【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真画像形成装置に装着する誘導加熱定着装置に関するものであり、更に詳しくは火災等の災害を起こすことのない省エネ且つ迅速定着の可能な定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真画像形成装置における転写材上に転写されたトナー像を定着する定着装置は一般的にハロゲンランプのヒータを内蔵した熱伝導性の良い金属製の定着ローラと加圧ローラとの間にニップ部を形成しそのニップ部に前記転写材を通して熱定着していたが、熱容量が大きく温度上昇に時間がかかり特にウォームアップ時間が長くかかるため画像形成速度が遅くなり効率が悪かった。これをさけるため、近年の省エネ化の流れでもあり、ウォームアップ時間を短くするために、ヒータの加熱効率を上げることと加熱部材の熱容量を小さくすることの手段として定着装置には特許文献１に示すような誘導加熱型の定着装置が取り上げられてきている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭９−１２７８１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、定着装置においては、温度制御用センサの故障等、何らかの理由で回転体加熱部材の温度が過昇温した場合、サーモスタットや温度ヒューズによって、定着ヒータへの通電を遮断し、回転体加熱部材もしくは周辺部材の発火を防止している。サーモスタットや温度ヒューズは通常加熱部材表面の摩耗傷を防止するために、回転体加熱部材とは非接触で設けられることが多い。サーモスタットや温度ヒューズが加熱部材に対して非接触で設けられていると、回転体加熱部材からサーモスタットや温度ヒューズへの熱移動に時間がかかるため、通電遮断動作に応答遅れが発生する。従来の熱容量の大きな加熱部材の場合は、定着ヒータ通電時の回転体加熱部材の温度上昇速度が小さいために、この応答遅れの影響は小さかった。しかし前述のような近年の省エネ化の流れで、前記特許文献１の誘導加熱定着装置の構成では、定着ヒータの加熱効率が高いことと回転体としての加熱部材の熱容量が小さくなることにより、回転体としての加熱部材の温度上昇速度が大きく、これに対するサーモスタットや温度ヒューズの応答遅れが目立つようになり、該サーモスタットや温度ヒューズが作動するときには、過昇温になり、回転体としての加熱部材やその周辺部材が発火してしまう可能性が高くなる。
【０００５】
本発明はこのような不具合を解消して、ウォームアップ時間を短くするために非常に有効な省エネ型の誘導加熱定着装置を採用しても決して過昇温による火災等の災害の起こる心配のない誘導加熱定着装置を提供することを課題目的にする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は次の技術手段（１）〜（４）の何れかによって達成される。
【０００７】
（１） 誘導電流により発熱する回転体である加熱部材と、該加熱部材に対し圧接して配置される加圧部材と、前記加熱部材に供給する磁束を発生させる誘導コイルとを有し、前記加熱部材と前記加圧部材とのニップ部を通過する記録材としてのトナー像が転写された転写材を前記加熱部材からの熱で加熱する誘導加熱定着装置において、前記加熱部材は、支持体層と表面層からなり、前記支持体層には整磁合金層からなる回転体の外周に整磁合金より低抵抗率かつ非磁性の金属層が形成されており、前記誘導コイルが前記加熱部材の内部に配置されており、前記支持体層の整磁合金層の厚さｔ（ｃｍ）は前記式１を満たすことを特徴とする誘導加熱定着装置。
【０００８】
但し、前記式１において、ρ：整磁合金の固有抵抗（Ω・ｃｍ）、ｆ：誘導コイル電源周波数（Ｈｚ）、μｓ：整磁合金のキュリー温度以下の比透磁率とする。
【０００９】
（２） 誘導電流により発熱する回転体である加熱部材と、該加熱部材に対し圧接して配置される加圧部材と、前記加熱部材に供給する磁束を発生させる誘導コイルとを有し、前記加熱部材と前記加圧部材とのニップ部を通過する記録材としてのトナー像が転写された転写材を前記加熱部材からの熱で加熱する誘導加熱定着装置において、前記加熱部材は、支持体層と表面層からなり、前記支持体層には整磁合金より低抵抗率かつ非磁性の金属層からなる回転体の外周に整磁合金層が形成されており、前記誘導コイルが前記加熱部材の外部に配置され、前記整磁合金層の厚さｔ（ｃｍ）は前記式１を満たすことを特徴とする誘導加熱定着装置。
【００１０】
但し、前記式１において、ρ：整磁合金の固有抵抗（Ω・ｃｍ）、ｆ：誘導コイル電源周波数（Ｈｚ）、μｓ：整磁合金のキュリー温度以下の比透磁率とする。
【００１１】
（３） 薄肉の耐熱性フィルムと、該フィルムの一方面側に固定支持された、誘導電流により発熱する加熱部材と、該加熱部材に供給する磁束を発生させる誘導コイルと、前記フィルムの他方の面側に前記加熱部材と対向して加圧部材が圧接配置され、前記フィルムを挟んで前記加熱部材と前記加圧部材のニップ部を通過する記録材としてのトナー像が転写された転写材を前記加熱部材からの熱で加熱する誘導加熱定着装置において、前記加熱部材は少なくとも整磁合金と整磁合金より低抵抗率かつ非磁性の金属の２層からなり、前記誘導コイルに面した側に前記整磁合金層を配置し、該整磁合金層の厚さｔ（ｃｍ）は前記式１を満たすことを特徴とする誘導加熱定着装置。
【００１２】
但し、前記式１において、ρ：整磁合金の固有抵抗（Ω・ｃｍ）、ｆ：誘導コイル電源周波数（Ｈｚ）、μｓ：整磁合金のキュリー温度以下の比透磁率とする。
【００１３】
（４） 前記整磁合金が鉄ニッケル合金であることを特徴とする（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の誘導加熱定着装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００１５】
図１に示す画像形成装置１は本発明の誘導加熱定着装置が装着されるデジタル方式による画像形成装置であって、画像読取り部Ａ、画像処理部Ｂ、画像形成部Ｃ、転写材搬送手段としての転写材搬送部Ｄから構成されている。
【００１６】
画像読取り部Ａの上部には原稿を自動搬送する自動原稿送り手段が設けられていて、原稿載置台１１上に載置された原稿は原稿搬送ローラ１２によって１枚宛分離搬送され読み取り位置１３ａにて画像の読み取りが行われる。原稿読み取りが終了した原稿は原稿搬送ローラ１２によって原稿排紙皿１４上に排出される。
【００１７】
一方、プラテンガラス１３上に置かれた場合の原稿の画像は走査光学系を構成する照明ランプ及び第１ミラーから成る第１ミラーユニット１５の速度ｖによる読み取り動作と、Ｖ字状に位置した第２ミラー及び第３ミラーから成る第２ミラーユニット１６の同方向への速度ｖ／２による移動によって読み取られる。
【００１８】
読み取られた画像は、投影レンズ１７を通してラインセンサである撮像素子ＣＣＤの受光面に結像される。撮像素子ＣＣＤ上に結像されたライン状の光学像は順次電気信号（輝度信号）に光電変換されたのちＡ／Ｄ変換を行い、画像処理部Ｂにおいて濃度変換、フィルタ処理などの処理が施された後、画像データは一旦メモリに記憶される。
【００１９】
画像形成部Ｃでは、画像形成ユニットとして、像担持体であるドラム状の感光体２１と、その外周に、該感光体２１を帯電させる帯電手段２２、帯電した感光体の表面電位を検出する電位検出手段２２０、現像手段２３、転写分離手段である転写極２４及び分離極２５、前記感光体２１のクリーニング装置２６及び光除電手段としてのＰＣＬ（プレチャージランプ）２７が各々動作順に配置されている。また、現像手段２３の下流側には感光体２１上に現像されたパッチ像の反射濃度を測定する反射濃度検出手段２２２が設けられている。感光体２１は、光導電性化合物をドラム基体上に塗布形成したもので、例えば有機感光体（ＯＰＣ）が好ましく使用され、図示の時計方向に駆動回転される。
【００２０】
回転する感光体２１へは帯電手段２２による一様帯電がなされた後、像露光手段としての露光光学系３０により画像処理部Ｂのメモリから呼び出された画像信号に基づいた像露光が行われる。書き込み手段である像露光手段としての露光光学系３０は図示しないレーザーダイオードを発光光源とし、回転するポリゴンミラー３１、ｆθレンズ３４、シリンドリカルレンズ３５を経て反射ミラー３２により光路が曲げられ主走査がなされるもので、感光体２１に対してＡｏの位置において像露光が行われ、感光体２１の回転（副走査）によって潜像が形成される。本実施の形態の一例では文字部に対して露光を行い潜像を形成する。
【００２１】
感光体２１上の潜像は現像手段２３によって反転現像が行われ、感光体２１の表面に可視像のトナー像が形成される。転写材搬送部Ｄでは、画像形成ユニットの下方に異なるサイズの転写材（以降、用紙ともいう）Ｐが収納された転写材収納手段としての給紙ユニット４１（Ａ）、４１（Ｂ）、４１（Ｃ）が設けられ、また側方には手差し給紙を行う手差し給紙ユニット４２が設けられていて、それらの何れかから選択された転写材Ｐは案内ローラ４３によって搬送路４０に沿って給紙され、給紙される転写材Ｐの傾きと偏りの修正を行うレジストローラ対４４によって転写材Ｐは一時停止を行ったのち再給紙が行われ、搬送路４０、転写前ローラ４３ａ、給紙経路４６及び進入ガイド板４７に案内され、感光体２１上のトナー画像が転写位置Ｂｏにおいて転写極２４及び分離極２５によって転写材Ｐ上に転写され、搬送ベルト装置４５の搬送ベルト４５４に載置搬送されながら前記転写材Ｐは感光体２１面より分離し、前記搬送ベルト装置４５により定着手段としての誘導加熱定着装置５０に搬送される。
【００２２】
該誘導加熱定着装置５０は加熱源を持つ回転体加熱部材としての定着ローラ５１と加圧部材としての加圧ローラ５９とを有しており、転写材Ｐを定着ローラ５１と加圧ローラ５９との間を通過させることにより、加熱、加圧によってトナーを定着させる。トナー画像の定着を終えた転写材Ｐは排紙トレイ６４上に排出される。
【００２３】
以上は転写材Ｐの片側への画像形成を行う状態を説明したものであるが、両面複写の場合は排紙切換部材１７０が切り替わり、用紙案内部１７７が開放され、用紙としての転写材Ｐは破線矢印の方向に搬送される。
【００２４】
更に、搬送機構１７８により用紙Ｐは下方に搬送され、用紙反転部１７９によりスイッチバックさせられ、用紙としての転写材Ｐの後端部は先端部となって両面複写用給紙ユニット１３０内に搬送される。
【００２５】
転写材Ｐは両面複写用給紙ユニット１３０に設けられた搬送ガイド１３１を給紙方向に移動し、給紙ローラ１３２で転写材Ｐを再給紙し、転写材Ｐを搬送路４０に案内する。
【００２６】
再び、上述したように感光体２１方向に転写材Ｐを搬送し、転写材Ｐの裏面にトナー画像を転写し、誘導加熱定着装置５０で定着した後、排紙トレイ６４上に排紙する。
【００２７】
このような本発明に用いる上記誘導加熱定着装置５０は、図２の断面図に示すように誘導電流により発熱する回転体加熱部材である定着ローラ５１と、該定着ローラ５１に対し圧接して配置される加圧部材５９と、前記定着ローラ５１に供給する磁束を発生させる誘導コイル５２Ａとを有し、前記定着ローラ５１と前記加圧部材５９とのニップ部を通過する記録材としてのトナー像が転写された転写材Ｐを前記定着ローラ５１からの熱で加熱する定着装置であり、前記定着ローラ５１は、支持体層５１１と表面層５１２からなり、前記支持体層５１１には整磁合金層５１１Ａからなる回転体の外周に整磁合金より低抵抗率かつ非磁性の金属層５１１Ｂが形成されており、前記誘導コイル５２Ａが前記定着ローラ５１の内部に同心に配置されており、前記支持体層５１１の整磁合金層の厚さｔ（ｃｍ）は前記式１を満たすように設定する。
【００２８】
但し前記式１において、ρ：整磁合金の固有抵抗（Ω・ｃｍ）、ｆ：誘導コイル電源周波数（Ｈｚ）、μｓ：整磁合金のキュリー温度以下の比透磁率とする。
【００２９】
そして、本発明に用いる上記誘導加熱定着装置５０の他の実施の形態は、図３の断面図に示すように誘導電流により発熱する回転体加熱部材である定着ローラ５１と、該定着ローラ５１に対し圧接して配置される加圧部材５９と、前記定着ローラ５１に供給する磁束を発生させる誘導コイル５２Ｂとを有し、前記定着ローラ５１と前記加圧部材５９とのニップ部を通過する記録材としてのトナー像が転写された転写材Ｐを前記定着ローラ５１からの熱で加熱して定着する定着装置であり、前記定着ローラ５１は、支持体層５１１と表面層５１２からなり、前記支持体層５１１には整磁合金より低抵抗率かつ非磁性の金属層５１１Ｂからなる回転体の外周に整磁合金層５１１Ａが形成されており、前記誘導コイル５２Ｂが前記定着ローラ５１の外部に配置され、前記整磁合金層５１１Ａの厚さｔ（ｃｍ）は前記式１を満たすようにしてある。
【００３０】
但し前記式１において、ρ：整磁合金の固有抵抗（Ω・ｃｍ）、ｆ：誘導コイル電源周波数（Ｈｚ）、μｓ：整磁合金のキュリー温度以下の比透磁率とする。
【００３１】
本発明に用いる上記誘導加熱定着装置５０の別の実施の形態は、特に図示はしないが、薄肉の耐熱性フィルムと、該フィルムの一方面側に固定支持された、誘導電流により発熱する加熱部材と、該加熱部材に供給する磁束を発生させる誘導コイルと、前記フィルムの他方面側に前記加熱部材と対向して加圧部材が圧接配置され、前記フィルムを挟んで前記加熱部材と前記加圧部材のニップ部を通過する記録材としてのトナー像が転写された転写材Ｐを前記加熱部材からの熱で定着する定着装置であり、前記加熱部材は少なくとも整磁合金層と整磁合金より低抵抗率かつ非磁性の金属層の２層からなり、前記誘導コイルに面した側に前記整磁合金層を配置し、該整磁合金層の厚さｔ（ｃｍ）は前記式１を満たすようにしてある。
【００３２】
但し前記式１において、ρ：整磁合金の固有抵抗（Ω・ｃｍ）、ｆ：誘導コイル電源周波数（Ｈｚ）、μｓ：整磁合金のキュリー温度以下の比透磁率とする。
【００３３】
このような構成を取ることにより、図４（ａ）の模式図に示すように、キュリー温度以下のときは、渦電流の浸透深さδは整磁合金層の厚さより小さくなるために、磁束の流れが整磁合金層５１１Ａ内を軸方向に走るようになり電気抵抗は大きくなる。その結果発熱量が大きくなる。しかし、図４（ｂ）の模式図に示すように、キュリー温度以上のときは、渦電流の浸透深さδが整磁合金層５１１Ａの厚さより大きくなることにより、非磁性でかつ整磁合金より低抵抗率の金属層５１１Ｂまで浸透することになる。そのため、磁束の流れが低抵抗率の金属層５１１Ｂ内を軸方向に走るようになり、電気抵抗が小さく、発熱量も小さくなる。
【００３４】
図６は経過時間に対する回転体加熱部材即ち定着ローラ５１の加熱温度の状態を示すグラフであり、整磁合金層５１１Ａのキュリー温度を超えると温度の上昇度が激減することを示している。
【００３５】
発熱量が小さくなると、加熱部材の温度上昇速度が小さくなるために、サーモスタットや温度ヒューズの応答遅れがあっても、それによる温度差は小さくなり、発火の可能性を極度に低下させることが可能になる。
【００３６】
また、図５のグラフに示すように、Ｆｅ−Ｎｉ合金はＮｉ含有量でキュリー温度を連続的に変更することが可能であり、所要のキュリー温度を適正な定着温度の近辺にとるようにＮｉ含有量を決めた整磁合金層を容易に得ることが可能である。このように誘導加熱定着装置５０の使用温度等に対して、必要十分のキュリー温度が得られるように整磁合金層の組成を設定することが出来る。
【００３７】
【実施例】
実施の形態の一例として数値計算した結果を実施例として下記に示す。
【００３８】
図２に示すように、回転体加熱部材である定着ローラは、外径４０ｍｍでその支持体層５１１の内側の層は４０％ＮｉのＦｅ−Ｎｉ合金の整磁合金層５１１Ａであり、その外側の層に、整磁合金より低抵抗率かつ非磁性の金属層５１１Ｂとしてアルミニウム層が設けられ、整磁合金層５１１Ａの肉厚は０．３ｍｍ、非磁性の金属層５１１Ｂとしてのアルミニウム層の肉厚は０．７ｍｍにしてあり、そして表面層５１２にはＰＦＡコーティングが施されている。
【００３９】
加圧部材５９は加圧ローラとして設けられ、外径４０ｍｍであり弾性層の材質はシリコーンゴムであり、その肉厚は５ｍｍ、外側には導電性のＰＦＡチューブが被覆してあるものを用いた。ＰＦＡは４フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニールエーテル共重合樹脂の記号である。
【００４０】
誘導コイル５２Ａは回転体加熱部材である定着ローラ５１の内部に配置した。表１は４０％ＮｉのＦｅ−Ｎｉ合金の物性及び渦電流の浸透深さを示すものであり、渦電流の浸透深さはキュリー温度以下の場合とキュリー温度以上の場合とでそれぞれ数２及び数３によって計算したものであり前記式１を満足することを示している。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【数２】
【００４３】
【数３】
【００４４】
【発明の効果】
本発明の誘導加熱定着装置によって定着の設定温度を大きく超過して定着ローラが加熱されて火災発生等の事故に繋がる不安は全く無くなり、例え、温度制御用センサの故障があったとしても安全性が確保できるようになった。
【００４５】
また、誘導加熱定着装置は加熱効率が高く且つ熱容量の小さい省エネ型の加熱部材を使用することが可能であるので、ウォームアップの時間も短縮され効率がよく能力の高い高画質の得られる画像形成装置が実現できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘導加熱定着装置が装着された画像形成装置の一例の概略構成図である。
【図２】本発明の誘導加熱定着装置の一例の軸直角断面図である。
【図３】本発明の誘導加熱定着装置の他の一例の軸直角断面図である。
【図４】本発明の誘導加熱定着装置の定着ローラにおける磁束の流れを示す軸方向の一部断面模式図である。（ａ）はキュリー温度以下のものを示し、（ｂ）はキュリー温度以上のものを示す。
【図５】Ｆｅ−Ｎｉ合金のキュリー温度とＮｉ量の関係を示すグラフである。
【図６】経過時間に対する定着ローラ５１の加熱温度の状態を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
２１ 感光体
２２ 帯電手段
２３ 現像手段
２４ 転写極
２５ 分離極
２６ クリーニング装置
３０ 露光光学系（露光手段）
４５ 搬送ベルト装置
５０ 誘導加熱定着装置
５１ 定着ローラ
５２Ａ，５２Ｂ 誘導コイル
５９ 加圧ローラ
５１１ 支持体層
５１１Ａ 整磁合金層
５１１Ｂ 非磁性の金属層
５１２ 表面層
Ｐ 転写材（用紙）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heating fixing device mounted on an electrophotographic image forming apparatus, and more particularly, to a fixing device capable of energy saving and quick fixing without causing a disaster such as a fire.
[0002]
[Prior art]
A fixing device for fixing a toner image transferred onto a transfer material in an electrophotographic image forming apparatus generally has a nip between a heat-conductive metal fixing roller having a built-in halogen lamp heater and a pressure roller. The transfer material was heat-fixed to the nip portion through the transfer material. However, the heat capacity was large, the time required for the temperature rise was long, and the warm-up time was particularly long. In order to avoid this, it is also a trend of energy saving in recent years. In order to shorten the warm-up time, as a means of increasing the heating efficiency of the heater and reducing the heat capacity of the heating member, the fixing device is disclosed in Patent Document 1. An induction heating type fixing device as shown below has been taken up.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-127810
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, in the fixing device, when the temperature of the rotating body heating member excessively rises for some reason, such as a failure of the temperature control sensor, the power to the fixing heater is cut off by a thermostat or a temperature fuse, and the rotating body heating member is turned off. Alternatively, ignition of peripheral members is prevented. The thermostat and the thermal fuse are usually provided in non-contact with the rotating body heating member in order to prevent abrasion damage on the surface of the heating member. If the thermostat or the thermal fuse is provided in non-contact with the heating member, it takes time to transfer heat from the rotating body heating member to the thermostat or the thermal fuse, so that a response delay occurs in the power cutoff operation. In the case of the conventional heating member having a large heat capacity, the effect of the response delay is small because the temperature rise rate of the rotating body heating member when the fixing heater is energized is small. However, with the flow of energy saving in recent years as described above, in the configuration of the induction heating fixing device of Patent Document 1, the heating efficiency of the fixing heater is high and the heat capacity of the heating member as the rotating body is reduced, so that the rotation speed is reduced. The temperature rising rate of the heating member as a body is large, and the response delay of the thermostat or the thermal fuse to the heating member becomes noticeable. When the thermostat or the thermal fuse operates, the temperature rises excessively, and the heating member as the rotating body or the like. There is a high possibility that the surrounding members will catch fire.
[0005]
The present invention solves such a problem, and even if a very effective energy-saving induction heating fixing device is employed to shorten the warm-up time, there is no fear that a disaster such as a fire due to overheating will occur. An object of the present invention is to provide an induction heating fixing device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
This object is achieved by any of the following technical means (1) to (4).
[0007]
(1) a heating member that is a rotating body that generates heat by an induced current, a pressing member that is disposed in pressure contact with the heating member, and an induction coil that generates a magnetic flux to be supplied to the heating member; In an induction heating fixing device for heating a transfer material on which a toner image as a recording material passing through a nip portion between a heating member and a pressure member onto which a toner image has been transferred is heated by the heating member, the heating member includes a support layer And a surface layer, wherein the support layer is formed with a non-magnetic metal layer having a lower resistivity than the magnetic shunt alloy on the outer periphery of the rotating body made of the magnetic shunt alloy layer, and the induction coil is a heating member. An induction heating fixing device which is disposed inside and wherein the thickness t (cm) of the magnetic shunt alloy layer of the support layer satisfies the expression (1).
[0008]
In Equation 1, ρ: the specific resistance of the magnetic shunt alloy (Ω · cm), f: the power frequency of the induction coil (Hz), μs: the relative magnetic permeability equal to or lower than the Curie temperature of the magnetic shunt alloy.
[0009]
(2) a heating member that is a rotating body that generates heat by an induced current, a pressing member that is disposed in pressure contact with the heating member, and an induction coil that generates a magnetic flux to be supplied to the heating member; In an induction heating fixing device for heating a transfer material on which a toner image as a recording material passing through a nip portion between a heating member and a pressure member onto which a toner image has been transferred is heated by the heating member, the heating member includes a support layer A magnetic shunt alloy layer is formed on the outer periphery of a rotating body made of a non-magnetic metal layer having a lower resistivity than the magnetic shunt alloy in the support layer, and the induction coil is formed of the heating member. An induction heating fixing device, which is disposed outside and has a thickness t (cm) of the magnetic shunt alloy layer that satisfies the equation (1).
[0010]
In Equation 1, ρ: the specific resistance of the magnetic shunt alloy (Ω · cm), f: the power frequency of the induction coil (Hz), μs: the relative magnetic permeability equal to or lower than the Curie temperature of the magnetic shunt alloy.
[0011]
(3) a thin heat-resistant film, a heating member fixedly supported on one surface side of the film and generating heat by an induced current, an induction coil for generating a magnetic flux to be supplied to the heating member, and the other of the film A pressing member is disposed in pressure contact with the heating member on the surface side, and a transfer material on which a toner image is transferred as a recording material passing through a nip portion of the heating member and the pressing member with the film interposed therebetween. In the induction heating fixing device for heating with heat from the heating member, the heating member is composed of at least a magnetic shunt alloy and two layers of a non-magnetic metal having a lower resistivity than the magnetic shunt alloy and is provided on a side facing the induction coil. An induction heating fixing device, wherein the magnetic shunt alloy layer is disposed, and the thickness t (cm) of the magnetic shunt alloy layer satisfies the above-described equation (1).
[0012]
In Equation 1, ρ: the specific resistance of the magnetic shunt alloy (Ω · cm), f: the power frequency of the induction coil (Hz), μs: the relative magnetic permeability equal to or lower than the Curie temperature of the magnetic shunt alloy.
[0013]
(4) The induction heating fixing device according to any one of (1) to (3), wherein the magnetic shunt alloy is an iron nickel alloy.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Note that the description in this column does not limit the technical scope of the claims and the meaning of terms. Also, the following assertive description in the embodiment of the present invention indicates the best mode, and does not limit the meaning of the terms of the present invention or the technical scope.
[0015]
An image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 is a digital image forming apparatus to which the induction heating fixing device of the present invention is mounted, and includes an image reading unit A, an image processing unit B, an image forming unit C, and a transfer material conveying unit. Of the transfer material transport section D.
[0016]
An automatic document feeder for automatically transporting a document is provided above the image reading unit A. The document placed on the document table 11 is separated and transported one by one by a document transport roller 12, and is moved to a reading position 13a. Image is read. The document for which reading of the document has been completed is discharged onto the document discharge tray 14 by the document conveying roller 12.
[0017]
On the other hand, when the image of the original placed on the platen glass 13 is read at a speed v of a first mirror unit 15 including an illumination lamp and a first mirror constituting a scanning optical system, and a V-shaped second image is read. Reading is performed by moving the second mirror unit 16 including the second mirror and the third mirror in the same direction at the speed v / 2.
[0018]
The read image is formed on the light receiving surface of the image sensor CCD, which is a line sensor, through the projection lens 17. The linear optical image formed on the image sensor CCD is sequentially subjected to A / D conversion after being photoelectrically converted into an electric signal (luminance signal), and subjected to processing such as density conversion and filter processing in an image processing unit B. After that, the image data is temporarily stored in the memory.
[0019]
In the image forming unit C, a drum-shaped photosensitive member 21 serving as an image carrier is provided as an image forming unit, and a charging unit 22 for charging the photosensitive member 21 is provided on the outer periphery thereof. A detecting unit 220, a developing unit 23, a transfer pole 24 and a separating pole 25 serving as a transfer / separating unit, a cleaning device 26 for the photoconductor 21, and a PCL (precharge lamp) 27 serving as a light removing unit are arranged in the order of operation. . On the downstream side of the developing means 23, there is provided a reflection density detecting means 222 for measuring the reflection density of the patch image developed on the photoconductor 21. The photoreceptor 21 is formed by applying a photoconductive compound on a drum substrate. For example, an organic photoreceptor (OPC) is preferably used, and is driven to rotate clockwise in the drawing.
[0020]
After the rotating photoconductor 21 is uniformly charged by the charging unit 22, the exposure optical system 30 as the image exposure unit performs image exposure based on the image signal called from the memory of the image processing unit B. An exposure optical system 30 serving as an image exposure means as a writing means uses a laser diode (not shown) as a light emission light source, passes through a rotating polygon mirror 31, an fθ lens 34, and a cylindrical lens 35, and the optical path is bent by a reflection mirror 32 to perform main scanning. In this case, image exposure is performed on the photoconductor 21 at the position of Ao, and a latent image is formed by rotation (sub-scan) of the photoconductor 21. In an example of the present embodiment, a latent image is formed by exposing a character portion.
[0021]
The latent image on the photoconductor 21 is subjected to reversal development by the developing unit 23, and a visible toner image is formed on the surface of the photoconductor 21. In the transfer material transport section D, paper feed units 41 (A), 41 (B), 41 serving as transfer material storage means in which transfer materials (hereinafter, also referred to as paper) P of different sizes are stored below the image forming unit. (C) is provided, and a manual paper feed unit 42 for performing manual paper feed is provided on the side, and the transfer material P selected from any of them is guided by the guide roller 43 along the transport path 40. The transfer material P is temporarily stopped by a pair of registration rollers 44 for correcting the inclination and bias of the fed and fed transfer material P, and then re-fed, and the conveyance path 40, the pre-transfer roller 43a, The toner image on the photoconductor 21 is transferred onto the transfer material P at the transfer position Bo by the transfer pole 24 and the separation pole 25 at the transfer position Bo. The transfer material P while being location conveyed is separated from the photosensitive member 21 surface, is conveyed to the induction heat fixing device 50 as a fixing means by the conveyor belt device 45.
[0022]
The induction heating fixing device 50 has a fixing roller 51 as a rotating member heating member having a heating source and a pressing roller 59 as a pressing member, and transfers the transfer material P to the fixing roller 51 and the pressing roller 59. , The toner is fixed by heating and pressing. The transfer material P on which the toner image has been fixed is discharged onto the paper discharge tray 64.
[0023]
The above is a description of a state in which image formation is performed on one side of the transfer material P. However, in the case of double-sided copying, the discharge switching member 170 is switched, the sheet guide portion 177 is opened, and the transfer material P as a sheet is It is transported in the direction of the dashed arrow.
[0024]
Further, the sheet P is conveyed downward by the conveying mechanism 178 and is switched back by the sheet reversing unit 179, and the rear end of the transfer material P as the sheet is conveyed into the double-sided copy feeding unit 130 as the front end. Is done.
[0025]
The transfer material P is moved in the sheet feeding direction on a conveyance guide 131 provided in the sheet feeding unit 130 for duplex copying, the sheet is fed again by the sheet feeding roller 132, and the transfer material P is guided to the conveyance path 40. .
[0026]
Again, as described above, the transfer material P is transported in the direction of the photoconductor 21, the toner image is transferred to the back surface of the transfer material P, and is fixed by the induction heating fixing device 50, and then is discharged onto the discharge tray 64.
[0027]
The induction heating fixing device 50 used in the present invention is arranged in such a manner that a fixing roller 51 which is a rotating body heating member that generates heat by an induction current is pressed against the fixing roller 51 as shown in a sectional view of FIG. And a toner image as a recording material that passes through a nip portion between the fixing roller 51 and the pressing member 59. The pressing member 59 includes an induction coil 52A that generates a magnetic flux to be supplied to the fixing roller 51. Is a fixing device that heats the transfer material P onto which is transferred the heat from the fixing roller 51. The fixing roller 51 includes a support layer 511 and a surface layer 512, and the support layer 511 includes a magnetic shunt alloy. A non-magnetic metal layer 511B having a lower resistivity than the magnetic shunt alloy is formed on the outer periphery of the rotating body composed of the layer 511A, and the induction coil 52A is arranged concentrically inside the fixing roller 51. Ri, thickness t (cm) of the magnetic shunt alloy layer of the support layer 511 is set so as to satisfy the formula 1.
[0028]
In Equation 1, ρ: the specific resistance of the magnetic shunt alloy (Ω · cm), f: the power frequency of the induction coil (Hz), μs: the relative magnetic permeability equal to or lower than the Curie temperature of the magnetic shunt alloy.
[0029]
In another embodiment of the induction heating fixing device 50 used in the present invention, as shown in the cross-sectional view of FIG. A recording member having a pressure member 59 arranged in pressure contact with the pressure roller and an induction coil 52B for generating a magnetic flux to be supplied to the fixing roller 51, and passing through a nip portion between the fixing roller 51 and the pressure member 59; A fixing device that heats and fixes a transfer material P on which a toner image as a material is transferred by heat from the fixing roller 51. The fixing roller 51 includes a support layer 511 and a surface layer 512; In the body layer 511, a magnetic shunt alloy layer 511A is formed on the outer periphery of a rotating body composed of a metal layer 511B having a lower resistivity and a non-magnetic property than the magnetic shunt alloy. Disposed parts, the magnetic shunt alloy layer 511A thick t (cm) is are to satisfy the formula 1.
[0030]
In Equation 1, ρ: the specific resistance of the magnetic shunt alloy (Ω · cm), f: the power frequency of the induction coil (Hz), μs: the relative magnetic permeability equal to or lower than the Curie temperature of the magnetic shunt alloy.
[0031]
Another embodiment of the induction heating fixing device 50 used in the present invention is a thin heat-resistant film and a heating member fixedly supported on one surface side of the film and generating heat by an induction current, although not particularly shown. An induction coil for generating a magnetic flux to be supplied to the heating member; and a pressure member disposed on the other surface of the film so as to be in pressure contact with the heating member. A fixing device for fixing a transfer material P onto which a toner image as a recording material passing through a nip portion of the member is transferred by heat from the heating member, wherein the heating member is at least lower than the magnetic shunt alloy layer and the magnetic shunt alloy. The magnetic shunt alloy layer is arranged on the side facing the induction coil, and is composed of two layers of a resistivity and a nonmagnetic metal layer. The thickness t (cm) of the magnetic shunt alloy layer satisfies the equation (1). It is.
[0032]
In Equation 1, ρ: the specific resistance of the magnetic shunt alloy (Ω · cm), f: the power frequency of the induction coil (Hz), μs: the relative magnetic permeability equal to or lower than the Curie temperature of the magnetic shunt alloy.
[0033]
With this configuration, as shown in the schematic diagram of FIG. 4A, when the temperature is equal to or lower than the Curie temperature, the penetration depth δ of the eddy current becomes smaller than the thickness of the magnetic shunt alloy layer. Flows in the magnetic shunt alloy layer 511A in the axial direction, and the electric resistance increases. As a result, the calorific value increases. However, as shown in the schematic diagram of FIG. 4B, when the temperature is equal to or higher than the Curie temperature, the eddy current penetration depth δ becomes larger than the thickness of the magnetic shunt alloy layer 511A, so that the nonmagnetic and magnetic shunt alloy It will penetrate to the metal layer 511B of lower resistivity. Therefore, the flow of magnetic flux runs in the metal layer 511B having a low resistivity in the axial direction, so that the electric resistance is small and the calorific value is small.
[0034]
FIG. 6 is a graph showing the state of the heating temperature of the rotating member heating member, that is, the fixing roller 51 with respect to the elapsed time, and shows that when the temperature exceeds the Curie temperature of the magnetic shunt alloy layer 511A, the degree of increase in the temperature is drastically reduced.
[0035]
When the amount of heat generation decreases, the temperature rise rate of the heating member decreases, so even if there is a delay in the response of the thermostat or thermal fuse, the temperature difference due to this will be small, and the possibility of ignition can be extremely reduced become.
[0036]
Also, as shown in the graph of FIG. 5, the Fe—Ni alloy can continuously change the Curie temperature by the Ni content, and the Ni—Ni alloy is set so that the required Curie temperature is set near an appropriate fixing temperature. It is possible to easily obtain a magnetic shunt alloy layer having a determined content. As described above, the composition of the magnetic shunt alloy layer can be set so that a necessary and sufficient Curie temperature is obtained with respect to the operating temperature of the induction heating fixing device 50 and the like.
[0037]
【Example】
The result of numerical calculation as an example of the embodiment is shown below as an example.
[0038]
As shown in FIG. 2, the fixing roller, which is a rotating body heating member, has an outer diameter of 40 mm, the inner layer of the support layer 511 is a magnetic shunt alloy layer 511A of a 40% Ni Fe-Ni alloy, and the outer layer thereof. Is provided with an aluminum layer as a nonmagnetic metal layer 511B having a lower resistivity than the magnetic shunt alloy, the thickness of the magnetic shunt alloy layer 511A is 0.3 mm, and the thickness of the aluminum layer as the nonmagnetic metal layer 511B. The thickness is 0.7 mm and the surface layer 512 has a PFA coating.
[0039]
The pressure member 59 is provided as a pressure roller, and has an outer diameter of 40 mm, a material of the elastic layer made of silicone rubber, a thickness of 5 mm, and a conductive PFA tube coated on the outside. . PFA is a symbol of a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin.
[0040]
The induction coil 52A is disposed inside the fixing roller 51, which is a rotating member heating member. Table 1 shows the physical properties and the eddy current penetration depth of the Fe-Ni alloy of 40% Ni. The eddy current penetration depth is expressed by Equation 2 and below when the Curie temperature is lower than or equal to the Curie temperature. It is calculated by Equation 3 and shows that Equation 1 is satisfied.
[0041]
[Table 1]
[0042]
(Equation 2)
[0043]
[Equation 3]
[0044]
【The invention's effect】
With the induction heating fixing device of the present invention, there is no fear that the fixing roller is heated by greatly exceeding the fixing temperature and leads to an accident such as a fire, and even if the temperature control sensor is broken, the safety is maintained. Can now be secured.
[0045]
In addition, the induction heating fixing device can use an energy-saving heating member having a high heating efficiency and a small heat capacity, so that the warm-up time is shortened, and the image formation that provides high efficiency, high efficiency and high image quality can be obtained. The device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of an image forming apparatus equipped with an induction heating fixing device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of an example of the induction heating fixing device of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of another example of the induction heating fixing device of the present invention.
FIG. 4 is a schematic partial sectional view in the axial direction showing a flow of a magnetic flux in a fixing roller of the induction heating fixing device of the present invention. (A) shows the thing below the Curie temperature, and (b) shows the thing above the Curie temperature.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between the Curie temperature of a Fe—Ni alloy and the amount of Ni.
FIG. 6 is a graph showing a state of a heating temperature of the fixing roller 51 with respect to an elapsed time.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 21 Photoreceptor 22 Charging means 23 Developing means 24 Transfer pole 25 Separation pole 26 Cleaning device 30 Exposure optical system (exposure means)
45 Conveyor belt device 50 Induction heating fixing device 51 Fixing rollers 52A, 52B Induction coil 59 Pressure roller 511 Support layer 511A Magnetic shunt alloy layer 511B Nonmagnetic metal layer 512 Surface layer P Transfer material (paper)
