(57)【要約】【課題】未定着トナー像をシート材に定着する過程でシート材へのストレスを小さくしてシート材変形を抑制するとともに、定着ニップ圧力分布を均一にして画像の定着を安定化させる。【解決手段】パイプ状の剛体芯ロール５１の周面にゴム層５２を有する定着用ゴムロールにおいて、前記剛体芯ロール５１は、長手方向中央部の外径Ｒ２が最小径で両端部の外径Ｒ１が最大径になるように連続的に変化する逆クラウン形状に形成するとともに、長手方向中央部の内径ｒ２が最小径で両端部の内径ｒ１が最大径になり、かつ、長手方向中央部の肉厚Ｔ２が最大肉厚になるように連続的に変化する逆クラウン形状に形成した定着用ゴムロール。【選択図】図６
2004246016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプ状の剛体芯ロールの周面にゴム層を有する定着用ゴムロールにおいて、前記剛体芯ロールは、長手方向中央部の外径が最小径で両端部の外径が最大径になるように連続的に変化する逆クラウン形状に形成するとともに、長手方向中央部の内径が最小径で両端部の内径が最大径になり、かつ、長手方向中央部の肉厚が最大肉厚になるように連続的に変化する逆クラウン形状に形成したことを特徴とする定着用ゴムロール。
【請求項２】
前記ゴム層の外径は、略同一なストレート形状で形成したことを特徴とする請求項１記載の定着用ゴムロール。
【請求項３】
前記ゴム層の外径は、長手方向中央部が最大径で両端部が最小径になるように連続的に変化するクラウン形状で形成したことを特徴とする請求項１記載の定着用ゴムロール。
【請求項４】
前記ゴム層の外径は、長手方向中央部が最小径で両端部が最大径になるように連続的に変化する逆クラウン形状で形成したことを特徴とする請求項１記載の定着用ゴムロール。
【請求項５】
前記剛体芯ロールは大径部の両端に連続して小径部を備え、前記ゴム層は、前記大径部の周面と大径部から連続して小径部を形成する側面部と前記小径部の周面の一部に渡って固着したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の定着用ゴムロール。
【請求項６】
前記大径部の両端に連続して小径部を形成した剛体芯ロールは、金属パイプ材に対してバルジ加工によって拡大するか、または絞り加工によって縮小させる塑性加工によって形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の定着用ゴムロール。
【請求項７】
前記大径部の両端に連続して小径部を形成した剛体芯ロールは、前記小径部の一部を切削または研削またはバニッシュ手段等の機械加工を施して形成するとともに、前記ゴム層は前記機械加工を施して形成した部分の一部を含むように固着したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の定着用ゴムロール。
【請求項８】
加熱源を内蔵した熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧される加圧ロールとを備え、該熱定着ロールと加圧ロールとで形成するニップ部にシート材を通過させ、該シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置において、前記熱定着ロールおよび加圧ロールの少なくとも一方は、請求項１ないし７のいずれかに記載の定着用ゴムロールを搭載して構成したことを特徴とする定着装置。
【請求項９】
加熱源を内蔵した熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧される加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記熱定着ロールとの間に挟持されて移動する耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを張架するベルト張架部材とを備え、前記熱定着ロールと耐熱ベルトとで形成するニップ部にシート材を通過させ、該シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置において、前記熱定着ロールおよび加圧ロールの少なくとも一方は、請求項１ないし７のいずれかに記載の定着用ゴムロールを搭載して構成したことを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項８または９記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関わり、特に定着用ゴムロール、および該ゴムロールを用いた定着装置および該定着装置を搭載した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
定着装置は、通常、加熱ロールと加圧ロールの少なくとも一方を弾性体、すなわちゴムロールとし、加熱ロールに加圧ロールを所定の圧力で圧接させてニップを形成し、加熱ロールと加圧ロールの間に未定着トナー像を有する転写材を通過させてトナー像を加熱定着するものであり、前記ゴムロールは、一般にゴムを剛体、即ち金属芯ロール周面に所定の厚さで熱加硫成形と同時に接着したものである。
【０００３】
例えば、特許文献１の定着装置は、加熱源を内蔵した熱定着ロールに圧接して熱定着ロールより硬度の低い加圧ロールからなる定着装置であり、双方のロールを共に逆クラウン形状（ローラの外径寸法を中央部より両端部にかけて連続的に徐々に大きくした形状）で形成し、加圧ロールの逆クラウン量は熱定着ロールのそれよりも大きく設定した構成であり、熱定着ロールはアルミパイプ（内径２１ｍｍ）の外周を逆クラウン形状に切削加工した後にＰＦＡ（厚み３０μｍ）チューブを被覆して構成（最大径２５ｍｍ）され、加圧ロールはステンレス製の芯金（径８ｍｍ）外周にシリコンゴム層を形成した後、逆クラウン形状（最大径２０ｍｍ）に研削するか、或いはステンレス製の芯金外周にストレート形状の発泡スポンジ層を形成した後に逆クラウン形状が形成できる型に入れて液状シリコンゴムを注入して逆クラウン形状を形成した構造になっている。
【０００４】
また、特許文献２の定着装置は、加熱源を内蔵した熱定着ロールと、熱定着ロールに圧接（総軸間印加荷重１５０ｋｇ）してニップ部を形成する加圧ロールとからなる定着装置であり、熱定着ロールは、金属芯金をクラウン形状（ローラの外径寸法を中央部より両端部にかけて連続的に徐々に小さくした形状、最大径４９．４ｍｍ）に形成した後に、シリコンゴム等の弾性材料を外径（５０ｍｍ）がストレート形状になるように被覆して構成され、加圧ロールは、金属芯金の外周にシリコンゴム等の弾性層（外径５０ｍｍ、厚み８ｍｍ）を被覆して構成している。
【０００５】
【特許文献１】特許第３０７２８１号
【特許文献２】特公昭第５５−３４４３０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１の方式は、双方のロールを逆クラウン形状で形成し、そのニップ部内に未定着像を担持したシート材を通過させて定着させる時に、シート材を中央部から端部へと引っ張る力を付与してシート材の進行方向と直角方向にシゴキを与え、シート材の皺発生防止には有効な手段であるが、アルミパイプ（内径２１ｍｍ）の外周を逆クラウン形状に切削加工して芯金を形成した後にＰＦＡ（厚み３０μｍ）チューブを被覆して構成（最大径２５ｍｍ）した熱定着ロールは、芯金の厚みが厚いので高強度である反面、熱容量が大きくて大きな加熱エネルギーを要するという問題を有している。
【０００７】
また、ステンレス製の芯金（径８ｍｍ）外周にシリコンゴム層を形成した後、逆クラウン形状（最大径２０ｍｍ）に研削するか、或いはステンレス製の芯金外周にストレート形状の発泡スポンジ層を形成した後に逆クラウン形状が形成できる型に入れて液状シリコンゴムを注入して逆クラウン形状を形成した加圧ロールは、ゴム層が厚いので、同様に熱容量が大きくて熱定着ロールから奪いとる熱量が大きいので、近年のように電源オン時から定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間を短縮して省エネルギーな画像形成装置の市場要求には対応しがたい構造になっている。
【０００８】
また、双方のロールに所定の押圧力を与えて定着ニップを構成すると、押圧力に応じて双方のロールには軸撓みが生じてロール中央部のニップ圧力が減少するものであり、特許文献１のように双方のロールともに逆クラウン形状で形成してそのニップ部内に未定着像未定着像を担持したシート材を通過させて定着させる構造では、ロール中央部の定着圧力は益々減少し、このようなニップ圧力分布ではロール中央部の定着圧力が不足するので定着性能が劣化するという問題を有している。この問題はモノクロ画像の場合には実用上問題にならない場合があるが、多色のトナー像を複数色同時に定着させるカラー画像の場合には、画像中央部において定着後のカラー画像面の光沢度が減少して好ましくない。
【０００９】
一方、特許文献２の方式は、熱定着ロールが金属芯金をクラウン形状（最大径４９．４ｍｍ）に形成した後に、シリコンゴム等の弾性材料を外径（５０ｍｍ）がストレート形状になるように被覆して構成して、双方のロールを圧接（総軸間印加荷重１５０ｋｇ）して形成したニップ部内に未定着像を担持したシート材を通過させて定着させる時に、熱定着ロールの中央部から両端部に向かう被覆層の変形量が順次大きくなって、シート材はその中央部から両端部方向に向かって張力を付与されて皺の発生防止には有効な手段であるが、双方のロールを高圧力（総軸間印加荷重１５０ｋｇ）で圧接して定着機能を果たすためには、軸撓みを考慮して高剛性にする必要があり、熱定着ロールは相応の肉厚を要して大きな加熱エネルギーを要し、一方、金属芯金の外周にシリコンゴム等の弾性層（外径５０ｍｍ、厚み８ｍｍ）を被覆して構成した加圧ロールは、金属芯金を高剛性にするとともにゴム層が厚いので、同様に熱容量が大きくて熱定着ロールから奪いとる熱量が大きいので、近年のように電源オン時から定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間を短縮して省エネルギーな画像形成装置の市場要求には対応しがたい構造になっている。
【００１０】
また、特許文献２のような構成は、シート材の皺発生防止には有効であるが、双方のロールを高圧接（総軸間印加荷重１５０ｋｇ）して形成したニップ部内に未定着像を担持したシート材を通過させて定着させる時に、シート材へ与えるストレスが大きくてカール等のシート材の変形をもたらしてしまう。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、定着用ゴムロールの構造を改良して、単純・小型で安価な定着用ゴムロールを提供することを目的とする。また、当該定着用ゴムロールを搭載して小型化および安価な構成を可能とすることをも目的とする。そして、当該定着装置を搭載して電源オン時から定着可能なるまでの所謂ウォーミングアップ時間を短縮して必要な時に必要な画像形成を可能にするオンデマンドな画像形成装置を提供することをも目的とする。
【００１２】
また、未定着トナー像をシート材に定着する過程でシート材へのストレスを小さくして未定着トナー像の定着後に排出されるシート材にカールや皺発生などのシート材変形を抑制することをも目的とする。更には、双方のロールが圧接して構成する定着ニップ圧力分布を均一にして特に多色のトナーによって形成されたカラー画像の定着を安定化させることをも目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の定着用ゴムロールは、パイプ状の剛体芯ロールの周面にゴム層を有する定着用ゴムロールにおいて、前記剛体芯ロールは、長手方向中央部の外径が最小径で両端部の外径が最大径になるように連続的に変化する逆クラウン形状に形成するとともに、長手方向中央部の内径が最小径で両端部の内径が最大径になり、かつ、長手方向中央部の肉厚が最大肉厚になるように連続的に変化する逆クラウン形状に形成したことを特徴とする。
また、前記ゴム層の外径は、略同一なストレート形状で形成したことを特徴とする。
また、前記ゴム層の外径は、長手方向中央部が最大径で両端部が最小径になるように連続的に変化するクラウン形状で形成したことを特徴とする。
また、前記ゴム層の外径は、長手方向中央部が最小径で両端部が最大径になるように連続的に変化する逆クラウン形状で形成したことを特徴とする。
また、前記剛体芯ロールは大径部の両端に連続して小径部を備え、前記ゴム層は、前記大径部の周面と大径部から連続して小径部を形成する側面部と前記小径部の周面の一部に渡って固着したことを特徴とする。
また、前記大径部の両端に連続して小径部を形成した剛体芯ロールは、金属パイプ材に対してバルジ加工によって拡大するか、または絞り加工によって縮小させる塑性加工によって形成することを特徴とする。
また、前記大径部の両端に連続して小径部を形成した剛体芯ロールは、前記小径部の一部を切削または研削またはバニッシュ手段等の機械加工を施して形成するとともに、前記ゴム層は前記機械加工を施して形成した部分の一部を含むように固着したことを特徴とする。
また、加熱源を内蔵した熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧される加圧ロールとを備え、該熱定着ロールと加圧ロールとで形成するニップ部にシート材を通過させ、該シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置において、前記熱定着ロールおよび加圧ロールの少なくとも一方は、上記に記載の定着用ゴムロールを搭載して構成したことを特徴とする。
また、加熱源を内蔵した熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧される加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記熱定着ロールとの間に挟持されて移動する耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを張架するベルト張架部材とを備え、前記熱定着ロールと耐熱ベルトとで形成するニップ部にシート材を通過させ、該シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置において、前記熱定着ロールおよび加圧ロールの少なくとも一方は、上記に記載の定着用ゴムロールを搭載して構成したことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は上記記載の定着装置を搭載したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る定着装置の１実施形態を示す断面図、図２および図３は、図１のＡ−Ａ線に沿って矢印方向に見た一部断面図であり、図２は停止時の状態を示し図３は回転時の状態を示し、図４は図２の熱定着ロールの一部拡大断面図、図５は図２の加圧ロールの一部拡大断面図である。なお、図２および図３においては装置の右側部分を省略しているが、概略左右対称となっている。
【００１５】
図１において、定着装置５０は、概略、熱定着ロール１、加圧ロール２、耐熱ベルト３、ベルト張架部材４から構成されている。熱定着ロール１は、金属パイプ材を剛体芯ロール５１として、その外周面にゴム層５２を固着して形成し、剛体芯ロール５１の内部に加熱源５３として１０５０Ｗ、２本の柱状ハロゲンランプを内蔵したものである。加圧ロール２は、金属パイプ材を剛体芯ロール５１として、その外周面にゴム層５２を固着して形成し、熱定着ロール１と加圧ロール２の圧接力を１５ｋｇ以下、ニップ長を１０ｍｍ程度で構成し、熱定着ロール１に対向して配置し、図示矢印方向に回転可能にした構造になっている。
【００１６】
本例によれば、熱定着ロール１および加圧ロール２の外径を２５ｍｍ程度の小径に構成しているため、定着後のシート材が熱定着ロール１または耐熱ベルト３に巻き付くこともないので、シート材を強制的に剥がすための手段を不要にしている。また、熱定着ロール１のゴム層５２の表層には約３０μｍのＰＦＡ層を設ければ、その分だけ剛性が向上してゴム層の厚みは異なるが、略均一な弾性変形をして所謂水平ニップが形成されて熱定着ロール１の周速に対して耐熱ベルト３またはシート材５の搬送速度に差異が生じることもなく、極めて安定した画像定着が可能となる。
【００１７】
本例においては、熱定着ロール１の内部に２本の加熱源５３を内蔵しており、このハロゲンランプの発熱エレメントを異なった配置に構成して選択的に点灯すると、後述する耐熱ベルト３が熱定着ロール１に巻き付いた定着ニップ部位とベルト張架部材４が熱定着ロール１に摺接する部位のような異なった条件や、幅の広いシート材と幅の狭いシート材とのように異なった条件下での温度コントロールを容易に行うことができる。
【００１８】
耐熱ベルト３は、熱定着ロール１と加圧ロール２との間に挟持されて加圧ロール２とベルト張架部材４の外周に張架され移動可能になったエンドレスのベルトであり、０．０３ｍｍ以上の厚みを有するステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管、ポリイミドやシリコン等の耐熱樹脂等の管で構成される。
【００１９】
ベルト張架部材４は、熱定着ロール１と加圧ロール２のニップ部よりもシート材５搬送方向上流側に配設されるとともに、加圧ロール２の回転軸中心２ａに対して矢印Ｐ方向に揺動可能に配設されている。ベルト張架部材４は、シート材５が定着ニップを非通過の状態において耐熱ベルト３を熱定着ロール１の接線方向に張架する構成にしている。シート材５が定着ニップに進入する初期位置で定着圧力が大きいと進入がスムーズに行われなくて、シート材先端に折れた状態で定着される場合があるが、耐熱ベルト３を熱定着ロール１の接線方向に張架する構成にすると、シート材５の進入がスムーズに成される導入口部が形成でき、安定したシート材の進入を可能にする。
【００２０】
このベルト張架部材４は、耐熱ベルト３の内周に嵌挿して加圧ロール２と協働して耐熱ベルト３に張力ｆを付与すると共に、耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成する位置に配置した、略半月状のベルト摺動部材（耐熱ベルト３はベルト張架部材４上を摺動する）である。ベルト張架部材４は、耐熱ベルト３が熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部接線Ｌより熱定着ロール１側に巻き付けてニップを形成する位置に配置される。突壁４ａは、ベルト張架部材４の一端または両端に突設され、耐熱ベルト３が一方に寄った場合にこの突壁４ａに当接して寄り規制を行うためのものである。突壁４ａの熱定着ロール１と反対側端部と装置フレーム６間にスプリング７が配設され、これによりベルト張架部材４の突壁４ａは熱定着ロール１に軽押圧され、ベルト張架部材４が熱定着ロール１に摺接して位置決めされる。
【００２１】
耐熱ベルト３を加圧ロール２とベルト張架部材４により張架して加圧ロール２で安定して駆動するには、加圧ロール２と耐熱ベルト３との摩擦係数をベルト張架部材４と耐熱ベルト３との摩擦係数より大きく設定するとよいが、摩擦係数に関しては異物の侵入や摩耗などによって不安定になる場合がある。これに対し、加圧ロール２と耐熱ベルト３の巻き付け角よりベルト張架部材４と耐熱ベルト３の巻き付け角が小さくなるように、また、加圧ロール２の径よりベルト張架部材４の径が小さくなるように設定すると、耐熱ベルト３がベルト張架部材４を摺動する長さが短くなり、経時変化や外乱などに対する不安定要因から回避でき耐熱ベルト３を加圧ロールで安定して駆動することができる。
【００２２】
クリーニング部材９は、加圧ロール２とベルト張架部材４との間に配置して、耐熱ベルト３の内周面に摺接して耐熱ベルト３の内周面の異物や摩耗粉等をクリーニングするものであり、このような異物や摩耗粉等をクリーニングすることで耐熱ベルト３をリフレッシュして不安定要因を除去している。
【００２３】
シート材５は、ベルト張架部材４が熱定着ロール１に軽押圧される位置をニップ初期位置として耐熱ベルト３と熱定着ロール１との間を通過することで未定着トナー像５ａが定着され、熱定着ロール１に加圧ロール２が押圧する位置をニップ終了位置として押圧部接線Ｌの方向に排出される。
【００２４】
上記の定着装置５０においては、耐熱ベルト３が必要最小限の経路で移動するので、耐熱ベルト３は、加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロール１とのニップ部で加熱され、所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができると共に、周長が短いので、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。
【００２５】
また、耐熱ベルト３は、加圧ロール２とベルト張架部材４の協働によって張力が付与されて熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成しているので、容易にニップ長を長く構成することができ、構造が簡単になり小型で安価にすることができる。
【００２６】
また、シート材５の上に形成した未定着トナー像５ａを安定して定着するには、未定着トナー像５ａを十分に溶融して定着することが必須であり、所望の温度と溶融時間を必要とするが、本発明による構成では、ニップ長を長く構成するために熱定着ロール１の表面に被覆した弾性体を大きく歪ませてニップ長を長くするような手段は必要ないので、弾性体の厚みは薄く構成可能である。しかも、弾性体を歪ませるために加圧ロール２の圧接圧力を大きく設定する必要もなく、未定着トナー像５ａを担持したシート材５が熱定着ロール１と耐熱ベルト３の間を通過するときに通過するシート材５へのストレスが小さいので、未定着トナー像５ａの定着後に排出されるシート材５に皺発生などのシート材変形が抑制される。
【００２７】
したがって、熱ロール型定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、熱定着ロール１の薄肉厚化が可能であり、加熱源から耐熱ベルト３を加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロール２も同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量を小さく構成できるので、耐熱ベルト３からの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。
【００２８】
次に、図２により、熱定着ロール１と加圧ロール２の支持構造について説明する。なお、以下の説明において、各図面間で同一の構成については同一番号を付けて説明を省略する場合がある。
熱定着ロール１および加圧ロール２の剛体芯ロール５１は、耐熱ベルト３の幅よりも大きい幅を有する大径部５１ａと、この大径部５１ａの両端に形成され大径部５１ａよりも小径の小径部５１ｂと、大径部５１ａと小径部５１ｂ間に連続するように形成された側面部５１ｃを有するように形成されている。
【００２９】
熱定着ロール１および加圧ロール２の小径部５１ｂには、ストップリング５４が固定され、このストップリング５４とゴム層５２の間に断熱ブッシュ５５が固定されている。そして、断熱ブッシュ５５とフレーム６間にはベアリング（回転支持部）５６が配設され、これにより熱定着ロール１および加圧ロール２が回転自在に構成されている。
【００３０】
加圧ロール２の小径部５１ｂには、駆動ギヤ５７が固定されるとともに、弾性接触部材５９が固定され、一方、熱定着ロール１の小径部５１ｂにも弾性接触部材６０が固定され、駆動ギヤ５７を図示しない駆動源に回転させることにより、加圧ロール２を回転させ、更に弾性接触部材５９、６０を経て熱定着ロール１を回転させる構成となっている。
【００３１】
次に、図２〜図５により、定着用ゴムロールの構造について説明する。以下、熱定着ロール１と加圧ロール２を定着用ゴムロールという。定着用ゴムロールのゴム層５２は、大径部５１ａの周面と、大径部５１ａから連続して小径部５１ｂを形成する側面部５１ｃと、小径部５１ｂの周面の一部に渡って固着されている。これにより、従来のように大径部５１ａの周面のみにゴム層を固着した場合と比較して、固着強度を上げるばかりではなく、運転状態では図３のＸに示すように、ゴム層５２の厚みが大きくなるので膨出変形しやすくなり、従って、対向配置したロールと圧接して回転した場合に、当該端部のゴム層５２の端面部５２ａに作用する膨出変形応力が軽減され、当該端面部およびその近傍のゴム層５２が剛体芯ロール５１の周面から剥離するのを防止することができる。
【００３２】
定着用ゴムロールは、約２００℃レベルの高温にして未定着トナー像を定着させる機能を必要とし、両端部を回転支持部５６で支持して高温に加熱すると、シート材サイズがＡ３の場合で軸方向に１ｍｍ前後の伸びを生じ、剛体芯ロール５１をガイドして回転支持する場合に、予めこの伸び分だけ軸方向にクリアランスを設けた支持構造に構成する必要がある。そこで、本実施形態においては、ゴム層５２の端面部５２ａは、大径部５１ａの周面と側面部５１ｃから軸方向に突出して形成するとともに、少なくとも軸方向に直角な平面部を有するように固着し、この平面部を基準として回転支持するように構成している。これにより、大きなクリアランスを設けなくても軸方向に伸びた分はゴム層端面部５２ａが圧縮されて吸収するので安定した支持が可能となる。
【００３３】
また、図２および図４、図５に示すように、剛体芯ロール５１の大径部５１ａと側面部５１ｃの間の変曲部５１ｄ並びに側面部５１ｃと小径部５１ｂの間の変曲部５１ｅの変曲部形状を、Ｒ形状または面取り形状等の滑らかな面で形成している。これにより、ゴム層５２と剛体芯ロール５１の固着関係において、大径部５１ａと小径部５１ｂを連続して形成する側面部５１ｃの面で固着強度が向上するばかりでなく、滑らかな面で形成した変曲部５１ｄではゴム層５２が膨出変形した時に剛体芯ロール５１とゴム層５２の固着関係が安定するので対向配置したロールと圧接回転した場合に、当該端部のゴム層５２の端面部５２ａおよびその近傍のゴム層が剛体芯ロール５１の周面から剥離するのを防止することができる。
【００３４】
大径部５１ａの両端に連続して小径部５１ｂを形成した剛体芯ロール５１は、金属パイプ材に対してバルジ加工によって拡大するか、または絞り加工によって縮小させる塑性加工によって形成する。この方法によると大径部５１ａと側面部５１ｃの間の変曲部５１ｄの形状が不安定になる場合があるが、本実施形態のよに、ゴム層５２を大径部５１ａの周面と大径部５１ａから連続して小径部５１ｂを形成する側面部５１ｃと小径部５１ｂの周面の一部に渡って固着して構成すると、変曲部５１ｄ、５１ｅは全てゴム層５２の中に埋まってしまうので形状の制約が無い。
【００３５】
本発明においては、後述するように、大径部５１ａの外径を逆クラウン形状に形成し、内径も逆クラウン形状にしている。パイプ材の外周面を逆クラウン形状に形成することは、切削や研削、他の加工手段によって容易に形成可能であるが、パイプ材の内周面を異なった大きさの内周形状に形成する場合にはパイプ径が小さくなればなる程その形成が容易ではなくなるが、本実施形態のように、パイプ材に対してバルジ加工によって拡大するか、または絞り加工によって縮小させる塑性加工によって形成すると、パイプ材のパイプ径に関わらず端部より中央部の径を小さく形成してもその形成は容易に達成できて要部の肉厚は略均一にすることができる。即ち、上記の塑性加工したパイプ材の外周面形状は内周面の形状に対して相似形状となるので、外周面を切削や研削、他の加工手段によって逆クラウン形状に形成すればよい。
【００３６】
定着用ゴムロールは、回転支持部５６とゴム層５２を同心にして安定した回転をさせシート材の搬送スピードの安定性を確保することが重要であり、この回転支持部５６の精度を確保するために小径部５１ｂの一部５１ｆを切削または研削またはバニッシュ手段等の機械加工を施して仕上げることが好ましい。しかしながら、上記のような機械加工を施す場合に小径部５１ｂから大径部５１ａに向かって連続した側面部５１ｃの形状や変曲部５１ｅの位置が不均一であると、上記機械加工の加工仕上がりの形状や位置が不安定になる場合がある。図４および図５において、５１ｇは機械加工の仕上がり位置を示している。
【００３７】
そこで、本実施形態のように、ゴム層５２の端部を、少なくとも機械加工の仕上がり位置５１ｇを含むように固着すると、当該不安定部は全てゴム層５２の中に埋まってしまうので、ゴム層形成の制約条件がなくて極めて構造を簡単にすることができ、更に、製造上の管理要素がないので安価に製造することができる。
【００３８】
なお、上記実施形態においては、熱定着ロール１および加圧ロール２をゴムロールとしているが、熱定着ロール１または加圧ロール２の少なくとも一つをゴムロールとしてもよい。また、上記実施形態においては耐熱ベルト３を備える定着装置に適用しているが、熱定着ロール１と加圧ロール２を直接、対向圧接する方式の定着装置にも適用してもよい。
【００３９】
図６は、本発明の定着用ゴムロールの１実施形態を示す模式的断面図である。本実施形態は、パイプ状の剛体芯ロール５１の周面にゴム層５２を有する定着用ゴムロールにおいて、剛体芯ロール５１の大径部５１ａは、長手方向中央部の外径Ｒ２が最小径で両端部の外径Ｒ１が最大径になるように連続的に変化する逆クラウン形状に形成するとともに、長手方向中央部の内径ｒ２が最小径で両端部の内径ｒ１が最大径になり、かつ、長手方向中央部の肉厚Ｔ２が最大肉厚となるように連続的に変化する逆クラウン形状に形成することを特徴としている。なお、図６では外径および内径を半径で示している。
【００４０】
定着用ゴムロールの使用形態は、少なくとも回転可能に両端部を支持され、少なくとも対向配置した一対のロール、または定着用ゴムロールに対向配置した押圧部材を所定の圧力で圧接してニップを形成し、未定着トナー像を担持したシート材を当該ニップ部を通過させて定着させる形態が一般的であり、定着用ゴムロールはその両端部の回転支持部５６（図２）を基準にして前記押圧力によって相応の撓みが生じる。従って、当該ニップ部の圧力は中央部が最小圧力となって両端部に移行するにしたがって増加した圧力となり、軸方向に均一なニップ圧力に構成することが困難になる。
【００４１】
そこで、本実施形態においては、剛体芯ロール５１の大径部５１ａが、長手方向中央部の外径Ｒ２が最小径で両端部の外径Ｒ１が最大径になるように連続的に変化する逆クラウン形状に形成するとともに、長手方向中央部の内径ｒ２が最小径で両端部の内径ｒ１が最大径になり、かつ、長手方向中央部の肉厚が最大肉厚Ｔ２になるように連続的に変化する逆クラウン形状に形成することにより、剛体芯ロール５１の撓み剛性を高める上で有効であるばかりでなく、撓み剛性に関与しない両端部のぜい肉が無いので熱容量を小さくすることができる。
【００４２】
また、本実施形態においては、ゴム層５２の外径は、略同一なストレート形状に形成している。外径を略同一なストレート形状で形成したゴム層５２は、中央部で最小肉厚Ｔ２を構成して両端部に移行するにしたがって増加した肉厚Ｔ１となるが、剛体芯ロール５１に比較して熱容量は極めて小さいので、この厚み変化による熱容量変化は実用上問題になるレベルではない。また、特許文献２の技術と同様にゴム層５２の制作が容易である。
【００４３】
一方、本発明の目的とする電源オン時から定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間を短縮する構成では、上記剛体芯ロール５１およびゴム層５２の肉厚を極力薄く構成することが必須条件になり、表層のゴム層５２を形成した後に金型から取り出す場合に、ゴム層５２の外径を略同一なストレート形状した本実施形態では、単純に金型から押し出すか、或いは引き出すことによって達成できるので安価に製造することができる。
【００４４】
（実施例１：ゴム層外径ストレート形状）
熱定着ロール１の剛体芯ロール５１の基材は、外径（直径、以下同じ）２２．３ｍｍ、内径２０．７ｍｍ、肉厚０．８ｍｍの鉄製パイプ素材をバルジ加工によって拡大し、小径部５１ｂは素材のままで外径２０．７ｍｍにして、この小径部５１ｂに連続するゴム層５２を被覆するための大径部５１ａは、その両端部では内径２４．２ｍｍ、外径２５．６ｍｍに形成し、その中央部では端部より小さな内径２３．７ｍｍの逆クラウン形状、外径２５．１ｍｍの逆クラウン形状に形成した後に、切削や研削、他の外周面加工手段によって、ゴム層５２を被覆するための大径部５１ａの外径は、その両端部では外径２５．００ｍｍに形成し、その中央部では外径２４．８０ｍｍにした逆クラウン量（Ｒ１−Ｒ２）＝０．１ｍｍの逆クラウン形状を形成した（即ち、大径部５１ａは、その両端部では肉厚ｔ１＝０．４ｍｍ、その中央部では肉厚ｔ２＝０．５５ｍｍにした逆クラウン形状）。回転支持するための小径部５１ｂは同様に切削や研削、他の外周面加工手段によって、外径２２ｍｍ（肉厚０．６５ｍｍ）に仕上げ、少なくとも剛体芯ロール５１の外径をクラウン形状に形成した大径部５１ａには外径２５．８ｍｍのストレート形状のゴム層５２（両端部肉厚Ｔ１＝０．４ｍｍ、中央部肉厚Ｔ２＝０．５ｍｍ）を固着して熱定着ロール１を構成した。
【００４５】
一方、加圧ロール２の剛体芯ロール５１の基材は、外径（直径、以下同じ）２０．５ｍｍ、内径１９．５ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの鉄製パイプ素材を絞り加工によって縮小、およびバルジ加工によって拡大し、小径部５１ｂは縮小して外径１４．３ｍｍ、内径１３．０８ｍｍにし、この小径部５１ｂに連続するゴム層５２を被覆するための大径部５１ａは、内径２３．９８ｍｍ、外径２４．８ｍｍのストレート形状に拡大して形成し、回転支持するための小径部５１ｂは切削や研削、他の外周面加工手段によって、外径１４ｍｍ、肉厚０．４６ｍｍに仕上げ、少なくとも剛体芯ロール５１の外径をクラウン形状に形成した大径部５１ａにはバルジ加工によって拡大した塑性加工表面のままで外径２５．４ｍｍのストレート形状のゴム層５２（肉厚０．３ｍｍ）を固着して加圧ロール２を構成した。
【００４６】
そして、熱定着ロール１と加圧ロール２の圧接を１０ｋｇ程度の圧接力で構成し、双方のロールはシート材大きさがＡ３サイズに適用した場合に熱定着ロール１は０．０８ｍｍ、加圧ロール２は０．１ｍｍ程度の撓み量になり、加圧ロールは剛体芯ロール５１およびゴム層５２がストレート形状であるが、熱定着ロール１の剛体芯ロール５１は上記のように逆クラウン量０．１ｍｍを構成していて、それぞれのゴム層５２はそれぞれ剛体芯ロール５１の撓みに順応して変形するので、この双方のロール１、２の耐熱ベルト３または耐熱ベルト３とシート材５を挟持圧接状態における撓みが生じた剛体芯ロール５１とゴム層５２の関係は、それぞれのロールを回転可能に支持するベアリング５６位置を基準にして撓んで回転するので、ロール中央部より両端部の方がゴム層５２の変形量が大きくなる異なった状態になる。即ち、双方のロールともにロール端部の方が耐熱ベルト３または耐熱ベルト３とシート材５の搬送力が大きくなって耐熱ベルト３または耐熱ベルト３とシート材５はその中央部から両端部方向に向かって張力を付与されて皺の発生が防止される。
【００４７】
また、上記の如く、双方のロールの圧接力は従来のように高圧接力ではなく、１０ｋｇ程度の圧接力で構成しているので、シート材にストレスも小さいので皺の発生のみならずカールなどの変形も小さく抑制することができた。そして、上記の如く、剛体芯ロール５１およびゴム層５２を極めて薄層で構成したので、熱容量が小さくなり加熱源として合計１０５０Ｗの柱状ハロゲンランプを２本内蔵してウォーミングアップ時間は３０ｓｅｃを達成することができた。
【００４８】
さらに、上記のように、熱定着ロール１の剛体芯ロール５１を０．１ｍｍの逆クラウン量に構成していてそれぞれのゴム層５２はそれぞれ剛体芯ロール５１の撓みに順応して変形し、双方のロールが構成したニップ部に未定着トナー像を担持したシート材を通過させて定着すると、ロール中央部ではロール撓み分だけニップ圧力が減少していて多色のトナー像を複数色同時に定着させるカラー画像の場合には、画像中央部において定着後のカラー画像面の光沢度の減少が見られる場合もあるが、モノクロ画像の場合は同様の現象は発生しないので実用上問題のない定着画像が得られる。
このように、定着画像の光沢度は多少犠牲にしてもシート材の皺防止を優先する場合には熱定着ロールの剛体芯ロール５１を逆クラウン形状にすればよい。
【００４９】
図７は、本発明の定着用ゴムロールの他の実施形態を示す模式的断面図である。なお、図７には、右半分と左半分とで異なる実施形態を示している。本実施形態においても、前記実施形態と同様に、パイプ状の剛体芯ロール５１の周面にゴム層５２を有する定着用ゴムロールにおいて、剛体芯ロール５１の大径部５１ａは、長手方向中央部の外径Ｒ２が最小径で両端部の外径Ｒ１が最大径になるように連続的に変化する逆クラウン形状に形成するとともに、長手方向中央部の内径ｒ２が最小径で両端部の内径ｒ１が最大径になり、かつ、長手方向中央部の肉厚Ｔ２が最大肉厚になるように連続的に変化する逆クラウン形状に形成することを特徴としている。
【００５０】
図７の右半分の実施形態においては、ゴム層５２の外径は、長手方向中央部の外径（Ｒ２＋Ｔ２）が最大径で両端部の外径（Ｒ１＋Ｔ１）が最小径になるように連続的に変化するクラウン形状にしている。ゴム層５２は中央部と両端部とで異なった厚みになる場合があるが、剛体芯ロール５１に比較して熱容量は極めて小さいので、この厚み変化による熱容量変化は実用上問題になるレベルではない。なお、ゴム層５２を形成した後に金型から取り出す場合には、金型から押し出すか、或いは引き出してゴム層５２を弾性変形させて行えばよい。
【００５１】
（実施例２：ゴム層外径クラウン形状）
熱定着ロール１の剛体芯ロール５１は、実施例１と同様に構成し、大径部５１ａの中央部には肉厚Ｔ２＝０．６ｍｍ、両端部には肉厚Ｔ１＝０．４ｍｍとなる外径がクラウン量（（Ｒ２＋Ｔ２）−（Ｒ１＋Ｔ１））＝０．１ｍｍのクラウン形状のゴム層５２を固着して熱定着ロール１を構成した。トータルのクラウン効果は、剛体芯ロール５１の逆クラウン量０．１ｍｍにゴム層５２のクラウン量０．１ｍｍをプラスしてキャンセル状態になる。一方、加圧ロール２は剛体芯ロール５１およびゴム層５２を実施例１と同様にした。
【００５２】
そして、熱定着ロール１と加圧ロール２の圧接を１５ｋｇ程度の圧接力で構成し、双方のロールはシート材大きさがＡ３サイズに適用した場合に熱定着ロール１は０．１３ｍｍ、加圧ロール２は０．１５ｍｍ程度の撓み量になり（トータル撓み量０．２８ｍｍ）、加圧ロール２は剛体芯ロール５１およびゴム層５２がストレート形状であるが、熱定着ロール１は剛体芯ロール５１に０．１ｍｍの逆クラウン量、ゴム層５２に０．１ｍｍのクラウン量を構成していて、それぞれのゴム層５２はそれぞれ剛体芯ロール５１の撓みに順応して変形するので、この双方のロール１、２の耐熱ベルト３または耐熱ベルト３とシート材５を挟持圧接状態における撓みを生じた剛体芯ロール５１とゴム層５２の関係は、それぞれのロールを回転可能に支持する両端部のベアリング５６位置を基準にして撓んで回転するので、ロール中央部より両端部の方がゴム層５２の変形量が大きくなる異なった状態になる。即ち、双方のロールともにロール端部の方が耐熱ベルト３または耐熱ベルト３とシート材５の搬送力が大きくなって耐熱ベルト３または耐熱ベルト３とシート材５はその中央部から両端部方向に向かって張力を付与されて皺の発生が防止される。
【００５３】
また、上記の如く、双方のロールの圧接力は従来のように高圧接力ではなく、１５ｋｇ程度の圧接力で構成しているので、シート材にストレスも小さいので皺の発生のみならずカールなどの変形も小さく抑制することができた。そして、上記の如く、剛体芯ロール５１およびゴム層５２を極めて薄層で構成したので、熱容量が小さくなり加熱源として合計１０５０Ｗの柱状ハロゲンランプを２本内蔵してウォーミングアップ時間は３０ｓｅｃを達成することができた。
上記のように、熱定着ロールと加圧ロールの圧接力を大きく設定する場合にはゴム層外径をクラウン形状に形成すると有効である。
【００５４】
さらに、上記のように、熱定着ロール１の剛体芯ロール５１を０．１ｍｍの逆クラウン量に構成していてそれぞれのゴム層５２はそれぞれ剛体芯ロール５１の撓みに順応して変形し、双方のロールが構成したニップ部に未定着トナー像を担持したシート材を通過させて定着すると、ロール中央部ではロール撓み分だけニップ圧力が減少していて多色のトナー像を複数色同時に定着させるカラー画像の場合には、画像中央部において定着後のカラー画像面の光沢度の減少が見られる場合もあるが、モノクロ画像の場合は同様の現象は発生しないので実用上問題のない定着画像が得られる。
このように、定着画像の光沢度は多少犠牲にしてもシート材の皺防止を優先する場合には熱定着ロールの剛体芯ロール５１を逆クラウン形状にすればよい。
【００５５】
図７の左半分の実施形態においては、ゴム層５２の外径は、長手方向中央部の外径（Ｒ２＋Ｔ２）が最小径で両端部の外径（Ｒ１＋Ｔ１）が最大径になるように連続的に変化する逆クラウン形状にしている。ゴム層５２は中央部と両端部とで異なった厚みになる場合があるが、剛体芯ロール５１に比較して熱容量は極めて小さいので、この厚み変化による熱容量変化は実用上問題になるレベルではない。なお、ゴム層５２を形成した後に金型から取り出す場合には、金型から押し出すか、或いは引き出してゴム層５２を弾性変形させて行えばよい。
【００５６】
（実施例３：ゴム層外径逆クラウン形状）
熱定着ロール１の剛体芯ロール５１は、実施例１と同様に構成し、逆クラウン形状にした大径部５１ａの中央部には肉厚Ｔ２＝０．５ｍｍ、両端部にも肉厚Ｔ１＝０．５ｍｍとなる逆クラウン量（（Ｒ１＋Ｔ１）−（Ｒ２＋Ｔ２））＝０．０ｍｍの逆クラウン形状のゴム層５２を固着して熱定着ロール１を構成した。トータルのクラウン効果は、剛体芯ロール５１の逆クラウン量０．１ｍｍにゴム層５２逆クラウン量０．０ｍｍをマイナスして０．１ｍｍになる。一方、加圧ロール２は剛体芯ロール５１およびゴム層５２を実施例１と同様にした。
【００５７】
そして、熱定着ロール１と加圧ロール２の圧接を７ｋｇ程度の圧接力で構成し、双方のロールはシート材大きさがＡ３サイズに適用した場合に熱定着ロール１は０．０６ｍｍ、加圧ロール２は０．０７ｍｍ程度の撓み量になり（トータル撓み量０．１３ｍｍ）、加圧ロールは剛体芯ロール５１およびゴム層５２がストレート形状であるが、熱定着ロール１は剛体芯ロール５１に０．１ｍｍのクラウン量、ゴム層５２に０．０ｍｍの逆クラウン量を構成していて、それぞれのゴム層５２はそれぞれ剛体芯ロール５１の撓みに順応して変形するので、この双方のロール１、２の耐熱ベルト３または耐熱ベルト３とシート材５を挟持圧接状態における撓みを生じた剛体芯ロール５１とゴム層５２の関係は、それぞれのロールを回転可能に支持する両端部のベアリング５６位置を基準にして撓んで回転するので、ロール中央部より両端部の方がゴム層５２の変形量が大きくなる異なった状態になる。即ち、双方のロールともにロール端部の方が耐熱ベルト３または耐熱ベルト３とシート材５の搬送力が大きくなって耐熱ベルト３または耐熱ベルト３とシート材５はその中央部から両端部方向に向かって張力を付与されて皺の発生が防止される。
【００５８】
また、上記の如く、双方のロールの圧接力は従来のように高圧接力ではなく、７ｋｇ程度の圧接力で構成しているので、シート材にストレスも小さいので皺の発生のみならずカールなどの変形も小さく抑制することができた。そして、上記の如く、剛体芯ロール５１およびゴム層５２を極めて薄層で構成したので、熱容量が小さくなり加熱源として合計１０５０Ｗの柱状ハロゲンランプを２本内蔵してウォーミングアップ時間は３５ｓｅｃを達成することができた。
上記のように、熱定着ロールと加圧ロールの圧接力を小さく設定する場合にはゴム層外径を逆クラウン形状に形成すると有効である。
【００５９】
さらに、上記のように、熱定着ロール１の剛体芯ロール５１を０．１ｍｍの逆クラウン量に構成していてそれぞれのゴム層５２はそれぞれ剛体芯ロール５１の撓みに順応して変形し、双方のロールが構成したニップ部に未定着トナー像を担持したシート材を通過させて定着すると、ロール中央部ではロール撓み分だけニップ圧力が減少していて多色のトナー像を複数色同時に定着させるカラー画像の場合には、画像中央部において定着後のカラー画像面の光沢度の減少が見られる場合もあるが、モノクロ画像の場合は同様の現象は発生しないので実用上問題のない定着画像が得られる。
このように、定着画像の光沢度は多少犠牲にしてもシート材の皺防止を優先する場合には熱定着ロールの剛体芯ロール５１を逆クラウン形状にすればよい。
【００６０】
次に、図８により、上記の定着装置を搭載した画像形成装置の１実施形態について説明する。図中、１０は画像形成装置、１０ａはハウジング、１０ｂは扉体、１１は紙搬送ユニット、１５はクリーニング手段、１７は像担持体、１８は画像転写搬送手段、２０は現像手段、２１はスキャナ手段、３０は給紙ユニット、５０は定着手段、Ｗは露光ユニット、Ｄは画像形成ユニットを示す。
【００６１】
図８において、画像形成装置１０は、ハウジング１０ａと、ハウジング１０ａの上部に形成された排紙トレイ１０ｃと、ハウジング１０ａの前面に開閉自在に装着された扉体１０ｂを有し、ハウジング１０ａ内には、露光ユニット（露光手段）Ｗ、画像形成ユニットＤ、画像転写搬送手段１８を有する転写ベルトユニット２９、給紙ユニット３０が配設され、扉体１０ｂ内には紙搬送ユニット１１が配設されている。各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００６２】
画像形成ユニットＤは、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イェロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備えている。そして、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、それぞれ、感光ドラムからなる像担持体１７と、像担持体１７の周囲に配設された、コロナ帯電手段からなる帯電手段１９および現像手段２０を有する。これら各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、転写ベルトユニット２９の下側に斜めアーチ状のラインに沿って像担持体１７が上向きになるように並列配置されている。なお、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの配置順序は任意である。
【００６３】
転写ベルトユニット２９は、ハウジング１０ａの下側に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ロール１２と、駆動ロール１２の斜め上方に配設される従動ロール１３と、テンションロール１４と、これら３本、少なくとも２本のロール間に張架されて図示矢印方向へ循環駆動される中間転写ベルトからなる画像転写搬送手段１８と、画像転写搬送手段１８の表面に当接するクリーニング手段１５とを備えている。従動ロール１３、テンションロール１４および画像転写搬送手段１８は、駆動ロール１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設され、これにより画像転写搬送手段１８駆動時のベルト搬送方向が下向きになるベルト面１８ａが下方に位置し、搬送方向が上向きになるベルト面１８ｂが上方に位置するようにされている。
【００６４】
したがって、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ロール１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。そして、像担持体１７は、アーチ状のラインに沿って画像転写搬送手段１８の搬送方向下向きのベルト面１８ａに接触され、図示矢印に示すように画像転写搬送手段１８の搬送方向に回転駆動される。可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段１８は、像担持体１７に対して上側から被せるように略同一の巻き付け角度で接触させるため、像担持体１７と画像転写搬送手段１８との間の接触圧やニップ幅は、テンションロール１４により画像転写搬送手段１８に付与される張力、像担持体１７の配置間隔、巻き付け角度（アーチの曲率）などを制御することにより調整することができる。
【００６５】
駆動ロール１２は、２次転写ロール３９のバックアップロールを兼ねている。駆動ロール１２の周面には、例えば厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０５  Ω・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、２次転写ロール３９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ロール１２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、２次転写部へシート材が進入する際の衝撃が画像転写搬送手段１８に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。また、駆動ロール１２は、その径を従動ロール１３、バックアップロール１４の径より小さくすることにより、２次転写後のシート材がシート材自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ロール１３を後述するクリーニング手段１５のバックアップロールとして兼用させている。
【００６６】
なお、画像転写搬送手段１８を駆動ロール１２に対して図で右側に傾斜する方向に配設し、これに対応して各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ロール１２に対して図で右側に傾斜する方向に斜めアーチ状に沿って配設してもよい。
【００６７】
クリーニング手段１５は、搬送方向下向きのベルト面１８ａ側に設けられ、二次転写後に画像転写搬送手段１８の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード１５ａと、回収したトナーを搬送するトナー搬送部材１５ｂを備えている。クリーニングブレード１５ａは、従動ロール１３への画像転写搬送手段１８の巻きかけ部において画像転写搬送手段１８に当接されている。また、画像転写搬送手段１８の裏面には、後述する各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に対向して１次転写部材１６が当接され、１次転写部材１６には転写バイアスが印加されている。
【００６８】
露光手段Ｗは、斜め方向に配設された画像形成ユニットＤの斜め下方に形成された空間に配設されている。また、露光手段Ｗの下部でハウジング１０ａの底部には給紙ユニット３０が配設されている。露光手段Ｗは、全体がケースに収納され、ケースは、搬送方向下向きのベルト面の斜め下方に形成される空間に配設されている。ケースの底部には、ポリゴンミラーモータ２１ａ、ポリゴンミラー（回転多面鏡）２１ｂからなる単一のスキャナ手段２１を水平に配設されるとともに、各色の画像信号により変調される複数のレーザ光源２３からのレーザビームをポリゴンミラー２１ｂで反射させ各像担持体上に偏向走査する光学系Ｂには、単一のｆ−θレンズ２２および各色の走査光路が像担持体１７にそれぞれ非平行になって折り返すように複数の反射ミラー２４が配設されている。
【００６９】
上記構成からなる露光手段Ｗにおいては、ポリゴンミラー２１ｂから各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、ｆ−θレンズ２２、反射ミラー２４を経て、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に照射され、潜像が形成される。反射ミラー２４を設けることにより走査光路を屈曲させ、ケースの高さを低くすることが可能となり光学系のコンパクト化が可能となる。しかも、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７への走査光路長は同一の長さになるように反射ミラー２４が配置されている。このように各画像形成ユニットＤに対する露光手段Ｗのポリゴンミラー２１ｂから像担持体１７までの光路の長さ（光路長）が略同一の長さになるように構成することにより、各光路で走査された光ビームの走査幅も略同一になり、画像信号の形成にも特別な構成を必要としない。したがって、レーザ光源は、それぞれ異なる画像信号によってそれぞれ異なった色の画像に対応して変調されるにも関わらず、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成可能であり、共通の反射面を用いるため副走査方向の相対差から生じる色ずれを防止し、構造が簡単で安価なカラー画像形成装置を構成できる。
【００７０】
また、本実施形態においては、装置下方に走査光学系を配置することにより、画像形成手段の駆動系が装置を支持するフレームへ与える振動による走査光学系の振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。とくに、スキャナ手段２１をケースの底部に配置することにより、ポリゴンモータ２１ａ自身がケース全体に与える振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。また、振動源であるポリゴンモータ２１ａの数を一つにすることによりケース全体に与える振動を最小限にすることができる。
【００７１】
給紙ユニット３０は、シート材が積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５からシート材を一枚ずつ給送するピックアップロール３６を備えている。紙搬送ユニット１１は、二次転写部へのシート材の給紙タイミングを規定するゲートロール対３７（一方のロールはハウジング１０ａ側に設けられている）と、駆動ロール１２および画像転写搬送手段１８に圧接される二次転写手段としての二次転写ロール３９と、主記録媒体搬送路３８と、定着手段５０と、排紙ロール対４１と、両面プリント用搬送路４２を備えている。
【００７２】
シート材に２次転写された２次画像（未定着トナー像）は、定着手段５０の形成するニップ部で所定の温度で定着される。本例においては、転写ベルトの搬送方向上向きのベルト面１８ｂの斜め上方に形成される空間、換言すれば、転写ベルトに対して画像形成ステーションと反対側の空間に定着手段５０を配設することが可能になり、露光手段Ｗ、画像転写搬送手段１８、画像形成手段への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。特に、露光手段Ｗは、定着手段５０から最も離れた位置にあり、走査光学系部品の熱による変位を最小限にすることができ、色ズレを防ぐことができる。
【００７３】
本実施形態においては、画像転写搬送手段１８を駆動ロール１２に対して傾斜する方向に配設しているため、図で右側空間に広いスペースが生じその空間に定着手段５０を配設することができ、コンパクト化を実現することができると共に、定着手段５０で発生する熱が、左側に位置する露光ユニットＷ、画像転写搬送手段１８および各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋへ伝達されるのを防止することができる。また、画像形成ユニットＤの左側下部の空間に露光ユニットＷを配置することができるため、画像形成手段の駆動系がハウジング１０ａへ与える振動による、露光ユニットＷの走査光学系の振動を最小限に抑えることができ、画質の劣化を防止することができる。
【００７４】
また、クリーニング手段を設置しないことに伴い、帯電手段としてはコロナ帯電手段１９を採用している。帯電手段がロールである場合は、微量ではあるが像担持体１７上に存在する１次転写残りトナーがロール上に堆積して帯電不良が発生するが、非接触帯電手段であるコロナ帯電手段１９はトナーが付着しにくく、帯電不良の発生を防ぐことができる。
【００７５】
また、本実施形態では、中間転写ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としたが、表面にシート材を吸着して搬送移動し、該シート材の表面にトナー像を順次重ねて転写して画像を形成搬送するシート材搬送ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としてもよい。この場合、画像転写搬送手段１８であるシート材搬送ベルトのベルト搬送方向が像担持体１７に接触する下面で逆方向の上向きになる。
【００７６】
以上のような画像形成装置全体の作動の概要は次の通りである。
（１）図示しないホストコンピュータ等（パーソナルコンピュータ等）からの印字指令信号（画像形成信号）が画像形成装置１０の制御ユニットに入力されると、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７、現像手段２０の各ロール、および画像転写搬送手段１８が回転駆動される。
（２）像担持体１７の外周面が帯電手段１９によって一様に帯電される。
（３）各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおいて一様に帯電した像担持体１７の外周面に、露光ユニットＷによって各色の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、各色用の静電潜像が形成される。
（４）それぞれの像担持体１７に形成された静電潜像が現像手段２０によりトナー像が現像される。
（５）画像転写搬送手段１８の１次転写部材１６には、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、像担持体１７上に形成されたトナー像が一次転写部において画像転写搬送手段１８の移動に伴って順次、画像転写搬送手段１８上に重ねて転写される。
（７）この１次画像を１次転写した画像転写搬送手段１８の移動に同期して、給紙カセット３５に収納されたシート材が、レジストロール対３７を経て２次転写ロール３９に給送される。
（８）１次転写画像は、２次転写部位でシート材と同期合流し、図示省略した押圧機構によって画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２に向かって押圧された２次転写ロール３９で、１次転写画像とは逆極性のバイアスが印加され、画像転写搬送手段１８上に形成された１次転写画像は、同期給送されたシート材に２次転写される。
（９）２次転写に於ける転写残りのトナーは、従動ロール１３方向へと搬送されて、このロール１３に対向して配置したクリーニング手段１５によって掻き取られ、そして、画像転写搬送手段１８はリフレッシュされて再び上記サイクルの繰り返しを可能にされる。
（１０）シート材が定着手段５０を通過することによってシート材上のトナー像が定着し、その後、シート材が所定の位置に向け（両面印刷でない場合には排紙トレイ１０ｃに向け、両面印刷の場合には両面プリント用搬送路４２に向け）搬送される。
【００７７】
以上、本発明の画像形成装置の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、従来周知の画像形成装置に適用することが可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、定着用ゴムロールの構造を改良して、単純・小型で安価な定着用ゴムロールを提供することができるとともに、当該定着用ゴムロールを搭載して小型化構成と安価な構成を可能とし、さらに当該定着装置を搭載して電源オン時から定着可能なるまでの所謂ウォーミングアップ時間を短縮して必要な時に必要な画像形成を可能にするオンデマンドな画像形成装置を提供することができる。
【００７９】
また、未定着トナー像をシート材に定着する過程でシート材へのストレスを小さくして未定着トナー像の定着後に排出されるシート材にカールや皺発生などのシート材変形を抑制することができ、更には、双方のロールが圧接して構成する定着ニップ圧力分布を均一にして特に多色のトナーによって形成されたカラー画像の定着を安定化させることができる。
なお、本発明の効果は、これに限定されるものではなく、発明の詳細な説明中にも記載されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置の１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って矢印方向に見た一部断面図である。
【図３】図２の回転時の状態を示す図である。
【図４】図２の熱定着ロールの一部拡大断面図である。
【図５】図２の加圧ロールの一部拡大断面図である。
【図６】本発明の定着用ゴムロールの１実施形態を示す模式的断面図である。
【図７】本発明の定着用ゴムロールの他の実施形態を示す模式的断面図である。
【図８】本発明の画像形成装置の１実施形態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１…熱定着ロール、２…加圧ロール、３…耐熱ベルト、４…ベルト張架部材
５…シート材、５１…剛体芯ロール、５１ａ…大径部、５１ｂ…小径部
５１ｃ…側面部、５２…ゴム層、ｒ１、ｒ２…内径、Ｒ１、Ｒ２…外径
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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