(57)【要約】  【課題】定着ローラと加圧ローラとの間のニップ部に未定着トナーの付着したシートを通過させて上記シートにトナーを定着させる定着装置の改良に係り，特に上記ヒートローラの放射熱を用いてシートを予熱することで定着効果の向上を測ること。【解決手段】  上記ヒートローラの内の少なくとも上記ニップ部に侵入するシートに対面するヒートローラが，上記定着ローラの回転方向と同じ方向に回転駆動されるようにした画像形成装置用の定着装置。【選択図】図２
2005099544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己発熱作用のない定着ローラの周囲に自己発熱作用のあるヒートローラを1個以上配置し，上記ヒートローラと定着ローラとを回転させることにより上記ヒートローラの熱よって上記定着ローラ表面を加熱すると共に，
上記定着ローラと，該定着ローラに対して逆方向に回転し上記定着ローラと接触する加圧ローラとの間のニップ部に未定着トナーの付着したシートを通過させることで，上記定着ローラ表面の熱によって上記シートにトナーを定着させる定着装置において，
上記ヒートローラの内の少なくとも上記ニップ部に侵入するシートに対面するヒートローラが，上記定着ローラの回転方向と同じ方向に回転駆動されてなることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記ヒートローラが複数設けられてなる場合において，上記ニップ部に侵入するシートに対面するヒートローラ以外のヒートローラの回転方向が上記定着ローラの回転方向と逆方向に設定されてなる請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
上記ニップ部に侵入するシートに対面するヒートローラからの放射熱を上記シートの方向に反射する熱反射部材を更に備えてなる請求項１或いは２のいずれかに記載の定着装置。
【請求項４】
上記ヒートローラの表面にオイルを塗布するオイル塗布手段をさらに備えてなる請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
上記請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置を備えた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，自己発熱作用のない定着ローラの周囲に自己発熱作用のあるヒートローラを１個以上配置し，上記ヒートローラと定着ローラとを回転させることにより上記ヒートローラの熱よって上記定着ローラ表面を加熱すると共に，上記定着ローラと，該定着ローラに対して逆方向に回転し上記定着ローラと接触する加圧ローラとの間のニップ部に未定着トナーの付着したシートを通過させることで，上記定着ローラ表面の熱によって上記シートにトナーを定着させる定着装置の改良に係り，特に上記ヒートローラの放射熱を用いてシートを予熱することで定着効果の向上を測った定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，特許文献１に記載されたような定着装置が公知である。
この定着装置では，同文献の図１に示すように自己発熱作用のある定着ローラ４の周囲に，ヒータ７１が配置され，上記ヒータの熱によって上記定着ローラ表面を加熱するものである。
【０００３】
この定着装置では，上記定着ローラと，該定着ローラに対して逆方向に回転し上記定着ローラと接触する加圧ローラとの間のニップ部に，上流の現像装置により未定着トナーが付着したシートを通過させることで，上記定着ローラ表面の熱によって上記シートにトナーを定着させるように構成されている。
【特許文献１】特開２００１−３３１０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の場合，ヒータ７１の熱がほかに漏れるのを防止するために遮蔽板７２が設けられている。従って，この例では，ヒータの熱をシートの余熱に用いることはできない。
しかしながら，上記ニップ部に侵入するシートへの加熱に着目すると，シートがニップ部に侵入する前に予めある程度でも余熱されていれば，定着ローラによる過熱も加わって，シート上の未定着トナーの温度は，余熱のない場合と較べてはるかに高くなり定着効率が向上することは容易に理解される。
本発明は以上述べたように定着ローラと加圧ローラとのニップ部に進入する直前に進入するシートを余熱して定着効率を向上させることのできる定着装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は，
自己発熱作用のない定着ローラの周囲に自己発熱作用のあるヒートローラを１個以上配置し，上記ヒートローラと定着ローラとを回転させることにより上記ヒートローラの熱よって上記定着ローラ表面を加熱すると共に，
上記定着ローラと，該定着ローラに対して逆方向に回転し上記定着ローラと接触する加圧ローラとの間のニップ部に未定着トナーの付着したシートを通過させることで，上記定着ローラ表面の熱によって上記シートにトナーを定着させる定着装置において，
上記ヒートローラの内の少なくとも上記ニップ部に侵入するシートに対面するヒートローラが，上記定着ローラの回転方向と同じ方向に回転駆動されてなることを特徴とする定着装置として構成されている。
このような定着装置において，上記ヒートローラが複数設けられてなる場合，上記ニップ部に侵入するシートに対面するヒートローラ以外のヒートローラの回転方向を上記定着ローラの回転方向と逆方向に設定することができる。
更に，上記ニップ部に侵入するシートに対面するヒートローラからの放射熱を上記シートの方向に反射する熱反射部材を備えることが好ましい。
上記ヒートローラの表面にオイルを塗布するオイル塗布手段をさらに備えることで，定着ローラへのトナーの付着が無くなる。
上記のような定着装置は，複写機，プリンタ，ＦＡＸ等の画像形成装置に適用して好適である。
【発明の効果】
【０００６】
以上述べたように，本発明のおける定着装置は，ヒートローラの熱をヒートローラの温度が低下する前にシートの余熱に用いることができるので，熱効率の良い定着装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず，本発明にかかる定着装置が適用可能なカラー複写機，カラープリンタ，ファクシミリあるいはその複合機として構成される画像形成装置の概略構成について，図１を参照して説明する。
図１に示した画像形成装置Ｘは，一対のローラ間に張架された搬送ベルト１を備えており，この搬送ベルト１上を，記録紙２が図中の矢印線方向に搬送されるよう構成されている。また，搬送ベルト１上には，右から順に，モノクロ（黒）画像形成領域Ｂ，シアン画像形成領域Ｃ，マゼンタ画像形成領域Ｍ，及びイエロー画像形成領域Ｙが設けられており，各画像形成領域のそれぞれに，感光体ドラム５が配置され，該感光体ドラムそれぞれに対向するように，搬送ベルト１の下側に転写ローラ６が配置されている。（なお，前記画像形成領域Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙの配置順は特に限定されるものではなく，この配置は，適宜変更し得るものである。）
【０００８】
前記各画像形成領域において，前記感光体ドラム５の周囲には，主帯電器７，画像露光のための光学系８，及び各画像形成領域に対応する色のトナー用の現像器がこの順に配置されている。即ち，モノクロ画像形成領域Ｂでは，黒トナーが充填されたモノクロ現像器９Ｂ，シアン画像形成領域Ｃでは，シアントナーが充填されたシアン現像器９Ｃ，マゼンタ画像形成領域Ｍでは，マゼンタトナーが充填されたマゼンタ現像器９Ｍ，イエロー画像形成領域Ｙでは，イエロートナーが充填されたイエロー現像器９Ｙが設けられている。更に，転写ローラ６が設けられている領域と主帯電器７との間には，除電器（不図示）及びクリーニング装置１０が配置されている。
本画像形成装置Ｘは，図１に示す以外にも，一般的な４連タンデム方式の画像形成装置が備える機器を具備しているが，特に特徴をなすものではないのでここでは説明を省略する。
【０００９】
前記各画像形成領域での画像形成サイクルを，モノクロ画像形成領域Ｂを例にとって説明する。
先ず，コロナ帯電器或いは接触帯電ローラ等から成る主帯電器７により，感光体ドラム５が，所定極性に一様に帯電される。次いで，図外のレーザ光学系からの光照射８により画像露光が行われ，感光体ドラム５表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は，黒トナーが充填されたモノクロ現像器９Ｂによるトナーの転写によって現像され，感光体ドラム５表面にトナー像が形成される。このトナー像の帯電極性は，いわゆる反転現像により現像を行う場合には，主帯電器７によって帯電される感光体ドラム５の帯電極性と同極性であり，いわゆる正規現像により現像を行う場合には，感光体ドラム５の帯電極性と逆極性となる。
このようにして感光体ドラム５表面に形成されたトナー像は，転写ローラ６と対面する領域（転写領域）において，搬送ベルト１上を搬送されてきた転写紙２上に転写される。この転写は，転写ローラ６に，トナー像とは逆極性のバイアス電圧を印加することにより行われる。また，転写ローラ６を用いる代わりに，コロナ帯電器を用い，転写紙２の背面をトナー像とは逆極性に帯電させることにより転写を行うこともできる。転写終了後は，図示されていない除電器及びクリーニング装置１０により，感光体ドラム５の除電及び該ドラム５表面に残存するトナーのクリーニングが行われ，次の画像形成サイクルが行われる。
【００１０】
以上のようにして，モノクロ画像形成領域Ｂでは，転写紙２上に黒トナーから成るモノクロ画像が形成され，同様にして，転写紙２上に，シアン画像形成領域Ｃでは，シアントナーから成るシアン色画像，マゼンタ画像形成領域Ｍでは，マゼンタトナーからなるマゼンタ色画像，及びイエロー画像形成領域Ｙでは，イエロートナーから成る黄色画像が形成される。即ち，モノクロ画像を形成する場合には，モノクロ画像形成領域Ｂにおいてのみ，上述した画像形成サイクルが実行されて転写紙２上にモノクロ画像が形成される。また，フルカラー画像を形成する場合には，各画像形成領域Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙにおいて，前述した画像形成サイクルがそれぞれ実行され，各色の単色トナー像が重ね合わされて，転写紙２上にフルカラー画像が形成される。このようにして画像が形成された転写紙２は，搬送ベルト１から排出され，定着装置１１に導入され，画像の定着が行われて排紙される。
【００１１】
上記定着装置１１の詳細が図２に示されている。上記のようなカラー画像形成装置Xにおいては，複数種類のトナーが用いられているため，トナーを十分加熱するべくニップ領域の長さを長くしてトナーへの熱伝導を高める必要がある。上記のようにニップ長さを長くするには，定着ローラ２０の表面を軟質材料により構成する必要があるが，一般的にゴム等の軟質材料は熱伝導性が悪く，従来の内部から加熱する方式を採用するとウオームアップ時間が非常に長くなる。そのため，図２に示した定着装置１１には，以下に述べるように，そのような配慮がなされている。即ち，図２示すように，この定着装置１１は，自己発熱作用のない定着ローラ２０の周囲に，自己発熱作用のあるヒートローラ２１ａ，２１ｂが配置され，上記ヒートローラ２１ａ，２１ｂと上記定着ローラ２０とを回転させることにより，上記ヒートローラ２１ａ，２１ｂの熱よって上記定着ローラ２０表面を加熱するものである。ここに，２１ｂｘ及び２１ａｘは，ヒートローラ２１ｂ，２１ａの内部に設けられたランプ等の熱源である。
【００１２】
また，上記定着ローラ２０と，該定着ローラ２０に対して逆方向に回転し上記定着ローラ２０と接触する加圧ローラ２２との間のニップ部Ｎに，前記したように上流の現像装置９ｂ，９ｃ，９ｍ，９ｙにより未定着トナーが付着した矢印でしめすシートＳを通過させることで，上記定着ローラ２０表面の熱によって上記シートＳにトナーを定着させるように構成されている。
また，上記２個のヒートローラ２１ａ，２１ｂの内の上記ニップ部Ｎに進入するシートＳに対面するヒートローラ２１ａの回転方向（矢印２１ａｙで示す）は，上記定着ローラ２０の回転方向（矢印２０ｙで示す）と同じ方向に設定されている。  但し，シートの排出側に配置されたヒートローラ２１ｂの回転方向（矢印２１ｂｙで示す）は，定着ローラ２０の回転方向とは逆である。
【００１３】
自己発熱性のない定着ローラ２０を発熱性のヒートローラ２１ａ，２１ｂで加熱するためには，定着ローラ２０とヒートローラ２１ａ，２１ｂをそれぞれ接触していなければならない。従って，摩擦抵抗などを考えるとヒートローラ２１ｂのように定着ローラ２０と逆方向に回転することが望ましい。しかしながら，ニップ部Ｎに侵入するシートＳへの加熱に着目すると，シートＳがニップ部Ｎに侵入する前に予めある程度でも余熱されていれば，定着ローラ２０による加熱も加わって，シートＳ上の未定着トナーの温度は，余熱のない場合と較べてはるかに高くなることは容易に理解される。
【００１４】
そのため，ヒートローラ２１ａはニップ部Ｎに進入する前のシートＳに対向し，ニップ部Ｎに進入する前のシートＳを予熱するためのものである。この場合，ヒートローラ２１ａのシートＳに対向する部分の温度が高いほど上記シートに対する余熱が効率よく行なわれることは想像に難くない。
ところで，ヒートローラ２１ａの表面温度は，定着ローラ２０と接触することで定着ローラ２０に熱を奪われるために低下する。もしヒートローラ２１ａの回転方向が，定着ローラ２０に対して逆方向であれば，ヒートローラ２１ａの定着ローラ２０と接触して表面温度が低下した部分が，ニップ部Ｎに進入しようとするシートＳと対向する事になる。これでは，シートＳへの熱放射の効率は十分なものとは言えない。
それに対して，上記実施形態のように，ニップ部Ｎに進入しようとしているシートＳに対向して設けられたヒートローラ２１ａの回転方向が，定着ローラ２０の回転方向と同じであれば，ヒートローラ２１ａの定着ローラ２０と接触する直前のもっとも高温となった部分がニップ部Ｎに進入しようとするシートＳと対向する事になり，シートＳへの熱放射は最高の効率の下に達成されることになる。これが，上記のようにヒートローラ２１ａの回転方向に拘る理由である。
【００１５】
上記のようにヒートローラ２１ａの回転方向を定着ローラ２０の回転方向と同じに設定すると，定着ローラ２０とヒートローラ２１ａとの摩擦が問題となりうる。このため，ヒートローラ２１ａは，内部に熱源２１ａｘを備えたアルミニウム製の円筒の周りに摩擦抵抗の低いテフロン（登録商標）製シートや，シリコンオイルを含浸させたやわらかい不職布などが巻かれた構造となっている。そのため，上記定着ローラ２０との摩擦の問題は生じない。
なお，定着ローラ２０についても，回転軸は，鉄製としてその周りにスポンジゴムを巻いたものも採用され得るが，更に別の態様として，定着ローラ２０全体の熱容量を小さくしてエネルギ損失を抑えるために，アルミニウムの薄肉中空パイプの周りにスポンジ状のシリコンゴムを巻いたもの，或いは更に最外層を摩擦抵抗の少ないテフロン（登録商標）等のフッ素系のチューブが取り巻くことで，ヒートローラ２１ａ，２１ｂと柔軟に接触し，かつ摩擦抵抗の少ない構造とすることができる。
このように定着ローラ２０を柔軟な構造にすること，或いはヒートローラ２１ａ，２１ｂの外周を柔軟な材料で構成することにより，ニップ長さを長くしてシート上の未定着トナーに対する加熱を促進する配慮が達成されている
尚，加圧ローラ２２の構造については，従来周知のもので構わない。
【００１６】
本実施形態は，定着ローラ２０による加熱だけでなく，上記のようにニップ部Ｎに進入しようとするシートＳに熱放射による余熱を与えてシートＳ上の未定着トナーの温度上昇を加速させようとするものである。従って，ヒートローラ２０ａからシートＳに与えられる放射熱量が多いほどシートＳの温度上昇が加速される。この実施形態ではその目的のために，熱反射板２３，２４が設けられる。
上記熱反射板２３は，ヒートローラ２１ａの外部に設けられて，ヒートローラ２１ａからシートＳ以外の方向に放射される熱をシートＳの方向に反射させるためのものである。もちろんこの熱反射により上流部に設けられた現像部や，転写ベルトの過熱が防止されるという効果も副次的に達成される。また，この反射熱は，シートＳにのみ向けられるものではなく，定着ローラ２０にも向けられるので，定着ローラ２０の温度上昇にも効果的である。
【００１７】
一方，前記熱反射板２４は，ヒートローラ２１ａの内部に設けられる。即ち，熱反射板２４は，ヒートローラ２１ａ内の熱源２１ａｘと前記アルミニウム製の筒状体との間の空間に，反射する熱を前記ヒートローラ２１ａ表面部のうち，ニップ部Ｎに進入する直前のシートＳに対抗する部分に向けて反射する方向に設けられ，熱源２１ａｘからの熱を効率よく上記シートＳに対向する表面に集中させる役割を果たす。以上の説明により，この熱反射板２４により，シートＳへの熱放射量が増大することは容易に理解される。
【００１８】
定着ローラ２０は上記のように未定着のトナーに接触してこれを加熱するものであるため，未定着のトナーが定着ローラ２０の表面に乗り移る場合がある。これを避けるために，定着ローラ２０の表面にトナーの剥離性を高めるためのオイルを塗布することが通常行なわれている。この実施形態では，オイル塗布用のローラ２５が，前記ヒートローラ２１ｂに接触し，ヒートローラ２１ｂにオイルを供給する役目を果たしている。ヒートローラ２１ｂに供給されたオイルはこれと接触して回転する定着ローラ２０の表面に供給される。このようなオイル供給ローラ２５は，ヒートローラ２１ｂに変えて２１ａ側に設けられ，あるいは両ヒートローラ２１ａ，２１ｂに接して設けられてもよい。
尚，上の実施形態では本発明をカラー画像形成装置に適用した場合を説明したが，この発明はモノクロの画像形成装置にも当然適用可能であることは言うまでもない。
またこの実施形態ではヒートローラを２個設けたが，３個以上でも，或いは場合によってヒートローラ２１ａのみでも構わない。
尚，ヒートローラの周速については，定着ローラ２０の周速より遅くても構わない。上記最外層のテフロン（登録商標）層が厚い場合にはゆっくり回転させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる画像形成装置概念を説明するための概要図。
【図２】上記画像形成装置に用いることのできる実施形態例に係る定着装置の側断面図。
【符号の説明】
【００２０】
２０…定着ローラ
２１ａ，２１ｂ…ヒートローラ
２２…加圧ローラ
２３，２４…熱反射板
２５…オイル塗布ローラ
【図１】
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【図２】
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