JP2008158019A - 定着装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い定着性と画質を確保しつつ、立ち上げ時間の短縮と消費電力の低減を図ることができる定着装置提供すること。
【解決手段】用紙（記録材）Ｐ上に担持された未定着トナー像Ｔを定着させる第１の定着手段２０と、該第１の定着手段２０で用紙Ｐ上に定着されたトナー像を用紙Ｐ上に再定着させる第２の定着手段３０を備えた定着装置５０において、前記第１の定着手段２０のトナー像側の第１の定着ローラ２１を、芯金（金属基材）２３上に離型層２４を設けて構成し、前記第２の定着手段３０のトナー像側の第２の定着ローラ３１を、芯金（金属基材）３３上に弾性層３４を設け、該弾性層３４上に離型層３５を設けて構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、用紙等の記録材に転写された未定着トナー像を定着させるための定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を採用する複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置には、用紙等の記録材に転写された未定着トナー像を定着させるための定着装置が備えられている。この定着装置としては、互いに当接しながら回転する定着ローラと加圧ローラを備えたヒートローラ方式の他、加熱部材として無端状の定着ベルトを使用するベルト方式を採用したものが知られている。

ここで、ヒートローラ方式を採用した従来の定着装置を図４に基づいて説明する。

図４は従来の定着装置の基本構成を示す断面図であり、図示の定着装置１５０は、互いに圧接して回転する定着ローラ１２０と加圧ローラ１３０のニップ部に未定着トナー像Ｔを担持した用紙Ｐを導入して挟持搬送することによって、未定着トナー像Ｔを加熱及び加圧して用紙Ｐの面に定着させるものである。

ここで、定着ローラ１２０は、アルミニウム等の円筒状の芯金１２２の外周にシリコンゴム等の弾性層１２３を設け、更に弾性層１２３の表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層１２４を設け、芯金１２２の内部に熱源としてのヒータ１２１を設けることによって構成されている。

又、加圧ローラ１３０も定着ローラ１２０と同様に、内部にヒータ１３１を有し、芯金１３２と弾性層１３３及び離型層１３４で構成され、不図示の加圧手段によって定着ローラ１２０に圧接されて該定着ローラ１２０との間にニップ部を形成しつつ回転する。

そして、定着ローラ１２０と加圧ローラ１３０の各表面には温度検出手段としてのサーミスタ１２５，１３５がそれぞれ当接され、これらのサーミスタ１２５，１３５によって検出された定着ローラ１２０と加圧ローラ１３０の表面温度に基づいてヒータ１２１，１３１が不図示のヒータ駆動回路によってそれぞれ駆動制御され、定着ローラ１２０と加圧ローラ１３０の表面温度がそれぞれ目標温度になるよう温調制御される。

ところで、カラー画像形成装置に設けられる定着装置の定着ローラには弾性層が設けられるが、これは弾性層の無い（即ち、表面が硬い）定着ローラでは、トナー像表面の凹凸に対して定着ローラ表面が点で接してしまうため、部分的な定着性の違いによる光沢ムラが生じてしまい、特にカラー画像においてはこの点が目立ってしまうためである。定着ローラに弾性層を設けることによって該定着ローラの表面硬度を下げ、トナー像の凹凸を定着ローラ表面が包み込むようにすることによって光沢ムラの発生を防ぐことができる。

しかしながら、定着ローラや加圧ローラの内部に設けられたヒータによって定着ローラ及び加圧ローラの内部から熱伝達を行うと、弾性層の熱伝導率が小さいためにローラ表面温度に比べて芯金温度は数１０℃程度高くなってしまう。一般的にこの温度差は弾性層の厚みに依存し、弾性層が厚い方が温度差は大きくなる。従って、高速化に伴ってローラ表面の温調温度を高くすると芯金温度も高くなってしまい、弾性層と芯金の界面のゴムが熱劣化を起こしてゴム剥がれが生じる等、定着装置の耐久性が著しく低下してしまう。このため、弾性層と芯金の界面温度をゴムの熱劣化が起こらない温度にまで下げるために弾性層の厚みを薄くする必要がある。

ところが、弾性層の厚みを薄くするとニップ部のニップ幅が減ってしまい、所定のニップ幅を確保するためにはローラ径を大きくせざるを得ない。

又、弾性層の熱伝導率が小さいため、定着ローラと加圧ローラのニップ部にて定着ローラ表面からシートに熱伝導し、定着ローラの表面温度が低下しても弾性層からローラ表面への熱伝導が遅いために、弾性層が無い場合に比べると同じニップ幅を設けても定着性が悪くなってしまうため、ローラ径を大きくしてニップ幅を稼ぐ必要がある。その結果、ローラ表面温度を定着に必要な温度にまで立ち上げるのに必要な時間（ウォームアップ時間）が長くなってしまう。

そこで、特許文献１には、プリントスピードの高速化とウォームアップ時間（立ち上げ時間）の短縮を目的として、第１及び第２の２つの定着手段を設け、第１の定着手段においては、トナー像面側に第１の加熱手段を配し、反トナー像面側に第１の加圧部材を配し、第２の定着手段においては、トナー像面側に第２の加圧部材を配し、反トナー像面側に第２の加熱手段を配する構成が提案されている。
特開２００２−０４９２５８号公報

しかしながら、上記特許文献１において提案された構成では、第２の定着手段においてトナー像面側に加圧部材を配し、反トナー像面側に加熱手段を配しているため、加圧部材を定着可能温度（トナー表面を溶融させて均一化することができる温度）まで昇温させるためには、加圧部材に接触している加熱手段で昇温させなければならないため、加熱手段を加圧部材の必要温度よりも高い温度に設定する必要がある。又、加圧部材においても外部からの加熱となるため、該加圧部材においては表面温度が最も高く、内部に向かって温度が下がり、所望の定着性を得ようとすると従来の内部加熱方式に比べて設定温度を高くする必要があり、このために効率が悪くなってしまうという問題がある。

又、加圧部材を、固定された発熱体と該発熱体に内面が対向圧接されて摺動可能なフィルムで構成しているが、このように構成された加圧部材においては、フィルムが発熱体を常に擦りながら回転するため、フィルムが削れて破損したり、フィルムが良好に回らないでシートの搬送に不具合が発生する等、耐久面の特に安定性に関する問題が生じる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、高い定着性と画質を確保しつつ、立ち上げ時間の短縮と消費電力の低減を図ることができる定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、記録材上に担持された未定着トナー像を定着させる第１の定着手段と、該第１の定着手段で記録材上に定着されたトナー像を記録材上に再定着させる第２の定着手段を備えた定着装置において、前記第１の定着手段のトナー像側の第１の定着ローラを、金属基材上に離型層を設けて構成し、前記第２の定着手段のトナー像側の第２の定着ローラを、金属基材上に弾性層を設け、該弾性層上に離型層を設けて構成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、カラー画像を記録材上に定着させる際には、前記第１及び第２の定着ローラをそれぞれ加熱する第１及び第２の加熱源にて各定着ローラを目標温度に温調した後、記録材を第１及び第２の定着手段に通し、モノクロ画像を定着させる際には、第１の定着ローラのみを第１の加熱源にて目標温度に温調した後、第２の定着ローラの温度に関係なく記録材を第１及び第２の定着手段に通すことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、モノクロ画像を定着させる際には、記録材が前記第１の定着手段を通過する間は前記第２の加熱源への通電を停止することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、ウォームアップ時には、前記第１の定着ローラを目標温度に温調した後、前記第１の加熱源に通電していないときに前記第２の加熱源に通電して第２の定着ローラを目標温度に温調することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、ウォームアップ直後にモノクロ画像を定着させる際には、前記第１の定着ローラを目標温度に温調した後に記録材を前記第１及び第２の定着手段に通し、このとき、前記第２の定着ローラを目標温度に温調する必要がある場合は、記録材を第１の定着手段に通しながら、前記第１の加熱源に通電していないときに前記第２の加熱源に通電して第２の定着ローラを目標温度に温調し、ウォームアップ直後にカラー画像を定着させる際には、前記第１の定着ローラを目標温度に温調した後、前記第１の加熱源に通電していないときに第２の加熱源に通電して第２の定着ローラを目標温度に温調した後に記録材を第１及び第２の定着手段に通すことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、潜像を形成する像担持体と、該像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像として顕像化する現像手段と、前記トナー像を前記像担持体から記録材上に転写させる転写手段と、記録材上に転写されたトナー像を定着させる定着手段を備えた画像形成装置において、前記定着手段を請求項１〜５の何れかに記載の定着装置で構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、未定着トナー像を記録材上に定着させる第１の定着手段のトナー像側の第１の定着ローラには熱伝導率が小さい弾性層が存在しないため、ニップ部での第１の定着ローラ表面への熱伝導が良好であり、弾性層が設けられた定着ローラに比べて同じニップ時間及び定着温度の状態においても記録材への定着性が良くなる。そのため、弾性層がある場合に比べて定着ローラ径を小さくできたり、定着温度を低く設定することができるとともに、ウォームアップ時間（立ち上げ時間）を短縮することができる。

又、第１の定着手段を通過した記録材を次の第２の定着手段に通すが、第２の定着手段のトナー像側の第２の定着ローラは弾性層を有しているため、その表面硬度が下がり、該第２の定着ローラがその表面でトナー像の凹凸を包み込むよう接することとなり、トナー像の表面全体に熱が均一に伝わり、トナーが圧力によって潰されることによって表面が滑らかになり、第１の定着手段を通過後に生じた光沢ムラを無くすことができる。

請求項２記載の発明によれば、カラー画像の定着においては、第１及び第２の定着ローラをそれぞれ目標温度に温調した後に記録材を第１及び第２の定着手段に通すようにしたため、高い定着性を確保することができるとともに、光沢ムラの発生を防ぐことができる。

請求項３記載の発明によれば、モノクロ画像を定着させる際には、記録材が第１の定着手段を通過する間は第２の加熱源への通電を停止するようにしたため、消費電力を低く抑えて省エネを図ることができる。

請求項４記載の発明によれば、第２の定着ローラの温度に関係なく高い定着性と画質が得られるモノクロ画像を定着させるときには、ウォームアップ直後には第１の定着ローラを目標温度に温調した後、未定着トナー像を担持した記録材を直ちに第１及び第２の定着手段に通して良く、このようにすることによってウォームアップ時間を短縮することができる。このとき、連続してモノクロ画像しか定着させない場合には、第２の定定着ローラを加熱する必要はなく、従って、第２の加熱源に通電する必要がないため、消費電力を低く抑えて省エネを実現することができる。

又、ウォームアップ直後にカラー画像を定着させるときには、第１及び第２の定着ローラをそれぞれ目標温度に温調する必要があるが、このときは先ず初めに第１の定着ローラを目標温度に温調した後、第１の加熱源に通電していないときに第２の加熱源に通電して第２の定着ローラを目標温度に温調し、未定着トナー像を担持した記録材を第１及び第２の定着手段に通すようにする。このように、第１加熱源と第２の加熱源に交互に通電することによって、個々の加熱源の最大電力（定格電力）を大きく設定することができるため、ウォームアップの立ち上げ時間を短縮することができ、特にモノクロ画像のみを定着させるときにはその効果が大きい。

請求項５記載の発明によれば、ウォームアップ直後にモノクロ画像を定着させる際には、第１の定着ローラを目標温度に温調した後に記録材を第１及び第２の定着手段に通し、このとき、第２の定着ローラを目標温度に温調する必要がある場合は、記録材を第１の定着手段に通しながら、第１の加熱源に通電していないときに第２の加熱源に通電して第２の定着ローラを目標温度に温調するようにしたため、モノクロ画像を定着中にカラー画像形成の信号が入力されたとき等、予めカラー画像を定着させる必要があることが分かった時点で未定着トナー像を担持する記録材を通過させながら、第１の加熱源に通電していないとき第２の加熱源に通電して第２の定着ローラを目標温度に温調することによって，その後のカラー画像の定着に備えておくことができる。

請求項６記載の発明によれば、モノクロ画像及びカラー画像の何れも形成することができる画像形成装置において、モノクロ画像及びカラー画像の高い定着性と画質を確保しつつ、立ち上げ時間の短縮と消費電力の低減を図ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の正断面図であり、図示の画像形成装置はタンデム型のカラー画像形成装置であって、その本体１００内の中央部には、ブラック画像形成ユニット１ＢＫ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ、シアン画像形成ユニット１Ｃ及びマゼンタ画像形成ユニット１Ｍが一定の間隔で一列に配置されている。

上記各画像形成ユニット１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍは、像担持体である感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、現像装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの他、不図示の一次帯電器、クリーニング装置等を備えている。

ここで、前記感光トラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動装置によって図示矢印方向（反時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記現像装置３ａ〜３ｄは、ブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）の各色トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色トナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。尚、不図示の一次帯電器は、帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

又、一次転写手段としての転写ローラ４ａ〜４ｄが各一次転写部にて無端状の中間転写ベルト５を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト５は、駆動ローラ６と従動ローラ７及びバックアップローラ８の間に張設されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの下面側に走行可能に配置されており、前記バックアップローラ８は、二次転写部において中間転写ベルト５を介して二次転写ローラ９に当接可能に配置されている。又、中間転写ベルト５を挟んでこれの内外の対向する位置にはＩＤセンサ１０とセンサ用バックアップローラ１１が配されている。尚、図示しないが、従動ローラ７の近傍にはベルトクリーニング装置が設けられている。

更に、装置本体１００内の底部には給紙カセット１２が着脱可能に設置されている。この給紙カセット１２には複数枚の記録材である用紙Ｐが積層収容されており、この給紙カセット１２の近傍には、給紙カセット１２から用紙Ｐを１枚ずつ取り出すピックアップローラ１３と、取り出された用紙Ｐを水平搬送パスＬ１へと送り出すカセット用給紙ローラ１４と手差し用給紙ローラ１５が設けられている。

ところで、前記水平搬送パスＬ１の二次転写部（バックアップローラ８と二次転写ローラ９との当接部）の上流側（用紙Ｐの搬送方向上流側）には、用紙Ｐを一時待機させた後に所定のタイミングで前記二次転写部へと供給するレジストローラ１６が設けられている。

又、搬送パスＬ１の二次転写部の下流側には本発明に係る定着装置５０が設けられている。この定着装置５０は、用紙Ｐの搬送方向に沿って配置された第１の定着手段２０と第２の定着手段３０を備えているが、その構成の詳細は後述する。

そして、装置本体１００内の一側部に縦方向に配置された搬送パスＬ２は、装置本体１００の上面に設けられた排紙トレイ１７まで延びており、その途中には複数の搬送ローラ１８と排紙ローラ１９が設けられている。

次に、以上の構成を有するカラー画像形成装置による画像形成動作について説明する。

不図示のスタートボタンが押されて画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図１の矢印方向（反時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、不図示の一次帯電器によって一様に帯電される。又、各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面には、各色毎のカラー画像信号によって変調されたレーザー光が照射され、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像がそれぞれ形成される。

そして、先ず、ブラック画像形成ユニットＢＫの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置３ａによってブラックトナーを付着させ、該静電潜像をブラックトナー像として可視像化する。このブラックトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ４ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ４ａの作用によって、図１の矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト５上に一次転写される。

上述のようにしてブラックトナー像が一次転写された中間転写ベルト５は、次のイエロー画像形成ユニット１Ｙへと移動する。そして、イエロー画像形成ユニット１Ｙにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたイエロートナー像が一次転写部において中間転写ベルト５上のブラックトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト５上に重畳転写されたブラック及びイエロートナー像の上に、シアン及びマゼンタ画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたシアン及びマゼンタトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト５上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト５上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、不図示の各クリーニング装置によって除去され、各感光ドラム２ａ〜２ｄは次の画像形成に備えられる。

そして、中間転写ベルト５上のフルカラートナー像の先端がバックアップローラ８と二次転写ローラ９間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１２からピックアップローラ１３とカセット用給紙ローラ１４によって搬送パスＬ１へと送り出された用紙Ｐがレジストローラ１６によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙Ｐに、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ９によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト５から一括して二次転写される。

而して、フルカラーの未定着トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置５０へと搬送され、先ず第１の定着手段２０によってトナー像の定着を受けた後、第２の定着手段３０によってトナー像の再定着を受ける。そして、トナー像が定着された用紙Ｐは、搬送ローラ１８によって搬送パスＬ２を上方に向かって搬送され、排紙ローラ１９によって排紙トレイ１７上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、二次転写部において用紙Ｐ上に転写されないで中間転写ベルト５上に残留する転写残トナーは、不図示の前記ベルトクリーニング装置によって除去され、中間転写ベルト５は次の画像形成に備えられる。

ところで、本実施の形態に係るカラー画像形成装置は、モノクロ画像の形成も可能であって、モノクロ画像を形成する場合には、ブラック画像形成ユニット１ＢＫによって感光ドラム２ａ上に形成されたブラックトナー像のみが中間転写ベルト５上に一次転写され、以後は前記と同様に中間転写ベルト５から用紙Ｐ上へのブラックトナー像の二次転写と定着が行われてモノクロ画像が形成される。

定着装置］
次に、本発明に係る定着装置の実施の形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図２は本発明の実施形態１に係る定着装置の基本構成を示す模式的断面図である。

本実施の形態に係る定着装置５０は、第１の定着手段２０とその下流側に配された第２の定着手段３０を備えている。

ここで、第１の定着手段２０は、外径φ２５ｍｍの第１の定着ローラ２１と、不図示の加圧手段によって定着ローラ２１に圧接された外径φ２５ｍｍの加圧ローラ２２を有している。定着ローラ２１は、肉厚１．０ｍｍのアルミニウム等の円筒状の芯金２３の表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層２４を設け、芯金２３の内部に第１の加熱源としてのヒータ２５を設けて構成されている。

又、加圧ローラ２２は、外径φ１４ｍｍのアルミニウムや鉄等の芯金２６の外周に肉厚５．５ｍｍのシリコンゴム等の弾性層２７を設け、更に弾性層２７の表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層２８を形成して構成され、不図示の加圧手段によって定着ローラ２１に圧接されて該定着ローラ２１との間にニップ部を形成しつつ回転する。

そして、定着ローラ２１の表面には温度検出手段としてのサーミスタ２９が当接され、このサーミスタ２９によって検出された定着ローラ２１の表面温度に基づいて、不図示のヒータ駆動回路によってヒータ２９が駆動制御され、定着ローラ２１の表面温度が温調目標温度になるよう温調制御される。

又、定着ローラ２１のニップ部に対して用紙搬送方向出口側には、金属や樹脂で構成された非接触タイプの分離板４１が設けられており、この分離板４１の表面にはＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層が形成されている。尚、本実施の形態では、非接触タイプの分離板４１を用いているが、接触タイプの分離板や分離爪を用いても良い。

他方、第２の定着手段３０は、外径φ２５ｍｍの第２の定着ローラ３１と、不図示の加圧手段によって定着ローラ３１に圧接された外径φ２５ｍｍの加圧ローラ３２を有している。定着ローラ３１は、肉厚１．０ｍｍのアルミニウム等の円筒状の芯金３３の外周に肉厚２．０ｍｍのシリコンゴム等の弾性層３４を設け、更に弾性層３４の表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層３５を設け、芯金３３の内部に第２の加熱源としてのヒータ３６を設けて構成されている。

又、加圧ローラ３２は、直径φ２２ｍｍのアルミニウムや鉄等の芯金３７の外周に肉厚１．５ｍｍのシリコンゴム等の弾性層３８を設け、更に弾性層３８の表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層３９を形成して構成され、不図示の加圧手段によって定着ローラ３１に圧接されて該定着ローラ３１との間にニップ部を形成しつつ回転する。
尚、加圧ローラ３２の芯金３７は中実でも中空でも構わない。

そして、定着ローラ３１の表面には温度検出手段としてのサーミスタ４０が当接され、このサーミスタ４０によって検出された定着ローラ３１の表面温度に基づいて、不図示のヒータ駆動回路によってヒータが駆動制御されて定着ローラ３１の表面温度が温調目標温度になるよう温調制御される。

又、定着ローラ３１のニップ部に対して用紙搬送方向出口側には金属や樹脂で構成された非接触タイプの分離板４２が設けられており、この分離板４２の表面にはＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層が形成されている。尚、本実施の形態では、非接触タイプの分離板４２を用いたが、接触タイプの分離板や分離爪を用いても良い。又、本実施の形態のように定着ローラ３１の弾性層３４よりも加圧ローラ３２の弾性層３８を薄くしたり、定着ローラ３１の弾性層３４の硬度を加圧ローラ３２の弾性層３８の硬度よりも大きくすることによって、用紙Ｐを下方に分離する構成を採った場合は分離板４２２を無くし、代わりにガイドで迎えに行くような構成としても良い。

而して、以上のように第１の定着手段２０と第２の定着手段３０を備えた定着装置５０においては、第１の定着手段２０のトナー像側の第１の定着ローラ２１を、金属基材である芯金２３上に離型層２４を設けて構成し、第２の定着手段３０のトナー像側の第２の定着ローラ３１を、金属基材である芯金３３上に弾性層３４を設け、該弾性層３４上に離型層３５を設けて構成したため、以下のような効果が得られる。

即ち、未定着トナー像Ｔを用紙Ｐ上に定着させる第１の定着手段２０のトナー像側の第１の定着ローラ２１には熱伝導率が小さい弾性層が存在しないため、ニップ部での第１の定着ローラ２１表面への熱伝導が良好であり、弾性層が設けられた定着ローラに比べて同じニップ時間及び定着温度の状態においても用紙Ｐへの定着性が良くなる。そのため、弾性層がある場合に比べて定着ローラ２１の径を小さくできたり、定着温度を低く設定することができるとともに、ウォームアップ時間（立ち上げ時間）を短縮することができる。

しかしながら、第１の定着ローラ２１には弾性層が無いため、トナー像表面の凹凸に対して定着ローラ２１の表面が点で接してしまい、部分的な定着性の違いによる光沢ムラが生じてしまい、特にカラー画像においてはこの点が目立ってしまう。

そこで、本実施の形態では、第１の定着手段２０を通過した用紙Ｐを次の第２の定着手段３０に通すが、第２の定着手段３０のトナー像側の第２の定着ローラ３１は弾性層３４を有しているため、その表面硬度が下がり、該第２の定着ローラ３１がその表面でトナー像の凹凸を包み込むよう接することとなり、トナー像の表面全体に熱が均一に伝わり、トナーが圧力によって潰されることによって表面が滑らかになり、第１の定着手段２０を通過後に生じた光沢ムラを無くすことができる。

上記第２の定着手段３０はあくまでもトナー表面を平滑化させ、光沢ムラを無くすことを目的としており、従来のヒートローラ方式のようにトナー表面を平滑化させて光沢ムラを無くすだけでなく、未定着トナー像を記録材に定着させなければならないのに比べて、用紙Ｐに供給する熱量が小さくて済む。そのため、第１の定着手段２０と同様に第２の定着手段３０においても定着ローラ３１の径を小さくし、定着温度を低く設定することができることから立ち上げ時間を短縮することができる。

又、本実施の形態では、第１及び第２の定着手段２０，３０に定着ローラ２１，３１をそれぞれ用い、これらの定着ローラ２１，３１を用紙Ｐの搬送線速度に略等しい線速度で回転駆動することによって、定着フィルムを摺動させるようなこともなく、耐久的の高い定着装置５０を実現することができる。
又、本実施の形態に係る定着装置５０においては、カラー画像を用紙Ｐ上に定着させる際には、第１及び第２の定着ローラ２１，３１をそれぞれ加熱する第１及び第２のヒータ２５，３６にて各定着ローラ２１，３１を目標温度に温調した後、用紙Ｐを第１及び第２の定着手段２０，３０に通し、モノクロ画像を定着させる際には、第１の定着ローラ２１のみを第１のヒータ２５にて目標温度に温調した後、第２の定着ローラ３１の温度に関係なく用紙Ｐを第１及び第２の定着手段２０，３０に通すようにしている。

上述のように、カラー画像の定着においては、第１及び第２の定着ローラ２１，３１をそれぞれ目標温度に温調した後に用紙Ｐを第１及び第２の定着手段２０，３０に通すようにしたため、高い定着性を確保することができるとともに、光沢ムラの発生を防ぐことができる。

他方、部分的な定着性の違いによる光沢ムラが分かりにくいモノクロ画像の定着においては、第１の定着ローラ２１のみを目標温度に温調した後、第２の定着ローラ３１の温度に関係なく用紙Ｐを第１及び第２の定着手段２０，３０に通すようにしたため、ウォームアップ時間を短縮することができる。

又、本実施の形態では、モノクロ画像を定着させる際には、用紙Ｐが第１の定着手段２０を通過する間は第２のヒータ３６への通電を停止するようにしたため、消費電力を低く抑えて省エネを図ることができる。

更に、本実施の形態では、ウォームアップ時には、第１の定着ローラ２１を目標温度に温調した後、第１のヒータ２５に通電していないときに第２のヒータ３６に通電して第２の定着ローラ３１を目標温度に温調するようにした。

従って、第２の定着ローラ３１の温度に関係なく高い定着性と画質が得られるモノクロ画像を定着させるときには、ウォームアップ直後には第１の定着ローラ２１を目標温度に温調した後、未定着トナー像Ｔを担持した用紙Ｐを直ちに第１及び第２の定着手段２０，３０に通して良く、このようにすることによってウォームアップ時間を短縮することができる。このとき、連続してモノクロ画像しか定着させない場合には、第２の定着ローラ３１を加熱する必要はなく、従って、第２のヒータ３６に通電する必要がないため、消費電力を低く抑えて省エネを実現することができる。

そして、本実施の形態では、ウォームアップ直後にモノクロ画像を定着させる際には、第１の定着ローラ２１を目標温度に温調した後に用紙Ｐを第１及び第２の定着手段２０，３０に通し、このとき、第２の定着ローラ３１を目標温度に温調する必要がある場合は、用紙Ｐを第１の定着手段２０に通しながら、第１のヒータ２５に通電していないときに第２のヒータ３６に通電して第２の定着ローラ３１を目標温度に温調するようにした。 従って、モノクロ画像を定着中にカラー画像形成の信号が入力されたとき等、予めカラー画像を定着させる必要があることが分かった時点で未定着トナー像Ｔを担持する用紙Ｐを通過させながら、第１のヒータ２５に通電していないとき第２のヒータ３６に通電して第２の定着ローラ３１を目標温度に温調することによって、その後のカラー画像の定着に備えておくことができる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２に係る定着装置を図３に基づいて説明する。

図３は本発明の実施形態に係る定着装置の基本構成を示す模式的断面図であり、本図においては、図２に示したものと同一要素には同一符号を付している。

本実施の形態に係る定着装置５０’は、第１の定着手段２０と第２の定着手段３０に共通の加圧ローラ２２を用いたことを特徴としている。

即ち、第１の定着手段２０は、外径φ２０ｍｍの定着ローラ２１と、不図示の加圧手段により定着ローラ２１に圧接された外径φ５０ｍｍの加圧ローラ２２を有している。定着ローラ２１は、肉厚１．０ｍｍのアルミニウム等の円筒状の芯金２３の表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層２４設け、芯金２３の内部に第１の加熱源としてのヒータ２５を設けて構成されている。

又、加圧ローラ２２は、外径φ３０ｍｍのアルミニウムや鉄等のシャフト若しくは中空状の芯金２６の外周に肉厚１０ｍｍのシリコンゴム等の弾性層２７を設け、更に弾性層２７の表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層２８を形成して構成され、不図示の加圧手段によって定着ローラ２１に圧接されて該定着ローラ２１との間にニップ部を形成しつつ回転する。

そして、定着ローラ２１の表面には温度検出手段としてのサーミスタ２９が当接され、このサーミスタ２９によって検出された定着ローラ３１の表面温度に基づいて、不図示のヒータ駆動回路によってヒータ２９が駆動制御され、定着ローラ３１の表面温度が温調目標温度になるよう温調制御される。

又、定着ローラ３１のニップ部に対して用紙搬送方向出口側には金属や樹脂で構成された非接触タイプの分離板４１が設けられており、該分離板４１の表面にはＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層が形成されている。尚、本実施の形態では、非接触タイプの分離板４１を用いたが、接触タイプの分離板や分離爪を用いても良い。

他方、第１の定着手段２０の直後に配置された第２の定着手段３０は、外径φ２０ｍｍの定着ローラ３１と、不図示の加圧手段によって定着ローラ３１に圧接された外径φ５０ｍｍの加圧ローラ２２とで構成されている。ここで、加圧ローラ２２は第１の定着手段と共通である。

定着ローラ３１は、肉厚１．０ｍｍのアルミニウム等の円筒状の芯金３３の外周に肉厚１．０ｍｍのシリコンゴム等の弾性層３４を設け、更に弾性層３４の表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層３５を設け、芯金３３の内部に第２の熱源としてのヒータ３６を設けて構成されている。

加圧ローラ２２は、第１の定着手段２０と同様に、不図示の加圧手段によって定着ローラ３１に圧接されて該定着ローラ３１との間にニップ部を形成しつつ回転する。

そして、定着ローラ３１の表面には温度検出手段としてのサーミスタ４０が当接され、このサーミスタ４０によって検出された定着ローラ３１の表面温度に基づいて、不図示のヒータ駆動回路によってヒータ３６が駆動制御され、定着ローラ３１の表面温度が温調目標温度になるよう温調制御される。

又、定着ローラ３１のニップ部に対して用紙搬送方向出口側には金属や樹脂で構成された非接触タイプの分離板４２が設けられており、分離板４２の表面にはＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層が形成されている。尚、本実施の形態では、非接触タイプの分離板４２を用いているが、接触タイプの分離板や分離爪を用いても良い。

而して、本実施の形態に係る定着装置５０’の基本構成は前記実施の形態１に係る定着装置５０のそれと同様であるため、本実施の形態においても前記実施の形態１と同様の効果が得られる。

本発明に係る画像形成装置の正断面図である。 本発明の実施形態１に係る定着装置の基本構成を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態２に係る定着装置の基本構成を示す模式的断面図である。 従来の定着装置の基本構成を示す模式的断面図である。

符号の説明

１ＢＫ ブラック画像形成ユニット
１Ｙ イエロー画像形成ユニット
１Ｃ シアン画像形成ユニット
１Ｍ マゼンタ画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ 感光ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像装置（現像手段）
４ａ〜４ｄ 転写ローラ（転写手段）
５ 中間転写ベルト
６ 駆動ローラ
７ 従動ローラ
８ バックアップローラ
９ 二次転写ローラ
１０ ＩＤセンサ
１１ センサ用バックアップローラ
１２ 給紙カセット
１３ ピックアップローラ
１４ カセット用給紙ローラ
１５ 手差し用給紙ローラ
１６ レジストローラ
１７ 排紙トレイ
１８ 搬送ローラ
１９ 排紙ローラ
２０ 第１の定着手段
２１ 第１の定着ローラ
２２ 加圧ローラ
２３ 芯金（金属基材）
２４ 離型層
２５ ヒータ（第１の加熱源）
２６ 芯金（金属基材）
２７ 弾性層
２８ 離型層
２９ サーミスタ
３０ 第２の定着手段
３１ 第２の定着ローラ
３２ 加圧ローラ
３３ 芯金（金属基材）
３４ 弾性層
３５ 離型層
３６ ヒータ（第２の加熱源）
３７ 芯金（金属基材）
３８ 弾性層
３９ 離型層
４０ サーミスタ
４１，４２ 分離板
５０，５０’ 定着装置
１００ 装置本体
Ｌ１ 水平搬送パス
Ｌ２ 垂直搬送パス
Ｐ 用紙（記録材）
Ｔ 未定着トナー像

Claims (6)

1. 記録材上に担持された未定着トナー像を定着させる第１の定着手段と、該第１の定着手段で記録材上に定着されたトナー像を記録材上に再定着させる第２の定着手段を備えた定着装置において、
   前記第１の定着手段のトナー像側の第１の定着ローラを、金属基材上に離型層を設けて構成し、前記第２の定着手段のトナー像側の第２の定着ローラを、金属基材上に弾性層を設け、該弾性層上に離型層を設けて構成したことを特徴とする定着装置。
2. カラー画像を記録材上に定着させる際には、前記第１及び第２の定着ローラをそれぞれ加熱する第１及び第２の加熱源にて各定着ローラを目標温度に温調した後、記録材を第１及び第２の定着手段に通し、モノクロ画像を定着させる際には、第１の定着ローラのみを第１の加熱源にて目標温度に温調した後、第２の定着ローラの温度に関係なく記録材を第１及び第２の定着手段に通すことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. モノクロ画像を定着させる際には、記録材が前記第１の定着手段を通過する間は前記第２の加熱源への通電を停止することを特徴とする請求項２記載の定着装置。
4. ウォームアップ時には、前記第１の定着ローラを目標温度に温調した後、前記第１の加熱源に通電していないときに前記第２の加熱源に通電して第２の定着ローラを目標温度に温調することを特徴とする請求項２又は３記載の定着装置。
5. ウォームアップ直後にモノクロ画像を定着させる際には、前記第１の定着ローラを目標温度に温調した後に記録材を前記第１及び第２の定着手段に通し、このとき、前記第２の定着ローラを目標温度に温調する必要がある場合は、記録材を第１の定着手段に通しながら、前記第１の加熱源に通電していないときに前記第２の加熱源に通電して第２の定着ローラを目標温度に温調し、ウォームアップ直後にカラー画像を定着させる際には、前記第１の定着ローラを目標温度に温調した後、前記第１の加熱源に通電していないときに第２の加熱源に通電して第２の定着ローラを目標温度に温調した後に記録材を第１及び第２の定着手段に通すことを特徴とする請求項４記載の定着装置。
6. 潜像を形成する像担持体と、該像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像として顕像化する現像手段と、前記トナー像を前記像担持体から記録材上に転写させる転写手段と、記録材上に転写されたトナー像を定着させる定着手段を備えた画像形成装置において、
   前記定着手段を請求項１〜５の何れかに記載の定着装置で構成したことを特徴とする画像形成装置。

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