(57)【要約】      （修正有）【課題】通紙幅に関係なく軸方向で均一な温度分布を容易に得ることができ、かつ剛性を確保すると同時に薄肉化に伴う立ち上り時間の短縮化を実現することができ、加工性並びに汎用性を向上できる加熱ローラ。【解決手段】定着ベルト１４を第１及び第２加熱ローラ２２、２３で構成される加熱ローラと、前記第２加熱ローラ２３より記録材の搬送方向下流側に配置した断熱層を有する小径ローラとのまわりに架け渡し、前記第１加熱ローラ２２はその内周面に軸線方向に沿って設定された通紙領域に対して軸方向に中央部が端部より薄肉となり、該薄肉領域と対応する位置に発光領域を有する熱源８ａを備え、また、前記第２加熱ローラ２３はその内周面に軸線方向に沿って設定された通紙領域に対して軸方向に端部が中央部より薄肉となり、該薄肉領域と対応する位置に発光領域を有する熱源８ｂを備えている定着装置。【選択図】図４
2009251180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を有する加熱ローラを内包した無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記加熱ローラに圧接する加圧ローラと、を有し、前記定着ベルトと前記加圧ローラとのニップ部に未定着トナー像を担持した記録材を通して未定着トナー像の定着を行なう定着装置において、
前記定着ベルトを、第１加熱ローラ及び第２加熱ローラと、前記第２加熱ローラより前記記録材の搬送方向下流側に配置した断熱層を有する小径ローラとのまわりに架け渡し、前記第２加熱ローラが前記第１加熱ローラよりも前記記録材搬送方向の下流側に配置され、前記第１及び第２加熱ローラと前記加圧ローラとによって前記記録材のニップ部を形成し、前記第１加熱ローラはその内周面に軸線方向に沿って設定された通紙領域に対して軸方向に中央部が端部より薄肉となり、該薄肉領域と対応する位置に発光領域を有する熱源を備え、また、前記第２加熱ローラはその内周面に軸線方向に沿って設定された通紙領域に対して軸方向に端部が中央部より薄肉となり、該薄肉領域と対応する位置に発光領域を有する熱源を備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱ローラの前記第１及び第２加熱ローラの基体となる金属円筒管の材料がマンガン系アルミニウム合金であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
トナー像を有する感光体ドラムと前記トナー像を転写する転写ベルトとの間のニップに記録材を通して該記録材上の転写画像を固定させるために定着装置に送って前記転写画像を前記記録材上に定着させる構成を有する画像形成装置において、前記定着装置が請求項１及び２のいずれか１項記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
定着装置の加熱ローラとして用いる加熱ローラを成形する加熱ローラの成形方法において、金属材料を基体とする金属円筒管の表面側を周方向に沿って凹陥させる工程と、前記金属円筒管の内表面に周回凸部を形成する工程と、該周回凸部を前記金属円筒管の軸線方向に沿って設定された通紙領域以下の領域内で形成した後、前記金属円筒管の表面側を切削して凹陥部分を除去して表面均一な薄肉金属円筒管を形成する工程と、を含むことを特徴とする加熱ローラの成形方法。
【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、紙、フィルム等の記録体面上に形成された加熱溶融性トナーからなる画像を加熱して永久固着画像として記録体面上に定着する加熱定着方式の定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置、及び定着装置に用いる加熱ローラの成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、従来から、紙やフィルム等の記録体の一面に形成した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一面上に定着させる加熱定着方式が用いられている。また、このような加熱定着方式でも、ベルト定着方式が熱効率において優れ、しかも安全である等の理由から最も広く使われている。
このベルト定着方式に用いられる定着装置は、２つのローラに挟まれたニップ部にて記録体の一面側（トナーが付着する面）に位置する方にフッ素樹脂等からなる離型層を有する無端状の定着ベルトを介して加熱、加圧させて当該トナーを記録体上に定着させる。
この加熱、加圧させる部分であるニップ部を形成するために、２つのローラのうち、当該定着ベルトを介する側を定着ローラとし、記録体の他面側に位置する方を付勢手段によって定着ローラに向けて付勢された加圧ローラとし、これら２つのローラの圧接部分で記録体をニップして搬送すると同時にこのニップ部分で記録体の一面側に形成された末定着トナー画像を加熱し、記録体の一面上にトナーを定着させる。
【０００３】
また、上記定着ベルトは定着ローラと熱源を内蔵する加熱ローラに張架され、熱源によって加熱された当該加熱ローラを介して、前述の定着に必要な温度まで伝熱される。この加熱ローラの内部に設けられた熱源は、ハロゲンランプやセラミックスヒータ等が軸線方向に沿って設けられている。
【０００４】
さらに、加熱ローラに対応する位置で当接する定着ベルトの表面には温度センサが当接しており、この温度センサ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の電カ供給量が制御されている。また、このような定着装置においては、熱源からの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にはアルミニウム合金を基体としたものが用いられている。
そして、このようなアルミニウム合金を基体とした加熱ローラの一般的な構成としては、円筒状の金属円筒管を基体として形成するとともに、定着ベルトとの空スベリを抑制するためにその基体の外周面にフッ素樹脂等からなる樹脂層を被覆している。
また、当該樹脂層の代わりに基体表面にアルマイト処理、サンドブラスト等の表面処理を施す場合がある。なお、加熱ローラには定着ベルトの搬送によるヨリや蛇行を抑制するために寄り止め部材を具備する場合がある。
このような構成の加熱ローラを成形する場合には、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して金属円筒管とし、さらにその金属円筒管の外周面を切削あるいは研削等により表面を均一化させた後、サンドブラスト処理などによって粗面化、さらにはフッ素樹脂等からなる塗料を塗装した後に焼成させて樹脂層を成膜し、所定の仕上げ処理を行なっていた。
この際、多くの成形方法では、当該金属円筒管の外周面を加工する際には、ダイヤモンドバイトを使用した外径切削加工によって行なわれる。また、この切削加工で同時に金属円筒管を所定の肉厚まで薄肉化している。
【０００５】
他方、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、金属円筒管の薄肉化によって定着可能な温度に達するまでの時間（定着ローラの立ち上り時間、ウォームアップ時間とも称される）を短縮して、複写機等の省電カ化を進めることが望まれ、このため、従来から、種々の提案がなされている（例えば、特許文献１乃至７参照）。
特許文献１には、小サイズ対応の中央配光と端部配光の２対のハロゲンヒータを内蔵した加熱ローラで通紙サイズによってハロゲンヒータを独立制御する技術が開示されている。特許文献２には、定着装置入口に狭域の予熱室を設け、定着前の記録体に予熱させるもので通紙による温度低下を抑制させ得る技術が開示されている。
特許文献３には、簡素な構成の定着装置を得る技術が開示されている。特許文献４には、端部温度上昇の抑制と立ち上り時間の短縮を両立する手段が開示されている。また、特許文献５には、複数のハロゲンヒータを内蔵する過熱ローラが開示されている。
特許文献６には、加熱ローラ内周部に凹凸を設け、かつこの凹凸に対応する領域に発光領域を配置する熱源を設ける技術が開示されている。また、特許文献７には、大きな周長の定着ベルト及び低硬度な弾性層の定着ローラを有する技術が開示されている。
【特許文献１】特許第３４１８４８９号
【特許文献２】特開平９−３４２８３号公報
【特許文献３】特開平９−１２７８１１号公報
【特許文献４】特開平１０−１１５９９３号公報
【特許文献５】特開平１１−２２４６９号公報
【特許文献６】特開２００６−３３７５２１公報
【特許文献７】特開２００６−１１０６１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、２対のヒータを内蔵させるために内径が大きくなり、熱容量が大きくなることで昇温に時間を要するため立ち上り時間が遅くなってしまう。また、特許文献２の技術では、定着装置全体が大きくなってしまう。さらに、予熱室自体の温度制御ができないので雰囲気に左右されてしまい、この技術は立ち上り時間の短縮には何ら関係ない。
特許文献３の技術では、軸線方向に伝熱部材が当接されるため熱容量が大きくなり、やはり立ち上り時間の短縮には何ら関係ない。特許文献４の技術では、面状発熱体を有するが、リング状の電極部材を両端部の内周面に設けることで内部からの放熱を抑制させるものであり、製造コストが高く、暴走時の信頼性が問題視されている。
特許文献５の技術では、加熱ローラは大径／熱容量の大きいものとなり、立ち上り時間を要する。また、加熱ローラは２層構造のために製造方法が複雑となり、かつ加熱された時の熱膨張に差異が生じやすくなり、画像不良を誘引する恐れがある。特許文献６の技術では、内周面に設ける凹凸の形成が複雑、かつ精度確保が困難となりコスト増となってしまう。
【０００７】
特許文献７の技術では、レイアウト上、定着ベルトの周長を大きく、かつ記録体を溶融、圧着させるためのニップ部を形成するために定着ローラは低硬度な弾性層を有する必要がある（一般的に、弾性層を形成する材料はシリコンゴムなどであり、それらは断熱性が高く温まり難い）。そのため、熱容量が大きくなってしまうという課題がある。そこで、かかる課題に対して当該技術に熟練した者達はさらなる省エネ化の要望に応える手段の開発について取り組んできた。
しかしながら、金属円筒管を薄肉化すると芯金剛性が低下して定着ベルトと空スベリやヨリ、蛇行などの搬送不具合の問題が発生する。また、薄肉化していく場合、当該加熱ローラの熱容量自体が小さくなり通紙範囲に対して小サイズ紙（例えば、Ａ３用紙対応機でＡ４縦を通紙した場合）などが連続通紙される場合に蓄熱されないため、通紙外領域は通紙による温度低下がないため通紙部に対して温度が上昇してしまう。
そのため、軸線方向で配光の異なるハロゲンヒータを挿入して軸線方向で独立制御する方式が採られる。しかし、ハロゲンヒータを２本以上内周に挿入するために当該加熱ローラの内径部は大径となり、小径化（熱効率の向上と低熱容量化から）はできず、加熱ローラ自体の熱容量が大きくなり、昇温に時間を要してしまう。このように小サイズ紙対応（端部温度上昇の抑制）と立ち上り時間の短縮（省電力／省エネ化）とは相反する関係にあり、両者を満足する技術が望まれている。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、通紙幅に関係なく軸方向で均一な温度分布を容易に得ることができ、かつ剛性を確保すると同時に薄肉化に伴う立ち上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有する定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、熱源を有する加熱ローラを内包した無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記加熱ローラに圧接する加圧ローラと、を有し、前記定着ベルトと前記加圧ローラとのニップ部に未定着トナー像を担持した記録材を通して未定着トナー像の定着を行なう定着装置において、
前記定着ベルトを、第１加熱ローラ及び第２加熱ローラと、前記第２加熱ローラより前記記録材の搬送方向下流側に配置した断熱層を有する小径ローラとのまわりに架け渡し、前記第２加熱ローラが前記第１加熱ローラよりも前記記録材搬送方向の下流側に配置され、前記第１及び第２加熱ローラと前記加圧ローラとによって前記記録材のニップ部を形成し、前記第１加熱ローラはその内周面に軸線方向に沿って設定された通紙領域に対して軸方向に中央部が端部より薄肉となり、該薄肉領域と対応する位置に発光領域を有する熱源を備え、また、前記第２加熱ローラはその内周面に軸線方向に沿って設定された通紙領域に対して軸方向に端部が中央部より薄肉となり、該薄肉領域と対応する位置に発光領域を有する熱源を備えていることを特徴とする定着装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記加熱ローラの前記第１及び第２加熱ローラの基体となる金属円筒管の材料がマンガン系アルミニウム合金である請求項１記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、トナー像を有する感光体ドラムと前記トナー像を転写する転写ベルトとの間のニップに記録材を通して該記録材上の転写画像を固定させるために定着装置に送って前記転写画像を前記記録材上に定着させる構成を有する画像形成装置において、前記定着装置が請求項１及び２のいずれか１項記載の定着装置である画像形成装置を特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、定着装置の加熱ローラとして用いる加熱ローラを成形する加熱ローラの成形方法において、金属材料を基体とする金属円筒管の表面側を周方向に沿って凹陥させる工程と、前記金属円筒管の内表面に周回凸部を形成する工程と、該周回凸部を前記金属円筒管の軸線方向に沿って設定された通紙領域以下の領域内で形成した後、前記金属円筒管の表面側を切削して凹陥部分を除去して表面均一な薄肉金属円筒管を形成する工程と、を含む加熱ローラの成形方法を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１及び第２加熱ローラは、定着ベルトを所望の温度に昇温させるが、第１加熱ローラには中央部に配光を持つハロゲンヒータを、第２加熱ローラには端部に配光を持つハロゲンヒータを内蔵している。定着ベルトは定着ローラと前述の熱源を内蔵する第１加熱ローラと、さらに前述のニップ部より当該記録材の搬送方向下流側に配置した断熱層を有する小径ローラによって張架されている。
熱源によってそれぞれ加熱された第１、第２加熱ローラを介して、前述の定着に必要な温度まで昇温される。ここで、前述の第１及び第２加熱ローラと加圧ローラとで挟持されたニップ部に対して、第１加熱ローラは記録体の搬送方向上流側に配置され、搬送方向下流側に第２加熱ローラを配置する。ここで、第１及び第２加熱ローラと該加圧ローラとに挟持されたニップ部でトナーを溶融させるに必要な熱量と圧力を加えることで、トナーを記録紙上に定着させる。
さらに、第１及び第２加熱ローラの内周面にはハロゲンヒータの配光と１対となす薄肉部（前述の周回凹凸部）とすることで、ハロゲンヒータからの吸熱効率を高めることが可能となる。さらに昇温に必要のない配光以外の部位は、逆に厚肉となることで当該金属円筒管の剛性低下を抑制できる。
第１及び第２加熱ローラにはアルミニウム合金の薄肉金属円筒管の内周面に軸線方向に沿って設定された通紙領域に対して該通紙領域以下の領域内で前記通紙領域の中心から左右均等に振り分けてされた周回凹部が一体に形成することで、通紙領域に対して通紙サイズに合わせた第１及び第２加熱ローラをそれぞれ分離した形で配置することで２本以上のハロゲンヒータを内蔵する必要がない。
１本のハロゲンヒータを内蔵できる内径で済むことから小径化（＝低熱容量化）することが可能となる。さらに、第１及び第２加熱ローラの内周面にはハロゲンヒータの配光と１対となす薄肉部が形成され、ハロゲンヒータからの吸熱効率を高めることが可能となる。
さらに昇温に必要のない配光以外の部位は、逆に厚肉となることでローラ芯金の剛性低下を抑制できる。このような本発明の加熱ローラによれば、熱容量を小さくして立ち上り時間を短縮した剛性の高いローラ芯金を容易に加工することができる。
よって、記録体の通紙によって奪われる熱を補充するために加熱する際の軸線方向の温度分布の偏りを抑制でき、必要な部位（この場合、軸線方向で）に適宜加熱され、温度分布が均一に保たれる。また、加熱部（この場合も軸線方向で）の昇温速度が早くなり、消費電力の低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明を適用し得る画像形成装置を示す概略図である。図２は画像形成装置に用いられるベルト定着方式の定着装置を示す拡大概略図である。
図１及び図２を参照して説明すると、この画像形成装置１はその本体右下に給紙部２を備え、この給紙部２の上方に形成される、転写ベルト３と感光体ドラム４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとの間のニップに転写紙Ｐを通してこの転写紙Ｐ上に転写ローラ１０によって所望の画像を転写し、この転写紙Ｐはその上の転写画像をこれに固定させるために定着装置５に送って転写画像を転写紙Ｐ上に定着させる構成になっている。
図１の画像形成装置１には、さらに、転写ベルト３を張架してその駆動を行なう支持ローラ６、帯電ローラ７、現像手段８、クリーニング手段９、光書き込み部１１を示している。
感光体ドラム４ａは帯電ローラ７、現像手段８、クリーニング手段９とともに作像ユニットを構成し、この作像ユニットは、感光体ドラム４ａを含む作像ユニットをブラックの作像ユニットとすれば、感光体ドラム４ｂ、４ｃ、４ｄを含む作像ユニットは、それぞれ、イエロー、シアンおよびマゼンタについて同じ構成であるので、ここでは、感光体ドラム４ａを含む作像ユニットの各部にのみ符号を付している。
【００１２】
また、加熱定着方式でも、図２に示すようなベルト定着方式が熱効率において優り、しかも安全である等の理由から最も広く使われている。このベルト定着方式に用いられる定着装置５は、２つのローラ１２、１３で形成されたニップ部にて記録体である転写紙Ｐの一面側（トナーｓが付着する面）に位置する方にフッ素樹脂等からなる離型層を有する無端状の定着ベルト１４を介して加熱及び加圧させて当該トナーｓを転写紙Ｐ上に定着させる。
この加熱及び加圧させる部分であるニップ部を形成するために、２つのローラ１２、１３のうち、定着ベルト１４を介する側を定着ローラ１２とし、転写紙Ｐの他面側に位置する方を図示しない付勢手段によって定着ローラ１２に向けて付勢された加圧ローラ１３とする。
これら２つのローラ１２、１３の圧接部分であるニップ部で転写紙Ｐを挟んで搬送すると同時にこのニップ部で転写紙Ｐの一面側に形成された末定着トナー画像を加熱し、転写紙Ｐの一面上にトナーｓを定着させる。
また、定着ベルト１４は定着ローラ１２と熱源８（図２では、２つの熱源８ａ、８ｂ）を内蔵する加熱ローラ１２ａに張架され、熱源８（あるいは８ａ、８ｂ）によって加熱された加熱ローラ１２ａを介して、前述の定着に必要な温度まで伝熱される。この加熱ローラ１２ａの内部に設けられた熱源８は、ハロゲンランプやセラミックスヒータ等が加熱ローラ１２ａの軸線方向に沿って設けられている。
さらに、加熱ローラ１２ａに対応する位置で当接する定着ベルト１４の表面には温度センサ１６が当接しており、この温度センサ１６の検知温度結果に基づいてニップ部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８ａ、８ｂの電カ供給量が制御されている。なお、最適なトナー定着温度は温度センサ１７によって検知される。
また、このような定着装置５においては、熱源８ａ、８ｂからの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１２ａにはアルミニウム合金を基体としたものが用いられている。
【００１３】
図２には、また、加圧ローラ１３を加熱する補助熱源１８、加圧ローラ１３の温度を検知する温度センサ１９、定着ベルト１４のたるみを防止するための小径のローラ２０、定着ベルト１４を緊張させるためにこの小径のローラ２０を付勢するための付勢手段２１、及び転写紙Ｐの分離機構２４が示してある。
図３は定着装置の加熱ローラを円内の拡大部分とともに示す概略断面図である。図４に関連して後述するように、定着装置５の加熱ローラ２２、２３はアルミニウム合金を基体としており、一般的な構成としては、図３のように円筒状の金属円筒管（素管）１５を基体として形成するとともに、定着ベルトとの空スベリを抑制するためにその基体の外周面をフッ素樹脂等からなる樹脂層１５ｂで被覆している。
また、樹脂層１５ｂの代わりに基体表面にアルマイト処理、サンドブラスト等の表面処理を施す場合がある。なお、加熱ローラ２２、２３には定着ベルトの搬送によるヨリや蛇行を抑制するために図示はしてないが寄り止め部材を具備する場合がある。
このような構成の加熱ローラ２２、２３を成形する場合には、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して金属円筒管１５とし、さらにその金属円筒管１５の外周面を切削あるいは研削等により表面を均一化させた後、サンドブラスト処理などによって粗面化、さらにはフッ素樹脂等からなる塗料を塗装した後に焼成させて樹脂層１５ｂを成膜し、所定の仕上げ処理を行なっていた。
この際、多くの成形方法では、当該金属円筒管１５の外周面を加工する際には、ダイヤモンドバイトを使用した外径切削加工によって行なわれる。また、この切削加工で同時に金属円筒管１５を所定の肉厚まで薄肉化している。
他方、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、金属円筒管１５の薄肉化によって定着可能な温度に達するまでの時間（定着ローラの立ち上り時間、ウォームアップ時間とも称される）を短縮して、画像形成装置である複写機等の省電カ化を進めることが望まれている。
【００１４】
図４は本発明の実施形態に係る定着装置の構成を示す概略図である。図４において、加熱定着方式の定着装置５は、第１加熱ローラ２２、第２加熱ローラ２３、加圧ローラ１３、定着ベルト１４、軸方向に並列配置し、それぞれの熱源に対応して独立制御している温度検知手段である温度センサ１６、１７を備えている。これらの温度センサ１６、１７は第１及び第２加熱ローラ２２、２３の外表面温度を検出する。
また、定着装置５は、加圧ローラ１３をニップ部に向けて付勢する図示してない付勢手段、それぞれ第１及び第２加熱ローラ２２、２３の軸線上に設けられた熱源８ａ、８ｂ（ハロゲンヒータ）を備えている。さらに、図示してないが支持枠体等に第１及び第２加熱ローラ２２、２３を回転可能に支持する軸受、定着ベルト１４の表面にオフセット付着したトナーｓを除去する図示してないクリーニングローラを具備することもできる。
また、図２に示した一般的な定着装置では、定着ローラ１２と加圧ローラ１３によって前述のニップ部を形成する。また、加圧ローラ１３を加熱するために設けられた熱源（ハロゲンヒータ）１８と、トナーｓを定着した記録紙Ｐが排紙時定着ベルト１４に巻き付き（ジャム）が発生した場合に強制剥離するために通紙下流側の定着ベルト１４の表面に当接する上述した分離機構２４を具備する場合がある。
しかし、本発明の定着装置においては図４に示すように、ニップ部の搬送下流側に断熱層を有する小径ローラ３２を配置することによって、この小径ローラ２０の曲率によって搬送される記録体Ｐの「コシ」から自然に定着ベルト１４表面から分離されるため、一般的な定着装置で必要である分離機構２４を必要としない。
【００１５】
図５（ａ）及び（ｂ）は本発明による第１及び第２加熱ローラを、それぞれ図４の定着装置のＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’線で軸線方向に沿って示す断面図である。次に、本発明による第１及び第２加熱ローラ２２、２３について詳細に説明する。
図３に示したような、外表面に樹脂層１５ｂを形成している金属円筒管１５を、第１及び第２加熱ローラ２２、２３として用い、かつその内周面には記録体Ｐの通紙領域に対応して、第１及び第２加熱ローラ２２、２３のそれぞれの軸線方向に通紙領域以下の範囲で中央より左右に均等に振り分けられた周回凹部２２ｃ、２３ｃが一体に形成されている。第１及び第２加熱ローラ２２、２３の両端外周は軸受１０で支持されている。
第１加熱ローラ２２の内周面には中央部にハロゲンヒータ８ａの配光に対して１対となす領域でそれ以外より薄肉となる周回凹部２２ｃが、第２加熱ローラ２３の内周面には前述の第１加熱ローラ２２とは異なる端部にハロゲンヒータ８ｂの配光に対して１対となす領域でそれ以外より薄肉となる周回凹部２３ｃが一体で形成されている。
具体的には、第１加熱ローラ２２を構成する金属円筒管１５（図３）の概略形状はマンガン系アルミニウム合金を基体として形成されており、外径φ１８ｍｍ、長さ３５０ｍｍ、ジャーナル部外径φ１０、厚肉部の肉厚０.６ｍｍ、薄肉部（周回凹部２２ｃ）の肉厚０．３ｍｍである。
また、具体的には、第２加熱ローラ２３を構成する金属円筒管１５の概略形状はマンガン系アルミニウム合金を基体として形成されており、外径φ１８ｍｍ、長さ３５０ｍｍ、ジャーナル部外径φ１０、厚肉部の肉厚０.６ｍｍ、薄肉部（周回凹部２３ｃ）の肉厚０．３ｍｍである。
周回凹部２２ｃあるいは２３ｃは、第１及び第２加熱ローラ２２、２３に対する通紙領域Ｌが３２０ｍｍ程度である場合（一般的な領域）、図示例では、この金属円筒管１５の中央（通紙領域Ｌ＝２００ｍｍの中央）と、その中央領域以外を図示左右に均等に振り分けた領域で形成している。この周回凹部２２ｃあるいは２３ｃの薄肉断面形状の長さは図５に示すように内蔵されるハロゲンヒータ８ａ、８ｂの発光領域（配光分布）の長さと対応している。
【００１６】
次に、ニップ部の記録体の搬送方向下流側に配置される断熱層３２ｂを有する小径ローラ３２について説明する。小径ローラ３２はステンレス系材料の芯金３２ａ（胴部外径φ８、胴部長さ３５０ｍｍ）に断熱層３２ｂを形成する。この断熱層３２ｂは肉厚１ｍｍの不織布を接着している。
本実施の形態では、第１及び第２加熱ローラ２２、２３を巡り、かつ定着ベルト１４にテンション力Ｆを加えるテンションローラとして当該小径ローラ２０を具備している。そのベルト張力が所望のテンション力Ｆ（本実施の形態では１０Ｎ）となるように、その動作は詳述しないが付勢部材２１によって張架されている。
次に、加圧ローラ１３は鉄系材料からなる芯金１３ａ（胴部外径φ３０、肉厚２ｍｍ及び胴部長さ３５４ｍｍ）に弾性層１３ｂを形成する。この弾性層１３ｂは一般に発泡性のシリコンゴムからなる樹脂材料とし、ゴム肉厚１０ｍｍとしている。
通紙領域に合わせた第１及び第２加熱ローラ２２、２３をそれぞれ分離した形で配置することで、１つの加熱ローラ内に２本以上のハロゲンヒータを内蔵する必要がなく、１本のハロゲンヒータを内蔵できる内径で済むことから小径化（＝低熱容量化）することが可能となる。
さらに、第２加熱ローラ２３をニップ部の記録紙搬送方向下流側に配置することで、定着装置全体の省スペース化が図られ、低熱容量となることから立ち上り時間の短縮となる。また、熱効率の向上から小サイズ記録体の通紙時の端部温度上昇が低減できる。
第１及び第２加熱ローラ２２、２３にはアルミニウム合金の薄肉金属円筒管１５の内周面に軸線方向に沿って設定された通紙領域に対して該通紙領域以下の領域内で前記通紙領域の中心、及び中心から左右均等に振り分けて配置された周回凹部２２ｃ、２３ｃを一体に形成する。
【００１７】
これにより通紙領域に対して通紙サイズに合わせた第１及び第２加熱ローラ２２、２３をそれぞれ分離した形で配置し、２本以上のハロゲンヒータを内蔵する必要がなく、１本のハロゲンヒータを内蔵できる内径で済むことから小径化（＝低熱容量化）することが可能となる。
さらに、第１及び第２加熱ローラ２２、２３の内周面にはハロゲンヒータの発光領域（配光分布）の長さと対応する範囲に薄肉部が形成され、ハロゲンヒータ８ａ、８ｂからの吸熱効率を高めることが可能となる。
さらにまた、昇温に必要のない発光領域（配光分布）以外の部位は、逆に厚肉となることで当ローラ芯金１５ａ（図３）の剛性低下を抑制できる。このように本発明の加熱ローラ２２、２３によれば、熱容量を小さくして立ち上り時間を短縮した剛性の高いローラ芯金を容易に加工することができる。
よって、記録体の通紙によって奪われる熱を補充するために加熱する際の軸線方向の温度分布の偏りを抑制でき、必要な部位（この場合、軸線方向で）に適宜加熱され、温度分布が均一に保たれる。また、加熱部（この場合も軸線方向で）の昇温速度が早くなり、消費電力の低減が可能となる。
また、加熱ローラを構成する薄肉金属円筒管１５用にマンガン系アルミニウム合金を用いることで、熱伝導率が他のアルミニウム合金より高く、かつ耐クリープ特性が高いため、このマンガン系アルミニウム合金は、熱と圧力（定着ベルトによるテンション圧）の掛かる加熱ローラに適した材料である。
さらに、本マンガン系アルミニウム合金は、本発明の内周面に形成した周回凸部２２ｄ、２３ｄを施す時の塑性加工（スピニング加工）に適している。よって、熱容量が小さくなり、立ち上り時間の短縮できる高剛性な加熱ローラを容易に、かつ安価に加工することができる。
【００１８】
図６は本発明に使用する加熱ローラの製造方法を示す断面図である。図６には上述した図５の第２加熱ローラとして用いる金属円筒管の形成方法を（ａ）〜（ｅ）で時系列に示ししている説明図である。
この加熱ローラの加工方法は、まず、金属円筒管１５を形成する。具体的には図６（ａ）から図６（ｄ）の加工を施し、所望の肉厚ｔ（本発明の実施の形態では肉厚０．６ｍｍ）を形成し、その後表面に所定の樹脂層を形成する。この樹脂層の形成方法は従来技術の範疇であるから説明を省く。
次に、金属円筒管１５の形成方法を図６に基づいて説明する。先ず、図６（ａ）に示すように、アルミニウム合金を基体として両端に軸受１０（図５）に支持される支持部（ジャーナル部）１５ｃを形成した筒体１５を形成する。
この際、筒体１５の肉厚Ｔは、形成後の金属円筒管１５の肉厚ｔ（本実施の形態でいうところの厚肉部の肉厚０．６ｍｍ）並びに周回凹部２３ｃの押し込み量Ｈを考慮し、少なくともこれら肉厚ｔと押し込み量Ｈとを加算した厚さ以上とされる。本実施の形態では筒体肉厚Ｔを１．２ｍｍのものを用いた。
【００１９】
次に、図５で使用した符号を併記している図６（ｂ）に示すように筒体１５をＮＣ旋盤に固定した状態で、このＮＣ旋盤の刃物台固定の絞り工具３０（ローラ工具）を回転させつつ、この絞り工具３０を筒体１５の外周面に押接する。本図（図６）は、図５（ｂ）で説明した第２加熱ローラ２３を形成する場合の実施例である。第１加熱ローラ２２を形成する場合には、絞り工具３０の押接位置を変更する。
この際の絞り工具３０による筒体１５ヘの押接位置は、周回凹部２３ｃ（図５（ｂ））以外の領域に相当する位置の外周面であり、これにより筒体１５の外周面が内径側に凹陥されると同時に筒体１５の内周面に周回凸部２３ｄ以外の領域が突出形成される。
本実施の形態における絞り加工は、押接による押し込み量を０．４〜０．４５ｍｍとすることで周回凹部２３ｃと周回凸部２３ｄの差が所定の０．３ｍｍとなり、前述の所望する肉厚差（０．６と０．３ｍｍとの差）が得られた。
この時の絞り工具３０の主軸回転数は１０００ｒｐｍで、押接時の押し込み速度をφ０．１ｍｍ／ｒｅｖとし、絞り工具３０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構成を用いた。そして、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。
【００２０】
本実施の形態における絞り加工後の形状を示す断面図が図６（ｃ）である。この状態から、図６（ｄ）に示すように、切削バイト（ダイヤモンドバイト）３１を筒体１５の軸線方向に沿って移動させることによって筒体１５の外周面を数回切削して凹陥を除去し、図６（ｅ）に示すように所定の相当肉厚ｔの金属円筒管１５に加工する。
このように、筒体１５から金属円筒管４０を形成するにあたり、ローラ工具３０を用いることで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。
図６（ａ）に示す金属円筒管１５の金属材料を、マンガン系アルミニウム合金を基体として用いる。マンガン系アルミニウム合金は熱伝導率が他のアルミニウム合金より高く、かつ耐クリープ特性が高いため、熱と圧力（定着ベルトによるテンション圧）のかかる加熱ローラに適した材料である。この実施の形態においては、マンガン系アルミニウム合金を住友軽金属株式会社製の商品名“ＣＭ１０”材を用いている。
加熱ローラ、とくに第２加熱ローラの成形方法は、図６に記載のように金属材料を基体とする薄肉金属円筒管１５の表面側を周方向に沿って凹陥させることによって円筒管１５の内表面に周回凸部１５ｄ、１５ｄを形成するとともに、これらの周回凸部１５ｄ、１５ｄを前記円筒管１５の軸線方向に沿って設定された通紙領域以下の領域内で前記通紙領域の中心から左右均等に振り分けで形成した後、円筒管１５の表面側を切削して凹陥部分を除去して表面均一な薄肉金属円筒管４０を容易に形成できる。
【００２１】
図７は本発明による加熱ローラの評価方法を示す断面図である。温度の測定点は、ニップ前の図２に示す温度センサ１７の部位を、また、軸線方向には図７に示す通紙幅に対して５ヶ所の部位を温度センサ２５によって測定した。
表１は本発明による加熱ローラを用いた場合の評価結果を示している。
本発明の実施評価は、線速２０３ｍｍ／ｓ、定着温度１５°Ｃの中速機クラスの定着条件での立ち上り時間と、Ａ４縦およびＡ５縦を１００枚通紙した際の端部温度上昇を評価した。端部温度上昇は定着温度のホットオフセット領域の２００°Ｃ以下が必要であり、また、制御値である定着温度１５０°Ｃとの差分が小さいほど良い。
本実施例で用いる定着装置５（図２）において、加熱ローラ側のハロゲンヒータの総電力は１２００Ｗで中央と端部は均等配分とした。また、その他の部品は共通としている。
温度の測定点は、ニップ前の図２に示す温度センサ１７の部位を、また、軸線方向には図７に示す通紙幅に対して５ヶ所の部位（中央１、２、３、端部４、５）を測定した。
温度測定には接触式温度センサ（Ｅ型熱電対）を当接して中央１に対して、中央２、３及び端部４、５のそれぞれの温度から温最大値を端部温度、最大−最小を温度差とした。
［表１］
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網がけ部は、評価上ＮＧ。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用し得る画像形成装置を示す概略図である。
【図２】画像形成装置に用いられるベルト定着方式の定着装置を示す拡大概略図である。
【図３】定着装置の加熱ローラを円内の拡大部分とともに示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る定着装置の構成を示す概略図である。
【図５】本発明による第１及び第２加熱ローラを、それぞれ図２の定着装置のＡ−Ａ及びＢ−Ｂ線で軸線方向に沿って示す断面図である。
【図６】本発明に使用する加熱ローラの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明による加熱ローラの評価方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  画像形成装置、３  転写ベルト、５  定着装置、８ａ  熱源、８ｂ  熱源、１３  加圧ローラ、１４  定着ベルト、１５  金属円筒管（素管）、２２  第１加熱ローラ、２２ｃ  薄肉部（周回凹部）、２３  第２加熱ローラ、２３ｃ  薄肉部（周回凹部）、３２  小径ローラ、Ｌ  通紙領域、Ｐ  記録材（転写紙）
【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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【図７】
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