JP2000019874A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JP2000019874A
JP2000019874A JP10186307A JP18630798A JP2000019874A JP 2000019874 A JP2000019874 A JP 2000019874A JP 10186307 A JP10186307 A JP 10186307A JP 18630798 A JP18630798 A JP 18630798A JP 2000019874 A JP2000019874 A JP 2000019874A
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heat ray
heat
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roller
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Satoru Haneda
哲 羽根田
Kunio Shigeta
邦男 重田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱線定着用回転部材の透光性基体の端部の分
離や破損を防止すると共に、高精度に透光性基体の中心
位置を位置出しする定着装置を提供すること。 【解決手段】 内部に熱線を発光する熱線照射手段を配
する円筒状の透光性基体と、透光性基体の外側に熱線吸
収層を設けてロール状の熱線定着用回転部材を形成する
と共に、フランジ部材を透光性基体の両端に設け、フラ
ンジ部材を接合弾性層を介して透光性基体と接合するこ
とを特徴とする定着装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、FAX等の画像形成装置に用いられる定着装置に関
し、特に瞬時加熱が可能なクイックスタート定着用の定
着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、FAX等の画
像形成装置に用いられる定着装置として、技術的な完成
度が高く安定したものとして熱ローラ定着方式が、低速
機から高速機まで、モノクロ機からフルカラー機まで、
と幅広く採用されている。
【0003】しかしながら、従来の熱ローラ定着方式の
定着装置では、転写材やトナーを加熱する際に、熱容量
の大きな定着ローラを加熱する必要があるため省エネル
ギー効果が悪く、省エネ面で不利であり、また、プリン
ト時に定着装置を暖めるのに時間がかかりプリント時間
(ウォーミングアップタイム)が長くなってしまうとい
う問題がある。
【0004】これを解決するためフィルム(熱定着フィ
ルム)を用い、熱ローラを熱定着フィルムという究極の
厚みまで持っていき低熱容量化し、温度制御されたヒー
タ(セラミックヒータ)を熱定着フィルムに直接加圧接
触させることで熱伝導効率を大幅に向上させ、省エネル
ギーとウォーミングアップタイムを殆ど必要としないク
イックスタートとを図ったフィルム定着方式の定着装置
やそれを用いた画像形成装置が提案され、最近用いられ
てきている。
【0005】また、熱ローラの変形として透光性基体を
定着ローラとして用い、内部に設けたハロゲンランプか
らの熱線をトナーに照射して加熱定着し、ウォーミング
アップタイムを要せずクイックスタートを図った定着方
法が、特開昭52−106741号公報、同57−82
240号公報、同57−102736号公報、同57−
102741号公報等により開示されている。また、透
光性基体の外周面に光吸収層を設けて定着ローラ(熱線
定着用回転部材)を構成し、円筒状の透光性基体内部に
設けたハロゲンランプからの光を、透光性基体の外周面
に設けた光吸収層で吸収させ、光吸収層の熱によりトナ
ー像を定着させる定着方法が特開昭59−65867号
公報により開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭52−106741号公報等の開示による、ハロゲ
ンランプの熱線を透光性基体を通して照射し、トナーを
加熱定着する方法や特開昭59−65867号公報の開
示による、透光性基体の外周面に光吸収層を設けて定着
ローラ(熱線定着用回転部材)を構成し、ハロゲンラン
プの熱線を透光性基体を通して光吸収層に照射し、該光
吸収層の熱によりトナーを定着する方法等においては、
省エネルギーとウォーミングアップタイムを短縮したク
イックスタートとが図られたものの、透光性基体の素材
として主に円筒状のガラス部材を用いているため、熱線
定着用回転部材に加わる回転トルク圧力や熱膨張によ
り、熱線定着用回転部材の透光性基体の端部のフランジ
部材との接合部が分離したり破損されるという問題が起
こる。また、透光性基体の内径或いは外径精度が悪く、
透光性基体の中心位置が出しにくいという問題もある。
【0007】本発明は上記の問題点を解決し、熱線定着
用回転部材の透光性基体の端部の分離や破損を防止する
と共に、高精度に透光性基体の中心位置を位置出しする
定着装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、転写材上の
トナー像を加熱と加圧とにより前記転写材に固定する定
着装置において、内部に熱線を発光する熱線照射手段を
配する円筒状の透光性基体と、前記透光性基体の外側に
熱線吸収層を設けてロール状の熱線定着用回転部材を形
成すると共に、フランジ部材を前記透光性基体の両端に
設け、前記フランジ部材を接合弾性層を介して前記透光
性基体と接合することを特徴とする定着装置によって達
成される(第1の発明)。
【0009】また、上記目的は、転写材上のトナー像を
加熱と加圧とにより前記転写材に固定する定着装置にお
いて、内部に熱線を発光する熱線照射手段を配する円筒
状の透光性基体と、前記透光性基体の外側に、弾性層と
熱線吸収層とをその順に設けてロール状の熱線定着用回
転部材を形成すると共に、フランジ部材を前記透光性基
体の両端に設け、前記フランジ部材を接合弾性層を介し
て前記透光性基体と接合することを特徴とする定着装置
によって達成される(第2の発明)。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の
意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の
実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示
すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限
定するものではない。なお以下の実施形態の説明におい
て、転写域において像形成体に対向する側の転写材の面
(上側の面)を表面、転写材の他方の面すなわち中間転
写体に対向する側の転写材の面(下側の面)を裏面とい
い、転写材の表面に転写される画像を表面画像、転写材
の裏面に転写される画像を裏面画像という。
【0011】本発明にかかわる定着装置及びそれを用い
る画像形成装置の一実施形態の画像形成プロセスおよび
各機構について、図1ないし図8を用いて説明する。図
1は、本発明にかかわる定着装置及びそれを用いる画像
形成装置の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断面
構成図であり、図2は、図1の画像形成装置におけるト
ナー像形成状態を示す図であり、図2(A)は、像形成
体に形成した裏面画像を中間転写体上に転写するときの
トナー像形成状態を示す図であり、図2(B)は、中間
転写体上の裏面画像と同期して像形成体に表面画像を形
成するときのトナー像形成状態を示す図であり、図2
(C)は、転写材上への両面画像形成を示す図であり、
図3は、原稿画像読取手段の一例を示す図であり、図4
は、画像形成装置の制御回路ブロック図であり、図5
は、定着装置の第1の例の構造を示す説明図であり、図
6は、ロール状の熱線定着用回転部材の第1の例の拡大
断面構成図であり、図7は、ロール状の熱線定着用回転
部材の第1の例の熱線吸収層の濃度分布を示す図であ
り、図8は、ロール状の熱線定着用回転部材の第1の例
の透光性基体の外径と厚さとを示す図である。
【0012】図3及び図4に示すように、原稿画像読取
手段としての原稿画像読取装置500は、読取装置本体
501、原稿PSを収納する原稿収納皿505、原稿送
出ローラ502、透明なプレート503、原稿搬送ロー
ラ504、原稿排出皿506及び透明なプレート503
を挟んで設けられ上下より原稿PSの原稿画像を読取る
ライン状の原稿画像読取センサPS1,PS2とによっ
て構成され、外部装置や以下に説明するカラー画像形成
装置に組込まれた信号線により制御部に接続される。
【0013】原稿送出ローラ502により送出された原
稿PSが透明なプレート503を通過する際に、透明な
プレート503を挟んで上下に設けられた原稿画像読取
センサPS1,PS2により、原稿PSが片面原稿か両
面原稿かの判別(片面、両面判別)と、原稿PSの画像
データの読取とが行われる。
【0014】本実施形態では上下1組のセンサにより片
面、両面判別と画像データ読取とを行っているが、画像
データの読取と片面、両面判別とにそれぞれ対応した複
数のセンサを設けてもよく、例えばそれぞれ対応した複
数のセンサを用い、片面、両面判別を行った後画像デー
タの読取りを行ってもよい。原稿画像読取センサPS1
或いはPS2により1束の原稿PSの画像データが読取
られ制御部を通してRAM内に記憶される。
【0015】上記により、両面画像と判別された場合、
図3にて示す原稿画像読取手段により原稿PSの画像デ
ータが読取られ、図4に示すROM内に格納された両面
画像形成プログラムP1が制御部を通してRAM内に読
込まれ制御部により両面画像形成プログラムP1が実行
され画像形成プロセスが行われる。
【0016】図1及び図2によれば、10は像形成体で
ある感光体ドラム、11は各色毎の帯電手段であるスコ
ロトロン帯電器、12は各色毎の画像書込手段である露
光光学系、13は各色毎の現像手段である現像器、14
aは中間転写体である中間転写ベルト、14cは第1及
び第2の転写手段である転写器、14gは第3の転写手
段である裏面転写器、14mは除電手段である除電器、
150は転写材帯電手段である紙帯電器、14hは転写
材分離手段である紙分離AC除電器、160は爪部材で
ある分離爪210と拍車部材である拍車162とを有す
る搬送部、169は進入ガイド部材である進入ガイド
板、17は第1の例の定着装置である。
【0017】像形成体である感光体ドラム10は、例え
ば、光学ガラスや透明アクリル樹脂等の透明部材によっ
て形成される円筒状の基体の外周に、透明の導電層、a
−Si層あるいは有機感光層(OPC)等の感光層(光
導電層ともいう)を形成したものであり、導電層を接地
した状態で図1の矢印で示す時計方向に回転される。
【0018】各色毎の帯電手段であるスコロトロン帯電
器11、各色毎の画像書込手段である露光光学系12及
び各色毎の現像手段である現像器13は、これらを1組
として、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン
(C)および黒色(K)の各色の画像形成プロセス用と
して4組設けられ、図1の矢印にて示す感光体ドラム1
0の回転方向に対して、Y,M,C,Kの順に配置され
る。
【0019】各色毎の帯電手段であるスコロトロン帯電
器11は、それぞれ所定の電位に保持された制御グリッ
ドと例えば鋸歯状電極からなる放電電極11aとを有
し、感光体ドラム10の感光層と対峙して取付けられ、
トナーと同極性のコロナ放電によって帯電作用(本実施
形態においてはマイナス帯電)を行い、感光体ドラム1
0に対し一様な電位を与える。放電電極11aとして
は、その他ワイヤ電極や針状電極を用いることも可能で
ある。
【0020】各色毎の画像書込手段である露光光学系1
2は、感光体ドラム10上での露光位置が、前述した各
色毎のスコロトロン帯電器11に対して感光体ドラム1
0の回転方向下流側に位置するようにして感光体ドラム
10の内部に配置される。それぞれの露光光学系12
は、ドラム軸と平行に主走査方向に配列された像露光光
の発光素子としてのLED(発光ダイオード)を複数個
アレイ状に並べた線状の露光素子12aと、結像素子と
しての光集束性光伝送体(商品名:セルフォックレンズ
アレイ)12bと、不図示のレンズホルダとで構成され
る露光用ユニットであり、保持部材20に取付けられ
る。保持部材20には各色毎の露光光学系12の他に転
写同時露光器12d及び一様露光器12eが取付けら
れ、一体となって感光体ドラム10の透光性の基体内部
に収容される。各色毎の露光光学系12は、別体の画像
読み取り装置によって読み取られメモリに記憶された各
色の画像データに従って感光体ドラム10の感光層を裏
面から像露光し、感光体ドラム10上に静電潜像を形成
する。露光素子12aとしては、LEDの他、FL(蛍
光体発光),EL(エレクトロルミネッセンス),PL
(プラズマ放電)等の複数の発光素子をアレイ状に並べ
たものを用いることも可能である。像露光光発光素子の
発光波長は、通常Y,M,Cのトナーに対して透過性の
高い780〜900nmの範囲のものが用いられるが、
本実施形態においては裏面から像露光を行う方式である
ため、カラートナーに対して透過性を十分に有しないこ
れより短い400〜780nmの波長でもよい。像露光
光の多くは感光層で吸収される。
【0021】各色毎の現像手段である現像器13は、感
光体ドラム10の周面に対し所定の間隙を保ち、感光体
ドラム10の回転方向と順方向に回転する例えば厚み
0.5〜1mm、外径15〜25mmの円筒状の非磁性
のステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリー
ブ131と、現像ケーシング138とを有し、現像ケー
シング138の内部には、各々イエロー(Y)、マゼン
タ(M)、シアン(C)および黒色(K)の一成分或い
は二成分現像剤を収容している。それぞれの現像器13
は不図示の突き当てコロにより感光体ドラム10と所定
の間隙、例えば100〜500μmをあけて非接触に保
たれており、現像スリーブ131に対して直流電圧と交
流電圧を重畳した現像バイアスを印加することにより、
非接触の反転現像を行い、感光体ドラム10上にトナー
像を形成する。
【0022】中間転写体である中間転写ベルト14aは
体積抵抗率が1010〜1016Ω・cm、好ましくは10
12〜1015Ω・cmの無端ベルトであり、例えば変性ポ
リイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロ
エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンア
ロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分
散した厚さ0.1〜1.0mmの半導電性フィルム基体
の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として
厚さ5〜50μmのフッ素コーティングを行った2層構
成のシームレスベルトである。ベルトの基体としては、
この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に導電材
料を分散した厚さ0.5〜2.0mmの半導電性ゴムベ
ルトを使用することもできる。中間転写ベルト14a
は、それぞれローラ部材である駆動ローラ14dとアー
スローラ14jと従動ローラ14eとテンションローラ
14iとに内接して張架され、図1の矢印で示す反時計
方向に回転される。従動ローラ14e、アースローラ1
4j及び駆動ローラ14dは固定して回転され、テンシ
ョンローラ14iは不図示のバネ等の弾力により移動可
能に支持されて回転される。不図示の駆動モータよりの
駆動をうけて駆動ローラ14dが回転され、中間転写ベ
ルト14aを駆動して回転させる。中間転写ベルト14
aの回転によりアースローラ14j、従動ローラ14e
及びテンションローラ14iが従動して回転される。回
転中の中間転写ベルト14aのベルト弛みがテンション
ローラ14iにより緊張される。中間転写ベルト14a
が従動ローラ14eに張架される位置に転写材である記
録紙Pが供給され、記録紙Pが中間転写ベルト14aに
よって搬送される。駆動ローラ14dに張架される中間
転写ベルト14aの定着装置17側の端部の曲率部KT
において中間転写ベルト14aから記録紙Pが分離され
る。
【0023】第1及び第2の転写手段である転写器14
cは、中間転写ベルト14aを挟んで感光体ドラム10
に対向して設けられるコロナ放電器であり、中間転写ベ
ルト14aと感光体ドラム10との間に転写域14bを
形成する。転写器14cにはトナーと反対極性(本実施
形態においてはプラス極性)の直流電圧が印加され、感
光体ドラム10上のトナー像を中間転写ベルト14a上
または転写材である記録紙Pの表面に転写する。
【0024】第3の転写手段である裏面転写器14gは
好ましくはコロナ放電器により構成され、中間転写ベル
ト14aを挟んで接地された導電性のアースローラ14
jに対向して設けられ、トナーと反対極性(本実施形態
においてはプラス極性)の直流電圧が印加され、中間転
写ベルト14a上のトナー像を記録紙Pの裏面に転写す
る。
【0025】除電手段である除電器14mは好ましくは
コロナ放電器により構成され、中間転写ベルト14aの
移動方向に対し、第1及び第2の転写手段である転写器
14cの下流側に、転写器14cと並列して設けられ、
トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流
電圧が印加され、転写器14cの電圧印加により荷電さ
れる中間転写ベルト14aの電荷を除電する。
【0026】転写材帯電手段である紙帯電器150は好
ましくはコロナ放電器により構成され、中間転写ベルト
14aを挟んで従動ローラ14eと対向して設けられ、
トナーと同極性(本実施形態においてはマイナス極性)
の直流電圧が印加され、記録紙Pを帯電して中間転写ベ
ルト14aに吸着させる。紙帯電器150としてはコロ
ナ放電器の他に、中間転写ベルト14aに当接および当
接解除可能な紙帯電ブラシや紙帯電ローラ等を用いるこ
とも可能である。
【0027】転写材分離手段である紙分離AC除電器1
4hは好ましくはコロナ放電器により構成され、必要に
応じて中間転写ベルト14aの定着装置17側端部に中
間転写ベルト14aを挟んで接地された導電性の駆動ロ
ーラ14dに対向して設けられ、必要に応じてトナーと
同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印
加され、中間転写ベルト14aにより搬送される記録紙
Pを除電して中間転写ベルト14aから分離する。
【0028】搬送部160は爪部材である分離爪210
と拍車部材である拍車162とを有し、中間転写ベルト
14aの定着装置17側の端部の曲率部KTと定着装置
17との間に設けられる。搬送部160は、定着装置1
7からの熱により、中間転写ベルト14aが変形した
り、中間転写ベルト14aに担持されるトナー像が融着
気味になって転写しにくくなったり、中間転写ベルト1
4a上にトナーが固着したりすることを防止する。
【0029】爪部材である分離爪210は中間転写ベル
ト14aの曲率部KTに近接し、中間転写ベルト14a
と所定の間隔、好ましくは0.1〜2.0mmを空けて
支持軸221に固定して設けられ、記録紙Pが中間転写
ベルト14aより分離される際に、中間転写ベルト14
a方向へ曲がって搬送されようとする記録紙Pの先端部
を当接させ、記録紙Pの分離を補助する。
【0030】拍車部材である拍車162は、周面に複数
の突起部162aを有し、回転支持軸165を中心とし
て回転自在に設けられる。拍車162は、記録紙Pの裏
面側をガイドして記録紙Pを搬送し、両面にトナー像を
有する記録紙Pの裏面トナー像の乱れを防止するととも
に、記録紙Pの定着装置17への進入方向を一定にしな
がら記録紙Pを安定して定着装置17へと搬送する。
【0031】分離爪210と拍車162とは、中間転写
ベルト14aの曲率部KTと定着装置17のニップ部T
への転写材の入り口部(進入部)とを結ぶ面PL1(以
降転写材搬送面PL1という)に対し、感光体ドラム1
0の反対側で転写材搬送面PL1と接触或いは近接して
配設される。転写材搬送面PL1の両側に拍車部材であ
る拍車162を設けることも可能である。
【0032】進入ガイド部材である進入ガイド板169
は、感光体ドラム10の反対側で転写材搬送面PL1と
接触或いは近接して配設され、先端部が記録紙Pを案内
して、定着時のしわを防止するよう記録紙Pの先端を定
着装置17のニップ部Tに進入させる。
【0033】第1の例の定着装置17は表面画像(上面
側の画像)のトナー像を定着するための上側(表面側)
のロール状の熱線定着用回転部材としての第1熱線定着
ローラ17aと、裏面画像(下面側の画像)のトナー像
を定着するための下側(裏面側)のロール状の定着用回
転部材としての第1定着ローラ47aとにより構成さ
れ、第1熱線定着ローラ17aと第1定着ローラ47a
との間で形成されるニップ部Tで記録紙Pを挟持し、熱
と圧力とを加えることにより記録紙P上のトナー像を定
着する。第1熱線定着ローラ17aの内部には、主とし
て赤外線或いは遠赤外線等の熱線を発光する例えばハロ
ゲンランプやキセノンランプを用いた熱線照射手段であ
る熱線照射部材171gが設けられる。
【0034】次に画像形成プロセスを説明する。
【0035】画像記録のスタートにより不図示の感光体
駆動モータの始動により感光体ドラム10が図1の矢印
で示す時計方向へ回転され、同時にイエロー(Y)のス
コロトロン帯電器11の帯電作用により感光体ドラム1
0に電位の付与が開始される。
【0036】感光体ドラム10は電位を付与されたあ
と、Yの露光光学系12によって第1の色信号すなわち
Yの画像データに対応する電気信号による画像書込が開
始され、感光体ドラム10の表面に原稿画像のYの画像
に対応する静電潜像が形成される。
【0037】前記の潜像はYの現像器13により非接触
の状態で反転現像され、感光体ドラム10上にイエロー
(Y)のトナー像が形成される。
【0038】次いで感光体ドラム10は、Yのトナー像
の上からマゼンタ(M)のスコロトロン帯電器11の帯
電作用により電位が付与され、Mの露光光学系12によ
って第2の色信号すなわちMの画像データに対応する電
気信号による画像書込が行われ、Mの現像器13による
非接触の反転現像によって前記のイエロー(Y)のトナ
ー像の上にマゼンタ(M)のトナー像が重ね合わせて形
成される。
【0039】同様のプロセスにより、シアン(C)のス
コロトロン帯電器11、Cの露光光学系12およびCの
現像器13によってさらに第3の色信号に対応するシア
ン(C)のトナー像が重ね合わせて形成され、更にその
上に黒色(K)のスコロトロン帯電器11、Kの露光光
学系12およびKの現像器13によって第4の色信号に
対応する黒色(K)のトナー像が順次重ね合わせて形成
され、感光体ドラム10の一回転以内にその周面上にイ
エロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)および黒
色(K)の4色の重ね合わせカラートナー像が形成され
る(トナー像形成手段)。
【0040】これらY,M,C及びKの露光光学系12
による感光体ドラム10の感光層に対する画像書込はド
ラムの内部より前述した透光性の基体を通して行われ
る。従って第2、第3および第4の色信号に対応する画
像の書込は何れも先に形成されたトナー像の影響を全く
受けることなく行われ、第1の色信号に対応する画像と
同等の静電潜像を形成することが可能となる。
【0041】上記の画像形成プロセスによって像形成体
である感光体ドラム10上に形成された裏面画像となる
重ね合わせカラートナー像は、転写域14bにおいて、
第1の転写手段としての転写器14cによって、中間転
写体である中間転写ベルト14a上に一括して転写(1
次転写)される(図2(A))。この際、良好な転写が
なされるように、感光体ドラム10の内部に設けた転写
同時露光器12dによる一様露光が行われるようにして
もよい。
【0042】転写後の感光体ドラム10の周面上に残っ
たトナーは感光体ドラムAC除電器16により除電を受
けた後、像形成体クリーニング手段であるクリーニング
装置19にいたり、感光体ドラム10に当接したゴム材
から成るクリーニングブレード19aによってクリーニ
ングされ、スクリュウ19bによって不図示の排トナー
容器に回収される。また、感光体ドラム10の周面は、
例えば発光ダイオードを用いた帯電前の一様露光器12
eによる露光によって先の画像形成における感光体ドラ
ム10の履歴が解消される。
【0043】また、転写器14cにより荷電された中間
転写ベルト14aの電荷は、転写器14cと並列して設
けられる除電手段である除電器14mにより除電され
る。
【0044】以上のようにして中間転写ベルト14a上
に裏面画像となる重ね合わせカラートナー像(第2のト
ナー像)が形成された後、感光体ドラム10上には上記
のカラー画像形成プロセスと同様にして、引続き表面画
像となる重ね合わせカラートナー像(第1のトナー像)
が形成される(図2(B))。この際、感光体ドラム1
0上に形成される表面画像は、前記感光体ドラム10上
に形成した裏面画像に対して鏡像となるように画像デー
タが変更される。
【0045】感光体ドラム10上への表面画像形成にと
もなって転写材である記録紙Pが転写材収納手段である
給紙カセット15より、送り出しローラ15aにより送
り出され、転写材給送手段としてのタイミングローラ1
5bへ搬送され、タイミングローラ15bの駆動によっ
て、感光体ドラム10上に形成される第1のトナー像で
ある表面画像のカラートナー像と、中間転写ベルト14
aに担持されている第2のトナー像である裏面画像のカ
ラートナー像との同期がとられて転写域14bへ給送さ
れる。この際、給送される記録紙Pは、記録紙Pの表面
側に設けられる転写材帯電手段である紙帯電器150に
よりトナーと同極性に帯電され、中間転写ベルト14a
に吸着されて転写域14bへ給送される。トナーと同極
性に紙帯電を行うことにより、中間転写ベルト14a上
のトナー像や感光体ドラム10上のトナー像と引き合う
ことを防止して、トナー像の乱れを防止している。
【0046】転写域14bではトナーと反対極性(本実
施形態においてはプラス極性)の電圧が印加される第2
の転写手段としての転写器14cによって感光体ドラム
10上の表面画像が一括して記録紙Pの表面に転写(2
次転写)される。このとき、中間転写ベルト14a上の
裏面画像は記録紙Pに転写されないで中間転写ベルト1
4a上に存在する。第2の転写手段としての転写器14
cによる2次転写の際、良好な転写がなされるように、
転写域14bと対向して感光体ドラム10の内部に設け
られた、例えば発光ダイオードを用いた転写同時露光器
12dによる一様露光が行われるようにしてもよい。ま
た転写器14cにより荷電された中間転写ベルト14a
の電荷は除電器14mにより除電される。
【0047】表面にカラートナー像が転写された記録紙
Pは、トナーと反対極性(本実施形態においてはプラス
極性)の電圧が印加される第3の転写手段としての裏面
転写器14gへと搬送され、裏面転写器14gにより中
間転写ベルト14aの周面上の裏面画像が一括して記録
紙Pの裏面に転写(3次転写)される(図2(C))。
【0048】両面にカラートナー像が形成された記録紙
Pは、中間転写ベルト14aの曲率部KTの曲率と、中
間転写ベルト14aの端部に必要に応じて設けられる転
写材分離手段としての紙分離AC除電器14hによる除
電作用と、中間転写ベルト14aと所定の間隔を空けて
搬送部160に設けられる分離爪210とにより、中間
転写ベルト14aから分離され、搬送部160に設けら
れた拍車162及び進入ガイド板169を通して安定し
て定着装置17へと搬送され、進入ガイド板169によ
り先端部を定着装置17のニップ部Tに送り込み、表面
画像(上側の画像)のトナー像を定着するための上側に
配置される第1熱線定着ローラ17aと、裏面画像(下
側の画像)のトナー像を定着するための下側に配置され
る第1定着ローラ47aとの間のニップ部Tで熱と圧力
とを加えられることにより記録紙P上のトナー像が定着
される。両面画像記録がなされた記録紙Pは表裏を反転
されて送られ、排紙ローラ18により装置外部のトレイ
へ排出される。また図1の一点鎖線で示すように、定着
装置17の出口に不図示の切替部材を設け、表裏を反転
させずに装置外部のトレイへ排出するようにしてもよ
い。
【0049】転写後の中間転写ベルト14aの周面上に
残ったトナーは、中間転写ベルト14aを挟んで従動ロ
ーラ14eに対向して設けられ、支軸142を回転支点
として中間転写ベルト14aに当接及び当接解除可能な
中間転写体クリーニングブレード141を有する中間転
写体クリーニング手段である中間転写体クリーニング装
置140によりクリーニングされる。
【0050】また、転写後の感光体ドラム10の周面上
に残ったトナーは、感光体ドラムAC除電器16により
除電を受けた後、クリーニング装置19によりクリーニ
ングされ、帯電前の一様露光器12eにより先の画像形
成における感光体ドラム10の履歴が解消されて、次の
画像形成サイクルにはいる。
【0051】上記の方法を用いることにより、重ね合わ
せカラートナー像を一括転写するので、中間転写ベルト
14a上のカラー画像の色ズレやトナーの散りやこすれ
等が起こりにくく、画像劣化が少ない良好な両面カラー
画像形成がなされる。
【0052】前記の原稿画像読取装置500において、
片面画像と判別された場合や両面画像と判別された場合
の、図3にて示す原稿画像読取手段により読取られた原
稿PSの画像データを感光体ドラム10による表面のみ
の片面画像としてコピーする場合には、図4に示すRO
M内に格納された像形成体としての感光体ドラム10に
よる表面の片面画像形成プログラムP2が制御部を通し
てRAM内に読込まれ制御部により表面の片面画像形成
プログラムP2が実行され、図1にて説明した感光体ド
ラム10による表面のみの画像形成プロセスが連続して
行われる。
【0053】また、片面画像と判別された場合や両面画
像と判別された場合の、図3にて示す原稿画像読取手段
により読取られた原稿PSの画像データを中間転写ベル
ト14aによる裏面のみの片面画像としてコピーする場
合には、図4に示すROM内に格納された中間転写体と
しての中間転写ベルト14aによる裏面の片面画像形成
プログラムP3が制御部を通してRAM内に読込まれ制
御部により裏面の片面画像形成プログラムP3が実行さ
れ、図1にて説明した中間転写ベルト14aによる裏面
のみの画像形成プロセスが連続して行われる。
【0054】また、本発明の定着装置を用いる画像形成
装置の実施形態としてカラー画像形成にて説明したが、
本発明は必ずしもこれに限定されるものでなく、図1及
び図2にて説明したと同様のプロセスによるモノクロの
片面或いは両面の画像形成にも適用されるものである。
また、本発明の定着装置を用いる画像形成装置の実施形
態として両面画像形成装置にて説明したが、本発明の定
着装置は必ずしもこれに限定されるものでなく、片面の
みの画像形成装置にも適用されるものである。また、以
下に説明する定着装置も両面定着用として説明するが、
これに限定されるものでなく、片面用の定着装置として
も用いられる。
【0055】図5に示すように、第1の例の定着装置1
7は表面画像(上面側の画像)のトナー像を定着するた
めの上側(表面側)のロール状の熱線定着用回転部材と
しての第1熱線定着ローラ17aと、裏面画像(下面側
の画像)のトナー像を定着するための下側(裏面側)の
ロール状の定着用回転部材としての第1定着ローラ47
aとにより構成され、第1熱線定着ローラ17aと第1
定着ローラ47aとの間で形成される、幅2〜10mm
程度のニップ部Tで記録紙Pを挟持し、熱と圧力とを加
えることにより記録紙P上のトナー像を定着する。
【0056】表面画像のトナー像を定着するための熱線
定着用回転部材としての第1熱線定着ローラ17aは、
円筒状の透光性基体171aと、該透光性基体171a
の外側(外周面)に熱線吸収層171bと離型層171
cとをその順に設け、透光性基体171a内部に、主と
して赤外線或いは遠赤外線等の熱線を発光する例えばハ
ロゲンランプやキセノンランプを用いた熱線照射手段で
ある熱線照射部材171gを配したハードローラとして
構成される。熱線照射部材171gより発光された熱線
が熱線吸収層171bにより吸収され瞬時加熱が可能な
ロール状の熱線定着用回転部材が形成される(瞬時加熱
用のロール状の熱線定着用回転部材の第1の例)。上側
に設けられるロール状の熱線定着用回転部材としての第
1熱線定着ローラ17aには、ニップ部Tの位置より第
1熱線定着ローラ17aの回転方向に、定着分離爪TR
6、定着オイルクリーニングブレードTR1、オイル塗
布フェルトTR2、オイル量規制ブレードTR3が設け
られ、オイルタンクTR4より毛細管パイプTR5を通
してオイル塗布フェルトTR2に供給されたオイルがオ
イル塗布フェルトTR2により第1熱線定着ローラ17
aに塗布される。定着オイルクリーニングブレードTR
1により第1熱線定着ローラ17aの周面上のオイルが
クリーニングされる。従って後述する、第1熱線定着ロ
ーラ17aの温度を測定する温度センサTS1は、定着
オイルクリーニングブレードTR1とオイル塗布フェル
トTR2との間のクリーニングされた第1熱線定着ロー
ラ17aの周面に設けられる。定着分離爪TR6により
定着後の転写材が分離される。
【0057】また、裏面画像のトナー像を定着するため
のロール状の定着用回転部材としての第1定着ローラ4
7aは、例えばアルミ材を用いた円筒状の金属パイプ4
71aと、該金属パイプ471aの外周面に例えばシリ
コン材を用いた、2〜20mm厚のゴムローラ471b
を形成し、金属パイプ471aの内部にハロゲンヒータ
471cを配したソフトローラとして構成される。
【0058】上側のハードローラと下側のソフトローラ
との間に下側を凸としたニップ部Tが形成されトナー像
の定着が行われる。
【0059】TS1は上側の第1熱線定着ローラ17a
に取付けられた温度制御を行うための例えばサーミスタ
を用いた温度センサであり、TS2は下側の第1定着ロ
ーラ47aに取付けられた温度制御を行うための例えば
サーミスタを用いた温度センサである。
【0060】図6によれば、第1熱線定着ローラ17a
の構成は、図6(a)に断面を示すように、円筒状の透
光性基体171aとしては、熱線照射部材171gより
の赤外線或いは遠赤外線等の熱線を透過するパイレック
スガラス,サファイヤ(Al23),CaF2等のセラ
ミック材(熱伝導率が(5.5〜19.0)×10-3
/cm・s・K、線膨張係数が(0.4〜8)×10-6
/℃)が主として用いられ、その他、ポリイミド,ポリ
アミド等を使用した透光性樹脂等(熱伝導率が(2.5
〜3.4)×10-3J/cm・s・K、線膨張係数が
(40〜130)×10-6/℃)も使用可能である。ま
た、透光性基体171aを通過させる熱線の波長は0.
1〜20μm、好ましくは0.3〜3μmであるので、
フィラーとして硬度や熱伝導率の調整剤が加えられる
が、粒径が熱線の波長の1/2、好ましくは1/5以下
の、1μm以下、好ましくは0.1μm以下の熱線透過
性(主として赤外線或いは遠赤外線透過性)の酸化チタ
ン,酸化アルミニウム,酸化亜鉛,酸化シリコン,酸化
マグネシウム,炭酸カルシウム等の金属酸化物の微粒子
を樹脂バインダに分散させたもので透光性基体171a
を形成してもよい。層中で1次、2次粒子を含めて平均
粒径が1μm以下、好ましくは0.1μm以下であるこ
とが光散乱を防ぎ、熱線吸収層171bに到達させるの
に好ましい。従って、透光性基体171aはあまり熱伝
導性が良くない。
【0061】熱線吸収層171bとしては、熱線照射部
材171gより発光され、透光性基体171aを透過し
た熱線の略100%にあたる90〜100%、好ましく
は95〜100%の熱線を熱線吸収層171bにより吸
収し瞬時加熱が可能な熱線定着用回転部材を形成するよ
うに、樹脂バインダにカーボンブラック、黒鉛、鉄黒
(Fe34)や各種フェライト及びその化合物、酸化
銅、酸化コバルト、ベンガラ(Fe23)、等の粉末を
混入した熱線吸収部材を用い、厚さ10〜200μm、
好ましくは20〜100μm厚の該熱線吸収部材を透光
性基体171aの外側(外周面)に焼付け或いは塗布等
により形成する。熱線吸収層171bでの熱線吸収率が
90%程度よりも低く、例えば20〜80%程度である
と熱線が漏れて、漏れた熱線により熱線定着用回転部材
としての第1熱線定着ローラ17aがモノクロ画像形成
に用いられた場合、フィルミング等により第1熱線定着
ローラ17aの特定位置の表面に黒トナーが付着すると
漏れた熱線により付着部から発熱が起き、その部分でさ
らに熱線吸収による発熱が重ねて起こり熱線吸収層17
1bを破損する。またカラー画像形成に用いられた場
合、カラートナーの吸収効率が一般に低く、かつカラー
トナー間に吸収効率の差があることから定着不良となっ
たり、定着ムラとなる。従って、熱線照射部材171g
より発光され、透光性基体171aを透過した熱線が第
1熱線定着ローラ17a内で完全に吸収されるように熱
線吸収層171bの熱線吸収率を略100%にあたる9
0〜100%、好ましくは95〜100%とする。ま
た、熱線吸収層171bの厚さが10μm未満で薄い
と、熱線吸収層171bでの熱線の吸収による加熱速度
は速いが、薄膜による局所的な加熱による熱線吸収層1
71bの破損や強度不足の原因となり、熱線吸収層17
1bの厚さが200μmを越えて厚過ぎると、熱伝導不
良となったり、熱容量が大きくなり瞬時加熱が成しにく
くなる。熱線吸収層171bの熱線吸収率を略100%
にあたる90〜100%、好ましくは95〜100%と
したり、熱線吸収層171bの厚さを10〜200μ
m、好ましくは20〜100μmとすることにより、熱
線吸収層171bでの局所的な発熱が防止され、均一な
発熱が行われる。また、熱線吸収層171bに投光され
る熱線の波長は0.1〜20μm、好ましくは0.3〜
3μmであるので、フィラーとして硬度や熱伝導率の調
整剤が加えられるが、粒径が熱線の波長の1/2、好ま
しくは1/5以下の、1次、2次粒子を含めて平均粒径
が1μm以下、好ましくは0.1μm以下の熱線透過性
(主として赤外線或いは遠赤外線透過性)の酸化チタ
ン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化シリコン、酸化
マグネシウム、炭酸カルシウム等の金属酸化物の微粒子
を樹脂バインダに5〜50重量%分散させたもので熱線
吸収層171bを形成してもよい。このようにして、熱
線吸収層171bは温度がすぐに上がるように熱容量を
小さくしてあるので、熱線定着用回転部材としての第1
熱線定着ローラ17aに温度低下が生じ、定着ムラが発
生するという問題を防止する。
【0062】また熱線吸収層171bと分離して熱線吸
収層171bの外側(外周面)に、トナーとの離型性を
良好とするため、厚さ30〜100μmのPFA(フッ
素樹脂)チューブを被覆したものや、フッ素樹脂(PF
AまたはPTFE)塗料を20〜30μm塗布した離型
層171cを設ける(分離型)。
【0063】さらに図6(b)に断面を示すように、カ
ーボンブラック、黒鉛、鉄黒(Fe34)や各種フェラ
イト及びその化合物、酸化銅、酸化コバルト、ベンガラ
(Fe23)、等の粉末を混入した熱線吸収部材と、バ
インダと離型剤とを兼ねたフッ素樹脂(PFAまたはP
TFE)塗料とを混入して配合し、図6(a)にて前述
した熱線吸収層171bと離型層171cとを一体とし
て離型性を有する兼用層171Bを透光性基体171a
の外側(外周面)に形成し、ロール状の熱線定着用回転
部材を形成する。前述したと同様に、熱線照射部材17
1gより発光され、透光性基体171aを透過した熱線
が完全に吸収されるように兼用層171Bの熱線吸収率
を略100%にあたる90〜100%、好ましくは95
〜100%とする。兼用層171Bでの熱線吸収率が9
0%程度よりも低く、例えば20〜80%程度であると
熱線が漏れて、漏れた熱線により熱線定着用回転部材が
モノクロ画像形成に用いられた場合、フィルミング等に
より熱線定着用回転部材の特定位置の表面に黒トナーが
付着すると漏れた熱線により付着部から発熱が起き、そ
の部分でさらに熱線吸収による発熱が重ねて起こり兼用
層171Bを破損する。またカラー画像形成に用いられ
た場合、カラートナーの吸収効率が一般に低く、かつカ
ラートナー間に吸収効率の差があることから定着不良と
なったり、定着ムラとなる。従って、熱線照射部材17
1gより発光され、透光性基体171aを透過した熱線
が熱線定着用回転部材内で完全に吸収されるように兼用
層171Bの熱線吸収率を略100%にあたる90〜1
00%、好ましくは95〜100%とする。また、兼用
層171Bでの局所的な発熱も防止され、均一な発熱が
行われる。また、兼用層171Bに投光される熱線の波
長は0.1〜20μm、好ましくは0.3〜3μmであ
るので、フィラーとして硬度や熱伝導率の調整剤が加え
られるが、粒径が熱線の波長の1/2、好ましくは1/
5以下の、1次、2次粒子を含めて平均粒径が1μm以
下、好ましくは0.1μm以下の熱線透過性(主として
赤外線或いは遠赤外線透過性)の酸化チタン、酸化アル
ミニウム、酸化亜鉛、酸化シリコン、酸化マグネシウ
ム、炭酸カルシウム等の金属酸化物の微粒子を樹脂バイ
ンダに5〜50重量%分散させたもので兼用層171B
を形成してもよい。
【0064】図7によれば、ロール状の熱線定着用回転
部材としての第1熱線定着ローラ17aの熱線吸収層1
71bに前述した熱線吸収部材の濃度分布を設けること
により、熱線吸収層171b内部で熱を発生させること
が好ましい。熱線吸収層171bの濃度分布はグラフ
(イ)で示すように、内接する透光性基体171a側の
界面を低濃度とし外周面側に向かって傾斜をつけ順次高
くし、外周面側の手前(熱線吸収層171bの厚さtに
対し、透光性基体171a側から2/3〜4/5程度の
位置)で100%吸収する濃度となるようにして飽和す
るようにする。これにより、熱線吸収層171bでの熱
線の吸収による発熱分布は、グラフ(ロ)に示すよう
に、熱線吸収層171bの中央部近傍に最大値を有し、
熱線吸収層171bの界面や外周面近傍で最小値をとる
放物線状に形成される。これにより、前記界面での熱線
の吸収による発熱を小さくし、界面での接合弾性層の破
損や熱線吸収層171bの破損を防止する。また、外周
面側の手前(熱線吸収層171bの厚さtに対し、透光
性基体171a側から2/3〜4/5程度の位置)より
外周面までの濃度分布を飽和するようにし、例えば兼用
層171Bを用いた場合、外周表面層が削れても影響の
無いようにする。なお点線で示すように、飽和層を形成
してもよい。要するに、十分に内部で吸収が行われれば
外側での濃度の影響はなくなる。削れの影響も生じな
い。また、濃度分布に傾斜を設け、傾斜角の変更により
発熱分布を調整することができる。
【0065】また図8に示すように、ロール状の熱線定
着用回転部材としての第1熱線定着ローラ17aの円筒
状の透光性基体171aの外径φとしては、15〜60
mmのものが用いられ、厚さtとしては、厚い方が強度
の点で良く、薄い方が熱容量の点で良いが、強度と熱容
量との関係から、円筒状の透光性基体171aの外径φ
と厚さtとの関係は、 0.05≦t/φ≦0.20 とし、好ましくは 0.07≦t/φ≦0.14 とする。透光性基体171aの外径φが40mmでは透
光性基体171aの厚さtは、2mm≦t≦8mm、好
ましくは2.8mm≦t≦5.6mmのものが用いられ
る。透光性基体171aでのt/φが0.05未満では
強度不足となり、t/φが0.20を越えると熱容量が
大きくなり第1熱線定着ローラ17aの加熱が長引くこ
とになる。また、透光性基体といっても材料によっては
1〜20%程度の熱線を吸収する場合があり、強度の保
てる範囲で薄い方が好ましい。
【0066】上記により、図5にて説明した定着装置1
7を用いることにより定着部(ニップ部)での変形に強
いと共に、瞬時加熱によるクイックスタート定着用の定
着装置が可能となるが、特に図1にて説明した画像形成
装置に用いることにより、使用頻度の多い表面の片面画
像形成の際のトナー像のクイックスタートの瞬時加熱定
着が可能となり、また省エネルギー効果が得られる。
【0067】図5にて説明した熱線定着用回転部材に設
けられるフランジ部材と、熱線定着用回転部材と定着用
回転部材との圧着、駆動とについて、図9ないし図11
を用いて説明する。図9は、図5における上側に設けら
れるロール状の熱線定着用回転部材と下側に設けられる
ロール状の定着用回転部材との断面構成図であり、図1
0は、図9の上下ローラの圧着、駆動を示す側面図であ
り、図11は、図9のフランジ部材の他の例を示す図で
ある。なお以下の説明においては、両ローラの一方の端
部について説明するが、他端も同様な構造よりなるもの
である。
【0068】図9または図10によれば、前述したよう
に、表面画像のトナー像を定着するためのロール状の熱
線定着用回転部材としての第1熱線定着ローラ17a
は、円筒状の透光性基体171aと、該透光性基体17
1aの外側(外周面)に熱線吸収層171bと離型層1
71cとをその順に設け、透光性基体171a内部に、
例えばハロゲンランプやキセノンランプを用いた熱線照
射手段である熱線照射部材171gを配したハードロー
ラとして構成される。熱線照射部材171gより発光さ
れた熱線が熱線吸収層171bにより吸収され瞬時加熱
が可能なロール状の熱線定着用回転部材が形成される
(瞬時加熱用の熱線定着用回転部材の第1の例)。
【0069】また、裏面画像のトナー像を定着するため
のロール状の定着用回転部材としての第1定着ローラ4
7aは、例えばアルミ材を用いた円筒状の金属パイプ4
71aと、該金属パイプ471aの外周面に例えばシリ
コン材を用いた、2〜20mm厚のゴムローラ471b
を形成し、金属パイプ471aの内部にハロゲンヒータ
471cを配したソフトローラとして構成される。
【0070】上側のハードローラと下側のソフトローラ
との間に下側を凸としたニップ部Tが形成されトナー像
の定着が行われる。
【0071】表面画像のトナー像を定着するための熱線
定着用回転部材としての第1熱線定着ローラ17aの円
筒状の透光性基体171aとしては、主としてパイレッ
クスガラス,サファイヤ(Al23),CaF2等の熱
線照射部材171gよりの赤外線或いは遠赤外線等の熱
線を透過する、肉厚2〜10mm程度のセラミック材
(線膨張係数が(0.4〜8)×10-6/℃、熱伝導率
が(5.5〜19.0)×10-3J/cm・s・K)が
用いられるが、例えばアルミ、ステンレス等の金属部材
(線膨張係数が(10〜30)×10-6/℃)よりな
る、肉厚1〜3mm程度の円筒状のフランジ部材として
のフランジ900が、幅10〜50mm程度で円筒状の
透光性基体171aの外周面端部の研磨部に嵌込まれ、
不図示の治具等により中心位置を出した状態で、透光性
基体171aの研磨部外周面とフランジ900の嵌合部
901の内側(内周面)との間に、弾性を有するゴム系
の充填剤或いは接着剤により接合弾性層S11を形成
し、接合弾性層S11を介して円筒状の透光性基体17
1aの外周面端部にフランジ900が固着される。
【0072】ゴム系の充填剤や接着剤としては、耐熱性
のシリコンやウレタン系のものが好ましく用いられる。
また、嵌合部901の間隙は100〜1000μmと
し、その間に充填剤や接着剤を充填することが好まし
い。この接合弾性層S11の硬度は透光性基体171a
とフランジ900とのストレスを吸収する一方、変形量
を小さくする必要からフランジ900と適度な硬さをも
って接合されることが好ましく、硬度30〜80Hs
(JIS、Aゴム硬度)が好ましい。
【0073】フランジ900が嵌込まれた透光性基体1
71aの外側(外周面)に、フランジ900の透光性基
体171aとの嵌合部901を覆うように、熱線吸収層
171b及び離型層171cとがその順に形成される。
【0074】フランジ900の回転軸としての先端部9
02が、側板101に嵌入された軸受部材としてのベア
リングB11に嵌込まれ、第1熱線定着ローラ17aが
側板101に取付けられる。さらに、先端部902に定
着駆動歯車GAが嵌込まれ、ネジ或いはピン等により定
着駆動歯車GAが第1熱線定着ローラ17aの端部に固
定される。
【0075】一方、裏面画像のトナー像を定着するため
の定着用回転部材としての第1定着ローラ47aの金属
パイプ471a端部の円筒状の絞り部471Aが、レバ
ー102aの溝(符番なし)に嵌入された軸受部材とし
てのベアリングB12に嵌込まれ、第1定着ローラ47
aがレバー102aに取付けられる。
【0076】第1定着ローラ47aを保持するベアリン
グB12を、レバー102aに取付けられる例えばピア
ノ線或いは板バネ等を用いた抜け止めバネSP11によ
り保持されて、レバー102aと側板101とに掛け渡
され側板101に固定される軸J11を回転支点とし
て、レバー102aの一端が回転可能に軸J11に取付
けられる。さらに、レバー102aの他端に固定される
軸J12に取付けられる、例えば線径1.5〜3.0m
m程度のピアノ線等を用いたコイル状の圧着バネSP1
2が、側板101に固定される軸J13に掛け渡され
て、第1定着ローラ47aが第1熱線定着ローラ17a
に圧着される。
【0077】第1熱線定着ローラ17a内部に熱線照射
部材171gが挿入され、両端の端子JT11により第
1熱線定着ローラ17aの中心位置に保持される。ま
た、第1定着ローラ47a内部にハロゲンヒータ471
cが挿入され、両端の端子JT12により第1定着ロー
ラ47aの中心位置に保持される。
【0078】第1熱線定着ローラ17aの熱線照射部材
171gの発光領域は、第1定着ローラ47aのハロゲ
ンヒータ471cの発熱領域と略同じであり、フランジ
900の嵌合部901の内側で、転写材サイズ(最大転
写材サイズ)の通過領域の外側の幅で設けられる。
【0079】さらに、上側のハードローラとして用いる
熱線定着用回転部材としての第1熱線定着ローラ17a
に固定される前記定着駆動歯車GAが、定着駆動モータ
M1に連なる駆動系を通して歯車G1により駆動回転さ
れ、ニップ部Tを介して下側のソフトローラとして用い
る定着用回転部材としての第1定着ローラ47aを従動
回転させる。
【0080】上記の如く、接合部に弾性を有する接合弾
性層を設けることにより、熱線定着用回転部材の透光性
基体に直接加わる変形や圧力が減少され、透光性基体の
端部の分離や破損が防止されると共に、透光性基体の中
心位置が高精度に位置出しされる。また、接合弾性層を
設けることにより、熱線定着用回転部材の透光性基体に
結合する駆動系よりの回転トルクや圧力が緩和され、直
接透光性基体に加わらず、熱線定着用回転部材の駆動の
際の透光性基体の破損やフランジ部材の分離が防止され
る。また特に、主としてセラミック材のパイプを用いる
透光性基体の外側に金属部材を用いるフランジ部材を設
けることにより、透光性基体の熱膨張よりも、金属部材
を用いるフランジ部材の熱膨張の方が大きくとも外側に
設けられた金属部材を用いたフランジ部材により透光性
基体が保護され、熱線定着用回転部材の端部に加わる変
形や圧力による透光性基体の端部の破損やフランジ部材
との分離が防止される。
【0081】また、表面画像のトナー像を定着するため
の熱線定着用回転部材としての第1熱線定着ローラ17
aの円筒状の透光性基体171aとして、熱線照射部材
171gよりの赤外線或いは遠赤外線等の熱線を透過す
る、主としてポリイミド、ポリアミド等の、肉厚2〜1
0mm程度の耐熱性の透光性樹脂(線膨張係数が(40
〜130)×10-6/℃程度)を用い、図11に示すよ
うに、熱線定着用回転部材としての第1熱線定着ローラ
17aの円筒状の透光性基体171aの内側(内周面)
端部に、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エ
チレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビ
ニリデン、ナイロンアロイ等の耐熱性のエンジニアリン
グプラスチック(線膨張係数が(40〜130)×10
-6/℃程度)よりなる、肉厚1〜3mm程度の円筒状の
フランジ部材としてのフランジ910を、幅10〜50
mm程度で嵌込み、不図示の治具等により中心位置を出
した状態で、透光性基体171aの端部内側(内周面)
とフランジ910の嵌合部911の外側(外周面)との
間に、弾性を有するゴム系の充填剤或いは接着剤により
接合弾性層S12を形成し、接合弾性層S12を介して
円筒状の透光性基体171aの内周面端部にフランジ9
10を固着するようにしてもよい。
【0082】ゴム系の充填剤や接着剤としては、耐熱性
のシリコンやウレタン系のものが好ましく用いられる。
また、嵌合部911の間隙は100〜1000μmと
し、その間に充填剤や接着剤を充填することが好まし
い。この接合弾性層S12の硬度は透光性基体171a
とフランジ910とのストレスを吸収する一方、変形量
を小さくする必要からフランジ910と適度な硬さをも
って接合されることが好ましく、硬度30〜80Hs
(JIS、Aゴム硬度)が好ましい。
【0083】フランジ910が嵌込まれた透光性基体1
71aの外側(外周面)に、フランジ910の透光性基
体171aとの結合部913の外周表面をも覆うよう
に、熱線吸収層171b及び離型層171cとがその順
に形成される。
【0084】図9にて前述したと同様にして、熱線定着
用回転部材としての第1熱線定着ローラ17aが駆動回
転される。
【0085】上記により、接合部に弾性を有する接合弾
性層を設けることにより、熱線定着用回転部材の透光性
基体に直接加わる変形や圧力が減少され、透光性基体の
端部の分離や破損が防止されると共に、透光性基体の中
心位置が高精度に位置出しされる。また、接合弾性層を
設けることにより、熱線定着用回転部材の透光性基体に
駆動系よりの回転トルクや圧力が緩和され、直接透光性
基体に加わらず、熱線定着用回転部材の駆動の際の透光
性基体の破損やフランジ部材の分離が防止される。また
特に、透光性基体及びフランジ部材に、共に樹脂部材を
用いることにより、双方の熱膨張が略等しくなり、熱線
定着用回転部材の端部にフランジ部材による変形や圧力
が加わらず透光性基体の端部の破損やフランジ部材との
分離が防止される。また、接合弾性層を介して透光性基
体に取付けられるフランジ部材を回転軸とする熱線定着
用回転部材の中心が、高精度に位置出しされると共に、
定着時の転写材のしわが防止される。
【0086】定着装置の他の例について、図12ないし
図15を用いて説明する。図12は、定着装置の第2の
例の構造を示す説明図であり、図13は、ロール状の熱
線定着用回転部材の第2の例の拡大断面構成図であり、
図14は、ロール状の熱線定着用回転部材の第2の例の
熱線吸収層の濃度分布を示す図であり、図15は、ロー
ル状の熱線定着用回転部材の第2の例の透光性基体の外
径と厚さとを示す図である。
【0087】図12に示すように、第2の例の定着装置
17Aは表面画像(上面側の画像)のトナー像を定着す
るための上側(表面側)のロール状の熱線定着用回転部
材としての第2熱線定着ローラ17bと、裏面画像(下
面側の画像)のトナー像を定着するための下側(裏面
側)のロール状の定着用回転部材としての第2定着ロー
ラ47bとにより構成され、第2熱線定着ローラ17b
と第2定着ローラ47bとの間で形成される、幅2〜1
0mm程度のニップ部Tで記録紙Pを挟持し、熱と圧力
とを加えることにより記録紙P上のトナー像を定着す
る。
【0088】表面画像のトナー像を定着するための熱線
定着用回転部材としての第2熱線定着ローラ17bは、
円筒状の透光性基体171aと、該透光性基体171a
の外側(外周面)に弾性層171dと熱線吸収層171
bと離型層171cとをその順に設け、透光性基体17
1a内部に、主として赤外線或いは遠赤外線等の熱線を
発光する例えばハロゲンランプやキセノンランプを用い
た熱線照射手段である熱線照射部材171gを配したソ
フトローラとして構成される。熱線照射部材171gよ
り発光された熱線が熱線吸収層171bにより吸収され
瞬時加熱が可能なロール状の熱線定着用回転部材が形成
される(瞬時加熱用のロール状の熱線定着用回転部材の
第2の例)。上側に設けられるロール状の熱線定着用回
転部材としての第2熱線定着ローラ17bには、ニップ
部Tの位置より第2熱線定着ローラ17bの回転方向
に、定着分離爪TR6、定着オイルクリーニングブレー
ドTR1、オイル塗布フェルトTR2、オイル量規制ブ
レードTR3が設けられ、オイルタンクTR4より毛細
管パイプTR5を通してオイル塗布フェルトTR2に供
給されたオイルがオイル塗布フェルトTR2により第2
熱線定着ローラ17bに塗布される。定着オイルクリー
ニングブレードTR1により第2熱線定着ローラ17b
の周面上のオイルがクリーニングされる。従って後述す
る、第2熱線定着ローラ17bの温度を測定する温度セ
ンサTS1は、定着オイルクリーニングブレードTR1
とオイル塗布フェルトTR2との間のクリーニングされ
た第2熱線定着ローラ17bの周面に設けられる。定着
分離爪TR6により定着後の転写材が分離される。
【0089】また、裏面画像のトナー像を定着するため
の定着用回転部材としての第2定着ローラ47bは、外
周面にテフロンコートを焼き付け或いは塗布等により施
した、例えばアルミ材、鋼材等を用いた円筒状の金属パ
イプ472aで形成し、金属パイプ472aの内部にハ
ロゲンヒータ471cを配したハードローラとして構成
される。
【0090】上側のソフトローラと下側のハードローラ
との間に上側を凸としたニップ部Tが形成されトナー像
の定着が行われる。
【0091】TS1は上側の第2熱線定着ローラ17b
に取付けられた温度制御を行うための例えばサーミスタ
を用いた温度センサであり、TS2は下側の第2定着ロ
ーラ47bに取付けられた温度制御を行うための例えば
サーミスタを用いた温度センサである。
【0092】図13によれば、第2熱線定着ローラ17
bの構成は、図13(a)に断面を示すように、円筒状
の透光性基体171aとしては、熱線照射部材171g
よりの赤外線或いは遠赤外線等の熱線を透過するパイレ
ックスガラス,サファイヤ(Al23),CaF2等の
セラミック材(熱伝導率が(5.5〜19.0)×10
-3J/cm・s・K、線膨張係数が(0.4〜8)×1
-6/℃)や、ポリイミド,ポリアミド等を使用した透
光性樹脂等(熱伝導率が(2.5〜3.4)×10-3
/cm・s・K、線膨張係数が(40〜130)×10
-6/℃)を用いる。また、透光性基体171aを通過さ
せる熱線の波長は0.1〜20μm、好ましくは0.3
〜3μmであるので、フィラーとして硬度や熱伝導率の
調整剤が加えられるが、粒径が熱線の波長の1/2、好
ましくは1/5以下の、1次、2次粒子を含めて平均粒
径が1μm以下、好ましくは0.1μm以下の熱線透過
性(主として赤外線或いは遠赤外線透過性)の酸化チタ
ン,酸化アルミニウム,酸化亜鉛,酸化シリコン,酸化
マグネシウム,炭酸カルシウム等の金属酸化物の微粒子
を樹脂バインダに分散させたもので透光性基体171a
を形成してもよい。層中で1次、2次粒子を含めて平均
粒径が1μm以下、好ましくは0.1μm以下であるこ
とが光散乱を防ぎ、熱線吸収層171bに到達させるの
に好ましい。従って、透光性基体171aはあまり熱伝
導性が良くない。
【0093】弾性層171dは、厚さ2〜20mm程度
の例えばシリコンゴムを用い、前記熱線(主として赤外
線或いは遠赤外線)を透過する熱線透過性のゴム層(ベ
ース層)で形成される。弾性層171dとしては高速化
対応のために、ベースゴム(シリコンゴム)にフィラー
としてシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸
化物の粉末を配合させて熱伝導率を向上させる方法がと
られ、熱伝導率が(1.3〜1.6)×10-3J/cm
・s・K程度のゴム層とすることが好ましい。熱伝導率
を高めると一般的にゴム硬度が高くなる傾向があり、例
えば通常40Hsのものが60Hs(JIS、Aゴム硬
度)近くまで高くなってしまう。ゴム硬度は40〜60
Hsが好ましい。熱線定着用回転部材の弾性層171d
の大部分はこのベース層で占められており、加圧時の圧
縮量はベース層のゴム硬度で決定される。弾性層171
dの中間層はオイル膨潤防止のために耐油層としてフッ
素系ゴムが20〜300μmの厚さで塗られている。弾
性層171dのトップ層のシリコンゴムとしては、HT
V(high temperature volcan
izing)よりも離型性のよいRTV(room t
emperature volcanizing)やL
TV(low temperature volcan
izing)が中間層並の厚さで被覆されている。ま
た、弾性層171dを通過させる熱線の波長は0.1〜
20μm、好ましくは0.3〜3μmであるので、硬度
や熱伝導率の調整剤として、粒径が熱線の波長の1/
2、好ましくは1/5以下の、1次、2次粒子を含めて
平均粒径が1μm以下、好ましくは0.1μm以下の熱
線透過性(主として赤外線或いは遠赤外線透過性)の酸
化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化シリコ
ン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム等の金属酸化物
の微粒子を樹脂バインダに分散させたもので弾性層17
1dを形成してもよい。層中で1次、2次粒子を含めて
平均粒径が1μm以下、好ましくは0.1μm以下であ
ることが光散乱を防ぎ、熱線吸収層171bに到達させ
るのに好ましい。弾性層171dを設けることにより、
熱線定着用回転部材としての第2熱線定着ローラ17b
が弾性の高いソフトローラとして構成される。
【0094】熱線吸収層171bとしては、熱線照射部
材171gより発光され、透光性基体171a及び弾性
層171dを透過した熱線の略100%にあたる90〜
100%、好ましくは95〜100%の熱線を熱線吸収
層171bにより吸収し瞬時加熱が可能な熱線定着用回
転部材を形成するように、樹脂バインダにカーボンブラ
ック,黒鉛,鉄黒(Fe34)や各種フェライト及びそ
の化合物、酸化銅,酸化コバルト,ベンガラ(Fe
23)、等の粉末を混入した熱線吸収部材を用い、厚さ
10〜200μm、好ましくは20〜100μm厚の該
熱線吸収部材を弾性層171dの外側(外周面)に吹付
け或いは塗布等により形成する。熱線吸収層171bで
の熱線吸収率が90%程度よりも低く、例えば20〜8
0%程度であると熱線が漏れて、漏れた熱線により熱線
定着用回転部材としての第2熱線定着ローラ17bがモ
ノクロ画像形成に用いられた場合、フィルミング等によ
り第2熱線定着ローラ17bの特定位置の表面に黒トナ
ーが付着すると漏れた熱線により付着部から発熱が起
き、その部分でさらに熱線吸収による発熱が重ねて起こ
り熱線吸収層171bを破損する。またカラー画像形成
に用いられた場合、カラートナーの吸収効率が一般に低
く、かつカラートナー間に吸収効率の差があることから
定着不良となったり、定着ムラとなる。従って、熱線照
射部材171gより発光され、弾性層171dを透過し
た熱線が第2熱線定着ローラ17b内で完全に吸収され
るように熱線吸収層171bの熱線吸収率を略100%
にあたる90〜100%、好ましくは95〜100%と
する。また、熱線吸収層171bの厚さが10μm未満
で薄いと、熱線吸収層171bでの熱線の吸収による加
熱速度は速いが、薄膜による局所的な加熱による熱線吸
収層171bの破損や強度不足の原因となり、熱線吸収
層171bの厚さが200μmを越えて厚過ぎると、熱
伝導不良となったり、熱容量が大きくなり瞬時加熱が成
しにくくなる。熱線吸収層171bの熱線吸収率を略1
00%にあたる90〜100%、好ましくは95〜10
0%としたり、熱線吸収層171bの厚さを10〜20
0μm、好ましくは20〜100μmとすることによ
り、熱線吸収層171bでの局所的な発熱が防止され、
均一な発熱が行われる。また、熱線吸収層171bに投
光される熱線の波長は0.1〜20μm、好ましくは
0.3〜3μmであるので、フィラーとして硬度や熱伝
導率の調整剤が加えられるが、粒径が熱線の波長の1/
2、好ましくは1/5以下の、1次、2次粒子を含めて
平均粒径が1μm以下、好ましくは0.1μm以下の熱
線透過性(主として赤外線或いは遠赤外線透過性)の酸
化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化シリコ
ン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム等の金属酸化物
の微粒子を樹脂バインダに5〜50重量%分散させたも
ので熱線吸収層171bを形成してもよい。このように
して、熱線吸収層171bは温度がすぐに上がるように
熱容量を小さくしてあるので、熱線定着用回転部材とし
ての第2熱線定着ローラ17bに温度低下が生じ、定着
ムラが発生するという問題を防止する。
【0095】また熱線吸収層171bと分離して熱線吸
収層171bの外側(外周面)に、トナーとの離型性を
良好とするため、厚さ30〜100μmのPFA(フッ
素樹脂)チューブを被覆したものや、フッ素樹脂(PF
AまたはPTFE)塗料を20〜30μm塗布した離型
層171cを設ける(分離型)。
【0096】さらに図13(b)に断面を示すように、
カーボンブラック、黒鉛、鉄黒(Fe34)や各種フェ
ライト及びその化合物、酸化銅、酸化コバルト、ベンガ
ラ(Fe23)、等の粉末を混入した熱線吸収部材と、
バインダと離型剤とを兼ねたフッ素樹脂(PFAまたは
PTFE)塗料とを混入して配合し、図13(a)にて
前述した熱線吸収層171bと離型層171cとを一体
として離型性を有する兼用層171Bを、透光性基体1
71aの外側(外周面)に形成された弾性層171dの
外側(外周面)に形成し、ロール状の熱線定着用回転部
材を形成する。前述したと同様に、熱線照射部材171
gより発光され、透光性基体171a及び弾性層171
dを透過した熱線が完全に吸収されるように兼用層17
1Bの熱線吸収率を略100%にあたる90〜100
%、好ましくは95〜100%とする。兼用層171B
での熱線吸収率が90%程度よりも低く、例えば20〜
80%程度であると熱線が漏れて、漏れた熱線により熱
線定着用回転部材がモノクロ画像形成に用いられた場
合、フィルミング等により熱線定着用回転部材の特定位
置の表面に黒トナーが付着すると漏れた熱線により付着
部から発熱が起き、その部分でさらに熱線吸収による発
熱が重ねて起こり兼用層171Bを破損する。またカラ
ー画像形成に用いられた場合、カラートナーの吸収効率
が一般に低く、かつカラートナー間に吸収効率の差があ
ることから定着不良となったり、定着ムラとなる。従っ
て、熱線照射部材171gより発光され、透光性基体1
71aを透過した熱線が熱線定着用回転部材内で完全に
吸収されるように兼用層171Bの熱線吸収率を略10
0%にあたる90〜100%、好ましくは95〜100
%とする。また、兼用層171Bでの局所的な発熱も防
止され、均一な発熱が行われる。また、兼用層171B
に投光される熱線の波長は0.1〜20μm、好ましく
は0.3〜3μmであるので、フィラーとして硬度や熱
伝導率の調整剤が加えられるが、粒径が熱線の波長の1
/2、好ましくは1/5以下の、1次、2次粒子を含め
て平均粒径が1μm以下、好ましくは0.1μm以下の
熱線透過性(主として赤外線或いは遠赤外線透過性)の
酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化シリコ
ン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム等の金属酸化物
の微粒子を樹脂バインダに分散させたもので兼用層17
1Bを形成してもよい。
【0097】図14によれば、ロール状の熱線定着用回
転部材としての第2熱線定着ローラ17bの熱線吸収層
171bに前述した熱線吸収部材の濃度分布を設けるこ
とにより、熱線吸収層171b内部で熱を発生させるこ
とが好ましい。熱線吸収層171bの濃度分布はグラフ
(イ)で示すように、内接する弾性層171d側の界面
を低濃度とし外周面側に向かって傾斜をつけ順次高く
し、外周面側の手前(熱線吸収層171bの厚さtに対
し、弾性層171d側から2/3〜4/5程度の位置)
で100%吸収する濃度となるようにして飽和するよう
にする。これにより、熱線吸収層171bでの熱線の吸
収による発熱分布は、グラフ(ロ)に示すように、熱線
吸収層171bの中央部近傍に最大値を有し、熱線吸収
層171bの界面や外周面近傍で最小値をとる放物線状
に形成される。これにより、前記界面での熱線の吸収に
よる発熱を小さくし、界面での接合弾性層の破損や熱線
吸収層171bの破損を防止する。また、外周面側の手
前(熱線吸収層171bの厚さtに対し、透光性基体1
71a側から2/3〜4/5程度の位置)より外周面ま
での濃度分布を飽和するようにし、特に兼用層171B
を用いた場合にも、外周表面層が削られても影響の無い
ようにする。なお点線で示すように、飽和層を形成して
もよい。要するに、十分に内部で吸収が行われれば外側
での濃度の影響はなくなる。削れの影響も生じない。ま
た、濃度分布に前記傾斜を設け、傾斜角の変更により発
熱分布を調整することができる。
【0098】また図15に示すように、ロール状の熱線
定着用回転部材としての第2熱線定着ローラ17bの円
筒状の透光性基体171aの外径φとしては、15〜6
0mmのものが用いられ、厚さtとしては、厚い方が強
度の点で良く、薄い方が熱容量の点で良いが、強度と熱
容量との関係から、円筒状の透光性基体171aの外径
φと厚さtとの関係は、 0.05≦t/φ≦0.20 とし、好ましくは 0.07≦t/φ≦0.14 とする。透光性基体171aの外径φが40mmでは透
光性基体171aの厚さtは、2mm≦t≦8mm、好
ましくは2.8mm≦t≦5.6mmのものが用いられ
る。透光性基体171aでのt/φが0.05未満では
強度不足となり、t/φが0.20を越えると熱容量が
大きくなり第2熱線定着ローラ17bの加熱が長引くこ
とになる。また、透光性基体といっても材料によっては
1〜20%程度の熱線を吸収する場合があり、強度の保
てる範囲で薄い方が好ましい。
【0099】図12にて説明した定着装置17Aを用い
ることにより定着部(ニップ部)での変形に強いと共
に、瞬時加熱によるクイックスタート定着用の定着装置
が可能となり、さらに、熱線定着用回転部材の弾性によ
るソフトな定着部(ニップ部)での加圧と、該熱線定着
用回転部材の熱線吸収層による加熱とにより、分光特性
が異なることで熱線により定着することが困難なカラー
トナーの溶融が良好に行われ、カラートナーの瞬時加熱
の定着或いは加熱時間の早いクイックスタート定着が可
能となる。特に図1にて説明した画像形成装置に用いる
ことにより、図22にて後述する、使用頻度の多い表面
の片面画像形成の定着制御の際のトナー像のクイックス
タートの瞬時加熱定着が可能となり、また省エネルギー
効果が得られる。また、熱線定着用回転部材の弾性によ
るソフトな定着部(ニップ部)での加圧と、該熱線定着
用回転部材の熱線吸収層による加熱とにより、図22に
て詳述する、使用頻度の多い表面の片面画像形成の定着
制御の際での、転写材上のトナー像の瞬時加熱の定着或
いは加熱時間の早いクイックスタート定着が可能とな
り、さらに、熱線定着用回転部材の弾性によるソフトな
定着部(ニップ部)での加圧と、該熱線定着用回転部材
の熱線吸収層による加熱とによる定着により、分光特性
が異なることで熱線により定着することが困難なトナー
層の厚い転写材上の重ね合わせカラートナー像の溶融が
良好に行われ、カラートナー像の瞬時加熱の定着或いは
加熱時間の早いクイックスタート定着が可能となる。
【0100】図12にて説明した熱線定着用回転部材に
設けられるフランジ部材と、熱線定着用回転部材と定着
用回転部材との圧着、駆動とについて、図16ないし図
18を用いて説明する。図16は、図12における上側
に設けられるロール状の熱線定着用回転部材と下側に設
けられるロール状の定着用回転部材との断面構成図であ
り、図17は、図16の上下ローラの圧着、駆動を示す
側面図であり、図18は、図16のフランジ部材の他の
例を示す図である。なお以下の説明においては、両ロー
ラの一方の端部について説明するが、他端も同様な構造
よりなるものである。
【0101】図16または図17によれば、前述したよ
うに、表面画像のトナー像を定着するための熱線定着用
回転部材としての第2熱線定着ローラ17bは、円筒状
の透光性基体171aと、該透光性基体171aの外側
(外周面)に弾性層171dと熱線吸収層171bと離
型層171cとをその順に設け、透光性基体171a内
部に、例えばハロゲンランプやキセノンランプを用いた
熱線照射手段である熱線照射部材171gを配したソフ
トローラとして構成される。熱線定着用回転部材として
の熱線定着ローラ17aは、前述したようにして弾性の
高いソフトローラとして構成される。熱線照射部材17
1gより発光された熱線が熱線吸収層171bにより吸
収され瞬時加熱が可能なロール状の熱線定着用回転部材
が形成される(瞬時加熱用の熱線定着用回転部材の第2
の例)。
【0102】また、裏面画像のトナー像を定着するため
の定着用回転部材としての第2定着ローラ47bは、外
周面にテフロンコートを焼き付け或いは塗布等により施
した、例えば鉄材、鋼材等(熱伝導率が(0.15〜
0.76)×10-3J/cm・s・K)を用いた円筒状
の金属パイプ472aで形成し、金属パイプ472aの
内部にハロゲンヒータ471cを配したハードローラと
して構成される。
【0103】上側のソフトローラと下側のハードローラ
との間に上側を凸としたニップ部Tが形成されトナー像
の定着が行われる。
【0104】表面画像のトナー像を定着するための熱線
定着用回転部材としての第2熱線定着ローラ17bの円
筒状の透光性基体171aとしては、主としてパイレッ
クスガラス、サファイヤ(Al23)、CaF2等の熱
線照射部材171gよりの赤外線或いは遠赤外線等の熱
線を透過する、肉厚2〜10mm程度のセラミック材
(線膨張係数が(0.4〜8)×10-6/℃、熱伝導率
が(5.5〜19.0)×10-3J/cm・s・K)が
用いられるが、例えばアルミ、ステンレス等の金属部材
(線膨張係数が(10〜30)×10-6/℃)よりな
る、肉厚1〜3mm程度の円筒状のフランジ部材として
のフランジ920が、幅10〜50mm程度で円筒状の
透光性基体171aの外周面端部に嵌込まれ、不図示の
治具等により中心位置を出した状態で、透光性基体17
1aの外周面端部とフランジ920の嵌合部921の内
側(内周面)との間に、弾性を有するゴム系の充填剤或
いは接着剤により接合弾性層S21を形成し、接合弾性
層S21を介して円筒状の透光性基体171aの外周面
端部にフランジ920が固着される。
【0105】ゴム系の充填剤や接着剤としては、耐熱性
のシリコンやウレタン系のものが好ましく用いられる。
また、嵌合部921の間隙は100〜1000μmと
し、その間に充填剤や接着剤を充填することが好まし
い。この接合弾性層S21の硬度は透光性基体171a
とフランジ920とのストレスを吸収する一方、変形量
を小さくする必要からフランジ920と適度な硬さをも
って接合されることが好ましく、硬度30〜80Hs
(JIS、Aゴム硬度)が好ましい。
【0106】フランジ920が嵌込まれた透光性基体1
71aの外側(外周面)に、フランジ920の透光性基
体171aとの嵌合部921を覆うように、弾性層17
1d、熱線吸収層171b及び離型層171cとがその
順に形成される。
【0107】フランジ920の回転軸としての先端部9
22が、レバー102bの溝(符番なし)に嵌入された
軸受部材としてのベアリングB21に嵌込まれ、第2熱
線定着ローラ17bがレバー102bに取付けられる。
【0108】一方、裏面画像のトナー像を定着するため
の定着用回転部材としての第2定着ローラ47bの金属
パイプ472a端部の円筒状の絞り部472Aが、側板
101に嵌入された軸受部材としてのベアリングB22
に嵌込まれ、第2定着ローラ47bが側板101に取付
けられる。さらに、絞り部472Aに定着駆動歯車GB
が嵌込まれ、ネジ或いはピン等により定着駆動歯車GB
が第2定着ローラ47b端部に固定される。
【0109】第2熱線定着ローラ17bを保持するベア
リングB21を、レバー102bに取付けられる例えば
ピアノ線或いは板バネ等を用いた抜け止めバネSP21
により支えられて、レバー102bと側板101とに掛
け渡され側板101に固定される軸J21を回転支点と
して、レバー102bの一端が回転可能に軸J21に取
付けられる。さらに、レバー102bの他端に固定され
る軸J22に取付けられる、例えば線径1.5〜3.0
mm程度のピアノ線等を用いたコイル状の圧着バネSP
22が、側板101に固定される軸J23に掛け渡され
て、第2熱線定着ローラ17bが第2定着ローラ47b
に圧着される。
【0110】第2熱線定着ローラ17b内部に熱線照射
部材171gが挿入され、両端の端子JT21により第
2熱線定着ローラ17bの中心位置に保持される。ま
た、第2定着ローラ47b内部にハロゲンヒータ471
cが挿入され、両端の端子JT22により第2定着ロー
ラ47bの中心位置に保持される。
【0111】第2熱線定着ローラ17bの熱線照射部材
171gの発光領域は、第2定着ローラ47bのハロゲ
ンヒータ471cの発熱領域と略同じであり、フランジ
920の嵌合部921の内側で、転写材サイズ(最大転
写材サイズ)の通過領域の外側の幅で設けられる。
【0112】さらに、下側のハードローラとして用いる
定着用回転部材としての第2定着ローラ47bに固定さ
れる前記定着駆動歯車GBが、定着駆動モータM1に連
なる駆動系を通して歯車G2により駆動回転され、ニッ
プ部Tを介して上側のソフトローラとして用いる熱線定
着用回転部材としての第2熱線定着ローラ17bを従動
回転させる。これにより、熱線定着用回転部材に駆動系
よりの圧力が直接加わらず、熱線定着用回転部材の駆動
の際の透光性基体の破損が防止される。
【0113】上記の如く、接合部に弾性を有する接合弾
性層を設けることにより、熱線定着用回転部材の透光性
基体に直接加わる変形や圧力が減少され、透光性基体の
端部の分離や破損が防止されると共に、透光性基体の中
心位置が高精度に位置出しされる。また、接合弾性層を
設けることにより、熱線定着用回転部材の透光性基体に
結合する駆動系よりの回転トルクや圧力が緩和され、直
接透光性基体に加わらず、熱線定着用回転部材の駆動の
際の透光性基体の破損やフランジ部材の分離が防止され
る。また特に、主としてセラミック材のパイプを用いる
透光性基体の外側に金属部材を用いるフランジ部材を設
けることにより、透光性基体の熱膨張よりも、金属部材
を用いるフランジ部材の熱膨張の方が大きくとも、外側
に設けられた金属部材を用いたフランジ部材により透光
性基体が保護され、熱線定着用回転部材の端部に加わる
変形や圧力による透光性基体の端部の破損やフランジ部
材との分離が防止される。また、接合弾性層を介して透
光性基体に取付けられるフランジ部材を回転軸とする熱
線定着用回転部材の中心が、高精度に位置出しされると
共に、定着時の転写材のしわが防止される。
【0114】また、表面画像のトナー像を定着するため
の熱線定着用回転部材としての第2熱線定着ローラ17
bの円筒状の透光性基体171aとして、熱線照射部材
171gよりの赤外線或いは遠赤外線等の熱線を透過す
る、主としてポリイミド、ポリアミド等の、肉厚2〜1
0mm程度の耐熱性の透光性樹脂(線膨張係数が(40
〜130)×10-6/℃程度)を用い、図18に示すよ
うに、熱線定着用回転部材としての第2熱線定着ローラ
17bの円筒状の透光性基体171aの内側(内周面)
端部に、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エ
チレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビ
ニリデン、ナイロンアロイ等の耐熱性のエンジニアリン
グプラスチック(線膨張係数が(40〜130)×10
-6/℃程度)よりなる、肉厚1〜3mm程度の円筒状の
フランジ部材としてのフランジ930を、幅10〜50
mm程度で嵌込み、不図示の治具等により中心位置を出
した状態で、透光性基体171aの端部内側(内周面)
とフランジ930の嵌合部931の外側(外周面)との
間に、弾性を有するゴム系の充填剤或いは接着剤により
接合弾性層S22を形成し、接合弾性層S22を介して
円筒状の透光性基体171aの内周面端部にフランジ9
30を固着するようにしてもよい。
【0115】ゴム系の充填剤や接着剤としては、耐熱性
のシリコンやウレタン系のものが好ましく用いられる。
また、嵌合部931の間隙は100〜1000μmと
し、その間に充填剤や接着剤を充填することが好まし
い。この接合弾性層S22の硬度は透光性基体171a
とフランジ930とのストレスを吸収する一方、変形量
を小さくする必要からフランジ930と適度な硬さをも
って接合されることが好ましく、硬度30〜80Hs
(JIS、Aゴム硬度)が好ましい。
【0116】フランジ930が嵌込まれた透光性基体1
71aの外側(外周面)に、フランジ930の透光性基
体171aとの結合部933の外周表面をも覆うよう
に、弾性層171d、熱線吸収層171b及び離型層1
71cとがその順に形成される。
【0117】図16にて前述したと同様にして、熱線定
着用回転部材としての第2熱線定着ローラ17bが従動
回転される。
【0118】上記により、接合部に弾性を有する接合弾
性層を設けることにより、熱線定着用回転部材の透光性
基体に直接加わる変形や圧力が減少され、透光性基体の
端部の分離や破損が防止されると共に、透光性基体の中
心位置が高精度に位置出しされる。また、接合弾性層を
設けることにより、熱線定着用回転部材の透光性基体に
駆動系よりの回転トルクや圧力が緩和され、直接透光性
基体に加わらず、熱線定着用回転部材の駆動の際の透光
性基体の破損やフランジ部材の分離が防止される。また
特に、透光性基体及びフランジ部材に、共に樹脂部材を
用いることにより、双方の熱膨張が略等しくなり、熱線
定着用回転部材の端部にフランジ部材による変形や圧力
が加わらず透光性基体の端部の破損やフランジ部材との
分離が防止される。また、接合弾性層を介して透光性基
体に取付けられるフランジ部材を回転軸とする熱線定着
用回転部材の中心が、高精度に位置出しされると共に、
定着時の転写材のしわが防止される。
【0119】上記図12或いは前記図5にて説明した瞬
時加熱用のロール状の熱線定着用回転部材を用いた両面
定着用の定着装置とその温度制御とについて、図19な
いし図23を用いて説明する。図19は、第1の例の瞬
時加熱用のロール状の熱線定着用回転部材と第2の例の
瞬時加熱用のロール状の熱線定着用回転部材とを対とし
て用いた両面定着用の第3の例の定着装置を示す図であ
り、図20は、第2の例の瞬時加熱用のロール状の熱線
定着用回転部材を対として用いた両面定着用の第4の例
の定着装置を示す図であり、図21は、第3の例或いは
第4の例の定着装置を用いた両面画像形成時の温度制御
タイミングチャートであり、図22は、第3の例或いは
第4の例の定着装置を用いた表面の片面画像形成時の温
度制御タイミングチャートであり、図23は、第3の例
或いは第4の例の定着装置を用いた裏面の片面画像形成
時の温度制御タイミングチャートである。
【0120】両面定着用の瞬時加熱用のロール状の熱線
定着用回転部材を用いた定着装置の一例としての第3の
例の定着装置17Bは、図19に示すように、表面画像
(上面側の画像)のトナー像を定着するための上側(表
面側)のロール状の熱線定着用回転部材として図5にて
説明したと同様な第1熱線定着ローラ17a(瞬時加熱
用のロール状の熱線定着用回転部材の第1の例)と、裏
面画像(下面側の画像)のトナー像を定着するための下
側(裏面側)のロール状の熱線定着用回転部材として図
12にて説明したと同様な第2熱線定着ローラ17b
(瞬時加熱用のロール状の熱線定着用回転部材の第2の
例)を用いて構成され、上下の熱線定着用回転部材との
間で形成される、幅2〜10mm程度のニップ部Tで記
録紙Pを挟持し、熱と圧力とを加えることにより記録紙
P上のトナー像を定着する。
【0121】表面画像のトナー像を定着するための上側
の熱線定着用回転部材として用いる第1熱線定着ローラ
17aは、円筒状の透光性基体171aと、該透光性基
体171aの外側(外周面)に熱線吸収層171bと離
型層171cとをその順に設け、透光性基体171a内
部に、主として赤外線或いは遠赤外線等の熱線を発光す
る例えばハロゲンランプやキセノンランプを用いた熱線
照射手段である熱線照射部材171gを配したハードロ
ーラとして構成される。熱線照射部材171gより発光
された熱線が熱線吸収層171bにより吸収され瞬時加
熱が可能なロール状の熱線定着用回転部材が形成される
(瞬時加熱用のロール状の熱線定着用回転部材の第1の
例)。前述した兼用層171Bを用いた瞬時加熱用のロ
ール状の熱線定着用回転部材も上側の熱線定着用回転部
材として用いられる。上側に設けられるロール状の熱線
定着用回転部材としての第1熱線定着ローラ17aに
は、ニップ部Tの位置より第1熱線定着ローラ17aの
回転方向に、定着分離爪TR6、定着オイルクリーニン
グブレードTR1、オイル塗布フェルトTR2、オイル
量規制ブレードTR3が設けられ、オイルタンクTR4
より毛細管パイプTR5を通してオイル塗布フェルトT
R2に供給されたオイルがオイル塗布フェルトTR2に
より第1熱線定着ローラ17aに塗布される。定着オイ
ルクリーニングブレードTR1により第1熱線定着ロー
ラ17aの周面上のオイルがクリーニングされる。従っ
て後述する、第1熱線定着ローラ17aの温度を測定す
る温度センサTS1は、定着オイルクリーニングブレー
ドTR1とオイル塗布フェルトTR2との間のクリーニ
ングされた第1熱線定着ローラ17aの周面に設けられ
る。定着分離爪TR6により定着後の転写材が分離され
る。
【0122】裏面画像のトナー像を定着するための下側
の熱線定着用回転部材として用いる第2熱線定着ローラ
17bは、円筒状の透光性基体171aと、該透光性基
体171aの外側(外周面)に弾性層171dと熱線吸
収層171bと離型層171cとをその順に設け、透光
性基体171a内部に、主として赤外線或いは遠赤外線
等の熱線を発光する例えばハロゲンランプやキセノンラ
ンプを用いた熱線照射手段である熱線照射部材171g
を配したソフトローラとして構成される。熱線照射部材
171gより発光された熱線が熱線吸収層171bによ
り吸収され瞬時加熱が可能な熱線定着用回転部材が形成
される(瞬時加熱用の熱線定着用回転部材の第2の
例)。前述した兼用層171Bを用いた瞬時加熱用のロ
ール状の熱線定着用回転部材も下側の熱線定着用回転部
材として用いられる。
【0123】上側のハードローラの熱線定着用回転部材
と下側のソフトローラの熱線定着用回転部材との間に下
側を凸としたニップ部Tが形成されトナー像の定着が行
われる。
【0124】TS1は上側の第1熱線定着ローラ17a
に取付けられた温度制御を行うための例えばサーミスタ
を用いた温度センサであり、TS2は下側の第2熱線定
着ローラ17bに取付けられた温度制御を行うための例
えばサーミスタを用いた温度センサである。
【0125】また、両面定着用の瞬時加熱用のロール状
の熱線定着用回転部材を用いた定着装置の他の例として
の第4の例の定着装置17Cは、図20に示すように、
表面画像(上面側の画像)のトナー像を定着するための
上側(表面側)のロール状の熱線定着用回転部材或いは
裏面画像(下面側の画像)のトナー像を定着するための
下側(裏面側)のロール状の熱線定着用回転部材として
は、共に図12にて説明したと同様な第2熱線定着ロー
ラ17b(瞬時加熱用のロール状の熱線定着用回転部材
の第2の例)を用いて構成され、上下の熱線定着用回転
部材との間で形成される、幅2〜10mm程度のニップ
部Tで記録紙Pを挟持し、熱と圧力とを加えることによ
り記録紙P上のトナー像を定着する。
【0126】表面画像のトナー像を定着するための上側
の熱線定着用回転部材或いは裏面画像のトナー像を定着
するための下側の熱線定着用回転部材として用いる第2
熱線定着ローラ17bは、円筒状の透光性基体171a
と、該透光性基体171aの外側(外周面)に弾性層1
71dと熱線吸収層171bと離型層171cとをその
順に設け、透光性基体171a内部に、主として赤外線
或いは遠赤外線等の熱線を発光する例えばハロゲンラン
プやキセノンランプを用いた熱線照射手段である熱線照
射部材171gを配したソフトローラとして構成され
る。熱線照射部材171gより発光された熱線が熱線吸
収層171bにより吸収され瞬時加熱が可能なロール状
の熱線定着用回転部材が形成される(瞬時加熱用のロー
ル状の熱線定着用回転部材の第2の例)。前述した兼用
層171Bを用いた瞬時加熱用のロール状の熱線定着用
回転部材も上側の或いは下側の熱線定着用回転部材とし
て用いられる。上下のソフトローラの熱線定着用回転部
材の間に平面状のニップ部Tが形成されトナー像の定着
が行われる。上側に設けられるロール状の熱線定着用回
転部材としての第2熱線定着ローラ17bには、ニップ
部Tの位置より第2熱線定着ローラ17bの回転方向
に、定着分離爪TR6、定着オイルクリーニングブレー
ドTR1、オイル塗布フェルトTR2、オイル量規制ブ
レードTR3が設けられ、オイルタンクTR4より毛細
管パイプTR5を通してオイル塗布フェルトTR2に供
給されたオイルがオイル塗布フェルトTR2により第2
熱線定着ローラ17bに塗布される。定着オイルクリー
ニングブレードTR1により第2熱線定着ローラ17b
の周面上のオイルがクリーニングされる。従って後述す
る、第2熱線定着ローラ17bの温度を測定する温度セ
ンサTS1は、定着オイルクリーニングブレードTR1
とオイル塗布フェルトTR2との間のクリーニングされ
た第2熱線定着ローラ17bの周面に設けられる。定着
分離爪TR6により定着後の転写材が分離される。
【0127】TS1は上側の第2熱線定着ローラ17b
に取付けられた温度制御を行うための例えばサーミスタ
を用いた温度センサであり、TS2は下側の第2熱線定
着ローラ17bに取付けられた温度制御を行うための例
えばサーミスタを用いた温度センサである。
【0128】上記図19或いは図20の定着装置17B
或いは定着装置17Cを、図1の両面画像形成用の画像
形成装置に適用する際の定着温度制御について、以下に
説明する。
【0129】図21に示すように、両面画像形成時、感
光体ドラム10による表裏の画像形成と呼応して定着装
置17B或いは定着装置17Cを通過する記録紙Pの搬
送タイミングは、表面の片面画像形成による連続プリン
トと異なり間欠的に1枚おきに行われるが、表面画像の
トナー像を定着するための上側のロール状の熱線定着用
回転部材(定着装置17Bの場合は第1熱線定着ローラ
17a、定着装置17Cの場合は第2熱線定着ローラ1
7b)は、記録紙Pの通過タイミングと合わせて上側の
熱線照射手段としての熱線照射部材171gがon状態
として加熱され、画像形成休止中の定着温度設定値Tと
画像形成中の適正な定着温度設定値T1との交互のレベ
ルの、上側の熱線定着用回転部材の温度制御が行われ
る。
【0130】これと同様に、裏面画像のトナー像を定着
するための下側のロール状の熱線定着用回転部材(定着
装置17Bの場合も、定着装置17Cの場合も、共に第
2熱線定着ローラ17b)は、記録紙Pの通過タイミン
グと合わせて熱線照射手段としての熱線照射部材171
gがon状態として加熱され、画像形成休止中の定着温
度設定値Tと画像形成中の適正な定着温度設定値T2と
の交互のレベルの、下側の熱線定着用回転部材の温度制
御が行われる。その際、両面画像の形成は間欠的に1枚
おきに行われるため、記録紙Pの非通過時間が長いこと
から温度制御や温度の均一化が可能であり熱容量が小さ
な瞬時加熱用の上下の熱線定着用回転部材によっても両
面画像の定着が可能である。
【0131】温度制御は予めROM内に記憶されている
定着温度設定値T,T1,T2と温度センサTS1,T
S2による検知とにより比較回路を介して制御部を通し
て行われる(図4参照)。
【0132】図21において、上下の熱線定着用回転部
材の温度制御は記録紙Pの通過タイミングと合わせて記
録紙Pの先後端を挟んだ領域で行うが、線速度が速い
と、その温度制御タイミングを早めに設定する、さらに
はプリント動作中は常時定着温度設定値T1,T2に設
定することが必要となる。
【0133】また、図22に示すように、表面の片面画
像形成時、感光体ドラム10による表面の画像形成の定
着装置17B或いは定着装置17Cを通過する記録紙P
の搬送タイミングは、両面画像形成や片面のみの裏面の
画像形成における連続プリントと異なり、感光体ドラム
10による連続の表面の画像形成と呼応して連続的に行
われるが、表面画像のトナー像を定着するための上側の
ロール状の熱線定着用回転部材(定着装置17Bの場合
は第1熱線定着ローラ17a、定着装置17Cの場合は
第2熱線定着ローラ17b)は、記録紙Pの通過タイミ
ングと合わせて上側の熱線照射手段である熱線照射部材
171gがon状態として加熱され、画像形成休止中の
定着温度設定値Tと画像形成中の適正な定着温度設定値
T1との交互のレベルの、上側の熱線定着用回転部材の
温度制御が行われる。
【0134】これに対して、下側のロール状の熱線定着
用回転部材(定着装置17Bの場合も、定着装置17C
の場合も、共に第2熱線定着ローラ17b)は、表面の
片面画像形成によるコピー中、加熱制御は行わずそのま
まとする、或いは、画像形成休止中の定着温度設定値T
に保つように、下側の熱線定着用回転部材の温度制御が
行われる。
【0135】温度制御は予めROM内に記憶されている
定着温度設定値T,T1と温度センサTS1,TS2に
よる検知とにより比較回路を介して制御部を通して行わ
れる(図4参照)。
【0136】図22において、上側の熱線定着用回転部
材の温度制御は記録紙Pの通過タイミングと合わせて記
録紙Pの先後端を挟んだ領域で行うが、線速度が速い
と、その温度制御タイミングを早めに設定する、さらに
はプリント動作中は常時定着温度設定値T1に設定する
ことが必要となる。
【0137】また、図23に示すように、裏面の片面画
像形成時、中間転写ベルト14aによる裏面の画像形成
と呼応して定着装置17B或いは定着装置17Cを通過
する記録紙Pの搬送タイミングは、表面の片面画像形成
による連続プリントと異なり間欠的に1枚おきに行われ
るが、裏面画像のトナー像を定着するための下側のロー
ル状の熱線定着用回転部材(定着装置17Bの場合も、
定着装置17Cの場合も、共に第2熱線定着ローラ17
b)は、記録紙Pの通過タイミングと合わせて下側の熱
線照射手段である熱線照射部材171gがon状態とし
て加熱され、画像形成休止中の定着温度設定値Tと画像
形成中の適正な定着温度設定値T2との交互のレベル
の、下側の熱線定着用回転部材の温度制御が行われる。
【0138】これに対して、上側のロール状の熱線定着
用回転部材(定着装置17Bの場合は第1熱線定着ロー
ラ17a、定着装置17Cの場合は第2熱線定着ローラ
17b)は、裏面の片面画像形成によるコピー中、加熱
制御は行わずそのままとする、或いは、画像形成休止中
の定着温度設定値Tに保つように、上側の熱線定着用回
転部材の温度制御が行われる。
【0139】上側の熱線定着用回転部材は、図23の一
点鎖線にて示すように、裏面の片面画像形成によるコピ
ー中、記録紙Pの通過タイミングと合わせて熱線照射部
材171gをon状態として画像形成中の適正な定着温
度設定値T1に保つように加熱することがより好まし
く、上側の熱線定着用回転部材をon状態として加熱す
ることによりニップ部Tの先端が過熱され、記録紙Pの
先端がニップ部に加え込まれる際にトナー像が乱される
ことなく、裏面のみの片面画像のトナー像の定着が良好
に行われる。
【0140】温度制御は予めROM内に記憶されている
定着温度設定値T,T2,(T1)と温度センサTS
1,TS2による検知とにより比較回路を介して制御部
を通して行われる(図4参照)。
【0141】図23において、下側の熱線定着用回転部
材や上側の熱線定着用回転部材の温度制御は記録紙Pの
通過タイミングと合わせて記録紙Pの先後端を挟んだ領
域で行うが、線速度が速いと、その温度制御タイミング
を早めに設定する、さらにはプリント動作中は常時定着
温度設定値T2,(T1)に設定することが必要とな
る。
【0142】上記、図21ないし図23によれば、表面
の片面画像形成時や裏面の片面画像形成時や両面画像形
成時にトナー像の定着は熱容量が小さくクイックスター
トの可能な瞬時加熱用の上下のロール状の熱線定着用回
転部材により行われるため、ウォーミングアップ時間を
設けずに良好な定着が行われる。特に、両面画像形成や
片面のみの裏面の画像形成は間欠的に1枚おきに行われ
るため、裏面のトナー像の定着は従来の熱定着ローラに
比べ熱容量が小さな下側の熱線定着用回転部材によって
も熱容量が足り、下側の熱線定着用回転部材による裏面
画像の定着が可能となる。
【0143】なお、画像形成装置は電源スイッチを入れ
た初期動作時、或いは休止モードからプリント動作モー
ドに変更された時に、自動的に両面画像形成の状態に温
度制御が行われるように設定されたり、また、未使用時
間が一定時間を経過すると上下の熱線定着用回転部材が
加熱制御をoffとされるように制御することも可能で
ある。
【0144】上記にて説明した構成により、表面のみの
片面画像形成時や裏面のみの片面画像形成時や両面画像
形成時とでそれぞれ異なったエネルギー消費が行われ、
従来の上下ローラに発熱体を用いた定着装置に比べ、片
面画像形成時、両面画像形成時にそれぞれの適正なエネ
ルギー消費が行われ、双方共にエネルギー消費が少なく
てすみ、また従来の上下ローラに発熱体を用いた定着装
置やセラミックヒータを用いたフィルム定着装置に比
べ、定着域でのニップ幅が広く高い定着性能が得られる
と共に、低熱容量でウォーミングアップ時間がゼロの両
面定着が可能な定着装置及び画像形成装置が提供され
る。
【0145】また上記の如く、図19或いは図20にて
説明した定着装置17B或いは定着装置17Cを用いる
ことにより定着部(ニップ部)での変形に強いと共に、
瞬時加熱によるクイックスタート定着用の定着装置が可
能となり、さらに、熱線定着用回転部材の弾性による定
着部(ニップ部)での加圧と、該熱線定着用回転部材の
熱線吸収層による加熱とにより、分光特性が異なること
で熱線により定着することが困難なカラートナーの溶融
が良好に行われ、カラートナーの瞬時加熱の定着或いは
加熱時間の早いクイックスタート定着が可能となる。特
に図1にて説明した画像形成装置に用いることにより、
両面画像形成や表面や裏面の片面画像形成の定着制御の
際のトナー像のクイックスタートの瞬時加熱定着が可能
となり、また省エネルギー効果が得られる。両面画像形
成や表面や裏面の片面画像形成の定着制御の際での、転
写材上のトナー像の瞬時加熱の定着或いは加熱時間の早
いクイックスタート定着が可能となり、さらに、熱線定
着用回転部材の弾性によるソフトな定着部(ニップ部)
での加圧と、該熱線定着用回転部材の熱線吸収層による
加熱とによる定着により、分光特性が異なることで熱線
により定着することが困難なトナー層の厚い転写材上の
重ね合わせカラートナー像の溶融が良好に行われ、カラ
ートナー像の瞬時加熱の定着或いは加熱時間の早いクイ
ックスタート定着が可能となる。
【0146】なお、図24及び図25にフランジ部材の
透光性基体との嵌合部のテーパを示すが、図24は、フ
ランジ部材を透光性基体に外挿する場合を示す図であ
り、図25は、フランジ部材を透光性基体に外挿する場
合を示す図であり、図24に示すように、前述した図9
或いは図16にて説明したように透光性基体171aに
フランジ部材としてのフランジ900,920を外挿す
る場合、フランジ900,920の嵌合部901,92
1の透光性基体171aとの結合代10〜50mmに対
し、0.1〜1mm程度の内部先端が広がるようなテー
パ(傾斜)を嵌合部901,921に設け、嵌合部90
1,921と透光性基体171aとの間に弾性を有する
ゴム系の充填剤或いは接着剤により結合弾性層S11,
S21を形成することが好ましい。また図25に示すよ
うに、前述した図11或いは図18にて説明したように
透光性基体171aにフランジ部材としてのフランジ9
10,930を内挿する場合、フランジ910,930
の嵌合部911,931の透光性基体171aとの結合
代10〜50mmに対し、0.1〜1mm程度の外部先
端が窄むようなテーパ(傾斜)を嵌合部911,931
に設け、嵌合部911,931と透光性基体171aと
の間に弾性を有するゴム系の充填剤或いは接着剤により
結合弾性層S12,S22を形成することが好ましい。
これにより、フランジ部材を透光性基体に外挿或いは内
挿することが容易となると共に、充填剤や接着剤がテー
パ部の先端の広い方へ逃げるので結合端に余分に付着す
ることなく、また空気が入らずに確実に結合弾性層が形
成される。また、嵌合わせの際に、透光性基体に対して
フランジ部材の先端が変形して(中心を正確に出されず
に)挿入されても、変形の大きい先端側はテーパにより
厚い結合弾性層を有してフランジ部材の周面より離れて
いるので、ストレスが厚みの有る結合弾性層により吸収
され、透光性基体の分離や割れ(破損)が起こりずら
い。
【0147】
【発明の効果】本発明によれば、接合弾性層により熱線
定着用回転部材の透光性基体に直接加わる圧力が減少さ
れ、透光性基体の端部の破損が防止されると共に、透光
性基体の中心位置が高精度に位置出しされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかわる定着装置及びそれを用いる画
像形成装置の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断
面構成図である。
【図2】図1の画像形成装置におけるトナー像形成状態
を示す図である。
【図3】原稿画像読取手段の一例を示す図である。
【図4】画像形成装置の制御回路ブロック図である。
【図5】定着装置の第1の例の構造を示す説明図であ
る。
【図6】ロール状の熱線定着用回転部材の第1の例の拡
大断面構成図である。
【図7】ロール状の熱線定着用回転部材の第1の例の熱
線吸収層の濃度分布を示す図である。
【図8】ロール状の熱線定着用回転部材の第1の例の透
光性基体の外径と厚さとを示す図である。
【図9】図5における上側に設けられるロール状の熱線
定着用回転部材と下側に設けられるロール状の定着用回
転部材との断面構成図である。
【図10】図9の上下ローラの圧着、駆動を示す側面図
である。
【図11】図9のフランジ部材の他の例を示す図であ
る。
【図12】定着装置の第2の例の構造を示す説明図であ
る。
【図13】ロール状の熱線定着用回転部材の第2の例の
拡大断面構成図である。
【図14】ロール状の熱線定着用回転部材の第2の例の
熱線吸収層の濃度分布を示す図である。
【図15】ロール状の熱線定着用回転部材の第2の例の
透光性基体の外径と厚さとを示す図である。
【図16】図12における上側に設けられるロール状の
熱線定着用回転部材と下側に設けられるロール状の定着
用回転部材との断面構成図である。
【図17】図16の上下ローラの圧着、駆動を示す側面
図である。
【図18】図16のフランジ部材の他の例を示す図であ
る。
【図19】第1の例の瞬時加熱用のロール状の熱線定着
用回転部材と第2の例の瞬時加熱用のロール状の熱線定
着用回転部材とを対として用いた両面定着用の第3の例
の定着装置を示す図である。
【図20】第2の例の瞬時加熱用のロール状の熱線定着
用回転部材を対として用いた両面定着用の第4の例の定
着装置を示す図である。
【図21】第3の例或いは第4の例の定着装置を用いた
両面画像形成時の温度制御タイミングチャートである。
【図22】第3の例或いは第4の例の定着装置を用いた
表面の片面画像形成時の温度制御タイミングチャートで
ある。
【図23】第3の例或いは第4の例の定着装置を用いた
裏面の片面画像形成時の温度制御タイミングチャートで
ある。
【図24】フランジ部材を透光性基体に外挿する場合を
示す図である。
【図25】フランジ部材を透光性基体に外挿する場合を
示す図である。
【符号の説明】
10 感光体ドラム 11 スコロトロン帯電器 12 露光光学系 13 現像器 14a 中間転写ベルト 14c 転写器 14g 裏面転写器 17,17A,17B,17C 定着装置 17a 第1熱線定着ローラ 17b 第2熱線定着ローラ 47a 第1定着ローラ 47b 第2定着ローラ 171a 透光性基体 171B 兼用層 171b 熱線吸収層 171c 離型層 171d 弾性層 171g 熱線照射部材 900,910,920,930 フランジ 901,911,921,931 嵌合部 GA,GB 定着駆動歯車 P 記録紙 S11,S12,S21,S22 接合弾性層
フロントページの続き Fターム(参考) 2H033 AA31 BB03 BB13 3K058 AA02 AA22 AA45 AA86 AA87 AA88 BA18 CE12 CE17 DA02 DA06 3K092 PP08 PP18 QA02 QB26 QB49 QC22 QC37 QC59 RA03 RC16 RC20 RD11 RD16 TT13 TT27 VV02 VV03 VV16 VV22 VV23

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転写材上のトナー像を加熱と加圧とによ
    り前記転写材に固定する定着装置において、 内部に熱線を発光する熱線照射手段を配する円筒状の透
    光性基体と、前記透光性基体の外側に熱線吸収層を設け
    てロール状の熱線定着用回転部材を形成すると共に、フ
    ランジ部材を前記透光性基体の両端に設け、 前記フランジ部材を接合弾性層を介して前記透光性基体
    と接合することを特徴とする定着装置。
  2. 【請求項2】 前記フランジ部材を前記透光性基体に内
    包或いは外包して設けることを特徴とする請求項1に記
    載の定着装置。
  3. 【請求項3】 前記フランジ部材の前記透光性基体との
    嵌合部にテーパを設けることを特徴とする請求項1また
    は2に記載の定着装置。
  4. 【請求項4】 前記フランジ部材の上から前記熱線吸収
    層を設けることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項
    に記載の定着装置。
  5. 【請求項5】 転写材上のトナー像を加熱と加圧とによ
    り前記転写材に固定する定着装置において、 内部に熱線を発光する熱線照射手段を配する円筒状の透
    光性基体と、前記透光性基体の外側に、弾性層と熱線吸
    収層とをその順に設けてロール状の熱線定着用回転部材
    を形成すると共に、フランジ部材を前記透光性基体の両
    端に設け、 前記フランジ部材を接合弾性層を介して前記透光性基体
    と接合することを特徴とする定着装置。
  6. 【請求項6】 前記フランジ部材を前記透光性基体に内
    包或いは外包して設けることを特徴とする請求項5に記
    載の定着装置。
  7. 【請求項7】 前記フランジ部材の上から前記弾性層及
    び熱線吸収層を設けることを特徴とする請求項5または
    6に記載の定着装置。
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US09/547,929 US6308039B1 (en) 1998-07-01 2000-04-11 Apparatus for fixing toner images on a transfer material

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1124166A2 (en) * 2000-02-09 2001-08-16 Konica Corporation Fixing apparatus with a ray transmitting device inside one roller
EP1124166A3 (en) * 2000-02-09 2003-01-15 Konica Corporation Fixing apparatus with a ray transmitting device inside one roller

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