(57)【要約】【課題】装置を複雑化することなく、簡単な機構で加熱回転体の局所的な過昇温を防止する定着装置を提供する。【解決手段】  金属導電層を有し、記録用紙Sが搬送される方向に直交した方向に第１の幅を持つ第1の記録用紙が接触する領域と前記記録用紙Sが搬送される方向に直交した方向に第２の幅を持つ第２の記録用紙が接触する領域との差分の領域の金属導電層に孔を設ける加熱回転体２０２と、前記記録用紙Sの搬送方向に直交した方向に沿って、前記加熱回転体２０２に対向して設けられ、前記金属導電層を加熱する加熱部材２１０とを具備することを特徴とする定着装置である。  【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の幅を持つ記録用紙が搬送時接触する回転方向の領域と第１の幅と異なる第２の幅を持つ記録用紙が搬送時接触する回転方向の領域との重複しない差分の領域に孔が設けられた加熱回転体と、
前記加熱回転体に沿って設けられ、前記加熱回転体を加熱する加熱部材と、
を具備することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱回転体は、金属導電層を有し、この金属導電層に前記孔が設けられていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記加熱部材は誘導加熱コイルであり、前記誘導加熱コイルにより前記金属導電層に電磁誘導発熱をすることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記孔を複数個設けることを特徴とする請求項１あるいは２記載の定着装置。
【請求項５】
前記孔は均等な間隔をもって配置されることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
【請求項６】
前記孔をスリット状に形成することを特徴とする請求項１、２，４、５いずれかひとつに記載の定着装置。
【請求項７】
スリット状に設けられた前記孔の両端は円弧状に形成されていることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項８】
スリット状に設けられた前記孔は、前記加熱回転体の回転軸方向と所定の角度を有して設けられることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項９】
前記加熱回転体は、無端状のベルトであることを特徴とする請求項１あるいは２記載の定着装置。
【請求項１０】
記録用紙を供給する用紙供給部と、
前記記録用紙に画像を形成する画像形成部と、
金属導電層を有し、記録用紙が搬送される方向に直交した方向に第１の幅を持つ第1の記録用紙が接触する領域と前記記録用紙が搬送される方向に直交した方向に第２の幅を持つ第２の記録用紙が接触する領域との差分の領域の金属導電層に孔を設ける加熱回転体と、前記記録用紙の搬送方向に直交した方向に沿って、前記加熱回転体に対向して設けられ、前記金属導電層を加熱する加熱部材と、を有する定着装置と、
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記孔を複数個設けることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置、および定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の画像形成装置では、記録媒体として用いられる用紙に、例えば、感光体ドラム等の像担持体に形成されるトナー像を転写し、この記録用紙を加熱回転体（加熱ローラあるいは加熱ベルト）に押圧しつつ搬送し、加熱して転写トナー像を記録用紙に定着させる定着装置が用いられる。従来、加熱回転体はその軸方向全長にわたって誘導加熱コイルにより加熱されており、加熱回転体の表面に記録用紙が接触すると、用紙により熱が奪われる。定着される用紙は、Ａ３（大）サイズのものもあればＢ５（小）サイズのものもあり、この種の定着器では、連続して同じ幅の小サイズの記録用紙を定着したときに、記録用紙により熱が奪われない部分が過昇温しやすいという問題があった。過昇温は加熱回転体を劣化させ、破損等を引き起こす原因ともなりかねない。
【０００３】
上記の問題に鑑みて、特許文献１には、加熱回転体で幅の狭い記録用紙に定着を行う際に、記録用紙が通過しない部分の誘導加熱コイルに重複するように消磁コイルを配置することが示されている。このような定着装置では、消磁コイルに誘導加熱コイルによってもたらされる磁束の変化を打ち消すような電流が流れ、記録用紙が通過しない端部の磁界を減殺して、加熱回転体の発熱量を部分的に低減できるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２には、加熱回転体の回転軸方向に誘導加熱コイルを複数個設け、供給される記録用紙の大きさに応じて各々の誘導加熱コイルに適宜通電することが示されている。このように誘導加熱コイルを複数個設けることで、記録用紙が通過しない領域を加熱するために設けられた誘導加熱コイルには通電を行わないように制御することにより過昇温を防止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の定着装置においては、通常の定着装置に加えて消磁コイルを設ける必要があるため構成部品が増え、装置の複雑化およびコストアップの要因となる。同様に、特許文献２の定着装置においても複数個のコイルへの通電を制御する回路等が別途必要となるため、コストアップの虞がある。
【０００６】
本発明は上記の問題を解決するために成されたものであり、構成部品を増やすことなく簡単な構成で、加熱回転体に異なるサイズの記録用紙が供給されることにより生じる加熱回転体の局所的な過昇温を防ぐことが可能な定着装置および画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、本発明に係る定着装置は、金属導電層を有し、記録用紙が搬送される方向に直交した方向に第１の幅を持つ第1の記録用紙が接触する領域と前記記録用紙が搬送される方向に直交した方向に第２の幅を持つ第２の記録用紙が接触する領域との差分の領域の金属導電層に孔を設ける加熱回転体と、前記記録用紙の搬送方向に直交した方向に沿って、前記加熱回転体に対向して設けられ、前記金属導電層を加熱する加熱部材とを具備することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る画像形成装置は、記録用紙を供給する用紙供給部と、前記記録用紙に画像を形成する画像形成部と、金属導電層を有し、前記記録用紙が搬送される方向に直交した方向に第１の幅を持つ第1の記録用紙が接触する領域と前記記録用紙が搬送される方向に直交した方向に第２の幅を持つ第２の記録用紙が接触する領域との差分の領域の金属導電層に孔を設ける加熱回転体と、前記記録用紙の搬送方向に直交した方向に沿って、前記加熱回転体に対向して設けられ、前記金属導電層を加熱する加熱部材と、を有する定着装置とを具備することを特徴とする
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、装置を複雑化させることなく、簡単な構成で加熱回転体に局所的な過昇温が起こることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の斜視図
【図２】本発明の定着装置の一実施形態を示す断面図
【図３】図２の加熱ローラと誘導加熱コイルの位置関係を示す斜視図
【図４】用紙サイズの異なる記録用紙の加熱ローラへの接触領域の関係図
【図５】図２に示す金属導電層にスリットを設けた加熱ローラの側面図
【図６】図５の金属導電層の変形例を示す図
【図７】本発明の定着装置の他の実施例を示す図
【図８】図７に示す定着装置の定着ベルトを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明における実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
【００１２】
第１の実施形態について図１乃至図６を参照して説明する。
【００１３】
図１は画像形成装置の斜視図である。画像形成装置１００は、原稿画像を読み取る画像読取部１０２と読み取った画データを感光体等の像担持体にトナー画像として形成する画像形成部を備える。
【００１４】
画像形成装置１００は更に、このトナー画像を記録用紙に転写し、定着し、排出するために、給紙装置１２４、搬送路１２６、搬送ベルト１２８、定着装置１３０、排出ローラ１３２、電気基板１３４、メンテナンスドア１３６を備える。
【００１５】
画像形成装置１００の上部には、タッチパネル式の表示部１０６と各種の操作キー１０８とを有する操作パネル１１０が設けられている。操作パネル１１０の操作キー１０８は、例えばテンキー、リセットキー、ストップキー、スタートキー等を有する。表示部１０６では、用紙サイズやコピー枚数、印刷濃度設定、綴じ処理等の各種処理の入力が行われる。
【００１６】
上記説明の画像形成装置の各部の詳細構成と動作について、以下に概略説明する。
【００１７】
画像形成部は、レーザユニット１１２、感光体１１４、帯電装置１１５、現像装置１１６、転写装置１１８、クリーナ１２０、除電装置１２２を備える。  帯電装置１１５は回転する感光体１１４の外周面を帯電する。レーザユニット１１２は、帯電された感光体１１４の外周面に前記画像読取部１０２で読み取った画像データに基づく静電潜像を形成する。現像装置１１６が、この静電潜像をトナーでトナー像に現像する。転写装置１１８は、感光体１１４上のトナー像を、搬送路１２６を通って給紙装置１２４から搬送される記録用紙Ｓへ転写する。クリーナ１２０は、転写されずに感光体１１４に残ったトナーを除去する。更に、除電装置１２２は、感光体１１４の外周面を除電する。
【００１８】
次に搬送ベルト１２８は、上記のごとく画像形成部でトナー像Dを転写された記録用紙Ｓを定着装置１３０へ搬送する。定着装置１３０は、トナー像Dを記録用紙Ｓに定着させる。最後に、排出ローラ１３２は、トナー像Dが定着された記録用紙Ｓを、画像形成装置１００から排出する。
【００１９】
図２は定着装置１３０の断面図である。
【００２０】
定着装置１３０は、加熱回転体である加熱ローラ２０２と加圧ローラ２０４とを備える。  加熱ローラ２０２は、内側から順に、芯金、発泡ゴム層、金属導電層、ソリッドゴム層、離型層を有する。例えば、発泡ゴム層が５ｍｍ、金属導電層が５０μｍ、ソリッドゴム層が２００μｍ、離型層が３０μｍ、の厚みである。金属導電層は例えば、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、ステンレスとアルミニウムの複合材などで形成される。
【００２１】
他方、加圧ローラ２０４は、内側から順に、芯金、ゴム層、離型層を有する。例えば、ゴム層が１ｍｍ、離型層が３０μｍの厚みである。
【００２２】
加熱ローラ２０２及び加圧ローラ２０４の直径は、例えば４０ｍｍである。図２に示すように、スプリング等の加圧機構２０８が加圧ローラ２０４を加熱ローラ２０２へ押圧し、ニップ２０６を形成する。加熱ローラ２０２は、図示しないモータにより図示の方向に回転駆動され、加圧ローラ２０４は、従動回転する。従って、加熱ローラ２０２は、ニップ２０６に搬送される記録用紙Ｓを加圧ローラ２０４と挟みながら搬送し、トナー像Ｄが転写された面を加圧・加熱する。
【００２３】
定着装置１３０は、更に、加熱部材である誘導加熱コイル２１０を有する。誘導加熱コイル２１０は加熱ローラ２０２に対して空間を介して対向する。誘導加熱コイル２１０は、磁性体コア２１４と、このコア２１４に巻回されるリッツ線２１２とを有する。リッツ線２１２は例えば、耐熱性ポリアミドイミド等によって互いに絶縁され束ねられた複数の導線材である。磁性体コア２１４は、例えば、加熱ローラ２０２の外周を囲むように折れ曲がった形状である。
【００２４】
上記構成の誘導加熱コイル２１０は高周波電流が印加されると磁束を発生する。この磁束により、加熱ローラ２０２の金属導電層に磁界の変化を妨げるように、磁束と渦電流が発生する。この渦電流と金属導電層の抵抗によってジュール熱が発生し、加熱ローラ２０２が加熱される。
【００２５】
図３は、加熱ローラ２０２と誘導加熱コイルの位置関係を示す斜視図である。
【００２６】
誘導加熱コイル２１０は加熱ローラ２０２と一定の間隔を持って、加熱ローラ２０２の回転軸方向の全域に対向して配置される。誘導加熱コイル２１０が対向して配置された加熱ローラ２０２の全域の加熱能力はおおよそ均一である。
【００２７】
次に小サイズの記録用紙（例えばＡ４サイズ）と大サイズの記録用紙（例えばＡ３サイズ）が定着装置に搬送される際の各記録用紙Ｓと加熱ローラ２０２との接触領域を図４を参照して説明する。図４は、加熱ローラ２０２の回転軸方向において、加熱ローラ２０２とＡ４サイズの記録用紙Ｓ及びＡ３サイズの記録用紙Ｓとの接触する領域の関係を表す図である。Ａ４サイズの記録用紙Ｓの短辺、Ａ３サイズの記録用紙Ｓの短辺をそれぞれの幅方向と定義する。また、Ａ４サイズの記録用紙Ｓの短辺をＬ１、Ａ３サイズの記録用紙Ｓの短辺をＬ２と称する。このとき、Ｌ１＜Ｌ２の関係が成り立つ。Ａ３サイズの記録用紙は、その用紙幅が加熱ローラ２０２に記録用紙が接触する最大幅となる。
【００２８】
加熱ローラ２０２の回転軸方向の両側端には、用紙を搬送する時にその回転方向に、Ａ３サイズの記録用紙Ｓは接触するが、Ａ４サイズの記録用紙Ｓは接触しない回転方向の領域がある。この互いに重複しない領域（差分の領域）は、Ａ４サイズの記録用紙Ｓの通紙が続く場合には、幅Ｌ１の領域と比較して、記録用紙により熱が奪われない回転方向の領域となる。
【００２９】
図５は、記録用紙の搬送方向すなわち図３の矢印Ａ方向から見た本実施形態に係る加熱ローラ２０２の側面図である。
【００３０】
このＡ４サイズの記録用紙Ｓを通紙した場合とＡ３サイズの記録用紙Ｓを加熱ローラ２０２に通紙した場合に、各サイズの記録用紙の通過領域の差分の領域において、加熱ローラ２０２の金属導電層にスリット状の孔（以下スリットと称する）４０１を複数個設ける。
【００３１】
金属導電層に設けられたスリット４０１により、このスリット４０１に対向するように設けられた誘導加熱コイル２１０から発生する磁界は寸断される。そのため、スリット４０１が設けられていない加熱ローラ２０２の領域と比較して発熱能力が弱くなる。
【００３２】
ここで、スリット４０１が大きくなると加熱ローラ４０１の金属導電層の空洞の面積が大きくなり、加熱ローラ４０１の強度が低下する虞がある。そのため、スリット４０１の長さは、例えば５ｍｍ程度とする。また、加熱ローラ２０２の端に非常に近い位置にスリット４０１を設けることも、加熱ローラ２０２の強度の低下につながる。そのため、スリット４０１は、例えば加熱ローラ２０２の端から１０ｍｍ以上内側に設ける。
【００３３】
また、スリット４０１は加熱ローラ２０２の回転周期で画像ムラが発生しないように均等の間隔を持って配置する。さらに、スリット４０１は加熱ローラ２０２の回転軸方向と平行にならないように設ける。スリット４０１を加熱ローラ２０２の回転軸方向に平行に設けて並べると、加熱ローラ２０２の回転方向に対してスリット４０１のある部分とない部分が顕著に分かれる。すなわち加熱ローラ２０２の回転方向において温度ムラが発生する虞がある。加熱ローラ２０２の回転軸方向と傾きを持つようにスリット４０１を設けると、加熱ローラ２０２の回転方向においてスリット４０１を全くもたない部分が少なくなり、スリット４０１を設ける領域の加熱ローラ２０２の回転方向の温度が均一に保たれる。
【００３４】
また、スリット４０１の両端は角を持たない丸い形状となるように設ける。これは、スリット４０１の端部が角を持つとその角からスリット４０１がさけていく虞があるためである。
【００３５】
なお、加熱ローラ２０２の表面の離型層ではなく、金属導電層にスリット４０１を設けたのは、離型層は記録用紙と接する部分のため、ここにスリット４０１を設けるとそのスリット４０１の部分の画像の定着が上手く成されず、画像不良が生じる虞がある。そのため、離型層の内側の金属導電層にのみスリット４０１は設ける。
【００３６】
以上のように、上記の実施形態をとると、装置の構成部品を増やすことなく、加熱ローラ２０２の金属導電層にスリット２０１を設けることにより、サイズの小さい記録用紙とサイズの大きい記録用紙が定着装置に給紙される際に、特にサイズの小さい記録用紙が連続して給紙される場合に、加熱ローラ２０２に接触する領域が異なることにより加熱ローラ２０２に過昇温が起こる部分が生じるのを防ぐことができる。
【００３７】
なお、上記の実施形態においては、Ａ４サイズのシートを通紙した場合とＡ３サイズのシートを通紙した場合の加熱ローラに接触する領域の差分の領域にスリット状の孔を設けたが、用紙のサイズはこれに限らない。用いられる頻度の高い小さいサイズのシートと大きいサイズのシートが加熱ローラに接触する領域の差分の領域に孔を設ければ、効果的に加熱ローラの局所的な過昇温を防ぐことができる。
【００３８】
また、上記の実施形態では、加熱回転体の金属導電層に設けた孔はスリット状であるとしたが、孔の形状は図６で示すような丸い形状でもよい。
【００３９】
なお、上記の実施形態においては、加熱部材として誘導加熱コイルを用いた電磁誘導加熱方式により加熱ローラを加熱したが、加熱ローラの加熱方法はこれに限るものではない。例えば加熱部材としてフィラメントコイルを用いてもよい。フィラメントコイルを用いた場合も、加熱ローラは金属導電層がある部分の方がない部分と比較し、加熱が促進される。そのため、誘導加熱方式に限らず、他の加熱方法においても加熱ローラの金属導電層に孔を設けることは、加熱ローラの局所的な過昇温を防ぐのに有効である。
【００４０】
次に第２の実施形態について図７乃至図８を参照して説明する。
（第２の実施形態）
【００４１】
本実施形態における定着装置は、第１の実施形態の定着装置の加熱ローラ２０２に代わり、加熱回転体として無端状のベルトを有する。
【００４２】
図７は、第２の実施形態における定着装置を示した図である。
【００４３】
定着装置１３０は、定着ローラ７０２とサテライトローラ７０６に架け渡される無端状のベルト７０４と、ニップ形成部材である加圧ローラ２０４とを備える。サテライトローラ７０６が、加熱ローラ７０２と共にベルト７０４を回転可能に支持する。サテライトローラ７０６は、加熱ローラ７０２が駆動するベルト７０４に従動回転する。
【００４４】
定着ローラ７０２は、例えば、芯金の周囲に発泡ゴム層を被覆して形成する。サテライトローラ７０６は、例えばセラミックで形成される。またサテライトローラ７０６は例えば、鉄、ステンレス鋼、樹脂などで形成されてもよいし、ヒートパイプであってもよい。
【００４５】
ベルト７０４は、内側から順に、コート層、金属導電層、弾性体層、離型層を有し、誘導加熱コイル２１０から与えられる磁束によってジュール熱を発熱する。コート層はポリイミド樹脂にマイカを分散させたものであってもよい。金属導電層は例えば、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、ステンレスとアルミニウムの複合材などで形成される。弾性体層は例えばシリコンゴムやフッ素ゴム、離型層はフッ素樹脂であってもよい。
【００４６】
加圧ローラ２０４は、定着ローラ７０２及びベルト７０４に対して圧接される。加圧ローラ２０４の圧接により、ベルト７０４と加圧ローラ２０４との間にニップが形成される。このニップに記録用紙Sが搬送され、記録用紙S上のトナー像が定着する。
【００４７】
このような定着装置においては、ベルト７０４の金属導電層にスリット４０１を設ける。図８は、ベルト７０４を示した図である。ベルトに設ける孔も、第１の実施形態における加熱ローラ２０２に設けた孔と同様に、例えばＡ４サイズの記録用紙Ｓを通紙した場合とＡ３サイズの記録用紙Ｓを通紙した場合に、各サイズの記録用紙のベルト７０４における通過領域の差分の領域に設ける。また、回転軸と平行とならないように、また、スリット４０１の両端部が角をもたない丸い形状をとっている。
【００４８】
上記の実施形態に示したように、加熱回転体としてベルトを用いた場合でも、第1の実施形態における加熱ローラと同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００  画像形成装置
１０２  画像読取部
１０４  画像形成部
１０６  表示部
１０８  操作キー
１１０  操作パネル
１１２  レーザユニット
１１４  感光体
１１５  帯電装置
１１６  現像装置
１１８  転写装置
１２０  クリーナ
１２２  除電ランプ
１２４  給紙装置
１２６  搬送路
１２８  搬送ベルト
２０２  加熱ローラ
２０４  加圧ローラ
２１０  誘導加熱コイル
７０４  ベルト
７０６  サテライトローラ
４０１  スリット
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特開２００５−１０８６０３公報
【特許文献２】特開２００１−２３５９６３公報
【図１】
2011039482.tif 000003
【図２】
2011039482.tif 000004
【図３】
2011039482.tif 000005
【図４】
2011039482.tif 000006
【図５】
2011039482.tif 000007
【図６】
2011039482.tif 000008
【図７】
2011039482.tif 000009
【図８】
2011039482.tif 000010