(57)【要約】【課題】ウォームアップタイムの短縮を実現するのために、第一ローラを薄肉化した場合において、定着性を維持するニップ圧を確保する。そして、第一ローラを小型化した場合において、搬送速度を低下させることなく定着性を維持する加熱量を確保することである。【解決手段】シート搬送路１２の一側に、第一ローラ３および第二ローラ２７を配置し、他側に第三ローラ２４を配置し、シート搬送路１２を挟んで隣に位置するローラ３・２４およびローラ２７・２４同士は互いに当接すると共に、前記三つのローラ３・２４・２７のうち、記録紙１０の搬送方向で最上流位置の第一ローラ３を含む少なくとも一つのローラには、記録紙上のトナー像を加熱するハロゲンランプ１を備えた。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録紙の搬送路の一側に、第一および第二ローラを配置し、他側に第三ローラを配置し、搬送路を挟んで隣に位置するローラ同士は互いに当接すると共に、前記三つのローラのうち、記録紙搬送方向で最上流位置の第一ローラを含む少なくとも一つのローラには、記録紙上のトナー像を加熱する熱源を備えた、ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第一ローラの直径を、前記第二ローラの直径よりも小さくすると共に、前記第一ローラと前記第二ローラとを、記録紙の搬送面に対する垂直方向より見て、重複する位置に設けた、ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記三つのローラの外部に、記録紙上のトナー像を加熱する熱源を別設した、ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第一ローラおよび前記第三ローラ間の圧接と、前記第二ローラおよび前記第三ローラ間の圧接とを行う手段を、第三ローラから第二ローラを圧接する弾性部材とした、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に備える定着装置に関し、特に、ウォームアップタイム（ヒートローラをスリープモードから定着温度まで上昇するために要する時間）の短縮を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる電子写真方式の画像形成装置では、感光ドラムからバイアス電圧を印加した転写ローラを介して記録紙上にトナー像を移行させ、下流側に設けた定着装置でトナー像を永久像として定着している。
【０００３】
この定着装置として、加熱処理を行うヒートローラと、該ヒートローラと対向配置されて加圧するプレスローラとを備え、この二つのローラを圧接させてトナー像の定着を行うようにしている。そして、このような定着装置においては、スリープモードでは所定の定着温度より低めの温度で待機させ、プリント指令を受けた際に、ヒートローラを所定の定着温度まで加熱するものとしている。
ここで、ヒートローラの温度を、スリープモードの待機温度から所定の定着温度まで上昇させるのに要する時間（ウォームアップタイム）が長くなると、ユーザにストレスを感じさせ、作業効率の悪化も招いてしまう不具合がある。
そこで、従来では鉄で形成した中空のヒートローラの肉厚を薄くして、ローラを低熱容量化してウォームアップの改善を図っている。例えば、特許文献１に示される技術である。さらに近時は、ヒートローラを小型化して、ローラを低熱容量化することも検討されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１４６６２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにヒートローラを薄肉化または小径化して、低熱容量化を図ると、特に、ヒートローラを薄肉化した場合には、ヒートローラの剛性や耐久性を損なってしまうことになる。
ここで、定着装置は、ヒートローラに対してプレスローラを押圧し、記録紙をニップして加熱を行うが、定着性を維持するためには、所定以上のニップ圧が必要である。ところが、ヒートローラの剛性や耐久性が低下すると、ヒートローラに定着性を維持するに十分なニップ圧を加えることができなくなってしまう。
【０００６】
一方、ヒートローラの小径化を行う場合は、次の不具合が発生する。この場合は、ヒートローラとプレスローラとの間で記録紙をニップするニップ幅が、小径化を行わない場合に比して小さくなる。したがって、記録紙に加えられる全熱量を一定に維持して定着性を確保するには、ニップ幅の短縮分を補うために、記録紙の搬送速度を低速とする必要がある。これは、プリント処理の実行時間の増大を招くことになる。
【０００７】
以上を整理すると、解決を要する問題としては、第一に、ヒートローラを薄肉化した場合において、定着性を維持するニップ圧を確保することである。
第二には、ヒートローラを小径化した場合に、搬送速度を低下させること無く、定着性を維持する加熱量を確保することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、記録紙の搬送路の一側に、第一および第二ローラを配置し、他側に第三ローラを配置し、搬送路を挟んで隣に位置するローラ同士は互いに当接すると共に、前記三つのローラのうち、記録紙搬送方向で最上流位置の第一ローラを含む少なくとも一つのローラには、記録紙上のトナー像を加熱する熱源を備えたので、
記録紙上のトナーの加熱を行う手段は主として第一ローラとなるが、該加熱時の記録紙をニップしてトナー定着を確実とする手段は、主として第一および第三ローラが担うものとなる。このため、第一ローラと第二ローラとの間のニップ圧を低減できるので、第一ローラの剛性を低下させてもよく、第一ローラを薄肉化でき、第一ローラの低熱容量化が実現される。したがって、所定の定着温度まで上昇させるのに要する時間（ウォームアップタイム）を短縮することができる。
【００１０】
請求項２においては、前記第一ローラの直径を、前記第二ローラの直径よりも小さくすると共に、前記第一ローラと前記第二ローラとを、記録紙の搬送面に対する垂直方向より見て、重複する位置に設けたので、
記録紙が第一ローラと第二ローラとのニップ部から排出されると、該記録紙の先端部が第三ローラに接触する。そして、各ローラの回転に伴って、該記録紙は第二ローラと第三ローラとの間に案内される。したがって、分離爪が不要となる。加えて、ジャムの発生が防止される。
【００１１】
請求項３においては、前記三つのローラの外部に、記録紙上のトナー像を加熱する熱源を別設したので、
第一ローラを小径化することにより、第一ローラと第三ローラとのニップ幅が短縮されて、第一ローラから単位時間当りに記録紙に加えられる熱量が低下する場合であっても、別設の熱源により、トナー溶着に必要な熱量が確保される。
したがって、第一ローラの小径化を実現することができ、第一ローラの低熱容量化が実現される。したがって、所定の定着温度まで上昇させるのに要する時間（ウォームアップタイム）を短縮することができる。
【００１２】
請求項４においては、前記第一ローラおよび前記第三ローラ間の圧接と、前記第二ローラおよび前記第三ローラ間の圧接とを行う手段を、第三ローラから第二ローラを圧接する弾性部材としたので、
第二ローラと第三ローラとのニップ圧が、第一ローラと第二ローラとのニップ圧よりも、大きなものとなる。したがって、第一ローラに加わる押圧力を低減しながら、トナー定着に必要なニップ圧も確保される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の定着装置の二つの実施の形態について説明する。
以下で、まず、第一の実施の形態である定着装置１６について説明し、次に、第二の実施の形態である定着装置１１６について説明する。なお、定着装置１１６の説明に際しては、定着装置１６と同一部分に関しては同符号を用いる共に、その部分に関する説明を省略するものとする。
【００１４】
まず、定着装置１６を備える画像形成装置４の概略構成について説明する。
図１に示すように、画像形成装置４の内部には、給紙装置１８より引き出された記録紙を搬送するシート給送路１２が形成されている。シート給送路１２の記録紙搬送方向における上流側より下流側に沿って、給紙装置１８、現像装置１４、感光装置１５、定着装置１６が設けられている。これらの装置により画像形成装置４が構成され、記録紙１０が前記各装置を経て、記録紙１０上に画像形成が行われる。
【００１５】
給紙装置１８は、記録紙１０を収納する給紙カセット２５と、給紙カセット２５内の記録紙１０を繰り出す給紙ローラ２６とを備えている。給紙ローラ２６は、モータにクラッチを介して駆動伝達可能に接続され、間欠的に駆動されて記録紙１０の繰り出しを行う。
【００１６】
現像装置１４は、トナーを収容するトナー室１９と、感光ドラム２２にトナーを供給する現像ローラ２０と、該現像ローラ２０にトナーを供給する供給ローラ２１とを備えている。
また、感光装置１５は、記録紙に接触してトナーを転写する感光ドラム２２と、感光ドラム２２に対向して配置される転写ローラ１７と、感光ドラム２２の表面を負帯電させる帯電ローラ２３と、感光ドラム２２の表面をクリーニングするブラシ２９とを備えている。
また、感光ドラム２２の上方には、感光ドラム２２上に静電潜像を形成する発光体であるＬＥＤ３０が配置される。
ＬＥＤ３０は、画像形成装置４に付設の画像読取装置、もしくは通信回線等を経て接続される他の画像形成装置から送信された画像情報に基づいて、発光を行う。
【００１７】
定着装置１６は、記録紙上のトナー像を加熱する熱源を備えた第一ローラ３を備え、定着熱ローラ方式の定着装置としている。
そして、シート給送路１２に沿って搬送される、トナー像を保持した記録紙を第一ローラ３で加熱し、トナー像を記録紙に定着させるものである。
【００１８】
これより、定着装置１６の構成について、より詳しく説明する。
図２に示すように、定着装置１６には、記録紙の搬送路の一側に、第一ローラ３および第二ローラ２７を配置し、他側に第三ローラ２４を配置し、搬送路を挟んで隣に位置するローラ同士は互いに当接するものとしている。つまり、第一ローラ３と第三ローラ２７とは当接し、第二ローラ２７と第三ローラ２４とは当接する。
また、前記三つのローラ３・２４・２７のうち、記録紙搬送方向で最上流位置の第一ローラ３を含む少なくとも一つのローラには、記録紙上のトナー像を加熱する熱源を備えている。本実施の形態では、第一ローラ３にのみ、熱源としてのヒータ１が備えられる構成となっている。
【００１９】
なお、記録紙に加える熱量を増加させるために、第一ローラ３の他に、第三ローラ２４に熱源を備える構成としても良く、さらに、第二ローラ２７に熱源を備える構成としても良い。
定着装置１６内において、まず記録紙上のトナーの加熱溶融が行われ、それと同時あるいはその後にローラの圧接によるトナー定着が行われる構成であれば、熱源を備えるローラの配設数は限定されない。つまり、ヒータを備えるローラを複数設ける場合は、前記三つのローラのうち、記録紙搬送方向の最上流位置のローラ（第三ローラ３）の次に、その下流側のローラである第三ローラ２４が優先され、その次に最下流側のローラである第二ローラ２４が優先される。
【００２０】
前記ローラ間の当接部において、第一ローラ３と第三ローラ２４との当接部をニップ部Ａとし、第三ローラ２４と第二ローラ２７との当接部をニップ部Ｂとしている。
ニップ部Ａ・Ｂは、共に、シート給送路１２上を搬送される記録紙１０が、各ローラにより挟持される部位である。
【００２１】
記録紙１０のトナーの定着に際しては、記録紙１０を加熱してトナーを溶融させると共に、記録紙１０を加圧する必要がある。
従来の定着装置では、第一ローラと該第一ローラに当接するプレスローラとを備える構成であり、両ローラの当接部が、加熱部と加圧部とを兼用する構成である。
これに対して、本実施の形態の定着装置１６では、加熱部と加圧部とを分離する構成としている。具体的には、前記ニップ部Ａは加熱部として構成され、ニップ部Ｂは加圧部として構成されている。
【００２２】
ニップ部Ａは、第一ローラ３と第三ローラ２４との当接部であるので、第一ローラ３による加熱を受ける。
ここで、第一ローラ３は鉄やアルミ等の熱伝導性のよい材質で中空の筒状に形成しており、筒状の第一ローラ３内の軸心位置には熱源となるハロゲンランプ等のランプヒータ１を内装している。そして、第一ローラ３は、ランプヒータ１にて発生した熱が第一ローラ３の外周部に伝達するように構成されて、加熱源として機能する。
【００２３】
一方、ニップ部Ｂは、第三ローラ２４と第二ローラ２７との当接部である。
ここで、ローラ２４・２７間のニップ圧は、ローラ３・２７間のニップ圧に比して大となるように、構成されている。このようなニップ圧を与えるような具体的な構成については、後述する。
つまり、ローラ２４・２７間のニップ圧は、記録紙１０のトナーを加圧して定着するに十分な圧力に構成されると共に、ローラ３・２４間のニップ圧は、ローラ２４・２７間のニップ圧よりも低めの圧力に構成されている。
【００２４】
このため、記録紙１０上のトナーの加熱を行う手段は第一ローラ３となるが、該加熱時の記録紙１０をニップしてトナー定着を確実とする手段は、主としてローラ２４・２７が担うものとなる。このため、第一ローラ３と第三ローラ２４との間のニップ圧を低減できるので、第一ローラ３の剛性を低下させてもよく、第一ローラ３を薄肉化でき、第一ローラ３の低熱容量化が実現される。したがって、所定の定着温度まで上昇させるのに要する時間（ウォームアップタイム）を短縮することができる。
【００２５】
前記において、三つのローラ間に一対形成されるニップ部は、加熱部および加圧部とされている。これは、本実施の形態の定着装置１６においては、熱源を備えるローラを、記録紙搬送方向で最上流位置の第一ローラ３のみにする構成であるため、第一ローラ３を含むニップ部Ａが加熱部となり、第一ローラ３を含まないニップ部Ｂが加圧部となったものである。
本発明においては、記録紙に加える熱量を補うために、他のローラ２４・２７等に熱源を備える構成とする場合があり、このとき、単純に加熱部と加圧部とに分離することはできない。例えば、第三ローラ２４にヒータを備える構成とした場合は、当然、ニップ部Ａは加熱部であるが、ニップ部Ｂも加熱部となる。ただし、ヒータを内蔵する一対のローラ３・２４によりニップされるニップ部Ａが、主たる加熱部であり、ニップ部Ｂは従属的な加熱部であって、主として加圧部として機能する。
つまり、熱源を備えるローラを定着装置に複数備える場合であっても、主たる加熱部と主たる加圧部とに分離することができ、前述した、加熱部と加圧部とに分離することによる効果が、得られるものとなっている。
【００２６】
次に、ローラ２４・２７間のニップ圧を、ローラ３・２７間のニップ圧に比して大とする構成について説明する。
図２に示すように、定着装置１６には、第三ローラ２４から第二ローラ２７を圧接する弾性部材６が設けられている。より詳しくは、第三ローラ２４の支持軸３３を両端側で軸支する軸受５・５を、弾性部材６・６が付勢する構成である。なお、弾性部材６は、軸受け５と、画像形成装置４のケーシングとの間に介装されて、ローラ２４をローラ２７に圧接するようにしている。
【００２７】
ここで、第一ローラ３と、第三ローラ２４と、第二ローラ２７との配置構成により、弾性部材５・５は、ローラ２４・２７間にニップ圧を付与するだけでなく、ローラ３・２７間にもニップ圧を付与するものとなっている。
つまり、シート給送路１２を挟んで、第三ローラ２４と、第一ローラ３および第二ローラ２７とが、対向する配置構成である。このため、ローラ２４・２７の軸心を結ぶ方向と、ローラ３・２７の軸心を結ぶ方向とは、必然的に直角以下の鋭角となる。
したがって、弾性部材５・５により、ローラ２４・２７に作用する付勢力の一部が、ローラ３・２７にも作用する。
加えて、弾性部材５・５の付勢によって、ローラ３・２７間に生じるニップ圧は、ローラ２４・２７間に生じるニップ圧よりも、小さなものとなる。これは、以上の配置構成により、ローラ２４・２７間には、弾性部材５・５の付勢力がすべて作用するのに対し、ローラ３・２７間には、弾性部材５・５の付勢力の一部しか作用しないためである。
【００２８】
つまり、第三ローラ２４から第二ローラ２７を圧接する弾性部材５・５は、第一ローラ３および第三ローラ２４間の圧接と、第三ローラ２４および第二ローラ２７間の圧接とを行う手段を兼ねるものとなっている。
【００２９】
このため、第三ローラ２４と第二ローラ２７とのニップ圧が、第一ローラ３と第三ローラ２４とのニップ圧よりも、大きなものとなる。したがって、第一ローラ３に加わる押圧力を低減しながら、トナー定着に必要なニップ圧も確保される。加えて、部材点数の削減や構造の単純化が実現されるのである。
【００３０】
次に、第一ローラ３および第二ローラ２７の相対的な大きさと、両ローラ３・２７間の位置関係とによる作用について説明する。
図２に示すように、第一ローラ３の直径は、第二ローラ２７の直径よりも小さく形成されるものとなっている。
また、第一ローラ３と第二ローラ２７とは、記録紙の搬送面に対する垂直方向Ｃより見て、重複する位置に設けられている。
【００３１】
このため、図３に示すように、記録紙１０が第一ローラ３と第三ローラ２４とのニップ部Ａから排出されると、該記録紙１０の先端部が第二ローラ２７に接触する。そして、各ローラ３・２４・２７の回転に伴って、該記録紙１０は第三ローラ２４と第二ローラ２７との間に案内される。したがって、分離爪が不要となる。加えて、ジャムの発生が防止される。
【００３２】
次に、定着装置１１６について説明する。
図４に示すように、定着装置１１６においては、前記第一ローラ３に代えて、第一ローラ１０３が設けられている。ここで、第一ローラ１０３は第一ローラ３に比して小径に構成されている。
また、定着装置１１６には、前記三つのローラ１０３・２４・２７の外部に、記録紙上のトナー像を加熱する熱源としてのヒータ８が、別設されている。
ヒータ８は、第一ローラ１０３に対するシート給送路１２の上流側に位置しており、第一ローラ１０３と第三ローラ２４とによるニップ部Ａを加熱する熱源として機能するものである。
【００３３】
このため、第一ローラ１０３を小径化することにより、第一ローラ１０３と第三ローラ２４とのニップ幅が短縮されて、第一ローラ１０３から単位時間当りに記録紙に加えられる熱量が低下する場合であっても、別設のヒータ８により、トナー溶着に必要な熱量が確保される。
ここで、従来構成の定着装置との比較で考えると、この定着装置に備えるヒートローラに比して、本発明の定着装置では、ヒートローラである第一ローラ１０３に備えるヒータを従来と同一かつ、記録紙の搬送速度を従来と同一としながら、第一ローラ１０３を前記従来のヒートローラよりも小径とすることができる。
つまり、以上構成により、第一ローラ１０３の小径化を実現することができ、第一ローラ１０３の低熱容量化が実現される。したがって、所定の定着温度まで上昇させるのに要する時間（ウォームアップタイム）を短縮することができる。
【００３４】
また、第一ローラ１０３を小径化しながら、記録紙のトナー定着性を確保するための定着装置の構成としては、前述の構成（別設のヒータを配設）に限定されるものではない。
定着性の確保は、記録紙に加えられる全熱量を低下させても、トナーの加熱溶融後に記録紙に加える圧接力を高めることで、可能である。
つまり、別構成の定着装置としては、第一ローラ１０３を従来のものより小径とすると共に、ローラ２４・２７間の圧接力を従来よりも増大させることで、定着性を確保するものとしている。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、記録紙上のトナーの加熱を行う手段は主として第一ローラとなるが、該加熱時の記録紙をニップしてトナー定着を確実とする手段は、主として第二ローラと第三ローラが担うものとなり、第一ローラと第二ローラとの圧接力を低減できる。このため、第一ローラの剛性を低下することが可能であり、第一ローラの薄肉化が可能となる。そして、第一ローラの低熱容量化が実現され、ウォームアップタイムの短縮が可能となる。
また、第一ローラの直径を第三ローラの直径より小さくして、記録紙を第一ローラから剥離し易くするとともに各ローラの回転によって加圧部に引き込み易くするため、分離爪等の別部材が不要となる上、ジャムの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置４の構成を示す概略側面図。
【図２】定着装置１６を示す断面図。
【図３】定着装置１６における第一ローラ３と第二ローラ２７の位置関係を示す拡大断面図。
【図４】定着装置１１６を示す断面図。
【符号の説明】
３  第一ローラ
Ａ  加熱部
Ｂ  加圧部
１６  定着装置
２４  第三ローラ
２７  第二ローラ
【図１】
2004271951.tif 000003
【図２】
2004271951.tif 000004
【図３】
2004271951.tif 000005
【図４】
2004271951.tif 000006