JP5141003B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機、印刷機等の画像形成装置に使用される定着装置に関するものである。

従来、定着装置として、磁性体コアと励磁コイルを保持する非磁性のホルダを備え、ホルダに、シート材を定着ローラに導くガイド部と、リブを備えた構成のものが公知である（例えば、特許文献１参照）。

また、他の定着装置として、磁性体からなる定着ローラと、定着ローラに押圧される加圧ローラと、定着ローラの外周に配設される磁界発生手段とを備え、磁界発生手段の中央部に通気路を形成した構成のものが公知である（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−１８７４０６号公報 特開２００１−６６９２２号公報

しかしながら、前者の定着装置では、磁性体コア及び励磁コイルが、ホルダに対して定着ローラ側に配置されている。このため、磁性体コア及び励磁コイルが定着ローラからの熱を直接受け、磁界発生効率が悪化し、誘導加熱を効果的に行うことができないという問題がある。また、励磁コイルの温度上昇により、磁性体コアやホルダが熱劣化し、所望の耐久性を維持することができないという問題も発生する。

また、後者の定着装置では、空気が磁界発生手段のみならず、定着ローラ側にも流れてしまい、定着ローラが冷却され、トナーの定着を適切に行うことができないという問題がある。

そこで、本発明は、前記問題点に鑑み、誘導加熱手段のみを有効に冷却することにより、所望の磁界発生効率を維持し、記録媒体加熱手段を効果的に加熱することのできる定着装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
誘導加熱手段により、記録媒体加熱手段を誘導加熱して発熱させ、前記記録媒体加熱手段の発熱面に記録媒体を当接させながら搬送することにより、前記記録媒体を加熱してトナーを定着させるための定着装置において、
前記誘導加熱手段を、前記記録媒体加熱手段の発熱面とは反対側で保持し、前記記録媒体加熱手段の発熱面に沿って位置決めする保持手段と、
前記保持手段に取り付けられて前記誘導加熱手段を覆い、前記誘導加熱手段からの磁束漏れを阻止するシールド手段と、
からなる誘導加熱ユニットを設け、
前記誘導加熱ユニットは、その長手方向に沿った一の側面に空気導入部、他の側面に空気排出部をそれぞれ備え、前記空気導入部を介して導入した空気で、前記誘導加熱手段を冷却し、前記空気排出部を介して排出する空気通路を構成することにより、前記記録媒体加熱手段には送風されないようにし、
前記空気導入部は、前記誘導加熱ユニットの一の側面の一端から他端に並設される複数の開口部からなり、前記誘導加熱ユニットの両端側に位置する開口部は、他の部分に位置する開口部よりも開口面積を大きくしたものである。

この構成により、温度上昇しやすい両端側の領域で、誘導加熱手段を効果的に冷却することができる。記録媒体加熱手段を通過する記録媒体には種々のサイズがあるため、サイズが小さいと、両端側に記録媒体が存在しない箇所が発生する場合がある。このとき、記録媒体が存在する場合と存在しない場合とで温度上昇度合いが相違し、存在しない場合に高温となりやすい。このため、この温度上昇しやすい領域の開口部での開口面積を大きくすることにより、送風量を増大させ、冷却能力を高めるようにしている。この結果、コイルの温度上昇が抑えられ、所望の誘導加熱効率を得ることができる。

また、本発明は、前記課題を解決するための手段として、
誘導加熱手段により、記録媒体加熱手段を誘導加熱して発熱させ、前記記録媒体加熱手段の発熱面に記録媒体を当接させながら搬送することにより、前記記録媒体を加熱してトナーを定着させるための定着装置において、
前記誘導加熱手段を、前記記録媒体加熱手段の発熱面とは反対側で保持し、前記記録媒体加熱手段の発熱面に沿って位置決めする保持手段と、
前記保持手段に取り付けられて前記誘導加熱手段を覆い、前記誘導加熱手段からの磁束漏れを阻止するシールド手段と、
からなる誘導加熱ユニットを設け、
前記誘導加熱ユニットは、その長手方向に沿った一の側面に空気導入部、他の側面に空気排出部をそれぞれ備え、前記空気導入部を介して導入した空気で、前記誘導加熱手段を冷却し、前記空気排出部を介して排出する空気通路を構成することにより、前記記録媒体加熱手段には送風されないようにし、
前記空気導入部は、少なくとも前記誘導加熱ユニットの一の側面の両端部に形成し、
前記空気排出部は、前記誘導加熱ユニットの他の側面の中央部に形成したものである。

この構成により、誘導加熱ユニット内での空気の流れが、その両端部から中央部に向かうものとなる。したがって、空気導入部を介して誘導加熱ユニットの外部から取り込んだ空気を、まず、最も温度が高くなると予想される両端側に供給することができる。しかも、両端部から中央部へと流動させることができるので、誘導加熱手段の全体を効果的に冷却することが可能である。

前記誘導加熱手段は、コア及びコイルを備え、
前記コアは、前記誘導加熱ユニットの一端から他端に向かう長手方向に配置されるコイルに対し、前記長手方向に沿って並設される複数の磁性体で構成し、
前記開口は、前記各磁性体の間に送風可能に形成するのが好ましい。

この構成により、誘導加熱ユニット内での空気の流れがスムーズになり、特にコイルの冷却を効果的に行わせることが可能となる。

前記コアと前記コイルの間に隙間を形成するのが好ましい。

この構成により、誘導加熱ユニット内での空気流れをさらにスムーズなものとすることが可能となる。

前記空気導入部は、前記誘導加熱ユニットの下方側の位置に形成し、前記空気排出部は、上方側の位置に形成するのが好ましい。

この構成により、誘導加熱ユニット内で、コイルからの発熱等によって暖められた空気は上昇するので、スムーズに上方側に位置する空気排出部を介して外部へと排出することができる。

前記誘導加熱ユニットの下方側であって、前記記録媒体加熱手段の発熱面に沿う位置に、前記発熱面の近傍温度を検出するための温度検出手段を配設するのが好ましい。

この構成により、記録媒体加熱手段の加熱面での温度を的確に把握することが可能となる。

前記誘導加熱ユニットの空気通路での空気流れを発生させる送風手段と、
少なくとも、前記記録媒体への定着処理中に前記送風手段を駆動させる駆動制御手段と、
をさらに備えるようにしてもよい。

この構成により、少なくとも、最も温度が高くなると予想される間は、誘導加熱ユニット内の空気通路での空気流れを発生させることができるので、効率的な冷却処理を実行することが可能となる。

本発明によれば、誘導加熱ユニット内に誘導加熱手段を配置し、誘導加熱手段のみを効果的に冷却することができるようにしたので、記録媒体加熱手段が冷却されて定着能力が低下することがない。また、誘導加熱手段が記録媒体加熱手段からの熱を受け、磁界効率を低下させて所望の誘導加熱能力を得ることができないといった不具合も発生しない。したがって、簡単な構造であるにも拘わらず、記録媒体へのトナーの定着を確実なものとすることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本願明細書では、方向や位置等を表す用語（例えば、「上」、「下」、「端」等）を適宜用いるが、それらの用語は、説明に用いる図面中の方向や位置等を示すだけのものであって、それらの用語によって本発明が限定的に解釈されるものではない。

（１ 構成）
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略図である。この画像形成装置は、大略、装置本体１内に、給紙ユニット２、作像装置３、定着装置４、空冷装置５等を設けたものである。また、画像形成装置では、給紙ユニット２から供給された用紙６は、複数のローラ７によって第１搬送経路８を介して搬送され、作像装置３で、未定着のトナーを付着されて画像を形成され、定着装置４で、トナーを溶融して定着された後、排出トレイ９に排出されるようになっている。なお、１０は、両面印刷する場合、再度、用紙６を作像装置３に搬送するための第２搬送経路である。

（１−１ 給紙ユニット２）
給紙ユニット２は、サイズの異なる用紙６がそれぞれ収容される複数のカセットで構成されている。図示しない操作パネル上で選択された、あるいは、自動的に選択されたサイズの用紙６が、該当するカセットから排出されるようになっている。

（１−２ 作像装置３）
作像装置３は、中間転写ベルト１１と、中間転写ベルト１１に沿って配置されてトナー像を形成する４つの画像形成ユニット１２と、各画像形成ユニット１２によって形成されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写する一次転写部１３と、中間転写ベルト１１に転写された像を用紙６に転写する二次転写部１４とを備える。各画像形成ユニット１２には、トナーカートリッジ１５からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナーがそれぞれ供給される。トナーカートリッジ１５は、排出トレイ９の下方側の内部空間の側方で水平方向に並設されている。

（１−３ 定着装置４）
図２は、本発明の特徴部分である定着装置４を示す。この定着装置４は、取付フレーム１６に取り付けられる定着ユニット１７及び誘導加熱ユニット１８で構成されている。

（１−１−１ 取付フレーム１６）
取付フレーム１６は、図２及び図３に示すように、前記作像装置３の画像形成ユニット１２が装着される第１ユニット装着部１９と、前記誘導加熱ユニット１８が装着される第２ユニット装着部２０とを備える。第２ユニット装着部２０は、後述する誘導加熱ユニット１８を支持するための取付板２１と、後述する定着ユニット１７をガイドするための側板２２と、定着ユニット１７を固定するための連結板２３とを備える。取付板２１は、後述する誘導加熱ユニット１８を支持する垂直支持部２４及び水平支持部２５を備える。垂直支持部２４には、両端の上下にダルマ状の取付穴２６がそれぞれ形成されている。各取付穴２６は、図４に示すように、大径部２６ａの下方側に小径部２６ｂが位置する構成である。そして、各小径部２６ｂには、後述する第１バネ部材５９の第１軸部材６１が支持されるようになっている。水平支持部２５には、両端に縁部から切欠部２７がそれぞれ形成されている。これら取付穴２６及び切欠部２７を利用して後述する誘導加熱ユニット１８が支持されるようになっている。前記側板２２は、取付板２１の両側に位置し、溝状のガイド受部２８（図２参照）がそれぞれ形成されている。前記連結板２３には、後述する定着ユニット１７をネジ止め固定するための雌ネジ部２３ａが形成されている。

（１−１−２ 定着ユニット１７）
定着ユニット１７は、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、定着ローラ２９及び加圧ローラ３０を支持フレーム３１によって支持したものである。支持フレーム３１は、装置本体１、詳しくは、取付フレーム１６に着脱可能である。支持フレーム３１は、両端面にそれぞれ形成した第１位置決めピン３２を取付フレーム１６の両側板２２にそれぞれ形成したガイド受部２８に挿入することにより、取付フレーム１６に対して上下方向に位置決めされるようになっている。また、支持フレーム３１の装着側中央部には、誘導加熱ユニット１８を長手方向に位置決めするために利用される第２位置決めピン３３が形成されている。

定着ローラ２９及び加圧ローラ３０は円筒状で、左右に並設され、図示しない軸受け部材（例えば、ボールベアリング）を介して支持フレーム３１にそれぞれ回転可能に支持されている。加圧ローラ３０は、スプリング等の加圧機構（図示せず）によって付勢され、所定圧で定着ローラ２９に圧接している。加圧ローラ３０は、図示しない駆動機構により回転駆動する。定着ローラ２９は圧接する加圧ローラ３０の回転に従動して反対方向に回転する。但し、回転駆動させるローラを定着ローラ２９とし、加圧ローラ３０を従動させるように構成することも可能である。定着ローラ２９は、中心側から外周面側に向かって、順番に、芯金、断熱層、発熱層、弾性層、及び、離型層を設けた５層構造である。但し、定着ローラ２９に代えて定着ベルト（例えば、特許第３４６１１７６号公報参照）を使用することも可能である。定着ローラ２９の表面（発熱面）温度は、温度検出手段であるサーミスタ３４によって検出されるようになっている。サーミスタ３４は、定着ローラ２９の表面には非接触で設けられ、定着ローラ２９の下方側で支持フレーム３１に取り付けられている。サーミスタ３４は、定着ユニット１７を前記取付フレーム１６に装着した状態で、誘導加熱ユニット１８の下方部分側方に位置し、後述する誘導加熱ユニット１８内の空気流れからは隔絶されている。

（１−１−３ 誘導加熱ユニット１８）
誘導加熱ユニット１８は、図８乃至図１１に示すように、保持部材３５と、この保持部材３５に保持される誘導加熱部材３６と、保持部材３５に取り付けられて誘導加熱部材３６を覆うシールド部材３７とを備える。

保持部材３５は、図８に示すように、第１保持部３８と第２保持部３９とからなる。保持部材３５は、電磁誘導により発熱しないように、ＰＰＳ（Polyphenylene-sulfide）、ＰＢＴ（Poly-butylene-terephtalate）、ＰＥＴ（Polyethylene terephtalate）等の非磁性の樹脂材料で構成されている。

第１保持部３８は、図１０に示すように、定着ユニット１７の配設側に位置する、断面円弧状に窪んだ湾曲壁４０を備える。湾曲壁４０の前面は、後述するように、前記定着ローラ２９の外周面に沿うように配置される。湾曲壁４０の前面には、両端部に円弧状に膨出する軸受壁４１が形成されている。軸受壁４１には、前記定着ローラ２９の軸受け部材２９ａが当接する。この場合、軸受け部材２９ａに外周面に環状溝を形成し、この環状溝に軸受壁４１を位置させるようにすれば、定着ローラ２９を軸方向にも位置決め可能となる点で好ましい。また、湾曲壁４０の前面には、中央部から下方に位置決め受部４２が形成されている。湾曲壁４０の背面には、図８に示すように、長手方向に延びるリブによって第１コイルガイド部４３が形成されている。第１コイルガイド部４３の両端部には、さらに突出する第２コイルガイド部４４が形成されている。

第２保持部３９には、図９に示すように、後述する磁性体コア４９が配置されるコア受部４５が形成されている。隣接する各コア受部４５の間には、空気の流動を可能とするための第１開口部４６及び第２開口部４７がそれぞれ形成されている。第１開口部４６は第２保持部３９の側面に、第２開口部４７は上面にそれぞれ形成されている。なお、第２保持部３９の両端部では、前記両開口部４６、４７は２組並設され、中央部側に比べて開口面積が大きくなるように構成されている。

誘導加熱部材３６は、図８に示すように、励磁コイル４８及び磁性体コア４９で構成されている。

励磁コイル４８は、主コイル５０、第１消磁コイル５１、及び、第２消磁コイル５２からなる。各コイル５０、５１、５２は、複数本の導線を束ねたリッツ線５３で構成され、周囲が耐熱性に優れたシートで覆われている。主コイル５０は、前記第１コイルガイド部４３の周囲にリッツ線５３を巻回した状態で配置されている。第１消磁コイル５１及び第２消磁コイル５２は、前記第２コイルガイド部４４にリッツ線５３を巻回した状態でそれぞれ配置されている。そして、各コイルのリッツ線５３は、一端側でまとめて引き出されている。なお、消磁コイル５１、５２は、励磁コイル４８を励磁した際、発生する交番磁界を打ち消すように励磁し、定着ローラ２９の両端部での発熱を抑制する。

磁性体コア４９は、略Ｃ字形をした複数本で構成され、前記第２保持部３９のコア受部４５に保持される。第２保持部３９のコア受部４５に保持された磁性体コア４９と、第１保持部３８のコイルガイド部４３、４４に保持されたコイル５０、５１、５２との間には隙間が形成される。各磁性体コア４９は、フェライト等の高透磁率であって低損失の材料で構成されており、励磁コイル４８とで構成される磁気回路の効率を高め、励磁コイル４８への通電による磁束の漏れを防止する。

シールド部材３７は、アルミニウム等の遮磁性に優れた材料からなり、図５に示すように、設置され、励磁コイル４８への通電により発生した磁束が漏れることを防止する。シールド部材３７は、装置本体１に取り付けた状態で、略垂直面内に位置する垂直面部５４と、略水平面内に位置する水平面部５５とで構成されている。そして、シールド部材３７は、垂直面部５４の下方縁部と、水平面部５５の側方縁部とを、長手方向の所定位置で、適宜、前記保持部材３５に、例えば、ボルト及びナットによって固定される。

また、シールド部材３７には、前記第２保持部３９の第１開口部４６及び第２開口部４７にそれぞれ対向する位置に、空気導入口５７及び空気排出口５８がそれぞれ形成されている。これにより、空気導入口５７から導入された空気は、第１開口部４６から第２保持部３９のコア受部４５に保持された各磁性体コア４９に沿って流動する。このため、導入された空気は整流されてスムーズに流動する。

さらに、シールド部材３７には、図４に示すように、垂直面部５４に第１バネ部材５９が、水平面部５５に第２バネ部材６０がそれぞれ取り付けられている。

第１バネ部材５９は、図１１（ｂ）に示すように、垂直面部５４に固定される第１軸部材６１の外周に、第１ホルダ６２及び第１スプリング６３を配設したものである。第１軸部材６１の一端側（取付板２１への連結部分）には鍔部６４が形成され、他端側には第１ホルダ６２及び第１スプリング６３の装着後に抜止ピン６５が取り付けられる。第１ホルダ６２は、円筒状の内周部及び外周部からなり、第１軸部材６１に往復移動可能に装着される。第１ホルダ６２の一端側では、内周部と外周部との間の空間が開口し、他端側では、内周部と外周部との間が閉鎖部６２ａによって閉鎖され、さらに内周部のみが延設されて鍔部６２ｂが形成されることにより、閉鎖部６２ａと鍔部６２ｂとの間に第１環状溝６６が形成されている。第１環状溝６６は、取付板２１の取付穴２６に取り付ける際に利用される。第１スプリング６３は、内周部と外周部の間に配置され、その一端側の閉鎖部６２ａと、前記鍔部６４との間に圧縮状態で保持されている。

第２バネ部材６０は、図１１（ｃ）に示すように、水平面部５５に固定される第２軸部材６７の外周に、第２ホルダ６８及び第２スプリング６９を配設したものである。第２軸部材６７の一端側は取付板２１に連結されている。また、第２軸部材６７の他端側には外周に第２スプリング６９が配置され、その先端部分に座金７０がネジ止めされている。第２ホルダ６８は、第２軸部材６７に往復移動可能に取り付けられる。第２スプリング６９は、第２ホルダ６８の鍔部６８ａと座金７０との間に圧縮状態で保持されている。第２バネ部材６０は、取付フレーム１６の水平支持部２５には、この第２バネ部材６０のみで誘導加熱ユニット１８をバランスよく支持できる位置に設けられている。すなわち、第１バネ部材５９を取付フレーム１６の垂直支持部２４で支持しない状態で、誘導加熱ユニット１８のシールド部材３７の水平面部５５及び垂直面部５４が、取付フレーム１６の水平支持部２５及び垂直支持部２４にそれぞれ平行となる位置（正規の取付位置）である。これにより、装置本体１の取付フレーム１６への誘導加熱ユニット１８の取付作業が容易となる。また、取付状態で、各バネ部材に無理な荷重が作用せず、安定した状態とすることができる。

（１−４ 空冷装置５）
空冷装置５は、例えば、図６Ａ乃至図７Ｂに示すように、複数の冷却ファンと、各冷却ファンから吹き出された空気を、適宜、冷却を必要とされる箇所に供給する送風ダクトとを備える。冷却ファンには、第１用紙冷却ファン７１、吹出側機内冷却ファン７２、排出側機内冷却ファン７３、及び、第２用紙冷却ファン７４等が含まれる。ここでは、各冷却ファン７１、７２、７３にはシロッコファンが、冷却ファン７４には軸流ファンがそれぞれ使用されている。また、送風ダクトには、用紙冷却ダクト７５、遮熱用ダクト７６等が含まれる。

第１用紙冷却ファン７１及び吹出側機内冷却ファン７２は、前記取付フレーム１６の第２ユニット装着部２０を構成する一方の側板２２に取り付けられ、装置本体１の外部から空気（フレッシュエア）を吸引し、各ダクトへと吹き出させる。第１用紙冷却ファン７１から吹き出された空気は、用紙冷却ダクト７５を介して第１搬送経路８の最終排出位置Ａの近傍に吹き出される。また、吹出側機内冷却ファン７２から吹き出された空気は、開口部７５ａを介してそのままトナーカートリッジ１５に沿って流動する第１の流れと、方向変換ダクト７７によって誘導加熱ユニット１８へと導かれる第２の流れとに分流される。

第１の流れは、定着装置４からトナーカートリッジ１５に与える熱影響を排除する、熱遮蔽流路（エアーカーテン）として機能する。熱遮蔽流路には、図示しないが、操作パネルと制御基板とを接続する配線が配置されている。これにより、第１の流れを、定着装置４とトナーカートリッジ１５との間の熱遮蔽のみならず、配線が定着装置４から受ける熱影響の排除にも利用することができる。

前記方向変換ダクト７７は、吹出側機内冷却ファン７２から吹き出される空気の流れをほぼ直交する方向に方向変換して第２の流れを形成する。このため、ダクト内には仕切壁７７により複数の流路が形成されている。空気流れの上流側の流路は狭く、下流側に向かうに従って流動容易な構成となっている。これにより、吹出側機内冷却ファン７２の吹出位置からの距離の違いから生じる流動抵抗の影響を加味して誘導加熱ユニット１８の全体に亘って均等な風量で空気を供給することができる。

排出側機内冷却ファン７３は、前記吹出側機内冷却ファン７２の駆動のみでは不十分となる空気流れを補足するために設けられている。すなわち、遮熱用ダクト７６から装置本体１の外部への空気流れを発生させることにより上流側を負圧とし、空気流路の途中に位置する誘導加熱ユニット１８の存在に拘わらず、遮熱用ダクト７６での空気流れをスムーズなものとする。

第２用紙冷却ファン７４は、第１搬送経路８及び第２搬送経路１０（主に両者の合流領域近傍）に外気を供給し、通過する用紙６を冷却する。

用紙冷却ダクト７５は、前述の通り、第１用紙冷却ファン７１から吹き出される空気を、第１搬送経路８の最終排出位置Ａの近傍から用紙６に導く。これにより、用紙６は冷却され、表面に定着されたトナーが固化し、排出トレイ９で積層される他の用紙６に付着するといった不具合が防止される。

遮熱用ダクト７６は、用紙冷却ダクト７５と定着装置４との間に配置されている。遮熱用ダクト７６は、内部を流動する空気流れにより、定着装置４で発生した熱が用紙冷却ダクト７５に伝わることを防止する。この空気は誘導加熱ユニット１８からの熱影響により多少暖められる恐れはあるものの、吹出側機内冷却ファン７２及び排出側機内冷却ファン７３によって次々に新しい空気が通過して行くので、十分な遮熱効果を発揮する。したがって、用紙冷却ダクト７５から供給された空気により用紙６を効果的に冷却することが可能となる。

なお、第１用紙冷却ファン７１、吹出側機内冷却ファン７２、熱遮蔽流路、及び、方向変換ダクト７７は、排出トレイ９の下方側の空間内に配置されている。これにより、排出トレイ９に排出されて積層される用紙６が、定着装置４等からの熱影響を受けることがない。
また、前記遮熱用ダクト７６は、前述のように、用紙冷却ダクト７５の一側面に沿って配置されるものに限らず、底面のみに配置されるものであってもよいし、あるいは、底面及び側面に沿って配置される略Ｌ字形のものであってもよい。

（２ 定着装置４の組付方法）
続いて、装置本体１（取付フレーム１６）への定着装置４（誘導加熱ユニット１８及び定着ユニット１７）の組付方法について説明する。

取付フレーム１６に取付板２１を固定し、この取付板２１に誘導加熱ユニット１８を装着する。誘導加熱ユニット１８は、第１バネ部材５９と第２バネ部材６０を介して取付板２１に装着する。取付穴２６はダルマ状に形成されているので、まず、第１バネ部材５９を、その大径部２６ａに挿入する。このとき、第２バネ部材６０の第２ホルダ６８を取付プレートに形成した切欠部２７に位置させる。そして、この状態から、誘導加熱ユニット１８を下方側にずらせれば、第１バネ部材５９の第１環状溝６６を小径部２６ｂに位置させ、第２バネ部材６０の鍔部６８ａを取付板２１の水平支持部２５に当接させることにより、簡単に取り付けることができる。これにより、誘導加熱ユニット１８は、取付板２１に対して各バネ部材５９、６０を介して弾性支持される。

誘導加熱ユニット１８の装着が完了すれば、続いて定着ユニット１７を装着する。定着ユニット１７の装着では、支持フレーム３１に形成した第１位置決めピン３２を、取付フレーム１６に形成したガイド受部２８に挿入することにより、上下方向の位置決めが行われる。そして、所定位置まで挿入した時点で、支持フレーム３１に形成した当接部（図示せず）が、取付フレーム１６に形成した当接受部（図示せず）に当接し、水平方向の位置決めが行われる。定着ユニット１７は、支持フレーム３１を取付フレーム１６にネジ止めすることにより固定する（このネジ止め部分の当接により水平方向の位置決めを行うようにしてもよい。）。

定着ユニット１７を装着する際、定着ローラ２９の軸受け部材２９ａが誘導加熱ユニット１８の第１保持部３８に形成した軸受壁４１に支持される。また、支持フレーム３１の一部が誘導加熱ユニット１８の一部に当接する。誘導加熱ユニット１８は、第１バネ部材５９及び第２バネ部材６０を介して取付板２１に弾性支持されている。したがって、定着ユニット１７の装着により誘導加熱ユニット１８が位置を調整され、第１保持部材の湾曲壁４０すなわちこの湾曲壁４０の背面に取り付けた励磁コイル４８が定着ローラ２９の外周面に沿うように正確に配置される。つまり、定着ユニット１７に対して誘導加熱ユニット１８が定着ローラ２９の外径方向に位置決めされる。また、支持フレーム３１に形成した第２位置決めピン３３が、既に取付プレートに取り付けられた誘導加熱ユニット１８の第１保持部３８に形成した位置決め受部４２に係合する。これにより、定着ユニット１７に対して誘導加熱ユニット１８が長手方向にも位置決めされる。

このように、装置本体１に組み付けられた定着装置４では、誘導加熱ユニット１８が装置本体側の取付板２１に対して弾性支持されている。このため、装置本体側への誘導加熱ユニット１８の取付精度をそれほど要求されない。また、定着装置４は、装置本体側から振動による影響を受けにくい。したがって、定着装置４での用紙６への定着を常に安定した状態で行うことができる。さらに、誘導加熱ユニット１８と定着ユニット１７との位置関係を高精度なものとすることができるので、定着ローラ２９の発熱状態を安定させ、用紙６へのトナーの定着を安定させることができる。

（３ 動作）
次に、前記構成の画像形成装置、特に、定着装置４の動作について説明する。

図示しないスタートボタンを操作することによりローラ７が駆動し、給紙ユニット２から用紙６が１枚払い出される。払い出された用紙６は、第１搬送経路８を搬送されて作像装置３でトナーを付着される（トナー画像を形成される）。

トナー画像を形成された用紙６は、続いて定着装置４へと搬送される。定着装置４では、励磁コイル４８に通電され、発生した磁界内に位置する定着ローラ２９が誘導加熱されて発熱する。そして、加圧ローラ３０によって、定着ローラ２９に用紙６が押し付けられることにより、トナーが定着される。このとき、吹出側機内冷却ファン７２と排出側機内冷却ファン７３を駆動する。また、第１用紙冷却ファン７１の駆動も開始する。これらファンの駆動は、用紙６への印刷中にのみ行うようにすると、無駄な消費電力を抑制できる点で好ましい。また、サーミスタ３４での検出温度に基づいて送風量を調整することも可能である。すなわち、検出温度が高ければ高い程、送風量を増大させることにより、励磁コイル４８及び磁性体コア４９を積極的に冷却するようにすればよい。

吹出側機内冷却ファン７２から吹き出された空気は、前述の通り、開口部７５ａを介してトナーカートリッジ１５に沿って流動する第１の流れと、方向変換ダクトを介して誘導加熱ユニット１８へと導かれる第２の流れとに分流される。第１の流れにより、定着装置４からトナーカートリッジ１５への伝熱が遮断される。これにより、トナーカートリッジ１５内のトナーが加熱されて溶融する等の不具合の発生が防止される。また、第２の流れにより、誘導加熱ユニット１８内の励磁コイル４８の冷却が行われる。これにより、加熱ローラからの熱影響により励磁コイル４８が温度上昇して磁界発生効率が悪化することが防止される。

第２の流れでは、前述のように、方向変換ダクト７７によって誘導加熱ユニット１８の長手方向全体に亘って均等に空気が供給される。供給された空気は、誘導加熱ユニット１８のシールド部材３７に形成した各空気導入口５７から、第２保持部３９に形成した第１開口部４６を介して内部に侵入する。そして、誘導加熱ユニット１８の内部では、第２保持部３９のコア受部４５にそれぞれ保持された磁性体コア４９に沿った空気流れが形成され、空気は整流状態で流動する。また、誘導加熱ユニット１８内での空気流れは、下方から上方に向かうものであり、磁性体コア４９及び励磁コイル４８からの熱で温度上昇して軽くなる。このため、誘導加熱ユニット１８内での空気流れがスムーズなものとなる。また、磁性体コア４９とコイルとの間には隙間が形成され、コイルには直接空気が吹き付けられる。したがって、磁性体コア４９及び励磁コイル４８の冷却が効果的に行われる。

ところで、空気導入口５７及びそれに対応して形成した第１開口部４６は、長手方向の両端側で開口面積が大きくなっている。したがって、励磁コイル４８に対して両端側での風量が大きくなる。このように、励磁コイル４８の両端側で風量を増大させているのは次の理由による。すなわち、給紙ユニット２から供給される用紙６のサイズには種々のものがあり、定着装置４では最も大きいサイズの用紙６でも定着できるように構成されている。このため、サイズの小さい用紙６が通過する際、定着ローラ２９で発生した熱が直接誘導加熱ユニット側に伝達されることになる。そこで、励磁コイル４８の両端側で風量を増大させることにより加熱されやすい領域での積極的な冷却を行うようにしている。

誘導加熱ユニット１８内を流動して励磁コイル４８を冷却した空気は、第２保持部３９に形成した第２開口部４７を介して遮熱用ダクト７６へと流動する。遮熱用ダクト７６は、定着装置４と用紙冷却ダクト７５の間に配設され、定着装置４からの熱が用紙冷却ダクト７５を通過する空気へと伝達されるのを防止する。また、遮熱用ダクト７６の出口側には排出側機内冷却ファン７３が設けられ、強制的に外部に空気を排出することにより上流側を負圧にしている。このため遮熱用ダクト７６内の空気流れを高速で行わせることができ、遮熱効果が高まる。

定着装置４でトナーを定着された用紙６は、さらに第１搬送経路８を搬送され、排出トレイ９へと排出される直前で、用紙冷却ダクト７５を介して第１用紙冷却ファン７１からの空気が吹き付けられる。用紙冷却ダクト７５を通過する空気は、遮熱用ダクト７６によって定着装置４からの熱を遮断されている。したがって、温風となることなく、そのまま用紙６に吹き付けられる。これにより、用紙６、特に定着されたトナーが効果的に冷却され、排出トレイ９で順次積層される際、他の用紙６に付着すること（いわゆるタッキング）が防止される。

なお、前記実施形態では、第１保持部３８に形成する空気導入口５７及び空気排出口５８は、長手方向に複数並設するように構成したが、空気導入口５７を両端部のみに形成し、空気排出口５８を中央部のみに形成するようにしてもよい。これにより、空気導入口５７から誘導加熱ユニット１８内に導入された空気は、両端部から中央部の空気排出口５８へと向かう流れとなる。したがって、誘導加熱ユニット１８内で、まず、最も温度の上がりやすい両端部で、励磁コイル４８を冷却し、その後、励磁コイル４８及び磁性体コア４９の全てに空気が流れるようにすることができる。この結果、誘導加熱ユニット１８での冷却を効果的に行うことが可能となる。勿論、シールド部材３７には、前記空気導入口５７及び空気排出口５８に対応した位置にそれぞれ開口部を形成しておけばよい。
また、前記実施形態では、定着装置４で発生した熱が用紙冷却ダクト７５に伝わるのを、遮熱用ダクト７６を流動する空気によって阻止するようにしたが、定着装置４と用紙冷却ダクト７５との間に空間を形成し、この空間に外部に延びるヒートパイプを配設する構成や水冷式等、他の冷却手段を採用してもよい。ヒートパイプを採用する場合、定着装置４からの熱はヒートパイプを介して外部へと放熱され、用紙冷却ダクト７５への伝達を抑制することができる。また、他の冷却手段は、遮熱用ダクト７６の代わりのみならず、用紙冷却ダクト７６の代わりにも採用することが可能である。

本実施形態に係る画像形成装置の概略図である。 図１の定着装置及び取付ユニットを示す一部分解斜視図である。 図２を異なる角度から見た状態を示す斜視図である。 定着ユニットを取り外した状態での定着ユニットの一部及び定着装置を示す断面図である。 定着装置の斜視図である。 定着装置及び空冷装置の一部を示す斜視図である。 主に遮熱用ダクトでの空気の流動状態を示す部分破断斜視図である。 定着装置及び排出トレイを含む所定領域の断面図である。 定着装置及び空冷装置の一部を示す断面図である。 定着装置及び空冷装置の一部を示す平面図である。 定着ユニットの分解斜視図である。 図８の第２保持部を異なる角度から見た状態を示す斜視図である。 定着ユニットの斜視図である。 （ａ）は定着ユニットを斜め上方から見た状態を示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 （ａ）は吹出用機内冷却ファン及び方向変換ダクトを示す斜視図、（ｂ）はその断面図である。 （ａ）は定着ユニットの斜視図、（ｂ）はその断面図である。

符号の説明

１…装置本体
２…給紙ユニット
３…作像装置
４…定着装置
５…空冷装置
６…用紙
７…ローラ
８…第１搬送経路
９…排出トレイ
１０…第２搬送経路
１１…中間転写ベルト
１２…画像形成ユニット
１３…一次転写部
１４…二次転写部
１５…トナーカートリッジ
１６…取付フレーム
１７…定着ユニット
１８…誘導加熱ユニット
１９…第１ユニット装着部
２０…第２ユニット装着部
２１…取付板
２２…側板
２３…連結板
２４…垂直支持部
２５…水平支持部
２６…取付穴
２６ａ…大径部
２６ｂ…小径部
２７…切欠部
２８…ガイド受部
２９…定着ローラ
２９ａ…軸受け部材
３０…加圧ローラ
３１…支持フレーム
３２…第１位置決めピン
３３…第２位置決めピン
３４…サーミスタ
３５…保持部材
３６…誘導加熱部材
３７…シールド部材
３８…第１保持部
３９…第２保持部
４０…湾曲壁
４１…軸受壁
４２…位置決め受部
４３…第１コイルガイド部
４４…第２コイルガイド部
４５…コア受部
４６…第１開口部
４７…第２開口部
４８…励磁コイル
４９…磁性体コア
５０…主コイル
５１…第１消磁コイル
５２…第２消磁コイル
５３…リッツ線
５４…垂直面部
５５…水平面部
５６…両端面部
５７…空気導入口
５８…空気排出口
５９…第１バネ部材
６０…第２バネ部材
６１…第１軸部材
６２…第１ホルダ
６２ａ…閉鎖部
６２ｂ…鍔部
６３…第１スプリング
６４…鍔部
６５…抜止ピン
６６…第１環状溝
６７…第２軸部材
６８…第２ホルダ
６８ａ…鍔部
６９…第２スプリング
７０…座金
７１…第１用紙冷却ファン
７２…吹出側機内冷却ファン
７３…排出側機内冷却ファン
７４…第２用紙冷却ファン
７５…用紙冷却ダクト
７５ａ…開口部
７６…遮熱用ダクト
７７…仕切壁

Claims (7)

1. 誘導加熱手段により、記録媒体加熱手段を誘導加熱して発熱させ、前記記録媒体加熱手段の発熱面に記録媒体を当接させながら搬送することにより、前記記録媒体を加熱してトナーを定着させるための定着装置において、
   前記誘導加熱手段を、前記記録媒体加熱手段の発熱面とは反対側で保持し、前記記録媒体加熱手段の発熱面に沿って位置決めする保持手段と、
   前記保持手段に取り付けられて前記誘導加熱手段を覆い、前記誘導加熱手段からの磁束漏れを阻止するシールド手段と、
   からなる誘導加熱ユニットを設け、
   前記誘導加熱ユニットは、その長手方向に沿った一の側面に空気導入部、他の側面に空気排出部をそれぞれ備え、前記空気導入部を介して導入した空気で、前記誘導加熱手段を冷却し、前記空気排出部を介して排出する空気通路を構成することにより、前記記録媒体加熱手段には送風されないようにし、
   前記空気導入部は、前記誘導加熱ユニットの一の側面の一端から他端に並設される複数の開口部からなり、前記誘導加熱ユニットの両端側に位置する開口部は、他の部分に位置する開口部よりも開口面積を大きくしたことを特徴とする定着装置。
2. 誘導加熱手段により、記録媒体加熱手段を誘導加熱して発熱させ、前記記録媒体加熱手段の発熱面に記録媒体を当接させながら搬送することにより、前記記録媒体を加熱してトナーを定着させるための定着装置において、
   前記誘導加熱手段を、前記記録媒体加熱手段の発熱面とは反対側で保持し、前記記録媒体加熱手段の発熱面に沿って位置決めする保持手段と、
   前記保持手段に取り付けられて前記誘導加熱手段を覆い、前記誘導加熱手段からの磁束漏れを阻止するシールド手段と、
   からなる誘導加熱ユニットを設け、
   前記誘導加熱ユニットは、その長手方向に沿った一の側面に空気導入部、他の側面に空気排出部をそれぞれ備え、前記空気導入部を介して導入した空気で、前記誘導加熱手段を冷却し、前記空気排出部を介して排出する空気通路を構成することにより、前記記録媒体加熱手段には送風されないようにし、
   前記空気導入部は、少なくとも前記誘導加熱ユニットの一の側面の両端部に形成し、
   前記空気排出部は、前記誘導加熱ユニットの他の側面の中央部に形成したことを特徴とする定着装置。
3. 前記誘導加熱手段は、コア及びコイルを備え、
   前記コアは、前記誘導加熱ユニットの一端から他端に向かう長手方向に配置されるコイルに対し、前記長手方向に沿って並設される複数の磁性体で構成し、
   前記開口は、前記各磁性体の間に送風可能に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記コアと前記コイルとの間に隙間を形成したことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記空気導入部は、前記誘導加熱ユニットの下方側の位置に形成し、前記空気排出部は、上方側の位置に形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記誘導加熱ユニットの下方側であって、前記記録媒体加熱手段の発熱面に沿う位置に、前記発熱面の近傍温度を検出するための温度検出手段を配設したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記誘導加熱ユニットの空気通路での空気流れを発生させる送風手段と、
   少なくとも、前記記録媒体への定着処理中に前記送風手段を駆動させる駆動制御手段と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着装置。

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