(57)【要約】【課題】ウォームアップ時間を十分に短縮することができる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置１２は、加熱ローラ３０と、加熱ローラ３０に圧接する加圧ローラ３１とを備えている。加熱ローラ３０および加圧ローラ３１をそれぞれ加熱する誘導加熱手段３２，３３を備え、加熱ローラ３０および加圧ローラ３１のそれぞれに、誘導加熱手段３２，３３により発熱する薄層の導電層３８，３９と、導電層３８，３９の内側に位置する弾性体製断熱層４４，４５とが設けられている。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ローラと、加熱ローラに圧接する加圧ローラとを備えている定着装置において、
加熱ローラおよび加圧ローラをそれぞれ加熱する誘導加熱手段を備え、加熱ローラおよび加圧ローラのそれぞれに、誘導加熱手段により発熱する薄層の導電層と、導電層の内側に位置する弾性体製断熱層とが設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
加圧ローラの導電層の厚みは、加熱ローラの導電層の厚みより厚いことを特徴とする請求項１の定着装置。
【請求項３】
加圧ローラの外周径は、加熱ローラの外周径と等しいか、それより小さいことを特徴とする請求項２の定着装置。
【請求項４】
加熱ローラおよび加圧ローラのそれぞれについて、表面温度を検出する温度検出手段と、表面温度を設定温度に保持する温度制御手段とが設けられており、各ローラの設定温度が互いに異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項の定着装置。
【請求項５】
加熱ローラの設定温度が加圧ローラの設定温度より高く、かつ加熱ローラの設定温度は搬送される未定着現像剤を加熱ローラの熱量によって融着可能な温度以上であって、加圧ローラの設定温度は搬送される用紙の加熱ローラ側表面温度が融着された現像剤を用紙に加圧力を用いて投鋲作用を生じさせる温度となる温度以上であることを特徴とする請求項４の定着装置。
【請求項６】
電源投入時または省エネモードからの再電源投入時のウォームアップ時間は、加熱ローラの表面温度が設定温度に到達するまでの時間であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項の定着装置。
【請求項７】
電源投入時または省エネモードからの再電源投入時のウォームアップ時間は、加圧ローラの表面温度が設定温度に到達するまでの時間であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項の定着装置。
【請求項８】
電源投入時または省エネモードからの再電源投入時のウォームアップ時間は、加熱ローラと加圧ローラの表面温度のいずれか一方が設定温度に到達するまでの時間であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項の定着装置。
【請求項９】
電源投入時または省エネモードからの再電源投入時のウォームアップ時間は、加熱ローラと加圧ローラの表面温度の両方が設定温度に到達するまでの時間であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式画像形成装置における定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式複写機、プリンタ等、電子写真式画像形成装置における定着装置として、加熱手段により加熱される加熱ローラと、加熱ローラに所定接触圧力をもって圧接する加圧ローラとを備え、前段の転写装置において加熱ローラ側の面に未定着現像剤が転写された記録用紙を、加熱ローラと加圧ローラの間に通紙することにより、未定着現像剤を記録用紙に定着するものが知られている。
【０００３】
また、近年、この種の定着装置においては、消費電力を低減するための種々の提案がなされている。そのような提案の１つに、ウォームアップ時間の短縮を考慮して、加熱ローラの加熱に誘導加熱方式の加熱手段を採用したものがある。
【０００４】
従来のヒートローラ方式の加熱手段は、加熱ローラ（ヒートローラ）の内部に配置された熱源により加熱ローラを内部から加熱する蓄熱方式のものである。
【０００５】
これに対し、誘導加熱方式は、加熱ローラの外周部近傍に配置された磁界発生手段である誘導コイルにより加熱ローラを外部から加熱する外部加熱方式のものであり、これを採用することにより、用紙上の未定着現像剤を用紙に固着する加熱ローラ表面を直接加熱することができ、省電力化およびウォームアップ時間の短縮を図ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような定着装置においては、未定着現像剤を用紙に固着する作用は加熱ローラの熱によって行われ、現像剤の用紙への投鋲作用は加圧ローラの加圧力によって行われる。
【０００７】
ところで、加圧ローラは、加圧力を安定化するために所定の圧力に耐える必要があり、また、加熱ローラと加圧ローラの間のニップの出口での用紙の剥離性を向上するには、ニップの形状を下向きにするのがよいため、加熱ローラに比べて加圧ローラの方が厚肉で熱容量が大きくなる。このため、誘導加熱により発生した加熱ローラ表面の熱がウォームアップ時間中に加圧ローラに奪われ、したがって、ウォームアップ時間の短縮には限度があり、ウォームアップ時間を十分に短縮できないという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、ウォームアップ時間を十分に短縮することができる定着装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明による定着装置は、加熱ローラと、加熱ローラに圧接する加圧ローラとを備えている定着装置において、加熱ローラおよび加圧ローラをそれぞれ加熱する誘導加熱手段を備え、加熱ローラおよび加圧ローラのそれぞれに、誘導加熱手段により発熱する薄層の導電層と、導電層の内側に位置する弾性体製断熱層とが設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
通常、加熱ローラが上側に、加圧ローラが下側に配置される。
【００１１】
断熱層を構成する弾性体には、たとえば、断熱スポンジ等の弾性を有する断熱材料が用いられる。
【００１２】
誘導加熱方式は、その表皮効果により、導電層のごく表層のみを高効率で加熱することができる。そのため、発熱層である導電層を機械強度を保証できる範囲内で薄肉化して、低熱容量化することにより、ウォームアップ時間を短縮することができる。また、導電層の内部に弾性体製断熱層が設けられているため、機械強度向上と低熱容量化を両立させることができ、加熱効率の点でも有利である。しかも、加圧ローラも誘導加熱手段によって加熱されるため、加圧ローラへの熱の逃げを抑え、ウォームアップ時間をさらに短縮することができる。
【００１３】
上記の定着装置において、たとえば、加圧ローラの導電層の厚みは、加熱ローラの導電層の厚みより厚い。
【００１４】
加圧ローラの導電層の厚みを加熱ローラのそれより厚くすることにより、両ローラ間に下向きのニップを形成することができるとともに、芯金の内側にゴム層が形成された従来の加圧ローラに比べて、加圧ローラを低熱容量化することができる。したがって、加圧ローラの低熱容量化と下向きニップ形状を両立させることができ、ニップ出口における用紙の剥離性を向上させるとともに、ウォームアップ時間をさらに短縮することができる。
【００１５】
本発明の定着装置において、たとえば、加圧ローラの外周径は、加熱ローラの外周径と等しいか、それより小さい。
【００１６】
加圧ローラの外周径を加熱ローラの外周径と等しいか、それより小さくすることにより、加圧ローラが凹みにくくなって、両ローラ間に下向きのニップを形成することができるとともに、芯金の内側にゴム層が形成された従来の加圧ローラに比べて、加圧ローラを低熱容量化することができる。したがって、加圧ローラの低熱容量化と下向きニップ形状を両立させることができ、ニップ出口における用紙の剥離性を向上させるとともに、ウォームアップ時間をさらに短縮することができる。
【００１７】
本発明の定着装置において、たとえば、加熱ローラおよび加圧ローラのそれぞれについて、表面温度を検出する温度検出手段と、表面温度を設定温度に保持する温度制御手段とが設けられており、各ローラの設定温度が互いに異なる。
【００１８】
上記の定着装置において、たとえば、加熱ローラの設定温度が加圧ローラの設定温度より高く、かつ加熱ローラの設定温度は搬送される未定着現像剤を加熱ローラの熱量によって融着可能な温度以上であって、加圧ローラの設定温度は搬送される用紙の加熱ローラ側表面温度が融着された現像剤を用紙に加圧力を用いて投鋲作用を生じさせる温度となる温度以上である。
【００１９】
本発明の定着装置において、たとえば、電源投入時または省エネモードからの再電源投入時のウォームアップ時間は、加熱ローラの表面温度が設定温度に到達するまでの時間である。
【００２０】
本発明の定着装置において、たとえば、電源投入時または省エネモードからの再電源投入時のウォームアップ時間は、加圧ローラの表面温度が設定温度に到達するまでの時間である。
【００２１】
本発明の定着装置において、たとえば、電源投入時または省エネモードからの再電源投入時のウォームアップ時間は、加熱ローラと加圧ローラの表面温度のいずれか一方が設定温度に到達するまでの時間である。
【００２２】
本発明の定着装置において、たとえば、電源投入時または省エネモードからの再電源投入時のウォームアップ時間は、加熱ローラと加圧ローラの表面温度の両方が設定温度に到達するまでの時間である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明を乾式電子写真方式の画像形成装置に適用した実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、画像形成装置の主要部を示している。
【００２５】
この画像形成装置は、４色の可視像形成ユニット（１０Ｙ）（１０Ｍ）（１０Ｃ）（１０Ｂ）が被加熱材である記録用紙（Ｐ）の搬送路に沿って配列されたいわゆるタンデム式のカラープリンタである。可視像形成ユニットは、符号（１０）で総称する。４組の可視像形成ユニット（１０）は、用紙（Ｐ）の供給トレイ（１１）と定着装置（１２）との間の記録用紙搬送手段としての記録用紙搬送装置（１３）に沿って配設されている。そして、画像形成装置は、搬送装置（１３）で搬送される用紙（Ｐ）に可視像形成ユニット（１０）により各色トナーを多重転写した後、これを定着装置（１２）により定着して、フルカラー画像を形成する。
【００２６】
さらに詳しく説明すると、搬送装置（１３）は、前後１対の駆動ローラ（１４）およびアイドルローラ（１５）によって架張され所定の周速度（この例では１３４ｍｍ／ｓ）に制御されて回動する無端状搬送ベルト（１６）を備え、このベルト（１６）上に用紙（Ｐ）を静電吸着させてトレイ（１１）から定着装置（１２）に搬送する。各可視像形成ユニット（１０）は、感光体ドラム（１７）の周囲に帯電ローラ（１８）、レーザ光照射装置（１９）、現像器（２０）、転写ローラ（２１）およびクリーナ（２２）を備え、各ユニット（１０）の現像器（２０）にはイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）のトナーが収容されている。各可視像形成ユニット（１０）は、以下の工程により、用紙（Ｐ）上にトナー画像を形成する。すなわち、まず、感光体ドラム（１７）の表面を帯電ローラ（１８）で一様に帯電した後、レーザ光照射装置（１９）により感光体ドラム（１７）の表面を画像情報に応じてレーザ露光し、静電潜像を形成する。その後、現像器（２０）により感光体ドラム（１７）上の静電潜像に対しトナー像を現像し、この顕像化されたトナー像を、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ（２１）により、搬送装置（１３）により搬送される用紙（Ｐ）に順次転写する。定着装置（１２）の前方に１対の排出ローラ（２３）（２４）が設けられ、搬送ベルト（１６）と定着装置（１２）との間および定着装置（１２）と排出ローラ（２３）（２４）との間に、用紙ガイド（２５）（２６）が設けられている。転写の終了した用紙（Ｐ）は、駆動ローラ（１４）の曲率により搬送ベルト（１６）から剥離された後、ガイド（２５）を通って定着装置（１２）に搬送される。定着装置（１２）において、後に詳しく説明するように、定着が行われ、定着の終了した用紙（Ｐ）はガイド（２６）を通って排出ローラ（２３）（２４）により排出される。
【００２７】
上記の画像形成装置における定着装置（１２）の１例が図２に示されている。
【００２８】
定着装置（１２）は、加熱ローラ（３０）、加熱ローラ（３０）に下から圧接する加圧ローラ（３１）、両ローラ（３０）（３１）をそれぞれ加熱する誘導加熱手段を構成する磁界発生手段であるコイルユニット（３２）（３３）、両ローラ（３０）（３１）の表面温度をそれぞれ検出する温度検出手段を構成する温度センサであるサーミスタ（３４）（３５）、および温度制御手段である励磁回路（３６）（３７）を備えている。
【００２９】
加熱ローラ（３０）は、定着装置（１２）の部分を移動している用紙（Ｐ）を加熱して未定着トナーを用紙（Ｐ）に固着する作用を果たし、加圧ローラ（３１）は、その加圧力により、トナーの用紙（Ｐ）への投鋲作用を果たす。
【００３０】
両ローラ（３０）（３１）には、コイルユニット（３２）（３３）からの変動磁界を受けて発熱する薄層の導電層（３８）（３９）が設けられ、導電層（３８）（３９）の表面に、用紙（Ｐ）からトナーがオフセット（付着）するのを防止するための薄い剥離層（４０）（４１）が形成されている。各ローラ（３０）（３１）の導電層（３８）（３９）の内側に、中心の軸（４２）（４３）の周囲に固定された弾性体製断熱層（４４）（４５）が設けられている。
【００３１】
導電層（３８）（３９）は比透磁率の大きいものが適しており、たとえば、純鉄、ＳＴＫＭ（ＪＩＳ）材、ＳＵＳ４３０（ＪＩＳ）等の磁性ステンレス鋼、けい素鋼板、電磁鋼板、ニッケル鋼等から構成されるのが望ましい。また、比透磁率が低い材料であっても、たとえばＳＵＳ３０４（ＪＩＳ）等の非磁性ステンレス鋼等の抵抗率の大きい材料は、渦電流発生時の発熱量が大きいので、使用できる。
【００３２】
離型層（４０）（４１）には、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテロラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が適している。
【００３３】
断熱層（４４）（４５）を構成する弾性体には、たとえば、断熱スポンジ等の弾性を有する断熱材料が用いられる。
【００３４】
加圧ローラ（３１）の導電層（３９）の厚みは、加熱ローラ（３０）の導電層（３８）の厚みより厚い。また、加圧ローラ（３１）の外周径は、加熱ローラ（３０）の外周径と等しいか、それより小さい。このため、加熱ローラ（３０）より加圧ローラ（３１）の方が凹みにくく、両ローラ（３０）（３１）間に、下向きの接触ニップ部（Ｓ）が形成される。
【００３５】
コイルユニット（３２）（３３）は、両ローラ（３０）（３１）を渦電流で発熱させるためのもので、全体として半円筒状に形成されて、各ローラ（３０）（３１）の約半周の外周に沿うように配置されている。
【００３６】
励磁回路（３６）（３７）は、サーミスタ（３４）（３５）で検出された各ローラ（３０）（３１）の表面温度に基づいて、コイルユニット（３２）（３３）に流す励磁電流を制御することにより、各ローラ（３０）（３１）の表面温度を設定温度に保持する。両ローラ（３０）（３１）の表面温度の設定温度は互いに異なっており、加熱ローラ（３０）の設定温度が加圧ローラ（３１）の設定温度より高い。加熱ローラ（３０）の設定温度は、搬送される未定着トナーを加熱ローラ（３０）の熱量によって融着可能な温度以上である。加圧ローラ（３１）の設定温度は、搬送される用紙（Ｐ）の加熱ローラ（３０）側表面温度が融着されたトナーを用紙に加圧力を用いて投鋲作用を生じさせる温度となる温度以上である。この例では、加熱ローラ（３０）の設定温度は１８０℃、加圧ローラ（３１）の設定温度は１２０℃である。
【００３７】
上記の画像形成装置において、最初の電源投入時または省エネモードからのウォームアップ時において、まず、励磁回路（３６）（３７）がオンとなり、コイルユニット（３２）（３３）が励磁され、両ローラ（３０）（３１）の導電層（３８）（３９）に交流渦電流が誘起され、ジュール熱により発熱する。一方、励磁回路（３６）（３７）による通電が開始すると同時に、加熱ローラ（３０）が図示しない適宜の駆動手段によって回転駆動され、これにより、加圧ローラ（３１）が従動回転する。また、両ローラ（３０）（３１）の表面温度がサーミスタ（３２）（３３）によって常時検出され、各ローラ（３０）（３１）の表面温度が設定温度に到達すると、励磁回路（３６）（３７）によるコイルユニット（３２）（３３）への通電がサーミスタ（３２）（３３）の温度検出値に基づくオン・オフ制御に切り替わり、各ローラ（３０）（３１）の表面温度が設定温度に維持される。この例では、加熱ローラ（３０）と加圧ローラ（３１）の表面温度の両方が設定温度に到達した時点で、ウォームアップが完了する。そして、このような状態で、前記のように未定着トナー像が転写された用紙（Ｐ）がニップ部（Ｓ）に搬送され、加熱ローラ（３０）と加圧ローラ（３１）の熱と圧力により、トナー像は溶融定着され、用紙（Ｐ）上に固定され、堅牢な画像となる。
【００３８】
上記の例では、加熱ローラ（３０）と加圧ローラ（３１）の表面温度が両方とも設定温度に到達した時点でウォームアップを完了するようになっているが、加熱ローラ（３０）の表面温度が設定温度に到達した時点でウォームアップを完了するようにしてもよいし、加圧ローラ（３１）の表面温度が設定温度に到達した時点でウォームアップを完了するようにしてもよいし、両ローラ（３０）（３１）の表面温度のいずれか一方が設定温度に到達した時点でウォームアップを完了するようにしてもよい。
【００３９】
上記実施形態では、複数色の可視像形成ユニットを備えたカラープリンタについて説明したが、本発明は、単一の可視像形成ユニットを備えたモノクロプリンタにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による定着装置が適用される電子写真式画像形成装置の主要部の構成の１例を示す概略構成図である。
【図２】図２は、図１における定着装置の部分を拡大してを示す構成図である。
【符号の説明】
（１２）　　　　　　　定着装置
（３０）　　　　　　　加熱ローラ
（３１）　　　　　　　加圧ローラ
（３２）（３３）　　　　　コイルユニット
（３４）（３５）　　　　　サーミスタ
（３６）（３７）　　　　　励磁回路
（３８）（３９）　　　　　導電層
（４４）（４５）　　　　　断熱層
【図１】
2004020776.tif 000003
【図２】
2004020776.tif 000004