(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ長手方向の中央部に弾性層を有し、該中央部弾性層の外側に金属スリーブを設けてなる定着ローラにおいて、
前記中央部弾性層のローラ長手方向の両側に、前記金属スリーブのローラ長手方向への移動を規制するスリーブ移動防止部材を配置するとともに、
前記スリーブ移動防止部材が弾性層を有し、該弾性層が前記金属スリーブの内周層となり、
前記中央部弾性層の硬度が前記スリーブ移動防止部材の弾性層の硬度よりも大きくなっていることを特徴とする定着ローラ。
【請求項２】
前記スリーブ移動防止部材の弾性層外周部が前記金属スリーブに接着されていることを特徴とする、請求項１に記載の定着ローラ。
【請求項３】
前記スリーブ移動防止部材の弾性層の硬度がアスカＣ硬度で３〜１０度、より好ましくは５〜８度、前記中央部弾性層の硬度よりも小さくなっていることを特徴とする、請求項１に記載の定着ローラ。
【請求項４】
前記スリーブ移動防止部材の弾性層がソリッドゴムであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着ローラ。
【請求項５】
前記中央部弾性層の外径が、前記スリーブ移動防止部材の弾性層の外径よりも小さく、かつ、前記金属スリーブの内径よりも小さくなっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着ローラ。
【請求項６】
前記スリーブ移動防止部材の弾性層が、前記金属スリーブの端面の外側に位置し且つ前記金属スリーブ外径よりも径の大きな大径部を有することを特徴とする、請求項１に記載の定着ローラ。
【請求項７】
前記スリーブ移動防止部材の弾性層が、前記金属スリーブの内側に位置する部分において外周側に突接された複数の凸部を有し、該複数の凸部が前記金属スリーブの内周面に係合されることを特徴とする、請求項６に記載の定着ローラ。
【請求項８】
前記スリーブ移動防止部材の弾性層が、前記金属スリーブの内側に位置する部分において外周側に突接され周方向に並設された複数の凸部を有し、前記金属スリーブの端部近傍に前記複数の凸部が嵌合される複数の穴部を備えることを特徴とする、請求項６に記載の定着ローラ。
【請求項９】
ローラ長手方向の中央部に弾性層を有し、該中央部弾性層の外側に金属スリーブを設けてなる定着ローラにおいて、
前記中央部弾性層のローラ長手方向の両側に、前記金属スリーブのローラ長手方向への移動を規制するスリーブ移動防止部材を配置するとともに、
前記スリーブ移動防止部材が弾性層を有し、該弾性層が前記金属スリーブの内周層となり、
前記金属スリーブのローラ長手方向の長さが、前記中央部弾性層の長さに中央部弾性層両側の前記スリーブ移動防止部材の弾性層の長さを加えた長さよりも短くなっており、
前記中央部弾性層の硬度が前記スリーブ移動防止部材の弾性層の硬度よりも大きくなっていることを特徴とする定着ローラ。
【請求項１０】
前記スリーブ移動防止部材の弾性層外周部が前記金属スリーブに接着されていることを特徴とする、請求項９に記載の定着ローラ。
【請求項１１】
前記スリーブ移動防止部材の弾性層の硬度がアスカＣ硬度で３〜１０度、より好ましくは５〜８度、前記中央部弾性層の硬度よりも小さくなっていることを特徴とする、請求項９に記載の定着ローラ。
【請求項１２】
前記スリーブ移動防止部材の弾性層がソリッドゴムであることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の定着ローラ。
【請求項１３】
前記中央部弾性層の外径が、前記スリーブ移動防止部材の弾性層の外径よりも小さく、かつ、前記金属スリーブの内径よりも小さくなっていることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の定着ローラ。
【請求項１４】
ローラ長手方向の中央部に弾性層を有し、該中央部弾性層の外側に金属スリーブを設けてなる定着ローラにおいて、
前記中央部弾性層のローラ長手方向の両側に、前記金属スリーブのローラ長手方向への移動を規制するスリーブ移動防止部材を配置するとともに、
前記スリーブ移動防止部材が弾性層を有し、該弾性層が前記金属スリーブの内周層となり、
前記スリーブ移動防止部材は前記スリーブ移動防止部材の弾性層の外径を増大させる外径増大手段を備え、該外径増大手段によって前記スリーブ移動防止部材の弾性層外周を前記金属スリーブの内周に圧接させることを特徴とする定着ローラ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の定着ローラを備えることを特徴とする定着装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用される定着ローラ及び定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００５−４９８１２号公報
【０００３】
複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置における定着装置として、未定着画像を担持する記録媒体（用紙）を定着ローラと加圧ローラとで挟持搬送し、熱及び圧力により未定着画像を用紙上に定着する熱定着装置は周知である。
【０００４】
従来の定着装置は、熱源としてハロゲンランプ等の定着ヒータを備え、この定着ヒータで定着ローラを加熱するものが主流であった。
しかし、このようなヒータによる加熱方式は、定着ローラを必要な温度に加熱するまでの時間が長く、また、ヒータ自体の損失も大きいため、効率が良く、立ち上がり時間の早い定着装置が要求されている。
【０００５】
このような状況にあって、誘導加熱方式による定着装置は、定着ローラを電磁誘導による渦電流によって瞬時に加熱することができるので、立ち上げ時間を画期的に短くすることができるため、従来のハロゲンランプ方式では必要であった予熱の必要がなくなり、無駄な電力を不要とすることができ、かつ、加熱効率も優れているため、環境問題にも有利な方式として注目されている。
【０００６】
図１４は、従来の定着装置の一例を模式的に示す断面図である。この図に示すように、定着ローラ１０１に加圧ローラ１０２が圧接されている。定着ローラ１０１の外周部には、コア１０４とコイル１０５を有する誘導加熱装置１０３が配置され、定着ローラ１０１を電磁誘導による渦電流によって加熱する。未定着トナー像を担持する転写紙等の記録媒体Ｐは、定着ローラ１０１に加圧ローラ１０２が圧接されて形成されるニップ内を通過し、熱と圧力とにより未定着トナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
定着ローラ１０１は、図１５（ａ）に示すように、芯金１０１ａ上に弾性層１０１ｂが積層され、さらに弾性層１０１ｂの外側に発熱層である金属スリーブ１０１ｃが設けられる。このような構成においては、金属スリーブ１０１ｃは、何らかの手段で寄りを規制しないとローラの回転とともに軸方向のどちらか（図の左右いずれかの方向）に寄ってしまい、破損してしまう。金属スリーブが寄るのは、スリーブと弾性層のわずかな外径差や、左右の（軸方向両側の）加圧力のわずかな差など、いろいろな要因が考えられ、どちらの側に寄るか予め予測するのは困難である。
【０００８】
金属スリーブの寄りを規制する方法としては、（ｂ）図に示すように、弾性層１０１ｂと金属スリーブ１０１ｃを接着する方法や、例えば（ｃ）図に示すように、寄り止め部材１０６及び止め輪１０７を用いて、接着以外の方法でよりを抑える方法が考えられる。
【０００９】
弾性層１０１ｂと金属スリーブ１０１ｃを接着する方法は構成が簡単であり、比較的信頼性もあるというメリットがある。しかし、弾性層と金属スリーブを接着することで、(1) 金属層から弾性層への熱の逃げる量が増え、立ち上がりが遅くなったり、(2) 弾性層と接着しているため金属層が変形しにくくなり、ニップが出にくくなって定着不良を起こしやすくなる、といったデメリットがある。
【００１０】
また、このような構成の定着ローラでは、金属スリーブの破壊や弾性層としての発泡スポンジの破泡によってローラ寿命が短くなってしまうという問題もある。
さらに、図１６に示すように、接着剤を弾性層１０１ｂの両端部のみに塗っておいても、スリーブ１０１ｃを挿入するときにスリーブ１０１ｃによって接着剤を塗り広げてしまい、両端部のみに接着剤を塗るのが困難であった。
【００１１】
また、特許文献１には、薄膜の金属導電層（発熱層）と発泡ゴム層（弾性層）の端部のみを接着し、長手方向（ローラ軸方向）の中央部で金属導電層と発泡ゴム層の間に空隙部分を形成した加熱ローラが提案されている。
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の加熱ローラにおいては、発泡ゴム層（弾性層）の端部部分と中央部分とを一体的に形成したものであるため、中央部ゴム層および端部ゴム層各々の自由な変形が阻害され、中央部と端部の境界面付近でニップが出にくくなる（必要なニップ幅が得られなくなる）恐れがある。また、図１６で説明したと同様に、接着剤の中央部への広がりを防止することができない。
【００１３】
さらに、特許文献１では、中央部の弾性層が比較的小さく・軟らかく、端部の弾性層が大きく・硬いという構成が例示されているが、このような構成では、少し加圧しただけでは、端部の弾性層のみ金属層と接触・変形し、中央部の弾性層は金属層と非接触のままで変形しないため、必要なニップが得られず、定着不良が生じる可能性がある。必要なニップを得るために中央部の弾性層が金属層と接触する程度に押圧した場合、比較的大きく・硬い端部の弾性層の変形量が大きくなって、端部弾性層の寿命が短くなる恐れもある。
【００１４】
本発明は、従来の定着ローラ及び定着装置における上述の問題を解決し、立ち上がりが早く且つ定着不良を起こさず、寿命の長い定着ローラ及び定着装置ならびに画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の課題は、本発明により、ローラ長手方向の中央部に弾性層を有し、該中央部弾性層の外側に金属スリーブを設けてなる定着ローラにおいて、前記中央部弾性層のローラ長手方向の両側に、前記金属スリーブのローラ長手方向への移動を規制するスリーブ移動防止部材を配置するとともに、前記スリーブ移動防止部材が弾性層を有し、該弾性層が前記金属スリーブの内周層となり、前記中央部弾性層の硬度が前記スリーブ移動防止部材の弾性層の硬度よりも大きくなっていることにより解決される。
【００１６】
また、前記スリーブ移動防止部材の弾性層外周部が前記金属スリーブに接着されていると好ましい。
【００１７】
また、前記スリーブ移動防止部材の弾性層の硬度がアスカＣ硬度で３〜１０度、より好ましくは５〜８度、前記中央部弾性層の硬度よりも小さくなっていると好ましい。
また、前記スリーブ移動防止部材の弾性層がソリッドゴムであると好ましい。
【００１８】
また、前記中央部弾性層の外径が、前記スリーブ移動防止部材の弾性層の外径よりも小さく、かつ、前記金属スリーブの内径よりも小さくなっていると好ましい。
【００１９】
また、前記スリーブ移動防止部材の弾性層が、前記金属スリーブの端面の外側に位置し且つ前記金属スリーブ外径よりも径の大きな大径部を有すると好ましい。
また、前記スリーブ移動防止部材の弾性層が、前記金属スリーブの内側に位置する部分において外周側に突接された複数の凸部を有し、該複数の凸部が前記金属スリーブの内周面に係合されると好ましい。
【００２０】
また、前記スリーブ移動防止部材の弾性層が、前記金属スリーブの内側に位置する部分において外周側に突接され周方向に並設された複数の凸部を有し、前記金属スリーブの端部近傍に前記複数の凸部が嵌合される複数の穴部を備えると好ましい。
【００２１】
また、前記の課題は、本発明により、ローラ長手方向の中央部に弾性層を有し、該中央部弾性層の外側に金属スリーブを設けてなる定着ローラにおいて、前記中央部弾性層のローラ長手方向の両側に、前記金属スリーブのローラ長手方向への移動を規制するスリーブ移動防止部材を配置するとともに、前記スリーブ移動防止部材が弾性層を有し、該弾性層が前記金属スリーブの内周層となり、前記金属スリーブのローラ長手方向の長さが、前記中央部弾性層の長さに中央部弾性層両側の前記スリーブ移動防止部材の弾性層の長さを加えた長さよりも短くなっており、前記中央部弾性層の硬度が前記スリーブ移動防止部材の弾性層の硬度よりも大きくなっていることにより解決される。
また、前記の課題は、本発明により、ローラ長手方向の中央部に弾性層を有し、該中央部弾性層の外側に金属スリーブを設けてなる定着ローラにおいて、前記中央部弾性層のローラ長手方向の両側に、前記金属スリーブのローラ長手方向への移動を規制するスリーブ移動防止部材を配置するとともに、前記スリーブ移動防止部材が弾性層を有し、該弾性層が前記金属スリーブの内周層となり、前記スリーブ移動防止部材は前記スリーブ移動防止部材の弾性層の外径を増大させる外径増大手段を備え、該外径増大手段によって前記スリーブ移動防止部材の弾性層外周を前記金属スリーブの内周に圧接させることにより解決される。
【００２２】
また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の定着ローラを備える定着装置により解決される。
また、前記の課題は、本発明により、請求項１５に記載の定着装置を備える画像形成装置により解決される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の定着ローラによれば、中央部弾性層の両側にスリーブ移動防止部材を配置したことによって金属スリーブの寄りが規制され、ローラ回転に伴う金属スリーブの破損等を防止することができる。これにより定着ローラ寿命を長くすることができる。また、中央部弾性層を金属スリーブに非接着とすることができ、必要なニップを得られることから定着不良の発生を防止することができる。
【００２４】
請求項２の構成により、スリーブ移動防止部材の弾性層外周部を金属スリーブに接着してスリーブの移動を確実に規制することができる。また、中央部弾性層に接着剤を広げることが無い。
【００２５】
請求項３の構成により、スリーブ移動防止部材の弾性層外周部が金属スリーブに接着されている構成において、ローラ端部で中央部と同等のニップを得ることができ、定着不良を防止することができる。
【００２６】
請求項４の構成により、ローラ端部でのニップ減少を効果的に防ぐとともに、ローラ端部での弾性層の破損を防止することができる。
請求項５の構成により、ローラ端部での弾性層の破損を、より効果的に防止することができる。
【００２７】
請求項６の構成により、中央部弾性層を金属スリーブに非接触とすることで、金属スリーブから中央部弾性層への熱の逃げが減少され、ウォームアップ時間の短縮が可能となる。
請求項７の構成により、ローラ両端部での弾性層の応力集中を受けにくくなり、金属スリーブの寿命を延ばすことができる。
【００２８】
請求項８の構成により、スリーブ移動防止部材の弾性層に設けた大径部によって金属スリーブの寄りを規制することができる。また、スリーブ移動防止部材を金属スリーブに非接着とすることができ、熱の逃げを低減させるとともに、接着による金属層の変形抑制作用を生じさせることが無く、必要なニップをローラ端部においても得ることができる。
【００２９】
請求項９の構成により、スリーブ移動防止部材の弾性層に設けた複数の凸部が金属スリーブの内周面に係合してスリーブの移動を効果的に規制することができる。
請求項１０の構成により、スリーブ移動防止部材の弾性層に設けた複数の凸部が金属スリーブの穴部に嵌合することにより、スリーブの移動をより効果的に規制することができる。
【００３０】
請求項１１の構成により、外径増大手段によってスリーブ移動防止部材の弾性層外周を金属スリーブの内周に圧接させるので、スリーブの移動を確実に規制することができる。
請求項１２の定着装置によれば、立ち上がりが早く且つ定着不良を起こすことのない定着装置を実現できる。また、寿命の長い定着装置を実現できる。
【００３１】
請求項１３の画像形成装置によれば、定着装置の立ち上がりが早く且つ定着不良を起こすことがないので、迅速なファーストプリントを実現することができ、また、優れた定着性の画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る定着ローラの第１実施例を示す断面図である。この図に示す定着ローラ１は、芯金１ａの長手方向（軸方向）の中央部分に中央部弾性層１ｂを積層し、その中央部弾性層１ｂの外周に金属スリーブ１ｃが設けられている。中央部弾性層１ｂの両側にはスリーブ移動防止部材１１，１１が配置され、さらにその両側（軸方向の外側）に止め輪７が配置される。
【００３３】
スリーブ移動防止部材１１は、芯金１ａにはめ込むための穴が設けられた穴開き芯金１１ａの外側に弾性層１１ｂを積層したものであり、止め輪７によって芯金１ａからの抜け止め及び軸方向の移動が規制されている。スリーブ移動防止部材１１，１１の外周部は接着層６により金属スリーブ１ｃに接着されている。スリーブ移動防止部材１１の弾性層１１ｂは、中央部弾性層１ｂの両側に配置され、ローラ軸方向の端部に位置しており、以下、スリーブ移動防止部材１１の弾性層１１ｂを“端部弾性層１１ｂ”と称する。
【００３４】
芯金１ａ及び穴開き芯金１１ａは、アルミニウム，鉄，ステンレス鋼（SUS）などが好ましく用いられる。中央部弾性層１ｂ及び端部弾性層１１ｂとしては発泡シリコンゴムが好適である。発熱層となる金属スリーブ１ｃは、ステンレス鋼，ニッケル（Ni），銅（Cu），鉄などが好ましい。なお、図では省略するが、金属スリーブ１ｃの外側に、画質向上のためにゴム層（シリコーンゴムやフッ素ゴムが好適である）や、トナーの固着を防ぐための離型層（たとえば、PFAやPTFEなどが好適である）を設けるのが好ましい。
【００３５】
上記のように構成された本例の定着ローラ１では、芯金１ａに積層された中央部弾性層１ｂの両側からスリーブ移動防止部材１１，１１を芯金１ａにはめ込み、そのスリーブ移動防止部材１１，１１の外周部を金属スリーブ１ｃに接着し、スリーブ移動防止部材１１，１１を止め輪７によって軸方向の移動を規制するので、金属スリーブ１ｃの軸方向への寄りが規制され、ローラの回転とともに金属スリーブが寄って破損することが防止される。
【００３６】
また、通紙領域を両側のスリーブ移動防止部材１１，１１の間に設定することで、ローラ両端の非通紙領域のみで弾性層（端部弾性層１１ｂ）が金属スリーブ１ｃに接着されることになり、通紙領域であるローラ軸方向の中央部においては金属スリーブ１ｃと中央部弾性層１ｂが非接着のため、定着ローラにおける発熱層（金属層）から弾性層への熱の逃げを低減させ、立ち上がり時間を遅くせずに金属スリーブ１ｃの軸方向への寄りを防止することが実現できる。
【００３７】
また、中央部弾性層１ｂと端部弾性層１１ｂは接着などされておらず別体として構成されているので、ローラ軸方向における中央部と端部の硬度を異ならせたり、ローラ外径を異ならせることも容易に実現できる。例えば、中央部弾性層１ｂと端部弾性層１１ｂで材質を変えたり、発泡率を変えたりすることで、容易に硬度を異ならせることができる。
【００３８】
図２は、本例の定着ローラ１の作成方法を示す模式図である。
この図に示すように、中央部弾性層１ｂを積層した芯金１ａを金属スリーブ１ｃに挿入した後、スリーブ移動防止部材１１の弾性層（端部弾性層１１ｂ）外周に接着剤６を塗布して、スリーブ移動防止部材１１を金属スリーブ１ｃ内に挿入して定着ローラ１を作成する。この制作方法によれば、スリーブ移動防止部材１１の外周に塗布した接着剤（接着層６）が中央部弾性層１ｂにはみ出す（広がる）ことが無い。
【００３９】
図３は、本発明による定着ローラの第２実施例を示す断面図である。本第２実施例の定着ローラ１０は、基本的構成は先に説明した第１実施例の定着ローラ１と同様であり、重複する説明は省略して異なる部分を中心に説明する。また、相当する部分には同じ符号を付して説明する。
【００４０】
本第２実施例の定着ローラ１０では、中央部弾性層１ｂの硬度が端部弾性層１１ｂ（スリーブ移動防止部材１１の弾性層）の硬度よりも大きく（硬く）なっている。すなわち、ローラ両端部のほうが中央部よりも硬度が低くなっている。端部弾性層１１ｂ，１１ｂを比較的軟らかくすることで、この部分（ローラ両端部）で弾性層が金属スリーブ１ｃに接着されていても、金属層が弾性層（中央部弾性層１ｂ）と非接着であるローラ中央部と同等のニップをローラ両端部において得ることができる。
【００４１】
本例では、中央部弾性層１ｂの硬度をゴム硬度（アスカＣ硬度）で２８〜３２度とし、端部弾性層１１ｂをゴム硬度（アスカＣ硬度）で２３〜２７度とした。該構成により、ローラ両端部で金属スリーブ１ｃと端部弾性層１１ｂ，１１ｂとが接着されていても、ローラ端部でニップが狭く（通紙方向の長さが短く）ならず、定着不良を起こすことはなかった。本第２実施例においては、図３に示すように、端部弾性層１１ｂ，１１ｂ部分まで通紙領域を広げることができ、定着ローラの全長（軸方向長さ）を短くすることができ、装置大型化を抑制することができる。もちろん、第１実施例と同様に、中央部弾性層１ｂの部分を通紙領域に設定することも可能である。
【００４２】
中央部弾性層１ｂの硬度と端部弾性層１１ｂの硬度は、端部弾性層１１ｂの硬度をゴム硬度（アスカＣ硬度）で３〜１０度、より好ましくは５〜８度、中央部弾性層１ｂの硬度よりも下げると良い。ゴム硬度で２度以下の差では、端部が接着されていることによるニップ減少を防ぐことはできず、また、差が大きすぎると（端部弾性層１１ｂが軟らかすぎると）、必要なニップが得られるように加圧したときに、端部弾性層１１ｂが破泡する可能性が生じる。したがって、ローラ中央部と端部でゴム硬度が１０度以上異なるのは好ましくない。なお、端部弾性層１１ｂで破泡が起こらないように、端部弾性層１１ｂをソリッドゴムとするのも好ましい。
【００４３】
図４は、本発明による定着ローラの第３実施例を示す断面図である。本第３実施例の定着ローラ２０は、基本的構成は先に説明した第１実施例の定着ローラ１と同様であり、重複する説明は省略して異なる部分を中心に説明する。また、相当する部分には同じ符号を付して説明する。
【００４４】
図４に示すように、本第３実施例の定着ローラ２０においては、中央部弾性層１ｂの外径（直径）が端部弾性層１１ｂ（スリーブ移動防止部材１１の弾性層）の外径（直径）よりも小さくなっており、金属スリーブ１ｃと中央部弾性層１ｂの間に隙間を有しており、金属スリーブ１ｃと中央部弾性層１ｂとが非接触に構成されている。一例として、中央部弾性層１ｂの外径を３９．８ｍｍ、端部弾性層１１ｂの外径を４０．２ｍｍ、金属スリーブ１ｃの内径を４０．０ｍｍとする。このとき、中央部弾性層１ｂはニップ部以外で金属層（スリーブ１ｃ）と非接触であるため、金属スリーブ１ｃから中央部弾性層１ｂへの熱の逃げが減少され、ウォームアップ時間の短縮が可能となる。
【００４５】
中央部弾性層１ｂの外径と端部弾性層１１ｂの外径は、０．２〜０．７ｍｍの差が適切であり、さらには０．２〜０．４ｍｍの差であることが好ましい。弾性層の外径差が０．７ｍｍよりも大きいと、ニップ部で定着ローラが加圧ローラに加圧されても、中央部の径が小さいために充分なニップが得られず、定着不良を起こす可能性がある。また、外径差が０．２ｍｍ未満では、中央部弾性層の外径を小さくした効果が充分に得られない。
【００４６】
このように、本第３実施例の定着ローラ２０では、中央部弾性層１ｂの外径を端部弾性層１１ｂ外径よりも小さくしたことにより、ニップ外で中央部弾性層１ｂを金属スリーブ１ｃに非接触とすることができ、金属スリーブ１ｃから中央部弾性層１ｂへの熱の逃げを抑制して立ち上がり時間を短縮することができる。
【００４７】
次に、定着ローラの第４実施例について説明する。
定着ローラと加圧ローラの長さが同じで、加圧ローラの方が定着ローラよりも硬度が高く、ニップ部では主として定着ローラが変形する構成の場合、ニップ部では、定着ローラの両端部は図５に示すように変形する。ここでは第１実施例の定着ローラ１で説明すると、図５に示すように、定着ローラ１の端部弾性層１１ｂ及び加圧ローラ２の弾性層２ｂの端面が軸方向外側に膨らんでいるのが観察される。つまり、定着ローラ及び加圧ローラの端面近傍で応力集中が生じている。金属スリーブ１ｃの軸方向長さが定着ローラ弾性層の軸方向長さと同じ場合、ニップ部による変形と端面での応力集中によって、スリーブ端部が破損したり弾性層のスポンジが破泡したりする恐れがある。
【００４８】
そこで、第４実施例の定着ローラ３０においては、図６に示すように、金属スリーブ１ｃの軸方向長さを定着ローラ弾性層（中央部弾性層１ｂ＋端部弾性層１１ｂ×２）の軸方向長さよりも小さくなるように構成している。これ以外の構成は図１の第１実施例の定着ローラ１と同様であり、重複する説明は省略する。なお、第１実施例の定着ローラ１に相当する各部分には同じ符号を付している。
【００４９】
本第４実施例の定着ローラ３０では、金属スリーブ１ｃの長さが定着ローラの長さ（定着ローラ弾性層の長さ）よりも短いので、弾性層（端部弾性層１１ｂ）端面近傍の応力集中を受けにくくなり、金属スリーブ１ｃの寿命を延ばすことができる。また、図のように、定着ローラ（弾性層）長さを加圧ローラ２の弾性層２ｂの長さよりも小さくする構成においては、定着ローラ３０の弾性層端部と加圧ローラ２の弾性層端部の位置が同じでないため、定着ローラ（スポンジローラ）端面近傍での応力が低減され、スポンジローラ（弾性層）の破泡が減って定着ローラの寿命を延ばすことができる。第２、第３実施例の定着ローラにおいても金属スリーブ１ｃの長さを定着ローラ弾性層の長さより短くしても良い。
【００５０】
上記説明した第１実施例〜第４実施例の定着ローラにおいては、金属スリーブ１ｃとスリーブ移動防止部材１１とを接着していたが、接着しない構成も可能である。図７は、金属スリーブとスリーブ移動防止部材とを接着しない構成例である第５実施例の定着ローラを示す断面図である。
【００５１】
図７に示す第５実施例の定着ローラ４０において、スリーブ移動防止部材４１は、穴開き芯金４１ａに弾性層（端部弾性層）４１ｂを積層したものである。端部弾性層４１ｂは、軸方向内側の小径部４２と外側の大径部４３とを有している。内側の小径部４２は、その外径が金属スリーブ１ｃの内径よりも若干小さくなっており、スリーブ内面と若干の隙間を有するように構成されている。これにより、スリーブ移動防止部材４１（の小径部４２）を金属スリーブ１ｃにはめ込む際に容易に嵌合できるようになっている。また、端部弾性層４１ｂの大径部４３は、スリーブ移動防止部材４１，４１を定着ローラ芯金１ａに両側から挿入して止め輪７，７でスリーブ移動防止部材４１，４１の移動を規制することにより、端部弾性層の大径部４３が金属スリーブ１ｃの端面に両側から当接してスリーブを押さえ、金属スリーブ１ｃの寄りを一定範囲に押さえることができる。端部弾性層４１ｂ（大径部４３）は弾性部材であるから、金属スリーブ１ｃの寄りを完全に無くすことはできなくとも、その移動（寄り）を抑制し、支障が無い程度に抑えてスリーブの破損等を防止できる。また、本実施例の構成では、端部弾性層４１ｂ（小径部４２）は金属スリーブ１ｃに接着されておらず、金属スリーブ１ｃから端部弾性層４１ｂへの熱の逃げを低減させることができる。また、接着による金属層の変形抑制作用が起きず、ニップが出にくくなることによる定着不良を防止することもできる。
【００５２】
図８は、金属スリーブとスリーブ移動防止部材とを接着しない構成例である第６実施例の定着ローラを示す断面図である。この図に示す第６実施例の定着ローラ５０において、スリーブ移動防止部材５１の端部弾性層５１ｂが軸方向内側の小径部５２と外側の大径部５３とを有していることは図７の定着ローラ４０と同様である。本例の定着ローラ５０では、小径部５２に複数の凸部５４を設けることで、小径部に段差を設けている。これ以外は第５実施例の定着ローラ４０と同じである。金属スリーブ１ｃの内面に嵌合する端部弾性層の小径部５２が複数の段差を有することにより、スリーブの移動をより効果的に抑制することができる。
【００５３】
一例として、金属スリーブ１ｃの内径４０．０ｍｍに対して、小径部５２の外径（凸部５４以外の部分）を３９．８ｍｍ、凸部５４部分の外径を４０．２ｍｍとする。あるいは、小径部５２の外径（凸部５４以外の部分）を４０．２ｍｍ、凸部５４部分の外径を４０．５ｍｍというように、共にスリーブ内径よりも大きな径としても良い。なお、外径の数値は一例であって、例示したものに限らない。
【００５４】
図９は、金属スリーブとスリーブ移動防止部材とを接着しない構成例である第７実施例の定着ローラを示す断面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。この図に示す第７実施例の定着ローラ６０において、スリーブ移動防止部材６１の端部弾性層６１ｂが軸方向内側の小径部６２と外側の大径部６３とを有していることは図７の定着ローラ４０と同様である。そして、本例の定着ローラ６０では、小径部６２に周方向に設けられた複数の凸部６５を設けている。また、その凸部６５が嵌合するように、金属スリーブ１ｃの端部付近に、周方向に並設された穴部１ｄが形成されている。端部弾性層６１ｂの小径部６２に設けた凸部６５の外径は、金属スリーブ１ｃの穴部１ｄに嵌合できるよう、スリーブ外径とほぼ同じ外径に設けられる。
【００５５】
本第７実施例では、端部弾性層６１ｂの大径部６３が金属スリーブ端面に当接するとともに、小径部６２に設けた凸部６５が金属スリーブの穴部１ｄに嵌合することにより、スリーブの移動をより効果的に抑制することができる。穴部１ｄ及びそれに嵌合する凸部６５の大きさや形状は任意であるが、金属スリーブ１ｃに開ける穴部１ｄの軸方向長さＷは、１〜５ｍｍ程度が好ましい。１ｍｍよりも小さいとスリーブの移動を抑制する効果が充分に得られない。また、５ｍｍよりも大きいと、その分だけ非通紙領域が大きくなることとなり、大型化の原因となる。
【００５６】
図１０は、金属スリーブとスリーブ移動防止部材とを接着しない構成例である第８実施例の定着ローラを示す断面図である。この図に示す第８実施例の定着ローラ７０において、スリーブ移動防止部材７１は、穴開き芯金を有しておらず、弾性層（端部弾性層）７１ｂの内周面に、円筒を複数に分割（本例では４等分）した形状の押圧部材７１ａが取り付けられている。ただし、押圧部材７１ａの数は４つに限らず任意である。このスリーブ移動防止部材７１を、（ａ）図に示すように、定着ローラ芯金１ａにはめ込んでローラ端部に（金属スリーブ１ｃの内周に）挿入する。端部弾性層７１ｂの外径は金属スリーブ１ｃの内径よりも若干小さく設けられており、この状態で端部弾性層７１ｂと金属スリーブ内面との間にわずかな隙間を有しているため、スリーブ移動防止部材７１を金属スリーブ１ｃの内側に容易に挿入することができる。そして、円筒形状の加圧部材７１ｃを芯金１ａにはめ込み、押圧部材７１ａの内側に押し込む。
【００５７】
加圧部材７１ｃの外径は押圧部材７１ａの内径（４つの押圧部材７１ａで形成する円筒形の内径）よりも大きく設けられており、加圧部材７１ｃを押圧部材７１ａの内側に押し込むことにより、（ｂ）図に示すように、加圧部材７１ｃが押圧部材７１ａを介して端部弾性層７１ｂを外側に押し広げ、端部弾性層７１ｂの外周面を金属スリーブ１ｃの内周面に圧接させる。加圧部材７１ｃを押圧部材７１ａの内側に押し込んだ状態のスリーブ移動防止部材７１を図１１の断面図にて示す。
【００５８】
本第８実施例においては、スリーブ移動防止部材７１の端部弾性層７１ｂが金属スリーブ１ｃの内周面に圧接されることによって大きなブレーキ力（摺動抵抗）が発生し、金属スリーブ１ｃの寄りを確実に防止することができる。なお、端部弾性層７１ｂの広がり量は、０．５〜２ｍｍ程度で、充分に金属スリーブの移動を抑止することができる。
【００５９】
ここまで、金属層（金属スリーブ）の軸方向への寄りを規制できる定着ローラを第１〜第８の各実施例で説明したが、上記各実施例の定着ローラを用いた定着装置の構成例について説明する。
【００６０】
図１２は、本発明に係る定着ローラを用いた定着装置の一例を模式的に示す断面図である。ここでは第１実施例の定着ローラ１を用いるもので説明するが、他の実施例の定着ローラを用いることもできる。図１２に示す定着装置３００は、定着ローラ１，加圧ローラ２，誘導加熱装置３等を備えている。図示しない加圧機構によって加圧ローラ２が定着ローラ１に圧接され、両ローラ間に定着ニップが形成される。定着ローラ１の外周部には、コア４とコイル５を有する誘導加熱装置３が配置され、定着ローラ１を電磁誘導による渦電流によって加熱する。未定着トナー像を担持する転写紙等の記録媒体Ｐは、定着ローラ１に加圧ローラ２が圧接されて形成されるニップ内を通過し、熱と圧力とにより未定着トナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。上記した定着ローラ１の発熱層である金属スリーブ１ｃを薄くするとともに、弾性層の断熱性をなるべく高めることで、定着ローラの熱容量を減らし、立ち上がり時間を短くすることができる。定着ローラ１は、上述したようにスリーブ移動防止部材１１によって軸方向の寄りを規制されているので、金属スリーブの破壊や弾性層としての発泡スポンジの破泡等が防止され、寿命の長い定着装置となっている。また、必要なニップが得られることによって、定着不良を起こすことのない良好な定着性を得ることができる。
【００６１】
最後に、画像形成装置への本発明の適用例について説明する。
図１３に示す画像形成装置は、いわゆるタンデム型中間転写方式のフルカラー電子写真装置であり、画像読み取り部を備えて複写装置として構成されたものである。この図に示す複写装置は、給紙テーブル３２０の上に装置本体３１０を搭載し、その装置本体３１０の最上部にはスキャナ３３０が配置され、さらにその上に原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）３４０を設けてある。
【００６２】
装置本体３１０には、中央に、中間転写体として無端状の中間転写ベルト３０１を設ける。中間転写ベルト３０１は、図示例では３つの支持ローラ３０２，３０３，３０４に掛け回して同図中時計回りに回転移動可能とする。以後、ベルトの回転移動を部分的に見るときは単に移動と呼ぶ。３つの支持ローラの中で第２の支持ローラ３０３の左に、画像転写後に中間転写ベルト３０１上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置３０５を設ける。
【００６３】
また、３つの支持ローラの中で第１の支持ローラ３０２と第２の支持ローラ３０３間に張り渡した中間転写ベルト３０１上には、その移動方向に沿って、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の４つの作像ユニット３１１を横に並べて配置してタンデム画像形成部３５０を構成する。この実施例では、第３の支持ローラ３０４を駆動ローラとしている。そのタンデム画像形成部３５０の上には、さらに露光装置３０９を設ける。
【００６４】
一方、中間転写ベルト３０１を挟んでタンデム画像形成部３５０と反対の側には、二次転写装置３１５を備える。二次転写装置３１５は、図示例では、２つのベルト支持ローラ３１７，３１８間に無端状ベルトである二次転写ベルト３１６を掛け渡して構成し、中間転写ベルト３０１を介して第３の支持ローラ３０４に押し当てて配置し、中間転写ベルト３０１上の画像を用紙に転写する。二次転写装置３１５の横には、用紙上に転写された未定着画像を定着する定着装置３００が配置される。二次転写装置３１５は、画像転写後の用紙をこの定着装置３００へと搬送する用紙搬送機能も備えている。もちろん、二次転写装置として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、二次転写部から定着装置へと用紙を搬送する搬送手段を別途設ける必要がある。
【００６５】
定着装置３００は、定着ローラ１に加圧ローラ２を圧接して構成する。定着装置３００については図１２により上記説明した通りである。また、定着ローラとしては、上記各実施例の定着ローラを採用可能である。
【００６６】
今この電子写真装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置３４０の原稿台３４１上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置３４０を開いてスキャナ３３０のコンタクトガラス３３１上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置３４０を閉じてそれで押さえる。
【００６７】
不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置３４０に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３３１上へと移動する。他方コンタクトガラス３３１上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３３０を駆動する。次いで、第１走行体３３２および第２走行体３３３を走行する。そして、第１走行体３３２で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３３３に向け、第２走行体３３３のミラーで反射して結像レンズ３３４を通して読み取りセンサ３３５に入れ、原稿内容を読み取る。
【００６８】
原稿読み取りに並行して、不図示の駆動モータで支持ローラ３０４を回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転させ、中間転写ベルト３０１を回転駆動させる。同時に、個々の作像ユニット３１１において感光体ドラム３１２を回転して各感光体ドラム３１２上にそれぞれ、イエロー，マゼンタ，シアン，黒の色別情報を用いて露光現像し、単色のトナー画像を形成する。そして、中間転写ベルト３０１の移動とともに、それらの単色のトナー画像を順次転写して中間転写ベルト３０１上に合成カラー画像を形成する。
【００６９】
一方、画像形成に並行して、給紙テーブル３２０の給紙ローラ３２１の１つを選択回転し、ペーパーバンク３２２に多段に備える給紙カセット３２３の１つから用紙を繰り出し、分離ローラ３２４で１枚ずつ分離して給紙路３２５に入れ、搬送ローラ３２６で搬送して複写機本体３１０内の給紙路に導き、レジストローラ３２８に突き当てて止める。または、給紙ローラ３２９を回転して手差しトレイ３３６上の用紙を繰り出し、分離ローラ３３７で１枚ずつ分離して手差し給紙路３３８に入れ、同じくレジストローラ３２８に突き当てて止める。
【００７０】
そして、中間転写ベルト３０１上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ３２８を回転し、中間転写ベルト３０１と二次転写装置３１５との間に用紙を送り込み、二次転写装置３１５で転写して用紙上にカラー画像を記録する。
【００７１】
画像転写後の用紙は、ベルト３１６で搬送して定着装置３００へと送り込み、定着装置３００で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、切換爪３３９で切り換えて排出ローラ３４２で排出し、排紙トレイ３４３上にスタックする。または、切換爪３３９で切り換えてシート反転部３０８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ３４２で排紙トレイ３４３上に排出する。
【００７２】
一方、画像転写後の中間転写ベルト３０１は、中間転写ベルトクリーニング装置３０５で、画像転写後に中間転写ベルト３０１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部３５０による再度の画像形成に備える。なお、レジストローラ３２８は一般的には接地されて使用されることが多いが、用紙の紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
【００７３】
この電子写真装置を用いて、黒のモノクロコピーをとることも可能である。その場合には、図示しない手段により、中間転写ベルト３０１を感光体ドラム３１２Ｙ，３１２Ｃ，３１２Ｍから離れるようにする。これらの感光体ドラムは一時的に駆動を止めておき、黒用の感光体ドラム３１２Ｋのみが中間転写ベルト３０１に接触して画像の形成と転写が行われる。
【００７４】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、定着ローラの軸方向の長さや直径などは適宜設定できるものである。また、発熱層としての金属スリーブの厚さなども任意である。また、定着装置においては、加圧ローラを熱源により加熱するように構成しても良い。
【００７５】
さらに、画像形成装置の作像部の構成も任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの配置順などは任意である。また、タンデム式に限らず、一つの感光体の周囲に複数の現像装置を配置したものや、リボルバ型現像装置を用いる構成も可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としては複写機に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係る定着ローラの第１実施例を示す断面図である。
【図２】その定着ローラの作成方法を示す模式図である。
【図３】定着ローラの第２実施例を示す断面図である。
【図４】定着ローラの第３実施例を示す断面図である。
【図５】ローラ端部での応力集中を説明するための模式図である。
【図６】定着ローラの第４実施例を加圧ローラと共に示す断面図である。
【図７】定着ローラの第５実施例を示す断面図である。
【図８】第６実施例の定着ローラを示す断面図である。
【図９】第７実施例の定着ローラを示す断面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図１０】第８実施例の定着ローラを示す断面図である。
【図１１】その定着ローラのスリーブ移動防止部材の断面図である。
【図１２】本発明に係る定着ローラを用いた定着装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図１３】本発明を適用した画像形成装置の一例を示す断面構成図である。
【図１４】従来の定着装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図１５】従来の定着ローラの構成例を示す断面図である。
【図１６】従来の定着ローラにおける課題を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７７】
１              定着ローラ
１ａ            芯金
１ｂ            中央部弾性層
１ｃ            金属スリーブ
１ｄ            穴部
２              加圧ローラ
６              接着層
７              止め輪
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０  定着ローラ
１１，４１，５１，６１，７１  スリーブ移動防止部材
１１ａ，４１ａ  穴開き芯金
１１ｂ，４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ，７１ｂ  端部弾性層
４２            小径部
４３            大径部
５４，６５      凸部
７１ａ          押圧部材
７１ｃ          加圧部材
３００          定着装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005433978.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005433978.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005433978.tif 000008
【図８】
0005433978.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0005433978.tif 000016
【図１６】
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