(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な定着部材と、この定着部材に圧力作用状態で接触する回転可能な加圧部材と、定着部材の外側に接近して配置され、この定着部材を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱手段と、定着部材にオフセット防止剤を供給する塗布手段とを含んでなる定着装置であって、
加圧部材の離型層を離型性に優れる材料で形成して離型層の離型性を定着部材を形成する離型層の離型性よりも向上させ、塗布手段を定着部材に対して接離可能に設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
定着部材の離型層をオフセット防止剤との親和性に優れる材料で形成して離型層の親和性を加圧部材を形成する離型層の親和性よりも向上させた請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
塗布手段の少なくとも一部を電磁誘導作用により発熱する材料で形成し、この塗布手段を定着部材からの離脱時に誘導加熱手段の電磁誘導作用で発熱させるようにした請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
回転可能な定着部材と、この定着部材に圧力作用状態で接触する回転可能な加圧部材と、定着部材の外側に接近して配置され、この定着部材を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱手段と、定着部材の表面にオフセット防止剤を供給する塗布手段とを含んでなる定着装置であって、
塗布手段の少なくとも一部を電磁誘導作用により発熱する材料で形成し、塗布手段を定着動作時に誘導加熱手段による電磁誘導作用で発熱させることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
回転可能な定着部材と、この定着部材に圧力作用状態で接触し、記録媒体を通す回転可能な加圧部材と、定着部材加熱用の加熱手段と、定着部材に接離可能に設けられ、定着部材にオフセット防止剤を供給する塗布手段とを含んでなる定着装置であって、
定着部材と加圧部材との接触部に記録媒体の先端部が到達する時刻をｔｎ、定着部材の移動方向における接触部からオフセット防止剤塗布手段の接触位置までの距離をＬｎｏ(ｍｍ)、定着部材の移動速度をｖ(ｍｍ／ｓ)、定着部材の周長をＬｒ(ｍｍ)としたとき、
少なくとも時刻ｔｎ＋Ｌｎｏ／ｖから時刻ｔｎ＋(Ｌｎｏ＋Ｌｒ)／ｖの間、塗布手段を定着部材から離隔させるようにしたことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
可視像形成ユニットと、この可視像形成ユニットの下流に設置される定着装置とを備え、記録媒体に多重転写された各色トナーを定着装置により定着させてフルカラー画像を形成する画像形成装置であって、
定着装置を、請求項１ないし５いずれかに記載の定着装置としたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、レーザプリンタ等の電子写真プロセスを用いた電子写真機器に使用する定着装置、特にカラーの画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に使用されている従来のカラー用の定着装置５は、図８や図９に示すような構造に構成されている。図８はオフセット防止剤７０の塗布手段６１として、フェルト方式の塗布手段を採用したカラー用の定着装置５、図９はウエブ方式の塗布手段を採用したカラー用の定着装置５である。
この種のカラー用の定着装置５は、モノクロ用とは異なり、トナー２６に対する離型性の確保とセルフストリッピングを行うため、記録紙１を挟持して通紙する上部ローラ８０と下部ローラ８１の表面に離型層８２が厚肉の弾性材料を用いてそれぞれ被覆形成されている。離型層８２は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等を用いて１ｍｍ以上の厚さに形成され、円筒形を呈した芯金を被覆する。
【０００３】
このようにカラー用の定着装置５は、離型層８２が厚肉の弾性材料を用いて形成されるので、上部ローラ８０と下部ローラ８１の伝熱特性がモノクロ用に比べて悪く、上部ローラ８０からのみの熱供給では十分な熱供給を得ることができない。そこで、一般的なカラー用の定着装置５は、上部ローラ８０と下部ローラ８１とに、ヒータランプからなる加熱手段８３がそれぞれ内蔵され、上部ローラ８０と下部ローラ８１共に加熱する。
【０００４】
また、カラー用の定着装置５に使用されるカラートナーはモノクロトナーに比べて内部凝集力が小さく、定着時にトナー層が内部で分断することにより、ローラ側にトナー２６が付着(オフセット)しやすいという特徴がある。そこで、これを防止するため、塗布手段６１により上部ローラ８０の表面にシリコーンオイル等のオフセット防止剤７０を塗布し、ローラに対するトナー２６のオフセットを防止するという方法が提案されている。
【０００５】
しかしながら、例えオフセット防止剤７０を塗布したとしても、上部ローラ８０に対するトナー２６の付着を完全に防ぐことはできず、ごく微量ながらトナー２６のオフセット(マイクロオフセット)が発生する。また、記録紙１が通紙されることにより、紙粉等がローラに付着することが少なくない。このようなマイクロオフセットや紙粉等により、ローラに接触している塗布手段６１が汚れると、オイルの塗布性が低下することとなり、好ましくない。
係る問題を解消するため、フェルト方式の塗布手段を使用した定着装置５は、塗布手段６１の下流側にクリーニングパッド等からなるクリーニング手段８４を設置するようにしている。また、ウエブ方式の塗布手段を使用した定着装置５は、オイル供給用のウエブ８５を巻き取るようにしている。
【０００６】
一方、下部ローラ８１の離型層８２は、上部ローラ８０の離型層８２と同一の材料で形成されるので、トナー２６が元々オフセットしにくいという特徴がある。また、トナー２６が微量にオフセット(マイクロオフセット)しても、加熱手段８３により下部ローラ８１の表面がトナー２６の軟化点以上の温度に加熱されているので、記録紙１の裏面に対して視覚では認識できないレベルで再転写することによりクリーニングされ、下部ローラ８１の表面にトナー２６による汚れが堆積していくことはなかった。
【０００７】
しかしながら、上記カラー用の定着装置５においては、熱伝導性の悪いゴム材料を離型層８２として使用し、しかも、この離型層８２が厚肉で熱容量が大きいので、ウォームアップの遅延を招くこととなる。その結果、待機中も使用温度に近い温度で予熱しておく必要があり、待機時の消費電力が大きいという問題がある。さらに、下部ローラ８１にも加熱手段８３が必要となり、塗布手段６１の構成も実に複雑なので、装置の大型化や高価格化を回避することができない。
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明者等は、図１０に示すように、加熱ローラ５０である上部ローラ８０を、芯金５１、弾性層５２、発熱層５３、薄膜の離型層５４の四層構造に形成し、この上部ローラ８０の外側近傍に誘導加熱コイル５６からなる誘導加熱手段５５を設置し、上部ローラ８０の発熱層５３を直接発熱させて上部ローラ８０を加熱する外部誘導加熱方式の定着装置５を提案している。
この外部誘導加熱方式の定着装置５によれば、上部ローラ８０に設けられたＮｉやＳＵＳ等からなる薄い金属スリーブ(厚さ５０μｍ程度)の発熱層５３が直接発熱し、この発熱層５３表面の離型層５４も非常に薄層(シリコーンゴム、厚さ１５０μｍ程度)なので、上部ローラ８０の熱容量が小さく、ウォームアップの短縮を実現することができる。また、上部ローラ８０の外側で熱が生じるので、記録紙１に対する熱伝導性や熱供給性に優れ、加圧ローラ７２である下部ローラ８１の加熱手段８３が不要となり、簡易な構成が期待できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記定着装置５は、以上のような優れた効果が期待できるが、技術の飛躍的進歩を図るためには、以下のような課題がある。すなわち、下部ローラ８１の離型層５４を上部ローラ８０の離型層５４と同様の材料で形成する場合には、下部ローラ８１にもマイクロオフセットが発生するが、下部ローラ８１には熱源がないので、下部ローラ８１の表面に微量にオフセットしたトナー２６が固化し、記録紙１の裏面に十分転写されないため、長期間の使用により下部ローラ８１の表面にトナー２６の汚れが堆積していく。その結果、下部ローラ８１の離型性が低下し、記録紙１の剥離不良等を招くおそれが考えられる。
【００１０】
また、上部ローラ８０に対する誘導加熱コイル５６のカバー率が大きいので、カラーに適用した場合には、従来のように塗布手段６１とクリーニング手段８４を併用したり、ウエブタイプの塗布手段６１を設置することが困難になることが考えられる。さらに、塗布手段６１を設ける場合、この塗布手段６１自体が大きな熱負荷となり、加熱ローラ５０の熱を奪うため、外部誘導加熱方式の特徴であるウォームアップ時間の短縮効果低減のおそれが考えられる。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みなされたもので、ウォームアップ時間の短縮効果を損なうことなく、長期に亘り安定したオイル塗布性能を得ることのできる簡易な構成の定着装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明においては上記課題を達成するため、回転可能な定着部材と、この定着部材に圧力作用状態で接触する回転可能な加圧部材と、定着部材の外側に接近して配置され、この定着部材を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱手段と、定着部材にオフセット防止剤を供給する塗布手段とを含んでなるものであって、
加圧部材の離型層を離型性に優れる材料で形成して離型層の離型性を定着部材を形成する離型層の離型性よりも向上させ、塗布手段を定着部材に対して接離可能に設けたことを特徴としている。
【００１３】
なお、定着部材の離型層をオフセット防止剤との親和性に優れる材料で形成して離型層の親和性を加圧部材を形成する離型層の親和性よりも向上させることが好ましい。
また、塗布手段の少なくとも一部(全部でも良い  以下同じ)を電磁誘導作用により発熱する材料で形成し、この塗布手段を定着部材からの離脱時に誘導加熱手段の電磁誘導作用で発熱させることが好ましい。
【００１４】
また、請求項４記載の発明においては上記課題を達成するため、回転可能な定着部材と、この定着部材に圧力作用状態で接触する回転可能な加圧部材と、定着部材の外側に接近して配置され、この定着部材を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱手段と、定着部材の表面にオフセット防止剤を供給する塗布手段とを含んでなるものであって、
塗布手段の少なくとも一部を電磁誘導作用により発熱する材料で形成し、塗布手段を定着動作時に誘導加熱手段による電磁誘導作用で発熱させることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項５記載の発明においては上記課題を達成するため、回転可能な定着部材と、この定着部材に圧力作用状態で接触し、記録媒体を通す回転可能な加圧部材と、定着部材加熱用の加熱手段と、定着部材に接離可能に設けられ、定着部材にオフセット防止剤を供給する塗布手段とを含んでなるものであって、
定着部材と加圧部材との接触部に記録媒体の先端部が到達する時刻をｔｎ、定着部材の移動方向における接触部からオフセット防止剤塗布手段の接触位置までの距離をＬｎｏ(ｍｍ)、定着部材の移動速度をｖ(ｍｍ／ｓ)、定着部材の周長をＬｒ(ｍｍ)としたとき、少なくとも時刻ｔｎ＋Ｌｎｏ／ｖから時刻ｔｎ＋(Ｌｎｏ＋Ｌｒ)／ｖの間、塗布手段を定着部材から離隔させるようにしたことを特徴としている。
【００１６】
さらに、請求項６記載の発明においては上記課題を達成するため、可視像形成ユニットと、この可視像形成ユニットの下流に設置される定着装置とを備え、記録媒体に多重転写された各色トナーを定着装置により定着させてフルカラー画像を形成するものであって、
定着装置を、請求項１ないし５いずれかに記載の定着装置としたことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明するが、先ず、本実施形態における定着装置が使用される乾式電子写真機であるカラー画像形成装置について説明する。この乾式電子写真機であるカラー画像形成装置は、図１に示すように、記録媒体である記録紙１の搬送路に沿って四色の可視像形成ユニット２・２Ａ・２Ｂ・２Ｃが横一列に配列されたいわゆるタンデム式のプリンタである。具体的には、被加熱材である記録紙１を上流から供給する供給トレイ３と、この供給トレイ３よりも下流に位置する定着装置５とを備え、これらの供給トレイ３と定着装置５とが記録紙１の搬送路で連結されるとともに、この搬送路に沿って四色の可視像形成ユニット２・２Ａ・２Ｂ・２Ｃが並べて配設されており、無端状の搬送ベルト４２等からなる記録紙搬送手段４で搬送される記録紙１に各色トナー２６を多重転写し、これを定着装置５で定着してフルカラー画像を形成するよう機能する。
【００１８】
各可視像形成ユニット２・２Ａ・２Ｂ・２Ｃは、図１に示すように、感光体ドラム２０の周囲に、帯電ローラ２１、レーザ光照射手段２２、現像器２３、転写ローラ２４、クリーナ２５が配設され、現像器２３にはイエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｂ)の各トナー２６が充填されている。
記録紙搬送手段４は、同図に示すように、間隔をおいて相対向する回転可能な一対の駆動ローラ４０とアイドリングローラ４１とを備え、これら一対の駆動ローラ４０とアイドリングローラ４１との間に、所定の速度で制御されつつ循環回転する無端状の搬送ベルト４２が張架されており、この搬送ベルト４２上に記録媒体である記録紙１を吸着させて搬送するよう機能する。
【００１９】
上記構成において、記録紙１にトナー画像を形成する場合には、先ず、感光体ドラム２０の周囲が帯電ローラ２１で一様に帯電され、レーザ光照射手段２２により感光体ドラム２０の周面が画像情報に応じてレーザ露光されて静電潜像が形成される。こうして静電潜像が形成されたら、現像器２３により感光体ドラム２０上の静電潜像に対してトナー像が現像され、この顕像化されたトナー像がトナー２６とは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ２４により記録紙搬送手段４で搬送される記録紙１に順次転写される。
次いで、記録紙１は、駆動ローラ４０の曲率により搬送ベルト４２から剥離されて定着装置５に搬送され、その後、この定着装置５で所定の温度に保たれた加熱ローラ５０により適度な温度と圧力が付与される。そしてトナー２６は、溶解し、記録紙１に固定されて堅牢な画像を形成する。
【００２０】
次に、本実施形態における定着装置５について説明すると、本実施形態の定着装置５は、図２に示すように、金属スリーブからなる発熱層５３を有する回転可能な加熱ローラ５０と、この加熱ローラ５０に下方から圧接する回転可能な加圧ローラ７２と、加熱ローラ５０の上部外周に近接配置され、この加熱ローラ５０を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱手段５５と、加熱ローラ５０にオフセット防止剤７０を供給する塗布手段６１とを備え、一定温度で加熱された加熱ローラ５０と加圧ローラ７２との接触部、すなわちニップ部７６に未定着のトナー像を有する記録紙１を通紙することにより、記録紙１に画像を定着させるようにしている。
【００２１】
加熱ローラ５０は、図２に示すように、円柱形の芯金５１と、この芯金５１を被覆する円筒形の弾性層５２と、この弾性層５２を被覆する円筒形の薄い発熱層５３と、この発熱層５３を被覆する円筒形の離型層５４とから被覆形成されている。芯金５１は、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属を用いて形成される。これらの材料の中でも、誘導加熱による発熱を防止することのできるアルミニウムが最適である。また、弾性層５２は、薄い発熱層５３の内側においてこれを固定支持し、十分な機械的強度を確保する。この弾性層５２は、例えば断熱性や耐熱性に優れる厚さ６ｍｍの発泡シリコーンゴムを用いて形成され、発熱層５３の熱逃げを極力防止するとともに、発熱層５３の温度に耐えられるようになっている。
【００２２】
金属スリーブからなる発熱層５３は、誘導加熱作用により発熱する発熱体であり、表面温度の立ち上がり時間を短縮するため、４０〜５０μｍと薄肉化される。この発熱層５３は、誘導加熱を行うので、鉄、ＳＵＳ４３０ステンレス材等、磁性を有する導電性部材を用いて形成される。特に、比透磁率が高ければ良く、ケイ素鋼板、電磁鋼板、ニッケル鋼等でも良い。また、非磁性体であっても、ＳＵＳ３０４ステンレス材等、抵抗値の高い材料であれば誘導加熱できるので、これを使用しても良い。さらに、非磁性のベース部材、例えばセラミック等であっても、比透磁率の高い上記材料が導電性を有するように配置されている材料であればそれでも良い。
【００２３】
本実施形態においては、発熱層５３として電鋳法により作製した厚さ４０μｍのニッケルが使用される。発熱層５３は、単層でも良いが、発熱量を増大させるため、複数層とすることも可能である。
【００２４】
離型層５４は、ニップ部７６で加熱されて粘度が低下したトナー２６が加熱ローラ５０に付着するのを防止するため、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)、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）等のフッ素樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム等の弾性体、あるいはこれらが複数積層されることにより形成され、発熱層５３の表面に被覆形成される。離型層５４の材料は、このような中から適宜選択されるが、カラー用の場合には、弾性を有するゴム系の材料が好ましい。本実施形態においては、層厚１５０μｍのシリコーンゴム層(ＬＴＶ)が使用される。
【００２５】
誘導加熱手段５５は、図３に示すように誘導コイル５６を用いて形成され、加熱ローラ５０の上部外周を取り囲むよう略円弧状に構成されており、記録紙１のサイズ等に応じて単数複数個設置される。誘導加熱手段５５は、このように構成されているので、曲率が生じ、誘導コイル５６の中心側に磁束が集中し、渦電流の発生量が多くなるので、加熱ローラ５０の表面温度を迅速に立ち上げることができる。誘導コイル５６の材質は、耐熱性を考慮してアルミニウム単線(表面絶縁層(例えば、酸化膜)有り)が本実施形態において使用されるが、銅線、銅ベースの複合部材線、リッツ線(エナメル線等を撚り線にした線)等でも良い。いずれの線材を使用しても、コイルでのジュール損を抑制するため、誘導コイル５６の全抵抗値は、０．５Ω以下、好ましくは０．１Ω以下が最適である。
【００２６】
係る誘導加熱手段５５の誘導コイル５６に励磁回路５７から高周波電流が通電されることで交番磁界が生じ、この交番磁界により加熱ローラ５０が誘導加熱される。この加熱ローラ５０の加圧ローラ７２とのニップ部７６の入り口近傍には、図２に示すようにサーミスタ５８が配設され、このサーミスタ５８の検知信号に応じて図示しないＣＰＵ等から構成される制御手段５９が励磁回路５７を制御し、これにより加熱ローラ５０の温度が一定温度に制御される。制御手段５９は、図２に示すように、励磁回路５７だけではなく、加熱ローラ５０用の駆動手段６０をも制御する。
【００２７】
加熱ローラ５０のニップ部７６の出口近傍には図２に示すように、塗布手段６１が接離可能に対設されている。この塗布手段６１は、回転軸６２を中心に揺動するアーム６３と、このアーム６３の下端部である一端部に軸支されて加熱ローラ５０のニップ部７６の出口近傍に接触する回転可能なオイル塗布ローラ６４と、アーム６３の上端部である他端部に連結されてアーム６３を揺動させるソレノイド６５と、装置本体とアーム６３の他端部との間に張架されて揺動したアーム６３を元の位置に復帰させるバネ手段である復帰スプリング６６とから構成されている。
【００２８】
オイル塗布ローラ６４は、図４に示すように、円柱形を呈したＳＵＳ製の芯金６８と、この芯金６８を被覆するオイル含有用のオイル保持層６９と、このゴム状弾性体からなるオイル保持層６９を被覆してオイル供給量を規制する円筒形の薄いオイル供給量制御層７１とから構成されている。オイル保持層６９は、シリコーンゴム等の各種発泡体が使用され、オフセット防止剤７０として所定粘度のジメチルシリコーンオイルが含有されている。また、オイル供給量制御層７１は、厚さ１０μｍ程度の延伸ＰＴＦＥの多孔性フィルムを用いて形成されている。
【００２９】
加圧ローラ７２は、鉄、ステンレス、アルミニウム等からなる円柱形の芯金７３と、この芯金７３上に被覆形成されるシリコーンゴム等の弾性層７４と、この弾性層７４を被覆してトナー２６や紙粉の付着を防止する円筒形の離型層７５とから構成され、図示しないバネ等の弾性体により加熱ローラ５０に圧接されて加熱ローラ５０との間に幅６．５ｍｍ程度のニップ部７６を形成する。加圧ローラ７２の離型層７５は、加熱ローラ５０の離型層５４よりも離型性の良い材料を使用して形成される。このような材料の選択により、加圧ローラ７２側にトナー２６が全く付着せず、加圧ローラ７２に加熱手段８３を設置する必要がなくなり、構成の簡略化を図ることができる。
【００３０】
一方、オフセット防止剤(本実施形態ではジメチルシリコーンオイル)７０に対する親和性の点では、加圧ローラ７２の離型層７５に比べ、加熱ローラ５０の離型層７５が良好であることが好ましい。これにより、加熱ローラ５０に塗布されたオフセット防止剤７０の加圧ローラ７２への移行が極力規制され、オフセット防止剤７０の使用量を必要最低限度に抑制することが可能となる。
加熱ローラ５０と加圧ローラ７２の離型層５４・７５を形成する材料の組み合わせとしては、加熱ローラ５０の離型層５４としてシリコーンゴムやフッ素ゴム等のゴム材料、加圧ローラ７２の離型層７５としてＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂材料を用いる組み合わせが考えられる。本実施形態では、加熱ローラ５０の離型層５４に厚さ１５０μｍのシリコーンゴム(ＬＴＶ)、加圧ローラ７２の離型層７５に非電導性で厚さ５０μｍのＰＦＡチューブが使用される。
【００３１】
上記構成において、定着動作時には加熱ローラ５０が駆動手段６０で回転駆動するとともに、誘導加熱手段５５で加熱され、加熱ローラ５０の表面が一定温度(本実施形態では１６０℃)に昇温される。加熱ローラ５０の表面が一定温度に昇温されると、塗布手段６１のソレノイド６５がオンしてアーム６３を図２の矢印方向に揺動させ、オイル塗布ローラ６４が加熱ローラ５０に圧接してシリコーンオイルを供給塗布する。
次いで、ニップ部７６に未定着トナー画像を形成した記録紙１が通紙され、トナー画像が熱と圧力により記録紙１に定着される。この記録紙１の通紙が完了すると、誘導加熱手段５５の加熱が停止するとともに、ソレノイド６５がオフし、復帰スプリング６６によりアーム６３が図２の反矢印方向に揺動してオイル塗布ローラ６４を加熱ローラ５０から離隔させる。
【００３２】
上記一連の定着動作において、加圧ローラ７２の離型層７５が加熱ローラ５０の離型層５４に比べて離型性が良好なので、オフセットしたトナーや紙粉が加圧ローラ７２側に付着せず、全て加熱ローラ５０側に付着する。また、オイル塗布ローラ６４は、非定着動作時には加熱ローラ５０から離れるので、クリーニング手段８４を設置しなくても、トナーや紙粉で塗布手段６１の汚れることが殆どなく、長期に亘って塗布性能を安定させ、維持することができる。また、一旦加熱ローラ５０に付着したトナーや紙粉は記録紙１に再転写されてクリーニングされるので、加熱ローラ５０の表面にトナーや紙粉による汚れが堆積していくことはない。
【００３３】
なお、オイル塗布ローラ６４は、図４に示す構成でも良いが、図５に示す構成を採用することもできる。この場合のオイル塗布ローラ６４は、同図に示すように、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ４３０製の芯金６８Ａと、この円筒形の芯金６８Ａを被覆する円筒形のオイル含有層７７と、このオイル含有層７７を被覆してオイル供給量を規制する円筒形の薄いオイル供給量制御層７１Ａから構成される。
芯金６８Ａは、ステンレスを用いて円筒形に形成され、周壁に複数のオイル供給孔７８が小さく穿孔されている。この芯金６８Ａにはオフセット防止剤７０である所定粘度のシリコーンオイルが封入され、このシリコーンオイルは、オイル供給孔７８からオイル含有層７７に供給保持され、加熱ローラ５０とオイル塗布ローラ６４の圧接力により搾り出されて加熱ローラ５０の表面に塗布される。この際、シリコーンオイルは、オイル供給量制御層７１Ａにより必要量だけ加熱ローラ５０の表面に塗布される。
【００３４】
オイル含有層７７は、耐熱性フェルトや発泡シリコーンゴム等のオイルを保持しやすい材料を使用して厚さ１ｍｍ程度に形成されている。また、オイル供給量制御層７１Ａは、延伸ＰＴＦＥの多孔性フィルムで厚さ１０μｍ程度に形成されている。
【００３５】
このようなオイル塗布ローラ６４を使用する場合、図２や図５に示すように、誘導コイル５６の一端部を延長し、オイル塗布ローラ６４が加熱ローラ５０から離れた位置において誘導コイル５６とオイル塗布ローラ６４が近接するよう配置することにより、誘導コイル５６から芯金６８Ａまでの距離を数ｍｍ(本実施形態においては３ｍｍ)と短く設定することができる。したがって、誘導コイル５６から発生する交番磁界がオイル塗布ローラ６４の芯金６８Ａにも作用するので、オイル塗布ローラ６４用に加熱手段８３を別途設置する必要がなく、オイル塗布ローラ６４を発熱させることが可能となる。
【００３６】
また通常、オイル塗布ローラ６４を加熱ローラ５０から離隔させると、オイル塗布ローラ６４に加熱ローラ５０からの熱が伝わらないので、オイルの粘度が高くなって流動性が低下し、加熱ローラ５０に再度接触した直後のオイル塗布性能(オイル塗布量や塗布の均一性等)が安定しないこととなる。また、オイル塗布ローラ６４自体が熱負荷になるので、加熱ローラ５０のウォームアップが完了してオイル塗布ローラ６４を加熱ローラ５０に接触させた際、加熱ローラ５０の熱が急激に奪われて温度低下し、低温オフセット等の定着不良を発生させてしまうおそれが考えられる。
【００３７】
この点に関し、本実施形態の定着装置５によれば、離隔時にも誘導コイル５６によりオイル塗布ローラ６４が加熱される構成なので、加熱ローラ５０のウォームアップ中にオイル塗布ローラ６４も加熱される。その結果、加熱ローラ５０に接触した直後から安定したオイル塗布性能を得ることができる。また、接触時には十分温まっているので、加熱ローラ５０の熱が奪われることがなく、接触直後においても十分な定着性を得ることができる。
【００３８】
オイル塗布ローラ６４は、加熱ローラ５０に接触している間にも誘導コイル５６により発熱するよう構成されることが好ましい。以下、この理由を説明すると、加熱ローラ５０に対するオフセット防止剤７０、すなわち、オイルの必要塗布量は、記録紙１の通紙条件(記録紙１のサイズ、通紙間隔等)によって異なり、用紙サイズが大きく通紙間隔が短いほど、多くなる。また、必要塗布量の多くなる上記条件の場合、加熱ローラ５０が記録紙１に奪われる熱量も大きくなるので、加熱ローラ５０を一定温度(定着温度)に維持するため、誘導コイル５６による発熱作用も必然的に大きくなる。
【００３９】
一方、オイル塗布ローラ６４は、記録紙１と接触しないので、その熱損失が通紙条件に関係なく一定であることから、誘導コイル５６による発熱作用の増加で温度が上昇する。その結果、オイルの温度も高くなり、オイルの粘度が低下して加熱ローラ５０へのオイル供給量(塗布量)が増加する。
以上説明した作用により、定着装置５を上記構成とすることにより、オイル塗布量が多く必要となる通紙条件下では、自動的に加熱ローラ５０へのオイル塗布量が増加し、オイル塗布量を多く必要としない通紙条件下では、自動的に加熱ローラ５０へのオイル塗布量を減少させることができる(請求項４に対応)。
【００４０】
次に、オイル塗布ローラ６４を接離させるタイミングにつき、図６に基づいて説明する。オイル塗布ローラ６４を接離させるタイミングは、同図に示すタイミングが好ましい。すなわち、記録紙１の先端部がニップ部７６に到達する時刻をｔｎ、加熱ローラ５０の移動方向におけるニップ部７６からオイル塗布ローラ６４の接触位置までの距離をＬｎｏ(ｍｍ)、加熱ローラ５０の移動速度(周速)をｖ(ｍｍ／ｓ)、加熱ローラ５０の周長をＬｒ(ｍｍ)としたとき、少なくとも時刻ｔｎ＋Ｌｎｏ／ｖから時刻ｔｎ＋(Ｌｎｏ＋Ｌｒ)／ｖまでの間、塗布手段６１のオイル塗布ローラ６４を加熱ローラ５０から離隔させた状態とする。
【００４１】
以下、この理由を説明すると、本発明者等が鋭意検討した結果、トナー２６の加熱ローラ５０へのマイクロオフセットは、特に記録紙１の先端部がニップ部７６に到達してから加熱ローラ５０が一回転するまでの間に発生しやすいことが判明した。その理由としては定かではないが、加熱ローラ５０が一回転する間は加熱ローラ５０の表面が記録紙１に対して熱を奪われないため、加熱ローラ５０の一回転後に比べ、ローラの表面温度が若干高くなっているためではないかと考えられる。
この最初の加熱ローラ５０一回転の間に発生したオフセットは、オイル塗布ローラ６４の接触位置をＬｎｏ／ｖ時間だけ遅れて通過(すなわち、時刻ｔｎ＋Ｌｎｏ／ｖから時刻ｔｎ＋(Ｌｎｏ＋Ｌｒ)／ｖまでの間)することとなる。そこで、この間は少なくともオイル塗布ローラ６４を加熱ローラ５０から離隔させれば、オイル塗布ローラ６４のトナー汚れを極力回避することができる。
【００４２】
なお、この接離タイミングは、本実施形態のような外部誘導加熱方式による定着装置５のみならず、ヒータランプからなる加熱手段８３を用いた従来の定着装置５においても有効である。
【００４３】
次に、図７は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、オイル塗布ローラ６４を加熱ローラ５０ではなく、下方の加圧ローラ７２に圧接し、このオイル塗布ローラ６４により、加圧ローラ７２表面に塗布したオイルを記録紙１の非通紙時にニップ部７６において加熱ローラ５０側に移行させ、加熱ローラ５０に対してオイルを塗布するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４４】
本実施形態によれば、オイル塗布ローラ６４を加圧ローラ７２に圧接し、この加圧ローラ７２を介して加熱ローラ５０にオイルを塗布するので、加熱ローラ５０に対する誘導コイル５６のカバー率が大きく、加熱ローラ５０に対してオイル塗布ローラ６４を配置しずらいといった外部誘導加熱方式の定着装置５の課題をきわめて有効に解消することが可能となる。また、オイル塗布ローラ６４が加熱ローラ５０に対する直接的な熱負荷とならないので、定着装置５の昇温を妨げることもない。
【００４５】
ここで、加熱ローラ５０の離型層５４は、加圧ローラ７２の離型層７５に比べ、オフセット防止剤７０であるオイルとの親和性に優れる材料で構成されることが好ましい。加熱ローラ５０の離型層５４が加圧ローラ７２の離型層７５に比べ、オイルとの親和性に優れる場合には、加圧ローラ７２に塗布されたオイルの加熱ローラ５０に対する移行が促進されるので、加圧ローラ７２側にオイル塗布ローラ６４を設けても、加熱ローラ５０に十分な量のオフセット防止剤７０を供給することができる。
【００４６】
また、加圧ローラ７２の離型層７５は、加熱ローラ５０の離型層５４に比べ、離型性が良好であることが好ましい。加圧ローラ７２の離型層７５が加熱ローラ５０の離型層５４に比べ、離型性の優れる場合、オフセットトナー２６や紙粉が加圧ローラ７２側に付着せず、加熱ローラ５０側に付着する。その結果、加圧ローラ７２にクリーニング手段８４を設置しなくても、トナー２６や紙粉でオイル塗布ローラ６４の汚れることが殆どなく、長期に亘って塗布性能を安定させ、維持することができる。
【００４７】
以上の２つの条件を満たす加熱ローラ５０と加圧ローラ７２の離型層５４・７５材料の組み合わせとしては、加熱ローラ５０の離型層５４材料としてシリコーンゴムやフッ素ゴム等のゴム材料、加圧ローラ７２の離型層７５材料としてＰＦＡやＰＴＦＥ等の樹脂材料を用いる組み合わせが考えられる。本実施形態においては、加熱ローラ５０の離型層５４に厚さ１５０μｍのシリコーンゴム(ＬＴＶ)、加圧ローラ７２の離型層７５に非電導性で厚さ５０μｍのＰＦＡチューブが使用される。
【００４８】
また、本実施形態のように加圧ローラ７２にオイル塗布ローラ６４を接触させ、オイルを加熱ローラ５０に加圧ローラ７２を介して塗布する場合、記録紙１がニップ部７６を通過している時、すなわち通紙時には、加圧ローラ７２に塗布されたオイルは、加熱ローラ５０側に移行できず、記録紙１の裏面に塗布、吸収されてしまうので無駄となる。
そこで、オイル塗布ローラ６４を加圧ローラ７２に対して接離可能とし、記録紙１がニップ部７６を通過していない時、すなわち非通紙時には、加圧ローラ７２にオイル塗布ローラ６４を接触させ、記録紙１がニップ部７６を通過している通紙時には、加圧ローラ７２からオイル塗布ローラ６４を離隔させるよう、オイル塗布ローラ６４を接離制御することが好ましい。こうすれば、オイルの無駄な消費を抑制し、オイル塗布ローラ６４の寿命を極力長くすることができる。
【００４９】
なお、上記実施形態においては、塗布手段６１としてオイル塗布ローラ６４を使用したが、なんらこれに限定されるものではない。例えば、フェルト方式の塗布手段を採用したり、あるいはウエブ方式の塗布手段を採用することも可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ウォームアップ時間の短縮効果を損なうことなく、オフセット防止剤に関する塗布性能を長期に亘り安定して得ることができるという効果がある。
すなわち、請求項１記載の発明によれば、加圧部材の離型層が定着部材の離型層に比べ、離型性が良好なので、トナーや紙粉等が加圧部材側に移行せず、定着部材側に付着する。また、塗布手段を定着部材に接離可能に設けるので、トナーや紙粉等で汚れる可能性のある場合には、定着部材から離すことにより、トナーや紙粉等の汚れを回避することができ、長期に亘る塗布性能を安定させることができる。また、一旦定着部材に付着したトナーや紙粉等は、記録媒体に再転写されてクリーニングされるので、定着部材の表面にトナーや紙粉等の汚れが堆積することがない。
【００５１】
また、請求項２記載の発明によれば、定着部材に塗布されたオフセット防止剤の加圧部材への移行が抑制されるので、オフセット防止剤の使用量を必要最低限度に押さえることができるという効果がある。
また、請求項３記載の発明によれば、離隔時にも誘導加熱手段により塗布手段が加熱されるので、オフセット防止剤の温度が使用温度近くに予熱され、定着部材に接触した直後においても、オフセット防止剤に関する塗布性能を安定した状態で確保することが可能になる。また、接触時には塗布手段が十分温まっているので、定着部材の熱が奪われることがなく、接触直後においても十分な定着性を得ることが可能になる。
【００５２】
また、請求項４記載の発明によれば、定着部材に対するオフセット防止剤の必要塗布量は、記録媒体を通す条件により異なり、サイズが大きく間隔が短いほど、多くなる。また、定着部材が記録媒体に奪われる熱量も大きくなることから、定着部材を一定温度に保つため、誘導加熱手段による発熱作用も大きくなる。
一方、塗布手段の熱損失は、記録媒体を通す条件により関係なく一定であるため、誘導加熱手段による発熱作用の増加により、オフセット防止剤の温度も高くなり、粘度が低下して塗布量が増加する。
以上により、定着装置を上記構成とすることにより、オフセット防止剤の塗布量が多く必要な条件では、自動的に塗布量が増加し、塗布量を多く必要としない条件では、自動的に塗布量を減少させることができる。
【００５３】
さらに、請求項５記載の発明によれば、トナーのオフセットの発生しやすい間は塗布手段を定着部材から離すので、塗布手段の汚れを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る定着装置及び画像形成装置の実施形態における画像形成装置を示すブロック図である。
【図２】  本発明に係る定着装置及び画像形成装置の実施形態を示す説明図である。
【図３】  本発明に係る定着装置及び画像形成装置の実施形態における誘導加熱手段を示す説明図である。
【図４】  本発明に係る定着装置の実施形態におけるオイル塗布ローラを示す説明図である。
【図５】  本発明に係る定着装置の他の実施形態におけるオイル塗布ローラを示す説明図である。
【図６】  本発明に係る定着装置の実施形態におけるオイル塗布ローラの接離タイミングを示す説明図である。
【図７】  本発明に係る定着装置及び画像形成装置の第２の実施形態を示す説明図である。
【図８】  フェルト方式の塗布手段を採用した従来の定着装置を示す断面説明図である。
【図９】  ウエブ方式の塗布手段を採用した従来の定着装置を示す断面説明図である。
【図１０】  外部誘導加熱方式による定着装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１          記録紙(記録媒体)
５          定着装置
２６        トナー
５０        加熱ローラ(定着部材)
５１        芯金
５２        弾性層
５３        発熱層
５４        離型層
５５        誘導加熱手段
５６        誘導コイル
６１        塗布手段
６３        アーム
６４        オイル塗布ローラ
６５        ソレノイド
６６        復帰スプリング
６８        芯金
６８Ａ      芯金
６９        オイル保持層
７０        オフセット防止剤
７１        オイル供給量制御層
７１Ａ      オイル供給量制御層
７２        加圧ローラ(加圧部材)
７３        芯金
７４        弾性層
７５        離型層
７６        ニップ部
８３        加熱手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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