定着装置及びこれを備えた画像形成装置
【課題】固定式の加圧部材の経時変化とこれに伴う定着不良や記録材の搬送不良の発生を防ぐことができる定着装置を提供すること。
【解決手段】円筒状の定着ローラー２１を回転可能に配置し、該定着ローラー２１に圧接されて定着ローラー２１との間にニップを形成する加圧部材２２を固定配置し、トナー像が転写された記録材を前記定着ローラー２１と加圧部材２２との間に形成された前記ニップを通過させることによってトナー像を記録材上に定着させる定着装置１８において、前記加圧部材２２を、前記定着ローラー２１と接触する表層部材２４と、該表層部材２４を前記定着ローラー２１に押圧する押圧部材２５及び該押圧部材２５を支持する支持部材２６で構成し、前記定着ローラー２１の回転時に前記押圧部材２５に発生する定着ローラー回転方向下流側への変形を復元させる復元力を前記押圧部材２５に付与するよう構成する。
【解決手段】円筒状の定着ローラー２１を回転可能に配置し、該定着ローラー２１に圧接されて定着ローラー２１との間にニップを形成する加圧部材２２を固定配置し、トナー像が転写された記録材を前記定着ローラー２１と加圧部材２２との間に形成された前記ニップを通過させることによってトナー像を記録材上に定着させる定着装置１８において、前記加圧部材２２を、前記定着ローラー２１と接触する表層部材２４と、該表層部材２４を前記定着ローラー２１に押圧する押圧部材２５及び該押圧部材２５を支持する支持部材２６で構成し、前記定着ローラー２１の回転時に前記押圧部材２５に発生する定着ローラー回転方向下流側への変形を復元させる復元力を前記押圧部材２５に付与するよう構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する定着ローラーとこれに圧接される固定式の加圧部材を備える定着装置とこれを備えた複写機やプリンター等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式によって用紙等の記録材に画像を形成する複写機やプリンター等の画像形成装置においては、感光ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によって現像してトナー像として顕像化し、このトナー像を記録材上に転写することが行われる。そして、トナー像が転写された記録材は、定着装置へと搬送され、該定着装置によって加熱及び加圧されてトナー像の定着を受け後に機外に排出され、これによって一連の画像形成動作が完了する。
【０００３】
ところで、斯かる画像形成装置における定着装置には、従来、図１０に示す加熱ローラー方式を採用するものが専ら使用されていた。
【０００４】
即ち、図１０は加熱ローラー方式を採用する従来の定着装置の断面図であり、図示の定着装置１１８は、互いに当接して図示矢視方向に回転する定着ローラー１２１と加圧ローラー１２２を備えており、円筒状の定着ローラー１２１の内部には定着ヒーター１２３が配置されている。ここで、加圧ローラー１２２は、例えば外径φ１２ｍｍの芯金１２２ａの外表面に、外径がφ２５ｍｍとなるようにシリコンゴム層１２２ｂを形成し、その外表面に離型層として厚み５０μｍのＦＰＡチューブ１２２ｃを被覆し、全体の硬度が４２°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ、１ｋｇｆ）となるよう構成されている。そして、この加圧ローラー１２２を荷重７ｋｇｆで定着ローラー１２１に押圧配置した場合、定着ローラー１２１と加圧ローラー１２２間に形成されるニップの幅は５ｍｍ程度と比較的狭い。
【０００５】
斯かる加熱ローラー方式を採用する定着装置１１８においては、加圧ローラー１２２の熱容量が大きいためにウォームアップタイム（定着可能な温度に達するまでに要する時間）が長く、部品コストが高いという問題がある。
【０００６】
そこで、図１１（ａ）の断面図に示すような定着装置２１８が提案されている。図示の定着装置２１８は、従来の加圧ローラー１２２（図１０参照）に代えて固定式の加圧部材２２２を使用するものであって、加圧部材２２２は、定着ローラー２２１と接触する表層部材２２４と、該表層部材２２４を定着ローラー２２１に押圧する押圧部材２２５及び該押圧部材２２５と前記表層部材２２４を支持する支持部材２２６で構成されている。
【０００７】
斯かる定着装置２１８においては、定着ローラー２２１と加圧部材２２２との間に形成されるニップに記録材を通過させることによって、該記録材上に転写されたトナー像を加熱及び加圧して定着させることができる。このような定着方式によれば、所要のニップ幅を確保した上で、加圧部材２２２の熱容量を小さく抑えてウォームアップタイムを短縮することができるとともに、定着装置２１８のコストダウンと小型化を図ることができる。
【０００８】
図１０に示す加熱ローラー方式を採用する定着装置１１８では、加圧ローラー１２２は定着ローラー１２１と共に回転するため、該加圧ローラー１２２の定着ローラー１２１との圧接位置が常に変動し、これによって記録材を搬送することができるが、図１１（ａ）に示す固定式の加圧部材２２２を用いる定着装置２１８においては、加圧部材２２２には定着ローラー２２１の回転方向下流側に引っ張られる力が加わる。このことを図１１（ａ）〜（ｄ）に基づいて以下に説明する。
【０００９】
即ち、図１１（ａ）〜（ｄ）は加圧部材２２２の変形の様子を示す断面図であり、定着ローラー２２１が回転していない図１１（ａ）に示す状態から図１１（ｂ）に示すように定着ローラー２２１が図示矢印方向に回転すると、加圧部材２２２の表層部材２２４と押圧部材２２５は、定着ローラー２２１との間に発生する摩擦力によって定着ローラー２２１の回転方向下流側に引っ張られて図示のように支持部材２２６への接着面を基点として変形し、押圧部材２２５には逆方向の復元力（剪断力）が作用する。この場合、加圧部材２２２が定着ローラー２２１の回転方向下流側に引っ張られる程、ニップ入口が初期の位置から下流方向にズレるため、記録材の搬送性に悪影響が現れる。又、加圧部材２２２のニップ入口側が定着ローラー２２１から離間する方向に変形するため、ニップ入口での定着ローラー２２１と記録材の接触が不十分となり、定着性の低下を招いてしまう。このため、加圧部材２２２の押圧部材２２５は初期の位置に戻り易いように摩擦の小さな表面を有することが望ましく、又、この押圧部材２２５の変形を防ぐ手段を設ける必要がある。
【００１０】
そして、図１１（ｃ）に示すように定着ローラー２２１の回転が停止しても、定着ローラー２２１と加圧部材２２２には圧力が加えられた状態が維持されるため、加圧部材２２２の表層部材２２４と押圧部材２２５が定着ローラー２２１の回転方向下流側に変形した状態が維持される。このように表層部材２２４と押圧部材２２５が定着ローラー２２１の回転方向下流側に変形した状態で放置され続けると、弾性部材で構成された押圧部材２２５が塑性変形し、図１１（ｄ）に示すように押圧部材２２５に圧抜け部２２５ａが生じ、ニップ入口側において押圧部材２２５が定着ローラー２２１から離間する。この結果、ニップ幅が減少し、定着不良等を招くという問題が発生する。
【００１１】
ところで、特許文献１には、固定式の加圧部材の弾性体に、そのシート材移動方向下流側への変形を防ぐための機構を設けた定着装置が提案されている。
【００１２】
特許文献２には、固定式の加圧部材を支持体と弾性体及びこれらを被覆するチューブで構成し、用紙が通過する際に加圧部材に負荷が生じても最表面のチューブが支持体や弾性体から剥離しないよう構成した定着装置が提案されている。
【００１３】
特許文献３には、定着ローラーと加圧部材との間に、ガラス繊維を基材とする耐熱性シートを互いを接着させることなく配置することによって、加圧部材が耐熱シートによって拘束されることなく加圧部材の変形を抑制することができる定着装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−０７２７１８号公報
【特許文献２】特開２００２−１２３１２０号公報
【特許文献３】特開平８−２４１０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１において提案された定着装置によれば、弾性体の全体的な変形とニップ出口の位置変動は抑えられるが、ニップ入口の位置変動や弾性体の変形自体を抑えることができない。このため、弾性体のニップ入口側が変形した場合には、ニップ幅が縮小して定着性が悪化するという問題が発生する。又、弾性体のニップ入口側の変形部分を初期の状態に戻す機構が設けられていないため、耐久が進むに連れて定着性は悪化の一途を辿ることになる。
【００１６】
特許文献２において提案された定着装置では、加圧部材はチューブによって支持体と弾性体を覆う構成を採用しているため、通紙による負荷を受けても弾性体とチューブが分離することはないが、弾性体の変形自体を防ぐことができないという問題がある。
【００１７】
特許文献３において提案された定着装置によれば、加圧部材が耐熱シートによって拘束されないために耐熱シートの変形分の影響は抑えられるが、加圧によって最も変形するのは耐熱シートではなく加圧部材であり、耐熱シートによる拘束がなくなっても加圧部材と耐熱シート間に滑りが生じない限り、加圧部材は変形した状態で保持されることになり、加圧部材の変形による定着性の悪化を防ぐことができないという問題がある。
【００１８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、固定式の加圧部材の経時変化とこれに伴う定着不良や記録材の搬送不良の発生を防ぐことができる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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、円筒状の定着ローラーを回転可能に配置し、該定着ローラーに圧接されて定着ローラーとの間にニップを形成する加圧部材を固定配置し、トナー像が転写された記録材を前記定着ローラーと加圧部材との間に形成された前記ニップを通過させることによってトナー像を記録材上に定着させる定着装置において、前記加圧部材を、前記定着ローラーと接触する表層部材と、該表層部材を前記定着ローラーに押圧する押圧部材及び該押圧部材を支持する支持部材で構成し、前記定着ローラーの回転時に前記押圧部材に発生する定着ローラー回転方向下流側への変形を復元させる復元力を前記押圧部材に付与するよう構成したことを特徴とする。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記押圧部材をその長手方向中央部が定着ローラー回転方向上流側に向かって凸となる円弧状に湾曲させたことを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記加圧部材を、その中心の加圧方向が前記定着ローラーの回転軸に対して定着ローラー回転方向上流側となるよう配置したことを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の発泡率を下流部の発泡率よりも低く設定したことを特徴とする。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記押圧部材の定着ローラー回転方向上流部と下流部の硬度を中間部の硬度よりも高く設定したことを特徴とする。
【００２４】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、前記押圧部材と支持部材とを定着ローラー回転方向上流部において凹凸嵌合させたことを特徴とする。
【００２５】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、前記押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の接触面に凸部を突設したことを特徴とする。
【００２６】
請求項８記載の画像形成装置は、請求項１〜７の何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】
【００２７】
請求項１記載の発明によれば、定着ローラーが回転することによって押圧部材に定着ローラー回転方向下流側への変形が発生しても、該押圧部材にはその変形を復元させる復元力が付与されているため、定着ローラーの回転が停止すると押圧部材は初期の状態に戻ることができる。このため、耐久による押圧部材の塑性変形やこれに伴うニップ部入口の圧抜けとニップ幅減少による定着不良や記録材搬送力付与のタイミング変化による記録材の斜行やシワの発生を防ぐことができる。
【００２８】
請求項２記載の発明によれば、押圧部材をその長手方向中央部が定着ローラー回転方向上流側に向かって凸となる円弧状に湾曲させることによって、該押圧部材に定着ローラー回転方向下流側への変形を復元させる復元力を付与したため、定着ローラーの回転が停止すると押圧部材を初期の状態に戻すことができ、定着不良や記録材の搬送不良の発生を防ぐことができる。
【００２９】
請求項３記載の発明によれば、加圧部材を、その中心の加圧方向が定着ローラーの回転軸に対して定着ローラー回転方向上流側となるよう配置したため、加圧部材を定着ローラーに対して垂直に接触させた場合よりも押圧部材が接触方向に変形する力が大きくなり、該押圧部材を職の形状に戻す復元力が高められ、定着不良や記録材の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００３０】
請求項４記載の発明によれば、押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の発泡率を下流部の発泡率よりも低く設定することによって、該押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の硬度が下流部の硬度よりも高くなって該上流部の復元力が強まるとともに、硬度の低い下流部において定着ローラーとの間に十分なニップ幅を確保することができるため、定着不良や記録材の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００３１】
請求項５記載の発明によれば、押圧部材の定着ローラー回転方向上流部と下流部の硬度を中間部の硬度よりも高く設定したため、該押圧部材の硬度の高い上流部の復元力が強まるとともに、低硬度の中間部は高硬度の下流部によって支えられて変形が抑制されるために定着ローラーとの間に十分なニップ幅を確保することができ、定着不良や記録材の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００３２】
請求項６記載の発明によれば、押圧部材の定着ローラー回転方向上流部が支持部材によって支えられるため、該押圧部材の定着ローラー回転方向上流側に向かって変形しようとする力（復元力）が強まり、定着不良や記録材の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００３３】
請求項７記載の発明によれば、押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の接触面に突設された凸部が定着ローラーに押圧されることによって該押圧部材の上流部の下流方向への変形が抑制されるため、押圧部材の復元力が高められて定着不良や記録材の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００３４】
請求項８記載の発明によれば、定着装置での定着不良や記録材の搬送不良が防がれる結果、高質画像を安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る画像形成装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る定着装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る定着装置の加圧部材の斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態１に係る定着装置の押圧部材の変形の様子を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る定着装置の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る定着装置の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る定着装置の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係る定着装置の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態６に係る定着装置の断面図である。
【図１０】加熱ローラー方式を採用する従来の定着装置の断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は固定式の加圧部材を有する従来の定着装置の加圧部材の変形の様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３７】
［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の断面図であり、図示の画像形成装置１はレーザープリンターであって、装置本体１Ａの内部上方には、画像形成部２が配され、装置本体１Ａ内の下半部には用紙収納部３が配されている。
【００３８】
上記画像形成部２は、電子写真方式によって画像を形成するものであって、回転可能に配された像担持体としての感光ドラム４と、その周囲に配された帯電器５、現像装置６、転写ローラー７及びクリーニング装置８の他、現像装置６に現像剤であるトナーを補給するためのトナーホッパー９を備えている。そして、画像形成部２の横には、光走査装置であるレーザースキャナーユニット（ＬＳＵ）１０が配置されている。
【００３９】
前記用紙収納部３は、記録材である複数枚の用紙が積層収容された着脱可能な上下２段の給紙カセット１１，１２を備えており、各給紙カセット１１，１２の近傍には、各給紙カセット１１，１２内の用紙を上位のものから順次取り出すピックローラー１３と、取り出された用紙を１枚ずつ分離して送り出すフィードローラー１４とリタードローラー１５がそれぞれ配設されている
又、装置本体１Ａ内には、用紙収納部３から画像形成部２に至る第１搬送路Ｓ１と、画像形成部２から排紙トレイ１６に至る第２搬送路Ｓ２が配置されており、第１搬送路Ｓ１にはレジストローラー対１７と前記転写ローラー７が設けられ、第２搬送路Ｓ２には本発明に係る定着装置１８と搬送ローラー対９及び排紙ローラー対２０が設けられている。尚、定着装置１８の構成の詳細は後述する。
【００４０】
次に、以上のように構成された画像形成装置１の画像形成動作について説明する。
【００４１】
画像形成動作が開始されると、画像形成部２においては感光ドラム４が不図示の駆動手段によって図１の矢印方向（時計方向）に回転駆動され、その表面が帯電器５によって所定の電位に一様に帯電される。そして、パソコン等から送信される電気信号に基づくレーザービームがレーザースキャナーユニット１０から出力されて感光ドラム４の表面が露光走査されると、該感光ドラム４上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム４上に形成された静電潜像は、現像装置６によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として可視像化される。
【００４２】
ところで、カセット給紙を行う場合、用紙収納部３の例えば上段の給紙カセット１１内に収容されている用紙は、ピックローラー１３によって最上位のものからピックアップされ、フィードローラー１４とリタードローラー１５によって１枚ずつ分離されて第１搬送経路Ｓ１をレジストローラー対１７へと搬送される。そして、レジストローラー対１７においては、用紙は、一時待機状態とされた後、感光ドラム４上のトナー像に同期する所定のタイミングで画像形成部２へと供給される。
【００４３】
画像形成部２においては、感光ドラム４と転写ローラー７との間のニップへと供給された用紙は、転写ローラー７によって感光ドラム４に押し付けられながら搬送されることによって、その表面に感光ドラム４上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された用紙は、定着装置１８へと搬送され、この定着装置１８のニップを通過する過程で加熱及び加圧されてトナー像の定着を受ける。尚、用紙へのトナー像の転写後に感光ドラム４の表面に残留するトナー（転写残トナー）はクリーニング装置８によって除去され、表面が清掃された感光ドラム４は次の画像形成動作に備えられる。
【００４４】
而して、定着装置１８にて表面にトナー像が定着された用紙は、第２搬送路Ｓ２を搬送ローラー対１９によって排紙ローラー対２０に向かって搬送され、排紙ローラー対２０によって排紙トレイ１６へと排出され、これによって一連の画像形成動作が終了する。
【００４５】
［定着装置］
次に、本発明に係る前記定着装置１８の実施の形態について説明する。
【００４６】
＜実施の形態１＞
図２は本発明の実施の形態１に係る定着装置の断面図、図３は同定着装置の加圧部材の斜視図、図４（ａ）〜（ｄ）は同定着装置の押圧部材の変形の様子を示す断面図である。
【００４７】
本発明に係る定着装置１８は、円筒状の定着ローラー２１を回転可能に配置し、該定着ローラー２１に下方から圧接されて定着ローラー２１との間にニップを形成する加圧部材２２を固定配置して構成されており、定着ローラー２１内の中心には定着ヒーター２３が配置されている。
【００４８】
本実施の形態では、上記定着ローラー２１は、外径φ２３ｍｍ、肉厚０．６５ｍｍのアルミニウム製の芯金の外表面に、導電材や耐摩耗材が充填されたＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を、プライマー層を含めて２５μｍの厚みでコーティングすることによって構成されている。又、この定着ローラー２１の内部に配置された前記定着ヒーター２３は、電圧１００Ｖ、出力８００Ｗのハロゲンランプで構成されており、この定着ヒーター２３によって定着ローラー２１が所定の定着温度に加熱される。尚、定着ローラー２１の表面温度は不図示の温度センサーによって常時検出され、その検出信号が不図示のコントローラーにフィードバックされることによって定着ローラー２１の表面温度が所定の定着温度に制御される。
【００４９】
前記加圧部材２２は、定着ローラー２１と接触する表層部材２４と、該表層部材２４を定着ローラー２１に押圧する押圧部材２５及びこれらの表層部材２４と押圧部材２５を支持する支持部材２６によって構成されている。尚、本実施の形態では、支持部材２６は、幅１５ｍｍ、厚み６ｍｍの金属部材によって構成されており、押圧部材２５は、幅１０ｍｍ、厚み６ｍｍ、硬度１０°〜４５°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ、１ｋｇｆ）のシリコンゴム、シリコンスポンジ、フッ素ゴム、フッ素スポンジ等の耐熱性弾性部材によって構成されて支持部材２６の上面に接着されている。又、表層部材２４は、厚み１０μｍ〜３００μｍのＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＩ、カプトン等のシート又は無端状フィルムによって構成されている。
【００５０】
而して、本発明に係る定着装置１８においては、加圧部材２２の押圧部材２５は、図３に示すように、その長手方向中央部が定着ローラー２１の回転方向上流側に向かって凸となる円弧状に湾曲している。
【００５１】
以上のように構成された定着装置１８において、加圧部材２２が図２に示すように定着ローラー２１に下方から所定の力で押圧されると、該加圧部材２２の表層部材２４と押圧部材２５が定着ローラー２１の外周面に沿って凹状に変形し、定着ローラー２１と加圧部材２２との間に幅８ｍｍのニップが形成される。
【００５２】
ここで、本発明に係る定着装置１８における押圧部材２５の変形の様子を図４（ａ）〜（ｄ）に基づいて以下に説明する。
【００５３】
即ち、図４（ａ）〜（ｄ）は押圧部材２５の変形の様子を示す断面図であり、定着ローラー２１が回転していない図４（ａ）に示す状態から図４（ｂ）に示すように定着ローラー２１が図示矢印ａ方向（時計方向）に回転すると、加圧部材２２の表層部材２４と押圧部材２５は、定着ローラー２１との間に発生する摩擦力によって定着ローラー２１の回転方向下流側に引っ張られて図示のように支持部材２６への接着面を基点として変形し、押圧部材２５には逆方向（矢印ｂ方向）の復元力（剪断力）が作用する。
【００５４】
上述のように定着ローラー２１が図４（ｂ）の矢印ａ方向（時計方向）に所定の速度で回転駆動されると、前述のようにトナー像が転写された用紙がニップ部を通過する過程で加熱及び加圧され、トナー像が用紙上に定着される。尚、このとき、加圧部材２２の表層部材２４は、用紙との間に発生する摩擦力を低減するとともに、押圧部材２５への汚れの付着を防ぐ機能を果たす。
【００５５】
そして、図４（ｃ）に示すように定着ローラー２１の回転が停止しても、該定着ローラー２１と加圧部材２２には圧力が加えられた状態が維持されるが、本実施の形態では、押圧部材２５が図３に示すように長手方向中央部が定着ローラー２１の回転方向上流側に向かって凸となるよう円弧状に湾曲しているため、該押圧部材２５には定着ローラー２１の回転方向下流側への変形を復元させる図示矢印ｂ方向の復元力が付与されている。このため、定着ローラー２１の回転方向下流側に変形していた表層部材２４と押圧部材２５は、押圧部材２５に付与されている復元力（剪断力）によって図４（ｄ）に示すように初期の形状（図４（ａ）に示す形状）に復帰することができる。
【００５６】
従って、本実施の形態に係る定着装置１８によれば、耐久による押圧部材２５の塑性変形やこれに伴うニップ部入口の圧抜けとニップ部入口部の位置変形を抑えることができ、定着不良や用紙の搬送不良を防ぐことができるとともに、用紙搬送力付与のタイミングのズレに伴う用紙の斜行やシワの発生を防ぐことができる。
【００５７】
そして、以上のように定着装置１８での定着不良や用紙の搬送不良が防がれる結果、図１に示す画像形成装置（レーザープリンター）１において高質画像を安定的に得ることができる。
【００５８】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図５に基づいて以下に説明する。
【００５９】
図５は本発明の実施の形態２に係る定着装置の断面図であり、本実施の形態では、加圧部材２２を、その中心の加圧方向が定着ローラー２１の回転軸に対して該定着ローラー２１の回転方向上流側となるよう配置したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。
【００６０】
而して、本実施の形態に係る定着装置１８によれば、加圧部材２２を、その中心の加圧方向が定着ローラー２１の回転軸に対して該定着ローラー２１の回転方向上流側となるよう配置したため、加圧部材２２を定着ローラー２１に対して垂直に接触させた前記実施の形態１よりも、押圧部材２５が接触方向に変形する力が強まり、該押圧部材２５を初期の形状に戻す復元力が高められ、前記実施の形態１と同様に定着不良や用紙の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００６１】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図６に基づいて以下に説明する。
【００６２】
図６は本発明の実施の形態３に係る定着装置の断面図であり、本実施の形態では、押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流部２５Ａの発泡率を下流部２５Ｂの発泡率よりも低く設定したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。
【００６３】
而して、本実施の形態に係る定着装置１８によれば、押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流部２５Ａの発泡率を下流部２５Ｂの発泡率よりも低く設定することによって、該押圧部材２５の上流部２５Ａの硬度が下流部２５Ｂの硬度よりも高くなって該上流部２５Ａの復元力が強まるとともに、硬度の低い下流部２５Ｂにおいて定着ローラー２１との間に十分なニップ幅を確保することができるため、定着不良や用紙の搬送不良の発生が効果的に防がれるという効果が得られる。
【００６４】
＜実施の形態４＞
次に、本発明の実施の形態４を図７に基づいて以下に説明する。
【００６５】
図７は本発明の実施の形態４に係る定着装置の断面図であり、本実施の形態では、押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流部２５Ａと下流部２５Ｂの硬度を中間部２５Ｃの硬度よりも高く設定したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。
【００６６】
而して、本実施の形態に係る定着装置１８によれば、押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流部２５Ａと下流部２５Ｂの硬度を中間部２５Ｃの硬度よりも高く設定したため、該押圧部材２５の硬度の高い上流部２５Ａの復元力が強まるとともに、低硬度の中間部２５Ｃは高硬度の下流部２５Ｂによって支えられて変形が抑制されるために定着ローラー２１との間に十分なニップ幅を確保することができ、定着不良や用紙の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００６７】
＜実施の形態５＞
次に、本発明の実施の形態５を図８に基づいて以下に説明する。
【００６８】
図８は本発明の実施の形態５に係る定着装置の断面図であり、本実施の形態では、押圧部材の定着ローラー回転方向上流部２５Ａに凹部２５ａを形成し、この凹部２５ａに支持部材２６に突設された凸部２６ａを嵌合させたことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。
【００６９】
而して、本実施の形態に係る定着装置１８によれば、押圧部材２５の上流部２５Ａが支持部材２６の凸部２６ａによって支えられるため、該押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流側に向かって変形しようとする力（復元力）が強まり、定着不良や用紙の搬送不良の発生が効果的に防がれる。尚、本実施の形態では、押圧部材２５に凹部２５ａを形成し、支持部材２６に凸部２６ａを形成したが、これとは逆に押圧部材２５に凸部、支持部材２６に凹部をそれぞれ形成しても良い。
【００７０】
＜実施の形態６＞
次に、本発明の実施の形態６を図９に基づいて以下に説明する。
【００７１】
図９は本発明の実施の形態５に係る定着装置の断面図であり、本実施の形態では、押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流部の接触面に凸部２５ｂを一体に突設したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。
【００７２】
而して、本実施の形態に係る定着装置１８によれば、押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流部の接触面に突設された凸部２５ｂが定着ローラー２１に押圧されることによって該押圧部材２５の上流部の下流方向への変形が抑制されるため、押圧部材２５の復元力が高められて定着不良や用紙の搬送不良の発生が防がれるという効果が得られる。
【００７３】
尚、以上は本発明をモノクロのレーザープリンターとこれに備えられた定着装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、カラーレザープリンターやモノクロ・カラーを問わず、複写機や複合機等の他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた定着装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 画像形成装置
１Ａ 画像形成装置本体
２ 画像形成部
３ 用紙収納部
４ 感光ドラム
５ 帯電器
６ 現像装置
７ 転写ローラー
８ クリーニング装置
９ トナーホッパー
１０ レーザースキャナーユニット（ＬＳＵ）
１１，１２ 給紙カセット
１３ ピックローラー
１４ フィードローラー
１５ リタードローラー
１６ 排紙トレイ
１７ レジストローラー対
１８ 定着装置
１９ 搬送ローラー対
２０ 排紙ローラー対
２１ 定着ローラー
２２ 加圧部材
２３ 定着ヒーター
２４ 表層部材
２５ 押圧部材
２５Ａ 押圧部材の上流部
２５Ｂ 押圧部材の下流部
２５Ｃ 押圧部材の中間部
２５ａ 押圧部材の凹部
２５ｂ 押圧部材の凸部
２６ 支持部材
２６ａ 支持部材の凸部
Ｓ１ 第１搬送路
Ｓ２ 第２搬送路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する定着ローラーとこれに圧接される固定式の加圧部材を備える定着装置とこれを備えた複写機やプリンター等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式によって用紙等の記録材に画像を形成する複写機やプリンター等の画像形成装置においては、感光ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によって現像してトナー像として顕像化し、このトナー像を記録材上に転写することが行われる。そして、トナー像が転写された記録材は、定着装置へと搬送され、該定着装置によって加熱及び加圧されてトナー像の定着を受け後に機外に排出され、これによって一連の画像形成動作が完了する。
【０００３】
ところで、斯かる画像形成装置における定着装置には、従来、図１０に示す加熱ローラー方式を採用するものが専ら使用されていた。
【０００４】
即ち、図１０は加熱ローラー方式を採用する従来の定着装置の断面図であり、図示の定着装置１１８は、互いに当接して図示矢視方向に回転する定着ローラー１２１と加圧ローラー１２２を備えており、円筒状の定着ローラー１２１の内部には定着ヒーター１２３が配置されている。ここで、加圧ローラー１２２は、例えば外径φ１２ｍｍの芯金１２２ａの外表面に、外径がφ２５ｍｍとなるようにシリコンゴム層１２２ｂを形成し、その外表面に離型層として厚み５０μｍのＦＰＡチューブ１２２ｃを被覆し、全体の硬度が４２°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ、１ｋｇｆ）となるよう構成されている。そして、この加圧ローラー１２２を荷重７ｋｇｆで定着ローラー１２１に押圧配置した場合、定着ローラー１２１と加圧ローラー１２２間に形成されるニップの幅は５ｍｍ程度と比較的狭い。
【０００５】
斯かる加熱ローラー方式を採用する定着装置１１８においては、加圧ローラー１２２の熱容量が大きいためにウォームアップタイム（定着可能な温度に達するまでに要する時間）が長く、部品コストが高いという問題がある。
【０００６】
そこで、図１１（ａ）の断面図に示すような定着装置２１８が提案されている。図示の定着装置２１８は、従来の加圧ローラー１２２（図１０参照）に代えて固定式の加圧部材２２２を使用するものであって、加圧部材２２２は、定着ローラー２２１と接触する表層部材２２４と、該表層部材２２４を定着ローラー２２１に押圧する押圧部材２２５及び該押圧部材２２５と前記表層部材２２４を支持する支持部材２２６で構成されている。
【０００７】
斯かる定着装置２１８においては、定着ローラー２２１と加圧部材２２２との間に形成されるニップに記録材を通過させることによって、該記録材上に転写されたトナー像を加熱及び加圧して定着させることができる。このような定着方式によれば、所要のニップ幅を確保した上で、加圧部材２２２の熱容量を小さく抑えてウォームアップタイムを短縮することができるとともに、定着装置２１８のコストダウンと小型化を図ることができる。
【０００８】
図１０に示す加熱ローラー方式を採用する定着装置１１８では、加圧ローラー１２２は定着ローラー１２１と共に回転するため、該加圧ローラー１２２の定着ローラー１２１との圧接位置が常に変動し、これによって記録材を搬送することができるが、図１１（ａ）に示す固定式の加圧部材２２２を用いる定着装置２１８においては、加圧部材２２２には定着ローラー２２１の回転方向下流側に引っ張られる力が加わる。このことを図１１（ａ）〜（ｄ）に基づいて以下に説明する。
【０００９】
即ち、図１１（ａ）〜（ｄ）は加圧部材２２２の変形の様子を示す断面図であり、定着ローラー２２１が回転していない図１１（ａ）に示す状態から図１１（ｂ）に示すように定着ローラー２２１が図示矢印方向に回転すると、加圧部材２２２の表層部材２２４と押圧部材２２５は、定着ローラー２２１との間に発生する摩擦力によって定着ローラー２２１の回転方向下流側に引っ張られて図示のように支持部材２２６への接着面を基点として変形し、押圧部材２２５には逆方向の復元力（剪断力）が作用する。この場合、加圧部材２２２が定着ローラー２２１の回転方向下流側に引っ張られる程、ニップ入口が初期の位置から下流方向にズレるため、記録材の搬送性に悪影響が現れる。又、加圧部材２２２のニップ入口側が定着ローラー２２１から離間する方向に変形するため、ニップ入口での定着ローラー２２１と記録材の接触が不十分となり、定着性の低下を招いてしまう。このため、加圧部材２２２の押圧部材２２５は初期の位置に戻り易いように摩擦の小さな表面を有することが望ましく、又、この押圧部材２２５の変形を防ぐ手段を設ける必要がある。
【００１０】
そして、図１１（ｃ）に示すように定着ローラー２２１の回転が停止しても、定着ローラー２２１と加圧部材２２２には圧力が加えられた状態が維持されるため、加圧部材２２２の表層部材２２４と押圧部材２２５が定着ローラー２２１の回転方向下流側に変形した状態が維持される。このように表層部材２２４と押圧部材２２５が定着ローラー２２１の回転方向下流側に変形した状態で放置され続けると、弾性部材で構成された押圧部材２２５が塑性変形し、図１１（ｄ）に示すように押圧部材２２５に圧抜け部２２５ａが生じ、ニップ入口側において押圧部材２２５が定着ローラー２２１から離間する。この結果、ニップ幅が減少し、定着不良等を招くという問題が発生する。
【００１１】
ところで、特許文献１には、固定式の加圧部材の弾性体に、そのシート材移動方向下流側への変形を防ぐための機構を設けた定着装置が提案されている。
【００１２】
特許文献２には、固定式の加圧部材を支持体と弾性体及びこれらを被覆するチューブで構成し、用紙が通過する際に加圧部材に負荷が生じても最表面のチューブが支持体や弾性体から剥離しないよう構成した定着装置が提案されている。
【００１３】
特許文献３には、定着ローラーと加圧部材との間に、ガラス繊維を基材とする耐熱性シートを互いを接着させることなく配置することによって、加圧部材が耐熱シートによって拘束されることなく加圧部材の変形を抑制することができる定着装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−０７２７１８号公報
【特許文献２】特開２００２−１２３１２０号公報
【特許文献３】特開平８−２４１０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１において提案された定着装置によれば、弾性体の全体的な変形とニップ出口の位置変動は抑えられるが、ニップ入口の位置変動や弾性体の変形自体を抑えることができない。このため、弾性体のニップ入口側が変形した場合には、ニップ幅が縮小して定着性が悪化するという問題が発生する。又、弾性体のニップ入口側の変形部分を初期の状態に戻す機構が設けられていないため、耐久が進むに連れて定着性は悪化の一途を辿ることになる。
【００１６】
特許文献２において提案された定着装置では、加圧部材はチューブによって支持体と弾性体を覆う構成を採用しているため、通紙による負荷を受けても弾性体とチューブが分離することはないが、弾性体の変形自体を防ぐことができないという問題がある。
【００１７】
特許文献３において提案された定着装置によれば、加圧部材が耐熱シートによって拘束されないために耐熱シートの変形分の影響は抑えられるが、加圧によって最も変形するのは耐熱シートではなく加圧部材であり、耐熱シートによる拘束がなくなっても加圧部材と耐熱シート間に滑りが生じない限り、加圧部材は変形した状態で保持されることになり、加圧部材の変形による定着性の悪化を防ぐことができないという問題がある。
【００１８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、固定式の加圧部材の経時変化とこれに伴う定着不良や記録材の搬送不良の発生を防ぐことができる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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、円筒状の定着ローラーを回転可能に配置し、該定着ローラーに圧接されて定着ローラーとの間にニップを形成する加圧部材を固定配置し、トナー像が転写された記録材を前記定着ローラーと加圧部材との間に形成された前記ニップを通過させることによってトナー像を記録材上に定着させる定着装置において、前記加圧部材を、前記定着ローラーと接触する表層部材と、該表層部材を前記定着ローラーに押圧する押圧部材及び該押圧部材を支持する支持部材で構成し、前記定着ローラーの回転時に前記押圧部材に発生する定着ローラー回転方向下流側への変形を復元させる復元力を前記押圧部材に付与するよう構成したことを特徴とする。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記押圧部材をその長手方向中央部が定着ローラー回転方向上流側に向かって凸となる円弧状に湾曲させたことを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記加圧部材を、その中心の加圧方向が前記定着ローラーの回転軸に対して定着ローラー回転方向上流側となるよう配置したことを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の発泡率を下流部の発泡率よりも低く設定したことを特徴とする。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記押圧部材の定着ローラー回転方向上流部と下流部の硬度を中間部の硬度よりも高く設定したことを特徴とする。
【００２４】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、前記押圧部材と支持部材とを定着ローラー回転方向上流部において凹凸嵌合させたことを特徴とする。
【００２５】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、前記押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の接触面に凸部を突設したことを特徴とする。
【００２６】
請求項８記載の画像形成装置は、請求項１〜７の何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】
【００２７】
請求項１記載の発明によれば、定着ローラーが回転することによって押圧部材に定着ローラー回転方向下流側への変形が発生しても、該押圧部材にはその変形を復元させる復元力が付与されているため、定着ローラーの回転が停止すると押圧部材は初期の状態に戻ることができる。このため、耐久による押圧部材の塑性変形やこれに伴うニップ部入口の圧抜けとニップ幅減少による定着不良や記録材搬送力付与のタイミング変化による記録材の斜行やシワの発生を防ぐことができる。
【００２８】
請求項２記載の発明によれば、押圧部材をその長手方向中央部が定着ローラー回転方向上流側に向かって凸となる円弧状に湾曲させることによって、該押圧部材に定着ローラー回転方向下流側への変形を復元させる復元力を付与したため、定着ローラーの回転が停止すると押圧部材を初期の状態に戻すことができ、定着不良や記録材の搬送不良の発生を防ぐことができる。
【００２９】
請求項３記載の発明によれば、加圧部材を、その中心の加圧方向が定着ローラーの回転軸に対して定着ローラー回転方向上流側となるよう配置したため、加圧部材を定着ローラーに対して垂直に接触させた場合よりも押圧部材が接触方向に変形する力が大きくなり、該押圧部材を職の形状に戻す復元力が高められ、定着不良や記録材の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００３０】
請求項４記載の発明によれば、押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の発泡率を下流部の発泡率よりも低く設定することによって、該押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の硬度が下流部の硬度よりも高くなって該上流部の復元力が強まるとともに、硬度の低い下流部において定着ローラーとの間に十分なニップ幅を確保することができるため、定着不良や記録材の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００３１】
請求項５記載の発明によれば、押圧部材の定着ローラー回転方向上流部と下流部の硬度を中間部の硬度よりも高く設定したため、該押圧部材の硬度の高い上流部の復元力が強まるとともに、低硬度の中間部は高硬度の下流部によって支えられて変形が抑制されるために定着ローラーとの間に十分なニップ幅を確保することができ、定着不良や記録材の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００３２】
請求項６記載の発明によれば、押圧部材の定着ローラー回転方向上流部が支持部材によって支えられるため、該押圧部材の定着ローラー回転方向上流側に向かって変形しようとする力（復元力）が強まり、定着不良や記録材の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００３３】
請求項７記載の発明によれば、押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の接触面に突設された凸部が定着ローラーに押圧されることによって該押圧部材の上流部の下流方向への変形が抑制されるため、押圧部材の復元力が高められて定着不良や記録材の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００３４】
請求項８記載の発明によれば、定着装置での定着不良や記録材の搬送不良が防がれる結果、高質画像を安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る画像形成装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る定着装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る定着装置の加圧部材の斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態１に係る定着装置の押圧部材の変形の様子を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る定着装置の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る定着装置の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る定着装置の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係る定着装置の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態６に係る定着装置の断面図である。
【図１０】加熱ローラー方式を採用する従来の定着装置の断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は固定式の加圧部材を有する従来の定着装置の加圧部材の変形の様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３７】
［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の断面図であり、図示の画像形成装置１はレーザープリンターであって、装置本体１Ａの内部上方には、画像形成部２が配され、装置本体１Ａ内の下半部には用紙収納部３が配されている。
【００３８】
上記画像形成部２は、電子写真方式によって画像を形成するものであって、回転可能に配された像担持体としての感光ドラム４と、その周囲に配された帯電器５、現像装置６、転写ローラー７及びクリーニング装置８の他、現像装置６に現像剤であるトナーを補給するためのトナーホッパー９を備えている。そして、画像形成部２の横には、光走査装置であるレーザースキャナーユニット（ＬＳＵ）１０が配置されている。
【００３９】
前記用紙収納部３は、記録材である複数枚の用紙が積層収容された着脱可能な上下２段の給紙カセット１１，１２を備えており、各給紙カセット１１，１２の近傍には、各給紙カセット１１，１２内の用紙を上位のものから順次取り出すピックローラー１３と、取り出された用紙を１枚ずつ分離して送り出すフィードローラー１４とリタードローラー１５がそれぞれ配設されている
又、装置本体１Ａ内には、用紙収納部３から画像形成部２に至る第１搬送路Ｓ１と、画像形成部２から排紙トレイ１６に至る第２搬送路Ｓ２が配置されており、第１搬送路Ｓ１にはレジストローラー対１７と前記転写ローラー７が設けられ、第２搬送路Ｓ２には本発明に係る定着装置１８と搬送ローラー対９及び排紙ローラー対２０が設けられている。尚、定着装置１８の構成の詳細は後述する。
【００４０】
次に、以上のように構成された画像形成装置１の画像形成動作について説明する。
【００４１】
画像形成動作が開始されると、画像形成部２においては感光ドラム４が不図示の駆動手段によって図１の矢印方向（時計方向）に回転駆動され、その表面が帯電器５によって所定の電位に一様に帯電される。そして、パソコン等から送信される電気信号に基づくレーザービームがレーザースキャナーユニット１０から出力されて感光ドラム４の表面が露光走査されると、該感光ドラム４上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム４上に形成された静電潜像は、現像装置６によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として可視像化される。
【００４２】
ところで、カセット給紙を行う場合、用紙収納部３の例えば上段の給紙カセット１１内に収容されている用紙は、ピックローラー１３によって最上位のものからピックアップされ、フィードローラー１４とリタードローラー１５によって１枚ずつ分離されて第１搬送経路Ｓ１をレジストローラー対１７へと搬送される。そして、レジストローラー対１７においては、用紙は、一時待機状態とされた後、感光ドラム４上のトナー像に同期する所定のタイミングで画像形成部２へと供給される。
【００４３】
画像形成部２においては、感光ドラム４と転写ローラー７との間のニップへと供給された用紙は、転写ローラー７によって感光ドラム４に押し付けられながら搬送されることによって、その表面に感光ドラム４上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された用紙は、定着装置１８へと搬送され、この定着装置１８のニップを通過する過程で加熱及び加圧されてトナー像の定着を受ける。尚、用紙へのトナー像の転写後に感光ドラム４の表面に残留するトナー（転写残トナー）はクリーニング装置８によって除去され、表面が清掃された感光ドラム４は次の画像形成動作に備えられる。
【００４４】
而して、定着装置１８にて表面にトナー像が定着された用紙は、第２搬送路Ｓ２を搬送ローラー対１９によって排紙ローラー対２０に向かって搬送され、排紙ローラー対２０によって排紙トレイ１６へと排出され、これによって一連の画像形成動作が終了する。
【００４５】
［定着装置］
次に、本発明に係る前記定着装置１８の実施の形態について説明する。
【００４６】
＜実施の形態１＞
図２は本発明の実施の形態１に係る定着装置の断面図、図３は同定着装置の加圧部材の斜視図、図４（ａ）〜（ｄ）は同定着装置の押圧部材の変形の様子を示す断面図である。
【００４７】
本発明に係る定着装置１８は、円筒状の定着ローラー２１を回転可能に配置し、該定着ローラー２１に下方から圧接されて定着ローラー２１との間にニップを形成する加圧部材２２を固定配置して構成されており、定着ローラー２１内の中心には定着ヒーター２３が配置されている。
【００４８】
本実施の形態では、上記定着ローラー２１は、外径φ２３ｍｍ、肉厚０．６５ｍｍのアルミニウム製の芯金の外表面に、導電材や耐摩耗材が充填されたＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を、プライマー層を含めて２５μｍの厚みでコーティングすることによって構成されている。又、この定着ローラー２１の内部に配置された前記定着ヒーター２３は、電圧１００Ｖ、出力８００Ｗのハロゲンランプで構成されており、この定着ヒーター２３によって定着ローラー２１が所定の定着温度に加熱される。尚、定着ローラー２１の表面温度は不図示の温度センサーによって常時検出され、その検出信号が不図示のコントローラーにフィードバックされることによって定着ローラー２１の表面温度が所定の定着温度に制御される。
【００４９】
前記加圧部材２２は、定着ローラー２１と接触する表層部材２４と、該表層部材２４を定着ローラー２１に押圧する押圧部材２５及びこれらの表層部材２４と押圧部材２５を支持する支持部材２６によって構成されている。尚、本実施の形態では、支持部材２６は、幅１５ｍｍ、厚み６ｍｍの金属部材によって構成されており、押圧部材２５は、幅１０ｍｍ、厚み６ｍｍ、硬度１０°〜４５°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ、１ｋｇｆ）のシリコンゴム、シリコンスポンジ、フッ素ゴム、フッ素スポンジ等の耐熱性弾性部材によって構成されて支持部材２６の上面に接着されている。又、表層部材２４は、厚み１０μｍ〜３００μｍのＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＩ、カプトン等のシート又は無端状フィルムによって構成されている。
【００５０】
而して、本発明に係る定着装置１８においては、加圧部材２２の押圧部材２５は、図３に示すように、その長手方向中央部が定着ローラー２１の回転方向上流側に向かって凸となる円弧状に湾曲している。
【００５１】
以上のように構成された定着装置１８において、加圧部材２２が図２に示すように定着ローラー２１に下方から所定の力で押圧されると、該加圧部材２２の表層部材２４と押圧部材２５が定着ローラー２１の外周面に沿って凹状に変形し、定着ローラー２１と加圧部材２２との間に幅８ｍｍのニップが形成される。
【００５２】
ここで、本発明に係る定着装置１８における押圧部材２５の変形の様子を図４（ａ）〜（ｄ）に基づいて以下に説明する。
【００５３】
即ち、図４（ａ）〜（ｄ）は押圧部材２５の変形の様子を示す断面図であり、定着ローラー２１が回転していない図４（ａ）に示す状態から図４（ｂ）に示すように定着ローラー２１が図示矢印ａ方向（時計方向）に回転すると、加圧部材２２の表層部材２４と押圧部材２５は、定着ローラー２１との間に発生する摩擦力によって定着ローラー２１の回転方向下流側に引っ張られて図示のように支持部材２６への接着面を基点として変形し、押圧部材２５には逆方向（矢印ｂ方向）の復元力（剪断力）が作用する。
【００５４】
上述のように定着ローラー２１が図４（ｂ）の矢印ａ方向（時計方向）に所定の速度で回転駆動されると、前述のようにトナー像が転写された用紙がニップ部を通過する過程で加熱及び加圧され、トナー像が用紙上に定着される。尚、このとき、加圧部材２２の表層部材２４は、用紙との間に発生する摩擦力を低減するとともに、押圧部材２５への汚れの付着を防ぐ機能を果たす。
【００５５】
そして、図４（ｃ）に示すように定着ローラー２１の回転が停止しても、該定着ローラー２１と加圧部材２２には圧力が加えられた状態が維持されるが、本実施の形態では、押圧部材２５が図３に示すように長手方向中央部が定着ローラー２１の回転方向上流側に向かって凸となるよう円弧状に湾曲しているため、該押圧部材２５には定着ローラー２１の回転方向下流側への変形を復元させる図示矢印ｂ方向の復元力が付与されている。このため、定着ローラー２１の回転方向下流側に変形していた表層部材２４と押圧部材２５は、押圧部材２５に付与されている復元力（剪断力）によって図４（ｄ）に示すように初期の形状（図４（ａ）に示す形状）に復帰することができる。
【００５６】
従って、本実施の形態に係る定着装置１８によれば、耐久による押圧部材２５の塑性変形やこれに伴うニップ部入口の圧抜けとニップ部入口部の位置変形を抑えることができ、定着不良や用紙の搬送不良を防ぐことができるとともに、用紙搬送力付与のタイミングのズレに伴う用紙の斜行やシワの発生を防ぐことができる。
【００５７】
そして、以上のように定着装置１８での定着不良や用紙の搬送不良が防がれる結果、図１に示す画像形成装置（レーザープリンター）１において高質画像を安定的に得ることができる。
【００５８】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図５に基づいて以下に説明する。
【００５９】
図５は本発明の実施の形態２に係る定着装置の断面図であり、本実施の形態では、加圧部材２２を、その中心の加圧方向が定着ローラー２１の回転軸に対して該定着ローラー２１の回転方向上流側となるよう配置したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。
【００６０】
而して、本実施の形態に係る定着装置１８によれば、加圧部材２２を、その中心の加圧方向が定着ローラー２１の回転軸に対して該定着ローラー２１の回転方向上流側となるよう配置したため、加圧部材２２を定着ローラー２１に対して垂直に接触させた前記実施の形態１よりも、押圧部材２５が接触方向に変形する力が強まり、該押圧部材２５を初期の形状に戻す復元力が高められ、前記実施の形態１と同様に定着不良や用紙の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００６１】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図６に基づいて以下に説明する。
【００６２】
図６は本発明の実施の形態３に係る定着装置の断面図であり、本実施の形態では、押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流部２５Ａの発泡率を下流部２５Ｂの発泡率よりも低く設定したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。
【００６３】
而して、本実施の形態に係る定着装置１８によれば、押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流部２５Ａの発泡率を下流部２５Ｂの発泡率よりも低く設定することによって、該押圧部材２５の上流部２５Ａの硬度が下流部２５Ｂの硬度よりも高くなって該上流部２５Ａの復元力が強まるとともに、硬度の低い下流部２５Ｂにおいて定着ローラー２１との間に十分なニップ幅を確保することができるため、定着不良や用紙の搬送不良の発生が効果的に防がれるという効果が得られる。
【００６４】
＜実施の形態４＞
次に、本発明の実施の形態４を図７に基づいて以下に説明する。
【００６５】
図７は本発明の実施の形態４に係る定着装置の断面図であり、本実施の形態では、押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流部２５Ａと下流部２５Ｂの硬度を中間部２５Ｃの硬度よりも高く設定したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。
【００６６】
而して、本実施の形態に係る定着装置１８によれば、押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流部２５Ａと下流部２５Ｂの硬度を中間部２５Ｃの硬度よりも高く設定したため、該押圧部材２５の硬度の高い上流部２５Ａの復元力が強まるとともに、低硬度の中間部２５Ｃは高硬度の下流部２５Ｂによって支えられて変形が抑制されるために定着ローラー２１との間に十分なニップ幅を確保することができ、定着不良や用紙の搬送不良の発生が効果的に防がれる。
【００６７】
＜実施の形態５＞
次に、本発明の実施の形態５を図８に基づいて以下に説明する。
【００６８】
図８は本発明の実施の形態５に係る定着装置の断面図であり、本実施の形態では、押圧部材の定着ローラー回転方向上流部２５Ａに凹部２５ａを形成し、この凹部２５ａに支持部材２６に突設された凸部２６ａを嵌合させたことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。
【００６９】
而して、本実施の形態に係る定着装置１８によれば、押圧部材２５の上流部２５Ａが支持部材２６の凸部２６ａによって支えられるため、該押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流側に向かって変形しようとする力（復元力）が強まり、定着不良や用紙の搬送不良の発生が効果的に防がれる。尚、本実施の形態では、押圧部材２５に凹部２５ａを形成し、支持部材２６に凸部２６ａを形成したが、これとは逆に押圧部材２５に凸部、支持部材２６に凹部をそれぞれ形成しても良い。
【００７０】
＜実施の形態６＞
次に、本発明の実施の形態６を図９に基づいて以下に説明する。
【００７１】
図９は本発明の実施の形態５に係る定着装置の断面図であり、本実施の形態では、押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流部の接触面に凸部２５ｂを一体に突設したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。
【００７２】
而して、本実施の形態に係る定着装置１８によれば、押圧部材２５の定着ローラー回転方向上流部の接触面に突設された凸部２５ｂが定着ローラー２１に押圧されることによって該押圧部材２５の上流部の下流方向への変形が抑制されるため、押圧部材２５の復元力が高められて定着不良や用紙の搬送不良の発生が防がれるという効果が得られる。
【００７３】
尚、以上は本発明をモノクロのレーザープリンターとこれに備えられた定着装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、カラーレザープリンターやモノクロ・カラーを問わず、複写機や複合機等の他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた定着装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 画像形成装置
１Ａ 画像形成装置本体
２ 画像形成部
３ 用紙収納部
４ 感光ドラム
５ 帯電器
６ 現像装置
７ 転写ローラー
８ クリーニング装置
９ トナーホッパー
１０ レーザースキャナーユニット（ＬＳＵ）
１１，１２ 給紙カセット
１３ ピックローラー
１４ フィードローラー
１５ リタードローラー
１６ 排紙トレイ
１７ レジストローラー対
１８ 定着装置
１９ 搬送ローラー対
２０ 排紙ローラー対
２１ 定着ローラー
２２ 加圧部材
２３ 定着ヒーター
２４ 表層部材
２５ 押圧部材
２５Ａ 押圧部材の上流部
２５Ｂ 押圧部材の下流部
２５Ｃ 押圧部材の中間部
２５ａ 押圧部材の凹部
２５ｂ 押圧部材の凸部
２６ 支持部材
２６ａ 支持部材の凸部
Ｓ１ 第１搬送路
Ｓ２ 第２搬送路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の定着ローラーを回転可能に配置し、該定着ローラーに圧接されて定着ローラーとの間にニップを形成する加圧部材を固定配置し、トナー像が転写された記録材を前記定着ローラーと加圧部材との間に形成された前記ニップを通過させることによってトナー像を記録材上に定着させる定着装置において、
前記加圧部材を、前記定着ローラーと接触する表層部材と、該表層部材を前記定着ローラーに押圧する押圧部材及び該押圧部材を支持する支持部材で構成し、前記定着ローラーの回転時に前記押圧部材に発生する定着ローラー回転方向下流側への変形を復元させる復元力を前記押圧部材に付与するよう構成したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記押圧部材をその長手方向中央部が定着ローラー回転方向上流側に向かって凸となる円弧状に湾曲させたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記加圧部材を、その中心の加圧方向が前記定着ローラーの回転軸に対して定着ローラー回転方向上流側となるよう配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
前記押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の発泡率を下流部の発泡率よりも低く設定したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記押圧部材の定着ローラー回転方向上流部と下流部の硬度を中間部の硬度よりも高く設定したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記押圧部材と支持部材とを定着ローラー回転方向上流部において凹凸嵌合させたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の接触面に凸部を突設したことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何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。
【請求項１】
円筒状の定着ローラーを回転可能に配置し、該定着ローラーに圧接されて定着ローラーとの間にニップを形成する加圧部材を固定配置し、トナー像が転写された記録材を前記定着ローラーと加圧部材との間に形成された前記ニップを通過させることによってトナー像を記録材上に定着させる定着装置において、
前記加圧部材を、前記定着ローラーと接触する表層部材と、該表層部材を前記定着ローラーに押圧する押圧部材及び該押圧部材を支持する支持部材で構成し、前記定着ローラーの回転時に前記押圧部材に発生する定着ローラー回転方向下流側への変形を復元させる復元力を前記押圧部材に付与するよう構成したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記押圧部材をその長手方向中央部が定着ローラー回転方向上流側に向かって凸となる円弧状に湾曲させたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記加圧部材を、その中心の加圧方向が前記定着ローラーの回転軸に対して定着ローラー回転方向上流側となるよう配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
前記押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の発泡率を下流部の発泡率よりも低く設定したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記押圧部材の定着ローラー回転方向上流部と下流部の硬度を中間部の硬度よりも高く設定したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記押圧部材と支持部材とを定着ローラー回転方向上流部において凹凸嵌合させたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記押圧部材の定着ローラー回転方向上流部の接触面に凸部を突設したことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何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】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２５５８９４（Ｐ２０１２−２５５８９４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８５４０（Ｐ２０１１−１２８５４０）
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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