(57)【要約】【課題】加熱部材及び加圧部材の表面温度の低下や温度ムラを抑制することができ、安定した定着性を得ることが可能な定着装置と、このような定着装置を搭載した信頼性の高い画像形成装置を提供する。【解決手段】加熱部材である加熱ローラ１１と、加圧部材である加圧ローラ２１が圧接することによりニップを形成する。加熱ローラ１１内には、熱源であるハロゲンランプ３１が配置される。加熱ローラ１１は、通常、駆動装置によってその周速度が用紙搬送速度と同じになるように回転せしめられる。そして、ギヤ機構を設けるか、或いはまた別の駆動装置を用いることで、紙間期間ＰＩに、加熱ローラ１１の周速度を用紙搬送速度よりも速める。したがって、ニップに用紙Ｐが存在していない状態において、加熱ローラ１１から加圧ローラ２１への熱伝導を高めることが可能となる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材と加圧部材とを圧接させて定着ニップ部を形成し、この定着ニップ部に、トナー像を担持した用紙を挿通することにより、前記トナー像を加熱加圧して前記用紙表面に定着させる定着装置において、
前記定着ニップ部に前記用紙を連続通紙する場合に、紙間期間は、通紙期間に比べ、前記加熱部材又は加圧部材の周速度を速めることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱部材又は加圧部材の周速度の加速が、紙間長さが前記加圧部材の周長よりも短くなる時にのみ実施されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加熱部材及び加圧部材の両方が、ローラ或いはベルトのいずれかで構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱部材及び加圧部材のうち、一方がローラ、他方がベルトで構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記紙間期間に、前記加圧部材が１回転以上回転することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載した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、加熱したローラ対のニップに、未定着トナー画像を担持した用紙を挿入して、未定着トナーを加熱、溶融し、用紙に定着する定着装置に関する。また、この定着装置を搭載した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置においては、ニップを形成するローラ対の少なくとも一方のローラに熱源を内蔵させ、この熱源によって加熱されたローラ対のニップに未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって用紙にトナーを定着する熱ローラ定着方式が広く用いられている。
【０００３】
このような熱ローラ定着方式では、一方のローラにハロゲンランプ等の熱源を内蔵して加熱ローラとし、加圧ローラには熱源を内蔵していないものが一般的である。安定した定着性を得るためには、サーミスタ等からなる温度センサによって加熱ローラ表面の温度を監視し、ハロゲンランプ等の出力を制御することで加熱ローラの表面温度を適温に維持する。さらに定着性を高めるためには、加圧ローラも所定の温度を保持している必要がある。加圧ローラは熱源を備えていないので、加熱ローラに圧接することによって熱の供給を受けている。
【０００４】
ここで、連続印刷をする時には、加熱ローラと加圧ローラが圧接して形成されるニップに用紙が連続して通紙されることになる。これにより、特に、熱源を備えていない加圧ローラの表面温度が低下したり、表面に温度ムラが発生したりすることによって、定着不良を起こす恐れがある。高速印刷機種においては、この問題がさらに顕著になる。
【０００５】
これを改善するために、加熱ローラの表面温度が所定の温度より低くなった時には、加熱ローラの回転速度を上げて定着を行い、用紙がニップをより早く通過するようにすることによってローラの表面温度の低下を抑制した定着装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−２４２２７９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載の定着装置では、用紙がニップを早く通過するので、用紙の定着時間が減少する。したがって、ローラの表面温度は維持できたとしても、定着時間の減少によりかえって定着不良を起こし易くなるという問題が生じる。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、加熱部材及び加圧部材の表面温度の低下や温度ムラを抑制することができ、安定した定着性を得ることが可能な定着装置を提供することを目的とする。また、このような定着装置を搭載した信頼性の高い画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、加熱部材と加圧部材とを圧接させて定着ニップ部を形成し、この定着ニップ部に、トナー像を担持した用紙を挿通することにより、前記トナー像を加熱加圧して前記用紙表面に定着させる定着装置において、前記定着ニップ部に前記用紙を連続通紙する場合に、紙間期間は、通紙期間に比べ、前記加熱部材又は加圧部材の周速度を速めることとした。
【００１０】
ここで、「紙間期間」とは、前の用紙がニップより排出されてから、次の用紙がニップに挿入されるまでの、ニップに用紙が存在していない期間を意味する。また、「通紙期間」とは、ある用紙がニップに挿入されてから、ニップより排出されるまでの、ニップに用紙が存在している期間を意味する。上記の構成によれば、ニップに用紙が存在していない状態において、加圧部材と加熱部材を直接接触させた状態で、加熱部材から加圧部材への熱伝導を高めることが可能となる。その結果、加圧部材の表面温度の低下や温度ムラを抑制することができる。さらに、用紙の定着時間が短くなるわけでもないので、安定した定着性を得ることが可能となる。
【００１１】
また、前記加熱部材又は加圧部材の周速度の加速が、紙間長さが前記加圧部材の周長よりも短くなる時にのみ実施されることとした。
【００１２】
ここで、「紙間長さ」とは、前の用紙の後端と、次の用紙の先端との間隔の長さを意味する。そして、用紙と用紙との間隔が、加圧部材の周長よりも長い時には、加圧部材の表面全体で加熱部材からの熱の供給を受けることが可能である。したがって、上記の構成によれば、必要以上に加熱部材の回転を加速する必要がない。その結果、加熱及び駆動エネルギの浪費を抑えることができ、消費電力の少ない定着装置を提供することができる。
【００１３】
また、前記加熱部材及び加圧部材の両方が、ローラ或いはベルトのいずれかで構成されることとした。
【００１４】
この構成によれば、加熱部材及び加圧部材の両方がローラ構成される場合、定着装置を構成する主な部品が加熱ローラ及び加圧ローラのみになるので、構造の簡素化を図ることができ、装置をよりコンパクトにすることが可能である。さらに、部品点数の削減によるコストダウンが可能である。また、加熱部材及び加圧部材の両方がベルトで構成される場合、加熱部材及び加圧部材を、大幅に低熱容量化させることができる。その結果、加熱部材及び加圧部材の表面が定着に適した温度に達するまでの時間を、大幅に短縮することが可能である。
【００１５】
また、前記加熱部材及び加圧部材のうち、一方がローラ、他方がベルトで構成されることとした。
【００１６】
この構成によれば、加熱部材及び加圧部材の両方がローラである場合と比較して、ベルトを使用することによって低熱容量化を図ることができる。その結果、加熱部材及び加圧部材の表面が定着に適した温度に達するまでの時間を、短くすることが可能である。
【００１７】
また、前記紙間期間に、前記加圧部材が１回転以上回転することとした。
【００１８】
この構成によれば、ニップに用紙が存在していない時に、加圧部材の表面全体で、加熱部材からの熱の供給を受けることが可能となる。その結果、加圧部材の表面温度の低下や温度ムラをさらに抑制することができ、定着性をより高めることが可能となる。
【００１９】
また本発明では、上記定着装置を画像形成装置に搭載することとした。
【００２０】
この構成によれば、加熱部材及び加圧部材の表面温度の低下や温度ムラを抑制することができ、安定した定着性を得ることが可能である、信頼性の高い画像形成装置を得ることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
【００２２】
図１は、定着装置を示す模型的断面図である。そして、図１（ａ）は、通紙期間における定着装置の状態を示す図である。図１（ｂ）は、紙間期間における定着装置の状態を示す図である。また、図２は、本発明の定着装置を搭載した画像形成装置を示す模型的断面図である。
【００２３】
まず、本発明の定着装置を搭載した画像形成装置について、その概略を説明する。図２において、画像形成装置１００には、給紙装置１０１と、用紙搬送装置１０２と、転写装置１０３と、光学装置１０４と、作像装置１０５と、定着装置１と、排紙装置１０６と、両面印刷装置１０７とが備えられている。図中の矢印は、用紙の搬送経路を示す。
【００２４】
給紙装置１０１には、印刷前の用紙が積載して収容され、ここから１枚ずつ用紙が送り出される。送り出された用紙は、用紙搬送装置１０２により画像形成装置１００本体の側面に沿って垂直に搬送され、転写装置１０３に至る。
【００２５】
原稿に描かれた文字や図形、模様等の画像データは、光学装置１０４によって読み取られ、作像装置１０５によって原稿画像の静電潜像が作られる。この静電潜像からトナー像が形成され、トナー像は、前記用紙搬送装置１０２によって同期をとって送られてきた用紙に、転写装置１０３にて転写される。
【００２６】
その後、未定着トナー像を担持した用紙は、本発明に係る定着装置１へと送られる。定着装置１にてトナー像が定着され、定着装置１から排出された用紙は、排紙装置１０６によって機外に排紙される。また、両面印刷を行う場合には、定着装置１から排出された用紙は両面印刷装置１０７へと送られ、用紙の送り方向が切り替えられて、再度転写装置１０３へと送られる。
【００２７】
次に、本発明の定着装置の構成について説明する。図１において、定着装置１には、加熱部１０と加圧部２０が備えられ、加熱部１０の加熱部材である加熱ローラ１１内には、熱源であるハロゲンランプ３１が配置されている。
【００２８】
加熱ローラ１１は直径が４０ｍｍで、厚さ０．５ｍｍの鉄管（ＳＴＫＭ：日本工業規格による鋼管の品種）により構成される芯金１２がその主体をなす。芯金１２の外側には、厚さ２０μｍの離型層１３を設け、トナーの離型性を高める。離型層１３は、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）等のフッ素系樹脂が用いられ、吹き付けによるコーティングやチューブを被せることによって設けられる。また、弾性層として、シリコンゴム層を離型層１３のすぐ内側に設けてもよい。
【００２９】
加熱ローラ１１は、通常、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度と同じになるように回転せしめられている。そして本発明では、その駆動装置に図示しないギヤ機構を設けるか、或いはまた別の駆動装置を用いることによって、加熱ローラ１１の周速度を、用紙搬送速度よりも速めることができるようになっている。
【００３０】
加圧部２０は、加圧部材である加圧ローラ２１で構成される。加熱ローラ１１に圧接する加圧ローラ２１は直径が４０ｍｍで、ステンレス鋼からなる芯金２２の外側に、弾性層２３を構成するスポンジシリコンゴムが設けられている。この加圧ローラ２１が加熱ローラ１１と圧接することで用紙を挿通させるニップを形成する。加圧ローラ２１は、加熱ローラ１１と圧接することにより、加熱ローラ１１の回転に従って回転せしめられる。
【００３１】
加熱ローラ１１の外側には、加熱ローラ１１の表面に接するようにサーミスタ４１が備えられている。このサーミスタ４１により加熱部の温度を検知し、ハロゲンランプ３１を制御することによって温度制御を行う。
【００３２】
ここで、上記加熱部１０及び加圧部２０の構成は、加熱ローラ１１又は加圧ローラ２１のいずれか一方を、ベルトに代えるといった構成でも良い。また、両方ともベルトであるといった構成でも良い。加熱ローラ１１をベルトに代える場合は、ポリイミドフィルムの外側に金属層をメッキ、或いは圧延処理にて設け、その外側にＰＦＡ等のフッ素系樹脂のコーティングを施す。加圧ローラ２１をベルトに代える場合は、ポリイミドフィルムの外側にスポンジシリコンゴム層を設ける。
【００３３】
さらに、熱源であるハロゲンランプ３１は、加圧部材の内部に設けても良い。
【００３４】
なお、これまでに登場した寸法等の数値は、好適例の例示であり、発明の範囲を限定するものではない。
【００３５】
次に、本発明の定着装置の作用について説明する。図１（ａ）に示すような通紙期間においては、加熱ローラ１１は、転写装置１０３から送られてきた用紙Ｐの搬送速度Ｖ１と同じ周速度Ｖ１で回転せしめられている。したがって、用紙Ｐの定着に掛かる所要時間は従来どおりである。
【００３６】
しかしながら、図１（ｂ）に示すような紙間期間ＰＩにおいては、加熱ローラ１１はその回転が加速され、用紙Ｐの搬送速度Ｖ１より速い周速度Ｖ２で回転せしめられている。そして、加圧ローラ２１は、加熱ローラ１１に圧接することによって、加熱ローラ１１の回転に従って回転せしめられる。したがって、ニップに用紙Ｐが存在していない状態において、加圧ローラ２１と加熱ローラ１１を直接接触させた状態で、加熱ローラ１１から加圧ローラ２１への熱伝導を高めることが可能となる。
【００３７】
このようにして、加圧ローラ２１の表面温度の低下や温度ムラを抑制することができる。さらに、図１（ｂ）に示す紙間期間ＰＩが終了し、再度図１（ａ）に示す通紙期間が開始すると、加熱ローラ１１の周速度は、用紙搬送速度Ｖ１と同じ速度になる。したがって、用紙Ｐの定着時間が短くなるわけでもないので、安定した定着性を得ることが可能となる。そして、定着性能において信頼性の高い画像形成装置１００を提供することが可能となる。
【００３８】
また、前記加熱ローラ１１の周速度の加速は、紙間長さが加圧ローラ２１の周長よりも短くなる時にのみ実施される。この構成によれば、必要以上に加熱ローラ１１の回転を加速する必要がない。その結果、加熱及び駆動エネルギの浪費を抑えることができ、消費電力の少ない定着装置１を提供することができる。
【００３９】
さらに上記の構成においては、紙間期間ＰＩに、熱源を内蔵していない加圧ローラ２１が１回転以上回転する。これにより、ニップに用紙Ｐが存在していない時に、加圧ローラ２１の表面全体で、熱源を内蔵する加熱ローラ１１からの熱の供給を受けることが可能となる。その結果、加圧ローラ２１の表面温度の低下や温度ムラをさらに抑制することができ、定着性をより高めることが可能となる。
【００４０】
そして、加熱ローラ１１及び加圧ローラ２１のうち、いずれか一方、或いは両方がベルトであれば、加熱部材及び加圧部材にローラを用いる場合と比較して、低熱容量化を図ることができる。その結果、加熱部材及び加圧部材の表面が定着に適した温度に達するまでの時間を、より短くすることが可能である。
【００４１】
上記のように本発明の実施形態を示したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の上記構成によれば、ニップに用紙が存在していない状態において、加圧部材と加熱部材を直接接触させた状態で、加熱部材から加圧部材への熱伝導を高めることが可能となる。その結果、加圧部材の表面温度の低下や温度ムラを抑制することができる。さらに、用紙の定着時間が短くなるわけでもないので、安定した定着性を得ることが可能となる。
【００４３】
さらに、ニップに用紙が存在していない時に、加圧部材の表面全体で、加熱部材からの熱の供給を受けることが可能となる。その結果、加圧部材の表面温度の低下や温度ムラをさらに抑制することができ、定着性をより高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る定着装置を示す模型的断面図
【図２】本発明の定着装置を搭載した画像形成装置の模型的断面図
【符号の説明】
１    定着装置
１０  加熱部
１１  加熱ローラ
１２  芯金
１３  離型層
２０  加圧部
２１  加圧ローラ
２２  芯金
２３  弾性層
３１  ハロゲンランプ
ＰＩ  紙間期間
【図１】
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【図２】
2004302349.tif 000004