(57)【要約】【課題】  装置の立ち上がり時間を犠牲にせずに格別の補強部材を使用することなく芯金の機械的強度を高めることが可能な定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供すること。【解決手段】  定着ローラ１２と加圧ローラ１３とを備えた定着装置において、  前記加圧ローラ１３は、円筒状芯金２１を有し、該芯金２１の内周面に複数個の突起２７を設けたことを特徴とする。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと加圧ローラとを備えた定着装置において、
前記加圧ローラは、円筒状芯金を有し、該芯金の内周面に突起又は凹部を複数個設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記突起又は凹部は、前記芯金の軸方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記突起又は凹部は、前記芯金の周方向に所定の間隔をおいて形成された凸条又は凹溝であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記突起又は凹部は、前記芯金の軸方向及び周方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項４に記載の突起又は凹部は、前記芯金の周方向及び軸方向に所定の間隔をおいて形成された凸条又は凹溝であることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
前記突起は、その内部が中空である凸条であり、前記凸条は、芯金の内周面の周方向に所定の間隔をおいて形成されていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項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、画像形成装置等に用いられる定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置においては、感光体上のトナー像を転写紙に転写した後に、この転写紙を定着装置によって加熱しながら加圧することにより、トナー像を定着している。定着装置は、内部にヒータ等の熱源を備えた定着ローラと、この定着ローラの周面に圧接される加圧ローラとを備える。近時では、定着装置の立ち上がり時間の短縮化のため及び省電力化のために、加圧ローラの芯金を薄肉パイプ状とすることが行われている。加圧ローラの芯金を薄肉とすると、加圧ローラの熱容量が小さくなる。これにより加圧ローラが、定着装置の立ち上げ時に定着ローラから奪う熱量を少なく抑えることができ、定着装置の立ち上がり時間が短縮される。反面、加圧ローラの機械的強度が低下するために、加圧ローラが軸方向に撓み、加圧ローラの両端部（加圧部）と中央部とで転写紙の搬送力に違いが生じ転写紙に皺が発生したり、定着不良が生じたりするという問題が発生する。
【０００３】
この問題に対して、加圧ローラの内部に環状押圧部材を入れることで加圧ローラの周面を内部から補強するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許第２８７１６６２号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の発明では、加圧ローラとは別部材の環状押圧部材を用いているために、部品点数の増大と組み付け工数の増大によるコストアップ及び生産性の低下が生じるばかりでなく、加圧ローラの熱容量が環状押圧部材の分だけ増大してしまい、定着装置の立ち上がり時間が長くなるという問題点が生じる。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、装置の立ち上がり時間を犠牲にせずに、格別の補強部材を使用することなく、芯金の撓みを抑制することが可能な定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、定着ローラと加圧ローラとを備えた定着装置において、前記加圧ローラは、円筒状芯金を有し、該芯金の内周面に突起又は凹部を複数個設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記突起又は凹部は、前記芯金の軸方向に沿って形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の定着装置において、前記突起又は凹部は、前記芯金の周方向に所定の間隔をおいて形成された凸条又は凹溝であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記突起又は凹部は、前記芯金の軸方向及び周方向に沿って形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の突起又は凹部は、前記芯金の周方向及び軸方向に所定の間隔をおいて形成された凸条又は凹溝であることを特徴とする定着装置である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の定着装置において、前記突起は、その内部が中空である凸条であり、前記凸条は、芯金の内周面の周方向に所定の間隔をおいて形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか１項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である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜６に記載の発明によれば、定着装置の立ち上がり時間を犠牲にせずに、格別の補強部材を使用することなく、芯金の撓みを抑制することができる。請求項７に記載の発明によれば、前記のような定着装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本実施例に係る定着装置を備えた画像形成装置の装置構成を示す全体概略側面図であり、図２は、図１における定着装置の要部拡大側面図である。
【００１７】
尚、同図に示す画像形成装置は、複写機であるが、これに限ることなくプリンタやファクシミリ装置や印刷機とすることも可能である。
【００１８】
１は複写機で、この複写機１は、像担持体としてのベルト状感光体２、感光体２を帯電する帯電チャージャ３、感光体２上に光学的な画像情報を書き込んで静電潜像を形成するレーザ光学系４、静電潜像にトナーを供給して現像する現像装置５、感光体２上のトナー像を転写紙に転写する転写チャージャ６、転写後に感光体２上に残留したトナーを除去するクリーニング装置７、転写紙を収容した給紙カセット８、給紙カセット８から給紙された転写紙を所定のタイミングで転写位置に給送するレジストローラ対９、トナー像を保持した転写紙を定着する定着装置１０、定着済みの転写紙を排紙する排紙コロ１１及び排紙された転写紙を積載する排紙トレイ１１ａを備える。
【００１９】
定着装置１０は、転写紙上のトナー像に少なくとも熱と圧力とを加えることにより転写紙上に定着させる手段である。定着装置１０は、図２に示すように、内部にハロゲンヒータ等の熱源１９を備えて回転駆動される定着ローラ１２と、定着ローラ１２の周面に圧接され従動する加圧ローラ１３と、先端を定着ローラ１２の周面に近接させて転写紙を剥離する分離爪１５と、レバー１６ａを介して加圧ローラ１３を定着ローラ１２に圧接させる加圧スプリング１６と、定着入口ガイド板１７と、定着ローラ１２に回転駆動力を伝達する図示しないギア等からなる駆動機構と、定着ローラ１２用の軸受、サーミスタ等から構成される。Ｐは転写紙である。
【００２０】
定着ローラ１２は、中空円筒状に形成されている。本実施例では、基材が鉄（ＳＴＫＭ１２）であり、全長が３６５ｍｍ、外径が３０ｍｍφ、通紙部の肉厚は０．２５ｍｍとされている。
【００２１】
定着ローラ１２の全長は、最大で４１０ｍｍ程度であり、複写機１において使用する転写紙の最大寸法に合わせた全長とすることが可能である。また、外径は、１６〜４０ｍｍφの範囲内で複写機１の構造等を勘案した寸法とすることが可能である。また、基材は、鉄（ＳＴＫＭ１１，ＳＴＫＭ１２）の他、アルミニウム合金（Ａ５０５２又は３０００系合金）を使用することが可能である。さらに、定着ローラ１２の肉厚は、ローラの外径により転写紙を挟持搬送する際の撓み量が異なり、同じ肉厚であってもローラ外径が大きいと撓み量も大きくなるために、肉厚／外径＝７／１０００〜２０／１０００の範囲とすることが好ましく、本実施例の場合には肉厚／外径＝８／１０００と設定されている。定着ローラ１２の肉厚が、７／１０００よりも小さい場合、転写紙Ｐを挟持搬送する際の撓み量が大きくなり、転写紙Ｐの皺が発生し易いために好ましくなく、定着ローラ１２の肉厚が、２０／１０００よりも大きい場合、電源を投入してから定着ローラ１２が定着温度に至るまでの時間が長くなるために好ましくない。尚、定着ローラ１２の基材として外径を３０ｍｍφのアルミニウム合金（Ａ５０５２）を用いた場合、定着ローラ１２の通紙部の肉厚を０．４ｍｍとすることで、肉厚／外径を１１／１０００とすることができる。
【００２２】
図３は、加圧ローラの斜視図であり、図４は同上の拡大縦断側面図である。加圧ローラ１３は中空円筒状の芯金２１の外周に耐熱性ゴム層２３を一体的に形成したものである。芯金２１の両端開口には、回転軸２５ａを有する金属製蓋体２５が嵌合されており、加圧ローラ１３は、この回転軸２５ａの両端がレバー１６ａで支承されている。耐熱性ゴム層２３としては、熱容量を小さくするために内部に多数の気泡を含んだスポンジタイプが採用され、耐熱性ゴム層２３の上層は、フッ素樹脂などの耐熱性樹脂のコーティング層により被覆されている。
【００２３】
図４を参照すると、加圧ローラ１３の芯金２１の内周面には補強用の突起が複数個設けられている。この突起は芯金２１の軸方向に沿って、芯金２１の一端開口から他端開口に至るまで形成された凸条２７であり、この凸条２７は芯金２１の内周面の周方向に所定の間隔（４５°間隔）で、それぞれ中心方向を向いて合計８本形成されている。
【００２４】
本実施例では、加圧ローラ１３は、芯金２１の基材が鉄（ＳＴＫＭ１２）であり、全長が３６５ｍｍ、芯金２１の外径が１８ｍｍφ、芯金２１の肉厚は１．２ｍｍである。また耐熱性ゴム層２３は、その長さが３１６ｍｍ、厚さが６ｍｍ、耐熱性ゴム層２３を覆うコーティング層の厚さは５０μｍである。
【００２５】
芯金２１の材質は、定着ローラ１２と同様に、鉄（ＳＴＫＭ１１，ＳＴＫＭ１２）又はアルミニウム合金（Ａ５０５２又は３０００系合金）を用いることが可能である。また、芯金２１の肉厚は１〜１．６ｍｍの範囲内で加圧ローラ１３の外径や材質等を考慮して決定することが可能である。芯金２１の肉厚が１ｍｍよりも小さい場合、転写紙Ｐを挟持搬送する際の加圧ローラ１３の撓み量が大きくなり、転写紙Ｐの皺が発生し易いために好ましくなく、芯金２１の肉厚が１．６ｍｍよりも大きい場合、加圧ローラ１３の熱容量が大きくなるために好ましくない。芯金２１の外径は、１６〜２０ｍｍφの範囲内で材料等のコストを勘案して決定することが可能であり、コスト的には、規格品である１９．１ｍｍφ又は１７．３ｍｍφが最も好適である。また、耐熱性ゴム層２３は内部に気泡を含まないソリッドタイプを用いることもできるが、加圧ローラ１３の熱容量が大きくなってしまうために、スポンジタイプの方がより好適である。耐熱性ゴム層２３の厚さは、定着ローラ１２の外径を考慮して５〜７ｍｍの範囲とすることが好ましい。また、コーティング層の厚さは、耐久性を考慮して３０〜８０μｍの範囲とすることが好ましい。
【００２６】
また、芯金２１の内周面に軸方向に沿って設けられる凸条２７は、その周方向の幅ｔ１を０．５〜１．２ｍｍと、その突出高さｈ１を１〜５ｍｍとすることが好ましい。周方向の幅ｔ１が、０．５ｍｍ未満であると、芯金２１の機械的強度が不足して、転写紙を挟持搬送する際の撓み量が大きくなるために好ましくなく、周方向の幅ｔ１が１．２ｍｍよりも大きいと、凸条２７の加工が難しくなるために好ましくない。同様に、突出高さｈ１が１ｍｍ未満であると、芯金２１の撓み量が大きくなるために好ましくなく、突出高さｈ１が５ｍｍよりも大きいと、凸条２７の加工が難しくなるために好ましくない。また、凸条２７は、転写紙を挟持搬送する際の加圧ローラ１３の撓みを抑制することができる本数及び配置であれば良く、３本以上の凸条２７を芯金２１の内周面の周方向に等間隔で配置することが好ましい。
【００２７】
続いて本実施例の動作を説明する。給紙カセット８から搬送された転写紙Ｐは、レジストローラ対９によりタイミングを取られてベルト状感光体２からなる潜像担持体へ搬送される。ベルト状感光体２は時計方向に回転駆動され、その際、帯電チャージャ３により表面を帯電され、レーザ光学系４からのレーザ光を照射されて感光体２上に静電潜像が形成される。この潜像は、現像装置５を通るときにトナーにより可視像化され、転写チャージャ６により感光体２に搬送された転写紙Ｐに転写され、感光体２に密着した転写紙Ｐは曲率により分離される。その後、転写紙Ｐは、定着装置１０に搬送され、定着ローラ１２と加圧ローラ１３との圧接した定着部を挟持搬送されることで加熱、加圧されてトナー画像が転写紙上に定着され、排紙トレイ１１ａに排出される。この際、加圧ローラ１３には凸条２７が設けられているので、加圧ローラ１３は撓むことなく転写紙を挟持搬送することが可能となる。一方、感光体２は除電ランプにより不要な電荷を除去された後、クリーニング装置７によって残留トナーを除去され、回収される。
【００２８】
このように本実施例では、加圧ローラ１３の中空円筒状の芯金２１の内周面に軸方向に沿い且つ内周面の周方向に所定の間隔をおいて凸条２７が形成されているので、加圧ローラ１３の機械的強度を高めることが可能となり、転写紙を挟持搬送する際の加圧ローラ１３の撓みを従来よりも小さくすることが可能となる。より具体的には、凸条２７を設けない加圧ローラの転写紙搬送時の撓み量は０．３〜０．５ｍｍであるが、本実施例の加圧ローラ１３を用いることで、撓み量を０．２ｍｍ以下とすることが可能となる。
【００２９】
また、加圧ローラ１３の内周面に設けられた凸条２７が、加圧ローラ１３の熱容量を増加させる効果は僅かであるとともに、耐熱性ゴム層２３としてスポンジタイプを採用しているので、複写機１の立ち上げ時の加熱ローラ１２の温度の落ち込みを小さくすることができる。より具体的には、耐熱性ゴム層としてソリッドタイプを用い、加圧ローラ１３の芯金としてムク棒を使用したときには、装置立ち上げ時の加熱ローラ１２の温度低下は３０〜５０℃であったが、本実施例の加圧ローラ１３を用いた場合には、加熱ローラ１２の温度低下は５〜２０℃に抑えられる。これにより、本実施例の加圧ローラ１３を用いると短時間で複写機の立ち上げを完了することができる。
【実施例２】
【００３０】
続いて、図５を参照して、実施例２について説明する。図５（Ａ）は、加圧ローラの芯金の拡大縦断側面図、図５（Ｂ）はその一部拡大図、図５（Ｃ）は、さらに変形例に係る加圧ローラの芯金の（Ｂ）と対応する一部拡大図である。
【００３１】
図５（Ａ），図５（Ｂ）を参照すると、この実施例２においては、加圧ローラ１３の内周面に、その内部が中空である凸条２７ａが設けられている点が実施例１と異なっている。凸条２７ａの周方向の幅ｔ２は３〜８ｍｍと、その突出高さｈ２を２〜６ｍｍと、凸条２７ａにおける肉厚ｗは０．３〜１．２ｍｍとすることが好ましい。凸条２７ａを上述のような寸法とすることにより、転写紙Ｐを挟持搬送する際の加圧ローラ１３の撓みを抑制するだけの芯金２１の機械的強度を確保することが可能となるとともに、芯金２１の加工性を損なうことがない。この実施例２は、実施例１と同様の効果を奏するとともに、凸条２７ａが中空とされているために、実施例１に比べて加圧ローラ１３を機械的に補強する効果が大きくなる。尚、凸条２７ａの中空部の断面形状は、図５に示したような半円形に限らず、例えば図５（Ｃ）に示したように凸条２７ｂの中空部が円形であっても同様の効果を奏する。
【実施例３】
【００３２】
図６は、実施例３に係る加圧ローラの芯金の縦断正面図である。実施例３は、凸条２７，２７ａ，２７ｂが周方向に４本設けられている点及び芯金２１の内周面に、周方向に沿って補強用の突起が複数個設けられている点が実施例１，２と異なっている。この突起は、芯金２１の周方向に沿って、所定の間隔で形成された凸条２９であり、この凸条２９は、芯金２１の内周面の軸方向に所定の間隔で形成されている。
【００３３】
実施例３は、実施例１，２と同様の効果を奏するとともに、芯金２１の周方向に沿って設けた凸条２９の存在により、芯金２１の機械的強度が増加し、芯金２１のつぶれに対する抵抗力を高めることが可能となる。
【００３４】
尚、実施例１〜３においては、芯金２１の内周面に軸方向に沿って凸条２７，２７ａ，２７ｂを設けることを説明したが、ここで、ある凸条２７，２７ａ，２７ｂと隣接する凸条２７，２７ａ，２７ｂとの間の溝に着目した場合、凸条２７，２７ａ，２７ｂの間に、芯金２１の軸方向に沿った凹部が設けられたとも言うことができる。典型的な場合を例示すると、非常に多数の凸条２７が芯金２１の内周面に設けられ、ある凸条２７と隣接する凸条２７との間隔が狭くなった場合、凸条２７，２７…の間に、芯金２１の軸方向に沿い、且つ芯金２１の内周面の周方向に所定の間隔をおいて形成された凹溝が設けられたと言うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１に係る定着装置を備えた画像形成装置の装置構成を示す全体概略側面図である。
【図２】同上の定着装置の要部拡大側面図である。
【図３】加圧ローラの斜視図である。
【図４】同上の拡大縦断側面図である。
【図５】実施例２を説明する図面であり、（Ａ）は、加圧ローラの芯金の拡大縦断側面図であり、（Ｂ）は、同上の一部拡大図であり、（Ｃ）は、変形例に係る加圧ローラの芯金の（Ｂ）と対応する一部拡大図である。
【図６】実施例３に係る加圧ローラの芯金の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  複写機
１２  定着ローラ
１３  加圧ローラ
２１  芯金
２３  耐熱性ゴム層
２５  金属製蓋体
２７，２７ａ，２７ｂ，２９  凸条
【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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