JP2008170734A

JP2008170734A - Fixing device and image forming apparatus provided therewith

Info

Publication number: JP2008170734A
Application number: JP2007003898A
Authority: JP
Inventors: Motokazu Hasegawa; 基和長谷川; Norihiko Yasuse; 徳彦安瀬
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2008-07-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device and an image forming apparatus preventing, without delaying the start-up, excessive-temperature rise is easily and surely by self-temperature control of a heat generating member, while suppressing the excessive temperature rise even when a small recording medium continuously passes, and preventing the damage of the heat generating member or the like. <P>SOLUTION: A gap spacing between a coil 51 inside a cylinder in an exciting coil 5 and a heat generating member 1a is changed, thus the heat generation amount distribution in the heat generating member is adjusted, so that the abnormal temperature rise in quick start and at edge parts can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、定着装置及びこれを備えた画像形成装置電子機器に係り、特に、電磁誘導加熱方式の定着装置及びこれを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus electronic apparatus including the same, and more particularly to an electromagnetic induction heating type fixing device and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile including the same.

従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減して省エネルギー化を図る目的で、電磁誘導加熱方式の定着装置を用いることが広く知られている（特許文献１参照）。
この特許文献１に記載された電磁誘導加熱方式の定着装置は、図１に示すように、励磁コイルユニット１８と加熱部である磁性金属部材１９とからなる加熱体２０が装着されたフィルム内面ガイド２１と、磁性金属部材１９を内壁に当接した状態でフィルム内面ガイド２１を包む耐熱性を備えた円筒状のフィルム１７と、磁性金属部材１９の位置でフィルム１７に圧接してこのフィルム１７との間に定着ニップ部Ｎを形成するとともに当該フィルム１７を回転させる加圧ローラ２２とから構成されている。
この定着装置によって記録媒体１１に担持されている未定着トナー画像Ｔを加熱、加圧して定着する場合には、磁界発生手段の励磁コイルユニット１８に高周波の交番電流を供給することによって励磁コイルの周囲に交番磁界が形成されて、磁性金属部材１９に渦電流が生じる。磁性金属部材１９に渦電流が生じると、磁性金属材料１９自身の電気抵抗によってジュール熱が発生し、このジュール熱によって円筒状のフィルム１７を介して未定着トナー画像を加熱し、同時に加圧ローラ２２によって加圧されて、未定着トナー画像Ｔが記録媒体１１に定着される。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, it is widely known to use an electromagnetic induction heating type fixing device for the purpose of reducing energy consumption by reducing the rise time of the apparatus (see Patent Document 1). .
As shown in FIG. 1, an electromagnetic induction heating type fixing device described in Patent Document 1 is a film inner surface guide on which a heating body 20 including an exciting coil unit 18 and a magnetic metal member 19 as a heating unit is mounted. 21, a cylindrical film 17 having heat resistance that wraps the film inner surface guide 21 with the magnetic metal member 19 in contact with the inner wall, and the film 17 pressed against the film 17 at the position of the magnetic metal member 19. And a pressure roller 22 for forming the fixing nip portion N and rotating the film 17.
When the unfixed toner image T carried on the recording medium 11 is fixed by heating and pressing with this fixing device, a high-frequency alternating current is supplied to the excitation coil unit 18 of the magnetic field generating means to An alternating magnetic field is formed around the eddy current, and an eddy current is generated in the magnetic metal member 19. When an eddy current is generated in the magnetic metal member 19, Joule heat is generated by the electric resistance of the magnetic metal material 19 itself. The Joule heat heats an unfixed toner image through the cylindrical film 17, and at the same time, a pressure roller. The unfixed toner image T is fixed to the recording medium 11 by being pressurized by 22.

このような電磁誘導加熱方式の定着装置は、熱ローラ方式等の他の方式の定着装置に比べて、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間で円筒状フィルム１７の未定着トナー画像Ｔと圧接する表面を所望の温度まで昇温できるものとして知られている。
しかしながら、この特許文献１記載の定着装置では、円筒状フィルム１７の幅方向（回転軸方向）で全幅に亘って均一に加熱されるため、小サイズの記録媒体を連続的に定着した場合に、記録媒体と接触しない両端のフィルム１７の部分で過昇温したり、また、紙詰まり等により装置が突発的に駆動停止した場合に、円筒状フィルム１７が過昇温したりして加熱体２０を損傷してしまうことを招き易い問題があった。
このような過昇温を防ぐため、発熱部材の一部、または発熱部材に定着温度近傍にキュリー点を有する磁性材料を利用し、キュリー点以上では発熱効率を低下させることにより過昇温を防止している。しかし、室温から定着温度まで昇温させるとき、キュリー点近傍で発熱部材の磁気特性が低下するにつれて温度上昇の傾きが小さくなるため、立ち上がりには不利である（特許文献２参照）。 Such an electromagnetic induction heating type fixing device has a surface that presses the unfixed toner image T of the cylindrical film 17 with less energy consumption and a short start-up time as compared with other types of fixing devices such as a heat roller type. It is known that the temperature can be raised to a desired temperature.
However, in the fixing device described in Patent Document 1, since heating is performed uniformly over the entire width in the width direction (rotation axis direction) of the cylindrical film 17, when a small-size recording medium is continuously fixed, When the temperature of the film 17 at both ends that is not in contact with the recording medium is excessively heated, or when the apparatus is suddenly stopped due to a paper jam or the like, the cylindrical film 17 is excessively heated and the heating element 20 is heated. There is a problem that tends to cause damage.
In order to prevent such an excessive temperature rise, a part of the heat generating member or a magnetic material having a Curie point near the fixing temperature is used for the heat generating member, and the heat generation efficiency is lowered above the Curie point to prevent the excessive temperature rise. is doing. However, when the temperature is raised from the room temperature to the fixing temperature, the gradient of the temperature rise becomes smaller as the magnetic characteristics of the heat generating member decrease near the Curie point, which is disadvantageous for the rise (see Patent Document 2).

本発明者らは、この点を改善すべく検討の結果、コイルを発熱部材の表裏を挟み込むように巻きまわすことで、所定のキュリー点を有する発熱部材のみでキュリー点に従って昇温を停止することができるため、熱容量を小さくでき、急速立ち上げ可能な定着装置を提案した（特許文献３参照）。
特開平８−２２２０６号公報特開平４−２６４４７９号公報特開２００６−７９９４９公報 As a result of studies to improve this point, the present inventors stop the temperature increase according to the Curie point with only the heat generating member having a predetermined Curie point by winding the coil so as to sandwich the front and back of the heat generating member. Therefore, a fixing device that can reduce the heat capacity and can be quickly started up has been proposed (see Patent Document 3).
JP-A-8-22206 JP-A-4-264479 JP 2006-79949 A

しかしながら、特許文献３記載の定着装置では、依然としてキュリー点近傍で発熱部材の磁気特性が低下するにつれて温度上昇の傾きが小さくなる課題を有する。そのために、定着温度に比して高キュリー点材を用いなければ急速立ち上げは不可能であり、それによって小サイズ連続通紙時の端部昇温が大きくなってしまうという問題がある。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、装置の立ち上がりを鈍化させることなく、発熱部材の自己温度制御によって過昇温を容易かつ且つ実に防止すると共に小サイズの記録媒体を連続通紙した場合でも過昇温を抑制して発熱部材等の損傷を防止することのできる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 However, the fixing device described in Patent Document 3 still has a problem that the gradient of the temperature rise becomes smaller as the magnetic properties of the heat generating member decrease near the Curie point. For this reason, rapid start-up is impossible unless a high Curie spot material is used as compared with the fixing temperature, and there is a problem that the temperature rise at the end portion during small-size continuous sheet passing increases.
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and without excessively increasing the temperature by self-temperature control of the heat generating member without slowing down the start-up of the apparatus and continuously recording a small size recording medium. It is an object of the present invention to provide a fixing device and an image forming apparatus capable of preventing damage to a heating member and the like by suppressing excessive temperature rise even when paper is passed.

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、交番磁界を発生させるコイル部と、前記交番磁界によって発熱する中空円筒状の発熱部材とを備え、当該発熱部材の発熱によって記録媒体に担持されているトナー像を加熱して記録媒体に定着する定着装置において、前記コイル部は、前記発熱部材の円筒部を挟んで円筒内部及び円筒外部に亘って巻回状に配設されており、前記発熱部材の円筒内部に位置するコイルの位置を、前記発熱部材の円筒軸方向において可変とする可変手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記コイル部より発生する交番磁界は、周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの交番電流を当該コイル部に供給することによって発生させることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１または２記載の定着装置において、前記発熱部材は、３５０℃以下のキュリー点を有する磁性導電層を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 is provided with a coil portion that generates an alternating magnetic field and a hollow cylindrical heating member that generates heat by the alternating magnetic field, and the recording medium generates heat by the heating member. In the fixing device that heats and fixes the toner image carried on the recording medium to the recording medium, the coil portion is disposed in a winding shape around the inside and outside of the cylinder with the cylindrical portion of the heating member interposed therebetween. And a variable means for changing the position of the coil located inside the cylinder of the heat generating member in the direction of the cylindrical axis of the heat generating member.
According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the alternating magnetic field generated from the coil section is generated by supplying an alternating current having a frequency of 10 kHz to 1 MHz to the coil section. And
According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the first or second aspect, the heat generating member includes a magnetic conductive layer having a Curie point of 350 ° C. or lower.

また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の定着装置において、前記発熱部材は、少なくとも鉄及びニッケルを含む磁性合金で構成されることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の定着装置において、前記可変手段は、前記発熱部材の円筒内部に配設された回転軸に取り付けられたカム手段であって、当該回転軸が回転されて当該カム手段のカム面が前記発熱部材の円筒内部に位置するコイルに当接して当該コイルの位置を変更することを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の定着装置において、前記トナー像は、前記発熱部材による加熱と共に、加圧手段による加圧力を受けて前記記録媒体に定着されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to third aspects, the heat generating member is made of a magnetic alloy containing at least iron and nickel.
According to a fifth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to fourth aspects, the variable means is a cam means attached to a rotating shaft disposed inside the cylinder of the heat generating member. Then, the rotating shaft is rotated, and the cam surface of the cam means abuts on a coil located inside the cylinder of the heat generating member to change the position of the coil.
According to a sixth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to fifth aspects, the toner image is applied to the recording medium by being heated by the heat generating member and receiving a pressing force by a pressing unit. It is fixed.

また、請求項７の発明は、請求項６記載の定着装置において、前記発熱部材と加圧手段は、それぞれ発熱ローラと加圧ローラであり、当該発熱ローラと加圧ローラとによって前記記録媒体を加熱、加圧して、前記トナー像を定着させることを特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項６記載の定着装置において、前記発熱部材は無端状のベルトを加熱し、加熱された当該無端状ベルトによって前記トナー像を加熱して前記記録媒体に定着することを特徴とする。
また、請求項９の発明は、請求項８記載の定着装置において、前記発熱部材は、定着補助ローラとともに前記無端状ベルトを張架する支持ローラであり、前記加圧手段は加圧ローラであり、当該定着補助ローラは、当該加圧ローラに前記無端状ベルトを介して圧接するように配置されていることを特徴とする。
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至９いずれか１項記載の定着装置を具備することを特徴とする画像形成装置としたものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the fixing device according to the sixth aspect, the heat generating member and the pressing means are a heat generating roller and a pressure roller, respectively, and the recording medium is separated by the heat generating roller and the pressure roller. The toner image is fixed by heating and pressing.
According to an eighth aspect of the present invention, in the fixing device according to the sixth aspect, the heating member heats an endless belt, and the toner image is heated by the heated endless belt to be fixed on the recording medium. It is characterized by doing.
According to a ninth aspect of the present invention, in the fixing device according to the eighth aspect, the heat generating member is a support roller that stretches the endless belt together with a fixing auxiliary roller, and the pressure unit is a pressure roller. The fixing auxiliary roller is disposed so as to be in pressure contact with the pressure roller via the endless belt.
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising the fixing device according to any one of the first to ninth aspects.

本発明によれば、上記構成を採用することによって、装置の立ち上がりを鈍化させることなく、発熱部材の自己温度制御によって過昇温を容易かつ且つ実に防止すると共に小サイズの記録媒体を連続通紙した場合でも過昇温を抑制して発熱部材等の損傷を防止することのできる定着装置及び画像形成装置を提供ことが可能となる。 According to the present invention, by adopting the above-described configuration, excessive temperature rise is easily and actually prevented by self-temperature control of the heat generating member without slowing down the start-up of the apparatus, and a small-size recording medium is continuously fed. Even in this case, it is possible to provide a fixing device and an image forming apparatus that can suppress overheating and prevent damage to the heat generating member.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
［実施例１］
図２は、本発明による一実施形態の定着装置の概略構成を示す図である。図中、１は発熱部材としての中空円筒状の支持ローラ、２は芯金２ａの表面に弾性層２ｂを有する定着補助ローラ、３は支持ローラ１と定着補助ローラ２に張架され、支持ローラ１で発熱された熱を保有して記録媒体１１上に担持された未定着トナー画像Ｔに熱を供給する無端状の定着ベルトである。４は芯金４ａ表面に弾性層４ｂが形成された加圧ローラ、５は交番交流が供給されて交番磁界を発生する励磁コイル、６は定着ベルト３の温度を検知する温度検知センサである。
本実施例に係る定着装置においては、図３に示すように、中空円筒状の支持ローラ１には、支持ローラ１の円筒内部１ｂを貫通し、円筒外部１ｃに亘って延出されて、支持ローラ１の円筒部１ａを挟んで（図２参照）円筒内部１ｂと円筒外部１ｃとの亘って巻回された励磁コイル５が配設されている。励磁コイル５は、高周波電源７と接続され、高周波電源７からの高周波の交番電流が供給されて支持ローラ１の円筒内部１ｂ及び円筒外部１ｃに交番磁界を発生するようになっている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Example 1]
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a fixing device according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a hollow cylindrical support roller as a heat generating member, 2 is a fixing auxiliary roller having an elastic layer 2b on the surface of a metal core 2a, and 3 is stretched between the supporting roller 1 and the fixing auxiliary roller 2, 1 is an endless fixing belt that retains the heat generated at 1 and supplies heat to the unfixed toner image T carried on the recording medium 11. Reference numeral 4 denotes a pressure roller having an elastic layer 4b formed on the surface of a cored bar 4a, 5 an excitation coil for generating an alternating magnetic field when alternating alternating current is supplied, and 6 a temperature detection sensor for detecting the temperature of the fixing belt 3.
In the fixing device according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, the hollow cylindrical support roller 1 extends through the cylindrical inside 1 b of the support roller 1 and extends over the cylindrical outside 1 c to support the hollow cylindrical support roller 1. An exciting coil 5 wound around a cylindrical interior 1b and a cylindrical exterior 1c is disposed with a cylindrical portion 1a of the roller 1 interposed therebetween (see FIG. 2). The exciting coil 5 is connected to a high-frequency power source 7 and is supplied with a high-frequency alternating current from the high-frequency power source 7 to generate an alternating magnetic field in the cylindrical interior 1b and the cylindrical exterior 1c of the support roller 1.

支持ローラ１は、定着温度以上で３５０℃以下の範囲のキュリー点を有する導電性磁性材料によって中空の円筒部１ａが形成され、ローラ１の両端部は、図示しない断熱ブッシュ、軸受を介してフレーム等に回転可能に固定されている。従って、支持ローラ１に、前述のように、励磁コイル５から交番磁界が印加されることによって、支持ローラ１の円筒部１ａ内に渦電流が発生し、円筒部１ａの構成材料の抵抗によってジュール熱が発生し、支持ローラ１が発熱する。
このようにして発熱された支持ローラ１は、その熱を支持ローラ１と定着補助ローラ２に張架された定着ベルト３に伝熱する。このようにして伝熱された定着ベルト３は、矢印Ｂ方向に回転駆動する定着補助ローラ２の回転によってＡ方向（図２参照）に移動されて定着補助ローラ２と加圧ローラ４のニップ部Ｎに到達する。ニップ部Ｎでは、表面に未定着トナー像Ｔを担持する記録媒体１１を定着補助ローラ２と加圧ローラ４とで挟持、加圧しながら、定着ベルト３による加熱によって、未定着トナー画像を定着する。また、記録媒体１１は、加圧ローラ４と定着補助ローラ２によってニップ部Ｎで挟持され、定着補助ローラ２の駆動することによってＤ方向に搬送されるが、記録媒体１１の搬送によって加圧ローラ４は、矢印Ｃ方向に回転されて、記録媒体１１の搬送を円滑に行っている。この場合に、本実施例においては、定着補助ローラ２を駆動回転しているが、加圧ローラ４を駆動回転し、記録媒体１１の搬送によって定着補助ローラ２を従動回転するようにしても良い。 The support roller 1 has a hollow cylindrical portion 1a formed of a conductive magnetic material having a Curie point in the range of the fixing temperature to 350 ° C., and both ends of the roller 1 are framed via heat insulating bushes and bearings (not shown). Etc. so that it can rotate. Therefore, as described above, an alternating magnetic field is applied to the support roller 1 from the exciting coil 5 to generate an eddy current in the cylindrical portion 1a of the support roller 1, and the Joule due to the resistance of the constituent material of the cylindrical portion 1a. Heat is generated and the support roller 1 generates heat.
The support roller 1 generated in this manner transfers the heat to the fixing belt 3 stretched between the support roller 1 and the auxiliary fixing roller 2. The fixing belt 3 thus transferred is moved in the A direction (see FIG. 2) by the rotation of the auxiliary fixing roller 2 that is driven to rotate in the direction of arrow B, and the nip portion between the auxiliary fixing roller 2 and the pressure roller 4. N is reached. In the nip portion N, the recording medium 11 carrying the unfixed toner image T on the surface is sandwiched between the auxiliary fixing roller 2 and the pressure roller 4, and the unfixed toner image is fixed by heating with the fixing belt 3 while being pressed. . The recording medium 11 is sandwiched between the pressure roller 4 and the fixing auxiliary roller 2 at the nip portion N and is conveyed in the D direction by driving the auxiliary fixing roller 2. 4 is rotated in the direction of arrow C to smoothly convey the recording medium 11. In this case, in this embodiment, the fixing auxiliary roller 2 is driven to rotate, but the pressure roller 4 may be driven to rotate, and the fixing auxiliary roller 2 may be driven to rotate by conveying the recording medium 11. .

定着ベルト３は、図４に示すように、基材３１の上に弾性層３２、離型層３３を積層している。この実施例で示す定着ベルト３は、発熱部材を保持しておらず、支持ローラ１を発熱部材で構成し発熱ローラとして用いるときの実施形態である。基材３１に求められる特性としては、ベルト３を支持ローラ１と定着補助ローラ２に張架した際の機械的強度、柔軟性、定着温度での使用に耐え得る耐熱性等が挙げられ、本実施例においては、支持ローラ１が発熱部材として作用するので、絶縁性の耐熱樹脂材料、例えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、フッ素系樹脂等が適している。厚さは熱容量、強度の関係から３０μｍ〜２００μｍが望ましい。
定着ベルト３の弾性層３２は、光沢ムラのない均一な画像を得るために、ベルト表面に柔軟性を与える目的で形成され、ゴム硬度は５°〜５０°（ＪＩＳ−Ａ）、厚さは５０μｍ〜５００μｍｍが望ましい。また、定着温度における耐熱性から、弾性層３２の材質としてはシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が用いられる。離型層３３に使用される材料としては、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、および四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素系樹脂、もしくは、これらの樹脂の混合物、耐熱性樹脂にこれらフッ素系樹脂を分散させたものが挙げられる。弾性層３２を離型層３３で基材３１を被覆すると、シリコーンオイル等を使用しなくともトナー離型性、紙粉固着防止が可能になる（オイルレス化）。 As shown in FIG. 4, the fixing belt 3 has an elastic layer 32 and a release layer 33 laminated on a base material 31. The fixing belt 3 shown in this embodiment is an embodiment in which the heat generating member is not held and the support roller 1 is formed of a heat generating member and used as the heat generating roller. The characteristics required for the base material 31 include mechanical strength and flexibility when the belt 3 is stretched between the support roller 1 and the fixing auxiliary roller 2, and heat resistance that can withstand use at a fixing temperature. In the embodiment, since the support roller 1 acts as a heat generating member, an insulating heat resistant resin material such as polyimide, polyimide amide, polyether ether ketone (PEEK), polyether sulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS). Fluorine resin or the like is suitable. The thickness is preferably 30 μm to 200 μm from the relationship between heat capacity and strength.
The elastic layer 32 of the fixing belt 3 is formed for the purpose of giving flexibility to the belt surface in order to obtain a uniform image without uneven glossiness, the rubber hardness is 5 ° to 50 ° (JIS-A), and the thickness is 50 micrometers-500 micrometers are desirable. Further, silicone rubber, fluorosilicone rubber, or the like is used as the material of the elastic layer 32 because of heat resistance at the fixing temperature. Materials used for the release layer 33 include tetrafluoroethylene resin (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA), and tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer. Examples thereof include fluorine resins such as coalescence (FEP), a mixture of these resins, and a resin in which these fluorine resins are dispersed in a heat resistant resin. When the elastic layer 32 is covered with the release layer 33 and the base material 31 is coated, toner release properties and prevention of paper powder adhesion can be achieved without using silicone oil or the like (oilless).

しかし、これらの離型性を有する樹脂は、一般に、ゴム材料のような弾性を有していないことから、弾性層３２上に厚く離型層３３を形成するとベルト表面の柔軟性を損ない光沢ムラを発生させてしまう。離型性と柔軟性を両立させるため、離型層３３の膜厚を調整することが必要である。そのため、離型層３３の膜厚としては、５μｍ〜５０μｍ、望ましくは１０μｍ〜３０μｍが好ましい。また、必要に応じて、各層間にプライマー層を設けても良く、また、基材３１の内面に摺動時の耐久性を向上させる層を設けても良い。
また、支持ローラ１には、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金等を用いることができる。これらの合金は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒの原子の各含有率を調整することで、任意のキュリー点を持たせることができる。設定するキュリー点は、上記定着ベルト３に用いられるフッ素系樹脂などの耐熱温度に合わせて３５０℃以下とするのが良く、本実施例では、円筒部１ａの発熱部材のキュリー点を２３０℃としている。また、円筒部１ａの表面に低抵抗層をメッキ、スパッタなどで厚さ２μｍ以上、低抵抗層材料の浸透深さを上限に付加することで発熱効率の改善が可能である。該当する低抵抗材としてＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等が挙げられる。コスト面からＣｕ、または、Ｎｉを使用するのが好適であり、特に、Ｃｕを使用する場合は防錆のため表面にＮｉ層を０．５μｍ程度形成するのが好ましい。さらに、定着ベルト３の基材３１との摺動面には、ベルト基材３１の磨耗を低減するように、前述のフッ素系樹脂等の摩擦係数の小さい樹脂で被覆することが好ましい。 However, these resins having releasability generally do not have elasticity like a rubber material. Therefore, if the release layer 33 is formed thick on the elastic layer 32, the flexibility of the belt surface is lost and uneven glossiness is lost. Will be generated. In order to achieve both releasability and flexibility, it is necessary to adjust the film thickness of the release layer 33. Therefore, the thickness of the release layer 33 is preferably 5 μm to 50 μm, more preferably 10 μm to 30 μm. Moreover, a primer layer may be provided between each layer as needed, and a layer for improving durability during sliding may be provided on the inner surface of the base material 31.
The support roller 1 can be made of an Fe—Ni alloy, an Fe—Ni—Cr alloy, or the like. These alloys can have an arbitrary Curie point by adjusting the content ratios of Fe, Ni, and Cr atoms. The Curie point to be set is preferably 350 ° C. or lower in accordance with the heat resistance temperature of the fluororesin used for the fixing belt 3, and in this embodiment, the Curie point of the heating member of the cylindrical portion 1a is 230 ° C. Yes. Further, the heat generation efficiency can be improved by adding a low resistance layer to the surface of the cylindrical portion 1a by plating, sputtering, or the like and adding the penetration depth of the low resistance layer material to the upper limit. Examples of the corresponding low resistance material include Ag, Cu, and Ni. From the viewpoint of cost, it is preferable to use Cu or Ni. In particular, when Cu is used, it is preferable to form a Ni layer on the surface of about 0.5 μm for rust prevention. Further, the sliding surface of the fixing belt 3 with the base material 31 is preferably coated with a resin having a small friction coefficient such as the above-described fluororesin so as to reduce the wear of the belt base material 31.

本実施例で使用される励磁コイル５は、細い導線を束ねたリッツ線より構成され、図３に示すように、ループを形成する。このループ内に支持ローラ１の円筒部１ａをその内外面に沿って挟み込むように配置する。この配置によって後述する自己温度制御が実現可能となる。リッツ線は、表面に絶縁被膜を施した導線を複数撚り合わせたものである。一般に、導線の径が小さいほど高周波交番電流を印加したときの損失は小さい反面、強度が低下するため、巻き回す際に破断する恐れがある。そのために、素線径は０．０５ｍｍ以上が好ましい。また、素線径は、コイルに印加される交番電流の周波数から算出される浸透深さの２倍以下であれば素線全域で電流が流れることから、これを上限とする。なお電流の浸透深さδは透磁率μ、抵抗率ρ、周波数ｆから次式で表される。
δ＝５０３｛ρ／（ｆμ）｝^1/2
撚り本数は多ければ断面積が増えるため耐電流量が増加する反面、巻き回すための柔軟性に欠き、占有面積が増えるためレイアウトからも欠点となり得る。そこで、本実施例では外径０．１５ｍｍの素線を１５０本撚り合わせて使用している。コイル５の巻き数は図３では２回巻きで表現されているが、１〜５０回巻き、好ましくは１〜１０回巻きで励磁コイルを作成するのが好ましい。 The exciting coil 5 used in this embodiment is composed of a litz wire bundled with thin conducting wires, and forms a loop as shown in FIG. The cylindrical portion 1a of the support roller 1 is disposed in the loop so as to be sandwiched along the inner and outer surfaces. With this arrangement, self-temperature control described later can be realized. A litz wire is obtained by twisting a plurality of conductive wires having an insulating coating on the surface. In general, the smaller the diameter of the conducting wire, the smaller the loss when a high-frequency alternating current is applied, but the strength decreases, so there is a risk of breaking when winding. Therefore, the strand diameter is preferably 0.05 mm or more. In addition, if the wire diameter is less than twice the penetration depth calculated from the frequency of the alternating current applied to the coil, the current flows in the entire region of the wire, so this is the upper limit. The current penetration depth δ is expressed by the following equation from the magnetic permeability μ, the resistivity ρ, and the frequency f.
δ = 503 {ρ / (fμ)} ^1/2
If the number of twists is large, the cross-sectional area increases, so that the amount of current resistance increases, but on the other hand, the flexibility for winding is lacking, and the occupied area increases, which can be a drawback from the layout. Therefore, in this embodiment, 150 strands having an outer diameter of 0.15 mm are twisted and used. Although the number of turns of the coil 5 is expressed by two turns in FIG. 3, it is preferable to create the exciting coil by 1 to 50 turns, preferably 1 to 10 turns.

本発明においては、支持ローラ１に備えた３５０℃以下のキュリー点を有する円筒部１ａを発熱部材として、磁界生成手段である励磁コイル５を図３のように円筒部１ａに巻回する構成することによって自己温度制御を実現している。以下にその作用を説明する。
発熱部材（円筒部１ａ）がキュリー点以下のとき、磁性を保持（μ＞１）しているため、励磁コイル５より発生した磁束は、発熱部材の磁性に引き寄せられ、発熱部材表面に集中して渦電流が大きく流れ、発熱する。キュリー点まで発熱すると磁性が消失するため（μ＝１）、発熱部材の磁性により引き寄せられていた磁束は発散し、発熱部材を透過する磁束が少なくなり渦電流が小さくなるため発熱が低下する。その結果、温度の上昇は停止する。このように図３の構成を採用することによって、発熱部材のキュリー点を利用した自己温度制御が可能となる。 In the present invention, the cylindrical portion 1a having a Curie point of 350 ° C. or less provided in the support roller 1 is used as a heat generating member, and the exciting coil 5 as magnetic field generating means is wound around the cylindrical portion 1a as shown in FIG. This realizes self-temperature control. The operation will be described below.
When the heat generating member (cylindrical portion 1a) is below the Curie point, the magnetism is maintained (μ> 1), so the magnetic flux generated from the excitation coil 5 is attracted to the magnetism of the heat generating member and concentrated on the surface of the heat generating member. Large eddy currents flow and generate heat. When the heat is generated up to the Curie point, the magnetism disappears (μ = 1), so that the magnetic flux attracted by the magnetism of the heat generating member diverges, and the magnetic flux that passes through the heat generating member decreases and the eddy current decreases, so that the heat generation decreases. As a result, the temperature rise stops. By adopting the configuration of FIG. 3 in this way, self-temperature control using the Curie point of the heat generating member becomes possible.

次に、本実施例で使用される高周波電源７について説明すると、励磁コイル５に交番磁界を発生させるために、励磁コイル５に交番交流を供給する必要がある。この交番交流を供給する高周波電源７としては、１０ＫＨｚ〜１ＭＨｚ、好ましくは、人の可聴域外である２０ＫＨｚ〜３００ＫＨｚの交番電流が使用され、これにより励磁コイル５に交番磁界が発生し、支持ローラ１の発熱部材（円筒部１ａ）を誘導加熱する。この場合に、支持ロール１は、非磁性体で構成し、支持ロール１に張架される定着ベルト３に磁性導電性層を形成し、支持ロール１の円筒部１ａの表面に張架された定着ベルト３を挟んで励磁コイル５を巻回するようにして定着ベルト３を発熱部材とすることもできる。また、高周波電源７は、出力電力を制御回路からの指令によって制御可能である。
温度検知センサ６は、ニップ部Ｎの入り口側近傍の定着ベルト３の表面側、もしくは裏面に当接して配置されたサーミスタなど熱応答性の高い感温素子からなり、ベルト温度が検知される。ここで検知した温度を制御回路にフィードバックし、励磁コイル５に接続された高周波電源７の出力制御を行うようにしている。 Next, the high frequency power supply 7 used in this embodiment will be described. In order to generate an alternating magnetic field in the exciting coil 5, it is necessary to supply alternating alternating current to the exciting coil 5. As the high-frequency power source 7 for supplying this alternating alternating current, an alternating current of 10 KHz to 1 MHz, preferably 20 KHz to 300 KHz, which is outside the human audible range, is used, whereby an alternating magnetic field is generated in the exciting coil 5 and the support roller 1 The heating member (cylindrical portion 1a) is induction-heated. In this case, the support roll 1 is made of a non-magnetic material, a magnetic conductive layer is formed on the fixing belt 3 stretched on the support roll 1, and is stretched on the surface of the cylindrical portion 1 a of the support roll 1. The fixing belt 3 can also be used as a heat generating member by winding the exciting coil 5 with the fixing belt 3 interposed therebetween. Further, the high frequency power source 7 can control the output power by a command from the control circuit.
The temperature detection sensor 6 is composed of a thermosensitive element such as a thermistor arranged in contact with the front surface side or the back surface of the fixing belt 3 near the entrance side of the nip portion N, and detects the belt temperature. The detected temperature is fed back to the control circuit, and output control of the high frequency power source 7 connected to the exciting coil 5 is performed.

本実施例で使用される加圧ローラ４は、例えば、ステンレス、炭素鋼等の金属製の芯金４ａと、耐熱性を有するシリコーンゴム等をソリッド状または発泡状にして芯金を被覆した弾性層４ｂとからなる。そして、加圧ローラ４からの押圧力で加圧ローラ４と定着補助ローラ２の間に所定幅の接触部Ｎ（定着ニップ部）を形成する。外径は３０〜４０ｍｍ程度、弾性層４ｂは肉厚を１〜１０ｍｍ程度、好ましくは１〜５ｍｍ、硬度を１０〜５０°（Ａｓｋｅｒ硬度）好ましくは、２０〜５０°程度としている。さらに、両面印刷時の離型性を上げるため、弾性層４ｂ上に前述のようなフッ素系樹脂などの離型層を形成することもでき、このような離型層を形成することが好ましい。本実施例においては、加圧ローラ４の硬度を定着補助ローラ２に比べて硬くすることによって、加圧ローラ４が定着補助ローラ２（及び定着ベルト３）へ食い込む形となり、この食い込みにより記録媒体１１には、ニップ部Ｎの出口において定着ベルト３の表面に沿うことができない曲率を持たすことができ、記録媒体１１の定着ベルト３表面からの離型性を上げることができる。 The pressure roller 4 used in this embodiment is made of, for example, a metal cored bar 4a such as stainless steel or carbon steel and a heat-resistant silicone rubber or the like that is covered with a cored bar in a solid or foamed state. Layer 4b. Then, a contact portion N (fixing nip portion) having a predetermined width is formed between the pressure roller 4 and the auxiliary fixing roller 2 by the pressing force from the pressure roller 4. The outer diameter is about 30 to 40 mm, and the elastic layer 4b has a thickness of about 1 to 10 mm, preferably 1 to 5 mm, and a hardness of 10 to 50 ° (Asker hardness), preferably about 20 to 50 °. Furthermore, in order to improve the releasability at the time of double-sided printing, a release layer such as a fluorine-based resin as described above can be formed on the elastic layer 4b, and it is preferable to form such a release layer. In this embodiment, by making the hardness of the pressure roller 4 harder than that of the auxiliary fixing roller 2, the pressure roller 4 bites into the auxiliary fixing roller 2 (and the fixing belt 3). 11 can have a curvature that cannot follow the surface of the fixing belt 3 at the exit of the nip portion N, and the releasability of the recording medium 11 from the surface of the fixing belt 3 can be improved.

次に、本発明においては、小サイズの記録媒体を連続通紙した場合でも発熱部材等の損傷を防止するために、発熱部材の円筒内部に位置するコイルの位置を、前記発熱部材の円筒軸方向において可変とする可変手段を備え、この可変手段を使用することによって、使用される記録媒体のサイズに対応して適切な加熱量に制御可能としている。
次に、この可変手段の具体例について、図５〜図７に基づいて説明する。
図５は、中空円筒状の支持ローラ１の内部に配設された一実施形態の可変手段の概略構成を示す図で、図６は図５のＡ−Ａ線状で切断した断面図である。なお、図５においては励磁コイル５を省略している。 Next, in the present invention, in order to prevent damage to the heat generating member or the like even when a small-size recording medium is continuously passed, the position of the coil located inside the cylinder of the heat generating member is set to the cylindrical axis of the heat generating member. A variable means that is variable in direction is provided, and by using this variable means, it is possible to control the heating amount to an appropriate amount corresponding to the size of the recording medium to be used.
Next, a specific example of the variable means will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the variable means of one embodiment arranged inside the hollow cylindrical support roller 1, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. . In FIG. 5, the exciting coil 5 is omitted.

可変手段８は、支持ローラ１の中心軸上に取り付けられ、図示しない駆動手段によって回転される回転軸９と、この回転軸９上にそれぞれ取り付けられたＬ１の長さを有する第１のカム９１と、この第１のカム９１と直交する位置に形成され、第１のカム９１よりも短い長さＬ２を有する第２のカム９２とを備えている。また、支持ローラ１の円筒部１ａの内面と円筒内部の励磁コイル５１との間には、バネ等の弾性部材１０が配設され、弾性部材１０によって、円筒内部の励磁コイル５１が支持ローラ１の円筒部１ａの内面から離隔するように弾性付勢され、図示しないストッパーで所定の位置に位置して、円筒部１ａの内面から励磁コイル５１との間隔がＧ１となるように移動可能に取り付けられている。因みに、円筒外部の励磁コイル５２は、円筒部１ａの外面からＧ２の間隔を有して固定されている。
従って、可変手段８の回転軸９を矢印Ｅ方向に９０度回転させると、第２のカム９２のカム面が励磁コイル５１の背面と当接して、弾性部材１０の弾性力に抵抗して励磁コイル５１を円筒部１ａの内面方向に押圧移動させる。その結果、図７（Ａ）に示すように、当初、円筒部１ａの内面から励磁コイル５１との間隔がＧ１であった状態（第１の状態）が、図７（Ｂ）に示すように、円筒部１ａの中央部で、第２のカム９２の長さＬ２に対応する長さで、円筒部１ａの内面から励磁コイル５１との間隔がＧ３となるように、励磁コイル５１が円筒部１ａの内面に近接、移動変形する（第２の状態）。 The variable means 8 is mounted on the central axis of the support roller 1 and is rotated by a driving means (not shown), and a first cam 91 having a length L1 mounted on the rotary shaft 9. And a second cam 92 formed at a position orthogonal to the first cam 91 and having a length L2 shorter than the first cam 91. Further, an elastic member 10 such as a spring is disposed between the inner surface of the cylindrical portion 1a of the support roller 1 and the excitation coil 51 inside the cylinder, and the elastic coil 10 causes the excitation coil 51 inside the cylinder to be supported by the support roller 1. It is elastically biased so as to be separated from the inner surface of the cylindrical portion 1a, and is mounted at a predetermined position by a stopper (not shown) so that the distance from the inner surface of the cylindrical portion 1a to the exciting coil 51 is G1. It has been. Incidentally, the exciting coil 52 outside the cylinder is fixed with a gap G2 from the outer surface of the cylindrical portion 1a.
Accordingly, when the rotary shaft 9 of the variable means 8 is rotated 90 degrees in the direction of arrow E, the cam surface of the second cam 92 contacts the back surface of the excitation coil 51 and is excited by resisting the elastic force of the elastic member 10. The coil 51 is pressed and moved toward the inner surface of the cylindrical portion 1a. As a result, as shown in FIG. 7 (A), the state (first state) in which the distance from the inner surface of the cylindrical portion 1a to the exciting coil 51 is initially G1 is as shown in FIG. 7 (B). The exciting coil 51 is formed in the cylindrical portion so that the distance from the inner surface of the cylindrical portion 1a to the exciting coil 51 is G3 at the center portion of the cylindrical portion 1a and corresponding to the length L2 of the second cam 92. It moves close to the inner surface of 1a and moves and deforms (second state).

さらに、可変手段８の回転軸９をさらに９０度回転させると、図７（Ｃ）に示すように、第２のカム９２は、励磁コイル５１との当接がはずれ、続いて第１のカム９１のカム面が励磁コイル５１の背面と当接して、励磁コイル５１を円筒部１ａに近接するように、移動変形させ、第１のカム９１の長さＬ１に相当する長さで、間隔Ｇ４を有するようになる（第３の状態）。
このように、円筒内部の励磁コイル５１の間隔を変化させる（Ｇ１、Ｇ３、Ｇ４）ことによって円筒部１ａに発生する熱量が変化することになり、また、励磁コイル５１の近接する長さ（Ｌ１、Ｌ２）を変化させることによって円筒部１ａにおける強い発熱量の領域を制限することが可能となる。従って、定着処理開始時等の迅速な昇温を可能とし、さらに、小サイズの記録媒体１１の定着処理においても円筒部１ａ端部での過昇温を適切に抑制することが可能となる。即ち、迅速な昇温を必要とする場合には、前述の第３の状態となるように可変手段８を設定し、また、小サイズの記録媒体１１の定着処理の場合には、前述の第２の状態となるように可変手段８を変化させることによって、所期の目的を達成することができる。このような、可変手段８を変化させることによって、前述の第１の状態から第３の状態に必要に応じて変化させて、所望の熱制御が可能となる。なお、図７中、１２は支持ローラ１の両端に取り付けられたカラー１３を回転自在に支持するフレームである。 Further, when the rotating shaft 9 of the variable means 8 is further rotated 90 degrees, as shown in FIG. 7C, the second cam 92 comes out of contact with the exciting coil 51, and then the first cam. The cam surface of 91 is brought into contact with the back surface of the exciting coil 51, and the exciting coil 51 is moved and deformed so as to be close to the cylindrical portion 1a. The distance G4 has a length corresponding to the length L1 of the first cam 91. (Third state).
As described above, the amount of heat generated in the cylindrical portion 1a is changed by changing the interval between the exciting coils 51 inside the cylinder (G1, G3, G4), and the length of the adjacent exciting coil 51 (L1). , L2) can be changed to limit the region of strong heat generation in the cylindrical portion 1a. Accordingly, it is possible to quickly raise the temperature at the start of the fixing process, and it is possible to appropriately suppress an excessive temperature rise at the end of the cylindrical portion 1a even in the fixing process of the small-sized recording medium 11. That is, when rapid temperature rise is required, the variable means 8 is set so as to be in the above-mentioned third state, and in the case of fixing processing of the small-sized recording medium 11, the above-described first state is set. By changing the variable means 8 so as to be in the state of 2, the intended purpose can be achieved. By changing the variable means 8 as described above, desired heat control can be performed by changing the first state to the third state as necessary. In FIG. 7, reference numeral 12 denotes a frame that rotatably supports the collars 13 attached to both ends of the support roller 1.

次に、本実施例の定着装置を使用して小サイズの記録用紙を連続通紙した場合における円筒部１ａの温度上昇の変化を測定した。実験条件としては、次のように、図８のギャップ間隔Ｇと励磁コイル５１の突出部の長さＬを変化させ、また、温度測定位置は、図９で示すＳ１（端部非通紙部）、Ｓ２（中央部温度制御位置）、Ｓ３（端部非通紙部）の３個所で測定した。なお、図８中、Ｌ３＝３０ｍｍと設定した。
［実験条件］
励磁コイル５のレイアウト：図８のように内部コイル５１の中央部分でのギャップ間隔Ｇ５＝５ｍｍ、両端部でのギャップ間隔Ｇ６＝１０ｍｍと設定した。突出部長さＬを、Ｌ＝０ｍｍ（ギャップ間隔Ｇ６＝１０ｍｍとしてストレート形状（図７（Ａ）参照））、Ｌ＝２００ｍｍ（Ａ４短辺幅ギャップ間隔Ｇ５＝５ｍｍ（図７（Ｂ）参照））、Ｌ＝３００ｍｍ（全長ギャップ間隔Ｇ＝５ｍｍ（図７（Ｃ）参照））の３水準とした。
発熱部材キュリー点：２３０℃
温度測定位置：定着ベルト表面中央部（通紙部）と両端部（非通紙部）に温度検知センサを配置し、各位置において温度を検出した。（図９参照）
制御温度：中央部Ｓ２に温度検知センサを取り付け、通紙時は１６０℃に温度を調節した。 Next, a change in the temperature rise of the cylindrical portion 1a was measured when small-size recording paper was continuously fed using the fixing device of this example. As experimental conditions, the gap interval G in FIG. 8 and the length L of the protruding portion of the exciting coil 51 are changed as follows, and the temperature measurement position is S1 (edge non-sheet passing portion) shown in FIG. ), S2 (center temperature control position), and S3 (edge non-sheet passing portion). In FIG. 8, L3 = 30 mm was set.
[Experimental conditions]
Layout of the exciting coil 5: As shown in FIG. 8, the gap interval G5 at the central portion of the internal coil 51 was set to 5 mm, and the gap interval G6 at both ends was set to 10 mm. Projection length L is set to L = 0 mm (gap interval G6 = 10 mm, straight shape (see FIG. 7A)), L = 200 mm (A4 short side width gap interval G5 = 5 mm (see FIG. 7B)) L = 300 mm (full gap distance G = 5 mm (see FIG. 7C)).
Heating member Curie point: 230 ° C
Temperature measurement position: Temperature detection sensors were arranged at the center part (sheet passing part) and both ends (non-sheet passing part) of the fixing belt, and the temperature was detected at each position. (See Figure 9)
Control temperature: A temperature detection sensor was attached to the central portion S2, and the temperature was adjusted to 160 ° C. during paper feeding.

測定結果を、図１０に示す。図１０中、曲線１は、Ｌ＝０ｍｍの場合、曲線２はＬ＝２００ｍｍの場合、曲線３はＬ＝３００ｍｍの場合、曲線４は中央部Ｓ２における場合における温度変化を示した。測定結果は、通紙試験における中央部の温度と、２個所で測定した端部のうち、より高温に達した側の昇温曲線を示す。
この結果から、Ｌ＝０ｍｍを基準に、コイル全長に亘りギャップ間隔Ｇ＝５ｍｍと小さくした条件Ｌ＝３００ｍｍでは、内部コイル５１の磁束が積極的に支持ローラ１内に入るため端部の昇温も早くなっている。このことから、支持ローラ１全体での発熱効率が向上しており、立ち上がり時には有利な構成と言える。
また、中央のギャップ間隔Ｇ＝５ｍｍとし、その長さＬを紙サイズにあわせて小さくした条件Ｌ＝２００ｍｍでは、中央部に比べ端部の発熱効率が低くなり、端部昇温が抑えられている。 The measurement results are shown in FIG. In FIG. 10, curve 1 shows the temperature change in the case of L = 0 mm, curve 2 in the case of L = 200 mm, curve 3 in the case of L = 300 mm, and curve 4 in the case of the central portion S2. A measurement result shows the temperature rise curve of the side which reached higher temperature among the temperature of the center part in a paper passing test, and the edge part measured in two places.
From this result, under the condition L = 300 mm where the gap interval G is reduced to 5 mm over the entire coil length with L = 0 mm as a reference, the magnetic flux of the internal coil 51 actively enters the support roller 1, so that the temperature rise at the end portion Is getting faster. Therefore, the heat generation efficiency of the entire support roller 1 is improved, and it can be said that the structure is advantageous at the time of start-up.
In addition, when the gap distance G at the center is set to 5 mm and the length L is reduced according to the paper size L = 200 mm, the heat generation efficiency at the end is lower than that at the center, and the temperature rise at the end is suppressed. Yes.

以上のように、本実施例の定着装置では、発熱層として少なくとも１層を有する発熱部材を用いることで、発熱部材が磁性を有するときは、発熱部材に磁束が集中するため効率良く発熱、昇温し、発熱部材の磁性が昇温によって減衰後は、発熱部材を貫く磁束が小さくなるため発熱効率が下がり、昇温を防止することが可能である。この自己温度制御特性を利用し、発熱部材のキュリー点を適切に設定することで従来課題である過昇温防止が可能となる。さらに励磁コイル５の円筒内部のコイル５１と発熱部材１ａとの間のギャップ間隔を変えることで発熱部材の発熱量分布を調節し、急速立ち上げや端部での異常昇温を防止することが可能となる。 As described above, in the fixing device of this embodiment, by using the heat generating member having at least one layer as the heat generating layer, when the heat generating member has magnetism, the magnetic flux concentrates on the heat generating member, so that the heat generation and rise can be efficiently performed. After the heating and the magnetism of the heat generating member are attenuated by the temperature increase, the magnetic flux penetrating the heat generating member is reduced, so that the heat generation efficiency is lowered and the temperature increase can be prevented. By using this self-temperature control characteristic and appropriately setting the Curie point of the heat generating member, it is possible to prevent overheating, which is a conventional problem. Furthermore, by changing the gap distance between the coil 51 inside the cylinder of the exciting coil 5 and the heat generating member 1a, the heat generation amount distribution of the heat generating member can be adjusted to prevent rapid start-up and abnormal temperature rise at the end. It becomes possible.

［実施例２］
図１１は、本発明による他の実施形態に係る定着装置の概略構成を示す図である。この実施例においては、前述の実施例１の定着装置とは、発熱部材が相違し、支持ローラ１と別個に中空円筒状の発熱部材１４を使用している。この場合には、励磁コイル５を中空円筒状の発熱部材１４を内部及び外部に亘って巻回されて配設され、内部の励磁コイル５１は、前述の図５及び図６のように、可変手段８が発熱部材１４の円筒内部に取り付けられ、可変手段８を作動させて、図７に示すように、ギャップ間隔を変更することができるように構成されている。
発熱層を持たない定着ベルト３と、ニップＮの手前ベルト裏側に前述の導電性磁性材料よりなる発熱部材１４が定着ベルト３に圧接されており、ベルト３と発熱部材１４を挟み込むように電磁誘導加熱手段である励磁コイル５を有する。この場合に、支持ローラ１は昇温を妨げない機能が望まれ、低熱容量化の場合には、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を使用して外径を２０ｍｍ、肉厚０．１ｍｍとして、低熱容量かつ十分な機械強度を持たせることができる。断熱が要求される場合には、セラミック、断熱材料等が用いられる。また、支持ローラ１の表面はフッ素樹脂でコートするなどして摩擦係数を下げることも好適である。
このように、発熱部材１４を支持ローラ１と別体に構成するので、発熱部材１４をニップ部Ｎに近い個所に配置できるため、立ち上がりを早くすることができるとともに、記録媒体１１の厚さを変更した際等、ニップ部Ｎでの急激な温度変動が生じたときも安定した温度制御が可能である。また、発熱部材１４を定着ベルト３の表側に配置すれば、ベルト表面からの加熱となるため立ち上がりをより早くすることができる。 [Example 2]
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a fixing device according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the heating member is different from the fixing device of the first embodiment described above, and a hollow cylindrical heating member 14 is used separately from the support roller 1. In this case, the exciting coil 5 is disposed by winding the hollow cylindrical heating member 14 inside and outside, and the inside exciting coil 51 is variable as shown in FIGS. The means 8 is mounted inside the cylinder of the heat generating member 14, and the variable means 8 is operated so that the gap interval can be changed as shown in FIG.
The fixing belt 3 having no heat generating layer and the heat generating member 14 made of the above-described conductive magnetic material are pressed against the fixing belt 3 on the back side of the front belt of the nip N, and electromagnetic induction is performed so as to sandwich the belt 3 and the heat generating member 14. It has an exciting coil 5 which is a heating means. In this case, the support roller 1 is desired to have a function that does not hinder the temperature rise. In the case of a low heat capacity, for example, stainless steel (SUS304) is used and the outer diameter is 20 mm and the wall thickness is 0.1 mm. And sufficient mechanical strength can be given. When heat insulation is required, ceramic, a heat insulating material, or the like is used. It is also preferable to reduce the friction coefficient by coating the surface of the support roller 1 with a fluororesin.
Since the heat generating member 14 is configured separately from the support roller 1 in this way, the heat generating member 14 can be disposed at a location close to the nip portion N, so that the start-up can be accelerated and the thickness of the recording medium 11 can be reduced. Stable temperature control is possible even when there is a sudden temperature fluctuation at the nip portion N, such as when changing. Further, if the heat generating member 14 is arranged on the front side of the fixing belt 3, the heating is started from the belt surface, so that the start-up can be made faster.

［実施例３］
図１２は、本発明による他の実施形態の定着装置の概略構成を示す図である。この実施例による定着装置では、導電性磁性材料よりなる発熱ローラ１５と、その外部に発熱ローラ１５を電磁誘導加熱するための励磁手段である励磁コイル５と、発熱ローラ１５とニップ部Ｎを形成する加圧ローラ４とを有し、励磁コイル５は、記録媒体１１がニップ部Ｎに進入する側に配置される。発熱ローラ１５は、例えば、中空円筒状の導電性磁性材料からなる基材兼発熱部材上に、順次、前記実施例１の定着補助ローラ２で使用した弾性層及び離型層を積層した構造とする。基材兼発熱部材は、ニップ部Ｎの圧力に耐える機械的強度が必要なために、０．１ｍｍ以上の厚みを有するのが良く、また、立ち上がりの迅速性からは熱容量を小さくすることが望まれるので、１．０ｍｍ以下の厚みとするのが良く、これらの要求から、厚さ０．１〜１．０ｍｍの金属材料により形成されている。
なお、本実施例においては、励磁コイル５が中空円筒状の発熱ローラ１５を内部及び外部に亘って巻回されて配設され、内部の励磁コイル５１は、前述の図５及び図６のように、発熱部材１４の円筒内部に取り付けられた可変手段８を作動させて、図７に示すように、ギャップ間隔を変更することができるように構成されている。
この構成によると、定着ベルト３、支持ローラ１等の部材が不要となり、低コスト化が可能である。また発熱ローラ１５に接する部材が少ないため、より高速立ち上げが可能となる。 [Example 3]
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a fixing device according to another embodiment of the present invention. In the fixing device according to this embodiment, the heat generating roller 15 made of a conductive magnetic material, the exciting coil 5 serving as an exciting means for electromagnetically heating the heat generating roller 15 outside, and the heat generating roller 15 and the nip portion N are formed. The excitation coil 5 is disposed on the side where the recording medium 11 enters the nip portion N. The heat roller 15 has a structure in which, for example, an elastic layer and a release layer used in the fixing auxiliary roller 2 of the first embodiment are sequentially laminated on a base material / heat generating member made of a hollow cylindrical conductive magnetic material. To do. Since the substrate / heat generating member needs to have a mechanical strength that can withstand the pressure of the nip portion N, it should have a thickness of 0.1 mm or more, and it is desirable to reduce the heat capacity from the standpoint of quick start-up. Therefore, the thickness is preferably 1.0 mm or less, and from these requirements, it is formed of a metal material having a thickness of 0.1 to 1.0 mm.
In this embodiment, the exciting coil 5 is disposed by winding a hollow cylindrical heating roller 15 inside and outside, and the inside exciting coil 51 is as shown in FIGS. Further, the gap means can be changed as shown in FIG. 7 by operating the variable means 8 attached to the inside of the cylinder of the heat generating member 14.
According to this configuration, members such as the fixing belt 3 and the support roller 1 are not necessary, and the cost can be reduced. Further, since there are few members in contact with the heat generating roller 15, it is possible to start up at a higher speed.

［実施例４］
図１３は、本発明による他の実施形態の定着装置の概略構成を示す図である。この実施例による定着装置では、前記実施例１で述べた導電性磁性材料よりなる発熱部材を有する発熱定着ベルト１７と、その外部から定着ベルト１７の発熱部材を電磁誘導加熱するための励磁手段である励磁コイル５と、励磁コイル５１、５２とのギャップ間隔を保持し、ベルト回転のガイドをする保持部材２１とを有する。定着ベルト１７は、例えば、図４で示す構造のものが使用され、その基材４１が磁性材料よりなるものを使用する。
ベルト保持部材２１は、熱容量や熱伝導を小さくするため、耐熱性の樹脂で成形している。またニップ部Ｎは加圧ローラ４がベルト保持部材２１側に食い込む形にするため、耐熱性を有するシリコーンゴム等をソリッド状または発泡状にした弾性部材１８を利用している。弾性部材２３は、硬度１０〜５０°（ＪＩＳ−Ａ）程度の範囲で加圧ローラ４よりも低硬度のものを利用している。
この構成では、発熱定着ベルト１７に接する部材が少ないため周囲への伝熱が押さえられる上、定着ベルト１７の小径・薄肉化から熱容量が小さくなり、立ち上がり時間の短縮が可能となる。 [Example 4]
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a fixing device according to another embodiment of the present invention. In the fixing device according to this embodiment, the heat generating fixing belt 17 having the heat generating member made of the conductive magnetic material described in the first embodiment and the exciting means for electromagnetically heating the heat generating member of the fixing belt 17 from the outside. It has a holding member 21 that holds a gap interval between a certain exciting coil 5 and exciting coils 51 and 52 and guides belt rotation. For example, the fixing belt 17 having the structure shown in FIG. 4 is used, and the base 41 is made of a magnetic material.
The belt holding member 21 is formed of a heat resistant resin in order to reduce heat capacity and heat conduction. The nip portion N uses an elastic member 18 in which a heat-resistant silicone rubber or the like is made solid or foamed so that the pressure roller 4 bites into the belt holding member 21 side. The elastic member 23 uses a material having a hardness lower than that of the pressure roller 4 within a hardness range of about 10 to 50 ° (JIS-A).
In this configuration, since the number of members in contact with the heat generating fixing belt 17 is small, heat transfer to the surroundings can be suppressed, and the heat capacity can be reduced because the fixing belt 17 is reduced in diameter and thickness, and the rise time can be shortened.

［実施例５］
図１４は、本発明による一実施形態の画像形成装置としての４連タンデム方式のフルカラープリンタの概略構成を示す図である。
このプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４色のトナー像を、それぞれ対応した感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ（像担持体）の表面上に形成するために電子写真方式の４組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ（像形成手段）を備えている。
これら画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの下方には、各画像形成部を通して用紙（記録媒体）１１を搬送するための搬送ベルト２０が張架されている。
各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、搬送ベルト２０にそれぞれ転接配置され、用紙１１は搬送ベルト４０の表面に静電的に吸着される。４組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、略同じ構造を有する。よって、ここでは用紙１１の搬送方向（矢印Ｅ方向）の最上流側に配設されたイエロー用の画像形成部１０Ｙについて代表して説明し、他の色用の画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋについては同一符号を付して詳細な説明を省略する。 [Example 5]
FIG. 14 is a diagram illustrating a schematic configuration of a four-tandem full-color printer as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
This printer uses four color toner images of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk) on the corresponding photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1Bk (image carrier). In order to form on the surface, four sets of image forming units 10Y, 10M, 10C, 10Bk (image forming means) of an electrophotographic system are provided.
Below these image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10Bk, a conveyance belt 20 for conveying a sheet (recording medium) 11 through each image forming unit is stretched.
The photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1Bk of the image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10Bk are respectively arranged in contact with the conveyance belt 20, and the sheet 11 is electrostatically attracted to the surface of the conveyance belt 40. . The four sets of image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10Bk have substantially the same structure. Therefore, here, the yellow image forming unit 10Y disposed on the most upstream side in the transport direction (arrow E direction) of the paper 11 will be described as a representative, and the image forming units 10M, 10C, and 10Bk for other colors will be described. Are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

画像形成部１０Ｙは、その略中央位置に搬送ベルト４０に転接された感光体ドラム１Ｙを有する。感光体ドラム１Ｙの周囲には、感光体ドラム１Ｙの表面を所定の電位に帯電させる帯電装置２Ｙ、帯電されたドラム表面を色分解された画像信号に基づいて露光し、ドラム表面上に静電潜像を形成する露光装置３Ｙ、ドラム１Ｙ表面上に形成された静電潜像にイエロートナーを供給して現像する現像装置４Ｙ、現像したトナー像を、搬送ベルト４０を介して搬送される用紙上に転写する転写ローラ５Ｙ（転写装置）、転写されずにドラム表面に残留した残留トナーを除去するクリーナ６Ｙ、および図示しないドラム１Ｙ表面に残留した電荷を除去する除電ランプが、感光体ドラム１Ｙの回転方向に沿って順に配設されている。
搬送ベルト４０の図中右下方には、用紙を搬送ベルト２０上に給紙するための給紙機構５０が配設されている。搬送ベルト４０の図中左側には、前述の実施例１に記載された定着装置６０が配設されている。搬送ベルト４０によって搬送された用紙１１は、搬送ベルト２０から連続して定着装置６０を通って延びた搬送路を搬送され、定着装置６０を通過する。定着装置６０は、搬送された用紙１１、すなわちその表面上に各色のトナー像Ｔが転写された状態の用紙を加熱および加圧する。そして、各色のトナー像を溶融して用紙に浸透させて定着させる（この図中では、励磁コイル等は省略）。また、定着装置４０の搬送経路下流側に排紙ローラを介して排紙する。 The image forming unit 10Y has a photosensitive drum 1Y that is in rolling contact with the transport belt 40 at a substantially central position. Around the photosensitive drum 1Y, a charging device 2Y for charging the surface of the photosensitive drum 1Y to a predetermined potential, the charged drum surface is exposed based on the color-separated image signal, and the surface of the drum is electrostatically charged. An exposure device 3Y that forms a latent image, a developing device 4Y that supplies yellow toner to the electrostatic latent image formed on the surface of the drum 1Y and develops the paper, and a sheet on which the developed toner image is conveyed via the conveying belt 40 A transfer roller 5Y (transfer device) for transferring the toner, a cleaner 6Y for removing residual toner remaining on the drum surface without being transferred, and a charge eliminating lamp for removing electric charge remaining on the surface of the drum 1Y (not shown) are provided on the photosensitive drum 1Y. Are arranged in order along the rotation direction.
A paper feed mechanism 50 for feeding paper onto the transport belt 20 is disposed on the lower right side of the transport belt 40 in the drawing. On the left side of the conveying belt 40 in the figure, the fixing device 60 described in the first embodiment is disposed. The paper 11 transported by the transport belt 40 is transported through a transport path continuously extending from the transport belt 20 through the fixing device 60 and passes through the fixing device 60. The fixing device 60 heats and pressurizes the transported paper 11, that is, the paper on which the toner image T of each color is transferred on the surface thereof. Then, the toner images of the respective colors are melted and permeated into the paper to be fixed (in this figure, the exciting coil and the like are omitted). In addition, the paper is discharged to the downstream side of the conveyance path of the fixing device 40 via a paper discharge roller.

以上のように、本実施例による画像形成装置においては、定着装置６０として、導電性磁性材料で形成した中空円筒状の円筒部１ａを有する支持ローラ１を使用し、支持ローラ１の円筒部１ａに励磁コイルを巻回し、円筒部１ａの円筒内部の励磁コイル５１と円筒部１ａとのギャップ間隔を変えることで支持ローラ１に発熱量分布を持たせ、大きな発熱量が必要な立ち上がり時、端部の発熱が不要な小サイズ紙通紙時等、状況に応じてギャップ間隔を制御し、急速立ち上げを可能とし、かつ、小サイズ通紙時も温度ムラの少ない高精度の定着装置を使用して、急速な画像形成及び高品質の画像を適切に形成することが可能となる。
なお、本実施例に置いては、画像形成装置として、４連タンデム方式のフルカラープリンタを例示したが、黒色、単色の画像形成部１０Ｂｋを有するプリンタであっても有効に利用することができる。 As described above, in the image forming apparatus according to the present embodiment, the support roller 1 having the hollow cylindrical cylindrical portion 1a formed of the conductive magnetic material is used as the fixing device 60, and the cylindrical portion 1a of the support roller 1 is used. The support roller 1 has a heat generation amount distribution by changing the gap interval between the excitation coil 51 and the cylindrical portion 1a inside the cylinder 1a, and at the time of start-up when a large amount of heat generation is required. The gap interval is controlled according to the situation, such as when passing small-size paper that does not require heat generation at the part, enabling rapid start-up and using a high-precision fixing device with little temperature unevenness even when passing small-size paper Thus, rapid image formation and high-quality images can be appropriately formed.
In this embodiment, the four-tandem full-color printer is exemplified as the image forming apparatus. However, even a printer having the black and single color image forming unit 10Bk can be used effectively.

従来の定着装置の概略構成を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conventional fixing device. 本発明による実施例１の定着装置の概略構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a fixing device according to a first exemplary embodiment of the present invention. 本発明による実施例１の定着装置で使用される支持ローラの概略構成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a support roller used in the fixing device according to the first exemplary embodiment of the present invention. 本発明による実施例１の定着装置で使用される定着ベルトの概略構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a fixing belt used in the fixing device according to the first exemplary embodiment of the present invention. 本発明による実施例１の定着装置で使用される可変手段の概略構成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a variable unit used in the fixing device according to the first exemplary embodiment of the present invention. 図５のＡ−Ａ線上で切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected on the AA line of FIG. 本発明による実施例１の定着装置で使用される励磁コイルの概略形状を示す模式図で、（Ａ）は第１の状態を示す図、（Ｂ）は第２の状態を示す図、（Ｃ）は第３の状態を示す図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic shape of an exciting coil used in the fixing device according to the first exemplary embodiment of the present invention, in which (A) illustrates a first state, (B) illustrates a second state, ) Is a diagram showing a third state. 本発明による実施例１の定着装置を使用した際の実験条件を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating experimental conditions at the time of using the fixing device of Example 1 by this invention. 本発明による実施例１の定着装置を使用した際の実験条件を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating experimental conditions at the time of using the fixing device of Example 1 by this invention. 本発明による実施例１の定着装置を使用した際の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result at the time of using the fixing apparatus of Example 1 by this invention. 本発明による実施例２の定着装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the fixing device of Example 2 by this invention. 本発明による実施例３の定着装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the fixing device of Example 3 by this invention. 本発明による実施例４の定着装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the fixing device of Example 4 by this invention. 本発明による実施例５の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the image forming apparatus of Example 5 by this invention.

Explanation of symbols

１…支持ローラ、１ａ…円筒部、１ｂ…円筒内部、１ｃ…円筒外部、２…定着補助ローラ、３…定着ベルト、４…加圧ローラ、５…励磁コイル、５１…円筒内部の励磁コイル、５２…円筒外部の励磁コイル、６…温度検知センサ、７…高周波電源、８…可変手段、９…回転軸、９１…第１のカム、９２…第２のカム、１０…弾性部材、１１…記録媒体、１４…発熱部材、１５…発熱ローラ、１６…発熱定着ローラ、２１…保護部材、２３…弾性部材、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ…感光体ドラム、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ…帯電装置、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋ…露光装置、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ…現像装置、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋ…転写ローラ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋ…クリーナ、４０…搬送ベルト、５０…給紙機構、６０…定着装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Support roller, 1a ... Cylindrical part, 1b ... Inside cylinder, 1c ... Outside cylinder, 2 ... Fixing auxiliary roller, 3 ... Fixing belt, 4 ... Pressure roller, 5 ... Excitation coil, 51 ... Excitation coil inside cylinder, 52 ... Excitation coil outside the cylinder, 6 ... Temperature detection sensor, 7 ... High frequency power supply, 8 ... Variable means, 9 ... Rotating shaft, 91 ... First cam, 92 ... Second cam, 10 ... Elastic member, 11 ... Recording medium, 14 ... heat generating member, 15 ... heat generating roller, 16 ... heat fixing roller, 21 ... protective member, 23 ... elastic member, 1Y, 1M, 1C, 1Bk ... photosensitive drum, 2Y, 2M, 2C, 2Bk ... charging Apparatus, 3Y, 3M, 3C, 3Bk ... exposure device, 4Y, 4M, 4C, 4Bk ... developing device, 5Y, 5M, 5C, 5Bk ... transfer roller, 6Y, 6M, 6C, 6Bk ... cleaner, 40 ... conveying belt, 50 ... paper feed mechanism, 60 ... Chakusochi

Claims

Fixing comprising: a coil portion that generates an alternating magnetic field; and a hollow cylindrical heating member that generates heat by the alternating magnetic field, and heats the toner image carried on the recording medium by the heat generated by the heating member. In the device
The coil portion is disposed in a winding shape so as to extend inside and outside the cylinder with the cylindrical portion of the heat generating member interposed therebetween, and the position of the coil located inside the cylinder of the heat generating member is defined by the position of the heat generating member. A fixing device comprising variable means that is variable in a cylindrical axis direction.

The fixing device according to claim 1.
An alternating magnetic field generated from the coil unit is generated by supplying an alternating current having a frequency of 10 kHz to 1 MHz to the coil unit.

The fixing device according to claim 1 or 2,
The fixing device, wherein the heat generating member includes a magnetic conductive layer having a Curie point of 350 ° C. or lower.

The fixing device according to any one of claims 1 to 3,
The fixing device, wherein the heat generating member is made of a magnetic alloy containing at least iron and nickel.

The fixing device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
The variable means is a cam means attached to a rotary shaft disposed inside the cylinder of the heat generating member, and the cam surface of the cam means is positioned inside the cylinder of the heat generating member when the rotary shaft is rotated. A fixing device, wherein the position of the coil is changed in contact with the coil.

The fixing device according to any one of claims 1 to 5,
The fixing device, wherein the toner image is fixed to the recording medium by being heated by the heat generating member and receiving pressure applied by a pressure unit.

The fixing device according to claim 6.
The heat generating member and the pressure unit are a heat roller and a pressure roller, respectively, and the recording medium is heated and pressed by the heat roller and the pressure roller to fix the toner image. apparatus.

The fixing device according to claim 6.
The heat generating member heats an endless belt and heats the toner image by the heated endless belt to fix the toner image on the recording medium.

The fixing device according to claim 8.
The heat generating member is a support roller that stretches the endless belt together with a fixing auxiliary roller, the pressure unit is a pressure roller, and the fixing auxiliary roller is interposed between the pressure roller and the endless belt. The fixing device is arranged so as to be pressed against each other.

An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.