(57)【要約】【課題】降伏力が小さい記録材でも、加圧ローラと記録材押圧ローラ間の記録材のたるみが解消できる定着装置を提供する。【解決手段】定着ローラ１、定着ローラ１の間に第１のニップ部９を形成する加圧ローラ３、加圧ローラ３の定着ローラ回転方向後流側に配置されて定着ローラ１の間に第２のニップ部１３を形成する駆動ローラの記録材押圧ローラ５を備え、加圧ローラ３と記録材押圧ローラ５の間の記録材巻付け領域１０が形成され、２箇所のニップ部９，１３で挟持搬送して定着し、定着ローラ１に対する加圧ローラ３の加圧力が調整可能になっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、その定着ローラとの間に第１のニップ部を形成する加圧ローラと、その加圧ローラの前記定着ローラの回転方向後流側に配置されて定着ローラとの間に第２のニップ部を形成する駆動ローラからなる記録材押圧ローラを備えて、前記加圧ローラと記録材押圧ローラの間の定着ローラの周面に記録材の巻付け領域が形成され、未定着のトナー像を担持した記録材を前記２箇所のニップ部で挟持搬送して定着を行なう定着装置において、前記定着ローラに対する前記加圧ローラの加圧力が調整可能になっていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、前記定着ローラに対する前記記録材押圧ローラの加圧力が調整可能になっていることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１に記載の定着装置において、前記加圧ローラの加圧力の調整は、前記記録材の降伏力に応じて調整されることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項２に記載の定着装置において、前記記録材押圧ローラの加圧力の調整は、前記記録材の降伏力に応じて調整されることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の定着装置において、前記記録材押圧ローラの周速度が前記記録材の搬送速度と同等であり、かつ前記定着ローラの周速度は前記記録材押圧ローラの周速度より遅く設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
感光体と、その感光体の表面を帯電する帯電装置と、帯電した感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像装置と、記録材を転写位置に搬送する記録材搬送装置と、前記トナー像を記録材上に転写する転写装置と、前記記録材上に転写されたトナー像を記録材上に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、前記定着装置が請求項１ないし５のいずれか１項に記載の定着装置である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、電子写真装置等の画像形成装置に用いられる定着装置に係り、特に定着ローラと、その定着ローラに押圧する加圧ローラと、その加圧ローラの前記定着ローラの回転方向後流側に配置されて定着ローラに押圧する記録材押圧ローラを備え定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを採用した画像形成装置の定着装置として、定着ローラとこの定着ローラとの間でニップ部を形成する加圧ローラを有し、未定着画像を担持した記録材を前記ニップ部で狭持して定着を行なうようにした加熱定着方式がある。
この加熱定着方式において、定着に必要な熱量を確保するために下記特許文献１に示された構成をとることにより、前記定着ローラと加圧ローラによるニップ部以外に記録材押圧ローラを設置することで、定着ローラと記録材押圧ローラによるニップ部及び加圧ローラと記録材押圧ローラ間の用紙巻付けを実施する方法が知られている。
図３および図４は、従来提案された定着装置の概略構成図である。従来の方法では、定着ローラ１からの加熱による記録材４の伸びあるいは各ローラの回転速度変動により、記録紙巻付け部１０で記録材４にたるみが生じることがある。
【０００３】
このたるみによる問題点として、記録材４が加圧ローラ３でニップされた時、定着ローラ１側にトナー７がオフセットすると、たるみ分だけ記録材４の画像と定着ローラ１のオフセットした画像がずれるため、記録材押圧ローラ５でニップされた時、画像のぶれが発生する。また、たるみ分だけ、記録材巻付け部１０の接触が減るため、本来必要な熱量が減少して、定着強度の劣化の可能性がある。更にはたるみが生じることで記録材４の搬送が不安定になり、記録材４のシワの発生原因となる。
このようなたるみをとる方法として、図３あるいは図４に示すような方法が提案されている。図３に示す方法は、記録材押圧ローラ５はそれ自体で駆動するローラであり、記録材４の搬送速度Ｖｐより記録材押圧ローラ５の方が周速度Ｖｂが速く、記録材４と記録材押圧ローラ５の間に絶えず滑りを生じさせる方法である。数式であらわせば以下の条件を満たせば成り立つ。
Ｅ＞μ1×Ｆ２＞μ０×Ｆ２  且つ  Ｖｂ＞Ｖｐ  …  （１）
あるいは図４のように、記録材押圧ローラ５を従動ローラにして、張力付与ローラ６により記録材４に張力を与えて、記録材４と記録材押圧ローラ５の間に滑りを与える方法である。数式で表せは以下の条件を満たせば成り立つ。
Ｅ＞Ｔ＞μ0×Ｆ２  …  （２）
ここで、Ｅは記録材の降伏力、  
μ１は記録材と記録材押圧ローラ間の動摩擦係数、
μ０は記録材と定着ローラ間の動摩擦係数、
Ｔは張力付与ローラによる張力、
Ｆ２は記録材押圧ローラの押付け力、
Ｖｐは記録材搬送速度、
Ｖｂは記録材押圧ローラの周速度、
である。
ここで記録材４の降伏力Ｅが小さい場合、例えば薄紙などを使用する時、前記式（１）、（２）を成立させるには、記録材押圧ローラ力（Ｆ２）１１を小さくしなければならない。しかし、画像の光沢性など、画質は最終段階のニップ力である（Ｆ２）１１に関係してくるため、（Ｆ２）１１を小さくすることはできない。
【特許文献１】特開平８−４４２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、記録材の降伏力が小さい場合でも、加圧ローラと記録材押圧ローラ間の記録材のたるみが有効に解消できる定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため本発明の第1の手段は、定着ローラと、その定着ローラとの間に第１のニップ部を形成する加圧ローラと、その加圧ローラの前記定着ローラの回転方向後流側に配置されて定着ローラとの間に第２のニップ部を形成する駆動ローラからなる記録材押圧ローラを備えて、前記加圧ローラと記録材押圧ローラの間の定着ローラの周面に記録材の巻付け領域が形成され、未定着のトナー像を担持した記録材を前記２箇所のニップ部で挟持搬送して定着を行なう定着装置において、前記定着ローラに対する前記加圧ローラの加圧力が調整可能になっていることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の第２の手段は前記第1の手段において、前記定着ローラに対する前記記録材押圧ローラの加圧力が調整可能になっていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の第３の手段は前記第1の手段において、前記加圧ローラの加圧力の調整は、前記記録材の降伏力に応じて調整されることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の第４の手段は前記第２の手段において、前記記録材押圧ローラの加圧力の調整は、前記記録材の降伏力に応じて調整されることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第５の手段は前記第１ないし第４の手段において、前記記録材押圧ローラの周速度が前記記録材の搬送速度と同等であり、かつ前記定着ローラの周速度は前記記録材押圧ローラの周速度より遅く設定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第６の手段は、感光体と、その感光体の表面を帯電する帯電装置と、帯電した感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像装置と、記録材を転写位置に搬送する記録材搬送装置と、前記トナー像を記録材上に転写する転写装置と、前記記録材上に転写されたトナー像を記録材上に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、前記第1ないし第５の手段の定着装置であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は前述のような構成になっており、記録材の降伏力が小さい場合でも加圧ローラと記録材押圧ローラ間の記録材のたるみが解消でき、安定した記録材搬送を実現した定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に関わる画像形成装置と定着装置の概略を説明して、次に定着装置の主要部である定着ローラ付近の詳細な説明を行なう。
【００１３】
まず、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を図２とともに説明する。感光体２１の周囲に帯電装置２２、露光装置２３、現像装置２４、コロナ転写装置２５が配置されている。感光体２１の表面が帯電装置２２で一様に帯電された後、画像データに応じて露光装置２３により感光体２１の表面にレーザ光が照射される。これにより感光体２１の表面に静電潜像が形成され、現像装置２４により現像されてトナー像が形成される。
【００１４】
一方、連続紙からなる記録材４は、記録材搬送装置２６，２７，２８により転写部に搬送され、コロナ転写装置２５により前記トナー像が記録材４上に転写される。記録材４上のトナー像（未定着トナー７）はプレヒータ２９を通過することにより、トナー樹脂のガラス転移温度付近まで加熱され、定着装置３０によりトナー像（未定着トナー７）は記録材４に溶融固着される。両面印刷する場合は、この構成の画像形成装置が２台連結して用いられる。
【００１５】
図1は、前記定着装置３０の概略構成図である。図中の１は定着ローラ、２はヒータ、３は加圧ローラ、４は記録材、５は記録材押圧ローラ、７は未定着トナー、８は定着されたトナー、９は定着ローラ１と加圧ローラ３によって形成されるニップ部（第１のニップ部）、１０は記録材巻付け部、１１は記録材押圧ローラの押付け力（Ｆ２）、１２は加圧ローラの押付け力（Ｆ１）、１３は定着ローラ１と記録材押圧ローラ５によって形成されるニップ部（第２のニップ部）である。
ヒータ２によって加熱された定着ローラ１に加圧ローラ３が圧接されることにより、第１のニップ部９が形成される。この加圧ローラ３は、定着ローラ１に対して従動ローラとなっている。
【００１６】
記録材４は連続用紙であり、用紙上面には載ったトナー７によりトナー画像が形成されている。記録材４は第１のニップ部９を通過後、記録材巻付け部１０を経て、記録材押圧ローラ５へと至る。この過程において、未定着トナー７は定着ローラ１と加圧ローラ３で形成される第１のニップ部９で加熱及び加圧を受け、記録材巻付け部１０において十分に加熱され、更に定着ローラ１と記録材押圧ローラ５によって形成された第２のニップ部１３において加熱及び加圧され、十分なエネルギーによって溶融して記録材４へ定着する。詳細は後述するが、記録材押圧ローラ５は駆動ローラであり、その周速度は記録材４の搬送速度と同等であって、また定着ローラ１と記録材４はすべりを生じている。
前述した通り前記（１）式において、例えば薄紙などのような記録材４の降伏力Ｅが小さい場合、記録材押圧ローラ５の押圧力（Ｆ２）１１を小さくしなければ（１）式が成り立たないため、記録材４（ここでは薄紙用紙）の切断が発生する。（１）式を成立させるためには（Ｆ２）１１を小さくする必要があるが、最終段階でのニップ力である（Ｆ２）１１を小さくすると、画像の光沢性など画質に影響がでるため小さくすることはできない。
そのため（Ｆ２）１１を小さくせずに、記録材押圧ローラ５を定着ローラ１よりも速い速度で回転駆動させると、加圧ローラ３と記録材押圧ローラ５間のたるみが無くなった後も記録材押圧ローラ５が張力をかけ続けるため、記録材４にダメージを与えることになり、記録材４の搬送系が成り立たなくなる。
【００１７】
そこで本発明では、記録材押圧ローラ５を駆動ローラとして、加圧ローラ３の荷重（Ｆ１）１２が増減できる構成とした。そして定着ローラ１に対する加圧ローラ３の押し付け力（Ｆ１）１２を小さくした場合、記録材押圧ローラ５の押圧力（Ｆ２）１１が大きくても、定着ローラ１と加圧ローラ３間の第１のニップ部９で記録材４にすべりが生じ、記録材押圧ローラ５の回転駆動力による記録材４への張力を逃がすことができ、記録材４にダメージを与えることが無い。この関係式は以下のようになる。
Ｅ＞μ1×Ｆ２−Ｆ３  …（３）
記録材押圧ローラ５の回転速度Ｖｂに関しては、
Ｖｂ＝Ｖｐ＞Ｖｈ  …（４）
となるように回転速度を制御すればよい。
ここで、Ｅは記録材の降伏力、
μ１は記録材と記録材押圧ローラ間の動摩擦係数、
Ｆ２は記録材押圧ローラの押付け力、
Ｆ３は定着ローラと加圧ローラにより形成されるニップ部で記録材との間に発生する滑りにより逃がすことができる張力、
Ｖｐは記録材搬送速度、
Ｖｂは記録材押圧ローラの周速度、
Ｖｈは定着ローラの周速度、
である。  
記録材巻付け部１０でたるみが発生した場合、前記（４）式の関係から、記録材押圧ローラ５と定着ローラ１の周速度差によりたるみが解消できる。また、（３）式より記録材４の降伏力Ｅが小さくても、定着ローラ１と加圧ローラ３によるニップ部９で記録材４とすべりを生じさせることで、Ｆ３を大きくとれれば、記録材４のダメージ無しに搬送できることになる。
更には、各ローラの材質を選定することによりμ1を低減させることができるため、（４）式を成立させる可能性は更に高くなる。ローラの材質を選定してμ1を低減させる具体的な手段として、例えばゴムローラの周面をパーフルオロアルコキシテトラフロオロエチレン共重合体（ＰＦＡ）で被覆するなどの手段がある。
【００１８】
定着強度に関しては、定着ローラ１と加圧ローラ３によって形成される第1のニップ部１０の幅（加圧ローラ３の荷重Ｆ１による）及び定着ローラ１と記録材押圧ローラ５により形成される第２のニップ部１３の幅（記録材押圧ローラ５の荷重Ｆ２による）は、厚紙などの熱容量が大きい記録材４に対して十分に定着ができる熱量を供給するものであるから、薄紙であれば加圧ローラ３の荷重（Ｆ１）１２を小さくしてニップ部９の幅も小さくしても問題は無い。
なお、本発明において、定着ローラ１に対する記録材押圧ローラ５の押圧力Ｆ２も記録材４の種類（降伏力の違い）に応じて調整可能にすることも可能である。
【００１９】
前記加圧ローラ力（Ｆ１）１２を変化させる方法、記録材４の種類（降伏力の違い）の判別方法、各ローラの回転速度制御方法には、各種の方法が適用可能である。前記加圧ローラ力（Ｆ１）１２を変化させる方法としては、例えば定着ローラ１に対して加圧ローラ３を押圧する押圧機構内に偏心カムを設け、その偏心カムの角度の変化によって加圧ローラ力（Ｆ１）１２を調整することができる。また前記記録材４の種類の判別方法としては、例えば記録材４の種類（例えば厚さ）をセンサーで検知し、その検知信号に基づいて自動的に切り換える方法がある。さらに各ローラの回転速度制御は、各ローラの回転速度をエンコーダで検出して、そのエンコーダの検出信号に基づいてコントローラ側で速度制御する方法などがある。
【００２０】
本発明の構成をとることにより、定着性の向上、画質の向上が得られるうえ、記録材の降伏力が小さい場合でも加圧ローラと記録材押圧ローラ間の記録材のたるみ解消が可能となり、安定した記録材搬送を実現した定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る定着装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図３】従来提案された定着装置の概略構成図である。
【図４】従来提案された別の定着装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
１：定着ローラ、２：ヒータ、３：加圧ローラ、４：記録材、５：記録材押圧ローラ、７：未定着トナー、８：定着されたトナー、９：第１のニップ部、１０：記録材巻付け部、１１：記録材押圧ローラの押圧力（Ｆ２）、１２：加圧ローラの押圧力（Ｆ１）、１３：第２のニップ部、２１：感光体、２２：帯電装置、２３：露光装置、２４：現像装置、２５：転写装置、２６，２７，２８：記録材搬送装置、２９：プレヒータ、３０：定着装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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