(57)【要約】【課題】低コスト、構造簡単、コンパクトで、かつ良好な定着性を確保しウォームアップ時間を短縮することのできる、加熱ローラと中空の加圧ローラを含み構成された熱ローラ定着装置を提供する。【解決手段】加熱装置(21)を有する定着部(22)と、該定着部に圧接される加圧ローラ(23)とを有し、前記加圧ローラを、円筒状中空の回転ローラ体(23a)と該回転ローラ体の内周に固設された略円板状の軸受(32a,32a,32c)と、該軸受を軸支するローラ軸(31)と該ローラ軸を直接または間接的に付勢する加圧手段とを含む構成とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置における、加熱装置を有する定着部と、該定着部に圧接される加圧ローラとを有する定着装置であって、
前記加圧ローラが、円筒状中空の回転ローラ体と該回転ローラ体の内周に固設された略円板状の軸受と、該軸受を軸支するローラ軸と該ローラ軸を直接または間接的に付勢する加圧手段とを含み構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ローラ軸は、両端が支持フレームに固定されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記回転ローラ体とローラ軸間の前記軸受を、回転ローラ体の両端近傍に夫々配置したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
前記回転ローラ体とローラ軸間の前記軸受を、回転ローラ体の両端近傍および中央に夫々配置したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
前記回転ローラ体とローラ軸間の軸受を、熱伝導率の低い材料にしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記軸受のうち回転ローラ体端部のものに、ギヤを一体に備えることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記ローラ軸は、回転ローラ体より強度が高い材料を用いることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項８】
前記加熱装置を有する定着部は、ヒータと定着ローラで構成したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項９】
前記加熱装置を有する定着部は、ヒータと定着ベルトで構成したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の定着装置を備えた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、電子写真方式のプリンタ、ＦＡＸ、複写機等の画像形成装置に用いられる回転体支持装置に係わり、詳しくは定着装置の加圧ローラ構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスを利用した画像形成装置は定着装置を含み構成されている。従来の定着装置についてその要部構成を図６の説明図に示す。(ａ)は斜視図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は中央部断面図である。この定着装置は、画像形成装置において広く採用されている熱ローラ定着装置で、図６に示す如く、ヒータ２１を有する定着ローラ２２と、図示していない付勢部材により定着ローラ２２に圧接され、定着ローラ２２に駆動されて回転可能な加圧ローラ２３と、を備えている。
【０００３】
定着ロ−ラ２２は、ヒータ２１を内蔵し、定着フレーム２４に軸支手段としての軸受２６により所定の軸芯の回りに回転自在に軸支されている。定着ローラ２２は、図示していない駆動源に連結する駆動歯車２８により回転駆動されて、圧接する加圧ローラ２３を回転可能である。なお左右の定着フレーム間には定着ステイ２９を配置している。
【０００４】
加圧ロ−ラ２３は、弾性体表層を有し、図示してない適宜の加圧手段により定着ロ−ラ２２方向に付勢されていて、定着ロ−ラ２２に概ね全長に亘って圧接し従動回転する。加圧ローラ２３は、軸受２７を介して回転自在に軸支され加圧フレーム２５に保持されている。左右のフレーム間には加圧ステイ３０を配置している。上記定着ロ−ラ２２と加圧ロ−ラ２３は、当接部にニップ部を形成していてこのニップ部に、未定着トナー像を担持する転写紙を通紙してトナー像を転写紙面に融着して定着する。
【０００５】
ところで、加圧ローラは定着性確保やウォームアップ時間短縮のために大径化する必要があるが、従来の構成で加圧ローラ軸を太くすると重量が増加してしまうし、加圧ローラのゴム部を厚くしたのではウォームアップ時間短縮の実現が難しくなる為、加圧ローラを中空管にすることにより大径化を実現している。
【０００６】
しかし加圧ローラを中空管にすると軸受の直径が大きくなってしまうので、端部に絞り加工を施して軸受部の直径を小さくしサイズアップを抑えた構成が知られている。この場合この絞り加工のために強度低下とコスト増加に繋がるとの不都合は否めない。また、軸受の直径が大きいと滑り軸受ではトルクが増大する為採用できず、従って滑り軸受より複雑な構成が必要となってコストを下げることが出来なかった。
【０００７】
なお、中空のプレスローラ（加圧ローラ）を含む構成が、例えば特許文献１に開示されている。加圧ローラではなく、加熱ローラ（定着ローラ）側を中空とした構成が特許文献２に開示されている。定着装置でのローラのひずみを防止するために、特許文献３に開示のものは、中空の加熱ローラ内周と軸との間に補強ローラを設けるようにしている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−０４８９９３号公報
【特許文献２】特開平６−１７５５３１号公報
【特許文献３】特開平５−３０３３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明では、加熱ローラと中空の加圧ローラを含み構成され、低コスト、構造簡単、コンパクトで、かつ良好な定着性を確保しウォームアップ時間を短縮することのできる熱ローラ定着装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の定着装置は、加熱装置を有する定着部と、該定着部に圧接される加圧ローラとを有し、前記加圧ローラが、円筒状中空の回転ローラ体と該回転ローラ体の内周に固設された略円板状の軸受と、該軸受を軸支するローラ軸と該ローラ軸を直接または間接的に付勢する加圧手段とを含み構成されていることを特徴とする。このように、加圧ローラを回転ローラとローラ軸に分割し略円板状の軸受を介して固定した構成とする事により、熱効率が高く（ウォームアップ時間が短い）、小型の定着装置を提供することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記ローラ軸は、両端が支持フレームに固定されたことを特徴とする。請求項３記載の発明では、前記回転ローラ体とローラ軸間の前記軸受を、回転ローラ体の両端近傍に夫々配置したことを特徴とする。請求項４記載の発明では、前記回転ローラ体とローラ軸間の前記軸受を、回転ローラ体の両端近傍および中央に夫々配置したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置において、前記回転ローラ体とローラ軸間の軸受を、熱伝導率の低い材料にしたことを特徴とする。請求項６記載の発明では、請求項３〜５のいずれか１項に記載の定着装置において、前記軸受のうち回転ローラ体端部のものに、ギヤを一体に備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７記載の発明では、前記ローラ軸は、回転ローラ体より強度が高い材料を用いることを特徴とする。請求項８記載の発明では、前記加熱装置を有する定着部は、ヒータと定着ローラで構成したことを特徴とする。請求項９記載の発明では、前記加熱装置を有する定着部は、ヒータと定着ベルトで構成したことを特徴とする。また、請求項１０記載の発明の画像形成装置では、上記した定着装置のいずれかを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願請求項１の発明によれば、加圧ローラを回転ローラとローラ軸に分割した構成とする事により、熱効率が高く（ウォームアップ時間が短い）、小型の定着装置を提供することができる。
【００１５】
請求項２の発明では、ローラ軸の両側をフレームに固定することにより、部品点数を増やさずに強度の高い定着装置を提供することができる。請求項３の発明では、加圧ローラの両端に軸受を配置することにより、加圧ローラ内の熱を逃がさない定着装置を提供することができる。請求項４の発明では、軸受（コロ）を中央に配置することにより、加圧ローラ管を中央でも受ける事ができ、ローラひずみの少ない定着装置を提供することができる。
【００１６】
請求項５の発明では、軸受を伝導率の低い材料にする事により、加圧ローラの熱を逃がしにくく、熱効率のよい定着装置を提供することができる。請求項６の発明では、軸受とギヤを一体にすることにより、部品点数の増加を抑えて定着ローラと加圧ローラを両駆動でき、確実に用紙を搬送することができる定着装置を提供することができる。
【００１７】
請求項７の発明では、ローラ軸を回転ローラより強度の高い材料を用いることにより、加圧ローラの強度を上げても軸受により熱を逃がしにくい定着装置を提供することができる。請求項８の発明では、定着部をヒータと定着ローラで構成している為、低コストでコンパクトな定着装置を提供することができる。請求項９の発明では、定着部をヒータと定着ベルトで構成している為、低コストでコンパクトな定着装置を提供することができる。そして、請求項１０の画像形成装置では、上述した定着装置での効果が得られ、画像形成装置としても好適なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る像担持体の周上に２つの現像装置を配置した作像部が２つ並んだ構成をしたカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図であり、画像形成装置本体に現像装置及び像担持体ユニットを装着した状態を示している。また、図２は、本発明に係る定着装置の構成を説明する、(a)斜視図、(b)側面図、(c)中央部断面図である。図３は定着装置を加圧ローラ部で一部破断して示した斜視図である。
【００１９】
カラー画像形成装置の略中央に画像形成部1００が配置され、この画像形成部1００のすぐ下方に給紙部４００が配置されている。定着装置２００が上記画像形成装置（手段）下流（用紙の搬送経路での下流）に配置されている。画像形成部1００の上方は、排紙収納部３００が形成され、画像形成された記録紙が排紙収納される。
【００２０】
画像形成部1００では、現像剤として夫々色の異なるトナーを収容した４つの現像器１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）、これらの現像器と組み合わせて配置された像担持体ドラム１２（１２ａ、１２ｂ、１２c、１２d）がある。また中間転写ベルト１３に当接する中間転写ベルト駆動ローラ１４、中間転写ベルト従動ローラ１５と１次転写ロ−ラ１６（１６ａ、１６ｂ、１６c、１６d）の周りに掛け渡されて循環移動する中間転写ベルト１３で構成された中間転写ユニットがある。なお１７（１７ａ、１７ｂ、１７c、１７d）は感光体を露光するレーザービームである。そして、この第１の画像形成部の像担持体ドラム１２ａにレーザビーム１７ａが照射する。同様に第２の画像形成部の像担持体ドラム１２ｂにはレーザビーム１７ｂが照射する。
【００２１】
これにより、上記一様な高電位に帯電している像担持体ドラム１２ａの周面が画像データに基づき選択的に露光され、この露光により電位の減衰した低電位部と上記初期化による高電位部とからなる静電潜像が形成される。現像器１１ａは上記静電潜像の低電位部（又は高電位部）にトナーを転移させてトナー像を形成（現像）する。像担持体ドラム１２ａはトナー像を回転搬送して中間転写ベルト１３に転写する。
【００２２】
この中間転写ベルト１３上の上記トナー像が像担持体ドラム１２ｂとの当接部に来るタイミングに合わせて、上記同様に第２の画像形成部が動作して、現像器１１ｃが像担持体ドラム１２ｂ上の静電潜像をトナー像化（現像）し、像担持体ドラム１２ｂがそのトナー像を回転搬送して中間転写ベルト１３上のトナー像に重ねて転写する。
【００２３】
引き続き中間転写ベルト１３が循環移動し、上記の重ね転写されたトナー像が像担持体ドラム１２ａとの当接部に来るタイミングに合わせて、再び第１の画像形成部が動作し、今度は現像器１１ｂが像担持体ドラム１２ａ上の静電潜像をトナー像化し、像担持体ドラム１２ａがそのトナー像を回転搬送して中間転写ベルト１３上の重ね転写されているトナー像に更に重ねて転写する。
【００２４】
最後に、この中間転写ベルト１３上の上記三重に転写されたトナー像が像担持体ドラム１２ｂとの当接部に来るタイミングに合わせて、再び第２の画像形成部が動作して、現像器１１ｄが像担持体ドラム１２ｂ上の静電潜像をトナー像化し、像担持体ドラム１２ｂがそのトナー像を回転搬送して中間転写ベルト１３上の三重のトナー像に更に重ねて転写する。４色のトナー像を重ね転写された中間転写ベルト１３は循環移動を続けて上記四重のトナー像を搬送し、そのトナー像を２次転写ロ−ラ１８により用紙Ｐに転写する。また、転写後中間転写ベルト表面に残留するトナーを除去回収する中間転写クリーニング装置１９がそれぞれ配置されている。
【００２５】
給紙部４００においては、給紙トレイ４１に未使用の記録紙が収容されており、給紙コロ４２とフリクションパッド４３により１枚ずつ分離され、レジストローラ６０へと搬送される。レジストローラ６０は用紙の搬送を一時止め、中間転写ベルト１３のトナー像と用紙の先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって回転が開始するよう、制御される。
【００２６】
本発明を特徴づけている、トナー像を得た用紙Ｐ上のトナーを定着処理する定着装置２００が、上記画像形成装置（手段）下流（用紙の搬送経路での下流）に配置されている。図２および図３により定着装置について説明する。この定着装置２００は、加圧ローラ部の構成を除いて、その概略構成は先の図６に類似している。定着装置２００は、図２(a)の斜視図に示すように、主に、定着部（手段）としての定着ローラ（加熱ローラ）２２と、図示していない付勢部材により定着ローラ２２に圧接され、定着ローラ２２に駆動されて回転可能な加圧ローラ２３Ａとを主体に構成されている。加圧ローラ２３Ａ以外の部分は、図６の場合と同等構成で、例えば定着ロ−ラ２２は、円筒状の芯金外周上に設けられたゴム層の表面にテフロン（登録商標）等のコーティングを施してあり加熱装置を構成しているヒータ２１を内蔵していて、定着フレーム２４に軸支手段としての軸受２６により所定の軸芯の回りに回転自在に軸支されて駆動源により駆動ギヤ２８を介して回転駆動される。
【００２７】
本実施形態では加圧ローラ２３Ａを、中空の円筒状とし弾性体表層を有した回転ローラ体としての加圧ローラ体２３ａと、加圧ローラ体２３ａの両端部内周に固設された略円板状の軸受３２ａと、ローラ軸３１とにより構成している。この軸受３２ａは、円板状の支持円板部の周部に加圧ローラ中央側に円筒部を立設してあり有底円筒状を呈している。加圧ローラ体２３ａは、その軸方向両端部に周部側面が固定されている軸受３２ａを介してローラ軸３１の回りに回転自在に軸支されている。そしてローラ軸３１はその両端で加圧フレーム２５に固定・保持されている。
【００２８】
軸受３２ａを熱伝導率の低い材料を用いる構成にすると好ましい。このようにすることにより、加圧ローラ体２３ａの熱をローラ軸３１に逃がしにくく、熱効率が良くなり加圧ローラの温度上昇が早くなりウォームアップ時間を短縮することができ、また消費電力を下げることが出来る。
【００２９】
ローラ軸３１を加圧フレーム２５側に固定するようにした上述の構成では、ローラ軸３１を支持させることにより、フレームの強度が上がり、他の補強ステイが必要なくなる為、部品点数を減らしコストダウンすることが出来ている（図６の場合ではフレーム間に加圧ステイ３０配置していた）。
【００３０】
加圧フレーム２５は、図示しない適宜の加圧手段によって直接または間接的に定着ローラ側に付勢されていてローラ軸３１に支持された加圧ローラ体２３ａが定着ロ−ラ２２に概ね全長に亘って圧接しニップ部を形成している。なお、ローラ軸３１を加圧ローラ体２３ａより強度の高い材料を用いる構成にすると好ましい。このようにすることにより、加圧ローラ体２３ａのひずみを減らすことが出来る。
【００３１】
定着装置部は上述したように、加圧ローラ体２３ａが薄肉化されていて、この加圧ローラ体２３ａをローラ軸３１で受ける軸受３２ａを図４の様に加圧ローラ体２３ａの両端に配置する構成にしている。このような構成を採用することにより、加圧ロ−ラ２３Ａの熱容量が小さくでき、加圧ローラ体２３ａ内の熱を逃がしにくくなり、熱効率が良くなって加圧ローラの温度上昇が早くなりウォームアップ時間を短縮することができ、また消費電力を下げることが出来る。また、加圧ローラが大径化されていることによりニップ幅が増えて定着性を向上することが出来る。
【００３２】
以上説明した定着装置２００で、定着ロ−ラ２２と加圧ロ−ラ２３Ａとのニップ部に未定着トナー像を担持する転写紙を通紙してトナー像を転写紙面に融着して定着する。定着装置２００を通過した用紙は排紙ローラ４４により排紙収納トレイ部４５に排紙収納され、画像形成装置の一連の処理が終了する。
【００３３】
［第２実施形態］
第２の実施形態を図４に斜視図で示す。この実施形態の定着装置２００における加圧ローラ２３Ｂでは、加圧ローラ体２３ａの中央部にも軸受３２ｂを配置する構成にしている。このような構成にすることにより、加圧ローラ体２３ａのひずみを減らすことが出来る。軸受３２ｂは、軸受３２ａと類似の構成で、円板状の支持円板部の周部に加圧ローラ両端方向夫々に向けて短い円筒部を立設してあり、いわば中央部に円板を有した円筒形状を呈している。
【００３４】
［第３実施形態］
図５に第３の実施形態を上面から見た図で示す。この実施形態における加圧ローラ２３Ｃでは図５に示すように、軸受の片方をギヤを備えた軸受３２ｃを用いて構成してある。他方の軸受は前述した軸受３２ａである。この構成にすることにより、定着ローラ２２と加圧ローラ体２３ａ両方に駆動を伝えることが出来る為、より安定した用紙搬送を実現することが出来る。無論、更に中央に前述した軸受３２ｃを設けるようにしても良い。
【００３５】
ところで、以上説明した各実施形態では、定着部をヒータ２１と定着ローラ２２で構成した例を説明している。この形態の定着部構成では、低コストでコンパクトな定着装置にすることが出来る。しかし、本発明が適用される定着部構成はこれに限らず、異なる形態の定着部、例えば定着部をヒータ等の加熱手段と定着ベルトとで構成した定着装置でも、本発明を適用することができ、既に説明した如き加圧ローラを組み合わせることで、低コストでコンパクトな定着装置にすることが出来る。定着ベルトを含み構成された定着装置は、各種知られているのでここでは具体的な説明は省略する。
【００３６】
本発明の画像形成装置は、上述した定着装置のいずれかを備えて構成されるものである。このような画像形成装置は、組み込まれた定着装置において、既述したような効果が得られるから、ひいては画像形成装置総体としても低コスト化、コンパクト化が図れ、かつ定着性確保しウォームアップ時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態である画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の定着装置の実施形態の概略構成を示す図で、(ａ)は斜視図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は中央部断面図である
【図３】図２の定着装置の概略構成を示す一部破断斜視図である。
【図４】本発明他の実施形態の定着装置の構成を示す一部破断斜視図である。
【図５】更に他の実施の形態の定着装置の構成を示す上面から見た図である。
【図６】従来の定着装置の概略構成を示す図で、(ａ)は斜視図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は中央部断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００…画像形成部
２００…定着装置
３００…排紙収納部
４００…給紙部
１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）…現像器
１２（１２ａ、１２ｂ、１２c、１２d）…像担持体ドラム
１３…中間転写ベルト
１４…中間転写ベルト駆動ローラ
１５…中間転写ベルト従動ローラ
１６（１６ａ、１６ｂ、１６c、１６d）…１次転写ローラ
１７（１７ａ、１７ｂ、１７c、１７d）…レーザービーム
１８…２次転写ローラ
１９…中間転写クリーニング装置
２１…ヒータ
２２…定着ローラ
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ…加圧ローラ
２３ａ…加圧ローラ体
２４…定着フレーム
２５…加圧フレーム
２６（、２７）…軸受
２８…駆動歯車
２９…定着ステイ
３１…ローラ軸
３２ａ…（ローラ体端部）軸受
３２ｂ…（ローラ体中央部）軸受
３２ｃ…軸受（ギヤ付き）
４１…給紙トレイ
４２…給紙コロ
４３…フリクションパッド
４４…排紙ローラ
４５…排紙収納トレイ部
６０…レジストローラ
【図１】
2007140320.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007140320.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007140320.tif 000007
【図６】
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