JP2002260836A - Heating device and image forming device having the same - Google Patents

Heating device and image forming device having the same

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JP2002260836A
JP2002260836A JP2001058851A JP2001058851A JP2002260836A JP 2002260836 A JP2002260836 A JP 2002260836A JP 2001058851 A JP2001058851 A JP 2001058851A JP 2001058851 A JP2001058851 A JP 2001058851A JP 2002260836 A JP2002260836 A JP 2002260836A
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JP
Japan
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heating roller
conductive layer
magnetic field
axial direction
temperature
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Application number
JP2001058851A
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Japanese (ja)
Inventor
Shogo Yokota
昌吾 横田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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  • Fixing For Electrophotography (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make uniform in the axis direction the temperature rising speed and temperature distribution of the heating roller in accordance with the dimensions of the heated material by a heating roller of simple structure. SOLUTION: The heating device comprises a heating roller 2 that has a tubular conductive layer 8 made of a material having conductivity, a pressuring roller 3 that is provided opposed to the heating roller 2 and transfers the heated material 5 compressed between the heating roller 2, and a magnetic field generating means 4 that impresses alternating field on the conductive layer 8 and makes it generate heat. The thickness of the layer t1 in axis direction in the vicinity of both end parts of the conductive layer 8 provided at the heating roller 2 is made thinner than the thickness of the layer t2 in the other portions of the conductive layer 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、乾式電子写真機器
における定着装置、湿式電子写真機器における乾燥装
置、インクジェットプリンタにおける乾燥装置、リライ
タブルメディア用消去装置の加熱装置として好適に実施
される加熱装置およびそれを備えた画像形成装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating device suitably implemented as a fixing device in a dry electrophotographic device, a drying device in a wet electrophotographic device, a drying device in an ink jet printer, and a heating device for a rewritable media erasing device. The present invention relates to an image forming apparatus having the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】加熱装置、たとえば電子写真方式の複写
機およびプリンタなどに使用されている定着装置では、
アルミニウムなどの中空芯金を有する加熱ローラ内部に
ハロゲンランプを設け、ハロゲンランプによって加熱ロ
ーラを加熱する構成が従来から広く用いられている。
2. Description of the Related Art In a heating device, for example, a fixing device used in an electrophotographic copying machine and a printer,
A configuration in which a halogen lamp is provided inside a heating roller having a hollow metal core such as aluminum and the heating roller is heated by the halogen lamp has been widely used.

【0003】しかしながら、このような構成の定着装置
では、加熱ローラを充分に加熱するまでに要する時間
(立上り時間)が長くなるという問題がある。
However, the fixing device having such a configuration has a problem that the time required for sufficiently heating the heating roller (rise time) is long.

【0004】そこで、近年では、表面に導電材料から成
る加熱ローラを有する誘導加熱方式の定着装置が注目さ
れている。この定着装置では、加熱ローラに交番磁界を
印加してジュール熱を発生させることで、加熱ローラ自
体を発熱させるように設定されている。
In recent years, attention has been paid to an induction heating type fixing device having a heating roller made of a conductive material on its surface. In this fixing device, an alternating magnetic field is applied to the heating roller to generate Joule heat, so that the heating roller itself is heated.

【0005】たとえば、特開平10−207269号公
報の定着装置では、軸方向の長さの異なる複数の金属ロ
ーラを組合せて、加熱ローラを形成している。
For example, in a fixing device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-207269, a heating roller is formed by combining a plurality of metal rollers having different axial lengths.

【0006】この先行技術における加熱ローラは、銅製
の金属スリーブの外周に、銅製金属スリーブの軸線方向
の長さよりも長い軸線方向の長さを有する鉄製の金属ス
リーブを、両金属スリーブの軸線方向の中心が一致する
ように嵌合する構成である。また、銅製金属スリーブの
半径方向内方に磁界発生手段が設けられ、磁界発生手段
は、2通りの異なる周波数の磁界を発生することができ
る。
[0006] The heating roller in the prior art includes an iron metal sleeve having an axial length longer than the axial length of the copper metal sleeve on the outer periphery of the copper metal sleeve. In this configuration, the fitting is performed so that the centers match. A magnetic field generating means is provided radially inward of the copper metal sleeve, and the magnetic field generating means can generate magnetic fields having two different frequencies.

【0007】この先行技術に開示された技術の特徴は、
以下のようなものである。被加熱材の搬送方向に垂直な
方向の長さである幅が大きい被加熱材を定着処理する場
合には、磁界発生手段によって低い周波数の交番磁界を
発生させ、また銅よりも鉄の比透磁率が大きいことを利
用して、鉄製スリーブのみに渦電流を発生させて発熱さ
せる。このことによって、幅が大きい被加熱材の寸法に
応じ、銅製スリーブよりも軸線方向の長さが長い鉄製ス
リーブのみを加熱することができる。
The features of the technology disclosed in the prior art are as follows.
It is as follows. When fixing a material to be heated having a large width, which is a length in a direction perpendicular to the conveying direction of the material to be heated, an alternating magnetic field having a low frequency is generated by the magnetic field generating means, and the specific permeability of iron is higher than that of copper. By utilizing the high magnetic susceptibility, eddy current is generated only in the iron sleeve to generate heat. Thus, only the iron sleeve whose axial length is longer than the copper sleeve can be heated according to the size of the material to be heated having a large width.

【0008】一方、幅が小さい被加熱材を定着処理する
場合には、磁界発生手段によって高い周波数の交番磁界
を発生させ、また鉄よりも銅の比透磁率が小さいことを
利用して、銅製スリーブのみに渦電流を発生させて発熱
させる。このことによって、幅が小さい被加熱材の寸法
に応じ、鉄製スリーブよりも軸線方向の長さが短い銅製
スリーブのみを加熱することができる。
On the other hand, when fixing a material to be heated having a small width, a high frequency alternating magnetic field is generated by a magnetic field generating means, and the fact that the relative magnetic permeability of copper is smaller than that of iron is used to make copper. An eddy current is generated only in the sleeve to generate heat. Thereby, according to the size of the material to be heated having a small width, only the copper sleeve having a shorter axial length than the iron sleeve can be heated.

【0009】また、銅製スリーブの軸線方向の長さに応
じた幅の小さい被加熱材を定着処理する場合、銅製スリ
ーブにおいて発熱した熱は、鉄製スリーブを通じて加熱
ローラ表面に伝達されるので、銅製スリーブの軸線方向
に温度むらが発生した場合であっても、その温度むらは
鉄製スリーブに吸収される。幅の大きい被加熱材を定着
処理する場合、鉄製スリーブの軸線方向の長さを被加熱
材の幅よりも長く設定して、軸線方向における温度むら
の影響を抑制する。
Further, when fixing a material to be heated having a small width corresponding to the axial length of the copper sleeve, the heat generated in the copper sleeve is transmitted to the surface of the heating roller through the iron sleeve. Even if temperature unevenness occurs in the axial direction of the, the temperature unevenness is absorbed by the iron sleeve. In the case of fixing a material to be heated having a large width, the length of the iron sleeve in the axial direction is set to be longer than the width of the material to be heated, thereby suppressing the influence of temperature unevenness in the axial direction.

【0010】このように、定着処理される被加熱材の寸
法に応じて、加熱ローラの軸線方向における発熱領域の
長さを調節することができるので、加熱ローラを軸線方
向の全長にわたって一様に発熱させる場合に比べて、電
力消費量を節減し、定着コストを低減できるというもの
である。
As described above, the length of the heat generating area in the axial direction of the heating roller can be adjusted according to the size of the material to be heated to be fixed, so that the heating roller can be uniformly spread over the entire length in the axial direction. Compared with the case of generating heat, the power consumption can be reduced and the fixing cost can be reduced.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】この先行技術には、以
下のような問題点がある。磁界発生手段によって低い周
波数の交番磁界を発生させ、また銅よりも鉄の比透磁率
が大きいことを利用して、鉄製スリーブのみに渦電流を
発生させて発熱させようとしても、鉄製スリーブで発生
した渦電流の一部は、鉄よりも小さい体積抵抗率を有す
る銅からなる銅製スリーブを流れるので、鉄製スリーブ
における発熱量が減少する。
This prior art has the following problems. The magnetic field generating means generates a low-frequency alternating magnetic field, and the fact that iron has a higher relative magnetic permeability than copper. Part of the eddy current flows through the copper sleeve made of copper having a smaller volume resistivity than iron, so that the calorific value of the iron sleeve is reduced.

【0012】一方、磁界発生手段によって高い周波数の
交番磁界を発生させ、また鉄よりも銅の比透磁率が小さ
いことを利用して、銅製スリーブのみに渦電流を発生さ
せて発熱させようとしても、銅の比透磁率が小さ過ぎる
ので、銅製スリーブに磁束を集中させることが難しく、
充分な発熱量を得るのに必要な渦電流を発生させること
ができない。また、銅は体積抵抗率が小さいので、渦電
流を発生させることができたとしても、発熱量が少な
く、銅製スリーブのみを効率的に発熱させることが難し
い。したがって、異なる金属スリーブを嵌合させて形成
される複合の導電層を備える加熱ローラによっても、被
加熱材の寸法に応じ、軸線方向の発熱する領域を調節し
て軸線方向に均一な温度分布を得ることは困難である。
On the other hand, a high frequency alternating magnetic field is generated by the magnetic field generating means, and by utilizing the fact that copper has a lower relative magnetic permeability than iron, an eddy current is generated only in the copper sleeve to generate heat. Since the relative magnetic permeability of copper is too small, it is difficult to concentrate magnetic flux on the copper sleeve,
An eddy current required to obtain a sufficient heat generation cannot be generated. Further, since copper has a small volume resistivity, even if eddy current can be generated, the calorific value is small, and it is difficult to efficiently generate heat only from the copper sleeve. Therefore, even with a heating roller having a composite conductive layer formed by fitting different metal sleeves, an area where heat is generated in the axial direction is adjusted according to the size of the material to be heated, so that a uniform temperature distribution in the axial direction is obtained. It is difficult to get.

【0013】本発明の目的は、簡単な構造の加熱ローラ
によって、被加熱材の寸法に応じ、加熱ローラの昇温速
度と温度分布とを軸線方向において均一化することがで
きる加熱装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a heating device which can make the heating rate and the temperature distribution of the heating roller uniform in the axial direction according to the size of the material to be heated by using a heating roller having a simple structure. That is.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、導電性を有す
る材料からなる筒状の導電層を備える加熱ローラであっ
て、導電層の軸線方向両端部付近の層厚t1が、導電層
のそれ以外の部分の層厚t2よりも薄くなるように形成
された加熱ローラと、加熱ローラと対向して設けられ、
加熱ローラとの間に被加熱材を挟圧して搬送する加圧ロ
ーラと、導電層に交番磁界を印加して発熱させる磁界発
生手段とを含むことを特徴とする加熱装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a heating roller provided with a cylindrical conductive layer made of a conductive material, wherein the thickness t1 of the conductive layer near both ends in the axial direction is equal to the thickness of the conductive layer. A heating roller formed so as to be thinner than the layer thickness t2 of the other portion, and provided opposite to the heating roller,
A heating apparatus comprising: a pressure roller that conveys a material to be heated while being pressed between the heating roller and a magnetic field generating unit that generates heat by applying an alternating magnetic field to a conductive layer.

【0015】本発明に従えば、加熱ローラに備わる導電
層の軸線方向両端部付近の層厚t1は、それ以外の部分
の層厚t2よりも薄くなるように形成される。このこと
によって、導電層の層厚t1に形成される軸線方向両端
部付近の熱容量が、それ以外の層厚t2に形成される部
分の熱容量よりも小さくなり、また導電層の層厚t2に
形成される部分から層厚t1に形成される軸線方向両端
部付近へ向う熱の移動が抑制される。したがって、導電
層が交番磁界によって誘導加熱されるとき、導電層の軸
線方向両端部付近における昇温速度の遅れを改善するこ
とが可能となり、導電層の軸線方向における昇温速度お
よび温度分布が均一化される。さらに、加熱ローラに加
圧ローラが押圧されたとき、加熱ローラの軸線方向のた
わみを低減することができる。
According to the present invention, the layer thickness t1 near both ends in the axial direction of the conductive layer provided on the heating roller is formed so as to be smaller than the layer thickness t2 in other portions. As a result, the heat capacity near both ends in the axial direction formed at the layer thickness t1 of the conductive layer becomes smaller than the heat capacity at other portions formed at the layer thickness t2, and the heat capacity formed at the layer thickness t2 of the conductive layer is also reduced. The transfer of heat from the portion to be formed to the vicinity of both ends in the axial direction formed at the layer thickness t1 is suppressed. Therefore, when the conductive layer is induction-heated by the alternating magnetic field, it is possible to improve the delay of the heating rate near both ends in the axial direction of the conductive layer, and the heating rate and the temperature distribution in the axial direction of the conductive layer are uniform. Be transformed into Furthermore, when the pressing roller is pressed against the heating roller, the bending of the heating roller in the axial direction can be reduced.

【0016】また本発明は、前記導電層の層厚がt2に
形成されている部分の軸線方向の長さは、被加熱材の搬
送方向に垂直な方向の長さ以上に設定されることを特徴
とする。
Further, in the present invention, the length in the axial direction of the portion where the layer thickness of the conductive layer is formed at t2 is set to be equal to or longer than the length in the direction perpendicular to the conveying direction of the material to be heated. Features.

【0017】本発明に従えば、導電層の層厚がt2に形
成される部分の軸線方向長さは、被加熱材の搬送方向に
垂直な方向の長さ以上に設定されるので、被加熱材を加
熱ローラと加圧ローラとの間に挟圧して加熱するとき、
被加熱材を搬送方向に垂直な方向に均一に加熱すること
ができる。
According to the present invention, the axial length of the portion where the thickness of the conductive layer is formed at t2 is set to be equal to or greater than the length in the direction perpendicular to the conveying direction of the material to be heated. When heating by pressing the material between the heating roller and the pressure roller,
The material to be heated can be uniformly heated in a direction perpendicular to the transport direction.

【0018】また本発明は、導電層の軸線方向両端部付
近の層厚t1は、不等式 t1≦√(2/ωσμ) ここで、ω:交番磁界の角周波数(=2πf) f:交番磁界の周波数 [Hz] σ:導電層の電気伝導度[S/m] μ:導電層の透磁率 を満たすように選ばれることを特徴とする。
Further, in the present invention, the layer thickness t1 near both ends in the axial direction of the conductive layer is an inequality t1 ≦ √ (2 / ωσμ) where ω: angular frequency of the alternating magnetic field (= 2πf) f: alternating magnetic field Frequency [Hz] σ: electric conductivity of conductive layer [S / m] μ: selected so as to satisfy magnetic permeability of conductive layer.

【0019】本発明に従えば、導電層の軸線方向両端部
付近の層厚t1は、不等式t1≦√(2/ωσμ)を満
たすように選ばれる。このことによって、導電層が交番
磁界によって誘導加熱されるとき、導電層の層厚t1に
形成される軸線方向両端部付近は、層厚t1が表皮深さ
以下の厚み、すなわち渦電流によって発熱する厚みだけ
を有するので、層厚t1が発熱に有効利用され、かつ熱
容量が小さいこともあり予め定める温度まで昇温する時
間が短縮される。一方、導電層の層厚がt2に形成され
る部分は、層厚t2が表皮深さよりも大きく、渦電流に
よって発熱する部分の厚みと、その発熱部分からの熱伝
導によって加熱される熱負荷部分の厚みとを含むので、
熱容量が大きくなり予め定める温度まで昇温する時間が
長くなる。したがって、導電層の軸線方向の昇温速度が
均一化される。
According to the present invention, the layer thickness t1 near both ends in the axial direction of the conductive layer is selected so as to satisfy the inequality t1 ≦ √ (2 / ωσμ). Thus, when the conductive layer is induction-heated by the alternating magnetic field, heat is generated by the eddy current in the vicinity of both ends in the axial direction formed at the layer thickness t1 of the conductive layer, where the layer thickness t1 is equal to or less than the skin depth. Since the layer has only the thickness, the layer thickness t1 is effectively used for heat generation, and the time required to raise the temperature to a predetermined temperature is reduced due to the small heat capacity. On the other hand, the portion where the layer thickness of the conductive layer is formed at t2 is the thickness of the portion where the layer thickness t2 is larger than the skin depth, the thickness of the portion that generates heat due to the eddy current, and the heat load portion that is heated by heat conduction from the heat generation portion Including the thickness of
The heat capacity increases, and the time required to raise the temperature to a predetermined temperature increases. Therefore, the rate of temperature rise in the axial direction of the conductive layer is made uniform.

【0020】また、予め定める温度に昇温後、導電層の
層厚t1に形成される軸線方向両端部付近では、層厚t
1の厚みすべてが発熱に有効利用されるけれども、放熱
が大きく、導電層の層厚t2に形成される部分では、両
端部付近に比べて放熱は少ないけれども、前記熱負荷部
分を有するので、導電層の軸線方向の温度分布は均一化
される。
After the temperature is raised to a predetermined temperature, the thickness of the conductive layer near the opposite ends in the axial direction formed at the thickness t1 is t1.
Although the entire thickness of 1 is effectively used for heat generation, the heat dissipation is large, and the portion formed to have a thickness t2 of the conductive layer has less heat dissipation than the vicinity of both ends, but has the heat load portion. The temperature distribution in the axial direction of the layer is homogenized.

【0021】また本発明は、前記磁界発生手段は、交番
磁界の周波数を制御する制御手段を含み、制御手段は、
被加熱材の搬送方向に垂直な方向の長さに応じて、交番
磁界の周波数を加熱ローラの温度が均一になるように制
御することを特徴とする。
Further, according to the present invention, the magnetic field generating means includes control means for controlling a frequency of an alternating magnetic field, and the control means comprises:
The frequency of the alternating magnetic field is controlled according to the length in the direction perpendicular to the conveying direction of the material to be heated so that the temperature of the heating roller becomes uniform.

【0022】本発明に従えば、磁界発生手段は、被加熱
材の搬送方向に垂直な方向の長さに応じて、加熱ローラ
の温度が均一になるように交番磁界の周波数を制御する
制御手段を含む。このことによって、搬送方向に垂直な
方向の長さが、導電層の層厚t2に形成される部分の軸
線方向の長さよりも長い被加熱材を加熱するとき、交番
磁界の周波数を高く設定し、導電層の軸線方向両端部付
近の層厚t1が表皮深さとなる条件で発熱させることに
よって、導電層の軸線方向全長にわたる昇温速度および
温度分布を均一化することができる。
According to the present invention, the magnetic field generating means controls the frequency of the alternating magnetic field so as to make the temperature of the heating roller uniform according to the length in the direction perpendicular to the conveying direction of the material to be heated. including. Thereby, when heating the material to be heated whose length in the direction perpendicular to the transport direction is longer than the length in the axial direction of the portion formed with the layer thickness t2 of the conductive layer, the frequency of the alternating magnetic field is set higher. By generating heat under the condition that the layer thickness t1 near both ends in the axial direction of the conductive layer becomes the skin depth, it is possible to uniform the temperature rising rate and the temperature distribution over the entire length of the conductive layer in the axial direction.

【0023】また、搬送方向に垂直な方向の長さが、導
電層の層厚t2に形成される部分の軸線方向の長さ以下
である短い被加熱材を加熱するとき、交番磁界の周波数
を低く設定し、導電層の層厚t2に形成される部分を主
に発熱させ、層厚t1に形成される軸線方向両端部付近
の発熱を抑制することによって、予め定める温度までの
昇温時間を短縮し、消費電力を節減することができる。
Further, when heating a short material to be heated whose length in the direction perpendicular to the carrying direction is equal to or less than the length in the axial direction of the portion formed at the layer thickness t2 of the conductive layer, the frequency of the alternating magnetic field is increased. By setting the temperature to a low level, heat is mainly generated in a portion of the conductive layer formed at the layer thickness t2, and heat generation near both ends in the axial direction formed at the layer thickness t1 is suppressed, so that the temperature rising time to a predetermined temperature can be reduced. And power consumption can be reduced.

【0024】また本発明は、加熱ローラの軸線方向に予
め定める間隔をあけて配置され、加熱ローラの温度を検
出する複数の温度検出手段をさらに含み、前記制御手段
は、各温度検出手段の出力に応答し、交番磁界の周波数
を加熱ローラの温度が均一になるように制御することを
特徴とする。
Further, the present invention further comprises a plurality of temperature detecting means which are arranged at predetermined intervals in the axial direction of the heating roller and detect the temperature of the heating roller, and the control means includes an output of each temperature detecting means. And controlling the frequency of the alternating magnetic field so that the temperature of the heating roller becomes uniform.

【0025】本発明に従えば、制御手段は、加熱ローラ
の軸線方向に予め定める間隔をあけて配置され、加熱ロ
ーラの温度を検出する複数の温度検出手段の出力に応答
し、交番磁界の周波数を加熱ローラの温度が均一になる
ように制御する。このことによって、加熱ローラの層厚
t1に形成される軸線方向両端部付近と、それ以外の層
厚t2に形成される部分との温度差が、予め定める値よ
りも大きいとき、各温度検出手段の出力に応答し、交番
磁界の周波数を制御することができるので、加熱ローラ
の軸線方向における温度分布を均一化することができ
る。
According to the present invention, the control means is arranged at a predetermined interval in the axial direction of the heating roller, responds to outputs of a plurality of temperature detecting means for detecting the temperature of the heating roller, and controls the frequency of the alternating magnetic field. Is controlled so that the temperature of the heating roller becomes uniform. Accordingly, when the temperature difference between the vicinity of both ends in the axial direction formed at the layer thickness t1 of the heating roller and the portion formed at the other layer thickness t2 is larger than a predetermined value, each temperature detecting means , The frequency of the alternating magnetic field can be controlled, so that the temperature distribution in the axial direction of the heating roller can be made uniform.

【0026】すなわち、加熱ローラの層厚t1に形成さ
れる軸線方向両端部付近の温度が、それ以外の層厚t2
に形成される部分の温度よりも予め定める値を超えて高
い場合には、交番磁界の周波数を低くし、また加熱ロー
ラの層厚t1に形成される軸線方向両端部付近の温度
が、それ以外の層厚t2に形成される部分の温度よりも
予め定める値を超えて低い場合には、交番磁界の周波数
を高くすることによって、加熱ローラの軸線方向におけ
る温度分布を均一化し、被加熱材を搬送方向に垂直な方
向に温度が均一になるように加熱することができる。
That is, the temperature near both ends in the axial direction formed at the layer thickness t1 of the heating roller is changed to the other layer thickness t2.
If the temperature is higher than a predetermined value than the temperature of the portion formed in the heating roller, the frequency of the alternating magnetic field is lowered, and the temperature near both ends in the axial direction formed in the layer thickness t1 of the heating roller is other than that. When the temperature of the portion formed at the layer thickness t2 is lower than a predetermined value by more than a predetermined value, the temperature distribution in the axial direction of the heating roller is made uniform by increasing the frequency of the alternating magnetic field, and the material to be heated is reduced. Heating can be performed so that the temperature becomes uniform in the direction perpendicular to the transport direction.

【0027】また本発明は、前記いずれかの加熱装置
と、被加熱材上にトナー像を形成するトナー像形成手段
と、トナー像が表面に形成された被加熱材を、加熱ロー
ラと加圧ローラとの間に搬送する搬送手段とを含むこと
を特徴とする画像形成装置である。
The present invention also provides any one of the above-mentioned heating devices, a toner image forming means for forming a toner image on a material to be heated, and a heating roller having a toner image formed on a surface thereof, which is heated and pressed by a heating roller. An image forming apparatus comprising: a conveying unit configured to convey the sheet between the roller and a roller.

【0028】本発明に従えば、画像形成装置は、前記い
ずれか1つの加熱装置を含むので、被加熱材の搬送方向
に垂直な方向に加熱むらのない良好な品質の画像を形成
することができる。
According to the present invention, since the image forming apparatus includes any one of the above-described heating devices, it is possible to form an image of good quality without uneven heating in a direction perpendicular to the conveying direction of the material to be heated. it can.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の一形態の加
熱装置である定着装置1に含まれる加熱ローラ2の構成
を簡略化して示す断面図であり、図2は図1に示す加熱
ローラ2を含む定着装置1の全体構成を簡略化して示す
概略断面図であり、図3は定着装置1に含まれる誘導コ
イル20の平面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a simplified structure of a heating roller 2 included in a fixing device 1 which is a heating device according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically illustrating the entire configuration of the fixing device 1 including the heating roller 2, and FIG. 3 is a plan view of an induction coil 20 included in the fixing device 1.

【0030】定着装置1は、大略的に加熱ローラ2と、
加圧ローラ3と、交番磁界を発生させる磁界発生手段4
とを含む(ここで交番磁界とは、磁界を構成するN極と
S極とが周期的に反転する場合、または直流磁界のN極
もしくはS極の一方の磁界の強さが周期的に変化する場
合を言う)。加熱ローラ2は、中空構造を有するローラ
であり、被加熱材である記録紙5を加熱する。加圧ロー
ラ3は、加熱ローラ2に押圧することができるように、
加熱ローラ2に対向して配置される。磁界発生手段4
は、加熱ローラ2の外方に配置される。この構成の定着
装置1は、加熱ローラ2と加圧ローラ3との間にトナー
像を担持する記録紙5を挟圧搬送することによって、記
録紙5に転写されたトナーを、加熱溶融させて記録紙5
に定着させる。図2では、定着前のトナー6が、定着後
のトナー7に変化したことを示す。
The fixing device 1 generally includes a heating roller 2,
Pressure roller 3 and magnetic field generating means 4 for generating an alternating magnetic field
(Here, the alternating magnetic field means that the N pole and the S pole constituting the magnetic field are periodically inverted, or the strength of one of the N pole and the S pole of the DC magnetic field periodically changes. If you say). The heating roller 2 is a roller having a hollow structure, and heats the recording paper 5 as a material to be heated. The pressure roller 3 can be pressed against the heating roller 2.
It is arranged so as to face the heating roller 2. Magnetic field generating means 4
Is disposed outside the heating roller 2. In the fixing device 1 having this configuration, the recording paper 5 carrying the toner image is nipped and conveyed between the heating roller 2 and the pressure roller 3 so that the toner transferred to the recording paper 5 is heated and melted. Recording paper 5
To be established. FIG. 2 shows that the toner 6 before fixing has changed to the toner 7 after fixing.

【0031】加熱ローラ2は、導電性を有する材料から
なる筒状の導電層8と、導電層8の外周を被覆する離型
層9とを含む。導電層8は、外径40mmの円筒形状を
有し、ステンレス鋼SUS430からなる。導電層8の
層厚は、軸線方向に沿って変化し、軸線方向両端部付近
の層厚t1は、0.2mmに形成され、導電層8のそれ
以外の部分の層厚t2は、0.5mmに形成される。以
後、層厚t2に形成される導電層8の前記それ以外の部
分を、軸線方向中央部と呼ぶ。このように、本実施の形
態では、導電層8の軸線方向両端部付近の層厚t1は、
軸線方向中央部の層厚t2よりも薄くなるように形成さ
れる。
The heating roller 2 includes a cylindrical conductive layer 8 made of a conductive material, and a release layer 9 covering the outer periphery of the conductive layer 8. The conductive layer 8 has a cylindrical shape with an outer diameter of 40 mm, and is made of stainless steel SUS430. The layer thickness of the conductive layer 8 changes along the axial direction, the layer thickness t1 near both ends in the axial direction is formed to be 0.2 mm, and the layer thickness t2 of the other portions of the conductive layer 8 is set to 0.2 mm. It is formed to 5 mm. Hereinafter, the other portion of the conductive layer 8 formed with the layer thickness t2 is referred to as an axial center portion. Thus, in the present embodiment, the layer thickness t1 near both ends in the axial direction of the conductive layer 8 is:
It is formed so as to be thinner than the layer thickness t2 at the central part in the axial direction.

【0032】本実施の形態では、導電層8の軸線方向両
端部付近の層厚t1は、0.2mmに形成され、軸線方
向中央部の層厚t2は、0.5mmに形成されるけれど
も、導電層の設定されるべき層厚は、常に一定ではなく
導電層の材料の電気伝導度および透磁率によって異な
り、また交番磁界の周波数によっても異なる。したがっ
て、導電層の層厚は、使用する導電層の材料および交番
磁界の周波数に応じて選定される必要がある。
In the present embodiment, the layer thickness t1 near both ends in the axial direction of the conductive layer 8 is formed to be 0.2 mm, and the layer thickness t2 in the central portion in the axial direction is formed to be 0.5 mm. The layer thickness of the conductive layer to be set is not always constant but depends on the electric conductivity and magnetic permeability of the material of the conductive layer, and also depends on the frequency of the alternating magnetic field. Therefore, the thickness of the conductive layer needs to be selected according to the material of the conductive layer to be used and the frequency of the alternating magnetic field.

【0033】導電層8の層厚t1に形成される軸線方向
一端部16付近の軸線方向長さL11と、軸線方向他端
部34付近の軸線方向長さL12とは、相等しく形成さ
れる。層厚t2に形成される軸線方向中央部の長さW1
は、記録紙5の搬送方向に垂直な方向の長さ以上に設定
される。以後、加熱ローラ2と加圧ローラ3とに挟圧搬
送される記録紙5の搬送方向に垂直な方向の長さを、記
録紙5の幅と呼ぶ。本実施の形態では、前記長さW1
は、たとえば日本工業規格P0138に定められるA列
4番の短手方向の長さである210mmに設定される。
このことによって、記録紙寸法A列4番の長手方向を搬
送方向とし、加熱ローラ2と加圧ローラ3との間に記録
紙5を挟圧搬送して定着処理するとき、搬送方向に垂直
な方向、すなわち幅方向である短手方向に均一に加熱す
ることができる。層厚が、t1とt2との間で遷移する
領域10,11は、テーパ状に形成され、層厚t1に形
成される軸線方向両端部付近と層厚t2に形成される軸
線方向中央部とに連なる。導電層8の軸線方向の長さL
10は、加熱ローラ2の長さに等しく形成される。
The axial length L11 near the one axial end portion 16 formed at the layer thickness t1 of the conductive layer 8 and the axial length L12 near the other axial end portion 34 are formed to be equal. Length W1 of the central portion in the axial direction formed at layer thickness t2
Is set to be equal to or longer than the length in the direction perpendicular to the transport direction of the recording paper 5. Hereinafter, the length in the direction perpendicular to the transport direction of the recording paper 5 conveyed by the pressure between the heating roller 2 and the pressure roller 3 is referred to as the width of the recording paper 5. In the present embodiment, the length W1
Is set, for example, to 210 mm, which is the length in the short direction of row A No. 4 defined in Japanese Industrial Standard P0138.
Accordingly, when the recording paper 5 is nipped and conveyed between the heating roller 2 and the pressure roller 3 to perform the fixing process, the longitudinal direction of the recording paper dimension A column No. 4 is set as the conveyance direction. Heating can be performed uniformly in the width direction, that is, in the width direction. The regions 10 and 11 where the layer thickness transitions between t1 and t2 are formed in a tapered shape, near the axial end portions formed at the layer thickness t1 and at the axial center portion formed at the layer thickness t2. Connected to The length L in the axial direction of the conductive layer 8
10 is formed equal to the length of the heating roller 2.

【0034】導電層8は、磁界発生手段4によって形成
される交番磁界中で誘導加熱されて発熱する発熱部材で
ある。導電層8の素材としては、磁性を有し導電性のあ
る材料、特に比透磁率の高い材料が望ましく、前述のス
テンレス鋼SUS430以外でも珪素鋼板、電磁鋼板お
よびニッケル鋼なども使用することができる。また、ス
テンレス鋼SUS304のように非磁性であっても、体
積抵抗率の大きい材料であれば誘導加熱をすることがで
きるので、導電層8として使用することができる。さら
に、たとえばセラミックのような非磁性の材料が基材と
して用いられている場合であっても、前述のような比透
磁率の高い材料が導電性を保持できるように基材に配置
されていれば、導電層8として使用することができる。
The conductive layer 8 is a heat generating member that generates heat by induction heating in an alternating magnetic field formed by the magnetic field generating means 4. As a material of the conductive layer 8, a material having magnetism and conductivity, particularly a material having a high relative permeability is desirable. Besides the above-described stainless steel SUS430, a silicon steel plate, an electromagnetic steel plate, a nickel steel, and the like can also be used. . Further, even if the material is non-magnetic such as stainless steel SUS304, any material having a large volume resistivity can be subjected to induction heating, and thus can be used as the conductive layer 8. Furthermore, even when a non-magnetic material such as ceramic is used as the base material, the above-described material having a high relative permeability is disposed on the base material so as to maintain conductivity. For example, it can be used as the conductive layer 8.

【0035】本実施の形態では、導電層8は、一体の材
料を用いて軸線方向の層厚を変化させているけれども、
これに限定されることなく、軸線方向の長さが異なる複
数のスリーブを積層することによって、導電層の軸線方
向の層厚を変化させてもよい。また、導電層は、性質の
異なる複数の材料によって構成されてもよく、この場合
には、透磁率μが小さい方の材料または電気伝導度σが
高い方の材料の層厚を、他の材料の層厚よりも薄く設定
する必要がある。たとえば第1層目に鉄またはSUS4
30を使用し、第2層目に銅またはアルミニウムなどを
用いる場合には、透磁率μが小さい銅またはアルミニウ
ムの方を、鉄またはSUS430よりも薄く設定する。
また、複数の素材の積層は、スリーブの積層に限定され
ることなく、蒸着およびスパッタリングなどによって実
現されてもよい。
In the present embodiment, the thickness of the conductive layer 8 in the axial direction is changed by using an integral material.
Without being limited to this, the thickness of the conductive layer in the axial direction may be changed by stacking a plurality of sleeves having different lengths in the axial direction. Further, the conductive layer may be composed of a plurality of materials having different properties. In this case, the layer thickness of the material having the smaller magnetic permeability μ or the material having the higher electric conductivity σ is changed to another material. It is necessary to set the thickness to be smaller than the layer thickness. For example, iron or SUS4 on the first layer
When copper or aluminum is used for the second layer, copper or aluminum having a smaller magnetic permeability μ is set to be thinner than iron or SUS430.
The lamination of a plurality of materials is not limited to the lamination of the sleeve, but may be realized by vapor deposition, sputtering, or the like.

【0036】離型層9は、導電層8の外周に被覆され、
加熱ローラ2と加圧ローラ3とが接触して形成される接
触ニップ部12において、加熱されて粘度が低下したト
ナーが加熱ローラ2に付着することを防止する。離型層
9の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(PT
FE)もしくはテトラフルオロエチレンとペルフルオロ
アルキルビニルエーテルとの共重合体(PFA)などの
フッ素系の材料、シリコンゴムおよびフッ素ゴムが用い
られる。本実施の形態では、厚み20μmのPTFE
が、導電層8の外周に被覆されている。
The release layer 9 covers the outer periphery of the conductive layer 8,
In the contact nip portion 12 formed by the contact between the heating roller 2 and the pressure roller 3, the toner whose viscosity has been reduced by heating is prevented from adhering to the heating roller 2. As a material of the release layer 9, polytetrafluoroethylene (PT
Fluorine-based materials such as FE) or a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether (PFA), silicon rubber and fluorine rubber are used. In this embodiment, PTFE having a thickness of 20 μm is used.
Is coated on the outer periphery of the conductive layer 8.

【0037】導電層8の外周に離型層9が被覆される軸
線方向の長さW2は、導電層8の層厚t2に形成される
軸線方向中央部の長さW1よりも長く、層厚t1に形成
される軸線方向両端部付近の一部を含む長さに設定され
る。本実施の形態では、離型層9の軸線方向の長さW2
は、記録紙寸法A列4番の長手方向の長さよりも若干長
い310mmに設定される。このことによって、定着装
置1では、記録紙寸法A列4番の短手方向および長手方
向のいずれをも搬送方向として選択し、定着処理をする
ことができる。本実施の形態の定着装置1は、記録紙5
の幅方向の中心が、加熱ローラ2の軸線方向の中心35
に合わせて搬送される構成である。
The axial length W2 of the outer periphery of the conductive layer 8 covered with the release layer 9 is longer than the axial center length W1 of the conductive layer 8 formed at the layer thickness t2. The length is set to include a part near both ends in the axial direction formed at t1. In the present embodiment, the axial length W2 of the release layer 9
Is set to 310 mm, which is slightly longer than the length in the longitudinal direction of the recording paper dimension A row 4. As a result, the fixing device 1 can perform the fixing process by selecting both the short direction and the long direction of the recording paper dimension A row No. 4 as the transport direction. The fixing device 1 of the present embodiment includes a recording paper 5
Is the center 35 of the heating roller 2 in the axial direction.
It is configured to be conveyed according to.

【0038】加熱ローラ2は、第1および第2軸受1
3,14によって、定着装置1のハウジング15に回転
自在に支持される。加熱ローラ2の軸線方向一端部16
には、たとえば歯車17が装着され、歯車17は図示し
ない電動機などによって回転駆動される。
The heating roller 2 includes first and second bearings 1.
The fixing device 1 is rotatably supported by the housing 15 of the fixing device 1. One end 16 of heating roller 2 in the axial direction
, A gear 17 is mounted, for example, and the gear 17 is driven to rotate by an electric motor (not shown) or the like.

【0039】加圧ローラ3は、円柱状もしくは円筒状の
形状を有し、鉄、ステンレス鋼もしくはアルミニウム製
の芯金の外周面上にシリコンゴムなどの耐熱弾性層が設
けられた部材である。耐熱弾性層の外周面上には、PT
FEもしくはPFAなどからなるトナー付着防止のため
の離型層が設けられてもよい。加圧ローラ3には回転軸
19が設けられ、回転軸19は、図示しない軸受によっ
て回転自在に定着装置1の機体に支持される。また軸受
には、加圧ローラ3に加圧力を付与する図示しないばね
部材が設けられ、このばね部材によって、加圧ローラ3
は、加熱ローラ2にほぼ100Nの力で押圧される。加
熱ローラ2と加圧ローラ3とが接触して接触ニップ部1
2が形成される。接触ニップ部12を、以後単にニップ
部12と呼ぶ。記録紙5の搬送方向におけるニップ部1
2の長さであるニップ幅は、3.5mm程度に形成され
る。
The pressure roller 3 has a columnar or cylindrical shape, and is a member in which a heat-resistant elastic layer such as silicon rubber is provided on the outer peripheral surface of a metal core made of iron, stainless steel or aluminum. PT on the outer peripheral surface of the heat-resistant elastic layer
A release layer made of FE or PFA for preventing toner adhesion may be provided. The pressure roller 3 is provided with a rotation shaft 19, and the rotation shaft 19 is rotatably supported by the body of the fixing device 1 by a bearing (not shown). The bearing is provided with a spring member (not shown) for applying a pressing force to the pressure roller 3.
Is pressed against the heating roller 2 with a force of approximately 100N. The contact between the heating roller 2 and the pressure roller 3 causes the contact nip 1
2 are formed. The contact nip portion 12 is hereinafter simply referred to as the nip portion 12. Nip portion 1 in the transport direction of recording paper 5
The nip width, which is the length of 2, is formed to be about 3.5 mm.

【0040】磁界発生手段4は、誘導コイル20と、誘
導コイル20に高周波電流を流す励磁回路21と、加熱
ローラ2表面の温度検出手段である第1温度検出器22
とを含む。誘導コイル20は、線材を平面形状が長円の
コイル状に形成したものであり、加熱ローラ2の軸線方
向に沿って延びる一対の延在コイル部23,24と、加
熱ローラ2の軸線方向両端部付近にそれぞれ配置され、
各延在コイル部23,24の両端部にそれぞれ連なり、
加熱ローラ2の周方向に沿って延び、各延在コイル部2
3,24の一方および他方の端部同志を連結する一対の
屈曲したコイル端部25,26とを有する。
The magnetic field generating means 4 includes an induction coil 20, an excitation circuit 21 for supplying a high-frequency current to the induction coil 20, and a first temperature detector 22 as a temperature detection means for the surface of the heating roller 2.
And The induction coil 20 is formed by forming a wire into a coil shape whose plane shape is an ellipse, and includes a pair of extending coil portions 23 and 24 extending along the axial direction of the heating roller 2, and both ends of the heating roller 2 in the axial direction. Located near the department,
Connected to both ends of each of the extended coil portions 23 and 24,
Each extending coil portion 2 extends along the circumferential direction of the heating roller 2.
3 and 24 have a pair of bent coil ends 25 and 26 that connect one end and the other end of each other.

【0041】誘導コイル20は、たとえば酸化物の皮膜
からなる表面絶縁層を有するアルミニウム単線からな
る。誘導コイル20の素材としては、アルミニウム単線
に限定されることなく、銅線もしくは銅を基材とする複
合材料の線であってもよく、またエナメル線を撚り線に
したリッツ線であってもよい。前述のいずれの材料を用
いる場合であっても、誘導コイル20自体の発熱による
エネルギ損失を抑制するために、誘導コイル20の全抵
抗値は、0.5Ω以下であることが望ましく、さらに望
ましくは0.1Ω以下である。
The induction coil 20 is made of a single aluminum wire having a surface insulating layer made of, for example, an oxide film. The material of the induction coil 20 is not limited to a single aluminum wire, and may be a copper wire or a copper-based composite material wire, or may be a litz wire obtained by twisting an enamel wire. Good. In any case of using any of the aforementioned materials, the total resistance value of the induction coil 20 is preferably 0.5Ω or less, more preferably, in order to suppress energy loss due to heat generation of the induction coil 20 itself. It is 0.1Ω or less.

【0042】誘導コイル20は、加熱ローラ2を外囲す
るように配置され、曲率を有する形状に形成されている
ので、誘導コイル20の中心側に磁束が集中して渦電流
の発生量が多くなり、加熱ローラ2の表面温度を短時間
で昇温することができる。誘導コイル20は、定着処理
が行われる記録紙5の寸法に応じて複数個が配置されて
もよい。
Since the induction coil 20 is disposed so as to surround the heating roller 2 and is formed in a shape having a curvature, the magnetic flux concentrates on the center side of the induction coil 20 and the amount of eddy current generated is large. Thus, the surface temperature of the heating roller 2 can be increased in a short time. A plurality of induction coils 20 may be arranged according to the size of the recording paper 5 on which the fixing process is performed.

【0043】図4は、励磁回路21の電気的構成を簡略
化して示すブロック図である。励磁回路21は、誘導コ
イル20に流す高周波電流の周波数を制御するSEPP
(Single End Push Pull)方式の回路である。励磁回路2
1は、交流電源32から得られる交流電流を直流電流に
整流する整流回路27と、第1および第2スイッチング
素子28,29と、スイッチング素子制御回路30と、
コンデンサ31とを含む。
FIG. 4 is a block diagram showing a simplified electrical configuration of the excitation circuit 21. As shown in FIG. The excitation circuit 21 controls the frequency of the high-frequency current flowing through the induction coil 20.
(Single End Push Pull) type circuit. Excitation circuit 2
1, a rectifier circuit 27 for rectifying an AC current obtained from an AC power supply 32 into a DC current, first and second switching elements 28 and 29, a switching element control circuit 30,
And a capacitor 31.

【0044】制御手段であるスイッチング素子制御回路
30は、CPU(Central ProcessUnit)等から構成され
るマイクロコンピュータなどによって実現される処理回
路である。スイッチング素子制御回路30は、第1およ
び第2スイッチング素子28,29を交互にON−OF
Fすることによって励磁回路21に流れる電流の周波数
を制御し、任意の周波数の電流を誘導コイル20に流す
ことができる。スイッチング素子制御回路30は、誘導
コイル20に流す電流の周波数、すなわち交番磁界の周
波数を制御するとともに、第1温度検出器22の出力に
応答し、励磁回路21による高周波電流発振のON−O
FFをも制御する。
The switching element control circuit 30, which is a control means, is a processing circuit realized by a microcomputer comprising a CPU (Central Process Unit) and the like. The switching element control circuit 30 alternately turns the first and second switching elements 28 and 29 ON-OF.
By performing F, the frequency of the current flowing through the excitation circuit 21 can be controlled, and a current having an arbitrary frequency can flow through the induction coil 20. The switching element control circuit 30 controls the frequency of the current flowing through the induction coil 20, that is, the frequency of the alternating magnetic field, and responds to the output of the first temperature detector 22 to turn on / off the high-frequency current oscillation by the excitation circuit 21.
It also controls the FF.

【0045】第1温度検出器22は、サーミスタなどに
よって構成される温度計であり、ニップ部12の記録紙
5の入り側付近であって、かつ導電層8の層厚t1に形
成される軸線方向他端部34付近に配置される。また、
第1温度検出器22は、励磁回路21に含まれるスイッ
チング素子制御回路30に接続され、加熱ローラ2の表
面温度を検出し、その検出出力をスイッチング素子制御
回路30に与える。
The first temperature detector 22 is a thermometer composed of a thermistor or the like. The first temperature detector 22 is located near the entry side of the recording paper 5 of the nip portion 12 and at the axis line formed at the layer thickness t1 of the conductive layer 8. It is arranged near the other end 34 in the direction. Also,
The first temperature detector 22 is connected to a switching element control circuit 30 included in the excitation circuit 21, detects the surface temperature of the heating roller 2, and provides a detection output to the switching element control circuit 30.

【0046】前述のように、本実施の形態では、加熱ロ
ーラ2に備えられる導電層8の軸線方向両端部付近の層
厚t1は、軸線方向中央部の層厚t2よりも薄くなるよ
うに形成される。図5は、交番磁界の周波数fと表皮深
さtとの関係を示す図である。図5を用いて、導電層8
の軸線方向両端部付近の層厚t1を、軸線方向中央部の
層厚t2よりも薄くなるように形成した理由について説
明する。
As described above, in the present embodiment, the layer thickness t1 near both ends in the axial direction of the conductive layer 8 provided on the heating roller 2 is formed to be smaller than the layer thickness t2 in the central portion in the axial direction. Is done. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the frequency f of the alternating magnetic field and the skin depth t. Referring to FIG.
The reason why the layer thickness t1 near both ends in the axial direction is formed to be smaller than the layer thickness t2 in the central portion in the axial direction will be described.

【0047】図5に示す表皮深さtは、次式によって与
えられる。 t=√(2/ωσμ) …(1) ここで、ω:交番磁界の角周波数(=2πf) f:交番磁界の周波数 [Hz] σ:導電層の電気伝導度[S/m] μ:導電層の透磁率
The skin depth t shown in FIG. 5 is given by the following equation. t = √ (2 / ωσμ) (1) where ω: angular frequency of the alternating magnetic field (= 2πf) f: frequency of the alternating magnetic field [Hz] σ: electric conductivity of the conductive layer [S / m] μ: Magnetic permeability of conductive layer

【0048】図5中の曲線33は、導電層8の材料とし
て、比透磁率が100、電気伝導度に対応する体積抵抗
率が60μΩ・cmのステンレス鋼SUS430を用い
て、交番磁界の周波数fと表皮深さtとの関係を求めた
結果を示す。図5中の曲線33に示すように、表皮深さ
tは、交番磁界の周波数fの増加に伴って減少し、SU
S430では、交番磁界の周波数fが20kHzのと
き、表皮深さtは0.27mmであり、交番磁界の周波
数fが40kHzと高くなると、表皮深さtはほぼ0.
2mmにまで減少する。
The curve 33 in FIG. 5 shows that the material of the conductive layer 8 is stainless steel SUS430 having a relative magnetic permeability of 100 and a volume resistivity corresponding to the electric conductivity of 60 μΩ · cm, and the frequency f of the alternating magnetic field is The result of obtaining the relationship between the skin depth and the skin depth t is shown. As shown by a curve 33 in FIG. 5, the skin depth t decreases with an increase in the frequency f of the alternating magnetic field, and SU
In S430, when the frequency f of the alternating magnetic field is 20 kHz, the skin depth t is 0.27 mm, and when the frequency f of the alternating magnetic field is as high as 40 kHz, the skin depth t is approximately 0.
Reduce to 2 mm.

【0049】誘導コイル20に流される電流の周波数、
すなわち磁界発生手段4によって発生される交番磁界の
周波数fを40kHzにしたとき、加熱ローラ2に備わ
る導電層8に渦電流が流れる表皮深さtは、ほぼ0.2
mmである。前述のように、導電層8の軸線方向両端部
付近の層厚t1は、0.2mmに設定され、この層厚t
1は、交番磁界の周波数fが40kHzの場合に(1)
式によって得られる表皮深さtにほぼ等しく形成されて
いる。したがって、導電層8の軸線方向両端部付近で
は、0.2mmに設定された層厚t1のすべてにわたっ
て渦電流が流れるので、層厚t1のすべてが発熱に寄与
し、効率的に発熱することができる。
The frequency of the current flowing through the induction coil 20;
That is, when the frequency f of the alternating magnetic field generated by the magnetic field generating means 4 is 40 kHz, the skin depth t at which the eddy current flows through the conductive layer 8 provided on the heating roller 2 is approximately 0.2.
mm. As described above, the layer thickness t1 near both ends in the axial direction of the conductive layer 8 is set to 0.2 mm.
1 is when the frequency f of the alternating magnetic field is 40 kHz (1)
It is formed substantially equal to the skin depth t obtained by the equation. Therefore, near the both ends in the axial direction of the conductive layer 8, eddy current flows over the entire layer thickness t1 set to 0.2 mm, so that all of the layer thickness t1 contributes to heat generation and heat is efficiently generated. it can.

【0050】一方、導電層8の軸線方向中央部の層厚t
2は、0.5mmであり、これは交番磁界の周波数が4
0kHzの場合における表皮深さ0.2mmよりも厚
く、表皮深さよりも余剰の厚みが0.3mmある。導電
層8における発熱は、渦電流が流れる表皮深さ0.2m
mまでの厚み部分において行われるので、この余剰の厚
みにあたる0.3mmの部分は、導電層8の発熱にほと
んど寄与せず、逆に厚み0.2mmまでの発熱部分から
の熱伝導によって加熱される熱負荷部分となる。
On the other hand, the layer thickness t at the center of the conductive layer 8 in the axial direction is
2 is 0.5 mm, which means that the frequency of the alternating magnetic field is 4 mm.
It is thicker than the skin depth of 0.2 mm at 0 kHz, and the excess thickness is 0.3 mm more than the skin depth. Heat generation in the conductive layer 8 is caused by a skin depth of 0.2 m through which an eddy current flows.
m, a portion of 0.3 mm corresponding to the excess thickness hardly contributes to the heat generation of the conductive layer 8, and is heated by heat conduction from the heat generating portion up to 0.2 mm in thickness. Heat load.

【0051】したがって、導電層8の軸線方向両端部付
近では、第1および第2軸受13,14等を通じて熱損
失があるけれども、層厚t1がすべて発熱に寄与して効
率的に発熱し、軸線方向中央部では、軸線方向両端部付
近に比べて熱損失は少ないけれども、層厚t2が表皮深
さよりも大きいので、前記熱負荷部分を加熱しなければ
ならない。このことによって、導電層8の層厚t1が
0.2mmに形成される軸線方向両端部付近と、層厚t
2が0.5mmに形成される軸線方向中央部とで、ウォ
ームアップ時の昇温速度および昇温後の温度はほぼ等し
くなり、加熱ローラ2の軸線方向において昇温速度と温
度分布とを均一化することができる。
Therefore, in the vicinity of both ends in the axial direction of the conductive layer 8, although there is a heat loss through the first and second bearings 13, 14, etc., the layer thickness t 1 all contributes to heat generation and generates heat efficiently, and At the center in the direction, although the heat loss is smaller than near both ends in the axial direction, since the layer thickness t2 is larger than the skin depth, the heat load portion must be heated. Thus, the vicinity of both ends in the axial direction where the layer thickness t1 of the conductive layer 8 is formed to be 0.2 mm, and the layer thickness t1
2 is 0.5 mm, the heating rate during warm-up and the temperature after heating are substantially equal, and the heating rate and the temperature distribution are uniform in the axial direction of the heating roller 2. Can be

【0052】次に、前述のように構成された定着装置1
の動作について説明する。まず、ウォームアップ時にお
いて、励磁回路21が作動し、誘導コイル20が励磁さ
れて加熱ローラ2の導電層8に渦電流が誘起され、ジュ
ール熱によって発熱する。このときの発熱量は約800
Wである。また、励磁回路21による誘導コイル20へ
の通電が開始すると同時に、加熱ローラ2が、電動機な
どによって回転駆動され、加熱ローラ2に押圧されてい
る加圧ローラ3は従動回転する。加熱ローラ2の表面温
度は、第1温度検出器22によって常時検知され、加熱
ローラ2の表面温度が予め定められる設定温度たとえば
180℃に達すると、ウォームアップが完了する。その
後励磁回路21による誘導コイル20への通電が、第1
温度検出器22の検出出力に応答してON−OFF制御
に切換わり、加熱ローラ2の表面温度が前記予め定める
設定温度に維持される。
Next, the fixing device 1 configured as described above is used.
Will be described. First, at the time of warm-up, the excitation circuit 21 operates, the induction coil 20 is excited, an eddy current is induced in the conductive layer 8 of the heating roller 2, and heat is generated by Joule heat. The calorific value at this time is about 800
W. Further, at the same time as the energization of the induction coil 20 by the excitation circuit 21 is started, the heating roller 2 is rotationally driven by an electric motor or the like, and the pressure roller 3 pressed by the heating roller 2 is driven to rotate. The surface temperature of the heating roller 2 is constantly detected by the first temperature detector 22. When the surface temperature of the heating roller 2 reaches a predetermined set temperature, for example, 180 ° C., the warm-up is completed. Thereafter, energization of the induction coil 20 by the excitation circuit 21 is performed by the first
In response to the detection output of the temperature detector 22, the control is switched to the ON-OFF control, and the surface temperature of the heating roller 2 is maintained at the predetermined set temperature.

【0053】ウォームアップが完了した状態の定着装置
1のニップ部12に、未定着トナー6の画像が転写され
た記録紙5を通過させることによって、未定着トナー6
は、加熱ローラ2から熱を受け、また加熱ローラ2と加
圧ローラ3との押圧による圧力を受けて、記録紙5上に
溶融定着されて堅牢な画像となる。
By passing the recording paper 5 onto which the image of the unfixed toner 6 has been transferred through the nip portion 12 of the fixing device 1 in a state where the warm-up is completed, the unfixed toner 6
Receives the heat from the heating roller 2 and receives the pressure caused by the pressing of the heating roller 2 and the pressure roller 3, and is fused and fixed on the recording paper 5 to form a robust image.

【0054】図6は、図2に示す定着装置1を備える画
像形成装置41の構成を簡略化して示す概略断面図であ
る。前述の定着装置1を備える本実施の形態の画像形成
装置41は、記録紙5上にトナー像を形成する4組のト
ナー像形成手段41Y,41M,41C,41Bと、記
録紙5を収納する記録紙トレー51と、記録紙5を加熱
ローラ2と加圧ローラ3との間に搬送する搬送手段52
とを含む。記録紙トレー51は、矢符53に示す記録紙
5の搬送方向最上流側に配置され、記録紙5を載置して
蓄えるとともに、画像を形成するときには、記録紙5を
1枚ずつ分離して送給する。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a simplified configuration of an image forming apparatus 41 provided with the fixing device 1 shown in FIG. The image forming apparatus 41 of the present embodiment including the above-described fixing device 1 houses four sets of toner image forming units 41Y, 41M, 41C, and 41B for forming a toner image on the recording paper 5, and stores the recording paper 5. A recording paper tray 51, and a conveying means 52 for conveying the recording paper 5 between the heating roller 2 and the pressure roller 3.
And The recording paper tray 51 is arranged at the most upstream side in the conveying direction of the recording paper 5 indicated by an arrow 53, and stores and stores the recording paper 5, and separates the recording paper 5 one by one when forming an image. To send.

【0055】4組のトナー像形成手段41Y,41M,
41C,41Bは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、
シアン(C)、ブラック(B)の各色のトナー像を形成
する手段であり、矢符53に示す記録紙5の搬送方向上
流側から下流側に向ってこの順序で搬送手段52に沿っ
て設けられる。
Four sets of toner image forming means 41Y, 41M,
41C and 41B are yellow (Y), magenta (M),
This is a unit for forming toner images of each color of cyan (C) and black (B), and is provided along the conveying unit 52 in this order from the upstream side to the downstream side in the conveying direction of the recording paper 5 indicated by an arrow 53. Can be

【0056】イエローのトナー像形成手段41Yは、感
光体42と、帯電ローラ43と、レーザ照射手段44
と、現像器45と、転写ローラ46と、クリーナ47と
を含む。感光体42は、画像形成装置41の機体に回転
自在に支持され、表面には静電潜像が形成される。帯電
ローラ43は、感光体42に対向配置され、感光体42
の表面を一様に帯電させる。レーザ照射手段44は、画
像情報に応じて感光体42の表面をレーザ露光し、静電
潜像を形成させる。
The yellow toner image forming means 41 Y includes a photosensitive member 42, a charging roller 43, and a laser irradiating means 44.
, A developing device 45, a transfer roller 46, and a cleaner 47. The photoconductor 42 is rotatably supported by the body of the image forming apparatus 41, and an electrostatic latent image is formed on the surface. The charging roller 43 is disposed to face the photoconductor 42,
Is uniformly charged. The laser irradiation unit 44 performs laser exposure on the surface of the photoconductor 42 according to the image information to form an electrostatic latent image.

【0057】現像器45は、感光体42と予め定める間
隔を有して対向配置され、感光体42にトナーを供給し
て静電潜像を現像し、顕像化する。転写ローラ46は、
後述の無端状ベルト54を介して感光体42と対向配置
され、トナーとは逆のバイアス電圧が印加されて、感光
体42の表面に形成されるトナー像を記録紙5上に転写
する。クリーナ47は、トナー像が感光体42から記録
紙5上に転写された後、感光体42の表面に残留したト
ナーを除去し、次の現像に備えて感光体42の表面をク
リーニングする。他のトナー像形成手段41M,41
C,41Bは、トナーの色が異なる点を除いてトナー像
形成手段41Yと同一の構成を有する。
The developing device 45 is arranged to face the photoconductor 42 at a predetermined interval, supplies toner to the photoconductor 42, develops the electrostatic latent image, and visualizes the electrostatic latent image. The transfer roller 46 is
A toner image formed on the surface of the photoconductor 42 is transferred onto the recording paper 5 by applying a bias voltage opposite to that of the toner and disposed opposite the photoconductor 42 via an endless belt 54 described later. After the toner image is transferred from the photoconductor 42 onto the recording paper 5, the cleaner 47 removes the toner remaining on the surface of the photoconductor 42 and cleans the surface of the photoconductor 42 in preparation for the next development. Other toner image forming means 41M, 41
C and 41B have the same configuration as the toner image forming unit 41Y except that the color of the toner is different.

【0058】搬送手段52は、駆動ローラ55と、アイ
ドリングローラ56と、駆動ローラ55とアイドリング
ローラ56とによって架張されて回動可能な無端状ベル
ト54とを含む。駆動ローラ55は、図6の紙面に垂直
方向の軸線まわりに電動機などによって回転駆動され
る。アイドリングローラ56は駆動源を持たないけれど
も、駆動ローラ55の回転駆動力が無端状ベルト54に
より伝えられて、駆動ローラ55の軸線と平行な方向の
軸線まわりに従動回転する。駆動ローラ55とアイドリ
ングローラ56との間に架張された無端状ベルト54
は、駆動ローラ55の回転駆動にともなって矢符53に
示す方向に予め定められた速度、たとえば134mm/
秒で回動し、記録紙5を静電吸着させて搬送する。
The transport means 52 includes a driving roller 55, an idling roller 56, and a rotatable endless belt 54 stretched over the driving roller 55 and the idling roller 56. The driving roller 55 is driven to rotate by an electric motor or the like around an axis perpendicular to the paper surface of FIG. Although the idling roller 56 does not have a driving source, the rotational driving force of the driving roller 55 is transmitted by the endless belt 54, and is driven to rotate around an axis parallel to the axis of the driving roller 55. Endless belt 54 stretched between drive roller 55 and idling roller 56
Is a predetermined speed, for example, 134 mm /
The recording paper 5 is rotated in seconds, and the recording paper 5 is conveyed while being electrostatically attracted.

【0059】画像形成装置41においては、次のように
画像が形成される。記録紙トレー51から1枚ずつ送給
される記録紙5は、無端状ベルト54によって矢符53
方向に搬送される。まずトナー像形成手段41Yでは、
感光体42が表面を帯電ローラ43によって一様に帯電
され、その後感光体42の表面が、レーザ照射手段44
により画像情報に応じてレーザ露光されて静電潜像が形
成される。現像器45により感光体42上の静電潜像に
対してトナー像が現像され、この顕像化されたトナー像
がトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ロ
ーラ46によって、無端状ベルト54上の記録紙5上に
転写される。
In the image forming apparatus 41, an image is formed as follows. The recording paper 5 fed one by one from the recording paper tray 51 is supplied with an arrow 53 by an endless belt 54.
Conveyed in the direction. First, in the toner image forming means 41Y,
The surface of the photoconductor 42 is uniformly charged by the charging roller 43, and then the surface of the photoconductor 42 is
Is subjected to laser exposure according to the image information to form an electrostatic latent image. A developing device 45 develops a toner image on the electrostatic latent image on the photoconductor 42, and the developed toner image is endlessly formed by a transfer roller 46 to which a bias voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied. The image is transferred onto the recording paper 5 on the belt 54.

【0060】記録紙5には、矢符53に示す方向に搬送
される途上において、搬送方向下流側に配置された他の
各トナー像形成手段41M,41C,41Bによって、
各色のトナーが順次多重転写される。4組のトナー像形
成手段41Y,41M,41C,41Bによる転写が終
了した後、記録紙5は、駆動ローラ55に形成された曲
率により、無端状ベルト54から剥離され、定着装置1
に搬送される。定着装置1において、トナー像を担持し
た記録紙5は、加熱ローラ2と加圧ローラ3との間で挟
圧されて適度な温度と圧力が与えられ、トナーは記録紙
5の幅方向に加熱むらを発生することなく溶解して記録
紙5に定着され堅牢な画像となる。
While the recording paper 5 is being conveyed in the direction indicated by the arrow 53, the other toner image forming means 41M, 41C and 41B arranged downstream in the conveyance direction cause
The toner of each color is sequentially transferred in a multiplex manner. After the transfer by the four toner image forming units 41Y, 41M, 41C, and 41B is completed, the recording paper 5 is separated from the endless belt 54 by the curvature formed on the driving roller 55, and the fixing device 1
Transported to In the fixing device 1, the recording paper 5 carrying the toner image is nipped between the heating roller 2 and the pressure roller 3 and given an appropriate temperature and pressure, and the toner is heated in the width direction of the recording paper 5. The toner is melted without unevenness and fixed on the recording paper 5 to form a robust image.

【0061】図7は、本発明の第2の実施の形態である
定着装置61に含まれる加熱ローラ2の構成を簡略化し
て示す断面図である。本実施の形態の定着装置61は、
実施の第1形態の定着装置1と類似し、対応する部分に
は同一の参照符号を付して説明を省略する。
FIG. 7 is a sectional view showing a simplified configuration of the heating roller 2 included in the fixing device 61 according to the second embodiment of the present invention. The fixing device 61 of the present embodiment
Similar to the fixing device 1 according to the first embodiment, corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0062】注目すべきは、複数の温度検出手段、すな
わち第1温度検出器22に加えて第2温度検出器62を
有することである。第2温度検出器62は、導電層8の
層厚t2に形成される軸線方向中央部に位置するよう
に、層厚t1に形成される軸線方向他端部34付近に位
置する第1温度検出器22から、軸線方向に間隔をあけ
て配置される。第2温度検出器62は、第1温度検出器
22と同様に励磁回路21に含まれるスイッチング素子
制御回路30に接続され、加熱ローラ2の軸線方向中央
部の表面温度を検出し、検出出力をスイッチング素子制
御回路30に与える。スイッチング素子制御回路30
は、第1および第2温度検出器22,62の各出力に応
答し、加熱ローラ2の幅方向の温度が均一になるように
交番磁界の周波数を制御する。
It should be noted that a plurality of temperature detecting means, that is, a second temperature detector 62 is provided in addition to the first temperature detector 22. The second temperature detector 62 is located near the other axial end portion 34 formed at the layer thickness t1 so as to be located at the axial center portion formed at the layer thickness t2 of the conductive layer 8. From the vessel 22 in the axial direction. The second temperature detector 62 is connected to the switching element control circuit 30 included in the excitation circuit 21 similarly to the first temperature detector 22, detects the surface temperature of the central portion in the axial direction of the heating roller 2, and outputs the detection output. It is given to the switching element control circuit 30. Switching element control circuit 30
Responds to the respective outputs of the first and second temperature detectors 22 and 62 to control the frequency of the alternating magnetic field so that the temperature in the width direction of the heating roller 2 becomes uniform.

【0063】次に複数の温度検出手段を設けた理由につ
いて説明する。たとえば、ウォームアップ時は、交番磁
界の周波数を40kHzと高く設定するが、この駆動条
件のままで加熱ローラ2の温度を第1温度検出器22の
みによって制御する場合、たとえば厚紙のように熱容量
が大きな記録紙を連続して加熱ローラ2に通過させる
と、記録紙に熱を奪われて加熱ローラ2の軸線方向中央
部の温度が低下するという問題が発生する。これは、ウ
ォームアップ時は、加熱ローラ2の温度を均一化するた
めに、熱損失の少ない軸線方向中央部の発熱を、軸線方
向両端部より抑える制御であるにもかかわらず、発熱量
の多い軸線方向他端部34付近の温度を検知しているた
めに発生する問題である。すなわち、加熱ローラ2の軸
線方向中央部の温度が低いにもかかわらず、第1温度検
出器22は、加熱ローラ2の軸線方向他端部34付近に
設けられているので、軸線方向中央部の温度低下を検出
することができないのである。また交番磁界の周波数が
高いままなので、記録紙に奪われた熱を補給するとき、
加熱ローラ2の軸線方向両端部付近の発熱量が多く、軸
線方向中央部の発熱量が少ない。したがって、温度低下
を生じている加熱ローラ2の軸線方向中央部の温度を定
着処理に必要とされる温度まで回復させることができな
い。
Next, the reason why a plurality of temperature detecting means are provided will be described. For example, at the time of warm-up, the frequency of the alternating magnetic field is set as high as 40 kHz. However, when the temperature of the heating roller 2 is controlled only by the first temperature detector 22 under this driving condition, for example, the heat capacity is large like thick paper. When a large recording sheet is continuously passed through the heating roller 2, there is a problem that heat is deprived of the recording sheet and the temperature of the central portion of the heating roller 2 in the axial direction decreases. This is because, during warm-up, in order to equalize the temperature of the heating roller 2, heat generated in the central portion in the axial direction where heat loss is small is suppressed from both ends in the axial direction. This is a problem that occurs because the temperature near the other end 34 in the axial direction is detected. That is, the first temperature detector 22 is provided near the other end 34 of the heating roller 2 in the axial direction even though the temperature of the central portion in the axial direction of the heating roller 2 is low. The temperature drop cannot be detected. Also, since the frequency of the alternating magnetic field remains high, when replenishing the heat taken by the recording paper,
A large amount of heat is generated near both ends of the heating roller 2 in the axial direction, and a small amount of heat is generated at the central portion in the axial direction. Therefore, the temperature of the central portion in the axial direction of the heating roller 2 in which the temperature has decreased cannot be recovered to the temperature required for the fixing process.

【0064】本実施の形態によれば、このような問題を
解決し、第1および第2温度検出器22,62の各出力
に応答し、加熱ローラ2の軸線方向の温度分布が均一に
なるように交番磁界の周波数を制御し、記録紙5上にト
ナーを幅方向に加熱むらなく定着することができる。
According to the present embodiment, such a problem is solved, and the temperature distribution in the axial direction of the heating roller 2 becomes uniform in response to the outputs of the first and second temperature detectors 22 and 62. By controlling the frequency of the alternating magnetic field in this manner, the toner can be fixed on the recording paper 5 in the width direction without heating.

【0065】図8は、交番磁界の周波数を制御するスイ
ッチング素子制御回路30の動作を示すフローチャート
である。図8を参照して交番磁界の周波数制御について
説明する。ステップs1では、交番磁界の設定周波数で
あるたとえば40kHzにて、加熱ローラ2の加熱を開
始する。ステップs2では、第1温度検出器22により
検出された加熱ローラ2の軸線方向他端部34付近の表
面温度T1と、第2温度検出器62により検出された加
熱ローラ2の軸線方向中央部の表面温度T2との温度差
ΔT(=T1−T2)を演算し、ΔTの絶対値が10℃
以下であるか否かが判断される。判断結果が肯定であれ
ば、ステップs6に進み、判断結果が否定であれば、ス
テップs3に進む。ここで、温度T1は、軸線方向他端
部34付近の表面温度であるけれども、加熱ローラ2の
軸線方向の温度分布は、軸線方向中心に対してほぼ線対
称であるとみなすことができるので、以後温度T1を軸
線方向両端部付近の表面温度と呼ぶ。
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the switching element control circuit 30 for controlling the frequency of the alternating magnetic field. The frequency control of the alternating magnetic field will be described with reference to FIG. In step s1, the heating of the heating roller 2 is started at the set frequency of the alternating magnetic field, for example, 40 kHz. In step s2, the surface temperature T1 near the other end portion 34 in the axial direction of the heating roller 2 detected by the first temperature detector 22 and the center temperature in the axial direction of the heating roller 2 detected by the second temperature detector 62 A temperature difference ΔT from the surface temperature T2 (= T1−T2) is calculated, and the absolute value of ΔT is 10 ° C.
It is determined whether or not: If the determination is affirmative, the process proceeds to step s6. If the determination is negative, the process proceeds to step s3. Here, although the temperature T1 is the surface temperature near the other end portion 34 in the axial direction, the temperature distribution in the axial direction of the heating roller 2 can be considered to be substantially line-symmetric with respect to the center in the axial direction. Hereinafter, the temperature T1 is referred to as a surface temperature near both ends in the axial direction.

【0066】ステップs6では、設定された交番磁界の
周波数である40kHzのまま、加熱ローラ2の加熱が
継続され、以降はステップs2に戻り、前記温度差ΔT
の絶対値が10℃以下であるか否かが再び判断される。
ステップs3では、第2温度検出器62により検出され
た加熱ローラ2の軸線方向中央部の表面温度T2が、第
1温度検出器22により検出された加熱ローラ2の軸線
方向両端部付近の表面温度T1よりも低いか否かが判断
される。判断結果が肯定であれば、ステップs4に進
み、判断結果が否定であれば、ステップs5に進む。
In step s6, the heating of the heating roller 2 is continued with the frequency of the set alternating magnetic field kept at 40 kHz, and thereafter, the process returns to step s2 and the temperature difference ΔT
Is again determined whether or not the absolute value of is less than or equal to 10 ° C.
In step s3, the surface temperature T2 at the central portion in the axial direction of the heating roller 2 detected by the second temperature detector 62 is changed to the surface temperature near both ends in the axial direction of the heating roller 2 detected by the first temperature detector 22. It is determined whether it is lower than T1. If the determination is affirmative, the process proceeds to step s4. If the determination is negative, the process proceeds to step s5.

【0067】ステップs4では、スイッチング素子制御
回路30が、励磁回路21の発振周波数を下げて交番磁
界の周波数を下げる。交番磁界の周波数を下げることに
よって、表皮深さが大きくなり、導電層8の層厚t2が
大きい軸線方向中央部の発熱が促進されて温度が上昇
し、加熱ローラ2の軸線方向の温度分布が均一化され
る。ステップs4において、交番磁界の周波数を下げた
後、ステップs2に戻り、前記温度差ΔTの絶対値が1
0℃以下であるか否かが再び判断される。
In step s4, the switching element control circuit 30 lowers the oscillation frequency of the excitation circuit 21 to lower the frequency of the alternating magnetic field. By lowering the frequency of the alternating magnetic field, the skin depth increases, the heat generation in the central portion in the axial direction where the thickness t2 of the conductive layer 8 is large is promoted, the temperature rises, and the temperature distribution in the axial direction of the heating roller 2 decreases. Be uniformed. After decreasing the frequency of the alternating magnetic field in step s4, the process returns to step s2, and the absolute value of the temperature difference ΔT becomes 1
It is determined again whether the temperature is 0 ° C. or less.

【0068】ステップs5では、スイッチング素子制御
回路30が、励磁回路21の発振周波数を上げて交番磁
界の周波数を上げる。交番磁界の周波数を上げることに
よって、表皮深さが小さくなり、導電層8の層厚t1が
薄い加熱ローラ2の軸線方向両端部付近の発熱が促進さ
れて温度が上昇し、加熱ローラ2の軸線方向の温度分布
が均一化される。ステップs5において、交番磁界の周
波数を上げた後、ステップs2に戻り、前記温度差ΔT
の絶対値が10℃以下であるか否かが再び判断される。
In step s5, the switching element control circuit 30 increases the oscillation frequency of the excitation circuit 21 to increase the frequency of the alternating magnetic field. By increasing the frequency of the alternating magnetic field, the skin depth is reduced, the heat generation near the axial end portions of the heating roller 2 having a small thickness t1 of the conductive layer 8 is promoted, the temperature is increased, and the axis of the heating roller 2 is increased. The temperature distribution in the direction is made uniform. In step s5, after increasing the frequency of the alternating magnetic field, the flow returns to step s2, where the temperature difference ΔT
Is again determined whether or not the absolute value of is less than or equal to 10 ° C.

【0069】このように、加熱ローラ2の軸線方向に予
め定める間隔をあけて第1および第2温度検出器22,
62を設け、各温度検出器の出力に応答し、交番磁界の
周波数を制御することによって、加熱ローラ2の軸線方
向の温度分布を均一にすることができる。
As described above, the first and second temperature detectors 22, 22 are provided at predetermined intervals in the axial direction of the heating roller 2.
The temperature distribution in the axial direction of the heating roller 2 can be made uniform by controlling the frequency of the alternating magnetic field in response to the output of each temperature detector.

【0070】また、図7に示す構成の定着装置61は、
加熱ローラ2を通過する記録紙5の幅を、第1および第
2温度検出器22,62によって間接的に検出し、検出
結果に応じて交番磁界の周波数を制御することもでき
る。たとえば、前述のように交番磁界の周波数を40k
Hzとして加熱ローラ2の加熱を開始する。ウォームア
ップが完了した後、導電層8の層厚t2に形成される軸
線方向中央部の軸線方向長さW1と同一またはより小さ
い幅の記録紙5を加熱ローラ2に通過させると、記録紙
5の通過によって熱が奪われ、加熱ローラ2の軸線方向
中央部の表面温度T2は低下する。
The fixing device 61 having the structure shown in FIG.
The width of the recording paper 5 passing through the heating roller 2 can be indirectly detected by the first and second temperature detectors 22 and 62, and the frequency of the alternating magnetic field can be controlled according to the detection result. For example, as described above, the frequency of the
Hz and the heating of the heating roller 2 is started. After the warm-up is completed, when the recording paper 5 having the same or smaller width as the axial length W1 at the axial center formed at the layer thickness t2 of the conductive layer 8 is passed through the heating roller 2, the recording paper 5 Heat is taken away by the passage of the heat roller 2, and the surface temperature T2 at the central portion in the axial direction of the heating roller 2 decreases.

【0071】加熱ローラ2の軸線方向中央部の表面温度
T2は低下するけれども、設定された交番磁界が40k
Hzと高く、表皮深さが小さいので、加熱ローラ2の軸
線方向中央部よりも、軸線方向両端部付近の加熱が促進
される。したがって、前記長さW1と同一またはより小
さい幅の記録紙5を連続して加熱ローラ2に通過させる
と、加熱ローラ2の軸線方向中央部の表面温度T2が低
下し、定着処理に必要な温度まで回復しなくなる。その
結果、ステップs2において、加熱ローラ2の軸線方向
中央部の表面温度T2と、軸線方向両端部付近の表面温
度T1との温度差ΔTの絶対値が10℃を超えると判断
され、次いでステップs3において、軸線方向中央部の
表面温度T2が、軸線方向両端部付近の表面温度T1よ
りも低いと判断される。このことによって、記録紙5の
幅は、前記長さW1と同一またはより小さいとみなされ
る。
Although the surface temperature T2 at the central portion in the axial direction of the heating roller 2 is lowered, the set alternating magnetic field is 40 k
Hz and a small skin depth, the heating of the heating roller 2 in the vicinity of both ends in the axial direction is promoted more than in the central portion in the axial direction. Therefore, when the recording paper 5 having the same or smaller width than the length W1 is continuously passed through the heating roller 2, the surface temperature T2 at the central portion in the axial direction of the heating roller 2 decreases, and the temperature required for the fixing process decreases. Will not recover until. As a result, in step s2, it is determined that the absolute value of the temperature difference ΔT between the surface temperature T2 at the center in the axial direction of the heating roller 2 and the surface temperature T1 near both ends in the axial direction exceeds 10 ° C., and then step s3 In, it is determined that the surface temperature T2 at the center in the axial direction is lower than the surface temperature T1 near both ends in the axial direction. Thus, the width of the recording paper 5 is regarded as being equal to or smaller than the length W1.

【0072】記録紙5の幅が、前記長さW1と同一また
はより小さいとみなされることによって、ステップs4
に進み、ステップs4では、前述のように交番磁界の周
波数がたとえば20kHzに下げられて、前記長さW1
と同一またはより小さい幅の記録紙5に応じた交番磁界
の周波数に制御されるので、加熱ローラ2の軸線方向中
央部の発熱が促進され、軸線方向中央部の温度は定着処
理に必要な温度に回復し、記録紙5を幅方向に均一加熱
することができる。
When the width of the recording paper 5 is regarded as being equal to or smaller than the length W1, the process proceeds to step s4.
In step s4, the frequency of the alternating magnetic field is reduced to, for example, 20 kHz as described above, and the length W1
Is controlled to the frequency of the alternating magnetic field corresponding to the recording paper 5 having the same or smaller width than that of the recording paper 5, so that the heat generation at the central portion in the axial direction of the heating roller 2 is promoted, and the temperature at the central portion in the axial direction becomes the temperature required for the fixing process. And the recording paper 5 can be uniformly heated in the width direction.

【0073】前記長さW1と同一またはより小さい幅の
記録紙を加熱ローラ2に通過させることによって、交番
磁界の周波数をたとえば20kHzに下げるように制御
された後、前記長さW1と同一またはより小さい幅の記
録紙に代えて、前記長さW1よりも大きい幅の記録紙を
加熱ローラ2に通過させると、記録紙の通過によって熱
が奪われ、加熱ローラ2の軸線方向両端部付近の表面温
度T1は低下する。
After the recording paper having the same width as the length W1 or a width smaller than the length W1 is passed through the heating roller 2, the frequency of the alternating magnetic field is controlled to be reduced to, for example, 20 kHz. When a recording sheet having a width larger than the length W1 is passed through the heating roller 2 instead of the recording sheet having a small width, heat is taken away by the passage of the recording sheet, and the surface near the both ends in the axial direction of the heating roller 2 is removed. The temperature T1 decreases.

【0074】加熱ローラ2の軸線方向両端部付近の表面
温度T1が低下するけれども、設定された交番磁界の周
波数が低く、表皮深さが大きいので、加熱ローラ2の軸
線方向両端部付近よりも、軸線方向中央部の加熱が促進
される。したがって、前記長さW1より大きい幅の記録
紙を連続して加熱ローラ2に通過させると、加熱ローラ
2の軸線方向両端部付近の表面温度T1が低下し、定着
処理に必要な温度まで回復しなくなる。その結果、ステ
ップs2において、加熱ローラ2の軸線方向中央部の表
面温度T2と、軸線方向両端部付近の表面温度T1との
温度差ΔTの絶対値が10℃を超えると判断され、次い
でステップs3において、軸線方向中央部の表面温度T
2が、軸線方向両端部付近の表面温度T1よりも高いと
判断される。このことによって、記録紙の幅は、前記長
さW1より大きいとみなされる。
Although the surface temperature T1 near both ends of the heating roller 2 in the axial direction decreases, the frequency of the set alternating magnetic field is low and the skin depth is large. Heating in the axial center is promoted. Therefore, when recording paper having a width greater than the length W1 is continuously passed through the heating roller 2, the surface temperature T1 near both ends of the heating roller 2 in the axial direction decreases, and the temperature is restored to a temperature required for the fixing process. Disappears. As a result, in step s2, it is determined that the absolute value of the temperature difference ΔT between the surface temperature T2 at the center in the axial direction of the heating roller 2 and the surface temperature T1 near both ends in the axial direction exceeds 10 ° C., and then step s3 , The surface temperature T at the center in the axial direction
2 is higher than the surface temperature T1 near both ends in the axial direction. Thus, the width of the recording paper is considered to be larger than the length W1.

【0075】記録紙の幅が、前記長さW1より大きいと
みなされることによって、ステップs5に進み、ステッ
プs5では、前述のように交番磁界の周波数がたとえば
40kHzに上げられて、前記長さW1より大きい幅の
記録紙に応じた交番磁界の周波数に制御されるので、加
熱ローラ2の軸線方向両端部付近の発熱が促進され、軸
線方向両端部付近の温度は定着処理に必要な温度に回復
し、記録紙を幅方向に均一加熱することができる。
When the width of the recording paper is considered to be greater than the length W1, the process proceeds to step s5. In step s5, the frequency of the alternating magnetic field is increased to, for example, 40 kHz as described above, and the length W1 is increased. Since the frequency of the alternating magnetic field is controlled according to the larger width of the recording paper, heat generation near both ends in the axial direction of the heating roller 2 is promoted, and the temperature near both ends in the axial direction recovers to a temperature required for the fixing process. Thus, the recording paper can be uniformly heated in the width direction.

【0076】記録紙の幅が、前記長さW1と同一または
より小さく、また交番磁界の周波数がたとえば20kH
zのように低く設定されているとき、記録紙の幅と加熱
ローラ2の加熱が促進される部位とが適合しているの
で、加熱ローラ2の軸線方向中央部と両端部付近との温
度差ΔTが、10℃を超えることがなく、設定された周
波数のまま加熱ローラ2の加熱と、記録紙の加熱ローラ
2への搬送とが継続される。すなわち、図8に示すステ
ップs2とステップs6との動作が繰返し行われる。
The width of the recording paper is the same as or smaller than the length W1, and the frequency of the alternating magnetic field is, for example, 20 kHz.
When the temperature is set low, such as z, the width of the recording paper and the portion where the heating of the heating roller 2 is promoted match, so that the temperature difference between the center in the axial direction of the heating roller 2 and the vicinity of both ends thereof The heating of the heating roller 2 and the conveyance of the recording paper to the heating roller 2 are continued at the set frequency without ΔT exceeding 10 ° C. That is, the operations of step s2 and step s6 shown in FIG. 8 are repeated.

【0077】記録紙の幅が、前記長さW1より大きく、
また交番磁界の周波数がたとえば40kHzのように高
く設定されているとき、記録紙の幅と加熱ローラ2の加
熱が促進される部位とが適合しているので、上記と同様
にステップs2とステップs6との動作が繰返し行われ
る。
The width of the recording paper is greater than the length W1,
When the frequency of the alternating magnetic field is set to a high value, for example, 40 kHz, the width of the recording paper and the portion where the heating of the heating roller 2 is promoted match, so that steps s2 and s6 are performed in the same manner as described above. Are repeated.

【0078】このように、加熱ローラ2の軸線方向両端
部付近の表面温度T1と、軸線方向中央部の表面温度T
2との温度差ΔTの絶対値が10℃を超えているか否
か、また表面温度T1とT2とのいずれが低いかを判断
することによって、記録紙の幅を間接的に検出し、記録
紙の幅に応じた交番磁界の周波数に制御し、加熱ローラ
2を幅方向に均一加熱することができる。
As described above, the surface temperature T1 near both ends in the axial direction of the heating roller 2 and the surface temperature T
The indirect detection of the width of the recording paper is performed by determining whether the absolute value of the temperature difference ΔT from the recording medium 2 exceeds 10 ° C. and determining whether the surface temperature T1 or T2 is lower. The heating roller 2 can be uniformly heated in the width direction by controlling the frequency of the alternating magnetic field according to the width of the heating roller 2.

【0079】また、記録紙の幅が、前記長さW1と同一
またはより小さいときは、交番磁界の周波数を低く設定
し、導電層8の層厚t2に形成される軸線方向中央部の
発熱を促進することが望ましい。このことによって、記
録紙の幅に対応する加熱ローラ2の軸線方向中央部は、
軸線方向両端部付近よりも早く昇温されるので、ウォー
ムアップ時間が短縮され、消費電力を節減することがで
きる。
When the width of the recording paper is equal to or smaller than the length W1, the frequency of the alternating magnetic field is set low, and the heat generated at the center in the axial direction formed at the thickness t2 of the conductive layer 8 is reduced. It is desirable to promote. As a result, the central portion in the axial direction of the heating roller 2 corresponding to the width of the recording paper is:
Since the temperature is raised faster than the vicinity of both ends in the axial direction, the warm-up time is shortened and power consumption can be reduced.

【0080】また、記録紙の幅に応じて交番磁界の周波
数を制御し、加熱ローラ2の軸線方向の温度分布を均一
化することによって、ホットオフセットの発生を防止す
ることができる。さらに、記録紙の幅が、前記長さW1
と同一またはより小さいにもかかわらず、交番磁界の周
波数を高く設定したまま加熱ローラ2を加熱することに
よって、加熱ローラ2の軸線方向両端部付近から第1お
よび第2軸受13,14への熱伝導量が多くなると、第
1および第2軸受13,14が熱によって破損するおそ
れがあるけれども、記録紙の幅に応じて交番磁界の周波
数を制御し、加熱ローラ2の軸線方向の温度分布を均一
化することによって、第1および第2軸受13,14の
破損を防止できる。
Further, by controlling the frequency of the alternating magnetic field in accordance with the width of the recording paper and making the temperature distribution in the axial direction of the heating roller 2 uniform, the occurrence of hot offset can be prevented. Further, the width of the recording paper is equal to the length W1.
The heating roller 2 is heated while the frequency of the alternating magnetic field is set high, even though it is the same or smaller than that of the heating roller 2, so that heat from the vicinity of both ends in the axial direction of the heating roller 2 to the first and second bearings 13 and 14 is increased. When the amount of conduction increases, the first and second bearings 13 and 14 may be damaged by heat. However, the frequency of the alternating magnetic field is controlled in accordance with the width of the recording paper to reduce the temperature distribution in the axial direction of the heating roller 2. The uniformity can prevent the first and second bearings 13 and 14 from being damaged.

【0081】従来の定着装置では、定着装置に通紙され
る記録紙の幅を検知するために、操作パネルから記録紙
の幅を入力する入力手段、または記録紙の幅をたとえば
光学的に検出する検出手段を設けていたけれども、本実
施の形態によれば、加熱ローラ2の軸線方向両端部付近
および中央部の表面温度T1,T2を、第1および第2
温度検出器22,62を用いて検出することによって、
記録紙の幅を間接的に検出することが可能である。した
がって、操作パネルに記録紙幅の入力手段を設ける必要
がなく、また記録紙幅検出手段を設ける必要がないの
で、部品数を削減し製造コストを低減することができ
る。
In the conventional fixing device, in order to detect the width of the recording paper passed through the fixing device, input means for inputting the width of the recording paper from the operation panel, or the width of the recording paper is optically detected, for example. According to the present embodiment, the surface temperatures T1 and T2 near both ends in the axial direction and the center of the heating roller 2 are set to the first and second temperatures.
By detecting using the temperature detectors 22 and 62,
It is possible to indirectly detect the width of the recording paper. Therefore, it is not necessary to provide a recording paper width input means on the operation panel, and it is not necessary to provide a recording paper width detecting means, so that the number of components can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.

【0082】図9は、本発明の第3の実施の形態である
加熱ローラ63の構成を簡略化して示す断面図である。
本実施の形態の加熱ローラ63は、実施の第1形態の加
熱ローラ2と類似し、対応する部分には同一の参照符号
を付して説明を省略する。
FIG. 9 is a sectional view showing a simplified configuration of a heating roller 63 according to a third embodiment of the present invention.
The heating roller 63 according to the present embodiment is similar to the heating roller 2 according to the first embodiment, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

【0083】本実施の形態の加熱ローラ63は、導電層
64の層厚t1に形成される軸線方向一端部16付近の
軸線方向長さL13と、軸線方向他端部34付近の軸線
方向長さL14とが相異なり、前記長さL13が、前記
長さL14よりも長く形成される。本実施の形態では、
前記長さL13の方が前記L14よりも大きいけれど
も、これに限定されることなく、軸線方向他端部34付
近の軸線方向長さが、軸線方向一端部16付近の軸線方
向長さよりも長く形成されてもよい。
The heating roller 63 of this embodiment has an axial length L13 near one axial end 16 formed at the thickness t1 of the conductive layer 64 and an axial length near the other axial end 34. Unlike the length L14, the length L13 is formed to be longer than the length L14. In the present embodiment,
Although the length L13 is larger than the length L14, the length L13 is not limited to this, and the length in the axial direction near the other end portion 34 in the axial direction is longer than the length in the axial direction near the one end portion 16 in the axial direction. May be done.

【0084】本実施の形態の加熱ローラ63では、導電
層64の層厚t2に形成される軸線方向中央部の長さ
と、層厚t1に形成される軸線方向他端部34付近の一
部とを含む長さが、たとえば日本工業規格P0138に
定められるA列4番の短手方向の長さW3に設定され
る。加熱ローラ63は、記録紙の幅方向の中心が、加熱
ローラ63の軸線方向中心から他端部34よりに合わせ
て通紙される場合に適した構成である。
In the heating roller 63 according to the present embodiment, the length of the central portion in the axial direction formed at the layer thickness t2 of the conductive layer 64 and the portion near the other axial end portion 34 formed at the layer thickness t1 are determined. Is set to, for example, the length W3 in the short direction of the fourth row of row A defined in Japanese Industrial Standard P0138. The heating roller 63 has a configuration suitable for a case where the center of the recording paper in the width direction is fed from the axial center of the heating roller 63 to the other end 34.

【0085】前述のように本実施の第1〜第3の形態で
は、導電層の層厚は、軸線方向両端部付近の層厚t1と
中央部の層厚t2との2段階に構成されるけれども、設
定される交番磁界の周波数の段階に応じて得られる表皮
深さに対応し、均一に加熱される軸線方向の長さが3段
階以上に設定されるように、導電層の層厚が軸線方向に
おいて3段階以上に異なる構成であっても、本発明と主
旨を等しくするものである。
As described above, in the first to third embodiments, the layer thickness of the conductive layer is configured in two steps: the layer thickness t1 near both ends in the axial direction and the layer thickness t2 at the center. However, the thickness of the conductive layer is adjusted so that the axial length that is uniformly heated is set to three or more stages, corresponding to the skin depth obtained according to the frequency of the set alternating magnetic field frequency. Even if the configuration differs in three or more stages in the axial direction, the gist of the present invention is the same.

【0086】図10は本発明の第4の実施の形態である
定着装置65の構成を簡略化して示す概略断面図であ
り、図11は図10に示す定着装置65に含まれる誘導
コイル66の構成を簡略化して示す斜視図である。本実
施の形態の定着装置65は、実施の第1形態の定着装置
1と類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して
説明を省略する。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a simplified structure of a fixing device 65 according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a sectional view of an induction coil 66 included in the fixing device 65 shown in FIG. It is a perspective view which shows a structure simplified. The fixing device 65 according to the present embodiment is similar to the fixing device 1 according to the first embodiment, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

【0087】本実施の形態の定着装置65では、誘導コ
イル66が導電層8の半径方向内方に設けられる。誘導
コイル66は、アルミニウムの単線を加熱ローラ2の軸
線まわりに巻き回して螺旋状に形成される。誘導コイル
66が、導電層8の半径方向内方に設けられることによ
って、定着装置65をより小型化することが可能とな
る。
In the fixing device 65 of the present embodiment, the induction coil 66 is provided radially inward of the conductive layer 8. The induction coil 66 is formed in a spiral shape by winding a single wire of aluminum around the axis of the heating roller 2. By providing the induction coil 66 inside the conductive layer 8 in the radial direction, the size of the fixing device 65 can be further reduced.

【0088】図12は本発明の第5の実施の形態である
定着装置67の構成を簡略化して示す概略断面図であ
り、図13は図12に示す定着装置67に含まれる誘導
コイル68および磁束調整部材69の構成を簡略化して
示す斜視図である。本実施の形態の定着装置67は、実
施の第1形態の定着装置1と類似し、対応する部分には
同一の参照符号を付して説明を省略する。
FIG. 12 is a schematic sectional view showing a simplified structure of a fixing device 67 according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 13 is a sectional view showing an induction coil 68 and a fixing device 67 included in the fixing device 67 shown in FIG. FIG. 7 is a simplified perspective view showing a configuration of a magnetic flux adjusting member 69. The fixing device 67 according to the present embodiment is similar to the fixing device 1 according to the first embodiment, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

【0089】本実施の形態の定着装置67では、誘導コ
イル68と磁束調整部材69とが、導電層8の半径方向
内方に設けられる。磁束調整部材69は、加熱ローラ2
の軸線に沿って延び、軸線に垂直な断面の形状がE字状
を有する磁性材料からなる部材である。磁束調整部材6
9の素材としては、高透磁率を有することが望ましくフ
ェライト、珪素鋼板および電磁鋼板などが適している。
磁束調整部材69は、加熱ローラ2の軸線に沿って延び
る平板状の基底部70と、基底部70からほぼ垂直に立
ち上がり、互いにほぼ平行に加熱ローラ2の軸線に沿っ
て延びる第1〜第3突出片71,72,73とを含む。
In the fixing device 67 of the present embodiment, the induction coil 68 and the magnetic flux adjusting member 69 are provided inside the conductive layer 8 in the radial direction. The magnetic flux adjusting member 69 includes the heating roller 2
Is a member made of a magnetic material having an E-shaped cross section perpendicular to the axis. Magnetic flux adjusting member 6
As the material of No. 9, it is desirable to have a high magnetic permeability, and ferrite, a silicon steel sheet, an electromagnetic steel sheet and the like are suitable.
The magnetic flux adjusting member 69 includes a flat base 70 extending along the axis of the heating roller 2 and first to third bases that rise substantially perpendicularly from the base 70 and extend along the axis of the heating roller 2 almost in parallel with each other. Projecting pieces 71, 72, 73.

【0090】誘導コイル68は、アルミニウムの単線が
磁束調整部材69の第2突出片72に一方向に巻き回さ
れて形成され、導電層8の内周面に臨み、導電層8およ
び離型層9を介して加圧ローラ3に対向して配置され
る。磁性材料からなる磁束調整部材69が存在すると、
誘導コイル68に電流が流されることによって発生する
磁束は、磁束調整部材69に集中する。磁束調整部材6
9を設けることによって、集中された磁束を導電層8に
鎖交させることができるので、磁束調整部材69が設け
られず磁束が大気中を通る場合に比べて、導電層8を通
る磁束密度が高くなり、導電層8の加熱効率を向上する
ことができる。
The induction coil 68 is formed by winding a single wire of aluminum around the second protruding piece 72 of the magnetic flux adjusting member 69 in one direction, faces the inner peripheral surface of the conductive layer 8, and forms the conductive layer 8 and the release layer. The pressure roller 3 is disposed so as to face the pressure roller 3. When the magnetic flux adjusting member 69 made of a magnetic material exists,
The magnetic flux generated by the current flowing through the induction coil 68 concentrates on the magnetic flux adjusting member 69. Magnetic flux adjusting member 6
By providing 9, the concentrated magnetic flux can be linked to the conductive layer 8, so that the magnetic flux density passing through the conductive layer 8 can be reduced as compared with the case where the magnetic flux passes through the atmosphere without the magnetic flux adjusting member 69. As a result, the heating efficiency of the conductive layer 8 can be improved.

【0091】以上に述べたように、本実施の第1〜第5
の形態では、定着装置は、1つの誘導コイルを有するけ
れども、これに限定されることなく、複数の誘導コイル
を有する構成であってもよい。また導電層は、1層から
なるけれども、これに限定されることなく、複数の層に
よって構成されてもよい。また温度検出手段は、第1お
よび第2温度検出器22,62の2つによって構成さ
れ、第1および第2温度検出器22,62の各検出出力
に応答して交番磁界の周波数が制御される構成であるけ
れども、これに限定されることなく、温度検出手段は、
3つ以上の温度検出器によって構成され、各温度検出器
の出力に応答して交番磁界の周波数が制御される構成で
あってもよい。
As described above, the first to fifth embodiments of the present invention are described.
In the embodiment, the fixing device has one induction coil, but is not limited thereto, and may have a configuration having a plurality of induction coils. Further, the conductive layer is composed of one layer, but is not limited to this, and may be composed of a plurality of layers. Further, the temperature detecting means is constituted by two of the first and second temperature detectors 22, 62, and the frequency of the alternating magnetic field is controlled in response to each detection output of the first and second temperature detectors 22, 62. However, without being limited to this, the temperature detecting means
It may be configured to include three or more temperature detectors, and control the frequency of the alternating magnetic field in response to the output of each temperature detector.

【0092】[0092]

【発明の効果】本発明によれば、加熱ローラに備わる導
電層の軸線方向両端部付近の層厚t1は、それ以外の部
分の層厚t2よりも薄くなるように形成される。このこ
とによって、導電層の層厚t1に形成される軸線方向両
端部付近の熱容量が、それ以外の層厚t2に形成される
部分の熱容量よりも小さくなり、また導電層の層厚t2
に形成される部分から層厚t1に形成される軸線方向両
端部付近へ向う熱の移動が抑制される。したがって、導
電層が交番磁界によって誘導加熱されるとき、導電層の
軸線方向両端部付近における昇温速度の遅れを改善する
ことが可能となり、導電層の軸線方向にわたる昇温速度
および温度分布が均一化される。さらに、加熱ローラに
加圧ローラが押圧されたとき、加熱ローラの軸線方向の
たわみを低減することができる。
According to the present invention, the layer thickness t1 near both ends in the axial direction of the conductive layer provided on the heating roller is formed so as to be smaller than the layer thickness t2 in other portions. As a result, the heat capacity near both ends in the axial direction formed at the layer thickness t1 of the conductive layer becomes smaller than the heat capacity at the portion formed at the other layer thickness t2, and the layer thickness t2 of the conductive layer is obtained.
The transfer of heat from the portion formed at the bottom to the vicinity of both ends in the axial direction formed at the layer thickness t1 is suppressed. Therefore, when the conductive layer is induction-heated by the alternating magnetic field, it is possible to improve the delay of the heating rate near both ends in the axial direction of the conductive layer, and the heating rate and the temperature distribution in the axial direction of the conductive layer are uniform. Be transformed into Furthermore, when the pressing roller is pressed against the heating roller, the bending of the heating roller in the axial direction can be reduced.

【0093】また本発明によれば、導電層の層厚がt2
に形成される部分の軸線方向長さは、被加熱材の搬送方
向に垂直な方向の長さ以上に設定されるので、被加熱材
を加熱ローラと加圧ローラとの間に挟圧して加熱すると
き、被加熱材を搬送方向に垂直な方向に均一に加熱する
ことができる。
According to the present invention, the thickness of the conductive layer is t2
The length of the portion formed in the axial direction is set to be equal to or greater than the length in the direction perpendicular to the transport direction of the material to be heated, so that the material to be heated is sandwiched between the heating roller and the pressure roller to be heated. In this case, the material to be heated can be uniformly heated in a direction perpendicular to the transport direction.

【0094】また本発明によれば、導電層の軸線方向両
端部付近の層厚t1は、不等式t1≦√(2/ωσμ)
を満たすように選ばれる。このことによって、導電層が
交番磁界によって誘導加熱されるとき、導電層の層厚t
1に形成される軸線方向両端部付近は、層厚t1が表皮
深さ以下の厚み、すなわち渦電流によって発熱する厚み
だけを有するので、層厚t1が発熱に有効利用され、か
つ熱容量が小さいこともあり予め定める温度まで昇温す
る時間が短縮される。一方、導電層の層厚がt2に形成
される部分は、層厚t2が表皮深さよりも大きく、渦電
流によって発熱する部分の厚みと、その発熱部分からの
熱伝導によって加熱される熱負荷部分の厚みとを含むの
で、熱容量が大きくなり予め定める温度まで昇温する時
間が長くなる。したがって、導電層の軸線方向の昇温速
度が均一化される。
Further, according to the present invention, the layer thickness t1 near both ends in the axial direction of the conductive layer is inequality t1 ≦ √ (2 / ωσμ)
Are chosen to satisfy Thus, when the conductive layer is induction-heated by an alternating magnetic field, the thickness t of the conductive layer
In the vicinity of both ends in the axial direction formed at 1, the layer thickness t1 has a thickness equal to or less than the skin depth, that is, only the thickness that generates heat by eddy current, so that the layer thickness t1 is effectively used for heat generation and the heat capacity is small. In some cases, the time required to raise the temperature to a predetermined temperature is reduced. On the other hand, the portion where the layer thickness of the conductive layer is formed at t2 is the thickness of the portion where the layer thickness t2 is larger than the skin depth, the thickness of the portion that generates heat due to the eddy current, and the heat load portion that is heated by heat conduction from the heat generation portion , The heat capacity increases, and the time required to raise the temperature to a predetermined temperature increases. Therefore, the rate of temperature rise in the axial direction of the conductive layer is made uniform.

【0095】また、予め定める温度に昇温後、導電層の
層厚t1に形成される軸線方向両端部付近では、層厚t
1の厚みすべてが発熱の有効利用されるけれども、放熱
が大きく、導電層の層厚t2に形成される部分では、両
端部付近に比べて放熱は少ないけれども、前記熱負荷部
分を有するので、導電層の軸線方向の温度分布は均一化
される。
After the temperature is raised to the predetermined temperature, the layer thickness t1 is formed near both ends in the axial direction formed at the layer thickness t1 of the conductive layer.
Although the entire thickness of 1 is used effectively for heat generation, heat dissipation is large, and the portion formed to have a layer thickness t2 of the conductive layer has less heat dissipation than the vicinity of both ends, but has the heat load portion. The temperature distribution in the axial direction of the layer is homogenized.

【0096】また本発明によれば、磁界発生手段は、被
加熱材の搬送方向に垂直な方向の長さに応じて、加熱ロ
ーラの温度が均一になるように交番磁界の周波数を制御
する制御手段を含む。このことによって、搬送方向に垂
直な方向の長さが、導電層の層厚t2に形成される部分
の軸線方向の長さよりも長い被加熱材を加熱するとき、
交番磁界の周波数を高く設定し、導電層の軸線方向両端
部付近の層厚t1が表皮深さとなる条件で発熱させるこ
とによって、導電層の軸線方向全長にわたる昇温速度お
よび温度分布を均一化することができる。また、搬送方
向に垂直な方向の長さが、導電層の層厚t2に形成され
る部分の軸線方向の長さ以下である短い被加熱材を加熱
するとき、交番磁界の周波数を低く設定し、導電層の層
厚t2に形成される部分を主に発熱させ、層厚t1に形
成される軸線方向両端部付近の発熱を抑制することによ
って、予め定める温度までの昇温時間を短縮し、消費電
力を節減することができる。
Further, according to the present invention, the magnetic field generating means controls the frequency of the alternating magnetic field so that the temperature of the heating roller becomes uniform according to the length in the direction perpendicular to the conveying direction of the material to be heated. Including means. By this, when heating the material to be heated whose length in the direction perpendicular to the transport direction is longer than the length in the axial direction of the portion formed with the layer thickness t2 of the conductive layer,
By setting the frequency of the alternating magnetic field high and generating heat under the condition that the layer thickness t1 near both ends in the axial direction of the conductive layer becomes the skin depth, the temperature rising rate and the temperature distribution over the entire axial length of the conductive layer are made uniform. be able to. Further, when heating a short material to be heated whose length in the direction perpendicular to the transport direction is equal to or less than the length in the axial direction of the portion formed with the layer thickness t2 of the conductive layer, the frequency of the alternating magnetic field is set low. By mainly generating heat in a portion of the conductive layer formed at the layer thickness t2 and suppressing heat generation near both ends in the axial direction formed at the layer thickness t1, the heating time to a predetermined temperature is reduced, Power consumption can be reduced.

【0097】また本発明によれば、制御手段は、加熱ロ
ーラの軸線方向に予め定める間隔をあけて配置され、加
熱ローラの温度を検出する複数の温度検出手段の出力に
応答し、交番磁界の周波数を加熱ローラの温度が均一に
なるように制御する。このことによって、加熱ローラの
層厚t1に形成される軸線方向両端部付近と、それ以外
の層厚t2に形成される部分との温度差が、予め定める
値よりも大きいとき、各温度検出手段の出力に応答し、
交番磁界の周波数を制御することができるので、加熱ロ
ーラの軸線方向における温度分布を均一化することがで
きる。
Further, according to the present invention, the control means is arranged at a predetermined interval in the axial direction of the heating roller, responds to the outputs of a plurality of temperature detecting means for detecting the temperature of the heating roller, and controls the alternating magnetic field. The frequency is controlled so that the temperature of the heating roller becomes uniform. Accordingly, when the temperature difference between the vicinity of both ends in the axial direction formed at the layer thickness t1 of the heating roller and the portion formed at the other layer thickness t2 is larger than a predetermined value, each temperature detecting means Responds to the output of
Since the frequency of the alternating magnetic field can be controlled, the temperature distribution in the axial direction of the heating roller can be made uniform.

【0098】すなわち、加熱ローラの層厚t1に形成さ
れる軸線方向両端部付近の温度が、それ以外の層厚t2
に形成される部分の温度よりも予め定める値を超えて高
い場合には、交番磁界の周波数を低くし、また加熱ロー
ラの層厚t1に形成される軸線方向両端部付近の温度
が、それ以外の層厚t2に形成される部分の温度よりも
予め定める値を超えて低い場合には、交番磁界の周波数
を高くすることによって、加熱ローラの軸線方向におけ
る温度分布を均一化し、加熱ローラを搬送方向に垂直な
方向に温度が均一になるように加熱することができる。
That is, the temperature near both ends in the axial direction formed at the layer thickness t1 of the heating roller is changed to the other layer thickness t2.
If the temperature is higher than a predetermined value than the temperature of the portion formed in the heating roller, the frequency of the alternating magnetic field is lowered, and the temperature near both ends in the axial direction formed in the layer thickness t1 of the heating roller is other than that. When the temperature of the portion formed at the layer thickness t2 is lower than a predetermined value by more than a predetermined value, the frequency of the alternating magnetic field is increased to make the temperature distribution in the axial direction of the heating roller uniform and to convey the heating roller. Heating can be performed so that the temperature becomes uniform in a direction perpendicular to the direction.

【0099】また本発明によれば、画像形成装置は、前
記いずれか1つの加熱装置を含むので、被加熱材の搬送
方向に垂直な方向に加熱むらのない良好な品質の画像を
形成することができる。
Further, according to the present invention, since the image forming apparatus includes any one of the above-mentioned heating devices, it is possible to form an image of good quality without uneven heating in a direction perpendicular to the conveying direction of the material to be heated. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態の加熱装置である定着装
置1に含まれる加熱ローラ2の構成を簡略化して示す断
面図である。
FIG. 1 is a simplified cross-sectional view showing a configuration of a heating roller 2 included in a fixing device 1 which is a heating device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す加熱ローラ2を含む定着装置1の全
体構成を簡略化して示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view schematically showing the entire configuration of a fixing device 1 including a heating roller 2 shown in FIG.

【図3】定着装置1に含まれる誘導コイル20の平面図
である。
FIG. 3 is a plan view of an induction coil 20 included in the fixing device 1.

【図4】励磁回路21の電気的構成を簡略化して示すブ
ロック図である。
FIG. 4 is a simplified block diagram showing an electrical configuration of an excitation circuit 21;

【図5】交番磁界の周波数fと表皮深さtとの関係を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a frequency f of an alternating magnetic field and a skin depth t.

【図6】図2に示す定着装置1を備える画像形成装置4
1の構成を簡略化して示す概略断面図である。
6 is an image forming apparatus 4 including the fixing device 1 shown in FIG.
1 is a schematic cross-sectional view showing a simplified configuration of FIG.

【図7】本発明の第2の実施の形態である定着装置61
に含まれる加熱ローラ2の構成を簡略化して示す断面図
である。
FIG. 7 shows a fixing device 61 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a simplified configuration of a heating roller 2 included in the embodiment.

【図8】交番磁界の周波数を制御するスイッチング素子
制御回路30の動作を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing an operation of the switching element control circuit 30 for controlling the frequency of the alternating magnetic field.

【図9】本発明の第3の実施の形態である加熱ローラ6
3の構成を簡略化して示す断面図である。
FIG. 9 shows a heating roller 6 according to a third embodiment of the present invention.
3 is a simplified cross-sectional view showing the configuration of FIG.

【図10】本発明の第4の実施の形態である定着装置6
5の構成を簡略化して示す概略断面図である。
FIG. 10 shows a fixing device 6 according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a schematic cross-sectional view showing a simplified configuration of FIG.

【図11】図10に示す定着装置65に含まれる誘導コ
イル66の構成を簡略化して示す斜視図である。
11 is a simplified perspective view showing a configuration of an induction coil 66 included in the fixing device 65 shown in FIG.

【図12】本発明の第5の実施の形態である定着装置6
7の構成を簡略化して示す概略断面図である。
FIG. 12 shows a fixing device 6 according to a fifth embodiment of the present invention.
7 is a schematic cross-sectional view showing a simplified configuration of FIG.

【図13】図12に示す定着装置67に含まれる誘導コ
イル68および磁束調整部材69の構成を簡略化して示
す斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view showing a simplified configuration of an induction coil 68 and a magnetic flux adjusting member 69 included in the fixing device 67 shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 定着装置 2 加熱ローラ 3 加圧ローラ 4 磁界発生手段 8 導電層 41 画像形成装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixing apparatus 2 Heating roller 3 Pressure roller 4 Magnetic field generating means 8 Conductive layer 41 Image forming apparatus

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性を有する材料からなる筒状の導電
層を備える加熱ローラであって、導電層の軸線方向両端
部付近の層厚t1が、導電層のそれ以外の部分の層厚t
2よりも薄くなるように形成された加熱ローラと、 加熱ローラと対向して設けられ、加熱ローラとの間に被
加熱材を挟圧して搬送する加圧ローラと、 導電層に交番磁界を印加して発熱させる磁界発生手段と
を含むことを特徴とする加熱装置。
1. A heating roller provided with a cylindrical conductive layer made of a conductive material, wherein the layer thickness t1 near both ends in the axial direction of the conductive layer is the layer thickness t of other portions of the conductive layer.
A heating roller formed so as to be thinner than 2, a pressure roller provided opposite to the heating roller and for conveying the material to be heated while being pressed between the heating roller, and applying an alternating magnetic field to the conductive layer And a magnetic field generating means for generating heat by heating.
【請求項2】 前記導電層の層厚がt2に形成されてい
る部分の軸線方向の長さは、 被加熱材の搬送方向に垂直な方向の長さ以上に設定され
ることを特徴とする請求項1記載の加熱装置。
2. An axial length of a portion where the thickness of the conductive layer is formed at t2 is set to be equal to or longer than a length in a direction perpendicular to a conveying direction of a material to be heated. The heating device according to claim 1.
【請求項3】 導電層の軸線方向両端部付近の層厚t1
は、不等式 t1≦√(2/ωσμ) ここで、ω:交番磁界の角周波数(=2πf) f:交番磁界の周波数 [Hz] σ:導電層の電気伝導度[S/m] μ:導電層の透磁率 を満たすように選ばれることを特徴とする請求項1また
は2記載の加熱装置。
3. A layer thickness t1 near both ends in the axial direction of the conductive layer.
Is the inequality t1 ≦ √ (2 / ωσμ) where ω: angular frequency of the alternating magnetic field (= 2πf) f: frequency of the alternating magnetic field [Hz] σ: electric conductivity of the conductive layer [S / m] μ: conductive 3. The heating device according to claim 1, wherein the heating device is selected so as to satisfy the magnetic permeability of the layer.
【請求項4】 前記磁界発生手段は、 交番磁界の周波数を制御する制御手段を含み、 制御手段は、被加熱材の搬送方向に垂直な方向の長さに
応じて、交番磁界の周波数を加熱ローラの温度が均一に
なるように制御することを特徴とする請求項1〜3のい
ずれかに記載の加熱装置。
4. The magnetic field generating means includes control means for controlling a frequency of an alternating magnetic field, wherein the control means heats the frequency of the alternating magnetic field in accordance with a length in a direction perpendicular to a conveying direction of the material to be heated. The heating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature of the roller is controlled to be uniform.
【請求項5】 加熱ローラの軸線方向に予め定める間隔
をあけて配置され、加熱ローラの温度を検出する複数の
温度検出手段をさらに含み、 前記制御手段は、各温度検出手段の出力に応答し、交番
磁界の周波数を加熱ローラの温度が均一になるように制
御することを特徴とする請求項4記載の加熱装置。
5. A heating roller further comprising a plurality of temperature detecting means disposed at predetermined intervals in an axial direction of the heating roller and detecting a temperature of the heating roller, wherein the control means responds to an output of each temperature detecting means. 5. The heating device according to claim 4, wherein the frequency of the alternating magnetic field is controlled so that the temperature of the heating roller becomes uniform.
【請求項6】 前記請求項1〜5のいずれかに記載の加
熱装置と、 被加熱材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、 トナー像が表面に形成された被加熱材を、加熱ローラと
加圧ローラとの間に搬送する搬送手段とを含むことを特
徴とする画像形成装置。
6. A heating device according to any one of claims 1 to 5, a toner image forming means for forming a toner image on a material to be heated, and a material to be heated having a toner image formed on a surface thereof. An image forming apparatus, comprising: a conveying unit that conveys between a heating roller and a pressure roller.
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