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発明の名称 加熱定着装置及び画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−17752(P2007−17752A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−199963(P2005−199963)
出願日 平成17年7月8日(2005.7.8)
代理人 【識別番号】100079843
【弁理士】
【氏名又は名称】高野 明近
発明者 岩田 篤貴
要約 課題
転写紙に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、加熱定着装置の立ち上がり時間を短縮し、小型、低コストの画像形成装置を提供することを可能とする。

解決手段
加熱定着装置は、加熱ローラ3、定着ローラ1、定着ローラ1と圧接する加圧ローラ2、加熱ローラ3と定着ローラ1間に掛け渡された定着ベルト4、加熱ローラ用誘導加熱コイル5を有する加熱ローラ用誘導加熱装置、定着ローラ用誘導加熱コイル6を有する定着ローラ用誘導加熱装置からなり、定着動作時には、前記加熱ローラ用誘導加熱装置を加熱制御し、待機動作時には、前記定着ローラ用誘導加熱装置を用いて定着ローラ1と加圧ローラ2間の定着ニップ部を保温制御する。
特許請求の範囲
【請求項1】
転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、定着ローラと、該定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、定着動作を行わない待機動作時に前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項2】
転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、加熱ローラと、定着ローラと、該定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、前記加熱ローラと定着ローラ間に掛け渡された定着ベルトと、加熱ローラ用加熱装置と、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、定着動作時に前記加熱ローラ用加熱装置を加熱制御し、定着動作を行わない待機動作時に前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項3】
転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、加熱ローラと、定着ローラと、該定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、前記加熱ローラと定着ローラ間に掛け渡された定着ベルトと、加熱ローラ用加熱装置と、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、加熱装置用インバータからなり、定着動作時には前記加熱ローラ用加熱装置に前記加熱装置用インバータを接続して加熱制御し、待機動作時には前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置に前記加熱用インバータを接続して保温制御する加熱制御装置を備えることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項4】
前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置及び加熱ローラ用加熱装置は、誘導加熱装置であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項5】
転写紙上に付着したトナーを加熱定着装置を用いて定着する画像形成装置において、前記加熱定着装置は請求項1乃至4のいずれかに記載の加熱定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、加熱定着装置及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、加熱した定着ローラと加圧ローラを用いて用紙等の記録媒体に付着したトナーを加熱溶着して定着させる加熱定着装置及び該装置を備えた複写装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式の複写装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置においては、用紙等の記録媒体上に可視像を形成するために、トナー像を形成するトナーを記録媒体に定着(固着)する定着装置が設けられている。このような定着装置において、熱ローラを用いた熱ローラ定着方式は、加熱された熱ローラと、この熱ローラと圧接された定着ローラによって、記録媒体を侠持しながら搬送する間に、トナーを記録媒体に定着するもので、棒状のハロゲンヒータを定着ローラ内側または加熱ローラ内側または定着ベルトの定着面と反対側に備えたものが一般的である。
【0003】
近年では、従来の定着装置の立ち上がり時間をより早くするため、局部加熱や熱容量的に優れた誘導加熱の原理を利用した定着装置が開発されている。
図4は、従来の誘導加熱定着装置の概略構成を示す図である。
図4に示す誘導加熱定着装置は、特許文献1に開示された誘導加熱定着装置であって、転写紙の搬送経路に対してトナー像が転写された転写紙上のトナーを加熱溶解して定着させるための定着ローラ31と、定着ローラ31に対向配置されて定着ニップ部を形成し転写紙38に圧力をかけてトナー39を定着させるための加圧ローラ32が設けられている。また、定着ローラ31から離間した位置には加熱ローラ33が設けられ、これらの加熱ローラ33と定着ローラ31との間には定着ベルト34が掛け渡されている。この定着ベルト34は励磁コイル35によって誘導加熱されるもので、加熱金属部、非熱伝導部当を含む層構造からなる。
【0004】
誘導加熱手段としての励磁コイル35は、定着ベルト34を渦電流で誘導加熱するためのもので、加熱ローラ33の外周面を半周程度覆う基体において渦巻状にコイルが巻回された構造とされている。このような励磁コイル35は誘導加熱インバータにより任意の周波数特性を持った電流が通電され、その電流により発生した磁束を受けて加熱ローラ33には渦電流が流れ、加熱される。この加熱ローラ33の熱が回転移動する定着ベルト34に伝達され、その熱と定着ローラ31、加圧ローラ32間の定着ニップ部におけるニップ圧力により定着ローラ31と加圧ローラ32との間を回転方向に進む転写紙上のトナー39は転写紙38に定着される。
【0005】
また、誘導加熱の原理を利用した加熱定着装置の他の例として、引用文献2には、定着ローラ上の定着ベルトの加熱位置、すなわち誘導加熱コイルの配設位置を、定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部に対して定着ベルトの送り方向の上流側に配置することにより、定着ベルトの加熱位置と定着ニップ部との距離を短縮し、加熱後の定着ベルトが定着ニップ部まで移動する時間を短縮するようにしたものが開示されている。
さらに、誘導加熱の原理を利用した定着装置の他の例として、引用文献3−6に示すような定着装置も知られている。
【特許文献1】特開2005−092020号公報
【特許文献2】特願2005−086565号
【特許文献3】特開2004−205965号公報
【特許文献4】特開2004−055395号公報
【特許文献5】特開2003−228249号公報
【特許文献6】特開2002−196613号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の誘導加熱の原理を利用した定着装置は、ローラやベルトの表面を直接加熱することができるので、急速に過熱することが可能で、立ち上がり時間が早い点で優れている反面、構成部品の熱容量が小さいため放熱しやすい特徴を有している。したがって、誘導加熱源から離れた部分を加熱するには、この放熱も考慮しなくてはならない。
【0007】
本発明は、前記従来技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部付近の温度が定着可能な温度になるまでの立ち上がり時間を短縮することができる加熱定着装置、及び該加熱定着装置を備えた、小型化、低コスト化が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1の発明は、転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、定着ローラと、該定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、定着動作を行わない待機動作時に前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えることを特徴とする。
【0009】
請求項2の発明は、転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、加熱ローラと、定着ローラと、該定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、前記加熱ローラと定着ローラ間に掛け渡された定着ベルトと、加熱ローラ用加熱装置と、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、定着動作時に前記加熱ローラ用加熱装置を加熱制御し、定着動作を行わない待機動作時に前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えることを特徴とする。
【0010】
請求項3の発明は、転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、加熱ローラと、定着ローラと、該定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、前記加熱ローラと定着ローラ間に掛け渡された定着ベルトと、加熱ローラ用加熱装置と、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、加熱装置用インバータからなり、定着動作時には前記加熱ローラ用加熱装置に前記加熱装置用インバータを接続して加熱制御し、待機動作時には前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置に前記加熱用インバータを接続して保温制御する加熱制御装置を備えることを特徴とする。
【0011】
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の加熱定着装置において、前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置及び加熱ローラ用加熱装置は、誘導加熱装置であることを特徴とする。
【0012】
請求項5の発明は、転写紙上に付着したトナーを加熱定着装置を用いて定着する画像形成装置において、前記加熱定着装置は請求項1乃至4のいずれかに記載の加熱定着装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明の加熱定着装置及び画像形成装置によれば、転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、定着ローラと、加圧ローラと、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、待機動作時に定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えているので、待機動作時に定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部付近の温度を適切な温度に保つことができ、定着動作開始時前にプレ運転やプレ加熱の必要がなく、省エネ運転を行いながら、短時間で定着動作に移行してファーストコピーやファーストプリントに要する時間を短縮することが可能になる。
【0014】
また、本発明の加熱定着装置及び画像形成装置によれば、加熱ローラと、定着ローラと、加圧ローラと、定着ベルトと、加熱ローラ用加熱装置と、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、定着動作時に加熱ローラ用加熱装置を加熱制御し、待機動作時に定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えているので、定着動作時に加熱ローラと定着ベルトによって定着ニップ部を迅速に定着可能温度に立ち上げ、待機動作時に定着ニップ部付近の温度を保温することができ、定着動作開始時前にプレ運転やプレ加熱の必要がなく、省エネ運転を行いながら、迅速に定着動作を開始することが可能になる。
【0015】
また、本発明の加熱定着装置及び画像形成装置によれば、加熱ローラ用加熱装置に電力を供給するインバータと定着ローラあるいは加圧ローラに電力を供給するインバータを共用して、待機動作時と定着動作時に切り換えて使用するので、インバータを個別に複数備える場合に比較して、小型、低コストの加熱定着装置及び画像形成装置を提供することが可能になる。
【0016】
また、本発明の加熱定着装置及び画像形成装置によれば、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置及び加熱ローラ用加熱装置は、誘導加熱装置であるので、定着ローラ、加圧ローラ、加熱ローラ、定着ベルトの表面を直接加熱して急速に加熱することができ、定着可能な温度に立ち上がるまでの時間を短縮し、定着ニップ部を適切な温度に保つて、小型、低コストの画像形成装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部付近を保温制御することによって、従来の加熱定着装置よりも立ち上がり時間を短縮することができる加熱定着装置、及び導加熱定着装置を備えた、小型化、低コスト化が可能な画像形成装置を提供することを目的とするもので、そのための構成は、定着ローラと、定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、定着動作を行わない待機動作時に前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えるものである。
【実施例1】
【0018】
図1は、実施例1の誘導加熱定着装置の概略構成を示す図である。
実施例1の誘導加熱定着装置は、電子写真方式の複写装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置において、感光体上に形成されたトナー像を記録媒体である転写紙8に転写し、転写紙上に付着しているトナー9を誘導加熱定着装置で加熱溶解して転写紙8に定着させるためのものである。
【0019】
実施例1の誘導加熱定着装置は、搬送経路上を移動する転写紙8に対して転写紙8上のトナー9を加熱溶解して転写紙8に定着させるための定着ローラ1と、定着ローラ1に対向配置されて定着ニップ部を形成し、転写紙8に圧力をかけてトナー9を定着させるための加圧ローラ2が設けられている。
【0020】
また、定着ローラ1から離間した位置には加熱ローラ3が設けられ、加熱ローラ3と定着ローラ1間には耐熱性の定着ベルト4が掛け渡されている。この定着ベルト4は、定着ローラ1と加熱ローラ3の回転に同期して周動するようになっている。加熱ローラ3の外側には、定着ベルト4を非接触で挟むようにして加熱ローラ用誘導加熱コイル5が配置されている。
加圧ローラ2は定着ローラ1と対向して、定着動作時には定着ベルト4との間に転写紙8を加圧して挟持し、定着ローラ1の回転とともに回転するようになっている。
【0021】
また、実施例1の誘導加熱定着装置には、定着ローラ1と加圧ローラ2の定着ニップ部付近を保温する目的で、定着ローラ用誘導加熱コイル6が、定着ローラ1の外側に、定着ベルト4を非接触で挟むように配置されている。
【0022】
図2は、実施例1の誘導加熱定着装置の変形例の概略構成を示す図である。
実施例1の誘導加熱定着装置の変形例においては、図2に示すように、定着ローラ用誘導加熱コイル6を定着ローラ1の外側に配置するのに代えて、加圧ローラ2の外側に加圧ローラ用誘導加熱コイル7を配置するが、それ以外の前提となる誘導加熱定着装置の構成は図1に示す誘導加熱定着装置と同様である。
【0023】
次に、本発明の誘導加熱定着装置の動作について説明する。
実施例1の誘導加熱定着装置は、定着動作時に加熱ローラ用誘導加熱コイル5を主として加熱制御して、転写紙8上に付着したトナー9を定着させる。
すなわち、加熱ローラ3の温度は温度制御用サーミスタ13により監視され、制御温度より低ければ加熱ローラ用誘導加熱コイル5へ電力を供給し、高ければ電力供給を低下または停止するように制御する。ここで、加熱ローラ用誘導加熱コイル5のみを加熱制御するようにしても良いが、必要に応じて補助的に、定着ローラ用ローラ6あるいは加圧ローラ用誘導加熱コイル7を併用して加熱制御するようにしても良い。
【0024】
また、定着ニップ部付近の温度は、温度制御用サーミスタ14により監視されており、画像形成装置に電源が投入された状態にあって、コピー命令やプリント命令がない待機動作時には、定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部付近を適切な温度に保温制御する。
すなわち、定着ニップ部付近の温度制御用サーミスタ14により検出された温度が所定の温度より低ければ主として定着ローラ用誘導加熱コイル6あるいは加圧ローラ用誘導加熱コイル7に所定の電力を所定のタイミングで供給して加熱制御することにより、定着ローラ1と加圧ローラ2の定着ニップ部付近を保温制御して、定着動作に備える。ここで、定着ローラ用誘導加熱コイル6、あるいは加圧ローラ用誘導加熱コイル7のみの保温制御でも良いが、必要に応じて補助的に加熱ローラ用誘導加熱コイル5を併用したり、定着ベルト4の周動を行って保温制御しても良い。このような制御は、後述の加熱制御装置12によって誘導加熱インバータ15を制御することによって行われる。
【実施例2】
【0025】
図3は、実施例2の誘導加熱定着装置の各誘導加熱コイルを駆動する回路の概略構成を示すブロック図である。
誘導加熱定着装置の各誘導加熱コイルを駆動する回路は、図3に示すように、商用電源から直流電源回路12と誘導加熱インバータ15に電力が供給される。直流電源回路12は制御装置12に必要なDC電源(5V,3V等)を供給する。誘導加熱インバータ15は制御装置12からの動作信号を受けて動作して、その出力を切換回路16に出力する。切換回路16は、制御装置12から定着動作時と待機動作時で区別してそれぞれの動作モードで加熱ローラ用誘導加熱コイル5と定着ニップ部付近の定着ローラ用誘導加熱コイル6あるいは加圧ローラ用誘導加熱コイル7に接続制御するように制御信号が入力されて動作する。制御装置12には、加熱ローラの温度制御用サーミスタ13と定着ニップ部付近の温度制御用サーミスタ14と、画像形成装置が定着動作モードにあるか、待機動作にあるかを判断する信号が入力されて、切換回路16の切換制御と誘導加熱用インバータ15の出力制御(加熱や保温制御)を実行する。
【0026】
図3に示す駆動回路において、誘導加熱定着装置の定着動作時には、誘導加熱インバータ15は切換回路16によって加熱ローラ用誘導加熱コイル5に接続され、加熱ローラ3の側の加熱ローラ用誘導加熱コイルを主として加熱制御し、転写紙8上に付着したトナー9を定着させる。
【0027】
一方、誘導加熱定着装置の待機動作時には、誘導加熱インバータ15は切換回路14によって定着ローラ用誘導加熱コイル6あるいは加圧ローラ用誘導加熱コイル7に接続され、定着ローラ1あるいは加圧ローラ2側の定着ローラ用誘導加熱コイル6あるいは加圧ローラ用誘導加熱コイル7を主として加熱制御することによって、定着ローラ1と加圧ローラ2の定着ニップ部付近を保温制御し、定着動作に備える。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】実施例1の誘導加熱定着装置の概略構成を示す図である。
【図2】実施例1の誘導加熱定着装置の変形例の概略構成を示す図である。
【図3】実施例2の誘導加熱定着装置の各誘導加熱コイルを駆動する回路の概略構成を示すブロック図である。
【図4】従来の誘導加熱定着装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【0029】
1…定着ローラ、2…加圧ローラ、3…加熱ローラ、4…定着ベルト、5…加熱ローラ用誘導加熱コイル、6…定着ローラ用誘導加熱コイル、7…加圧ローラ用誘導加熱コイル、8…転写紙、9…トナー、11…直流電源回路、12…制御装置、13…(加熱ローラの)温度制御用サーミスタ、14…(定着ニップ部付近の)温度制御用サーミスタ、15…誘導加熱インバータ、16…切換回路。




 

 


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