(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の芯金と、
前記芯金と同心的かつ前記芯金上に設けられる弾性層と、
前記芯金と同心的かつ前記弾性層上に設けられる導電層と、
を備え、前記導電層に対して押圧するように配置された給電部材からの通電によって前記導電層が発熱する定着ローラであって、
前記弾性層と導電層との間であって、前記芯金の中心軸線方向の範囲のうちの一部、かつ前記導電層が前記給電部材から押圧される範囲を含む部位に、前記芯金と同心的に設けられ、かつ前記導電層よりも体積抵抗率の低い可撓性を有する低抵抗層が設けられると共に、
前記弾性層は、互いに連結され、かつ外部と連通する複数の空隙を有するゴム材料により構成されていることを特徴とする定着ローラ。
【請求項２】
前記弾性層は、連泡スポンジゴムにより構成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】
前記芯金と同心的かつ前記導電層上に設けられ、溶着トナーの付着を抑制する離型層が設けられると共に、
前記離型層は、前記導電層における前記中心軸線方向の両端部を除く範囲に設けられており、前記導電層の表面のうち露出された部位が前記給電部材により押圧されることを特徴とする請求項１または２に記載の定着ローラ。
【請求項４】
前記導電層は、内部にカーボンファーバーが分散されている耐熱樹脂材料により構成されていることを特徴とする請求項１，２または３のいずれか１項に記載の定着ローラ。
【請求項５】
前記低抵抗層は、内部に金属粉が分散されている耐熱樹脂材料により構成され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】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着ローラと、
前記定着ローラを加圧して、前記定着ローラとの間でニップ部を形成させる加圧ユニットと、
前記導電層に対して押圧するように配置される給電部材と、
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
前記加圧ユニットは、
筒状のフィルムと、
前記フィルムの内面に接触し、前記フィルムを介して前記定着ローラを加圧する加圧部材と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタや複写機などの画像形成装置に用いられる定着ローラ及び定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定着ローラに導電層を設けて、この導電層に電力を供給することにより、定着ローラの昇温時間を短くし、高速立ち上げを可能とし、かつ省エネルギー化を図った定着装置が知られている。また、このような定着装置において、定着ローラの端部に、導電層よりも体積抵抗率の低い低抵抗層を環状に設けることで、昇温部分が一部に集中しないように工夫した技術も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５３０８４号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５３０８５号公報
【特許文献３】特開２０１２−４２７７２号公報
【特許文献４】特開平９−２２２０８号公報
【特許文献５】特開平９−２１２０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術において、弾性的に変形可能な定着ローラに設けられた導電層に対して、給電部材を摺動可能に接触させることで給電する場合、次のような問題が発生する。すなわち、電気的に安定した接触を得るためには、給電部材をある程度の押圧力で導電層に対して押し付ける必要がある。これにより、導電層が歪に変形してしまい、応力が一部に集中してしまうおそれがある。従って、長期間に亘って応力が一部に集中した状態が続くことにより、導電層の一部が傷ついてしまったり、低抵抗層から導電層が剥離してしまったりするおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、導電層が歪に変形してしまうことを抑制可能とする定着ローラ及び定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【０００７】
すなわち、本発明の定着ローラは、
円柱状の芯金と、
前記芯金と同心的かつ前記芯金上に設けられる弾性層と、
前記芯金と同心的かつ前記弾性層上に設けられる導電層と、
を備え、前記導電層に対して押圧するように配置された給電部材からの通電によって前記導電層が発熱する定着ローラであって、
前記弾性層と導電層との間であって、前記芯金の中心軸線方向の範囲のうちの一部、かつ前記導電層が前記給電部材から押圧される範囲を含む部位に、前記芯金と同心的に設けられ、かつ前記導電層よりも体積抵抗率の低い可撓性を有する低抵抗層が設けられると共に、
前記弾性層は、互いに連結され、かつ外部と連通する複数の空隙を有するゴム材料により構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、導電層が歪に変形してしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る定着ローラの正面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る定着ローラの模式的断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る定着ローラの弾性層の模式的断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る定着装置の模式的断面図である。
【図５】本発明の実施例１に係る定着装置の概略構成図である。
【図６】本発明の実施例１に係る定着ローラへの給電方法の説明図である。
【図７】本発明の実施例１に係る定着ローラの電流の流れ方の説明図である。
【図８】本発明の実施例１に係る定着ローラの変形の仕方の説明図である。
【図９】本発明の実施例１に係る定着ローラの変形の仕方の説明図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る定着装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１１】
（実施例１）
図１〜図１０を参照して、本発明の実施例１に係る定着ローラ及び定着装置について説明する。本実施例に係る定着ローラ及び定着装置は、電子写真方式のプリンタや複写機などの画像形成装置に備えられる。電子写真方式の画像形成装置自体については、公知技術であるので、その説明は省略する。
【００１２】
＜定着ローラ＞
特に、図１〜図３を参照して、本実施例に係る定着ローラ３１について説明する。図１は、本発明の実施例１に係る定着ローラ３１の正面図である。図２は本発明の実施例１に係る定着ローラ３１の模式的断面図である。なお、図２（ａ）は図１中のＡＡ断面図であり、図２（ｂ）は図１中のＢＢ断面図であり、図２（ｃ）は図１中のＣＣ断面図である。ただし、図２（ｃ）においては、中間部分を一部省略している。また、図３は本実施例に係る定着ローラ３１に設けられる弾性層の一部を拡大した断面図である。
【００１３】
＜＜定着ローラの概略＞＞
本実施例に係る定着ローラ３１は、円柱状の芯金３１ａと、芯金上に設けられる弾性層３１ｂと、弾性層上に設けられる導電層３１ｃとを備えている。弾性層３１ｂは、芯金３１ａと同心的に設けられ、略円柱形状の部分により構成されている。また、導電層３１ｃも芯金３１ａと同心的に設けられ、円柱形状の部分により構成されている。そして、本実施例に係る定着ローラ３１においては、弾性層３１ｂと導電層３１ｃとの間であって、芯金３１ａの中心軸線方向の範囲のうちの一部（具体的には、両端部）に低抵抗層３１ｅが設けられている。この低抵抗層３１ｅは、芯金３１ａと同心的に設けられている。また、この低抵抗層３１ｅは導電層３１ｃよりも体積抵抗率が低く、可撓性を有している。また、本実施例に係る定着ローラ３１においては、導電層上に、表層となる離型層３１ｄが設けられている。この離型層３１ｄは、導電層３１ｃにおける上記中心軸線方向の両端部を除く範囲に設けられている。ここで、導電層３１ｃの表面のうち露出された部位が給電部材３７（図７（ａ）参照）により押圧される。また、低抵抗層３１ｅは、弾性層３１ｂと導電層３１ｃとの間であって、上記中心軸線方向の範囲のうちの一部、かつ導電層３１ｃ
が給電部材３７から押圧される範囲を含む部位に設けられている（図７（ａ）参照）。以下、定着ローラ３１を構成する各部について、より詳細に説明する。
【００１４】
＜＜芯金＞＞
芯金３１ａとして、例えば、ステンレス鋼製の外径１１ｍｍの円柱状の部材を用いることができる。
【００１５】
＜＜導電層＞＞
導電層３１ｃの材料として、導電性フィラーを添加して導電性を付与した樹脂材料を採用することができる。例えば、内部にカーボンファーバーが分散されている耐熱樹脂材料を採用することができる。より具体的には、カーボンファイバーをポリイミド樹脂中に分散させて焼成した、厚み約６０μｍのポリイミドフィルムを用いることができる。
【００１６】
＜＜離形層＞＞
離型層３１ｄは、溶着トナーの付着を抑制するために設けられており、ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ等の材料により構成される。より具体的には、導電層３１ｃの表面側に、例えば、厚み約２０μｍのＰＦＡコート層を形成することにより、離型層３１ｄを形成させることができる。この離型層３１ｄは、未定着のトナー像が形成された記録材（紙など）が通過する範囲に設けられる必要があり、上記の通り、導電層３１ｃにおける上記中心軸線方向の両端部を除く範囲に設けられている。
【００１７】
＜＜低抵抗層＞＞
定着ローラ３１の両端部において、導電層３１ｃの内面に低抵抗層３１ｅが周方向全周に亘って形成されている。低抵抗層３１ｅは導電層３１ｃ及び弾性層３１ｂの変形を妨げないように、可撓性を有するものが好ましい。そして、本実施例に係る低抵抗層３１ｅは、内部に金属粉が分散されている耐熱樹脂材料により構成される。例えば、銀の微粒子をポリイミド樹脂中に溶剤を用いて分散させた銀ペーストを、導電層３１ｃの内面に、厚み約２０μｍ，１０ｍｍ幅で周方向に亘って塗布した後に、焼成させることにより低抵抗層３１ｅを形成させることができる。このようにして得られる低抵抗層３１ｅの体積抵抗率は１×１０−４Ω・ｃｍ程度である。
【００１８】
＜＜弾性層＞＞
本実施例に係る弾性層３１ｂは、互いに連結され、かつ（定着ローラ３１の）外部と連通する複数の空隙を有するゴム材料により構成されている。より具体的には、本実施例に係る弾性層３１ｂは、連泡スポンジゴムにより構成されている。本実施例においては、弾性層３１ｂの厚みを約３．５ｍｍ程度に設定している。ここで、「連泡スポンジゴム」について、より詳細に説明する。連泡スポンジゴムは、図３に示すように、シリコーンゴム４８の内部に、互いに連結され、かつ（シリコーンゴム４８の）外部と連通する複数の空隙４９を有している。この連泡スポンジゴムは、ベース材であるシリコーンゴムに樹脂バルーンと連泡剤を内包させ、連泡剤を気化させることにより樹脂バルーンが破泡してできた複数の空隙同士が繋がるように構成されたスポンジ状のゴムである。
【００１９】
「樹脂バルーン」について説明する。マイクロバルーンには、通常、５〜３００μｍ程度の単一空間を持った微細な中空体で、外殻成分がガラス，シリカなどの無機系バルーンと、熱可塑性樹脂を成分とした有機系バルーンとがある。樹脂バルーンは、このうち樹脂を成分としたマイクロバルーンを指す。樹脂バルーンは、樹脂で形成されたシェルの内部に炭化水素等のガスが封入された構造を有しており、未膨張状態のものと既膨張状態のものがある。シリコーンゴム中に分散させて使用する際においては、既膨張状態のものを用いることが成形時の寸法安定性の観点から好ましい。樹脂バルーンとしては、アクリロニトリル樹脂マイクロバルーン、塩化ビニリデン樹脂マイクロバルーン、フェノール樹脂マ
イクロバルーン等を用いることができる。
【００２０】
「連泡剤」について説明する。連泡剤としては、樹脂バルーンとの親和性が良く、ゴム材料の液状ゴムとの親和性が悪い物質が用いられる。これにより、連泡剤は、樹脂バルーンの表面に付着した状態で液状ゴム中に分散するため、樹脂バルーン同士を互いにつなぎ合わせる作用を発現する。その結果、数珠つなぎ状に樹脂バルーンが分散配置されることになり、液状ゴムを架橋反応させた際においても数珠つなぎ形態を保ったまま硬化されることとなる。連泡剤は、樹脂バルーンとの親和性の観点から、ポリオールが好ましい。代表的な例として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、テトラメチレングリコール、グリセリン、ペンタエリストール等を挙げることができる。
【００２１】
連泡スポンジゴムの製法について簡単に説明する。上記の「連泡剤」と「樹脂バルーン」を混練して分散させた液状シリコーンゴムを一次架橋させる。その後、二次架橋温度で加熱することで、樹脂バルーンが破泡する。これにより、樹脂バルーンが破泡することによって形成された空隙が繋がった状態となり、連泡化が可能となる。
【００２２】
以上のように構成される連泡スポンジゴムは、内包させた樹脂バルーンが多くて比重が小さいほど、得られる連泡スポンジゴムの熱伝導率及び熱容量は小さくなる一方、強度が低下して耐久性が低下してしまう。そのため、適度な比重のものを用いる必要があり、連泡スポンジゴムの比重は０．４０〜０．７２の範囲とするのが好ましい。また、この時の連泡スポンジゴムの熱伝導率は０．１１〜０．１６ Ｗ／ｍ・Ｋを示す。本実施例では、
比重０．５５、熱伝導率０．１３ Ｗ／ｍ・Ｋの連泡スポンジゴムを用いた。
【００２３】
＜＜定着ローラの具体例＞＞
本実施例に係る定着ローラ３１の外径は、約１８ｍｍである。この定着ローラ３１の硬度は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計で５．９Ｎの加重において、定着ニップ部Ｎの確保や耐久性などの観点から、３０度〜７０度の範囲に設定するのが望ましい。本実施例においては、定着ローラ３１の硬度を５２度にしている。また、導電層３１ｃに電流を流して抵抗発熱させるため、導電層３１ｃの抵抗値は所定の電源を用いた際に適切な発熱量が得られるように設定する必要がある。本実施例では、導電層３１ｃの体積抵抗率は０．０３Ω・ｃｍ程度としている。
【００２４】
また、本実施例においては、導電層３１ｃの両端部で測定した抵抗値が約２０Ωとなるように導電層３１ｃに添加するカーボンファイバー量が調整されている。定着ローラ３１における弾性層３１ｂと導電層３１ｃの長手方向の長さは略同等であり、その長さは２４６ｍｍである。離型層３１ｄの長さは２２６ｍｍで、導電層３１ｃよりも短く、定着ローラ３１の両端に約１０ｍｍずつの幅で導電層３１ｃの表面が露出した部位が設けられている。この導電層３１ｃの表面のうち露出された部位が、給電部材３７により押圧される。
【００２５】
＜定着装置＞
特に、図４及び図５を参照して、本実施例に係る定着装置１８について説明する。図４は本実施例に係る定着装置１８の模式的断面図であり、定着装置１８の主要な構成を断面的に示した図である。また、図５は本実施例に係る定着装置１８の主要な構成を装置正面側から見た場合について概略的に示した図である。なお、以下の説明において、長手方向（母線方向）とは、図中Ｘ軸方向であり、幅方向とは記録材搬送方向であるＹ軸方向、高さ方向とはＺ軸方向である。
【００２６】
定着装置１８は、上述の定着ローラ３１と、定着ローラ３１を加圧して、定着ローラ３
１との間でニップ部を形成させる加圧ユニットとしてのフィルムアセンブリ３２と、導電層３１ｃに対して押圧するように配置される給電部材３７とを備えている。定着ローラ３１とフィルムアセンブリ３２は、装置フレーム３３に固定された左右の側板３４間に上下に略平行に配設されている。そして、定着ローラ３１においては、芯金３１ａの長手方向の両端が、それぞれ軸受部材３５を介して左右の側板３４に回転自在に軸支されている（図５参照）。芯金３１ａの一端部には駆動ギアＧが設けられている。この駆動ギアＧに不図示の駆動機構部から回転力が伝達されることにより、定着ローラ３１は回転する。
【００２７】
フィルムアセンブリ３２は、筒状のフィルム３６と、フィルム３６を内側からガイドする加圧部材としての加圧ホルダ３８及び加圧ステイ４０と、フィルム３６の長手方向の移動を規制する左右のフランジ４１とを備えている。なお、加圧ホルダ３８及び加圧ステイ４０は、フィルム３６を介して定着ローラ３１との間でニップ部を形成する役割を担っている。このように、本実施例では、定着ローラ３１との間でニップ部を形成する部材として、一般的に良く知られた加圧ローラではなくフィルムアセンブリ３２を用いている。フィルムアセンブリ３２を採用することにより、中実のローラを使う場合に比べて、薄膜のフィルム３６を用いることで熱容量を減らし、より高速で定着ローラ３１の温度を上昇させることが出来るという利点がある。
【００２８】
フィルム３６は、耐熱樹脂からなる基層の上に離型層が形成されており、可撓性を有している。本実施例では、基層として、円筒状に形成した厚み約６０μｍのポリイミドの基材が用いられている。そして、この基層上に、離型層として厚み約１５μｍのＰＦＡ樹脂チューブが被覆されている。また、本実施例では、フィルム３６は内径約１８ｍｍのものが用いられている。加圧ホルダ３８は、図４に示すように断面形状が略半円状樋型で、剛性・耐熱性・断熱性を有する部材であり、液晶ポリマー等により形成されている。この加圧ホルダ３８は、加圧ホルダ３８に外嵌したフィルム３６の回転ガイドの役割と、ニップ部形成部材としての役割を担っている。加圧ステイ４０は断面がＵ字型の横長の剛性部材である。本実施例に係る加圧ステイ４０は、板厚１．６ｍｍのステンレス鋼が用いられている。
【００２９】
そして、図５に示すように、加圧ホルダ３８の背面に加圧ステイ４０が挿入され、加圧ホルダ３８の外側にフィルム３６が被せられている。加圧ステイ４０の左右の外方延長腕部にそれぞれ左右のフランジ４１が嵌着されている。このようにフィルムアセンブリ３２が組み立てられている。このように構成されたフィルムアセンブリ３２は、定着ローラ３１の下側に略平行に配列され、左右の側板３４間に配設される。左右のフランジ４１は、それぞれに設けられた縦溝部が、左右の側板３４にそれぞれ設けられた縦縁部に係合されている。フランジ４１の材料として、液晶ポリマー樹脂が用いられている。左右の側板３４は、装置フレーム３３に対して固定され、定着装置１８の枠体をなす。
【００３０】
また、左右のフランジ４１の加圧部と加圧アーム４４との間には、加圧バネ４５が圧縮された状態で設けられている。これにより、左右のフランジ４１と加圧ステイ４０と加圧ホルダ３８は、一体となって定着ローラ３１側に押圧されている。これにより、定着ローラ３１の下面が、フィルム３６を介して加圧ステイ４０によって所定の押圧力で加圧されている。本実施例では、フィルム３６と定着ローラ３１の押圧力が総圧力で１６０Ｎとなるように加圧バネ４５の圧が設定されている。以上により、加圧ホルダ３８はフィルム３６を介して定着ローラ３１の下面に対して圧接し、６ｍｍ程度の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００３１】
定着ローラ３１の駆動ギアＧに不図示の駆動機構部から回転力が伝達されると、定着ローラ３１が図４中反時計回り方向に所定の速度で回転駆動される。この定着ローラ３１の回転駆動に伴って定着ニップ部Ｎにおける定着ローラ３１とフィルム３６との摩擦力でフ
ィルム３６に回転力が作用する。これにより、フィルム３６の内面が加圧ホルダ３８の上面に密着して摺動しながら、フィルム３６は図中時計回り方向に回転する。
【００３２】
給電部材３７は、カーボンブラシや金属などの導電材料からなる部材が用いられる。そして、給電部材３７は、給電部材ホルダ４６に装着されており、給電加圧バネ４７によって、定着ローラ３１の表面に向かって加圧されている。なお、これら給電部材３７，給電部材ホルダ４６及び給電加圧バネ４７は、一対設けられており、一対の給電部材３７は、上記のように、定着ローラ３１における導電層３１ｃの表面のうち露出された部位を押圧するように構成されている。本実施例では、給電部材３７として、銅含有量が６０％程度であるカーボンブラシが採用されている。より具体的には、縦横６ｍｍ、高さが１０ｍｍのほぼ直方体のカーボンブラシが採用されている。定着ローラ３１の回転によって、カーボンブラシがチャタリングを起こすと、接触面で異常放電を起こし、カーボンブラシの摩耗が促進されてしまう。これを防止するために、給電部材ホルダ４６は、カーボンブラシを安定的に保持し、定着ローラ３１の回転方向及び長手方向に対して、カーボンブラシの動きを規制するように構成されている。また、カーボンブラシは、給電加圧バネ４７によって定着ローラ３１の表面に対して十分加圧されるように構成されている。本実施例では、カーボンブラシは、３．９Ｎの力で定着ローラ３１に加圧されている。
【００３３】
定着ローラ３１及びフィルム３６が回転し、導電層３１ｃに対する通電がなされ、定着ローラ３１の温度が温度検知素子４２によって所定温度に温調された状態において、記録材Ｐが定着装置１８に導かれる。未定着状態であるトナー像ｔを載せた記録材Ｐは、入り口ガイド３０によって、定着ローラ３１とフィルム３６との間の定着ニップ部Ｎに正確に導かれる。定着ニップ部Ｎに記録材Ｐが導入されると、記録材Ｐのトナー画像が形成された面が定着ローラ３１の表面に密着した状態で、記録材Ｐはフィルム３６と一緒に定着ニップ部Ｎを通過していく。この過程において導電層３１ｃの抵抗発熱により加熱された定着ローラ３１の熱により記録材Ｐは加熱され、記録材Ｐ上の未定着のトナー像ｔが加熱かつ加圧されて記録材Ｐ上に溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは、定着ローラ３１から分離され、不図示の排出ローラ対により定着装置１８から排出される。
【００３４】
＜本実施例に係る定着ローラ及び定着装置の優れた点＞
＜＜低抵抗層を設けたことによる利点＞＞
図６及び図７を参照して、定着ローラ３１に低抵抗層３１ｅを設けたことによる利点を説明する。図６は、本発明の実施例１に係る定着ローラ３１への給電方法の説明図であり、定着ローラ３１と回路図を簡単に示した図である。一対の給電部材３７は導線によって電源５０に接続されている。電源５０は不図示の制御部により電力を供給するように構成されている。定着ローラ３１の中央部付近には、温度検知素子４２が設けられている。この温度検知素子４２は、定着ローラ３１の表面温度を定着ローラ３１から離れた位置で測定するもので、本実施例ではサーモパイルが採用されている。定着ローラ３１の表面温度が温度検知素子４２により検知され、制御部によって、所定の温度に温調維持されるように給電部材３７から定着ローラ３１への電力供給が制御される。
【００３５】
図７は本発明の実施例１に係る定着ローラの電流の流れ方の説明図であり、給電部材３７付近の電流の流れ方を示した図である。図７（ａ）は本実施例に係る定着ローラ３１の場合を示し、図７（ｂ）は比較例に係る定着ローラの場合を示している。なお、比較例に係る定着ローラは、本実施例に係る定着ローラ３１に対して、低抵抗層が備えていない点のみが異なっている。
【００３６】
本実施例に係る定着ローラ３１の場合、給電部材３７から導電層３１ｃに電力が供給されると、電流Ｉ１は、まず導電層３１ｃ内を厚み方向に流れ、低抵抗層３１ｅに達する。低抵抗層３１ｅは体積抵抗率が導電層３１ｃよりも低いため、まず周方向について略同電
位になる。その後、図中、電流Ｉ２及び電流Ｉ３に示すように、導電層３１ｃ内を長手方向に電流が流れる。これにより、定着ローラ３１は迅速かつ均一に昇温する。これに対して、比較例に係る定着ローラの場合、低抵抗層３１ｅがないため、電流が給電部材３７付近で集中して流れてしまうため、均一な発熱を得ることができない。
【００３７】
本実施例においては、低抵抗層３１ｅの体積抵抗率が導電層３１ｃの体積抵抗率よりも十分に低いため、給電部材側を流れる電流Ｉ２の電流密度と、給電部材とは反対側を流れる電流Ｉ３の電流密度とをほぼ同程度にすることができる。また、低抵抗層３１ｅは給電部材３７と摺動する導電層３１ｃの外面ではなく、内面に存在するため、摺動摩耗や界面剥離などが発生する恐れを低減させることができる。
【００３８】
ただし、低抵抗層３１ｅによって、電流を導電層３１ｃに流して均一な発熱を得るためには、まずは給電部材３７から低抵抗層３１ｅまで電流を安定的に流す必要がある。そして、定着ローラ３１の導電層３１ｃには、定着ローラ３１の表面を高温にして、トナーを溶融させるのに十分な電力を供給する必要がある。本実施例では１２０Ｖの商用電源での使用を想定しており、電源電圧のばらつきを考慮すると、最大７．５Ａ程度の電流が流れる場合がある。そのため、給電部材３７が定着ローラ３１に対して安定的に接触した状態を維持させることで、大電流が供給されるようにする必要がある。
【００３９】
もし、給電部材３７と定着ローラ３１との接触が不安定になると、接触面積が低下して電流密度が増加し、給電部材３７と定着ローラ３１との接触部で異常に発熱する恐れがある。また、空隙で異常放電が発生することで、カーボンブラシの脱粒が進み、カーボンブラシの摩耗が促進されてしまうなどといった問題を引き起こす可能性がある。本実施例に係る定着ローラ３１においては、弾性層３１ｂが連泡スポンジゴムにより構成されることにより、そのような問題を解消している。
【００４０】
＜＜弾性層が連泡スポンジゴムにより構成されることによる利点＞＞
図８及び図９を参照して、弾性層３１ｂが連泡スポンジゴムにより構成されることによる利点を説明する。図８及び図９は本発明の実施例１に係る定着ローラの変形の仕方の説明図であり、これら図８及び図９は定着ローラが給電部材３７によって押圧されている付近の様子を断面図にて示したものである。なお、図８は定着ローラを芯金の中心軸線を含む面で切断した断面図を示しており、図９は定着ローラを芯金の中心軸線に垂直な面で切断した断面図を示している。また、図８（ａ）及び図９（ａ）は比較例に係る定着ローラの場合を示し、図８（ｂ）及び図９（ｂ）は本実施例に係る定着ローラの場合を示している。なお、比較例に係る定着ローラは、弾性層が連泡スポンジゴムではなく、ソリッドタイプのシリコーンゴム（空隙を有していないシリコーンゴム）である点のみが、本実施例に係る定着ローラ３１と異なっている。
【００４１】
まず、図８（ａ）及び図９（ａ）を参照して、比較例の場合を説明する。弾性層３１ｂｘがソリッドゴムの場合、ポアソン比が０．４９程度と０．５に近いため、弾性層３１ｂｘは、変形するときには体積をほぼ一定に保ちながら変形する。弾性層３１ｂｘは、給電部材３７によって加圧されると、給電加圧バネ４７の圧に応じて変形する。このとき、弾性層３１ｂｘは、押圧されることにより単に縮むのではなく、定着ローラ３１の表面が凹んだ分だけ、弾性層３１ｂｘの一部は、給電部材３７の周囲において定着ローラ３１の回転方向及び長手方向に押しやられた状態となる。そのため、給電部材３７の極近傍において、定着ローラ３１の表面は盛り上がった状態となる。このような状態で定着ローラ３１が回転すると、定着ローラ３１の表面は波打ったような状態で給電部材３７との接触部に突入することとなり、接触が不安定になるおそれがある。また、導電層３１ｃは、給電部材３７付近において歪に変形してしまうため、導電層３１ｃの一部に応力が集中してしまう。従って、長期間に亘って応力が一部に集中する状態が続くことにより、導電層の一部
が傷ついてしまったり、低抵抗層から導電層が剥離してしまったりするおそれがある。
【００４２】
これに対して、本実施例に係る定着ローラ３１においては、弾性層３１ｂが連泡スポンジゴムにより構成されているため、上記のような問題が解消されている。これについて、図８（ｂ）及び図９（ｂ）を参照して説明する。本実施例に係る定着ローラ３１においても、給電部材３７によって加圧されると、給電加圧バネ４７の圧に応じて弾性層３１ｂは変形する。このとき、弾性層３１ｂは、定着ローラ３１の表面が凹んだ分だけ、弾性層３１ｂ自体の体積が減少するように縮んだ状態となる。すなわち、連泡スポンジゴムは、上記の通り、ベースのゴムであるシリコーンゴム４８中に、互いに連結され、かつ外部と連通する複数の空隙４９を有する構造となっている。そのため、弾性層内の空隙中の空気は、弾性層３１ｂが変形して圧縮される際に外部に逃げることができるため、弾性層３１ｂは、体積を減少させるような変形がしやすい。そのため、定着ローラ３１が給電部材３７により加圧された際、給電部材３７の付近においても、導電層３１ｃの表面の変位は緩やかになる。このような状態で定着ローラ３１が回転しても、定着ローラ３１の表面は緩やかに変形しつつ給電部材３７との接触部に突入することとなり、接触状態は安定的に維持される。また、給電部材３７の付近においても、導電層３１ｃが歪に変形してしまうことがなく、導電層３１ｃの一部に応力が集中してしまうこともない。従って、長期間に亘って応力が一部に集中してしまうことを抑制することができ、導電層３１ｃの一部が傷ついてしまったり、低抵抗層３１ｅから導電層３１ｃが剥離してしまったりすることを抑制することができる。
【００４３】
（実施例２）
図１０には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１では、加圧ユニットがフィルムアセンブリの場合を示したが、本実施例では、加圧ユニットが加圧ローラの場合を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４４】
本実施例に係る定着装置１８は、定着ローラ３１と、定着ローラ３１を加圧して、定着ローラ３１との間でニップ部を形成させる加圧ユニットとしての加圧ローラ５１とを備えている。加圧ユニットがフィルムアセンブリではなく、加圧ローラ５１である点のみが、上記実施例１に係る定着装置１８と異なっている。
【００４５】
本実施例に係る定着装置１８においても、定着ローラ３１の構成は実施例１の場合と同一であり、実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
３１  定着ローラ
３１ａ  芯金
３１ｂ  弾性層
３１ｃ  導電層
３１ｅ  低抵抗層
３７  給電部材
４８  シリコーンゴム
４９  空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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