(57)【要約】【課題】用紙への画像の定着速度を高めるとともに、用紙に定着される画像の濃度に斑が生じることを防止することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】内部に熱源としてのハロゲンランプ３８Ｂを備えたヒートローラ３８と、ヒートローラ３８と接触するプレスローラ４０と、プレスローラ４０の軸方向両端部又はその近傍に前記ヒートローラ３８とプレスローラ４０との間に所定の押圧力が作用するように圧力を付与するコイルばね５２と、を有する画像形成装置１０であって、ハロゲンランプ３８Ｂがヒートローラ３８の軸方向に対して湾曲している構成とした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に熱源としてのランプを備えたヒートローラと、前記ヒートローラと接触するプレスローラと、前記プレスローラの軸方向両端部又はその近傍に前記ヒートローラと前記プレスローラとの間に所定の押圧力が作用するように圧力を付与する圧力付与手段と、を有する画像形成装置であって、
前記ランプが前記ヒートローラの軸方向に対して湾曲していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ランプは、前記ヒートローラの軸方向中央部から軸方向両端部にかけて、前記プレスローラと接触する側の前記ヒートローラの表面との離間距離が小さくなるように湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ランプは、前記ヒートローラの軸方向両端部から軸方向中央部にかけて、前記プレスローラと接触する側の前記ヒートローラの表面との離間距離が小さくなるように湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ランプには、前記ランプからの輻射光を前記プレスローラと接触する側の前記ヒートローラの表面に照射させる反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記反射膜は、前記ランプの軸方向にわたって、前記プレスローラと接触する側の前記ヒートローラの表面から離れた前記ランプの背面部に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像定着部の熱源としてハロゲンランプなどのランプを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式の画像形成装置では、ヒートローラとこのヒートローラに押圧するプレスローラとで構成された画像定着部を備えている。このヒートローラは、金属製の筒体と、この筒体の内部に配設されたハロゲンランプと、を有している。このハロゲンランプは、熱源として用いられており、一般的には棒状に形成されている。
【特許文献１】特開２００３−２２３０６４号公報
【特許文献２】特開平７−３２５５０６号公報
【特許文献３】特開２００３−１６２１７０号公報
【特許文献４】特開２００３−２６３９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、Ａ４サイズの用紙に対応する画像定着部では、ヒートローラの軸方向長さが比較的短くなるため、プレスローラのヒートローラに対する押圧力が比較的弱く設定されている。このため、ヒートローラに作用する押圧力は、その軸方向でほとんど変化することはない。また、ハロゲンランプは一般的にその軸方向中央部よりも軸方向両端部の熱量が低下するため、ヒートローラの軸方向両端部の熱エネルギーが低下する。この結果、ヒートローラの軸方向両端部までの熱伝達が遅くなり用紙の画像定着に時間がかかるとともに、ヒートローラの軸方向中央部と軸方向両端部とで用紙に定着される画像の濃度に斑が生じる問題がある。
【０００４】
一方、Ａ３サイズの用紙に対応する画像定着部では、ヒートローラの軸方向長さが比較的長くなるため、プレスローラのヒートローラに対する押圧力が比較的強く設定されている。このため、ヒートローラとプレスローラとの間で作用する押圧力は、ヒートローラの軸方向端部で強くなり、その軸方向中央部で弱くなる。この状態で用紙に画像定着を実行すると、用紙の幅方向両端部の画像の定着性が強くなり、用紙の幅方向中央部の画像の定着性が弱くなり、やはり用紙に定着される画像の濃度に斑が生じる問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、用紙への画像の定着速度を高めるとともに、用紙に定着される画像の濃度に斑が生じることを防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、内部に熱源としてのランプを備えたヒートローラと、前記ヒートローラと接触するプレスローラと、前記プレスローラの軸方向両端部又はその近傍に前記ヒートローラと前記プレスローラとの間に所定の押圧力が作用するように圧力を付与する圧力付与手段と、を有する画像形成装置であって、前記ランプが前記ヒートローラの軸方向に対して湾曲していることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ヒートローラとプレスローラとの間に比較的弱い押圧力が作用するようにプレスローラの軸方向両端部又はその近傍に圧力付与手段から圧力が作用される場合には、ヒートローラの軸方向両端部に作用する押圧力とヒートローラの軸方向中央部に作用する押圧力とが略同一になる。ここで、ランプはその軸方向中央部から軸方向両端部にかけて輻射熱が少なくなる性質があるが、ヒートローラの軸方向中央部から軸方向両端部にかけてプレスローラと接触する側のヒートローラの表面との離間距離が小さくなるように、ランプを湾曲させることにより、ヒートローラの軸方向両端部に多量の輻射熱を供給することができる。これにより、ヒートローラの軸方向全体に効率良く輻射熱を供給することができ、用紙への画像の定着速度を高めることができる。加えて、ヒートローラの軸方向にわたって熱量変化が少なくなり、用紙に定着される画像の濃度に斑が生じることを防止することができる。
【０００８】
一方、ヒートローラとプレスローラとの間に比較的強い押圧力が作用するようにプレスローラの軸方向両端部又はその近傍に圧力付与手段から圧力が作用される場合には、ヒートローラの軸方向両端部に作用する押圧力が比較的大きくなり、ヒートローラの軸方向中央部に作用する押圧力が比較的小さくなるため、ヒートローラに作用する押圧力の大きさが軸方向で大きく変化する。ここで、ヒートローラの軸方向両端部から軸方向中央部にかけてプレスローラと接触する側のヒートローラの表面との離間距離が小さくなるように、ランプを湾曲させることにより、ヒートローラの軸方向中央部に多量の輻射熱を供給することができる。これにより、ヒートローラに供給される輻射熱の熱量がヒートローラの軸方向中央部で多く、軸方向両端部で少なくなり、ヒートローラの軸方向で変化する。このように、ヒートローラとプレスローラとの間に作用する押圧力の力積とヒートローラの表面に蓄積される輻射熱の熱エネルギーとの総和が、ヒートローラの軸方向にわたって略一定になる。この結果、用紙への画像の定着速度を高めることができるとともに、用紙に定着される画像の濃度に斑が生じることを防止することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記ランプは、前記ヒートローラの軸方向中央部から軸方向両端部にかけて、前記プレスローラと接触する側の前記ヒートローラの表面との離間距離が小さくなるように湾曲していることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、ヒートローラとプレスローラとの間に比較的弱い押圧力が作用するようにプレスローラの軸方向両端部又はその近傍に圧力付与手段から圧力が作用される場合には、ヒートローラの軸方向両端部に作用する押圧力とヒートローラの軸方向中央部に作用する押圧力とが略同一になる。ここで、ランプはその軸方向中央部から軸方向両端部にかけて輻射熱が少なくなる性質があるが、ヒートローラの軸方向中央部から軸方向両端部にかけてプレスローラと接触する側のヒートローラの表面との離間距離が小さくなるように、ランプを湾曲させることにより、ヒートローラの軸方向両端部に多量の輻射熱を供給することができる。これにより、ヒートローラの軸方向全体に効率良く輻射熱を供給することができ、用紙への画像の定着速度を高めることができる。加えて、ヒートローラの軸方向にわたって熱量変化が少なくなり、用紙に定着される画像の濃度に斑が生じることを防止することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記ランプは、前記ヒートローラの軸方向両端部から軸方向中央部にかけて、前記プレスローラと接触する側の前記ヒートローラの表面との離間距離が小さくなるように湾曲していることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、ヒートローラとプレスローラとの間に比較的強い押圧力が作用するようにプレスローラの軸方向両端部又はその近傍に圧力付与手段から圧力が作用される場合には、ヒートローラの軸方向両端部に作用する押圧力が比較的大きくなり、ヒートローラの軸方向中央部に作用する押圧力が比較的小さくなるため、ヒートローラに作用する押圧力の大きさが軸方向で大きく変化する。ここで、ヒートローラの軸方向両端部から軸方向中央部にかけてプレスローラと接触する側のヒートローラの表面との離間距離が小さくなるように、ランプを湾曲させることにより、ヒートローラの軸方向中央部に多量の輻射熱を供給することができる。これにより、ヒートローラに供給される輻射熱の熱量がヒートローラの軸方向中央部で多く、軸方向両端部で少なくなり、ヒートローラの軸方向で変化する。このように、ヒートローラとプレスローラとの間に作用する押圧力の力積とヒートローラの表面に蓄積される輻射熱の熱エネルギーとの総和が、ヒートローラの軸方向にわたって略一定になる。この結果、用紙への画像の定着速度を高めることができるとともに、用紙に定着される画像の濃度に斑が生じることを防止することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記ランプには、前記ランプからの輻射光を前記プレスローラと接触する側の前記ヒートローラの表面に照射させる反射膜が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、ランプにはランプからの輻射光をプレスローラと接触する側のヒートローラの表面に照射させる反射膜が設けられているため、プレスローラと接触する側のヒートローラの表面に輻射熱を効率良く供給することができる。これにより、ランプからの輻射熱に起因するエネルギー効率が低下することを防止できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前記反射膜は、前記ランプの軸方向にわたって、前記プレスローラと接触する側の前記ヒートローラの表面から離れた前記ランプの背面部に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、反射膜は、ランプの軸方向にわたって、プレスローラと接触する側のヒートローラの表面から離れたランプの背面部に設けられているため、プレスローラと接触する側のヒートローラの表面に輻射熱を効率良く供給することができる。これにより、ランプからの輻射熱に起因するエネルギー効率が低下することを防止できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、用紙への画像の定着速度を高めるとともに、用紙に定着される画像の濃度に斑が生じることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１に示すように、画像形成装置１０は、内部に用紙Ｐを収容した給紙カセット１２を備えている。この給紙カセット１２の近傍には、給紙カセット１２に収容された用紙Ｐを用紙搬送路１４に供給するための給紙ローラ１６が配置されている。給紙ローラ１６の用紙搬送方向下流側には、ＰＳＳセンサ１８が配置されている。ＰＳＳセンサ１８の用紙搬送方向下流側には、レジストローラ対２０が配置されている。
【００２０】
レジストローラ対２０の用紙搬送方向下流側には、感光体ドラム２２と、感光体ドラム２２に所定のニップ圧で接触する転写ローラ２４と、が配置されている。また、感光体ドラム２２の周囲には、現像ローラ２６と、ＬＥＤヘッド２８と、帯電器３０と、クリーニングローラ３２と、が配置されている。また、現像ローラ２６には、トナーを供給するための供給ローラ３４が接触している。
【００２１】
感光体ドラム２２及び転写ローラ２４の用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された画像を定着させる定着部３６が設けられている。この定着部３６は、ヒートローラ３８と、ヒートローラ３８に所定のニップ圧で接触するプレスローラ４０と、で構成されている。なお、定着部３６の詳細な構成は後述する。
【００２２】
定着部３６の用紙搬送方向下流側には、ＰＤＳセンサ４２が配置されている。ＰＤＳセンサ４２の用紙搬送方向下流側には、排紙ローラ４４と、この排紙ローラ４４と対向するピンチローラ４６と、が配置されている。
【００２３】
給紙カセット１２から排紙ローラ４４及びピンチローラ４６にかけて、用紙Ｐが搬送される用紙搬送路１４が形成されている。また、ＰＳＳセンサ１８の用紙搬送方向上流側と定着部３６の用紙搬送方向下流側には、用紙反転搬送路４８が接続されている。用紙反転搬送路４８には、用紙Ｐを搬送させる複数の搬送ローラ５０が配置されている。
【００２４】
ここで、本発明の要旨となる定着部３６の構成について詳細に説明する。
【００２５】
図２に示すように、定着部３６を構成するプレスローラ４０は、その軸方向両端部で画像形成装置１０の筐体１１に自軸回りに回転可能となるように支持されている。また、プレスローラ４０の軸方向両端部は、コイルばね５２の弾性力によりヒートローラ３８側に所定の圧力で付勢されている。これにより、ヒートローラ３８とプレスローラ４０との間には所定の押圧力が作用しており、この押圧力がニップ圧となっている。
【００２６】
ヒートローラ３８は、金属製の円筒状部材３８Ａと、円筒状部材３８Ａの内部に配置された熱源としてのハロゲンランプ３８Ｂと、で構成されている。このハロゲンランプ３８Ｂは筐体１１に固定されており、円筒状部材３８Ａが自軸回りに回転可能となるように設けられている。このハロゲンランプ３８Ｂは、全体として湾曲状に形成されている。詳細には、ハロゲンランプ３８Ｂは、ヒートローラ３８の軸方向中央部から軸方向両端部にかけて、プレスローラ４０と接触する側のヒートローラ３８の表面との離間距離Ｓが小さくなるように湾曲されている。換言すれば、ハロゲンランプ３８Ｂの軸方向両端部がプレスローラ４０と接触する側のヒートローラ３８の表面の近傍に位置しており、ハロゲンランプ３８Ｂの軸方向中央部がプレスローラ４０と接触する側のヒートローラ３８の表面から大きく離間するように位置している。
【００２７】
また、図３に示すように、ハロゲンランプ３８Ｂには、ハロゲンランプ３８Ｂからの輻射光をプレスローラ４０と接触する側のヒートローラ３８の表面に照射させる反射膜５４が設けられている。具体的には、反射膜５４はハロゲンランプ３８Ｂの軸方向にわたって、プレスローラ４０と接触する側のヒートローラ３８の表面から離れたハロゲンランプ３８Ｂの背面部Ｒとなる内周面又は外周面に形成されている。
【００２８】
ここで、反射膜５４は、赤外線を効果的に反射するものが好ましく、アルミニウム、ニッケル、金、銀等の金属をメッキ、スパッタ、若しくは蒸着したものや、あるいはアルミナ、酸化チタン、シリカ等のセラミック微粒子を例えばイソプロバノール等のアルコール系溶剤、若しくはオルガノシロキサンを主材として架橋剤と硬化触媒を添加した金属アルコキシ縮合性バインダに混合、分散した後、スプレーコート若しくはディッピングコートし、更に熱硬化することで得ることができる。金属皮膜若しくはセラミック皮膜である反射膜５４を得る際には、ハロゲンランプ３８Ｂの略半面（例えば図３中における左側半周部分）を各種溶剤に可溶な塗料にてマスクし、放射面を保護した状態で反射膜５４を塗膜した後、マスクを除去することにより所望の反射膜が設けられたハロゲンランプ３８Ｂを得ることができる。
【００２９】
反射膜５４の厚さとしては放射域（反射膜のない面）との温度差を防ぐために熱容量を小さくすることが好ましく、反射膜５４の膜厚としては５００μｍ以下であることが望ましい。そうすることで、ハロゲンランプ３８Ｂのバルブ（石英ガラス）上の温度分布をなくし、このバルブ内面にタングステン等のフィラメント蒸発物が付着し、反射率を低下（いわゆる黒化）させたり、ランプ寿命を低下させることを防止することができる。
【００３０】
次に、本実施形態の画像形成装置１０の作用について説明する。
【００３１】
例えばＡ４サイズの用紙Ｐの画像定着に適用させるために、ヒートローラ３８とプレスローラ４０との間に比較的弱い押圧力が作用するようにプレスローラ４０の軸方向両端部又はその近傍にコイルばね５２から所定の圧力が作用される場合には、ヒートローラ３８の軸方向両端部に作用する押圧力とヒートローラ３８の軸方向中央部に作用する押圧力とが略同一になる。
【００３２】
ここで、図２に示すように、ハロゲンランプ３８Ｂはその軸方向中央部から軸方向両端部にかけて輻射熱が少なくなる性質があるが、ヒートローラ３８の軸方向中央部から軸方向両端部にかけてプレスローラ４０と接触する側のヒートローラ３８の表面との離間距離Ｓが小さくなるように、ハロゲンランプ３８Ｂを湾曲させることにより、ヒートローラ３８の軸方向両端部に多量の輻射熱を供給することができる。これにより、ヒートローラ３８の軸方向全体に効率良く輻射熱を供給することができ、用紙Ｐへの画像の定着速度を高めることができる。加えて、ヒートローラ３８の軸方向にわたって熱量変化が少なくなり、用紙Ｐに定着される画像の濃度に斑が生じることを防止することができる。
【００３３】
特に、図３に示すように、反射膜５４が、ハロゲンランプ３８Ｂの軸方向にわたって、プレスローラ４０と接触する側のヒートローラ３８の表面から離れたハロゲンランプ３８Ｂの背面部Ｒである内周面又は外周面に形成されているため、プレスローラ４０と接触する側のヒートローラ３８の表面に効率良く輻射熱を供給することができる。これにより、ハロゲンランプ３８Ｂの輻射熱に起因するエネルギー効率が低下することを防止できる。さらに、ヒートローラ３８への熱伝達率を早めることができ、用紙Ｐの画像定着速度を高めることができる。この結果、画像形成装置１０のウォームアップ時間を短縮させることができる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置について説明する。
なお、第１実施形態に係る画像形成装置と同様の構成については同符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００３５】
図４に示すように、本実施形態の画像形成装置では、ヒートローラ３８の内部のハロゲンランプ３８Ｂが、ヒートローラ３８の軸方向両端部から軸方向中央部にかけて、プレスローラ４０と接触する側のヒートローラ３８の表面との離間距離Ｓが小さくなるように湾曲されている。換言すれば、ハロゲンランプ３８Ｂの軸方向中央部がプレスローラ４０と接触する側のヒートローラ３８の表面の近傍に位置しており、ハロゲンランプ３８Ｂの軸方向両端部がプレスローラ４０と接触する側のヒートローラ３８の表面から大きく離間するように位置している。
【００３６】
本実施形態によれば、例えばＡ３サイズの用紙Ｐの画像定着に適用させるために、ヒートローラ３８とプレスローラ４０との間に比較的強い押圧力が作用するようにプレスローラ４０の軸方向両端部又はその近傍にコイルばね５２から所定の圧力が作用される場合には、ヒートローラ３８の軸方向両端部に作用する押圧力が比較的大きくなり、ヒートローラ３８の軸方向中央部に作用する押圧力が比較的小さくなるため、ヒートローラ３８に作用する押圧力の大きさがその軸方向で大きく変化する。
【００３７】
ここで、ヒートローラ３８の軸方向両端部から軸方向中央部にかけてプレスローラ４０と接触する側のヒートローラ３８の表面との離間距離Ｓが小さくなるように、ハロゲンランプ３８Ｂを湾曲させることにより、ヒートローラ３８の軸方向中央部に多量の輻射熱を供給することができる。これにより、ヒートローラ３８に供給される輻射熱の熱量がヒートローラ３８の軸方向中央部で多く、軸方向両端部で少なくなるため、ヒートローラ３８の軸方向で変化する。このように、ヒートローラ３８とプレスローラ４０との間に作用する押圧力の力積とヒートローラ３８の表面に蓄積される輻射熱の熱エネルギーとの総和が、ヒートローラ３８の軸方向にわたって略一定になる。この結果、用紙Ｐへの画像の定着速度を高めることができるとともに、用紙Ｐに定着される画像の濃度に斑が生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の要部拡大図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置に用いられるヒートローラの内部構成を示す構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の変形例の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０      画像形成装置
３８      ヒートローラ
３８Ｂ    ハロゲンランプ（ランプ）
４０      プレスローラ
５２      コイルばね（圧力付与手段）
５４      反射膜
【図１】
2007017545.tif 000003
【図２】
2007017545.tif 000004
【図３】
2007017545.tif 000005
【図４】
2007017545.tif 000006