JPH1074007A

JPH1074007A - 定着装置

Info

Publication number: JPH1074007A
Application number: JP8230996A
Authority: JP
Inventors: Eiji Okabayashi; 英二岡林
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】長寿命かつ低コストな誘導加熱方式の定着装
置を提供する。【解決手段】誘導加熱により発熱すると共に回転可能
に設けられ導電層を含む薄肉の金属スリーブ１１と、金
属スリーブ１１の外面に対向して配置され当該金属スリ
ーブを誘導加熱するコイル・アセンブリ１０と、金属ス
リーブ１１の内面に当接する回転可能な内部加圧部材１
２と、内部加圧部材１２に対向して金属スリーブ１１の
外面に当接する回転可能な外部加圧部材１３とを有する
定着装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式の複写
機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはそれらの複合機
の定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式の複写機などの画像形成装置
には、搬送される記録媒体である記録材上に転写された
トナー像（未定着画像）のトナー（現像剤）を、熱によ
って融解して当該記録材上に融着させる定着装置が設け
られている。

【０００３】この定着装置においては、省エネルギ化
（低消費電力化）とユーザの操作性向上（クイックプリ
ント）との要請が高まりつつあり、これに応えるものと
して、例えば特公平５−９０２７号公報には、誘導コイ
ルに高周波電流を流して生じた高周波磁界により、加熱
媒体としての金属導体からなる中空の定着ローラに誘導
渦電流を誘起させ、加熱媒体自身の表皮抵抗によって当
該加熱媒体そのものを直接ジュール発熱させる定着装置
が提案されている。この誘導加熱方式の定着装置によれ
ば、高周波誘導の利用により電気−熱変換効率が向上
し、ウォームアップタイムの短縮化が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、記録材への
熱伝達効率を考えるとローラによる接触加熱方式がよい
が、ローラは所定の熱容量を有するものであるため、プ
リント時になって加熱を開始するとある程度の待機時間
が必要とならざるを得ない。

【０００５】そこで、発熱体として機能する加熱媒体の
熱容量を小さくする低熱容量化によって予熱時間の一層
の短縮が図れることから、加熱媒体を薄肉化することが
考えられ、例えば特開平８−４４２２７号公報には、加
熱媒体として、上記定着ローラに代えて熱容量の小さい
可撓性を有する薄肉の金属スリーブを使用した定着装置
が開示されている。

【０００６】しかしながら、金属スリーブは、その内側
に配置される固定ホルダと外側から圧接される加圧ロー
ラとの間に挟持され、加圧ローラの回転に伴って従動回
転される場合に、薄肉であるうえに接触摺動されること
から、摩耗や変形が発生し易く耐久性を低下させる虞れ
があった。

【０００７】また、上記従来の誘導加熱方式の定着装置
にあっては、加熱媒体である定着ローラあるいは金属ス
リーブの内部に配置される磁束発生用コイルやコアの自
己発熱、および当該加熱媒体の内面への熱放射のため
に、コイル周辺の温度上昇が大きく、そのため高温での
耐熱性に優れたものをコイル被覆や周辺部材として用い
る必要があり、コスト高となってしまっていた。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、本発明の目的は、長寿命かつ低コ
ストな誘導加熱方式の定着装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に記載の発明は、誘導加熱により発熱すると共に回
転可能に設けられ導電層を含む薄肉の発熱回転体と、前
記発熱回転体の外面に対向して配置され当該発熱回転体
を誘導加熱する誘導加熱源と、前記発熱回転体の内面に
当接する回転可能な内部加圧部材と、前記内部加圧部材
に対向して前記発熱回転体の外面に当接する回転可能な
外部加圧部材とを有し、前記発熱回転体と前記外部加圧
部材との間に記録材を挟持搬送させることにより現像剤
を当該記録材上に定着させることを特徴とする定着装置
である。この発明にあっては、誘導加熱源が発熱回転体
の外側に、その外面に対向して配置されているので、誘
導加熱源の自己発熱と発熱回転体の内面への熱放射のた
めに誘導加熱源周辺が大きく温度上昇する事態が軽減さ
れる。また、発熱回転体が、回転する外部加圧部材およ
び内部加圧部材により記録材と共に挟持搬送されるの
で、当該発熱回転体が接触摺動して摩耗や変形が発生す
ることもない。

【００１０】また請求項２に記載の発明は、上記請求項
１記載の定着装置において、前記内部加圧部材は少なく
とも２つ設けられていることを特徴とする。

【００１１】また請求項３に記載の発明は、上記請求項
１記載の定着装置において、前記外部加圧部材は少なく
とも２つ設けられていることを特徴とする。上記請求項
２乃至請求項３に係る発明にあっては、記録材が発熱回
転体により加熱される範囲が広くなるので、記録材に対
する加熱時間が長くとれる。しかも、広い加熱範囲を確
保しつつ、加圧部材を小さくすることができるので、加
圧部材の低熱容量化が可能となる。

【００１２】また請求項４に記載の発明は、上記請求項
１記載の定着装置において、前記内部加圧部材に良熱伝
導性を有する熱拡散部材が当接されていることを特徴と
する。

【００１３】また請求項５に記載の発明は、上記請求項
１記載の定着装置において、前記外部加圧部材に良熱伝
導性を有する熱拡散部材が当接されていることを特徴と
する。上記請求項４乃至請求項５に係る発明にあって
は、加圧部材に当接する熱拡散手段は良熱伝導性の特性
を有するので、加圧部材を介して発熱回転体の長手方向
の熱伝導が向上し、発熱回転体の熱が長手方向に伝わり
易くなる。このため、最大通紙巾よりも小形サイズの記
録材を連続で通紙するモードの場合でも、非通紙領域の
熱が加圧部材および熱拡散手段を通って通紙領域に伝導
され、発熱回転体の通紙領域における温度と非通紙領域
における温度との温度差が小さくなる。

【００１４】また請求項６に記載の発明は、上記請求項
１記載の定着装置において、前記内部加圧部材に温度を
検出する温度検出手段が当接して配置されていることを
特徴とする。

【００１５】また請求項７に記載の発明は、上記請求項
１記載の定着装置において、前記外部加圧部材に温度を
検出する温度検出手段が当接して配置されていることを
特徴とする。上記請求項６乃至請求項７に係る発明にあ
っては、薄肉の発熱回転体に当接させるのに比べ、内部
加圧部材であれば温度検出手段を当接させるのが容易と
なる。

【００１６】また請求項８に記載の発明は、上記請求項
１記載の定着装置において、前記内部加圧部材および外
部加圧部材は、それぞれ軸芯を有するローラ体であるこ
とを特徴とする。この発明にあっては、軸芯により回転
可能に支持され、当該軸芯に回転駆動力が伝達される。

【００１７】また請求項９に記載の発明は、上記請求項
８記載の定着装置において、前記軸芯は中空であること
を特徴とする。この発明にあっては、ニップ幅を広げる
ためなどに加圧部材の径を大きくすれば熱容量が大きく
なる傾向にあるが、軸芯を中空に構成することにより加
圧部材が低熱容量化される。

【００１８】また請求項１０に記載の発明は、上記請求
項９記載の定着装置において、前記軸芯の中空部は真空
であることを特徴とする。この発明にあっては、加圧部
材がさらに低熱容量化される。

【００１９】また請求項１１に記載の発明は、上記請求
項１記載の定着装置において、前記誘導加熱源は、断面
略Ｅ字状のコアと当該コアに巻かれる誘導コイルとを有
することを特徴とする。この発明にあっては、磁路の形
成により磁束の漏れが少なくなる。

【００２０】また請求項１２に記載の発明は、上記請求
項１記載の定着装置において、前記誘導加熱源は、断面
略コ字状のコアと当該コアに巻かれる誘導コイルとを有
することを特徴とする。この発明にあっては、誘導加熱
源が簡易な構成となる。

【００２１】また請求項１３に記載の発明は、上記請求
項１記載の定着装置において、前記誘導加熱源の前記発
熱回転体に対向する側に、断熱性を有する部材を配置し
たことを特徴とする。この発明にあっては、発熱した発
熱回転体の熱が逃げず、同時に、発熱した発熱回転体に
より誘導加熱源に熱が加わることが防止される。

【００２２】また請求項１４に記載の発明は、上記請求
項１記載の定着装置において、前記誘導加熱源の前記発
熱回転体に対向する側に、熱放射率εが０＜ε＜０．６
を満たす低熱放射面を有する部材を、当該低熱放射面を
前記発熱回転体に向けて配置したことを特徴とする。こ
の発明にあっては、低熱放射面に対する発熱した発熱回
転体の熱の放出エネルギーが抑えられる。

【００２３】また請求項１５に記載の発明は、上記請求
項１記載の定着装置において、前記誘導加熱源による加
熱は前記発熱回転体の回転中にのみ行うことを特徴とす
る。この発明にあっては、発熱回転体の外側に誘導加熱
源を配置することによって一部のみ加熱されて高温にな
り過ぎることが防止される。

【００２４】また請求項１６に記載の発明は、上記請求
項１５記載の定着装置において、前記誘導加熱源による
加熱は、制御手段の出力する前記発熱回転体回転用のモ
ータの動作信号および加熱信号の論理積を、前記誘導加
熱源に供給する高周波電流を発生させる高周波インバー
タへの加熱信号とすることにより、前記発熱回転体の回
転中にのみ行うことを特徴とする。この発明にあって
は、制御系統に異常が発生しても発熱回転体の回転中に
しか加熱されない。

【００２５】また請求項１７に記載の発明は、上記請求
項１５記載の定着装置において、前記誘導加熱源による
加熱は、制御手段の出力する加熱信号と前記発熱回転体
回転用モータを駆動させるモータドライバの出力する回
転信号との論理積を、前記誘導加熱源に供給する高周波
電流を発生させる高周波インバータへの加熱信号とする
ことにより、前記発熱回転体の回転中にのみ行うことを
特徴とする。この発明にあっては、制御系統の異常に加
え発熱回転体回転用モータに故障が生じたときでも発熱
回転体の回転中にしか加熱されない。

【００２６】また請求項１８に記載の発明は、上記請求
項１記載の定着装置において、前記誘導加熱源は、少な
くとも２つの分離した巻回部を備えた誘導コイルを有す
ることを特徴とする。この発明にあっては、発熱回転体
の広い範囲にわたり効率良く加熱される。

【００２７】また請求項１９に記載の発明は、上記請求
項１８記載の定着装置において、前記誘導コイルの隣設
する巻回部は同方向に巻かれていることを特徴とする。
この発明にあっては、各巻回部で発生する磁束が打ち消
し合うことなく誘導加熱に供される。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に
係る定着装置を概略で示す断面図である。

【００２９】図１に示す定着装置は、搬送される記録媒
体である記録材上に形成された未定着画像の現像剤を熱
によって融解して当該記録媒体上に融着させる誘導加熱
方式のものであり、高周波磁界を生じるコイル・アセン
ブリ１０と、コイル・アセンブリ１０による誘導加熱に
よって発熱すると共に回転可能に設けられた金属スリー
ブ１１（発熱回転体に相当する）と、金属スリーブ１１
の内面に当接する回転可能な内部加圧部材１２と、内部
加圧部材１２に対向して金属スリーブ１１の外面に当接
する回転可能な外部加圧部材１３とを有している。

【００３０】外部加圧部材１３は図１中矢印ａ方向に回
転可能に設けられ、金属スリーブ１１は、外部加圧部材
１３と内部加圧部材１２との間に挟持され、外部加圧部
材１３の回転に伴って従動回転する。

【００３１】未定着のトナー像が転写されている記録材
１４は、図１中矢印ｂで示すように左方向から搬送さ
れ、記録材１４を挟持するニップ部２３に向けて送り込
まれる。記録材１４は、加熱された金属スリーブ１１の
熱と、両加圧部材１２，１３から作用する圧力とが加え
られながら、ニップ部２３を搬送される。これにより、
未定着トナーが定着され、記録材１４上には定着トナー
像が形成される。ニップ部２３を通過した記録材１４
は、金属スリーブ１１の曲率により自然に、および先端
部が金属スリーブ１１の表面に当接する分離爪１５によ
り金属スリーブ１１から分離され、図１中右方向に搬送
される。この記録材１４は、図示しない排紙ローラによ
って搬送され、排紙トレイ上に排出される。

【００３２】前記金属スリーブ１１は、可撓性を有する
薄肉の中空金属導体であり、例えばニッケル、鉄、ＳＵ
Ｓ４３０などの導電性磁性材料から形成される導電層を
含んでいる。金属スリーブ１１の外周表面には、フッ素
樹脂をコーティングして、耐熱性の離型層が形成されて
いる。金属スリーブ１１の肉厚は、２０μｍ〜６０μｍ
である。

【００３３】この実施の形態１では特に、金属スリーブ
１１の外側に、その外面に対向して、当該金属スリーブ
１１に誘導電流（渦電流）を誘起させてジュール発熱さ
せることにより加熱するコイル・アセンブリ１０（誘導
加熱源に相当する）が配置されている。このコイル・ア
センブリ１０は、図示しないホルダに支持され、金属ス
リーブ１１の外面との間に所定寸法の隙間を隔てて、定
着ユニットフレームに固定される。したがって従来のよ
うに金属スリーブ等の内部に配置されるコイルやコアの
自己発熱、および当該加熱媒体の内面への熱放射のため
に熱が籠り、コイル周辺が加熱されることを防止するこ
とができ、またコイル・アセンブリ１０が金属スリーブ
１１の外側に配置されているので、コイル自身の発熱に
よる熱エネルギーが発散され自然冷却されるようになっ
ている。

【００３４】コイル・アセンブリ１０は、断面略Ｅ字状
のコア１６と、当該コア１６の中央脚部１６ａの周囲に
図示しない絶縁部材を介して銅線が複数回巻かれて形成
された、金属スリーブ１１に誘導電流を誘起させるため
の高周波磁界を生じる誘導コイル１８とを有する。

【００３５】誘導コイル１８としては、表面に融着層と
絶縁層を持つ単一またはリッツ銅線を用いることが好ま
しい。コア１６は、図２に示すように、誘導コイル１８
が巻かれる断面略Ｉ字状の中央脚部１６ａと、外側脚部
を備えた断面略コ字状の外縁部１６ｂとに分割されて構
成されており、これら中央脚部１６ａおよび外縁部１６
ｂは、磁性材料である例えばフェライトコアや積層コア
からなり、共に誘導コイル１８により生じる磁束の磁路
を形成している。このような磁路の形成により磁束の漏
れが少なくなり加熱効率上好ましい。

【００３６】このように断面略Ｅ字状のコア１６が中央
脚部１６ａおよび外縁部１６ｂに分割されているので、
誘導コイル１８をまず脚部１６ａに複数回巻き、この状
態で外縁部１６ｂの中へ図中矢印方向に組み込むことに
より、コイル・アセンブリ１０の製造がきわめて容易と
なるばかりか、コイルの銅線を傷めたり絶縁層を剥がし
たりする虞れを確実に防止することができる。なお、図
３に示すように、脚部１６ａを断面略Ｔ字状に形成する
ことも可能であり、このようにすればコイルの巻き崩れ
を回避し易くなる。なお、この分割型の断面略Ｅ字状の
コアを備えるコイル・アセンブリは、図１に示す定着装
置のほか、任意の誘導加熱式の定着装置に対して使用す
ることができる。

【００３７】コイル・アセンブリ１０は、図１に示した
ように、金属スリーブ１１の外面に沿うように脚部の先
端位置を揃えるのが加熱効率上好ましいが、図４に示す
ように、脚部の先端位置を面一に揃えた構成としてもよ
い。また、図５に示すように、断面略コ字状にコア１６
を形成し、当該コア１６の中央部に誘導コイル１８を巻
いてコイル・アセンブリ１０を簡易に構成することも可
能であり、コスト低減が図られる。さらに、コイル・ア
センブリ１０は、図１に示すような金属スリーブ１１の
上方ではなく、例えばニップ部２３の上流側などに位置
させることもできる。

【００３８】また、図６に示すように、コア１６を多数
の脚部１６ｖ〜１６ｚを備えた形状とし、複数の分離し
た巻回部１８ａ，１８ｂを備えた誘導コイル１８を有す
るように、コイル・アセンブリ１０を構成することも可
能である。このようにすれば、金属スリーブ１１の大き
さに応じて、広い範囲を効率良く加熱することができ
る。ここで、断面略Ｉ字状の脚部１６ｗ，１６ｙは本体
コアと分割されており、誘導コイル１８の隣設する巻回
部１８ａ，１８ｂは、それぞれ前記脚部１６ｗ，１６ｙ
に同方向に巻かれた後、本体コアに組み入れられてい
る。これにより、各巻回部で発生する磁束が打ち消し合
うことなく誘導加熱に供され、効率的な加熱を行うこと
ができる。

【００３９】なお、分離した巻回部は、図６に示すよう
な２つに限られずさらに多く設けてもよい。また、図１
に示すコイル・アセンブリ１０を複数配置して広い範囲
を効率良く加熱する構成とすることも可能である。

【００４０】図１に示すように、コイル・アセンブリ１
０の金属スリーブ１１に対向する側には、板状の断熱性
を有する部材２４が配置される。この断熱性を有する部
材２４としては、例えば発泡させた耐熱弾性材が適して
おり、具体的には、発泡スポンジゴムや発泡シリコンゴ
ムなどが使用される。また多孔質セラミックスなどの耐
熱多孔質体を使用することも可能である。このようにす
れば、発熱した金属スリーブ１１の熱を逃がさないよう
にすることができる共に、この発熱した金属スリーブ１
１によりコイル・アセンブリ１０に熱が加わることを防
止することができる。したがって、記録材への加熱効率
が上がると共に、コイル周辺の温度上昇をさらに小さく
することができる。

【００４１】また、コイル・アセンブリ１０の金属スリ
ーブ１１に対向する側に、上記の断熱性を有する部材２
４に代えて、熱放射率εが０＜ε＜０．６を満たす板状
の低熱放射面を有する部材を配置してもよい。具体的に
は、例えば非磁性材料からなる板にアルミ含有塗料を塗
布することにより、熱放射率εを０．３〜０．４にする
ことができ、また、亜鉛メッキを施すことにより熱放射
率εを０．２〜０．３にすることができる。さらには施
したメッキ面を鏡面加工することにより熱放射率εを約
０．０６ときわめて小さくすることも可能である（いず
れも温度範囲１２０℃〜５００℃）。このようにして、
前記低熱放射面を、一般的に使用されている鉄やステン
レスなどの酸化時の熱放射率εの略下限値である０．６
より小さくすることができる。これにより、低熱放射面
に対する発熱した金属スリーブ１１の熱の放出エネルギ
ーを抑えることができ、記録材への加熱効率の向上とコ
イル周辺の温度上昇防止とが図られる。なお、前記低熱
放射面を、前記断熱性を有する部材２４の金属スリーブ
１１に対向する側の端面に形成することも可能である。

【００４２】内部加圧部材１２および外部加圧部材１３
は、軸芯１９，２２と、当該軸芯１９，２２の周囲に形
成された表面離型性耐熱ゴム層であるシリコンゴム層２
０，２５とから構成されるローラ形状を呈しており、軸
芯１９，２２により回転可能に支持でき回転駆動力の伝
達も可能となる。なお、例えばスポンジなどの熱容量の
小さいものを使用することも可能である。また、加圧部
材１２，１３の外面にフッ素樹脂からなる薄肉のチュー
ブを被覆してもよい。

【００４３】軸芯１９，２２は、例えば金属製である芯
金からなり、中空に構成される。ニップ幅を広げるため
などに加圧部材１２，１３の径を大きくすれば熱容量が
大きくなる傾向にあるが、軸芯１９，２２を中空に構成
することにより、加圧部材１２，１３が低熱容量化さ
れ、定着に使われる熱の散逸を抑えることが可能にな
る。また、軸芯１９，２２の中空部を真空にすれば、加
圧部材１２，１３がさらに低熱容量化されるので好まし
い。

【００４４】外部加圧部材１３は図１中矢印ａ方向に回
転駆動される構成となっており、金属スリーブ１１は、
外部加圧部材１３と回転自在な内部加圧部材１２との間
に挟持され、外部加圧部材１３の回転駆動に伴って従動
回転する。このように、金属スリーブ１１は、回転する
外部加圧部材１３および内部加圧部材１２により挟持搬
送されるようになっているので、接触摺動して摩耗や変
形が発生することの防止が図られている。なお、内部加
圧部材１２を回転駆動させることによって外部加圧部材
１３が従動回転する構成を採ることも可能である。

【００４５】図７は、本定着装置が搭載される画像形成
装置を制御する回路の概略ブロック図である。

【００４６】商用の電源の交流を整流し、高周波インバ
ータ３２で高周波に変換して発生された高周波電流は、
誘導加熱コイル１８へ供給されて磁束が発生する。制御
手段としてのＣＰＵ３１は、温度センサ２１により金属
スリーブ１１の温度を検出し監視しながら、高周波イン
バータ３２にオン／オフ信号を出力し温度制御を行って
いる。ＣＰＵ３１はまた、モータドライバ３３を介して
モータ３４を駆動させることにより、外部加圧部材１３
などの搬送用ローラを回転駆動させる。なお、温度セン
サ２１は、図示のように、金属スリーブ１１の外面に当
接して設けられている。温度センサ２１は、例えば、サ
ーミスタより構成され、このサーミスタで電位を測定す
ることにより金属スリーブ１１の温度が検出される。

【００４７】ＣＰＵ３１には、給紙部３５、現像部３６
および転写部３７が接続されており、ＣＰＵ３１は、プ
リント命令に応じ、記録材１４に所定の画像の形成を行
うべく装置各部を統括制御している。

【００４８】次に、図８に示す画像形成装置各部の動作
のタイミングチャートを参照して本実施の形態の作用を
説明する。

【００４９】まずプリント命令が発せられると、ＣＰＵ
３１は、モータ３４を動作させることにより外部加圧部
材１３などの搬送用ローラを回転駆動させると共に、金
属スリーブ１１の外側に配置される誘導コイル１８に高
周波電流を通電をする（図８の）。次いで給紙部３５
がオンされて記録材１４が給紙搬送される（図８の
）。図示しない現像部３６がオンして（図８の）形
成された画像は、記録材１４が転写部３７に突入される
ことにより（図８の）、未定着トナー像として記録材
１４に転写されて形成される。

【００５０】一方、金属スリーブ１１は磁性材料からな
るので、誘導コイル１８により発生する磁束が供給さ
れ、高周波誘導電流が誘起されて発熱する。しかも誘導
加熱方式は発熱効率が高く、金属スリーブ１１を薄肉に
形成して低熱容量化をも図っているので、金属スリーブ
１１は高速で昇温する。金属スリーブ１１が所定の定着
温度に達すると（図８の）、温度制御がなされ当該温
度を保持する。

【００５１】また、金属スリーブ１１は、外部加圧部材
１３と内部加圧部材１２との間に圧接挟持され、外部加
圧部材１３のの回転に伴って、内部加圧部材１２と一緒
に従動回転する。

【００５２】ここで、コイル・アセンブリ１０による金
属スリーブ１１の加熱は、金属スリーブ１１の回転中に
のみ行われるように制御されるので、金属スリーブ１１
の外側にコイル・アセンブリ１０を配置することによっ
て一部のみ加熱されて高温になり過ぎることの防止が図
られている。

【００５３】なお、図９に示す概略ブロック図のように
制御回路を構成して、ＣＰＵ３１の出力するモータの動
作信号Ｓ１および加熱信号Ｓ２の論理積を、高周波イン
バータ３２への加熱信号、即ちコイル通電信号Ｓ３とす
ることが望ましい。この場合の画像形成装置各部の動作
のタイミングチャートを図１０に示す。このようにすれ
ば、制御系統に異常が発生しても（図１０の間）、
金属スリーブ１１の回転中にしか加熱されない。したが
って、ＣＰＵの暴走やソフトウェアのバグによる異常動
作が発生しても、誤って金属スリーブ１１の回転中でな
いときに加熱してしまうような事態を防止できる。

【００５４】また、図１１に示す概略ブロック図のよう
に制御回路を構成して、ＣＰＵ３１の出力する加熱信号
Ｓ２とモータ３４を駆動させるモータドライバ３３の出
力する回転信号Ｓ４との論理積を、高周波インバータ３
２への加熱信号、即ちコイル通電信号Ｓ３とすることが
さらに望ましい。この場合の画像形成装置各部の動作の
タイミングチャートを図１２に示す。このようにすれ
ば、制御系統の異常に加えモータ３４に故障が生じたと
きでも（図１２の）、金属スリーブ１１の回転中にし
か加熱されない。したがって、ＣＰＵの暴走やソフトウ
ェアのバグによる異常動作のほか、金属スリーブ１１を
回転させるモータに故障が生じたときでも、誤って金属
スリーブ１１の回転中でないときに加熱してしまうよう
な事態を防止できる。

【００５５】未定着のトナー像が転写されている記録材
１４は、記録材１４を挟持するニップ部２３に向けて送
り込まれ、加熱された金属スリーブ１１の熱と加圧部材
１２，１３から作用する圧力とが加えられながらニップ
部２３を搬送されることにより、現像剤が記録材１４上
に定着される。定着後、記録材１４は、図示しない排出
ローラに引き継いで搬送されて排出トレイに排出され、
外部加圧部材１３などの搬送用ローラが停止して、所定
の定着画像が形成された記録材１４の排出が完了する
（図８の）。

【００５６】このように本実施の形態によれば、コイル
・アセンブリ１０が金属スリーブ１１の外側に、その外
面に対向して配置されているので、誘導コイル１８やコ
ア１６の自己発熱や金属スリーブ１１の内面への熱放射
のためにコイル周辺が大きく温度上昇する事態を防止す
ることができ、したがって、必要以上に高温での耐熱性
に優れたものをコイル被覆や周辺部材として用いなくて
もよくなり、コスト低減が可能となる。また、金属スリ
ーブ１１が回転する外部加圧部材１３および内部加圧部
材１２により記録材１４と共に挟持搬送されるので、当
該金属スリーブ１１が接触摺動して摩耗や変形が発生す
ることを防止することができる。

【００５７】図１３は、本発明の実施の形態２に係る定
着装置を概略で示す断面図であり、実施の形態１と共通
している部材には同一の符号を付してある。この実施の
形態２では特に、内部加圧部材１２に良熱伝導性を有す
る熱拡散部材４１が当接されている点で、実施の形態１
と相違している。

【００５８】図２に示す熱拡散手段４１は円柱形状を呈
し、その外面が内部加圧部材１２に当接され内部加圧部
材１２の回転に応じて従動回転するようになっている。
熱拡散手段４１は、内部加圧部材１２の長手方向に沿う
寸法と同じ長さを有する比較的長尺の形態が好ましい
が、長手方向の良好な熱伝達を実現し得る範囲内で、比
較的短いものをホルダ１２の長手方向に沿って複数個配
置した形態でもよい。

【００５９】熱拡散部材４１は、良熱伝導性を有するも
のが好ましく、具体的には、アルミニウム、銀、銅ある
いはこれらの合金などから形成される。また、熱伝導性
を良好にしたセラミックやいわゆるヒートパイプを使用
することも可能である。熱拡散手段４１は、その熱伝導
度が所定の値となるように、材質が選択され、断面積が
決定される。

【００６０】内部加圧部材１２に当接する熱拡散手段４
１は良熱伝導性の特性を有する材質からなるので、内部
加圧部材１２を介して金属スリーブ１１の長手方向の熱
伝導が向上し、金属スリーブ１１の熱が長手方向に伝わ
り易くなる。このため、最大通紙巾よりも小形サイズの
記録材１４を連続で通紙するモードの場合でも、非通紙
領域の熱が内部加圧部材１２および熱拡散手段４１を通
って通紙領域に伝導され、金属スリーブ１１の通紙領域
における温度と、非通紙領域における温度との温度差が
小さくなる。このようにして非通紙領域における温度上
昇が低減されて金属スリーブ１１の長手方向の温度ムラ
が抑制される結果、樹脂材料からなる分離爪１５などの
周辺部材の耐熱寿命が低下したり熱的損傷を被ったりす
ることがなくなり、さらには、大形サイズの記録材１４
を前記モードの直後に通紙したときでも、定着性に部分
的なムラが発生することがなく、高温オフセットを防止
できる。

【００６１】このように実施の形態２によれば、発熱す
る金属スリーブ１１の長手方向の温度ムラを抑制し、い
かなる通紙モードにおいても安定した定着性能を実現す
ることが可能となる。なお、図１４に示すように、外部
加圧部材１３に良熱伝導性を有する熱拡散部材４１を当
接させた構成としてもよい。

【００６２】図１５は、本発明の実施の形態３に係る定
着装置を概略で示す断面図であり、実施の形態１と共通
している部材には同一の符号を付してある。この実施の
形態３では特に、内部加圧部材１２に温度を検出する温
度センサ２１が当接して配置されている点で、温度セン
サ２１が金属スリーブ１１に当接されている実施の形態
１と相違している。

【００６３】この実施の形態３によれば、薄肉の金属ス
リーブ１１に当接させるのに比べ、内部加圧部材１２で
あれば温度センサ２１を当接させるのが容易となり、温
度センサ２１の確実な当接により温調制御することがで
きる。但し、この場合には、内部加圧部材１２の表面を
ある程度熱伝導性の良いものとする必要がある。なお、
図１６に示すように、外部加圧部材１３に温度センサ２
１を当接させた構成としてもよい。

【００６４】図１７は、本発明の実施の形態４に係る定
着装置を概略で示す断面図であり、実施の形態１と共通
している部材には同一の符号を付してある。なお、図１
７および後述する図１８においては、コイル・アセンブ
リ１０、分離爪１５、温度センサ２１などは図示省略す
る。実施の形態４では特に、内部加圧部材１２が２つの
ローラ１２ａ，１２ｂから構成されている点で、実施の
形態１と相違する。

【００６５】この実施の形態４によれば、記録材１４お
よび現像剤が金属スリーブ１１により加熱される範囲が
広くなるので、記録材に対する加熱時間を長くとれ、定
着温度をより低く設定でき、熱効率を上げることができ
る。しかも、上記のように広い加熱範囲を確保しつつ、
ローラ１２ａ，１２ｂを小径にすることができるので、
内部加圧部材１２の低熱容量化が可能となり、金属スリ
ーブ１１の熱の無駄な散逸を抑えることができる。な
お、図１８に示すように、内部加圧部材１２を１つとし
て外部加圧部材１３を２つのローラ１３ａ，１３ｂから
構成してもよい。また、加圧部材１２，１３は、図示よ
りさらに多いローラから構成することも勿論可能であ
る。

【００６６】なお、以上説明した実施形態は、本発明を
限定するために記載されたものではなく、種々変更が可
能である。例えば上述した実施の形態では、発熱回転体
として可撓性を有する金属スリーブを使用した定着装置
について説明したが、本発明は、薄肉の中空の金属ロー
ラを使用した誘導加熱定着装置に対しても適用すること
ができる。

【００６７】

【発明の効果】請求項１に記載の誘導加熱方式の定着装
置によれば、誘導加熱源が発熱回転体の外側に、その外
面に対向して配置されているので、誘導加熱源の自己発
熱と発熱回転体の内面への熱放射のために誘導加熱源周
辺が大きく温度上昇する事態を軽減することができ、し
たがって、必要以上に高温での耐熱性に優れたものをコ
イル被覆や周辺部材として用いなくてもよくなり、コス
ト低減が可能となる。

【００６８】また、発熱回転体が、回転する外部加圧部
材および内部加圧部材により記録材と共に挟持搬送され
るので、当該発熱回転体が接触摺動して摩耗や変形が発
生することを防止することができ、長寿命化を図ること
ができる。

【００６９】請求項２乃至請求項３に記載の定着装置に
よれば、記録材に対する加熱時間を長くとれ、定着温度
をより低く設定でき、熱効率を上げることができる。し
かも、広い加熱範囲を確保しつつ、加圧部材を小さくす
ることができるので、加圧部材の低熱容量化が可能とな
り、発熱回転体の熱の無駄な散逸を抑えることができ
る。

【００７０】請求項４乃至請求項５に記載の定着装置に
よれば、発熱する発熱回転体の長手方向の温度ムラを抑
制し、いかなる通紙モードにおいても安定した定着性能
を実現することが可能となる。

【００７１】請求項６乃至請求項７に記載の定着装置に
よれば、加圧部材であれば温度検出手段を当接させるの
が容易となり、温度検出手段の確実な当接により温調制
御することができる。

【００７２】請求項８に記載の定着装置によれば、加圧
部材が低熱容量化され、定着に使われる熱の散逸を抑え
ることが可能になる。

【００７３】請求項９に記載の定着装置によれば、加圧
部材をさらに低熱容量化することができる。

【００７４】請求項１０に記載の定着装置によれば、軸
芯により回転可能に支持でき、軸芯に回転駆動力を伝達
することができる。

【００７５】請求項１１に記載の定着装置によれば、磁
路の形成により磁束の漏れが少なくなり加熱効率上好ま
しい。

【００７６】請求項１２に記載の定着装置によれば、誘
導加熱源が簡易に構成できコスト低減が図られる。

【００７７】請求項１３に記載の定着装置によれば、記
録材への加熱効率が上がると共に、誘導加熱源周辺の温
度上昇をさらに小さくすることができる。

【００７８】請求項１４に記載の定着装置によれば、記
録材への加熱効率の向上とコイル周辺の温度上昇防止と
を図ることができる。

【００７９】請求項１５に記載の定着装置によれば、発
熱回転体の外側に誘導加熱源を配置することによって一
部のみ加熱されて高温になり過ぎることを防止できる。

【００８０】請求項１６に記載の定着装置によれば、制
御手段の暴走やソフトウェアのバグによる異常動作が発
生しても、誤って発熱回転体の回転中でないときに加熱
してしまうような事態を防止できる。

【００８１】請求項１７に記載の定着装置によれば、制
御手段の暴走やソフトウェアのバグによる異常動作に加
え、発熱回転体回転用モータに故障が生じたときでも、
誤って発熱回転体の回転中でないときに加熱してしまう
ような事態を防止できる。

【００８２】請求項１８に記載の定着装置によれば、発
熱回転体の大きさに応じて、広い範囲を効率良く加熱す
ることができる。

【００８３】請求項１９に記載の定着装置によれば、効
率的な加熱を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る定着装置の概略
断面図である。

【図２】図１に示すコイル・アセンブリの分解正面図
である。

【図３】コイル・アセンブリの別案を示す分解正面図
である。

【図４】コイル・アセンブリの別案を示す正面図であ
る。

【図５】コイル・アセンブリの別案を示す正面図であ
る。

【図６】コイル・アセンブリの別案を示す正面図であ
る。

【図７】本定着装置が搭載される画像形成装置を制御
する回路の概略ブロック図である。

【図８】画像形成装置各部の動作のタイミングチャー
トである。

【図９】制御回路の別案の概略ブロック図である。

【図１０】図９の場合の動作タイミングチャートであ
る。

【図１１】制御回路のさらに別案の概略ブロック図で
ある。

【図１２】図１１の場合の動作タイミングチャートで
ある。

【図１３】本発明の実施の形態２に係る定着装置の概
略断面図である。

【図１４】図１３の定着装置の変形例を示す概略断面
図である。

【図１５】本発明の実施の形態３に係る定着装置の概
略断面図である。

【図１６】図１５の定着装置の変形例を示す概略断面
図である。

【図１７】本発明の実施の形態４に係る定着装置の概
略断面図である。

【図１８】図１７の定着装置の変形例を示す概略断面
図である。

【符号の説明】

１０…コイル・アセンブリ（誘導加熱源）、１１…金属スリーブ（発熱回転体）、１２…内部加圧部材、１３…外部加圧部材、１４…記録材、１６…コア、１８…誘導コイル、１８ａ，１８ｂ…巻回部、１９，２２…軸芯、２１…温度検出手段（温度センサ）、２３…ニップ部、２４…断熱性を有する部材、３１…ＣＰＵ（制御手段）、４１…熱拡散部材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘導加熱により発熱すると共に回転可能
に設けられ導電層を含む薄肉の発熱回転体と、前記発熱回転体の外面に対向して配置され当該発熱回転
体を誘導加熱する誘導加熱源と、前記発熱回転体の内面に当接する回転可能な内部加圧部
材と、前記内部加圧部材に対向して前記発熱回転体の外面に当
接する回転可能な外部加圧部材とを有し、前記発熱回転
体と前記外部加圧部材との間に記録材を挟持搬送させる
ことにより現像剤を当該記録材上に定着させることを特
徴とする定着装置。
【請求項２】前記内部加圧部材は少なくとも２つ設け
られていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】前記外部加圧部材は少なくとも２つ設け
られていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】前記内部加圧部材に良熱伝導性を有する
熱拡散部材が当接されていることを特徴とする請求項１
記載の定着装置。
【請求項５】前記外部加圧部材に良熱伝導性を有する
熱拡散部材が当接されていることを特徴とする請求項１
記載の定着装置。
【請求項６】前記内部加圧部材に温度を検出する温度
検出手段が当接して配置されていることを特徴とする請
求項１記載の定着装置。
【請求項７】前記外部加圧部材に温度を検出する温度
検出手段が当接して配置されていることを特徴とする請
求項１記載の定着装置。
【請求項８】前記内部加圧部材および外部加圧部材
は、それぞれ軸芯を有するローラ体であることを特徴と
する請求項１記載の定着装置。
【請求項９】前記軸芯は中空であることを特徴とする
請求項８記載の定着装置。
【請求項１０】前記軸芯の中空部は真空であることを
特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１１】前記誘導加熱源は、断面略Ｅ字状のコ
アと当該コアに巻かれる誘導コイルとを有することを特
徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項１２】前記誘導加熱源は、断面略コ字状のコ
アと当該コアに巻かれる誘導コイルとを有することを特
徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項１３】前記誘導加熱源の前記発熱回転体に対
向する側に、断熱性を有する部材を配置したことを特徴
とする請求項１記載の定着装置。
【請求項１４】前記誘導加熱源の前記発熱回転体に対
向する側に、熱放射率εが０＜ε＜０．６を満たす低熱
放射面を有する部材を、当該低熱放射面を前記発熱回転
体に向けて配置したことを特徴とする請求項１記載の定
着装置。
【請求項１５】前記誘導加熱源による加熱は前記発熱
回転体の回転中にのみ行うことを特徴とする請求項１記
載の定着装置。
【請求項１６】前記誘導加熱源による加熱は、制御手
段の出力する前記発熱回転体回転用のモータの動作信号
および加熱信号の論理積を、前記誘導加熱源に供給する
高周波電流を発生させる高周波インバータへの加熱信号
とすることにより、前記発熱回転体の回転中にのみ行う
ことを特徴とする請求項１５記載の定着装置。
【請求項１７】前記誘導加熱源による加熱は、制御手
段の出力する加熱信号と前記発熱回転体回転用モータを
駆動させるモータドライバの出力する回転信号との論理
積を、前記誘導加熱源に供給する高周波電流を発生させ
る高周波インバータへの加熱信号とすることにより、前
記発熱回転体の回転中にのみ行うことを特徴とする請求
項１５記載の定着装置。
【請求項１８】前記誘導加熱源は、少なくとも２つの
分離した巻回部を備えた誘導コイルを有することを特徴
とする請求項１記載の定着装置。
【請求項１９】前記誘導コイルの隣設する巻回部は同
方向に巻かれていることを特徴とする請求項１８記載の
定着装置。