(57)【要約】【課題】加熱ベルトなどの加熱体の温度分布を不均一化するコイル保持部材の反りを効果的に抑制することができ、しかも大型化を招くことがないように構成する。【解決手段】記録紙Ｓ上のトナーＴを熱定着させる加熱ベルト２１と、この加熱ベルトを電磁誘導作用により発熱させるコイル２５と、このコイルを保持するコイルホルダ３２とを有する定着装置において、コイルホルダ３２が、コイルと加熱ベルトとの間に介在し、かつ加熱ベルトの外面に沿って湾曲した断面形状に形成された樋状部分３３を備え、このコイルホルダの樋状部分に、加熱ベルトの幅方向に直交する向きに延びたスリット４１を設ける。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成媒体上のトナーを熱定着させる加熱体と、この加熱体を電磁誘導作用により発熱させるコイルと、このコイルを保持する保持部材とを有し、この保持部材には、昇温に伴う熱膨張を吸収する切り欠きが設けられたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記保持部材は、前記コイルと前記加熱体との間に介在し、かつ前記加熱体の外面に沿って湾曲した断面形状に形成された樋状部分を備え、前記切り欠きは、前記樋状部分に前記加熱体の幅方向に直交する向きに延設されたスリットであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加熱体に鎖交する交番磁束を増加させる磁性体コアをさらに有し、前記保持部材は、前記磁性体コアを覆うように、前記樋状部分の両側縁からそれぞれ外向きに延出した一対の庇状部分を有し、この庇状部分と前記樋状部分とにまたがるように側部スリットが形成されたことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記保持部材には、前記樋状部分の底部に中心部スリットがさらに形成され、この中心部スリットと前記側部スリットとが前記加熱体の幅方向に所定間隔をおいて交互に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記保持部材と相反する側から前記コイルを覆うカバー部材を有し、このカバー部材は、底壁部分とその両側の側壁部分とで全体として概ねコ字形状断面に形成され、前記側壁部分を前記保持部材の側縁部に係合させて前記保持部材と結合されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項６】
前記カバー部材は、アルミニウムを主成分とする金属材料からなることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
画像形成媒体上のトナーを熱定着させる加熱体と、この加熱体を電磁誘導作用により発熱させるコイルと、このコイルを保持する保持部材とを有し、この保持部材には、昇温に伴う熱膨張を吸収する切り欠きが設けられた定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記保持部材は、前記コイルと前記加熱体との間に介在し、かつ前記加熱体の外面に沿って湾曲した断面形状に形成された樋状部分を備え、前記切り欠きは、前記樋状部分に前記加熱体の幅方向に直交する向きに延設されたスリットであることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記加熱体に鎖交する交番磁束を増加させる磁性体コアをさらに有し、前記保持部材は、前記磁性体コアを覆うように、前記樋状部分の両側縁からそれぞれ外向きに延出した一対の庇状部分を有し、この庇状部分と前記樋状部分とにまたがるように側部スリットが形成されたことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記保持部材には、前記樋状部分の底部に中心部スリットがさらに形成され、この中心部スリットと前記側部スリットとが前記加熱体の幅方向に所定間隔をおいて交互に設けられたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記保持部材と相反する側から前記コイルを覆うカバー部材を有し、このカバー部材は、底壁部分とその両側の側壁部分とで全体として概ねコ字形状断面に形成され、前記側壁部分を前記保持部材の側縁部に係合させて前記保持部材と結合されることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記カバー部材は、アルミニウムを主成分とする金属材料からなることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録紙など画像形成媒体上のトナーを熱定着させる加熱ベルトなどの加熱体を電磁誘導作用により加熱する電磁誘導加熱型定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置（プリンタ、ＦＡＸ、複写機など）においては、記録紙の上に転写されたトナー像を記録紙に定着させるために定着装置が備えられている。この定着装置では、近年、加熱ベルトなどの加熱体を電磁誘導作用により生じるジュール熱で加熱する電磁誘導加熱方式によるものが省エネルギーの観点から注目されている。
【０００３】
この種の電磁誘導加熱型定着装置では、加熱ベルトなどの加熱体の近傍に、加熱体に鎖交する交番磁束を発生させるコイルが配置されており、このコイルは、電磁誘導作用により発熱することがないように非磁性の合成樹脂材料で形成されたコイルホルダに保持されることになる（特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１８７４０６号公報（第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、加熱ベルトなどの加熱体からの輻射熱や雰囲気温度の上昇に伴ってコイルホルダが比較的高温な状態になることは避けられず、この温度上昇により生じる熱膨張によりコイルホルダに変形が生じる。またコイルホルダには重量のあるコイルなどの荷重が作用し、この荷重に対してコイルホルダの剛性が不足するとコイルホルダの変形を招く。
【０００６】
このようなコイルホルダの変形は、加熱体に対するコイルの相対位置を変化させ、特に幅方向の中心部分が膨出して弓状に湾曲する形態の反りがコイルホルダに生じると、コイルの電磁誘導作用による発熱量が加熱体に対する離間距離の違いに応じて幅方向の端部と中心部とで大きく異なり、加熱体の温度分布が幅方向に不均一になる。このような温度分布の不均一性は、定着を不安定にして画質を低下させる要因になることから避けることが望ましい。
【０００７】
これに対し、リブの形成や肉厚化などによりコイルホルダの剛性を高めて変形を抑制する構成も可能であるが、このような構成では定着装置の大型化を招くことから望ましくなく、大型化を避けてコイルホルダの反りを効果的に抑制することが可能な構成が望まれる。
【０００８】
本発明は、このような発明者の知見に基づき案出されたものであり、その主な目的は、加熱ベルトなどの加熱体の温度分布を不均一化するコイル保持部材の反りを効果的に抑制することができ、しかも大型化を招くことがないように構成された電磁誘導加熱型定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明においては、請求項１及び請求項７に示すとおり、画像形成媒体上のトナーを熱定着させる加熱体と、この加熱体を電磁誘導作用により発熱させるコイルと、このコイルを保持する保持部材とを有し、この保持部材には、昇温に伴う熱膨張を吸収する切り欠きが設けられたものとした。
【００１０】
これによると、加熱体からの輻射熱及び雰囲気温度の上昇により保持部材が昇温することで生じる熱膨張が切り欠きで吸収され、特に保持部材の長手方向の両端の変位が拘束されるなどして幅方向の中心部分が膨出して弓状に湾曲する形態の反りが保持部材に生じる場合でも、熱膨張に伴う歪みが切り欠きで吸収される。このため、保持部材を大型化することなく保持部材の反りを効果的に抑制することができ、これにより加熱体の幅方向の温度分布を均一化して定着を安定化させることができる。
【００１１】
なお、前記加熱体は、コイルが対向配置される加熱ローラと、画像形成媒体を挟み込むニップ部を形成する定着ローラとに巻き掛けられる加熱ベルト、あるいは加圧ローラとの間にニップ部を直接形成する加熱ローラである。また、前記切り欠きは、保持部材を貫通する形態の他、薄肉化により撓み易くして熱膨張を吸収する形態のものも可能である。
【００１２】
さらに請求項２及び請求項８に示すとおり、前記保持部材は、前記コイルと前記加熱体との間に介在し、かつ前記加熱体の外面に沿って湾曲した断面形状に形成された樋状部分を備え、前記切り欠きは、前記樋状部分に前記加熱体の幅方向に直交する向きに延設されたスリットである構成とすることができる。これによると、樋状部分における反りを効果的に抑制することができる。
【００１３】
さらに請求項３及び請求項９に示すとおり、前記加熱体に鎖交する交番磁束を増加させる磁性体コアをさらに有し、前記保持部材は、前記磁性体コアを覆うように、前記樋状部分の両側縁からそれぞれ外向きに延出した一対の庇状部分を有し、この庇状部分と前記樋状部分とにまたがるように側部スリットが形成された構成をとることができる。これによると、コイルによる熱発生効率を磁性体コアによって高めることができ、また側部スリットにより保持部材の反りを効果的に抑制することができる。
【００１４】
さらに請求項４及び請求項１０に示すとおり、前記保持部材には、前記樋状部分の底部に中心部スリットがさらに形成され、この中心部スリットと前記側部スリットとが前記加熱体の幅方向に所定間隔をおいて交互に設けられた構成をとることができる。これによると、保持部材の反りを効果的に抑えつつ、スリットの形成による大幅な強度低下を避けることができる。このため、重量のあるコイルや磁性体コアなどの荷重が作用しても保持部材に大きな変形が生じないものとすることができる。
【００１５】
さらに請求項５及び請求項１１に示すとおり、前記保持部材と相反する側から前記コイルを覆うカバー部材を有し、このカバー部材は、底壁部分とその両側の側壁部分とで全体として概ねコ字形状断面に形成され、前記側壁部分を前記保持部材の側縁部に係合させて前記保持部材と結合される構成をとることができる。これによると、幅方向の中心部分が膨出して弓状に湾曲する形態の変形に対して、概ねコ字形状断面をなすカバー部材が高い剛性を示すため、熱応力や荷重により生じる保持部材の変形、特に保持部材の側縁部に生じる変形を効果的に抑制することができる。
【００１６】
さらに請求項６及び請求項１２に示すとおり、前記カバー部材は、アルミニウムを主成分とする金属材料からなる構成をとることができる。これによると、カバー部材を比較的軽量にすることができるため、カバー部材の配設による重量の増大を抑えることができ、しかもカバー部材を低透磁率かつ良電導性とすることができるため、コイルの電磁誘導作用によるカバー部材自身の発熱を抑制すると共にコイルからの不要輻射を遮蔽することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明が適用された複写機の概略構成を示す模式的な断面図である。この複写機（画像形成装置）は、原稿の画像を読み取る原稿読取部１と、ここで読み取った原稿の画像をトナーで記録紙（画像形成媒体）上に形成する画像形成部２と、ここで記録紙上に形成されたトナー像を定着させる定着部（定着装置）３とを有し、画像形成部２には給紙部４から記録紙が供給され、定着部３で定着処理が終わった記録紙が排紙部５に排出される。
【００１９】
画像形成部２では、帯電ローラ１１により一様に帯電された感光体ドラム１２に対してレーザ走査ユニット１３からレーザ光が照射されて感光体ドラム１２の像形成面上に静電潜像が形成された後、現像ユニット１４内のトナーが現像ローラ１５を介して感光体ドラム１２に供給されることでその像形成面上の静電潜像が現像され、これにより形成されたトナー像が転写ローラ１６により記録紙に転写される。
【００２０】
図２は、図１に示した定着部の第１の実施形態を詳細に示す断面図である。定着部３は、記録紙（画像形成媒体）Ｓ上のトナー像Ｔを熱定着させる加熱ベルト（加熱体）２１と、この加熱ベルト２１が巻き掛けられる加熱ローラ２２及び定着ローラ２３と、この定着ローラ２３に対する加熱ベルト２１の巻き掛け部分との間に記録紙Ｓを挟み込む加圧ローラ２４と、加熱ローラ２２に対する加熱ベルト２１の巻き掛け部分に対向配置されて電磁誘導作用により加熱ベルト２１及び加熱ローラ２２を発熱させるコイル２５とを有しており、定着ローラ２３と加圧ローラ２４との間で加熱ベルト２１が記録紙Ｓを押圧しつつ加熱してトナー像Ｔを記録紙Ｓに定着させる。
【００２１】
さらに定着部３には、コイル２５による熱発生効率を高めるために、加熱ベルト２１及び加熱ローラ２２に鎖交する交番磁束を増加させる磁性体コア２７が設けられている。この磁性体コア２７は、周囲をコイル巻線が周回するセンタコア２８と、コイル巻線の両側に配置されたサイドコア２９と、これらセンタコア２８及びサイドコア２９を周方向に橋絡する橋絡部３０とを有しており、センタコア２８から橋絡部３０を経てサイドコア２９に至り、さらにサイドコア２９から加熱ベルト２１を経てセンタコア２８に至る磁束が形成され、加熱ベルト２１が効率良く加熱される。
【００２２】
コイル２５は、加熱ローラ２２を中心にした略半円形の断面領域に渡って加熱ローラ２２の周囲を覆うようにコイルホルダ（保持部材）３２に保持されている。このコイルホルダ３２は、コイル２５と加熱ベルト２１との間に介在し、かつ加熱ローラ２２により円弧状に屈曲する加熱ベルト２１の外面に沿って湾曲した断面形状に形成された樋状部分３３と、この樋状部分３３の両側縁から外向きに突出して磁性体コア２７を保持する一対の庇状部分３４とを有し、電磁誘導作用による発熱を防止するために耐熱性樹脂で形成されている。特にここでは、庇状部分３４の外端縁からコイル２５側にＬ字形状に延出された側板部分３５がコイルホルダ３２の両側に形成されている。
【００２３】
また定着部３には、コイルホルダ３２と相反する側からコイル２５を覆うカバー部材３７が設けられており、このカバー部材３７は、底壁部分３８とその両側の側壁部分３９とで全体として概ねコ字形状断面に形成され、側壁部分３９をコイルホルダ３２の側縁の側板部分３５に係合させてコイルホルダ３２と相互に結合される。このカバー部材３７は、アルミニウム合金材料で形成されており、これにより軽量化を図ると共に、低透磁率かつ良電導性となることから電磁誘導作用によるカバー部材３７自身の発熱を抑制すると共にコイル２５が発生する交番磁界を遮断することができる。
【００２４】
図３は、図２に示したコイルホルダを示す斜視図である。コイルホルダ３２には、加熱ベルト２１の幅方向に直交する向きに延びたスリット４１・４２が設けられており、このうち側部スリット４１は、樋状部分３３と庇状部分３４との双方にまたがるように形成され、中心部スリット４２は、樋状部分３３の底部に形成されている。これらのスリット４１・４２は、加熱ベルト２１の幅方向に所定間隔をおいて交互に設けられている。
【００２５】
図４は、図２に示した磁性体コアの組み付け状態を示す斜視図である。磁性体コア２７を構成するセンタコア２８並びにサイドコア２９は、コイルホルダ３２の長手方向、すなわち加熱ベルト２１の幅方向に延在し、また橋絡部３０は、コイルホルダ３２の長手方向に所定間隔をおいて並べて設けられている。
【００２６】
図５は、図２に示したカバー部材の組み付け状態を示す斜視図である。コイルホルダ３２の長手方向の端部には、ねじ５１が螺入する取付部５２が設けられており、このねじ５１によりカバー部材３７の底壁部分３８とコイルホルダ３２とが締結固定される。またカバー部材３７の側壁部分３９には、係止穴５４が形成され、他方、コイルホルダ３２の側板部分３５の外面側には、カバー部材３７の係止穴５４に係合する突起５５と、カバー部材３７の側壁部分３９の先端縁を規制する規制部５６とが形成されており、これら係止穴５４、突起５５並びに規制部５６は長手方向に所定間隔をおいて複数設けられている。これによりカバー部材３７の側壁部分３９とコイルホルダ３２の側板部分３５とが相互にずれる移動が拘束され、高剛性なカバー部材３７によりコイルホルダ３２の変形が抑制される。
【００２７】
さらにコイルホルダ３２の幅方向の端部には、エンドプレート５８が設けられており、このエンドプレート５８には、カバー部材３７の端部に形成された突出部５９が嵌入する係止穴６０が形成されており、これによりカバー部材３７の両側の側壁部分３９が拡開するカバー部材３７の変形を拘束して、側面の係止穴５４から突起５５が離脱することを防止する。エンドプレート５８は、コイルホルダ３２の取付部４４（図３参照）に螺入するねじ６１によりコイルホルダ３２と締結固定される。
【００２８】
図６は、図２に示したコイルホルダの変形状態を模式的に示す斜視図である。前記のように、コイルホルダ３２にはスリット４１・４２が設けられているが、このスリット４１・４２がない場合には、コイルホルダ３２が昇温することで生じる熱膨張により、２点鎖線で示すように、樋状部分３３が凹面側を開くように変形しながら、樋状部分３３の長手方向中心部分が加熱ベルト２１に近接する向きに膨出する形態の反りを生じる。
【００２９】
これに対してスリット４１・４２があると、昇温により生じる熱膨張がスリット４１・４２で吸収される、すなわち昇温による熱応力でスリット４１・４２の幅が狭められるように膨張変形して熱膨張による歪みが解消されるため、コイルホルダ３２の反りを抑制することができる。またスリットのない側板部分３５は、図５に示したようにカバー部材３７で拘束されるため、大きな変形は生じない。
【００３０】
さらに側部スリット４１と中心部スリット４２とが長手方向に所定間隔をおいて交互に設けられているため、スリット４１・４２の形成によりコイルホルダ３２の剛性が大幅に低下することを避けることができ、これにより重量のあるコイル２５や磁性体コア２７の荷重でコイルホルダ３２が大きく変形することがないようにしている。
【００３１】
図７は、図１に示した定着部の第２の実施形態を示す断面図である。ここでは、前記の第１の実施形態と異なり、コイル８１の電磁誘導作用により加熱ローラ（加熱体）８２が加熱され、加熱ローラ８２と加圧ローラ８３との間に記録紙Ｓが挟み込まれてトナー像Ｔが記録紙Ｓに定着される。この他、前記の第１の実施形態と同様に、コイル８１は、加熱ローラ８２を中心にした略半円形の断面領域に渡って加熱ローラ８２の周囲を覆うようにコイルホルダ（保持部材）８４に保持されており、さらに加熱ローラ８２に鎖交する交番磁束を増加させる磁性体コア８５が設けられている。またコイル８１は、コイルホルダ８４と相反する側をカバー部材８６で覆われている。コイルホルダ８４には、加熱ローラ８２の軸方向に直交する向きに延びたスリット８７が形成されている。
【００３２】
【実施例】
図８は、本発明が適用された定着装置における昇温時の加熱ローラの軸方向の温度分布を示している。図９は、従来の定着装置における昇温時の加熱ローラの軸方向の温度分布を示している。図９に示すように従来の定着装置では、加熱ローラの軸方向の中心部分が端部より高温になっており、これは、コイルホルダに生じる反りによりコイルと加熱ローラとの間隔が軸方向で不均一になることに起因するものである。これに対して、図８に示すように、本発明による定着装置では、加熱ローラ２２の温度が軸方向で概ね均一になっており、コイルホルダ３２に設けたスリット４１・４２によりコイルホルダ３２の反りを抑制することで加熱ローラ２２及び加熱ベルト２１の幅方向の温度分布を適正化する本発明の有効性が実証された。
【００３３】
【発明の効果】
このように本発明によれば、加熱体の幅方向に直交する向きに延びたスリットを保持部材に設けたため、保持部材が昇温することで生じる熱膨張がスリットで吸収されるので、保持部材を大型化することなく保持部材の反りを効果的に抑制することができ、これにより加熱体の幅方向の温度分布を均一化して定着を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された複写機の概略構成を示す模式的な断面図
【図２】図１に示した定着部の第１の実施形態を詳細に示す断面図
【図３】図２に示したコイルホルダを示す斜視図
【図４】図２に示した磁性体コアの組み付け状態を示す斜視図
【図５】図２に示したカバー部材の組み付け状態を示す斜視図
【図６】図２に示したコイルホルダの変形状態を模式的に示す斜視図
【図７】図１に示した定着部の第２の実施形態を示す断面図
【図８】本発明が適用された定着装置における昇温時の加熱ローラの軸方向の温度分布を示す図
【図９】従来の定着装置における昇温時の加熱ローラの軸方向の温度分布を示す図
【符号の説明】
３  定着部（定着装置）
２１  加熱ベルト（加熱体）
２５  コイル
２７  磁性体コア
３２  コイルホルダ（保持部材）
３３  樋状部分
３４  庇状部分
３７  カバー部材
４１  側部スリット
４２  中心部スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005017705.tif 000009
【図８】
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【図９】
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