JP2005221538A - 誘導加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイル温度上昇を防止し、ファン使用によるエネルギー消費の削減を図ると共に、加熱部材の冷却を防止する誘導加熱定着装置を提供すること。
【解決手段】 セラミック薄層を塗布すると共に、グラファイトシート薄層を貼り付けた放熱部材を励磁コイル支持部材に設け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、特に励磁コイル支持部材に取り付けられる放熱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加熱ローラを加熱する必要があるためエネルギー効果が悪く、省エネ面で不利であり、また、プリント時に定着装置を暖めるのに時間がかかりウォーミングアップ時間（ＷＵＴ）が長くなってしまうという問題がある。

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、１本の加圧部材（加圧ローラ）と、この１本の加圧ローラに平行に配置され該加圧ローラと圧接して二箇所のニップ部を形成する２本の加熱ローラ（被加熱部材）と、この二箇所のニップ部にトナー画像を有する被記録材を通過させて該トナー画像を該被記録材に加熱定着する誘導加熱定着装置において、前記２本の加熱ローラの各々に独立して加熱用励磁コイルを配置したものが知られている（特許文献２参照。）。

また、誘導加熱方式の定着装置（誘導加熱定着装置）における比透磁率を大きくし、高電気伝導率の合金を用い、効率良く渦電流を発生させ、それによりウォーミングアップ時間（ＷＵＴ）の短い誘導加熱定着装置を提供し、またオーバーシュートを小さくし、且つ高温になり過ぎた場合には、発熱速度が小さくなる定着装置、及び被加熱部材（加熱ローラ等）の周方向の温度ムラを軽減させた誘導加熱定着装置を提供するものが知られている（特許文献３参照。）。
特開２００２−４９２６０号公報 特開２００３−７６１７０号公報 特開２００２−２３５３３号公報

しかしながら、誘導加熱方式を採用した定着装置（誘導加熱定着装置）において、外側にコイルを配置した場合、加熱部材から励磁コイルの熱移動による温度上昇によるロスが懸念されていた。そのため、励磁コイルを冷却するためにファンを用いる方法が提案されているが、省エネに反していた。さらにファンを使用することによって、加熱部材までも冷却される可能性があり、問題となっていた。

本発明は上記の不具合を解消し、コイル温度上昇を防止し、ファン使用によるエネルギー消費の削減を図ると共に、加熱部材の冷却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、加熱部材と、当該加熱部材により加熱される回転体である被加熱部材の外側に励磁コイル支持部材に取り付けられる励磁コイルを配設した誘導加熱定着装置において、セラミック薄層を塗布すると共に、グラファイトシート薄層を貼り付けた放熱部材を前記励磁コイル支持部材に設け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、放熱部材（放熱フィン）により加熱部材の温度を逃がすことで、コイル温度上昇を防止し、ファン使用によるエネルギー消費の削減を図ると共に、加熱部材の冷却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、放熱部材（放熱フィン）により励磁コイルの温度を逃がすことで、コイル温度上昇を防止し、ファン使用によるエネルギー消費の削減を図ると共に、加熱部材の冷却を防止するもので、励磁コイルの線材（リッツ線）の耐熱温度低下を可能とし、且つファンを使用しないので、エネルギーのロスがなく、また加熱部材（励磁コイル）の温度低下を防止す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の被加熱部材としての加熱ローラ１７ａ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の励磁コイル支持部材としてのコイルボビンＣＬＢが励磁コイルＬＣＬａの外側に設けられる。励磁コイルＬＣＬａによって加熱ローラ１７ａが加熱される。

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）本発明にかかわる放熱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、本発明にかかわる放熱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、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を有する加熱部材としての励磁コイルＬＣＬａと、励磁コイルＬＣＬａの外側に設けられるコイルボビンＣＬＢと、転写材としての記録紙Ｐ上のトナー像を定着するための被加熱部材としての上側の加熱ローラ１７ａと、上側の回転体である加熱ローラ１７ａに対して圧接する下側のロール状の加圧部材としての加圧ローラ４７ａと、放熱部材としての励磁コイルＬＣＬａの外側の放熱部材としての放熱フィンＨＦＮとにより構成される。放熱フィンＨＦＮは、励磁コイル支持部材としてのコイルボビンＣＬＢに取り付けられる。

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。

加熱ローラ１７ａは、ニッケル、鉄等の金属からなる誘導発熱層と、その外側の弾性層と、その外側の離型層とよって構成される。励磁コイルＬＣＬａは加熱ローラ１７ａのニップ部Ｎの上流側に配置する。具体的には、図２の拡大部分に示すように、絶縁基体としてのセラミックとその外側のアルミ層により層形成される。

また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と、当該芯金の外周に形成され、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と、当該ゴムローラ層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）により加熱ローラ１７ａの誘導発熱層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誘導発熱層を有する加熱ローラ１７ａが加熱され急速加熱が可能なロール状の定着部材が形成される。即ち本発明の誘導加熱定着装置１７に用いられる定着部材は、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）により加熱ローラ１７ａの誘導発熱層に２０〜５０ｋＨｚ程度の交流磁界を形成し、この交流磁界により生じる加熱ローラ１７ａの誘導発熱層に生じる渦電流（誘導電流）により加熱ローラ１７ａが加熱されるものである。

また上記誘導加熱定着装置１７に設けられる放熱フィンＨＦＮとしては、熱伝導率が良好で、放熱の良好な金属部材例えばアルミ材の鋳物等が用いられ、その表面ににセラミックＣＲを塗布すると共に、さらに、その外側にグラファイトシートＧＲＳを貼り付けたものが用いられる。放熱フィンＨＦＮにより励磁コイルＬＣＬａの温度が逃がされる。従来、励磁コイルＬＣＬａの冷却にはファンを用いていたが、放熱フィンＨＦＮを配置することでエネルギーの削減となる。

上記の如き本発明の構成をとることにより、放熱部材（放熱フィン）により励磁コイルの温度を逃がすことで、コイル温度上昇を防止し、ファン使用によるエネルギー消費の削減を図ると共に、加熱部材の冷却を防止するもので、励磁コイルの線材（リッツ線）の耐熱温度低下を可能とし、且つファンを使用しないので、エネルギーのロスがなく、また加熱部材の温度低下を防止す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。 本発明にかかわる放熱部材を有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
４７ａ 加圧ローラ
ＣＬＢ コイルボビン
ＣＲ セラミック
ＧＲＳ グラファイトシート
ＨＦＮ 放熱フィン
ＬＣＬａ 励磁コイル
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録紙

Claims (1)

1. 加熱部材と、当該加熱部材により加熱される回転体である被加熱部材の外側に励磁コイル支持部材に取り付けられる励磁コイルを配設した誘導加熱定着装置において、
   セラミック薄層を塗布すると共に、グラファイトシート薄層を貼り付けた放熱部材を前記励磁コイル支持部材に設けることを特徴とする誘導加熱定着装置。

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