JP2011186425A

JP2011186425A - 定着装置、画像形成装置および定着方法

Info

Publication number: JP2011186425A
Application number: JP2010203976A
Authority: JP
Inventors: Hideji Yokoyama; 秀治横山
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2011-09-22

Abstract

【課題】定着装置において加熱ローラと加圧ローラを簡単な構成で加熱する。
【解決手段】
電磁誘導加熱をする金属導電層を有する第1の加熱回転体２０２と第２の加熱回転体２０４とで形成されるニップにトナー画像を形成された記録媒体Ｐを通紙することにより、記録媒体Ｐへ画像の定着を行う定着装置において、第１の加熱回転体２０２と第２の加熱回転体２０４とのニップに対向して設けられ、ニップへ搬送される記録媒体Ｐを通す媒体通過部２１４ａを有し、前記第1の加熱回転体２０２および前記第２の加熱回転体２０４に磁束を与える単一のコイル２１０を備える定着装置を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は定着装置、画像形成装置および画像形成装置の定着方法に関する。

電子写真方式を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置における定着装置として、加熱手段により加熱される加熱ローラと、加熱ローラに所定の圧力をもって圧接する加圧ローラとを備え、前段の転写装置において加熱ローラ側の面に未定着現像剤が転写された記録媒体を、加熱ローラと加圧ローラの間に通紙することにより、未定着現像剤を記録媒体に定着するものが知られている。

また、この種の定着装置においては、加熱ローラの外周部近傍に配置された磁界発生手段である誘導加熱コイルにより加熱ローラを加熱する誘導加熱方式の加熱手段を採用したものがある。

また、加圧ローラにも加熱ローラとは別の加熱源を設け、加熱するものが知られている。加圧ローラに設ける加熱源としては、ハロゲンランプや加熱ローラと同様に誘導加熱コイルが用いられる。

特開２００４−２０７７６公報

しかしながら、加圧ローラに加熱ローラとは別の加熱源を設けると、部材の数が増え、装置の構成が複雑になる虞がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、加熱ローラと加圧ローラをより簡単な構成で加熱することが可能な定着装置を提供することである。

本発明の実施形態における定着装置は、電磁誘導により発熱する金属導電層を有する第1の加熱回転体と、電磁誘導により発熱する金属導電層を有し、前記第1の加熱回転体とニップを形成し、前記第１の加熱回転体と協働して、前記ニップを通過する記録媒体のトナー画像を定着させる第２の加熱回転体と、前記ニップに対向して、前記ニップへ搬送される記録媒体を通過させる媒体通過部を有し、前記第１の加熱回転体および前記第２の加熱回転体に磁束を印加する単一の誘導加熱コイルを備える。

画像形成装置の斜視図実施形態１における定着装置の斜視図定着装置の断面図実施形態２における定着装置の斜視図実施形態２におけるフェライトコアの配置図

以下、本発明における実施の形態を図面を参照して説明する。
（実施形態１）

実施形態１を図１乃至図３を用いて説明する。
図１は画像形成装置の斜視図である。画像形成装置１００は、読み取り対象の原稿画像を読み取る画像読取部１０２と読み取った画像を用紙等の記録媒体に形成する画像形成部を備える。また画像形成装置１００の上部には、タッチパネル式の表示部１０６と各種の操作キー１０８とを有する操作パネル１１０がある。

操作パネル１１０の操作キー１０８は、例えばテンキー、リセットキー、ストップキー、スタートキー等を有する。また、表示部１０６では、用紙サイズやコピー枚数、印刷濃度設定、綴じ処理等の各種処理の入力が行われる。

画像形成部は、レーザユニット１１２、回転可能なドラムからなる感光体１１４、帯電装置１１５、現像装置１１６、転写装置１１８、クリーナ１２０、除電装置１２２を備える。画像形成装置１００はさらに、給紙装置１２４、搬送路１２６、搬送ベルト１２８、定着装置１３０、排出ローラ１３２、電気基板１３４、メンテナンスドア１３６を備える。上記の画像形成装置の各構成は、定着装置１３０を除いては、従来周知の構成である。

上記構成の画像形成装置が行う画像形成動作の概略を以下に説明する。
帯電装置１１５は回転する感光体１１４の外周面を帯電する。レーザユニット１１２は、帯電された感光体１１４の外周面へ、前述のごとく画像読取部１０２で読み取った原稿画像に基づく静電潜像を形成する。現像装置１１６は、静電潜像をトナーでトナー像に現像する。転写装置１１８は、搬送路１２６を通って給紙装置１２４から搬送される記録媒体である用紙Ｐへトナー像を転写する。転写されずに感光体１１４に残ったトナーを、クリーナ１２０が除去する。感光体１１４の外周面を除電装置１２２が除電する。

トナー像を転写された用紙Ｐを搬送ベルト１２８が定着装置１３０へ搬送する。定着装置１３０は、トナー像を用紙Ｐに定着させる。トナー像が定着された用紙Ｐを、排出ローラ１３２が画像形成装置１００から排出する。

図２は本実施形態における定着装置の斜視図である。また、図３は定着装置の断面図である。

定着装置１３０は、定着ローラとして加熱ローラ２０２と加圧ローラ２０４を有する。以下、加熱ローラ２０２と加圧ローラ２０４の両方を示す場合は、定着ローラと称する。

加熱ローラ２０２は、用紙Ｐのトナー像Ｄが転写された面を接触加熱する。加熱ローラ２０２は、図中の矢印方向に回転する。加熱ローラ２０２は、内側から順に、芯金、発泡ゴム層、金属導電層、ソリッドゴム層、離型層を有する。例えば、発泡ゴム層が５ｍｍ、金属導電層が５０μｍ、ソリッドゴム層が２００μｍ、離型層が３０μｍ、の厚みである。金属導電層は例えば、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、ステンレスとアルミニウムの複合材などで形成される。

加圧ローラ２０４は用紙Ｐの上記トナー像Ｄが転写された面と反対側の面に接触する。周知の加圧機構(図示しない)が加圧ローラ２０４を加熱ローラ２０２へ押圧し、加熱ローラ２０２とニップを形成する。加圧ローラ２０４は加熱ローラ２０２に従動回転する。加熱ローラ２０２と加圧ローラ２０４はトナー像Ｄを用紙Ｐに定着させるために、トナー像Ｄが形成された用紙Ｐを挟みながら回転する。加圧ローラ２０４は、内側から順に、芯金、金属導電層、ゴム層、離型層を有する。金属導電層は、加熱ローラ２０２と同様に、例えば、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、ステンレスとアルミニウムの複合材などで形成される。

誘導加熱コイル２１０は、リッツ線２１２と磁性体コア２１４とを有する。
この誘導加熱コイル２１０は、磁性体コア２１４に用紙Ｐを通すスリット２１４ａを有する。

リッツ線２１２は例えば、耐熱性ポリアミドイミド等によって互いに絶縁され束ねられた複数の導線材である。リッツ線２１２は磁性体コア２１４に巻回される。リッツ線２１２は、記録媒体の通過部となるスリット２１４ａを挟んだ両側に巻回され単一の誘導加熱コイル２１０を構成する。

誘導加熱コイル２１０は高周波電流が印加されると磁束を発生する。この磁束により、定着ローラ２０２、２０４の金属導電層に磁界の変化を妨げるように、磁束と渦電流が発生する。この渦電流と金属導電層の抵抗によってジュール熱が発生し、定着ローラ２０２、２０４が加熱される。

次に、誘導加熱コイル２１０と加熱ローラ２０２、加圧ローラ２０４との位置関係について説明する。

誘導加熱コイル２１０のスリット２１４ａは、加熱ローラ２０２と加圧ローラ２０４とのニップに対向している。そして誘導加熱コイル２１０のスリット２１４ａを挟んでリッツ線が巻かれている一方は加熱ローラ２０２に対向し、他方は加圧ローラ２０４に対向している。

加熱ローラ２０２および加圧ローラ２０４は、各々、単一の誘導加熱コイル２１０の対向した部分によって、電磁誘導が行われることにより加熱される。すなわち単一のコイルにより加熱ローラ２０２と加圧ローラ２０４が同時に加熱されることとなる。

また、誘導加熱コイル２１０を挟んで定着ローラ２０２、２０４と対向する位置には、フェライトコア２１６を設ける。このフェライトコア２１６により誘導加熱コイル２１０により発生する磁束を整え、磁束を定着ローラ２０２、２０４に有効に伝える。このようにフェライトコア２１６を設けることにより、発生した磁束によって定着ローラ２０２、２０４が効率よく加熱される。

また、誘導加熱コイル２１０で発生する熱が放熱されると周辺の装置に不具合が生じる虞があるため、誘導加熱コイル２１０には、図３に示すように、加熱ローラ２０２および加圧ローラ２０４に面する部分を除き、耐熱樹脂のカバー２１８を設ける必要がある。この誘導加熱コイル２１０のカバー２１８は、加熱ローラ２０２と加圧ローラ２０４のニップへ用紙Ｐを案内する搬送ガイド（案内部）としての役割を担う。

この搬送ガイドは、例えば、誘導加熱コイル２１０の中央の記録媒体案内部に対応する部分が、記録媒体案内部方向に伸びており、これによって、搬送されてくる記録媒体を案内部を介してニップへガイドする。このように、誘導加熱コイル２１０のカバー２１８が用紙搬送ガイドを兼ねることにより新たな部材を設ける必要がなく、構成を簡単にすることができる。

上記の実施形態をとれば、単一の誘導加熱コイル２１０により加熱ローラ２０２と加圧ローラ２０４を同時に加熱することができる。そのため、加熱ローラ２０２と加圧ローラ２０４の各々に加熱源を設ける必要がなく、部材の数が減り、構成が単純になる。また、加熱源を一つしか設ける必要がないため、コストの削減にも繋がる。

なお、上記の実施形態においては、用紙Ｐの搬送方向における定着ローラ２０２、２０４の上流側に誘導加熱コイルを設けたが、下流側に設けてもよい。
下流側に設けても、定着ローラ２０２、２０４を加熱することができる。またカバー２１８は、定着後の用紙Ｐを搬送する際の搬送ガイドとして働く。
(実施形態２)

実施形態２を図４乃至図５を用いて説明する。

以下、実施形態１と同一の部分には同一の符号を用い、本実施形態の特徴部分のみ説明する。

図４は、本実施形態における定着装置の斜視図である。

本実施形態においては、誘導加熱コイル２１０を挟んで加熱ローラ２０２および加圧ローラ２０４に対向する位置にフェライトコア２１６を各ローラの回転軸方向に沿って間隔を持って並べる。

図５は、定着装置を用紙搬送方向から見た際のフェライトコア２１６の配置図である。図５に示すように、誘導加熱コイル２１０を挟んで加熱ローラ２０２と対向する位置のフェライトコア２１６aと誘導加熱コイル２１０を挟んで加圧ローラ２０４と対向する位置のフェライトコア２１６bは、定着ローラ２０２、２０４の回転軸方向において互い違いになるように設けられている。

フェライトコア２１６を設けない位置では、フェライトコア２１６により磁束が定着ローラ２０２、２０４に向かうように整えられないため、フェライトコア２１６を設けた位置と電磁誘導による加熱の度合いが異なってしまう。しかし、加熱ローラ２０２と加圧ローラ２０４に誘導加熱コイル２１０を挟んで設けられるフェライトコア２１６をローラの回転軸方向に互い違いに設けることにより回転軸方向の温度ムラを解消できる。

フェライトコア２１６は高価であるため、フェライトコア２１６を設ける面積を減らすことが望ましい。上記のように、複数のフェライトコアを定着ローラ２０２、２０４の回転軸方向に沿って間隔を持って並べ、さらに、加熱ローラ２０２と加圧ローラ２０４と対向する位置において、定着ローラ２０２、２０４の回転軸方向に互い違いになるように並べれば、ローラの回転軸方向の温度ムラを防ぎながらフェライトコア２１６を設ける面積を減らすことができる。すなわち、定着ローラ２０２、２０４の回転軸方向の全面にフェライトコアを設けるときと比べ、安価な構成を実現できる。

１００画像形成装置
１０２画像読取部
１０６表示部
１０８操作キー
１１２レーザユニット
１１４感光体
１１５帯電装置
１１６現像装置
１１８転写装置
１２０クリーナ
１２２除電装置
１２４給紙装置
１２６搬送路
１２８搬送ベルト
１３０定着装置
１３２排出ローラ
１３４電気基板
１３６メンテナンスドア
２０２加熱ローラ
２０４加圧ローラ
２１０誘導加熱コイル
２１６フェライトコア
２１８カバー

Claims

電磁誘導により発熱する金属導電層を有する第1の加熱回転体と、
電磁誘導により発熱する金属導電層を有し、前記第1の加熱回転体とニップを形成し、前記第１の加熱回転体と協働して、前記ニップを通過する記録媒体のトナー画像を定着させる第２の加熱回転体と、
前記ニップに対向して、前記ニップへ搬送される記録媒体を通過させる媒体通過部を有し、前記第１の加熱回転体および前記第２の加熱回転体に磁束を印加する単一の誘導加熱コイルと、
を具備することを特徴とする定着装置。
前記単一の誘導加熱コイルは、前記媒体通過部を挟んで、前記第１の加熱回転体に対向し第１の加熱回転体に磁束を印加する部位と前記第２の加熱回転体に対向し前記第２の加熱回転体に磁束を印加する部位とを有することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
前記第1の加熱回転体に前記誘導加熱コイルを挟んで対向して位置する第1のフェライトコアと、前記第２の加熱回転体に前記誘導加熱コイルを挟んで対向して位置する第2のフェライトコアとをさらに有することを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の定着装置。
前記第１のフェライトコアは、前記第１の加熱回転体の回転軸方向に沿って間隔を持って複数並べられ、前記第２のフェライトコアは、前記第２の加熱回転体の回転軸方向に沿って前記第１のフェライトコアと互い違いに複数設けられることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
前記誘導加熱コイルは、前記第１および第２の加熱回転体と対向する部分を除き、カバーで覆われ、前記カバーは、前記媒体通過部および前記ニップに前記記録媒体を案内する案内部を有することを特徴とする請求項１、２，３あるいは4記載の定着装置。
記録媒体を供給する供給部と、
前記記録媒体を搬送する搬送部と、
前記記録媒体にトナー画像を形成する画像形成部と、
電磁誘導により発熱する金属導電層を有する第1の加熱回転体と、電磁誘導により発熱する金属導電層を有し、前記第1の加熱回転体とニップを形成し、前記第１の加熱回転体と協働して、前記ニップを通過する前記記録媒体のトナー画像を定着させる第2の加熱回転体と、前記ニップに対向して前記ニップへ搬送される前記記録媒体を通過させる媒体通過部を有し、前記第１の加熱回転体および前記第２の加熱回転体に磁束を印加する単一の誘導加熱コイルとを有する定着装置と、
を具備することを特徴とする画像形成装置。
前記第1の加熱回転体に前記誘導加熱コイルを挟んで対向して位置する第1のフェライトコアと、前記第２の加熱回転体に前記誘導加熱コイルを挟んで対向して位置する第2のフェライトコアとをさらに有することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
前記第１のフェライトコアは、前記第１の加熱回転体の回転軸方向に沿って間隔を持って複数並べられ、前記第２のフェライトコアは、前記第２の加熱回転体の回転軸方向に沿って、前記第１のフェライトコアと互い違いに複数設けられることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
電磁誘導により発熱する金属導電層を有する第1および第２の加熱回転体がニップを形成し、前記ニップに対向して、前記ニップへ搬送される記録媒体を通過させる媒体通過部を有する単一の誘導加熱コイルが前記第１のおよび前記第２の加熱回転体に磁束を印加し、前記第１および第２の加熱回転体に電磁誘導を起こし、
前記ニップを通過する記録媒体のトナー画像を定着させる定着方法。