JP2004170625A - Fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱したローラ対のニップに、未定着トナー画像を担持した用紙を挿入して、未定着トナーを加熱、溶融し、用紙に定着する定着装置に関する。特に、誘電加熱方式により加熱する定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置においては、ニップを形成するローラ対の少なくとも一方のローラに熱源を内蔵させ、この熱源によって加熱されたローラ対のニップに未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって用紙にトナーを定着する熱ローラ定着方式が広く用いられている。
【0003】
このような熱ローラ定着方式では、定着ローラに内蔵されたハロゲンランプなどの熱源から、ローラ表面までの熱伝達の効率が低く、熱の損失が大きい。また、ローラ表面まで熱が伝達するのに長い時間が必要である。その結果、加熱効率が悪いために消費電力が多く、ローラ表面が定着可能な温度に達するまでのウォームアップ時間に幾分も要するなどといった問題があった。
【0004】
これを改善するために、厚さを薄くすることで、磁性金属よりも高い加熱効率が得られる非磁性金属で構成した定着ローラと、励磁コイルと、を用いた誘電加熱方式により、未定着トナー画像を溶融、定着させる定着装置が提案されている(特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−268952号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非磁性金属を使用すると、励磁コイルで発生した磁界が定着ローラを透過するため、定着ローラ周辺の不必要な金属部分まで加熱してしまい、加熱エネルギを浪費するとともに、装置内温度を上昇させてしまう。特許文献1記載の定着装置は、定着ローラの外側と内側から、ローラを挟むようにして励磁コイルを配置することで、漏洩磁束の発生を防止しようとしているものの、その効果は十分であるとは言えない。
【0007】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、誘電加熱方式により加熱する定着装置において、漏洩磁束の防止に関して高い効果が得られる構造を提案し、装置周辺の金属部分の不必要な加熱を行うことがない定着装置を提供することを目的とする。さらに、発熱部からの放熱を抑制する定着装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、用紙上の未定着トナーを定着する定着部材と、この定着部材に当接して用紙を挿通させるニップを形成する加圧部材と、を備えた定着装置において、前記定着部材の材質を非磁性金属で構成し、前記加圧部材の材質を磁性金属で構成するとともに、定着部材内の、定着部材と加圧部材が当接する箇所の近傍に励磁コイルを配置し、定着部材の、加圧部材と対向する箇所を除いた周囲を覆うように、非磁性金属で構成した磁気遮蔽部材を配置した。
【0009】
この構成によれば、磁気遮蔽部材により、定着装置以外の場所への磁束の漏洩を防止することが可能である。また、磁気遮蔽部材が定着部材を覆うので、発熱部からの熱の放射を抑制することができる。その結果、定着装置周辺の金属部分の不必要な加熱を行うことがなく、放熱によって加熱エネルギを浪費することがない。そして、定着部材の保温作用が得られる。
【0010】
また、前記定着部材内に、高透磁部材を配置することとした。
【0011】
この構成によれば、励磁コイルから発生する磁束のほとんどが高透磁部材を通過するようになるので、磁界を強めることができるとともに、磁束の通る場所を把握し易くなる。その結果、定着部材及び加圧部材における発熱箇所をコントロールすることが可能である。また、高透磁部材によってインダクタンスを向上させることができるので、励磁コイルを小型化することができる。
【0012】
また、前記定着部材の非磁性金属層の渦電流負荷が、3.0×10−4Ωから2.0×10−2Ωの範囲であることとした。
【0013】
ここで、渦電流負荷とは、材料固有の電気抵抗率を、電磁誘導により渦電流が発生する深さで割った値であり、R=ρ/zで表す(式中のRは渦電流負荷、ρは電気抵抗率、zは渦電流が発生する深さを示す)。通常、渦電流が発生する深さzは、磁界浸透深さδと同じであるので、z=δである。しかしながら、使用する金属層の厚さdが、この磁界浸透深さδよりも薄い場合には、z=dとなる。したがって、渦電流負荷RはR=ρ/dとなり、電気抵抗率ρと金属層の厚さdで決定される。また、逆に、渦電流負荷Rが決定されている場合には、この渦電流負荷Rと電気抵抗率ρから金属層の厚さdを導出することが可能である。
【0014】
一般的には、誘電加熱方式によって加熱する場合、発熱体として磁性金属を使用することが望ましいが、この構成によれば、磁性金属を使用するよりも高い加熱効率を得ることができる。また、定着部材の表面を構成する非磁性金属がどのような金属であっても、高い加熱効率が得られる。その結果、それらの金属における適切な層の厚さを決定することが可能であり、実際に製作するのが容易である。また、これ以外の数値に基づいて製作されたものより加熱性能が良い。
【0015】
また、本発明は、用紙上の未定着トナーを定着する定着部材と、この定着部材に当接して用紙を挿通させるニップを形成する加圧部材と、を備えた定着装置において、前記定着部材の材質を磁性金属で構成し、前記加圧部材の材質を非磁性金属で構成するとともに、加圧部材内の、加圧部材と定着部材が当接する箇所の近傍に励磁コイルを配置し、加圧部材の、定着部材と対向する箇所を除いた周囲を覆うように、非磁性金属で構成した磁気遮蔽部材を配置した。
【0016】
この構成によれば、磁気遮蔽部材により、定着装置以外の場所への磁束の漏洩を防止することが可能である。また、磁気遮蔽部材が加圧部材を覆うので、発熱部からの熱の放射を抑制することができる。その結果、定着装置周辺の金属部分の不必要な加熱を行うことがなく、放熱によって加熱エネルギを浪費することがない。そして、加圧部材の保温作用が得られる。
【0017】
また、前記加圧部材内に、高透磁部材を配置することとした。
【0018】
この構成によれば、励磁コイルから発生する磁束のほとんどが高透磁部材を通過するようになるので、磁界を強めることができるとともに、磁束の通る場所を把握し易くなる。その結果、定着部材及び加圧部材における発熱箇所をコントロールすることが可能である。また、高透磁部材によってインダクタンスを向上させることができるので、励磁コイルを小型化することができる。
【0019】
また、前記加圧部材の非磁性金属層の渦電流負荷が、3.0×10−4Ωから2.0×10−2Ωの範囲であることとした。
【0020】
一般的には、誘電加熱方式によって加熱する場合、発熱体として磁性金属を使用することが望ましいが、この構成によれば、磁性金属を使用するよりも高い加熱効率を得ることができる。また、加圧部材の表面を構成する非磁性金属がどのような金属であっても、高い加熱効率が得られる。その結果、それらの金属における適切な層の厚さを決定することが可能であり、実際に製作するのが容易である。また、これ以外の数値に基づいて製作されたものより加熱性能が良い。
【0021】
また、前記磁気遮蔽部材の渦電流負荷が、3.0×10−4Ω以下であることとした。
【0022】
一般的に、誘電加熱方式によって加熱する場合、非磁性金属は加熱が困難であるが、その厚さを薄くして、渦電流負荷を変えることによって加熱が容易になる。しかしながら、上記の構成によれば、磁気遮蔽部材が誘電加熱方式によって加熱されることはない。その結果、定着装置周辺の金属部分の不必要な加熱を行うことなく、磁束の漏洩を遮蔽することが可能である。
【0023】
また、前記磁気遮蔽部材の渦電流負荷が、1.0×10−4Ω以下であることとした。
【0024】
このように、磁気遮蔽部材の非磁性金属層の渦電流負荷をさらに小さくすることによって、磁気遮蔽部材が誘電加熱方式によって加熱されないようにすることに対する安全性が増す。その結果、さらに加熱効率が高い定着装置を提供することが可能である。
【0025】
また、前記高透磁部材が、フェライトであることとした。
【0026】
この構成によれば、高透磁部材として広く用いられているフェライトを採用し、簡単な構成で、加熱効率を高めることが可能である。
【0027】
また、前記定着部材及び加圧部材の両方がローラで構成されることとした。
【0028】
この構成によれば、定着装置を構成する主な部品が、定着ローラ及び加圧ローラのみになるので、構造の簡素化を図ることができ、装置をよりコンパクトにすることが可能である。さらに、部品点数の削減によるコストダウンが可能である。
【0029】
また、前記定着部材及び加圧部材のうち、一方がローラ、他方がベルトで構成されることとした。
【0030】
この構成によれば、定着部材及び加圧部材の両方がローラである場合と比較して、一方にベルトを使用することにより、低熱容量化を図ることができる。また、適切なニップ時間を設定することができる。その結果、定着部材表面が定着可能な温度に達するまでの時間を、より短くすることが可能である。また、安定した定着性を得ることが可能である。
【0031】
また、前記定着部材及び加圧部材の両方がベルトで構成されることとした。
【0032】
この構成によれば、定着部材及び加圧部材を、さらに低熱容量化させることができる。その結果、定着部材表面が定着可能な温度に達するまでの時間を、さらに短くすることが可能である。
【0033】
また、前記ローラで構成される定着部材及び/又は加圧部材を覆う前記磁気遮蔽部材を、前記ローラと同軸の樋形状とした。
【0034】
この構成によれば、発熱部から放射された熱を、より高い効率で反射させることができる。その結果、加熱エネルギの浪費が少なく、高い保温性を得ることが可能である。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
【0036】
図1は、本発明の第1の実施形態に係る定着装置を示す模型的断面図である。図2は、図1に示す定着装置の電磁誘導部の概略部分斜視図である。定着装置1には、定着部10と加圧部20が備えられ、定着部10の定着部材である定着ローラ11内には電磁誘導部30が配置されている。定着部10の外側には、磁気遮蔽部材50が、さらに外側にはカバー60が備えられている。また、用紙が進入してくる箇所には、用紙進入ガイド40が設けられている。
【0037】
定着部10は、定着部材である定着ローラ11で構成される。定着ローラ11は直径が40mmで、耐熱樹脂等の芯材12の表面に金属層(非磁性)13aが設けられている。金属層(非磁性)13aが、例えばSUS304(日本工業規格によるステンレスの品種)である場合、その厚さは250μmとする。金属層(非磁性)13aの外側には、厚さ20μmの離型層14を設け、トナーの離型性を高める。離型層14は、PFA(テトラフルオロエチレン−パー−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等のフッ素系樹脂が用いられ、吹き付けによるコーティングやチューブを被せることによって設けられる。また、弾性層として、シリコンゴム層を芯材12と金属層(非磁性)13aとの間に設けてもよい。
【0038】
加圧部20は、加圧部材である加圧ベルト21と、主ローラ22と、副ローラ23で構成される。定着ローラ11と当接する加圧ベルト21は、厚さ50μmのニッケルが金属層(磁性)24aとして電鋳成型によって設けられ、その外側に、厚さ100μmのシリコンゴム層が弾性層25として設けられている。そのさらに外側には、厚さ50μmのPFAチューブが離型層26として被せられている。この加圧ベルト21に、主ローラ22及び副ローラ23によって所定の張力が与えられ、加圧ベルト21が定着ローラ11と当接することで用紙を挿通させるニップを形成する。
【0039】
ここで、上記定着ローラ11及び加圧部20の構成は、定着ローラ11をベルトに代え、加圧部20をローラのみにするといった構成でも良い。また、両方ともローラ、或いは両方ともベルトであるといった構成でも良い。いずれの場合においても、後述する励磁コイル31を、定着部材内の、定着部材と加圧部材とが当接する箇所の近傍に配置する。定着ローラ11をベルトに代える場合は、ポリイミドフィルムに非磁性金属層をメッキ、或いは圧延処理にて設け、その外側にPFA等のフッ素系樹脂のコーティングを施す。
【0040】
電磁誘電部30は、励磁コイル31、フェライト32、支持部材33で構成される。励磁コイル31は、直径0.1mmのエナメル線300本を寄り合わせたリッツ線が、定着ローラ11の軸線に沿う方向に巻かれたものである。このようにして巻かれた励磁コイル31の内側に、磁界を強めるためのフェライト32が備えられている。支持部材33は、耐熱性樹脂で構成され、フェライト収納部33aと、定着ローラ11の曲率に基づいて形成された湾曲部33bとを備えている。励磁コイル31は、このフェライト収納部33aを囲み、湾曲部33bに沿うように巻かれている。励磁コイル31には、定格電力1500W、周波数20〜50kHzの高周波電源34が接続されている。なお、フェライト32は、高い透磁率を有する部材であれば、フェライト以外の部材で代替することが可能である。
【0041】
この電磁誘電部30は、定着ローラ11と加圧ベルト21が当接する箇所に磁束が通るように、その当接箇所に励磁コイル31を近づけて定着ローラ11内に配置されている。
【0042】
また、定着ローラ11内の、定着ローラ11と加圧ベルト21が当接する箇所の近傍で、定着ローラ11内壁と電磁誘電部30の間にはサーミスタ15が備えられている。このサーミスタ15により加熱部の温度を検知し、高周波電源34の出力を制御して温度制御を行う。
【0043】
磁気遮蔽部材50は、厚さ1mmの非磁性金属であるアルミニウムで構成されている。磁気遮蔽部材50は、定着ローラ11と同軸の樋形状を成し、定着ローラ11の、加圧ベルト21と対向する箇所を除いた周囲を覆うように配置されている。磁気遮蔽部材50の軸線方向の長さは、定着ローラ11と同じである。なお、厳密に定着ローラ11と同軸である必要はなく、多少の位置ずれが生じていても、その効果は発揮できる。
【0044】
図3は、図1に示す定着装置による加熱状態を示す模型的断面図である。定着装置1は、次のように加熱動作を行う。
【0045】
励磁コイル31に高周波電流を流すと磁界が発生する。発生した磁界の磁束Ma及びMbは、そのほとんどが高透磁部材であるフェライト32を通過するので、磁界を強くすることができる。発生した磁束Ma及びMbが、定着ローラ11の金属層(非磁性)13aを通過する時に、通過領域A及びBにおいて金属に渦電流が流れ、金属の電気抵抗により発熱する。特に通過領域Aは、金属層(磁性)24aが存在することにより、通過領域Bよりも磁界が集中するので発熱量が大きい。また、この磁束Maは加圧ベルト21も通過するので、同時に、加圧ベルト21の金属層(磁性)24aでも発熱する。
【0046】
ここで、磁気遮蔽部材50が存在せず、カバー60が鉄等の磁性金属で構成される場合、磁束Mbは非磁性金属で構成された定着ローラ11を透過するため、カバー60を加熱してしまう恐れがある。そこで、図3のように、定着ローラ11の周囲を覆うように磁気遮蔽部材50を配置することで、磁束Mbが定着ローラ11の外側周辺へ漏洩することを防ぎ、このカバー60の不必要な加熱を防ぐことが可能である。
【0047】
また、磁気遮蔽部材50で定着ローラ11を覆うことにより、定着ローラ11からの放熱が妨げられるので、加熱エネルギの浪費が少ない。さらに、磁気遮蔽部材50を樋形状にすることで、発熱部から放射された熱をより高い効率で反射させることができ、定着ローラ11の保温性を高めることができる。これにより、高い加熱効率、安定した定着性が得られる。
【0048】
図4は、本発明の第2の実施形態に係る定着装置を示す模型的断面図である。図5は、図4に示す定着装置の電磁誘導部の概略部分斜視図である。定着装置1の基本的な構成は、前記図1に示す第1の実施形態と同様である。電磁誘導部30は、加圧部20の加圧部材である加圧ベルト21の内側に配置されている。また、加圧部20の外側には、磁気遮蔽部材50が、さらに外側にはカバー60が備えられている。
【0049】
定着部10は、定着部材である定着ローラ11で構成される。定着ローラ11は直径が40mmで、耐熱樹脂等の芯材12の表面に金属層(磁性)13bが設けられている。金属層(磁性)13bは、ニッケル等のメッキによって形成される。また、芯材12が鉄等の金属管で構成されても良い。金属層(磁性)13bの外側には、厚さ20μmのPFA等のフッ素系樹脂による離型層14を設け、トナーの離型性を高める。また、弾性層として、シリコンゴム層を芯材12と金属層(磁性)13bとの間に設けてもよい。
【0050】
加圧部20は、加圧部材である加圧ベルト21と、主ローラ22と、副ローラ23で構成される。定着ローラ11と当接する加圧ベルト21は、厚さ50μmのSUS304が金属層(非磁性)24bとして構成され、その外側に、厚さ100μmのシリコンゴム層が弾性層25として設けられている。そのさらに外側には、厚さ50μmのPFAチューブが離型層26として被せられている。金属層(非磁性)24bは、ポリイミドフィルムの外側に、銅、或いはアルミニウムをメッキ又は圧延処理にて設けてもよい。
【0051】
前記第1の実施形態と同様に、上記定着ローラ11及び加圧部20の構成は、両方ともローラ、一方がローラで他方がベルト、両方ともベルト、のいずれの構成であっても良い。
【0052】
電磁誘電部30は、励磁コイル31、フェライト32、支持部材33で構成される。励磁コイル31は、支持部材33に設けられたフェライト収納部33aを囲むように巻かれ、高周波電源34と接続している。なお、フェライト32は、高い透磁率を有する部材であれば、フェライト以外の部材で代替することが可能である。そして、電磁誘電部30は、定着ローラ11と加圧ベルト21が当接する箇所に磁束が通るように、その当接箇所に励磁コイル31を近づけて加圧ベルト21の内側に配置されている。
【0053】
また、定着ローラ11内の、定着ローラ11と加圧ベルト21が当接する箇所の近傍にはサーミスタ15が備えられている。このサーミスタ15により加熱部の温度を検知し、高周波電源34の出力を制御して温度制御を行う。
【0054】
磁気遮蔽部材50は、厚さ1mmの非磁性金属であるアルミニウムで構成され、加圧ベルト21の、定着ローラ11と対向する箇所を除いた周囲を覆うように、樋形状を成して配置されている。磁気遮蔽部材50の軸線方向の長さは、加圧ベルト21と同じである。
【0055】
図6は、図4に示す定着装置による加熱状態を示す模型的断面図である。定着装置1は、次のように加熱動作を行う。
【0056】
励磁コイル31に高周波電流を流すと磁界が発生する。発生した磁界の磁束Mc及びMdは、そのほとんどが高透磁部材であるフェライト32を通過するので、磁界を強くすることができる。発生した磁束Mc及びMdが、加圧ベルト21の金属層(非磁性)24b及び定着ローラ11の金属層(磁性)13bを通過する時に、通過領域C及びDにおいて金属に渦電流が流れ、金属の電気抵抗により発熱する。特に通過領域Cは、金属層(磁性)13bが存在することにより、通過領域Dよりも磁界が集中するので発熱量が大きい。また、この磁束Mcは加圧ベルト21と定着ローラ11を同時に通過するので、両方の部材で発熱する。
【0057】
ここで、磁気遮蔽部材50が存在せず、カバー60が鉄等の磁性金属で構成される場合、磁束Mdは非磁性金属で構成された加圧ベルト21を透過するため、カバー60を加熱してしまう恐れがある。そこで、図6のように、加圧ベルト21の周囲を覆うように磁気遮蔽部材50を配置することで、磁束Mdが加圧ベルト21の外側周辺へ漏洩することを防ぎ、このカバー60の不必要な加熱を防ぐことが可能である。
【0058】
また、磁気遮蔽部材50で加圧ベルト21を覆うことにより、加圧ベルト21からの放熱が妨げられるので、加熱エネルギの浪費が少ない。さらに、磁気遮蔽部材50を樋形状にすることで、発熱部から放射された熱をより高い効率で反射させることができ、加圧ベルト21の保温性を高めることができる。これにより、高い加熱効率、安定した定着性が得られる。
【0059】
なお、これまでに登場した寸法等の数値は、一つの好適例の例示であり、発明の範囲を限定するものではない。
【0060】
図7は、定着部材と加圧部材を構成する金属の厚さと渦電流負荷の関係を示すグラフである。グラフの横軸は金属の厚さを示し、縦軸はその金属の渦電流負荷を示す。金属の種類としては、非磁性金属である銅、アルミニウム、SUS304と、磁性金属である鉄、ニッケルを挙げている。
【0061】
図中、領域Eは、誘電加熱方式によって容易に加熱可能な金属の渦電流負荷の範囲を示している。すなわち、定着部材と加圧部材を構成する金属の渦電流負荷が、3.0×10−4Ωから2.0×10−2Ωの範囲であれば、誘電加熱方式によって容易に加熱可能である。例えば、銅の場合、渦電流負荷が3.0×10−4Ω以上、つまり、その厚さを55μmより薄くすると加熱可能となるので、前記第1の実施形態における定着ローラ11、或いは前記第2の実施形態における加圧ベルト21の非磁性金属層として使用することができる。
【0062】
また、銅の渦電流負荷が3.0×10−4Ω以下、つまり、厚さを55μmより厚くすると加熱困難になるので、第1及び第2の実施形態における磁気遮蔽部材50として使用することができる。
【0063】
さらに、銅の渦電流負荷を1.0×10−4Ω以下に小さくする、つまり、厚さを165μm以上に厚くすることによって、磁気遮蔽部材50が誘電加熱方式によって加熱されないようにすることに対する安全性が増す。その結果、さらに加熱効率が高い定着装置を提供することが可能である。
【0064】
上記のように本発明の実施形態を示したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【0065】
【発明の効果】
本発明の上記構成によれば、磁気遮蔽部材により、定着装置以外の場所への磁束の漏洩を防止することが可能である。また、磁気遮蔽部材が励磁コイルを備える部材を覆うので、発熱部からの熱の放射を抑制することができる。その結果、定着装置周辺の金属部分の不必要な加熱を行うことがなく、放熱によって加熱エネルギを浪費することがない。そして、定着部材、或いは加圧部材の保温作用が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る定着装置を示す模型的断面図
【図2】図1に示す電磁誘導部の概略部分斜視図
【図3】図1に示す定着装置による加熱状態を示す模型的断面図
【図4】本発明の第2の実施形態に係る定着装置を示す模型的断面図
【図5】図4に示す電磁誘導部の概略部分斜視図
【図6】図4に示す定着装置による加熱状態を示す模型的断面図
【図7】金属の厚さと渦電流負荷の関係を示すグラフ
【符号の説明】
1 定着装置
10 定着部
11 定着ローラ
13a 金属層(非磁性)
13b 金属層(磁性)
20 加圧部
21 加圧ベルト
22 主ローラ
24a 金属層(磁性)
24b 金属層(非磁性)
30 電磁誘導部
31 励磁コイル
32 フェライト
50 磁気遮蔽部材
60 カバー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device that inserts a sheet carrying an unfixed toner image into a nip of a heated roller pair, heats and melts the unfixed toner, and fixes the unfixed toner on the sheet. In particular, it relates to a fixing device that heats by a dielectric heating method.
[0002]
[Prior art]
In an electrophotographic image forming apparatus, a heat source is incorporated in at least one of a pair of rollers forming a nip, and a sheet carrying an unfixed toner image is inserted into a nip of the pair of rollers heated by the heat source. A heat roller fixing method for fixing toner on paper by using the method is widely used.
[0003]
In such a heat roller fixing method, the efficiency of heat transfer from a heat source such as a halogen lamp built in the fixing roller to the roller surface is low, and heat loss is large. Further, it takes a long time for heat to be transmitted to the roller surface. As a result, there has been a problem that power consumption is high due to poor heating efficiency, and a certain amount of warm-up time is required until the roller surface reaches a temperature at which fixing can be performed.
[0004]
To improve this, a non-fixed toner is obtained by a dielectric heating method using a fixing roller composed of a non-magnetic metal, which can provide a higher heating efficiency than a magnetic metal by reducing the thickness, and an exciting coil. A fixing device that fuses and fixes an image has been proposed (see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-268952
[Problems to be solved by the invention]
However, when a non-magnetic metal is used, the magnetic field generated by the exciting coil passes through the fixing roller, thereby heating unnecessary metal parts around the fixing roller, wasting heating energy and increasing the temperature inside the apparatus. Let me do it. The fixing device described in
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and proposes a structure in which a high effect is obtained with respect to prevention of leakage magnetic flux in a fixing device that heats by a dielectric heating method, and eliminates unnecessary heating of metal parts around the device. An object of the present invention is to provide a fixing device that does not perform the fixing. Further, it is another object of the present invention to provide a fixing device that suppresses heat radiation from the heat generating portion.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a fixing device including a fixing member that fixes unfixed toner on a sheet, and a pressure member that forms a nip that abuts the fixing member to insert the sheet. In the above, the material of the fixing member is made of a non-magnetic metal, the material of the pressing member is made of a magnetic metal, and an exciting coil is provided in the fixing member in the vicinity of a position where the fixing member and the pressing member come into contact with each other. The magnetic shielding member made of non-magnetic metal was arranged so as to cover the periphery of the fixing member except for the portion facing the pressing member.
[0009]
According to this configuration, the magnetic shielding member can prevent the magnetic flux from leaking to a place other than the fixing device. Further, since the magnetic shielding member covers the fixing member, radiation of heat from the heat generating portion can be suppressed. As a result, unnecessary heating of the metal portion around the fixing device is not performed, and heat energy is not wasted due to heat radiation. As a result, the effect of keeping the fixing member warm is obtained.
[0010]
Further, a high-permeability member is disposed in the fixing member.
[0011]
According to this configuration, most of the magnetic flux generated from the exciting coil passes through the highly permeable member, so that the magnetic field can be strengthened and the location where the magnetic flux passes can be easily grasped. As a result, it is possible to control the heat generation points in the fixing member and the pressing member. In addition, since the inductance can be improved by the high magnetic permeability member, the size of the excitation coil can be reduced.
[0012]
The eddy current load of the non-magnetic metal layer of the fixing member is in a range from 3.0 × 10 −4 Ω to 2.0 × 10 −2 Ω.
[0013]
Here, the eddy current load is a value obtained by dividing an electric resistivity specific to a material by a depth at which an eddy current is generated by electromagnetic induction, and is represented by R = ρ / z (where R is an eddy current load. , Ρ is the electrical resistivity, and z is the depth at which the eddy current occurs). Usually, the depth z at which the eddy current occurs is the same as the magnetic field penetration depth δ, and therefore z = δ. However, when the thickness d of the metal layer used is smaller than the magnetic field penetration depth δ, z = d. Therefore, the eddy current load R is R = ρ / d, and is determined by the electric resistivity ρ and the thickness d of the metal layer. Conversely, when the eddy current load R is determined, the thickness d of the metal layer can be derived from the eddy current load R and the electric resistivity ρ.
[0014]
Generally, when heating is performed by the dielectric heating method, it is desirable to use a magnetic metal as the heating element. However, according to this configuration, it is possible to obtain higher heating efficiency than using a magnetic metal. In addition, high heating efficiency can be obtained irrespective of the type of non-magnetic metal forming the surface of the fixing member. As a result, it is possible to determine the appropriate layer thickness for those metals and it is easier to actually fabricate. Further, the heating performance is better than those manufactured based on other numerical values.
[0015]
According to another aspect of the present invention, there is provided a fixing device including a fixing member that fixes unfixed toner on a sheet, and a pressing member that forms a nip that abuts the fixing member to insert the sheet. The material is made of a magnetic metal, the material of the pressing member is made of a non-magnetic metal, and an exciting coil is arranged in the pressing member in the vicinity of a position where the pressing member and the fixing member come into contact with each other. A magnetic shielding member made of a non-magnetic metal was arranged so as to cover the periphery of the member except for the portion facing the fixing member.
[0016]
According to this configuration, the magnetic shielding member can prevent the magnetic flux from leaking to a place other than the fixing device. Further, since the magnetic shielding member covers the pressure member, the radiation of heat from the heat generating portion can be suppressed. As a result, unnecessary heating of the metal portion around the fixing device is not performed, and heat energy is not wasted due to heat radiation. Then, the heat retaining function of the pressing member is obtained.
[0017]
In addition, a high-permeability member is arranged in the pressure member.
[0018]
According to this configuration, most of the magnetic flux generated from the exciting coil passes through the highly permeable member, so that the magnetic field can be strengthened and the location where the magnetic flux passes can be easily grasped. As a result, it is possible to control the heat generation points in the fixing member and the pressing member. In addition, since the inductance can be improved by the high magnetic permeability member, the size of the excitation coil can be reduced.
[0019]
The eddy current load of the non-magnetic metal layer of the pressing member is in a range from 3.0 × 10 −4 Ω to 2.0 × 10 −2 Ω.
[0020]
Generally, when heating is performed by the dielectric heating method, it is desirable to use a magnetic metal as the heating element. However, according to this configuration, it is possible to obtain higher heating efficiency than using a magnetic metal. Also, high heating efficiency can be obtained regardless of what kind of metal the non-magnetic metal constituting the surface of the pressing member is. As a result, it is possible to determine the appropriate layer thickness for those metals and it is easier to actually fabricate. Further, the heating performance is better than those manufactured based on other numerical values.
[0021]
In addition, the eddy current load of the magnetic shielding member is 3.0 × 10 −4 Ω or less.
[0022]
In general, when heating by a dielectric heating method, it is difficult to heat a non-magnetic metal, but heating is facilitated by reducing the thickness and changing the eddy current load. However, according to the above configuration, the magnetic shielding member is not heated by the dielectric heating method. As a result, it is possible to shield magnetic flux leakage without unnecessary heating of the metal part around the fixing device.
[0023]
Further, the eddy current load of the magnetic shielding member is set to 1.0 × 10 −4 Ω or less.
[0024]
As described above, by further reducing the eddy current load of the nonmagnetic metal layer of the magnetic shielding member, the safety against preventing the magnetic shielding member from being heated by the dielectric heating method is increased. As a result, it is possible to provide a fixing device with higher heating efficiency.
[0025]
Further, the high magnetic permeability member is made of ferrite.
[0026]
According to this configuration, it is possible to use a ferrite widely used as a high magnetic permeability member, and to increase the heating efficiency with a simple configuration.
[0027]
Further, both the fixing member and the pressing member are constituted by rollers.
[0028]
According to this configuration, the main components constituting the fixing device are only the fixing roller and the pressure roller, so that the structure can be simplified and the device can be made more compact. Further, cost can be reduced by reducing the number of parts.
[0029]
Further, one of the fixing member and the pressing member is constituted by a roller, and the other is constituted by a belt.
[0030]
According to this configuration, the heat capacity can be reduced by using a belt for one of the fixing member and the pressing member as compared with the case where both of the fixing member and the pressing member are rollers. Also, an appropriate nip time can be set. As a result, the time required for the fixing member surface to reach a fixing temperature can be further reduced. In addition, stable fixing properties can be obtained.
[0031]
Further, both the fixing member and the pressing member are constituted by belts.
[0032]
According to this configuration, the heat capacity of the fixing member and the pressure member can be further reduced. As a result, it is possible to further shorten the time required for the surface of the fixing member to reach a temperature at which fixing can be performed.
[0033]
Further, the magnetic shielding member that covers the fixing member and / or the pressing member constituted by the roller has a gutter shape coaxial with the roller.
[0034]
According to this configuration, the heat radiated from the heat generating portion can be reflected with higher efficiency. As a result, waste of heating energy is small, and high heat retention can be obtained.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0036]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a fixing device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic partial perspective view of the electromagnetic induction unit of the fixing device shown in FIG. The fixing
[0037]
The fixing
[0038]
The
[0039]
Here, the configuration of the fixing
[0040]
The
[0041]
The electromagnetic
[0042]
In addition, a
[0043]
The
[0044]
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a heating state by the fixing device shown in FIG. The fixing
[0045]
When a high-frequency current flows through the
[0046]
Here, when the magnetic shielding
[0047]
Further, by covering the fixing
[0048]
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a fixing device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic partial perspective view of the electromagnetic induction unit of the fixing device shown in FIG. The basic configuration of the fixing
[0049]
The fixing
[0050]
The
[0051]
As in the first embodiment, the configuration of the fixing
[0052]
The
[0053]
In addition, a
[0054]
The
[0055]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a heating state by the fixing device shown in FIG. The fixing
[0056]
When a high-frequency current flows through the
[0057]
Here, when the magnetic shielding
[0058]
Further, by covering the
[0059]
It should be noted that the numerical values such as dimensions appearing so far are only examples of one preferred example, and do not limit the scope of the invention.
[0060]
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the thickness of the metal forming the fixing member and the pressing member and the eddy current load. The horizontal axis of the graph indicates the thickness of the metal, and the vertical axis indicates the eddy current load of the metal. Examples of the type of metal include copper, aluminum, and SUS304, which are nonmagnetic metals, and iron and nickel, which are magnetic metals.
[0061]
In the figure, a region E indicates a range of a metal eddy current load that can be easily heated by the dielectric heating method. That is, if the eddy current load of the metal constituting the fixing member and the pressing member is in the range of 3.0 × 10 −4 Ω to 2.0 × 10 −2 Ω, heating can be easily performed by the dielectric heating method. is there. For example, in the case of copper, if the eddy current load is 3.0 × 10 −4 Ω or more, that is, if the thickness is less than 55 μm, heating becomes possible, so that the fixing
[0062]
Further, if the eddy current load of copper is 3.0 × 10 −4 Ω or less, that is, if the thickness is more than 55 μm, it becomes difficult to heat, so that it is used as the magnetic shielding
[0063]
Further, by reducing the eddy current load of copper to 1.0 × 10 −4 Ω or less, that is, by increasing the thickness to 165 μm or more, it is possible to prevent the magnetic shielding
[0064]
Although the embodiment of the present invention has been described above, other various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
[0065]
【The invention's effect】
According to the configuration of the present invention, it is possible to prevent the magnetic flux from leaking to a place other than the fixing device by the magnetic shielding member. Further, since the magnetic shielding member covers the member including the excitation coil, it is possible to suppress the radiation of heat from the heat generating portion. As a result, unnecessary heating of the metal portion around the fixing device is not performed, and heat energy is not wasted due to heat radiation. Then, the fixing member or the pressure member can have a heat retaining action.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a fixing device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a schematic partial perspective view of an electromagnetic induction unit shown in FIG. 1; FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a fixing device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic partial perspective view of an electromagnetic induction unit shown in FIG. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a heating state by the fixing device shown in FIG. 4. FIG. 7 is a graph showing a relationship between metal thickness and eddy current load.
DESCRIPTION OF
13b Metal layer (magnetic)
24b metal layer (non-magnetic)
Claims (13)
前記定着部材の材質を非磁性金属で構成し、前記加圧部材の材質を磁性金属で構成するとともに、定着部材内の、定着部材と加圧部材が当接する箇所の近傍に励磁コイルを配置し、定着部材の、加圧部材と対向する箇所を除いた周囲を覆うように、非磁性金属で構成した磁気遮蔽部材を配置したことを特徴とする定着装置。A fixing device comprising: a fixing member that fixes unfixed toner on a sheet; and a pressure member that forms a nip that abuts the fixing member to insert the sheet.
The material of the fixing member is made of a non-magnetic metal, the material of the pressing member is made of a magnetic metal, and an exciting coil is arranged in the fixing member near a position where the fixing member and the pressing member come into contact with each other. And a magnetic shielding member made of a non-magnetic metal is disposed so as to cover the periphery of the fixing member except for a portion facing the pressure member.
前記定着部材の材質を磁性金属で構成し、前記加圧部材の材質を非磁性金属で構成するとともに、加圧部材内の、加圧部材と定着部材が当接する箇所の近傍に励磁コイルを配置し、加圧部材の、定着部材と対向する箇所を除いた周囲を覆うように、非磁性金属で構成した磁気遮蔽部材を配置したことを特徴とする定着装置。A fixing device comprising: a fixing member that fixes unfixed toner on a sheet; and a pressure member that forms a nip that abuts the fixing member to insert the sheet.
The material of the fixing member is made of a magnetic metal, the material of the pressing member is made of a non-magnetic metal, and an exciting coil is arranged in the pressing member near a position where the pressing member and the fixing member abut. And a magnetic shielding member made of a non-magnetic metal is disposed so as to cover the periphery of the pressing member except for a portion facing the fixing member.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2002
- 2002-11-19 JP JP2002335325A patent/JP2004170625A/en active Pending
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