JP2006018290A - 定着器，定着装置および定着器加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイル部の抵抗発熱とトナー定着部の誘導発熱とを同時に利用して，トナー定着部が加熱されるまでに要する時間を短縮し，トナー定着部の誘導発熱効果を極大化することの可能な定着器およびこれを備える定着装置を提供すること。
【解決手段】 本発明にかかる定着装置は，所定の交流電流を生成する交流電流生成部５４０と，交流電流により抵抗発熱され，交流電流により交番磁束を生成するコイル部５６０と，交番磁束により誘導電流が生成され，かつ生成された誘導電流により誘導発熱されるトナー定着部と，コイル部５６０とトナー定着部とを固着させるための拡管密着部とを備える。これにより，コイル部５６０で生成された抵抗発熱と，トナー定着部で生成された誘導発熱とを同時に利用して，トナー定着部を加熱することによって，短時間にトナー定着部を加熱できる。
【選択図】 図５

Description

本発明は，所定イメージに対して転写されたトナーを印刷用紙に定着させる装置に係り，より具体的に，抵抗発熱と誘導発熱とを同時に利用してトナー定着部を加熱し，加熱されたトナー定着部によりトナーを印刷用紙に定着する装置に関する。

通常のイメージ印刷装置は，所定イメージに対して転写されたトナーを印刷用紙に定着させるために，転写されたトナーに一定の圧力および熱を加える定着装置を備える。定着装置は，転写されたトナーに一定の熱を加えるための定着器と，一定の圧力を加えるための加圧器と，を備えている。

図１は，ハロゲンランプが熱源として使用される定着装置の定着器を概略的に示す横断面図である。図１を参照すれば，定着器１０は，トナー定着部１１と，その内部の中央に設置されるハロゲンランプからなる発熱部１２とを備える。トナー定着部１１の表面には，テフロン（登録商標）からなるコーティング層１１ａが形成されている。発熱部１２は，トナー定着部１１の内部で熱を発生させ，トナー定着部１１は，発熱部１２から伝えられる輻射熱により加熱される。

ハロゲンランプを熱源として使用する従来の定着器は，電源を印加させ，かつトナー定着部を目標定着温度に到達するまで加熱させるために，数十秒から数分のウォームアップ時間を要する。したがって，ユーザーは，イメージを印刷するために長いウォームアップ時間を待たなければならないという不便さがあった。

一方，ハロゲンランプを熱源として使用する従来の定着器では，ウォームアップ時間を短縮するために，印刷作業を行わない場合にも，トナー定着部の温度を一定時間の間は一定温度に維持されていた。このため，多くの電力が消耗されていた。

特開２０００−０８１８０６号公報 特開２００３−２８７９６８号公報

そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的は，コイル部の抵抗発熱とトナー定着部の誘導発熱とを同時に利用して，トナー定着部が加熱されるまでに要する時間を短縮し，トナー定着部の誘導発熱効果を極大化することの可能な，新規かつ改良された定着器を提供することである。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，所定の交流電流により抵抗発熱され，交流電流により交番磁束を生成するコイル部と；交番磁束により誘導電流が生成されて，生成された誘導電流により誘導発熱されるトナー定着部と；を備えることを特徴とする，定着器が提供される。

ここで，コイル部は，交流電流が入力されて抵抗発熱し，交流電流により交番磁束を生成するコイルと，コイルとトナー定着部とを絶縁させる絶縁層と，を備えることができる。

また，トナー定着部を加熱するコイルの抵抗発熱とトナー定着部の誘導発熱との比率は，コイルの材質，交流電流の周波数およびトナー定着部の材質のうち少なくともいずれか一つにより決定される。トナー定着部の材質は，例えば，銅合金，アルミニウム合金，ニッケル合金，鉄合金，クロム合金およびマグネシウム合金のうちいずれか一つであってもよい。また，コイルの材質は，例えば，銅合金であってもよい。さらに，交流電流は，例えば，高周波交流電流であってもよい。また，コイル部は，トナー定着部と密着されて配設されるのがよい。

さらに，かかる定着器は，トナー定着部の内部に位置し，トナー定着部と対向する側から発熱体と密着される密着部をさらに備えることもできる。密着部は，例えば，所定大きさの拡管圧によりコイル部をトナー定着部に固着させる拡管密着部であってもよい。また，絶縁層の耐電圧は，３ｋＶ〜６ｋＶであるのがよい。

また，本発明の他の観点によれば，所定の交流電流により抵抗発熱し，交流電流により交番磁束を生成するコイル部と；交番磁束により誘導電流が生成され，生成された誘導電流により誘導発熱される定着ローラ部と；を備える定着器が提供される。

ここで，コイル部は，交流電流が入力されて抵抗発熱し，交流電流により交番磁束を生成するコイルと，コイルと定着ローラ部とを絶縁させる絶縁層と，を備えることができる。

また，定着ローラ部を加熱するコイルの抵抗発熱と定着ローラ部の誘導発熱との比率は，コイルの材質，交流電流の周波数および定着ローラ部の材質のうち少なくともいずれか一つにより決定することができる。定着ローラ部の材質は，例えば，銅合金，アルミニウム合金，ニッケル合金，鉄合金，クロム合金およびマグネシウム合金のうちいずれか一つであってもよい。コイルの材質は，例えば，銅合金であってもよい。さらに，交流電流は，高周波交流電流であってもよい。また，コイル部は，定着ローラ部と密着されて配設されるのがよい。

さらに，かかる定着器は，トナー定着部の内部に位置し，定着ローラ部と対向する側からコイル部と密着される密着部をさらに備えることもできる。密着部は，所定の大きさの拡管圧により，コイル部を定着ローラ部に固着させる拡管密着部であってもよい。また，定着ローラ部は，コイル部と固着されて共に回転することもできる。さらに，絶縁層の耐電圧は，３ｋＶ〜６ｋＶであるのがよい。

さらに，本発明の他の観点によれば，所定の交流電流により交番磁束を生成するコイル部と；交番磁束により誘導電流を発生させ，発生した誘導電流により誘導発熱されるトナー定着部と；トナー定着部の内部に位置し，トナー定着部と対向する側から発熱体と密着される密着部と；を備える定着器が提供される。

ここで，コイル部は，所定の交流電流が入力されて変化する交番磁束を発生させるコイルと，コイルとトナー定着部とを絶縁させる絶縁層と，を備えることができる。コイルは，例えば高周波交流電流が入力される。また，トナー定着部の材質は，例えば，銅合金，アルミニウム合金，ニッケル合金，鉄合金，クロム合金およびマグネシウム合金のうちいずれか一つであってもよい。さらに，コイルの材質は，例えば，銅合金であってもよい。絶縁層の耐電圧は，例えば３ｋＶ〜６ｋＶであるのがよい。

また，本発明の他の観点によれば，所定の交流電流により交番磁束を生成するコイル部と；交番磁束により誘導電流を発生させ，発生した誘導電流により誘導発熱される定着ローラ部と；トナー定着部の内部に位置し，トナー定着部と対向する側から発熱体と密着される密着部と，を備える定着器が提供される。

ここで，コイル部は，定着ローラ部および密着部と密着されて，共に回転することができる。また，コイル部は，所定の交流電流が入力されて変化する交番磁束を発生させるコイルと，コイルと定着ローラ部とを絶縁させる絶縁層と，を備えることもできる。また，コイル部は，定着ローラ部に固着されて，定着ローラ部と共に回転することもできる。ここで，コイルは，例えば高周波交流電流が入力される。

定着ローラ部の材質は，例えば銅合金，アルミニウム合金，ニッケル合金，鉄合金，クロム合金およびマグネシウム合金のうちいずれか一つであってもよい。また，コイルの材質は，銅合金であってもよい。絶縁層の耐電圧は，例えば３ｋＶ〜６ｋＶであるのがよい。

さらに，本発明の他の観点によれば，所定の交流電流を生成する交流電流生成部と；交流電流により抵抗発熱し，交流電流により交番磁束を生成するコイル部と；交番磁束により誘導電流が生成され，生成された誘導電流により誘導発熱されるトナー定着部と；を備える定着装置が提供される。

ここで，コイル部は，交流電流が入力されて抵抗発熱し，交流電流により交番磁束を生成するコイルと，コイルとトナー定着部とを絶縁させる絶縁層と，を備えることもできる。トナー定着部を加熱する前記コイルの抵抗発熱と，前記トナー定着部の誘導発熱との比率は，コイルの材質，交流電流の周波数およびトナー定着部の材質のうち少なくともいずれか一つにより決定することができる。

トナー定着部の材質は，例えば，銅合金，アルミニウム合金，ニッケル合金，鉄合金，クロム合金およびマグネシウム合金のうちいずれか一つであってもよい。また，コイルの材質は，例えば銅合金であってもよい。さらに，交流電流生成部は，例えば高周波交流電流を生成することができる。コイル部は，トナー定着部と密着させてもよい。

また，トナー定着部の内部に位置し，トナー定着部と対向する側からコイル部と密着される密着部をさらに備えることもできる。密着部は，例えば，所定の大きさの拡管圧により，コイル部をトナー定着部に固着させる拡管密着部であってもよい。絶縁層の耐電圧は，例えば３ｋＶ〜６ｋＶであるのがよい。

また，本発明の他の観点によれば，保護層内にトナー定着部を挿入し，トナー定着部の内にコイル部を挿入するステップと；交流電流をコイル部に供給して抵抗発熱させ，交流電流により交番磁束を生成するステップと；交番磁束により誘導電流を生成し，生成された誘導電流によりトナー定着部で誘導発熱を生成するステップと；抵抗発熱および誘導発熱により保護層を加熱して，保護層の外部に熱を放出するステップと，を含む定着器加熱方法が提供される。

このように，コイルで生成された抵抗発熱と，トナー定着部で生成された誘導電流による誘導発熱とを同時に利用して，トナー定着部を加熱することによって，従来と比較してより短時間にトナー定着部を定着目標温度まで加熱できる。

また，かかる定着器は，コイルとトナー定着部とが絶縁層を介して固着されており，コイルは，トナー定着部と共に回転する。したがって，コイルで生成された変化する交番磁束は，最大限トナー定着部に鎖交する。これによって，誘導発熱の効率性は高まり，トナー定着部を短時間内に目標定着温度まで加熱できる。

一方，本発明による定着装置は，コイルとトナー定着部とが絶縁層を介して固着されており，コイルには高周波電流が入力される。したがって，コイルで生成された変化する交番磁束は，最大限トナー定着部に鎖交し，コイルには高周波電流が入力されるので，トナー定着部にはさらに強い誘導電流が生成される。これによって，トナー定着部は，より短時間で目標定着温度まで加熱される。

以上説明したように本発明によれば，コイル部の抵抗発熱とトナー定着部の誘導発熱とを同時に利用して，トナー定着部が加熱されるまでに要する時間を短縮し，トナー定着部の誘導発熱効果を極大化することの可能な定着器を提供することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
図２は，本発明の第１の実施形態にかかる円筒形定着器の横断面図のうち上側を図示している。定着器２００は，表面にテフロン（登録商標）などでコーティングされた保護層２１０が形成されたトナー定着部２２０と，トナー定着部２２０の内部に設置されて両端が開放された管状の拡管密着部２５０と，トナー定着部２２０と拡管密着部２５０との間に位置するコイル部２７０とを備える。

コイル部２７０は，コイル２６０と絶縁層２３０，２４０とを備える。コイル２６０は，拡管密着部２５０を螺旋状に包むように設置されている。コイル部２６０は，外部電源部から所定の交流電流を入力されて，コイル２６０の自体抵抗によって抵抗発熱する。

一方，コイル２６０は，外部電源部（図示せず）から交流電流を入力されて，変化する交番磁束を発生させ，発生した交番磁束は，トナー定着部２２０に所定の誘導電流を発生させる。トナー定着部２２０は，自体固有抵抗を有しているので，生成された誘導電流がトナー定着部２２０に流れれば，トナー定着部２２０は抵抗発熱される。以下，生成された誘導電流によりトナー定着部２２０が発熱されることを，誘導発熱という。本実施形態では，コイル２６０として，例えば銅材質のリボンコイルを使用できるが，本発明はかかる例に限定されず，他の材質のコイルを使用することも可能である。

トナー定着部２２０は，磁場により磁化される性質を持ち，かつ所定の電流を流せる性質を持つ。トナー定着部２２０は，例えば，鉄合金，銅合金，アルミニウム合金，ニッケル合金，マグネシウム合金，クロム合金のような材質で製作することができる。しかし，本発明はかかる例に限定されず，本発明が適用される分野によって他の材質で製作することもできる。

絶縁層２３０，２４０は，コイル２６０を包囲するように設置されており，コイル２６０に交流電流が入力されるとき，絶縁破壊や漏れ電流がないように，拡管密着部２５０およびトナー定着部２２０を絶縁させる。絶縁層２３０，２４０は，使用する国よって要求される所定の耐電圧特性および耐絶縁破壊特性を有する必要がある。耐電圧特性は，所定の外部電源での耐久性を表すものであり，耐絶縁破壊特性は，最大耐電圧下で１分間漏れ電流が１０ｍＡ以上発生せず，かつ絶縁破壊されない特性を表す。望ましくは，絶縁層２３０，２４０は，３ｋＶ〜６ｋＶの耐電圧特性を満足するように製作できる。

第１絶縁層２３０および第２絶縁層２４０は，例えば，マイカ，ポリイミド，セラミック，シリコン，ポリウレタン，ガラス，ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｕｅｔｈｙｌｅｎｅ）で製作できる。しかし，本発明はかかる例に限定されず，本発明が適用される分野によって，他の材質で絶縁層２３０，２４０を製作することができる。

コイル部２７０のコイル２６０と第１絶縁層２３０および第２絶縁層２４０とは，拡管密着部２５０に加えられた所定大きさの拡管圧により塑性変形され，塑性変形されたコイル部２７０は，トナー定着部２２０および拡管密着部２５０と互いに固着される。拡管密着部２５０は，例えば，非磁性物質で構成することもでき，廃ループを形成しない形態のパイプで構成することもできる。拡管密着部６５０としては，例えば，金属パイプ，コイルバネ，発泡ウレタン，プラスチックパイプ等を使用することができる。

拡管密着部２５０に加えられる適正拡管圧は，拡管密着部２５０の円周方向拡管圧が拡管密着部２５０材質の降伏応力σまで到達して，永久塑性変形が発生するレベルで決定される。拡管密着部２５０に加えられる拡管圧Ｐは，下の数式１により決定される。

ここで，Ｐは拡管圧，σは降伏応力，ｔは拡管密着部の厚さ，ｒは拡管密着部の半径を表す。

本実施形態にかかる定着器で，コイル部２７０は，トナー定着部２２０に固着されてトナー定着部２２０と共に回転する。したがって，コイル２６０で発生した交番磁束は，最大限トナー定着部２２０を鎖交し，トナー定着部２２０では，誘導電流の発生が極大化される。

一方，トナー定着部２２０は，コイル２６０で発生した抵抗発熱と，トナー定着部２２０で発生した誘導発熱とにより同時に加熱されるので，さらに短いウォームアップ時間となる。

図３は，図２に図示されている定着器で，トナー定着部２２０に発生する誘導電流を図示的に示した図である。絶縁層２３０，２４０により，トナー定着部２２０から絶縁されたコイル２６０に所定の交流電流が入力されると，コイル２６０の周囲では，入力交流電流に応じて変化する交番磁束３６０が生成される。生成された交番磁束３６０は，トナー定着部２２０に鎖交される。トナー定着部２２０では，鎖交される交番磁束３６０の変化を妨害しようとする方向に，誘導電流が発生する。ここで，生成された誘導電流は，次の数式２により発生する。

ここで，ｎ_ｅは定数，ｆは入力交流電流の周波数，Ｂ_ｍはトナー定着部を鎖交する磁束密度である。

図４は，本実施形態にかかる定着器をさらに詳細に示す断面図である。図２に示すように，定着器は，コーティング部２１０と，トナー定着部２２０と，第１および第２絶縁層２３０，２４０と，拡管密着部２５０と，コイル２６０とを備える。定着器の両端には，エンドキャップ４２４と動力伝達エンドキャップ４３０とがそれぞれ設置されている。動力伝達エンドキャップ４３０は，エンドキャップ４２４とその構成は類似している。ただし，伝達エンドキャップ４３０は，定着器を支持するフレーム４３２に設置される駆動部４３８に連結されて，定着器を回転させるギア４４０などの動力伝達手段が設けられている。

エンドキャップ４２４には，空気抜き部４２６が形成されている。空気抜き部４２６は，エンドキャップ４２４が定着器に設置された後，定着器の内部空間４２８と外部と空気が通るようにして，定着器の内部空間４２８の圧力を大気圧に維持させる。

したがって，コイル２６０から伝達された熱によって拡管密着部２５０が加熱されるとしても，内部空間４２８は，空気抜き部４２６を通じて外部空気が通るので，大気圧に維持される。空気抜き部４２６は，動力伝達エンドキャップ４３０に設けられる。また，空気抜き部４２６は，エンドキャップ４２４と動力伝達エンドキャップ４３０とにいずれも設けることもできる。

エンドキャップ４２４と動力伝達エンドキャップ４３０とには，電極４２２がそれぞれ設置される。電極４２２は，リード部４３４と電気的に連結されている。外部電源部４４２から供給された電流は，ブラシ４３６，電極４２２およびリード部４３４を経て発熱体２６０に供給される。

図５は，図２の定着器を備える，本実施形態にかかる定着装置の機能ブロック図を示す。図５の定着装置は，電源部５１０と，ラインフィルタ部５２０と，整流部５３０と，高周波電流生成部５４０と，コイル部５６０を備える定着器５５０とを備えている。

電源部５１０は，所定の大きさおよび周波数を有する交流電流を提供する。ラインフィルタ部５２０は，インダクタＬおよびキャパシタＣ１を備えており，電源部５１０から交流電源が入力されて，交流電流に含まれる高周波成分を除去する。かかるラインフィルタ部５２０は本発明の一例であり，本発明はかかる例に限定されず，本発明が適用される分野によって他の種類のラインフィルタ部を使することもでる。

整流部５３０は，ラインフィルタ部５２０から提供された交流電流を整流して，直流成分の電流を生成する役割を行う。図５に示す整流部５３０は，４個のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で構成されたブリッジ整流器であり，４個のダイオード極性によって交流電流を直流成分の電流に整流する。なお，本発明はかかる例に限定されず，本発明が適用される分野によって他の種類の整流部を使用することができる。

高周波電流生成部５４０は，整流部５３０から提供された直流成分の電流が入力されて高周波電流を生成する。図５に示す高周波電流生成部５４０は，例えば，２個のキャパシタＣ２，Ｃ３と２個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２とで構成されており，スイッチの開閉により整流部５３０で整流された直流電流を交流電流に変換する。なお，本発明はかかる例に限定されず，直流電流を高周波電流に変化させるために，他の種類の高周波電流生成部を使用することもできる。

定着器５５０は，コイル部５６０を備えており，コイル部５６０は，交流電流生成部５４０で生成された交流電流により抵抗発熱する。また，コイル部５６０は，高周波電流生成部５４０で生成された高周波電流を入力されて変化する交番磁束を生成する。変化する交番磁束は，定着器５５０のトナー定着部（図示せず）を鎖交し，トナー定着部では，変化する磁束を妨害する方向に誘導電流が発生する。トナー定着部は，自体固有抵抗を有するため，発生した誘導電流により誘導発熱する。

図５の定着装置は，コイル部５６０に入力される交流電流を生成するために，高周波電流生成部５４０を備えている。しかし，本発明はかかる例に限定されず，本発明が適用される分野によって，定着装置のコイル部５６０には，高周波電流の代わりに低周波電流を入力することができ，低周波電流を生成するために，低周波電流生成部を備えることもできる。

図６は，本実施形態にかかる定着装置の定着器で，トナー定着部２２０を加熱する発熱源を示した図である。本発明にかかる定着装置の定着器で，トナー定着部２２０は，誘導発熱または抵抗発熱により加熱される。コイル部２６０に流れる交流電流に相応して，トナー定着部を鎖交する交番磁束が生成される。トナー定着部２２０に鎖交し，変化する交番磁束は，トナー定着部２２０に誘導電流を発生させる。そして，発生した誘導電流が固有抵抗を持つトナー定着部２２０に流れることによって，トナー定着部２２０で熱が発生する。誘導電流により発生する熱は誘導発熱であり，図６では，矢印Ａで表示されている。

一方，コイル２６０は，それ自体的に固有抵抗がある。したがって，所定の交流電流がコイル２６０に入力されると，コイル２６０の固有抵抗に相応する熱が発生する。コイル２６０の固有抵抗により発生した熱は抵抗発熱であり，図６では，矢印Ｂで表示されている。

コイル２６０の材質，コイル２６０の巻取り回数，トナー定着部２２０の材質およびコイル２６０に印加される交流電流の周波数によって，トナー定着部２２０での総発熱量における誘導発熱および抵抗発熱が占める比率を調節することができる。例えば，銅材質のコイルおよび鉄材質のトナー定着部で製作された定着器において，２２０Ｖ，１．２ｋＷ，４５ｋＨｚの交流電流をコイル２６０に入力する。このとき，トナー定着部２２０を目標定着温度である１８０℃に加熱するまでに２０秒を要する。また，２２０Ｖ，１．２ｋＷ，１３０ｋＨｚの交流電流をコイル２６０に入力する。このとき，トナー定着部２２０を目標定着温度である１８０℃に路加熱するまでに１２秒を要する。

次に，図７Ａに，抵抗発熱方式による定着器の横断面図を示す。また，図７Ｂに，本実施形態にかかる誘導発熱方式による定着器の横断面図を示す。

図７Ａに示す抵抗発熱方式の定着器において，所定の電流が抵抗コイル７５０ａに入力されると，抵抗コイル７５０ａでは，抵抗コイル７５０ａの抵抗に相応するジュール熱が発生する。抵抗コイル７５０ａで発生したジュール熱は，熱伝導度の低い絶縁層７２０ａ，７３０ａを経てトナー定着部７１０ａに伝達されて，徐々にトナー定着部７１０ａが加熱される。したがって，抵抗発熱方式による定着器の発熱源は，抵抗コイル７５０ａで発生したジュール熱であり，抵抗コイル７５０ａで発生したジュール熱は，図７Ａでは，矢印Ａ’で表示されている。

一方，図７Ｂに図示されている，誘導発熱方式の定着器において，所定の交流電流が誘導コイル７５０ｂに入力されると，誘導コイル７５０ｂは，周辺に変化する交番磁束を発生させる。トナー定着部７１０ｂは，絶縁層７２０ｂを通じて誘導コイル７５０ｂに最小限の絶縁間隙で固着されており，誘導コイル７５０ｂおよび前記絶縁層７２０ｂを備えるコイル部７６０ｂは，トナー定着部７１０ｂと共に回転する。誘導コイル７５０ｂで発生した交番磁束は，トナー定着部７１０ｂに鎖交し，かかる交番磁束の変化により，トナー定着部７１０ｂでは誘導電流が発生する。トナー定着部７１０ｂは，自体固有抵抗を有しており，トナー定着部７１０ｂで発生した誘導電流は，トナー定着部７１０ｂで熱を発生させる。したがって，誘導発熱方式によるトナー定着部７１０ｂの発熱源は，トナー定着部７１０ｂで発生したジュール熱であり，トナー定着部７１０ｂで発生したジュール熱は，図７Ｂでは，矢印Ｂ’で表示されている。

実際所定イメージに対する印刷トナーを印刷用紙に定着するための定着器の定着目標温度は，トナー定着部７１０ａ，７１０ｂの表面温度である。したがって，トナー定着部の内部の抵抗コイル７５０ａで発生したジュール熱が絶縁層７２０ａ，７３０ａを通じてトナー定着部に伝達される抵抗発熱方式の定着器に比べて，トナー定着部７１０ｂの固有抵抗に相応して発生したジュール熱が直接トナー定着部７１０ｂを加熱する誘導発熱方式の定着器は，ウォームアップ時間がより短縮されている。

図８は，従来の抵抗発熱方式定着器のトナー定着部と，本実施形態にかかる誘導抵抗発熱方式定着器のトナー定着部とが，２５℃の常温で１８０℃の目標定着温度まで加熱されるまでに要する時間についての実験データを示すグラフである。実験で使用したトナー定着部は，直径３５ｍｍ，厚さ０．７ｍｍであり，材質は鉄合金である。

本実験において，抵抗発熱方式定着器の抵抗コイルは，材質がニッケル−クロム合金であり，１２００Ｗ容量で製作されて抵抗コイルに加えられる電圧に相応する両端抵抗を有する。図８に示すように，抵抗コイルで発生したジュール熱を主要発熱源として使用する抵抗発熱方式定着器では，トナー定着部を２５℃の常温から１８０℃の目標定着温度まで加熱するまでに，約２０秒を要することが分かる。

一方，本実施形態にかかる誘導発熱方式定着器のコイルは，材質が銅であり，１２００Ｗの容量を有する。また，コイルには，１００ｋＨｚの交流電流が入力される。本実施形態にかかる定着器では，トナー定着部を２５℃の常温から１８０℃の目標定着温度まで加熱されるまでに，約１１．５秒を要することが分かる。本実験を通じて，本実施形態にかかる誘導発熱方式定着器のトナー定着部は，抵抗加熱方式定着器のトナー定着部に比べて，かなり短時間で常温から目標定着温度に到達させることができる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は，トナーを印刷用紙に定着させる装置の関連技術分野に好適に用いられる。

ハロゲンランプを熱源として使用する定着装置の定着器を概略的に示す横断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる定着器の横断面図である。 図２の定着器で発生する誘導電流を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態にかかる定着器をさらに詳細に示す説明面である。 本発明の第１の実施形態にかかる定着装置の機能ブロック図である。 本発明の第１の実施形態にかかる定着装置のトナー定着部を加熱する発熱源を示す説明図である。 抵抗発熱方式による定着器の横断面図である。 誘導発熱方式による定着器の横断面図である。 誘導加熱方式定着器のトナー定着部および抵抗加熱方式定着器のトナー定着部が目標定着温度まで加熱されるまでに要する時間についての実験データを示すグラフである。

符号の説明

５１０ 電源部
５２０ ラインフィルタ部
５３０ 整流部
５４０ 高周波電流生成部
５５０ 定着器
５６０ コイル部

Claims (46)

1. トナーを印刷用紙に定着させる定着器において：
   所定の交流電流により抵抗発熱され，前記交流電流により交番磁束を生成するコイル部と；
   前記交番磁束により誘導電流が生成されて，前記生成された誘導電流により誘導発熱されるトナー定着部と；
   を備えることを特徴とする，定着器。
2. 前記コイル部は，
   前記交流電流が入力されて抵抗発熱し，前記交流電流により交番磁束を生成するコイルと，
   前記コイルと前記トナー定着部とを絶縁させる絶縁層と，
   を備えることを特徴とする，請求項１に記載の定着器。
3. 前記トナー定着部を加熱する前記コイルの抵抗発熱と前記トナー定着部の誘導発熱との比率は，
   前記コイルの材質，前記交流電流の周波数および前記トナー定着部の材質のうち少なくともいずれか一つにより決定されることを特徴とする，請求項２に記載の定着器。
4. 前記トナー定着部の材質は，銅合金，アルミニウム合金，ニッケル合金，鉄合金，クロム合金およびマグネシウム合金のうちいずれか一つであることを特徴とする，請求項３に記載の定着器。
5. 前記コイルの材質は，銅合金であることを特徴とする，請求項３に記載の定着器。
6. 前記交流電流は，高周波交流電流であることを特徴とする，請求項３に記載の定着器。
7. 前記コイル部は，前記トナー定着部と密着されていることを特徴とする，請求項２に記載の定着器。
8. 前記トナー定着部の内部に位置し，前記トナー定着部と対向する側から発熱体と密着される密着部をさらに備えることを特徴とする，請求項７に記載の定着器。
9. 前記密着部は，所定大きさの拡管圧により前記コイル部を前記トナー定着部に固着させる拡管密着部であることを特徴とする請求項８に記載の定着器。
10. 前記絶縁層の耐電圧は，３ｋＶ〜６ｋＶであることを特徴とする，請求項２に記載の定着器。
11. トナーを印刷用紙に定着させる定着器において：
    所定の交流電流により抵抗発熱し，前記交流電流により交番磁束を生成するコイル部と；
    前記交番磁束により誘導電流が生成され，前記生成された誘導電流により誘導発熱される定着ローラ部と；
    を備えることを特徴とする，定着器。
12. 前記コイル部は，
    前記交流電流が入力されて抵抗発熱し，前記交流電流により交番磁束を生成するコイルと，
    前記コイルと前記定着ローラ部とを絶縁させる絶縁層と，
    を備えることを特徴とする，請求項１１に記載の定着器。
13. 前記定着ローラ部を加熱する前記コイルの抵抗発熱と前記定着ローラ部の誘導発熱との比率は，
    前記コイルの材質，前記交流電流の周波数および前記定着ローラ部の材質のうち少なくともいずれか一つにより決定されることを特徴とする，請求項１２に記載の定着器。
14. 前記定着ローラ部の材質は，銅合金，アルミニウム合金，ニッケル合金，鉄合金，クロム合金およびマグネシウム合金のうちいずれか一つであることを特徴とする，請求項１３に記載の定着器。
15. 前記コイルの材質は，銅合金であることを特徴とする，請求項１３に記載の定着器。
16. 前記交流電流は，高周波交流電流であることを特徴とする，請求項１３に記載の定着器。
17. 前記コイル部は，前記定着ローラ部と密着されることを特徴とする，請求項１２に記載の定着器。
18. 前記トナー定着部の内部に位置し，前記定着ローラ部と対向する側からコイル部と密着される密着部をさらに備えることを特徴とする，請求項１７に記載の定着器。
19. 前記密着部は，所定の大きさの拡管圧により，前記コイル部を前記定着ローラ部に固着させる拡管密着部であることを特徴とする，請求項１８に記載の定着器。
20. 前記定着ローラ部は，前記コイル部と固着されて共に回転することを特徴とする，請求項１７に記載の定着器。
21. 前記絶縁層の耐電圧は，３ｋＶ〜６ｋＶであることを特徴とする，請求項１２に記載の定着器。
22. トナーを印刷用紙に定着させる定着器において：
    所定の交流電流により交番磁束を生成するコイル部と；
    前記交番磁束により誘導電流を発生させ，前記発生した誘導電流により誘導発熱されるトナー定着部と；
    前記トナー定着部の内部に位置し，前記トナー定着部と対向する側から発熱体と密着される密着部と；
    を備えることを特徴とする，定着器。
23. 前記コイル部は，
    前記所定の交流電流が入力されて変化する交番磁束を発生させるコイルと，
    前記コイルと前記トナー定着部とを絶縁させる絶縁層と，
    を備えることを特徴とする，請求項２２に記載の定着器。
24. 前記コイルは，高周波交流電流が入力されることを特徴とする，請求項２３に記載の定着器。
25. 前記トナー定着部の材質は，銅合金，アルミニウム合金，ニッケル合金，鉄合金，クロム合金およびマグネシウム合金のうちいずれか一つであることを特徴とする，請求項２３に記載の定着器。
26. 前記コイルの材質は，銅合金であることを特徴とする，請求項２３に記載の定着器。
27. 前記絶縁層の耐電圧は，３ｋＶ〜６ｋＶであることを特徴とする，請求項２３に記載の定着器。
28. トナーを印刷用紙に定着させる定着器において：
    所定の交流電流により交番磁束を生成するコイル部と；
    前記交番磁束により誘導電流を発生させ，前記発生した誘導電流により誘導発熱される定着ローラ部と；
    前記トナー定着部の内部に位置し，前記トナー定着部と対向する側から発熱体と密着される密着部と，
    を備えることを特徴とする，定着器。
29. 前記コイル部は，
    前記定着ローラ部および前記密着部と密着されて，共に回転することを特徴とする，請求項２８に記載の定着器。
30. 前記コイル部は，
    前記所定の交流電流が入力されて変化する交番磁束を発生させるコイルと，
    前記コイルと前記定着ローラ部とを絶縁させる絶縁層と，
    を備えることを特徴とする，請求項２８に記載の定着器。
31. 前記コイル部は，
    前記定着ローラ部に固着されて，前記定着ローラ部と共に回転することを特徴とする，請求項３０に記載の定着器。
32. 前記コイルは，高周波交流電流が入力されることを特徴とする，請求項３０に記載の定着器。
33. 前記定着ローラ部の材質は，銅合金，アルミニウム合金，ニッケル合金，鉄合金，クロム合金およびマグネシウム合金のうちいずれか一つであることを特徴とする，請求項３０に記載の定着器。
34. 前記コイルの材質は，銅合金であることを特徴とする，請求項３０に記載の定着器。
35. 前記絶縁層の耐電圧は，３ｋＶ〜６ｋＶであることを特徴とする，請求項３０に記載の定着器。
36. トナーを印刷用紙に定着させる装置において：
    所定の交流電流を生成する交流電流生成部と；
    前記交流電流により抵抗発熱し，前記交流電流により交番磁束を生成するコイル部と；
    前記交番磁束により誘導電流が生成され，前記生成された誘導電流により誘導発熱されるトナー定着部と；
    を備えることを特徴とする，定着装置。
37. 前記コイル部は，
    前記交流電流が入力されて抵抗発熱し，前記交流電流により交番磁束を生成するコイルと，
    前記コイルと前記トナー定着部とを絶縁させる絶縁層と，
    を備えることを特徴とする，請求項３６に記載の定着装置。
38. 前記トナー定着部を加熱する前記コイルの抵抗発熱と，前記トナー定着部の誘導発熱との比率は，
    前記コイルの材質，前記交流電流の周波数および前記トナー定着部の材質のうち少なくともいずれか一つにより決定されることを特徴とする，請求項３７に記載の定着装置。
39. 前記トナー定着部の材質は，銅合金，アルミニウム合金，ニッケル合金，鉄合金，クロム合金およびマグネシウム合金のうちいずれか一つであることを特徴とする，請求項３８に記載の定着装置。
40. 前記コイルの材質は，銅合金であることを特徴とする，請求項３８に記載の定着装置。
41. 前記交流電流生成部は，高周波交流電流を生成することを特徴とする，請求項３８に記載の定着装置。
42. 前記コイル部は，前記トナー定着部と密着されることを特徴とする，請求項３７に記載の定着装置。
43. 前記トナー定着部の内部に位置し，前記トナー定着部と対向する側からコイル部と密着される密着部をさらに備えることを特徴とする，請求項４２に記載の定着装置。
44. 前記密着部は，所定の大きさの拡管圧により，前記コイル部を前記トナー定着部に固着させる拡管密着部であることを特徴とする，請求項４３に記載の定着装置。
45. 前記絶縁層の耐電圧は，３ｋＶ〜６ｋＶであることを特徴とする，請求項３７に記載の定着器。
46. トナーを印刷用紙に定着させる定着器加熱方法において：
    保護層内にトナー定着部を挿入し，前記トナー定着部の内にコイル部を挿入するステップと；
    交流電流を前記コイル部に供給して抵抗発熱させ，前記交流電流により交番磁束を生成するステップと；
    前記交番磁束により誘導電流を生成し，前記生成された誘導電流により前記トナー定着部で誘導発熱を生成するステップと；
    前記抵抗発熱および前記誘導発熱により前記保護層を加熱して，前記保護層の外部に熱を放出するステップと，
    を含むことを特徴とする定着器加熱方法。
    
    

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