JP3619095B2 - 像加熱装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子写真プロセス利用のレーザープリンタ、複写機等の画像形成装置において転写材上のトナー像を溶融定着する像加熱装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた画像形成装置は、通常転写材と静電的に該転写材に但持された樹脂、磁性体、着色料等からなるトナーとを、互いに圧接・回転している加熱手段(ローラ、エンドレスベルト体等)と加圧手段(ローラ、エンドレスベルト体等)の圧接部(ニップ部)で挟持搬送しながら熱と圧力を加えることなどで、溶融定着せしめる定着装置を有している。
【0003】
このような定着装置において、加熱するための手段として励磁コイルによる磁束で定着ローラ内面に設けた導電層に渦電流を発生させジュール熱により発熱させる方法が提案されている。この方法は熱発生源をトナーのごく近くに置くことができるので、従来のハロゲンランプを用いた熱ローラ方式に比して、定着装置起動時に定着ローラ表面の温度が定着に適当な温度になるまでに要する時間が短くできるという特徴がある。また熱発生源からトナーヘの熱伝達経路が短く単純であるため熱効率が高いという特徴もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の様な励磁コイルによる磁束で、定着ローラ内面に設けた導電層に、渦電流を発生させジュール熱により発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置は、励磁コイルと定着ローラ内面の導電層の間隔をなるべく狭くしないと効率良く電磁誘導が行えないため、励磁コイルを回転する定着ローラと接触しないなるべく近い位置に安定して配置しなければならないのだが、コイル線の自重・剛性により、常に同じ位置に安定していることが難しかった。
【0005】
また、定着ローラの内側に励磁コイルを配置すると、励磁コイルの昇温が大きくなり、励磁コイルが昇温すると発熱効率が悪くなることがあった。
【0006】
そこで本発明は、励磁コイルを非磁性体で覆うことにより、該励磁コイルの位置を安定させ、加熱手段との隙間を小さくして発熱効率を向上させることを可能とした像加熱装置の提供を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の像加熱装置は、上記課題を解決するために下記の構成を特徴とするものである。
【0008】
〔1〕:回転可能な、導電層を有する加熱手段と、該加熱手段を電磁誘導により発熱させる励磁手段とを有し、該加熱手段からの熱により記録材上に形成された画像を加熱する像加熱装置において、前記励磁手段は、コイルと、該コイルの周囲を覆う非磁性体の樹脂を有しており、前記コイルと前記樹脂は密着固定されており、前記樹脂が前記加熱手段に対して所定の隙間をあけて固定配置されていることを特徴とする像加熱装置。
【0017】
〈作 用〉
上記の構成によれば、コイルの周囲を覆う非磁性体の樹脂を有しており、コイルと樹脂は密着固定されているので、該コイルを構成する導線の配置が乱れず、コイルの位置が安定し、加熱手段と摺接しないように該加熱手段との間に設ける隙間を小さく設定できるようになり、発熱効率の向上を可能としている。
【0018】
【発明の実施の形態】
〈第一の実施形態〉
図1は本発明を示す定着装置の概略構成図、図2は該定着装置の長手方向(記録材幅方向)に沿う模式縦断面図、図3は該定着装置の上部筐体と下部筐体の概略斜視図である。なお、画像形成における一連のプロセスは後述する。
【0019】
図中、1は加熱手段としての定着ローラ、2は該定着ローラ(加熱手段)1と圧接して圧接ニップ部(定着ニップ部)Nを形成する加圧ローラ(加圧部材)である。
【0020】
該定着ローラ1は、両端部が回転可能に支持され、加圧部材と圧接した際、所要のニップ圧が得られる剛性を有したローラであり、本例では、外径32mm、厚さ0.7mmの鉄製の芯金シリンダに表面の離型性を高めるために、例えばPTFEやPFAの層を10〜50μm設けた構成となっている。また、定着ローラ1の材料として、例えば磁性ステンレスのような磁性材料(磁性金属)といった、比較的透磁率が高く、適当な抵抗率を持つものを用いても良い。さらに非磁性材料でも、金属などの導電性のある材料は、材料を薄膜にすることなどにより使用可能である。
【0021】
加圧ローラ2は、外径20mmの鉄製の芯金の外周に厚さ5mmのシリコンゴムの層と、定着ローラ1と同様に表面の離型性を高めるため例えばPTFEやPFAによる10〜50μmの層とを設け、外径約30mmになっている。
【0022】
加圧ローラ2は軸受け2aに回転自在に受止められていて、該軸受け2aが定着器下部筐体10aの側板10a1に設けられた縦溝10a2に落とし込まれて上下動可能となっており、この加圧ローラ2の上方には定着ローラ1が軸受け1aを介して側板10a1に取付けられている。そして該加圧ローラ2は、バネ等の加圧手段11により上方向に加圧され、定着ローラ1に対して圧接している。また、定着ローラ1は、片側端部に外嵌されたリング状のギア1bを介して不図示の駆動駆動手段により回転駆動を受け、ニップ部Nでの摩擦力で加圧ローラ2を従動回転させている。
【0023】
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配置され、温度センサー3の検出信号である電圧をA/D変換し、コントローラ部20にて励磁コイル8aへの電力供給を増減させることで、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される。
【0024】
このような構成よりなる本実施形態の定着装置では、定着ローラ1の回転駆動及び加熱が開始され、該定着ローラ1が、所定の速度で安定して回転すると共に、所定の定着温度に温度調節された状態で、未定着トナー像Tを担持した記録材Pがニップ部Nに導入されて、該ニップ部Nの圧接圧と、定着ローラ1からの熱により該トナー像Tを記録材Pに定着させる。
【0025】
次に、励磁手段について詳しく説明する。
【0026】
8は、上記定着ローラ1に磁力を作用させて誘導電流を生じさせ、そのジュール熱により発熱(電磁誘導発熱)させる励磁手段である。該励磁手段8は、励磁コイル8aと、該励磁コイル8aを覆う非磁性体の樹脂8bとを有してなり、本例では更に励磁コア6を有している。
【0027】
該励磁コイル8aには高周波コンバータ10が接続され100〜2000kWの高周波電力が供給されるため、細い線を数本リッツにしたものを用いており、そのリッツ線を図4のように巻いた状態で保持し、樹脂で覆うように一体成形する。
【0028】
該樹脂の種類としては、PPS、PBT,PET、LCP(液晶ポリマー)等を用いている。励磁コイル8aと一体成形された励磁コイルユニット8の斜視図を図5に、断面図を図6に示す。またコイルユニット8の樹脂部8bは磁性体コア6(6a、6b、6c)のホルダーも兼用しており、各々85、86、87の位置に各コア6a、6b、6cが設置される(図7)。磁性体コア6にはフェライトといった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良い。コア6は磁気回路の効率を上げるためと磁気遮断のために用いている。
【0029】
コイルユニット8はステー5に取付けられ、該コイルユニット8の樹脂部8bと定着ローラ内面との間に所定の隙間dを空けるように該ステー5が上部筐体10bの側板10b1に固定される。該隙間dは各部材の寸法及び取付けの公差を考慮して最小の値に設定している。
【0030】
このように、励磁コイル8aが非磁性体の樹脂8bと一体成形され固定されているので、定着ローラ芯金(導電層)との距離が設定の位置で安定し、効率良く加熱をすることができる。また、励磁コイル8aは高温になると電流が流れにくくなり電源効率が悪くなるが、本実施形態によれば励磁コイル8aの周囲には空気ではなく非磁性体の樹脂8bが密着しているので、放熱効果が高く励磁コイル8aの昇温を抑制できる。また、磁性体コア6も同様に、キュリー温度を越えると透磁率が急激に悪くなり発熱効率が悪化するが、樹脂部8bに保持され、放熱効果が高いため磁性体コア6の昇温を抑制できる。
【0031】
また、励磁コイルと一体成形されたコイルユニット8は磁性体コア6のホルダーを兼用しているので、装置のコンパクト化が可能となる。そして励磁コイル8aと磁性体コア6の位置精度が出易くなるため、発熱効率が良くなる。
【0032】
よって、消費電力を削減する効果を生む。
【0033】
そして、この非磁性体の樹脂が磁性体コアのホルダーを兼用しているので、装置のコンパクト化によるコストダウンが期待でき、励磁コイルと磁性体コアに位置精度UPに貢献する。
【0034】
なお、上記の実施形態では、励磁コイル8aと樹脂部8bを一体成形したが、励磁コイル8aと樹脂部8bと励磁コア6を一体成形しても良い。
【0035】
また、励磁手段8は、一体成形に限らず、図8に示すように支持体8cと励磁コイル8aと励磁コア6等を熱収縮チューブ8dで密着させた構成であっても同様の効果が得られる。
【0036】
更に、上記実施形態では、コイルユニット(励磁手段)8を定着ローラ内側に設けたが図9に示すように定着ローラ外側に間隔dを空けて配置しても良い。
【0037】
〈画像形成装置例〉
図10は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は電子写真プロセス利用のレーザービームプリンターである。
【0038】
21は第1の像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)であり、矢示の時計方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動され、その回転過程で一次帯電器22によりマイナスの所定の暗電位VD に一様に帯電処理される。
【0039】
23はレーザービームスキャナであり、不図示の画像読取装置・ワードプロセッサ・コンピュータ等のホスト装置から入力される目的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザービームLを出力し、前記の回転感光ドラム21の一様帯電処理面を走査露光する。
【0040】
このレーザービーム走査露光により、回転感光ドラム21の一様帯電処理面の露光部分は電位絶対値が小さくなって明電位VL となり、回転感光ドラム21面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。
次いでその潜像は現像器24によりマイナスに帯電した粉体トナーで反転現像(感光ドラム面のレーザー露光明電位VL 部にトナーが付着)されてトナー画像Tとして顕像化される。
【0041】
一方、不図示の給紙トレイ上から給紙された記録材Pは、転写バイアスを印加した転写部材としての転写ローラ25と感光ドラム21との圧接ニップ部(転写部)へ感光ドラム21の回転と同期どりされた適切なタイミングをもって給送され、該記録材Pの面に感光ドラム21面側のトナー画像Tが順次に転写されていく。
【0042】
そして、これらの各要素21,22,23,24,25等で構成された像形成手段により未定着トナー画像Tが形成された記録材Pは、回転感光ドラム21面から分離され、前記実施形態に示した定着装置(像加熱手段)Rに導入されてトナー画像Tの定着処理を受け、画像形成物(プリント)として機外へ排紙される。
【0043】
なお、記録材分離後の回転感光ドラム21面はクリーニング装置26で転写残りトナー等の感光ドラム面残留物の除去を受けて清浄面化されて繰り返して作像に供される。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、コイルの周囲を覆う非磁性体の樹脂を有しており、コイルと樹脂は密着固定されているので、コイルの位置を安定させ、加熱手段との隙間を小さくして発熱効率を向上させることを可能とした像加熱装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る定着装置の概略構成図
【図2】本発明に係る定着装置の模式縦断面図
【図3】本発明に係る定着装置の筐体の説明図
【図4】本発明に係る励磁コイルの説明図
【図5】本発明に係る励磁手段の外観斜視図
【図6】本発明に係る励磁手段の要部断面図
【図7】本発明に係る励磁手段の断面図
【図8】本発明に係る励磁手段の他の構成を示す説明図、(a)は熱収縮チューブによる密着固定前、(b)は熱収縮チューブによる密着固定後の状態図
【図9】本発明に係る定着装置の他の構成を示す概略構成図
【図10】本発明に係る画像形成装置の概略構成図
【符号の説明】
1 定着ローラ(加熱手段)
2 加圧ローラ
3 温度センサー
5 ステー
6 励磁コア
8 コイルユニット(励磁手段)
10 高周波コンバータ
10b 上部筐体
10a 下部筐体
11 加圧手段
20 コントローラ部
N ニップ部
P 記録材
T トナー画像
Claims (1)
- 回転可能な、導電層を有する加熱手段と、該加熱手段を電磁誘導により発熱させる励磁手段とを有し、該加熱手段からの熱により記録材上に形成された画像を加熱する像加熱装置において、
前記励磁手段は、コイルと、該コイルの周囲を覆う非磁性体の樹脂を有しており、前記コイルと前記樹脂は密着固定されており、前記樹脂が前記加熱手段に対して所定の隙間をあけて固定配置されていることを特徴とする像加熱装置。
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