(57)【要約】【課題】回転体及び加圧ローラの表面の清掃を効率良く行うことができ、オフセット等の不良画像を防止することができると共に、回転体及び加圧ローラの長寿命化を図ることができる定着装置を提供すること。【解決手段】回転体と、この回転体内部に設けられた励磁コイルと、加圧部材と、前記回転体の表面を清掃する清掃部材と、励磁コイルに交流電流を印加することで、回転体に発生する渦電流により発熱する電磁誘導加熱によって、トナーで形成された未定着画像を有する記録材を前記ニップ部において定着させる定着装置において、前記清掃部材を前記回転体内部に設けられた励磁コイルを有する範囲の回転体の外壁に配置する。【選択図】図１
2005202118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、この回転体内部に設けられた励磁コイルと、加圧部材と、前記回転体の表面を清掃する清掃部材と、励磁コイルに交流電流を印加することで、回転体に発生する渦電流により発熱する電磁誘導加熱によって、トナーで形成された未定着画像を有する記録材を前記ニップ部において定着させる定着装置において、
前記清掃部材を前記回転体内部に設けられた励磁コイルを有する範囲の回転体の外壁に配置することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
回転体と、この回転体内部又は外部に設けられた励磁コイルと、加圧部材と、前記回転体の表面を清掃する清掃部材と、励磁コイルに交流電流を印加することで、回転体に発生する渦電流により発熱する電磁誘導加熱によって、トナーで形成された未定着画像を有する記録材を前記ニップ部において定着させる定着装置において、
回転体の清掃部材と回転体との接触部分の中心が前記清掃部材を前記回転体内部に設けられた励磁コイルを有する範囲の回転体の外壁に配置することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記清掃部材が離型剤たるシリコンオイルを含浸させたクリーニングウエブを巻回、保持する供給軸と巻取軸との間に懸架したクリーニングウェブを前記回転体表面に摺擦走行させる清掃手段であることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる誘導加熱式の定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の複写機、プリンター等においては、未定着のトナー画像を記録材面に永久固着画像として、加熱定着する装置（以下、加熱定着装置と記す）として、以下に示す「熱ローラ方式」或は「フィルム加熱方式」が用いられている。
【０００３】
熱ローラ方式は、熱源として、ハロゲンランプ（ハロゲンヒータ）を内蔵させ、該ハロゲンランプの発熱で所定の温度に加熱、温調させる定着ローラ（熱ローラ）と、加圧ローラとを圧接させて定着ニップ部を形成させ、該ローラ対を回転させ、定着ニップ部に被加熱材としての、未定着トナー画像を担持させた記録材を導入して挟持搬送させることで、定着ニップ部において記録材を定着ローラの熱で加熱して画像の熱定着を行わせるものである。
【０００４】
次に、フィルム加熱方式の加熱定着装置について説明する。
【０００５】
特許文献１等に開示のように、発熱源（加熱体）としての一般にセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フィルム（定着フィルム）を挟ませて定着ニップ部を形成させ、該定着ニップ部のフィルムと加圧ローラの間に被加熱材としての、未定着トナー画像を担持させた記録材を導入してフィルムと一緒に定着ニップ部を挟持搬送させることで、発熱抵抗体への通電により発熱するセラミックヒータの熱をフィルムを介して記録材に与えて加熱して画像の熱定着を行わせるものである。
【０００６】
しかしながら、上記従来例の各種方式の加熱定着装置にはそれぞれ、以下のような欠点があった。
【０００７】
それは、例えばハロゲンランプやセラミックヒータを熱源として用いた従来の熱ローラ方式の装置やフィルム加熱方式の装置においては、定着ローラやフィルムに熱伝達させる必要があるためにエネルギーロスが大きく、エネルギーの有効活用ができない等の問題があった。
【０００８】
特に、ハロゲンランプ等から構成される熱ローラ方式の加熱定着装置においては、電源を投入した後、定着ローラの温度が定着に適した所定温度に達するまでの時間（以下、「予熱時間」と言う）に、比較的長時間を要してきた。それは、ローラを内側から加熱するために、ローラ表面の温度が上がるまでに時間が掛かるためである。その間、使用者は複写機を使用することができず、長時間の待機を強いられるという問題があった。その一方、予熱時間の短縮を図ってユーザの操作性を向上すべく多量の電力を定着ローラに印加したのでは、定着装置における消費電力が増大し、省エネルギー化に反するという問題が生じていた。
【０００９】
又、フィルム加熱定着装置においては、フィルムの耐久性等から、高速機（１分間の出力が５０枚以上）への適用が向いていないという問題があった。
【００１０】
斯かる要請を満足する装置として、特許文献２に示されるように、加熱源として高周波誘導を利用し、電気−熱変換効率を向上させ、予熱時間の短縮を図るようにした誘導加熱定着装置が提案されている。この誘導加熱定着装置は、金属導体から成る中空の定着ローラの内部にコイルが同心円状に配置されており、この励磁コイルに高周波電流を流して生じた高周波磁界により定着ローラに誘導渦電流を発生させ、定着ローラ自体の表皮抵抗によって定着ローラそのものをジュール発熱させるようになっている。
【００１１】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開昭５９−３３４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このような高周波誘導を利用した加熱方式においての回転体の温度分布はニップ近傍は高温域であるが、それ以外の部分は低温域であるため、回転体の表面を清掃する適正な構成が明確にされていなかった。
【００１３】
定着ローラの清掃が完全に行われない場合には、転写材上のトナーが定着ローラに付着することにより生ずるオフセットの不良画像が生じることになり、適正画像を維持することが困難になる。
【００１４】
回転体及び定着ローラの表面を清掃する手段としては、離型剤たるシリコンオイルを含浸させたクリーニングウエブを巻回、保持する供給軸と巻取軸との間に懸架したクリーニングウェブを回転体表面に摺擦走行させることが従来技術として知られているが、斯かるシリコンオイルによる表面清掃の効果は回転体の表面の温度が高温であるほど、清掃の効果が発揮される。従って、低温域においては斯かる清掃手段による清掃の効率は低下することが分かる。
【００１５】
ところで、本発明である高周波誘導を利用した加熱方式を用いた構成は、ニップ部においては、励磁コイルによる発熱のために高温であるが、ニップ部の反対方向では、ニップ部の温度よりも低温になる特性がある。その原因としては、中央にヒータを配置した熱ローラタイプではローラ全体が均一に加熱されるが、高周波誘導を利用した加熱方式では主としてニップ部を加熱する構成であるという差から生じると考えられる。
【００１６】
従って、斯かる構成において、回転体の効率的な清掃手段が要求される。
【００１７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、回転体及び加圧ローラの表面の清掃を効率良く行うことができ、オフセット等の不良画像を防止することができると共に、回転体及び加圧ローラの長寿命化を図ることができる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、回転体と、この回転体内部に設けられた励磁コイルと、加圧部材と、前記回転体の表面を清掃する清掃部材と、励磁コイルに交流電流を印加することで、回転体に発生する渦電流により発熱する電磁誘導加熱によって、トナーで形成された未定着画像を有する記録材を前記ニップ部において定着させる定着装置において、前記清掃部材を前記回転体内部に設けられた励磁コイルを有する範囲の回転体の外壁に配置することを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の発明は、回転体と、この回転体内部又は外部に設けられた励磁コイルと、加圧部材と、前記回転体の表面を清掃する清掃部材と、励磁コイルに交流電流を印加することで、回転体に発生する渦電流により発熱する電磁誘導加熱によって、トナーで形成された未定着画像を有する記録材を前記ニップ部において定着させる定着装置において、回転体の清掃部材と回転体との接触部分の中心が前記清掃部材を前記回転体内部に設けられた励磁コイルを有する範囲の回転体の外壁に配置することを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記清掃部材が離型剤たるシリコンオイルを含浸させたクリーニングウエブを巻回、保持する供給軸と巻取軸との間に懸架したクリーニングウェブを前記回転体表面に摺擦走行させる清掃手段であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、回転体と、この回転体内部に設けられた励磁コイルと、回転体とニップを形成する加圧部材を有し、励磁コイルに交流電流を印加することで、回転体に発生する渦電流により発熱する電磁誘導加熱によって、トナーで形成された未定着画像を有する記録材を前記ニップ部において定着させる定着装置において、発熱体の加熱範囲内である角θとすると回転体或は加圧ローラの清掃部材を角θ内に設けることにより、回転体及び加圧ローラの表面の清掃を効率良く行うことができ、オフセット等の不良画像を防止することができると共に、回転体及び加圧ローラの長寿命化を図ることが可能である。
【００２２】
又、この電磁誘導加熱は先にも述べたように、ウェイト時間を短縮することができる構成であるため、エネルギーの消費を抑えることができるため、省エネルギー対策としても効果を発揮することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
図１は誘導加熱型の定着装置の断面の模式図である。
【００２５】
定着ローラ１と加圧ローラ２は回転自在に支持されていて、定着ローラ１のみを駆動する構成になっている。加圧ローラ２は定着ローラ１の表面に圧接していて、圧接部（ニップ部）での摩擦力で従動回転するように配置してある。又、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図示しない機構によって加圧されている。加圧ローラ２は約４０［ｋｇ重］で荷重されており、その場合の圧接部の幅（ニップ幅）は約７［ｍｍ］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。
【００２６】
温度センサー３は定着ローラ１の表面に当接するように配置され、温度センサー３の検出信号を基に励磁コイル８への電力供給を増減させることで、定着ローラ１の表面温度が所定の一定温度になるように自動制御される。
【００２７】
搬送ガイド４は、未定着のトナー画像５を担持しながら搬送される転写材６を定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部へ案内する位置に配置される。
【００２８】
分離爪７は、定着ローラ１の表面に当接して配置され、転写材６がニップ部通過後に定着ローラ1 に張り付いてしまった場合、強制的に分離してジャムを防止するためのものである。
【００２９】
又、励磁コイル８は高周波コンバーター１０に接続され１０〜２０００［ｋＷ］の高周波電力が供給されるため、細い線を数本リッツにしたものを用いており、巻き線に伝熱した場合を考え、被覆には耐熱性のもを使用した。磁性体コア９は高透磁率且つ低損失のものを用いる。パーマロイのような合金の場合は、コア内の渦電流損失が、高周波で大きくなるため積層構造にしても良い。コアは磁気回路の効率を上げるためと磁気遮蔽のために用いている。このコイルとコアの磁気回路部分は、磁気遮蔽が十分にできる手段がある場合は空芯にしても良い。
【００３０】
図１においては、励磁コイルは、定着ローラの内部に配置されているが、スペースに余裕がある場合には、コイルをローラ外周面に這わせるようにして、ローラ外部に配置することもできる。この場合、コイルがローラ内部にある場合に比べて、コイルの昇温を抑えることができる。コイルの昇温を抑えられると、コイルに掛けられた電力が有効に電流に変換されるため、定着器に必要な電力を下げる点からも有効である。
【００３１】
定着ローラ１は、図１に示すように、外径３２（ｍｍ）。厚さ０．３（ｍｍ）の鉄製の芯金２１と、表面の離型性を高めるために、ＰＦＡ２０（μｍ）の離型層２２を設けたハードローラとなっている。
【００３２】
定着ローラの芯金の材質は、高透磁率である鉄等が好ましい。それは、定着ローラの内部、又は外部に配置された励磁コイルに流れる高周波電流によって生じた高周波磁界を芯金に侵入させることで、芯金に渦電流を発生させためである。又、芯金の厚みは、薄ければ薄いほど、定着ローラの熱容量が小さくなり、予熱時間を短縮でき好ましい。しかし、加圧ローラを圧接させて回転したとき、定着ローラが歪んだりしないよう、或る程度の強度が必要である。
【００３３】
そこで、本実施の形態では、芯金の厚みを０．３ｍｍとした。この芯金の厚みは、定着ローラの強度を保つために、ローラの径が大きくなったら厚く、小さくなったら薄くできる。
【００３４】
加圧ローラ２は、外径２０（ｍｍ）の鉄製の中実の芯金２１の外周に厚さ５（ｍｍ）の発泡スポンジ層２２と表面の離形性を高めるために例えばＰＴＦＥ１０〜５０（μｍ）や、ＰＦＡ１０〜５０（μｍ）のチューブ層２３を設けて、外径は３０（ｍｍ）である。以下、このローラをスポンジローラ２０と呼ぶ。ＰＴＦＥやＰＦＡのチューブ層は、コート層に比べて耐久性が高く、離型性にも優れるため、加圧ローラの離型層に適している。
【００３５】
又、必要に応じて、スポンジ層の部分に芯金と平行に貫通孔を設けて、加圧ローラの熱容量を更に下げる工夫も考えられる。
【００３６】
又、図３に示すように、ソリッドローラとして、外径２０（ｍｍ）の鉄製の中実の芯金３１と、その外周に厚さ５．０（ｍｍ）のシリコンゴムの弾性層３２、表面の離型性を高めるためにＰＦＡチューブ２０（μｍ）の離型層３３を設けたものを用意した。以下、このローラをソリッドローラ３０と呼ぶ。
【００３７】
スポンジローラの方がソリッドローラに比べて熱容量が小さいため、予熱時間を短くすることができるという利点を有している。
【００３８】
そこで、予熱時間を短縮できるという誘導加熱型の定着装置の特徴を活かすためにも、加圧ローラとしては、スポンジローラを使うことが好ましい。
【００３９】
尚、ソリッドローラを使用しても、予熱時間がスポンジローラよりも長くなる点を除くと機能的にはほぼ同様に使いこなしを図ることができる。
【００４０】
本実施の形態では、清掃部材が離型剤たるシリコンオイルを含浸させた定着ウェブを巻回、保持する供給軸と巻取軸との間に懸架した定着ウェブを定着ローラ１の表面に摺擦走行させる清掃手段である。
【００４１】
図１においては、１１−１は定着ウェブであり、付着したトナーをクリーニングする能力の高いシリコーンオイルを含浸させたアラミド繊維製のウェブを有する定着クリーナである。
【００４２】
又、１１−２は定着ウェブを供給する供給軸であり、１１−３は定着ウェブを巻き取る巻取軸、１１−４は定着ウェブを定着ローラ１に押圧する押圧ローラである。
【００４３】
尚、本実施の形態の清掃部材は一例であり、シリコーンオイル等を含浸させたローラを直接定着ローラに接触させる方法等の他の方法であっても、本発明の効果には影響はない。
【００４４】
ここで、清掃部材の配置について説明する。
【００４５】
図１に示すように、θは定着ローラの内部に有する発熱体の加熱範囲である。清掃部材と定着ローラとの接触部（ニップ部）の中心がθの範囲にあれば、接触部は高温域にあると考えられるため、十分な清掃能力を発揮することが可能である。従って、清掃部材と定着ローラとのニップが広い場合には、接触部の一部がθの範囲外になることも考えられるが、この場合においても、ニップ部の中心がθの範囲内にあれば、同様の清掃能力を発揮することが可能である。
【００４６】
以上より、本発明によれば、定着ローラの表面を効率的に清掃することにより、オフセット等の画像不良等を防止することができると共に、定着ローラの長寿命化を図ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる誘導加熱式の定着装置に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る誘導加熱型の定着装置の摸式図である。
【図２】本発明に係る定着装置のスポンジローラの断面図である。
【図３】本発明に係る定着装置のソリッドローラの断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    定着ローラ
２    加圧ローラ
３    温度センサー
８    励磁コイル
１０  高周波コンバータ
１１  定着ローラの清掃部材
１２  加圧ローラの清掃部材
【図１】
2005202118.tif 000003
【図２】
2005202118.tif 000004
【図３】
2005202118.tif 000005