(57)【要約】【課題】シートを外側に引っ張る力を強化してしわの発生をより確実に防止することができる定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置は、例えば加圧ロール７２を有し、シートを通過させることにより像をシートに定着させる。加圧ロール７２は、シートに対して外側に引っ張る力を付与するように、連続して凹凸が形成され、且つ回転方向に対して捩れた捩れ部９６が設けられている。この捩り部９６は、中央部を境にして方向が逆となっており、シートに対して外側に引っ張る力を付与する。【選択図】図４
2007328152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのロールを有し、シートを通過させることにより像をシートに定着させる定着装置において、前記ロールは、前記シートに対して外側に引っ張る力を付与するように、凹凸を有して回転方向に対して捩れた捩れ部が設けられている定着装置。
【請求項２】
前記ロールは、芯と、この芯の周囲に形成された弾性層を有し、前記捩れ部は前記弾性層に設けられている請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記弾性層は、長手方向中央部が長手方向端部よりも径が小さくなるように形成されている請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記弾性層は、長手方向中央部から長手方向端部へ向けて徐々に径が小さくなるように形成されている請求項３記載の定着装置。
【請求項５】
前記ロールは、芯と、この芯の周囲に形成された弾性層を有し、前記捩れ部は前記芯に設けられている請求項１記載の定着装置。
【請求項６】
前記芯は、長手方向中央部が長手方向端部よりも径が小さくなるように形成されている請求項５記載の定着装置。
【請求項７】
前記芯は、長手方向中央部から長手方向端部へ向けて徐々に径が小さくなるように形成されている請求項６記載の定着装置。
【請求項８】
通過するシートが剥離されるのを補助する剥離補助部を有し、該剥離補助部は前記捩れ部の凹凸に対応して凹凸が形成されている請求項１乃至７いずれか記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれか記載の定着装置を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像をシートに定着させる定着装置及びこれを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にゼログラフィ方式の画像形成装置は、像担持体から転写されたトナー像をシートに定着させる定着装置を有する。この種の定着装置は、加圧ロールと加熱ロール、加熱ロールと加熱ロール、或いは加熱ロールと加圧パッド等から構成され、圧力と熱とによりトナー像をシートに定着させている。
【０００３】
この種の定着装置においては、ロール間或いはロールとパッド間に形成されたニップ部で加圧しながらシートを通過させるので、局所的にシートが潰されてしわが発生することがある。このしわ発生に対する対策としては、ニップ部の形状を鼓型にすることでニップ部の両端の周速度が中央の周速度より速くし、その速度差によりシートを外側に広げる力を作用させることで解決を図ってきた。
【０００４】
ニップ部に鼓形状を形成するには加熱ロールを鼓状に加工して形成するのが一般的である。しかしながら、近年、ウォームアップタイムの短縮や省電力化を図るために加熱ロールの板厚は例えば０．４５ｍｍ〜０．２０ｍｍ程度まで薄くするようになっており、加熱ロール側に鼓形状を持たせることが困難になってきている。このため、加圧ロールの芯の形状を鼓形状とし、その上に弾性層を形成することにより加圧ロールにも鼓形状を持たせることが知られている（例えば特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１５８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したように、従来は、ロールを鼓状に形成してロール長手方向の速度差によりしわの発生を防止していたので、しわの発生を十分防止するだけの引っ張る力を得ることができず、しわの発生を十分には防止することができなかった。
【０００７】
本発明の目的は、シートを外側に引っ張る力を強化してしわの発生をより確実に防止することができる定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の特徴とするところは、少なくとも１つのロールを有し、シートを通過させることにより像をシートに定着させる定着装置において、前記ロールは、前記シートに対して外側に引っ張る力を付与するように、凹凸を有して回転方向に対して捩れた捩れ部が設けられている定着装置にある。したがって、凹凸を有して回転方向に対して捩れた捩れ部をロールに設けたので、この捩れ部によりシートを外側に引っ張ることができるので、シートのしわ発生を確実に防止することができる。
【０００９】
好適には、芯と、この芯の周囲に形成された弾性層を有し、前記捩れ部は前記芯に設けられているか、あるいは前記弾性層に設けられている。
【００１０】
また、好適には、前記芯又は弾性層は、長手方向中央部が長手方向端部よりも径が小さくなるように形成されている。さらに好適には、前記芯又は弾性層は、長手方向中央部から長手方向端部へ向けて徐々に径が小さくなるように形成されている。
【００１１】
また、逆に、前記芯又は弾性層は、長手方向中央部が長手方向端部よりも径が大きくなるように形成されていてもよい。好適には、前記芯又は弾性層は、長手方向中央部から長手方向端部へ向けて徐々に径が大きくなるように形成されている。
【００１２】
また、好適には、通過するシートが剥離されるのを補助する剥離補助部を有し、該剥離補助部は前記捩れ部の凹凸に対応して凹凸が形成されている。
【００１３】
本発明は、上述した定着装置を有する画像形成装置を含むものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置１０が示されている。画像形成装置１０は、画像形成装置本体１２を有し、この画像形成装置本体１２内に像形成手段１４が搭載され、この画像形成装置本体１２の上部に排出部１６が設けられていると共に、この画像形成装置本体１２の下部に例えば２段の給紙ユニット１８，１８が配置されている。
【００１５】
それぞれの給紙ユニット１８，１８は、給紙ユニット本体２０と、用紙が収納される給紙カセット２２とを有する。給紙カセット２２は、給紙ユニット本体２０に対して摺動自在に装着され、正面方向（図１の右方向）に引き出される。また、給紙カセット２２の奥端近傍上部には、給紙カセット２２から用紙を供給するフィードロール２４と、供給される用紙を１枚ずつ捌くリタードロール２６とが配置されている。
【００１６】
搬送路２８は、下段の給紙ユニット１８のフィードロール２４から排出ロール３０近傍の排出口までの用紙通路であり、この搬送路２８は、画像形成装置本体１２の裏面（図１の左側面）近傍にあって、下段の給紙ユニット１８のフィードロール２４から後述する定着装置３２まで略垂直に形成されている部分を有する。この搬送路２８の定着装置３２の上流側に後述する転写装置３４と像担持体３６が配置され、さらに転写装置３４と像担持体３６の上流側にレジストロール３８が配置されている。
【００１７】
したがって、給紙ユニット１８，１８の給紙カセット２２からフィードロール２４により送り出された用紙は、リタードロール２６により捌かれて搬送路２８に導かれ、レジストロール３８により一次停止され、タイミングをとって後述する転写装置３４と像担持体３６との間を通ってトナー像が転写され、この転写されたトナー像が定着装置３２により定着され、排出ロール３０により排出口から排出部１６へ排出される。
【００１８】
像形成手段１４は、例えば電子写真方式のもので、像担持体３６と、この像担持体３６を一様に帯電させる帯電ロール４０と、この帯電ロール４０により帯電された像担持体３６に、光により潜像を書き込む光書込み装置４２と、この光書込み装置４２により形成された像担持体３６の潜像をトナーにより可視化する現像装置４４と、この現像装置４４によるトナー像を用紙に転写する例えば転写ロールからなる転写装置３４と、像担持体３６に残存するトナーをクリーニングするクリーニング装置４６と、転写装置３４により転写された用紙上のトナー像を用紙に定着させる定着装置３２とから構成されている。光書込み装置４２は例えば走査型のレーザ露光装置からなり、前述した給紙ユニット１８，１８と平行で画像形成装置本体１２の正面近傍に配置され、現像装置４４内を横切って像担持体３６を露光する。現像装置４４は、トナー収容部４８と、このトナー収容部４８から送られたトナーを像担持体上の潜像に付着させる現像ロール５０とを有する。クリーニング装置４６は、像担持体３６に接触するクリーニング部材としてのクリーニングブレード５２と、このクリーニングブレード５２で掻き落とされたトナーを収納するトナー回収部５４とを有する。なお、この実施形態においては、光書込み装置４２として走査型のレーザ露光装置を用いたが、他の実施形態としてＬＥＤや面発光レーザ等を用いることができる。
【００１９】
プロセスカートリッジ５６は、プロセスカートリッジ本体５８内に、像担持体３６、帯電ロール４０、現像装置４４及びクリーニング装置４６を収容して一体化したものである。このプロセスカートリッジ５６は、画像形成装置本体１２に対して着脱自在であるように支持されている。
【００２０】
開閉カバー６０は、画像形成装置本体１２に対して開閉自在に設けられている。この開閉カバー６０の内側には、手差しトレイ６２が配置されており、手差しトレイ６２を倒した場合、手差しトレイ６２が搬送路２８に接続されるようになっている。また、開閉カバー６０に転写装置３４が支持されており、開閉カバー６０を開くことによりプロセスカートリッジ５６を画像形成装置本体１２内から取り出すことができる。
【００２１】
図２において、定着装置３２の詳細が示されている。
定着装置３２は、ユニット化されてユニット本体６４を有しており、このユニット本体６４は、第１の筐体６６と第２の筐体６８とが組合されて構成されている。第１の筐体６６には、加熱ロール７０が回転自在に支持され、第２の筐体６８には、加圧ロール７２が回転自在に支持されている。そして、加圧ロール７２は、図示しない弾性体により加熱ロール７０に圧接され、ニップ部７６が形成されており、このニップ部７６で加熱ロール７０に接触しながら回転する。
【００２２】
加熱ロール７０内にはランプからなるヒータ７８が配置されている。ニップ部７６を挟んで上下方向には、前述した搬送路２８が構成され、シートが下から上へ搬送される。ニップ部７６の上流側には、例えば板状の金属からなるインレットシュート（搬送ガイド）８０が、ニップ部７６の下流側には出口側シュート８２ａ，８２ｂがそれぞれ配置されている。出口側シュート８２ａ，８２ｂは、第１の筐体６６側と第２の筐体６８側とに設けられており、第２の筐体６８側の出口側シュート８２ｂが上方に回動することにより用紙を通過させるようになっている。
【００２３】
加熱ロール７０の近傍で第１の筐体６６には、サーモスタット８４が設けられ、このサーモスタット８４により加熱ロール７０の過温昇による故障を防止する。また、ニップ部７６の下流側近傍で第１の筐体６６には、剥離爪８６が加熱ロール７０の軸方向（用紙の幅方向）に複数設けられている。この剥離爪８６は、加熱ロール７０の表面を傷付けない程度の弱い力で加熱ロール７０側に付勢され、該剥離爪８６の先端が加熱ロール７０の表面に圧接し、加熱ロール７０に巻き付こうとする用紙を剥がすようになっている。
【００２４】
加熱ロール７０は、円筒状のコア８８と、このコア８８の表面側に被覆された離型層９０を有する。コア８８は、例えば鉄又はアルミニウムから構成されている。離型層８８は、低摩擦係数の材料、例えばパーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）によって形成されており、膜厚が例えば０．４５ｍｍ〜０．２０ｍｍとなるようにしてある。
【００２５】
加圧ロール７２は、芯９２と、この芯９２の周囲に設けられた弾性層９４とを有する。芯９２は、例えば鉄又はアルミニウムからなり、弾性層９４は、例えばシリコンスポンジ又はシリコンゴムからなる。  
【００２６】
図３及び図４において、加圧ロール７２の第１の具体例が示されている。この第１の具体例においては、芯９２は、円柱状のシャフトとして構成されている。一方、弾性層９４は、図３に示すように、表面全体に捩り部９６が形成されている。この捩り部９６は、図３に示すように、長手方向断面で見ると、多数の凹凸が連続的に形成されている。凹凸は、Ｖ字状、Ｕ字状等に形成されている。また、図４に示すように、側面から見ると、該多数の凹凸が回転方向に対して捩れている。この第１の具体例においては、加圧ロール７２の長手方向の中央部を中心として、左右では捩り方向が異なるように形成されている。それぞれの捩り方向は、加圧ロール７２の回転方向に対して所定の角度を持って螺旋状に形成されており、図４の矢印で示すように、通過するシートＰに対して外側に引っ張る力を付与するようになっている。
【００２７】
上記構成において、給紙ユニット１８，１８のいずれか選択された給紙カセット２２からフィードロール２４により用紙が送り出され、リタードロール２６により捌かれて搬送路２８に導かれ、レジストロール３８により一次停止される。一方、画像形成装置１０に入力された画像信号は光書込み装置４２によりレーザ光に変換され、このレーザ光が帯電ロール４０により一様帯電された像担持体３６に照射されて潜像が形成され、この像担持体３６上の潜像が現像装置４４により現像されてトナー像となる。そして、レジストロール３８により所定のタイミングで送り出された用紙に像担持体３６上のトナー像が転写装置３４により転写され、定着装置３２によりトナー像が用紙に定着され、排出ロール３０を介して排出部１６に排出される。
【００２８】
定着装置３２においては、シートがニップ部７４を通過することによりシートには熱と圧力が作用し、転写されたトナー像がシートに定着される。このとき、ニップ部７４では、加圧ロール７２の弾性層９４が押し潰されているが、捩り部９６の螺旋状の凸部が回転しながらシートに強く押し付けられるので、図４の矢印で示すように、通過するシートＰに対して外側に引っ張る力を付与し、シートのしわ発生を防止することができる。
【００２９】
図５において、加圧ロール７２の第２の具体例が示されている。この第２の具体例においては、芯９２に捩り部９６が形成され、弾性層９４の表面は、見掛け上ストレートな円筒となっている。芯９２に形成された捩り部９６により、弾性層９４は、捩り部９６の凹部に対応した部分が厚くなり、凸部に対応した部分が薄くなる。したがって、シート通過時においては、捩り部９６の螺旋状の凸部に対応した弾性層９４の部分が回転しながらシートに強く押し付けられるので、第１の具体例と同様に、通過するシートＰに対して外側に引っ張る力を付与し、シートのしわ発生を防止することができる。
【００３０】
図６において、加圧ロール７２の第３の具体例が示されている。この第３の具体例においては、加圧ロール７２の芯９２全体が鼓状に形成されている。即ち、芯９２は、長手方向中央部から長手方向端部へ向けて徐々に径が大きくなるように形成されていると共に、該芯９２に捩り部９６が形成されている。したがって、加圧ロール７２の弾性層９４は、中央部の潰れ量が両端に比較して大きくなり、中央部のニップ幅を大きくすることができ、定着不良を防止することができる。また、加圧ロール７２は、加圧時には中央部が両側よりも潰れ量が大きいので、中央部と比較して両端部分の周速度が速くなり、通過するシートには速度差による外側への引っ張り力が作用し、捩り部９６による引っ張り力に加えることができ、より強力にシートのしわ発生を防止することができる。             
【００３１】
図７において、加圧ロール７２の第４の具体例が示されている。この第４の具体例においては、加圧ロール７２の芯９２全体が逆鼓状（太鼓状）に形成されている。即ち、芯９２は、長手方向中央部から長手方向端部へ向けて徐々に径が小さくなるように形成されていると共に、該芯９２に捩り部９６が形成されている。したがって、加圧ロール７２は中央部の加圧力が大きくなり、例えば定着温度が低い場合であっても圧力を高くすることにより定着不良を防止することができる。加圧ロール７２は、加圧時には中央部が両側よりも潰れ量が小さいので、中央部と比較して両端部分の周速度が遅くなり、通過するシートには速度差による内側への引っ張り力が作用するが、この内側への引っ張り力よりも捩り部９６による外側への引っ張り力を強くしており、これによりシートは外側へ引っ張られ、シートのしわ発生を防止することができる。  
【００３２】
なお、第３及び第４の具体例においては、芯９２に捩り部９６を形成したが、他の具体例として、弾性体９４の表面に捩り部９６を形成してもよい。
【００３３】
図８において、本発明の第２の実施形態が示されている。この第２の実施形態においては、加圧ロール７２は、第１の実施形態と同様（第１乃至第４の具体例から選ばれた一つ）であるが、加熱ロールとしては加圧ロール７２の捩り部９６の形状に追従できるソフトロールが使用されている。このソフトロールを使用することにより、図２に示した剥離爪８６を省略し、セルフストリップ方式とすることができる。ただし、実際には安全のために剥離爪８６を設けている。このように、加熱ロールとしてソフトロールを使用すると、図８に示すように、ニップ出口におけるシートＰは捩り部９６の形状に対応して波状になる。そこで、図２に示した出口側シュート８２ａのリブ９８の形状を捩り部９６に対応した形状、即ち、捩り部９６の凹部が形成された部分に対応して突部１００を形成することにより、シートの剥離補助部としての機能を持たせることができ、これにより剥離爪８６を省略しても安全性を確保することができる。
【００３４】
なお、第２の実施形態においては、出口側シュート８２ａに剥離補助部を設けたが、これに限定されるものではなく、例えば剥離爪８６の替わりに軸方向に延びる剥離補助部材を設け、この剥離補助部材に第２の実施形態で示した突部を捩り部に対応して形成してもよい。また、上記２つの実施形態においては、加圧ロールに捩り部を設けたが、加熱ロールに捩り部を設けるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上述べたように、本発明は、シートのしわを防止する必要がある定着装置及び画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置を示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る定着装置に用いた加圧ロールの第１の具体例を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る定着装置に用いた加圧ロールの第１の具体例を示す側面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る定着装置に用いた加圧ロールの第２の具体例を示す側面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る定着装置に用いた加圧ロールの第３の具体例を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る定着装置に用いた加圧ロールの第４の具体例を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  画像形成装置
１２  画像形成装置本体
１４  像形成手段
３２  定着装置
３６  像担持体
７０  加熱ロール
７２  加圧ロール
７４  ニップ部
９２  芯
９４  弾性層
９６  捩り部
【図１】
2007328152.tif 000003
【図２】
2007328152.tif 000004
【図３】
2007328152.tif 000005
【図４】
2007328152.tif 000006
【図５】
2007328152.tif 000007
【図６】
2007328152.tif 000008
【図７】
2007328152.tif 000009
【図８】
2007328152.tif 000010