(57)【要約】【目的】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、及び、この定着用ローラを備えた定着装置を提供することである。【構成】芯金１６と、この芯金１６の外周に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とを具備することを特徴としている。【選択図】　　　　図２
2004102232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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たスポンジ層と、
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、
を具備することを特徴とする定着用ローラ。
【請求項２】
前記薄肉スリーブは、厚さ１０〜２００μｍの肉厚を有することを特徴とする請求項１に記載の定着用ローラ。
【請求項３】
前記薄肉スリーブは、ニッケル電鋳製であること特徴とする請求項１又は２に記載の定着用ローラ。
【請求項４】
前記スポンジ層は、シリコーンゴムから形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の定着用ローラ。
【請求項５】
前記スポンジ層は、３００ｇ荷重のアスカ−Ｃ硬度で、１５〜６０度の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の定着用ローラ。
【請求項６】
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乃至５の何れか１項に記載の定着用ローラ。
【請求項７】
前記接着剤層を構成する接着剤は、硬化状態で所定の弾性を有するゴム系の接着剤であ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。
【請求項８】
前記ゴム系の接着剤は、シリコーンゴム系接着剤であることを特徴とする請求項７に記載の定着用ローラ。
【請求項９】
前記接着剤層は、厚さ５〜１００μｍの厚みを有することを特徴とする請求項６に記載の定着用ローラ。
【請求項１０】
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乃至９の何れか１項に記載の定着用ローラ。
【請求項１１】
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１０に記載の定着用ローラ。
【請求項１２】
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１０に記載の定着用ローラ。
【請求項１３】
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いることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の定着用ローラ。
【請求項１４】
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１３に記載の定着用ローラ。
【請求項１５】
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１４に記載の定着用ローラ。
【請求項１６】
前記スポンジ層は、少なくとも独立気泡を含むことを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の定着用ローラ。
【請求項１７】
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に記載の定着用ローラ。
【請求項１８】
前記薄肉スリーブは、耐熱合成樹脂層と金属層とを含む積層対を少なくとも一つ以上備えた積層体であることを特徴とする請求項１７に記載の定着用ローラ。
【請求項１９】
前記薄肉スリーブは、耐熱合成樹脂層中に金属層が埋め込まれた積層ユニットを少なくとも１つ以上備えた積層体であることを特徴とする請求項１７に記載の定着用ローラ。
【請求項２０】
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１８又は１９に記載の定着用ローラ。
【請求項２１】
請求項１乃至２０の何れか１項に記載の定着用ローラを、未定着画像を担持した被記録材を加熱・加圧して画像定着させる画像定着装置の定着ローラとして備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２２】
前記薄肉スリーブを加熱する加熱手段を更に具備することを特徴とする請求項２１に記載の定着装置。
【請求項２３】
前記加熱手段は、前記薄肉スリーブを外部から加熱する外部加熱手段であることを特徴とする請求項２２に記載の定着装置。
【請求項２４】
請求項１乃至２０の何れか１項に記載の定着用ローラを、未定着画像を担持した被記録材を加熱・加圧して画像定着させる画像定着装置の加圧ローラとして備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２５】
請求項１乃至２０の何れか１項に記載の定着用ローラを、未定着画像を担持した被記録材を加熱・加圧して画像定着させる画像定着装置の定着ローラ及び加圧ローラとして夫々備えることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【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、及び、この定着用ローラを備えた定着装置に関する。
【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】
この発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、この発明の目的は、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、及び、この定着用ローラを備えた定着装置を提供することである。
【００２１】
また、この発明の別の目的は、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、及び、この定着用ローラを備えた定着装置を提供することである。
【００２２】
また、この発明の他の目的は、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、及び、この定着用ローラを備えた定着装置を提供することである。
【００２３】
【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たスポンジ層と、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ことを特徴としている。
【００２４】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項２の記載によれば、前記薄肉スリーブは、厚さ１０〜２００μｍの肉厚を有することを特徴としている。
【００２５】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項３の記載によれば、前記薄肉スリーブは、ニッケル電鋳製であること特徴としている。
【００２６】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項４の記載によれば、前記スポンジ層は、シリコーンゴムから形成されていることを特徴としている。
【００２７】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項５の記載によれば、前記スポンジ層は、３００ｇ荷重のアスカ−Ｃ硬度で、１５〜６０度の範囲に設定されていることを特徴としている。
【００２８】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項６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。
【００２９】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項７の記載によれば、前記接着剤層を構成する接着剤は、硬化状態で所定の弾性を有するゴム系の接着剤であ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８の記載によれば、前記ゴム系の接着剤は、シリコーンゴム系接着剤であることを特徴としている。
【００３１】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項９の記載によれば、前記接着剤層は、厚さ５〜１００μｍの厚みを有することを特徴としている。
【００３２】
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、前記離型層は、フッ素樹脂製であることを特徴としている。
【００３３】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項１１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。
【００３４】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項１２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。
【００３５】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項１３の記載によれば、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１４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。
【００３７】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項１５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。
【００３８】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項１６の記載によれば、前記スポンジ層は、少なくとも独立気泡を含む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１７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。
【００４０】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項１８の記載によれば、前記薄肉スリーブは、耐熱合成樹脂層と金属層とを含む積層対を少なくとも一つ以上備えた積層体である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１９の記載によれば、前記薄肉スリーブは、耐熱合成樹脂層中に金属層が埋め込まれた積層ユニットを少なくとも１つ以上備えた積層体であることを特徴としている。
【００４２】
また、この発明に係わる定着用ローラは、請求項２０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。
【００４３】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項２１の記載によれば、請求項１乃至２０の何れか１項に記載の定着用ローラを、未定着画像を担持した被記録材を加熱・加圧して画像定着させる画像定着装置の定着ローラとして備えることを特徴としている。
【００４４】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項２２の記載によれば、前記薄肉スリーブを加熱する加熱手段を更に具備することを特徴としている。
【００４５】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項２３の記載によれば、前記加熱手段は、前記薄肉スリーブを外部から加熱する外部加熱手段であることを特徴としている。
【００４６】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項２４の記載によれば、請求項１乃至２０の何れか１項に記載の定着用ローラを、未定着画像を担持した被記録材を加熱・加圧して画像定着させる画像定着装置の加圧ローラとして備えることを特徴としている。
【００４７】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項２５の記載によれば、請求項１乃至２０の何れか１項に記載の定着用ローラを、未定着画像を担持した被記録材を加熱・加圧して画像定着させる画像定着装置の定着ローラ及び加圧ローラとして夫々備えることを特徴としている。
【００４８】
【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。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、少なくとも独立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内に嵌入されたスポンジ体から形成されており、嵌入前の状態において、その外径が、スリーブ２６の内径よりも径大になるように、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の内径は、３０．０ｍｍに設定されているが、嵌入前のスポンジ体の外径は、３０．５ｍｍになるように、加工されている。
【００５３】
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。
【００５４】
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の嵌入に先立ち、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
（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。
【００７６】
（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。
【００７７】
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、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、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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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〜２００μｍの範囲内であることが好ましものである。
【００８３】
（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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
（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。
【００８７】
（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。
【００８８】
（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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
（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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、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、及び、この定着用ローラを備えた定着装置が提供されることになる。
【０１００】
また、この発明によれば、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、及び、この定着用ローラを備えた定着装置が提供されることになる。
【０１０１】
また、この発明によれば、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、及び、この定着用ローラを備えた定着装置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）
【図１】
2004102232.tif 000003
【図２】
2004102232.tif 000004
【図３】
2004102232.tif 000005
【図４】
2004102232.tif 000006
【図５】
2004102232.tif 000007
【図６】
2004102232.tif 000008
【図７】
2004102232.tif 000009
【図８】
2004102232.tif 000010
【図９】
2004102232.tif 000011
【図１０】
2004102232.tif 000012
【図１１】
2004102232.tif 000013
【図１２】
2004102232.tif 000014
【図１３】
2004102232.tif 000015