(57)【要約】【課題】  画像定着用加圧ローラにおいて、小型、軽量で良好な定着画像が得られるとともに、紙しわの発生を防止する定着用加圧ローラを提供する。【解決手段】  芯金にスポンジ状被覆層を形成し、該被覆層上にさらに表面層を被覆した画像定着用加圧ローラにおいて、前記表面層が金属材料であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金外周にスポンジ状被覆層を形成し、該被覆層上にさらに表面層を被覆した画像定着用加圧ローラにおいて、前記表面層が金属材料であることを特徴とする画像定着用加圧ローラ。
【請求項２】
前記加圧ローラのスポンジ状被覆層の粗密状態が、芯金に接する部分が密であるに対し、表面層に接する部分が粗であることを特徴とする請求項１記載の画像定着用加圧ローラ。
【請求項３】
前記加圧ローラのスポンジ状被覆層の軸方向の粗密状態が中央部は密であるのに対し、端部側は粗になっていることを特徴とする請求項１または２記載の画像定着用加圧ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ＦＡＸ等に使用される定着器用加圧ローラに関し、特にスポンジ材料をローラ表面層の下部に使用した加圧ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
未定着画像を紙等の記録材に熱定着するための電子写真複写機等に用いられる定着器用加圧ローラは、近年小型、軽量化が進んでいる。斯かる定着器用加圧ローラの構成は芯金の外周にスポンジ層を形成し、更にその外周に表面被覆を形成したものが一般的である。
このローラは、スポンジ層を用いているためローラ表面の硬度が低く、ローラ径が小さくなっても熱定着に必要なニップ幅を十分とることができるとともに、軽量であるなどの利点がある。
しかし、次のような問題がある。即ち、実機で加熱されると材料自体が膨張するとともに、気泡内部の気体が膨張するため一般の加圧ローラ（ソリッド）に比べ、外径変化が大きく、それ故にニップ幅の変化も大きくなってしまう。
又、ローラ表面の紙が通紙した部分の熱が奪われ、非通紙部との外径差が発生することによりニップ差が発生する。この状態で紙サイズを変更すると、ニップ幅の差からしわが発生する。
又、加熱によって膨らむと、気泡内部の空気は徐々にローラから抜けていく。しかし、表面は空気を逃がしにくい表面皮膜があり、ローラ端部にくらべ中央部は空気が逃げにくい。その結果として、中央部と両端部で外径差が発生し、しわが発生する。
一方、これらの問題点を解決する従来技術として、用紙のしわの発生をなくして良好な定着性が得られ、トナーの離型性がよく、定着装置のウォーミングアップ時間を短縮する方法が提案されている。又、軸方向に貫通孔をつくり、加圧ローラ中央部の気泡内部の加熱された気体をすみやかに、貫通孔を通して両端部から逃がす。これによって、気泡内部の気体の熱膨張を抑制し、外径変化を従来よりも小さくする方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
また、芯金から表層に向かってシリコーンゴム層、シリコーンスポンジ層、フッ素樹脂チューブ層の順に積層する。これによって、加熱によるローラ外径変化はシリコーンスポンジ層の弾性によって吸収される方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第２８７０８７８号
【特許文献２】実願平５−５９４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の方法は、ゴム層が２層になり、加工が複雑になり、しわ防止のため転写紙を横方向に引っ張る力を発生させる必要があり、そのためにツヅミ形状にする必要があり、スポンジ表面を研削する場合にはＮＣ研削盤での研削加工が必要になる、また、金型内でスポンジ発泡加硫と表面被覆を同時に行う加工の場合には、金型内面をつづみ形状にする機械加工が必要になるという問題がある。
また、特許文献２の方法は、貫通孔によって熱が逃げやすく、その結果として連続通紙時に熱保持がしにくいという問題がある。
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、小型、軽量で良好な定着画像が得られるとともに、紙しわの発生を防止する定着器用加圧ローラを、少ない工数で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、芯金にスポンジ状被覆層を形成し、該被覆層上にさらに表面層を被覆した画像定着用加圧ローラにおいて、前記表面層が金属材料である画像定着用加圧ローラを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記加圧ローラのスポンジ状被覆層の粗密状態が、芯金に接する部分が密であるに対し、表面層に接する部分が粗である請求項１記載の画像定着用加圧ローラを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記加圧ローラのスポンジ状被覆層の軸方向の粗密状態が中央部は密であるに対し端部側は粗になっている請求項１または２記載の画像定着用加圧ローラを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、芯金にスポンジ状被覆層を形成し、該被覆層上にさらに表面層を被覆した画像定着用加圧ローラにおいて、前記表面層が金属材料であることを特徴とする画像定着用加圧ローラにより、表面層は金属製材料であるため熱伝導性が良く、そのため部分的な通紙が行なわれても、芯金軸方向の表面温度差が早期に小さくなるので、通紙、非通紙部分間で外径差が少なくなり、ニップ差の変動が発生しにくくなり、これによって、紙しわを低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。先ず、製作方法としては、芯金１の外周に、未加硫のゴムＲをローラ状に密着させる。以下、未加硫ローラと記す。未加硫ゴムを芯金１に密着させる方法は、押出し機でのクロスヘッド工法でも良いし、金型を使用してのインジェクション成形でも良い。
次に未加硫ローラ全体を加熱して発泡、加硫の化学反応を行なう。この際、高周波加熱方法等を使用して芯金１の温度上昇がゴムＲよりも早くなるようにする。すると、芯金１に近い位置にあるゴム部分２は加硫が早く進むため小さな気泡を生ずる。このゴム部分２は密の状態となる。芯金から離れた表面側のゴム部分は発泡が進んでから加硫反応が始まるため、粗密状態が粗３の状態になる。
次いで、芯金１の軸方向に温度差を持たせる。軸方向中央部に対し両端部の温度が低くなるようにする。すると、同様の原理で両端部は粗３状態になる。芯金１の軸方向温度差を発生させる方法として、芯金１が中空形状の場合は内部に温度勾配を持たせたヒータを設置する。中空でない場合は両端部を冷却する等の方法を行なえば良い。
ついで、このようにして得られたスポンジローラ（スポンジ状被覆層）を発泡加硫した後、研削によって円筒形状にし、金属製の筒を被せて表面層４を形成する。金属製材料としてはステンレス、アルミ、銅などを使用する。材料の剛性、入手性等から厚みとして３０μｍから１００μｍのものが良い。
次に粗密の分布について述べる。上記（１）のような加工方法によって、粗密状態は図１のような分布になる。なお、図１は模式的に表したものであり、粗密状態は連続的に変化する。
【０００７】
次に表面温度分布（金属製の表面層４の有無による差異確認結果）について説明する。本発明に基づく加圧ローラ５を製作し、図示しない装置によって加圧ローラ１及び５に温度差を発生させた後の表面温度変化を計測した。
加圧ローラ５の材料、寸法は下記の通りである。
芯金：材質ＳＵＭ２２、外径Φ２０ｍｍ、内径Φ１７ｍｍ
表面層：材質ステンレス  厚み５０μｍ（加圧ローラ１は、表面層なし）
スポンジ層：発泡シリコーンゴム
外径：Φ３０ｍｍ
面長：３００ｍｍ（芯金１と同寸法）
表面温度変化は上記表面層４有無のサンプルで比較した。
ローラの加熱は、加圧ローラ５を回転させた状態で、加圧ローラ５の表面に対し芯金１軸方向の中央部１００ｍｍ部分は１５０℃の発熱体、端部１００ｍｍ部分は１８０℃の発熱体を接触させた。
一定時間経過して加圧ローラ５の温度分布が平衡になった時点で発熱体を除去し、加圧ローラ５の表面温度変化を計測し加圧ローラ１と比較した。
結果を表１に示す。
【表１】
2005309188.tif 000003
この結果から表面にステンレスを被覆した、金属製材料の表面層４が存在する本発明の加圧ローラ５の方が早期に表面温度が均一になることが分かる。
【０００８】
次にニップ幅測定結果（厚み方向のスポンジ粗密差有無による違い確認結果）について述べる。本発明に基づく加圧ローラ５を製作し、図示しない装置によってニップ幅の測定を行った。
加圧ローラ５の材料、寸法は前記と同一である。
評価サンプルとして粗３、密２が有るもの、密２のみのもの、粗３のみのものを使用した。
上記加圧ローラ５と表層にＰＦＡを使用した公知の定着ローラと比較した。この定着ローラの材料、寸法は下記に示す。
芯金：材質アルミニウム、外径Φ２０ｍｍ
表層：ＰＦＡの層を５０μｍ形成
ヒータ：定着ローラ単体で表面温度１８０℃に達するように設定
外径：Φ３０ｍｍ
面長：３００ｍｍ
上記加圧ローラ５と定着ローラを片側３０Ｎ（両側で計６０Ｎ）の加重をかけた状態でのニップ幅測定を行った。
この測定結果を表２に示す。本発明の加圧ローラ５は粗３のみと同じニップ幅が得られていることが分かる。なお、粗３のみのものはスポンジ全体が粗３状態であるため、実際に使用したとき早期にスポンジ劣化（硬度低下、発泡セルの破壊）が発生することが確認されている。この劣化が発生するとスポンジ部分のちぎれ、加圧力不足が発生する。
【表２】
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スポンジ層の表面側が粗３になっているため変形し易く、広いニップ幅を得ることができる。また芯金１側は密２になっているため、加圧ローラ５として実機使用時にスポンジ破壊等の不具合を起こすことは無い。さらに、加工工程条件により、一材料、一工程で物性の異なる層を構成できる。これによってトナー熱溶融が良い状態になり、良好な画像が得られる加圧ローラを少ない工数で提供することが可能となる。
【０００９】
次に、ニップ幅測定結果（芯金軸方向のスポンジ粗密差有無による違い確認結果）について説明する。本発明に基づく加圧ローラ５を製作し、図示しない装置によってニップ幅の測定を行った。
加圧ローラ５は、前記と同様で下記に再記する。
芯金：材質ＳＵＭ２２、外径Φ２０ｍｍ、内径Φ１７ｍｍ
表面層：材質ステンレス  厚み５０μｍ
スポンジ層：発泡シリコーンゴム
外径：Φ３０ｍｍ
面長：３００ｍｍ
評価サンプルとしては、芯金１軸方向に粗３、密２があるもの、粗３のみのもので行った。
定着ローラの材料、寸法は、前記ニップ幅測定の場合と全く同じである。
上記加圧ローラ５と定着ローラを片側３０Ｎ（両側で計６０Ｎ）の加重をかけた状態で、芯金１軸方向の中央、端部でのニップ幅測定を行った。
結果を表３に示す。
本発明の加圧ローラ５は中央部に対し端部のニップ幅が広くなっていることが分かる。一方、粗３のみは芯金１軸方向でニップ差ができていない。
【表３】
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芯金１の軸方向において、中央部に対し端部のスポンジ層が粗３になっているため、中央部に対し端部の変形量が大きくなる。すると、中央部に対し端部のニップ幅が広くなり、つづみ形状によって作られるニップ幅分布（中央部に対し端部が幅広い）と同じようなニップ幅分布が得られる。さらに、加工工程条件により、一材料、一工程で物性の異なる層を構成できる。
これによって、紙しわを低減できる加圧ローラを少ない工数で提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の加圧ローラの断面図である。
【符号の説明】
【００１１】
１  芯金
２  粗密状態密
３  粗密状態粗
４  表面層
５  加圧ローラ
【図１】
2005309188.tif 000006