JP4795054B2

JP4795054B2 - 画像加熱装置

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Publication number: JP4795054B2
Application number: JP2006052804A
Authority: JP
Inventors: ▲頼▼嗣前田; 浩道辻野; 栄次朗新; 浩嗣土井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2026-02-28
Also published as: JP2007232914A; US7668497B2; US20070201915A1

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられ、記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に関する。

この画像加熱装置としては、記録材上に未定着画像を定着する画像加熱定着装置、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を増大させる光沢度増大装置を挙げることができる。

複写機、プリンタ等の画像形成装置は、画像形成部と、この画像形成部で記録材上に形成したトナー画像を記録材上に加熱定着する画像加熱定着装置（以下、定着装置と記す）と、を有している。

定着装置としては、例えば互いに圧接・回転している定着ローラと加圧ローラとの圧接部（定着ニップ部）で記録材を挟持搬送しながら熱と圧力を加えることによりトナー画像を記録材上に溶融定着させる熱ローラ定着方式のものが知られている。

この様な熱ローラ定着方式の熱源としては、ハロゲンヒータを使用し、ハロゲンヒータの放射熱によって定着ローラを加熱する構成が広く知られている。

但し、この様な構成ではハロゲンヒータからローラに熱を伝える際の熱伝達効率が悪く、ローラを温める為に長い時間を要したり、大きな電力を必要としたりしていた。

また、他の方式として、高周波発生装置から高周波を直接トナー像に照射して、トナーを溶融させて定着させるもの（特許文献１）や、特に、マイクロ波を櫛形状導波管によって導き、トナー像に直接照射するもの（特許文献２）が提案されている。

更には、液体をローラ内に密封し、これに高周波を照射して液体を発熱させ、このローラを加熱ローラとして用いるもの（特許文献３）も提案されている。
特開２００３−２８０４２１号公報特公昭６１−６３８６号公報特開平３−２９３６９１号公報

しかしながら、特許文献１、特許文献２、特許文献３において、加熱対象であるトナー、加熱ローラに照射する為の高周波は、用紙（記録材）が通るスペースと同じ空間に共存する。そのため、用紙が通るための開口等が必ず存在する為、装置外への高周波の漏洩を、許容される１００ｍＷ／ｃｍ²以下にする為のシールド構造を構築するのは非常に困難であった。

そこで、本発明の目的は、装置外への高周波の漏洩を許容量以下にするシールド構造を容易に構成できる、高周波加熱方式の画像加熱装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、電磁波を発生する電磁波発生手段と、前記電磁波発生手段からの電磁波により発熱して記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体と、を有し、前記加熱回転体は、金属層と、前記金属層より内側にあって電磁波により発熱する発熱層と、を有する円筒部と、前記円筒部の一端側と他端側の開口部とをそれぞれ塞いで円筒部に設置され、金属材料で形成される円盤状の端板と、前記一端側と他端側の一方の前記端板に設けられ、前記加熱回転体の回転軸と同軸に配置された筒軸部と、前記加熱回転体の回転中心を含むように前記筒軸部の開口から前記端板を貫通する貫通穴部と、を有し、前記電磁波発生手段は、前記筒軸部とは非接触に前記筒軸部に挿入して設けられていることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の他の代表的な構成は、電磁波により発熱する板状の発熱体と、前記発熱体を内包する中空の容器と、前記容器の内部にあって、前記発熱体が電磁波の照射を受ける空間部と、前記容器の外側の一端に設置され、電磁波を発生する電磁波発生手段と、前記容器の一端に配置され、前記電磁波発生手段からの電磁波を前記空間部へ導く筒穴部と、を有するヒータアセンブリと、内周面が前記ヒータアセンブリと摺動自在に設けられ、記録材上の画像をニップ部にて加熱するベルト状の加熱回転体と、を有し、前記容器は、金属材料で形成されることを特徴とする。

本発明によれば、装置外への高周波の漏洩を許容量以下にするシールド構造を容易に構成できる、高周波加熱方式の画像加熱装置を作成することが可能となる。

（１）画像形成部
図１は本発明に従う画像加熱装置を定着装置として搭載した画像形成装置の一例である電子写真フルカラー複写機の概略構成を示す縦断面図である。まず、画像形成部の概略を説明する。

１は画像読取部（デジタルカラー画像リーダ部）であり、原稿台ガラス１ａ上に載置したカラー画像原稿Ｏの画像を移動光学系１ｂにより走査露光して、フルカラーセンサ（ＣＣＤ）１ｃにより色分解画像信号（電気信号）として光電読取りする。色分解画像信号は、画像処理部１ｄにて所定の画像処理が施された後、画像出力部（デジタルカラー画像プリンタ部）２の制御ユニット１００に送出される。１ｅは原稿押え板あるいは原稿自動給送装置（ＡＤＦ、ＲＤＦ）である。

制御ユニット１００は、画像形成装置内の各負荷の駆動、センサ類の情報収集解析、そして操作部即ちユーザインターフェースとのデータの交換等の役割を担っており、画像形成装置は全てこの制御ユニット１００によって統括的にコントロールされる。

画像出力部２において、ＵＫ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＹは第１〜第４の４つの画像形成ユニットであり、画像出力部２内に図面上左から右にタンデム配置してある。各画像形成ユニットはそれぞれレーザー露光方式の電子写真プロセス機構であり、同じ構成とされている。

すなわち、各画像形成ユニットＵＫ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＹにおいて、３はドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）であり、矢印の反時計方向に回転駆動される。４はドラム３の外周面を一様に帯電する一次帯電器、５はドラム３の一様帯電面をレーザー光Ｌで走査露光して色分解画像信号に基づいた静電潜像を形成するレーザー露光器である。６はドラム面の静電潜像をトナー画像として可視化する現像装置である。第１の画像形成ユニットＵＫの現像装置６には現像剤としてブラックトナーを収容してある。第２の画像形成ユニットＵＭの現像装置６にはマゼンタトナーを収容してある。第３の画像形成ユニットＵＣの現像装置６にはシアントナーを収容してある。第４の画像形成ユニットＵＹの現像装置６にはイエロートナーを収容してある。

そして、画像読取部１の画像処理部１ｄからから画像出力部２の制御ユニット１００に送出された色分解画像信号に基づいて、第１の画像形成ユニットＵＫは、ドラム３の面にブラックトナー画像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。第２の画像形
成ユニットＵＭは、ドラム３の面にマゼンタトナー画像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。第３の画像形成ユニットＵＣは、ドラム３の面にシアントナー画像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。第４の画像形成ユニットＵＹは、ドラム３の面にイエロートナー画像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。

各画像形成ユニットのドラムの面に形成される上記のトナー画像はそれぞれ一次転写部７にて、回転駆動されるエンドレスでフレキシブルな中間転写ベルト（以下、ベルトと記す）８の面に対して順次に重畳転写される。これにより、ベルト８の面に上記４つのトナー画像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。各画像形成ユニットにおいて、ベルト８には転写されずにドラム３上に残されたトナーはクリーニング装置９で除去される。

ベルト８は、駆動ローラ１０と、テンションローラを兼用させた従動ローラ１１と、二次転写対向ローラ１２との間に懸回張設してあり、矢印の時計方向にドラム３の回転速度とほぼ同じ速度で回転駆動される。駆動ローラ１０と従動ローラ１１の間のベルト部分を各画像形成ユニットのドラム３の下面に対向または接触させて一次転写部７を形成させている。１３は各一次転写部７の位置においてベルト８の裏面側に配置した一次転写用帯電器であり、トナー画像の一次転写時には所定の電圧が印加される。

そして、ベルト８の面に合成形成された未定着のフルカラートナー画像は、引き続くベルト８の回転により二次転写部１４へ至る。二次転写部１４は、二次転写対向ローラ１２に対してベルト８を挟ませて二次転写ローラ１５を圧接させて形成してある。二次転写ローラ１５とベルト８とのニップ部が二次転写部１４である。この二次転写部１４に対して、所定の制御タイミングにて給紙ユニット１６側からシート状の記録材（転写材）Ｐが給送されることで、記録材Ｐの面にベルト８面の未定着のフルカラートナー画像が順次に一括して二次転写される。二次転写ローラ１５にはトナー画像の二次転写時に所定の電圧が印加される。

給紙ユニット１６は、複数段の給紙カセット１７・１８・１９を有し、記録材サイズなどにより選択された段位の給紙カセットからの記録材Ｐの１枚給紙動作が所定の制御タイミングにて実行される。給紙された記録材Ｐはシートパス２０によりレジストローラ２１まで搬送される。その時、レジストローラ２１は停止しており、記録材Ｐの先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成ユニットＵＫ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＹが画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラ２１の回転駆動が開始される。このレジストローラ２１の回転開始のタイミングは、記録材Ｐと、画像形成ユニットよりベルト８上に一次転写されたトナー画像が、二次転写部１４において一致するように設定されている。

二次転写部１４を通ってベルト８からトナー画像の二次転写を受けた記録材Ｐはベルト面から分離されて、搬送ガイド２２によって定着装置（定着ユニット）４０の定着ニップ部Ｎまで正確に案内される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎで挟持搬送され、その搬送過程で熱と圧力によってトナー画像（記録材上の画像）が記録材Ｐの表面に定着される。定着装置４０の定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐは内外排紙ローラ２３・２４により搬送され、排紙トレイ２５上に積載される。

２６はベルト８の画像形成面をクリーニングするためのクリーニングユニットである。二次転写部１４において、記録材Ｐに転写されずにベルト８上に残されたトナーはこのクリーニングユニット２６で除去される。

（２）定着装置４０
図２は、本実施例における画像加熱装置としての定着装置４０の概略構成を示す横断側面図、図３は図２の（３）−（３）線に沿う縦断正面図である。図４は加熱ローラの分解斜視図である。この定着装置４０は加熱ローラを高周波で加熱する方式の高周波定着装置である。

ここで、定着装置に関して、長手方向とは、加熱ローラまたは加圧ローラの軸線方向である。定着装置に関して、正面とは、記録材搬入口側である。定着装置に関して、左右とは、定着装置を正面から見て左右である。

４１は、加熱回転体としての加熱ローラ（定着ローラ）である。

４２は、上記の加熱ローラ４１とニップ部を形成する加圧回転としての加圧ローラである。この加圧ローラ４２は、中心軸４２ａに弾性層４２ｂをローラ状に形成した弾性ローラであり、加熱ローラ４１と定着ニップ部Ｎを形成して記録材Ｐを挟持搬送する。

上記の加熱ローラ４１と加圧ローラ４２は、前面・後面・上面・下面・左側面・右側面の六面板４４ａ〜４４ｆを有する横長箱型の筐体４４内に、上下にほぼ並行に配列して、かつ圧接させて配設してある。筐体４４はアルミニウム・銅・ステンレスなどの板金製であり、加熱ローラ４１・加圧ローラ４２を囲うように構成されている。アルミニウム・銅・ステンレス等の金属はマイクロ波等の高周波を反射してシールドする性質を有している。前面板４４ａには、略中央部に長手（左右方向）に沿ってスリット状の記録材搬入口４４ｇを設けてある。後面板４４ｂには、略中央部に長手に沿ってスリット状の記録材搬出口４４ｈを設けてある。

加熱ローラ４１は、円筒状のローラ部と、そのローラ部の左右端部にそれぞれ一体に接合させた円盤状のシールド端板（フランジ円盤）４１ｄ・４１ｅを有する。この円筒状のローラ部と端板４１ｄ・４１ｅが加熱ローラ内部に後述するように導かれた電磁波が外部に漏れるのを実質的に防止する容器を構成する。

円筒状のローラ部は、内側から外側に順に、発熱層４１ａ、シールド層（遮蔽層）４１ｂ、弾性層４１ｃを密着させて積層した多層構造体である。

内側の発熱層４１ａは、少なくとも常温からトナー画像を定着させる為の温度範囲内で、流動性の無い固態（固体）であり、電磁波発生手段から発生されたマイクロ波などの高周波を吸収して発熱する高周波吸収体（マイクロ波吸収体）でできている。この発熱層４１ａは、後述するように、加熱ローラ内部に照射されたマイクロ波などの高周波ｗを吸収して発熱する部材である。本実施例では、この発熱層４１ａとして、ＳｉＣ（炭化ケイ素）やフェライトと少しのＳｉＮ（窒化ケイ素）などの粉粒体を混合させた原料を、加熱ローラの形状に合うように、回転体形状にプレス成形して焼結させたセラミックを使用している。材質としては、誘電損失係数が高いものが都合よく、例えば、ＳｉＣ（炭化ケイ素）では、０．３３^４以上の誘電体損係数を有している。実際的には、０．２以上の誘電損失係数であれば、定着装置が組み込まれる画像形成装置の記録材搬送速度を落とすことなく、十分にトナー画像を定着させることができるだけの熱量を発生させる事ができる。

高周波を吸収して発熱する材料としては、水やアルコールなどの液体も定着装置として利用可能な発熱特性を有している。しかし、高周波を効率的に吸収するにはある一定値以上の容量が必要で、小型の装置の実現には不向きであったり、液体の沸点以上の温度にする事が出来なかったり、液体を密封する容器の構成が難しい。また、容器が破損等をすると、液体の漏れが発生し、周囲の機構や装置に関しても影響を及ぼす。そのため、発熱体は、少なくとも常温からトナー画像を定着させる為の温度範囲内で、流動性の無い固態（
固体）であることが好ましい。

上記の発熱層４１ａの外側のシールド層４１ｂは、高周波を反射する、例えばアルミニウム・銅・ステンレスなどの金属材層（金属層）である。加熱ローラ内部に照射されたマイクロ波などの高周波ｗは発熱層４１ａによりその多くが吸収される。しかし、発熱層４１ａの厚み、材質、発熱体の配置の方法などにより、発熱層４１ａを透過して加熱ローラ４１の外側に漏洩する場合が考えられる。また、発熱層４１ａの隙間から加熱ローラ４１の外側に漏洩する場合も考えられる。シールド層４１ｂは、上記のように、発熱層４１ａの内周側から外周側に漏洩した高周波を吸収、軽減、もしくは反射する役目をする。

また、上記のシールド層４１ｂに、アルミニウム・銅・ステンレスなどの金属を用いれば、上記のように高周波を反射してシールドする効果と共に、熱伝導率も高いので、加熱ローラ４１の長手方向・周方向の温度分布を均一化することも出来る。これにより、品質の良い定着が実現可能となる。

加熱ローラ４１の最外側層である弾性層４１ｃは、記録材Ｐの凹凸やトナー画像ｔの凹凸に加熱ローラ４１の加熱面をよく追従させて記録材面に密着させて、良好な定着性、画像光沢性等を確保する役目をしている。すなわち、加熱ローラ４１は、直接トナーを温める為に表面性、表面硬度等も定着の品質に影響を及ぼす。そのために、弾性層４１ｃは必要に応じて設けられる。

端板４１ｄ・４１ｅは、それぞれ、円筒状ローラ部（円筒部）の左右の開口部（一端側と他端側の開口部）を塞いでローラ部端面に取り付けられており（設置されており）、加熱ローラ内部に照射されたマイクロ波などの高周波ｗを反射し、シールドする効果を有するアルミニム・銅・ステンレスなどの金属製（金属材料で形成される円盤状の端板）である。

左端板４１ｄの外面中央部には左端板と一体に軸部４１ｆを具備させてある。また、右端板４１ｅの外面の中央部には右端板と一体に筒軸部４１ｇを具備させてある。左端板４１ｄの軸部４１ｆと右端板４１ｅの筒軸部４１ｇはそれぞれ軸線が円筒状のローラ部の軸線にほぼ一致（加熱ローラ４１の回転軸と同軸）している。

加熱ローラ４１は上記の左右の軸部４１ｆ・４１ｇをそれぞれ筐体４４の左右の側板４４ｅと４４ｆ間に軸受部材５０を介して回転自由に支持させてある。加圧ローラ４２も中心軸４２ａの左右両端部をそれぞれ筐体４４の左右の側板４４ｅ・４４ｆ間に軸受部材５１を介して回転自由に支持させてある。そして、この加熱ローラ４１と加圧ローラ４２を、不図示の付勢手段により、両ローラ４１・４２の弾性層４１ｃ・４２ｂの弾性に抗して圧接させて、記録材搬送方向ａにおいて、所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。

加熱ローラ４１の左軸部４１ｆは軸受部材５０から筐体外に突出させて、その軸端部に加熱ローラギアＧ１を固着してある。また、加圧ローラ４２の中心軸４２ａの左側端部も軸受部材５１から筐体外に突出させて、その軸端部に加圧ローラギアＧ２を固着してある。ギアＧ１とギアＧ２は噛合させてある。ギアＧ１に定着回転モータＭの回転力が不図示のギア列を介して伝達されることで、加熱ローラ４１が図２において矢印の時計方向に回転駆動される。これに連動して加圧ローラ４２が図２において矢印の時計方向に回転駆動される。加熱ローラ４１と加圧ローラ４２の定着ニップ部Ｎにおける回転周速度がほぼ同じになるように、ギアＧ１とギアＧ２のギア比が設定されている。

加熱ローラ４１の右軸部である筒軸部４１ｇには、その筒軸内に筒軸の外側開口から、マイクロ波等の高周波を発生させる電磁波波発生器４３を挿入してある。この電磁波発生器４３は筒軸部４１ｇの内周面に実質的に非接触に挿入し、不図示の支持部材により非回転に保持させて配設してある。

電磁波発生器４３は、国際条約で定められた、工業、科学、及び医療用無線周波数装置、所謂ＩＳＭ装置に使用できるＩＳＭ周波数帯のマイクロ波を発生させる事ができる。本実施例では、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させる事ができるマグネトロンを使用している。

電磁波発生器４３から発生された高周波ｗは、電磁波発生器４３を挿入した筒軸部４１ｇの内側開口４１ｈ（加熱ローラ４１の回転中心を含むように筒軸部４１ｇの開口から端板４１ｅを貫通する貫通穴部）から加熱ローラ４１の内空部（加熱ローラ容器内）４１ｉに照射（印加）される。加熱ローラ４１の左右端部は、それぞれ、マイクロ波等の高周波を反射し、シールドする効果を有するアルミニム・銅・ステンレスなどの金属製の左右の端板４１ｆ・４１ｅで塞がれている。これにより、加熱ローラ４１の左右端部側は高周波シールド状態が保たれて、加熱手段を構成する容器の内部である加熱ローラ内空部４１ｉに照射された高周波ｗが加熱ローラ左右端部側から外部に漏洩することが防止される。このシールド部材としての左右の端板４１ｄ・４１ｅは、熱容量及び熱伝導率の低いものの方が、加熱ローラ４１の熱容量が増加しないので好ましい。

加熱ローラ４１の円筒状ローラ部の左右端部に対する端板４１ｄ・４１ｅの接合は高周波が漏洩する隙間を軽減することで、加熱ローラ４１の左右端部の良好な高周波シールド状態を保つようにする。

図５の（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、その接合構造例を示している。なお、各例は、円筒状ローラ部の左端部に対する左端板４１ｄの接合を示しているが、円筒状ローラ部の右端部に対する右端板４１ｅの接合も同様である。

（ａ）は、円筒状ローラ部のシールド層４１ｂに対して端板４１ｄをビス４５で締め付けて（締結して）取り付けたものである。発熱層４１ａに対して端板４１ｄをビス４５で締め付けて取り付けることもできる。

（ｂ）は、端板４１ｄと円筒状ローラ部の端部の一部を平行するような形状を形成した上で、シールド層４１ｂに対して端板４１ｄをビス４５で締め付けて取り付けたものである。

（ｃ）は、端板４１ｄと円筒状ローラ部の端部の一部を平行するような形状を形成した上で、シールド層４１ｂに対して端板４１ｄをフランジ部材４６で締め付けて取り付けたものである。

（ｄ）は、端板４１ｄをかしめて円筒状ローラ部のシールド層４１ｂに対して接合したものである。また、不図示ではあるが、予め片端は溶接しておく等することにより隙間を軽減することが可能となる。

（ｅ）は、端板４１ｄと円筒状ローラ部の端部の一部を平行するような形状を形成した上で、端板４１ｄと、シールド層４１ｂまたは発熱層４１ａの端面の間に電磁波吸収体で出来たリング４７などを挟ませる。そして、シールド層４１ｂに対して端板４１ｄをビス４５で締め付けて取り付けたものである。発熱層４１ａに対して端板４１ｄをビス４５で締め付けて取り付けることもできる。この接合構造により、高周波漏洩防止効果は増大する。

上記の接合構造以外でも、高周波の漏洩を十分に防げる形であれば、加熱ローラ４１の円筒状ローラ部の左右端部に対する端板４１ｄ・４１ｅの留め方は問わない
かくして、この高周波シールド材製の左右の端板４１ｆ・４１ｅと、発熱層４１ａの外
側の前記シールド層４１ｂとにより、加熱ローラ４１の内空部４１ｉに照射した高周波ｗの加熱ローラ外への漏洩を所定の値以下にすることが可能となる。

加熱ローラ４１からのマイクロ波などの高周波の漏洩は、前記シールド部材４１ｆ・４１ｅ・４１ｂよりも外側では、１００ｍＷ／ｃｍ^２以下にすることが望ましく、更には余裕を見て１０ｍＷ／ｃｍ^２以下もしくは５ｍＷ／ｃｍ^２以下にするほうが好ましい。仮にシールド（遮蔽）を十分に出来ない場合でも、加熱ローラ４１の外部に漏洩する高周波は十分に弱まっているので、加熱ローラの周囲に電波吸収体（不図示）などを配置し、画像形成装置の外部に１００ｍＷ／ｃｍ^２より大きな高周波が漏洩しないようにすればよい。

上記の定着装置４０は、画像形成動作開始信号が発せられると、制御ユニット１００によって制御される。図６は定着装置４０の動作を示す動作フローである。図７は定着装置４０の温調制御系統のブロック図である。

図６を参照して、制御ユニット１００は、画像形成装置が起動されると、定着装置４０の電磁波発生器４３をオンさせて定着装置４０の温調をスタートする（Ｓ１０１）。続いて、定着回転モータＭの駆動もスタートさせる（Ｓ１０２）。定着装置４０の加熱ローラ４１の温度が所定温度に達するとプリント動作を行う（Ｓ１０４）。

加熱ローラ４１の加熱は、電磁波発生器４３から加熱ローラの中空内部４１ｉに照射された高周波ｗを発熱層４１ａが吸収して発熱することでなされる。この発熱層４１ａの発熱が、発熱層４１ａの外側のシールド層４１ｂ・弾性層４１ｃに伝導して加熱されて、加熱ローラ４１が長手方向・周方向にほぼ均一に迅速に加熱・昇温する。プリント動作中においても定着装置の加熱ローラ４１の温度が一定温度（定着温度）となるように温調制御は継続されている。

画像形成装置で設定されたジョブのコピーやプリント動作が終了すると、電磁波発生器４３をオフすることで加熱ローラ４１の温調を停止させ（Ｓ１０５）、定着回転モータＭの駆動も停止させる（Ｓ１０６）。

図７を参照して、制御ユニット１００は、ＣＰＵ１００ａを搭載している。ＣＰＵ１００ａは、同様に制御ユニット１００に搭載したＲＯＭ１００ｂに格納されたプログラムによって、予め決められた画像形成シーケンスに纏わる様々なシーケンスを実行する。またその際、一次的または恒久的に保存することが必要な書き換え可能なデータを格納するために、ＲＡＭ１００ｃも搭載している。制御ユニット１００は、高周波発生器（マグネトロン）４３を制御するマイクロ波制御部１００ｄと、定着回転モータＭを制御するモータ制御部１００ｅを搭載している。マイクロ波制御部１００ｄには、電磁波発生器４３の動作に必要な高圧制御回路やフィラメント電圧制御回路などが含まれる。制御部１００ｄ・１００ｅはＣＰＵ１００ａで制御される。

不図示の温度センサＴＨにより検知される加熱ローラ４１の表面温度に関する電気的情報がＡ／Ｄコンバータ１００ｆを介してＣＰＵ１００ａに入力する。すなわち、Ａ／Ｄコンバータ１００ｆによって、加熱ローラ４１の温度変化に応じた温度センサＴＨから出力されるアナログ値をデジタル値として制御ユニット１００のＣＰＵ１００ａに入力される。ＣＰＵ１００ａは、この温度データをもとに、マイクロ波制御部１００ｄを制御し、電磁波発生器４３をＯＮ／ＯＦＦすることで、加熱ローラ４１、すなわち定着装置の温調を行う。

加熱ローラ４１・加圧ローラ４２が回転駆動され、加熱ローラ４１が所定の定着表面温度に加熱温調されている状態において、二次転写部１４側から、表面に未定着トナー画像
ｔが形成された記録材Ｐが記録材搬入口４１ｇから定着装置４０内に導入される。そして、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との圧接部である定着ニップ部Ｎに進入して、定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを挟持搬送される過程で、記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが加熱ローラ４１の熱と、定着ニップ部Ｎの圧力で、記録材Ｐの面に熱圧定着される。加熱されたローラ４１でトナーを溶融すると同時に加圧させてトナー画像を定着させることで光沢ある定着ができる。定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐは加熱ローラ４１の面から分離されて、記録材搬出口４１ｈから定着装置外に送り出される。ＷＰは定着装置４０に対する記録材の最大通紙幅である。

ここで、上述した定着装置４０においては、電磁波発生器４３として、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生することができるマグネトロンを使用しているが、本発明においてはこれに限定されるものではない。たとえば、電磁波発生手段として、ミリ波と呼ばれる周波数３０ＧＨｚ程度の高周波を発生させる事ができる発振器を用いても良い。

電磁波発生器４３から発生された高周波ｗは、本実施例では定着装置４０の加熱ローラ４１の側部から、加熱ローラ４１の内部に照射される。高周波ｗを加熱ローラ内部に照射する際には、図２・図３のように、電磁波発生器４３から直接加熱ローラ内部を照射させても良いし、不図示の導波管を介して照射しても良い。また高周波ｗを入射させる加熱ローラ端部側では、加熱ローラ４１が回転する時にも高周波シールド状態が保たれるようにシールド部材４１ｅを使用しており、また逆の端部側も同様にシールド部材４１ｄでシールドする。その際、端部に用いるシールド部材４１ｄ・４１ｅは熱容量及び熱伝導率の低いものの方が、加熱ローラ４１の熱容量が増加しないので好ましい。

本実施例の加熱ローラ４１は、発熱層４１ａの外周に、シールド層４１ｂと弾性層４１ｃを具備させてあり、発熱層４１ａの発熱をシールド層４１ｂと弾性層４１ｃを熱伝導体として熱伝導させ、熱伝導体により記録材を加熱する。しかし、弾性層４１ｃは必要に応じて加えればよい。不図示ではあるが、弾性層４１ｃがない加熱ローラも考えられる。

本実施系では、加熱ローラ４１の端部から加熱ローラ内部に高周波を照射したが、発熱層４１ａの内部のみに高周波を印加する系であれば、この限りではない。

加圧手段である加圧ローラ４２も、加熱手段である加熱ローラ４１と同様に発熱層を含む複合層構造にして、高周波で所定の温度に加熱する装置構成にすることもできる。

本実施例のように、加熱手段である加熱ローラ４１を構成する容器の内部である加熱ローラ内部に高周波を吸収し発熱する発熱体である発熱層４１ａを具備させる。そして、加熱ローラ内部に高周波を印加し、加熱ローラ内部にて高周波を反射、吸収させることにより高周波シールド構造をとる。これにより、容易に高周波シールド構造を構成できる、高周波加熱方式の定着装置（画像加熱装置）を作成することが可能となる。

実施例２の定着装置を説明する。実施例１の定着装置と共通する構成部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。

図８は、本実施例における定着装置４０の概略構成を示す横断側面図、図９は図８の（９）−（９）線に沿う縦断正面図である。図１０と図１１はヒータアセンブリの拡大横断面図と拡大縦断面図である。

加圧手段としての加圧ローラ４２は、実施例１の定着装置４０と同様に、中心軸４２ａの左右両端部をそれぞれ筐体４４の左右の側板４４ｅ・４４ｆ間に軸受部材５１を介して回転自由に支持させてある。本実施例においては、この加圧ローラ４２のギアＧ２に定着回転モータＭの回転力を伝達して、加圧ローラ４２を図８において矢印の反時計方向に回転駆動するようにしている。

上記の加圧ローラ４２の上側に、加圧ローラ４２に並行させて、加熱手段としての加熱ユニット６１を配設してある。加熱ユニット６１は、ヒータアセンブリ６２と、このヒータアセンブリ６２にルーズに外嵌させた、即ち、ヒータアセンブリ６２と摺動自在に設けられた、ベルト状の加熱回転体としての加熱ベルト（加熱フィルム）６３を有する。加熱ベルト６３は、可撓性を有する、エンドレスあるいは円筒状の耐熱性部材であり、耐熱性樹脂や金属、あるいはそれらの複合で構成されている。

ヒータアセンブリ６２において、６４と６６は加圧ローラ６２の軸線方向を長手とする下側と上側のシールド部材であり、ビス固定、溶接、嵌合いなどにより接合されて、両者で横長の中空容器を構成している。下側と上側のシールド部材６４・６６は、高周波を反射する、例えばアルミニウム・銅・ステンレスなどの金属部材（金属材料）である。下側シールド部材６５の内側にはマイクロ波などの高周波を吸収して発熱する発熱体６５を配設してある。上記のシールド部材６４・６６が発熱体６５を内包し内部に導かれた電磁波が外部へ漏れるのを防止する容器である。本実施例では、ＳｉＣやフェライトと少しのＳｉＮなどの粉粒体を混合させた原料を、棒状（板状）にプレス成形して焼結させたセラミックを使用している。発熱体６５と上側シールド部材６６との間には高周波照射空間部６２ａを存在させている。上側シールド部材６６の右側端部（一端）には筒穴部６６ａを具備（設置）させて、その筒穴部内に筒穴の外側開口から、高周波発生器（マグネトロン）４３を挿入して配設してある。下側シールド部材６４の左右の端部にはそれぞれ外方に張出させて被加圧突部６４ａ・６４ｂを具備させてある。また、下側シールド部材６４の下面には、加熱ベルト６３の内面との摺動性を高める滑性部材層（摺動部材）６７を形成具備させてある。滑性部材層６７は、加熱ベルト６３の内面との摺動摩擦係数が、下側シールド部材６４と加熱ベルト６３の内面との摺動摩擦係数よりも小さい、耐熱性の部材である。例えばフッ素系樹脂やガラスなどの層である。

上記のヒータアセンブリ６２に加熱ベルト６３をルーズに外嵌して加熱ユニット６１とし、この加熱ユニット６１を、ヒータアセンブリ６２の滑性部材層６７側の面を下向にして加圧ローラ４２に対向させて、加圧ローラ４２の上側に並行させて配列する。ヒータアセンブリ６２の左側の被加圧突部６４ａは、筐体４４の左側板４４ｅに設けた穴部から筐体外に突出させる。ヒータアセンブリ６２の左側の電磁波発生器４３を配設した部分と被加圧突部６４ｂは、筐体４４の左側板４４ｆに設けた穴部から筐体外に突出させる。そして、ヒータアセンブリ６２の左右の被加圧突部６４ａ・６４ｂに対してそれぞれ不図示の加圧手段により下向きの所定の加圧力Ｆを作用させる。この加圧力で、ヒータアセンブリ６２の下面である滑性部材層６７の下向き面が加圧ローラ４２の上面に対して加熱ベルト６３を挟んで加圧ローラ４２の弾性層４２ｂを撓めて圧接する。これにより、加熱ユニット６１と加圧ローラ４２との間に、記録材搬送方向ａにおいて所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

加圧ローラ４２が回転駆動されることにより、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ４２と加熱ベルト６３の摩擦力で加熱ベルト６３に回転力が作用する。これにより、加熱ベルト６３はその内面が定着ニップ部Ｎにおいてヒータアセンブリ６２の下面（滑性部材層６７の面）に密着して摺動しながらヒータアセンブリ６２の回りを矢印の時計方向に加圧ローラの回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転する。

ヒータアセンブリ６２は、電磁波発生器４３がＯＮされると、下側と上側のシールド部材６４・６６で構成される中空容器内の発熱体６５と上側シールド部材６６との間の高周波照射空間部６２ａに高周波ｗが照射される。その照射高周波ｗを下側シールド部材６４の内側に配設した発熱体６５が吸収して発熱する。この発熱体６５の発熱により、主として下側シールド部材６４が長手方向・幅方向にほぼ均一に迅速に加熱されて昇温する。

この下側シールド部材６４の温度が不図示の温度センサＴＨにより検知される。そして、実施例１の定着装置と同様に、この温度センサＴＨにより検知される温度に関する電気的情報が図７のようにＡ／Ｄコンバータ１００ｆを介してＣＰＵ１００ａに入力する。すなわち、Ａ／Ｄコンバータ１００ｆによって、下側シールド部材６４の温度変化に応じた温度センサＴＨからの電圧値がデジタル値に変換されて制御ユニット１００のＣＰＵ１００ａに入力される。ＣＰＵ１００ａは、この温度データをもとに、マイクロ波制御部１００ｄを制御し、電磁波発生器４３をＯＮ／ＯＦＦすることで、下側シールド部材６４の温調を行う。

そして、加圧ローラ４２が回転駆動され、加熱ベルト６３が従動回転し、下側シールド部材６４が所定の定着温度に加熱温調されている状態において、定着装置４０内に記録材Ｐが導入される。すなわち、二次転写部１４側から、表面に未定着トナー画像ｔが形成された記録材Ｐが記録材搬入口４１ｇから定着装置４０内に導入される。そして、加熱ユニット６１と加圧ローラ４２との圧接部である定着ニップ部Ｎに進入して、定着ニップ部Ｎにおいて回転する加熱ベルト６３と加圧ローラ４２により挟持されて搬送されていく。記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを挟持搬送される過程で、記録材Ｐが、加熱ベルト６３を介してヒータアセンブリ６２の下側シールド部材６４の熱で加熱され、また、定着ニップ部Ｎで加圧される。これにより、記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが記録材Ｐの面に熱圧定着される。定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐは加熱ベルト６３の面から分離されて、記録材搬出口４１ｈから定着装置外に送り出される。

本実施例では、加熱ユニット６１のヒータアセンブリ６２が記録材に連れ回らないので、電磁波発生器４３及びヒータアセンブリ６２のシールド方法は容易になり、一体化構造も可能となる。

加熱体６５は下側と上側のシールド部材６４・６６の接合で構成される中空容器内に配置して、この中空容器の内部に高周波を照射して加熱体６５を発熱させる。この構成により中空容器の内部に照射した高周波ｗは中空容器を構成するシールド部材６４・６６により容器外への漏洩を防止する、あるいは所定値以下（１００ｍＷ／ｃｍ²以下）にすることが可能となる。また、加熱体６５による高周波の吸収を高めることが可能となる。

下側と上側のシールド部材６４・６６の接合構造は、高周波の漏洩を許容以下に抑えることができれば、適宜の構造を採用することができる。

電磁波発生器４３の配設部からの高周波の漏洩を抑えるために必要に応じて、高周波発生器配設部も銅やアルミニウムなどのシールド部材で覆う構成にする。

仮にシールドを十分に出来ない場合でも、ヒータアセンブリ６２の外部に漏洩する高周波は十分に弱まっている。従って、加熱ユニット６１の周囲に電波吸収体（不図示）などを配置し、画像形成装置の外部に１００ｍＷ／ｃｍ²より大きな高周波が漏洩しないようにすればよい。

下側シールド部材６４は熱伝導体として、発熱体６５の発熱を定着ニップ部Ｎを挟持搬
送されていく記録材Ｐおよびトナー像ｔに効率的に伝える必要があるために、その熱伝導率は高いものが望ましい。たとえば、銅やアルミニウムなどである。また、下側シールド部材６４は、熱伝導率の高いものを用いることで、定着ニップ部Ｎにおける長手方向・幅方向の温度分布が均一化されて、定着品位が向上する。

一方、定着ニップ部Ｎ側とは逆側の上側シールド部材６６は、下側シールド部材６４よりも、熱容量、熱伝導率共に小さいものを用いることにより、ヒータアセンブリ６２の定着に不要な場所への熱の分散を防ぐことが可能となる。

加熱体６５は、定着ニップ部Ｎにほぼ対応する部分に棒形状に配置することによって、効率よく定着することが可能となる。棒形状の発熱体は、意図的に中空部分を作る必要もなく、形状も単純な為容易に形成することが可能であると共に、少量の材料で作成が可能なため低コストで作成が可能となる。定着ニップ部Ｎにほぼ対応する部分だけでなく、その部分外にも発熱体５４を配置しても良い。

加熱ベルト６３の内面との摺動性を高める滑性部材層６７は、必要に応じて設けるものである。

ヒータアセンブリ６２の高周波照射空間部６２ａへの電磁波発生器４３による高周波ｗの照射は、本実施例のように、ヒータアセンブリ６２の側部から空間部６２ａへ直接照射する構成に限られない。たとえば、導波管を介して照射しても良い。

図１２は、ヒータアセンブリ６２の空間部６２ａに高周波を照射する他の構成を示すものである。この例においては、ヒータアセンブリ６２の上側シールド板６６の上面側に、長手に沿って導波管６８を設けている。この導波管６８も上側シールド板６６と同様に、高周波を反射し、シールドする効果を有する銅・アルミニウム・ステンレスなどの金属部材により構成してある。導波管６８の左側端部６８ａは閉鎖してある。導波管６８の右側端部には筒穴部６８ｂを具備させて、その筒穴部内に筒穴の外側開口から電磁波発生器４３を挿入して配設してある。また、上側シールド板６６の、上記導波管６８が位置する面部分には、導波管６８に沿って、複数の開口部（複数の小孔）６６ｂを具備させてある。導波管６８はこの複数の開口部６６ｂを介して空間部６２ａと連通している。電磁波発生器４３から発生した高周波ｗは導波管６７により上側シールド板６６の上面に導かれて、上側シールド板６６の上面に形成されている複数の各開口部６６ｂからヒータアセンブリ６２の空間部６２ａに入る。これにより、空間部６２ａ内の発熱体６５が高周波ｗを吸収して発熱する。

発熱体６５に中空構造を作り、その内部に高周波を照射しても同様の効果が得られる。

実施例１における画像形成装置の概略構成を示す縦断面図定着装置の概略構成を示す横断側面図図２の（３）−（３）線に沿う縦断正面図加熱ローラの分解斜視図円筒状ローラ部の左端部に対する左端板の各種接合構造例を示素図定着装置の動作を示す動作フロー図定着装置の温調制御系統のブロック図実施例２における定着装置の概略構成を示す横断側面図図８の（９）−（９）線に沿う縦断正面図ヒータアセンブリの拡大横断側面図ヒータアセンブリの拡大縦断正面図他の構成の定着装置の概略構成を示す縦断正面図

符号の説明

４０…定着ユニット（定着装置）、４１…加熱ローラ（加熱手段）、４２…加圧ローラ（加圧手段）、４３…電磁波発生器、４４…発熱体、４５…シールド部材、４６…弾性部材、４７…シールド部材（右端板）、４８…シールド部材（左端板）、６１…加熱ユニット、６２…ヒータアセンブリ、６３…加熱ベルト、６４…下側シールド部材、６５…発熱体、６６…上側シールド部材、６７…滑性部材層（摺動部材）、６８…導波管

Claims

電磁波を発生する電磁波発生手段と、前記電磁波発生手段からの電磁波により発熱して記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体と、を有し、
前記加熱回転体は、金属層と、前記金属層より内側にあって電磁波により発熱する発熱層と、を有する円筒部と、前記円筒部の一端側と他端側の開口部とをそれぞれ塞いで円筒部に設置され、金属材料で形成される円盤状の端板と、前記一端側と他端側の一方の前記端板に設けられ、前記加熱回転体の回転軸と同軸に配置された筒軸部と、前記加熱回転体の回転中心を含むように前記筒軸部の開口から前記端板を貫通する貫通穴部と、を有し、
前記電磁波発生手段は、前記筒軸部とは非接触に前記筒軸部に挿入して設けられていることを特徴とする画像加熱装置。
前記端板と前記円筒部はビスにより締結されていることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
電磁波により発熱する板状の発熱体と、前記発熱体を内包する中空の容器と、前記容器の内部にあって、前記発熱体が電磁波の照射を受ける空間部と、前記容器の外側の一端に設置され、電磁波を発生する電磁波発生手段と、前記容器の一端に配置され、前記電磁波発生手段からの電磁波を前記空間部へ導く筒穴部と、を有するヒータアセンブリと、
内周面が前記ヒータアセンブリと摺動自在に設けられ、記録材上の画像をニップ部にて加熱するベルト状の加熱回転体と、
を有し、前記容器は、金属材料で形成されることを特徴とする画像加熱装置。