(57)【要約】【課題】  外加熱ローラが加熱ローラに均一に当接し、加熱ローラの表面の温度分布が均一に保たれる定着装置。【解決手段】  転写材上に形成されたトナー像を溶融して固着する定着装置において、加熱手段を有する加熱ローラと、補助加熱手段を有し、前記加熱ローラに当接する外加熱ローラとを備え、前記外加熱ローラの外周面が樽形に形成されていること。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写材上に形成されたトナー像を溶融して固着する定着装置において、
加熱手段を有する加熱ローラと、
補助加熱手段を有し、前記加熱ローラに当接する外加熱ローラとを備え、
前記外加熱ローラの外周面が樽形に形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱ローラの外周面が鼓形に形成されていて、前記外加熱ローラの外周面が前記加熱ローラの外周面に沿った樽形に形成されてい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】
前記外加熱ローラの外周面に沿って鼓形に形成された外周面を有し、前記外加熱ローラを押圧するバックアップローラを備えた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】
請求項１〜３の何れか１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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を有する複合機等の画像形成装置に用いる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いる定着装置として、ヒーター等を内部に有する加熱ローラを用いた熱ローラ定着装置が従来より用いられ、技術的に完成度が高く安定しているので、モノクロ機からフルカラー機まで、及び低速機から高速機まで幅広く採用されている。
【０００３】
そして、加熱ローラとしては、芯金の表面にシリコーンゴム等を被覆したものが用いられている。
【０００４】
しかし、このようなシリコーンゴム等は熱伝導性が悪いため、内部のヒーターの熱が加熱ローラの表面に伝導するのに長い時間がかかる。このため、連続して用紙等への定着を行うと、加熱ローラの表面温度が低下し、ヒーターの熱が充分に伝導されずに低温による未定着、即ちコールドオフセットという定着不良が発生する恐れがある。
【０００５】
この問題を解決するために、ヒーター等を内部に有する外加熱ローラを加熱ローラに当接させ、加熱ローラの表面温度が低下したときに、外加熱ローラによって加熱ローラを加熱し、加熱ローラの表面温度の低下を防止した定着装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２４４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、用紙に形成されたトナー像を加熱及び加圧して定着する際に、用紙の幅方向の両端部に皺が寄ることがある。このような皺の発生を防止するために、加熱ローラを中央部が僅かに括れた鼓形に形成することが知られている。しかし、このように鼓形に形成した加熱ローラに、前述の如き外加熱ローラを当接させると、両端部は互いに当接するが、中央部は当接せずに隙間が生じてしまう。従って、加熱ローラに外加熱ローラの熱が均一に伝達されず、加熱ローラの表面の温度分布が不均一になってしまうといった問題がある。
【０００７】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、加熱ローラを加熱する外加熱ローラを設けた定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置において、外加熱ローラが加熱ローラに均一に当接し、加熱ローラの表面の温度分布が均一に保たれるように構成することを発明の目的とする。
【０００８】
なお、このような目的や課題については特許文献１には全く記載されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は下記の手段によって達成される。
【００１０】
転写材上に形成されたトナー像を溶融して固着する定着装置において、加熱手段を有する加熱ローラと、補助加熱手段を有し、前記加熱ローラに当接する外加熱ローラとを備え、前記外加熱ローラの外周面が樽形に形成されていることを特徴とする定着装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置によれば、外加熱ローラの外周面を樽形に形成したので、外加熱ローラが加熱ローラに密着して、外加熱ローラの熱が加熱ローラに均一に伝達され、加熱ローラの表面の温度分布が均一に保たれるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
先ず、本発明の定着装置を備えた画像形成装置の一実施の形態を図１に基づいて説明する。なお、本発明の定着装置を備える画像形成装置はモノクロ画像を形成する画像形成装置に限定されるものではなく、カラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【００１３】
画像形成装置本体Ａは、画像読み取り装置１、画像処理手段２、画像書き込み手段３、画像形成手段４、カセット給紙手段５Ａ，５Ｂ、大量給紙手段５Ｃ，５Ｄ、手差し給紙手段５Ｅ、搬送手段６、定着装置７、排紙手段８、自動両面コピーのための再搬送手段（ＡＤＵ）９を備えている。
【００１４】
画像形成装置本体Ａの上部には、両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦが開閉可能に支持されている。
【００１５】
両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦにおいて、ａは原稿給紙台、ｂは給紙ローラ、ｃは分離ローラ、ｄはレジストローラ、ｅは搬送ドラム、ｆはフラッパ、ｇは排紙ローラである。両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦは、片面原稿読み取り機能と両面原稿読み取り機能とを有する。
【００１６】
画像読み取り装置１の上部には原稿台ガラス１１、シェーディング補正板１２、スリット露光用ガラス１３が配置されている。
【００１７】
画像読み取り装置１の光学系は、光源と第１ミラーを備える露光ユニット１４、第２ミラーと第３ミラーから成るＶミラーユニット１５、レンズ１６、ＣＣＤイメージセンサ１７により構成されている。
【００１８】
両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦによる原稿読み取りは、露光ユニット１４がスリット露光用ガラス１３の下方の初期位置（ホームポジション）に停止した位置において行われる。原稿読み取りは、停止している露光ユニット１４を原稿が通過するときに行われる。
【００１９】
原稿台ガラス１１上の原稿の読み取りは、露光ユニット１４及びＶミラーユニット１５を移動させながら行われる。
【００２０】
画像読み取り装置１において読み取られた原稿画像の画像情報は画像処理手段２により画像処理が行われ、画像データとして信号化され、一旦メモリに格納される。
【００２１】
画像書き込み手段３においては、半導体レーザからの出力光が画像形成手段４の感光体ドラムに照射され、潜像を形成する。画像形成手段４においては、帯電、露光、現像、転写、分離、クリーニング等の処理が行われ、カセット給紙手段５Ａから搬送された用紙Ｐに画像が転写される。画像を担持した用紙Ｐは、搬送手段６により搬送され、定着装置７により定着され、排紙手段８により装置外の排紙トレイ６１上に排出される。
【００２２】
又は、搬送路切り替え板６２により再搬送手段９に送り込まれた第１面に画像形成された用紙Ｐは、再び画像形成手段４において第２面に画像形成後、排紙手段８により装置外の排紙トレイ６１上に排出される。
【００２３】
或いは、搬送路切り替え板６２により通常の排紙通路から分岐した用紙Ｐは、反転排紙部６３においてスイッチバックして表裏反転された後、排紙手段８により装置外の排紙トレイ６１上に排出される。
【００２４】
なお、定着装置７は、加熱ローラ７１、加圧ローラ７２、及び外加熱ローラ７３等により構成され、用紙Ｐが加熱ローラ７１と加圧ローラ７２により狭着されて、加熱・加圧されることにより、用紙Ｐ上に形成されたトナー像は溶融して固着される。
【００２５】
次に、本発明に係わる定着装置の実施の形態を図２及び図３に基づいて説明する。図２は本定着装置の断面図、図３は各ローラの側面図である。
【００２６】
図２において、本定着装置７は、トナー像を熱定着するために内側にヒータＨ１を有する加熱ローラ７１、加熱ローラ７１を下方より押圧する加圧ローラ７２、内側にヒータＨ２を有し、加熱ローラ７１に当接して加熱ローラ７１の温度低下を防止する外加熱ローラ７３、外加熱ローラ７３を押圧するバックアップローラ７４、加熱ローラ７１の表面温度を検知する温度センサ７５、外加熱ローラ７３の表面温度を検知する温度センサ７６、及び加熱ローラ７１や外加熱ローラ７３の表面温度を制御するＣＰＵ７７等から構成されている。
【００２７】
加熱ローラ７１は、加熱手段として中央に設けたハロゲンヒータＨ１と、アルミニュウム、鉄若しくは銅、又はこれらの合金から構成された芯金７１ａと、シリコーンゴムやフッ素ゴム等を被覆した耐熱性弾性体７１ｂからなり、場合によっては耐熱性弾性体７１ｂの上にＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が被覆されている。
【００２８】
加圧ローラ７２は、例えばステンレスからなる芯金７２ａと、芯金７２ａの外周面に形成されたシリコンゴムの発泡体からなるゴムローラ７２ｂと、ゴムローラ７２ｂの外周面に形成されたＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブを被覆した離型層７２ｃとから構成されている。そして、不図示の付勢部材によって付勢されて、加熱ローラ７１を下方より押圧している。
【００２９】
外加熱ローラ７３は、補助加熱手段として中央に設けたハロゲンヒータＨ２と、アルミニュウム、鉄若しくは銅、又はこれらの合金から構成された円筒部材７３ａからなり、加熱ローラ７１と比較して小型に形成されている。
【００３０】
バックアップローラ７４は、発泡シリコンゴム等より形成され、不図示の付勢部材によって付勢されて、外加熱ローラ７３を上方より押圧し、外加熱ローラ７３を加熱ローラ７１に密着させている。
【００３１】
温度センサ７５，７６はサーミスタや熱電対等からなる。
【００３２】
ここで、不図示のモータによって駆動されて加圧ローラ７２が反時計方向に回転すると、加熱ローラ７１が時計方向に回転し、これによって外加熱ローラ７３が反時計方向に回転し、バックアップローラ７４が時計方向に回転する。従って、例えば図１に示した画像形成装置によってトナー画像が形成された記録紙Ｐは、加熱ローラ７１と加圧ローラ７２とにより構成されたニップ部で挟持され、加熱及び加圧されることにより記録紙Ｐ上のトナー画像（未定着画像）が定着される。
【００３３】
ところで、前述の画像形成装置等を用いて多数枚の連続コピーを行うと、加熱ローラ７１の表面温度が低下するので、これを温度センサ７５が検知し、ハロゲンヒータＨ１を加熱させる。しかし、加熱ローラ７１の耐熱性弾性体７１ｂは熱伝導性が良くないため、ハロゲンヒータＨ１の熱量が加熱ローラ７１の表面に達するまで多くの時間を要する。従って、加熱ローラ７１の表面温度は低下し続け、定着に必要な最低保証温度を下回って、定着不良が発生する恐れがある。
【００３４】
そこで、加熱ローラ７１の表面温度が低下したときは、補助加熱手段Ｈ２を加熱して外加熱ローラ７３の表面温度を上昇させて、当接している加熱ローラ７１の表面を加熱する。そして、加熱ローラ７１の表面温度が上昇して所定の温度になったときは、補助加熱手段Ｈ２の加熱量を少なくするか、若しくは加熱を停止する。
【００３５】
なお、このような制御はＣＰＵ７７が行い、ＣＰＵ７７は温度センサ７５が検知した温度情報に基づいて、温度センサ７６の温度情報を取り込みながら補助加熱手段Ｈ２を制御する。
【００３６】
ところで、用紙Ｐ上に形成されたトナー像を加熱及び加圧して定着する際に、用紙の幅方向の両端部に皺が寄ることがある。このような皺の発生を防止するために、加熱ローラ７１の外周面を図３に示す如く中央部が僅かに括れた鼓形に形成する。また、加熱ローラ７１の長さを３６０ｍｍ、直径を７０ｍｍとしたとき、中央部と両端部の半径の差を１４０〜１８０μｍとするのが望ましい。なお、加圧ローラ７２の外周面は直線の円筒面でよい。
【００３７】
このように鼓形に形成した加熱ローラ７１に外加熱ローラ７３を密着させたとき、加熱ローラ７１の中央部においても両端部においても外加熱ローラ７３より熱が均一に伝達されるように、図３に示す如く外加熱ローラ７３の外周面を加熱ローラ７１の外周面に沿った樽形に形成する。また、外加熱ローラ７３を均一に押圧するために、バックアップローラ７４の外周面を外加熱ローラ７３の外周面に沿った鼓形に形成する。
【００３８】
以上の如く形成することにより、外加熱ローラ７３は加熱ローラ７１に隙間なく密着するので、外加熱ローラ７３の熱が加熱ローラ７１に均一に伝達されて加熱ローラ７１の表面温度が均一に保たれ、用紙Ｐの中央部から両端部まで同一の温度条件で定着することができる。
【００３９】
なお、加熱ローラを鼓形に形成しない場合でも、加圧ローラの圧力で加熱ローラが鼓形に変形しがちであるので、外加熱ローラの外周面を樽形に形成すれば、外加熱ローラより加熱ローラに熱を均一に伝達できるという効果が同様に生ずる。
【００４０】
また、加熱ローラ７１のハロゲンヒータＨ１及び外加熱ローラ７３のＨ２に代えて、電磁誘導回転部材（磁性定着ローラ）を用い、電磁誘導加熱方式にしてもよいし、加圧ローラ７２にもハロゲンヒータ等を設けてもよい。
【００４１】
また、加熱ローラ７１の周囲には定着清掃ローラ、含浸ローラ、オイルバッド等を配置することが望ましいが図２においては省略してある。
【００４２】
更に、加圧ローラ７２に代えて、加熱ローラ７１に圧接するエンドレスベルトを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の定着装置を備えた画像形成装置の一実施の形態の図である。
【図２】本発明の定着装置の断面図である。
【図３】各ローラの側面図である。
【符号の説明】
【００４４】
７  定着装置
７１  加熱ローラ
７２  加圧ローラ
７３  外加熱ローラ
７４  バックアップローラ
７５，７６  温度センサ
７７  ＣＰＵ
Ｐ  用紙
Ｈ１，Ｈ２  ハロゲンヒータ
【図１】
2005202184.tif 000003
【図２】
2005202184.tif 000004
【図３】
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