(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像形成手段にて用紙等の被記録媒体に形成されたトナー像を加熱定着する加熱ローラと押圧ローラとを備えた画像形成装置における定着装置において、内径部にハロゲンランプ等の加熱体を内装した金属製の前記加熱ローラを、ローラ軸に沿って平行な薄肉円筒状に形成する一方、
前記押圧ローラを芯金の外周に弾性体層を被覆した構造となし、
前記押圧ローラの前記芯金の直径を8mm〜10mm、前記弾性体層の厚さを3mm〜6mmに設定し、
前記弾性体層のゴム硬度をＪＩＳ  Ａ硬度で１２度〜２０度に設定し、
前記加熱ローラの断面二次モーメント値を700mm4〜1700mm4の範囲内に設定し、
前記加熱ローラの外径を16mm以下に設定し、
前記押圧ローラの外径を16mm〜20mmの範囲に設定し、
前記加熱ローラに対する前記押圧ローラ側からの加圧力が0.01kg/mm〜0.03kg/mmであって、前記加熱ローラの長手方向中央部の最大撓み量が0.29mm以内であり、
前記加熱ローラの熱容量が0.035J/K以下であることを特徴とする、画像形成装置における定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、或いはレーザプリンタ等、用紙等の被記録媒体にトナー像を形成し、そのトナー像を加熱定着して記録する画像形成装置における定着装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば静電写真式の画像形成装置は、特開平８−６４１６号公報等に開示されているように、本体ケース内に配置したスキャナユニットから発射され走査されるレーザービームにて感光体ドラムの外周面に静電潜像が形成され、この静電潜像にトナーカートリッジから供給された現像剤（トナー）を静電気的に付着させて顕在化した後、感光体ドラムの転写部を通過させた用紙等の被記録媒体の表面に前記トナー像を転写し、次いで、定着ユニットにおける加熱ローラと押圧ローラとの間の加熱定着部（ニップ部）に前記被記録媒体を通過させてトナー像を被記録媒体に加熱定着した後、排紙ローラとピンチローラとの対により装置外に排紙する形式のものが一般的である。
【０００３】
ところで、従来、前記先行技術に開示されているように、定着装置におけるハロゲンランプ等の加熱体を内径部に内挿した筒状の加熱ローラを、金属製で形成する一方、ゴム製の押圧ローラの左右両側端部からの加圧力で金属製の筒状の加熱ローラに対して用紙をニップするように構成されていた。このとき、両ローラとも左右両端単純支持構造であるので、押圧ローラ及び加熱ローラは共に、そのローラ軸線に沿って長手中央側の撓み量が最大となるような撓み曲線で変形する。
【０００４】
他方、画像形成装置の電源ＯＮから作業開始可能状態に入るまでに、定着装置が所定の使用温度に到達していなければならず、そのための待機時間（余熱所要時間）が長いと迅速に画像形成操作に入ることができない。そこで、従来から、定着装置の余熱所要時間を短くする、いわゆる装置の立ち上げ所要時間（ウオーミングアップ時間）を短縮するためには、定着装置におけるハロゲンランプ等の加熱体を内径部に内挿した筒状の加熱ローラを、熱伝導率の高い材料で形成すると共に当該加熱ローラの筒部の肉厚を薄くすることが考えられる。
【０００５】
また、定着装置のコンパクト化のために、押圧ローラの直径も小さくすることが考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加熱ローラの筒部の肉厚を薄くし、押圧ローラの直径を小さくすることにより、前記最大撓み量が大きくなりすぎると、前記両ローラによるニップ部の幅がローラの長手方向中央部と左右両端部とで差異が大きくなり過ぎて、前記ニップ部から排出された用紙のカールがきつくなりすぎたり、用紙の幅方向の中央部寄り部位に用紙搬送方向に長い縦皺が発生するという問題があった。同様に、押圧ローラにおける外周ゴム層の硬さがあまり軟らか過ぎると、前記ニップ部の幅寸法が大きくなり過ぎて、用紙に発生するカールがきつくなる。逆にゴム層の硬度が硬過ぎると、ニップ部の幅寸法が少なすぎて、加熱定着の強度（用紙へのトナーの固着強度）が弱く、定着後のトナー像が用紙Ｐから剥がれ落ちるという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記問題点を解決すべくなされたものであって、用紙（被記録媒体）に発生するカールを少なくでき、且つ加熱定着作業を安定して実行できるようにした画像形成装置における定着装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の画像形成装置における定着装置は、トナー像形成手段にて用紙等の被記録媒体に形成されたトナー像を加熱定着する加熱ローラと押圧ローラとを備えた画像形成装置における定着装置において、内径部にハロゲンランプ等の加熱体を内装した金属製の加熱ローラを、ローラ軸に沿って平行な薄肉円筒状に形成する一方、押圧ローラを芯金の外周に弾性体層を被覆した構造となし、前記押圧ローラの芯金の直径を8mm〜10mm、弾性体層の厚さを3mm〜6mmに設定し、前記弾性体層のゴム硬度をＪＩＳ  Ａ硬度で１２度〜２０度に設定し、前記加熱ローラの断面二次モーメント値を700mm4〜1700mm4の範囲内に設定したものである。
【０００９】
また、本発明の画像形成装置における定着装置は、前記加熱ローラの外径を16mm以下に設定し、押圧ローラの外径を16mm〜20mmの範囲に設定したものである。
【００１０】
さらに、本発明の画像形成装置における定着装置は、前記加熱ローラに対する押圧ローラ側からの加圧力が0.01kg/mm〜0.03kg/mmであって、加熱ローラの長手方向中央部の最大撓み量が0.29mm以内であるとしたものである。
【００１１】
そして、本発明の画像形成装置における定着装置は、前記加熱ローラの熱容量が0.035J/K以下としたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明をレーザービーム式のプリンタに具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。図１は画像形成装置としてのレーザプリンタの主要構成部品の斜視図、図２はレーザプリンタの概略側断面図である。
【００１３】
レーザプリンタにおける合成樹脂製の本体ケース１は、図１に示すように、上面から露光ユニットとしてのスキャナユニット２と、トナー像形成手段としてのプロセスユニット３と、定着手段としての定着ユニット４と、給紙ユニット５とを装着できるメインフレーム１ａと、該メインフレーム１ａの四周（前後及び左右両側）外面を覆うメインカバー体１ｂとからなり、メインフレーム１ａとメインカバー体１ｂとを、一体的に射出成形等により形成したものである。
【００１４】
そして、駆動モータとギヤ列を含む駆動系ユニット６は、メインカバー体１ｂの図１の左側内面とそれに近接するメインフレーム１ａの左側との間の収納凹所１ｄ内に本体ケース１の下方から挿入して装着固定する。さらに、前記メインフレーム１ａ及びメインカバー体１ｂの上面を覆うための合成樹脂製の本体カバーとしてのトップカバー７には、前記メインフレーム１ａの右側に上向きに突出する操作パネル部１ｃを貫通させる孔７ａと、前記給紙ユニット５の基部を貫通させるための孔７ｂとが穿設されている。排紙トレイ８の基部は前記トップカバー７の前端の左右両側に突設したブラケット９、９（図１で一方のみ示す）に上下回動可能に装着されており、不使用の場合には、排紙トレイ８をトップカバー７の上面側に折り畳んで覆うことができる構成である。
【００１５】
積層された状態で給紙ユニット５におけるフィダー部ケース５ａ内にセットされた用紙Ｐの先端側は、フィダー部ケース５ａ内の付勢ばね１０ａ付き支持板１０にて給紙ローラ１１に向かって押圧され、上記駆動系ユニット６から動力伝達されて回転する給紙ローラ１１と分離パッド１２とによって１枚ずつ分離される。分離された用紙Ｐは、上下一対のレジストローラ１３，１４にてプロセスユニット３に給送され、このプロセスユニット３で表面にトナーにより画像を形成された用紙Ｐは、後に詳述する定着ユニット４の加熱ローラ１５と押圧ローラ１６とにて画像が固定された後、定着ユニットケース内における下流側に配置された排紙ローラ１７とピンチローラ１８とからなる排紙部を介して排紙トレイ８に排出される。
【００１６】
本体ケース１における上面開放箱体状のメインフレーム１ａの平面視ほぼ中央部に配置するプロセスユニット３の下方の部位には、スキャナユニット２の上支持板２ａが、前記メインフレーム１ａの底板部の上面側に一体的に形成したステー部にビス等にて固定される。そして、露光ユニットとしてのスキャナユニット２には、合成樹脂製の上支持板２ａの下面側に、レーザ発光部、ポリゴンミラー２０、レンズ２１、反射鏡２２等を配置し、前記上支持板２ａに感光体ドラム２３の軸線に沿って延びるように穿設された横長スキャナ孔を覆う硝子板２４を通過してプロセスユニット３における感光体ドラム２３の外周面にレーザービームを照射して露光するように構成されている。
【００１７】
図２に示すように、前記プロセスユニット３は、前記感光体ドラム２３とその上面に当接した転写ローラ２５、感光体ドラム２３の下方に配置したスコロトロン型等の帯電器２６、給紙方向において感光体ドラム２３よりも上流側に配置した現像ローラ２７及び供給ローラ２８を有する現像装置、さらにその上流側に配置した現像剤（トナー）供給部すなわち着脱可能なトナーカートリッジ２９、また感光体ドラム２３よりも下流側に配置したクリーニングローラ３０等から成っている。感光体ドラム２３の外周面は、帯電器２６にて形成された帯電層に前記スキャナユニット２からレーザービームを走査することによって静電潜像が形成される。前記トナーカートリッジ２９内の現像剤（トナー）は、攪拌体３１にて攪拌されて放出されたのち、供給ローラ２８を介して現像ローラ２７の外周面に担持され、ブレード３２によってトナー層厚さが規制される。感光体ドラム２３の静電潜像は、現像ローラ２７から現像剤が付着することによって顕像化され、転写ローラ２５と感光体ドラム２３の間を通る用紙Ｐに転写される。そして、感光体ドラム２３上に残ったトナーはクリーニングローラ３０で一時的に回収された後、所定のタイミングで感光体ドラム２３上に戻され、現像ローラ２７によりプロセスユニット３内に回収される。
【００１８】
なお、スキャナユニット２の上支持板２ａには、上向きに突出するトナーセンサ３３を設け、発光部と受光部との対からなるトナーセンサ３３がプロセスユニット３におけるトナーカートリッジ２４の下面凹所内に臨んで、トナーカートリッジ２９内のトナーの有無を検出できるようになっている。
【００１９】
プロセスユニット３は、合成樹脂製のケース３４に組み込むことにてカートリッジ化されており、このカートリッジ化したプロセスユニット３は、前記メインフレーム１ａに着脱可能に装着される。
【００２０】
メインフレーム１ａの前部位とメインカバー体１ｂの前部位との連設部下面側には、冷却フアン３５を収納するための収納部３６と、用紙Ｐの通過方向と直交する左右方向に延びる通風ダクト３７とが連通して形成される。そして、通風ダクト３７の上面板部３７ａを断面下向きＶ字状に形成し、この上面板部３７ａが前記プロセスユニット３と定着ユニット４との間に位置させて、定着ユニット４における加熱ローラ１５から発生する熱がプロセスユニット３側に直接伝達しないように遮断される。
【００２１】
また、冷却フアン３５で発生した冷却風は通風ダクト３７内を通って、メインフレーム１ａの一側下面を伝い後部の電源部３９（図２参照）及び前記駆動系ユニット６の駆動モータ（図示せず）を冷却する一方、前記上面板部３７ａのうちプロセスユニット３側に開口した複数箇所のスリット孔３８から吹き出し、該冷却風は、プロセスユニット３と定着ユニット４の間を通過して上昇し、トップカバー７に複数穿設した排気孔４０から装置外に排出されるように構成すると、後述する定着ユニット４から出る蒸気をプロセスユニット３の方向（給紙ユニット５方向）に向かわせないようにするエアカーテンの機能も発揮できるのである。
【００２２】
次に、図３〜図８を参照しながら、定着手段としての定着ユニット４の詳細な構造について説明する。
【００２３】
定着ユニット４における耐熱性合成樹脂製のケースは、上ケース４１と下ケース４２とに分離され、この両ケース４１，４２の左右両側部位の係合爪（図示せず）の箇所で係脱自在に合わせ装着されている。
【００２４】
上ケース４１の下面側には、芯金５０に軟質の耐熱性ゴム等の弾性体層５１を被覆した押圧ローラ１６の左右両端軸５２，５２を、それぞれ付勢バネ５３及び上ケース４１の左右両側の装着孔５５に対して上下移動可能で且つ落下不能な合成樹脂製の軸受５４を介して支持され、押圧ローラ１６の円周面下側が加熱ローラ１５の円周面上側に常時押圧付勢されている（図６〜図８参照）。
【００２５】
下ケース４２には、用紙Ｐの搬送上流側に、内径部に細筒状のハロゲンランプ４３を内装したアルミニューム等の良熱伝導性の金属筒状の加熱ローラ１５は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の合成樹脂製のリング状等の軸受４４，４４を介して回転自在に軸支され、搬送下流側に排紙ローラ（上側ローラ）１７及びピンチローラ（下側ローラ）１８とからなる排紙ローラ対がそれぞれ回転自在に軸支されている。
【００２６】
また、前記駆動系ユニット６の伝動下流側の伝動歯車（図示せず）から、加熱ローラ１５の一側に被嵌係合した合成樹脂製の駆動ギヤ４５に動力伝達され、２つの中間歯車４７（図４で一方のみ示す）を介して前記排紙ローラ１７に取付けられた従動歯車４６に伝達され、加熱ローラ１５と排紙ローラ１７とは同期して回転駆動される。この場合、前記駆動ギヤ４５は耐熱性を有し且つ高強度であり、且つ熱伝導率が金属より低い値の熱可塑性合成樹脂材料、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド：融点約２８０℃、熱伝導率0.007(cal/cm・sec・℃）にて形成する。この合成樹脂にガラス短繊維を混入して一体的に射出成形するなど、ガラス強化複合材料にて形成することが好ましい。
【００２７】
実施例では加熱ローラ１５はアルミニューム製管材料のダイ引き抜き成形又は押出成形されており、図９に示すように、全長にわたって同じ外径寸法Ｄ１のストレート筒である。また、内径部のハロゲンランプ４３からの熱が加熱ローラ１５の外周面まで迅速に到達できるように、加熱ローラ１５の外径を16mm〜20mmの範囲に設定し、且つ肉厚を薄くするため断面二次モーメント値を700mm4〜1700mm4の範囲に設定し、さらに、加熱ローラ１５の熱容量を０．０３５（Ｊ／Ｋ）以下に設定する。
【００２８】
なお、断面二次モーメント値が600mm4〜1800mm4の範囲のストレート筒であって、軸受４４，４４間長さＬ＝245mmの加熱ローラ１５に対して、クラウンを持たない、ストレートの押圧ローラ１６からの加圧力を付与した場合の加熱ローラ１５の最大撓み量（加熱ローラ１５の中央位置の撓み量）の関係を、図１０に示す。この場合、図９に示すように、加熱ローラ１５と押圧ローラ１６とのニップ部８０の幅寸法Ｈは、用紙Ｐの幅Ｌ１方向の左右両側端部側で広く、中央部側で狭くなる。
【００２９】
図１１は、加熱ローラ１５のローラ外径(12mm〜20mmの範囲)と、肉厚（0.10mm〜2.00mmの範囲）との相違による当該加熱ローラ１５の断面二次モーメント値(mm4)を示す。図１２は、アルミ製で軸受４４，４４間長さＬ＝245mmの加熱ローラ１５のローラ外径(12mm〜20mmの範囲)と、肉厚（0.10mm〜2.00mmの範囲）との相違による当該加熱ローラ１５の熱容量(J/K)の値を示す。
【００３０】
さらに、図１３は、ハロゲンランプの発熱量としての消費電力400ワット)、加熱ローラ１５の表面温度を20℃から120℃まで加熱する時であって、加圧力は押圧ローラ１６の左右両端部に2.5kgfずつ付加する状態で、加熱ローラ１５の軸受４４，４４間の長さＬ＝245mmで一定とした場合における、加熱ローラ１５のローラ外径（mm）と、肉厚（mm）との相違による、立ち上げ時間３０秒以上の領域Ｔと、用紙Ｐに縦皺が発生する領域Ｓ、及び立ち上げ時間３０秒より少なく、且つ用紙Ｐに縦皺が発生しない領域ＮＴＳを示す。
【００３１】
図１４は、加熱ローラ１５の軸受４４，４４間の長さＬ＝245mmm、外径16.5mm、肉厚0.6mmとし、押圧ローラ１６の外径16mm、加圧力は押圧ローラ１６の左右両端部に2.5kgfずつ付加する場合において、押圧ローラ１６における芯金５０の直径（7mm〜11mmの範囲)と、その外周である加流ゴム層等の弾性体層５１のゴム硬度（ＪＩＳ  Ａ硬度で8〜22度)の変化とによる、用紙Ｐに発生するカールの良否の状態を示す図である。同じく、図１５は、前記と同一条件における用紙Ｐへの定着強度の良否の状態を示す。ここで、ゴム硬度とは、ＪＩＳ規格（Ｋ６３１０−１９７５：加流ゴム物理試験方法）に準拠し、スプリング式硬さ試験機Ａ型を使用して測定したものであり、通常ＪＩＳ  Ａ硬度という。
【００３２】
図１４から理解できるように、芯金５０の直径が大きく、且つ弾性体層５１のゴム硬度が硬い（数値が高い）ほうがカールが緩くなる。この理由は、ゴム層等の弾性体層５１を芯金５０に被覆した押圧ローラ１６では、ゴム硬度が硬いほど、加熱ローラ１５とのニップ部８０の幅寸法Ｈが小さくなり、用紙Ｐが加熱ローラ１５側に巻きつき難くなるからである。
【００３３】
他方、図１５から理解できるように、芯金５０の直径が小さく、且つ弾性体層５１のゴム硬度が軟らかい（数値が小さい）ほど、用紙Ｐに対する定着強度が良好（優秀）になる。この理由は、押圧ローラ１６からの所定の加圧力の状態において、ゴム硬度が軟らかいほど、加熱ローラ１５とのニップ部８０の幅寸法Ｈが相対的に大きくなり、ニップ部８０での用紙Ｐ上のトナーに対する加熱押圧区間が長くなるからである。
【００３４】
そこで、発生するカールが緩く、且つ定着強度も良好な範囲として、押圧ローラ１６の芯金５０の直径が8mm〜10mm、弾性体層５１のゴム硬度が12〜20程度の範囲に設定する。また、押圧ローラ１６の外径を１６ｍｍとするときの芯金５０の直径を差し引いて、弾性体層５１の層厚さ寸法を算出すると、３ｍｍ〜６ｍｍの範囲が好ましい。
【００３５】
また、図１０において、ストレートの加熱ローラ１５における断面二次モーメント値が小さい時には加圧力Ｗ（kg/mm)が大きくなるにしたがって、最大撓み量Hmax(mm)が大きくなり、押圧ローラ１６とのニップ側で加熱ローラ１５の逆クラウンがきつくなることが分かる。従って、用紙Ｐに縦皺が発生しないようにするには、断面二次モーメント値が600mm4〜1800mm4の範囲において、最大撓み量が0.29mm以内に収まるようにすべきである。
【００３６】
そして、加熱ローラ１５の肉厚寸法が0.6mmより少ない場合や、断面二次モーメント値が600mm4のごとく小さい値であると、実質上、加熱ローラ１５の筒の肉厚寸法が薄くなり過ぎ、アルミ部材の押出し成形加工もしくは引き抜き成形加工により製作することは実質上困難であるので、図１１に示すように、加熱ローラ１５の外径と肉厚寸法との組合せに応じて、当該加熱ローラ１５の断面二次モーメント値が700mm4〜1700mm4の範囲内に収まるようにすることが好ましい。
【００３７】
また、加熱ローラ１５の断面二次モーメント値が1800mm4のごとく大きい値で、且つ加圧力Ｗが0.008kg/mm〜0.01kg/mm程度の小さい値であると、加熱ローラ１５の長手方向中央部に対する加圧力不足のため、定着不良が発生する。これを防止するには、加熱ローラ１５に正クラウンを予め形成しておかなければならない。
【００３８】
逆に加圧力が大きすぎると、用紙Ｐの幅方向中央部に搬送方向に沿う長い縦皺が発生するし、常時の加圧力に対して押圧ローラ１６及び加熱ローラ１５の軸受部分の合成樹脂製の上ケース４１、下ケース４２のクリープが発生してしまい、時間経過により加圧力が実質上減少してしまう不都合が発生する。
【００３９】
金属製の加熱ローラ１５をローラ軸に沿って平行な円筒状に形成し、該加熱ローラ１５の断面二次モーメント値を700mm4〜1700mm4の範囲内に設定し、且つ加熱ローラ１５の長手方向中央部の最大撓み量を0.29mm以内に設定することが好ましく、より好ましくは、加熱ローラ１５に対する押圧ローラ１６側からの加圧力が0.01kg/mm〜0.03kg/mmの範囲である。
【００４０】
従って、図１３から理解できるように、加熱ローラ１５の外径に対して肉厚寸法が適当な範囲内でのみ、用紙Ｐに縦皺が発生せず、且つ立ち上がり時間も３０秒以内となる。
【００４１】
以上のような加熱ローラ１５及び押圧ローラ１６等の各数値の範囲に設定すれば、用紙Ｐに生じるカールを少なくしつつ良好な画像を形成することが安定して行える。また、プリンタの電源をＯＮしてから使用温度に到達するまでの温度上昇速度を早めることができ、画像形成作業を迅速に開始することができると共に、加熱体であるハロゲンランプ４３の電力消費量も少なくて済み、プリンタのランニングコストも廉価となるのである。
【００４２】
なお、正クラウンを有する押圧ローラ１６にて加熱ローラ１５をニップする場合であっても、適宜小さい値の加圧力にて、ストレートの加熱ローラ１５が逆クラウンになるように構成できるものである。
【００４３】
前記加熱ローラ１５と押圧ローラ１６とからなる定着部と、その下流側の排紙ローラ１７とピンチローラ１８とからなる排紙部との間の搬送経路７０の少なくとも上側空間を狭めるため、上ケース４１のうちの中途部の上側壁体を、図３〜図５に示すように、下向き凸状に湾曲形成し、加熱定着の作業時に加熱ローラ１５から出る熱で加熱される空気や、用紙Ｐから発生する蒸気が溜まる定着ユニットケースのうちの搬送経路７０の上側空間体積を少なくして、搬送経路７０を通過する用紙Ｐが前記空間内の高温多湿の雰囲気に晒されるのを防止して、用紙Ｐがふやけたり、余分の水蒸気を再度吸収することがなくなり、排紙される用紙Ｐが排紙により冷却された時にカールする等の発生も無くなるのである。
【００４４】
また、前記押圧ローラ１６の外周面に近い側のほぼ垂直方向の壁体４１ａのうち上部寄り部位には、前記定着部で発生する蒸気を外に逃がすための蒸気逃がし孔７１を用紙Ｐの幅方向に沿って複数穿設する一方、前記トップカバー７にも、前記蒸気逃がし孔７１から出た蒸気をプリンタ装置外に排出するための排出孔７２を用紙Ｐの幅方向に沿って複数（多数）穿設する（図２及び図３を参照）。
【００４５】
このように構成すれば、定着ユニット４の定着部で発生した蒸気は、上昇気流に乗って前記壁体４１ａの蒸気逃がし孔７１から定着ユニット４外に直ちに排気され、次いで排出孔７２から装置外に排出できるので、定着ユニット４のケース内に蒸気が溜まらず、且つ上ケース４１内面にも結露しないので、定着部から搬送経路７０を通過して排紙部に至る用紙Ｐに余分の水分を再吸収させたり、水滴が用紙Ｐの表面に落ちて濡れる等の不都合を無くすることができる。
【００４６】
なお、図示実施例では、前記上ケース４１の中途部の下向き凸状部を水滴溜部７３としたものであり、他方、トップカバー７の下面のうち前記水滴溜部７３のほぼ上方にて左右長手のガイドリブ７４，７４を下向き突出するように設けて（図３参照）、トップカバー７の下面に結露して水滴となったものが当該トップカバー７の下面に沿って流れても、ガイドリブ７４の箇所で遮られて排紙側に垂れ落ちず、水滴溜部７３の箇所に水滴が確実に落下して溜めるように導くことができる。
【００４７】
さらに他の実施例としては、図３に示すように、排紙トレイ８の広幅面に用紙Ｐの幅方向に沿って長い排気孔７５を開口しておく。このように構成すれば、排紙トレイ８をトップカバー７の上方を覆うようにして画像形成して排紙させるときにも、排紙トレイ８とトップカバー７との空間に蒸気が溜まることを防止できるのである。
【００４８】
さらに図３に示すように、プロセスユニット３のケース３４の上方位置、つまり給紙ユニット５よりも用紙搬送下流側にて、トップカバー７の下面にスポンジ材等の吸湿部材７６を広い範囲にわたり、もしくは用紙Ｐの幅方向に長く、且つ用紙Ｐの搬送方向に適宜幅寸法にわたって配置すれば、トップカバー７の下面を伝って給紙ユニット５方向に向かう蒸気をスポンジ材等の吸湿部材７６にて捕捉でき、給紙ユニット５から給紙される用紙Ｐの表面に水滴として落下するの防止できるのである。
【００４９】
なお、加熱ローラ１５の排出側に搬送ガイド部材としてのガイドリブ８２を、用紙Ｐの幅方向に沿って適宜間隔にて複数を配置し、この各ガイドリブ８２の上端面（ガイド面）にて排出される用紙Ｐの先端部分を摺接支持しながら排紙ローラ１７とピンチローラ１８とからなる排紙部に誘導する。排紙ローラ１７はその支軸部１７ａと一体的に成形されたものであり、他方、複数のピンチローラ１８はコイルバネ製の軸４８にて弾性的に且つ回転自在に支持されている。
【００５０】
次に、定着ユニット４の温度制御関係について説明すると、図４及び図６に示すように、下ケース４２の左右ほぼ中央部位にネジ止めされたソケット６０から延びる金属製弾性支持体６１に装着されたサーミスタ（温度センサ手段）６２を加熱ローラ１５の外周面に当接させ、当該加熱ローラ１５の周面の温度を感知し、図示しない制御コントローラに信号を送り、加熱ローラ１５の温度を通常の使用温度に保持するように制御している。
【００５１】
他方、図４及び図６に示すように、下ケース４２の内面の一側部寄りには、安全基準を満足する所定の沿面距離を隔て、且つ加熱ローラ１５の過熱状態に迅速に反応できるように温度ヒューズ６４を配置するため、電気絶縁部材としての耐熱性を有する合成樹脂製、またはセラミック製等のカバー体６３を温度ヒューズ６４の長さ及び太さより大きい寸法に形成し、該カバー体６３の集熱面（表面）６３ａを加熱ローラ１５の外周面（円周面）にほぼ沿うように凹湾曲状に形成し、該集熱面６３ａを前記加熱ローラ１５の外周面に近接させて対向配置すべく、下ケース４２の内面であって押圧ローラ１６による加熱ローラ１５への加圧方向と反対側である加熱ローラ１５の下面側に一体的に突設した左右一対の支持部６９，６９にカバー体６３を載置する。また、カバー体６３の裏面側には，当該裏面側に一体的に突設した一対の把持爪を介して温度ヒューズ６４を固定装着する。
【００５２】
そして、前記温度ヒューズ６４の左右両端に接続したリード線６４ａ，６４ｂを、下ケース４２に設けた台部に外部端子（金属片）６７ａ，６７ｂ及び止めビス６８，６８を介して固定し（図４及び図６参照）、一方の外部端子６７ａを前記ハロゲンランプ４３への一方の端子４３ａに接続し、他方の外部端子６７ｂを前記電源部（一次回路）３９に接続する一方、ハロゲンランプ４３の他方の端子４３ｂを電源部３９に接続するというように、電源部３９から前記ハロゲンランプ４３への電源供給回路に温度ヒューズ６４を直列接続させる（図６参照）。
【００５３】
このように構成すれば、何らかの原因で加熱ローラ１５が異常高温となると、当該加熱ローラ１５の左右両端の耐熱性熱可塑性合成樹脂製のリング状等の軸受４４，４４が軟化もしくは溶け始める。そして、この加熱ローラ１５は、前述するように押圧ローラ１６にて常時加圧されているから、その加圧力にて加熱ローラ１５はカバー体６３の集熱面６３ａに接近し、ついには加熱ローラ１５の円周面とカバー体の集熱面６３ａとが当接し、加熱ローラ１５からの熱がカバー体６３の内部を熱伝導し、温度ヒューズ６４に速やかに伝わり、当該温度ヒューズ６４を溶断し、電源部３９からハロゲンランプ４３への電力供給を迅速に遮断することができるのである。
【００５４】
なお、本発明におけるトナー像形成手段は、前記感光体ドラム２３からのトナー像の転写するものの他、電極アレイにおける用紙搬送方向と交叉する方向に多数の開口部と対峙させて背面電極を配置し、前記開口部と背面電極との間を通過させる被記録媒体の表面に、画像データに基づいて前記各開口部に関連させたアパチャ電極体への電圧印加にて選択的にトナーを開口部を介して直接的に移動させてトナー像を形成するタイプのもの等がある。
【００５５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の画像形成装置における定着装置は、トナー像形成手段にて用紙等の被記録媒体に形成されたトナー像を加熱定着する加熱ローラと押圧ローラとを備えた画像形成装置における定着装置において、内径部にハロゲンランプ等の加熱体を内装した金属製の加熱ローラを、ローラ軸に沿って平行な薄肉円筒状に形成する一方、押圧ローラを芯金の外周に弾性体層を被覆した構造となし、前記押圧ローラの芯金の直径を8mm〜10mm、弾性体層の厚さを3mm〜6mmに設定し、前記弾性体層のゴム硬度をＪＩＳ  Ａ硬度で１２度〜２０度に設定し、前記加熱ローラの断面二次モーメント値を700mm4〜1700mm4の範囲内に設定したものである。このように、芯金の直径、弾性体層の厚さ及びゴム硬度が前記範囲に設定された押圧ローラと、断面二次モーメント値が700mm4〜1700mm4の範囲内に設定された加熱ローラとの組合せにより、適当な加圧力のもとでは、加熱ローラとの間で良好なニップ部の幅寸法を確保することができて、定着すべき被記録媒体に発生するカールが緩く、且つ定着強度も良好となるという効果を奏する。
【００５６】
また、本発明の画像形成装置における定着装置は、前記加熱ローラの外径を16mm以下に設定し、押圧ローラの外径を16mm〜20mmの範囲に設定したものである。
【００５７】
このように、加熱ローラの直径を小さい範囲に設定したから、加熱ローラの内径部のハロゲンランプ等の加熱体からの熱の伝達速度も速くなり、定着装置が常温から必要な使用温度（加熱定着温度）になるまでの、いわゆるウオーミングアップ時間を短縮でき、画像形成装置の電源ＯＮから短時間で画像形成作業が開始できるという効果も奏する。しかも、押圧ローラの外径を小さい範囲に設定すれば、両ローラ間の前記ニップ部の幅寸法が必要以上に大きくならず、カールを緩くすることができると共に、定着装置をコンパクトにできるという効果も奏する。
【００５８】
さらに、本発明の画像形成装置における定着装置は、前記加熱ローラに対する押圧ローラ側からの加圧力が0.01kg/mm〜0.03kg/mmのとき、加熱ローラの長手方向中央部の最大撓み量が0.29mm以内であるとしたものである。
【００５９】
このように構成すれば、画像形成作業を迅速に立ち上げることができるという請求項１または請求項２に記載の発明の効果に加えて、加熱ローラに対する押圧ローラの加圧力の範囲を前記のように設定すると、最適な逆クラウン形状となるように中央部が撓み、加熱ローラの最大撓み量が所定範囲内となり、押圧ローラからの所定の加圧力にて、ニップ部の幅寸法を適正に確保しつつ、定着すべき被記録媒体の幅方向中央部に縦皺が発生しないから、良好な画像形成を安定して実行できる。
【００６０】
そして、本発明の画像形成装置における定着装置は、前記加熱ローラの熱容量が0.035J/K以下としたものであるから、前記縦皺の発生を無くしつつ、装置の立ち上げ時間も短くなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  レーザプリンタの主要部品の斜視図である。
【図２】  レーザプリンタの概略断面図である。
【図３】  定着ユニットの要部側断面図である。
【図４】  定着の一部切欠き平面図である。
【図５】  図４のIV−IV線矢視断面図である。
【図６】  図４のVI−VI矢視断面図である。
【図７】  押圧ローラの押圧手段の要部拡大断面図である。
【図８】  図７のVIII−VIII線矢視断面図である。
【図９】  加熱ローラの箇所で示すニップ部の平面視形状である。
【図１０】  加熱ローラの断面二次モーメント値と加圧力とによる、加熱ローラの最大撓み量の変化を示す図である。
【図１１】  加熱ローラの外径とその筒部の肉厚寸法との変化による断面二次モーメント値を示す図である。
【図１２】  加熱ローラの外径とその筒部の肉厚寸法との変化による、当該加熱ローラの熱容量の変化を示す図である。
【図１３】  加熱ローラの外径とその筒部の肉厚寸法との変化による、用紙に縦皺が発生せず、且つ立ち上げ時間が３０秒より短い領域（ＮＴＳ）を示す図である。
【図１４】  押圧ローラの芯金直径とその外層の弾性体層のゴム硬度との変化によるカール発生状態を示す図である。
【図１５】  押圧ローラの芯金直径とその外層の弾性体層のゴム硬度との変化による定着強度の状態を示す図である。
【符号の説明】
Ｐ        用紙
４        定着ユニット
１５        加熱ローラ
１６        押圧ローラ
１７        排紙ローラ
１８        ピンチローラ
４１        上ケース
４２        下ケース
４３        ハロゲンランプ
【図１】
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【図２】
0003847835.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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