(57)【要約】【課題】  ヒートローラの軸線方向の両端部の外周面に軸受を接触させてヒートローラを回転可能に支持する定着装置において、記録紙を加熱する加熱領域の各端部における表面温度の低下を低減する。【解決手段】  フィルム状ヒータ３３によりその表面が加熱される第１円筒体３１ａと、一対のベアリング５６が接触して回転可能に支持される第２円筒体３８ａとが、断熱特性を持つ連結部材３９ａにより連結される。このため、第２円筒体３８ａの回転が第１円筒体３１ａに伝わってヒートローラ５２ａが軸線Ｌ１まわりに回転するとともに、第１円筒体３１ａの外周面から第２円筒体３８ａ及びこれに接したベアリング５６への熱の移動が妨げられる。【選択図】  図１
2010250021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録紙上のトナー画像を溶融して定着させる定着装置であって、
軸線に沿って延び且つ該軸線まわりに回転するヒートローラと、
該ヒートローラの軸線方向両端部の外周面にそれぞれ接触するとともに前記ヒートローラを回転可能に支持する一対の軸受と、を備え、
前記ヒートローラが、前記軸線方向において通紙される記録紙の最大幅以上の幅を有する第１円筒体と、該第１円筒体の少なくとも外周面を加熱するための加熱源と、前記軸線方向において前記第１円筒体の各端面よりも外側に延び且つ前記一対の軸受が外周面に接触することにより支持される第２円筒体と、前記第１円筒体を前記第２円筒体に対して相対回転不能に連結し且つ断熱特性を持つ連結部材と、を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置であって、
前記加熱源は、電気絶縁層と、複数本の線から成るパターン形状を有するように前記電気絶縁層の一方面に形成されるとともに電圧印加により発熱する発熱層と、前記電気絶縁層の他方面に面状に形成される伝熱層と、を有する面状発熱体であり、
該面状発熱体は、前記伝熱層が外周側に位置するように、前記第１円筒体の外周面上に巻付固定されることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の定着装置であって、
前記第２円筒体及び前記連結部材はそれぞれ２つあり、
前記連結部材は、円盤状の鍔部と、該鍔部の一方面から張り出した円柱状又は円筒状の第１張出部と、前記鍔部の他方面から張り出した円柱状又は円筒状の第２張出部と、を含み、
前記各連結部材の第１張出部が前記第１円筒体の各端部に前記軸線方向外側から回り止め状態で内挿され、前記各第２円筒体が前記各連結部材の第２張出部に前記軸線方向外側から回り止め状態で外挿され、
前記一対の軸受のそれぞれが、前記２つの第２円筒体のそれぞれの外周面に接触することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３に記載の定着装置であって、
前記第２張出部は前記第１張出部よりも小径であり、前記第２円筒体が前記第１円筒体よりも小径である。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の定着装置であって、
前記第２円筒体及び前記連結部材はそれぞれ２つあり、
前記連結部材は、ドーナツ盤状の鍔部と該鍔部の一方面から張り出した円筒状の張出部とを含み、これにより前記連結部材には前記軸線に添う軸孔が画定されており、
前記各連結部材の張出部が前記第１円筒体の各端部に前記軸線方向外側から回り止め状態で内挿され、前記各第２円筒体が前記各連結部材の軸孔に前記軸線方向外側から回り止め状態で内挿され、
前記一対の軸受のそれぞれが、前記２つの第２円筒体のそれぞれの外周面に接触することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の定着装置であって、
前記第２円筒体及び前記連結部材はそれぞれ２つあり、
前記連結部材は円筒形状であって、前記軸線に平行な軸孔を持ち、前記第１円筒体の各端部に前記軸線方向外側から回り止め状態で内挿され、
前記各第２円筒体は、前記各連結部材の孔に前記軸線方向外側から回り止め状態で内挿され、
前記一対の軸受のそれぞれが、前記２つの第２円筒体のそれぞれの外周面に接触することを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項６に記載の定着装置であって、
前記第１円筒体の各端部に内挿される連結部材は２つ以上あって、該２つ以上の連結部材は前記軸線方向に相互に間隔を空けた状態で設けられることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の定着装置であって、
前記連結部が断熱特性を持つ樹脂により一体形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項８に記載の定着装置であって、
前記樹脂が、ポリフェニレンサルファイド樹脂であることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の定着装置であって、
前記連結部材は、前記第１円筒体の内径よりも僅かに大きい外径及び前記第２円筒体の外径よりも僅かに小さい内径を有し且つ弾発特性を有する円筒体であって、前記第１円筒体内に内挿されており、
前記第２円筒体は、前記軸線方向において前記第１円筒体よりも長い1本の円筒体であり、該第２円筒体は、その各端部が前記第１円筒体の各端部よりも軸線方向において外側に飛び出して前記連結部材に内挿されており、
前記連結部材の弾発力により、前記第１円筒体と前記第２円筒体とが相対回転不能に連結されることを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の定着装置であって、
前記連結部材が、発泡シリコーンゴム製であることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録紙上のトナー画像を溶融して定着させる定着装置に関し、特に、軸線に沿って延び且つこの軸線まわりに回転するヒートローラと、このヒートローラの軸線方向両端部の外周面にそれぞれ接触するとともに前記ヒートローラを回転可能に支持する一対の軸受と、を備えた定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、ヒートローラ２と一対の軸受４，５を備えた前記既存の定着装置１を示す図であり、特に加熱源としての面状発熱体１０が円筒体３の外周面に巻き付け固定された構成を示す。なお、ヒートローラの外周面に一対の軸受を接触させた構成を持つ定着装置の一例が特許文献１（特開２００８−１１１９８３号公報）に開示され、面状発熱体を備えた定着装置の一例が特許文献２（特開２００８−１１２０５２号公報）に開示されている。
【０００３】
図１０に示すヒートローラ２は長尺の円筒体３を有し、この円筒体３の軸線方向（図１０の左右方向）中央の加熱領域（記録紙が通過する領域）のみに面状発熱体１０が巻き付け固定される。円筒体３の面状発熱体１０が巻かれていない各端部の支持領域にそれぞれ軸受４，５が外周から接触し、こうしてヒートローラ２が軸線まわりに回転可能に支持される。さらに、円筒体３の一方端部の支持領域に、平歯車６がキー７により回り止めされ且つ一対のＥ−リング８，９により抜け止めされた状態で取り付けられ、この平歯車６に回転駆動力が伝えられてヒートローラ２が軸線まわりに回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１１９８３号公報
【特許文献２】特開２００８−１１２０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１０のヒートローラ２では、面状発熱体１０の外周面に記録紙が接触するのでその外周面を効率良く加熱することが要求されるが、円筒体３に熱が奪われることは不可避である。特に加熱領域の各端部では、二点鎖線矢印で示すように、面状発熱体１０で発生した熱が円筒体３の支持領域に伝導され、さらに支持領域において熱が軸受４，５や平歯車６などの周辺部品に伝達される。このため、図１０のヒートローラ２の表面温度特性のグラフに示されるように、加熱領域において各端部の表面温度が中央部の表面温度よりも低下してしまい、記録紙の幅方向においてトナー画像の定着ムラが生じるという課題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、ヒートローラの軸線方向の両端部の外周面に軸受を接触させてヒートローラを回転可能に支持する定着装置において、記録紙を加熱する加熱領域の各端部における表面温度の低下を低減した定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は記録紙上のトナー画像を溶融して定着させる定着装置であって、その好ましい態様は、軸線に沿って延び且つ軸線まわりに回転するヒートローラと、ヒートローラの軸線方向両端部の外周面にそれぞれ接触するとともにヒートローラを回転可能に支持する一対の軸受と、を備える。ヒートローラは、軸線方向において通紙される記録紙の最大幅以上の幅を有する第１円筒体と、第１円筒体の少なくとも外周面を加熱するための加熱源と、軸線方向において第１円筒体の各端面よりも外側に延び且つ一対の軸受が外周面に接触することにより支持される第２円筒体と、第１円筒体を第２円筒体に対して相対回転不能に連結し且つ断熱特性を持つ連結部材と、を有する。
【０００８】
前述の好ましい態様によれば、加熱源によりその表面が加熱される第１円筒体と、一対の軸受が接触して回転可能に支持される第２円筒体とが、断熱特性を持つ連結部材により連結される。このため、第２円筒体の回転が第１円筒体に伝わってヒートローラが軸線まわりに回転するとともに、第１円筒体の外周面から第２円筒体及びこれに接した軸受への熱の移動が妨げられる。したがって、第１円筒体の外周面の加熱領域において、各端部の表面温度が中央部に比べて大きく低下せず、記録紙幅方向においてトナー画像の定着ムラを抑えることができる。
【０００９】
本発明のさらに好ましい態様の定着装置では、加熱源が面状発熱体である。この面状発熱体は、電気絶縁層と、複数本の線から成るパターン形状を有するように電気絶縁層の一方面に形成されるとともに電圧印加により発熱する発熱層と、電気絶縁層の他方面に面状に形成される伝熱層と、を有する。そして、面状発熱体は、伝熱層が外周側に位置するように、第１円筒体の外周面上に巻付固定される。
【００１０】
前述のさらに好ましい態様によれば、加熱源が、第１円筒体の外周面上に巻付固定された面状発熱体であるから、面状発熱体で発生した熱が効率よく記録紙に移動する。そして、面状発熱体で発生した熱がたとえ第１円筒体に移動したとしても、断熱特性を持つ連結部材によって第２円筒体及び軸受まで移動することが妨げられているので、ヒートローラの外周面の加熱領域（面状発熱体の配設領域）において表面温度が均一となり、定着ムラを抑えられる。
【００１１】
本発明のさらに好ましい態様の定着装置では、第２円筒体及び連結部材はそれぞれ２つある。連結部材は、円盤状の鍔部と、この鍔部の一方面から張り出した円柱状又は円筒状の第１張出部と、鍔部の他方面から張り出した円柱状又は円筒状の第２張出部とを含む。各連結部材の第１張出部が第１円筒体の各端部に軸線方向外側から回り止め状態で内挿される。各第２円筒体が各連結部材の第２張出部に軸線方向外側から回り止め状態で外挿される。一対の軸受のそれぞれが、２つの第２円筒体のそれぞれの外周面に接触する。
【００１２】
前述のさらに好ましい態様によれば、連結部材の第１張出部に第１円筒体が相対回転不能に取り付けられ、第２張出部に第２円筒体が相対回転不能に取り付けられて、第１円筒体と第２円筒体の端部同士が連結されるが、連結部材の鍔部により第１円筒体の端面と第２円筒体の端面とが直接に接しない。したがって、第１円筒体から第２円筒体への熱の移動が断熱特性を持つ連結部材を介してのみになるので、ヒートローラの加熱領域の表面温度が軸線方向において均一に維持される。
【００１３】
本発明のさらに好ましい態様の定着装置では、前記第２張出部は前記第１張出部よりも小径であり、前記第２円筒体が前記第１円筒体よりも小径である。
【００１４】
前述のさらに好ましい態様によれば、第２円筒体を小径としたことにより、その剛性を高くすることができ、ヒートローラを回転させる際の負荷トルクが小さくなる。
【００１５】
本発明のさらに好ましい態様の定着装置では、第２円筒体及び連結部材はそれぞれ２つある。連結部材は、ドーナツ盤状の鍔部と鍔部の一方面から張り出した円筒状の張出部とを含み、これにより連結部材内に軸線に添う軸孔が画定される。各連結部材の張出部が第１円筒体の各端部に軸線方向外側から回り止め状態で内挿され、各第２円筒体が各連結部材の軸孔に軸線方向外側から回り止め状態で内挿される。一対の軸受のそれぞれが、２つの第２円筒体のそれぞれの外周面に接触する。
【００１６】
前述のさらに好ましい態様によれば、連結部材の張出部が第１円筒体に内挿され、且つ連結部材の軸孔に第２円筒体が挿通されるから、第１円筒体と第２円筒体とが直接に接しないとともに、第２円筒体を小径にしてその剛性を高くすることができる。その結果、第１円筒体から第２円筒体への熱の移動が断熱特性を持つ連結部材を介してのみになるので、ヒートローラの加熱領域の表面温度が軸線方向において均一に維持されるとともに、ヒートローラを回転させる際の負荷トルクが小さくなる。
【００１７】
本発明のさらに好ましい態様の定着装置では、第２円筒体及び連結部材はそれぞれ２つある。連結部材は円筒形状であって、軸線に平行な軸孔を持ち、第１円筒体の各端部に軸線方向外側から回り止め状態で内挿される。各第２円筒体は、各連結部材の孔に軸線方向外側から回り止め状態で内挿される。一対の軸受のそれぞれが、２つの第２円筒体のそれぞれの外周面に接触する。
【００１８】
前述のさらに好ましい態様によれば、連結部材が第１円筒体に内挿され、第２円筒体が連結部材の軸孔に内挿されるから、第１円筒体と第２円筒体とが直接に接しないとともに、第２円筒体を小径としてその剛性を高くすることができる。その結果、第１円筒体から第２円筒体への熱の移動が断熱特性を持つ連結部材を介してのみになるので、ヒートローラの加熱領域の表面温度が軸線方向において均一に維持されるとともに、ヒートローラを回転させる際の負荷トルクが小さくなる。
【００１９】
本発明のさらに好ましい態様の定着装置では、第１円筒体の各端部に内挿される連結部材は２つ以上あって、２つ以上の連結部材は軸線方向に相互に間隔を空けた状態で設けられる。
【００２０】
前述のさらに好ましい態様によれば、軸線方向に間隔を空けて設けられる連結部材間が空気層となるため高い断熱効果を得ることができ、より一層、第１円筒体の外周面から第２円筒体及びこれに接した軸受への熱の移動が妨げられる。
【００２１】
本発明のさらに好ましい態様では、連結部材が断熱特性を持つ樹脂により一体形成され、さらにこの樹脂がポリフェニレンサルファイド樹脂である。
【００２２】
前述のさらに好ましい態様によれば、連結部材を断熱特性の優れたポリフェニレンサルファイド樹脂により一体形成したので、製造コストを抑えることができる。
【００２３】
本発明のさらに好ましい態様では、連結部材は、第１円筒体の内径よりも僅かに大きい外径及び第２円筒体の外径よりも僅かに小さい内径を有し且つ弾発特性を有する円筒体である。この連結部材が第１円筒体内に内挿される。第２円筒体は、軸線方向において第１円筒体よりも長い１本の円筒体であり、第２円筒体は、その各端部が第１円筒体の各端部よりも軸線方向において外側に飛び出して連結部材に内挿される。そして、連結部材の弾発力により、第１円筒体と第２円筒体とが相対回転不能に連結される。そして、この連結部材の材料として、発泡シリコーンゴムが挙げられる。
【００２４】
前述の好ましい態様によれば、高い断熱特性を持つ連結部材に弾発力を持たせ、この弾発力だけで第１円筒体とその内部に挿通される第２円筒体とを相対回転不能に連結したので、回り止めのためキーや抜け止めのためのＥ−リングなどの部品を設けたり、或いはそれらを第１円筒体や第２円筒体に取り付けるための加工を施したりする必要がない。
【発明の効果】
【００２５】
前述した本発明の好ましい態様によると、第１円筒体の外周面において加熱源により加熱される加熱領域の各端部の表面温度が中央部に比べて大きく低下せず、記録紙の幅方向においてトナー画像の定着ムラが抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施例の定着装置を示す断面図である。
【図２】本発明の各実施例の定着装置が好適に備えられる画像形成装置の外観を示す斜視図である。
【図３】図２の画像形成装置の正面断面図である。
【図４】本発明の各実施例の定着装置において共通する構成のみを示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施例の定着装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施例の定着装置を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施例の定着装置を示す断面図である。
【図８】本発明の第５実施例の定着装置を示す断面図である。
【図９】本発明の第６実施例の定着装置を示す断面図である。
【図１０】図１０は、ヒートローラと一対の軸受を備えた既存の定着装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図２は、本発明の各実施例の定着装置が好適に備えられる画像形成装置の外観を示す図であり、図３が画像形成装置の正面断面図である。図４は、本発明の各実施例の定着装置において共通する構成のみを示す断面図である。
【００２８】
＜画像形成装置＞
図２の外観斜視図に示すように、画像形成装置としてのコピーファクシミリ複合機（以下、複合機）７５は、画像読取部７６、操作パネル７７、本体７８及び給紙カセット７９を備える。画像読取部７６は、フラットベッドスキャナ及びオートドキュメントフィードスキャナとして機能する。操作パネル７７は、コピー部数やファクシミリ送信先等を指示するために用いられる。本体７８は、記録媒体としての用紙に画像を形成する画像形成部等を内蔵し、通信回線を介して画像データを伝送するための図略の送受信部等を備える。給紙カセット７９は、用紙を順次供給する。
【００２９】
図３に複合機７５の正面断面図を示す。本体７８の上面にプラテンガラス８２が設けられ、このプラテンガラス８２上に読み取るべき原稿が載置される。さらに、本体７８の上方に原稿台カバー８３が設けられ、この原稿台カバー８３は閉じられた状態において原稿をプラテンガラス８２上に押し付ける。
【００３０】
原稿台カバー８３の側方に自動原稿供給装置（オートドキュメントフィーダ、ＡＤＦ）８４が設けられ、このＡＤＦ８４が原稿トレイ８５と排出トレイ８６に接続される。原稿トレイ８５は原稿台カバー８３の上部に設けられ、排出トレイ８６は原稿トレイの下方に設けられる。
【００３１】
ＡＤＦ８４の内部に、原稿トレイ８５と排出トレイ８６とを繋ぐ湾曲状の原稿搬送経路８７が構成される。この原稿搬送経路８７上に、分離ローラ８８及び複数の搬送ローラ８９が配置される。この構成において、原稿トレイ８５に重ねてセットされた原稿束から１枚の用紙が分離され、分離された用紙は原稿搬送経路８７を搬送され小プラテンのある原稿読取位置を通過した後に排出トレイ８６上に排出される。
【００３２】
本体７８の上部にスキャナユニット９０が備えられる。このスキャナユニット９０は、光源９１、反射ミラー９２，９３，９４、集光レンズ９５及び電荷結合素子（ＣＣＤ）９６を備える。光源９１がプラテンガラス８２又はＡＤＦ８４の原稿読取位置に対して光を照射し、反射ミラー９２，９３，９４が原稿からの反射光を反射させる。集光レンズ９５は反射光を収束させ、この収束光がＣＣＤ９６に入光されて結像し、これを電荷結合素子（ＣＣＤ）９６が電気信号に変換して出力する。この電気信号は適宜の変換処理後に後述の画像形成部１１に送られて印刷され、或いは前記送受信部によって他のファクシミリ装置へ通信回線を介して送信される。
【００３３】
本体７８の下部に用紙１００を供給する給紙カセット７９が備えられ、この給紙カセット７９が装置正面側（図２の紙面手前側）に引出可能である。給紙カセット７９の上方に、画像形成部１１、後述する本発明の各実施形態の定着装置５１ａ〜５１ｆ、及び排紙トレイ８０が備えられる。
【００３４】
本体７８の内部に、給紙カセット７９から排紙トレイ８０へ用紙１００を搬送するための搬送路２４が形成される。この搬送路２４は、給紙カセット７９の一端側から上方に向かって延びた後、水平方向に湾曲して画像形成部１１に至り、更に水平方向へ延びて定着装置５１を通過した後、排紙トレイ８０上に至る。
【００３５】
給紙カセット７９の上方に給紙ローラ２１が配置され、この給紙ローラ２１が給紙カセット７９内に積層された最上層の用紙１００に接触する。この状態で、給紙ローラ２１が駆動されることで、最上層の用紙１００が分離されピックアップされて搬送路２４に向けて送り出される。
【００３６】
搬送路２４において、給紙ローラ２１のすぐ下流側に搬送ローラ２２，２３が配置される。この搬送ローラ２２，２３は、それに対向配置されるローラとの間に用紙１００をニップしつつ駆動されることで、用紙１００を下流側の画像形成部１１へ搬送する。
【００３７】
画像形成部１１は、図３に示すように、感光ドラム１２と、この周囲に配設された帯電器１３、ＬＥＤヘッド１４、現像器１５及び転写ローラ１６とを含む。
【００３８】
感光ドラム１２は、表面に有機感光体による光導電膜が形成され、図示しない電動モータによって回転駆動される。帯電器１３はブラシ帯電方式が採用され、この帯電器１３によって感光ドラム１２の表面が均一に、例えば負に帯電される。
【００３９】
露光器としてのＬＥＤヘッド１４は、帯電器１３よりも感光ドラム１２の回転方向下流位置に配置されており、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用紙幅方向に多数並べたものである。そして、ＬＥＤヘッド１４は、電話回線を介して受信したファクシミリ原稿の画像データや画像読取部７６で読み取った画像データに対応して選択的に発光する。この結果、感光ドラム１２の表面が選択的に露光され露光部分の電荷エネルギーが消失することで、静電潜像が感光ドラム１２の表面に形成される。
【００４０】
現像器１５はＬＥＤヘッド１４の下流側に配置される。この現像器１５は、非磁性一成分トナーを収容するトナー容器２６を備える。このトナー容器２６の内部に回転駆動される撹拌ブレード２７が備えられ、この攪拌ブレード２７がトナーを攪拌する。さらに、現像器１５は、供給ローラ２８、現像ローラ２９及び規制ブレード３０を備える。供給ローラ２８、現像ローラ２０及び規制ブレード３０はトナー容器２６の内部に配置され、現像ローラ２０が供給ローラ２８に接触し、規制ブレード３０が現像ローラ２９の外周面に接触する。
【００４１】
供給ローラ２８と現像ローラ２９とは、互いに周面を逆方向に擦るように回転する。また、規制ブレード３０の先端は、回転する現像ローラ２９の周面を擦る。この結果、トナー容器２６内のトナーは摩擦帯電され、現像ローラ２９の表面に電位差によって付着する。現像ローラ２９の表面のトナーは、規制ブレード３０によって付着厚さが均一になるよう調整され、現像ローラ２９の回転によって感光ドラム１２へ送られる。その後、感光ドラム１２と現像ローラ２９との接触部において、感光ドラム１２のＬＥＤヘッド１４による露光部に相当する部分においてのみ、現像ローラ２９の表面のトナーが選択的に感光ドラム１２の表面へ移動する。この結果、感光ドラム１２の表面上にトナー像が形成される。
【００４２】
転写ローラ１６は、現像器１５の下流側に配置されるとともに、感光ドラム１２から搬送路２４を挟んで反対側に配置される。この転写ローラ１６に電源から所定の電圧が印加される。従って、感光ドラム１２の表面に形成されたトナー像は、感光ドラム１２の回転によって転写ローラ１６へ近づくように移動し、その電界吸引力によって用紙１００に転写される。トナー像が転写された用紙１００は、感光ドラム１２の回転によって、搬送路２４の下流側の定着装置５１へ送られる。
【００４３】
定着装置５１は、ハウジング５５内に、回転駆動されるヒートローラ５２と、このヒートローラ５２に接するプレスローラ５３とを備え、任意の構成要素としてヒートローラ５２に接するバックアップローラ５４を備えることもある。プレスローラ５３は付勢バネ５８によってヒートローラ５２に押し付けられる。なお、各実施例の定着装置５１の詳細な構成については後述する。
【００４４】
用紙１００がヒートローラ５２とプレスローラ５３との間を通過すると、高温のヒートローラ５２の熱及びプレスローラ５３による圧力によって、トナー像のトナーが溶融して用紙１００に定着する。なお、定着装置５１に分離爪５４ａが設けられ、この分離爪５４ａは用紙１００がヒートローラ５２に貼り付いたまま周囲に巻き付くことを防止する。
【００４５】
定着装置５１より下流側には排紙ローラ２５が設けられる。定着装置５１を通過した用紙１００は、排紙ローラ２５とそれに対向配置される従動ローラとの間にニップされ、排紙トレイ８０上に排出される。
【００４６】
＜各実施例に共通する構成＞
第１〜第６実施例の定着装置５１ａ〜５１ｆ（以下、総称する場合は単に定着装置５１と表記する）に共通する構成が、図４の断面図に示される。図４に示すように、この定着装置５１は、前記ヒートローラ５２及びプレスローラ５３を収容するハウジング５５を備える。このハウジング５５には、ベアリング５６（図１参照）を介してヒートローラ５２が回転自在に支持されるとともに、プレスローラ５３が軸受５７を介して回転自在に支持される。
【００４７】
軸受５７はハウジング５５に対してスライド自在に設けられており、軸受５７とハウジング５５との間には付勢バネ５８が介在される。この付勢バネ５８のバネ力によってプレスローラ５３がヒートローラ５２に対して押し付けられ、両者が弾接する。
【００４８】
図４のヒートローラ５２とプレスローラ５３の圧接領域（ニップ部）の拡大断面図に示すように、ヒートローラ５２は、耐熱性を有する第１円筒体３１と、接着層としての耐熱断熱層３２と、フィルム状ヒータ（面状発熱体）３３と、離型層３７と、を主要な構成として有する。
【００４９】
第１円筒体３１は軸線Ｌ１方向に延びる長尺の円筒形状であり、この第１円筒体３１の外側に耐熱断熱層３２を介してフィルム状ヒータ３３が配置されている。フィルム状ヒータ３３は、耐熱絶縁層３４と、発熱体（発熱層）３５と、伝熱層（均熱層）３６と、を備える。
【００５０】
フィルム状ヒータ３３の発熱体３５は、例えばステンレスや、ニッケルクロム等のニッケル合金や、ニッケル等で構成することができる。この発熱体３５は、幅の細い複数の線を平行に等間隔で並べたパターン形状に構成されている（ヒータパターン）。ヒータパターンを作成する方法としては、具体的には、スパッタリング、蒸着、金属箔のエッチング、パターン印刷、ブラスト等を使用することができる。耐熱絶縁層３４の材料としては、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等が好ましいが、これらに限定されない。伝熱層３６の材料としては、例えば銅やアルミニウム等の金属、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックスが考えられる。
【００５１】
ヒートローラ５２の最外周に離型層３７が配置される。この離型層３７は、トナーに対して離型性の高い材料（表面エネルギーが低く分子間凝集力の小さい材料）、例えばテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等のフッ素樹脂よりなる。また、前記フィルム状ヒータ３３とベース体３１との間には耐熱断熱層３２が介在される。例えばセラミックファイバーを主成分とするマット、ガラスファイバー、発泡樹脂、多孔質セラミックス等を用いることが考えられる。
【００５２】
＜第１実施例＞
図１に、本発明の第１実施例の定着装置５１ａの特徴的構成が示される。定着装置５１ａのヒートローラ５２ａは、軸線Ｌ１に沿って延び、且つこの軸線Ｌ１まわりに回転する。一対のベアリング（軸受）５６がそれぞれヒートローラ５２ａの軸線Ｌ１方向両端部の外周面に外側から接触して、ヒートローラ５２ａが回転可能にハウジング５５に支持される。このベアリング５６として、摺動性の高い焼結含油軸受が好適に用いられる。
【００５３】
ヒートローラ５２ａは、１本の第１円筒体３１ａと２つの第２円筒体３８ａと２つの連結部材３９ａとを有し、これらが同一軸線Ｌ１上に同心的に配列される。第１円筒体３１ａは、アルミニウムの引抜形成により製造され、軸線Ｌ１方向において通紙される用紙１００の最大幅以上の幅を持ち、その外周に略等幅にフィルム状ヒータ３３が巻付固定される。この第１円筒体３１ａの各端部の外側から断熱特性の優れたポリフェニレンサルファイドなどの合成樹脂から成る連結部材３９ａが相対回転不能に取り付けられる。
【００５４】
連結部材３９ａは、第１円筒体３１ａと略等しい外径を有する円盤状の鍔部４０ａと、この鍔部４０ａの一方面から張り出した円柱状又は円筒状の第１張出部４１ａと、鍔部４０ａの他方面から張り出した円柱状又は円筒状の第２張出部４２ａとから構成され、これら鍔部４０ａ、第１張出部４１ａ及び第２張出部４２ａが断熱特性に優れた樹脂により一体的に成形される。第１張出部４１ａのそれぞれが、第１円筒体３１ａの各端面を鍔部４０ａの一方面に突き当てる態様に、第１円筒体３１ａの各端部に外側から緊密に内挿されることにより、第１円筒体３１ａに連結部材３９ａが相対回転不能に固定される。
【００５５】
第２円筒体３８ａは、アルミニウムの引抜形成により製造される短円筒体であって、第１円筒体３１ａと同一の内径及び外径を持つ。第２円筒体３８ａのそれぞれが、その端面を鍔部４０ａの他方面に突き当てた状態で、連結部材３９ａの第２張出部４２ａに軸線Ｌ１方向外側から緊密に外挿されることにより、第２円筒体３８ａが連結部材３９ａに相対回転不能に固定される。こうして、いずれか一方の第２円筒体３８ａに図示しないモータからの駆動力が伝達されることで、第１円筒体３１ａ、２つの連結部材３９ａ及び２つの第２円筒体３８ａにより構成されるヒートローラ５２ａが一体として軸線Ｌ１まわりに回転する。この図示しないモータから回転駆動力を受けるために、一方の第２円筒体３８ａの外周に、平歯車４３がキー５０により相対回転不能に且つ一対のＥ−リング４４により軸線Ｌ１方向に抜け止めされた状態に固定される。そして、各ベアリング５６は第２円筒体３８ａの外周面に接触して配置される。
【００５６】
上記のように構成されたヒートローラ５２ａに向かって、軸線Ｌ１に平行に配置され且つ軸受５７に支持されたプレスローラ５３が一対のバネ５８により付勢され、ヒートローラ５２ａとプレスローラ５３とが所定のニップ幅を持つように圧接する。そして、本実施形態では、プレスローラ５３の押圧力に対抗するために、一対の軸受４５により自由回転状態に支持されたバックアップローラ５４を一対のバネ４６により付勢してヒートローラ５２ａに押し当てている。こうして、ヒートローラ５２ａが第１円筒体３１ａ、２つの第２円筒体３８ａ及び２つの連結部材３９ａによって軸線Ｌ１方向に分割構成されることに起因する曲げ剛性の低下を補っている。
【００５７】
第１実施例によれば、ヒートローラ５２ａの加熱領域に設けられたフィルム状ヒータ３３の熱が第１円筒体３１ａに伝達されたとしても、断熱特性の優れた連結部材３９ａにより第２円筒体３８ａ（ヒートローラ５２ａの支持領域）に移動することが阻害され、従ってヒートローラ５２ａを支持するベアリング５６や平歯車４３などの駆動伝達機構へも熱が伝達されることが阻害される。このため、図１の下側のグラフに示されるように、ヒートローラ５２ａの加熱領域では、その端部において表面温度が中央部に比べて大きく低下しない。従って、加熱領域全長においてその表面温度が均一に維持されて定着ムラが抑えられる。
【００５８】
さらに第１実施例によれば、連結部材３９ａの鍔部４０ａの存在により第１円筒体３１ａの端面と第２円筒体３８ａの端面とが直接に接しないので、第１円筒体３１ａから第２円筒体３８ａへの熱の移動が断熱特性を持つ連結部材３９ａを介してのみになる。従って、ヒートローラ５２ａの加熱領域の表面温度が軸線Ｌ１方向において均一に維持される。
【００５９】
＜第２実施例の説明＞
図５に、第２実施例の定着装置５１ｂを示す。図５では、定着装置５１ｂの特徴的構成であるヒートローラ５２ｂのみを図示し、プレスローラ５３及びバックアップローラ５４は図示を省略している。定着装置５１ｂにとって、プレスローラ５３は必須の構成要素であり、バックアップローラ５４は任意に設けられる構成要素である。なお、第２実施例の定着装置５１ｂの説明において、第１実施例の定着装置５１ａと同一の構成部品については同一の参照符号を付して、その説明を省略することがある。
【００６０】
ヒートローラ５２ｂは、１本の第１円筒体３１ａと２つの第２円筒体３８ｂと２つの連結部材３９ｂとを有し、これらが同一軸線Ｌ１上に同心的に配列される。連結部材３９ｂは、鍔部４０ａと、第１張出部４１ａと、鍔部４０ａの他方面から張り出した円柱状又は円筒状の第２張出部４２ｂとから構成される。これら鍔部４０ａ、第１張出部４１ａ及び第２張出部４２ｂが断熱特性に優れたポリフェニレンサルファイドなどの樹脂により一体的に成型される。そして、第２張出部４２ｂは、その外径が第１実施例の第２張出部４２ａよりも小径である。
【００６１】
第２円筒体３８ｂは、アルミニウムの引抜形成により製造される短円筒体であって、第２円筒体３８ｂの外径は第１円筒体３１ａの外径よりも小さく、第２円筒体３８ｂの内径は第１円筒体３１ａの内径よりも小さく且つ第２張出部４２ｂの外径に等しいか僅かに小さい。第２円筒体３８ｂのそれぞれが、その端面を鍔部４０ａの他方面に突き当てた状態で、連結部材３９ｂの第２張出部４２ｂに軸線Ｌ１方向外側から緊密に外挿される。こうして、第２円筒体３８ｂが連結部材３９ａに相対回転不能に固定される。第２円筒体３８ｂの外周に、平歯車４３が回り止めされ且つ一対のＥ−リング４４により軸線Ｌ１方向に抜け止めされた状態で固定される。そして、各ベアリング５６は第２円筒体３８ｂの外周面に接触して配置される。
【００６２】
前述した第２実施例の構成によると、第１実施例の作用・効果に加えて、第２円筒体３８ｂを小径としたので、その剛性を高くすることができ、ヒートローラ５２ｂを回転させる際の負荷トルクが小さくなる。
【００６３】
＜第３実施例の説明＞
図６に、第３実施例の定着装置５１ｃを示す。図６では、定着装置５１ｃの特徴的構成であるヒートローラ５２ｃのみを図示し、プレスローラ５３及びバックアップローラ５４は図示を省略している。定着装置５１ｃにとって、プレスローラ５３は必須の構成要素であり、バックアップローラ５４は任意に設けられる構成要素である。なお、第３実施例の定着装置５１ｃの説明において、第１実施例の定着装置５１ａと同一の構成部品については同一の参照符号を付して、その説明を省略することがある。
【００６４】
ヒートローラ５２ｃは、１本の長尺の第１円筒体３１ａと２つの第２円筒体３８ｃと２つの連結部材３９ｃとを有し、これらが同一軸線Ｌ１上に同心的に配列される。連結部材３９ｃは、第１円筒体３１ａと等しい外径を有する穴あきドーナツ盤状の鍔部４０ｃと、この鍔部４０ｃの一方面から張り出した円筒状の第１張出部４１ｃと、鍔部４０ａの他方面から張り出した円筒状の第２張出部４２ｃとから構成され、これら鍔部４０ａ、第１張出部４１ａ及び第２張出部４２ａが断熱特性に優れたポリフェニレンサルファイドなどの樹脂により一体的に成形される。前記鍔部４０ｃの内径、第１張出部４１ｃの内径及び第２張出部４２ｃの内径はいずれも同一であり、これにより連結部材３９ｃを軸線Ｌ１方向に貫通する段差の無い軸孔４９ｃが画定される。そして、第１張出部４１ａのそれぞれが、第１円筒体３１ａの各端面を鍔部４０ａの一方面に突き当てた状態で、第１円筒体３１ａの各端部に外側から緊密に内挿されることにより、第１円筒体３１ａに連結部材３９ａが相対回転不能に固定される。
【００６５】
第２円筒体３８ｃは、アルミニウムの引抜形成により製造される短円筒体であって、第２円筒体３８ｃの外径は連結部材３９ｃの軸孔４９ｃの内径に等しいか僅かに小さい。第２円筒体３８ｃのそれぞれが、その軸線方向Ｌ１外側端部を連結部材３９ｃの軸線Ｌ１方向外側端面よりも外側に飛び出させた状態で、軸線Ｌ１方向外側から各連結部材３９ｃの軸孔４９ｃに内挿される。軸孔４９ｃに内挿された第２円筒体３８ｃは、キー４７ｃにより回り止めされ且つ一対のＥ−リング４８ｃにより軸線Ｌ１方向に抜け止めされた状態で固定される。そして、一方の第２円筒体３８ｃの飛出部の外周に平歯車４３が取り付けられる。
【００６６】
第３実施例によれば、連結部材３９ｃが第１円筒体３１ａに内挿され、第２円筒体３８ｃが連結部材３９ｃの軸孔４９ｃに内挿されるから、第１円筒体３１ａと第２円筒体３８ｃとが直接に接しないとともに、第２円筒体３８ｃを小径としたのでその剛性を高くすることができる。その結果、第１円筒体３１ａから第２円筒体３８ｃへの熱の移動が断熱特性を持つ連結部材３９ｃを介してのみになるため、ヒートローラの加熱領域の表面温度が軸線Ｌ１方向において均一に維持されるとともに、ヒートローラ５２ｃを回転させる際の負荷トルクが小さくなる。
【００６７】
＜第４実施例の説明＞
図７に、第４実施例の定着装置５１ｄを示す。図７では、定着装置５１ｄの特徴的構成であるヒートローラ５２ｄのみを図示し、プレスローラ５３及びバックアップローラ５４は図示を省略している。定着装置５１ｄにとって、プレスローラ５３は必須の構成要素であり、バックアップローラ５４は任意に設けられる構成要素である。なお、第４実施例の定着装置５１ｄの説明において、第１実施例の定着装置５１ａと同一の構成部品については同一の参照符号を付して、その説明を省略することがある。
【００６８】
ヒートローラ５２ｄは、１本の第１円筒体３１ａと２つの第２円筒体３８ｄと２つの連結部材３９ｄとを有し、これらが同一軸線Ｌ１上に同心的に配列される。連結部材３９ｄは、１本の円筒体であって、第１円筒体３１ａの内径に略等しい外径を持ち、断熱特性の優れたポリフェニレンサルファイドなどの合成樹脂から成り、軸線Ｌ１に平行な貫通する段差の無い軸孔４９ｄを有する。連結部材３９ｄのそれぞれが、その全長を第１円筒体３１ａ内に収容した状態で、軸線Ｌ１方向外側から第１円筒体３１ａの各端部に相対回転不能に緊密に内挿される。
【００６９】
第２円筒体３８ｄは、アルミニウムの引抜形成により製造される短円筒体であって、第２円筒体３８ｄの外径は連結部材３９ｄの軸孔４９ｄの内径に等しいか僅かに小さい。第２円筒体３８ｄのそれぞれが、その軸線方向Ｌ１外側端部を連結部材３９ｄの軸線Ｌ１方向外側端面よりも外側に飛び出させた状態で、軸線Ｌ１方向外側から各連結部材３９ｄの軸孔４９ｄに内挿される。軸孔４９ｄに内挿された第２円筒体３８ｄは、キー４７ｄにより回り止めされ且つ一対のＥ−リング４８ｄにより軸線Ｌ１方向に抜け止めされた状態で固定される。そして、一方の第２円筒体３８ｄの飛出部の外周に、平歯車４３が取り付けられる。
【００７０】
第４実施例によれば、連結部材３９ｄが第１円筒体３１ａに内挿され、第２円筒体３８ｄが連結部材３９ｄの軸孔４９ｄに内挿されるから、第１円筒体３１ａと第２円筒体３８ｄとが直接に接しないとともに、第２円筒体３８ｄを小径としてその剛性を高くすることができる。その結果、第１円筒体３１ａから第２円筒体３８ｄへの熱の移動が断熱特性を持つ連結部材３９ｄを介してのみになるので、ヒートローラの５２ｄ加熱領域の表面温度が軸線Ｌ１方向において均一に維持されるとともに、ヒートローラ５２ｄを回転させる際の負荷トルクが小さくなる。
【００７１】
＜第５実施例＞
図８に、第５実施例の定着装置５１ｅを示す。図８では、定着装置５１ｅの特徴的構成であるヒートローラ５２ｅのみを図示し、プレスローラ５３及びバックアップローラ５４は図示を省略している。定着装置５１ｅにとって、プレスローラ５３は必須の構成要素であり、バックアップローラ５４は任意に設けられる構成要素である。なお、第５実施例の定着装置５１ｅの説明において、第１実施例の定着装置５１ａと同一の構成部品については同一の参照符号を付して、その説明を省略することがある。
【００７２】
ヒートローラ５２ｅは、１本の第１円筒体３１ａと２つの第２円筒体３８ｅと複数（本実施例では４つ）の連結部材３９ｅとを有し、これらが同一軸線Ｌ１上に同心的に配列される。連結部材３９ｅはいずれも、断熱特性の優れたポリフェニレンサルファイドなどの合成樹脂から成るリング形状体であって、第１円筒体３１ａの内径に略等しい外径を持ち、軸線Ｌ１に平行な貫通する軸孔４９ｅを有する。第１円筒体３１ａの各端部において、２つ以上（本実施例では２つ）の連結部材３９ｅが相互に軸線Ｌ１方向に間隔を空けた状態で相対回転不能に緊密に内挿される。
【００７３】
第２円筒体３８ｅは、アルミニウムの引抜形成により製造される短円筒体であって、第２円筒体３８ｅの外径は連結部材３９ｅの軸孔４９ｅの内径に等しいか僅かに小さい。第２円筒体３８ｅのそれぞれが、その軸線方向Ｌ１外側端部を最も外側の連結部材３９ｅの軸線Ｌ１方向外側端面よりも外側に飛び出させた状態で、軸線Ｌ１方向外側から各連結部材３９ｄの軸孔４９ｄに内挿される。各連結部材３９ｅの軸孔４９ｅに内挿された第２円筒体３８ｄは、キー４７ｅにより回り止めされ、且つ一対のＥ−リング４８ｅにより軸線Ｌ１方向に抜け止めされた状態で固定される。そして、一方の第２円筒体３８ｅの飛出部の外周に、平歯車４３が取り付けられる。
【００７４】
第５実施例によれば、軸線Ｌ１方向に間隔を空けて設けられる連結部材３９ｅ間が空気層となるため高い断熱効果を得ることができ、第４実施例よりも一層、第１円筒体３１ａの外周面から第２円筒体３８ｅ及びこれに接したベアリング５６への熱の移動が妨げられる。
【００７５】
図９に、第６実施例の定着装置５１ｆを示す。図９では、定着装置５１ｆの特徴的構成であるヒートローラ５２ｆのみを図示し、プレスローラ５３及びバックアップローラ５４は図示を省略している。定着装置５１ｆにとって、プレスローラ５３は必須の構成要素であり、バックアップローラ５４は任意に設けられる構成要素である。なお、第５実施例の定着装置５１ｆの説明において、第１実施例の定着装置５１ｆと同一の構成部品については同一の参照符号を付して、その説明を省略することがある。
【００７６】
ヒートローラ５２ｆは、いずれも１本の第１円筒体３１ａ、第２円筒体３８ｆ及び連結部材３９ｆを有し、これらが同一軸線Ｌ１上に同心的に配列される。連結部材３９ｆは、弾発性及び断熱性に優れた発泡シリコーンゴムにより成形された円筒体であって、第１円筒体３１ａと軸線Ｌ１方向に略同一長さを有し、その外径は第１円筒体３１ａ内径よりも僅かに大きく、且つその内径は第２円筒体３８ｆの外径よりも僅かに小さい。この連結部材３９ｆが、第１円筒体３１ａに内挿され、自己の弾発力により相対回転不能に第１円筒体３１ａに圧接する。
【００７７】
第２円筒体３８ｆは、軸線Ｌ１方向に第１円筒体３１ａよりも長いアルミニウムの円筒体であって、その各端部が第１円筒体３１ａの各端部よりも軸線Ｌ１方向において外側に飛び出した状態に、連結部材３９ｆに内挿される。内挿された第２円筒部材３８ｆは、連結部材３９ｆの弾発力により、連結部材３９ｆに相対回転不能に圧接される。そして、第２円筒体３８ｆの軸線Ｌ１方向に一方の飛び出し端部に平歯車４３が相対回転不能に取り付けられる。こうして、第２円筒体３９ｆ上の平歯車４３に図示しないモータからの回転駆動が伝達されると、第２円筒体３８ｆが軸線Ｌ１を中心に回転し、これに伴って第１円筒体３１ａが軸線Ｌ１を中心に回転する。
【００７８】
第６実施例によれば、優れた弾発性及び断熱特性を持つ連結部材３９ｆの弾発力だけで、第１円筒体３１ａとその内部に挿通される第２円筒体３８ｆとを相対回転不能に連結したので、回り止めのためキーや抜け止めのためのＥ−リングなどの部品を設けたり、あるいはそれらを第１円筒体や第２円筒体に取り付けるための加工を施したりする必要がない。
【００７９】
以上に説明したいずれの実施例によれば、ヒートローラ５２の加熱領域の各端部の表面温度が中央部に比べて大きく低下せず、記録紙の幅方向においてトナー画像の定着ムラが抑えられる。
【符号の説明】
【００８０】
３１ａ  第１円筒体
３３  フィルム状ヒータ
３８ａ〜３８ｆ  第２円筒体
３９ａ〜３９ｆ  連結部材
５１ａ〜５１ｆ  定着装置
５２ａ〜５２ｆ  ヒートローラ
５６  ベアリング
【図１】
2010250021.tif 000003
【図２】
2010250021.tif 000004
【図３】
2010250021.tif 000005
【図４】
2010250021.tif 000006
【図５】
2010250021.tif 000007
【図６】
2010250021.tif 000008
【図７】
2010250021.tif 000009
【図８】
2010250021.tif 000010
【図９】
2010250021.tif 000011
【図１０】
2010250021.tif 000012