定着ローラ
【課題】定着装置のローラの破損を抑止する。
【解決手段】定着ローラ２０は、回転可能に設けられた芯部２１と、芯部２１の回転軸を中心とする円筒状となるように芯部２１を被覆する弾性部２２と、弾性部２２の円筒状の外周面を被覆する離型部２３と、を有し、回転軸に沿う方向の弾性部２２の端部２２ａ及び回転軸に沿う方向の離型部２３の端部２３ａが、芯部２１のうち弾性部２２と当接する部分の回転軸に沿う方向の端部２１ａに対して回転軸に沿う方向に突出する。
【解決手段】定着ローラ２０は、回転可能に設けられた芯部２１と、芯部２１の回転軸を中心とする円筒状となるように芯部２１を被覆する弾性部２２と、弾性部２２の円筒状の外周面を被覆する離型部２３と、を有し、回転軸に沿う方向の弾性部２２の端部２２ａ及び回転軸に沿う方向の離型部２３の端部２３ａが、芯部２１のうち弾性部２２と当接する部分の回転軸に沿う方向の端部２１ａに対して回転軸に沿う方向に突出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、定着装置を備えている。定着装置は、用紙に転写された顔料（トナー）を加熱、押圧して定着させる。定着装置は、例えば、互いに当接して異なる方向に回転する二本のローラを有し、当該二本のローラの当接部（ニップ）の間にトナーの転写された用紙を通すよう設けられる。さらに、二本のローラのうち少なくとも一方のローラは加熱される。二本のローラの当接部の間を用紙が通ることで、用紙上のトナーが加熱、押圧されて定着処理が施される。
【０００３】
従来より、定着装置に用いられる各ローラの外周面は、弾性を有する素材（例えばゴム等）の層（弾性層）を有する（例えば特許文献１、特許文献２等）。
また、定着装置は、二本のローラの当接部の間を通って定着処理を施された用紙を好適に各ローラから離脱させることを求められる。そこで、各ローラの弾性層の外周面を、弾性層の硬度よりも高い硬度を有する素材（例えばテトラフルオロエチレン・パーフルオロビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等の樹脂）で覆う層（離型層）を設け、各ローラからの用紙の離脱を容易とした定着装置がある。
【０００４】
また、ニップ幅を大きく取るため、一方のローラの外周面の硬度に対して他方のローラの外周面の硬度を小さくすることがなされている定着装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３６５４９５３号公報
【特許文献２】特開平７−１３９５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の定着装置では、外周面の硬度がより大きい一方のローラが、相対的に外周面の硬度が小さい他方のローラを破損させてしまうことがあった。例えば、図６に示すように、各ローラの回転軸に沿う方向の一方のローラの端部が他方のローラの外周面に当接する箇所において、他方のローラの外周面が一方のローラの端部により削られてしまうことがあった（例えば図６に示す破損部分Ｈ）。
【０００７】
仮に、各ローラの回転軸方向に沿う方向について、一方のローラの幅を少なくとも他方のローラの弾性層の幅より大きくし、回転軸方向に沿う方向の一方のローラの端部が他方のローラの外周面に当接しないようにした場合、図６に示すような他方のローラの破損は生じない。しかしながら、この場合、例えば図７に示すように、他方のローラの芯金と一方のローラとに挟まれた他方のローラの弾性層の端部において、当該弾性層が回転軸方向にはみ出し、当該弾性層と芯金の界面端部に応力集中が生じ、当該界面端部において当該弾性層が押圧力による破壊を生じさせてしまう。当該界面端部での破壊が切掛けとなって、破壊は当該弾性層の中央部近くまで進むこともある。
【０００８】
本発明の課題は、定着装置のローラの破損を抑止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、回転可能に設けられた芯部と、前記芯部の回転軸を中心とする円筒状となるように前記芯部を被覆する弾性部と、前記弾性部の円筒状の外周面を被覆する離型部と、を有する定着ローラであって、前記弾性部の前記回転軸に沿う方向の端部及び前記離型部の前記回転軸に沿う方向の端部が、前記芯部のうち当該芯部と前記弾性部とが当接する部分の前記回転軸に沿う方向の端部に対して前記回転軸に沿う方向に突出することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着ローラであって、前記芯部の前記回転軸に沿う方向の端部は、その端部側が前記回転軸側へ傾斜するよう設けられ、その傾斜面と前記弾性部とが接着されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の定着ローラであって、前記離型部の前記回転軸に沿う方向の端部の外周面は、円筒の外周側へ突出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の定着ローラであって、前記弾性部の前記回転軸に沿う方向の端部は、その端部側に向かって厚みが薄くなるよう設けられることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の定着ローラであって、前記離型部は継ぎ目のない円筒状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、定着装置のローラの破損を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態による定着ローラを用いた定着装置の主要構成を示す図である。
【図２】定着ローラの一部分を示す断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態による定着ローラの一部分を示す断面図である。
【図４】本発明の第三実施形態による定着ローラの一部分を示す断面図である。
【図５】本発明の第四実施形態による定着ローラの一部分を示す断面図である。
【図６】従来の定着装置において一方のローラが他方のローラを破損させた例を示す説明図である。
【図７】従来の定着装置において一方のローラが他方のローラの弾性層の端部を破損させた例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図を参照して本発明の実施の形態の例を詳細に説明する。
【００１７】
（第一実施形態）
図１に、本発明の第一実施形態による定着ローラ２０を用いた定着装置１の主要構成を示す。
定着装置１は、加熱ローラ１０と、定着ローラ２０とを有する。
【００１８】
図示しない支持部により、加熱ローラ１０及び定着ローラ２０は互いの外周面を圧接する位置で回転可能に支持される。加熱ローラ１０の回転軸と定着ローラ２０の回転軸は平行となるよう設けられる。そして、加熱ローラ１０及び定着ローラ２０は、図示しない駆動部により回転駆動される。加熱ローラ１０と定着ローラ２０の回転方向は異なり、共に回転する加熱ローラ１０と定着ローラ２０の間の当接部（ニップ）の間を用紙が通過する。これによって用紙に対して定着処理が施される。
第一実施形態では、加熱ローラ１０及び定着ローラ２０の直径(φ)は80[mm]であり、ニップの圧接力は1500[N]である。
各ローラの回転軸に沿う方向の加熱ローラ１０の幅は、回転軸に沿う方向の定着ローラ２０の幅より大きい。そして、回転軸に沿う方向の定着ローラ２０の両端は、回転軸に沿う方向の加熱ローラ１０の両端の内側に位置するよう設けられる。
【００１９】
加熱ローラ１０は、芯材（例えば金属製）の外周面が弾性部材（例えばゴム等）により覆われたローラである。第一実施形態の加熱ローラ１０を覆う弾性部材は、ＪＩＳ Ｋ ６２４９に規定するタイプＡ デュロメータにより測定された硬度が10[°]のゴムであり、そのゴム厚は10[mm]である。また、加熱ローラ１０は、弾性部材の外周面がＰＦＡで被覆されており、ＰＦＡ層の厚さは、15[μm]である。
加熱ローラ１０は、内側から加熱ローラ１０を加熱するヒータ１１を有する。ヒータ１１により加熱された加熱ローラ１０の外周面は、加熱ローラ１０と定着ローラ２０の間の当接部の間を通過する用紙に熱を伝達する。
【００２０】
図２に、定着ローラ２０の一部分の断面図を示す。
定着ローラ２０は、芯部２１、弾性部２２及び離型部２３を有する。
芯部２１は、前述の支持部によりその両端が回転可能に支持され、前述の駆動部により回転駆動される。第一実施形態の芯部２１は、金属製であるが、弾性部２２及び離型部２３の芯材となりうる十分な強度を有する素材であればよい。
【００２１】
弾性部２２は、芯部２１をローラの芯材としてその外周面を覆うよう設けられ、芯部２１の回転軸の中心Ｌを中心とする円筒状となるように芯部２１を被覆する。第一実施形態の弾性部２２は、ＪＩＳ Ｋ ６２４９に規定するタイプＡ デュロメータにより測定された硬度が30[°]のゴムからなり、そのゴム厚は1[mm]である。
【００２２】
離型部２３は、弾性部２２の円筒状の外周面を被覆する。第一実施形態の離型部２３は、一体成型されて継ぎ目のない円筒状のチューブであり、当該チューブの内面が弾性部２２の外周面と密着するよう設けられることで弾性部２２の外周面を被覆する。第一実施形態の離型部２３は、ＰＦＡを素材とし、円筒を形成する層の厚みは30[μm]である。
定着ローラ２０は、その弾性部２２の厚み及び離型部２３により、加熱ローラ１０より硬度が高くなるよう設けられている。
【００２３】
芯部２１の外周面と弾性部２２の内周面とは接着され、弾性部２２の外周面と離型部２３の内周面とは接着されている。
【００２４】
弾性部２２及び離型部２３の、定着ローラ２０の回転軸に沿う方向の端部は、芯部２１のうち芯部２１と前記弾性部２２とが当接する部分の回転軸に沿う方向の端部（例えば図２に示す端部２１ａ）に対して定着ローラ２０の回転軸に沿う方向に突出する。図２では、端部２１ａに対して突出する弾性部２２の端部（端部２２ａ）及び離型部２３の端部（端部２３ａ）を示している。
【００２５】
弾性部２２及び離型部２３は、定着ローラ２０と加熱ローラ１０が互いに圧接することによる押圧力を受ける。このとき、弾性部２２の端部２２ａの内側には芯部２１がないので、端部２２ａ及び端部２３ａは押圧力に応じて、定着ローラ２０の回転軸の中心Ｌ側へ撓む。このため、定着ローラ２０の端部に行くほど定着ローラ２０と加熱ローラ１０の圧接部での応力が低下する。よって、離型部２３の端部２３ａは、加熱ローラ１０の外周面を削ってしまうことがなくなる。
【００２６】
芯部２１の端部２１ａに対して弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａが定着ローラ２０の回転軸に沿う方向に突出する幅Ｄ１は、定着ローラ２０の外径サイズや弾性部２２の厚さ、弾性部２２のヤング率によって適宜選択することが可能であるが、幅Ｄｌが小さすぎると、離型部２３の端部２３ａが、加熱ローラ１０の外周面に対して応力集中を生じさせることを抑える効果が低下し、加熱ローラ１０の外周面を削ってしまうことがある。一方、幅Ｄｌが大きすぎると、撓んだ端部２２ａ及び端部２３ａは、定着ローラ２０の回転による振動を受けて大きな振動を生じ、これによって異音を生じたり、端部２２ａ及び端部２３ａ並びにその周辺の構成の破壊を生じたりすることがある。第一実施形態では、幅Ｄｌは3〜10［mm］の間が好ましい。
【００２７】
以上、第一実施形態によれば、弾性部２２及び離型部２３が、定着ローラ２０と加熱ローラ１０が互いに圧接することによる押圧力を受けても、弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａは芯部２１の端部２１ａに対して突出しているので、端部２２ａ及び端部２３ａは芯部２１にその撓みを阻害されることなく押圧力に応じて撓むことができる。これによって、端部２３ａに近いほど定着ローラ２０と加熱ローラ１０の圧接部での応力が低下する。このため、端部２３ａが加熱ローラ１０の外周面を削ってしまうことがなくなる。よって、従来の定着装置において一方のローラの外周面の端部が他方のローラの外周面に摺接することによって生じていた、他方のローラの外周面を削ってしまう問題点を解消することができ、定着装置のローラの破損を好適に抑止することができる。
【００２８】
また、定着ローラ２０は、加熱ローラ１０に比して外周面の硬度が高い。そして、各ローラの回転軸に沿う方向の定着ローラ２０の幅は、加熱ローラ１０の幅より小さく、回転軸に沿う方向の定着ローラ２０の両端は、回転軸に沿う方向の加熱ローラ１０の両端の内側に位置するよう設けられる。このため、従来の定着装置において、回転軸方向に沿う方向の幅について、外周面の硬度がより大きい一方のローラの幅を相対的に外周面の硬度が小さい他方のローラの弾性層の幅より大きくし、回転軸方向に沿う方向の一方のローラの端部が他方のローラの外周面に当接しないようにした場合に生じていた問題点を解消することができる。即ち、他方のローラの芯金と一方のローラとに挟まれた他方のローラの弾性層と芯金の界面端部に応力集中が生じることによる、当該弾性層の界面端部における押圧力による破壊を生じてしまうことがない。よって、第一実施形態において、定着装置の加熱ローラ１０の破損を好適に抑止することができる。
【００２９】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による定着ローラ２０Ａについて説明する。第一実施形態の定着ローラ２０と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図３に、本発明の第二実施形態による定着ローラ２０Ａの一部分の断面図を示す。
図３に示すように、定着ローラ２０Ａの芯部２１の回転軸に沿う方向の端部２１ａは面取りがなされており、端部側が回転軸側へ傾斜するよう設けられている。そして、弾性部２２の内周面は面取りがなされた端部２１ａの傾斜面と接着されている。
第二実施形態の弾性部２２は、面取りがなされた芯部２１の端部２１ａと当接する部分の外周面と面取りがなされていない芯部２１と当接する部分の外周面とに関わらず、外周面が定着ローラ２０の回転軸に対して略平行となるよう設けられている。このため、面取りがなされた芯部２１の端部２１ａと当接する部分の弾性部は、図３に示すように、面取りがなされた芯部２１の端部２１ａの傾斜に応じて厚みが増すよう設けられている。
【００３０】
第二実施形態によれば、芯部２１の端部２１ａに設けられた傾斜により、弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａが芯部２１側へ撓むことが可能な余地が拡大する。また、芯部２１の端部２１ａの傾斜に当接する部分の弾性部２２の撓みは、当該傾斜がない場合の弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａの撓みの度合いに比して緩やかになるので、傾斜に当接する部分の外周面の撓みも緩やかになる。このため、回転軸に沿う方向のニップの端部における応力集中がさらに緩和され、一方のローラの端部が他方のローラの外周面を削ってしまっていた従来の問題点をより一層良好に抑止することができる。
【００３１】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による定着ローラ２０Ｂについて説明する。第一、第二実施形態の定着ローラと同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図４に、本発明の第三実施形態による定着ローラ２０Ｂの一部分の断面図を示す。
図４に示すように、定着ローラ２０Ｂの弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａの外周面は、円筒の外周側へ突出する突出部Ｍを有する。
【００３２】
図４に示す突出部Ｍは、断面の形状が突出部Ｍの頂点Ｍ１を基準としてより端部側の傾斜Ｍ２と、その反対側の傾斜Ｍ３とを有する山状の突出部であり、定着ローラ２０Ｂの外周面を一周するよう設けられている。
【００３３】
第三実施形態によれば、突出部Ｍが加熱ローラ１０の外周面と当接することにより定着ローラ２０Ｂの弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａが定着ローラ２０Ｂの回転軸側へと押しやられる。このため、端部２２ａ及び端部２３ａは、定着ローラ２０Ｂと加熱ローラ１０が互いに圧接することによる押圧力を受けたとき、より確実に芯部２１側へ撓む。よって、端部２３ａが加熱ローラ１０の外周面を削ってしまうことをより良好に抑止することができる。
【００３４】
図４に示す定着ローラ２０Ｂの頂点Ｍ１は、定着ローラ２０Ｂの端部でない外周面に対して約1[mm]強だけ外周側へ突出する。また、定着ローラ２０Ｂの回転軸に沿う方向について、傾斜Ｍ２の幅は2[mm]、傾斜Ｍ３の幅は3[mm]となるよう設けられている。これらの数値設計は一例であり、任意に設定することができるが、弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａを芯部２１側へ良好に撓ませ、かつ、必要以上に端部２２ａ及び端部２３ａが定着ローラ２０Ｂの回転軸側へと押しやられない程度であることが好ましい。
【００３５】
なお、図４に示す第三実施形態の定着ローラ２０Ｂは、第二実施形態の定着ローラ２０Ａと同様、芯部２１の回転軸に沿う方向の端部２１ａは面取りがなされており、端部側が回転軸側へ傾斜するよう設けられている。そして、弾性部２２の内周面は面取りがなされた端部２１ａの傾斜面に当接するよう設けられている。
第一実施形態の定着ローラ２０のように、芯部２１の回転軸に沿う方向の端部２１ａに傾斜を有しない定着ローラに突出部Ｍを設けてもよい。
【００３６】
（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による定着ローラ２０Ｃについて説明する。第一〜第三実施形態の定着ローラと同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図５に、本発明の第四実施形態による定着ローラ２０Ｃの一部分の断面図を示す。
図５に示すように、定着ローラ２０Ｃの弾性部２２の端部２２ａは、その端部側に向かって厚みが薄くなるよう設けられる。
【００３７】
第四実施形態によれば、定着ローラ２０Ｃの弾性部２２の端部２２ａは、その端部側に向かって厚みが薄くなるよう設けられているので、端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａが、より撓みやすくなっている。このため、端部２２ａ及び端部２３ａは、定着ローラ２０Ｃと加熱ローラ１０が互いに圧接することによる押圧力を受けたとき、より確実に芯部２１側へ撓む。よって、端部２３ａが加熱ローラ１０の外周面を削ってしまうことをより良好に抑止することができる。
【００３８】
なお、図５に示す第四実施形態の定着ローラ２０Ｃは、第三実施形態の定着ローラ２０Ｂと同様、弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａの外周面が円筒の外周側へ突出する突出部Ｍを有する。また、図５に示す第四実施形態の定着ローラ２０Ｃは、第二実施形態の定着ローラ２０Ａと同様、芯部２１の回転軸に沿う方向の端部２１ａは面取りがなされており、端部側が回転軸側へ傾斜するよう設けられている。そして、弾性部２２の内周面は面取りがなされた端部２１ａの傾斜面に当接するよう設けられている。
第一実施形態の定着ローラ２０や第二実施形態の定着ローラ２０Ａの弾性部２２の端部２２ａを、その端部側に向かって厚みが薄くなるよう設けてもよい。
【００３９】
なお、本発明の実施の形態は、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４０】
例えば、離型部２３は一体形成されたチューブ状に限られるものではない。例えば、弾性部２２の外周面にＰＦＡコート材を塗布して焼き固めることにより形成された離型部２３であってもよい。このようなＰＦＡコート材による離型部２３の層は、例えば15〜20[μm]の厚みとなるよう設けられる。
【００４１】
また、各ローラの直径(φ)やニップの圧接力、各ローラを覆う層の素材や厚み等の具体的な設計事項については適宜変更可能である。
【００４２】
また、上記の各実施形態の定着ローラは、ヒータ等の加熱装置による加熱を直接受けないローラであるが、本発明による定着ローラを加熱するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１ 定着装置
１０ 加熱ローラ
１１ ヒータ
２０ 定着ローラ
２１ 芯部
２１ａ 芯部の端部
２２ 弾性部
２２ａ 弾性部の端部
２３ 離型部
２３ａ 離型部の端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、定着装置を備えている。定着装置は、用紙に転写された顔料（トナー）を加熱、押圧して定着させる。定着装置は、例えば、互いに当接して異なる方向に回転する二本のローラを有し、当該二本のローラの当接部（ニップ）の間にトナーの転写された用紙を通すよう設けられる。さらに、二本のローラのうち少なくとも一方のローラは加熱される。二本のローラの当接部の間を用紙が通ることで、用紙上のトナーが加熱、押圧されて定着処理が施される。
【０００３】
従来より、定着装置に用いられる各ローラの外周面は、弾性を有する素材（例えばゴム等）の層（弾性層）を有する（例えば特許文献１、特許文献２等）。
また、定着装置は、二本のローラの当接部の間を通って定着処理を施された用紙を好適に各ローラから離脱させることを求められる。そこで、各ローラの弾性層の外周面を、弾性層の硬度よりも高い硬度を有する素材（例えばテトラフルオロエチレン・パーフルオロビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等の樹脂）で覆う層（離型層）を設け、各ローラからの用紙の離脱を容易とした定着装置がある。
【０００４】
また、ニップ幅を大きく取るため、一方のローラの外周面の硬度に対して他方のローラの外周面の硬度を小さくすることがなされている定着装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３６５４９５３号公報
【特許文献２】特開平７−１３９５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の定着装置では、外周面の硬度がより大きい一方のローラが、相対的に外周面の硬度が小さい他方のローラを破損させてしまうことがあった。例えば、図６に示すように、各ローラの回転軸に沿う方向の一方のローラの端部が他方のローラの外周面に当接する箇所において、他方のローラの外周面が一方のローラの端部により削られてしまうことがあった（例えば図６に示す破損部分Ｈ）。
【０００７】
仮に、各ローラの回転軸方向に沿う方向について、一方のローラの幅を少なくとも他方のローラの弾性層の幅より大きくし、回転軸方向に沿う方向の一方のローラの端部が他方のローラの外周面に当接しないようにした場合、図６に示すような他方のローラの破損は生じない。しかしながら、この場合、例えば図７に示すように、他方のローラの芯金と一方のローラとに挟まれた他方のローラの弾性層の端部において、当該弾性層が回転軸方向にはみ出し、当該弾性層と芯金の界面端部に応力集中が生じ、当該界面端部において当該弾性層が押圧力による破壊を生じさせてしまう。当該界面端部での破壊が切掛けとなって、破壊は当該弾性層の中央部近くまで進むこともある。
【０００８】
本発明の課題は、定着装置のローラの破損を抑止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、回転可能に設けられた芯部と、前記芯部の回転軸を中心とする円筒状となるように前記芯部を被覆する弾性部と、前記弾性部の円筒状の外周面を被覆する離型部と、を有する定着ローラであって、前記弾性部の前記回転軸に沿う方向の端部及び前記離型部の前記回転軸に沿う方向の端部が、前記芯部のうち当該芯部と前記弾性部とが当接する部分の前記回転軸に沿う方向の端部に対して前記回転軸に沿う方向に突出することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着ローラであって、前記芯部の前記回転軸に沿う方向の端部は、その端部側が前記回転軸側へ傾斜するよう設けられ、その傾斜面と前記弾性部とが接着されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の定着ローラであって、前記離型部の前記回転軸に沿う方向の端部の外周面は、円筒の外周側へ突出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の定着ローラであって、前記弾性部の前記回転軸に沿う方向の端部は、その端部側に向かって厚みが薄くなるよう設けられることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の定着ローラであって、前記離型部は継ぎ目のない円筒状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、定着装置のローラの破損を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態による定着ローラを用いた定着装置の主要構成を示す図である。
【図２】定着ローラの一部分を示す断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態による定着ローラの一部分を示す断面図である。
【図４】本発明の第三実施形態による定着ローラの一部分を示す断面図である。
【図５】本発明の第四実施形態による定着ローラの一部分を示す断面図である。
【図６】従来の定着装置において一方のローラが他方のローラを破損させた例を示す説明図である。
【図７】従来の定着装置において一方のローラが他方のローラの弾性層の端部を破損させた例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図を参照して本発明の実施の形態の例を詳細に説明する。
【００１７】
（第一実施形態）
図１に、本発明の第一実施形態による定着ローラ２０を用いた定着装置１の主要構成を示す。
定着装置１は、加熱ローラ１０と、定着ローラ２０とを有する。
【００１８】
図示しない支持部により、加熱ローラ１０及び定着ローラ２０は互いの外周面を圧接する位置で回転可能に支持される。加熱ローラ１０の回転軸と定着ローラ２０の回転軸は平行となるよう設けられる。そして、加熱ローラ１０及び定着ローラ２０は、図示しない駆動部により回転駆動される。加熱ローラ１０と定着ローラ２０の回転方向は異なり、共に回転する加熱ローラ１０と定着ローラ２０の間の当接部（ニップ）の間を用紙が通過する。これによって用紙に対して定着処理が施される。
第一実施形態では、加熱ローラ１０及び定着ローラ２０の直径(φ)は80[mm]であり、ニップの圧接力は1500[N]である。
各ローラの回転軸に沿う方向の加熱ローラ１０の幅は、回転軸に沿う方向の定着ローラ２０の幅より大きい。そして、回転軸に沿う方向の定着ローラ２０の両端は、回転軸に沿う方向の加熱ローラ１０の両端の内側に位置するよう設けられる。
【００１９】
加熱ローラ１０は、芯材（例えば金属製）の外周面が弾性部材（例えばゴム等）により覆われたローラである。第一実施形態の加熱ローラ１０を覆う弾性部材は、ＪＩＳ Ｋ ６２４９に規定するタイプＡ デュロメータにより測定された硬度が10[°]のゴムであり、そのゴム厚は10[mm]である。また、加熱ローラ１０は、弾性部材の外周面がＰＦＡで被覆されており、ＰＦＡ層の厚さは、15[μm]である。
加熱ローラ１０は、内側から加熱ローラ１０を加熱するヒータ１１を有する。ヒータ１１により加熱された加熱ローラ１０の外周面は、加熱ローラ１０と定着ローラ２０の間の当接部の間を通過する用紙に熱を伝達する。
【００２０】
図２に、定着ローラ２０の一部分の断面図を示す。
定着ローラ２０は、芯部２１、弾性部２２及び離型部２３を有する。
芯部２１は、前述の支持部によりその両端が回転可能に支持され、前述の駆動部により回転駆動される。第一実施形態の芯部２１は、金属製であるが、弾性部２２及び離型部２３の芯材となりうる十分な強度を有する素材であればよい。
【００２１】
弾性部２２は、芯部２１をローラの芯材としてその外周面を覆うよう設けられ、芯部２１の回転軸の中心Ｌを中心とする円筒状となるように芯部２１を被覆する。第一実施形態の弾性部２２は、ＪＩＳ Ｋ ６２４９に規定するタイプＡ デュロメータにより測定された硬度が30[°]のゴムからなり、そのゴム厚は1[mm]である。
【００２２】
離型部２３は、弾性部２２の円筒状の外周面を被覆する。第一実施形態の離型部２３は、一体成型されて継ぎ目のない円筒状のチューブであり、当該チューブの内面が弾性部２２の外周面と密着するよう設けられることで弾性部２２の外周面を被覆する。第一実施形態の離型部２３は、ＰＦＡを素材とし、円筒を形成する層の厚みは30[μm]である。
定着ローラ２０は、その弾性部２２の厚み及び離型部２３により、加熱ローラ１０より硬度が高くなるよう設けられている。
【００２３】
芯部２１の外周面と弾性部２２の内周面とは接着され、弾性部２２の外周面と離型部２３の内周面とは接着されている。
【００２４】
弾性部２２及び離型部２３の、定着ローラ２０の回転軸に沿う方向の端部は、芯部２１のうち芯部２１と前記弾性部２２とが当接する部分の回転軸に沿う方向の端部（例えば図２に示す端部２１ａ）に対して定着ローラ２０の回転軸に沿う方向に突出する。図２では、端部２１ａに対して突出する弾性部２２の端部（端部２２ａ）及び離型部２３の端部（端部２３ａ）を示している。
【００２５】
弾性部２２及び離型部２３は、定着ローラ２０と加熱ローラ１０が互いに圧接することによる押圧力を受ける。このとき、弾性部２２の端部２２ａの内側には芯部２１がないので、端部２２ａ及び端部２３ａは押圧力に応じて、定着ローラ２０の回転軸の中心Ｌ側へ撓む。このため、定着ローラ２０の端部に行くほど定着ローラ２０と加熱ローラ１０の圧接部での応力が低下する。よって、離型部２３の端部２３ａは、加熱ローラ１０の外周面を削ってしまうことがなくなる。
【００２６】
芯部２１の端部２１ａに対して弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａが定着ローラ２０の回転軸に沿う方向に突出する幅Ｄ１は、定着ローラ２０の外径サイズや弾性部２２の厚さ、弾性部２２のヤング率によって適宜選択することが可能であるが、幅Ｄｌが小さすぎると、離型部２３の端部２３ａが、加熱ローラ１０の外周面に対して応力集中を生じさせることを抑える効果が低下し、加熱ローラ１０の外周面を削ってしまうことがある。一方、幅Ｄｌが大きすぎると、撓んだ端部２２ａ及び端部２３ａは、定着ローラ２０の回転による振動を受けて大きな振動を生じ、これによって異音を生じたり、端部２２ａ及び端部２３ａ並びにその周辺の構成の破壊を生じたりすることがある。第一実施形態では、幅Ｄｌは3〜10［mm］の間が好ましい。
【００２７】
以上、第一実施形態によれば、弾性部２２及び離型部２３が、定着ローラ２０と加熱ローラ１０が互いに圧接することによる押圧力を受けても、弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａは芯部２１の端部２１ａに対して突出しているので、端部２２ａ及び端部２３ａは芯部２１にその撓みを阻害されることなく押圧力に応じて撓むことができる。これによって、端部２３ａに近いほど定着ローラ２０と加熱ローラ１０の圧接部での応力が低下する。このため、端部２３ａが加熱ローラ１０の外周面を削ってしまうことがなくなる。よって、従来の定着装置において一方のローラの外周面の端部が他方のローラの外周面に摺接することによって生じていた、他方のローラの外周面を削ってしまう問題点を解消することができ、定着装置のローラの破損を好適に抑止することができる。
【００２８】
また、定着ローラ２０は、加熱ローラ１０に比して外周面の硬度が高い。そして、各ローラの回転軸に沿う方向の定着ローラ２０の幅は、加熱ローラ１０の幅より小さく、回転軸に沿う方向の定着ローラ２０の両端は、回転軸に沿う方向の加熱ローラ１０の両端の内側に位置するよう設けられる。このため、従来の定着装置において、回転軸方向に沿う方向の幅について、外周面の硬度がより大きい一方のローラの幅を相対的に外周面の硬度が小さい他方のローラの弾性層の幅より大きくし、回転軸方向に沿う方向の一方のローラの端部が他方のローラの外周面に当接しないようにした場合に生じていた問題点を解消することができる。即ち、他方のローラの芯金と一方のローラとに挟まれた他方のローラの弾性層と芯金の界面端部に応力集中が生じることによる、当該弾性層の界面端部における押圧力による破壊を生じてしまうことがない。よって、第一実施形態において、定着装置の加熱ローラ１０の破損を好適に抑止することができる。
【００２９】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による定着ローラ２０Ａについて説明する。第一実施形態の定着ローラ２０と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図３に、本発明の第二実施形態による定着ローラ２０Ａの一部分の断面図を示す。
図３に示すように、定着ローラ２０Ａの芯部２１の回転軸に沿う方向の端部２１ａは面取りがなされており、端部側が回転軸側へ傾斜するよう設けられている。そして、弾性部２２の内周面は面取りがなされた端部２１ａの傾斜面と接着されている。
第二実施形態の弾性部２２は、面取りがなされた芯部２１の端部２１ａと当接する部分の外周面と面取りがなされていない芯部２１と当接する部分の外周面とに関わらず、外周面が定着ローラ２０の回転軸に対して略平行となるよう設けられている。このため、面取りがなされた芯部２１の端部２１ａと当接する部分の弾性部は、図３に示すように、面取りがなされた芯部２１の端部２１ａの傾斜に応じて厚みが増すよう設けられている。
【００３０】
第二実施形態によれば、芯部２１の端部２１ａに設けられた傾斜により、弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａが芯部２１側へ撓むことが可能な余地が拡大する。また、芯部２１の端部２１ａの傾斜に当接する部分の弾性部２２の撓みは、当該傾斜がない場合の弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａの撓みの度合いに比して緩やかになるので、傾斜に当接する部分の外周面の撓みも緩やかになる。このため、回転軸に沿う方向のニップの端部における応力集中がさらに緩和され、一方のローラの端部が他方のローラの外周面を削ってしまっていた従来の問題点をより一層良好に抑止することができる。
【００３１】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による定着ローラ２０Ｂについて説明する。第一、第二実施形態の定着ローラと同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図４に、本発明の第三実施形態による定着ローラ２０Ｂの一部分の断面図を示す。
図４に示すように、定着ローラ２０Ｂの弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａの外周面は、円筒の外周側へ突出する突出部Ｍを有する。
【００３２】
図４に示す突出部Ｍは、断面の形状が突出部Ｍの頂点Ｍ１を基準としてより端部側の傾斜Ｍ２と、その反対側の傾斜Ｍ３とを有する山状の突出部であり、定着ローラ２０Ｂの外周面を一周するよう設けられている。
【００３３】
第三実施形態によれば、突出部Ｍが加熱ローラ１０の外周面と当接することにより定着ローラ２０Ｂの弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａが定着ローラ２０Ｂの回転軸側へと押しやられる。このため、端部２２ａ及び端部２３ａは、定着ローラ２０Ｂと加熱ローラ１０が互いに圧接することによる押圧力を受けたとき、より確実に芯部２１側へ撓む。よって、端部２３ａが加熱ローラ１０の外周面を削ってしまうことをより良好に抑止することができる。
【００３４】
図４に示す定着ローラ２０Ｂの頂点Ｍ１は、定着ローラ２０Ｂの端部でない外周面に対して約1[mm]強だけ外周側へ突出する。また、定着ローラ２０Ｂの回転軸に沿う方向について、傾斜Ｍ２の幅は2[mm]、傾斜Ｍ３の幅は3[mm]となるよう設けられている。これらの数値設計は一例であり、任意に設定することができるが、弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａを芯部２１側へ良好に撓ませ、かつ、必要以上に端部２２ａ及び端部２３ａが定着ローラ２０Ｂの回転軸側へと押しやられない程度であることが好ましい。
【００３５】
なお、図４に示す第三実施形態の定着ローラ２０Ｂは、第二実施形態の定着ローラ２０Ａと同様、芯部２１の回転軸に沿う方向の端部２１ａは面取りがなされており、端部側が回転軸側へ傾斜するよう設けられている。そして、弾性部２２の内周面は面取りがなされた端部２１ａの傾斜面に当接するよう設けられている。
第一実施形態の定着ローラ２０のように、芯部２１の回転軸に沿う方向の端部２１ａに傾斜を有しない定着ローラに突出部Ｍを設けてもよい。
【００３６】
（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による定着ローラ２０Ｃについて説明する。第一〜第三実施形態の定着ローラと同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図５に、本発明の第四実施形態による定着ローラ２０Ｃの一部分の断面図を示す。
図５に示すように、定着ローラ２０Ｃの弾性部２２の端部２２ａは、その端部側に向かって厚みが薄くなるよう設けられる。
【００３７】
第四実施形態によれば、定着ローラ２０Ｃの弾性部２２の端部２２ａは、その端部側に向かって厚みが薄くなるよう設けられているので、端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａが、より撓みやすくなっている。このため、端部２２ａ及び端部２３ａは、定着ローラ２０Ｃと加熱ローラ１０が互いに圧接することによる押圧力を受けたとき、より確実に芯部２１側へ撓む。よって、端部２３ａが加熱ローラ１０の外周面を削ってしまうことをより良好に抑止することができる。
【００３８】
なお、図５に示す第四実施形態の定着ローラ２０Ｃは、第三実施形態の定着ローラ２０Ｂと同様、弾性部２２の端部２２ａ及び離型部２３の端部２３ａの外周面が円筒の外周側へ突出する突出部Ｍを有する。また、図５に示す第四実施形態の定着ローラ２０Ｃは、第二実施形態の定着ローラ２０Ａと同様、芯部２１の回転軸に沿う方向の端部２１ａは面取りがなされており、端部側が回転軸側へ傾斜するよう設けられている。そして、弾性部２２の内周面は面取りがなされた端部２１ａの傾斜面に当接するよう設けられている。
第一実施形態の定着ローラ２０や第二実施形態の定着ローラ２０Ａの弾性部２２の端部２２ａを、その端部側に向かって厚みが薄くなるよう設けてもよい。
【００３９】
なお、本発明の実施の形態は、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４０】
例えば、離型部２３は一体形成されたチューブ状に限られるものではない。例えば、弾性部２２の外周面にＰＦＡコート材を塗布して焼き固めることにより形成された離型部２３であってもよい。このようなＰＦＡコート材による離型部２３の層は、例えば15〜20[μm]の厚みとなるよう設けられる。
【００４１】
また、各ローラの直径(φ)やニップの圧接力、各ローラを覆う層の素材や厚み等の具体的な設計事項については適宜変更可能である。
【００４２】
また、上記の各実施形態の定着ローラは、ヒータ等の加熱装置による加熱を直接受けないローラであるが、本発明による定着ローラを加熱するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１ 定着装置
１０ 加熱ローラ
１１ ヒータ
２０ 定着ローラ
２１ 芯部
２１ａ 芯部の端部
２２ 弾性部
２２ａ 弾性部の端部
２３ 離型部
２３ａ 離型部の端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に設けられた芯部と、前記芯部の回転軸を中心とする円筒状となるように前記芯部を被覆する弾性部と、前記弾性部の円筒状の外周面を被覆する離型部と、を有する定着ローラであって、
前記弾性部の前記回転軸に沿う方向の端部及び前記離型部の前記回転軸に沿う方向の端部が、前記芯部のうち当該芯部と前記弾性部とが当接する部分の前記回転軸に沿う方向の端部に対して前記回転軸に沿う方向に突出することを特徴とする定着ローラ。
【請求項２】
前記芯部の前記回転軸に沿う方向の端部は、その端部側が前記回転軸側へ傾斜するよう設けられ、その傾斜面と前記弾性部とが接着されることを特徴とする請求項１に記載の定着ローラ。
【請求項３】
前記離型部の前記回転軸に沿う方向の端部の外周面は、円筒の外周側へ突出することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着ローラ。
【請求項４】
前記弾性部の前記回転軸に沿う方向の端部は、その端部側に向かって厚みが薄くなるよう設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の定着ローラ。
【請求項５】
前記離型部は継ぎ目のない円筒状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の定着ローラ。
【請求項１】
回転可能に設けられた芯部と、前記芯部の回転軸を中心とする円筒状となるように前記芯部を被覆する弾性部と、前記弾性部の円筒状の外周面を被覆する離型部と、を有する定着ローラであって、
前記弾性部の前記回転軸に沿う方向の端部及び前記離型部の前記回転軸に沿う方向の端部が、前記芯部のうち当該芯部と前記弾性部とが当接する部分の前記回転軸に沿う方向の端部に対して前記回転軸に沿う方向に突出することを特徴とする定着ローラ。
【請求項２】
前記芯部の前記回転軸に沿う方向の端部は、その端部側が前記回転軸側へ傾斜するよう設けられ、その傾斜面と前記弾性部とが接着されることを特徴とする請求項１に記載の定着ローラ。
【請求項３】
前記離型部の前記回転軸に沿う方向の端部の外周面は、円筒の外周側へ突出することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着ローラ。
【請求項４】
前記弾性部の前記回転軸に沿う方向の端部は、その端部側に向かって厚みが薄くなるよう設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の定着ローラ。
【請求項５】
前記離型部は継ぎ目のない円筒状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の定着ローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−５８５５２（Ｐ２０１２−５８５５２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０２５３７（Ｐ２０１０−２０２５３７）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【出願人】（３０６０１３１１９）昭和電線デバイステクノロジー株式会社 (118)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【出願人】（３０６０１３１１９）昭和電線デバイステクノロジー株式会社 (118)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]