(57)【要約】【課題】  記録体の両面に形成した未定着のトナー像を両面同時に定着しても、その両面の画像に光沢差が生じないようにする。また、画像に位置ズレが生じないようにもする。【解決手段】  対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ２１，２２を同様な構成にすることにより、記録用紙Ｐの両面の未定着トナー像を同時に定着しても、それらを同一の条件で定着することにより、両面の画像に光沢差が生じない。その加熱ローラ２１，２２は、表面付近の各ゴム層２３内に加熱ヒータ２４をそれぞれ設けているため、ゴム層２３の表面とローラ基体２５の部分とで大きな温度差にしなくても短時間でローラ表面温度を定着温度にできるので、ゴム層２３の耐久性が向上する。さらに、各ゴム層２３の変形により、必要な定着ニップＮｐを確保できるため、記録用紙を直線搬送できるため両面のトナー像に共にズレが生じない。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ間に両面に未定着のトナー像を形成した記録体を通すことにより、前記両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、
前記対の加熱ローラは、それぞれ表面あるいは表面付近にゴム層を有し、該ゴム層内に発熱手段を設けていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ間に両面に未定着のトナー像を形成した記録体を通すことにより、前記両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、
前記対の加熱ローラは、それぞれ中心部に芯金を有し、その外側にゴム層が形成されていて該ゴム層内に発熱手段を設けていることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記発熱手段は、加熱ヒータであることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
前記発熱手段は、誘導加熱により加熱される加熱体であることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱体は、前記ゴム層内に分散させた粉体状又は箔状の金属体であることを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
請求項２記載の定着装置において、前記芯金は中空軸状に形成されたローラ基体であり、前記ゴム層内の発熱手段は第１の発熱手段であって、前記ローラ基体の中には第２の発熱手段を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項７】
前記第１の発熱手段は加熱ヒータであり、前記第２の発熱手段は光照射型のヒータであることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項８】
前記第１の発熱手段は誘導加熱により加熱される加熱体であり、前記第２の発熱手段は光照射型のヒータであることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項９】
対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ間に両面に未定着のトナー像を形成した記録体を通すことにより、前記両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、
前記対の加熱ローラは、それぞれ中心部に磁性体からなる芯金を有し、その外側にはゴム層が形成されていて該ゴム層内に加熱ヒータからなる第１の発熱手段を設け、且つ前記芯金を誘導加熱により加熱する磁力発生部を設け、前記芯金を第２の発熱手段としたことを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項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。
【請求項１１】
請求項６乃至９のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置であって、電源投入時には各加熱ローラの前記第１の発熱手段と前記第２の発熱手段を共に用いて対の加熱ローラをそれぞれ加熱し、その各加熱ローラの温度が設定温度に達した後は前記第１の発熱手段と前記第２の発熱手段のいずれか一方だけを用いて前記対の加熱ローラをそれぞれ加熱するようにした画像形成装置。
【請求項１２】
それぞれ未定着の加熱したトナー像を記録体の両面に転写定着する定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記定着装置は、それぞれ未定着のトナー像が表面に転写される対向した状態で互いに接触する対のローラを備え、その対のローラはそれぞれ表面あるいは表面付近に弾性層を有し、該弾性層内には発熱手段をそれぞれ設け、前記対のローラ間に前記記録体を通すことにより該記録体の両面に前記トナー像をそれぞれ転写定着するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
前記弾性層は弾性ゴム層からなり、該弾性ゴム層内に前記発熱手段である加熱ヒータが設けられていることを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の画像形成装置において、前記弾性層は弾性ゴム層からなり、前記発熱手段は前記弾性ゴム層内に含有させた磁性金属であり、該磁性金属を誘導加熱により加熱する磁力発生部を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１２記載の画像形成装置において、前記弾性層内の発熱手段は第１の発熱手段であって、前記対の各ローラのローラ基体の中には第２の発熱手段をそれぞれ設け、電源投入時には前記第１の発熱手段と前記第２の発熱手段を共に用いて前記対のローラをそれぞれ加熱し、その各ローラの温度が設定温度に達した後は前記第１の発熱手段と前記第２の発熱手段のいずれか一方だけを用いて前記対のローラをそれぞれ加熱するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記対のローラの表面にそれぞれ転写された未定着のトナー像を昇温させる加熱手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
前記対のローラのそれぞれ表面はシリコーンゴム層で覆われていることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記対のローラのそれぞれ表面はウレタンゴム層で覆われていることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記対のローラのそれぞれ表面は高離型膜で覆われていることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記対のローラのそれぞれ表面はポリフッ化エチレン製のチューブで覆われていることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項２１】
前記対のローラのそれぞれ表面はポリベンゾイミダゾール膜で覆われていることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項２２】
請求項６乃至９のいずれか一項に記載の定着装置を使用する定着装置の加熱方法であって、電源投入時には各加熱ローラの前記第１の発熱手段と前記第２の発熱手段を共に用いて対の加熱ローラをそれぞれ加熱し、その各加熱ローラの温度が設定温度に達した後は前記第１の発熱手段だけを用いて前記対の加熱ローラをそれぞれ加熱する定着装置の加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、対向した状態で互いに接触する対のローラ間に記録体を通すことによりその両面にトナー像をそれぞれ定着させる定着装置と、それを備えた画像形成装置、及び定着装置の加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式により転写紙等の記録体上にトナー像を形成するプリンタ等の画像形成装置では、紙資源の節約を図るために、記録体の両面にトナー像を両面画像形成することが盛んに行われている。
この両面画像形成を行う場合、記録体の表と裏の各面ずつ段階的にトナー像を定着していくと、記録体を表と裏で２度加熱することになるため、後で行う裏面の定着時に、その記録体に定着装置から過剰な熱が加わることにより無駄な電力を消費したり、記録体の表と裏のトナー像を定着する際の加熱条件が異なることによって出来上がった画像の光沢仕上がりが表と裏で異なってしまったりするということがあった。
【０００３】
また、このように表面の画像を定着した後に裏面の画像の定着を行う場合には、表面の画像を定着した後の記録体を反転させて今度は裏面の画像の定着を行うためにそれを再給紙する機構を設ける必要があるので、用紙搬送経路が複雑化すると共に、その搬送経路内で紙詰まりが生じやすくなるということもあった。さらに、紙搬送間隔も広くなるためプリントスピード（単位時間当たりの画像形成枚数）が低下してしまうということもあった。
そこで、従来の画像形成装置には、表裏の両面に未定着の画像（トナー像）を形成した記録体を、定着装置により１度の通過で両面の未定着の画像を同時にそれぞれ定着させるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、このように表裏の両面の未定着画像を同時に定着可能な両面定着装置としては、例えば特許文献２に記載されているものもある。その両面定着装置は、対向して互いに接する定着ローラと加圧ローラとを有し、その加圧ローラと転写紙（記録体）との摩擦抵抗を、定着ローラと転写紙（記録体）との摩擦抵抗よりも小さくしている。
さらに、両面定着装置には、特許文献３に記載されているように、対向する２個の加熱・加圧ローラ間に記録紙を、第１面が一方の加熱・加圧ローラに巻きつきながら、第２面が他方の加熱・加圧ローラに巻きつきながら送り込んでそれを通過させ、記録紙両面の画像を同時に定着可能にしたものもある。
【０００５】
また、転写材の両面にトナー像を同時に定着する画像形成装置としては、特許文献４に記載されているように、対向する位置に設けられて対のバックアップローラにより加圧されて互いに接触しながら回動する２つの無端ベルト状中間転写体の間に転写材を搬送し、その転写材の両面に上記各無端ベルト状中間転写体上のトナー像を転写と同時に定着も行うようにしたものがある。
【０００６】
さらに、特許文献５に記載されているように、感光体ドラムと、それに接して回動するベルト状のトナー像受像体と、その記録紙搬送方向下流側に設けられた定着装置とを備え、最初に感光体ドラム上に形成した裏面用のトナー像をその感光体ドラムとトナー像受像体とが接する転写位置で第１転写器によりトナー像受像体のベルト面に転写し、次に感光体ドラム上に形成した表面用のトナー像を感光体ドラムとトナー像受像体との間に搬送した記録紙の表面側に転写し、その記録紙が定着装置の直前に搬送されたときに、その記録紙の裏面にトナー像受像体が担持している裏面用のトナー像を転写し、その記録紙の両面のトナー像を定着装置により同時に定着するようにしたものもある。
そして、この定着装置は、互いに圧接する第１定着ローラと第２定着ローラを有し、その各ローラは共に内部にハロゲンランプ等からなるヒータを設けていて、各表層の内側にはシリコンゴム等の弾性体からなる弾性体層をそれぞれ設けている。
【０００７】
また、画像形成装置には、特許文献６に記載されているように、像担持体に中間転写体が圧接し、その中間転写体に転写ドラムが圧接し、像担持体からトナー像を中間転写体に転写して、その中間転写体上のトナー像を記録紙への転写位置の直前でヒータにより加熱し、そのトナー像を中間転写体と転写ドラムとの間に搬送される記録紙に転写定着するようにしたものもある。
さらに、内部にそれぞれ熱源を有する対の互いに圧接する二次転写ローラとして機能するローラ（シリコーンゴム製）を備え、その一方のローラの表面にベルト状の感光体からトナー像を転写して、そのトナー像を上記対のローラ間で用紙に転写定着するようにしたものが、特許文献７に記載されている。
また、特許文献８には、ゴム製ローラのゴム層の中にヒータを設けたものが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−６２７０１号公報
【特許文献２】特開平９−１６６９２９号公報
【特許文献３】特開平１０−２６８６８２号公報
【特許文献４】特開２００３−２９５６６１号公報
【特許文献５】特開平１０−６９１７８号公報
【特許文献６】特開平５−２４９７５４号公報
【特許文献７】特開２００１−３４０８１号公報
【特許文献８】実開平１０−６９１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されている画像形成装置のように、記録体の両面に形成した未定着のトナー像を両面同時に定着を行う両面定着装置の場合には、記録体を両側から挾んでトナー像を加熱定着する対のローラは、記録体の両面の各画像に対して同一の定着特性を得ようとしたときには、それらは同一の構成のものを使用する必要がある。
そして、その対のローラに硬質のローラを用いた場合には、その硬質のローラは互いに圧接させても、その圧接部にトナー像の定着に必要なニップ幅を形成することはできないので、このような場合には各硬質のローラの外側にゴム層をそれぞれ形成し、そのゴム層同士を圧接させてゴム層の変形により所要幅の定着ニップを形成する必要がある。
【００１０】
ところが、このようなゴム層は一般的に熱の伝達効率が低いため、そのゴム層の内側の部分（ローラ内部）から加熱すると、ゴム層の表面を定着に必要な設定温度にまで高めるにはローラ内部（内部基体部分）の温度をローラの表層よりも非常に高い温度にしなければならなくなる。
特に、高速度の両面定着装置の場合には、所要の定着ニップ幅を形成するためには対のローラにそれぞれ形成するゴム層はある程度厚みが必要であるので、このような両面定着装置では各ローラの表面温度を上記設定温度にまで立ち上げ、それを維持するためにはローラ内部基体と表面とで大きな熱勾配が必要となる。そのため、このような両面定着装置では、ゴム層の耐久性が落ちてしまうという問題点があった。
【００１１】
また、特許文献２に記載されている加圧ローラと転写紙の一方の面との摩擦抵抗と、定着ローラと転写紙の他方の面との摩擦抵抗とを異ならせているもののように、互いに接する対のローラで転写紙に対する構成が異なるものでは、転写紙両面の未定着のトナー像を同時に定着すると、その転写紙の両面に形成される表面と裏面の画像で光沢度が異なってしまうという問題点があった。
さらに、特許文献３に記載されている両面定着装置の場合には、対向する２個の加熱・加圧ローラ間に記録紙が、一方の加熱・加圧ローラと他方の加熱・加圧ローラとに巻きつきながら湾曲された状態で定着されながら搬送されていくため、定着に必要な加熱時間は十分にとれるが、定着中に記録体が逆Ｓ字状に曲げられながら搬送されていくため、ローラ面と画像面とで微妙に線速差が生じ、それにより定着後の画像に微小なズレが生じやすいということがあった。
【００１２】
さらに、特許文献４に記載のものの場合には、対のバックアップローラが互いに接する無端ベルト状中間転写体を介して圧接する構成であるため、加熱源から定着ニップまでの距離が遠くなって大きな熱勾配が必要になってしまうという問題があり、特許文献５に記載のものは、記録体の両面に転写されるトナー像の転写タイミングが表裏で異なるため画像の光沢度が異なってしまうと共に、記録体へのトナー像の転写とそのトナー像の定着とが同時でないので、装置が大型化してしまうという問題があった。
また、特許文献６及び７に記載のものは、共に記録体の両面にトナー像を同時に定着するものではないので、前述したような不都合が生じた。
さらに、特許文献８に記載されているものは、感熱記録方式におけるゴム製ローラの構成であるので、この技術はトナー像を記録体に溶融定着させる定着装置には適用することができないということがあった。
【００１３】
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ローラ内部と表面との間で大きな温度差にしなくてもよいようにすると共に、記録体の両面にトナー像を同時に定着してもその両面の画像に光沢差が生じないようにし、且つ定着後の画像に位置ズレが生じないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は上記の目的を達成するため、対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ間に両面に未定着のトナー像を形成した記録体を通すことにより、両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、上記対の加熱ローラは、それぞれ表面あるいは表面付近にゴム層を有し、そのゴム層内に発熱手段を設けたものである。
また、同様な対の加熱ローラ間に両面に未定着のトナー像を形成した記録体を通すことにより、両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、上記対の加熱ローラは、それぞれ中心部に芯金を有し、その外側にゴム層が形成されていてそのゴム層内に発熱手段を設けるようにしたものである。
【００１５】
上記発熱手段は、加熱ヒータや、誘導加熱により加熱される加熱体にするとよい。そして、その加熱体は、上記ゴム層内に分散させた粉体状又は箔状の金属体であるようにするとよい。
また、上記定着装置の芯金は、中空軸状に形成したローラ基体とし、上記ゴム層内の発熱手段を第１の発熱手段とし、上記ローラ基体の中には第２の発熱手段を設けるとよい。
その第１の発熱手段を加熱ヒータとし、第２の発熱手段を光照射型のヒータにするとよい。あるいは、その第１の発熱手段を誘導加熱により加熱される加熱体とし、第２の発熱手段を光照射型のヒータにしてもよい。
また、同様な両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、対の加熱ローラは、それぞれ中心部に磁性体からなる芯金を有し、その外側にはゴム層が形成されていてそのゴム層内に加熱ヒータからなる第１の発熱手段を設け、且つ上記芯金を誘導加熱により加熱する磁力発生部を設け、上記芯金を第２の発熱手段としてもよい。
【００１６】
さらに、上記いずれかの定着装置を備えた画像形成装置も提供する。
また、上記第１の発熱手段と第２の発熱手段を設けた定着装置を備えた画像形成装置であって、電源投入時には各加熱ローラの第１の発熱手段と第２の発熱手段を共に用いて対の加熱ローラをそれぞれ加熱し、その各加熱ローラの温度が設定温度に達した後は第１の発熱手段と第２の発熱手段のいずれか一方だけを用いて上記対の加熱ローラをそれぞれ加熱するようにした画像形成装置も提供する。
【００１７】
さらにまた、それぞれ未定着の加熱したトナー像を記録体の両面に転写定着する定着装置を備えた画像形成装置であって、上記定着装置は、それぞれ未定着のトナー像が表面に転写される対向した状態で互いに接触する対のローラを備え、その対のローラはそれぞれ表面あるいは表面付近に弾性層を有し、その弾性層内には発熱手段をそれぞれ設け、上記対のローラ間に記録体を通すことによりその記録体の両面に上記トナー像をそれぞれ転写定着するようにした画像形成装置を提供する。
上記弾性層は弾性ゴム層からなるようにし、その弾性ゴム層内に上記発熱手段である加熱ヒータを設けるとよい。あるいは、上記弾性層は弾性ゴム層からなるようにし、上記発熱手段は上記弾性ゴム層内に含有させた磁性金属であるようにし、その磁性金属を誘導加熱により加熱する磁力発生部を設けるようにしてもよい。
【００１８】
また、上記弾性層内の発熱手段は第１の発熱手段であって、上記対の各ローラのローラ基体の中には第２の発熱手段をそれぞれ設け、電源投入時には第１の発熱手段と第２の発熱手段を共に用いて上記対のローラをそれぞれ加熱し、その各ローラの温度が設定温度に達した後は第１の発熱手段と第２の発熱手段のいずれか一方だけを用いて上記対のローラをそれぞれ加熱するようにするとよい。
さらに、上記画像形成装置において、上記対のローラの表面にそれぞれ転写された未定着のトナー像を昇温させる加熱手段を設けるとよい。
そして、上記対のローラのそれぞれ表面はシリコーンゴム層で覆うとよい。あるいは、その対のローラのそれぞれ表面はウレタンゴム層で覆ったり、高離型膜で覆ったり、ポリフッ化エチレン製のチューブで覆ったり、さらにはポリベンゾイミダゾール膜で覆うようにしてもよい。
【００１９】
さらにまた、上記定着装置を使用する定着装置の加熱方法であって、電源投入時には各加熱ローラの第１の発熱手段と第２の発熱手段を共に用いて対の加熱ローラをそれぞれ加熱し、その各加熱ローラの温度が設定温度に達した後は第１の発熱手段だけを用いて対の加熱ローラをそれぞれ加熱する定着装置の加熱方法も提供する。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１乃至１１及び２２に記載の各発明によれば、対の加熱ローラは、それぞれ表面あるいは表面付近に形成したゴム層内に発熱手段を設けていて、その対の加熱ローラは同様な構成であるので、その対の加熱ローラ間に両面に未定着のトナー像を形成した記録体を通してその両面のトナー像を同時に定着しても、同一の条件で両面の画像を定着することができるため、その両面の画像に光沢差が生じないようにすることができる。
また、対の加熱ローラは、それぞれ表面あるいは表面付近のゴム層内に設けた発熱手段により加熱されるので、ローラ内部とゴム層との間で大きな温度差にする必要がないためゴム層に耐久性を持たせることができる。
【００２１】
さらに、その対の加熱ローラは、表面あるいは表面付近のゴム層の弾性部分が圧縮されることにより定着に必要なニップ幅が形成されるので、両面に未定着のトナー像を形成した記録体をローラに巻き込んで搬送することなく直線的に搬送しても、両面のトナー像を共に確実に定着することができる。そして、定着後の画像に位置ズレが生じないようにすることができる。
さらに、請求項１２乃至２１に記載の各発明においても、両面の画像に光沢差が生じないようにすることができると共に、ローラ内部と弾性層との間で大きな温度差にする必要がないので、弾性層に耐久性を持たせることができる。また、電源投入時からの急速立上りが可能となる。さらに、定着部で同時にトナー像の記録体への転写も行ってしまうので、装置の小型化が図れると共に、高速プリントと省エネルギも達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
〔実施例１・請求項１，２，３，１０の各発明に対応〕
図１はこの発明の実施例１の定着装置の主要な構成部分を示す縦断面図、図２は同じくその定着装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
図１に示す定着装置２０は、対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ２１，２２間に、両面に未定着のトナー像Ｔ１，Ｔ２を形成した記録体である記録用紙Ｐを通すことにより、両面のトナー像Ｔ１，Ｔ２をそれぞれ定着させる装置である。そして、対の加熱ローラ２１，２２は、同様な構成のローラであり、それらはそれぞれ表面付近（表面であってもよい）にゴム層２３，２３を有し、その各ゴム層２３内に発熱手段である加熱ヒータ２４をそれぞれ設けている。
なお、この定着装置２０についての詳しい説明は、後述する。
【００２３】
この定着装置２０は、図２に示す画像形成装置の定着部に装着されている。
その図２に示す画像形成装置は、コピー機あるいはプリンタとして使用が可能であり、それをコピー機として使用した場合にはスキャナにより原稿から読み取った画像データを書き込み信号に変える。また、プリンタとして使用した場合には、この画像形成装置に接続したコンピュータ等の外部接続機器から入力した画像信号を書き込み信号に変換する。
その書き込み信号は、フルカラーの場合にはイエロー、マゼンタ、シアンの３原色にブラックを加えた計４色の信号となり、その４色に対応する各書き込み信号により表面作像部３１と裏面作像部３２で、それぞれ感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｂ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂ上に、対応する色の画像（潜像）の光書き込みが、光書込装置３３，３４により行われる。
【００２４】
その表面作像部３１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応するそれぞれドラム状の感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂ（以下、特定しない場合には単に感光体１１という）を備えており、その各感光体１１の回りには帯電ローラ３と、現像装置４と、クリーニング装置１４等をそれぞれ備えている。そして、その各感光体１１上に形成した４色のトナー像は、図２の矢示Ａ方向に回動する表面用中間転写ベルト６上に、重ね合わせ状態に順次転写されていき、そこにフルカラーの合成カラー画像が形成される。
【００２５】
同様に、裏面作像部３２は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応するそれぞれドラム状の感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂ（以下、特定しない場合には単に感光体１２という）を備えており、その各感光体１２の回りには帯電ローラ３と、現像装置４と、クリーニング装置１４等をそれぞれ備えている。そして、その各感光体１２上に形成した４色のトナー像は、図２の矢示Ｂ方向に回動する裏面用中間転写ベルト７上に、重ね合わせ状態に順次転写されていき、そこにフルカラーの合成カラー画像が形成される。
【００２６】
この画像形成装置は、装置本体１内の下部に給紙ユニット２を設けていて、その給紙ユニット２内に収納された記録用紙Ｐは、給紙ローラ１３により搬送経路５に繰り出され、それがレジストローラ対１５により表面用中間転写ベルト６上の合成カラー画像（モノクロ画像の場合には単色画像）、及び裏面用中間転写ベルト７上の合成カラー画像（モノクロ画像の場合には単色画像）に合わせた正確なタイミングで、２次転写ローラ８，９のある転写位置に搬送される。
【００２７】
そして、その表面用中間転写ベルト６上の画像が、２次転写ローラ８により記録用紙Ｐの表面に一括転写され、裏面用中間転写ベルト７上の画像が２次転写ローラ９により記録用紙Ｐの裏面に一括転写される。
その表裏両面に未定着のトナー像がそれぞれ転写された記録用紙Ｐは、搬送装置１０により定着装置２０に搬送され、そこで両面の未定着のトナー像が同時に加熱されながら加圧されることにより定着されて、それが排紙部１９上に排出される。
【００２８】
次に、定着装置２０について詳しく説明する。
定着装置２０は、前述したように記録用紙Ｐ上の両面に形成した未定着のトナー像を同時に記録用紙Ｐに定着可能な定着装置であり、図１に示したように対の加熱ローラ２１，２２は、それぞれ中心部に芯金となる中空軸状に形成したローラ基体２５を設けており、その外側にゴム層２３をそれぞれ有し、その各ゴム層２３内に加熱ヒータ２４をそれぞれ設けている。
なお、ゴム層２３は、例えばシリコンゴム層であり、その層厚は５ｍｍとする。また、ローラ基体２５は、例えばアルミ素管で形成する。
【００２９】
ゴム層２３内に設ける加熱ヒータ２４は、ゴム層２３内に多数のヒーターライン２６をローラ軸方向に略平行に周方向に間隔を置いてそれぞれ配置したものであり、その各ヒーターライン２６の両端部に形成している各電極が図示しない電源にスイッチを介して接続されている。したがって、そのスイッチをオン状態にしたときに、各ヒーターライン２６が発熱し、ゴム層２３の温度が上昇する。
その加熱ローラ２１，２２は、それぞれローラ表面が表層１６により覆われている。その表層１６としては、例えば厚さが５０μｍのポリフッ化エチレンであるテフロン（登録商標）製のチューブを使用し、その表面粗さは十点平均粗（Ｒｚ）で２μｍ以下のものを使用する。
【００３０】
この定着装置２０は、前述したように同一の構成の加熱ローラ２１，２２を、上下方向に例えば５０Ｎ/ｃｍ２の圧力で図示しないバネ等により互いに押圧接触させ、そのローラ間の接触部分に約９ｍｍ幅（記録用紙搬送方向の幅）の定着ニップＮｐを形成している。
そして、この定着装置２０は、線速５００ｍｍ／ｓｅｃの高速で記録用紙Ｐを図１の矢示Ｃ方向に搬送し、それぞれ表面温度が設定温度である１９０℃まで昇温された加熱ローラ２１，２２の間で記録用紙Ｐ上の両面に形成された未定着のトナー像Ｔ１，Ｔ２を同時に定着する。
【００３１】
この定着装置２０によれば、対の加熱ローラ２１，２２を同様な構成にし、そのローラ間に未定着のトナー像を両面に形成した記録用紙Ｐを通すことによってそれぞれ定着するので、両面のトナー像を同時に定着しても、同一の条件で両面の画像をそれぞれ定着させることができるため、その両面の画像に光沢差が生じない。
また、その加熱ローラ２１，２２は、それぞれ表面付近に設けられた各ゴム層２３内の加熱ヒータ２４により加熱されるので、そのゴム層２３の表面とローラ基体２５の部分とで大きな温度差が生じないので（温度勾配が小）、ゴム層２３の耐久性が向上する。また、膨張率も低く抑えることができるので、ゴム層２３の厚さが略一定の加熱ローラ２１，２２により、良好な加熱定着を行うことができる。
【００３２】
さらに、加熱ヒータ２４は各加熱ローラ２１，２２をそれぞれ表面付近で加熱するため、余分な部分を加熱しないので、効率的に加熱ローラ２１，２２の表面を定着に必要な設定温度（この例では１９０℃）にまで短時間で立ち上げることができる。
さらに、その対の加熱ローラ２１，２２は、共に表層１６の内側にゴム層２３を設けているので、それら弾性部分の圧接により定着に必要なニップ幅（定着ニップＮｐ）を確保することができる。それにより、両面に未定着のトナー像を形成した記録用紙をローラに巻き込んで搬送する必要がないので（特許文献３で説明した構成）、それを直線的に搬送して両面のトナー像に共にズレを生じさせることなく、それを確実に定着することができる。したがって、定着後の画像に位置ズレが生じない。
【００３３】
そして、高速両面定着を可能にするためゴム層２３の厚さを厚くして定着ニップ幅を大きくしても、ゴム層自身が直接加熱されて昇温する熱伝導に優れた構成であるため、加熱ローラ内部から過剰に加熱する必要がないので、ゴム層２３が耐久性を有しながら優れた定着ができる。
また、この実施例１では、加熱ローラ２１，２２の各ゴム層２３をシリコーンゴム層としているので、加熱ローラ２１，２２を互いに圧接させる押圧力を低くしても、加熱ローラ２１，２２の各ゴム層２３，２３は、それぞれ均一に圧縮変形する。したがって、このような両面同時定着をする装置において必要な均一圧力のニップ幅を得ることができる。
【００３４】
さらに、この定着装置２０では、加熱ローラ２１，２２のそれぞれ表面にポリフッ化エチレン製チューブであり高離型膜として機能する表層１６をそれぞれ形成しているので、両面同時定着の際に記録用紙の表と裏の両面から未定着のトナー像を押圧しても、表面エネルギーが低い上記高離型膜の存在により溶融トナーが表層１６に貼り付きにくい。したがって、分離時のオフセットを防止することができる。
そして、このようにオフセット性が良いと、溶融トナー像表面からの糸引き現象も起こらないので、画像表面における平滑度の均一性が高まる。それにより、記録用紙の表と裏の画像が同一の光沢仕上がりとなり、良好な両面同時定着ができる。
【００３５】
〔実施例２・請求項６，７，１０，１１，１２の各発明に対応〕
図３はこの発明の実施例２の定着装置の主要な構成部分を示す図１と同様な縦断面図であり、図１と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例２は、定着装置の構成のみが実施例１と若干異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図２と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例２の定着装置は、図１で説明した定着装置２０に対し加熱ローラ２１′，２２′の各ローラ基体２５の中にヒータ２７をそれぞれ設けた点のみが異なる。
すなわち、この実施例２の定着装置は、加熱ローラ２１′，２２′のそれぞれゴム層２３内に第１の発熱手段として実施例１と同様な加熱ヒータ２４を設け、芯金となる中空軸状のローラ基体２５の中には第２の発熱手段となる光照射型のヒータ２７をそれぞれ設けている。そして、そのヒータ２７としては、例えば５００Ｗのハロゲンヒータを使用する。
【００３６】
この実施例２の定着装置は、線速５００ｍｍ／ｓｅｃの高速で搬送される記録用紙Ｐを定着するものであり、この実施例２においても上下の加熱ローラ２１′，２２′の表面温度は設定温度の１９０℃まで昇温される。
そのローラの加熱は、室温からの立ち上げ時には、加熱ローラ２１′，２２′は共にローラ基体２５内のヒータ２７とゴム層２３内の加熱ヒータ２４を同時に発熱（オン）させる。それにより、実機で確認したところヒータ２７と加熱ヒータ２４を共にオンにしてから１５秒後に、加熱ローラ２１′，２２′の各表面温度が設定温度である１９０℃まで立ち上がった。
【００３７】
そして、この定着装置では、その後の連続プリント時にはローラ基体２５内のヒータ２７はオフにして、ゴム層２３内の加熱ヒータ２４のみを発熱（オン）させて、加熱ローラ２１′，２２′を設定温度に保つようにしている。
このようにして、高速両面連続プリントを行ったところ、ゴム層２３の膨張も抑えられて表層１６にシワや破れが生じることがなく、また過剰な電力を消費しない省電力でありながら短時間で立ち上げることができた（クイックスタート）。さらに、記録用紙の表裏両面の画像について、光沢度１５％の高品質の画像を出力することができた。
【００３８】
このように、この実施例２の定着装置を備えた画像形成装置は、電源投入時には加熱ローラ２１′，２２′の加熱ヒータ２４とヒータ２７を共に用いて対の加熱ローラ２１′，２２′をそれぞれ加熱し、その各加熱ローラ２１′，２２′の表面温度が設定温度に達した後はゴム層２３内の加熱ヒータ２４のみを用いて加熱ローラ２１′，２２′をそれぞれ加熱するようにしている。
なお、加熱ローラ２１′，２２′の表面温度が設定温度に達した後にオンし続ける側のヒータは、ローラ基体２５内のヒータ２７にしてもよいが、上述したようにローラ表面に近い側のゴム層２３内の加熱ヒータ２４をオンし続ける側にした方が、効率的なので好ましい。
【００３９】
すなわち、電源投入時には各加熱ローラ２１′，２２′の第１の発熱手段である加熱ヒータ２４と第２の発熱手段であるヒータ２７を共に用いて対の加熱ローラ２１′，２２′をそれぞれ加熱し、その各加熱ローラ２１′，２２′の温度が設定温度に達した後は上記第１の発熱手段だけを用いて対の加熱ローラ２１′，２２′をそれぞれ加熱する定着装置の加熱方法を実施すれば、より効率的な画像の定着ができる。
【００４０】
〔実施例３・請求項６，７，１０，１１，１２の各発明に対応する他の異なる実施例〕
図４はこの発明の実施例３の定着装置の主要な構成部分を示す図１及び図３と同様な縦断面図であり、図３と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例３は、定着装置の構成のみが実施例１と若干異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図２と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例３の定着装置は、図３で説明した定着装置に対し対の加熱ローラ２１″，２２″の各ゴム層２３′，２３′をウレタンゴム層とし、その上下で同一構成の加熱ローラ２１″，２２″を１００Ｎ/ｃｍ２の圧力で互いに押圧接触させ、８ｍｍのニップ幅（記録紙搬送方向の定着ニップＮｐの幅）を得るようにした点のみが異なる。
【００４１】
このように、加熱ローラ２１″，２２″の各ゴム層２３′をそれぞれウレタンゴム層にすると、そのウレタンゴム層はゴム強度が高く、強い押圧力を用いて両面から加圧することが可能であるので、記録用紙Ｐの表裏両面に対して加圧ムラのない定着ニップＮｐを形成することができる。
このように構成して、実機で高速両面プリントを行ったところ、表裏で光沢度２０％の高品質の画像を出力することができた。
【００４２】
〔実施例４・請求項６，７，１０，１１，１２の各発明に対応するさらに異なる他の実施例〕
図５はこの発明の実施例４の定着装置の主要な構成部分を示す図１及び図３と同様な縦断面図であり、図３と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例４は、定着装置の構成のみが実施例１と若干異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図２と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例４の定着装置は、図３で説明した定着装置に対し対の加熱ローラ４１，４２の各表層１６′を、厚さが３０μｍのポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）膜で形成し、その各表層１６′の表面にそれぞれ当接させた各シリコーンオイル含浸ローラ２８により、各表層１６′の表面にシリコーンオイルを塗布するようにした点のみが異なる。なお、各表層１６′の表面粗さは、十点平均粗（Ｒｚ）で１μｍ以下としている。
【００４３】
このように、加熱ローラ４１，４２の各表層１６′をポリベンゾイミダゾール膜で形成すると、そのポリベンゾイミダゾール層は高硬度耐熱樹脂であるので表面の平滑度が高くなる。したがって、溶融トナーが表層１６′に貼り付きにくくなる。そして、この定着装置で両面同時定着を行うと、記録用紙Ｐの表裏両面の画像を同一の高い光沢仕上がりを持つ良好な定着画像にすることができる。
すなわち、この実施例による構成の実機で実験を行ったところ、高速両面プリント時に表裏の両面で光沢度２５％の高品質画像が得られた。
【００４４】
また、この実施例４では、加熱ローラ４１，４２の各表層１６′の表面にシリコーンオイルを塗布するようにしているので、それらのローラ表面は低摩擦になると共に、高離型性を有するようになる。それにより、記録用紙Ｐ上の溶融トナーが表層１６′に貼り付きにくくなり、良好な離型性が得られる。
さらに、両面同時定着を行った際に、記録用紙Ｐ上の両面にそれぞれ形成されている未定着のトナー像を両側から加熱ローラ４１，４２により押圧しても、分離時のオフセットが防止される。また、対向する加熱ローラ４１，４２の各表面の平滑度が揃えられることにより、形成される表裏両面の画像が同一の光沢仕上がりになる。
【００４５】
〔実施例５・請求項９，１０の各発明に対応する実施例〕
図６はこの発明の実施例５の定着装置の主要な構成部分を示す図１と同様な縦断面図であり、図１と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例５は、定着装置の構成のみが実施例１と異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図２と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例５の定着装置は、図１で説明した定着装置２０に対し加熱ローラ５１，５２を加熱する手段の構成が異なる。
【００４６】
すなわち、この実施例５の定着装置は、対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ５１，５２間に両面に未定着のトナー像を形成した記録用紙Ｐを通すことにより、両面のトナー像をそれぞれ同時に定着させる定着装置である点では、図１で説明した定着装置２０と同様であるが、次の点で相違する。
対の加熱ローラ５１，５２は、それぞれ中心部に磁性体である例えば鉄からなる芯金であるローラ基体２５′を有し、その外側にはゴム層２３が形成されていて、その各ゴム層２３内に加熱ヒータ２４からなる第１の発熱手段を設けると共に、ローラ基体２５′を誘導加熱により加熱する磁力発生部である磁力発生コイル４３を加熱ローラ５１，５２のそれぞれ外周付近に設け、各ローラ基体２５′を第２の発熱手段としている。
【００４７】
磁力発生コイル４３は、磁界を発生させるための励磁コイル４７と、その励磁コイル４７が捲回されたコイルガイド板４８とを有していて、そのコイルガイド板４８は、加熱ローラ５１及び５２の外周面にそれぞれ沿って近接配置された曲面形状をしている。また、励磁コイル４７は、それをコイルガイド板４８に沿って周回させながら位置をずらして巻き込んだものである（図６では簡略化のため数を少なく図示している）。
その各励磁コイル４７には、そこに駆動電源（図示せず）から高周波交流電流が給電され、それにより交番磁界がそれぞれ発生する。その交番磁界は、加熱ローラ５１，５２の各芯金２５′の部分にそれぞれ作用する。それにより、各ローラ基体２５′の内部には、交番磁界の変化を妨げる方向に渦電流が流れ、その渦電流が各ローラ基体２５′の抵抗にそれぞれ応じたジュール熱を発生させ、それにより各ローラ基体２５′が電磁誘導加熱される。
【００４８】
この実施例５においても、室温からの立ち上げ時には上記電磁誘導による各ローラ基体２５′の加熱と、各ゴム層２３内の加熱ヒータ２４とによる発熱を同時に行う（共にオン）。それにより、加熱ローラ５１，５２の各ローラ表面温度を設定温度である１９０℃まで１０秒程度で立ち上げることができる（実験結果）。
そして、その１９０℃の設定温度にまでローラ表面温度が上昇した後の連続プリント時には、ゴム層２３内の加熱ヒータ２４のみをオンにして（電磁誘導加熱はオフ）、そのローラ表面温度を維持する。
【００４９】
この実施例５においても、高速両面プリント時に過剰な電力を消費せずに定着装置を定着可能な温度にまで短時間で立ち上げることができる。
そして、ゴム層２３内の温度勾配を高くすることなく加熱ローラ５１，５２の各ローラ表面温度を短時間で設定温度まで上昇させることができるので、対向する加熱ローラ５１，５２の各ゴム層２３を厚くして所望の定着ニップ幅を得るようにしても、良好な両面同時定着ができる。
【００５０】
〔実施例６・請求項４，５，１０の各発明に対応する実施例〕
図７はこの発明の実施例６の定着装置の主要な構成部分を示す図１と同様な縦断面図であり、図６と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例６も、定着装置の構成のみが実施例１と異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図２と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例６の定着装置は、図６で説明した実施例５の定着装置に対し加熱ローラ５１′，５２′内に加熱体として金属層を形成した点が異なる。
【００５１】
すなわち、この実施例６の定着装置における発熱手段は、誘導加熱により加熱される加熱体であり、その加熱体は、各ゴム層２３内に分散させた粉体状又は箔状の金属体５３である。そして、その各金属体５３及び磁性体からなる各芯金２５′が、各磁力発生コイル４３により電磁誘導加熱される。
そして、室温からの立ち上げ時には、各磁力発生コイル４３により交番磁界をそれぞれ発生させ、その交番磁界を加熱ローラ５１′，５２′の各金属体５３と各芯金２５′にそれぞれ作用させ、それらを同時に電磁誘導加熱して加熱ローラ５１′，５２′の各ローラ表面温度を設定温度である１９０℃まで昇温させる。
【００５２】
そして、その１９０℃の設定温度にまでローラ表面温度が上昇した後の連続プリント時には、各磁力発生コイル４３からの交番磁界をゴム層２３内の金属体５３にのみ作用させるようにして（芯金２５′の電磁誘導加熱は停止）、そのローラ表面温度を維持する。
この実施例６においても、高速両面プリント時に過剰な電力を消費せずに定着装置を定着可能な温度にまで１０秒程度の短時間で立ち上げることができた（実験結果）。
そして、各ゴム層２３内の温度勾配を高くすることなく加熱ローラ５１′，５２′の各ローラ表面温度を短時間で設定温度まで昇温させることができるので、対向する加熱ローラ５１′，５２′の各ゴム層２３を厚くして所望の定着ニップ幅を得るようにしても、良好な両面同時定着ができる。
【００５３】
〔実施例７・請求項８，１０の各発明に対応する実施例〕
図８はこの発明の実施例７の定着装置の主要な構成部分を示す図１と同様な縦断面図であり、図７と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例７も、定着装置の構成のみが実施例１と異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図２と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例７の定着装置は、図７で説明した実施例６の定着装置に対し、ローラ基体２５を例えばアルミ素管で形成し、そのローラ基体２５内に図３の実施例２で説明した光照射型のヒータ（ハロゲンランプ）２７を設けた点が異なる。
【００５４】
そして、この定着装置も、室温からの立ち上げ時には、加熱ローラ６１，６２の各金属体５３と各ヒータ２７を同時に加熱させて加熱ローラ６１，６２の各ローラ表面温度を設定温度である１９０℃まで昇温させる。
そして、その１９０℃の設定温度にまでローラ表面温度が上昇した後の連続プリント時には、各ゴム層２３内の金属体５３のみを磁力発生コイル４３により誘導加熱して（ヒータ２７の加熱は停止）、そのローラ表面温度を維持する。
この実施例７においても、実施例５及び６と同様の作用効果を奏する。
【００５５】
〔実施例８・請求項１２，１３，２０の各発明に対応する実施例〕
図９はこの発明の実施例８の画像形成装置を示す図２と同様な概略構成図、図１０は同じくその画像形成装置に設けられている定着装置を示す図１と同様な縦断面図であり、図１及び図２と対応する部分には同一の符号を付してある。
この実施例８の画像形成装置は、それぞれ未定着の加熱したトナー像を記録体である記録用紙Ｐの両面に転写定着する定着装置７０を備えている。
その定着装置７０は、それぞれ未定着のトナー像が表面に転写される対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ７１，７２を備えており、その対の加熱ローラ７１，７２は、図１０に示すようにそれぞれ表面あるいは表面付近に弾性層であるゴム層（弾性ゴム層）２３，２３を有し、そのゴム層（弾性ゴム層）２３，２３内には発熱手段である加熱ヒータ２４をそれぞれ設け、対の加熱ローラ７１，７２間に記録用紙Ｐを通すことによりその記録用紙Ｐの表裏両面にトナー像をそれぞれ転写定着するようにしている。
なお、図１０で７３，７４は同様の照射型ヒータであり、対の加熱ローラ７１，７２の表面にそれぞれ転写された未定着のトナー像を昇温させる加熱手段として機能する。
【００５６】
図９に示した画像形成装置は、コピー機あるいはプリンタとして使用が可能であり、それをコピー機として使用した場合にはスキャナにより原稿から読み取った画像データを書き込み信号に変える。また、プリンタとして使用した場合には、この画像形成装置に接続したコンピュータ等の外部接続機器から入力した画像信号を書き込み信号に変換する。
その書き込み信号は、フルカラーの場合にはイエロー、マゼンタ、シアンの３原色にブラックを加えた計４色の信号となり、その４色に対応する各書き込み信号により表面作像部３１と裏面作像部３２で、それぞれ感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｂ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂ上に、対応する色の画像（潜像）の光書き込みが、光書込装置３３，３４により行われる。
【００５７】
その表面作像部３１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応するそれぞれドラム状の感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂ（以下、特定しない場合には単に感光体１１という）を備えており、その各感光体１１の回りには帯電ローラ３と、現像装置４と、クリーニング装置１４等をそれぞれ備えている。そして、その各感光体１１上に形成した４色のトナー像は、図９の矢示Ａ方向に回動する表面用中間転写ベルト６上に、重ね合わせ状態に順次転写されていき、そこにフルカラーの合成カラー画像が形成される。
そして、その合成カラー画像は、転写装置を兼ねる定着装置（転写定着装置）７０の加熱ローラ７１上に転写されて、その加熱ローラ７１の図９に示す矢印方向への回転により、定着ニップＮｐに向けて移動される。その際、その合成カラー画像は、途中で照射型ヒータ７３により加熱昇温される。
【００５８】
同様に、裏面作像部３２は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応するそれぞれドラム状の感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂ（以下、特定しない場合には単に感光体１２という）を備えており、その各感光体１２の回りには帯電ローラ３と、現像装置４と、クリーニング装置１４等をそれぞれ備えている。そして、その各感光体１２上に形成した４色のトナー像は、図９の矢示Ｂ方向に回動する裏面用中間転写ベルト７上に、重ね合わせ状態に順次転写されていき、そこにフルカラーの合成カラー画像が形成される。
そして、その合成カラー画像は、転写装置を兼ねる定着装置（転写定着装置）７０の加熱ローラ７２上に転写され、その加熱ローラ７２の図９に示す矢印方向への回転により、定着ニップＮｐに向けて移動される。その際、その合成カラー画像は、途中で照射型ヒータ７４により加熱昇温される。
【００５９】
また、この画像形成装置は、装置本体１内の下部に給紙ユニット２を設けていて、その給紙ユニット２内に収納された記録用紙Ｐは、給紙ローラ１３により搬送経路５′に繰り出され、それがレジストローラ対１５により加熱ローラ７１上の表面用の合成カラー画像（モノクロ画像の場合には単色画像）、及び加熱ローラ７２上の裏面用の合成カラー画像（モノクロ画像の場合には単色画像）に合わせた正確なタイミングで、転写装置を兼ねる定着装置７０のある転写位置に搬送される。
【００６０】
そして、加熱ローラ７１，７２上の各画像が、２次転写位置となる定着ニップＮｐで記録用紙Ｐの表面と裏面に一括転写され、その各画像は同時に記録用紙Ｐの表裏両面に定着される。
その両面に合成カラー画像が転写定着された記録用紙Ｐは、図９では図示を省略している搬送装置により排紙部１９上に排出される。
【００６１】
次に、定着装置７０について詳しく説明する。
定着装置７０は、図１０に示したように対の加熱ローラ７１，７２のそれぞれ中心部に芯金となる中空軸状に形成したローラ基体２５を設けている。そのローラ基体２５のそれぞれ外側にはゴム層２３を形成し、その各ゴム層２３内に加熱ヒータ２４をそれぞれ設けている。
ゴム層２３は、例えばシリコンゴム層であり、その層厚は５ｍｍとする。また、ローラ基体２５は、例えばアルミ素管で形成する。
【００６２】
ゴム層２３内に設ける加熱ヒータ２４は、ゴム層２３内に多数のヒーターライン２６をローラ軸方向に略平行に周方向に間隔を置いてそれぞれ配置したものであり、その各ヒーターライン２６の両端部に形成している各電極が図示しない電源にスイッチを介して接続されている。したがって、そのスイッチをオン状態にしたときに、各ヒーターライン２６が発熱し、ゴム層２３の温度が上昇する。
この加熱ローラ７１，７２は、それぞれローラ表面が表層１６により覆われている。その表層１６としては、例えば厚さが５０μｍのポリフッ化エチレン（登録商標・テフロン等）製のチューブを使用し、その表面粗さは十点平均粗（Ｒｚ）で２μｍ以下のものを使用する。
【００６３】
このように、表層１６にポリフッ化エチレン製のチューブを使用すると、加熱ローラ７１，７２は、共にエネルギが低いポリフッ化エチレンの層が表面に位置するので、加熱により溶融したトナーが加熱ローラ７１，７２の表面に粘着しにくくなる。したがって、同時両面転写定着時に、記録用紙の両面からトナー像を押圧しても分離時のオフセットが防止される。
そして、このようにオフセット性がよいと、溶融トナー像表面からの糸引き等が起こりにくくなるので、画像表面の平滑度の均一性がよくなる。それにより、対向する加熱ローラ７１，７２の各表層１６の平滑度を揃えることができるので、記録用紙の表裏に形成する画像が同一の光沢仕上がりになり、良好な同時両面転写定着画像が得られる。
【００６４】
この定着装置７０は、加熱ローラ７１，７２を、上下方向に例えば５０Ｎ/ｃｍ２の圧力で図示しないバネ等により互いに押圧接触させ、そのローラ間の接触部分に約９ｍｍ幅（記録用紙搬送方向の幅）の定着ニップＮｐを形成している。
そして、この定着装置７０は、線速５００ｍｍ／ｓｅｃの高速で記録用紙Ｐを図１０の矢示Ｃ方向に搬送し、それぞれ表面温度が１８０℃に加熱された加熱ローラ７１，７２の間で記録用紙Ｐ上の両面にトナーによる画像を転写定着させる。
【００６５】
このように、この画像形成装置は、転写装置を兼ねる定着装置７０が、加熱ローラ７１，７２上に転写された表面用のトナー像と裏面用のトナー像をローラ内部の加熱ヒータ２４とローラ外部の照射型ヒータ７３，７４を併用して溶融するので、高速両面プリントで連続プリントを行っても、ゴム層２３の膨張を抑えることができる。また、表層１６の破れも生じない。
【００６６】
さらに、加熱ローラ７１，７２上の各トナー像を照射型ヒータ７３，７４により直接加熱し、それを昇温させてから記録用紙に転写定着するので、従来行われているように記録用紙上に担持されたトナー像を加熱する場合に比べて、記録用紙を過剰に加熱してしまうようなことがない。そのため記録用紙に奪われる熱量を大幅に削減することで省エネルギ化が図れる。
また、ローラ内の各加熱ヒータ２４も、加熱ローラ７１，７２をそれぞれ表面付近で加熱するため、余分な部分を加熱しないので、効率的に加熱ローラ７１，７２の表面を定着に必要な設定温度（この例では１８０℃）にまで短時間で立ち上げることができる。したがって、過剰な電力を消費しないようにすることができる。また、記録用紙の表裏両面に形成した画像は、光沢度１５％の高品質画像が得られる。
【００６７】
さらに、互いに圧接する加熱ローラ７１，７２は、表面側に弾性層であるゴム層２３をそれぞれ設けているので、それにより必要なニップ幅が得られる。そして、そのゴム層２３内に加熱ヒータ２４を設けているので、ゴム層２３の表面とローラ基体２５の温度勾配を小さくすることができるためゴム層２３の耐久性が向上し、膨張率も低く抑えることができる。このようにすることで、弾性層の肉厚が一定幅の加熱ローラ７１，７２にすることができるので、良好な転写定着を行うことができる。
なお、ゴム層２３の材質としてウレタンゴムとした各加熱ローラを形成し、それらを互いに１００Ｎ/ｃｍ２の圧力で押圧し、８ｍｍのニップ幅を形成したもので実際に高速両面プリントを行ったところ、表裏で光沢度２０％の高品質画像を出力することができた。
【００６８】
〔実施例９・請求項１４の発明に対応する実施例〕
図１１はこの発明の実施例９の画像形成装置が有する定着装置を示す図１０と同様な縦断面図であり、図１０と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例９は、定着装置の構成のみが実施例８と異なるだけであり、それ以外の画像形成装置全体の構成は図９と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例９の画像形成装置が有する定着装置は、対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ８１，８２間に記録用紙Ｐを通すことにより、その記録用紙Ｐの両面にトナー像をそれぞれ同時に転写定着させる転写装置を兼ねる定着装置である点では、図１０で説明した定着装置７０と同様であるが、次の点で相違する。
【００６９】
対の加熱ローラ８１，８２は、それぞれローラ基体２５″の外側に弾性層であるゴム層（弾性ゴム層）２３が形成されていて、その各ゴム層２３内に発熱手段となる例えば銀粉である多数の磁性金属８３を分散混合させて含有させている。そして、加熱ローラ８１，８２のそれぞれ外周付近に、磁性金属８３を誘導加熱により加熱する磁力発生部である磁力発生コイル４３をそれぞれ設けている。
【００７０】
磁力発生コイル４３は、磁界を発生させるための励磁コイル４７と、その励磁コイル４７が捲回されたコイルガイド板４８とを有していて、そのコイルガイド板４８は、加熱ローラ８１及び８２の外周面にそれぞれ沿って近接配置された曲面形状をしている。また、励磁コイル４７は、それをコイルガイド板４８に沿って周回させながら位置をずらして巻き込んだものである（図１１では簡略化のため数を少なく図示している）。
その各励磁コイル４７には、そこに駆動電源（図示せず）から高周波交流電流が給電され、それにより交番磁界がそれぞれ発生する。その交番磁界は、加熱ローラ８１，８２の各ゴム層２３内の多数の磁性金属８３にそれぞれ作用する。それにより、各磁性金属８３には交番磁界の変化を妨げる方向に渦電流が流れ、その渦電流が各磁性金属８３の抵抗にそれぞれ応じたジュール熱を発生させ、それにより各磁性金属８３が電磁誘導加熱される。
【００７１】
この定着装置によれば、加熱ローラ８１，８２の各ローラ基体２５″を加熱することなくローラ表面を所定温度に立ち上げることができるので、最小限の加熱により記録用紙Ｐの両面にトナー像を転写定着することができる。そして、ゴム層２３の肉厚を厚くして押圧時のニップ幅を長くとった場合でも、加熱ローラ８１，８２の各ローラ表面の近くに磁性金属８３を多数分散配置しているので、加熱ローラ８１，８２をトナー像の転写定着に必要な所定温度に立ち上げて、その温度を維持することができる。
また、この実施例においても、上述したゴム層２３内の電磁誘導加熱に加え、ローラ外部からの照射型ヒータ７３，７４による加熱を併用するので、急速な立ち上がりが可能であると共に、高速両面プリント時に過剰な電力を消費せずに高速で連続して記録用紙Ｐの両面にトナー像を同時に転写定着することができる。
【００７２】
〔実施例１０・請求項１５の発明に対応する実施例〕
図１２はこの発明の実施例１０の画像形成装置が有する定着装置を示す図１０と同様な縦断面図であり、図１０と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例８は、定着装置の構成のみが実施例８と異なるだけであり、それ以外の画像形成装置全体の構成は図９と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例１０の画像形成装置が有する定着装置は、対の加熱ローラ９１，９２の各ローラ基体２５の中にヒータ（ハロゲンヒータ）２７をそれぞれ設けた点が異なる。
【００７３】
この定着装置では、各ゴム層（弾性層）２３内の加熱ヒータ（発熱手段）２４が第１の発熱手段として機能し、加熱ローラ９１，９２の各ローラ基体２５内のヒータ２７が第２の発熱手段として機能する。そして、電源投入時には、その第１の発熱手段と第２の発熱手段を共に用いて加熱ローラ９１，９２をそれぞれ加熱し、その各ローラの温度が設定温度に達した後は第１の発熱手段と第２の発熱手段のいずれか一方だけを用いて加熱ローラ９１，９２をそれぞれ加熱するようにしている。
【００７４】
このように、この画像形成装置では、室温からの立ち上がりとなる電源投入時にはゴム層２３内の加熱ヒータ２４とローラ基体２５内のヒータ２７とを同時に発熱させる。それにより、実機による確認結果では１５秒で定着に必要な所定温度（設定温度）にまで立ち上げることができた。そして、その所定温度に達した後はゴム層２３内の加熱ヒータ２４及びローラ外部からの照射型ヒータ７３，７４による加熱のみで定着温度を維持して高速で両面連続プリントを行ったところ、ゴム層の膨張も抑えられて表層１６の破れも生じなかった。また、過剰な電力を消費せずに急速な立ち上がりが可能となり、記録用紙Ｐの表裏両面で光沢度１５％の高品質画像が得られた。
【００７５】
以上、対の加熱ローラの各表面にそれぞれ転写された未定着のトナー像を記録用紙の両面に同時に転写定着させる転写装置も兼ねる定着装置を備えた画像形成装置の各実施例を説明したが、その各実施例における対の加熱ローラ７１，７２，８１，８２，９１，９２の表面の表層１６は、シリコーンゴム層で覆われているようにするとよい。
そうすれば、シリコーンゴム層は押圧力が低くても、対の加熱ローラの各ゴム層同士が圧接部（定着ニップの部分）で互いに均一に変形するので、このように同時両面転写定着を行う装置において必要な均一圧力のニップ幅を得ることができる。またゴム層内の発熱手段により、定着ニップにおいて対の加熱ローラに共に均一な温度形成ができる。それにより、良好な同時両面転写定着ができる。
【００７６】
また、その表層１６は、ウレタンゴム層で覆われているようにしてもよい。そうすれば、ウレタンゴム層はゴム強度が高いので、対の加熱ローラを強い押圧力で記録用紙を両面から加圧することが可能になる。それにより、表裏で加圧ムラの無い定着ニップを形成することができる。また、ゴム層内の発熱手段により、定着ニップにおいて対の加熱ローラに共に均一な温度形成ができる。それにより、良好な同時両面転写定着ができる。
【００７７】
さらに、表層１６は、高離型膜で覆われているようにしてもよい。そうすれば、同時両面転写定着時に記録用紙の両面にトナー像をそれぞれ押圧しても、高離型膜により分離時のオフセットが防止される。そして、そのオフセット性が良いと溶融トナー像表面からの糸引きなどが起こらず、画像表面平滑度の均一性も高くなる。それにより、対の加熱ローラの対向する表面の平滑度を揃えることができるので、記録用紙の表裏両面で同一の光沢仕上がりを得ることができる。
【００７８】
また、表層１６は、ポリベンゾイミダゾール膜で覆われているようにしてもよい。そうすれば、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）は高硬度耐熱樹脂であるため表層１６の平滑度を高くすることができるので、溶融トナーが表層１６に付着しにくくなる。また、同時両面転写定着時に、記録用紙の両面にトナー像を押圧してトナー像を転写定着すると、表裏で同一の高い光沢仕上がりを持つ良好な同時両面転写定着画像を得ることができる。
すなわち、表層１６に厚さ３０μｍのポリベンゾイミダゾール膜を形成して、その表面粗さを十点平均粗さ（Ｒｚ）で１μｍ以下としたもので高速両面プリントを行ったところ、表裏で光沢度２５％の高品質の画像が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
この発明は、記録用紙の両面にトナー像を同時に定着させる画像形成装置に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】この発明の実施例１の定着装置の主要な構成部分を示す縦断面図である。
【図２】同じくその定着装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】この発明の実施例２の定着装置の主要な構成部分を示す図１と同様な縦断面図である。
【図４】この発明の実施例３の定着装置の主要な構成部分を示す図１及び図３と同様な縦断面図である。
【図５】この発明の実施例４の定着装置の主要な構成部分を示す図１及び図３と同様な縦断面図である。
【図６】この発明の実施例５の定着装置の主要な構成部分を示す図１と同様な縦断面図である。
【００８１】
【図７】この発明の実施例６の定着装置の主要な構成部分を示す図１と同様な縦断面図である。
【図８】この発明の実施例７の定着装置の主要な構成部分を示す図１と同様な縦断面図である。
【図９】この発明の実施例８の画像形成装置を示す図２と同様な概略構成図である。
【図１０】同じくその画像形成装置に設けられている定着装置を示す図１と同様な縦断面図である。
【図１１】この発明の実施例９の画像形成装置が有する定着装置を示す図１０と同様な縦断面図である。
【図１２】この発明の実施例１０の画像形成装置が有する定着装置を示す図１０と同様な縦断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
２０，７０：定着装置    ２１，２１′，２１″，２２，２２′，２２″，４１，４２，５１，５１′，５２，５２′，６１，６２，７１，７２，８１，８２，９１，９２：加熱ローラ    ２３，２３′：ゴム層    ２４：加熱ヒータ（第１の発熱手段）    ２５，２５′，２５″：ローラ基体（芯金）    ２６：ヒーターライン    ２７：ヒータ（第２の発熱手段）    ４３：磁力発生コイル（磁力発生部）    ５３：金属体（加熱体）    ８３：磁性金属
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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