(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束の作用により発熱する回転体と、この回転体の外部に配置され前記回転体に磁束を作用させる励磁コイルと、を有し、前記回転体の熱により記録材上の画像を加熱する画像加熱装置において、
前記回転体の内部に配置され前記回転体の周方向に略均一に加熱する加熱手段を有し、記録材を加熱処理を行なう加熱動作時は前記励磁コイルにて前記回転体を誘導発熱させ、記録材に加熱処理を行なわない待機時は前記回転体の回転を停止させ、前記加熱手段のみで前記回転体を所定温度に温調することを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記加熱手段はハロゲンランプであることを特徴とする請求項１記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁束の作用により発熱する回転体と、この回転体の外部に配置され前記回転体に磁束を作用させる励磁コイルと、を有し、前記回転体の熱により記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた画像形成装置は、通常、樹脂、磁性体、着色料等からなるトナーを静電的に担持した被転写体を、互いに圧接・回転している定着ローラと加圧ローラの圧接部（ニップ部）で挟持搬送しながら熱と圧力を加えることなどで、該トナー像を被転写材上に溶融定着せしめる定着装置を有している。
【０００３】
このような定着装置における加熱方式としては、例えば励磁コイルによる磁束で定着ローラ内面に設けた導電層に渦電流を発生させ、ジュール熱により発熱させる電磁加熱方式が提案されている。この方式は熱発生源をトナーのごく近くに置くことができるので、従来のハロゲンランプを用いた熱ローラ方式に比して、定着装置起動時に定着ローラ表面の温度が定着を行なうのに適当な温度となるまでに要する時間が短くできるという特徴がある。また熱発生源からトナーヘの熱伝達経路が短く単純であるため熱効率が高いという特徴もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の様な励磁コイルによる磁束で定着ローラに設けた導電層に渦電流を発生させジュール熱により発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置は一般に、励磁コイルを定着ローラに内蔵しているので、事故や寿命により定着ローラの交換が必要になった時に、励磁コイルを取り外すなどの手間がかかり、交換に時間を要し、サービスコストが高くなってしまうという問題点があった。
【０００５】
また定着ローラに励磁コイルなどを内蔵する構成の定着装置では、励磁コイルが高温になる定着ローラの内部にあることや、それ自身の電気抵抗による発熱などから高温になってしまい電力効率が低下するといった問題点もあった。
【０００６】
さらに電磁誘導加熱方式の定着装置は、一般に定着ローラの導電層を局所的に発熱させるという特徴をもつため、例えば装置待機時などに定着ローラが停止していると定着ローラの一部分だけが高温になってしまうため、定着ローラを所定の温度に温調する場合には常に回転していなければならず、定着ローラ表面が摺擦摩耗したり、装置待機中にも騒音を発生するといった問題点もあった。
【０００７】
そこで、本発明は磁場を発生させる励磁コイルを回転体の外部に設けることで、回転体の交換を容易にしつつ、加熱効率の向上等を可能とした画像加熱装置について、待機中の回転体による摩擦磨耗や騒音といったものを防止した装置提供を目的とする。
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、磁束の作用により発熱する回転体と、この回転体の外部に配置され前記回転体に磁束を作用させる励磁コイルと、を有し、前記回転体の熱により記録材上の画像を加熱する画像加熱装置において、前記回転体の内部に配置され前記回転体の周方向に略均一に加熱する加熱手段を有し、記録材を加熱処理を行なう加熱動作時は前記励磁コイルにて前記回転体を誘導発熱させ、記録材に加熱処理を行なわない待機時は前記回転体の回転を停止させ、前記加熱手段のみで前記回転体を所定温度に温調することを特徴とする。
すなわち、前記回転体の内部に配置され前記回転体の周方向に略均一に加熱する加熱手段を設け、待機時以外の加熱動作時は熱効率の良い外部誘導加熱方式にて回転体を加熱させ、待機時には回転体内部の加熱手段のみで加熱するため、待機時中の回転体の回転による摩擦磨耗や騒音といったもの防止することができる。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【発明の実施の形態】
〈参考例１〉
図１は、本発明を理解する上で参考となる、励磁コイルを定着ローラ外部に配設した構成の画像加熱装置である定着装置例の断面模式図である。
【００１９】
定着ローラ１は外径４０［ｍｍ］、厚さ０．７［ｍｍ〕の鉄製の芯金シリンダに表面の離型性を高めるために例えばＰＴＦＥ１０〜５０［μｍ］や、ＰＦＡ１０〜５０［μｍ］の層を設けている。
【００２０】
加圧ローラ２は外径が３０［ｍｍ］であり、定着ローラ１と同様、鉄製の芯金外周に表面の離型性を高めるため例えばＰＴＦＥ１０〜５０［μｍ〕やＰＦＡ１０〜５０［μｍ］の層を設けても良い。
【００２１】
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）Ｎでの摩擦力で従動回転する様に配置してある。なお、加圧ローラ２は定着ローラ１の回転軸方向にバネなどを用いた図示しない機構によって加圧されている。該加圧ローラ２は約３０［Ｋｇ重］で荷重されており、その場合圧接部の幅（ニップ幅）は約６［ｍｍ］になる。しかし都合によっては該荷重を変化させてニップ幅を変えてもよい。
【００２２】
励磁コイル３は定着ローラ１の外周面に沿って配設され、磁性体４で覆われている。磁性体４はフェライト、パーマロイといった高透磁率で残留磁束密度の低いものが望ましい。この励磁コイル３には１０〜１００［ｋＨｚ］の交流電流が印加され、該交流電流に誘導された磁界が定着ローラ１の導電層に渦電流を流し、ジュール熱を発生させる。この発熱を増加させるためには、機械的精度の許す限り該励磁コイル３を定着ローラ外周面と接触させずに近づけて配置するのが良い。また、励磁コイル３の巻き数を減らして強い磁界を局所的に導電層に作用させたり、交流電流の周波数を高くすると良い。
【００２３】
温度センサー５は定着ローラ１の表面に当接するように配置されている。該温度センサー５の検出信号をもとに励磁コイル３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様自動制御される。
【００２４】
搬送ガイド６は、未定着のトナー画像７を担持しながら搬送される転写材（記録材）８を定着ローラ１と加圧ローラ２との圧接部（ニップ部）Ｎへ案内する位置に配置される。
【００２５】
分離爪９は、定着ローラ１の表面に当接または近接して配置される。
【００２６】
而して、定着ローラ１が不図示の駆動手段により回転駆動され、励磁コイル３に交流電流が加えられて定着ニップ部Ｎが所定温度に昇温された状態において、未定着トナー画像７を担持した転写材８が搬送ガイド６に案内されて定着ニップ部Ｎに導入され、定着ローラ１の回転と共に搬送されて定着ローラ１の熱とニップ圧とにより該トナー画像７が転写材８に定着される。
【００２７】
本参考例１のように、励磁コイル外部配設の定着装置は、励磁コイル３を定着ローラの内部に配設した定着装置に比して、事故や寿命による定着ローラ１の交換が容易であるという特徴や、励磁コイル３の電気抵抗による発熱を容易に放熱できるという特徴を持っている。
【００２８】
図２に励磁コイル内部配設の定着装置において、装置起動時の定着ローラの表面温度をモニターした結果を示すとともに、図３に上記機構を有する本参考例１の励磁コイル外部配設の定着装置において、装置起動時の定着ローラの表面温度をモニターした結果を示す。なお、図２、図３の横軸は定着装置の起動を開始してからの時間を、縦軸は定着ローラの表面温度を表している。
【００２９】
図２からわかるように、励磁コイル内部配設の定着装置を起動する場合、定着ローラ１の表面温度が所定の目標温度ＴＴになるのに要する時間（装置起動時間）はｔであった。また図３からわかるように、励磁コイル外部配設の定着装置を起動する場合、定着ローラの表面温度が所定の目標温度ＴＴになるのに要する時間（装置起動時間）はｔ−１０であり、励磁コイル内部配設の定着装置の起動時間よりも短縮することができた。これは上記の如く定着ローラ１の外側に励磁コイルを配設したことで定着ローラ１の表面の離型層の極近傍が発熱するために装置起動時間が短縮できたものである。また発熱部からトナーまでの熱伝達経路が、従来の構成の励磁コイル３を定着ローラ内部に配設した定着装置に比して短縮できるために、定着に要する電力量が約１０％少なくて済む。
【００３０】
以上のように、本参考例１のような定着装置は、磁場を発生させる励磁コイル等の部材を定着ローラ外部に設けることで、事故や寿命による定着ローラの交換を容易にしつつ、定着ローラ内部に励磁コイル等の部材を内蔵する構成と比して発熱部分を定着ローラ表面近く、すなわちトナー近傍にすることで熱伝導路を短くしたことや、励磁コイル３及び磁性体４等の熱を放出し易くすることにより、熱効率を向上させている。
【００３１】
また、励磁コイル３の定着ローラ１と反対側に磁性体４を配設したことにより、発生する磁場を効率よく定着ローラ１の導電層に集中させて発熱効率を上げると共に、励磁コイル３によって発生した磁場が周辺部に漏れて周辺部材を加熱することを防止している。
【００３２】
〈実施形態例〉
本実施形態例は、上記の参考例１の装置に加え、定着ローラの回転軸の位置に熱源であるハロゲンランプを配設したものであり、その他の構成は略同じである。図４は本例装置の概略構成図であり、参考例１と同一の要素には同符番を付して再度の説明を省略している。
【００３３】
ハロゲンランプ１０は定着ローラ１の回転軸の位置に配設され、装置待機時にのみ３００〜８００［Ｗ］の電力が供給される。
【００３４】
図５に励磁コイルを定着ローラ内部に配設した従来の定着装置において、装置待機時（定着ローラは停止）の定着ローラの表面温度を周方向にモニターした結果を示すとともに、図６に上記機構を有する本例装置において、装置待機時（定着ローラは停止）の定着ローラの表面温度を周方向にモニターした結果を示す。
なお、図５、図６の横軸は定着ローラの温度センサー位置を起点とした周方向位置を角度で、縦軸は定着ローラの表面温度を表している。
【００３５】
図５からわかるように、励磁コイル内部配設の定着装置では、装置待機時に定着ローラ１が停止したままであると、定着ローラ１の周方向で局所的に発熱するために、大きな温度差が生じてしまう。これを解消するためには装置待機時にも定着ローラ１の回転が不可欠となるが、定着ローラ表面の摺擦摩耗を避けるために装置待機中は定着ローラ１の回転を停止させるのが望ましい。
【００３６】
そこで図６からわかるように、上記機構を有する本実施形態例の定着装置では、装置待機時にハロゲンランプ５によってのみ温調し、定着ローラ１の表面が所定の目標温度ＴＴとなるようにしているので、定着ローラ１が停止していても周方向にわたってほぼ均一な温度分布になる。
【００３７】
このように本実施形態例では、装置待機中に定着ローラ内部に配設されたハロゲンランプのみで温調することで、装置待機中に定着ローラの回転を停止させることができるので、定着ローラ表面の摺擦摩耗を軽減し寿命を延ばすことや、待機中の定着装置の騒音を低下することができる。
【００３８】
〈参考例２〉
本参考例２は、上記の実施形態例と同じ構成の定着装置において、容量に余裕がある電源を用い、定着装置起動時や待機状態からの復帰動作時に、電磁誘導加熱方式と併用してハロゲンランプ１１にも電力を供給して定着ローラの内部と外部から同時に加熱するようにしたものである。
【００３９】
本参考例２によれば、定着ローラ１の内部と外部から同時に加熱することによって、定着装置の起動や待機状態からの復帰動作に要する時間を短縮することができる。
【００４０】
〈画像形成装置例〉
図７は画像形成装置例の概略構成図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用の複写機或はプリンタである。
【００４１】
３１は回転ドラム型の電子写真感光体であり、矢印の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）をもって回転駆動される。
【００４２】
３２は感光体帯電手段としての接触帯電ローラであり、所定の帯電バイアスが印加されていて、この帯電ローラ３２により回転感光体３１面が所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【００４３】
この回転感光体３１の帯電処理面に対して不図示の画像情報露光手段部（原稿画像のスリット結像露光手段、レーザビーム走査露光手段等）により目的の画像情報の露光３３がなされて、回転感光体３１面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００４４】
その潜像がトナー現像装置３４によりトナー画像として現像される。
そのトナー画像が、回転感光体３１と、これに接触させた所定の転写バイアスが印加される転写ローラ３５との圧接ニップ部である転写部に、不図示の給紙部から所定のタイミングにて搬送された記録材としての転写材８に対して転写されていく。
【００４５】
転写部を通過してトナー画像の転写を受けた転写材８は回転感光体３１面から分離され、例えば実施形態例で示した定着装置としての画像加熱装置Ｒに搬送導入されて未定着トナー画像の加熱定着処理を受け、コピー或はプリントとして出力される。
【００４６】
転写材８に対するトナー画像転写後の回転感光体３１面はクリーニング装置３６により転写残りトナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。
【００４７】
〈その他〉
本発明の画像加熱装置は実施形態例の定着装置としてばかりでなく、その他、例えば、画像を担持した記録材を加熱して表面性（つや等）を改質する装置、仮定着する装置等の画像加熱装置として広く使用できる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁場を発生させる励磁コイルを回転体の外部に設けることで、回転体の交換を容易にしつつ、加熱効率の向上等を可能とした画像加熱装置について、待機中の回転体による摩擦磨耗や騒音といったものを防止した装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例１における励磁コイル外部配設の定着装置の断面模式図
【図２】  励磁コイル内部配設の定着装置を用いた場合の、定着装置を起動してからの時間と定着ローラの表面温度との関係を示すグラフ
【図３】  参考例１の励磁コイル外部配設の定着装置を用いた場合の、定着装置を起動してからの時間と定着ローラの表面温度との関係を示すグラフ
【図４】  本発明の実施形態例である定着装置の模式断面図
【図５】  励磁コイル内部配設の定着装置を用いた場合の、定着ローラ周方向の位置と定着ローラ表面温度との関係を示すグラフ
【図６】  本発明の実施形態例である定着装置を用いた場合の、定着ローラ周方向の位置と定着ローラ表面温度との関係を示すグラフ
【図７】  画像形成装置例の概略構成図
【符号の説明】
１  定着ローラ
２  加圧ローラ
３  励磁コイル
４  磁性体
５  温度センサー
６  搬送ガイド
７  未定着トナー画像
８  転写材
９  分離爪
１０  ハロゲンランプ
【図１】
0003762097.tif 000002
【図２】
0003762097.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003762097.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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