(57)【要約】【課題】  剛性を確保すると同時に薄肉化に依る立ち上がり時間の短縮化を実現することができ、しかも加工性並びに汎用性を向上することができる加熱ローラを提供する。【解決手段】  記録媒体１４上の未定着トナーｓを記録媒体１４上に加熱、圧接することにより、録媒体１４上にトナーｓを定着させる定着装置１１のための加熱ローラ１７。加熱ローラ１７は、肉薄の金属円筒体４０１を有するローラ芯金１７ａを備え、該ローラ芯金の内周面における該ローラ芯金の軸線方向に沿って設定された通紙領域Ｌ内には軸線方向へ互いに間隔をおいて対称的に配置されそれぞれが周方向へ伸長する複数の周回凸部２６がローラ芯金１７ａに一体に形成されている。【選択図】  図３
2005338623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと熱源を内蔵する加熱ローラとを巡る無端状の定着ベルトに沿って搬送される記録媒体上の未定着トナーを加圧ローラと前記定着ローラとの間で前記定着ベルトを介して前記記録媒体上に圧接することにより、該記録媒体上に前記トナーを定着させる定着装置のための加熱ローラであって、
前記熱源により加熱される金属円筒体を有するローラ芯金を備え、該ローラ芯金の内周面における該ローラ芯金の軸線方向に沿って設定された通紙領域内には前記軸線方向へ互いに間隔をおいて該軸線を横切る中央横断面に関して対称的に配置されそれぞれが周方向へ伸長する複数の周回凸部が前記ローラ芯金に一体に形成されていることを特徴とする加熱ローラ。
【請求項２】
前記金属円筒体がマンガン系アルミニゥム合金から成ることを特徴とする請求項１に記載の加熱ローラ。
【請求項３】
前記ローラ芯金の外径は、該ローラ芯金の中央部からその両端へ向けて漸減することを特徴とする請求項１または２に記載の加熱ローラ。
【請求項４】
熱源により加熱される金属円筒体を有するローラ芯金であってその内周面における軸線方向に沿って設定された通紙領域内には前記軸線方向へ互いに間隔をおいて該軸線を横切る中央横断面に関して対称的に配置されそれぞれが周方向へ伸長する複数の周回凸部が一体に形成されて成るローラ芯金を備える加熱ローラの製造方法であって、金属円筒体の内周面に周回凸部が形成されるように前記金属円筒体の外周面に該外周面を陥没させる周回凹部を形成した後、前記金属円筒体の外周面から前記凹部が削除されるように前記外周面を研削することを特徴とする加熱ローラの製造方法。
【請求項５】
前記周回凹部は、前記金属円筒体の外径を段階的に減少させる絞り加工により形成され、前記周回凹部の形成によって前記周回凸部を形成した後における前記凹部の削除のための前記外周面の研削により、前記金属円管の中央部からその両端へ向けて外径を漸減させることを特徴とする請求項４に記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項６】
前記凸部の幅寸法の１／３乃至１／１の幅寸法を有する加工部が設けられた加工工具を用いて金属円管の外周面に前記凹部を形成することを特徴とする請求項４または５に記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項７】
定着ローラと熱源を内蔵する加熱ローラとを巡る無端状の定着ベルトに沿って搬送される記録媒体上の未定着トナーを加圧ローラと前記定着ローラとの間で前記定着ベルトを介して前記記録媒体上に圧接することにより、該記録媒体上に前記トナーを定着させる定着装置であって、前記加熱ローラは、前記熱源により加熱される金属円筒体を有するローラ芯金を備え、該ローラ芯金の内周面における該ローラ芯金の軸線方向に沿って設定された通紙領域内には前記軸線方向へ互いに間隔をおいて該軸線を横切る中央横断面に関して対称的に配置されそれぞれが周方向へ伸長する複数の周回凸部が前記ローラ芯金に一体に形成されていることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、電子写真プリンタ等の電子写真記録装置において、記録媒体面上に形成された加熱溶融性の未定着トナーからなる画像を加熱して定着するために用いられる加熱定着方式の定着装置、この定着装置に組み込まれる加熱ローラ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真記録装置の画像形成装置では、紙やフィルム等の記録媒体上に形成した未定着トナー画像を定着する方法として、一般に、熱によりトナーを溶融して記録媒体上に定着させる加熱定着方式が用いられている。このような加熱定着方式のうち、熱効率が高くしかも安全である等の理由から、熱ローラ方式が最も広く使われている。
【０００３】
この熱ローラ方式に用いられる定着装置１は、図１０（Ａ）に示すように、定着ローラ２及び加圧ローラ３によって該両ローラ間に規定されるニップ部で、無端状の定着ベルト４を介して、トナーｓを記録媒体Ｓ上に加熱、加圧し、これにより記録媒体Ｓ上にトナーｓを定着させる。
【０００４】
記録媒体Ｓの表面(トナーｓが付着する面)に当接する定着ベルト４の表面には、フッ素樹脂等からなる離型層が形成されており、定着ベルト４は、熱源５ａを内蔵する加熱ローラ５と、定着ローラ２とを巡るように、テンションローラ６により付与される張力で両ローラ２、５間に張架されている。定着ベルト４は、熱源５ａによって加熱された加熱ローラ５を介して、前述の定着に必要な温度まで伝熱によって加熱される。この熱源５ａには、加熱ローラ５の軸線方向に沿って設けられる八ロゲンランプやセラミックスヒータ等が用いられている。加熱ローラ５に対応する位置で定着ベルト４の表面には温度センサ７が当接しており、この温度センサ７の検知温度結果に基づいてニップ部分の温度が最適なトナー定着温度に維持されるように熱源５ａの電カ供給量が制御されている。
【０００５】
熱ローラ方式の定着装置１においては、図１０（Ｂ）に示すように、熱源５ａによる加熱効率の関係から熱伝導性並びに剛性を確保するように、加熱ローラ５には、アルミニウム合金を芯金としたものが用いられている。
【０００６】
このアルミニゥム合金の芯金の形成では、図示しないが、アルミニウム合金材から円筒状の長尺円筒管を押出し、引抜き成形し、この長尺円筒管を所定の長さに切断することにより軸線方向に一様な外径及び内径を有するローラ芯金５ｂが形成される。さらに、そのローラ芯金５ｂの外周面は、ダイヤモンドバイトを使用した外径切削加工を受け、この切削によりローラ芯金５ｂは所定の肉厚まで薄肉化される。さらに、研削等により表面を均一化された後、芯金５ｂの外周面は、一般的に、定着ベルト４との空スベリを抑制するためのフッ素樹脂等からなる樹脂層（図示せず）で被覆され、あるいは樹脂層での被覆に代えて、芯金表面にはアルマイト処理、サンドブラスト等の表面処理が施される。加熱ローラ５には、必要に応じて、循環する定着ベルト４の“ヨリ”や“蛇行”を抑制するための寄り止め部材（図示せず）が設けられる。
【０００７】
ところで、近年における省エネルギー化や低コスト化の要望から、加熱ローラには、熱伝導性を向上させるために更なる薄肉化が要求されている。すなわち、ローラ芯金の薄肉化によって定着可能な温度に達するまでの時間(定着ローラの立上り時間あるいはウォームアップ時間とも称される。)を短縮して、複写機等の省電化を進めることが望まれている。
【０００８】
しかしながら、ローラ芯金を薄肉化するとローラ芯金の剛性が低下し、これにより定着ベルトに空スベリやヨリ、蛇行などの搬送上の不具合が発生する。
【０００９】
ローラ芯金の肉厚を０．６ｍｍ以下とした場合、機械強度の低下が著しく、定着ベルトからそのテンション力Ｆが加熱ローラに加わった場合、加熱ローラ５に、図１０（Ｃ）に示すような反りなどの変形が発生してしまい、この変形に起因して加熱ローラ５とこれに当接する定着ベルト４との間に微小な隙間δが発生して部分的な伝熱不良が起きる。
【００１０】
定着装置の定着ローラについては、その薄肉化と剛性の確保とのために、定着ローラの芯金の内周面に、周回補強リブを形成することが提案されている（例えば特許文献１及び２参照。）。
【００１１】
しかしながら、加熱ローラについては、前記したような薄肉化と剛性の確保との問題が解決されていなかった。
【特許文献１】特開２００１−３０５８９７号公報
【特許文献１】特開２００１−３１２１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題を解決するため、剛性を確保すると同時に薄肉化に依る立ち上がり時間の短縮化を実現することができ、しかも加工性並びに汎用性を向上することができる加熱ローラ、その製造方法および該加熱ローラを備える定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
その目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、定着ローラと熱源を内蔵する加熱ローラとを巡る無端状の定着ベルトに沿って搬送される記録媒体上の未定着トナーを加圧ローラと前記定着ローラとの間で前記定着ベルトを介して前記記録媒体上に圧接することにより、該記録媒体上に前記トナーを定着させる定着装置のための加熱ローラであって、該加熱ローラは前記熱源により加熱される金属円筒体を有するローラ芯金を備え、該ローラ芯金の内周面における該ローラ芯金の軸線方向に沿って設定された通紙領域内には前記軸線方向へ互いに間隔をおいて該軸線を横切る中央横断面に関して対称的に配置されそれぞれが周方向へ伸長する複数の周回凸部が前記ローラ芯金に一体に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の加熱ローラにおいて、前記金属円筒体がマンガン系アルミニゥム合金から成ることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の加熱ローラにおいて、前記ローラ芯金の外径は、該ローラ芯金の中央部からその両端へ向けて漸減することを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、熱源により加熱される金属円筒体を有するローラ芯金であってその内周面における軸線方向に沿って設定された通紙領域内には前記軸線方向へ互いに間隔をおいて該軸線を横切る中央横断面に関して対称的に配置されそれぞれが周方向へ伸長する複数の周回凸部が一体に形成されて成るローラ芯金を備える加熱ローラの製造方法であって、金属円筒体の内周面に周回凸部が形成されるように前記金属円筒体の外周面に該外周面を陥没させる周回凹部を形成した後、前記金属円筒体の外周面から前記凹部が削除されるように前記外周面を研削することを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の加熱ローラの製造方法において、前記周回凹部は、前記金属円筒体の外径を段階的に減少させる絞り加工により形成され、前記周回凹部の形成によって前記周回凸部を形成した後における前記凹部の削除のための前記外周面の研削では、前記金属円管の中央部からその両端へ向けて外径を漸減させることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の加熱ローラの製造方法において、前記凸部の幅寸法の１／３乃至１／１の幅寸法を有する加工部が設けられた加工工具を用いて金属円管の外周面に前記凹部を形成することを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、定着装置であって、請求項１に記載の加熱ローラを備えることを特徴とする。
【００２０】
講求項１及び７に記載の発明によれば、定着ベルトから作用するテンション力Ｆに伴うローラ芯金の反りや潰れを考慮した上で、熱容量を小さくして立上り時間を短縮した剛性の高いローラ芯金を容易に得ることができ、これにより剛性を確保すると同時に薄肉化に依る立ち上がり時間の短縮化を実現することができる加熱ローラ及び該加熱ローラを備える定着装置がそれぞれ提供される。
【００２１】
請求項２及び６に記載の発明によれば、比較的容易かつ安価に本発明に係る加熱ローラを得ることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、前記ローラ芯金は、外径がその中央部から両端へ向けて漸減する太鼓形状に形成されていることから、定着ベルトによるテンション力Ｆでローラ芯金に例えたわみ変形が生じても、このローラ芯金を基体とする加熱ローラからの定着ベルトの部分的な浮き上がりを抑制して、定着ベルトの“蛇行”、“すべり”あるいは“ヨリ”が発生することを防止することができ、これにより、記録媒体に“シワ”や“ヨリ”が発生することを防止することができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、金属円筒体の内周面に周回凸部が形成されるように前記金属円筒体の外周面に該外周面を陥没させる周回凹部を形成した後、前記金属円筒体の外周面から前記凹部が削除されるように前記外周面を研削することにより、本発明に係る加熱ローラを容易に形成することができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、中央部が膨れた太鼓形状すなわち逆クラウン形状の本発明に係る加熱ローラを容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、前記したように、剛性を確保すると同時に薄肉化に依る立ち上がり時間の短縮化を実現することができる加熱ローラを得ることができ、この加熱ローラを用いることにより、立上り時間を短縮し剛性の低下に伴う種々の不具合を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の特徴を図示の実施例に沿って詳細に説明する。
【実施例】
【００２７】
〈実施の形態１〉
図１は、画像形成装置１０に本発明に係る定着装置１１が組み込まれた例を示す。画像形成装置１０は、図１に示す例では、駆動ローラ１２ａ及び従動ローラ１２ｂを巡る無端の搬送ベルト１２によって規定される搬送路に沿って、その搬送方向へ向けて４つの作像ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｂｋが順次配列された従来よく知られたタンデム型フルカラー画像形成装置である。各作像ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｂｋ作像ユニットは、それぞれイエロー、マジェンタ、シアン及びブラックの色トナー画像を形成する作像ユニットである。給紙機構１３から搬送ベルト１２上を搬送される記録紙のような記録媒体１４上に各トナー像を形成するように、各作像ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｂｋは、前記搬送路上に整列して配置されている。
【００２８】
各作像ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｂｋは、相互に同様な基本構成を有し、それぞれ感光ドラムのような像担持体（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｂｋ）と、該各像担持体の回りにその回転方向に沿って順次配置された帯電ローラのような帯電手段（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ及び２Ｂｋ）、ビーム走査系のような走査結像装置からなる潜像形成手段（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ及び３Ｂｋ）、現像手段（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ及び４Ｂｋ）、転写ローラのような転写手段（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ及び５Ｂｋ）及びクリーニング手段（６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ及び６Ｂｋ）とを有する。
【００２９】
各作像ユニット（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｂｋ）では、従来よく知られているように、対応する像担持体（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｂｋ）の表面が帯電手段（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ及び２Ｂｋ）からの正または負のいずれか一方の電荷によって均一に帯電する。帯電した像担持体（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｂｋ）上には、対応する各潜像形成手段（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ及び３Ｂｋ）の光走査によって静電潜像が形成される。各像担持体（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｂｋ）上の静電潜像は、対応する各現像手段（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ及び４Ｂｋ）から供給されるそれぞれの色トナーの付着によって顕像化される。顕像化された各色トナーによる画像は、該画像が形成された各像担持体（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｂｋ）と、これに対応する転写手段（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ及び５Ｂｋ）との間を搬送ベルト１２と共に通過する記録媒体１４上に、順次多重的に転写される。
【００３０】
転写後、像担持体（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｂｋ）上に残存する色トナーは、対応するクリーニング手段（６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ及び６Ｂｋ）により除去される。これにより像担持体（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｂｋ）は、新たな画像形成サイクルの反復のために、再び帯電手段（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ及び２Ｂｋ）による帯電を受ける。
【００３１】
他方、前記搬送路に沿って各作像ユニット（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｂｋ）を経ることにより、記録媒体１４上に多重的に転写されたカラー画像は、定着装置１１によって記録媒体１４上に定着される。
【００３２】
図２は、図１に示した本発明に係る定着装置１１を拡大して示す。定着装置１１は、加熱定着方式であり、定着ローラ１５と、加圧ローラ１６と、加熱ローラ１７とを備え、定着ローラ１５及び加熱ローラ１７を巡って定着ベルト１８が張架されている。加圧ローラ１６及び加熱ローラ１７の内方には、従来におけると同様な加熱源(ハロゲンヒータ)１９、２０がそれぞれ配置されている。また、加圧ローラ１６及び加熱ローラ１７には、各ローラ１６、１７の外表面温度を検出する温度センサ２１、２２がそれぞれ配置されており、該温度センサからの検出信号によって、各外表面温度を適正に維持すべく従来におけると同様に、各ローラ１６、１７内の加熱源１９、２０への電力供給が制御されている。
【００３３】
加圧ローラ１６は、未定着トナーｓで形成されたカラー画像が転写された記録媒体１４を定着ベルト１８を介して定着ローラ１５に押圧すべく、図示しない付勢手段で定着ローラ１５に向けて押圧されている。定着ベルト１８には、従来におけると同様なテンションローラ２３により適正なテンション力Ｆが付加されている。また、定着ベルト１８の表面にオフセット付着したトナーｓを除去するクリーニングローラ２４が定着ベルト１８に係合可能に配置されている。
【００３４】
トナーｓが付着する記録媒体１４の表面に当接する定着ベルト１８の表面には、図示しないがフッ素樹脂等からなる離型層が形成されている。必要に応じて、定着装置１１に従来におけると同様な分離爪を設けることができる。この分離爪は、トナーｓを定着した記録媒体１４が定着装置１１から排出されるとき、この記録媒体１４が定着ベルト１８に巻付くことを防止すべく、記録媒体１４を定着ベルト１８から強制的に剥離するために通紙下流側で定着ベルト１８の表面に当接する。これにより記録媒体１４の定着ベルト１８への巻き付きにより生じるいわゆるジャムの発生を確実に防止することができる。
【００３５】
この熱ローラ方式に用いられる定着装置１１は、定着ローラ１５及び加圧ローラ１６によって該両ローラ間に規定されるニップ部で、定着ベルト１８を介して、トナーｓを記録媒体１４上に加熱、加圧し、この加熱、加圧によって記録媒体１４上にトナーｓが融着し、これによりトナー画像が記録媒体１４に定着される。
【００３６】
本発明に係る加熱ローラ１７は、図３に示すように、金属円筒体を有するローラ芯金１７ａと、該ローラ芯金の外表面に設けられた樹脂層（図示せず）とを備える。ローラ芯金１７ａは、その両端の支持部２５ａで、軸受２５を介して図示しない支持枠体に回転可能に支持されており、これにより加熱ローラ１７は該加熱ローラを巡る定着ベルト１８の循環に応じて回転する。
【００３７】
ローラ芯金１７ａの内周面には、それぞれが周方向に連続する複数の環状の周回凸部２６がローラ芯金１７ａに一体的に形成されている。周回凸部２６は、ローラ芯金１７ａの軸線方向に沿って設定された加熱ローラ１７の通紙領域Ｌ内で、前記軸線方向へ互いに間隔をおきかつ前記軸線を横切る中央横断面Ｐに関して対称的となるように配置されており、これにより周回凸部２６はローラ芯金１７ａの軸線方向へ前記通紙領域Ｌ内で左右均等に振り分けられて配置されている。
【００３８】
具体的には、ローラ芯金１７ａはマンガン系アルミニゥム合金からなり、ローラ芯金１７ａの軸受２５で支持される両端の支持部２５ａを除く概略形状は、外径３０ｍｍ、長さ３５０ｍｍ、肉厚０．３ｍｍである。
【００３９】
この実施の形態においては、マンガン系アルミニゥム合金材料は、住友軽金属株式会社製の商品名“ＣＭ１０”材を用いている。このマンガン系アルミニゥム合金は、高温域での耐クリープ特性に富んだ材料であり、ローラ芯金１７ａの強度を向上することが可能となっている。
【００４０】
加熱ローラ１７の通紙領域Ｌが３２０ｍｍ程度（一般的な領域）である場合、周回凸部２６は、図示の例では、ローラ芯金１７ａの中央部（通紙領域Ｌ内の中央２００ｍｍ幅内）領域で、中央から左右に均等に振り分けて、全９本が形成されている。
【００４１】
各周回凸部２６の断面形状は、図４（Ａ）に示すように、半円形状を呈しており、ローラ芯金１７ａの内周面からの突出量Ｈが０．１〜０．２ｍｍ、幅Ｗが１ｍｍ〜２ｍｍに設定されている。なお、周回凸部１７ａの断面形状は、図４（Ｂ）に示すような矩形状あるいは図４（Ｃ）に示すような山型（先端幅Ｗ′、基部幅ｗを有する台形）状等、適宜選択することができ、半円形状に限定されるものではない。
【００４２】
ところで、この周回凸部１７ａを形成するにあたって、従来ではその断面形状および配置等には有効な設定手法が無く、断片的な比較実験により行うしかなく、現実的でないという問題があった。
【００４３】
これに対して、本実施の形態では実際の複写機等の仕様に合致した断面形状および配置を容易に設定することが可能となっている。具体的には、実際の複写機等の仕様である複写速度（１分間当たりの複写、印刷枚数）および使用するトナ−ｓの溶融温度、熱源１９、２０として使用されるハロゲンヒータ等の発熱性能等によって、必要なニップ幅、定着ベルト１８の仕様を設定している。また、定着ベルト１８の伝熱特性やテンション力Ｆから加熱ローラ１７のローラ芯金１７ａの仕様が設定される。
【００４４】
より具体的には、トナー定着に必要な温度まで定着ベルト１８を加熱、伝熱させるために加熱ローラ１７を昇温させる際に要する時間（立上り時間）に対応する昇温速度Ｖを導き、この昇温速度Ｖ及びローラ芯金１７ａの熱容量（＝体積ｘ比熱）から立上り時間を満足するローラ芯金１７ａの肉厚ｔを計算する。
【００４５】
図５は、ローラ芯金１７ａの肉厚ｔを０．１５〜０．６ｍｍとした場合の立上り時間の比較結果を示すグラフである。この図５のグラフの縦軸は立上り時間[秒]、その横軸は肉厚[ｍｍ]をそれぞれ示し、肉厚と立ち上がり時間との関係がプロットされている。
【００４６】
このグラフの結果から、０．６ｍｍの肉厚ｔを有する図１０（Ｂ）に示したような従来の加熱ローラ５では立上り時間が７４秒を要するのに対して、この肉厚ｔよりも小さな肉厚の本発明に係るローラ芯金１７ａを用いた加熱ローラでは立上り時間が短縮されている。
【００４７】
しかしながら、これらの肉厚ｔでは、前述した芯金の剛性が低下し、図６のグラフに示すような大きな変形が生じる。図６のグラフの縦軸は変形量[ｍｍ]、その横軸は肉厚[ｍｍ]をそれぞれ示し、変形量と肉厚との関係が特性線として示されている。定着装置１１として必要な加熱ローラ１７の変形量の許容値から、ローラ芯金１７ａに必要な肉厚ｔはこの場合０．３ｍｍ以上となる。薄肉化によって許容量を超える変形量が生じるのは、ローラ芯金１７ａの肉厚ｔの薄肉化によってその剛性が低下し、上述した反りや潰れ等を伴うローラ芯金１７ａの変形が生じ易いことに因る。なお、実際にはローラ芯金１７ａの変形は、その回転中心軸の中心線のたわみ（反り）と断面方向のつぶれの合成からなる。
【００４８】
次表１は、本発明に係るローラ芯金１７ａと従来の加熱ローラ５との比較を示し、本発明のローラ芯金１７ａ（いずれも肉厚ｔは０．３ｍｍ）について、その内周面に一体的に形成されかつ記録媒体１４の通紙領域Ｌに対応して通紙領域Ｌ以下の範囲で左右に均等振り分けられた周回凸部２６の突出量Ｈが０．１〜０．５ｍｍとした場合の変形量と、肉厚ｔが０．６ｍｍの従来のローラ芯金５の変形量との比較を示す。
【００４９】
【表１】
2005338623.tif 000003
【００５０】
この表１による比較の結果、周回凸部２６を設けることで補強効果が得られ、且つ、周回凸部２６の突出量Ｈが大きいほど補強効果を得られることが判明した。
【００５１】
これらの結果から周回凸部２６の突出量Ｈ、ローラ芯金１７ａの軸線方向に沿って配置する周回凸部２６の本数の合計から熱容量を再検討することで、所望の仕様を設定することができる。
【００５２】
次に、ローラ芯金１７ａの形成方法を図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に沿って説明する。先ず、図７（Ａ）に示すように、マンガン系アルミニウム合金から成る金属円筒体４０１を形成する。この金属円筒体４０１はその軸線方向に一様な口径及び外径を有し、その両端には図３に示した軸受２５に支持される支持部２５ａが形成されている。金属円筒体４０１の肉厚は、ローラ芯金１７ａの肉厚ｔ及び周回凸部２６の形成による突出量Ｈを考慮し、少なくとも、これら肉厚ｔと突出量Ｈとを加算した厚さ以上とされる。
【００５３】
次に、図７(Ｂ)に示すように金属円筒体４０１をＮＣ旋盤（図示せず）に固定した状態で、このＮＣ旋盤の刃物台に固定された絞り工具４０２（ローラ工具）を回転させながら、絞り工具４０２を金属円筒体４０１の外周面に押接する。
【００５４】
この際の絞り工具４０２による金属円筒体４０１ヘの押接位置は、周回凸部２６の位置と一致する外周面であり、これにより金属円筒体４０１の外周面が凹陥されることにより、周回凹部２７が形成されると同時に、金属円筒体４０１の内周面に周回凸部２６が突出して該周回凸部が形成される。また、同様の絞り加工(スピニング加工)作業を金属円筒体４０１の軸線方向の所定の複数位置(周回凸部２６の配置本数分)で繰り返して行う。
【００５５】
この絞り加工では、金属円筒体４０１の肉厚を１．２ｍｍとし、押接による凹陥深さすなわち周回凹部２７の深さを０．６ｍｍとすることで周回凸部２６の突出量Ｈが所定の０．５ｍｍとなった。この時の絞り工具４０２の主軸回転数は１０００ｒｐｍで、押接時の押込み速度をφ０．１ｍｍ／ｒｅｖとし、絞り工具４０２にはローラ状の工具をシャンクに設けた軸受によって回転機構を有するものを用いた。
【００５６】
また、周回凸部２６を形成するための（金属円筒体４０１を凹陥させて周回凹部２７を形成するための）ローラ工具４０２の加工部すなわち先端４０３の幅寸法形状は、図８(Ａ)に示すような形状とするのが望ましい。これは、所望の周回凸部２６の断面形状に形成するために必要で、先端４０３の幅ｗは周回凹部２７の幅すなわち周回凸部２６の幅Ｗの１／３〜１／１倍である。
【００５７】
この関係を満たすことで適正な断面形状を得ることが可能となる。また、図８(Ｂ)に示すように、加工部４０３の突出量ｈが、所望の周回凸部２６の突出量Ｈの１．０〜１．５倍となるように、加工部４０３を段差部から突出させることによって金属円筒体４０１ヘの押込み量を抑制することができ、且つ、押込み時の“振れ”を防止することもできるので円周方向に均一な周回凸部２６を形成することができる。
【００５８】
前記した絞り加工によって、金属円筒体４０１の軸線方向に沿って設定される通紙領域内に、前記軸線方向へ互いに間隔をおいて該軸線を横切る中央横断面Ｐ（図３参照）に関して対称的に配置され、それぞれが周方向へ伸長する複数の周回凸部２６が金属円筒体４０１すなわちローラ芯金１７ａに一体に形成されるように、金属円筒体４０１の外周面に該外周面を陥没させる複数の周回凹部２７を形成する。
【００５９】
この周回凹部２７の形成後、図７(Ｃ)に示すように、切削バイト(ダイヤモンドバイト)４０４を金属円筒体４０１の軸線方向に沿って移動させることによって、この金属円筒体４０１の外周面を数回切削して凹陥すなわち周回凹部２７を除去する。これにより、図７(Ｄ)に示すように、軸線方向へ一様な外径および所定の相当肉厚ｔのローラ芯金１７ａが形成される。
【００６０】
このように、金属円筒体４０１からローラ芯金１７ａを形成するにあたり、ローラ工具として汎用的な加工機であるＮＣ旋盤を用いて加工することができるので、専用機を導入する必要が無く、また、繰り返し精度についても安定した製造が可能である。
【００６１】
〈実施の形態２〉
次に、本発明の定着装置の実施の形態２を以下に示す。この実施の形態２において、図２で示した実施の形態１に示した定着装置１１の加熱ローラ１７以外の構成は同一であるため、実施の形態２の加熱ローラ４１について説明し、該加熱ローラ以外の定着装置の全体的な図示(一部援用開示)および説明は省略する。
【００６２】
実施の形態２では、ローラ芯金１７ａのための金属円筒体４０１への前記したと同様な絞り加工により、金属円筒体４０１の軸線方向に沿って設定される通紙領域内に、前記軸線方向へ互いに間隔をおいて該軸線を横切る中央横断面Ｐ（図３参照）に関して対称的に配置されそれぞれが周方向へ伸長する複数の周回凸部４６が金属円筒体４０１すなわちローラ芯金４１ａに一体に形成されるように、金属円筒体４０１の外周面に該外周面を陥没させる複数の周回凹部４７を形成する。
【００６３】
その後、図７(Ｃ)に示したと同様な切削バイト４０４を用いた外径切削時にローラ芯金４１ａの外径が、その軸線方向へ沿って中央部から両端へ向けて漸減するように切削加工し、図９(Ａ)に示すようにローラ芯金４１ａの外周面が軸線方向に沿った断面で見て逆クラウン形状となるように形成される。形成後の形状を図９(Ｂ)に示す。
【００６４】
図９(Ｂ)において、逆クラウン形状に形成されたローラ芯金４１ａで構成される加熱ローラ４１は、加熱ローラ１７と同様に、金属円筒体のローラ芯金４１ａと、ローラ芯金４１ａの外表面に設けられた図示しない樹脂層とを備える。
【００６５】
ローラ芯金４１ａの内周面には、記録媒体１４の通紙領域Ｌに対応する加熱ローラ４１の通紙領域Ｌ以内の範囲に、前記したと同様な中央横断面Ｐに関して軸線方向へ左右に均等振り分けられた複数の前記したと同様な周回凸部２６がローラ芯金４１ａに一体に形成されている。
【００６６】
具体的には、ローラ芯金４１ａの概略形状は、アルミニゥム合金からなる薄肉円筒管で、その外径は３０ｍｍ、長さは３６０ｍｍ、肉厚ｔは０．３ｍｍである。
【００６７】
また、加熱ローラ４１の通紙領域Ｌは、通常３２０ｍｍ程度であり、このローラ芯金４１ａの内周面に左右に均等振り分けで中央部の３２０ｍｍ幅の範囲に、９本の周回凸部４６が形成されている。この周回凸部４６を形成するにあたっての肉厚ｔ、突出量Ｈ、幅Ｗ、間隔等の条件は実施の形態１と同様である。
【００６８】
ローラ芯金４１ａによれば、中央部が膨れた太鼓形状すなわち逆クラウン形状の加熱ローラを容易に形成することができる。この逆クラウン形状の加熱ローラ４１を用いることにより、該加熱ローラに反りなどの変形が発生することをより効果的に抑制し、この変形に起因する定着ベルトの加熱ローラからの浮きを抑制し、記録媒体に“シワ”や“ヨリ”が生じることをより確実に防止することができる。
【００６９】
また、本発明によれば、前記したように加熱ローラ１７、４１の周回凸部２６、４６の突出量Ｈと口ーラ芯金１７ａ、４１ａの肉厚ｔとの関係が明白となったこと、さらに周回凸部２６、４６の形状(突出量Ｈ及び幅Ｗ)とローラ芯金１７ａ、４１ａ全体の熱容量との関係が明白となったことから、多種多様な記録紙サイズやマシンスペックに対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る画像形成装置を示す模式図である。
【図２】本発明に係る定着装置を示す断面図である。
【図３】図２の線III−IIIに沿って得られた本発明に係る加熱ローラの実施の形態１を示す断面図である。
【図４】図４は本発明に係る加熱ローラの周回凸部を拡大して示し、図４（Ａ）は図３に示した加熱ローラの周回凸部の断面を拡大して示す断面図であり、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）はそれぞれ他の変形例を示す図４（Ａ）と同様な図面である。
【図５】本発明に係る実施の形態１のローラ芯金の肉厚ｔと、立上り時間との関係を示す測定結果のグラフである。
【図６】本発明に係る実施の形態１のローラ芯金の肉厚ｔと、ローラ芯金の変形量との関係を示すグラフ図である。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は本発明に係る実施の形態１のローラ芯金の形成方法を時系列で示す説明図である。
【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、本発明に係るローラ芯金の形成に用いる工具の先端形状とこれにより形成される周回凸部の幅寸法および突出量との関係をそれぞれ示す説明図である。
【図９】図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は本発明に係る実施の形態２のローラ芯金の形成方法を時系列で示す説明図である。
【図１０】図１０は従来技術を示し、図１０（Ａ）は従来の定着装置の断面図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）に示した線X-Xに沿って得られた加熱ローラの断面図であり、図１０（Ｃ）はローラ芯金の剛性低下によるたわみ変形を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  画像形成装置
１１  定着装置
１４  記録媒体
１５  定着ローラ
１６  加圧ローラ
１７ａ、４１ａ  ローラ芯金
１７  加熱ローラ
１８  定着ベルト
２０  加熱源
２６、４６  周回凸部
２７、４７  周回凹部
４０１  金属円筒体
４０２  加工工具（絞り工具）
４０３  加工部
４０４  切削バイト
【図１】
2005338623.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005338623.tif 000007
【図５】
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【図６】
2005338623.tif 000009
【図７】
2005338623.tif 000010
【図８】
2005338623.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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