JPH09306652A - 誘導発熱ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘導発熱ローラのローラ長手方向の発熱分布
を平坦化させる。 【解決手段】 誘導発熱機構となるコイル２を内蔵する
ローラ外筒３は、その長手方向中央部の幅狭通紙領域の
肉厚ｔ₁がローラ端部に向けて漸次肉厚を増し、両側端
部の肉厚がｔ₂となっている（ｔ₁＜ｔ₂）。ローラ外筒
の肉厚が薄い方が抵抗は大きくなるので、幅狭通紙領域
はその外側領域と比べてより多く発熱し、肉厚の厚い外
側領域の発熱は少なくなる。従って、小サイズの用紙、
あるいは幅狭通紙領域に対応する使用頻度の高い用紙を
連続通紙しても外側領域のローラ温度が高温になること
はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導発熱方式の定
着ローラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画
像形成装置に用いられる定着装置の定着ローラとして、
回転する中空のローラの内部に誘導コイルを備えた電磁
誘導発熱機構を配置し、ローラの周壁を誘導電流によっ
てジュール発熱させるようにした誘導発熱方式の定着ロ
ーラは周知である。

【０００３】例えば、特開昭４９-１２９１４５号公報
には、誘導発熱ローラの一般的形態の一例ともいえるジ
ャケットローラが開示されており、このローラでは、一
次コイルで発生する閉磁界ループで最も熱量を必要とす
るローラ外筒を薄肉にしてエネルギーの効率化を図るよ
うにしている。

【０００４】ところで、一般に定着装置においては、例
えば、小サイズの用紙を連続通紙した場合、ロ−ラの長
手方向（軸方向）において、用紙が通過する領域（通紙
領域）は用紙により熱を奪われ温度低下するが、非通過
領域（非通紙領域）では熱が奪われない。連続通紙によ
り通紙領域の熱が奪われるとその部分の温度低下を補う
ために誘導発熱によって熱量が供給される。一方、非通
紙領域では熱が留まっているためその部分の温度が上昇
する。その定着ロ−ラ長手方向の温度差の解消を図るた
め、前記公報に記載のジャケットローラでは、内筒と外
筒との間に熱媒体を封じ込めたジャケット室を設けてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、誘導発
熱は熱変換率が高いため、用紙により熱を奪われない非
通紙領域は瞬時に高温に達してしまい、例えジャケット
室が設けられていても熱転移しきれず、温度差の解消が
うまく行われないという問題がある。

【０００６】ローラ温度の均一化ができないと非通紙領
域のローラ温度が高温になり、離型材料の溶融温度に近
づいて離型材の寿命を著しく低下させてしまう。又、そ
のような状態では、定着ローラに圧接されている加圧ロ
ーラ（ゴム等の弾性材料により形成されている）の非通
紙領域が熱膨張して大径化（異形化）し、例えば鼓形状
の加圧ローラの途中部分に段差が発生したりして、幅の
広い用紙を通紙した場合、シワ発生の原因となってしま
う。

【０００７】なお、特開昭６１-２３３９９０号公報に
は、ローラの回転軸に平行する方向に沿って他の周壁部
分よりも高抵抗値の部分を設け、この部分の発熱量が他
の部分よりも大きくなるようにしたローラ局部加熱装置
が開示されている。しかし、このローラ局部加熱装置
は、合成繊維などを切断するための装置であり、ローラ
周方向の局部的な加熱を目的とするものである。従っ
て、定着ローラにおいて問題となるロ−ラ長手方向の温
度差を解消するものではない。

【０００８】本発明は、従来の誘導発熱方式の定着ロー
ラにおける上述の問題を解決し、ローラ長手方向の発熱
分布を平坦化させることのできる誘導発熱ローラを提供
することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題は本発明によ
り、回転駆動されるローラ外筒と、該ローラ外筒の内部
に複数の誘導コイルを備える誘導発熱機構とを有する誘
導発熱ローラにおいて、前記誘導発熱機構によって発熱
される前記ローラ外筒は、ローラ長手方向中央部の所定
幅領域の肉厚が該所定幅領域外側のローラ両端部側領域
の肉厚よりも薄く形成されていることにより解決され
る。

【００１０】また、本発明は前記の課題を解決するた
め、前記ローラ外筒の前記両端部側領域は、前記所定幅
領域との境界からローラ両端に向けて漸次肉厚が増加す
ることを提案する。

【００１１】さらに、本発明は前記の課題を解決するた
め、回転駆動されるローラ外筒と、該ローラ外筒の内部
に複数の誘導コイルを備える誘導発熱機構とを有する誘
導発熱ローラにおいて、前記ローラ外筒のローラ長手方
向中央部の所定幅領域内に高抵抗部分を設けることを提
案する。

【００１２】さらに、本発明は前記の課題を解決するた
め、前記ローラ外筒の高抵抗部分は、高抵抗磁性体の薄
板を前記所定幅領域内に設置して設けられることを提案
する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の一実施例の定着ローラの概略構
成を示す断面図である。この図に示す定着ローラは、主
として固定軸１と、その固定軸１に軸受４を介して支持
されたローラ外筒３とから構成される。固定軸１には誘
導発熱機構となるコイル２が設けられている。一方、ロ
ーラ外筒３は、その長手方向中央部の所定幅領域（使用
頻度の高いサイズの用紙に対応する幅狭通紙領域）の肉
厚ｔ₁ がローラ端部に向けて漸次肉厚を増し、両側端部
の肉厚がｔ₂ となっている（ｔ₁＜ｔ₂）。ただし、漸次
肉厚を増加させずに幅狭通紙領域の外側（幅広通紙領
域）を一定の厚さで幅狭通紙領域より厚くしても（幅狭
通紙領域と幅広通紙領域との境でローラ内側に段が付い
ても）よい。なお、ローラ外筒３の外周面には、例えば
テフロン樹脂、テフロンチューブ、シリコーンゴム等に
よる離型層（図示せず）が設けられる。さらに、幅狭通
紙領域のローラ外側に図示しない温度センサを配設し、
ローラ外筒３表面の温度が一定となるように制御されて
いる。

【００１４】電磁誘導を利用した誘導発熱ローラの原理
として、コイル２に所定の電流が供給されて励磁され磁
界が発生する。その磁界中にあるローラ外筒３が回転す
ると導体であるローラ外筒３に起電力が生じて渦電流
（誘導電流）が流れる。その電流により導体（ローラ外
筒３）内にジュール熱が発生する。発生する熱量はジュ
ールの法則に従い、（渦電流の実効値）²×抵抗値、で
求められる。従って、ローラ外筒３において、肉厚が薄
い方が抵抗は大きくなるので、肉厚の薄い幅狭通紙領域
はその外側領域と比べてより多く発熱することになる。
そして、肉厚の厚い（大きい）幅広通紙領域の発熱は少
なくなる。

【００１５】このように、本実施例の定着ローラにおい
ては、幅狭通紙領域の発熱が大きく、幅広通紙領域の発
熱は押さえられるので、小サイズの用紙、あるいは幅狭
通紙領域に対応する使用頻度の高い用紙（転写紙）を連
続通紙してもローラ両端部の温度が高温になることはな
い。すなわち、用紙によって熱量がよく持ち去られる
（消費される）部分のみ発熱するのでエネルギー効率が
良く、熱量の消費が少ないローラ両端部側での温度上昇
を防ぎ、結果として離型材の寿命を向上させ、かつ、加
圧ローラの変形（異形化）を防いでシワ発生を防ぎ用紙
搬送品質を向上させることができる。なお、幅狭通紙領
域の大きさ（ローラ軸方向の長さ）としては、例えば、
日本ではＡ４サイズ、アメリカではＬＴサイズなどに設
定してやればよい。もちろん機種により幅狭通紙領域の
大きさを適宜設定できることは言うまでもない。

【００１６】ところで、ローラ外筒３においては熱の伝
導があるので、通紙の際に非通紙領域の熱も通紙領域を
介して奪われる。そのとき通紙領域から外側に向けて漸
次熱が奪われることになるので、本実施例のように幅狭
通紙領域からローラ端部に向けて漸次肉厚を増してやれ
ば、非通紙領域（幅広通紙領域）の温度上昇にうまく対
応することができる。すなわち、幅狭用紙の連続通紙に
おいて、幅広通紙領域の中央側（幅狭通紙領域側）では
熱伝導により温度上昇が端部側よりも少ない、従って、
温度上昇を押さえるためのローラ肉厚を厚くする（抵抗
値を減らす）度合いも少なくてよいことになる。ただ
し、非通紙領域を一定の厚さで幅狭通紙領域より厚くし
てもよい。

【００１７】次に、請求項３の発明に係る実施例につい
て説明する。図２に示す本実施例の定着ローラは、主と
して固定軸１と、その固定軸１に軸受４を介して支持さ
れたローラ外筒１３とから構成される。固定軸１には誘
導発熱機構となるコイル２が設けられている。一方、ロ
ーラ外筒１３の肉厚は一定でそのローラ内周側にはジャ
ケット室５が設けられている。また、ローラ外筒１３の
幅狭通紙領域に対応するローラ内周側（結果的にジャケ
ット室５内となる）に高抵抗部材６が設置されている。
高抵抗部材６の抵抗値がローラ外筒１３よりも高いこと
は言うまでもない。高抵抗部材６としては、例えば高抵
抗磁性体の薄板を用いることができる。又、設置方法と
しては、圧入又は溶接が設置が容易で発熱も効率的とな
る。なお、金属塗装や蒸着などを用いて高抵抗部材を設
置することもできる。高抵抗部材の接着やネジ止めなど
も原理的には可能であるが、現実的とは言えない。

【００１８】本実施例の誘導発熱ローラにおいては、幅
狭通紙領域に対応して高抵抗部材６が設置してあるの
で、幅狭通紙領域における抵抗値が高く、電磁誘導によ
り幅狭通紙領域はその外側領域と比べてより多く発熱す
ることになる。そして抵抗の少ない（抵抗の小さい）幅
広通紙領域の発熱は少なくなる。このように、幅狭通紙
領域の発熱が大きく、幅広通紙領域の発熱は押さえられ
るので、小サイズの用紙、あるいは幅狭通紙領域に対応
する使用頻度の高い用紙（転写紙）を連続通紙してもロ
ーラ両端部の温度が高温になることはない。幅狭通紙領
域の大きさを適宜設定できることは前記実施例と同様で
ある。

【００１９】そして、幅狭通紙領域と幅広通紙領域とで
ローラ外筒の肉厚を異ならせる必要がないので、ローラ
製造時における加工コストを上昇させることがない。な
お、本実施例において、ジャケット室５はローラ長手方
向における熱転移を目的として設けられているが、ジャ
ケット室の有無は本発明に関係するものではない。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の誘導発熱
ローラによれば、誘導発熱機構によって発熱されるロー
ラ外筒は、ローラ長手方向中央部の所定幅領域の肉厚が
その外側のローラ両端部側領域の肉厚よりも薄く形成さ
れているので、所定幅領域（幅狭通紙領域）の発熱が大
きく、その外側の領域（幅広通紙領域）の発熱が押さえ
られ、小サイズの用紙、あるいは幅狭通紙領域に対応す
る使用頻度の高い用紙を連続通紙してもローラ両端部側
の温度が高温になることはない。

【００２１】請求項２の構成により、ローラ外筒の両端
部側領域は、中央部の所定幅領域との境界からローラ両
端に向けて漸次肉厚が増加するので、外側の領域（幅広
通紙領域）の温度上昇への対応が効率的となる。

【００２２】請求項３の構成により、ローラ外筒のロー
ラ長手方向中央部の所定幅領域内に高抵抗部分を設けた
ので、所定幅領域（幅狭通紙領域）の発熱が大きく、そ
の外側の領域（幅広通紙領域）の発熱が押さえられ、小
サイズの用紙、あるいは幅狭通紙領域に対応する使用頻
度の高い用紙を連続通紙してもローラ両端部側の温度が
高温になることはない。

【００２３】請求項４の構成により、前記ローラ外筒の
高抵抗部分は、高抵抗磁性体の薄板を前記所定幅領域内
に設置して設けられるので、高抵抗部分の設置が容易で
あり、より効率的な発熱を生じさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る発明の一実施例である定着ロー
ラの構成を示す断面図である。

【図２】請求項３に係る発明の一実施例である定着ロー
ラの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 固定軸 ２ 誘導コイル ３，１３ ローラ外筒 ４ 軸受 ５ ジャケット室 ６ 高抵抗部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動されるローラ外筒と、該ローラ
   外筒の内部に複数の誘導コイルを備える誘導発熱機構と
   を有する誘導発熱ローラにおいて、 前記誘導発熱機構によって発熱される前記ローラ外筒
   は、ローラ長手方向中央部の所定幅領域の肉厚が該所定
   幅領域外側のローラ両端部側領域の肉厚よりも薄く形成
   されていることを特徴とする誘導発熱ローラ。
2. 【請求項２】 前記ローラ外筒の前記両端部側領域は、
   前記所定幅領域との境界からローラ両端に向けて漸次肉
   厚が増加することを特徴とする、請求項１に記載の誘導
   発熱ローラ。
3. 【請求項３】 回転駆動されるローラ外筒と、該ローラ
   外筒の内部に複数の誘導コイルを備える誘導発熱機構と
   を有する誘導発熱ローラにおいて、 前記ローラ外筒のローラ長手方向中央部の所定幅領域内
   に高抵抗部分を設けたことを特徴とする誘導発熱ロー
   ラ。
4. 【請求項４】 前記ローラ外筒の高抵抗部分は、高抵抗
   磁性体の薄板を前記所定幅領域内に設置して設けられる
   ことを特徴とする、請求項３に記載の誘導発熱ローラ。