(57)【要約】【課題】  誘導加熱定着装置における加熱ローラの誘導コイルを改良して加熱ローラの端部までも効率の良い加熱を行い、加熱ローラの軸方向表面温度の一様性を達成させる。【解決手段】  誘導電流により発熱する導電性加熱部材と、該導電性加熱部材に供給する磁束を発生させる誘導コイルと、該導電性加熱部材としての加熱ローラに圧接して共に回転する加圧部材としての加圧ローラとを有し、トナー像が転写された記録材を前記両ローラで挟持搬送しながらニップ部を形成して画像を定着させる誘導加熱定着装置において、前記誘導コイルは、前記加熱ローラの回転軸方向に平行に巻かれて、内部にコアを配置しており、該誘導コイルの内部にある部分の前記コアの前記回転軸方向の長さよりも、該誘導コイルの外側にある部分の前記コアの前記回転軸方向の長さが長いことを特徴とする誘導加熱定着装置。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電流により発熱する導電性加熱部材と、その内部にあって該導電性加熱部材に供給する磁束を発生させる誘導コイルと、該導電性加熱部材としての加熱ローラに圧接して共に回転する加圧部材としての加圧ローラとを有し、トナー像が転写された記録材を前記加熱ローラ及び前記加圧ローラで挟持搬送しながらニップ部を形成して画像を定着させる誘導加熱定着装置において、
前記誘導コイルは、前記加熱ローラの回転軸方向に平行に巻かれて、内部にコアを配置しており、該誘導コイルの内部にある部分の前記コアの前記回転軸方向の長さよりも、該誘導コイルの外部にある部分の前記コアの前記回転軸方向の長さが長いことを特徴とする誘導加熱定着装置。
【請求項２】
誘導電流により発熱する導電性加熱部材と、その内部にあって該導電性加熱部材に供給する磁束を発生させる複数に分割された誘導コイルと、該導電性加熱部材としての加熱ローラに圧接して共に回転する加圧部材としての加圧ローラとを有し、トナー像が転写された記録材を前記加熱ローラ及び前記加圧ローラで挟持搬送しながらニップ部を形成して画像を定着させる誘導加熱定着装置において、
前記各誘導コイルは、前記加熱ローラの回転軸方向に平行に巻かれて、それぞれ内部にコアを配置しており、該誘導コイルの内部にある部分の前記コアの前記回転軸方向の長さよりも、該誘導コイルの外部にある部分の前記コアの前記回転軸方向の長さが長くなっており、隣接するコアの外部にある部分同士の間隔は、前記コアの外部にある部分であって加熱ローラの内面に向き合う面と該内面との間隔よりも大きいことを特徴とする誘導加熱定着装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の誘導加熱定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘導加熱型の定着装置及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、１本の誘導コイルを用いた誘導加熱定着装置の場合、加熱ローラ長手方向の端部への加熱が不足しがちであり、それに加えて、端部からの放熱があり、端部の温度低下はかなり著しかった。加熱ローラの長手方向全域に渡って良好な温度分布を得るためには、特許文献１に示すように加熱ローラの軸方向に直角に巻かれた誘導コイルの径を軸方向に変化させて、誘導コイルの外径と加熱ローラ内面の内径との距離差を加熱ローラの中央部で大きく端部で小さくするようにして、軸方向の加熱分布を平準化するようにしたものや、特許文献２に示すように加熱ローラの軸方向に巻かれた誘導コイルの巻線部の太さと加熱ローラ内面との距離差を軸方向で変化させて、軸方向の加熱分布を平準化するようにするものや、特許文献３に示すように加熱ローラの軸方向に巻かれた誘導コイルのコアの厚さを加熱ローラの軸方向に変化させ、加熱ローラ内面とコアとの距離を加熱ローラの中央部で大きく端部で小さくするようにして軸方向の加熱分布を平準化するようにしたものが提案されている。しかし、このような手段は、コイル製造上の困難さを伴うものであり、効果もそれほど上がるものではなかった。
【特許文献１】特開平０８−１７９６４７号公報
【特許文献２】特開平０９−０２６７１９号公報
【特許文献３】特開平０９−１２７８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上述のような従来技術の問題点を排除し、誘導コイルの製造を容易にすると共に、加熱ローラの端部の温度低下を改善して安定した高性能の定着が行われるようにするものであり、また、複数に分割した誘導コイルの場合は、誘導コイル端部同士間の距離やコアと加熱ローラ内面間の関係位置を確立し、加熱ローラの軸方向の加熱分布を平準化した誘導加熱定着装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することを課題目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は次の技術手段（１）〜（３）の何れかによって達成される。
【０００５】
（１）誘導電流により発熱する導電性加熱部材と、その内部にあって該導電性加熱部材に供給する磁束を発生させる誘導コイルと、該導電性加熱部材としての加熱ローラに圧接して共に回転する加圧部材としての加圧ローラとを有し、トナー像が転写された記録材を前記加熱ローラ及び前記加圧ローラで挟持搬送しながらニップ部を形成して画像を定着させる誘導加熱定着装置において、
前記誘導コイルは、前記加熱ローラの回転軸方向に平行に巻かれて、内部にコアを配置しており、該誘導コイルの内部にある部分の前記コアの前記回転軸方向の長さよりも、該誘導コイルの外部にある部分の前記コアの前記回転軸方向の長さが長いことを特徴とする誘導加熱定着装置。
【０００６】
（２）誘導電流により発熱する導電性加熱部材と、その内部にあって該導電性加熱部材に供給する磁束を発生させる複数に分割された誘導コイルと、該導電性加熱部材としての加熱ローラに圧接して共に回転する加圧部材としての加圧ローラとを有し、トナー像が転写された記録材を前記加熱ローラ及び前記加圧ローラで挟持搬送しながらニップ部を形成して画像を定着させる誘導加熱定着装置において、
前記各誘導コイルは、前記加熱ローラの回転軸方向に平行に巻かれて、それぞれ内部にコアを配置しており、該誘導コイルの内部にある部分の前記コアの前記回転軸方向の長さよりも、該誘導コイルの外部にある部分の前記コアの前記回転軸方向の長さが長くなっており、隣接するコアの外部にある部分同士の間隔は、前記コアの外部にある部分であって加熱ローラの内面に向き合う面と該内面との間隔よりも大きいことを特徴とする誘導加熱定着装置。
【０００７】
（３）（１）項又は（２）項に記載の誘導加熱定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の誘導コイルとコアの関係の構成により、導電性加熱部材としての加熱ローラの軸方向端部の磁束が効率よく該加熱ローラへ導かれるようになり、両端の発熱密度が低下するのが抑制され、その両端の温度低下が改善されると共に中央と端部間に残されていた表面温度差の波を解消して、加熱ローラの軸方向の加熱温度の分布が平準化された。
【０００９】
また、誘導コイルやコアの形状が前述した従来例の形状に較べてはるかに単純であるため製造コストも大きく低下させることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明を実施するための最良の形態における誘導加熱定着装置及びそれを装着した画像形成装置の概略構成図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施の形態の画像形成装置１は、感光体３０を備え、この感光体３０の表面を帯電器３１により所定の電位に帯電し、露光手段３２により画像を露光して感光体３０の表面に静電潜像を形成し、この潜像を現像器３３により現像剤（トナー）を用いて現像してトナー画像として可視化し、得られたトナー画像を感光体３０に搬送されてくる紙などの記録材Ｐに転写手段３４により転写する。トナー画像の転写が終了した感光体３０は、その表面に残留した転写時の残りのトナーをクリーナ３５により除去した後、つぎの画像形成に供される。
【００１４】
一方、トナー画像を担持した記録材Ｐは、感光体３０から誘導加熱定着装置４０に送られ、誘導加熱定着装置４０により記録材Ｐ上の未定着トナー画像が定着され、記録材Ｐ上にプリント画像が得られる。
【００１５】
誘導加熱定着装置４０は、図２の正面断面図に示すように導電性加熱部材としての加熱ローラ１１と、この加熱ローラ１１に圧接してニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ２０と、加熱ローラ１１内に設けられたコア１３に巻かれた誘導コイル１５及びこれらを加熱ローラ１１に対して同心に支持するボビン１９及び筐体４１などから構成される。
【００１６】
なお、記録材Ｐ上のトナー画像は、加熱ローラ１１と加圧ローラ２０との圧接部のニップ部Ｎを通過する際に定着される。
【００１７】
ここに加熱ローラ１１は鉄製であり、その外径が４０ｍｍ、肉厚が０．７ｍｍ、表面に離型層を設けてある。
【００１８】
加圧ローラ２０は鉄製の芯金の外周にシリコーンゴムの弾性層、最外周にフッ素チューブを被せてあり、誘導コイル１５は加熱ローラ１１の内部に配置してある。
【００１９】
本発明の実施の形態の一例に用いる、導電性加熱部材としての加熱ローラ１１では図３の側断面図に示すようにコア１３はその形状において直方体の軸方向両端部にチャンネル状の溝の凹部１３Ｅを設けて、その両端の凹部１３Ｅを挟んでコア１３に誘導コイル１５を巻き付けてあり、コア１３に巻き込まれて内部に隠れている部分の軸方向のコアの部分の長さＬ１よりも、外部の誘導コイルの巻かれてない露出している部分の軸方向の長さＬ２が長くなっている。
【００２０】
これに対して図４の側断面図に示すように従来技術に用いられてきたコア１３Ｂはその形状が直方体のままであり、コアの軸方向の長さＬ１は誘導コイルの軸方向の長さＬ３に較べてはるかに短くなっている。
【００２１】
これによって本発明の実施の形態では、加熱ローラ１１の軸方向端部の磁束を効率よく加熱ローラ１１の端部へ導いて、両端の発熱密度が低下するのを抑制し、図５の軸方向の加熱ローラの位置と該加熱ローラの表面温度の分布を比較して示すグラフのように温度低下が大きく改善され、軸方向の温度分布は平準化された。
【００２２】
本発明の実施の形態の他の一例に用いる、導電性加熱部材としての加熱ローラ１１は図６の側断面図に示すようにコア及びそれに巻かれた誘導コイルが複数（ここでは３）に分割され、その形状が直方体の軸方向両端部にチャンネル状の溝の凹部１３Ｅを設けて、その両端の凹部１３Ｅを挟んでコア１３ａ、１３ｂ、１３ｃに誘導コイル１５ａ、１５ｂ、１５ｃを巻き付けたものであり、コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃに巻き込まれて隠れている部分の軸方向のコア１３ａ、１３ｂ、１３ｃの部分の長さよりも、外側の誘導コイル１５ａ、１５ｂ、１５ｃの巻かれてない外部に露出している部分の軸方向の長さが長くなっている。
【００２３】
直方体の軸方向両端部にチャンネル状の溝の凹部１３Ｅを設けたコアの製作は、成形加工や機械加工によって行えるが、直方体を３分割して中間にある長さの短い直方体をそれより長い２枚の同じ長さの直方体の板で対称にサンドイッチして張り合わせて、両端における凹部１３Ｅを形成させて製作することができる。
【００２４】
しかしこれだけでは図７の軸方向の加熱ローラ１１の表面の位置と該加熱ローラの表面温度の分布を比較したグラフの点線で示す曲線のように、端部温度の低下は改善されても温度分布の一様性が悪く波打が目立つ。
【００２５】
これを解消するために、隣接する各コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃの外部にある部分同士の間隔（図６のＢ）を、前記コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃの外部にある部分であって加熱ローラ１１の内面に向き合う面と該内面との間隔（図６のＡ）よりも大きくした。これによって図７のグラフの実線で示す曲線のように加熱ローラ１１の軸方向表面温度の一様性が安定して得られるようになった。
【００２６】
即ち、隣接する各コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃの外部にある部分同士の間隔（図６のＢ）を、前記コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃの外部にある部分であって加熱ローラ１１の内面に向き合う面と該内面との間隔（図６のＡ）よりも大きくすることが前記表面温度の一様性を向上させることに必要であり、逆にその大きさ関係を反対にする場合は、コア間の結合が強くなり、加熱ローラ１１への磁束が弱くなり、前記表面温度の一様性を悪くさせることになるものと思われる。
【００２７】
上述のように加熱ローラ１１の表面温度の一様性は達成されるが、該表面温度を所定の定着温度に制御させなければいけない。それについての制御手段６０を前述の図６の側断面図及び図８の制御回路のブロック図を用いて説明する。
【００２８】
加熱ローラ１１にはその表面に近接して温度センサとして中央部温度検知手段Ｔｂ、端部温度検知手段Ｔａが設けられている。そしてＣＰＵとしての制御部６１に前記両温度検知手段が接続され、該制御部６１にはそれぞれ誘導加熱高周波電源５０ａ、５０ｂ及びそれに接続される端部の誘導コイル１５ａ及び中央部の誘導コイル１５ｂが接続されている。そして制御部６１で、検知温度が所定設定値の定着温度になるように各電源５０ａ，５０ｂのオン・オフを指示して前記表面温度が常に所定の定着温度に保持できるように制御している。
【００２９】
以上の制御は本発明の実施の形態の２つの一例の内の１つとして誘導コイルを複数設けたものについて述べたものであるが、もう１つの一例として誘導コイル１５のみを設けたものについては、勿論電源５０を１つ、温度検知手段も端部温度検知手段Ｔａ又は中央部温度検知手段Ｔｂの何れか１つ設けておけば十分に上記同様の定着温度の制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の誘導加熱定着装置及びそれを用いた画像形成装置の全体構成を示す概略説明図である。
【図２】本発明の誘導加熱定着装置の概略を示す正面断面図である。
【図３】本発明の誘導加熱定着装置の実施の形態の一例として用いる導電性誘導加熱ローラの側断面図である。
【図４】従来技術の導電性誘導加熱ローラの側断面図である。
【図５】軸方向の加熱ローラの位置と該加熱ローラの表面温度の分布を比較して示すグラフである。
【図６】本発明の誘導加熱定着装置の実施の形態の他の一例として用いる導電性誘導加熱ローラの側断面図である。
【図７】複数に分割された誘導コイルを有する加熱ローラにおける、軸方向の加熱ローラの位置と該加熱ローラの表面温度の分布を比較して示すグラフである。
【図８】本発明の誘導加熱定着装置及びそれを用いた画像形成装置における制御回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  画像形成装置
１１  導電性加熱ローラ
１２，１２Ｂ  誘導コイル
１５  コア
１６  温度検出器
２０  加圧ローラ
３０  感光体
３１  帯電器
３２  露光手段
３３  現像器
３４  転写手段
３５  クリーナ
４０  誘導加熱定着装置
５０，５０ａ，５０ｂ  誘導加熱高周波電源
６０  制御手段
６１  制御部（ＣＰＵ）
Ｔａ  端部温度検知手段
Ｔｂ  中央部温度検知手段
【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】
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【図８】
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