(57)【要約】【課題】定着装置起動時のウエイト時間を短縮でき、また定着ローラー表面の温度むらを小さくすることで、定着装置の各部材の熱劣化の防止や定着ローラー表面へのトナーのホットオフセットを防止することができる。【解決手段】定着装置の起動時におけるウエイト中の定着ローラー回転速度を環境温度により変更する。また入力電圧に応じて回転速度を変更する等の制御を行なう。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、この回転体内部または外部に設けられた励磁コイルと、回転体とニップを形成する加圧部材を有し、励磁コイルに交流電流を印加することで、回転体に発生する渦電流により発熱する電磁誘導加熱によって、トナーで形成された未定着画像を有する記録材を前記ニップ部において定着させる定着装置において、
環境温度を検知する手段を備え、検知された環境温度に応じて、
起動時における回転体の回転速度と、画像形成時の回転体の回転速度を変えることを特徴とする誘導加熱定着装置。
【請求項２】
前記定着装置に印加する入力電圧を検知する手段を備え、検知された入力電圧に応じて、
起動時における回転体の回転速度と、画像形成時の回転体の回転速度を変えることを特徴とする請求項１の誘導加熱定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置において転写材上に形成されたトナー像を溶融定着する定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた画像形成装置は、通常転写材と静電的に該転写材に担持された樹脂、磁性体、着色料等からなるトナーとを、互いに圧接・回転している定着ローラーと加圧ローラーの圧接部（ニップ部）で挟持搬送しながら熱と圧力を加えることなどで、溶融定着せしめる定着装置を有している。
【０００３】
このような定着装置において、加熱するための手段として励磁コイルによる磁界で定着ローラーに設けた導電層に渦電流を発生させジュール熱により発熱させる方法が提案されている。例えば、特公平５−９０２７号公報には強磁性体の金属定着ローラを電磁誘導加熱する熱ローラ方式の装置が開示されており、発熱位置を圧接ニップ部に近くすることができ、ハロゲンランプを熱源として用いた熱ローラ方式の装置よりも高効率の定着プロセスを達成している。
【０００４】
このように、誘導加熱方式では熱発生源をニップのごく近くに置くことができるので、従来のハロゲンランプを用いた熱ローラー方式に比して、定着装置起動時に定着ローラー表面の温度が定着に適当な温度になるまでに要する時間が短くできるという特徴がある。また、熱発生源からトナーへの熱伝達経路が短く単純であるため熱効率が高いという特徴もある。
【０００５】
【特許文献１】
特公平５−９０２７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【０００７】
定着装置起動時に、定着ローラー表面の温度が定着に適当な温度になるまでに要する時間が短くできるという特徴を生かすためには、定着ローラーの熱容量はできるだけ小さい方が良く、そのために薄肉の定着ローラーを用いると、定着ローラーの周方向、即ちジュール熱が発生する励磁コイルに面している側とその反対側では、大きな温度差が生じてしまうことがある。
【０００８】
温度差が生じた場合、定着に適する温度を上回る部分においては、定着装置の各部材の熱劣化が進行したり、定着ローラー表面へのトナーの高温オフセットが発生するといった欠点がある。
【０００９】
また定着に適する温度を下回る部分においては、定着不良を発生する可能性がある等の問題点がある。
【００１０】
これを防止するために朝一の立上げ時およびスリープモードからの復帰時は画像形成時と同様に定着ローラーを回転し、温度分布を均一化することが可能である。
【００１１】
しかしながら立上げ時及び復帰時に定着ローラーを回転させると、従動する加圧ローラーに熱を奪われ、定着ローラーの昇温速度が鈍り、ウエイト時間が長くなるという問題が発生する。
【００１２】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、定着装置起動時に定着ローラーの表面温度むらを小さくすることができ、また、異常な高温になることを防いで定着装置の各部材の熱劣化の進行の防止や、定着ローラー表面へのトナーの高温オフセットを防止することが可能な定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、磁性体コアと励磁コイルを有する誘導加熱手段により、定着回転部材に設けた導電層に渦電流を発生させて発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置において、
環境温度を検知する手段を備え、検知された環境温度に応じて、
起動時における回転体の回転速度と、画像形成時の回転体の回転速度を変えることを特徴とする。
【００１４】
また前記定着装置に印加される入力電圧に応じて回転体の回転速度を変えることも好適である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１６】
（第一の実施例）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る定着装置の断面の模式図である。
【００１７】
定着回転部材としての定着ローラー１は外径３５［ｍｍ］、厚さ０．３［ｍｍ］の鉄製の芯金シリンダで、表面の離型性を高めるためにＰＴＦＥ１０〜５０［μｍ］や、ＰＦＡ１０〜５０［μｍ］の層を設けてもよい。
【００１８】
また、定着ローラー１の他の材料として、例えば磁性ステンレスのような磁性材料（磁性金属）といった、比較的透磁率μが高く、適当な抵抗率ρを持つ物を用いてもよい。
【００１９】
加圧ローラー２は外径２０［ｍｍ］の鉄製の芯金の外周に厚さ５［ｍｍ］のＳｉゴムの層を有し、定着ローラー１と同様に表面の離型性を高めるために、例えば、ＰＴＦＥ１０〜１００［μｍ］や、ＰＦＡ１０〜１００［μｍ］の層を設けても良く、総外径は約３０［ｍｍ］である。
【００２０】
定着ローラー１と加圧ローラー２は回転自在に支持されていて、定着ローラー１のみを駆動する構成になっている。加圧ローラー２は定着ローラー１の表面に圧接していて、圧接部（ニップ部）での摩擦力で従動回転する様に配置してある。
【００２１】
また、加圧ローラー２は定着ローラー１の回転軸方向にバネなどを用いた図示しない機構によって加圧されている。
【００２２】
本実施の形態では、加圧ローラー２は約４０［Ｋｇ重］で荷重されており、その場合圧接部の幅（ニップ幅）は約５［ｍｍ］になる。しかし、都合によっては荷重を変化させてニップ幅を変えてもよい。
【００２３】
搬送ガイド３は、画像形成手段で形成された未定着のトナー像４を担持しながら搬送される転写材５を定着ローラー１と加圧ローラー２とのニップ部へ案内する位置に配置される。
【００２４】
分離爪６は、定着ローラー１の表面に当接して配置され、転写材５がニップ部通過後に定着ローラー１に張り付いてしまった場合、強制的に分離してジャムを防止するためのものである。
【００２５】
励磁コイル７は、断面がＥ型の磁性体コア８の中央突起部に軸方向に渡って巻き線してあり、本実施の形態では、１０巻きとした。
【００２６】
コイルの線材は、外径０．１５〜０．５０［ｍｍ］の絶縁被覆した導線を２０〜１５０本リッツにしたものを用いており、図示しない高周波コンバーターに接続してあり１０〜１００［ｋＨｚ］の交流電流が印加され、２０００［Ｗ］程度までの電力が供給される。さらに、励磁コイル７が昇温した場合を考えて絶縁被覆には耐熱性の物を使用した。
【００２７】
励磁コイル７に流れる交流電流によって誘導された磁界は導電性である定着ローラー１の内面付近に渦電流を流し、ジュール熱を発生させる。この発熱を増加させるためには交流電流の電流振幅を大きくすると良い。
【００２８】
断面Ｅ型の磁性体コア８は、高透磁率かつ低損失のものを用いると良く、磁気回路の効率を上げるためと磁気遮蔽のために用いている。この磁性体コアはＥ型でなく、例えばＴ型であってもよい。
【００２９】
温度センサー９は定着ローラー１の局所的に発熱する部分の表面に当接するように配置され、温度センサー９の検出信号をもとに不図示の制御手段により励磁コイル７への電力供給を増減させることで、定着ローラー１の表面温度が所定の一定温度になる様自動制御される。
【００３０】
以下に本実施例と比較例の実験結果について説明する。
【００３１】
画像形成時は定着ローラー１が不図示のモーターにより２２０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、従動する加圧ローラー２とのＮＩＰ間を転写材５が通過すると、トナー像４が転写材５に定着されるが、
本実施例では起動時における定着ローラー回転速度を、環境温度により変えることを特徴とする。環境温度センサー３７が検知した温度が２０℃以上の場合は起動時のウエイト中の定着ローラー回転速度を画像形成時と同じ２２０ｍｍ／ｓｅｃとし、環境温度が２０℃未満の場合は、起動時のウエイト中の定着ローラー回転速度を画像形成時の１／２速である１１０ｍｍ／ｓｅｃとしている。
【００３２】
比較例１では起動時のウエイト中の定着ローラー回転速度を環境温度に関係なく画像形成時と同じ２２０ｍｍ／ｓｅｃとしている。
【００３３】
比較例２では起動時のウエイト中の定着ローラー回転速度を環境温度に関係なく画像形成時の１／２速である１１０ｍｍ／ｓｅｃとしている。
【００３４】
表１において実施例と比較例１、２のウエイト時間、定着ローラー表面の温度ばらつき、定着性、高温オフセット性の比較を示した。
【００３５】
定着性についてはＡ４サイズ紙を４０枚／分で１００枚連続複写し、定着した黒ベタ画像を所定の紙で規定回数こすり、前後の濃度を反射濃度計で測定して、濃度の低下率を定着性能指標とした。
【００３６】
高温オフセットについてはＡ３サイズ紙を先端１００ｍｍベタ黒＋ベタ白チャートにて連続１０枚通紙し、ベタ白部分の画像汚れの有無を確認した。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１に示すように本実施例では立上げ時間を短縮するとともに、定着ローラー表面温度のばらつきを防止することができた。
【００３９】
比較例１では低温環境においてウオームアップ時間が規格をオーバーし、比較例２では高温環境において高温オフセットが発生した。
【００４０】
一方、低温環境の場合は比較例１に比べ、定着ローラーの表面温度のばらつきが大きくなる傾向にあるが、高温オフセット、定着不良は問題とならない範囲である。
【００４１】
また高温環境の場合は比較例２に比べ、定着ローラー温度の昇温速度が遅くなる傾向にあるが、目標とするウエイト時間１０秒以内はクリアできるので、問題とならない範囲である。
【００４２】
このように本実施の形態では、環境温度によって起動時の定着ローラー回転速度を変えることにより、ウエイト時間の短縮と定着ローラー表面の温度分布を均一に保つことができる。
【００４３】
（第ニの実施例）
次に本発明の第二の実施例を図１及び図２に基づいて説明する。なお第一の実施例との共通箇所は同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
実施例においても、定着装置は図１に示す実施例で説明したものと同一であるが、図２に示す制御装置１６によって制御される定着ローラー１の回転速度の制御方法のみが異なる。
【００４５】
実施例２では環境温度が２０℃未満でも、入力電圧が定格電圧の１１０％以上だった場合は、起動時における定着ローラー回転速度を２２０ｍｍ／ｓｅｃに変えることを特徴とする。
【００４６】
施例３では環境温度センサー３７によって検出された環境温度が２０℃以上でも、入力電圧センサー３６によって検出された入力電圧が、定格電圧の９０％未満だった場合は、起動時における定着ローラー回転速度を１１０ｍｍ／ｓｅｃに変えている。
【００４７】
下に本実施例と比較例の実験結果について説明する。
【００４８】
比較例３では低温環境の場合、入力電圧に関係なく起動時のウエイト中の定着ローラー回転速度を１１０ｍｍ／ｓｅｃとしている。
【００４９】
比較例４では高温環境の場合、入力電圧に関係なく起動時のウエイト中の定着ローラー回転速度を２２０ｍｍ／ｓｅｃとしている。
【００５０】
表２において実施例２、３と比較例３、４のウエイト時間、定着ローラー表面の温度ばらつき、定着性、高温オフセット性の比較を示した。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、ウエイト時間の短縮と定着ローラー表面の温度分布を均一に保つことができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ウエイト時間が短縮できるとともに定着装置起動時に定着回転部材の表面の温度分布を均一に保つことが可能となるので、定着性が向上した定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【００５４】
また定着装置が局所的に異常な高温になることを防ぐことができ、定着装置の各部材の熱劣化の進行や非通紙部での定着回転部材表面へのトナーのホットオフセットを防止することが可能な定着装置及び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】
【図１】実施例１における誘導加熱型の定着装置の摸式図である。
【図２】実施例の定着装置を含む画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１５  定着装置
１６  制御装置
２６  像担持体
３６  入力電圧センサー
３７  環境温度センサー
【図１】
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【図２】
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