(57)【要約】【課題】  定着ベルトを誘導加熱部材を用いて加熱させる方式の加熱定着装置において、定着ベルトと誘導加熱部材との間の間隙が定着ベルトの走行時等に定着ベルトの振動で変動した場合の定着ベルト上での温度ムラを解決する。【解決手段】  ニップ構成手段が配置される面と対抗する面において加熱定着ベルトの走行空間を確保するための空隙と、前記空隙をはさんで加熱定着ベルトと略平行に加熱定着ベルトを誘導加熱するための第１の励磁コイル、第１の励磁コイルに対向して加熱定着ベルトと略平行に第２の励磁コイルを配置するためのコイル支持部材とを備え、第１の励磁コイル及び第２の励磁コイルにそれぞれ位相及び周波数が一致する高周波電流を供給するための高周波電源とを備えた。【選択図】  図１
2007108417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙上のトナーを加熱、溶融するためのエンドレス加熱定着ベルトと、エンドレス加熱定着ベルトに張力を付与するための複数の張力付与手段と、エンドレス加熱定着ベルトを介して用紙を加圧するためのニップ構成手段とを有する加熱定着装置において、
ニップ構成手段が配置される面と対抗する面において加熱定着ベルトの走行空間を確保するための空隙を有するとともに、前記空隙をはさんで加熱定着ベルトと略平行に加熱定着ベルトを誘導加熱するための第１の励磁コイル、第１の励磁コイルに対向して加熱定着ベルトと略平行に第２の励磁コイルを配置するためのコイル支持部材とを備えたことを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱定着装置において第１の励磁コイル及び第２の励磁コイルにそれぞれ位相及び周波数が一致する高周波電流を供給するための高周波電源と、前記加熱定着装置とを備え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】
本発明は複写機、プリンターなどの画像形成装置に用いられる加熱定着装置及び加熱定着装置を内部に有する及び画像形成装置に関し、特に定着ベルトを誘導過熱方式を用いて加熱しトナー画像をシートに定着するようにしたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
図２を用いて従来の加熱定着装置装置について説明する。
【０００３】
従来、電子写真式の複写機、プリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置においては、記録媒体である記録紙ないし転写材などのシート上に転写されたトナー像を加熱及び加圧してシートに定着させる定着装置が設けられている。例えば特開２００３−２２８２４９号公報に開示されているような定着ベルト１を誘導過熱部材８を用いて加熱しシート６上のトナー像７をシート６に定着させるものである。少なくとも一部に導電層及びニッケル、磁性ＳＵＳ、鉄及びこれらの合金よりなる金属層、例えばニッケル製の厚さ１０〜１００μｍの薄いフィルム状の基層となる金属層を含んだ定着ベルト１が定着ローラ３及びテンションローラ２に張架されている。また、定着ベルト１は基層表面上にシリコンゴム、フッ素ゴム等の弾性体、例えば１００〜７００μｍのシリコンゴムの離型層を有し、良熱応答性と柔軟性と良離型性とを兼ね備えている。定着ローラ３はアルミ芯金にスポンジや耐熱シリコンゴム等の弾性層を５〜１０ｍｍ有するローラで構成され、図示しない駆動モータにより駆動される。また、加圧ローラ４は定着ローラ３と同様にアルミ製芯金上にシリコンゴムやスポンジ等の２〜１０ｍｍの弾性層を持ち、最外層にはトナーの離型性がよく、オイルの親和性が良いシリコンゴム離型層を持つ。なお、この加圧ローラ４と定着ローラ３とにより形成される定着ニップ部は加圧ローラ４によって、定着ベルト１を介して定着ローラ３を５００Ｎ〜１０００Ｎの加圧加重で押圧し、定着ローラ３と加圧ローラ４の弾性層を変形させることによって形成される。また、定着ローラ３の硬度よりも加圧ローラ４の硬度の方を高く設定する事によって、定着ニップの形状を平行〜上凸にする事ができ、良好な排紙性を得ることができる。
【０００４】
さらに定着ベルト１の近傍に加熱手段である誘導加熱部材６を配置し、この誘導加熱部材６により定着ベルト１の所定部分すなわち定着ローラ３と加圧ローラ４とのニップ部の上流部を加熱するようにしている。ここで、この誘導加熱部材６は図３に示すように誘導コイル６１と、励磁コア６２と、この誘導コイル６１及び励磁コア６２を保持するコイルホルダー６３とにより構成されるものである。そして、この長円状に扁平巻きされたリッツ線を用いた誘導コイル６１を、コイルの中心と両脇に突起した横Ｅ型の励磁コア６２の中に配置している。なお、励磁コア６２としてはフェライト、パーマロイといった高透磁率で残留磁速密度の低いものを用いており、これにより誘導コイル６１や励磁コア６２での損失を抑えられ、効率的に定着ベルト１を加熱する事ができる。また、コイルホルダー６３は非磁性、非導電性耐熱材料であるＰＰＳ，ＰＥＥＫ、フェノール樹脂等の耐熱性樹脂によって形成されている。図３はまた誘導加熱部材６の発熱原理を説明する図でもあり、ここで、誘導コイル６１に高周波（数ＫＨｚ〜百ＫＨｚ）の電流を流すと、「アンペアの右ねじの法則」にしたがって定着ベルト１の走行方向に対して垂直な磁束Ａが生じる。さらに、この磁束Ａを受けて定着ベルト１には「レンツの法則」にしたがって磁束Ａと逆方向に磁束が生じるような渦状の誘導電流が発生する。そして、この誘導電流は、定着ベルト１の固有抵抗によりジュール熱に変換され、これにより定着ベルト１が発熱する。
【特許文献１】特開２００３−２２８２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来例で述べた構成の場合に次のような問題がある。
【０００６】
すなわち図３において定着ベルト１と誘導加熱部材６との間の間隙Ｘが定着ベルト１の走行時等に定着ベルトの振動で変動した場合、誘導加熱部材６と定着ベルト１との間で形勢される磁気回路としての磁気抵抗が変化してしまい、結果として定着ベルト１に発生する発熱効果が変動して定着ベルト１上での温度ムラが発生する恐れがある。本発明はこの問題を解決するためになされた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
用紙上のトナーを加熱、溶融するためのエンドレス加熱定着ベルトと、エンドレス加熱定着ベルトにテンションを付与するための複数のテンション付与手段と、エンドレス加熱定着ベルトを介して用紙を加圧するためのニップ構成手段とを有する加熱定着装置において、ニップ構成手段が配置される面と対抗する面において加熱定着ベルトの走行空間を確保するための空隙を有するとともに、前記空隙をはさんで加熱定着ベルトと略平行に加熱定着ベルトを誘導加熱するための第１の励磁コイル、第１の励磁コイルに対向して加熱定着ベルトと略平行に第２の励磁コイルを配置するためのコイル支持部材とを備える。
【０００８】
また第１の励磁コイル及び第２の励磁コイルにそれぞれ位相及び周波数が一致する高周波電流を供給するための高周波電源とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば図４において定着ベルト２００と上側誘導加熱部材１０８との間の間隙Ｙ、下側誘導加熱部材１０９との間の間隙Ｚが定着ベルト１の走行時等に定着ベルトの振動で変動したとき、例えば間隙Ｙが減少した場合には逆に間隙Ｚが増大し、間隙Ｙが増大した場合には逆に間隙Ｚが減少することにより、上側誘導加熱部材１０８と下側誘導加熱部材１０９、定着ベルト２００との間で形勢される磁気回路全体としての磁気抵抗はほぼ一定に保たれることにより、定着ベルト２００上での温度ムラは従来例の場合より格段に抑制され、定着後のトナー画像の画質が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施例１）
図１，図４〜８を用いて説明する。従来例と同様の部位については説明を略す。
【００１１】
少なくとも一部に導電層及びニッケル、磁性ＳＵＳ、鉄及びこれらの合金よりなる金属層、例えばニッケル製の厚さ１０〜１００μｍの薄いフィルム状の基層となる金属層を含んだ定着ベルト２００が定着ローラ１０１及びテンションローラ１０２に張架されている。また、定着ベルト２００は基層表面上にシリコンゴム、フッ素ゴム等の弾性体、例えば１００〜７００μｍのシリコンゴムの離型層を有し、良熱応答性と柔軟性と良離型性とを兼ね備えている。定着ローラ１０１はアルミ芯金にスポンジや耐熱シリコンゴム等の弾性層を５〜１０ｍｍ有するローラで構成され、図示しない駆動モータにより駆動される。また、加圧ローラ１０３は定着ローラ３と同様にアルミ製芯金上にシリコンゴムやスポンジ等の２〜１０ｍｍの弾性層を持ち、最外層にはトナーの離型性がよく、オイルの親和性が良いシリコンゴム離型層を持つ。なお、この加圧ローラ１０３と定着ローラ１０１とにより形成される排紙側定着ニップ部は加圧ローラ１０３によって、定着ベルト２００を介して定着ローラ１０１を５００Ｎ〜１０００Ｎの加圧加重で押圧し、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０３の弾性層を変形させることによって形成される。また、定着ローラ１０１の硬度よりも加圧ローラ１０３の硬度の方を高く設定する事によって、排紙側定着ニップの形状を平行〜上凸にする事ができ、良好な排紙性を得ることができる。
【００１２】
排紙側定着ニップの上流部には非磁性ＳＵＳまたはＰＰＳ，ＰＥＥＫなどの耐熱樹脂によって形成された上パッドと、耐熱弾性シリコンゴムやスポンジによって形成された下パッド１０５によって入り口側ニップ部が形成されている。
【００１３】
１０６は１００μｍ程度の厚みをもつポリイミドにより形成された加圧ベルト２０１を張架するためのベルトガイドである。
【００１４】
さらに定着ベルト２００の上部を表裏から囲む形で加熱手段である誘導加熱部材１０７を配置し、この誘導加熱部材１０７により定着ベルト２００の上部を加熱するようにしている。ここで、この誘導加熱部材１０７は図４，５，６に示すように上側誘導加熱部材１０８と下側誘導加熱部材１０９とに独立して設けられていて、それぞれ誘導コイル１１０，１１１、励磁コア１１２，１１３と、この誘導コイル１１０，１１１、励磁コア１１２，１１３を保持するコイルホルダー１１４，１１５とにより構成されるが、図５，６に示すように。コイルホルダー１１４，１１５はともに一体にて形成されている。一体にて形成されているコイルホルダー１１４，１１５は図７に示すように定着ローラ１０１を軸受１１８を介して回転自在に支持するための側板１１６に図６に示すように固定されている。
【００１５】
それぞれ逆方向に長円状に扁平巻きされたリッツ線を用いた誘導コイル１１０，１１１は、コイルの中心と両脇に突起した横Ｅ型の励磁コア１１２，１１３の中に配置されている。なお、励磁コア１１２，１１３としてはフェライト、パーマロイといった高透磁率で残留磁速密度の低いものを用いており、これにより誘導コイル１１０，１１１や励磁コア１１２，１１３での損失を抑えられ、効率的に定着ベルト１を加熱する事ができる。また、コイルホルダー１１４，１１５は非磁性、非導電性耐熱材料であるＰＰＳ，ＰＥＥＫ、フェノール樹脂等の耐熱性樹脂によって形成されている。図４はまた誘導加熱部材６の発熱原理を説明する図でもあり、ここで、誘導コイル１１０，１１１に高周波（数ＫＨｚ〜百ＫＨｚ）の電流を流すと、「アンペアの右ねじの法則」にしたがって定着ベルト２００の走行方向に対してそれぞれ垂直な磁束Ｂ，Ｃが生じる。さらに、この磁束Ｂ，Ｃを受けて定着ベルト２００には「レンツの法則」にしたがって磁束Ｂ，Ｃと逆方向に磁束が生じるような渦状の誘導電流が発生する。そして、この誘導電流は、定着ベルト２００の固有抵抗によりジュール熱に変換され、これにより定着ベルト２００が発熱する。上側誘導加熱部材１０８と下側誘導加熱部材１０９のそれぞれの誘導コイル１１０，１１１は図８に示すように同一の高周波電源３００から高周波電流の供給を受けているので各誘導コイル１１０，１１１を流れる高周波電流の位相は一致しているのでそれぞれの誘導加熱効果は相殺されることなく効率よく定着ベルト２００を発熱させる。
【００１６】
本実施例によれば図４において定着ベルト２００と上側誘導加熱部材１０８との間の間隙Ｙ、下側誘導加熱部材１０９との間の間隙Ｚが定着ベルト１の走行時等に定着ベルトの振動で変動したとき、例えば間隙Ｙが減少した場合には逆に間隙Ｚが増大し、間隙Ｙが増大した場合には逆に間隙Ｚが減少することにより、上側、下側それぞれの誘導加熱部材が及ぼす磁界強度の変化はほぼ相殺されることにより、定着ベルト２００上での温度ムラは従来例の場合より格段に抑制され、定着後のトナー画像の画質が向上する。アンペールの法則によればＩを電流、ｒを電流との距離とした場合に磁界強度Ｈは、Ｈ＝Ｉ／２πｒと表せる。本発明で使用した実験装置の場合、厚み５ｍｍのコイル、間隙Ｙ及びＺが２ｍｍ、ベルト走行時振動の振幅が約０．５ｍｍであり、間隙ＹまたはＺが減少した分の磁界強度の増大はおよそ２．８％、間隙ＺまたはＹが増大した分の磁界強度の減少はおよそ２．２％となり、磁界強度の変化はほぼ相殺されることがわかる。また、上側誘導加熱部材１０８と下側誘導加熱部材１０９との略間隙Ｙ＋Ｚは一体で形成されたコイルホルダ１１４，１１５の寸法精度で保証することが可能であるので低コストで高画質化を図ることができる。
【００１７】
（実施例２）
図９を用いて説明する。２０１，２０２，２０３は実施例１の場合と同様の材質により形成された定着ローラ、テンションローラ、加圧ローラであり、定着ベルト２００は定着ローラ２０１、テンションローラ２０２に張架されている。この加圧ローラ２０３と定着ローラ２０１とにより形成される定着ニップ部は加圧ローラ２０３によって、定着ベルト２００を介して定着ローラ２０１を５００Ｎ〜１０００Ｎの加圧加重で押圧し、定着ローラ２０１と加圧ローラ２０３の弾性層を変形させることによって形成される。また、定着ローラ２０１の硬度よりも加圧ローラ２０３の硬度の方を高く設定する事によって、定着ニップの形状を平行〜上凸にする事ができ、良好な排紙性を得ることができる。定着ニップ部の上流部には誘導加熱部材２０５が、下流部には誘導加熱部材２０４がそれぞれ実施例１と同様に定着ベルトの表裏を挟む形で配置されている。本実施例では定着ベルト２００が走行時に振動したときにも定着ベルトの温度ムラが抑制される効果は同等であるが、誘導加熱部材２０４，２０５がそれぞれ定着ニップ部の上流部、下流部独立して設けられているのでより短時間に定着可能温度まで立ち上がるなどの効果が付加される。
【００１８】
（産業上の利用可能性）
本発明は複写機、プリンターなどの画像形成装置に用いられる加熱定着装置及びこの加熱定着装置を内部に有する及び画像形成装置に関して、定着ベルトを誘導過熱方式を用いて加熱しトナー画像をシートに定着する方式の加熱定着装置及びこの加熱定着装置を内部に有する及び画像形成装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施例での定着器を示す断面図。
【図２】従来例での定着器を示す斜視図。
【図３】従来例での誘導加熱部材を示す斜視図。
【図４】第１の実施例での誘導加熱部材を示す斜視図。
【図５】第１の実施例での定着器を示す断面斜視図。
【図６】第１の実施例での誘導加熱部材周辺を示す断面図。
【図７】第１の実施例での定着ローラ周辺を示す断面図。
【図８】第１の実施例での高周波回路を示すブロック図。
【図９】第２の実施例での定着器を示す断面図。
【符号の説明】
【００２０】
２００  定着ベルト
１０１  ・定着ローラ
１０２  テンションローラ
１０３  加圧ローラ
１０４  上パッド
１０５  下パッド
１０６  ベルトガイド
１０７  誘導加熱部材
１０８  上側誘導加熱部材
１０９  下側誘導加熱部材
１１０，１１１  誘導コイル
１１２，１１３  励磁コア
１１４，１１５  コイルホルダ
【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】
2007108417.tif 000009
【図８】
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【図９】
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