JP2006163200A - Fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁誘導加熱方式の加熱手段を用いて記録媒体上に未定着画像を加熱定着させる定着装置に関し、特に電子写真方式あるいは静電記録方式の複写機、ファクシミリおよびプリンタ等の画像形成装置に用いて有用な定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device that heats and fixes an unfixed image on a recording medium using electromagnetic induction heating type heating means, and more particularly to an image forming apparatus such as an electrophotographic type or electrostatic recording type copying machine, facsimile, and printer. The present invention relates to a fixing device that is useful for use.
電磁誘導加熱(IH;induction heating)方式の定着装置においては、磁場により発熱体に渦電流を発生させ、この渦電流による発熱体のジュール熱により、転写紙およびOHPシートなどの記録媒体上に形成された未定着画像を記録媒体に加熱定着している。 In an induction heating (IH) type fixing device, an eddy current is generated in a heating element by a magnetic field and formed on a recording medium such as transfer paper and an OHP sheet by Joule heat of the heating element by the eddy current. The fixed unfixed image is heat-fixed on the recording medium.
この電磁誘導加熱方式の定着装置は、ハロゲンランプを熱源とする熱ローラ方式の定着装置と比較して発熱効率が高く所定の定着温度に発熱するまでの立ち上がり時間を早くすることができるという利点を有している。 This electromagnetic induction heating type fixing device has an advantage that heat generation efficiency is high and the rise time until heat is generated at a predetermined fixing temperature can be shortened as compared with a heat roller type fixing device using a halogen lamp as a heat source. Have.
しかしながら、前記発熱体として熱容量の小さいフィルム状の定着ベルトやスリーブを用いた定着装置では、記録媒体が通紙されるだけでも発熱体の熱が奪われて通紙領域の温度が低下してしまう。そこで、この種の定着装置では、その通紙領域の温度が所定の定着温度に維持されるように発熱体を適時加熱している。このため、この熱容量の小さい発熱体を用いた定着装置では、サイズが小さい記録媒体が連続的に通紙されると、発熱体が加熱され続けられてその非通紙領域の温度が通紙領域の温度よりも異常に高くなる現象、つまり非通紙領域の過昇温現象が発生する。 However, in a fixing device using a film-like fixing belt or sleeve having a small heat capacity as the heating element, even when the recording medium is passed, the heat of the heating element is taken away and the temperature of the sheet passing area is lowered. . Thus, in this type of fixing device, the heating element is heated in a timely manner so that the temperature of the sheet passing area is maintained at a predetermined fixing temperature. For this reason, in a fixing device using a heating element having a small heat capacity, when a recording medium having a small size is continuously fed, the heating element is continuously heated, and the temperature of the non-sheet passing area is changed. This causes a phenomenon that the temperature becomes abnormally higher than the temperature, that is, an excessive temperature rise phenomenon in a non-sheet passing region.
この非通紙領域の過昇温によって発熱体が耐熱温度を超えないようにするためには、記録媒体の通紙枚数を制限して途中で休止するか通紙される用紙間の間隔を広げればよいが、このような措置はいずれもプリント効率(単位時間あたりのプリント枚数)を低下させてしまう。 In order to prevent the heating element from exceeding the heat resistance temperature due to this excessive temperature rise in the non-sheet passing area, the number of sheets of the recording medium can be limited and the interval between the sheets to be passed can be increased. However, all of these measures reduce the printing efficiency (number of prints per unit time).
従来、このような問題を解消する定着装置として、発熱体を電磁誘導加熱させる磁束発生手段の磁束のうち、前記発熱体の非通紙領域に作用する磁束のみを発熱体の発熱幅方向に移動可能な磁気遮蔽体(磁束遮蔽板)により遮蔽して非通紙領域の過昇温を防止するものが知られている(たとえば、特許文献1および特許文献2など参照)。 Conventionally, as a fixing device that solves such a problem, only the magnetic flux that acts on the non-sheet passing region of the heating element is moved in the heating width direction of the heating element among the magnetic flux of the magnetic flux generating means that electromagnetically heats the heating element. What prevents the excessive temperature rise of a non-paper passing area | region by shielding with a possible magnetic shielding body (magnetic-flux shielding board) is known (for example, refer patent document 1 and patent document 2 etc.).
また、前記問題を解消する他の定着装置として、発熱体を電磁誘導加熱させる磁束発生手段の第1磁性体コアの背後に、非通紙領域に対応する第2磁性体コアを配置し、第1磁性体コアと第2磁性体コアとのギャップを変化させて発熱体の長手方向の温度分布を変えるものが知られている(たとえば、特許文献3参照)。
しかしながら、特許文献1および特許文献2記載の定着装置は、磁気遮蔽体を発熱体の非通紙領域に対して発熱幅方向に進退させる構成であるため、磁気遮蔽体が磁束発生手段の両端部から大きく突出して定着装置本体が大型化してしまう不具合がある。また、特許文献1および特許文献2記載の定着装置は、磁気遮蔽体を発熱体の内部に配設した構成であるため放熱性が悪く磁気遮蔽体自体が過度に昇温してしまう。 However, since the fixing devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are configured to advance and retract the magnetic shield in the heat generation width direction with respect to the non-sheet passing region of the heat generator, the magnetic shield is configured to be at both end portions of the magnetic flux generating means. There is a problem that the fixing device main body is enlarged due to a large protrusion. Further, since the fixing devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2 have a configuration in which the magnetic shield is disposed inside the heating element, the heat dissipation performance is poor and the magnetic shielding body itself is excessively heated.
また、特許文献3記載の定着装置は、第2磁性体コアが第1磁性体コアに対して変位しても第1磁性体コアと発熱体との間隔が変化しないため、発熱体の通紙領域と非通紙領域との磁気的ギャップが一定である。このため、この定着装置では、第1磁性体コアに対応する通紙領域の端部から第2磁性体コアに対応する非通紙領域の端部への磁束の回り込みが発生し、発熱体の非通紙領域における磁束の抑制効果が低くなってしまう。従って、この定着装置では、小サイズの記録媒体が連続的に通紙されると、発熱体の非通紙領域に熱が蓄積し、過昇温を効果的に抑制することが難しい。
Further, in the fixing device described in
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、小型な構成により発熱体の非通紙領域の過昇温を防止することができる定着装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a fixing device that can prevent an excessive temperature increase in a non-sheet passing region of a heating element with a small configuration.
かかる課題を解決するため、本発明の定着装置は、磁束を発生するコイルと、前記磁束により誘導加熱される発熱体と、前記コイルを挟んで前記発熱体の反対側に配置されるコアと、前記コイルと前記コアの間に配置され前記発熱体の非通紙領域に対応する磁路を開閉する磁気遮蔽体と、前記コイルの巻回中心である磁路遮断位置と前記コイルの巻回部位である磁路解放位置とに前記磁気遮蔽体を変位させる変位手段と、を具備する構成を採る。 In order to solve such a problem, a fixing device of the present invention includes a coil that generates magnetic flux, a heating element that is induction-heated by the magnetic flux, a core that is disposed on the opposite side of the heating element across the coil, A magnetic shield disposed between the coil and the core to open and close a magnetic path corresponding to a non-sheet passing region of the heating element; a magnetic path blocking position which is a winding center of the coil; and a winding portion of the coil And a displacement means for displacing the magnetic shield at a magnetic path release position.
本発明によれば、磁気遮蔽体がコイルの両端部から突出することなくコイルの巻回部位から巻回中心に変位して発熱体の非通紙領域に対応する磁路を遮断するので、小型な構成により発熱体の非通紙領域の過昇温を防止することができる。 According to the present invention, the magnetic shield is displaced from the winding portion of the coil to the winding center without protruding from both ends of the coil, and the magnetic path corresponding to the non-sheet passing region of the heating element is cut off. With this configuration, it is possible to prevent overheating of the non-sheet passing region of the heating element.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, components having the same configuration or function and corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1に係る定着装置を搭載するのに適した画像形成装置について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る定着装置を搭載した画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。
(Embodiment 1)
First, an image forming apparatus suitable for mounting the fixing device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of an image forming apparatus equipped with a fixing device according to Embodiment 1 of the present invention.
図1に示すように、画像形成装置100は、電子写真感光体(以下、「感光ドラム」と称する)101、帯電器102、レーザビームスキャナ103、現像器105、給紙装置107、クリーニング装置113、定着装置200などを具備している。
As shown in FIG. 1, the
図1において、感光ドラム101は、矢印の方向に所定の周速度で回転駆動されながら、その表面が帯電器102によってマイナスの所定の暗電位に一様に帯電される。
In FIG. 1, the surface of the
レーザビームスキャナ103は、図示しない画像読取装置やコンピュータ等のホスト装置から入力される画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビーム104を出力し、一様に帯電された感光ドラム101の表面をレーザビーム104によって走査露光する。これにより、感光ドラム101の露光部分の電位絶対値が低下して明電位となり、感光ドラム101の表面に静電潜像が形成される。
The
現像器105は、回転駆動される現像ローラ106を備えている。現像ローラ106は、感光ドラム101と対向して配置されており、その外周面にはトナーの薄層が形成される。また、現像ローラ106には、その絶対値が感光ドラム101の前記暗電位よりも小さく、前記明電位よりも大きい現像バイアス電圧が印加されている。
The developing
これにより、現像ローラ106上のマイナスに帯電したトナーが、感光ドラム101の表面の前記明電位の部分にのみ付着し、感光ドラム101の表面に形成された静電潜像が反転現像されて顕像化され、感光ドラム101上に未定着トナー像111が形成される。
As a result, the negatively charged toner on the developing
一方、給紙装置107は、給紙ローラ108により所定のタイミングで記録媒体としての記録紙109を一枚ずつ給送する。給紙装置107から給送された記録紙109は、一対のレジストローラ110を経て、感光ドラム101と転写ローラ112とのニップ部に、感光ドラム101の回転と同期した適切なタイミングで送られる。これにより、感光ドラム101上の未定着トナー像111が、転写バイアスが印加された転写ローラ112により記録紙109に転写される。
On the other hand, the
このようにして未定着トナー像111が転写された記録紙109は、感光ドラム101から分離された後、記録紙ガイド114により案内され定着装置200の定着部位に向けて搬送される。定着装置200は、その定着部位に搬送された記録紙109に未定着トナー像111を加熱定着する。
The
未定着トナー像111が加熱定着された記録紙109は、定着装置200を通過した後、画像形成装置100の外部に配設された排紙トレイ115上に排出される。
The
一方、記録紙109が分離された後の感光ドラム101は、その表面の転写残トナー等の残留物がクリーニング装置113によって除去され、繰り返し次の画像形成に供される。
On the other hand, the
次に、この画像形成装置100の定着装置200について説明する。図2は、本発明の実施の形態1に係る定着装置の要部の構成を示す概略断面図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る定着装置における磁気遮蔽体の動作態様を示す概略断面図である。図4は、本発明の実施の形態1に係る定着装置の動作態様を説明するための概略平面図である。
Next, the
図2に示すように、本実施の形態1に係る定着装置200は、発熱体としての発熱ローラ210、加圧ローラ220、コイル230、コア240、磁気遮蔽体250、温度センサ260などを有している。
As shown in FIG. 2, the
図2において、発熱ローラ210は、たとえば直径が34(mm)の円筒形状のローラ部材で構成されており、定着装置200の本体側板(不図示)に回転自在に軸支されている。発熱ローラ210の素材としては、たとえば鉄やニッケルなどの磁性材料を用いることが好ましい。磁性材料からなる発熱ローラ210は、磁束を強めるので発熱効率を向上させることができる。
In FIG. 2, the
加圧ローラ220は、記録紙109の通紙経路を挟んで発熱ローラ210に圧接して記録紙109が通過する定着ニップを形成するように定着装置200の本体側板に回転自在に軸支されている。
The
加圧ローラ220は、図示しない駆動手段によりトナー像111が形成担持された記録紙109を矢印方向へ搬送する方向(図では時計回り方向)に回転される。この加圧ローラ220の回転により発熱ローラ210が従動回転する。なお、ここでは、発熱ローラ210が加圧ローラ220に従動回転する構成としたが、加圧ローラ220が発熱ローラ210に従動回転する構成としてもよい。
The
加圧ローラ220は、たとえば硬度JISA30度のシリコンゴムなどの熱伝導性が小さい材料で構成することが好ましい。なお、加圧ローラ220の材料としては、たとえばフッ素ゴムおよびフッ素樹脂などの耐熱性樹脂や他のゴムを用いてもよい。
The
また、加圧ローラ220は、耐摩耗性や離型性を高めるために、PTFE、PFA、またはFEPなどの樹脂やゴムを単独もしくは混合した被覆材で外周面を被覆することが望ましい。
Further, it is desirable that the
コイル230は、発熱ローラ210の上半分の外周面に対向するように、たとえば細い銅線を束ねたリッツ線を半円筒形状に周回させて形成されている。コイル230は、図示しない電源から電圧が印加されて交流電流が流れることにより、周囲に磁束を発生させて磁界を形成する。
The
コア240は、コイル230の外周面を覆うように形成されたアーチコア241と、アーチコア241の両サイド部位に配設されたサイドコア242とで構成され、コイル230によって発生する磁束のうち、発熱ローラ210とは反対側に発生する磁束の磁路を形成している。
The
コア240は、たとえばフェライトやパーマロイなどの透磁率および比抵抗が高い磁性材料によって形成することが好ましい。つまり、フェライトは、強磁性であるので磁束が強まって発熱効率が向上する。また、フェライトは、熱伝導率および比熱が高いので、磁気遮蔽体250に生じた熱を吸収することで、磁気遮蔽体250の昇温を抑制することができる。
The
磁気遮蔽体250は、コイル230とコア240との間の、前記定着ニップに小サイズの記録紙109が通紙された際の発熱ローラ210の非通紙領域と対向する部位に回動自在に配置されている。そして、磁気遮蔽体250は、後述する変位手段500により、図2に示すコイル230の巻回中心である磁路遮断位置と、図3に示すコイル230の巻回部位である磁路解放位置とに変位する。
The
磁気遮蔽体250には、コイル230とコア240との間の磁界の作用により大きな渦電流が流れ、この渦電流によりコイル230から発生する磁束を打ち消す方向に反発磁界が発生する。
A large eddy current flows through the
これにより、図2に示すように、磁気遮蔽体250がコイル230の巻回中心である磁路遮断位置に変位した状態では、発熱ローラ210の図4に示す小サイズ紙幅Lminの非通紙領域に作用する磁束が磁気遮蔽体250で発生する反発磁界により弱められる。そして、この小サイズ紙幅Lminの非通紙領域に作用する磁束が弱められることにより、小サイズの記録紙109の通紙時における発熱ローラ210の非通紙領域の発熱が抑制される。
As a result, as shown in FIG. 2, in a state where the
一方、図3に示すように、磁気遮蔽体250がコイル230の巻回部位である磁路開放位置(図4に破線で示す位置)に変位した状態では、少なくとも図4に示す発熱ローラ210の最大サイズ紙幅Lmaxの通紙領域が磁界の作用により一様に発熱する。
On the other hand, as shown in FIG. 3, in a state where the
このように、この定着装置200においては、前記定着ニップに通紙される記録紙109のサイズに応じて磁気遮蔽体250の位置を切り換えることにより、発熱ローラ210の発熱幅を切り換えることができる。
As described above, in the
ここで、磁気遮蔽体250は、前記定着ニップへの記録紙109の通紙基準に応じて配設位置が決められる。すなわち、記録紙109の通紙基準がセンター基準の場合には、図4に示すように、一対の磁気遮蔽体250が小サイズ紙幅Lminの両端部に生じる2つの非通紙領域に対向する位置にそれぞれ配設される。また、記録紙109の通紙基準が片側基準の場合には、1つの磁気遮蔽体250が小サイズ紙幅Lminの片側端部の1つの非通紙領域に対向する位置に配設される。
Here, the arrangement position of the
磁気遮蔽体250の素材としては、固有抵抗の小さいアルミニウムや銅などの導電性材料が適している。また、磁気遮蔽体250の厚みは、抵抗を小さくするために表皮深さ以上が好ましく、たとえば、1mm程度がよい。このように抵抗を低くすることにより磁気遮蔽体250自体の発熱を抑えることができる。
As a material of the
温度センサ260は、発熱ローラ210の外周面のコイル230よりも回転方向下流に当接するように設けられて、発熱ローラ210の温度を検知する。温度センサ260によって発熱ローラ210の温度が未定着トナー像111の定着に適した温度になったことが検知されると、図示しない制御部によって給紙ローラ108の動作開始、つまり印字動作の開始が可能になる。
The
また、温度センサ260によって発熱ローラ210の温度が所定の閾値よりも高くなったことが検知されると、図示しない電源からコイル230への交流電流の供給が制御される。
When the
なお、本例におけるコア240は、その断面形状が半円形になっているが、このコア240は必ずしもコイル230の形状に沿った形状とする必要はなく、その断面形状は、たとえば、略Πの字状であってもよい。
In addition, although the
次に、磁気遮蔽体250の位置を切り換える変位手段500について説明する。
Next, the displacement means 500 that switches the position of the
図5は、本発明の実施の形態1に係る定着装置における磁気遮蔽体の変位手段の一例を示す概略斜視図である。 FIG. 5 is a schematic perspective view showing an example of the magnetic shield displacing means in the fixing device according to the first embodiment of the present invention.
本例の変位手段500は、ステッピングモータ501の回転軸502に磁気遮蔽体250を取り付け、回転軸502の正逆回転により磁気遮蔽体250を磁路遮断位置と磁路開放位置とに回動させる構成を有している。
The displacement means 500 of this example attaches the
ステッピングモータ501は、その回転軸502が磁気遮蔽体250の回動中心に位置するように、発熱ローラ210の中空部内に配設されている。これにより、ステッピングモータ501が発熱ローラ210の側方に突出しなくなり、装置の大型化が回避される。
The stepping
図5において、ステッピングモータ501の回転軸502は、通紙される記録紙109のサイズに応じて予め設定された角度だけ正逆回転する。これにより、磁気遮蔽体250が、図2に示すコイル230の巻回中心である磁路遮断位置と、図3に示すコイル230の巻回部位である磁路解放位置とに変位する。
In FIG. 5, the
図6は、本発明の実施の形態1に係る定着装置における磁気遮蔽体の変位手段の他の例を示す概略斜視図である。 FIG. 6 is a schematic perspective view showing another example of the displacement means of the magnetic shield in the fixing device according to Embodiment 1 of the present invention.
本例の変位手段600は、ステッピングモータ601によりタイミングベルト602およびプーリ603,604を介して磁気遮蔽体250を正逆回転させる構成を有している。ステッピングモータ601は、装置の大型化を回避するために発熱ローラ210の側部に配設されている。
The displacement means 600 of this example has a configuration in which the
図6において、ステッピングモータ601の回転軸に取り付けられたプーリ603は、通紙される記録紙109のサイズに応じて予め設定された角度だけ正逆回転する。これにより、磁気遮蔽体250が、タイミングベルト602およびプーリ604を介して、図2に示すコイル230の巻回中心である磁路遮断位置と、図3に示すコイル230の巻回部位である磁路解放位置とに変位する。
In FIG. 6, the
なお、本例の変位手段600は、記録紙109の通紙基準がセンター基準の場合の例であり、プーリ604の回転軸605の両端部に一対の磁気遮蔽体250をそれぞれ取り付けた構成となっている。
The displacement means 600 in this example is an example in which the paper passing reference of the
図7は、本発明の実施の形態1に係る定着装置における磁気遮蔽体の変位手段のさらに他の例を示す概略断面図である。図8は、図7に示す磁気遮蔽体が磁路開放位置に変位した状態を示す概略断面図である。 FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the magnetic shield displacing means in the fixing device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the magnetic shield shown in FIG. 7 is displaced to the magnetic path opening position.
図7に示すように、本例の変位手段700は、磁気遮蔽体250の支持アーム251の自由端部にプランジャ701のアクチェータ702を取り付け、プランジャ701のオン/オフにより磁気遮蔽体250を磁路遮断位置と磁路開放位置とに回動させる構成を有している。プランジャ701は、装置の大型化を回避するためにサイドコア242の下部に配設されている。
As shown in FIG. 7, in the displacement means 700 of this example, the
図7において、プランジャ701がオン/オフすると、磁気遮蔽体250の支持アーム251が、コイルバネ703を介して、通紙される記録紙109のサイズに応じて予め設定された角度だけ正逆方向に遥動する。この支持アーム251の遥動により、磁気遮蔽体250が、図7に示すコイル230の巻回中心である磁路遮断位置と、図8に示すコイル230の巻回部位である磁路解放位置とに変位する。
In FIG. 7, when the
図9は、本発明の実施の形態1に係る定着装置における磁気遮蔽体の変位手段のさらに他の例を示す概略断面図である。図10は、図9に示す磁気遮蔽体が磁路開放位置に変位した状態を示す概略断面図である。 FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the magnetic shield displacing means in the fixing device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a state where the magnetic shield shown in FIG. 9 is displaced to the magnetic path opening position.
本例の変位手段900は、遊星歯車装置901により磁気遮蔽体250を磁路遮断位置と磁路開放位置とに回動させる構成を有している。本例の変位手段900における遊星歯車装置901は、遊星歯車902、太陽歯車903、内歯歯車904を有し、装置の大型化を回避するために内歯歯車904は発熱ローラ210の内周面に形成されている。
The displacement means 900 of the present example has a configuration in which the
図9および図10に示すように、太陽歯車903は、発熱ローラ210の回転軸211に回転自在に軸支されている。遊星歯車902は、遊星アーム905の自由端部に回転自在に軸支されており、太陽歯車903と内歯歯車904とに噛み合っている。遊星アーム905は、発熱ローラ210の回転軸211に回転自在に軸支されており、太陽歯車903とフリクション結合されている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
磁気遮蔽体250は、その支持アーム251により発熱ローラ210の回転軸211に遥動自在に軸支されている。支持アーム251は、太陽歯車903とフリクション結合されている。また、この変位手段900は、遊星歯車902の支軸906の回転軌道に対して進退する進退部材907が設けられている。
The
図9に示すように、進退部材907が遊星歯車902の支軸906の回転軌道に進出した状態では、遊星アーム905の回転が阻止される。この状態で、発熱ローラ210が矢印方向(反時計方向)に回転すると、内歯歯車904および遊星歯車902を介して太陽歯車903が時計方向に回転する。
As shown in FIG. 9, in a state where the advance /
この太陽歯車903の回転により、これにフリクション結合している支持アーム251が同方向(時計方向に)に遥動する。この支持アーム251の遥動は、磁気遮蔽体250の右側部がストッパ908に当接することによって阻止される。これにより、磁気遮蔽体250が、図9に示すコイル230の巻回中心である磁路遮断位置に変位する。
The rotation of the
一方、図10に示すように、進退部材907が遊星歯車902の支軸906の回転軌道から退避した状態では、発熱ローラ210の回転により遊星歯車902が太陽歯車903の周りを公転する。この遊星歯車902の公転により、遊星アーム905が反時計方向に回転し、これにフリクション結合されている太陽歯車903が同方向に自転する。
On the other hand, as shown in FIG. 10, when the advance /
そして、この太陽歯車903の自転により、これにフリクション結合している支持アーム251が反時計方向に遥動する。この支持アーム251の遥動は、磁気遮蔽体250の左側部がストッパ909に当接することによって阻止される。これにより、磁気遮蔽体250が、図10に示すコイル230の巻回部位である磁路解放位置に変位する。
As the
このように、この変位手段900は、発熱ローラ210の回転を利用して磁気遮蔽体250を変位させているのでモータやプランジャなどの駆動源が不要になり、通紙される記録紙109のサイズに応じて進退部材907を進退させるだけで発熱ローラ210の発熱幅を切り換えることができる。
As described above, the displacement means 900 displaces the
本例の定着装置200における磁気遮蔽体250の変位方向の幅W1は、図11に示すように、コイル230の巻回中心の同方向の幅W2よりも大きくなるように構成されている。これにより、発熱ローラ210の非通紙領域に作用する磁束をより効果的に遮蔽することができ、発熱ローラ210の非通紙領域での熱の蓄積による過昇温を確実に防止することができるようになる。
In the
また、本例の定着装置200における磁気遮蔽体250変位方向の幅W1は、図12に示すように、コイル230の巻回部位の同方向の巻回幅W3よりも狭くなるように構成されている。これにより、磁気遮蔽体250を磁路解放位置に変位させたとき、磁気遮蔽体250が磁路を避けた位置に臨むので、磁気遮蔽体250が磁束に影響を与えない。従って、この定着装置200においては、磁気遮蔽体250をコイル230の巻回部位に変位させても発熱ローラ210に発熱ムラが生じることがなく、大サイズ紙の良好な定着が得られるようになる。
Further, the width W1 in the displacement direction of the
なお、この磁気遮蔽体250の幅W1とコイル230の幅W2,W3とは、図11および図12に示すように、角度θ1,θ2,θ3で規定することもできる。
The width W1 of the
上述のように、本例の定着装置200においては、磁気遮蔽体250が通紙方向に移動するので、従来の磁気遮蔽体が長手方向に移動する構成の定着装置よりも装置の小型化を図ることができる。
As described above, in the
また、従来の定着装置では磁気遮蔽体との干渉を回避するためにコアが4つに分断されていたが、本例の定着装置200では、コア240が分断されずコイル230を包囲するよう配設できるので磁路に占めるコア240の割合が大きくなり、コイル230と発熱ローラ210との磁気的な結合がよく発熱ローラ210の発熱効率がよい。
Further, in the conventional fixing device, the core is divided into four parts in order to avoid interference with the magnetic shield. However, in the
ところで、磁気遮蔽体250は、その厚みが十分であっても、抵抗を有しているのでコイル230が発生する磁束により若干発熱する。従って、この定着装置200では、記録紙109を連続的に通紙すると、磁気遮蔽体250の熱が徐々に蓄積し過度に昇温してしまうため放熱が必要となる。
By the way, even if the thickness of the
このため、従来のように磁気遮蔽体が発熱体の内部にある定着装置では、磁気遮蔽体の温度がさらに上昇しやすい。これに対し、本例の定着装置200においては、コイル230が発熱ローラ210の外部に配置されているので、磁気遮蔽体250の熱を外気に拡散することができ磁気遮蔽体250の過度な昇温を抑えることができる。
For this reason, in the conventional fixing device in which the magnetic shield is inside the heating element, the temperature of the magnetic shield is more likely to rise. On the other hand, in the
また、本例の定着装置200は、図4に示すように、磁気遮蔽体250を送風により冷却するための送風機270を備えている。従って、この定着装置200においては、送風機270の空気流で磁気遮蔽体250を冷却して磁気遮蔽体250の昇温をさらに抑えることができる。
Further, as shown in FIG. 4, the fixing
なお、コイル230には抵抗があるので、コイル230に電流を印加することでコイル230自体も発熱する。コイル230の温度が上昇するとインピーダンスが高くなって誘導加熱の効率が低下したり、熱によりコイル230が破損したりする。本例の定着装置200においては、送風機270によりコイル230も冷却することができる。
Since the
ここで、従来の定着装置のように、コイルおよび磁気遮蔽体が発熱体の内部にあると、発熱体を加熱しつつコイルと磁気遮蔽体を冷却することは困難であるが、本例の定着装置200ではコイル230を発熱ローラ210の外部に配置しているので、コイル230と磁気遮蔽体250を冷却することが容易となる。
Here, when the coil and the magnetic shield are inside the heating element as in the conventional fixing device, it is difficult to cool the coil and the magnetic shielding body while heating the heating element. In the
また、本例の定着装置200は、図4に示すように、コア240のアーチコア241の、コイル230の巻回部位と対向する領域に、放熱のための多数の開口241aを形成している。これにより、コイル230および磁気遮蔽体250の熱を外気に発散させることができる。また、この開口241aから磁気遮蔽体250を変位させるためのアームを挿入することも可能になる。記録紙109の通紙基準がセンター基準の場合には、このアームにより、2つの非通紙領域に対向する位置に配設されたそれぞれの磁気遮蔽体250を連結することも可能であり、磁気遮蔽体250の変位手段を簡略化できる。なお、このようにアーチコア241に開口241aを形成しても、コイル230の巻回中心にコア240が臨むようにすれば、発熱ローラ210の長手方向の温度ムラは生じない。
In addition, as shown in FIG. 4, the fixing
ここで、アーチコア241の開口241aは、送風機270の配設位置から遠ざかるに従って大きく形成するようにしてもよい。これにより、送風機270の配設位置から遠い部位の送風による冷却能力の低下を開口241aからの放熱により補ってコイル230を全体に亘ってほぼ均一に冷却できるようになる。
Here, the
さらに、本例の定着装置200は、コイル230およびコア240が発熱ローラ210の外部に配設されているので、消耗品である発熱ローラ210などの部品の交換やメンテナンスの作業を効率よく行うことができる。
Further, in the
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る定着装置について説明する。図13は、本発明の実施の形態2に係る定着装置の要部の構成を示す概略断面図である。図14は、本発明の実施の形態2に係る定着装置における磁気遮蔽体の動作態様を示す概略断面図である。
(Embodiment 2)
Next, a fixing device according to Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the main part of the fixing device according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an operation mode of the magnetic shield in the fixing device according to Embodiment 2 of the present invention.
図13に示すように、本実施の形態2に係る定着装置1300は、発熱ローラ210の片側の非通紙領域に対応するコイル230とコア240との間に、2つの磁気遮蔽体250A,250Bを変位自在に配設した構成を有している。
As shown in FIG. 13, the
各磁気遮蔽体250A,250Bは、図示しない変位手段により、図13に示すコイル230の巻回中心である磁路遮断位置と、図14に示すコイル230の巻回部位である磁路解放位置とに変位する。
Each of the
各磁気遮蔽体250A,250Bには、コイル230とコア240との間の磁界の作用により大きな渦電流が流れ、この渦電流によりコイル230から発生する磁束を打ち消す方向に反発磁界が発生する。
A large eddy current flows in each of the
これにより、図13に示すように、磁気遮蔽体250A,250Bがコイル230の巻回中心である磁路遮断位置に変位した状態では、発熱ローラ210の非通紙領域に作用する磁束が磁気遮蔽体250A,250Bで発生する反発磁界により弱められる。そして、この非通紙領域に作用する磁束が弱められることにより、小サイズの記録紙109の通紙時における発熱ローラ210の非通紙領域の発熱が抑制される。
As a result, as shown in FIG. 13, when the
一方、図14に示すように、磁気遮蔽体250A,250Bがコイル230の巻回部位である磁路開放位置に変位した状態では、発熱ローラ210の最大サイズの通紙領域が磁界の作用により一様に発熱する。
On the other hand, as shown in FIG. 14, when the
本例の定着装置1300においては、2つの磁気遮蔽体250A,250Bを用いているので、コイル230の巻回中心を通る磁束を広い面積で遮断することができる。従って、この定着装置1300によれば、発熱ローラ210の非通紙領域の過昇温をより確実に防止することができる。
In the
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3に係る定着装置について説明する。図15は、本発明の実施の形態3に係る定着装置の要部の構成を示す概略平面図である。
(Embodiment 3)
Next, a fixing device according to
図15に示すように、本実施の形態3に係る定着装置1500は、発熱ローラ210の両端部の非通紙領域に対応するコイル230とコア240との間に、中サイズ紙幅Lmidの非通紙領域に対応する幅の磁気遮蔽体250Cと、小サイズ紙幅Lminの非通紙領域に対応する幅の磁気遮蔽体250Dとを変位自在に配設した構成を有している。
As shown in FIG. 15, the
図15において、前記定着ニップに中サイズの記録紙109が通紙された際には、磁気遮蔽体250Cのみが、図示しない変位手段により、図15に破線で示すコイル230の巻回中心である磁路遮断位置に変位する。
In FIG. 15, when the medium
また、前記定着ニップに小サイズの記録紙109が通紙された際には、磁気遮蔽体250Cおよび磁気遮蔽体250Dが、図示しない変位手段により、図15に破線で示すコイル230の巻回中心である磁路遮断位置にそれぞれ変位する。
When a small-
さらに、前記定着ニップに最大サイズの記録紙109が通紙された際には、磁気遮蔽体250Cおよび磁気遮蔽体250Dが、図示しない変位手段により、図15に実線で示すコイル230の巻回部位である磁路解放位置にそれぞれ変位する。
Further, when the maximum
各磁気遮蔽体250Cおよび磁気遮蔽体250Dには、コイル230とコア240との間の磁界の作用により大きな渦電流が流れ、この渦電流によりコイル230から発生する磁束を打ち消す方向に反発磁界が発生する。
A large eddy current flows in each
これにより、図15に破線で示すように、磁気遮蔽体250Cがコイル230の巻回中心である磁路遮断位置に変位した状態では、発熱ローラ210の中サイズ紙幅Lmidの非通紙領域に作用する磁束が磁気遮蔽体250Cで発生する反発磁界により弱められる。そして、この中サイズ紙幅Lmidの非通紙領域に作用する磁束が弱められることにより、中サイズの記録紙109の通紙時における発熱ローラ210の非通紙領域の発熱が抑制される。
As a result, as shown by a broken line in FIG. 15, when the
また、図15に破線で示すように、磁気遮蔽体250Cおよび磁気遮蔽体250Dがコイル230の巻回中心である磁路遮断位置にそれぞれ変位した状態では、発熱ローラ210の小サイズ紙幅Lminの非通紙領域に作用する磁束が磁気遮蔽体250Cおよび磁気遮蔽体250Dで発生する反発磁界により弱められる。そして、この小サイズ紙幅Lminの非通紙領域に作用する磁束が弱められることにより、小サイズの記録紙109の通紙時における発熱ローラ210の非通紙領域の発熱が抑制される。
Further, as indicated by broken lines in FIG. 15, when the
さらに、図15に実線で示すように、磁気遮蔽体250Cおよび磁気遮蔽体250Dがコイル230の巻回部位である磁路開放位置にそれぞれ変位した状態では、発熱ローラ210の最大サイズ紙幅Lmaxの通紙領域が磁界の作用により一様に発熱する。
Further, as indicated by solid lines in FIG. 15, in the state where the
このように、この定着装置1500においては、前記定着ニップに通紙される記録紙109のサイズに応じて磁気遮蔽体250Cと磁気遮蔽体250Dとの位置を切り換えることにより、発熱ローラ210の発熱幅を3通りに切り換えることができる。
As described above, in the
ここで、磁気遮蔽体250Cおよび磁気遮蔽体250Dは、前記定着ニップへの記録紙109の通紙基準に応じて配設位置が決められる。すなわち、記録紙109の通紙基準がセンター基準の場合には、図15に示すように、各一対の磁気遮蔽体250Cおよび磁気遮蔽体250Dが中サイズ紙幅Lmidおよび小サイズ紙幅Lminの両端部に生じる2つの非通紙領域に対向する位置にそれぞれ配設される。また、記録紙109の通紙基準が片側基準の場合には、各1つの磁気遮蔽体250Cおよび磁気遮蔽体250Dが中サイズ紙幅Lmidおよび小サイズ紙幅Lminの片側端部の1つの非通紙領域に対向する位置に配設される。
Here, the positions of the
このように、本例の定着装置1500は、2つの非通紙境域に各々対応する2つの磁気遮蔽体250C,250Dを備え、それぞれの磁気遮蔽体250C,250Dを選択的に変位させることで、小サイズ、中サイズ、大サイズの3種類の記録紙109が通紙される際の発熱ローラ210の非通紙領域の過昇温を抑制できる。
As described above, the
(実施の形態4)
次に、本発明の実施の形態4に係る定着装置について説明する。図16は、本発明の実施の形態4に係る定着装置の要部の構成を示す概略断面図である。図17は、本発明の実施の形態4に係る定着装置における磁気遮蔽体の動作態様を示す概略断面図である。
(Embodiment 4)
Next, a fixing device according to Embodiment 4 of the present invention will be described. FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a main part of a fixing device according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing an operation mode of the magnetic shield in the fixing device according to Embodiment 4 of the present invention.
図16に示すように、本実施の形態4に係る定着装置1600は、発熱ローラ210、加圧ローラ220、コイル1630、コア1640、磁気遮蔽体1650などを有している。
As shown in FIG. 16, a
図16において、発熱ローラ210および加圧ローラ220は、実施の形態1に係る定着装置200のものと同様に構成されている。
In FIG. 16, the
コイル1630は、発熱ローラ210の上半分の内周面に対向するように、たとえば細い銅線を束ねたリッツ線を半円筒形状に周回させて形成されている。コイル1630は、図示しない電源から電圧が印加されて交流電流が流れることにより、周囲に磁束を発生させて磁界を形成する。
The
コア1640は、発熱ローラ210の回転中心と同軸をなすように、コイル1630の内周面と対向する部位、つまり発熱ローラ210の中空部(内部)に回転自在に配設されている。コア1640は、コイル1630によって発生する磁束のうち、発熱ローラ210とは反対側に発生する磁束の磁路を形成している。
The
コア1640は、たとえばフェライトやパーマロイなどの透磁率および比抵抗が高い磁性材料によって形成することが好ましい。つまり、フェライトは、強磁性であるので磁束が強まって発熱効率が向上する。また、フェライトは、熱伝導率および比熱が高いので、磁気遮蔽体1650に生じた熱を吸収することで、磁気遮蔽体1650の昇温を抑制することができる。
The
磁気遮蔽体1650は、コイル1630とコア1640との間の、前記定着ニップに小サイズの記録紙109が通紙された際の発熱ローラ210の非通紙領域と対向する部位に回動自在に配置されている。
The
本例の定着装置1600における磁気遮蔽体1650は、図18に示すように、コア1640の外周部に埋設されている。磁気遮蔽体1650は、後述する変位手段1900により、図16に示すコイル1630の巻回中心である磁路遮断位置と、図17に示すコイル1630の巻回部位である磁路解放位置とに変位する。
The
磁気遮蔽体1650には、コイル1630とコア1640との間の磁界の作用により大きな渦電流が流れ、この渦電流によりコイル1630から発生する磁束を打ち消す方向に反発磁界が発生する。
A large eddy current flows through the
これにより、図16に示すように、磁気遮蔽体1650がコイル1630の巻回中心である磁路遮断位置に変位した状態では、発熱ローラ210の非通紙領域に作用する磁束が磁気遮蔽体1650で発生する反発磁界により弱められる。そして、この非通紙領域に作用する磁束が弱められることにより、小サイズの記録紙109の通紙時における発熱ローラ210の非通紙領域の発熱が抑制される。
Accordingly, as shown in FIG. 16, in a state where the
一方、図17に示すように、磁気遮蔽体1650がコイル1630の巻回部位である磁路開放位置に変位した状態では、発熱ローラ210の最大サイズの記録紙109の通紙領域が磁界の作用により一様に発熱する。
On the other hand, as shown in FIG. 17, in the state where the
このように、この定着装置1600においては、前記定着ニップに通紙される記録紙109のサイズに応じて磁気遮蔽体1650の位置を切り換えることにより、発熱ローラ210の発熱幅を切り換えることができる。
As described above, in the
ここで、磁気遮蔽体1650は、前記定着ニップへの記録紙109の通紙基準に応じて配設位置が決められる。すなわち、記録紙109の通紙基準がセンター基準の場合には、図18に示すように、一対の磁気遮蔽体1650がコア1640の両端部の2つの非通紙領域に対向する位置にそれぞれ配設される。なお、記録紙109の通紙基準が片側基準の場合には、1つの磁気遮蔽体1650がコア1640の片側端部の1つの非通紙領域に対向する位置に配設される。
Here, the arrangement position of the
磁気遮蔽体1650の素材としては、固有抵抗の小さいアルミニウムや銅などの導電性材料が適している。また、磁気遮蔽体1650の厚みは、抵抗を小さくするために表皮深さ以上が好ましく、たとえば、1mm程度がよい。このように抵抗を低くすることにより磁気遮蔽体1650自体の発熱を抑えることができる。
As a material of the
次に、磁気遮蔽体1650の位置を切り換える変位手段1900について説明する。図19は、本発明の実施の形態4に係る定着装置における磁気遮蔽体の変位手段を示す概略斜視図である。
Next, the displacement means 1900 for switching the position of the
図19に示すように、変位手段1900は、コア1640の支軸に設けた小歯車1901、小歯車1901に噛み合う大歯車1902、大歯車1902の支軸に一体化されたアーム1903およびアーム1903を揺動させるソレノイド1904などで構成されている。
As shown in FIG. 19, the displacement means 1900 includes a
図19において、ソレノイド1904がオン(通電)状態になると、ソレノイド1904のアクチュエータが移動してアーム1903が揺動する。このアーム1903の揺動により、大歯車1902が回転して小歯車1901が従動回転する。この小歯車1901の従動回転により、コア1640の支軸が回転して、磁気遮蔽体1650が図17に示す磁路解放位置から図16に示す磁路遮断位置に変位する。これにより、発熱ローラ210の非通紙領域に対応するコイル1630とコア1640との磁路が磁気遮蔽体1650により遮断される。
In FIG. 19, when the
一方、前記オン状態にあったソレノイド1904がオフ(非通電)状態になると、アーム1903が図19に示す初期位置に復帰し、大歯車1902、小歯車1901およびコア1640の支軸がそれぞれ逆回転して、磁気遮蔽体1650が図16に示す磁路遮断位置から図17に示す磁路解放位置に戻る。
On the other hand, when the
このように、本実施の形態4に係る定着装置1600は、変位手段1900のソレノイド1904をオン/オフすることにより、発熱ローラ210の非通紙領域に対応するコイル1630とコア1640との磁路を磁気遮蔽体1650により遮断したり解放したりして、発熱ローラ210とコイル1630との磁気結合を制御している。
As described above, the
すなわち、通紙される記録紙109のサイズが最大サイズの場合には、図19においてソレノイド1904をオフ状態のままにし、磁気遮蔽体1650を図17に示す磁路解放位置に待機させる。これにより、コイル1630により発生した磁束が、コア1640の長手方向の全域を流れて発熱ローラ210の最大サイズ紙幅Lmaxの全体に作用し、発熱ローラ210の長手方向の発熱分布が最大サイズ紙幅Lmaxの全体で均一になるように保たれる。
That is, when the size of the
一方、通紙される記録紙109のサイズが小サイズの場合には、図19においてソレノイド1904をオン状態にし、図16に示す磁路遮断位置に磁気遮蔽体1650を変位させる。これにより、発熱ローラ210の非通紙領域におけるコイル1630との磁気結合が低下して、コイル1630により発生した磁束が、発熱ローラ210の小サイズ紙幅Lminの部位のみを通るようになり、発熱ローラ210の非通紙領域の発熱が抑制され、この非通紙領域の過昇温を防止できるようになる。
On the other hand, when the size of the
(実施の形態5)
次に、本発明の実施の形態5に係る定着装置について説明する。図20は、本発明の実施の形態5に係る定着装置の要部の構成を示す概略断面図である。図21は、本発明の実施の形態5に係る定着装置における磁気遮蔽体の動作態様を示す概略断面図である。
(Embodiment 5)
Next, a fixing device according to Embodiment 5 of the present invention will be described. FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the main part of the fixing device according to Embodiment 5 of the present invention. FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing an operation mode of the magnetic shield in the fixing device according to Embodiment 5 of the present invention.
図20および図21に示すように、本実施の形態5に係る定着装置2000は、コア2040の以外の構成は、実施の形態4に係る定着装置1600と同様の構成を有している。
As shown in FIGS. 20 and 21, fixing
すなわち、本実施の形態5に係る定着装置2000は、図22に示すように、コア2040の外周部に、A4サイズ紙幅の非通紙領域に対応する幅の磁気遮蔽体2050Aと、B4サイズ紙幅の非通紙領域に対応する幅の磁気遮蔽体2050Bとを埋設した構成を有している。
That is, as shown in FIG. 22, the
図23は、本発明の実施の形態5に係る定着装置における各磁気遮蔽体の変位手段を示す概略斜視図である。 FIG. 23 is a schematic perspective view showing the displacement means of each magnetic shield in the fixing device according to Embodiment 5 of the present invention.
図23に示すように、本例の定着装置2000における変位手段2300は、コア2040の支軸に設けた小歯車2301、小歯車2301に噛み合う大歯車2302、大歯車2302を軸支して回転するステッピングモータ2303などで構成されている。
As shown in FIG. 23, the displacement means 2300 in the
図23において、ステッピングモータ2303がオン(通電)状態になると、その支軸の回転により大歯車2302が回転して小歯車2301が従動回転する。この小歯車2301の従動回転により、コア2040の支軸が回転して、磁気遮蔽体2050A,2050Bのうちの通紙される記録紙サイズの非通紙領域幅に対応した長さの磁気遮蔽体(ここでは磁気遮蔽体2050A)が、図21に示す磁路解放位置から図20に示す磁路遮断位置に変位する。
In FIG. 23, when the stepping
これにより、発熱ローラ210の非通紙領域に対応するコイル1630とコア2040の磁路が磁気遮蔽体2050Aにより遮断される。
As a result, the magnetic path between the
一方、発熱ローラ210の通紙領域のA3サイズ幅を発熱させる場合には、図21に示すように、各磁気遮蔽体2050A,2050Bの各々が磁路解放位置に変位した状態でステッピングモータ2303への通電を断つ。
On the other hand, when the A3 size width of the sheet passing area of the
このように、この定着装置200は、変位手段2300のステッピングモータ2303をオン/オフすることにより、発熱ローラ210の非通紙領域に対応するコイル1630とコア2040との磁路を各磁気遮蔽体2050A,2050Bにより遮断したり解放したりして、発熱ローラ210とコイル1630との磁気結合を制御している。
As described above, the fixing
従って、この定着装置2000においては、通紙される記録紙109のサイズに応じて、図21に示す磁路解放位置から図20に示す磁路遮断位置に各磁気遮蔽体2050A,2050Bを選択的に変位させることにより、通紙される記録紙109のサイズに応じた発熱ローラ210の非通紙領域の発熱を抑制して、発熱ローラ210の非通紙領域の過昇温を防止できるようになる。このように本例の定着装置2000においては、1つの発熱ローラ210により複数のサイズの記録紙109の良好な加熱定着が可能となる。
Therefore, in the
なお、この定着装置2000では、図21に示す磁気遮蔽体2050Bの位置のようにコイル1630の反対側も磁路解放位置となる。
In the
また、各実施の形態に係る定着装置においては、コイルを発熱ローラ210に対向させた状態で、周波数30kHzにおけるコイルのインダクタンスが10μH以上50μH以下、電気抵抗が0.5Ω以上5Ω以下であることが好ましい。これにより、汎用性のある安価な励磁回路を用いることができる。
In the fixing device according to each embodiment, the coil has an inductance of 10 μH or more and 50 μH or less and an electrical resistance of 0.5Ω or more and 5Ω or less at a frequency of 30 kHz in a state where the coil faces the
また、コイルには、周波数20kHz〜100kHzの電流が印加されることが好ましい。これにより、励磁回路の電源のロスを小さく抑え、発熱ローラ210の昇温を速くすることができる。
Further, it is preferable that a current having a frequency of 20 kHz to 100 kHz is applied to the coil. Thereby, the loss of the power supply of an excitation circuit can be suppressed small, and the temperature increase of the
本発明の第1の態様に係る定着装置は、磁束を発生するコイルと、前記磁束により誘導加熱される発熱体と、前記コイルを挟んで前記発熱体の反対側に配置されるコアと、前記コイルと前記コアの間に配置され前記発熱体の非通紙領域に対応する磁路を開閉する磁気遮蔽体と、前記コイルの巻回中心である磁路遮断位置と前記コイルの巻回部位である磁路解放位置とに前記磁気遮蔽体を変位させる変位手段と、を具備する構成を採る。 A fixing device according to a first aspect of the present invention includes a coil that generates magnetic flux, a heating element that is induction-heated by the magnetic flux, a core that is disposed on the opposite side of the heating element across the coil, A magnetic shield disposed between a coil and the core and opening and closing a magnetic path corresponding to a non-sheet passing region of the heating element; a magnetic path blocking position which is a winding center of the coil; and a winding portion of the coil Displacement means for displacing the magnetic shield to a certain magnetic path release position is adopted.
この構成によれば、前記磁気遮蔽体は、前記変位手段により前記コイルの巻回中心である磁路遮断位置と前記コイルの巻回部位である磁路解放位置とに変位する。ここで、前記磁気遮蔽体が前記コイルの巻回中心である磁路遮断位置に変位した状態では、前記発熱体の非通紙領域に対応する磁路が遮断されるので、小サイズ紙の連続的な通紙による前記発熱体の非通紙領域の過昇温を防止することができる。一方、大サイズ紙が通紙される場合は、前記磁気遮蔽体が前記磁路解放位置に変位することで、前記磁気遮蔽体は前記磁路に影響を与えなくなるので、前記発熱体の大サイズ紙の通紙領域が一様に加熱される。このように、この構成によれば、前記磁気遮蔽体が前記コイルの巻回中心と巻回部位とに変位、つまり前記発熱体の通紙方向に移動するので、装置を小型に構成することができる。 According to this configuration, the magnetic shield is displaced by the displacement means to a magnetic path blocking position that is a winding center of the coil and a magnetic path release position that is a winding portion of the coil. Here, since the magnetic path corresponding to the non-sheet passing region of the heating element is blocked in a state where the magnetic shield is displaced to the magnetic path blocking position which is the winding center of the coil, It is possible to prevent an excessive increase in temperature in the non-sheet passing region of the heating element due to regular sheet passing. On the other hand, when large-size paper is passed, the magnetic shield is not affected by the magnetic path by displacing the magnetic shield to the magnetic path release position. The paper passing area is uniformly heated. Thus, according to this configuration, the magnetic shield is displaced to the winding center and the winding part of the coil, that is, moves in the paper passing direction of the heating element, so that the apparatus can be configured in a small size. it can.
本発明の第2の態様に係る定着装置は、前記第1の態様において、前記コイルを前記発熱体の外部に配置した構成を採る。 A fixing device according to a second aspect of the present invention employs a configuration in which, in the first aspect, the coil is disposed outside the heating element.
この構成によれば、前記コイルが前記発熱体の外部に配置されているので、前記磁気遮蔽体の熱を外部へ拡散させることができ、前記磁気遮蔽体の昇温を抑えることができる。 According to this configuration, since the coil is arranged outside the heating element, the heat of the magnetic shield can be diffused to the outside, and the temperature rise of the magnetic shield can be suppressed.
本発明の第3の態様に係る定着装置は、前記第1の態様または第2の態様において、前記磁気遮蔽体を冷却する冷却手段を具備する構成を採る。 A fixing device according to a third aspect of the present invention employs a configuration including a cooling means for cooling the magnetic shield in the first aspect or the second aspect.
この構成によれば、前記冷却手段により前記磁気遮蔽体を冷却することで、前記磁気遮蔽体の昇温を抑えることができる。この構成によれば、前記冷却手段により前記コイルも同時に冷却されるという効果もある。また、前記コイルを前記発熱体の外部に配置した構成とすることで、前記冷却手段により前記コイルを容易に冷却することができる。 According to this configuration, the temperature of the magnetic shield can be suppressed by cooling the magnetic shield by the cooling means. According to this configuration, there is an effect that the coil is simultaneously cooled by the cooling means. Further, by adopting a configuration in which the coil is disposed outside the heating element, the coil can be easily cooled by the cooling means.
本発明の第4の態様に係る定着装置は、前記第1の態様において、前記発熱体を環状に形成し、前記コイルおよび前記コアを前記発熱体の中空部に配設し、前記磁気遮蔽体を前記コアに配設した構成を採る。 In the fixing device according to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the heating element is formed in an annular shape, the coil and the core are disposed in a hollow portion of the heating element, and the magnetic shield is provided. The structure which arrange | positioned to the said core is taken.
この構成によれば、前記コアに前記磁気遮蔽体が配設されているので、前記コアの回転により、前記磁気遮蔽体を前記磁路遮断位置と前記磁路解放位置とに容易に変位させることができる。また、この構成によれば、前記磁気遮蔽体が前記コアに配設されているので、前記磁気遮蔽体に生じた熱を前記コアに伝導して放熱することができ、前記磁気遮蔽体の過度の昇温を防止することができる。 According to this configuration, since the magnetic shield is disposed on the core, the magnetic shield can be easily displaced between the magnetic path cutoff position and the magnetic path release position by the rotation of the core. Can do. In addition, according to this configuration, since the magnetic shield is disposed in the core, heat generated in the magnetic shield can be conducted to the core and dissipated, and the magnetic shield Temperature rise can be prevented.
本発明の第5の態様に係る定着装置は、前記第1の態様または第4の態様において、前記磁気遮蔽体の通紙方向の幅を、前記コイルの通紙方向の内径よりも大きくした構成を採る。 The fixing device according to a fifth aspect of the present invention is the fixing device according to the first aspect or the fourth aspect, wherein a width of the magnetic shield in the paper passing direction is larger than an inner diameter of the coil in the paper passing direction. Take.
この構成においては、前記発熱体の非通紙領域の磁路よりも広い面積の前記磁気遮蔽体で前記磁路が遮断されるようになるので、前記発熱体の非通紙領域に作用する磁束をより効果的に抑制して前記非通紙領域の過昇温を防止することができる。 In this configuration, since the magnetic path is blocked by the magnetic shield having a larger area than the magnetic path of the non-sheet passing region of the heating element, the magnetic flux acting on the non-sheet passing region of the heating element. Can be suppressed more effectively, and an excessive temperature rise in the non-sheet passing region can be prevented.
本発明の第6の態様に係る定着装置は、前記第1の態様または第4の態様において、前記磁気遮蔽体の通紙方向の幅を、前記コイルの巻回部位の通紙方向の幅よりも小さくした構成を採る。 The fixing device according to a sixth aspect of the present invention is the fixing device according to the first aspect or the fourth aspect, wherein the width of the magnetic shield in the paper passing direction is greater than the width of the coil winding portion in the paper passing direction. Also adopt a smaller configuration.
この構成においては、前記磁気遮蔽体を前記磁路解放位置に変位させたとき、前記磁気遮蔽体が前記磁路を避けた状態となり、前記磁気遮蔽体が前記発熱体に作用する磁束に影響を与えることがないので、前記発熱体に発熱ムラが生じることがなく、大サイズ紙の良好な定着が得られる。 In this configuration, when the magnetic shield is displaced to the magnetic path release position, the magnetic shield is in a state avoiding the magnetic path, and the magnetic shield affects the magnetic flux acting on the heating element. Since no heat is generated, unevenness of heat generation does not occur in the heating element, and good fixing of large size paper can be obtained.
本発明の第7の態様に係る定着装置においては、前記第1の態様または第4の態様において、サイズが異なる複数の非通紙領域に各々対応する複数の磁気遮蔽体を備えた構成を採る。 The fixing device according to a seventh aspect of the present invention employs a configuration including a plurality of magnetic shields respectively corresponding to a plurality of non-sheet-passing areas having different sizes in the first aspect or the fourth aspect. .
この構成によれば、前記各磁気遮蔽体を選択的に変位させることで、サイズが異なる複数の記録紙の通紙時における前記発熱体の非通紙領域の過昇温を抑制できる。 According to this configuration, it is possible to suppress excessive temperature rise in the non-sheet passing area of the heating element when a plurality of recording sheets having different sizes are passed by selectively displacing each magnetic shield.
本発明の第8の態様に係る定着装置は、前記第1の態様において、前記コアの、前記コイルの巻回部位に対向する領域に、開口を設けた構成を採る。 The fixing device according to an eighth aspect of the present invention employs a configuration in which, in the first aspect, an opening is provided in a region of the core that faces the winding portion of the coil.
この構成よれば、前記コアに設けた開口を通して、前記コイルおよび磁気遮蔽体の熱を周囲に発散させることができる。また、前記開口から前記磁気遮蔽体を変位させるためのアームを挿入することができる。 According to this configuration, the heat of the coil and the magnetic shield can be dissipated to the surroundings through the opening provided in the core. Further, an arm for displacing the magnetic shield can be inserted from the opening.
本発明の第9の態様に係る定着装置は、前記第1の態様において、少なくとも前記コイルの巻回中心に対向する領域に、前記コアを有する構成を採る。 A fixing device according to a ninth aspect of the present invention employs a configuration having the core in at least a region facing the winding center of the coil in the first aspect.
この構成よれば、前記発熱体に長手方向の温度ムラが生じることがなく、良好な定着が得られる。 According to this configuration, the heat generating element does not have temperature unevenness in the longitudinal direction, and good fixing can be obtained.
本発明の第10の態様に係る定着装置は、前記第1の態様または第4の態様において、前記磁気遮蔽体は、厚みが表皮深さ以上の導電性材料からなる構成を採る。 In the fixing device according to a tenth aspect of the present invention, in the first aspect or the fourth aspect, the magnetic shield is configured of a conductive material having a thickness equal to or greater than a skin depth.
この構成によれば、前記磁気遮蔽体の抵抗が低くなるので、磁気遮蔽体自体の発熱を抑えることができる。 According to this configuration, since the resistance of the magnetic shield is lowered, heat generation of the magnetic shield itself can be suppressed.
本発明の第11の態様に係る定着装置は、前記第1の態様または第4の態様において、前記磁気遮蔽体はアルミニウムからなる構成を採る。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect or the fourth aspect, the magnetic shield is made of aluminum.
この構成によれば、前記磁気遮蔽体が固有抵抗の小さいアルミニウムからなるので、磁気遮蔽体自体の発熱が抑えられる。 According to this configuration, since the magnetic shield is made of aluminum having a low specific resistance, heat generation of the magnetic shield itself can be suppressed.
本発明の第12の態様に係る定着装置は、前記第1の態様または第4の態様において、前記磁気遮蔽体は銅からなる構成を採る。 A fixing device according to a twelfth aspect of the present invention employs a configuration in which the magnetic shield is made of copper in the first aspect or the fourth aspect.
この構成によれば、磁気遮蔽体が固有抵抗の小さい銅等からなるので、磁気遮蔽体自体の発熱が抑えられる。 According to this configuration, since the magnetic shield is made of copper or the like having a low specific resistance, heat generation of the magnetic shield itself can be suppressed.
本発明の第13の態様に定着装置は、前記第1の態様または第4の態様において、前記コアはフェライトからなる構成を採る。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect or the fourth aspect, the core is made of ferrite.
この構成によれば、前記コアが強磁性であるフェライトからなるので、磁束が強まって前記発熱体の発熱効率が向上する。また、フェライトからなる前記コアは、熱伝導率および比熱が高いので、前記磁気遮蔽体に生じた熱を吸収することで、前記磁気遮蔽体の昇温を抑制することができる。 According to this configuration, since the core is made of ferromagnetic ferrite, the magnetic flux is strengthened and the heat generation efficiency of the heating element is improved. In addition, since the core made of ferrite has high thermal conductivity and specific heat, it is possible to suppress the temperature rise of the magnetic shield by absorbing heat generated in the magnetic shield.
本発明の第14の態様に係る定着装置は、前記第1の態様または第4の態様において、前記発熱体は磁性体からなる構成を採る。 A fixing device according to a fourteenth aspect of the present invention employs a configuration in which the heating element is made of a magnetic material in the first aspect or the fourth aspect.
この構成によれば、前記発熱体が、たとえば鉄やニッケル等の磁性体からなるので、磁束が強まり前記発熱体の発熱効率が向上する。 According to this structure, since the said heat generating body consists of magnetic bodies, such as iron and nickel, for example, magnetic flux becomes strong and the heat generation efficiency of the said heat generating body improves.
本発明の第15の態様に係る定着装置は、第1の態様または第4の態様において、前記コイルを前記発熱体に対向させた状態で、周波数30kHzにおける前記コイルのインダクタンスが10μH以上50μH以下、電気抵抗が0.5Ω以上5Ω以下である構成を採る。 The fixing device according to a fifteenth aspect of the present invention is the fixing device according to the first aspect or the fourth aspect, wherein the coil has an inductance of 10 μH or more and 50 μH or less at a frequency of 30 kHz with the coil facing the heating element. The electric resistance is 0.5Ω or more and 5Ω or less.
この構成によれば、汎用性のある安価な励磁回路を用いることができる。 According to this configuration, a versatile and inexpensive excitation circuit can be used.
本発明の第16の態様に係る定着装置は、第1の態様または第4の態様において、前記コイルに印加される電流の周波数が20kHz〜100kHzである構成を採る。 A fixing device according to a sixteenth aspect of the present invention employs a configuration in which the frequency of the current applied to the coil is 20 kHz to 100 kHz in the first aspect or the fourth aspect.
この構成によれば、励磁回路の電源のロスを小さく抑え、発熱体の昇温を速くすることができる。 According to this configuration, it is possible to suppress the loss of the power source of the excitation circuit and to increase the temperature of the heating element faster.
本発明に係る定着装置は、小型な構成により発熱体の非通紙領域の過昇温を防止することができるので、電子写真方式あるいは静電記録方式の複写機、ファクシミリおよびプリンタ等の画像形成装置の定着装置として有用である。 Since the fixing device according to the present invention can prevent an excessive temperature rise in the non-sheet passing area of the heating element with a small configuration, it can form an image in an electrophotographic or electrostatic recording type copying machine, facsimile, printer, or the like. It is useful as a fixing device for the apparatus.
100 画像形成装置
101 感光ドラム
102 帯電器
103 レーザビームスキャナ
105 現像器
107 給紙装置
109 記録紙
110 レジストローラ
112 転写ローラ
113 クリーニング装置
200,1300,1500,1600,2000 定着装置
210 発熱ローラ
220 加圧ローラ
230 コイル
240 コア
250,250A,250B,250C,250D,1650,2050A,2050B 磁気遮蔽体
500,600,700,900,1900,2300 変位手段
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記磁束により誘導加熱される発熱体と、
前記コイルを挟んで前記発熱体の反対側に配置されるコアと、
前記コイルと前記コアの間に配置され前記発熱体の非通紙領域に対応する磁路を開閉する磁気遮蔽体と、
前記コイルの巻回中心である磁路遮断位置と前記コイルの巻回部位である磁路解放位置とに前記磁気遮蔽体を変位させる変位手段と、を具備する定着装置。 A coil for generating magnetic flux;
A heating element induction-heated by the magnetic flux;
A core disposed on the opposite side of the heating element across the coil;
A magnetic shield disposed between the coil and the core and opening and closing a magnetic path corresponding to a non-sheet passing region of the heating element;
A fixing device comprising: a displacement means for displacing the magnetic shield at a magnetic path blocking position that is a winding center of the coil and a magnetic path release position that is a winding portion of the coil.
前記定着手段として、請求項1から請求項16のいずれかに記載の定着装置を用いる画像形成装置。 An image forming apparatus including a fixing unit that fixes an unfixed image formed on a recording medium,
An image forming apparatus using the fixing device according to claim 1 as the fixing unit.
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