(57)【要約】【課題】加熱ローラと剥離ローラとの間を通過する用紙に加熱ローラから離間する方向の力を軸方向の全域にわたって均等に作用させ、用紙を安定して搬送する。【解決手段】加熱ローラ１５ａの周面には、用紙の通過方向に沿って加圧ローラ１５ｂ及び剥離ローラ１５ｃがこの順に圧接する。剥離ローラ１５ｃには、押圧ローラ２１が圧接する。押圧ローラ２１は、レバー２２に軸支されている。レバー２２は、一端を定着装置１５のフレームに軸支されており、他端に押圧バネ２３の弾性力が作用している。押圧バネ２３の弾性力は、レバー２２を介して押圧ローラ２１に作用し、押圧ローラ２１を剥離ローラ１５ｃに圧接させる。押圧ローラ２１、レバー２２及び押圧バネ２３は、剥離ローラ１５ｃにおける軸方向の全域を所定の長さで５分割した範囲のそれぞれに圧接するように、合計５組を配置した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ローラに加圧ローラ及び剥離ローラを圧接させて配置し、トナー像が転写された用紙を加熱ローラと加圧ローラとの間及び加熱ローラと剥離ローラとの間をこの順に通過させる定着装置において、
前記剥離ローラにおける軸方向の全域を所定の長さで分割した複数の範囲のそれぞれに、前記加熱ローラに圧接する方向の押圧力を作用させる押圧部材を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記押圧部材は、前記剥離ローラの周面における前記加熱ローラとの圧接部分の反対側に前記押圧力を作用させる複数の押圧ローラを含むことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記押圧部材は、前記剥離ローラの中心が前記加熱ローラの中心に向う方向に前記押圧力を作用させることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記押圧ローラは、前記剥離ローラにおける周方向の複数の位置に配置したことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記複数の押圧力は、その合成力が前記剥離ローラの中心と前記加熱ローラの中心とを結ぶ方向に向うことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記押圧ローラは、前記剥離ローラの表面層と同一材料により構成された表面層を備え、前記剥離ローラに比較して小径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７】
前記押圧部材は、前記剥離ローラに比較して熱伝導性の低い材料で構成したことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真方式の画像形成装置に備えられ、トナー像が転写された用紙等の記録媒体（以下、用紙という。）を加熱及び加圧して記録媒体上にトナー像を定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のカラー画像形成装置に用いられる定着装置は、加熱及び加圧すべき用紙上に転写されたトナー像の厚さがモノクロ画像形成時に比較して厚いことから、トナーの溶融性能だけでなく、定着ローラからのトナーの離型性及び用紙の剥離性がより高く要求される。このため、従来のカラー画像形成装置用の定着装置では、互いに圧接して定着ローラを構成する加熱ローラ及び加圧ローラのそれぞれに弾性材層（ゴム層等）を配置し、用紙搬送方向における加熱ローラと加圧ローラとの接触距離である定着ニップ幅がモノクロ画像形成装置用の定着装置に比較して広くされていた。
【０００３】
定着装置では加熱ローラが大容量の熱源を用いて加熱され、加熱ローラ表面がカラートナーを充分に溶融できる設定温度に達することで、ウォームアップが終了して画像形成装置が画像形成可能な状態となる。加熱ローラに弾性材層を備えると加熱ローラの加熱開始からウォームアップ終了まで長時間を要し、画像形成装置の省電力化及び高速化の要請に対処できない。
【０００４】
また、ウォームアップ時間の短縮及び装置の小型化のために、加熱ローラの外径を小さくしたものも提案されているが、加熱ローラの１周目と２周目以降とで定着性能に差異が生じ、特にカラー画像の場合にトナーの溶融温度による透明性の変化から画像の色相が一定にならない問題がある。これは、用紙やトナーに奪われた加熱ローラの表面温度が回転中に復帰するできず、２周目の回転時の加熱ローラの表面温度が設定温度より低温となるためである。
【０００５】
このような問題を解決するために、モノクロ画像形成用の定着装置と同様に、１．０〜３．０ｍｍの肉厚のアルミ管又は０．１〜０．５ｍｍの肉厚の鉄管等に離型性向上のための表面コート（例えばＰＶＦ）を施した薄肉の加熱ローラを用いることが考えられる。
【０００６】
ところが、カラー画像形成用の定着装置では、上述のように、層厚の厚いカラートナーを用紙上に定着させるために加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ圧力を増大しなければならないため、薄肉の加圧ローラが高いニップ圧によって変形し、定着性能の低下や装置の破壊を生じる可能性がある。
【０００７】
そこで、用紙搬送方向における加圧ローラの下流側で加熱ローラに圧接する剥離ローラを設け、加熱ローラ、加圧ローラ及び剥離ローラの３本のローラで定着ローラを構成したカラー画像形成用の定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。加圧ローラの周面を加熱ローラの周面に比較して充分に柔軟に構成して広いニップ幅を確保することでカラートナーの溶融性を高めるとともに、剥離ローラによって加熱ローラの周面に対するトナーの離形性及び用紙の剥離性を高めることができる。
【０００８】
この場合、一般に、剥離ローラの外径は加熱ローラの外径よりも小さくされる。一対のローラ間を通過した用紙は、外径の小さいローラの周面に巻き付こうとするからである。また、剥離ローラの表面硬度は加熱ローラの表面硬度と同等以上にされる。加熱ローラの周面における剥離ローラの周面とのニップ部分を凹状に変形させて用紙を剥離ローラ側に向かわせるためである。
【特許文献１】特開２００１−０４２６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
加熱ローラ、加圧ローラ及び剥離ローラの３本のローラで定着ローラを構成したカラー画像形成用の定着装置では、用紙のジャム等の搬送不良の発生を防止するために、加熱ローラと加圧ローラとのニップ幅だけでなく、加熱ローラと剥離ローラとのニップ幅も軸方向の全域にわたって均一にしなければならない。
【００１０】
しかしながら、加熱ローラからの用紙の剥離性を向上するために剥離ローラの表面硬度を加熱ローラの表面硬度と同等以上にされていることから、剥離ローラの周面を加熱ローラの周面に当接させるための押圧力を剥離ローラにおける軸方向の一部に集中して作用させると、加熱ローラと剥離ローラとのニップ幅を軸方向の全域にわたって均一にすることができなくなる。
【００１１】
例えば、剥離ローラの周面を加熱ローラの周面に当接させるための押圧力が軸方向の両端部で剥離ローラを支持する軸受部分のみに作用する場合、加熱ローラの周面に対する剥離ローラの周面の当接力が軸方向の中央部において両端部よりも弱くなる。このため、加熱ローラと剥離ローラとのニップ幅が軸方向の中央部において両端部よりも狭くなり、軸方向の全域にわたって均一に剥離ローラの周面を加熱ローラの周面に当接させることができず、用紙を安定して搬送することができなくなる問題がある。
【００１２】
なお、このような問題は、加熱ローラに比較して周面が充分に柔軟に構成される加圧ローラについては生じない。周面が充分に柔軟に構成された加圧ローラは、軸方向の両端部のみにおいて加熱ローラに対する押圧力を作用させた場合でも、加熱ローラとの間のニップ幅は軸方向の全域において殆ど変化することがないからである。
【００１３】
この発明の目的は、加熱ローラと剥離ローラとのニップ幅を軸方向の全域にわたって均一にし、加熱ローラと剥離ローラとの間を通過する用紙に加熱ローラから離間する方向の力を軸方向の全域にわたって均等に作用させることができ、用紙を安定して搬送することができる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えたものである。
【００１５】
（１）加熱ローラに加圧ローラ及び剥離ローラを圧接させて配置し、トナー像が転写された用紙を加熱ローラと加圧ローラとの間及び加熱ローラと剥離ローラとの間をこの順に通過させる定着装置において、
前記剥離ローラにおける軸方向の全域を所定の長さで分割した複数の範囲のそれぞれに、前記加熱ローラに圧接する方向の押圧力を作用させる押圧部材を設けたことを特徴とする。
【００１６】
この構成においては、用紙が通過する方向における加圧ローラの下流側に配置された剥離ローラに対して、軸方向の全域にわたって複数の範囲のそれぞれに押圧部材から加熱ローラに圧接する方向の押圧力が作用する。したがって、剥離ローラが軸方向の全域にわたって略均一のニップ幅で加熱ローラに圧接し、加熱ローラと加圧ローラとの間を通過した用紙が通過方向に直交する方向について均一に押圧される。
【００１７】
（２）前記押圧部材は、前記剥離ローラの周面における前記加熱ローラとの圧接部分の反対側に前記押圧力を作用させる複数の押圧ローラを含むことを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、剥離ローラの周面における加熱ローラとの圧接部分の反対側に軸方向の全域にわたって複数の押圧ローラから加熱ローラに圧接する方向の押圧力が作用する。したがって、剥離ローラには軸方向の全域にわたって複数の押圧ローラから直接に加熱ローラに圧接する方向の押圧力が作用する。
【００１９】
（３）前記押圧部材は、前記剥離ローラの中心が前記加熱ローラの中心に向う方向に前記押圧力を作用させることを特徴とする。
【００２０】
この構成においては、押圧部材から剥離ローラに対してその中心が加熱ローラの中心に向う方向の押圧力が作用する。したがって、剥離ローラは、その中心が加熱ローラの中心に向うように加熱ローラに圧接する。
【００２１】
（４）前記押圧ローラは、前記剥離ローラにおける周方向の複数の位置に配置したことを特徴とする。
【００２２】
この構成においては、剥離ローラに対して加熱ローラに圧接する方向の押圧力を作用させる押圧部材が、剥離ローラにおける周方向の複数の位置に配置される。したがって、押圧部材の配置位置の自由度が高まる。
【００２３】
（５）前記複数の押圧力は、その合成力が前記剥離ローラの中心と前記加熱ローラの中心とを結ぶ方向に一致することを特徴とする。
【００２４】
この構成においては、複数の押圧ローラのそれぞれから剥離ローラに作用する押圧力の合成力の方向が剥離ローラの中心と加熱ローラの中心とを結ぶ方向に一致する。したがって、剥離ローラは、その中心が加熱ローラに向うように加熱ローラに圧接する。
【００２５】
（６）前記押圧ローラは、前記剥離ローラの表面層と同一材料により構成された表面層を備え、前記剥離ローラに比較して小径であることを特徴とする。
【００２６】
この構成においては、剥離ローラにその表面層と同一材料によって構成された表面層を有する剥離ローラよりも小径の押圧ローラが圧接する。一対のローラ間を通過する物体は、より小径のローラの周面側に移動する。したがって、ジャム発生時等において剥離ローラの周面に付着したトナーや紙粉は、押圧ローラの周面に移動して剥離ローラの周面から除去される。
【００２７】
（７）前記押圧部材は、前記剥離ローラに比較して熱伝導性の低い材料で構成したことを特徴とする。
【００２８】
この構成においては、剥離ローラの周面に剥離ローラよりも熱伝導性の低い材料で構成された押圧部材が圧接する。したがって、加熱ローラから剥離ローラに伝導した熱が押圧部材を介して放熱され難く、加熱ローラを所定温度まで昇温する際の熱容量が小さくなる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００３０】
（１）剥離ローラを軸方向の全域にわたって略均一のニップ幅で加熱ローラに圧接させることができ、用紙をその通過方向に直交する方向について均一に押圧することができる。これによって、加熱ローラと剥離ローラとの間を通過する用紙に加熱ローラから離間する方向の力を軸方向の全域にわたって均等に作用させることができ、用紙を安定して搬送することができる。
【００３１】
（２）剥離ローラに軸方向の全域にわたって複数の押圧ローラから直接に加熱ローラに圧接する方向の押圧力を作用させることにより、剥離ローラを軸方向の全域にわたって略均一のニップ幅で加熱ローラに圧接させることができる。
【００３２】
（３）剥離ローラをその中心が加熱ローラの中心に向うように加熱ローラに圧接させることにより、加熱ローラと剥離ローラとの間を通過する用紙を法線方向に押圧することができる。これによって、加熱ローラの周面から剥離する方向の力を用紙に確実に作用させることができる。
【００３３】
（４）押圧ローラの配置位置の自由度を高することにより、装置の小型化を実現できる。
【００３４】
（５）剥離ローラの周方向における複数の位置に配置された複数の押圧ローラによって剥離ローラは、その中心が加熱ローラに向うように加熱ローラに圧接させることにより、装置の小型化を実現しつつ、加熱ローラの周面から剥離する方向の力を用紙に確実に作用させることができる。
【００３５】
（６）剥離ローラの周面に付着したトナーや紙粉を、押圧ローラの周面に移動させて剥離ローラの周面から除去することにより、用紙の汚損を防止することができる。
【００３６】
（７）加熱ローラから剥離ローラに伝導した熱が押圧部材を介して放熱され難くすることにより、熱容量を小さくして加熱ローラの温度低下を防止することができる。これによって、加熱ローラを所定温度まで昇温するウォームアップのための時間が短縮されるとともに、加熱ローラを所定温度に保つための電力消費量を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、この発明の実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、用紙等の記録媒体に対して多色および単色の画像を形成する。このため、画像形成装置１００は、露光ユニットＥ、感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）、現像ユニット１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）、帯電ローラ１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）、クリーニングユニット１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）、中間転写ベルト１１、一次転写ローラ１３（１３ａ〜１３ｄ）、二次転写ローラ１４、定着装置１５、用紙搬送路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、給紙カセット１６、手差し給紙トレイ１７及び排紙トレイ１８等を備えている。
【００３８】
画像形成装置１００は、カラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｙ）にブラック（Ｋ）を加えた４色の各色相に対応した画像データを用いて画像形成を行う。感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）、現像ユニット１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）、帯電ローラ１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）、転写ローラ１３（１３ａ〜１３ｄ）及びクリーニングユニット１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）は、各色相に応じてそれぞれ４個ずつ設けられており、４つの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄを構成している。画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、中間転写ベルト１１の移動方向（副走査方向）に一列に配列されている。
【００３９】
帯電ローラ１０３は、感光体ドラム１０１の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。帯電ローラ１０３に代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、又は、帯電チャージャを用いた被接触方式の帯電器を用いることもできる。露光ユニットＥは、図示しない半導体レーザ、ポリゴンミラー４及び反射ミラー８等を備えており、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像データによって変調されたレーザビームのそれぞれを感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに照射する。感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれには、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像データによる潜像が形成される。
【００４０】
現像ユニット１０２は、潜像が形成された感光体ドラム１０１ａの表面に現像剤を供給し、潜像をトナー像に顕像化する。現像ユニット１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれは、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の現像剤を収納しており、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに形成された各色相の潜像をブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相のトナー像に顕像化する。クリーニングユニット１０４は、現像・画像転写後における感光体ドラム１０１上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
【００４１】
感光体ドラム１０１の上方に配置されている中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１１ａと従動ローラ１１ｂとの間に張架されてループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト１１の外周面は、感光体ドラム１０１ｄ、感光体ドラム１０１ｃ、感光体ドラム１０１ｂ及び感光体ドラム１０１ａにこの順に対向する。この中間転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置に、一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄが配置されている。
【００４２】
中間転写ベルト１１は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されており、抵抗値は１０11〜１０12Ω・ｃｍのレベルである。中間転写ベルト１１の抵抗値がこのレベルよりも低い場合には中間転写ベルト１１からのリークを生じて一次転写時に充分な転写電力を維持することができず、中間転写ベルト１１の抵抗値がこのレベルよりも高い場合には各転写位置を通過後の中間転写ベルト１１を除電する手段が別途必要になるからである。
【００４３】
一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄには、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）に形成された各色相のトナー像は中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト１１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
【００４４】
但し、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体１０１のみにおいて潜像及びトナー像の形成が行われる。例えば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム１０１ａのみにおいて潜像の形成及びトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト１１の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。
【００４５】
各一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄは、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）を素材とする軸の表面を導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト１１に均一に高電圧を印加する。中間転写ローラ１０３に代えて、ブラシ状の中間転写部材を用いることもできる。
【００４６】
なお、一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄのそれぞれは、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに対して、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの法線方向と異なる方向に付勢されている。
【００４７】
各一次転写位置において中間転写ベルト１１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、二次転写ローラ１４との対向位置に搬送される。二次転写ローラ１４は、画像形成時において、内周面が駆動ローラ１１ａの周面に接触する中間転写ベルト１１の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。給紙カセット１６又は手差し給紙トレイ１７から給紙された用紙が二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、二次転写ローラ１４にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト１１の外周面から用紙の表面にトナー像が転写される。
【００４８】
なお、二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１とのニップ圧を所定値に維持するために、二次転写ローラ１４又は駆動ローラ１１ａの何れか一方を硬質材料（金属等）によって構成し、残る他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）とする。
【００４９】
また、感光体ドラム１０１から中間転写ベルト１１に付着したトナーのうち用紙上に転写されずに中間転写ベルト１１上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、クリーニングユニット１２によって回収される。
【００５０】
トナー像が転写された用紙は、定着装置１５に導かれ、加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂ及び剥離ローラ１５ｃとの間を通過して加熱及び加圧を受ける。これによって、トナー像が、用紙の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した用紙は、排紙ローラ１８ａによって排紙トレイ１８上に排出される。
【００５１】
画像形成装置１００には、用紙カセット１６に収納されている用紙を二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間及び定着装置１５を経由して排紙トレイ１８に送るための略垂直方向の用紙搬送路Ｐ１が設けられている。用紙搬送路Ｐ１には、用紙カセット１６内の用紙を一枚ずつ用紙搬送路Ｐ１内に繰り出すピックアップローラ１６ａ、繰り出された用紙を上方に向けて搬送する搬送ローラｒ、搬送されてきた用紙を所定のタイミングで２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導くレジストローラ１９、及び、用紙を排紙トレイ１８に排出する排紙ローラ１８ａが配置されている。
【００５２】
また、画像形成装置１００の内部には、手差し給紙トレイ１７からレジストローラ１９に至る間に、ピックアップローラ１７ａ及び搬送ローラｒを配置した用紙搬送路Ｐ２が形成されている。さらに、排紙ローラ１８ａから用紙搬送路Ｐ１におけるレジストローラ１９の上流側に至る間には、用紙搬送路Ｐ３が形成されている。
【００５３】
排紙ローラ１８ａは、正逆両方向に回転自在にされており、用紙の片面に画像を形成する片面画像形成時、及び、用紙の両面に画像を形成する両面画像形成における第２面画像形成時に正転方向に駆動されて用紙を排紙トレイ１８に排出する。一方、両面画像形成における第１面画像形成時には、排出ローラ１８ａは、用紙の後端が定着装置１５を通過するまで正転方向に駆動された後、用紙の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて用紙を用紙搬送路Ｐ３内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された用紙は、表裏面及び前後端を反転した状態で用紙搬送路Ｐ１に導かれる。
【００５４】
レジストローラ１９は、用紙カセット１６若しくは手差し給紙トレイ１７から給紙され、又は、用紙搬送路Ｐ３を経由して搬送された用紙を、中間転写ベルト１１の回転に同期したタイミングで２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導く。このため、レジストローラ１９は、感光体ドラム１０１や中間転写ベルト１１の動作開始時には回転を停止しており、中間転写ベルト１１の回転に先立って給紙又は搬送された用紙は、前端をレジストローラ１９に当接させた状態で用紙搬送路Ｐ１内における移動を停止する。この後、レジストローラ１９は、２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１とが圧接する位置で、用紙の前端部と中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。
【００５５】
図２及び図３は、この発明の実施形態に係る定着装置の構成を示す図である。図２は用紙の通過方向に直交する方向から見た図であり、図３は用紙の通過方向から見た図である。定着装置１５は、加熱ローラ１５ａ、加圧ローラ１５ｂ、剥離ローラ１５ｃ及び押圧ローラ２１を備えている。加熱ローラ１５ａの周面には、用紙の通過方向に沿って加圧ローラ１５ｂ及び剥離ローラ１５ｃがこの順に圧接する。加熱ローラ１５ａ、加圧ローラ１５ｂ及び剥離ローラ１５ｃの軸方向の長さは、画像形成装置１００において処理が可能な最大サイズの用紙の通過方向に直交する方向の幅よりも長く、例えば３２０ｍｍ程度にされている。
【００５６】
加熱ローラ１５ａは、内部に熱源となるヒータランプ３１を備えた円筒形状を呈している。加熱ローラ１５ａは、一例として、１．０〜３．０ｍｍの厚さのアルミニウム管の周面に、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）コート又はＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）コートを施して形成されている。用紙の剥離性及びトナーの離形性を得るためである。加熱ローラ１５ａは、画像形成装置１００のウォームアップ処理においてトナーを溶融可能な所定温度まで加熱され、画像形成処理中においてこの所定温度に保たれる。加熱ローラ１５ａには、０．１〜０．５ｍｍの肉厚の鉄管を用いることもできる。
【００５７】
加圧ローラ１５ｂは、一例として、アルミニウム管の周面に発泡スポンジ層及びＰＦＡコート層をこの準に形成したものである。加圧ローラ１５ｂの硬度は、加熱ローラ１５ａの硬度よりも低い。加圧ローラ１５ｂの表面は、加熱ローラ１５ａの周面に圧接して凹状に変形する。
【００５８】
剥離ローラ１５ｃは、金属製の中実丸棒の周面にＰＶＦコート又はＰＦＡコートを施したものである。剥離ローラ１５ｃの硬度は、加熱ローラ１５ａの硬度に比較して同等以上にされている。剥離ローラ１５ｃの外径は、加熱ローラ１５ａの外径よりも小さくされている。剥離ローラ１５ｃの周面を加熱ローラ１５ａの周面に圧接させると、加熱ローラ１５ａの周面が凹状に変形する。
【００５９】
剥離ローラ１５ｃは、金属製パイプの表面にＰＶＦコート又はＰＦＡコートを施して形成することもできる。中空の剥離ローラ１５ｃを用いることにより、加熱ローラ１５ａに接触する熱容量が小さくなり、ウォームアップ処理に要する時間が短縮される。また、剥離ローラ１５ｃを耐熱樹脂によって構成することによっても同じ効果が得られる。
【００６０】
剥離ローラ１５ｃの周面には、加熱ローラ１５ａとの圧接位置の反対側に押圧ローラ２１が圧接している。この発明の押圧部材である押圧ローラ２１は、レバー２２に軸支されている。レバー２２は、一端を定着装置１５のフレームに軸支されており、他端に押圧バネ２３の弾性力が作用している。押圧バネ２３の弾性力は、レバー２２を介して押圧ローラ２１に作用し、押圧ローラ２１を剥離ローラ１５ｃに圧接させている。
【００６１】
図３に示すように、押圧ローラ２１、レバー２２及び押圧バネ２３は、剥離ローラ１５ｃにおける軸方向の全域を所定の長さで、一例として５分割した範囲のそれぞれに圧接するように、合計５組が配置されている。
【００６２】
上述のように、剥離ローラ１５ｃは、加熱ローラ１５ａと同等以上の硬度にされている。また、剥離ローラ１５ｃの軸方向の長さは外径に比較して充分に長い。このため、剥離ローラ１５ｃに対してその軸方向の両端に加熱ローラ１５ａに圧接させるための力を作用させた場合、剥離ローラ１５ｃが軸方向に撓み、加熱ローラ１５ａと剥離ローラ１５ｃとのニップ部（圧接部分）の幅が軸方向の中央部において小さくなる。これは、剥離ローラ１５ｃに対してその軸方向の略全域に圧接する１本の押圧ローラを圧接させた場合にも同じである。押圧ローラを剥離ローラ１５ｃに圧接させる際に、軸方向の両端において力を受ける押圧ローラが軸方向に撓むからである。
【００６３】
そこで、この定着装置１５では、剥離ローラ１５ｃの軸方向の全域を所定の長さで分割した複数の範囲のそれぞれに外径に比較して軸方向の長さの短い押圧ローラ２１を圧接させ、加熱ローラ１５ａと剥離ローラ１５ｃとのニップ幅が軸方向の全域にわたって一定になるようにしている。
【００６４】
押圧ローラ２１の周面の硬度は、剥離ローラ１５ｃの周面の硬度に比較して同等以下にする必要がある。押圧ローラ２１の圧接による剥離ローラ１５の周面の損傷を防止するためである。また、押圧ローラ２１の周面の平滑性は、剥離ローラ１５ｃの周面の平滑性に比較して同等以上とする必要がある。定着装置１５におけるジャムの発生等によって剥離ローラ１５ｃの周面に付着したトナーや紙粉等が押圧ローラ２１の周面に凝集し、剥離ローラ１５ｃに損傷を与えたり、後に通過する用紙の裏面を汚損することを防止するためである。押圧ローラ２１の周面において柔軟性を確保しつつ平滑性を向上するため、例えば、押圧ローラ２１の表面層をゴムによって構成し、その表面にＰＶＦコート又はＰＦＡコートを施す。したがって、押圧ローラ２１は、剥離ローラ１５ｃと同一の表面層を備えている。
【００６５】
押圧ローラ２１の外径は、剥離ローラ１５ｃの周面にからトナーや紙粉等を除去するためには剥離ローラ１５ｃの外径よりも小さくすべきである。一対のローラ間を通過する物体は、より小径のローラ側に移動しようとするからである。一方、押圧ローラ２１を介して剥離ローラ１５ｃを加熱ローラ１５ａに安定して圧接させるためには、剥離ローラ１５ｃと押圧ローラ２１とのニップ部の幅を大きくする必要があり、このためには押圧ローラ２１の外径をできるだけ大きくすべきである。
【００６６】
また、押圧ローラ２１は、剥離ローラ１５ｃに比較して熱伝導性の低い材料で構成すべきである。加熱ローラ１５ａの熱が剥離ローラ１５ｃを経由して押圧ローラ２１から放熱されることを防止し、加熱ローラ１５ａの加熱時の熱容量を小さくしてウォーミングアップ処理に要する時間を短縮するとともに、加熱ローラ１５ａの温度低下を防止するためである。
【００６７】
なお、各押圧ローラ２１にクリーナを備え、押圧ローラ２１の周面からトナーや紙粉等を除去すべきである。
【００６８】
図４は、上記定着装置における用紙の通過状態を説明する図である。画像形成処理によってトナー像が転写された用紙は、加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとの間に導かれて加熱及び加圧される。この時、用紙上のトナー像が加熱によって溶融し、加圧によって用紙に堅牢に定着する。
【００６９】
加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとのニップ部では、加圧ローラ１５の周面が凹状に変形しているため、用紙は加熱ローラ１５ａの周面に沿って湾曲する。また、ヒータランプ３１を備えた加熱ローラ１５ａの周面は加圧ローラ１５ｂの周面よりも高温であり、用紙の含有水分量は加熱ローラ１５ａの周面に接触する面側が加圧ローラ１５ｂの周面に接触する面側よりも多くなり、用紙は加圧ローラ１５ｂの周面に接触する面側に凸となるように湾曲する。このため、用紙は、加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとのニップ部を通過した後も、加熱ローラ１５ａの周面に沿って移動する。
【００７０】
この後、用紙は、加熱ローラ１５ａと剥離ローラ１５ｃとのニップ部に進入する。加熱ローラ１５ａと剥離ローラ１５ｃとのニップ部では、加熱ローラ１５ａの周面が凹状に変形しているため、用紙は剥離ローラ１５ｃの周面に沿って湾曲する。また、一般に、外径の異なる２本のローラ間を通過する物体は、より小径のローラ側に移動しようとする。このため、用紙は、加熱ローラ１５ａと剥離ローラ１５ｃとのニップ部を通過した後に、剥離ローラ１５ｃの周面に沿って移動しようとし、加熱ローラ１５ａの周面から剥離する。
【００７１】
なお、押圧ローラ２１は、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、剥離ローラ１５ｃの周面に沿う複数の位置に配置することもできる。図５（Ａ）は、図６に示すように、一例として５組の押圧ローラ２１、レバー２２及び押圧バネ２３を剥離ローラ１５ｃの周面の回転方向における上流側と下流側とに交互に配置したものである。図５（Ｂ）は、一例として５個のレバー２２のそれぞれに剥離ローラ１５ｃの周面の回転方向における上流側と下流側とに位置する２個の押圧ローラ２１を軸支したものである。したがって、図５（Ｂ）に示す例では、図２及び図５（Ａ）に示した例に比較して２倍の本数の押圧ローラ２１が配置される。なお、図５（Ｂ）に示す例では、用紙の通過方向から見た図は図３と同じになる。
【００７２】
図７は、上記定着装置における押圧ローラによる剥離ローラの加熱ローラに対する圧接方向を説明する図である。複数の押圧ローラ２１を剥離ローラ１５ｃの周面の回転方向における１箇所に配置した場合、図７（Ａ）に示すように、加熱ローラ１５ａ、剥離ローラ１５ｃ及び押圧ローラ２１のそれぞれの中心を一直線上に配置する。また、複数の押圧ローラ２１を剥離ローラ１５ｃの周面の回転方向における複数の位置に配置した場合、図７（Ｂ）に示すように、剥離ローラ１５ｃの中心と押圧ローラ２１ａ，２１ｂのそれぞれの中心とを結ぶ線のそれぞれと、加熱ローラ１５ａの中心と剥離ローラ１５ｃの中心とを結ぶ線と、がなす角度θ１及び角度θ２が等しくなるように配置する。これによって、押圧ローラ２１ａ，２１ｂから剥離ローラ１５ｃに作用する力の合成力の方向を、加熱ローラ１５ａの中心と剥離ローラ１５ｃの中心とを結ぶ線に一致させる。
【００７３】
以上のように配置すると、押圧ローラ２１から剥離ローラ１５ｃに対して、剥離ローラ１５ｃの中心が加熱ローラ１５ａの中心に向うように押圧力が作用する。したがって、剥離ローラ１５ｃを加熱ローラ１５ａと剥離ローラ１５ｃとのニップ部における加熱ローラ１５ａの法線方向に付勢され、加熱ローラ１５ａと剥離ローラ１５ｃとの間を通過する用紙を法線方向に押圧することができる。このため、加熱ローラ１５ａの周面から剥離する方向の力を用紙に確実に作用させることができる。
【００７４】
なお、押圧ローラ２１をレバー２２の中間部分の軸支部に軸支し、レバー２２を一端側の支点で軸支した場合、図７に示す配置位置では、押圧ローラ２１から剥離ローラ１５ｃへの押圧力の作用方向が、加熱ローラ１５ａの中心と剥離ローラ１５ｃの中心とを結ぶ線に対して誤差を生じる可能性がある。したがって、実際には、この誤差を考慮した位置に押圧ローラ２１を配置し、押圧ローラ２１から剥離ローラ１５ｃに対して、剥離ローラ１５ｃの中心が加熱ローラ１５ａの中心に向うように押圧力が作用するようにすべきである。但し、レバー２２における支点と軸支部との距離を充分に長くすることにより、この誤差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】この発明の実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】上記定着装置の構成を示す図であり、用紙の通過方向に直交する方向から見た図である。
【図３】上記定着装置の構成を示す図であり、用紙の通過方向から見た図である。
【図４】上記定着装置における用紙の通過状態を説明する図である。
【図５】この発明の別の実施形態に係る定着装置の構成を示す図であり、用紙の通過方向に直交する方向から見た図である。
【図６】上記別の実施形態に係る定着装置の構成を示す図であり、用紙の通過方向から見た図である。
【図７】上記定着装置における押圧ローラによる剥離ローラの加熱ローラに対する圧接方向を説明する図である。
【符号の説明】
【００７６】
１５  定着装置
１５ａ  加熱ローラ
１５ｂ  加圧ローラ
１５ｃ  剥離ローラ
２１  押圧ローラ
２２  レバー
２３  押圧バネ
１００  画像形成装置
【図１】
2005195649.tif 000003
【図２】
2005195649.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005195649.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005195649.tif 000008
【図７】
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