JP2011059562A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ニップ形成部材の長手方向に渡る撓みを抑制して、定着ムラの発生を防止できる定着装置を提供する。
【解決手段】２つの定着ニップ形成部２１，２２のうち、少なくとも一方の定着ニップ形成部材２１を弾性変形可能な筒状の弾性筒状体２１ａで構成し、定着ニップ形成部材２１，２２を互いに接触させて形成した定着ニップに記録媒体を通過させて当該記録媒体上の未定着画像を定着する定着装置におけるものである。弾性筒状体２１ａの両端側の内周面を、それぞれ弾性部材４０を介して支持手段によって支持した。さらに、当該弾性筒状体２１ａの一端側の弾性部材４０の配設領域Ｗから他端側の弾性部材４０の配設領域Ｗに渡る外周面に、他方の定着ニップ形成部材２２を接触させた。
【選択図】図２

Description

本発明は、記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着する定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置において、記録媒体としての記録用紙に転写されたトナー画像を熱と圧力によって定着させる定着装置が多く用いられている。この種の定着装置は、例えば、発熱体によって加熱される定着回転体と、その定着回転体を加圧する加圧回転体とを有し、これら回転体が互いに接触して形成される定着ニップに記録用紙を通過させることで、その記録用紙上の未定着トナー画像を熱と圧力で定着するようにしている。

近年、画像形成装置は、小型化、省エネ化、高速化が要求されており、そのため、例えば特許文献１や２に記載の画像形成装置においては、上記定着回転体として弾性変形可能な薄肉円筒状のローラを使用している。このように、定着回転体を薄肉円筒状のローラとすることで熱容量が小さくなり、ウォームアップに必要な熱量の低減とウォームアップ時間の短縮が可能である。また、薄肉円筒状のローラが弾性変形することで、定着ニップの幅を広くすることができ、記録用紙に効率良く熱を伝達して定着速度の高速化が図れる。

また、上記特許文献１や２に記載の定着装置は、図９に示すように、薄肉円筒状のローラ１００の両端側の外周に回転支持部材２００（転がり軸受）を取り付けて、ローラ１００を支持するように構成されている。これに対し、特許文献３に記載の定着装置は、図１０に示すように、薄肉円筒状のローラ１００の両端側の内周面に回転支持部材３００を配設することによって、回転支持部材を小径にすることができ、装置の小型化を実現している。

上記特許文献１や２に記載の定着装置では、図９に示すように、加圧ローラ４００と回転支持部材２００との干渉を回避するため、加圧ローラ４００は定着ローラ１００よりも短く形成されている。このように、加圧ローラ４００を定着ローラ１００よりも短くした構成において、定着ローラ１００の両端をバネ５００によって加圧ローラ４００側へ押し付けると、図１１に示すように、加圧ローラ４００の端部から軸方向にＬだけ離れた定着ローラ１００の端部において、バネ５００の荷重Ｆによる回転モーメント（Ｆ×Ｌ）が発生する。その結果、定着ローラ１００が長手方向に渡って撓み、定着ローラ１００の端部における変形が大きくなって、定着ニップの幅や押圧力が不均一になり、定着ムラが発生する問題がある。

上記問題を解決するため、特許文献２に記載の定着装置では、図９に示すように、加圧ローラ４００の長さＬ２を、保持部材中心位置間の幅Ｌ１に対して、Ｌ２／Ｌ１＝０．９〜０．９９の範囲に設定して、定着ローラの長手方向に渡る撓みを抑制している。しかしながら、加圧ローラの長さと保持部材中心間位置の幅との関係を上記のように設定しても、定着ローラの剛性（又は径）や厚さによっては、上記問題を十分に解消できない場合がある。

また、図１０に示す上記特許文献３に記載の定着装置では、薄肉円筒状のローラ１００（定着ローラ）の端部内周面に回転支持部材３００を配設しているため、その回転支持部材３００を配設した位置ではローラ１００は弾性変形できない。従って、この場合、定着ニップを広く確保するには、定着ローラの弾性変形可能な部分にのみ加圧ローラを接触させなければならず、その結果、加圧ローラの長さは定着ローラの長さよりも短くなる。このため、特許文献３に記載の定着装置においても、上記と同様に、定着ローラが長手方向に渡って撓み、定着ムラが発生する問題がある。

そこで、本発明は、斯かる事情に鑑み、定着ニップ形成部材の長手方向に渡る撓みを抑制して、定着ムラの発生を防止できる定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、２つの定着ニップ形成部のうち、少なくとも一方の定着ニップ形成部材を弾性変形可能な筒状の弾性筒状体で構成し、前記定着ニップ形成部材を互いに接触させて形成した定着ニップに記録媒体を通過させて当該記録媒体上の未定着画像を定着する定着装置において、前記弾性筒状体の両端側の内周面を、それぞれ弾性部材を介して支持手段によって支持し、当該弾性筒状体の一端側の前記弾性部材の配設領域から他端側の前記弾性部材の配設領域に渡る外周面に、他方の前記定着ニップ形成部材を接触させたものである。

上記のように、他方の定着ニップ形成部材を、一方の定着ニップ形成部材の一端側の弾性部材の配設領域から他端側の弾性部材の配設領域に渡って接触させたことにより、一方の定着ニップ形成部材の両端における支持箇所を他方の定着ニップ形成部材によって受けることができる。これにより、一方の定着ニップ形成部材の端部における回転モーメントの発生を抑制でき、その一方の定着ニップ形成部材が長手方向に渡って撓むのを高度に抑制することができる。このように、請求項１に記載の発明によれば、定着ニップの幅や圧力を長手方向に渡って均一にすることができ、画像の定着ムラを防止することができる。

また、弾性筒状体の両端側の内周面を、それぞれ弾性部材を介して支持手段によって支持しているので、弾性筒状体を両端側においても弾性変形させることが可能である。このため、上記のように前記他方の定着ニップ形成部材を、前記一方の定着ニップ形成部材の一端側の弾性部材の配設領域から他端側の弾性部材の配設領域に渡って接触させても、その接触した箇所全域に渡って一方の定着ニップ形成部材を弾性変形させることができ、定着ニップを記録媒体搬送方向に広く確保することが可能である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記弾性部材の相互間領域内で、記録媒体を通過させる記録媒体通過領域を設定したものである。

弾性筒状体において弾性部材を配設した位置と配設しない位置とでは、画像の定着に与える影響が異なる。そのため、上記のように、記録媒体通過領域を弾性部材の相互間領域内で設定することによって、定着条件を均一化し定着ムラの発生を防止することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、前記弾性筒状体を内部から加熱する加熱手段の発熱部を、記録媒体を通過させる記録媒体通過領域よりも大きく、かつ、前記弾性部材の相互間領域より小さい範囲に配設したものである。

上記のように発熱部を配設したことにより、弾性部材の過剰な温度上昇を抑制できると共に、記録媒体に対する熱供給を効率良く行うことができる。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置において、前記弾性部材を前記弾性筒状体の内周面に嵌合可能なリング状に構成し、前記支持手段を、前記弾性部材の内周面に嵌合可能な筒状の断熱部材と、側板に設けられると共に前記断熱部材内に挿入可能なボスと、前記断熱部材と前記ボスとの間に介在する転がり軸受とによって構成したものである。

弾性筒状体と断熱部材との間に弾性部材を介在させているので、定着ニップ形成部材を互いに接触させた箇所全域に渡って一方の定着ニップ形成部材を弾性変形させることができる。このため、上述のように、定着ニップを広く確保しつつ、定着ニップ形成部材が長手方向に渡って撓むのを高度に抑制することができる。また、支持手段を上記の如く構成したことにより、側板の小型化と強度確保が実現できと共に、弾性筒状体の肉厚の薄肉化も容易となる。

請求項５の発明は、請求項４に記載の定着装置において、前記弾性部材を径方向に圧縮した状態で前記弾性筒状体と前記断熱部材との間に配設したものである。

弾性部材を径方向に圧縮した状態で弾性筒状体と断熱部材との間に配設したことで、弾性筒状体と断熱部材とを一体的に組み付けすることができ、弾性筒状体の交換作業が容易となる。

請求項６の発明は、請求項４又は５に記載の定着装置において、前記断熱部材の線膨張係数を１０^-6〜１０^-4［／℃］としたものである。

断熱部材の線膨張係数を上記のように設定したことにより、加熱時は断熱部材が熱膨張して、断熱部材と転がり軸受との嵌め合い状態が安定する。

請求項７の発明は、請求項４から６のいずれか１項に記載の定着装置において、常温時は前記断熱部材と前記転がり軸受との嵌め合いが中間ばめ又はすきまばめであり、加熱時は前記断熱部材の熱膨張により、中間もしくはしまりばめである。

常温時は断熱部材と転がり軸受との嵌め合いが中間ばめ又はすきまばめであることにより、断熱部材と転がり軸受との嵌め合いを容易に行うことができる。他方、加熱時は断熱部材の熱膨張により、中間もしくはしまりばめとなることで、断熱部材と転がり軸受との嵌め合い状態が安定する。

請求項８の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置において、前記２つの定着ニップ形成部材のうち、一方のみを前記弾性筒状体で構成した場合、他方の前記定着ニップ形成部材を回転駆動させ、前記一方の定着ニップ形成部材を前記他方の定着ニップ形成部材に対して従動回転させるように構成したものである。

弾性筒状体で構成された定着ニップ形成部材を従動回転させることによって、当該定着ニップ形成部材は、他方の定着ニップ形成部材と接触する領域全体に渡って駆動力を受けることができ、ねじれ変形することなく安定して回転することができる。

請求項９の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置において、前記２つの定着ニップ形成部材が互いに接触した箇所において、軸方向から見て、記録媒体の未定着画像形成面に接触する側に配設された前記定着ニップ形成部材がフラット状又は凹状に変形するように構成したものである。

未定着画像形成面に接触する側に配設された定着ニップ形成部材がフラット状又は凹状に変形するように構成したことによって、その定着ニップ形成部材に対する記録媒体の分離性を向上させることができる。これにより、定着ニップ形成部材から記録媒体を分離させるための分離爪や分離板等の分離手段を設ける必要がなくなるので、装置の小型化及び低コスト化を図れる。

請求項１０の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置である。

画像形成装置が、請求項１から９のいずれか１項に記載の定着装置を備えているので、これらの定着装置による上記効果が得られる。

本発明によれば、定着ニップ形成部材が弾性変形可能な筒状の弾性筒状体で構成されていても、その定着ニップ形成部材が長手方向に渡って撓むのを高度に抑制することができる。これにより、定着ニップの幅や圧力を長手方向に渡って均一にすることができ、画像の定着ムラを防止できる。

本発明の実施の一形態に係るカラー画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施の一形態に係る定着装置の概略断面図である。 弾性部材の配設領域における定着ローラと加圧ローラの断面図である。 弾性部材の相互間領域における定着ローラと加圧ローラの断面図である。 本発明の実施の一形態に係る定着装置の構成部品の嵌合寸法図である。 本発明の実施の一形態に係る定着装置の構成部品の分解斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る定着装置の概略断面図である。 本発明の他の実施形態に係る定着装置の構成部品の嵌合寸法図である。 従来の定着装置の概略構成図である。 他の従来の定着装置が備える定着ローラの支持構成を示す図である。 従来の定着装置における問題点を説明するための図である。

図１は、本発明の実施の一形態に係るカラー画像形成装置を示す概略構成図である。
図１に示すように、このカラー画像形成装置の中央部には、中間転写装置１が配置されている。中間転写装置１の周囲には、感光装置２、転写装置３、用紙剥離手段４、中間転写装置清掃手段５が配置されている。また、感光装置２の周囲には、帯電器６、感光体清掃手段７、残像除去手段８が配置されている。この実施形態では、４色の異なる色の微少着色粉体であるトナーを封入した現像装置９Ｋ、９Ｙ、９Ｍ、９Ｃが重ねて配置されており、その下方には露光手段１０、また更にその下方には記録媒体としての記録用紙を溜めておく用紙保持手段１１、用紙供給装置１２が配置されている。カラー画像形成装置の上部には、定着装置２０、用紙排出装置１３が配置されている。

このような構成のカラー画像形成装置において、帯電器６は感光装置２の表面を一様に帯電させる。次にパソコン、イメージスキャナ等による画像、文字の情報を露光手段１０によりドット単位で露光することにより転送し、感光装置２の表面に静電潜像を形成させる。その後、現像装置９Ｋ、９Ｙ、９Ｍ、９Ｃによって静電潜像にトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として可視化（現像）され、第一転写位置Ｔ１へ搬送される。第一転写位置Ｔ１では、図示しない電源から供給される感光装置２と中間転写装置１との電位差により、トナー画像が中間転写装置１の表面へ転写される。第一転写位置Ｔ１を通過した後、感光装置２の表面は残像除去手段８による光照射で電位を一定以下に落とされ、静電潜像が消去され、また、感光体清掃手段７により第一転写位置Ｔ１にて転写されずに残留した表面の残トナーが清掃され、次のトナー画像の形成が可能な状態になる。上記工程を各現像装置９Ｋ〜９Ｃにおいて行うことにより、中間転写装置１の表面には、画像、文字の情報に見合うトナー画像が形成される。その後、トナー画像は第二転写位置Ｔ２で転写装置３によって、用紙供給装置１２により用紙保持手段１１から供給された記録用紙に転写される。トナー画像を転写された記録用紙は、用紙剥離手段４により中間転写装置１より剥離され、定着装置２０に運ばれ、トナー画像を記録用紙に定着し、用紙排出装置１３にて排出される。

以上の説明は、記録用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの現像装置９Ｋ、９Ｙ、９Ｍ、９Ｃのいずれか１つを使用して単色のトナー画像を形成したり、２つ又は３つの現像装置を使用して、２色又は３色のトナー画像を形成したりすることも可能である。

次に、図２〜図８に基づいて、本発明の上記定着装置について説明する。なお、図２〜図８において、同一の符号は同じ部材又は部分を示す。

図２に示すように、定着装置２０は、定着部材としての定着ローラ２１と、加圧部材としての加圧ローラ２２と、加圧ローラ２２を付勢する付勢手段としての加圧バネ２３と、定着ローラ２１を加熱する加熱手段としてのヒータ２４等を有している。

定着ローラ２１は、弾性変形可能な筒状の弾性筒状体で構成されている。詳しくは、定着ローラ２１は、弾性変形可能な薄肉筒状の芯金２１ａ（金属基体）と、その芯金２１ａの外周に被覆された弾性層２１ｂと、その弾性層２１ｂの外周に被覆された離型層（図示省略）によって構成されている。ここでは、芯金２１ａとして、外径φ４５．３ｍｍ、厚さ１５０μｍ、長さ２４０ｍｍのストレート状の薄肉ステンレスパイプを用いている。また、弾性層２１ｂを、厚さ０．５ｍｍ、ＪＩＳ硬度２０度のシリコーン弾性層とし、離型層を、厚さ３０μｍのＰＦＡ（四弗化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）としている。なお、芯金２１ａ、弾性層２１ｂ、離型層を形成する上記各部材は実施の一例であり、本発明はこの実施例に限定されることはない。

加圧ローラ２２は、外径φ２４ｍｍの芯金２２ａを有する。この芯金２２ａの外周面には、ゴム硬度４０度、厚さ２ｍｍのシリコーンゴムから成る弾性層２２ｂが被覆されている。さらに、弾性層２２ｂの外周面には、厚さ３０μｍのＰＦＡから成る離型層（図示省略）が被覆されている。なお、加圧ローラ２２の構成は、ここで挙げた実施例に限定されることはない。

図２に示すように、加圧ローラ２２に設けた軸の両端は、転がり軸受２５によって回転可能に支持されている。転がり軸受２５には、加圧バネ２３の一端が取り付けてあり、加圧バネ２３によって加圧ローラ２２は定着ローラ２１側へ付勢され、加圧ローラ２２と定着ローラ２１とが所定の圧力で互いに接触している。また、加圧ローラ２２に設けた軸の一端には、駆動ギア２６が取り付けてあり、駆動ギア２６によって図示しないモータからの回転駆動力が加圧ローラ２２に伝達されるようになっている。

他方、定着ローラ２１は、回転する加圧ローラ２２に従動回転するように構成されている。仮に、定着ローラ２１の一端に駆動力を与えて回転させた場合は、薄肉の弾性筒状体で構成された定着ローラ２１はねじれ変形して回転が不安定になる虞がある。そのため、本実施形態では、定着ローラ２１を加圧ローラ２２に対して従動回転させることによって、定着ローラ２１は、加圧ローラ２２と接触する領域全体に渡って駆動力を受けることができ、ねじれ変形することなく安定して回転できるようになっている。

ヒータ２４は定着ローラ２１の内部に配設されており、ヒータ２４によって定着ローラ２１は内面から加熱される。また、定着ローラ２１の周囲には、定着ローラ２１の表面温度を検知してヒータ２４の発熱を制御するサーミスタ（図示省略）や、定着ローラ２１の異常温度を検知するためのサーモスタット（図示省略）が配設されている。

図２を参照しつつ、定着ローラの支持手段について説明する。
定着ローラの支持手段は、定着ローラ２１の両端側の内方に配設された二重円筒状の断熱部材２７と、側板２８に一体的に形成された円筒状のボス２９と、転がり軸受３０とを有している。ボス２９は、断熱部材２７の外側の円筒と内側の円筒の間に挿入されている。また、断熱部材２７とボス２９との間に転がり軸受３０が介在しており、これにより、断熱部材２７はボス２９に対して回転可能に構成されている。

ここでは、転がり軸受３０は、外輪３０ａの外径がφ３２ｍｍ、内輪３０ｂの内径がφ２５ｍｍ、呼び記号６７０５の単列深溝軸受としている。ボス２９の外径は、転がり軸受３０の内輪３０ｂと嵌合するようにφ２５ｍｍに形成されている。また、側板２８は、厚さ１．２ｍｍの鋼板であり、図示しない定着装置本体に設けてある。転がり軸受３０の外輪３０ａは、断熱部材２７の外側の円筒の内周面に嵌合している。断熱部材２７の内側の円筒はボス２９内に挿入されており、さらに断熱部材２７の内側の円筒内にはヒータ２４の端部が挿通されている。なお、上記各部材の寸法は実施の一例であり、本発明はこの実施例に限定されることはない。

また、ボス２９の外周面にはリング状の弾性体３１が配設されている。弾性体３１は、定着ローラ２１の軸方向にある程度の圧縮されて、転がり軸受３０の内輪３０ｂと側板２８とに接触するように配設されている。すなわち、この弾性体３１によって転がり軸受３０は軸方向に位置決めされており、さらに、高温時においては、断熱部材２７及び定着ローラ２１の軸方向の熱膨張を弾性体３１が圧縮変形することで吸収する構成となっている。本実施形態では、弾性体３１として、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢによる波形リングを用いているが、耐熱ゴム材によるリングでも構わない。

本実施形態では、定着ローラの支持手段を上記の如く構成したことによって、定着装置の側板の小型化と強度確保が実現できる利点がある。例えば、図９に示すように、定着ローラの外周面を転がり軸受の内輪で受けるように構成した場合は、軸受が大径化する上、側板には、転がり軸受の外輪を嵌合するために外輪と同じ大きさの穴が必要となる。このため、側板の強度補強の観点から側板の小型化には限界がある。これに対し、本実施形態では、図２に示すように、側板２８には、転がり軸受３０の内輪３０ｂの内径と同じ外径のボス２９と、ヒータ２４を通す穴を設ければよく、側板２８の小型化、強度確保の点で有利となる。また、本実施形態では、芯金の肉厚の薄肉化が容易であり、その結果、ウォームアップ時間の短縮化が図れる利点がある。

さらに、本発明では、定着ローラ２１の内周面と断熱部材２７の外周面との間に、リング状の弾性部材４０を介在させている。ここでは、弾性部材４０として、幅１５ｍｍ、ＪＩＳ硬度２０度のシリコーンゴムを用いているが、これに限定されない。本実施形態では、弾性部材４０は定着ローラ２１の端部内周面に嵌合しており、さらに弾性部材４０の外周面と定着ローラ２１の内周面は接着されている。他方、弾性部材４０と断熱部材２７は、互いに嵌合されているだけであり、接着はされていない。この場合、弾性部材４０と断熱部材２７とが軸方向に相対的に移動して互いに分離すると、定着ローラ２１が断熱部材２７から脱落することが考えられる。そのため、断熱部材２７の外周面に弾性部材４０の端面と当接するフランジ部２７ａを設け、弾性部材４０の軸方向の移動を規制して定着ローラ２１の脱落を防止するようにしている。

上記定着ローラ２１において、両端側の弾性部材４０を配設した領域を「弾性部材の配設領域Ｗ」と呼び、弾性部材４０同士の間の領域を「弾性部材の相互間領域Ｘ」と呼ぶと、加圧ローラ２２は、定着ローラ２１の弾性部材の配設領域Ｗと弾性部材の相互間領域Ｘとの両方の外周面に接触している。言い換えれば、加圧ローラ２２は、一端側の弾性部材の配設領域Ｗから他端側の弾性部材の配設領域Ｗに渡る定着ローラ２１の外周面に接触している。また、本実施形態では、加圧ローラ２２の軸方向長さは、定着ローラ２１の軸方向長さと略同じ長さに設定されており、各ローラ２１，２２は互いに軸方向の全域に渡って接触している。

図３は、図２に示す弾性部材の配設領域Ｗにおける定着ローラ２１と加圧ローラ２２の断面図である。
図３に示すように、加圧ローラ２２は上記加圧バネによる付勢力を受けて定着ローラ２１と接触しており、その接触した箇所において定着ニップｈが形成されている。本実施形態では、定着ローラ２１の剛性と弾性部材４０のゴム硬度を、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂのゴム硬度よりも小さく設定している。このため、加圧ローラ２２からの押圧力Ｆによって、定着ローラ２１は加圧ローラ２２に対して軸方向から見て圧縮変形量δの（記録用紙の搬送方向に）凹状に弾性変形し、弾性部材４０も同様に凹状に圧縮変形している。

図４は、図２に示す弾性部材の相互間領域Ｘにおける定着ローラ２１と加圧ローラ２２の断面図である。
図４においても、加圧ローラ２２は上記加圧バネによって定着ローラ２１と接触しており、その接触した箇所において定着ニップｈｆが形成されている。また、定着ローラ２１は、加圧ローラ２２からの押圧力ｆを受けることによって、軸方向から見て圧縮変形量δ´の（記録用紙の搬送方向に）凹状に弾性変形している。

本発明の定着装置で画像の定着を行う場合は、定着ローラ２１内のヒータ２４の発熱を開始し、定着ローラ２１を加熱する。また、図示しない制御手段が、サーミスタで検知された定着ローラ２１の表面温度に基づいて、ヒータ２４の発熱のＯＮ／ＯＦＦを切り換え、定着ローラ２１の表面温度が所定の温度となるように制御される。次に、図３又は図４に示すように、加圧ローラ２２を図の矢印Ａの方向に回転駆動させ、これに伴って定着ローラ２１が図の矢印Ｂの方向に従動回転する。そして、未定着のトナー画像ｔが転写された記録用紙Ｐを定着ニップに通過させる。このとき、記録用紙Ｐ上のトナーが定着ローラ２１からの熱によって溶融し、トナー画像が記録用紙Ｐに定着される。

上記定着ローラ２１は弾性変形可能に構成されているため、加圧ローラ２２との接触によって定着ニップを記録用紙搬送方向に広く確保することが可能である。このため、ヒータ２４からの熱を効果的に記録用紙に与えることができ、定着速度の高速化が図れる。また、定着ローラ２１は薄肉に形成されているので、熱容量が小さく、ウォームアップに必要な熱量の低減とウォームアップ時間の短縮が図れる。

また、本実施形態では、図３又は図４に示すように、定着ローラ２１を加圧ローラ２２に対して凹状となるように弾性変形させて、記録用紙Ｐを加圧ローラ２２の表面に沿わせて図の矢印Ｃの方向に排出するようにしている。これにより、記録用紙Ｐが定着ローラ２１に貼り付く又は巻き付くのを抑制して、定着ローラ２１から記録用紙Ｐを分離するセルフストリップ性を確保している。また、これにより、定着ローラから記録用紙を分離させるための分離爪や分離板等の分離手段を設ける必要がないので、装置の小型化及び低コスト化を図れる。また、定着ローラを凹状に弾性変形させる以外に、定着ローラをフラット状に弾性変形させた場合であっても、記録用紙を定着ローラから分離させやすくすることが可能である。

図２に示すように、記録用紙を通過させる通紙領域Ｌｐ（記録媒体通過領域）は、弾性部材の相互間領域Ｘ内で設定されている。これは、定着ローラ２１の表面において弾性部材４０を配設した位置と配設しない位置とでは、ヒータ２４からの熱伝達率や加圧ローラ２２と接触した際の圧力が異なるため、定着に与える影響に差が生じるからである。そこで、通紙領域Ｌｐを弾性部材の配設領域Ｗを除く領域内（弾性部材の相互間領域Ｘ内）で設定することによって、ヒータ２４の熱を記録用紙に効率良くかつ均一に与え、加圧ローラ２２による圧力を均一に与えることができ、定着ムラのない高品質の画像を提供することができる。

また、図２において、ヒータ２４の発熱部Ｌｈ（発熱長さ）は、通紙領域Ｌｐよりも大きく、かつ、弾性部材の相互間領域Ｘより小さい範囲に配設されている。このように発熱部Ｌｈの配設領域を設定することにより、断熱部材２７および弾性部材４０の過剰な温度上昇を抑制できると共に、記録用紙に対する熱供給を効率良く行うことが可能である。

以下、図５に基づいて、本発明の定着ローラ、断熱部材、転がり軸受、側板のボスの嵌め合い寸法について説明する。
図５は、定着ローラ２１、弾性部材４０、断熱部材２７、転がり軸受３０、側板２８のボス２９のそれぞれにおける内外径を示しており、定着ローラ２１の芯金２１ａの内径をｄ４、定着ローラ２１の内周面に接着されたリング状の弾性部材４０の内径をＤ４、断熱部材２７の外側の円筒の内外径をＤ３，ｄ３、転がり軸受３０の内外径をＤ２，ｄ２、ボス２９の外径をｄ１としている。

まず、転がり軸受３０の内径Ｄ２とボス２９の外径ｄ１との関係について説明する。転がり軸受３０とボス２９の材質は、それぞれ高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２（ＪＩＳ Ｇ ４８０５）と冷間圧延鋼板ＳＰＣＣ（ＪＩＳ Ｇ ３１４１）であり、線膨張率が同じであるため、Ｄ２及びｄ１の高温時における熱膨張による差はほとんどない。また、本実施形態では、転がり軸受３０は内輪３０ｂがボス２９に固定され、ラジアル加重を受ける構造となることから、Ｄ２とｄ１は中間あるいはしまりばめによる嵌合が望ましい。本実施形態では、組立性を考慮し、中間ばめとしている。

次に、断熱部材２７の内外径Ｄ３，ｄ３について説明する。断熱部材２７は、高温時における熱膨張による寸法変化も考慮しなければならない。すなわち、高温時には断熱部材２７の熱膨張によって、転がり軸受３０の外径ｄ２よりも大きくなるからである。さらに、断熱部材２７と転がり軸受３０は、高温時に中間あるいはしまりばめとなることが望ましく、また一方、常温時においては、組立性を容易にするため、おのおのが中間もしくはすきまばめにあることが望ましい。そのため、本発明においては、断熱部材２７の線膨張係数を１×１０^-6〜１×１０^-4［／℃］の範囲、好ましくは５×１０^-6〜５×１０^-5［／℃］にすることが望ましい。そこで、本実施例では、先の耐熱性と低熱伝導率を考慮し、線膨張係数が樹脂の流れ方向で２．３×１０^-5［／℃］である東レ株式会社製のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、型式Ａ５０４を採用している。

さらに、弾性部材４０の内径Ｄ４と断熱部材２７の嵌合について説明する。断熱部材２７の内径Ｄ４は、断熱部材２７の外径ｄ３よりも小さくなっており、弾性部材４０が外径方向に圧縮変形することで断熱部材２７と嵌合する。また、断熱部材２７には、外側の円筒の外径ｄ３よりも大きい外径Ｔ３に設定されたフランジ部２７ａを有し、このフランジ部２７ａが弾性部材４０の端面と当接することで、定着ローラ２１の軸方向に片寄るのを防止している。

本実施例における組立分解性について説明する。図６に、本実施例の分解斜視図を示す。まず、側板２８のボス２９の外径に弾性体３１を介して転がり軸受３０の内輪を中間ばめにて嵌合固定した側板ブクミ４２を形成する。一方、定着ローラ２１の内面に接着された弾性部材４０を圧縮変形させて、断熱部材２７をしまりばめにて嵌合した定着ローラブクミ４１を形成する。次に、側板ブクミ４２における転がり軸受３０の外径と、定着ローラブクミ４１における断熱部材２７の外側の円筒の内径を中間ばめもしくはすきまばめにて嵌合し、定着装置を形成する。本構造によれば、断熱部材２７が嵌合された定着ローラブクミ４１が容易に分解できるため、仮に定着ローラ２１が表面の傷付きやトナーとの離型性低下などにより寿命になったとしても、定着装置全てを交換することなく、定着ローラブクミ４１さえ交換すれば、それ以外の構成部品を再利用することが可能となる。

図７に、本発明に係る定着装置の他の実施形態を示す。
上記図２に示す実施形態では、定着ローラ２１の両端側の内周面にそれぞれ弾性部材４０を接着し、その弾性部材４０に断熱部材２７を嵌合させているが、図７に示す実施形態では、弾性部材４０を、定着ローラ２１の内周面に対しては接着せずに嵌合し、断熱部材２７の外周面に対しては接着している。この場合、弾性部材４０と定着ローラ２１は接着されていないので、弾性部材４０が定着ローラ２１に対して軸方向に相対的に移動して互いに分離すると、定着ローラ２１が脱落することが考えられる。そのため、この実施形態では、図７に示すように、断熱部材２７の外周面に設けたフランジ部２７ａを定着ローラ２１の端面に当接する位置まで配設し、定着ローラ２１の軸方向の移動を規制して脱落するのを防止している。また、図７に示すように、加圧ローラ２２は定着ローラ２１よりも寸法Ｇだけ短く形成されている。これにより、定着ローラ２１が定着ローラ２１の外周面よりも突出したフランジ部２７ａと干渉するのを回避でき、定着ローラ２１を安定して回転駆動させるようにしている。

図８に基づいて、図７に示す実施形態における定着ローラ２１の内径ｄ４と弾性部材４０の外径ｄ３との嵌合について説明する。弾性部材４０の外径ｄ３は、定着ローラ２１の内径ｄ４よりも大きくなっており、弾性部材４０が内径方向に圧縮変形することで断熱部材２７が定着ローラ２１と嵌合する。また、断熱部材２７に設けたフランジ部２７ａの外径Ｔ３は少なくとも定着ローラ２１の内径ｄ４よりも大きくなっており、フランジ部２７ａが定着ローラ２１の端面に当接して定着ローラ２１の軸方向の片寄りを防止する構成となっている。

なお、上記図７及び図８に示す定着装置において、上記説明した構成以外は、図２〜図６に示す定着装置の構成と同様であるので、重複する内容の説明を省略する。

以上のように、本発明に係る定着装置は、加圧ローラを、定着ローラの一端側の弾性部材の配設領域から他端側の弾性部材の配設領域に渡って接触させているので、定着ローラの両端における支持箇所を加圧ローラによって受けることができる。これにより、定着ローラの端部における回転モーメントの発生を抑制でき、定着ローラが長手方向（又は軸方向）に渡って撓むのを高度に抑制することができる。このように、本発明によれば、定着ニップの幅や圧力を長手方向に渡って均一にすることができ、定着ローラの回転ムラや画像の定着ムラを防止することが可能となる。

また、定着ローラの両端側の内周面を、それぞれ弾性部材を介して支持手段によって支持しているので、定着ローラを両端側においても弾性変形させることが可能である（図３参照）。このため、上記のように、加圧ローラを、定着ローラの一端側の弾性部材の配設領域から他端側の弾性部材の配設領域に渡って接触させても、その接触した箇所全域に渡って定着ローラを弾性変形させることができ、定着ニップを記録用紙搬送方向に広く確保することができる。これにより、ヒータからの熱を記録用紙に効果的に付与することができ、定着速度の高速化を図ることが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態では、定着ニップ形成部材としての定着ローラと加圧ローラのうち、定着ローラが弾性筒状体で構成されている場合を例に挙げて本発明の構成を説明したが、２つの定着ニップ形成部材のうち、少なくとも一方が弾性筒状体で構成されている場合において本発明の構成を適用可能である。例えば、定着ニップ形成部材としての加圧ローラが弾性筒状体で構成されている場合、その加圧ローラの両端側の内周面を、それぞれ弾性部材を介して支持手段によって支持することも可能である。また、本発明の定着装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、それ以外の複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等にも搭載することが可能である。

２０ 定着装置
２１ 定着ローラ（定着ニップ形成部材）
２２ 加圧ローラ（定着ニップ形成部材）
２７ 断熱部材
２８ 側板
２９ ボス
３０ 転がり軸受
４０ 弾性部材
Ｌｐ 通紙領域（記録媒体通過領域）
Ｗ 弾性部材の配設領域
Ｘ 弾性部材の相互間領域

特許第３７３８６１５号公報 特開２００１−２０１９６９号公報 特許第４２１７８７２号公報

Claims (10)

1. ２つの定着ニップ形成部のうち、少なくとも一方の定着ニップ形成部材を弾性変形可能な筒状の弾性筒状体で構成し、前記定着ニップ形成部材を互いに接触させて形成した定着ニップに記録媒体を通過させて当該記録媒体上の未定着画像を定着する定着装置において、
   前記弾性筒状体の両端側の内周面を、それぞれ弾性部材を介して支持手段によって支持し、
   当該弾性筒状体の一端側の前記弾性部材の配設領域から他端側の前記弾性部材の配設領域に渡る外周面に、他方の前記定着ニップ形成部材を接触させたことを特徴とする定着装置。
2. 前記弾性部材の相互間領域内で、記録媒体を通過させる記録媒体通過領域を設定した請求項１に記載の定着装置。
3. 前記弾性筒状体を内部から加熱する加熱手段の発熱部を、記録媒体を通過させる記録媒体通過領域よりも大きく、かつ、前記弾性部材の相互間領域より小さい範囲に配設した請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記弾性部材を前記弾性筒状体の内周面に嵌合可能なリング状に構成し、
   前記支持手段を、前記弾性部材の内周面に嵌合可能な筒状の断熱部材と、側板に設けられると共に前記断熱部材内に挿入可能なボスと、前記断熱部材と前記ボスとの間に介在する転がり軸受とによって構成した請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記弾性部材を径方向に圧縮した状態で前記弾性筒状体と前記断熱部材との間に配設した請求項４に記載の定着装置。
6. 前記断熱部材の線膨張係数を１０^-6〜１０^-4［／℃］とした請求項４又は５に記載の定着装置。
7. 常温時は前記断熱部材と前記転がり軸受との嵌め合いが中間ばめ又はすきまばめであり、加熱時は前記断熱部材の熱膨張により、中間もしくはしまりばめである請求項４から６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記２つの定着ニップ形成部材のうち、一方のみを前記弾性筒状体で構成した場合、他方の前記定着ニップ形成部材を回転駆動させ、前記一方の定着ニップ形成部材を前記他方の定着ニップ形成部材に対して従動回転させるように構成した請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記２つの定着ニップ形成部材が互いに接触した箇所において、軸方向から見て、記録媒体の未定着画像形成面に接触する側に配設された前記定着ニップ形成部材がフラット状又は凹状に変形するように構成した請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 請求項１から９のいずれか１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。

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