(57)【要約】【課題】定着ローラと加圧ローラ間で所望の当接圧力を得ることができる定着ローラを提供する。【解決手段】芯金１１上に耐熱性弾性層１２と離型層１３を順次形成する定着ローラ１において、芯金１１の端部に径が小さくなる段差１４を有し、段差にかかるように弾性層１２を形成する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金上に耐熱性弾性層と離型層を順次形成する定着ローラにおいて、芯金の端部に径が小さくなる段差を有し、段差にかかるように弾性層を形成することを特徴とする定着ローラ。
【請求項２】
芯金上に耐熱性弾性層と離型層を順次形成する定着ローラにおいて、芯金の端部に溝を有し、溝にかかるように弾性層を形成することを特徴とする定着ローラ。
【請求項３】
芯金端部の溝は軸方向の微細な溝であることを特徴とする請求項２記載の定着ローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真プロセスを利用した画像形成装置に使用される加熱定着装置における定着ローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真プロセスを利用した画像形成装置用の定着装置としては様々な定着方式のものが提案され、実施されているが、圧接して回転する一対のローラ間の挟圧部（ニップ部）に、未定着画像を形成担持した記録材（通常は紙）を導入し、挟圧搬送して未定着画像を熱及び圧力で記録材面に定着させる加熱ローラ定着方式が主流である（後述する図１参照）。一対のローラのうち、記録材の画像担持体側の面に接するローラを定着ローラ、他方のローラを加圧ローラという。
ところで、複写機やプリンタは使用する際に待ち時間をなくす（少なくする）ため、未使用時もヒータで定着ローラを加熱しており、これが消費電力の大部分を占めている。最近では未使用時のヒータ電源をオフして省エネルギーを図り、かつ使用時の待ち時間を低減するために、ローラを薄肉化し、ウォームアップ時間を短縮することが行われている。
従来の定着ローラはアルミ芯金にＰＦＡチューブ（離型層）をかぶせ、芯金とチューブとの間にシリコーンゴム（弾性層）を注ぎ込む注型で製造されてきた。しかしながら、注型の工法では、芯金が薄くなると注型時の圧力で芯金が変形したり、シリコーンゴムを薄く均一に形成することが困難であるといった不具合がある。そこで、薄肉定着ローラにおいては、芯金に弾性層と離型層を順次塗装、形成することで上記の課題を解決している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、塗装により芯金外周に弾性層を形成する際、図６のように定着ローラ１は立てて加硫までの間放置しているため、シリコーンゴムが下方へ垂れて溜まり、表面張力のため下端部数ｍｍの外径が大きくなってしまう。外径が大きくなった部分は通紙範囲を外れているが、外径が大きくなった部分の存在により定着ローラと加圧ローラとの間のニップ部にギャップが形成され、これにより通紙される記録材に本来の当接圧力がかからないため定着不良を起こしてしまう。
シリコーンゴムを塗装、加硫した後に外径が膨らんだ個所を研磨等の除去加工で平滑にすることも可能であるが、研磨粉の洗浄が必要であったり、加工コストがアップしてしまう。
本発明は、定着ローラと加圧ローラ間で所望の当接圧力を得ることができる定着ローラを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、芯金上に耐熱性弾性層と離型層を順次形成する定着ローラにおいて、芯金の端部に径が小さくなる段差を有し、段差にかかるように弾性層を形成する定着ローラを最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、芯金上に耐熱性弾性層と離型層を順次形成する定着ローラにおいて、芯金の端部に溝を有し、溝にかかるように弾性層を形成する定着ローラを最も主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、芯金端部の溝は軸方向の微細な溝である請求項２記載の定着ローラを主要な特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図１は本発明の対象となる加熱定着装置の正面図、図２は同、側面図である。加熱定着装置は、ハロゲンヒータ３を内蔵する定着ローラ１と、定着ローラ１に圧接される加圧ローラ２とから構成されている。未定着画像５を搭載した記録材４が両ローラ１、２のニップ部に通紙され、その過程で未定着画像５が記録材４に溶融定着される。
本発明は定着ローラ１の端部（図２のＡ部）  構成に特徴がある。図３は本発明との比較のために示す定着ローラの端部（図２のＡ部）構成図である。定着ローラ１は、アルミ等の金属性芯金１１の表面にシリコーンゴムの弾性層１２、ＰＦＡ等の離型層１３を順次積層形成して構成されている（後述する図４、図５に示す本発明の定着ローラ１も同じである）  。
以下、その製造工程と実験結果を説明する。肉厚０．４ｍｍのアルミ芯金にシリコーンゴムをスプレー塗装し厚さ０．４ｍｍを得た。このローラを立てた状態で３０分間室温にて放置後、１２０℃で６０分加硫した。立てたローラの下端部（シリコーンゴム塗装端面から）約５ｍｍは図３のようにシリコーンゴムが溜まっていて、中央よりの同じローラ外径部分と比べて、外径が約０．３ｍｍ大きかった。このローラをさらに２００℃で４時間加熱後、表面にテフロン（登録商標）を形成した。
この定着ローラ１をリコ−製の複写機に搭載して通紙したところ、放置時に下側にした定着ローラ１端部の定着率が低くなる不具合が発生した。
【０００６】
図４は本発明の第１の実施の形態に係る定着ローラの端部（図２のＡ部）構成図である。この実施形態では、例えば軸方向幅が５ｍｍで深さが０．２ｍｍの段差１４を円周方向（全周）に有し、かつ段差１４の内壁（段差壁面）１４ａの径が徐々に小さくなる芯金１１を使用し、比較例と同様の工程で定着ローラを製作した。段差１４の位置は、シリコーンゴム塗装端部１２ａが溝幅の中心位置にくるように形成した。また、端部の芯金厚さが薄くならないように段差１４はスピニング加工で径を絞って形成した。シリコーンゴム塗装後の放置で、ローラ下端部は図４のように外径が細くなっている。
この定着ローラ１をリコ−製の複写機に搭載して通紙したところ、定着ローラ１全面で所望の定着率が得られた。比較例で見られた出っ張りがないため、所望の当接圧力をかけることができた。段差１４の幅と深さは定着ローラ１の外径やシリコーンゴムの流動性や厚さによって異なるが、塗装後放置でシリコーン溜まり部分１２ｂの外径がシリコーン層の他の部分の外径以下になるようにする。
【０００７】
図５は本発明の第２の実施の形態に係る定着ローラの端部（図２のＡ部）構成図である。端部外周に軸方向への溝１５を有する芯金１１を使用し、比較例と同様の工程で定着ローラを製作した。溝１５は例えば軸方向幅が０．５ｍｍ、周方向長さが５ｍｍで、深さが０．２ｍｍとし、この溝１５をφ４０芯金１１の端部外周に１２本等間隔に設けた。シリコーンゴム塗装後の放置で、ローラ下端部は図５のようにシリコーンゴムが溝１５内に沿って流れるため、シリコーンゴムの溜まりができず出っ張りができなかった。画像領域から外れた端部位置にある溝１５が微細であるため、ローラ強度にほとんど影響がなかったためスピニング加工による絞りは行わなかった。
この定着ローラ１をリコ−製の複写機に搭載して通紙したところ、転写紙の全面にわたり所望の定着率が得られた。溝の幅、深さ、間隔は塗装後の放置でシリコーン溜まり部分の外径が芯金１１の他の部分の外径以下になるように設定する。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１、２の定着ローラによれば、芯金の端部に溝もしくは径が小さくなる段差を有し、溝もしくは段差にかかるように弾性層を形成するため、塗装後放置でシリコーンゴムが溜まって外径が大きくなっても定着ローラの最大外径より小さくなっている（端部に出っ張りがない）ので、機械搭載時に加圧ローラとの間で所望の当接圧力を得ることができ、通紙全面で所望の定着率を得ることができる。
請求項３の定着ローラによれば、シリコーンゴムが溜まらなかったため端部外径が大きくならず、機械搭載時に所望の当接圧力を得ることができ、通紙全面で所望の定着率を得ることができる。また、芯金端部の溝は微細であるため、強度にほとんど影響を与えずスピニング加工等の絞りにより肉厚を増加させる必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象となる加熱定着装置の正面図である。
【図２】図１の加熱定着装置の側面図である。
【図３】本発明との比較のために示す定着ローラの端部（図２のＡ部）構成図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る定着ローラの端部（図２のＡ部）構成図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る定着ローラの端部（図２のＡ部）構成図である。
【図６】定着ローラを立てて放置する状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：定着ローラ、２：加圧ローラ、３：ハロゲンヒータ、４：記録材、５：未定着画像、１１：芯金、１２：弾性層、１３：離型層、１４：段差、１５：軸方向の溝
【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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