JP2010224035A - Fixing device, image forming apparatus, and temperature sensor for induction heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着装置、画像形成装置、および誘導加熱装置用の温度センサに関する。 The present invention relates to a fixing device, an image forming apparatus, and a temperature sensor for an induction heating device.
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置として、電磁誘導加熱方式を用いたものが知られている。
例えば特許文献1には、発熱層を有する定着ベルトを介して磁界発生装置と対向して配置して、キューリー点を持つ感温磁性金属材料を含んで構成される発熱制御部材を設け、この発熱制御部材を構成する感温磁性金属材料のキューリー点を境とする磁性・非磁性化を利用し、発熱層の発熱を制御する定着装置が記載されている。
また特許文献2には、定着ベルトの内周側に、磁界の作用により発熱する発熱体であって、磁界発生装置に対し定着ベルトを介して対向すると共に定着ベルトの内周面に接触して発熱体を設け、この発熱体を厚みが表皮深さを超え且つ磁性金属材料を含んで構成させる定着装置が記載されている。
As a fixing device mounted on an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system, an apparatus using an electromagnetic induction heating system is known.
For example, Patent Document 1 is provided with a heat generation control member that includes a temperature-sensitive magnetic metal material having a Curie point and is disposed to face a magnetic field generator via a fixing belt having a heat generation layer. There is described a fixing device that controls the heat generation of the heat generating layer by utilizing the magnetism and non-magnetization at the Curie point of the temperature-sensitive magnetic metal material constituting the control member.
Patent Document 2 discloses a heating element that generates heat by the action of a magnetic field on the inner peripheral side of the fixing belt, and is opposed to the magnetic field generator via the fixing belt and is in contact with the inner peripheral surface of the fixing belt. A fixing device is described in which a heating element is provided and the heating element has a thickness exceeding the skin depth and includes a magnetic metal material.
ここで一般に、磁界生成部材により加熱される定着部材を熱容量の小さい部材で構成することにより、定着部材を定着可能温度まで上昇させる時間(ウォームアップタイム)が短縮される。ところが、例えば定着可能温度まで上昇させる過程において、電磁誘導加熱により過度の加熱が生じ、定着可能温度を超えて定着部材の温度が上昇した結果、定着装置内部に損傷を生じさせることがあった。
本発明は、誘導加熱方式の定着装置において、電磁誘導コイルによる定着部材の過度の加熱を生じにくくし、定着部材の温度が過度に上昇するのを抑制する定着装置等を提供することを目的とする。
Here, in general, the fixing member heated by the magnetic field generating member is composed of a member having a small heat capacity, so that the time required for raising the fixing member to a fixable temperature (warm-up time) is shortened. However, in the process of raising the temperature to the fixable temperature, for example, excessive heating occurs due to electromagnetic induction heating, and as a result of the temperature of the fixing member increasing beyond the fixable temperature, the inside of the fixing device may be damaged.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device or the like that suppresses excessive heating of a fixing member by an electromagnetic induction coil and suppresses an excessive increase in the temperature of the fixing member in an induction heating type fixing device. To do.
請求項1に記載の発明は、導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、前記定着部材と接触して配設されると共に、予め定められた温度で変形を生じるバイメタルと当該バイメタルの変形によりオンオフが切り替わるスイッチ部と当該バイメタルの電磁誘導加熱による温度上昇を抑制する温度上昇抑制部材とを有する温度検知部と、を備えることを特徴とする定着装置である。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a fixing member that has a conductive layer, the toner is fixed to the recording material by electromagnetically heating the conductive layer, and an alternating magnetic field that intersects the conductive layer of the fixing member. A magnetic field generating member to be generated, a bimetal that is disposed in contact with the fixing member and that is deformed at a predetermined temperature, a switch part that is turned on and off by the deformation of the bimetal, and a temperature due to electromagnetic induction heating of the bimetal And a temperature detection unit having a temperature increase suppressing member that suppresses the increase.
請求項2に記載の発明は、前記温度検知部は、前記定着部材と接触する面が当該定着部材の内面の形状に沿う形状であることを特徴とする請求項1に記載の定着装置である。
請求項3に記載の発明は、前記温度検知部の前記温度上昇抑制部材は、前記バイメタルに隣接または接触して配置され、当該バイメタルへの前記交流磁界の磁路の通過を阻害することにより温度上昇を抑制することを特徴とする請求項1に記載の定着装置である。
請求項4に記載の発明は、前記温度上昇抑制部材は、表皮深さが0.5mm〜10mmである非磁性体からなることを特徴とする請求項3に記載の定着装置である。
請求項5に記載の発明は、前記温度検知部の前記温度上昇抑制部材は、前記バイメタルに接触して配置され、当該バイメタルから発生した熱を伝熱により吸収することにより温度上昇を抑制することを特徴とする請求項1に記載の定着装置である。
According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the surface of the temperature detecting unit that contacts the fixing member has a shape that follows the shape of the inner surface of the fixing member. .
According to a third aspect of the present invention, the temperature rise suppressing member of the temperature detection unit is disposed adjacent to or in contact with the bimetal, and the temperature is prevented by inhibiting passage of the magnetic path of the alternating magnetic field to the bimetal. The fixing device according to claim 1, wherein rising is suppressed.
According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to the third aspect, the temperature rise suppressing member is made of a nonmagnetic material having a skin depth of 0.5 mm to 10 mm.
According to a fifth aspect of the present invention, the temperature rise suppression member of the temperature detection unit is disposed in contact with the bimetal, and suppresses the temperature rise by absorbing heat generated from the bimetal by heat transfer. The fixing device according to claim 1.
請求項6に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、前記記録材上に転写された前記トナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、前記定着手段は、導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、前記定着部材と接触して配設されると共に、内部への前記交流磁界の侵入を阻害する磁路阻害部材を有する温度検知部と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。
請求項7に記載の発明は、前記温度検知部は、予め定められた温度で変形を生じるバイメタルと、当該バイメタルの変形によりオンオフが切り替わるスイッチ部と、を更に有し、
前記磁路阻害部材は、前記バイメタルに隣接または接触して配置され、当該バイメタルへの前記交流磁界の磁路の通過を阻害するものであることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a toner image forming unit that forms a toner image, a transfer unit that transfers the toner image formed by the toner image forming unit onto a recording material, and a toner image that is transferred onto the recording material. Fixing means for fixing the toner image to the recording material, the fixing means including a conductive layer, and a fixing member for fixing the toner to the recording material by electromagnetically heating the conductive layer. A magnetic field generating member that generates an alternating magnetic field that intersects the conductive layer of the fixing member, and a magnetic path blocking member that is disposed in contact with the fixing member and that inhibits the penetration of the alternating magnetic field into the interior. An image forming apparatus comprising: a temperature detection unit that includes:
The invention according to claim 7 further includes a bimetal that deforms at a predetermined temperature, and a switch unit that is turned on and off by deformation of the bimetal,
The image forming apparatus according to claim 6, wherein the magnetic path blocking member is disposed adjacent to or in contact with the bimetal and blocks passage of the magnetic path of the alternating magnetic field to the bimetal. It is.
請求項8に記載の発明は、予め定められた温度で変形を生じるバイメタルと、前記バイメタルの変形によりオンオフが切り替わるスイッチ部と、前記バイメタルに隣接または接触して配置され、当該バイメタルへの磁路の通過を阻害する磁路阻害部材と、を備えることを特徴とする誘導加熱装置用の温度センサである。
請求項9に記載の発明は、前記磁路阻害部材は、表皮深さが0.5mm〜10mmである非磁性体からなることを特徴とする請求項8に記載の誘導加熱装置用の温度センサである。
The invention according to claim 8 is a bimetal that is deformed at a predetermined temperature, a switch part that is turned on and off by the deformation of the bimetal, and a magnetic path to the bimetal that is disposed adjacent to or in contact with the bimetal. It is a temperature sensor for induction heating devices provided with a magnetic path inhibition member which inhibits passage of.
The invention according to claim 9 is the temperature sensor for an induction heating apparatus according to claim 8, wherein the magnetic path inhibiting member is made of a nonmagnetic material having a skin depth of 0.5 mm to 10 mm. It is.
請求項1の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、誘導加熱方式の定着装置において電磁誘導加熱による定着部材の過度の加熱を生じにくくし、定着部材の温度が過度に上昇するのを抑制することができる。
請求項2の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、より応答性よく定着部材の温度を測定できる温度検知機能を備えた定着装置を提供できる。
請求項3の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、バイメタルの温度上昇を抑制できる温度検知機能を備えた定着装置を提供できる。
請求項4の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、応答性とバイメタルの温度上昇抑制の両方を両立させた温度検知機能を備えた定着装置を提供できる。
請求項5の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、より簡単な構成でバイメタルの温度上昇を抑制できる温度検知機能を備えた定着装置を提供できる。
請求項6の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、より安定した動作を行なう定着装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
請求項7の発明によれば、バイメタル式の温度検知部を採用した画像形成装置を提供することができる。
請求項8の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、電磁誘導加熱による誤動作を生じにくい誘導加熱装置用の温度センサを提供することができる。
請求項9の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、応答性とバイメタルの温度上昇抑制の両方を両立させた誘導加熱装置用の温度センサを作成することができる。
According to the first aspect of the present invention, in comparison with the case where the present invention is not adopted, the fixing member of the induction heating type is less likely to cause excessive heating of the fixing member by electromagnetic induction heating, and the temperature of the fixing member is excessively increased. Can be suppressed.
According to the second aspect of the present invention, it is possible to provide a fixing device having a temperature detection function capable of measuring the temperature of the fixing member with higher responsiveness than when the present invention is not adopted.
According to the third aspect of the present invention, it is possible to provide a fixing device having a temperature detection function capable of suppressing the temperature rise of the bimetal as compared with the case where the present invention is not adopted.
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to provide a fixing device having a temperature detection function that achieves both responsiveness and suppression of temperature rise of the bimetal as compared with the case where the present invention is not adopted.
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to provide a fixing device having a temperature detection function capable of suppressing the temperature rise of the bimetal with a simpler structure than when the present invention is not adopted.
According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus provided with a fixing device that performs a more stable operation than when the present invention is not adopted.
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus that employs a bimetallic temperature detection unit.
According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to provide a temperature sensor for an induction heating device that is less likely to cause a malfunction due to electromagnetic induction heating compared to a case where the present invention is not adopted.
According to invention of Claim 9, compared with the case where this invention is not employ | adopted, the temperature sensor for induction heating apparatuses which made compatible both responsiveness and temperature rise suppression of a bimetal can be created.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<画像形成装置の説明>
図1は本実施の形態の定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。図1に示す画像形成装置1は、所謂タンデム型のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部10、画像形成装置1全体の動作を制御する制御部31を備えている。さらには、例えばパーソナルコンピュータ(PC)3や画像読取装置(スキャナ)4等との通信を行って画像データを受信する通信部32、通信部32にて受信された画像データに対し予め定めた画像処理を施す画像処理部33を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
<Description of Image Forming Apparatus>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an image forming apparatus to which the fixing device of the present embodiment is applied. An image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 is a so-called tandem color printer, and includes an
画像形成部10は、一定の間隔を置いて並列的に配置されるトナー像形成手段の一例である4つの画像形成ユニット11Y,11M,11C,11K(「画像形成ユニット11」とも総称する)を備えている。各画像形成ユニット11は、静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体の一例としての感光体ドラム12、感光体ドラム12の表面を予め定めた電位で一様に帯電する帯電器13、帯電器13によって帯電された感光体ドラム12を各色画像データに基づき露光するLED(Light Emitting Diode)プリントヘッド14、感光体ドラム12上に形成された静電潜像を現像する現像器15、転写後の感光体ドラム12表面を清掃するドラムクリーナ16を備えている。
画像形成ユニット11各々は、現像器15に収納されるトナーを除いて略同様に構成され、それぞれがイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像を形成する。
The
Each of the image forming units 11 is configured in substantially the same manner except for the toner stored in the developing
また、画像形成部10は、各画像形成ユニット11の感光体ドラム12にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト20、各画像形成ユニット11にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト20に順次転写(一次転写)する一次転写ロール21を備えている。さらに、中間転写ベルト20上に重畳して転写された各色トナー像を記録材(記録紙)である用紙Pに一括転写(二次転写)する二次転写ロール22、二次転写された各色トナー像を用紙P上に定着させる定着手段(定着装置)の一例としての定着ユニット60を備えている。なお、本実施の形態の画像形成装置1では、中間転写ベルト20、一次転写ロール21、および二次転写ロール22により転写手段が構成される。
The
本実施の形態の画像形成装置1では、制御部31による動作制御の下で、次のようなプロセスによる画像形成処理が行われる。すなわち、PC3やスキャナ4からの画像データは通信部32にて受信され、画像処理部33により予め定めた画像処理が施された後、各色毎の画像データとなって各画像形成ユニット11に送られる。そして、例えば黒(K)色トナー像を形成する画像形成ユニット11Kでは、感光体ドラム12が矢印A方向に回転しながら帯電器13により予め定めた電位で一様に帯電され、画像処理部33から送信されたK色画像データに基づきLEDプリントヘッド14が感光体ドラム12を走査露光する。それにより、感光体ドラム12上にはK色画像に関する静電潜像が形成される。感光体ドラム12上に形成されたK色静電潜像は現像器15により現像され、感光体ドラム12上にK色トナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット11Y,11M,11Cにおいても、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色トナー像が形成される。
In the image forming apparatus 1 of the present embodiment, under the operation control by the
各画像形成ユニット11の感光体ドラム12に形成された各色トナー像は、一次転写ロール21により矢印B方向に移動する中間転写ベルト20上に順次静電転写(一次転写)され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。中間転写ベルト20上の重畳トナー像は、中間転写ベルト20の移動に伴って二次転写ロール22が配置された領域(二次転写部T)に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Tに搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙保持部40から用紙Pが二次転写部Tに供給される。そして、重畳トナー像は、二次転写部Tにて二次転写ロール22が形成する転写電界により、搬送されてきた用紙P上に一括して静電転写(二次転写)される。
Each color toner image formed on the
その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Pは、定着ユニット60まで搬送される。定着ユニット60に搬送された用紙P上のトナー像は、定着ユニット60によって熱および圧力を受け、用紙P上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙Pは、画像形成装置1の排出部に設けられた用紙積載部45に搬送される。
一方、一次転写後に感光体ドラム12に付着しているトナー(一次転写残トナー)、および二次転写後に中間転写ベルト20に付着しているトナー(二次転写残トナー)は、それぞれドラムクリーナ16、およびベルトクリーナ25によって除去される。
このようにして、画像形成装置1での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。
Thereafter, the sheet P on which the superimposed toner image is electrostatically transferred is conveyed to the fixing
On the other hand, the toner (primary transfer residual toner) adhering to the
In this way, the image forming process in the image forming apparatus 1 is repeatedly executed for the number of printed sheets.
<定着ユニットの構成の説明>
次に、本実施の形態の定着ユニット60について説明する。
図2および図3は本実施の形態の定着ユニット60の構成を示す図であり、図2は正面図、図3は図2におけるXX断面図である。
まず、断面図である図3に示すように、定着ユニット60は、交流磁界を生成する磁界生成部材の一例としてのIH(Induction Heating)ヒータ80、IHヒータ80により電磁誘導加熱されてトナー像を定着する定着部材の一例としての定着ベルト61、定着ベルト61に対向するように配置された加圧ロール62、定着ベルト61を介して加圧ロール62から押圧される押圧パッド63を備えている。
さらに、定着ユニット60は、押圧パッド63等の構成部材を支持するホルダ65、IHヒータ80にて生成された交流磁界を誘導して磁路を形成する感温磁性部材64、感温磁性部材64を通過した磁力線を誘導する誘導部材66、定着ベルト61からの用紙Pの剥離を補助する剥離補助部材70、定着ベルト61に接触して配設され、定着ベルト61の温度を測定する温度検知部の一例としての温度センサ100を備えている。
<Description of fixing unit configuration>
Next, the fixing
2 and 3 are views showing the configuration of the fixing
First, as shown in FIG. 3, which is a cross-sectional view, the fixing
Further, the fixing
<定着ベルトの説明>
定着ベルト61は、原形が円筒形状の無端のベルト部材で構成され、例えば原形(円筒形状)時の直径が30mm、幅方向長が300mmに形成されている。また、図4(定着ベルト61の断面層構成図)に示したように、定着ベルト61は、基材層611、基材層611の上に積層された導電発熱層612、トナー像の定着性を向上させる弾性層613、最上層に被覆された表面離型層614からなる多層構造のベルト部材である。
<Description of fixing belt>
The fixing
基材層611は、薄層の導電発熱層612を支持するとともに、定着ベルト61全体としての機械的強度を形成する耐熱性のシート状部材で構成される。また、基材層611は、IHヒータ80にて生成された交流磁界が感温磁性部材64まで作用するように、磁界を通過させる物性(比透磁率、固有抵抗)を持った材質、厚さで形成される。一方、基材層611自身は、磁界の作用により発熱しないか、または発熱し難く構成される。
具体的には、基材層611として、例えば、厚さ30〜200μm(好ましくは50〜150μm)の非磁性ステンレススチール等の非磁性金属や、厚さ60〜200μmの樹脂材料等が用いられる。
The
Specifically, as the
導電発熱層612は、導電層の一例であって、IHヒータ80にて生成される交流磁界によって電磁誘導加熱される電磁誘導発熱体層である。すなわち、導電発熱層612は、IHヒータ80からの交流磁界が厚さ方向に通過することにより、渦電流を発生させる層である。
通常、IHヒータ80に交流電流を供給する励磁回路(後段の図6も参照)の電源として、安価に製造できる汎用電源が使用される。そのため、IHヒータ80により生成される交流磁界の周波数は、一般に、汎用電源による20k〜100kHzとなる。それにより、導電発熱層612は、周波数20k〜100kHzの交流磁界が侵入し通過するように構成される。
The
In general, a general-purpose power source that can be manufactured at low cost is used as a power source for an excitation circuit that supplies an alternating current to the IH heater 80 (see also FIG. 6 below). Therefore, the frequency of the alternating magnetic field generated by the
導電発熱層612に交流磁界が侵入できる領域は、交流磁界が1/eに減衰する領域である「表皮深さ(δ)」として規定され、次の(1)式から導かれる。(1)式において、fは交流磁界の周波数(例えば、20kHz)、ρは固有抵抗値(Ω・m)、μrは比透磁率である。
そのため、導電発熱層612の厚さは、周波数20k〜100kHzの交流磁界が導電発熱層612を侵入し通過するように、(1)式で規定される導電発熱層612の表皮深さ(δ)よりも薄層に構成される。また、導電発熱層612を構成する材料として、例えば、Au,Ag,Al,Cu,Zn,Sn,Pb,Bi,Be,Sb等の金属や、これらの金属合金が用いられる。
The region where the alternating magnetic field can enter the conductive
Therefore, the thickness of the conductive
具体的には、導電発熱層612として、厚さ2〜20μm、固有抵抗2.7×10−8Ω・m以下の例えばCu等の非磁性金属(比透磁率が概ね1の常磁性体)が用いられる。
また、定着ベルト61が定着設定温度まで加熱されるまでに要する時間(以下、「ウォームアップタイム」)を短縮する観点からも、導電発熱層612は、薄層に構成するのが好ましい。
Specifically, as the conductive
Further, from the viewpoint of shortening the time required for the fixing
次に、弾性層613は、シリコーンゴム等の耐熱性の弾性体で構成される。定着対象となる用紙Pに保持されるトナー像は、粉体である各色トナーが積層して形成されている。そのため、ニップ部Nにおいてトナー像の全体に均一に熱を供給するには、用紙P上のトナー像の凹凸に倣って定着ベルト61表面が変形することが好ましい。そこで、弾性層613には、例えば厚みが100〜600μm、硬度が10°〜30°(JIS−A)のシリコーンゴムが好適である。
表面離型層614は、用紙P上に保持された未定着トナー像と直接接触するため、離型性の高い材質が使用される。例えば、PFA(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、シリコーン共重合体、またはこれらの複合層等が用いられる。表面離型層614の厚さとしては、薄すぎると、耐摩耗性の面で充分でなく、定着ベルト61の寿命を短くする。その一方で、厚すぎると、定着ベルト61の熱容量が大きくなりすぎ、ウォームアップタイムが長くなる。そこで、表面離型層614の厚さとして、耐摩耗性と熱容量とのバランスを考慮し、1〜50μmが好適である。
Next, the
Since the
<押圧パッドの説明>
押圧パッド63は、シリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成され、加圧ロール62と対向する位置にてホルダ65に支持される。そして、定着ベルト61を介して加圧ロール62から押圧される状態で配置され、加圧ロール62との間でニップ部Nを形成する。
また、押圧パッド63は、ニップ部Nの入口側(用紙Pの搬送方向上流側)のプレニップ領域63aと、ニップ部Nの出口側(用紙Pの搬送方向下流側)の剥離ニップ領域63bとで異なるニップ圧が設定されている。すなわち、プレニップ領域63aでは、加圧ロール62側の面がほぼ加圧ロール62の外周面に倣う円弧形状に形成され、均一で幅の広いニップ部Nを形成する。また、剥離ニップ領域63bでは、剥離ニップ領域63bを通過する定着ベルト61の曲率半径が小さくなるように、加圧ロール62表面から局所的に大きなニップ圧で押圧されるように形成される。それにより、剥離ニップ領域63bを通過する用紙Pに定着ベルト61表面から離れる方向のカール(ダウンカール)を形成して、用紙Pに対する定着ベルト61表面からの剥離を促進させている。
<Description of pressing pad>
The
The
なお、本実施の形態では、押圧パッド63による剥離の補助手段として、ニップ部Nの下流側に、剥離補助部材70を配置している。剥離補助部材70は、剥離バッフル71が定着ベルト61の回転移動方向と対向する向き(所謂カウンタ方向)に定着ベルト61と近接する状態でホルダ72によって支持される。そして、押圧パッド63の出口にて用紙Pに形成されたカール部分を剥離バッフル71により支持することで、用紙Pが定着ベルト61方向に向かうことを抑制する。
In the present embodiment, the
<感温磁性部材の説明>
次に、感温磁性部材64は、定着ベルト61の内周面に倣った円弧形状で形成され、定着ベルト61の内周面とは予め定めた間隙(例えば、0.5〜1.5mm)を有するように近接させるが、非接触で配置される。感温磁性部材64を定着ベルト61と近接させて配置するのは、感温磁性部材64の温度が定着ベルト61の温度に対応して変化する、すなわち、感温磁性部材64の温度が定着ベルト61の温度と略同じ温度となるように構成するためである。また、感温磁性部材64を定着ベルト61と非接触で配置するのは、画像形成装置1のメインスイッチがオンされ、定着ベルト61が定着設定温度まで加熱される際に、定着ベルト61の熱が感温磁性部材64に流入するのを抑制して、ウォームアップタイムの短縮を図るためである。
<Description of temperature-sensitive magnetic member>
Next, the temperature-sensitive
また、感温磁性部材64は、その磁気特性の透磁率が急変する温度である「透磁率変化開始温度」(後段参照)が各色トナー像が溶融する定着設定温度以上であって、定着ベルト61の弾性層613や表面離型層614の耐熱温度よりも低い温度範囲内に設定された材質で構成される。すなわち、感温磁性部材64は、定着設定温度を含む温度領域において強磁性と非磁性(常磁性)との間を可逆的に変化する特性(「感温磁性」)を有する材質で構成される。そして、感温磁性部材64は、強磁性を呈する透磁率変化開始温度以下の温度範囲において磁路形成部材として機能し、IHヒータ80にて生成され定着ベルト61を透過した磁力線を内部に誘導して、感温磁性部材64の内部を通過する磁路を形成する。それにより、感温磁性部材64は、定着ベルト61とIHヒータ80の励磁コイル82(後段の図6参照)とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。一方、透磁率変化開始温度を超える温度範囲においては、感温磁性部材64は、IHヒータ80にて生成され定着ベルト61を透過した磁力線を、感温磁性部材64の厚さ方向に横切るように透過させる。それにより、IHヒータ80にて生成され定着ベルト61を透過した磁力線は、感温磁性部材64を透過し、誘導部材66の内部を通過してIHヒータ80に戻る磁路を形成する。
なお、ここでの「透磁率変化開始温度」とは、透磁率(例えば、JIS C2531で測定される透磁率)が連続的に低下を開始する温度であり、例えば感温磁性部材64等の部材を透過する磁束量(磁力線の数)が変化し始める温度点をいう。したがって、透磁率変化開始温度は、物質の磁性が消失する温度であるキュリー点に近い温度となるが、キュリー点とは異なる概念を有するものである。
Further, the temperature-sensitive
The “permeability change start temperature” here is a temperature at which the magnetic permeability (for example, the magnetic permeability measured by JIS C2531) starts to decrease continuously. For example, a member such as the temperature-sensitive
感温磁性部材64に用いる材質としては、透磁率変化開始温度が例えば140(定着設定温度)〜240℃の範囲内に設定された例えばFe−Ni合金(パーマロイ)等の二元系整磁鋼やFe−Ni−Cr合金等の三元系の整磁鋼等が用いられる。例えば、Fe−Niの二元系整磁鋼においては約Fe64%、Ni36%(原子数比)とすることで225℃前後に透磁率変化開始温度を設定することができる。このようなパーマロイや整磁鋼等の金属合金等は、成型性や加工性に優れ、熱伝導性も高く安価である等の理由から、感温磁性部材64に適する。その他の材質としては、Fe,Ni,Si,B,Nb,Cu,Zr,Co,Cr,V,Mn,Mo等からなる金属合金が用いられる。
また、感温磁性部材64は、IHヒータ80により生成された交流磁界(磁力線)に対する表皮深さδ(上記(1)式参照)よりも薄い厚さで形成される。具体的には、例えばFe−Ni合金を用いた場合には50〜300μm程度に設定される。
As a material used for the temperature-sensitive
Further, the temperature-sensitive
<ホルダの説明>
押圧パッド63を支持するホルダ65は、押圧パッド63が加圧ロール62からの押圧力を受けた状態での撓み量が一定量以下となるように、剛性の高い材料で構成される。それにより、ニップ部Nにおける長手方向の圧力(ニップ圧N)の均一性を維持している。さらに、本実施の形態の定着ユニット60では、電磁誘導を用いて定着ベルト61を加熱する構成を採用していることから、ホルダ65は、誘導磁界に影響を与えないか、または与え難い材料であり、かつ、誘導磁界から影響を受けないか、または受け難い材料で構成される。例えば、ガラス混入PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性樹脂や、例えばAl,Cu,Ag等の常磁性金属材料等が用いられる。
<Description of holder>
The
<誘導部材の説明>
誘導部材66は、感温磁性部材64の内周面に倣った円弧形状で形成され、感温磁性部材64の内周面とは予め定めた間隙(例えば、1.0〜5.0mm)を有する非接触に配置される。また、誘導部材66は、例えばAg,Cu,Alといった固有抵抗値が比較的小さい非磁性金属で構成される。そして、感温磁性部材64が透磁率変化開始温度以上の温度に上昇した際に、IHヒータ80により生成された交流磁界(磁力線)を誘導して、定着ベルト61の導電発熱層612よりも渦電流Iが発生し易い状態を形成する。それにより、誘導部材66の厚さは、渦電流Iが流れ易いように、表皮深さδ(上記(1)式参照)よりも充分に厚い予め定められた厚さ(例えば、1.0mm)で形成される。
<Description of induction member>
The
<定着ベルトの駆動機構の説明>
次に、定着ベルト61の駆動機構について説明する。
正面図である図2に示したように、ホルダ65(図3参照)の軸方向両端部には、定着ベルト61の両端部の断面形状を円形に維持しながら定着ベルト61を周方向に回転駆動するエンドキャップ部材67が固定されている。そして、定着ベルト61は、両端部からエンドキャップ部材67を介した回転駆動力を直接的に受けて、例えば140mm/sのプロセススピードで図3の矢印C方向に回転移動する。
ここで図5は、(a)がエンドキャップ部材67の側面図であり、(b)がZ方向から見たエンドキャップ部材67の平面図である。図5に示したように、エンドキャップ部材67は、定着ベルト61の両端部内側に嵌合される固定部67a、固定部67aより外径が大きく形成され、定着ベルト61に装着された際に定着ベルト61よりも半径方向に張り出すように形成されたフランジ部67d、回転駆動力が伝達されるギヤ部67b、ホルダ65の両端部に形成された支持部65aと結合部材166を介して回転自在に結合されたベアリング軸受部67cを備える。そして、上記図2に示したように、ホルダ65の両端部の支持部65aが定着ユニット60の筐体69の両端部に固定されることで、エンドキャップ部材67は、支持部65aに結合されたベアリング軸受部67cを介して回転自在に支持される。
エンドキャップ部材67を構成する材質としては、機械的強度や耐熱性の高い所謂エンジニアリングプラスチックスが用いられる。例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、LCP樹脂等が適する。
<Description of Fixing Belt Drive Mechanism>
Next, a driving mechanism for the fixing
As shown in FIG. 2 which is a front view, the fixing
5A is a side view of the
As a material constituting the
そして、図2に示すように、定着ユニット60では、駆動モータ90からの回転駆動力が伝達ギヤ91,92を介してシャフト93に伝達され、シャフト93に結合された伝達ギヤ94,95から両エンドキャップ部材67のギヤ部67b(図5参照)に伝達される。それによって、エンドキャップ部材67から定着ベルト61に回転駆動力が伝わり、エンドキャップ部材67と定着ベルト61とが一体となって回転駆動される。
このように、定着ベルト61が定着ベルト61の両端部から駆動力を直接受けて回転するので、定着ベルト61は安定して回転する。
As shown in FIG. 2, in the fixing
Thus, the fixing
ここで、定着ベルト61が両端部のエンドキャップ部材67から駆動力を直接受けて回転する場合には、一般に、0.1〜0.5N・m程度のトルクが作用する。ところが、本実施の形態の定着ベルト61では、基材層611を機械的強度の高い例えば非磁性ステンレススチール等で構成している。そのため、定着ベルト61全体に0.1〜0.5N・m程度のねじりトルクが作用した場合でも、定着ベルト61には座屈等が生じ難い。
また、エンドキャップ部材67のフランジ部67dにより定着ベルト61の片寄りを抑えているが、その際の定着ベルト61には、一般に、端部(フランジ部67d)側から軸方向に向けて1〜5N程度の圧縮力が働く。しかし、定着ベルト61がこのような圧縮力を受けた場合においても、定着ベルト61の基材層611が非磁性ステンレススチール等で構成されていることから、座屈等の発生が抑制される。
上記のように、本実施の形態の定着ベルト61においては、定着ベルト61の両端部から駆動力を直接受けて回転するので、安定した回転が行われる。また、その際に、定着ベルト61の基材層611を機械的強度の高い例えば非磁性ステンレススチール等で構成することで、ねじりトルクや圧縮力に対して座屈等が発生し難い構成を実現している。さらには、基材層611および導電発熱層612を薄層に形成して、定着ベルト61全体としての柔軟性・フレキシブル性を確保しているので、ニップ部Nに倣った変形と形状復元とが行われる。
Here, when the fixing
Further, the
As described above, the fixing
図3に戻り、加圧ロール62は、定着ベルト61に対向するように配置され、定着ベルト61に従動して図3の矢印D方向に、例えば140mm/sのプロセススピードで回転する。そして、加圧ロール62と押圧パッド63とにより定着ベルト61を挟持した状態でニップ部Nを形成し、このニップ部Nに未定着トナー像を保持した用紙Pを通過させることで、熱および圧力を加えて未定着トナー像を用紙Pに定着する。
加圧ロール62は、例えば直径18mmの中実のアルミニウム製コア(円柱状芯金)621と、コア621の外周面に被覆された例えば厚さ5mmのシリコーンスポンジ等の耐熱性弾性体層622と、さらに例えば厚さ50μmのカーボン配合のPFA等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層623とが積層されて構成される。そして、押圧バネ68(図2参照)により例えば20kgfの荷重で定着ベルト61を介して押圧パッド63を押圧している。
Returning to FIG. 3, the
The
<IHヒータの説明>
続いて、定着ベルト61の導電発熱層612に交流磁界を作用させて電磁誘導加熱するIHヒータ80について説明する。
図6は、本実施の形態のIHヒータ80の構成を説明する断面図である。図6に示したように、IHヒータ80は、例えば耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体81、交流磁界を生成する励磁コイル82を備えている。また、励磁コイル82を支持体81上に固定する弾性体で構成された弾性支持部材83、励磁コイル82にて生成された交流磁界の磁路を形成する磁心84を備えている。さらには、磁界を遮蔽するシールド85、磁心84を支持体81側に加圧する加圧部材86、励磁コイル82に交流電流を供給する励磁回路88を備えている。
<Description of IH heater>
Next, the
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the
支持体81は、断面が定着ベルト61の表面形状に沿って湾曲した形状で形成され、励磁コイル82を支持する上部面(支持面)81aが定着ベルト61表面と予め定めた間隙(例えば、0.5〜2mm)を保つように形成されている。また、支持体81を構成する材質としては、例えば、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂等の耐熱性のある非磁性材料が用いられる。
励磁コイル82は、相互に絶縁された例えば直径0.17mmの銅線材を例えば90本束ねたリッツ線が長円形状や楕円形状、長方形状等の中空きの閉ループ状に巻かれて構成される。そして、励磁コイル82に励磁回路88から予め定めた周波数の交流電流が供給されることにより、励磁コイル82の周囲には、閉ループ状に巻かれたリッツ線を中心とする交流磁界が生成される。励磁回路88から励磁コイル82に供給される交流電流の周波数は、一般に、上記した汎用電源により生成される20k〜100kHzが用いられる。
The
The
磁心84は、例えばソフトフェライト、フェライト樹脂、非晶質合金(アモルファス合金)、やパーマロイ、整磁鋼等の高透磁率の酸化物や合金材質で構成される強磁性体が用いられ、磁路形成手段として機能する。磁心84は、励磁コイル82にて生成された交流磁界による磁力線(磁束)を内部に誘導し、磁心84から定着ベルト61を横切って感温磁性部材64方向に向かい、感温磁性部材64の中を通過して磁心84に戻るといった磁力線の通路(磁路)を形成する。すなわち、励磁コイル82にて生成された交流磁界が磁心84の内部と感温磁性部材64の内部とを通過するように構成して、磁力線が定着ベルト61と励磁コイル82とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。それにより、励磁コイル82にて生成された交流磁界の磁力線が定着ベルト61の磁心84と対向する領域に集中される。
ここで、磁心84は磁路形成による損失が小さい材料が望ましい。具体的には、磁心84は渦電流損を小さくする形態(スリット等による電流経路遮断や分断化、薄板束ね等)での使用が望ましく、ヒステリシス損の小さい材料で形成されることが望ましい。
また、定着ベルト61の回転方向に沿った磁心84の長さは、感温磁性部材64の定着ベルト61の回転方向に沿った長さよりも小さく構成される。それにより、磁力線のIHヒータ80周辺への漏洩が減り、力率が向上する。さらには、定着ユニットを構成する金属製部材への電磁誘導を抑え、定着ベルト61(導電発熱層612)での発熱効率を高める。
The
Here, the
Further, the length of the
図7は、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合の磁力線(H)の状態を説明する図である。図7に示したように、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合には、IHヒータ80により生成された交流磁界の磁力線Hは、定着ベルト61を交差して透過し、感温磁性部材64の内部を広がり方向(厚さ方向と直交する方向)に沿って通過する磁路を形成する。そのため、定着ベルト61の導電発熱層612を横切る領域での単位面積あたりの磁力線Hの数(磁束密度)は多くなる。
FIG. 7 is a diagram for explaining the state of the lines of magnetic force (H) when the temperature of the fixing
すなわち、IHヒータ80の磁心84から磁力線Hが放射されて定着ベルト61の導電発熱層612を横切る領域R1,R2を通過した後、磁力線Hは強磁性体である感温磁性部材64の内部に誘導される。そのため、定着ベルト61の導電発熱層612を厚さ方向に横切る磁力線Hは感温磁性部材64の内部に進入するように集中し、領域R1,R2での磁束密度は高くなる。また、感温磁性部材64の内部を広がり方向に沿って通過した磁力線Hが再び磁心84に戻るに際しても、導電発熱層612を厚さ方向に横切る領域R3では、感温磁性部材64内の磁位の低い部分から集中して磁心84に向けて放射される。そのため、定着ベルト61の導電発熱層612を厚さ方向に横切る磁力線Hは、感温磁性部材64から集中して磁心84に向かうこととなり、領域R3での磁束密度も高くなる。
That is, after the magnetic field lines H are radiated from the
磁力線Hが厚さ方向に横切る定着ベルト61の導電発熱層612では、単位面積当たりの磁力線Hの数(磁束密度)の変化量に比例した渦電流Iが発生する。それにより、図7に示したように、磁束密度の変化量が大きい領域R1,R2および領域R3では、大きな渦電流Iが発生する。導電発熱層612に生じた渦電流Iは、導電発熱層612の固有抵抗値Rと渦電流Iの二乗の積であるジュール熱W(W=I2R)を発生させる。それにより、大きな渦電流Iが発生した導電発熱層612では、大きなジュール熱Wが発生する。
このように、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合には、磁力線Hが導電発熱層612を横切る領域R1,R2や領域R3において大きな熱が発生する。それにより、定着ベルト61は加熱される。
In the
As described above, when the temperature of the fixing
ところで、本実施の形態の定着ユニット60では、定着ベルト61の内周面側において定着ベルト61に近接させて感温磁性部材64を配置している。それにより、励磁コイル82にて生成された磁力線Hを内部に誘導する磁心84と、定着ベルト61を厚さ方向に横切って透過した磁力線Hを内部に誘導する感温磁性部材64とが近接した構成を実現している。そのため、IHヒータ80(励磁コイル82)により生成された交流磁界は、磁路が短いループを形成するので、磁路内での磁束密度や磁気結合度は高まる。それにより、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合、定着ベルト61にはさらに効率的に熱が発生する。
By the way, in the fixing
<温度センサの説明>
次に、温度センサ100について詳細に説明を行う。
図8は、温度センサ100の概略的な構造を説明した図である。
図8に示した温度センサ100は温度を検知する側に設けられたヘッド部101と温度センサ100を予め定められた箇所に取付けるための取付け部102からなる。またヘッド部101は温度を測定したい箇所からの熱を受熱する受熱部103と、受熱部103により受熱した熱を伝熱により受け取り予め定められた温度で導通状態のオンオフを行なうセンサ部104とを備える。
温度センサ100は、図3に示したように、定着ニップ部Nの上流側近傍であって定着ベルト61の内側の表面に接触して配設される。即ち、温度センサ100の受熱部103と定着ベルト61とが接触することになる。温度センサ100は、定着ベルト61の異常昇温時に電力を遮断するためのハードスイッチ(サーモスタット)としての機能を有している。
<Explanation of temperature sensor>
Next, the
FIG. 8 is a diagram illustrating a schematic structure of the
The
As shown in FIG. 3, the
従来は、温度センサ100は、定着ベルト61の内側の表面に非接触で配設されていた。これは、定着ベルト61の内側の表面に接触させる状態では、IHヒータ80により発生する電磁誘導の影響を受けやすいためである。即ち、電磁誘導の影響により温度センサ100自体が発熱を生じやすくなる。その結果、発熱による誤動作を誘発する。ところが、非接触で配設した場合、定着ベルト61に過度の昇温が生じた場合に、定着ベルト61と温度センサ100との間に間隙があるために、定着ベルト61の温度を検知するのが遅れる。その結果、定着ユニット60内部が過度に昇温し、損傷を生じさせることがある。
Conventionally, the
図9は、温度センサ100を、定着ベルト61の内側の表面に非接触で配設した場合の定着ベルト61の時間と温度の関係を説明した図である。この場合温度センサ100は定着ベルトの内側に対し、約10mm離間している。
図9は、定着ユニット60を起動したときの定着ベルト61の時間と温度の関係を表す。ここで、横軸は時間を単位を秒(s)として表し、縦軸は、定着ベルト61の温度を単位を度(℃)として表している。
温度センサ100は、230℃で動作するように設定されており、この温度を超えるとIHヒータ80の電力を遮断する。そしてここでは、設定によりIHヒータ80に過剰な電磁誘導が生じるように定着ユニット60に対し調整を行っている。
図9に示すように、定着ユニット60の起動開始と共に、定着ベルト61は急激な温度上昇を生じ、30秒後に460℃まで達した。この時点で、温度センサ100が作動し、IHヒータ80の電力を遮断した結果、以後は定着ベルト61の温度は下降している。
このように、温度センサ100を定着ベルト61に非接触で配設すると、定着ベルト61に異常昇温が生じた場合、温度センサ100の動作が遅れ、IHヒータ80の電力を遮断するのが遅れる結果となりやすい。
FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the time and temperature of the fixing
FIG. 9 shows the relationship between the time and temperature of the fixing
The
As shown in FIG. 9, with the start of the fixing
As described above, when the
そのため本実施の形態では、温度センサ100を定着ベルト61に接触して配設している。このとき定着ベルト61と直接接触する温度センサ100の定着ベルト61と接触する面である受熱部103の表面の形状は、定着ベルト61の内面の形状に沿う形状であることが好ましい。これにより、定着ベルト61と受熱部103の接触面積が増加する。そのため定着ベルト61から受熱部103への熱伝導がより生じやすくなる。その結果、定着ベルト61の温度の検知がより早くなると共に、定着ベルト61の内面を受熱部103の端部により傷つけにくくなる。より具体的には受熱部103の定着ベルト61に接触する側の表面を円弧形状とすることが好ましい。
Therefore, in this embodiment, the
このように温度センサ100を定着ベルト61に接触して配設することにより、温度センサ100による定着ベルト61の温度の検知がより早くなる。本実施の形態では、それに加えて、温度センサ100に温度上昇抑制機能を持たせている。次にこの温度上昇抑制機能を実現するための温度センサ100の構造について説明を行なう。
By arranging the
[第1の実施の形態]
以下、本実施の形態において、温度センサ100に温度上昇抑制機能を持たせるための第1の実施の形態について説明を行なう。
[First Embodiment]
Hereinafter, in the present embodiment, a first embodiment for providing the
図10は、本実施の形態が適用される誘導加熱装置用の温度センサ100の内部構造の第1の例を説明した断面図である。
図10に示した温度センサ100aでは、ケース111内に、バイメタル112と、図10で見てバイメタル112の下側に取り付けられたピン113と、ピン113により駆動される板バネ114と、板バネ114の一方の端部に取り付けられる接点115aと、板バネ114の接点115aが取り付けられる端部とは逆側の端部に接して配される端子116と、接点115aとの間で開閉を行うことで温度センサ100aのオンオフ動作を行う接点115bと、接点115bに接して配される端子117と、図10で見てケース111の上部に配されバイメタル112を覆うよう隣接して配置し非接触でギャップgを形成するように配される受熱部103とを備える。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a first example of the internal structure of
In the
この温度センサ100aでは、定着ベルト61から発生した熱は、まず受熱部103に伝熱する。そして受熱部103の下部に配されるバイメタル112にその熱は更に伝熱する。
バイメタル112は、予め定められた温度以下では、図10に示すように上に凸となる形状をなす。そして、この状態では、接点115aと接点115bとは接触している。また、端子116と板バネ114と接点115aは互いに接し、接点115bと端子117とは互いに接している。そのため端子116と端子117との間は、導通状態となっている。即ち導電状態としてはオンの状態である。
In the
The bimetal 112 has a shape that protrudes upward as shown in FIG. 10 below a predetermined temperature. In this state, the
一方、バイメタル112は予め定められた温度を超えると形状が上下反転し、下に凸となる形状になるように設計されている。このように予め定められた温度を超えて、バイメタル112が下に凸となる形状に変化すると、ピン113が図10で見た方向で下方に移動し、板バネ114を下方に押す力を発生する。板バネ114はこの力により接点115aの部分を下方にたわませ、それにより接点115aは、接点115bと離間する状態となる。そのため、端子116と端子117とは非導通状態となる。即ち、導電状態としてはオフの状態に変化する。よって本実施の形態において接点115aと接点115bは、バイメタル112の変形によりオンオフが切り替わるスイッチ部として把握することができる。
On the other hand, the bimetal 112 is designed so that when the temperature exceeds a predetermined temperature, the shape is inverted upside down and protrudes downward. When the bimetal 112 changes to a shape that protrudes downward beyond the predetermined temperature in this way, the
このようにして、予め定められた温度を境にして、バイメタル112の形状が変化することで、接点115aと接点115bとが開閉駆動する。そのため温度センサ100aはオンオフ駆動を行うことができる。本実施の形態では、温度センサ100aは、予め定められた温度以下ではオンであり、予め定められた温度を超えるとオフとなる動作を行う。
即ち、この場合定着ベルト61が予め定められた温度以下では、温度センサ100aはオンであり、定着ユニット60は、通常の動作を行う。一方、定着ベルト61が予め定められた温度を超えると温度センサ100aはオフとなり、定着ユニット60は、IHヒータ80への通電を遮断する等の動作を行うことになる。
In this way, the
That is, in this case, when the fixing
ここで、受熱部103には非磁性体の金属であるアルミニウムが使用されている。そして、その厚さは通常0.5mm程度である。しかしながら厚さがこの程度では、IHヒータ80からの交流磁界が受熱部103を容易に貫通し、温度センサ100a内に侵入する。そして電磁誘導加熱がバイメタル112に作用する。そのため、バイメタル112自体が発熱を生じ、予め定められた温度に達するとバイメタル112の形状が上記のように反転する。即ち、定着ベルト61が予め定められた温度に達していなくても、温度センサ100aが作動し、オンの状態からオフの状態になる。即ち、誤動作を誘発することになる。
Here, the
そこで、本実施の形態では、受熱部103に磁路阻害機能を持たせている。即ち、受熱部103は、磁路阻害部材として機能し、温度センサ100の内部への交流磁界の侵入を阻害する。それによりバイメタル112への磁路の通過を阻害する。これにより温度センサ100a内部にIHヒータ80により発生する電磁誘導の効果が生じにくくなる。つまりバイメタル112の発熱が抑制されることになり、その結果、バイメタル112の発熱による温度センサ100aの誤動作を誘発しにくくなる。
Therefore, in the present embodiment, the
より具体的には、受熱部103として、上記(1)式で求められる表皮深さが0.5mm〜10mmであるアルミニウム等の非磁性体を使用する。表皮深さが0.5mm以上あると、受熱部103により温度センサ100aの内部への交流磁界の侵入を十分阻害することができる。その結果、温度センサ100a内部のバイメタル112の電磁誘導加熱による温度上昇を抑制することができる。即ち、この場合、受熱部103は、温度上昇抑制部材として把握することができる。なお、表皮深さが10mm以上であると、受熱部103からバイメタル112への伝熱に遅れが生じ、その結果、定着ベルト61の温度を応答性よく速やかに測定できなくなるため定着ベルト61の温度が過度に上昇するのを抑制しにくくなる。
More specifically, a nonmagnetic material such as aluminum having a skin depth of 0.5 mm to 10 mm determined by the above equation (1) is used as the
なお、図10で例示した温度センサ100aでは、バイメタル112は、ギャップgを有して受熱部103と非接触で隣接して配置していたが、接触して配置していてもよい。この場合も上述した非接触の場合と同様にバイメタル112の電磁誘導加熱による温度上昇を抑制することができる。
In the
[第2の実施の形態]
次に、本実施の形態において、温度センサ100に温度上昇抑制機能を持たせるための第2の実施の形態について説明を行なう。
[Second Embodiment]
Next, in the present embodiment, a second embodiment for providing the
図11は、本実施の形態が適用される誘導加熱装置用の温度センサ100の内部構造の第2の例を説明した断面図である。
図11に示した温度センサ100bの内部構造は、基本的には図10で説明した温度センサ100aと同様の構造を有する。ただし、バイメタル112と受熱部103とが接触して配置されている点で異なる。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a second example of the internal structure of
The internal structure of the
この温度センサ100bの場合では、受熱部103に磁路阻害部材としての機能を持たせる必要はない。即ち、IHヒータ80により発生した交流磁界は、温度センサ100bの内部へ侵入してもよい。そして、侵入した場合は、バイメタル112に電磁誘導加熱を生じさせる。ただし、バイメタル112と受熱部103とが接触して配置されているため、電磁誘導加熱により発生した熱は、受熱部103に伝熱し、更に定着ベルト61へ伝熱することになる。即ちこの場合、定着ベルト61、受熱部103、バイメタル112の温度は略同一に保持されることになる。そのため例えバイメタル112が電磁誘導加熱により熱を発生しても、バイメタル112の電磁誘導加熱による温度上昇を抑制することができる。その結果、バイメタル112の発熱による温度センサ100bの誤動作を誘発しにくくなる。この場合、受熱部103はバイメタル112から発生した熱を伝熱により吸収する伝熱部材として把握することができる。
In the case of this
以上詳述した温度センサ100(100a,100b)は、電磁誘導加熱方式の定着ユニット60に対し、定着ベルト61の温度を検知するために使用していたが、これに限られるものではない。即ち誘導加熱方式の装置の温度を測定するための温度センサとして他の用途にも使用することができる。例えば、IH調理器(電磁調理器)等の温度測定に応用が可能である。
The temperature sensor 100 (100a, 100b) described in detail above is used to detect the temperature of the fixing
1…画像形成装置、60…定着ユニット、61…定着ベルト、62…加圧ロール、64…感温磁性部材、66…誘導部材、80…IHヒータ、82…励磁コイル、84…磁心、100,100a,100b…温度センサ、103…受熱部、104…センサ部、112…バイメタル、115a,115b…接点、611…基材層、612…導電発熱層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image forming apparatus, 60 ... Fixing unit, 61 ... Fixing belt, 62 ... Pressure roll, 64 ... Temperature-sensitive magnetic member, 66 ... Induction member, 80 ... IH heater, 82 ... Excitation coil, 84 ... Magnetic core, 100, DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
前記定着部材と接触して配設されると共に、予め定められた温度で変形を生じるバイメタルと当該バイメタルの変形によりオンオフが切り替わるスイッチ部と当該バイメタルの電磁誘導加熱による温度上昇を抑制する温度上昇抑制部材とを有する温度検知部と、
を備えることを特徴とする定着装置。 A fixing member having a conductive layer and fixing the toner to the recording material by electromagnetic induction heating of the conductive layer;
A magnetic field generating member that generates an alternating magnetic field that intersects the conductive layer of the fixing member;
A temperature rise suppression that suppresses a temperature rise due to electromagnetic induction heating of the bimetal that is disposed in contact with the fixing member and that is deformed at a predetermined temperature, a switch portion that is turned on and off by the deformation of the bimetal, and the bimetal. A temperature detector having a member;
A fixing device comprising:
前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、
前記記録材上に転写された前記トナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、
前記定着手段は、
導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、
前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
前記定着部材と接触して配設されると共に、内部への前記交流磁界の侵入を阻害する磁路阻害部材を有する温度検知部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 Toner image forming means for forming a toner image;
Transfer means for transferring the toner image formed by the toner image forming means onto a recording material;
Fixing means for fixing the toner image transferred onto the recording material to the recording material;
The fixing means is
A fixing member having a conductive layer and fixing the toner to the recording material by electromagnetic induction heating of the conductive layer;
A magnetic field generating member that generates an alternating magnetic field that intersects the conductive layer of the fixing member;
A temperature detection unit disposed in contact with the fixing member and having a magnetic path inhibition member that inhibits the penetration of the alternating magnetic field into the interior;
An image forming apparatus comprising:
前記磁路阻害部材は、前記バイメタルに隣接または接触して配置され、当該バイメタルへの前記交流磁界の磁路の通過を阻害するものであることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 The temperature detection unit further includes a bimetal that deforms at a predetermined temperature, and a switch unit that is turned on and off by the deformation of the bimetal.
The image forming apparatus according to claim 6, wherein the magnetic path blocking member is disposed adjacent to or in contact with the bimetal and blocks passage of the magnetic path of the alternating magnetic field to the bimetal. .
前記バイメタルの変形によりオンオフが切り替わるスイッチ部と、
前記バイメタルに隣接または接触して配置され、当該バイメタルへの磁路の通過を阻害する磁路阻害部材と、
を備えることを特徴とする誘導加熱装置用の温度センサ。 A bimetal that deforms at a predetermined temperature;
A switch part that is switched on and off by deformation of the bimetal;
A magnetic path inhibiting member that is disposed adjacent to or in contact with the bimetal and inhibits passage of the magnetic path to the bimetal;
A temperature sensor for an induction heating device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009068685A JP2010224035A (en) | 2009-03-19 | 2009-03-19 | Fixing device, image forming apparatus, and temperature sensor for induction heating device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114814270A (en) * | 2022-04-14 | 2022-07-29 | 四川新川航空仪器有限责任公司 | Variable magnetic flux rotation speed sensor |
-
2009
- 2009-03-19 JP JP2009068685A patent/JP2010224035A/en active Pending
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CN114814270B (en) * | 2022-04-14 | 2024-05-07 | 四川新川航空仪器有限责任公司 | Variable magnetic flux rotating speed sensor |
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