JP2006251026A - Heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、電子写真方式・静電記録方式等のプリンタ・複写機等の画像形成装置において、記録材上に転写方式もしくは直接方式で形成担持させた加熱溶融性の未定着トナー画像を加熱定着させるための定着装置として用いて好適な電磁誘導加熱方式の加熱装置に関する。 In the present invention, for example, in an image forming apparatus such as an electrophotographic system or an electrostatic recording system such as a printer or a copying machine, a heat-meltable unfixed toner image formed and supported on a recording material by a transfer system or a direct system The present invention relates to a heating device of an electromagnetic induction heating method suitable for use as a fixing device for heat fixing.
電磁誘導加熱方式の加熱装置は、発熱部材(加熱部材)として電磁誘導発熱体を用い、該電磁誘導発熱体に磁束(磁場)発生手段で磁束(交番磁束)を作用させて該電磁誘導発熱体に発生する渦電流に基づくジュール発熱で被加熱材を加熱する、定着装置にあっては未定着トナー画像を形成担持させた記録材に熱を付与してトナー画像を記録材面に加熱定着処理する装置である。 The electromagnetic induction heating type heating device uses an electromagnetic induction heating element as a heating member (heating member), and a magnetic flux (alternating magnetic flux) is applied to the electromagnetic induction heating element by means of magnetic flux (magnetic field) generating means. In the fixing device, heat is applied to the recording material on which an unfixed toner image is formed and heated, and the toner image is heated and fixed on the surface of the recording material. It is a device to do.
特許文献1には、電磁誘導加熱方式の定着装置が記載されている。この定着装置は、誘導発熱部材としての金属スリーブと弾性加圧ローラとを並行配列して圧接させて回転させ、金属スリーブ内に磁束発生手段としてのコイル・アセンブリを非回転に配置し、コイル・アセンブリのコイルに高周波電流を通電して高周波磁界を生じさせることで金属スリーブを誘導発熱させる。そして金属スリーブと弾性加圧ローラとの圧接ニップ部に未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬送させ、金属スリーブの熱でトナー画像を記録材面に加熱定着処理するものである。
また、この定着装置には、いわゆる非通紙部昇温現象を解決するために、磁束発生手段としてのコイル・アセンブリと誘導発熱部材としての金属スリーブ間に磁束調整部材(磁束遮蔽部材)を配設し、この磁束調整部材を、ワイヤと、ワイヤが装架される回転自在なプーリと、プーリを回転駆動させるモータ等を有する駆動手段にて移動して金属スリーブの非通紙部に対する磁束調整を行う手段を具備させている。
上記のような電磁誘導加熱方式の加熱装置は、磁束発生手段と誘導発熱部材との隙間(クリアランス)は小さければ小さいほど熱交換効率は向上する。したがって、磁束発生手段とは、誘導発熱部材の加圧変形、磁束発生手段の自重撓み・熱変形等により磁束調整部材と磁束発生手段との距離が異常に近くなり接触するに至る状態を生じさせないために必要とされる所要隙間は確保して、かつ磁束調整部材と磁束発生手段の両者を可及的に近づけた所定の相対位置に高精度に保持されることが望まれる。 In the heating apparatus of the electromagnetic induction heating type as described above, the heat exchange efficiency is improved as the gap (clearance) between the magnetic flux generating means and the induction heating member is smaller. Therefore, the magnetic flux generating means does not cause a state in which the distance between the magnetic flux adjusting member and the magnetic flux generating means becomes abnormally close due to pressure deformation of the induction heating member, self-weight deflection or thermal deformation of the magnetic flux generating means, etc. Therefore, it is desired that a necessary clearance required for this purpose is ensured and that the magnetic flux adjusting member and the magnetic flux generating means are held at a predetermined relative position as close as possible with high accuracy.
また、磁束発生手段と誘導発熱部材との隙間内で磁束調整部材を移動させる装置構成のものにおいては、誘導発熱部材の内面との間に任意の距離を有してその内面に沿うように磁束調整部材が設けられているため、磁束調整部材が駆動入力されたときに受ける負荷抵抗によって長手方向中央部に応力集中を起こし該長手方向中央部の捩れによる誘導発熱部材との接触による磁束調整部材の動作不良を生じさせないために必要とされる所要隙間は確保して、かつ磁束調整部材と磁束発生手段の両者を可及的に近づけた所定の相対位置に高精度に保持されることが望まれる。 Further, in the case of a device configuration in which the magnetic flux adjusting member is moved within the gap between the magnetic flux generating means and the induction heating member, the magnetic flux has an arbitrary distance from the inner surface of the induction heating member so as to follow the inner surface. Since the adjusting member is provided, the magnetic flux adjusting member is brought into contact with the induction heating member due to the twist of the longitudinal central portion caused by stress concentration in the longitudinal central portion due to the load resistance received when the magnetic flux adjusting member is driven and inputted. It is desirable that the necessary clearance required to prevent the malfunction of the above is secured and that the magnetic flux adjusting member and the magnetic flux generating means are both held with high precision at a predetermined relative position as close as possible. It is.
そこで本発明の目的は、電磁誘導加熱方式の加熱装置において、磁束発生手段と誘導発熱部材との間に配置させた磁束調整部材が駆動入力されたときの捩れの発生を防止して磁束調整部材の磁束発生手段との接触による動作不良を解消させることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to prevent the occurrence of torsion when a magnetic flux adjusting member disposed between the magnetic flux generating means and the induction heat generating member is driven and input in the electromagnetic induction heating type heating device, thereby preventing the magnetic flux adjusting member from being generated. It is to eliminate the malfunction caused by contact with the magnetic flux generating means.
また本発明の他の目的は、磁束発生手段と磁束調整部材との相対位置を高精度に保持することにある。 Another object of the present invention is to hold the relative position between the magnetic flux generating means and the magnetic flux adjusting member with high accuracy.
また本発明のさらに他の目的は、磁束調整部材の動作不良を起こすことなく、被加熱材のサイズに対応した、適切な磁束調整部材の移動駆動を安定化させることで、誘導発熱部材の非通紙部昇温を適切に制御することにある。 Further, another object of the present invention is to stabilize the induction driving member non-operation by stabilizing the movement drive of the appropriate magnetic flux adjusting member corresponding to the size of the material to be heated without causing malfunction of the magnetic flux adjusting member. The purpose is to appropriately control the temperature rise of the paper passing section.
上記目的を達成するための本発明に係る加熱装置の代表的な構成は、磁束発生手段と、内部に配置された前記磁束発生手段からの磁束により発熱して被加熱材を加熱する回転可能な発熱部材と、前記磁束発生手段と前記発熱部材との間に配置され、前記発熱部材の被加熱材搬送方向に直交する長手方向に関する前記発熱部材への磁束作用領域を調整する磁束調整部材と、前記磁束調整部材を移動させる移動手段と、を有し、前記移動手段により前記磁束調整部材を所定の磁束調整位置に移動させることで前記発熱部材の前記長手方向に関する温度分布を調整する加熱装置において、前記移動手段は、前記磁束調整部材を前記磁束調整位置に移動させる駆動伝達を行う駆動伝達手段を前記磁束調整部材の被加熱材搬送方向に直交する長手方向両端部に有することを特徴とする加熱装置、である。 In order to achieve the above object, a typical configuration of a heating device according to the present invention is a rotatable structure that heats a material to be heated by generating heat by magnetic flux generating means and magnetic flux from the magnetic flux generating means disposed inside. A magnetic flux adjusting member disposed between the heat generating member, the magnetic flux generating means and the heat generating member, and adjusting a magnetic flux acting region on the heat generating member with respect to a longitudinal direction orthogonal to the heated material conveying direction of the heat generating member; A heating device that adjusts a temperature distribution in the longitudinal direction of the heat generating member by moving the magnetic flux adjusting member to a predetermined magnetic flux adjusting position by the moving means. The moving means includes a drive transmission means for performing drive transmission for moving the magnetic flux adjustment member to the magnetic flux adjustment position, in both longitudinal directions orthogonal to the heated material conveyance direction of the magnetic flux adjustment member. Heating device, a characterized in that it comprises a part.
上記の構成によれば、磁束調整部材が駆動入力されたときの捩れの発生を低減できて磁束調整部材の磁束発生手段との接触による動作不良を解消させることができる。すなわち、磁束調整部材の動作不良を起こすことなく、被加熱材のサイズに対応した、適切な磁束調整部材の移動駆動を安定化させることで、誘導発熱部材の非通紙部昇温を適切に制御することができるとともに、磁束発生手段と磁束調整部材との相対位置精度を向上し、磁束発生手段と磁束調整部材を安定的に近接することができるため、電磁誘導発熱効率が向上し、誘導発熱部材の所定温度への立上げ時間の短縮を行うことができて、エネルギー消費効率を極めて向上させることができる。 According to said structure, generation | occurrence | production of the twist when a magnetic flux adjustment member is drive-inputted can be reduced, and the malfunctioning by the contact with the magnetic flux generation means of a magnetic flux adjustment member can be eliminated. In other words, the temperature of the non-sheet passing portion of the induction heating member can be appropriately increased by stabilizing the movement drive of the appropriate magnetic flux adjusting member corresponding to the size of the material to be heated without causing malfunction of the magnetic flux adjusting member. In addition to being able to control, the relative position accuracy between the magnetic flux generating means and the magnetic flux adjusting member can be improved, and the magnetic flux generating means and the magnetic flux adjusting member can be stably brought close to each other. The rise time of the heat generating member to a predetermined temperature can be shortened, and the energy consumption efficiency can be greatly improved.
(第1の実施例)
(1)画像形成装置例
図1は本発明に係る電磁誘導加熱方式の加熱装置を画像加熱定着装置(以下、定着装置と記す)として搭載した画像形成装置の一例の概略模型図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザープリンタである。
(First embodiment)
(1) Example of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic model diagram of an example of an image forming apparatus in which an electromagnetic induction heating type heating apparatus according to the present invention is mounted as an image heating fixing apparatus (hereinafter referred to as a fixing apparatus). The image forming apparatus of this example is a laser printer using a transfer type electrophotographic process.
101は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)である。矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
102は帯電手段としての接触帯電ローラである。回転する感光ドラム101の外周面を所定の極性・電位に一様に帯電処理する。
103は露光手段としてのレーザースキャナである。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したレーザー光を出力して、回転する感光ドラム101の一様帯電処理面を走査露光Lする。これにより感光ドラム面に走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。
104は現像装置である。感光ドラム面の静電潜像をトナー画像として反転現像または正規現像する。
105は転写手段としての転写ローラである。感光ドラム101に対して所定の押圧力で接触して転写ニップ部Tを形成している。この転写ニップ部Tに不図示の給紙機構部から被加熱材としての記録材Pが所定の制御タイミングにて給送されて転写ニップ部Tを挟持搬送されていく。また転写ローラ105には所定の制御タイミングで所定の転写バイアスが印加される。これにより、転写ニップ部Tを挟持搬送される記録材Pの面に感光ドラム101面側のトナー画像が順次に静電転写される。
転写ニップ部Tを出た記録材Pは感光ドラム101面から分離されて定着装置100に導入される。定着装置100は導入された記録材P上の未定着トナー画像を永久固着画像として加熱・加圧定着する。そして記録材Pは排出搬送する。
The recording material P exiting the transfer nip T is separated from the surface of the
106は感光ドラムクリーニング器であり、記録材分離後の感光ドラム上の転写残トナーを除去する。転写残トナーが除去されて清浄面化された感光ドラム面は繰り返して作像に供される。
A
aは記録材Pの搬送方向である。本実施例の画像形成装置において、記録材Pの給紙・搬送は記録材中心を搬送基準とする中央通紙基準でなされる。 a is the conveyance direction of the recording material P. In the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment, the recording material P is fed / conveyed on the basis of a central sheet passing with the center of the recording material as a conveyance reference.
(2)定着装置100
図2は定着装置の要部の正面模型図、図3は拡大横断面模型図である。図4は定着ローラアセンブリ部分の縦断面模型図である。
(2) Fixing
FIG. 2 is a front model diagram of the main part of the fixing device, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional model diagram. FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of the fixing roller assembly portion.
この定着装置は、誘導発熱部材としての定着ローラと、磁束発生手段(加熱手段)としての励磁コイルアセンブリの相対位置精度の向上を目的に、定着ローラを回転可能に支持する支持部材の位置決め手段と励磁コイルアセンブリの位置決め手段を含む位置決め部材により、定着ローラと励磁コイルアセンブリを同軸上に支持可能に構成された定着装置である。 This fixing device includes a fixing roller as an induction heat generating member and a positioning member positioning unit for rotatably supporting the fixing roller for the purpose of improving the relative positional accuracy of an exciting coil assembly as a magnetic flux generating means (heating means). The fixing device is configured such that the fixing roller and the exciting coil assembly can be coaxially supported by a positioning member including positioning means for the exciting coil assembly.
1は誘導発熱部材としての定着ローラである。鉄・ニッケル・SUS430などの誘導発熱体(導電性磁性材)から形成された、肉厚が例えば0.1mm〜1.5mm程度の円筒状のローラである。一般に、その外周表面に、フッ素樹脂等の離型層、あるいは弾性層と離型層等を形成して用いられる。鉄など強磁性の金属(透磁率の高い金属)を使うことで、磁束発生手段から発生する磁束を金属内部により多く拘束させることができる。すなわち、磁束密度を高くすることができることにより効率的に金属表面に渦電流を発生させられる。
この定着ローラ1はその前側端部と後側端部を定着前側板21と定着後側板22の外側にそれぞれ取り付けた前側支持部材(芯決め板)26の第1支持部材26aと後側支持部材(芯決め板)27の第1支持部材27aとの間にそれぞれ断熱ブッシュ23a・23b及びベアリング24a・24bを介して回転自由に軸受支持させてある。
The
断熱ブッシュ23a・23bは定着ローラ1からベアリング24a・24bへの伝熱を低減させるために用いている。G1は定着ローラ1の前側端部に外嵌して固着した定着ローラ駆動ギアである。このギアG1に第1モータM1の回転力が動力伝達系(不図示)を介して伝達されることで定着ローラ1が図3において矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。図7は、断熱ブッシュ23a・23bと定着ローラギアG1が取り付けられた状態の定着ローラ1の外観斜視図である。
The
2は加圧部材としての加圧ローラである。芯金2aと、該芯金2aの回りに同心一体にローラ状に形成具備させた弾性層2b等からなる弾性ローラである。弾性層2bは例えば表面離型性耐熱ゴム層であるシリコーンゴム層である。この加圧ローラ2は上記定着ローラ1の下側に並行に配列されて、芯金2aの前側端部と後側端部を定着前側板21と定着後側板22との間にそれぞれベアリング25a・25bを介して回転自由に軸受支持させてある。ベアリング25a・25bは定着前側板21と定着後側板22とにそれぞれ定着ローラ1の方向にスライド移動可能に配設してある。このベアリング25a・25bを付勢手段(不図示)により定着ローラ方向に押上付勢することで、加圧ローラ2を定着ローラ1の下面に対して弾性層2bの弾性に抗して所定の押圧力Fにて圧接させて定着ローラ1と加圧ローラ2との間に加熱ニップ部としての所定幅の定着ニップ部Nを形成させている。加圧ローラ2は定着ローラ1が回転駆動されることで定着ニップ部Nで摩擦回転力を受けて従動回転する。
3は磁束発生手段としての励磁コイルアセンブリである。この励磁コイルアセンブリ3は上記の円筒状の定着ローラ1の内空部に挿入して配設してある。励磁コイルアセンブリ3は、励磁コイル(以下、コイルと略記する)4、横断面T字型に配設された磁性体コア(以下、コアと略記する)5a・5b、上記のコイル4とコア5a・5bを内蔵させて保持させたホルダー6、このホルダー6の外側にホルダー6と同軸に回転自由に配設した磁束調整部材(磁束遮蔽部材、シャッター)7、等の組み立て体である。図8はこの励磁コイルアセンブリ3と磁束調整部材移動手段G2・G3・28・G4・G5と動力発生手段M2の外観斜視図である。図9は上記磁束調整部材移動手段の有する第1および第2の駆動伝達部材G2・G3と磁束調整部材7の分解斜視図である。図10はホルダー6の内部の分解斜視図である。
ここで、以下において、定着装置の構成部材・部分について、長手方向とは、記録材搬送路面において記録材搬送方向aに直交(交差)する方向とする。 Here, in the following, regarding the constituent members and portions of the fixing device, the longitudinal direction is a direction orthogonal (crossing) to the recording material conveyance direction a on the recording material conveyance path surface.
ホルダー6はその長手方向全域で断面形状を略円筒形状にしてある。材質は、耐熱性と機械的強度を兼ね備えたPPS系樹脂にガラスを添加したものを用いている。ホルダー6には、PPS系樹脂、PEEK系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、セラミック、液晶ポリマー、フッ素系樹脂などの材質が適している。
The
このホルダー6は、図10のように、長手軸線に略沿って縦2つ割りとした第1半体6aと第2半体6bの形態で成形してある。第1半体6aと第2半体6bを重ね合わせて接着剤で一体に接合する、あるいは嵌め合い構造部で一体に接合する等により断面形状を長手方向全域で略円筒形状の部材にしている。第1半体6aの内部にコイル4、コア5a・5bが組み込まれる。この第1半体6aに対して蓋するように第2半体6bを重ね合わせて一体に接合することで、コイル4とコア5a・5bを内蔵させて保持させたホルダー6が組み立てられる。4a・4bはコイル4の引出し線(リード線)である。この引出し線4a・4bはホルダー6の前側端面に設けた穴部6cからホルダー6の外側に出される。
As shown in FIG. 10, the
コイル4は、図10のように、定着ローラ1の長手方向に長い略楕円形状(横長舟形)をしており、定着ローラ1の内面に沿うようにホルダー6の第1半体6aの内部に配置されている。コイル4は加熱に十分な交番磁束を発生するものにする。そのためには抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高くとる必要がある。コイル4の芯線としては、φ0.1〜0.3の細線を略80〜160本程度束ねたリッツ線を用いている。細線には絶縁被覆電線を用いている。また、第1コア5aを周回するように6〜12回巻回してコイル1を構成したものが使われる。
As shown in FIG. 10, the
コア5aはコイル4の巻き中心部にある第1コア(垂直部)である。コア5bはその上部の第2コア(水平部)である。この2つのコア5a・5bにより横断面T字型コアを構成させている。コア5a・5bはフェライト等の高透磁率残留磁束密度の低いものを用いると良いが、磁束を発生できるものであれば良く、特に規定するものではない。また、コア5a・5bの形状・材質を規定するものではなく、第1コア5a及び第2コア5bを一体成形でT字型にしてもよい。
The
磁束調整部材7は、図8のように、長手方向全域で基本的には横断面円弧形状を形成していて、長手両側部の円周方向に幅広W1の円弧状シャッター部7a・7aと、その両者7a・7a間の幅狭W2の円弧状つなぎ板部7bを有している。材質は一般にアルミや銅系金属などの非鉄金属が用いられ、中でも電気抵抗率が低いものが好ましく用いられる。この磁束調整部材7は、その長手方向両端部に設けた円弧部7c・7cの外径部に係合部たる曲げ越し7d・7dを形成し、その曲げ越し7d・7dをホルダー6の前側端部と後側端部とにそれぞれ回転自由に外嵌される第1および第2の駆動伝達手段としての第1および第2のシャッタギアG2・G3の内径部に設けた係合凹部G2a・G3aに係合させている(図9(a)、(b)参照)。換言すれば、第1および第2のシャッタギアG2・G3は磁束調整部材7の円弧部7c・7cに係合し、かつ該円弧部に形成した曲げ越し7d・7dに係合されている。これによって磁束調整部材7は第1と第2のシャッタギアG2・G3間に両持ちで支持されている。
As shown in FIG. 8, the magnetic
励磁コイルアセンブリ3のホルダー6は、図2・図4のように、その前側端部を定着ローラ1の前側端部開口から外方に突出させて円筒状の端部を、定着前側板21の外側に取り付けた前側支持部材26の第2支持部材26bに設けた嵌合丸穴26cに嵌合させて支持させてある。また、後側端部を定着ローラ1の後側端部開口から外方に突出させて、後側端部に設けたD字形状部6dを、定着後側板22の外側に取り付けた後側支持部材27の第2支持部材27bに設けた嵌合D穴27cにD嵌合させることで回転不能に固定支持させる。これによりホルダー6を定着ローラ1内にホルダー6と定着ローラ1とを略同軸にして、ホルダー外面と定着ローラ内面との間に所定のギャップを保持させた状態で、かつ円周方向に所定の角度姿勢で非回転に位置決めして配置している。ホルダー6の前側端面に設けた穴部6cからホルダー外側に出されているコイル引出し線4a・4bは励磁回路51に接続される。なお、本実施例では上記ホルダー6の周方向の位置決めをD嵌合で行っているが、特にD嵌合に限定するものではない。ホルダー6の周方向の位置が決まれば任意の手段構成にすることができる。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
磁束調整部材7は、前記のように、長手両端部の円弧部7c・7cに設けた曲げ越し7d・7d(図8・図9)をホルダー6の前側端部と後側端部とにそれぞれ回転自由に外嵌させた第1のシャッタギアG2と第2のシャッタギアG3とに係合させて第1と第2のシャッタギアG2・G3間に両持ちで支持させている。そしてこの磁束調整部材7は、第1と第2のシャッタギアG2・G3が第3の駆動伝達手段28・G4・G5で回転されることで、定着ローラ1内においてホルダー外面と定着ローラ内面との円周方向ギャップ内をホルダー6と略同軸に回動移動する。
As described above, the magnetic
図8の第3の駆動伝達手段28・G4・G5において、28はシャフト、G4は第1出力ギア、G5は第2出力ギアである。シャフト28は定着ローラ1の外側において定着ローラ1に並行に配列して定着前側板21と定着後側板22との間に軸受部材(不図示)を介して回転自由に支持させてある。第1出力ギアG4と第2出力ギアG5は、それぞれシャフト28に同軸に固着して配設してあり、第1出力ギアG4は励磁コイルアセンブリ3の第1のシャッタギアG2に、第2出力ギアG5は第2のシャッタギアG3に、それぞれ噛合させてある。第1出力ギアG4には動力発生手段たる第2モータM2の出力ギアMGを噛合させてある。第2モータM2としてステッピングを用いている。第2モータM2が回転駆動されることで、第1と第2のシャッタギアG2・G3に回転力が伝達される。これにより磁束調整部材7がホルダー6の外回りをホルダー6と略同軸に回動移動する。ギアの材質は雰囲気温度やトルクにより様々な樹脂材が選択可能である。第2モータM2の出力ギアMGは第2出力ギアG4に噛合させてもよい。
In the third drive transmission means 28, G4, and G5 in FIG. 8, 28 is a shaft, G4 is a first output gear, and G5 is a second output gear. The
図2において、50は制御回路部(CPU)である。制御回路部50は、画像形成シーケンス制御の所定の制御タイミングにおいて、ドライバ52を介して第1モータM1を起動させる。これにより定着ローラ駆動ギアG1に回転力が与えられて定着ローラ1が図3の矢印の時計方向に回転駆動される。加圧ローラ2は従動回転する。
In FIG. 2,
また制御回路部50は、所定の制御タイミングにおいて、励磁回路51を起動させてコイル4に交番電流を供給する。これにより発生する交番磁束(交番磁界)の作用で定着ローラ1が誘導発熱して昇温する。
Further, the
図6は上記のような系における定着ローラ1の発熱の状態を定着ローラ1の横断側面模型図で示したもので、磁束発生手段の主たる磁束発生領域と、それに対応する定着ローラ部分の円周方向発熱量分布の説明図である。コイル4は交番電流が流されることで交番磁束を発生する。定着ローラ1は前記のように磁性金属または磁性材料を用いており、定着ローラ1の肉厚内では磁界を打ち消すように誘導電流(渦電流)が発生する。この誘導電流によるジュール熱により定着ローラ1自体が発熱し、昇温していくことになる。
FIG. 6 shows a heat generation state of the fixing
本実施例の構成においては、ホルダー6の、コイル4とコア5a・5bを組み込んだ第1半体6aの外面側が主たる磁束発生領域であり、この磁束発生領域において定着ローラ1に磁束が作用して定着ローラ1の加熱がなされる。そして、定着ローラ1の円周方向において、その主たる磁束発生領域に対応する定着ローラ部分にて発熱する発熱量分布は模式図に示すように、2ヶ所に発熱量の多い部分H・Hが存在する。本実施例においては、その1箇所部Hが定着ニップ部Nに対応位置するように、他の1箇所部Hが定着ニップ部Nよりも定着ローラ回転方向上流側に位置するように、ホルダー6を、その円周方向の角度姿勢状態を位置決めして非回転に固定支持させて配置している。
In the configuration of this embodiment, the outer surface side of the
磁束調整部材7は、常時は、ホルダー6の外面と定着ローラ1の内面との間の円周方向ギャップ内において、図3・図6のように、上記の主たる磁束発生領域に対応するギャップ部分とは反対側のギャップ部分に位置移動されて保持されている。この反対側のギャップ部分は磁束発生手段から定着ローラ1に磁束が実質的に作用しない部分、あるいは作用磁束量が少ない部分である。この磁束調整部材7の図3・図6の保持位置を第1切換え位置とする。
The magnetic
そして、その定着ローラ1の昇温温度が定着ローラ1の長手方向の略中央部の位置に定着ローラ1に接触あるいは非接触に配設した温度検知手段である中央部サーミスタTH1で検知されて制御回路50に入力する。制御回路50はその中央部サーミスタTH1から入力する定着ローラ検知温度が所定の目標温度(定着温度)に維持されるように励磁回路51からコイル4への供給電力を制御して定着ローラ1の温度制御を行う。磁束調整部材7が図3・図6の第1切換え位置に保持されている状態においては定着ローラ1はその長手方向の有効加熱全長域が所定の目標温度に温調維持される。
Then, the temperature rise temperature of the fixing
定着ローラ1の温度が所定の定着温度に立ち上って温調された状態において、定着ニップ部Nに未定着トナー画像tを担持した記録材Pが導入されて、定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。これにより、定着ローラ1の熱と定着ニップ部Nの加圧力で、未定着トナー画像tが記録材Pの面に加熱加圧定着される。
In a state where the temperature of the fixing
ここで、紙幅とは記録材Pの平面において記録材搬送方向aに直交する方向の記録材寸法である。前記したように、本実施例においては、記録材通紙は記録材中心の中央通紙基準である。図2・図4において、Oはその記録材中央通紙基準線(仮想線)である。Aは装置に通紙使用可能な最大紙幅の記録材の通紙領域幅である。この通紙領域幅Aに対応する紙幅の記録材を大サイズ記録材とする。Bは大サイズ記録材の紙幅よりも小さい紙幅の記録材の通紙領域幅である。大サイズ記録材の紙幅よりも小さい紙幅の記録材を小サイズ記録材とする。Cは大サイズ記録材通紙領域幅Aと小サイズ記録材通紙領域幅Bとの差領域幅である。すなわち小サイズ記録材を通紙した時に記録材搬送路面内に生じる非通紙領域幅である。記録材通紙が中央基準であるから、小サイズ記録材を通紙した時の非通紙領域は小サイズ記録材通紙領域幅Bの左右両側に生じる。非通紙領域幅Cは通紙された小サイズ記録材の紙幅の大小により異なる。 Here, the paper width is a recording material dimension in a direction orthogonal to the recording material conveyance direction a on the plane of the recording material P. As described above, in the present embodiment, the recording material passing is a central paper passing reference centered on the recording material. 2 and 4, O is the recording material center paper passing reference line (virtual line). A is a sheet passing area width of a recording material having a maximum sheet width that can be used for the apparatus. A recording material having a paper width corresponding to the paper passing area width A is a large size recording material. B is a paper passing area width of a recording material having a paper width smaller than the paper width of the large size recording material. A recording material having a paper width smaller than that of the large size recording material is defined as a small size recording material. C is the difference area width between the large size recording material sheet passing area width A and the small size recording material sheet passing area width B. That is, the non-sheet passing area width generated in the recording material conveyance path when the small size recording material is passed. Since the recording material passing is based on the central reference, the non-sheet passing region when the small size recording material is passed occurs on both the left and right sides of the small size recording material passing region width B. The non-sheet passing area width C varies depending on the size of the sheet width of the small size recording material that has been passed.
上記の中央部サーミスタTH1は定着ローラ1の温調制御用として、大小どの紙幅の記録材が通紙されても記録材通紙領域となる小サイズ記録材通紙領域幅B内に対応する位置に配設してある。
The central thermistor TH1 is used for controlling the temperature of the fixing
TH2は非通紙領域幅C内に対応する位置に接触あるいは非接触に配設した、非通紙部昇温監視用としての温度検知手段である端部サーミスタである。この端部サーミスタTH2の検知温度情報も制御回路部50に入力する。
TH2 is an end thermistor which is a temperature detection means for monitoring the temperature rise of the non-sheet-passing portion, which is disposed in contact or non-contact with a position corresponding to the non-sheet-passing region width C. The detected temperature information of the end thermistor TH2 is also input to the
小サイズ記録材の通紙が連続的になされると、定着ローラ1の非通紙領域幅Cの部分が非通紙部昇温して行く。その昇温状態が端部サーミスタTH2から制御回路部50に入力する。制御回路部50は端部サーミスタTH2から入力する非通紙部昇温温度が所定の許容温度よりも高くなったら、ドライバイ53を介して第2モータM2を起動させて、磁束調整部材7を図3・図6の第1切換え位置から図5の第2切換え位置に回動移動させる。
When the small-size recording material is continuously fed, the temperature of the non-sheet-passing area width C of the fixing
この磁束調整部材7の第2切換え位置は、磁束調整部材7の長手両側部の幅広円弧状のシャッター部7a・7aがそれぞれ、ホルダー6の外面と定着ローラ1の内面との間の円周方向ギャップ内において主たる磁束発生領域に対応するギャップ部分であって、かつ非通紙領域幅C・Cに対応するギャップ部分に進入した位置である。
The second switching position of the magnetic
これにより、非通紙領域幅C・Cに対応する定着ローラ部分に対する磁束発生手段からの作用磁束量が低減されて、非通紙領域幅C・Cに対応する定着ローラ部分の発熱が抑えられる。すなわち、非通紙部昇温が抑えられる。 As a result, the amount of magnetic flux applied from the magnetic flux generation means to the fixing roller portion corresponding to the non-sheet passing region width C / C is reduced, and the heat generation of the fixing roller portion corresponding to the non-sheet passing region width C / C is suppressed. . That is, the non-sheet passing portion temperature rise is suppressed.
シャッター部7a・7aは、主たる磁束発生領域に対応するギャップ部分であって、かつ非通紙領域幅C・Cに対応するギャップ部分の全体に進入させる構成にすることもできるし、そのギャップ部分の一部に進入させる構成にすることもできる。図5は上記のギャップ部分の略半分の領域に進入させる構成である。
The
制御回路部50は磁束調整部材7が第2切換え位置に回動移動された後、端部サーミスタTH2から入力する非通紙領域部温度が所定の許容温度よりも低くなったら、すなわち非通紙領域部温度が下がり過ぎたことを検知したら、磁束調整部材7を第1切換え位置に戻し回動移動させて、非通紙領域部温度の下がり過ぎを防止する。
After the magnetic
また制御回路部50は磁束調整部材7が第2切換え位置に回動移動された後、通紙使用される記録材が小サイズ記録材から大サイズ記録材に切換えられたら磁束調整部材7を第1切換え位置に戻し回動移動させる。
Further, after the magnetic
前記のように、磁束調整部材7を駆動する駆動伝達手段として、ホルダー6の前側端部と後側端部とにそれぞれ回転自由に第1のシャッタギアG2と第2のシャッタギアG3を配置する。磁束調整部材7の両端円弧部7c・7cは曲げ越し7d・7dを形成し、それぞれ上記第1のシャッタギアG2と第2のシャッタギアG3とに係合させて磁束調整部材7を第1と第2のシャッタギアG2・G3間に両持ちで支持させている。上記第1のシャッタギアG2と第2のシャッタギアG3は磁束調整部材7の曲げ越し7d・7dと係合していない領域ではホルダー6に嵌合している。このため磁束調整部材7はホルダー6の面全体とギアG2・G3の内径部とで支持され回動する。ギアG2・G3とホルダー6とが嵌合する領域においてホルダー6の最大外径部はストレート形状を形成している。ここで最大外径部と表記しているのは上記嵌合領域においてホルダー6に肉抜きなどを施しても良いことを意味している。これにより、ホルダー6、磁束調整部材7を嵌合させることにより精度良く断面中心を合わせる事により、相対位置精度を向上することができる。
As described above, the first shutter gear G2 and the second shutter gear G3 are rotatably arranged at the front end portion and the rear end portion of the
磁束調整部材7は定着ローラ長手方向全域で基本的に円弧形状を形成し、両端部から中央部にかけて円弧部の長さが変わっている。小サイズ記録材を流すときには非通紙領域に対応する磁束調整部材両端部のシャッター部7a・7aを磁束発生領域に移動させることで定着ローラ端部の昇温を抑えている。また、磁束発生領域の通紙部に対応する中央部に磁束遮蔽部材(シャッター部)を移動させることで定着ローラ長手方向における通紙部と非通紙部の発熱分布を変えることで定着ローラ端部の昇温を抑えてもよい(逆シャッター)。
The magnetic
上記の第1と第2のシャッタギアG2・G3は共に歯数、ピッチ、径が同じである。また、第1と第2の出力ギアG4・G5も共に歯数、ピッチ、径が同じである。 Both the first and second shutter gears G2 and G3 have the same number of teeth, pitch, and diameter. The first and second output gears G4 and G5 have the same number of teeth, pitch, and diameter.
ここで本実施例の定着装置において、第3の駆動伝達手段のシャフト28の許容ねじり応力τBと、磁束調整部材7の許容ねじり応力τAとの関係はτA≦τBにする。こうすることにより、磁束調整部材7の強度を落としても、またホルダー6が微小に熱たわみを起こしても磁束調整部材7はスムースに回動可能になる。
Here, in the fixing device of the present embodiment, the relationship between the allowable torsional stress τB of the
本実施例に示す定着装置によれば、磁束調整部材7が駆動入力されたときに負荷抵抗をうけても磁束調整部材7の長手方向両端に設けた第1と第2のシャッタギアG2・G3から回転駆動を入力しているため、磁束調整部材7が中央部から捩れることがなくなり、磁束調整部材7の稼動がスムースになった。
According to the fixing device shown in the present embodiment, the first and second shutter gears G2 and G3 provided at both ends in the longitudinal direction of the magnetic
また、磁束調整部材7と該磁束調整部材の長手方向両端に設けた第1と第2のシャッタギアG2・G3の係合を磁束調整部材7の長手方向両端の円弧部7c・7cの外径部で行っているため、磁束調整部材端部の板厚部でホルダー6と摺動させることがなくなり、局所的な磨耗を回避することが可能となった。
Further, the engagement between the magnetic
この他、磁束調整部材7の長手方向両端の円弧部7c・7cに曲げ越し7d・7dを形成具備させる構成であるので、磁束調整部材端部を極端に曲げる必要がなくなり、磁束調整部材7の量産加工性が著しく向上し高精度かつ低コストな磁束調整部材7を提供することが可能になった。
In addition to this, since the
これらの効果により、磁束調整部材7の動作不良を起こすことなく、紙サイズに対応した、適切な磁束調整部材7の回転駆動を付与することが可能となった。このような性能の改善を達成しながらさらに寿命の改善にも大きく効果をもたらした。従って、動作不良の回避に伴い磁束調整部材7の回転移動を安定化させることで、定着ローラ1の非通紙部昇温を適切に制御することが可能となった。
Due to these effects, it is possible to give an appropriate rotational drive of the magnetic
(第2の実施例)
第1の実施例では第3の駆動伝達手段として両端部に出力ギアG4・G5を具備させたシャフト28を誘導発熱部材としての定着ローラ1と並行に配置した定着装置を説明したが、本実施例ではシャフトを用いない定着装置を説明する。
(Second embodiment)
In the first embodiment, the fixing device in which the
図11に本実施例の定着装置における励磁コイルアセンブリ3と動力発生手段M2の一例の外観斜視図を示す。
FIG. 11 shows an external perspective view of an example of the
本実施例の定着装置は、磁束調整部材7駆動用の動力発生手段としての第2モータ(ステッピングモータ)M2を磁束調整部材7の前側駆動用および後側駆動用として二個用いている。そして各々の第2モータM2の出力ギアMGを磁束調整部材7の長手方向両端に設けた第1と第2のシャッタギアG2・G3に噛合させている。各々の第2モータM2・M2から得られた動力は出力ギアMG・MG、第1と第2のシャッタギアG2・G3を介して、磁束調整部材7に該磁束調整部材の前後より伝達される。
In the fixing device of this embodiment, two second motors (stepping motors) M2 as power generation means for driving the magnetic
また、図示していないが、第1の実施例のように第1および第2のシャッタギアG2・G3と、これに対応する第3の駆動伝達手段のギアG4・G5との間に各々の駆動伝達手段としてギアを設け、上記の対応するギア群による駆動伝達群を形成し所定の回転数にしてもよい。 Although not shown, each of the first and second shutter gears G2 and G3 and the corresponding gears G4 and G5 of the third drive transmission means are provided as in the first embodiment. A gear may be provided as the drive transmission means, and a drive transmission group by the corresponding gear group may be formed to have a predetermined rotation speed.
従って、本実施例の定着装置においても実施例1と同様な作用・効果を得ることができる。 Therefore, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained in the fixing device of the present embodiment.
(第3の実施例)
図12に本実施例の定着装置における励磁コイルアセンブリ3と動力発生手段M2の一例の外観斜視図を示す。
(Third embodiment)
FIG. 12 shows an external perspective view of an example of the
本実施例の定着装置は、磁束調整部材7駆動用の動力発生手段としての第2モータ(ステッピングモータ)M2を第3の駆動伝達手段たるシャフト28に連結させている。第2モータM2から得られた動力はシャフト28両端部の出力ギアG4・M5、第1と第2のシャッタギアG2・G3を介して、磁束調整部材7に伝達される。
In the fixing device of this embodiment, a second motor (stepping motor) M2 as power generation means for driving the magnetic
従って、本実施例の定着装置においても実施例1と同様な作用・効果を得ることができる。 Therefore, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained in the fixing device of the present embodiment.
(3)その他
1)実施例の装置は大サイズ記録材と小サイズ記録材の大小2種類の記録材に対応して磁束調整部材7の移動は第1切換え位置と第2切換え位置とに切換えるものであるけれども、3種類以上の記録材紙幅に対応させて多段に位置切換する構成にすることもできることは勿論である。図13は大・中・小の3種類の記録材紙幅に対応させた磁束調整部材7の斜視模型図である。
(3) Others 1) The apparatus according to the embodiment switches the movement of the magnetic
2)実施例の装置は記録材の搬送を中央通紙基準で行なう装置構成であるけれども、片側通紙基準の装置構成にも本発明は有効に適用することができる。図14と図15はそれぞれ片側通紙基準の装置である場合における磁束調整部材形態例を示したものである。O´が片側通紙基準線である。 2) Although the apparatus of the embodiment has an apparatus configuration in which the recording material is conveyed on the basis of the central sheet passing, the present invention can be effectively applied to an apparatus configuration based on the one-side sheet passing. FIG. 14 and FIG. 15 each show an example of a magnetic flux adjusting member in the case of a one-side paper passing reference device. O ′ is a one-side paper passing reference line.
3)本発明の電磁誘導加熱方式の像加熱装置は、実施例の画像加熱定着装置に限られず、未定着画像を記録材に仮定着する仮定着装置、定着画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する表面改質装置等の像加熱装置としても有効である。またその他、例えばシート状被加熱部材のしわ除去用の熱プレス装置や、熱ラミネート装置、紙等の被加熱部材の含水分を蒸発させる加熱乾燥装置など、シート状被加熱材を加熱処理する加熱装置として用いても有効であることは勿論である。 3) The electromagnetic induction heating type image heating apparatus according to the present invention is not limited to the image heating and fixing apparatus of the embodiment, but is a hypothetical fixing apparatus that presupposes an unfixed image on a recording material, and reheats a recording material carrying a fixed image. Therefore, it is also effective as an image heating apparatus such as a surface modification apparatus for modifying the image surface properties such as gloss. In addition, heating that heats the sheet-like material to be heated, such as a heat press device for removing wrinkles from the sheet-like material to be heated, a heat laminating device, a heat-drying device that evaporates the moisture content of the material to be heated, such as paper, etc. Of course, it is effective even when used as an apparatus.
1・・誘導発熱部材(定着ローラ)、2・・加圧部材(加圧ローラ)、3・・磁束発生手段(励磁コイルアセンブリ)、6・・ホルダー、7・・磁束調整部材、P・・被加熱材(記録材)、N・・定着ニップ部、G2・G3・・シャッタギア、28・・シャフト、G4・G5・・出力ギア、M2・・第2モータ
1..Induction heating member (fixing roller) 2..Pressure member (pressure roller) 3..Magnetic flux generating means (excitation coil assembly) 6..
Claims (6)
前記移動手段は、前記磁束調整部材を前記磁束調整位置に移動させる駆動伝達を行う駆動伝達手段を前記磁束調整部材の被加熱材搬送方向に直交する長手方向両端部に有することを特徴とする加熱装置。 A magnetic flux generating means, a rotatable heat generating member that generates heat by the magnetic flux from the magnetic flux generating means disposed inside and heats the material to be heated, and is disposed between the magnetic flux generating means and the heat generating member, A magnetic flux adjusting member that adjusts a magnetic flux acting region on the heat generating member with respect to a longitudinal direction orthogonal to the heated material conveying direction of the heat generating member, and a moving means that moves the magnetic flux adjusting member, In the heating device that adjusts the temperature distribution in the longitudinal direction of the heat generating member by moving the magnetic flux adjusting member to a predetermined magnetic flux adjusting position,
The moving means has drive transmission means for performing drive transmission for moving the magnetic flux adjusting member to the magnetic flux adjusting position at both longitudinal ends of the magnetic flux adjusting member perpendicular to the heated material conveying direction. apparatus.
The power generation means for driving the magnetic flux adjusting member is coupled to each of the first and second drive transmission means provided at both longitudinal ends of the magnetic flux adjusting member. 2. The heating device according to 2.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010139606A (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Kyocera Mita Corp | Image forming apparatus |
JP2013007888A (en) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Canon Inc | Image heating device, bearing attachment structure, and c-type retaining ring |
JP2014056113A (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Ricoh Co Ltd | Manufacturing method of electrophotographic photoreceptor |
-
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- 2005-03-08 JP JP2005063892A patent/JP2006251026A/en active Pending
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