(57)【要約】  【課題】  加圧ローラによって形成される複数のニップを有する定着手段において、少ない熱エネルギーの消費で定着を行うようにする。  【解決手段】  記録材Ｐ上にトナーによる画像を形成した後、定着手段４３によりトナーを加熱し、前記記録材Ｐ上に定着する画像形成装置において、前記定着手段４３は加熱ローラ５１と加圧ローラ５２，５３により形成される複数のニップ部７４，７５を有し、前記加熱ローラ５１の外側に前記加熱ローラ５１に対して同心円状に断熱材５８を配置したことを特徴とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上にトナーによる画像を形成した後、定着手段によりトナーを加熱し、前記記録材上に定着する画像形成装置において、前記定着手段は加熱ローラと加圧ローラにより形成される複数のニップ部を有し、前記加熱ローラの外側に前記加熱ローラに対して同心円状に断熱材を配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
隣接するニップ部の間に、断熱材を貼り付けたガイド部材を設け、紙ジャム発生時に、前記ガイド部材を前記加圧ローラと同期させて待避する機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の定着手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、トナーにより画像形成された記録材を定着する方法として、加熱ローラとこれに圧着する加圧ローラの一対のローラよって形成されたニップに未定着のトナー画像をのせた記録材を通過させ、トナーを記録材上に加熱定着していた。ところが近年、画像形成装置の高速化とカラー化が著しく進んでおり、特に、カラー（多色）画像を記録材に定着する場合は、安定した発色性を確保する必要があるため、単色画像に比べて、トナー層を長い時間をかけて加熱溶融、かつ、圧縮することが必要である。したがって、従来の一対のローラで構成される定着装置で多色画像を定着するためには、記録材を通過させる速度を遅くするか、または、ニップ幅を大きくして、記録材上のトナー層がニップを通過する時間を長くする必要があった。
【０００３】
しかし、記録材を通過させる速度を遅くする方法は、近年の高速化の動向に反していた。また、ローラ径を大きくしてニップ幅を大きくする方法は、装置の小型化の妨げになっていた。また、加圧ローラの加熱ローラへの圧接力を増加させる方法では、ニップ幅を何倍にも大きくすることはできず、多色画像のトナー層を加熱溶融させるには不十分であり、さらに、ローラの耐久性が落ちたり、記録材にしわが発生しやすくなるという問題があった。
【０００４】
この課題を解決する手段として、特許文献１では、１本の加熱ローラに２本の加圧ローラを圧接させ、かつ、２本の加圧ローラの間に記録材が加熱ローラに沿って接触するように固定のガイド機構を加熱ローラに離間させて設けることにより、ニップ部の数を増やして、トナー層の加熱溶融かつ圧縮時間を長くする方法が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献２ではこれを改良して、加熱ローラの外周に回転方向に従って上流側から順に第１の加圧ローラ、第２の加圧ローラを設置し、第２の加圧ローラを取付板の一端に回転可能に軸支するとともに、取付板を他端において揺動可能に軸支することにより、第２の加圧ローラをニップ位置と非ニップ位置との間で揺動させるように構成された定着装置が提案されている。この構成によると、紙ジャムにより記録材が第１加圧ローラにより形成されるニップ又は第２加圧ローラにより形成されるニップを通過中に停止してしまっても、第２加圧ローラを非ニップ位置に揺動させることにより容易に記録材を除去することができる。
【特許文献１】特開昭５５−２９８２２号公報
【特許文献２】特開平１０−２０７２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、ニップの数が増えた分、加熱ローラの外周長に対して加圧ローラの接触している長さの割合が大きくなるので、両ローラ間で熱の移動が行われる領域が大きくなってしまう。このため、加熱ローラの加熱手段であるハロゲンヒータ等の熱エネルギーが余分に消費されるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２の構成では、第１加圧ローラと第２加圧ローラとが異なる取付板に取り付けられることになるため、第１加圧ローラと第２加圧ローラとに跨って紙ジャムが発生した場合、両加圧ローラによって形成されるニップを同時に解除する必要があり、ジャム処理機構が複雑となることが考えられる。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、加圧ローラによって形成される複数のニップ部を有する定着手段において、少ない熱エネルギーの消費で定着を行うようにすることを目的とする。また本発明は、加圧ローラによって形成される複数のニップ部を有する定着手段において、ジャム処理動作を容易に行うようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、記録材上にトナーによる画像を形成した後、定着手段によりトナーを加熱し、前記記録材上に定着する画像形成装置において、前記定着手段は加熱ローラと加圧ローラにより形成される複数のニップ部を有し、前記加熱ローラの外側に前記加熱ローラに対して同心円状に断熱材を配置したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、隣接するニップ部の間に、断熱材を貼り付けたガイド部材を設け、紙ジャム発生時に、前記ガイド部材を前記加圧ローラと同期させて待避する機構を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、断熱材が加熱ローラに対して同心円状に配置されることになるため、加圧ローラの表面の保温効率が高まり、加圧ローラによって形成される複数のニップ部を有しながらも熱エネルギーを無駄なく消費することができ、加熱効率を向上させることができる。さらに本発明では、紙ジャム発生時に断熱材を貼り付けたガイド部材を加圧ローラと同期させて待避することができ、ジャム処理動作を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。この図に示す画像形成装置は、リーダ部（画像読み取りユニット）とプリント部（画像形成ユニット）とを備えた複写機である。まず、図１に基づいて、複写機１０の全体構成を説明する。
【００１４】
複写機１０は、装置本体１１内の上部に、原稿Ｄ１，Ｄ２の画像面（画像情報）Ｇを読み取るリーダ部１２が収容され、また装置本体１１内の下部にはリーダ部１２で読み取った画像情報に応じて紙等の記録材Ｐ上にトナー像を形成するプリント部１３が配設されている。
【００１５】
このうち前者のリーダ部１２は、原稿Ｄ１がその画像面Ｇを下向きにして載置される透明な原稿台１４と、原稿Ｄ１の画像面Ｇを原稿台１４の上面に密着させる開閉自在な原稿押圧板１５と、原稿台１４上の原稿Ｄ１の画像面Ｇに下方から光を照射する光源１６及び第１の反射ミラー１７を有する走査ユニット１８と、第１の反射ミラー１７からの反射光をさらに反射させる第２、第３の反射ミラー２０，２１と、第３の反射ミラー２１からの光を結像するレンズアレイ２２と、レンズアレイ２２からの光が入射されるＣＣＤ２３と、を備えている。上述の走査ユニット１８は、図１に示すホームポジションＨＰから右方に移動しながら、光源１６によって原稿Ｄ１の画像面Ｇを走査し、走査終了後にはホームポジションＨＰに復帰するように構成されている。以上は、原稿Ｄ１を固定し、かつ走査ユニット１８を移動させて画像面Ｇを読み取る、いわゆる固定読みを行うための構成である。
【００１６】
リーダ部１２は、その外に、原稿Ｄ２を移動させ、走査ユニット１８を固定して画像面Ｇを読み取る、いわゆる流し読みを行うための原稿自動送り機構２４も備えている。原稿自動送り機構２４は、原稿Ｄ２の先端側を下方から支持する給紙台２５と、給紙台２５上の原稿Ｄ２をホームポジションＨＰに配置されている走査ユニット１８に向けて左方に搬送する給紙ローラ対２６と、走査ユニット１８で読み取った原稿Ｄ２を走査ユニット１８から左方に搬出する排紙ローラ対２７とを備えている。原稿自動送り機構２４は、上述の給紙ローラ対２６及び排紙ローラ対２７によって原稿Ｄ２を図１中の左方に向けて搬送し、原稿Ｄ２の読み取り後、原稿Ｄ２の後端を排紙ローラ対２７で挟持して、第２の装置本体の左側面側に垂れ下がるように排紙する。ここで、原稿Ｄ２は、人が引っ張ることにより、排紙ローラ対２７から容易に引き抜かれる。
【００１７】
なお、上述の固定読みと流し読みとの使いわけは、例えば、製本されている書籍等の原稿Ｄ１は原稿台１４上に載置して固定読みを行う一方、カットシート状の原稿Ｄ２は、給紙台２５上に載せて流し読みを行う。
【００１８】
プリント部１３は、図１中の左側の上下方向ほぼ中央に配置された、静電潜像担持体（被帯電体）としての円筒状の感光体（以下「感光体ドラム」という。）３０を備えている。感光体ドラム３０は、装置本体１１によって矢印方向（同図中の時計回り）に回転可能に支持されており、その周囲には回転方向に沿ってほぼ順に、一次帯電器３１、露光器３２、現像器３３、転写帯電器３４、クリーニング器３５が配設されている。また、画像形成対象となる紙等の記録材Ｐの搬送経路３６（図１中では２点鎖線で図示）に沿って、その上流側から下流側にかけて（図１ではほぼ下方から上方にかけて）、給紙カセット３７、給紙ローラ３８、搬送ローラ対４０、レジストローラ対４１、搬送ガイド４２、定着装置４３、排紙ローラ対４４、排紙トレイ４５が配設されている。
【００１９】
このうち感光体ドラム３０は、例えば、アルミニウム等の導電性のドラム基体の外周面に、ＯＰＣ（有機光半導体）やアモルファスシリコン等の感光層を設けて構成される。感光体ドラム３０は、駆動手段（図示せず）によって矢印方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００２０】
一次帯電器３１としては、本実施の形態においては、スコロトロン方式のコロナ帯電器が使用されている。一次帯電器３１は、帯電バイアス印加電源（図示せず）によって帯電バイアスが印加されることにより、感光体ドラム３０表面を所定の極性・電位に均一に帯電するようになっている。
【００２１】
露光器３２は、レーザ発振器、ポリゴンミラー等（いずれも図示せず）を有しており、感光体ドラム３０表面に静電潜像を形成するものである。前述のリーダ部１２によって読み込まれた原稿Ｄ１（又はＤ２）の画像情報は、プリント部１３に設けられた画像処理部（図示せず）によってＡ／Ｄ変換、濃度補正、シェーディング補正等の適宜な処理が施された後、画像信号としてレーザ発振器に入力される。レーザ発振器は、この画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御されるレーザ光により、ポリゴンミラー等を介して帯電後の感光体ドラム３０表面を露光し、露光部分の電荷を除去して静電潜像を形成するようになっている。
【００２２】
現像器３３は、現像剤を収納する現像容器４６と、表面に担持した現像剤を矢印方向（反時計回り）に回転することで感光体ドラム３０表面に対向する現像位置に搬送する現像ローラ４７とを有している。現像ローラ４７には、現像バイアス印加電源（図示せず）によって現像バイアスが印加され、これにより現像剤中のトナーが感光体ドラム３０表面の静電潜像に付着され、この静電潜像をトナー像として現像するようになっている。
【００２３】
転写帯電器３４は、感光体ドラム３０表面に対向するように配設されたローラ状の部材によって形成されている。転写帯電器３４は、転写バイアス印加電源（図示せず）によって、感光体ドラム３０上のトナー像と逆極性の転写バイアスが印加され、これにより、記録材Ｐ表面に感光体ドラム３０上のトナー像を転写するものである。ここで、トナー像が転写される記録材Ｐは、給紙カセット３７に収納されていたものが、給紙ローラ３８によって給紙され、搬送ローラ対４０によって搬送されて、レジストローラ対４１により一旦停止され、その後、感光体ドラム３０上のトナー像とタイミングを合わせるようにしてレジストローラ対４１から送り出されるようになっている。
【００２４】
クリーニング器３５は、上述の転写時に、記録材Ｐに転写されないで感光体ドラム３０表面に残った残留トナーを除去すべく感光体ドラム３０表面に当接されたクリーニングブレード４８を有している。
【００２５】
上述の転写帯電器３４の下流側には、トナー像転写後の記録材Ｐを定着装置４３に導く搬送ガイド４２が配設されている。
【００２６】
定着装置４３は、内側に配設されたヒータ５０によって加熱される加熱ローラ５１と、この加熱ローラ５１に記録材Ｐを押し付ける２つの加圧ローラ５２，５３とを有しており、表面に未定着トナー像を担持して搬送されてきた記録材Ｐを加熱・加圧して記録材Ｐ表面にトナー像を定着するようになっている。定着装置４３に隣接して定着装置４３を冷却するための吸引用のファン７３が設けられている。
【００２７】
排紙ローラ対４４は、トナー像定着後の記録材Ｐを、完成品として、排紙トレイ４５上に排出するものである。
【００２８】
以上説明したような構成の複写機１０において、画像形成に際し、まず、感光体ドラム３０は、駆動手段によって矢印方向に回転駆動され、その表面が、一次帯電器３１によって、所定の極性・電位に均一に帯電される。帯電後の感光体ドラム３０表面は、リーダ部１２が読み取った原稿Ｄ１（又はＤ２）の画像情報に応じて動作する露光器３２からのレーザ光の照射により画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器３３によってトナーが付着され、トナー像として現像される。こうして感光体ドラム３０表面に形成されたトナー像は、レジストローラ対４１等により所定のタイミングで搬送されてきた記録材Ｐに対し、転写帯電器３４に転写バイアスを印加することで、記録材Ｐ表面に転写される。トナー像転写後の感光体ドラム３０は、表面に残った残留トナーがクリーニング器３５によって除去され、次の画像形成に供される。一方、トナー像転写後の記録材Ｐは、搬送ガイド４２に沿って定着装置４３に搬送され、ここで加熱・加圧を受けて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後の記録材Ｐは、排紙ローラ対４４によって、画像面（トナー像が定着された面）を下方に向けた姿勢、いわゆるフェースダウンで排紙トレイ４５上に排出される。以上で、複写機１０による画像形成（プリント）が終了する。
【００２９】
次に、本発明に係る定着装置の特徴的な構成について図２〜図４を参照して説明する。ハロゲンランプ等のヒータ５０を有する加熱ローラ５１は、装置本体１１（図１参照）に固定された固定ケース５４に対して、矢印Ａの方向に回転可能に支持されている。加熱ローラ５１の外周には回転方向（矢印Ａ）に従って上流側から順次第１加圧ローラ５２、第２加圧ローラ５３が、上下面及び右側面が開放された直方体箱型の可動ケース５５に対して、それぞれシャフト５２ａ，５３ａで矢印Ｂ，Ｃの方向に回転可能に支持されている。
【００３０】
固定ケース５４は直方体型の樹脂成型品であり、図３に示すように、その内部に円柱を断面弓形にＤカットした形状の空洞５６を有している。この空洞５６の周囲に当たる固定ケース５４の断面円弧型の内壁面にはシート状の断熱材５８が貼り付けられている。この断熱材としては、例えば、レーヨン製不織布、ポリアラミド製シート等を使用することができる。また、空洞５６の左側面側は可動ケース５５内の右側面側に開放されており、前記加熱ローラ５１は、空洞５６の周囲円弧の中心を回転中心として回転するようになっている。固定ケース５４の右側面には、上下方向の中央位置に複数の通気口５７が長手方向に並んで貫通して設けられている。すなわち、通気口５７は通紙方向に対向する方向に開口している。よって、空洞５６は、この通気口５７を介して固定ケース５４の外側空間と連通することになる。
【００３１】
図３に示すように、可動ケース５５その左側壁の内面には、上下方向の中央位置であって、第１，第２加圧ローラ５２，５３の間にガイド部材５９が長手方向に延びて設けられている。ガイド部材５９の右側面には、図４に示すように、その長手方向に所定の間隔で複数のガイドリブ５９ａが一体形成されており、隣接するガイドリブ５９ａ間に上記した断熱材５８が貼り付けられている。ガイド部材５９の右側面は断面円弧型に形成されており、空洞５６の周囲円弧とともに加熱ローラ５１に対して同心円を形成している。
【００３２】
従って、ガイド部材５９及び固定ケース５４の内壁に貼り付けられた断熱材５８も、加熱ローラ５１に対して同心円状に配置されることになる。このため、加熱ローラ５１の表面の保温効率が高まり、２つの加圧ローラ５２，５３を用いながらもヒータ５０の熱エネルギーを無駄なく消費することができ、加熱効率を向上させることができる。要するに、ヒータ５０として低消費電力のヒータを用いることができ、省エネルギー定着を実現することができる。
【００３３】
また、定着装置４３で記録材Ｐの紙ジャムが発生したときや、電源が落ちたときなどは定着装置４３を急速に冷却する必要がある。このような場合、図５に示すように、ファン７３を回転させることにより、可動ケース５５の上下開放部から外部の空気が吸込まれ、加熱ローラ５１の表面に沿ってスムーズに通過して、通気口５７から定着装置４３の外へ流出していく空気流が形成される。従って、この空気流によって加熱ローラ５１と断熱材５８とを効率良く冷却することができる。すなわち、断熱材５８が加熱ローラ５１に対して同心円状に配置されているため、加熱ローラ５１と断熱材５８との間を風は確実に流れ、これらを確実に冷やすことができ、冷却効率を向上させることができる。
【００３４】
可動ケース５５の長手方向の両端壁の外面には、上下端部に２つの板状の押動片５５ａが長手方向に延びて一体形成されている。各押動片５５ａの右側面には位置決め用の突起６０が１つずつ凸設されている。この突起６０は、加圧ローラ５２，５３の圧接位置において、固定ケース５４の左側面にこの突起６０対応して設けられた位置決め用の孔６３（図６参照）に嵌合し、可動ケース５５は固定ケース５４に対して上下及び左右方向の位置決めがなされるようになっている。また、固定ケース５４の左側面には、各孔６３の近傍に棒状の突起６１が１つずつ凸設されている。この突起６１は押動片５５ａと固定ケース５４の左側面との間に配置される圧縮バネ６２に差し込まれて圧縮バネ６２が伸縮する際のガイドとなっており、この圧縮バネ６２により可動ケース５５は常に左方向、すなわち加圧ローラ５２，５３を加熱ローラ５１から離間させる方向に付勢されることになる。
【００３５】
さらに、可動ケース５５の両端壁の外面には、上下方向の中央位置にガイド棒６４が長手方向に延びて凸設されている。ガイド棒６４は装置本体１１（図１参照）に取り付けられたガイド板６５の長穴６６内に挿入され、この長穴６６に沿ってスライド自在となっている。これにより、可動ケース５５は、加圧ローラ５２，５３及びガイド部材５９とともに左右方向にスライド可能となる。
【００３６】
装置本体１１は、その筐体の一部を開閉可能に構成した扉６７を備えており、必要に応じて扉６７を、垂直に立った状態（閉姿勢）から水平に寝た状態（開姿勢）まで開くことができるようになっている。扉６７は、図２に示すように、下端部に設けられた回動軸６８で装置本体１１に対して回動自在に取り付けられている。７１は、扉６７の上端部に設けられた軸６９の周りに揺動可能に設けられたラッチであり、このラッチ７１は、図示しない引っ張りバネ等の付勢手段によって半時計方向に付勢されている。扉６７は、ラッチ７１の一端部に形成された爪７１ａを、装置本体１１に設けられた棒７２に引っ掛けることで閉姿勢にロックされる一方、ラッチ７１の他端部に形成されたレバー部７１ｂを付勢に抗して矢印Ｄの方向に押し上げることでロックを解除して開くことができるようになっている。扉６７の内面には、上下一対の押圧コロ６９が長手方向の両端部に設けられている。扉６７を閉じた複写機１０の通常の使用状態ではこの押圧コロ６９により可動ケース５５の左側壁の外面が押され、可動ケース５５が圧縮バネ６２の付勢に抗して右方向に押圧されることにより、加圧ローラ５２，５３を圧接位置に固定するようになっている。
【００３７】
記録材Ｐ上に転写されたトナー像は、加熱ローラ５１と第１加圧ローラ５２との圧接によって形成されるニップ部７４を通過する際に、加熱と加圧により溶融し、定着される。ニップ部７４を通過した記録材Ｐは、加熱と加圧により加熱ローラ５１の表面に巻き付いた状態でガイドリブ５９ａにもガイドされ、さらに加熱ローラ５１と第２加圧ローラ５３とのニップ部７５を通過する。記録材Ｐが第２加圧ローラ５３を通過する際に記録材Ｐ上のトナー像は再度ニップ部７５で定着される。
【００３８】
次に、定着装置で発生した紙ジャム処理の動作について図６を参照して説明する。定着装置４３で記録材Ｐの紙ジャムが発生したときには、扉６７を図６（ａ）に示すように、ラッチ７１のレバー部７１ｂを矢印Ｄの方向に押し上げて爪７１ａのロックを解除し、扉６７を矢印Ｅの方向に開く。これにより、可動ケース５５は押圧コロ６９による押えを失い、左方向に移動する。すなわち、圧縮バネ６２の付勢によって押動片５５ａが押動され、ガイド棒６４が長穴６６に沿って矢印Ｆの方向にスライドすることにともなって、可動ケース５５が左方向に移動する。この結果、図６（ｂ）に示すように、紙ジャム発生時に断熱材５８を貼り付けたガイド部材５９を加圧ローラ５２，５３と同期させて待避することができ、ジャム処理動作を容易に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】は、同上画像形成装置の定着装置の一部を省略して示す斜視図である。
【図３】は、同上定着装置の断面図である。
【図４】は、同上定着装置のガイド部材及び断熱材の斜視図である。
【図５】は、同上定着装置の冷却時を示す断面図である。
【図６】は、同上定着装置のジャム処理動作を示す側面図であり、（ａ）は加圧ローラが圧接位置にあるとき、（ｂ）は離間位置にあるときを示している。
【符号の説明】
【００４１】
１０  複写機
１１  装置本体
４３  定着装置
５０  ヒータ
５１  加熱ローラ
５２  第１加圧ローラ
５３  第２加圧ローラ
５４  固定ケース
５５  可動ケース
５６  空洞
５７  通気口
５８  断熱材
５９  ガイド部材
５９ａ  ガイドリブ
６２  圧縮バネ
６４  ガイド棒
６６  長穴
６７  扉
６９  押圧コロ
７１  ラッチ
７３  ファン
７４，７５  ニップ部
Ｐ  記録材
【図１】
2006154113.tif 000003
【図２】
2006154113.tif 000004
【図３】
2006154113.tif 000005
【図４】
2006154113.tif 000006
【図５】
2006154113.tif 000007
【図６】
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