(57)【要約】 【課題】  ウォームアップタイムを短縮するとともに待機電力を極力抑えることができ、しかも、記録体にしわ等を生じさせることなく、画像の定着品質の向上を図ることを目的とする。【解決手段】  一方のロール部材２１を構成する外筒２５内に、両端が固定された固定軸２６を挿通する。外筒２５の長手方向中央部をボールベアリング等からなる軸受け部材２７によって固定軸２６に対して回動可能に支持する。軸受け部材２７の支持箇所を支点として外筒２５を揺動可能に支持し、外筒２５を固定軸２６に対して首振り可能とする。一方のロール部材２１と他方のロール部材２２とを互いに押し付けた際に、一方のロール部材２１の外筒２５を、他方のロール部材２２の外筒２３の撓みに追従して撓ませる。【選択図】      図３
2006133325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、互いに圧接された一組のロール部材が備えられ、前記一組のロール部材の間に、トナー像が静電気的に担持された記録体を通過させることで、前記トナー像を加熱融着させる定着装置において、
一方のロール部材には、中空の外筒と、該外筒に挿入され、該外筒の内周面に対して間隔をあけて設けられた固定軸と、該固定軸の長さ方向中央部に設けられ、前記外筒を内方から軸回転自在に支持する軸受け部材とが備えられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置において、
前記軸受け部材は、前記外筒を首振り可能に支持する自動調芯軸受け部材であることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の定着装置において、
前記軸受け部材が備えられている一方のロール部材に圧接されている他方のロール部材と間隔をあけて配置された支持部材が備えられているとともに、該支持部材と前記他方のロール部材との間に無端状のベルトが巻回され、
該ベルトと前記軸受け部材が備えられた前記一方のロール部材との間に、前記記録体を通過させることで定着を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
記録体にトナー像を静電気的に転写させる画像形成手段が備えられている画像形成装置において、
請求項１から３のいずれかに記載の定着装置が備えられている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、例えばレーザープリンタやレーザーファックス、デジタル複写機等の電子写真方式の画像形成装置に内蔵される定着装置、およびその定着装置が備えられた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、レーザープリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真の画像形成方式を用いて記録体上に画像を形成する画像形成装置では、転写工程により記録体上に転写されたトナー像を固着させて永久的な画像にするための定着工程が必要である。
この定着方法としては、熱によりトナーを溶かし、さらに、圧力により記録体に浸透させる方法、トナーと記録体に強い圧力を加えてトナーを潰して記録体に付着させる方法、あるいは溶剤によりトナーを溶かして記録体に浸透させる方法などに大きく分類することができる。
【０００３】
現在、電子写真装置では、熱と圧力を利用したヒートロール定着が最も多く使用されている。その理由は、装置が比較的簡単な構成であり、安全性が高く低速から高速まで幅広い範囲で安定した定着性が得られるためである。
この種の定着装置の構造としては、例えば、ハロゲンランプなどの熱源を内包した金属製加熱ローラーと、これに押圧する加圧ローラーとを備え、これらローラーを駆動機構によって駆動させるものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２９５６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６（ａ），図６（ｂ）に示すように、上記定着装置１００では、加圧ローラー１０１及び加熱ローラー１０２として、長手方向へ亘って例えば同径の略ストレート形状の外筒１０３を用い、一方にヒータ１０４を配設して加熱ローラー１０２とし、他方を加圧ローラー１０１として、それぞれ回動可能に支持した両端支持箇所にて、互いの外筒１０３を押し付けるように荷重を付与している。
ところで、このような構造の定着装置１００では、図６（ａ）に示すように、外筒１０３が薄肉であったり、荷重が大きかった場合、それぞれの外筒１０３が逆方向へ撓んでしまい、これにより、両端側における定着面圧に対して中央部分における定着面圧が低くなったり、中央部分に隙間が生じ、圧力不均等によって良好な定着ができなくなってしまう。
【０００５】
また、図７（ａ），図７（ｂ）に示すように、両端部に比べて中心部の径を大きくした、いわゆる太鼓形状の薄肉の外筒１１３を用いることにより、図７（ｂ）に示すように、定着圧力による撓みを補正して定着圧力のばらつきを抑えることができるが、このような形状の外筒１１３では、中心部及び両端部における径の違いにより周速に差が生じ、記録体である紙にしわ等が生じてしまう。
【０００６】
つまり、加熱ローラーの外筒は、例えばアルミから形成されているが、大きな定着圧力に対して上記のように撓むことなく耐え得るためには、ある程度の肉厚（約１．５〜数ｍｍ）が必要である。そして、このように外筒の肉厚を厚くすると、熱容量が大きくなり、ウォームアップタイムが長くなってしまう。
また、このような肉厚の外筒を用いた加熱ローラーでは、プリント待機時からの復帰時間を短縮させるために、プリント待機時にも高温に保つ必要があるが、このようにプリント待機時に加熱ローラーを高温に保たせると、プリント待機時における放熱が大きく、消費電力の増加をもたらしてしまう。
【０００７】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ウォームアップタイムの短縮を図るとともに待機電力を極力抑えることができ、しかも、記録体にしわ等を生じさせることなく、画像の定着品質の向上を図ることが可能な定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の転写装置は、少なくとも、互いに圧接された一組のロール部材が備えられ、前記一組のロール部材の間に、トナー像が静電気的に担持された記録体を通過させることで、前記トナー像を加熱融着させる定着装置において、一方のロール部材には、中空の外筒と、該外筒に挿入され、該外筒の内周面に対して間隔をあけて設けられた固定軸と、該固定軸の長さ方向中央部に設けられ、前記外筒を内方から軸回転自在に支持する軸受け部材とが備えられていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記軸受け部材が、前記外筒を首振り可能に支持する自動調芯軸受け部材であることが好ましい。
さらに、前記軸受け部材が備えられている一方のロール部材に圧接されている他方のロール部材と間隔をあけて配置された支持部材が備えられているとともに、該支持部材と前記他方のロール部材との間に無端状のベルトが巻回され、該ベルトと前記軸受け部材が備えられた前記一方のロール部材との間に、前記記録体を通過させることで定着を行うものでも良い。
【００１０】
また、本発明の画像形成装置は、記録体にトナー像を静電気的に転写させる画像形成手段が備えられている画像形成装置において、上記の定着装置が備えられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、一方のロール部材の外筒の撓みに対して他方のロール部材の外筒が追従して撓むことより、記録体の幅方向に沿って均一な定着圧力を発生させることができ、定着圧力の均一化を図ることができ、しわ等の発生なく、画像の定着品質の向上を図ることができる。
しかも、撓みをなくすために外筒を肉厚にする必要がないので、薄肉の外筒を用いて熱容量を小さくすることができる。これにより、ウォームアップタイムを短くすることができるとともに、プリント待機時における放熱を小さくすることができ、消費電力を極力抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態について、図面に基いて説明する。
【００１３】
図１は、画像形成装置１の主要部の概略構成を示す模式図である。
図１に示すように、本実施形態による画像形成装置１には、搬送ユニット２と、搬送ユニット２上に配設されて紙等のシート（記録体）Ｘにトナー像を静電気的に転写させる複数の画像形成ユニット（画像形成手段）３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫと、トナー像を担持するシートＸを挟持搬送しつつ、トナー像をシートＸに溶融加圧固定（定着）させる定着器（定着装置）４とが備えられている。
【００１４】
予め、画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫについて説明しておく。
画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫは、感光体ドラム（像担持体）６を帯電させ、帯電された感光体ドラム６表面上にレーザー光１１を走査させて露光を行い、露光によって形成された潜像の現像を行い、現像によって形成された顕像（トナー像）を後述する転写ベルト１０によって搬送されたシートＸに転写するものである。複数ある画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫは、ここでは、後述する転写ベルト１０に沿ってその移送方向に順に配置されるものであり、転写ベルト１０の移送方向を基準に、最上流側からそれぞれマゼンタ、イエロー、シアン、ブラック各色のトナー像を形成するものである。画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫには、感光体ドラム６、露光装置（露光手段）７、現像器（現像手段）８、帯電ローラー９およびクリーニング手段１９がそれぞれ備えられている。
【００１５】
感光体ドラム６は像担持体の一例であり、図１に示す矢印方向に軸回転するものであり、露光装置７からのレーザー光１１が照射されて表面に潜像を形成するものである。
露光装置７は、微小スポットに結像されたレーザー光１１を、感光体ドラム６上の露光位置において、感光体ドラム６の回転軸に平行な直線上を一定方向に走査させるものである。
【００１６】
現像器８は、潜像を現像して顕像を形成するものであって、所定の色を有する粉体のトナーを摩擦帯電させて、負電荷を帯びさせ、露光により非露光部分と比較して現像電位に対して正電位とされた感光体ドラム６の露光部分にトナーを供給して、トナーを感光体ドラム６の表面に付着させるものである。現像器８内には、トナーと、トナーを攪拌して帯電させる攪拌器１２ｄと、帯電したトナーを現像ローラー１２ａ側に搬送する供給ローラー１２ｃと、供給ローラー１２ｃで供給されたトナーをその帯電電荷によるクーロン力で表面に付着させ、感光体ドラム６近傍に搬送する現像ローラー１２ａと、現像ローラー１２ａ上でトナーの層厚を一定厚さに規制するための現像ブレード１２ｂとが設けられている。
【００１７】
クリーニング手段１９は、感光体ドラム６に当接して感光体ドラム６表面のトナーを除去する感光体ドラムクリーニングローラー１９ａと、クリーニングローラ１９ａの近傍に配置され該クリーニングローラ１９ａによって除去されたトナーを収集する図示せぬ箱体とから構成される。
【００１８】
帯電ローラー９は、画像形成時に感光体ドラム６の表面電位を所定電位とするためのもので、金属軸に導電性を付与した弾性体によりローラー部が構成され、感光体ドラムクリーニングローラー１９の下流側の帯電位置で感光体ドラム６と当接する。そして、図示しない軸受けをバネなどの付勢手段により押圧することにより、帯電ローラー９が感光体ドラム６に対して所定圧力で押し当てられるものである。その結果、ローラー部が変形して感光体ドラム６に対して周方向に所定幅で当接するニップ部が形成され、帯電ローラー９に直流電圧が印加されたとき、感光体ドラム６表面を所定電位に帯電できるようになっている。また、帯電ローラー９には、帯電ローラークリーニングローラー２０が当接しており、帯電ローラー９表面の汚れを除去するようになっている。
【００１９】
次に、搬送ユニット２について説明する。
搬送ユニット２には、内周部に配設された従動ローラー１３ｂ、１３ｃおよびテンションローラー１４により一方向に循環移動される無端状の転写ベルト１０と、駆動ローラー１３ａと、転写ベルト１０を感光体ドラム６に転写位置で当接させるように保持される転写ローラー１６ａと、転写ベルト１０にクリーニングブレードを当接して転写ベルト１０表面の付着物をかき落とし、かき落された付着物を回収するスペースを備えるベルトクリーニングユニット１７とが備えられている。
【００２０】
転写ベルト１０の材質は、シートＸを挟んで感光体ドラム６と対向したとき、裏面に当接する転写ローラー１６ａに印加された転写電圧により感光体ドラム６上のトナーを吸引できるようにした例えば誘電体シートが用いられる。また、転写ベルト１０は光を反射させる光反射特性を有するものである。
【００２１】
転写ローラー１６ａは、例えば、金属製の回転軸に導電性または半導電性の合成ゴムなどでローラー部が形成されており、その回転軸には転写用高圧電源（図示省略）が接続され、ローラー部の表面電位が制御されるようになっている。
ここで、転写ローラー１６ａと、そのローラー部の表面電位を制御する制御部１６とによって、画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫによって形成されるトナー像を、転写ベルト１０によって搬送されるシートＸに静電気的に転写する転写ユニット１８が構成される。
【００２２】
次に、定着器４について説明する。
図２は定着器４の構成を表す概略図である。図２に示すように、定着器４は、シートＸ上に担持されたトナー像を加熱溶融するとともに加圧することにより、シートＸに転写されたトナー像を定着させるものであり、シートＸの背面側に配置される加圧部材（加圧ローラー２１）と、シートＸの記録面側に配置される加熱部材（加熱ローラー２２）とを基本構成としている。
【００２３】
図３は定着器４の長手方向の断面図である。図２，図３に示すように、加熱ローラー２２は、両端が回動可能に支持された中空の外筒２３と、この外筒２３内に配設されたハロゲンランプ等からなるヒータ（熱源）２４とを備えている。また、加熱ローラー２２の外筒２３には、その表面に、トナー像との離脱を促進する耐熱離型層が形成されている。
【００２４】
図４は加圧ローラー５５を表す図である。図２，図３，図４に示すように、加圧ローラー２１は、中空に形成された金属製の外筒２５と、この外筒２５内に挿通された固定軸２６とを備えており、固定軸２６の両端が固定されている。この固定軸２６は、外筒２５の内径よりも小径であり、固定軸２６と外筒２５の内周面との間には、所定の間隔が形成されている。外筒２５は、その長手方向中央部が、自動調芯機能を有するボールベアリングからなる軸受け部材２７によって固定軸２６に対して回動可能に支持されている。
【００２５】
さらに、この外筒２５は、軸受け部材２７の支持箇所を支点として、揺動可能とされている。つまり、軸受け部材２７は、外筒２５を固定軸２６に対して首振り可能に支持する。また、加圧ローラー２１は、金属製の外筒２５の周面にシリコンゴムなどからなる弾性層が形成されている。なお、加圧ローラー２１の外筒２５を固定軸２６に支持する軸受け部材２７としては、自動調芯機能を有するものであれば、ボールベアリングに限らず、例えば、摺動ベアリングなどが使用可能である。
【００２６】
そして、上記構造の定着器４では、加圧ローラー２１と加熱ローラー２２とが互いに押し付けられる。これにより、加圧ローラー２１と加熱ローラー２２の間に通されるシートＸに担持されたトナー像は、加熱ローラー２２からの熱により溶融されるとともに加圧され、シートＸ上に固着される。
【００２７】
また、上記定着工程時、互いに押し付けられている加圧ローラー２１の外筒２５及び加熱ローラー２２の外筒２３は、その押し付け力により撓みが生じる。
ここで、加熱ローラー２２の外筒２３は、回動可能に支持された両端に加圧力が作用することにより、中央側に対して両端側が加圧方向へ変位して撓む。これに対して、加圧ローラー２１の外筒２５は、その中央部が軸受け部材２７によって固定軸２６に揺動可能に支持されていることより、中央側を基準に、加熱ローラー２２の外筒２３の撓みに追従して撓む。
これにより、これら加熱ローラー２２及び加圧ローラー２１に挟持されるシートＸには、その幅方向へわたって均一な定着圧力が加わる。
【００２８】
このように上記定着器４によれば、加熱ローラー２２の外筒２３の撓みに対して加圧ローラー２１の外筒２５が追従して撓むことより、シートＸの幅方向に沿って均一な定着圧力を発生させることができる。つまり、両端部に比べて中央部の径が大きな太鼓形状のローラーを用いることなく、定着圧力の均一化を図ることができ、しわ等の発生なく、画像の定着品質の向上を図ることができる。
しかも、撓みをなくすために外筒２３，２５を肉厚にする必要がないので、薄肉の外筒２３，２５を用いて熱容量を小さくすることができる。これにより、定着器４におけるウォームアップタイムを短くすることができるとともに、プリント待機時における放熱を小さくすることができ、消費電力を極力抑えることができる。
【００２９】
以上、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、定着器４として、加圧ローラー２１と加熱ローラー２２との間にシートＸを通過させるものを例にとって説明したが、図５に示すように、この定着装置５０としては、固定軸５１及び軸受け部材５２がそれぞれ備えられた一方のロール部材５３と、軸受け部材５２が備えられた一方のロール部材に圧接されている他方のロール部材５４と、他方のロール部材５４の側方に間隔をあけて配置された支持部材５５と、支持部材５５と他方のロール部材５４との間に巻回された無端状のベルト５６とを基本構成とし、ベルト５６と一方のロール部材５３との間に、シートＸを通過させることで定着を行う構造のものでもよい。
【００３０】
なお、上記した図５に示すようなベルト式の構成において、支持部材が一方のロール部材に近接され、支持部材に巻き掛けられたベルトの巻掛部が、支持部材と一方のロール部材との間に挟持される構成でもよい。
【００３１】
また、上記した実施の形態では、複数の画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫを備えるカラー印刷対応の画像形成装置１について説明しているが、本発明に係る画像形成装置は、画像形成ユニットが１つだけ備えられたモノクロ印刷用のものでもよい。
また、記録体はシートＸに限らず、板状の記録体であってもよく、記録体の形状および材質は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る定着装置の構成を示す概略構成図である。
【図３】定着装置を構成する各ローラーの断面図である。
【図４】定着装置の加圧ローラーの断面図である。
【図５】その他の実施形態に係る定着装置の構成を示す概略構成図である。
【図６】従来の定着装置を説明するローラーの断面図である。
【図７】従来の定着装置を説明するローラーの断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  画像形成装置
３Ｍ，３Ｙ，３Ｃ，３ＢＫ  画像形成ユニット（画像形成手段）
４，５０  定着器（定着装置）
２１，５３  加圧ローラー（ロール部材）
２２，５４  加熱ローラー（ロール部材）
２３，２５  外筒
２６，５１  固定軸
２７，５２  軸受け部材
５５  支持部材
Ｘ  シート（記録体）
【図１】
2006133325.tif 000003
【図２】
2006133325.tif 000004
【図３】
2006133325.tif 000005
【図４】
2006133325.tif 000006
【図５】
2006133325.tif 000007
【図６】
2006133325.tif 000008
【図７】
2006133325.tif 000009