JP2007079129A

JP2007079129A - 定着用誘導加熱装置

Info

Publication number: JP2007079129A
Application number: JP2005266953A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Tanaka; 貴章田中
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】加熱ローラの温度分布均一性を高めることができるコンパクトな定着用誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】定着用誘導加熱装置１０は、加熱ローラ１２と、加熱ローラ１２を電磁誘導加熱するための誘導コイル１６と、トナーが載った記録媒体を加熱ローラ１２に押し付けながら搬送するための加圧ローラ１４を具備する。誘導コイル１６は、加熱ローラ１２の端部側にそれぞれ配置され、直列接続された端部コイル部２６と、端部コイル部２６に直列接続され、加熱ローラ１２の長軸方向全域にわたって巻き廻された全域コイル部２８を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真法を用いる複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、記録媒体上に転写されたトナー像を定着させるための定着用誘導加熱装置に関する。

例えば、電子写真法を用いる複写機等においては、感光ドラム上に静電潜像を形成し、これにトナーを付着させて現像し、こうして形成される可視像（トナー像）を記録媒体（例えば、用紙、プラスチックフィルム）上に転写し、その後、この記録媒体上に転写されたトナー像を定着装置により定着させている。

この定着装置としては電磁誘導加熱を用いたものが種々提案されており、例えば、特許文献１には、加熱ローラの軸線方向に沿って伸びる一対の延在コイル部と、加熱ローラの端部に各延在コイル部の両端に連なるように加熱ローラの周方向に沿って設けられたコイル端部とを有する誘導コイルが開示されており、この誘導コイルを備えた誘導加熱装置では、加熱ローラの軸方向端部で鎖交する磁束を均一化して、加熱ローラの軸線方向端部における温度分布むらを解消することができると記されている。

また、特許文献２には、加熱ローラの軸線方向に沿って伸びる一対の延在コイルの長さを、加熱ローラの軸線方向長さよりも長くした誘導コイルが開示されており、このような誘導コイルを備えた誘導加熱装置もまた、加熱ローラの軸線方向端部における温度分布を均一にすることができると記されている。

しかしながら、この特許文献１に開示された誘導加熱装置では、コイル端部が加熱ローラの長軸方向端より内側に配設されている。つまり、誘導コイルの長さが加熱ローラの長軸方向長さよりも短く設定されている。また、加熱ローラはその端部が回転自在に実機に装着されているため、加熱ローラの端部は、加熱ローラの中央部よりも熱容量が大きい。このため、特許文献１に開示された誘導加熱装置では、加熱ローラの端部の温度が上がり難く、加熱ローラの温度分布を均一にすることが難しいと考えられる。

また、特許文献２に開示された誘導加熱装置では、誘導コイルの長さが必然的に加熱ローラの長さよりも長くなってしまうので、装置の大型化は避けられない。また、延在コイルの長さを加熱ローラの長さより長くすると、加熱ローラに作用する交番磁界の大きさは加熱ローラの長軸方向で均一になるが、上述したように加熱ローラの端部は加熱ローラの中央部よりも熱容量が大きいために、結果的に加熱ローラの端部では加熱不足となり、加熱ローラの温度分布を均一にすることは困難である。
特開２００３−８６３４４号公報特開２００１−６６９１９号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、加熱ローラの温度分布均一性を高めることができるコンパクトな定着用誘導加熱装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１によれば、定着用加熱ローラと、前記定着用加熱ローラを電磁誘導加熱するために前記定着用加熱ローラに隣接配置された誘導コイルと、トナーが載った記録媒体を前記定着用加熱ローラに押し付けながら搬送するための加圧ローラと、を具備する定着用誘導加熱装置であって、前記誘導コイルは、前記定着用加熱ローラの端部側にそれぞれ配置された、直列接続された端部コイル部と、前記端部コイル部に直列接続され、前記定着用加熱ローラの長軸方向全域にわたって巻き廻された全域コイル部と、を有することを特徴とする定着用誘導加熱装置を提供する。

本発明によれば、加熱ローラの両端近傍での磁束が大きくなるので、加熱ローラの両端をその中心部よりも強く加熱することができる。これにより、加熱ローラの温度均一性を高めることができる。また、誘導コイルの長さを加熱ローラの軸長内に納めることができるので、コンパクトな構成とすることができる。特に、端部コイル部と全域コイル部を加熱ローラの径方向において重なり合うように配置すると、複写機等の実機へ装着する観点から、スペース効率がよくなる。これにより、実機をコンパクトに設計することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１に本発明の一実施形態に係る定着用誘導加熱装置の概略構成を示す斜視図を示す。この定着用誘導加熱装置１０は、電磁誘導加熱により所定温度に加熱される定着用加熱ローラ（以下「加熱ローラ」という）１２と、トナーが載った紙等の記録媒体を加熱ローラ１２に押し付けながら搬送するための加圧ローラ１４と、加熱ローラ１２を電磁誘導加熱するために加熱ローラ１２に隣接配置された誘導コイル１６と、誘導コイル１６を保持するためのコイル保持部材１８とを備えている。定着用誘導加熱装置１０は、レーザープリンタやコピー機等の印刷機器に装着される。

加熱ローラ１２は円柱状で、以下、その長軸方向をＸ軸方向とする。加熱ローラ１２の枢軸２２の両端には歯車（図示せず）が取り付けられ、その歯車を電動機等で回転させることにより、所定の速度で回転することができるようになっている。加熱ローラ１２には、磁性を有し、導電性のある材料が用いられ、この材料誘導コイル１６によって形成される交番磁界中で渦電流が誘導されて発熱する。このような発熱部は、加熱ローラ１２の外周近傍に層状に形成されていてもよい。加熱ローラ１２の表面には、トナーのオフセットを防止するための離型層（図示せず）が設けられる。

加圧ローラ１４は、円柱状で、加熱ローラ１２と平行に配置されている。加圧ローラ１４は、金属製の円柱体の表面にシリコンゴム等の耐熱性弾性体からなる層が形成された構造を有している。加圧ローラ１４の枢軸２４の両端は、加熱ローラ１２と加圧ローラ１４の間に用紙を挟んで加圧ローラ１４を回転させた際にこれらの間に作用する摩擦力によって回転することができるように、回転自在に図示しない保持機構により保持される。

誘導コイル１６には、例えば、直径０．２ｍｍφのエナメル線を撚り合わせたリッツ線からなるコイル素線３１が用いられ、最大で十数アンペアの電流を流すことができるようになっている。

図２に、誘導コイル１６の構造を、図１中のＡＡ軸の位置においてＸ軸と直交する断面図で示す。また、図３に誘導コイル１６の概略構造をＸ軸およびＡＡ軸を含む平面に投影して示す。誘導コイル１６は、加熱ローラ１２の長軸方向端側にそれぞれ設けられた端部コイル部２６と、加熱ローラ１２の長軸方向全域にわたって巻き廻された全域コイル部２８から構成されている。２つの端部コイル部２６は直列接続され、これら端部コイル部２６と全域コイル部２８もまた直列接続されている。つまり、誘導コイル１６は１本のコイル素線３１で構成されている。

前述の通り、加熱ローラ１２は回転駆動することができるように印刷機器に装着されるので、枢軸２２を通して熱が逃げやすい。このため、加熱ローラ１２の端部は加熱ローラ１２の中央部よりも熱容量が大きくなる。しかし、誘導コイル１６では、加熱ローラ１２の端部側で、コイル素線３１の巻数が多くなっているために、磁束が大きくなる。そのため、加熱ローラ１２の両端をその中心部よりも強く加熱することができる。

図４に、誘導コイル１６と、全域コイル部２８のみからなる誘導コイルをそれぞれ用いて加熱ローラ１２を加熱したときの加熱ローラ１２の表面温度分布を示す。この図４に示されるように、端部コイル部２６を設けることにより、加熱ローラ１２の温度均一性を高めることができる。

図３に示されるように、誘導コイル１６のＸ方向長さＬ１は、加熱ローラ１２の軸長Ｌ以下とすることができる。これにより、定着用誘導加熱装置１０全体をコンパクトな構成とすることができる。端部コイル部２６のＸ方向長さＬ２と巻き数、全域コイル部２８の巻き数はそれぞれ、加熱ローラ１２の軸長および加熱ローラ１２の直径等に応じて、適宜、設定すればよい。

図２に示されるように、端部コイル部２６と全域コイル部２８は、加熱ローラ１２の径方向において重なり合うように配置されている。このような形態とすることにより、印刷機器におけるスペース効率がよくなり、印刷機器等をコンパクトに設計することができるようになる。なお、ここでは、端部コイル部２６が加熱ローラ１２側に配置されているが、全域コイル部２８が加熱ローラ１２側に設けられていてもよい。また、誘導コイル１６では、１層の端部コイル部２６と、１層の全域コイル部２８から構成されているが、端部コイル部２６と全域コイル部２８はそれぞれ複数層で構成されていてもよい。

コイル保持部材１８は、印刷機器のフレーム等に固定される。コイル保持部材１８の平面形状を誘導コイル１６の巻き廻しの形態に合わせると、誘導コイル１６を形成するためのコイル素線３１の巻き廻し作業が容易となる。誘導コイル１６が自立して形態を保持することができるものであれば、コイル保持部材１８は必要ではない。

次に、誘導コイル１６の変形例について説明する。図５に、誘導コイル１６ａの構造を先に示した図２と同様の断面図で示す。また、図６に、誘導コイル１６ａを先に示した図３と同様の平面投影図で示す。この誘導コイル１６ａもまた、加熱ローラ１２の長軸方向端側にそれぞれ配置された端部コイル部２６ａと、加熱ローラ１２の長軸方向全域にわたって巻き廻された全域コイル部２８ａから構成され、２つの端部コイル部２６ａは直列接続され、これら端部コイル部２６ａと全域コイル部２８ａもまた直列接続されている。

この誘導コイル１６ａでは、全域コイル部２８ａが端部コイル部２６ａを囲っているので、全体的に厚さが薄い構造となっている。誘導コイル１６ａもまた、誘導コイル１６と同様に、加熱ローラ１２の端部側でコイル素線３１の巻数が多くなっているために、磁束が大きくなる。こうして、加熱ローラ１２の両端をその中心部よりも強く加熱することができるので、加熱ローラ１２の温度均一性を高めることができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変形して実施可能である。

本発明の一実施形態に係る定着用誘導加熱装置の概略構成を示す斜視図。誘導コイルの概略構造を示す断面図。誘導コイルの概略構造を示す平面投影図。本発明に係る定着用誘導加熱装置における加熱ロールの温度分布と従来の定着用誘導加熱装置における加熱ロールの温度分布を比較して示す図。別の誘導コイルの概略構造を示す断面図。別の誘導コイルの概略構造を示す平面投影図。

符号の説明

１０…定着用誘導加熱装置、１２…加熱ローラ、１４…加圧ローラ、１６・１６ａ…誘導コイル、１８…コイル保持部材、２２・２４…枢軸、２６・２６ａ…端部コイル部、２８・２８ａ…全域コイル部、３１…コイル素線。

Claims

定着用加熱ローラと、
前記定着用加熱ローラを電磁誘導加熱するために前記定着用加熱ローラに隣接配置された誘導コイルと、
トナーが載った記録媒体を前記定着用加熱ローラに押し付けながら搬送するための加圧ローラと、
を具備する定着用誘導加熱装置であって、
前記誘導コイルは、
前記定着用加熱ローラの端部側にそれぞれ配置され、直列接続された端部コイル部と、
前記端部コイル部に直列接続され、前記定着用加熱ローラの長軸方向全域にわたって巻き廻された全域コイル部と、
を有することを特徴とする定着用誘導加熱装置。
前記端部コイル部と前記全域コイル部は、前記定着用加熱ローラの径方向において重なり合うように配置されている特徴とする請求項１に記載の定着用誘導加熱装置。
前記全域コイル部は前記端部コイル部を囲うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の定着用誘導加熱装置。