(57)【要約】【課題】プレスローラからの圧接力を受けてヒートローラが撓み変形することを防ぐ。【解決手段】ヒートローラ１１を挟んでプレスローラ１２と対峙する位置に、バックアップローラ１５を設ける。これにより、ヒートローラ１１がプレスローラ１２からの圧接力に抗し得るように強度アップを図ることができるので、ヒートローラ１１が撓み変形することを確実に阻止することができる。これにて、記録用紙Ｐの幅方向におけるヒートローラ１１とプレスローラ１２との間の接触圧が不均一となり、その結果、定着不良が発生したり、記録用紙Ｐに皺ができたりすることを確実に防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が転写された記録用紙をプレスローラで加圧するとともにヒートローラで加熱することにより、トナー像を記録用紙に定着させる定着装置において、
付勢手段により前記プレスローラは前記ヒートローラに圧接されており、
前記ヒートローラを挟んで前記プレスローラと対峙する位置に、バックアップローラが設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ヒートローラ、プレスローラおよびバックアップローラは、その回転中心が一つの直線上に位置するように配置されており、
前記付勢手段が、前記直線の伸び方向に圧接力を発揮するものである請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記ヒートローラは、中空筒状の金属管と、該金属管の内部に配されたヒータとを備えており、
前記金属管の筒壁の中央部は、その両端部よりも肉厚を薄くした薄肉部とされており、
前記バックアップローラが、ヒートローラの中央部に接している請求項１又は２記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像が転写された記録用紙をプレスローラで加圧するとともにヒートローラで加熱することにより、トナー像を記録用紙に定着させる定着装置に関する。この定着装置は、コピー機、ファクシミリ装置、複合機などの電子写真方式の画像形成装置に適用される。
【背景技術】
【０００２】
本発明に係る定着装置では、プレスローラとヒートローラとは別に、補助ローラ（バックアップローラ）を備えるが、定着装置の分野において、補助ローラを設けること自体は、例えば特許文献１、２に記載されており公知である。
【０００３】
特許文献１に係る定着装置では、記録用紙の搬送方向の下流側に、プレスローラをヒートローラに圧接する補助ローラを備えている。ここでの補助ローラは、プレスローラの中央部のみを圧接する短尺の保熱性を有するローラであり、連続複写時に記録用紙により損失する熱を補償することを目的とする。
特許文献２に係る定着装置は、プレスローラの中央部に、該プレスローラをヒートローラに圧接するための補助ローラを備えている。ここでの補助ローラは、プレスローラのヒートローラに対する圧接力が不均一となることを防止することを目的として配されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４４０３０号公報
【特許文献２】特開平５−１６５３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の画像形成装置においては、電源がオン操作されてから複写操作が可能となるまでのウオームアップ時間の短縮化が解決すべき重大な課題の一つとされている。かかる課題の解決には、特に電源がオン操作されてからヒートローラの表面がトナーの溶融温度（定着温度）に達するまでの加熱待機時間の短縮化を図ることが効果的である。そこで従来より、ヒートローラを構成する金属管の肉厚寸法を薄くする方法が採られることがある。つまり、金属管として薄肉パイプを採用すれば、金属管の内部に配されるヒータからの発熱を、短時間で金属管の表面に伝えることができるので、加熱待機時間の短縮化を図ることができる。
【０００６】
しかし、図５に示すように、ヒートローラ１１を構成する金属管２０の肉厚寸法を薄くした場合には、プレスローラ１２からの圧接力の影響を受けて、ヒートローラ１１の中央部が大きく撓むおそれがある。このようにヒートローラ１１が撓むと、記録用紙の幅方向におけるヒートローラ１１とプレスローラ１２との間の接触圧が不均一となり、記録用紙の幅方向の中央部におけるトナーに対する加熱・加圧が不足して定着不良が発生する。記録用紙に皺が出来やすくなる点にも不利がある。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであり、ヒートローラを構成する金属管の薄肉化を図った場合に不可避であった、プレスローラからの圧接力を受けてヒートローラが撓み変形することに起因して、記録用紙の幅方向におけるヒートローラとプレスローラとの間の接触圧が不均一となり、その結果、定着不良が発生したり、記録用紙に皺ができたりすることを確実に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の本発明は、トナー像が転写された記録用紙をプレスローラで加圧するとともにヒートローラで加熱することにより、トナー像を記録用紙に定着させる定着装置において、付勢手段により前記プレスローラは前記ヒートローラに圧接されており、前記ヒートローラを挟んで前記プレスローラと対峙する位置に、バックアップローラが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の本発明のように、前記ヒートローラ、プレスローラおよびバックアップローラは、その回転中心が一つの直線上に位置するように配置されており、前記付勢手段が、この直線の伸び方向に圧接力を発揮するものとすることができる。
【００１０】
請求項３記載の本発明のように、ヒートローラは、中空筒状の金属管と、該金属管の内部に配されたヒータとを備えており、前記金属管の筒壁の中央部は、その両端部よりも肉厚を薄くした薄肉部とされており、前記バックアップローラが、ヒートローラの中央部に接している形態を採ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の本発明に係る定着装置においては、ヒートローラを挟んでプレスローラと対峙する位置に設けられたバックアップローラで、ヒートローラがプレスローラからの圧接力に抗し得るように強度アップされている。したがって、ヒートローラがプレスローラからの圧接力でヒートローラの中央部が凹むように撓み変形することを確実に阻止できる。これにて、ヒートローラを構成する金属管の薄肉化を図った場合に不可避であった、プレスローラからの圧接力を受けてヒートローラが撓み変形することに起因して、記録用紙の幅方向におけるヒートローラとプレスローラとの間の接触圧が不均一となり、その結果、定着不良が発生したり、記録用紙に皺ができたりすることを確実に防止することができる。このことは、定着装置、およびこれを備える画像形成装置の信頼性の向上に資する。
【００１２】
ヒートローラは、プレスローラからの押圧力を受けて、中央部が撓み変形しやすい。つまり、ヒートローラは、プレスローラを介して付勢手段からの付勢力が加わる方向、簡単に言うと、プレスローラの反対側に向かって撓み変形しやすい。そこで、請求項２記載の本発明のように、ヒートローラ、プレスローラおよびバックアップローラを、その回転中心が一つの直線上に位置するように配置し、付勢手段がこの直線の伸び方向に圧接力を発揮するようにしていると、先に示すようヒートローラがプレスローラの反対側に向かって撓み変形することを確実に防止することができる。
【００１３】
請求項３記載の本願発明のように、金属管の筒壁の中央部を、その両端部よりも肉厚を薄くした薄肉部としていると、両端部の厚肉部でヒートローラの剛性を確保して撓み変形を効果的に防止することができる。また、中央部を薄肉部とすることでヒータ熱のヒートローラ表面への熱伝導率の向上を図ることができるので、加熱待機時間の短縮化を図り、ウオームアップ時間の短縮化に貢献できる。バックアップローラを薄肉部である中央部に接するように配置することで、当該薄肉部の強度アップを図ることができ、プレスローラからの圧接力を受けてヒートローラが撓み変形することを確実に防ぐことができる。以上より、記録用紙の幅方向におけるヒートローラとプレスローラとの間の接触圧が不均一となり、定着不良が発生したり、記録用紙に皺ができたりすることを確実に防止することができるので、定着装置、およびこれを備える画像形成装置の信頼性の向上に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１実施形態）
図１乃至図４に、本発明に係る定着装置を、コピー機能とファクシミリ機能とを備えた複合機の定着装置に適用した実施形態を示す。図２において、複合機１（画像形成装置）は、給紙カセット２と、該給紙カセット２から用紙給送路Ｒを経て送られてきた記録用紙Ｐに対してトナー像を転写して画像形成を行う画像記録部３と、画像記録部３を経た記録用紙Ｐに対して加熱・加圧処理を施してトナー像を記録用紙Ｐに定着させる定着部４（定着装置）と、これら画像記録部３および定着部４の上方に配置された画像読取部５とを含む。画像読取部５の上面には、各種操作ボタンを有する操作パネル６と、自動原稿搬送装置７（ＡＤＦ）が設けられている。画像記録部３は、帯電ドラム１０を含む感光体ユニット８と、感光体ユニット８にトナーを供給するトナーカートリッジ９とを含む。
なお、本実施形態においては、説明の便宜上、操作パネル６の伸び方向を左右方向と規定する（図２参照）。また、当該左右方向と水平方向で直交する方向を前後方向と規定する（図３、図１参照）。
【００１５】
図１、図３および図４において、定着部４は、記録用紙Ｐを加熱するヒートローラ１１と、該ヒートローラ１１に対して用紙給送路Ｒを挟んで配設されたプレスローラ１２と、プレスローラ１２にヒートローラ１１に向かう上向きの付勢力を与える前後一対の圧縮コイルばね（付勢手段）１３・１３とを含み、これらヒートローラ１１、プレスローラ１２等を四角箱状のケース１４内に組み付けてユニット部品化している。
【００１６】
ヒートローラ１１は、前後水平方向に走る中空筒状の金属管２０と、該金属管２０の内部に配されたヒータ２１とを含み、ケース１４の前後面に開設された軸受孔１８に回転可能に支持されている。ケース１４の後面から突出する金属管２０には、不図示の駆動部の終段ギヤに噛み合うギヤ２２が装着されており、この駆動部からの回転駆動力を受けて、ヒートローラ１１は回転可能に構成されている。
【００１７】
図１に示すように、金属管２０の筒壁の中央部は、その両端部よりも肉厚を薄くした薄肉部２０ａとされている。より詳しくは、金属管２０の筒壁の外周面は段差の無い直筒状に形成されているものの、筒壁の内周面は断面視で中央部が凹んだ段形状に形成されており、金属管２０は、筒壁の両端部に厚肉部２０ｂを有し、中央部に薄肉部２０ａを有するものとなっている。本実施形態において金属管２０はアルミニウム管であり、その径寸法は３０ｍｍ、厚肉部２０ｂの肉厚寸法は０．６ｍｍ、薄肉部２０ａの肉厚寸法は０．３ｍｍに設定されている。金属管２０の前後方向の長さ寸法は、Ａ４用紙に対応するものとなっている。金属管２０の内部には、ヒータ２１としてのハロゲンヒータが配されている。
【００１８】
プレスローラ１２は、前後水平方向に走るローラ軸３０と、ローラ軸３０に外嵌装着された硬質ゴム（シリコンゴム）製の円筒形のローラ筒３１とからなる。プレスローラ１２の前後の長さ寸法は、ヒートローラ１１のそれよりも短く設定されており、ヒートローラ１１の中央部に対してのみ、プレスローラ１２は圧接するように構成されている。ローラ筒３１から突出する前後のローラ軸３０のそれぞれには、上向きの開口を有する断面Ｕ字形の軸受部材３２・３２が装着されており、これら軸受部材３２・３２にプレスローラ１２は回転自在に支持されている。両軸受部材３２・３２は、付勢手段としての圧縮コイルばね１３・１３で支持されており、これら圧縮コイルばね１３・１３が発揮する上向きの付勢力により、プレスローラ１２のローラ筒３１はヒータローラ１１の前後中央部に圧接されている。
【００１９】
その上で本実施形態に係る定着部４においては、ヒートローラ１１を挟んでプレスローラ１２と対峙する位置に、プレスローラ１２からの圧接力を受けてヒートローラ１１が撓み変形することを防止するためのバックアップローラ１５が設けられている。
【００２０】
バックアップローラ１５は、前後方向に走るローラ軸４０と、このローラ軸４０に外嵌装着された硬質ゴム（シリコンゴム）製の円筒形のローラ筒４１とを含む。バックアップローラ１５の長さ寸法（ローラ筒４１の長さ寸法）は、ヒートローラ１１のそれよりも小さく設定されており、ヒートローラ１１の中央部のみにバックアップローラ１５は圧接するように配置されている。ローラ軸４０の前後の両端部は、ケース１４の上壁の内面から下向きに張り出し形成された前後一対のブラケット４２・４２に支持されている。各ブラケット４２には軸受孔が開設されており、ローラ軸４０は軸受孔に装着された軸受部材４４を介して、回転自在に両持ち支持されている。
【００２１】
図４に示すように、下方から順にプレスローラ１１、ヒートローラ１２およびバックアップローラ１５が配されており、これらは回転中心が一つの直線（Ｌ）上に位置するように配されている。また、圧縮コイルばね１３は、この直線（Ｌ）の伸び方向に圧接力を発揮するものとなっている。本実施形態では、垂直方向に三つのローラ１２・１１・１５が配されており、圧縮コイルばね１３は、真上に付勢力を発揮するものとなっている。また、三つのローラ１１・１２・１５の前後方向の中央位置は、完全に一致している（図１、図３参照）。
【００２２】
以上のような構成からなる定着部４によれば、ヒートローラ１１を挟んでプレスローラ１２と対峙する位置に設けられたバックアップローラ１５により、ヒートローラ１１がプレスローラ１２からの圧接力に抗し得るように強度アップを図ることができる。したがって、ヒートローラ１１がプレスローラ１２からの圧接力により、ヒートローラ１１の中央部が凹むように撓み変形すること（図５参照）を確実に阻止できる。これにて、ヒートローラ１１を構成する金属管２０の薄肉化を図った場合に不可避であった、プレスローラ１２からの圧接力を受けてヒートローラ１１が撓み変形することに起因して、記録用紙Ｐの幅方向におけるヒートローラ１１とプレスローラ１２との間の接触圧が不均一となり、その結果、定着不良が発生したり、記録用紙Ｐに皺ができたりすることを確実に防止して、定着部４、およびこれを備える複合機１の信頼性の向上に貢献することができる。
【００２３】
図５に示すように、ヒートローラ１１は、プレスローラ１２からの押圧力を受けて、前後の中央部が撓み変形しやすい。つまり、ヒートローラ１１は、プレスローラ１２を介して付勢手段からの付勢力が加わる上方向に撓み変形しやすい。そこで、本実施形態のように、ヒートローラ１１、プレスローラ１２およびバックアップローラ１５を垂直方向に配置し、圧縮コイルばね１３が上向きに圧接力を発揮するようにしていると、図５に示すようにヒートローラ１１が上向きに撓み変形することを確実に防止して、ヒートローラ１１を撓みの無い直線形状に維持することができる。
【００２４】
金属管２０の筒壁の前後の中央部を、その両端部よりも肉厚を薄くした薄肉部２０ａとしていると、両端部の厚肉部２０ｂでヒートローラ１１の剛性を確保して撓み変形を効果的に防止することができる。また、中央部を薄肉部２０ａとすることでヒータ熱のヒートローラ１１表面への熱伝導率の向上を図ることができるので、加熱待機時間の短縮化を図り、ウオームアップ時間の短縮化に貢献できる。つまり、金属管２０の筒壁の全体を薄肉化する場合に比べて、ヒートローラ１１の剛性を確保できる点で優れている。バックアップローラ１５を薄肉部２０ａである中央部に接するように配置することで、当該薄肉部２０ａの強度アップを図ることができ、プレスローラ１２からの圧接力を受けてヒートローラ１１が撓み変形することを確実に防ぐことができる。
【００２５】
上記実施形態以外に、本発明では、バックアップローラ１５をヒートローラ１１に圧接するための付勢手段を設けることができる。つまりバックアップローラ１５の両端部に圧縮コイルばねを配して、該圧縮コイルばねに由来する下向きの付勢力により、バックアップローラ１５をヒートローラ１１に圧接するようにしてもよい。当該形態によっても、プレスローラ１２からの圧接力を受けてヒートローラ１１が撓み変形することを防いで、ヒートローラ１１を撓みの無い直線形状に維持することができるので、定着不良の発生や、記録用紙Ｐに皺ができたりすることを防ぐことができる。この場合には、バックアップローラ１５側の圧縮コイルばねのバネ圧を、プレスローラ１２側の圧縮コイルばね１３のバネ圧よりも大きく設定することが好ましい。
【００２６】
金属管２０の肉厚寸法は、上記実施形態に限られない。金属管２０の肉厚寸法は、金属管の素材、長さ寸法等に応じて変更される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る定着装置の構成を示す側面図である。
【図２】本発明に係る定着装置が適用される画像形成装置を示す図である。
【図３】定着装置の斜視図である。
【図４】定着装置の縦断正面図であり、各ローラの位置関係を示している。
【図５】従来の定着装置の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２８】
４  定着装置（定着部）
１１  ヒートローラ
１２  プレスローラ
１３  付勢手段（圧縮コイルばね）
１５  バックアップローラ
２０  金属管
２０ａ  薄肉部
Ｌ  直線
Ｐ  記録用紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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