JP2001222175A - 誘導加熱を用いた定着装置 - Google Patents

誘導加熱を用いた定着装置

Info

Publication number
JP2001222175A
JP2001222175A JP2000082844A JP2000082844A JP2001222175A JP 2001222175 A JP2001222175 A JP 2001222175A JP 2000082844 A JP2000082844 A JP 2000082844A JP 2000082844 A JP2000082844 A JP 2000082844A JP 2001222175 A JP2001222175 A JP 2001222175A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
roller
heat roller
heat
induction heating
fixing device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000082844A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3461153B2 (ja
Inventor
Kazuhiko Kikuchi
地 和 彦 菊
Tomohiro Matsuuchi
内 智 宏 松
Kenji Takano
野 健 二 高
Yasuhiro Ebata
端 保 宏 江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba TEC Corp
Original Assignee
Toshiba TEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba TEC Corp filed Critical Toshiba TEC Corp
Publication of JP2001222175A publication Critical patent/JP2001222175A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3461153B2 publication Critical patent/JP3461153B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • 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
    • G03G15/2039Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat with means for controlling the fixing temperature
    • G03G15/205Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat with means for controlling the fixing temperature specially for the mode of operation, e.g. standby, warming-up, error
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • 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
    • G03G15/2017Structural details of the fixing unit in general, e.g. cooling means, heat shielding means
    • G03G15/2025Structural details of the fixing unit in general, e.g. cooling means, heat shielding means with special means for lubricating and/or cleaning the fixing unit, e.g. applying offset preventing fluid
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • 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
    • G03G15/2039Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat with means for controlling the fixing temperature
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • 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
    • G03G15/2053Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/14Tools, e.g. nozzles, rollers, calenders
    • H05B6/145Heated rollers

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱効率が高く消費電力の低減が可能であると
共に、電源投入から定着動作開始までのウォームアップ
タイムが短い誘導加熱定着装置を提供する。 【解決手段】 表面に金属層を被覆された中空のヒート
ローラ1と、このヒートローラ1の内部に配置され、ヒ
ートローラ1に磁束を発生させて誘導加熱する励磁コイ
ルと、ヒートローラ1に対して所定の圧力を印加された
状態で接触するプレスローラ2とを備えている。励磁コ
イルは、ヒートローラ1の周方向に対して極大発熱部4
2、43を少なくとも2箇所有する。1つの極大発熱部
42が、ヒートローラ1とプレスローラ2とが接触する
ニップ部41の位置から、周方向に沿って±30度の範
囲内に存在するように、励磁コイルが配置されている。
これにより、プレスローラ22に熱が蓄積されて保温さ
せるので、ウォームアップタイムが短縮される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電複写機やプリ
ンタ等の画像形成装置において、被定着材に画像を定着
する誘導加熱を用いた定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】画像形成装置に用いられる定着装置は、
被定着材の表面上に形成されたトナー等の現像剤を加熱
して溶融させ、被定着材にトナーを固着するものであ
る。本発明と関連する定着装置では、加熱源としてハロ
ゲンランプ等を用いる。このランプを、ヒートローラの
内側に配置してヒートローラを加熱する。そして、被定
着材をヒートローラに加圧した状態で接触させるため
に、プレスローラをヒートローラに押し当てて回転さ
せ、二つのローラの間に紙を通過させる。
【0003】図26に、上記定着装置の全体の概略構成
を示す。薄肉の金属製のヒートローラ101の内側に、
ハロゲンランプ102が配置されている。ヒートローラ
101に被定着材を十分に加圧、接触させるために、プ
レスローラ103はその表面に弾性部材が配されてい
る。そして、ヒートローラ101とプレスローラ103
とは、図示されていない加圧機構によって所定の圧力を
印加された状態で支持されている。さらに、図示されて
いない駆動源によって、被定着材の搬送速度と同一とな
るように、ヒートローラ101及びプレスローラ103
がそれぞれ矢印の方向に回転する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ハロゲンラン
プ102を用いた定着装置では、ハロゲンランプからの
光及び熱がヒートローラの全周方向に放射されて全体が
加熱される。よって、光が熱に変換される際に損出があ
り、またヒートローラ内の空気を暖めてヒートローラに
熱を伝達する際に損失がある。よって、全体の熱変換効
率は60〜70%と低く、消費電力が大きかった。ま
た、電源を投入してから定着動作に必要な温度までにヒ
ートローラ101が上昇するのに要するウォームアップ
タイムが長いという問題もあった。
【0005】従って、本発明は熱効率が高く消費電力の
低減が可能であると共に、電源投入から定着動作開始ま
でのウォームアップタイムが短い誘導加熱定着装置を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の誘導加熱を用い
た定着装置は、表面に金属層を被覆された中空のヒート
ローラと、前記ヒートローラの内部に配置され、前記ヒ
ートローラに磁束を発生させて誘導加熱する誘導加熱手
段と、前記ヒートローラに対して所定の圧力を印加され
た状態で接触するプレスローラとを備え、前記誘導加熱
手段は、前記ヒートローラの周方向に対して極大発熱部
を少なくとも2箇所有し、前記極大発熱部の少なくとも
1つが、前記ヒートローラと前記プレスローラとが接触
するニップ部の位置から、前記周方向に沿って±30度
の範囲内に存在するように、前記誘導加熱手段が配置さ
れている誘導加熱定着装置が提供される。
【0007】前記ヒートローラの温度を検知する温度セ
ンサをさらに備え、前記温度センサは、前記極大発熱部
の少なくとも1つが存在する位置から、前記周方向に沿
って±30度の範囲内に存在するように配置されていて
もよい。
【0008】前記ヒートローラの外周面に離型剤を塗布
する離型剤塗布ローラをさらに備え、前記誘導加熱手段
は、前記ヒートローラの周方向に対して極小発熱部を少
なくとも1箇所有し、前記離型剤塗布ローラは、前記極
小発熱部が存在する位置から、前記周方向に沿って±3
0度の範囲内に存在するように配置されていてもよい。
【0009】前記ヒートローラは前記金属層として、少
なくとも、第1の熱伝導率を有する第1の金属層と、第
1の熱伝導率より高い第2の熱伝導率を有する第2の金
属層とを含み、前記第1の金属層の肉厚は、前記ヒート
ローラの端部において中央部よりも厚くともよい。
【0010】また、前記第2の金属層の肉厚は、前記ヒ
ートローラの両端部から中央部に渡って一定であっても
よい。
【0011】前記第2の金属層の肉厚は、前記ヒートロ
ーラの長手方向端部において長手方向中央部よりも薄い
ように構成してもよい。
【0012】また、第1及び第2の金属層の肉厚の合計
値が、前記ヒートローラの長手方向全体に渡って一定で
あるように構成してもよい。
【0013】前記ヒートローラを回転させる駆動機構を
さらに備え、前記駆動機構は、前記ヒートローラが停止
する毎に、前記誘導加熱手段の前記極大発熱部に対する
停止位置が異なるように、前記ヒートローラを駆動する
こともできる。
【0014】本発明の誘導加熱定着装置は、表面に金属
層を被覆された中空のローラと、前記ヒートローラの内
部に配置され、励磁コイルを有し、この励磁コイルに電
流を流すことにより前記ヒートローラに磁束を発生させ
て誘導加熱する誘導加熱手段と、前記ヒートローラに対
して所定の圧力を印加させた状態で接触するプレスロー
ラとを備え、前記ヒートローラの内面と前記励磁コイル
との間に絶縁用シートを有し、前記絶縁用シートは前記
励磁コイルが発生する磁束を前記ヒートローラの長手方
向両端部領域に対して遮蔽する磁束遮蔽部を有すること
を特徴とする。
【0015】前記励磁コイルを、前記絶縁用シートに対
して相対的に回転させる回転機構をさらに備え、第1の
幅を有する被定着材に対して定着処理を行う時は、前記
励磁コイルの発生する磁束の密度が第1の値である箇所
に前記磁束遮蔽部が近接し、前記第1の幅より狭い第2
の幅を有する被定着材に対して定着処理を行う時は、前
記励磁コイルの発生する磁束の密度が前記第1の値より
高い第2の値である箇所に前記磁束遮蔽部が近接するよ
うに、前記回転機構が前記励磁コイルを回転させること
もできる。
【0016】ここで、温度センサを備える場合は、前記
極大発熱部の一つが存在する位置から、前記周方向に沿
って位相角αの位置にあり、前記励磁コイルの最大回転
角をβとした場合、前記αが前記βの1/2に略等しい
関係が成立することが望ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0018】先ず、本発明と関連する比較例としての電
子写真装置における定着装置として、誘導加熱手段を有
する定着装置201の概略構成を図27に示す。この定
着装置201は、ヒートローラ202とプレスローラ2
03とを有する。ヒートローラ202は、図示されてい
ない駆動モータにより、矢印方向に駆動される。プレス
ローラ203は、ヒートローラの回転に従って矢印方向
に回転する。ヒートローラ202とプレスローラ203
との間に、図示されていないトナーから成る画像が表面
上に形成された被定着材Pが通過する。
【0019】ヒートローラ202は、例えば肉厚が1mm
という薄肉の金属層を有する円筒であり、その表面には
テフロン(登録商標)等の離型層が形成されている。プ
レスローラ203は、芯203aの周囲に、シリコンゴ
ムやフッ素ゴム等の弾性体が被覆されていおる。プレス
ローラ203は、図示されていない加圧機構により、ヒ
ートローラ202に対して所定圧力を加えられて接触し
ている。この圧力により、ヒートローラ202とプレス
ローラ203とが接触する位置において、プレスローラ
203は所定幅だけ外周面が弾性変形し、ニップ部20
4を提供する。
【0020】このニップ部203の間を被定着材Pが通
過することにより、被定着材P上のトナーが溶融し、加
圧されて定着する。
【0021】ヒートローラ202の内部には、例えば直
径0.5mmの相互に絶縁された導線が複数本束ねられた
リッツ線から成り、磁場発生手段を構成する励磁コイル
211が設けられている。
【0022】励磁コイル211は、図示しないインバー
タ回路、即ち励磁回路から高周波電流を供給されて磁束
を発生する。この磁束によって、磁界の変化を妨げるよ
うに、ヒートローラ202に磁束と渦電流が発生する。
この渦電流と、ヒートローラ22の固有の抵抗によって
ジュール熱が発生して、ヒートローラ202が加熱され
る。
【0023】ここで、励磁コイル211が発生する磁束
の密度は、その励磁コイル211の特性により、ヒート
ローラ211の円周方向において均一ではない。ヒート
ローラ211の加熱温度は、励磁コイル211の磁束密
度に依存する。よって、ヒートローラ211の発熱分布
は均一ではない。
【0024】そこで本実施の形態では、誘導加熱手段を
用いたヒートローラでは、発熱分布が不均一であること
に鑑み、ヒートローラの極大発熱部の位置が複数箇所存
在するようにし、かつその位置をプレスローラとの位置
で限定している。
【0025】図1に、本発明の第1の実施の形態による
誘導加熱定着装置の構成として、ヒートローラとプレス
ローラの縦断面を示す。ヒートローラ1は、上述したよ
うに薄肉の金属層を有する円筒であり、プレスローラ2
は、外周に弾性体が被覆されている。ヒートローラ1と
プレスローラ2とが接触する位置には、プレスローラ2
が所定幅だけ外周面が弾性変形して、ニップ部41が形
成されている。
【0026】ヒートローラ1の内部には、リッツ線3a
及び3b、4a及び4bが巻かれた励磁コイルが設けら
れている。リッツ線は縦断面図として図示されたよう
に、ヒートローラ1の円周方向に対して均一に巻かれて
おらず、リッツ線が存在しない箇所、及びリッツ線4a
及び4bが存在して二重のリッツ線が存在する箇所とが
ある。
【0027】励磁コイルは、上述したように励磁回路か
ら高周波電流を供給されて磁束を発生する。リッツ線4
a及び4bが存在する箇所は、他の箇所よりも磁束密度
が高いので、極大発熱部42及び43を構成する。図2
に、ヒートローラ1の周囲に形成される温度分布5を示
すと、極大発熱部42及び43が存在する箇所が矢印4
4、45で示されたように最も高い温度となる。
【0028】この二つの極大発熱部42、43のうちの
一つ43が、本実施の形態では、ヒートローラ1とプレ
スローラ2とが接触するニップ部41に対向する位置に
配置されている点に特徴がある。先ず、極大発熱箇所4
2、43が二箇所存在するため、1箇所しか存在しない
場合よりもヒートローラ1の温度を均一化させる効果が
大きい。さらに、プレスローラ2と極大発熱部43とが
近接することにより、プレスローラ2に熱が蓄積されや
すく保温効果が高まり、ウォームアップ時間が短縮され
る。
【0029】図5に、極大発熱部42、43のニップ部
41に対する位相角度と、ウォームアップ時間との関係
を示す。図2に示された本実施の形態では、位相角は0
度である。図3及び図4に示された配置例では、極大発
熱部42、43がニップ部41に対して90度の位相を
有する。
【0030】図5から明らかなように、位相角は0度の
場合が最もウォームアップ時間が短く、90度に近づく
につれてウォームアップ時間が長くなっていく。このグ
ラフより、極大発熱部42又は43とニップ部41との
位相角は、±30度、好ましくは±15度の範囲に収ま
る必要がある。
【0031】本発明の第2の実施の形態による定着装置
は、上記第1の実施例の構成に加えて、ヒートローラの
温度を検知する温度センサの配置を限定している。
【0032】図6に示されたように、極大発熱部42、
43の少なくとも1つの近傍に、温度センサ51が配置
されている。これにより、図7に示されたように、温度
分布5において、極大発熱部42における、矢印44で
示された最も高い温度を検知することができる。従っ
て、過大なオーバシュートを防止し、過熱がもたらす各
種の異常動作を回避することができる。
【0033】図10に、極大発熱部からの温度センサ5
1の位相角度と、温度センサ51が検出したオーバシュ
ート時の温度から極大発熱部42、43のオーバシュー
ト時の温度から差し引いた温度差との関係を示す。ここ
で、温度センサ51の極大発熱部42、43からの位相
角度は、図6に示された位置に温度センサ51がある場
合は0度、図8、図9に示された位置に温度センサ51
が配置された場合は90度とする。
【0034】図10に示されたように、位相角度が大き
くなるにつれて温度差が大きくなる。即ち、位相角度が
大きいほど、温度センサ51が検出したオーバシュート
時の温度と、極大発熱部42、43におけるオーバシュ
ート時の温度との差が大きくなる。このため、過大なオ
ーバシュートを防止することができず、過熱により様々
な機構において動作不良や故障を招くこととなる。
【0035】この温度差は、温度制御を的確に行うため
に、摂氏10度以内、好ましくは摂氏3度以内にする必
要がある。温度差を摂氏10度以内にするためには、図
10より±30度以内である必要があり、温度差を3度
以内にするためには±15度以内である必要がある。
【0036】そこで、本実施の形態では、極大発熱部4
2、43の少なくとも一方の位置から、±30度以内、
好ましくは±15度以内の範囲に温度センサ51を配置
している。
【0037】本発明の第3の実施の形態は、上記第1の
実施の形態の構成に加えて、さらに離型剤塗布ローラの
位置を、極大発熱部との関係で限定した構成を備えてい
る。図11に、第3の実施の形態の構成を示す。離型剤
塗布ローラ7は、ヒートローラ1の外周面にトナーが付
着することを防止するために、シリコンオイル等の離型
剤をヒートローラ1の表面に塗布するものである。離型
剤塗布ローラ7は、シリコンオイル等を含むことができ
るように、その表面には例えばフェルトが用いられてい
る。
【0038】離型剤塗布ローラ7の温度が高くなり過ぎ
ると、ローラに含浸された離型剤の流出量が多くなり過
ぎる。この結果、離型剤塗布ローラ7の寿命が短くなる
と共に、離型剤が被定着材に付着して画像に悪影響を与
えるおそれがある。
【0039】本実施の形態では、このような事態を回避
するために、離型剤塗布ローラ7を二つの極小発熱部5
1、52のうちの一つ51の近傍に配置している。極小
発熱部51、52は、励磁コイルが発生する磁束の密度
が最も低い部分である。極小発熱部51は、温度分布を
示した図12において矢印53、54で示されたよう
に、最も温度が低い箇所である。このような箇所に離型
剤塗布ローラ7を配置することで、過度な温度上昇を防
ぐことにより、離型剤塗布ローラ7の寿命の短縮を防止
し、さらに離型剤が被定着材上の画像に悪影響を与える
ことを防止している。
【0040】図15に、離型剤塗布ローラ7の極小発熱
部51からの位相角度と、離型剤としてシリコンオイル
を用いた場合の流出量との関係を示す。ここで、図1
1、図12に示されたように、極小発熱部51と離型剤
塗布ローラ7との位置が最も近接している場合の位相角
度が0度であるとする。
【0041】図13、図14に示された配置例では、極
小発熱部51と離型剤塗布ローラ7との位相角度は90
度となる。また、オイル流出量は、例えば100000
0枚の被定着材に定着処理を行った場合に、流出したシ
リコンオイルの合計量である。
【0042】オイル流出量を、例えば0.3g以下に抑
える必要があるものとする。この場合には、図15に示
されたように、位相角度は30度以下である必要があ
る。従って、離型剤塗布ローラ7は、極小発熱部51の
近傍、即ち極小発熱部51から位相角度が30度以内の
位置に配置する必要がある。
【0043】本発明の第4の実施の形態では、上記第1
の実施の形態の構成に加えて、幅が狭い被定着材を連続
的に定着した場合に、ヒートローラ1の端部の温度の上
昇を防止する構成を備えており、図16、図18及び図
20にその構成を示す。
【0044】ヒートローラ1の内周と、リッツ線3a及
び3b、4a及び4bから成る励磁コイルの外周との間
には、絶縁シート21が配設されている。本実施の形態
における絶縁シート21には、図20に示されたよう
に、その両端部に例えばアルミニウムが蒸着された磁束
遮蔽部22が設けられている。
【0045】通常の幅を有する被定着材に定着処理を行
うときは、ヒートローラ1の両端部付近まで存在する被
定着材の全面に加熱処理を行う必要がある。そこで、図
16に示されたように、磁束遮蔽部22は、極小発熱部
51、52の近傍に配置される。これにより、ヒートロ
ーラ1の両端部においても磁束が遮断されずに発熱し、
定着が可能である。この場合の磁束密度の分布は、図1
7に示されるようであり、極小温度部51、52におい
て磁束が存在しない。
【0046】ところが、幅が狭い、例えばA4の幅の被
定着材に対して連続的に定着処理する場合は、ヒートロ
ーラ1の両端部に被定着材が存在せず、熱が奪われな
い。このため、ヒートローラ1の両端部において熱が蓄
積していき、両端部の温度が中央部よりも上昇する。こ
のようなヒートローラ1の長手方向沿って温度勾配が存
在する状態で、幅が広い、例えばA3の幅の被定着材に
定着処理を行うと、均一な加熱処理ができずにオフセッ
ト等が存在する不具合画像が発生する。
【0047】そこで、幅が狭い被定着材を連続的に処理
する場合は、図18に示すように矢印方向に励磁コイル
を回転させ、磁束が発生する箇所の磁束を遮蔽してヒー
トローラ1が加熱されないように、磁束遮蔽部22と励
磁コイルとの相対的な位置関係を変更する。この場合の
磁束密度の分布は、図19に示されるようである。これ
により、ヒートローラ1の両端部の温度が中央部よりも
上昇し過ぎて熱が蓄積することを防止することができ
る。この結果、幅の広い被定着材に定着処理を行う場合
に、画像に不具合が発生することが防止される。
【0048】また、ヒートローラ1の温度を検知する温
度センサ11は、図16に示されたように、極大発熱部
42からの位相角をα、図16から図18に励磁コイル
を矢印方向に回転させたときの回転角をβとした場合、
αが1/・βに略等しい位置関係に温度センサ11を配
置することが望ましい。これにより、励磁コイルの位置
にあまり影響されることなく、ヒートローラ1の温度を
検知して正常に制御することが可能である。
【0049】本発明の第5の実施の形態は、上記第1の
実施の形態の構成に加えて、ヒートローラ1の両端部の
温度上昇を防止するために、その鉄層の肉厚に関して限
定した構成を備えている。
【0050】ヒートローラは、一般に鉄層とアルミニウ
ム層との2層構造を有している。本実施例では、ヒート
ローラ1の長手方向に沿った断面を示す図21に示され
たように、アルミニウム層31aは一定の肉厚を有す
る。そして、鉄層32aが中央部43では一定の肉厚を
有し、両端部41では中央部43よりも厚い肉厚を有
し、中央部43と両端部41との間の領域42では、中
央から両端へ向かうに従って徐々に厚くなっている。
【0051】鉄はアルミニウムよりも熱伝導率が低い。
よって、図23に示されたように、鉄層の肉厚が厚くな
るほど、単位時間当たりの温度上昇は小さくなる。よっ
て、鉄層の肉厚が厚い両端部41は、中央部43よりも
温度上昇が小さくなるので、両端部41における温度上
昇を抑制することができる。
【0052】図21に示された構成では、アルミニウム
層31aの肉厚は一定で、鉄層32aの肉厚が変化して
いる。これに対し、図22に示された構成では、鉄層3
1b及びアルミニウム層32bの全体の肉厚が、中央部
43、両端部41、その間の領域42において、全て均
一である。そして、アルミニウム層31bの肉厚が、中
央部43において厚く、両端部41において薄く、領域
42においては中央から両端へ向かうにつれて薄く変化
している。
【0053】これにより、相対的に、鉄層32bの肉厚
が、中央部43において最も薄く、両端部41において
厚く、領域42においては中央から両端へ向かうにつれ
て厚く変化している。このように構成しても、図21の
構成と同様に、両端部の温度上昇を抑制することができ
る。
【0054】本発明の第6の実施の形態は、上記第1の
実施の形態に加えて、ヒートローラ1の停止位置を変化
させて、ヒートローラ1の熱疲労を防止する機構を備え
ている。
【0055】励磁コイルには、上述したように極大発熱
部と極小発熱部とが複数箇所それぞれ存在する。このた
め、ヒートローラ1は均一に加熱されない。この結果、
ヒートローラ1が停止しているときには図25に示され
たように、温度差は最大で例えば摂氏80度になり、不
均一な熱膨張が原因でヒートローラ1の断面が楕円形に
なる。
【0056】さらに、ヒートローラ1の端部に配置され
るベアリング内輪への応力が不均一となり、ベアリング
が消耗する。
【0057】一方で、図25に示されたように、ヒート
ローラ1が回転しているときには、温度分布はほぼ均一
となる。
【0058】そこで、ヒートローラ1が停止していると
きの発熱分布が均一化されるように、ヒートローラ1が
停止する毎に、励磁コイルに対する相対的な停止位置が
変化するようにして、極大発熱部により最も加熱される
箇所が停止のたびに変化するようにする。これにより、
ヒートローラ1が停止しているときに、長時間に渡って
特定の部分に加熱が集中することを防ぐことができる。
【0059】具体的な機構としては、例えば、図24に
示されたように、ヒートローラ1の端部に、回転機構と
して配設されたギヤ61の一部に凸状の検知用部材62
を設ける。この検知用部材62の存在をセンサ63が検
知することで、ヒートローラ1の停止位置を、停止の度
に変化させるよう制御する。
【0060】上述した実施の形態はいずれも一例であ
り、本発明を限定するものではない。例えば、上記実施
の形態では、ヒートローラの円周方向において極大発熱
部が2箇所存在する。しかし、3箇所以上極大発熱部が
存在してもよい。極大発熱部が3箇所以上存在すると、
ヒートローラの温度を均一化させる効果がより大きく得
られる。この場合は、この極大発熱部のいずれか一つ
が、プレスローラと対向するニップ位置から±30度、
好ましくは±15度の範囲に位置すればよい。
【0061】また、上記第2の実施の形態における温度
センサは、サーミスタ、温度ヒューズ、サーモスタット
等、いずれのセンサであってもよい。
【0062】さらに、上記第5の実施の形態における鉄
層及びアルミニウム層は、熱伝導率が低い第1の金属層
と、相対的に熱伝導率が高い第2の金属層であればよ
く、他の金属を用いて構成してもよい。
【0063】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の誘導加熱
を用いた定着装置は、ヒートローラの周方向に対して極
大発熱部を少なくとも2箇所有し、極大発熱部の少なく
とも1つが、ヒートローラとプレスローラとが接触する
ニップ部の位置から周方向に沿って±30度の範囲内に
存在するように誘導加熱手段が配置されているため、熱
効率が高く電源投入から定着動作開始までの立ち上がり
に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による誘導加熱定着
装置の構成を示した縦断面図。
【図2】同誘導加熱定着装置におけるヒートローラの温
度分布を示した説明図。
【図3】励磁コイルの位相が極大発熱部に対して90度
であるときの構成を示した縦断面図。
【図4】図3に示された構成におけるヒートローラの温
度分布を示した説明図。
【図5】励磁コイルの極大発熱部に対する位相角度と、
ウォームアップ時間との関係を示したグラフ。
【図6】本発明の第2の実施の形態による誘導加熱定着
装置の構成を示した縦断面図。
【図7】同誘導加熱定着装置におけるヒートローラの温
度分布を示した説明図。
【図8】温度センサの位相が極大発熱部に対して90度
であるときの構成を示した縦断面図。
【図9】図8に示された構成におけるヒートローラの温
度分布を示した説明図。
【図10】温度センサの極大発熱部からの位相角度と、
温度センサが検知したオーバシュート時の温度を、極大
発熱部のオーバシュート時の温度から差し引いた温度差
との関係を示したグラフ。
【図11】本発明の第3の実施の形態による誘導加熱定
着装置の構成を示した縦断面図。
【図12】図11に示された構成におけるヒートローラ
の温度分布を示した説明図。
【図13】離型剤塗布ローラが極大発熱部近傍に配置さ
れた場合の構成を示した縦断面図。
【図14】図13に示された構成におけるヒートローラ
の温度分布を示した説明図。
【図15】離型剤塗布ローラの極小発熱部からの位相角
度と、シリコンオイルの流出量との関係を示したグラ
フ。
【図16】本発明の第4の実施の形態による誘導加熱定
着装置の構成を示した縦断面図。
【図17】図16に示された構成における磁束密度の分
布を示した説明図。
【図18】同第4の実施の形態において、励磁コイルが
絶縁シートに対して回転したときの構成を示した縦断面
図。
【図19】図18に示された構成における磁束密度の分
布を示した説明図。
【図20】同第4の実施の形態における絶縁シートの構
成を示した斜視図。
【図21】本発明の第5の実施の形態による誘導加熱定
着装置におけるヒートローラの長手方向の断面を示した
縦断面図。
【図22】同第5の実施の形態による誘導加熱定着装置
における他のヒートローラの長手方向の断面を示した縦
断面図。
【図23】鉄層の肉厚と、単位時間当たりの温度変化を
示したグラフ。
【図24】本発明の第6の実施の形態による誘導加熱定
着装置の構成を示した縦断面図。
【図25】本発明と関連する電子写真装置の概略構成を
示した縦断面図。
【図26】本発明と関連する電子写真装置における定着
装置が有するヒートローラ及びプレスローラの概略形状
を示す斜視図。
【図27】本発明と関連する画像形成装置における定着
装置が有するヒートローラ及びプレスローラの概略形状
を示す斜視図。
【符号の説明】 1 ヒートローラ 2 プレスローラ 3a、3b リッツ線 4a、4b 励磁コイル 7 離型剤塗布ローラ 21 絶縁シート 22 磁束遮蔽部 31a、31b アルミニウム層 32a、32b 鉄層 41 ニップ部 42、43 極大発熱部 51、52 極小発熱部 61 ギヤ 62 検知用部材 63 センサ 201 定着装置 202 ヒートローラ 203 プレスローラ 203a 芯 211 励磁コイル 201 定着装置 201、202 ヒートローラ 203 プレスローラ 203a 芯 204 ニップ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高 野 健 二 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 東芝テッ ク株式会社柳町事業所内 (72)発明者 江 端 保 宏 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 東芝テッ ク株式会社柳町事業所内 Fターム(参考) 2H033 AA30 AA32 BB12 BB21 BE06 3K059 AA08 AD02 AD16 CD44 CD53 CD76 CD77

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像形成装置の誘導定着装置において、 表面に金属層を被覆された中空のヒートローラと、 前記ヒートローラの内部に配置され、前記ヒートローラ
    に磁束を発生させて誘導加熱する誘導加熱手段と、 前記ヒートローラに対して所定の圧力を印加された状態
    で接触するプレスローラと、 を備え、 前記誘導加熱手段は、前記ヒートローラの周方向に対し
    て極大発熱部を少なくとも2箇所有し、 前記極大発熱部の少なくとも1つが、前記ヒートローラ
    と前記プレスローラとが接触するニップ部の位置から、
    前記周方向に沿って±30度の範囲内に存在するよう
    に、前記誘導加熱手段が配置されていることを特徴とす
    る誘導加熱定着装置。
  2. 【請求項2】画像形成装置の誘導加熱定着装置におい
    て、 表面に金属層を被覆された中空のローラと、 前記ヒートローラの内部に配置され、前記ヒートローラ
    に磁束を発生させて誘導加熱する誘導加熱手段と、 前記ヒートローラに対して所定の圧力を印加された状態
    で溶融するプレスローラと、 を備え、 前記ヒートローラは前記金属層として、少なくとも第1
    の熱伝導率を有する第1の金属層と、前記第1の熱伝導
    率より高い第2の熱伝導率を有する第2の金属層とを含
    み、 前記第1の金属層の前記ヒートローラの直径方向の肉厚
    は、前記ヒートローラの長手方向の端部において長手方
    向中央部よりも薄いことを特徴とする誘導加熱定着装
    置。
  3. 【請求項3】画像形成装置の誘導加熱定着装置におい
    て、 表面に金属層を被覆された中空のローラと、 前記ヒートローラの内部に配置され、励磁コイルを有
    し、この励磁コイルに電流を流すことにより前記ヒート
    ローラに磁束を発生させて誘導加熱する誘導加熱手段
    と、 前記ヒートローラに対して所定の圧力を印加された状態
    で接触するプレスローラと、 を備え、 前記ヒートローラの内面と前記励磁コイルとの間に絶縁
    用シートを有し、前記絶縁用シートは前記励磁コイルが
    発生する磁束を前記ヒートローラの長手方向両端部領域
    に対して遮蔽する磁束遮蔽部を有することを特徴とする
    誘導加熱定着装置。
JP2000082844A 1999-12-28 2000-03-23 誘導加熱を用いた定着装置 Expired - Fee Related JP3461153B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/473,062 US6377778B1 (en) 1999-12-28 1999-12-28 Fixing device using induction heating
US473.062 1999-12-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001222175A true JP2001222175A (ja) 2001-08-17
JP3461153B2 JP3461153B2 (ja) 2003-10-27

Family

ID=23878036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000082844A Expired - Fee Related JP3461153B2 (ja) 1999-12-28 2000-03-23 誘導加熱を用いた定着装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6377778B1 (ja)
JP (1) JP3461153B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005142023A (ja) * 2003-11-06 2005-06-02 Sharp Corp 加熱装置およびそれを備えた画像形成装置、並びに加熱装置の加熱方法

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1162045B1 (de) * 2000-05-30 2007-03-14 Andritz Küsters GmbH & Co. KG Walzenvorrichtung
US6643476B1 (en) * 2000-10-31 2003-11-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Image forming apparatus with accurate temperature control for various media having different thickness
US6724999B2 (en) 2002-04-22 2004-04-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Fixing apparatus
JP4110047B2 (ja) * 2003-06-10 2008-07-02 キヤノン株式会社 像加熱装置
US7323666B2 (en) 2003-12-08 2008-01-29 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Inductively heatable components
KR20050080575A (ko) * 2004-02-10 2005-08-17 삼성전자주식회사 전자사진방식 화상형성장치의 정착장치
US7102108B2 (en) * 2004-03-15 2006-09-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Induction-heating apparatus operating with power supplied in a select frequency range
US7113736B2 (en) * 2004-03-22 2006-09-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Image forming apparatus
US20050205559A1 (en) * 2004-03-22 2005-09-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Image forming apparatus
US7162175B2 (en) * 2004-11-29 2007-01-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Image forming apparatus including temperature sensor and method thereof
US7205513B2 (en) * 2005-06-27 2007-04-17 Xerox Corporation Induction heated fuser and fixing members
US20070060457A1 (en) * 2005-09-15 2007-03-15 Eastman Kodak Company Circumferentially variable surface temperature roller
CN103334157A (zh) * 2013-06-14 2013-10-02 中山大学 一种节能感应圈及应用该感应圈的晶体生长炉

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3412968B2 (ja) * 1995-07-12 2003-06-03 キヤノン株式会社 像加熱装置
US5752150A (en) 1995-09-04 1998-05-12 Minolta Co., Ltd. Heating apparatus
JPH09152798A (ja) * 1995-11-30 1997-06-10 Minolta Co Ltd 誘導加熱定着装置
JP3387765B2 (ja) * 1996-03-29 2003-03-17 キヤノン株式会社 像加熱装置
JPH09325629A (ja) * 1996-05-31 1997-12-16 Canon Inc 加熱装置および画像形成装置
US5819150A (en) * 1996-06-28 1998-10-06 Canon Kabushiki Kaisha Image heating apparatus
JPH1074016A (ja) * 1996-08-30 1998-03-17 Minolta Co Ltd 定着装置
US6069347A (en) * 1997-01-22 2000-05-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Heating roller device
JPH10207270A (ja) 1997-01-28 1998-08-07 Toshiba Corp 定着装置
US6026273A (en) 1997-01-28 2000-02-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Induction heat fixing device
JP3486519B2 (ja) * 1997-02-28 2004-01-13 キヤノン株式会社 加熱装置
JPH11174892A (ja) * 1997-12-16 1999-07-02 Minolta Co Ltd 定着装置
US6055403A (en) * 1998-01-28 2000-04-25 Canon Kabushiki Kasiha Fixing member fixing apparatus and electrophotographic apparatus using them

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005142023A (ja) * 2003-11-06 2005-06-02 Sharp Corp 加熱装置およびそれを備えた画像形成装置、並びに加熱装置の加熱方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3461153B2 (ja) 2003-10-27
US6377778B1 (en) 2002-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6255632B1 (en) Device with induction heating roller with a projection between coil windings
JPH09127810A (ja) 誘導加熱定着装置
JP3461153B2 (ja) 誘導加熱を用いた定着装置
KR100762855B1 (ko) 화상 가열 장치
JPH1074007A (ja) 定着装置
JP2002352948A (ja) 加熱装置及び画像形成装置
JP3334504B2 (ja) 誘導加熱定着装置
JPWO2003102699A1 (ja) ヒートローラ
JP2007139962A (ja) 定着装置
JP2014178667A (ja) 定着装置及び画像形成装置
JP2006284649A (ja) 定着装置
JPH1031379A (ja) 誘導加熱定着装置
US20120057911A1 (en) Heating roller comprising induction heating coil made of nickel alloy, fixing unit and image forming apparatus having the same
JP2007242635A (ja) 加熱装置及び画像形成装置
JP2001013805A (ja) 定着装置
JP3961169B2 (ja) 加熱ローラおよびこれを用いた定着装置
JP2011039397A (ja) 画像加熱装置及びこれを備えた画像形成装置
JP2002236429A (ja) 定着装置
JP3353572B2 (ja) 誘導加熱定着装置
JP2001318546A (ja) 定着装置
JP3555823B2 (ja) 定着装置
JP3816189B2 (ja) 定着装置
JPH10123861A (ja) 誘導加熱定着装置
JP2008164864A (ja) 定着装置、定着装置の制御方法、プログラム、記録媒体及び画像形成装置
JP3791861B2 (ja) 定着装置及び定着ローラの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080815

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100815

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130815

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees