加圧ローラ

【課題】発泡シリコーンゴムで成型された加圧ローラ機能を安定させる。
【解決手段】加圧ローラ１７は、８枚の羽板１５が設けられた軸体１４の周囲に発泡シリコーンゴム８が成型されてなる。羽板１５を有する軸体１４と発泡シリコーンゴム８との接着面積１８は、軸体１４の外周面積と、羽板１５の高さ１６と羽板の枚数で求まる面積とを足し合わせた面積となる。このように軸体１４の外周に羽板１５の面積が加わることで、発泡シリコーンゴム８と軸体１４との接着面積１８を拡大できるため、その接着強度が向上する。このため加圧ローラ１７が所定の負荷を受けた状態で回転すると、羽板１５には回転方向と同じ方向に発泡シリコーンゴム８を押す力が発生する。このため発泡シリコーンゴム８と軸体１４との境界付近におけるせん断力が緩和され、発泡シリコーンゴムのセルが切断してしまうことを防止することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の加熱定着装置における発泡シリコーンゴムを使用した加圧ローラに用いて好適な加圧ローラの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機、プリンタ等の多くの画像形成装置の加熱定着装置には、発泡シリコーンゴム(シリコーン発泡体)等の弾性体で成型された加圧ローラが使用されている（例えば、特許文献１〜８参照）。
図８は上記従来の加熱定着装置を搭載した画像形成装置の概略的な構成図である。
図８において、給紙部から給紙された転写紙は中間ローラ部で搬送され、転写部において、画像信号に応じて光学部により静電潜像され現像部で現像されたトナー画像を転写され、定着部で加熱定着された後、排紙部から排紙される。
【０００３】
図９は上記定着部で用いられる発泡シリコーンゴムで成型した加圧ローラを用いた従来の加熱定着装置の概略構成図である。
図９において、第１の加圧ローラ１と第２の加圧ローラ２とが所定のニップ幅を以って圧接している。加圧ローラ１は第１のヒータ３を有する駆動ローラ４により定着ベルト５を介して回転される。加圧ローラ２は第２のヒータ６を有する。加圧ローラ１は、図１０に示すように、大径部と小径部を有する金属性の軸体７の周囲に発泡シリコーンゴム８で成型してなるものである。
【特許文献１】特開平６−３４８１６３号公報
【特許文献２】特開平８−２２２１４号公報
【特許文献３】特開２００１−６５５４４号公報
【特許文献４】特開２００１−３４５１６９号公報
【特許文献５】特開２００２−１４８９８８号公報
【特許文献６】特開２００２−２５８６５３号公報
【特許文献７】特開２００２−１１６６４４号公報
【特許文献８】特開２００３−３３７４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記図９、図１０に示す従来の発泡シリコーンゴム８で成型してなる加圧ローラ１は次のような問題があった。
図１１において、加圧ローラ１は加圧ローラ２と所定のニップ幅９を以って圧接している。ここで、加圧ローラ１が所定の加圧力を受けて回転しようとすると、軸体７の回転方向１０と発泡シリコーンゴム８と金属軸の境界付近は同じ方向１１に回転する。しかし、ニップ幅９を形成するために加圧ローラ２により加圧されているため、回転時には加圧ローラ１を止める方向１２の力が生じる。このため、発泡シリコーンゴム８と金属製の軸体７との境界付近１３にせん断力が作用し、このせん断力により発泡シリコーンゴム８内のセル（発泡部分）が切断され、発泡シリコーンゴム８が軸体７と分離して、ローラを回転させることができなくなってしまうという問題があった。
従って、本発明は上記せん断力を軽減し、安定した機能が得られる加圧ローラの構成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】
【０００５】
請求項１の発明による加圧ローラは、軸体の外周に弾性体を成型してなる加圧ローラにおいて、前記軸体の周面に、軸方向に伸びる剛性を持つ複数の羽板を前記周面の円周方向に配置したことを特徴とするものである。
請求項２の発明による加圧ローラは、請求項１において、前記羽板の先端部に突出部を設けたものである。
【０００６】
請求項３の発明による加圧ローラは、請求項２において、前記突出部は前記羽板を中心に対して対称又は非対称な断面略Ｔ字形状をなすことを特徴とするものである。
請求項４の発明による加圧ローラは、請求項２において、前記突出部は前記羽板に対して断面略Ｌ字形状をなすことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項５の発明による加圧ローラは、請求項２から４のいずれかにおいて、前記突出部の上面が任意の曲率を有する曲面に形成されていることを特徴とするものである。
請求項６の発明による加圧ローラは、請求項１から５のいずれかにおいて、前記弾性体は発泡シリコーンゴムであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、加圧ローラが所定の負荷を受けて回転しても、発泡シリコーンゴムと軸の境界のせん断力を緩和できるので、発泡シリコーンゴムと軸の接着面境界近傍で起こる発泡シリコーンゴムのセル切断が防止できる。従って、発泡シリコーンゴム等電子で成型された加圧ローラが、所定の負荷を持って回転動作する場合において、加圧ローラの成型条件については従来技術を変更することなく、安定した機能が得られる加圧ローラを実現することができる。
【０００９】
請求項２，３，４の発明によれば、断面略Ｔ字形状、Ｌ字形状等の突出部を形成したことにより、羽板部分と弾性体との接着面積がさらに大きくなり、これによって、局部的な圧分布の変化を防止し、加圧ローラ円周上で均一な圧分布を形成することができる。また、Ｌ字形状とすることにより、部品加工を容易に行うことができる。
【００１０】
請求項５の発明によれば、突出部上面を曲面とすることにより、圧分布の均一性がさらに向上させることができる。
請求項６の発明によれば、画像形成装置の発泡シリコーンゴム８を用いた第１の加圧ローラとして用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態による加圧ローラの構成を示す。
図１（ａ）は加圧ローラの軸体１４を示すもので、この軸体１４には、図示のように８枚の羽板１５が設けられている。この羽板１５は同図（ｂ）にも示すように、軸体１４の中心から法線方向に高さ１６を以って設けられている。同図（ｃ）は羽板１５を有する軸体１４を用いた本実施の形態による加圧ローラ１７を示すもので、図示のように軸体１４の周囲に発泡シリコーンゴム８が成型されている。軸体１４に羽板１５を形成するには、一般的な押し出し成型法、あるいは一般的な金属材料(ＳＥＣＣ，ＳＵＳ等)を溶接することによって形成することができる。
【００１２】
次に、上記構成による作用について説明する。
図１（ｂ）（ｃ）において、羽板１５を有する軸体１４と発泡シリコーンゴム８との接着面積１８は、軸体１４の外周面積と、羽板１５の高さと羽板枚数（８）で求まる面積とを足し合わせた面積となる。このように、軸体１４の外周に羽板１５の面積が加わることで、発泡シリコーンゴム８と軸体１４との接着面積１８を拡大できるため、その接着強度が向上する。このため図２に示すように、加圧ローラ１７が所定の負荷を受けた状態で回転方向１９に回転すると、羽板１５には軸体１４の回転方向１９と同じ方向に発泡シリコーンゴム８を押す力２０が発生する。
【００１３】
本実施形態によれば、上記のように羽板１５が発泡シリコーンゴム８を押す力２０が回転中において常に発生するので、発泡シリコーンゴム８と軸体１４との境界付近におけるせん断力が緩和され、発泡シリコーンゴムのセルが切断してしまうことを防止することができる。
【００１４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
上記第１の実施の形態では、図３に示すように、所定のニップ幅９を得るために第２の加圧ローラ２で加圧して規定の加圧力２１が作用した状態で加圧ローラ１は回転する。この場合、羽板１５が第２の加圧ローラ２と対向する位置に来ると、図４に示すように羽板１５の高さ１６と羽板１５先端からの発泡シリコーンゴム８のゴム厚さ２２の条件によっては、加圧ローラ１に対する圧分布２３が図示のように不均一になるという問題が生じる。本実施の形態はこの問題を解決するものである。
【００１５】
図５は第２の実施形態による加圧ローラ１７を示す。
本実施の形態は、羽板１５の先端部に断面Ｔ字形状の平面を持つ突出部２４を形成したものである。
図５において、Ｔ字形状の突出部２４は、羽板１５中心を基準として幅をそれぞれａ、ｂとすると、対称的なＴ字形状の場合はａ＝ｂ、非対称なＴ字形状の場合はａ＞ｂ、又はａ＜ｂとする。また、Ｔ字形状の平面と羽板１５とは角度θT1＝θT2＝９０度となっている。尚、突出部２４は必ずしもＴ字形状ではなく、θT1、θT2は任意の角度としてよい。
【００１６】
本実施形態によれば、羽板１４先端部にＴ字形状の突出部２４を形成したことにより、
羽板部分と発泡シリコーンゴム８との接着面積がさらに大きくなり、これによって、第１の実施の形態で起こり得る図４に示すような局部的な圧分布２３の変化を防止し、加圧ローラ円周上で均一な圧分布を形成することができる。
【００１７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図６は第３の実施形態による加圧ローラ１７を示す。
本実施の形態は、第３の実施の形態におけるＴ字形状の突出部２４に代えて、羽板１５中心を基準として角度θL＝９０度で幅ｃを持ち、かつ加圧ローラ１７の回転方向に突き出したＬ字形状の突出部２５を設けたものである。尚、必ずしもＬ字形状ではなく、θLは任意の角度としてよい。
【００１８】
本実施形態によれば、第２の実施形態による効果が得られると共に、Ｌ字形状の平面２５とすることでＴ字形状の突出部２４と比較して部品加工を容易に行うことができる。
【００１９】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図７において、本実施形態は、上記第２の実施の形態に示したＴ字形状の突出部２４の上面を図示のように任意のＲを持つ曲面に形成した突出部２６を設けたものである。上面を任意のＲを持つ曲面とすることで、同心形状を形成することが可能となり、圧分布の均一性がさらに向上する。
【００２０】
以上説明した各実施形態による加圧ローラ１７は、軸体１４に発泡シリコーンゴム（シリコーン発泡体）８を成型した場合であるが、発泡シリコーンゴムに限らず他の弾性体を用いることができる。
また、各実施形態における加圧ローラ１７は、画像形成装置の加熱定着装置における第１の加圧ローラとして用いた場合を説明したが、トナーを除去するクリーニングローラや他の用途の加圧ローラ等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態による加圧ローラの斜視図である。
【図２】羽板の作用を説明するための加圧ローラの側面図である。
【図３】第１の実施形態の問題点を説明するための加圧ローラの側面図である。
【図４】第１の実施形態の問題点を説明するための加圧ローラの側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による加圧ローラと突出部を示す側面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による加圧ローラと突出部を示す側面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態による加圧ローラの突出部を示す側面図である。
【図８】本発明を適用し得る画像形成装置の概略的な構成図である。
【図９】従来の画像形成装置の加熱定着装置を示す概略的な構成図である。
【図１０】従来の加熱定着装置における第１の加圧ローラの斜視図である。
【図１１】従来の加熱定着装置の問題点を説明するための第１の加圧ローラの斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
８発泡シリコーンゴム
１４軸体
１５羽板
１７加圧ローラ
２３，２４，２５突出部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体の外周に弾性体を成型してなる加圧ローラにおいて、
前記軸体の周面に、軸方向に伸びる剛性を持つ複数の羽板を前記周面の円周方向に配置したことを特徴とする加圧ローラ。
【請求項２】
前記羽板の先端部に突出部を設けたことを特徴とする請求項１記載の加圧ローラ。
【請求項３】
前記突出部は前記羽板を中心に対して対称又は非対称な断面略Ｔ字形状をなすことを特徴とする請求項記２載の加圧ローラ。
【請求項４】
前記突出部は前記羽板に対して断面略Ｌ字形状をなすことを特徴とする請求項２記載の加圧ローラ。
【請求項５】
前記突出部の上面が任意の曲率を有する曲面に形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の加圧ローラ。
【請求項６】
前記弾性体は発泡シリコーンゴムであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の加圧ローラ。

【図１】