(57)【要約】【課題】定着ローラ２び圧ローラ４が熱膨張しても、定着前下ガイド板１２対する、両ローラ２及び４のニップ位置のずれを防止すること。【解決手段】定着装置は、定着ローラ２と、圧ローラ４と、定着ローラ４を外部から加熱する外部加熱手段と、定着ローラ２び圧ローラ４のニップ部の上流側に配置された定着前下ガイド板１２とを備えている。定着ローラ２及び圧ローラ４は、それぞれ、金属製の軸２ａ、４ａと、それらの周囲を覆うよう配設されたシリコンゴムとを有している。定着ローラ２と圧ローラ４とは、軸心間の距離が一定に保持された状態で相互に圧接されている。【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、定着ローラに圧接される圧ローラと、定着ローラを外部から加熱する外部加熱手段と、定着ローラ及び圧ローラのニップ部の上流側に配置された定着前下ガイド板とを備え、定着ローラ及び圧ローラは、それぞれ、金属製の軸と、該軸の周囲を覆うよう配設された弾性部材とを有している定着装置において、
定着ローラと圧ローラとは、軸心間の距離が一定に保持された状態で相互に圧接されている、
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
外部加熱手段は、相互に間隔をおいて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられかつ、外周面の一部領域が定着ローラの外周面の一部領域に圧接された無端ベルトとを備え、少なくとも1個のベルト支持ローラは、加熱手段により加熱されるヒートローラから構成されている、請求項１記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に装着されて、用紙上の未定着トナーを用紙に溶融定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定着ローラを内部からではなく、外部から加熱するよう構成された定着装置はすでに知られている。この種の定着装置の一例は、定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラと、定着ローラに圧接されかつ加熱手段を内蔵した複数の熱ローラとを備えている（特許文献１参照）。定着ローラは、鉄製の中空管からなる心金と、心金の周囲を被覆するシリコンゴムから構成されている。また熱ローラの各々は、表面をフッ素樹脂でコーティングしたアルミニウム製の中空管から構成されている。
【０００３】
上記定着装置は、定着ローラの表面を直接加熱するので、定着ローラの昇温時間を短縮でき、したがってウォームアップ時間を短縮できる。しかしながら、複数の熱ローラによる定着ローラへの熱の供給は、熱ローラの各々と定着ローラとの間のわずかなニップ幅に限定されるので、熱の供給量が制限される。その結果、定着ローラの昇温時間を更に短縮したい場合には、該ニップ幅を広げる必要があるが、該ニップ幅を広げた場合には、定着ローラに対する局部的な負荷が増加するので、定着ローラの駆動トルクが増加し、駆動系を強化する必要が生ずる。また、定着ローラのシリコンゴムの損傷を早めて耐久性を損なうおそれがある。
【０００４】
上記問題を解決することができる定着装置は、本出願人である京セラミタ株式会社によって既に出願されている。この定着装置の一例は、図４に示すように、定着ローラ２と、定着ローラ２に対し下方から図示しないばねにより圧接された圧ローラ４と、相互に間隔を置いて配置された２個のベルト支持ローラ６及び８と、ベルト支持ローラ６及び８の各々間に巻き掛けられた無端ベルト１０とを備えている。無端ベルト１０の外周面の一部領域は定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接されている。1個のベルト支持ローラ６は、加熱手段、例えばハロゲンヒータ６Ｈが内蔵されたヒートローラから構成されている。ヒートローラであるベルト支持ローラ６は、定着ローラ２に対し無端ベルト１０を介して圧接されている。他の１個のベルト支持ローラ８は、定着ローラ２の回転方向下流側であり、かつ用紙の搬送方向上流側（図４において右方）において定着ローラ２の外周面の外側に間隔をおいて配置されている。定着ローラ２は電動モータＭに駆動連結されている。用紙Ｐの搬送路は、図４において定着ローラ２と圧ローラ４とのニップ部を通って、図４において右から左に向って（用紙Ｐの搬送方向に向って）ほぼ水平に配設されている。この搬送路の、定着ローラ２と圧ローラ４とのニップ部の上流側には、用紙Ｐの搬送方向に、定着ローラ２と圧ローラ４とのニップ部の直上流位置に向って上方に傾斜した定着前下ガイド板１２の先端部が位置付けられている。
【０００５】
定着作動時、定着ローラ２が電動モータＭにより図４において時計方向に回転駆動されると、圧ローラ４は反時計方向に従動させられる。同時に無端ベルト１０、ベルト支持ローラ６及び８が反時計方向に従動させられる。加熱手段６Ｈを構成するハロゲンヒータが通電されて発熱が開始される。ハロゲンヒータによる熱は、ヒートローラであるベルト支持ローラ６及び無端ベルト１０を介して直接定着ローラ２に伝達される。また、ベルト支持ローラ６から無端ベルト１０に伝達された熱は、ニップ領域１０Ｎにおいて定着ローラ２に伝達され、昇温が開始される。定着ローラ２に伝達された熱は圧ローラ４にも伝達される。定着ローラ２の表面温度が常温から所定の温度に達した後、片面（上面）にトナーが転写された用紙Ｐが上記搬送路を図４において右から左に向かってほぼ水平に搬送され、定着ローラ２及び圧ローラ４のニップ部を通過すると、用紙Ｐの片面に転写された未定着トナーは、定着ローラ２によって用紙Ｐの片面に溶融定着される。
【０００６】
この定着装置においては、定着ローラ２の外周面の一部領域に沿って、柔軟性のある無端ベルト１０が圧接されてニップ領域１０Ｎを形成するので、定着ローラ２を加熱するためのニップ幅を従来よりも大幅に増加することができる。その結果、定着ローラ２に対する局部的な負荷を増加することなく、しかも定着ローラ２の耐久性を損なうことなく、定着ローラ２の昇温時間を短縮して定着装置のウォームアップ時間を短縮することを可能にする。
【０００７】
しかしながら、上記定着装置には、次のような解決すべき技術的課題が存在することが判明した。すなわち、定着ローラ２は外部から加熱されるので、定着ローラ２は、金属製の軸２ａと、軸２ａの周囲を覆うよう配設された弾性部材、例えばシリコンゴム２ｂとから構成される。同様に、圧ローラ４は、金属製の軸４ａと、軸４ａの周囲を覆うよう配設された弾性部材、例えばシリコンゴム４ｂとから構成される。このため、外部からの加熱による温度上昇に伴い、各々の外径が変化するという特徴が認められる。定着ローラ２が熱膨張すると、定着ローラ２と圧ローラ４とのニップ部の位置が、定着前下ガイド板１２に対し下方にずれる。
【０００８】
更に具体的に説明する。図４において、符号１４は、定着ローラ２と圧ローラ４とのニップ部の上下方向の中心を通る水平面を示し、符号１６は、定着前下ガイド板１２の先端における最上端を通る水平面を示している。定着ローラ２と圧ローラ４とを圧接させた初期設定状態（しかも常温の状態）において、定着前下ガイド板１２の先端における最上端は、定着ローラ２と圧ローラ４とのニップ部の上下方向の中心を通る水平面１４に対し、上方に０．５ｍｍ突出するよう配置されているものとする。そして、定着ローラ２及び圧ローラ４の外径がそれぞれ２５ｍｍ、シリコンゴム４ｂの厚さが６．５ｍｍであるとする。定着ローラ２が定着温度である１８０°Ｃ付近まで加熱されると、定着ローラ２の外径は２６．５ｍｍ程度に膨張する。圧ローラ４は図示しないばねにより定着ローラ２に対し押圧されているので、定着ローラ２の熱膨張により、定着ローラ２及び圧ローラ４のニップ位置が０．７５ｍｍ、定着前下ガイド板１２に対し下方にずれるので、定着前下ガイド板１２の先端における最上端は、定着ローラ２と圧ローラ４とのニップ部の上下方向の中心を通る水平面１４に対し、上方に１．２５ｍｍ突出することになる（図５参照）。その結果、図４と図５とを比較することに容易に理解されるように、定着ローラ２と圧ローラ４とのニップ部の入口と、定着前下ガイド板１２の先端における最上端位置とによって決定される用紙Ｐの突入角度が所定の角度よりも大きくなるので、用紙Ｐにしわが発生したり、用紙Ｐの後端がはねることによって画像こすれが生ずるおそれがある。このため、上記定着装置には更なる改善が要望されているところであった。なお、上記技術的課題は、定着ローラ２を外部から加熱する外部加熱手段が、他の構成を有する外部加熱手段であっても（例えば、無端ベルトを使用しないで、ヒートローラを直接定着ローラに圧接するよう構成された外部加熱手段であっても）同様に存在する。
【特許文献１】特開平１１−８４９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、定着ローラ及び圧ローラが熱膨張しても、定着前下ガイド板に対する、定着ローラ及び圧ローラのニップ位置のずれを防止することを可能にする、新規な定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、
定着ローラと、定着ローラに圧接される圧ローラと、定着ローラを外部から加熱する外部加熱手段と、定着ローラ及び圧ローラのニップ部の上流側に配置された定着前下ガイド板とを備え、定着ローラ及び圧ローラは、それぞれ、金属製の軸と、該軸の周囲を覆うよう配設された弾性部材とを有している定着装置において、
定着ローラと圧ローラとは、軸心間の距離が一定に保持された状態で相互に圧接されている、
ことを特徴とする定着装置、が提供される。
外部加熱手段は、相互に間隔をおいて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられかつ、外周面の一部領域が定着ローラの外周面の一部領域に圧接された無端ベルトとを備え、少なくとも1個のベルト支持ローラは、加熱手段により加熱されるヒートローラから構成されている、ことが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に従って構成された定着装置の好適な実施の形態を図１〜図３を参照して詳細に説明する。なお、図１及び図２に示す、本発明による定着装置の基本的な構成は、図４に示す定着装置と実質的に同じである。したがって、以下、相違する構成について説明し、実質的に同一部分は同一符号で示し、説明は省略する。
【００１２】
定着装置は、ハウジング２０を備えており、ハウジング２０は、図２において左右方向に間隔をおいて平行に配設された一対の側壁２２（図２において片方の側壁２２のみが示されている）を含んでいる。定着ローラ２、圧ローラ４及びベルト支持ローラ６及び８は、側壁２２の各々間に回転自在にかつ相互に平行に支持されているが、ここでは、定着ローラ２及び圧ローラ４の支持構造について説明し、ベルト支持ローラ６及び８の支持構造については説明を省略する。なお、定着ローラ２及び圧ローラ４の支持構造は、それぞれ、両側壁２２において実質的に同じである。加熱手段６Ｈは、ヒートローラであるベルト支持ローラ６の中心領域において、側壁２２の各々間に静止状態で支持される（不図示）。
【００１３】
側壁２２の各々には、一定の水平方向幅をもって鉛直に延在する長穴２４が形成されている。相互に実質的に同じ大きさ及び形状を有する長穴２４の各々は、相互に対向する位置に形成されている。定着ローラ２及び圧ローラ４の軸２ａ及び４ａの両端部は、それぞれ、側壁２２の各々の長穴２４に、軸受２Ｂ及び４Ｂを介して回転自在に支持される。長穴２４の各々の幅は、定着ローラ２及び圧ローラ４の軸２ａ及び４ａの両端部の直径よりも大きいが、軸受２Ｂ及び４Ｂの直径とほぼ同じである。長穴２４の各々の上端及び下端は半円形状に形成され、半円形状の各々の半径は、軸受２Ｂ及び４Ｂの半径とほぼ同じである。軸受２Ｂ及び４Ｂの外径は相互に実質的に同じである。
【００１４】
定着ローラ２及び圧ローラ４の、側壁２２の各々の長穴２４への支持は次のようにして行うことができる。すなわち、定着ローラ２及び圧ローラ４の軸２ａ及び４ａの両端部を、それぞれ側壁２２の各々の長穴２４に挿入して仮支持する。続いて、先ず、圧ローラ４の両端部における軸４ａに、それぞれ、対応する長穴２４を通して軸受４Ｂを挿入する。次に、定着ローラ２を下方に押し下げることにより、定着ローラ２のシリコンゴム２ｂの外周面を圧ローラ４のシリコンゴム４ｂの外周面に押圧して弾性変形させることによりニップ部を形成した状態で、定着ローラ２の両端部における軸２ａに、それぞれ、対応する長穴２４を通して軸受２Ｂを挿入する。圧ローラ４の軸受４Ｂの各々における外周面の下側半円部は、それぞれ、対応する長穴２４の半円形状の下端に密着しかつ圧接されて保持される。また、軸受２Ｂの各々における外周面の上側半円部は、それぞれ、対応する長穴２４の半円形状の上端に密着しかつ圧接されて保持される。これは、相互に圧接された定着ローラ２のシリコンゴム２ｂの外周面と圧ローラ４のシリコンゴム２ｂの外周面とのニップ部における弾性変形に起因する弾性反力による。定着ローラ２と圧ローラ４とは、各々の軸２ａ及び４ａの軸心間の距離は一定に保持される。
【００１５】
定着ローラ２の軸２ａの一端部における最端部には、定着ローラ２の駆動用のギヤ２６が挿入され、図示しない周知の固着手段により固着される。なお、定着ローラ２及び圧ローラ４の軸受２Ａ及び４Ａの各々と、対応する側壁２２との間、及び、定着ローラ２及び圧ローラ４の軸受２Ａ及び４Ａの各々と、対応する軸２ａ及び４ａとの間には、それぞれ、軸方向への抜けを防止するための周知の抜け止め手段（不図示）が配設される。
【００１６】
上記説明から明らかなように、本発明による定着装置においては、定着ローラ２と圧ローラ４とは、各々の軸２ａ及び４ａの軸心間の距離が一定に保持された状態で相互に圧接されるので、定着ローラ２のシリコンゴム２ｂ及び圧ローラ４のシリコンゴム４ｂが熱膨張しても（図１参照）、用紙搬送方向における上流側に配置された定着前下ガイド板１２に対する、定着ローラ２及び圧ローラ４のニップ位置は、図４に示す、定着ローラ２と圧ローラ４とを圧接させた初期設定状態（しかも常温の状態）に、実質的に保持されるので、定着前下ガイド板１２に対する、定着ローラ２及び圧ローラ４のニップ位置のずれが防止される。その結果、定着ローラ２と圧ローラ４とのニップ部の入口と、定着前下ガイド板１２の先端における最上端位置とによって決定される用紙Ｐの突入角度が所定の角度よりも大きくなることはなく、初期設定時における角度に保持されるので、用紙Ｐにしわが発生したり、用紙Ｐの後端がはねることによって画像こすれが生ずる、などの不具合は防止される。
【００１７】
なお、定着ローラ２と圧ローラ４とを、軸心間の距離が一定に保持された状態で相互に圧接させるため、側壁２２を上下に分割し、それぞれに、定着ローラ２及び圧ローラ４を軸受を介して回転自在に支持した後、上下に分割された側壁２２を所定の相対位置において締結する、他の実施形態もある。
【００１８】
本発明の定着装置の上記実施形態においては、図１に示されているように、ヒートローラであるベルト支持ローラ６のみが、定着ローラ２に対して無端ベルト１０を介して圧接されているが、他のベルト支持ローラ８も、定着ローラ２に対して無端ベルト１０を介して圧接される他の実施形態もある。また、ヒートローラであるベルト支持ローラ６、及びベルト支持ローラ８が、それぞれ、定着ローラ２の回転方向上流側及び下流側において定着ローラ２の外周面の外側に間隔をおいて配置され、定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接される無端ベルトの外周面の一部領域が前記ベルト支持ローラ６及び８間に配置される、更に他の実施形態もある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による定着装置の実施形態を示す構成概略図である。
【図２】図１に示す定着装置に備えられた定着ローラ及び圧ローラの一端部における支持構造を示す一部断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図であって、定着ローラ及び圧ローラを透視図で示している。
【図４】本出願人によって先に出願された定着装置の実施形態を示す構成概略図である。
【図５】図４に示す定着装置において、定着ローラ及び圧ローラが熱膨張した状態を示す構成概略図である。
【符号の説明】
【００２０】
２：定着ローラ
２ａ：軸
２ｂ：シリコンゴム
２Ｂ：軸受
４：圧ローラ
４ａ：軸
４ｂ：シリコンゴム
４Ｂ：軸受
６：ベルト支持ローラ（ヒートローラ）
６Ｈ：加熱手段（ハロゲンヒータ）
８：ベルト支持ローラ
１０：無端ベルト
１０Ｎ：ニップ領域
１２：定着前下ガイド板
２２：側壁
２４：長穴
Ｍ：電動モータ
Ｐ：用紙
【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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