(57)【要約】【課題】立上り時間が短く、ユーザの使い勝手も向上させながら長寿命の定着装置を提供すること、また、このような定着装置を備えた画像形成装置を提供すること。【解決手段】定着部材と、該定着部材と対向して定着ニップを形成する加圧回転体と、定着ニップ以外の位置にて局所的に定着部材を加熱する加熱源とを有し、前記定着ニップで記録材上の未定着画像を定着する定着装置において、加圧回転体を定着部材より離すための加圧回転体接離機構を有し、待機状態においては、加圧回転体を定着部材より離間した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱し、定着部材を所定の温度に保つ。あるいはまた、定着部材に対する加圧回転体の押付け力を軽減するための加圧調整機構を有し、待機状態においては、定着部材に対する加圧回転体の押付け力を軽減した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱し、定着部材を所定の温度に保つ。【選択図】図６
2011118413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と、該定着部材と対向して定着ニップを形成する加圧回転体と、定着ニップ以外の位置にて局所的に定着部材を加熱する加熱源とを有し、前記定着ニップで記録材上の未定着画像を定着する定着装置において、加圧回転体を定着部材より離すための加圧回転体接離機構を有し、待機状態においては、加圧回転体を定着部材より離間した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱し、定着部材を所定の温度に保つことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
定着部材と、該定着部材と対向して定着ニップを形成する加圧回転体と、定着ニップ以外の位置にて局所的に定着部材を加熱する加熱源とを有し、前記定着ニップで記録材上の未定着画像を定着する定着装置において、定着部材に対する加圧回転体の押付け力を軽減するための加圧調整機構を有し、待機状態においては、定着部材に対する加圧回転体の押付け力を軽減した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱し、定着部材を所定の温度に保つことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の定着装置において、定着部材の表面温度を検知する検知手段が、定着部材と非接触で温度検知することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の定着装置において、転写紙と定着部材とを分離する分離手段が、定着部材に一切接触していないことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２記載の定着装置において、通常時に定着部材に接触している離型剤塗布部材を、定着部材から離して非接触とする機構を有し、待機時において加圧回転体を移動もしくは加圧軽減するのと連動して、離型剤塗布部材を定着部材から離すことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
定着部材と、該定着部材と対向して定着ニップを形成する加圧回転体と、定着ニップ以外の位置にて局所的に定着部材を加熱する加熱源とを有し、前記定着ニップで記録材上の未定着画像を定着する定着装置において、加圧回転体を定着部材より離すための加圧回転体接離機構を有し、立上り時においては、加圧回転体を定着部材より離間した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱し、定着部材が所定の温度になってから加圧回転体を定着部材に加圧接触することを特徴とする定着装置。
【請求項７】
定着部材と、該定着部材と対向して定着ニップを形成する加圧回転体と、定着ニップ以外の位置にて局所的に定着部材を加熱する加熱源とを有し、前記定着ニップで記録材上の未定着画像を定着する定着装置において、定着部材に対する加圧回転体の押付け力を調整するための加圧調整機構を有し、立上り状態においては、定着部材に対する加圧回転体の押付け力を通常時よりも軽減した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱し、定着部材が所定の温度になってから加圧回転体の押付け力を通常時の設定に戻すことを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項６記載の定着装置において、加圧回転体を定着部材より離間した状態で定着部材が所定の温度に達するかもしくは所定の時間だけ加熱回転を実施する立ち上がり第一モードと、その後加圧回転体を定着部材へ接触させて加熱回転する立ち上がり第二モードとの二段階の回転モードを経て立ち上がりが完了することを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項７記載の定着装置において、定着部材に対する加圧回転体の押し付け力を軽減した状態で定着部材が所定の温度に達するかもしくは所定の時間だけ加熱回転を実施する立ち上がり第一モードと、その後加圧回転体を定着部材へ加圧接触させて加熱回転する立ち上がり第二モードとの二段階の回転モードを経て立ち上がりが完了することを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式による未定着の白黒画像又はカラー画像を担持した記録材（用紙、シート、ＯＨＰシート、転写材等の概念を含む。以下同じ）を通して定着を行う定着装置及びこの定着装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、像担持体上に画像情報に基づいてトナー像を形成し、該トナー像を記録材上に転写し、トナー像を担持した記録材を定着装置に通して熱と圧力によりトナー像を記録材上に定着することが行われている。定着装置としては、主として熱ローラ方式と、ベルトもしくはフィルムを用いた方式が知られている。
熱ローラ方式の定着装置は、内部に設けられたハロゲンヒータによって加熱される定着ローラと、この定着ローラとの間で定着ニップ部を形成する加圧ローラを有しており、画像を担持した記録材を定着ニップ部に通すことにより、定着ローラの熱によってトナーが溶融し、圧力により定着される。定着ローラは金属製の芯金と表面離型層よりなる構成が一般的であり、加圧ローラは金属製の芯金の表面にゴム等の弾性層を被覆した構成が一般的である。このような熱ローラ方式の定着装置は、安全性や高速機への対応性等の観点から広く用いられている。
しかしながら、熱ローラ方式の定着装置では定着ローラの熱容量が極めて大きいため、定着ローラの表面温度が所定の定着温度に達するまでの立ち上げに数分の時間がかかり、画像出力動作を速やかに実行できないという問題がある。
そこで、この待ち時間を低減するために、熱ローラよりも低熱容量のベルトを定着部材として用いる方式が提案されている。図１０に示すように、定着ローラ１２７と加圧ローラ１３０とのニップの外でベルトを加熱する加熱手段（加熱ローラ１２６、熱源１２５）を有し、予めベルト１２８を加熱した後にニップにてトナーを加熱する方式である。ベルト１２８が低熱容量であるため定着ローラ１２７を内側から加熱するのに比べて立上り時間が短縮できる。また、カラートナーを定着する場合はモノクロトナーに比べて広いニップ幅が必要となるが、広いニップ幅を形成するには一般的には定着ローラ１２７に厚い弾性層が必要となる。内側から加熱をする熱ローラ方式では弾性層の厚肉化はそのまま立上り時間の増大につながるが、外部で加熱をするベルト定着方式においては定着ローラの弾性層を厚くしても立上り時間に影響がない。むしろ発泡シリコーンゴムなどの軟らかく断熱性の高い弾性層を用いることで立上り時間の短縮と広いニップの形成が可能となる。
【０００３】
ベルト定着において、電磁誘導により外部からベルトを加熱する方式も提案されている（特許文献１参照）。ベルトを直接加熱することでより立上り時間の短縮が可能となっている。
また、熱ローラ方式においても、立上り時間を短縮するために外部から加熱を行う方式が提案されている（特許文献２参照）。これは、定着のための熱量は、定着ローラの表層近傍にのみ蓄熱された熱で足りるとの考えに基づくものであり、内部から加熱して定着ローラ全体を加熱する内部加熱方式に比べて立ち上がり時間が短く、エネルギーロスが少ないという利点がある。さらにまた、この定着ローラは、弾性体層の表面に金属スリーブを設けた構成であり、弾性層の変形によって定着ニップ幅も充分にとれるとされる。
また、定着ローラとして芯金の上にローラの径方向外側に向かって順に断熱層、発熱層、弾性層を有し、誘導加熱方式の外部加熱手段と加圧ローラとを有する定着装置及び画像形成装置も提案されている（特許文献３参照）。この方式は、立上りが速く、カラー画像／白黒画像に拘らず高画質の画像を出力できる定着装置を得ることができ、熱移動による定着不良の問題や部品寿命の低下などの問題をも同時に解消することができるとされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記したようなニップの外部に配置した加熱手段により低熱容量の定着部材を局所的に加熱する方式においては、加熱を行う際には必ず定着部材が回転していることが絶対条件となる。定着部材が低熱容量であるため停止した状態で加熱をすると１〜２秒で２００℃以上の異常高温へ達するためである。
このため立上り時にも回転をしながら加熱を行うが、本来ベルトだけを加熱したいところが回転により加圧ローラや定着部材内側の弾性層に熱を奪われてしまう。立上り時間を短縮するためにはいかにして他の部材を温めずに、定着部材の温度を上昇させるかがポイントとなる。
また、外部加熱手段により低熱容量の定着部材を加熱してからニップで定着するような方式においても、立上り時間はゼロ秒ではなく数秒〜３０秒程度の立上り時間を要する。そのため待機状態に定着への電力供給なしにすると、いざコピーもしくはプリントを行う際にユーザは定着装置の立上り時間として数秒〜３０秒程度の待ち時間を強いられることとなる。
また、消費電力量を低減するためには待機時に定着への電力供給をゼロにすることが理想的ではあるが、ユーザの使い勝手を優先し待機状態にも電力を供給して定着部材を所定の温度に維持してユーザがストレスを感じない程度の立上り時間で復帰できるようにするモードが必要であり、一般的である。
ところが、先に述べたように外部加熱手段により定着部材を局所的に加熱する方式においては停止状態で加熱することができないため、待機状態においても定着部材を連続的に回転しておく必要がある。待機時に定着部材を連続的に回転させると定着部材表面の離型層が回転時の摺擦により劣化して寿命が短くなってしまうという不具合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、立上り時間が短く、ユーザの使い勝手も向上させながら長寿命の定着装置を提供すること、また、このような定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記本発明の目的は次の手段により達成される。すなわち、本発明によれば、第一に、定着部材と、該定着部材と対向して定着ニップを形成する加圧回転体と、定着ニップ以外の位置にて局所的に定着部材を加熱する加熱源と、制御手段と、を有し、前記定着ニップで記録材上の未定着画像を定着する定着装置において、加圧回転体を定着部材より離すための加圧回転体接離機構を有し、前記制御手段は、待機状態においては、加圧回転体を定着部材より離間した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱し、定着部材を所定の温度に保つことを特徴とする定着装置が提供される。
第二に、定着部材と、該定着部材と対向して定着ニップを形成する加圧回転体と、定着ニップ以外の位置にて局所的に定着部材を加熱する加熱源と、制御手段と、を有し、前記定着ニップで記録材上の未定着画像を定着する定着装置において、定着部材に対する加圧回転体の押付け力を軽減するための加圧調整機構を有し、前記制御手段は、待機状態においては、定着部材に対する加圧回転体の押付け力を軽減した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱し、定着部材を所定の温度に保つことを特徴とする定着装置が提供される。
第三に、第一または第二に記載の定着装置において、定着部材の表面温度を検知する検知手段が、定着部材と非接触で温度検知することを特徴とする定着装置が提供される。
第四に、第一または第二に記載の定着装置において、転写紙と定着部材とを分離する分離手段が、定着部材に一切接触していないことを特徴とする定着装置が提供される。
第五に、第一または第二に記載の定着装置において、通常時に定着部材に接触している離型剤塗布部材を、定着部材から離して非接触とする機構を有し、前記制御手段は、待機時において加圧回転体を移動もしくは加圧軽減するのと連動して、離型剤塗布部材を定着部材から離すことを特徴とする定着装置が提供される。
第六に、定着部材と、該定着部材と対向して定着ニップを形成する加圧回転体と、定着ニップ以外の位置にて局所的に定着部材を加熱する加熱源と、制御手段と、を有し、前記定着ニップで記録材上の未定着画像を定着する定着装置において、加圧回転体を定着部材より離すための加圧回転体接離機構を有し、前記制御手段は、立上り時においては、加圧回転体を定着部材より離間した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱し、定着部材が所定の温度になってから加圧回転体を定着部材に加圧接触することを特徴とする定着装置が提供される。
【０００６】
第七に、定着部材と、該定着部材と対向して定着ニップを形成する加圧回転体と、定着ニップ以外の位置にて局所的に定着部材を加熱する加熱源と、制御手段と、を有し、前記定着ニップで記録材上の未定着画像を定着する定着装置において、定着部材に対する加圧回転体の押付け力を調整するための加圧調整機構を有し、前記制御手段は、立上り状態においては、定着部材に対する加圧回転体の押付け力を通常時よりも軽減した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱し、定着部材が所定の温度になってから加圧回転体の押付け力を通常時の設定に戻すことを特徴とする定着装置が提供される。
第八に、第六に記載の定着装置において、加圧回転体を定着部材より離間した状態で定着部材を所定の温度にするかもしくは定着部材を所定の時間だけ加熱回転をする立ち上がり第一モードと、その後加圧回転体を定着部材へ接触させて加熱回転する立ち上がり第二モードとの二段階の回転モードを経て立ち上がりが完了することを特徴とする定着装置が提供される。
第九に、第七に記載の定着装置において、定着部材に対する加圧回転体の押し付け力を軽減した状態で定着部材が所定の温度に達するかもしくは所定の時間だけ加熱回転を実施する立ち上がり第一モードと、その後加圧回転体を定着部材へ加圧接触させて加熱回転する立ち上がり第二モードとの二段階の回転モードを経て立ち上がりが完了することを特徴とする定着装置が提供される。
第十に、第一ないし第九のいずれか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が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の定着装置によれば、待機状態において、加圧回転体を定着部材より離間した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱することから、定着部材の寿命を短くすることなく待機時から実質的に待ち時間なしで定着可能な状態に復帰することができる。
請求項２の定着装置によれば、待機状態においては、定着部材に対する加圧回転体の押付け力を軽減した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱することから、定着部材の寿命の低下を最小限としながら、待機モードから実質的に待ち時間なしで定着可能な状態に復帰することができる。
請求項３の定着装置によれば、請求項１または請求項２の構成で、且つ、定着部材の表面温度を検知する検知手段が、定着部材と非接触にて温度を検知する構成であることから、待機時に定着部材を加熱回転させても定着部材と温度検知手段との摩擦により定着部材の表面を部分的に磨耗させて定着部材の寿命を低下させることを防ぐことができる。
請求項４の定着装置によれば、請求項１または請求項２の構成で、且つ、転写紙と定着部材とを分離する分離手段（例えば分離爪）が定着部材に一切接触しない構成となっていることから、待機時に定着部材を加熱回転させても定着部材と分離手段との摩擦により定着部材の表面を部分的に磨耗させて定着部材の寿命を低下させることを防ぐことができる。
請求項５の定着装置によれば、請求項１または請求項２の構成で、且つ、通常時に定着部材に接触している部材（例えばシリコンオイル塗布ローラなど）を、待機時において加圧回転体を移動もしくは加圧軽減するのと連動して、定着部材から非接触とすることから、待機時に定着部材を加熱回転させても定着部材との磨耗により定着部材の表面を磨耗させて定着部材の寿命を低下させるのを防ぐとともに、待機時にシリコンオイルを余分に塗布してしまうことなども防ぐことができる。
【０００８】
請求項６の定着装置によれば、立上り時においては、加圧回転体を定着部材より離間した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱し、定着部材が所定の温度になってから加圧回転体を定着部材に加圧接触することから、立上り時に加圧回転体に熱を奪われることを最小限に防ぎとめ定着部材の昇温時間を短縮することができる。
請求項７の定着装置によれば、立上り状態においては、定着部材に対する加圧回転体の押付け力を通常時よりも軽減した状態で定着部材を回転しながら定着部材を加熱し、定着部材が所定の温度になってから加圧回転体の押付け力を通常時に戻すことから、立上り時に加圧回転体に熱を奪われることを最小限に食い止め定着部材の昇温時間を短縮することができる。加圧回転体を定着部材から離すのに比べると最小限の動作で昇温時間の短縮が可能である。
請求項８の定着装置によれば、加圧回転体を定着部材より離間した状態で定着部材が所定の温度に達するかもしくは所定の時間だけ加熱回転を実施する立ち上がり第一モードと、その後加圧回転体を定着部材へ接触させて加熱回転する立ち上がり第二モードとの二段階の回転モードで立ち上がりを実施することから、立ち上がり時に加圧回転体に熱を奪われることを最小限に食い止めながら、定着部材及び加圧回転体の温度ムラにより定着状態が不均一となることを防ぐことができる。
請求項９の定着装置によれば、定着部材に対する加圧回転体の押し付け力を軽減した状態で定着部材が所定の温度に達するかもしくは所定の時間だけ加熱回転を実施する立ち上がり第一モードと、その後加圧回転体を定着部材へ加圧接触させて加熱回転する立ち上がり第二モードとの二段階の回転モードで立ち上がりを実施することから、立ち上がり時に加圧回転体に熱を奪われることを最小限に食い止めながら、定着部材及び加圧回転体の温度ムラにより定着状態が不均一となることを防ぐことができる。加圧回転体を定着部材から離すのに比べると最小限の動作で昇温時間の短縮が可能である。
請求項１０の画像形成装置によれば、上記本発明の定着装置を備えたことから、定着部材の寿命を短くすることなく、待機時から実質的に待ち時間なしで定着可能な状態に置くことが可能であると共にユーザの使い勝手も向上させることが可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のカラー画像形成装置の一例を示す概略正面図である。
【図２】本発明の定着装置の一例を示す概略側面図である。
【図３】本発明の定着装置の一例を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の定着ローラの層の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の定着装置の一例を示す概略側面図である。
【図６】本発明の定着装置の一例を示す概略側面図である。
【図７】本発明の定着装置の一例を示す概略側面図である。
【図８】本発明の定着装置の一例を示す概略側面図である。
【図９】本発明の定着装置の一例を示す概略側面図である。
【図１０】従来の定着装置の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１はカラー画像形成装置の一例を示す概略図である。ここに示したカラー画像形成装置は、記録材上に重ね合わせトナー像を形成する作像手段１と、その重ね合わせトナー像を記録材上に定着する定着装置２を有している。図１においては、定着装置２を単なるブロックで示してあるが、その具体的構成は後に詳しく説明する。
図１に示した作像手段１は、ドラム状の感光体として構成された第１乃至第４の像担持体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫを有し、その各像担持体上にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。第１乃至第４の像担持体３Ｙ乃至３ＢＫに対向して転写ベルト４が配置され、この転写ベルト４は、駆動ローラ５と従動ローラ６に巻き掛けられて矢印Ａ方向に走行駆動される。
第１乃至第４の各像担持体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫ上にトナー像を形成する構成と、その作用は実質的に全て同一であるため、第１の像担持体３Ｙにトナー像を形成する構成だけを説明する。この像担持体３Ｙは図１における時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラ７によって像担持体表面が所定の極性に均一に帯電される。次いでその帯電面に、レーザ書き込みユニット８から出射する光変調されたレーザビームＬが照射される。これによって像担持体３Ｙ上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置９によってイエロートナー像として可視像化される。
一方、図示していない給紙部から、例えば転写紙から成る記録材Ｐが給送され、その記録材Ｐが、矢印Ｂで示すように、像担持体３Ｙと転写ベルト４の間に送り込まれ、転写ベルト４に担持されて搬送される。転写ベルト４を挟んで、像担持体３Ｙにほぼ対向する位置には転写ローラ１０が配置され、その転写ローラ１０に対し、像担持体３Ｙ上のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、これによって像担持体３Ｙ上のイエロートナー像が記録材Ｐ上に転写される。記録材Ｐに転写されず、像担持体３Ｙ上に残された転写残トナーは、クリーニング装置１１によって除去される。
全く同様にして、第２乃至第４の像担持体３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫ上にマゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像が、イエロートナー像の転写された記録材Ｐ上に順次重ね合されて転写される。このようにして記録材Ｐ上には、４色のトナー像が重ね合わされた“重ね合わせトナー像”が形成されるが、各色のトナー像を記録材上に形成する順序は、上述した例に限られず、適宜選択することができる。また記録材Ｐ上に形成する“重ね合わせトナー像”は、４色に限られず、２以上の色のトナー像であればよい。
【００１１】
上述のようにして４色の重ね合わせトナー像を担持した記録材Ｐは、矢印Ｃで示すように定着装置２に送り込まれ、このときその重ね合わせトナー像が記録材Ｐ上に定着されて、カラー画像、この例ではフルカラー画像が形成される。定着装置２を通過した記録材は、図示していない排紙トレイ上に排出される。或いは、この記録材Ｐが、表裏を反転されて図示していない中間給紙装置に送り込まれ、ここから再び作像手段１に給送され、既にカラー画像の形成された一方の面と反対側の他方の面に、各像担持体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫから各色のトナー像を順次転写される。引き続きこの記録材Ｐが定着装置２を通過することにより、その他方の面に形成された重ね合わせトナー像が当該記録材の他方の面に定着され、次いでその記録材Ｐは排紙トレイ上に排出される。
定着装置２は、図２、図３に示すように、定着ローラ２８と、この定着ローラ２８との間で定着ニップ部を形成する加圧回転体としての加圧ローラ３０と、電磁誘導による誘導方式の外部加熱手段５２を有している。
外部加熱手段５２は、コイル保持体５４と、コイル保持体５４に巻回された導線からなるコイル５６を有している。コイル保持体５４は図示しない装置側板に支持されている。外部加熱手段５２は、定着ローラ２８の周方向に約７０ｍｍの長さを有し、定着ローラ２８の軸方向のほぼ全体に亘って延びている。コイル５６は高周波になると問題になってくる表皮効果による影響を避けるため、細い導線を集成した撚り線（リッツ線）であることが望ましい。
定着ローラ２８の表面温度を検知する温度検知手段としてのサーモパイル３４と、加圧ローラ３０の表面温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ３６と、サーモパイル３４、サーミスタ３６の検知情報に基づいてコイルへの電力供給を制御する制御手段４２（例えばプリンタ２のコントローラ）を有している。制御手段４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を包含するマイクロコンピュータを意味する。また、制御手段４２は、後述する加圧回転体接離機構、加圧調整機構等の可動部の動作も制御する。
【００１２】
本実施形態における定着ローラ２８は、外径が５０ｍｍで、図４に示すように、芯材としてのスリーブ状の芯金２８ａと、該芯金２８ａの上にローラの径方向外側（矢印ｒ方向）に向かって順に、断熱層２８ｂ、発熱層２８ｃ、弾性層２８ｄ、離型層２８ｅを有している。芯金２８ａはローラのたわみを防ぐものであり、肉厚２〜３ｍｍのアルミニウムや鉄などの金属でできていることが強度及び耐熱性の点から望ましい。内部に熱源を持たないため熱伝導性は関係なく、樹脂あるいはガラスやセラミック系であってもかまわない。また、肉厚も荷重などの構成により適宜変更可能であり、２〜３ｍｍに限定されるものではない。
コイル５６に約２０〜６０ｋＨｚの高周波電流を流すことにより、定着ローラ２８の発熱層２８ｃにうず電流が生じ、これによるジュール熱で発熱層２８ｃが昇温する。この誘導発熱により、定着ローラ２８の表面温度をトナーが溶融する温度まで上昇させることができる。誘導加熱方式とすることにより、定着ローラ２８の表層近くの発熱層２８ｃを直接加熱でき、立ち上がり時間の短縮が可能となる。
【００１３】
断熱層２８ｂは、発熱層２８ｃから芯金２８ａへの熱の移動を抑制するための層であり、ＪＩＳ Ａ硬度５〜５０の発泡シリコーンゴムで厚さ４ｍｍに形成されている。断熱層２８ｂの材料としては、発泡シリコーンゴム以外のものでもよく、例えば同じく耐熱エラストマー系材料としてフッ素ゴムでもよい。
発熱層２８ｃは、厚さが０．０５〜０．５ｍｍの金属層として形成されている。誘導発熱するための発熱層２８ｃは、非磁性の金属でもよいが、ステンレスのうちでもＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４１０などの磁性ステンレス、鉄やニッケル、及びこれらを主成分とする合金等の強磁性体であることが望ましい
弾性層２８ｄはシリコーンゴムやフッ素ゴムなどの耐熱性のあるエラストマーから形成されており、厚さは０．２５ｍｍである。この弾性層２８ｄは、用紙Ｐやトナー画像の凹凸に追従できる柔軟性を得る観点から設けられている。弾性層２８ｄは発熱層２８ｃの上に存在するので、発熱層２８ｃの熱を表面へ伝えやすい方が望ましく、かかる観点から、熱伝導率を高めるために、金属など各種フィラーを混入させた構成でもよい。弾性層２８ｄの厚さの範囲は、０．２ｍｍ〜２ｍｍである。これは、１０μｍ以下であるトナー粒径や１０μｍ前後の太さである紙繊維等による画像表面の凹凸に追従することにより、定着ローラ２８からトナーに受け渡す伝熱量のバラツキによる光沢ムラを抑え、高品質の定着画質を得るためである。１００μｍ以上であることがより望ましい。硬度はＪＩＳ Ａ硬度３０度以下が望ましい。
離型層２８ｅは、定着ローラ２８の表面にオイルを塗布しなくても離型性を確保できるようにするために設けられており、ＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂、あるいは離型性を有するシリコーン系樹脂やゴムにより厚みが１０〜８０μｍの層に形成される。シリコーンゴムよりも摩耗しにくく傷の付き難いＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂で形成すれば、定着ローラ２８の耐久性も高めることができる。
【００１４】
加圧回転体としての加圧ローラ３０は、図２に示すように外径が３０〜４０ｍｍで厚みが０．４〜０．８ｍｍのアルミまたは鉄製の芯金３０ａと、この芯金３０ａの表面に被覆された弾性層３０ｂを有している。弾性層３０ｂは、ＪＩＳ Ａ硬度３０〜６０のシリコーンゴムで形成されており、厚みは０．２〜１ｍｍである。弾性層３０ｂの外側には、離型性を高めるために厚みが５０μｍ程度のフッ素樹脂からなる表面離型層３０ｃを形成するのが望ましい。加圧ローラ３０は図示しない付勢手段により定着ローラ２８に圧接されている。
また、図５に示すように加圧ローラ３０は、５〜１０ｍｍの弾性層３０ｂの外側に５０μｍ程度の表面離型層３０ｃを有する構成でも良い。
図２及び図５において、定着ローラ２８は、加圧ローラ３０の表面硬度より軟らかい構成になっている。このため図に示すように定着ニップ部は、加圧ローラ３０が定着ローラ２８へ入り込んで弾性層２８ｄ及び断熱層２８ｂが変形する形態となっている。これにより、用紙Ｐは定着ニップ部ＳＮで定着ローラ２８に対して凸となるように曲げられ、定着後の定着ローラ２８からの分離性が向上する。なお、前記ＳＮは図２においては加圧ローラにより定着ローラが凹んでいる部分を指している。
定着ローラ２８は、不図示のモータ及び伝達ギアにより駆動され、加圧ローラ３０を従動で回転させている。
【００１５】
本実施例では、図６に示すように加圧ローラ３０を定着部材２８から接離する機構（加圧回転体接離機構）を有している。制御手段が不図示の駆動源によりカム６３を回転し、加圧ローラ３０を支えている加圧レバー６２を上下させることで加圧ローラ３０を定着部材２８から離すことができる。
【００１６】
本実施例のように、定着部材２８と加圧ローラ３０とで形成されるニップの外側において低熱容量の定着部材２８を加熱する方式の場合は、常に定着部材２８を回転しながらでないと加熱することができない。なぜなら定着部材２８の熱容量が小さいために停止した状態で局所的に加熱を行うと被加熱部分は１〜２秒で２００℃以上に達してしまうからである。定着部材２８を回転しながら回転することにより、定着部材２８を全周にわたって加熱する。定着部材２８を回転しながら加熱すると、本来、定着部材２８の表面だけを加熱したいところが回転により加圧ローラ３０や定着部材２８内側の弾性層に熱を奪われてしまう。
本実施例では、立上り時においてはカム６３を回転させて加圧ローラ３０を定着部材２８から離間した状態で加熱回転を実施し、定着部材２８が所定の温度になるか所定の時間が経過したところでまたカム６３を回転して加圧ローラ３０を定着部材２８に加圧接触させて加熱回転を実施している。
加圧ローラ３０を定着部材２８から離間した状態で定着部材２８の加熱回転を実施する第一の立ち上がりモードと、加圧ローラ３０を定着部材２８に接触させた状態で定着部材２８の加熱回転を実施する第二の立ち上がりモードにより、立ち上がりを行っている。第二の立ち上がりを一切行わずに定着を行うと、定着部材２８及び加圧回転体３０に回転方向での大きな温度ムラがある状態で定着を行うこととなり、定着の不均一による光沢ムラや局所的な定着不良の原因となる。二つのモードで立ち上りを行うことにより、立上り時に定着部材２８から加圧ローラ３０へ熱が奪われるのを最小限としつつ定着部材２８と加圧回転体３０の温度ムラを抑えて立ち上がりを行うことができる。
また、待機時においてすぐに定着可能な状態を維持するためには定着部材を回転しながら加熱することも必要となるが、定着部材に常に加圧ローラが加圧された状態で加熱回転を続けると、定着部材の表面が加圧ローラとの接触摩擦により劣化し、定着部材の寿命が低減してしまう不具合がある。本実施例では、消費電力量よりも使い勝手（待ち時間ゼロ）を優先するユーザに対しては、待機時においてもすぐに定着が可能なように定着部材を加熱する必要があり、待機時に加圧ローラを離間した状態で定着部材を加熱回転して所定の温度に維持し、定着部材の寿命を延ばしている。
【００１７】
定着部材には定着部材の表面温度を検知して加熱を制御する検知手段が設けられているが、本実施例では定着部材２８の表面からの赤外線を検知して温度を測定するサーモパイル３４が設置されている。定着部材２８を加熱回転する際、温度検知手段との摩擦によって定着部材の表面が局所的に劣化することを避けている。温度検知手段を非接触とすることで定着部材が長寿命となるのは当然であり一般的な定着装置においても有効であるが、立上り時及び待機時においても常に定着部材２８を回転させておく必要のある本実施例では、ユーザの使い方によっては通常の定着装置に比べて定着部材の回転時間が数十倍長くなる可能性があり、非接触の温度検知手段を本実施例に組み合わせることが必須となる。これらを組み合わせることで初めて立上り時間が早くて使い勝手が良くて、なおかつ耐久性に優れた定着装置を提供することができる。
定着部材２８のニップ出口近傍には分離手段６５が設置されている。定着された転写紙Ｐが溶融されたトナーによって定着部材に貼り付いたまま定着部材に巻きついてしまうことを防ぐために、定着部材２８と転写紙Ｐとを機械的に引き剥がすための部材である。本実施例においては、分離手段６５が定着部材２８に近接しているものの、接触しない構成となっている。分離性を向上するためには定着部材に分離爪を接触させる方式もあるが、温度検知手段の場合と同様に、回転時の接触により定着部材２８の表面を劣化させることを避けており、本実施例では非接触の分離手段６５と組み合わせることが必須となる。
また、定着部材には定着部材の表面に離型剤であるシリコーンオイルを塗布するための塗布手段である塗布ローラが設けられている。定着部材表面に薄く均一にシリコーンオイルを塗布することで、定着部材と溶融トナーとの離型性を向上し、トナーの定着部材へのオフセットや転写紙の定着部材への巻き付きを防いでいる。本実施例では待機時においても定着部材を加熱回転しており、待機時においても常に離型剤を塗布することになり通紙枚数に関係なく離型剤が消費されてしまう可能性があるため、離型剤塗布ローラを定着部材から離すための接離機構を設けている。待機時において加圧ローラを定着部材から離す動作と連動して塗布ローラを離し、離型剤の消費を最低限に抑えることができる。
【００１８】
別の実施例においては図７に示すように加圧ローラ３０の加圧力を調整する機構（加圧調整機構）を有している。この加圧調整機構は、制御手段によって制御される。制御手段がカム６３を回転するようにカムの駆動源（モータ、アクチュエータ等）を制御することで加圧調整レバー６４を動かして加圧スプリング６１ｂを伸縮させて加圧力を調整している。先の実施例のように加圧ローラ３０を定着部材２８から離すまでには至らないが、加圧力を軽減して定着部材２８と加圧ローラ３０とのニップ幅を狭くしている。前記の実施例と同様に立上り時においては加圧ローラ３０の加圧力を低減し、定着部材２８が所定の温度になったところで加圧力を通常の状態に戻す。立上り時にニップを狭くすることで加圧ローラ３０に熱が奪われるのを少しでも低減することができ、立上り時間を短縮することができる。また待機時には加圧力を低減し、定着部材２８と加圧ローラ３０との接触摩擦による劣化を少しでも低減することができる。加圧ローラ３０を定着部材２８から完全に離してしまう先の実施例に比べてその効果は小さいが、加圧ローラ３０を定着部材２８から離すだけの移動量及び駆動力を必要としないため、低トルクのモータなど低コストな機構にてこれらの効果を得ることができる。
【００１９】
図８、図９に別の実施例を示す。定着部材が表面に離型層を設けた薄いベルト１２８で構成されており、そのベルト１２８をコイル５６で加熱してからニップで定着を行う。定着ベルト１２８の内側には定着ベルトの加熱の効率を高めるためのフェライトローラ１２９と、定着部材１２８を介して加圧ローラ１３０と対向しニップを形成している弾性ローラ１２７とが設置されている。この構成においても定着部材１２８を停止した状態で加熱を行えば定着ベルト１２８が即座に高温に達してしまうため、加熱する際は常に定着ベルト１２８を回転させておく必要がある。立上り時及び待機時に加圧ローラ１３０を接離または加圧軽減することで、加圧ローラ１３０に熱を奪われずに立上り時間を短縮し、待機時の回転によって定着ベルト１２８表面が劣化することを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００２０】
１  作像手段
２  定着装置
３  像担持体
４  転写ベルト
５  駆動ローラ
８  書込ユニット
９  現像装置
１０  転写ローラ
２８  定着ローラ
２８ａ  定着ローラ芯金
２８ｂ  定着ローラ断熱層
２８ｃ  定着ローラ発熱層
２８ｄ  定着ローラ弾性層
２８ｅ  定着ローラ離型層
３０  加圧ローラ
３０ａ  加圧ローラ芯金
３０ｂ  加圧ローラ弾性層
３０ｃ  加圧ローラ離型層
３４  サーミスタ（定着ローラ中央用）
３６  サーミスタ（加圧ローラ用）
３７  サーミスタ（定着ローラ端部用）
５２  外部加熱手段または誘導熱源
５４  コイル担持体
５６  コイル
６１ａ、６１ｂ  加圧スプリング
６２  加圧レバー
６３  加圧調整用カム
６４  加圧調整用レバー
６５  分離手段
１２６  加熱ローラ
１２７  弾性ローラ
１２８  定着ベルト
１２９  フェライトローラ
１３０  加圧ローラ
Ｐ  記録材としての用紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００１−２４２７３２公報
【特許文献２】特開平８−１２９３１３号公報
【特許文献３】特開２００１−３１２１６８公報
【図１】
2011118413.tif 000003
【図２】
2011118413.tif 000004
【図３】
2011118413.tif 000005
【図４】
2011118413.tif 000006
【図５】
2011118413.tif 000007
【図６】
2011118413.tif 000008
【図７】
2011118413.tif 000009
【図８】
2011118413.tif 000010
【図９】
2011118413.tif 000011
【図１０】
2011118413.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月4日(2011.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記本発明の目的は次の手段により達成される。すなわち、本発明によれば、第一に、記録材上の未定着像を定着する定着装置であって、発熱層を有し回動可能に配設される定着部材と、回動可能に配設され、前記定着部材に圧接することにより当該定着部材との間に前記記録材を通過させるための定着ニップを形成する加圧回転体と、前記発熱層を介して前記定着部材を誘導加熱する加熱手段と、前記定着部材を回動させる駆動手段と、前記定着部材と前記加圧回転体とを接離する加圧回転体接離機構と、を備え、前記加圧回転体接離機構によって前記定着部材と前記加圧回転体とを離間させた状態で、前記駆動手段によって前記定着部材を駆動するとともに前記加熱手段によって前記定着部材を加熱し、前記加熱手段による前記定着部材の加熱開始からの経過時間が所定の時間以上となった場合に、前記加圧回転体接離機構によって前記定着部材と前記加圧回転体とを圧接させることを特徴とする定着装置が提供される。
第二に、記録材上の未定着像を定着する定着装置であって、発熱層を有し回動可能に配設される定着部材と、回動可能に配設され、前記定着部材に圧接することにより当該定着部材との間に前記記録材を通過させるための定着ニップを形成する加圧回転体と、前記発熱層を介して前記定着部材を誘導加熱する加熱手段と、前記定着部材を回動させる駆動手段と、前記定着部材に対する前記加圧回転体の押付け力を調整する加圧調整機構と、を備え、前記加圧調整機構によって前記定着部材に対する前記加圧回転体の押付け力を所定の押付け力よりも軽減した状態で、前記駆動手段によって前記定着部材を駆動するとともに前記加熱手段によって前記定着部材を加熱し、前記加熱手段による前記定着部材の加熱開始からの経過時間が所定の時間以上となった場合に、前記加圧調整機構によって前記定着部材に対する前記加圧回転体の押付け力を前記所定の押付け力に変化させることを特徴とする定着装置が提供される。
第三に、第一または第二に記載の定着装置において、前記加熱手段は、前記定着部材の外部において、該定着部材の外面に対向するように配置されていることを特徴とする定着装置が提供される。
第四に、第一ないし第三のいずれかに記載の定着装置において、前記加熱手段は、コイルと、該コイルが巻回されたコイル保持体と、を備えることを特徴とする定着装置が提供される。
第五に、第四に記載の定着装置において、コイル保持体は側板に支持されていることを特徴とする定着装置が提供される。
第六に、第一ないし第五のいずれかに記載の定着装置において、前記定着部材の表面温度を非接触で検知する検知手段と、該検知手段の検知温度に基づいて前記加熱手段への電力供給を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする定着装置が提供される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
第七に、第一ないし第六のいずれかに記載の定着装置において、前記加熱手段による前記定着部材の前記加熱動作は、立ち上がり時に行なわれることを特徴とする定着装置が提供される。
第八に、第一ないし第七のいずれかに記載の定着装置において、前記定着部材は、定着ローラであることを特徴とする定着装置が提供される。
第九に、第一ないし第七のいずれかに記載の定着装置において、前記定着部材は、定着ベルトであることを特徴とする定着装置が提供される。
第十に、第一ないし第九のいずれか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が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
請求項１の定着装置によれば、定着部材を加圧回転体から離間させた状態で誘導加熱するようにしているため、昇温中に加圧回転体に熱が奪われるのを抑制し、昇温時間を短くすることができる。また、定着部材が昇温する間に、所定のタイミングで加圧回転体を定着部材に圧接させるようにしたので、定着部材の温度ムラを抑制することが可能となる。
請求項２の定着装置によれば、定着部材に対する加圧回転体の押付け力を所定の押付け力よりも軽減した状態で、定着部材を回転しながら誘導加熱しているため、昇温中に加圧回転体に熱が奪われるのを抑制し、昇温時間を短くすることができる。また、加圧回転体を定着部材から離間させるのに比べると最小限の動作で昇温時間の短縮が可能である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上の未定着像を定着する定着装置であって、
発熱層を有し回動可能に配設される定着部材と、
回動可能に配設され、前記定着部材に圧接することにより当該定着部材との間に前記記録材を通過させるための定着ニップを形成する加圧回転体と、
前記発熱層を介して前記定着部材を誘導加熱する加熱手段と、
前記定着部材を回動させる駆動手段と、
前記定着部材と前記加圧回転体とを接離する加圧回転体接離機構と、を備え、
前記加圧回転体接離機構によって前記定着部材と前記加圧回転体とを離間させた状態で、前記駆動手段によって前記定着部材を駆動するとともに前記加熱手段によって前記定着部材を加熱し、前記加熱手段による前記定着部材の加熱開始からの経過時間が所定の時間以上となった場合に、前記加圧回転体接離機構によって前記定着部材と前記加圧回転体とを圧接させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
記録材上の未定着像を定着する定着装置であって、
発熱層を有し回動可能に配設される定着部材と、
回動可能に配設され、前記定着部材に圧接することにより当該定着部材との間に前記記録材を通過させるための定着ニップを形成する加圧回転体と、
前記発熱層を介して前記定着部材を誘導加熱する加熱手段と、
前記定着部材を回動させる駆動手段と、
前記定着部材に対する前記加圧回転体の押付け力を調整する加圧調整機構と、を備え、
前記加圧調整機構によって前記定着部材に対する前記加圧回転体の押付け力を所定の押付け力よりも軽減した状態で、前記駆動手段によって前記定着部材を駆動するとともに前記加熱手段によって前記定着部材を加熱し、前記加熱手段による前記定着部材の加熱開始からの経過時間が所定の時間以上となった場合に、前記加圧調整機構によって前記定着部材に対する前記加圧回転体の押付け力を前記所定の押付け力に変化させることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、前記定着部材の外部において、該定着部材の外面に対向するように配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置
【請求項４】
前記加熱手段は、コイルと、該コイルが巻回されたコイル保持体と、を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記コイル保持体は側板に支持されていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着部材の表面温度を非接触で検知する検知手段と、該検知手段の検知温度に基づいて前記加熱手段への電力供給を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記加熱手段による前記定着部材の前記加熱動作は、立ち上がり時に行なわれることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記定着部材は、定着ローラであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記定着部材は、定着ベルトであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。