JP2005301198A - 定着装置とそれを備えた画像形成装置と定着装置の加熱方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 記録体の両面に形成した未定着のトナー像を両面同時に定着しても、その両面の画像に光沢差が生じないようにする。また、画像に位置ズレが生じないようにもする。
【解決手段】 対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ21,22を同様な構成にすることにより、記録用紙Pの両面の未定着トナー像を同時に定着しても、それらを同一の条件で定着することにより、両面の画像に光沢差が生じない。その加熱ローラ21,22は、表面付近の各ゴム層23内に加熱ヒータ24をそれぞれ設けているため、ゴム層23の表面とローラ基体25の部分とで大きな温度差にしなくても短時間でローラ表面温度を定着温度にできるので、ゴム層23の耐久性が向上する。さらに、各ゴム層23の変形により、必要な定着ニップNpを確保できるため、記録用紙を直線搬送できるため両面のトナー像に共にズレが生じない。
【選択図】 図1
【解決手段】 対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ21,22を同様な構成にすることにより、記録用紙Pの両面の未定着トナー像を同時に定着しても、それらを同一の条件で定着することにより、両面の画像に光沢差が生じない。その加熱ローラ21,22は、表面付近の各ゴム層23内に加熱ヒータ24をそれぞれ設けているため、ゴム層23の表面とローラ基体25の部分とで大きな温度差にしなくても短時間でローラ表面温度を定着温度にできるので、ゴム層23の耐久性が向上する。さらに、各ゴム層23の変形により、必要な定着ニップNpを確保できるため、記録用紙を直線搬送できるため両面のトナー像に共にズレが生じない。
【選択図】 図1
Description
この発明は、対向した状態で互いに接触する対のローラ間に記録体を通すことによりその両面にトナー像をそれぞれ定着させる定着装置と、それを備えた画像形成装置、及び定着装置の加熱方法に関する。
近年、電子写真方式により転写紙等の記録体上にトナー像を形成するプリンタ等の画像形成装置では、紙資源の節約を図るために、記録体の両面にトナー像を両面画像形成することが盛んに行われている。
この両面画像形成を行う場合、記録体の表と裏の各面ずつ段階的にトナー像を定着していくと、記録体を表と裏で2度加熱することになるため、後で行う裏面の定着時に、その記録体に定着装置から過剰な熱が加わることにより無駄な電力を消費したり、記録体の表と裏のトナー像を定着する際の加熱条件が異なることによって出来上がった画像の光沢仕上がりが表と裏で異なってしまったりするということがあった。
この両面画像形成を行う場合、記録体の表と裏の各面ずつ段階的にトナー像を定着していくと、記録体を表と裏で2度加熱することになるため、後で行う裏面の定着時に、その記録体に定着装置から過剰な熱が加わることにより無駄な電力を消費したり、記録体の表と裏のトナー像を定着する際の加熱条件が異なることによって出来上がった画像の光沢仕上がりが表と裏で異なってしまったりするということがあった。
また、このように表面の画像を定着した後に裏面の画像の定着を行う場合には、表面の画像を定着した後の記録体を反転させて今度は裏面の画像の定着を行うためにそれを再給紙する機構を設ける必要があるので、用紙搬送経路が複雑化すると共に、その搬送経路内で紙詰まりが生じやすくなるということもあった。さらに、紙搬送間隔も広くなるためプリントスピード(単位時間当たりの画像形成枚数)が低下してしまうということもあった。
そこで、従来の画像形成装置には、表裏の両面に未定着の画像(トナー像)を形成した記録体を、定着装置により1度の通過で両面の未定着の画像を同時にそれぞれ定着させるようにしたものがある(例えば特許文献1参照)。
そこで、従来の画像形成装置には、表裏の両面に未定着の画像(トナー像)を形成した記録体を、定着装置により1度の通過で両面の未定着の画像を同時にそれぞれ定着させるようにしたものがある(例えば特許文献1参照)。
また、このように表裏の両面の未定着画像を同時に定着可能な両面定着装置としては、例えば特許文献2に記載されているものもある。その両面定着装置は、対向して互いに接する定着ローラと加圧ローラとを有し、その加圧ローラと転写紙(記録体)との摩擦抵抗を、定着ローラと転写紙(記録体)との摩擦抵抗よりも小さくしている。
さらに、両面定着装置には、特許文献3に記載されているように、対向する2個の加熱・加圧ローラ間に記録紙を、第1面が一方の加熱・加圧ローラに巻きつきながら、第2面が他方の加熱・加圧ローラに巻きつきながら送り込んでそれを通過させ、記録紙両面の画像を同時に定着可能にしたものもある。
さらに、両面定着装置には、特許文献3に記載されているように、対向する2個の加熱・加圧ローラ間に記録紙を、第1面が一方の加熱・加圧ローラに巻きつきながら、第2面が他方の加熱・加圧ローラに巻きつきながら送り込んでそれを通過させ、記録紙両面の画像を同時に定着可能にしたものもある。
また、転写材の両面にトナー像を同時に定着する画像形成装置としては、特許文献4に記載されているように、対向する位置に設けられて対のバックアップローラにより加圧されて互いに接触しながら回動する2つの無端ベルト状中間転写体の間に転写材を搬送し、その転写材の両面に上記各無端ベルト状中間転写体上のトナー像を転写と同時に定着も行うようにしたものがある。
さらに、特許文献5に記載されているように、感光体ドラムと、それに接して回動するベルト状のトナー像受像体と、その記録紙搬送方向下流側に設けられた定着装置とを備え、最初に感光体ドラム上に形成した裏面用のトナー像をその感光体ドラムとトナー像受像体とが接する転写位置で第1転写器によりトナー像受像体のベルト面に転写し、次に感光体ドラム上に形成した表面用のトナー像を感光体ドラムとトナー像受像体との間に搬送した記録紙の表面側に転写し、その記録紙が定着装置の直前に搬送されたときに、その記録紙の裏面にトナー像受像体が担持している裏面用のトナー像を転写し、その記録紙の両面のトナー像を定着装置により同時に定着するようにしたものもある。
そして、この定着装置は、互いに圧接する第1定着ローラと第2定着ローラを有し、その各ローラは共に内部にハロゲンランプ等からなるヒータを設けていて、各表層の内側にはシリコンゴム等の弾性体からなる弾性体層をそれぞれ設けている。
そして、この定着装置は、互いに圧接する第1定着ローラと第2定着ローラを有し、その各ローラは共に内部にハロゲンランプ等からなるヒータを設けていて、各表層の内側にはシリコンゴム等の弾性体からなる弾性体層をそれぞれ設けている。
また、画像形成装置には、特許文献6に記載されているように、像担持体に中間転写体が圧接し、その中間転写体に転写ドラムが圧接し、像担持体からトナー像を中間転写体に転写して、その中間転写体上のトナー像を記録紙への転写位置の直前でヒータにより加熱し、そのトナー像を中間転写体と転写ドラムとの間に搬送される記録紙に転写定着するようにしたものもある。
さらに、内部にそれぞれ熱源を有する対の互いに圧接する二次転写ローラとして機能するローラ(シリコーンゴム製)を備え、その一方のローラの表面にベルト状の感光体からトナー像を転写して、そのトナー像を上記対のローラ間で用紙に転写定着するようにしたものが、特許文献7に記載されている。
また、特許文献8には、ゴム製ローラのゴム層の中にヒータを設けたものが記載されている。
さらに、内部にそれぞれ熱源を有する対の互いに圧接する二次転写ローラとして機能するローラ(シリコーンゴム製)を備え、その一方のローラの表面にベルト状の感光体からトナー像を転写して、そのトナー像を上記対のローラ間で用紙に転写定着するようにしたものが、特許文献7に記載されている。
また、特許文献8には、ゴム製ローラのゴム層の中にヒータを設けたものが記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載されている画像形成装置のように、記録体の両面に形成した未定着のトナー像を両面同時に定着を行う両面定着装置の場合には、記録体を両側から挾んでトナー像を加熱定着する対のローラは、記録体の両面の各画像に対して同一の定着特性を得ようとしたときには、それらは同一の構成のものを使用する必要がある。
そして、その対のローラに硬質のローラを用いた場合には、その硬質のローラは互いに圧接させても、その圧接部にトナー像の定着に必要なニップ幅を形成することはできないので、このような場合には各硬質のローラの外側にゴム層をそれぞれ形成し、そのゴム層同士を圧接させてゴム層の変形により所要幅の定着ニップを形成する必要がある。
そして、その対のローラに硬質のローラを用いた場合には、その硬質のローラは互いに圧接させても、その圧接部にトナー像の定着に必要なニップ幅を形成することはできないので、このような場合には各硬質のローラの外側にゴム層をそれぞれ形成し、そのゴム層同士を圧接させてゴム層の変形により所要幅の定着ニップを形成する必要がある。
ところが、このようなゴム層は一般的に熱の伝達効率が低いため、そのゴム層の内側の部分(ローラ内部)から加熱すると、ゴム層の表面を定着に必要な設定温度にまで高めるにはローラ内部(内部基体部分)の温度をローラの表層よりも非常に高い温度にしなければならなくなる。
特に、高速度の両面定着装置の場合には、所要の定着ニップ幅を形成するためには対のローラにそれぞれ形成するゴム層はある程度厚みが必要であるので、このような両面定着装置では各ローラの表面温度を上記設定温度にまで立ち上げ、それを維持するためにはローラ内部基体と表面とで大きな熱勾配が必要となる。そのため、このような両面定着装置では、ゴム層の耐久性が落ちてしまうという問題点があった。
特に、高速度の両面定着装置の場合には、所要の定着ニップ幅を形成するためには対のローラにそれぞれ形成するゴム層はある程度厚みが必要であるので、このような両面定着装置では各ローラの表面温度を上記設定温度にまで立ち上げ、それを維持するためにはローラ内部基体と表面とで大きな熱勾配が必要となる。そのため、このような両面定着装置では、ゴム層の耐久性が落ちてしまうという問題点があった。
また、特許文献2に記載されている加圧ローラと転写紙の一方の面との摩擦抵抗と、定着ローラと転写紙の他方の面との摩擦抵抗とを異ならせているもののように、互いに接する対のローラで転写紙に対する構成が異なるものでは、転写紙両面の未定着のトナー像を同時に定着すると、その転写紙の両面に形成される表面と裏面の画像で光沢度が異なってしまうという問題点があった。
さらに、特許文献3に記載されている両面定着装置の場合には、対向する2個の加熱・加圧ローラ間に記録紙が、一方の加熱・加圧ローラと他方の加熱・加圧ローラとに巻きつきながら湾曲された状態で定着されながら搬送されていくため、定着に必要な加熱時間は十分にとれるが、定着中に記録体が逆S字状に曲げられながら搬送されていくため、ローラ面と画像面とで微妙に線速差が生じ、それにより定着後の画像に微小なズレが生じやすいということがあった。
さらに、特許文献3に記載されている両面定着装置の場合には、対向する2個の加熱・加圧ローラ間に記録紙が、一方の加熱・加圧ローラと他方の加熱・加圧ローラとに巻きつきながら湾曲された状態で定着されながら搬送されていくため、定着に必要な加熱時間は十分にとれるが、定着中に記録体が逆S字状に曲げられながら搬送されていくため、ローラ面と画像面とで微妙に線速差が生じ、それにより定着後の画像に微小なズレが生じやすいということがあった。
さらに、特許文献4に記載のものの場合には、対のバックアップローラが互いに接する無端ベルト状中間転写体を介して圧接する構成であるため、加熱源から定着ニップまでの距離が遠くなって大きな熱勾配が必要になってしまうという問題があり、特許文献5に記載のものは、記録体の両面に転写されるトナー像の転写タイミングが表裏で異なるため画像の光沢度が異なってしまうと共に、記録体へのトナー像の転写とそのトナー像の定着とが同時でないので、装置が大型化してしまうという問題があった。
また、特許文献6及び7に記載のものは、共に記録体の両面にトナー像を同時に定着するものではないので、前述したような不都合が生じた。
さらに、特許文献8に記載されているものは、感熱記録方式におけるゴム製ローラの構成であるので、この技術はトナー像を記録体に溶融定着させる定着装置には適用することができないということがあった。
また、特許文献6及び7に記載のものは、共に記録体の両面にトナー像を同時に定着するものではないので、前述したような不都合が生じた。
さらに、特許文献8に記載されているものは、感熱記録方式におけるゴム製ローラの構成であるので、この技術はトナー像を記録体に溶融定着させる定着装置には適用することができないということがあった。
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ローラ内部と表面との間で大きな温度差にしなくてもよいようにすると共に、記録体の両面にトナー像を同時に定着してもその両面の画像に光沢差が生じないようにし、且つ定着後の画像に位置ズレが生じないようにすることを目的とする。
この発明は上記の目的を達成するため、対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ間に両面に未定着のトナー像を形成した記録体を通すことにより、両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、上記対の加熱ローラは、それぞれ表面あるいは表面付近にゴム層を有し、そのゴム層内に発熱手段を設けたものである。
また、同様な対の加熱ローラ間に両面に未定着のトナー像を形成した記録体を通すことにより、両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、上記対の加熱ローラは、それぞれ中心部に芯金を有し、その外側にゴム層が形成されていてそのゴム層内に発熱手段を設けるようにしたものである。
また、同様な対の加熱ローラ間に両面に未定着のトナー像を形成した記録体を通すことにより、両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、上記対の加熱ローラは、それぞれ中心部に芯金を有し、その外側にゴム層が形成されていてそのゴム層内に発熱手段を設けるようにしたものである。
上記発熱手段は、加熱ヒータや、誘導加熱により加熱される加熱体にするとよい。そして、その加熱体は、上記ゴム層内に分散させた粉体状又は箔状の金属体であるようにするとよい。
また、上記定着装置の芯金は、中空軸状に形成したローラ基体とし、上記ゴム層内の発熱手段を第1の発熱手段とし、上記ローラ基体の中には第2の発熱手段を設けるとよい。
その第1の発熱手段を加熱ヒータとし、第2の発熱手段を光照射型のヒータにするとよい。あるいは、その第1の発熱手段を誘導加熱により加熱される加熱体とし、第2の発熱手段を光照射型のヒータにしてもよい。
また、同様な両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、対の加熱ローラは、それぞれ中心部に磁性体からなる芯金を有し、その外側にはゴム層が形成されていてそのゴム層内に加熱ヒータからなる第1の発熱手段を設け、且つ上記芯金を誘導加熱により加熱する磁力発生部を設け、上記芯金を第2の発熱手段としてもよい。
また、上記定着装置の芯金は、中空軸状に形成したローラ基体とし、上記ゴム層内の発熱手段を第1の発熱手段とし、上記ローラ基体の中には第2の発熱手段を設けるとよい。
その第1の発熱手段を加熱ヒータとし、第2の発熱手段を光照射型のヒータにするとよい。あるいは、その第1の発熱手段を誘導加熱により加熱される加熱体とし、第2の発熱手段を光照射型のヒータにしてもよい。
また、同様な両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、対の加熱ローラは、それぞれ中心部に磁性体からなる芯金を有し、その外側にはゴム層が形成されていてそのゴム層内に加熱ヒータからなる第1の発熱手段を設け、且つ上記芯金を誘導加熱により加熱する磁力発生部を設け、上記芯金を第2の発熱手段としてもよい。
さらに、上記いずれかの定着装置を備えた画像形成装置も提供する。
また、上記第1の発熱手段と第2の発熱手段を設けた定着装置を備えた画像形成装置であって、電源投入時には各加熱ローラの第1の発熱手段と第2の発熱手段を共に用いて対の加熱ローラをそれぞれ加熱し、その各加熱ローラの温度が設定温度に達した後は第1の発熱手段と第2の発熱手段のいずれか一方だけを用いて上記対の加熱ローラをそれぞれ加熱するようにした画像形成装置も提供する。
また、上記第1の発熱手段と第2の発熱手段を設けた定着装置を備えた画像形成装置であって、電源投入時には各加熱ローラの第1の発熱手段と第2の発熱手段を共に用いて対の加熱ローラをそれぞれ加熱し、その各加熱ローラの温度が設定温度に達した後は第1の発熱手段と第2の発熱手段のいずれか一方だけを用いて上記対の加熱ローラをそれぞれ加熱するようにした画像形成装置も提供する。
さらにまた、それぞれ未定着の加熱したトナー像を記録体の両面に転写定着する定着装置を備えた画像形成装置であって、上記定着装置は、それぞれ未定着のトナー像が表面に転写される対向した状態で互いに接触する対のローラを備え、その対のローラはそれぞれ表面あるいは表面付近に弾性層を有し、その弾性層内には発熱手段をそれぞれ設け、上記対のローラ間に記録体を通すことによりその記録体の両面に上記トナー像をそれぞれ転写定着するようにした画像形成装置を提供する。
上記弾性層は弾性ゴム層からなるようにし、その弾性ゴム層内に上記発熱手段である加熱ヒータを設けるとよい。あるいは、上記弾性層は弾性ゴム層からなるようにし、上記発熱手段は上記弾性ゴム層内に含有させた磁性金属であるようにし、その磁性金属を誘導加熱により加熱する磁力発生部を設けるようにしてもよい。
上記弾性層は弾性ゴム層からなるようにし、その弾性ゴム層内に上記発熱手段である加熱ヒータを設けるとよい。あるいは、上記弾性層は弾性ゴム層からなるようにし、上記発熱手段は上記弾性ゴム層内に含有させた磁性金属であるようにし、その磁性金属を誘導加熱により加熱する磁力発生部を設けるようにしてもよい。
また、上記弾性層内の発熱手段は第1の発熱手段であって、上記対の各ローラのローラ基体の中には第2の発熱手段をそれぞれ設け、電源投入時には第1の発熱手段と第2の発熱手段を共に用いて上記対のローラをそれぞれ加熱し、その各ローラの温度が設定温度に達した後は第1の発熱手段と第2の発熱手段のいずれか一方だけを用いて上記対のローラをそれぞれ加熱するようにするとよい。
さらに、上記画像形成装置において、上記対のローラの表面にそれぞれ転写された未定着のトナー像を昇温させる加熱手段を設けるとよい。
そして、上記対のローラのそれぞれ表面はシリコーンゴム層で覆うとよい。あるいは、その対のローラのそれぞれ表面はウレタンゴム層で覆ったり、高離型膜で覆ったり、ポリフッ化エチレン製のチューブで覆ったり、さらにはポリベンゾイミダゾール膜で覆うようにしてもよい。
さらに、上記画像形成装置において、上記対のローラの表面にそれぞれ転写された未定着のトナー像を昇温させる加熱手段を設けるとよい。
そして、上記対のローラのそれぞれ表面はシリコーンゴム層で覆うとよい。あるいは、その対のローラのそれぞれ表面はウレタンゴム層で覆ったり、高離型膜で覆ったり、ポリフッ化エチレン製のチューブで覆ったり、さらにはポリベンゾイミダゾール膜で覆うようにしてもよい。
さらにまた、上記定着装置を使用する定着装置の加熱方法であって、電源投入時には各加熱ローラの第1の発熱手段と第2の発熱手段を共に用いて対の加熱ローラをそれぞれ加熱し、その各加熱ローラの温度が設定温度に達した後は第1の発熱手段だけを用いて対の加熱ローラをそれぞれ加熱する定着装置の加熱方法も提供する。
請求項1乃至11及び22に記載の各発明によれば、対の加熱ローラは、それぞれ表面あるいは表面付近に形成したゴム層内に発熱手段を設けていて、その対の加熱ローラは同様な構成であるので、その対の加熱ローラ間に両面に未定着のトナー像を形成した記録体を通してその両面のトナー像を同時に定着しても、同一の条件で両面の画像を定着することができるため、その両面の画像に光沢差が生じないようにすることができる。
また、対の加熱ローラは、それぞれ表面あるいは表面付近のゴム層内に設けた発熱手段により加熱されるので、ローラ内部とゴム層との間で大きな温度差にする必要がないためゴム層に耐久性を持たせることができる。
また、対の加熱ローラは、それぞれ表面あるいは表面付近のゴム層内に設けた発熱手段により加熱されるので、ローラ内部とゴム層との間で大きな温度差にする必要がないためゴム層に耐久性を持たせることができる。
さらに、その対の加熱ローラは、表面あるいは表面付近のゴム層の弾性部分が圧縮されることにより定着に必要なニップ幅が形成されるので、両面に未定着のトナー像を形成した記録体をローラに巻き込んで搬送することなく直線的に搬送しても、両面のトナー像を共に確実に定着することができる。そして、定着後の画像に位置ズレが生じないようにすることができる。
さらに、請求項12乃至21に記載の各発明においても、両面の画像に光沢差が生じないようにすることができると共に、ローラ内部と弾性層との間で大きな温度差にする必要がないので、弾性層に耐久性を持たせることができる。また、電源投入時からの急速立上りが可能となる。さらに、定着部で同時にトナー像の記録体への転写も行ってしまうので、装置の小型化が図れると共に、高速プリントと省エネルギも達成できる。
さらに、請求項12乃至21に記載の各発明においても、両面の画像に光沢差が生じないようにすることができると共に、ローラ内部と弾性層との間で大きな温度差にする必要がないので、弾性層に耐久性を持たせることができる。また、電源投入時からの急速立上りが可能となる。さらに、定着部で同時にトナー像の記録体への転写も行ってしまうので、装置の小型化が図れると共に、高速プリントと省エネルギも達成できる。
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
〔実施例1・請求項1,2,3,10の各発明に対応〕
図1はこの発明の実施例1の定着装置の主要な構成部分を示す縦断面図、図2は同じくその定着装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
図1に示す定着装置20は、対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ21,22間に、両面に未定着のトナー像T1,T2を形成した記録体である記録用紙Pを通すことにより、両面のトナー像T1,T2をそれぞれ定着させる装置である。そして、対の加熱ローラ21,22は、同様な構成のローラであり、それらはそれぞれ表面付近(表面であってもよい)にゴム層23,23を有し、その各ゴム層23内に発熱手段である加熱ヒータ24をそれぞれ設けている。
なお、この定着装置20についての詳しい説明は、後述する。
〔実施例1・請求項1,2,3,10の各発明に対応〕
図1はこの発明の実施例1の定着装置の主要な構成部分を示す縦断面図、図2は同じくその定着装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
図1に示す定着装置20は、対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ21,22間に、両面に未定着のトナー像T1,T2を形成した記録体である記録用紙Pを通すことにより、両面のトナー像T1,T2をそれぞれ定着させる装置である。そして、対の加熱ローラ21,22は、同様な構成のローラであり、それらはそれぞれ表面付近(表面であってもよい)にゴム層23,23を有し、その各ゴム層23内に発熱手段である加熱ヒータ24をそれぞれ設けている。
なお、この定着装置20についての詳しい説明は、後述する。
この定着装置20は、図2に示す画像形成装置の定着部に装着されている。
その図2に示す画像形成装置は、コピー機あるいはプリンタとして使用が可能であり、それをコピー機として使用した場合にはスキャナにより原稿から読み取った画像データを書き込み信号に変える。また、プリンタとして使用した場合には、この画像形成装置に接続したコンピュータ等の外部接続機器から入力した画像信号を書き込み信号に変換する。
その書き込み信号は、フルカラーの場合にはイエロー、マゼンタ、シアンの3原色にブラックを加えた計4色の信号となり、その4色に対応する各書き込み信号により表面作像部31と裏面作像部32で、それぞれ感光体11Y,11M,11C,11B,12Y,12M,12C,12B上に、対応する色の画像(潜像)の光書き込みが、光書込装置33,34により行われる。
その図2に示す画像形成装置は、コピー機あるいはプリンタとして使用が可能であり、それをコピー機として使用した場合にはスキャナにより原稿から読み取った画像データを書き込み信号に変える。また、プリンタとして使用した場合には、この画像形成装置に接続したコンピュータ等の外部接続機器から入力した画像信号を書き込み信号に変換する。
その書き込み信号は、フルカラーの場合にはイエロー、マゼンタ、シアンの3原色にブラックを加えた計4色の信号となり、その4色に対応する各書き込み信号により表面作像部31と裏面作像部32で、それぞれ感光体11Y,11M,11C,11B,12Y,12M,12C,12B上に、対応する色の画像(潜像)の光書き込みが、光書込装置33,34により行われる。
その表面作像部31は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応するそれぞれドラム状の感光体11Y、11M、11C、11B(以下、特定しない場合には単に感光体11という)を備えており、その各感光体11の回りには帯電ローラ3と、現像装置4と、クリーニング装置14等をそれぞれ備えている。そして、その各感光体11上に形成した4色のトナー像は、図2の矢示A方向に回動する表面用中間転写ベルト6上に、重ね合わせ状態に順次転写されていき、そこにフルカラーの合成カラー画像が形成される。
同様に、裏面作像部32は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応するそれぞれドラム状の感光体12Y、12M、12C、12B(以下、特定しない場合には単に感光体12という)を備えており、その各感光体12の回りには帯電ローラ3と、現像装置4と、クリーニング装置14等をそれぞれ備えている。そして、その各感光体12上に形成した4色のトナー像は、図2の矢示B方向に回動する裏面用中間転写ベルト7上に、重ね合わせ状態に順次転写されていき、そこにフルカラーの合成カラー画像が形成される。
この画像形成装置は、装置本体1内の下部に給紙ユニット2を設けていて、その給紙ユニット2内に収納された記録用紙Pは、給紙ローラ13により搬送経路5に繰り出され、それがレジストローラ対15により表面用中間転写ベルト6上の合成カラー画像(モノクロ画像の場合には単色画像)、及び裏面用中間転写ベルト7上の合成カラー画像(モノクロ画像の場合には単色画像)に合わせた正確なタイミングで、2次転写ローラ8,9のある転写位置に搬送される。
そして、その表面用中間転写ベルト6上の画像が、2次転写ローラ8により記録用紙Pの表面に一括転写され、裏面用中間転写ベルト7上の画像が2次転写ローラ9により記録用紙Pの裏面に一括転写される。
その表裏両面に未定着のトナー像がそれぞれ転写された記録用紙Pは、搬送装置10により定着装置20に搬送され、そこで両面の未定着のトナー像が同時に加熱されながら加圧されることにより定着されて、それが排紙部19上に排出される。
その表裏両面に未定着のトナー像がそれぞれ転写された記録用紙Pは、搬送装置10により定着装置20に搬送され、そこで両面の未定着のトナー像が同時に加熱されながら加圧されることにより定着されて、それが排紙部19上に排出される。
次に、定着装置20について詳しく説明する。
定着装置20は、前述したように記録用紙P上の両面に形成した未定着のトナー像を同時に記録用紙Pに定着可能な定着装置であり、図1に示したように対の加熱ローラ21,22は、それぞれ中心部に芯金となる中空軸状に形成したローラ基体25を設けており、その外側にゴム層23をそれぞれ有し、その各ゴム層23内に加熱ヒータ24をそれぞれ設けている。
なお、ゴム層23は、例えばシリコンゴム層であり、その層厚は5mmとする。また、ローラ基体25は、例えばアルミ素管で形成する。
定着装置20は、前述したように記録用紙P上の両面に形成した未定着のトナー像を同時に記録用紙Pに定着可能な定着装置であり、図1に示したように対の加熱ローラ21,22は、それぞれ中心部に芯金となる中空軸状に形成したローラ基体25を設けており、その外側にゴム層23をそれぞれ有し、その各ゴム層23内に加熱ヒータ24をそれぞれ設けている。
なお、ゴム層23は、例えばシリコンゴム層であり、その層厚は5mmとする。また、ローラ基体25は、例えばアルミ素管で形成する。
ゴム層23内に設ける加熱ヒータ24は、ゴム層23内に多数のヒーターライン26をローラ軸方向に略平行に周方向に間隔を置いてそれぞれ配置したものであり、その各ヒーターライン26の両端部に形成している各電極が図示しない電源にスイッチを介して接続されている。したがって、そのスイッチをオン状態にしたときに、各ヒーターライン26が発熱し、ゴム層23の温度が上昇する。
その加熱ローラ21,22は、それぞれローラ表面が表層16により覆われている。その表層16としては、例えば厚さが50μmのポリフッ化エチレンであるテフロン(登録商標)製のチューブを使用し、その表面粗さは十点平均粗(Rz)で2μm以下のものを使用する。
その加熱ローラ21,22は、それぞれローラ表面が表層16により覆われている。その表層16としては、例えば厚さが50μmのポリフッ化エチレンであるテフロン(登録商標)製のチューブを使用し、その表面粗さは十点平均粗(Rz)で2μm以下のものを使用する。
この定着装置20は、前述したように同一の構成の加熱ローラ21,22を、上下方向に例えば50N/cm2の圧力で図示しないバネ等により互いに押圧接触させ、そのローラ間の接触部分に約9mm幅(記録用紙搬送方向の幅)の定着ニップNpを形成している。
そして、この定着装置20は、線速500mm/secの高速で記録用紙Pを図1の矢示C方向に搬送し、それぞれ表面温度が設定温度である190℃まで昇温された加熱ローラ21,22の間で記録用紙P上の両面に形成された未定着のトナー像T1,T2を同時に定着する。
そして、この定着装置20は、線速500mm/secの高速で記録用紙Pを図1の矢示C方向に搬送し、それぞれ表面温度が設定温度である190℃まで昇温された加熱ローラ21,22の間で記録用紙P上の両面に形成された未定着のトナー像T1,T2を同時に定着する。
この定着装置20によれば、対の加熱ローラ21,22を同様な構成にし、そのローラ間に未定着のトナー像を両面に形成した記録用紙Pを通すことによってそれぞれ定着するので、両面のトナー像を同時に定着しても、同一の条件で両面の画像をそれぞれ定着させることができるため、その両面の画像に光沢差が生じない。
また、その加熱ローラ21,22は、それぞれ表面付近に設けられた各ゴム層23内の加熱ヒータ24により加熱されるので、そのゴム層23の表面とローラ基体25の部分とで大きな温度差が生じないので(温度勾配が小)、ゴム層23の耐久性が向上する。また、膨張率も低く抑えることができるので、ゴム層23の厚さが略一定の加熱ローラ21,22により、良好な加熱定着を行うことができる。
また、その加熱ローラ21,22は、それぞれ表面付近に設けられた各ゴム層23内の加熱ヒータ24により加熱されるので、そのゴム層23の表面とローラ基体25の部分とで大きな温度差が生じないので(温度勾配が小)、ゴム層23の耐久性が向上する。また、膨張率も低く抑えることができるので、ゴム層23の厚さが略一定の加熱ローラ21,22により、良好な加熱定着を行うことができる。
さらに、加熱ヒータ24は各加熱ローラ21,22をそれぞれ表面付近で加熱するため、余分な部分を加熱しないので、効率的に加熱ローラ21,22の表面を定着に必要な設定温度(この例では190℃)にまで短時間で立ち上げることができる。
さらに、その対の加熱ローラ21,22は、共に表層16の内側にゴム層23を設けているので、それら弾性部分の圧接により定着に必要なニップ幅(定着ニップNp)を確保することができる。それにより、両面に未定着のトナー像を形成した記録用紙をローラに巻き込んで搬送する必要がないので(特許文献3で説明した構成)、それを直線的に搬送して両面のトナー像に共にズレを生じさせることなく、それを確実に定着することができる。したがって、定着後の画像に位置ズレが生じない。
さらに、その対の加熱ローラ21,22は、共に表層16の内側にゴム層23を設けているので、それら弾性部分の圧接により定着に必要なニップ幅(定着ニップNp)を確保することができる。それにより、両面に未定着のトナー像を形成した記録用紙をローラに巻き込んで搬送する必要がないので(特許文献3で説明した構成)、それを直線的に搬送して両面のトナー像に共にズレを生じさせることなく、それを確実に定着することができる。したがって、定着後の画像に位置ズレが生じない。
そして、高速両面定着を可能にするためゴム層23の厚さを厚くして定着ニップ幅を大きくしても、ゴム層自身が直接加熱されて昇温する熱伝導に優れた構成であるため、加熱ローラ内部から過剰に加熱する必要がないので、ゴム層23が耐久性を有しながら優れた定着ができる。
また、この実施例1では、加熱ローラ21,22の各ゴム層23をシリコーンゴム層としているので、加熱ローラ21,22を互いに圧接させる押圧力を低くしても、加熱ローラ21,22の各ゴム層23,23は、それぞれ均一に圧縮変形する。したがって、このような両面同時定着をする装置において必要な均一圧力のニップ幅を得ることができる。
また、この実施例1では、加熱ローラ21,22の各ゴム層23をシリコーンゴム層としているので、加熱ローラ21,22を互いに圧接させる押圧力を低くしても、加熱ローラ21,22の各ゴム層23,23は、それぞれ均一に圧縮変形する。したがって、このような両面同時定着をする装置において必要な均一圧力のニップ幅を得ることができる。
さらに、この定着装置20では、加熱ローラ21,22のそれぞれ表面にポリフッ化エチレン製チューブであり高離型膜として機能する表層16をそれぞれ形成しているので、両面同時定着の際に記録用紙の表と裏の両面から未定着のトナー像を押圧しても、表面エネルギーが低い上記高離型膜の存在により溶融トナーが表層16に貼り付きにくい。したがって、分離時のオフセットを防止することができる。
そして、このようにオフセット性が良いと、溶融トナー像表面からの糸引き現象も起こらないので、画像表面における平滑度の均一性が高まる。それにより、記録用紙の表と裏の画像が同一の光沢仕上がりとなり、良好な両面同時定着ができる。
そして、このようにオフセット性が良いと、溶融トナー像表面からの糸引き現象も起こらないので、画像表面における平滑度の均一性が高まる。それにより、記録用紙の表と裏の画像が同一の光沢仕上がりとなり、良好な両面同時定着ができる。
〔実施例2・請求項6,7,10,11,12の各発明に対応〕
図3はこの発明の実施例2の定着装置の主要な構成部分を示す図1と同様な縦断面図であり、図1と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例2は、定着装置の構成のみが実施例1と若干異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図2と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例2の定着装置は、図1で説明した定着装置20に対し加熱ローラ21′,22′の各ローラ基体25の中にヒータ27をそれぞれ設けた点のみが異なる。
すなわち、この実施例2の定着装置は、加熱ローラ21′,22′のそれぞれゴム層23内に第1の発熱手段として実施例1と同様な加熱ヒータ24を設け、芯金となる中空軸状のローラ基体25の中には第2の発熱手段となる光照射型のヒータ27をそれぞれ設けている。そして、そのヒータ27としては、例えば500Wのハロゲンヒータを使用する。
図3はこの発明の実施例2の定着装置の主要な構成部分を示す図1と同様な縦断面図であり、図1と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例2は、定着装置の構成のみが実施例1と若干異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図2と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例2の定着装置は、図1で説明した定着装置20に対し加熱ローラ21′,22′の各ローラ基体25の中にヒータ27をそれぞれ設けた点のみが異なる。
すなわち、この実施例2の定着装置は、加熱ローラ21′,22′のそれぞれゴム層23内に第1の発熱手段として実施例1と同様な加熱ヒータ24を設け、芯金となる中空軸状のローラ基体25の中には第2の発熱手段となる光照射型のヒータ27をそれぞれ設けている。そして、そのヒータ27としては、例えば500Wのハロゲンヒータを使用する。
この実施例2の定着装置は、線速500mm/secの高速で搬送される記録用紙Pを定着するものであり、この実施例2においても上下の加熱ローラ21′,22′の表面温度は設定温度の190℃まで昇温される。
そのローラの加熱は、室温からの立ち上げ時には、加熱ローラ21′,22′は共にローラ基体25内のヒータ27とゴム層23内の加熱ヒータ24を同時に発熱(オン)させる。それにより、実機で確認したところヒータ27と加熱ヒータ24を共にオンにしてから15秒後に、加熱ローラ21′,22′の各表面温度が設定温度である190℃まで立ち上がった。
そのローラの加熱は、室温からの立ち上げ時には、加熱ローラ21′,22′は共にローラ基体25内のヒータ27とゴム層23内の加熱ヒータ24を同時に発熱(オン)させる。それにより、実機で確認したところヒータ27と加熱ヒータ24を共にオンにしてから15秒後に、加熱ローラ21′,22′の各表面温度が設定温度である190℃まで立ち上がった。
そして、この定着装置では、その後の連続プリント時にはローラ基体25内のヒータ27はオフにして、ゴム層23内の加熱ヒータ24のみを発熱(オン)させて、加熱ローラ21′,22′を設定温度に保つようにしている。
このようにして、高速両面連続プリントを行ったところ、ゴム層23の膨張も抑えられて表層16にシワや破れが生じることがなく、また過剰な電力を消費しない省電力でありながら短時間で立ち上げることができた(クイックスタート)。さらに、記録用紙の表裏両面の画像について、光沢度15%の高品質の画像を出力することができた。
このようにして、高速両面連続プリントを行ったところ、ゴム層23の膨張も抑えられて表層16にシワや破れが生じることがなく、また過剰な電力を消費しない省電力でありながら短時間で立ち上げることができた(クイックスタート)。さらに、記録用紙の表裏両面の画像について、光沢度15%の高品質の画像を出力することができた。
このように、この実施例2の定着装置を備えた画像形成装置は、電源投入時には加熱ローラ21′,22′の加熱ヒータ24とヒータ27を共に用いて対の加熱ローラ21′,22′をそれぞれ加熱し、その各加熱ローラ21′,22′の表面温度が設定温度に達した後はゴム層23内の加熱ヒータ24のみを用いて加熱ローラ21′,22′をそれぞれ加熱するようにしている。
なお、加熱ローラ21′,22′の表面温度が設定温度に達した後にオンし続ける側のヒータは、ローラ基体25内のヒータ27にしてもよいが、上述したようにローラ表面に近い側のゴム層23内の加熱ヒータ24をオンし続ける側にした方が、効率的なので好ましい。
なお、加熱ローラ21′,22′の表面温度が設定温度に達した後にオンし続ける側のヒータは、ローラ基体25内のヒータ27にしてもよいが、上述したようにローラ表面に近い側のゴム層23内の加熱ヒータ24をオンし続ける側にした方が、効率的なので好ましい。
すなわち、電源投入時には各加熱ローラ21′,22′の第1の発熱手段である加熱ヒータ24と第2の発熱手段であるヒータ27を共に用いて対の加熱ローラ21′,22′をそれぞれ加熱し、その各加熱ローラ21′,22′の温度が設定温度に達した後は上記第1の発熱手段だけを用いて対の加熱ローラ21′,22′をそれぞれ加熱する定着装置の加熱方法を実施すれば、より効率的な画像の定着ができる。
〔実施例3・請求項6,7,10,11,12の各発明に対応する他の異なる実施例〕
図4はこの発明の実施例3の定着装置の主要な構成部分を示す図1及び図3と同様な縦断面図であり、図3と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例3は、定着装置の構成のみが実施例1と若干異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図2と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例3の定着装置は、図3で説明した定着装置に対し対の加熱ローラ21″,22″の各ゴム層23′,23′をウレタンゴム層とし、その上下で同一構成の加熱ローラ21″,22″を100N/cm2の圧力で互いに押圧接触させ、8mmのニップ幅(記録紙搬送方向の定着ニップNpの幅)を得るようにした点のみが異なる。
図4はこの発明の実施例3の定着装置の主要な構成部分を示す図1及び図3と同様な縦断面図であり、図3と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例3は、定着装置の構成のみが実施例1と若干異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図2と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例3の定着装置は、図3で説明した定着装置に対し対の加熱ローラ21″,22″の各ゴム層23′,23′をウレタンゴム層とし、その上下で同一構成の加熱ローラ21″,22″を100N/cm2の圧力で互いに押圧接触させ、8mmのニップ幅(記録紙搬送方向の定着ニップNpの幅)を得るようにした点のみが異なる。
このように、加熱ローラ21″,22″の各ゴム層23′をそれぞれウレタンゴム層にすると、そのウレタンゴム層はゴム強度が高く、強い押圧力を用いて両面から加圧することが可能であるので、記録用紙Pの表裏両面に対して加圧ムラのない定着ニップNpを形成することができる。
このように構成して、実機で高速両面プリントを行ったところ、表裏で光沢度20%の高品質の画像を出力することができた。
このように構成して、実機で高速両面プリントを行ったところ、表裏で光沢度20%の高品質の画像を出力することができた。
〔実施例4・請求項6,7,10,11,12の各発明に対応するさらに異なる他の実施例〕
図5はこの発明の実施例4の定着装置の主要な構成部分を示す図1及び図3と同様な縦断面図であり、図3と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例4は、定着装置の構成のみが実施例1と若干異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図2と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例4の定着装置は、図3で説明した定着装置に対し対の加熱ローラ41,42の各表層16′を、厚さが30μmのポリベンゾイミダゾール(PBI)膜で形成し、その各表層16′の表面にそれぞれ当接させた各シリコーンオイル含浸ローラ28により、各表層16′の表面にシリコーンオイルを塗布するようにした点のみが異なる。なお、各表層16′の表面粗さは、十点平均粗(Rz)で1μm以下としている。
図5はこの発明の実施例4の定着装置の主要な構成部分を示す図1及び図3と同様な縦断面図であり、図3と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例4は、定着装置の構成のみが実施例1と若干異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図2と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例4の定着装置は、図3で説明した定着装置に対し対の加熱ローラ41,42の各表層16′を、厚さが30μmのポリベンゾイミダゾール(PBI)膜で形成し、その各表層16′の表面にそれぞれ当接させた各シリコーンオイル含浸ローラ28により、各表層16′の表面にシリコーンオイルを塗布するようにした点のみが異なる。なお、各表層16′の表面粗さは、十点平均粗(Rz)で1μm以下としている。
このように、加熱ローラ41,42の各表層16′をポリベンゾイミダゾール膜で形成すると、そのポリベンゾイミダゾール層は高硬度耐熱樹脂であるので表面の平滑度が高くなる。したがって、溶融トナーが表層16′に貼り付きにくくなる。そして、この定着装置で両面同時定着を行うと、記録用紙Pの表裏両面の画像を同一の高い光沢仕上がりを持つ良好な定着画像にすることができる。
すなわち、この実施例による構成の実機で実験を行ったところ、高速両面プリント時に表裏の両面で光沢度25%の高品質画像が得られた。
すなわち、この実施例による構成の実機で実験を行ったところ、高速両面プリント時に表裏の両面で光沢度25%の高品質画像が得られた。
また、この実施例4では、加熱ローラ41,42の各表層16′の表面にシリコーンオイルを塗布するようにしているので、それらのローラ表面は低摩擦になると共に、高離型性を有するようになる。それにより、記録用紙P上の溶融トナーが表層16′に貼り付きにくくなり、良好な離型性が得られる。
さらに、両面同時定着を行った際に、記録用紙P上の両面にそれぞれ形成されている未定着のトナー像を両側から加熱ローラ41,42により押圧しても、分離時のオフセットが防止される。また、対向する加熱ローラ41,42の各表面の平滑度が揃えられることにより、形成される表裏両面の画像が同一の光沢仕上がりになる。
さらに、両面同時定着を行った際に、記録用紙P上の両面にそれぞれ形成されている未定着のトナー像を両側から加熱ローラ41,42により押圧しても、分離時のオフセットが防止される。また、対向する加熱ローラ41,42の各表面の平滑度が揃えられることにより、形成される表裏両面の画像が同一の光沢仕上がりになる。
〔実施例5・請求項9,10の各発明に対応する実施例〕
図6はこの発明の実施例5の定着装置の主要な構成部分を示す図1と同様な縦断面図であり、図1と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例5は、定着装置の構成のみが実施例1と異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図2と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例5の定着装置は、図1で説明した定着装置20に対し加熱ローラ51,52を加熱する手段の構成が異なる。
図6はこの発明の実施例5の定着装置の主要な構成部分を示す図1と同様な縦断面図であり、図1と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例5は、定着装置の構成のみが実施例1と異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図2と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例5の定着装置は、図1で説明した定着装置20に対し加熱ローラ51,52を加熱する手段の構成が異なる。
すなわち、この実施例5の定着装置は、対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ51,52間に両面に未定着のトナー像を形成した記録用紙Pを通すことにより、両面のトナー像をそれぞれ同時に定着させる定着装置である点では、図1で説明した定着装置20と同様であるが、次の点で相違する。
対の加熱ローラ51,52は、それぞれ中心部に磁性体である例えば鉄からなる芯金であるローラ基体25′を有し、その外側にはゴム層23が形成されていて、その各ゴム層23内に加熱ヒータ24からなる第1の発熱手段を設けると共に、ローラ基体25′を誘導加熱により加熱する磁力発生部である磁力発生コイル43を加熱ローラ51,52のそれぞれ外周付近に設け、各ローラ基体25′を第2の発熱手段としている。
対の加熱ローラ51,52は、それぞれ中心部に磁性体である例えば鉄からなる芯金であるローラ基体25′を有し、その外側にはゴム層23が形成されていて、その各ゴム層23内に加熱ヒータ24からなる第1の発熱手段を設けると共に、ローラ基体25′を誘導加熱により加熱する磁力発生部である磁力発生コイル43を加熱ローラ51,52のそれぞれ外周付近に設け、各ローラ基体25′を第2の発熱手段としている。
磁力発生コイル43は、磁界を発生させるための励磁コイル47と、その励磁コイル47が捲回されたコイルガイド板48とを有していて、そのコイルガイド板48は、加熱ローラ51及び52の外周面にそれぞれ沿って近接配置された曲面形状をしている。また、励磁コイル47は、それをコイルガイド板48に沿って周回させながら位置をずらして巻き込んだものである(図6では簡略化のため数を少なく図示している)。
その各励磁コイル47には、そこに駆動電源(図示せず)から高周波交流電流が給電され、それにより交番磁界がそれぞれ発生する。その交番磁界は、加熱ローラ51,52の各芯金25′の部分にそれぞれ作用する。それにより、各ローラ基体25′の内部には、交番磁界の変化を妨げる方向に渦電流が流れ、その渦電流が各ローラ基体25′の抵抗にそれぞれ応じたジュール熱を発生させ、それにより各ローラ基体25′が電磁誘導加熱される。
その各励磁コイル47には、そこに駆動電源(図示せず)から高周波交流電流が給電され、それにより交番磁界がそれぞれ発生する。その交番磁界は、加熱ローラ51,52の各芯金25′の部分にそれぞれ作用する。それにより、各ローラ基体25′の内部には、交番磁界の変化を妨げる方向に渦電流が流れ、その渦電流が各ローラ基体25′の抵抗にそれぞれ応じたジュール熱を発生させ、それにより各ローラ基体25′が電磁誘導加熱される。
この実施例5においても、室温からの立ち上げ時には上記電磁誘導による各ローラ基体25′の加熱と、各ゴム層23内の加熱ヒータ24とによる発熱を同時に行う(共にオン)。それにより、加熱ローラ51,52の各ローラ表面温度を設定温度である190℃まで10秒程度で立ち上げることができる(実験結果)。
そして、その190℃の設定温度にまでローラ表面温度が上昇した後の連続プリント時には、ゴム層23内の加熱ヒータ24のみをオンにして(電磁誘導加熱はオフ)、そのローラ表面温度を維持する。
そして、その190℃の設定温度にまでローラ表面温度が上昇した後の連続プリント時には、ゴム層23内の加熱ヒータ24のみをオンにして(電磁誘導加熱はオフ)、そのローラ表面温度を維持する。
この実施例5においても、高速両面プリント時に過剰な電力を消費せずに定着装置を定着可能な温度にまで短時間で立ち上げることができる。
そして、ゴム層23内の温度勾配を高くすることなく加熱ローラ51,52の各ローラ表面温度を短時間で設定温度まで上昇させることができるので、対向する加熱ローラ51,52の各ゴム層23を厚くして所望の定着ニップ幅を得るようにしても、良好な両面同時定着ができる。
そして、ゴム層23内の温度勾配を高くすることなく加熱ローラ51,52の各ローラ表面温度を短時間で設定温度まで上昇させることができるので、対向する加熱ローラ51,52の各ゴム層23を厚くして所望の定着ニップ幅を得るようにしても、良好な両面同時定着ができる。
〔実施例6・請求項4,5,10の各発明に対応する実施例〕
図7はこの発明の実施例6の定着装置の主要な構成部分を示す図1と同様な縦断面図であり、図6と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例6も、定着装置の構成のみが実施例1と異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図2と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例6の定着装置は、図6で説明した実施例5の定着装置に対し加熱ローラ51′,52′内に加熱体として金属層を形成した点が異なる。
図7はこの発明の実施例6の定着装置の主要な構成部分を示す図1と同様な縦断面図であり、図6と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例6も、定着装置の構成のみが実施例1と異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図2と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例6の定着装置は、図6で説明した実施例5の定着装置に対し加熱ローラ51′,52′内に加熱体として金属層を形成した点が異なる。
すなわち、この実施例6の定着装置における発熱手段は、誘導加熱により加熱される加熱体であり、その加熱体は、各ゴム層23内に分散させた粉体状又は箔状の金属体53である。そして、その各金属体53及び磁性体からなる各芯金25′が、各磁力発生コイル43により電磁誘導加熱される。
そして、室温からの立ち上げ時には、各磁力発生コイル43により交番磁界をそれぞれ発生させ、その交番磁界を加熱ローラ51′,52′の各金属体53と各芯金25′にそれぞれ作用させ、それらを同時に電磁誘導加熱して加熱ローラ51′,52′の各ローラ表面温度を設定温度である190℃まで昇温させる。
そして、室温からの立ち上げ時には、各磁力発生コイル43により交番磁界をそれぞれ発生させ、その交番磁界を加熱ローラ51′,52′の各金属体53と各芯金25′にそれぞれ作用させ、それらを同時に電磁誘導加熱して加熱ローラ51′,52′の各ローラ表面温度を設定温度である190℃まで昇温させる。
そして、その190℃の設定温度にまでローラ表面温度が上昇した後の連続プリント時には、各磁力発生コイル43からの交番磁界をゴム層23内の金属体53にのみ作用させるようにして(芯金25′の電磁誘導加熱は停止)、そのローラ表面温度を維持する。
この実施例6においても、高速両面プリント時に過剰な電力を消費せずに定着装置を定着可能な温度にまで10秒程度の短時間で立ち上げることができた(実験結果)。
そして、各ゴム層23内の温度勾配を高くすることなく加熱ローラ51′,52′の各ローラ表面温度を短時間で設定温度まで昇温させることができるので、対向する加熱ローラ51′,52′の各ゴム層23を厚くして所望の定着ニップ幅を得るようにしても、良好な両面同時定着ができる。
この実施例6においても、高速両面プリント時に過剰な電力を消費せずに定着装置を定着可能な温度にまで10秒程度の短時間で立ち上げることができた(実験結果)。
そして、各ゴム層23内の温度勾配を高くすることなく加熱ローラ51′,52′の各ローラ表面温度を短時間で設定温度まで昇温させることができるので、対向する加熱ローラ51′,52′の各ゴム層23を厚くして所望の定着ニップ幅を得るようにしても、良好な両面同時定着ができる。
〔実施例7・請求項8,10の各発明に対応する実施例〕
図8はこの発明の実施例7の定着装置の主要な構成部分を示す図1と同様な縦断面図であり、図7と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例7も、定着装置の構成のみが実施例1と異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図2と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例7の定着装置は、図7で説明した実施例6の定着装置に対し、ローラ基体25を例えばアルミ素管で形成し、そのローラ基体25内に図3の実施例2で説明した光照射型のヒータ(ハロゲンランプ)27を設けた点が異なる。
図8はこの発明の実施例7の定着装置の主要な構成部分を示す図1と同様な縦断面図であり、図7と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例7も、定着装置の構成のみが実施例1と異なるだけであり、画像形成装置全体の構成は図2と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例7の定着装置は、図7で説明した実施例6の定着装置に対し、ローラ基体25を例えばアルミ素管で形成し、そのローラ基体25内に図3の実施例2で説明した光照射型のヒータ(ハロゲンランプ)27を設けた点が異なる。
そして、この定着装置も、室温からの立ち上げ時には、加熱ローラ61,62の各金属体53と各ヒータ27を同時に加熱させて加熱ローラ61,62の各ローラ表面温度を設定温度である190℃まで昇温させる。
そして、その190℃の設定温度にまでローラ表面温度が上昇した後の連続プリント時には、各ゴム層23内の金属体53のみを磁力発生コイル43により誘導加熱して(ヒータ27の加熱は停止)、そのローラ表面温度を維持する。
この実施例7においても、実施例5及び6と同様の作用効果を奏する。
そして、その190℃の設定温度にまでローラ表面温度が上昇した後の連続プリント時には、各ゴム層23内の金属体53のみを磁力発生コイル43により誘導加熱して(ヒータ27の加熱は停止)、そのローラ表面温度を維持する。
この実施例7においても、実施例5及び6と同様の作用効果を奏する。
〔実施例8・請求項12,13,20の各発明に対応する実施例〕
図9はこの発明の実施例8の画像形成装置を示す図2と同様な概略構成図、図10は同じくその画像形成装置に設けられている定着装置を示す図1と同様な縦断面図であり、図1及び図2と対応する部分には同一の符号を付してある。
この実施例8の画像形成装置は、それぞれ未定着の加熱したトナー像を記録体である記録用紙Pの両面に転写定着する定着装置70を備えている。
その定着装置70は、それぞれ未定着のトナー像が表面に転写される対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ71,72を備えており、その対の加熱ローラ71,72は、図10に示すようにそれぞれ表面あるいは表面付近に弾性層であるゴム層(弾性ゴム層)23,23を有し、そのゴム層(弾性ゴム層)23,23内には発熱手段である加熱ヒータ24をそれぞれ設け、対の加熱ローラ71,72間に記録用紙Pを通すことによりその記録用紙Pの表裏両面にトナー像をそれぞれ転写定着するようにしている。
なお、図10で73,74は同様の照射型ヒータであり、対の加熱ローラ71,72の表面にそれぞれ転写された未定着のトナー像を昇温させる加熱手段として機能する。
図9はこの発明の実施例8の画像形成装置を示す図2と同様な概略構成図、図10は同じくその画像形成装置に設けられている定着装置を示す図1と同様な縦断面図であり、図1及び図2と対応する部分には同一の符号を付してある。
この実施例8の画像形成装置は、それぞれ未定着の加熱したトナー像を記録体である記録用紙Pの両面に転写定着する定着装置70を備えている。
その定着装置70は、それぞれ未定着のトナー像が表面に転写される対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ71,72を備えており、その対の加熱ローラ71,72は、図10に示すようにそれぞれ表面あるいは表面付近に弾性層であるゴム層(弾性ゴム層)23,23を有し、そのゴム層(弾性ゴム層)23,23内には発熱手段である加熱ヒータ24をそれぞれ設け、対の加熱ローラ71,72間に記録用紙Pを通すことによりその記録用紙Pの表裏両面にトナー像をそれぞれ転写定着するようにしている。
なお、図10で73,74は同様の照射型ヒータであり、対の加熱ローラ71,72の表面にそれぞれ転写された未定着のトナー像を昇温させる加熱手段として機能する。
図9に示した画像形成装置は、コピー機あるいはプリンタとして使用が可能であり、それをコピー機として使用した場合にはスキャナにより原稿から読み取った画像データを書き込み信号に変える。また、プリンタとして使用した場合には、この画像形成装置に接続したコンピュータ等の外部接続機器から入力した画像信号を書き込み信号に変換する。
その書き込み信号は、フルカラーの場合にはイエロー、マゼンタ、シアンの3原色にブラックを加えた計4色の信号となり、その4色に対応する各書き込み信号により表面作像部31と裏面作像部32で、それぞれ感光体11Y,11M,11C,11B,12Y,12M,12C,12B上に、対応する色の画像(潜像)の光書き込みが、光書込装置33,34により行われる。
その書き込み信号は、フルカラーの場合にはイエロー、マゼンタ、シアンの3原色にブラックを加えた計4色の信号となり、その4色に対応する各書き込み信号により表面作像部31と裏面作像部32で、それぞれ感光体11Y,11M,11C,11B,12Y,12M,12C,12B上に、対応する色の画像(潜像)の光書き込みが、光書込装置33,34により行われる。
その表面作像部31は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応するそれぞれドラム状の感光体11Y、11M、11C、11B(以下、特定しない場合には単に感光体11という)を備えており、その各感光体11の回りには帯電ローラ3と、現像装置4と、クリーニング装置14等をそれぞれ備えている。そして、その各感光体11上に形成した4色のトナー像は、図9の矢示A方向に回動する表面用中間転写ベルト6上に、重ね合わせ状態に順次転写されていき、そこにフルカラーの合成カラー画像が形成される。
そして、その合成カラー画像は、転写装置を兼ねる定着装置(転写定着装置)70の加熱ローラ71上に転写されて、その加熱ローラ71の図9に示す矢印方向への回転により、定着ニップNpに向けて移動される。その際、その合成カラー画像は、途中で照射型ヒータ73により加熱昇温される。
そして、その合成カラー画像は、転写装置を兼ねる定着装置(転写定着装置)70の加熱ローラ71上に転写されて、その加熱ローラ71の図9に示す矢印方向への回転により、定着ニップNpに向けて移動される。その際、その合成カラー画像は、途中で照射型ヒータ73により加熱昇温される。
同様に、裏面作像部32は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応するそれぞれドラム状の感光体12Y、12M、12C、12B(以下、特定しない場合には単に感光体12という)を備えており、その各感光体12の回りには帯電ローラ3と、現像装置4と、クリーニング装置14等をそれぞれ備えている。そして、その各感光体12上に形成した4色のトナー像は、図9の矢示B方向に回動する裏面用中間転写ベルト7上に、重ね合わせ状態に順次転写されていき、そこにフルカラーの合成カラー画像が形成される。
そして、その合成カラー画像は、転写装置を兼ねる定着装置(転写定着装置)70の加熱ローラ72上に転写され、その加熱ローラ72の図9に示す矢印方向への回転により、定着ニップNpに向けて移動される。その際、その合成カラー画像は、途中で照射型ヒータ74により加熱昇温される。
そして、その合成カラー画像は、転写装置を兼ねる定着装置(転写定着装置)70の加熱ローラ72上に転写され、その加熱ローラ72の図9に示す矢印方向への回転により、定着ニップNpに向けて移動される。その際、その合成カラー画像は、途中で照射型ヒータ74により加熱昇温される。
また、この画像形成装置は、装置本体1内の下部に給紙ユニット2を設けていて、その給紙ユニット2内に収納された記録用紙Pは、給紙ローラ13により搬送経路5′に繰り出され、それがレジストローラ対15により加熱ローラ71上の表面用の合成カラー画像(モノクロ画像の場合には単色画像)、及び加熱ローラ72上の裏面用の合成カラー画像(モノクロ画像の場合には単色画像)に合わせた正確なタイミングで、転写装置を兼ねる定着装置70のある転写位置に搬送される。
そして、加熱ローラ71,72上の各画像が、2次転写位置となる定着ニップNpで記録用紙Pの表面と裏面に一括転写され、その各画像は同時に記録用紙Pの表裏両面に定着される。
その両面に合成カラー画像が転写定着された記録用紙Pは、図9では図示を省略している搬送装置により排紙部19上に排出される。
その両面に合成カラー画像が転写定着された記録用紙Pは、図9では図示を省略している搬送装置により排紙部19上に排出される。
次に、定着装置70について詳しく説明する。
定着装置70は、図10に示したように対の加熱ローラ71,72のそれぞれ中心部に芯金となる中空軸状に形成したローラ基体25を設けている。そのローラ基体25のそれぞれ外側にはゴム層23を形成し、その各ゴム層23内に加熱ヒータ24をそれぞれ設けている。
ゴム層23は、例えばシリコンゴム層であり、その層厚は5mmとする。また、ローラ基体25は、例えばアルミ素管で形成する。
定着装置70は、図10に示したように対の加熱ローラ71,72のそれぞれ中心部に芯金となる中空軸状に形成したローラ基体25を設けている。そのローラ基体25のそれぞれ外側にはゴム層23を形成し、その各ゴム層23内に加熱ヒータ24をそれぞれ設けている。
ゴム層23は、例えばシリコンゴム層であり、その層厚は5mmとする。また、ローラ基体25は、例えばアルミ素管で形成する。
ゴム層23内に設ける加熱ヒータ24は、ゴム層23内に多数のヒーターライン26をローラ軸方向に略平行に周方向に間隔を置いてそれぞれ配置したものであり、その各ヒーターライン26の両端部に形成している各電極が図示しない電源にスイッチを介して接続されている。したがって、そのスイッチをオン状態にしたときに、各ヒーターライン26が発熱し、ゴム層23の温度が上昇する。
この加熱ローラ71,72は、それぞれローラ表面が表層16により覆われている。その表層16としては、例えば厚さが50μmのポリフッ化エチレン(登録商標・テフロン等)製のチューブを使用し、その表面粗さは十点平均粗(Rz)で2μm以下のものを使用する。
この加熱ローラ71,72は、それぞれローラ表面が表層16により覆われている。その表層16としては、例えば厚さが50μmのポリフッ化エチレン(登録商標・テフロン等)製のチューブを使用し、その表面粗さは十点平均粗(Rz)で2μm以下のものを使用する。
このように、表層16にポリフッ化エチレン製のチューブを使用すると、加熱ローラ71,72は、共にエネルギが低いポリフッ化エチレンの層が表面に位置するので、加熱により溶融したトナーが加熱ローラ71,72の表面に粘着しにくくなる。したがって、同時両面転写定着時に、記録用紙の両面からトナー像を押圧しても分離時のオフセットが防止される。
そして、このようにオフセット性がよいと、溶融トナー像表面からの糸引き等が起こりにくくなるので、画像表面の平滑度の均一性がよくなる。それにより、対向する加熱ローラ71,72の各表層16の平滑度を揃えることができるので、記録用紙の表裏に形成する画像が同一の光沢仕上がりになり、良好な同時両面転写定着画像が得られる。
そして、このようにオフセット性がよいと、溶融トナー像表面からの糸引き等が起こりにくくなるので、画像表面の平滑度の均一性がよくなる。それにより、対向する加熱ローラ71,72の各表層16の平滑度を揃えることができるので、記録用紙の表裏に形成する画像が同一の光沢仕上がりになり、良好な同時両面転写定着画像が得られる。
この定着装置70は、加熱ローラ71,72を、上下方向に例えば50N/cm2の圧力で図示しないバネ等により互いに押圧接触させ、そのローラ間の接触部分に約9mm幅(記録用紙搬送方向の幅)の定着ニップNpを形成している。
そして、この定着装置70は、線速500mm/secの高速で記録用紙Pを図10の矢示C方向に搬送し、それぞれ表面温度が180℃に加熱された加熱ローラ71,72の間で記録用紙P上の両面にトナーによる画像を転写定着させる。
そして、この定着装置70は、線速500mm/secの高速で記録用紙Pを図10の矢示C方向に搬送し、それぞれ表面温度が180℃に加熱された加熱ローラ71,72の間で記録用紙P上の両面にトナーによる画像を転写定着させる。
このように、この画像形成装置は、転写装置を兼ねる定着装置70が、加熱ローラ71,72上に転写された表面用のトナー像と裏面用のトナー像をローラ内部の加熱ヒータ24とローラ外部の照射型ヒータ73,74を併用して溶融するので、高速両面プリントで連続プリントを行っても、ゴム層23の膨張を抑えることができる。また、表層16の破れも生じない。
さらに、加熱ローラ71,72上の各トナー像を照射型ヒータ73,74により直接加熱し、それを昇温させてから記録用紙に転写定着するので、従来行われているように記録用紙上に担持されたトナー像を加熱する場合に比べて、記録用紙を過剰に加熱してしまうようなことがない。そのため記録用紙に奪われる熱量を大幅に削減することで省エネルギ化が図れる。
また、ローラ内の各加熱ヒータ24も、加熱ローラ71,72をそれぞれ表面付近で加熱するため、余分な部分を加熱しないので、効率的に加熱ローラ71,72の表面を定着に必要な設定温度(この例では180℃)にまで短時間で立ち上げることができる。したがって、過剰な電力を消費しないようにすることができる。また、記録用紙の表裏両面に形成した画像は、光沢度15%の高品質画像が得られる。
また、ローラ内の各加熱ヒータ24も、加熱ローラ71,72をそれぞれ表面付近で加熱するため、余分な部分を加熱しないので、効率的に加熱ローラ71,72の表面を定着に必要な設定温度(この例では180℃)にまで短時間で立ち上げることができる。したがって、過剰な電力を消費しないようにすることができる。また、記録用紙の表裏両面に形成した画像は、光沢度15%の高品質画像が得られる。
さらに、互いに圧接する加熱ローラ71,72は、表面側に弾性層であるゴム層23をそれぞれ設けているので、それにより必要なニップ幅が得られる。そして、そのゴム層23内に加熱ヒータ24を設けているので、ゴム層23の表面とローラ基体25の温度勾配を小さくすることができるためゴム層23の耐久性が向上し、膨張率も低く抑えることができる。このようにすることで、弾性層の肉厚が一定幅の加熱ローラ71,72にすることができるので、良好な転写定着を行うことができる。
なお、ゴム層23の材質としてウレタンゴムとした各加熱ローラを形成し、それらを互いに100N/cm2の圧力で押圧し、8mmのニップ幅を形成したもので実際に高速両面プリントを行ったところ、表裏で光沢度20%の高品質画像を出力することができた。
なお、ゴム層23の材質としてウレタンゴムとした各加熱ローラを形成し、それらを互いに100N/cm2の圧力で押圧し、8mmのニップ幅を形成したもので実際に高速両面プリントを行ったところ、表裏で光沢度20%の高品質画像を出力することができた。
〔実施例9・請求項14の発明に対応する実施例〕
図11はこの発明の実施例9の画像形成装置が有する定着装置を示す図10と同様な縦断面図であり、図10と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例9は、定着装置の構成のみが実施例8と異なるだけであり、それ以外の画像形成装置全体の構成は図9と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例9の画像形成装置が有する定着装置は、対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ81,82間に記録用紙Pを通すことにより、その記録用紙Pの両面にトナー像をそれぞれ同時に転写定着させる転写装置を兼ねる定着装置である点では、図10で説明した定着装置70と同様であるが、次の点で相違する。
図11はこの発明の実施例9の画像形成装置が有する定着装置を示す図10と同様な縦断面図であり、図10と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例9は、定着装置の構成のみが実施例8と異なるだけであり、それ以外の画像形成装置全体の構成は図9と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例9の画像形成装置が有する定着装置は、対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ81,82間に記録用紙Pを通すことにより、その記録用紙Pの両面にトナー像をそれぞれ同時に転写定着させる転写装置を兼ねる定着装置である点では、図10で説明した定着装置70と同様であるが、次の点で相違する。
対の加熱ローラ81,82は、それぞれローラ基体25″の外側に弾性層であるゴム層(弾性ゴム層)23が形成されていて、その各ゴム層23内に発熱手段となる例えば銀粉である多数の磁性金属83を分散混合させて含有させている。そして、加熱ローラ81,82のそれぞれ外周付近に、磁性金属83を誘導加熱により加熱する磁力発生部である磁力発生コイル43をそれぞれ設けている。
磁力発生コイル43は、磁界を発生させるための励磁コイル47と、その励磁コイル47が捲回されたコイルガイド板48とを有していて、そのコイルガイド板48は、加熱ローラ81及び82の外周面にそれぞれ沿って近接配置された曲面形状をしている。また、励磁コイル47は、それをコイルガイド板48に沿って周回させながら位置をずらして巻き込んだものである(図11では簡略化のため数を少なく図示している)。
その各励磁コイル47には、そこに駆動電源(図示せず)から高周波交流電流が給電され、それにより交番磁界がそれぞれ発生する。その交番磁界は、加熱ローラ81,82の各ゴム層23内の多数の磁性金属83にそれぞれ作用する。それにより、各磁性金属83には交番磁界の変化を妨げる方向に渦電流が流れ、その渦電流が各磁性金属83の抵抗にそれぞれ応じたジュール熱を発生させ、それにより各磁性金属83が電磁誘導加熱される。
その各励磁コイル47には、そこに駆動電源(図示せず)から高周波交流電流が給電され、それにより交番磁界がそれぞれ発生する。その交番磁界は、加熱ローラ81,82の各ゴム層23内の多数の磁性金属83にそれぞれ作用する。それにより、各磁性金属83には交番磁界の変化を妨げる方向に渦電流が流れ、その渦電流が各磁性金属83の抵抗にそれぞれ応じたジュール熱を発生させ、それにより各磁性金属83が電磁誘導加熱される。
この定着装置によれば、加熱ローラ81,82の各ローラ基体25″を加熱することなくローラ表面を所定温度に立ち上げることができるので、最小限の加熱により記録用紙Pの両面にトナー像を転写定着することができる。そして、ゴム層23の肉厚を厚くして押圧時のニップ幅を長くとった場合でも、加熱ローラ81,82の各ローラ表面の近くに磁性金属83を多数分散配置しているので、加熱ローラ81,82をトナー像の転写定着に必要な所定温度に立ち上げて、その温度を維持することができる。
また、この実施例においても、上述したゴム層23内の電磁誘導加熱に加え、ローラ外部からの照射型ヒータ73,74による加熱を併用するので、急速な立ち上がりが可能であると共に、高速両面プリント時に過剰な電力を消費せずに高速で連続して記録用紙Pの両面にトナー像を同時に転写定着することができる。
また、この実施例においても、上述したゴム層23内の電磁誘導加熱に加え、ローラ外部からの照射型ヒータ73,74による加熱を併用するので、急速な立ち上がりが可能であると共に、高速両面プリント時に過剰な電力を消費せずに高速で連続して記録用紙Pの両面にトナー像を同時に転写定着することができる。
〔実施例10・請求項15の発明に対応する実施例〕
図12はこの発明の実施例10の画像形成装置が有する定着装置を示す図10と同様な縦断面図であり、図10と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例8は、定着装置の構成のみが実施例8と異なるだけであり、それ以外の画像形成装置全体の構成は図9と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例10の画像形成装置が有する定着装置は、対の加熱ローラ91,92の各ローラ基体25の中にヒータ(ハロゲンヒータ)27をそれぞれ設けた点が異なる。
図12はこの発明の実施例10の画像形成装置が有する定着装置を示す図10と同様な縦断面図であり、図10と対応する部分には同一の符号を付してある。
なお、この実施例8は、定着装置の構成のみが実施例8と異なるだけであり、それ以外の画像形成装置全体の構成は図9と同様であるため、その図示を省略する。
この実施例10の画像形成装置が有する定着装置は、対の加熱ローラ91,92の各ローラ基体25の中にヒータ(ハロゲンヒータ)27をそれぞれ設けた点が異なる。
この定着装置では、各ゴム層(弾性層)23内の加熱ヒータ(発熱手段)24が第1の発熱手段として機能し、加熱ローラ91,92の各ローラ基体25内のヒータ27が第2の発熱手段として機能する。そして、電源投入時には、その第1の発熱手段と第2の発熱手段を共に用いて加熱ローラ91,92をそれぞれ加熱し、その各ローラの温度が設定温度に達した後は第1の発熱手段と第2の発熱手段のいずれか一方だけを用いて加熱ローラ91,92をそれぞれ加熱するようにしている。
このように、この画像形成装置では、室温からの立ち上がりとなる電源投入時にはゴム層23内の加熱ヒータ24とローラ基体25内のヒータ27とを同時に発熱させる。それにより、実機による確認結果では15秒で定着に必要な所定温度(設定温度)にまで立ち上げることができた。そして、その所定温度に達した後はゴム層23内の加熱ヒータ24及びローラ外部からの照射型ヒータ73,74による加熱のみで定着温度を維持して高速で両面連続プリントを行ったところ、ゴム層の膨張も抑えられて表層16の破れも生じなかった。また、過剰な電力を消費せずに急速な立ち上がりが可能となり、記録用紙Pの表裏両面で光沢度15%の高品質画像が得られた。
以上、対の加熱ローラの各表面にそれぞれ転写された未定着のトナー像を記録用紙の両面に同時に転写定着させる転写装置も兼ねる定着装置を備えた画像形成装置の各実施例を説明したが、その各実施例における対の加熱ローラ71,72,81,82,91,92の表面の表層16は、シリコーンゴム層で覆われているようにするとよい。
そうすれば、シリコーンゴム層は押圧力が低くても、対の加熱ローラの各ゴム層同士が圧接部(定着ニップの部分)で互いに均一に変形するので、このように同時両面転写定着を行う装置において必要な均一圧力のニップ幅を得ることができる。またゴム層内の発熱手段により、定着ニップにおいて対の加熱ローラに共に均一な温度形成ができる。それにより、良好な同時両面転写定着ができる。
そうすれば、シリコーンゴム層は押圧力が低くても、対の加熱ローラの各ゴム層同士が圧接部(定着ニップの部分)で互いに均一に変形するので、このように同時両面転写定着を行う装置において必要な均一圧力のニップ幅を得ることができる。またゴム層内の発熱手段により、定着ニップにおいて対の加熱ローラに共に均一な温度形成ができる。それにより、良好な同時両面転写定着ができる。
また、その表層16は、ウレタンゴム層で覆われているようにしてもよい。そうすれば、ウレタンゴム層はゴム強度が高いので、対の加熱ローラを強い押圧力で記録用紙を両面から加圧することが可能になる。それにより、表裏で加圧ムラの無い定着ニップを形成することができる。また、ゴム層内の発熱手段により、定着ニップにおいて対の加熱ローラに共に均一な温度形成ができる。それにより、良好な同時両面転写定着ができる。
さらに、表層16は、高離型膜で覆われているようにしてもよい。そうすれば、同時両面転写定着時に記録用紙の両面にトナー像をそれぞれ押圧しても、高離型膜により分離時のオフセットが防止される。そして、そのオフセット性が良いと溶融トナー像表面からの糸引きなどが起こらず、画像表面平滑度の均一性も高くなる。それにより、対の加熱ローラの対向する表面の平滑度を揃えることができるので、記録用紙の表裏両面で同一の光沢仕上がりを得ることができる。
また、表層16は、ポリベンゾイミダゾール膜で覆われているようにしてもよい。そうすれば、ポリベンゾイミダゾール(PBI)は高硬度耐熱樹脂であるため表層16の平滑度を高くすることができるので、溶融トナーが表層16に付着しにくくなる。また、同時両面転写定着時に、記録用紙の両面にトナー像を押圧してトナー像を転写定着すると、表裏で同一の高い光沢仕上がりを持つ良好な同時両面転写定着画像を得ることができる。
すなわち、表層16に厚さ30μmのポリベンゾイミダゾール膜を形成して、その表面粗さを十点平均粗さ(Rz)で1μm以下としたもので高速両面プリントを行ったところ、表裏で光沢度25%の高品質の画像が得られた。
すなわち、表層16に厚さ30μmのポリベンゾイミダゾール膜を形成して、その表面粗さを十点平均粗さ(Rz)で1μm以下としたもので高速両面プリントを行ったところ、表裏で光沢度25%の高品質の画像が得られた。
この発明は、記録用紙の両面にトナー像を同時に定着させる画像形成装置に広く適用することができる。
20,70:定着装置 21,21′,21″,22,22′,22″,41,42,51,51′,52,52′,61,62,71,72,81,82,91,92:加熱ローラ 23,23′:ゴム層 24:加熱ヒータ(第1の発熱手段) 25,25′,25″:ローラ基体(芯金) 26:ヒーターライン 27:ヒータ(第2の発熱手段) 43:磁力発生コイル(磁力発生部) 53:金属体(加熱体) 83:磁性金属
Claims (22)
- 対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ間に両面に未定着のトナー像を形成した記録体を通すことにより、前記両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、
前記対の加熱ローラは、それぞれ表面あるいは表面付近にゴム層を有し、該ゴム層内に発熱手段を設けていることを特徴とする定着装置。 - 対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ間に両面に未定着のトナー像を形成した記録体を通すことにより、前記両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、
前記対の加熱ローラは、それぞれ中心部に芯金を有し、その外側にゴム層が形成されていて該ゴム層内に発熱手段を設けていることを特徴とする定着装置。 - 前記発熱手段は、加熱ヒータであることを特徴とする請求項1又は2記載の定着装置。
- 前記発熱手段は、誘導加熱により加熱される加熱体であることを特徴とする請求項1又は2記載の定着装置。
- 前記加熱体は、前記ゴム層内に分散させた粉体状又は箔状の金属体であることを特徴とする請求項4記載の定着装置。
- 請求項2記載の定着装置において、前記芯金は中空軸状に形成されたローラ基体であり、前記ゴム層内の発熱手段は第1の発熱手段であって、前記ローラ基体の中には第2の発熱手段を設けたことを特徴とする定着装置。
- 前記第1の発熱手段は加熱ヒータであり、前記第2の発熱手段は光照射型のヒータであることを特徴とする請求項6記載の定着装置。
- 前記第1の発熱手段は誘導加熱により加熱される加熱体であり、前記第2の発熱手段は光照射型のヒータであることを特徴とする請求項6記載の定着装置。
- 対向した状態で互いに接触する対の加熱ローラ間に両面に未定着のトナー像を形成した記録体を通すことにより、前記両面のトナー像をそれぞれ定着させる定着装置において、
前記対の加熱ローラは、それぞれ中心部に磁性体からなる芯金を有し、その外側にはゴム層が形成されていて該ゴム層内に加熱ヒータからなる第1の発熱手段を設け、且つ前記芯金を誘導加熱により加熱する磁力発生部を設け、前記芯金を第2の発熱手段としたことを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至9のいずれか一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。
- 請求項6乃至9のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置であって、電源投入時には各加熱ローラの前記第1の発熱手段と前記第2の発熱手段を共に用いて対の加熱ローラをそれぞれ加熱し、その各加熱ローラの温度が設定温度に達した後は前記第1の発熱手段と前記第2の発熱手段のいずれか一方だけを用いて前記対の加熱ローラをそれぞれ加熱するようにした画像形成装置。
- それぞれ未定着の加熱したトナー像を記録体の両面に転写定着する定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記定着装置は、それぞれ未定着のトナー像が表面に転写される対向した状態で互いに接触する対のローラを備え、その対のローラはそれぞれ表面あるいは表面付近に弾性層を有し、該弾性層内には発熱手段をそれぞれ設け、前記対のローラ間に前記記録体を通すことにより該記録体の両面に前記トナー像をそれぞれ転写定着するようにしたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記弾性層は弾性ゴム層からなり、該弾性ゴム層内に前記発熱手段である加熱ヒータが設けられていることを特徴とする請求項12記載の画像形成装置。
- 請求項12記載の画像形成装置において、前記弾性層は弾性ゴム層からなり、前記発熱手段は前記弾性ゴム層内に含有させた磁性金属であり、該磁性金属を誘導加熱により加熱する磁力発生部を設けたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項12記載の画像形成装置において、前記弾性層内の発熱手段は第1の発熱手段であって、前記対の各ローラのローラ基体の中には第2の発熱手段をそれぞれ設け、電源投入時には前記第1の発熱手段と前記第2の発熱手段を共に用いて前記対のローラをそれぞれ加熱し、その各ローラの温度が設定温度に達した後は前記第1の発熱手段と前記第2の発熱手段のいずれか一方だけを用いて前記対のローラをそれぞれ加熱するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項12乃至15のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記対のローラの表面にそれぞれ転写された未定着のトナー像を昇温させる加熱手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
- 前記対のローラのそれぞれ表面はシリコーンゴム層で覆われていることを特徴とする請求項12乃至16のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記対のローラのそれぞれ表面はウレタンゴム層で覆われていることを特徴とする請求項12乃至16のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記対のローラのそれぞれ表面は高離型膜で覆われていることを特徴とする請求項12乃至16のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記対のローラのそれぞれ表面はポリフッ化エチレン製のチューブで覆われていることを特徴とする請求項12乃至16のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記対のローラのそれぞれ表面はポリベンゾイミダゾール膜で覆われていることを特徴とする請求項12乃至16のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 請求項6乃至9のいずれか一項に記載の定着装置を使用する定着装置の加熱方法であって、電源投入時には各加熱ローラの前記第1の発熱手段と前記第2の発熱手段を共に用いて対の加熱ローラをそれぞれ加熱し、その各加熱ローラの温度が設定温度に達した後は前記第1の発熱手段だけを用いて前記対の加熱ローラをそれぞれ加熱する定着装置の加熱方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004189718A JP2005301198A (ja) | 2004-03-18 | 2004-06-28 | 定着装置とそれを備えた画像形成装置と定着装置の加熱方法 |
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JP2004077481 | 2004-03-18 | ||
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ID=35332767
Family Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007292874A (ja) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Ricoh Co Ltd | 定着ローラ、定着装置及び画像形成装置 |
JP2008089769A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置及び画像形成システム |
JP2012053275A (ja) * | 2010-09-01 | 2012-03-15 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 定着装置及び画像形成装置 |
-
2004
- 2004-06-28 JP JP2004189718A patent/JP2005301198A/ja active Pending
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