JP2001194935A - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁束発生手段を冷却するための通風スペース
を複数設けたことにより、冷却効率を向上させること。
また、複数の通風スペースに送る風の向きを異ならせた
ことにより、加熱部の温度ムラを抑え、良好な加熱処理
を行うことが可能な像加熱装置及び画像形成装置を提供
すること。 【解決手段】 磁束発生手段３，４，５の発生磁束によ
り誘導発熱する加熱部材１を有し、この加熱部材１の熱
により記録材１３上の画像９を加熱する像加熱装置にお
いて、前記磁束発生手段３，４，５に冷却のための通風
スペース２０を複数個設けること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像加熱装置及び画
像形成装置に関し、例えば電子写真式の複写機、プリン
タおよびファクシミリ等に用いられる定着装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の定着装置として、誘導加
熱方式のものが提案されている。該装置では例えば、誘
導加熱コイルによって誘導磁束を発生させ、この誘導磁
束によって定着ローラの真金内面に誘導電流を発生さ
せ、誘導電流に伴うジュール熱によって定着に必要な熱
を発生させる。そして定着時には、定着ローラと加圧ロ
ーラとのニップ部に、未定着画像を保持した記録紙（記
録材・転写材）を通紙して、加圧、加熱し、未定着画像
を記録紙に定着する。

【０００３】ところで、このような誘導加熱方式の定着
装置にあっては、定着ローラの内面への熱放射のために
コイル周辺の温度上昇が起こり、そのためコイルの電気
抵抗の上昇が発生し、必要電力が増加してしまうと言う
問題があった。

【０００４】そこで、例えば特開昭５４−３９６４５号
公報に開示されているように、コイルの温度上昇を押さ
えるために、コイル内部に送風する手段を設けるという
提案がなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の冷却機構では、風の進入部分での冷却効
果は高いものの、風の出口部分では冷却媒体である空気
が暖められているために冷却効果が少なくなり、図７に
示すようにコイルに温度ムラができ、効率的な冷却が行
われないという問題があった。

【０００６】そこで本発明では、磁束発生手段を冷却す
るための冷却媒体の通路（通風スペース）を複数設けた
ことにより、該複数の通路を通る冷却媒体の進行方向を
異ならせて、低温の冷却媒体を効率良く加熱部に送るこ
と、また、加熱部の温度ムラを抑え、良好な加熱処理を
行うことが可能な像加熱装置及び画像形成装置の提供を
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題・目的は、本
発明の以下に示す構成によって解決・達成される。

【０００８】〔１〕：磁束発生手段の発生磁束により誘
導発熱する加熱部材を有し、この加熱部材の熱により記
録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記磁束
発生手段に冷却媒体の通路を複数個設ける事を特徴とす
る像加熱装置。

【０００９】〔２〕：磁束発生手段の発生磁束により誘
導発熱する加熱部材を有し、この加熱部材の熱により記
録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記磁束
発生手段に冷却媒体の通路を複数個設け、該通路を通る
冷却媒体の進行方向が異なることを特徴とする像加熱装
置。

【００１０】〔３〕：磁束発生手段の発生磁束により誘
導発熱する加熱部材を有し、この加熱部材の熱により記
録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記磁束
発生手段に冷却のための通風スペースを複数個設ける事
を特徴とする像加熱装置。

【００１１】〔４〕：磁束発生手段の発生磁束により誘
導発熱する加熱部材を有し、この加熱部材の熱により記
録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記磁束
発生手段に冷却のための通風スペースを複数個設け、該
複数個の送風スペースに流れる風の進行方向が異なるこ
とを特徴とする像加熱装置。

【００１２】〔５〕：前記通風スペースは、前記磁束発
生手段の長手方向に形成されていることを特徴とする
〔３〕又は〔４〕の何れか１項に記載の像加熱装置。

【００１３】〔６〕：前記磁束発生手段が、誘導コイル
であることを特徴とする〔１〕乃至〔５〕の何れかに記
載の像加熱装置。

【００１４】〔７〕：前記磁束発生手段が、誘導コイル
と、磁性コアであることを特徴とする〔１〕乃至〔５〕
の何れかに記載の像加熱装置。

【００１５】〔８〕：前記磁束発生手段が、誘導コイル
と、該誘導コイルの支持部材を有し、該支持部材が前記
通風スペースの少なくとも一部を構成していることを特
徴とする〔３〕，〔４〕又は〔５〕の何れか１項に記載
の像加熱装置。

【００１６】

〔９〕：前記磁束発生手段が、誘導コイル
と、該誘導コイルの支持部材と、磁性コアを有し、該支
持部材と磁性コアが前記通風スペースを構成しているこ
とを特徴とする〔３〕，〔４〕又は〔５〕に記載の像加
熱装置。

【００１７】〔１０〕：前記加熱部材が中空の回転体で
あり、その内空に磁束発生手段を配置したことを特徴と
する〔１〕乃至

〔９〕の何れか１項に記載の像加熱装
置。

【００１８】〔１１〕：記録材上に画像を形成する像形
成手段と、該記録材上の画像を加熱する像加熱手段とを
有する画像形成装置において、像加熱手段として〔１〕
乃至〔１０〕の何れか１項に記載の像加熱装置を備えた
ことを特徴とする画像形成装置。

【００１９】〔１２〕：記録材上に未定着画像を形成す
る像形成手段と、該未定着画像を加熱して該記録材上に
定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、
該定着手段として〔１〕乃至〔１０〕の何れか１項に記
載の像加熱装置を備えたことを特徴とする画像形成装
置。

【００２０】〔作用〕上記構成によれば、誘導コイル冷
却のための冷却媒体の通路（通風スペース）を複数設
け、該通路を通る冷却媒体の進行方向を異ならせるこ
と、例えば複数個の通風スペースに流れる風の進行方向
を異ならせることで、冷却効果の高い部分と低い部分と
が通路（通風スペース）毎に異なって形成されるので、
全体的には温度ムラを少なくすることができる。また低
温の冷却媒体を適切に分配して加熱部に送ることが可能
となり、効率良く冷却することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面と
共に示し、本発明をさらに詳細に説明する。

【００２２】〈第１実施形態〉図１は本発明の定着装置
（像加熱装置）の模式断面図である。

【００２３】定着ローラ１は外形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］の層を設けてもよい。

【００２４】加圧ローラ２は、中空芯金１１と、その外
周面に形成される表面離型性耐熱ゴム層である弾性層１
２とからなる。この加圧ローラ２の両端には軸受部が形
成され、図示しない定着ユニットフレームに回転自在に
取り付けられている。

【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）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。加圧ローラ２は約２９４［Ｎ］で荷重
されており、その場合圧接部の幅（ニップ幅）が約６
［ｍｍ］になる。しかしこの荷重に限定せず、所要の荷
重及びニップ幅に設定すれば良い。

【００２６】誘導コイル３はＰＰＳ，ＰＥＥＫ、フェノ
ール樹脂等の耐熱性樹脂からなるホルダー５によってコ
ア４、およびステー６に保持されている。この誘導コイ
ル３には１０〜１００［ｋＨｚ］の交流電流が印加され
る。これらの誘導コイル３、コア４、ステー６等は、本
形態の磁束発生手段を構成しており、該磁束発生手段に
よって誘導された磁界は、導電層である定着ローラ１の
内面に渦電流を流し、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誘導コイル３の巻き数を増やし
たり、コア４をフェライト、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を用いたり、交流電流の周
波数を高くすると良い。

【００２７】誘導コイル３は高温になると電流抵抗が上
がり電源効率が悪くなる。それを補うために更に電力を
投入すると、さらなる発熱を引き起こし悪循環に陥る。
また、コイル３の発熱はコア４の昇温をもひきおこす。
コア４はキュリー温度を越えると透磁率が極端に低くな
り発熱効果が悪化する。

【００２８】このため、本実施形態では空冷によるコイ
ル３とコア４の冷却を行った。

【００２９】コア４とホルダ５との間には通風路（通風
スペース）２０となる空間があり、この空間の中を冷却
空気が流れる。通風路２０はコア４の垂直部分４ａによ
って左右の２つに分けられ、図２の様にコイル長手（ニ
ップ部長手）方向と平行に並んで複数（２つ）配置され
て互いに逆向きに冷却空気が流される。

【００３０】図６の様に、冷却ファンＦによってダクト
２０ａに導入された冷却空気は２つに分割され、左右の
通風路２０に、互いに逆向きで導入される。該通風路２
０は、完全に分離されていても良いが、本例では完全に
分離されているのではなく図５の様にコア垂直部分４ａ
の長手方向に隙間が存在し、左右の通路で空気交換が可
能となる様にしている。このことは、左右の通風路２０
での空気交換によってさらなる温度むらの軽減につなが
る。

【００３１】温度センサー７は定着ローラ１の表面に当
接するように配置され、温度センサー７の検出信号をも
とに誘導コイル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よう自動
制御される。

【００３２】搬送ガイド８は、後述の像形成手段により
未定着のトナー画像９が形成担持され、搬送される転写
材１３を定着ローラ１と加圧ローラ２との圧接部（ニッ
プ部）へ案内する位置に配置される。分離爪１０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。

【００３３】而して、定着ローラ１が定常回転し、所定
の定着温度に温調制御された状態で、転写材１３がニッ
プＮに導入され、該定着ローラ１からの熱とニップ圧と
によって未定着画像９を加熱溶融させて転写材１３に定
着させる。

【００３４】本実施形態では、複数個の通風スペースを
設けたことにより、この定着処理時に外気を効率よく被
冷却部に送ることが可能となる。また、複数個の通風ス
ペースに流れる風の進行方向が互いに異なる事で左右
（ニップ長手方向）の温度ムラをなくすことが出来る。

【００３５】すなわち、これまでの空冷によるコイル冷
却法では、空気の流入方向が一方向であったため、図７
の様に、空気の入り口では十分に冷却されるが、中心部
分から出口方向での冷却効率が悪く、温度ムラが発生し
ていた。しかし、上述の如く、ローラ長手方向の両端か
ら冷却空気を送ることで、図８のように温度ムラを軽減
する事が可能となる。このことは、誘導コイル３の温度
上昇による電気伝導率の低下を防ぎ、該コイル３に、よ
り多くの電力を入力が可能となる。

【００３６】なお、冷却ファンＦによる送風は、コイル
内部に設置してある温度検知部材（コイルサーミスタ
（不図示））の検出温度に基づいて開始及び停止を行う
ようにしている。これに限らず、該冷却ファンＦの開始
及び停止の判別は、温度センサー７の検出信号に基づい
て制御する等、他の方法であっても良い。例えばコイル
電力ＯＮの状態には常に冷却ファンの電源もＯＮされる
ように構成しても良い。

【００３７】〈第２実施形態〉本実施形態は、第１実施
形態と比べて冷却空気の導入方法が異なり、その他の構
成は同じである。すなわち、図５の様に冷却ファンＦに
よって導入された冷却空気は左右の通風スペース２０の
うちの一方に導かれ、片側を冷却した後、折り返して逆
方向に流れてくる。この場合も、図３の様に左右の通風
路２０は完全に仕切られていないほうがよい。

【００３８】〈第３実施形態〉本実施形態も同様に、第
１実施形態と比べて冷却空気の導入方法が異なり、その
他の構成は同じである。

【００３９】すなわち、図６の様に左右の通風路２０に
は別々の専用冷却ファンＦを用いる。この場合も、図３
の様に左右の通風路２０は完全に仕切られていないほう
がよい。また、コア４ａを完全になくして、一つの空間
とした場合でも、左右の異なる方向から通風すれば、実
質的に通風路（通風スペース）は複数（２つ）形成され
るので、同様の効果が得られる。

【００４０】〈その他〉上記の実施形態では、通風によ
り冷却を行ったが、他の冷却媒体を用いたものでも良
い。例えば図９（Ａ）に示したように冷却水（冷却媒
体）を冷却管（通路）２０ａを介して、矢示の如く２つ
の異なる方向から磁束発生手段側に送り、該磁束発生手
段の内側部分通過後の冷却水をポンプＦｒでラジエター
３０に送って放熱させたのち、磁束発生手段側に戻すよ
うに循環させる構成としても良い。

【００４１】また、図９（Ｂ）に示したように磁束発生
手段内側にヒートパイプ２０ｂをその長手方向と平行に
複数配置し、該複数のヒートパイプ２０ｂの互いに異な
る端部にヒートシンク３１を設け、不図示の冷却ファン
の送風により該複数のヒートパイプ２０ｂをそれぞれ異
なる方向から冷却するように構成しても良い。

【００４２】〈画像形成装置例〉図１０は画像形成装置
の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は電子
写真プロセス利用のレーザービームプリンターである。

【００４３】２１は第１の像担持体としての回転ドラム
型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であ
り、矢示の時計方向に所定の周速度（プロセススピー
ド）をもって回転駆動され、その回転過程で一次帯電器
２２によりマイナスの所定の暗電位Ｖ_D に一様に帯電処
理される。

【００４４】２３はレーザービームスキャナであり、不
図示の画像読取装置・ワードプロセッサ・コンピュータ
等のホスト装置から入力される目的の画像情報の時系列
電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザービ
ームＬを出力し、前記の回転感光ドラム２１の一様帯電
処理面を走査露光する。

【００４５】このレーザービーム走査露光により、回転
感光ドラム２１の一様帯電処理面の露光部分は電位絶対
値が小さくなって明電位Ｖ_L となり、回転感光ドラム２
１面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成されて
いく。次いでその潜像は現像器２４によりマイナスに帯
電した粉体トナーで反転現像（感光ドラム面のレーザー
露光明電位Ｖ_L 部にトナーが付着）されてトナー画像９
として顕像化される。

【００４６】一方、不図示の給紙トレイ上から給紙され
た転写材（記録材）１３は、転写バイアスを印加した転
写部材としての転写ローラ２５と感光ドラム２１との圧
接ニップ部（転写部）へ感光ドラム２１の回転と同期ど
りされた適切なタイミングをもって給送され、該転写材
１３の面に感光ドラム２１面側のトナー画像９が順次に
転写されていく。

【００４７】そして、これらの各要素２１，２２，２
３，２４，２５等で構成された像形成手段により未定着
トナー画像９が形成された転写材１３は、回転感光ドラ
ム２１面から分離され、前記実施形態に示した定着装置
（像加熱手段）Ｒに導入されてトナー画像９の定着処理
を受け、画像形成物（プリント）として機外へ排紙され
る。

【００４８】なお、転写材分離後の回転感光ドラム２１
面はクリーニング装置２６で転写残りトナー等の感光ド
ラム面残留物の除去を受けて清浄面化されて繰り返して
作像に供される。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、磁束発生手段を冷
却するための通風スペースを複数設けたことにより、冷
却効率を向上させることができる。

【００５０】また、複数の通風スペースに送る風の向き
を異ならせたことにより、加熱部の温度ムラを抑え、良
好な加熱処理を行うことが可能な像加熱装置及び画像形
成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る第１実施形態の像加熱装置の概
略構成図

【図２】 本発明の通風路の説明図

【図３】 本発明の通風路の説明図

【図４】 本発明に係る第１実施形態の像加熱装置の模
式図

【図５】 本発明に係る第２実施形態の像加熱装置の模
式図

【図６】 本発明に係る第３実施形態の像加熱装置の模
式図

【図７】 従来の定着装置におけるローラ温度分布の説
明図

【図８】 本発明の定着装置におけるローラ温度分布の
説明図

【図９】 本発明に係る像加熱装置の他の形態を示した
模式図

【図１０】 本発明の画像形成装置の概略構成図

【符号の説明】

１ 定着ローラ（加熱部材） ２ 加圧ローラ（加圧部材） ３ 誘導コイル ４ コア ４ａ コア（垂直部分） ５ ホルダ ６ ステー ７ 温度センサー ８ 搬送ガイド ９ トナー画像 １０ 分離爪 １１ 中空芯金 １２ 弾性層 １３ 転写材 ２０ 通風路（通風スペース） ２０ａ ダクト Ｎ ニップ Ｆ 冷却ファン

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁束発生手段の発生磁束により誘導発熱
   する加熱部材を有し、この加熱部材の熱により記録材上
   の画像を加熱する像加熱装置において、 前記磁束発生手段に冷却媒体の通路を複数個設ける事を
   特徴とする像加熱装置。
2. 【請求項２】 磁束発生手段の発生磁束により誘導発熱
   する加熱部材を有し、この加熱部材の熱により記録材上
   の画像を加熱する像加熱装置において、 前記磁束発生手段に冷却媒体の通路を複数個設け、該通
   路を通る冷却媒体の進行方向が異なることを特徴とする
   像加熱装置。
3. 【請求項３】 磁束発生手段の発生磁束により誘導発熱
   する加熱部材を有し、この加熱部材の熱により記録材上
   の画像を加熱する像加熱装置において、 前記磁束発生手段に冷却のための通風スペースを複数個
   設ける事を特徴とする像加熱装置。
4. 【請求項４】 磁束発生手段の発生磁束により誘導発熱
   する加熱部材を有し、この加熱部材の熱により記録材上
   の画像を加熱する像加熱装置において、 前記磁束発生手段に冷却のための通風スペースを複数個
   設け、該複数個の送風スペースに流れる風の進行方向が
   異なることを特徴とする像加熱装置。
5. 【請求項５】 前記通風スペースは、前記磁束発生手段
   の長手方向に形成されていることを特徴とする請求項３
   又は４の何れか１項に記載の像加熱装置。
6. 【請求項６】 前記磁束発生手段が、誘導コイルである
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の像加
   熱装置。
7. 【請求項７】 前記磁束発生手段が、誘導コイルと、磁
   性コアであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか
   に記載の像加熱装置。
8. 【請求項８】 前記磁束発生手段が、誘導コイルと、該
   誘導コイルの支持部材を有し、該支持部材が前記通風ス
   ペースの少なくとも一部を構成していることを特徴とす
   る請求項３，４又は５の何れか１項に記載の像加熱装
   置。
9. 【請求項９】 前記磁束発生手段が、誘導コイルと、該
   誘導コイルの支持部材と、磁性コアを有し、該支持部材
   と磁性コアが前記通風スペースを構成していることを特
   徴とする請求項３，４又は５に記載の像加熱装置。
10. 【請求項１０】 前記加熱部材が中空の回転体であり、
    その内空に磁束発生手段を配置したことを特徴とする請
    求項１乃至９の何れか１項に記載の像加熱装置。
11. 【請求項１１】 記録材上に画像を形成する像形成手段
    と、該記録材上の画像を加熱する像加熱手段とを有する
    画像形成装置において、 像加熱手段として請求項１乃至１０の何れか１項に記載
    の像加熱装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
12. 【請求項１２】 記録材上に未定着画像を形成する像形
    成手段と、該未定着画像を加熱して該記録材上に定着さ
    せる定着手段とを有する画像形成装置において、 該定着手段として請求項１乃至１０の何れか１項に記載
    の像加熱装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。