(57)【要約】【課題】ヒートローラとプレスローラのニップ部分の面積を大きくすることができる定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】ヒートローラ７８とプレスローラ８０の各突部８４、８８同士が噛み合うと、ヒートローラ７８の１つの突部８４Ａがプレスローラ８０の隣接する２つの突部８８Ａ、８８Ｂの間に介在する。このため、ヒートローラ７８の１つの突部８４Ａの一方の斜面８４Ｘがプレスローラ８０の１つの突部８８Ａの一方の斜面８８Ｘと面接し、ヒートローラ７８の１つの突部８４Ａの他方の斜面８４Ｙがプレスローラ８０の他の１つの突部８８Ｂの他方の斜面８８Ｙと面接する。【選択図】      図５
2008281962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートローラとプレスローラを有し、前記ヒートローラと前記プレスローラでトナー画像が転写された用紙を加熱・加圧して前記トナー画像を定着させる定着装置であって、
前記ヒートローラの表面には、半径方向外方に突出する複数の突部が周方向に沿って連続して形成され、
前記プレスローラの表面には、前記ヒートローラの前記突部と噛み合う複数の突部が周方向に沿って連続して形成され、
前記ヒートローラと前記プレスローラは、前記突部同士が相互に噛み合い前記用紙を加熱・加圧することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置を備え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、用紙に転写された任意のトナー画像を用紙に定着させる定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置は、ヒータを内蔵したヒートローラとプレスローラを有する定着装置を備えている。ヒートローラとプレスローラによりトナー画像が転写された用紙がニップされ、熱と圧力によりトナー画像を定着させるものである。このヒートローラとプレスローラは、円筒状又は円柱状に形成されている。
【特許文献１】特開平５−５３４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の定着装置によれば、ヒートローラとプレスローラが円筒状又は円柱状に形成されており、各ローラの外周面同士が圧接されている構成であるため、両ローラ同士のニップ部分の面積が小さくなる。ローラ同士のニップ部分の面積が小さくなると、トナー画像の定着に必要な熱量を確保するために、ヒートローラの表面温度を高くしなければならない。この結果、消費するエネルギーが大きくなってランニングコストが増加するとともに、ヒートローラ及びプレスローラの製品寿命が短くなる問題がある。
【０００４】
また、ヒートローラとプレスローラのニップ部分の面積が小さくなると、ヒートローラ又はプレスローラが用紙に対して滑ってしまい、用紙を正常に搬送することができなくなる（搬送不良が生じてしまう）。
【０００５】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、ヒートローラとプレスローラのニップ部分の面積を大きくすることができ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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、ヒートローラとプレスローラを有し、前記ヒートローラと前記プレスローラでトナー画像が転写された用紙を加熱・加圧して前記トナー画像を定着させる定着装置であって、前記ヒートローラの表面には、半径方向外方に突出する複数の突部が周方向に沿って連続して形成され、前記プレスローラの表面には、前記ヒートローラの前記突部と噛み合う複数の突部が周方向に沿って連続して形成され、前記ヒートローラと前記プレスローラは、前記突部同士が相互に噛み合い前記用紙を加熱・加圧することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置を備えた画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、ヒートローラとプレスローラの表面には、半径方向外方に突出する複数の突部が周方向に沿って連続して形成されており、両者が噛み合うことにより用紙を加熱・加圧しトナー画像が用紙に定着される。ここで、ヒートローラとプレスローラが相互に噛み合うと、両者の突部の表面積の分だけ両者の接触面積（ニップ部分の面積）が大きくなる。ヒートローラとプレスローラのニップ部分の面積が大きくなると、両者にニップされる用紙に対する接触面積が大きくなり、ヒートローラの熱が用紙に伝わり易くなる。これにより、ヒートローラの表面温度を高く設定しなくても、トナー画像の定着に必要な熱量を十分に確保することができる。この結果、ヒートローラのランニングコストが増加することを抑制でき、また、ヒートローラ及びプレスローラの製品寿命が短くなることを抑制できる。
【０００９】
さらに、用紙は、ヒートローラとプレスローラの突部の表面に沿って強固にニップされるため、ヒートローラ又はプレスローラが用紙に対して滑ってしまうことがなくなり、用紙を正常に搬送することができる（搬送不良が生じない）。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、ヒートローラとプレスローラのニップ部分の面積を大きくすることができるため、トナー画像の定着に必要な熱量を十分に確保することができる。この結果、ヒートローラのランニングコストが増加することを抑制でき、また、ヒートローラ及びプレスローラの製品寿命が短くなることを抑制できる。さらに、用紙を正常に搬送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の第１実施形態に係る定着装置及びこれを備えた画像形成装置について、図面を参照して説明する。
【００１２】
先ず、画像形成装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す正面断面図である。画像形成装置は、スキャナ、プリンタ、複写機、ファクシミリ、またはこれらの機能を複合させた複合機である。
【００１３】
図１に示すように、画像形成装置１０は、主として、画像形成ユニット１２、露光ユニット１４、現像ユニット１６、定着ユニット（定着装置）１８を備えており、各ユニットは、給紙カセット２０の上方に位置している。
【００１４】
ここで、画像形成装置１０による画像形成処理の概略について説明する。
給紙カセット２０から用紙が繰り込まれると、画像形成ユニット１２の感光ドラム２２に形成されたトナー画像が用紙上に転写される。次に、転写されたトナー画像が定着ユニット１８によって用紙上に定着される。そして、定着処理が完了した用紙は、主搬送路６０を経由して排出トレイ６２に排出される。
【００１５】
なお、画像形成装置１０において両面印刷処理が実行される場合には、一方の面の印刷処理を完了した用紙は、反転経路６４を経由して、画像形成ユニット１２に再供給される。そして、画像形成ユニット１２では、用紙の他方の面に画像形成プロセスが実行される。
【００１６】
画像形成ユニット１２は、トナー画像を形成するとともに、給紙カセット２０から繰り込まれる用紙上にトナー画像を転写させる要素である。この画像形成ユニット１２は、主として、感光体として使用される金属製の感光ドラム２２と、感光ドラム２２の外周面に負の電荷を付与する帯電部２４と、クリーニング部２６と、を有する。
【００１７】
感光ドラム２２は、その外周面に光導電膜を有しており、電子写真の感光体として使用される。感光ドラム２２は、画像形成ユニット１２の下部付近に配設されている。また、感光ドラム２２は、その下側が外部に露出するようにフレーム２８に収容されている。したがって、感光ドラム２２につきフレーム２８から露出する部分と、現像ユニット１６の現像スリーブ４６、および転写ローラ６６とが当接することにより、トナー供給や転写プロセスの実行が可能になる。
【００１８】
クリーニング部２６は、フレーム２８内に収容されており、感光ドラム２２から転写されずに残留するトナーをクリーニングブレード３０によって回収する。
【００１９】
帯電部２４は、感光ドラム２２の長手方向（前後方向）に沿って設けられており、感光ドラム２２に負の電荷を付与する鋸歯状電極（図示省略）を有する。これにより、鋸歯状電極に高電圧が印加されてコロナ放電が生ずると、感光ドラム２２の外周面には負の電荷が付与される。
【００２０】
露光ユニット１４は、略線状に配置された複数の発光部（例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｏｎ  Ｄｉｏｄｅ））３６を有する。露光ユニット１４は感光ドラム２２の斜め下方に配置それており、発光部３６からの光が感光ドラム２２に照射される。
【００２１】
これにより、用紙に印刷される画データに基づき、各発光部３６の点灯制御（露光処理）が実行されると、感光ドラム２２の外周面のうち発光部３６からの光が照射された部分の負の電荷が除去される。すなわち、感光ドラム２２の外周面には、画像データに対応する静電潜像が形成される。
【００２２】
現像ユニット１６は、主として、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を収容可能な現像器３８と、２本のスクリュー部材４０、４２と、パドル４４と、現像スリーブ４６と、を有しており、感光ドラム２２の外周面に非磁性体のトナーを供給する。すなわち、２本のスクリュー部材４０、４２によりトナーとキャリアが適正に混合されて未使用の非磁性体トナーに負の電荷が付与されるとともに、この負に帯電したトナーがパドル４４により掻き出されて現像スリーブ４６側に供給される。さらに、このトナーは、現像スリーブ４６から感光ドラム２２の表面に供給される。
【００２３】
現像スリーブ４６は、静電潜像が形成された感光ドラム２２に対して、パドル４４により供給されたトナー（負に帯電したトナー）を供給する。これにより、現像スリーブ４６から感光ドラム２２に対して供給されるトナーは、感光ドラム２２の外周面のうち負の電荷が除去された部分に付着することになる。
【００２４】
転写ローラ６６は、主搬送路６０を挟んで感光ドラム２２と逆側に配設されている。この転写ローラ６６にはバイアス電圧が印加されており、転写ローラ６６は正に帯電している。これにより、用紙が感光ドラム２２と転写ローラ６６との間を通過すると、感光ドラム２２の外周面上の負に帯電したトナーは、転写ローラ６６側に移動しようとする。そのため、用紙には、感光ドラム２２のトナー画像が転写される。そして、トナー画像が転写された用紙は、定着ユニット１８に搬送される。
【００２５】
定着ユニット１８は、ヒートローラ７８と、プレスローラ８０と、を有している。ヒートローラ７８は熱伝導性のよい金属（例えば、アルミニウムや鉄）によって形成されており、その内部にはハロゲンランプによって構成されるヒータ８２が配設されている。また、プレスローラ８０は、主搬送路６０を挟んでヒートローラ７８と逆側に配設されている。このプレスローラ８０は、シリコンゴムで形成されている。用紙がヒートローラ７８とプレスローラ８０のニップ部に搬送されると、この用紙がヒートローラ７８とプレスローラ８０により加熱及び加圧される。そして、転写されたトナー画像が用紙に焼き付けられて定着される。
【００２６】
ここで、ヒートローラ７８の形状及び構造について説明する。
【００２７】
図２に示すように、ヒートローラ７８は肉厚が０．６ミリ程度の筒状に形成されており、その表面には半径方向外方に突出する複数の突部８４が周方向に沿って連続するように形成されている。また、ヒートローラ７８の周方向に隣接する各突部８４は、所定のピッチ（等間隔）をあけて形成されている。各突部８４は、歯車の歯の形状と同様に形成されており、底部から先端部に向かうに従い細くなっている。換言すれば、各突部８４を径方向に対して直交する方向に切断した断面の面積は、底部から先端部に向かうにしたがい小さくなるように設定されている。なお、ヒートローラ７８は引き抜き等の従来から周知の手段で製造されており、その表面はコーティング処理されている。
【００２８】
ヒートローラ７８の長手方向（軸方向）両端部には、ヒートローラ７８の長手方向に延びる溝部８６がそれぞれ形成されている。この溝部８６には、後述のヒートローラギヤ５０の係合爪５２が係合される。また、ヒートローラ７８の長手方向（軸方向）両端部であってヒートローラ７８の表面には、ヒートローラベアリング４８がそれぞれ装着されている。図５に示すように、このヒートローラベアリング４８の内周面には、ヒートローラ７８の表面に形成された複数の突部８４の先端部のみが接触している。このため、ヒートローラベアリング４８とヒートローラ７８は点（図５中の点Ｓ）で接触するため、従来のようにヒートローラに突部が形成されておらずヒートローラが円筒状又は円柱状に形成されている構成と比較して、ヒートローラ７８とヒートローラベアリング４８との接触面積が小さくなる。これにより、ヒートローラ７８の熱がヒートローラベアリング４８に伝熱され難くなり、ヒートローラ７８の熱量が奪われ難くなる。この結果、ヒートローラ７８の熱量を維持するためのエネルギー（例えば、ヒータ８２の消費エネルギーなど）の消費を低減することができる。また、ヒートローラ７８の長手方向（軸方向）両端部であってヒートローラベアリング４８の外側には、ヒートローラギヤ５０がそれぞれ装着されている。各ヒートローラギヤ５０には係合爪５２が形成されており、この係合爪５２が溝部８６に係合されることにより、各ヒートローラギヤ５０がヒートローラ７８に装着される。また、各ヒートローラギヤ５０の内周面には、ヒートローラ７８の突部８４と噛み合う複数の内歯５４が形成されている。各ヒートローラギヤ５０の外周面には、駆動機構の歯と噛み合う外歯５６が形成されている。さらに、ヒートローラ７８の長手方向（軸方向）両端部であってヒートローラギヤ５０の外側には、ヒートローラ７８の抜けを防止する抜け止めリング５８が装着されている。
【００２９】
次に、プレスローラ８０の形状及び構造について説明する。
【００３０】
図３に示すように、プレスローラ８０は円柱状に形成されており、その表面には半径方向外方に突出する複数の突部８８が周方向に沿って連続するように形成されている。また、プレスローラ８０の周方向に隣接する各突部８８は、所定のピッチ（等間隔）をあけて形成されている。各突部８８は、歯車の歯の形状と同様に形成されており、底部から先端部に向かうに従い細くなっている。換言すれば、突部８８を径方向に対して直交する方向に切断した断面の面積は、底部から先端部に向かうにしたがい小さくなるように設定されている。図４及び図５に示すように、ヒートローラ７８とプレスローラ８０は、両者の突部８４、８８同士が歯車の歯のように噛み合う構成になっている。なお、プレスローラ８０の表面は、コーティング処理されている。
【００３１】
図３に示すように、プレスローラ８０の長手方向（軸方向）両端部には、軸部９０がそれぞれ形成されている。各軸部９０には、プレスローラベアリング６８がそれぞれ装着されている。
【００３２】
次に、第１実施形態に係る画像形成装置１０の作用について説明する。
【００３３】
図１に示すように、感光ドラム２２及び転写ローラ６６によりトナー画像が転写された用紙は、主搬送路６０を搬送され、やがて定着ユニット１８に到達する。
【００３４】
定着ユニット１８においては、用紙は、ヒートローラ７８とプレスローラ８０により加熱・加圧され、用紙に転写されていたトナー画像が定着される。
【００３５】
ここで、図２及び図３に示すように、ヒートローラ７８の外周面とプレスローラ８０の外周面には、複数の突部８４、８８が所定のピッチをあけて周方向に連続するように形成されている。このため、図４及び図５に示すように、両者の突部８４、８８同士が歯車の歯のように噛み合うことになる。
【００３６】
ヒートローラ７８とプレスローラ８０の各突部８４、８８同士が噛み合うと、図５に示すように、ヒートローラ７８の１つの突部８４Ａがプレスローラ８０の隣接する２つの突部８８Ａ、８８Ｂの間に介在する。このため、ヒートローラ７８の１つの突部８４Ａの一方の斜面８４Ｘがプレスローラ８０の１つの突部８８Ａの一方の斜面８８Ｘと面接し、ヒートローラ７８の１つの突部８４Ａの他方の斜面８４Ｙがプレスローラ８０の他の１つの突部８８Ｂの他方の斜面８８Ｙと面接する。これにより、ヒートローラ７８とプレスローラ８０との接触面積は、ヒートローラ７８及びプレスローラ８０が円筒状又は円柱状に形成されている場合と比較して、各突部８４Ａ、８８Ａ、８８Ｂの斜面８４Ｘ、８４Ｙ、８８Ｘ、８８Ｙの面積（各突部８４、８８の表面積）の分だけ大きくなる。この結果、ヒートローラ７８とプレスローラ８０のニップ部分の面積が大きくなる。
【００３７】
そして、トナー画像が転写された用紙は、ヒートローラ７８とプレスローラ８０の各突部８４Ａ、８８Ａ、８８Ｂの斜面８４Ｘ、８４Ｙ、８８Ｘ、８８Ｙに沿って強固にニップされる。
【００３８】
ヒートローラ７８とプレスローラ８０のニップ部分の面積が大きくなると、両者にニップされる用紙に対する接触面積が大きくなり、ヒートローラ７８の熱が用紙に伝わり易くなる。これにより、ヒートローラ７８の表面温度を高く設定しなくても、トナー画像の定着に必要な熱量を十分に確保することができる。この結果、ヒートローラ７８のランニングコストが増加することを抑制でき、また、ヒートローラ７８及びプレスローラ８０の製品寿命が短くなることを抑制できる。
【００３９】
また、トナー画像が転写された用紙は、ヒートローラ７８とプレスローラ８０の各突部８４Ａ、８８Ａ、８８Ｂの斜面８４Ｘ、８４Ｙ、８８Ｘ、８８Ｙに沿って強固にニップされるため、ヒートローラ７８又はプレスローラ８０が用紙に対して滑ってしまうことがなくなり、用紙を正常に搬送することができる。この結果、用紙の搬送不良を防止できる。
【００４０】
なお、ヒートローラ７８とプレスローラ８０の突部８４、８８のモジュール精度が低く両者の噛み合いが悪くなる場合でも、ヒートローラ７８と噛み合うプレスローラ８０は、柔らかい材料である弾性体のシリコンゴムで構成されているため、プレスローラ８０が適宜変形することで、噛み合い精度を矯正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の正面断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の定着装置を構成するヒートローラの斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の定着装置を構成するプレスローラの斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の定着装置を構成するヒートローラとプレスローラが噛み合った状態の斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の定着装置を構成するヒートローラとプレスローラが噛み合った状態の断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０      画像形成装置
１８      定着ユニット（定着装置）
７８      ヒートローラ
８０      プレスローラ
８４      突部（ヒートローラ）
８８      突部（プレスローラ）
【図１】
2008281962.tif 000003
【図２】
2008281962.tif 000004
【図３】
2008281962.tif 000005
【図４】
2008281962.tif 000006
【図５】
2008281962.tif 000007