JP2000187406A

JP2000187406A - 定着装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2000187406A
Application number: JP10365752A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Fujita; 岳藤田; Yasuhiro Hayashi; 康弘林; Tomoichirou Oota; 智市郎太田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: JP3631024B2

Abstract

(57)【要約】【課題】定着ローラの外部に誘導加熱手段を備えた電
磁誘導加熱方式の定着装置において、省スペース化の実
施が可能な、また、磁性体コアや励磁コイルの昇温を抑
制することが可能な、定着装置及びこの定着装置を備え
た画像形成装置を提供する。【解決手段】磁性体コア９と励磁コイル８を保持する
非磁性のホルダ１２（保持手段）を備え、ホルダ１２
に、シート材６を定着ローラに導くガイド部と、リブ１
２ａ（放熱手段）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリンタや
ファクシミリ・複写機・印刷機などの画像形成装置に関
し、特に、記録材に画像を熱により定着する装置、また
は、記録材に画像形成を行った後に熱を加える後処理を
行う装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、複写機・プリンタ・ファクシミ
リ等の画像形成装置において、電子写真方式、静電記録
方式、磁気記録方式等の適宜の作像プロセス機構により
記録材（転写材・感光紙・静電記録紙・印刷紙等の紙葉
体）に転写方式（間接方式または直接方式）で目的の画
像情報に対応させて形成担持させた未定着トナー像を定
着する装置が広く使われている。

【０００３】また、インクジェット方式などの染料や顔
料を含む液体により記録材に直接画像形成をおこなう装
置や印刷装置において、インクを乾燥させるため定着加
熱装置を有するものがある。

【０００４】このような装置の記録材（以下シート材と
記す）の定着装置として、シート材と静電的にシート材
に担持された樹脂、磁性体、着色料等からなるトナー又
はインクを、互いに圧接・回転している加熱手段（ロー
ラ、エンドレスベルト体など）と加圧手段（ローラ、エ
ンドレスベルト体など）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、溶融定着また
は乾燥せしめる装置が使われている。

【０００５】このような定着装置において、加熱するた
めの手段として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
熱させる方法が提案されている。

【０００６】この方法は、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
表面の温度が定着に適当な温度になるまでに要する時間
が短くできるという特徴がある。

【０００７】また、熱発生源からトナーへの熱伝達経路
が短く単純であるため熱効率が高いという特徴もある。
また、励磁コイルを加熱手段の外側に配置することが可
能なため、加熱手段であるローラやベルト体の交換性が
容易となる利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。

【０００９】外側に励磁コイルを配置すると装置が大型
化し配置上の制約が大きくなってしまう。また、励磁コ
イルを定着ローラ内側に配置すると励磁コイルの昇温が
大きくなり、励磁コイルが昇温すると発熱効率が悪くな
ることがあった。

【００１０】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、定着
ローラの外部に誘導加熱手段を備えた電磁誘導加熱方式
の定着装置において、省スペース化の実施が可能な、ま
た、磁性体コアや励磁コイルの昇温を抑制することが可
能な、定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、定着ローラの外部に設けらた、磁
性体コアと励磁コイルを有する誘導加熱手段により、定
着ローラに設けられた導電層に渦電流を発生させて発熱
させ、前記定着ローラに記録材を当接させながら通過さ
せて、該記録材に熱エネルギーを付与する、電磁誘導加
熱方式の定着装置において、前記磁性体コアと励磁コイ
ルを保持する非磁性の保持手段を備え、該保持手段に、
記録材を前記定着ローラに導くガイド部を備えることを
特徴とする。

【００１２】また、前記保持手段は、前記磁性体コアと
励磁コイルの熱を放熱する放熱手段を備えることも好適
である。

【００１３】また、前記放熱手段は、前記定着ローラの
径方向に延びる複数のリブを備えることも好適である。

【００１４】また、前記リブは前記ガイド部に備えら
れ、記録材を前記定着ローラに導くことも好適である。

【００１５】また、前記保持手段は、前記磁性体コアと
励磁コイルを冷却する冷却手段を備えることも好適であ
る。

【００１６】また、前記冷却手段は、吸入口と、該吸入
口に接続して前記磁性体コア及び励磁コイルにて発生す
る熱気を導く空気流路と、該空気流路の熱気を排出する
排出口と、を備えることも好適である。

【００１７】また、前記冷却手段は、前記吸入口から前
記排出口へと空気の流れを作るファンを備えることも好
適である。

【００１８】画像形成装置においては、記録材にトナー
像を形成する画像形成手段と、該トナー像が形成された
記録材を通過させる上記記載の定着装置と、を備えるこ
とを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００２０】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施の形態である定着装置の断面の模式図である。

【００２１】画像形成における一連のプロセスは周知で
あるため省略する。

【００２２】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、Ｐ
ＦＡ１０〜５０［μｍ］の層を設けている。

【００２３】また、定着ローラの他の材料として、例え
ば磁性ステンレスのような磁性材料（磁性金属）といっ
た、比較的透磁率μが高く、適当な抵抗率ρを持つ物を
用いてもよい。さらに、非磁性材料でも、金属などの導
電性のある材料は材料を薄膜にする事などにより使用可
能である。

【００２４】加圧ローラ２は外径２０［ｍｍ］の鉄製の
芯金の外周に厚さ５［ｍｍ］のＳｉゴムの層と定着ロー
ラ１と同様に表面の離型性を高めるために例えばＰＴＦ
Ｅ１０〜５０［μｍ］や、ＰＦＡ１０〜５０［μｍ］の
層を設けて、外径は４０［ｍｍ］である。

【００２５】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は不図示の駆動手段によ
り回転駆動を受けている。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）での摩擦力
で従動回転する様に配置してある。また、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。

【００２６】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［ｍ
ｍ］になる。しかし都合によっては荷重を変化させてニ
ップ幅を変えてもよい。

【００２７】温度センサ３は定着ローラ１の表面に当接
するように配置され、温度センサ３の検出信号である電
圧をＡ／Ｄ変換し、コントローラ部２０にて励磁コイル
８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よう自動制御される。

【００２８】搬送ガイド４は、未定着のトナー画像５を
担持しながら搬送されるシート材６を定着ローラ１と加
圧ローラ２とのニップ部へ案内する位置に配置される。

【００２９】分離爪７は、定着ローラ１の表面に当接し
て配置され、シート材６がニップ部通過後に定着ローラ
１または加圧ローラ２に張り付いてしまった場合、強制
的に分離してジャムを防止するためのものである。

【００３０】励磁コイル８の巻き線は図２に示すよう
に、断面Ｅ型の長尺の磁性体コア９の中央突起部に導線
を巻いたような構造である。また、励磁コイル８は高周
波コンバータ１０に接続され１００〜２０００［ｋＷ］
の高周波電力が供給されるため、細い線を数本リッツに
したものを用いており、巻き線に伝熱した場合を考え、
被覆には耐熱性の物を使用した。

【００３１】磁性体コア９は高透磁率かつ低損失のもの
を用いる。パーマロイのような合金の場合は、コア内の
渦電流損失が、高周波で大きくなるため積層構造にして
もよい。コアは磁気回路の効率を上げるためと磁気遮蔽
のために用いている。このコイルとコアの磁気回路部分
は、磁気遮蔽が十分にできる手段がある場合は空芯にし
てもよい。

【００３２】この励磁コイル８には高周波コンバータ１
０により１０〜１００［ｋＨｚ］の交流電流が印加され
る。交流電流によって誘導された磁束はＥ型磁性体コア
内部を外部に漏れることなく通り、突起部間で初めて磁
性体外部に漏れ、定着ローラ１の導電層を貫き渦電流が
流れて導電層自体がジュール発熱する。

【００３３】磁性体コア９は保持手段としてのホルダ１
２に固着しており、励磁コイル８とともに１ユニットで
構成され、定着器あるいは装置本体の筐体に定着ローラ
１との隙間を保ち支持されている。

【００３４】ホルダ１２はＰＰＳ，ＰＢＴ，ＰＥＴ等非
磁性の樹脂材でありホルダ１２自身が電磁誘導により発
熱することはない。また、高温部を樹脂材で覆っている
ことによりシート材６のジャムが生じたときのユーザー
処理などで高温部に直接触れるのを防止することなどに
も効果がある。

【００３５】ここで、励磁コイル８は高温になると電流
が流れにくくなり、電源効率が悪くなり、それを補うた
めに電力を加えると更にコイルが発熱するという悪循環
に陥ることになる。また、磁性体コア９はキュリー温度
を越えると透磁率が極端に悪くなり発熱効率が悪化す
る。

【００３６】以上により、励磁コイル８及び磁性体コア
９の温度をなるべく下げることが望ましい。本実施の形
態ではホルダ１２に放熱手段として複数のリブ１２ａを
設け、励磁コイル８及び磁性体コア９の熱がホルダ１２
を通して外に逃げやすい構造としている。

【００３７】また、ホルダ１２の下部にも上記のリブが
延長されており、シート材６を定着ローラ１に導くガイ
ド部として搬送ガイドの機能を備えるようになっている
ので、部品点数を削減し省スペースを達成している。

【００３８】また、例えば、定着ローラ内に貫通してい
るハロゲンランプをもつ定着ローラを交換する場合ハロ
ゲンランプを外さないとローラ交換が不可能であった
が、コイルコアユニットを定着ローラ１の外側に配置し
たことで、定着ローラ１のみを取り外し可能としている
ので、交換性が良いことと、電気接点部の着脱が無いた
め、人的なミスによる電気トラブルの確率を大幅に減少
できる。

【００３９】本実施の形態ではローラを用いた定着装置
にて説明を行ったが、定着ローラの変わりにＮｉ電鍮な
どのベルト体を用いたものでもよい。

【００４０】また、本実施の形態では、シート材の未定
着のトナー像を熱により溶融定着する装置について説明
したが、シート材に画像形成を行った後に熱を加える後
処理を行う装置でもよい。

【００４１】（実施の形態２）図３は本発明の第２の実
施の形態の断面図である。第１の実施の形態と同様の部
位には同一符号を付し、説明は省略する。

【００４２】第１の実施の形態同様に、励磁コイル８及
び磁性体コア９が、冷却手段として吸入口と空気流路と
排出口とを備えるホルダユニット３０に一体に固着され
ている。

【００４３】ホルダユニット３０の不図示の画像形成部
側にはファン３１が配置され、点線矢印のように、画像
形成部側の吸入口から、空気流路としてのダクト部を通
過して、排出口へと風を送っている。

【００４４】よって、ホルダユニット３０の冷却効果を
より高めており、また、画像形成部側へ不要な熱が伝わ
ることを防止している。

【００４５】例えば、電子写真装置では、画像形成手段
の定着器にもっとも近いところには通常クリーナが位置
しているが、クリーナ部に不要な熱を伝えてしまうとト
ナーがその影響で固化してしまい装置にダメージを与え
てしまうことがある。

【００４６】また、インクジェット装置ではインクジェ
ットヘッドに熱が伝わってしまうと、インク滴の突出状
態が変わり画像に悪影響を及ぼすことがある。本実施の
形態ではこのような不具合も防止可能である。

【００４７】本実施の形態では風をホルダユニット３０
に当てることによって冷却を行っているが、液体や粉体
を対流させることによって冷却を行っても良い。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁性体コアと励磁コイルを保持する非磁性の保持手段に
記録材を定着ローラに導くガイド部を備えることによ
り、スペースを有効に使うことができるようになり、装
置の小型化を実現することが可能となる、また、部品点
数を削減できるので、構成が簡易となり、組み立ても簡
易になり、生産性が向上する。

【００４９】また、放熱手段により、磁性体コア及び励
磁コイルにて発生した熱を放熱することができるので、
昇温を防ぐことができ、さらに、昇温による電力損失を
減少させることが可能となる。

【００５０】さらに、冷却手段により、磁性体コア及び
励磁コイルにて発生した熱を、速やかに放熱することが
できる。

【００５１】また、放熱手段または冷却手段により、磁
性体コアがキュリー温度を越え、透磁率が悪くなり発熱
効率が悪化するといった問題を回避することができ、結
果的には、消費電力の増加も回避できることとなる。

【００５２】また、空気流路を備えたことにより、画像
形成部側へ不要な熱が伝わることを防止することができ
るので、画像形成手段の昇温を防止できる、すなわち信
頼性の高い画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係る定着装
置を表す断面図である。

【図２】図２は本発明の第１の実施の形態に係る定着装
置を表す斜視図である。

【図３】図３は本発明の第２の実施の形態に係る定着装
置を表す断面図である。

【符号の説明】

１定着ローラ２加圧ローラ３温度センサ４搬送ガイド５トナー画像６シート材７分離爪８励磁コイル９磁性体コア１０高周波コンバータ１２ホルダ（保持手段）１２ａリブ（放熱手段）２０コントローラ部３０ホルダユニット（保持、冷却手段）３１ファン（冷却手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田智市郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H033 AA24 AA32 BA08 BA26 BA29 BB23 BE06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着ローラの外部に設けらた、磁性体コ
アと励磁コイルを有する誘導加熱手段により、定着ロー
ラに設けられた導電層に渦電流を発生させて発熱させ、前記定着ローラに記録材を当接させながら通過させて、
該記録材に熱エネルギーを付与する、電磁誘導加熱方式
の定着装置において、前記磁性体コアと励磁コイルを保持する非磁性の保持手
段を備え、該保持手段に、記録材を前記定着ローラに導くガイド部
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記保持手段は、前記磁性体コアと励磁
コイルの熱を放熱する放熱手段を備えることを特徴とす
る請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記放熱手段は、前記定着ローラの径方
向に延びる複数のリブを備えることを特徴とする請求項
２に記載の定着装置。
【請求項４】前記リブは前記ガイド部に備えられ、記
録材を前記定着ローラに導くことを特徴とする請求項３
に記載の定着装置。
【請求項５】前記保持手段は、前記磁性体コアと励磁
コイルを冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請
求項１，２，３または４に記載の定着装置。
【請求項６】前記冷却手段は、吸入口と、該吸入口に
接続して前記磁性体コア及び励磁コイルにて発生する熱
気を導く空気流路と、該空気流路の熱気を排出する排出
口と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の定着
装置。
【請求項７】前記冷却手段は、前記吸入口から前記排
出口へと空気の流れを作るファンを備えることを特徴と
する請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】記録材にトナー像を形成する画像形成手
段と、該トナー像が形成された記録材を通過させる請求
項１乃至７のいずれか１項に記載の定着装置と、を備え
ることを特徴とする画像形成装置。