定着装置およびこれを備えた画像形成装置

【課題】簡単な構成で、圧ローラの弾性体層における亀裂の発生を回避し、圧ローラの長寿命化を図ることができる定着装置およ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。
【解決手段】定着装置は、熱ローラ１８と、芯金２４及びその周囲に形成された弾性体層２５を有し、熱ローラ１８に圧接される圧ローラ１９とを備えている。又、圧ローラ１９の長手方向Ｘにおける弾性体層２５の端面２５ａには、断面略円弧状に形成された凹部２５ｂが設けられている。従って、熱ローラ１８に対して圧ローラ１９を圧接させても、凹部２５ｂが略面位状に変形するだけであり、端面２５ａが外方に突出することがないため、圧ローラ１９の弾性体層２５における亀裂の発生を回避できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源を備えた熱ローラと、表面側に弾性体層を有し、熱ローラに圧接される圧ローラとを備え、用紙にトナー像を定着させる定着装置、及びこれを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置においては、画像読取装置によって読み取られた画像に基づく光が、露光装置により像担時体である感光体の表面に照射されて、その画像の静電潜像が形成され、その後、現像装置によりその静電潜像にトナーを付着させトナー像が形成される。そして、転写装置により当該トナー像を用紙に転写したのち、トナー像を担持した用紙を、定着装置に設けられた熱ローラと圧ローラとにより形成されるニップ間に挟持搬送し、加熱・加圧することによりトナー像を用紙に定着するようにしている。
【０００３】
又、近年、省エネの観点から、定着装置における熱ローラと圧ローラの小径化を行うことにより、熱ローラを過熱するための熱源が有する加熱容量に対して、これらの熱ローラ、圧ローラの熱容量を相対的に小さくする定着装置が提案されている。より具体的には、例えば、外径が１５ｍｍ以下で、肉厚が１ｍｍ以下である金属製の小型中空ローラからなる熱ローラと、外径が１５ｍｍ以下である弾性体層からなる小型の圧ローラを備える定着装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１２１０５１号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記従来の定着装置のごとく、熱ローラと圧ローラの小径化を行うと、熱ローラと圧ローラとにより形成されるニップ幅を確保することが困難になる。そこで、圧ローラの弾性体層の硬度を落としたり、熱ローラに対する圧ローラの加圧力を上げる等の対策を講じる必要がある。しかし、このような対策を講じた状態で、熱ローラに対して圧ローラを圧接させて使用を続けていくと、圧ローラの弾性体層の強度不足等により、図１１に示す様に、熱ローラ５１と接触する圧ローラ５２の弾性体層５３の端面（即ち、圧ローラ５２の長手方向Ｘにおける端面）５３ａが撓むことになる。そうすると、当該端面５３ａが、図１２に示す圧ローラ５２を熱ローラ５１に圧接する前の状態に比し、上記長手方向Ｘにおいて、外方に突出してしまうことになる。その結果、弾性体層５３と芯金５５の接着面５６を引き裂く力が作用するため、図１１に示す様に、上記端面５３ａの、弾性体層５３と芯金５５の接着面５６側に亀裂５４が発生してしまい、圧ローラ５２の寿命が短くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、圧ローラの弾性体層における亀裂の発生を回避し、圧ローラの長寿命化を図ることができる定着装置およ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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の定着装置は、熱源を有する熱ローラと、芯金及びその周囲に形成された弾性体層を有し、熱ローラに圧接されることにより、用紙が通過するニップを形成する圧ローラと、を備え、圧ローラの長手方向における弾性体層の端面に凹部が設けられていることを特徴とする。ここで、本発明の第１の定着装置においては、凹部が断面略円弧状に形成されているものとすることができる。
【０００７】
又、本発明の第２の定着装置は、熱源を有する熱ローラと、芯金及びその周囲に形成された弾性体層を有し、熱ローラに圧接されることにより、用紙が通過するニップを形成する圧ローラと、を備え、圧ローラの芯金の端部が、圧ローラの長手方向の内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
又、本発明の第３の定着装置は、熱源を有する熱ローラと、芯金及びその周囲に形成された弾性体層を有し、熱ローラに圧接されることにより、用紙が通過するニップを形成する圧ローラと、を備える定着装置において、圧ローラの長手方向における弾性体層の端面に断面略円弧状に形成された凹部が設けられるとともに、圧ローラの芯金の端部が、圧ローラの長手方向の内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
又、本発明の画像形成装置は、上述のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の定着装置によれば、圧ローラの長手方向における弾性体層の端面に凹部が設けられており、特に、当該凹部を断面略円弧状に形成する構成としている。従って、簡単な構成で、圧ローラの弾性体層における亀裂の発生を回避できるとともに、当該圧ローラの長寿命化を図ることが可能になる。
【００１１】
又、本発明の第２の定着装置によれば、圧ローラの芯金の端部を、圧ローラの長手方向の内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成する構成としている。従って、簡単な構成で、圧ローラの弾性体層における亀裂の発生を回避できるとともに、当該圧ローラの長寿命化を図ることが可能になる。
【００１２】
又、本発明の第３の定着装置によれば、圧ローラの長手方向における弾性体層の端面に断面略円弧状に形成された凹部を設けるとともに、圧ローラの芯金の端部を、圧ローラの長手方向の内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成する構成としている。従って、簡単な構成で、圧ローラの弾性体層における亀裂の発生を確実に回避できるとともに、当該圧ローラの長寿命化を確実に図ることが可能になる。
【００１３】
又、本発明の画像形成装置によれば、上述のいずれかに記載の定着装置を備える構成としているため、上述のいずれかに記載の定着装置と同じ効果を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図であり、図２は、本発明の第１の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。
【００１５】
図１に示す様に、この画像形成装置１は、複写機であり、装置本体１ａの下部に配設された給紙部２と、この給紙部２の側方及び上方に配設された用紙搬送系３と、この用紙搬送系３の上方に配設された画像形成部４と、この画像形成部４よりも排出側に配設された定着装置５と、これらの画像形成部４、及び定着装置５の上方に配設された画像読取装置６を備えている。
【００１６】
給紙部２は、用紙９が収容された複数（本実施形態においては４つ）の給紙カセット７ａ〜７ｄを備えており、給紙ローラ（又は、ピックアップローラ）８の回転動作により、当該複数の給紙カセット７ａ〜７ｄのうち選択されたものから用紙９が用紙搬送系３側に送り出され、用紙９が１枚ずつ確実に用紙搬送系３に給紙されるように構成されている。
【００１７】
用紙搬送系３に給紙された用紙９は、用紙供給経路１０を経由して画像形成部４に向けて搬送される。この画像形成部４は、電子写真プロセスによって、用紙９に所定のトナー像を形成するものであり、所定の方向（図中の矢印方向）に回転可能に軸支された像端持体である感光体１１と、この感光体１１の周囲にその回転方向に沿って、帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４、転写装置１５、クリーニング装置１６、及び除電装置１７を備えている。
【００１８】
帯電装置１２は、高電圧が印加される帯電ワイヤを備えており、この帯電ワイヤからのコロナ放電によって感光体１１の表面に所定電位を与えることにより、感光体１１の表面が一様に帯電させられる。そして、露光装置１３により、画像読取装置６によって読み取られた原稿の画像データに基づく光が、感光体１１に照射されることにより、感光体１１の表面電位が選択的に減衰されて、この感光体１１の表面に静電潜像が形成される。次いで、現像装置１４により、上記静電潜像にトナーが付着し、感光体１１の表面にトナー像が形成され、転写装置１５により、感光体１１の表面のトナー像が、感光体１１と転写装置１５との間に供給された用紙９に転写される。
【００１９】
トナー像が転写された用紙９は、画像形成部４から定着装置５に向けて搬送される。この定着装置５は、画像形成部４の用紙搬送方向の下流側に配置されており、図２に示す様に、熱源２２を有する熱ローラ１８と、芯金２４及びその周囲に形成された弾性体層２５を有し、熱ローラ１８に圧接されることにより、用紙９が通過するニップＮを形成する圧ローラ１９と、を備えている。尚、図中の矢印Ｃは、用紙９の搬送方向を示す。
【００２０】
熱ローラ１８の熱源２２には、例えば、ハロゲンランプ等が使用され、当該熱源２２が金属製の芯金２３を加熱する構成となっている。尚、熱ローラ１８は、図中の矢印Ａの方向に回転可能となるように構成されている。
【００２１】
又、圧ローラ１９は、金属製の芯金２４の周囲に弾性体層２５が設けられ、その表層側に弾性体層２５を備えており、図示しない付勢手段により、熱ローラ１８に圧接される構成となっている。又、圧ローラ１９の長手方向Ｘ（図３参照）における、弾性体層２５の長さは、熱ローラ１８の芯金２３の長さよりも短く、弾性体層２５の外周面全体が、芯金２３に圧接されるように構成されている。又、弾性体層２５は、例えば、シリコンゴムやフッ素ゴムにより形成されており、圧ローラ１９を熱ローラ１８に圧接すると、当該弾性体層２５が変形し、用紙９が通過するニップＮが形成される構成となっている。尚、当該圧ローラ１９は、回転軸２６により、図中の矢印Ｂの方向に回転可能に軸止されており、弾性体層２５は、接着面２７を介して芯金２４に接着されている。又、本実施形態においては、熱ローラ１８は、その外径が４０ｍｍ、肉厚が１ｍｍに設定されており、圧ローラ１９は、その外径が４０ｍｍ、弾性体層２５の厚さが５ｍｍとなるように設定されている。
【００２２】
そして、画像形成部４においてトナー像が転写された用紙９が上記熱ローラ１８と圧ローラ１９のニップＮを通過する際に、熱ローラ１８の熱源２２の熱によりトナーが溶融し、用紙９上にトナー像が定着される構成となっている。
【００２３】
次いで、画像形成部４から定着装置５において画像形成がなされた用紙９は、排出ローラ対２０によって排出トレイ２１上に排出される。一方、上記転写後、感光体１１の表面に残留しているトナーは、クリーニング装置１６により除去され、感光体１１の表面の残留電荷は、除電装置１７により除去される。そして、感光体１１は帯電装置１２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われることになる。
【００２４】
ここで、本実施形態においては、圧ローラ１９の長手方向における弾性体層２５の端面の形状に特徴がある。以下、本特徴について、図面を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る定着装置における圧ローラの弾性体層の端面の形状を説明するための概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接する前の状態を示す図である。又、図４は、本発明の第１の実施形態に係る定着装置における圧ローラの弾性体層の端面の形状を説明するための概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接した状態を示す図である。
【００２５】
図３に示す様に、本実施形態においては、圧ローラ１９の長手方向Ｘにおける弾性体層２５の端面２５ａに凹部２５ｂが設けられており、当該凹部２５ｂが断面略円弧状に形成されている。そして、図４に示す状態において、圧ローラ１９を熱ローラ１８に圧接させると、当該弾性体層２５が熱ローラ１８と接触して、当該熱ローラ１８に押圧され、用紙９が通過するニップＮが形成される。
【００２６】
この際、図４に示す様に、弾性体層２５が変形するが、本実施形態においては、上述のごとく、端面２５ａに凹部２５ｂが設けられており、当該凹部２５ｂが断面略円弧状に形成されているため、熱ローラ１８に対して圧ローラ１９を圧接させても、当該凹部２５ｂが略面位状に変形するだけである。即ち、上記従来技術のごとく、熱ローラ１８に対して圧ローラ１９を圧接させても、上記長手方向Ｘにおいて、端面２５ａが外方に突出することがないため、弾性体層２５と芯金２４の接着面２７を引き裂く力が作用しないことになる。
【００２７】
従って、上記端面２５ａの、弾性体層２５と芯金２４の接着面２７側における亀裂の発生を回避することが可能になるとともに、圧ローラ１９の長寿命化を図ることが可能になる。
【００２８】
尚、図５に示す様に、上記凹部２５ｂを断面略四角形状に形成する構成とすることもできる。但し、図６に示す様に、当該凹部２５ｂを断面略四角形状にすると、上記従来技術と同様に、熱ローラ１８に対して圧ローラ１９を圧接させると、上記長手方向Ｘにおいて、端面２５ａが撓んで外方に突出してしまう。従って、弾性体層２５と芯金２４の接着面２７を引き裂く力の作用により、亀裂２８が発生してしまう場合があるため、当該凹部２５ｂの形状は、断面略四角形状よりも断面略円弧形状にする方が望ましい。
【００２９】
以上に説明した様に、本実施形態においては、端面２５ａに凹部２５ｂを設けるとともに、当該凹部２５ｂを断面略円弧状に形成する構成としている。従って、簡単な構成で、圧ローラ１９の弾性体層２５における亀裂の発生を回避できるとともに、当該圧ローラ１９の長寿命化を図ることが可能になる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る定着装置における圧ローラの芯金の端部の形状を説明するための概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接する前の状態を示す図である。又、図８は、本発明の第２の実施形態に係る定着装置における圧ローラの芯金の端部の形状を説明するための概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接した状態を示す図である。尚、本実施形態においては、上記第１の実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。又、画像形成装置の全体構成、及び定着装置の全体構成についても、上述の第１の実施形態と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００３１】
本実施形態においては、圧ローラ１９の長手方向における芯金２４の端部２４ａの形状に特徴がある。図７に示す様に、本実施形態においては、圧ローラ１９の芯金２４の端部２４ａが、圧ローラ１９の長手方向Ｘの内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成されている。そして、上述の第１の実施形態と同様に、図７に示す状態において、圧ローラ１９を熱ローラ１８に圧接させると、当該弾性体層２５が熱ローラ１８と接触して、当該熱ローラ１８に押圧され、用紙９が通過するニップＮが形成される。
【００３２】
この際、図８に示す様に、弾性体層２５が変形するが、本実施形態においては、上述のごとく、圧ローラ１９の芯金２４の端部２４ａが、圧ローラ１９の長手方向Ｘの内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成されている。従って、熱ローラ１８に対して圧ローラ１９を圧接させると、上記長手方向Ｘにおいて、弾性体層２５の端面２５ａが外方に突出するが、図１１に示す従来技術の場合に比し、その突出量が減少するため、弾性体層２５と芯金２４の接着面２７を引き裂く力に起因する悪影響を回避することが可能になる。
【００３３】
従って、上記第１の実施形態と同様に、上記端面２５ａの、弾性体層２５と芯金２４の接着面２７側における亀裂の発生を回避することが可能になるとともに、圧ローラ１９の長寿命化を図ることが可能になる。
【００３４】
尚、本実施形態においては、芯金２４の端部２４ａのみを上述のテーパ状に形成する構成としているため、高い定着圧（例えば、ニップＮにおける荷重が４００Ｎ）により、圧ローラ１９を熱ローラ１８に圧接させた場合であっても、当該圧ローラ１９が、上記長手方向Ｘに直行する方向Ｙ（図２参照）に撓むことはない。
【００３５】
以上に説明した様に、本実施形態においては、芯金２４の端部２４ａを、圧ローラ１９の長手方向Ｘの内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成する構成としている。従って、簡単な構成で、圧ローラ１９の弾性体層２５における亀裂の発生を回避できるとともに、当該圧ローラ１９の長寿命化を図ることが可能になる。
【００３６】
尚、上記実施形態は、単なる説明例であり、本発明の範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて各構成物品の形状、寸法、材料等を変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
【００３７】
例えば、図９に示す様に、上記第１の実施形態と第２の実施形態を組み合わせる構成とすることもできる。より具体的には、弾性体層２５の端面２５ａに凹部２５ｂを設け、当該凹部２５ｂを断面略円弧状に形成するとともに、圧ローラ１９の芯金２４の端部２４ａを、圧ローラ１９の長手方向Ｘの内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成する構成とする。このような構成にすれば、簡単な構成で、圧ローラ１９の弾性体層２５における亀裂の発生を確実に回避できるとともに、当該圧ローラ１９の長寿命化を確実に図ることが可能になる。尚、図９に示す状態から、圧ローラ１９を熱ローラ１８に圧接させ、弾性体層２５が熱ローラ１８と接触している状態を図１０に示す。
【００３８】
又、上記第１の実施形態においては、凹部２５ｂを断面略円弧状に形成する構成としてが、圧ローラ１９の弾性体層２５における亀裂の発生を回避し、当該圧ローラ１９の長寿命化を図ることが可能な形状であれば、どのような形状でも良い。例えば、当該凹部２５ｂを断面略Ｖ字状に形状することもできる。又、弾性体層２５の端面２５ａに、断面略円弧形状を有する凹部２５ｂを複数個設ける構成としても良い。
【００３９】
更に、上記実施形態においては、画像形成装置の一例として、デジタル複写機を示したが、ファクシミリやプリンタ等の他の画像形成装置であっても良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の活用例としては、熱源を備えた熱ローラと、表面側に弾性体層を有し、熱ローラに圧接される圧ローラとを備え、用紙にトナー像を定着させる定着装置、及びこれを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る定着装置における圧ローラの弾性体層の端面の形状を説明するための概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接する前の状態を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る定着装置における圧ローラの弾性体層の端面の形状を説明するための概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接した状態を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る定着装置における圧ローラの弾性体層の端面の形状を断面略四角形状に形成した状態を示す概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接する前の状態を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る定着装置における圧ローラの弾性体層の端面の形状を断面略四角形状に形成した状態を示す概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接した状態を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る定着装置における圧ローラの芯金の端部の形状を説明するための概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接する前の状態を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る定着装置における圧ローラの芯金の端部の形状を説明するための概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接した状態を示す図である。
【図９】図３に示した弾性体層と図７に示した芯金を組み合わせた状態を示す概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接する前の状態を示す図である。
【図１０】図３に示した弾性体層と図７に示した芯金を組み合わせた状態を示す概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接した状態を示す図である。
【図１１】従来の定着装置における圧ローラの弾性体層の端面の形状を説明するための概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接した状態を示す図である。
【図１２】従来の定着装置における圧ローラの弾性体層の端面の形状を説明するための概略断面図であり、圧ローラを熱ローラに圧接する前の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…画像形成装置、１ａ…装置本体、２…給紙部、３…用紙搬送系、４…画像形成部、５…定着装置、６…画像読取装置、９…用紙、１８…熱ローラ、１９…圧ローラ、２２…熱源、２３…芯金、２４…芯金、２４ａ…芯金の端部、２５…弾性体層、２５ａ…弾性体層の端面、２５ｂ…凹部、２７…接着面、２８…亀裂、Ｎ…ニップ、Ｘ…圧ローラの長手方向

【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を有する熱ローラと、芯金及びその周囲に形成された弾性体層を有し、前記熱ローラに圧接されることにより、用紙が通過するニップを形成する圧ローラと、を備える定着装置において、
前記圧ローラの長手方向における前記弾性体層の端面に凹部が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記凹部が断面略円弧状に形成されてい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】
熱源を有する熱ローラと、芯金及びその周囲に形成された弾性体層を有し、前記熱ローラに圧接されることにより、用紙が通過するニップを形成する圧ローラと、を備える定着装置において、
前記圧ローラの芯金の端部が、前記圧ローラの長手方向の内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
熱源を有する熱ローラと、芯金及びその周囲に形成された弾性体層を有し、前記熱ローラに圧接されることにより、用紙が通過するニップを形成する圧ローラと、を備える定着装置において、
前記圧ローラの長手方向における前記弾性体層の端面に断面略円弧状に形成された凹部が設けられるとともに、前記圧ローラの芯金の端部が、前記圧ローラの長手方向の内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

【図１】