(57)【要約】      （修正有）【課題】加圧ローラの回転時に発生する応力集中による、弾性層自体の破壊を抑制する。【解決手段】芯金１の外周に設けた弾性層２において、弾性層２の芯金１近傍における許容伸び率が、弾性層２の外周近傍の許容伸び率よりも高くなるよう加圧ローラ４を構成し、加圧ローラ４と定着ベルトでニップ部を形成した定着装置において定着動作を行う際、加圧ローラ４の表面に定着ベルトとの接触による抵抗が発生した状態で、加圧ローラ４が回転する。この際、弾性層２に応力集中が発生し、この応力集中は弾性層２に伸びを発生させる力として作用することになる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金の外周に弾性層を設けた加圧ローラであり、該弾性層の芯金近傍における許容伸び率は、該弾性層の外周近傍の許容伸び率よりも高いことを特徴とする加圧ローラ。
【請求項２】
該弾性層は、少なくとも２層を有する複層構造となっており、該芯金に接触する層である最内周側弾性層が、他の層より許容伸び率が高いことを特徴とする、請求項１に記載の加圧ローラ。
【請求項３】
該複層構造の弾性層において、該最内周側弾性層がソリッド層であり、それ以外の層がスポンジ層となっていることを特徴とする、請求項２に記載の加圧ローラ。
【請求項４】
該複層構造の弾性層において、該最内周側弾性層の肉厚が、弾性層全体の肉厚の５０％未満であることを特徴とする、請求項２または３に記載の加圧ローラ。
【請求項５】
該複層構造の弾性層において、該最内周側弾性層の表面に凸部が設けられていることを特徴とする、請求項２〜４の何れか一項に記載の加圧ローラ。
【請求項６】
該凸部は、加圧ローラの軸方向に直交しない方向に連続的に設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の加圧ローラ。
【請求項７】
該凸部は、加圧ローラの軸方向に平行な方向に連続的に設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の加圧ローラ。
【請求項８】
該凸部が、該最内周側弾性層の表面上に、円周状に複数個並列して設けられていることを特徴とする、請求項７に記載の加圧ローラ。
【請求項９】
該凸部の個数は、３または４の倍数であることを特徴とする、請求項８に記載の加圧ローラ。
【請求項１０】
該凸部の個数は、該芯金の外径に円周率を乗じた値を、該凸部の幅で除した値以下であることを特徴とする、請求項８または９に記載の加圧ローラ。
【請求項１１】
該最内周側弾性層の肉厚と該凸部の高さの合計が、弾性層２全体の肉厚の５０％未満であることを特徴とする、請求項５〜１０の何れか一項に記載の加圧ローラ。
【請求項１２】
該複層構造の弾性層において、該最内周側弾性層は、芯金上に弾性材料で形成された管状体を被覆することで形成されていることを特徴とする、請求項２〜１１の何れか一項に記載の加圧ローラ。
【請求項１３】
該弾性層は、外周側から内周側に向かって許容伸び率が高くなるよう、厚さ方向に許容伸び率の傾斜が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の加圧ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、ファクシミリ、あるいはプリンタ等の画像形成装置において、転写紙などの転写材上に転写されたトナー画像を加熱により定着する定着部に用いられる加圧ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
トナー像を定着する定着装置として、ヒータを内蔵した加熱ローラ（ヒートローラ）と定着ローラ、これらのローラに張架されるエンドレスの定着ベルト、及び加圧ローラからなるベルト定着方式の装置が、ウォーミングアップ時間の短縮、並びに省エネの観点から、盛んに使用されるようになって来ている。
さらに、動作速度の高速化への要求も以前にもまして、強くなってきている。
これらの要求に対応する為には、定着ベルトと加圧ローラとにより形成されるニップ部の幅を大きくすることが必要となる。
【０００３】
通常、ニップ幅を大きくする方法として、加圧ローラを構成する弾性層の硬度を低くする方法が取られている。弾性層の硬度を低くするための方法としては、弾性層を低硬度の材料で形成する、弾性層をスポンジ状に形成するといった方法が知られている。
【０００４】
弾性層をスポンジ状に形成する方法として、特許文献１、２に記載のものなどが知られている。
特許文献１では、芯金の外周に発泡性シリコーンゴム等の弾性体を単体で押出成型後、加硫・熱処理して発泡性シリコーンゴムを発泡させて発泡ゴム被覆層を形成する方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２では、あらかじめ作成した発泡シリコーンゴムからなるチューブを芯金上に接着剤等を用いて被覆する方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、このようなスポンジ状の弾性層は、弾性材料が網目状に形成された構造であるため、強い力が作用した際に網目状構造が破壊されやすく、強度の面では好ましくない構造である。
特に、定着装置の動作時には、加圧ローラの表面に定着ベルトとの接触抵抗が発生した状態で加圧ローラが回転するため、加圧ローラの回転時には最も変形が起きやすく、かつ多数の空孔を有するスポンジ状弾性層に図１に示したような応力集中が発生し、その網目状構造が徐々に破壊されていき、最終的に弾性層自体が破壊されてしまう事態もある。この応力集中は加圧ローラの回転軸に近いほど大きくなるため、特に弾性層の芯金近傍で破壊が起きやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平２−１１９６６２号公報
【特許文献２】特開平８−２１１７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、加圧ローラの回転時に発生する応力集中による、弾性層の破壊を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、弾性層の破壊を抑制する方法を鋭意検討した結果、加圧ローラの回転時に発生する応力集中によって弾性層に伸びが発生し、弾性層が許容できる範囲を越える伸びが発生した際に弾性層の破壊が進行することを突き止め、応力集中が強く発生する芯金近傍における弾性層の許容伸び率を弾性層の外周側より高くすることで、上記の課題を解決するに至った。
【００１０】
本発明は、定着装置に使用される、芯金の外周に弾性層を設けた加圧ローラであって、弾性層の芯金近傍における許容伸び率は、弾性層の外周近傍の許容伸び率よりも高いことを特徴とする。
【００１１】
本発明の具体的な構造の１つの例は、弾性層は少なくとも２層を有する複層構造となっており、芯金に接触する層の許容伸び率を最も高くする。
【００１２】
本発明の具体的な構造の他の例は、弾性層は、外周側から内周側に向かって許容伸び率が高くなるよう、厚さ方向に許容伸び率の傾斜が設けられている。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成を採る本発明によれば、以下のような顕著な作用・効果が奏される。
（ａ）強い応力集中が発生する芯金近傍の弾性層の許容伸び率を大きくすることで、伸びに起因する弾性層の破壊が抑制される。
（ｂ）芯金近傍以外の弾性層は応力集中の発生が弱いため、許容伸び率が小さい構成を採用することができ、芯金近傍以外の弾性層を調整することで、所望する加圧ローラの性能が得られる。
（ｃ）芯金近傍の弾性層は、芯金上に別途作成した管状体を被覆するという形で設けることができ、管状体の表面に凸部を設けることにより、弾性層の破壊抑制効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】加圧ローラに発生する応力集中の概念図である
【図２】本発明の加圧ローラの基本的構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明の加圧ローラの基本的構成を示す横断面図である。
【図４】最内周側弾性層に凸部を設けた場合の横断面図である。
【図５】好ましい凸部の設け方の一例である。
【図６】好ましい凸部の設け方のその他の例である
【図７】凸部の幅と高さを示した図である。
【図８】凸部の形状の例である。
【図９】本発明の加圧ローラのその他の変形例を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明について図２、３を参照しながら説明する。
図２及び図３では、本発明の加圧ローラ４の一例を示し、１は芯金、２は芯金１の外周に設けられた弾性層、３は弾性層２の外周に設けられた離型層である。
図２、３においては、弾性層２は内周側弾性層２ａと外周側弾性層２ｂの２層構造となっている。
【００１６】
本発明の最大の特徴は、芯金１上に設けた弾性層２において、弾性層２の芯金１近傍における許容伸び率を、弾性層２の外周近傍の許容伸び率よりも高くしたことである。
【００１７】
本発明において、許容伸び率とは、所定の力で弾性層の試験片を伸ばした際に、試験片の元の長さに対して、試験片が破断することなく伸びることができる長さのことを指し、ゴム材料における破断伸びに相当する値である。
【００１８】
加圧ローラ４と定着ベルトでニップ部を形成した定着装置において定着動作を行う際、加圧ローラ４の表面に定着ベルトとの接触による抵抗が発生した状態で、加圧ローラ４が回転する。この際、弾性層２に応力集中が発生し、この応力集中は弾性層２に伸びを発生させる力として作用することになる。
この応力集中は芯金１に近づくほど、言い換えると、加圧ローラ４の回転軸からの半径方向の距離が短いほど大きくなる。この応力集中によって弾性層２が伸び、弾性層２が許容できる伸びを越えると、弾性層２の部分的な破壊が始まる。この破壊が進行すると。状況によっては弾性層２全体が破壊される事態に至ることもある。
【００１９】
このため、弾性層２の芯金１近傍における許容伸び率を、弾性層２の外周近傍の許容伸び率よりも高くすることで、弾性層２において最も破壊されやすい部分における応力集中への耐久性が高まり、結果として弾性層２の破壊を抑制することができる。
【００２０】
弾性層２の外周近傍は、加圧ローラ４の使用に不都合が生じない範囲において、許容伸び率が小さい構成を採用することができるので、所望する加圧ローラ４の特性によって、弾性層２の外周近傍はその状態、特性を種々選択することができる。
【００２１】
弾性層２の芯金１近傍における許容伸び率を、弾性層２の外周近傍の許容伸び率よりも高くする方法は複数存在するが、弾性層２を複層構造として、芯金１に接触する層の許容伸び率を最も高くするのが簡便な方法である。
図２及び３では、弾性層２を内周側弾性層２ａと外周側弾性層２ｂの２層構造とし、内周側弾性層２ａの許容伸び率を外周側弾性層２ｂよりも高くしている。
【００２２】
複層構造は２層構造に限定されるものではなく、所望する加圧ローラ４の特性によって、３層構造、４層構造・・・と、さらなる複層構造にしても良い。
３層以上の複層構造の場合も、芯金１に接触する層（最内周側弾性層）の許容伸び率が最も高くするよう構成する。
図２、３においては内周側弾性層２ａが最内周側弾性層２ａである。
【００２３】
弾性層２を複層構造とする場合は、最内周側弾性層２ａをソリッド層、それ以外の層をスポンジ層とすることで、最内周側弾性層２ａの許容伸び率を最も高くすることができる。ソリッド層は材料が密に充填されているため、伸びが起きる前に破壊されてしまう網目状構造を有するスポンジ層より、高い許容伸び率を有する。
一方、スポンジ層はソリッド層より硬度を低く設定できるため、ニップ幅の確保に寄与できる。
【００２４】
弾性層２を複層構造とする際に、ソリッド層とスポンジ層の違いによって各層の許容伸び率を変化させる場合、同じ材料で許容伸び率を変化させることができる。
すなわち、各層を同じ材料で形成することができるので、各層間を接着、あるいは融着といった手段で固定する際に高い固定強度を得ることができ、この点においても最内周側弾性層２ａをソリッド層、それ以外の層をスポンジ層とする構造は好ましい構造である。
【００２５】
弾性層２を複層構造とする際に、各層の許容伸び率を変化させる方法は、ソリッド層とスポンジ層の違いによって変化させる方法の他、材料選択によって変化させる方法、添加剤によって変化させる方法などを使用しても良い。
【００２６】
また、弾性層２を複層構造とする際は、最内周側弾性層２ａの肉厚を、弾性層２全体の肉厚の５０％未満とするのが好ましい。この構造にすることによって、弾性層２の外周側に位置する層の厚さが最内周側弾性層２ａの肉厚より厚くなり、加圧ローラ４の特性は、弾性層２の外周側に位置する層によって発現する特性が支配的になる。
最内周側弾性層２ａは、高い許容伸び率に基づく弾性層２の破壊抑制が主目的であるため、この目的に寄与しない特性は、加圧ローラ４の特性として発現しにくいように構成するのが好ましい。
【００２７】
具体的には、最内周側弾性層２ａの肉厚は０．１〜５ｍｍ、弾性層２を構成する最内周側弾性層２ａ以外の層の肉厚の合計を６ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００２８】
加えて、弾性層２を複層構造とする際は、図４に示したように、最内周側弾性層２ａの表面に凸部５を設けることが好ましい。この構成により、最内周側弾性層２ａとこれに接触する層（図４においては外周側弾性層２ｂ）の境界における、応力集中への耐久性を高めることができる。
【００２９】
最内周側弾性層２ａと外周側弾性層２ｂの境界は、芯金１に近い距離にあり、最内周側弾性層２ａより小さいとは言え境界付近には加圧ローラ４の回転時に強い応力集中が発生し、許容伸び率が小さい外周側弾性層２ｂが破壊される恐れもある。
凸部５を設けることで、加圧ローラ４を製造した際に、凸部５に挟まれた隙間は外周側弾性層２ｂによって埋められ、最内周側弾性層２ａと外周側弾性層２ｂの境界は略凸凹状となる。
この凸凹状の境界においては、強い応力集中が発生した場合、応力によって凸部５が倒れるように変形する。凸部５は許容伸び率が高いため、変形が起きても破壊されることはなく、凸凹状の境界に発生する応力集中を分散させる機能を果たす。このため、外周側弾性層２ｂへの応力集中による負荷が減少し、結果として境界付近における外周側弾性層２ｂの破壊を抑制することができる。
【００３０】
加えて、凸部５を設けることにより、定着動作時における加圧ローラ４の凹みが回復する速度を速める効果も存在する。
加圧ローラ４と定着ベルトでニップ部を形成する場合、定着ベルトと接触している部分の加圧ローラ４の表面は凹む一方、定着ベルトと接触していない部分の加圧ローラ４の表面は、加圧ローラ４の横断面図を見た時に元の円形になっているのが好ましい。
加圧ローラ４の表面が凹んだ際に、外周側弾性層２ｂの変形に伴って、最内周側弾性層２ａに設けた凸部５は倒れるように変形するが、加圧ローラ４の表面を凹ます力が無くなると、元の凸型に立ち上がろうとするため、この凸部５が立ち上がる力によって外周側弾性層２ｂの元の形状への回復が促進される。従って、凸部５の存在によって、加圧ローラ４の凹みが回復する速度が速まる。
【００３１】
この凸部５による、加圧ローラ４の凹み回復速度の向上効果は、最内周側弾性層２ａがソリッド層、外周側弾性層２ｂがスポンジ層となっている時に、特に有効な効果である。
凸部５が立ち上がる速さは、最内周側弾性層２ａの反発弾性率が高いと速く、また、加圧ローラ４の凹み回復速度は外周側弾性層２ｂの反発弾性率が低いと遅くなる。
材料が同じ場合、ソリッド層は反発弾性率が高く、スポンジ層は反発弾性率が低くなるため、スポンジ層に起因する加圧ローラ４の凹み回復速度の遅さを、ソリッド層によって形成された凸部５が立ち上がる速さで補うことができ、スポンジ層を使用する場合の課題の一つである凹み回復速度の遅さを改善する効果が得られる。
【００３２】
弾性層２に発生する応力集中は、図１に示したように、主に加圧ローラ４の軸方向（長さ方向）に直交する方向に発生し、弾性層２の伸びもこの方向に発生するため、凸部５は加圧ローラ４の軸方向に直交しない方向に連続的に設けるのが好ましい。
一例としては、図５に示したような、加圧ローラ４の軸方向に沿って一直線状に延びた凸部５が、最内周側弾性層２ａの外周面に、円周方向に複数並ぶよう設けられた構成、すなわち、加圧ローラ４の横断面図を見た時に、最内周側弾性層２ａの外周が平歯車状の形状となるような構成が挙げられる。
【００３３】
このような、最内周側弾性層２ａの外周面に、円周方向に複数並ぶよう凸部５を設けた構成にすることで、最内周側弾性層２ａと外周側弾性層２ｂの境界付近において最内周側弾性層２ａと外周側弾性層２ｂが円周方向に交互に現れる。先述の通り、弾性層２に発生する応力集中は、主に加圧ローラ４の軸方向に直交する方向に発生するが、最内周側弾性層２ａと外周側弾性層２ｂが円周方向に交互に存在することにより、外周側弾性層２ｂのみでは吸収が困難な応力集中の一部が、許容伸び率が高い最内周側弾性層２ａが倒れるように変形することで吸収され、外周側弾性層２ｂに発生する応力集中が分散されることになり、結果として最内周側弾性層２ａと外周側弾性層２ｂの境界付近における外周側弾性層２ｂの破壊抑制効果を得ることができる。
【００３４】
図５では、凸部５は加圧ローラ４の軸方向に沿って一直線状に伸びているが、必ずしも加圧ローラ４の軸方向に沿う必要はなく、例えば図６に示したような、最内周側弾性層２ａの外周面に螺旋状に凸部５を設け、加圧ローラ４の軸方向に対して凸部５が斜めに設けられている構成などにしても良い。
【００３５】
図５に示すように、加圧ローラ４の軸方向に沿って一直線状に伸びた凸部５を、円周方向に複数並べる場合、凸部５の個数は３の倍数、もしくは４の倍数であることが好ましい。
凸部５の個数を３の倍数、もしくは４の倍数とすることで、凸部５を円周方向に均等に設けることが容易にでき、最内周側弾性層２ａに発生する応力集中を外周側弾性層２ｂへ均等に分散させることができる。
【００３６】
凸部５の個数の下限値は、総数を３の倍数とする時は３個、総数を４の倍数とする時は４個である。
凸部５の個数の上限値は、芯金１の外径ｄ［ｍｍ］に円周率πを乗じた値を、凸部５の幅ｗ［ｍｍ］で除した値である。
なお、凸部５の幅ｗは、凸部５の形状に関係なく、凸部５の最大幅を用い、通常は図７に示したように凸部５の底辺の長さを幅ｗとして扱う。
【００３７】
凸部５の形状は所望する破壊抑制効果に応じて、図５、６に示した三角形状の他、図８（Ａ）に示したような半円状、図８（Ｂ）に示したような矩形状、図８（Ｃ）に示した矩形と半円を組み合わせた略楕円状などを適宜選択して使用すれば良い。
【００３８】
凸部５を設ける際は、凸部５を除いた最内周側弾性層２ａの径を、最内周側弾性層２ａの外径、及び外周側弾性層２ｂの内径として扱い、各層の肉厚もこの径を基準に定義する。
【００３９】
凸部５を設ける際は、最内周側弾性層２ａの肉厚と凸部５の高さｈの合計を、弾性層２全体の肉厚の５０％未満とするのが好ましい。
この構造にすることによって、加圧ローラ４の特性は、弾性層２の外周側に位置する層によって発現する特性が支配的になる。
【００４０】
弾性層２を複層構造とする方法の１つとしては、芯金１が挿入された金型を直立させた状態で最内周側弾性層２ａとなる材料を注入し、所定の温度、時間で材料を硬化させ、芯金１の外周に所定の厚さ、高い許容伸び率を有する最内周側弾性層２ａとを形成した後、これを別の金型に挿入し、同様の作業で外周側弾性層２ｂを形成する方法が存在する。
【００４１】
弾性層２を複層構造とする他の方法の１つとしては、予め、最内周側弾性層２ａとなる材料で形成した管状体を準備し、芯金１にこの管状体を被覆したのち、管状体が被覆された芯金１を金型に挿入し、金型を直立させた状態で外周側弾性層２ｂとなる材料を注入し、外周側弾性層２ｂを形成する方法が存在する。
【００４２】
後者の方法は、管状体を押出成型して得ることができるため、製造効率の面で有利な方法である。押出成型では、外周面に凸部５を有する管状体も容易に得ることができるため、最内周側弾性層２ａに凸部５を設ける際にも好ましい方法である。
【００４３】
芯金１の材料としては、アルミニウム、鉄など、本発明のような加圧ローラに広く使用されている芯金材料を適宜選択して使用すれば良い。
【００４４】
弾性層２の材料としては、本発明のような加圧ローラに広く使用されているシリコーンゴムを適宜選択して使用すれば良い。
許容伸び率を高める際はソリッド状に形成し、硬度を下げる場合はスポンジ状に形成すれば良い。その他、材料グレードの変更や、添加剤により、所望する特性に調整すれば良い。
【００４５】
弾性層２をスポンジ状に形成する方法は、（１）ミラブル型シリコーンゴムに加熱発泡剤を混合し、ゴムを架橋させる段階で発泡剤を分解ガス化させ、気泡を発生させてスポンジ化する方法、（２）中空フィラーを使用する方法、（３）水を含有する吸水性ポリマーを液状シリコーンゴムに混合し、水を蒸発させて空洞を形成する方法、（４）水と乳化剤を液状シリコーンゴムに混合し、ゴム中に水を分散させた後、水を蒸発させて空洞を形成する方法、など、従来知られているシリコーンゴムのスポンジ化方法を適宜選択して使用すれば良い。
【００４６】
本発明では必要に応じ、弾性層２の外周に離型層３を設けても良い。離型層３の材料は、フッ素樹脂、シリコーン樹脂など、離型層の材料として知られているものを適宜選択して使用すれば良い。離型層３の形成方法も、チューブ状に成形したものを弾性層２上に被覆する、あるいは液状にしたものを弾性層２上にコーティングするなど、離型層の形成方法として知られているものを適宜選択して使用すれば良い。
なお、図２、３、４、８は離型層３を設けた場合の図である。
【００４７】
本発明においては、芯金１を含めた各層間の固定強度を上げるために、プライマー、ＲＴＶゴム接着剤等を適宜併用しても良い。
【００４８】
以上、弾性層２を複層構造として芯金１に接触する層の許容伸び率を上げた場合について述べたが、その他の方法で芯金１近傍における弾性体の許容伸び率を上げても良く、図９に示すように、弾性層２の外周側から内周側に向かって許容伸び率が高くなるよう、スポンジの発泡状態を制御して、弾性層２の厚さ方向に許容伸び率の傾斜を設ける方法もある。
【実施例】
【００４９】
以下に、本発明を利用した加圧ローラの実施例について述べる。
【００５０】
［実施例１］
芯金１として、長さ２８０ｍｍ、外径１２ｍｍの鉄棒を使用する。
【００５１】
最内周側弾性層２ａとして、未加硫のシリコーンゴムに加硫剤、顔料を所定の量添加したシリコーンゴム材料をソリッド状の管状体に押出成形し、その後、所定の条件にて加熱・加硫して、長さ３５０ｍｍにカットしたものを準備する。
【００５２】
最内周側弾性層２ａには内径φ１１．５ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの管状体の表面に、幅１ｍｍ、高さ０．５ｍｍの矩形部と半径０．５ｍｍの半円部を組み合わせた、合計高さ１ｍｍの略楕円状の凸部５を設けた。
凸部５は加圧ローラの軸方向に沿って一直線状に伸びるように、最内周側弾性層２ａの円周方向に等間隔で設け、数は２４個とした。
【００５３】
略楕円状の凸部５は、最内周側弾性層２ａとなるシリコーンゴム材料をソリッド状の管状体に押出成形する際に、対応する形状の金型を使用することにより、押出成型時に管状体と一体成型して設けた。
【００５４】
芯金１上にＲＴＶゴム接着剤を塗布した後、作成した最内周側弾性層２ａを被覆し、所定の条件にて接着剤を加熱硬化させ、最内周側弾性層２ａの固定を完了した。
【００５５】
最内周側弾性層２ａを固定した芯金１を金型に挿入し、金型を直立させた状態で外周側弾性層２ｂとなる材料を注入する。
外周側弾性層２ｂの材料には、第１の液状シリコーンベースポリマーに乳化剤、水、硬化触媒を添加した第１組成物に、第２の液状シリコーンベースポリマーに乳化剤、水、架橋剤を添加した第２組成物を配合し、攪拌脱泡させた配合材料を使用した。
配合材料を注入後、所定の条件にて加熱・加硫を行い、水を蒸発させて、スポンジ状の外周側弾性層２ｂを形成した。
外周側弾性層２ｂの外径はφ３２ｍｍ、硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃ  ３２度に設定した。すなわち、外周側弾性層２ｂの肉厚は、計算上９．７ｍｍとなる。
【００５６】
さらに、外周側弾性層２ｂ上にＲＴＶゴム接着剤を塗布し、離型層３として肉厚３０μｍ の熱収縮性ＰＦＡチューブを被覆し、所定の条件にて加熱・収縮を行って離型層３の固定を完了し、本発明の加圧ローラを完成させた。
【００５７】
［実施例２］
芯金１、使用するシリコーンゴム、離型層３、製造方法は実施例１と同一のまま、最内周側弾性層２ａ、外周側弾性層２ｂの形状、寸法を以下のように変更した。
【００５８】
最内周側弾性層２ａは内径φ１１．５ｍｍ、肉厚０．３ｍｍの管状体の表面に、幅１．４ｍｍ、高さ０．７ｍｍの直角二等辺三角形状の凸部５を設けた形状とした。
凸部５は加圧ローラの軸方向に沿って一直線状に伸びるように、最内周側弾性層２ａの円周方向に等間隔で設け、数は８個とした。
【００５９】
外周側弾性層２ｂは実施例１と同じく、外径はφ３２ｍｍ、計算上の肉厚は９．７ｍｍとした。
【００６０】
［比較例］
比較例として、実施例１の加圧ローラから最内周側弾性層２ａを割愛し、外径φ１２ｍｍの芯金１上に直接、外周側弾性層２ｂと同じ材料で構成された外径φ３２ｍｍ、肉厚１０ｍｍの弾性層を設けた以外は、実施例１と同様に作成した加圧ローラを準備した。すなわち、比較例の加圧ローラは芯金１の外周に許容伸び率が低いスポンジ状の弾性層が直接設けられた態様となる。
【００６１】
以上のように作成した実施例１、２、及び比較例の加圧ローラの耐久試験を行った。耐久試験の方法は、加圧ローラを１９０℃に加熱し、表面に４２０Ｎの荷重を加えた状態で、１０秒間回転、２秒間回転停止を繰り返し、芯金１と接触する弾性層の内周面付近の時間経過に伴う変化を観察した。回転速度は周速２１０ｍｍ／秒に設定し、試験開始から３００時間まで観察を行った。
【００６２】
芯金１の外周に許容伸び率が低いスポンジ状の弾性層が直接設けられた比較例の加圧ローラについては、試験開始から７５時間経過後に、弾性層の内周面付近に亀裂が発生し、７９時間経過後には弾性層が芯金１から完全に浮いてしまい、加圧ローラとして十分に機能しなくなった。
【００６３】
芯金１の外周に、許容伸び率が高いソリッド状であり、略楕円状の凸部５を２４個備えた最内周側弾性層２ａを設けた実施例１の加圧ローラについては、試験開始から３００時間経過後も最内周側弾性層２ａの内周面付近には目立った変化がなく、許容伸び率が高い最内周側弾性層２ａ、及びその外周に凸部５を設けることで加圧ローラの耐久性が向上することが確認できた。
【００６４】
最内周側弾性層２ａの外周に直角二等辺三角形状の凸部５を８個設けた実施例２の加圧ローラについては、試験開始から２０５時間経過後に、最内周側弾性層２ａの内周面付近に亀裂が発生したが、その後は目立った変化がないまま３００時間が経過した。
【００６５】
実施例２は実施例１と比較して耐久性は劣ると言えるが、凸部５を設けることによる耐久性の向上効果は得られているとともに、加圧ローラとしての機能は充分に維持された。
実施例２の加圧ローラは凸部５の数が少ない分、実施例１より耐久性は劣るが、凸部５間の間隔が広くなるため、外周側弾性層２ｂとなる材料を注入する際、実施例１よりも容易に凸部５の間へ材料を充填でき、製作容易性を維持しつつ耐久性を高めることができる点において優れた態様である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の加圧ローラは、定着装置の加圧ローラとしてだけでなく、定着ローラ、プリンタのローラなど、各種印刷機器のローラとして好適に適用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１      芯金
２      弾性層
２ａ    内周側弾性層（最内周側弾性層）
２ｂ    外周側弾性層
３      離型層
４      加圧ローラ
５      凸部
６      気泡
【図１】
2017207643.tif 000003
【図２】
2017207643.tif 000004
【図３】
2017207643.tif 000005
【図４】
2017207643.tif 000006
【図５】
2017207643.tif 000007
【図６】
2017207643.tif 000008
【図７】
2017207643.tif 000009
【図８】
2017207643.tif 000010
【図９】
2017207643.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月12日(2017.1.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金の外周に弾性層を設けた加圧ローラであって、該弾性層は、少なくとも２層を有する複層構造となっており、該芯金に接触する層である最内周側弾性層が、他の層より許容伸び率が高いとともに、該最内周側弾性層の表面に凸部が設けられていることを特徴とする、加圧ローラ。
【請求項２】
該最内周側弾性層がソリッド層であり、それ以外の層がスポンジ層となっていることを特徴とする、請求項１に記載の加圧ローラ。
【請求項３】
該最内周側弾性層の肉厚が、弾性層全体の肉厚の５０％未満であることを特徴とする、請求項１または２に記載の加圧ローラ。
【請求項４】
該凸部は、加圧ローラの軸方向に直交しない方向に連続的に設けられていることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の加圧ローラ。
【請求項５】
該凸部は、加圧ローラの軸方向に平行な方向に連続的に設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の加圧ローラ。
【請求項６】
該凸部が、該最内周側弾性層の表面上に、円周状に複数個並列して設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の加圧ローラ。
【請求項７】
該凸部の個数は、３または４の倍数であることを特徴とする、請求項６に記載の加圧ローラ。
【請求項８】
該凸部の個数は、該芯金の外径に円周率を乗じた値を、該凸部の幅で除した値以下であることを特徴とする、請求項６または７に記載の加圧ローラ。
【請求項９】
該最内周側弾性層の肉厚と該凸部の高さの合計が、弾性層２全体の肉厚の５０％未満であることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の加圧ローラ。
【請求項１０】
該複層構造の弾性層において、該最内周側弾性層は、芯金上に弾性材料で形成された管状体を被覆することで形成されていることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の加圧ローラ。
【請求項１１】
芯金の外周に弾性層を設けた加圧ローラであって、該弾性層の芯金近傍における許容伸び率は、該弾性層の外周近傍の許容伸び率よりも高いとともに、該弾性層には、外周側から内周側に向かって許容伸び率が高くなるよう、厚さ方向に許容伸び率の傾斜が設けられていることを特徴とする加圧ローラ。
【請求項１２】
該弾性層の外周に、離型層が設けられていることを特徴とする、請求項１〜１１の何れか一項に記載の加圧ローラ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の具体的な構造の１つの例は、弾性層は少なくとも２層を有する複層構造となっており、芯金に接触する層の許容伸び率を最も高くするとともに、芯金に接触する層の表面に凸部が設けられている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
【図１】加圧ローラに発生する応力集中の概念図である
【図２】従来の加圧ローラの構成を示す縦断面図である。
【図３】従来の加圧ローラの構成を示す横断面図である。
【図４】最内周側弾性層に凸部を設けた、本発明の加圧ローラの横断面図である。
【図５】好ましい凸部の設け方の一例である。
【図６】好ましい凸部の設け方のその他の例である
【図７】凸部の幅と高さを示した図である。
【図８】凸部の形状の例である。
【図９】本発明の加圧ローラのその他の変形例を示す横断面図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
以下、本発明について図２〜４を参照しながら説明する。
図２及び図３では、本発明の基礎となる従来の加圧ローラ４の一例を示し、１は芯金、２は芯金１の外周に設けられた弾性層、３は弾性層２の外周に設けられた離型層である。
図２、３においては、弾性層２は内周側弾性層２ａと外周側弾性層２ｂの２層構造となっている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の最大の特徴は、芯金１上に設けた複層構造の弾性層２において、芯金１に接触する弾性層の許容伸び率を、他の弾性層の許容伸び率よりも高くし、芯金１に接触する弾性層の表面に凸部を設けたことである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
加えて、本発明では、図４に示したように、最内周側弾性層２ａの表面に凸部５を設ける。この構成により、最内周側弾性層２ａとこれに接触する層（図４においては外周側弾性層２ｂ）の境界における、応力集中への耐久性を高めることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
後者の方法は、管状体を押出成型して得ることができるため、製造効率の面で有利な方法である。押出成型では、外周面に凸部５を有する管状体も容易に得ることができるため、最内周側弾性層２ａに凸部５を設けるのに好ましい方法でもある。