(57)【要約】【課題】定着装置のウォームアップ時間を短かくすると共に、定着ローラ及び加圧ローラに加熱ローラから効率的に熱が供給されるようにする。また、厚紙であっても、用紙搬送速度を落とすことなく高い定着性が得られるようにする。【解決手段】定着ローラ４１ａ，４１ｂと加圧ローラ４２ａ，４２ｂとが圧接してなるローラ対を用紙搬送方向に２以上並設し、定着ローラ４１ａ，４１ｂのすべてを、発熱体４３１を内蔵する加熱ローラ４３に圧接させる。そして、加圧ローラ４２ａ，４２ｂのうち少なくとも用紙搬送方向最上流側の加圧ローラ４２ａを、発熱体４４２を内蔵する加熱ローラ４４に圧接させる。【選択図】  図２
2004163642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと加圧ローラとが圧接してなるローラ対が用紙搬送方向に２以上並設され、
前記定着ローラのすべてが、発熱体を内蔵する第１の加熱ローラに圧接し、
前記加圧ローラのうち少なくとも用紙搬送方向最上流側の加圧ローラが、発熱体を内蔵する第２の加熱ローラに圧接していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着ローラや加圧ローラを加熱ローラで接触・加熱させる、いわゆる外部加熱方式の定着装置及びこれを搭載した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＰＰＣ（Ｐｌａｉｎ  Ｐａｐｅｒ  Ｃｏｐｉｅｒ）、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置における省エネルギー化が注目されており、これらの装置の中で最もエネルギーを消費する定着装置の省エネルギー化が盛んに行われている。この定着装置の省エネルギー化の有効な方法の一つにウォームアップ時間（定着ローラ等が印刷可能な所定の温度まで上昇するのに要する時間）の短縮が挙げられる。
【０００３】
このような、従来からの熱ローラ定着方式でのウォームアップ時間の短縮、消費電力の低減を目的として、熱源を内蔵した外部加熱ローラを定着ローラや加圧ローラの表面に圧接して、定着ローラや加圧ローラを表面から加熱する外部加熱定着方式が報告されている。例えば、特許文献１には、図４に示すように、内部に加熱源を有しない定着ローラ４１及び加圧ローラ４２と、定着ローラ４１に圧接して加熱する第１の加熱ローラ４３と、加圧ローラ４２に圧接して加熱する第２の加熱ローラ４４とからなる定着装置が開示されている。このように、定着ローラ４１及び加圧ローラ４２を外部から加熱することにより、ウォームアップ時間を短縮している。
【０００４】
上記の定着ローラ４１及び加圧ローラ４２は、芯金４１１，４２１の周囲にシリコンスポンジ等の耐熱性及び断熱性を有する弾性体層４１２，４２２が設けられ、その上に良熱伝導性弾性体、例えばゴムの中にアルミナやシリカなどの高熱伝導フィラーを充填した材料の薄膜４１４，４２４を設け、表層にＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パー−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブ層４１３，４２３を設けて構成されている。また、上記の第１及び第２の加熱ローラ４３，４４は、発熱体４３２，４４２が中心に設けられた金属ローラで構成されている。
【０００５】
そのため、定着ローラ４１と加圧ローラ４２間に形成されるニップ幅は、一方に金属ローラを用いた場合よりも長くなる。従って、通紙時に多くの熱量を与えることができる。また、定着ローラ４１及び加圧ローラ４２が弾性体であるため、画像を形成するトナー５１の凹凸に追従しやすいという利点がある。これは、多量のトナー５１による凹凸が大きいカラーの画像形成装置への利用に適している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−１１６６７７号公報（特許請求の範囲、第２頁右上欄〜左下欄、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記提案の定着装置では、定着ローラ及び加圧ローラが加熱ローラから熱を与えられるのは、基本的に定着ローラ及び加圧ローラが加熱ローラに接触している時だけである。このため定着ローラ及び加圧ローラに加熱ローラから効率的に熱が供給されているとは言えなかった。
【０００８】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウォームアップ時間が短かく、また定着ローラ及び加圧ローラに加熱ローラから効率的に熱を供給できる定着装置を提供することにある。
【０００９】
また本発明の他の目的は、厚紙であっても用紙搬送速度を落とすことなく確実にトナーを定着させることにある。
【００１０】
そしてまた本発明の他の目的は、消費電力が少なくしかも優れた定着性を有し、さらに厚紙であっても通常の用紙搬送速度でしっかりと定着したトナー画像が得られる画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、定着ローラと加圧ローラとが圧接してなるローラ対が用紙搬送方向に２以上並設され、前記定着ローラのすべてが、発熱体を内蔵する第１の加熱ローラに圧接し、前記加圧ローラのうち少なくとも用紙搬送方向最上流側の加圧ローラが、発熱体を内蔵する第２の加熱ローラに圧接していることを特徴とする定着装置が提供される。
【００１２】
また本発明によれば、前記記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、定着装置におけるウォームアップ時間の短縮や消費電力の低減を図るために、いわゆる外部加熱方式を用いることとし、さらに定着ローラ及び加圧ローラに加熱ローラから効率的に熱を供給できないか鋭意検討を重ねた。この結果、定着ローラ及び加圧ローラと、加熱ローラとの接触面積を増やせはよいという一見単純ながらこれまで何人も実施していない着想に基づき本発明をなすに至った。
【００１４】
すなわち本発明の定着装置の大きな特徴は、定着ローラと加圧ローラとが圧接してなるローラ対を用紙搬送方向に２以上並設すると共に、定着ローラのすべてを発熱体を内蔵する加熱ローラに圧接させ、且つ加圧ローラのうち少なくとも用紙搬送方向最上流側の加圧ローラを発熱体を内蔵する加熱ローラに圧接させていることにある。かかる構成により、加熱ローラと定着ローラとの接触面積が増大し、加熱ローラから定着ローラへ効率的に熱が供給されるようになる。
【００１５】
以下、図に基づいて本発明の定着装置及び画像形成装置について詳述する。なお、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１６】
図１は、本発明の画像形成装置の一例としてのプリンタの正面図である。なお、従来例の図４と同様の部品には同じ符号を付している。図１では、クリーニング装置１８のハウジングを省略している。プリンタ１０はタンデム方式のフルカラー画像形成装置であってプリンタ本体ハウジング１１の内部において転写紙搬送ベルト１２の上方にはその搬送方向の上流から下流方向に向かって（図１では右方から左方にかけて）、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色画像形成部が設けられている。各々の画像形成部には、アモルファスシリコン感光体ドラム１３と、その周囲には主帯電器１４と、ＬＥＤ露光部１５と、現像装置１６と、転写ローラ１７と、クリーニング装置１８とが備えられている。
【００１７】
このクリーニング装置１８は、感光体ドラム１３の表面を整えるゴム製のクリーニングローラ１８ａと、トナー回収容器（不図示）にトナーを排出する排出スパイラル１８ｂと、感光体ドラム１３上のトナーを掻き落とすクリーニングブレード１８ｃとから構成される。
【００１８】
また、プリンタ１０は、格納されている転写紙を給紙する給紙機構１９と、給紙機構１９から転写紙を搬送する転写紙搬送路２０と、転写紙搬送ベルト１２を駆動する駆動ローラ２１，２２，２３と、画像形成部で形成された画像を定着する定着装置４０と、転写紙を転写紙搬送ベルト１２から定着装置４０へ導くガイド板２４と、定着装置４０から転写紙を搬送する転写紙搬送路２５と、転写紙搬送路２５から転写紙を排出する排出部２６と、トナーを各現像装置１６へ供給するトナー供給容器２７Ｍ、２７Ｃ，２７Ｙ，２７Ｂとを備えている。
【００１９】
このプリンタ１０において、転写紙は給紙機構１９から転写紙搬送路２０を経由して画像形成部に搬送され、感光体ドラム１３と転写紙搬送ベルト１２との間を搬送されていく間に転写ローラ１７によって各感光体ドラム１３表面の正帯電の各色トナー画像が次々に転写紙側に転写される。全ての感光体ドラム１３によってトナーが転写された転写紙は、定着装置４０に搬送されてトナーが定着され、カラー画像が形成される。定着装置４０を通過した転写紙は転写紙搬送路２５に送られ、排出部２６へ排出される。
【００２０】
図２は、図１の定着装置４０付近を拡大した図である。この定着装置では、定着ローラ４１ａ，４１ｂと加圧ローラ４２ａ，４２ｂとが圧接してなる２つのローラ対が用紙搬送方向に並んで設けられている。そして定着ローラ４１ａ，４１ｂは第１の加熱ローラ４３に圧接し、第１の加熱ローラ４３によってその表面が加熱される。また、加圧ローラ４２ａ，４２ｂも第２の加熱ローラ４４に圧接し、第２の加熱ローラ４４によってその表面が加熱される。ここで後述するように、定着ローラ４１ａ，４１ｂ及び加圧ローラ４２ａ，４２ｂは弾性体層４１２，４２２を備えているので、加熱ローラ４３，４４と所定のニップ幅で圧接し、しかも従来は一対しか設けられていなかったローラ対を２つとしたので、従来に比べ加熱ローラから定着ローラ及び加圧ローラに効率的に熱が伝達されるようになった。
【００２１】
定着ローラ４１ａ，４１ｂや加圧ローラ４２ａ，４２ｂ、加熱ローラ４３，４４の駆動機構については特に限定はなく、例えば１つの駆動源から定着ローラ４１ａ，４１ｂと加圧ローラ４２ａ，４２ｂとに駆動力を伝達し、第１の加熱ローラ４３及び第２の加熱ローラ４４は、定着ローラ４１ａ，４１ｂ及び加圧ローラ４２ａ，４２ｂにそれぞれ従動回転するようにすればよい。もちろん、定着ローラ４１ａ，４１ｂと加圧ローラ４２ａ，４２ｂとの駆動源を別にしても構わない。
【００２２】
定着ローラ４１ａ，４１ｂ及び加圧ローラ４２ａ，４２ｂは同一の構造からなり、鉄製の芯金４１１、４２１と、芯金４１１、４２１の表面を被覆するシリコンゴムの発泡体からなる弾性体層４１２、４２２と、離型性を高めるために弾性体層４１２、４２２の表面を被覆するＰＦＡチューブ層４１３、４２３とから構成される。なお、弾性体層４１２、４２２はアスカＣ硬度が１０〜９０度のものが好ましく、更に好ましくはアスカＣ硬度が２５度のものである。このとき、弾性体層４１２、４２２の厚さは２〜１０ｍｍが好ましい。また、ＰＦＡチューブ層４１３、４２３は耐熱性と離型性を有すれば特に限定はなく、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＥＣＴＦＥ（エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体）等のフッ素樹脂から選択することができる。このとき、ＰＦＡチューブ層４１３、４２３の厚みは２０〜１００μｍが好ましい。また、より大きな熱容量と良好な表面性をローラに持たせるため、弾性体層４１２とＰＦＡチューブ層４１３との間、又は弾性体層４２２とＰＦＡチューブ層４２３との間にゴム層を設けてもよい。このゴム層の厚みとしては０．１〜１ｍｍの範囲が好ましい。
【００２３】
第１及び第２の加熱ローラ４３、４４は、アルミニウム製のローラ本体４３１、４４１と、ローラ本体４３１、４４１内部のハロゲンランプ４３２、４４２とから構成される。なお、ローラ本体４３１、４４１は良熱伝導体であれば特に限定はなく、例えば、鉄、ニッケル、ステンレス等の金属を用いることができる。このとき、ローラ本体４３１、４４１の厚みは０．２〜３ｍｍが好ましい。また、ハロゲンランプ４３２、４４２は発熱体であれば特に限定はなく、定着ローラ４１及び加圧ローラ４２の表面温度を最大２２０℃にまで上昇させられる発熱体であればよい。
【００２４】
図３は、本発明の定着装置の他の実施形態を示す概略側面図である。図３の定着装置では、定着ローラ４１ａ，４１ｂが加熱ローラ４３に圧接している一方、加圧ローラは加圧ローラ４２ａのみが加熱ローラ４４に圧接し、加圧ローラ４２ｂは加熱ローラ４４には圧接していない。これは、トナーを用紙に効率的且つ効果的に定着させるには、用紙の上に載っている未定着のトナーをまず溶融させ、その後溶融したトナーに圧力をかけるのがよいとの考えに基づいたものである。すなわち、用紙搬送方向最上流のローラ対である定着ローラ４１ａと加圧ローラ４２ａによって熱を優先的供給して用紙上のトナーを溶融し、次に定着ローラ４１ｂと加圧ローラ４２ｂとによって溶融したトナーに主として圧力をかけているのである。
【００２５】
定着ローラ４１ａと加圧ローラ４２ａの表面温度は、トナーの種類や用紙搬送速度などから適宜決定すればよいが、一般に１５０〜１７０℃の範囲が好ましい。このためには加圧ローラ４３は２００℃程度の表面温度を保持している必要がある。また、定着ローラ４２ａと加圧ローラ４２ｂとによる圧力としては、例えば０．１〜１．３ｋｇ／ｃｍの範囲が好ましい。
【００２６】
画像形成装置が作動していない待機状態の場合、省エネルギーの観点から加熱ローラ４３，４４の表面温度を作動時よりも低い温度、例えば１００℃程度を保持するように制御してもよいし、あるいはハロゲンランプ４３２、４４２を完全にオフとしてもよい。一方、定着ローラ及び加圧ローラは待機状態のときには回転させてもよいし、停止させてもよい。あるいは定着ローラ及び加圧ローラの加熱ローラによる部分的加熱を防止するため、間欠的に回転させてもよい。
【００２７】
用紙搬送方向最上流側のローラ対以外のローラ対の加圧ローラと、第２の加熱ローラとを圧接位置と離隔位置とに相対的に移動可能として、トナーに供給する熱量を調整可能としてもよい。例えば、図２の定着装置における加熱ローラ４４を用紙搬送方向に移動可能とし、図２における右方向に加熱ローラ４４を移動させて、図３の定着装置のような加熱ローラ４４が加圧ローラ４２ａとのみ圧接する形態としてもよい。
【００２８】
以上説明した定着装置および画像形成装置はローラ対が２つのものであったが、ローラ対が３つ以上としてももちろん構わない。
【００２９】
本発明の画像形成装置は、ＰＰＣ、ファクシミリ、プリンタ等に広く利用可能である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の定着装置では、定着ローラと加圧ローラとが圧接してなるローラ対を用紙搬送方向に２以上並設し、定着ローラのすべてを、発熱体を内蔵する第１の加熱ローラに圧接させ、前記加圧ローラのうち少なくとも用紙搬送方向最上流側の加圧ローラを、発熱体を内蔵する第２の加熱ローラに圧接させた構成としたので、ウォームアップ時間を短かくでき、また定着ローラ及び加圧ローラに加熱ローラから効率的に熱を供給できる。また、厚紙であっても用紙搬送速度を落とすことなく確実にトナーを定着できる。
【００３１】
また、本発明の画像形成装置では前記の定着装置を搭載しているので、少ない消費電力で優れた定着性が得られ、さらに厚紙であっても通常の用紙搬送速度でしっかりと定着したトナー画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着装置および画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の定着装置の拡大構成図である。
【図３】本発明の定着装置の他の実施形態を示す概説図である。
【図４】従来の定着装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１０  プリンタ（画像形成装置）
４０  定着装置
４１，４１ａ，４１ｂ  定着ローラ
４２，４２ａ，４２ｂ  加圧ローラ
４３  第１の加熱ローラ
４３２、４４２  ハロゲンランプ（発熱体）
４４  第２の加熱ローラ
【図１】
2004163642.tif 000003
【図２】
2004163642.tif 000004
【図３】
2004163642.tif 000005
【図４】
2004163642.tif 000006