JP3097554B2 - 画像形成装置における定着装置 - Google Patents

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、ファクシ
ミリ、或いはレーザプリンタ等、用紙等の被記録媒体に
トナー像を形成し、そのトナー像を加熱定着して記録す
る画像形成装置における定着装置の構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば静電写真式の画像形成装置
は、特開平８−６４１６号公報等に開示されているよう
に、本体ケース内に配置したスキャナユニットから発射
され走査されるレーザービームにて感光体ドラムの外周
面に静電潜像が形成され、この静電潜像にトナーカート
リッジから供給された現像剤（トナー）を静電気的に付
着させて顕在化した後、感光体ドラムの転写部を通過さ
せた用紙等の被記録媒体の表面に前記トナー像を転写
し、次いで、定着ユニットにおける加熱ローラと押圧ロ
ーラとの間の加熱定着部（ニップ部）に前記被記録媒体
を通過させてトナー像を被記録媒体に加熱定着した後、
排紙ローラとピンチローラとの対により装置外に排紙す
る形式のものが一般的である。

【０００３】ところで、画像形成装置の電源ＯＮから作
業開始可能状態に入るまでのいわゆる装置立ち上げ所要
時間を短縮するためには、ハロゲンランプ等の加熱体を
内径部に内挿した加熱ローラを、熱伝導率の高い材料
（金属製）で、且つ肉厚の薄い筒状に形成することが望
ましい。また、加熱定着作業時に前記加熱ローラを回転
駆動するため、前記先行技術に開示されているように、
当該加熱ローラの一側部に駆動ギヤを被嵌装着する必要
がある。

【０００４】一方、加熱ローラに装着される駆動ギヤを
耐熱性を有し、且つ熱伝導性の悪い材質、例えば耐熱性
の合成樹脂材料にて構成すれば、加熱ローラからの熱を
駆動ギヤを介して定着ユニットの他の部品に伝導し難く
できるから、前記他の部品の材料を耐熱性を有するもの
で構成しなくて済み、結果的に定着ユニットの製造コス
トを低減できるという効果を奏する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加熱ロ
ーラをアルミ等の熱伝導率の高い材料（金属製）で形成
する一方、駆動ギヤを耐熱性合成樹脂材料にて形成し、
その両者の熱膨張率がたとえ同じ、もしくは近似した材
料とし、且つ常温時に加熱ローラの外径に対して通常の
スキマ嵌めの寸法関係で駆動ギヤの内径寸法を設定した
としても、一般的に合成樹脂材料の熱伝導率は金属のそ
れよりも低いから、常温から使用温度までの温度上昇時
には、加熱ローラの直径（外径）が先に増大し、合成樹
脂材料である駆動ギヤの内径が所定値（加熱ローラの外
径寸法）に達するまでの時間の方が長くなる。そうする
と、前記昇温時には、駆動ギヤの内径と加熱ローラの外
径との寸法関係がシマリ嵌めとなり、駆動ギヤ及び加熱
ローラの双方に熱応力が発生する。このような状態が繰
り返し発生する結果、いわゆる熱疲労現象により、駆動
ギヤ及び加熱ローラの双方もしくは一方が疲労破壊にい
たるという問題が発生する。

【０００６】この問題を解決するには、常温時の前記駆
動ギヤの嵌合部の内径を、使用温度上限時の前記加熱ロ
ーラの外径以下に設定すれば良いと考えられるが、それ
だけでは、駆動ギヤと加熱ローラとの嵌合部の隙間が大
きすぎて、回転駆動時に嵌合部の表面同士の当たり音や
ガタツキ音等の騒音が発生する。特に、金属製の加熱ロ
ーラを肉厚の薄い筒状にて形成した場合、加熱ローラの
筒体全体が共振して異常音が大きくなるという問題があ
った。

【０００７】本発明は、前記の技術的課題を解決すべく
なされたものであって、製造コストを上昇させず、且つ
加熱ローラの異常音の発生をなくし、耐久性を良好にで
きるようにした画像形成装置における定着装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１に記載した発明の画像形成装置における定
着装置は、トナー像形成手段にて用紙等の被記録媒体に
形成されたトナー像を加熱定着する加熱ローラと押圧ロ
ーラとを備えた画像形成装置における定着装置におい
て、内径部にハロゲンランプ等の加熱体を内装した薄肉
円筒状の加熱ローラの一端部に、駆動ギヤを温度上昇時
であってもすきまばめ状態を保持するように被嵌係合
し、且つ加熱ローラ及び駆動ギヤの嵌合部の表面粗さを
3.2 Ｚ以下にしたものである。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の画像形成装置における定着装置において、前記
加熱ローラをアルミ等の熱伝導率の高い金属にて形成
し、駆動ギヤを前記加熱ローラの熱伝導率よりも低く且
つ耐熱性を有する合成樹脂材料にて形成したものであ
る。さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の画像形成装置における定着装置におい
て、常温時の前記駆動ギヤの嵌合部の内径を、使用温度
上限時の前記加熱ローラの外径にほぼ等しくなるように
設定したものである。

【００１０】そして、請求項４に記載の発明は、請求項
１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置における
定着装置において、前記加熱ローラの外径を16mm〜20mm
の範囲に設定し、且つ加熱ローラの断面二次モーメント
値を700 〜1700mm⁴ の範囲内に設定したものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明をレーザービーム式
のプリンタに具体化した実施形態を図面に基づいて説明
する。図１は画像形成装置としてのレーザプリンタの主
要構成部品の斜視図、図２はレーザプリンタの概略側断
面図である。レーザプリンタにおける合成樹脂製の本体
ケース１は、図１に示すように、上面から露光ユニット
としてのスキャナユニット２と、トナー像形成手段とし
てのプロセスユニット３と、定着手段としての定着ユニ
ット４と、給紙ユニット５とを装着できるメインフレー
ム１ａと、該メインフレーム１ａの四周（前後及び左右
両側）外面を覆うメインカバー体１ｂとからなり、メイ
ンフレーム１ａとメインカバー体１ｂとを、一体的に射
出成形等により形成したものである。

【００１２】そして、駆動モータとギヤ列を含む駆動系
ユニット６は、メインカバー体１ｂの図１の左側内面と
それに近接するメインフレーム１ａの左側との間の収納
凹所１ｄ内に本体ケース１の下方から挿入して装着固定
する。さらに、前記メインフレーム１ａ及びメインカバ
ー体１ｂの上面を覆うための合成樹脂製の本体カバーと
してのトップカバー７には、前記メインフレーム１ａの
右側に上向きに突出する操作パネル部１ｃを貫通させる
孔７ａと、前記給紙ユニット５の基部を貫通させるため
の孔７ｂとが穿設されている。排紙トレイ８の基部は前
記トップカバー７の前端の左右両側に突設したブラケッ
ト９、９（図１で一方のみ示す）に上下回動可能に装着
されており、不使用の場合には、排紙トレイ８をトップ
カバー７の上面側に折り畳んで覆うことができる構成で
ある。

【００１３】積層された状態で給紙ユニット５における
フィダー部ケース５ａ内にセットされた用紙Ｐの先端側
は、フィダー部ケース５ａ内の付勢ばね１０ａ付き支持
板１０にて給紙ローラ１１に向かって押圧され、上記駆
動系ユニット６から動力伝達されて回転する給紙ローラ
１１と分離パッド１２とによって１枚ずつ分離される。
分離された用紙Ｐは、上下一対のレジストローラ１３，
１４にてプロセスユニット３に給送され、このプロセス
ユニット３で表面にトナーにより画像を形成された用紙
Ｐは、後に詳述する定着ユニット４の加熱ローラ１５と
押圧ローラ１６とにて画像が固定された後、定着ユニッ
トケース内における下流側に配置された排紙ローラ１７
とピンチローラ１８とからなる排紙部を介して排紙トレ
イ８に排出される。

【００１４】本体ケース１における上面開放箱体状のメ
インフレーム１ａの平面視ほぼ中央部に配置するプロセ
スユニット３の下方の部位には、スキャナユニット２の
上支持板２ａが、前記メインフレーム１ａの底板部の上
面側に一体的に形成したステー部にビス等にて固定され
る。そして、露光ユニットとしてのスキャナユニット２
には、合成樹脂製の上支持板２ａの下面側に、レーザ発
光部、ポリゴンミラー２０、レンズ２１、反射鏡２２等
を配置し、前記上支持板２ａに感光体ドラム２３の軸線
に沿って延びるように穿設された横長スキャナ孔を覆う
硝子板２４を通過してプロセスユニット３における感光
体ドラム２３の外周面にレーザービームを照射して露光
するように構成されている。

【００１５】図２に示すように、前記プロセスユニット
３は、前記感光体ドラム２３とその上面に当接した転写
ローラ２５、感光体ドラム２３の下方に配置したスコロ
トロン型等の帯電器２６、給紙方向において感光体ドラ
ム２３よりも上流側に配置した現像ローラ２７及び供給
ローラ２８を有する現像装置、さらにその上流側に配置
した現像剤（トナー）供給部すなわち着脱可能なトナー
カートリッジ２９、また感光体ドラム２３よりも下流側
に配置したクリーニングローラ３０等から成っている。
感光体ドラム２３の外周面は、帯電器２６にて形成され
た帯電層に前記スキャナユニット２からレーザービーム
を走査することによって静電潜像が形成される。前記ト
ナーカートリッジ２９内の現像剤（トナー）は、攪拌体
３１にて攪拌されて放出されたのち、供給ローラ２８を
介して現像ローラ２７の外周面に担持され、ブレード３
２によってトナー層厚さが規制される。感光体ドラム２
３の静電潜像は、現像ローラ２７から現像剤が付着する
ことによって顕像化され、転写ローラ２５と感光体ドラ
ム２３の間を通る用紙Ｐに転写される。そして、感光体
ドラム２３上に残ったトナーはクリーニングローラ３０
で一時的に回収された後、所定のタイミングで感光体ド
ラム２３上に戻され、現像ローラ２７によりプロセスユ
ニット３内に回収される。

【００１６】なお、スキャナユニット２の上支持板２ａ
には、上向きに突出するトナーセンサ３３を設け、発光
部と受光部との対からなるトナーセンサ３３がプロセス
ユニット３におけるトナーカートリッジ２４の下面凹所
内に臨んで、トナーカートリッジ２９内のトナーの有無
を検出できるようになっている。プロセスユニット３
は、合成樹脂製のケース３４に組み込むことにてカート
リッジ化されており、このカートリッジ化したプロセス
ユニット３は、前記メインフレーム１ａに着脱可能に装
着される。

【００１７】メインフレーム１ａの前部位とメインカバ
ー体１ｂの前部位との連設部下面側には、冷却フアン３
５を収納するための収納部３６と、用紙Ｐの通過方向と
直交する左右方向に延びる通風ダクト３７とが連通して
形成される。そして、通風ダクト３７の上面板部３７ａ
を断面下向きＶ字状に形成し、この上面板部３７ａが前
記プロセスユニット３と定着ユニット４との間に位置さ
せて、定着ユニット４における加熱ローラ１５から発生
する熱がプロセスユニット３側に直接伝達しないように
遮断される。また、冷却フアン３５で発生した冷却風は
通風ダクト３７内を通って、メインフレーム１ａの一側
下面を伝い後部の電源部３９（図２参照）及び前記駆動
系ユニット６の駆動モータ（図示せず）を冷却する一
方、前記上面板部３７ａのうちプロセスユニット３側に
開口した複数箇所のスリット孔３８から吹き出し、該冷
却風は、プロセスユニット３と定着ユニット４の間を通
過して上昇し、トップカバー７に複数穿設した排気孔４
０から装置外に排出されるように構成すると、後述する
定着ユニット４から出る蒸気をプロセスユニット３の方
向（給紙ユニット５方向）に向かわせないようにするエ
アカーテンの機能も発揮できるのである。

【００１８】次に、図３、図５〜図１２を参照しなが
ら、定着手段としての定着ユニット４の詳細な構造につ
いて説明する。定着ユニット４における耐熱性合成樹脂
製のケースは、上ケース４１と下ケース４２とに分離さ
れ、この両ケース４１，４２の左右両側部位の係合爪
（図示せず）の箇所で係脱自在に合わせ装着されてい
る。

【００１９】上ケース４１の下面側には、芯金５０に軟
質の耐熱性ゴム等の弾性体層５１を被覆した押圧ローラ
１６の左右両端軸５２，５２を、それぞれ付勢バネ５３
及び上ケース４１の左右両側の装着孔５５に対して上下
移動可能で且つ落下不能な合成樹脂製の軸受５４を介し
て支持され、押圧ローラ１６の円周面下側が加熱ローラ
１５の円周面上側に常時押圧付勢されている（図７〜図
９参照）。

【００２０】下ケース４２には、用紙Ｐの搬送上流側
に、内径部に細筒状のハロゲンランプ４３を内装したア
ルミニューム等の良熱伝導性の金属筒状の加熱ローラ１
５は、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエ
ーテルケトン）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＦ
Ａ，ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレン
サルファィド）等の合成樹脂製のリング状等の軸受４
４，４４を介して回転自在に軸支され、搬送下流側に排
紙ローラ（上側ローラ）１７及びピンチローラ（下側ロ
ーラ）１８とからなる排紙ローラ対がそれぞれ回転自在
に軸支されている。

【００２１】また、前記駆動系ユニット６の伝動下流側
の伝動歯車（図示せず）から、加熱ローラ１５の一側に
被嵌係合した合成樹脂製の駆動ギヤ４５に動力伝達さ
れ、２つの中間歯車４７（図５で一方のみ示す）を介し
て前記排紙ローラ１７に取付けられた従動歯車４６に伝
達され、加熱ローラ１５と排紙ローラ１７とは同期して
回転駆動される。この場合、前記駆動ギヤ４５は耐熱性
を有し且つ高強度であり、且つ熱伝導率が金属より低い
値の熱可塑性合成樹脂材料、例えば、ＰＰＳ（ポリフェ
ニレンサルファィド：融点約２８０℃、熱伝導率0.007
(cal/cm・sec ・℃）にて形成する。この合成樹脂にガ
ラス短繊維を混入して一体的に射出成形するなど、ガラ
ス強化複合材料にて形成することが好ましい。

【００２２】そして、図１３に示すように、加熱ローラ
１５の一端部１５ａに駆動ギヤ４５の嵌合部である内径
部４ａを温度上昇時であってもすきまばめ状態を保持す
るために被嵌係合するに際して、常温状態（例えば２０
℃）での駆動ギヤ４５の内径部４５ａの直径Ｄ１を、加
熱ローラ１５の使用温度上限のとき（例えば２００℃）
での加熱ローラ１５の一端部１５ａの外径寸法Ｄ２にほ
ぼ等しくなるように形成する。その後、加熱ローラ１５
及び駆動ギヤ４５の嵌合部、即ち前記一端部１５ａ及び
内径部４５ａの表面粗さを十点平均粗さで3.2 Ｚ以下に
なるように製作するものである。

【００２３】このように、加熱ローラ１５と駆動ギヤ４
５との嵌合部の直径関係を温度上昇時であってもすきま
ばめ状態を保持するように設定しておけば、熱伝導率が
低くて温度上昇速度の遅い駆動ギヤ４５の内径部４５ａ
と加熱ローラ１５の一端部（嵌合部１５ａとに嵌めあい
による熱応力が発生しない。特に、常温状態での駆動ギ
ヤ４５の内径部４５ａの直径Ｄ１を、加熱ローラ１５の
使用温度上限のときでの加熱ローラ１５の一端部１５ａ
の外径寸法Ｄ２にほぼ等しくなるように設定しておけ
ば、使用温度上限まで温度上昇しても確実にすきまばめ
状態を保持でき、熱応力の繰り返しによる疲労破壊が発
生しないから、加熱ローラ１５及び駆動ギヤ４５の耐久
性を向上させることができる。

【００２４】そして、加熱ローラ１５と駆動ギヤ４５と
の嵌合部に隙間がある場合、加熱定着作業時に、駆動ギ
ヤ４５側からの回転駆動時に相互の触れ合いにてがたつ
き音が発生し易いが、図１４に示すように、前記嵌合部
の表面粗さを十点平均粗さで3.2 Ｚ以下になるように滑
らかに形成すれば、がたつき音の発生を無くすることが
できる。特に、加熱ローラ１５の肉厚が薄い場合、加熱
ローラ１５全体が前記がたつきの振動にて共振して異常
音を発するとうい不都合を回避できるのである。

【００２５】なお、実施例では加熱ローラ１５はアルミ
ニューム製管材料のダイ引き抜き成形又は押出成形であ
るので、全長にわたって同じ外径寸法Ｄ２となる。ま
た、内径部のハロゲンランプ４３からの熱が加熱ローラ
１５の外周面まで迅速に到達してプリンタの開始時に迅
速に使用温度まで温度上昇するように、加熱ローラ１５
の外径を16mm〜20mmの範囲に設定し、且つ肉厚を薄くす
るため断面二次モーメント値を700mm⁴〜1700mm⁴ の範囲
に設定した。これにより、前記温度上昇速度を早めると
共に、クラウンを持たない押圧ローラ１６からの加圧力
にて加熱ローラ１５が逆クラウンになるように構成でき
るものである。

【００２６】また、加熱ローラ１５の一端部１５ａに
は、先端開放状の係合溝１５ｂを切欠き形成し、該係合
溝１５ｂに駆動ギヤ４５の嵌合内径部４５ａに内向き突
設した係止キー部４５ｂを係止させて回り不能に嵌合係
止する。さらに、前記駆動ギヤ４５との嵌合部より中央
側に止着した針金状の止めピン８３により前記リング状
軸受４４の被嵌箇所を隔てるようにしている。

【００２７】なお、排紙ローラ１７はその支軸部１７ａ
と一体的に成形されたものであり、他方、複数のピンチ
ローラ１８はコイルバネ製の軸４８にて弾性的に且つ回
転自在に支持されている。また、図１０及び図１１に示
すように、ゴム製の各ピンチローラ１８の一側を太径に
してその外周部に多数形成された切り溝４９にて、排紙
される用紙Ｐの後端縁を引っ掛けて跳ね出すことによ
り、ピンチローラ１８は排紙ローラ１７とによる用紙Ｐ
後端縁の挟持を解除し、排紙を円滑にする。

【００２８】そして、前記加熱ローラ１５と押圧ローラ
１６とからなる定着部と、その下流側の排紙ローラ１７
とピンチローラ１８とからなる排紙部との間の搬送経路
７０の少なくとも上側空間を狭めるため、上ケース４１
のうちの中途部の上側壁体の下面側を搬送経路７０の上
側に接近させるように、上ケース４１のうちの中途部の
上側壁体を、図３、図５、図６、図１０及び図１１に示
すように、下向き凸状に湾曲形成し、加熱定着の作業時
に加熱ローラ１５から出る熱で加熱される空気や、用紙
Ｐから発生する蒸気が溜まる定着ユニットケースのうち
の搬送経路７０の上側空間体積を少なくして、搬送経路
７０を通過する用紙Ｐが前記空間内の高温多湿の雰囲気
に晒されるのを防止して、用紙Ｐがふやけたり、余分の
水蒸気を再度吸収することがなくなり、排紙される用紙
Ｐが排紙により冷却された時にカールする等の発生も無
くなるのである。

【００２９】また、前記下向き凸状部のうち、ほぼ垂直
方向の壁体４１ａを、前記定着部の上側位置の押圧ロー
ラ１６の外周面に接近させるように形成して、高温多湿
の空気が溜まるべき空間の体積を押圧ローラ１６の外周
部分において極力少なくする。さらに、前記押圧ローラ
１６の外周面に近い側のほぼ垂直方向の壁体４１ａのう
ち上部寄り部位には、前記定着部で発生する蒸気を外に
逃がすための蒸気逃がし孔７１を用紙Ｐの幅方向に沿っ
て複数穿設するものである。

【００３０】また、前記トップカバー７にも、前記蒸気
逃がし孔７１から出た蒸気をプリンタ装置外に排出する
ための排出孔７２を用紙Ｐの幅方向に沿って複数（多
数）穿設する（図２及び図３を参照）。このように構成
すれば、定着ユニット４の定着部で発生した蒸気は、上
昇気流に乗って前記壁体４１ａの蒸気逃がし孔７１から
定着ユニット４外に直ちに排気され、次いで排出孔７２
から装置外に排出できるので、定着ユニット４のケース
内に蒸気が溜まらず、且つ上ケース４１内面にも結露し
ないので、定着部から搬送経路７０を通過して排紙部に
至る用紙Ｐに余分の水分を再吸収させたり、水滴が用紙
Ｐの表面に落ちて濡れる等の不都合を無くすることがで
きる。

【００３１】なお、図示実施例では、前記上ケース４１
の中途部の下向き凸状部を水滴溜部７３としたものであ
り、他方、トップカバー７の下面のうち前記水滴溜部７
３のほぼ上方にて左右長手のガイドリブ７４，７４を下
向き突出するように設けて（図３参照）、トップカバー
７の下面に結露して水滴となったものが当該トップカバ
ー７の下面に沿って流れても、ガイドリブ７４の箇所で
遮られて排紙側に垂れ落ちず、水滴溜部７３の箇所に水
滴が確実に落下して溜めるように導くことができる。

【００３２】さらに他の実施例としては、図３に示すよ
うに、排紙トレイ８の広幅面に用紙Ｐの幅方向に沿って
長い排気孔７５を開口しておく。このように構成すれ
ば、排紙トレイ８をトップカバー７の上方を覆うように
して画像形成して排紙させるときにも、排紙トレイ８と
トップカバー７との空間に蒸気が溜まることを防止でき
るのである。

【００３３】さらに図３に示すように、プロセスユニッ
ト３のケース３４の上方位置、つまり給紙ユニット５よ
りも用紙搬送下流側にて、トップカバー７の下面にスポ
ンジ材等の吸湿部材７６を広い範囲にわたり、もしくは
用紙Ｐの幅方向に長く、且つ用紙Ｐの搬送方向に適宜幅
寸法にわたって配置すれば、トップカバー７の下面を伝
って給紙ユニット５方向に向かう蒸気をスポンジ材等の
吸湿部材７６にて捕捉でき、給紙ユニット５から給紙さ
れる用紙Ｐの表面に水滴として落下するの防止できるの
である。

【００３４】なお、図１０及び図１１に示すように、加
熱ローラ１５の排出側に搬送ガイド部材としてのガイド
リブ８２を、用紙Ｐの幅方向に沿って適宜間隔にて複数
を配置し、この各ガイドリブ８２の上端面（ガイド面）
８２ａ，８２ｂにて排出される用紙Ｐの先端部分を摺接
支持しながら排紙ローラ１７とピンチローラ１８とから
なる排紙部に誘導する。

【００３５】次に、定着ユニット４の温度制御関係につ
いて説明すると、図７及び図１０に示すように、下ケー
ス４２の左右ほぼ中央部位にネジ止めされたソケット６
０から延びる金属製弾性支持体６１に装着されたサーミ
スタ（温度センサ手段）６２を加熱ローラ１５の外周面
に当接させ、当該加熱ローラ１５の周面の温度を感知
し、図示しない制御コントローラに信号を送り、加熱ロ
ーラ１５の温度を通常の使用温度に保持するように制御
している。

【００３６】他方、図７、図１１、図１２（ａ）及び図
１２（ｂ）に示すように、下ケース４２の内面の一側部
寄りには、安全基準を満足する所定の沿面距離を隔て、
且つ加熱ローラ１５の過熱状態に迅速に反応できるよう
に温度ヒューズ６４を配置するため、電気絶縁部材とし
ての耐熱性を有する合成樹脂製、または、セラミック製
等のカバー体６３を温度ヒューズ６４の長さ及び太さよ
り大きい寸法に形成し、該カバー体６３の集熱面（表
面）６３ａを加熱ローラ１５の外周面（円周面）にほぼ
沿うように凹湾曲状に形成し、該集熱面６３ａを前記加
熱ローラ１５の外周面に近接させて対向配置すべく、下
ケース４２の内面であって押圧ローラ１６による加熱ロ
ーラ１５への加圧方向と反対側である加熱ローラ１５の
下面側に一体的に突設した左右一対の支持部６９，６９
にカバー体６３を載置する。また、カバー体６３の裏面
側には，当該裏面側に一体的に突設した一対の把持爪６
５を介して温度ヒューズ６４を固定装着する。

【００３７】この場合、前記カバー体６３の集熱面６３
ａを加熱ローラ１５の外周面との隙間寸法を0.5mm のご
とく極めて接近させても、加熱ローラ１５の外周面から
電気絶縁部材であるカバー体６３の表面に沿って温度ヒ
ューズ６４やその左右両端に接続したリード線６４ａ，
６４ｂの表面迄の距離（沿面距離を４mm以上になるよう
にカバー体６３の大きさを設定するものである。

【００３８】そして、前記温度ヒューズ６４の左右両端
に接続したリード線６４ａ，６４ｂを、下ケース４２に
設けた台部６６に外部端子（金属片）６７ａ，６７ｂ及
び止めビス６８，６８を介して固定し（図１０、図１２
（ａ）及び図１２（ｂ）参照）、一方の外部端子６７ａ
を前記ハロゲンランプ４３への一方の端子４３ａに接続
し、他方の外部端子６７ｂを前記電源部（一次回路）３
９に接続する一方、ハロゲンランプ４３の他方の端子４
３ｂを電源部３９に接続するというように、電源部３９
から前記ハロゲンランプ４３への電源供給回路に温度ヒ
ューズ６４を直列接続させる（図７参照）。

【００３９】このように構成すれば、何らかの原因で加
熱ローラ１５が異常高温となると、当該加熱ローラ１５
の左右両端の耐熱性熱可塑性合成樹脂製〔実施例では、
ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファィド：融点約２８０
℃、熱伝導率0.007(cal/cm・sec ・℃）〕のリング状等
の軸受４４，４４が軟化もしくは溶け始める。そして、
この加熱ローラ１５は、前述するように押圧ローラ１６
にて常時加圧されているから、その加圧力にて加熱ロー
ラ１５はカバー体６３の集熱面６３ａに接近し、ついに
は加熱ローラ１５の円周面とカバー体の集熱面６３ａと
が当接し、加熱ローラ１５からの熱がカバー体６３の内
部を熱伝導し、温度ヒューズ６４に速やかに伝わり、当
該温度ヒューズ６４を溶断し、電源部３９からハロゲン
ランプ４３への電力供給を迅速に遮断することができる
のである。

【００４０】また、カバー体６３は電気絶縁部材である
ため、通常の使用状態では勿論のこと、前記加熱ローラ
１５が加圧力にてカバー体６３の表面に当接しても、電
力供給の遮断前では、金属製の加熱ローラ１５と温度ヒ
ューズ６４とが電気的に接触せず、電気的短絡事故を発
生させない。さらに、カバー体６３の集熱面６３ａを加
熱ローラ１５の円周面にほぼ沿うよに広い面積に形成し
ておけば、異常過熱時に加熱ローラ１５からカバー体６
３を介して温度ヒューズ６４に熱伝導する効率を向上さ
せ、当該温度ヒューズ６４を一層迅速に溶断させること
ができるのである。

【００４１】そして、前記実施例のように、異常過熱時
に加熱ローラ１５が加圧方向と反対側に移動できるよう
に軸支され、そのとき、加熱ローラ１５の円周面がカバ
ー体６３の集熱面６３ａに当接するように構成しておけ
ば、温度ヒューズ６４の迅速な溶断効果を実現すること
ができる。なお、本発明におけるトナー像形成手段は、
前記感光体ドラム２３からのトナー像の転写するものの
他、電極アレイにおける用紙搬送方向と交叉する方向に
多数の開口部と対峙させて背面電極を配置し、前記開口
部と背面電極との間を通過させる被記録媒体の表面に、
画像データに基づいて前記各開口部に関連させたアパチ
ャ電極体への電圧印加にて選択的にトナーを開口部を介
して直接的に移動させてトナー像を形成するタイプのも
の等がある。

【００４２】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１に記載
した発明の画像形成装置における定着装置は、トナー像
形成手段にて用紙等の被記録媒体に形成されたトナー像
を加熱定着する加熱ローラと押圧ローラとを備えた画像
形成装置における定着装置において、内径部にハロゲン
ランプ等の加熱体を内装した薄肉円筒状の加熱ローラの
一端部に、駆動ギヤをすきまばめ状態にて被嵌係合し、
且つ加熱ローラ及び駆動ギヤの嵌合部の表面粗さを3.2
Ｚ以下にしたものである。

【００４３】このように、加熱ローラと駆動ギヤとの嵌
合部の直径関係を温度上昇時であってもすきまばめ状態
を保持するように設定しておけば、駆動ギヤと加熱ロー
ラとに温度上昇速度の違いがあっても、加熱ローラと駆
動ギヤとの嵌合部に嵌めあいによる熱応力が発生しな
い。従って、熱応力の繰り返しによる疲労破壊が発生し
ないから、加熱ローラ及び駆動ギヤの耐久性を向上させ
ることができる。

【００４４】しかも、加熱ローラと駆動ギヤとの嵌合部
に隙間がある場合、加熱定着作業時に、駆動ギヤ側から
の回転駆動時に相互の触れ合いにてがたつき音が発生し
易いが、前記嵌合部の表面粗さを十点平均粗さで3.2 Ｚ
以下になるように滑らかに形成すれば、がたつき音の発
生を無くすることができるという効果を奏するのであ
る。

【００４５】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の画像形成装置における定着装置において、前記
加熱ローラをアルミ等の熱伝導率の高い金属にて形成
し、駆動ギヤを前記加熱ローラの熱伝導率よりも低く且
つ耐熱性を有する合成樹脂材料にて形成したものであ
る。このように構成すれば、加熱ローラからの熱が駆動
ギヤを介して定着ユニットの他の部品に伝達し難くくな
り、耐熱性を有する高価な部品を駆動ギヤのみで済ます
ことができるから、定着ユニットの製造コストが廉価に
できる。そして、加熱ローラと駆動ギヤとの嵌合部が前
記のようなすきまばめ状態を保持できるから、熱伝導率
の低い、従って温度上昇速度の遅い駆動ギヤであっも、
加熱ローラの嵌合部との間に、熱応力の繰り返しによる
熱疲労が発生しないという効果を奏すると共に、異常音
の発生もないのである。

【００４６】さらに、請求項３に記載の発明は、請求項
１または請求項２に記載の画像形成装置における定着装
置において、常温時の前記駆動ギヤの嵌合部の内径を、
使用温度上限時の前記加熱ローラの外径にほぼ等しくな
るように設定すれば、温度上昇中に駆動ギヤの嵌合部の
直径の拡大速度が少なくも、加熱ローラの嵌合部の外径
は嵌合部の直径より小径であり、両者が使用温度上限ま
で温度上昇しても、嵌合部でしまりばめとならず、確実
にすきまばめ状態を保持でき、熱応力の繰り返しによる
疲労破壊が発生しないから、加熱ローラ及び駆動ギヤの
耐久性を向上させることができるのである。

【００４７】そして、請求項４に記載の発明は、請求項
１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置における
定着装置において、前記加熱ローラの外径を16mm〜20mm
の範囲に設定し、且つ加熱ローラの断面二次モーメント
値を700 〜1700mm⁴ の範囲内に設定したものであり、前
記各発明の作用・効果に加えて、加熱ローラの肉厚が薄
いから、常温から加熱定着の使用温度までの上昇速度を
速めることができて、画像形成作業を迅速にできるとい
う効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザプリンタの主要部品の斜視図である。

【図２】レーザプリンタの概略断面図である。

【図３】定着ユニットの要部側断面図である。

【図４】図１のIV−IV線矢視断面図である。

【図５】定着ユニットの一部切欠き平面図である。

【図６】図５のVI−VI線矢視断面図である。

【図７】図５のVII −VII 矢視断面図である。

【図８】押圧ローラの押圧手段の要部拡大断面図であ
る。

【図９】図８のIX−IX線矢視断面図である。

【図１０】図５のＸ−Ｘ線矢視拡大断面図である。

【図１１】図５のXI−XI線矢視拡大断面図である。

【図１２】（ａ）は温度ヒューズの取付け部位の拡大平
面図、（ｂ）は温度ヒューズの取付け部位の拡大断面図
である。

【図１３】加熱ローラと駆動ギヤとの嵌合部の関係示す
断面図である。

【図１４】加熱ローラと駆動ギヤとの嵌合部の表面粗さ
と騒音との関係示す断面図である。

【符号の説明】

Ｐ 用紙 ４ 定着ユニット １５ 加熱ローラ １５ａ 一端部 １６ 押圧ローラ １７ 排紙ローラ １８ ピンチローラ ３９ 電源部 ４１ 上ケース ４２ 下ケース ４３ ハロゲンランプ ４５ 駆動ギヤ ４５ａ 内径部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー像形成手段にて用紙等の被記録媒
   体に形成されたトナー像を加熱定着する加熱ローラと押
   圧ローラとを備えた画像形成装置における定着装置にお
   いて、内径部にハロゲンランプ等の加熱体を内装した薄
   肉円筒状の加熱ローラの一端部に、駆動ギヤを温度上昇
   時であってもすきまばめ状態を保持するように被嵌係合
   し、且つ加熱ローラ及び駆動ギヤの嵌合部の表面粗さを
   3.2 Ｚ以下にしたことを特徴とする画像形成装置におけ
   る定着装置。
2. 【請求項２】 前記加熱ローラをアルミ等の熱伝導率の
   高い金属にて形成し、駆動ギヤを前記加熱ローラの熱伝
   導率よりも低く且つ耐熱性を有する合成樹脂材料にて形
   成したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置
   における定着装置。
3. 【請求項３】 常温時の前記駆動ギヤの嵌合部の内径
   を、使用温度上限時の前記加熱ローラの外径にほぼ等し
   くなるように設定したことを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の画像形成装置における定着装置。
4. 【請求項４】 前記加熱ローラの外径を16mm〜20mmの範
   囲に設定し、且つ加熱ローラの断面二次モーメント値を
   700 〜1700mm⁴ の範囲内に設定したことを特徴とする請
   求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置に
   おける定着装置。