(57)【要約】【課題】定着ローラの外周に複数個の加熱ローラ及び加圧ローラが回転自在に圧接される定着装置における、偏荷重による定着ローラの早期劣化、回転駆動トルクの増加などの問題を除く。【解決手段】定着ローラ（４）の回転中心を中心にした周方向において隣接するローラの間隔角度（θａ、θｂ、θｃ）を、定着ローラ（４）を含むローラの総個数に応じて所定の算式に基づいて設定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、この定着ローラに圧接して回転し定着ローラを加熱する１個以上の加熱ローラと、定着ローラに圧接して回転しトナー画像の形成された印字媒体を通すニップ部を形成してトナー画像を熱溶融し定着させる加圧ローラとを備える定着装置であって、
該定着ローラの外周に配設される加熱ローラ及び加圧ローラの回転中心が、該定着ローラの回転中心を中心にした周方向における、隣接したローラの回転中心の間隔角度θを、定着ローラを含むローラの総個数をｎとした場合、
（３６０／ｎ）≦θ≦（３６０／ｎ）・（ｎ＋１）／（ｎ−１）
の範囲で配設されている、ことを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式を利用した画像形成装置において、印字媒体上に転写された未定着のトナー画像を定着させる定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式による画像形成装置の典型例においては、未定着のトナー画像の転写された用紙のごとき印字媒体は、回転自在に圧接した加熱ローラにより熱せられる定着ローラと、この定着ローラに回転自在に圧接した加圧ローラとの間のニップ部を通され、トナー画像が加熱溶融されて定着される。
【０００３】
定着ローラ及び加圧ローラは、例えば鉄製の芯金にシリコンスポンジなどにより弾性被覆層が形成され、トナー画像を加熱溶融するためのニップ幅が確保され、加熱ローラは、例えば熱源を内蔵したアルミニウム管により形成され、必要とする熱量に応じて１個以上設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−８４９３４号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したとおりの形態の従来の定着装置には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００６】
すなわち、定着ローラの外周には加熱ローラ、加圧ローラなど複数のローラが圧接されており、加熱ローラは印字媒体が通る定着ローラと加圧ローラのニップ部から比較的離れた位置にまとめて複数個配置されている。したがって、定着ローラに偏った方向から力がかかり、その芯金及び弾性被覆層に偏った負荷が加わり、定着ローラの早期劣化、破損、回転駆動トルクの増加などの原因になっている。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、定着ローラの外周に複数個の加熱ローラ及び加圧ローラが回転自在に圧接される定着装置において、偏荷重による定着ローラの早期劣化、回転駆動トルクの増加などを防止できるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、この問題を解決するために、定着ローラの外周に圧接される複数個の加熱ローラ及び加圧ローラの配置に着目し、鋭意検討及び実験を重ねた結果、これらローラの配置関係を所定の範囲に規定することによって、従来の問題を効果的に除くことができることを確認した。
【０００９】
すなわち、本発明によれば上記技術的課題を解決する定着装置として、定着ローラと、この定着ローラに圧接して回転し定着ローラを加熱する１個以上の加熱ローラと、定着ローラに圧接して回転しトナー画像の形成された印字媒体を通すニップ部を形成してトナー画像を熱溶融し定着させる加圧ローラとを備える定着装置であって、
該定着ローラの外周に配設される加熱ローラ及び加圧ローラの回転中心が、該定着ローラの回転中心を中心にした周方向における、隣接したローラの回転中心の間隔角度θを、定着ローラを含むローラの総個数をｎとした場合、
（３６０／ｎ）≦θ≦（３６０／ｎ）・（ｎ＋１）／（ｎ−１）
の範囲で配設されている、ことを特徴とする定着装置が提供される。
【００１０】
そして、複数個のローラを定着ローラの周りに、ローラとローラの間隔を所定の間隔の範囲で配置することにより、定着ローラの早期破損、回転駆動トルクの増加などの問題を防止する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成される定着装置について、その一例として、定着ローラの外周にローラが３個配設された形態を示す図１を参照して、さらに詳細に説明する。
【００１２】
全体を番号２で示すこの定着装置は、定着ローラ４と、定着ローラ４を加熱する定着ローラ４に圧接して回転する２個の加熱ローラ６ａ、６ｂと、定着ローラ４に圧接して回転しトナー画像の形成された印字媒体を通すニップ部８を形成しトナー画像を熱溶融定着させる加圧ローラ１０とを備えている。
【００１３】
加熱ローラ６ａ、６ｂそれぞれの回転中心６ｃ、６ｃ並びに加圧ローラ１０の回転中心１０ａは、定着ローラ４の回転中心４ａを中心にした周方向において、加熱ローラ６ａ、６ｂの間隔角度がθａ、加熱ローラ６ａと加圧ローラ１０の間隔角度がθｂ、加熱ローラ６ｂと加圧ローラ１０の間隔角度がθｃにそれぞれ設定されている。
【００１４】
この角度θａ、θｂ、θｃは、後に詳述する実験及び検討の結果に基づいて、定着ローラ４を含むローラの総数が４個の場合に推奨される角度θ、９０°≦θ≦１５０°の範囲で、図１においては、θａ＝  ９０°、θｂ＝  １３５°、θｃ＝  １３５°に設定されている。
【００１５】
上述の角度θの算式を決定するために行った実験の一つである、図１に示す総数４個のローラ、定着ローラ４、加圧ローラ１０、加熱ローラ６ａ、６ｂによる実験について説明する。この実験においては、角度θａ、θｂ及びθｃを種々変化させローラの間隔を変えて、それぞれにおいて定着ローラ４と加圧ローラ１０のニップ部８の間に印字媒体としての用紙を２００、０００枚通し、トナー画像を加熱溶融定着させ、その後で定着ローラ４の外周面である弾性被覆層の表面の硬度の変化を計測し定着ローラ４の劣化の程度を観察した。
【００１６】
実験に用いた定着ローラ４、加熱ローラ６ａ、６ｂ、並びに加圧ローラ１０は周知のもので、下記のように構成されている。すなわち、定着ローラ４は、１２ｍｍφの鉄の芯金に厚さ６．５ｍｍの弾性被覆層であるシリコンスポンジ層を形成し、表面にＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ樹脂）コートを施したもので、初期のローラ表面硬度はアスカーＣ硬度で４０度であった。
【００１７】
加熱ローラ６ａ及び６ｂは実質的に同じものであり、ヒータ７を内蔵した外径２５ｍｍφ厚さ０．５ｍｍのアルミニウム管の外側にＰＦＡコートを施したものである。加熱ローラ６ａ、６ｂはそれぞれ定着ローラ４に荷重３．０ｋｇｆで圧接されている。加圧ローラ１０は、定着ローラ４と同一構成を有し、定着ローラ４にニップ部８において食い込み量１．５ｍｍで圧接されている。
【００１８】
本実験においては、角度θａを６０°〜２１０°の間で図２に示す７段階に、そしてθｂ及びθｃは同一の大きさに設定した。
【００１９】
図２に、この構成において２００、０００枚の用紙を定着ローラ４と加圧ローラ１０のニップ部８を通し、トナー画像を加熱溶融定着した後の定着ローラ４の表面硬度を示す。また、図３にこの結果をグラフ化して示す。
【００２０】
この実験結果によれば、定着ローラ４が劣化し表面硬度が当初のアスカーＣ硬度４０度に対し低下して３４度以下の領域になると、印字媒体用紙の通紙時において紙しわ発生の不具合が観察された。そして、図３から明確なように、この不具合を発生させないようにするには、定着ローラ４のアスカーＣ硬度を３６度以上に維持するとよいことが判った。したがって、この状態を得るには、図３から角度θａを９０°〜１５０°に設定すればよいことが判る。このことは、定着ローラ４の外周に３個のローラを周方向に均等に配分した角度１２０°（３６０°／３）に対し、プラスマイナス３０°の範囲に設定すればよいことを意味している。
【００２１】
上述の定着ローラ４の外周に３個のローラを配置した実験例の他に、ローラ数を変えての実験及び検討の結果によれば、定着ローラ４の周囲に配置されるローラの数が増えてローラとローラの間隔角度が小さくなるにつれ、ローラを均等に配分する角度にプラスマイナスする範囲を小さくする必要のあることも判った。この範囲の下限及び上限は、下限側は定着ローラを含むローラの総個数で定着ローラの外周を均等に分割した角度にし、上限側はこのローラ総個数で分割した角度に対しローラの個数の増加に応じて減少する係数を乗ずるようにするとよいことが判った。
【００２２】
すなわち、隣接したローラの間隔角度θは、定着ローラを含むローラの総個数をｎとした場合、
（３６０／ｎ）≦θ≦（３６０／ｎ）・（ｎ＋１）／（ｎ−１）
にするとよい。
この式によれば、例えばローラの総個数ｎが、
３個の場合は、１２０°≦θ≦２４０°、
４個の場合は、  ９０°≦θ≦１５０°、
５個の場合は、  ７２°≦θ≦１０８°となる。
【００２３】
なお、この設定される角度θの範囲内において、例えば図１に示すように、一対の加熱ローラ６ａ、６ｂの間隔θａを下限側にして接近させ、定着ローラ４と加圧ローラ１０のニップ部８側の角度θｂ及びθｃを大きくすれば、通紙される用紙から加熱ローラを離すことができる。
【００２４】
また、定着装置２によれば、定着ローラ４の外周に複数個のローラが偏ることなく配設されるので、定着ローラ４に加わる荷重の偏りが改善され、定着ローラの回転駆動トルク増加の問題も防止される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に従って構成された定着装置によれば、定着ローラの外周に複数個の加熱ローラ及び加圧ローラが回転自在に圧接される定着装置において、偏荷重による定着ローラの早期劣化や回転駆動トルクの増加などを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された定着装置の一実施形態である、定着ローラの外周にローラが３個配設された形態を示す配置説明図。
【図２】図１に示す形態での実験結果の表。
【図３】図２の実験結果を示すグラフ。
【符号の説明】
２：定着装置
４：定着ローラ
６ａ：加熱ローラ
６ｂ：加熱ローラ
８：ニップ部
１０：加圧ローラ
θ（θａ、θｂ、θｃ）：間隔角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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