(57)【要約】【課題】加熱誘導方式の定着装置において、誘導加熱コイルの温度上昇を抑制することで、電力効率を向上させた定着装置を搭載した画像形成装置を提供すること。【解決手段】静電記録方式を用いてトナー像を転写紙上に形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を定着するための定着手段と、前記定着手段は加熱のための誘導コイルと定着ローラを有した電磁誘導加熱方式である画像形成装置において、前記定着ローラの前記コイルに対向する面は断熱構造をしており、前記定着手段は前記誘導コイルを保持する保持手段を有し、前記保持手段の外側に螺旋状の突起を持つことを特徴とする。【選択図】図１
2005250041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電記録方式を用いてトナー像を転写紙上に形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を定着するための定着手段と、前記定着手段は加熱のための誘導コイルと定着ローラを有した電磁誘導加熱方式である画像形成装置において、
前記定着ローラの前記コイルに対向する面は断熱構造をしており、前記定着手段は前記誘導コイルを保持する保持手段を有し、前記保持手段の外側に螺旋状の突起を持つことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記定着ローラの左右は開口状態であることを特徴とする請求項１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、電子写真プロセス等を用いて転写紙上に画像を形成する画像形成装置及び熱定着制御制御と、前記熱定着装置を備えた画像形成システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置においては、間接（転写）方式又は直接方式の電子写真プロセス、静電記録プロセス、磁気記録プロセス、その他公知の各種の作像原理、プロセスにより作像部にてトナー像を形成し、このトナー像を、転写紙、記録用紙、感光紙、静電記録紙等の記録材に転写した後、熱ローラ方式の熱定着装置にて記録材に定着し永久画像を得ている。
【０００３】
この熱ローラ方式は、内部にヒータを備えた定着ローラと、これに対向圧接させた加圧ローラとを用い、この一対のローラ間の定着ニップ部に記録材を導入通過させることにより記録材面に形成担持されている未定着トナー像を熱と圧力で記録材面に定着させるものである。
【０００４】
近年、利便性の向上と、消費エネルギー削減の点で有利な、特許文献１に開示されている電磁誘導加熱方式を用いた定着装置が用いられるようになってきた。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５０−４５６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に定着装置のローラ表面温度は２００℃程度に設定される。それに伴い、定着ローラ内に設置される誘導加熱用のコイルも同様の温度に加熱される。
【０００７】
しかしながら、例えば室温２５℃で１０ｍΩ程度の誘導コイルも、２００℃程度では約２０ｍΩと抵抗値が増大し、電力効率の点で不利となる。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、加熱誘導方式の定着装置において、誘導加熱コイルの温度上昇を抑制することで、電力効率を向上させた定着装置を搭載した画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、静電記録方式を用いてトナー像を転写紙上に形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を定着するための定着手段と、前記定着手段は加熱のための誘導コイルと定着ローラを有した電磁誘導加熱方式である画像形成装置において、前記定着ローラの前記コイルに対向する面は断熱構造をしており、前記定着手段は前記誘導コイルを保持する保持手段を有し、前記保持手段の外側に螺旋状の突起を持つことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記定着ローラの左右は開口状態であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、誘導コイルの冷却を特にファン等の装置を用いることなく可能とし、しかも、加熱ローラを磁性層と断熱層の２層から成る構成とすることで、加熱ローラ表面の冷却を避けることが可能となり、誘導コイルの昇温を抑制し、電力効率を高めた画像形成装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
（１）画像形成装置例
図１は本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の基本構成を示すブロック図である。この画像形成装置はレーザプリンタ４７として構成されている。このプリンタ４７の基本制御を行うＣＰＵ５６には、制御プログラムが書き込まれたＲＯＭ５９と、処理を行うためのワークＲＡＡＭ５８と、入出力ポート５７とがアドレスバス及びデータバスを介して接続されている。入出力ポート５７には、プリンタ４７を制御するモータ、クラッチ等の各種負荷（不図示）や、定着ローラの温度を検出するセンサ４等の入力装置が接続されている。
【００１４】
ＣＰＵ５６は、ＲＯＭ５９の内容に従って入出力ポート５７を介して順次入出力の制御を行い、プリント動作を実行する。
【００１５】
更に、ＣＰＵ５６には、画像処理部５３と、処理された画像を蓄積する画像メモリ部５４、定着ローラ部１を誘導加熱する誘導コイル部３に高周波電流を印加する電力供給部５１が接続されている。
【００１６】
又、画像メモリ部５４には、記録材に未定着の画像形成を行う画像形成部５５と、外部Ｉ／Ｆ処理部５２とが接続されている。外部Ｉ／Ｆ部５２は、外部のコンピュータから入力されたＰＤＬ（ページ記述言語）をビットマップに展開する。
【００１７】
図２は本実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用、誘導加熱方式定着装置使用のレーザプリンタである。
【００１８】
３１は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、矢印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る。感光ドラム３１は、その回転過程において、帯電装置としての帯電ローラ３２によって所定の極性・電位に一様に帯電される。
【００１９】
次に、画像情報書き込み手段としてのレーザスキャナ３３による、目的の画像情報パターンに対応したレーザビーム走査露光Ｌを受ける。これより感光ドラム３１面に目的の画像情報パターンに対応したレーザビーム静電潜像が形成される。
【００２０】
感光ドラム３１面に形成された静電潜像は、現像装置３４でトナー画像として現像される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法等が用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。
【００２１】
感光ドラム３１面に形成されたトナー画像は、感光ドラム３１と、転写ローラ３５とで形成される転写ニップ３６において、給紙部３７から該転写ニップ部３６に所定のタイミングにて給送された記録材（転写材）１３に対して順次に静電転写される。
【００２２】
本例の画像形成装置において、給紙部３７はカセット給紙部であり、給紙カセット内に積載収容させた記録材１３が給紙ローラ３８と不図示の一枚分離部材とによって１枚分離給送され、搬送ローラ対３９、トップセンサ（レジストセンサ）４０等を含むシートパス４１を通って転写ニップ部３６に所定の制御タイミングにて給送される。
【００２３】
カセット給紙部３７からシートパス４１を通って転写ニップ部３６に給送される記録材１３は、シートパス４１の途中に設けたトップセンサ４０で先端が認識され、これに同期して感光ドラム３１上に画像が形成される。
【００２４】
転写ニップ部３６にてトナー画像の転写を受けた記録材１３は、感光ドラム３１面から順次に分離されて搬送ガイド８を通って定着装置Ａへ導入され、該定着装置Ａで未定着トナー画像の加熱定着処理を受ける。
【００２５】
定着装置Ａを出た画像加熱定着済みの記録材１３は、搬送ローラ対４４を含むシート排出パス４３を通って排出ローラ対４５で排紙トレイ部４６に排出される。
【００２６】
一方、記録材１３に対するトナー画像転写後に感光ドラム３１面上に残留する転写残トナーや紙粉等の付着汚染物は、クリーナ４２により感光ドラム３１面上により除去され、表面清掃された感光ドラム３１は繰り返して作像に供される。
【００２７】
（２）定着装置Ａ
図３は定着装置Ａの要部の横断面模型図である。１は加熱部材としての定着ローラ（加熱ローラ）、２は加圧部材としての加圧ローラである。
【００２８】
定着ローラ１は、誘導電流により発熱する導電性材料で構成されており、本例のものは外径４０ｍｍ・厚さ０．７ｍｍの鉄製の芯金シリンダ（導電性円筒ローラ）を基体としており、表面の離型性を高めるために例えばＰＴＦＥやＰＦＡの１０〜５０μｍの表面離型層を設けても良い。又、定着性の向上や、ローラ表面の温度ムラを低減させるために、鉄製芯金シリンダと表面離型層との間に例えばシリコンゴム層の２０〜５００μｍの弾性層を設けても良い。
【００２９】
加圧ローラ２は、中空芯金１１と、その外周面に形成した表面離型性耐熱ゴム層或は中空芯金１１と表面との断熱を兼ねたスポンジ層である弾性層１２とから成る。
【００３０】
定着ローラ１と加圧ローラ２は、定着ローラ１を上側、加圧ローラ２を下側にして、且つ、互いに平行にして、それぞれ両端部を不図示の定着ユニットフレーム間に軸受部を介して回転自在に取り付けられている。
【００３１】
加圧ローラ２は、定着ローラ１の回転軸方向にバネ等を用いた不図示の加圧機構によって押し下げ付勢して定着ローラ１の下面部に所定の加圧力で圧接させて定着ニップ部（圧接ニップ部）Ｎを形成させてある。本例では、加圧ローラ２は約３０ｋｇ重で過重されており、その場合、定着ニップ部Ｎの幅（ニップ幅）は約６ｍｍになる。しかし、都合によっては荷重を変化させてニップ幅を変えても良い。
【００３２】
本例では不図示の駆動機構により定着ローラ１を回転駆動する機構になっており、加圧ローラ２はこの定着ローラ１の回転駆動に伴って定着ニップ部Ｎでの摩擦力で従動回転する。
【００３３】
１４は定着ローラ１の内部空間に挿入配設した誘導コイルアセンブリであり、誘導コイル３、コイルホルダ５、コア（磁心）７、ステー６等から成る。
【００３４】
コイルホルダ５はＰＰＳ・ＰＥＥＫ・フェノール樹脂等の耐熱性樹脂から成る横断面略半円形桶型部材であり、このコイルホルダ５の内部に導線を巻いて成形した誘導コイル３を内蔵してある。コア７はコイルホルダ５の内側に横断面Ｔ字型に組んで設けてある。そして、誘導コイルアセンブリとして一体化させてある。
【００３５】
上記の誘導コイルアセンブリ１４を定着ローラ１の内部空間に挿入して、コイルホルダ５の外側の誘導コイル３を下向きにして定着ローラ１の内面に近接させた状態にしてステー６の両端部を不図示の定着ユニットフレーム間に固定支持させることで、誘導コイルアセンブリ１４を定着ローラ１の内部空間に配設してある。
【００３６】
４は定着ローラ１の表面に当接するように配置した接触型サーミスタ、又は赤外線式非接触サーミスタ等の温度センサである。
【００３７】
１０は分離爪であり、定着ニップ部Ｎの記録材出口において、定着ローラ１の表面に当接又は近接して配置してある。
【００３８】
而して、定着ローラ１が回転駆動され、加圧ローラ２が従動回転している状態において、誘導コイル３に図１の電力供給部５１から高周波の交流電流が印加される。電源供給部は１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源で発生できるようになっている。誘導コイル３は、この電源供給部から供給される高周波の交流電流によって交番磁束を発生する。交流電流によって誘導された磁界は、導電層である定着ローラ１の内面に渦電流を流しジュール熱を発生させ、定着ローラ１は、効率的に迅速に加熱昇温する。
【００３９】
この定着ローラ１の温度が所定のサンプル周期ごとに温度センサ４で検出され、その検出温度信号が入出力ポート５７を介してＣＰＵ５６に入力される。ＣＰＵ５６は、その検出温度信号を基に電源供給部５１から誘導コイル３への電力供給を増減制御して、定着ローラ１の表面温度が所定の一定温度（所定の定着温度）に維持されるように随時自動制御する。
【００４０】
定着ローラ１の表面温度が所定の一定温度に自動制御された状態において、定着ニップ部Ｎに記録材１３を送り込み、挟持搬送されることで、定着ローラ１の熱で未定着トナー画像９が記録材１３面に加熱定着される。
【００４１】
定着ローラ１の発熱を増加させるためには誘導コイル３の巻き数を増やしたり、コア７をフェライトやパーマロイといった高透磁率で残留磁束密度の低いものを用いたり、交流電流の周波数を高くすると良い。
【００４２】
本例で用いた誘導コイル３は素線を５０〜１５０本撚ってあるリッツ線を６ターン巻いて形成してある。巻き数は例えば４ターンから１０ターンにすることができる。
【００４３】
（３）コイル部冷却構造
図４は前出のコイルホルダ５のみを取り出したものである。コイルホルダ５の周囲には螺旋状の突起が設けてある。図４は説明のために突起部をデフォルメして描いているが、例えば突起部の厚みを１．５ｍｍとし、突起から定着ローラ１（不図示）までのクリアランスを１ｍｍ程度とする。これはあくまで一例で、この限りではないことは勿論である。
【００４４】
図５は定着ローラ１並びにコイルホルダ５を横から見たものである。加圧ローラ１は誘導加熱するための導電層１０１と断熱層１０２から成っている。断熱層１０２は例えばセラミックや樹脂等の非磁性で断熱作用のある物質である。このような構造を用いることで、磁性層から加圧ローラ内部への熱伝導を抑制する。又、加圧ローラ１が回転することで、加圧ローラとコイルホルダ５の間にエアフローが発生する。
【００４５】
図６は加圧ローラ１を長手方向から見たものである。前述のように加圧ローラ１が回転することでコイルホルダ５の周囲に発生したエアフローは、コイルホルダ５表面の螺旋状の突起に沿って流れる。この作用により、図のように左からフレッシュエアを吸気し、右側から熱せられた空気を排気し、コイルホルダ５、延ては誘導コイル３の冷却を行う。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、電子写真プロセス等を用いて転写紙上に画像を形成する画像形成装置及び熱定着制御制御と、前記熱定着装置を備えた画像形成システムに対する利用可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例におけるレーザプリンタ装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例におけるレーザプリンタ装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施例における定着装置Ａの要部の横断面図である。
【図４】本発明の実施例における定着装置のコイルホルダの拡大図である。
【図５】本発明の実施例における定着装置の加圧ローラ並びにコイルホルダを横から見た図である。
【図６】本発明の実施例における定着装置の加圧ローラを長手方向から見た図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    定着ローラ
２    加圧ローラ
３    誘導コイル
４    温度センサ
５    コイルホルダ
６    ステー
７    コア（磁心）
８    搬送ガイド
９    未定着トナー画像
１０  分離爪
１１  中空芯金
１２  弾性層
１３  転写材
１４  誘導コイルアセンブリ
３１  電子写真感光体（感光ドラム）
３２  帯電ローラ
３３  レーザスキャナ
３４  現像装置
３５  転写ローラ
３６  転写ニップ
３７  給紙部
３８  給紙ローラ
３９  搬送ローラ対
４０  トップセンサ
４１  シートパス
４２  クリーナ
４３  シート排出パス
４４  搬送ローラ対
４５  排出ローラ対
４６  排出トレイ部
４７  レーザプリンタ
５０  交流電源
５１  電力供給部
５２  外部Ｉ／Ｆ処理部
５３  画像処理部
５４  画像メモリ部
５５  画像形成部
５６  ＣＰＵ
５７  入出力（Ｉ／Ｏ）ポート
５８  ワークＲＡＭ
５９    ＲＯＭ
Ａ    定着装置
Ｌ    レーザビーム走査露光
Ｎ    ニップ部（圧接ニップ部）
【図１】
2005250041.tif 000003
【図２】
2005250041.tif 000004
【図３】
2005250041.tif 000005
【図４】
2005250041.tif 000006
【図５】
2005250041.tif 000007
【図６】
2005250041.tif 000008