(57)【要約】【課題】加圧ローラにおいて、周面に塵が溜まりやすくなることなく、ニップ部を充分に広くすると共に、加圧ローラおよび加熱ローラの押圧力を不均一になりにくくすること。【解決手段】加圧ローラ２７は、溝部７２の形成されたローラ４７がチューブ７０に被覆されているため、外周面に塵が溜まりにくい。また、ローラ４７は、チューブ７０に被覆されていても、加熱ローラ２６による押圧部分７４が隣接する溝部７２に向けて潰れるように変形できるため、充分に広いニップ部を形成できる。また、加圧ローラ２７を構成するローラ４７は、被覆されたチューブ７０を介して加熱ローラ２６に接触することにより、溝部７２および溝部７２に隣接する部分からなる凹凸（の度合い）がチューブ７０により緩和される。そのため、チューブ７０で被覆されていない構成と比べてニップ部の押圧力が不均一になりにくく、定着性能を安定させることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱体に対して押圧した状態で回転可能であり、加熱体との接触部分に形成されるニップ部に挟まれた記録媒体を、加熱体による加熱で可視像を記録媒体に定着させながら搬送するための加圧ローラであって、
外周面に複数の溝部が設けられたローラ本体と、
該ローラ本体の外周面を被覆するチューブと、を備えており、
前記ローラ本体は、前記チューブを介して加熱体に押圧される
ことを特徴とする加圧ローラ。
【請求項２】
前記溝部は、それぞれ該ローラ本体の回転軸と並行に延びるように設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の加圧ローラ。
【請求項３】
前記溝部は、それぞれ該ローラ本体の一端から他端まで至るように設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の加圧ローラ。
【請求項４】
少なくともいずれか一方の端面には、前記溝部が前記チューブから露出している
ことを特徴とする請求項３に記載の加圧ローラ。
【請求項５】
前記溝部は、前記ローラ本体の回転軸に直交する断面において、前記ニップ部の長さよりも短い間隔で設けられている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の加圧ローラ。
【請求項６】
前記溝部は、前記ローラ本体の回転軸に直交する断面において、該溝部を形成する線上に角を有していない
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の加圧ローラ。
【請求項７】
当該加圧ローラの直径２５．５ｍｍ，加熱体に対して押圧する際の押圧力１．８ｋｇｆ以上である場合において、
前記ローラ本体には、複数の溝部が、回転角１５度の間隔で設けられ、該溝部は、それぞれ０．９５ｍｍの深さとなっている
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の加圧ローラ。
【請求項８】
加熱体と加圧ローラとを押圧させた状態で、該加熱体と加圧ローラとの接触部分に形成されたニップ部に挟まれた記録媒体を、加熱体による加熱で可視像を定着させながら搬送する定着装置であって、前記加圧ローラが、請求項１から７のいずれかに記載の加圧ローラにより構成されている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項９】
前記加熱体と前記加圧ローラとを、両者の接触部分に所望のニップ部が形成可能な押圧力によって押圧させた状態で動作するように構成されている
ことを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
静電潜像を現像してなる可視像を担持する像担持手段と、該像担持手段に担持された可視像を記録媒体に転写する転写手段と、該転写手段により転写された可視像を記録媒体に定着させる定着手段と、を備えた画像形成装置であって、前記定着手段が、請求項８または請求項９に記載の定着装置により構成されている
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、加熱体に押圧された状態で回転してニップ部に位置する記録媒体を搬送する加圧ローラ、この加圧ローラを備えた定着装置、および、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、画像形成装置における定着装置は、加熱ローラと加圧ローラとを押圧させた状態で両ローラを回転させることにより、両ローラの接触部分（ニップ部）に挟まれた記録媒体を搬送することにより、この記録媒体に形成された可視像を加熱体による加熱で定着させている。
【０００３】
このとき、記録媒体は加熱ローラに接触しているときに加熱されるため、定着装置では、記録媒体が両ローラ間を通過する間に、記録媒体に対して定着に必要な熱量を与えなければならない。
【０００４】
このためには、例えば、加熱ローラによる加熱温度を充分に高くしておき、記録媒体が両ローラ間を通過する短時間の間に必要な熱量を与えることができるようにするか、記録媒体が両ローラ間を通過する間に必要な熱量を与えることができるように両ローラの接触部分であるニップ部を充分に広くする、といった対策が行われている。
【０００５】
ただ、前者の対策では、加熱ローラによる加熱温度を高くしなければならず、省エネの観点などから望ましくないため、後者のようにニップ部を広くする対策を行うことが一般的である。
【０００６】
そこで、近年では、ニップ部を広くするための技術が種々提案されている。例えば、周面に多数の突起を形成した加圧ローラが提案されており（特許文献１参照）、この加圧ローラであれば、加熱ローラと押圧された状態において、平滑な周面を有する構成よりも表面張力が弱くなることに起因してニップ部を広くすることができる。
【特許文献１】特開平０８−６３０２５号公報（例えば、段落［００１０］など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した加圧ローラにおいては、周面に多数の突起が形成されているため、隣接する突起間（溝）にトナーなどの塵が溜まりやすく、かつ、除去しにくいという課題があった。このように、隣接する突起間に塵が溜まってしまうことは、この塵が加圧ローラの回転に伴って加圧ローラ周辺を汚してしまう恐れがあるため好ましいことではない。
【０００８】
また、上述した加圧ローラにおいては、周辺に形成された突起が直接加熱ローラに接触するため、この突起および隣接する突起間からなる凹凸がニップ部における押圧力を不均一なものとしてしまい、定着性能に悪影響を及ぼす恐れもある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、加圧ローラにおいて、周面に塵が溜まりやすくなることなく、ニップ部を充分に広くすると共に、加圧ローラおよび加熱ローラにおける押圧力の不均一さを是正するための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため請求項１に記載の加圧ローラは、加熱体に対して押圧した状態で回転可能であり、加熱体との接触部分に形成されるニップ部に挟まれた記録媒体を、加熱体による加熱で可視像を記録媒体に定着させながら搬送するための加圧ローラであって、外周面に複数の溝部が設けられたローラ本体と、該ローラ本体の外周面を被覆するチューブと、を備えており、前記ローラ本体は、前記チューブを介して加熱体に押圧される。
【００１１】
このように構成された加圧ローラによれば、溝部の形成されたローラ本体がチューブに被覆されているため、外周面に塵が溜まりにくい。また、ローラ本体は、チューブに被覆されていても、加熱体に押圧された際に、この加熱体による押圧部分が隣接する溝部に向けて潰れるように変形できるため、これにより、充分に広いニップ部を形成することができる。
【００１２】
また、ローラ本体は、被覆されたチューブを介して加熱体に接触することにより、溝部および溝部に隣接する部分からなる凹凸（の度合い）がチューブにより緩和される。そのため、チューブで被覆されていない構成と比べてニップ部における押圧力が不均一になりにくく、定着性能を安定させることができる。
【００１３】
また、ローラ本体における溝部は、それぞれがローラ本体の外周面に設けられるものであって、様々な形状が考えられるが、請求項２に記載のように、それぞれローラ本体の回転軸と並行に延びるように設けることが好ましい。この場合、ローラ本体における加熱体による押圧部分のうちの溝部周辺に位置する領域が、ローラ本体の長さ方向において均一に変形しやすくなるため、これに伴いニップ部を均一に形成しやすくすることができる。
【００１４】
更に、よりニップ部を均一に形成しやすくするためには、溝部それぞれを、請求項３に記載のように、それぞれローラ本体の一端から他端まで至るように設けるとよい。これにより、ローラ本体における加熱体による押圧部分のうちの溝部周辺に位置する領域を、ローラ本体の全長と同一にすることができるため、ローラ本体の全長にわたって均一に変形しやすくすることができる。
【００１５】
また、上述のチューブは、ローラ本体の外周面を被覆することができればよく、例えば、ローラ本体を全体的に被覆する構成とすればよいが、上述のようにローラ本体の一端から他端まで至るように形成されている構成においては、請求項４に記載のように、少なくともいずれか一方の端面には、溝部がチューブから露出するように被覆することが望ましい。この場合、加熱体との押圧時に、溝部の空気を加圧ローラ外部へ流れるように導くことができるため、溝部の空気がチューブ内に閉じ込められることに起因してローラ本体の変形が規制されることがなく、スムーズな変形を実現することができる。
【００１６】
また、上述した溝部の配置としては、例えば、請求項５に記載のように、ローラ本体の回転軸に直交する断面において、ニップ部の長さよりも短い間隔で設けるとよい。
この構成であれば、加熱ローラとの接触部分に、ローラ本体における溝部が常に存在するようになるため、ローラ本体が潰れやすくなり、ニップ部を広く形成できるようになる。
【００１７】
また、上述した溝部の形状としては、例えば、ローラ本体の回転軸に直交する面において、例えば、２以上の辺が交差してなる「コの字型」などとすればよいが、この場合、ローラ本体が押圧により変形した際、辺同士の交差する領域（角が形成される部分）に応力が集中してしまうため、ローラ本体の繰り返し変形することに対する耐久性が低下する恐れがある。
【００１８】
そこで、このような応力の集中を抑制するための構成として、例えば、請求項６に記載のように、ローラ本体の回転軸に直行する断面において、溝部を形成する線上に角を有していない形状になっているとよい。このような構成であれば、ローラ本体が押圧により変形した時、辺同士の交差する領域（曲線となっている部分）には、この領域が角を形成している構成と比べて応力が分散されて集中しにくくなるため、ローラ本体の耐久性を向上させることができる。
【００１９】
ところで、上述したローラ本体は、加圧ローラの使用環境に合わせて、所望するニップ部が形成可能な形状および間隔で溝部を形成するとよい。この場合における「所望するニップ部」とは、ニップ部を通過する記録媒体に与えられる熱量を、この記録媒体に形成されている可視像が加熱体による加熱で定着するのに必要な熱量へ到達させることのできる距離（広さ）を有するニップ部のことである。通常、ニップ部は、広くなるほど加熱体による熱量（加熱温度）を少なく（低く）設定できるため、対応する使用環境のときに最もニップ部を広くできる形状および間隔によって複数の溝部を形成することが望ましい。
【００２０】
また、「所望するニップ部が形成可能な形状および間隔として定められた形状および間隔」とは、例えば、所定の数式から算出したり、実験的に求めたりしたパラメータを使用することができる。
【００２１】
具体的なパラメータの例として、加圧ローラの使用環境が、加圧ローラの直径２５．５ｍｍ，加熱体に対して押圧する際の押圧力１．８ｋｇｆ以上である場合において、複数の溝部が、該回転軸に対する回転角１５度の間隔で設けられ、該溝部は、それぞれ０．９５ｍｍの深さとなっている、ものが請求項７に例示されている。
【００２２】
このパラメータにより決まる溝部の形状および間隔は、後述する形状解析に基づいて定められた値であって、このような形状にすることにより、溝部が設けられていない構成よりも、ニップ部の広さを最大４０％程広く確保できるようになる。
【００２３】
また、請求項８に記載の定着装置は、加熱体と加圧ローラとを押圧させた状態で、該加熱体と加圧ローラとの接触部分に形成されたニップ部に挟まれた記録媒体を、加熱体による加熱で可視像を定着させながら搬送する定着装置であって、前記加圧ローラが、請求項１から７のいずれかに記載の加圧ローラにより構成されている、ことを特徴とする。
【００２４】
このように構成された定着装置によれば、加圧ローラに基づいて請求項１から７と同様の作用・効果を得ることができる。
ところで、上述したとおり、加圧ローラのローラ本体は、加圧ローラの直径や加熱体に押圧する際の押圧力などの使用環境に合わせて、加熱体による押圧部分の変形しやすさを調整したものを採用することが望ましい。つまり、このように調整されたローラ本体からなる加圧ローラを本定着装置において採用する場合には、請求項９に記載のように、加熱体と加圧ローラとを、両者の接触部分に所望のニップ部が形成可能な押圧力によって押圧させた状態で動作するように構成することが望ましい。
【００２５】
このように構成すれば、加熱体および加圧ローラとの接触部分に、充分に広いニップ部を形成することができるようになる。
また、請求項１０に記載の画像形成装置は、静電潜像を現像してなる可視像を担持する像担持手段と、該像担持手段に担持された可視像を記録媒体に転写する転写手段と、該転写手段により転写された可視像を記録媒体に定着させる定着手段と、を備えた画像形成装置であって、前記定着手段が、請求項８または請求項９に記載の定着装置により構成されている、ことを特徴とする。
【００２６】
このように構成された画像形成装置によれば、定着手段に基づいて請求項８または請求項９と同様の作用・効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の画像形成装置としてのレーザプリンタ１の一実施形態を示す要部側断面図である。
図１において、レーザプリンタ１は、本体ケーシング２内に、記録媒体としての用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。
【００２８】
フィーダ部４は、本体ケーシング２内の底部に、着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられる用紙押圧板７と、給紙トレイ６の一端部の上方に設けられる給紙ローラ８および給紙パット９と、給紙ローラ８に対し用紙３の搬送方向の下流側（以下、用紙３の搬送方向上流側または下流側を、単に、上流側または下流側という場合がある。）に設けられる搬送ローラ１０および１１と、搬送ローラ１０および１１に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられるレジストローラ１２とを備えている。
【００２９】
用紙押圧板７は、用紙３を積層状にスタック可能とされ、給紙ローラ８に対して遠い方の端部において揺動可能に支持されることによって、近い方の端部を上下方向に移動可能とし、また、その裏側から図示しないばねによって上方向に付勢されている。そのため、用紙押圧板７は、用紙３の積層量が増えるに従って、給紙ローラ８に対して遠い方の端部を支点として、ばねの付勢力に抗して下向きに揺動される。
【００３０】
給紙ローラ８および給紙パット９は、互いに対向配置され、給紙パット９の裏側に設けられるばね１３によって、給紙パット９が給紙ローラ８に向かって押圧されている。用紙押圧板７上の最上位にある用紙３は、用紙押圧板７の裏側から図示しないばねによって給紙ローラ８に向かって押圧され、その給紙ローラ８の回転によって給紙ローラ８と給紙パット９とで挟まれた後、１枚毎に給紙される。給紙された用紙３は、搬送ローラ１０および１１によってレジストローラ１２に送られる。
【００３１】
レジストローラ１２は、１対のローラから構成されており、用紙３をレジスト後に、転写位置、すなわち、感光ドラム２４と転写ローラ１８との接触部分に搬送する。
なお、このフィーダ部４は、さらに、マルチパーパストレイ１４と、マルチパーパストレイ１４上に積層される用紙３を給紙するためのマルチパーパス給紙ローラ１５およびマルチパーパス給紙パット１５ａとを備えている。
【００３２】
マルチパーパス給紙ローラ１５およびマルチパーパス給紙パット１５ａは、互いに対向状に設けられ、マルチパーパス給紙パット１５ａの裏側に配設される図示しないばねによって、マルチパーパス給紙パット１５ａがマルチパーパス給紙ローラ１５に向かって押圧されている。
【００３３】
マルチパーパストレイ１４上に積層される用紙３は、マルチパーパス給紙ローラ１５の回転によってマルチパーパス給紙ローラ１５とマルチパーパス給紙パット１５ａとで挟まれた後、１枚毎に給紙される。
【００３４】
画像形成部５は、スキャナユニット１６、プロセスカートリッジ１７、転写手段としての転写ローラ１８および定着装置（および定着手段）としての熱定着部１９を備えている。
【００３５】
スキャナユニット１６は、本体ケーシング２内の上部に設けられ、レーザ発光部（図示せず。）、回転駆動されるポリゴンミラー２０、レンズ２１および２２、反射鏡２３などを備えている。レーザ発光部から発光される画像データに基づくレーザビームは、鎖線で示すように、ポリゴンミラー２０、レンズ２１、反射鏡２３、レンズ２２の順に通過あるいは反射し、後述するプロセスカートリッジ１７の感光ドラム２４の表面上に高速走査にて照射される。
【００３６】
プロセスカートリッジ１７は、スキャナユニット１６の下方に設けられ、本体ケーシング２に対して着脱自在に装着されている。このプロセスカートリッジ１７は、像担持手段としての感光ドラム２４を備えるとともに、図示しない、スコロトロン型帯電器、現像ローラ、供給ローラ、トナー収容部などを備えている。
【００３７】
トナー収容部には、現像剤として、正帯電性の非磁性１成分のトナーが充填されている。このトナーとしては、重合性単量体、たとえば、スチレンなどのスチレン系単量体や、アクリル酸、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）アクリレート、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）メタアクリレートなどのアクリル系単量体を、懸濁重合などの公知の重合方法によって共重合させることにより得られる、重合トナーが使用されている。このような重合トナーは、球状をなし、流動性が極めて良好であるため、高画質の画像を形成することができる。
【００３８】
なお、このようなトナーには、カーボンブラックなどの着色剤やワックスなどが配合され、また、流動性を向上させるために、シリカなどの外添剤が添加されている。その平均粒径は、約６〜１０μｍ程度である。
【００３９】
そして、トナー収容部のトナーが、供給ローラによって現像ローラに供給されることにより、現像ローラに、その供給されたトナーが、一定厚さの薄層として担持される。
一方、感光ドラム２４は、現像ローラと対向状に回転可能に配設されており、ドラム本体が接地されるとともに、その表面がポリカーボネートなどから構成される正帯電性の感光層により形成されている。
【００４０】
そして、感光ドラム２４の表面は、感光ドラム２４の回転に伴って、スコロトロン型帯電器により一様に正帯電された後、スキャナユニット１６からのレーザービームの高速走査により露光され、画像データに基づく静電潜像が形成される。その後、現像ローラと対向した時に、現像ローラ上に担持されかつ正帯電されているトナーが、その感光ドラム２４の表面に形成される静電潜像、すなわち、一様に正帯電されている感光ドラム２４の表面のうち、レーザービームによって露光され電位が下がっている部分に供給され、選択的に担持されることによって可視像化され、現像剤像としてのトナー像が形成される。
【００４１】
転写ローラ１８は、感光ドラム２４の下方において、本体ケーシング２側において回転可能に支持された状態で、感光ドラム２４と対向するように配置されている。この転写ローラ１８は、金属製のローラ軸に、導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、感光ドラム２４に対して転写バイアスが印加されている。そのため、感光ドラム２４上に担持されたトナー像は、用紙３が感光ドラム２４と転写ローラ１８との間を通る間に用紙３に転写される。トナー像が転写された用紙３は、搬送ベルト２５を介して、熱定着部１９に搬送される。
【００４２】
熱定着部１９は、プロセスカートリッジ１７の側方に配置され、後で詳述するが、加熱体としての加熱ローラ２６と、その加熱ローラ２６と用紙３の搬送経路を挟んで対向配置され、加熱ローラ２６に圧接される加圧ローラ２７と、これら加熱ローラ２６および加圧ローラ２７の下流側に設けられる搬送ローラ２８とを備えている。
【００４３】
そして、この熱定着部１９では、加熱ローラ２６と加圧ローラ２７とが、搬送ベルト２５から搬送されてきた用紙３を両者間で挟持して搬送するように回転駆動され、加熱ローラ２６と加圧ローラ２７との間をトナー像が形成された用紙３が通過することにより、そのトナー像が用紙３上に定着される。
【００４４】
そして、熱定着部１９において定着された用紙３は、その後、熱定着部１９の下流側に設けられる搬送ローラ２８およびその搬送ローラ２８の下流側に配置される搬送ローラ２９および排紙ローラ３０に搬送され、その排紙ローラ３０によって排紙トレイ３１上に排紙される。
【００４５】
図２は、図１に示すレーザプリンタの熱定着部を示す断面図であって、この図２を参照して、熱定着部１９について詳述する。
図２において、この熱定着部１９は、上記した加熱ローラ２６、加圧ローラ２７および搬送ローラ２８と、それらを支持するフレーム３２と、用紙３を加熱ローラ２６から剥離するための剥離板３３と、加熱ローラ２６の表面の温度を検知するサーミスタ３４と、カバー部材３５とを備えている。
【００４６】
加熱ローラ２６は、アルミニウムなどの金属の引き抜き成形により、円筒形状に形成されており、その軸方向両端部が各軸受部材３７に圧入されている。これによって、加熱ローラ２６は、図示しないモータからの動力の入力により回転駆動される。
【００４７】
また、加熱ローラ２６は、その内部にヒータ４３を備えている。このヒータ４３は、通電により発熱するハロゲンヒータなどからなり、加熱ローラ２６内における軸心側方に配置され、加熱ローラ２６を加熱するために、加熱ローラ２６の軸方向に沿って設けられている。このヒータ４３は、ＣＰＵなどを備える制御部４４に接続されており、その制御部４４により駆動または停止が制御され、加熱ローラ２６の表面を、設定された熱定着温度で維持するようにしている。なお、このヒータ４３には、図示しない電源から通電される配線４５が接続されている。
【００４８】
加圧ローラ２７は、加熱ローラ２６の下方において、その加熱ローラ２６と対向するように配置されている。この加圧ローラ２７は、図３に示すように、金属製のローラ軸４６に耐熱性のゴム材料（例えば、シリコンゴム系の材料など）からなるローラ４７が被覆され、さらに、ローラ４７の外周面に耐熱性のフッ素系材料（例えば、フッ素系の樹脂材料（ＰＦＡ）など）からなるチューブ７０が被覆されており、ローラ軸４６の各軸端部が、各サイドプレート３６において回転可能に支持されている。この加圧ローラ２７は、加熱ローラ２６が回転駆動されると、その加熱ローラ２６の回転駆動に従動して回転される。また、チューブ７０は、加圧ローラ２７の両端側から溝部７２が露出するように開口している。
【００４９】
この加圧ローラ２７において、ローラ４７の外周面には、ローラ軸４６の回転軸に並行して延びるように複数の溝部７２が、ローラ４７の一端から他端まで至るように設けられている。このように溝部７２が設けられた加圧ローラ２７は、加熱ローラ２６に押圧されることにより加熱ローラ２６と圧接し、ニップ部が形成される。図４，図５は、チューブ７０を介して加熱ローラ２６に押圧されている押圧部分７４が、隣接する溝部７２に向けて潰れていき、溝部７２がなくなるまで、つまり溝部７２により谷となっていた部分が押圧部分７４の一部を形成する（押圧部分７４と一体化する）ようになるまで潰れる過程を示している。このように、加圧ローラ２７は、ローラ４７の変形により加熱ローラ２６との接触部分に所定の幅（ローラ軸４６の回転軸に直交する断面において両ローラが接触している部分の長さ）のニップ部を形成することができる。なお、図４は、加圧ローラ２７において、加熱ローラ２６と最初に接触する領域が、溝部７２と溝部７２との間の領域である場合を示し、図５は、加圧ローラ２７において、加熱ローラ２６と最初に接触する領域が、溝部７２の領域である場合を示したものである。
【００５０】
本実施形態において、加圧ローラ２７は、熱定着部１９の使用環境に合わせて、ローラ４７が潰れて溝部７２と押圧部分７４とが一体化した状態で動作するように各部が構成されている。本実施形態における熱定着部１９は、加熱ローラ２６の直径が２５ｍｍ，加圧ローラ２７の直径が２５．５ｍｍ，加熱ローラ２６と加圧ローラ２７との押圧力が４ｋｇｆで使用されるものであり、加圧ローラ２７は、この使用環境に合わせて、広いニップ部が得られるように構成されている。具体的には、ローラ軸４６の直径１０ｍｍ，ローラ４７の直径２４．９ｍｍ，チューブ７０内周円の直径２５ｍｍ，チューブ７０の厚さ０．５ｍｍのものであって、ローラ４７に設けられた溝部７２それぞれは、ローラ軸４６の回転軸に直交する断面において、ローラ軸４６側に向けて窪んだ半径０．９５ｍｍの円弧状のものが、ローラ４７の外周に沿ってローラ軸４６の回転軸に対する回転角１５度の間隔で設けられている（図３参照）。この溝部７２のそれぞれは、ローラ４７の回転軸に直交する断面において、ニップ部（となる領域の幅）の長さよりも短くなるような間隔で設けられている。
【００５１】
また、加圧ローラ２７において、ローラ４７を被覆するチューブ７０は、両端が開口したものであって、ローラ４７の変形時、溝部７２の空気を加圧ローラ２７外部へ流れるように導くことができる。
【００５２】
なお、搬送ローラ２８は、加熱ローラ２６および加圧ローラ２７に対して、用紙３の搬送方向下流側に配置されており、用紙３の搬送経路に対して下側に配置される駆動ローラ４８と、上側に配置され、前後方向に２箇所設けられるピンチローラ４９とを備えている。
【００５３】
駆動ローラ４８は、フレーム３２とは別体とされるホルダ部材６６によって回転可能に支持されており、図示しないモータからの動力の入力により回転駆動される。
また、各ピンチローラ４９は、後述するカバー部材３５の後端部に設けられた図示しないピンチローラ支持部において、回転可能に支持され、駆動ローラ４８の回転駆動に従動して回転される。
【００５４】
サーミスタ３４は、接触式の温度センサであって、図２に示すように、弾性を有する平板状の温度検知部６３を備えている。
このサーミスタ３４は、架設杆３８の上板４１における長手方向中央部において、その温度検知部６３が加熱ローラ２６の表面に対向して接触するような状態で、取り付けられている。
【００５５】
そして、このサーミスタ３４は、制御部４４に接続されており、加熱ローラ２６の表面の温度を検知して、その検知信号を制御部４４に入力するようにしている。制御部４４では、このサーミスタ３４からの検知信号に基づいて、ヒータ４３の駆動およびその停止を制御し、加熱ローラ２６の表面の温度を、設定された熱定着温度に維持している。
【００５６】
カバー部材３５は、樹脂からなり、図２に示すように、フレーム３２の上方を覆うように、本体ケーシング２に固定されている。
このように構成された熱定着部１９では、上記したように、加熱ローラ２６と加圧ローラ２７とを、両者の接触部分に所望のニップ部が形成可能な押圧力により押圧し、加圧ローラ２７におけるローラ４７の溝部７２が押圧部分７４とほぼ一体化するように圧接させた状態で（図４（ｄ）または図５（ｄ）参照）、搬送ベルト２５から搬送されてきた用紙３を両者間で挟持して搬送しながら、それら加熱ローラ２６と加圧ローラ２７との間において、トナー像を用紙３上に定着する。これによって、加熱ローラ２６と加圧ローラ２７とで用紙３を搬送しながら、トナー像を用紙３上に定着させることができる。
【００５７】
［形状解析］
以下に、加圧ローラ２７におけるローラ４７に設けられた溝部７２の形状および間隔を求めるための解析の手順について説明する。なお、本実施形態においては、解析用のアプリケーションソフトである「ＭＡＲＣＳ（ＭＳＣソフトウェアー株式会社製）」を用い、このアプリケーションソフトによるシミュレーションにより解析を行った場合を例示するが、同様の手順を実物のモデルおよび計器類を用いて行うことができることはいうまでもない。
【００５８】
この解析では、まず、加熱ローラ２６として直径が２５ｍｍのものを用い、加圧ローラ２７として、ローラ軸４６の直径１０ｍｍ，ローラ４７の直径２４．９ｍｍ，チューブ７０内周円の直径２５ｍｍ，チューブ７０の厚さ０．５ｍｍからなるものを用いた場合において、ローラ４７に溝部７２が設けられていないモデルＡ、および、ローラ４７に回転角１５度の間隔で配置された深さ１．９ｍｍの円弧状で溝部７２が設けられているモデルＢそれぞれについて、加熱ローラ２６に押圧させる押圧力に応じたニップ部の幅を以下に示す手順により求める。
・手順１：加熱ローラ２６および加圧ローラ２７のそれぞれを再現したモデルを作成する。ここでは、加熱ローラ２６および加圧ローラ２７のそれぞれの材質，形状をパラメータとして設定することにより、各ローラを再現した仮想的な加熱ローラモデルおよび加圧ローラモデルを作成する。
・手順２：加圧ローラモデルに対して加熱ローラモデルを押圧する。ここでは、各ローラモデルを実際の熱定着部１９における各ローラと同様に配置し、加熱ローラモデルを固定した状態で加圧ローラモデルを加熱ローラモデルに向けて、０〜１０ｋｇｆまで０．２ｋｇｆ毎に押圧力を増加させていく。このように、加圧ローラモデルを加熱ローラモデルに押圧していくことにより、加圧ローラモデルが、図４，図５に示したように、押圧力に応じて変形していくことになる。なお、加圧ローラモデルは、その長さ方向に対して均一な押圧力で押圧された場合をシミュレーションするものとする。
・手順３：加圧ローラモデルの押圧力が増加する毎に、各ローラモデルの接触部分に形成されたニップ部の幅を算出する。ここでは、各ローラモデルの回転軸と直交する断面において、加熱ローラモデルの外周面と、変形した加圧ローラモデルの外周面との接触部分の距離をニップ部の幅として算出する。なお、モデルＢ（溝部７２有り）の場合、溝部７２に対応する接触部分は加熱ローラモデルに圧接されていないため、この領域を除外した距離をニップ部の幅として算出する。
・手順４：加圧ローラモデルの押圧力が１０ｋｇｆに到達するまで、手順２および手順３を繰り返し行う。
【００５９】
以上示したような手順によって、ローラ４７に溝部７２が設けられていないモデルＡ（加圧ローラモデルＡ）、および、ローラ４７に溝部７２が設けられているモデルＢ（加圧ローラモデルＢ）それぞれに対して算出したニップ部の幅との対応関係を示す表を図６に示し、ニップ部の幅が押圧力に従って変化する様子を示したグラフを図７に示す。
【００６０】
この算出結果によると、モデルＢ（溝部７２有り）は、押圧力が１．０ｋｇｋｆまでは、形成されるニップ部の幅がモデルＡ（溝部７２無し）より狭くなっている。これは、モデルＢには溝部７２が設けられているために、ローラ４７が充分に潰れていない状態では、隣接する溝部７２間の領域（押圧部分７４）しか加熱ローラモデルに圧接されないからである（図３（ａ），図３（ｂ），図４（ａ）および図４（ｂ）参照）。そして、このことは、上述した各ローラモデルにおいて熱定着部１９を構成する場合、少なくとも１．０ｋｇｆよりも大きな押圧力を加えなければ充分なニップ部の幅を形成できず、溝部７２の設けられていない従来の加圧ローラよりも定着性能が劣ってしまうことを示している。
【００６１】
また、押圧力が１．０ｋｇｋｆ〜１．６ｋｇｆまでの間では、形成されるニップ部の幅が急激に増加している。これは、図４（ｂ）〜図４（ｄ）または図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示したように、ローラ４７が充分に潰れて溝部７２が押圧部分７４と一体化するまでの過渡期である。このような過渡期においては、グラフの傾きからも明らかなように、押圧力の微妙な変化（または誤差）に伴ってニップ部の幅が大きく変化してしまうことが予想されるため、上述した各ローラモデルにおいて熱定着部１９を構成する場合、押圧力が１．０ｋｇｋｆ〜１．６ｋｇｆまでの範囲で使用することは避けた方が望ましい。
【００６２】
そして、押圧力１．５ｋｇｆ〜１０ｋｇｆまでの過渡期を過ぎた範囲におけるニップ部の幅を比較すると、モデルＢ（溝有り）の方が、平均で約１７％以上広く、さらに、１．６ｋｇｆ〜１．８ｋｇｆの範囲では４０％ほど広いニップ幅を形成できている。
・ニップ部の幅の平均値１（押圧力１．５ｋｇｆ〜１０ｋｇｆの範囲）
モデルＢ（６．３９ｍｍ）／モデルＡ（５．４８ｍｍ）＝１．１７（＋１７％）
・ニップ部の幅の平均値２（押圧力１．６ｋｇｆ〜１．８ｋｇｆの範囲）
モデルＢ（４．８４ｍｍ）／モデルＡ（３．４８ｍｍ）＝１．３９（＋３９％）
このように、シミュレーションにより求められた各ローラモデルにより形成されるニップ部の幅が、押圧力によりどのように変化していくかを解析することによって、加熱ローラ２６および加圧ローラ２７の加圧力が１．５ｋｇｆ以上で動作する熱定着部１９を構成する場合であれば、上述した加圧ローラモデルを採用することにより広いニップ部を形成できることがわかる。
【００６３】
よって、この加圧ローラモデルの構成であれば、上述したように押圧力４ｋｇｆにて使用される場合においても、溝部７２が設けられていない構成と比べて、充分に広いニップ部を形成することができる。
【００６４】
［効果］
このレーザプリンタ１において、熱定着部１９の加圧ローラ２７は、溝部７２の形成されたローラ４７がチューブ７０に被覆されているため、外周面に塵が溜まりやすくなることはない。また、ローラ４７は、チューブ７０に被覆されていても、加熱ローラ２６に押圧された際に、この加熱ローラ２６による押圧部分７４が隣接する溝部７２に向けて潰れるように変形できるため、これにより、充分に広いニップ部を形成することができる。
【００６５】
また、加圧ローラ２７を構成するローラ４７は、被覆されたチューブ７０を介して加熱ローラ２６に接触することにより、溝部７２および溝部７２に隣接する部分からなる凹凸（の度合い）がチューブ７０により緩和される。そのため、チューブ７０で被覆されていない構成と比べてニップ部の押圧力が不均一になりにくく、定着性能を安定させることができる。
【００６６】
また、加圧ローラ２７は、上述した寸法および形状で構成されていることにより、溝部７２が設けられていない構成のローラ４７を採用した場合よりも、ニップ部の広さを最大約４０％広く確保できるようになる（前述の「形状解析」参照）。
【００６７】
また、加圧ローラ２７を構成するチューブ７０は、両端側から溝部７２が露出したものであるため、ローラ４７の変形時、溝部７２の空気を加圧ローラ２７外部へ流れるように導くことができるため、溝部７２の空気がチューブ７０内に閉じ込められることに起因してローラ４７の変形が規制されることがなく、よりスムーズな変形を実現することができる。
【００６８】
また、ローラ４７における溝部７２は、それぞれローラ４７の回転軸と並行に延びるように、かつ、一端から他端に至るように設けられているため、ローラ４７における加熱ローラ２６による押圧部分７４のうちの溝部７２周辺に位置する領域が、ローラ４７の全長にわたり均一に変形しやすく、これに伴いニップ部を均一に形成しやすくなる。
【００６９】
また、溝部７２それぞれは、ローラ４７の回転軸に直交する断面においてニップ部よりも短くなるような間隔で設けられている。そのため、加熱ローラ２６との接触部分に、ローラ４７における溝部７２が常に存在するようになるため、ローラ４７が潰れやすくなり、ニップ部を広く形成できるようになる。
【００７０】
また、溝部７２の形状は、ローラ軸４６の回転軸に直交する断面において、ローラ軸４６側に向けて窪んだ円弧状となっているため、ローラ４７が押圧により変形した時、応力が分散されて一箇所に集中することが起こりにくいため、ローラ４７の繰り返し変形することに対する耐久性を向上させることができる。
【００７１】
また、加圧ローラ２７は、熱定着部１９の使用環境に合わせて、ローラ４７が潰れて溝部７２と押圧部分７４とが一体化した状態で回転するように各部が構成されている。そして、ローラ４７の溝部７２は、加圧ローラ２７の使用環境に合わせて、加熱ローラ２６による押圧部分７４を変形させて所望するニップ部が形成可能な形状および間隔で形成されている。このように、熱定着部１９には、使用環境に合った最適な溝部７２が設けられたローラ４７からなる加圧ローラ２７が採用されているため、使用環境に応じて充分に広いニップ部を形成することができる。
【００７２】
また、熱定着部１９は、加熱ローラ２６と加圧ローラ２７とを、両者の接触部分に所望（幅６ｍｍ）のニップ部が形成可能な押圧力（４ｋｇｆ）によって押圧させた状態で作動するように構成されているため、両ローラの接触部分に、所望のニップ部を形成することができる。
【００７３】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されず、このほかにも様々な形態で実施することができる。
【００７４】
例えば、上記実施形態においては、本発明における定着装置をレーザプリンタ１に適用した構成を例示したが、この定着装置は、加圧定着を行う必要のある装置であれば、レーザプリンタ１以外の装置にも適用することができる。
【００７５】
また、上記実施形態においては、熱定着部１９が加熱ローラ２６を備えている構成を例示したが、用紙３に形成されたトナー像を定着させる熱源とすることができれば、ローラのように回転しない加熱体を加熱ローラ２６の替わりに採用することもできる。この場合、加圧ローラ２７は、独立して回転駆動するように構成することになる。
【００７６】
また、上記実施形態においては、熱定着部１９が、加熱ローラ２６と加圧ローラ２７との接触部分を、ローラ４７の溝部７２により谷となっていた部分が押圧部分７４と一体化する状態としてから作動する構成を例示した。このニップ部は、加熱ローラ２６によるローラ４７の押圧部分７４が大きく潰れるほど広くなるものであるが、所望する幅のニップ部を形成することができるのであれば、谷となっていた部分が押圧部分７４と一体化しない程度で潰れた状態で作動する構成としてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態においては、加圧ローラ２７を構成するローラ４７の溝部７２が、それぞれローラ軸４６の回転軸と並行に延びるように設けられたものを例示した。しかし、この溝部７２は、同様の作用・効果を得ることができる形状であれば、回転軸と並行に延びるように設けなくてもよく、例えば、回転軸に対して一定の角度を有する直線状、回転軸に沿って延びる曲線状といった回転軸に沿う形状を採用してもよい。また、ローラ４７に設ける溝部としては、例えば、ローラ４７の回転方向と並行に設けるように構成してもよい。
【００７８】
また、上記実施形態においては、加圧ローラ２７を構成するチューブ７０が、両端の開口した構成となっているものを例示したが、ローラ４７の変形が溝部７２の空気によって規制されることがない構成であれば、いずれか一端のみが開口した構成であってもよい。
【００７９】
また、上記実施形態においては、加圧ローラ２７を構成するローラ４７に設けられた溝部７２が、ローラ軸４６の回転軸に直交する断面において、ローラ軸４６側に向けて窪んだ円弧状となっているものを例示した。しかし、溝部７２の形状としては、加圧ローラ２７の回転軸に直交する断面において、溝部７２を形成する線上に角を有していなければよく、具体的な例としては、例えば、図８に示すように、ローラ４７の回転軸に直交する面において、２以上の辺８１〜８３が組み合わされてなる「コの字型」などの形状とすればよい。この場合、ローラ４７が押圧により変形した際、辺同士の交差する領域（角が形成される部分）に応力が集中しないように、ローラ４７の回転軸に直交する面において、辺同士の交差する領域を曲線状に構成することが望ましい。このような構成であれば、ローラ４７が押圧により変形した時、辺同士の交差する領域（曲線となっている部分Ｃ）には、辺同士の交差する領域に角を形成している構成と比べて応力が集中しにくいため、ローラ４７の繰り返しの変形に対する耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】レーザプリンタを示す要部断面図
【図２】熱定着部を示す断面図
【図３】加圧ローラを示す断面図
【図４】加圧ローラが加熱ローラに押圧される様子を示す図（その１）
【図５】加圧ローラが加熱ローラに押圧される様子を示す図（その１）
【図６】シミュレーションにより算出されたニップ部の幅を示す表
【図７】ニップ部の幅が押圧力に従って変化する様子を示したグラフ
【図８】別の実施形態における加圧ローラにおけるローラに設けられた溝部の形状を示す図
【符号の説明】
【００８１】
１…レーザプリンタ、２…本体ケーシング、３…用紙、４…フィーダ部、５…画像形成部、６…給紙トレイ、７…用紙押圧板、８…給紙ローラ、９…給紙パット、１０…搬送ローラ、１１…搬送ローラ、１２…レジストローラ、１３…ばね、１４…マルチパーパストレイ、１５…マルチパーパス給紙ローラ、１５ａ…マルチパーパス給紙パット、１６…スキャナユニット、１７…プロセスカートリッジ、１８…転写ローラ、１９…熱定着部、２０…ポリゴンミラー、２１…レンズ、２２…レンズ、２３…反射鏡、２４…感光ドラム、２５…搬送ベルト、２６…加熱ローラ、２７…加圧ローラ、２８…搬送ローラ、２９…搬送ローラ、３０…排紙ローラ、３１…排紙トレイ、３２…フレーム、３３…剥離板、３４…サーミスタ、３５…カバー部材、３６…サイドプレート、３７…軸受部材、３８…架設杆、４１…上板、４３…ヒータ、４４…制御部、４５…配線、４６…ローラ軸、４７…ローラ、４８…駆動ローラ、４９…ピンチローラ、６３…温度検知部、６６…ホルダ部材、７０…チューブ、７２…溝部、７４…押圧部分。
【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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