(57)【要約】【課題】印字媒体を十分にそして安定して加熱することができ、また印字媒体の搬送上の例えば紙しわの発生の問題なども除くことができ、高速化、小型化、低価格化を可能にした定着装置を提供する。【解決手段】加熱ローラ（１）と加圧ローラ（２）とのニップ部（７）の、印字媒体（６）の搬送方向（Ｔ）における上流側及び／又は下流側に、印字媒体を加熱ローラ（１）の周縁に沿って移動させる、加熱ローラ（１）に非接触に設けられた補助ローラ（３）を備える。【選択図】        図１
2004233388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式により印字媒体上に形成されたトナー画像を加熱及び加圧により熱溶融し定着させる定着装置において、
加熱ローラと加圧ローラとのニップ部の、該印字媒体の搬送方向における上流側及び／又は下流側において、該印字媒体を加熱ローラの周縁に沿って移動させる、加熱ローラに非接触に設けられた補助ローラを備えている、ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
下流側に設けられる補助ローラは、加熱ローラと加圧ローラのニップ部の該搬送方向の下流側端と、このニップ部の下流側に配設された排出ローラのニップ部とを結ぶ平面を横切る位置に配設されている、請求項１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、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、並びにそれらの複合機などに用いられる定着装置に関し、特に高速化、小型化、そして低価格化に好適な定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
定着装置の典型例（例えば特許文献１参照）について図４及び図５を参照して説明する。先ず図４を参照して図４の定着装置の定着ニップを構成する加熱ローラと１個の加圧ローラとからなる定着装置について説明する。この定着装置は電子写真方式により印字媒体（例えば用紙）６に転写した未定着トナー画像を、印字媒体６を加熱ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部７を通過させ加熱及び加圧を行い溶融し、印字媒体６上に定着させる。加圧ローラ２は例えば芯金シャフト２ｂにシリコンゴム層２ａを備えて形成されている。加熱ローラ１は例えば中空のアルミ管の表面にふっそコーティングを施し中空の内部に加熱ランプ１ａを配置して形成されている。加圧ローラ２を加熱ローラ１に押圧することによりニップ部７を形成し、矢印Ｔで示す印字媒体の搬送方向におけるニップ幅によって印字媒体６のトナーの溶融に必要な熱量が確保される。
【０００３】
図５は、トナーの溶融に必要な熱量をより多く確保するために、加熱ローラに対して加圧ローラを２個用いニップ部を２個所にしたものである。すなわち、加熱ローラ１に圧接した第１の加圧ローラ２Ａの下流に加熱ローラ１に圧接する第２の加圧ローラ２Ｂが配置され、第１のニップ部７Ａ及び第２のニップ部７Ｂが形成されている。この第２の加圧ローラ２Ｂを追加することによって、印字媒体の搬送速度である印字速度を速くしてもトナーの溶融に必要な熱量を十分にとることができるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１６０７８９号公報（第１図、第５図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したとおりの形態の従来の定着装置には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００６】
（１）加圧ローラが１個の場合：
図４に示す加熱ローラ１に１個の加圧ローラ２を用いた定着装置においては、ニップ幅を安定して確保し、また短時間に十分な熱量を確保するには、加熱ローラ１への加圧ローラ２の押圧の増加、ローラ径の増加、加熱ローラ温度の増加などが必要になる。したがって、加圧ローラ１の芯金シャフト２ｂの強度を向上させるなど、定着装置が高価なものになる。
【０００７】
（２）加圧ローラが複数個の場合：
図５に示す複数個の加圧ローラ２Ａ、２Ｂを用いる定着装置においては、熱量の確保は可能であるものの、第１の加圧ローラ２Ａと第２の加圧ローラ２Ｂとがともに加熱ローラに１に押圧されているために、その間を移動する印字媒体６への加圧搬送状態の均衡が崩れた場合、印字媒体６例えば用紙に紙しわが発生するなど搬送上の問題が発生しやすい。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、印字媒体を十分にそして安定して加熱することができ、また印字媒体の搬送上の例えば紙しわの発生の問題なども除くことができ、高速化、小型化、低価格化を可能にした定着装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記技術的課題を解決する定着装置として、電子写真方式により印字媒体上に形成されたトナー画像を加熱及び加圧により熱溶融し定着させる定着装置において、加熱ローラと加圧ローラとのニップ部の、該印字媒体の搬送方向における上流側及び／又は下流側において、該印字媒体を加熱ローラの周縁に沿って移動させる、加熱ローラに非接触に設けられた補助ローラを備えている、ことを特徴とする定着装置が提供される。
【００１０】
そして、補助ローラによって印字媒体を加熱ローラに沿って移動させることにより、加熱ローラと加圧ローラとのニップ部の他に、加熱ローラに沿って接触するニップ部の上流側あるいは下流側、あるいは上流側と下流側の領域によって、トナーの溶融に必要な熱量を確保する。また、補助ローラを加熱ローラに非接触に設けることにより紙しわなどの搬送上の問題も解決する。
【００１１】
好適実施形態においては、下流側に設けられる補助ローラは、加熱ローラと加圧ローラのニップ部の該搬送方向の下流側端と、このニップ部の下流側に配設された排出ローラのニップ部とを結ぶ平面を横切る位置に配設されている。
【００１２】
そして、補助ローラを印字媒体に張りをもたせるように配設して、搬送上の紙しわのような問題の発生をさらに効率よく除くことができるようにする。
【００１３】
なお、本発明における印字媒体の搬送方向の「上流側」とは印字媒体の搬送元側を、「下流側」とは印字媒体の搬送先側を意味している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された定着装置について、好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。なお、図４及び図５と実質上同一の部分は同一の符号で示されている。
【００１５】
第１の実施形態について図１を参照して説明する。この実施形態における定着装置は、加熱ローラ１と、１個の加圧ローラ２と、そのニップ部７の、印字媒体６の搬送方向Ｔにおける下流側において、印字媒体６を加熱ローラ１の周縁に沿って、円弧角度で示した接触領域θ１の間加熱ローラ１に接触移動させるための、加熱ローラ１に非接触に設けられた補助ローラ３とを備えている。ニップ部７の下流側には印字媒体６を排出搬送するための一対のローラ５ａ、５ｂからなる排出ローラ５が設置されている。
【００１６】
なお、加熱ローラは印字媒体の未定着トナー担持面に当接する側のローラであり、加圧ローラは印字媒体の未定着担持面でない面に当接するローラである。
【００１７】
加熱ローラ１及び加圧ローラ２は本発明における新規特徴を構成するものではなく、これら自体は公知の形態のものでよい。例えば、加熱ローラ１は中空のアルミ管の表面にふっそコーティングを施し中空の内部に加熱ランプ１ａを配置して形成され、加圧ローラ２は芯金シャフト２ｂにシリコンゴム層２ａを備えて形成されている。
【００１８】
補助ローラ３は、ニップ部７の印字媒体６搬送方向Ｔの下流側端と、ニップ部７の下流側に配設された排出ローラ５のニップ部８とを結ぶ二点鎖線で示す平面Ｓを横切る位置に空転自在に配設されている。補助ローラ３は、空転自在でなく駆動してもよい。この場合には補助ローラ３の周速が加熱ローラ１の周速と同じになるように設定するとよい。補助ローラ３は、加圧ローラ２と同様に、金属シャフト及びシリコンゴム層により形成されている。この補助ローラ３は必ずしも弾性を有している必要はなく樹脂ローラにより形成してもよい。
【００１９】
上述のように補助ローラ３を加熱ローラ１と排出ローラ５の間に位置付けることにより、補助ローラ３を印字媒体６に押し付けるようにして印字媒体６に張りをもたせる。
【００２０】
かくして定着装置の上流側から搬送されたトナー画像の形成された印字媒体６は、加熱ローラ１と加圧ローラ２のニップ部７と、補助ローラ３により加熱ローラ１に押圧され加熱ローラ１の周縁に沿って形成された接触領域θ１の間において、加熱ローラ１に押圧された状態で搬送される。
【００２１】
したがって、印字媒体６上に形成されたトナー画像は加熱ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部及び加熱ローラ１に沿った接触領域θ１により、トナーを溶融するための熱量を得、印字媒体６に定着される。トナー画像の定着された印字媒体６は、補助ローラ３、排出ローラ５を経て排出される。
【００２２】
第２の実施形態について図２を参照して説明する。この実施形態における定着装置は、第１の実施形態（図１）においては補助ローラ３が加熱ローラ１と加圧ローラ２のニップ部７の下流側に設けたのに対して上流側に設けたものである。すなわち、加熱ローラ１と、１個の加圧ローラ２と、そのニップ部７の、印字媒体６の搬送方向Ｔにおける上流側において、加熱ローラ１の周縁に沿って印字媒体６を移動させる、加熱ローラ１に非接触に設けられた補助ローラ３とを備えている。そして第１の実施形態（図１）と同様の接触領域θ１が、加圧ローラ１の上流側に形成されている。
【００２３】
したがって、印字媒体６は接触領域θ１からニップ部７を経て加熱、加圧され、定着されて排出される。
【００２４】
第３の実施形態について図３を参照して説明する。この実施形態における定着装置は、第１の実施形態（図１）においては補助ローラ３が加熱ローラ１と加圧ローラ２のニップ部７の下流側に、また第２の実施形態（図２）においては上流側にそれぞれ設けられたのに対して、補助ローラを加圧ローラ２のニップ部７の上流側及び下流側に設けたものである。すなわち、加熱ローラ１と、１個の加圧ローラ２と、そのニップ部７の、印字媒体６の搬送方向Ｔにおける上流側及び下流側において、加熱ローラ１の周縁に沿って印字媒体６を移動させる、加熱ローラ１に非接触に設けられた補助ローラ３Ａ及び３Ｂとを備えている。そして、ニップ部７の上流側と下流側にわたって前述の接触領域θ１よりも広い範囲の接触領域θ２が形成されている。
【００２５】
したがって、トナー画像の形成された印字媒体６はニップ部７を含む接触領域θ２を経て加熱、加圧され、定着されて排出される。なお図３においては図示は省略されているが、補助ローラ３Ｂと排出ローラ５との関係を図１に示す第１の実施形態のように配設するとよい。
【００２６】
上述したとおりの定着装置の作用について説明する。
【００２７】
（１）十分な加熱が得られる：
図１〜図３に示すように、加熱ローラ１と加圧ローラ２のニップ部７の上流側及び／又は下流側に、加熱ローラ１に非接触に補助ローラ３（３Ａ、３Ｂ）を設けることにより、印字媒体６と加熱ローラ１との接触領域θ１あるいはθ２を形成したので印字媒体６を十分に加熱することがができる。接触領域θ１を有した第１の実施形態及び第２の実施形態は、印字媒体６への加熱効果は実質上同等である。接触領域θ１よりも大きい接触領域θ２を有した第３の実施形態においては加熱効果はさらに増大する。
【００２８】
したがって、従来の加熱ローラに１個の加圧ローラを用いた定着装置（図４）においては、短時間に十分な熱量を確保するのに、加熱ローラへの加圧ローラの押圧の増加、ローラ径の増加、加熱ローラ温度の増加、などが必要であったが、本発明によれば印字媒体の加熱は、加熱ローラと加圧ローラとのニップ部のみに依存することがないので、加圧ローラの加熱ローラへの圧接力を従来よりも低く設定でき、加圧ローラの芯金シャフトも小径化が可能になるとともに、ニップ幅についても従来よりも狭く設定することができ、加熱ローラ、加圧ローラの小径化も可能になる。そして、小型化が実現でき、加熱ローラ及び加圧ローラの低価格化が可能となる。また、短時間に十分な熱量を確保できるので印字速度も速くすることができる。従来の定着装置に補助ローラを追加した実験によれば、加圧ローラを押圧するばね圧を１／２程度にしても定着が可能であった。
【００２９】
補助ローラ３を加熱ローラ１と加圧ローラ２のニップ部７の下流側（図１）、上流側（図２）、あるいは上流側及び下流側（図３）のいずれに設けるかは、定着装置が装備される機器の形態、あるいは要求される印字速度による必要な加熱量によって、設定すればよい。例えば、画像形成速度が３０枚／分以上の装置において、感光体に残留したトナーをクリーニングするクリーニング装置と定着装置との距離が、クリーニング装置内部に存在するトナーが固化する限界に近い距離に設定されている場合には、補助ローラを定着ニップの上流側に設けると、定着装置からクリーニング装置に向かって放射される熱量が増加して、クリーニング装置内のトナーが固化するおそれがあるので、補助ローラを定着ニップの下流側に設けた方がよい。
【００３０】
（２）搬送上の紙しわなどの問題が除かれる：
本発明における補助ローラ３（３Ａ、３Ｂ）は、加熱ローラ１に非接触に配設され、従来の定着装置（図５）のように第１の加圧ローラと第２の加圧ローラをともに加熱ローラに押圧する形態ではないので、加熱ローラと加圧ローラのニップ部と補助ローラの間を移動する印字媒体への加圧搬送状態の均衡の崩れることがなく、さらに加圧ローラの加熱ローラへの圧接力低減によって、用紙など印字媒体の紙しわの発生などの搬送上の問題を除くことができる。
【００３１】
（３）補助ローラにより印字媒体に張りをもたせる：
さらに、下流側に設けられる補助ローラ３を、図１に示すように下流側の排出ローラ５のニップ部８と、加熱ローラ１と加圧ローラ２のニップ部７の印字媒体６搬送方向Ｔの下流側端とを結ぶ平面Ｓを横切る位置に位置付けることにより、補助ローラ３により印字媒体６に張りをもたせることができ、印字媒体例えば用紙に紙しわが発生するなど搬送上の問題を効果的に除き、また加熱ローラ１との接触領域を安定させることができる。従来の定着装置に補助ローラをこのように追加した実験によれば、吸水した用紙での紙しわも効果的に改善することができた。
【００３２】
（４）接触領域幅を任意に設定できる：
本発明の定着装置によれば、加熱ローラ１に非接触に設けられる補助ローラ３（３Ａ、３Ｂ）の設置位置を適宜に変更することにより、印字媒体と加熱ローラとの接触領域の大きさが調整可能となり、加熱ローラ及び加圧ローラの仕様を固定した状態で、さまざまな印字速度に対応することが可能となり、印字速度の高速化が低価格な装置で実現可能となる。
【００３３】
（５）価格を安くできる：
上述のように、加圧ローラの加熱ローラへの圧接力を従来よりも低く設定でき、加圧ローラの芯金シャフトの小径化も可能となり、加熱のための接触領域幅も加熱ローラ及び加圧ローラの仕様を変えることなく任意に設定できるので、加熱ローラ、加圧ローラ、そして定着装置の低価格化が可能になる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に従って構成された定着装置によれば、印字媒体を十分にそして安定して加熱することができ、また印字媒体の搬送上の例えば紙しわの発生の問題なども除くことができ、高速化、小型化、低価格化を可能にした定着装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された定着装置の第１の実施形態を示す概略図。
【図２】本発明に従って構成された定着装置の第２の実施形態を示す概略図。
【図３】本発明に従って構成された定着装置の第３の実施形態を示す概略図。
【図４】従来の定着装置の一形態を示す概略図。
【図５】従来の定着装置の他の形態を示す概略図。
【符号の説明】
１：加熱ローラ
２：加圧ローラ
３：補助ローラ
３Ａ：補助ローラ
３Ｂ：補助ローラ
５：排出ローラ
６：印字媒体
７：ニップ部
Ｔ：印字媒体の搬送方向
θ１：接触領域
θ２：接触領域
【図１】
2004233388.tif 000003
【図２】
2004233388.tif 000004
【図３】
2004233388.tif 000005
【図４】
2004233388.tif 000006
【図５】
2004233388.tif 000007