(57)【要約】【課題】記録材が定着ローラから容易に分離することができる定着装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供する。【解決手段】加熱源(35,55)で加熱された定着ローラ(32,52)と、定着ローラに隣接して配置された加圧ローラ(42,62)とを備え、記録材がニップを通過することにより、未定着画像を記録材に定着させる定着装置(12)であって、定着ローラと加圧ローラとで構成されるローラ対が少なくとも２対構成されており、定着ローラは、ニップを形成する通紙域内で定着ローラを構成する芯金(34,54)の外周面を被覆し、ローラ対をなす加圧ローラの外周面よりも柔らかく構成された弾性層(36,56)を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源で加熱された定着ローラと、該定着ローラに隣接して配置された加圧ローラとを備え、記録材がニップを通過することにより、未定着画像を前記記録材に定着させる定着装置であって、
前記定着ローラと前記加圧ローラとで構成されるローラ対が少なくとも２対構成されており、
前記定着ローラは、前記ニップを形成する通紙域内で該定着ローラを構成する芯金の外周面を被覆し、前記ローラ対をなす前記加圧ローラの外周面よりも柔らかく構成された弾性層を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置であって、
前記複数の定着ローラの各径は、前記記録材の搬送方向に沿って順次小さく構成されているとともに、最初に通紙される前記定着ローラの弾性層の厚みが最後に通紙される前記定着ローラの弾性層の厚みよりも大きく構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項２に記載の定着装置であって、
前記各ローラ対に作用する加圧力を制御する制御部を有し、
該制御部は、前記最後に通紙されるローラ対の加圧力を前記最初に通紙されるローラ対の加圧力よりも大きくしていることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の定着装置であって、
前記複数の定着ローラの逆クラウン量は、前記記録材の搬送方向に沿って順次大きく構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から３のいずれか一項に記載の定着装置であって、
前記複数の加圧ローラのクラウン量は、前記記録材の搬送方向に沿って順次大きく構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項３に記載の定着装置であって、
前記最後に通紙される定着ローラの熱容量を前記最初に通紙される定着ローラの熱容量よりも小さくしていることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の定着装置を搭載し、これを用いて画像形成部で形成された画像を前記記録材に定着させる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、例えば複写機やファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に組み込まれて好適な定着装置及びこれを搭載した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の定着装置はローラ対を備えており、搬送された用紙がローラ対の間を通過すると、この用紙には未定着画像が定着される。
詳しくは、ローラ対は定着ローラと加圧ローラとから構成されている。定着ローラは、その表面がヒータで昇温され、用紙に転写された未定着画像を加熱している。一方、加圧ローラは定着ローラを加圧し、これら両ローラの間にニップを形成させる。そして、用紙がニップを通過することにより、加熱された未定着画像は加圧されて用紙に定着される（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２５０５４２号公報
【特許文献２】特開平６−２５８９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来の技術では、２つのローラ対で構成されているが、定着ローラは、その芯金がフッ素樹脂（離型層）のみで被覆されており、これでは、用紙は定着ローラに貼りつき易くなり、このローラから分離し難いとの問題がある。また、当該構成では、用紙の表面に形成される画像の均一化も図れないとの問題も別途生ずる。
【０００５】
このように、上記従来の技術では定着ローラからの分離性や画像表面の均一性の点については依然として課題が残されている。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、用紙が定着ローラから容易に分離することができる定着装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための第１の発明は、加熱源で加熱された定着ローラと、定着ローラに隣接して配置された加圧ローラとを備え、記録材がニップを通過することにより、未定着画像を記録材に定着させる定着装置であって、定着ローラと加圧ローラとで構成されるローラ対が少なくとも２対構成されており、定着ローラは、ニップを形成する通紙域内で定着ローラを構成する芯金の外周面を被覆し、ローラ対をなす加圧ローラの外周面よりも柔らかく構成された弾性層を有する。
【０００７】
第１の発明によれば、定着ローラと加圧ローラとによるローラ対が少なくとも２対構成されており、定着ローラの芯金の外周面には、ローラ対をなす加圧ローラの外周面よりも柔らかく構成された弾性層で被覆されている。よって、記録材は定着ローラに貼りつき難くなり、このローラから容易に分離可能になる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明の構成において、複数の定着ローラの各径は、記録材の搬送方向に沿って順次小さく構成されているとともに、最初に通紙される定着ローラの弾性層の厚みが最後に通紙される定着ローラの弾性層の厚みよりも大きく構成されていることを特徴とする。
第２の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、複数の定着ローラの径は記録材の搬送方向に沿って順次小さく構成され、また、最初に通紙される定着ローラの弾性層は、最後に通紙される定着ローラの弾性層よりも厚く構成されている。よって、この最初に通紙される定着ローラでは、記録材の表面に形成される画像の均一化が図られるし、分離性も向上する。
一方、最後に通紙される定着ローラは最初に通紙される定着ローラに比して小径であって、その弾性層も薄くされていることから、正常に定着可能に至るまでの時間が短縮可能になる。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明の構成において、各ローラ対に作用する加圧力を制御する制御部を有し、制御部は、最後に通紙されるローラ対の加圧力を最初に通紙されるローラ対の加圧力よりも大きくしていることを特徴とする。
第３の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、ローラ対に作用する加圧力が記録材の搬送方向に沿って順次強くされているので、上述した弾性層の順次薄くされても、定着ローラの小径化と相俟って最後に通紙される定着ローラの分離性は維持される。
一方、最初に通紙されるローラ対は最後に通紙されるローラ対に比して加圧力が抑えられていることから、記録材に生ずる皺が少なくなる。
【００１０】
第４の発明は、第１から第３の発明の構成において、複数の定着ローラの逆クラウン量は、記録材の搬送方向に沿って順次大きく構成されていることを特徴とする。
第４の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、定着ローラの逆クラウン量が順次大きくされているので、記録紙の両端に生ずる加圧力が順次大きくなり、記録材に生ずる皺が少なくなる。
【００１１】
第５の発明は、第１から第３の発明の構成において、複数の加圧ローラのクラウン量は、記録材の搬送方向に沿って順次大きく構成されていることを特徴とする。
第５の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、加圧ローラのクラウン量が順次大きくされているので、この場合にも記録紙の両端に生ずる加圧力が順次大きくなり、記録材に生ずる皺が少なくなる。
【００１２】
第６の発明は、第３の発明の構成において、最後に通紙される定着ローラの熱容量を最初に通紙される定着ローラの熱容量よりも小さくしていることを特徴とする。
第６の発明によれば、第３の発明の作用に加えてさらに、最後に通紙される定着ローラは最初に通紙される定着ローラに比して熱容量が小さくされており、さらに加圧力の強化によって前記定着可能温度自体が低下するため、定着可能となる状態への到達時間をさらに短縮することができる。
【００１３】
第７の発明は、第１から第６の定着装置を画像形成装置に搭載し、これを用いて画像形成部で形成された画像を記録材に定着させることを特徴とする。
第７の発明によれば、第１から第６の発明の作用に加えてさらに、記録材の分離性の向上が図られているので、良好な画像が形成される結果、画像形成装置の信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、記録材が定着ローラから容易に分離可能な定着装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１には、画像形成装置の一例である複合機１の構造が概略的に示されている。なお、図中に実線で示された矢印は用紙の搬送経路及びその搬送方向を示している。
【００１６】
同図に示されるように、複合機１の本体２の下部にはカセット式の給紙部４が配置されている。この給紙部４には、本体２の高さ方向に沿って３段の給紙カセット６が備えられており、各カセット６はいずれも本体２に対して前面側（図１でみて手前側）に向けて引き出し可能に構成されている。また、各カセット６には画像形成前の用紙（記録紙）Ｐが積層状態で収容され、この用紙は給紙部４から１枚ずつ分離され、右方向に向けて送出される。
【００１７】
給紙部４の右方には用紙搬送部８が配置され、給紙部４から送出された用紙Ｐは本体２の右側面に沿って上方に向けて搬送される。次いで、この用紙は、本体２の内部で左側面へ向けて反転され、そのまま左側面に向けて搬送される。
本体２の内部には、搬送部８からの用紙搬送方向でみて下流側にレジストローラ１０、画像形成部１４及び転写部２０が順番に配置されている。この画像形成部１４の上方には光学部１２が備えられており、この光学部１２からは画像形成部１４の感光体ドラム１６に向けてレーザ光が照射される。
【００１８】
また、用紙搬送方向でみて転写部２０の下流側には本実施例の定着装置２２、及び排出分岐部２４が順番に配置され、片面印刷の場合には、定着装置２２から排出された用紙Ｐは排出分岐部２４を経て用紙受けトレイ２６に排出される。
一方、この排出分岐部２４と給紙部４との間には両面印刷用ユニット２８が配置されており、このユニット２８では定着装置２２から排出された用紙Ｐを用紙搬送部８に向けて搬送し、この用紙Ｐは画像形成部１４に再び送られる。
【００１９】
ここで、上述した定着装置２２は、用紙Ｐがニップを通過することにより、未定着トナー画像を用紙Ｐに定着させている。
具体的には、本実施例の定着装置２２は、図２に示される如く、２つのローラ対３０，５０を有している。まず、ローラ対３０は用紙Ｐの搬送方向で見て上流側に位置しており、最初に通紙されるローラ対であり、当該ローラ対３０はプレ定着として機能する。このローラ対３０は、定着ローラ３２と加圧ローラ４２とで構成され、いずれも軸を介して回転可能に構成されている。また、両ローラ３２，４２は軸方向で見て用紙Ｐの搬送範囲（通紙範囲）よりも広範囲に亘って形成されている。
【００２０】
この定着ローラ３２は芯金（外径：約２６ｍｍ、厚さ：０．７ｍｍ）３４を有し、例えばアルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）やステンレス等の金属材料を用いて円筒状に成形されている。この芯金３４の外周面は、例えば発泡シリコーンゴムの弾性層（厚さ：１．２５ｍｍ）３６で被覆されており、本実施例の弾性層３６はアスカーＣ硬度３２度の硬さで構成されている。なお、この弾性層３６の外周面は、例えばＰＦＡチューブ或いはテフロン（登録商標）系の離型層（厚さ：３０μｍ）３８でコーティングされている。
【００２１】
また、本実施例のローラ３２の内部には、ヒータ（加熱源）３５が設置されている。このヒータ３５は輻射加熱方式のものであり、例えばハロゲンランプ（５００Ｗ）の輻射熱でローラ３２を加熱し、用紙Ｐを低温オフセット下限の温度で定着させるべく、ローラ３２の表面を昇温させている。
一方、加圧ローラ４２は定着ローラ３２の下方に配置され、このローラ３２の回転に従動回転可能に構成されている。また、ローラ４２は芯金（外径：約１４ｍｍ）４４を有し、例えば快削鋼（ＳＵＭ）を用いて円筒状に成形されている。この芯金４４の外周面は、例えばシリコーンゴムの弾性層（厚さ：５．５ｍｍ）４６で被覆され、本実施例の弾性層４６はアスカーＣ硬度４３度の硬さで構成されている。つまり、上述した定着ローラ３２の弾性層３６は、対をなす加圧ローラ４２の外周面よりも柔らかく構成され、これら両ローラ３２，４２の間にニップが形成される。
【００２２】
これに対し、用紙Ｐの搬送方向で見て下流側に位置するローラ対５０は、本実施例では最後に通紙されるローラ対であり、本定着として機能する。そして、定着ローラ５２と加圧ローラ６２とで構成され、いずれも軸を介して回転可能に構成されている。また、両ローラ５２，６２も軸方向で見て用紙Ｐの搬送範囲（通紙範囲）よりも広範囲に亘って形成されている。この定着ローラ５２は芯金（外径：約２０ｍｍ、厚さ：１ｍｍ）５４を有し、例えばアルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）やステンレス等の金属材料を用いて円筒状に成形されている。つまり、上述した定着ローラ３２の外径は、当該定着ローラ５２の外径よりも大きく構成されている。
【００２３】
この芯金５４の外周面は、例えば発泡シリコーンゴムの弾性層（厚さ：０．３ｍｍ）５６で被覆され、本実施例の弾性層５６はアスカーＣ硬度３５度の硬さで構成されている。つまり、上述した定着ローラ３２の弾性層３６の厚みは、当該定着ローラ５２の弾性層５６の厚みよりも大きく構成されている。なお、この弾性層５６の外周面は、例えばＰＦＡチューブ或いはテフロン（登録商標）系の離型層（厚さ：３０μｍ）５８でコーティングされている。
【００２４】
また、本実施例のローラ５２の内部には、ヒータ（加熱源）５５が設置されている。このヒータ５５も輻射加熱方式のものであり、例えばハロゲンランプ（３５０Ｗ）の輻射熱でローラ５２を加熱し、ローラ５２の表面を昇温させている。
一方、加圧ローラ６２は定着ローラ５２の下方に配置され、このローラ５２の回転に従動回転可能に構成されている。また、ローラ６２は芯金（外径：約１４ｍｍ）６４を有し、例えば快削鋼（ＳＵＭ）を用いて円筒状に成形されている。この芯金６４の外周面は、例えばシリコーンゴムの弾性層（厚さ：２．５ｍｍ）６６で被覆され、本実施例の弾性層６６はアスカーＣ硬度４５度の硬さで構成されている。つまり、上述した定着ローラ５２の弾性層５６もまた、対をなす加圧ローラ６２の外周面よりも柔らかく構成され、これら両ローラ５２，６２の間にニップが形成される。
【００２５】
ところで、上述した定着ローラ３２，５２の通紙範囲部分にはクラウンカーブが形成されている。詳しくは、図３に示されるように、ローラ３２は逆クラウン形状（逆クラウン量：０．０５ｍｍ）を有しており、通紙範囲の中央領域に向けて凹をなして構成されている。
さらに、ローラ５２もまた、逆クラウン量が０．１ｍｍをなす逆クラウン形状を有しており、通紙範囲の中央領域に向けて凹をなして構成されている。つまり、この定着ローラ５２の逆クラウン量は、上流側の定着ローラ３２の逆クラウン量よりも大きく構成されている。
【００２６】
これに対し、上述した加圧ローラ４２，６２の通紙範囲部分にもクラウンカーブが形成されている。具体的には、図４に示されるように、ローラ４２はクラウン形状（クラウン量：０．０５ｍｍ）を有しており、通紙範囲の中央領域に向けて凸をなして構成されている。
さらに、ローラ６２もまた、クラウン量が０．１ｍｍをなすクラウン形状を有しており、通紙範囲の中央領域に向けて凸をなして構成されている。つまり、この加圧ローラ６２のクラウン量もまた、上流側の加圧ローラ４２のクラウン量よりも大きく構成されている。
【００２７】
ここで、各ローラ対３０，５０に作用する加圧力や、各定着ローラ３２，５２で生ずる熱容量は本体２内のコントローラで制御される。
詳しくは、図５に示される如く、コントローラ７０は、加圧力制御部（制御部）７２とヒータ駆動部７４とを有している。この加圧力制御部７２では、印字信号に応じて加圧ローラ４２，６２による定着ローラ３２，５２への加圧力を制御しており、本実施例では、下流側の加圧ローラ６２による加圧力を上流側の加圧ローラ４２による加圧力よりも大きくしている。
【００２８】
また、ヒータ駆動部７４では、各定着ローラ３２，５２の表面を昇温させるべく、印字信号に応じてヒータ３５，５５を駆動する。本実施例では、上述したハロゲンランプ（５００Ｗ）を有するヒータ３５、及びハロゲンランプ（３５０Ｗ）を有するヒータ５５をそれぞれ駆動させており、下流側のヒータ５５の放射熱量が上流側のヒータ３５の放射熱量よりも小さくなる。
この定着装置２２が組み込まれた複合機１では、カセット６から用紙Ｐが１枚ずつ分離して送出され、この用紙Ｐは、用紙搬送部８を通ってレジストローラ１０に到達する。このローラ１０は、用紙Ｐの斜め送りを矯正しつつ、画像形成部１４で形成されるトナー画像とのタイミングを計りながら、用紙Ｐを転写部２０へと送出する。
【００２９】
また、コントローラ７０からの画像データに基づき、複合機１では光学部１２によるレーザ光の照射が制御される。これにより、画像形成部１４においてドラム１６上に原稿画像の静電潜像が作られ、続いてこの潜像からドラム１６上にトナー画像が形成され、用紙Ｐに転写される。
その後、用紙Ｐは未定着トナー画像を担持した状態で定着装置２２に向けて送られ、この定着装置２２にてローラ対３０，５０によりトナー画像が定着される。次いで、定着装置２２から排出された用紙Ｐは排出分岐部２４を通ってトレイ２６に排出される。
【００３０】
この片面印刷に対し、両面印刷を行う場合には、定着装置２２から排出された用紙Ｐはトレイ２６に排出される直前にてユニット２８側に引き戻され、この用紙Ｐは用紙搬送部８に合流し、再び転写部２０に向けて送られる。そして、この場合には、用紙Ｐの未だ印刷がされていない方の面にトナー画像が転写される。
【００３１】
以上のように、本実施例によれば、定着ローラ３２，５２と加圧ローラ４２，６２とによるローラ対３０，５０が２対構成されており、定着ローラ３２，５２の芯金３４，５４の外周面には、ローラ対３０，５０をなす加圧ローラ４２，６２の外周面よりも柔らかく構成された弾性層３６，５６で被覆されている。よって、用紙Ｐは定着ローラ３２，５２に貼りつき難くなり、このローラ３２，５２から容易に分離可能になる。この結果、用紙の搬送性が向上する。
【００３２】
また、定着ローラ３２，５２の径は用紙Ｐの搬送方向に沿って順次小さく構成され、また、最初に通紙される定着ローラ３２の弾性層４６は、最後に通紙される定着ローラ５２の弾性層５６よりも厚く構成されている。よって、この定着ローラ３２では、定着ローラ５２に比して、用紙上のトナーの凹凸に関係無く均一にトナーが溶けて光沢ムラ及び粒状感のない画像が得られ、用紙の表面に形成される画像の均一化が図られる。また、分離爪の必要もなく分離が可能になり、分離性も向上する。
一方、最後に通紙される定着ローラ５２は定着ローラ３２に比して小径であって、その弾性層５６も薄くされていることから、定着ローラ３２に比して正常に定着可能に至るまでの時間（安定時間）が短縮可能になり、昇温特性が良好になる。
【００３３】
さらに、ローラ対３０，５０に作用する加圧力が用紙Ｐの搬送方向に沿って順次強くされていることから、上述した弾性層３６，５６が下流側に向けて薄肉にされていても、定着ローラ５２の小径化と相俟ってこのローラ５２の分離性は維持される。
一方、最初に通紙されるローラ対３０はローラ対５０に比して加圧力が抑えられていることから、このローラ対５０に比して用紙Ｐに生ずる皺が少なくなる。
【００３４】
さらにまた、定着ローラ３２，５２の逆クラウン量が順次大きくされていることから、用紙Ｐの両端に作用する加圧力が順次大きくなり、定着ローラ５２では、ローラ３２に比して用紙Ｐがローラの中央部分に向けて集まってくるので、この用紙Ｐに生ずる皺が少なくなる。
また、加圧ローラ４２，６２のクラウン量が順次大きくされているので、この場合にも用紙Ｐの両端に作用する加圧力が順次大きくなり、加圧ローラ６２では、ローラ４２に比して用紙Ｐに生ずる皺が少なくなる。
【００３５】
さらに、最後に通紙される定着ローラ５２は最初に通紙される定着ローラ３２に比して熱容量が小さくされているので、加圧力の強化と相俟って、定着可能となる状態への到達時間をさらに短縮することができるだけでなく、溶融したトナーは用紙Ｐにしっかり定着して充分な光沢性が得られ、用紙Ｐへの定着性が良好に維持される。
さらにまた、定着装置２２によって用紙Ｐの分離性の向上が図られていることから、良好な画像が形成される結果、複合機１の信頼性が向上する。
【００３６】
本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
例えば、ローラ対の個数は必ずしも上記実施例に限定されず、また、上記実施例の加圧ローラには弾性層が設けられているが、定着ローラの弾性層が対をなす加圧ローラの外周面よりも柔らかく構成される限り、加圧ローラの弾性層はなくても良い。
【００３７】
また、上記実施例のヒータには輻射加熱方式の例が示されているが、当該方式に替えて誘導加熱方式、詳しくは、電磁誘導による渦電流を用いてローラ自身を発熱させても良い。
そして、上記実施例では定着ローラと加圧ローラとの組み合わせが示されているが、ローラと無端状のベルトとの組み合わせであっても良い。
【００３８】
詳しくは、まず、加熱される定着ローラと、無端状のベルトによる加圧部材とを組み合わせても良い。この場合には、水平方向に配置された２つの加圧側ローラの間にはベルトが掛け回されており、その中腹の外周面にて定着ローラと接触しながら周回する。これにより、その接触部分に用紙を挟み込むためのニップが形成される。また、無端状のベルトによる加熱部材と、加圧ローラとを組み合わせても良い。この場合には、例えば、加熱源と定着側ローラとの間にはベルトが掛け回されており、このベルトは加圧ローラと接触しながら周回する。さらに、無端状のベルトによる加熱部材と、無端状のベルトによる加圧部材とを組み合わせても良い。なお、加熱源は加圧側に設けられていても良い。
【００３９】
また、上記実施例では画像形成装置として複合機に具現化した例を示しているが、本発明の定着装置は複写機やネットワーク用の多機能周辺機器（ＭＦＰ）の他、プリンタ、ファクシミリやスキャナ等自体にも当然に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施例の画像形成装置を概略的に示した垂直断面正面図である。
【図２】図１の定着装置の概略構成図である。
【図３】図２の定着ローラの正面及び側面図である。
【図４】図２の加圧ローラの正面及び側面図である。
【図５】図１の画像形成装置におけるコントローラのブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  複合機（画像形成装置）
１４  画像形成部
２２  定着装置
３０，５０  ローラ対
３２，５２  定着ローラ
３４，５４  芯金
３５，５５  ヒータ（加熱源）
３６，５６  弾性層
４２，６２  加圧ローラ
７０  コントローラ
７２  加圧力制御部（制御部）
７４  ヒータ駆動部
【図１】
2008233681.tif 000003
【図２】
2008233681.tif 000004
【図３】
2008233681.tif 000005
【図４】
2008233681.tif 000006
【図５】
2008233681.tif 000007