JP2002229357A - 誘導加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着ローラの両端部における温度低下を抑制
し、軸方向の温度分が均一になるようにした誘導加熱定
着装置を提供する。 【解決手段】 円筒形状の定着ローラ１２の中空部を挿
通する閉磁路鉄心１７の定着ローラ両端部近傍に磁性材
よりなるリング状部材３０を設け、この部分の鉄心１７
と定着ローラ１２との磁気結合を強くし、定着ローラ両
端部付近の温度上昇を他の部分より大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導加熱定着装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像形成装置に用いられている定
着装置として、誘導加熱方式を用いた定着装置がある。

【０００３】たとえば特開平１０−２０７２７８号公報
では、誘導加熱される円筒形の定着ローラの中空部に、
閉磁路を形成した鉄心の一部を挿通し、この鉄心に磁界
を発生させるためのコイルを巻装して、このコイルに交
番電流を流すことで定着ローラを発熱させるようにした
誘導加熱定着装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな誘導加熱定着装置は、誘導加熱される定着ローラの
両端が開放されているために、この部分での放熱量が多
く温度が低下しやすいため、定着ローラの軸方向の温度
分布が、中央部分で温度が高く、両端部分で温度が低く
なり、中央部分と両端部分における温度勾配が大きくな
ってしまうという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、定着ローラの両端部にお
ける温度低下を抑制し、定着ローラの軸方向の温度分布
が均一になるようにした誘導加熱定着装置を提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記の手段によって達成される。

【０００７】（１）トナーを保持したシートに該トナー
を定着させるために誘導加熱される中空円筒形状の定着
部材と、前記定着部材の中空部に一部が挿通されて閉磁
路を形成し、該挿通部分のうち、前記定着部材の両端部
近傍の磁路が他の部分より太い鉄心と、前記鉄心に巻か
れたコイルと、を有することを特徴とする誘導加熱定着
装置。

【０００８】（２）前記鉄心は、前記定着部材の両端部
近傍に、前記鉄心を取り巻くリング状部材を備えている
ことを特徴とする。

【０００９】（３）前記リング状部材は、磁性材料より
なり、前記鉄心の延長方向に沿うスリットが設けられて
いることを特徴とする。

【００１０】（４）前記リング状部材は、絶縁層を挟ん
で帯状の磁性材料を渦巻き状に形成したものであること
を特徴とする。

【００１１】（５）前記磁性材料は、フェライト、純
鉄、珪素鋼板のうち少なくともいずれか一つよりなるこ
とを特徴とする。

【００１２】（６）前記リング状部材は、前記鉄心の延
長方向の両端にテーパが設けられていることを特徴とす
る。

【００１３】（７）前記鉄心は、少なくとも前記リング
状部材を設けた部分の断面形状が、略円形または多角形
であることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。

【００１５】図１は、本発明に係る誘導加熱定着装置を
組み込んだ画像形成装置としての複写機を示す概略構成
図である。

【００１６】本実施の形態における複写機１００は、図
示するように、原稿画像を読み取るイメージスキャナ部
１０１と、信号処理を行う信号処理部１０２と、イメー
ジスキャナ部１０１で読み取られた画像をシート１０に
プリント出力するプリンタ部１０３と、これら各部を配
置ないし収納するケーシング１０４とを有する。

【００１７】イメージスキャナ部１０１においては、プ
ラテンガラス１０５上に載置された原稿は、プラテンカ
バー１０６で押さえられるが、図示しない自動原稿送り
装置を装着するときには、プラテンカバー１０６に代え
て自動原稿送り装置が取り付けられる。

【００１８】プラテンガラス１０５上の原稿は、ランプ
１０７で照射され、原稿で反射した光が、ミラー１０８
ａ、１０８ｂ、１０８ｃおよび集光レンズ１０９を経て
ラインイメージセンサ１１０上に像を結び、イメージ情
報に変換されて信号処理部１０２に送られる。なお、ス
キャナモータ１１１を駆動することにより、第１スライ
ダ１１２は速度Ｖで、第２スライダ１１３はＶ／２でラ
インイメージセンサの電気的走査方向（主走査方向）に
対して垂直方向（副走査方向）に機械的に動き、原稿全
面を走査する。

【００１９】信号処理部１０２は、ラインイメージセン
サ１１０で読み取った信号を電気的に処理し、プリンタ
部１０３に送る。

【００２０】プリンタ部１０３は、レーザ発生器１１５
と、像担持体としての感光体ドラム１１６とを備え、回
転する感光体ドラム１１６の周辺には、帯電装置として
の帯電ローラ１１７と、現像装置１１８と、転写装置と
しての転写ローラ１１９と、シート１０の除電および分
離装置である除電針１２０と、感光体ドラム１１６上の
残留トナーを除去するクリーニング装置１２１と、が配
置されている。

【００２１】レーザ発生器１１５は、信号処理部１０２
から送られてくる画像信号のレベルに応じて半導体レー
ザを駆動変調する。レーザ光は、図示しないポリゴンミ
ラー、ｆ−θレンズおよび折り返しミラーなどを経由
し、帯電ローラ１１７と現像装置１１８との間の位置
で、感光体ドラム１１６に照射される。感光体ドラム１
１６上に形成された静電潜像は、現像装置１１８におい
てトナーで現像される。

【００２２】一方、ケーシング１０４に着脱自在に取り
付けられる給紙カセット１２５には、複数枚のシート１
０が積層した状態で収納されている。給紙カセット１２
５内のシート１０は、給紙ローラ１２６により１枚ずつ
捌かれて給紙され、タイミングローラ１２７により所定
のタイミングで、感光体ドラム１１６と転写ローラ１１
９との間の転写位置に向けて送り込まれる。

【００２３】感光体ドラム１１６上に現像された像は、
転写ローラ１１９によってシート１０に転写される。転
写後のシート１０は、感光体ドラム１１６から分離さ
れ、定着装置１２８に向けて搬送ベルト１２９により搬
送される。

【００２４】シート１０は、誘導加熱定着装置１２８へ
送られ、シート１０上に転写された未定着のトナーが誘
導加熱定着装置１２８において固定され、トナーが定着
されたシート１０は、排紙トレイ１３０に排紙される。

【００２５】転写ローラ１１９によってシート１０への
転写が終了すると、感光体ドラム１１６上は、図示しな
いクリーナ前チャージャーでマイナス極性に帯電され、
クリーニング装置１２１にて残留トナーが除去され、イ
レーサによって残留電荷が除電される。その後、帯電ロ
ーラ１１７によって再度帯電され、レーザ光による潜像
形成を受け、現像装置１１８によって現像され、図示し
ない転写前イレーサによって非現像領域の電荷が除電さ
れる。

【００２６】図２は、図１に示される定着装置の要部を
示す概略断面図であり、図３は、この定着装置の鉄心部
分を示す概略図である。

【００２７】まず、図２を参照して、誘導加熱定着装置
１２８は、シート１０上に保持されたトナー１１を加熱
溶融して当該シート１０に定着させるものであり、誘導
加熱される定着ローラ１２と、この定着ローラ１２に圧
接する加圧ローラ１３と、定着ローラ１２を誘導加熱す
るコイル１４と、を有する。

【００２８】定着ローラ１２は、図２中矢印ａ方向に回
転駆動可能に設けられ、加圧ローラ１３は定着ローラ１
２の回転に伴って従動回転する。

【００２９】定着ローラ１２は、導電性の中空円筒形状
のパイプであり、たとえば、炭素鋼管、ステンレス合金
管あるいはアルミニウム管、鉄などによって形成され、
加圧ローラ１３からの圧接力に対して十分な機械的強度
を確保できる範囲内で、かつ、熱容量を確保できる肉厚
で形成されている。さらに、ローラ外周表面には、シー
ト１０を分離し易くするために、フッ素樹脂をコーティ
ングして、トナーに対して良好な離型性と耐熱性とを有
する離型層が形成されている。

【００３０】また、定着ローラ１２は、その片端に図示
しない駆動ギアが固定され、この駆動ギアに接続された
モータなどの図示しない駆動源によって回転駆動され
る。

【００３１】加圧ローラ１３は、軸芯１５と、当該軸芯
１５の周囲に形成されたシリコンゴム層１６とから構成
されている。シリコンゴム層１６は、表面からシート１
０が離れ易い離型性を有すると共に、耐熱性を有するゴ
ム層である。図示する実施の形態では、軸芯１５の中に
ハロゲンランプ２８が内蔵されている。

【００３２】また、加圧ローラ１３は、図示しないばね
材により、定着ローラ１２に向かう方向に押圧されてい
て、定着ローラ１２との接触部においてシート１０が通
過するニップ部１９が形成されている。

【００３３】誘導加熱定着装置１２８は、図３に示すよ
うに、閉磁路を形成する矩形状の鉄心１７を有し、この
鉄心１７の一部が定着ローラ１２内の中空部１２ａを貫
通している。鉄心１７には、コイル１４が巻かれてい
る。コイル１４は、図示しない電源に接続されている。

【００３４】鉄心１７は、通常のトランスなどに用いら
れているものであり、たとえば、珪素鋼板積層鉄心のよ
うに高透磁率のものが好ましい。また、コイル１４とし
ては、表面に融着層と絶縁層を持つ通常の単一導線が用
いられる。

【００３５】そして、この鉄心１７には、定着ローラ１
２の軸方向（鉄心の延長方向）の両端部近傍において、
磁路が太くなるようにリング状部材３０が備えられてい
る。

【００３６】リング状部材３０は、フェライトや純鉄、
珪素鋼板などの磁性材料からなり、図４および図５に示
すように、その一部にスリット３１が設けられていてリ
ング形状が分断されている。また、リング状部材３０
は、両端部にテーパ３２が形成されている。

【００３７】鉄心１７は、リング状部材３０をはめ込む
ために、図６に示すように、珪素鋼板１８を積層した断
面の形状が略円形となっている。なお、図６は、図３に
示されたＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【００３８】このように構成された複写機における定着
動作は、まず、複写機１００のスイッチオン（または待
機解除）により、電源回路（不図示）から５０〜６０Ｈ
ｚ程度の交流がコイル１４に印加されて、誘導加熱によ
り定着ローラ１２の温度が定着に適した温度（たとえ
ば、１５０〜２００℃）になるまで加熱される。

【００３９】そして、複写機１００のコピースタートキ
ー（不図示）が押されると、原稿画像が読み取られると
共に、給紙カセット１２５からはシート１０の搬送が開
始される。これにより、未定着のトナー１１を保持した
シート１０が、図２中矢印ｂで示すように左方向から搬
送され、定着ローラ１２と加圧ローラ１３との接触部で
あるニップ部１９に向けて送り込まれる。

【００４０】シート１０は、加熱された定着ローラ１２
および加圧ローラ１３の熱と、加圧ローラ１３から作用
する圧力が加えられながら、ニップ部１９で挟持されつ
つ搬送される。これにより、未定着トナー１１がシート
１０上に定着され、シート１０上には定着トナー像が形
成される。トナー１１は、シート１０の両面のうち、定
着ローラ１２と接触する側に保持されている。ニップ部
１９を通過したシート１０は、シート自体のコシの強さ
で定着ローラ１２から自然に曲率分離し、図２中右方向
に搬送される。このシート１０は、排紙ローラによって
搬送され、排紙トレイ１３０上に排出される。

【００４１】次に、本実施の形態における作用を説明す
る。

【００４２】定着ローラ１２の温度分布は、通常、両端
部において低下する。本実施の形態のようにコイル１４
が定着ローラ１２の外部に設けられている場合は、両端
の温度低下はさらに大きくなる。定着ローラ１２の両端
部における温度低下を抑制するのがリング状部材３０で
ある。

【００４３】リング状部材３０を鉄心１７の定着ローラ
両端部近傍に設けたことで、定着ローラ１２と鉄心１７
との磁気結合が定着ローラ両端部近くで大きくなり、定
着ローラ１２両端に発生する誘導起電力が定着ローラ１
２の他の部分に発生する誘導起電力より大きくなる。こ
のため定着ローラ１２の肉厚が均一であっても、定着ロ
ーラ１２内に流れる誘導電流は定着ローラ１２両端付近
の方が他の部分より大きくなり、定着ローラ１２両端付
近の温度上昇も他の部分より大きくなる。したがって、
定着ローラ１２両端の温度低下を補正し、定着ローラ１
２の軸方向の温度分布を均一に保つことができるのであ
る。

【００４４】ここで、リング状部材３０の両端にテーパ
３２を設けたのは、閉磁路が形成されている鉄心１７内
に生じる磁界がリング状部材３０内に入りやすいように
し、この部分での定着ローラ１２との磁気結合を高める
ためである。

【００４５】また、リング状部材３０に定着ローラ１２
の軸に沿う方向にスリット３１を設けてリングを分断し
たのは、リング状部材３０に鉄心１７に生じる磁界に対
して交わる方向の導電性をなくすためである。これによ
り、リング状部材３０に誘導電流が流れるのを防ぎ、リ
ング状部材３０が発熱するのを防止することができる。
したがって、リング状部材３０を設けたことによるエネ
ルギーのロスをなくすことができる。

【００４６】さらに、本実施の形態では、図６に示した
ように、鉄心１７の断面を略円形とすることで、鉄心１
７とリング状部材３０の接触面積を大きくし、磁気結合
が大きくなるようにしている。このような略円形の断面
を得るためには、たとえば珪素鋼板１８を積層して鉄心
を形成後、切削により成形するとよい。なお、このよう
な鉄心の断面形状は、積層鉄心に限らず一体成形の鉄心
に適用してもよい。

【００４７】以上本発明を適用した実施の形態を説明し
たが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるもの
ではない。

【００４８】たとえばリング状部材３０’としては、図
７に示すように、帯状の珪素鋼板３５を渦巻き状に巻い
て構成してもよい。この場合、渦巻き状に巻いた珪素鋼
板３５が互いに接触しないように絶縁層３６を設ける。
これにより、渦巻き状に巻いた珪素鋼板３５に、鉄心内
に生じる磁界と交わる方向に誘導電流が流れるのを防止
することができる。絶縁層３６としては、珪素鋼板３５
が互いに接触しないように空間をあけるか、または絶縁
材を巻き込むとよい。なお、図７に示したものは、絶縁
層３６として空間を設けたものである。

【００４９】また、上述した実施の形態では、鉄心とリ
ング状部材と接触面積を大きくするために、鉄心の断面
が略円形となるようにしたが、円形に限らず、多角形状
としてもよい。

【００５０】その他、上述した実施の形態では、画像形
成装置として複写機を例に説明したが、複写機に限定さ
れず、たとえばプリンタやファクシミリなど、様々な画
像形成装置の定着装置として好適に本発明を適用するこ
とができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
定着ローラの両端部における温度低下を抑制し、軸方向
の温度分布を均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る誘導加熱定着装置を組み込んだ
複写機を示す概略構成図である。

【図２】 図１に示される誘導加熱定着装置の要部を示
す概略断面図である。

【図３】 上記誘導加熱定着装置の鉄心部分を示す概略
図である。

【図４】 上記鉄心に設けられたリング状部材の側面図
である。

【図５】 上記鉄心に設けられたリング状部材の斜視図
である。

【図６】 図３に示されたＡ−Ａ線に沿う断面図であ
る。

【図７】 上記鉄心に設けられたリング状部材の他の形
態として、帯状の珪素鋼板を渦巻き状にした形態を示す
図面である。

【符号の説明】

１０…シート １１…トナー １２…定着ローラ １３…加圧ローラ １４…コイル １５…軸芯 １６…シリコンゴム層 １７…鉄心 １８、３５…珪素鋼板 １９…ニップ部 ２８…ハロゲンランプ ３０…リング状部材 ３１…スリット ３２…テーパ ３６…絶縁層 １００…複写機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻本 隆浩 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 辻原 清人 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA03 BA25 BA26 BA27 BB18 BE06 3K059 AB00 AB19 AB23 AD05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーを保持したシートに該トナーを定
   着させるために誘導加熱される中空円筒形状の定着部材
   と、 前記定着部材の中空部に一部が挿通されて閉磁路を形成
   し、該挿通部分のうち、前記定着部材の両端部近傍の磁
   路が他の部分より太い鉄心と、 前記鉄心に巻かれたコイルと、を有することを特徴とす
   る誘導加熱定着装置。
2. 【請求項２】 前記鉄心は、前記定着部材の両端部近傍
   に、前記鉄心を取り巻くリング状部材を備えていること
   を特徴とする請求項１記載の誘導加熱定着装置。
3. 【請求項３】 前記リング状部材は、磁性材料よりな
   り、前記鉄心の延長方向に沿うスリットが設けられてい
   ることを特徴とする請求項２記載の誘導加熱定着装置。
4. 【請求項４】 前記リング状部材は、絶縁層を挟んで帯
   状の磁性材料を渦巻き状に形成したものであることを特
   徴とする請求項２記載の誘導加熱定着装置。
5. 【請求項５】 前記磁性材料は、フェライト、純鉄、珪
   素鋼板のうち少なくともいずれか一つよりなることを特
   徴とする前記請求項３または４記載の誘導加熱定着装
   置。
6. 【請求項６】 前記リング状部材は、前記鉄心の延長方
   向の両端にテーパが設けられていることを特徴とする請
   求項２〜５のいずれか一つに記載の誘導加熱定着装置。
7. 【請求項７】 前記鉄心は、少なくとも前記リング状部
   材を設けた部分の断面形状が、略円形または多角形であ
   ることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載
   の誘導加熱定着装置。