(57)【要約】【課題】構造が簡単に、かつ、強度を落とさずに、消磁部の一部分の消磁効果を弱めることで、キュリー温度以上となったときにインピーダンスの上昇を抑えることができる定着器、及び、画像形成装置を提供する。【解決手段】  電磁過熱式の定着器であって、磁束を発生する励磁コイルと、励磁コイルからの磁束によって電磁誘導される発熱部と、発熱部の励磁コイルから離れた側に対向配置され、キュリー温度に達すると強磁性体から非磁性体となる感温磁性部と、感温磁性部を透過した励磁コイルからの磁束によって励磁コイルの磁束を打ち消す反発磁束を発生する消磁部５４とを備えている。消磁部５４の感温磁性部側の表面において、用紙の幅方向の両端を除いた部分にメッシュ状の溝５４Ａが設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙にトナーを定着させる定着部と、該定着部を加熱する加熱部と、を備えた定着器であって、
前記加熱部が、
磁束を生成する励磁コイルと、
前記励磁コイルからの磁束によって誘導加熱される発熱部と、
前記発熱部の前記励磁コイルから離れた側に対向配置され、キュリー温度に達すると強磁性体から非磁性体となる感温磁性部と、
前記感温磁性部を透過した前記励磁コイルからの磁束によって前記励磁コイルの磁束を打ち消す反発磁束を発生する消磁部と、を有し、
前記消磁部の前記感温磁性部側の表面において、前記用紙の幅方向の両端を除いた部分に前記複数の凹部が設けられている
ことを特徴とする定着器。
【請求項２】
前記複数の凹部が、メッシュ状に設けられた複数の溝から構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の定着器。
【請求項３】
前記複数の凹部が、複数の溝から構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の定着器。
【請求項４】
前記発熱部が、前記感温磁性部表面にメッキを施すことにより形成されている
ことを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の定着器。
【請求項５】
前記発熱部が、銅から構成されている
ことを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の定着器。
【請求項６】
前記消磁部が、アルミから構成されている
ことを特徴とする請求項１〜５何れか１項に記載の定着器。
【請求項７】
前記感温磁性部が、フィルム、ローラ、エンドレスベルトのうち少なくとも一つとして備えられている
ことを特徴とする請求項１〜６何れか１項に記載の定着器。
【請求項８】
請求項１〜７何れか１項に記載の定着器を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙にトナーを定着させる定着部と、該定着部を加熱する加熱部を備えた定着器、及び、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギの観点から、定着器の加熱開始から通紙可能状態となるまでの立ち上がり時間の短縮が必要になってきている。そこで、従来のハロゲンヒータよりも熱交換効率が高い電磁誘導加熱を用いてＩＨヒータを熱源とする熱ローラやベルトを用いた定着装置が提案されている。
【０００３】
この電磁誘導加熱式の定着装置は、発熱部が薄いため、用紙の幅方向の温度分布を制御することが難しい。このため、定着部の通紙領域（用紙が通紙される領域）では用紙により熱が奪われるが、非通紙領域（用紙が通紙されない領域）では用紙により熱が奪われないため、温度が高くなり過ぎる。
【０００４】
そこで、励磁コイルの磁束を打ち消す反発磁束を発生する消磁部を利用して、定着部の過熱を防止する電磁誘導加熱式の定着器が提案されている。この定着器にはさらに、キュリー温度以上となることで、強磁性体から非磁性体に変化する感温磁性部が励磁コイルと消磁部との間に配置されている。以上の構成により、定着部が過熱して、この感温磁性部がキュリー温度以上になると、励磁コイルからの磁束が感温磁性部と通過して消磁部に達して渦電流が発生する。この渦電流により、消磁部には励磁コイルからの磁束を打ち消す反発磁束が発生して、過熱を防止する（特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、上記定着器は、加熱開始時はキュリー温度以下であってもキュリー温度付近に達すると、励磁コイルの磁束が打ち消されるため、電源にかかるインピーダンスが極端に上昇し、電源負荷が増え、場合によっては電源が落ちるという問題があった。
【０００６】
そこで、例えば、消磁部の中央を細くして、消磁部の中央の消磁効果を部分的に弱めるものが提案されている（特許文献２）。しかしながら、この場合、消磁部が捩れに対して極端に弱くなるため、熱膨張した際に歪んでいく可能性がある。また、消磁部の中央の電気抵抗を変えて、消磁部の中央の消磁効果を部分的に弱めるものも記載されている（特許文献３）。しかしながら、中央部を別部材で設ける必要があり、構造が複雑になる、という問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、構造が簡単に、かつ、強度を落とさずに、消磁部の一部分の消磁効果を弱めることで、キュリー温度以上となったときにインピーダンスの上昇を抑えることができる定着器、及び、画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、用紙にトナーを定着させる定着部と、該定着部を加熱する加熱部と、を備えた定着器であって、前記加熱部が、磁束を生成する励磁コイルと、前記励磁コイルからの磁束によって誘導加熱される発熱部と、前記発熱部の前記励磁コイルから離れた側に対向配置され、キュリー温度に達すると強磁性体から非磁性体となる感温磁性部と、前記感温磁性部を透過した前記励磁コイルからの磁束によって前記励磁コイルの磁束を打ち消す反発磁束を発生する消磁部と、を有し、前記消磁部の前記感温磁性部側の表面において、前記用紙の幅方向の両端を除いた部分に前記複数の凹部が設けられていることを特徴とする定着器である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の定着器によれば、消磁部の感温磁性部側の表面において、用紙の幅方向の両端を除いた部分に複数の凹部が設けられているので、当該部分においては、複数の凹部により渦電流が分断され流れることができず、励磁コイルの磁束を打ち消すことができない。これにより、消磁部に複数の凹部を設けるだけで、構造が簡単に、かつ、強度を落とさずに、消磁部の一部分の消磁効果を弱めることでき、キュリー温度以上となったときにインピーダンスの上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の定着器の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す加熱ローラの部分断面図である。
【図３】図１に示す消磁部の斜視図である。
【図４】従来の消磁部の一例を示す図である。
【図５】（Ａ）は図４に示す従来の消磁部に流れる渦電流の経路を示す図であり、（Ｂ）は図３に示す本実施形態の消磁部に流れる渦電流の経路を示す図である。
【図６】（Ａ）は図４に示す従来の消磁部で生じる反発磁束を示す図であり、（Ｂ）は図３に示す本実施形態の消磁部で生じる反発磁束を示す図である。
【図７】図４に示す従来の消磁部を用いた定着器（従来品）と、図３に示す本実施形態の消磁部を用いた定着器（本発明品）と、についてそれぞれ、温度に対するインピーダンスを測定した結果を示すグラフである。
【図８】他の実施形態における消磁部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の定着器及び画像形成装置を、図１乃至図３に基づいて説明する。図１に示された定着器１は、図示しない画像形成装置に組み込まれたものである。図示しない画像形成装置は、幅方向サイズの異なる複数種類の用紙に対して、画像形成できるようになっている。ここで、幅方向サイズの異なる用紙とは、ＪＩＳ寸法のＡ列やＢ列における種々の定形サイズの用紙の他に、不定形サイズの用紙も含まれる。
【００１２】
また、幅方向とは、用紙の搬送方向と直交する方向であり、同じ用紙（例えば、Ａ４用紙）であっても、長手方向を搬送方向とすると、短手方向が幅方向となり、短手方向を搬送方向とすると、長手方向が幅方向となる。
【００１３】
図１に示すように、上記定着器１は、用紙２にトナーＴを定着させる定着部３と、定着部３に圧接して配置された加圧ローラ４と、定着部３を加熱する加熱部５と、を備えている。
【００１４】
定着部３は、定着ローラ３１と、この定着ローラ３１と後述する加熱ローラ５３とによって張架された定着ベルト３２と、を有している。定着ローラ３１は、円柱状又は円筒状に設けられていて、その中心軸周りに回転可能に設けられている。定着ベルト３２は、帯状のエンドレスベルトであり、加熱ローラ５３によって加熱される。
【００１５】
上記加圧ローラ４は、円柱状又は円筒状に設けられていて、その中心軸周りに回転可能に設けられている。この加圧ローラ４は、上記加熱された定着ベルト３２を介して定着ローラ３１に圧接されている。この定着部３側にトナーＴを向けて定着ローラ３１及び定着ベルト３２と加圧ローラ４との間に用紙２を挟んで、定着ローラ３１と加圧ローラ４とを逆方向に回転させると、用紙２が搬送され定着ベルト３２の熱によりトナーＴが定着される。
【００１６】
加熱部５は、磁性体から構成されたコア５１と、コア５１に巻かれ、磁束を生成する励磁コイル５２と、励磁コイル５２によって誘導加熱される加熱ローラ５３と、加熱ローラ５３内に設けられた消磁部５４と、を備える。
【００１７】
コア５１は、加熱ローラ５３を覆う断面円弧の樋状に設けられ、励磁コイル５２で生成された磁束を効率的に加熱ローラ５３に導く。このコア５１には、径方向中心から加熱ローラ５３に向かって突出し、加熱ローラ５３の長手方向に沿ったセンタコア５１Ａと、径方向両端から互いに近づく方向に突出し、加熱ローラ５３の長手方向に沿ったサイドコア５１Ｂと、が設けられている。励磁コイル５２は、このセンタコア５１Ａ周りにスパイラス状に巻回されて設けられている。
【００１８】
加熱ローラ５３は、図２に示すように、円筒状に設けられた感温磁性部５３Ａと、この感温磁性部５３Ａの励磁コイル５２側に表面メッキされた発熱部としての発熱層５３Ｂと、を備えている。感温磁性部５３Ａは、発熱層５３Ｂよりも励磁コイル５２から離れた側に対向配置される。感温磁性部５３Ａは、常温では強磁性体であり励磁コイル５２からの磁束を遮蔽し、キュリー温度に達すると強磁性体から非磁性体となり、磁束を透過する。この感温磁性部５３Ａは、組成を調整することにより、キュリー温度が１００℃〜３００℃に設けられている。
【００１９】
発熱層５３Ｂは、例えば銅から構成され、感温磁性部５３Ａ表面にメッキされている。発熱層５３Ｂは、励磁コイル５２からの磁束によって表面に渦電流が発生し、発熱層５３Ｂ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生して発熱する。
【００２０】
消磁部５４は、たとえば図３に示すように、円筒状に設けられ、加熱ローラ５３内に収容されている。消磁部５４は、感温磁性部５３Ａよりも励磁コイル５２から離れた側に配置され、アルミなどの感温磁性部５３Ａよりも電気抵抗率が低い非磁性材料からなる。この消磁部５４の感温磁性部５３Ａ側の表面においては、用紙２の幅方向の両端を除いた部分にメッシュ状の複数の溝５４Ａ（凹部）が形成されている。つまり、メッシュ状の複数の溝５４Ａは、消磁部５４中央にのみ設けられている。この溝５４Ａは、消磁部５４表面を切削することにより形成される。
【００２１】
上記複数の溝５４Ａは、例えば最小幅の用紙２が通紙する領域に設けられている。例えば最小幅がＡ４縦であれば消磁部５４中央の２１０mm内にメッシュ状の溝５４Ａを設け、Ａ５縦であれば消磁部５４中央の１０５mm内にメッシュ状の溝５４Ａを設ける。この溝５４Ａの深さとしては、感温磁性部５３Ａを透過した励磁コイル５２からの磁束により消磁部５４に流れる渦電流の表皮深さ以上に設けられている。
【００２２】
次に、上述した定着器１の一般的な動作について説明する。まず、図示しない電源回路により励磁コイル５２を通電すると、励磁コイル５２に磁束が発生する。この励磁コイル５２の磁束が加熱ローラ５３の発熱層５３Ｂに達すると、発熱層５３Ｂで渦電流が発生し、渦電流が発生し、発熱層５３Ｂ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生して発熱する。これにより、発熱層５３Ｂに接している定着ベルト３２が加熱される。
【００２３】
感温磁性部５３Ａがキュリー温度以下の間は、感温磁性部５３Ａは強磁性体であるため、励磁コイル５２からの磁束は感温磁性部５３Ａにより遮蔽され、消磁部５４には届かない。これに対して、発熱層５３Ｂの発熱により感温磁性部５３Ａがキュリー温度に達すると、感温磁性部５３Ａは強磁性体から非磁性体となり、励磁コイル５２からの磁束を透過し、消磁部５４表面で渦電流が発生する。
【００２４】
消磁部５４表面で発生した渦電流は、励磁コイル５２で生じる磁束とは反対方向の磁束である反発磁束を生じさせるため、反発磁束により発熱層５３Ｂ上の磁束密度が下がり発熱層５３Ｂの加熱が抑制され、定着ベルト３２の過熱防止を図ることができる。
【００２５】
上述したように消磁部５４で発生した反発磁束は、励磁コイル５２が作る磁場を抑制するため、電源回路から見た励磁コイル５２の負荷が増え、インピーダンスが増加する。
【００２６】
次に、本発明の特徴である消磁部５４にメッシュ状の溝５４Ａを設けたことによる効果について図４〜図６を参照して説明する。図４は従来の消磁部５４の一例を示す。図５（Ａ）は、図４に示す従来の消磁部５４に流れる渦電流の経路を示す図であり、図５（Ｂ）は図３に示す本実施形態の消磁部５４に流れる渦電流の経路を示す図である。なお、図中左下に向かって引かれた斜線で示す領域には電流が流れず、右下に向かって引かれた斜線で示す領域には大きな電流が流れる。図６(Ａ)は図４に示す従来の消磁部５４で生じる反発磁束を示す図であり、図６（Ｂ）は図３に示す本実施形態の消磁部５４で生じる反発磁束を示す図である。
【００２７】
図４に示すように複数の溝５４Ａが設けられていない場合は、図５（Ａ）の点線矢印で示す経路で渦電流が流れる。即ち、消磁部５４の長手方向の一端から他端に向かい、他端から一端に戻るループ状の渦電流が流れる。この結果、図６（Ａ）に示すように、長手方向に沿って一様にＵターン矢印で示す反発磁束が生じる。
【００２８】
これに対して、図３に示すように複数の溝５４Ａが設けられている場合は、図５（Ｂ）の点線矢印で示す経路で渦電流が流れる。即ち、消磁部５４の長手方向の一端から複数の溝５４Ａが設けられた中央部手前まで向かい、中央部手前から長手方向の一端に戻るループ状の渦電流と、長手方向の他端から複数の溝５４Ａが設けられた中央部手前まで向かい中央部手前から長手方向の他端に戻るループ状の渦電流と、が流れる。即ち、複数の溝５４Ａが設けられている消磁部５４中央部にはほとんど電流が流れず、図６（Ｂ）に示すように、中央には反発磁束が生じない。これは、表皮深さ以上に設けられた溝５４Ａにより渦電流のループが切れ、分断されるからである。
【００２９】
従って、複数の溝５４Ａを設けることにより、消磁部５４の中央部のみの消磁効果を弱めることができる。このため、定着ベルト３２中央での過熱防止効果は下がるがそもそも定着ベルト３２中央は、通紙される通紙領域に対応する部分であるため、用紙２により熱が奪われ、温度上昇しないので、消磁部５４を配置する必要がない。温度上昇が問題となるのは、用紙２が通紙されない両端部である。本実施形態によれば、通し部材で用いる都合上、定着ベルト３２中央部にも消磁部５４を配置される場合、消磁部５４の中央に溝５４Ａを設けるだけで、構造が簡単に、かつ、強度を落とさずに、消磁部５４の一部分の消磁効果を弱めることでき、キュリー温度以上となったときにインピーダンスの上昇を抑えることができる。
【００３０】
また、上述した実施形態によれば、発熱層５３Ｂが感温磁性部５３Ａ表面にメッキを施すことにより形成されている。これにより、メッキ処理により簡単に発熱層５３Ｂを形成することができる。
【００３１】
また、上述した実施形態によれば、発熱層５３Ｂが銅から構成されている。これにより、効率的に発熱層５３Ｂで誘導加熱する。
【００３２】
また、上述した実施形態によれば、消磁部５４がアルミで構成されている。これにより、効率的に消磁部５４で反発磁束が発生する。
【００３３】
次に、本発明者らは、本実施形態の効果を確認するために、図４に示す従来の消磁部５４を用いた定着器１（従来品）と、図３に示す本実施形態の消磁部５４を用いた定着器１（本発明品）と、についてそれぞれ、温度に対するインピーダンスを測定した。結果を図７に示す。同図からも明らかなように、複数の溝５４Ａを設けることにより、本発明品は、従来品に比べてキュリー温度上昇後のインピーダンスを低下させることができることが確認できた。
【００３４】
なお、上述した実施形態では、消磁部５４として円筒状のものを用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、図８に示すように、消磁部５４を樋状に形成することが考えられる。
【００３５】
また、上述した実施形態では、複数の溝５４Ａは、最小幅の用紙２が通紙する領域に設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。複数の溝５４Ａとしては、消磁部５４の両端を除いた部分に設けていればよく、例えば印刷頻度の高い用紙２が通紙する領域に設けてもよい。
【００３６】
また、上述した実施形態では、消磁部５４中央にメッシュ状の複数の溝５４Ａを設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、複数の溝５４Ａを格子状に設けてもよいし、短手方向や長手方向に並べて配置するだけでもよい。また、溝５４Ａではなく、渦電流のループを分断できるように、例えば微細な凹部を複数設けることも考えられる。
【００３７】
なお、上述した実施形態では、発熱層５３Ｂは感温磁性部５３Ａ表面にメッキして設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。メッキで設けていなくてもよい。
【００３８】
また、上述した実施形態では、発熱層５３Ｂとして銅を用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。発熱層５３Ｂとしては、励磁コイル５２からの磁束によって表面に渦電流が発生して発熱するものであればよく、別の導電率のよい材料を用いても良い。
【００３９】
また、上述した実施形態では、消磁部５４としてアルミを用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。消磁部５４は、感温磁性部５３Ａよりも電気低効率が低い非磁性材料であり、反発磁束が生じれば他の材料でもよい。
【００４０】
また、上述した実施形態では、発熱層５３Ｂがメッキされた感温磁性部５３Ａを加熱ローラ５３に設け、定着ベルト３２を加熱していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、この発熱層５３Ｂがメッキされた感温磁性部５３Ａを定着ベルト３２に設けてもよい。また、定着ローラ３１や定着ローラ３１表面に設けられたフィルムに設けてもよい。即ち、感温磁性部５３Ａが、フィルム、ローラ、エンドレスベルトのうち少なくとも一つとして備えられても良い。
【００４１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  定着器
２  用紙
３  定着部
５  加熱部
３２  定着ベルト（エンドレスベルト）
５２  励磁コイル
５３Ａ  感温磁性部
５３Ｂ  発熱層（発熱部）
５４  消磁部
５４Ａ  複数の溝（複数の凹部）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】特開２０００−３０８５０号公報
【特許文献２】特開２００７−２７９６７２号公報
【特許文献３】特開２００７−２６４４２１号公報
【図１】
2014139613.tif 000003
【図２】
2014139613.tif 000004
【図３】
2014139613.tif 000005
【図４】
2014139613.tif 000006
【図５】
2014139613.tif 000007
【図６】
2014139613.tif 000008
【図７】
2014139613.tif 000009
【図８】
2014139613.tif 000010