JP2001215829A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JP2001215829A
JP2001215829A JP2000028872A JP2000028872A JP2001215829A JP 2001215829 A JP2001215829 A JP 2001215829A JP 2000028872 A JP2000028872 A JP 2000028872A JP 2000028872 A JP2000028872 A JP 2000028872A JP 2001215829 A JP2001215829 A JP 2001215829A
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fixing roller
roller member
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JP2000028872A
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Satoru Haneda
哲 羽根田
Hisayoshi Nagase
久喜 永瀬
Kunio Shigeta
邦男 重田
Yotaro Sato
洋太郎 佐藤
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Konica Minolta Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 円筒状弾性体を用いる定着装置において、発
熱体と円筒状弾性体との走行を容易とすると共に、安定
した圧力と幅のニップ部を得て、またニップ部での通紙
時の横方向の温度の安定化や均一化を図って、安定して
良好な定着を可能とし、且つウォーミングアップ時間を
短縮する定着装置を提供すること。 【解決手段】 定着ローラ部材を薄肉の円筒状弾性体と
すると共に、定着ローラ部材の両端を、定着ローラ部材
の外径よりも大きな内径を有する保持部材にて保持する
もので、定着ローラ部材の内側から押圧部材を当接し、
定着ローラ部材と加圧ローラ部材との間にニップ部を形
成することを特徴とする定着装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、FAX等の画像形成装置に用いられる定着装置に関
し、特に省エネルギーでウォーミングアップ時間の短縮
が可能な定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、FAX等の画
像形成装置に用いられる定着装置として、技術的な完成
度が高く安定したものとして加熱手段を内部に有する定
着ローラ部材(定着ローラ)を用いた熱ローラ定着方式
が、低速機から高速機まで、モノクロ機からフルカラー
機まで、と幅広く採用されている。
【0003】しかしながら、従来の熱ローラ定着方式の
定着装置では、転写材やトナーを加熱する際に、熱容量
の大きな定着用の熱ローラを加熱する必要があるため省
エネルギー効果が悪く、省エネ面で不利であり、また、
プリント時に定着装置を暖めるのに時間がかかりプリン
ト時間(ウォーミングアップ時間)が長くなってしまう
という問題がある。
【0004】これを解決するためフィルム(熱定着フィ
ルム)を用い、熱ローラを熱定着フィルムという究極の
厚みまで持っていき低熱容量化し、温度制御された発熱
体(セラミックヒータ)や誘導発熱体を熱定着フィルム
に直接加圧接触させることで熱伝導効率を大幅に向上さ
せ、省エネルギーとウォーミングアップ時間を殆ど必要
としないクイックスタートとを図ったフィルム定着方式
の定着装置が提案され、最近用いられてきている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案のフィルム(熱定着フィルム)を用いる定着装置にお
いては、発熱体(セラミックヒータ)を熱定着フィルム
のニップ部の押圧部材として用いているので、発熱体と
の摩擦により熱定着フィルムの走行が困難であり、高速
性や耐久性に劣るという問題が生じる。
【0006】また、本願発明者らは、内部に熱線照射手
段(ハロゲンランプ)を有する円筒状弾性体を用いて定
着ローラ部材の薄肉化と小径化とを図り、小径でニップ
幅が広く、省エネルギーでウォーミングアップ時間を短
縮する定着装置を検討しており、特願平11−2304
99号にて提案しているが、前記提案の円筒状弾性体を
用いる定着装置では、ニップ部での円筒状弾性体の変形
が大きく、軸方向に不均一なものとなり、ニップ部が安
定しないという問題が生じる。また、通紙時にニップ部
での横方向(転写材の送り方向と直交する方向)の温度
が不均一になるという問題も生じる。
【0007】本発明は円筒状弾性体を用る定着装置にお
いて上記の問題点を解決し、発熱体と円筒状弾性体との
走行を容易とすると共に、安定した圧力と幅のニップ部
を得て、またニップ部での通紙時の横方向の温度の安定
化や均一化を図って、安定して良好な定着を可能とし、
且つウォーミングアップ時間を短縮する定着装置を提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、内部に熱線
照射手段を有する定着ローラ部材と、前記定着ローラ部
材と対向して弾性を有する加圧ローラ部材とを設け、転
写材上のトナー像を定着する定着装置において、前記定
着ローラ部材を薄肉の円筒状弾性体とすると共に、前記
定着ローラ部材の両端を、前記定着ローラ部材の外径よ
りも大きな内径を有する保持部材にて保持するもので、
前記定着ローラ部材の内側から押圧部材を当接し、前記
定着ローラ部材と前記加圧ローラ部材との間にニップ部
を形成することを特徴とする定着装置(第1の発明)に
よって達成される。
【0009】また、上記目的は、内部に熱線照射手段を
有する定着ローラ部材と、前記定着ローラ部材と対向し
て弾性を有する加圧ローラ部材とを設け、転写材上のト
ナー像を定着する定着装置において、前記定着ローラ部
材を薄肉の円筒状弾性体とすると共に、前記定着ローラ
部材の両端を、前記定着ローラ部材の外径よりも大きな
内径を有する保持部材にて保持するもので、前記定着ロ
ーラ部材の内側から、前記熱線照射手段により加熱され
る金属部材を当接し、前記定着ローラ部材と前記加圧ロ
ーラ部材との間にニップ部を形成することを特徴とする
定着装置(第2の発明)によって達成される。
【0010】また、上記目的は、加熱手段を有する定着
ローラ部材と、前記定着ローラ部材と対向して弾性を有
する加圧ローラ部材とを設け、転写材上のトナー像を定
着する定着装置において、前記定着ローラ部材を薄肉の
円筒状弾性体とすると共に、前記定着ローラ部材の両端
を、前記定着ローラ部材の外径よりも大きな内径を有す
る保持部材にて保持するもので、前記加熱手段を前記定
着ローラ部材の内側から当接して、前記定着ローラ部材
と前記加圧ローラ部材との間にニップ部を形成すること
を特徴とする定着装置(第3の発明)によって達成され
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の
意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の
実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示
すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限
定するものではない。なお、以下の定着装置の各例の説
明において、同様の機能、構造を有する部材には同一の
番号を付した。
【0012】本発明にかかわる定着装置並びに定着装置
を用いる画像形成装置の一実施形態の画像形成プロセス
および各機構について、図1ないし図11を用いて説明
する。図1は、本発明にかかわる定着装置を用いる画像
形成装置の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断面
構成図であり、図2は、図1の像形成体の側断面図であ
り、図3は、定着装置の第1の例の概要断面図であり、
図4は、第1の例、第2の例及び第3の例の定着装置の
押圧構造を示す概要側面図であり、図5は、定着ローラ
部材の層構成と機能とを示す図であり、図6は、定着装
置の第2の例の概要断面図であり、図7は、定着装置の
第3の例の概要断面図であり、図8は、定着装置の第4
の例の概要断面図であり、図9は、図8の定着装置の押
圧構造を示す概要側面図であり、図10は、定着装置の
第5の例の概要断面図であり、図11は、図10の定着
装置の押圧構造を示す概要側面図である。
【0013】図1または図2によれば、像形成体である
感光体ドラム10は、例えばガラスや透光性アクリル樹
脂等の透光性部材によって形成される円筒状の基体の外
周に、透光性の導電層及び有機感光層(OPC)の光導
電体層を形成したものである。
【0014】感光体ドラム10は、図示しない駆動源か
らの動力により、透光性の導電層を接地された状態で図
1の矢印で示す時計方向に回転される。
【0015】本発明では、画像露光用の露光ビームは、
その結像点である感光体ドラム10の光導電体層におい
て、光導電体層の光減衰特性(光キャリア生成)に対し
て適正なコントラストを付与できる波長の露光光量を有
していればよい。従って、本実施形態における感光体ド
ラムの透光性の基体の光透過率は、100%である必要
はなく、露光ビームの透過時にある程度の光を吸収する
ような特性を有していてもよい。要は、適切なコントラ
ストを付与できればよい。透光性の基体の素材として
は、アクリル樹脂、特にメタクリル酸メチルエステルモ
ノマーを重合したものが、透光性、強度、精度、表面性
等において優れており好ましく用いられるが、その他一
般光学部材などに使用されるアクリル、フッ素、ポリエ
ステル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレー
トなどの各種透光性樹脂が使用可能である。また、露光
光に対して透光性を有していれば、着色していてもよ
い。透光性の導電層としては、インジウム錫酸化物(I
TO)、酸化錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅
や、Au、Ag、Ni、Alなどからなる透光性を維持
した金属薄膜が用いられ、成膜法としては、真空蒸着
法、活性反応蒸着法、各種スパッタリング法、各種CV
D法、浸漬塗工法、スプレー塗布法などが利用できる。
また、光導電体層としては各種有機感光層(OPC)が
使用できる。
【0016】光導電体層の感光層としての有機感光層
は、電荷発生物質(CGM)を主成分とする電荷発生層
(CGL)と電荷輸送物質(CTM)を主成分とする電
荷輸送層(CTL)とに機能分離された二層構成の感光
層とされる。二層構成の有機感光層は、CTLが厚いた
めに有機感光層としての耐久性が高く本発明に適する。
なお有機感光層は、電荷発生物質(CGM)と電荷輸送
物質(CTM)を1つの層中に含有する単層構成とされ
てもよく、該単層構成又は前記二層構成の感光層には、
通常バインダ樹脂が含有される。
【0017】以下に説明する帯電手段としてのスコロト
ロン帯電器11、画像書込手段としての露光光学系1
2、現像手段としての現像器13は、それぞれ、イエロ
ー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒色
(K)の各色毎の画像形成プロセス用として準備されて
おり、本実施形態においては、図1の矢印にて示す感光
体ドラム10の回転方向に対して、Y、M、C、Kの順
に配置される。
【0018】帯電手段としてのスコロトロン帯電器11
は像形成体である感光体ドラム10の移動方向に対して
直交する方向(図1において紙面垂直方向)に感光体ド
ラム10と対峙し近接して取り付けられ、感光体ドラム
10の前述した有機感光体層に対し所定の電位に保持さ
れた制御グリッド(符号なし)と、コロナ放電電極11
aとして、例えば鋸歯状電極を用い、トナーと同極性の
コロナ放電とによって帯電作用(本実施形態においては
マイナス帯電)を行い、感光体ドラム10に対し一様な
電位を与える。コロナ放電電極11aとしては、その他
ワイヤ電極や針状電極を用いることも可能である。
【0019】各色毎の露光光学系12は、それぞれ、像
露光光の発光素子としてのLED(発光ダイオード)を
感光体ドラム10の軸と平行に複数個アレイ状に並べた
線状の露光素子(不図示)と等倍結像素子としてのセル
フォックレンズ(不図示)とがホルダに取り付けられた
露光用ユニットとして構成される。露光光学系保持部材
としての円柱状の保持体20に、各色毎の露光光学系1
2が取付けられて感光体ドラム10の基体内部に収容さ
れる。露光素子としてはその他、FL(蛍光体発光)、
EL(エレクトロルミネッセンス)、PL(プラズマ放
電)等の複数の発光素子をアレイ状に並べた線状のもの
が用いられる。
【0020】各色毎の画像書込手段としての露光光学系
12は、感光体ドラム10上での露光位置を、スコロト
ロン帯電器11と現像器13との間で、現像器13に対
して感光体ドラム10の回転方向上流側に設けた状態
で、感光体ドラム10の内部に配置される。
【0021】露光光学系12は、別体のコンピュータ
(不図示)から送られメモリに記憶された各色の画像デ
ータに基づいて画像処理を施した後、一様に帯電した感
光体ドラム10に像露光を行い、感光体ドラム10上に
潜像を形成する。この実施形態で使用される発光素子の
発光波長は、通常Y、M、Cのトナーの透光性の高い6
80〜900nmの範囲のものが良好であるが、裏面か
ら像露光を行うことからカラートナーに透光性を十分に
有しないこれより短い波長でもよい。
【0022】各色毎の現像手段としての現像器13は、
内部にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)
若しくは黒色(K)の二成分(一成分でもよい)の現像
剤を収容し、それぞれ、例えば厚み0.5〜1mm、外
径15〜25mmの円筒状の非磁性のステンレスあるい
はアルミ材で形成された現像剤担持体である現像スリー
ブ13aを備えている。
【0023】現像領域では、現像スリーブ13aは、突
き当てコロ(不図示)により感光体ドラム10と所定の
間隙、例えば100〜1000μmをあけて非接触に保
たれ、感光体ドラム10の回転方向と最近接位置におい
て順方向に回転するようになっており、現像時、現像ス
リーブ13aに対してトナーと同極性(本実施形態にお
いてはマイナス極性)の直流電圧或いは直流電圧に交流
電圧ACを重畳する現像バイアス電圧を印加することに
より、感光体ドラム10の露光部に対して非接触の反転
現像が行われる。この時の現像間隔精度は画像むらを防
ぐために20μm程度以下が必要である。
【0024】以上のように現像器13は、スコロトロン
帯電器11による帯電と露光光学系12による像露光に
よって形成される感光体ドラム10上の静電潜像を、非
接触の状態で感光体ドラム10の帯電極性と同極性のト
ナー(本実施形態においては感光体ドラムは負帯電であ
り、トナーは負極性)により反転現像する。
【0025】図2に示すように、感光体ドラム10と露
光光学系保持部材としての保持体20とは、装置背面側
と前面側の端部において、それぞれ感光体ドラム10を
回転可能に支持する感光体ドラム支持部材としてのドラ
ムフランジ10A,10Bと、保持体20を支持する露
光光学系支持部材としての光学系フランジ120A,1
20Bとを圧入もしくはネジ等の手段を介して一体的に
構成されている。感光体ドラム10は、感光体ドラム支
持部材としてのドラムフランジ10Aならびにドラムフ
ランジ10Bが、保持体20の光学系フランジ120A
の一体とするシャフト121ならびに光学系フランジ1
20Bに対して、それぞれベアリングB1ならびにベア
リングB2を介して回動自在に支持されている。
【0026】シャフト121は感光体ドラム10を保持
する軸部121Aを備えており、また背面側の装置基板
70には係合穴130Aを備えるシャフト保持手段とし
ての支軸130が設けられている。係合穴130Aには
リニアベアリングB4が嵌入されており、受け部材13
0aを挟んで支軸130がネジ等により背面側の装置基
板70に固定されている。支軸130は駆動歯車G1に
噛合する歯車G2の中心に位置され、歯車G2を一体と
する伝導部材131をベアリングB3を介して回動自在
に支持している。一方装置前面側の装置基板70には保
持体20に固定される露光光学系12を一体とする感光
体ドラム10を挿脱可能とする開口部70Aが開口され
ている。
【0027】保持体20は背面側の装置基板70に対し
ては、シャフト121の軸部121Aを支軸130に設
けられたリニアベアリングB4に挿入し、軸部121A
に挿通した係合ピン121Pを支軸130の係合部13
0Bに形成したV字状の溝に係合することにより露光光
学系12の角度関係位置を規制して取り付けられ、前面
側の装置基板70に対しては、端部の一体とする露光光
学系支持部材としての光学系フランジ120Cを緩衝材
Kを挟み前蓋120Dを軸方向に押圧した状態でネジ5
2により固定することにより所定の位置に装着される。
【0028】感光体ドラム10を支持する感光体ドラム
支持部材としてのドラムフランジ10Aの側面に取付け
られるカプリング10Cと、歯車G2を一体とする伝導
部材131の側面に取付けられる駆動ピン131Aと、
止めネジ51とにより、ドラムフランジ10Aと歯車G
2との結合部が構成され、保持体20を一体とする感光
体ドラム10の装着状態においては、ドラムフランジ1
0Aの側面に取付けられるカプリング10Cが歯車G2
を有する伝導部材131の側面に取付けられる駆動ピン
131Aに嵌込まれ、係合後、歯車G2を有する伝導部
材131とドラムフランジ10Aを有する感光体ドラム
10とが中心及び外周面を合わされた状態で、感光体ド
ラム10の側方から止めネジ51を用いて駆動ピン13
1Aとカプリング10Cとが固定され、ドラムフランジ
10Aと歯車G2とが結合、固定される。
【0029】画像形成のスタートにより不図示の像形成
体駆動モータの始動により、駆動歯車G1の回転動力が
歯車G2により結合部を介して感光体ドラム10に伝達
され、感光体ドラム10が図1の矢印で示す時計方向へ
回転され、同時にYのスコロトロン帯電器11の帯電作
用により感光体ドラム10に電位の付与が開始される。
感光体ドラム10は電位を付与されたあと、Yの露光光
学系12において第1の色信号すなわちYの画像データ
に対応する電気信号による露光(画像書込)が開始され
感光体ドラム10の回転走査によってその表面の感光層
に原稿画像のイエロー(Y)の画像に対応する静電潜像
が形成される。この潜像はYの現像器13により非接触
の状態で反転現像され、感光体ドラム10上にイエロー
(Y)のトナー像が形成される。
【0030】次いで、感光体ドラム10は前記イエロー
(Y)のトナー像の上に、Mのスコロトロン帯電器11
の帯電作用により電位が付与され、Mの露光光学系12
の第2の色信号すなわちマゼンタ(M)の画像データに
対応する電気信号による露光(画像書込)が行われ、M
の現像器13による非接触の反転現像によって前記のイ
エロー(Y)のトナー像の上にマゼンタ(M)のトナー
像が重ね合わせて形成される。
【0031】同様のプロセスにより、Cのスコロトロン
帯電器11、露光光学系12及び現像器13によってさ
らに第3の色信号に対応するシアン(C)のトナー像
が、また、Kのスコロトロン帯電器11、露光光学系1
2及び現像器13によって第4の色信号に対応する黒色
(K)のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体
ドラム10の一回転以内にその周面上にカラーのトナー
像が形成される。
【0032】このように、本実施の形態では、Y、M、
C及びKの露光光学系12による感光体ドラム10の有
機感光層に対する露光は、感光体ドラム10の内部より
透光性の基体を通して行われる。従って、第2、第3及
び第4の色信号に対応する画像の露光は何れも先に形成
されたトナー像により遮光されることなく静電潜像を形
成することが可能となり、好ましいが、感光体ドラム1
0の外部から露光してもよい。
【0033】一方、転写材としての記録紙Pは、転写材
収納手段としての給紙カセット15より、送り出しロー
ラ(符号なし)により送り出され、給送ローラ(符号な
し)により給送されてタイミングローラ16へ搬送され
る。
【0034】記録紙Pは、タイミングローラ16の駆動
によって、感光体ドラム10上に担持されたカラートナ
ー像との同期がとられ、紙帯電手段としての紙帯電器1
50の帯電により搬送ベルト14aに吸着されて転写域
へ給送される。搬送ベルト14aにより密着搬送された
記録紙Pは、転写域でトナーと反対極性(本実施形態に
おいてはプラス極性)の電圧が印加される転写手段とし
ての転写器14cにより、感光体ドラム10の周面上の
カラートナー像が一括して記録紙Pに転写される。
【0035】カラートナー像が転写された記録紙Pは、
転写材分離手段としての紙分離AC除電器14hにより
除電されて、搬送ベルト14aから分離され、定着装置
17へと搬送される。
【0036】第1の例の定着装置17は、後段において
詳述するように、リング状の保持部材としての樹脂軸受
け171jにより保持され、カラートナー像を定着する
ための上側(記録紙P上のカラートナー像側)の定着ロ
ーラ部材である薄板状の定着ローラ17aと、下側の弾
性を有する加圧ローラ部材である加圧ローラ47aとに
より構成される。押圧部材としての押圧板PVaが定着
ローラ17aの内側から定着ローラ17aを押圧する状
態で当接され、定着ローラ17aと加圧ローラ47aと
の間にニップ部Nが形成される。また、定着ローラ17
aの内部には、主として赤外線或いは遠赤外線等の熱線
を発光する熱線照射手段であるハロゲンランプ171g
が設けられる。
【0037】定着ローラ17aと弾性を有する加圧ロー
ラ47aとの間で形成されるニップ部Nで記録紙Pが挟
持され、熱と圧力とを加えることにより記録紙P上のカ
ラートナー像が定着され、記録紙Pが排紙ローラ18に
より送られて、装置上部のトレイへ排出される。
【0038】転写後の感光体ドラム10の周面上に残っ
たトナーは、像形成体クリーニング手段としてのクリー
ニング装置19に設けられたクリーニングブレード19
aによりクリーニングされる。残留トナーを除去された
感光体ドラム10はスコロトロン帯電器11によって一
様帯電を受け、次の画像形成サイクルに入る。
【0039】図3ないし図5によれば、第1の例の定着
装置17は、上側(記録紙P上のカラートナー像側)に
は、リング状の保持部材としての樹脂軸受け171jに
より保持され、カラートナー像を定着するためのバネ性
を有する薄肉の円筒状弾性体としての薄板弾性ローラ1
71aを用いた定着ローラ部材としての定着ローラ17
aが配置され、また下側には、弾性を有する加圧ローラ
部材としての加圧ローラ47aが配置されて構成されて
おり、バネ受けSPAにて保持される押圧バネSPAに
より、両端部を押圧される押圧部材としての押圧板PV
aが、定着ローラ17aの内側から定着ローラ17aを
押圧する状態で当接され、定着ローラ17aと加圧ロー
ラ47aとの間にニップ部Nが形成される。また定着ロ
ーラ17aの内部には、主として赤外線或いは遠赤外線
等の熱線を発光する熱線照射手段であるハロゲンランプ
171gが設けられる。ハロゲンランプ171gにより
薄板弾性ローラ171a及び押圧板PVaが加熱され
る。
【0040】上側の薄板状の定着ローラ部材である定着
ローラ17aは、図5に示すように、バネ性を有する薄
肉の円筒状弾性体である薄板弾性ローラ171aと、該
薄板弾性ローラ171aの外側(外周面)にゴム層17
1bとによる層構成とされる。
【0041】薄板弾性ローラ171aは、径にもよる
が、厚さ(肉厚)t(mm)としては0.07〜0.7
0mm程度の例えばニッケルでも使用可能であるが、好
ましくはステンレスやリン青銅等を用いたバネ性を有す
る薄板(薄肉)の金属性部材により形成され、バネ材と
して使用可能な疲れ限界を有するバネ性の金属性部材を
使用することによって、薄板弾性ローラ171aが定着
装置17に適用される場合での、円筒状弾性体である薄
板弾性ローラ171aの弾性変形による疲労破壊の発生
が防げる。弾性変形による疲労破壊の発生を防止するの
に、平面曲げ疲れ試験方法(JIS、Z2275)に
て、繰返し数107回で、140N/mm2以上の疲れ強
さを有する薄板(薄肉)の金属性部材とすることが好ま
しいことが実験的に確認された。
【0042】また、薄板弾性ローラ171aの肉厚t
(mm)に対して、薄板弾性ローラ171aの外径をR
(mm)とするとき、 R/50>t>R/300 とすることが、薄板弾性ローラ171aが定着装置17
に適用される場合において好ましく、これにより、変形
や破損がなくニップ部Nの幅を5〜30mmと広くする
ことが可能となる。薄板弾性ローラ171aの外径R
は、15〜40mmが好ましく用いられる。t≧R/5
0では、薄板弾性ローラ171aの厚さが厚すぎて、定
着装置17に適用される場合、楕円状に変形せず、ニッ
プ部Nの幅が広くならない。また、熱容量が大きいため
に昇温速度が遅くなる欠点もある。t≦R/300で
は、薄板弾性ローラ171aの厚さが薄すぎて、定着装
置17に適用される場合に強度が低すぎ押圧力が不足
し、定着むらとなる。また、熱容量が小さく、通紙時に
温度差が生じる原因となる。
【0043】薄板弾性ローラ171aの外側(外周面)
に設けられるゴム層171bとしては、シリコン、フッ
素系ゴムとして層厚0.3〜1mm程度が好ましい。ゴ
ム層171bを設けることにより、定着むらの発生が少
なくなる。これにより、光沢性をもたせ得るカラー定着
用の定着装置としても用いることができる。
【0044】押圧部材としての押圧板PVaは、長方形
の例えばアルミ材、ステンレス材等の金属性の部材が主
として用いられ、ポリイミドやポリアミド等の耐熱性の
樹脂部材を用いることも可能である。押圧板PVaの定
着ローラ17aとの接触面(当接面)には、定着ローラ
17aとの滑りを良好とするために、5〜20μm程度
のフッ素コーティング加工を施すことが好ましく、ま
た、定着ローラ17aの内側(内周面)にも、定着ロー
ラ17aの滑りを良好とするために、フッ素コーティン
グ加工を施すことが好ましい。
【0045】下側の加圧ローラ部材としての加圧ローラ
47aは、例えばステンレス材を用いた棒状の芯金47
1aと、該芯金471aの外側に例えばシリコン材を用
いた、ゴム硬度が20Hs〜70Hs(JIS、Aゴム
硬度)、好ましくは30Hs〜40Hsのゴムローラ層
471bを形成した弾性を有するソフトローラとして構
成される。上記ゴム硬度は、薄板弾性ローラ171a表
面に用いるゴム層171bに対しても同様の硬さのもの
が好ましい。下側の加圧ローラ47aに断熱性の高い弾
性のゴムローラを用い、上側の薄板弾性ローラ171a
から下側の加圧ローラ47aへの熱の拡散を防止すると
共に、5〜30mmの広いニップ幅も確保する。
【0046】また図4に示すように、バネ性を有する薄
肉の円筒状弾性体である薄板弾性ローラ171aを用い
た定着ローラ部材である定着ローラ17aの両端部に、
例えばフッ素樹脂等の断熱性を有する樹脂部材を用いた
リング状の樹脂軸受け171jを嵌込み、定着ローラ1
7aの両端を定着ローラ17aの外径よりも大きな内径
を有する保持部材としての樹脂軸受け171jにて保持
する。両端の保持部材としての樹脂軸受け171jに嵌
入される軸受部材としての軸受けベアリングB5によ
り、両端の樹脂軸受け171jと一体とされる定着ロー
ラ17aが回転可能とされる。この際、両端の軸受けベ
アリングB5にて直接定着ローラ17aを保持すること
も可能である。また定着ローラ17aの両端部に、例え
ばフッ素樹脂等を用いた滑り性の良い樹脂部材よりなる
受け板PLbを設け、定着ローラ17aを両端より位置
決めする。
【0047】加圧ローラ47aは定着ローラ17aの両
端に設けられる保持部材としての樹脂軸受け171jの
間に配設され、左右の側板(符号なし)に嵌入されるベ
アリングB6に、加圧ローラ47aの有する芯金471
aを保持されて、回転可能に固定される。
【0048】両端の樹脂軸受け171jの中心位置と一
致させて嵌込される両端の軸受部材としての軸受けベア
リングB5の中心位置を、軸受け押圧バネSPaにて押
圧し、樹脂軸受け171jを介して定着ローラ17aを
押圧し、定着ローラ17aと加圧ローラ47aとが圧着
される。両端の軸受け押圧バネSPaにて押圧される軸
受部材としての軸受けベアリングB5の保持部中心位置
間(図4にL1で示される幅の位置間隔)は、両端の保
持部材としての樹脂軸受け171jの中心位置間隔と同
じとして、両端の樹脂軸受け171j及び軸受けベアリ
ングB5が配設される。
【0049】さらに、定着ローラ17aの両端部に固定
して設けられるバネ受けSPAにて保持される押圧バネ
SPAにより、押圧部材としての押圧板PVaが定着ロ
ーラ17aの内側から定着ローラ17aを押圧する状態
で当接され、定着ローラ17aと加圧ローラ47aとの
間にニップ部Nが形成される。ニップ部Nが、押圧バネ
SPAにて押圧される押圧部材としての押圧板PVaに
より押圧される。押圧板PVaが加圧ローラ47aの芯
金471aを基準として位置決めされる。この際、軸受
け押圧バネSPaにより定着ローラ17aと加圧ローラ
47aとの間に加えられる圧力(加圧ローラ47a全幅
での押圧力)に対し、加圧ローラ47aと押圧バネSP
Aにより押圧される押圧板PVaとの間に加えられる圧
力(加圧ローラ47a全幅での押圧力)を小さくするよ
うに設定する。軸受け押圧バネSPaにより定着ローラ
17aと加圧ローラ47aとの間に加えられる圧力(加
圧ローラ47a全幅での押圧力)は100〜300N程
度であり、加圧ローラ47aと押圧バネSPAにより押
圧される押圧板PVaとの間に加えられる圧力(加圧ロ
ーラ47a全幅での押圧力)は10〜300N程度と
し、押圧板PVaを定着ローラ17aに軽く接触させる
ようにする。これにより、薄板弾性ローラ171aに対
する押圧板PVaの滑りが良好とされる。また、軸受け
押圧バネSPaの押圧力よりも小さな押圧力の、押圧板
PVaによる押圧により、薄肉を使っても薄板弾性ロー
ラ171aの変形が小さく、安定した圧力(押圧力)
と、幅広く安定した幅のニップ部Nが得られ(ニップ部
Nの安定形成が図られ)、安定して良好な定着が可能と
なる。
【0050】左右の側板(符号なし)に嵌入されるベア
リングB6に、回転可能に保持される加圧ローラ47a
の芯金471aの、芯金471aの一方の端部に歯車G
12が固定して設けられ、定着駆動モータM1により駆
動回転される歯車G22が歯車G12と繋合し、定着駆
動モータM1の駆動により加圧ローラ47aが回転駆動
され、加圧ローラ47aと圧着される定着ローラ17a
が従動回転される。従動回転により、定着ローラ17a
の回転が均一化され、定着むらが防止される。
【0051】上述したように、定着ローラ部材をバネ性
を有する薄肉の薄板弾性ローラ171aとすると共に、
弾性を有する加圧ローラ47aとの押圧力を、定着ロー
ラ17aの薄板弾性ローラ171aの弾性力並びに押圧
バネSPAにより押圧される押圧板PVaの押圧力にて
受ける。これにより、薄板弾性ローラ171aが塑性変
形なく楕円状(押圧板PVaにより押圧されるニップ部
Nは平面状)に広がり、押圧板PVaにより押圧される
薄板弾性ローラ171aの平面にて加圧ローラ47aの
ソフトなゴムローラ層471bを押圧し、平面状の5〜
30mmの幅広いニップ部Nが形成される。5〜30m
mの幅広いニップ部Nによりトナー像の良好な定着が行
われる。
【0052】上記の如くにて、定着ローラ17aが小径
でもニップ幅が5〜30mmと広くとれ、従って、省エ
ネルギーでウォーミングアップ時間の短い定着装置が可
能となる。また、ニップ部Nの出口部の加圧ローラ47
aの大きな曲率(曲面半径は小)により、記録紙Pとの
分離性が良くなる。
【0053】上記において、押圧板PVaを、図4に一
点鎖線で示すように、中央部を凸状とするクラウン形状
とし、ニップ部Nのより安定した平面性を確保すること
も可能である。
【0054】また上記において、薄板弾性ローラ171
a(円筒状弾性体)を用いる定着装置17において、回
転可能に固定して設けられる加圧ローラ47aと対向す
る、薄板弾性ローラ171aを用いる定着ローラ17a
を、両端の軸受け押圧バネSPaにより押圧し、定着ロ
ーラ17aを両端部で支えると、定着ローラ17aより
幅狭の加圧ローラ47aの押圧力を受けて、ニップ部N
での押圧力が不均一となったり、定着ローラ17aの端
部での変形が大となって、定着ローラ17aが回転むら
となり、定着むらを生じる原因となるが、定着装置17
のニップ部Nに上記の如き押圧部材を設ける構成とする
ことにより、円筒状弾性体に対する押圧部材の滑りが良
好であると共に、薄肉を使っても円筒状弾性体の変形が
小さく、安定した圧力と幅のニップ部が得られ(ニップ
部の安定形成が図られ)、安定して良好な定着が可能と
なり、且つウォーミングアップ時間を短縮した定着装置
が可能となる。また、転写材の分離性の良好な定着装置
が可能となる。
【0055】図6、及び前述した図4、図5によれば、
第2の例の定着装置17Aは、上側(記録紙P上のカラ
ートナー像側)には、リング状の保持部材としての樹脂
軸受け171jにより保持され、カラートナー像を定着
するためのバネ性を有する薄肉の円筒状弾性体としての
薄板弾性ローラ171aを用いた定着ローラ部材として
の定着ローラ17aが配置され、また下側には、弾性を
有する加圧ローラ部材としての加圧ローラ47aが配置
されて構成されており、後段において詳述するように、
ニップ部Nの側に断熱性部材としての断熱材DNを有
し、両端部を押圧される金属部材としての押圧金属板P
Vbが、定着ローラ17aの内側から定着ローラ17a
を押圧する状態で当接され、定着ローラ17aと加圧ロ
ーラ47aとの間にニップ部Nが形成される。また定着
ローラ17aの内部には、主として赤外線或いは遠赤外
線等の熱線を発光する熱線照射手段であるハロゲンラン
プ171gが設けられる。ハロゲンランプ171gによ
り薄板弾性ローラ171a及び押圧金属板PVbが加熱
される。
【0056】上側の薄板状の定着ローラ部材である定着
ローラ17aは、図5にて前述したと同様に、バネ性を
有する薄肉の円筒状弾性体である薄板弾性ローラ171
aと、該薄板弾性ローラ171aの外側(外周面)にゴ
ム層171bとによる層構成とされる。
【0057】薄板弾性ローラ171aは、径にもよる
が、厚さ(肉厚)t(mm)としては0.07〜0.7
0mm程度の例えばニッケルでも使用可能であるが、好
ましくはステンレスやリン青銅等を用いたバネ性を有す
る薄板(薄肉)の金属性部材により形成され、バネ材と
して使用可能な疲れ限界を有するバネ性の金属性部材を
使用することによって、薄板弾性ローラ171aが定着
装置17Aに適用される場合での、円筒状弾性体である
薄板弾性ローラ171aの弾性変形による疲労破壊の発
生が防げる。弾性変形による疲労破壊の発生を防止する
のに、平面曲げ疲れ試験方法(JIS、Z2275)に
て、繰返し数107回で、140N/mm2以上の疲れ強
さを有する薄板(薄肉)の金属性部材とすることが好ま
しいことが実験的に確認された。
【0058】また、薄板弾性ローラ171aの肉厚t
(mm)に対して、薄板弾性ローラ171aの外径をR
(mm)とするとき、 R/50>t>R/300 とすることが、薄板弾性ローラ171aが定着装置17
Aに適用される場合において好ましく、これにより、変
形や破損がなくニップ部Nの幅を5〜30mmと広くす
ることが可能となる。薄板弾性ローラ171aの外径R
は、15〜40mmが好ましく用いられる。t≧R/5
0では、薄板弾性ローラ171aの厚さが厚すぎて、定
着装置17Aに適用される場合、楕円状に変形せず、ニ
ップ部Nの幅が広くならない。また、熱容量が大きいた
めに昇温速度が遅くなる欠点もある。t≦R/300で
は、薄板弾性ローラ171aの厚さが薄すぎて、定着装
置17Aに適用される場合に強度が低すぎ押圧力が不足
し、定着むらとなる。また、熱容量が小さく、通紙時に
温度差が生じる原因となる。
【0059】薄板弾性ローラ171aの外側(外周面)
に設けられるゴム層171bとしては、シリコン、フッ
素系ゴムとして層厚0.3〜1mm程度が好ましい。ゴ
ム層171bを設けることにより、定着むらの発生が少
なくなる。これにより、光沢性をもたせ得るカラー定着
用の定着装置としても用いることができる。
【0060】金属部材としての押圧金属板PVbは、長
方形の例えばアルミ材、ステンレス材等の金属性の成型
部材が主として用いられる。またセラミックやエンジニ
アリングプラスティク等を用いる断熱性部材としての断
熱材DNが、押圧金属板PVbのニップ部N側に設けら
れる。断熱材DNによりニップ部Nの幅が広められる。
また、ハロゲンランプ171gにより加熱される押圧金
属板PVbの熱を逃げないようにし、押圧金属板PVb
によるニップ部Nの加熱を有効とさせる。また、押圧金
属板PVbの定着ローラ17aとの接触面(当接面)に
は、定着ローラ17aとの滑りを良好とするために、5
〜20μm程度のフッ素コーティング加工を施すことが
好ましく、また、定着ローラ17aの内側(内周面)に
も、定着ローラ17aの滑りを良好とするために、フッ
素コーティング加工を施すことが好ましい。
【0061】下側の加圧ローラ部材としての加圧ローラ
47aは、例えばステンレス材を用いた棒状の芯金47
1aと、該芯金471aの外側に例えばシリコン材を用
いた、ゴム硬度が20Hs〜70Hs(JIS、Aゴム
硬度)、好ましくは30Hs〜40Hsのゴムローラ層
471bを形成した弾性を有するソフトローラとして構
成される。上記ゴム硬度は、薄板弾性ローラ171a表
面に用いるゴム層171bに対しても同様の硬さのもの
が好ましい。下側の加圧ローラ47aに断熱性の高い弾
性のゴムローラを用い、上側の薄板弾性ローラ171a
から下側の加圧ローラ47aへの熱の拡散を防止すると
共に、5〜30mmの広いニップ幅も確保する。
【0062】また図4にて前述したように、バネ性を有
する薄肉の円筒状弾性体である薄板弾性ローラ171a
を用いた定着ローラ部材である定着ローラ17aの両端
部に、例えばフッ素樹脂等の断熱性を有する樹脂部材を
用いたリング状の樹脂軸受け171jを嵌込み、定着ロ
ーラ17aの両端を定着ローラ17aの外径よりも大き
な内径を有する保持部材としての樹脂軸受け171jに
て保持する。両端の保持部材としての樹脂軸受け171
jに嵌入される軸受部材としての軸受けベアリングB5
により、両端の樹脂軸受け171jと一体とされる定着
ローラ17aが回転可能とされる。この際、両端の軸受
けベアリングB5にて直接定着ローラ17aを保持する
ことも可能である。また定着ローラ17aの両端部に、
例えばフッ素樹脂等を用いた滑り性の良い樹脂部材より
なる受け板PLbを設け、定着ローラ17aを両端より
位置決めする。
【0063】加圧ローラ47aは定着ローラ17aの両
端に設けられる保持部材としての樹脂軸受け171jの
間に配設され、左右の側板(符号なし)に嵌入されるベ
アリングB6に、加圧ローラ47aの有する芯金471
aを保持されて、回転可能に固定される。
【0064】両端の樹脂軸受け171jの中心位置と一
致させて嵌込される両端の軸受部材としての軸受けベア
リングB5の中心位置を、軸受け押圧バネSPaにて押
圧し、樹脂軸受け171jを介して定着ローラ17aを
押圧し、定着ローラ17aと加圧ローラ47aとが圧着
される。両端の軸受け押圧バネSPaにて押圧される軸
受部材としての軸受けベアリングB5の保持部中心位置
間(図4にL1で示される幅の位置間隔)は、両端の保
持部材としての樹脂軸受け171jの中心位置間隔と同
じとして、両端の樹脂軸受け171j及び軸受けベアリ
ングB5が配設される。
【0065】さらに、定着ローラ17aの両端部に固定
して設けられるバネ受けSPAにて保持される押圧バネ
SPAにより、ニップ部N側に断熱材DNを有する金属
部材としての押圧金属板PVbが、定着ローラ17aの
内側から定着ローラ17aを押圧する状態で当接され、
定着ローラ17aと加圧ローラ47aとの間にニップ部
Nが形成される。ニップ部Nが、ニップ部N側に断熱材
DNを有し、押圧バネSPAにて押圧される金属部材と
しての押圧金属板PVbにより押圧される。押圧金属板
PVbが加圧ローラ47aの芯金471aを基準として
位置決めされる。この際、軸受け押圧バネSPaにより
定着ローラ17aと加圧ローラ47aとの間に加えられ
る圧力(加圧ローラ47a全幅での押圧力)に対し、加
圧ローラ47aと押圧バネSPAにより押圧される押圧
金属板PVbとの間に加えられる圧力(加圧ローラ47
a全幅での押圧力)を小さくするように設定する。軸受
け押圧バネSPaにより定着ローラ17aと加圧ローラ
47aとの間に加えられる圧力(加圧ローラ47a全幅
での押圧力)は100〜300N程度であり、加圧ロー
ラ47aと押圧バネSPAにより押圧される押圧金属板
PVbとの間に加えられる圧力(加圧ローラ47a全幅
での押圧力)は10〜300N程度とし、押圧金属板P
Vbを定着ローラ17aに軽く接触させるようにする。
これにより、薄板弾性ローラ171aに対する押圧金属
板PVbの滑りが良好とされる。また、軸受け押圧バネ
SPaの押圧力よりも小さな押圧力の、押圧金属板PV
bによる押圧により、特に断熱材DNによりニップ部N
の幅が広められ、薄肉を使っても薄板弾性ローラ171
aの変形が小さく、安定した圧力(押圧力)と、幅広く
安定した幅のニップ部Nが得られ(ニップ部Nの安定形
成が図られ)、また断熱材DNにより、その幅が広めら
れると共に、押圧金属板PVbの熱が逃げないようにさ
れるニップ部Nでの、転写材の通紙時の温度の安定化や
均一化が図られて、安定して良好な定着が可能となる。
【0066】左右の側板(符号なし)に嵌入されるベア
リングB6に、回転可能に保持される加圧ローラ47a
の芯金471aの、一方の端部に歯車G12が固定して
設けられ、定着駆動モータM1により駆動回転される歯
車G22が歯車G12と繋合し、定着駆動モータM1の
駆動により加圧ローラ47aが回転駆動され、加圧ロー
ラ47aと圧着される定着ローラ17aが従動回転され
る。従動回転により、定着ローラ17aの回転が均一化
され、定着むらが防止される。
【0067】上述したように、定着ローラ部材をバネ性
を有する薄肉の薄板弾性ローラ171aとすると共に、
弾性を有する加圧ローラ47aとの押圧力を、定着ロー
ラ17aの薄板弾性ローラ171aの弾性力並びに押圧
バネSPAにより押圧される押圧金属板PVbの押圧力
にて受ける。これにより、薄板弾性ローラ171aが塑
性変形なく楕円状に広がり、平面状に近い薄板弾性ロー
ラ171aの面にて加圧ローラ47aのソフトなゴムロ
ーラ層471bを押圧し、下側に凸状の5mm〜30m
mの幅広いニップ部Nが形成される。5〜30mmの幅
広いニップ部Nによりトナー像の良好な定着が行われ
る。
【0068】上記の如くにて、定着ローラ17aが小径
でもニップ幅が5〜30mmと広くとれ、従って、省エ
ネルギーでウォーミングアップ時間の短い定着装置が可
能となる。5mm〜30mmの広いニップ部Nを確保す
るために、ニップ部Nの曲率は平面に近づくよう加圧ロ
ーラ47aと薄板弾性ローラ171aとの押圧力のバラ
ンスを採ることが必要であるが、定着ローラ17aと加
圧ローラ47aとにより加圧ローラ47a側に形成され
るニップ部Nの曲率半径を50mm以上とすることが好
ましい。これにより、厚紙での定着不良や定着しわ、特
に転写材として封筒のように2重になっているものでの
定着しわの発生が少なくなる。また、ニップ部Nの出口
部の曲率半径がこの変形により小さくなり、記録紙Pと
の分離性が良くなる。
【0069】上記において、押圧金属板PVbを、図4
に一点鎖線で示すように、中央部を凸状とするクラウン
形状とし、ニップ部Nのより安定した平面性を確保する
ことも可能である。
【0070】また上記において、薄板弾性ローラ171
a(円筒状弾性体)を用いる定着装置17Aにおいて、
回転可能に固定して設けられる加圧ローラ47aと対向
する、薄板弾性ローラ171aを用いる定着ローラ17
aを、両端の軸受け押圧バネSPaにより押圧し、定着
ローラ17aを両端部で支えると、定着ローラ17aよ
り幅狭の加圧ローラ47aの押圧力を受けて、ニップ部
Nでの押圧力が不均一となったり、定着ローラ17aの
端部での変形が大となって、定着ローラ17aが回転む
らとなり、定着むらを生じる原因となるが、定着装置1
7Aのニップ部Nに上記の如き金属部材を設ける構成と
することにより、円筒状弾性体に対する金属部材の滑り
が良好であると共に、薄肉を使っても円筒状弾性体の変
形が小さく、安定した圧力と幅のニップ部が得られ(ニ
ップ部の安定形成が図られ)、またニップ部での通紙時
の温度の安定化や均一化が図られて、安定して良好な定
着が可能となり、且つウォーミングアップ時間を短縮し
た定着装置が可能となる。また、転写材の分離性の良好
な定着装置が可能となる。
【0071】図7、及び前述した図4、図5によれば、
第3の例の定着装置17Bは、上側(記録紙P上のカラ
ートナー像側)には、リング状の保持部材としての樹脂
軸受け171jにより保持され、カラートナー像を定着
するためのバネ性を有する薄肉の円筒状弾性体としての
薄板弾性ローラ171aを用いた定着ローラ部材として
の定着ローラ17aが配置され、また下側には、弾性を
有する加圧ローラ部材としての加圧ローラ47aが配置
されて構成されており、後段において詳述するように、
表面に熱線吸収部材としての熱線吸収材NKが塗布さ
れ、両端部を押圧される金属部材としての押圧金属板P
Vcが、定着ローラ17aの内側から定着ローラ17a
を押圧する状態で当接され、定着ローラ17aと加圧ロ
ーラ47aとの間にニップ部Nが形成される。また定着
ローラ17aの内部には、主として赤外線或いは遠赤外
線等の熱線を発光する熱線照射手段であるハロゲンラン
プ171gが設けられる。ハロゲンランプ171gによ
り薄板弾性ローラ171a及び熱線吸収材NKが塗布さ
れる押圧金属板PVcが加熱される。さらに必要に応じ
て、ハロゲンランプ171gの、押圧金属板PVcの位
置と反対側の位置に反射鏡RF1を配設し、ハロゲンラ
ンプ171gによる押圧金属板PVcの加熱を向上させ
ることが望ましい。
【0072】上側の薄板状の定着ローラ部材である定着
ローラ17aは、図5にて前述したと同様に、バネ性を
有する薄肉の円筒状弾性体である薄板弾性ローラ171
aと、該薄板弾性ローラ171aの外側(外周面)にゴ
ム層171bとによる層構成とされる。
【0073】薄板弾性ローラ171aは、径にもよる
が、厚さ(肉厚)t(mm)としては0.07〜0.7
0mm程度の例えばニッケルでも使用可能であるが、好
ましくはステンレスやリン青銅等を用いたバネ性を有す
る薄板(薄肉)の金属性部材により形成され、バネ材と
して使用可能な疲れ限界を有するバネ性の金属性部材を
使用することによって、薄板弾性ローラ171aが定着
装置17Bに適用される場合での、円筒状弾性体である
薄板弾性ローラ171aの弾性変形による疲労破壊の発
生が防げる。弾性変形による疲労破壊の発生を防止する
のに、平面曲げ疲れ試験方法(JIS、Z2275)に
て、繰返し数107回で、140N/mm2以上の疲れ強
さを有する薄板(薄肉)の金属性部材とすることが好ま
しいことが実験的に確認された。
【0074】また、薄板弾性ローラ171aの肉厚t
(mm)に対して、薄板弾性ローラ171aの外径をR
(mm)とするとき、 R/50>t>R/300 とすることが、薄板弾性ローラ171aが定着装置17
Bに適用される場合において好ましく、これにより、変
形や破損がなくニップ部Nの幅を5〜30mmと広くす
ることが可能となる。薄板弾性ローラ171aの外径R
は、15〜40mmが好ましく用いられる。t≧R/5
0では、薄板弾性ローラ171aの厚さが厚すぎて、定
着装置17Bに適用される場合、楕円状に変形せず、ニ
ップ部Nの幅が広くならない。また、熱容量が大きいた
めに昇温速度が遅くなる欠点もある。t≦R/300で
は、薄板弾性ローラ171aの厚さが薄すぎて、定着装
置17Bに適用される場合に強度が低すぎ押圧力が不足
し、定着むらとなる。また、熱容量が小さく、通紙時に
温度差が生じる原因となる。
【0075】薄板弾性ローラ171aの外側(外周面)
に設けられるゴム層171bとしては、シリコン、フッ
素系ゴムとして層厚0.3〜1mm程度が好ましい。ゴ
ム層171bを設けることにより、定着むらの発生が少
なくなる。これにより、光沢性をもたせ得るカラー定着
用の定着装置としても用いることができる。
【0076】金属部材としての押圧金属板PVcは、長
方形の例えばアルミ材、ステンレス材等の金属性の成型
部材や板部材が主として用いられる。またカーボンブラ
ック、黒鉛、鉄黒(Fe34)等の熱線吸収部材として
の黒色の熱線吸収材NKが、押圧金属板PVcの表面
に、例えば吹きつけ或いはメッキ等により塗布される。
表面の熱線吸収材NKによるハロゲンランプ171gの
熱線の吸収により、押圧金属板PVcが有効に加熱さ
れ、押圧金属板PVcによるニップ部Nの加熱を有効と
させる。また、押圧金属板PVcによりニップ部Nの幅
が広められる。さらに必要に応じて設けられる反射鏡R
F1により、ハロゲンランプ171gによる押圧金属板
PVcの加熱が向上され、押圧金属板PVcによるニッ
プ部Nの加熱が促進される。また、押圧金属板PVcの
定着ローラ17aとの接触面(当接面)には、定着ロー
ラ17aとの滑りを良好とするために、5〜20μm程
度のフッ素コーティング加工を施すことが好ましく、ま
た、定着ローラ17aの内側(内周面)にも、定着ロー
ラ17aの滑りを良好とするために、フッ素コーティン
グ加工を施すことが好ましい。
【0077】下側の加圧ローラ部材としての加圧ローラ
47aは、例えばステンレス材を用いた棒状の芯金47
1aと、該芯金471aの外側に例えばシリコン材を用
いた、ゴム硬度が20Hs〜70Hs(JIS、Aゴム
硬度)、好ましくは30Hs〜40Hsのゴムローラ層
471bを形成した弾性を有するソフトローラとして構
成される。上記ゴム硬度は、薄板弾性ローラ171a表
面に用いるゴム層171bに対しても同様の硬さのもの
が好ましい。下側の加圧ローラ47aに断熱性の高い弾
性のゴムローラを用い、上側の薄板弾性ローラ171a
から下側の加圧ローラ47aへの熱の拡散を防止すると
共に、5〜30mmの広いニップ幅も確保する。
【0078】また図4にて前述したように、バネ性を有
する薄肉の円筒状弾性体である薄板弾性ローラ171a
を用いた定着ローラ部材である定着ローラ17aの両端
部に、例えばフッ素樹脂等の断熱性を有する樹脂部材を
用いたリング状の樹脂軸受け171jを嵌込み、定着ロ
ーラ17aの両端を定着ローラ17aの外径よりも大き
な内径を有する保持部材としての樹脂軸受け171jに
て保持する。両端の保持部材としての樹脂軸受け171
jに嵌入される軸受部材としての軸受けベアリングB5
により、両端の樹脂軸受け171jと一体とされる定着
ローラ17aが回転可能とされる。この際、両端の軸受
けベアリングB5にて直接定着ローラ17aを保持する
ことも可能である。また定着ローラ17aの両端部に、
例えばフッ素樹脂等を用いた滑り性の良い樹脂部材より
なる受け板PLbを設け、定着ローラ17aを両端より
位置決めする。
【0079】加圧ローラ47aは定着ローラ17aの両
端に設けられる保持部材としての樹脂軸受け171jの
間に配設され、左右の側板(符号なし)に嵌入されるベ
アリングB6に、加圧ローラ47aの有する芯金471
aを保持されて、回転可能に固定される。
【0080】両端の樹脂軸受け171jの中心位置と一
致させて嵌込される両端の軸受部材としての軸受けベア
リングB5の中心位置を、軸受け押圧バネSPaにて押
圧し、樹脂軸受け171jを介して定着ローラ17aを
押圧し、定着ローラ17aと加圧ローラ47aとが圧着
される。両端の軸受け押圧バネSPaにて押圧される軸
受部材としての軸受けベアリングB5の保持部中心位置
間(図4にL1で示される幅の位置間隔)は、両端の保
持部材としての樹脂軸受け171jの中心位置間隔と同
じとして、両端の樹脂軸受け171j及び軸受けベアリ
ングB5が配設される。
【0081】さらに、定着ローラ17aの両端部に固定
して設けられるバネ受けSPAにて保持される押圧バネ
SPAにより、熱線吸収材NKが塗布される金属部材と
しての押圧金属板PVcが、定着ローラ17aの内側か
ら定着ローラ17aを押圧する状態で当接され、定着ロ
ーラ17aと加圧ローラ47aとの間にニップ部Nが形
成される。ニップ部Nが、熱線吸収材NKを塗布され、
押圧バネSPAにて押圧される金属部材としての押圧金
属板PVcにより押圧される。押圧金属板PVcが加圧
ローラ47aの芯金471aを基準として位置決めされ
る。この際、軸受け押圧バネSPaにより定着ローラ1
7aと加圧ローラ47aとの間に加えられる圧力(加圧
ローラ47a全幅での押圧力)に対し、加圧ローラ47
aと押圧バネSPAにより押圧される押圧金属板PVc
との間に加えられる圧力(加圧ローラ47a全幅での押
圧力)を小さくするように設定する。軸受け押圧バネS
Paにより定着ローラ17aと加圧ローラ47aとの間
に加えられる圧力(加圧ローラ47a全幅での押圧力)
は100〜300N程度であり、加圧ローラ47aと押
圧バネSPAにより押圧される押圧金属板PVcとの間
に加えられる圧力(加圧ローラ47a全幅での押圧力)
は10〜300N程度とし、押圧金属板PVcを定着ロ
ーラ17aに軽く接触させるようにする。これにより、
薄板弾性ローラ171aに対する押圧金属板PVcの滑
りが良好とされる。また、軸受け押圧バネSPaの押圧
力よりも小さな押圧力の、押圧金属板PVcによる押圧
により、薄肉を使っても薄板弾性ローラ171aの変形
が小さく、安定した圧力(押圧力)と、幅広く安定した
幅のニップ部Nが得られ(ニップ部Nの安定形成が図ら
れ)、また熱線吸収材NK及び必要に応じて設けられる
反射鏡RF1により、より有効に加熱される押圧金属板
PVcの加熱によるニップ部Nでの、転写材の通紙時の
温度の安定化や均一化が図られて、安定して良好な定着
が可能となる。
【0082】左右の側板(符号なし)に嵌入されるベア
リングB6に、回転可能に保持される加圧ローラ47a
の芯金471aの、一方の端部に歯車G12が固定して
設けられ、定着駆動モータM1により駆動回転される歯
車G22が歯車G12と繋合し、定着駆動モータM1の
駆動により加圧ローラ47aが回転駆動され、加圧ロー
ラ47aと圧着される定着ローラ17aが従動回転され
る。従動回転により、定着ローラ17aの回転が均一化
され、定着むらが防止される。
【0083】上述したように、定着ローラ部材をバネ性
を有する薄肉の薄板弾性ローラ171aとすると共に、
弾性を有する加圧ローラ47aとの押圧力を、定着ロー
ラ17aの薄板弾性ローラ171aの弾性力並びに押圧
バネSPAにより押圧される押圧金属板PVcの押圧力
にて受ける。これにより、薄板弾性ローラ171aが塑
性変形なく楕円状に広がり、平面状に近い薄板弾性ロー
ラ171aの面にて加圧ローラ47aのソフトなゴムロ
ーラ層471bを押圧し、下側に凸状の5mm〜30m
mの幅広いニップ部Nが形成される。5〜30mmの幅
広いニップ部Nによりトナー像の良好な定着が行われ
る。
【0084】上記の如くにて、定着ローラ17aが小径
でもニップ幅が5〜30mmと広くとれ、従って、省エ
ネルギーでウォーミングアップ時間の短い定着装置が可
能となる。5mm〜30mmの広いニップ部Nを確保す
るために、ニップ部Nの曲率は平面に近づくよう加圧ロ
ーラ47aと薄板弾性ローラ171aとの押圧力のバラ
ンスを採ることが必要であるが、定着ローラ17aと加
圧ローラ47aとにより加圧ローラ47a側に形成され
るニップ部Nの曲率半径を50mm以上とすることが好
ましい。これにより、厚紙での定着不良や定着しわ、特
に転写材として封筒のように2重になっているものでの
定着しわの発生が少なくなる。また、ニップ部Nの出口
部の曲率半径がこの変形により小さくなり、記録紙Pと
の分離性が良くなる。
【0085】上記において、押圧金属板PVcを、図4
に一点鎖線で示すように、中央部を凸状とするクラウン
形状とし、ニップ部Nのより安定した平面性を確保する
ことも可能である。
【0086】また上記において、薄板弾性ローラ171
a(円筒状弾性体)を用いる定着装置17Bにおいて、
回転可能に固定して設けられる加圧ローラ47aと対向
する、薄板弾性ローラ171aを用いる定着ローラ17
aを、両端の軸受け押圧バネSPaにより押圧し、定着
ローラ17aを両端部で支えると、定着ローラ17aよ
り幅狭の加圧ローラ47aの押圧力を受けて、ニップ部
Nでの押圧力が不均一となったり、定着ローラ17aの
端部での変形が大となって、定着ローラ17aが回転む
らとなり、定着むらを生じる原因となるが、定着装置1
7Bのニップ部Nに上記の如き金属部材を設ける構成と
することにより、円筒状弾性体に対する金属部材の滑り
が良好であると共に、薄肉を使っても円筒状弾性体の変
形が小さく、安定した圧力と幅のニップ部が得られ(ニ
ップ部の安定形成が図られ)、またニップ部での通紙時
の温度の安定化や均一化が図られて、安定して良好な定
着が可能となり、且つウォーミングアップ時間を短縮し
た定着装置が可能となる。また、転写材の分離性の良好
な定着装置が可能となる。
【0087】図8、図9、及び前述した図5によれば、
第4の例の定着装置17Cは、上側(記録紙P上のカラ
ートナー像側)には、リング状の保持部材としての樹脂
軸受け171jにより保持され、カラートナー像を定着
するためのバネ性を有する薄肉の円筒状弾性体としての
薄板弾性ローラ171aを用いた定着ローラ部材として
の定着ローラ17aが配置され、また下側には、弾性を
有する加圧ローラ部材としての加圧ローラ47aが配置
されて構成されており、バネ受けSPAにて保持される
押圧バネSPAにより、発熱体としてのセラミックヒー
タ171を有し、両端部を押圧される加熱手段としての
発熱体ユニット170が、定着ローラ17aの内側から
定着ローラ17aを押圧する状態で当接され、定着ロー
ラ17aと加圧ローラ47aとの間にニップ部Nが形成
される。発熱体ユニット170に設けられるセラミック
ヒータ171により薄板弾性ローラ171aが加熱され
る。
【0088】上側の薄板状の定着ローラ部材である定着
ローラ17aは、図5にて前述したと同様に、バネ性を
有する薄肉の円筒状弾性体である薄板弾性ローラ171
aと、該薄板弾性ローラ171aの外側(外周面)にゴ
ム層171bとによる層構成とされる。
【0089】薄板弾性ローラ171aは、径にもよる
が、厚さ(肉厚)t(mm)としては0.07〜0.7
0mm程度の例えばニッケルでも使用可能であるが、好
ましくはステンレスやリン青銅等を用いたバネ性を有す
る薄板(薄肉)の金属性部材により形成され、バネ材と
して使用可能な疲れ限界を有するバネ性の金属性部材を
使用することによって、薄板弾性ローラ171aが定着
装置17Cに適用される場合での、円筒状弾性体である
薄板弾性ローラ171aの弾性変形による疲労破壊の発
生が防げる。弾性変形による疲労破壊の発生を防止する
のに、平面曲げ疲れ試験方法(JIS、Z2275)に
て、繰返し数107回で、140N/mm2以上の疲れ強
さを有する薄板(薄肉)の金属性部材とすることが好ま
しいことが実験的に確認された。
【0090】また、薄板弾性ローラ171aの肉厚t
(mm)に対して、薄板弾性ローラ171aの外径をR
(mm)とするとき、 R/50>t>R/300 とすることが、薄板弾性ローラ171aが定着装置17
Cに適用される場合において好ましく、これにより、変
形や破損がなくニップ部Nの幅を5〜30mmと広くす
ることが可能となる。薄板弾性ローラ171aの外径R
は、15〜40mmが好ましく用いられる。t≧R/5
0では、薄板弾性ローラ171aの厚さが厚すぎて、定
着装置17Cに適用される場合、楕円状に変形せず、ニ
ップ部Nの幅が広くならない。また、熱容量が大きいた
めに昇温速度が遅くなる欠点もある。t≦R/300で
は、薄板弾性ローラ171aの厚さが薄すぎて、定着装
置17Cに適用される場合に強度が低すぎ押圧力が不足
し、定着むらとなる。また、熱容量が小さく、通紙時に
温度差が生じる原因となる。
【0091】薄板弾性ローラ171aの外側(外周面)
に設けられるゴム層171bとしては、シリコン、フッ
素系ゴムとして層厚0.3〜1mm程度が好ましい。ゴ
ム層171bを設けることにより、定着むらの発生が少
なくなる。これにより、光沢性をもたせ得るカラー定着
用の定着装置としても用いることができる。
【0092】加熱手段としての発熱体ユニット170
は、発熱体としてのセラミックヒータ171と金属性部
材よりなるヒータホルダ172とを一体とした面状で、
使用される最大転写材サイズに対応する幅の、例えば長
方形の部材として構成される。発熱体ユニット170に
より定着ローラ17aを加熱する。この場合、発熱体と
してのセラミックヒータ171は必ずしも定着ローラ1
7aに直接接触している必要はなく、定着ローラ17a
とヒータホルダ172を介して接触する構成としてもよ
い。発熱体ユニット170に設けられるヒータホルダ1
72及びセラミックヒータ171の定着ローラ17aと
の接触面(当接面)には(セラミックヒータ171が定
着ローラ17aと直接接触していない構成の場合は、ヒ
ータホルダ172の定着ローラ17aとの接触面(当接
面)には)、定着ローラ17aとの滑りを良好とするた
めに、5〜20μm程度のフッ素コーティング加工を施
すことが好ましく、また、定着ローラ17aの内側(内
周面)にも、定着ローラ17aの滑りを良好とするため
に、フッ素コーティング加工を施すことが好ましい。
【0093】下側の加圧ローラ部材としての加圧ローラ
47aは、例えばステンレス材を用いた棒状の芯金47
1aと、該芯金471aの外側に例えばシリコン材を用
いた、ゴム硬度が20Hs〜70Hs(JIS、Aゴム
硬度)、好ましくは30Hs〜40Hsのゴムローラ層
471bを形成した弾性を有するソフトローラとして構
成される。上記ゴム硬度は、薄板弾性ローラ171a表
面に用いるゴム層171bに対しても同様の硬さのもの
が好ましい。下側の加圧ローラ47aに断熱性の高い弾
性のゴムローラを用い、上側の薄板弾性ローラ171a
から下側の加圧ローラ47aへの熱の拡散を防止すると
共に、5〜30mmの広いニップ幅も確保する。
【0094】また図9に示すように、バネ性を有する薄
肉の円筒状弾性体である薄板弾性ローラ171aを用い
た定着ローラ部材である定着ローラ17aの両端部に、
例えばフッ素樹脂等の断熱性を有する樹脂部材を用いた
リング状の樹脂軸受け171jを嵌込み、定着ローラ1
7aの両端を定着ローラ17aの外径よりも大きな内径
を有する保持部材としての樹脂軸受け171jにて保持
する。両端の保持部材としての樹脂軸受け171jに嵌
入される軸受部材としての軸受けベアリングB5によ
り、両端の樹脂軸受け171jと一体とされる定着ロー
ラ17aが回転可能とされる。この際、両端の軸受けベ
アリングB5にて直接定着ローラ17aを保持すること
も可能である。また定着ローラ17aの両端部に、例え
ばフッ素樹脂等を用いた滑り性の良い樹脂部材よりなる
受け板PLbを設け、定着ローラ17aを両端より位置
決めする。
【0095】加圧ローラ47aは定着ローラ17aの両
端に設けられる保持部材としての樹脂軸受け171jの
間に配設され、左右の側板(符号なし)に嵌入されるベ
アリングB6に、加圧ローラ47aの有する芯金471
aを保持されて、回転可能に固定される。
【0096】両端の樹脂軸受け171jの中心位置と一
致させて嵌込される両端の軸受部材としての軸受けベア
リングB5の中心位置を、軸受け押圧バネSPaにて押
圧し、樹脂軸受け171jを介して定着ローラ17aを
押圧し、定着ローラ17aと加圧ローラ47aとが圧着
される。両端の軸受け押圧バネSPaにて押圧される軸
受部材としての軸受けベアリングB5の保持部中心位置
間(図9にL1で示される幅の位置間隔)は、両端の保
持部材としての樹脂軸受け171jの中心位置間隔と同
じとして、両端の樹脂軸受け171j及び軸受けベアリ
ングB5が配設される。
【0097】さらに、定着ローラ17aの両端部に固定
して設けられるバネ受けSPAにて保持される押圧バネ
SPAにより、セラミックヒータ171とヒータホルダ
172とを一体とする加熱手段としての発熱体ユニット
170が定着ローラ17aの内側から定着ローラ17a
を押圧する状態で当接され、定着ローラ17aと加圧ロ
ーラ47aとの間にニップ部Nが形成される。ニップ部
Nが、押圧バネSPAにて押圧される加熱手段としての
発熱体ユニット170により押圧される。発熱体ユニッ
ト170が加圧ローラ47aの芯金471aを基準とし
て位置決めされる。この際、軸受け押圧バネSPaによ
り定着ローラ17aと加圧ローラ47aとの間に加えら
れる圧力(加圧ローラ47a全幅での押圧力)に対し、
加圧ローラ47aと押圧バネSPAにより押圧される発
熱体ユニット170との間に加えられる圧力(加圧ロー
ラ47a全幅での押圧力)を小さくするように設定す
る。軸受け押圧バネSPaにより定着ローラ17aと加
圧ローラ47aとの間に加えられる圧力(加圧ローラ4
7a全幅での押圧力)は100〜300N程度であり、
加圧ローラ47aと押圧バネSPAにより押圧される発
熱体ユニット170との間に加えられる圧力(加圧ロー
ラ47a全幅での押圧力)は10〜300N程度とし、
発熱体ユニット170を定着ローラ17aに軽く接触さ
せるようにする。これにより、薄板弾性ローラ171a
に対する発熱体ユニット170の滑りが良好とされる。
また、軸受け押圧バネSPaの押圧力よりも小さな押圧
力の、発熱体ユニット170による押圧により、薄肉を
使っても薄板弾性ローラ171aの変形が小さく、安定
した圧力(押圧力)と、幅広く安定した幅のニップ部N
が得られ(ニップ部Nの安定形成が図られ)、安定して
良好な定着が可能となる。また、転写材を通紙する方向
と直交する方向における、発熱体ユニット170に設け
られる発熱体としてのセラミックヒータ171の横方向
(軸方向、転写材の送り方向と直交する方向)の幅L2
は、加圧ローラ47aの両端部の内側に設定されるニッ
プ部Nの幅L3より狭く設定する。これにより、セラミ
ックヒータ171からの熱が加圧ローラ47a端部に逃
がされることなく、ニップ部Nの端部での異常温度上昇
を防止する。
【0098】左右の側板(符号なし)に嵌入されるベア
リングB6に、回転可能に保持される加圧ローラ47a
の芯金471aの、芯金471aの一方の端部に歯車G
12が固定して設けられ、定着駆動モータM1により駆
動回転される歯車G22が歯車G12と繋合し、定着駆
動モータM1の駆動により加圧ローラ47aが回転駆動
され、加圧ローラ47aと圧着される定着ローラ17a
が従動回転される。従動回転により、定着ローラ17a
の回転が均一化され、定着むらが防止される。
【0099】上述したように、定着ローラ部材をバネ性
を有する薄肉の薄板弾性ローラ171aとすると共に、
弾性を有する加圧ローラ47aとの押圧力を、定着ロー
ラ17aの薄板弾性ローラ171aの弾性力並びに押圧
バネSPAにより押圧される発熱体ユニット170の押
圧力にて受ける。これにより、薄板弾性ローラ171a
が塑性変形なく楕円状(押圧板PVaにより押圧される
ニップ部Nは平面状)に広がり、発熱体ユニット170
により押圧される薄板弾性ローラ171aの平面にて加
圧ローラ47aのソフトなゴムローラ層471bを押圧
し、平面状の5〜30mmの幅広いニップ部Nが形成さ
れる。5〜30mmの幅広いニップ部Nによりトナー像
の良好な定着が行われる。
【0100】上記の如くにて、定着ローラ17aが小径
でもニップ幅が5〜30mmと広くとれ、従って、省エ
ネルギーでウォーミングアップ時間の短い定着装置が可
能となる。また、ニップ部Nの出口部の加圧ローラ47
aの大きな曲率(曲面半径は小)により、記録紙Pとの
分離性が良くなる。
【0101】上記において、発熱体ユニット170を、
図4にて説明したと同様に、中央部を凸状とするクラウ
ン形状とし、ニップ部Nのより安定した平面性を確保す
ることも可能である。
【0102】また上記において、薄板弾性ローラ171
a(円筒状弾性体)を用いる定着装置17Cにおいて、
回転可能に固定して設けられる加圧ローラ47aと対向
する、薄板弾性ローラ171aを用いる定着ローラ17
a(定着ローラ部材)を、両端の軸受け押圧バネSPa
により押圧し、定着ローラ17aを両端部で支えると、
定着ローラ17aより幅狭の加圧ローラ47aの押圧力
を受けて、ニップ部Nでの押圧力が不均一となったり、
定着ローラ17aの端部での変形が大となって、定着ロ
ーラ17aが回転むらとなり、定着むらを生じる原因と
なるが、定着装置17Cのニップ部Nに上記の如き定着
ローラ部材を押圧する加熱手段を設ける構成とすること
により、円筒状弾性体に対する加熱手段の滑りが良好で
あると共に、薄肉を使っても円筒状弾性体の変形が小さ
く、安定した圧力と幅のニップ部が得られ(ニップ部の
安定形成が図られ)、安定して良好な定着が可能とな
り、且つウォーミングアップ時間を短縮した定着装置が
可能となる。また、転写材の分離性の良好な定着装置が
可能となる。
【0103】図10、図11、及び前述した図5によれ
ば、第5の例の定着装置17Dは、上側(記録紙P上の
カラートナー像側)には、リング状の保持部材としての
樹脂軸受け171jにより保持され、カラートナー像を
定着するためのバネ性を有する薄肉の円筒状弾性体とし
ての薄板弾性ローラ171aを用いた定着ローラ部材と
しての定着ローラ17aが配置され、また下側には、弾
性を有する加圧ローラ部材としての加圧ローラ47aが
配置されて構成されており、発熱体(電磁誘導発熱体)
としての磁性コアJNとその周りに巻いた励磁コイル部
CLを有し、両端部を押圧される加熱手段としての発熱
体ユニット170Aが、定着ローラ17aの内側から定
着ローラ17aを押圧する状態で当接され、定着ローラ
17aと加圧ローラ47aとの間にニップ部Nが形成さ
れる。発熱体ユニット170Aに設けられる、励磁コイ
ル部CLによる電磁誘導により発熱体としての磁性コア
JNが発熱され、薄板弾性ローラ171aが加熱され
る。
【0104】上側の薄板状の定着ローラ部材である定着
ローラ17aは、図5にて前述したと同様に、バネ性を
有する薄肉の円筒状弾性体である薄板弾性ローラ171
aと、該薄板弾性ローラ171aの外側(外周面)にゴ
ム層171bとによる層構成とされる。
【0105】薄板弾性ローラ171aは、径にもよる
が、厚さ(肉厚)t(mm)としては0.07〜0.7
0mm程度の例えばニッケルでも使用可能であるが、好
ましくは磁性ステンレスや鉄等を用いたバネ性を有し、
強磁性を有する薄板(薄肉)の金属性部材により形成さ
れ、バネ材として使用可能な疲れ限界を有するバネ性の
金属性部材を使用することによって、薄板弾性ローラ1
71aが定着装置17Dに適用される場合での、円筒状
弾性体である薄板弾性ローラ171aの弾性変形による
疲労破壊の発生が防げる。弾性変形による疲労破壊の発
生を防止するのに、平面曲げ疲れ試験方法(JIS、Z
2275)にて、繰返し数107回で、140N/mm2
以上の疲れ強さを有する薄板(薄肉)の強磁性の金属性
部材とすることが好ましいことが実験的に確認された。
【0106】また、薄板弾性ローラ171aの肉厚t
(mm)に対して、薄板弾性ローラ171aの外径をR
(mm)とするとき、 R/50>t>R/300 とすることが、薄板弾性ローラ171aが定着装置17
Dに適用される場合において好ましく、これにより、変
形や破損がなくニップ部Nの幅を5〜30mmと広くす
ることが可能となる。薄板弾性ローラ171aの外径R
は、15〜40mmが好ましく用いられる。t≧R/5
0では、薄板弾性ローラ171aの厚さが厚すぎて、定
着装置17Dに適用される場合、楕円状に変形せず、ニ
ップ部Nの幅が広くならない。また、熱容量が大きいた
めに昇温速度が遅くなる欠点もある。t≦R/300で
は、薄板弾性ローラ171aの厚さが薄すぎて、定着装
置17Dに適用される場合に強度が低すぎ押圧力が不足
し、定着むらとなる。また、熱容量が小さく、通紙時に
温度差が生じる原因となる。
【0107】薄板弾性ローラ171aの外側(外周面)
に設けられるゴム層171bとしては、シリコン、フッ
素系ゴムとして層厚0.3〜1mm程度が好ましい。ゴ
ム層171bを設けることにより、定着むらの発生が少
なくなる。これにより、光沢性をもたせ得るカラー定着
用の定着装置としても用いることができる。
【0108】加熱手段としての発熱体ユニット170A
は、発熱体としての磁性コアJNを誘導磁化し、発熱さ
せるための励磁コイル部CLを設け、使用される最大転
写材サイズに対応する幅の、例えば長方形の部材として
構成される。励磁コイル部CLを有する磁性コアJNに
よって、発熱体ユニット170Aに形成される磁界Hに
より定着ローラ17aを加熱する。磁性コアJNの定着
ローラ17aとの接触面(当接面)には、定着ローラ1
7aとの滑りを良好とするために、5〜20μm程度の
フッ素コーティング加工を施すことが好ましく、また、
定着ローラ17aの内側(内周面)にも、定着ローラ1
7aの滑りを良好とするために、フッ素コーティング加
工を施すことが好ましい。
【0109】下側の加圧ローラ部材としての加圧ローラ
47aは、例えばステンレス材を用いた棒状の芯金47
1aと、該芯金471aの外側に例えばシリコン材を用
いた、ゴム硬度が20Hs〜70Hs(JIS、Aゴム
硬度)、好ましくは30Hs〜40Hsのゴムローラ層
471bを形成した弾性を有するソフトローラとして構
成される。上記ゴム硬度は、薄板弾性ローラ171a表
面に用いるゴム層171bに対しても同様の硬さのもの
が好ましい。下側の加圧ローラ47aに断熱性の高い弾
性のゴムローラを用い、上側の薄板弾性ローラ171a
から下側の加圧ローラ47aへの熱の拡散を防止すると
共に、5〜30mmの広いニップ幅も確保する。
【0110】また図11に示すように、バネ性を有する
薄肉の円筒状弾性体である薄板弾性ローラ171aを用
いた定着ローラ部材である定着ローラ17aの両端部
に、例えばフッ素樹脂等の断熱性を有する樹脂部材を用
いたリング状の樹脂軸受け171jを嵌込み、定着ロー
ラ17aの両端を定着ローラ17aの外径よりも大きな
内径を有する保持部材としての樹脂軸受け171jにて
保持する。両端の保持部材としての樹脂軸受け171j
に嵌入される軸受部材としての軸受けベアリングB5に
より、両端の樹脂軸受け171jと一体とされる定着ロ
ーラ17aが回転可能とされる。この際、両端の軸受け
ベアリングB5にて直接定着ローラ17aを保持するこ
とも可能である。また定着ローラ17aの両端部に、例
えばフッ素樹脂等を用いた滑り性の良い樹脂部材よりな
る受け板PLbを設け、定着ローラ17aを両端より位
置決めする。
【0111】加圧ローラ47aは定着ローラ17aの両
端に設けられる保持部材としての樹脂軸受け171jの
間に配設され、左右の側板(符号なし)に嵌入されるベ
アリングB6に、加圧ローラ47aの有する芯金471
aを保持されて、回転可能に固定される。
【0112】両端の樹脂軸受け171jの中心位置と一
致させて嵌込される両端の軸受部材としての軸受けベア
リングB5の中心位置を、軸受け押圧バネSPaにて押
圧し、樹脂軸受け171jを介して定着ローラ17aを
押圧し、定着ローラ17aと加圧ローラ47aとが圧着
される。両端の軸受け押圧バネSPaにて押圧される軸
受部材としての軸受けベアリングB5の保持部中心位置
間(図11にL1で示される幅の位置間隔)は、両端の
保持部材としての樹脂軸受け171jの中心位置間隔と
同じとして、両端の樹脂軸受け171j及び軸受けベア
リングB5が配設される。
【0113】さらに、定着ローラ17aの両端部に固定
して設けられるバネ受けSPAにて保持される押圧バネ
SPAにより、励磁コイル部CLを有する発熱体として
の磁性コアJNにより形成される加熱手段としての発熱
体ユニット170Aが定着ローラ17aの内側から定着
ローラ17aを押圧する状態で当接され、定着ローラ1
7aと加圧ローラ47aとの間にニップ部Nが形成され
る。ニップ部Nが、押圧バネSPAにて押圧される加熱
手段としての発熱体ユニット170Aにより押圧され
る。発熱体ユニット170Aが加圧ローラ47aの芯金
471aを基準として位置決めされる。この際、軸受け
押圧バネSPaにより定着ローラ17aと加圧ローラ4
7aとの間に加えられる圧力(加圧ローラ47a全幅で
の押圧力)に対し、加圧ローラ47aと押圧バネSPA
により押圧される発熱体ユニット170Aとの間に加え
られる圧力(加圧ローラ47a全幅での押圧力)を小さ
くするように設定する。軸受け押圧バネSPaにより定
着ローラ17aと加圧ローラ47aとの間に加えられる
圧力(加圧ローラ47a全幅での押圧力)は100〜3
00N程度であり、加圧ローラ47aと押圧バネSPA
により押圧される発熱体ユニット170Aとの間に加え
られる圧力(加圧ローラ47a全幅での押圧力)は10
〜300N程度とし、発熱体ユニット170Aを定着ロ
ーラ17aに軽く接触させるようにする。これにより、
薄板弾性ローラ171aに対する発熱体ユニット170
Aの滑りが良好とされる。また、軸受け押圧バネSPa
の押圧力よりも小さな押圧力の、発熱体ユニット170
Aによる押圧により、薄肉を使っても薄板弾性ローラ1
71aの変形が小さく、安定した圧力(押圧力)と、幅
広く安定した幅のニップ部Nが得られ(ニップ部Nの安
定形成が図られ)、安定して良好な定着が可能となる。
また、転写材を通紙する方向と直交する方向における、
発熱体ユニット170Aに設けられる発熱体(電磁誘導
発熱体)としての磁性コアJNの励磁コイル部CLの設
けられる横方向(軸方向、転写材の送り方向と直交する
方向)の幅L21は、加圧ローラ47aの両端部の内側
に設定されるニップ部Nの幅L3より狭く設定する。こ
れにより、励磁コイル部CL幅の部分の磁性コアJNか
らの熱が加圧ローラ47a端部に逃がされることなく、
ニップ部Nの端部での異常温度上昇を防止する。
【0114】左右の側板(符号なし)に嵌入されるベア
リングB6に、回転可能に保持される加圧ローラ47a
の芯金471aの、芯金471aの一方の端部に歯車G
12が固定して設けられ、定着駆動モータM1により駆
動回転される歯車G22が歯車G12と繋合し、定着駆
動モータM1の駆動により加圧ローラ47aが回転駆動
され、加圧ローラ47aと圧着される定着ローラ17a
が従動回転される。従動回転により、定着ローラ17a
の回転が均一化され、定着むらが防止される。
【0115】上述したように、定着ローラ部材をバネ性
を有する薄肉の薄板弾性ローラ171aとすると共に、
弾性を有する加圧ローラ47aとの押圧力を、定着ロー
ラ17aの薄板弾性ローラ171aの弾性力並びに押圧
バネSPAにより押圧される発熱体ユニット170Aの
押圧力にて受ける。これにより、薄板弾性ローラ171
aが塑性変形なく楕円状(押圧板PVaにより押圧され
るニップ部Nは平面状)に広がり、発熱体ユニット17
0Aにより押圧される薄板弾性ローラ171aの平面に
て加圧ローラ47aのソフトなゴムローラ層471bを
押圧し、平面状の5〜30mmの幅広いニップ部Nが形
成される。5〜30mmの幅広いニップ部Nによりトナ
ー像の良好な定着が行われる。
【0116】上記の如くにて、定着ローラ17aが小径
でもニップ幅が5〜30mmと広くとれ、従って、省エ
ネルギーでウォーミングアップ時間の短い定着装置が可
能となる。また、ニップ部Nの出口部の加圧ローラ47
aの大きな曲率(曲面半径は小)により、記録紙Pとの
分離性が良くなる。
【0117】上記において、発熱体ユニット170A
を、図4にて説明したと同様に、中央部を凸状とするク
ラウン形状とし、ニップ部Nのより安定した平面性を確
保することも可能である。
【0118】また上記において、薄板弾性ローラ171
a(円筒状弾性体)を用いる定着装置17Dにおいて、
回転可能に固定して設けられる加圧ローラ47aと対向
する、薄板弾性ローラ171aを用いる定着ローラ17
a(定着ローラ部材)を、両端の軸受け押圧バネSPa
により押圧し、定着ローラ17aを両端部で支えると、
定着ローラ17aより幅狭の加圧ローラ47aの押圧力
を受けて、ニップ部Nでの押圧力が不均一となったり、
定着ローラ17aの端部での変形が大となって、定着ロ
ーラ17aが回転むらとなり、定着むらを生じる原因と
なるが、定着装置17Dのニップ部Nに上記の如き定着
ローラ部材を押圧し、発熱体を有する加熱手段を設ける
構成とすることにより、円筒状弾性体に対する加熱手段
の滑りが良好であると共に、薄肉を使っても円筒状弾性
体の変形が小さく、安定した圧力と幅のニップ部が得ら
れ(ニップ部の安定形成が図られ)、安定して良好な定
着が可能となり、且つウォーミングアップ時間を短縮し
た定着装置が可能となる。また、転写材の分離性の良好
な定着装置が可能となる。
【0119】
【発明の効果】請求項1ないし3によれば、円筒状弾性
体に対する押圧部材の滑りが良好であると共に、薄肉を
使っても円筒状弾性体の変形が小さく、安定した圧力と
幅のニップ部が得られ(ニップ部の安定形成が図ら
れ)、安定して良好な定着が可能となり、且つウォーミ
ングアップ時間を短縮した定着装置が可能となる。ま
た、転写材の分離性の良好な定着装置が可能となる。
【0120】請求項4ないし6によれば、円筒状弾性体
に対する金属部材の滑りが良好であると共に、薄肉を使
っても円筒状弾性体の変形が小さく、安定した圧力と幅
のニップ部が得られ(ニップ部の安定形成が図られ)、
またニップ部での通紙時の温度の安定化や均一化が図ら
れて、安定して良好な定着が可能となり、且つウォーミ
ングアップ時間を短縮した定着装置が可能となる。ま
た、転写材の分離性の良好な定着装置が可能となる。
【0121】請求項7ないし9によれば、円筒状弾性体
に対する加熱手段の滑りが良好であると共に、安定した
圧力と幅のニップ部が得られ(ニップ部の安定形成が図
られ)、安定して良好な定着が可能となり、且つウォー
ミングアップ時間を短縮した定着装置が可能となる。ま
た、転写材の分離性の良好な定着装置が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかわる定着装置を用いる画像形成装
置の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図
である。
【図2】図1の像形成体の側断面図である。
【図3】定着装置の第1の例の概要断面図である。
【図4】第1の例、第2の例及び第3の例の定着装置の
押圧構造を示す概要側面図である。
【図5】定着ローラ部材の層構成と機能とを示す図であ
る。
【図6】定着装置の第2の例の概要断面図である。
【図7】定着装置の第3の例の概要断面図である。
【図8】定着装置の第4の例の概要断面図である。
【図9】図8の定着装置の押圧構造を示す概要側面図で
ある。
【図10】定着装置の第5の例の概要断面図である。
【図11】図10の定着装置の押圧構造を示す概要側面
図である。
【符号の説明】
10 感光体ドラム 11 スコロトロン帯電器 12 露光光学系 13 現像器 17 定着装置 17a 定着ローラ 47a 加圧ローラ 170,170A 発熱体ユニット 171 セラミックヒータ 171a 薄板弾性ローラ 171j 樹脂軸受け 171g ハロゲンランプ B5 軸受けベアリング CL 励磁コイル部 JN 磁性コア N ニップ部 P 記録紙 PLA バネ受け板 PVa 押圧板 PVb,PVc 押圧金属板 SPA 押圧バネ
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 洋太郎 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内 Fターム(参考) 2H033 AA30 BA26 BB14 BB15 BB34 BB36 BE03

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に熱線照射手段を有する定着ローラ
    部材と、前記定着ローラ部材と対向して弾性を有する加
    圧ローラ部材とを設け、転写材上のトナー像を定着する
    定着装置において、 前記定着ローラ部材を薄肉の円筒状弾性体とすると共
    に、 前記定着ローラ部材の両端を、前記定着ローラ部材の外
    径よりも大きな内径を有する保持部材にて保持するもの
    で、 前記定着ローラ部材の内側から押圧部材を当接し、前記
    定着ローラ部材と前記加圧ローラ部材との間にニップ部
    を形成することを特徴とする定着装置。
  2. 【請求項2】 前記定着ローラ部材と前記加圧ローラ部
    材との間に加えられる圧力に対し、前記加圧ローラ部材
    と前記押圧部材との間に加えられる圧力が小さいことを
    特徴とする請求項1に記載の定着装置。
  3. 【請求項3】 前記押圧部材は前記加圧ローラ部材基準
    で位置決めされていることを特徴とする請求項1または
    2に記載の定着装置。
  4. 【請求項4】 内部に熱線照射手段を有する定着ローラ
    部材と、前記定着ローラ部材と対向して弾性を有する加
    圧ローラ部材とを設け、転写材上のトナー像を定着する
    定着装置において、 前記定着ローラ部材を薄肉の円筒状弾性体とすると共
    に、 前記定着ローラ部材の両端を、前記定着ローラ部材の外
    径よりも大きな内径を有する保持部材にて保持するもの
    で、 前記定着ローラ部材の内側から、前記熱線照射手段によ
    り加熱される金属部材を当接し、前記定着ローラ部材と
    前記加圧ローラ部材との間にニップ部を形成することを
    特徴とする定着装置。
  5. 【請求項5】 前記金属部材に断熱性部材を設けること
    を特徴とする請求項4に記載の定着装置。
  6. 【請求項6】 前記金属部材に熱線吸収部材を塗布する
    ことを特徴とする請求項4に記載の定着装置。
  7. 【請求項7】 加熱手段を有する定着ローラ部材と、前
    記定着ローラ部材と対向して弾性を有する加圧ローラ部
    材とを設け、転写材上のトナー像を定着する定着装置に
    おいて、 前記定着ローラ部材を薄肉の円筒状弾性体とすると共
    に、 前記定着ローラ部材の両端を、前記定着ローラ部材の外
    径よりも大きな内径を有する保持部材にて保持するもの
    で、 前記加熱手段を前記定着ローラ部材の内側から当接し
    て、前記定着ローラ部材と前記加圧ローラ部材との間に
    ニップ部を形成することを特徴とする定着装置。
  8. 【請求項8】 前記定着ローラ部材と前記加圧ローラ部
    材との間に加えられる圧力に対し、前記加圧ローラ部材
    と前記加熱手段との間に加えられる圧力が小さいことを
    特徴とする請求項7に記載の定着装置。
  9. 【請求項9】 前記転写材を通紙する方向と直交する方
    向における、前記ニップ部の幅より、前記定着ローラ部
    材の前記加熱手段に設けられる発熱体との接触幅が狭い
    ことを特徴とする請求項7または8に記載の定着装置。
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