ローラ芯金及びその製造方法、定着ローラ、定着装置、及び、それを有する画像形成装置
【課題】高画質化と定着性の安定化とのために望まれている高いニップ圧にも対応できる、つぶれや撓みなどの変形が生じない、強度の高い薄肉の定着ローラ、かかる定着ローラを可能とするローラ芯金を提供する。
【解決手段】中空筒形状のローラ芯金において、該ローラ芯金の内側面に複数のリブが設けられ、これらリブのうち、少なくとも一組の、互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接してリング状の補強部材が配されているローラ芯金。
【解決手段】中空筒形状のローラ芯金において、該ローラ芯金の内側面に複数のリブが設けられ、これらリブのうち、少なくとも一組の、互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接してリング状の補強部材が配されているローラ芯金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどで使用される定着装置（加熱定着装置）で用いられる定着ローラ等に好適に用いることができるローラ芯金とその製造方法、定着ローラ、定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置を用いて印刷又は複写をする場合には、その最終段階において、転写材（記録紙）上の可視像（トナー像）を加熱して溶融させることにより記録紙上に定着させている。例えば、電子写真複写機では、像担持体上に像露光を行って静電潜像を形成する工程、像担持体上の静電潜像にトナーを付着させて可視像とする工程、像担持体上のトナー像を記録紙上に転写して像担持体から記録紙を分離する工程、及び、記録紙上に転写された未定着のトナー像を加熱して溶融させることにより記録紙上に定着させる工程を順次経て複写が行われている。
【０００３】
従来、記録紙上に転写された未定着のトナー像は、一般的には、熱定着方式により定着されている。この熱定着方式によれば、円筒状芯金の中空部に回転軸に沿ってハロゲンランプ等のヒータを配置してその輻射熱によって円筒形芯金の内部から加熱するようにした定着ローラが用いられている。
【０００４】
図１３は、従来の定着装置２１０の説明図である。図１３に示されているように、定着ローラ２０１は、バネ２０３の押圧作用を受けた加圧ローラ２０２に接している。トナー２０６で形成されたトナー像を感光体から転写させた記録紙２０５は、トナー像が定着ローラ２０１に当接するように、定着ローラ２０１と加圧ローラ２０２との間に挿入される。記録紙２０５が定着ローラ２０１と加圧ローラ２０２の間を通過する間に、トナー像を形成するトナー２０６が、加熱溶融され、そして、記録紙２０５に圧着され、その結果、トナー像が記録紙２０５に定着される。
【０００５】
ここで、画像定着を速めるため、定着ローラをあらかじめ予熱しておいたり、加熱源であるハロゲンヒータ等の能力を高めるなどの手段でウォームアップ時間短縮を図ることができたが、現在では予熱による電力消費０をめざしつつ、待ち時間のない画像定着が望まれている。
【０００６】
このような要求への対策の一つとして、定着ローラの肉厚を薄くして、ローラ内部の熱源からの表層への熱伝達を早めることが考えられる。
【０００７】
しかし、肉厚を薄くすると、以下のような不具合が生じてくる。すなわち、定着ローラ２０１と加圧ローラ２０１とは、共に両端で保持され、ばね等によって互いに密着するように付勢されている。このとき、定着ローラの肉厚が薄くなることで、定着ローラに、図１４（ａ）（定着ローラ２０１の軸に垂直な平面での断面図）及び図１４（ｂ）（定着ローラ２０１の軸及び加圧ローラ２０２の軸を含む平面での断面図）に示したように変形が生じる。主な変形が、曲げ力による撓みと、薄肉であることによるつぶれである。この変形が合成され下面変位となり、定着ローラと加圧ローラ間の接触部（ニップ部）に軸方向のムラが生じ、定着不良が起こる要因となる。
【０００８】
ここで、つぶれとは、ローラの軸に垂直な断面における変形を表わし、例えば、真円の断面を持つパイプがつぶれて、楕円になったような状態を指す（図１４（ａ）参照）。これに対し、撓みは、ローラの曲がりのことであり、まっすぐのパイプが曲がったときの状態を指す（図１４（ｂ）参照）。
【０００９】
このような撓みやつぶれを抑えるため、定着ローラの内周面に、凸部（リブ）を円周状に設ける（図１５にこのような定着ローラ用のローラ芯金の回転軸を含む断面におけるモデル断面図を示した）ことにより軸方向の変形（撓み）に関しては効果が小さいが、つぶれの低減効果が大きいことが検証され、実用化されている。
【００１０】
しかし、芯金と一体のリブでは製造方法の制約から、リブの高さを高くすることが困難で、上記つぶれや撓みをより完全に防止するためには、リブの幅を広くしたり本数を増やすなどの対策をとるが、この方法では芯金の熱容量も増加し、薄肉化したメリットが少なくなってしまうと云う問題がある。
【００１１】
また、特開２００２−１９６６０５公報（特許文献１）に開示された方法では、定着ローラの内部に円筒状リングを固定する技術が提案されているが、この技術では円筒状リングがセットされた部分の、定着ローラの肉厚が他の箇所よりも薄くなっているため、通紙時に加熱・加圧状態で回転すると円筒状リングがセットされた、定着ローラの薄肉部に集中応力が掛かり破損するおそれが大きく、このため、定着ローラ全体の平均肉厚を充分薄くすることができないと云う問題がある。
【００１２】
しかしながら、高画質化と定着性の安定化とのために、定着ローラと加圧ローラとの間のさらに高いニップ圧の実現が望まれている。
【特許文献１】特開２００２−１９６６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、即ち、高画質化と定着性の安定化とのために望まれている高いニップ圧にも対応できる、つぶれや撓みなどの変形が生じない、強度の高い薄肉の定着ローラ、かかる定着ローラを可能とするローラ芯金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】
【００１４】
本発明のローラ芯金は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、中空筒形状のローラ芯金において、該ローラ芯金の内側面に複数のリブが設けられ、これらリブのうち、少なくとも一組の互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接してリング状の補強部材が配されていることを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明のローラ芯金は請求項２に記載の通り、請求項１に記載のローラ芯金において、上記リング状の補強部材の内側面の両側面に面取りが施されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のローラ芯金の製造方法は請求項３に記載の通り、ローラ芯金の内側面に複数のリブが設けられ、これらリブのうち、少なくとも一組の互いに隣り合う２つのリブの間に、該２つのリブの両方に接してリング状の補強部材が配されている中空円筒形状のローラ芯金の製造方法であって、薄肉円筒構造体内部にリング状の補強部材をこれらの回転対称軸が一致するように挿入した後、該薄肉円筒構造体の外側面に押し部材を押し当てることにより薄肉円筒構造体の内側面に該リング状の補強部材に接するリブを形成する工程を有することを特徴とする。
【００１７】
さらに本発明のローラ芯金の製造方法は請求項４に記載の通り、請求項３に記載のローラ芯金において、上記２つのリブを共に、上記リング状の補強部材の挿入後に形成することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の定着ローラは請求項５に記載の通り、請求項１または請求項２に記載のローラ芯金を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の定着装置は請求項６に記載の通り、請求項５に記載の定着ローラを有することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の画像形成装置は請求項７に記載の通り、請求項６に記載の定着装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る本発明のローラ芯金によれば、リング状の補強部材による補強効果に加え、ローラ芯金に設けられたリブによる補強効果も得られ、かつ、リブにより、リング状の補強部材がローラ芯金内で回転してしまうことが予め防止されており、このためリング状の補強部材による補強効果が失われることがない、肉薄でありながら高い強度を有する定着ローラが可能となる。
【００２２】
請求項２に係る本発明のローラ芯金によれば、ローラ芯金自体の製造を容易とすることができる。
【００２３】
請求項３に係るローラ芯金の製造方法によれば、リング状の補強部材による補強効果に加え、ローラ芯金に設けられたリブによるの補強効果も得られ、かつ、リブにより、リング状の補強部材がローラ芯金内で回転してしまうことが予め防止されており、このためリング状の補強部材による補強効果が失われることがない、肉薄でありながら高い強度を有する定着ローラが可能となる。
【００２４】
請求項４に係る本発明のローラ芯金の製造方法によれば、請求項１に係るローラ芯金を、生産性良く製造することができる。
【００２５】
請求項５に係る本発明の定着ローラによれば、高画質化と定着性の安定化とのために望まれている、さらに高いニップ圧にも対応できる、つぶれや撓みなどの変形が生じない、強度の高い薄肉の定着ローラを得ることができる。
【００２６】
請求項６に係る本発明の定着装置によれば、高画質化と定着性の安定化とのために望まれている、さらなる高いニップ圧が実現可能で、かつ、予熱による電力消費が小さく、待ち時間のない画像定着が可能となる。
【００２７】
請求項７に係る本発明の画像形成装置によれば、予熱による電力消費が小さく、待ち時間のない画像形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明について図面を用いて説明する。
【００２９】
図１に本発明に係るローラ芯金Ａの回転軸を含む断面におけるモデル断面図を示した。
【００３０】
中空円筒形状のローラ芯金Ａにおいて、内側面に複数（この例では１２個）のリブが設けられ、これらリブのうち、互いに隣り合う２つのリブＡ１とリブＡ２との間、リブＡ３とリブＡ４との間、及び、リブＡ５とリブＡ６の間に、これらそれぞれの２つのリブに接してリング状の補強部材Ｂ（３つ）が配されている。
【００３１】
このような構成により、このようなローラ芯金Ａによる定着ローラでは、リング状の補強部材Ｂによる補強効果に加え、ローラ芯金に設けられたリブ（Ａ１〜Ａ６、本連ではさらにリング状の補強部材Ｂに接していない６個のリブ）による補強効果も得られ、かつ、リブにより、リング状の補強部材Ｂがローラ芯金内で回転してしまう（リング状の補強部材Ｂの軸とローラ芯金Ａの軸とが９０°となる状態）ことが予め防止されており、このためリング状の補強部材Ｂによる補強効果が失われることがないので、肉薄でありながら高い強度を有する定着ローラが可能となり、そのとき、高画質化と定着性の安定化とのために望まれている、さらに高いニップ圧にも対応できる、つぶれや撓みなどの変形が生じない、強度の高い薄肉の定着ローラとなる。
【００３２】
さらにこのような定着ローラを用いた定着装置では、高画質化と定着性の安定化とのために望まれている、さらなる高いニップ圧が実現可能で、かつ、予熱による電力消費が小さく、待ち時間のない画像定着が可能となる。
【００３３】
このようなローラ芯金Ａは例えば次のように製造することができる。
【００３４】
まず、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の、金属材料から構成される中空円筒状の円筒状材１両端をジグ２及び３により保持させるが、このとき、図２のモデル断面図に示すようにジグ２に付属する補強リング保持具２ａによってリング状の補強部材Ｂを円筒状材１内の所定の位置に挿入する。
【００３５】
リング状の補強部材Ｂの材質としては、円筒状材１と線膨張係数が等しい材質からなる事が望ましく、通常は円筒状材１と同じ材質を用いる。
【００３６】
補強リング保持具２ａはリング状の補強部材Ｂの内径より若干小さい内径を有する保持小径部２ａ１とリング状の補強部材Ｂの内径より太く、かつ、円筒状材１内径よりも太い大径部２ａ２とを有し、保持小径部２ａ１と大径部２ａ２との段差壁部２ａ３に接してリング状の補強部材Ｂが保持されている。ここで、補強リング保持具２ａによってリング状の補強部材Ｂを円筒状材１内の所定の位置に挿入したときのリング状の補強部材Ｂ付近のモデル拡大断面図（図３）に示すように、リング状の補強部材Ｂは保持小径部２ａ１に、大径部２ａ２の段差壁部２ａ３に接して、保持されている。
【００３７】
このとき、大径部２ａ２の保持小径部２ａ１の一部を保持小径部２ａ１と同径となるようにして設けた補強部材保持板ばね保持スペース２ａ４で一方の端が補強リング保持具２ａに固定され、他方の端が保持小径部２ａ１側で自由端２ａ５１となっていて、その自由端２ａ５１が補強リング保持具２ａの放射方向側に一旦曲げられている、保持用板ばね２ａ５によって、リング状の補強部材Ｂは保持小径部２ａ１に、大径部２ａ２の段差壁部２ａ３に接して、保持されているため、リング状の補強部材Ｂは保持小径部２ａ１からは容易には抜けることがない。ここで、リング状の補強部材Ｂの内側面に、面取り、例えば図３に図示するように直線による面取り（通常：４５°）であるＣ面取り（Ｃ面取り部をＢ１として示す）、あるいは、曲面からなる面取りであるＲ面取りが施されていると、リング状の補強部材Ｂの保持小径部２ａ１へのセット、及び、後述するように、リング状の補強部材Ｂからの保持小径部２ａ１の抜き取りが容易となり、さらに、これら面取りがリング状の補強部材Ｂの内側面の両側面へ施してあると、リング状の補強部材Ｂの保持小径部２ａ１へのセットの際の、リング状の補強部材Ｂの向きに依存せずにこれら効果が得られる。
【００３８】
なお、保持用板ばね２ａ５の自由端２ａ５１は補強リング保持具２ａの放射方向に曲げられてるが、さらに自由端２ａ５１のさらなる先端２ａ５２は保持小径部２ａ１の先端よりさきで補強リング保持具２ａの軸方向側に曲げられているため、リング状の補強部材Ｂの保持小径部２ａ１へのセットは容易に行うことができる。
【００３９】
このように、補強リング保持具２ａによって円筒状材１内の所定の位置にリング状の補強部材Ｂが保持された状態で、円筒状材１の外側面にスピニングローラ４を図４に示すように押しつける。このとき、スピニングローラ３の２つの円盤状の圧子４ａの間にリング状の補強部材Ｂが位置させ、円筒状材１の外側面へのスピニングローラ４の押しつけを継続させながら、円筒状材１およびスピニングローラ４を共に回転させる。
【００４０】
その結果、円筒状材１が変形して、リング状の補強部材Ｂの両脇のそれぞれに、リング状の補強部材Ｂに接するリブ１ａが２条形成される。このとき、図４に示されるようにこれら２つのリブに相当する円筒状材１の外側面にはスピニングローラ４の２つ（２連）の円盤状の圧子４ａによって２つの溝１ｂが形成される。
【００４１】
その後、円筒状材１から、補強リング保持具２ａを抜き、ジグ２及び３を取り去る。このとき、補強リング保持具２ａからリング状の補強部材Ｂが抜かれるが、この際、リング状の補強部材Ｂの両脇は上述のように２条のリブ１ａが接して保持されているので、リング状の補強部材Ｂは保持用板ばね２ａ５の自由端２ａ５１を変形させて保持小径部２ａ１から外れ、円筒状材１の内部に残留する。
【００４２】
その後、図５にモデル的に示すように円筒状材１の外側面を切削バイト等で切削処理等を行い、所定の厚さになるよう加工すると共に円筒状材１の外側面に形成されていた溝１ｂを除去し、その後は従来のローラ芯金の製造方法同様に、必要に応じて両端を小径化させて、本発明に係るローラ芯金とする。
【００４３】
図６には、このようにして得られた、本発明に係るローラ芯金Ａ’のリング状の補強部材Ｂ付近のモデル拡大断面図を示す。この図から、本発明に係るローラ芯金Ａ’が、中空円筒形状のローラ芯金において、ローラ芯金の内側面に複数のリブが設けられ、これらリブのうち、互いに隣り合う２つのリブ１ａの間に、これら２つのリブ１ａに接してリング状の補強部材Ｂが配されているローラ芯金であることが判る。
【００４４】
上記ではローラ芯金の内側にリング状の補強部材Ｂを１つだけ配置する例、一組の、互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接してリング状の補強部材が配されているローラ芯金の例を示したが、例えば、ローラ芯金の内側にリング状の補強部材Ｂを４つ配したローラ芯金の場合をモデル断面図である図７〜図１１を使って説明する。
【００４５】
図７では円筒状材１両端をジグ２及び２’により保持させる。このときジグ２及び２’に付属する補強リング保持具２ａ及び２ａ’によってそれぞれリング状の補強部材Ｂ２つを円筒状材１内の所定の位置に挿入し、円筒状材１の外側面に、２つの円盤状の圧子４ａの間に一方のリング状の補強部材Ｂが位置するようにスピニングローラ４を押しつけて回転させた状態をモデル的に示す。このように円筒状材１両端から補強リングＢを内部に挿入することで、複数個の補強リングを内部に挿入し、その両脇にリブを形成する処理を効率的に行うことができる。
【００４６】
次いで図８に示すように、補強リング保持具２ａ、２ａ’及びジグ２、２’を取り去り、図９に示すようにすでに円筒状材１内に２つセットされたリング状の補強部材Ｂよりもより円筒状材１の開口側になる所定の位置にセット可能となるようにジグ２、２’からの突き出し量を短くした補強リング保持具２ａ、２ａ’をもちいて、円筒状材１の両開口かそれぞれ１つずつリング状の補強部材Ｂを円筒状材１内部に挿入し、円筒状材１の外側面に、２つの円盤状の圧子４ａの間に、新たに挿入されたリング状の補強部材Ｂが位置するようにスピニングローラ４を押しつけて回転させ、リング状の補強部材の両脇に、リング状の補強部材に接するようにそれぞれ２つのリブを形成し、ジグ２及び２’に付属する補強リング保持具２ａ及び２ａ’を取り去る（図１０参照）。このようにジグからの補強リング保持具の突き出し量を調整することで円筒状材１内部の任意の位置に、及び、複数のリング状の補強部材をセットすることができる。
【００４７】
さらに、円筒状材１の外側面を切削バイト等で切削処理等を行い、所定の厚さになるよう加工すると共に円筒状材１の外側面に形成されていた溝１ｂを図１１に示すように除去し（ローラ芯金中間体Ａ”）、その後は従来のローラ芯金の製造方法同様に、軸受けや駆動のためのギヤを装着するジャーナルを、スェージング等の絞り加工によって形成して、本発明に係るローラ芯金とする。
【００４８】
このような、本発明に係る薄肉のローラ芯金の外表面をサンドブラストで粗面化した後、該薄肉芯金の外表面にプライマーを塗布して１００〜１５０℃の雰囲気にて乾燥し、続いて、該プライマーの表面に粉体のフッ素樹脂塗料を塗装して、フッ素樹脂の融点以上、好ましくは、３６０℃以上の雰囲気で２０〜４０分焼成させることによりフッ素樹脂被膜を形成する。このようにして得たフッ素樹脂被膜は、表面が荒れているので、転写紙上に形成されたトナーを良好に定着できず品質の良い画質を得ることができない。それ故、フッ素樹脂被膜は、好ましくは、平滑に仕上げされる。
【００４９】
フッ素樹脂塗料としては、パーフルオロアルコキシ樹脂（以下、「ＰＦＡ」という。）、テトラフルオロエチレン樹脂（以下、「ＰＴＦＥ」という。）が一般に用いられるが、ＰＦＡであれば形態を粉体として塗装が可能であるので、塗装−回収によってフッ素樹脂塗料を再利用することができる。このようにして得られた本発明に係る定着ローラは高画質化と定着性の安定化とのために望まれている、さらに高いニップ圧にも対応できる、つぶれや撓みなどの変形が生じない、強度の高い、立ち上り時間を大幅に短くすることができる、薄肉の定着ローラである。
【００５０】
なお、定着ローラの内面はハロゲンランプからの輻射熱の吸収が効率良くなるよう、必要に応じて黒色とするが、その場合には上記のいずれかの工程で、例えば黒色塗料を塗布し、２５０〜３００℃で１〜３時間焼付けて行う。
【００５１】
また、図１に示した本発明に係るローラ芯金Ａの場合には、リング状の補強部材Ｂに接していない６個のリブが設けられているが、これは上記同様に、ただしリング状の補強部材を円筒状材内に挿入せず、かつ、１つの円盤状の圧子を有するスピニングローラを用いることでリング状の補強部材Ｂに接しているリブ同様に形成することができる。
【００５２】
なお、定着ローラとして求められる強度、剛性等の要求性能に合わせて、リング状の補強部材Ｂに接しているリブ及びリング状の補強部材Ｂに接していないリブの数、配置箇所は適宜調整する。
【００５３】
ここで、図１２に示されているように、本発明の定着装置１１０は、定着ローラ１０、及び、該定着ローラ１０に当接するように設けられた加圧ローラ１１２を少なくとも有している。そして、本発明の定着装置１１０は、本発明に係るローラ芯金からなる定着ローラ１０を有している。このように、本発明の定着装置１１０が本発明に係るローラ芯金からなる定着ローラ１０を有していると、立ち上り時間が大幅に短く、高画質化と定着性の安定化とのために望まれている高いニップ圧が実現可能で、かつ、予熱による電力消費が小さく、立ち上り時間等の待ち時間のない画像定着が可能となる。
【００５４】
さらに、図１２に示されているように、本発明の画像形成装置１００は、本発明に係る定着装置１１０を有している。このように、本発明の画像形成装置１００が本発明に係る定着装置を有していると、ムラのない均一な画像を形成することができる。
【００５５】
図１２に示されているように、本発明の画像形成装置１００は、静電潜像が形成される感光体ドラム１０１、感光体ドラム１０１に接触して帯電処理を行う帯電ローラ１０２、レーザビーム等の露光手段１０３、感光体ドラム１０１の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ１０４、帯電ローラ１０２にＤＣ電圧を印加するためのパワーパック１０５、感光体ドラム１０１上のトナー像を記録紙１０７に転写処理する転写ローラ１０６、転写処理後の感光体ドラム１０１をクリーニングするためのクリーニング装置１０８、感光体ドラム１０１の表面電位を測定する表面電位計１０９、並びに、定着ローラ１０及び加圧ローラ１１２からなるローラ方式の熱定着装置１１０によって構成されている。
【００５６】
この電子写真方式を用いる画像形成装置１００は、回転する感光体ドラム１０１の感光体層を帯電ローラ１０２を用いて一様に帯電させた後にレーザビーム等の露光手段１０３で露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーによって現像することによりトナー像とし、このトナー像を記録紙１０７上に転写し、そして、この記録紙１０７を定着ローラ１０及び加圧ローラ１１２からなるローラ方式の熱定着装置１１０に通過させてトナー像を熱定着するように構成されている。
【００５７】
このような画像形成装置１００の熱定着装置においては、アルミニウム等の金属の中空円筒体からなる薄肉芯金の外周面にトナーの粘着を防止するために被覆された四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂からなる離型層を設けた定着ローラ１０が使用されているが、この加熱定着ローラ１０は、薄肉芯金の中空部に回転中心線に沿ってハロゲンランプ等のヒータを配置し、その輻射熱によって定着ローラ１０を内側から加熱するようになっており、そして、定着ローラ１０と加圧ローラ１１２との間に記録紙１０７を通過させることにより、記録紙１０７の上に付着しているトナーを定着ローラ１０の熱により軟化させつつ加圧して記録紙上に定着させるようになっている。
【００５８】
ここで、本発明の効果について確認を行った。
【００５９】
比較のために従来技術に係るローラ（内径が３９．２ｍｍ、外径が４１．６ｍｍ（肉厚１．２ｍｍ）の円筒状材（素管）を用いて、内部に高さ０．５ｍｍのリブを９本形成した定着ローラ（モデル断面図を図１５に示す）と、同じ円筒状材を用い従来技術に係るこのローラと同様に、ただし、９本のリブのうち、中央のリブを設けず、その代わりに、中央のリブの位置に外径が３９．１ｍｍ、内径が３３ｍｍ、厚さが２ｍｍのリング状の補強部材（円筒状材と同じ素材からなる）を挿入し、上記で図２〜図５で説明した方法により、このリング状の補強部材の両側に、リング状の補強部材に接して２つのリブ（高さ０．２〜０．３ｍｍ）を形成してなる本発明に係る定着ローラとを得た。これら２つの定着ローラの外形、及び、リブ形成部以外の肉厚は同じである。
【００６０】
これら定着ローラを同条件で評価した結果、これらローラに加えられた、等しい加圧ローラの荷重に対して、従来技術に係るローラでは０．１５〜０．２０ｍｍのつぶれが発生したが、本発明に係るローラでのつぶれは０．０４ｍｍ以下となった。
【００６１】
このように本発明に係る定着ローラは、従来のリブ付き薄肉定着ローラのつぶれ強度を更に改良するもので、必要に応じ、１本ないし複数のリング状の補強部材を用いて、実際の使用における加圧力に合わせた過不足のない補強が可能である。
【００６２】
このように本発明に係る定着ローラは、リング状の補強部材により、薄肉定着ローラにおいて、従来技術以上に補強が可能となり、より薄肉化が可能となって、即ち熱容量の低減が図れ、定着装置に組み込んだときの立ち上げ時間の短縮が可能となり、また、加圧力を高めることができるので高画質化が計れ、定着性の改善が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係るローラ芯金は変形が小さく、そのため、肉厚を極めて薄くでき、熱容量を小さくすることができるので、定着ローラとして定着装置に組み込んだときの予熱時間を極めて短く、かつ、予熱による電力消費を小さくすることができ、さらに、そのような定着装置を有する画像定着装置は予熱による電力消費が小さく、待ち時間のない画像形成が可能となるので、電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係るローラ芯金Ａを示すモデル断面図である。
【図２】本発明に係るローラ芯金Ａ’の作製方法を示すモデル図（リング状の補強部材Ｂを円筒状材１の所定位置に挿入した状態を示す図）である。
【図３】補強リング保持具２ａによってリング状の補強部材Ｂを円筒状材１内の所定の位置に挿入したときのリング状の補強部材Ｂ付近のモデル拡大断面図である。
【図４】円筒状材１の外側面にスピニングローラ４を図４に示すように押しつけ、リブを形成させた状態を示すモデル断面図である。る。
【図５】リブを形成した円筒状材１の外側面を切削加工している状態を示すモデル断面図である。
【図６】リブを形成した円筒状材１のリブ付近のモデル拡大断面図である。
【図７】互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接して配されているリング状の補強部材を内部に複数有するローラ芯金の製造方法を示す図（２つのリング状の補強部材Ｂを円筒状材１の所定位置に挿入し、一方のリング状の補強部材Ｂに接する２条のリブを形成した状態を示す図）である。
【図８】互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接して配されているリング状の補強部材を内部に複数有するローラ芯金の製造方法を示す図（２つのリング状の補強部材Ｂに接する２条のリブをそれぞれ形成した状態を示す図）である。
【図９】互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接して配されているリング状の補強部材を内部に複数有するローラ芯金の製造方法を示す図（さらに３つめと３つめのリング状の補強部材を内部に挿入し、その一方のリング状の補強部材Ｂに接する２条のリブを形成した状態を示す図）である。
【図１０】互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接して配されているリング状の補強部材を内部に複数有するローラ芯金の製造方法を示す図（４つのリング状の補強部材Ｂに接する２条のリブをそれぞれ形成し終えた状態を示す図）である。
【図１１】互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接して配されているリング状の補強部材を内部に複数有するローラ芯金の製造方法を示す図（円筒状材１の表面を切削加工し、本発明に係るローラ芯金Ａ”とした状態を示す図）である。
【図１２】本発明に係る定着装置を有する画像形成装置のモデル説明図である。
【図１３】従来技術に係る定着装置を示すモデル説明図である。
【図１４】従来技術に係る定着ローラで生じる問題を説明するモデル説明図である。 （ａ）定着ローラ２０１の軸に垂直な平面での断面図である。 （ｂ）定着ローラ２０１の軸及び加圧ローラ２０２の軸を含む平面での断面図である。
【図１５】従来技術に係る定着ローラを示すモデル断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
Ａ、Ａ’ 本発明に係るローラ芯金
Ａ” ローラ芯金中間体
Ａ１〜Ａ６、１ａ リング状の補給部材Ｂに接して設けられたリブ
Ｂ リング状の補強部材
Ｂ１ Ｃ面取り部
１ 円筒状材
１ｂ 溝
２、３ ジグ
２ａ 補強リング保持具
２ａ１ 保持小径部
２ａ２ 大径部
２ａ３ 段差壁部
２ａ４ 補強部材保持板ばね保持スペース
２ａ５ 保持用板ばね
２ａ５１ 自由端
２ａ５２ 先端
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどで使用される定着装置（加熱定着装置）で用いられる定着ローラ等に好適に用いることができるローラ芯金とその製造方法、定着ローラ、定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置を用いて印刷又は複写をする場合には、その最終段階において、転写材（記録紙）上の可視像（トナー像）を加熱して溶融させることにより記録紙上に定着させている。例えば、電子写真複写機では、像担持体上に像露光を行って静電潜像を形成する工程、像担持体上の静電潜像にトナーを付着させて可視像とする工程、像担持体上のトナー像を記録紙上に転写して像担持体から記録紙を分離する工程、及び、記録紙上に転写された未定着のトナー像を加熱して溶融させることにより記録紙上に定着させる工程を順次経て複写が行われている。
【０００３】
従来、記録紙上に転写された未定着のトナー像は、一般的には、熱定着方式により定着されている。この熱定着方式によれば、円筒状芯金の中空部に回転軸に沿ってハロゲンランプ等のヒータを配置してその輻射熱によって円筒形芯金の内部から加熱するようにした定着ローラが用いられている。
【０００４】
図１３は、従来の定着装置２１０の説明図である。図１３に示されているように、定着ローラ２０１は、バネ２０３の押圧作用を受けた加圧ローラ２０２に接している。トナー２０６で形成されたトナー像を感光体から転写させた記録紙２０５は、トナー像が定着ローラ２０１に当接するように、定着ローラ２０１と加圧ローラ２０２との間に挿入される。記録紙２０５が定着ローラ２０１と加圧ローラ２０２の間を通過する間に、トナー像を形成するトナー２０６が、加熱溶融され、そして、記録紙２０５に圧着され、その結果、トナー像が記録紙２０５に定着される。
【０００５】
ここで、画像定着を速めるため、定着ローラをあらかじめ予熱しておいたり、加熱源であるハロゲンヒータ等の能力を高めるなどの手段でウォームアップ時間短縮を図ることができたが、現在では予熱による電力消費０をめざしつつ、待ち時間のない画像定着が望まれている。
【０００６】
このような要求への対策の一つとして、定着ローラの肉厚を薄くして、ローラ内部の熱源からの表層への熱伝達を早めることが考えられる。
【０００７】
しかし、肉厚を薄くすると、以下のような不具合が生じてくる。すなわち、定着ローラ２０１と加圧ローラ２０１とは、共に両端で保持され、ばね等によって互いに密着するように付勢されている。このとき、定着ローラの肉厚が薄くなることで、定着ローラに、図１４（ａ）（定着ローラ２０１の軸に垂直な平面での断面図）及び図１４（ｂ）（定着ローラ２０１の軸及び加圧ローラ２０２の軸を含む平面での断面図）に示したように変形が生じる。主な変形が、曲げ力による撓みと、薄肉であることによるつぶれである。この変形が合成され下面変位となり、定着ローラと加圧ローラ間の接触部（ニップ部）に軸方向のムラが生じ、定着不良が起こる要因となる。
【０００８】
ここで、つぶれとは、ローラの軸に垂直な断面における変形を表わし、例えば、真円の断面を持つパイプがつぶれて、楕円になったような状態を指す（図１４（ａ）参照）。これに対し、撓みは、ローラの曲がりのことであり、まっすぐのパイプが曲がったときの状態を指す（図１４（ｂ）参照）。
【０００９】
このような撓みやつぶれを抑えるため、定着ローラの内周面に、凸部（リブ）を円周状に設ける（図１５にこのような定着ローラ用のローラ芯金の回転軸を含む断面におけるモデル断面図を示した）ことにより軸方向の変形（撓み）に関しては効果が小さいが、つぶれの低減効果が大きいことが検証され、実用化されている。
【００１０】
しかし、芯金と一体のリブでは製造方法の制約から、リブの高さを高くすることが困難で、上記つぶれや撓みをより完全に防止するためには、リブの幅を広くしたり本数を増やすなどの対策をとるが、この方法では芯金の熱容量も増加し、薄肉化したメリットが少なくなってしまうと云う問題がある。
【００１１】
また、特開２００２−１９６６０５公報（特許文献１）に開示された方法では、定着ローラの内部に円筒状リングを固定する技術が提案されているが、この技術では円筒状リングがセットされた部分の、定着ローラの肉厚が他の箇所よりも薄くなっているため、通紙時に加熱・加圧状態で回転すると円筒状リングがセットされた、定着ローラの薄肉部に集中応力が掛かり破損するおそれが大きく、このため、定着ローラ全体の平均肉厚を充分薄くすることができないと云う問題がある。
【００１２】
しかしながら、高画質化と定着性の安定化とのために、定着ローラと加圧ローラとの間のさらに高いニップ圧の実現が望まれている。
【特許文献１】特開２００２−１９６６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、即ち、高画質化と定着性の安定化とのために望まれている高いニップ圧にも対応できる、つぶれや撓みなどの変形が生じない、強度の高い薄肉の定着ローラ、かかる定着ローラを可能とするローラ芯金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】
【００１４】
本発明のローラ芯金は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、中空筒形状のローラ芯金において、該ローラ芯金の内側面に複数のリブが設けられ、これらリブのうち、少なくとも一組の互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接してリング状の補強部材が配されていることを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明のローラ芯金は請求項２に記載の通り、請求項１に記載のローラ芯金において、上記リング状の補強部材の内側面の両側面に面取りが施されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のローラ芯金の製造方法は請求項３に記載の通り、ローラ芯金の内側面に複数のリブが設けられ、これらリブのうち、少なくとも一組の互いに隣り合う２つのリブの間に、該２つのリブの両方に接してリング状の補強部材が配されている中空円筒形状のローラ芯金の製造方法であって、薄肉円筒構造体内部にリング状の補強部材をこれらの回転対称軸が一致するように挿入した後、該薄肉円筒構造体の外側面に押し部材を押し当てることにより薄肉円筒構造体の内側面に該リング状の補強部材に接するリブを形成する工程を有することを特徴とする。
【００１７】
さらに本発明のローラ芯金の製造方法は請求項４に記載の通り、請求項３に記載のローラ芯金において、上記２つのリブを共に、上記リング状の補強部材の挿入後に形成することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の定着ローラは請求項５に記載の通り、請求項１または請求項２に記載のローラ芯金を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の定着装置は請求項６に記載の通り、請求項５に記載の定着ローラを有することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の画像形成装置は請求項７に記載の通り、請求項６に記載の定着装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る本発明のローラ芯金によれば、リング状の補強部材による補強効果に加え、ローラ芯金に設けられたリブによる補強効果も得られ、かつ、リブにより、リング状の補強部材がローラ芯金内で回転してしまうことが予め防止されており、このためリング状の補強部材による補強効果が失われることがない、肉薄でありながら高い強度を有する定着ローラが可能となる。
【００２２】
請求項２に係る本発明のローラ芯金によれば、ローラ芯金自体の製造を容易とすることができる。
【００２３】
請求項３に係るローラ芯金の製造方法によれば、リング状の補強部材による補強効果に加え、ローラ芯金に設けられたリブによるの補強効果も得られ、かつ、リブにより、リング状の補強部材がローラ芯金内で回転してしまうことが予め防止されており、このためリング状の補強部材による補強効果が失われることがない、肉薄でありながら高い強度を有する定着ローラが可能となる。
【００２４】
請求項４に係る本発明のローラ芯金の製造方法によれば、請求項１に係るローラ芯金を、生産性良く製造することができる。
【００２５】
請求項５に係る本発明の定着ローラによれば、高画質化と定着性の安定化とのために望まれている、さらに高いニップ圧にも対応できる、つぶれや撓みなどの変形が生じない、強度の高い薄肉の定着ローラを得ることができる。
【００２６】
請求項６に係る本発明の定着装置によれば、高画質化と定着性の安定化とのために望まれている、さらなる高いニップ圧が実現可能で、かつ、予熱による電力消費が小さく、待ち時間のない画像定着が可能となる。
【００２７】
請求項７に係る本発明の画像形成装置によれば、予熱による電力消費が小さく、待ち時間のない画像形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明について図面を用いて説明する。
【００２９】
図１に本発明に係るローラ芯金Ａの回転軸を含む断面におけるモデル断面図を示した。
【００３０】
中空円筒形状のローラ芯金Ａにおいて、内側面に複数（この例では１２個）のリブが設けられ、これらリブのうち、互いに隣り合う２つのリブＡ１とリブＡ２との間、リブＡ３とリブＡ４との間、及び、リブＡ５とリブＡ６の間に、これらそれぞれの２つのリブに接してリング状の補強部材Ｂ（３つ）が配されている。
【００３１】
このような構成により、このようなローラ芯金Ａによる定着ローラでは、リング状の補強部材Ｂによる補強効果に加え、ローラ芯金に設けられたリブ（Ａ１〜Ａ６、本連ではさらにリング状の補強部材Ｂに接していない６個のリブ）による補強効果も得られ、かつ、リブにより、リング状の補強部材Ｂがローラ芯金内で回転してしまう（リング状の補強部材Ｂの軸とローラ芯金Ａの軸とが９０°となる状態）ことが予め防止されており、このためリング状の補強部材Ｂによる補強効果が失われることがないので、肉薄でありながら高い強度を有する定着ローラが可能となり、そのとき、高画質化と定着性の安定化とのために望まれている、さらに高いニップ圧にも対応できる、つぶれや撓みなどの変形が生じない、強度の高い薄肉の定着ローラとなる。
【００３２】
さらにこのような定着ローラを用いた定着装置では、高画質化と定着性の安定化とのために望まれている、さらなる高いニップ圧が実現可能で、かつ、予熱による電力消費が小さく、待ち時間のない画像定着が可能となる。
【００３３】
このようなローラ芯金Ａは例えば次のように製造することができる。
【００３４】
まず、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の、金属材料から構成される中空円筒状の円筒状材１両端をジグ２及び３により保持させるが、このとき、図２のモデル断面図に示すようにジグ２に付属する補強リング保持具２ａによってリング状の補強部材Ｂを円筒状材１内の所定の位置に挿入する。
【００３５】
リング状の補強部材Ｂの材質としては、円筒状材１と線膨張係数が等しい材質からなる事が望ましく、通常は円筒状材１と同じ材質を用いる。
【００３６】
補強リング保持具２ａはリング状の補強部材Ｂの内径より若干小さい内径を有する保持小径部２ａ１とリング状の補強部材Ｂの内径より太く、かつ、円筒状材１内径よりも太い大径部２ａ２とを有し、保持小径部２ａ１と大径部２ａ２との段差壁部２ａ３に接してリング状の補強部材Ｂが保持されている。ここで、補強リング保持具２ａによってリング状の補強部材Ｂを円筒状材１内の所定の位置に挿入したときのリング状の補強部材Ｂ付近のモデル拡大断面図（図３）に示すように、リング状の補強部材Ｂは保持小径部２ａ１に、大径部２ａ２の段差壁部２ａ３に接して、保持されている。
【００３７】
このとき、大径部２ａ２の保持小径部２ａ１の一部を保持小径部２ａ１と同径となるようにして設けた補強部材保持板ばね保持スペース２ａ４で一方の端が補強リング保持具２ａに固定され、他方の端が保持小径部２ａ１側で自由端２ａ５１となっていて、その自由端２ａ５１が補強リング保持具２ａの放射方向側に一旦曲げられている、保持用板ばね２ａ５によって、リング状の補強部材Ｂは保持小径部２ａ１に、大径部２ａ２の段差壁部２ａ３に接して、保持されているため、リング状の補強部材Ｂは保持小径部２ａ１からは容易には抜けることがない。ここで、リング状の補強部材Ｂの内側面に、面取り、例えば図３に図示するように直線による面取り（通常：４５°）であるＣ面取り（Ｃ面取り部をＢ１として示す）、あるいは、曲面からなる面取りであるＲ面取りが施されていると、リング状の補強部材Ｂの保持小径部２ａ１へのセット、及び、後述するように、リング状の補強部材Ｂからの保持小径部２ａ１の抜き取りが容易となり、さらに、これら面取りがリング状の補強部材Ｂの内側面の両側面へ施してあると、リング状の補強部材Ｂの保持小径部２ａ１へのセットの際の、リング状の補強部材Ｂの向きに依存せずにこれら効果が得られる。
【００３８】
なお、保持用板ばね２ａ５の自由端２ａ５１は補強リング保持具２ａの放射方向に曲げられてるが、さらに自由端２ａ５１のさらなる先端２ａ５２は保持小径部２ａ１の先端よりさきで補強リング保持具２ａの軸方向側に曲げられているため、リング状の補強部材Ｂの保持小径部２ａ１へのセットは容易に行うことができる。
【００３９】
このように、補強リング保持具２ａによって円筒状材１内の所定の位置にリング状の補強部材Ｂが保持された状態で、円筒状材１の外側面にスピニングローラ４を図４に示すように押しつける。このとき、スピニングローラ３の２つの円盤状の圧子４ａの間にリング状の補強部材Ｂが位置させ、円筒状材１の外側面へのスピニングローラ４の押しつけを継続させながら、円筒状材１およびスピニングローラ４を共に回転させる。
【００４０】
その結果、円筒状材１が変形して、リング状の補強部材Ｂの両脇のそれぞれに、リング状の補強部材Ｂに接するリブ１ａが２条形成される。このとき、図４に示されるようにこれら２つのリブに相当する円筒状材１の外側面にはスピニングローラ４の２つ（２連）の円盤状の圧子４ａによって２つの溝１ｂが形成される。
【００４１】
その後、円筒状材１から、補強リング保持具２ａを抜き、ジグ２及び３を取り去る。このとき、補強リング保持具２ａからリング状の補強部材Ｂが抜かれるが、この際、リング状の補強部材Ｂの両脇は上述のように２条のリブ１ａが接して保持されているので、リング状の補強部材Ｂは保持用板ばね２ａ５の自由端２ａ５１を変形させて保持小径部２ａ１から外れ、円筒状材１の内部に残留する。
【００４２】
その後、図５にモデル的に示すように円筒状材１の外側面を切削バイト等で切削処理等を行い、所定の厚さになるよう加工すると共に円筒状材１の外側面に形成されていた溝１ｂを除去し、その後は従来のローラ芯金の製造方法同様に、必要に応じて両端を小径化させて、本発明に係るローラ芯金とする。
【００４３】
図６には、このようにして得られた、本発明に係るローラ芯金Ａ’のリング状の補強部材Ｂ付近のモデル拡大断面図を示す。この図から、本発明に係るローラ芯金Ａ’が、中空円筒形状のローラ芯金において、ローラ芯金の内側面に複数のリブが設けられ、これらリブのうち、互いに隣り合う２つのリブ１ａの間に、これら２つのリブ１ａに接してリング状の補強部材Ｂが配されているローラ芯金であることが判る。
【００４４】
上記ではローラ芯金の内側にリング状の補強部材Ｂを１つだけ配置する例、一組の、互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接してリング状の補強部材が配されているローラ芯金の例を示したが、例えば、ローラ芯金の内側にリング状の補強部材Ｂを４つ配したローラ芯金の場合をモデル断面図である図７〜図１１を使って説明する。
【００４５】
図７では円筒状材１両端をジグ２及び２’により保持させる。このときジグ２及び２’に付属する補強リング保持具２ａ及び２ａ’によってそれぞれリング状の補強部材Ｂ２つを円筒状材１内の所定の位置に挿入し、円筒状材１の外側面に、２つの円盤状の圧子４ａの間に一方のリング状の補強部材Ｂが位置するようにスピニングローラ４を押しつけて回転させた状態をモデル的に示す。このように円筒状材１両端から補強リングＢを内部に挿入することで、複数個の補強リングを内部に挿入し、その両脇にリブを形成する処理を効率的に行うことができる。
【００４６】
次いで図８に示すように、補強リング保持具２ａ、２ａ’及びジグ２、２’を取り去り、図９に示すようにすでに円筒状材１内に２つセットされたリング状の補強部材Ｂよりもより円筒状材１の開口側になる所定の位置にセット可能となるようにジグ２、２’からの突き出し量を短くした補強リング保持具２ａ、２ａ’をもちいて、円筒状材１の両開口かそれぞれ１つずつリング状の補強部材Ｂを円筒状材１内部に挿入し、円筒状材１の外側面に、２つの円盤状の圧子４ａの間に、新たに挿入されたリング状の補強部材Ｂが位置するようにスピニングローラ４を押しつけて回転させ、リング状の補強部材の両脇に、リング状の補強部材に接するようにそれぞれ２つのリブを形成し、ジグ２及び２’に付属する補強リング保持具２ａ及び２ａ’を取り去る（図１０参照）。このようにジグからの補強リング保持具の突き出し量を調整することで円筒状材１内部の任意の位置に、及び、複数のリング状の補強部材をセットすることができる。
【００４７】
さらに、円筒状材１の外側面を切削バイト等で切削処理等を行い、所定の厚さになるよう加工すると共に円筒状材１の外側面に形成されていた溝１ｂを図１１に示すように除去し（ローラ芯金中間体Ａ”）、その後は従来のローラ芯金の製造方法同様に、軸受けや駆動のためのギヤを装着するジャーナルを、スェージング等の絞り加工によって形成して、本発明に係るローラ芯金とする。
【００４８】
このような、本発明に係る薄肉のローラ芯金の外表面をサンドブラストで粗面化した後、該薄肉芯金の外表面にプライマーを塗布して１００〜１５０℃の雰囲気にて乾燥し、続いて、該プライマーの表面に粉体のフッ素樹脂塗料を塗装して、フッ素樹脂の融点以上、好ましくは、３６０℃以上の雰囲気で２０〜４０分焼成させることによりフッ素樹脂被膜を形成する。このようにして得たフッ素樹脂被膜は、表面が荒れているので、転写紙上に形成されたトナーを良好に定着できず品質の良い画質を得ることができない。それ故、フッ素樹脂被膜は、好ましくは、平滑に仕上げされる。
【００４９】
フッ素樹脂塗料としては、パーフルオロアルコキシ樹脂（以下、「ＰＦＡ」という。）、テトラフルオロエチレン樹脂（以下、「ＰＴＦＥ」という。）が一般に用いられるが、ＰＦＡであれば形態を粉体として塗装が可能であるので、塗装−回収によってフッ素樹脂塗料を再利用することができる。このようにして得られた本発明に係る定着ローラは高画質化と定着性の安定化とのために望まれている、さらに高いニップ圧にも対応できる、つぶれや撓みなどの変形が生じない、強度の高い、立ち上り時間を大幅に短くすることができる、薄肉の定着ローラである。
【００５０】
なお、定着ローラの内面はハロゲンランプからの輻射熱の吸収が効率良くなるよう、必要に応じて黒色とするが、その場合には上記のいずれかの工程で、例えば黒色塗料を塗布し、２５０〜３００℃で１〜３時間焼付けて行う。
【００５１】
また、図１に示した本発明に係るローラ芯金Ａの場合には、リング状の補強部材Ｂに接していない６個のリブが設けられているが、これは上記同様に、ただしリング状の補強部材を円筒状材内に挿入せず、かつ、１つの円盤状の圧子を有するスピニングローラを用いることでリング状の補強部材Ｂに接しているリブ同様に形成することができる。
【００５２】
なお、定着ローラとして求められる強度、剛性等の要求性能に合わせて、リング状の補強部材Ｂに接しているリブ及びリング状の補強部材Ｂに接していないリブの数、配置箇所は適宜調整する。
【００５３】
ここで、図１２に示されているように、本発明の定着装置１１０は、定着ローラ１０、及び、該定着ローラ１０に当接するように設けられた加圧ローラ１１２を少なくとも有している。そして、本発明の定着装置１１０は、本発明に係るローラ芯金からなる定着ローラ１０を有している。このように、本発明の定着装置１１０が本発明に係るローラ芯金からなる定着ローラ１０を有していると、立ち上り時間が大幅に短く、高画質化と定着性の安定化とのために望まれている高いニップ圧が実現可能で、かつ、予熱による電力消費が小さく、立ち上り時間等の待ち時間のない画像定着が可能となる。
【００５４】
さらに、図１２に示されているように、本発明の画像形成装置１００は、本発明に係る定着装置１１０を有している。このように、本発明の画像形成装置１００が本発明に係る定着装置を有していると、ムラのない均一な画像を形成することができる。
【００５５】
図１２に示されているように、本発明の画像形成装置１００は、静電潜像が形成される感光体ドラム１０１、感光体ドラム１０１に接触して帯電処理を行う帯電ローラ１０２、レーザビーム等の露光手段１０３、感光体ドラム１０１の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ１０４、帯電ローラ１０２にＤＣ電圧を印加するためのパワーパック１０５、感光体ドラム１０１上のトナー像を記録紙１０７に転写処理する転写ローラ１０６、転写処理後の感光体ドラム１０１をクリーニングするためのクリーニング装置１０８、感光体ドラム１０１の表面電位を測定する表面電位計１０９、並びに、定着ローラ１０及び加圧ローラ１１２からなるローラ方式の熱定着装置１１０によって構成されている。
【００５６】
この電子写真方式を用いる画像形成装置１００は、回転する感光体ドラム１０１の感光体層を帯電ローラ１０２を用いて一様に帯電させた後にレーザビーム等の露光手段１０３で露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーによって現像することによりトナー像とし、このトナー像を記録紙１０７上に転写し、そして、この記録紙１０７を定着ローラ１０及び加圧ローラ１１２からなるローラ方式の熱定着装置１１０に通過させてトナー像を熱定着するように構成されている。
【００５７】
このような画像形成装置１００の熱定着装置においては、アルミニウム等の金属の中空円筒体からなる薄肉芯金の外周面にトナーの粘着を防止するために被覆された四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂からなる離型層を設けた定着ローラ１０が使用されているが、この加熱定着ローラ１０は、薄肉芯金の中空部に回転中心線に沿ってハロゲンランプ等のヒータを配置し、その輻射熱によって定着ローラ１０を内側から加熱するようになっており、そして、定着ローラ１０と加圧ローラ１１２との間に記録紙１０７を通過させることにより、記録紙１０７の上に付着しているトナーを定着ローラ１０の熱により軟化させつつ加圧して記録紙上に定着させるようになっている。
【００５８】
ここで、本発明の効果について確認を行った。
【００５９】
比較のために従来技術に係るローラ（内径が３９．２ｍｍ、外径が４１．６ｍｍ（肉厚１．２ｍｍ）の円筒状材（素管）を用いて、内部に高さ０．５ｍｍのリブを９本形成した定着ローラ（モデル断面図を図１５に示す）と、同じ円筒状材を用い従来技術に係るこのローラと同様に、ただし、９本のリブのうち、中央のリブを設けず、その代わりに、中央のリブの位置に外径が３９．１ｍｍ、内径が３３ｍｍ、厚さが２ｍｍのリング状の補強部材（円筒状材と同じ素材からなる）を挿入し、上記で図２〜図５で説明した方法により、このリング状の補強部材の両側に、リング状の補強部材に接して２つのリブ（高さ０．２〜０．３ｍｍ）を形成してなる本発明に係る定着ローラとを得た。これら２つの定着ローラの外形、及び、リブ形成部以外の肉厚は同じである。
【００６０】
これら定着ローラを同条件で評価した結果、これらローラに加えられた、等しい加圧ローラの荷重に対して、従来技術に係るローラでは０．１５〜０．２０ｍｍのつぶれが発生したが、本発明に係るローラでのつぶれは０．０４ｍｍ以下となった。
【００６１】
このように本発明に係る定着ローラは、従来のリブ付き薄肉定着ローラのつぶれ強度を更に改良するもので、必要に応じ、１本ないし複数のリング状の補強部材を用いて、実際の使用における加圧力に合わせた過不足のない補強が可能である。
【００６２】
このように本発明に係る定着ローラは、リング状の補強部材により、薄肉定着ローラにおいて、従来技術以上に補強が可能となり、より薄肉化が可能となって、即ち熱容量の低減が図れ、定着装置に組み込んだときの立ち上げ時間の短縮が可能となり、また、加圧力を高めることができるので高画質化が計れ、定着性の改善が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係るローラ芯金は変形が小さく、そのため、肉厚を極めて薄くでき、熱容量を小さくすることができるので、定着ローラとして定着装置に組み込んだときの予熱時間を極めて短く、かつ、予熱による電力消費を小さくすることができ、さらに、そのような定着装置を有する画像定着装置は予熱による電力消費が小さく、待ち時間のない画像形成が可能となるので、電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係るローラ芯金Ａを示すモデル断面図である。
【図２】本発明に係るローラ芯金Ａ’の作製方法を示すモデル図（リング状の補強部材Ｂを円筒状材１の所定位置に挿入した状態を示す図）である。
【図３】補強リング保持具２ａによってリング状の補強部材Ｂを円筒状材１内の所定の位置に挿入したときのリング状の補強部材Ｂ付近のモデル拡大断面図である。
【図４】円筒状材１の外側面にスピニングローラ４を図４に示すように押しつけ、リブを形成させた状態を示すモデル断面図である。る。
【図５】リブを形成した円筒状材１の外側面を切削加工している状態を示すモデル断面図である。
【図６】リブを形成した円筒状材１のリブ付近のモデル拡大断面図である。
【図７】互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接して配されているリング状の補強部材を内部に複数有するローラ芯金の製造方法を示す図（２つのリング状の補強部材Ｂを円筒状材１の所定位置に挿入し、一方のリング状の補強部材Ｂに接する２条のリブを形成した状態を示す図）である。
【図８】互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接して配されているリング状の補強部材を内部に複数有するローラ芯金の製造方法を示す図（２つのリング状の補強部材Ｂに接する２条のリブをそれぞれ形成した状態を示す図）である。
【図９】互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接して配されているリング状の補強部材を内部に複数有するローラ芯金の製造方法を示す図（さらに３つめと３つめのリング状の補強部材を内部に挿入し、その一方のリング状の補強部材Ｂに接する２条のリブを形成した状態を示す図）である。
【図１０】互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接して配されているリング状の補強部材を内部に複数有するローラ芯金の製造方法を示す図（４つのリング状の補強部材Ｂに接する２条のリブをそれぞれ形成し終えた状態を示す図）である。
【図１１】互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接して配されているリング状の補強部材を内部に複数有するローラ芯金の製造方法を示す図（円筒状材１の表面を切削加工し、本発明に係るローラ芯金Ａ”とした状態を示す図）である。
【図１２】本発明に係る定着装置を有する画像形成装置のモデル説明図である。
【図１３】従来技術に係る定着装置を示すモデル説明図である。
【図１４】従来技術に係る定着ローラで生じる問題を説明するモデル説明図である。 （ａ）定着ローラ２０１の軸に垂直な平面での断面図である。 （ｂ）定着ローラ２０１の軸及び加圧ローラ２０２の軸を含む平面での断面図である。
【図１５】従来技術に係る定着ローラを示すモデル断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
Ａ、Ａ’ 本発明に係るローラ芯金
Ａ” ローラ芯金中間体
Ａ１〜Ａ６、１ａ リング状の補給部材Ｂに接して設けられたリブ
Ｂ リング状の補強部材
Ｂ１ Ｃ面取り部
１ 円筒状材
１ｂ 溝
２、３ ジグ
２ａ 補強リング保持具
２ａ１ 保持小径部
２ａ２ 大径部
２ａ３ 段差壁部
２ａ４ 補強部材保持板ばね保持スペース
２ａ５ 保持用板ばね
２ａ５１ 自由端
２ａ５２ 先端
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空筒形状のローラ芯金において、該ローラ芯金の内側面に複数のリブが設けられ、これらリブのうち、少なくとも一組の、互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接してリング状の補強部材が配されていることを特徴とするローラ芯金。
【請求項２】
上記リング状の補強部材の内側面の両側面に面取りが施されていることを特徴とする請求項１のローラ芯金。
【請求項３】
ローラ芯金の内側面に複数のリブが設けられ、これらリブのうち、少なくとも一組の互いに隣り合う２つのリブの間に、該２つのリブの両方に接してリング状の補強部材が配されている中空円筒形状のローラ芯金の製造方法であって、
薄肉円筒構造体内部にリング状の補強部材をこれらの回転対称軸が一致するように挿入した後、該薄肉円筒構造体の外側面に押し部材を押し当てることにより薄肉円筒構造体の内側面に該リング状の補強部材に接するリブを形成する工程を有することを特徴とするローラ芯金の製造方法。
【請求項４】
上記２つのリブを共に、上記リング状の補強部材の挿入後に形成することを特徴とする請求項３に記載のローラ芯金の製造方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のローラ芯金を有することを特徴とする定着ローラ。
【請求項６】
請求項５に記載の定着ローラを有することを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項６に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
中空筒形状のローラ芯金において、該ローラ芯金の内側面に複数のリブが設けられ、これらリブのうち、少なくとも一組の、互いに隣り合う２つのリブの間に、これら２つのリブに接してリング状の補強部材が配されていることを特徴とするローラ芯金。
【請求項２】
上記リング状の補強部材の内側面の両側面に面取りが施されていることを特徴とする請求項１のローラ芯金。
【請求項３】
ローラ芯金の内側面に複数のリブが設けられ、これらリブのうち、少なくとも一組の互いに隣り合う２つのリブの間に、該２つのリブの両方に接してリング状の補強部材が配されている中空円筒形状のローラ芯金の製造方法であって、
薄肉円筒構造体内部にリング状の補強部材をこれらの回転対称軸が一致するように挿入した後、該薄肉円筒構造体の外側面に押し部材を押し当てることにより薄肉円筒構造体の内側面に該リング状の補強部材に接するリブを形成する工程を有することを特徴とするローラ芯金の製造方法。
【請求項４】
上記２つのリブを共に、上記リング状の補強部材の挿入後に形成することを特徴とする請求項３に記載のローラ芯金の製造方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のローラ芯金を有することを特徴とする定着ローラ。
【請求項６】
請求項５に記載の定着ローラを有することを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項６に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−４７３２１（Ｐ２００７−４７３２１Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２９９４９（Ｐ２００５−２２９９４９）
【出願日】平成１７年８月８日（２００５．８．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月８日（２００５．８．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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