定着装置
【課題】 ヒートローラの熱容量を低減することができ、これにより起動後のヒートローラの温度の立ち上がりを早めることができる定着装置を提供する。
【解決手段】 ヒートローラ２を誘導加熱するためのコイル２１，２２，２３が、ヒートローラ２の外側に設けられている。これらコイル２１，２２，２３のうち、ヒートローラの軸方向端部と対応するコイル２２，２３が、ヒートローラ２の軸方向と直行する方向に拡がっている。
【解決手段】 ヒートローラ２を誘導加熱するためのコイル２１，２２，２３が、ヒートローラ２の外側に設けられている。これらコイル２１，２２，２３のうち、ヒートローラの軸方向端部と対応するコイル２２，２３が、ヒートローラ２の軸方向と直行する方向に拡がっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、用紙上の現像剤像を定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、原稿から画像を読取り、その読取った画像に対応する現像剤像を用紙に形成し、その現像剤像を定着装置により用紙上に定着させる。
【０００３】
上記定着装置は、ヒートローラおよびプレスローラを有し、このヒートローラとプレスローラとの間に上記用紙を挟んで搬送することにより、用紙上の現像剤像をその用紙上に定着させる。上記ヒートローラの内側には、例えばハロゲンランプヒータが収容されている。このハロゲンランプヒータの発熱によってヒートローラが温度上昇し、そのヒートローラの熱により用紙上の現像剤が溶融する。
【０００４】
誘導加熱型の定着装置は、ヒートローラの内側に誘導加熱用のコイルを収容し、そのコイルに高周波電流を供給することにより、コイルから高周波磁界を発生させる。この高周波磁界によって上記ヒートローラに渦電流が生じ、その渦電流に基づくジュール熱によって上記ヒートローラが自己発熱する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハロゲンランプヒータあるいは誘導加熱用のコイルを収容したヒートローラは、熱容量が大きい。ヒートローラの熱容量が大きいと、起動後、ヒートローラの温度が定着に必要な温度に達するまでに、長い時間がかかってしまう。
【０００６】
この発明は、上記の事情を考慮したもので、ヒートローラの熱容量を低減することができ、これにより起動後のヒートローラの温度の立ち上がりを早めることができる定着装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明の定着装置は、ヒートローラと、このヒートローラの外側に設けられ、そのヒートローラを誘導加熱するための高周波磁界を発するコイルと、を備える。そして、上記コイルは上記ヒートローラの軸方向に沿って配置された複数のコイルからなり、これらコイルのうち上記ヒートローラの軸方向端部と対応する部位が上記ヒートローラの軸方向と直行する方向に拡がっている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ヒートローラの熱容量を低減することができ、これにより起動後のヒートローラの温度の立ち上がりを早めることができる定着装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［１］以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
この発明に係る画像形成装置は、原稿の画像を光学的に読取るスキャンユニット（後述のスキャンユニット３３）、このスキャンユニットで読取られた画像に対応する現像剤像を画像形成用の用紙に形成するプロセスユニット（後述のプロセスユニット４５）、および上記用紙に形成された現像剤像を加熱によりその用紙に定着させる定着装置（後述の定着装置１）などを備えている。この画像形成装置の具体的な構成は、先に米国に特許出願しているAppl.No.09/955,089に記載されている。よって、その構成の説明は省略する。
【００１０】
上記定着装置の構成を図１、図２、図３に示している。
定着装置１は、ヒートローラ２を有している。このヒートローラ２とプレスローラ８とが、画像形成用の用紙Ｐの搬送路を上下に挟む状態に設けられている。プレスローラ８は、図示していない加圧機構により、ヒートローラ２の表面（外周面）に加圧状態で接している。このヒートローラ２とプレスローラ８との接触部は、一定のニップ幅を持つ。
【００１１】
ヒートローラ２は、芯金３の上に、厚さが例えば５ｍｍの断熱部材（断熱層）４、厚さが例えば４０μｍの金属部材（金属層）５、厚さが例えば０．３ｍｍの弾性部材（弾性層）６、厚さが例えば２０μｍの表面部材（剥離層ともいう）７を順に積層して構成されたもので、図示右方向に回転駆動される。断熱部材４は、厚さが０．５ｍｍ以上であれば、十分な断熱性能を発揮する。
【００１２】
プレスローラ３は、ヒートローラ２の回転を受けて図示左方向に回転する。用紙Ｐがヒートローラ２とプレスローラ８との間に挟まれて搬送され、かつヒートローラ２の熱が用紙Ｐに伝わることにより、用紙Ｐ上の現像剤像が溶融し、その溶融した現像剤が用紙Ｐ上に定着する。
【００１３】
ヒートローラ２の周囲に、用紙Ｐをヒートローラ２から剥離するための爪９、ヒートローラ２上に残る現像剤および紙屑等を除去するためのクリーニング部材１０、ヒートローラ２の表面にオイルを塗布するためのオイル塗布ローラ１１、誘導加熱用のコイル２１，２２，２３、ヒートローラ２の表面（表面部材７）の温度を検知する温度検知器１２，１３、およびヒートローラ２の表面温度が異常上昇した場合に開放するサーモスタット１４が設けられている。
【００１４】
上記コイル２１は、ヒートローラ２の軸方向中央部と対応する位置に設けられている。上記コイル２２は、ヒートローラ２の軸方向一端部と対応する位置に設けられている。上記コイル２３は、ヒートローラ２の軸方向他端部と対応する位置に設けられている。これらコイル２１，２２，２３は、それぞれコア２４，２５，２６に装着されており、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界がヒートローラ２に与えられることにより、ヒートローラ２の金属部材５に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で金属部材５が自己発熱する。
【００１５】
上記コイル２１，２２，２３は、銅線がヒートローラ２の軸方向に沿って往復を繰り返す状態に巻かれることにより、構成されている。上記銅線は、耐熱性のエナメルで被覆されている。
【００１６】
コイル２２は、ヒートローラ２の軸方向端縁よりも、距離Ａだけ、外側に食み出ている。コイル２３は、ヒートローラ２の軸方向端縁よりも、距離Ａだけ、外側に食み出ている。
【００１７】
上記温度検知器１２は、ヒートローラ２の軸方向中央部と対応する位置に設けられている。上記温度検知器１３は、ヒートローラ２の軸方向他端部と対応する位置に設けられている。また、温度検知器１２の近傍に、上記サーモスタット１４が設けられている。
【００１８】
これら温度検知器１２，１３およびサーモスタット１４は、ヒートローラ２の表面に接する接触式でも、ヒートローラ２から離れる非接触式でも、そのいずれでもよい。
【００１９】
ヒートローラ２とコイル２１，２２，２３との間に、板状の絶縁部材２７が設けられている。絶縁部材２７の材質は、耐熱性樹脂たとえば耐熱フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等である。
【００２０】
上記画像形成装置の制御回路を図４に示している。
【００２１】
メインコントローラ３０に、コントロールパネルコントローラ３１、スキャンコントローラ３２、およびプリントコントローラ４０が接続されている。
【００２２】
メインコントローラ３０は、コントロールパネルコントローラ３１、スキャンコントローラ３２、およびプリントコントローラ４０を統括的に制御する。スキャンコントローラ３２は、原稿の画像を光学的に読取るスキャンユニット３３を制御する。
【００２３】
プリントコントローラ４０に、制御プログラム記憶用のＲＯＭ４１、データ記憶用のＲＡＭ４２、プリントエンジン４３、用紙搬送ユニット４４、プロセスユニット４５、定着装置１が接続されている。プリントエンジン４３は、上記スキャンユニット３３で読取られた画像を上記プロセスユニット４５の感光体ドラムに形成するためのレーザ光を発する。用紙搬送ユニット４４は、用紙Ｐの搬送機構およびその駆動回路などにより構成されている。プロセスユニット４５は、上記スキャンユニット５３で読取られた画像に対応する静電潜像を上記プリントエンジン４３から発せられるレーザ光によって感光体ドラムの表面に形成し、その感光体ドラム上の静電潜像を現像剤で現像し、その現像剤像を用紙Ｐに転写する。
【００２４】
定着装置１の電気回路を図５に示している。
商用交流電源５０に、上記サーモスタット１４および入力検出部５１を介して、整流回路６０，７０が接続されている。整流回路６０，７０の出力端に、高周波発生回路（スイッチング回路あるいはハーフブリッジ型インバータともいう）６１，７１が接続されている。
【００２５】
高周波発生回路６１は、上記コイル２１と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ６２、その共振回路を励起するスイッチング素子たとえばトランジスタ６３、およびそのトランジスタ６３に並列接続されたダンパダイオード６４により構成され、トランジスタ６３が駆動回路５２によってオン，オフ駆動されることにより、高周波電流を生成する。
【００２６】
高周波発生回路７１は、上記コイル２２，２３と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ７２、その共振回路を励起するスイッチング素子たとえばトランジスタ７３、およびそのトランジスタ７３に並列接続されたダンパダイオード７４により構成され、トランジスタ７３が上記駆動回路５２によってオン，オフ駆動されることにより、高周波電流を生成する。
【００２７】
この高周波発生回路６１，７１で生成される高周波電流がコイル２１，２２，２３に供給されることにより、コイル２１，２２，２３から高周波磁界が発生する。この高周波磁界によってヒートローラ２の金属部材５に渦電流が生じ、その渦電流に基づくジュール熱によって金属部材５が自己発熱する。
【００２８】
コイル２１，２２，２３から発せられる高周波磁界のエネルギをヒートローラ２の金属部材５に効率良く吸収させるためには、金属部材５の厚さを大きくするか、あるいは、コイル２１，２２，２３から発せられる高周波磁界の周波数を高くすればよい。そこで、コイル２１，２２，２３から発せられる高周波磁界の周波数が、２０ｋＨｚ以上たとえば１ＭＨｚ〜４ＭＨｚに設定されている。
【００２９】
上記入力検出部５１は、商用交流電源５０の電圧および電流を検知し、この検知結果に基づいて定着装置１への入力電力を検出する。この入力検出部５１の検出結果がＣＰＵ５３に供給される。このＣＰＵ５３に、上記温度検知器１２，１３、上記プリントコントローラ４０、および上記駆動回路５２が接続されている。
【００３０】
ＣＰＵ５３は、制御部５４，５５を有している。制御部５４は、温度検知器１２の検知温度が予め定められている設定値となるように、高周波発生回路６１の出力（駆動回路５２の駆動）を制御する。制御部５５は、温度検知器１３の検知温度が予め定められている設定値となるように、高周波発生回路７１の出力（駆動回路５２の駆動）を制御する。
【００３１】
以上のように、断熱部材４の上に金属部材５が積層されたヒートローラ２を採用するとともに、ヒートローラ２の外側に誘導加熱用のコイル２１，２２，２３を設けることにより、ヒートローラ２の熱容量を大幅に低減することができる。ヒートローラ２の熱容量を大幅に低減できることにより、起動後のヒートローラ２の温度の立ち上がりが早くなる。
【００３２】
コイル２１，２２，２３がヒートローラ２の外側に設けられているので、ヒートローラ２の中心部材として芯金３を設けることが可能となっている。芯金３を設けていることにより、ヒートローラ２の強度が増大する。
【００３３】
なお、芯金３は、ヒートローラ２の十分な強度が維持できれば、無くてもよい。この場合、ヒートローラ２がいわゆる空芯構造となる。ヒートローラ２の十分な強度が維持できれば、芯金３に代えて、プラスチック等の樹脂部材を採用することも可能である。
【００３４】
ところで、ヒートローラ２の熱容量は、ヒートローラ２の軸方向の位置に応じて異なる。すなわち、ヒートローラ２の軸方向両端部の熱容量は、ヒートローラ２の軸方向中央部の熱容量よりも大きい。このため、ヒートローラ２の軸方向両端部の温度の立ち上がりは、ヒートローラ２の軸方向中央部の温度の立ち上がりよりも遅くなる。
【００３５】
この熱容量の違いに対処するため、コイル２２がヒートローラ２の軸方向端縁よりも距離Ａだけ外側に食み出るとともに、コイル２３がヒートローラ２の軸方向端縁よりも距離Ａだけ外側に食み出ている。この構成により、コイル２２，２３から発せられる高周波磁界を効率良くヒートローラ２の軸方向両端部に与えることができる。よって、ヒートローラ２の軸方向両端部に対する加熱量が増大して、ヒートローラ２の軸方向の温度分布が均一になる。
【００３６】
用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向両端部のどちらか一方に片寄る場合には、距離Ａの食み出し構成をコイル２２，２３のいずれか一方のみに採用してもよい。すなわち、用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向一端部に片寄る場合には、少なくともコイル２２が、ヒートローラ２の軸方向一端部の端縁よりも外側に食み出される。用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向他端部に片寄る場合には、少なくともコイル２３が、ヒートローラ２の軸方向他端部の端縁よりも外側に食み出される。
【００３７】
また、絶縁部材２７がヒートローラ２とコイル２１，２２，２３との間に設けられているので、コイル２１，２２，２３がヒートローラ２の表面に接することがない。よって、ヒートローラ２の表面に傷が付かない。ヒートローラ２の金属部材５とコイル２１，２２，２３との間で漏電が生じることもない。
【００３８】
温度検知器１２，１３が、ヒートローラ２の回転方向においてコイル２１，２２，２３の位置よりも下流側に設けられているので、誘導加熱されたヒートローラ２の温度を的確に検知することができる。
【００３９】
サーモスタット１４が、ヒートローラ２の回転方向においてコイル２１，２２，２３の位置よりも下流側に設けられているので、誘導加熱されたヒートローラ２の異常温度上昇を的確に検知することができる。この場合、サーモスタット１４が開放し、商用交流電源５０から定着装置１への通電が遮断される。
【００４０】
なお、ヒートローラ２に代えて、弾性ベルトの上面に金属部材が積層されたヒートベルトを使用することが考えられる。このヒートベルトは、ヒートローラ２と同じく熱容量が小さく、２つのローラに掛け渡されて回転する。ただし、ヒートベルトは、回転方向と直交する方向に位置がずれてしまう。このため、ヒートベルトを採用する場合、回転方向と直交する方向のヒートベルトの位置を調整する必要がある。また、ヒートベルトは２つのローラに掛け渡されているため、ヒートベルトの張力を調整する必要がある。
【００４１】
ヒートローラ２を採用することにより、そのような位置調整および張力調整が不要である。
【００４２】
［２］この発明の第２の実施形態を説明する。
図６に示すように、ヒートローラ２は、芯金３の上に、厚さが例えば５ｍｍの断熱部材４、厚さが例えば４０μｍの金属部材５、厚さが例えば２０μｍの表面部材７を順に積層して構成されている。すなわち、第１の実施形態における弾性部材６が除去されている。他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００４３】
［３］この発明の第３の実施形態を説明する。
図７に示すように、コイル２１，２２，２３およびコア２４，２５，２６が、絶縁部材で形成されたケース２８に収容されている。ケース２８は、少なくともヒートローラ２に対向する面が、耐熱性樹脂たとえば耐熱フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等で形成されている。
【００４４】
このケース２８の採用に伴い、第１の実施形態における絶縁部材２７が除去されている。
【００４５】
このように、コイル２１，２２，２３およびコア２４，２５，２６をケース２８に収容してユニット化することにより、コイル２１，２２，２３およびコア２４，２５，２６の交換作業が容易となる。他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００４６】
［４］この発明の第４の実施形態を説明する。
図８に示すように、上記ケース２８の近傍に、冷却用のファン２９が設けられている。このファン２９の冷却風が、ケース２８の開口を通してコイル２１，２２，２３へ供給される。ファン２９の送風は、ケース２８内に供給されるだけで、ヒートローラ２へは供給されない。
【００４７】
他の構成、作用、効果は、第３の実施形態と同じである。
【００４８】
［５］この発明の第５の実施形態を説明する。
図９に示すように、コイル２１，２２，２３およびコア２４，２５，２６が、絶縁部材９０で覆われている。絶縁部材９０は、耐熱性樹脂たとえば耐熱フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等で形成されている。
【００４９】
この絶縁部材９０の採用に伴い、第１の実施形態における絶縁部材２７が除去されている。他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００５０】
［６］この発明の第６の実施形態を説明する。
上記したように、ヒートローラ２の軸方向両端部の熱容量は、ヒートローラ２の軸方向中央部の熱容量よりも大きい。この熱容量の違いに対処するため、図１０に示すように、コイル２２，２３を保持しているコア２５，２６が、ヒートローラ２の表面に近接されている。すなわち、コイル２１とヒートローラ２の表面との間が距離Ｂに設定され、コイル２２，２３とヒートローラ２の表面との間が距離Ｃ（＜Ｂ）に設定されている。
【００５１】
この構成により、コイル２２，２３から発せられる高周波磁界を効率良くヒートローラ２の軸方向両端部に与えることができる。よって、ヒートローラ２の軸方向両端部に対する加熱量が増大して、ヒートローラ２の軸方向の温度分布が均一になる。
【００５２】
用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向両端部のどちらか一方に片寄る場合には、コア２５，２６のいずれか一方のみをヒートローラ２の表面に近接する構成としてもよい。すなわち、用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向一端部に片寄る場合には、少なくともコア２４が、ヒートローラ２の表面に近接される。用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向他端部に片寄る場合には、少なくともコア２５が、ヒートローラ２の表面に近接される。
【００５３】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００５４】
［７］この発明の第７の実施形態を説明する。
図１１に示すように、コイル２１，２２，２３が保持部材９１，９２，９３に装着されている。コイル２２の一部（ヒートローラ２の軸方向一端部の端縁と対応する部位）が、ヒートローラ２の表面に近接されている。コイル２３の一部（ヒートローラ２の軸方向他端部の端縁と対応する部位）が、ヒートローラ２の表面に近接されている。すなわち、コイル２１とヒートローラ２の表面との間が距離Ｂに設定され、コイル２２，２３のそれぞれ一部とヒートローラ２の表面との間が距離Ｃ（＜Ｂ）に設定されている。
【００５５】
この構成により、コイル２２，２３から発せられる高周波磁界を効率良くヒートローラ２の軸方向両端部に与えることができる。よって、ヒートローラ２の軸方向両端部に対する加熱量が増大して、ヒートローラ２の軸方向の温度分布が均一になる。
【００５６】
用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向両端部のどちらか一方に片寄る場合には、コイル２２，２３のいずれか一方のみをヒートローラ２の表面に近接する構成としてもよい。すなわち、用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向一端部に片寄る場合には、少なくともコイル２２の一部が、ヒートローラ２の表面に近接される。用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向他端部に片寄る場合には、少なくともコア２５の一部が、ヒートローラ２の表面に近接される。
【００５７】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００５８】
［８］この発明の第８の実施形態を説明する。
図１２に示すように、コイル２１，２２，２３が保持部材９１，９２，９３に装着されている。コイル２２の一部（ヒートローラ２の軸方向一端部の端縁と対応する部位）の径が、ヒートローラ２の軸方向とほぼ直行する方向に拡がっている。コイル２３の一部（ヒートローラ２の軸方向他端部の端縁と対応する部位）の径が、ヒートローラ２の軸方向と直行する方向に拡がっている。すなわち、コイル２１の径がＤに設定され、コイル２２，２３のそれぞれ一部の径がＥ（＜Ｄ）に設定されている。
【００５９】
この構成により、コイル２２，２３から発せられる高周波磁界を効率良くヒートローラ２の軸方向両端部に与えることができる。よって、ヒートローラ２の軸方向両端部に対する加熱量が増大して、ヒートローラ２の軸方向の温度分布が均一になる。
【００６０】
用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向両端部のどちらか一方に片寄る場合には、径の拡大構成をコイル２２，２３のいずれか一方のみに採用してもよい。すなわち、用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向一端部に片寄る場合には、少なくともコイル２２の一部の径が、ヒートローラ２の軸方向とほぼ直交する方向に拡大される。用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向他端部に片寄る場合には、少なくともコア２５の一部の径が、ヒートローラ２の軸方向とほぼ直交する方向に拡大される。
【００６１】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００６２】
［９］この発明の第９の実施形態を説明する。
図１３に示すように、プレスローラ３が、ヒートローラ２と同じく、芯金３の上に、断熱部材４、金属部材５、弾性部材６、表面部材７を順に積層して構成されている。
【００６３】
このプレスローラ３およびヒートローラ２の両方と対応する位置に、誘導加熱用の１つのコイル１００が設けられている。コイル１００は、図示していないが、コアに装着されており、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界がヒートローラ２およびプレスローラ３に与えられることにより、ヒートローラ２の金属部材５およびプレスローラ３の金属部材５がそれぞれ発熱する。
【００６４】
また、コイル１００は、銅線がヒートローラ２の軸方向に沿って往復を繰り返す状態に巻かれることにより、構成されている。
【００６５】
定着装置１の電気回路を図１４に示している。
商用交流電源５０に、サーモスタット１４および入力検出部５１を介して、整流回路６０が接続されている。整流回路６０の出力端に、高周波発生回路６１が接続されている。
【００６６】
高周波発生回路６１は、上記コイル１００と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ６２、その共振回路を励起するスイッチング素子たとえばトランジスタ６３、およびそのトランジスタ６３に並列接続されたダンパダイオード６４により構成され、トランジスタ６３が駆動回路５２によってオン，オフ駆動されることにより、高周波電流を生成する。この高周波電流がコイル１００に供給される。
【００６７】
ＣＰＵ５３に、温度検知器１２、プリントコントローラ４０、および駆動回路５２が接続されている。ＣＰＵ５３は、制御部５６を有している。制御部５６は、温度検知器１２の検知温度が予め定められている設定値となるように、高周波発生回路６１の出力（駆動回路５２の駆動）を制御する。
【００６８】
このように、ヒートローラ２およびプレスローラ３を共に誘導加熱することにより、たとえヒートローラ２の熱容量が小さくても、用紙Ｐに対する必要十分な加熱量を得ることができる。すなわち、ヒートローラ２の熱容量が小さいことによって不足気味となる熱エネルギが、プレスローラ３の発熱によって補われる。
【００６９】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００７０】
［１０］この発明の第１０の実施形態を説明する。
図１４に示すように、プレスローラ３が、ヒートローラ２と同じく、芯金３の上に、断熱部材４、金属部材５、弾性部材６、表面部材７を順に積層して構成されている。
【００７１】
ヒートローラ２と対応する位置に、誘導加熱用の１つのヒートローラ用コイル１０１が設けられている。コイル１０１は、図示していないが、コアに装着されており、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界がヒートローラ２に与えられることにより、ヒートローラ２の金属部材５が発熱する。
【００７２】
プレスローラ３と対応する位置に、誘導加熱用の１つのプレスローラ用コイル１０２が設けられている。コイル１０２は、図示していないが、コアに装着されており、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界がプレスローラ３に与えられることにより、プレスローラ３の金属部材５が発熱する。
【００７３】
定着装置１の電気回路を図１６に示している。
商用交流電源５０に、サーモスタット１４および入力検出部５１を介して、整流回路６０，８０が接続されている。整流回路６０，８０の出力端に、高周波発生回路６１，８１が接続されている。
【００７４】
高周波発生回路６１は、上記コイル１０１と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ６２、その共振回路を励起するスイッチング素子たとえばトランジスタ６３、およびそのトランジスタ６３に並列接続されたダンパダイオード６４により構成され、トランジスタ６３が駆動回路５２によってオン，オフ駆動されることにより、高周波電流を生成する。この高周波電流がコイル１０１に供給される。
【００７５】
高周波発生回路８１は、上記コイル１０２と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ８２、その共振回路を励起するスイッチング素子たとえばトランジスタ８３、およびそのトランジスタ８３に並列接続されたダンパダイオード８４により構成され、トランジスタ８３が駆動回路５２によってオン，オフ駆動されることにより、高周波電流を生成する。この高周波電流がコイル１０２に供給される。
【００７６】
ＣＰＵ５３に、温度検知器１２、プリントコントローラ４０、および駆動回路５２が接続されている。
【００７７】
ＣＰＵ５３は、制御部５６，５７を有している。制御部５６は、温度検知器１２の検知温度が予め定められている設定値となるように、高周波発生回路６１の出力（駆動回路５２の駆動）を制御する。制御部５７は、温度検知器１２の検知温度が設定値以下に低下した場合に、高周波発生回路８１を動作させる。
【００７８】
このように、ヒートローラ２およびプレスローラ３を共に誘導加熱することにより、たとえヒートローラ２の熱容量が小さくても、用紙Ｐに対する必要十分な加熱量を得ることができる。
【００７９】
なお、図１６の電気回路に限らず、コイル１０１，１０２のいずれか一方を、互いに異なる共振周波数によって選択的に動作させる電気回路を採用してもよい。
【００８０】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００８１】
［１１］この発明の第１１の実施形態を説明する。
図１７に示すように、プレスローラ３が、ヒートローラ２と同じく、芯金３の上に、断熱部材４、金属部材５、弾性部材６、表面部材７を順に積層して構成されている。
【００８２】
ヒートローラ２と対応する位置に、第１の実施形態と同じく、誘導加熱用の３つのコイル２１，２２，２３が設けられている。コイル２１，２２，２３は、図示していないが、第１の実施形態と同じくコア２４，２５，２６に装着されている。
【００８３】
プレスローラ３と対応する位置に、第１０の実施形態と同じく、誘導加熱用の１つのコイル１０２が設けられている。
【００８４】
定着装置１の電気回路を図１８に示している。この電気回路は、第１の実施形態の電気回路と、第１０の実施形態の電気回路との、組み合わせに相当する。
【００８５】
このように、ヒートローラ２およびプレスローラ３を共に誘導加熱することにより、たとえヒートローラ２の熱容量が小さくても、用紙Ｐに対する必要十分な加熱量を得ることができる。
【００８６】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００８７】
［１２］この発明の第１２の実施形態を説明する。
図１９に示すように、温度検知器１２，１３およびサーモスタット１４が、ヒートローラ２の回転方向において、ヒートローラ２とプレスローラ３との接触部いわゆるニップ部よりも下流側に設けられている。
【００８８】
温度検知器１２，１３は、ヒートローラ２の表面温度のうち、ヒートローラ２とプレスローラ３とのニップ部を過ぎた直後の温度を検知する。サーモスタット１４は、ヒートローラ２の表面温度のうち、ヒートローラ２とプレスローラ３とのニップ部を過ぎた直後の温度が異常上昇した場合に開放する。
【００８９】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００９０】
［１３］この発明の第１３の実施形態を説明する。
図２０に示すように、ヒートローラ２は、厚さが例えば２ｍｍの非金属部材１０、厚さが例えば０．５ｍｍの断熱部材４、厚さが例えば５０μｍの金属部材５、厚さが例えば２０μｍの表面部材７を順に積層して筒状に構成されている。このヒートローラ２の内側の空間に、誘導加熱用のコイル１１０が収容されている。
【００９１】
上記コイル１１０は、保持部材１１１に装着されており、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界が金属部材５に与えられることにより、金属部材５が発熱する。
【００９２】
なお、金属部材５と表面部材７との間に、第１の実施形態と同じく、弾性部材６を設けてもよい。
他の構成、作用、効果は、第１０の実施形態と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図２】第１の実施形態におけるヒートローラおよび各コイルの構成を示す図。
【図３】第１の実施形態におけるヒートローラ、各コイル、および各コアの構成を示す図。
【図４】各実施形態に係る画像形成装置の制御回路のブロック図。
【図５】第１ないし第８の実施形態における定着装置の電気回路のブロック図。
【図６】第２の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図７】第３の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図８】第４の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図９】第５の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図１０】第６の実施形態におけるヒートローラ、各コイル、および各コアの構成を示す図。
【図１１】第７の実施形態におけるヒートローラ、各コイル、および各コアの構成を示す図。
【図１２】第８の実施形態におけるヒートローラ、各コイル、および各コアの構成を示す図。
【図１３】第９の実施形態におけるヒートローラ、プレスローラ、およびコイルの構成を示す図。
【図１４】第９の実施形態における定着装置の電気回路のブロック図。
【図１５】第１０の実施形態におけるヒートローラ、プレスローラ、および各コイルの構成を示す図。
【図１６】第１０の実施形態における定着装置の電気回路のブロック図。
【図１７】第１１の実施形におけるヒートローラ、プレスローラ、および各コイルの構成を示す図。
【図１８】第１１の実施形態における定着装置の電気回路のブロック図。
【図１９】第１２の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図２０】第１３の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００９４】
１…定着装置、２…ヒートローラ、３…芯金、４…断熱部材、５…金属部材、６…弾性部材、７…表面部材、８…プレスローラ、１２，１３…温度検知器、１４…サーモスタット、２１，２２，２３…コイル、２４，２５，２６…コア、２７…絶縁部材、２８…ケース、２９…ファン、３０…メインコントローラ、３２…スキャンコントローラ、４０…プリントコントローラ、５１…入力検出部、５２…駆動回路、５３…ＣＰＵ、５４，５５，５６，５７…制御部、６１，７１…高周波発生回路、９０…絶縁部材、９１，９２，９３…保持部材、１００，１０１…コイル
【技術分野】
【０００１】
この発明は、用紙上の現像剤像を定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、原稿から画像を読取り、その読取った画像に対応する現像剤像を用紙に形成し、その現像剤像を定着装置により用紙上に定着させる。
【０００３】
上記定着装置は、ヒートローラおよびプレスローラを有し、このヒートローラとプレスローラとの間に上記用紙を挟んで搬送することにより、用紙上の現像剤像をその用紙上に定着させる。上記ヒートローラの内側には、例えばハロゲンランプヒータが収容されている。このハロゲンランプヒータの発熱によってヒートローラが温度上昇し、そのヒートローラの熱により用紙上の現像剤が溶融する。
【０００４】
誘導加熱型の定着装置は、ヒートローラの内側に誘導加熱用のコイルを収容し、そのコイルに高周波電流を供給することにより、コイルから高周波磁界を発生させる。この高周波磁界によって上記ヒートローラに渦電流が生じ、その渦電流に基づくジュール熱によって上記ヒートローラが自己発熱する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハロゲンランプヒータあるいは誘導加熱用のコイルを収容したヒートローラは、熱容量が大きい。ヒートローラの熱容量が大きいと、起動後、ヒートローラの温度が定着に必要な温度に達するまでに、長い時間がかかってしまう。
【０００６】
この発明は、上記の事情を考慮したもので、ヒートローラの熱容量を低減することができ、これにより起動後のヒートローラの温度の立ち上がりを早めることができる定着装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明の定着装置は、ヒートローラと、このヒートローラの外側に設けられ、そのヒートローラを誘導加熱するための高周波磁界を発するコイルと、を備える。そして、上記コイルは上記ヒートローラの軸方向に沿って配置された複数のコイルからなり、これらコイルのうち上記ヒートローラの軸方向端部と対応する部位が上記ヒートローラの軸方向と直行する方向に拡がっている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ヒートローラの熱容量を低減することができ、これにより起動後のヒートローラの温度の立ち上がりを早めることができる定着装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［１］以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
この発明に係る画像形成装置は、原稿の画像を光学的に読取るスキャンユニット（後述のスキャンユニット３３）、このスキャンユニットで読取られた画像に対応する現像剤像を画像形成用の用紙に形成するプロセスユニット（後述のプロセスユニット４５）、および上記用紙に形成された現像剤像を加熱によりその用紙に定着させる定着装置（後述の定着装置１）などを備えている。この画像形成装置の具体的な構成は、先に米国に特許出願しているAppl.No.09/955,089に記載されている。よって、その構成の説明は省略する。
【００１０】
上記定着装置の構成を図１、図２、図３に示している。
定着装置１は、ヒートローラ２を有している。このヒートローラ２とプレスローラ８とが、画像形成用の用紙Ｐの搬送路を上下に挟む状態に設けられている。プレスローラ８は、図示していない加圧機構により、ヒートローラ２の表面（外周面）に加圧状態で接している。このヒートローラ２とプレスローラ８との接触部は、一定のニップ幅を持つ。
【００１１】
ヒートローラ２は、芯金３の上に、厚さが例えば５ｍｍの断熱部材（断熱層）４、厚さが例えば４０μｍの金属部材（金属層）５、厚さが例えば０．３ｍｍの弾性部材（弾性層）６、厚さが例えば２０μｍの表面部材（剥離層ともいう）７を順に積層して構成されたもので、図示右方向に回転駆動される。断熱部材４は、厚さが０．５ｍｍ以上であれば、十分な断熱性能を発揮する。
【００１２】
プレスローラ３は、ヒートローラ２の回転を受けて図示左方向に回転する。用紙Ｐがヒートローラ２とプレスローラ８との間に挟まれて搬送され、かつヒートローラ２の熱が用紙Ｐに伝わることにより、用紙Ｐ上の現像剤像が溶融し、その溶融した現像剤が用紙Ｐ上に定着する。
【００１３】
ヒートローラ２の周囲に、用紙Ｐをヒートローラ２から剥離するための爪９、ヒートローラ２上に残る現像剤および紙屑等を除去するためのクリーニング部材１０、ヒートローラ２の表面にオイルを塗布するためのオイル塗布ローラ１１、誘導加熱用のコイル２１，２２，２３、ヒートローラ２の表面（表面部材７）の温度を検知する温度検知器１２，１３、およびヒートローラ２の表面温度が異常上昇した場合に開放するサーモスタット１４が設けられている。
【００１４】
上記コイル２１は、ヒートローラ２の軸方向中央部と対応する位置に設けられている。上記コイル２２は、ヒートローラ２の軸方向一端部と対応する位置に設けられている。上記コイル２３は、ヒートローラ２の軸方向他端部と対応する位置に設けられている。これらコイル２１，２２，２３は、それぞれコア２４，２５，２６に装着されており、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界がヒートローラ２に与えられることにより、ヒートローラ２の金属部材５に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で金属部材５が自己発熱する。
【００１５】
上記コイル２１，２２，２３は、銅線がヒートローラ２の軸方向に沿って往復を繰り返す状態に巻かれることにより、構成されている。上記銅線は、耐熱性のエナメルで被覆されている。
【００１６】
コイル２２は、ヒートローラ２の軸方向端縁よりも、距離Ａだけ、外側に食み出ている。コイル２３は、ヒートローラ２の軸方向端縁よりも、距離Ａだけ、外側に食み出ている。
【００１７】
上記温度検知器１２は、ヒートローラ２の軸方向中央部と対応する位置に設けられている。上記温度検知器１３は、ヒートローラ２の軸方向他端部と対応する位置に設けられている。また、温度検知器１２の近傍に、上記サーモスタット１４が設けられている。
【００１８】
これら温度検知器１２，１３およびサーモスタット１４は、ヒートローラ２の表面に接する接触式でも、ヒートローラ２から離れる非接触式でも、そのいずれでもよい。
【００１９】
ヒートローラ２とコイル２１，２２，２３との間に、板状の絶縁部材２７が設けられている。絶縁部材２７の材質は、耐熱性樹脂たとえば耐熱フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等である。
【００２０】
上記画像形成装置の制御回路を図４に示している。
【００２１】
メインコントローラ３０に、コントロールパネルコントローラ３１、スキャンコントローラ３２、およびプリントコントローラ４０が接続されている。
【００２２】
メインコントローラ３０は、コントロールパネルコントローラ３１、スキャンコントローラ３２、およびプリントコントローラ４０を統括的に制御する。スキャンコントローラ３２は、原稿の画像を光学的に読取るスキャンユニット３３を制御する。
【００２３】
プリントコントローラ４０に、制御プログラム記憶用のＲＯＭ４１、データ記憶用のＲＡＭ４２、プリントエンジン４３、用紙搬送ユニット４４、プロセスユニット４５、定着装置１が接続されている。プリントエンジン４３は、上記スキャンユニット３３で読取られた画像を上記プロセスユニット４５の感光体ドラムに形成するためのレーザ光を発する。用紙搬送ユニット４４は、用紙Ｐの搬送機構およびその駆動回路などにより構成されている。プロセスユニット４５は、上記スキャンユニット５３で読取られた画像に対応する静電潜像を上記プリントエンジン４３から発せられるレーザ光によって感光体ドラムの表面に形成し、その感光体ドラム上の静電潜像を現像剤で現像し、その現像剤像を用紙Ｐに転写する。
【００２４】
定着装置１の電気回路を図５に示している。
商用交流電源５０に、上記サーモスタット１４および入力検出部５１を介して、整流回路６０，７０が接続されている。整流回路６０，７０の出力端に、高周波発生回路（スイッチング回路あるいはハーフブリッジ型インバータともいう）６１，７１が接続されている。
【００２５】
高周波発生回路６１は、上記コイル２１と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ６２、その共振回路を励起するスイッチング素子たとえばトランジスタ６３、およびそのトランジスタ６３に並列接続されたダンパダイオード６４により構成され、トランジスタ６３が駆動回路５２によってオン，オフ駆動されることにより、高周波電流を生成する。
【００２６】
高周波発生回路７１は、上記コイル２２，２３と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ７２、その共振回路を励起するスイッチング素子たとえばトランジスタ７３、およびそのトランジスタ７３に並列接続されたダンパダイオード７４により構成され、トランジスタ７３が上記駆動回路５２によってオン，オフ駆動されることにより、高周波電流を生成する。
【００２７】
この高周波発生回路６１，７１で生成される高周波電流がコイル２１，２２，２３に供給されることにより、コイル２１，２２，２３から高周波磁界が発生する。この高周波磁界によってヒートローラ２の金属部材５に渦電流が生じ、その渦電流に基づくジュール熱によって金属部材５が自己発熱する。
【００２８】
コイル２１，２２，２３から発せられる高周波磁界のエネルギをヒートローラ２の金属部材５に効率良く吸収させるためには、金属部材５の厚さを大きくするか、あるいは、コイル２１，２２，２３から発せられる高周波磁界の周波数を高くすればよい。そこで、コイル２１，２２，２３から発せられる高周波磁界の周波数が、２０ｋＨｚ以上たとえば１ＭＨｚ〜４ＭＨｚに設定されている。
【００２９】
上記入力検出部５１は、商用交流電源５０の電圧および電流を検知し、この検知結果に基づいて定着装置１への入力電力を検出する。この入力検出部５１の検出結果がＣＰＵ５３に供給される。このＣＰＵ５３に、上記温度検知器１２，１３、上記プリントコントローラ４０、および上記駆動回路５２が接続されている。
【００３０】
ＣＰＵ５３は、制御部５４，５５を有している。制御部５４は、温度検知器１２の検知温度が予め定められている設定値となるように、高周波発生回路６１の出力（駆動回路５２の駆動）を制御する。制御部５５は、温度検知器１３の検知温度が予め定められている設定値となるように、高周波発生回路７１の出力（駆動回路５２の駆動）を制御する。
【００３１】
以上のように、断熱部材４の上に金属部材５が積層されたヒートローラ２を採用するとともに、ヒートローラ２の外側に誘導加熱用のコイル２１，２２，２３を設けることにより、ヒートローラ２の熱容量を大幅に低減することができる。ヒートローラ２の熱容量を大幅に低減できることにより、起動後のヒートローラ２の温度の立ち上がりが早くなる。
【００３２】
コイル２１，２２，２３がヒートローラ２の外側に設けられているので、ヒートローラ２の中心部材として芯金３を設けることが可能となっている。芯金３を設けていることにより、ヒートローラ２の強度が増大する。
【００３３】
なお、芯金３は、ヒートローラ２の十分な強度が維持できれば、無くてもよい。この場合、ヒートローラ２がいわゆる空芯構造となる。ヒートローラ２の十分な強度が維持できれば、芯金３に代えて、プラスチック等の樹脂部材を採用することも可能である。
【００３４】
ところで、ヒートローラ２の熱容量は、ヒートローラ２の軸方向の位置に応じて異なる。すなわち、ヒートローラ２の軸方向両端部の熱容量は、ヒートローラ２の軸方向中央部の熱容量よりも大きい。このため、ヒートローラ２の軸方向両端部の温度の立ち上がりは、ヒートローラ２の軸方向中央部の温度の立ち上がりよりも遅くなる。
【００３５】
この熱容量の違いに対処するため、コイル２２がヒートローラ２の軸方向端縁よりも距離Ａだけ外側に食み出るとともに、コイル２３がヒートローラ２の軸方向端縁よりも距離Ａだけ外側に食み出ている。この構成により、コイル２２，２３から発せられる高周波磁界を効率良くヒートローラ２の軸方向両端部に与えることができる。よって、ヒートローラ２の軸方向両端部に対する加熱量が増大して、ヒートローラ２の軸方向の温度分布が均一になる。
【００３６】
用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向両端部のどちらか一方に片寄る場合には、距離Ａの食み出し構成をコイル２２，２３のいずれか一方のみに採用してもよい。すなわち、用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向一端部に片寄る場合には、少なくともコイル２２が、ヒートローラ２の軸方向一端部の端縁よりも外側に食み出される。用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向他端部に片寄る場合には、少なくともコイル２３が、ヒートローラ２の軸方向他端部の端縁よりも外側に食み出される。
【００３７】
また、絶縁部材２７がヒートローラ２とコイル２１，２２，２３との間に設けられているので、コイル２１，２２，２３がヒートローラ２の表面に接することがない。よって、ヒートローラ２の表面に傷が付かない。ヒートローラ２の金属部材５とコイル２１，２２，２３との間で漏電が生じることもない。
【００３８】
温度検知器１２，１３が、ヒートローラ２の回転方向においてコイル２１，２２，２３の位置よりも下流側に設けられているので、誘導加熱されたヒートローラ２の温度を的確に検知することができる。
【００３９】
サーモスタット１４が、ヒートローラ２の回転方向においてコイル２１，２２，２３の位置よりも下流側に設けられているので、誘導加熱されたヒートローラ２の異常温度上昇を的確に検知することができる。この場合、サーモスタット１４が開放し、商用交流電源５０から定着装置１への通電が遮断される。
【００４０】
なお、ヒートローラ２に代えて、弾性ベルトの上面に金属部材が積層されたヒートベルトを使用することが考えられる。このヒートベルトは、ヒートローラ２と同じく熱容量が小さく、２つのローラに掛け渡されて回転する。ただし、ヒートベルトは、回転方向と直交する方向に位置がずれてしまう。このため、ヒートベルトを採用する場合、回転方向と直交する方向のヒートベルトの位置を調整する必要がある。また、ヒートベルトは２つのローラに掛け渡されているため、ヒートベルトの張力を調整する必要がある。
【００４１】
ヒートローラ２を採用することにより、そのような位置調整および張力調整が不要である。
【００４２】
［２］この発明の第２の実施形態を説明する。
図６に示すように、ヒートローラ２は、芯金３の上に、厚さが例えば５ｍｍの断熱部材４、厚さが例えば４０μｍの金属部材５、厚さが例えば２０μｍの表面部材７を順に積層して構成されている。すなわち、第１の実施形態における弾性部材６が除去されている。他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００４３】
［３］この発明の第３の実施形態を説明する。
図７に示すように、コイル２１，２２，２３およびコア２４，２５，２６が、絶縁部材で形成されたケース２８に収容されている。ケース２８は、少なくともヒートローラ２に対向する面が、耐熱性樹脂たとえば耐熱フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等で形成されている。
【００４４】
このケース２８の採用に伴い、第１の実施形態における絶縁部材２７が除去されている。
【００４５】
このように、コイル２１，２２，２３およびコア２４，２５，２６をケース２８に収容してユニット化することにより、コイル２１，２２，２３およびコア２４，２５，２６の交換作業が容易となる。他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００４６】
［４］この発明の第４の実施形態を説明する。
図８に示すように、上記ケース２８の近傍に、冷却用のファン２９が設けられている。このファン２９の冷却風が、ケース２８の開口を通してコイル２１，２２，２３へ供給される。ファン２９の送風は、ケース２８内に供給されるだけで、ヒートローラ２へは供給されない。
【００４７】
他の構成、作用、効果は、第３の実施形態と同じである。
【００４８】
［５］この発明の第５の実施形態を説明する。
図９に示すように、コイル２１，２２，２３およびコア２４，２５，２６が、絶縁部材９０で覆われている。絶縁部材９０は、耐熱性樹脂たとえば耐熱フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等で形成されている。
【００４９】
この絶縁部材９０の採用に伴い、第１の実施形態における絶縁部材２７が除去されている。他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００５０】
［６］この発明の第６の実施形態を説明する。
上記したように、ヒートローラ２の軸方向両端部の熱容量は、ヒートローラ２の軸方向中央部の熱容量よりも大きい。この熱容量の違いに対処するため、図１０に示すように、コイル２２，２３を保持しているコア２５，２６が、ヒートローラ２の表面に近接されている。すなわち、コイル２１とヒートローラ２の表面との間が距離Ｂに設定され、コイル２２，２３とヒートローラ２の表面との間が距離Ｃ（＜Ｂ）に設定されている。
【００５１】
この構成により、コイル２２，２３から発せられる高周波磁界を効率良くヒートローラ２の軸方向両端部に与えることができる。よって、ヒートローラ２の軸方向両端部に対する加熱量が増大して、ヒートローラ２の軸方向の温度分布が均一になる。
【００５２】
用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向両端部のどちらか一方に片寄る場合には、コア２５，２６のいずれか一方のみをヒートローラ２の表面に近接する構成としてもよい。すなわち、用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向一端部に片寄る場合には、少なくともコア２４が、ヒートローラ２の表面に近接される。用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向他端部に片寄る場合には、少なくともコア２５が、ヒートローラ２の表面に近接される。
【００５３】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００５４】
［７］この発明の第７の実施形態を説明する。
図１１に示すように、コイル２１，２２，２３が保持部材９１，９２，９３に装着されている。コイル２２の一部（ヒートローラ２の軸方向一端部の端縁と対応する部位）が、ヒートローラ２の表面に近接されている。コイル２３の一部（ヒートローラ２の軸方向他端部の端縁と対応する部位）が、ヒートローラ２の表面に近接されている。すなわち、コイル２１とヒートローラ２の表面との間が距離Ｂに設定され、コイル２２，２３のそれぞれ一部とヒートローラ２の表面との間が距離Ｃ（＜Ｂ）に設定されている。
【００５５】
この構成により、コイル２２，２３から発せられる高周波磁界を効率良くヒートローラ２の軸方向両端部に与えることができる。よって、ヒートローラ２の軸方向両端部に対する加熱量が増大して、ヒートローラ２の軸方向の温度分布が均一になる。
【００５６】
用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向両端部のどちらか一方に片寄る場合には、コイル２２，２３のいずれか一方のみをヒートローラ２の表面に近接する構成としてもよい。すなわち、用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向一端部に片寄る場合には、少なくともコイル２２の一部が、ヒートローラ２の表面に近接される。用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向他端部に片寄る場合には、少なくともコア２５の一部が、ヒートローラ２の表面に近接される。
【００５７】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００５８】
［８］この発明の第８の実施形態を説明する。
図１２に示すように、コイル２１，２２，２３が保持部材９１，９２，９３に装着されている。コイル２２の一部（ヒートローラ２の軸方向一端部の端縁と対応する部位）の径が、ヒートローラ２の軸方向とほぼ直行する方向に拡がっている。コイル２３の一部（ヒートローラ２の軸方向他端部の端縁と対応する部位）の径が、ヒートローラ２の軸方向と直行する方向に拡がっている。すなわち、コイル２１の径がＤに設定され、コイル２２，２３のそれぞれ一部の径がＥ（＜Ｄ）に設定されている。
【００５９】
この構成により、コイル２２，２３から発せられる高周波磁界を効率良くヒートローラ２の軸方向両端部に与えることができる。よって、ヒートローラ２の軸方向両端部に対する加熱量が増大して、ヒートローラ２の軸方向の温度分布が均一になる。
【００６０】
用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向両端部のどちらか一方に片寄る場合には、径の拡大構成をコイル２２，２３のいずれか一方のみに採用してもよい。すなわち、用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向一端部に片寄る場合には、少なくともコイル２２の一部の径が、ヒートローラ２の軸方向とほぼ直交する方向に拡大される。用紙Ｐの通過領域がヒートローラ２の軸方向他端部に片寄る場合には、少なくともコア２５の一部の径が、ヒートローラ２の軸方向とほぼ直交する方向に拡大される。
【００６１】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００６２】
［９］この発明の第９の実施形態を説明する。
図１３に示すように、プレスローラ３が、ヒートローラ２と同じく、芯金３の上に、断熱部材４、金属部材５、弾性部材６、表面部材７を順に積層して構成されている。
【００６３】
このプレスローラ３およびヒートローラ２の両方と対応する位置に、誘導加熱用の１つのコイル１００が設けられている。コイル１００は、図示していないが、コアに装着されており、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界がヒートローラ２およびプレスローラ３に与えられることにより、ヒートローラ２の金属部材５およびプレスローラ３の金属部材５がそれぞれ発熱する。
【００６４】
また、コイル１００は、銅線がヒートローラ２の軸方向に沿って往復を繰り返す状態に巻かれることにより、構成されている。
【００６５】
定着装置１の電気回路を図１４に示している。
商用交流電源５０に、サーモスタット１４および入力検出部５１を介して、整流回路６０が接続されている。整流回路６０の出力端に、高周波発生回路６１が接続されている。
【００６６】
高周波発生回路６１は、上記コイル１００と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ６２、その共振回路を励起するスイッチング素子たとえばトランジスタ６３、およびそのトランジスタ６３に並列接続されたダンパダイオード６４により構成され、トランジスタ６３が駆動回路５２によってオン，オフ駆動されることにより、高周波電流を生成する。この高周波電流がコイル１００に供給される。
【００６７】
ＣＰＵ５３に、温度検知器１２、プリントコントローラ４０、および駆動回路５２が接続されている。ＣＰＵ５３は、制御部５６を有している。制御部５６は、温度検知器１２の検知温度が予め定められている設定値となるように、高周波発生回路６１の出力（駆動回路５２の駆動）を制御する。
【００６８】
このように、ヒートローラ２およびプレスローラ３を共に誘導加熱することにより、たとえヒートローラ２の熱容量が小さくても、用紙Ｐに対する必要十分な加熱量を得ることができる。すなわち、ヒートローラ２の熱容量が小さいことによって不足気味となる熱エネルギが、プレスローラ３の発熱によって補われる。
【００６９】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００７０】
［１０］この発明の第１０の実施形態を説明する。
図１４に示すように、プレスローラ３が、ヒートローラ２と同じく、芯金３の上に、断熱部材４、金属部材５、弾性部材６、表面部材７を順に積層して構成されている。
【００７１】
ヒートローラ２と対応する位置に、誘導加熱用の１つのヒートローラ用コイル１０１が設けられている。コイル１０１は、図示していないが、コアに装着されており、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界がヒートローラ２に与えられることにより、ヒートローラ２の金属部材５が発熱する。
【００７２】
プレスローラ３と対応する位置に、誘導加熱用の１つのプレスローラ用コイル１０２が設けられている。コイル１０２は、図示していないが、コアに装着されており、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界がプレスローラ３に与えられることにより、プレスローラ３の金属部材５が発熱する。
【００７３】
定着装置１の電気回路を図１６に示している。
商用交流電源５０に、サーモスタット１４および入力検出部５１を介して、整流回路６０，８０が接続されている。整流回路６０，８０の出力端に、高周波発生回路６１，８１が接続されている。
【００７４】
高周波発生回路６１は、上記コイル１０１と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ６２、その共振回路を励起するスイッチング素子たとえばトランジスタ６３、およびそのトランジスタ６３に並列接続されたダンパダイオード６４により構成され、トランジスタ６３が駆動回路５２によってオン，オフ駆動されることにより、高周波電流を生成する。この高周波電流がコイル１０１に供給される。
【００７５】
高周波発生回路８１は、上記コイル１０２と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ８２、その共振回路を励起するスイッチング素子たとえばトランジスタ８３、およびそのトランジスタ８３に並列接続されたダンパダイオード８４により構成され、トランジスタ８３が駆動回路５２によってオン，オフ駆動されることにより、高周波電流を生成する。この高周波電流がコイル１０２に供給される。
【００７６】
ＣＰＵ５３に、温度検知器１２、プリントコントローラ４０、および駆動回路５２が接続されている。
【００７７】
ＣＰＵ５３は、制御部５６，５７を有している。制御部５６は、温度検知器１２の検知温度が予め定められている設定値となるように、高周波発生回路６１の出力（駆動回路５２の駆動）を制御する。制御部５７は、温度検知器１２の検知温度が設定値以下に低下した場合に、高周波発生回路８１を動作させる。
【００７８】
このように、ヒートローラ２およびプレスローラ３を共に誘導加熱することにより、たとえヒートローラ２の熱容量が小さくても、用紙Ｐに対する必要十分な加熱量を得ることができる。
【００７９】
なお、図１６の電気回路に限らず、コイル１０１，１０２のいずれか一方を、互いに異なる共振周波数によって選択的に動作させる電気回路を採用してもよい。
【００８０】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００８１】
［１１］この発明の第１１の実施形態を説明する。
図１７に示すように、プレスローラ３が、ヒートローラ２と同じく、芯金３の上に、断熱部材４、金属部材５、弾性部材６、表面部材７を順に積層して構成されている。
【００８２】
ヒートローラ２と対応する位置に、第１の実施形態と同じく、誘導加熱用の３つのコイル２１，２２，２３が設けられている。コイル２１，２２，２３は、図示していないが、第１の実施形態と同じくコア２４，２５，２６に装着されている。
【００８３】
プレスローラ３と対応する位置に、第１０の実施形態と同じく、誘導加熱用の１つのコイル１０２が設けられている。
【００８４】
定着装置１の電気回路を図１８に示している。この電気回路は、第１の実施形態の電気回路と、第１０の実施形態の電気回路との、組み合わせに相当する。
【００８５】
このように、ヒートローラ２およびプレスローラ３を共に誘導加熱することにより、たとえヒートローラ２の熱容量が小さくても、用紙Ｐに対する必要十分な加熱量を得ることができる。
【００８６】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００８７】
［１２］この発明の第１２の実施形態を説明する。
図１９に示すように、温度検知器１２，１３およびサーモスタット１４が、ヒートローラ２の回転方向において、ヒートローラ２とプレスローラ３との接触部いわゆるニップ部よりも下流側に設けられている。
【００８８】
温度検知器１２，１３は、ヒートローラ２の表面温度のうち、ヒートローラ２とプレスローラ３とのニップ部を過ぎた直後の温度を検知する。サーモスタット１４は、ヒートローラ２の表面温度のうち、ヒートローラ２とプレスローラ３とのニップ部を過ぎた直後の温度が異常上昇した場合に開放する。
【００８９】
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。
【００９０】
［１３］この発明の第１３の実施形態を説明する。
図２０に示すように、ヒートローラ２は、厚さが例えば２ｍｍの非金属部材１０、厚さが例えば０．５ｍｍの断熱部材４、厚さが例えば５０μｍの金属部材５、厚さが例えば２０μｍの表面部材７を順に積層して筒状に構成されている。このヒートローラ２の内側の空間に、誘導加熱用のコイル１１０が収容されている。
【００９１】
上記コイル１１０は、保持部材１１１に装着されており、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界が金属部材５に与えられることにより、金属部材５が発熱する。
【００９２】
なお、金属部材５と表面部材７との間に、第１の実施形態と同じく、弾性部材６を設けてもよい。
他の構成、作用、効果は、第１０の実施形態と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図２】第１の実施形態におけるヒートローラおよび各コイルの構成を示す図。
【図３】第１の実施形態におけるヒートローラ、各コイル、および各コアの構成を示す図。
【図４】各実施形態に係る画像形成装置の制御回路のブロック図。
【図５】第１ないし第８の実施形態における定着装置の電気回路のブロック図。
【図６】第２の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図７】第３の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図８】第４の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図９】第５の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図１０】第６の実施形態におけるヒートローラ、各コイル、および各コアの構成を示す図。
【図１１】第７の実施形態におけるヒートローラ、各コイル、および各コアの構成を示す図。
【図１２】第８の実施形態におけるヒートローラ、各コイル、および各コアの構成を示す図。
【図１３】第９の実施形態におけるヒートローラ、プレスローラ、およびコイルの構成を示す図。
【図１４】第９の実施形態における定着装置の電気回路のブロック図。
【図１５】第１０の実施形態におけるヒートローラ、プレスローラ、および各コイルの構成を示す図。
【図１６】第１０の実施形態における定着装置の電気回路のブロック図。
【図１７】第１１の実施形におけるヒートローラ、プレスローラ、および各コイルの構成を示す図。
【図１８】第１１の実施形態における定着装置の電気回路のブロック図。
【図１９】第１２の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図２０】第１３の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００９４】
１…定着装置、２…ヒートローラ、３…芯金、４…断熱部材、５…金属部材、６…弾性部材、７…表面部材、８…プレスローラ、１２，１３…温度検知器、１４…サーモスタット、２１，２２，２３…コイル、２４，２５，２６…コア、２７…絶縁部材、２８…ケース、２９…ファン、３０…メインコントローラ、３２…スキャンコントローラ、４０…プリントコントローラ、５１…入力検出部、５２…駆動回路、５３…ＣＰＵ、５４，５５，５６，５７…制御部、６１，７１…高周波発生回路、９０…絶縁部材、９１，９２，９３…保持部材、１００，１０１…コイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートローラと、
前記ヒートローラの外側に設けられ、そのヒートローラを誘導加熱するための高周波磁界を発するコイルと、
を備え、
前記コイルは前記ヒートローラの軸方向に沿って配置された複数のコイルからなり、これらコイルのうち前記ヒートローラの軸方向端部と対応する部位が前記ヒートローラの軸方向と直行する方向に拡がっている、
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記複数のコイルは、第１コイルおよび第２コイルであり、
前記第１コイルは、前記ヒートローラの軸方向中央部と対応する位置に設けられ、かつ前記ヒートローラの軸方向と直行する方向の径が一定値に設定され、
前記第２コイルは、前記ヒートローラの軸方向端部と対応する位置に設けられ、前記ヒートローラの軸方向と直行する方向の径が前記一定値と同じ内側部分、およびその内側部分よりも軸方向端部側において前記ヒートローラの軸方向と直行する方向の径が前記一定値よりも大きい外側部分を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記ヒートローラは、芯金の上に断熱層、金属層、剥離層を順に積層して構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記ヒートローラの表面に加圧状態で接するプレスローラと、
前記プレスローラの外側に設けられ、そのプレスローラを誘導加熱するための高周波磁界を発するコイルと、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項１】
ヒートローラと、
前記ヒートローラの外側に設けられ、そのヒートローラを誘導加熱するための高周波磁界を発するコイルと、
を備え、
前記コイルは前記ヒートローラの軸方向に沿って配置された複数のコイルからなり、これらコイルのうち前記ヒートローラの軸方向端部と対応する部位が前記ヒートローラの軸方向と直行する方向に拡がっている、
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記複数のコイルは、第１コイルおよび第２コイルであり、
前記第１コイルは、前記ヒートローラの軸方向中央部と対応する位置に設けられ、かつ前記ヒートローラの軸方向と直行する方向の径が一定値に設定され、
前記第２コイルは、前記ヒートローラの軸方向端部と対応する位置に設けられ、前記ヒートローラの軸方向と直行する方向の径が前記一定値と同じ内側部分、およびその内側部分よりも軸方向端部側において前記ヒートローラの軸方向と直行する方向の径が前記一定値よりも大きい外側部分を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記ヒートローラは、芯金の上に断熱層、金属層、剥離層を順に積層して構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記ヒートローラの表面に加圧状態で接するプレスローラと、
前記プレスローラの外側に設けられ、そのプレスローラを誘導加熱するための高周波磁界を発するコイルと、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００８−１５２２７８（Ｐ２００８−１５２２７８Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９４３６（Ｐ２００８−１９４３６）
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【分割の表示】特願２００４−７５１１８（Ｐ２００４−７５１１８）の分割
【原出願日】平成１６年３月１６日（２００４．３．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【分割の表示】特願２００４−７５１１８（Ｐ２００４−７５１１８）の分割
【原出願日】平成１６年３月１６日（２００４．３．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
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