(57)【要約】【課題】  均一の押圧力で定着ニップ部を形成する事により、定着ニップ領域を通過する用紙に形成された画像のズレ発生を防止し、高品位の定着画像を形成する。【解決手段】  定着ローラ１と、定着ローラ１の内部に配置された加熱源２と、定着ローラ１に圧接する外部加圧ローラ４とから成る定着装置１０において、弾性を有する可撓性基体により円筒形状に形成した定着ローラ１と、定着ローラ１の両端部を定着ローラの外径より大きな内径部により回転可能に支持する回転支持部材と、円筒形状をなす定着ローラ１の内方空間を貫通し回転可能に支持された複数の内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂと、を有し、複数の内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂが定着ローラ１を介して外部加圧ローラ４を加圧することにより、複数の内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂと外部加圧ローラ４とが対向する領域に亘って定着ニップ部Ｎを形成するように構成した定着装置１０。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、該定着ローラの内部に配置された加熱源と、前記定着ローラに圧接する外部加圧ローラとから成る定着装置において、
弾性を有する可撓性基体により円筒形状に形成した定着ローラと、
前記定着ローラの両端部を該定着ローラの外径より大きな内径部により回転可能に支持する回転支持部材と、
円筒形状をなす前記定着ローラの内方空間を貫通し回転可能に支持された複数の内部押圧ローラと、を有し、
前記複数の内部押圧ローラが前記定着ローラを介して前記外部加圧ローラを加圧することにより、前記複数の内部押圧ローラと前記外部加圧ローラとが対向する領域に亘って定着ニップ部を形成するように構成したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ローラは、弾性を有する可撓性基体上に耐熱弾性層と耐熱離型層を形成して成ることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
定着ローラと、該定着ローラの内部に配置された加熱源と、前記定着ローラに圧接する外部加圧ローラとから成る定着装置において、
弾性を有する可撓性基体により円筒形状に形成した定着ローラと、
前記定着ローラの両端部を該定着ローラの外径より大きな内径部により回転可能に支持する第１の回転支持部材と、
円筒形状をなす前記定着ローラの内方空間を貫通し回転可能に支持された複数の第１の内部押圧ローラと、
弾性を有する可撓性基体により円筒形状に形成した外部加圧ローラと、
前記外部加圧ローラの両端部を該外部加圧ローラの外径より大きな内径部により回転可能に支持する第２の回転支持部材と、
円筒形状をなす前記外部加圧ローラの内方空間を貫通し回転可能に支持された複数の第２の内部押圧ローラと、を有し、
複数の前記第１の内部押圧ローラと前記複数の第２の内部押圧ローラとが前記定着ローラと前記外部加圧ローラを介して加圧することにより、前記複数の第１の内部押圧ローラと前記第２の内部押圧ローラとが対向する領域に亘って定着ニップ部を形成するように構成したことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
前記定着ローラ及び前記外部加圧ローラは、弾性を有する可撓性基体上に耐熱弾性層と耐熱離型層を形成して成ることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ローラに被覆される耐熱弾性層の厚さは、前記外部加圧ローラに被覆される耐熱弾性層の厚さより薄いことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成に用いられる定着装置に関し、例えば、電子写真方式により転写紙の片面もしくは両面にトナー像を形成し、定着装置により該トナー像を定着する定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられている定着装置として、弾性層を有して所定の温度に維持された定着ローラと、定着ローラに圧接し、弾性層を有する外部加圧ローラとによって、未定着のトナー画像が形成された転写紙を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ定着方式が多用されている。
【０００３】
高速の画像形成装置において画像形成された転写紙を熱ローラ定着方式で定着処理する場合には、定着ローラと外部加圧ローラとの定着ニップ部幅を大きくする必要から、定着ローラと外部加圧ローラの各外径を大にするため、定着装置が大型化する。定着ローラと外部加圧ローラが大型化すると、所定の定着温度に達するまでのウオームアップの時間が長くなり、画像形成開始までの待機時間が増大するとともに、エネルギを浪費することになる。
【０００４】
定着装置の定着部材として無端状のベルト部材（定着ベルト）を用い、複数のローラ部材により定着ベルトを支持張架する定着ベルト方式の定着装置がある。
【０００５】
特許文献１に開示された定着装置は、回動する定着ベルトに加圧ベルトが圧接した構成をなす。特許文献２に開示された定着装置は、定着ベルトを支持する一方の定着ローラに定着ベルトを介して外部加圧ローラに圧接した構成をなす。特許文献３に開示された加熱定着装置は、定着ベルトを支持する定着ローラと加熱ローラとを定着ベルトを介して外部加圧ローラに対向圧接した構成をなす。
【特許文献１】特開平５−１２７５５１号公報
【特許文献２】特開２００１−２２２１７１号公報
【特許文献３】特開平１１−３８８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
定着ベルトを用いて定着ニップ面積を大きくするベルト定着方式の構成において、特許文献１では、定着ベルトを支持する定着ローラと従動ローラとの間の定着ベルトの押圧力と、加圧ベルトの支持ローラが定着ベルトの駆動ローラ、従動ローラに圧接する位置の押圧力と、の間に圧力差が生じ、定着ベルトや加圧ベルトと定着ニップ部を通過する用紙の挙動が乱れて画像ズレが生じるという問題が発生する。
【０００７】
特許文献２では、定着ローラと外部加圧ローラとが圧接する位置の押圧力と、定着ベルトと外部加圧ローラとが圧接する位置の押圧力と、の間に圧力差が生じ、定着ベルトや加圧ベルトと定着ニップ部を通過する用紙の挙動が乱れて画像ズレが生じるという問題が発生する。
【０００８】
特許文献３では、定着ベルトを支持する定着ローラと加熱兼テンションローラとの間の定着ベルトの押圧力と、定着ローラ及び加熱兼テンションローラが外部加圧ローラに圧接する位置の押圧力と、の間に圧力差が生じ、定着ベルトや加圧ベルトと定着ニップ部を通過する用紙の挙動が乱れて画像ズレが生じるという問題が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、定着ローラと、該定着ローラの内部に配置された加熱源と、前記定着ローラに圧接する外部加圧ローラとから成る定着装置において、弾性を有する可撓性基体により円筒形状に形成した定着ローラと、前記定着ローラの両端部を該定着ローラの外径より大きな内径部により回転可能に支持する回転支持部材と、円筒形状をなす前記定着ローラの内方空間を貫通し回転可能に支持された複数の内部押圧ローラと、を有し、前記複数の内部押圧ローラが前記定着ローラを介して前記外部加圧ローラを加圧することにより、前記複数の内部押圧ローラと前記外部加圧ローラとが対向する領域に亘って定着ニップを形成するように構成したことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記定着ローラは、弾性を有する可撓性基体上に耐熱弾性層と耐熱離型層を形成して成ることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、定着ローラと、該定着ローラの内部に配置された加熱源と、前記定着ローラに圧接する外部加圧ローラとから成る定着装置において、弾性を有する可撓性基体により円筒形状に形成した定着ローラと、前記定着ローラの両端部を該定着ローラの外径より大きな内径部により回転可能に支持する第１の回転支持部材と、円筒形状をなす前記定着ローラの内方空間を貫通し回転可能に支持された複数の第１の内部押圧ローラと、
弾性を有する可撓性基体により円筒形状に形成した外部加圧ローラと、前記外部加圧ローラの両端部を該外部加圧ローラの外径より大きな内径部により回転可能に支持する第２の回転支持部材と、円筒形状をなす前記外部加圧ローラの内方空間を貫通し回転可能に支持された複数の第２の内部押圧ローラと、を有し、複数の前記第１の内部押圧ローラと前記複数の第２の内部押圧ローラとが前記定着ローラと前記外部加圧ローラを介して加圧することにより、前記複数の第１の内部押圧ローラと前記第２の内部押圧ローラとが対向する領域に亘って定着ニップ部を形成するように構成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の定着装置において、前記定着ローラ及び前記外部加圧ローラは、弾性を有する可撓性基体上に耐熱弾性層と耐熱離型層を形成して成ることを特徴としている。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の定着装置において、前記定着ローラに被覆される耐熱弾性層の厚さは、前記外部加圧ローラに被覆される耐熱弾性層の厚さより薄いことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、定着ローラの内方に配置された複数の内部押圧ローラと、外部加圧ローラと、が対向する定着ニップ領域に亘って均一の押圧力で定着ニップ部を形成する事により、定着ローラと外部加圧ローラとの定着ニップ領域を通過する用紙に形成された画像のズレ発生を防止して定着処理する事によって、高品位の定着画像を形成する事が出来る。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載の定着装置において、定着ローラを弾性を有する可撓性基体上に耐熱弾性層と耐熱離型層を形成する事によって、従来の定着ベルトより剛性が大きいため、定着ベルトの内部に配置された複数の内部押圧ローラによる押圧がない複数の内部押圧ローラ間の部分にも均一な押圧力が加えられ、定着ニップ部において、定着ローラを介して外部加圧ローラに均等な押圧力を付勢する事が出来る。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、定着ローラの内方に配置された複数の第１の内部押圧ローラと、加圧ベルトの内方に配置された複数の第２の内部押圧ローラと、が対向する領域に亘って均一の押圧力で定着ニップ部を形成する事により、定着ベルトと加圧ベルトとの定着ニップ領域を通過する用紙に形成された画像のズレ発生を防止して定着処理する事によって、高品位の定着画像を形成する事が出来る。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、請求項３に記載の定着装置において、定着ローラ及び外部加圧ローラを弾性を有する可撓性基体上に耐熱弾性層と耐熱離型層を形成する事によって、従来の定着ベルトより剛性が大きいため、定着ベルトの内部に配置された複数の内部押圧ローラによる押圧がない複数の内部押圧ローラ間の部分にも均一な押圧力が加えられ、定着ニップ部において、定着ローラを介して外部加圧ローラに均等な押圧力を付勢する事が出来る。
【００１８】
請求項５に係る発明によれば、定着ローラに被覆される耐熱弾性層の厚さは、前記外部加圧ローラに被覆される耐熱弾性層の厚さより薄い事により、定着ローラへの用紙の密着性が向上し、均一な定着画像が得られる。なお、定着ローラの耐熱弾性層は、熱伝導性を良くするため、薄い層厚に形成する事が望ましい。
【００１９】
本発明の定着装置は、画像形成部において用紙上に複数層のトナー画像を形成した後、定着処理するカラー画像形成装置に適用して、特に優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００２１】
［定着装置の第１の実施の形態］
図１は本発明に係る定着装置１０の断面図である。
【００２２】
本発明に係る定着装置１０は、定着ローラ１の内側に配置された加熱源２と２本の内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂとから成る加熱手段と、定着ローラ１の外側に配置された外部加圧ローラ４等から構成されている。
【００２３】
定着ローラ１の表面温度は、温度センサＴＳにより検知され、図示しない温度制御手段によって所定温度に維持される。
【００２４】
外部加圧ローラ４と内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂとにより挟持されて回動する定着ローラ１は、外部加圧ローラ４と圧接する定着ニップ部Ｎを通過する転写紙Ｓを挟持して搬送する。定着ニップ部Ｎを通過する転写紙Ｓは、定着ローラ１の熱が付与され、転写紙Ｓ上のトナー像ｔが加熱されて定着される。定着装置１０は転写紙Ｓ上の単色トナー像、或いは多色トナー像を定着した後、排紙ローラ５により装置外に排出される。
【００２５】
定着ローラ１と外部加圧ローラ４とが圧接する定着ニップ部Ｎの出口側は、内部押圧ローラ３Ａに沿って湾曲した定着ローラ１の半径が小さくなっているから、定着ニップ部Ｎの出口側から排出される転写紙Ｓは曲率分離によって定着ローラ１の表面から分離され排紙ローラ５に向かって進行する。
【００２６】
図２（ａ）は定着ローラ１、加熱源２、内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂ、外部加圧ローラ４から成る定着処理部の正面断面図、図２（ｂ）は該定着処理部の側面図である。図３は定着ローラ１、内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂ、加熱源２から成る定着処理部の斜視図である。図４は定着ローラ１の層構成を示す部分拡大断面図である。
【００２７】
定着ローラ１は、可撓性基体１Ａ、耐熱弾性層１Ｂ、耐熱離型層１Ｃとから構成されている。可撓性基体１Ａは、厚さが７０〜２００μｍの弾性を有するステンレス鋼板から成る。耐熱弾性層１Ｂは、可撓性基体１Ａの外側（外周面）に、ゴム硬度（ＪＩＳ．Ａ）５°〜２０°、厚さ１００〜３００μｍのシリコーンゴムを被覆したものである。耐熱離型層１Ｃは、耐熱弾性層１Ｂの表面に、厚さ１０〜５０μｍのＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）コーティング加工を施したもの、或いはＰＦＡチューブやＰＦＡコーティング層を被覆したものである（図４参照）。
【００２８】
定着ローラ１は、弾性を有する可撓性基体１Ａ等により円筒形状に形成され、定着ローラ１の両端部の外周は、定着ローラ１の外径よりやや大きな内径部を有する回転支持部材６により回転可能に支持されている（図２（ｂ）参照）。回転支持部材６は、定着ローラ１の両端部の外周の半円周以上を保持して、定着ローラ１を位置決めする。
【００２９】
定着ローラ１の両端部は、このように回転支持部材６の内径部に回転可能に支持されているから、定着ローラ１は内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂにより押圧されて変形し、幅広の定着ニップ部Ｎを形成する事が可能である。
【００３０】
加熱源２はハロゲンランプやカーボンヒータやキセノンランプなど輻射による加熱源が適用可能であるが、ローラ芯金に適当なものを選択すれば、電磁誘導等による加熱も可能である。また、異なった配熱を持たせたものなど、必要に応じて複数のヒータを定着ローラ１に内蔵させる事も可能である。
【００３１】
複数の内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂは、円筒形状をなす定着ローラ１の内方空間を貫通し、その両端部は軸受７により回転可能に支持されている。２本の内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂは、定着ローラ１を介して外部加圧ローラ４を加圧することにより、内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂと外部加圧ローラ４とが対向する領域に亘って幅広い定着ニップ部Ｎを形成している。
【００３２】
内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂは、例えばＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼管）等のスチール管材を用い、肉厚２〜５ｍｍの円筒状の金属パイプと、該金属パイプの外周面にセラミックから成る断熱層を設けたものである。
【００３３】
内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂは、駆動源のモータＭから図示しない駆動伝達手段を経て駆動回転される。図示しない駆動手段による内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂの回転駆動により、定着ローラ１が従動回転される。又は駆動手段により外部加圧ローラ４を回転駆動し、外部加圧ローラ４により、定着ローラ１を回動させ、内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂを従動回転させるようにしてもよい。或いは内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂと外部加圧ローラ４の双方に駆動を入力してもよい。
【００３４】
外部加圧ローラ４は、金属パイプ４Ａ、耐熱弾性層４Ｂ、離型層４Ｃから構成された外径４０〜８０ｍｍのローラである（図１参照）。金属パイプ４Ａは、例えばＳＴＫＭ等のスチール材又はアルミニウム合金材を用いた肉厚２〜５ｍｍの円筒状の金属製パイプである。耐熱弾性層４Ｂは、金属パイプ４Ａの外周面に厚さ２〜４ｍｍのシリコーンゴム層を設けたものである。離型層４Ｃは、耐熱弾性層４Ｂの外側に厚さ２０〜５０μｍのＰＦＡチューブを用いたものである。なお、外部加圧ローラ４の内部に外部加圧ローラ４を加熱する加熱源を設けてもよい。
【００３５】
定着ローラ１の耐熱弾性層１Ｂの厚さは、外部加圧ローラ４の耐熱弾性層４Ｂの厚さより薄く設定されている。例えば、耐熱弾性層１Ｂの厚さは１００〜３００μｍ、耐熱弾性層４Ｂの厚さは２〜４ｍｍである。
【００３６】
定着ローラ１は、熱伝導性を良好にするため、耐熱弾性層１Ｂの厚さを薄くして硬度を高くする事が好ましい。また、定着ローラ１への転写紙Ｓの密着性を良好にするため、外部加圧ローラ４の耐熱弾性層４Ｂの厚さを厚くして、定着ニップ部Ｎにおける転写紙Ｓを定着ローラ１に確実に密着させるようにする。
【００３７】
［定着装置の第２の実施の形態］
図５は定着装置１０の第２の実施の形態を示す正面断面図である。なお、図５に使用されている符号について、図１、図２と同じ機能を有する部分には、同符号を付している。また、前記の第１の実施の形態と異なる点を説明する。
【００３８】
第２の実施の形態の定着装置２０は、転写紙Ｓの搬送路の上方に定着ローラ１と第１の内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂを配置し、搬送路の下方に、第１の実施の形態の外部加圧ローラ４に代えて、外部加圧ローラ１１を配置し、外部加圧ローラ１１の内方に第２の内部押圧ローラ１３Ａ，１３Ｂを配置して、ほぼ上下対称の構成にしたものである。
【００３９】
外部加圧ローラ１１は、定着ローラ１と同様に、可撓性基体、耐熱弾性層、耐熱離型層とから構成されている。内部押圧ローラ１３Ａ，１３Ｂは内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂとほぼ同様な構成をなす。
【００４０】
定着ローラ１への転写紙Ｓの密着性を良好にするため、外部加圧ローラ１１の耐熱弾性層の厚さを定着ローラ１の耐熱弾性層１Ｂの厚さより厚くして、定着ニップ部Ｎにおける転写紙Ｓを定着ローラ１に確実に密着させるようにする。
【００４１】
定着ローラ１と外部加圧ローラ１１とは、内部押圧ローラ３Ａ，３Ｂと内部押圧ローラ１３Ａ，１３Ｂとに圧接されて、幅広の定着ニップ部Ｎを形成する。
【００４２】
上方の定着ローラ１の両端部の外周は、定着ローラ１の外径よりやや大きな内径部を有するガイド部材８に回転自在に支持されたコロ９に転接して回転可能に支持されている。
【００４３】
なお、図示の定着装置２０は、定着ローラ１の内方に加熱源２を配置しているが、外部加圧ローラ１１の内方にも図示しない加熱源を配置してもよい。
【００４４】
定着ローラ１の両端部は、ガイド部材８に回転自在に保持された複数のコロ９に転動して、回転可能に支持されている。複数のコロ９は定着ローラ１の両端部の外周の半円周以上を保持して、定着ローラ１を位置決めする。
【００４５】
定着ローラ１は、回転自在な複数のコロ９によって支持されているから、摩擦抵抗がなく円滑に回動し、定着ローラ１を損傷する事はない。
【００４６】
同様にして、下方の外部加圧ローラ１１の両端部の外周は、定着ローラ１の外径よりやや大きな内径部を有するガイド部材１８に回転自在に支持されたコロ１９に転接して回転可能に支持されている。
【００４７】
外部加圧ローラ１１の両端部は、ガイド部材１８に回転自在に保持された複数のコロ１９に転動して、回転可能に支持されている。複数のコロ１９は外部加圧ローラ１１の両端部の外周の半円周以上を保持して、外部加圧ローラ１１を位置決めする。
【００４８】
外部加圧ローラ１１は、回転自在な複数のコロ１９によって支持されているから、摩擦抵抗がなく円滑に回動し、外部加圧ローラ１１を損傷する事はない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る定着装置の正面断面図。
【図２】定着ローラ、外部加圧ローラ、内部押圧ローラ、加熱源加熱源から成る定着処理部の正面断面図、及び側面図。
【図３】定着ローラ、内部押圧ローラ、加熱源から成る定着処理部の斜視図。
【図４】定着ローラの層構成を示す部分拡大断面図。
【図５】定着装置の第２の実施の形態を示す正面断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１  定着ローラ
１Ａ  可撓性基体
１Ｂ  耐熱弾性層
２  加熱源
３Ａ，３Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ  内部押圧ローラ
４，１１  外部加圧ローラ
４Ｂ  耐熱弾性層
６  回転支持部材
７  軸受
８，１８  ガイド部材
９，１９  コロ
１０，２０  定着装置
Ｎ  定着ニップ部
Ｓ  転写紙
【図１】
2005345859.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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