JP2953957B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、定着装置に係り、とく
に記録用紙上に付着した未定着トナーを記録用紙に定着
させる定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、定着装置としては、安全性や
出力速度，或いはコスト等の面から熱圧力定着装置が一
般に多く用いられている。

【０００３】図２に、代表的な熱圧力定着装置の従来例
を示す。この図２に示す従来例にあっては、ヒートロー
ラ５１と加圧ローラ５２とにより一対のニップローラ系
を成しており、ヒートローラ５１内には発熱源としての
ハロゲンランプ５１Ａが内装されている。ヒートローラ
５１は、駆動手段（図示せず）により回転駆動され、加
圧ローラ５２は表面に耐熱弾性層を有し，ヒートローラ
５１側に加圧ばね５４により押圧されており、同時にヒ
ートローラ５１の回転に従動するように装備されてい
る。符号５５はペーパガイドを示し、符号５６は温度セ
ンサを示す。

【０００４】そして、例えば図２において、図示の矢印
の方向へ回転するヒートローラ５１と加圧ローラ５２と
の間を、ヒートローラ５１側の面側に未定着トナーを付
着した用紙Ｐが通過すると、熱圧力によって定着が行わ
れるようになっている。ここで、この図２における装置
では、ヒートローラ５１はハロゲンランプ５１Ａからの
輻射熱によって内面より加熱させるものである。

【０００５】また、近時においては、図３に示すように
耐熱性無端薄肉体６１を用いた熱圧力式の定着装置も実
用化されている。これは、前述した図２におけるヒート
ローラ部分を耐熱性無端薄肉体６１とライン状発熱体６
２にしたもので、この場合、加圧ローラ６３が駆動手段
（図示せず）によって回転駆動され、耐熱性無端薄肉体
６１を従動回転させるものである。

【０００６】そして、例えば図３において図示の矢印の
方向に回転する加圧ローラ６３と耐熱性無端薄肉体６１
との間を、ヒートローラ６０側の面側に未定着トナーを
付着した用紙Ｐが通過すると、熱圧力によって定着が行
われるようになっている。耐熱性無端薄肉体６１として
はニッケル電鋳，ポリイミドフィルム等が使用され、又
ライン状発熱体６２としてはセラミック製ヒータ，シー
ズヒータ，面状ヒータ等が使用される。この図３におい
て、符号６４は加圧ばねを示し、符号６５は支持ガイド
を示し、符号６６は温度センサを示す。

【０００７】更に、画像形成装置内で電磁誘導加熱を用
いたものとして、特開昭６２−５２５８４号公報や実開
平４−５５０５５公報記載のものがある。

【０００８】この内、特開昭６２−５２５８４号公報で
は、感光体ドラムや静電記録用誘電体に於ける特性劣化
の防止対策として、加熱手段に電磁誘導加熱を用いるよ
うにしたもので、厚み数ｍｍから１０数ｍｍの表面に感
光体層あるいは誘電体層を有する導電性支持体を内側あ
るいは外側に配設した電磁誘導加熱部により、誘導加熱
させるようにしたものである。

【０００９】また、実開平４−５５０５５号公報では、
前述した図２に示した従来例でのハロゲンランプに相当
する部分を、誘導加熱コイルに置き換えたもので、この
誘導加熱コイルに高周波電源より出力が印加され、ヒー
トローラを電磁誘導加熱させるようになっている。そし
て上述した図２，図３の場合と同じように、ヒートロー
ラと加圧ローラ間を用紙が通過し定着させるものであ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、次のような不都合が生じている。

【００１１】まず、図２に開示した従来例においては、 ．ハロゲンランプ５１Ａの発生熱が一部対流熱として
失われる。 ．ヒートローラ５１と加圧ローラ５２の接触部以外か
らの放熱が大量にあり、これによって熱効率が悪くなり
消費電力が大となる。 ．ヒートローラ５１の長手方向において両端部での温
度低下があり、加熱温度の均一分布を形成しづらい。 ．ガラス製ハロゲンランプ５１Ａのヒートローラ５１
内へのアセンブリ取付や交換時の取り扱いに多くの時間
と労力を要し、破損等の危険もある。 ．上記に関連して、ヒートローラ５１自身が熱容
量をもち、ヒートローラ５１の内側から加熱していたた
めウォームアップタイムがかかる。

【００１２】次に、図３に示した耐熱性無端薄肉体を用
いたものにおいては、図２の構成のものに比べてウォー
ムアップタイムの短縮や消費電力の低減を図り得るが、
以下、に示す不都合がある。 ．ライン状発熱体６２の温度変動が直接定着性能に影
響を与えるため、ライン状発熱体６２の長手方向ならび
に経時的な点での温度均一性ならびに一定温度維持を保
つためのライン状発熱体６２の製造時の均一性や動作時
の高精度な温度制御が必要となる。 ．非常に細く長いライン状発熱体６２を単体では形状
保持不安定な耐熱性無端薄肉体６１に固定配設させ、か
つ耐熱性無端薄肉体６１も回転可能に支持させるための
支持部材が必要となり、組み立てに手間がかかり、また
部材構成も複雑となる。

【００１３】また、実開平４−５５０５５号公報記載の
ものでは、ヒートローラ中央に誘導加熱コイルを配設し
ているものの、この構成では下記に示す不都合が生じて
いる。 ．ヒートローラと加熱コイル部が離れているため、電
磁誘導作用が発生しづらく、発熱効率が悪い。 ．電磁誘導作用がヒートローラのみでなく、ヒートロ
ーラ周辺部材へも影響がおよび不必要な部材が加熱され
ることになる。 ．ヒートローラを使用しているため、図２での場合と
同じようにヒートローラ全体を加熱する必要があり、ウ
ォームアップがかかり、また加圧ローラとの接触部以外
からの放熱も多く熱効率も悪い。

【００１４】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、とくに加熱効率が良好で且つ急速加熱を可能
とした定着装置を提供することを、その目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明では、用紙搬送加
熱部と、この用紙搬送加熱部に送り込まれる未定着トナ
ーが付着した用紙を当該用紙搬送加熱部と共に所定の押
圧力をもって挟持する加圧ローラ部とを備えた定着装置
において、前述した用紙搬送加熱部を、外部駆動されて
移動するベルト状の耐熱性無端薄肉体と、この耐熱性無
端薄肉体を内側から保持すると共に当該耐熱性無端薄肉
体が前記加圧ローラ部に当接した状態を維持し且つその
回転移動を案内する金属性支持体と、この金属性支持体
に前記耐熱性無端薄肉体を介して当該耐熱性無端薄肉体
の外部対向装備された誘導加熱コイルとを備えた構成と
する。 また、前述した金属性支持体を断面半円弧状に形
成すると共に、この金属性支持体を、加圧ローラ部との
対向面を基準として耐熱性無端薄肉体の回転移動方向の
上流側に向けて延設する。そして、前述した耐熱性無端
薄肉体を、厚さ２０〔μｍ〕〜０．１〔ｍｍ〕程度のポ
リイミドフィルムにより形成する、という構成を採って
いる。これによって前述した目的を達成しようとするも
のである。

【００１６】

【作用】本発明では、耐熱性無端薄肉体を介して加圧部
材に接触配設された金属支持体に、耐熱性無端薄肉体と
加圧部材が接触する部分を除いて、耐熱性無端薄肉体を
介して対向配設された誘導加熱コイル部に交流電流を流
すことで、電磁誘導作用により金属支持体と誘導加熱コ
イル部間に交番磁束が生じ、金属支持体内に加熱コイル
電流と反対方向の過電流が生じることとなってジュール
熱が発生、金属支持体が自己発熱し所定の温度に昇温さ
れる。

【００１７】昇温された金属支持体はほとんど熱容量を
持たない厚さ２０〔μｍ〕〜０．１〔ｍｍ〕程度のポリ
イミドフィルムの耐熱性無端薄肉体を介して加圧ローラ
部材と接触配設しているため、耐熱性無端薄肉体と加圧
部材との間を金属支持体側の面上に未定着トナーを付着
した用紙が通過することで、熱圧力によって定着が行わ
れる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。

【００１９】この図１に示す実施例は、用紙搬送加熱部
１と、この用紙搬送加熱部１に送り込まれる未定着トナ
ーが付着した用紙を当該用紙搬送加熱部１と共に所定の
押圧力をもって挟持する加圧ローラ部２とを備えてい
る。

【００２０】用紙搬送加熱部１は、外部駆動されて移動
するベルト状の耐熱性無端薄肉体１Ａと、この耐熱性無
端薄肉体１Ａを内側から保持すると共に，当該耐熱性無
端薄肉体１Ａが加圧ローラ部２に当接した状態を維持し
且つその回転移動を案内する金属性支持体１Ｂと、この
金属性支持体１Ｂに前述した耐熱性無端薄肉体１Ａを介
して対向装備された誘導加熱コイル１Ｃとを備えてい
る。この誘導加熱コイル１Ｃは、加圧ローラ部２の外部
に装備されている。

【００２１】また、前述した金属性支持体１Ｂは、その
外周が断面半円弧状に形成されている。そして、この金
属性支持体１Ｂは、加圧ローラ部２との対向面を基準と
して，その一端部が前述した耐熱性無端薄肉体１Ａの回
転移動方向の上流側に向けて延設されている。また、耐
熱性無端薄肉体１Ａは、本実施例では、筒状に形成され
ている。

【００２２】これを更に詳述すると、図１において、耐
熱性無端薄肉体１Ａは、厚さ２０〔μｍ〕〜０．１〔ｍ
ｍ〕程度のニッケル電鋳またはポリイミドフィルムより
なり、回転自在に金属性支持体１Ｂに支持されている。

【００２３】また、金属性支持体１Ｂは、耐熱性無端薄
肉体１Ａ内にあって加圧ローラ部２に耐熱性無端薄肉体
１Ａを介して接触配設され、用紙挿入側方向に延長され
た部分を有し、炭素鋼，真ちゅう，アルミ等により形成
されている。

【００２４】加圧ローラ部２は、図示しない駆動手段に
よって駆動され，前述した耐熱性無端薄肉体１Ａに接触
している表面には耐熱弾性層２Ａが装備されている。

【００２５】誘導加熱コイル１Ｃは、前述した加圧ロー
ラ部２と耐熱性無端薄肉体１Ａの接触する部分を除い
て、耐熱性無端薄肉体１Ａの外側に装備され、耐熱性無
端薄肉体１Ａを介して金属性支持体１Ｂと対向配設され
た耐熱性無端薄肉体１Ａ側に，耐熱樹脂あるいはセラミ
ック等よりなる絶縁性層１Ｃａを備えている。

【００２６】また、符号３は、加圧ローラ部２と耐熱性
無端薄肉体１Ａの接触部付近の金属性支持体１Ｂの温度
を検出するよう取り付けられた温度センサを示す。

【００２７】更に、本実施例では、誘導加熱コイル１Ｃ
に交流電流を供給する誘導加熱用電源４と、温度センサ
３からのデータに基づき誘導加熱用電源４の出力を制御
する誘導加熱用電源制御部５と、加圧ローラ部２と耐熱
性無端薄肉体１Ａとの接触域へ用紙Ｐ等を導き入れ，か
つ接触域からの用紙Ｐの排出ガイドとなるペーパーガイ
ド７とを備えている。符号６は用紙導入側のペーパーガ
イドを示す。

【００２８】次に、上記実施例の動作について説明す
る。

【００２９】回転駆動手段（図示せず）により、加圧ロ
ーラ部２が矢印の方向へ回転すると、この加圧ローラ部
２の回転に従動して耐熱性無端薄肉体１Ａが回転する。
温度センサ３によって金属性支持体１Ｂの表面温度が検
出され、定着に不充分な温度であることが検出される
と、誘導加熱用電源制御部５が誘導加熱用電源４への出
力を出力し、誘導加熱コイル１Ｃへ交流電流が供給され
る。なお、ここでは適用周波数として１０〔kHz 〕以下
が使用される。

【００３０】これによって、誘導加熱コイル１Ｃと金属
性支持体１Ｂとの間に交番磁束が生じ、金属性支持体１
Ｂが励磁されて金属性支持体１Ｂ中に加熱コイル電流と
反対方向の過電流が生じ、これによってジュール熱が発
生し、金属性支持体１Ｂは自己発熱して昇温する。かか
る動作は、加圧ローラ部２及び耐熱性無端薄肉体１Ａを
回転させながら金属性支持体１Ｂの昇温がなされ、定着
に充分な温度が温度センサ３に検出されるまで続けられ
る。

【００３１】そして、金属性支持体１Ｂが定着に充分な
温度になった後は、定着するに必要な温度の維持を行う
よう誘導加熱用電源４の出力を誘導加熱用電源制御部５
が温度センサ信号に基づいて制御する。

【００３２】このようにして、金属性支持体１Ｂが定着
に必要な温度になると、転写部（図示せず）にて、表面
に印材（トナー）が付着した用紙Ｐが挿入側のペーパー
ガイド６にそって、耐熱性無端薄肉体１Ａ側にトナーが
付着した面を配置して耐熱性無端薄肉体１Ａと加圧ロー
ラ部２の接触部へ挿入される。

【００３３】接触部にて、用紙Ｐは耐熱性無端薄肉体１
Ａを介して金属性支持体１Ｂより加熱され、加圧ローラ
部２からの押圧とによってトナーは用紙Ｐへ定着され
る。この定着された用紙Ｐは、接触部より離れ排出側ペ
ーパーガイド７にそって排出される。

【００３４】一方、耐熱性無端薄肉体１Ａは、回転によ
って次なる定着へと使用される。

【００３５】ここで、本実施例で、金属性支持体１Ｂを
一様な材質また均一厚みとして示したが、材質は一様で
ある必要はなく、特に誘導加熱コイル部１Ｃと対向配設
している部分と耐熱性無端薄肉体１Ａと加圧ローラ部２
が接触している部分に近いところの部分とで，材質の異
なるもの，あるいは徐々に変化させたものを用いてもよ
い。加熱コイル部１Ｃに対向配設させている部分に比べ
て耐熱性無端薄肉体１Ａと加圧ローラ部２が接触してい
る部分に近いところの部分には、自己発熱しやすい材質
アルミに対して炭素鋼を用いるようにしてもよい。更
に、接触部付近の部分には熱伝導の良い銅などを用いて
もよい。

【００３６】また、金属性支持体１Ｂの厚みについて
も、均一にする必要はなく、支持機能に問題を生じない
範囲で変化させることも可能であり、更に、加熱コイル
部１Ｃの対向部分を薄めに、接触部を厚めに形成し、合
わせて材質を接触部に熱伝導の良い材質を用いるなどの
ことも可能である。

【００３７】さらに、耐熱性無端薄肉体１Ａとして絶縁
性部材を用いると、前述した誘導加熱コイル部１Ｃの耐
熱性無端薄肉体１Ａ側に設けた絶縁層１Ｃａは省略して
もよい。

【００３８】また、ここでは示していないが、耐熱性無
端薄肉体１Ａの外面のクリーニングをするクリーニング
パッドや接触部からの用紙剥離を確実なものとする分離
爪等も必要に応じて取り付けてよい。

【００３９】また、本実施例では、加圧ローラ部２を駆
動する場合について例示したが、本発明は何らこれに限
定するものでなく、また図では耐熱性無端薄肉体１Ａを
略円筒に示したがベルト状に形成し走行するように構成
してもよい。加圧ローラ部２についても、ベルト状に形
成し走行するように構成してもよい。誘導加熱用電源出
力電流も使用状態に応じて、その出力電流値，周波数を
変化させてもよい。

【００４０】本実施例は、上述のように構成され機能す
るので、以下に示す利点を備えている。

【００４１】．まず電磁誘導加熱方式を用いたことで
加熱効率が高い急速加熱ができ、温度制御が容易とな
る。

【００４２】．被加熱材である金属性支持体１Ｂと誘
導加熱コイル部１Ｃが対向接近配設されているため、さ
らに加熱効率が更にアップし、加えて周辺部材，特に金
属部材があったとしてもその影響はほとんどなく安全で
ある。

【００４３】．熱容量がありウォームアップタイムも
かかる厚肉ヒートローラを用いていないため、放熱量も
少なく、金属性支持体もコンパクトであるため、急速加
熱ができる。

【００４４】．上記〜によって低消費電力化が実
現できる。

【００４５】．被加熱材である金属性支持体１Ｂが耐
熱性無端薄肉体１Ａの支持も兼用しており、構成がシン
プルとなり、組み立ても容易である。

【００４６】．誘導加熱コイル部１Ｃ、「金属性支持
体１Ｂ＋耐熱性無端薄肉体１Ａ」、加圧ローラ部２、と
各ユニット化ができるため、組み立てが容易に行える。
また、特に「金属性支持体１Ｂ＋耐熱性無端薄肉体１
Ａ」の部分に対してユニット化することにより交換が容
易になる。

【００４７】．金属性支持体１Ｂが用紙挿入側に延長
されており、耐熱性無端薄肉体１Ａの回転支持において
も有効であり、また薄肉体が多少厚めになって熱容量を
有したとしても、熱を有効に用紙Ｐへ供給できる。

【００４８】．誘導加熱コイル部１Ｃを用紙送行幅方
向で分割することにより、特に幅の狭い用紙Ｐにおいて
も、その通紙幅に相当する部分の金属性支持体１Ｂの幅
の部分のみを加熱るすことが可能である。

【００４９】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、加熱効率が高く、しかも温度制御
が容易となり、被加熱材である金属性支持体と誘導加熱
コイル部が対向接近配設されているため、さらに加熱効
率を改善することができ、熱容量がありウォームアップ
タイムもかかる厚肉ヒートローラを用いていないため、
放熱量も少なく、金属性支持体もコンパクトであるた
め、急速加熱ができ、全体的に低消費電力化が実現でき
るという従来にない優れた定着装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】従来例を示す説明図である。

【図３】他の従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 用紙搬送加熱部 １Ａ 耐熱性無端薄肉体 １Ｂ 金属性支持体 １Ｃ 誘導加熱コイル部 ２ 加圧ローラ部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−261763（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−33474（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−210327（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−11648（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−165351（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−51659（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 用紙搬送加熱部と、この用紙搬送加熱部
   に送り込まれる未定着トナーが付着した用紙を当該用紙
   搬送加熱部と共に所定の押圧力をもって挟持する加圧ロ
   ーラ部とを備えた定着装置において、 前記用紙搬送加熱部を、外部駆動されて移動するベルト
   状の耐熱性無端薄肉体と、この耐熱性無端薄肉体を内側
   から保持すると共に当該耐熱性無端薄肉体が前記加圧ロ
   ーラ部に当接した状態を維持し且つその回転移動を案内
   する金属性支持体と、この金属性支持体に前記耐熱性無
   端薄肉体を介して当該耐熱性無端薄肉体の外部対向装備
   された誘導加熱コイルとを備え、前記金属性支持体を断面半円弧状に形成すると共に、こ
   の金属性支持体を、前記加圧ローラ部との対向面を基準
   として前記耐熱性無端薄肉体の回転移動方向の上流側に
   向けて延設 し、前記耐熱性無端薄肉体を、厚さ２０〔μｍ〕〜０．１
   〔ｍｍ〕程度のポリイミドフィルムにより形成 したこと
   を特徴とする定着装置。