JP2011059537A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着装置を通過する転写紙のエッジ部分に対応する位置に、それより大サイズの転写紙にトナー画像を定着させる際に発生するスジ画像や異常画像の発生を防ぐ。
【解決手段】定着部材と加圧部材の少なくとも一方、例えば加圧部材である加圧ローラ１が芯金（基材）１１とその表面側に弾性層１２を有し、定着部材との間にニップ部を形成し、トナー画像が転写された転写紙をそのニップ部で挟んで通過させて定着させる定着装置において、加圧ローラ１における用紙サイズＡとＢの転写紙のエッジ部が通過する位置に対応する位置付近の弾性層１２の部分１２ａ，１２ｂの厚さを他の部分より厚くして、転写紙のエッジ部分に発生する応力集中を緩和させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、画像読取装置とプリンタ等の機能を備えた複合機などの電子写真方式の画像形成装置に関し、特にその定着装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、像担持体である感光体（ドラム又はベルト）の周囲に帯電、露光、現像、転写、清掃、除電等の各手段を配しており、その感光体の表面を一様に帯電させ、印刷すべき文字等に対応した露光を行うことにより静電潜像を形成させ、それを現像剤であるトナーで現像する。
そのトナー像を感光体から直接、あるいは一旦中間転写ベルトに転写した後、転写紙（用紙）に転写し、その転写紙が定着装置を通過することによってトナー像が転写紙に定着されて印刷を完了する。

定着装置には、加熱される定着部材（定着ローラ、定着スリーブ又はベルト）と加圧部材（一般に加圧ローラ）とが食い込むように当接してニップ部を形成し、トナー像が転写された転写紙をそのニップ部で挟んで加熱及び加圧しながら通紙させて、トナー像を転写紙に定着させる。
その定着部材と加圧部材の少なくとも一方の表面付近は弾性層になっている。そのため、従来の定着装置では、小サイズ転写紙の通紙や縦送り通紙を繰返すと、定着部材と加圧部材の少なくとも一方の表層の転写紙のエッジに対応する部位が荒れ、エッジ跡が発生する。その状態のまま大サイズの転写紙を通紙すると、上記エッジ跡が大サイズの画像に転写されてしまう。

このような問題点を解決するために、特許文献１に記載の定着装置では、定着部材である定着ローラの表面に転接するリフレッシュローラを搭載し、通紙による荒れる定着ローラにリフレッシュローラによって細かい摩擦傷を多数付けることによりその表面状態を均一化して、スジ画像や光沢ムラを改善するようにしている。
また、特許文献２に記載の定着装置では、転写紙の通紙による表面荒れの改善ではないが、定着部材である定着ベルトの表面に生じる接触式温度プローブの接触跡を改善するために、クリーニングローラを当接させることが開示されている

上述した従来技術はいずれも、定着部材の表面に別の部材を当接させて、その表面の荒れを改善したり汚れを除去したりしている。
しかしながら、これらの技術によっては、定着装置に小サイズの転写紙の通紙や縦送り通紙の繰り返しによって、定着部材や加圧部材の表面における転写紙のエッジに対応する部位がスジ状に荒れ、その荒れたスジによって、画像面積の多い画像（大サイズの転写紙）を通紙したときにスジ画像となる問題を、十分に解決することはできない。

上記の問題は、定着部材と加圧部材を食込ませてニップ部を形成する定着装置においては、定着部材及び加圧部材の表面付近における転写紙のエッジ部に相当する位置に応力集中が発生することによって生じる。この応力集中は、転写紙の紙厚が増加するほど顕著になる。そのため、特に定着部材として金属製基材の表面側に弾性層を有する定着ベルトや定着スリーブを使用する定着装置の場合、厚さの厚い転写紙を通紙した時に、その転写紙のエッジ部に相当する位置に発生する応力集中によって、その定着ベルトや定着スリーブの基材が変形あるいは破損し、それによって異常画像が発生する恐れがあるという問題もあった。

この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、定着部材と加圧部材のニップ部を通過する転写紙のエッジ部分に発生する応力集中を緩和させて、定着部材や加圧部材の表面がスジ状に荒れるのを効果的に防止し、定着ベルトや定着スリーブの基材が変形あるいは破損する恐れもなくし、その結果スジ画像や異常画像の発生を防ぐことを目的とする。

この発明は、定着部材と加圧部材とを備え、該定着部材と加圧部材の少なくとも一方が芯金又は基材とその表面側に弾性層を有し、その定着部材と加圧部材とが食い込むように当接してニップ部を形成し、トナー画像が転写された転写紙を該ニップ部で挟んで通過させることによって該トナー画像を該転写紙に定着させる定着装置において、
上記の目的を達成するため、上記定着部材と加圧部材の少なくとも一方における、所定サイズの転写紙のエッジ部が通過する位置に対応する位置付近の上記弾性層の厚さを他の部分と異ならせたことを特徴とする。

上記定着部材と加圧部材の少なくとも一方における、複数の異なる所定サイズの転写紙の各エッジ部が通過する位置にそれぞれ対応する位置付近の上記弾性層の厚さを他の部分と異ならせることにより、複数の転写紙サイズに対応できる。

上記定着部材と加圧部材の少なくとも一方における該部材の表面の移動方向に直交する方向の上記弾性層の断面形状が、上記厚さが他の部分と異なる部分で矩形状に変化するようにすることができる。
あるいは、上記定着部材と加圧部材の少なくとも一方における該部材の表面の移動方向に直交する方向の上記弾性層の断面形状が、上記厚さが他の部分と異なる部分で曲線状に変化するようにするとなおよい。

上記転写紙のエッジ部が通過する位置に対応する位置付近の上記弾性層の厚さを他の部分より厚くするとよい。
その場合、上記定着部材と加圧部材の少なくとも一方における上記転写紙のエッジ部が通過する位置に対応する位置付近だけ上記芯金又は基材の厚さを他の部分より薄くし、その分だけ上記弾性層の厚さを他の部分より厚くすればよい。

あるいは逆に、上記転写紙のエッジ部が通過する位置に対応する位置付近の上記弾性層の厚さを他の部分より薄くしてもよい。
定着部材が金属製基材の表面側に弾性層を有する無端ベルト又はスリーブである場合は、その無端ベルト又はスリーブにおける所定サイズの転写紙のエッジ部が通過する位置に対応する位置付近だけ上記弾性層の厚さを他の部分より薄くし、その分だけ上記金属製基材の厚さを厚くするのが望ましい。

これらの定着装置において、上記定着部材と加圧部材とがニップ部を形成する部分の食い込み量を増減する手段を設けるとよい。
この発明による画像形成装置は、上記いずれかの定着装置を備えたことを特徴とする。

この発明による定着装置及び画像形成装置は、定着部材と加圧部材のニップ部を通過する転写紙のエッジ部分に発生する応力集中を緩和させて、定着部材や加圧部材の表面がスジ状に荒れるのを効果的に防止し、あるいは定着ベルトや定着スリーブの基材が変形あるいは破損する恐れもなくし、その結果スジ画像や異常画像の発生を防ぐことができる。

この発明による定着装置に使用する加熱ローラの第１実施例の径方向に沿う断面図である。 同じくその第２実施例の径方向に沿う断面図である。 この発明による定着装置に使用する定着ローラ又は定着ベルトの第１実施例の幅方向に沿う断面図である。 同じくその第２実施例の幅方向に沿う断面図である。 この発明による食い込み量増減手段を有する定着装置の実施例における通常の加圧状態を示す概略構成図である。 同じくその加圧力低減状態を示す概略構成図である。

定着部材として定着スリーブを設けたこの発明による定着装置の実施例の内部構成を示す図である。 定着部材として定着ベルトを設けたこの発明による定着装置の実施例の内部構成を示す図である。 図７に示した定着装置を備えた画像形成装置の一例を示すカラープリンタの全体概略構成図である。 図８に示した定着装置を備えた画像形成装置の一例を示すカラープリンタの全体概略構成図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
この発明の対象とする定着装置は、定着部材と加圧部材とを備え、その定着部材と加圧部材の少なくとも一方が芯金又は基材とその表面側に弾性層を有し、その定着部材と加圧部材とが食い込むように当接してニップ部を形成し、トナー画像が転写された転写紙を該ニップ部で挟んで通過（通紙）させることによってトナー画像を転写紙に定着させる。

〔加圧部材の実施例〕
その定着装置における加圧部材は一般に加圧ローラと称される。その加圧ローラの実施例を図１及び図２によって説明する。これらの図は、いずれも加圧ローラ１の表面の移動方向すなわち回転方向に直交する径方向に沿った断面図であり、対応する部分には同一の符号を付している。

これらの加圧ローラ１は、ステンレスなどの金属製円筒からなる基材である芯金１１の表面側にシリコーンゴム等からなる弾性層１２を有し、その弾性層１２の表面がＰＦＡ，ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂によるオフセット防止用の離型層１３で被覆されている。そして、芯金１１が支持スリーブ１４を介して回転軸１５に固着されている。

このような加圧ローラの構成は一般的であるが、この発明に特有の構成として、この加圧ローラ１は、所定サイズの転写紙のエッジ部が通過する位置に対応する位置付近の弾性層１２の厚さが他の部分と異なっている。図１及び図２に示す各実施例では、転写紙の用紙サイズ：Ａ（例えばＡ４サイズの転写紙の縦送り）と用紙サイズ：Ｂ（例えばＡ５サイズの転写紙の縦送り）の場合に、それぞれエッジ部である幅方向の両端部が通過する各位置ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対応する位置付近の弾性層１２の厚さを他の部分と異ならせている。

この明細書中において、「各位置ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対応する位置付近」とは、各位置ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対応する位置を中心として転写紙の搬送方向に直交する方向（加圧ローラ又は定着ローラの軸線方向）に予め設定した幅の範囲内をいう。
図１に示す第１実施例では、加圧ローラ１における表面の移動方向に直交する方向の弾性層１２の断面形状が、厚さが他の部分と異なる部分で矩形状に変化している。

そして、図１に示す第１実施例では、基材である芯金１１の外周面の各位置ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対応する位置付近に周方向に沿って、それぞれ断面が矩形の溝１１ａ，１１ｂを掘り、そのままシリコーンゴム等の弾性材の成形型に入れれば、芯金１１に溝１１ａ，１１ｂを掘った部分だけ局所的にゴム厚が増え、弾性層１２の部分１２ａ，１２ｂだけが厚くなる。溝１１ａ，１１ｂの深さは、加圧時に芯金１１が著しく変形しない程度が望ましく、溝１１ａ，１１ｂの幅は転写紙の主走査方向（加圧ローラ１の軸方向）のバラツキを考えて決めるとよい。加圧ローラ１の外径は軸方向の全長に亘って均一にすることは勿論である。

この加圧ローラ１を使用した定着装置の場合、用紙サイズ：Ａと用紙サイズ：Ｂの転写紙を縦送りで通紙させても、それらの転写紙のエッジ部によって発生する応力が弾性層１２の厚さが厚い部分１２ａ又は１２ｂによって吸収されるため緩和される。その結果、転写紙のエッジ部による加圧ローラ１の表面の荒れが緩和され、それによって、スジ画像の発生が抑えられる。

なお、単純に転写紙のエッジ部に対応する部分のみ弾性層１２の厚さを増すと、その部分だけ凸状になってしまうため、上述のように弾性層１２の厚さを増す部位は芯金１１の厚さをその分だけ減らすことによって、芯金１１と弾性層１２の全体の厚さは一定にして、加圧ローラ１の外径を均一にすることができる。

図２に示す第２実施例では、加圧ローラ１における表面の移動方向に直交する方向の弾性層１２の断面形状が、厚さが他の部分と異なる部分でで曲線状に変化している。
このように、芯金１１に対して弾性層１２の層厚を曲線的に変化させると、図１に示した第１実施例のように矩形状に変化させる場合に比べて、軸方向における面圧の変化が緩やかになる。これにより面圧のばらつきが緩やかになり、画像が安定する利点がある。

この第２実施例では、基材である芯金１１の外周面の各位置ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対応する位置付近に周方向に沿って、それぞれ底面が凹曲面状の溝１１ｅ，１１ｆを掘り、そのままシリコーンゴム等の弾性材の成形型に入れれば、芯金１１に溝１１ｅ，１１ｆを掘った部分だけ局所的にゴム厚が増え、弾性層１２の部分１２ｅ，１２ｆだけが層厚が曲線的に厚くなる。その他は図１に示した第１の実施例と同様である。

上述した各実施例では、２種類のサイズの転写紙に対して幅方向の各エッジ部に対応する位置の弾性層１２の膜厚を変化させる例を説明したが、１種類あるいは３種類以上のサイズあるいは通紙方向の転写紙に対して、各エッジ部に対応する位置の弾性層１２の膜厚を変化させるようにしてもよい。そのサイズもＡ４とＡ５に限らないことは勿論である。

また、基材である芯金の厚さが薄い場合には、厚い転写紙を使用する場合などに、転写紙のエッジ部による加圧ローラ１の表層の磨耗よりも、エッジ部に対応する部位への応力集中によって基材である芯金１１の塑性変形が起こってしまい、それによっても異常画像となり得る。そのような場合には、外周面の各位置ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対応する位置付だけ近弾性層１２の厚さを局部的に薄くして、その分だけ芯金１１の厚さをを局所的に厚くすることによって、基材である芯金１１の塑性変形を防止することできる。

〔定着部材の実施例〕
前述した各実施例は、加圧ローラの実施例として説明したが、定着部材である定着ローラもこれらと同様な構成にすることができる。その場合、芯金１１内あるいは回転軸１５の部分にハロゲンヒータ等の発熱源を設ける。

また、定着部材としてスポンジローラの外周に定着スリーブを設けたものや、加熱ローラと定着ローラとの間に張装する無端状のベルトである定着ベルトを使用するものもある。そこで、定着ベルトの実施例について図３及び図４によって説明するが、定着スリーブも同様に構成することができる。

図３及び図４に示す第１、第２実施例の定着ベルト２は、基材２１の表面側にシリコーンゴム等からなる弾性層２２を有し、その弾性層２２の表面がＰＦＡ，ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂によるオフセット防止用の離型層２３で被覆されている。基材２１は、電磁誘導加熱による発熱層となる場合はＳＵＳ、ニッケル、アルミニウム、ステンレス等の金属層であり、そうでない場合はポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等の耐熱性樹脂で形成される。

そして、前述した加圧ローラ１の実施例と同様に、転写紙の用紙サイズ：Ａ（例えばＡ４サイズの転写紙の縦送り）と用紙サイズ：Ｂ（例えばＡ５サイズの転写紙の縦送り）の場合に、それぞれエッジ部である幅方向の両端部が通過する各位置ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対応する位置付近の弾性層２２の厚さを他の部分と異ならせている。

図３に示す第１実施例では、基材２１表面側の各位置ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対応する位置付近に定着ベルト２の外周方向（長手方向）に沿って、それぞれ断面が矩形の溝２１ａ，２１ｂを掘り、その上にシリコーンゴム等の弾性材をコーティングすることにより、基材２１に溝２１ａ，２１ｂを掘った部分だけ局所的にゴム厚が増え、弾性層２２の部分２２ａだけが厚くなる。溝２１ａ，２１ｂの深さは、加圧時に基材２１が著しく変形しない程度が望ましく、溝２１ａ，２１ｂの幅は転写紙の主走査方向（定着ベルト２の幅方向）のバラツキを考えて決めるとよい。定着ベルト２の全体の厚さは幅方向にも長手方向にも均一である。

図４に示す第２実施例では、基材２１の表面側の各位置ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対応する位置付近に定着ベルト２の外周方向（長手方向）に沿って、それぞれ断面が矩形の突条２１ｃ，２１ｄを形成し、その上にシリコーンゴム等の弾性材をコーティングすることにより、基材２１に突条２１ｃ，２１ｄを形成した部分だけ局所的に基材２１の厚さが厚くなり、その分だけゴム厚が減り、弾性層２２の部分２２ｃ，２２ｄだけが層厚が薄くなる。突条２１ｃ，２１ｄの幅は転写紙の主走査方向（定着ベルト２の幅方向）のバラツキを考えて決めるとよい。この場合も、定着ベルト２の全体の厚さは全長に幅方向にも長手方向にも均一である。

これらの定着ベルト２における弾性層２２および基材２１の厚さを増加又は減少させる部分を、加圧ローラ１の図２に示した実施例のように、厚さを曲線状に変化させるようにしてもよい。そうすれば、定着ベルト２の幅方向における面圧の変化が緩やかになる。したがって面圧のばらつきが緩やかになり、画像が安定する利点がある。

定着スリーブもこの定着ベルトと同様な層構成で円筒状に形成されるが、基材２１は電磁誘導加熱による発熱層となるため金属層である。
これらの構成による作用・効果は前述した加圧ローラの場合と同様であるが、これらの定着スリーブ及び定着ベルトを使用した定着装置の実施例については後述する。

〔食い込み量増減手段を有する定着装置〕
ここで、この発明による定着ローラと加圧ローラを備えた定着装置に食い込み量増減手段を設けた実施例を、図５及び図６によって説明する。これらの図において、図１及び図２と対応する部分には同一の符号を付している。

図５及び図６に示す定着装置において、加圧部材である加圧ローラ１は図１及び図２によって説明したいずれかの構成であり、金属製円筒からなる基材である芯金１１の表面側にシリコーンゴム等からなる弾性層１２を被覆し、その弾性層１２の表面にフッ素樹脂による離型層１３を被覆している。そして、芯金１１が支持スリーブ１４を介して回転軸１５に固着されている。その回転軸１５は図５及び図６で左右方向に移動可能に支持されている。

定着部材である定着ローラ３も加圧ローラ１と同様に、アルミニウム等の金属製円筒からなる基材である芯金３１の表面側にシリコーンゴム等からなる弾性層３２を被覆し、その弾性層３２の表面にフッ素樹脂による離型層３３を被覆している。その弾性層３２と芯金３１の厚さも、図１及び図２に示した加圧ローラと同様に、所定サイズの転写紙のエッジ部が通過する位置に対応する位置付近で局所的に増加させるようにしてもよい。また、芯金３１の中心部には軸線方向に沿ってハロゲンヒータ等の発熱源３４を内蔵している。なお、加圧ローラ１の芯金１１内にも発熱源を設けてもよい。この定着ローラ３の回転軸の位置は不動である。

食い込み量増減手段（機構）４は、加圧レバー４１、固定ピン４２、ガイドレバー４５、偏心カム４６、固定部材４８、及び加圧ばね４９等によって構成されている。加圧レバー４１は、基端部に形成した長孔４１ａに固定ピン４２をガタを有して挿入して揺動可能に支持させ、先端部の図５及び図６で手前側に設けたガイドピン４４を、ピン４５ｂによって揺動可能に軸支されたガイドレバー４５の長孔４５ａに緩く嵌入させ、そのガイドピン４４と反対側にカム当接ローラ４３をガイドピン４４によって回転可能に軸支している。

この加圧レバー４１の基端部と固定部材４８との間に、引っ張りコイルばねである加圧ばね４９を係着して、加圧レバー４１の一側部に形成した押圧部４１ｂが、加圧ローラ１の支持スリーブ１４における図１及び図２に示したように回転軸１５に沿って外方に突出した部分に常時当接するように付勢するとともに、先端部に設けたカム当接ローラ４３の外周面が、回転軸４７に偏心して固着された円板状の偏心カム４６の外周面に常時転接するように付勢している。偏心カム４６の回転軸４７は図示していないモータからの駆動によって回転される。

図５は通常の加圧時の状態を示す。この状態では偏心カム４６がその外周面の回転軸４７から一番遠い部分がカム当接ローラ４３の外周面に転接する位置に回動している。この状態では、加圧レバー４１が矢示Ｐ方向に最大限揺動しており、押圧部４１ｂによる加圧ローラ１に対する加圧力が最も強くなる。そのため、定着ローラ３の外周と加圧ローラ１の外周とが当接して形成するニップ部Ｎにおける食い込み量が最も増加した状態である。

通常はこの状態で、図５の下方からトナー画像が転写された転写紙をニップ部Ｎへ（Ｎの矢印方向に）送り込んで、それぞれ矢示方向に回転する定着ローラ３と加圧ローラ１とでその転写紙を挟んで熱と圧力を加えながら通過させることによって、トナー画像を転写紙に定着させる。
その際、転写紙のエッジ部によって発生する応力集中を、定着ローラ３と加圧ローラ１前の少なくとも一方の弾性層の厚さを厚くした部分で吸収して軽減する。

しかし、それだけでは充分なスジ画像改善効果が得られない場合、例えば、特定の厚さ以上の厚さの転写紙の定着を行う際には、定着ローラ３と加圧ローラ１のニップ部Ｎにおける食い込み量を減らし、ニップ部Ｎにおける応力を減らすことによって上記の不具合を改善することができる。

その場合には、図６に示すように、偏心カム４６をその外周面の回転軸４７から一番近い部分がカム当接ローラ４３の外周面に転接するように、図５に示した位置から１８０度
回転させる。それによって、加圧レバー４１が矢示Ｑ方向に最大限揺動し、押圧部４１ｂによる加圧ローラ１に対する加圧力が最も弱くなる。そのため、定着ローラ３と加圧ローラ１とが形成するニップ部Ｎにおける食い込み量が最も減少した状態になる。
この場合は、転写紙の送り速度を遅くして、転写紙に与える熱量を補うとよい。

この定着装置によれば、転写紙が普通紙の時は偏心カム４６による加圧レバー４１の変位は最大で、それによって加圧ローラ１を定着ローラ３側へ最大量押し込んでいる。転写紙が厚紙の時には転写紙エッジの応力が大きいため、エッジ磨耗や基材の変形が顕著になる。その場合、偏心カム４６の回転角を調整して加圧ローラ１による加圧ローラ１の押し込み量を減らし、その代わりに紙の送り速度を遅くすることによって、紙に与える熱量を維持しつつ転写紙エッジの応力を低減することができる。

なお、定着する転写紙の厚さに応じて、偏心カム４６の回転角度を選択するようにすれば、ニップ部Ｎにおける食い込み量を図５に示した最大量と図６に示した最小量との間で適宜増減することもできる。
また、加圧ローラ１への加圧力が加圧ローラ１の軸方向の一端部側にのみ加わると、ニップ部Ｎにおける食い込み量が軸方向の位置によって変わってしまう恐れがあるので、上述した食い込み量増減手段（機構）４を、図１及び図２に示した加圧ローラ１の軸方向の両端部の支持スリーブ１４に対してそれぞれ設けて、加圧ローラ１の軸方向の両端部を均一に加圧するようにするのが望ましい。

この食い込み量増減手段４は、この実施例の定着装置とは異なるタイプの定着装置、例えば後述するように、定着部材として定着スリーブあるいは定着ベルトを使用する定着装置においても同様に設けることができ、それによって、定着する転写紙の紙厚によって、ニップ部Ｎにおける食い込み量を増減し、ニップ部Ｎにおける応力を調整して、スジ画像改善効果を高めることができる。

〔定着スリーブを設けた定着装置〕
次に、定着部材として定着スリーブを設けたこの発明による定着装置の具体的な実施例を図７によって説明する。図７はその定着装置のの内部構成を示す加圧ローラの軸線に直交する方向の断面図である

この図７に示す定着装置２０Ａは、ケーシング内に、加圧部材としての加圧ローラ１と、スポンジローラ６の外周に嵌装した定着部材としての定着スリーブ５と、その定着スリーブ５を加熱する電磁誘導加熱部７とを備え、定着スリーブ５の外周と加圧ローラ１の外周とが食い込むように当接してニップ部Ｎを形成している。

加圧ローラ１は図１又は図２に示した加圧ローラ１と同じ構成が望ましいが、それらの図における各部と対応する部分に同じ符号を付し、その説明は省略する。
この加圧ローラ１の回転軸１５は図７において左右方向に移動自在に支持されており、図示しないスプリングなどの付勢手段によって定着スリーブ５の外周面に圧接するように構成されている。

スポンジローラ６は、固定位置で回転する円筒状の芯金６１の外周に断熱性発砲樹脂によるスポンジ層６２を厚く形成したローラであり、そのスポンジ層６２の外周に定着スリーブ５を嵌装して、摩擦力で保持するか接着により固着している。
定着スリーブ５は、図４に示した定着ベルトと同様な層構成をなす円筒状部材であり、基材の表面側にシリコーンゴム等からなる弾性層を有し、その弾性層の表面がＰＦＡ，ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂によるオフセット防止用の離型層で被覆されている。その基材は、電磁誘導加熱部７によって発熱されるようにＳＵＳ、ニッケル、アルミニウム、ステンレス等の磁性あるいは非磁性の金属層（発熱層）からなる。

そして、厚紙の転写紙エッジによる基材の変形が考えられるため、定着スリーブ５の基材は図４に示したように転写紙のエッジ部に対応する位置付近のみ厚さを厚くし、その分だけ弾性層の厚さを薄く構成している。加圧ローラ１は図１又は図２に示したように、転写紙のエッジ部に対応する位置付近のみ弾性層１２の層厚を厚くし、その分だけ芯金１１の厚さを薄くするとよい。

これにより、厚紙通紙時の転写紙のエッジ部による定着スリーブ５への応力集中が緩和され、金属基材の変形を防止することができる。また、定着スリーブ５がスポンジローラ６に対して接着されていない場合、定着スリーブ５が軸方向に片寄りが生ずることが考えられるので、その分も考慮してエッジ部に対応する部分の幅を決める必要がある。

なお、加圧ローラ１に対して図５及び図６によって説明したような食い込み量増減手段を設けて、厚紙通紙時にはニップ部における食い込み量を低減して対応するようにしてもよい。その場合は、定着スリーブ５を図３に示したように、転写紙のエッジ部に対応する位置付近のみ弾性層の厚さを厚くし、その分だけ基材の厚さを薄く構成してもよい。

電磁誘導加熱部７は、定着スリーブ５に近接した円弧状のコイル部７ａに高周波交番電流を流すことによって交番磁界が形成され、定着スリーブ５の金属基材にその電気抵抗によってジュール熱が発生して誘導加熱される。それによって矢示方向に回転する定着スリーブ５全体が加熱され、加圧ローラ１との二ップ部Ｎにトナー画像が転写された転写紙がＮの矢印方向から送り込まれて、その二ップ部Ｎを通過する間に熱と圧力によって、トナー画像が転写紙に定着される。

〔定着ベルトを設けた定着装置〕
次に、定着部材として定着ベルトを設けたこの発明による定着装置の他の具体的な実施例を図８によって説明する。図８はその定着装置の内部構成を示す加圧ローラの軸線に直交する方向の断面図である

この図８に示す定着装置２０Ｂは、ケーシング内に、加圧部材としての加圧ローラ１と、加熱ローラ８と、定着補助ローラ９と、その加熱ローラ８と定着補助ローラ９との間に張架された定着部材としての定着ベルト２と、加熱ローラ８を加熱する電磁誘導加熱部７等を備え、定着ベルト２の外周と加圧ローラ１の外周とが食い込むように当接してニップ部Ｎを形成している。

加圧ローラ１は図１又は図２に示した加圧ローラ１と同じ構成が望ましいが、それらの図における各部と対応する部分に同じ符号を付し、その説明は省略する。この加圧ローラ１の回転軸１５は図８において左右方向に移動自在に支持されており、スプリングなどの付勢手段によって定着ベルト２の外周面に圧接するように構成されている。
２５はテンションローラであり、テンションスプリング２６に付勢されて定着ベルト２にテンションを与える。

定着補助ローラ９は、ステンレス鋼等の金属からなる芯金９１の表面に、シリコーンゴム等の弾性層９２を形成したものである。
定着ベルト２は、図３に示した定着ベルトと同様な層構成をなす無端状ベルトであり、基材２１の表面側にシリコーンゴム等からなる弾性層２２を形成し、その弾性層２２の表面をＰＦＡ，ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂によるオフセット防止用の離型層２３で被覆している。

そして、加熱ローラ８は電磁誘導加熱部７によって発熱される非磁性金属等で形成された発熱層を有する。その加熱ローラ８の熱が定着ベルト２に移って昇温し、その定着ベルト２が図８の矢示方向に回動してニップ部Nに熱が運ばれ、前述した図７の実施例と同様に定着動作をする。

したがって、定着ベルト２の基材２１（図３）は、電磁誘導加熱部７によって直接発熱される必要がないので、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等の耐熱性樹脂で形成される。そのため、厚紙通紙時の基材変形の懸念は無く、厚紙通紙時の定着ベルト２の表面のエッジ荒れが懸念されるので、定着ベルト２は図３に示したように、転写紙のエッジ部に対応する位置付近のみ基材２１を薄くして、その分だけ弾性層２２の厚さを増すのがよい。

加圧ローラ１は図１又は図２に示したように、転写紙のエッジ部に対応する位置付近のみ弾性層１２の層厚を厚くし、その分だけ芯金１１の厚さを薄くするとよい。
これにより、厚紙通紙時の転写紙のエッジ部による定着スリーブ５への応力集中が緩和され、定着ベルト２の表面のエッジ荒れを防ぐことができる。また、定着ベルト２が定着補助ローラ９の軸方向に片寄ることが考えられるので、その分も考慮してエッジ部に対応する部分の幅を決める必要がある。

〔画像形成装置の実施例〕
次に、上述したこの発明による定着装置を備えた画像形成装置の実施例を、図９及び図１０によって説明する。
これらは、この発明による画像形成装置の例として、カラープリンタの全体概略構成を示す。

図９に示すカラープリンタは、画像形成装置本体５０の下部に、記録材としての転写紙５１が収納される給紙トレイ５２Ａ，５２Ｂを、二段に備えた給紙部５２が配設されており、その上方に画像形成部５３を配置した構成となっている。

画像形成部５３には、像担持体として感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを有する作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋと、像担持体である中間転写体としての中間転写ベルト５７Ａを有する中間転写ユニット５７と、各感光体ドラムに光書込みを行う書込みユニット６５と、転写紙５１に転写された未定着のトナー画像を定着させる定着装置２０Ａとが配設されている。この定着装置２０Ａは図７によって説明したこの発明による定着装置であり、画像形成装置本体５０に対して着脱自在に構成されている。

ここで、可撓性を有する中間転写ベルト５７Ａは、３つのローラ５４，５５，５６に巻き掛けられている。そして、給紙部５２から定着装置２０Ａまでの間には、転写紙５１を搬送する搬送ローラを備えた搬送経路５８が形成されている。
作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋは、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ、１０Ｋと、そのまわりに周知の帯電装置、現像装置、クリーニング装置がそれぞれ配置されていて、画像形成装置本体５０に対して着脱可能である。

作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋが有する現像装置には、それぞれイエロー，マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが収納されている。各現像装置には、トナーが減ると図示しないトナーボトルから補給用のトナーがそれぞれ供給されるように構成されている。中間転写ベルト５７Ａは、各感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと対向して配置されていて、図示しない駆動モータによって複数のローラのいずれかが駆動されることによって、図９において反時計まわりに回動する。

各感光体ドラムと対向する中間転写ベルト５７Ａの内側の各感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと対向する位置には、一次転写手段としての転写ローラ６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃ、６４Ｋがそれぞれ配置されていて、一次転写用の転写バイアスが印加される。そして、ローラ５４と対向する部位には、中間転写ベルト５７Ａの表面を清掃するベルトクリーニング装置６７が配設されている。

なお、これらの中間転写ベルト５７Ａ、それを巻き掛けた複数のローラ５４〜５６、転写ローラ６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃ、６４Ｋ、およびベルトクリーニング装置６７は、一体のユニットとして構成されていて、画像形成装置本体５０に対して着脱可能である。
中間転写ベルト５７Ａには、２次転写バイアスが印可される２次転写手段としての２次転写ローラ６０が、ローラ５６と対向する部位で当接している。転写ローラ６０と中間転写ベルト５７Ａの一部は、搬送経路５８に臨むように配設されている。

書込みユニット６５は、光変調されたレーザ光を各感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの表面に照射して、各感光体ドラム表面に色毎の潜像を形成するものである。この実施例では、書込みユニット６５は、作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの下方に配置されていて、画像形成装置本体５０の下方から上方に向かってレーザ光の照射が行われるように構成されている。

そして、画像形成動作が開始されると、各作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋが図示しない駆動手段によって時計方向に回転駆動され、各感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの表面が図示していない各帯電装置によって所定の極性に一様に帯電される。その帯電された各感光体ドラムの表面には、書込みユニット６５からレーザ光がそれぞれ照射されて、それぞれの表面に静電潜像が形成される。

このとき、各感光体ドラムに露光する画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このようにして各感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの表面に形成された静電潜像は、図示していない各現像装置との間を通るときに、各現像装置の各色のトナーによって現像され、トナー画像として可視像化される。

中間転写ベルト５７Ａが、図示していない駆動手段によって反時計まわり方向に移動すると、ベルト移動方向の最上流側に位置する作像ユニット１８Ｙで形成されたイエロートナー画像が、転写ローラ６４Ｙによって転写される。その転写されたイエロートナー画像には、作像ユニット１８Ｍ，１８Ｃおよび１８Ｋで形成されたマゼンタトナー画像、シアントナー画像、およびブラックトナー画像が、転写ローラ６４Ｍ，６４Ｃ，６４Ｋによって順次重ねて転写され、中問転写ベルト５７Ａの表面にフルカラーのトナー画像を担持する。

トナー画像が転写された後の各感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの表面に付着している残留トナーは、図示していない各クリーニング装置によって除去される。次いで、その表面が、図示していない除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。

一方、給紙部５２からは、給紙ローラ６８Ａまたは給紙ローラ６８Ｂが回転駆動されることによって、転写紙５１が給紙されて搬送経路５８に送り込まれる。送り込まれた用紙５１は、２次転写ローラ６０よりも給紙側の搬送経路５８上に配設されたレジストローラ対５９によって給紙タイミングを計られて、ローラ５６と転写ローラ６０との対向部の転写位置Ｐに給送される。そして、このとき２次転写ローラ６０には、中間転写ベルト５７Ａの表面に担持されたトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、それによって２次転写ローラ６０で、像担持体である中間転写ベルト５７Ａ上のトナー画像が、転写位置Ｐを通過する転写紙５１に、一括して転写される。

トナー画像を転写された転写紙５１は、定着装置２０Ａへと搬送され、その定着装置２０Ａの電磁誘導加熱部７によって加熱された定着スリーブ５と加圧ローラ１とによって形成されるニップ部Ｎを通過する際に、熱と圧力が加えられてトナー画像が溶融されて転写紙５１上に定着される。トナー画像が定着された転写紙５１Ａは、搬送経路５８の終端に位置する排出部６１に向かって搬送され、この排出部６１から画像形成装置本体５０の上部に設けられた排紙トレイ６２へと排出される。トナー画像を転写紙５１に転写した後の中間転写ベルト５７Ａは、残留したトナーがベルトクリーニング装置６７より除去される。

図１０に示すカラープリンタは、殆ど図９に示したカラープリンタと同じ構成の画像形成装置の例を示している。図９に示したカラープリンタと相違するのは、定着装置２０Ａに代えて、図８によって説明したこの発明による定着装置２０Ｂを設けた点だけであり、この定着装置２０Ｂも画像形成装置本体５０に対して着脱自在に構成されている。

定着装置としては、図５及び図６によって説明した食い込み量増減手段を有する定着装置を用いてもよいし、前述した以外の定着手段と加圧手段を組み合わせたこの発明による定着装置を用いてもよい。
この発明による定着装置を備えた画像形成装置は、カラープリンタに限るものではなく、モノクロプリンタ、モノクロ及びカラーの複写機、ファクシミリ装置、それらの複数の機能を有する複合機など、各種の画像形成装置にに適用できる。

この発明による定着装置および画像形成装置は、転写紙に転写されたトナー画像を転写紙に定着させる定着装置、及びその定着装置を備えたプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、それらの複数の機能を有する複合機など、各種の画像形成装置に利用することができる。

１：加圧ローラ（加圧部材） ２：定着ベルト（定着部材）
３：定着ローラ（定着部材） ４：食い込み量増減手段
５：定着スリーブ（定着部材） ６：スポンジローラ ７：電磁誘導加熱部
８：加熱ローラ ９：定着補助ローラ
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ：感光体ドラム
１１：芯金（基材） １２：弾性層 １３：離型層 １４：支持スリーブ
１５：回転軸 １８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ：作像ユニット

２０Ａ，２０Ｂ：定着装置 ２１：基材 ２２：弾性層 ２３：離型層
２５：テンションローラ ２６：テンションスプリング
３１：芯金 ３２：弾性層 ３３：離型層 ３４：発熱源
４１：加圧レバー ４２：固定ピン ４３：カム当接ローラ
４４：ガイドピン ４５：ガイドレバー ４６：偏心カム
４７：回転軸 ４８：固定部材 ４９：加圧ばね

５０：画像形成装置本体 ５１：転写紙 ５２：給紙部
５２Ａ，５２Ｂ：給紙トレイ ５３：画像形成部 ５４，５５，５６：ローラ
５７Ａ：中間転写ベルト ５７：中間転写ユニット ５８：搬送経路
５９：レジストローラ対 ６０：転写ローラ ６１：排出部
６２：排紙トレイ ６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃ、６４Ｋ：転写ローラ
６５：書込みユニット ６７：ベルトクリーニング装置
６８Ａ，６８Ｂ：給紙ローラ

特開２００８−４０３６４号公報 特開２００６−１５４５４０号公報

Claims (10)

1. 定着部材と加圧部材とを備え、該定着部材と加圧部材の少なくとも一方が芯金又は基材とその表面側に弾性層を有し、その定着部材と加圧部材とが食い込むように当接してニップ部を形成し、トナー画像が転写された転写紙を該ニップ部で挟んで通過させることによって該トナー画像を該転写紙に定着させる定着装置において、
   前記定着部材と加圧部材の少なくとも一方における、所定サイズの転写紙のエッジ部が通過する位置に対応する位置付近の前記弾性層の厚さが他の部分と異なることを特徴とする定着装置。
2. 前記定着部材と加圧部材の少なくとも一方における、複数の異なる所定サイズの転写紙の各エッジ部が通過する位置にそれぞれ対応する位置付近の前記弾性層の厚さが他の部分と異なることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着部材と加圧部材の少なくとも一方における該部材の表面の移動方向に直交する方向の前記弾性層の断面形状が、前記厚さが他の部分と異なる部分で矩形状に変化していることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記定着部材と加圧部材の少なくとも一方における該部材の表面の移動方向に直交する方向の前記弾性層の断面形状が、前記厚さが他の部分と異なる部分で曲線状に変化していることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
5. 前記転写紙のエッジ部が通過する位置に対応する位置付近の前記弾性層の厚さが他の部分より厚い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装置。
6. 前記定着部材と加圧部材の少なくとも一方における前記転写紙のエッジ部が通過する位置に対応する位置付近だけ前記芯金又は基材の厚さが他の部分より薄く、その分だけ前記弾性層の厚さが他の部分より厚いことを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 前記転写紙のエッジ部が通過する位置に対応する位置付近の前記弾性層の厚さが他の部分より薄い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装置。
8. 定着部材が金属製基材の表面側に弾性層を有する無端ベルト又はスリーブであり、該無端ベルト又はスリーブにおける所定サイズの転写紙のエッジ部が通過する位置に対応する位置付近だけ前記弾性層の厚さが他の部分より薄く、その分だけ前記金属製基材の厚さが厚くなっていることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の定着装置において、前記定着部材と加圧部材とが前記ニップ部を形成する部分の食い込み量を増減する手段を設けたことを特徴とする定着装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images