(57)【要約】【課題】立ち上げ時間のさらなる短縮化、良好な定着性、高寿命化を簡易な構成で達成する定着装置を提供する。【解決手段】剛性の高い加圧ローラ３１の接触幅Ｌ１、定着ローラ２１の全幅Ｌ２、定着ローラ２１両端を支持する支持部材４１、４１の支持部位の外側の間隔Ｌ３が、Ｌ２≦Ｌ１、Ｌ２≦Ｌ３の関係が同時に成立する構成とし、加圧ローラ３１より、変形し得る定着ローラ２１の全幅を狭くし、定着ローラ２１を両端で支持する支持部材４１と加圧ローラ３１とが機械的に干渉しないように設置し、定着ローラ２１を複数点で接触する複数の支持部材４１、４２を定着ローラ２１の周りに放射線状に配置する。支持部材４１、４２は外周面が定着ローラ２１の外周面に当接させ得るものとする。【選択図】図３
2012083692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、
弾性変形可能である円筒状のローラの軸方向全域において、該円筒状のローラと該円筒状のローラよりも剛性の高いローラとが当接してニップ部を形成することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記剛性の高いローラが前記円筒状ローラとの間で接触可能な領域の幅をＬ１とし、
前記円筒状ローラが前記剛性の高いローラと間で接触する幅をＬ２とし、
前記円筒状ローラを両端で保持する支持体の間隔をＬ３とし、
前記円筒状ローラ、前記剛性の高いローラ、前記支持体の間隔とが、
Ｌ２≦Ｌ３
Ｌ２≦Ｌ１
を同時に満たすことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記円筒状ローラをその両端で支持する複数の前記支持体を、それぞれ前記円筒状ローラの外周に放射線状の位置に配置し、これら支持体の外周と前記円筒状ローラの外周とを接触させることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記支持体が回転体であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記剛性の高いローラを駆動源として前記円筒状ローラを該剛性の高いローラに対して従動回転させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記円筒状のローラ及び前記剛性の高いローラのいずれでも記録媒体へのトナーの定着を行える構成としたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
回転体である前記支持体において、前記円筒状ローラの筒状部分と接触していない部分の径を、接触している部分の径よりも大きくしたことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記支持体が径を異ならせて形成した段差を有し、
前記円筒状ローラの全幅と両端の前記支持体の段差のすき間は、該すき間の方が長い、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記支持体の一方の軸方向での位置を固定し、
前記支持体の他方は、前記位置が固定された支持体側に向かって移動するように付勢した、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記支持体のうちの少なくとも一つは、一方の端部から他方の端部まで連続しており、前記円筒状ローラの通紙領域内においても該円筒状ローラと接触していることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１１】
トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、
弾性変形が可能である芯金を持った定着ローラであって、
芯金の外郭に弾性層とさらにその外側の最外殻に離型層を持ち、
加圧ローラ部との間に荷重を印加し、定着ニップを形成し、転写媒体を定着させる定着装置において、
前記定着ローラの前記弾性層の厚みをｔ、荷重印加時の前記定着ローラの前記芯金のたわみ量をＴとした時
０．１＜ｔ≦１．４−０．１ｘＴ
を満たすことを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
前記定着ローラの前記芯金の厚みが１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１１に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記定着ローラの前記芯金がＳＵＳ材からなることを特徴とする請求項１１または１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記定着ローラの前記芯金が１ｍｍ以上たわみ得るものであることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１５】
前記定着ローラの直径が４０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１６】
前記定着ローラの前記弾性層が耐熱性のシリコーンゴムからなることを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１７】
前記最外殻の離型層がＰＦＡチューブまたはＰＦＡコーティング層からなることを特徴とする請求項１１から１６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１８】
前記定着ローラが加圧ローラ、両端部保持材、及び保持材と接触していることを特徴とする請求項１１から１７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１９】
前記加圧ローラが弾性変形可能な円筒状のローラであることを特徴とする請求項１８に記載の定着装置。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそれに設置される定着装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の上述のような画像形成装置では、定着ローラと加圧ローラとを圧接させてニップ部を形成し、そのニップ部にトナー像を担持した記録媒体を搬送して通し、記録媒体上へトナー像を定着させる定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような定着装置では、熱容量を小さくして装置の立ち上げ時間（ウォームアップタイム）を短縮化するために、定着ローラや加圧ローラとして、芯金上に薄肉の弾性層が形成された中空構造のローラ部材が多く用いられている。なお、定着ローラは、芯金（芯金層）、弾性層の他に、表層として離型層が形成されているのが一般的である。一方、特許文献１等には、薄肉中空構造の弾性可能な定着ローラを用いた定着器構成に関する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の定着装置は、立ち上げ時間の短縮化、良好な定着性、高寿命化のすべてを簡易な構成で満足するのが難しかった。なおここで、立ち上げ時間とは、定着ローラの表面温度が定着工程に必要な温度に達するまでの時間である。また、良好な定着性は、ニップ部における搬送方向のニップ幅（ニップ量）と、回転軸方向（搬送方向に直交する方向である。）のニップ幅の均一性とが充分に確保されたときに達成されるものである。また、高寿命化は、芯金と弾性層との接着剥がれや、芯金や弾性層の大きな変形がないときに達成されるものである。
【０００５】
特許文献１に開示されている発明では、比較的薄肉の定着ローラを用いているが、定着ローラに荷重を印加させた状態においても定着ローラの軸方向における撓みや変形がほとんどなく、そのままの状態で定着動作を行うことが可能であるが、さらに薄肉のローラを弾性内で撓ませた場合、ローラ部材が軸方向で必要以上に撓みや変形が生じるという課題がある。
【０００６】
また特許文献１の技術は、比較的薄肉の定着ローラを用いているが、弾性変形させてニップ幅を確保するのに荷重を大きくする必要があり、また撓ませすぎると画像ノイズを発生させるために定着器として構成することが難しかった。
【０００７】
そこで本発明は、薄肉のローラを弾性内で撓ませた場合において、画像ノイズも発生させることもなく、簡易な構成で、立ち上げ時間のさらなる短縮化を図れ、良好な定着性を備え、高寿命化を達成可能な定着装置、及びこれを備えた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】
【０００８】
本願発明者は、前記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。すなわち、弾性変形するローラを用いて、ローラ対を作る場合、弾性変形するローラは、弾性変形量と表層を含む弾性層の厚みを適正化させることで、画像ノイズを発生させることなく、立ち上げ時間の短縮化、良好な定着性、高寿命化のすべてを満足することができる。なお、本願において、「ローラ部材」とは、両端が回転自在に支持されて両端に荷重が加えられるものであって、軸方向（幅方向）にわたって等分布荷重が加えられるベルト、スリーブ等とは区別されるものとする。
【０００９】
本発明の定着装置のうち請求項１に係るものは、トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、弾性変形可能である円筒状のローラの軸方向全域において、該円筒状のローラと該円筒状のローラよりも剛性の高いローラとが当接してニップ部を形成することを特徴とする。
【００１０】
同請求項２に係るものは、請求項１に記載の定着装置において、前記剛性の高いローラが前記円筒状ローラとの間で接触可能な領域の幅をＬ１とし、前記円筒状ローラが前記剛性の高いローラと間で接触する幅をＬ２とし、前記円筒状ローラを両端で保持する支持体の間隔をＬ３とし、前記円筒状ローラ、前記剛性の高いローラ、前記支持体の間隔とが、Ｌ２≦Ｌ３、Ｌ２≦Ｌ１、を同時に満たすことを特徴とする。
【００１１】
同請求項３に係るものは、請求項１または２に記載の定着装置において、前記円筒状ローラをその両端で支持する複数の前記支持体を、それぞれ前記円筒状ローラの外周に放射線状の位置に配置し、これら支持体の外周と前記円筒状ローラの外周とを接触させることを特徴とする。
【００１２】
同請求項４に係るものは、請求項１から３のいずれかに記載の定着装置において、前記支持体が回転体であることを特徴とする。
【００１３】
同請求項５に係るものは、請求項１から４のいずれかに記載の定着装置において、前記剛性の高いローラを駆動源として前記円筒状ローラを該剛性の高いローラに対して従動回転させることを特徴とする。
【００１４】
同請求項６に係るものは、請求項１から５のいずれかに記載の定着装置において、前記円筒状のローラ及び前記剛性の高いローラのいずれでも記録媒体へのトナーの定着を行える構成としたことを特徴とする。
【００１５】
同請求項７に係るものは、請求項４から６のいずれかに記載の定着装置において、回転体である前記支持体において、前記円筒状ローラの筒状部分と接触していない部分の径を、接触している部分の径よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１６】
同請求項８に係るものは、請求項１から７のいずれかに記載の定着装置において、前記支持体が径を異ならせて形成した段差を有し、前記円筒状ローラの全幅と両端の前記支持体の段差のすき間は、該すき間の方が長いことを特徴とする。
【００１７】
同請求項９に係るものは、請求項１から８のいずれかに記載の定着装置において、前記支持体の一方の軸方向での位置を固定し、前記支持体の他方は、前記位置が固定された支持体側に向かって移動するように付勢したことを特徴とする。
【００１８】
同請求項１０に係るものは、請求項１から９のいずれかに記載の定着装置において、
前記支持体のうちの少なくとも一つは、一方の端部から他方の端部まで連続しており、前記円筒状ローラの通紙領域内においても該円筒状ローラと接触していることを特徴とする。
【００１９】
同請求項１１に係るものは、トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、弾性変形が可能である芯金を持った定着ローラであって、芯金の外郭に弾性層とさらにその外側の最外殻に離型層を持ち、加圧ローラ部との間に荷重を印加し、定着ニップを形成し、転写媒体を定着させる定着装置において、前記定着ローラの前記弾性層の厚みをｔ、荷重印加時の前記定着ローラの前記芯金のたわみ量をＴとした時、０．１＜ｔ≦１．４−０．１ｘＴ、を満たすことを特徴とする。
【００２０】
同請求項１２に係るものは、請求項１１に記載の定着装置において、前記定着ローラの前記芯金の厚みが１５０μｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
同請求項１３に係るものは、請求項１１または１２に記載の定着装置において、前記定着ローラの前記芯金がＳＵＳ材からなることを特徴とする。
【００２２】
同請求項１４に係るものは、請求項１１から１３のいずれかに記載の定着装置において、前記定着ローラの前記芯金が１ｍｍ以上たわみ得るものであることを特徴とする。
【００２３】
同請求項１５に係るものは、請求項１１から１４のいずれかに記載の定着装置において、前記定着ローラの直径が４０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２４】
同請求項１６に係るものは、請求項１１から１５のいずれかに記載の定着装置において、前記定着ローラの前記弾性層が耐熱性のシリコーンゴムからなることを特徴とする。
【００２５】
同請求項１７に係るものは、請求項１１から１６のいずれかに記載の定着装置において、前記最外殻の離型層がＰＦＡチューブまたはＰＦＡコーティング層からなることを特徴とする。
【００２６】
同請求項１８に係るものは、請求項１１から１７のいずれかに記載の定着装置において、前記定着ローラが加圧ローラ、両端部保持材、及び保持材と接触していることを特徴とする。
【００２７】
同請求項１９に係るものは、請求項１８に記載の定着装置において、前記加圧ローラが弾性変形可能な円筒状のローラであることを特徴とする。
【００２８】
本発明の請求項２０に係る画像形成装置は、請求項１から１９のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、立ち上げ時間のさらなる短縮化、良好な定着性、高寿命化を簡易な構成で満足させた、定着装置及び画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施対象となる画像形成装置の一例の全体の構成を示す概念図
【図２】図１に示す画像形成装置に用いる定着装置の構成を示す概念的側面断面図（Ａ）と部分正面図（Ｂ）
【図３】定着ローラの加圧ローラとの接触端部の外側の部位が変形する状態を一部破断して示す正面図
【図４】本発明の実施例１における剛性の高い加圧ローラの接触幅、定着ローラの全幅、定着ローラの支持部材の支持部位の外側の間隔の関係を一部破断して示す正面図
【図５】本発明の実施例２の要部を示す正面図
【図６】本発明の実施例３を一部破断して示す正面図
【図７】本発明の実施例４を一部破断して示す正面図
【図８】本発明の実施例５の断面図
【図９】画像ノイズが発生する際の定着ローラのニップ部を拡大して示す断面図
【図１０】画像ノイズの発生の有無を示すグラフ図
【図１１】定着ローラのたわみ量の内容を示す拡大断面図
【図１２】実施例５におけるＰＦＡチューブ、コート層とゴム厚みとの組み合わせを示すグラフ図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本願発明者は、上述した課題を解決するために研究を重ねた結果、弾性変形するローラを用いて、ローラ対を作る場合、弾性変形するローラが他方のローラと接触する長さ、弾性変形するローラ自体の長さとローラを両端で支持する部材との接触位置の関係を適正化させることで、立ち上げ時間の短縮化、良好な定着性、高寿命化のすべてを満足することができることを知るに至った。
【００３２】
なお、本願において、「ローラ部材」とは、両端が回転自在に支持されて両端に荷重が加えられるものであって、軸方向（幅方向）にわたって等分布荷重が加えられるベルト、スリーブ等とは区別されるものである。
【００３３】
本発明の実施形態としては、トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、弾性変形可能である円筒状のローラの軸方向全域において、円筒状のローラよりも剛性の高いローラと当接してニップ部を形成する構成とし、弾性可能な円筒ローラの軸方向にわたるすべての箇所において弾性変形のみを起こし、安定した回転を可能とする。
【００３４】
本発明の他の実施形態としては、前記円筒状ローラが前記剛性の高いローラと間で接触する幅をＬ２とし、円筒状ローラを両端で保持する支持材の間隔をＬ３とし、剛性の高いローラにおいて前記￥途上ローラとの間で接触可能な領域をＬ１とした場合、Ｌ２≦Ｌ３、Ｌ２≦Ｌ１という条件を同時に満たすものとする。
【００３５】
本発明の他の実施形態としては、円筒状ローラを両端で支持する部材を、それぞれ前記円筒状ローラの放射線状の位置に複数配置させ、支持材の外殻部分と前記円筒状ローラの外径が接触するものとする。また、円筒ローラを両端で支持する部材を回転体とすること、剛性の高いローラを駆動源として前記円筒状ローラを剛性の高いローラに対して従動回転させること、前記円筒状のローラおよび前記剛性の高いローラのいずれでもトナーを定着させることができるようにすること、前記回転体の支持部材において、筒と接触していない部分は接触している部分よりも径が大きい構成とすること、さらには、前記円筒状ローラの全幅と両端の支持材段差のすき間はすき間の方が長い構成とすること、前記片端の支持材を軸方向においてすべて固定し、他方の支持材は固定された支持材側に向かって付勢すること、少なくとも一つの支持部材はその端部から他方の端部まで連続しており、通紙領域内においても前記円筒状ローラと接触することとし、いずれも弾性可能な円筒ローラの軸方向の撓みを抑えながら軸方向にわたるすべての箇所において弾性変形のみを起こし、安定した回転を行うようにすることができる。
【００３６】
本発明のさらに他の実施形態としては、定着ローラの弾性層厚みをｔ、荷重印加時の定着ローラ芯金のたわみ量をＴとした時、０．１＜ｔ≦１．４−０．１ｘＴを満たす定着ローラと撓み量に設定する。このことで、画像ノイズを発生することなく、良好な画像をプリントすることができる。なお芯金が従来の定着ローラよりも薄いことから電源オンから短時間で印字が可能な状態に移行することもできる。
【００３７】
本発明の実施形態としては、さらに、定着ローラの芯金厚み１５０μｍ以下とし、あるいはまた、定着ローラの芯金材をＳＵＳ材にすることで、荷重を印加した際に、適度に撓むことを可能とし、画像ノイズを発生させることなく、且つ撓み量が大きくなるようにし、結果的にニップ幅を広げ、システム速度を速めて速い出力を可能とすることができる。定着ローラの芯金は１ｍｍ以上たわませ得るものとすることが好ましい。
【００３８】
本発明の実施形態としては、またさらに、定着ローラの直径を４０ｍｍ以下にすることで、小さなローラ径に対しても荷重を印加した際に、適度に撓むことを可能とし、画像ノイズを発生させることなく、且つ撓み量が大きくなるようにし、結果的にニップ幅を広げ、システム速度を速めて速い出力を可能とすることができる。弾性層を耐熱性のシリコーンゴムで構成することや、最外殻層をＰＦＡチューブもしくはＰＦＡコーティング層で構成することや、定着ローラが加圧ローラ、両端部保持材、及び保持材と接触する構成とすることでも同様である。
【００３９】
本発明の実施形態としては、あるいはさらに、弾性変形可能な円筒状のローラが加圧ローラであっても定着ローラ時と同様に、荷重を印加した際、適度に撓むことができるので、前記の実施形態と同様に、画像ノイズを発生させることなく、且つ撓み量が大きくなるため、結果的にニップ幅が広がり、システム速度を速めて速い出力を可能とすることができる。
【００４０】
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。ただし、以下ではヒートローラ方式の定着装置に対して本発明を適用した実施例のみ図示し、説明しているが、本発明は電磁誘導加熱方式等の別方式の定着装置に対しても当然適用でき、その場合にも本実施例と同様の作用効果を奏するものとし得る。また以下の説明では、弾性変形するローラを定着ローラ、弾性変形するローラよりも剛性の高いローラを加圧ローラとして記載するが、実際には定着ローラに剛性の高いローラ、加圧ローラに弾性変形するローラとして用いても、同じ効果が得られる。
【００４２】
＜実施例１＞
まず図１を参照して、本発明の実施対象となる画像形成装置の一例の全体の構成、動作について説明する。図示の画像形成装置１は、原稿読込部２、露光部３、作像部４、感光体ドラム５、転写部７、原稿搬送部１０、給紙部１２、１３、１４及び定着装置２０を備える。
【００４３】
図１において、画像形成装置１は複写機の装置本体である、原稿読込部２は原稿Ｄの画像情報を光学的に読み込み、露光部３は原稿読込部２で読み込んだ画像情報に基づいた露光光Ｌを感光体ドラム５上に照射し、作像部４は感光体ドラム５上にトナー像（画像）を形成し、転写部７は感光体ドラム５上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写し、原稿搬送部１０はセットされた原稿Ｄを原稿読込部２に搬送し、給紙部１２〜１４には転写紙等の記録媒体Ｐを収納する。
【００４４】
定着装置２０は、定着ローラ２１と加圧ローラ３１とを備える。定着装置２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する。定着ローラ２１は定着装置２０に設置されたローラ部材としての定着ローラ、加圧ローラ３１は定着装置２０に設置された他部材としての加圧ローラである。
【００４５】
次に、図１の画像形成装置における通常の画像形成時の動作について説明する。まず、原稿Ｄは原稿搬送部１０の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部２上を通過する。このとき、原稿読込部２では、上方を通過する原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
【００４６】
そして、原稿読込部２で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に露光部３（書込部）に送信される。そして、露光部３からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、作像部４の感光体ドラム５上に向けて照射される。
【００４７】
一方、作像部４において、感光体ドラム５は図面で時計方向に回転しており、所定の作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程）を経て、感光体ドラム５上に画像情報に対応した画像（トナー像）が形成される。その後、感光体ドラム５上に形成された画像は、転写部７で、レジストローラにより搬送されてきた記録媒体Ｐ上に転写される。
【００４８】
一方、転写部７に搬送される記録媒体Ｐは、次のように動作する。
まず、画像形成装置本体１の複数の給紙部１２、１３、１４のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される。例えば、最上段の給紙部１２が選択されたものとする。すると、給紙部１２に収納された記録媒体Ｐの最上方の１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送され、その記録媒体Ｐは、搬送経路Ｋを通過してレジストローラの位置に達する。そして、レジストローラの位置に達した記録媒体Ｐは、感光体ドラム５上に形成された画像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部７に向けて搬送される。
【００４９】
そして、転写工程後の記録媒体Ｐは、転写部７の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着装置２０に達する。定着装置２０に達した記録媒体Ｐは、定着ローラ２１と加圧ローラ３１との間に挿入されて、定着ローラ２１から受ける熱と双方のローラ２１、３１から受ける圧力とによって画像が定着される。
【００５０】
画像が定着された記録媒体Ｐは、定着ローラ２１と加圧ローラ３１との間（ニップ部）から送出された後に、画像形成装置本体１から排出される。以上のようにして一連の画像形成プロセスが完了する。
【００５１】
次に、図２を参照して定着装置２０の構成、動作について説明する。
図２に示すように、定着装置２０は、定着ローラ２１、加圧ローラ３１、ガイド板３５、分離板３８等で構成される。なお以下の説明では、弾性変形するローラを定着ローラ、弾性変形するローラよりも剛性の高いローラを加圧ローラとして記載するが、実際には定着ローラに剛性の高いローラ、加圧ローラに弾性変形するローラとして用いても、同様である。
【００５２】
ここで、ローラ部材としての定着ローラ２１は、図２中の矢印方向に回転する薄肉の円筒体であって、その円筒体の内部にはヒータ２５（熱源）が固設されている。また詳細な図示は省略するが、定着ローラ２１は、円筒状の芯金上に、弾性層、離型層を順次積層させた多層構造体であって、他部材としての加圧ローラ３１に当接してニップ部を形成する。
【００５３】
定着ローラ２１の芯金は、例えばＳＵＳ３０４等の鉄系材料（ヤング率が１．５×１０１１〜２．７×１０１１Ｐａ）で形成する。また荷重を印加して、弾性状態で使用するため、厚みは例えば５０〜１５０μｍとする。好適には１２０μｍである。また、定着ローラ２１の弾性層としては、例えばフッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料が用いられる。特に、弾性層としてシリコーンゴムを用いる場合には、耐膨潤性を向上させるために、弾性層上にフッ素層をコーティングすることが好ましい。また定着ローラ２１の芯金上に弾性層を設けることで、ニップ部を通過した後の記録媒体Ｐの分離性が向上するとともに、カラー画像を形成するときの出力画像の光沢性が向上する。
【００５４】
ここで、弾性層は、厚さが例えば２ｍｍ以下になるように形成することが好ましい。これにより、装置のウォームアップタイムが短縮化される。なお、本実施例では、弾性層の厚さを０．５ｍｍに設定しているものとする。また、弾性層は、ゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ）が例えば２０Ｈｓ以下になるように形成することが好ましい。これにより、ニップ部において充分なニップ幅を確保することができ、良好な定着性を得ることができる。本実施例では、弾性層のゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ）を８Ｈｓに設定しているものとする。さらに、弾性層は、永久歪が４％以下になるように形成することが好ましい。これにより、定着ローラ２１（すなわち弾性層）の寿命の低下を抑止することができる。本実施例では、弾性層の永久歪を４％に設定しているものとする。
【００５５】
また、定着ローラ２１の離型層としては、例えば、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等を用いることができる。定着ローラ２１の表層に離型層を設けることにより、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保されることになる。本実施例では、離型層として層厚が０．０３ｍｍのＰＦＡチューブが用いられているものとする。
【００５６】
定着ローラ２１のヒータ２５は、例えば、内部に電熱線を有する棒状のヒータであって、その両端部が定着装置２０の図示しない側板に固定されているものである。この定着ローラ２１は、画像形成装置１の装置本体が備える電源部により出力制御されたヒータ２５によって加熱され、その表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。なお、ヒータ２５の出力制御は、定着ローラ２１表面に当接するサーミスタ（図示せず）によるローラ表面温度の検知結果に基づいて行われる。また、このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ローラ２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定することができる。
【００５７】
また、加圧ローラ３１は、主として芯金３２と芯金３２の外周面に接着層を介して形成された弾性層３３とからなる。加圧ローラ３１の弾性層３３は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。そして、加圧ローラ３１は、不図示の加圧機構によって定着ローラ２１に圧接する。こうして、加圧ローラ３１と定着ローラ２１との間に、所望のニップ部が形成される。なお、本実施例では、例えば定着ローラ２１には２００Ｎの荷重が掛かるように設定されているものとする。
【００５８】
定着ローラ２１と加圧ローラ３１との当接部（ニップ部）の入口側と出口側には、それぞれ、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。ガイド板３５は、定着装置２０の図示しない側板に固設されている。また、定着ローラ２１の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離板３８が配設されている。分離板３８は、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ローラ２１の回転に沿って定着ローラ２１に巻き付いてしまう不具合を抑止する。
【００５９】
このような構成の定着装置では、剛性の高いローラ（本実施例では加圧ローラ３１が相当する）にモータからの駆動力をギア等で伝達させて、弾性変形するローラ（本実施例では定着ローラ２１に相当する）を連れ周りさせる。ところで通常、ローラの保持は両端で行っており、そのため支持してない部分においてローラの役割を果たしている。両端の支持は通常は、すべり軸受けやボールベアリング等が用いられている。本発明に係る定着装置においても定着ローラ２１を支持する場合は、ローラ自体が弾性変形するために変形を考慮すると、ローラ径よりも大きな軸受で定着ローラ２１を受ける必要がある。
【００６０】
そこで、例えば図３に示すように、加圧ローラ３１との接触端部の外側に定着ローラ２１用の支持部材４１、４２を設置した場合、加圧ローラ３１の接触端部に対向している定着ローラ２１は、加圧ローラ３１から荷重の印加を受けて図示のように局所的に大きく変形し、その変形量は弾性領域を超え、塑性領域にいたることがある。例えば、軸方向長さが２３０ｍｍの加圧ローラ３１との接触幅を有して図３に示すように定着ローラ２１を接触させ、加圧ローラ３１の両端で１０ｋｇｆの荷重を印加する場合（ただし、定着ローラ２１と加圧ローラ３１間の圧力をある一定以上にする必要があるので、ローラ長が違う場合は、ローラ長に応じて印加する荷重を変化させる必要があるのは勿論である）である。このような塑性変形をなくすためには、定着ローラ２１の両端部を加圧ローラ３１の接触幅よりも狭くする必要がある。
【００６１】
今、図４に示すように、剛性の高い加圧ローラ３１の接触幅をＬ１とし、定着ローラ２１の全幅をＬ２とし、定着ローラ２１を両端で支持する支持部材４１、４１の支持部位の外側の間隔をＬ３とした場合、
Ｌ２≦Ｌ１
Ｌ２≦Ｌ３
の関係が同時に成立する構成とする。
【００６２】
このような場合、定着ローラ２１の全幅が加圧ローラ３１の接触幅Ｌ１より狭いため（Ｌ２≦Ｌ１）、定着ローラ２１を両端で支持する支持部材４１と加圧ローラ３１との間で機械的な干渉が発生し、支持部材４１を設置することができないことがあり得る。そのような場合、支持部材４１の形状を下記の留意点（１）、（２）を考慮して変更する。
（１）定着ローラ２１の回転方向において、加圧ローラ３１と干渉しない領域のみに設置する。
（２）定着ローラ２１の回転を保持するために、複数点で接触する必要がある。
【００６３】
この条件（１）、（２）を満たすには、図２に示す構成のように、複数の支持部材４１、４２を定着ローラ２１の周りに放射線状に配置すればよい。その際の支持部材４１、４２の特徴としては、支持部材４１、４２の外殻部が定着ローラ２１の外周面に当接させ得るものとする。もちろん、支持部材４１、４２が回転体で、定着ローラ２１と連れ回りしたり、回転駆動できたりする構成としてもよい。
【００６４】
このような構成でも、定着ローラ２１と加圧ローラ３１間の圧力を高めると、軸方向の中央部においてたわみが発生する。たわみ量が例えば０．５ｍｍを超えると、越えた部分において定着ローラ２１と加圧ローラ３１との間の圧力が低下し始める。この圧力低下を抑えるためには、たわんだ部分に外側から力を掛けてたわみを規制することが望ましい。
【００６５】
このようにたわみを規制する手段としては、図示は定着ローラ２１に対して従動回転可能なローラ４２を押し当てればよい。前記定着ローラ支持材を撓んだ部分まで延長させても良いし、延長した軸は他端部まで伸ばしてもよい。定着ローラ２１と接触する部分の材質は、定着ローラ２１の表層と同じものか、フェルト等が望ましい。
【００６６】
すなわち本実施例では、弾性変形可能である円筒状のローラの軸方向全域において、円筒状のローラよりも剛性の高いローラと当接してニップ部が形成されることで、弾性可能な円筒ローラは軸方向にわたるすべての箇所において弾性変形のみを起こし、安定して回転することができる。またこれらローラにおいて上述したＬ２≦Ｌ３及びＬ２≦Ｌ１の関係を満たすことで、弾性可能な円筒ローラは軸方向にわたるすべての箇所において弾性変形のみを起こし、安定して回転できる。さらに、円筒状ローラを両端で支持する部材をそれぞれ円筒状ローラの周囲に放射線状に複数個配置し、支持材の外周面と円筒状ローラの外周面を接触させることで、弾性可能な円筒ローラは軸方向にわたるすべての箇所において弾性変形のみを起こし、安定して回転できる。
【００６７】
また円筒ローラを両端で支持する部材を回転体とすることにより、弾性可能な円筒ローラを軸方向にわたるすべての箇所において弾性変形のみを起こし、安定して回転することができる。また剛性の高いローラを駆動源にし、円筒状ローラは剛性の高いローラに対して従動回転させることで、弾性可能な円筒ローラは軸方向にわたるすべての箇所において弾性変形のみを起こし、安定して回転することができる。さらに、円筒状のローラおよび剛性の高いローラのいずれもトナーを定着させる構成とすることができる。
【００６８】
＜実施例２＞
図５を参照して本発明の実施例２を説明する。本実施例は、定着ローラ２１の軸方向の支持に関して、上述した回転する支持体４１、４２の外径形状を利用して対応することができるものである。なお以下では支持体４１についてのみ説明するが、支持体４２を設ける場合も同様の構成とすることができる。
【００６９】
本実施例は、図示のように支持体４１が、小径部分４１ａと大径部分４１ｂという外径が異なる２種類の部位を有するものとし、小径部分４１ａで定着ローラ２１の回転方向における荷重を受け、小径部分４１ａと大径部分４１ｂの段差を利用して軸方向の規制を行う。この際、径の違いによる段差は、定着ローラ２１の両端部の支持体にそれぞれ少なくとも１箇所は設けるようにすることが好ましい。また定着ローラ２１の両端部での段差間は定着ローラ２１の幅より若干長く設定する。図５の例では寸法ｄだけ長くしてある。すなわち定着ローラ２１の加熱時に定着ローラ２１が軸方向に数％膨張するため、その膨張分も見込んでおき、膨張した定着ローラ２１でも０．５ｍｍから２ｍｍ程度はガタを持たせ得るようにしているのである。なお図中４５は支持体４１を取り付ける側板である。
【００７０】
すなわち、円筒状ローラ長さと両端支持材段差のすき間はすき間の方が長い設定することで、弾性可能な円筒ローラは軸方向において規制されるのと同時に、軸方向にわたるすべての箇所において弾性変形のみを起こし、安定して回転することができる。
【００７１】
＜実施例３＞
図６を参照して本発明の実施例３を説明する。本実施例は、片側の支持体４１は実施例２のような径の差は無いが、片方の支持体４１は回転可能でかつ軸方向は固定に側板４５に支持させ、他方の支持体４１は、それを取り付けた一対の側板４６（あるいは側板に相当する構成部材）の間に前記固定の支持体４１に近づくように付勢する付勢手段（図示の例はスプリング４７）を配置し、定着ローラ２１を一対の支持体４１、４１で挟み込むようにしている。
【００７２】
すなわち、片方の支持体端では段差を固定、他方の支持材は固定の支持材の方向に向かって付勢することで、弾性可能な円筒ローラは軸方向において規制されるのと同時に、軸方向にわたるすべての箇所において弾性変形のみを起こし、安定して回転することができる。
【００７３】
＜実施例４＞
図７を参照して本発明の実施例４を説明する。本実施例は、定着ローラ２１の一方の支持体４１、４１のうちの少なくとも一方は、定着ローラ２１の両端だけでなく、定着ローラ２１の印字領域側にまで支持部分が伸びている。具体的には定着ローラ２１の片端から他部まで一本の筒状の支持体４１が定着ローラ２１を支持している。
【００７４】
この長い支持体４１は、定着ローラ２１の印字領域内では定着ローラ２１の表面の離型層と接触する。そのため、詳細な図示は省略するが、定着ローラ２１の両端にある弾性材が被覆している部分に対応する部分では、支持体４１の外径は、被覆がない部分の外径よりも弾性厚み分に相当する寸法だけ小径とする。また、この例の支持体４１の表層は、離型層もしくは布から構成し、定着ローラ２１の表層を傷つけにくくすることが好ましい。また本実施例では、長いほうの支持体４１を、定着されずに定着ローラ２１の表層に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段とする構成も取り得る。なお図中４８は、長いほうの支持体４１からトナーを転移させ、図示しないトナー除去手段に受け渡すローラである。
【００７５】
すなわち、回転体の支持部材において、筒と接触していない部分は接触している部分よりも径が大きくすることで、弾性可能な円筒ローラは軸方向の規制を行うのと同時に、軸方向にわたるすべての箇所において弾性変形のみを起こし、安定して回転することができる。また少なくとも１つの支持部材が回転体の一方の端部から他方の端部まで連続して存在し、通紙領域内においても円筒状の回転体と接触していることで、弾性可能な円筒ローラは軸方向の撓みを抑えながら且つ、軸方向にわたるすべての箇所において弾性変形のみを起こし、安定して回転することができる。
【００７６】
＜実施例５＞
図８に示すように、本実施例の弾性変形可能な定着ローラ２１を構成する最内側の芯金は、ＳＵＳ３０４等の鉄系材料（ヤング率が１．５×１０１１〜２．７×１０１１Ｐａである。）で形成されており、荷重印加すると、図示の断面の上下方向において楕円状に変形する。芯金には少なくとも３００℃までは熱的に安定で且つ定着ローラ２１の内部にパッドを用いないで定着ニップを構成する強度と広いニップ幅を確保するために適度に撓むことを必要としている。厚みは５０〜１５０μｍとすることが好ましい。これは１５０μｍ以上厚くすると、撓ませるのに２００Ｎ以上の荷重が必要となり、転がし軸受け（  ボールベアリング）  を用いても駆動トルクが大きくなったり、定着ローラ２１や加圧部材である加圧ローラ３１の弾性層３４に負荷が掛かり、破損したりすることで寿命が短くなる。実施例としては、例えば、厚みは１２０μｍ、芯金径はφ４０ｍｍとすることが好ましい。
【００７７】
定着ローラ２１の芯金の内側に発熱源２５を配置するが、ハロゲンランプ、面状ヒータ等を棒状のヒータ以外に挙げられる。なお電磁誘導加熱を用いる場合は、定着ローラ２１の外側に電極を配置すればよい。図示の実施例は内側にハロゲンランプを配置している。ハロゲンランプを配置する際は、定着ローラ２１の芯金が撓んでもハロゲンランプに接触しないようにハロゲンランプの大きさと設置場所を考慮する必要がある。
【００７８】
芯金の外側には、弾性層、離型性能を持った表層を配置する。弾性層の厚みは１００μｍから１．４ｍｍ程度、材料は通常の定着ローラと同じである。通常はシリコーンゴムを用いる。また表層は分離性を確保するためにＰＦＡチューブを被覆させるとよい。ＰＦＡチューブは厚みが薄い方が定着ローラとしての硬度が高くならないため有利であるが、薄すぎるとピンホールが生じている場合があるので、２０μｍ以上の厚みがあることが好ましい。またＰＦＡコーティングも前記の機能を満たせば使用するのに問題ない。本願発明者は３０μｍのＰＦＡチューブとＰＦＡコーティングの双方について機能を確認した。
【００７９】
なお、芯金と弾性層、弾性層とＰＦＡチューブ間の境界を安定して接合するために（必要に応じて）プライマーを添加することが好ましい。
【００８０】
加圧ローラ３１は一般的な加圧ローラと同様の構成のものであり、芯金３２、弾性層３３、表層３４から成り、芯金３２は剛体であり、荷重を印加しても軸方向の中央部分で１００μｍも撓まないものとする。弾性層３３、表層３４は通常のものと同様であるから説明を省略する。
【００８１】
上述の定着ローラ２１と加圧ローラ３１の圧接は、以下のように行った。
通常の定着器と同様にローラ両端部に軸受もしくは滑り軸受（ボールベアリング）を配置した。その際、定着ローラ２１の芯金が印加された荷重により撓むために、芯金外径と軸受内径は通常の構造の定着ローラの場合よりも隙間が大きくなるように設定する必要がある。
【００８２】
なお定着ローラ２１の両端部のみで定着ローラ２１を支持すると、定着ローラ２１の中央部にかけてベンディング（たわみ）が発生するが、このベンディングにより軸方向のニップ幅やニップ圧力が不均一になる。そのため、ベンディングが均一になるように軸方向に定着ローラ２１と接触する補助ローラ（先の実施例でのローラ４２相当）を取り付ける。このような補助ローラについては既述であるので説明を省略する。
【００８３】
このような定着装置には、その他に２次転写後、転写材を搬送する定着前の用紙ガイド３５、定着後の用紙ガイド（分離板）３８、定着ローラ２１の温度を検知する素子であるサーミスタやサーモパイルを備える。なお、剛性の高いローラから連れ送りで駆動力を得ることに関しては、通常の定着装置と同様であるので説明を省略する。
【００８４】
このように、定着ローラ２１が荷重印加により撓む定着装置において、トナーを均一な濃度とした画像パターンを全面に形成して定着させた際に画像ノイズが顕著に表れる場合がある。そのような画像ノイズは、定着ローラ２１のほぼ軸方向全域において、軸方向に平行で例えば１ｍｍ前後のピッチで発生し得る。そのような画像ノイズの発生原因は、定着ニップ内で発生しており、定着ニップＮ内で定着ローラ２１の弾性層と表層部分に局所的なうねりが生じることによるものである（図９参照）。なお本願発明者は、弾性層と表層は１ｍｍ前後のピッチでうねりが生じていることを別の実験で確認した。
【００８５】
前記別の実験とは以下のようなものである。
加圧ローラ３１を透明の筒として定着ローラ２１との間で荷重を印加して観察したところ、画像ノイズのピッチに相当するうねり形状が確認されたので、定着ローラ２１と加圧ローラ３１間に印加している荷重を変化させて画像ノイズの発生を調べたところ、荷重を低くするとノイズが消失した。また定着ローラ２１の弾性層の厚みを変化させて確認すると、前記と同様にノイズが消失した。また別実験ではうねりが消失した。結果を図１０に示す。
【００８６】
前記の実験結果をまとめると以下のようになる。
すなわち、定着ローラ２１の芯金が撓むことで撓んだ部分に接合している弾性層と表層も芯金に同調して撓もうとする。その際、定着ニップＮに相当する表層部分と弾性層の外殻部分は芯金の相当する部分より弾性層分だけ周長が長いため、圧縮できない部分がうねりを生じさせる。なお、芯金が撓まない通常のタイプの定着ローラを用いると、荷重を高くした場合でも画像ノイズは発生せず、前述の別実験でもうねりは観察されなかった。
【００８７】
前記結果から、本実施例のタイプの定着装置において画像ノイズが発生しない良好な画像が得られる領域は、定着ローラ２１の弾性層厚みをｔ、定着ローラ２１の芯金のたわみ量をＴとすると、
０．１＜ｔ≦１．４−０．１ｘＴ
を満たすものであると言える。ただし本願発明者が行った実験では、たわみＴが１より小さいとは確認されなかったので、前記式においてＴ＞１とした。たわみ量Ｔについては図１１に示す量を言うものとする。
【００８８】
なお直径がφ３０ｍｍ、φ２０ｍｍの小径の定着ローラを用いた場合は、前記式の数値「１．４」がローラ径に応じて小さくなる。
【００８９】
ＰＦＡチューブ、コート層とゴム厚みとの組み合わせは図１２に示す通りである。
【符号の説明】
【００９０】
１：画像形成装置
２：原稿読込部
３：露光部
４：作像部
５：感光体ドラム
７：転写部
１０：原稿搬送部
１２、１３、１４：給紙部
２０：定着装置
２１：定着ローラ
２５：ヒータ
３１：加圧ローラ
３２：加圧ローラの芯金
３３：同じく弾性層
３５：ガイド板
３８：分離板
４１、４２：支持部材（補助ローラ）
４１ａ：支持体の小径部分
４１ｂ：同じく大径部分
４５、４６：側板
４７：スプリング（付勢手段）
４８：ローラ
Ｄ：原稿
Ｌ：露光光
Ｐ：記録媒体
Ｌ１：加圧ローラの接触幅
Ｌ２：定着ローラの全幅
Ｌ３：支持部材の支持部位の外側の間隔
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９１】
【特許文献１】特許第３７３８６１５公報
【図１】
2012083692.tif 000003
【図２】
2012083692.tif 000004
【図３】
2012083692.tif 000005
【図４】
2012083692.tif 000006
【図５】
2012083692.tif 000007
【図６】
2012083692.tif 000008
【図７】
2012083692.tif 000009
【図８】
2012083692.tif 000010
【図９】
2012083692.tif 000011
【図１０】
2012083692.tif 000012
【図１１】
2012083692.tif 000013
【図１２】
2012083692.tif 000014