(57)【要約】【課題】高速領域において高い定着強度と高光沢画像が得られる定着装置を提供する。【解決手段】ファーストニップ部８とセカンドニップ部１１間に配置されて記録媒体４の背面に向けてふく射熱により加熱する熱源９を設けることにより、トナー温度が高い状態においてセカンドバックローラ５で加圧定着する。【選択図】図１
2009175537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を有するヒートローラと、
そのヒートローラ側に押圧して第１の溶融挟持部を形成するファーストバックアップローラと、
そのファーストバックアップローラのヒートローラ回転方向下流に隙間部を設けて設置され、ヒートローラ側に押圧して第２の溶融挟持部を形成するセカンドバックアップローラと、
前記ファーストバックアップローラとセカンドバックアップローラの間に設けられた前記隙間部に配置されて、前記ヒートローラの回転に伴って前記第１の溶融挟持部から第２の溶融挟持部側に挿通する記録媒体の背面に向けてふく射熱を発する加熱手段を備えた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、前記加熱手段がヒータからなり、そのヒータの前記記録媒体とは反対側に記録媒体側へ向けて開放した反射板が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の定着装置において、前記ファーストバックアップローラの記録媒体搬送方向上流側に、前記記録媒体の背面側から加熱するプレヒータが設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定着装置において、前記ファーストバックアップローラが熱源を内蔵していることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
感光体と、その感光体の表面を帯電する帯電装置と、帯電され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供給してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を記録媒体上に転写する転写装置と、転写したトナー像を記録媒体上に定着する定着装置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４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、プリンタ、ファクシミリ、複写機などのトナー等の着色粒子を用いて画像を顕像化させる画像形成装置に係り、特に記録媒体の表面に形成されるトナー像を記録媒体に定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置は、着色粒子を記録媒体の表面に画像として顕像化させる現像装置と、顕像化された着色粒子画像を記録媒体に固着させる定着装置を備えている。着色粒子には、電子写真専用のトナーと呼ばれる粉末が用いられる。トナーは、加熱により融解し、冷却により凝固する。また、加熱中の加圧によりトナーの融解は促進される。例えば特開平１０−１２３８６３号公報には、加熱中の圧力が光沢度に影響する事が記載されている。前記定着装置では、このトナーの性質を利用してトナーを加熱することにより融解させ、記録媒体に定着させる。
【０００３】
従来より定着装置として、ローラ内部に配置されたハロゲンヒータで加熱したヒートローラにバックアップローラをコイルスプリング等で押圧して、ローラ間に挟持部（ニップ部）を形成し、その間にトナーが付着した記録媒体を通過させ、加圧及び加熱し定着するローラ定着法が用いられている。なお、本明細書ではヒートローラをＨＲ、バックアップローラをＢＲと略記することがある。
【０００４】
ＨＲは加熱され、ＨＲとＢＲは圧接されて回転する。ニップ部に記録媒体を挿通させることにより、記録媒体の表面に画像として配列したトナーは定着する。ローラ定着においてＨＲ表面の一点がニップ部を通過するのに要する時間をニップ時間と呼ぶ。搬送速度が例えば３５ｉｎｃｈ／ｓｅｃ（８８ｍｍ／ｓｅｃ）の高速機ではこのニップ時間が短く、トナーを溶融させるのに十分な熱量を与えることが困難な場合が多い。ＨＲやＢＲを大型化して、ニップ時間の伸長を図ることもできるが、それでもニップ時間は十分とはいえないし、装置の大型化を招く。
【０００５】
加熱定着方式の定着装置を用いて高速定着を実現するための一手段として、例えば特開平８−４４２３２号公報には、記録媒体を裏面から加熱するプレヒータを設けるとともに、ファーストバックアップローラ（ファーストＢＲ）によりファーストニップ部を作り、ファーストＢＲに対して記録媒体の搬送方向下流にセカンドバックアップローラ（セカンドＢＲ）を設けてセカンドニップ部を作って、トータルのニップ時間を長くして、高速定着を可能とする方法が記載されている。
【０００６】
また、その他の手段として特表平５−５０４６３４号公報には、記録媒体をサドルでＨＲに巻き付け、トナー温度を高めてからニップ部を通過させることにより、高速領域でも定着強度を確保する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−１２３８６３号公報
【特許文献２】特開平８−４４２３２号公報
【特許文献３】特表平５−５０４６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特開平８−４４２３２号公報に記載されている方法では、一般的に２つのＢＲを用いた場合、プレヒータにより加熱された記録媒体がファーストニップ部でＨＲに接触すると記録媒体と高温設定されたＨＲに温度差があるため、ＨＲの熱が奪われ、ＨＲの温度はＨＲの設定温度とファーストニップ部通過前の記録媒体温度の中間付近まで低下する。ＨＲの温度が低下したまま、セカンドニップ部を通過するためトナーの融解が十分に進んでいない状態においてセカンドニップ部で押圧されるから、さらなる高速領域では十分な定着強度は得られない。
【０００８】
一般的に、カラー画像での光沢は画像品位を高めると言われており、従来の方式では、トナーの融解が十分に進んでいない状態においてセカンドニップ部で押圧されるために、定着強度は得られるが、カラー画像に必要な光沢が出ないという問題があった。
【０００９】
一方、特表平５−５０４６３４号公報に記載されている方法では、ニップ部が一ヶ所であるため、さらなる高速領域では定着強度が低いという問題がある。
【００１０】
本発明の第１の目的は、従来よりさらなる高速領域において高い定着強度を得ることができる定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、最終ステップでトナー温度を高めてトナーの融解が促進した状態で押圧させることにより、高光沢画像を得ることができる定着装置および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】
【００１２】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、例えばヒータなどの熱源を有するヒートローラと、
そのヒートローラ側に押圧して第１の溶融挟持部（ファーストニップ部）を形成するファーストバックアップローラと、
そのファーストバックアップローラのヒートローラ回転方向下流に隙間部を設けて設置され、ヒートローラ側に押圧して第２の溶融挟持部（セカンドニップ部）を形成するセカンドバックアップローラと、
前記ファーストバックアップローラとセカンドバックアップローラの間に設けられた前記隙間部に配置されて、前記ヒートローラの回転に伴って前記第１の溶融挟持部から第２の溶融挟持部側に挿通する記録媒体の背面に向けてふく射熱を発する例えばヒータなどの加熱手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記加熱手段がヒータからなり、そのヒータの前記記録媒体とは反対側に記録媒体側へ向けて開放した反射板が設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、前記ファーストバックアップローラの記録媒体搬送方向上流側に、前記記録媒体の背面側から加熱するプレヒータが設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第４の手段は前記第１ないし第３の手段において、前記ファーストバックアップローラが例えばヒータなどの熱源を内蔵していることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第５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、帯電され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供給してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を記録媒体上に転写する転写装置と、転写したトナー像を記録媒体上に定着する定着装置を備えた画像形成装置において、前記定着装置が第１ないし第４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】
【００１７】
以上述べた本発明によれば、常温に近い記録媒体がファーストニップ部で高温に設定されたＨＲに接触すると記録媒体に熱が奪われ、ＨＲの温度はＨＲの設定温度とファーストニップ通過前の記録媒体温度の中間付近まで低下する。ファーストニップ部とセカンドニップ部間に挿通された記録媒体の背面に向けてふく射熱により加熱することにより、ファーストニップ部出口からセカンドニップ部入口までの間に記録媒体とともにトナーの温度が上昇し、トナーの融解が促進した状態でセカンドニップ部を通過するため、高速領域においても高い定着強度を得ることができる。また、カラー画像の場合には、高い定着強度とともに高い光沢度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に本発明の一実施例について図面を用いて説明する。図１は実施例に係る定着装置の側断面図である。図中の１はＨＲ、２はＨＲ加熱用ヒータ、３はファーストＢＲ、４は記録媒体、５はセカンドＢＲ、６は未定着トナー、７は定着後トナー、８はファーストニップ部、９は記録媒体加熱用ヒータ、１０は反射板、１１はセカンドニップ部、１２はプレヒータである。
【００１９】
図１に示すように、ファーストＢＲ３とセカンドＢＲ５の間には隙間部が設けられ、その隙間部に記録媒体加熱用ヒータ９が配置され、その記録媒体加熱用ヒータ９の記録媒体４とは反対側に付設された反射板１０は記録媒体４（ＨＲ１）側に向けて開放している。
【００２０】
ハロゲンヒータからなるＨＲ加熱用ヒータ２によって加熱されたＨＲ１にファーストＢＲ３とセカンドＢＲ５がそれぞれ圧接されて、ファーストニップ部８とセカンドニップ部１１が形成される。
【００２１】
ＨＲ１は、アルミニウムを芯金とし、弾性層としてシリコンゴムを４００μｍ、その上に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを被覆させている。ファーストＢＲ３、セカンドＢＲ５は、アルミニウムを芯金とし、弾性層としてシリコンゴムを８ｍｍ、その上に厚さ２５０μｍのＰＦＡチューブを被覆させている。ＨＲ1及びファーストＢＲ３の外径は直径１００ｍｍ、セカンドＢＲ５の外径は直径７０ｍｍである。記録媒体４は連帳紙であり、ＨＲ１と接触する側にトナー画像が形成されている。
【００２２】
記録媒体４はプレヒータ１２で加熱された後、ＨＲ１とＢＲ３により形成されたファーストニップ部８を挿通し、トナー画像がＨＲ１に接触したまま、セカンドニップ部１１に至る。ファーストニップ部８、セカンドニップ部１１の間に記録媒体加熱用ヒータ９が背面から記録媒体４を加熱する。反射板１１は、記録媒体加熱用ヒータ９の加熱効率を高めるために設置されている。
【００２３】
この過程において、未定着トナー６はファーストニップ部８で加熱および加圧を受けるが、ファーストニップ部８の入口では高温であったＨＲ１の温度は、ファーストニップ部８の出口では、未定着トナー６や記録媒体４に熱を奪われ、ＨＲ１が記録媒体４と接触する前のＨＲ１の温度と記録媒体４の温度の中間付近まで低下する。
【００２４】
ファーストニップ部８の出口からセカンドニップ部１１の入口までの間に記録媒体加熱用ヒータ９で記録媒体４の背面をふく射熱により加熱することにより、記録媒体４と共にトナーが加熱され、セカンドニップ部１１でさらに加熱及び加圧され、融解したトナー６が容易に変形されて、トナー６と記録媒体４の密着性が上がり、定着強度および光沢度が上がる。
【００２５】
プレヒータ１２により７０℃まで温められた記録媒体４がファーストニップ部８の入口からセカンドニップ部１０に至るまでのトナー表面の温度変化を図２に示す。この時のＨＲ1の表面温度は１８０℃、室温は２５℃、湿度は５０％の条件での測定結果である。
【００２６】
図中の実線は記録媒体加熱ヒータ９を設けた場合、点線は記録媒体加熱ヒータ９を設けない場合の温度変化を示している。この図から明らかなように、ファーストＢＲ３とセカンドＢＲ５の間に記録媒体加熱用ヒータ９を設けることによりトナーの表面温度が徐々に高まり、高温の状態でセカンドニップ部１１に送りこんで加圧することができ、その結果高い定着強度と高光沢画像が得られる。
【００２７】
図３は、前述した構成の定着装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。図中の４は記録媒体、１２はプレヒータ、２１は帯電装置、２２は露光装置、２３は現像装置、２５は転写装置、２６はクリーナー、２８は定着装置、２９は感光体である。
【００２８】
ドラム状の感光体２９は時計周り方向に一定速度で回転し、感光体２９の表面は帯電装置２１により一様に帯電される。記録すべき画像情報に基づいて露光装置２２から出射されたレーザ光が帯電された感光体２９の表面に照射されて静電潜像が形成され、現像装置２３から供給されたトナーが前記静電潜像に付着されてトナー像が形成される。
【００２９】
搬送手段（図示せず）によって転写位置に搬送された記録媒体４上には転写装置２５により前記トナー像が転写され、そのトナー像はプレヒータ１２により予熱された後、定着装置２８を通過することにより記録媒体４上に定着され、機外に排出・ストックされる。転写しきれなかった感光体２９上のトナーはクリーナー２６によって除去され、次の画像形成に備えられる。
【００３０】
前記実施例では熱源を持たないファーストＢＲ３を使用したが、熱源を内蔵したファーストＢＲを使用することも可能であり、さらに高い定着強度と高光沢画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例に係る定着装置の側断面図である。
【図２】記録媒体がファーストニップ部の入口からセカンドニップ部に至るまでのトナー表面の温度変化を示す特性図である。
【図３】本発明の実施例に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…ヒートローラ、２…ヒートローラ加熱用ヒータ、３…ファーストバックアップローラ、４…記録媒体、５…セカンドバックアップローラ、６…未定着トナー、７…定着後トナー、８…ファーストニップ部、９…記録媒体加熱用ヒータ、１０…反射板、１１…セカンドニップ部、１２…プレヒータ、２１…帯電装置、２２…露光装置、２３…現像装置、２５…転写装置、２６…クリーナー、２８…定着装置、２９…感光体。
【図１】
2009175537.tif 000003
【図２】
2009175537.tif 000004
【図３】
2009175537.tif 000005