JP2004037888A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】誘導加熱方式の定着装置において加圧ローラの長寿命化、予熱時間の短縮化、及び省エネルギー化を図る。
【解決手段】励磁コイル８により誘導加熱される定着ローラ１に、加圧ローラ２としてスポンジローラ２０を組み合わせることが有効であるが、スポンジローラ２０はニップ部の荷重により変形する場合がある。これを防止するために、画像形成中以外では両ローラの加圧を加圧解除手段で解除し、ニップ部の荷重を小さくする。
【選択図】 図５
【解決手段】励磁コイル８により誘導加熱される定着ローラ１に、加圧ローラ２としてスポンジローラ２０を組み合わせることが有効であるが、スポンジローラ２０はニップ部の荷重により変形する場合がある。これを防止するために、画像形成中以外では両ローラの加圧を加圧解除手段で解除し、ニップ部の荷重を小さくする。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、及びファクシミリ等の画像形成装置に用いられる誘導加熱方式の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機、プリンタ、及びファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラム上にトナー画像を形成し、該トナー画像を記録材に転写する画像形成手段と、該記録材上のトナー画像を永久固着画像として加熱定着する装置（以下、加熱定着装置と記す。）とを有するものがある。一般的に、前記加熱定着装置には以下に示す「熱ローラ方式」と「フィルム加熱方式」がある。
【０００３】
熱ローラ方式の加熱定着装置では、定着ローラ（熱ローラ）と加圧部材としての加圧ローラとを圧接させて定着ニップ部を形成する。定着ローラは、熱源としてハロゲンランプ（ハロゲンヒータ）が内蔵され、該ハロゲンランプの発熱で所定の温度に加熱・温調される。そして、定着・加圧ローラ対を回転させ、未定着トナー画像を担持させた記録材を定着ニップ部に導入して挟持搬送させることで、定着ニップ部において記録材を定着ローラの熱で加熱して画像の熱定着を行う。
【０００４】
次に、フィルム加熱方式の加熱定着装置では、特開昭６３−３１３１８２号公報等に開示されているように、発熱源（加熱体）としての一般にセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に、耐熱性フィルム（定着フィルム）を挟ませて定着ニップ部を形成する。該定着ニップ部のフィルムと加圧ローラの間に未定着トナー画像を担持させた記録材を導入してフィルムと一緒に定着ニップ部を挟持搬送させることで、発熱抵抗体への通電により発熱するセラミックヒータの熱をフィルムを介して記録材に与えて加熱して画像の熱定着を行う。
【０００５】
しかしながら、上記従来例の各種方式の加熱定着装置には、それぞれ以下のような問題があった。
【０００６】
例えば、ハロゲンランプやセラミックヒータを熱源として用いた従来の熱ローラ方式の装置やフィルム加熱方式の装置においては、定着ローラやフィルムに熱を伝達させる必要があるためにエネルギーロスが大きく、エネルギーの有効活用ができない等の問題が発生することがある。
【０００７】
特に、ハロゲンランプ等から構成される熱ローラ方式の加熱定着装置においては、電源を投入した後、定着ローラの温度が定着に適した所定温度に達するまでの時間（以下、「予熱時間」という）に、比較的長時間を要してきた。これは、ローラを内側から加熱するために、ローラ表面の温度が上がるまでに時間がかかるためである。その間、使用者は複写機を使用することができず、長時間の待機を強いられる場合があるという問題があった。その一方、予熱時間の短縮を図ってユーザの操作性を向上すべく多量の電力を定着ローラに印加したのでは、定着装置における消費電力が増大し、省エネルギー化に反する場合があるという問題が生じていた。
【０００８】
また、フィルム加熱方式の加熱定着装置においては、フィルムの耐久性などから、高速機（１分間の出力が５０枚以上）への適用が向いていないという問題があった。
【０００９】
かかる要請を満足する装置として、特開昭５９−３３４７７号公報に示されるように、加熱源として高周波誘導を利用し、電気−熱変換効率を向上させ、予熱時間の短縮を図るようにした誘導加熱定着装置が提案されている。この誘導加熱定着装置は、金属導体からなる中空の加熱部材としての定着ローラの内部に、励磁手段としての励磁コイルが同心円状に配置されており、この励磁コイルに高周波電流を流して生じた高周波磁界により定着ローラに誘導渦電流を発生させ、定着ローラ自体の表皮抵抗によって定着ローラそのものをジュール発熱させるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来、一般的な電子写真複写機等の画像形成装置の定着装置としては、さまざまな定着方式のものが提案され実施されているが、ローラ定着タイプのもの、特にローラ対の少なくとも一方のローラが熱源によって加熱される加熱ローラとする加熱ローラ定着装置が主流である。
【００１１】
ここでは、記録材の画像担持側の面に接するローラを定着ローラとし、また他方のローラを加圧ローラとする。
【００１２】
加圧ローラとしては、以下の２種類があげられる。
【００１３】
１）アルミニウムや鉄等の芯金の外周に、発泡スポンジ層を設け、さらにその上にＰＦＡ（テトラフロロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のチューブで被覆しているいわゆる「スポンジローラ」。
【００１４】
２）芯金の外周に、シリコンゴム又はフッ素ゴム等の弾性ゴム層を積層し、さらにその上にＰＦＡやＰＴＦＥ等のチューブで被覆しているいわゆる「ソリッドローラ」。
【００１５】
前記スポンジローラは、離型性に優れ、またローラ自体の熱容量が次に説明するソリッドローラに比べて小さいため、予熱時間を短くすることができる。さらに、ニップ幅を大きくとることができる。
【００１６】
一方、前記ソリッドローラは、離型性がよく、またゴム層の熱容量がある分、上記したスポンジローラに比べて、定着ローラを例えば１９０℃まで温めたあとに、通紙を開始した場合の定着ローラの温度降下が小さくなる。さらに、スポンジに比べてゴムは硬くできるため、随時安定した加圧力を定着ローラにかけることができる。
【００１７】
また、定着ローラとしては、以下の２種類が一般的に知られている。
【００１８】
１）アルミニウムや鉄等の芯金の外周に、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂をコーティングしたいわゆる「ハードローラ」。
【００１９】
２）芯金の外周に、シリコンゴムやフッ素ゴム等の弾性ゴム層を積層したいわゆる「ソフトローラ」。
【００２０】
しかし、加圧ローラに関しては、上記したスポンジローラとソリッドローラの各々の長所は、逆に両ローラ相互に裏返しの短所ともなる。
【００２１】
すなわち、スポンジローラは、それ自体の熱容量が小さいために、定着ローラから熱を奪いやすくなり、通紙時の定着ローラの温度降下が大きくなってしまうことがある。
【００２２】
一方、ソリッドローラは、ゴムなどの弾性層が１８０〜２００℃の高温で使用されることで耐久性に劣る。またゴム層の熱容量があるために、定着ローラを１８０〜２００℃の使用温度まで上昇させるための時間、いわゆる予熱時間が、加圧ローラを温める分だけ余計にかかり、スポンジローラに比べて長くなってしまう場合があるという問題があった。
【００２３】
したがって、上記した誘導加熱方式の定着装置においては、予熱時間の短縮化が図れるという利点を生かすために、加圧ローラとしては、ソリッドローラよりも熱容量の低いスポンジローラを使用することが好ましい。
【００２４】
しかしながら、スポンジローラは、ソリッドローラに比べて低硬度であるために、強圧の状態で放置をしておくと、定着ローラとスポンジローラの間に形成される定着ニップ部において、スポンジローラが変形することがある。
【００２５】
スポンジローラに変形が生じた場合には、変形部とそれ以外の部分との熱特性が異なる。また、変形した部分とそれ以外の部分との間で形成されるニップ幅に変化が生ずる。そのため、トナーを記録材に定着させるときに、そのニップ幅が変化した部分では定着性が劣化する問題が生じる場合がある。更に、変形したローラの寿命が短くなることは当然予想できる。
【００２６】
そこで、本発明の目的としては、誘導加熱方式の定着装置において、その予熱時間を短くできるという特徴をいかすために、加圧ローラとしてスポンジローラを適正に用いることである。このような定着装置によれば、予熱時間が短縮するため使用者が快適に装置を運用することができ、かつ消費電力が減少するため省エネルギー化を図ることができる。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の構成は、励磁手段と、前記励磁手段による励磁により誘導加熱される加熱部材と、スポンジ層を備え、前記加熱部材に圧接し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の荷重を調整する荷重調整手段とを有する定着装置において、前記荷重調整手段により、記録材通紙時の前記ニップ部の荷重は記録材非通紙時の前記ニップ部の荷重より大きい荷重とするように調整される定着装置である。
【００２８】
本発明に係る第２の構成は、上記第一の構成において、前記加圧部材は非弾性体を芯金とし、該芯金の外周面にスポンジ層を設け、該スポンジ層の外周面に離型層を設けた加圧ローラである定着装置である。
【００２９】
本発明に係る第３の構成は、上記第２の構成において、前記離型層はフッ素樹脂のチューブである定着装置である。
【００３０】
本発明に係る第４の構成は、像担持体上にトナー画像を形成し、該トナー画像を記録材に転写する画像形成手段と、該記録材上のトナー画像を加熱定着する定着装置と、を有し、前記定着装置は、励磁手段と、前記励磁手段による励磁により誘導加熱される加熱部材と、スポンジ層を備え、前記加熱部材に圧接し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の荷重を調整する荷重調整手段とを有する画像形成装置において、前記荷重調整手段により、記録材通紙時の前記ニップ部の荷重は記録材非通紙時の前記ニップ部の荷重より大きい荷重とするように調整される定着装置である。
【００３１】
本発明に係る第５の構成は、像担持体上にトナー画像を形成し、該トナー画像を記録材に転写する画像形成手段と、該記録材上のトナー画像を加熱定着する定着装置と、を有し、前記定着装置は、励磁手段と、前記励磁手段による励磁により誘導加熱される加熱部材と、スポンジ層を備え、前記加熱部材に圧接し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の荷重を調整する荷重調整手段とを有する画像形成装置において、前記荷重調整手段により、画像形成中の前記ニップ部の荷重は画像形成中以外の前記ニップ部の荷重より大きい荷重とするように調整される画像形成装置である。
【００３２】
本発明に係る第６の構成は、像担持体上にトナー画像を形成し、該トナー画像を記録材に転写する画像形成手段と、該記録材上のトナー画像を加熱定着する定着装置と、を有し、前記定着装置は、励磁手段と、前記励磁手段による励磁により誘導加熱される加熱部材と、スポンジ層を備え、前記加熱部材に圧接し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の荷重を調整する荷重調整手段とを有する画像形成装置において、前記荷重調整手段により、前記ニップ部の荷重を、画像形成が連続して行われるときは常に定着可能な荷重とし、画像形成が行われない間隔が長いとその間は画像形成中より小さい荷重とするように調整する画像形成装置である。
【００３３】
本発明に係る第７の構成は、上記第４から第６のいずれかの構成において、前記加圧部材は非弾性体を芯金とし、該芯金の外周面にスポンジ層を設け、該スポンジ層の外周面に離型層を設けた加圧ローラである画像形成装置である。
【００３４】
本発明に係る第８の構成は、上記第７の構成において、前記離型層はフッ素樹脂のチューブである画像形成装置である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に沿って説明する。本実施の形態における例示が本発明を限定することはない。
【００３６】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る実施の形態１について図１から図５を用いて説明する。なお、各図に共通する部材には同一の符号を付する。
【００３７】
（定着装置）
まず、本実施の形態１に係る定着装置について説明する。
【００３８】
図１は、誘導加熱方式の定着装置の断面模式図である。
【００３９】
図１において、加熱部材としての定着ローラ１と加圧部材としての加圧ローラ２はそれぞれ長手方向両端部を回転自在に支持され、互いに圧接し圧接部（ニップ部）を形成する。定着ローラ１のみが回転駆動し、加圧ローラ２はニップ部での摩擦力で従動回転する。なお、本実施の形態１では加熱部材として定着ローラを用いているが、定着ベルトであっても問題ない。
【００４０】
前記加圧ローラ２は定着ローラ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る。本実施の形態１では、加圧ローラ２は約４０［Ｋｇ重］の荷重で加圧され、その場合ニップ部の幅（ニップ幅）は約７［ｍｍ］になる。なお、荷重を変化させてニップ幅を変えてもよい。
【００４１】
また、温度センサー３は定着ローラ１の表面に当接するように設置される。前記温度センサー３の検出信号をもとに励磁手段としての励磁コイル８への電力供給を増減させ、定着ローラ１の表面温度が所定の一定温度になるように自動制御する。
【００４２】
また、搬送ガイド４は、未定着のトナー画像５を担持しながら搬送される記録材としての転写材６を定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部へ案内する位置に設置される。
【００４３】
また、分離爪７は、定着ローラ１の表面に当接して設置され、転写材６がニップ部通過後に定着ローラ１に張り付いてしまった場合に、強制的に分離してジャムを防止する。
【００４４】
また、励磁コイル８は、高周波コンバータ１０に接続され、例えば１０〜２０００［ｋＷ］の高周波電力が供給される。そのため、細い線を数本リッツにしたものを用い、巻き線に伝熱した場合を考えて被覆には耐熱性の物を使用する。
【００４５】
また、磁性体コア９は、高透磁率かつ低損失のものを用いる。パーマロイのような合金の場合は、コア内の渦電流損失が高周波で大きくなるため積層構造にしてもよい。磁性体コア９は磁気回路の効率を上げるためと磁気遮蔽のために用いる。
【００４６】
この励磁コイル８と磁性体コア９の磁気回路部分は、磁気遮蔽が十分にできる手段がある場合は空芯にしてもよい。
【００４７】
図１においては、励磁コイル８は、定着ローラ１の内部に配置しているが、スペースに余裕がある場合には、励磁コイル８を定着ローラ１の外周面にはわせるようにして、定着ローラ１の外部に配置することもできる。この場合、励磁コイル８が定着ローラ１の内部にある場合に比べて、励磁コイル８の昇温を抑えることができる。励磁コイル８の昇温を抑えると、励磁コイル８にかけられた電力が有効に電流に変換されるため、定着装置に必要な電力を下げる点からも有効となる。
【００４８】
加圧ローラ２は、図２に示すように、例えば外径２０（ｍｍ）の鉄製の中実の芯金２１の外周に、厚さ５（ｍｍ）の発泡スポンジ層２２と、表面の離型性を高めるために例えばＰＴＦＥ１０〜５０（μｍ）やＰＦＡ１０〜５０（μｍ）のチューブ層２３とを設けており、外径は３０（ｍｍ）となる。以下、この構成のローラをスポンジローラ２０と称する。
【００４９】
ＰＴＦＥやＰＦＡのチューブ層は、コート層に比べて、耐久性が高く離型性にも優れるため、加圧ローラ２の離型層に適している。
【００５０】
また、必要に応じて、スポンジ層の部分に芯金と平行に、貫通孔を設けて、加圧ローラ１の熱容量をさらに下げてもよい。
【００５１】
定着ローラ１は、例えば外径３２（ｍｍ）、厚さ０．３（ｍｍ）の鉄製の不図示の中空ローラと、表面の離型性を高めるためにＰＦＡ２０（μｍ）の不図示の離型層を設けたハードローラである。
【００５２】
定着ローラ１の中空ローラの材質は、高透磁率を有する鉄等が好ましい。これは、定着ローラ１の内部又は外部に配置された励磁コイル８に流れる高周波電流によって生じた高周波磁界を芯金に侵入させることで、中空ローラに渦電流を発生させるためである。また、中空ローラの厚みは、薄ければ薄いほど、定着ローラ１の熱容量が小さくなり、予熱時間を短縮でき好ましい。一方、加圧ローラ２を圧接させて回転したとき、定着ローラ１が歪んだりしないよう、ある程度の強度が必要となる。そこで、本実施の形態１においては、中空ローラの厚みを０．３ｍｍとした。この中空ローラの厚みは、定着ローラ１の強度を保つために、ローラの径が大きくなったら厚く、小さくなったら薄くするとよい。
【００５３】
ここで、加圧ローラ２の比較例を図３に示す。図３に示す加圧ローラ２は、例えば外径２０（ｍｍ）の鉄製の中実の芯金３１の外周に、厚さ５．０（ｍｍ）のシリコンゴムの弾性層３２、及び表面の離型性を高めるためにＰＦＡチューブ２０（μｍ）の離型層３３を設けている。以下、このローラをソリッドローラ３０と称する。
【００５４】
図４に示すグラフは、上記したスポンジローラ２０又はソリッドローラ３０からなる加圧ローラ２を備えた定着装置において、投入した電力に対して予熱時間をプロットしたものである。
【００５５】
図４からわかるように、スポンジローラ２０の方がソリッドローラ３０に比べて予熱時間が短い。これは、スポンジローラ２０の方が熱容量が小さいためである。
【００５６】
これより、予熱時間を短縮できるという誘導加熱方式の定着装置の特徴をいかすためにも、加圧ローラ１としてはスポンジローラ２０を用いることが好ましい。
また、加圧部材としてスポンジローラ２０を用いたが、スポンジ層を有する加圧パット等の加圧体を用いても本発明の効果には何ら影響はない。
【００５７】
（加圧解除手段）
本実施の形態１において、加圧解除とは、定着ローラ１と加圧ローラ２が完全に離間した場合（両者の加圧力が０（Ｎ）あるいは０（ｋｇｆ））のみならず、両者の加圧力が画像形成時の加圧力よりも小さい場合も含める。
【００５８】
そして、定着ローラ１と加圧ローラ２は不図示の加圧解除手段（荷重調整手段）によって加圧解除されることで、ニップ部の荷重が低減される。
【００５９】
前記加圧解除手段としては、従来さまざまな方法が考えられており、カムやクラッチ等により画像形成装置本体側のモータ等の駆動により、従来技術と同様の加圧解除が可能である構成を用いる。
【００６０】
（シーケンス）
以下に、本実施の形態１に係る画像形成装置において、定着ローラ１と加圧ローラ２の加圧解除を行うシーケンスについて説明する。また、画像形成動作を単独に１回行う１枚プリント時と、画像形成動作を連続して行う複数枚プリント時とに分けて説明する。なお、プリント時とはプリンタ及びコピー等による画像形成を含める。
【００６１】
１） １枚プリント時
１枚プリント時の加圧解除手段のＯＮ／ＯＦＦのタイミングチャートを図５に示す。加圧解除手段のＯＮ時にはニップ部にかかる荷重が低減され、ＯＦＦ時にはニップ部に定着可能な荷重が付加される。
【００６２】
本実施の形態１では、画像形成作成中以外では定着ローラ１と加圧ローラ２の加圧は、加圧解除の状態になっている。
【００６３】
画像形成動作を開始するためにプリント信号が伝達された状態あるいはコピーボタンが押された状態（以下ジョブ入力と称する）になると、まずその信号と同時に加圧解除手段がＯＦＦになる。そして、画像形成中にはニップ部に定着可能な荷重が付加される。
【００６４】
また、ジョブ入力と加圧解除手段のＯＦＦとのタイミングは、本実施の形態１では同時としているが、ジョブ入力から所定の時間、例えば１００ｍｓ後に加圧解除手段をＯＦＦにするシーケンスにしても、本発明の効果には何ら影響はしないため問題ない。
【００６５】
また、加圧解除手段がＯＦＦにされてから、所定の時間を経過後に、駆動手段としての本体モータ等の駆動系を動作させる。これは、加圧解除手段をＯＦＦにすると同時に本体モータ等を動作させることは、定着ローラ１と加圧ローラ２を加圧解除の状態から画像形成中の荷重にするまでに多少の時間を要するため、望ましくないからである。本実施の形態１においては、加圧解除手段のＯＦＦから本体モータ等の駆動開始までの時間を５００ｍｓと設定する。
【００６６】
上記した構成とすることにより、ニップ部を定着可能な荷重に設定してから画像形成を行うことができる。
【００６７】
また、本実施の形態１においては、画像形成動作終了後に定着ローラ１と加圧ローラ２との加圧を解除する構成とする。画像形成終了後の加圧解除のシーケンスを図５に示す。
【００６８】
本実施の形態１では、画像形成装置本体を動作させるモータ等のうち最後に停止するモータが停止した後から所定の時間を経た後に、定着ローラ１と加圧ローラ２との加圧解除の動作を行う。本実施の形態１では、前述のモータが停止後５秒後に加圧解除を行う。
【００６９】
これは、モータは通常停止信号を受信したと同時に停止することはモータの回転の慣性により困難である。そのため、モータの停止と同時に加圧解除を行えば、駆動系が慣性により多少動作している時に加圧解除を行うことになり、ギア等の破損を招くことがあるため望ましくない。
【００７０】
ただし、モータにブレーキ等をつけることで、モータを慣性による動作を防ぐことができれば、モータ等の停止と同時に加圧解除を行っても、かかる問題は生じないため問題はない。
【００７１】
２） 複数枚プリント時
複数枚プリント時の動作としては、複数のプリント又はコピーのジョブ入力時から、加圧解除手段をＯＦＦにし、その後画像形成動作が開始するまで、これら一連の動作は上記した一枚プリント時と同様とする。
【００７２】
ここで、本実施の形態１では、複数のプリント又はコピーの場合には、一連の画像形成動作が終了するまで、つまり画像形成装置本体の駆動のモータ等が停止するまでは加圧解除を行わない構成とする。
【００７３】
また、モータ等が停止してから加圧解除手段をＯＮにするまでの動作は、上記した一枚プリントの動作と同様とする。
【００７４】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、加圧ローラ２にスポンジローラ２０を採用することにより、予熱時間の短縮化が図れるという利点を生かせるとともに、スポンジローラ２０の弊害であるローラの変形等を防止することができ、ローラの長寿命化を図ることが可能となる。
【００７５】
なお、上記した実施の形態１では、ジョブ入力がされたときに加圧解除手段をＯＦＦとする構成であるが、ニップ部に記録材が通紙されるタイミングに応じて加圧解除手段をＯＦＦとする構成でも同様の効果が得られる。
【００７６】
（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２について説明する。
【００７７】
本実施の形態２において特徴的な構成は、画像形成終了から所定の時間を経た後に加圧解除手段をＯＮにすることである。
【００７８】
なお、以下の説明において、本実施の形態２の画像形成装置の構成及び動作は、特に記述のない限り、上記した実施の形態１と同様とする。
【００７９】
従来の画像形成装置においては、画像形成動作の実行命令が入り次第、画像形成動作の実行が可能となるように、画像形成装置の主電源（図示省略）のオン／オフに同期して定着手段をスタンバイ状態に保持する。
【００８０】
また、スタンバイ状態での定着ローラの表面温度は、省エネルギーのため、画像形成時の表面温度より低く設定される場合（以下、節電モードと称する）が多い。
【００８１】
また、更なる省エネルギーのため、スタンバイ状態においては定着ローラへ通電を停止する場合（以下、スリープモードと称する）もある。
【００８２】
画像形成装置にこれらのモードを備える場合、節電モードあるいはスリープモード時は画像形成を行うことはないため、定着ローラ１と加圧ローラ２に定着可能な荷重が付加される必要はない。
【００８３】
そこで、本実施の形態２では、これらのモードになる前に加圧解除を行うものとし、また、これらのモード以外のスタンバイ状態では頻繁に画像形成が行われる可能性が高いことを考慮して加圧解除を行わない。
【００８４】
本実施の形態２では、最後に画像形成が行われた場合に、画像形成終了から節電モードに突入する時間Ｔ１と、画像形成終了からスリープモードに突入する時間Ｔ２と、画像形成終了から加圧解除までの時間Ｔ３とすると、以下の関係を有するものとする。
【００８５】
Ｔ３＜Ｔ１又はＴ２
ここで、Ｔ１＝Ｔ２としても問題はない。
【００８６】
本実施の形態２においては、具体的には、Ｔ１が５分、Ｔ２が１０分である場合には、Ｔ３は常に５分未満とする。例えば、Ｔ３を３分と設定する。これは、Ｔ３を５分以上とすると、節電モード時に定着ローラ１と加圧ローラ２とが定着可能な荷重で加圧されたまま、長時間放置されることがあるからである。
【００８７】
以上説明したように、本実施の形態２によれば、加圧ローラ２にスポンジローラ２０を採用することにより、予熱時間の短縮化が図れるという利点を生かせるとともに、スポンジローラ２０の弊害であるローラの変形等を防止することができ、ローラの長寿命化を図ることが可能となる。また、加圧解除の回数を制限することにより、加圧解除に必要となるギア等の駆動系の負荷を小さくすることができ、加圧解除構成の寿命を延命することが可能となる。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、予熱時間の短縮及び省エネルギー化とともに、加圧部材の長寿命化を図る誘導加熱方式の定着装置を提供することができる。
【００８９】
すなわち、誘導加熱方式の定着装置において、加圧部材に熱容量が比較的小さいスポンジローラを採用する場合に、スポンジローラがニップ部の荷重によって変形することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る定着装置の断面摸式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスポンジローラの断面を示す図である。
【図３】本発明の比較例を示すソリッドローラの断面を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るスポンジローラと比較例を示すソリッドローラを用いた場合の定着装置の予熱時間の比較を表したグラフである。
【図５】本発明の実施の形態１に係る定着装置において画像形成開始時及び終了時の加圧解除のシーケンスである。
【符号の説明】
１ 定着ローラ
２ 加圧ローラ
３ 温度センサー
４ 搬送ガイド
５ 未定着トナー画像
６ 転写材
７ 分離爪
８ 励磁コイル
９ 磁性体コア
１０ 高周波インバータ
２０ スポンジローラ
２１ 芯金
２２ 発泡スポンジ層
２３ チューブ層
３０ ソリッドローラ
３１ 芯金
３２ 弾性層
３３ 離型層
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、及びファクシミリ等の画像形成装置に用いられる誘導加熱方式の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機、プリンタ、及びファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラム上にトナー画像を形成し、該トナー画像を記録材に転写する画像形成手段と、該記録材上のトナー画像を永久固着画像として加熱定着する装置（以下、加熱定着装置と記す。）とを有するものがある。一般的に、前記加熱定着装置には以下に示す「熱ローラ方式」と「フィルム加熱方式」がある。
【０００３】
熱ローラ方式の加熱定着装置では、定着ローラ（熱ローラ）と加圧部材としての加圧ローラとを圧接させて定着ニップ部を形成する。定着ローラは、熱源としてハロゲンランプ（ハロゲンヒータ）が内蔵され、該ハロゲンランプの発熱で所定の温度に加熱・温調される。そして、定着・加圧ローラ対を回転させ、未定着トナー画像を担持させた記録材を定着ニップ部に導入して挟持搬送させることで、定着ニップ部において記録材を定着ローラの熱で加熱して画像の熱定着を行う。
【０００４】
次に、フィルム加熱方式の加熱定着装置では、特開昭６３−３１３１８２号公報等に開示されているように、発熱源（加熱体）としての一般にセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に、耐熱性フィルム（定着フィルム）を挟ませて定着ニップ部を形成する。該定着ニップ部のフィルムと加圧ローラの間に未定着トナー画像を担持させた記録材を導入してフィルムと一緒に定着ニップ部を挟持搬送させることで、発熱抵抗体への通電により発熱するセラミックヒータの熱をフィルムを介して記録材に与えて加熱して画像の熱定着を行う。
【０００５】
しかしながら、上記従来例の各種方式の加熱定着装置には、それぞれ以下のような問題があった。
【０００６】
例えば、ハロゲンランプやセラミックヒータを熱源として用いた従来の熱ローラ方式の装置やフィルム加熱方式の装置においては、定着ローラやフィルムに熱を伝達させる必要があるためにエネルギーロスが大きく、エネルギーの有効活用ができない等の問題が発生することがある。
【０００７】
特に、ハロゲンランプ等から構成される熱ローラ方式の加熱定着装置においては、電源を投入した後、定着ローラの温度が定着に適した所定温度に達するまでの時間（以下、「予熱時間」という）に、比較的長時間を要してきた。これは、ローラを内側から加熱するために、ローラ表面の温度が上がるまでに時間がかかるためである。その間、使用者は複写機を使用することができず、長時間の待機を強いられる場合があるという問題があった。その一方、予熱時間の短縮を図ってユーザの操作性を向上すべく多量の電力を定着ローラに印加したのでは、定着装置における消費電力が増大し、省エネルギー化に反する場合があるという問題が生じていた。
【０００８】
また、フィルム加熱方式の加熱定着装置においては、フィルムの耐久性などから、高速機（１分間の出力が５０枚以上）への適用が向いていないという問題があった。
【０００９】
かかる要請を満足する装置として、特開昭５９−３３４７７号公報に示されるように、加熱源として高周波誘導を利用し、電気−熱変換効率を向上させ、予熱時間の短縮を図るようにした誘導加熱定着装置が提案されている。この誘導加熱定着装置は、金属導体からなる中空の加熱部材としての定着ローラの内部に、励磁手段としての励磁コイルが同心円状に配置されており、この励磁コイルに高周波電流を流して生じた高周波磁界により定着ローラに誘導渦電流を発生させ、定着ローラ自体の表皮抵抗によって定着ローラそのものをジュール発熱させるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来、一般的な電子写真複写機等の画像形成装置の定着装置としては、さまざまな定着方式のものが提案され実施されているが、ローラ定着タイプのもの、特にローラ対の少なくとも一方のローラが熱源によって加熱される加熱ローラとする加熱ローラ定着装置が主流である。
【００１１】
ここでは、記録材の画像担持側の面に接するローラを定着ローラとし、また他方のローラを加圧ローラとする。
【００１２】
加圧ローラとしては、以下の２種類があげられる。
【００１３】
１）アルミニウムや鉄等の芯金の外周に、発泡スポンジ層を設け、さらにその上にＰＦＡ（テトラフロロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のチューブで被覆しているいわゆる「スポンジローラ」。
【００１４】
２）芯金の外周に、シリコンゴム又はフッ素ゴム等の弾性ゴム層を積層し、さらにその上にＰＦＡやＰＴＦＥ等のチューブで被覆しているいわゆる「ソリッドローラ」。
【００１５】
前記スポンジローラは、離型性に優れ、またローラ自体の熱容量が次に説明するソリッドローラに比べて小さいため、予熱時間を短くすることができる。さらに、ニップ幅を大きくとることができる。
【００１６】
一方、前記ソリッドローラは、離型性がよく、またゴム層の熱容量がある分、上記したスポンジローラに比べて、定着ローラを例えば１９０℃まで温めたあとに、通紙を開始した場合の定着ローラの温度降下が小さくなる。さらに、スポンジに比べてゴムは硬くできるため、随時安定した加圧力を定着ローラにかけることができる。
【００１７】
また、定着ローラとしては、以下の２種類が一般的に知られている。
【００１８】
１）アルミニウムや鉄等の芯金の外周に、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂をコーティングしたいわゆる「ハードローラ」。
【００１９】
２）芯金の外周に、シリコンゴムやフッ素ゴム等の弾性ゴム層を積層したいわゆる「ソフトローラ」。
【００２０】
しかし、加圧ローラに関しては、上記したスポンジローラとソリッドローラの各々の長所は、逆に両ローラ相互に裏返しの短所ともなる。
【００２１】
すなわち、スポンジローラは、それ自体の熱容量が小さいために、定着ローラから熱を奪いやすくなり、通紙時の定着ローラの温度降下が大きくなってしまうことがある。
【００２２】
一方、ソリッドローラは、ゴムなどの弾性層が１８０〜２００℃の高温で使用されることで耐久性に劣る。またゴム層の熱容量があるために、定着ローラを１８０〜２００℃の使用温度まで上昇させるための時間、いわゆる予熱時間が、加圧ローラを温める分だけ余計にかかり、スポンジローラに比べて長くなってしまう場合があるという問題があった。
【００２３】
したがって、上記した誘導加熱方式の定着装置においては、予熱時間の短縮化が図れるという利点を生かすために、加圧ローラとしては、ソリッドローラよりも熱容量の低いスポンジローラを使用することが好ましい。
【００２４】
しかしながら、スポンジローラは、ソリッドローラに比べて低硬度であるために、強圧の状態で放置をしておくと、定着ローラとスポンジローラの間に形成される定着ニップ部において、スポンジローラが変形することがある。
【００２５】
スポンジローラに変形が生じた場合には、変形部とそれ以外の部分との熱特性が異なる。また、変形した部分とそれ以外の部分との間で形成されるニップ幅に変化が生ずる。そのため、トナーを記録材に定着させるときに、そのニップ幅が変化した部分では定着性が劣化する問題が生じる場合がある。更に、変形したローラの寿命が短くなることは当然予想できる。
【００２６】
そこで、本発明の目的としては、誘導加熱方式の定着装置において、その予熱時間を短くできるという特徴をいかすために、加圧ローラとしてスポンジローラを適正に用いることである。このような定着装置によれば、予熱時間が短縮するため使用者が快適に装置を運用することができ、かつ消費電力が減少するため省エネルギー化を図ることができる。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の構成は、励磁手段と、前記励磁手段による励磁により誘導加熱される加熱部材と、スポンジ層を備え、前記加熱部材に圧接し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の荷重を調整する荷重調整手段とを有する定着装置において、前記荷重調整手段により、記録材通紙時の前記ニップ部の荷重は記録材非通紙時の前記ニップ部の荷重より大きい荷重とするように調整される定着装置である。
【００２８】
本発明に係る第２の構成は、上記第一の構成において、前記加圧部材は非弾性体を芯金とし、該芯金の外周面にスポンジ層を設け、該スポンジ層の外周面に離型層を設けた加圧ローラである定着装置である。
【００２９】
本発明に係る第３の構成は、上記第２の構成において、前記離型層はフッ素樹脂のチューブである定着装置である。
【００３０】
本発明に係る第４の構成は、像担持体上にトナー画像を形成し、該トナー画像を記録材に転写する画像形成手段と、該記録材上のトナー画像を加熱定着する定着装置と、を有し、前記定着装置は、励磁手段と、前記励磁手段による励磁により誘導加熱される加熱部材と、スポンジ層を備え、前記加熱部材に圧接し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の荷重を調整する荷重調整手段とを有する画像形成装置において、前記荷重調整手段により、記録材通紙時の前記ニップ部の荷重は記録材非通紙時の前記ニップ部の荷重より大きい荷重とするように調整される定着装置である。
【００３１】
本発明に係る第５の構成は、像担持体上にトナー画像を形成し、該トナー画像を記録材に転写する画像形成手段と、該記録材上のトナー画像を加熱定着する定着装置と、を有し、前記定着装置は、励磁手段と、前記励磁手段による励磁により誘導加熱される加熱部材と、スポンジ層を備え、前記加熱部材に圧接し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の荷重を調整する荷重調整手段とを有する画像形成装置において、前記荷重調整手段により、画像形成中の前記ニップ部の荷重は画像形成中以外の前記ニップ部の荷重より大きい荷重とするように調整される画像形成装置である。
【００３２】
本発明に係る第６の構成は、像担持体上にトナー画像を形成し、該トナー画像を記録材に転写する画像形成手段と、該記録材上のトナー画像を加熱定着する定着装置と、を有し、前記定着装置は、励磁手段と、前記励磁手段による励磁により誘導加熱される加熱部材と、スポンジ層を備え、前記加熱部材に圧接し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の荷重を調整する荷重調整手段とを有する画像形成装置において、前記荷重調整手段により、前記ニップ部の荷重を、画像形成が連続して行われるときは常に定着可能な荷重とし、画像形成が行われない間隔が長いとその間は画像形成中より小さい荷重とするように調整する画像形成装置である。
【００３３】
本発明に係る第７の構成は、上記第４から第６のいずれかの構成において、前記加圧部材は非弾性体を芯金とし、該芯金の外周面にスポンジ層を設け、該スポンジ層の外周面に離型層を設けた加圧ローラである画像形成装置である。
【００３４】
本発明に係る第８の構成は、上記第７の構成において、前記離型層はフッ素樹脂のチューブである画像形成装置である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に沿って説明する。本実施の形態における例示が本発明を限定することはない。
【００３６】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る実施の形態１について図１から図５を用いて説明する。なお、各図に共通する部材には同一の符号を付する。
【００３７】
（定着装置）
まず、本実施の形態１に係る定着装置について説明する。
【００３８】
図１は、誘導加熱方式の定着装置の断面模式図である。
【００３９】
図１において、加熱部材としての定着ローラ１と加圧部材としての加圧ローラ２はそれぞれ長手方向両端部を回転自在に支持され、互いに圧接し圧接部（ニップ部）を形成する。定着ローラ１のみが回転駆動し、加圧ローラ２はニップ部での摩擦力で従動回転する。なお、本実施の形態１では加熱部材として定着ローラを用いているが、定着ベルトであっても問題ない。
【００４０】
前記加圧ローラ２は定着ローラ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る。本実施の形態１では、加圧ローラ２は約４０［Ｋｇ重］の荷重で加圧され、その場合ニップ部の幅（ニップ幅）は約７［ｍｍ］になる。なお、荷重を変化させてニップ幅を変えてもよい。
【００４１】
また、温度センサー３は定着ローラ１の表面に当接するように設置される。前記温度センサー３の検出信号をもとに励磁手段としての励磁コイル８への電力供給を増減させ、定着ローラ１の表面温度が所定の一定温度になるように自動制御する。
【００４２】
また、搬送ガイド４は、未定着のトナー画像５を担持しながら搬送される記録材としての転写材６を定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部へ案内する位置に設置される。
【００４３】
また、分離爪７は、定着ローラ１の表面に当接して設置され、転写材６がニップ部通過後に定着ローラ１に張り付いてしまった場合に、強制的に分離してジャムを防止する。
【００４４】
また、励磁コイル８は、高周波コンバータ１０に接続され、例えば１０〜２０００［ｋＷ］の高周波電力が供給される。そのため、細い線を数本リッツにしたものを用い、巻き線に伝熱した場合を考えて被覆には耐熱性の物を使用する。
【００４５】
また、磁性体コア９は、高透磁率かつ低損失のものを用いる。パーマロイのような合金の場合は、コア内の渦電流損失が高周波で大きくなるため積層構造にしてもよい。磁性体コア９は磁気回路の効率を上げるためと磁気遮蔽のために用いる。
【００４６】
この励磁コイル８と磁性体コア９の磁気回路部分は、磁気遮蔽が十分にできる手段がある場合は空芯にしてもよい。
【００４７】
図１においては、励磁コイル８は、定着ローラ１の内部に配置しているが、スペースに余裕がある場合には、励磁コイル８を定着ローラ１の外周面にはわせるようにして、定着ローラ１の外部に配置することもできる。この場合、励磁コイル８が定着ローラ１の内部にある場合に比べて、励磁コイル８の昇温を抑えることができる。励磁コイル８の昇温を抑えると、励磁コイル８にかけられた電力が有効に電流に変換されるため、定着装置に必要な電力を下げる点からも有効となる。
【００４８】
加圧ローラ２は、図２に示すように、例えば外径２０（ｍｍ）の鉄製の中実の芯金２１の外周に、厚さ５（ｍｍ）の発泡スポンジ層２２と、表面の離型性を高めるために例えばＰＴＦＥ１０〜５０（μｍ）やＰＦＡ１０〜５０（μｍ）のチューブ層２３とを設けており、外径は３０（ｍｍ）となる。以下、この構成のローラをスポンジローラ２０と称する。
【００４９】
ＰＴＦＥやＰＦＡのチューブ層は、コート層に比べて、耐久性が高く離型性にも優れるため、加圧ローラ２の離型層に適している。
【００５０】
また、必要に応じて、スポンジ層の部分に芯金と平行に、貫通孔を設けて、加圧ローラ１の熱容量をさらに下げてもよい。
【００５１】
定着ローラ１は、例えば外径３２（ｍｍ）、厚さ０．３（ｍｍ）の鉄製の不図示の中空ローラと、表面の離型性を高めるためにＰＦＡ２０（μｍ）の不図示の離型層を設けたハードローラである。
【００５２】
定着ローラ１の中空ローラの材質は、高透磁率を有する鉄等が好ましい。これは、定着ローラ１の内部又は外部に配置された励磁コイル８に流れる高周波電流によって生じた高周波磁界を芯金に侵入させることで、中空ローラに渦電流を発生させるためである。また、中空ローラの厚みは、薄ければ薄いほど、定着ローラ１の熱容量が小さくなり、予熱時間を短縮でき好ましい。一方、加圧ローラ２を圧接させて回転したとき、定着ローラ１が歪んだりしないよう、ある程度の強度が必要となる。そこで、本実施の形態１においては、中空ローラの厚みを０．３ｍｍとした。この中空ローラの厚みは、定着ローラ１の強度を保つために、ローラの径が大きくなったら厚く、小さくなったら薄くするとよい。
【００５３】
ここで、加圧ローラ２の比較例を図３に示す。図３に示す加圧ローラ２は、例えば外径２０（ｍｍ）の鉄製の中実の芯金３１の外周に、厚さ５．０（ｍｍ）のシリコンゴムの弾性層３２、及び表面の離型性を高めるためにＰＦＡチューブ２０（μｍ）の離型層３３を設けている。以下、このローラをソリッドローラ３０と称する。
【００５４】
図４に示すグラフは、上記したスポンジローラ２０又はソリッドローラ３０からなる加圧ローラ２を備えた定着装置において、投入した電力に対して予熱時間をプロットしたものである。
【００５５】
図４からわかるように、スポンジローラ２０の方がソリッドローラ３０に比べて予熱時間が短い。これは、スポンジローラ２０の方が熱容量が小さいためである。
【００５６】
これより、予熱時間を短縮できるという誘導加熱方式の定着装置の特徴をいかすためにも、加圧ローラ１としてはスポンジローラ２０を用いることが好ましい。
また、加圧部材としてスポンジローラ２０を用いたが、スポンジ層を有する加圧パット等の加圧体を用いても本発明の効果には何ら影響はない。
【００５７】
（加圧解除手段）
本実施の形態１において、加圧解除とは、定着ローラ１と加圧ローラ２が完全に離間した場合（両者の加圧力が０（Ｎ）あるいは０（ｋｇｆ））のみならず、両者の加圧力が画像形成時の加圧力よりも小さい場合も含める。
【００５８】
そして、定着ローラ１と加圧ローラ２は不図示の加圧解除手段（荷重調整手段）によって加圧解除されることで、ニップ部の荷重が低減される。
【００５９】
前記加圧解除手段としては、従来さまざまな方法が考えられており、カムやクラッチ等により画像形成装置本体側のモータ等の駆動により、従来技術と同様の加圧解除が可能である構成を用いる。
【００６０】
（シーケンス）
以下に、本実施の形態１に係る画像形成装置において、定着ローラ１と加圧ローラ２の加圧解除を行うシーケンスについて説明する。また、画像形成動作を単独に１回行う１枚プリント時と、画像形成動作を連続して行う複数枚プリント時とに分けて説明する。なお、プリント時とはプリンタ及びコピー等による画像形成を含める。
【００６１】
１） １枚プリント時
１枚プリント時の加圧解除手段のＯＮ／ＯＦＦのタイミングチャートを図５に示す。加圧解除手段のＯＮ時にはニップ部にかかる荷重が低減され、ＯＦＦ時にはニップ部に定着可能な荷重が付加される。
【００６２】
本実施の形態１では、画像形成作成中以外では定着ローラ１と加圧ローラ２の加圧は、加圧解除の状態になっている。
【００６３】
画像形成動作を開始するためにプリント信号が伝達された状態あるいはコピーボタンが押された状態（以下ジョブ入力と称する）になると、まずその信号と同時に加圧解除手段がＯＦＦになる。そして、画像形成中にはニップ部に定着可能な荷重が付加される。
【００６４】
また、ジョブ入力と加圧解除手段のＯＦＦとのタイミングは、本実施の形態１では同時としているが、ジョブ入力から所定の時間、例えば１００ｍｓ後に加圧解除手段をＯＦＦにするシーケンスにしても、本発明の効果には何ら影響はしないため問題ない。
【００６５】
また、加圧解除手段がＯＦＦにされてから、所定の時間を経過後に、駆動手段としての本体モータ等の駆動系を動作させる。これは、加圧解除手段をＯＦＦにすると同時に本体モータ等を動作させることは、定着ローラ１と加圧ローラ２を加圧解除の状態から画像形成中の荷重にするまでに多少の時間を要するため、望ましくないからである。本実施の形態１においては、加圧解除手段のＯＦＦから本体モータ等の駆動開始までの時間を５００ｍｓと設定する。
【００６６】
上記した構成とすることにより、ニップ部を定着可能な荷重に設定してから画像形成を行うことができる。
【００６７】
また、本実施の形態１においては、画像形成動作終了後に定着ローラ１と加圧ローラ２との加圧を解除する構成とする。画像形成終了後の加圧解除のシーケンスを図５に示す。
【００６８】
本実施の形態１では、画像形成装置本体を動作させるモータ等のうち最後に停止するモータが停止した後から所定の時間を経た後に、定着ローラ１と加圧ローラ２との加圧解除の動作を行う。本実施の形態１では、前述のモータが停止後５秒後に加圧解除を行う。
【００６９】
これは、モータは通常停止信号を受信したと同時に停止することはモータの回転の慣性により困難である。そのため、モータの停止と同時に加圧解除を行えば、駆動系が慣性により多少動作している時に加圧解除を行うことになり、ギア等の破損を招くことがあるため望ましくない。
【００７０】
ただし、モータにブレーキ等をつけることで、モータを慣性による動作を防ぐことができれば、モータ等の停止と同時に加圧解除を行っても、かかる問題は生じないため問題はない。
【００７１】
２） 複数枚プリント時
複数枚プリント時の動作としては、複数のプリント又はコピーのジョブ入力時から、加圧解除手段をＯＦＦにし、その後画像形成動作が開始するまで、これら一連の動作は上記した一枚プリント時と同様とする。
【００７２】
ここで、本実施の形態１では、複数のプリント又はコピーの場合には、一連の画像形成動作が終了するまで、つまり画像形成装置本体の駆動のモータ等が停止するまでは加圧解除を行わない構成とする。
【００７３】
また、モータ等が停止してから加圧解除手段をＯＮにするまでの動作は、上記した一枚プリントの動作と同様とする。
【００７４】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、加圧ローラ２にスポンジローラ２０を採用することにより、予熱時間の短縮化が図れるという利点を生かせるとともに、スポンジローラ２０の弊害であるローラの変形等を防止することができ、ローラの長寿命化を図ることが可能となる。
【００７５】
なお、上記した実施の形態１では、ジョブ入力がされたときに加圧解除手段をＯＦＦとする構成であるが、ニップ部に記録材が通紙されるタイミングに応じて加圧解除手段をＯＦＦとする構成でも同様の効果が得られる。
【００７６】
（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２について説明する。
【００７７】
本実施の形態２において特徴的な構成は、画像形成終了から所定の時間を経た後に加圧解除手段をＯＮにすることである。
【００７８】
なお、以下の説明において、本実施の形態２の画像形成装置の構成及び動作は、特に記述のない限り、上記した実施の形態１と同様とする。
【００７９】
従来の画像形成装置においては、画像形成動作の実行命令が入り次第、画像形成動作の実行が可能となるように、画像形成装置の主電源（図示省略）のオン／オフに同期して定着手段をスタンバイ状態に保持する。
【００８０】
また、スタンバイ状態での定着ローラの表面温度は、省エネルギーのため、画像形成時の表面温度より低く設定される場合（以下、節電モードと称する）が多い。
【００８１】
また、更なる省エネルギーのため、スタンバイ状態においては定着ローラへ通電を停止する場合（以下、スリープモードと称する）もある。
【００８２】
画像形成装置にこれらのモードを備える場合、節電モードあるいはスリープモード時は画像形成を行うことはないため、定着ローラ１と加圧ローラ２に定着可能な荷重が付加される必要はない。
【００８３】
そこで、本実施の形態２では、これらのモードになる前に加圧解除を行うものとし、また、これらのモード以外のスタンバイ状態では頻繁に画像形成が行われる可能性が高いことを考慮して加圧解除を行わない。
【００８４】
本実施の形態２では、最後に画像形成が行われた場合に、画像形成終了から節電モードに突入する時間Ｔ１と、画像形成終了からスリープモードに突入する時間Ｔ２と、画像形成終了から加圧解除までの時間Ｔ３とすると、以下の関係を有するものとする。
【００８５】
Ｔ３＜Ｔ１又はＴ２
ここで、Ｔ１＝Ｔ２としても問題はない。
【００８６】
本実施の形態２においては、具体的には、Ｔ１が５分、Ｔ２が１０分である場合には、Ｔ３は常に５分未満とする。例えば、Ｔ３を３分と設定する。これは、Ｔ３を５分以上とすると、節電モード時に定着ローラ１と加圧ローラ２とが定着可能な荷重で加圧されたまま、長時間放置されることがあるからである。
【００８７】
以上説明したように、本実施の形態２によれば、加圧ローラ２にスポンジローラ２０を採用することにより、予熱時間の短縮化が図れるという利点を生かせるとともに、スポンジローラ２０の弊害であるローラの変形等を防止することができ、ローラの長寿命化を図ることが可能となる。また、加圧解除の回数を制限することにより、加圧解除に必要となるギア等の駆動系の負荷を小さくすることができ、加圧解除構成の寿命を延命することが可能となる。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、予熱時間の短縮及び省エネルギー化とともに、加圧部材の長寿命化を図る誘導加熱方式の定着装置を提供することができる。
【００８９】
すなわち、誘導加熱方式の定着装置において、加圧部材に熱容量が比較的小さいスポンジローラを採用する場合に、スポンジローラがニップ部の荷重によって変形することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る定着装置の断面摸式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスポンジローラの断面を示す図である。
【図３】本発明の比較例を示すソリッドローラの断面を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るスポンジローラと比較例を示すソリッドローラを用いた場合の定着装置の予熱時間の比較を表したグラフである。
【図５】本発明の実施の形態１に係る定着装置において画像形成開始時及び終了時の加圧解除のシーケンスである。
【符号の説明】
１ 定着ローラ
２ 加圧ローラ
３ 温度センサー
４ 搬送ガイド
５ 未定着トナー画像
６ 転写材
７ 分離爪
８ 励磁コイル
９ 磁性体コア
１０ 高周波インバータ
２０ スポンジローラ
２１ 芯金
２２ 発泡スポンジ層
２３ チューブ層
３０ ソリッドローラ
３１ 芯金
３２ 弾性層
３３ 離型層
Claims (8)
- 励磁手段と、前記励磁手段による励磁により誘導加熱される加熱部材と、スポンジ層を備え、前記加熱部材に圧接し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の荷重を調整する荷重調整手段とを有する定着装置において、前記荷重調整手段により、記録材通紙時の前記ニップ部の荷重は記録材非通紙時の前記ニップ部の荷重より大きい荷重とするように調整されることを特徴とする定着装置。
- 前記加圧部材は非弾性体を芯金とし、該芯金の外周面にスポンジ層を設け、該スポンジ層の外周面に離型層を設けた加圧ローラであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
- 前記離型層はフッ素樹脂のチューブであることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
- 像担持体上にトナー画像を形成し、該トナー画像を記録材に転写する画像形成手段と、該記録材上のトナー画像を加熱定着する定着装置と、を有し、前記定着装置は、励磁手段と、前記励磁手段による励磁により誘導加熱される加熱部材と、スポンジ層を備え、前記加熱部材に圧接し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の荷重を調整する荷重調整手段とを有する画像形成装置において、前記荷重調整手段により、記録材通紙時の前記ニップ部の荷重は記録材非通紙時の前記ニップ部の荷重より大きい荷重とするように調整されることを特徴とする定着装置。
- 像担持体上にトナー画像を形成し、該トナー画像を記録材に転写する画像形成手段と、該記録材上のトナー画像を加熱定着する定着装置と、を有し、前記定着装置は、励磁手段と、前記励磁手段による励磁により誘導加熱される加熱部材と、スポンジ層を備え、前記加熱部材に圧接し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の荷重を調整する荷重調整手段とを有する画像形成装置において、前記荷重調整手段により、画像形成中の前記ニップ部の荷重は画像形成中以外の前記ニップ部の荷重より大きい荷重とするように調整されることを特徴とする画像形成装置。
- 像担持体上にトナー画像を形成し、該トナー画像を記録材に転写する画像形成手段と、該記録材上のトナー画像を加熱定着する定着装置と、を有し、前記定着装置は、励磁手段と、前記励磁手段による励磁により誘導加熱される加熱部材と、スポンジ層を備え、前記加熱部材に圧接し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の荷重を調整する荷重調整手段とを有する画像形成装置において、前記荷重調整手段により、前記ニップ部の荷重を、画像形成が連続して行われるときは常に定着可能な荷重とし、画像形成が行われない間隔が長いとその間は画像形成中より小さい荷重とするように調整することを特徴とする画像形成装置。
- 前記加圧部材は非弾性体を芯金とし、該芯金の外周面にスポンジ層を設け、該スポンジ層の外周面に離型層を設けた加圧ローラであることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記離型層はフッ素樹脂のチューブであることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
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| JP2002195584A JP2004037888A (ja) | 2002-07-04 | 2002-07-04 | 定着装置及び画像形成装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2002
- 2002-07-04 JP JP2002195584A patent/JP2004037888A/ja active Pending
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