(57)【要約】【課題】定着装置の２つのローラのそれぞれにおける硬度の低い側と高い側とが相互に対向するようにして、圧着力を均一にし、搬送速度が安定して印刷媒体に皺（しわ）が発生することがないようにする。【解決手段】軸の周りを回転し、軸方向における左側の端部近傍の硬度と右側の端部近傍の硬度との間に差が存在する第１のローラと、該第１のローラに圧接しながら回転し、軸方向における左側の端部近傍の硬度と右側の端部近傍の硬度との間に差が存在する第２のローラとを有し、前記第１のローラにおける硬度が高い側の端部近傍と、前記第２のローラにおける硬度が低い側の端部近傍とが対向するように配置する。【選択図】図１
2006078508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）軸の周りを回転し、軸方向における左側の端部近傍の硬度と右側の端部近傍の硬度との間に差が存在する第１のローラと、
（ｂ）該第１のローラに圧接しながら回転し、軸方向における左側の端部近傍の硬度と右側の端部近傍の硬度との間に差が存在する第２のローラとを有し、
（ｃ）前記第１のローラにおける硬度が高い側の端部近傍と、前記第２のローラにおける硬度が低い側の端部近傍とが対向するように配置することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
（ａ）軸の周りを回転し、少なくとも弾性部材を注入して形成された第１のローラと、
（ｂ）該第１のローラに圧接しながら回転し、少なくとも弾性部材を注入して形成された第２のローラとを有し、
（ｃ）前記第１のローラと前記第２のローラとは、軸方向においてそれぞれ異なる方向に弾性部材を注入して形成されたことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記弾性部材はシリコーンである請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置を装着したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置で使用されている定着装置においては、熱源を有して回転し、印刷媒体に熱を供給する定着ローラと、該定着ローラに圧接しながら回転して印刷媒体を加圧する加圧ローラとによって、表面に現像剤像が転写された印刷媒体を加熱及び加圧しながら搬送することにより、前記現像剤像を印刷媒体上に定着させるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２５９０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の定着装置においては、定着ローラ及び加圧ローラの表面の硬度が均一でなく、軸方向の左側と右側とでの硬度に差がある場合、定着ローラ及び加圧ローラのそれぞれにおける左右の硬度差に起因して圧着力のばらつきが生じ、これにより、印刷媒体の搬送速度が左右で相違し、前記印刷媒体に皺（しわ）が発生してしまう。
【０００４】
本発明は、前記従来の定着装置の問題点を解決して、定着装置の２つのローラのそれぞれにおける硬度の低い側と高い側とが相互に対向するようにして、圧着力を均一にし、搬送速度が安定して印刷媒体に皺が発生することがない定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのために、本発明の定着装置においては、軸の周りを回転し、軸方向における左側の端部近傍の硬度と右側の端部近傍の硬度との間に差が存在する第１のローラと、該第１のローラに圧接しながら回転し、軸方向における左側の端部近傍の硬度と右側の端部近傍の硬度との間に差が存在する第２のローラとを有し、前記第１のローラにおける硬度が高い側の端部近傍と、前記第２のローラにおける硬度が低い側の端部近傍とが対向するように配置する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、定着装置は、２つのローラのそれぞれにおける硬度の低い側と高い側とが相互に対向するようになっている。そのため、圧着力を均一にし、搬送速度が安定して印刷媒体に皺が発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
図２は本発明の実施の形態における画像形成装置の概略図、図３は本発明の実施の形態における定着装置の断面図、図４は本発明の実施の形態における定着装置の斜視図である。
【０００９】
図２において、１０は本実施の形態における画像形成装置である。ここで、該画像形成装置１０は、例えば、プリンタ、ファクシミリ機、複写機等であり、電子写真方式によって、印刷用紙、封筒、ＯＨＰ（Ｏｖｅｒ  Ｈｅａｄ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）シート等の印刷媒体上に白黒やカラーの画像を形成するようになっている。なお、前記画像形成装置１０は、白黒画像を形成するものであってもよく、カラー画像を形成するものであってもよいが、ここでは、前記画像形成装置１０がタンデム方式によってカラー画像を形成するものである場合について説明する。
【００１０】
この場合、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応するそれぞれのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ヘッド等の露光装置及び感光体ドラムを備える画像形成部としてのイメージドラム（ＩＤ）ユニット１７が印刷媒体の搬送経路に沿って順次並ぶように配設される。なお、各イメージドラムユニット１７は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の現像剤としてのトナーを格納するトナーカートリッジ１９をそれぞれ備えている。
【００１１】
また、前記画像形成装置１０は、印刷媒体を多数枚格納する給紙トレイ１６を有する。そして、該給紙トレイ１６に格納された印刷媒体の表面に接触して図示されない給紙ローラが配設され、矢印で示される媒体搬送路に印刷媒体を送り込むようになっている。さらに、前記媒体搬送路には転写ベルト１８が配設され、該転写ベルト１８に対向するように、前記イメージドラムユニット１７が順次並ぶように配設されている。なお、前記印刷媒体は、手差し給紙トレイから媒体搬送路に送り込むこともできる。
【００１２】
そして、それぞれのイメージドラムユニット１７において、帯電ローラによって感光体ドラムの電荷を蓄える帯電プロセスが行われ、露光装置によって感光体ドラム上の画像データを形成する位置に光を照射する露光プロセスが行われ、現像ローラによって露光された部分にトナーを付着させる現像プロセスが行われ、転写ローラによって現像剤像としてのトナー像を印刷媒体上に転写させる転写プロセスが行われる。
【００１３】
また、前記媒体搬送路におけるイメージドラムユニット１７の下流側に、前記印刷媒体上の画像の定着を行う定着装置１１が装着されている。なお、該定着装置１１は、その内部に、図３及び４に示されるように、第１のローラとしての定着ローラ１２及び第２のローラとしての加圧ローラ１３を備える。前記定着ローラ１２は、内側に図示されないヒータを備えて回転し、印刷媒体に熱を供給する。また、前記加圧ローラ１３は、定着ローラ１２に圧接しながら回転し、前記印刷媒体を加圧する。そして、表面にトナー像が転写された印刷媒体を前記定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の間を通過させ、加熱及び加圧しながら搬送することにより、定着ローラ１２によってトナーを溶融させ、加圧ローラ１３によって印刷媒体に圧着させて、トナーを印刷媒体上に定着させる。
【００１４】
さらに、前記媒体搬送路における定着装置１１の下流側には、セパレータ並びに第１及び第２の排紙トレイが配設され、定着装置１１によってトナーの定着が行われた印刷媒体は、第１又は第２の排紙トレイに排出される。このようにして、印刷が完了する。
【００１５】
また、図３及び４に示されるように、トナーの定着を安定して行うために、定着ローラ１２の表面に温度検出素子としてのサーミスタ１４を配設し、加圧ローラ１３の表面に温度検出素子としてのサーミスタ１５を配置して定着温度を制御する。
【００１６】
次に、本実施の形態における定着装置１１の定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の構成について説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態における加圧ローラの断面図、図５は本発明の実施の形態における加圧ローラの弾性層を形成する方法を示す図、図６は本発明の実施の形態における定着ローラの断面図である。
【００１８】
図１に示されるように、加圧ローラ１３は、芯（しん）金２１、弾性層２２及び表層２３を備える。前記加圧ローラ１３を製造する場合、アルミニウム等で形成される芯金２１上に図示されない接着剤を塗布し、その上に弾性部材としてのシリコーン、すなわち、シリコーンゴムを注入して弾性層２２を形成する。
【００１９】
この場合、該弾性層２２は、図５に示されるようにして形成される。すなわち、芯金２１の周囲を囲む円筒状の弾性層形成型２６を配設し、前記芯金２１と弾性層形成型２６との間の空間に、矢印２５で注入方向が示されるように、シリコーンゴムを芯金２１の一方の端部側から注入するようになっている。これにより、芯金２１の周囲を覆う弾性層２２が形成される。
【００２０】
続いて、該弾性層２２の上にプライマーを配設する。さらに、その上に接着剤を塗布し、ポリフルオロアルコシキ樹脂（ＰＦＡ樹脂）を塗布して表層２３を形成する。また、該表層２３には、同材料のチューブを被覆させることによって形成することもできる。その後、乾燥、焼成及び表面処理を経て加圧ローラ１３が完成する。
【００２１】
また、定着ローラ１２は、図６に示されるように、芯金３１、弾性層３２、中間層３４及び表層３３を備え、前記中間層３４を備える点で、前記加圧ローラ１３と相違する。前記中間層３４はフッ素ゴムから成り、弾性層３２と表層３３との間に配設される。なお、芯金３１、弾性層３２及び表層３３は、前記加圧ローラ１３の芯金２１、弾性層２２及び表層２３と同様のものである。また、定着ローラ１２の弾性層３２も、前記加圧ローラ１３の弾性層２２と同様の方法によって形成される。
【００２２】
次に、前記定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の硬度について説明する。
【００２３】
図７は本発明の実施の形態における定着ローラの硬度測定結果を示す図、図８は本発明の実施の形態における加圧ローラの硬度測定結果を示す図、図９は本発明の実施の形態におけるサンプル１の定着ローラ及び加圧ローラの硬度を示す図、図１０は本発明の実施の形態におけるサンプル２の定着ローラ及び加圧ローラの硬度を示す図、図１１は本発明の実施の形態におけるサンプル３の定着ローラ及び加圧ローラの硬度を示す図、図１２は本発明の実施の形態における各サンプルの定着ローラと加圧ローラとの組み合わせを示す図である。なお、図９〜１１において、横軸に位置を、縦軸に硬度を採ってある。
【００２４】
ここで、図７は、製品として製造されたアッパローラ（Ｕｐｐｅｒ−Ｒｏｌｌｅｒ）としての定着ローラ１２における三本のサンプルについての硬度としての製品硬度を示している。この場合、製品として設定された仕様における硬度の値、すなわち、スペック値は６８〔°〕であり、公差が±２〔°〕である。また、硬度の実測は、定着ローラ１２の長手方向に関して、反ギヤ側、中央及びギヤ側の三ケ所、周方向に関して三ケ所で行われた。なお、ギヤ側とは定着ローラ１２を回転させるための駆動力が伝達されるギヤが取り付けられている側であり、反ギヤ側はギヤ側の反対側である。
【００２５】
また、図８は、製品として製造されたロワローラ（Ｌｏｗｅｒ−Ｒｏｌｌｅｒ）としての加圧ローラ１３における三本のサンプルについての硬度としての製品硬度を示している。この場合、製品として設定された仕様における硬度の値、すなわち、スペック値は９２〔°〕であり、公差が＋１〔°〕及び−２〔°〕である。また、硬度の実測は、定着ローラ１２と同様に、加圧ローラ１３の長手方向に関して、反ギヤ側、中央及びギヤ側の三ケ所、周方向に関して三ケ所で行われた。
【００２６】
そして、図７及び８から分かるように、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の軸方向における左右の硬度の差は、製品としてのスペック値の公差範囲内であっても、左右で差があり、特に、加圧ローラ１３において差が大きいことが分かる。前記硬度の差は、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の製造方法によるものである。前述のように、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３を製造する場合、弾性部材としてのシリコーンゴムを芯金３１及び芯金２１の一方の端部側から注入して、弾性層３２及び弾性層２２を形成するようになっているので、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の長手方向に関して、硬度の差が発生することを完全に回避することは困難である。
【００２７】
そのため、図７及び８に示される定着ローラ１２及び加圧ローラ１３のサンプルをそのまま組み合わせると、図９〜１１に示されるように、ローラの長手方向に関して、定着ローラ１２の軟らかい側と加圧ローラ１３の軟らかい側とが組み合わされ、定着ローラ１２の硬い側と加圧ローラ１３の硬い側とが組み合わされてしまう。なお、図９〜１１は、図７及び８に示される定着ローラ１２及び加圧ローラ１３のサンプル１〜３をそれぞれ組み合わせた場合における硬度のローラの長手方向に関する分布を示したものであり、縦軸のアッパ硬度はアッパローラとしての定着ローラ１２の硬度、ロワ硬度はロワローラとしての加圧ローラ１３の硬度をそれぞれ示している。
【００２８】
また、図１２は、図９〜１１に示されるような定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の組み合わせを定性的に示したものであり、ローラの長手方向に関して、軟らかい側同士と硬い側同士とがそれぞれ組み合わされてしまうことを模式的に示している。
【００２９】
そして、図１２に示されるように、ローラの長手方向に関して、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の軟らかい側同士と硬い側同士とがそれぞれ組み合わされた定着装置１１においては、軟らかい側同士において定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の軸間距離が縮まってしまう。そのため、定着ローラ１２と加圧ローラ１３との間における圧着力が左右において相違するので、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の間を通過して搬送される印刷媒体の左右において搬送速度に差が生じてしまう。
【００３０】
これは、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の弾性層３２及び弾性層２２を形成する方法が同じであって、弾性部材としてのシリコーンゴムを注入する方向が芯金３１及び芯金２１に対して定められているためである。そして、同じ方向からシリコーンゴムを注入することによって弾性層３２及び弾性層２２を形成して製造された定着ローラ１２及び加圧ローラ１３をそのまま組み合わせたことによって、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の軟らかい側同士と硬い側同士とがそれぞれ組み合わされた定着装置１１となってしまう。
【００３１】
そこで、本実施の形態においては、加圧ローラ１３の弾性層２２を形成する際に弾性部材を注入する方向を反対にすることによって、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の左右において、軟らかい側と硬い側とが組み合わされるようになっている。
【００３２】
図１３は本発明の実施の形態におけるサンプル１の定着ローラ及び逆注入加圧ローラの硬度を示す図、図１４は本発明の実施の形態におけるサンプル２の定着ローラ及び逆注入加圧ローラの硬度を示す図、図１５は本発明の実施の形態におけるサンプル３の定着ローラ及び逆注入加圧ローラの硬度を示す図、図１６は本発明の実施の形態における定着ローラと逆注入加圧ローラとが組み合わされた状態を示す図である。なお、図１３〜１５において、横軸に位置を、縦軸に硬度を採ってある。
【００３３】
この場合、加圧ローラ１３を製造する場合、弾性層２２を形成する際に弾性部材としてのシリコーンゴムを注入する方向を芯金２１に対して、前述した場合と逆の方向にするようになっている。なお、定着ローラ１２の弾性層３２を形成する際にシリコーンゴムを注入する方向は、前述した場合と同様である。すなわち、加圧ローラ１３の弾性層２２を形成する際に弾性部材を注入する方向を、定着ローラ１２の弾性層３２を形成する際に弾性部材を注入する方向と逆にするようになっている。
【００３４】
このようにして弾性部材を注入する方向を逆にして製造された加圧ローラ１３を、ここでは、逆注入加圧ローラと称するものとする。そして、該逆注入加圧ローラの長手方向に関する硬度の分布は、図８に示される場合と左右が逆になることは明らかである。そのため、図８に示される加圧ローラ１３に対応する逆注入加圧ローラ、及び、図７に示される定着ローラ１２のサンプルをそのまま組み合わせると、図１３〜１５に示されるようになる。なお、図１３〜１５は、図８に示される加圧ローラ１３に対応する逆注入加圧ローラのサンプル１〜３、及び、図７に示される定着ローラ１２のサンプル１〜３をそれぞれ組み合わせた場合における硬度のローラの長手方向に関する分布を示したものであり、縦軸のアッパ硬度はアッパローラとしての定着ローラ１２の硬度、ロワ硬度はロワローラとしての逆注入加圧ローラの硬度をそれぞれ示している。
【００３５】
図１３〜１５から、逆注入加圧ローラと定着ローラ１２との組み合わせにおける硬度の差は、図９〜１１に示されるような定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の組み合わせにおける硬度の差より小さくなっていることが分かる。このことから、逆注入加圧ローラと定着ローラ１２とを組み合わせた定着装置１１においては、ローラの左右における硬度の差が小さくなると言える。
【００３６】
また、図１６は、図１３〜１５に示されるような定着ローラ１２及び逆注入加圧ローラとしての加圧ローラ１３の組み合わせを定性的に示したものであり、ローラの左右において、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の軟らかい側と硬い側とが組み合わされていることを模式的に示している。すなわち、軸方向における左側の端部近傍の硬度と右側の端部近傍の硬度との間に差が存在する定着ローラ１２と、軸方向における左側の端部近傍の硬度と右側の端部近傍の硬度との間に差が存在する加圧ローラ１３とを、定着ローラ１２における硬度が高い側の端部近傍と、加圧ローラ１３における硬度が低い側の端部近傍とが対向するように配置されている。
【００３７】
そして、図１６に示されるように、ローラの左右において、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の軟らかい側と硬い側とがそれぞれ組み合わされた定着装置１１においては、左右のどちらかで定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の軸間距離が縮まってしまうことがない。そのため、定着ローラ１２と加圧ローラ１３との間における圧着力が左右においてほぼ均一になり、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の間を通過して搬送される印刷媒体の左右において搬送速度がほぼ均一になる。
【００３８】
なお、本実施に形態においては、逆注入加圧ローラとしての加圧ローラ１３の硬度バランスを定着ローラ１２と相対するように、加圧ローラ１３の弾性層２２を形成する際に弾性部材を注入する方向を逆に変えただけである。そのため、加圧ローラ１３の製造工程に特殊作業を導入する必要もなく、また、従来の定着装置１１の製造工程と変更する箇所もなく、加圧ローラ１３の精度に関しても従来通りであり問題がない。
【００３９】
このように、本実施の形態においては、加圧ローラ１３の弾性層２２を形成する際に弾性部材を注入する方向を逆にし、加圧ローラ１３の左右における硬度の差を定着ローラ１２の左右における硬度の差と反転させることによって、定着ローラ１２と加圧ローラ１３との圧着力のバランスを左右においてほぼ均一にして、印刷媒体の搬送速度を安定させるようになっている。そのため、印刷媒体における皺の発生を防止することができる。
【００４０】
また、ローラ製造における特殊作業を不要とし、また、従来の定着装置１１の製造工程と変更する箇所もなく、ローラ精度に関しても従来通りであり問題ない。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、加圧ローラ１３の弾性層２２を形成する弾性部材がシリコーンゴムである場合について説明したが、前記弾性部材はシリコーンゴムに限定されるものではなく、シリコーンゴムと同等の硬度を有するものであれば、いかなる種類の弾性部材であってもよい。
【００４２】
また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態における加圧ローラの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における画像形成装置の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態における定着装置の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における定着装置の斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態における加圧ローラの弾性層を形成する方法を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における定着ローラの断面図である。
【図７】本発明の実施の形態における定着ローラの硬度測定結果を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における加圧ローラの硬度測定結果を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるサンプル１の定着ローラ及び加圧ローラの硬度を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態におけるサンプル２の定着ローラ及び加圧ローラの硬度を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態におけるサンプル３の定着ローラ及び加圧ローラの硬度を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態における各サンプルの定着ローラと加圧ローラとの組み合わせを示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態におけるサンプル１の定着ローラ及び逆注入加圧ローラの硬度を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態におけるサンプル２の定着ローラ及び逆注入加圧ローラの硬度を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態におけるサンプル３の定着ローラ及び逆注入加圧ローラの硬度を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態における定着ローラと逆注入加圧ローラとが組み合わされた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０    画像形成装置
１１    定着装置
１２    定着ローラ
１３    加圧ローラ
【図１】
2006078508.tif 000003
【図２】
2006078508.tif 000004
【図３】
2006078508.tif 000005
【図４】
2006078508.tif 000006
【図５】
2006078508.tif 000007
【図６】
2006078508.tif 000008
【図７】
2006078508.tif 000009
【図８】
2006078508.tif 000010
【図９】
2006078508.tif 000011
【図１０】
2006078508.tif 000012
【図１１】
2006078508.tif 000013
【図１２】
2006078508.tif 000014
【図１３】
2006078508.tif 000015
【図１４】
2006078508.tif 000016
【図１５】
2006078508.tif 000017
【図１６】
2006078508.tif 000018