(57)【要約】【課題】定着性が良好で、装置の立ち上がりが早く、装置の立ち上がり後の定着温度の落ち込みが少なく、部品の交換効率がよく、定着スリーブの寄りが生じることのない、定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】定着スリーブ２０及び定着補助ローラ２１は、定着スリーブ２０の温度が所定値まで昇温していないときには定着スリーブ２０の内径が定着補助ローラ２１の外径よりも大きくなるように形成され、定着スリーブ２０の温度が所定値まで昇温しているときには定着スリーブ２０の内径が定着補助ローラ２１の外径よりも小さくなるように形成される。【選択図】図３
2007279671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束を発生させる磁束発生手段と、
前記磁束によって加熱される発熱層を有するとともに、トナー像を溶融して記録媒体に定着する定着スリーブと、
前記定着スリーブに内挿された定着補助ローラと、を備え、
前記定着スリーブ及び前記定着補助ローラは、前記定着スリーブの温度が所定値まで昇温していないときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも大きくなるように形成され、前記定着スリーブの温度が前記所定値まで昇温しているときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも小さくなるように形成されたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記所定値は、前記定着スリーブがトナー像を溶融して記録媒体に定着するための目標温度よりも小さく雰囲気温度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着スリーブ及び前記定着補助ローラは、装置の立ち上げが開始されたときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも大きくなるように形成され、装置の立ち上げが完了したときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも小さくなるように形成された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】
前記定着補助ローラは、前記定着スリーブの軸方向の移動を規制する規制部材を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記規制部材は、前記定着補助ローラの両端部に挿設されたリング状部材であ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】
前記定着スリーブは、その内径が前記定着補助ローラの外径よりも大きいときに前記規制部材を当該定着補助ローラから取出することで当該定着補助ローラから取出できるように構成されたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着スリーブと前記定着補助ローラとの間に潤滑剤を塗布したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記定着補助ローラは、その外周面に断熱層を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記断熱層は、弾性材料又は弾性発泡材料で形成されたことを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記定着スリーブを介して前記定着補助ローラに圧接する加圧部材を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１１】
前記磁束発生手段は、交番電流が入力されるとともに前記定着スリーブに対向するコイル部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１２】
加熱される定着スリーブを備える定着装置において、
冷間時に前記定着スリーブとの間に非接触領域を有する断熱ローラを備え、
前記断熱ローラの前記非接触領域は前記断熱ローラが熱膨張することによって前記定着スリーブに接触することを特徴とする定着装置。
【請求項１３】
立ち上げ時に前記断熱ローラが所定温度以上になることによって、前記断熱ローラの前記非接触領域は前記定着スリーブに接触することを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３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】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関し、特に、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上げ時間を低減して省エネルギー化することを目的として、電磁誘導加熱方式の定着装置を用いる技術が広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１等において、電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱層を有する定着ローラ、定着ローラに対向する磁束発生手段（外部加熱手段）、定着ローラに圧接する加圧ローラ、等で構成される。磁束発生手段は、幅方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向である。）に延設されたコイル部（コイル）等で構成される。
【０００４】
そして、定着ローラ（発熱層）は、磁束発生手段との対向位置で加熱される。加熱された定着ローラは、加圧ローラとの当接位置（定着ニップ部である。）に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に交番磁界が形成されて、定着ローラの発熱層に渦電流が生じる。発熱層に渦電流が生じると、発熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、定着ローラ全体が加熱される。
【０００５】
一方、特許文献２等には、電磁誘導加熱方式の定着装置であって、発熱層を有する定着スリーブ（金属スリーブ）、定着スリーブに内挿された小径の定着補助ローラ（内部加圧部材）、定着スリーブに対向する磁束発生手段（誘導加熱源）、定着スリーブを介して定着補助ローラに圧接する加圧部材（外部加圧部材）、等で構成されるものが開示されている。
【０００６】
そして、定着スリーブ（発熱層）は、磁束発生手段との対向位置で加熱される。加熱された定着スリーブは、加圧ローラとの当接位置（定着ニップ部である。）に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に交番磁界が形成されて、定着スリーブの発熱層に渦電流が生じる。発熱層に渦電流が生じると、発熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、定着スリーブ全体が加熱される。
【０００７】
これらの電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱層が電磁誘導によって直接的に加熱されるために、熱ローラ方式（ヒータランプ加熱方式）等の他方式のものに比べて熱変換効率が高く、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間にて定着ローラの表面温度（定着温度）を所望の温度まで昇温できるものとして知られている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３１２１６８号公報
【特許文献２】特開平１０−７４００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特許文献１等における電磁誘導加熱方式の定着装置と、特許文献２等における電磁誘導加熱方式の定着装置と、の構成上の相違点は、発熱層（定着スリーブ）が定着補助ローラと一体化されているか否かである。詳しくは、前者は発熱層（定着スリーブ）が断熱層（定着補助ローラ）に対してプライマ等による接着により一体化されている。これに対して、後者は定着スリーブの内径を定着補助ローラの外径よりも大きく形成して、発熱層（定着スリーブ）が断熱層（定着補助ローラ）に対して一体化されていない。
【００１０】
前者の問題点は、主として３つある。第１の問題点は、定着補助ローラの変形が定着スリーブによって制限されてしまうために、定着ニップ部のニップ量を充分に確保できずに定着性が低下してしまう点である。第２の問題点は、定着スリーブの内周面のすべてが定着補助ローラの外周面に当接しているために、定着補助ローラへ伝導される熱量が多くなって装置の立ち上がりが遅くなってしまう点である。第３の問題点は、定着スリーブと定着補助ローラとが一体化されているために、双方の部材のうちいずれか一方のみに破損等が生じたときでも双方の部材を同時に交換する必要があるという点である。
【００１１】
これに対して、後者の問題点は、主として２つある。第１の問題点は、定着スリーブの発熱層と定着補助ローラの断熱層との接触面積が小さいために、装置の立ち上がり後に発熱層の熱を蓄熱しにくくなって定着温度の落ち込みが生じてしまう点である。第２の問題点は、定着スリーブと定着補助ローラとが一体化されていないために、装置の稼動中に定着スリーブの寄り（軸方向への移動である。）が生じてしまう点である。
【００１２】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、定着性が良好で、装置の立ち上がりが早く、装置の立ち上がり後の定着温度の落ち込みが少なく、部品の交換効率がよく、定着スリーブの寄りが生じることのない、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、磁束を発生させる磁束発生手段と、前記磁束によって加熱される発熱層を有するとともに、トナー像を溶融して記録媒体に定着する定着スリーブと、前記定着スリーブに内挿された定着補助ローラと、を備え、前記定着スリーブ及び前記定着補助ローラは、前記定着スリーブの温度が所定値まで昇温していないときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも大きくなるように形成され、前記定着スリーブの温度が前記所定値まで昇温しているときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも小さくなるように形成されたものである。
【００１４】
また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記所定値は、前記定着スリーブがトナー像を溶融して記録媒体に定着するための目標温度よりも小さく雰囲気温度よりも大きいものである。
【００１５】
また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記定着スリーブ及び前記定着補助ローラは、装置の立ち上げが開始されたときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも大きくなるように形成され、装置の立ち上げが完了したときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも小さくなるように形成されたものである。
【００１６】
また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記定着補助ローラは、前記定着スリーブの軸方向の移動を規制する規制部材を備えたものである。
【００１７】
また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項４に記載の発明において、前記規制部材を、前記定着補助ローラの両端部に挿設されたリング状部材としたものである。
【００１８】
また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項４又は請求項５に記載の発明において、前記定着スリーブは、その内径が前記定着補助ローラの外径よりも大きいときに前記規制部材を当該定着補助ローラから取出することで当該定着補助ローラから取出できるように構成されたものである。
【００１９】
また、請求項７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記定着スリーブと前記定着補助ローラとの間に潤滑剤を塗布したものである。
【００２０】
また、請求項８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記定着補助ローラは、その外周面に断熱層を備えたものである。
【００２１】
また、請求項９記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項８に記載の発明において、前記断熱層は、弾性材料又は弾性発泡材料で形成されたものである。
【００２２】
また、請求項１０記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の発明において、前記定着スリーブを介して前記定着補助ローラに圧接する加圧部材を備えたものである。
【００２３】
また、請求項１１記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記磁束発生手段は、交番電流が入力されるとともに前記定着スリーブに対向するコイル部を備えたものである。
【００２４】
また、この発明の請求項１２記載の発明にかかる定着装置は、加熱される定着スリーブを備える定着装置において、冷間時に前記定着スリーブとの間に非接触領域を有する断熱ローラを備え、前記断熱ローラの前記非接触領域は前記断熱ローラが熱膨張することによって前記定着スリーブに接触するものである。
【００２５】
また、請求項１３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１２に記載の発明において、立ち上げ時に前記断熱ローラが所定温度以上になることによって、前記断熱ローラの前記非接触領域は前記定着スリーブに接触するものである。
【００２６】
また、この発明の請求項１４記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、定着スリーブの温度が所定値まで昇温していないときには定着スリーブの内径が定着補助ローラの外径よりも大きくなり、定着スリーブの温度が所定値まで昇温しているときには定着スリーブの内径が定着補助ローラの外径よりも小さくなるように構成している。これにより、定着性が良好で、装置の立ち上がりが早く、装置の立ち上がり後の定着温度の落ち込みが少なく、部品の交換効率がよく、定着スリーブの寄りが生じることのない、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２９】
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
【００３０】
また、１６は転写ベルト１７を清掃する転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が記録媒体Ｐ上に重ねて担持されるように記録媒体Ｐを搬送する転写ベルト、１９は記録媒体Ｐ上のトナー像（未定着画像）を定着する電磁誘導加熱方式の定着装置、を示す。
【００３１】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
【００３２】
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００３３】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。
【００３４】
一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。
【００３５】
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００３６】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００３７】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、転写ベルト１７上の記録媒体Ｐに、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（転写工程である。）。
【００３８】
そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。
【００３９】
他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された記録媒体Ｐは、図中の矢印方向に走行して、分離チャージャ１８との対向位置に達する。そして、分離チャージャ１８との対向位置で、記録媒体Ｐに蓄積された電荷が中和されて、トナーのちり等を生じさせることなく記録媒体Ｐが転写ベルト１７から分離される。
その後、転写ベルト１７表面は、転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、転写ベルト１７上に付着した付着物が転写ベルトクリーニング部１６に回収される。
【００４０】
ここで、転写ベルト１７上に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、不図示の搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、転写ベルト１７の位置に向けて搬送される。
【００４１】
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、転写ベルト１７から分離された後に定着装置１９に導かれる。定着装置１９では、定着スリーブと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、不図示の排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００４２】
次に、画像形成装置本体１に設置される定着装置１９の構成・動作について詳述する。
図２に示すように、定着装置１９は、磁束発生手段としての誘導加熱部２４、定着スリーブ２０、定着補助ローラ２１（断熱ローラ）、加圧部材としての加圧ローラ３０、等で構成される。
【００４３】
ここで、定着スリーブ２０は、鉄、コバルト、ニッケル、又は、それらの合金等の磁性金属材料で形成された発熱層の表面に、弾性層、離型層等を形成した多層構造体である。
定着スリーブ２０の発熱層は、層厚が３０〜１００μｍであって、誘導加熱部２４（磁束発生手段）から発せられる磁束によって電磁誘導加熱される。なお、発熱層の材料としては、上述した磁性金属材料の他に、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等の非磁性金属材料を用いることもできるし、ポリイミド樹脂等に銅、アルミニウム等の良導体を５〜２０μｍの厚みでメッキ処理したものを用いることもできる。さらに、発熱層を、体積抵抗率の異なる第１非磁性層と第２非磁性層との２層構造とすることもできる。
【００４４】
定着スリーブ２０の弾性層は、層厚が３０〜２００μｍであって、シリコーンゴム等で形成される。定着スリーブ２０に弾性層を設けることで、特にカラー画像形成装置における定着ムラの発生が抑止される。
定着スリーブ２０の離型層は、層厚が２０〜５０μｍであって、ＰＦＡ等のフッ素化合物で形成される。離型層は、トナー像（トナー）Ｔが直接的に接する定着スリーブ２０表面のトナー離型性を高めるためのものである。
【００４５】
断熱ローラとしての定着補助ローラ２１は、ステンレス鋼からなる芯金２３上に、耐熱性を有する断熱層２２が形成されたものである。
定着補助ローラ２１の断熱層２２は、層厚が２〜５ｍｍであって、アスカー硬度が２０〜５０度に設定されている。断熱層２２の材料としては、シリコーンゴム等の弾性材料や、発泡シリコーンゴム等の弾性発泡材料を用いることができる。
【００４６】
ここで、定着補助ローラ２１は定着スリーブ２０に内挿されるが、定着補助ローラ２１と定着スリーブ２０とは接着（一体化）されていない。そして、定着スリーブ２０の温度が所定値まで昇温していないときには定着スリーブ２０の内径が定着補助ローラ２１の外径よりも大きくなり（図３の状態である。）、定着スリーブ２０の温度が所定値まで昇温しているときには定着スリーブ２０の内径が定着補助ローラ２１の外径よりも小さくなる（図２の状態である。）ように、定着スリーブ２０及び定着補助ローラ２１を構成している（材料や形状等を調整している。）。これについては、後で詳しく説明する。
【００４７】
また、図示は省略するが、定着スリーブ２０の表面には、サーミスタが当接されている。サーミスタは、熱応答性の高い感温素子であって、定着スリーブ２０上の温度（定着温度）を検知する。そして、サーミスタによる検知結果に基いて、誘導加熱部２４による加熱量を調整する。
【００４８】
ここで、図４を参照して、定着補助ローラ２１の両端部には、その外周面を覆う定着スリーブの軸方向の移動を規制する規制部材としてのリング状部材４０が挿設されている。詳しくは、定着スリーブ２０が設置された定着補助ローラ２１の軸部２１ａにリング状部材４０が挿設され、さらにリング状部材４０の外側に止輪４５が挿設される。リング状部材４０の外径は定着補助ローラ２１の外径よりも大きいために、定着スリーブ２０が軸方向（スラスト方向）に移動しようとしてもリング状部材４０に当接してその動作が規制される。こうして、定着スリーブ２０の内径が定着補助ローラ２１の外径よりも大きいときであっても、定着スリーブ２０の寄りが制限されることになる。
【００４９】
なお、定着スリーブ２０の内径が定着補助ローラ２１の外径よりも大きいときに、リング状部材４０を定着補助ローラ２１から取出することで、定着補助ローラ２１から定着スリーブ２０を簡単に取出することができる。これにより、定着スリーブ２０及び定着補助ローラ２１の部品の交換効率が向上することになる。
【００５０】
また、本実施の形態では、定着スリーブ２０と定着補助ローラ２１との間に、潤滑剤としてのグリースが塗布されている。これにより、定着スリーブ２０と定着補助ローラ２１との摩擦抵抗が低減されて、定着スリーブ２０の軸方向の寄りが軽減されるとともに、定着補助ローラ２１に対する定着スリーブ２０の着脱作業も簡易化される。
【００５１】
図２を参照して、加圧部材としての加圧ローラ３０は、アルミニウム、銅等からなる円筒部材３２上に、シリコーンゴム等からなる弾性層３１、ＰＦＡ等からなる離型層が形成されたものである。加圧ローラ３０の弾性層３１は、肉厚が１〜５ｍｍとなるように形成されている。また、加圧ローラ３０の離型層は、層厚が２０〜５０μｍとなるように形成されている。加圧ローラ３０は、定着スリーブ２０を介して定着補助ローラ２１に圧接している。そして、定着スリーブ２０と加圧ローラ３０との当接部（定着ニップ部である。）に、記録媒体Ｐが搬送される。
【００５２】
磁束発生手段としての誘導加熱部２４は、コイル部２５（励磁コイル）、コア部２６（励磁コイルコア）、コイルガイド２７、カバー部材２８、等で構成される。コイル部２５は、定着スリーブ２０の外周面の一部を覆うように配設されたコイルガイド２７上に細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向（図２の紙面垂直方向である。）に延設したものである。コイルガイド２７は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、定着スリーブ２０との対向面の側でコイル部２５を保持する。コア部２６は、フェライト等の強磁性体（比透磁率が２５００程度である。）からなり、定着スリーブ２０の発熱層に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコアやサイドコアが設けられている。コア部２６は、幅方向に延設されたコイル部２５に対向するように設置されている。カバー部材２８は、コイル部２５、コア部２６、コイルガイド２７を覆うように構成されている。
なお、定着補助ローラ２１の内部に、フェライト等の強磁性体からなる内部コア（コア）を設置したり、内部コアの外周の一部を覆う磁束遮蔽部材を設置することもできる。
【００５３】
このように構成された定着装置１９は、次のように動作する。
不図示の駆動モータによって、定着補助ローラ２１が図２の時計方向に回転駆動されると、その回転に従動して定着スリーブ２０も時計方向に回転するとともに、加圧ローラ３０が反時計方向に回転する。そして、定着スリーブ２０は、誘導加熱部２４との対向位置（対向面）で、誘導加熱部２４から発生される磁束によって加熱される。
【００５４】
詳しくは、不図示の電源部からコイル部２５に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは、２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚである。）の高周波交番電流を流すことで、コイル部２５から定着スリーブ２０の発熱層に向けて磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、定着スリーブ２０の発熱層に渦電流が生じて、発熱層はその電気抵抗によってジュール熱が発生して誘導加熱される。こうして、定着スリーブ２０は、自身の発熱層の誘導加熱によって加熱される。
【００５５】
その後、誘導加熱部２４によって加熱された定着スリーブ２０表面は、加圧ローラ３０との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔ（トナー）を加熱して溶融する。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐが、不図示のガイド板に案内されながら定着スリーブ２０と加圧ローラ３０との間に送入される（矢印Ｙ１の搬送方向の移動である。）。そして、定着スリーブ２０から受ける熱と加圧ローラ３０から受ける圧力とによってトナー像Ｔが記録媒体Ｐに定着されて、記録媒体Ｐは定着スリーブ２０と加圧ローラ３０との間から送出される。
【００５６】
定着位置を通過した定着スリーブ２０表面は、その後に再び誘導加熱部２４との対向位置に達する。
このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
【００５７】
以下、本実施の形態における特徴的な定着装置１９の構成・動作について説明する。
図５は、温度変化に対する、定着スリーブ２０の内径変化と定着補助ローラ２１の外径変化とを示すグラフである。図５において、横軸は温度（定着スリーブ２０の温度）を示し、縦軸は定着スリーブ２０の内径又は定着補助ローラ２１の外径を示す。また、実線Ｒ１は定着スリーブ２０の内径の温度変化を示し、実線Ｒ２は定着補助ローラ２１の外径の温度変化を示す。
【００５８】
図５に示すように、本実施の形態では、定着スリーブ２０の温度が所定値（本実施の形態では約１００℃である。）まで昇温していないとき（冷間時）に、定着スリーブ２０の内径が定着補助ローラ２１の外径よりも大きくなるように設定している（図３の状態である。）。したがって、定着装置１９の立ち上げが開始されたときには、定着スリーブ２０の内径が定着補助ローラ２１の外径よりも大きくなる。具体的に、常温時には、定着スリーブ２０の内径が４０ｍｍになり、定着補助ローラ２１の外径が３９．５ｍｍになる。なお、図５において、立ち上げ開始時の温度に幅があるのは、使用環境（雰囲気温度）の差異によるものである。
【００５９】
さらに、定着スリーブ２０の温度が所定値（本実施の形態では約１００℃である。）まで昇温しているときに、定着スリーブ２０の内径が定着補助ローラ２１の外径よりも小さくなるように設定している（図２の状態である。）。したがって、少なくとも定着装置１９の立ち上げが完了されたときには、定着スリーブ２０の内径が定着補助ローラ２１の外径よりも小さくなる。具体的に、通紙時（定着工程時）には、定着スリーブ２０の内径が４０〜４０．１ｍｍになり、定着補助ローラ２１の外径が４０．４〜４０．７ｍｍになる。
【００６０】
ここで、上述の所定値（定着スリーブ２０の内径と定着補助ローラ２１の外径の大小関係が逆転する温度である。）は、定着スリーブ２０がトナー像を溶融して記録媒体Ｐに定着するための目標温度（１６０℃前後である。）よりも小さく、雰囲気温度よりも大きくなる温度である。
【００６１】
このような構成により、定着装置１９の立ち上げ（ウォーミングアップ）が開始されて暫くの間は、定着スリーブ２０と定着補助ローラ２１との間に空隙（非接触領域）がある状態で、誘導加熱部２４によって定着スリーブ２０（発熱層）の加熱がおこなわれることになる。そのため、定着スリーブ２０から定着補助ローラ２１への熱移動が低減されて、立ち上げ時間が短縮される。
【００６２】
このことは、図６に示す実験結果からも理解できる。図６において、実線Ｓ１は定着スリーブ２０と定着補助ローラ２１とを一体化（接着）しないで双方に空隙があるときの立ち上がり特性（定着スリーブ２０の昇温特性）を示し、実線Ｓ２は定着スリーブ２０と定着補助ローラ２１とを一体化（接着）して双方に空隙がないときの立ち上がり特性を示す。
図６に示すように、定着スリーブ２０と定着補助ローラ２１との間に空隙がないときの立ち上げ時間が約２４秒であるのに対して、定着スリーブ２０と定着補助ローラ２１との間に空隙があるときの立ち上げ時間は約１７秒になる。
【００６３】
すなわち、本実施の形態によれば、立ち上げ時に定着スリーブ２０と定着補助ローラ２１との間に一定時間空隙が設けられるために、定着装置１９の立ち上げ時間が確実に短縮される。
また、定着スリーブ２０と定着補助ローラ２１とが一体化されていないために、定着補助ローラ２１の変形が定着スリーブ２０によって制限される不具合が軽減されて、定着ニップ部のニップ量を充分に確保できて定着性が向上する。
さらに、常温時（メンテナンス時）には定着スリーブ２０と定着補助ローラ２１との間に空隙があるために、双方の部材のうちいずれか一方のみに破損等が生じたときでも双方の部材を同時に交換しないですむ。なお、先に図４で説明したように、定着スリーブ２０と定着補助ローラ２１との分解作業は簡易におこなうことができる。
【００６４】
一方、定着装置１９の立ち上げ（ウォーミングアップ）が完了して定着工程（通紙）がおこなわれるときには、定着スリーブ２０と定着補助ローラ２１との間に空隙がない状態（双方の部材の接触面積が大きい状態である。）で、誘導加熱部２４によって定着スリーブ２０（発熱層）の加熱がおこなわれることになる。そのため、定着スリーブ２０で生じた熱が定着補助ローラ２１の断熱層２２に蓄熱されて、定着工程直後（次の定着工程への移行時）における定着温度の落ち込みが軽減される。
なお、本実施の形態では、定着補助ローラ２１の断熱層２２を弾性材料（又は弾性発泡材料）で形成しているために、定着補助ローラ２１の外径が定着スリーブ２０の内径よりも大きくなっても定着スリーブ２０に大きなストレスが生じることはない。
【００６５】
また、定着工程時（通紙時）には定着スリーブ２０と定着補助ローラ２１との間に空隙がないために（双方の部材が密着しているために）、定着装置の稼動中に定着スリーブ２０の寄り（軸方向への移動である。）が生じてしまう不具合が抑止される。なお、本実施の形態では、先に図４で説明したように、規制部材としてのリング状部材４０が定着補助ローラ２１に設置されているために、定着スリーブ２０の寄りの発生が確実に抑止されることになる。
【００６６】
なお、本実施の形態における定着装置は、以下のような特徴的な構成を有するものと換言される。
すなわち、本実施の形態における定着装置は、冷間時に定着スリーブ２０との間に非接触領域（空気層）を有する断熱ローラ（定着補助ローラ）２１を備えていて、その非接触領域は断熱ローラ２１が熱膨張することによって定着スリーブ２０に接触する。具体的には、装置の立ち上げ時（ウォーミングアップ時）に断熱ローラ２１が所定温度以上になることによって、断熱ローラ２１の非接触領域が定着スリーブ２０に接触する。
【００６７】
以上説明したように、本実施の形態では、定着スリーブ２０の温度が所定値まで昇温していないときには定着スリーブ２０の内径が定着補助ローラ２１の外径よりも大きくなり、定着スリーブ２０の温度が所定値まで昇温しているときには定着スリーブ２０の内径が定着補助ローラ２１の外径よりも小さくなるように構成している。これにより、定着性が良好で、定着装置１９の立ち上がりが早く、定着装置１９の立ち上がり後の定着温度の落ち込みが少なく、部品（定着スリーブ２０及び定着補助ローラ２１）の交換効率がよく、定着スリーブ２０の寄りを軽減することができる。
【００６８】
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】定着装置の通紙時の状態を示す断面図である。
【図３】定着装置の立ち上げ開始時の状態を示す断面図である。
【図４】定着補助ローラを示す斜視図である。
【図５】温度変化に対する、定着スリーブの内径変化と定着補助ローラの外径変化とを示すグラフである。
【図６】定着スリーブと定着補助ローラとを一体化したときと一体化しないときとの立ち上がり特性の違いを示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１  画像形成装置本体（装置本体）、
１９  定着装置、
２０  定着スリーブ、
２１  定着補助ローラ（断熱ローラ）、  ２２  断熱層、  ２３  芯金、
２４  誘導加熱部（磁束発生手段）、
２５  コイル部、  ２６  コア部、
２７  コイルガイド、  ２８  カバー部材、
３０  加圧ローラ、
４０  リング状部材（規制部材）。
【図１】
2007279671.tif 000003
【図２】
2007279671.tif 000004
【図３】
2007279671.tif 000005
【図４】
2007279671.tif 000006
【図５】
2007279671.tif 000007
【図６】
2007279671.tif 000008