JPH07319312A - 誘導加熱定着装置 - Google Patents
誘導加熱定着装置Info
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- JPH07319312A JPH07319312A JP18237994A JP18237994A JPH07319312A JP H07319312 A JPH07319312 A JP H07319312A JP 18237994 A JP18237994 A JP 18237994A JP 18237994 A JP18237994 A JP 18237994A JP H07319312 A JPH07319312 A JP H07319312A
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- coil
- heating
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 誘導加熱方式の定着装置において、加熱に要
する時間を短縮する。 【構成】 加熱ローラ１内にコイルアッセンブリ３を、
コア１０が加熱ローラ１の回転軸に対し直交する向きで
設けることにより、コイル９と対向する加熱ローラ１の
周面部分を局所的に発熱させる。
する時間を短縮する。 【構成】 加熱ローラ１内にコイルアッセンブリ３を、
コア１０が加熱ローラ１の回転軸に対し直交する向きで
設けることにより、コイル９と対向する加熱ローラ１の
周面部分を局所的に発熱させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複写機、プリンタ及びフ
ァクシミリなどに用いられる定着装置に関し、詳しく
は、誘導加熱を利用してトナー像をシートに定着する定
着装置に関する。
ァクシミリなどに用いられる定着装置に関し、詳しく
は、誘導加熱を利用してトナー像をシートに定着する定
着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、複写機などは、シート上に転写さ
れたトナー像をシートに定着するための定着装置を有し
て構成されている。この定着装置は、例えば、シート上
のトナーを熱溶解する加熱ローラと、加熱ローラに圧接
してシートを挟持する加圧ローラとを備えている。加熱
ローラは円筒状に形成されており、この加熱ローラの内
部の中心軸上には、発熱体が保持手段により保持されて
いる。発熱体は、例えば、ハロゲンランプなどにより構
成され、所定の電圧を印加されることにより発熱するも
のである。この発熱体は加熱ローラの中心軸に位置して
いるため、発熱体から発せられた熱は加熱ローラ内壁に
均一に輻射され、加熱ローラの外壁の温度分布は円周方
向において均一となる。加熱ローラの外壁は、その温度
が定着に適した温度（例えば１５０〜２００℃）になる
まで加熱される。この状態で加熱ローラと加圧ローラは
摺接しながら互いに逆方向へ回転し、トナーが付着した
シートを挟持する。加熱ローラと加圧ローラとの摺接部
（以下、ニップ部と記す）において、シート上のトナー
は加熱ローラの熱により溶解し、シートに定着される。
定着後、加熱ローラと加圧ローラの回転に伴い、シート
は排紙ローラによって搬送され、排紙トレイ上に排出さ
れる。
れたトナー像をシートに定着するための定着装置を有し
て構成されている。この定着装置は、例えば、シート上
のトナーを熱溶解する加熱ローラと、加熱ローラに圧接
してシートを挟持する加圧ローラとを備えている。加熱
ローラは円筒状に形成されており、この加熱ローラの内
部の中心軸上には、発熱体が保持手段により保持されて
いる。発熱体は、例えば、ハロゲンランプなどにより構
成され、所定の電圧を印加されることにより発熱するも
のである。この発熱体は加熱ローラの中心軸に位置して
いるため、発熱体から発せられた熱は加熱ローラ内壁に
均一に輻射され、加熱ローラの外壁の温度分布は円周方
向において均一となる。加熱ローラの外壁は、その温度
が定着に適した温度（例えば１５０〜２００℃）になる
まで加熱される。この状態で加熱ローラと加圧ローラは
摺接しながら互いに逆方向へ回転し、トナーが付着した
シートを挟持する。加熱ローラと加圧ローラとの摺接部
（以下、ニップ部と記す）において、シート上のトナー
は加熱ローラの熱により溶解し、シートに定着される。
定着後、加熱ローラと加圧ローラの回転に伴い、シート
は排紙ローラによって搬送され、排紙トレイ上に排出さ
れる。
【０００３】上述の定着装置においては、複写機などに
電源を投入した後、加熱ローラが定着に適した温度に達
するまでに比較的長時間を要していた。この間、使用者
は複写機を使用することはできず、長時間の待機を強い
られるという問題があった。
電源を投入した後、加熱ローラが定着に適した温度に達
するまでに比較的長時間を要していた。この間、使用者
は複写機を使用することはできず、長時間の待機を強い
られるという問題があった。
【０００４】そこで、このような問題を解決する装置と
して、金属導体からなる定着部材の内部に同心状にコイ
ルを巻装したコア（開磁路鉄芯）を配置した誘導加熱定
着装置が提案されている（特開昭５８−１７８３８５号
公報）。この装置は、前記コイルに高周波電流を流し、
これによって生じた高周波磁界で定着部材を誘導加熱す
るもので、金属導体である定着部材そのものが発熱する
ため、ハロゲンランプなどの発熱体を用いる方式に比べ
速く昇温する。
して、金属導体からなる定着部材の内部に同心状にコイ
ルを巻装したコア（開磁路鉄芯）を配置した誘導加熱定
着装置が提案されている（特開昭５８−１７８３８５号
公報）。この装置は、前記コイルに高周波電流を流し、
これによって生じた高周波磁界で定着部材を誘導加熱す
るもので、金属導体である定着部材そのものが発熱する
ため、ハロゲンランプなどの発熱体を用いる方式に比べ
速く昇温する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
定着装置では定着部材の表面が均一に発熱するため、定
着を行うニップ部以外の部分で発生した熱は定着に使用
されることなく無駄になっており、また、ニップ部の温
度を早く高めようとして供給電流を増加させると、他の
部分も同様に発熱量が増加するため、複写機内の温度が
上昇するという問題を新たに生ずるとともに最近の省エ
ネルギー化に逆行することになる。
定着装置では定着部材の表面が均一に発熱するため、定
着を行うニップ部以外の部分で発生した熱は定着に使用
されることなく無駄になっており、また、ニップ部の温
度を早く高めようとして供給電流を増加させると、他の
部分も同様に発熱量が増加するため、複写機内の温度が
上昇するという問題を新たに生ずるとともに最近の省エ
ネルギー化に逆行することになる。
【０００６】また、定着部材の壁面全域が発熱すること
によってニップ部とその周辺部とはほぼ同じ温度となる
ため、加熱ローラの回転とともに、シートがニップ部か
ら剥離する際に以下の問題をも生じさせていた。即ち、
ニップ部周辺の定着ローラの熱により、シート上のトナ
ーは固着せずに熱溶解したままである。このため、熱溶
解したトナーが加熱部材に付着し易くなり、加熱部材に
付着したトナーが再度シートに付着するという、いわゆ
るオフセット現象が生じるという問題があった。
によってニップ部とその周辺部とはほぼ同じ温度となる
ため、加熱ローラの回転とともに、シートがニップ部か
ら剥離する際に以下の問題をも生じさせていた。即ち、
ニップ部周辺の定着ローラの熱により、シート上のトナ
ーは固着せずに熱溶解したままである。このため、熱溶
解したトナーが加熱部材に付着し易くなり、加熱部材に
付着したトナーが再度シートに付着するという、いわゆ
るオフセット現象が生じるという問題があった。
【０００７】さらには、ニップ部周辺の加熱部材の熱に
よりシート上のトナーが糊着することなく熱溶解したま
まなので、熱溶解したトナーの粘着力によりシートが加
熱部材のニップ部以外の部分から剥離しにくくなる。す
ると、シートが加熱部材に巻き付き、ジャムが生じると
いう問題をも生じていた。
よりシート上のトナーが糊着することなく熱溶解したま
まなので、熱溶解したトナーの粘着力によりシートが加
熱部材のニップ部以外の部分から剥離しにくくなる。す
ると、シートが加熱部材に巻き付き、ジャムが生じると
いう問題をも生じていた。
【０００８】そこで、本発明は、誘導加熱方式の定着装
置において、加熱に要する時間を短縮するとともに、オ
フセット現象を防止した定着装置を提供することを目的
とする。
置において、加熱に要する時間を短縮するとともに、オ
フセット現象を防止した定着装置を提供することを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した問題を解決する
ために、請求項１に記載の発明に係る定着装置は、内部
に空洞を有し、導電性部材で形成された加熱ローラと、
加熱ローラに圧接して設けられた加圧ローラと、加熱ロ
ーラの回転軸に対し直交する向きで加熱ローラ内に配設
されたコアと、コアの周囲に巻回されたコイルと、コイ
ルへ交番電流を流す回路とを備えたことを特徴とする。
ために、請求項１に記載の発明に係る定着装置は、内部
に空洞を有し、導電性部材で形成された加熱ローラと、
加熱ローラに圧接して設けられた加圧ローラと、加熱ロ
ーラの回転軸に対し直交する向きで加熱ローラ内に配設
されたコアと、コアの周囲に巻回されたコイルと、コイ
ルへ交番電流を流す回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】請求項２に記載の発明に係る定着装置は、
加熱ローラが導電性磁性部材で形成されているととも
に、コアがシートの搬送方向に対し平行に配設されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱定着装置
である。
加熱ローラが導電性磁性部材で形成されているととも
に、コアがシートの搬送方向に対し平行に配設されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱定着装置
である。
【００１１】請求項３に記載の発明に係る定着装置は、
コアが加熱ローラの回転軸上に並列して複数設けられ、
各コアにコイルが巻回されていることを特徴とする請求
項１に記載の誘導加熱定着装置である。
コアが加熱ローラの回転軸上に並列して複数設けられ、
各コアにコイルが巻回されていることを特徴とする請求
項１に記載の誘導加熱定着装置である。
【００１２】請求項４に記載の発明に係る定着装置は、
加熱ローラの回転軸に対して直交する向きで加熱ローラ
内に配設された第２コアと第２コアの周囲に巻回された
第２コイルとを有し、回転軸方向における第２コアの幅
が第１コアの幅と異なることを特徴とする請求項１に記
載の誘導加熱定着装置である。
加熱ローラの回転軸に対して直交する向きで加熱ローラ
内に配設された第２コアと第２コアの周囲に巻回された
第２コイルとを有し、回転軸方向における第２コアの幅
が第１コアの幅と異なることを特徴とする請求項１に記
載の誘導加熱定着装置である。
【００１３】請求項５に記載の発明に係る定着装置は、
内部に空洞を有し、導電性部材で形成された加熱ローラ
と、加熱ローラの回転軸に対し直交する向きで加熱ロー
ラ内に配設されたコアと、コアの周囲に巻回され、加熱
ローラの内面の第１位置と第２位置に対向して配設され
たコイルと、コイルへ交番電流を流す回路とを備えたこ
とを特徴とする誘導加熱定着装置である。
内部に空洞を有し、導電性部材で形成された加熱ローラ
と、加熱ローラの回転軸に対し直交する向きで加熱ロー
ラ内に配設されたコアと、コアの周囲に巻回され、加熱
ローラの内面の第１位置と第２位置に対向して配設され
たコイルと、コイルへ交番電流を流す回路とを備えたこ
とを特徴とする誘導加熱定着装置である。
【００１４】請求項６に記載の発明に係る定着装置は、
加熱ローラの第１位置と対向する位置に圧接して設けら
れた加圧ローラと、加熱ローラの第２位置と対向する位
置に設けられた温度センサと、温度センサの出力に応じ
てコイルに流れる交番電流を制御する回路とを有するこ
とを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱定着装置であ
る。
加熱ローラの第１位置と対向する位置に圧接して設けら
れた加圧ローラと、加熱ローラの第２位置と対向する位
置に設けられた温度センサと、温度センサの出力に応じ
てコイルに流れる交番電流を制御する回路とを有するこ
とを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱定着装置であ
る。
【００１５】請求項７に記載の発明に係る定着装置は、
加熱ローラの第１位置と対向する位置に圧接して設けら
れた加圧ローラと、 加熱ローラの第２位置と対向する
位置に設けられた温度ヒューズとを有することを特徴と
する請求項５に記載の誘導加熱定着装置である。
加熱ローラの第１位置と対向する位置に圧接して設けら
れた加圧ローラと、 加熱ローラの第２位置と対向する
位置に設けられた温度ヒューズとを有することを特徴と
する請求項５に記載の誘導加熱定着装置である。
【００１６】
【作用】請求項１に記載の発明に係る定着装置では、電
源が投入されることによって加熱ローラの回転軸と直交
する方向へ磁束が発生し、加熱ローラの周方向において
不均一に渦電流が発生する。これにより、加熱ローラの
周方向において局所的な発熱が可能となる。
源が投入されることによって加熱ローラの回転軸と直交
する方向へ磁束が発生し、加熱ローラの周方向において
不均一に渦電流が発生する。これにより、加熱ローラの
周方向において局所的な発熱が可能となる。
【００１７】請求項２に記載の発明に係る定着装置は、
コイルと対向する加熱ローラ周面が加圧ローラと接触す
るニップ部に対向し、ニップ部が局所的に加熱される。
コイルと対向する加熱ローラ周面が加圧ローラと接触す
るニップ部に対向し、ニップ部が局所的に加熱される。
【００１８】請求項３に記載の発明に係る定着装置は、
コイルとコアからなる複数のアッセンブリを加熱ローラ
の回転軸方向に並列させることによって、１つのコアの
みを配設しコイルを巻回する場合に比べ加熱ローラの回
転軸方向における発熱量が均一になる。
コイルとコアからなる複数のアッセンブリを加熱ローラ
の回転軸方向に並列させることによって、１つのコアの
みを配設しコイルを巻回する場合に比べ加熱ローラの回
転軸方向における発熱量が均一になる。
【００１９】請求項３及び請求項４に記載の発明に係る
定着装置は、選択的にコイルへ誘導電流を印加すること
によって、加熱ローラの回転軸方向において発熱領域が
変更される。
定着装置は、選択的にコイルへ誘導電流を印加すること
によって、加熱ローラの回転軸方向において発熱領域が
変更される。
【００２０】請求項５に記載の発明に係る定着装置は、
コイルと対向する加熱ローラの第１位置と第２位置にお
いて局所的な発熱が可能となる。
コイルと対向する加熱ローラの第１位置と第２位置にお
いて局所的な発熱が可能となる。
【００２１】請求項６に記載の発明に係る定着装置は、
定着を行う第１位置と同じ条件で加熱される第２位置に
配設された温度センサーの検出に基づいて、加熱ローラ
の適切な温度制御が可能となる。
定着を行う第１位置と同じ条件で加熱される第２位置に
配設された温度センサーの検出に基づいて、加熱ローラ
の適切な温度制御が可能となる。
【００２２】請求項７に記載の発明に係る定着装置は、
定着を行う第１位置と同じ条件で加熱される第２位置に
配設された温度ヒューズによって異常発生時の電源遮断
を行うことができる。
定着を行う第１位置と同じ条件で加熱される第２位置に
配設された温度ヒューズによって異常発生時の電源遮断
を行うことができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を適用した誘導加熱定着装置に
ついて添付図面を参照して説明する。
ついて添付図面を参照して説明する。
【００２４】図１は本発明を適用した誘導加熱定着装置
の構成を示す断面図である。本定着装置は、図示しない
駆動源によって矢印ａ方向に回転駆動可能に設けられた
円筒状の加熱ローラ１と、この加熱ローラ１に加圧して
設けられ加熱ローラ１の回転に伴って従動回転する加圧
ローラ２とから構成されており、加熱ローラ１の内部に
は誘導磁界を発生させるためのコイルアッセンブリ３が
配設されている。加熱ローラ１は、炭素鋼管，ステンレ
ス合金管あるいはアルミニウム合金管などの導電性部材
から形成されて外周にフッ素樹脂がコーティングされて
おり、一方、加圧ローラ２は軸芯４の周囲にシリコンゴ
ム層５が形成されている。加熱ローラ１は導電性磁性部
材で形成されることが好ましい。図において、６は加熱
ローラ１の表面温度を検出する温度センサとしてのサー
ミスタであり、７は加熱ローラ２からシートを分離する
分離爪である。
の構成を示す断面図である。本定着装置は、図示しない
駆動源によって矢印ａ方向に回転駆動可能に設けられた
円筒状の加熱ローラ１と、この加熱ローラ１に加圧して
設けられ加熱ローラ１の回転に伴って従動回転する加圧
ローラ２とから構成されており、加熱ローラ１の内部に
は誘導磁界を発生させるためのコイルアッセンブリ３が
配設されている。加熱ローラ１は、炭素鋼管，ステンレ
ス合金管あるいはアルミニウム合金管などの導電性部材
から形成されて外周にフッ素樹脂がコーティングされて
おり、一方、加圧ローラ２は軸芯４の周囲にシリコンゴ
ム層５が形成されている。加熱ローラ１は導電性磁性部
材で形成されることが好ましい。図において、６は加熱
ローラ１の表面温度を検出する温度センサとしてのサー
ミスタであり、７は加熱ローラ２からシートを分離する
分離爪である。
【００２５】コイルアッセンブリ３は、図２に示すよう
に中央部に穴を持ったロの字型のボビン８の周りに銅線
を一方向に複数回巻いてコイル９を形成したもので、ボ
ビン８の穴にはコイル９の銅線と直交するようにコア１
０が挿入されている。ボビン８は例えばセラミックや耐
熱性プラスチックで形成すればよく、また、コイル９と
しては表面に融着層と絶縁層を持つ銅線を用いることが
好ましい。コア１０は１本の鉄芯でもよく、複数枚の薄
い鉄板を重ねて形成されていてもよい。コイルアッセン
ブリ３は、加熱ローラ１の回転軸方向に対し直交する方
向へ磁束が発生するように、ボビン８に巻回された銅線
が加熱ローラ１の回転軸に平行な平面に沿うように、即
ち、コア１０が回転軸と直交する向きに配設されてい
る。
に中央部に穴を持ったロの字型のボビン８の周りに銅線
を一方向に複数回巻いてコイル９を形成したもので、ボ
ビン８の穴にはコイル９の銅線と直交するようにコア１
０が挿入されている。ボビン８は例えばセラミックや耐
熱性プラスチックで形成すればよく、また、コイル９と
しては表面に融着層と絶縁層を持つ銅線を用いることが
好ましい。コア１０は１本の鉄芯でもよく、複数枚の薄
い鉄板を重ねて形成されていてもよい。コイルアッセン
ブリ３は、加熱ローラ１の回転軸方向に対し直交する方
向へ磁束が発生するように、ボビン８に巻回された銅線
が加熱ローラ１の回転軸に平行な平面に沿うように、即
ち、コア１０が回転軸と直交する向きに配設されてい
る。
【００２６】さらに、本実施例においては、図１及び図
３に示すように、複数のコイルアッセンブリ３が、コア
１０がシートの搬送方向と平行でコイル９の一端側が加
圧ローラ２と対向し、他端側が、サーミスタ６と対向す
るようにホルダ１１を用いて加熱ローラ１の軸方向へ並
んで配設されている。このホルダ１１は耐熱性のプラス
チックから形成され、図３に示すように円柱の周囲に上
下左右に突き抜ける穴を複数個開けた形状をしており、
両端部には装置本体に固定するための突起部１１ａが設
けられている。コイルアッセンブリ３は、例えばホルダ
１１に設けられた左右の穴にボビン８を挿入し、その後
上下の穴にコア１０を挿入することによってホルダ１１
に組み込まれる。複数のコイル９はホルダ１１内で電気
的に直列に接続されており、ホルダ１１の両端にはこれ
らのコイル９へ電流を流すためのリード線１２が引き出
されている。ホルダ１１は、加熱ローラ１の内壁との間
に隙間が形成されるように加熱ローラ１の内径よりも若
干小さい径を有している。
３に示すように、複数のコイルアッセンブリ３が、コア
１０がシートの搬送方向と平行でコイル９の一端側が加
圧ローラ２と対向し、他端側が、サーミスタ６と対向す
るようにホルダ１１を用いて加熱ローラ１の軸方向へ並
んで配設されている。このホルダ１１は耐熱性のプラス
チックから形成され、図３に示すように円柱の周囲に上
下左右に突き抜ける穴を複数個開けた形状をしており、
両端部には装置本体に固定するための突起部１１ａが設
けられている。コイルアッセンブリ３は、例えばホルダ
１１に設けられた左右の穴にボビン８を挿入し、その後
上下の穴にコア１０を挿入することによってホルダ１１
に組み込まれる。複数のコイル９はホルダ１１内で電気
的に直列に接続されており、ホルダ１１の両端にはこれ
らのコイル９へ電流を流すためのリード線１２が引き出
されている。ホルダ１１は、加熱ローラ１の内壁との間
に隙間が形成されるように加熱ローラ１の内径よりも若
干小さい径を有している。
【００２７】図４は誘導加熱コイル９へ高周波電流を流
し加熱ローラ１の温度を制御する回路のブロック図であ
る。高周波電流は商用電源１３の交流を整流回路１４に
よって整流し、インバータ回路２０で高周波に変換し発
生させる。インバータ回路２０への電流は加熱ローラ１
の表面に圧接された温度ヒューズであるサーモスタット
１５を介して供給される。このサーモスタット１５は加
熱ローラ１の表面温度が予め設定されている異常温度に
達すると回路に供給する電流を切断するものであり、サ
ーミスタ６と同様にコア１０に巻回されたコイル９と対
向する位置に配置される。制御回路１６はマイクロプロ
セッサやメモリなどから構成され、サーミスタ６の電位
に基づいて加熱ローラ１の温度を監視しながらインバー
タ回路２０の内ドライブ回路２１へオン／オフ信号を出
力し、温度制御を行う。
し加熱ローラ１の温度を制御する回路のブロック図であ
る。高周波電流は商用電源１３の交流を整流回路１４に
よって整流し、インバータ回路２０で高周波に変換し発
生させる。インバータ回路２０への電流は加熱ローラ１
の表面に圧接された温度ヒューズであるサーモスタット
１５を介して供給される。このサーモスタット１５は加
熱ローラ１の表面温度が予め設定されている異常温度に
達すると回路に供給する電流を切断するものであり、サ
ーミスタ６と同様にコア１０に巻回されたコイル９と対
向する位置に配置される。制御回路１６はマイクロプロ
セッサやメモリなどから構成され、サーミスタ６の電位
に基づいて加熱ローラ１の温度を監視しながらインバー
タ回路２０の内ドライブ回路２１へオン／オフ信号を出
力し、温度制御を行う。
【００２８】インバータ回路２０は制御回路１６から発
せられる制御信号がオンになると、まずドライブ回路２
１が、例えばトランジスタ，ＦＥＴあるいはＩＧＢＴな
どからなるスイッチング素子２２をオンし、これによっ
てコイル９に電流が流れる。一方、電流検出回路２３は
所定の電流値ＩＰに達したことを検出するとスイッチン
グ素子２２をオフするようにドライブ回路２１に信号を
送る。電流検出回路２３で検出される電流Ｉの波形を図
５ａに示す。スイッチング素子２２がオフされると、コ
イル９と共振用コンデンサ２４との間で共振電流が流れ
る。そして、電圧検出回路２５は、共振によりスイッチ
ング素子２２のコイル９側の電圧Ｖが０Ｖ付近まで下降
したことを検出すると、スイッチング素子２２を再びオ
ンするようにドライブ回路２１に信号を送る。以下、こ
のスイッチングサイクルを繰り返すことによって高周波
の電流をコイル９へ流す。電圧検出回路２５で検出され
る電圧Ｖの波形を図５ｂに、また、スイッチング素子２
２のオン／オフ信号（例えば、ＦＥＴならばゲートのオ
ン／オフ信号）を図５ｃに示す。
せられる制御信号がオンになると、まずドライブ回路２
１が、例えばトランジスタ，ＦＥＴあるいはＩＧＢＴな
どからなるスイッチング素子２２をオンし、これによっ
てコイル９に電流が流れる。一方、電流検出回路２３は
所定の電流値ＩＰに達したことを検出するとスイッチン
グ素子２２をオフするようにドライブ回路２１に信号を
送る。電流検出回路２３で検出される電流Ｉの波形を図
５ａに示す。スイッチング素子２２がオフされると、コ
イル９と共振用コンデンサ２４との間で共振電流が流れ
る。そして、電圧検出回路２５は、共振によりスイッチ
ング素子２２のコイル９側の電圧Ｖが０Ｖ付近まで下降
したことを検出すると、スイッチング素子２２を再びオ
ンするようにドライブ回路２１に信号を送る。以下、こ
のスイッチングサイクルを繰り返すことによって高周波
の電流をコイル９へ流す。電圧検出回路２５で検出され
る電圧Ｖの波形を図５ｂに、また、スイッチング素子２
２のオン／オフ信号（例えば、ＦＥＴならばゲートのオ
ン／オフ信号）を図５ｃに示す。
【００２９】図６〜図９は、本実施例の定着装置におい
てコイル９に数kHz〜数十kHzの電流を流し加熱ローラ１
の表面温度を測定した結果を示すグラフである。各実験
は、加熱ローラ１の材質として、鉄，ＳＵＳ４３０，ニ
ッケル，ＳＵＳ３０４をそれぞれ用い、厚さはすべて
０.３ｍｍとした。グラフにおいて、横軸は、図１０に
示すようにコイル９と対向するローラ部分Ａを０度とし
た場合の角度、縦軸は表面温度を示す。各グラフから明
らかなように、加熱ローラ１の表面温度はコイル９に対
向する部分Ａ（０度）が最も高く、そこから遠ざかるに
従って温度が低下していった。材質としてはＳＵＳ３０
４を用いた場合に最も局所的な高温が得られた。なお、
本実施例の定着装置の断面形状は軸対称であるので、部
分Ａの軸対称位置に同一の加熱特性を持つ部分Ａ’が存
在する。
てコイル９に数kHz〜数十kHzの電流を流し加熱ローラ１
の表面温度を測定した結果を示すグラフである。各実験
は、加熱ローラ１の材質として、鉄，ＳＵＳ４３０，ニ
ッケル，ＳＵＳ３０４をそれぞれ用い、厚さはすべて
０.３ｍｍとした。グラフにおいて、横軸は、図１０に
示すようにコイル９と対向するローラ部分Ａを０度とし
た場合の角度、縦軸は表面温度を示す。各グラフから明
らかなように、加熱ローラ１の表面温度はコイル９に対
向する部分Ａ（０度）が最も高く、そこから遠ざかるに
従って温度が低下していった。材質としてはＳＵＳ３０
４を用いた場合に最も局所的な高温が得られた。なお、
本実施例の定着装置の断面形状は軸対称であるので、部
分Ａの軸対称位置に同一の加熱特性を持つ部分Ａ’が存
在する。
【００３０】このようにコイル９と対向する加熱ローラ
１の部分Ａ、Ａ’が他の部分に比べ高温になる理由は次
のように考察される。コイル９に高周波電流が流される
と、「アンペアの右ネジの法則」に従って図１０に示す
ようにコア１０から加熱ローラ１の長手方向に対し垂直
な磁束ａが発生する。加熱ローラ１が磁性体であるため
この磁束は加熱ローラ１に沿って曲って加熱ローラ１周
面に集中し、コイル９と対向する部分Ａ、即ち、加圧ロ
ーラ２と接触するニップ部で密度が最大となる。この集
中した磁束を受けて加熱ローラ１には「レンツの法則」
に従って磁束を妨げるような渦状の誘導電流が壁面内部
で発生し、これによって発熱する。即ち、磁束ａは加熱
ローラ１の壁に沿って集中し、部分Ａ、Ａ’で磁束密度
が極大となるため、この部分Ａ、Ａ’が他に比べ高温に
なると考えられる。
１の部分Ａ、Ａ’が他の部分に比べ高温になる理由は次
のように考察される。コイル９に高周波電流が流される
と、「アンペアの右ネジの法則」に従って図１０に示す
ようにコア１０から加熱ローラ１の長手方向に対し垂直
な磁束ａが発生する。加熱ローラ１が磁性体であるため
この磁束は加熱ローラ１に沿って曲って加熱ローラ１周
面に集中し、コイル９と対向する部分Ａ、即ち、加圧ロ
ーラ２と接触するニップ部で密度が最大となる。この集
中した磁束を受けて加熱ローラ１には「レンツの法則」
に従って磁束を妨げるような渦状の誘導電流が壁面内部
で発生し、これによって発熱する。即ち、磁束ａは加熱
ローラ１の壁に沿って集中し、部分Ａ、Ａ’で磁束密度
が極大となるため、この部分Ａ、Ａ’が他に比べ高温に
なると考えられる。
【００３１】以上説明したように、本実施例において
は、コイルアッセンブリ３を、コア１０が通紙方向と平
行となるように、即ち、コイル９が加熱ローラ１の回転
軸と直交する軸を中心に巻回した状態となるように配置
したので、加熱ローラ１の周面においてある特定部分を
局所的に発熱させることができ、しかも、その局所的な
発熱部分Ａを加圧ローラ２と接触するニップ部に対応づ
けることによって熱効率の良い加熱を行うことができ
る。そして、同じサイズのコイルアセンブリ３を回転軸
方向へ複数並列させる構成としているため、回転軸方向
に長い１つのコイルアッセンブリを用いる場合に比べ、
製造が容易になるだけでなく、回転軸方向における加熱
ローラ１表面の温度分布を均一にすることができる。
は、コイルアッセンブリ３を、コア１０が通紙方向と平
行となるように、即ち、コイル９が加熱ローラ１の回転
軸と直交する軸を中心に巻回した状態となるように配置
したので、加熱ローラ１の周面においてある特定部分を
局所的に発熱させることができ、しかも、その局所的な
発熱部分Ａを加圧ローラ２と接触するニップ部に対応づ
けることによって熱効率の良い加熱を行うことができ
る。そして、同じサイズのコイルアセンブリ３を回転軸
方向へ複数並列させる構成としているため、回転軸方向
に長い１つのコイルアッセンブリを用いる場合に比べ、
製造が容易になるだけでなく、回転軸方向における加熱
ローラ１表面の温度分布を均一にすることができる。
【００３２】前述した実施例において、加熱ローラ１の
表面温度を検出するサーミスタ６と加熱ローラ１の表面
温度が予め設定された異常温度に達すると回路が切断さ
れるサーモスタット１５は、前述した局所的発熱部分
Ａ’に接触するように配置される。これは、発熱部分Ａ
と発熱部分Ａ’が同一の加熱特性を持つため、加圧ロー
ラ２があるために直接の温度検出が行いにくい発熱部分
Ａの代わりに、発熱部分Ａ’の温度をサーミスタ６で検
出し、前述した加圧ローラ２と接触する局所的な発熱部
分Ａの温度を適切な定着温度範囲に制御して定着性を確
保するとともに、高温オフセットを防止するためであ
る。同様に、サーモスタット１５の配置は、加熱ローラ
１の異常温度上昇のためにシートが発煙、発火するのを
確実に防止するために、シートを最も加熱する前述した
発熱部分Ａと同一の加熱特性を持つ発熱部Ａ’の温度を
検出する必要があるためである。
表面温度を検出するサーミスタ６と加熱ローラ１の表面
温度が予め設定された異常温度に達すると回路が切断さ
れるサーモスタット１５は、前述した局所的発熱部分
Ａ’に接触するように配置される。これは、発熱部分Ａ
と発熱部分Ａ’が同一の加熱特性を持つため、加圧ロー
ラ２があるために直接の温度検出が行いにくい発熱部分
Ａの代わりに、発熱部分Ａ’の温度をサーミスタ６で検
出し、前述した加圧ローラ２と接触する局所的な発熱部
分Ａの温度を適切な定着温度範囲に制御して定着性を確
保するとともに、高温オフセットを防止するためであ
る。同様に、サーモスタット１５の配置は、加熱ローラ
１の異常温度上昇のためにシートが発煙、発火するのを
確実に防止するために、シートを最も加熱する前述した
発熱部分Ａと同一の加熱特性を持つ発熱部Ａ’の温度を
検出する必要があるためである。
【００３３】以上のことは、逆に言えば、コイル９を加
熱ローラ１の回転軸と直交する軸を中心に巻回した状態
となるように配置し、加熱ローラ１の周円において２箇
所均等に局所的な加熱を行っているために可能となり、
安定した定着性能と安全な定着装置が提供できる。
熱ローラ１の回転軸と直交する軸を中心に巻回した状態
となるように配置し、加熱ローラ１の周円において２箇
所均等に局所的な加熱を行っているために可能となり、
安定した定着性能と安全な定着装置が提供できる。
【００３４】前述した実施例では、複数のコイルアッセ
ンブリ３のコイル９を電気的に直列に連結したが、これ
に限られるものではなく、各コイルアッセンブリ３のコ
イル９を電気的に並列に接続し、各コイルアッセンブリ
毎に独立してオン／オフ可能に構成してもよい。このよ
うに構成することによって、シートのサイズに応じて作
動するコイルアッセンブリ３の数を切り換えることが可
能となり、ローラの軸方向における不要部分での発熱を
回避できる。また、コイルアッセンブリ３の大きさは同
じサイズのものを多数（例えば８個）設けてもよく、あ
るいは、用紙サイズに応じて異なるサイズとしてもよ
い。前者の場合には製造コストを低く抑えることがで
き、後者の場合には用紙サイズに応じて最適な加熱を行
うことができる。
ンブリ３のコイル９を電気的に直列に連結したが、これ
に限られるものではなく、各コイルアッセンブリ３のコ
イル９を電気的に並列に接続し、各コイルアッセンブリ
毎に独立してオン／オフ可能に構成してもよい。このよ
うに構成することによって、シートのサイズに応じて作
動するコイルアッセンブリ３の数を切り換えることが可
能となり、ローラの軸方向における不要部分での発熱を
回避できる。また、コイルアッセンブリ３の大きさは同
じサイズのものを多数（例えば８個）設けてもよく、あ
るいは、用紙サイズに応じて異なるサイズとしてもよ
い。前者の場合には製造コストを低く抑えることがで
き、後者の場合には用紙サイズに応じて最適な加熱を行
うことができる。
【００３５】また、前記実施例では、他の部分と比べ最
も発熱する部分Ａを加圧ローラ２と対向するように配置
したが、加熱ローラ１の回転動作によって加熱されたロ
ーラ表面が移動することを考慮して、図１１の如くコイ
ル１０９が加圧ローラ２との接触部よりも上流側に位置
するよう設定してもよい。
も発熱する部分Ａを加圧ローラ２と対向するように配置
したが、加熱ローラ１の回転動作によって加熱されたロ
ーラ表面が移動することを考慮して、図１１の如くコイ
ル１０９が加圧ローラ２との接触部よりも上流側に位置
するよう設定してもよい。
【００３６】さらには、前記実施例ではコイルアッセン
ブリ３を保持するホルダ１１を加熱ローラ１と同軸に配
設したが、これに限られるものではなく、例えば図１２
のように圧接ローラ２側へ偏心して配置してもよい。こ
の場合には、コイルアッセンブリ２０３によって発生す
る磁束が、加熱ローラ２０１の周面の中でも加圧ローラ
２と接触するニップ部に最も多く収束するため、ニップ
部における発熱量が最も高くなり、電気−熱交換効率が
向上する。 なお、図１１及び図１２に示す変形例で
は、前述した点を除いて他の構成は前記実施例と同様で
あり、その説明は省略する。
ブリ３を保持するホルダ１１を加熱ローラ１と同軸に配
設したが、これに限られるものではなく、例えば図１２
のように圧接ローラ２側へ偏心して配置してもよい。こ
の場合には、コイルアッセンブリ２０３によって発生す
る磁束が、加熱ローラ２０１の周面の中でも加圧ローラ
２と接触するニップ部に最も多く収束するため、ニップ
部における発熱量が最も高くなり、電気−熱交換効率が
向上する。 なお、図１１及び図１２に示す変形例で
は、前述した点を除いて他の構成は前記実施例と同様で
あり、その説明は省略する。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を適用した
誘導加熱定着装置によれば、加熱ローラの周面において
ローラの軸方向に沿う特定領域を局所的に発熱させるこ
とができるため、供給電流を増やすことなく効率のよい
発熱を可能にし、もって加熱に要する時間を短縮するこ
とができ、オフセット現象の発生も抑制できる。
誘導加熱定着装置によれば、加熱ローラの周面において
ローラの軸方向に沿う特定領域を局所的に発熱させるこ
とができるため、供給電流を増やすことなく効率のよい
発熱を可能にし、もって加熱に要する時間を短縮するこ
とができ、オフセット現象の発生も抑制できる。
【図１】本発明を適用した誘導加熱定着装置の断面図で
ある。
ある。
【図２】図１に示した誘導加熱定着装置に用いられるコ
イルアッセンブリを示す斜視図である。
イルアッセンブリを示す斜視図である。
【図３】図２に示したコイルアッセンブリを保持するホ
ルダの斜視図である。
ルダの斜視図である。
【図４】誘導加熱コイルへ高周波電流を流す制御回路の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図５】（ａ）は図４に示す電流検出回路で検出される
電流の波形図、（ｂ）は図４に示す電圧検出回路で検出
される電流の波形図、（ｃ）は図４に示すスイッチング
素子のオン／オフ信号の波形図である。
電流の波形図、（ｂ）は図４に示す電圧検出回路で検出
される電流の波形図、（ｃ）は図４に示すスイッチング
素子のオン／オフ信号の波形図である。
【図６】本発明を適用した誘導加熱定着装置において表
面温度を測定した結果を示すグラフである。
面温度を測定した結果を示すグラフである。
【図７】本発明を適用した誘導加熱定着装置において表
面温度を測定した結果を示すグラフである。
面温度を測定した結果を示すグラフである。
【図８】本発明を適用した誘導加熱定着装置において表
面温度を測定した結果を示すグラフである。
面温度を測定した結果を示すグラフである。
【図９】本発明を適用した誘導加熱定着装置において表
面温度を測定した結果を示すグラフである。
面温度を測定した結果を示すグラフである。
【図１０】本発明を適用した誘導加熱定着装置の加熱原
理を説明する説明図である。
理を説明する説明図である。
【図１１】本発明を適用した誘導加熱定着装置の変形例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図１２】本発明を適用した誘導加熱定着装置の変形例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【符号の説明】 １，１０１，２０１・・・・加熱ローラ ２・・・・加圧ローラ ９１０９，２０９・・・・コイル １０・・・コア ２１・・・インバータ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピータージョンストン 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 日野谷 弘明 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 藤原 徹 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 シート上に形成されたトナー像をシート
へ定着する定着装置であって、 内部に空洞を有し、導
電性部材で形成された加熱ローラと、 加熱ローラに圧接して設けられた加圧ローラと、 加熱ローラの回転軸に対し直交する向きで加熱ローラ内
に配設されたコアと、 コアの周囲に巻回されたコイルと、 コイルへ交番電流を流す回路とを備えたことを特徴とす
る誘導加熱定着装置。 - 【請求項２】 加熱ローラが導電性磁性部材で形成され
ているとともに、コアがシートの搬送方向に対し平行に
配設されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導
加熱定着装置。 - 【請求項３】 コアが加熱ローラの回転軸上に並列して
複数設けられ、各コアにコイルが巻回されていることを
特徴とする請求項１に記載の誘導加熱定着装置。 - 【請求項４】 加熱ローラの回転軸に対して直交する向
きで加熱ローラ内に配設された第２コアと第２コアの周
囲に巻回された第２コイルとを有し、回転軸方向におけ
る第２コアの幅が第１コアの幅と異なることを特徴とす
る請求項１に記載の誘導加熱定着装置。 - 【請求項５】 シート上に形成されたトナー像をシート
へ定着する定着装置であって、 内部に空洞を有し、導
電性部材で形成された加熱ローラと、 加熱ローラの回転軸に対し直交する向きで加熱ローラ内
に配設されたコアと、 コアの周囲に巻回され、加熱ローラの内面の第１位置と
第２位置に対向して配設されたコイルと、 コイルへ交番電流を流す回路とを備えたことを特徴とす
る誘導加熱定着装置。 - 【請求項６】 加熱ローラの第１位置と対向する位置に
圧接して設けられた加圧ローラと、 加熱ローラの第２位置と対向する位置に設けられた温度
センサと、 温度センサの出力に応じてコイルに流れる交番電流を制
御する回路とを有することを特徴とする請求項５に記載
の誘導加熱定着装置。 - 【請求項７】 加熱ローラの第１位置と対向する位置に
圧接して設けられた加圧ローラと、 加熱ローラの第２位置と対向する位置に設けられた温度
ヒューズとを有することを特徴とする請求項５に記載の
誘導加熱定着装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18237994A JP3749272B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-08-03 | 誘導加熱定着装置 |
| US08/413,770 US5526103A (en) | 1994-03-31 | 1995-03-30 | Induction heating fixing device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-63193 | 1994-03-31 | ||
| JP6319394 | 1994-03-31 | ||
| JP18237994A JP3749272B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-08-03 | 誘導加熱定着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07319312A true JPH07319312A (ja) | 1995-12-08 |
| JP3749272B2 JP3749272B2 (ja) | 2006-02-22 |
Family
ID=26404281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18237994A Expired - Fee Related JP3749272B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-08-03 | 誘導加熱定着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3749272B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5832354A (en) * | 1995-12-05 | 1998-11-03 | Ricoh Company, Ltd. | Image fixing device, image forming apparatus providing the image fixing device and rotor used in the image fixing device and having induction coil inside |
| US5870660A (en) * | 1996-08-30 | 1999-02-09 | Minolta Co., Ltd. | Heating device |
| JPH11135246A (ja) * | 1997-10-29 | 1999-05-21 | Canon Inc | 加熱装置及び画像形成装置 |
| US6195525B1 (en) | 1998-12-21 | 2001-02-27 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Electromagnetic induction heating device and image recording device using the same |
| WO2001048557A1 (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-05 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Image forming device having fixing device for fixing developer image on recording medium by heating roller induction heating |
| US6545255B2 (en) | 2000-05-10 | 2003-04-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Induction heating apparatus for heating image formed on recording material |
| WO2003077040A2 (en) * | 2002-03-11 | 2003-09-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Heating device using electromagnetic induction for a fusing assembly |
| WO2005038534A1 (ja) * | 2003-10-21 | 2005-04-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 定着装置 |
| US7228084B2 (en) | 1999-12-28 | 2007-06-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image forming apparatus and fixing device |
| JP2008268448A (ja) * | 2007-04-18 | 2008-11-06 | Ricoh Co Ltd | 転写・定着プロセスユニット及びこれを搭載する画像形成装置 |
| US7473871B2 (en) | 2003-12-03 | 2009-01-06 | Panasonic Corporation | Heating apparatus, fixing apparatus and image forming apparatus |
| JP2010055113A (ja) * | 2009-12-07 | 2010-03-11 | Ricoh Co Ltd | 定着装置、および画像形成装置 |
| CN113142657A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-07-23 | 三明学院 | 一种旋转摩擦组件、加热不燃烧烟草装置及其控制方法 |
-
1994
- 1994-08-03 JP JP18237994A patent/JP3749272B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5832354A (en) * | 1995-12-05 | 1998-11-03 | Ricoh Company, Ltd. | Image fixing device, image forming apparatus providing the image fixing device and rotor used in the image fixing device and having induction coil inside |
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| WO2001048557A1 (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-05 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Image forming device having fixing device for fixing developer image on recording medium by heating roller induction heating |
| US6427056B1 (en) | 1999-12-28 | 2002-07-30 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus having a fixing device for fixing developer image on recording medium by subjecting heat roller to induction heating |
| US7228084B2 (en) | 1999-12-28 | 2007-06-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image forming apparatus and fixing device |
| US6545255B2 (en) | 2000-05-10 | 2003-04-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Induction heating apparatus for heating image formed on recording material |
| WO2003077040A3 (en) * | 2002-03-11 | 2004-01-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heating device using electromagnetic induction for a fusing assembly |
| US6849838B2 (en) | 2002-03-11 | 2005-02-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Heating device using electromagnetic induction and fuser |
| WO2003077040A2 (en) * | 2002-03-11 | 2003-09-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Heating device using electromagnetic induction for a fusing assembly |
| WO2005038534A1 (ja) * | 2003-10-21 | 2005-04-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 定着装置 |
| US7424259B2 (en) | 2003-10-21 | 2008-09-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fixing apparatus |
| US7473871B2 (en) | 2003-12-03 | 2009-01-06 | Panasonic Corporation | Heating apparatus, fixing apparatus and image forming apparatus |
| JP2008268448A (ja) * | 2007-04-18 | 2008-11-06 | Ricoh Co Ltd | 転写・定着プロセスユニット及びこれを搭載する画像形成装置 |
| JP2010055113A (ja) * | 2009-12-07 | 2010-03-11 | Ricoh Co Ltd | 定着装置、および画像形成装置 |
| JP4678795B2 (ja) * | 2009-12-07 | 2011-04-27 | 株式会社リコー | 定着装置、および画像形成装置 |
| CN113142657A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-07-23 | 三明学院 | 一种旋转摩擦组件、加热不燃烧烟草装置及其控制方法 |
| CN113142657B (zh) * | 2021-04-08 | 2024-05-03 | 三明学院 | 一种旋转摩擦组件、加热不燃烧烟草装置及其控制方法 |
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| JP3749272B2 (ja) | 2006-02-22 |
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