層と金属薄層との積層体から構成するようにしても良いものである。以下に、この第3の実施例の定着ローラ12に用いられる薄肉スリーブ26について説明する。
【0080】
この第3の実施例において、薄肉スリーブ26は、図示するように、耐熱合成樹脂層26aと金属薄層26bとが交互に積層された状態での積層体から構成されている。詳細には、この第3の実施例においては、最内層に位置して耐熱合成樹脂としての例えばポリイミド樹脂からなる耐熱合成樹脂層26aと、この耐熱合成樹脂層26aの外層側表面に配設された金属としての例えば銀からなる金属薄層26bとが交互に重ね合わされ、最外層において耐熱合成樹脂層26aで終わるように積層されている。尚、耐熱合成樹脂層26aの材料としては、上述したポリイミドに限定されること無く、ポリアミド、ポリエーテル、PS、PPS等も適用可能であることは言うまでもない。また、金属薄層26bの材料としても、上述した銀に限定されること無く、鉄やニッケルやコバルト等も適用可能であることは言うまでも無い。
【0081】
ここで、銀からなる金属薄層26bは、この実施例では、蒸着により耐熱合成樹脂層26aの表面上に全面に渡り付着するように設定されているが、このような蒸着に限定されること無く、無電解メッキ(化学メッキ)により付着させることもできるし、銀フレークを用いることができるものである。
【0082】
尚、銀フレークを用いる場合には、耐熱合成樹脂層26aとしてポリイミドワニスを用い、このワニス中に銀フレークを含有させれば良いものである。即ち、この場合には、耐熱合成樹脂層26a中に、銀からなる金属層26bが埋め込まれた積層ユニットが規定されることとなり、換言すれば、この積層ユニットは、ポリイミドからなる耐熱合成樹脂層と銀からなる金属層とポリイミドからなる耐熱合成樹脂層とを含む構成を呈するものである。そして、薄肉スリーブ26は、この積層ユニットを少なくとも一つ備えるものであり、この結果、いくつの積層ユニットを重ねあわそうと、構成上、必然的に、最外層において耐熱合成樹脂層26aで終わるように積層されることになる。
【0083】
ここで、銀フレークの平均粒径は1〜15μmの範囲内が好適し、ポリイミドワニスと銀フレークとの混合比は、例えば自己発熱させられる場合において要求される発熱量に応じて定まるものであり、体積比として1:4〜1:1の範囲が好適するものである。
【0084】
尚、上述した第3の実施例においては、積層体の最外層において、耐熱合成樹脂層26aで終わるように説明したが、この発明はこのような構成に限定されること無く、図7に第3の実施例の変形例として示すように、金属薄層26bで終わるように構成しても良いことは言うまでもない。換言すれば、この変形例においては、耐熱合成樹脂層26aと金属薄層26bとを積層対となし、この積層対を少なくとも一対以上備えるように構成されているものである。
【0085】
ここで、薄肉スリーブ26は、最外層において耐熱合成樹脂層26aで終わる構成であろうが、金属薄層26bで終わる構成であろうが、その薄肉スリーブ26としての肉厚は、先の第1の実施例で説明したように、10μm〜100μmの範囲内であることが好ましものである。
【0086】
(第4の実施例の説明)
また、この発明に係わる定着用ローラを、定着ローラに適用した場合につき説明したが、このような適用に限定される事なく、図8に第4の実施例として示すように、この発明に係わる定着用ローラを、加圧ローラ14に適用しても良いことは言うまでもない。
【0087】
詳細には、図8に示すように、この第4の実施例の加圧ローラ14は、実質的に、上述した他の実施例の定着ローラ12と同一の構成を備えている。尚、この第2の実施例の加圧ローラ14が圧接する対象となる定着ローラ12は、内部に加熱源としてのハロゲンヒータ34が収納された芯金16と、この芯金16の外周に直接的に配設された離型層28とを備えて構成されている。
【0088】
この第4の実施例のように、この発明に係わる定着用ローラを加圧ローラ14に適用しても、定着ローラ12に適用した場合と、同様の効果を奏することが出来ることになる。
【0089】
(第5の実施例の説明)
また、上述した第4の実施例においては、この発明に係わる定着用ローラが適用される加圧ローラが圧接する定着ローラ12として、芯金16とこれの外周に直接的に配設された離型層28とから構成されるように説明したが、この発明は、このような構成に限定されることなく、図9に第5の実施例として示すように、芯金16と離型層28との間に、弾性層58を介設するような構成であっても良いことは、言うまでもない。
【0090】
(第6の実施例の説明)
また、上述した第1乃至第5の実施例においては、この発明に係わる定着用ローラは、定着装置10における定着ローラ12又は加圧ローラ14に適用されるように説明したが、この発明は、このような適用に限定されることなく、図10に第6の実施例として示すように、この発明に係わる定着用ローラを、定着ローラ12及び加圧ローラ14に、共に適用することが出来ることは、言うまでもない。
【0091】
(第7の実施例の説明)
次に、図11を参照して、この発明に係わる定着装置の第7の実施例の構成を説明する。この第7の実施例の定着装置10全体の構成は、上述した第1の実施例で図1を参照して説明した構成と同様であり、定着装置10内に配設された定着ローラ12の構成も、上述した図2を参照して示した構成と同様であるため、ここでの説明を省く。
【0092】
この第7の実施例では、第1の実施例における外部加熱手段が、定着ローラの外周面に対して非接触な状態で配設されていたのに対して、定着ローラ表面を加熱するための外部加熱手段50を、直接に定着ローラ12の外周面に接触させた構成が採用されている。
【0093】
この外部加熱手段50は、細長いセラミック等の絶縁基板52の表面にその長手に沿って銀・パラジウム合金粉末等のペーストを線状もしくは帯状に塗布焼成して低熱容量の通電発熱抵抗体54を形成した加熱板(セラミックヒータ)を示しており、熱伝導性や熱応答性に優れ、定着ローラ表面を急激に加熱することができる。またこの加熱板50の表面には、PTFE・PFA等の耐熱性・離型性のよい部材56がコーティングされており、定着ローラ12との摺擦にも耐久できる構成となっている。尚、加熱板50を、その背面を不図示の加圧部材により押圧することで定着ローラ12に対して適度な加圧力で加圧接触させてある。
【0094】
以上説明した第7の実施例では、定着ローラ表面の適切な位置を直接加熱することができるため、エネルギー効率の良い加熱定着が実現できる効果が、特有に奏せられることになる。
【0095】
(第8の実施例の説明)
更に、図12を参照して、この発明に係わる定着装置の第8の実施例の構成を説明する。この第8の実施例では、定着ローラ12の外部加熱手段として交流磁場形成による誘導加熱を利用しており、転写材上のトナー像を定着するニップ部Nの下方に該加熱手段を配設してある。なお、定着装置10内の定着ローラ12の構成は、図2に示した構成と同様であるため説明を省く。
【0096】
この第8の実施例においては、定着ローラ12の薄肉スリーブ26は鉄・コバルト・ニッケル等の強磁性体を用いた方がよい。図12において、参照符号60は、上述した第1の実施例で示したものと同様であり、フェライト等の磁性体コアに導線が巻かれた加熱コイルを示している。これと定着ローラ12の間には、熱可塑性があり、耐熱性に優れたポリイミド・芳香族ポリアミド・ポリベンゾイミダゾール等の円筒状のフィルム62が介設されている。
【0097】
このフィルム62は加熱用コイル60と定着ローラ12の間にバネ等の加圧手段(不図示)により一定の加圧力で挟持され、定着ローラ12の回転に従動して回転する。この時、加熱用コイル60とフィルム62とは摺動するため、耐摩耗性・離型性に優れたフッ素系樹脂をフィルム62の内面にコーティングしてあってもよい。またオフセット防止や転写材との離型性を保つために、フィルム62の外側に同様にフッ素系樹脂をコーティングしてあってもよい。また加熱用コイル60の定着ローラ12側に耐摩耗性・離型性に優れたフッ素系樹脂部材が被せてあっても同様に耐久性に優れた構成となる。
【0098】
加熱用コイル60の構成は、上述した第1の実施例で図4において示した構成と同様であり、フェライト等の強磁性体よりなるコアに導線が巻かれており、長手方向端部より不図示の電源により通電される。
【0099】
以上の構成により、定着ローラ12の薄肉スリーブ26は、加熱用コイル60の導線に高周波の交流を通電することで、ニップ部Nの下方から定着ローラ12の薄肉スリーブ26に交流磁場を作用させて薄肉スリーブ26内に渦電流を発生させ、そのジュール熱で薄肉スリーブ26を誘導加熱する。これによりニップ部Nにおける定着ローラ表面を急激に加熱して搬送された転写材上のトナー像を熱融解し定着する。
【0100】
この第8の実施例では、エネルギー効率の良い誘導加熱によってニップ部Nを直接加熱するために、定着ローラ表面を転写材上のトナー像が融解可能な温度まで急激に加熱することができ、効率的な定着が可能となる。さらに交流磁場発生による誘導加熱であるため、転写材が搬送されている間も安定した加熱を行うことができる。
【0101】
また定着ローラ内部は適度に弾性を有しており、定着ローラ12と加熱コイル60の間には変形自在のフィルム62を用いているために、ニップ部Nの幅は加熱コイル40のコアの幅を選択することで容易に変更することができる。
【0102】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、定着用ローラを製造するに際してのスリーブ内へのスポンジ体の組み付け作業の組立作業性を向上させることのできる定着用ローラが提供されることになる。
【0103】
また、この発明によれば、組立作業性を向上させると共に、実際に回転駆動させた状態でも、長期間に渡り使用可能な状態を継続させることの出来る定着用ローラが提供されることになる。
【0104】
また、この発明によれば、組立作業性を向上させると共に、スポンジと薄肉スリーブとの間を接着することにより、スポンジの外周面と薄肉スリーブの内周面との間が周方向に沿って相対移動することを禁止し、スポンジの外周面がぼろぼろになる状態を確実に回避して、長寿命化を図ることの出来る定着用ローラが提供されることになる。
【0105】
また、この発明によれば、組立作業性を向上させると共に、スポンジと薄肉スリーブとの間を接着することにより、スポンジの外周面と薄肉スリーブの内周面との間が軸方向に沿って相対移動することを禁止し、スリーブにスポンジ層のエッジが当たって応力集中が発生する事による割れの発生を効果的に抑制して、長寿命化を図ることの出来る定着用ローラが提供されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係わる定着用ローラを備えた定着装置の第1の実施例の構成を概略的に示す図である。
【図2】図1に示す定着装置において、この発明に係わる第1の実施例にかかわる定着用ローラを定着ローラに適用した場合の構成を取り出して示す断面図である。
【図3】外部加熱手段の変形例として、ハロゲンランプの変わりに加熱コイルとした定着装置の概略構成を示す側面図である。
【図4】図3に示す加熱コイルの一端部側の拡大斜視図である。
【図5】この発明に係わる定着用ローラの第2の実施例に係わる構成を概略的に示す図である。
【図6】この発明に係わる定着用ローラの第3の実施例の定着ローラに備えられる薄肉スリーブの構成を取り出して概略的に示す図である。
【図7】図6に示す第3の実施例の定着ローラに備えられる薄肉スリーブの変形例の構成を取り出して概略的に示す断面図である。
【図8】この発明に係わる定着用ローラを、加圧ローラに適用した場合の、第4の実施例の構成を概略的に示す図である。
【図9】この発明に係わる定着用ローラを、加圧ローラに適用した場合の、第5の実施例の構成を概略的に示す図である。
【図10】この発明に係わる定着用ローラを、定着ローラ及び加圧ローラに共に適用した場合の、第6の実施例の構成を概略的に示す図である。
【図11】この発明に係わる定着装置の第7の実施例の構成を概略的に示す図である。
【図12】この発明に係わる定着装置の第8の実施例の構成を概略的に示す図である。
【図13】従来の2ローラ式の定着装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
10 定着装置
12 定着ローラ
14 加圧ローラ
16 芯金(定着ローラの)
18 芯金(加圧ローラの)
20 プライマー
22 スポンジ層
24 接着剤層
26 薄肉スリーブ
26a 耐熱性合成樹脂層
26b 金属薄層
28 離形層
30 弾性層
32 離型層
34 ハロゲンヒータ(外部加熱手段)
36 反射板
38 サーミスタ
40 加熱用コイル
42 コア
44 導線
46 弾性層
50 加熱板
52 絶縁基板
54 通電発熱抵抗体
56 コーティング部材
58 弾性層
60 加熱用コイル
62 フィルム
N ニップ部
P 転写材(被加熱材)

Claims (10)

  1. 芯金と、
    この芯金の外周にこれを取り巻くように配設され、シリコーンゴムからなると共に300g荷重のアスカーC硬度で15〜60度の範囲に設定されているスポンジ層と、
    このスポンジ層の外周に、接着剤層を介して接着されたニッケル電鋳製の厚さ10〜200μmの肉厚の金属層を有する薄肉スリーブと、
    この薄肉スリーブの外周にこれを覆うように配設された離型層とを具備すると共に前記薄肉スリーブと前記離型層との間には弾性層が形成されており、
    前記スポンジ層の外径と前記薄肉スリーブの内径とを当該スポンジ層を当該薄肉スリーブに挿入前の状態で同一に設定し、
    前記接着剤層が、厚さ5〜100μmの厚みを有すると共に硬化状態で所定の弾性を有するゴム系の接着剤である付加LTVからなるシリコーンゴム系接着剤からなることを特徴とする定着用ローラ。
  2. 前記接着剤層は、全周に渡り形成されていることを特徴とする請求項1に記載の定着用ローラ。
  3. 前記離型層は、フッ素樹脂製であることを特徴とする請求項1又は2に記載の定着用ローラ。
  4. 前記離型層は、薄肉スリーブの外周に塗布されたフッ素樹脂層から形成されていることを特徴とする請求項3に記載の定着用ローラ。
  5. 前記離型層は、薄肉スリーブの外周に被覆されたフッ素樹脂製チューブから形成されていることを特徴とする請求項3に記載の定着用ローラ。
  6. 前記弾性層は、シリコーンゴム製であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の定着用ローラ。
  7. 前記弾性層は、厚さ10〜500μmの肉厚を有するように形成されていることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の定着用ローラ。
  8. 前記スポンジ層は、連続気泡を含むことを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載の定着用ローラ。
  9. 前記薄肉スリーブは、少なくとも耐熱合成樹脂層と金属層とを備えた積層体であることを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載の定着用ローラ。
  10. 前記耐熱合成樹脂層は、ポリイミド樹脂製であることを特徴とする請求項に記載の定着用ローラ。
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