(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラあるいはベルトを加熱部材とし、該加熱部材に対して加圧部材を対向圧接させ、トナーを印刷用紙に融着する加熱定着装置であって、上記加熱部材または上記加圧部材の少なくとも一方が、上記印刷用紙の通紙方向に移動する金属からなり、該金属製の部材の近傍に、小サイズで通紙幅に概ね近い長さの磁石を配置し、該磁石と上記金属製の部材の距離を可変として発熱を制御することを可能としてなることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
ローラあるいはベルトを加熱部材とし、該加熱部材に対して加圧部材を対向圧接させ、トナーを印刷用紙に融着する加熱定着装置であって、上記加熱部材または上記加圧部材の少なくとも一方が、上記印刷用紙の通紙方向に移動する金属からなり、該金属製の部材近傍に、小サイズで通紙幅に概ね近い長さの磁石を配置し、該磁石あるいは上記金属製の部材の保持部材に線膨張率の大きな部材を用い、高温時の膨張によって、上記磁石がより金属部材と近接可能としてなることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項３】
上記印刷用紙の現像に用いる現像剤が磁性体を含有していることを特徴とする請求項１または２の加熱定着装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの加熱定着装置を備えたことを特徴とする電子写真式装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ等の電子写真式装置に用いる加熱定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ローラあるいはベルトを加熱部材とし、これに対して加圧部材を対向圧接させることによってトナーを印刷用紙に融着させる加熱定着方式の装置においては、端部温度上昇という問題がある。端部温度上昇とは、電子写真装置の最大通紙幅（例えばＡ３縦サイズ）に対して、小サイズの用紙（例えばＡ４縦サイズ）を連続して通紙した場合に、中央では用紙による熱の消費分だけ加熱部材内のヒータから熱が供給され、加熱部材は一定の範囲に温度が保持されるが、その両端では用紙による熱の消費が無いため、加圧ローラとこれに対向圧接する定着ローラに熱が蓄積し、両ローラの温度が上昇する現象である。
【０００３】
この端部温度上昇により、ローラの軸受部材の耐熱寿命の低下、端部温度上昇直後に大きな幅の用紙を通紙した場合に設定温度より高温となっているローラ端部での定着異常（ホットオフセット）及び搬送異常が発生しやすくなる。一方、端部温度上昇が小さければ小さいほど無駄な熱が発生せず、したがって加熱定着装置の寿命が延びる。
【０００４】
このため、発熱幅の異なる発熱体を熱源として複数配置し、ローラの端部温度上昇に応じて各発熱体の発熱量を制御する技術が広く採用されている。しかしながら、この技術では発熱体、制御回路ともに複数必要で、装置構成が複雑になるため、簡易な構成でローラの端部温度上昇を抑制することができる技術の開発が望まれていた。
【０００５】
また、特開平５−１２１１５７号公報に開示の加熱ローラ装置のように、磁石を発熱源とした加熱定着装置も知られている。この装置は、導体ローラの内部に磁石を配置し、この磁石をローラに対して相対的に回転駆動し、磁石の回転により生じる交番磁界内においてローラが誘導加熱されるようにしたものである。
【０００６】
すなわち、磁石の回転によって磁界の変化を発生させ、発熱させるのであるが、強力な磁石を高速で回転させない限り加熱定着に必要な１５０〜１９０℃という高温にローラを昇温させるには時間が掛かり過ぎ、加熱定着装置の主熱源としての使用には実用上困難が予想される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の加熱定着装置のうち請求項１に係るものは、ローラあるいはベルトを加熱部材とし、該加熱部材に対して加圧部材を対向圧接させ、トナーを印刷用紙に融着する加熱定着装置であって、上記加熱部材または上記加圧部材の少なくとも一方が、上記印刷用紙の通紙方向に移動する金属からなり、該金属製の部材の近傍に、小サイズで通紙幅に概ね近い長さの磁石を配置し、該磁石と上記金属製の部材の距離を可変として発熱を制御することを可能としてなることを特徴とする。
【０００８】
また請求項２に係る加熱定着装置は、ローラあるいはベルトを加熱部材とし、該加熱部材に対して加圧部材を対向圧接させ、トナーを印刷用紙に融着する加熱定着装置であって、上記加熱部材または上記加圧部材の少なくとも一方が、上記印刷用紙の通紙方向に移動する金属からなり、該金属製の部材近傍に、小サイズで通紙幅に概ね近い長さの磁石を配置し、該磁石あるいは上記金属製の部材の保持部材に線膨張率の大きな部材を用い、高温時の膨張によって、上記磁石がより金属部材と近接可能としてなることを特徴とする。
【０００９】
さらに請求項３に係る加熱定着装置は、上記印刷用紙の現像に用いる現像剤が磁性体を含有していることを特徴とする。
【００１０】
同請求項４に係る電子写真式装置は、請求項１〜３のいずれかの加熱定着装置を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る加熱定着装置の第１の実施形態を示す断面図である。図中１は磁石、２は定着ローラ、６は加圧ローラで、定着ローラ２と加圧ローラ６は対向圧接している。定着ローラ２は、例えば最大通紙幅２９６ｍｍに対して、長さ３６０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍのアルミ基体３内にハロゲンヒータ４を配置して構成してある。さらに定着ローラ２は、表面に離型層５としてＰＦＡ樹脂の層を設けてある。なお図中３は金属基体、４はハロゲンヒータである。
【００１２】
加圧ローラ６は、金属芯金にシリコーンゴム７を被覆して形成したものであり、定着ローラ２方向に図示せぬばねを用いて加圧してある。
【００１３】
この定着装置では、Ａ４縦サイズの用紙の通紙時は、ローラ中央に通紙される。この部分の定着ローラ２の外周に例えば０．１ｍｍｍの間隙で近接させて１５０ｍＴの磁石１を配置してある。磁石１の長さ（図の紙面垂直方向の長さ）はＡ４縦サイズの用紙の幅に相当する２００ｍｍの部分のみとなる。
【００１４】
〔実験例〕
この装置で、１７０℃に定着ローラ２の中央を温度制御し、２００枚の連続通紙試験を行い、定着ローラ２の温度分布を測定した結果、定着ローラ２の端部温度は２１０℃となり、その直後にＡ４横サイズの用紙（通紙幅は２９６ｍｍ）を通紙しても異常は発生しなかった。
【００１５】
これは、トランスなどで広く知られている渦電流による熱発生を利用したもので、変化する磁界内に金属をおいた場合、または磁界内で金属が移動した場合に発生する渦電流によるものである。渦電流は磁界が強いほど、あるいは磁界変化が大きいほど発熱量は増える。本実施形態の装置では、この発熱を通紙部の熱消費を補う補助的な熱源として用いている。具体的には、連続通紙時における端部温度上昇の低減のための補助的な熱源として用い、２０〜４０℃の温度差に相当する熱量を連続通紙中の比較的長い時間に発生させている。
【００１６】
〔比較例〕
磁石１を省いて上記実験例と同じ評価試験を行ったところ、定着ローラ２の端部温度は２３０℃となり、その直後にＡ４横サイズの用紙の通紙時に搬送異常、画像のホットオフセット異常が発生した。
【００１７】
図２は本発明に係る加熱定着装置の第２の実施形態を示す断面図である。この実施形態は、磁石１が、通紙方向に異極を隣接させて複数配置した構造のものである。この実施形態において、先の実施形態と同じ評価試験を行ったところ、端部温度は２０３℃と先の実施形態の場合より低下し、その直後にＡ４横サイズの用紙の通紙を行っても、異常は発生しなかった。
【００１８】
図３は本発明に係る加熱定着装置の第３の実施形態を示す断面図である。この実施形態は、磁石１がローラ形状を有するものであり、周方向に異極を隣接させて複数配置した構造を有する。この実施形態において、磁石１を定着ローラ２と相対的に回転させて先の実施形態と同じ評価試験を行ったところ、端部温度は１９０℃と先の実施形態よりもさらに低下し、その直後にＡ４横サイズの用紙の通紙を行っても、異常は発生しなかった。
【００１９】
図４は本発明に係る加熱定着装置の第４の実施形態を示す断面図で、（Ａ）は金属製の定着ベルト１０を用いた場合、（Ｂ）は加圧ベルト１１を用いた場合、（Ｃ）は金属製の加圧ベルト１２を用いた場合の例である。いずれも、金属部材の近傍に、すなわち（Ａ）は一対のローラ２ａ、２ｂに掛け回した金属製の定着ベルト１０の近傍に、（Ｂ）は定着ローラ１の近傍に、（Ｃ）は金属製の加圧ベルト１２の近傍に磁石１を配置してある。先の各実施形態と同様に定着ローラ１や定着ベルト１０あるいは加圧ベルト１１、１２の端部温度上昇が磁石１がない場合に比べて抑制された。なお図中６ａ、６ｂは加圧ベルト１１、１２を掛け回す一対のローラを示す。
【００２０】
なお上述の各実施形態においては、現像剤が磁性体を含有した電子写真装置に用いた場合、長期間にわたる通紙で定着ローラ、加圧ローラに付着するはずのトナー汚れが磁石１に付着し、オフセット防止効果が見られた。
【００２１】
なお上記実施形態は、永久磁石を用いた場合のみ説明したが、電磁石を用いても同様な結果が得られるのは明らかである。この際、電磁石に交流を通電すれば、金属部材の移動による磁界変化に加え、交流による磁界変化が加わるため、さらに有利である。
【００２２】
また磁石１とローラやベルトなど金属部材の距離は、近接するほど効果があるが、もちろん両者が接触しない範囲で保持する必要がある。磁石１と金属部材の距離を可変とし、発熱効果を制御することも可能であるし、磁石１あるいは金属部材の保持部材に線膨張率の大きな部材を用い、高温時の膨張によって、より磁石が金属部材と近接するように設計することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明に係る加熱定着装置、電子写真式装置は、以上説明してきたようなものなので、小サイズの用紙の連続通紙時に、通紙部分の熱供給が生じるため、通紙部分を一定温度に保つための主熱源の発熱量を低減させることができ、非通紙部の発熱量も低減するため、端部温度上昇を低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加熱定着装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る加熱定着装置の第２の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る加熱定着装置の第３の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る加熱定着装置の第４の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  磁石
２  定着ローラ
２ａ、２ｂ  ローラ
３  金属基体
４  ハロゲンヒータ
５  離型層
６  加圧ローラ
６ａ、６ｂ  ローラ
７  シリコーンゴム
１０  定着ベルト
１１、１２  加圧ベルト
【図１】
0004180769.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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