(57)【要約】【課題】定着器の加熱ローラの端部に熱が過剰に蓄積されることを抑制する。【解決手段】本発明の定着器は、画像を該記録材に定着させる回転体３０を有する定着装置であって、熱源を内蔵する回転体３０と、回転体の端部５０で該回転体３０を回転可能に支持する回転体支持部材５２とを有し、回転体支持部材５２が、回転体３０の端部５０から熱を吸収するように構成されている。【選択図】図３
2007178722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を記録材に定着させる回転体を有する定着装置であって、
熱源を内蔵する回転体と、
回転体の端部で該回転体を回転可能に支持する回転体支持部材とを有し、
回転体支持部材が、回転体の端部から熱を吸収するように構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
回転体支持部材が、回転体の端部と当接する支持面を有す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】
回転体の温度を測定する温度測定手段と、
温度測定手段の測定結果に基づいて回転体を移動させて該回転体の端部と回転体支持部材の支持面との接触面積の大きさまたは接触圧の少なくとも一方を変更することにより、回転体支持部材が回転体から吸収する熱量を調節する吸熱量調節手段を有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】
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
請求項１〜３のいずれか一に記載の定着装置と、
定着装置に画像を担持する記録材を搬送する記録材搬送手段を有す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、画像を記録材に定着させる定着装置、および定着装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、記録材（以下、「記録シート」と称する。）に形成された現像画像（トナー画像）は、定着装置によって記録材に定着される。定着装置は、対向し合う２つのローラによってトナー画像が形成された記録シートを挟持しつつ少なくとも一方のローラが回転することにより、記録シートを搬送しつつ圧力によってトナー画像を該記録シートに定着させる。また、ローラはヒータなどの熱源を内蔵しており、熱源の熱によりトナー画像を加熱して記録シートに定着させる。熱源を内蔵するローラ（以下、「加熱ローラ」と称する。）の端部は、高い耐熱性を有するベアリングなどの支持部材によって回転可能に支持されている。高い耐熱性を備える支持部材を有する定着装置として、例えば特許文献１に記載のものがある。
【特許文献１】特開平７−２３９６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、熱源から発生した熱は加熱ローラの端部に過剰に蓄積される傾向がある。特に、高い耐熱性を有する支持部材によって支持されている場合、加熱ローラの端部に熱が過剰に蓄積する。また、記録シートの搬送方向に直交する方向（加熱ローラの軸方向）の長さが小さい複数の記録シートに対して定着処理が実行され続けると、加熱ローラの端部に記録シートが当接しないために該端部の熱が奪われず、それにより加熱ローラの端部に多くの熱が蓄積されることがある。加熱ローラの端部に熱が過剰に蓄積されると、加熱ローラの端部に対応する画像部分の画質に影響を与えることがあった。また、記録シートがカールすることがあった。
【０００４】
そこで、本発明は、加熱ローラの端部における過剰な熱の蓄積を抑制することができる定着装置、および定着装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の定着装置は、
画像を記録材に定着させる回転体を有する定着装置であって、
熱源を内蔵する回転体と、
回転体の端部で該回転体を回転可能に支持する回転体支持部材とを有し、
回転体支持部材が、回転体の端部から熱を吸収するように構成されていることを特徴とする。
【０００６】
また、上記目的を達成する画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
上記の定着装置と、
定着装置に画像を担持する記録材を搬送する記録材搬送手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、熱源から発生した熱は、回転体の端部を支持する回転体支持部材に吸収される。その結果、回転体の端部に熱が過剰に蓄積されることが抑制され、良好な画質の画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示している。図に符号１０で示す画像形成装置は、モノクロ画像をシート状の記録材（以下、「記録シート」と称する。）Ｓに形成する画像形成装置である。
【０００９】
画像形成装置１０は、像担持体である感光体１２と、感光体１２の外周面を帯電する帯電装置１４と、感光体１２の外周面に静電潜像を形成する露光装置１６と、感光体１２の外周面上の静電潜像を現像する現像装置１８と、現像画像を記録シートＳに転写する転写ローラ２０と、現像画像を記録シートＳに定着させる定着器２２を有する。
【００１０】
感光体１２は、円筒状であって、その外周面に静電潜像が形成されるように構成されている。また、感光体１２は、モータなどの回転駆動手段（図示せず）によって一定の回転速度で回転されている。なお、感光体は、円筒状でなくてもよく、例えばベルト形状などでもよい。
【００１１】
帯電装置１４は、コロナ放電方式の帯電チャージャであって、感光体１２の外周面と対向して配置され、その対向領域を通過する感光体１２の外周面を一様に帯電するように構成されている。なお、帯電装置は、帯電チャージャでなくてもよく、例えば帯電ブレードや帯電ブラシなどであってもよい。
【００１２】
露光装置１６は、感光体１２の回転方向に関して帯電装置１４の下流側の感光体１２の外周面と対向する位置に配置され、感光体１２との間に露光領域を形成し、感光体１２の回転により露光領域に搬送されてくる帯電された外周面を露光して静電潜像を形成するように構成されている。
【００１３】
現像装置１８は、感光体１２の回転方向に関して露光領域の下流側の感光体１２の外周面と対向する位置に配置され、感光体１２との間に現像領域を形成し、感光体１８の回転により現像領域に搬送される静電潜像をトナーで現像するように構成されている。
【００１４】
転写ローラ２０は、感光体１２の回転方向に関して現像領域の下流側の感光体１２の外周面と対向する位置に配置され、感光体１２との間に転写領域を形成し、シート搬送手段（図示せず）によって転写領域に搬送される記録シートＳに感光体１２の外周面上の現像画像を接触圧や熱によって転写するように構成されている。なお、転写ローラの代わりとして、転写チャージャや転写ベルトを転写手段として使用してもよい。
【００１５】
定着器２２は、対向し合う１対の定着ローラを有し、その対向領域にシート搬送手段（図示せず）によって搬送されてくる現像画像が転写された記録シートＳに該現像画像を接触圧や熱によって定着させるように構成されている。
【００１６】
さらに、詳しく定着器２２について説明する。
【００１７】
定着器２２の構成を図２に示す。定着器２２は、外周面同士が当接し合う２つのローラ３０、３２を有する。ローラ３０は、現像画像を記録シートＳに熱によって定着させるための加熱ローラである。一方、ローラ３２は、記録シートＳを所定の圧力で加熱ローラ３０に押し当てるための加圧ローラである。
【００１８】
加熱ローラ３０は、シート搬送手段（図示せず）によって搬送されてくる記録シートＳと平行であって該記録シートＳの搬送方向と直交する方向に伸びる回転中心線を有する。また、加熱ローラ３０は、熱伝導性に優れた材料、例えば金属などで作製された円筒形状であって、内部にヒートランプなどの熱源３４を有する。熱源３４からの熱は加熱ローラ３０に伝わり、加熱ローラ３０の外周面に当接する記録シートＳに供給される。
【００１９】
記録シートＳと当接する加熱ローラ３０の外周面の表面温度を所定の温度（良好に現像画像を記録シートＳに定着させる温度）に維持するために、加熱ローラの外周面の表面温度を測定する、例えばサーミスタなどの温度センサ３６が加熱ローラの外周面と対向する位置に設けられている。加熱ローラ３０の外周面の表面温度は、熱源３４の出力に対応しており、熱源の出力を調節することで所定の温度に維持される。
【００２０】
具体的には、熱源３４は熱源制御部（図示せず）によってその出力を調節され、熱源制御部は温度センサ３６の測定結果に基づいて熱源を制御する。例えば、熱源３４は、温度センサ３６が所定の温度より高い温度を測定すると、出力が小さくされるまたは出力が停止される。一方、温度センサ３６が所定の温度より低い温度を測定すると、熱源３４の出力が大きくされるまたは停止状態から出力状態にされる。
【００２１】
加圧ローラ３２は、加熱ローラ３０の回転中心線と平行な回転中心線を有し、芯金３８の外周面にゴムなどの弾性層４０を形成した構造である。加圧ローラ３２は、その外周面で加熱ローラ３０の外周面と当接し、その当接領域で記録シートＳを加熱ローラ３０に所定の圧力で押し当てる。
【００２２】
加熱ローラ３０と加圧ローラ３２の少なくとも一方は、モータなどの回転駆動源（図示せず）によって回転駆動される（一方が回転駆動される場合、他方は自由回転可能に構成される。）。
【００２３】
以上の構成により、現像画像を担持する記録シートＳは、加熱ローラ３０と加圧ローラ３２に挟持されつつ少なくとも一方のローラが回転することにより搬送され、その搬送途中に加熱ローラ３０によって加熱されるとともに２つのローラから圧力を受ける。その結果、現像画像が記録シートＳに定着される。
【００２４】
次に、本発明の特徴である加熱ローラ３０の支持部材について説明する。
【００２５】
加熱ローラ３０の一端を図３に示すとともにその断面図を図４に示す。
【００２６】
図３に示すように、加熱ローラ３０は、軸部５０を両端に有し、その軸部で支持部材５２によって回転可能に支持されている。厳密には、加熱ローラ３０は、支持部材５２によって所定の位置（搬送されてくる記録シートＳと加熱ローラの外周面が当接する位置）で維持されつつ、図２に示すように加熱ローラの下方に配置された加圧ローラ３２によって支持されている。また、加熱ローラ３０の軸部５２の端部には、止め輪５４が係合されている。
【００２７】
支持部材５２を図５に示す。支持部材５２は、加熱ローラ３０の軸部５０を回転可能に支持するために、軸部の外周面と当接する支持面５６を有する。支持面５６は、逆Ｕ字形状の断面（加熱ローラ３０の軸方向に対して直交する断面）を備える。また、支持部材５２は、定着装置２２のハウジングの一部分５８に支持されている。
【００２８】
支持部材５２は、加熱ローラ３０の軸部５０から熱を吸収するために、熱を吸収するように構成されている。例えば、支持部材５２は金属シートをプレス成型することにより作成される。例えば、プレス成型のしやすさから、０．２〜１．６ｍｍの厚さの金属シートが使用される。支持部材５２は、広義には、加熱ローラ３０の軸部５０から熱を奪うものであればよい。
【００２９】
また、支持部材５２は、加熱ローラ３０のスムーズな回転を維持するために、耐摩耗性に優れた樹脂でコーティングされていてもよい。例えば、コーティングに使用する耐摩耗性を有する樹脂として、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）や四フッ化エチレン−パーフルオロビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素系樹脂に銅粉やグラファイト粉末、または二硫化モリブデンやチタン酸カリウムなどを含有した樹脂などが挙げられる。しかしながら、コーティングされる樹脂の厚さは、加熱ローラ３０からの熱の吸収を妨げない厚さ、例えば０．０２〜１ｍｍにするのが好ましい。
【００３０】
本実施形態によれば、加熱ローラ３０の熱は、軸部５０と当接する支持部材５２に吸収され、ハウジング５８に伝達される。それにより、加熱ローラ３０の端部（軸部）に熱が過剰に蓄積されることが抑制される。
【００３１】
（第２の実施形態）
上述の実施形態において、加熱ローラの熱は常に支持部材に吸収されている。したがって、加熱ローラの外周面の表面温度が所定の温度に達するまでの時間、いわゆるウォームアップ時間が大きくなる。本実施形態はこれに対処したものである。
【００３２】
定着器以外の画像形成装置の構成要素は、第１の実施形態の構成要素と同一であるため、説明を省略する。
【００３３】
図６に本実施形態の定着器の構成を概略的に示す。図において符号１２２で示される定着器は、第１の実施形態の加熱ローラ３０、加圧ローラ３２、温度センサ３６と同一の加熱ローラ１３０、加圧ローラ１３２、温度センサ１３６を有する。また、図示されていないが、加熱ローラ１３０は、第１の実施形態の熱源３４と同一の熱源（図示せず）を有する。
【００３４】
また、定着器１２２は、加圧ローラ１３２を回転可能に支持する支持部材１６０と、支持部材１６０を昇降させるアクチュエータ１６２と、アクチュエータ１６２を制御するアクチュエータ制御部１６４を有する。なお、支持部材１６０、アクチュエータ１６２、アクチュエータ制御部１６４は、請求の範囲に記載の吸熱量調節手段に該当する。
【００３５】
加熱ローラ１３０は、軸部１５０を介して支持部材１５２（第１の実施形態の支持部材５２と同一）によって所定の位置で維持されつつ、加熱ローラの下方に配置された加圧ローラ１３２によって支持されている。
【００３６】
加圧ローラ１３２は、端部に軸部１６６を有し、その軸部で支持部材１６０に回転可能に支持されている。
【００３７】
支持部材１６０は、加熱ローラ１３０と加圧ローラ１３２の並列方向に伸縮するアクチュエータ１６２によって支持されている。
【００３８】
アクチュエータ１６２は、アクチュエータ制御部１６４に制御されて伸縮し、支持部材１６０を介して加圧ローラ１３２を加熱ローラ１３０に向かって移動させる、または逆方向に移動させる。アクチュエータ１６２が伸縮することによって加圧ローラ１３２が昇降されると、加熱ローラ１３０は加熱ローラとの当接を維持した状態で上下動する。加熱ローラ１３０は、軸部１５０が支持部材１５２の支持面１５６に従って上下動する。
【００３９】
アクチュエータ制御部１６４は、温度センサ１３６が測定した加熱ローラ１３０の外周面の表面温度に基づいて、アクチュエータ１６２の伸縮を制御することにより、支持部材１５２が軸部１５０から吸収する熱量を調節するように構成されている。
【００４０】
具体的に言うと、アクチュエータ制御部１６４は、アクチュエータ１６２の伸縮を制御することによって加圧ローラ１３２を介して加熱ローラ１３０を上下動させ、加熱ローラの軸部１５０と支持部材１５２の支持面１５６の接触面積の大きさを変更することにより、支持部材１５２が吸収する熱量を調節している。
【００４１】
加熱ローラ１３０を支持する支持部材１５２の支持面１５６が逆Ｕ字形状の断面を備えるため、軸部１５０の位置によって該軸部と支持面の接触面積の大きさは異なる。図において実線で示すように軸部１５０が最上の位置に配置される場合（軸部が支持部材１５２の最奥で支持される場合）と、点線に示すように軸部１５０が最上の位置の下に位置する場合とで、軸部と支持部材１５２の支持面１５６の接触面積の大きさが異なる。前者の方が、後者に比べて軸部と支持部材１５２の支持面１５６の接触面積が大きくなる。
【００４２】
アクチュエータ制御部１６４は、加熱ローラ１３０の外周面の温度が所定の温度以下である場合（温度センサ１３６が所定の温度以下の温度を測定している場合）、加熱ローラの軸部１５０と支持部材１５２の支持面１５６の接触面積が小さくなる位置（例えば、図において点線で示す位置）に加熱ローラを維持するようにしてある。
【００４３】
一方、アクチュエータ制御部１６４は、加熱ローラ１３０の外周面の温度が略所定の温度である場合、加熱ローラの軸部１５０と支持部材１５２の支持面１５６の接触面積が大きくなる位置（図において実線で示す位置）に加熱ローラを維持するようにしてある。
【００４４】
したがって、アクチュエータ制御部１６４は、加熱ローラ１３０の外周面の表面温度が所定の温度に達するまでの間、いわゆるウェームアップの間、加熱ローラから支持部材１５２に吸収される熱量を最小にするために機能するとともに、加熱ローラ１３０の外周面の表面温度が所定の温度に達してからは加熱ローラから支持部材に吸収される熱量を最大にするために機能する。
【００４５】
本実施形態によれば、加熱ローラの端部に熱が過剰に蓄積されることが抑制されるとともに、加熱ローラの外周面の表面温度が所定の温度に達するまでのウォームアップ時間が、第１の実施形態に比べて短縮される。
【００４６】
以上、２つの実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されない。
【００４７】
例えば、上述の実施形態の場合、加熱ローラの軸部を支持する支持部材は逆Ｕ字形状の断面を備える支持面を有するものであったが、これに限定されない。例えば、支持部材による加熱ローラの軸部の支持は、例えば軸部が挿通されて該軸部の外周面と当接する内周面を有する長穴で行ってもよい。
【００４８】
また、上述の実施形態の場合、加熱ローラは加圧ローラに下方から支持されていたが、これに限定されない。加熱ローラは、例えば加熱ローラの軸部が挿通される支持穴を有する支持部材によって所定の位置で維持されるように支持されていてもよい。この場合、加熱ローラと加圧ローラの当接を維持するために、加圧ローラがばねなどで加熱ローラに向かって付勢される。
【００４９】
さらに、上述の実施形態の場合、加熱ローラの軸部と支持部材の支持面の接触面の周方向長さは軸部の外周長さの半分であるが、これに限定されない。加熱ローラの軸部と支持部材の支持面の接触面の周方向長さや軸方向長さは、例えば熱源の出力や加熱ローラの伝熱特性を考慮して設定可能である。しかしながら、組み立て性や摩擦を考慮すると、上述の実施形態のように、加熱ローラの軸部と支持部材の支持面の接触面の周方向長さは軸部の外周長さの半分であるのが好ましい。
【００５０】
さらにまた、上述の実施形態の場合、支持部材は定着器のハウジングの一部分によって支持されることにより吸収した熱をハウジングに伝達する構成であるがこれに限定されない。例えば、支持部材は、金属製のヒートシンクに熱的に接続されてもよい。
【００５１】
加えて、支持部材を定着器のハウジングの一部で形成することも可能である。
【００５２】
加えてまた、第２の実施形態の場合、加熱ローラの軸部と支持部材の支持面の接触面積の大きさを変更することにより、支持部材が加熱ローラから吸収する熱量を調節しているがこれに限定されない。加熱ローラの軸部と支持部材の支持面との接触圧を変更することにより、支持部材が加熱ローラから吸収する熱量を調節することも可能である。この場合加圧ローラを加熱ローラに向かって、またはその逆方向に移動させるアクチュエータは、伸縮量が小さい圧電アクチュエータが好ましい。圧電アクチュエータにより、加熱ローラの軸部と支持部材の支持面との接触を維持した状態でその接触圧を調節することが可能になる。
【００５３】
最後に、当然ながら、加熱ローラがベアリングなどの支持部材（本発明に係る支持部材とは異なる支持部材）に支持される場合であっても、加熱ローラの熱はベアリングに吸収される。しかしながら、ベアリングなどの支持部材は加熱ローラのスムーズな回転を確保しつつ維持することを主目的として使用されるのであって、本発明に係る支持部材のように加熱ローラの熱を積極的に吸収する目的のために使用されているわけでない。したがって、本発明に係る支持部材とベアリングなどの支持部材は、加熱ローラを回転可能に支持することは同じであるけれども、異なることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る定着器の構成を概略的に示す図である。
【図３】加熱ローラの端部と支持部材とを示す図である。
【図４】加熱ローラの端部と支持部材の断面を示す図である。
【図５】支持部材を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る定着器の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
３０：回転体（加熱ローラ）
５０：端部（軸部）
５２：回転体支持部材（支持部材）
【図１】
2007178722.tif 000003
【図２】
2007178722.tif 000004
【図３】
2007178722.tif 000005
【図４】
2007178722.tif 000006
【図５】
2007178722.tif 000007
【図６】
2007178722.tif 000008