(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に配設され加熱定着装置を構成する加熱ローラ１内に磁束方向が互いに９０度異なるとともに、コイルボビンに巻回した状態での加熱ローラの軸方向における長さが異なる２つの電磁誘導加熱コイル２，３を配設し、前記加熱ローラ１を通過する記録紙の通紙範囲に応じて電磁誘導加熱コイル２，３のどちらか一方で加熱ローラ１を加熱して、非通紙部分の過剰な温度上昇を抑えることが出来る加熱ローラの加熱方法であって、
前記電磁誘導加熱コイル２は断面形状略Ｉ字型のコイルボビン５を介して加熱ローラ１の長手方向に巻線し、
前記電磁誘導加熱コイル３は前記電磁誘導加熱コイル２の長手方向を軸とした円周方向外周を内包するように配設される円筒状のコイルボビン５Ａを介して加熱ローラ１の円周方向に巻線したことを特徴とする加熱ローラの加熱方法。
【請求項２】
画像形成装置に配設され加熱定着装置を構成する加熱ローラ１内に磁束方向が互いに９０度異なるとともに、コイルボビンに巻回した状態での加熱ローラの軸方向における長さが異なる２つの電磁誘導加熱コイル２，３を配設し、前記加熱ローラ１を通過する記録紙の通紙範囲に応じて電磁誘導加熱コイル２，３のどちらか一方で加熱ローラ１を加熱して、非通紙部分の過剰な温度上昇を抑えることが出来る加熱ローラの加熱方法であって、
前記電磁誘導加熱コイル２を円柱状（円筒状）の中間部５Ｃと中間部５Ｃ両端の断面形状略Ｉ字型の延長部５Ｄ，５Ｄとからなるコイルボビン５Ｂの中間部５Ｃに加熱ローラ１の円周方向に巻線し、
前記電磁誘導加熱コイル３を前記コイルボビン５Ｂの延長部５Ｄ,５Ｄを介して前記電磁誘導加熱コイル２の一部と重なるよう加熱ローラ１の長手方向に巻線したことを特徴とする加熱ローラの加熱方法。
【請求項３】
前記コイルボビン５，５Ｂには１つまたは複数の小片からなるフェライトコア４を装着したことを特徴とする請求項１または２記載の加熱ローラの加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複写機等の画像形成装置に配設され加熱定着装置を構成する加熱ローラの加熱方法に係わり、特には電磁誘導加熱方式の加熱定着装置に好適な加熱ローラの加熱方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンター等の画像形成装置には画像形成用の加熱定着装置が配設されており、電子写真プロセス、静電記録プロセス、磁気記録プロセス等適宜の画像形成手段部で被記録材（転写材シート，静電記録紙，エレクトロファックス紙，印字用紙等）に転写式あるいは直接式により画像を形成担持させ、目的の画像情報に対応した未定着画像（トナー画像）を被記録材面に加熱により永久画像として定着させている。
【０００３】
このような構造の加熱定着装置として、例えば、図４に図示する如く、加熱ローラ1Aの内側に挿通したハロゲンヒータ８を用いたものが多用されていた。この加熱定着装置では、ハロゲンヒータ８が発熱、発光すると、その熱は輻射するとともに対流により加熱ローラ1Aを加熱し、加熱ローラ1Aは熱伝導により加熱ローラ1A全体を一様な温度分布にして記録紙９の面に永久画像を定着させるよう機能する。
ところが、記録紙９サイズが変わることによって、加熱ローラ1Aに対する通紙範囲Wが、図２に図示する如く、W1からW2に変化した場合には非通紙部分(W1-W2)の温度が異常に上昇して画像品質が低下してしまう難点があった。そこで、この難点を解消するため長さの異なるハロゲンヒータ８を少なくとも2本配設し、記録紙９サイズによって加熱ローラ1Aの温度分布を変える対策も講じられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハロゲンヒータ８を用いた加熱定着装置では、加熱ローラ1A全体が一様な温度分布になるまでの時間、所謂、ウォームアップ時間が長いため近時要求の強い省電力化への対応が困難なほか、クイックスタートに対応できなか難点があった。
また、画像形成装置がプリント作業を停止した待機状態では、加熱定着装置の温度を待機状態に応じたスタンバイ温度に調整する煩雑な作業を必要とする難点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、加熱定着装置を加熱効率の高い電磁誘導加熱コイルを用いて構成し、ウォームアップ時間を短縮させるとともにクイックスタートを可能とし、且つ記録紙サイズによって加熱ローラに対する加熱幅を変えることで省電力化が可能な加熱ローラの加熱方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は画像形成装置に配設され加熱定着装置を構成する加熱ローラ１内に磁束方向が互いに９０度異なるとともに、コイルボビンに巻回した状態での加熱ローラの軸方向における長さが異なる２つの電磁誘導加熱コイル２，３を配設し、前記加熱ローラ１を通過する記録紙の通紙範囲に応じて電磁誘導加熱コイル２，３のどちらか一方で加熱ローラ１を加熱して、非通紙部分の過剰な温度上昇を抑えることが出来る加熱ローラの加熱方法であって、前記電磁誘導加熱コイル２は断面形状略Ｉ字型のコイルボビン５を介して加熱ローラ１の長手方向に巻線し、前記電磁誘導加熱コイル３は前記電磁誘導加熱コイル２の長手方向を軸とした円周方向外周を内包するように配設される円筒状のコイルボビン５Ａを介して加熱ローラ１の円周方向に巻線したことを特徴とする加熱ローラの加熱方法を提供する。
第１の観点によれば、本発明の加熱ローラの加熱方法は、電磁誘導加熱なので加熱効率が高くウォームアップ時間が短縮され、クイックスタートが可能になる。
また、コイルボビンに巻回した状態での加熱ローラの軸方向における長さが異なる２つの電磁誘導加熱コイル２と電磁誘導加熱コイル３とを、並置することなく磁束方向が互いに90度異なるよう配設することが可能で、記録紙サイズにより加熱ローラ１に対する加熱幅を変えての省電力化が可能になる。
【０００７】
第２の観点では、本発明は画像形成装置に配設され加熱定着装置を構成する加熱ローラ１内に磁束方向が互いに９０度異なるとともに、コイルボビンに巻回した状態での加熱ローラの軸方向における長さが異なる２つの電磁誘導加熱コイル２，３を配設し、前記加熱ローラ１を通過する記録紙の通紙範囲に応じて電磁誘導加熱コイル２，３のどちらか一方で加熱ローラ１を加熱して、非通紙部分の過剰な温度上昇を抑えることが出来る加熱ローラの加熱方法であって、前記電磁誘導加熱コイル２を円柱状（円筒状）の中間部５Ｃと中間部５Ｃ両端の断面形状略Ｉ字型の延長部５Ｄ，５Ｄとからなるコイルボビン５Ｂの中間部５Ｃに加熱ローラ１の円周方向に巻線し、前記電磁誘導加熱コイル３を前記コイルボビン５Ｂの延長部５Ｄ，５Ｄを介して前記電磁誘導加熱コイル２の一部と重なるよう加熱ローラ１の長手方向に巻線したことを特徴とする加熱ローラの加熱方法を提供する。
第２の観点によれば、電磁誘導加熱コイル２および電磁誘導加熱コイル３を１つのコイルボビン５Ｂに巻線でき、加熱ローラの小型化が可能になる。
【０００８】
第３の観点では、本発明は前記コイルボビン５，５Ｂには１つまたは複数の小片からなるフェライトコア４を装着したことを特徴とする請求項１または２記載の加熱ローラの加熱方法を提供する。
第３の観点によれば、電磁誘導加熱コイル２，３によりフェライトコア４を共有化でき、加熱定着装置のコストダウンが可能になるほか、電磁誘導加熱コイル２，３それぞれによる磁束効率を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施例により具体的に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１１】
−第１の実施の形態−
図１は、本発明の第１の実施形態を示す説明図で、同図(a)は加熱ローラの構成を示す部分断面正面図で、同図(b)は加熱ローラの側面図、同図(c)は同図(b)のX-X線断面図である。
図において、１は加熱ローラであり、詳細は図示してないが、強磁性体でかつ導電性のある鉄又はSUS430により形成した厚さ0.1mm〜2mmの磁性導電層と磁性導電層の外側に形成したフッ素系耐熱樹脂からなり被記録材を剥がれ易くする厚さ20μmの離型層4(10μm〜50μmが好適）とを具備した構成である。
2,3はそれぞれ絶縁電線を巻線してなる電磁誘導加熱コイルであり、電磁誘導加熱コイル２は断面形状略Ｉ字型（Ｈ字型、エ字型でも同じ）のコイルボビン５を介して加熱ローラ１の長手方向に巻線されており、電磁誘導加熱コイル３はコイルボビン５の外側に配設される円筒状のコイルボビン5Aを介して加熱ローラ１の円周方向に巻線されている。
なお、コイルボビン５はその内側にニッケル系またはマンガン系のフェライトコア４を１個または複数個装着するのが望ましい。
また、電磁誘導加熱コイル２は加熱ローラ１の幅とほぼ同じ長さ、電磁誘導加熱コイル３は電磁誘導加熱コイル２より短い長さで巻線されており、電磁誘導加熱コイル２は記録紙サイズA4の横に対応し、電磁誘導加熱コイル３は記録紙サイズA4の縦に対応するよう設定されている。具体的には、A4横の電磁誘導加熱コイル２はコイル長が300mm〜340mmに、A4縦の電磁誘導加熱コイル３はコイル長が200mm〜240mmに設定されている。
なお、電磁誘導加熱コイル２を記録紙サイズA4縦に、電磁誘導加熱コイル３を記録紙サイズA4横に対応するよう巻線構成してもよいことはいうまでもない。
さらに、電磁誘導加熱コイル2,3は線径、0.1mm〜0.5mmの耐熱ウレタン線を10本〜400本撚り合わせたリッツ線等で構成されており、絶縁電線自身の耐熱温度を下げることができる。
また、電磁誘導加熱コイル2,3には、ポリアミドイミド銅線、ポリエステルイミド銅線等の絶縁電線を用いても良いことは言うまでもない。
【００１２】
−第２の実施の形態−
図３は、本発明の第２の実施形態を示す説明図で、同図(a)は加熱ローラの構成を示す部分断面正面図で、同図(b)は加熱ローラの側面図、同図(c)は同図(b)のX-X線断面図である。
図において、第１の実施形態と全く同じものは同一記号で表示し、ここでの説明は省略する。
第２の実施形態の特徴は、電磁誘導加熱コイル2,3を一体成形または複数個のコイルボビンを結合して構成した同一のコイルボビン5Bに巻線した点にあり、コイルボビン5Bは円柱状の中間部5Cと中間部5C両端に配設される断面形状略Ｉ字型の延長部5D,5Dとから構成されている。
具体的には、電磁誘導加熱コイル２は加熱ローラ１の円周方向でコイルボビン5Bの中間部5Cに巻線され、電磁誘導加熱コイル３はコイルボビン5Bの延長部5D,5Dを介して加熱ローラ１の長手方向に電磁誘導加熱コイル２の一部と重なるよう巻線されており、このような構成とすることで加熱ローラ１の小型化を可能にしたものである。
なお、中間部5Cに平坦面を設けたコイルボビン5Bに電磁誘導加熱コイル３を巻線してから中間部5Cの外周上に電磁誘導加熱コイル２を円周方向に巻線可能なことはいうまでもない。
また、電磁誘導加熱コイル３は記録紙サイズA4の横、電磁誘導加熱コイル２は記録紙サイズA4の縦に対応した長さに巻線されている。
さらに、図示してないがコイルボビン5Bの内側にはニッケル系またはマンガン系のフェライトコアを装着するのが望ましい。
【００１３】
このような構成の電磁誘導加熱コイル2,3を用いた加熱ローラの加熱方法では、電磁誘導加熱コイル2,3から発生する磁束方向が互いに90度異なるため、例えば、電磁誘導加熱コイル2,3を円筒状コイルボビンに多層状で同方向に巻線したり、別々のコイルボビンに同方向で巻線して加熱ローラ内に並置した場合に生じる相互誘導による悪影響をほとんど無くすことができる。
この結果、記録紙９サイズが変わった場合でも、図２に図示する如く、加熱ローラ１の通紙部分W1,W2の温度分布が一様になり、非通紙部分(W1-W2)の異常な温度上昇がないので省電力化され、実用的で効率的な加熱定着装置の提供が可能になる。
【００１４】
なお、具体的な悪影響としては、電磁誘導加熱コイル2,3に電流を供給して発熱させる共振コンデンサやスイッチング素子等を備えた共振回路に対する誘導電流の影響により生じる共振電流に対する異常波形に起因するうなり音や異常加熱がある。
【００１５】
【発明の効果】
本発明による加熱ローラの加熱方法は電磁誘導加熱であり、加熱効率が高く、ウォームアップ時間の短縮、クイックスタートが可能になる。また、記録紙サイズによって加熱ローラの加熱範囲を変えられるので、非通紙部の過剰な温度上昇を防止でき省電力化が可能になるほか、画像品質に優れた加熱定着装置を提供できる。等その実用上の効果は大きなものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す説明図で、同図(a)は加熱ローラの構成を示す部分断面正面図で、同図(b)は加熱ローラの側面図、同図(c)は同図(b)のX-X線断面図である。
【図２】本発明による加熱ローラの温度分布を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す説明図で、同図(a)は加熱ローラのの構成を示す部分断面正面図で、同図(b)は加熱ローラの側面図、同図(c)は同図(b)のX-X線断面図である。
【図４】従来例の加熱定着装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1,1A  加熱ローラ
2,3  電磁誘導加熱コイル
４  フェライトコア
5,5A,5B  コイルボビン
７  加圧ローラ
８  ハロゲンヒータ
９  記録紙
Ｔ  温度
W,W1,W2  通紙範囲
【図１】
0003773032.tif 000002
【図２】
0003773032.tif 000003
【図３】
0003773032.tif 000004
【図４】
0003773032.tif 000005