JP2008262069A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録紙への負担を低減するとともに、カールやしわの発生を低減できる定着装置を提供する。
【解決手段】記録紙に転写されたトナー画像を定着させて、該記録紙を搬送する定着装置１１であって、それぞれが互いにニップ関係のヒートローラ３１、４１とプレスローラ３２、４２とを有し、記録紙搬送方向上流側に配設された第１定着部３０と、記録紙搬送方向下流側に離間して配設された第２定着部４０とを備え、前記記録紙を搬送する搬送速度ｖ１、ｖ２が前記第１定着部よりも前記第２定着部の方が大とされるとともに、前記プレスローラと前記ヒートローラとのニップ圧ｐ１、ｐ２が前記第２定着部よりも前記第１定着部の方が大とされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ファクシミリ装置、複写機或いはプリンタ（これらの複合機も含む）等の画像形成装置に備えられる定着装置に関し、詳しくは、ヒートローラとプレスローラとを備えた定着装置の改良に関するものである。

前記のような画像形成装置においては、給紙カセット等を備えた給紙部から、１枚ずつ用紙（記録紙）を繰出し、記録紙搬送路の途中に配設された搬送ローラ対（レジストローラ対）を経て、画像形成プロセス部を構成する感光体ドラム及び転写ローラの対合部に給送し、現像装置からトナーを供給して、感光体ドラム表面に形成されたトナー画像を記録紙に転写させ、定着装置で永久画像として定着させた後、排出させるようにした電子写真方式の画像記録部を用いたものが多用されている。

前記定着装置としては、熱源を有するヒートローラと、該ヒートローラに圧接するプレスローラとで構成されたものが知られている。
このような定着装置では、トナー画像が転写された記録紙がヒートローラとプレスローラとのニップ部に搬送されて、ヒートローラで加熱されるとともに、プレスローラで加圧される。その結果、トナー画像が記録紙に永久画像として定着される。

前記のような定着装置は、一対のヒートローラとプレスローラとにより記録紙への定着を行うものが一般的であった。
しかし、近年、記録する情報及び記録される記録紙の多様化に伴い、定着性能を高めるべく、例えば下記特許文献１に記載のように、定着部材として複数のローラ対を適用した定着装置が提案されている。

特許文献１に記載の定着装置は、定着部材として上流に位置する第１定着ローラ対と下流に位置する第２定着ローラ対とを記録媒体の搬送方向に並設した構成とされ、第１定着ローラ対の記録媒体の搬送速度を、第２定着ローラ対の記録媒体の搬送速度よりも大としている。
これにより、各定着部材間を搬送される記録媒体にループが形成され、記録媒体の搬送方向に作用する張力が解放される。よって、記録媒体のしわ、記録媒体の破断、定着部材との滑りによる画像乱れ等の発生が軽減できるものとされている。
特開平１１−３８８１９号公報

しかし、前記特許文献１で提案されている定着装置では、第１定着ローラ対で加熱された記録媒体が、第２定着ローラ対との間でループを形成するため、特に記録媒体がハガキなどの厚紙の場合には、該ループにより記録媒体にカールが発生する恐れがあった。
また、記録媒体の搬送方向長さが比較的長く、薄紙のものでは、該ループにより定着部材間でしわや紙ジャムが発生する恐れがあった。

本発明は、前記問題を解決するために提案されたもので、その目的は、記録紙への負担を低減するとともに、カールやしわの発生を低減できる定着装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る定着装置は、記録紙に転写されたトナー画像を定着させて、該記録紙を搬送する定着装置であって、それぞれが互いにニップ関係のヒートローラとプレスローラとを有し、記録紙搬送方向上流側に配設された第１定着部と、記録紙搬送方向下流側に離間して配設された第２定着部とを備え、前記記録紙を搬送する搬送速度が前記第１定着部よりも前記第２定着部の方が大とされるとともに、前記プレスローラと前記ヒートローラとのニップ圧が前記第２定着部よりも前記第１定着部の方が大とされていることを特徴とする。

本発明においては、前記ヒートローラの表面温度が前記第１定着部よりも前記第２定着部の方が高く設定されているものとしてもよい。
また、前記第１定着部及び前記第２定着部におけるヒートローラとプレスローラとの各ニップ部間の距離は、搬送する最小の記録紙の搬送方向長さよりも短い距離とされているものとしてもよい。

本発明に係る定着装置によれば、記録紙へのトナー画像の定着を、第１定着部と第２定着部とで行うことにより、確実な定着が可能となるとともに、記録紙への負担を低減できる。すなわち、第１定着部で仮定着をさせて、第２定着部で本定着をさせる２段構成により、記録紙への加熱を徐々に行うことが可能となり、記録紙がカールすることを低減できる。
また、第２定着部の搬送速度を、第１定着部の搬送速度よりも大としているので、搬送される記録紙に、搬送方向に沿った適度な張力が加わり、記録紙にしわが発生することを低減できる。この構造において、さらに第１定着部のニップ圧を第２定着部のニップ圧よりも大としているので、記録紙に形成されたトナー画像の乱れ等や記録紙の破断等を生じさせることもない。すなわち、第１定着部を搬送される記録紙を、第２定着部よりも高いニップ圧でニップして仮定着が行われるので、ニップ圧の低い第２定着部においては、記録紙を引張りすぎて、第１定着部を搬送中の記録紙にトナー画像の乱れが生じず、また、破断が生じることがない。

さらに、従来のように一対のヒートローラとプレスローラとで定着する構成の場合は、１段階で十分な定着性能を確保する必要があることから、ヒートローラの定着温度を高くする必要があり、その結果、定着温度に達するまでの時間、すなわちウォームアップタイムが長くなる。しかし、本発明によれば、２段階で加熱する構成としているので、従来の１段階で必要な定着温度よりも低い温度に各ヒートローラを設定でき、よって、ウォームアップタイムを短くできる。

前記ヒートローラの表面温度として、前記第１定着部よりも前記第２定着部の方を高く設定するものとすれば、表面温度の低い第１定着部側で仮定着させ、表面温度の高い第２定着部側で本定着させることにより、記録紙が低温から高温へ徐々に加熱されるので、記録紙への負担がより低減される。すなわち、より効果的にカールの発生を防止できる。

前記第１定着部及び前記第２定着部におけるヒートローラとプレスローラとの各ニップ部間の距離を、搬送する最小の記録紙の搬送方向長さよりも短い距離とすれば、定型外の小さい記録紙として特に使用されることが多いハガキサイズに合わせることで、特に、カールやしわが生じやすいハガキに対しても上記同様の効果を発揮することができる。
すなわち、記録紙の搬送方向後端が第１定着部でニップされるとともに、搬送方向先端が第２定着部でニップされる状態が少なくとも存在するので、前記したように、両定着部間で記録紙に搬送方向に沿った適度な張力が加わり、記録紙にしわが発生することを低減できる。

以下に、本発明の最良の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る定着装置が適用される画像形成装置の一例を示す概略縦断面図、図２は、同実施形態における定着装置を模式的に示す概略縦断面図である。

図１の画像形成装置Ａは、電子写真方式の記録部を備えたプリンタを例に採って示しているが、これに限らず、画像読取装置を備えた複写機、ファクシミリ装置或いはこれらの機能を兼ね備えた所謂複合機等であっても良く、また、白黒の電子写真方式の記録部に限られず、各種カラー記録方式の記録部などを備えた各種装置にも本実施形態に係る定着装置の適用が可能である。
図において、画像形成装置Ａの装置本体１は、記録紙（用紙）の給紙部２と、電子写真方式の画像記録部３と、印字後の記録紙の排出部４とが、この順序で高さ方向に層積されて構成されている。

記録紙の給紙部２は、多数枚の記録紙を堆積収納し得る抜差し可能な給紙カセット２ａと、該給紙カセット２ａの給紙方向前端部に設置された分離給紙ローラ２ｂと、該分離給紙ローラ２ｂの周面に弾接する分離パッド２ｃとよりなる。
尚、給紙カセット２ａの下に、更に同様のカセットを段積みして多段カセットとし、或いは、オプションカセット（不図示）を設置し得るよう構成することも可能である。また、上記分離パッド２ｃに代えリタードローラとすることも可能である。

画像記録部３は、感光体ドラム５の周囲に、コロナ帯電方式の帯電器（コロナ放電器）６、ＬＥＤ等からなる露光器７、現像器８、転写ローラ（転写器）９及び転写残トナーのクリーニング装置１０をこの順序で配したプロセス部と、その下流側の後記する定着装置１１とより構成される。これらプロセス部は、露光器７及び転写ローラ９を除き、感光体ドラム５、帯電器６及びクリーニング装置１０を一括したドラムユニット５０と、現像器ハウジング８１、攪拌搬送スクリュー８２、８３、供給パドル８４及び現像ローラ８５等を一括した現像器ユニット８０とよりなるプロセスユニットとされる。

図例の現像器ユニット８０は、２成分現像剤を用いる方式の現像器であって、樹脂成型された現像剤容器を兼ねる現像器ハウジング８１内にトナーとキャリアを収容し、２本の平行な攪拌・搬送スクリュー８２、８３で攪拌・搬送しながら、供給パドル８４によりバイアス印加された現像ローラ８５に現像剤を供給するよう構成されている。現像器ハウジング８１の外面には磁気センサー８６が付設され、現像器ハウジング８１内のトナー濃度（トナーとキャリアの混合比）が検出される。この現像器ユニット８０から離間した位置には、トナータンク１２及びトナーホッパー１３が設置され、磁気センサー８６により現像器ハウジング８１内のトナー濃度が低下したことが検出されると、トナーホッパー１３よりスクリューコンベア（パイプスクリュー）１４を介してトナーが現像器ハウジング８１内に補給される。トナータンク１２内には、トナー攪拌用アジテータ１５及びトナーホッパー１３へのトナー搬送・排出用スクリュー１６が配設され、このトナー攪拌用アジテータ１５及びトナー搬送・排出用スクリュー１６を備えたトナータンク１２は、後記する廃トナータンク１７と一体とされて、装置本体１に対して着脱可能に装着されるトナーカートリッジ１８として構成されている。

尚、トナーホッパー１３の詳述は省略するが、トナータンク１２から供給されたトナーを一時的に貯留する為のものであり、現像器８の前記磁気センサー８６がトナー無し信号を送出すると、トナーホッパー１３に連結されたスクリューコンベア１４が作動し、現像器ハウジング８１内にトナーが供給される。トナーホッパー１３内には常時所定量のトナーが貯留されるよう、該トナーホッパー１３内に設置されるセンサー（不図示）の検出信号により、上記トナー搬送・排出用スクリュー１６の動作制御がなされる。トナーホッパー１３内に貯留される所定量のトナー量は、例えば、トナータンク１２内のトナーがなくなり、新しいトナーカートリッジ１８に交換するまでの間もプリント動作を継続し得るに十分な量に設定される。
また、本実施形態では、前記のように２成分現像剤を用いる方式の現像器を例示しているが、これに限られず、１成分方式にも適用可能である。

ドラムユニット５０及び現像器ユニット８０は、装置本体１に対してその前面側より、個々に或いは両者を何等かの結合手段で結合した状態で着脱可能に装着される。また、露光器７及び転写ローラ９を除く全てのプロセス部を一括してプロセスユニットとすることも可能である。更に、上記トナーカートリッジ１８も装置本体１に対して、その前面側より着脱可能に装着される。これらプロセスユニット５０、８０及びトナーカートリッジ１８は、消耗品として適宜新品に交換される。ここで、装置本体１の前面側とは、図１における紙面手前側を言い、給紙カセット２ａも装置本体１に対して前面側より抜差し可能とされている。

上記トナーカートリッジ１８を構成する廃トナータンク１７には、前記クリーニング装置１０で除去回収された廃トナーを逐次搬送投入するためのスクリューコンベア１９が接続されている。その廃トナー排出口から排出・投入された廃トナーは、廃トナータンク１７内に配設された搬送スクリュー１７ａによって廃トナータンク１７内に分散堆積される。

定着装置１１の下流側には、切替ゲート４ａ、排出ローラ対４ｂ及び排出トレイ４ｃが連設され、これらによって排出部４が構成される。上記プロセス部の上流側近傍には、レジストローラ対２０が配設され、上記給紙カセット２ａから、分離給紙ローラ２ｂ及び分離パッド２ｃの作用により１枚ずつ分離繰出された記録紙（用紙）は、該レジストローラ対２０によりレジストされて、前記感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に導入される。感光体ドラム５は図１の矢示方向に回転しながら、帯電器６によりその表面が一様にマイナス帯電され、画像情報に基づく光学画像が露光器７によって感光体ドラム５の表面に照射され、感光体ドラム５の表面には静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体ドラム５の表面の光導電体の特性により、光の照射部分の電位が変化し、その他の部位の電位が維持されて形成されるものである。

そして、この静電潜像は、バイアス印加された現像器８で逐次現像されてトナー画像として感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に至る。この現像の際、光の照射により電位が変化した部位には、現像器８との電位差によりトナーが感光体ドラム５に吸引されて黒部分となり、その他の部分にはトナーは吸引されず白部分となって、全体として、画像情報に基づく白黒のトナー画像が形成される。上記レジストローラ対２０は、感光体ドラム５の表面のトナー画像に同期して記録紙がこの対合部に導入されるようレジスト制御されて回転駆動される。

転写ローラ９はバイアス印加されており、感光体ドラム５と対合され且つ矢示方向（感光体ドラム５とウイズ方向）に回転駆動されながら記録紙をニップ搬送し、この間感光体ドラム５の表面のトナー像が記録紙に転写される。感光体ドラム５の表面に残ったトナー等（紙粉を含むことがある）は、クリーニング装置１０で除去・回収される。トナー像が転写された記録紙は、定着装置１１に導入され、永久画像として定着された後、切替ゲート４ａを押し上げ、排出ローラ対４ｂを経て排出トレイ４ｃ上に排出される。この一連の記録紙の給送は、給紙カセット２ａからの繰出し直後に略垂直（鉛直）に立ち上がり、排出ローラ対４ｂでは給紙カセット２ａからの繰出し方向とは略１８０度の方向にＵターンするような主給送パスＰに沿ってなされる。このようなレイアウト構成により、装置全体のコンパクト化が図られる。

図例の画像形成装置Ａは、両面記録機能を備えており、上記主給送パスＰの切替ゲート４ａの取付け位置から、前記レジストローラ対２０の上流側で上記主給送パスＰに循環合流する反転給送パスＰ１が形成されている。前記排出ローラ対４ｂは、正逆転可能とされ、また、反転給送パスＰ１には搬送ローラ対２１、２２が配設されており、両面記録する場合は、上記のように片面記録がされた記録紙が主給送パスＰに沿って搬送され、記録紙の後端が排出ローラ対４ｂに至ると、該排出ローラ対４ｂは一旦停止して記録紙の後端をニップする。次いで、排出ローラ対４ｂが逆転し、記録紙はその後端より搬送ローラ対２１、２２によって反転給送パスＰ１を搬送され、主給送パスＰに合流し、レジストローラ対２０に至る。該レジストローラ対２０によってレジストされて、再度感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に導入されてその裏面の記録がなされる。両面記録された記録紙は、その後、上記同様主給送パスＰに沿って排出トレイ４ｃ上に排出される。

図例の画像形成装置Ａは、記録紙の手差機能を更に備えており、装置本体１の側部には上下に開閉可能な３段スライド伸縮可能な手差給紙トレイ２３が付設されている。該手差給紙トレイ２３は、使用しない時は、図１のように収縮された状態で閉止され、使用時には、把手２３ａをして開け、給紙の為に載置される記録紙のサイズに応じて適宜その伸張がなされる。該手差トレイ２３の前端部には手差分離給紙ローラ２３ｂと摩擦分離パッド２３ｃとが弾接状態で配設され、その更に下流側には主給送パスＰに合流する手差給送パスＰ２が連設されている。手差給送パスＰ２は、手差分離給紙ローラ２３ｂと摩擦分離パッド２３ｃとの作用による繰出し直後から主給送パスＰとの合流部まで、記録紙が斜め上方に立ち上がるように形成されており、このような構成により装置全体のコンパクト化が可能となる。

また、図例の画像形成装置Ａの一側部には、ジャムアクセスカバー２４が装置本体１の一側部下方を支点として、装置本体１に対して開閉（回動）可能に設けられており、前記した主給送パスＰ、反転給送パスＰ１で紙ジャムが発生した場合などに画像形成装置Ａの一側部を開放できるように構成されている。
ジャムアクセスカバー２４は、閉状態では、図１のように、装置本体１に対して係止されており、開く場合は、把手２４ａをして開放がなされる。

次に、本実施形態に係る定着装置１１について図２に基づいて詳説する。
定着装置１１は、ドラムユニット５０（図１参照）の下流側に配設され、樹脂成型された定着装置ハウジング１１ａ内に、第１定着部３０と第２定着部４０とを備え、第１定着部３０と第２定着部４０とは、記録紙搬送方向に沿って離間した位置に並設されている。
定着装置ハウジング１１ａの記録紙搬送方向上流側（紙面下方、以下、上流側とする場合がある）には、主給送パスＰに沿って搬送される記録紙を受入れる上流側開口１１ｂが開設され、記録紙搬送方向下流側（紙面上方、以下、下流側とする場合がある）には、トナー画像が定着された記録紙を排出部４に向けて排出する下流側開口１１ｃが開設されている。

第１定着部３０は、上流側に配設されており、第１ヒートローラ３１と第１プレスローラ３２とを備える。
第２定着部４０は、下流側に配設されており、第２ヒートローラ４１と第２プレスローラ４２とを備える。
装置本体１に装着された状態で定着装置１１は、図１に示すように、各ヒートローラ３１、４１と各プレスローラ３２、４２との各ニップ部ｎ１、ｎ２が主給送パスＰに沿うように配置される。

また、定着装置ハウジング１１ａには、搬送される記録紙を各ヒートローラ３１、４１から剥離するための剥離爪３５、４５と記録紙の搬送をガイドするガイドリブ１１ｄがローラ軸方向に沿って複数箇所に配設されている。
剥離爪３５、４５は、その基端部が軸支されて揺動自在に構成され、トーションバネなどにより常に各ヒートローラ３１、４１の外表面に、その先端が当接するように付勢されている。

各ヒートローラ３１、４１は、アルミニウム等の金属で中空に成型された中空筒３１ａ、４１ａと、その中空筒３１ａ、４１ａ内に配設された熱源としてのハロゲンランプ３１ｂ、４１ｂとで構成されており、中空筒３１ａ、４１ａの外表面３１ｃ、４１ｃには、トナーの付着を低減するためのフッ素系樹脂によるコーティングが施されている。
また、外表面３１ｃ、４１ｃには、それぞれの表面温度を計測する温度センサ３６、４６が当接（摺接）あるいは近接して配置されている。
各温度センサ３６、４６から出力された計測温度に基づいて、それぞれの外表面３１ｃ、４１ｃの表面温度が後記する定着温度に維持されるように各ハロゲンランプ３１ｂ、４１ｂへの通電（ＯＮ／ＯＦＦ）の制御がなされる。この通電の制御は、制御プログラムやそれぞれの外表面温度条件などを格納したメモリ２６からプログラムや条件を読み出して、各ハロゲンランプ３１ｂ、４１ｂへの通電（ＯＮ／ＯＦＦ）を、ＣＰＵ２５において制御することによりなされる。

各ヒートローラ３１、４１の両端は、ベアリング（不図示）等でハウジング１１ａ内に回転自在に支持されており、各ヒートローラ３１、４１の一端部に取付けられたギア（不図示）がモータ等の駆動手段（不図示）により駆動されて、中空筒３１ａ、４１ａが回転駆動される。
これら回転駆動する各ヒートローラ３１、４１により各プレスローラ３２、４２が従動回転して、各ニップ部ｎ１、ｎ２に導入された記録紙がニップ搬送され、各ニップ部ｎ１、ｎ２を記録紙が通過する間に、転写されたトナー画像が熱圧着により定着される。

各プレスローラ３２、４２は、鉄鋼材等の金属材料で形成したローラ軸３２ａ、４２ａにシリコン系やウレタン系のスポンジ体３２ｂ、４２ｂを外装し、さらにスポンジ体３２ｂ、４２ｂの表面に、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニル共重合体等のフッ素系樹脂チューブ３２ｃ、４２ｃを外装して構成されている。
ローラ軸３２ａ、４２ａは、軸受体３３、４３により回転自在に支持されている。該軸受体３３、４３は、定着装置ハウジング１１ａに対してスライド自在に設けられており、定着装置ハウジング１１ａに固定されたコイルバネ等からなる付勢手段３４、４４により、付勢されている。
これら付勢手段３４、４４により、各プレスローラ３２、４２は、それぞれ後記するニップ圧で各ヒートローラ３１、４１に向けて圧接され、各ニップ部ｎ１、ｎ２が形成されている。
尚、付勢手段３４、４４としては、コイルバネに限らず、後記するニップ圧を設定可能な付勢手段であればどのようなものでもよい。
また、ローラ軸に適用される金属材料としては、ＳＵＭ２４ＬやＳ２０Ｃなどの鉄鋼材にニッケル鍍金を施したものとしてもよい。さらに、フッ素系樹脂チューブ３２ｃ、４２ｃの厚みは、３０μｍ〜５０μｍ程度のものが好ましい。

第１定着部３０のニップ部ｎ１及び第２定着部４０のニップ部ｎ２は、各プレスローラ３２、４２が弾性変形して各ヒートローラ３１、４１の周面に弾接して形成されたニップ面とされている。
第１定着部３０のニップ部ｎ１と第２定着部４０のニップ部ｎ２との間の距離Ｌは、搬送する最小の記録紙の搬送方向長さよりも短い距離とされており、本実施形態では、図例のように各プレスローラ３２、４２の軸心間の距離Ｌが少なくとも搬送する最小の記録紙の搬送方向長さよりも短い距離としている。
すなわち、搬送される記録紙の搬送方向先端がニップ部ｎ２にニップされるとともに搬送方向後端がニップ部ｎ１でニップされる状態が少なくとも存在する構成としている。

尚、図示していないが、定着装置１１では、各ヒートローラ３１、４１と各プレスローラ３２、４２とのニップを解除するニップ解除機構、各ヒートローラ３１、４１の表面に付着した紙粉やトナーを除去するクリーニングローラあるいはクリーニングブレードなどを備えている。
また、各ヒートローラ３１、４１は、熱源としてハロゲンランプ３１ｂ、４１ｂを内蔵したものを例示しているが、これに限られず、例えば、中空あるいは中実の円筒状に形成したＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）からなる基材の外周に、耐熱断熱層を介してフィルム状ヒータを貼着し、さらにその外周にテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニル共重合体等のフッ素系樹脂層からなる離型層を形成した面状ヒータとしてもよい。
前記フィルム状ヒータとしては、ステンレスやニッケル等を細長い幅でパターン形状になした発熱体と、ポリイミド樹脂などからなる耐熱絶縁層と、銅やアルミニウムなどからなる伝熱層とを前記基材の外周面にこの順に積層したものが好ましい。
このような面状ヒータによれば、ウォームアップタイムを短縮することができる。

定着装置１１においては、更に、各定着部３０、４０における記録紙を搬送する搬送速度、各プレスローラ３２、４２と各ヒートローラ３１、４１とのニップ圧、及び各ヒートローラ３１、４１の表面温度がそれぞれ定着時に以下のように設定されている。
ｖ１＜ｖ２
ｐ１＞ｐ２
ｔｅｍｐ１＜ｔｅｍｐ２
ここで、第１定着部３０における記録紙の搬送速度をｖ１、第２定着部４０における記録紙の搬送速度をｖ２としている。
第１プレスローラ３２と第１ヒートローラ３１とのニップ圧をｐ１、第２プレスローラ４２と第２ヒートローラ４１とのニップ圧をｐ２としている。
第１ヒートローラ３１の表面温度をｔｅｍｐ１、第２ヒートローラ４１の表面温度をｔｅｍｐ２としている。

「ｖ１＜ｖ２」は、すなわち、記録紙を搬送する搬送速度が第１定着部３０よりも第２定着部４０の方が大きいことを示している。
搬送速度ｖ１、ｖ２の設定は、各ヒートローラ３１、４１に駆動を伝達する図示しないモータ等の駆動手段の回転速度を可変させる、あるいは、ギア比を適宜設定することにより可変させるようにしてなされる。

「ｐ１＞ｐ２」は、すなわち、第２定着部４０におけるプレスローラ４２とヒートローラ４１とのニップ圧よりも第１定着部３０におけるプレスローラ３２とヒートローラ３１とのニップ圧の方が大きいことを示している。
ニップ圧ｐ１、ｐ２の設定は、付勢手段としてのコイルバネ３４、４４のバネ定数を異ならせて、例えば、コイルバネ３４のバネ定数を大、コイルバネ４４のバネ定数を小とすることによりなされる。

「ｔｅｍｐ１＜ｔｅｍｐ２」は、すなわち、第１定着部３０のヒートローラ３１の表面温度よりも第２定着部４０のヒートローラ４１の表面温度が高く設定されていることを示している。
表面温度ｔｅｍｐ１、ｔｅｍｐ２の設定は、前記したように各温度センサ３６、４６から出力された計測温度に基づいて、それぞれの外表面３１ｃ、４１ｃの表面温度がｔｅｍｐ１＜ｔｅｍｐ２となるように各ハロゲンランプ３１ｂ、４１ｂへの通電（ＯＮ／ＯＦＦ）が制御されて設定される。
尚、各表面温度ｔｅｍｐ１、ｔｅｍｐ２のいずれも、従来の一対のヒートローラとプレスローラとを備えた定着装置で設定されているヒートローラの表面温度よりも、低く設定することが好ましい。また、例えば、ｔｅｍｐ２＝Ｔ℃とした場合、ｔｅｍｐ１＝（Ｔ−３０℃）としてもよい。すなわち、例えばＴ＝１８０℃とすると、ｔｅｍｐ１＝１５０℃、ｔｅｍｐ２＝１８０℃となる。

以上から明らかなように、本実施形態に係る定着装置１１によれば、記録紙へのトナー画像の定着を、第１定着部３０と第２定着部４０とで行うことにより、確実な定着が可能となるとともに、記録紙への負担を低減できる。すなわち、第１定着部３０で仮定着をさせて、第２定着部４０で本定着をさせる２段構成により、記録紙への加熱を徐々に行うことが可能となり、記録紙がカールすることを低減できる。
また、第２定着部４０の搬送速度ｖ２を、第１定着部３０の搬送速度ｖ１よりも大としているので、搬送される記録紙に、搬送方向に沿った適度な張力が加わり、記録紙にしわが発生することを低減できる。この構造において、さらに第１定着部３０のニップ圧ｐ１を第２定着部４０のニップ圧ｐ２よりも大としているので、記録紙に形成されたトナー画像の乱れ等や記録紙の破断等を生じさせることもない。すなわち、第１定着部３０を搬送される記録紙を、第２定着部４０よりも高いニップ圧ｐ１でニップして仮定着が行われるので、ニップ圧ｐ２の低い第２定着部４０においては、記録紙を引張りすぎて、第１定着部３０を搬送中の記録紙にトナー画像の乱れが生じず、また、破断が生じることがない。

さらに、従来のように一対のヒートローラとプレスローラとで定着する構成の場合は、１段階で十分な定着性能を確保する必要があることから、ヒートローラの定着温度を高くする必要があり、その結果、定着温度に達するまでの時間、すなわちウォームアップタイムが長くなる。しかし、本実施形態によれば、２段階で加熱する構成としているので、従来の１段階で必要な定着温度よりも低い温度に各ヒートローラ３１、４１を設定でき、よって、ウォームアップタイムを短くできる。

また、各ヒートローラ３１、４１の表面温度ｔｅｍｐ１、ｔｅｍｐ２を、第１定着部３０よりも第２定着部４０の方を高く設定しているので、表面温度の低い第１定着部３０側で仮定着させ、表面温度の高い第２定着部４０側で本定着させることにより、記録紙が低温から高温へ徐々に加熱されるので、記録紙への負担がより低減される。すなわち、より効果的にカールの発生を防止できる。

さらに、第１定着部３０のニップ部ｎ１と第２定着部４０のニップ部ｎ２との間の距離Ｌを、搬送する最小の記録紙の搬送方向長さよりも短い距離としているので、定型外の小さい記録紙として特に使用されることが多いハガキサイズに距離Ｌ合わせることで、特に、カールやしわが生じやすいハガキに対しても上記同様の効果を発揮することができる。
すなわち、記録紙の搬送方向後端が第１定着部３０でニップされるとともに、搬送方向先端が第２定着部４０でニップされる状態が少なくとも存在するので、前記したように、両定着部間で記録紙に搬送方向に沿った適度な張力が加わり、記録紙にしわが発生することを低減できる。また、第１定着部３０におけるニップにより記録紙にカールが生じた場合にも両定着部間による適度な張力によりカールを修正することができる。

尚、本実施形態では、ｖ１＜ｖ２、ｐ１＞ｐ２、ｔｅｍｐ１＜ｔｅｍｐ２の全ての条件を満たすように設定しているが、少なくともｖ１＜ｖ２、ｐ１＞ｐ２として、ｔｅｍｐ１とｔｅｍｐ２とは同温度としてもよい。
この場合においても、従来のように一対のヒートローラとプレスローラとで定着する構成の場合は、１段階で十分な定着性能を確保する必要があることから、ヒートローラの定着温度を高くする必要があるが、本実施形態のように２つの定着部を備えることで、それぞれのヒートローラ３１、４１の表面温度ｔｅｍｐ１、ｔｅｍｐ２を従来よりも低く設定することができ、記録紙への負担が低減されるので、カールの発生を低減できる。
また、前記した搬送速度ｖ１、ｖ２、ニップ圧ｐ１、ｐ２、及び表面温度ｔｅｍｐ１、ｔｅｍｐ２のそれぞれの設定条件を満たす範囲において、記録紙の種類や記録モード（標準、高品質、最高品質など）、コピー濃度などにより適宜、搬送速度ｖ１、ｖ２、ニップ圧ｐ１、ｐ２、及び表面温度ｔｅｍｐ１、ｔｅｍｐ２を変更するようにしてもよい。

本発明に係る定着装置の実施形態の一例が適用される画像形成装置を示す概略縦断面図である。 同実施形態における定着装置の一例を模式的に示す概略縦断面図である。

符号の説明

１１ 定着装置
３０ 第１定着部
３１ 第１ヒートローラ
３２ 第１プレスローラ
４０ 第２定着部
４１ 第２ヒートローラ
４２ 第２プレスローラ
ｎ１ ニップ部（第１定着部）
ｎ２ ニップ部（第２定着部）
ｐ１ ニップ圧（第１定着部）
ｐ２ ニップ圧（第２定着部）
ｔｅｍｐ１ 表面温度（第１定着部）
ｔｅｍｐ２ 表面温度（第２定着部）
ｖ１ 搬送速度（第１定着部）
ｖ２ 搬送速度（第２定着部）
Ｌ ニップ部間の距離

Claims (3)

1. 記録紙に転写されたトナー画像を定着させて、該記録紙を搬送する定着装置であって、
   それぞれが互いにニップ関係のヒートローラとプレスローラとを有し、記録紙搬送方向上流側に配設された第１定着部と、記録紙搬送方向下流側に離間して配設された第２定着部とを備え、
   前記記録紙を搬送する搬送速度が前記第１定着部よりも前記第２定着部の方が大とされるとともに、前記プレスローラと前記ヒートローラとのニップ圧が前記第２定着部よりも前記第１定着部の方が大とされていることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１において、
   前記ヒートローラの表面温度が前記第１定着部よりも前記第２定着部の方が高く設定されている定着装置。
3. 請求項１または２において、
   前記第１定着部及び前記第２定着部におけるヒートローラとプレスローラとの各ニップ部間の距離は、搬送する最小の記録紙の搬送方向長さよりも短い距離とされている定着装置。

Images