(57)【要約】【課題】省エネ性とオンデマンド性を向上しつつ、変形を防止できる加圧部材を提供する。【解決手段】加圧部材２３は、加熱部材と圧接してニップを形成し、該ニップにおいて被加熱部材を加熱及び搬送する。前記加圧部材２３は、シャフト３１と、該シャフト３１の周囲に設けられる弾性ローラー部３２と、を備える。前記弾性ローラー部３２は、気体が封入された気密中空部３５の周囲に設けられる弾性部３６を有する。前記弾性部３６には、前記シャフト３１の軸方向に沿って補強部材３７が設けられている。該補強部材３７は、前記シャフト３１の軸方向両端部よりも中央部の方が高い硬度を有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材と圧接してニップを形成し、該ニップにおいて被加熱部材を加熱及び搬送する加圧ローラーであって、
シャフトと、
該シャフトの周囲に設けられる弾性ローラー部と、を備え、
前記弾性ローラー部は、気体が封入された気密中空部の周囲に設けられる弾性部を有し、
前記弾性部には前記シャフトの軸方向に沿って補強部材が設けられ、
該補強部材は、前記シャフトの軸方向両端部よりも中央部の方が高い硬度を有していることを特徴とする加圧ローラー。
【請求項２】
前記補強部材は、繊維を格子状に編み込んだメッシュであり、
該メッシュの網目密度は、前記シャフトの軸方向中央部が最も密であり、両端部に向かって徐々に祖となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加圧ローラー。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の加圧ローラーを備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３に記載の定着装置を備え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、定着ローラーとの間に定着ニップを形成する加圧ローラーと、この加圧ローラーを備える定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンターなどの電子写真方式の画像形成装置は、記録材に転写されたトナー像をニップにおいて記録材に加熱定着する定着装置を備えている。定着装置の定着方式には、ハロゲンヒーター等の加熱体を内包した加熱ローラーを用いるローラー定着方式や、ＩＨヒーター等で定着ベルトを加熱し、加熱した定着ベルトによって熱を伝達するベルト定着方式、記録材がニップを通過する際にフィルムを介してセラミックヒーター等でニップを直接加熱するフィルム定着方式がある。
【０００３】
いずれの定着方式においても、ニップを形成する加熱部材や加圧部材は、トナーを溶融するように一定温度以上に加熱させておく必要がある。この際、省エネ性とオンデマンド性とを両立させるために、より低い電力でより短時間に温度を立ち上げることが要望されている。
【０００４】
そこで、特許文献１には、加圧部材の弾性ローラー部に中空部を設けて弾性ローラー部の体積を減らすことで熱容量を少なくした加圧ローラーが記載されている。中空部には、一定以上の内圧がかかるように気体が封入されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０７０４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１に記載された加圧ローラーは、省エネ性やオンデマンド性は向上するが、加圧ローラーの軸方向中央部では両端部よりも径方向の剛性が低くなり、中央部が両端部よりも膨らんだ形状（太鼓形状）に変形しやすい。すると、ニップにおいて記録材が搬送される際に、中央部の方が両端部よりも搬送速度が速くなり、記録材が中央部に向かって集められてしわが発生するという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事情を考慮し、省エネ性とオンデマンド性を向上しつつ、変形を防止できる加圧部材、この加圧部材を備える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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の加圧ローラーは、加熱部材と圧接してニップを形成し、該ニップにおいて被加熱部材を加熱及び搬送する加圧ローラーであって、シャフトと、該シャフトの周囲に設けられる弾性ローラー部と、を備え、前記弾性ローラー部は、気体が封入された気密中空部の周囲に設けられる弾性部を有し、前記弾性部には前記シャフトの軸方向に沿って補強部材が設けられ、該補強部材は、前記シャフトの軸方向両端部よりも中央部の方が高い硬度を有していることを特徴とする。
【０００９】
このような構成を採用することにより、加圧ローラーに中空部が形成されているので、加圧ローラーの熱容量を小さくできる。さらに、加圧ローラーの中央部の膨らみが補強部材の中央部で押えられて加圧部材の変形を防止できるので、被加熱部材を偏りなく搬送することができる。
【００１０】
本発明の加圧ローラーにおいて、前記補強部材は、繊維を格子状に編み込んだメッシュであり、該メッシュの網目密度は、前記シャフトの軸方向中央部が最も密であり、両端部に向かって徐々に祖となるように形成されていることを特徴としても良い。
【００１１】
このような構成を採用することにより、入手しやすい材料を用いて容易に補強部材を形成できる。また、網目密度を調整することで、中央部と両端部の硬度を調整しやすい。
【００１２】
本発明の定着装置は、上記に記載の加圧部材を備えていることを特徴とする。
【００１３】
このような構成を採用することにより、省エネ性とオンデマンド性を得ることができると共に、用紙を偏りなく搬送できるので、しわの発生等を防止できる。
【００１４】
本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、加圧部材に中空部を形成することで、熱容量を小さくして省エネ性とオンデマンド性を向上できると共に、加圧部材の中央部の膨らみが補強層で押えられるので、加圧部材の変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る定着装置の側面断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る定着装置の加圧ローラーを示す図であり、図３（Ａ）は側断面図、図３（Ｂ）は正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置及び定着装置について説明する。
【００１８】
まず、図１を用いて、画像形成装置としてのプリンターの全体の構成について説明する。図１はプリンター１の概略を模式的に示す図である。以下、図１における紙面手前側をプリンターの正面側（前側）とし、左右の向きはプリンターを正面から見た方向を基準として説明する。
【００１９】
プリンター１の装置本体２には、用紙Ｓが収容される給紙カセット３と、給紙カセット３から用紙Ｓを送り出す給紙装置４と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部５と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置６と、用紙Ｓを排紙する排紙装置７と、排紙された用紙Ｓが受け止められる排紙トレイ８と、が備えられている。さらに、装置本体２には、給紙装置４から、画像形成部５と定着装置６とを通って排紙装置７に向かう用紙Ｓの搬送経路１０が形成されている。
【００２０】
給紙装置４によって給紙カセット３から取り出された用紙Ｓは、搬送経路１０に沿って画像形成部５に搬送され、用紙Ｓにトナー像が形成される。用紙Ｓは搬送経路１０に沿って定着装置６に送られ、トナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは排紙装置７から排紙トレイ８に排出される。
【００２１】
次に、図２を参照して定着装置６について説明する。図２は定着装置を示す側面断面図である。
【００２２】
定着装置６は、加熱部材としての円筒状の定着ローラー２１と、定着ローラー２１の中空部に設けられるハロゲンヒーター２２と、定着ローラー２１に圧接可能に設けられる加圧部材としての加圧ローラー２３と、加圧ローラー２３を定着ローラー２１に圧接可能に支持する支持部材２４と、を備えている。
【００２３】
定着ローラー２１は、円筒形状の芯金２１ａと、芯金２１ａの外周面に設けられる弾性層２１ｂと、弾性層２１ｂの外周面に設けられる離型層２１ｃと、によって構成されている。芯金２１ａは、例えばＳＵＳやアルミニウムなどの金属によって形成される。弾性層２１ｂは、例えば、シリコンゴムによって形成される。離型層２１ｃは、例えば、ＰＦＡ（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）チューブによって形成される。定着ローラー２１は、前後方向に延びる回転軸（図示省略）を中心として回転可能に支持されている。
【００２４】
ハロゲンヒーター２２は、定着ローラー２１の中空部に配置されて、定着ローラー２１の内周面に向かって熱を放射し、定着ローラー２１を加熱する。
【００２５】
加圧ローラー２３について、図３を参照して説明する。図３（Ａ）は加圧ローラーの側断面図、図３（Ｂ）は加圧ローラーの正面断面図である。
【００２６】
加圧ローラー２３は、図３に示されるように、円柱状のシャフト３１と、シャフト３１の周囲に設けられる弾性ローラー部３２と、弾性ローラー部３２の周囲に設けられる離型層３３と、によって構成されている。シャフト３１は、例えば、ＳＵＳ等の金属によって形成される。離型層３３は、例えば、ＰＦＡチューブによって形成されている。
【００２７】
弾性ローラー部３２は、気密中空部３５と、気密中空部３５の周囲に設けられる弾性部３６と、を有している。気密中空部３５には、空気や、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性気体が所定の内圧で封入されている。シャフト３１と弾性ローラー部３２とは気密に固定されている。弾性部３６は、例えば、シリコンゴムによって形成される。
【００２８】
弾性部３６には、シャフト３１の軸方向に沿って、補強部材としてのメッシュ部３７が形成されている。メッシュ部３７は、例えば、金属や樹脂の繊維を格子状に編み込んだメッシュで形成される。メッシュ部３７の網目密度は、シャフト３１の軸方向中央部３７ａが両端部３７ｂよりも高く、且つ、中央部３７ａから両端部３７ｂに向かって徐々に低くなるように形成されている。一例として、軸方向中央部３７ａの目開きは０．７７ｍｍ（ＪＩＳ規格２０メッシュ）、両端部３７ｂの目開きは２．０４ｍｍ（ＪＩＳ規格１０メッシュ）である。つまり、軸方向中央部３７ａでは高い硬度を有し、両端部３７ｂに向かうほど硬度が低くなっている。これにより、メッシュ部３７は、両端部３７ｂから中央部３７ａに向かうほど変形しにくくなる。
【００２９】
弾性ローラー部３２は、例えば、気密中空部３５が設けられた円柱状の内層３２ａと、メッシュ部３７の外側の円筒状の外層３２ｂと、の間に、円筒状のメッシュ部３７を挟み、メッシュ部３７の軸方向両端部を、内層３２ａと外層３２ｂとに固定することで形成される。
【００３０】
再度図２を参照して説明する。支持部材２４は、加圧ローラー２３のシャフト３１の両端部を回転可能かつ定着ローラー２１に向けて付勢するように支持している。これにより、加圧ローラー２３が定着ローラー２１に圧接されて、定着ローラー２１と加圧ローラー２３との間に定着ニップＮを形成する。この際、メッシュ部３７は弾性ローラー部３２とともに変形する。加圧ローラー２３が図２の時計回り方向に回動すると、定着ローラー２１は、加圧ローラー２３とは反対方向に回転する。
【００３１】
上記構成を有する定着装置６において、トナー像が形成された用紙Ｓは、転写ニップＮに搬送されると、定着ニップＮで加熱及び加圧されることでトナー像が用紙Ｓに定着された後、排紙装置７の方向に搬送される。加圧ローラー２３には気密中空部３５が形成されているので、加圧ローラー２３の軸方向中央部は両端部よりも径方向の剛性が低く、中央部が両端部よりも膨らみやすくなる。しかし、メッシュ部３７は、中央部３７ａの網目密度が両端部３７ｂよりも高く形成されて、硬度が高くなっているので、中央部の膨らみがメッシュ部３７の中央部３７ａで押えられる。したがって、加圧ローラー２３の変形を防止できる。
【００３２】
上記説明したように本発明の定着装置６においては、加圧ローラー２３に気密中空部３５が形成されているので、加圧ローラー２３の熱容量が小さくなり、省エネ性とオンデマンド性を得ることができる。さらに、加圧ローラー２３の中央部の膨らみがメッシュ部３７で押えられて加圧ローラー２３の変形を防止できる。
【００３３】
さらに、加圧ローラー２３の中央部の膨らみがメッシュ部３７で押さえられると、加圧ローラー２３の両端部が膨らみやすくなるので、加圧ローラー２３は、両端部が中央部よりも膨らんだ鼓形状に変形しやすい。したがって、定着ニップを用紙Ｓが通過する際に、用紙Ｓの中心から外側に向けて引っ張られるような力が作用するので、しわの発生を防止できる。
【００３４】
さらに、補強部材としてメッシュ部３７を用いることで、比較的入手しやすい材料を用いて補強部材を形成することができる。また、網目密度を変えることで、中央部と両端部の硬度を容易に調整できる。なお、加圧ローラー２３が定着ローラー２１に圧接されると、メッシュ部３７は弾性ローラー部３２と一体に弾性変形するので、定着ニップＮの形成を妨げることはない。なお、補強部材を、メッシュ以外に、繊維を織って形成されたウェブを用いても形成しても良い。この場合は、軸方向中央部の坪量（単位面積当たりの重量）が、軸方向両端部から中央部に向かって徐々に高くなるように形成する。あるいは、弾性部３６とは別の弾性材料を用いて形成してもよい。この場合は、補強部材は、軸方向両端部から中央部に向かって硬度が徐々に高くなるように形成する。
【００３５】
本発明の実施形態では、プリンター１に本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のプリンター１以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。
【００３６】
さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００３７】
１  プリンター（画像形成装置）
６  定着装置
２１  定着ローラー（加熱部材）
２３  加圧ローラー
３１  シャフト
３２  弾性ローラー部
３５  気密中空部
３６  弾性部
３７  メッシュ部（補強部材）
【図１】
2018013537.tif 000003
【図２】
2018013537.tif 000004
【図３】
2018013537.tif 000005