(57)【要約】【課題】鉄製の芯金内部にヒータを挿入した、定着ローラ、加圧ローラ等のローラの表面温度均一性を向上させることでローラ全体の温度を低く抑えることを可能にし、シリコンゴムの熱劣化を防止し、同時に定着ユニットの消費電力を低減させる定着ユニットに使用するローラを提供する。【解決手段】画像形成装置の定着ユニットに使用するローラ８において、鉄製の芯金１内部にヒータ３および熱吸収材６を挿入し、前記芯金１の外側をシリコンゴム２で被覆してなり、前記熱吸収材６の厚みを軸方向の中央部を薄く、両端部を厚くした定着ユニットに使用する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置の定着ユニットに使用するローラにおいて、鉄製の芯金内部にヒータを挿入し、且つ内壁に熱吸収材を積層し、前記芯金の外側をシリコンゴムで被覆してなり、前記熱吸収材の厚みを軸方向の中央部を薄く、両端部を厚くしたことを特徴とする定着ユニットに使用するローラ。
【請求項２】
画像形成装置の定着ユニットに使用するローラにおいて、鉄製の芯金内部にヒータを挿入し、且つ内壁に熱吸収材を積層し、前記芯金の外側をシリコンゴムで被覆してなり、
前記芯金は軸方向両端部に小径ジャーナル端部を備え、大径のローラ本体と小径ジャーナル端部との境界に位置する側面に端部断熱材を配置したことを特徴とする定着ユニットに使用するローラ。
【請求項３】
画像形成装置の定着ユニットに使用するローラにおいて、鉄製の芯金内部にヒータを挿入し、且つ内壁に熱吸収材を積層し、前記芯金の外側をシリコンゴムで被覆してなり、
前記芯金ジャーナル端部の穴に封止部材を配置したことを特徴とする定着ユニットに使用するローラ。
【請求項４】
前記芯金は軸方向両端部に小径ジャーナル端部を備え、大径のローラ本体と小径ジャーナル端部との境界に位置する側面に端部断熱材を配置したことを特徴とする請求項１又は３記載の定着ユニットに使用するローラ。
【請求項５】
前記芯金ジャーナル端部の穴に封止部材を配置したことを特徴とする請求項１、２、又は４記載の定着ユニットに使用するローラ。
【請求項６】
前記芯金内周面の軸方向端部に凹凸を付けることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の定着ユニットに使用するローラ。
【請求項７】
前記端部断熱材を前記芯金外側の前記シリコンゴムと同材質にしたことを特徴とする請求項２、４又は５記載の定着ユニットに使用するローラ。
【請求項８】
前記ローラを定着ローラとして利用することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の定着ユニットに使用するローラ。
【請求項９】
前記ローラを加圧ローラとして利用することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の定着ユニットに使用するローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機・プリンタ等の画像形成装置に搭載される定着ユニットに使用するローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置の定着ユニットに用いられる定着ローラ、加圧ローラ等のローラにおいては、ローラ表面の熱分布を均一にするために熱伝導性の良いアルミ製の芯金を用いることが多い。
しかし、定着時に必要な圧力を得るために強い力で定着ローラと加圧ローラを保持するとアルミ芯金が撓んでしまい画像形成上の不具合を起こすことがある。このため、アルミ芯金よりも撓みにくい鉄製芯金を用いることがある。
また、一般的にアルミ製芯金より、鉄製芯金の方が安価であり、コスト上の理由から鉄芯金が採用される場合がある。鉄芯金を採用した場合、熱伝導率が悪いためローラ表面の温度分布が悪くなる。以下、鉄製芯金を使用した場合のローラ表面の温度分布と不具合について説明する。
図４は画像形成装置の定着ユニットに使用される従来のローラを示す断面図である。ヒータ３が内部に挿入されたローラ、例えば、定着ローラ、加圧ローラ等のローラ８において、ヒータ３が芯金１内周面を加熱する。
通常、ローラ８のジャーナル端部１ａは芯金１が露出し、軸受け１０・歯車１１等の部材により保持されているため、放熱や他部材への熱伝導によりローラ端部は熱が逃げやすい構造になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ローラ両端部から逃げた熱を中央部芯金１から補うことは鉄の熱伝導率では時間がかかり中央部に比べて両端のローラ表面温度が低くなる傾向がある。良好な画像を提供するには定着ローラ、加圧ローラ等のローラ８表面全体を軸方向全長にわたりある一定以上の温度に保持させる必要がある。このため中央部は必要以上に高い温度に保持されていることになる。
このように中央部の温度が高く、表面の温度均一性の悪い定着ローラ、加圧ローラ等のローラは、ローラを加熱する電力が無駄になるだけでなく、芯金１を被覆しているシリコンゴムが最も高温となる中央のみ熱劣化が早まり、劣化による外径減少が発生する。両端部に比べて中央部の外径が異常に小さくなった定着ローラ、加圧ローラ等のローラは異常画像を発生させる原因となる。
そこで本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、鉄製の芯金内部にヒータを挿入した、定着ローラ、加圧ローラ等のローラの表面温度均一性を向上させることでローラ全体の温度を低く抑えることを可能にし、シリコンゴムの熱劣化を防止し、同時に定着ユニットの消費電力を低減させる定着ユニットに使用するローラを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、画像形成装置の定着ユニットに使用するローラにおいて、鉄製の芯金内部にヒータを挿入し、且つ内壁に熱吸収材を積層し、前記芯金の外側をシリコンゴムで被覆してなり、前記熱吸収材の厚みを軸方向の中央部を薄く、両端部を厚くしたことを特徴とする。
請求項２の発明は、画像形成装置の定着ユニットに使用するローラにおいて、鉄製の芯金内部にヒータを挿入し、且つ内壁に熱吸収材を積層し、前記芯金の外側をシリコンゴムで被覆してなり、前記芯金は軸方向両端部に小径ジャーナル端部を備え、大径のローラ本体と小径ジャーナル端部との境界に位置する側面に端部断熱材を配置したことを特徴とする。
請求項３の発明は、画像形成装置の定着ユニットに使用するローラにおいて、鉄製の芯金内部にヒータを挿入し、且つ内壁に熱吸収材を積層し、前記芯金の外側をシリコンゴムで被覆してなり、前記芯金ジャーナル端部の穴に封止部材を配置したことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１又は３において、前記芯金は軸方向両端部に小径ジャーナル端部を備え、大径のローラ本体と小径ジャーナル端部との境界に位置する側面に端部断熱材を配置したことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１、２又は４において、前記芯金ジャーナル端部の穴に封止部材を配置したことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５において、前記芯金内周面の軸方向端部に凹凸を付けることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項２、４又は５において、前記端部断熱材を前記芯金外側の前記シリコンゴムと同材質にしたことを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１乃至７において、前記ローラを定着ローラとして利用することを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項１乃至８において、前記ローラを加圧ローラとして利用することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は定着ユニットに使用する本発明によるローラを説明する概略図である。図２は図１のＡ部を拡大して示す概略図である。
ここで中空の鉄芯金１外周部にシリコンゴム（シリコンゴム層）２を被覆した本発明の定着ローラまたは加圧ローラ等であるローラ８の端部温度低下を低減させ、温度均一性を向上させる構成について説明する。
このローラ８は、軸方向両端部に小径のジャーナル端部１ａを備えた鉄芯金１の大径の本体の外周部にシリコンゴム２が被覆され、中空の鉄芯金内部にはヒータ３が貫通配置されている。鉄芯金１の内周には熱吸収材６が成膜されており、必要に応じて芯金内周面に凹凸７を形成してから熱吸収材６を成膜する。
本発明の定着ローラまたは加圧ローラであるローラ８は、芯金１内周面の熱吸収材６の厚みを軸方向の中央部を薄く、端部を厚くなるように肉厚差をもたしてもよい。このように軸方向端部における熱吸収材６の厚さを厚くする（漸増を含む）ことにより、軸方向端部におけるハロゲンヒータ３からの熱吸収が中央部より良くなり、端部の温度低下を低減することができる。
このローラ８の製造は、スプレーによる内面塗装により実施した。回転させたローラの芯金１内部にスプレーガンを挿入し塗装するさいにスプレーガンの移動速度を中央部では速くすることで実施した。
これによってローラ８の端部で２μｍ、中央部で０．５μｍの膜厚を有する熱吸収材６が付着した。このローラ８を定着ユニットに装着してローラ表面温度勾配を確認する。図３はローラ表面温度勾配を測定位置に関連して示す特性図である。
【０００６】
また、上記手段以外の方法として芯金１胴部の側面５に端部断熱材９を設置した。即ち、ローラ８は、大径のローラ本体と、その両端部に連設された小径のジャーナル端部１ａを備えているが、両者の境界に位置する段差部に芯金材料が露出した側面５が形成される。従来は側面５の芯金１が露出していたままであったためここから放熱し易く、ローラ端部の温度低下の原因となっていた。しかし側面５を端部断熱材９で被うことで放熱を抑え、温度低下を低減することができる。
この端部断熱材９を、芯金１外側を被覆するシリコンゴム２と同材質にして、芯金１外側シリコンゴム２の成形時に一体成形し厚さ１ｍｍのシリコンゴムを側面５に被覆した。一体成形することで加工工数の低減となり、端部断熱材９を追加しても部品費は抑制することができる。
さらに、その他の方法として芯金１のハロゲンヒータ３挿入用の穴のジャーナル端部１ａに図１に示すようなステンレス製の封止部材４を挿入することができる。これにより内部で温められた空気が外に流出しにくくなるためローラ８の両端部の温度低下を低減することができる。
また、芯金１内周面に軸方向両端部のみにサンドブラストにより凹凸７を付けることも可能である。これにより、当該部分の芯金１内周面表面積が増えることになり、熱吸収が向上しローラ８の両端部からの放熱があってもハロゲンヒータ３からの熱供給により、両端部温度低下を低減することができる。
以上の手段をそれぞれ組み合わせることによって、さらに定着ローラまたは加圧ローラであるローラの温度均一性を向上させることができる。具体的には、熱吸収材６をローラ内周に所定の膜厚差をもって成膜したローラ構造、凹凸７を形成してから熱吸収材６を成膜した構造、封止部材４を挿入した構造、側面５に断熱材９を配置した構成を夫々単独の構成としても良いし、これら任意の構成要素を複数組み合わせても良く、組み合わせた場合には夫々の構成要素が発揮する効果を併有したローラを得ることができる。
【０００７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、芯金内部の熱吸収材の厚みを軸方向の中央部を薄く、両端部を厚くしているので、中央部より両端部の方がヒータから芯金への熱吸収が多く、ローラの両端部温度低下を軽減することができ、したがってローラ全体の温度均一性を向上させることを可能にしたので、シリコンゴムの熱劣化を防止し、定着ユニットの消費電力を低減させることができる。
請求項２によれば、芯金の外側両端面（側面）に端部断熱材を配置しているので、両端部から熱の流出が少なく、ローラの両端部温度低下を軽減することができ、したがってローラ全体の温度均一性を向上させることを可能にしたので、シリコンゴムの熱劣化を防止し、定着ユニットの消費電力を低減させることができる。
また、断熱材を芯金外側のシリコンゴムと同材質にすれば、上記効果が安価で達成でき、かつ品質の安定したものになる。
請求項３によれば、ローラの芯金ジャーナル両端部の穴に封止部材を配置したので、定着ローラまたは加圧ローラであるローラの両端部温度低下を軽減することができ、したがって定着ローラまたは加圧ローラ全体の温度均一性を向上させることを可能にしたので、シリコンゴムの熱劣化を防止し、定着ユニットの消費電力を低減させることができる。
請求項４、５、７によれば、定着ローラまたは加圧ローラであるローラの端部温度低下防止に有効な手段を組み合わせた。これにより定着ローラまたは加圧ローラの端部温度低下がより効果的に軽減され、安価に実現できる。
したがって定着ローラまたは加圧ローラ全体の温度均一性を向上させることを可能にしたので、シリコンゴムの熱劣化を防止し、定着ユニットの消費電力を低減させることができる。
請求項６によれば、芯金内周面の軸方向両端部に凹凸をつけたので、表面積が増え中央部より端部の方がヒータから芯金への熱吸収が多く、定着ローラまたは加圧ローラの芯金ジャーナル両端部の穴に封止部材を配置したので、定着ローラまたは加圧ローラであるローラの両端部温度低下を軽減することができる。
したがって定着ローラまたは加圧ローラ全体の温度均一性を向上させることを可能にしたので、シリコンゴムの熱劣化を防止し、定着ユニットの消費電力を低減させることができる。
請求項８、９によれば、上記の優れた効果を備えた定着ローラ及び加圧ローラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】定着ユニットに使用する本発明によるローラを説明する概略図である。
【図２】図１の円部を拡大して示す概略図である。
【図３】ローラ表面温度勾配を測定位置に関連して示す特性図である。
【図４】図４は画像形成装置の定着ユニットに使用される従来のローラを示す断面図である。
【符号の説明】
１  芯金、２  シリコンゴム、３  ハロゲンヒータ、４  封止部材、５  側面、６  熱吸収材、７  凹凸、８  定着ローラまたは加圧ローラであるローラ、９端部断熱材
【図１】
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【図２】
2004219491.tif 000004
【図３】
2004219491.tif 000005
【図４】
2004219491.tif 000006