JP2013257376A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性変形可能なローラ部材を用いた定着装置において、簡易な構成により良好な定着性能を得る。
【解決手段】トナー像を加熱、溶融する定着部材と、該定着部材の外周面と当接し、定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、を備えた定着装置２０において、定着部材は、弾性変形が可能である芯金部２１ａを有する定着ローラ２１であり、加圧部材は、定着ローラ２１の芯金部２１ａよりも高い剛性を有する加圧ローラ３１であり、加圧ローラ３１の軸心から、該加圧ローラ３１の軸心から最も離れた定着ローラ２１の芯金部２１ａまでの距離を固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。さらに詳述すると、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に装着される定着装置に関する。

従来から、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録紙（用紙、記録媒体、記録材ともいう）に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。

この定着装置では、対向するローラもしくはベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着部材及び加圧部材が当接してニップ部を形成するように配置されており、該ニップ部に記録紙を挟みこみ、熱および圧力を加え、トナー像を熱で溶融すると同時に両部材間の圧力によって記録紙上に定着することを行っている。

例えば、定着ローラと加圧ローラとを圧接させてニップ部を形成した定着装置が知られており、このような定着装置では、ローラ部材の熱容量を小さくして装置の立ち上げ時間（ウォームアップタイム）を短縮化するために、定着ローラや加圧ローラとして、芯金上に薄肉の弾性層が形成された中空構造のローラ部材が多く用いられている。また、定着ローラとしては、芯金および弾性層の表層に離型層が形成されたものが広く用いられている。

このような定着装置では、（１）立ち上げ時間の短縮化、（２）良好な定着性、（３）高寿命化を満たすことが望ましいが、これらをすべて満足することは難しい。なお、立ち上げ時間（ウォームアップタイムともいう）とは、定着ローラの表面温度が定着工程に必要な温度に達するまでの時間をいう。また、良好な定着性を満たすためには、ニップ部における搬送方向のニップ幅（ニップ量）と、軸方向（搬送方向に直交する方向）のニップ幅の均一性と、が充分に確保されることで達成される。また、高寿命化は、芯金と弾性層との接着剥がれや、芯金や弾性層の大きな変形がないことで達成されるものである。

これらの課題を解決するために、例えば、特許文献１には、定着ローラ部材を薄肉の円筒状弾性体とすると共に、圧着ローラの押圧力を、定着ローラ部材の円筒状弾性体の弾性力にて受けることで、定着ローラ部材の薄肉化、小径化を図るとともに、ニップ幅が広くとって、ウォーミングアップ時間を短くした定着装置が開示されている。

上記特許文献１に記載の技術では、比較的薄肉の定着ローラを用いることで、立ち上げ時間の短縮化を図ることは可能となると考えられる。しかしながら、定着ローラ部材を弾性変形させてニップ幅を確保しているが、特許文献１の構成では、ローラ部材が軸方向で必要以上に撓みや変形を生じるおそれがあり、ニップ幅やニップ圧を安定させることが難しく、紙シワ、画像ノイズが発生するなど、定着性能が低下するという問題があった。

そこで本発明は、薄肉のローラ部材を弾性内で撓ませた場合において、撓ませた弾性材を安定して回転させることで画像ノイズ等を発生させることなく、良好な定着性能を有する定着装置および該定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、トナー像を加熱、溶融する定着部材と、該定着部材の外周面と当接し、前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、を備えた定着装置において、前記定着部材は、弾性変形が可能である芯金部を有する定着ローラであり、前記加圧部材は、前記定着ローラの芯金部よりも高い剛性を有する加圧ローラであり、前記加圧ローラの軸心から、該加圧ローラの軸心から最も離れた前記定着ローラの前記芯金部までの距離を固定したものである。

本発明によれば、弾性変形可能なローラ部材を用いた定着装置において、簡易な構成により良好な定着性能を得ることができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係る定着装置の一実施形態の構成を示す、（Ａ）側面断面図、（Ｂ）正面図である。 定着装置の他の実施形態の構成を示す、（Ａ）側面断面図、（Ｂ）正面図である。 定着ローラと加圧ローラとの圧接を解除した様子を示す定着装置の模式図である。 バネ荷重方式の定着装置の構成を示す、（Ａ）側面断面図、（Ｂ）正面図である。

以下、本発明に係る構成を図１から図５に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

なお、本明細書における、「ローラ、ローラ部材（定着ローラ、加圧ローラ）」とは、両端が回転自在に支持されて両端に荷重が加えられるものであって、軸方向（幅方向）にわたって等分布荷重が加えられるベルト、スリーブ等とは区別されるものである。

（画像形成装置）
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるタンデム型カラー複写機の全体構成を説明する概略構成図である。図１を参照して、この画像形成装置の内部構成の概要及び動作について説明する。

図１において、１は画像形成装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、１４は各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、１５は各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。

また、１６は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上のトナー像を定着する定着装置を示す。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。

書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程）。

その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程）。

そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程）。

その後、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程）。

その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１６に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップ）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。

詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ローラ２１と加圧ローラ３１とのニップにて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。

そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

（定着装置）
次に、画像形成装置１が備える定着装置２０の構成及び動作について説明する。図２（Ａ）は、定着装置２０の一例を示す概略断面図、図２（Ｂ）は用紙搬送方向の正面図である。また、図３（Ａ）は、定着装置の一例を示す概略断面図、図３（Ｂ）は用紙搬送方向の正面図である。なお、図２および図３は、定着ローラ２１が弾性変形した状態を示している。

定着装置２０は、トナー像を加熱、溶融する定着部材と、該定着部材の外周面と当接し、定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、を備えた定着装置２０であって、定着部材は、弾性変形が可能である芯金部（芯金部２１ａ）を有する定着ローラ（定着ローラ２１）であり、加圧部材は、定着ローラの芯金部よりも高い剛性を有する加圧ローラ（加圧ローラ３１）であり、加圧ローラの軸心から、該加圧ローラの軸心から最も離れた定着ローラの芯金部までの距離を固定したものである（図２、図３）。なお、以下、定着ローラ２１の長手方向（図２（Ａ）の奥行き方向）を軸方向、定着ローラ２１の回転方向を周方向とも称する。

なお、本実施形態では、弾性変形するローラを定着ローラ２１、弾性変形するローラよりも剛性の高いローラが加圧ローラ３１である例を説明するが、反対に、定着ローラ２１に剛性の高いローラ、加圧ローラ３１に弾性変形するローラを用いて、加圧ローラ３１側に、以下に説明する固定部材４０、補助ローラ５０を設けるようにしても良い。

ここで、ローラ部材としての定着ローラ２１は、図２（Ａ）中の矢印方向に回転する薄肉の円筒体であって、その円筒体の内部には熱源としてのヒータ２５が固設されている。また、定着ローラ２１は、円筒状の芯金部２１ａ上に、弾性層２１ｂ、離型層（表層）２１ｃをこの順に積層させた多層構造体であって、加圧ローラ３１と当接してニップ部を形成する。なお、本実施形態では、定着ローラ２１の軸方向の両端部側は芯金部２１ａに弾性層２１ｂ、離型層２１ｃを形成せず、芯金部２１ａが最表面としている。なお、両端部側の芯金部２１ａに離型層２１ｃのみを形成するようにしても良い。

定着ローラ２１の最内側の芯金部２１ａは、例えば、ＳＵＳ３０４等の鉄系材料（ヤング率が１．５×１０１１〜２．７×１０１１Ｐａ）で形成されている。芯金には、少なくとも３００℃までは熱的に安定し、かつ、定着ローラ２１の内部にパッド等を用いないでニップを構成する強度と広いニップ幅を確保するために適度に撓むことが必要である。本実施形態では、芯金径は直径４０ｍｍである。

また、荷重を印加して、弾性状態（断面方向において楕円状に変形する）で使用するため、厚みは、例えば５０〜１５０μｍであり、本実施形態では、１２０μｍとしている。なお、厚みを１５０μｍ以上とすると、撓ませるのに２００Ｎ以上の荷重が必要となり、転がし軸受け（ボールベアリング）を用いた場合でも駆動トルクが大きくなったり、定着ローラ２１や加圧ローラ３１の弾性層に負荷がかかり、破損したりすることで寿命が短くなるおそれがある。

定着ローラ２１の芯金部２１ａの内側には、ヒータ２５が設けられる。ヒータ２５としては、例えば、ハロゲンランプ、面状ヒータ等を用いることができる。また、電磁誘導過熱手段を用いて、定着ローラ２１の外周側から定着ローラ２１を加熱する構成であっても良い。本実施形態では、定着ローラ２１の内側にハロゲンランプ２５を設けており、ハロゲンランプ２５は、定着ローラ２１の軸方向に亘る棒状のヒータであって、その両端部が定着装置２０の側板２４に固定されている。なお、ハロゲンランプ２５は、芯金部２１ａが弾性変形した際でも、ハロゲンランプ２５と接触しないように、十分な空隙を有するように、ハロゲンランプ２５の大きさと設置位置を考慮する。

定着ローラ２１は、画像形成装置１が備える電源部により出力制御されたヒータ２５によって加熱され、その表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。なお、ヒータ２５の出力制御は、定着ローラ２１の表面温度を検知可能に設けられる温度検知手段（図示しないサーミスタ、サーモパイルなど）による検知結果に基づいて行われる。また、このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ローラ２１の温度（定着温度）を所望の温度に制御することができる。

定着ローラ２１の弾性層２１ｂとしては、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料が用いられる。本実施形態では、シリコーンゴムを用いている。特に、弾性層２１ｂとしてシリコーンゴムを用いる場合には、耐膨潤性を向上させるために、弾性層上にフッ素層をコーティングすることが好ましい。また、定着ローラ２１の芯金上に弾性層２１ｂを設けることで、ニップ部を通過した後の記録媒体Ｐの分離性が向上するとともに、カラー画像を形成するときの出力画像の光沢性が向上する。

弾性層２１ｂは、厚さが、２ｍｍ以下、好ましくは、１００μｍから１．４ｍｍになるように形成することが好ましい。これにより、装置のウォームアップタイムが短縮化される。なお、本実施形態では、弾性層の厚さを０．５ｍｍに設定している。また、弾性層２１ｂは、ゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ）が、例えば２０Ｈｓ以下になるように形成することが好ましい。これにより、ニップ部において充分なニップ幅を確保することができ、良好な定着性を得ることができる。例えば、弾性層のゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ）を８Ｈｓに設定することが好ましい。さらに、弾性層２１ｂは、永久歪が４％以下になるように形成することが好ましい。これにより、定着ローラ２１（弾性層２１ｂ）の寿命の低下を抑止することができる。

また、定着ローラ２１の離型層２１ｃとしては、例えば、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等を用いることができる。定着ローラ２１の表層に離型層２１ｃを設けることにより、トナー像Ｔに対する離型性（剥離性）が担保されることになる。ＰＦＡチューブは厚みが薄い方が定着ローラ２１としての硬度が高くならないため有利であるが、薄すぎるとピンホールが潜んでいる場合があるので２０μｍ以上の厚みがあることが好ましい。また、ＰＦＡコーティングの使用も有効である。本実施形態では、離型層２１ｂとして層厚が３０μｍのＰＦＡチューブとＰＦＡコーティングの双方を用いている。

なお、芯金部２１ａと弾性層２１ｂ、弾性層２１ｂと離型層２１ｃ間の境界を安定して接合するために、必要に応じてプライマー等を添加することが好ましい。

また、加圧ローラ３１は、芯金部３１ａ（図２〜図５の軸部３２、軸受等の図示は省略している）、弾性層３１ｂ、離型層３１ｃから成り、芯金部３１ａは剛体であり、荷重を印加した場合において、軸方向の中央部分における撓み量は１００μｍ以下とする。弾性層３１ｂ、表層３１ｃは、定着ローラ２１と同様に構成されるものであればよい。なお、加圧ローラ３１は、不図示の加圧手段によって定着ローラ２１に圧接され、加圧ローラ３１と定着ローラ２１との間に、ニップ部が形成される。

定着ローラ２１と加圧ローラ３１とのニップ部の入口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板２２が配設されている。ガイド板２２は、例えば、定着装置２０の側板２４に固設されていれば良い。また、定着ローラ２１の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離板２３が配設されている。分離板２３は、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ローラ２１の回転に沿って定着ローラ２１に巻き付いてしまう不具合を抑止する。なお、出口側にも、搬送経路の下流側へ記録媒体Ｐを案内するガイド板（図示せず）が設けられる。

なお、上記構成の定着装置２０では、剛性の高いローラ（加圧ローラ３１）にモータからの駆動力をギア等で伝達させて、弾性変形するローラ（定着ローラ２１）を連れ周りさせる。

［補助ローラ］
以下に本実施形態に係る定着装置２０の特徴である補助ローラ５０および固定部材４０，
４２について詳細に説明する。

ところで、定着装置２０では通常、ローラの保持は両端で行っており、そのため支持してない部分においてローラの役割を果たしている。ローラの両端での支持には、通常、すべり軸受けやボールベアリング等が用いられている。

しかしながら、本実施形態の定着装置２０のように弾性変形するローラ（定着ローラ２１）を用いた場合、芯金部２１ａが、加圧ローラ３１から印加される荷重により芯金部２１ａが撓むために、芯金部外径と軸受け内径は、通常（弾性変形しない）の定着ローラの場合よりも隙間を大きくとらなければならない。

また、定着ローラ２１の両端部のみで定着ローラ２１を支持すると、ローラの軸方向中央部にかけてベンディングが発生するおそれがある。このベンディング、すなわち、弾性材の厚みバラツキによる芯ぶれ、により軸方向のニップ幅やニップ圧力が不均一になり、紙シワ等の画像ノイズが発生してしまう。

そこで、本実施形態に係る定着装置２０では、ベンディングの発生を抑えるために、図２および図３に示すように、定着ローラ２１の支持を定着ローラ２１の軸で行うこととはせずに、軸方向において定着ローラ２１の外周側から定着ローラ２１と当接し、定着ローラ２１の回転動作を支持するものであって、定着ローラ２１の回転に連れて回転する補助ローラ５０を設けるものである。

補助ローラ５０は、軸受５１に支持されており、軸方向において、定着ローラ２１の両端部側の芯金部２１と直接接触する位置に設けられるものであっても（図２）、定着ローラ２１の軸方向全域（印字領域を含む）に亘って設けられるものであっても良い（図３）。また、印字領域の相当位置では、補助ローラ径を小さくして、補助ローラ５０は定着ローラ２１の軸方向全域に亘るが、定着ローラ２１との当接は両端部側でのみなされるものとすることも好ましい。

補助ローラ５０は、定着ローラ２１の回転方向において、加圧ローラ３１と干渉しない領域（ニップ部領域以外）に１または２以上設けられればよいが、固定部材４０を挟んで定着ローラ２１の回転方向における上流側と下流側にそれぞれ設けられる（２箇所）ことで好適に定着ローラ２１の回転を支持することができる。

なお、補助ローラ５０に替えて、定着ローラ２１の回転を保持する非回転体である補助部材（図示せず）を用いても良い。補助部材は、例えば、定着ローラ２１の外形形状（曲率）に沿った形状で形成される部材であって、定着ローラ２１に当接して回転位置を規制するとともに、定着ローラ２１が摺動可能に支持するものである。

なお、補助ローラ５０の材質は、定着ローラ２１の表層と同様のものであっても、表面にフエルト等を用いたものであっても良い。なお、定着ローラ２１の支持は、補助ローラ５０による支持と併せて、上述のように軸方向両端部において軸受等を用いた支持を行うものであっても良い。

上述のように、本実施形態のように定着ローラ２１が荷重印加により撓む構成の定着装置２０では、全面にトナーを均一な濃度の画像パターンを定着した際に画像ノイズが顕著に現れる場合がある。このような画像ノイズは、例えば、ほぼ軸方向全域に軸方向に平行で１ｍｍ前後のピッチで発生する。

この理由は、芯金部２１ａが撓むことで撓んだ部分に接合している弾性層２１ｂと離型層２１ｃも芯金部２１ａに同調して撓もうとするが、その際、定着ニップに相当する表層部分と弾性層２１ｂの外殻部分は芯金部２１ａの相当する部分より少なくとも弾性層分だけ周長が長いため、圧縮できない部分でうねりが生じるからである。

例えば、画像ノイズが発生しない良好な画像が得られる領域は定着ローラ２１の弾性層２１ｂの厚みをｔ、定着ローラ２１の芯金部２１ａのたわみ量をＴとすると、次式（１）を満たすといえる。ただし、たわみ量Ｔが１より小さいと確認されなかったので、Ｔ＞１とする。
０．１＜ｔ≦１．４−０．１×Ｔ ・・・（１）

［固定部材］
また、本実施形態に係る定着装置２０は、弾性変形する定着ローラ２１の支持を周方向の外側より適正に行うために、図２および図３に示すように、加圧ローラ３１の軸心から、加圧ローラ３１の軸心から最も離れた定着ローラ２１の芯金部２１ａまでの距離を固定する構成とすることで、回転時の定着ローラ２１の外形形状を一定にするようにしたものである（以下、軸間固定方式ともいう）。以下に説明する。

図２に示す例では、固定部材は回転体（ローラ部材）４０であって、軸受４１に支持されており、軸方向全域において、定着ローラ２１と当接して、加圧ローラ３１の軸心から、加圧ローラ３１の軸心から最も離れた定着ローラ２１の芯金部２１ａまでの距離を固定している。なお、固定部材（回転体）４０は、補助ローラ５０と同様に、定着ローラ２１の両端部側の芯金部２１ａの部分と接触する範囲にのみ設けられるものであっても良い。なお、印字領域の相当位置では、固定部材（回転体）４０の径を小さくして、定着ローラ２１との当接は両端部側でのみなされるものとすることも好ましい。

また、図３に示すように、固定部材は、加圧ローラ３１の軸心から、加圧ローラ３１の軸心から最も離れた定着ローラ２１の芯金部２１ａまでの距離を固定する非回転体４２であっても良い。この場合、固定部材（非回転体）４２は、例えば、定着ローラ２１の外形形状（曲率）に沿った形状で形成される部材であって、定着ローラ２１に当接して回転位置を規制するとともに、定着ローラ２１が摺動可能に支持するものである。なお、固定部材（非回転体）４２を軸方向全域において、定着ローラ２１と当接するように設けても良い。

なお、固定部材４０，４２の材質は、定着ローラ２１の表層と同様のものであっても、表面にフエルト等を用いたものであっても良い。

ところで、いずれのローラも弾性変形しない構成の定着装置では、加圧ローラと定着ローラとの圧接に、バネ荷重を利用して適切な値に設定したものが知られている。しかしながら、これらは、定着ローラ、加圧ローラに撓みが生じないことを前提としているので、
弾性変形するローラを用いた場合の定着装置に適用することは困難である。

比較例として、図５に示すような軸間固定をしていないバネ荷重方式の定着装置を用いて説明する。なお、図５に示す固定部材４６は、スプリング４４により規制され、軸間固定がなされているものではない。

ここで、直径４０ｍｍ、厚み１２０μｍの芯金（芯金部２１ａ）を用いて、バネ荷重１５０Ｎを印加して、１００ｍｍ／ｓの速度、１５０℃にて定着ローラ２１を駆動してみたところ、加圧ローラ３１の軸心から最も離れた定着ローラ２１の芯金部２１ａは高さ方向に０．８ｍｍの振動が確認された。また、ニップ部入口は通紙方向に０．４の振動が確認された。ここで、芯金厚みは３μｍの厚みバラツキがあった。なお、図５において、符号４４はスプリング、４５は天板、４３は受け部材を示している。

これに対して、上記１５０Ｎ印加した時と同じ量撓ませたうえで、加圧ローラ３１の軸心から最も離れた定着ローラ２１の芯金部２１ａに固定部材４０（４２）を取り付け、撓み量が減少しないようにしたうえで、１００ｍｍ／ｓ、１５０℃にて定着ローラ２１を駆動させたところ、上下振動を確認せず、通紙方向の振動は０．１ｍｍ以下とすることができた。なお、両者ともに駆動源は加圧ローラ３１とし、定着ローラ２１が連れ周る構成とした。

上記の確認時に通紙確認を行った。用紙（記録媒体Ｐ）は電子写真方式の画像形成装置に用いられる一般的な用紙（坪量７０ｇ／ｍ^２）を用いた。また、用紙方向は縦方向、横方向にそれぞれＡ４サイズの用紙を、通常のオフィス環境（温度：２３℃、湿度５０％）にて行なった。１００枚通紙時の紙シワ発生率を表１に示す。

表１に示すように、バネ荷重方式（図５）では、定着装置２０のニップ入口側のガイド板２２と、ニップ部入口との相対的な位置関係が変化するために、用紙搬送状態が不安定になり、結果として、紙シワが発生した。

これに対し、本実施形態の定着装置２０では、固定部材４０（４２）を備え、定着ローラ２１の芯金部２１ａの回転時の軌跡の一部を固定させることで、紙シワを抑制できることを示している。

（圧接状態の解除）
また、画像形成装置１の実使用時における定着装置２０でのジャム等の発生時には、定着ローラ２１と加圧ローラ３１の圧接を手動等で離間させて記録媒体Ｐを除去する必要がある場合がある。

そこで、定着装置２０は、図４に示すように、加圧ローラ３１、および／または、定着ローラ２１のいずれかを変位させることで、加圧ローラ３１と定着ローラ２１の圧接状態を解除することができることが好ましい。図４に示す例は、加圧ローラ３１側を固設し、定着ローラ２１、補助ローラ５０、固定部材４０、ヒータランプ２５等を退避させた例を示している。なお、この圧接解除は、例えば、これらを一体として変位させることができるように、各部を組み付けるものによれば良い。また、図４に示す例とは逆に、定着ローラ２１側を固設し、加圧ローラ３１を変位可能に設けて、圧接状態を解除することができるようにしても良い。

このように、圧接解除可能な構成とすることで、定着装置２０でのジャム発生時にも簡易かつ安全に用紙の排出を行なうことができる。

また、定着ローラ２１は弾性変形可能であるため、圧接解除時には、図４に示すように、定着ローラ２１の撓みが開放される。そのため、撓みの開放時においても、定着ローラ２１と内部に設けられたヒータランプ２５が接触しないように所定の隙間を有することが好ましい。すなわち、圧接解除時においても両部材が接触しないように、ヒータランプ２５の大きさ（径）や組み付け位置を調整することが好ましい。なお、隙間がなく接触すると、ヒータランプ２５が破損するおそれがあるからである。このように、圧接解除時においても定着ローラ２１と熱源とを接触しない構成とすることで、ジャム発生時にもヒータランプ等の部品を傷つけることなく安全に用紙の排出を行なうことができる。

以上説明した本実施形態に係る定着装置によれば、弾性変形するローラを用いたローラ対を有する定着装置において、弾性変形するローラの支持を周方向の外側より適正に行うことで、弾性変形するローラを回転させても、弾性材の厚みバラツキによる芯ぶれを起こすことなく、安定して回転させることができる。したがって、対向するローラとの間でニップ幅、ニップ位置を安定させることができ、紙シワ等の画像ノイズの発生を抑えることができる。また、定着ローラの材質、厚み等の構成により、立ち上げ時間の短縮化および高寿命化を図っている。したがって、簡易な構成により、立ち上げ時間のさらなる短縮化、良好な定着性、高寿命化のすべてを満足した定着装置を実現することができる。

また、以上説明した構成による定着装置２０を備えた画像形成装置（図１）とすることにより、より安定した定着品質を実現する画像形成装置を提供することができる。

なお、上記実施形態ではヒートローラ方式の定着装置を例に説明したが、電磁誘導加熱方式等の別方式の定着装置であっても、本発明を適用することができ、その場合にも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれ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において種々変形実施可能である。

１ 画像形成装置
２ 書込み部
３ 原稿搬送部
４ 原稿読込部
５ コンタクトガラス
７ 給紙部
８ 給紙ローラ
９ レジストローラ
１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ 感光体ドラム
１２ 帯電部
１３ 現像部
１４ 転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）
１５ クリーニング部
１６ 中間転写ベルトクリーニング部
１７ 中間転写ベルト
１８ ２次転写バイアスローラ
２０ 定着装置
２１ 定着ローラ
２１ａ 芯金部
２１ｂ 弾性層
２１ｃ 離型層
２２ ガイド板
２３ 分離板
２４ 側板
２５ ハロゲンランプ（熱源）
３１ 加圧ローラ
３２ 軸部
４０ 固定部材（回転体）
４１ 軸受
４２ 固定部材（非回転体）
４３ 受け部材
４４ スプリング
４５ 天板
４６ 固定部材（バネ荷重方式）
５０ 補助ローラ
５１ 軸受
Ｄ 原稿
Ｐ 記録媒体

特開２０００−３４７５２９号公報

Claims (10)

1. トナー像を加熱、溶融する定着部材と、
   該定着部材の外周面と当接し、前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、を備えた定着装置において、
   前記定着部材は、弾性変形が可能である芯金部を有する定着ローラであり、
   前記加圧部材は、前記定着ローラの芯金部よりも高い剛性を有する加圧ローラであり、
   前記加圧ローラの軸心から、該加圧ローラの軸心から最も離れた前記定着ローラの前記芯金部までの距離を固定したことを特徴とする定着装置。
2. 前記加圧ローラの軸心から、該加圧ローラの軸心から最も離れた前記定着ローラの前記芯金部に、該定着ローラの外周側から当接する固定部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記固定部材は、前記定着ローラの回転に従動するローラ状部材であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記固定部材は、非回転体であって、前記定着ローラが摺動可能に当接する部材であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
5. 前記定着ローラの回転方向の任意の位置において、該定着ローラの外周側から、該定着ローラの回転動作を支持する１または２以上の補助ローラを備えることを特徴とする請求項２から４までのいずれかに記載の定着装置。
6. 前記補助ローラは、前記定着ローラの回転方向において、前記固定部材の上流側と下流側に１つずつ設けられることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 前記固定部材、および／または、前記補助ローラは、前記定着ローラの軸方向において、該定着ローラの両端部側の所定範囲、または、前記定着ローラの軸方向の全域に亘って前記定着ローラと当接することを特徴とする請求項２から６までのいずれかに記載の定着装置。
8. 前記定着ローラ、および／または、前記加圧ローラは、互いに当接した状態を解除するように変位可能に配置されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の定着装置。
9. 前記定着ローラは、内部に熱源を有し、
   前記定着ローラと前記加圧ローラとの圧接時および圧接解除時において、前記熱源と前記定着ローラの内周面との間に、空隙を有することを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 請求項１から９までのいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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