JP2005148192A - 誘導加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価で、有害なガス等を発生させず、コイル支持部材の発熱を防止する誘導加熱定着装置を提供すること。
【解決手段】 励磁コイルを支持するコイル支持部材の少なくとも一部に金属部材を使用し、励磁コイルと金属部材との間に磁束遮蔽部材を設けるもので、磁束遮蔽部材として、コア或いはシート状コアを用い、励磁コイルの巻き面積をＳｃ、金属部材の覆設面積をＳｈ、磁束遮蔽部材の覆設面積をＳｊとするとき、Ｓｃ＜Ｓｊ、Ｓｈ＜Ｓｊであることを特徴とする誘導加熱定着装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に用いられる誘導加熱定着装置に関し、特に磁束遮蔽部材を有する誘導加熱定着装置に関する。

従来、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に用いられる定着装置として、技術的な完成度が高く安定したものとして芯金上にゴム層を有したソフト熱ローラ定着方式が、低速機から高速機までのフルカラー機に幅広く採用されている。

しかしながら、従来のソフト熱ローラ定着方式の定着装置では、転写材やトナーを加熱する際に、熱伝導率が悪く、且つ熱容量の大きな定着ローラ（加熱部材）を加熱する必要があるためエネルギー効果が悪く、省エネルギーの面で不利であるという問題がある。

これを解決するための定着装置として、加熱部材として励磁コイルを有するローラ状の電磁誘導定着用回転部材（定着ローラ）を用い、瞬時加熱が可能なクイックスタート定着用の誘導加熱定着装置が知られている（特許文献１参照。）。また、コイル支持部材に取り付けられる励磁コイルの温度上昇が問題となっており、このため当該誘導加熱定着装置の励磁コイルの冷却をファン等で冷やして行っていた。
特開２００２−４９２６０号公報

しかしながら、上記のような誘導加熱方式を定着装置に採用した誘導加熱定着装置において、上記のように励磁コイルの冷却をファン等で行って冷やすことは省エネルギー面で非常に不利となっていた。また、上記誘導加熱方式を採用した定着装置において、コイル支持部材に樹脂を使用する場合が多かったが、樹脂を使用する際、有害なアウトガス等が発生し、問題になることがあった。さらに、耐熱性樹脂を使用するとなるとコストが高く問題となっていた。

本発明は上記の不具合を解消し、安価で、有害なガス等を発生させず、コイル支持部材の発熱を防止する誘導加熱定着装置を提供することを目的とする。

上記目的は、励磁コイルを支持するコイル支持部材の少なくとも一部に金属部材を使用し、前記励磁コイルと前記金属部材との間に磁束遮蔽部材を設けるもので、前記磁束遮蔽部材として、コア或いはシート状コアを用い、前記励磁コイルの巻き面積をＳｃ、前記金属部材の覆設面積をＳｈ、前記磁束遮蔽部材の覆設面積をＳｊとするとき、Ｓｃ＜Ｓｊ、Ｓｈ＜Ｓｊであることを特徴とする誘導加熱定着装置によって達成される。

本発明は上記の如き構成をとることにより、励磁コイルより発生する磁束を磁束遮蔽部材が捉え、安価で、有害なガス等を発生させず、コイル支持部材の発熱を防止する誘導加熱定着装置の提供を図るものである。

本発明によれば、励磁コイルより発生する磁束が磁束遮蔽部材により捉えられ、安価で、有害なガス等が発生されず、コイル支持部材の発熱が防止される誘導加熱定着装置の提供が可能となる。

以下、本願発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

（１）本発明にかかわる誘導加熱定着装置が用いられる画像形成装置について、図１にて以下に述べる。

本発明の画像形成装置は、画像処理後のデータに従って像担持体としての感光体ドラム１０上に像露光を行う像露光手段としての露光装置１２、感光体ドラム１０及びその周囲に、帯電手段としての帯電極１１、現像剤担持体を有する磁気ブラシ型現像装置からなる現像手段としての現像器１３、転写分離手段としての転写分離極１４、クリーニング手段としてのクリーニング装置１９等の画像形成手段と、転写材上（記録紙Ｐ上）のトナー像を溶融定着する誘導加熱定着装置１７とを有している。

不図示の画像読取装置により読み取られ、メモリに格納されている画像データが画像形成に応じて呼び出され、当該画像データに従って、例えばレーザ光学系を用いる露光装置１２により感光体ドラム１０上に像露光が行われる。

当該像露光に先立ち、矢印で示す時計方向に回転される感光体ドラム１０は、帯電極１１のコロナ放電作用により所定の表面電位を付与されているが、像露光による潜像部位の電位が露光量に応じて減じ、結果として、画像データに応じた静電潜像が感光体ドラム１０上に形成される。

静電潜像は、現像器１３に設けられる現像剤担持体としての現像ローラ（符号なし）により、帯電極性と同極性（本実施形態においては現像に使用されるトナー極性をマイナス極性とし、帯電極性をマイナス極性とする）のトナー（トナー粉末）を用いて反転現像され、可視化されたトナー像とされる。また図に示すように、現像器１３には、現像位置に対して感光体ドラム１０の回転方向上流側に、現像ウレタンシート１３ｂが設けられる。

一方、感光体ドラム１０上のトナー像の先端部が転写分離極１４の転写領域に到達する前に、給紙トレイ（不図示）内の転写材としての記録紙Ｐが、送り出しローラ（不図示）により給送されてレジストローラ１６に到達し、先端規制される。

記録紙Ｐは、トナー像、即ち感光体ドラム１０上の画像領域と重畳するように、同期を取って回転を開始するレジストローラ１６により、帯電手段および転写手段である転写分離極１４の転写領域に向けて搬送される。

転写領域において、感光体ドラム１０上のトナー像は転写分離極１４の転写コロナ放電により記録紙Ｐ上への転写が行われ、該記録紙Ｐは転写分離極１４の分離コロナ放電による除電により感光体ドラム１０から分離される。

トナー像が転写された記録紙Ｐは、誘導加熱定着装置１７の加熱部材としての励磁コイルＬＣＬａにより加熱される被加熱部材としての加熱ローラ１７ａにより加熱される定着ベルト２７を挟んで設けられる張架ローラ１７ｃと、加圧部材としての加圧ローラ４７ａとの間で形成されるニップ部Ｎで加圧と加熱とにより、トナー像を形成するトナー粉末（トナー）が記録紙Ｐ上に溶融定着され、当該記録紙Ｐは、装置外部に排紙される。なお、加熱ローラ１７ａの外側には、誘導電流によって加熱ローラ１７ａを加熱する加熱部材としての励磁コイルＬＣＬａが配設される。また、励磁コイルＬＣＬａの外側には、コイルボビンＣＬＢと当該コイルボビンＣＬＢの一部に例えばアルミニウム等の金属部材としての放熱フィンＨＦＮとからなるコイル支持部材が設けられる。また、励磁コイルＬＣＬａとコイル支持部材との間には、励磁コイルＬＣＬａの磁束が放熱フィン（アルミニウム）を発熱させないために磁束遮蔽部材ＪＳＢが設けられる。

転写後の感光体ドラム１０の周面上に残った転写残トナーは、例えば導電性ブラシを用いるクリーニングローラ１９１ｃと、クリーニング部材としてのクリーニングブレード１９１ａを備えるブレードユニット１９０とからなるクリーニング装置１９によりクリーニングされ、該クリーニング装置１９内に回収され、搬送スクリュー１９１ｈにより不図示のトナー回収容器に回収される。また、ブレードユニット１９０には交換用のクリーニング部材としてのクリーニングブレード１９１ｂが設けられる。

感光体ドラム１０上の転写残トナーがクリーニング装置１９により回収された後、画像形成装置は次の画像形成サイクルに入る。

なお、上記画像形成装置の説明においては、モノクロ画像形成にて説明したが、カラー画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。

（２）本発明にかかわる磁束遮蔽部材を有する誘導加熱定着装置について、図２を用いて以下に説明する。図２は、本発明にかかわる磁束遮蔽部材を有する誘導加熱定着装置の概要断面図である。

誘導加熱定着装置１７は、図２に示すように、加熱ローラ１７ａの外側に設けられ、誘導電流によって加熱ローラ１７ａを加熱する加熱部材としての励磁コイルＬＣＬａと、当該励磁コイルＬＣＬａによって加熱される被加熱部材としての加熱ローラ１７ａと、一方の端部（励磁コイルＬＣＬａ側）において加熱ローラ１７ａを張架し、他方の端部において張架ローラ１７ｃを張架する定着ベルト２７と、当該定着ベルト２７を挟んで設けられる加圧部材としての加圧ローラ４７ａと、励磁コイルＬＣＬａの外側で、励磁コイルＬＣＬａを取り付け、支持するコイルボビンＣＬＢと当該コイルボビンＣＬＢの一部に例えばアルミニウム等の金属部材としての放熱フィンＨＦＮとからなるコイル支持部材と、励磁コイルＬＣＬａとコイル支持部材との間に設けられる磁束遮蔽部材ＪＳＢとにより構成される。励磁コイルＬＣＬａは、表層のチューブＣＢａを被せたリッツ線ＬＰｔからなるコイル線材ＣＬａにより構成される。

加熱部材としての励磁コイルＬＣＬａにより加熱される被加熱部材としての加熱ローラ１７ａにより加熱される定着ベルト２７を挟んで設けられる張架ローラ１７ｃと、加圧部材としての加圧ローラ４７ａとの間で形成されるニップ部Ｎで加圧と加熱とにより、トナー像を形成するトナー粉末（トナー）が記録紙Ｐ上に溶融定着される。また、励磁コイルＬＣＬａとコイル支持部材との間に設けられる磁束遮蔽部材ＪＳＢは、励磁コイルＬＣＬａの磁束が放熱フィン（アルミニウム）を発熱させないために設けられるものである。

加熱ローラ１７ａは、例えばステンレス材等の金属部材やポリイミドやポリアミド等の樹脂部材からなる円筒状の中空回転体１７１ａと、当該中空回転体１７１ａの外側（外周面側）の耐熱性のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブ１７１ｂとからなる外径２５〜５０ｍｍ程度のハードローラとして構成される。

張架ローラ１７ｃとしては、例えばゴム硬度が１０Ｈｓ〜４０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）程度のシリコンゴムの発泡体からなるソフトローラとして構成される。

定着ベルト２７としては、基体として内径７０〜１２０ｍｍ程度で厚さ２０〜８０μｍ程度の、例えばニッケル電鋳ベルトを用いた金属ベルトや、厚さ４０〜１５０μｍ程度のポリイミドやポリアミド等を用いた耐熱性の樹脂ベルトの外側（外周面）に、厚さ１００〜３００μｍ程度の耐熱性のシリコンゴムを被覆したものに、離型層として表面に厚さ３０〜５０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）コーティング加工やチューブを施したものが用いられる。

また、定着ベルト２７を挟んで張架ローラ１７ｃと対向して設けられる加圧部材としての加圧ローラ４７ａは、例えばステンレス材を用いた中実の丸棒からなる芯金４７１ａと、該芯金４７１ａの外周に形成され、例えばゴム硬度が１０Ｈｓ〜４０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）程度のシリコンゴムの発泡体からなるゴムローラ層４７２ｂと、該ゴムローラ層４７２ｂの表面に設けられるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブを被覆した離型層４７２ｃとからなるソフトローラとして形成される。加圧ローラ４７ａの芯金４７１ａとしては、例えばステンレスのパイプ材を用いた中空（パイプ状）の丸棒を用いてもよい。またゴムローラ層４７２ｂとしてはゴム硬度が４０Ｈｓ〜８０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）程度とし、加圧ローラ４７ａをハードローラとしてもよい。

励磁コイルＬＣＬａとしては、例えばフェライトコアやパーマロイ等の積層鋼板が用いられ、コイル支持部材としての放熱フィンＨＦＮを有するコイルボビンＣＬＢに取り付けられる。

励磁コイルＬＣＬａのコイル線材ＣＬａの誘導電流により発せられる磁力線（磁束）により中空回転体１７１ａの内部に交流磁界が形成され、加熱ローラ１７ａが加熱される。リッツ線ＬＰｔからなる励磁コイルＬＣＬａのコイル線材ＣＬａから発せられる磁力線（磁束）により内部に形成される交流磁界により中空回転体１７１ａが加熱され急速加熱が可能なロール状の被加熱部材が形成される。即ち本発明の誘導加熱定着装置１７に用いられる被加熱部材は、加熱部材としての励磁コイルＬＣＬａに電流を流して、磁力線（磁束）により中空回転体１７１ａの内部に０．５〜５０ｋＨｚ程度の交流磁界を形成し、この交流磁界により生じる中空回転体１７１ａ内部の渦電流（誘導電流）により中空回転体１７１ａが加熱されるものである。

また、不図示の駆動モータの回転により、加熱ローラ１７ａが回転駆動され、加熱ローラ１７ａの回転により定着ベルト２７が回転され、定着ベルト２７により加圧ローラ４７ａが従動回転される。

定着ベルト２７を挟んで、上側のハードローラとして構成される張架ローラ１７ｃと、同じくソフトローラとして構成される加圧ローラ４７ａとの間で形成される、幅５〜２５ｍｍ程度の幅広のニップ部Ｎで記録紙Ｐを挟持し、熱と圧力とを加えることにより、ニップ部Ｎで記録紙Ｐ上のトナー像（或いはカラートナー像）の良好な定着が行われる。

ＴＳ１は加熱ローラ１７ａに取付けられた温度制御を行うための例えば接触タイプのサーミスタを用いた温度検知手段である温度検知素子であり、ＴＳ２は加圧ローラ４７ａに取付けられた温度制御を行うための例えば接触タイプのサーミスタを用いた温度検知素子である。温度検知素子ＴＳ１、ＴＳ２としては接触タイプの他に、非接触タイプのものを用いることも可能である。

磁束遮蔽部材ＪＳＢとしては、フェライトコア等のコア或いはシート状コアの磁性部材が用いられ、磁束遮蔽部材ＪＳＢにより、コイル支持部材の金属部材として用いられる放熱フィンＨＦＮの方向への磁束を遮蔽する。また放熱フィンＨＦＮは、励磁コイルＬＣＬａの発熱の熱を誘導加熱定着装置１７の外側（機内）に逃がすものである。また磁束遮蔽部材ＪＳＢは、その形状が半円筒形で、コイルボビンＣＬＢと放熱フィンＨＦＮとからなるコイル支持部材より少し長めに設けられる。

本発明は、上記誘導加熱定着装置１７において、励磁コイルＬＣＬａを支持するコイル支持部材の少なくとも一部に上述した放熱フィンＨＦＮ等の金属部材を使用し、励磁コイルＬＣＬａと放熱フィンＨＦＮとの間に磁束遮蔽部材ＪＳＢを設けるもので、励磁コイルＬＣＬａの巻き面積をＳｃ、放熱フィンＨＦＮの覆設面積をＳｈ、磁束遮蔽部材ＪＳＢの覆設面積をＳｊとするとき、
Ｓｃ＜Ｓｊ、Ｓｈ＜Ｓｊ
と設定するものである。これにより、励磁コイルＬＣＬａより発生する磁束が磁束遮蔽部材ＪＳＢにより捉えられ、安価で、有害なガス等が発生されず、コイル支持部材の発熱が防止される誘導加熱定着装置１７の提供が可能となる。

なお、コイル支持部材としては、コイルボビンＣＬＢを用いずに、放熱フィンＨＦＮのみの金属部材によって形成してもよい。また、上記誘導加熱定着装置１７において必ずしも定着ベルト２７を用いる必要はなく、加熱ローラと加圧ローラとによりニップ部Ｎを形成し、トナー像の定着を行うような構成のものでもよい。

上記の如く、本発明の如き構成をとることにより、励磁コイルより発生する磁束が磁束遮蔽部材により捉えられ、安価で、有害なガス等が発生されず、コイル支持部材の発熱が防止される誘導加熱定着装置が得られる。

本発明にかかわる誘導加熱定着装置が用いられる画像形成装置の概要断面構成図である。 本発明にかかわる磁束遮蔽部材を有する誘導加熱定着装置の概要断面図である。

符号の説明

１０ 感光体ドラム
１１ 帯電極
１２ 露光装置
１３ 現像器
１４ 転写分離極
１７ 誘導加熱定着装置
１７ａ 加熱ローラ
１７ｃ 張架ローラ
２７ 定着ベルト
４７ａ 加圧ローラ
ＣＬＢ コイルボビン
ＨＦＮ 放熱フィン
ＪＳＢ 磁束遮蔽部材
ＬＣＬａ 励磁コイル
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録紙

Claims (1)

1. 励磁コイルを支持するコイル支持部材の少なくとも一部に金属部材を使用し、前記励磁コイルと前記金属部材との間に磁束遮蔽部材を設けるもので、
   前記磁束遮蔽部材として、コア或いはシート状コアを用い、
   前記励磁コイルの巻き面積をＳｃ、前記金属部材の覆設面積をＳｈ、前記磁束遮蔽部材の覆設面積をＳｊとするとき、
   Ｓｃ＜Ｓｊ、Ｓｈ＜Ｓｊ
   であることを特徴とする誘導加熱定着装置。

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