JP2000310917A - 誘導加熱型定着装置 - Google Patents

誘導加熱型定着装置

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JP2000310917A
JP2000310917A JP11121641A JP12164199A JP2000310917A JP 2000310917 A JP2000310917 A JP 2000310917A JP 11121641 A JP11121641 A JP 11121641A JP 12164199 A JP12164199 A JP 12164199A JP 2000310917 A JP2000310917 A JP 2000310917A
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coil unit
heating roller
heating
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Toshiaki Hinokigaya
敏明 桧ケ谷
Tomotaka Takamura
智隆 篁
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Tohoku Ricoh Co Ltd
Ricoh Co Ltd
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Tohoku Ricoh Co Ltd
Ricoh Co Ltd
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    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2064Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat combined with pressure

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 できる限り熱エネルギーのロスが少ない定着
装置を提供する。 【解決手段】 記録材Sを加熱ローラ3と加圧ローラ2
とで挟持搬送してトナー画像を上記記録材に定着する誘
導加熱型の定着装置において、誘導磁束を発生させるコ
イルユニット101を、加熱ローラ外部であって加熱ロ
ーラと加圧ローラとで形成されるニップ部よりもローラ
回転上流側に配設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式のプ
リンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置におけ
る定着装置、特に電磁誘導作用を利用して加熱を行う誘
導加熱型定着装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】可視像形成のためにトナーを用いる画像
形成装置においては、トナー画像を記録材に定着するた
めに、記録材を加熱ローラ(定着ローラとも称する)と
加圧ローラとで挟持搬送しつつトナー画像を記録材上に
定着する加熱加圧型定着装置が一般に使用されている。
そして、在来型として良く知られた定着装置では、加熱
ローラ内部に加熱ヒータとしてハロゲンランプを備え、
このランプで加熱ローラ内周を加熱し、当該ローラを所
定温度にまで上昇させるものである。しかしながら、こ
のようなハロゲンランプによる加熱方式は、加熱ローラ
を所定温度に加熱するまでの時間が長く、またランプヒ
ータ自体の損失も大きいため、現在のように地球温暖化
などの環境問題がクローズアップされると、効率が良く
立ち上がり時間の早い定着装置が求められる。
【0003】このような状況にあって、誘導加熱方式に
よる定着装置が注目されている。この誘導加熱方式の定
着装置を、それぞれ軸線を垂直に切る面で及びその加熱
ローラ部分の正面側で図6及び7に示す。加圧ローラ2
と圧接する加熱ローラ3は図1に示す面で時計回りに回
転しており、定着されるべきトナー画像TIを有する記
録シートSをこれら加熱ローラ3と加圧ローラ2とで挟
圧して矢印方向に搬送し、トナー画像TIを熱と圧力に
より定着する。図2に示されるように、軸受9a,9b
に支持された加熱ローラ3の回転は、当該ローラの片端
部に嵌装固定されたギヤ8が不図示の駆動ギヤと噛み合
い、当該駆動ギヤが回転することによってなされる。加
熱ローラ3の芯金はステンレス、または鉄等の磁性材料
からなっており、その外側にはフッ素樹脂からなる離型
層が設けられている。本例での加熱ローラはストレート
な筒状に示されているが、両端ジャーナル部の肉厚が通
紙部の肉厚より厚くなっていることもある。
【0004】加熱ローラ3の内部には、誘導発熱装置の
誘導コイル1が配設されている。リッツ線などでなる当
該誘導コイル1は絶縁体からなる円筒形状のボビン4に
巻装され、両端にはリード線10a,10bを有してい
る。これらリード線10a,10bにより誘導コイル1
には両端部から高周波電流を通じるようになっている。
上記中空絶縁体4は、トナー画像定着装置の側板に設け
られたブラケット7a,7bによって回転しないように
保持されている。
【0005】定着動作時には、誘導コイル1に高周波電
流を通じ、これにより生じた高周波磁界で加熱ローラ3
の金属導電体たる芯金に誘導渦電流を発生させ、加熱ロ
ーラ自体の表皮抵抗によって加熱ローラそのものをジュ
ール熱によって発熱させて、ローラ表面に所望の温度を
実現するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記誘
導発熱装置では、誘導コイルが記録材の搬送を妨げない
ように、加熱ローラの内部にハロゲンランプに代えて配
置させているものであり、ハロゲンランプと同様に加熱
ローラの内周面を全面的に加熱しており、熱エネルギー
を必要とする加熱ローラと加圧ローラの圧接するニップ
部以外での発熱は、熱エネルギーのロスが大きい。
【0007】そこで本発明は、できる限り熱エネルギー
のロスが少ない定着装置を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題は、記録材を加
熱ローラと加圧ローラとで挟持搬送してトナー画像を上
記記録材に定着する誘導加熱型の定着装置において、誘
導磁束を発生させるコイルユニットを、加熱ローラ外部
であって加熱ローラと加圧ローラとで形成されるニップ
部よりもローラ回転上流側に配設することによって、解
決される。上記コイルユニットを、ローラの長手方向に
沿って複数個設けるようにすれば、好適である。
【0009】上記コイルユニットへの給電を記録材のニ
ップ部への進入と同期するように制御するのが良い。上
記コイルユニットへの給電を加熱ローラの回転開始と同
時に行い、予め加熱することもできる。あるいは記録材
の有無に応じて上記コイルユニットへの給電量を変化さ
せてもよい。
【0010】上記コイルユニットよりもローラ回転上流
側にローラ表面の温度を検出するための素子を配設すれ
ば、より効果的である。上記素子により検出された温度
に応じて上記コイルユニットへの給電量を変化させるよ
うに制御すれば、なお良い。
【0011】上記コイルユニットと加熱ローラの間のギ
ャップを一定に維持する手段を設けても好都合である。
上記コイルユニットの外側に磁束密度集束用の磁性材を
配設するのも好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の詳細を、図に示す例に基
づいて説明する。図1に、本発明に係る定着装置を、従
来例を示した図1に対応させて軸線を垂直に切る面で示
す。図1の例と同じく、加圧ローラ2と圧接する加熱ロ
ーラ3は時計回りに回転し、定着されるべきトナー画像
TIを有する記録シートSをこれら加熱ローラ3と加圧
ローラ2とで挟圧して矢印方向に搬送するようになって
いる。誘導磁束を発生させる誘導加熱コイルユニット1
01が定着ニップ領域のローラ回転上流側に配設されて
いる。当該コイルユニット101で集中的に加熱され昇
温する加熱ローラ3の表面温度は温度検知素子120で
検出される。当該温度検知素子120は局部加熱を行う
コイルユニット101から定着ニップ部までとほぼ同距
離だけコイルユニットから上流側に配置されている。
【0013】本例では、誘導加熱コイルユニット101
による加熱タイミングとして、記録シートSが加熱ロー
ラ3に進入するタイミングと同期をとり誘導加熱を開始
しており、加熱ローラ3の加熱部分のスタートと記録シ
ートの先頭が一致するように調整されている。この場
合、加熱ローラ3の表面が加熱された後ニップ部まで進
む間に熱が加熱ローラ表面及びその内部に拡散し、ある
いは空気中に放散し、その上で記録シートの定着に際し
て奪熱されるので、加熱部分の温度はその減衰分を考慮
して加熱を行うようにしなければならない。従来のよう
に、加熱タイミングとして、加熱ローラが回転し始める
と同時に当該ローラを温め始めてもよい。このようにす
ることで加熱ローラも昇温し、定着性が向上する。更に
記録シートが加熱ローラを通過するタイミングを検知し
ながら給電の程度を変更するようにしてもよい。記録シ
ートによる奪熱の有無に応じて入力電力を制御すること
で、加熱ローラに蓄積された熱量のうち利用されずに放
熱される分が減り、無用なエネルギー損失を回避でき
る。
【0014】図2に別の構成を示す。この例では、誘導
磁束を発生させる誘導加熱コイルユニット102,10
3,104を加熱ローラ3の長手方向(軸線方向)に沿
って複数個配設している。この際、通紙基準が中央の場
合、中心を基準に左右対称にコイルユニットが設けられ
ており、第1ユニット102は中央に、第2ユニット1
03は駆動側に、第3ユニット104は反駆動側にあ
る。加熱ローラの長手方向においてそれぞれローラ表面
温度を検出するために、中央領域と端部領域のそれぞれ
に温度検知素子121,122が上記温度検知素子12
0と同様の位置関係でコイルユニット102,104の
上流側に配置されている。加熱ローラの両端部は同程度
の温度であると考えられるので片側のみに端部用温度検
知素子が配設されているが、両端にそれぞれ検知素子を
設けるようにしてもよい。通紙基準が片側基準の場合に
は略等分に設けるようにしてもよい。いずれの場合でも
端部側のコイルユニットは紙サイズに応じて通電した
り、しなかったりする。
【0015】図3及び4に誘導加熱コイルユニットと加
熱ローラの間のギャップを維持する構成を示す。そのよ
うなギャップを維持するために、ブラケット130にコ
イルユニット102〜104を保持し、その両端に球軸
受でなる支持ローラ131a,131bを非通紙領域に
設け、これら支持ローラを加熱ローラ3に突き当てて、
連れ回りで回転させ、ギャップを維持するようになって
いる。
【0016】図5に更に別の構成を示す。これは、磁束
密度集束用磁性材140を誘導コイルユニット101の
外側に2個配置したものである。このような構成によっ
て磁束を加熱部に集中させ、外部への漏れ磁束を低減す
ることができる。本例では、磁束密度集束用磁性材14
0をコイルの長手方向に1個ずつ配置しているが、更に
図でむき出し状態の短手方向にも磁束密度集束用磁性材
を1個ずつ配置すれば、漏れ磁束を更に低減することが
できる。図示の長手方向磁束密度集束用磁性材140は
単一体でなくとも、分割して複数個の状態で配置しても
同様に磁束を加熱部に集中させて、外部への漏れ磁束を
低減することが可能である。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、誘導磁束を発生させる
コイルユニットを、加熱ローラ外部であって加熱ローラ
と加圧ローラとで形成されるニップ部よりもローラ回転
上流側に配設するので、集中的に加熱ローラを加熱する
ことができ、効率良く記録材に熱を供給できる。上記コ
イルユニットを、ローラの長手方向に沿って複数個設け
るようにすれば、記録材のサイズに応じた効率的な加熱
が保証される。
【0018】上記コイルユニットへの給電を記録材のニ
ップ部への進入と同期するように制御すれば、放熱量を
最小限に抑えることが可能である。上記コイルユニット
への給電を加熱ローラの回転開始と同時に行い、予め加
熱することで、定着性の確実性を高めることもできる。
あるいは記録材の有無に応じて上記コイルユニットへの
給電量を変化させることで、無用に加熱ローラを加熱す
ることを回避できる。
【0019】上記コイルユニットよりもローラ回転上流
側にローラ表面の温度を検出するための素子を配設すれ
ば、給電のオンオフ制御を細かく的確に行うことができ
る。更に上記素子により検出された温度に応じて上記コ
イルユニットへの給電量を変化させるように制御すれ
ば、必要なだけの給電に限ることができ、無駄な放熱を
回避できる。
【0020】上記コイルユニットと加熱ローラの間のギ
ャップを一定に維持する手段を設けることで、可能な限
り近傍でニップ部を加熱でき、加熱効率の向上を図るこ
とができる。上記コイルユニットの外側に磁束密度集束
用の磁性材を配設することで、加熱ローラに無駄無く磁
束を集中させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る誘導加熱型定着装置の概略側面図
である。
【図2】複数個のコイルユニットを配設する構成の概略
斜視図である。
【図3】コイルユニットと加熱ローラの間のギャップを
一定にするための構成を示す概略側面図である。
【図4】図3に対応する概略正面図である。
【図5】本発明に係る別の構成例を示す概略斜視図であ
る。
【図6】従来公知の誘導加熱型定着装置の概略側面図で
ある。
【図7】図6の定着装置の定着ローラ側の正面概略図で
ある。
【符号の説明】
2 加熱ローラ 3 加熱ローラ 101 誘導加熱コイルユニット 120 温度検知素子 S 記録シート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篁 智隆 宮城県柴田郡柴田町大字中名生字神明堂3 −1 東北リコー株式会社内 Fターム(参考) 2H033 AA32 BA25 BE06 3K059 AB00 AB19 AB28 AC10 AC33 AC37 AC73 AD03 AD07 AD28 BD02 BD15 CD09 CD10 CD14 CD18 CD64 CD66

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 記録材を加熱ローラと加圧ローラとで挟
    持搬送してトナー画像を上記記録材に定着する誘導加熱
    型の定着装置において、 誘導磁束を発生させるコイルユニットを、加熱ローラ外
    部であって加熱ローラと加圧ローラとで形成されるニッ
    プ部よりもローラ回転上流側に配設したことを特徴とす
    る定着装置。
  2. 【請求項2】 上記コイルユニットを、ローラの長手方
    向に沿って複数個設けたことを特徴とする請求項1に記
    載の定着装置。
  3. 【請求項3】 上記コイルユニットへの給電を記録材の
    ニップ部への進入と同期するように制御することを特徴
    とする請求項1又は2に記載の定着装置。
  4. 【請求項4】 上記コイルユニットへの給電を加熱ロー
    ラの回転開始と同時に行い、予め加熱することを特徴と
    する請求項1又は2に記載の定着装置。
  5. 【請求項5】 記録材の有無に応じて上記コイルユニッ
    トへの給電量を変化させるように制御することを特徴と
    する請求項1又は2に記載の定着装置。
  6. 【請求項6】 上記コイルユニットよりもローラ回転上
    流側にローラ表面の温度を検出するための素子を配設す
    ることを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。
  7. 【請求項7】 上記素子により検出された温度に応じて
    上記コイルユニットへの給電量を変化させるように制御
    することを特徴とする請求項6に記載の定着装置。
  8. 【請求項8】 上記コイルユニットと加熱ローラの間の
    ギャップを一定に維持する手段を設けたことを特徴とす
    る請求項1又は2に記載の定着装置。
  9. 【請求項9】 上記コイルユニットの外側に磁束密度集
    束用の磁性材を配設したことを特徴とする請求項1又は
    2に記載の定着装置。
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