JP4325662B2

JP4325662B2 - 定着装置

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Publication number: JP4325662B2
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Authority: JP
Inventors: 哲哉加川
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
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Filing date: 2006-11-09
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Description

本発明は、電子写真装置に用いられる定着装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリおよびそれらの複合機などに適用される電子写真装置では、記録紙にトナーの画像を転写し、記録紙を加熱体（加熱ローラまたは加熱ベルト）と加圧体（加圧ローラまたは加圧ベルト）との間に挟み込んで加熱することで、記録紙にトナーを定着している。

このような定着において、トナー画像が転写された印字面を加熱ローラ（または加熱ベルト）によって加熱するだけでは記録紙に対するトナーの接着強度が十分でない場合がある。そこで、加熱ローラと加圧ローラ（または加熱ベルト）とのそれぞれの内部にハロゲンランプのような熱源を設けることが一般的である。

また、特許文献１から３に記載されているように、加熱ローラに交番磁界を印加して誘導加熱する技術が公知である。

誘導加熱には、発熱体に交番磁界を印加するために高価な励磁コイルを設ける必要があり、加熱ローラと加圧ローラとにそれぞれ励磁コイルを設けることはコスト的に大きな負担であった。

特許文献１には、加熱ローラおよび加圧ローラの両者を貫通する励磁コイルを設けて、１つの励磁コイルで加熱ローラおよび加圧ローラを共に加熱する技術が開示されているが、加熱ローラと加圧ローラとを交互に挿通して励磁コイルを巻回することは技術的に難しく、逆にコスト増を招くおそれがある。

特許文献２の技術では、励磁コイルに印加する駆動電圧の周波数を制御することにより、閉磁路鉄心の小型化を可能にしているが、加圧ローラを加熱することについては何ら開示していない。

特許文献３には、励磁コイルを複数に分割し、それぞれ共振コンデンサによってことなる共振周波数を有する回路を構成させ、駆動電圧の周波数により、作用する励磁コイルを選択する技術が記載されているが、加熱ローラの発熱量を適正化するものであって、加圧ローラを加熱することについては何ら開示していない。
特開平１０−１６２９４４号公報特開２００１−３４０９０号公報特開２００３−３１７９２３号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、励磁コイルを増やさずに加熱体および加圧体を加熱することができる誘導加熱方式の定着装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明による定着装置は、励磁コイルが発生する交番磁界が印加されて誘導加熱される加熱発熱部を有し、トナー画像が転写された記録紙の印字面側に当接する加熱体と、前記加熱発熱部よりも透磁率が高く、前記加熱発熱部から漏出した前記交番磁界の一部の磁束によって誘導加熱される加圧発熱部を有し、前記記録紙の裏面に当接する加圧体と、前記励磁コイルに、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が低くなる高周波電圧、および、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が高くなる低周波電圧のいずれかを選択して入力し、前記高周波電圧と前記低周波電圧との出力時間比を調節可能な駆動回路、または、前記励磁コイルに、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が低くなる高周波電圧、および、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が高くなる低周波電圧を重畳して入力し、前記高周波電圧と前記低周波電圧との振幅をそれぞれ調節可能な駆動回路とを備えるものとする。

また、本発明による定着装置は、励磁コイルが発生する交番磁界が印加されて誘導加熱される加熱発熱部を有し、トナー画像が転写された記録紙の印字面側に当接する加熱体と、前記加熱発熱部よりも透磁率が高く、前記加熱発熱部から漏出した前記交番磁界の一部の磁束によって誘導加熱される加圧発熱部を有し、前記記録紙の裏面に当接する加圧体と、前記励磁コイルに、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が低くなる高周波電圧、および、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が高くなる低周波電圧とを入力する駆動回路とを備え、前記加熱体の温度を検出する加熱温度センサと、前記加圧体の温度を検出する加圧温度センサとを有し、前記高周波電圧と前記低周波電圧との出力比と、前記加熱体と前記加圧体との発熱量の比との関係を記憶しており、前記加熱温度センサおよび前記加圧温度センサの出力に応じて、前記発熱量の比に基づいて、前記駆動回路の前記高周波電圧と前記低周波電圧との出力比を決定するものとしてもよい。

また、本発明による定着装置は、励磁コイルが発生する交番磁界が印加されて誘導加熱される加熱発熱部を有し、トナー画像が転写された記録紙の印字面側に当接する加熱体と、前記加熱発熱部よりも透磁率が高く、前記加熱発熱部から漏出した前記交番磁界の一部の磁束によって誘導加熱される加圧発熱部を有し、前記記録紙の裏面に当接する加圧体と、前記励磁コイルに、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が低くなる高周波電圧、および、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が高くなる低周波電圧とを入力する駆動回路とを備え、前記加熱体と前記加圧体とが当接するニップの前後に、前記加熱体から漏出した磁束を前記加圧体に導くコアであって、少なくともいずれかが、前記記録紙を前記加熱体または前記加圧体から分離する分離板、または、前記記録紙を案内するガイドを兼ねるコアを配設したものとしてもよい。

透磁率が低い金属は、交番磁界中にあっても渦電流が発生しにくく磁力線を透過させるが、交番磁界の周波数が高くなると磁力線を捕捉し、渦電流を生じて発熱することで磁力線を捕捉するようになる性質がある。上述の構成によれば、透磁率が低い加熱発熱部を誘導加熱して加熱体を昇温する際に、交番磁界の周波数が低い場合は加熱発熱部の磁束からの漏れ磁束が多くなるので、この漏れ磁束を透磁率の大きな加圧発熱部で捕捉して、加圧発熱部を発熱させることができる。また、交番磁界の周波数を高くすることで、加熱発熱部が捕捉する磁束を増やして漏れ磁束を低減できるので、加熱発熱部の発熱量を増やすことができる。

また、本発明の定着装置において、前記励磁コイルは、前記加熱体の内部に配設されてもよく、前記加熱体が無端ベルトであれば、前記励磁コイルのコアを前記無端ベルトのガイドと兼用してもよい。

前記励磁コイルは、前記加熱体の外部に配設されてもよく、前記加熱体の内部に、前記加熱体から漏出した磁束を前記加圧体に導くコアを配設してもよい。前記加熱体が無端ベルトであれば、前記コアを前記無端ベルトのガイドと兼用してもよい。

この構成によれば、利用可能な電力に制限がある場合、加熱体と加圧体とをそれぞれ加熱するために投入する電力を最適な比率で分配し、高負荷の連続運転においても、定着可能な状態を長時間維持することができる。

また、本発明の定着装置において、前記加熱体と前記加圧体とが当接するニップの前後に、前記加熱体から漏出した磁束を前記加圧体に導くコアを配設してもよく、前記ニップの前後に配設したコアの少なくともいずれかは、前記記録紙を前記加熱体または前記加圧体から分離する分離板、或は、前記記録紙を案内するガイドを兼ねてもよい。

これらの構成によれば、加圧体を効率よく加熱することができる。

また、本発明の定着装置において、前記高周波電圧の周波数が前記低周波電圧の周波数の整数倍であれば、駆動回路を構成しやすい。

また、本発明の定着装置において、前記励磁コイルは、前記加熱体と前記加圧体の圧接方向に対して傾斜して配設してもよい。

この構成によれば、記録紙搬送方向の上流側の発熱を大きくして、熱効率を高めることができる。

また、本発明の定着装置において、前記記録紙が電子部品を搭載する場合、前記駆動回路が前記低周波電圧を出力することを禁止する保護手段を有してもよい。

本発明によれば、加熱体の加熱発熱部を加圧体の加圧発熱部よりも透磁率の低い物質で構成し、印加周波数を低くしたときに漏れ出る磁束によって、透磁率の高い加圧発熱部を誘導加熱することができる。このため、１つのコイルで、加熱体および加圧体を選択して誘導加熱することができる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の定着装置を有する画像形成装置１を示す。画像形成装置１は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーによって画像を形成する４つの現像ユニット２と、転写ベルト３と、各現像ユニット２が形成したトナー画像を静電力で転写ベルト３にそれぞれ転写する１次転写ローラ４と、転写ベルト３に転写されたトナー画像を記録紙Ｓに静電力で転写する２次転写ローラ５と、本発明の第１実施形態であり、記録紙Ｓを加熱してトナー画像を定着させる定着装置６と、各現像ユニット２にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを供給する４つのトナーカートリッジ７とを有している。

各現像ユニット２は、それぞれ、回転するドラム状の感光体８と、感光体８を帯電させる帯電器９と、帯電した感光体８を露光して静電潜像を形成する露光器１０と、静電潜像にトナーＴを付着させてトナー画像を形成する現像器１１と、感光体９の表面のトナーを掻き落とすクリーナ１２とを有している。

転写ベルト３は、回転駆動される駆動ローラ１３と、従動ローラ１４と、張力を与えるテンションローラ１５とに掛け渡されて、駆動ローラ１３によって矢印方向に回動する。また、画像形成装置１は、転写ベルト３の表面に残留するトナーを除去するクリーナユニット１６を有している。

記録紙Ｓは、給紙部１７に供給され、供給ローラ１８で１枚ずつ送り出され、搬送ローラ１９で２次転写ローラ５に搬送され、定着装置６を通って排紙ローラ２０によって排紙部２１に排出される。

図２に詳しく示すように、定着装置６は、加熱ローラ（加熱体）２２と加圧ローラ（加圧体）２３とを備えており、加熱ローラ２２は、例えば、アルミニウムからなる芯金（加熱発熱部）２４を有し不図示のモータで回転駆動される。加圧ローラ２３は、例えば、アルミニウムよりも透磁率の高い磁性ステンレス鋼からなる芯金（加圧発熱部）２５を有しており、加熱ローラ２２の回転に従動して回転するようになっている。加熱ローラ２２の内部には、例えばフェライトからなるコア２６を有する励磁コイル２７が配設されている。励磁コイル２７には、駆動回路２８から駆動電圧が印加され、駆動回路２８は、コントローラ２９から入力される制御信号によって周波数が定められる高周波電圧を出力するようになっている。

コア２６は、「Ｅ」の字型断面を有し、芯金２４の内部に、芯金２４に接触しないように隙間を空けて加熱ローラ２２の軸方向略全長に亘って延伸するように配設されている。励磁コイル２７は、コア２６の「Ｅ」の字の中央の横棒部分に導線を巻回してなり、加熱ローラ２２の軸方向に延びた扁平なコイルである。

定着装置６は、加熱ローラ２２および加圧ローラ２３の表面温度をそれぞれ検出する加熱温度センサ３０および加圧温度センサ３１を有している。コントローラ２９は、加熱温度センサ３０および加圧温度センサ３１からの出力に応じて、駆動回路２８が励磁コイル２７に印加する駆動電圧を制御することで、加熱ローラ２２および加圧ローラ２３の温度をそれぞれ所定温度に制御するようになっている。

励磁コイル２７に、例えば、周波数ｆ１＝４０ｋＨｚの高周波電圧を印加すると、図２に示すように、励磁コイル２７が形成する交番磁界（高周波磁界）の磁束Ｍ_Ｈは、主に、コア２６およびアルミニウムからなる加熱発熱部２４に捕捉される。このとき、加熱発熱部２４内には磁束Ｍ_Ｈを打ち消す方向に渦電流が流れ、ジュール損を生じて発熱、つまり、励磁コイル２７によって誘導加熱される。

定着装置６は、加熱ローラ２２と加圧ローラ２３とが当接するニップに、記録紙Ｓを挟み込んで、記録紙Ｓを加熱ローラ２２の回転力によって搬送する。記録紙Ｓは、トナー画像が転写されている印字面側が加熱ローラ２２に当接し、トナー画像が転写されていない裏面側が加圧ローラ２３に当接するようになっている。記録紙Ｓ上のトナーは、加熱ローラ２２によって加熱、加圧されることで記録紙Ｓに定着される。

一方、励磁コイル２７に、例えば周波数ｆ２＝１ｋＨｚの低周波電圧を印加すると、図３に示すように、透磁率の低い加熱発熱部２４は、磁束Ｍ_Ｌを捕捉できず、多くの磁束Ｍ_Ｌが漏洩し、透磁率の高い加圧発熱部２５に捕捉される。これにより、低周波電圧によって形成される交番磁界Ｍ_Ｌは、加圧発熱部２５を誘導加熱し、加熱ローラ２２が加熱した記録紙Ｓを加圧ローラ２３が裏側から冷却して定着を阻害しないようにできる。

図４に、駆動回路２８の出力電圧を示す。駆動回路２８は、主に加圧ローラ２３を加熱するための１ｋＨｚの低周波電圧と、主に加熱ローラ２２を加熱するための４０ｋＨｚの高周波電圧とを、例えば数秒毎に切り替えて出力できる。

低周波電圧および高周波電圧の振幅を制御すれば、加熱発熱部２４および加圧発熱部２５の発熱量を制御することができる。しかしながら、画像形成装置１では、最大消費電力が定められ、運転状況に応じて定着装置６が利用可能な電力が制限される。また、電圧制御を採用すると、駆動回路２８は高価なものになってしまう。このため、画像形成装置１では、駆動回路２８の出力電圧を固定し、高周波電圧と低周波電圧との出力時間を調整することで加熱ローラ２２および加圧ローラ２３の温度を制御するようになっている。

図５に、高周波電圧と低周波電圧との出力時間の比によって、加熱発熱部２４と加圧発熱部２５との発熱量の比がどのように変化するかを示す。図示するように、低周波電圧を印加したときには、加熱発熱部２４から磁束が漏出するが、加熱発熱部２４の発熱が皆無になる訳ではない。

定着装置６は、図５を数値化したテーブルを記憶しており、起動時や高負荷の運転時には、加熱温度センサ３０および加圧温度センサ３１の出力に応じて加熱ローラ２２および加圧ローラ２３に投入すべき熱量の比を算出し、図５を数値化したテーブルを基にして最適な高周波電圧と低周波電圧との出力時間比を決定する。

これによって、加熱ローラ２２と加圧ローラ２３とをそれぞれ加熱するために投入する電力を最適な比率で分配し、高負荷の連続運転においても、定着可能な状態を長時間維持することができる。

また、本実施形態の画像形成装置１において、給紙部１７または記録紙Ｓの搬送経路で記録紙ＳがＩＣチップなどの電子部品を搭載しているか否かを検出し、あるいは、オペレータの入力操作によって記録紙Ｓが電子部品を搭載していることを認識できるようにし、記録紙Ｓが電子部品を搭載している場合は、駆動回路２８が低周波電圧を出力しないようにする保護手段を設けることにより、電子部品に磁束が印加されて、電子部品が破損することを防止できる。

また、図４の代案として、駆動回路２８が励磁コイル２７に入力する駆動電圧は、図６に示すように、高周波電圧と低周波電圧とを重畳したものであってもよい。このとき、加熱発熱部２４および加圧発熱部２５の発熱量は、高周波電圧および低周波電圧の振幅によって決定されるが、やはり、利用可能な電力が限られるので、図５を数値化したテーブルに基づいて、高周波電圧および低周波電圧のそれぞれの振幅を決定するとよい。

この駆動電圧波形において、高周波電圧の周波数が低周波電圧の周波数の整数倍であれば、低周波電圧の周期毎に同じ波形が繰り返し現れることになるので、電圧波形を形成するのに都合がよい。

さらに、図７に、本発明の第２実施形態の定着装置６を示す。本実施形態の定着装置６は、加熱ローラ２２の外側に、コア２６を有する励磁コイル２７が配設されている。また、加熱ローラ２２の内側には、例えばフェライトからなる遠位コア３２ａ，３２ｂ，３２ｃが配設されている。遠位コア３２ａ，３２ｂは、加熱ローラ２２の内部に、励磁コイル２７の外周部に近接する位置から加熱ローラ２２の内面に沿って加圧ローラ２３に向かって略平行に延伸して配置され、遠位コア３２ｃは、加熱ローラ２２の中で遠位コア３２ａ，３２の間に、励磁コイル２７の巻線の中央部に近接する位置から加熱ローラ２２の中心を通り、加圧ローラ２３の中心に向かって延伸するように配置されている。本実施形態の他の構成は第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

本実施形態では、励磁コイル２７に高周波電圧を印加すると、高周波磁界Ｍ_Ｈが発生し、アルミニウムからなる加熱発熱部２４に捕捉されて、加熱ローラ２２を加熱することができる。

また、図８に示すように、本実施形態において、励磁コイル２７に低周波電圧を印加したときに発生する磁束Ｍ_Ｌは、加熱発熱部２４から漏洩し、透磁率の高い遠位コア３２ａ，３２ｂ，３２ｃに捕捉されて磁性ステンレス鋼からなる加圧発熱部２５の近傍に導かれ、透磁率の高い加圧発熱部２５に捕捉される。加圧発熱部２５は加熱発熱部２４から漏出した磁束Ｍ_Ｌによって誘導加熱され、加圧ローラ２３を加熱する。

本実施形態では、図７に示すように、高周波電圧を印加したとき、励磁コイル２７が加熱ローラ２２と加圧ローラ２３とが当接するニップから遠い位置で加熱ローラ２２を加熱するので、第１実施形態に比べると若干熱効率が低下するが、励磁コイル２７が加熱ローラ２２の外側に配設されているので、励磁コイル２７の冷却が良好であり、励磁コイル２７の過熱によるトラブルが発生しにくいという利点がある。

図９に、本発明の第３実施形態の定着装置６を示す。本実施形態の定着装置６は、加熱ローラ２２と加圧ローラ２３とが当接するニップの前後に、それぞれ、記録紙Ｓを挟み込むように、例えば、電磁鋼板からなる中継コア３３，３４が配設されている。本実施形態の他の構成は第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

中継コア３３，３４は、加熱ローラ２２および加圧ローラ２３の軸方向に、コア２６と略同じ長さを有し、加熱ローラ２２から漏出した磁束Ｍ_Ｌを、加圧ローラ２３の加圧発熱部２５のニップ部近傍に集中して印加するように案内することで、熱効率を向上させる効果を奏する。また、上流側の中継コア３３は、記録紙Ｓを案内するガイドとしての機能をも兼ね備え、下流側の中継コア３４は、記録紙Ｓを加熱ローラ２２および加圧ローラ２３から分離する分離板としての機能をも兼ね備える。

図１０に、本発明の第４実施形態の定着装置６を示す。本実施形態の定着装置６は、記録紙Ｓの印字面側に当接する加熱体がコア２６の周りに嵌装された、例えば、アルミニウムをラミネートした樹脂製の無端ベルトからなる加熱ベルト３５である。加熱ベルト３５は、内側から圧接部材３６によって加圧ローラ２３に向かって押圧されることで、記録紙Ｓを挟み込むニップを形成している。また、本実施形態では、加圧ローラ２３が回転駆動され、加熱ベルト３５が加圧ローラ２３の回転に従動して回動するようになっている。

本実施形態においても、励磁コイル２７に高周波電圧を印加すると、加熱ベルト３５の加熱発熱部であるアルミニウム層が誘導加熱され、励磁コイル２７に低周波電圧を印加すると、加圧ローラ２３の加圧発熱部２５が誘導加熱される。

また、本実施形態におけるコア２６は、励磁コイル２７が発生させる磁束を案内するだけでなく、加熱ベルト３５のガイドとしての機能をも兼ね備える。

図１１に、本発明の第５実施形態の定着装置６を示す。本実施形態の定着装置６は、図８に示した第２実施形態の加熱ローラ２２を樹脂製の加熱ベルト３５に代えたものであり、遠位コア３２ａ，３２ｂ，３２ｃの加圧ローラ２３側の端部を接続するようにして加熱ベルト３５を押圧してニップを形成する圧接部材３６配設し、圧接部材３６の加熱ベルト３５に当接する面にアルミニウムからなる加熱発熱部３７を設けたもので、他の構成は第２実施形態と同様である。

本実施形態において、励磁コイル２７に高周波電圧を印加したときに発生する磁束Ｍ_Ｈは、加熱発熱部３７に捕捉されて、加熱発熱部３７を誘導加熱することにより、加熱ベルト３５を間接加熱するようになっている。

図１２に、本発明の第６実施形態の定着装置６を示す。本実施形態の定着装置６は、図７に示した第２実施形態の加圧ローラ２３、つまり、記録紙Ｓの裏面側に当接する加圧体が例えば、ステンレスベルトに樹脂コーティングした無端ベルトからなる加圧ベルト３８としたものである。加圧ベルト３８は、コア３９の周りに嵌装されており、内側から圧接部材４０によって加熱ローラ２２に向かって押圧されることで、記録紙Ｓを挟み込むニップを形成している。また、本実施形態の定着装置６は、図９に示した第４実施形態と同様の中継コア３３，３４を備えている。

本実施形態において、励磁コイル２７に低周波電圧を印加したときに発生し、加熱ローラ２２から漏洩する磁束Ｍ_Ｌは、加圧ベルト３８の加圧発熱部となるステンレス層に捕捉されて、加圧ベルト３８を誘導加熱する。尚、コア３９は、磁束Ｍ_Ｌが加圧ベルト３８から漏洩した場合にこれを捕捉するものであるが、加圧ベルト３８のガイドとしての機能のみを有する樹脂製のガイドに置き換えてもよい。

図１３に、本発明の第７実施形態の定着装置６を示す。本実施形態の定着装置６は、図１２に示した第６実施形態の定着装置の加圧ベルト３８が、誘導加熱される金属層（加圧発熱部）を有していない樹脂製の無端ベルトからなるものであり、ニップを形成する圧接部材４０の通紙方向前後に、例えば、ニッケルからなる加圧発熱部４１を設けている。

本実施形態において、励磁コイル２７に低周波電圧を印加したときに発生する磁束Ｍ_Ｌは、加圧発熱部４１を誘導加熱し、加圧ベルト３８を間接加熱するようになっている。

図１４に、本発明の第８実施形態の定着装置６を示す。本実施形態の定着装置６は、図２に示した第１実施形態の定着装置６のコア２６を有する励磁コイル２７を、加熱ローラ２２と加圧ローラ２３との圧接方向に対して通紙方向上流側に傾斜して配設したものである。また、本実施形態の定着装置６は、記録紙Ｓの通紙方法上流側にのみ、記録紙Ｓを挟み込むように設けた中継コア３３を有する。

励磁コイル２７が傾斜していることにより、励磁コイル２７が発生する磁束は、加熱ローラ２２または加圧ローラ２３のニップ部の上流側に偏在して捕捉される（図では低周波の磁束Ｍ_Ｌを示す）。これにより、加熱ローラ２２および加圧ローラ２３のニップ部上流側を加熱することができ、記録紙Ｓに熱を伝達する効率が高くなる。なお、励磁コイル２７が高周波の磁束を形成する場合は、加熱発熱部２４のニップ部およびその上流側部分が高周波の磁束の殆どを捕捉して発熱し、加圧発熱部２５は殆ど発熱しない。

図１５に、本発明の第９実施形態の定着装置６を示す。本実施形態の定着装置６は、例えばアルミニウムからなる加熱発熱部２４を有する加熱ローラ２２と、例えばニッケルからなる加圧発熱部２５を有する加圧ローラ２３に加えて、さらに上流側に、例えばパーマロイからなるプレヒートローラ４２を備えている。また、本実施形態では、コア２６を有する励磁コイル２７を、加熱ローラ２２と加圧ローラ２３との圧接方向に対して通紙方向下流側に傾斜して配設しており、加圧発熱部２５から漏出する磁束をプレヒートローラ４２に導くために、加圧ローラ２３内に、図７に示した第２実施形態の遠位コア３２ａ，３２ｂ，３２ｃと同様の構成からなる内部コア４３ａ，４３ｂ，４３ｃを設け、さらに、内部コア４３ａ，４３ｂに案内され、加圧発熱部２５をさらに貫通した磁束をプレヒートローラ４２に案内するために、加圧ローラ２３とプレヒートローラ４２との間に外部コア４４を配設してある。

本実施形態では、励磁コイル２７に高周波電圧が印加されているとき、加圧発熱部２５が発熱するだけでなく、加圧発熱部２５から漏洩した磁束をさらにプレヒートローラ４２で捕捉して、プレヒートローラ４２を発熱させることができる。これにより、記録紙Ｓを予備加熱して、加熱ローラ２２および加圧ローラ２３によるトナーの定着を確実にすることができる。

以上の実施形態に基づいて説明した本発明の定着装置は、透磁率の低い例えばアルミニウムのような材質からなる加熱発熱部に交番磁界を印加して誘導加熱し、加熱発熱部から漏れ出る磁束を、透磁率の高いたとえは磁性ステンレス鋼のような材質からなる加圧発熱部で捕捉させて、加圧発熱部をも発熱させることができるものである。

ここで、加熱発熱部に印加する交番磁界の周波数を高くするほど、加熱発熱部において捕捉される磁束の割合が多くなり、加圧発熱部に印加される磁束数が少なくなる。つまり、励磁コイルに印加する駆動電圧の周波数が高いほど加熱発熱部における発熱量の加圧発熱部における発熱量に対する比が高くなる。

誘導加熱においては、励磁コイルの電流値が同じであれば、周波数が高いほど発熱量が大きくなる。逆に言うと、低い周波数において大きな発熱量を得ようとすると、電流値を大きくする必要がある。このため、加熱発熱部を殆ど発熱させないような低い周波数で加圧発熱部を十分に発熱させることは困難である。つまり、加圧発熱体において有効な発熱量を得ようとすると、加熱発熱部も同時に発熱するような周波数の駆動電圧を印加することになる。

また、駆動回路が周波数を任意に設定可能な高周波ジェネレータであれば、加熱体および加圧体の温度に基づいて、駆動電圧の周波数を変更することで、最適な発熱量の比を選択して、加熱体および加圧体を共に適切な温度に維持することができる。

つまり、本発明において励磁コイルに入力される高周波電圧および低周波電圧は、固定された周波数に限定されるものではなく、それぞれ複数の固定周波数の駆動電圧であってもよく、また、連続的に周波数を変更可能な駆動電圧であってもよい。

本発明の定着装置を有する画像形成装置の概略図。本発明の第１実施形態の定着装置の高周波電圧印加時を示す概略断面図。図２の定着装置の低周波電圧印加時を示す概略断面図。図２の定着装置に印加される駆動電圧の波形図。図２の定着装置の駆動電圧入力時間比と発熱比との関係を示すグラフ。図４の駆動電圧の代案を示す波形図。本発明の第２実施形態の定着装置の高周波電圧印加時を示す概略断面図。図７の定着装置の低周波電圧印加時を示す概略断面図。本発明の第３実施形態の定着装置の低周波電圧印加時を示す概略断面図。本発明の第４実施形態の定着装置の高周波電圧印加時を示す概略断面図。本発明の第５実施形態の定着装置の高周波電圧印加時を示す概略断面図。本発明の第６実施形態の定着装置の低周波電圧印加時を示す概略断面図。本発明の第７実施形態の定着装置の低周波電圧印加時を示す概略断面図。本発明の第８実施形態の定着装置の低周波電圧印加時を示す概略断面図。本発明の第９実施形態の定着装置の低周波電圧印加時を示す概略断面図。

符号の説明

１画像形成装置
６定着装置
２２加熱ロール（加熱体）
２３加圧ロール（加圧体）
２４加熱発熱部（芯金）
２５加圧発熱部（芯金）
２６コア
２７励磁コイル
２８駆動回路
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ遠位コア
３３中継コア
３４中継コア
３５加熱ベルト（加熱体）
３６加圧発熱部
３８加圧ベルト（加圧体）
４１加圧発熱部

Claims

励磁コイルが発生する交番磁界が印加されて誘導加熱される加熱発熱部を有し、トナー画像が転写された記録紙の印字面側に当接する加熱体と、
前記加熱発熱部よりも透磁率が高く、前記加熱発熱部から漏出した前記交番磁界の一部の磁束によって誘導加熱される加圧発熱部を有し、前記記録紙の裏面に当接する加圧体と、
前記励磁コイルに、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が低くなる高周波電圧、および、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が高くなる低周波電圧のいずれかを選択して入力し、前記高周波電圧と前記低周波電圧との出力時間比を調節可能な駆動回路とを備えることを特徴とする定着装置。
励磁コイルが発生する交番磁界が印加されて誘導加熱される加熱発熱部を有し、トナー画像が転写された記録紙の印字面側に当接する加熱体と、
前記加熱発熱部よりも透磁率が高く、前記加熱発熱部から漏出した前記交番磁界の一部の磁束によって誘導加熱される加圧発熱部を有し、前記記録紙の裏面に当接する加圧体と、
前記励磁コイルに、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が低くなる高周波電圧、および、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が高くなる低周波電圧を重畳して入力し、前記高周波電圧と前記低周波電圧との振幅をそれぞれ調節可能な駆動回路とを備えることを特徴とする定着装置。
励磁コイルが発生する交番磁界が印加されて誘導加熱される加熱発熱部を有し、トナー画像が転写された記録紙の印字面側に当接する加熱体と、
前記加熱発熱部よりも透磁率が高く、前記加熱発熱部から漏出した前記交番磁界の一部の磁束によって誘導加熱される加圧発熱部を有し、前記記録紙の裏面に当接する加圧体と、
前記励磁コイルに、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が低くなる高周波電圧、および、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が高くなる低周波電圧とを入力する駆動回路とを備え、
前記加熱体の温度を検出する加熱温度センサと、前記加圧体の温度を検出する加圧温度センサとを有し、
前記高周波電圧と前記低周波電圧との出力比と、前記加熱体と前記加圧体との発熱量の比との関係を記憶しており、
前記加熱温度センサおよび前記加圧温度センサの出力に応じて、前記発熱量の比に基づいて、前記駆動回路の前記高周波電圧と前記低周波電圧との出力比を決定することを特徴とする定着装置。
励磁コイルが発生する交番磁界が印加されて誘導加熱される加熱発熱部を有し、トナー画像が転写された記録紙の印字面側に当接する加熱体と、
前記加熱発熱部よりも透磁率が高く、前記加熱発熱部から漏出した前記交番磁界の一部の磁束によって誘導加熱される加圧発熱部を有し、前記記録紙の裏面に当接する加圧体と、
前記励磁コイルに、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が低くなる高周波電圧、および、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が高くなる低周波電圧とを入力する駆動回路とを備え、
前記加熱体と前記加圧体とが当接するニップの前後に、前記加熱体から漏出した磁束を前記加圧体に導くコアであって、少なくともいずれかが、前記記録紙を前記加熱体または前記加圧体から分離する分離板を兼ねるコアを配設したことを特徴とする定着装置。
励磁コイルが発生する交番磁界が印加されて誘導加熱される加熱発熱部を有し、トナー画像が転写された記録紙の印字面側に当接する加熱体と、
前記加熱発熱部よりも透磁率が高く、前記加熱発熱部から漏出した前記交番磁界の一部の磁束によって誘導加熱される加圧発熱部を有し、前記記録紙の裏面に当接する加圧体と、
前記励磁コイルに、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が低くなる高周波電圧、および、発生する交番磁界の前記加熱発熱部からの漏出率が高くなる低周波電圧とを入力する駆動回路とを備え、
前記加熱体と前記加圧体とが当接するニップの前後に、前記加熱体から漏出した磁束を前記加圧体に導くコアであって、少なくともいずれかが、前記記録紙を案内するガイドを兼ねるコアを配設したことを特徴とする定着装置。
前記励磁コイルは、前記加熱体の内部に配設されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の定着装置。
前記加熱体は、無端ベルトであり、
前記励磁コイルの近傍にコアを有し、
前記コアは、前記無端ベルトのガイドを兼ねることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
前記励磁コイルは、前記加熱体の外部に配設されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の定着装置。
前記加熱体の内部に、前記加熱体から漏出した磁束を前記加圧体に導くコアが配設されていることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
前記加熱体は、無端ベルトであり、
前記コアは、前記無端ベルトのガイドを兼ねることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
前記加熱体と前記加圧体とが当接するニップの前後に、前記加熱体から漏出した磁束を前記加圧体に導くコアを配設したことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の定着装置。
前記高周波電圧の周波数は、前記低周波電圧の周波数の整数倍であることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の定着装置。
前記励磁コイルは、前記加熱体と前記加圧体の圧接方向に対して傾斜して配設されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の定着装置。
前記記録紙が電子部品を搭載する場合、前記駆動回路が前記低周波電圧を出力することを禁止する保護手段を有することを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の定着装置。