(57)【要約】【課題】熱容量の増大、コストアップを回避しつつ、定着不良や記録媒体のしわ発生を回避する。【解決手段】加圧ローラ支持部材２５と加圧ローラ２端部との間に円錐台部材４１を設け、加熱ローラ支持部材１５が円錐台部材４１を押圧するように設定することにより、加熱ローラ１及び加圧ローラ２に曲げ荷重を生じさせる。【選択図】図１
2007333860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を挟持搬送するニップ部を有し、前記ニップ部で記録媒体上の未定着画像を定着する定着装置において、
前記ニップ部を構成する２部材のうち少なくとも一方は、軸の両端側を支持部材により支持される回転部材であり、
前記ニップ部で受ける圧力により生ずる、前記支持部材を固定端とするモーメントとつり合うように、前記回転部材における前記支持部材により支持される支持位置よりも端部側に曲げ荷重を作用させる曲げ荷重発生機構を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
軸の両端側を第１支持部材により支持される第１回転部材と、
前記第１回転部材に対向して設けられ、軸の両端側を第２支持部材により支持される第２回転部材と、
を有し、
前記第１回転部材と前記第２回転部材とのニップ部で、未定着のトナー像が転写された記録媒体を挟持搬送して前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、
前記第２回転部材における前記第２支持部材により支持される支持位置よりも端部側に、前記第１回転部材と前記第２回転部材との軸線を平行に保つように、前記第１支持部材により曲げ荷重が負荷される被加圧部を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記被加圧部は、前記第２回転部材と同軸上に固定される円錐台状部材を有し、
前記第１支持部材が前記円錐台状部材を加圧して前記第２回転部材に曲げ荷重を負荷す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】
前記第１支持部材は、前記円錐台状部材の母線に対して摺動可能に当接することにより前記円錐台状部材を加圧する当接面を備え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】
前記円錐台状部材の母線と、前記第２回転部材の軸とのなす角θが、０＜θ≦４５°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定着装置を備え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、定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンター、ＦＡＸ等に用いられる電子写真方式の画像形成装置においては、感光体表面にトナー像を形成し、このトナー像を記録媒体上に転写し、定着装置にて記録媒体上の像を定着して、プリント動作を終了する。
【０００３】
このような定着装置として従来一般的に適用されている装置を図５に示す。
図５に示す定着装置は、中空シャフト１１１の内部にヒーター１０３を備えている。そして、該中空シャフト表面に耐熱性ゴム層１１２が形成された加熱ローラ１０１と、この加熱ローラに圧接配置され、中空あるいは中実のシャフト１２１の表面に耐熱性ゴム層１２２が形成された加圧ローラ１０２を有している。
【０００４】
この定着装置では、両端支持された加熱ローラ１０１と加圧ローラ１０２が圧接により形成するニップ部にて、トナー像１３１を記録媒体１３２上に加熱・加圧により定着する。
【０００５】
しかし、上記定着装置では、加熱ローラ表面を定着可能な温度まで上昇させるために数分の時間を要する。この時間は、加熱ローラ及び加圧ローラの熱容量と投入電力との関係で決定されるため、加熱ローラ及び加圧ローラの熱容量は小さいことが望まれるが、加熱ローラ及び加圧ローラの熱容量を小さくすると、加熱ローラ及び加圧ローラの剛性が低下する。
【０００６】
加熱ローラ及び加圧ローラの剛性が低下すると、図６（ａ）に示すように、両端を支持部材で支持され圧接配置された加熱ローラ１０１及び加圧ローラ１０２は軸線方向中央部にて互いに逆方向に撓んでしまう。この状態で形成されるニップ形状は図６（ｂ）に示すように、軸線方向中央部で狭く、ローラ端部へ向かうにつれて広がるような不等幅の形状をなす。このような不等幅形状のニップ部を記録媒体が通過すると、記録媒体にしわが発生したり、或いは軸線方向中央部での加熱が不十分のため、トナー像を記録媒体上へ定着できなくなったりする。
【０００７】
ニップ部の不等幅形状を補正するための手段としていくつか提案されており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている定着装置は、図７に示すように、加熱ローラ２０１と加圧回転体２０２が圧接し、この加圧回転体２０２の内部に圧接部材２０３が挿通される構成をとる。この圧接部材は両端部よりも中央部で径が拡大されているため、加圧された状態にてニップ幅を軸線方向にほぼ均一化できる。
【特許文献１】特開平０９−０６８８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のようなローラの撓みを補正する定着装置では、以下の問題点がある。
【０００９】
特許文献１に開示される定着装置は、圧接部材２０３を両端部よりも中央部で径が拡大されているため、圧接時に加熱ローラ２０１と加圧回転体２０２で形成されるニップ部を軸線方向に均一化できるが、部品点数の増加による熱容量の増大、コストアップが避けら
れないという問題がある。
【００１０】
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、熱容量の増大、コストアップを回避しつつ、定着不良や記録媒体のしわ発生を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
記録媒体を挟持搬送するニップ部を有し、前記ニップ部で記録媒体上の未定着画像を定着する定着装置において、
前記ニップ部を構成する２部材のうち少なくとも一方は、軸の両端側を支持部材により支持される回転部材であり、
前記ニップ部で受ける圧力により生ずる、前記支持部材を固定端とするモーメントとつり合うように、前記回転部材における前記支持部材により支持される支持位置よりも端部側に曲げ荷重を作用させる曲げ荷重発生機構を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、軸の両端側を第１支持部材により支持される第１回転部材と、
前記第１回転部材に対向して設けられ、軸の両端側を第２支持部材により支持される第２回転部材と、
を有し、
前記第１回転部材と前記第２回転部材とのニップ部で、未定着のトナー像が転写された記録媒体を挟持搬送して前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、
前記第２回転部材における前記第２支持部材により支持される支持位置よりも端部側に、前記第１回転部材と前記第２回転部材との軸線を平行に保つように、前記第１支持部材により曲げ荷重が負荷される被加圧部を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、画像形成装置にあっては、上記記載の定着装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱容量の増大、コストアップを回避しつつ、定着不良や記録媒体のしわ発生を回避することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１６】
以下に、本発明の実施例１に係る画像形成装置について説明する。
【００１７】
図３は、本実施例に係る画像形成装置としてのプリンタの概略断面図である。
【００１８】
図３において、５１はプリンタ本体である。また、５１ａはプリンタ本体５１に設けられ、電子写真方式により画像形成を行う画像形成部である。この画像形成部５１ａはトナー像を形成する感光体ドラム５２、感光体ドラム５２に形成されたトナー像を記録媒体（記録材）Ｓに転写する転写ローラ５３などを備えている。
【００１９】
このような構成の画像形成部５１ａにおいて、画像形成動作が開始されると、まずレーザースキャナー５４により画像信号に応じた光が感光体ドラム５２に照射され、この画像信号に応じた光が照射されることにより、感光体ドラム５２上に潜像が形成される。
【００２０】
次に、トナーカートリッジ５５に収納されたトナーで現像することにより、感光体ドラム５２上にトナー画像（可視像）が形成される。また、このようなトナー画像形成動作に並行して記録媒体収納カセット５６から記録媒体Ｓが給送される。すると、この記録媒体Ｓは、搬送ローラ５７及びレジストローラ５８によって感光体ドラム５２に形成された画像と同期をとって感光体ドラム５２と転写ローラ５３とにより構成される転写部に搬送される。
【００２１】
そして、この転写部において、転写ローラ５３へバイアスを印加することによってトナー画像が記録媒体Ｓへ転写されるようになっている。
【００２２】
このようなトナー画像が転写された記録媒体Ｓは、定着装置１０へ搬送され、この定着装置１０のニップ部において加熱されながら挟持搬送されることによりトナー画像が定着され、さらにこの後、排出ローラ５９によって装置上部の排出部６０へ排出される。
【００２３】
図１は、本発明を好適に適用した定着装置１０の概略構成図である。
【００２４】
図１に示す定着装置１０は、図示されないトナー像が転写された記録媒体を加熱する加熱ローラ１、及び、この加熱ローラ１と圧接してニップ部Ｎを構成し、加熱ローラ１に従動して回転する加圧ローラ２を有している。さらに、加熱ローラ１を両端で支持する加熱ローラ支持部材１５と、加圧ローラ２を両端で支持する加圧ローラ支持部材２５と、加圧ローラ２の端部と加圧ローラ支持部材２５との間に位置し、加圧ローラ２と同軸上で固定される円錐台部材４１を有している。ここで、加熱ローラ１は第１回転部材を構成しており、加圧ローラ２は第２回転部材を構成している。また、加熱ローラ支持部材１５は第１支持部材を構成しており、加圧ローラ支持部材２５は第２支持部材を構成している。円錐台部材４１は、被加圧部としての円錐台状部材を構成している。また、加圧ローラ２は回転部材を構成し、加圧ローラ支持部材２５は支持部材を構成し、加熱ローラ支持部材１５と円錐台部材４１は、曲げ荷重発生機構を構成している。
【００２５】
加熱ローラ１は、中空シャフト（軸）１１の内部に図示されないヒーターが設けられ、表面に耐熱性ゴム層１２が形成されている。中空シャフト１１は加熱ローラ支持部材１５で両端を支持されており、図示されない駆動装置により回転駆動される。
【００２６】
加圧ローラ２は、中空あるいは中実のシャフト（軸）２１の表面に耐熱性ゴム層２２が形成されており、中空あるいは中実のシャフト２１は加圧ローラ支持部材２５で両端を支持される。
【００２７】
円錐台部材４１の母線４１ａの角度は、中空あるいは中実のシャフト２１の軸方向に対して４５°以下（円錐台部材４１の母線４１ａとシャフト２１とのなす角θが、０＜θ≦４５°）に設定される。円錐台部材４１の材質は、加熱ローラ支持部材１５からの荷重に耐え得るものであれば適宜選択でき、例えば、加熱ローラ支持部材１５との圧接面において摺動性を確保できる樹脂材料や、表面に摺動性を向上させる樹脂をコーティングした金属材料であるとよい。
【００２８】
また、円錐台部材４１に当接する加熱ローラ支持部材１５の当接面１５ａは、円錐台部材４１の母線４１ａに対して摺動可能に設けられている。当接面１５ａには、その摺動性を確保するために、例えば樹脂がコーティングされているとよい。この当接面１５ａは、加熱ローラ１と加圧ローラ２が圧接される際、円錐台部材４１の母線４１ａに対して略平行に当接するように設けられている。
【００２９】
図２は、本実施例における荷重付加状態を示す図であり、同図（ａ）は加熱ローラ１について説明するための図であり、同図（ｂ）は加圧ローラ２について説明するための図である。
【００３０】
この定着装置は、図２（ｂ）に示すように、加熱ローラ１と加圧ローラ２が圧接される際、加熱ローラ支持部材１５が円錐台部材４１を介して中空あるいは中実のシャフト２１を荷重Ｆにて加圧する。この荷重Ｆにより、加圧ローラ２に加圧ローラ支持部材２５の固定部Ｇｂを固定端とするモーメントＭ１１が発生する。同時に加熱ローラ１と加圧ローラ２との圧接面で発生する圧力Ｐにより、前記同様に固定部Ｇｂを固定端とするモーメントＭ２１が加圧ローラ２に発生する。
【００３１】
これらモーメントＭ１１とモーメントＭ２１が釣り合う状態のとき、加熱ローラ１と加圧ローラ２は静止状態を保つこととなり、この静止状態において加熱ローラ１と加圧ローラ２の軸線方向が略平行を保つことができる。
【００３２】
ここで、前記静止状態において加熱ローラ１と加圧ローラ２の軸線方向が略平行を保つよう、中空あるいは中実のシャフト２１の形状や材質、加圧ローラ支持部材２５の形状や材質を適宜選択し、シャフト２１と加圧ローラ支持部材２５の曲げ剛性が設定されている。
【００３３】
また、図２（ａ）に示すように、加熱ローラ１と加圧ローラ２が圧接する際、加熱ローラ支持部材１５は図２（ｂ）で示した荷重Ｆの反力を受け、その分力としてローラ軸方向に荷重Ｆｈを受ける。この荷重Ｆｈにより、加熱ローラ１に加熱ローラ支持部材１５の固定部Ｇａを固定端とするモーメントＭ１２が発生する。同時に加熱ローラ１と加圧ローラ２との圧接面で発生する圧力Ｐにより、前記同様に固定部Ｇａを固定端とするモーメントＭ２２が加熱ローラ１に発生する。
【００３４】
これらモーメントＭ１２とモーメントＭ２２が釣り合う状態のとき、加熱ローラ１と加圧ローラ２は静止状態を保つこととなり、この静止状態において加熱ローラ１と加圧ローラ２の軸線方向が略平行を保つことができる。
【００３５】
ここで、前記静止状態において加熱ローラ１と加圧ローラ２の軸線方向が略平行を保つよう、中空シャフト１１の形状や材質、加熱ローラ支持部材１５の形状や材質を適宜選択し、中空シャフト１１と加熱ローラ支持部材１５の曲げ剛性が設定されている。
【００３６】
これにより、加熱ローラ１と加圧ローラ２との圧接時、軸線方向においてほぼ均一なニップ部Ｎの幅（ニップ幅）を確保できる。
【００３７】
以上のように、本実施例によれば、加熱ローラ１と加圧ローラ２が圧接された状態において、加熱ローラ支持部材１５が円錐台部材４１を介して加圧ローラ２に曲げ荷重を負荷するので、ローラ対の軸線を略平行に保つことができる。このため、加熱ローラ１と加圧ローラ２との圧接力が軸線方向に略均一となり、ローラ対にて形成されるニップ部Ｎの幅が軸線方向に均一になる。これにより、記録媒体のしわを回避できるとともに、軸線方向中央部での加熱不足による定着不良も回避できる。
【００３８】
また、加熱ローラ支持部材１５が、加圧ローラ２の軸上に設けられた円錐台部材４１を介して加圧ローラ２に曲げ荷重を負荷する構成により、部品点数が少なく且つ小型化を実現できる。このため、熱容量を小さくすることができ、熱損失の抑制とコスト削減を実現できる。
【実施例２】
【００３９】
図４は、本発明の実施例２に係る定着装置を示す概略構成図である。なお、上述した実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４０】
実施例１では、円錐台部材４１を加圧ローラ２と同軸で固定していたが、本実施例では、円錐台部材４１を加熱ローラ１と同軸で固定し、加熱ローラ１の端部と加熱ローラ支持部材１５との間に配置する構成としている。
【００４１】
ここで、加熱ローラ１は第２回転部材を構成しており、加圧ローラ２は第１回転部材を構成している。また、加熱ローラ支持部材１５は第２支持部材を構成しており、加圧ローラ支持部材２５は第１支持部材を構成している。また、加熱ローラ１は回転部材を構成し、加熱ローラ支持部材１５は支持部材を構成し、加圧ローラ支持部材２５と円錐台部材４１は、曲げ荷重発生機構を構成している。
【００４２】
この構成では、加熱ローラ１と加圧ローラ２とが圧接される際、加圧ローラ支持部材２５が円錐台部材４１を介して加熱ローラ１に負荷するモーメントが発生する。同時に、加熱ローラ１と加圧ローラ２との圧接面で発生する圧力により加熱ローラ１にモーメントが発生する。実施例１同様、これらのモーメントが釣り合う条件において、加熱ローラ１と加圧ローラ２とが軸線方向で略平行を保つ。
【００４３】
また、加熱ローラ１と加圧ローラ２が圧接される際、加圧ローラ支持部材２５を介して加圧ローラ２に負荷されるモーメントが発生する。同時に、加熱ローラ１と加圧ローラ２との圧接面で発生する圧力によるモーメントが発生する。実施例１同様、これらのモーメントが釣り合う条件において、加熱ローラ１と加圧ローラ２とが軸線方向で略平行を保つ。
【００４４】
これにより、加熱ローラ１と加圧ローラ２との圧接時、軸線方向においてほぼ均一なニップ幅を確保でき、上述した実施例１と同様の効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例１における荷重付加状態を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略断面図である。
【図４】本発明の実施例２の概略構成図である。
【図５】従来の定着装置を示す概略構成図である。
【図６】従来の定着装置における加熱ローラと加圧ローラの撓みの状態、ニップ部の状態を示す図である。
【図７】従来の定着装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  加熱ローラ
２  加圧ローラ
１１  中空シャフト
１２  耐熱性ゴム層
１５  加熱ローラ支持部材
２１  中空あるいは中実シャフト
２２  耐熱性ゴム層
２５  加圧ローラ支持部材
４１  円錐台部材
【図１】
2007333860.tif 000003
【図２】
2007333860.tif 000004
【図３】
2007333860.tif 000005
【図４】
2007333860.tif 000006
【図５】
2007333860.tif 000007
【図６】
2007333860.tif 000008
【図７】
2007333860.tif 000009