JP2012118391A - Induction heat unit, fixing device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導加熱ユニット、定着装置及び画像形成装置に関し、特に、経時的な定着品質の低下を抑制する技術に関する。 The present invention relates to an induction heating unit, a fixing device, and an image forming apparatus, and more particularly to a technique for suppressing deterioration in fixing quality over time.
従来、プリンタ等の画像形成装置では、電磁誘導加熱によってトナー像を記録シートに熱定着する定着装置を採用するものがある(例えば、特許文献1)。
このような定着装置は、ハロゲンヒータを熱源とする定着装置よりも省エネルギー化を図れるという利点がある。
図13(a)は、従来の電磁誘導方式の定着装置500の構成を示す断面図であり、図13(b)は、その部分拡大図である。
Conventionally, some image forming apparatuses such as printers employ a fixing device that thermally fixes a toner image to a recording sheet by electromagnetic induction heating (for example, Patent Document 1).
Such a fixing device has an advantage that energy saving can be achieved as compared with a fixing device using a halogen heater as a heat source.
FIG. 13A is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional electromagnetic induction
同図(a)に示すように定着装置500は、誘導加熱ユニット540と、外周に発熱層553が設けられた定着ローラ550と、加圧ローラ560とを有する。
誘導加熱ユニット540は、励磁コイル573と、これを保持するコイルボビン571と、強磁性体からなるアーチ磁性体コア574とを有する。
コイルボビン571は、励磁コイル573を保持する保持面572を有している。当該保持面572は、そこに保持された励磁コイル573と発熱層553との距離が均一になるように発熱層553の外周面に沿って湾曲している。
As shown in FIG. 5A, the
The
The
励磁コイル573は、表面が熱融着剤573bでコーティングされたリッツ線535aを、コイルボビン571と同形状の巻き付け治具(不図示)に巻き付けた後、当該リッツ線535aに通電することによりジュール発熱させて、熱融着剤573bを一時的に溶融させることにより、隣り合うリッツ線535a同士を熱融着し、形状を固定させたものである。
The
当該励磁コイル573は、図13(b)に示すように、リッツ線535aを巻回して形成された2面のうちの凹面側の面が、その全面に塗布された接着剤580を介してコイルボビン571の保持面572に接合されている。
コイルボビン571の保持面572は、定着ローラ550の軸と並行に配置されているため、保持面572に貼着保持された励磁コイル573と発熱層553との距離が、励磁コイル573から発熱層553に作用する磁束密度が定着ローラ550の軸方向(以下、「長手方向」という。)において均一になり、これにより発熱層553に発熱むらが生じないように構成されている。
As shown in FIG. 13 (b), the
Since the
しかしながら、このような構成の誘導加熱ユニット540を長期間使用すると、コイルボビン571の長手方向の中央部が、定着ローラ550側に撓むような形状に変形することが判明した。
これは、励磁コイル573の方が、コイルボビン571よりも線膨張係数が若干大きいため、特に膨張による伸び量が大きい長手方向においてコイルボビン571を撓ませようとする大きな熱応力が発生し、これが長期間繰り返されることによりコイルボビン571が塑性変形したものと考えられる。
However, it has been found that when the
This is because the
このような塑性変形が生じると、コイルボビン571の長手方向において発熱層553に作用する磁束密度が不均一となるため、発熱むらが発生し、定着品質が低下するという問題がある。
本発明は、上述のような課題に鑑みて為されたものであって、誘導加熱ユニットの長期間使用によるコイルボビンの変形を防止して、定着品質が低下しない誘導加熱ユニット、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。
When such plastic deformation occurs, the magnetic flux density acting on the heat generating
The present invention has been made in view of the above-described problems, and prevents the coil bobbin from being deformed by long-term use of the induction heating unit, so that the fixing quality does not deteriorate, the fixing device, and the image formation An object is to provide an apparatus.
上記目的を達成するため、本発明に係る誘導加熱ユニットは、導電性の発熱回転体を電磁誘導により加熱して、記録シートにトナー像を熱定着する定着装置における誘導加熱ユニットであって、発熱回転体の軸方向に沿って長手方向に配されるコイルボビンと、導線を巻回してなり、前記コイルボビンのコイル保持面に接着剤により貼着されてなる励磁コイルと、を備え、前記接着剤は固化状態で弾性を有すると共に、前記コイル保持面の所定の領域に部分的に塗布されてなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an induction heating unit according to the present invention is an induction heating unit in a fixing device that heats a conductive heat generating rotator by electromagnetic induction to thermally fix a toner image on a recording sheet. A coil bobbin disposed in the longitudinal direction along the axial direction of the rotating body, and an exciting coil formed by winding a conductive wire and adhered to a coil holding surface of the coil bobbin with an adhesive, and the adhesive is It has elasticity in a solidified state and is partially applied to a predetermined region of the coil holding surface.
励磁コイルが、接着剤が弾性を有し、しかも、当該接着剤がコイルボビンのコイル保持面の所定の領域に部分的に接着されているだけなので、熱膨張により生じる励磁コイルの長手方向の伸びを当該接着剤の弾性変形によって容易に逃すことができ、これによりコイルボビンの長手方向に加わる熱応力が大幅に緩和される。そのため長期間使用してもコイルボビンに塑性変形がほとんど発生しなくなり、発熱むらが生じない。 In the exciting coil, since the adhesive has elasticity and the adhesive is only partially bonded to a predetermined region of the coil holding surface of the coil bobbin, the longitudinal extension of the exciting coil caused by thermal expansion is prevented. It can be easily released by elastic deformation of the adhesive, and the thermal stress applied in the longitudinal direction of the coil bobbin is greatly relieved. For this reason, even when used for a long period of time, plastic deformation hardly occurs in the coil bobbin, and uneven heat generation does not occur.
また、前記所定の領域には、少なくとも前記コイルの前記長手方向の両端部に対応する領域が含まれることが望ましい。
さらに、前記接着剤の前記コイル保持面における単位面積当たりの塗布面積は、コイルの長手方向両端部に対応する領域の方が、その他の領域と等しいか、それ以上となっていることが望ましい。
The predetermined region preferably includes at least regions corresponding to both ends of the coil in the longitudinal direction.
Furthermore, it is desirable that the application area per unit area of the adhesive on the coil holding surface of the adhesive is equal to or greater than the other regions in the regions corresponding to both ends in the longitudinal direction of the coil.
ここで、前記接着剤は、前記コイル保持面に、ライン状に塗布されていることが望ましい。
例えば、前記接着剤はその塗布形状が、一筆書き状態で、ジグザグ形状もしくは蛇行形状となるように前記コイル保持面に塗布されているとしてもよい。
または、接着剤の塗布形状が、ストライプ状となっているとしてもよい。
Here, it is preferable that the adhesive is applied in a line on the coil holding surface.
For example, the adhesive may be applied to the coil holding surface so that its application shape is a zigzag shape or a meandering shape in a single stroke state.
Alternatively, the application shape of the adhesive may be a stripe shape.
もしくは、前記励磁コイルは、オーバル状に巻回されており、前記接着剤は、前記励磁コイルの内周に沿うようにして設けられた第1の経路と、前記励磁コイルの外周に沿うようにして設けられた第2の経路に沿って塗布されているとしてもよい。
また、前記コイルボビンのコイル保持面に凹凸を設けて、その接着剤との接触面積を増大することが望ましい。
Alternatively, the excitation coil is wound in an oval shape, and the adhesive is provided along the first path provided along the inner periphery of the excitation coil and the outer periphery of the excitation coil. It is good also as apply | coating along the 2nd path | route provided.
Moreover, it is desirable to provide unevenness on the coil holding surface of the coil bobbin to increase the contact area with the adhesive.
ここで、前記凹凸は、前記コイル保持面にブラスト加工処理を行うことにより形成してもよい。
また、前記接着剤は、ドット状に塗布されているとしてもよい。
そして、前記接着剤は、シリコーン接着剤であることが望ましい。
また、前記励磁コイルの全体もしくは特定の部分を前記コイルボビンのコイル保持面に向けて押圧する押圧手段を備えることことが望ましい。
Here, the unevenness may be formed by performing a blasting process on the coil holding surface.
The adhesive may be applied in the form of dots.
The adhesive is preferably a silicone adhesive.
Moreover, it is desirable to provide a pressing means for pressing the entire exciting coil or a specific portion toward the coil holding surface of the coil bobbin.
ここで、前記押圧手段は、張力を有した状態で、前記励磁コイルを覆うようにしてコイルボビンに取着された、弾性および耐熱性を有するネットであり、当該ネットで、前記励磁コイルを前記コイル保持面に向けて押さえ込むように構成してもよい。
または、前記押圧手段は、前記励磁コイルの、前記コイル保持面に貼着された面と反対側の面の形状に沿うように設けられた押圧部材と、前記押圧部材を介して前記励磁コイルを前記コイル保持面方向に付勢する付勢手段とからなるとしてもよい。
Here, the pressing means is a net having elasticity and heat resistance, which is attached to a coil bobbin so as to cover the exciting coil in a state having tension, and the exciting coil is connected to the coil by the net. You may comprise so that it may hold down toward a holding surface.
Alternatively, the pressing means includes a pressing member provided so as to follow the shape of the surface of the excitation coil opposite to the surface attached to the coil holding surface, and the excitation coil via the pressing member. An urging means for urging in the coil holding surface direction may be included.
また、励磁コイルを覆うようにして装着された蓋部材を有し、前記付勢手段は、前記蓋部材と前記押圧部材との間に圧縮状態で介在する弾性部材であるとしてもよい。
もしくは、前記押圧手段は、前記励磁コイルの、前記コイル保持面に貼着された面と反対側の面の形状に沿うように設けられた押圧部材と、前記押圧部材と前記励磁コイルとの間に介挿されたシート状の弾性部材とからなり、前記押圧部材が、前記シート状の弾性部材を圧縮した状態で、前記コイルボビンに取着されることにより、当該弾性部材の弾性力により励磁コイルを前記コイル保持面方向に直接付勢するように構成されているとしてもよい。
Moreover, it has a lid member mounted so as to cover the exciting coil, and the urging means may be an elastic member interposed in a compressed state between the lid member and the pressing member.
Alternatively, the pressing means includes a pressing member provided so as to follow the shape of the surface of the excitation coil opposite to the surface attached to the coil holding surface, and between the pressing member and the excitation coil. And the pressing member is attached to the coil bobbin in a state in which the sheet-like elastic member is compressed, so that the exciting coil is caused by the elastic force of the elastic member. May be configured to be urged directly in the coil holding surface direction.
また、前記コイルボビンは、前記励磁コイルの縁部に当接して、当該励磁コイルを位置決めする位置決め部を有することが望ましい。
ここで、前記位置決め部は、前記励磁コイルの形状に沿って、前記コイルボビンのコイル保持面に設けられた凹部であり、当該凹部に励磁コイルを嵌め込むことにより、励磁コイルの位置決めがなされることが望ましい。
The coil bobbin preferably has a positioning portion that contacts the edge of the excitation coil and positions the excitation coil.
Here, the positioning portion is a recess provided on the coil holding surface of the coil bobbin along the shape of the excitation coil, and the excitation coil is positioned by fitting the excitation coil into the recess. Is desirable.
さらに、前記位置決め部は、前記コイルボビンのコイル保持面に立設された突起であり、当該突起が前記励磁コイルの縁部に当接することにより、前記励磁コイルの位置決めがなされることが望ましい。
なお、本発明は、上記誘導加熱ユニットを備えた定着装置としてもよく、さらに、当該定着装置を備えた画像形成装置としてもよい。
Furthermore, it is preferable that the positioning portion is a protrusion standing on a coil holding surface of the coil bobbin, and the excitation coil is positioned by abutting the protrusion on an edge of the excitation coil.
Note that the present invention may be a fixing device including the induction heating unit, or may be an image forming apparatus including the fixing device.
以下、本発明に係る誘導加熱ユニット、定着装置及び画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
<画像形成装置の構成>
図1は、本発明の実施の形態に係る誘導加熱ユニットを備える画像形成装置の一例であるタンデム型カラープリンタ(以下、単に「プリンタ」という)の構成を説明するための概略図である。
Hereinafter, embodiments of an induction heating unit, a fixing device, and an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<Configuration of image forming apparatus>
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration of a tandem type color printer (hereinafter simply referred to as “printer”) as an example of an image forming apparatus including an induction heating unit according to an embodiment of the present invention.
同図に示すように、このプリンタ1は、画像プロセス部3、給紙部4、定着部5、光学部10および制御部60を備えており、ネットワーク(例えばLAN)に接続されて、外部の端末装置(不図示)からのプリントジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックからなるトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像形成を実行する。
As shown in FIG. 1, the
以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をY、M、C、Kと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのY、M、C、Kを添字として付加する。
画像プロセス部3は、Y〜K色のそれぞれに対応する作像部30Y、30M、30C、30K、光学部10、中間転写ベルト11などを備えている。
作像部30Yは、感光体ドラム31Y、その周囲に配設された帯電器32Y、現像器33Y、一次転写ローラ34Y、感光体ドラム31Yを清掃するためのクリーナ35Yなどを備えており、感光体ドラム31Y上にY色のトナー像を作像する。他の作像部30M〜30Kについても、作像部30Yと同様の構成になっており、同図では符号を省略している。
Hereinafter, the reproduction colors of yellow, magenta, cyan, and black are represented as Y, M, C, and K, and Y, M, C, and K are added as subscripts to the numbers of the components related to the reproduction colors.
The
The
中間転写ベルト11は、無端状のベルトであり、駆動ローラ12と従動ローラ13に張架されて矢印A方向に回転駆動される。
光学部10は、レーザダイオードなどの発光素子を備え、制御部60からの駆動信号によりY〜K色の画像形成のためのレーザ光Lを発し、感光体ドラム31Y〜31Kを露光走査させる。
The
The
この露光走査により、帯電器32Y〜32Kにより帯電された感光体ドラム31Y〜31K上に静電潜像が形成される。各静電潜像は、現像器33Y〜33Kにより現像されて感光体ドラム31Y〜31K上にY〜K色のトナー像が、中間転写ベルト11上の同じ位置に重ね合わせて一次転写されるようにタイミングをずらして実行される。
一次転写ローラ34Y〜34Kにより作用する静電力により中間転写ベルト11上に各色のトナー像が順次転写されフルカラーのトナー像が形成され、さらに二次転写位置46方向に移動する。
By this exposure scanning, electrostatic latent images are formed on the
The toner images of the respective colors are sequentially transferred onto the
一方、給紙部4は、記録シートSを収容する給紙カセット41と、給紙カセット41内の記録シートSを搬送路43上に1枚ずつ繰り出す繰り出しローラ42と、繰り出された記録シートSを二次転写位置46に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対44などを備えており、中間転写ベルト11上のトナー像の移動タイミングに合わせて給紙部4から記録シートSを二次転写位置に給送し、二次転写ローラ45の作用により中間転写ベルト11上のトナー像が一括して記録シートS上に二次転写される。
On the other hand, the paper feed unit 4 includes a
二次転写位置46を通過した記録シートSは、定着部5に搬送される。
定着部5は電磁誘導加熱方式の定着器であって、記録シートS上のトナー像(未定着画像)を加熱、溶融して、記録シートSに定着させる。
トナー像が定着された記録シートSは、排出ローラ対71を介して排出トレイ72上に排出される。
<定着部の構成>
図2は、上記定着部5の構成を示す部分断面斜視図である。
The recording sheet S that has passed the
The fixing
The recording sheet S on which the toner image is fixed is discharged onto a
<Configuration of fixing unit>
FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration of the fixing
また、図3(a)は、定着部5の透視平面図(蓋部175を省略して描画)であり、図3(b)は、そのD−D’断面図であり、図3(c)は、図3(b)の要部拡大図である。
図3(b)に示すように、定着部5は、押圧ローラ150と、加圧ローラ160と、定着ベルト154と、誘導加熱ユニット170とを備える。
3A is a perspective plan view of the fixing unit 5 (drawn with the
As shown in FIG. 3B, the fixing
押圧ローラ150は、定着ベルト154に遊挿されると共に、押圧ローラ150と加圧ローラ160とが平行に配置されており、定着ベルト154を介して加圧ローラ160を不図示の付勢機構で押圧ローラ150側に付勢することにより、定着ベルト154と加圧ローラ160との間に定着ニップが形成され、この定着ニップを記録シートSが通過することにより記録シートS上に形成されたトナー像Tが溶融・加圧されて定着するようになっている。
The
以下、各部の詳細について説明する。
<加圧ローラの構成>
図2に示すように、加圧ローラ160は、ローラ軸161、弾性層162および離型層163を備えている。
ローラ軸161は、例えば、アルミニウム製のシャフトであり、不図示の駆動機構により回転駆動される。
Details of each part will be described below.
<Configuration of pressure roller>
As shown in FIG. 2, the
The
弾性層162は、シリコーンスポンジゴムなどからなる円筒状の弾性体である。
離型層163は、PFA等のフッ素系樹脂からなる樹脂層である。
<押圧ローラの構成>
押圧ローラ150は、ローラ軸152、断熱弾性層153およびガイドプレート157を備えている。
The
The
<Configuration of pressure roller>
The
ローラ軸152は、例えば、アルミ製のシャフトであり、両端部が不図示の軸受によって支持されている。
断熱弾性層153は、高弾性及び高断熱性を有するシリコーンゴムのスポンジ体であって、ローラ軸152の両端部を除く部分を覆うように設けられている。
ガイドプレート157は、定着ベルト154の縁に当接して、当該定着ベルト154の幅方向(ローラ軸152の軸方向)における位置を規制する鍔状の部材であり、ローラ軸152の他方の端部にも装着される。
<定着ベルトの構成>
図4は、定着ベルト154の積層構造を示す部分断面図である。
The
The heat insulating
The
<Configuration of fixing belt>
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a laminated structure of the fixing
同図に示すように、定着ベルト154は、同図に示すように、内周面側から金属発熱層154c、弾性層154b、及び離型層154aが積層されてなる。
金属発熱層154cは、Ni電鋳スリーブからなっており、誘導加熱ユニット170が発生する交番磁束により誘導電流が流れることによってジュール発熱する。
弾性層154bは、例えば、シリコーンゴムからなり、離型層154aはPFA樹脂チューブなどからなる。
As shown in the figure, the fixing
The metal
The
<誘導加熱ユニット>
誘導加熱ユニット170は、定着ベルト154に向けて交番磁界を発生させるものであり、図2に示すように、コイルボビン171、サイド磁性体コア172、励磁コイル173、アーチ磁性体コア174および蓋部175などからなる。
励磁コイル173は、不図示の高周波インバータに接続され、10〜100〔kHz〕、100〜2000〔W〕の高周波電力が供給されることによって、交番磁界を発生させるものである。
<Induction heating unit>
The
The
より具体的には、励磁コイル173は、図3(c)に示すように、素線径φ0.15mmの素線(銅線をエナメルを被覆したもの)を115本撚ったリッツ線181の表面を熱融着剤182で覆ったものを、コイルボビン171と同形状(オーバル状)の巻き付け治具(不図示)に巻き付けた後、当該リッツ線181に通電することによりジュール発熱させて、熱融着剤182を一時的に溶融させることにより、隣り合うリッツ線181同士を熱融着することにより形状が固定される。
More specifically, as shown in FIG. 3C, the
このように形状が固定された励磁コイル173は、コイルボビン171の保持面171aに塗布された接着剤183によって、コイルボビン171に部分的に接着されている。詳しくは後述する。
コイルボビン171は、励磁コイル173をその保持面171aに保持して、励磁コイル173が定着ベルト154の周面に沿って配されるように位置決めするためのものであり、耐熱性と絶縁性を有する樹脂材料を射出成形して製造される。
The
The
当該樹脂材料として、液晶ポリマーなど温度による寸法変化の少ないものを用いるのがより望ましい。
図3(b)に示すように保持面171aは、定着ベルト154の外表面の周方向に沿って湾曲しており、当該保持面171aに沿って保持された励磁コイル173と、定着ベルト154表面との距離がどの部分でもほぼ同じとなるように構成されている。
As the resin material, it is more preferable to use a material such as a liquid crystal polymer that has little dimensional change due to temperature.
As shown in FIG. 3B, the holding
図3(c)に示すようにコイルボビン171の湾曲した保持面171aの周方向の両縁部には、それぞれ定着ベルト154から遠ざかる方向(以下、「外方」という。)に向かうように、1対のフランジ部177が立設されており、さらに、当該フランジ部177に沿って、複数の突起部178が立設しており、また、当該保持面171aの周方向の中央部には、1対の縦壁部176aおよび176bが同じく外方に向けて立設されている。
As shown in FIG. 3C, the circumferential edges of the
縦壁部176aおよび176bは、コイルボビン171の長手方向両端部において繋がっており(不図示)、一体として中央縦壁部176を構成する。
当該中央縦壁部176および突起部178は、コイルボビン171に対する励磁コイル173の位置決めを行うためのものである。
励磁コイル173をコイルボビン171の保持面171aに載置するために、図3(b)に示すように、励磁コイル173の中央孔173aに中央縦壁部176を挿入したとき、複数の突起部178の内面と励磁コイル173の外縁とが近接する構成となっているので、当該挿入の際に正規の位置からずれようとした場合、中央縦壁部176および突起部178が、それぞれ励磁コイル173の内縁と外縁に当接して、当該位置ずれの発生を抑制する。
The
The central
In order to place the
一対のサイド磁性体コア172は、それぞれ強磁性材からなる長尺状のものであって、コイルボビン171の各フランジ部177の内壁に沿って配設される。
また、アーチ磁性体コア174も強磁性材からなり、上記1対のサイド磁性体コア172に跨るようにして配設されている。
蓋部175は、樹脂などの絶縁材料からなり、サイド磁性体コア172、励磁コイル173及びアーチ磁性体コア174を収容した状態のコイルボビン171に蓋をするためのものであり、ユーザが誤って直接励磁コイル173などに触れることがないようにしている。
(励磁コイルとコイルボビンとの接着構造について)
図5(a)は、コイルボビン171の平面図であり、図5(b)は、図5(a)のG−G’拡大断面図である。
The pair of side
The arch
The
(Adhesion structure between excitation coil and coil bobbin)
FIG. 5A is a plan view of the
同図5(a)に示すように、保持面171aは、中央縦壁部176を取り囲むように設けられている。
また、保持面171aの表面は、図5(b)に示すように、ブラスト加工処理などにより、表面に微小な凹凸が形成され、表面粗度が大きく設定されている。
接着剤183は、耐熱性を有し、かつ、固化した状態でも所定の弾性を有するものが使用され(以下、「弾性接着剤」ともいう。)、典型的には、シリコーン系の接着剤が使用される。
As shown in FIG. 5A, the holding
Further, as shown in FIG. 5B, the surface of the holding
As the adhesive 183, one having heat resistance and having a predetermined elasticity even in a solidified state (hereinafter, also referred to as “elastic adhesive”) is used. Typically, a silicone-based adhesive is used. used.
図5(a)に示すように、固化する前の接着剤183pは、コイルボビン171における励磁コイル173の保持面171a上に、一筆書きでジグザグ形状に塗布されている。
ところで、励磁コイル173は、通電によりジュール熱が発生するので、その熱により熱融着剤が柔らかくなり、その際に励磁コイルに外力が加えられたり、励磁コイル自身の熱膨張などが生じると、融着部分が剥離してコイル形状が崩れやすい。
As shown in FIG. 5A, the adhesive 183p before being solidified is applied in a zigzag shape with a single stroke on the holding
By the way, since the
そこで、接着剤183pは、保持面171aに励磁コイル173を載置したとき、オーバル状の励磁コイル173の外縁と内縁との間を接着剤183pが横断するように塗布されており、これにより、隣り合うリッツ線181同士の熱融部分の剥離が、広範囲で生じた場合であっても、少なくとも接着剤183pが横断している部分のリッツ線181は、保持面171aに固定されるため、コイル形状の崩れを抑制することができる。
Therefore, the adhesive 183p is applied so that the adhesive 183p crosses between the outer edge and the inner edge of the
従来の誘導加熱ユニットにおいては、励磁コイル173とコイルボビン171とを接着する際、保持面全面に接着剤を塗布していた。
このため、樹脂製のコイルボビンよりも励磁コイルの方が熱膨張率が大きく、励磁コイルの通電に伴うジュール発熱や誘導加熱される金属発熱層からの輻射熱により、誘導加熱ユニット540が加熱された場合、主に長手方向において励磁コイルの熱膨張量とコイルボビンの膨張量との差が大きくなり、両者の間に大きな熱応力が発生する。
In the conventional induction heating unit, when the
For this reason, the excitation coil has a larger coefficient of thermal expansion than the resin coil bobbin, and the
これにより、コイルボビンを、励磁コイルの接着面と反対側の方向に撓ませようとする力が発生し、定着動作を長期間繰り返して熱応力を受けることにより、コイルボビンが撓んだ状態で塑性変形してしまうのである。
そこで、本実施の形態における誘導加熱ユニット170では、固化前の接着剤183pを保持面171aの全面ではなく、上述のように、部分的(ここでは、一筆書きでジグザグ形状)に塗布している。
図6(a)は、このように接着剤183pが部分的に塗布されたコイルボビン171に、励磁コイル173を載置して接着が完了した接着部分の拡大断面図であり、図6(b)は、図6(a)において誘導加熱ユニット170が加熱された場合における、励磁コイル173およびコイルボビン171の両端部(端部171b、171c)における相対的位置変化を説明する図である。
As a result, a force is generated to bend the coil bobbin in the direction opposite to the bonding surface of the exciting coil, and the plastic bobbin is deformed in a state where the coil bobbin is bent by receiving a thermal stress by repeating the fixing operation for a long time. It will be done.
Therefore, in the
FIG. 6A is an enlarged cross-sectional view of the bonded portion where the
誘導加熱ユニット170が加熱されていない(室温25℃の状態)場合、図6(a)に示すように、励磁コイル173およびコイルボビン171の両端部同士において、双方の位置ずれは生じない。
一方、定着時においては、誘導加熱ユニット170も180℃付近まで加熱され、励磁コイル173が特に長手方向に延びようとするが、固化後の接着剤183が、図6(b)に示すように弾性変形するため、双方の接着面における応力が緩和される。
When the
On the other hand, at the time of fixing, the
ここで、接着剤183は、同図6(a)に示すように、誘導加熱ユニット170が加熱された際に、コイルボビン171の撓みおよび励磁コイル173の剥離が生じないよう適度に弾性変形するように、硬度が設定されている。
本実施の形態における接着剤183の硬度は、デュロメータA硬度測定法において、25°以上、50°以下の接着剤を選定している。
Here, as shown in FIG. 6A, the adhesive 183 is appropriately elastically deformed so that the
As the hardness of the adhesive 183 in the present embodiment, an adhesive of 25 ° or more and 50 ° or less is selected in the durometer A hardness measurement method.
なお、上述のように接着剤183を一筆書きでジグザグ状に塗布する利点は、ディスペンサ装置のノズルを移動させつつ、当該ノズルの先端から接着剤183を吐出させて、保持面171a上に接着剤183を塗布する工法を採用する場合に、ノズルの移動軌跡の始点から終点に至るまでの間において、接着剤183の吐出を中断させる必要がないため、効率よく接着剤183を塗布することができ、塗布時間を短縮化して製造コストを低減することができる。
The advantage of applying the adhesive 183 in a zigzag manner with one stroke as described above is that the adhesive 183 is discharged from the tip of the nozzle while moving the nozzle of the dispenser device, and the adhesive is applied onto the holding
本実施の形態における誘導加熱ユニット170では、保持面171aの全面で接着が行われていた従来よりも接着面積が縮小しているが、その一方で熱応力が緩和されているため、従来ほど剥離の問題が生じない。
本実施の形態では、接着剤183とコイルボビン171との間に剥離をより確実に防止するため、上述のように保持面171aの表面粗度を大きくして接着強度を高めている。
In the
In this embodiment, in order to more reliably prevent peeling between the adhesive 183 and the
また、接着剤183は、図5(a)に示すように、保持面171aの端部171bおよび171cにおける単位面積あたりの接着剤183が塗布される面積の割合が、その他の部分(以下、「中央部」という)171dよりも大きくなるように設定されている。
ここでは、端部171bおよび171cにおける単位面積あたりの接着剤183が塗布される面積の割合は、25%程度であり、また、中央部171dにおける単位面積あたりの接着剤183が塗布される面積の割合は、15%程度である。
In addition, as shown in FIG. 5A, the adhesive 183 has a ratio of the area to which the adhesive 183 per unit area is applied to the other portions (hereinafter referred to as “the end” 171b and 171c of the holding
Here, the ratio of the area where the adhesive 183 per unit area is applied to the
これは、励磁コイル173の剥離が生じ易い端部171b、171cでの接着強度をより高めるためである。
以上の構成により、誘導加熱ユニット170が長期間使用された場合であっても、励磁コイル173の剥離およびコイルボビン171の撓みの発生が、従来よりも抑制されることが確認された。
This is to further increase the adhesive strength at the
With the above configuration, it has been confirmed that even when the
なお、発明者は、弾性接着剤を保持面171aの全面に塗布した場合についても確認した。
その結果、励磁コイル173の剥離およびコイルボビン171の撓みの発生を、あまり抑制することができないことが判明した。
これは、いくら弾性接着剤を起用しても全面に塗布した場合には、その剛性も強くなり、熱応力を十分吸収しきれなくなることによるものと考えられる。
The inventor also confirmed the case where the elastic adhesive was applied to the
As a result, it has been found that the peeling of the
This is considered to be due to the fact that, even if an elastic adhesive is used, if it is applied to the entire surface, its rigidity becomes strong and the thermal stress cannot be sufficiently absorbed.
<変形例>
本発明は、上述のような実施の形態に限られるものではなく、次のような変形例であってもよい。
(1)上記実施の形態においては、接着剤183は、図5(a)に示すように、コイルボビン171における励磁コイル173の保持面171a上に、一筆書きでジグザグ形状に塗布されているとしたが、これに限るものではない。
<Modification>
The present invention is not limited to the embodiment as described above, and may be modified as follows.
(1) In the above embodiment, the adhesive 183 is applied in a zigzag shape with a single stroke on the holding
例えば、図7(a)に示すように、接着剤183をストライプ状に塗布してもよい。
このような場合であっても、励磁コイル173の剥離が生じ易い保持面171aの両端部(端部171b、171c)の接着強度を高めるために、これらの領域の単位面積あたりの接着面積を、中央部171dよりも大きくすることが望ましい。
このとき、ディスペンサ装置を用いて接着剤183を塗布する場合には、図7(b)に示すように、同図中のノズルの移動軌跡を辿るように接着剤183を吐出するノズルを移動させつつ塗布を行うと、効率よく塗布を行うことができる。
For example, as shown in FIG. 7A, the adhesive 183 may be applied in a stripe shape.
Even in such a case, in order to increase the adhesive strength of both end portions (end
At this time, when applying the adhesive 183 using the dispenser device, as shown in FIG. 7B, the nozzle for discharging the adhesive 183 is moved so as to follow the movement trajectory of the nozzle in the same figure. When coating is performed, the coating can be performed efficiently.
もしくは、図8に示すように、平面視において励磁コイル173の形状(オーバル状)に応じてカーブしている保持面171aの内縁および外縁にそれぞれ沿って、接着剤283を塗布してもよい。
このようにすることで、隣り合うリッツ線181同士で熱融部分の剥離が生じた場合であっても、励磁コイル173の内縁および外縁だけは、保持面171aにしっかりと固定されるため、当該内縁と外縁に挟まれたリッツ線181が移動しようとしても、保持面171aに沿う方向には移動し難くなるため、コイル形状の崩れを抑制することができる。
Alternatively, as shown in FIG. 8, an adhesive 283 may be applied along each of the inner edge and the outer edge of the holding
By doing in this way, even if the heat fusion part is peeled off between adjacent
ここで、内縁に沿って塗布されたものを接着剤283bとし、外縁に沿って塗布されたものを接着剤283cとするとき、同図8において、保持面171aの両端部(端部171b、171c)における接着剤283bと接着剤283cの間隔W3が、中央部171dにおける接着剤283bと接着剤283cの間隔W4よりも広く、保持面171aの両端部の方が、単位面積あたりの接着面積が小さいように見えるが、実際には、図3(b)に示すように、保持面171aが湾曲しているため間隔W4が狭く見えるだけであって、間隔W3と間隔W4の値は略一致し、両端部(端部171b、171c)も中央部171dも単位面積あたりの接着面積は等しく設定されている。
Here, when an adhesive 283b is applied along the inner edge and an adhesive 283c is applied along the outer edge, both end portions (end
以上は、いずれも接着剤をライン状に塗布した構成であったが、図9に示すように、接着剤383をドット状に塗布しても構わない。
同図において、接着剤383は、保持面171aの両端部(端部171bおよび171c)における単位あたりの塗布面積が、中央部171dよりも大きくなるように設定されている。
The above is a configuration in which the adhesive is applied in a line shape, but the adhesive 383 may be applied in a dot shape as shown in FIG.
In the figure, the adhesive 383 is set so that the application area per unit at both end portions (end
(2)上記実施の形態では、励磁コイル173とコイルボビン171とが接着剤183のみで接合される構成を例示したが、当該接着剤183により接着する構成に加えて、励磁コイル173とコイルボビン171との接合をさらに強化する構成を有していてもよい。
以下では、このような構成が付加された変形例について説明を行っており、その殆どの構成が、実施の形態における誘導加熱ユニット170と同様であるため、誘導加熱ユニット170と共通する構成においては、これと同じ符合を付し、異なる構成の場合のみ符合を変えるものとする。
(2) In the above embodiment, the configuration in which the
In the following, a modified example to which such a configuration is added will be described. Since most of the configurations are the same as those of the
図10(a)は、励磁コイル173とコイルボビン271との接合が強化される構成が付加された変形例を示す図であり、図10(b)は、そのE−E’断面図である。
ここで、コイルボビン271は、コイルボビン171の中央に設けられた縦壁部276aおよび276bの高さと、突起部178の形状が異なっているために、符号が変わっており、後述の弾性部材190が新たに加わっている以外は、本実施の形態における誘導加熱ユニット170と同様である。
FIG. 10A is a diagram showing a modified example to which a configuration in which the joining between the
Here, the
なお、サイド磁性体コア172、アーチ磁性体コア174および蓋部175は、便宜的に省略している。
両図に示すように、誘導加熱ユニット270は、励磁コイル173全体をコイルボビン271の保持面271aに向けて付勢する弾性部材190を有する。
弾性部材190は、線径がφ0.5mm〜φ1.0mmの耐熱性樹脂製繊維からなる伸縮性を有する矩形のネットである。
In addition, the side
As shown in both drawings, the
The
当該弾性部材190は、励磁コイル173を覆うと共に、その外縁が放射方向に引張られた状態でコイルボビン271に係合されている。
より具体的には、当該係合は、図10(b)に示すように、弾性部材190の外縁部190aが、コイルボビン271から立設する複数のフックが付いた突起部278に掛止されることにより行われる。
The
More specifically, as shown in FIG. 10 (b), the
また、弾性部材190は、上述のように、線径が、φ0.5mm〜φ1.0mmと細いため、他の部材と干渉して組み付け作業性を低下させる問題は生じない。
なお、ここでは、押圧力が励磁コイル173の全体に加わるようにするため、コイルボビン271の中央に設けられた縦壁部276aおよび276bの高さh3は、励磁コイル173の厚みtと同等の高さ、もしくは、僅かに低く設定している。
Further, since the
Here, in order to apply a pressing force to the entire
以上は、励磁コイル173をコイルボビン271の保持面271aに向けて付勢する弾性部材190として、ネットを用いる構成であったが、ネット以外のものを用いても構わない。
図11(a)は、弾性部材190として、ネット以外のものを用いた構成を示す平面図であり、図11(b)は、そのF−F’断面図であり、さらに、図11(c)は、図11(a)のJ−J’断面図である。
The above is a configuration in which a net is used as the
FIG. 11A is a plan view showing a configuration using a member other than the net as the
なお、図11(a)において、蓋部175は、便宜的に省略している。
図11(a)に示すように、誘導加熱ユニット370は、励磁コイル173の長手方向に沿って設けられた、長尺な押圧部材210と、弾性部材220とを有し、それ以外の構成は、本実施の形態における誘導加熱ユニット170と同様である。
押圧部材210は、図11(b)に示すように、励磁コイル173の上面側(凸面側)形状に沿う下面形状を有しており、押圧部材210の下面側が励磁コイル173の上面に載置される。
In FIG. 11A, the
As shown in FIG. 11A, the
As shown in FIG. 11B, the pressing
弾性部材220は、例えば、弾性を有するシリコーンゴムのスポンジ体であり、図11(a)に示すように、押圧部材210の長手方向において、略均等に分散した位置に4つ設けられている。
また、弾性部材220は、図11(b)および図11(c)に示すように、蓋部175の内壁と押圧部材210の上面とに挟まれて、弾性変形が生じている状態となっており、これの復元力により、押圧部材210を介して励磁コイル173の特定の部分をコイルボビン171の保持面171aに向けて押圧する。
The
Further, as shown in FIGS. 11B and 11C, the
これにより、励磁コイル173の剥離が生じやすい両端部(端部171b、171c)、ならびに、中央部171dをしっかりと押さえ込むことができる。
また、弾性部材220のように、分散した位置に4つ設ける手間を省くために、励磁コイル173の上面の形状と同形状の1枚の耐熱性および弾性を有するシート222を、図12(a)に示すように、押圧部材210と励磁コイル173との間に介在させればよい。
As a result, both end portions (end
Further, in order to save the labor of providing four at dispersed positions like the
このとき、シート222を弾性変形、即ち、プリロードを加えるために、蓋部275の内壁の一部を突出させて、押圧部材210に当接させるための当接部275aを設ける必要がある。
もしくは、図12(b)に示すように、剛性があり弾性変形が生じない押圧部材210を、例えば、シリコーンゴムのような耐熱性および弾性を有する押圧部材214に代えると共に、上記シート222を廃止し、当接部275aが押圧部材276に当接している状態において、押圧部材214自体が弾性変形状態、即ち、プリロードが加わっている状態にしてもよい。
At this time, in order to elastically deform the
Alternatively, as shown in FIG. 12B, the pressing
(3)上記実施の形態では、複数の突起部178は、コイルボビン171の保持面171aの外周に沿って設けられているが、この構成に限るものではない。
例えば、複数の突起部178に代えて、これらの複数の突起部178同士を繋いで形成された1つの縦壁部(以下、「輪環縦壁部」という。)を設けても構わず、このような輪環縦壁部であっても、上述した複数の突起部178と同様に、励磁コイル173の位置決めを行うことができる。
(3) In the above embodiment, the plurality of
For example, instead of the plurality of projecting
なお、中央縦壁部176も励磁コイル173の位置決めに寄与しており、当該中央縦壁部176および上記輪環縦壁部が、それぞれ励磁コイル173の内縁および外縁に当接することにより、励磁コイル173の位置が規制され、励磁コイル173の位置決めが行われているが、このように励磁コイル173の内縁および外縁に当接させる構造として、コイルボビン171に、励磁コイル173の形状に応じて窪んだ凹部を設けて、励磁コイル173をこの凹部に嵌め込んで位置規制する構造としても良い。
The central
(4)上記実施の形態では、定着ベルト154に押圧ローラ150が遊挿されている構成としたが、これに限られない。
例えば、定着ベルト154の周回に伴って回転せず、固定された状態で、定着ベルト154を周回方向に案内しつつ、加圧ローラ160により定着ベルト154を介して押圧される押圧部材が定着ベルト154の周回経路内側に遊挿されている構成であってもよい。
(4) In the above embodiment, the
For example, a pressing member that is pressed through the fixing
もしくは、定着ベルト154を設ける代わりに、押圧ローラ150の断熱弾性層153の外表面に金属発熱層154cを設けてもよい。
(5)なお、上記実施の形態では、本発明に係る画像形成装置をタンデム型カラーデジタルプリンタに適用した場合の例を説明したが、これに限られず、誘導加熱により定着ベルトを加熱して記録シート上の未定着画像を熱定着させる誘導加熱ユニットを備えた全ての定着装置および画像形成装置に適用することができる。
Alternatively, instead of providing the fixing
(5) In the above embodiment, an example in which the image forming apparatus according to the present invention is applied to a tandem color digital printer has been described. However, the present invention is not limited to this, and recording is performed by heating a fixing belt by induction heating. The present invention can be applied to all fixing devices and image forming apparatuses that include an induction heating unit that thermally fixes an unfixed image on a sheet.
また、上記実施の形態および上記変形例の内容をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。 Further, the contents of the above embodiment and the above modification may be combined.
本発明は、誘導加熱により定着ベルトを加熱して記録シート上の未定着画像を熱定着させる誘導加熱ユニット、定着装置および画像形成装置に広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to an induction heating unit, a fixing device, and an image forming apparatus that heat-fix an unfixed image on a recording sheet by heating a fixing belt by induction heating.
1 プリンタ
3 画像プロセス部
30Y,30M,30C,30K 作像部
4 給紙部
5、105 定着部
10 光学部
11 中間転写ベルト
12 駆動ローラ
13 従動ローラ
31 感光体ドラム
32 帯電器
33 現像器
34 一次転写ローラ
35 クリーナ
41 給紙カセット
42 ローラ
43 搬送路
44 タイミングローラ対
45 二次転写ローラ
46 二次転写位置
60 制御部
71 排出ローラ対
72 排出トレイ
150 押圧ローラ
152 ローラ軸
153 断熱弾性層
154 定着ベルト
154a 離型層
154b 弾性層
154c 金属発熱層
156 離型層
160 加圧ローラ
161 ローラ軸
162 弾性層
163 離型層
170 誘導加熱ユニット
171 コイルボビン
171a 保持面
171b 端部
171d 中央部
172 サイド磁性体コア
173 励磁コイル
174 アーチ磁性体コア
175 蓋部
176 中央縦壁部
176a、176b 縦壁部
177 フランジ部
178 突起部
181 リッツ線
182 熱融着剤
183、183p、283、283b、283c、383 接着剤
190 弾性部材
190a 外縁部
210、214 押圧部材
220 弾性部材
222 シート
270、370 誘導加熱ユニット
271 コイルボビン
275 蓋部
275a 当接部
276 押圧部材
276a、276b 縦壁部
278 突起部
DESCRIPTION OF
Claims (21)
発熱回転体の軸方向に沿って長手方向に配されるコイルボビンと、
導線を巻回してなり、前記コイルボビンのコイル保持面に接着剤により貼着されてなる励磁コイルと、
を備え、
前記接着剤は固化状態で弾性を有すると共に、前記コイル保持面の所定の領域に部分的に塗布されてなる
ことを特徴とする誘導加熱ユニット。 An induction heating unit in a fixing device that heats a conductive heat generating rotator by electromagnetic induction to thermally fix a toner image on a recording sheet,
A coil bobbin disposed in the longitudinal direction along the axial direction of the heat generating rotating body;
An exciting coil formed by winding a conductive wire and adhered to the coil holding surface of the coil bobbin with an adhesive;
With
The induction heating unit is characterized in that the adhesive has elasticity in a solidified state and is partially applied to a predetermined region of the coil holding surface.
を特徴とする請求項1に記載の誘導加熱ユニット。 The induction heating unit according to claim 1, wherein the predetermined region includes at least a region corresponding to both ends of the coil in the longitudinal direction.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の誘導加熱ユニット。 The induction heating unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the adhesive is applied in a stripe shape.
前記接着剤は、
前記励磁コイルの内周に沿うようにして設けられた第1の経路と、
前記励磁コイルの外周に沿うようにして設けられた第2の経路に沿って塗布されている
ことを特徴とする請求項3に記載の誘導加熱ユニット。 The exciting coil is wound in an oval shape,
The adhesive is
A first path provided along the inner periphery of the exciting coil;
The induction heating unit according to claim 3, wherein the induction heating unit is applied along a second path provided along the outer periphery of the excitation coil.
当該ネットで、前記励磁コイルを前記コイル保持面に向けて押さえ込むように構成した
ことを特徴とする請求項12に記載の誘導加熱ユニット。 The pressing means is a net having elasticity and heat resistance attached to a coil bobbin so as to cover the exciting coil in a state having tension.
The induction heating unit according to claim 12, wherein the net is configured to press the exciting coil toward the coil holding surface.
前記励磁コイルの、前記コイル保持面に貼着された面と反対側の面の形状に沿うように設けられた押圧部材と、
前記押圧部材を介して前記励磁コイルを前記コイル保持面方向に付勢する付勢手段と
からなる
ことを特徴とする請求項12に記載の誘導加熱ユニット。 The pressing means is
A pressing member provided along the shape of the surface of the exciting coil opposite to the surface attached to the coil holding surface;
The induction heating unit according to claim 12, further comprising: an urging unit that urges the excitation coil in the direction of the coil holding surface via the pressing member.
前記付勢手段は、前記蓋部材と前記押圧部材との間に圧縮状態で介在する弾性部材である
ことを特徴とする請求項14に記載の誘導加熱ユニット。 A lid member mounted so as to cover the excitation coil;
The induction heating unit according to claim 14, wherein the urging unit is an elastic member interposed in a compressed state between the lid member and the pressing member.
前記励磁コイルの、前記コイル保持面に貼着された面と反対側の面の形状に沿うように設けられた押圧部材と、
前記押圧部材と前記励磁コイルとの間に介挿されたシート状の弾性部材とからなり、
前記押圧部材が、前記シート状の弾性部材を圧縮した状態で、前記コイルボビンに取着されることにより、当該弾性部材の弾性力により励磁コイルを前記コイル保持面方向に直接付勢するように構成されている
ことを特徴とする請求項12に記載の誘導加熱ユニット。 The pressing means is
A pressing member provided along the shape of the surface of the exciting coil opposite to the surface attached to the coil holding surface;
It consists of a sheet-like elastic member inserted between the pressing member and the exciting coil,
When the pressing member is attached to the coil bobbin in a state where the sheet-like elastic member is compressed, the exciting coil is directly urged toward the coil holding surface by the elastic force of the elastic member. The induction heating unit according to claim 12, wherein the induction heating unit is provided.
ことを特徴とする定着装置。 A fixing device comprising the induction heating unit according to claim 1.
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Legal Events
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---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20130417 |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140204 |