JP2017016052A - Fixation device and image formation apparatus having the same - Google Patents

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静磨 西村
Shizumaro Nishimura
静磨 西村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixation device which has excellent responsibility and durability of a power cutoff element.SOLUTION: In a fixation device including: a cylindrical rotor 1 which has a conductive layer 1a and is rotatable; a magnetic core material 2 which is inserted to a hollow part of the rotor and is arranged along a generatrix direction of the rotor; an exciting coil 3 which is wound around the magnetic core material in a direction intersecting the axial direction L of the magnetic core material; and a pressure member 8 which forms a nip part N with the rotor. The fixation device generates an alternation magnetic field by flowing an AC current in the exciting coil, and fixes a toner image on a recording material while conveying the recording material P carrying the unfixed toner image T with the nip part by causing electromagnetic induction heating in the conductive layer. A conductive cylindrical member 21 through which the alternation magnetic field passes is installed separately from the rotor, and a power cutoff element 20 is arranged in a contact manner in the cylindrical member.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する電磁誘導加熱方式の定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置に関する。   The present invention relates to an electromagnetic induction heating type fixing device mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or an electrophotographic printer, and an image forming apparatus including the fixing device.

電子写真方式の複写機やプリンタは、未定着のトナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱してトナー像を記録材に定着する定着装置を搭載している。この定着装置として、記録材を加熱する定着スリーブ等の回転体の導電層を直接発熱させることができる電磁誘導加熱方式の装置が知られている。このタイプの定着装置は、回転体の温度上昇が速く、消費電力も低いという利点を有する。   An electrophotographic copying machine or printer is equipped with a fixing device that heats a recording material carrying an unfixed toner image while heating it and fixes the toner image to the recording material. As this fixing device, an electromagnetic induction heating type device capable of directly generating heat in a conductive layer of a rotating body such as a fixing sleeve for heating a recording material is known. This type of fixing device has the advantages that the temperature of the rotating body rises rapidly and power consumption is low.

特許文献1には、導電層を有する回転可能な筒状の回転体の内部に励磁コイルと磁性体コアを配置し、回転体の軸方向に交番磁界を発生させ、回転体に発生する周回電流によるジュール熱で回転体を発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置が開示されている。   In Patent Document 1, an exciting coil and a magnetic core are arranged inside a rotatable cylindrical rotating body having a conductive layer, an alternating magnetic field is generated in the axial direction of the rotating body, and a circular current generated in the rotating body. An electromagnetic induction heating type fixing device is disclosed in which a rotating body is heated by Joule heat.

特開2014−26267号公報JP 2014-26267 A

特許文献1にあるように回転体の導電層を直接発熱させる定着装置においては、回転体の熱容量を小さくすることにより、回転体を目標温度まで上昇させる時間を短くすることができる。   In the fixing device that directly generates heat from the conductive layer of the rotator as disclosed in Patent Document 1, the time for raising the rotator to the target temperature can be shortened by reducing the heat capacity of the rotator.

しかし、回転体の昇温時間を短くできるということは、定着装置の制御回路に異変が起こり回転体が異常過熱した場合においても回転体の温度上昇が速いことを意味する。このためこのような定着装置構成においては、回転体の異常な温度上昇を迅速に検知する必要がある。   However, the fact that the temperature raising time of the rotating body can be shortened means that the temperature of the rotating body rises quickly even when the control circuit of the fixing device changes and the rotating body overheats abnormally. For this reason, in such a fixing device configuration, it is necessary to quickly detect an abnormal temperature rise of the rotating body.

通常、回転体の異常な温度上昇を検知するために、回転体の異常過熱に感応して励磁コイルへの通電を緊急遮断する通電遮断素子としてサーモスイッチが組み込まれている。   Usually, in order to detect an abnormal temperature rise of the rotating body, a thermo switch is incorporated as an energization interruption element that urgently interrupts energization to the exciting coil in response to abnormal overheating of the rotating body.

しかし、サーモスイッチの応答性を高めるために、サーモスイッチを回転体に接触させると、回転体との摺擦によりサーモスイッチの感熱部であるバイメタルが削れてしまうという課題があった。   However, when the thermo switch is brought into contact with the rotating body in order to improve the responsiveness of the thermo switch, there is a problem that the bimetal, which is the heat sensitive part of the thermo switch, is scraped off due to the friction with the rotating body.

本発明の目的は、通電遮断素子の応答性と耐久性に優れる定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a fixing device excellent in responsiveness and durability of an energization interruption element, and an image forming apparatus including the fixing device.

上記の目的を達成するために、本発明の定着装置は、
導電層を有する回転可能な筒状の回転体と、
前記回転体の中空部に挿通され前記回転体の母線方向に沿って配置された磁性芯材と、
前記磁性芯材の軸方向に交差する方向で前記磁性芯材に巻回された励磁コイルと、
前記回転体と共にニップ部を形成する加圧部材と、を備え、
前記励磁コイルに交流電流を流して交番磁界を生成し、前記導電層を電磁誘導加熱させて前記ニップ部で未定着のトナー像を担持した記録材を搬送しながらトナー像を記録材に定着させる定着装置において、
前記回転体とは別に前記交番磁界が内部を通過する導電性の円筒形部材を設置し、前記円筒形部材には通電遮断素子が接触配置されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the fixing device of the present invention includes:
A rotatable cylindrical rotating body having a conductive layer;
A magnetic core material inserted through the hollow portion of the rotating body and disposed along the generatrix direction of the rotating body;
An excitation coil wound around the magnetic core in a direction intersecting the axial direction of the magnetic core;
A pressure member that forms a nip portion together with the rotating body,
An alternating current is applied to the excitation coil to generate an alternating magnetic field, and the conductive layer is electromagnetically heated to fix the toner image on the recording material while transporting the recording material carrying the unfixed toner image at the nip portion. In the fixing device,
In addition to the rotating body, a conductive cylindrical member through which the alternating magnetic field passes is installed, and a current-carrying-off element is disposed in contact with the cylindrical member.

本発明の画像形成装置は、記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成部と、
トナー像を記録材に定着する定着部と、を有する画像形成装置において、
前記定着部として上記の定着装置を備えたことを特徴とする。
An image forming apparatus of the present invention includes an image forming unit that forms an unfixed toner image on a recording material,
An image forming apparatus having a fixing unit that fixes a toner image to a recording material.
The fixing unit includes the fixing device described above.

本発明によれば、通電遮断素子の応答性と耐久性に優れる定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置の提供を実現できる。   According to the present invention, it is possible to provide a fixing device excellent in the response and durability of the energization interrupting element, and an image forming apparatus including the fixing device.

画像形成装置の断面図Cross section of image forming apparatus 実施例1の定着装置の断面図Sectional view of the fixing device of Example 1 定着装置を記録材の搬送方向の上流側から見たときの正面図Front view of the fixing device as viewed from the upstream side in the recording material conveyance direction 磁性体コアと励磁コイルによる発熱層の電磁誘導加熱を説明するための図Diagram for explaining electromagnetic induction heating of heat-generating layer by magnetic core and exciting coil 定着スリーブの周回抵抗値の計算方法を説明するための図Diagram for explaining the calculation method of the circumferential resistance value of the fixing sleeve 実施例1の定着装置における定着スリーブと導電リングとサーモスイッチの配置態様を示す斜視図FIG. 3 is a perspective view illustrating an arrangement mode of a fixing sleeve, a conductive ring, and a thermo switch in the fixing device according to the first exemplary embodiment. 実施例1の定着装置の異常昇温時における導電リングと定着スリーブの昇温カーブを示す図The figure which shows the temperature rise curve of the conductive ring and the fixing sleeve at the time of abnormal temperature rise of the fixing device of Embodiment 1. 実施例2の定着装置における定着スリーブと導電リングとサーモスイッチの配置態様を示す斜視図The perspective view which shows the arrangement | positioning aspect of the fixing sleeve in the fixing apparatus of Example 2, a conductive ring, and a thermo switch.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の好適な実施形態は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は以下の実施例により限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において種々の構成を他の公知の構成に置き換えることは可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Although the preferred embodiment of the present invention is an example of the best embodiment of the present invention, the present invention is not limited by the following examples, and various other configurations are possible within the scope of the idea of the present invention. It is possible to replace this with a known configuration.

[実施例1]
1.画像形成装置100
図1を参照して、本発明に係る画像形成装置を説明する。図1は電子写真記録技術を用いた画像形成装置(本実施例ではモノクロプリンタ)100の一例の概略構成を表わす断面図である。
[Example 1]
1. Image forming apparatus 100
An image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an example of an image forming apparatus (monochrome printer in this embodiment) 100 using an electrophotographic recording technique.

画像形成装置100において、記録材Pに未定着のトナー像を形成する画像形成部Aは、像担持体としての感光体ドラム101と、帯電部材102と、レーザスキャナ103と、現像器104と、を有する。更に画像形成部Aは、感光体ドラムをクリーニングするクリーナ109と、転写部材108と、を有する。以上の画像形成部Aの動作は周知であるので詳細な説明は割愛する。   In the image forming apparatus 100, an image forming unit A that forms an unfixed toner image on the recording material P includes a photosensitive drum 101 as an image carrier, a charging member 102, a laser scanner 103, a developing device 104, Have Further, the image forming unit A includes a cleaner 109 that cleans the photosensitive drum, and a transfer member 108. Since the above-described operation of the image forming unit A is well known, detailed description thereof is omitted.

画像形成装置100の本体100A内のカセット105に収納された記録材Pはローラ106の回転によって1枚ずつ繰り出される。その記録材Pはローラ107の回転によって感光体ドラム101と転写部材108とで形成された転写ニップ部に搬送される。転写ニップ部でトナー像が転写された記録材Pは搬送ガイド110を介して定着部(以下、定着装置と称する)Bに送られる。記録材Pに形成された未定着のトナー像Tは定着装置Bによって記録材上に加熱定着される。定着装置Bを出た記録材Pはローラ111,112の回転によってトレイ113に排出される。   The recording material P stored in the cassette 105 in the main body 100 </ b> A of the image forming apparatus 100 is fed out one by one as the roller 106 rotates. The recording material P is conveyed to a transfer nip formed by the photosensitive drum 101 and the transfer member 108 by the rotation of the roller 107. The recording material P on which the toner image has been transferred at the transfer nip portion is sent to a fixing portion (hereinafter referred to as a fixing device) B via a conveyance guide 110. The unfixed toner image T formed on the recording material P is heated and fixed on the recording material by the fixing device B. The recording material P exiting the fixing device B is discharged to the tray 113 by the rotation of the rollers 111 and 112.

2.定着装置B
本実施例に示す定着装置Bは電磁誘導加熱方式の装置である。図2は本実施例に係る定着装置Bの概略構成を示す断面図である。図3は定着装置Bを記録材Pの搬送方向Yの上流側から見たときの正面図である。図4は磁性体コア2と励磁コイル3による発熱層1aの電磁誘導加熱を説明するための図である。
2. Fixing device B
The fixing device B shown in this embodiment is an electromagnetic induction heating type device. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the fixing device B according to the present embodiment. FIG. 3 is a front view of the fixing device B as viewed from the upstream side in the conveyance direction Y of the recording material P. FIG. 4 is a view for explaining electromagnetic induction heating of the heat generating layer 1a by the magnetic core 2 and the exciting coil 3. In FIG.

加圧部材としての加圧ローラ8は、芯金8aと、芯金8aの外周面上にローラ状に成形被覆させた弾性層8bと、弾性層8bの外周面上に設けられた離型層8cと、を有する。弾性層8bは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよい材質が好ましい。芯金8aの記録材Pの搬送方向Yと直交する長手方向の両端部は定着装置Bの左右の側板13a,13b間に軸受け(不図示)を介して回転可能に保持させて配設してある。   The pressure roller 8 as a pressure member includes a cored bar 8a, an elastic layer 8b formed and coated in a roller shape on the outer peripheral surface of the cored bar 8a, and a release layer provided on the outer peripheral surface of the elastic layer 8b. 8c. The elastic layer 8b is preferably made of a material having good heat resistance such as silicone rubber, fluorine rubber, fluorosilicone rubber or the like. Both ends of the metal core 8a in the longitudinal direction perpendicular to the conveyance direction Y of the recording material P are rotatably held between the left and right side plates 13a, 13b of the fixing device B via bearings (not shown). is there.

筒状の回転体としての定着スリーブ(以下、スリーブとも称す)1の中空部に挿通されたスリーブガイド6上には、スリーブガイド6を補強するためのステイ5が配置されている。ステイ5、及びスリーブガイド6の記録材Pの搬送方向Yと直交する長手方向の両端部は左右の側板13a,13bに保持されている。スリーブガイド6は耐熱性樹脂PPS等で構成されている。ステイ5の長手方向の両端部と天板14の左右の側板13a,13b側の内面に設けられたバネ受け部材18a,18bとの間に、それぞれ、加圧バネ17a,17bを縮設することでステイ5に押し下げ力を作用させている。   A stay 5 for reinforcing the sleeve guide 6 is disposed on a sleeve guide 6 inserted through a hollow portion of a fixing sleeve (hereinafter also referred to as a sleeve) 1 as a cylindrical rotating body. Both ends of the stay 5 and the sleeve guide 6 in the longitudinal direction perpendicular to the conveyance direction Y of the recording material P are held by the left and right side plates 13a and 13b. The sleeve guide 6 is made of a heat resistant resin PPS or the like. The pressure springs 17a and 17b are contracted between the longitudinal ends of the stay 5 and the spring receiving members 18a and 18b provided on the inner surfaces of the left and right side plates 13a and 13b of the top plate 14, respectively. Thus, a pushing force is applied to the stay 5.

本実施例の定着装置Bでは、総圧約100N〜250N(約10kgf〜約25kgf)の押圧力をステイ5に与えている。この押圧力によりスリーブガイド6の下面はスリーブ1を介して加圧ローラ8表面に加圧され、これにより加圧ローラ8はスリーブ1と共に所定幅のニップ部Nを形成する。   In the fixing device B of this embodiment, a pressing force of a total pressure of about 100 N to 250 N (about 10 kgf to about 25 kgf) is applied to the stay 5. With this pressing force, the lower surface of the sleeve guide 6 is pressed against the surface of the pressure roller 8 via the sleeve 1, whereby the pressure roller 8 forms a nip portion N having a predetermined width together with the sleeve 1.

加圧ローラ8は駆動手段としてのモータMの駆動により矢印方向に回転(駆動)される。スリーブ1は加圧ローラ8の回転に追従して矢印方向に回転する。スリーブガイド6の長手方向の両端部には、スリーブ1の回転時に当該スリーブ1の端部を受けてスリーブ1の寄り移動を規制するフランジ部材12a,12bが外嵌されている。フランジ部材12a,12bの材質としては耐熱性の樹脂材料が好ましい。   The pressure roller 8 is rotated (driven) in the direction of the arrow by driving a motor M as a driving means. The sleeve 1 follows the rotation of the pressure roller 8 and rotates in the direction of the arrow. At both ends in the longitudinal direction of the sleeve guide 6, flange members 12 a and 12 b that receive the end of the sleeve 1 when the sleeve 1 rotates and restrict the movement of the sleeve 1 are fitted. The material of the flange members 12a and 12b is preferably a heat resistant resin material.

スリーブ1は、基層となる導電層としての筒状の発熱層1aと、発熱層1aの外周面に積層させた弾性層1bと、弾性層1bの外周面に積層させた離型層1cからなる複合構造の筒形回転体である。スリーブ1の直径は10〜50mmである。   The sleeve 1 includes a cylindrical heat generating layer 1a as a conductive layer serving as a base layer, an elastic layer 1b stacked on the outer peripheral surface of the heat generating layer 1a, and a release layer 1c stacked on the outer peripheral surface of the elastic layer 1b. It is a cylindrical rotating body having a composite structure. The diameter of the sleeve 1 is 10 to 50 mm.

導電性部材によって形成された発熱層1aには後述する励磁コイル3からの交番磁界が作用することにより、発熱層1aに周回電流I1(図4参照)が発生して発熱層1aが発熱する。この熱が弾性層1b、離型層1cに伝達されてスリーブ1全体が加熱される。   An alternating magnetic field from an exciting coil 3 described later acts on the heat generating layer 1a formed of the conductive member, so that a circulating current I1 (see FIG. 4) is generated in the heat generating layer 1a and the heat generating layer 1a generates heat. This heat is transmitted to the elastic layer 1b and the release layer 1c, and the entire sleeve 1 is heated.

定着装置Bの温度検知は、スリーブ1の記録材Pの搬送方向Yと直交する長手方向中央、及びスリーブ1の長手方向両端部に配設された非接触型の温度検知素子9,10,11によって行われる。温度検知素子9はスリーブ1表面において記録材Pが通過する領域(通過領域)Apの温度を検知し、温度検知素子10,11は記録材Pが通過しない領域(非通過領域)Anpの温度を検知する。   The temperature detection of the fixing device B is performed by a non-contact type temperature detection element 9, 10, 11 disposed at the longitudinal center of the sleeve 1 perpendicular to the conveyance direction Y of the recording material P and at both longitudinal ends of the sleeve 1. Is done by. The temperature detecting element 9 detects the temperature of a region (passing region) Ap through which the recording material P passes on the surface of the sleeve 1, and the temperature detecting elements 10 and 11 detect the temperature of a region (non-passing region) Anp through which the recording material P does not pass. Detect.

ここで、定着装置Bの温度制御はスリーブ1の長手方向中央の温度検知素子9によって検出された温度をもとに行われ、これによりスリーブ1は誘導加熱されてスリーブ1表面の温度が所定の定着温度(目標温度)に維持される。また、スリーブ1の長手方向両端部に配設された温度検知素子10,11によって記録材Pを連続プリントした時の昇温具合を検知することができる。   Here, the temperature control of the fixing device B is performed based on the temperature detected by the temperature detection element 9 at the center in the longitudinal direction of the sleeve 1, whereby the sleeve 1 is induction-heated and the temperature of the sleeve 1 surface is set to a predetermined temperature. The fixing temperature (target temperature) is maintained. Further, it is possible to detect the temperature rise when the recording material P is continuously printed by the temperature detecting elements 10 and 11 disposed at both ends in the longitudinal direction of the sleeve 1.

未定着のトナー像Tを担持する記録材Pはニップ部Nで挟持搬送されつつ加熱され、これによりトナー像Tは記録材上に定着される。   The recording material P carrying the unfixed toner image T is heated while being nipped and conveyed by the nip portion N, whereby the toner image T is fixed on the recording material.

3.磁性体コア2と励磁コイル3
磁性体コア2は直径10mmの円筒形の磁性芯材でできており、不図示の固定手段でスリーブ1の中空部を貫通して配置されている。つまり、磁性体コア2はスリーブ1の中空部に挿通されスリーブ1の母線方向に沿って配置されている。そして励磁コイル3にて生成された磁力線をスリーブ1の内部に誘導することによって磁路を形成する。
3. Magnetic core 2 and exciting coil 3
The magnetic core 2 is made of a cylindrical magnetic core material having a diameter of 10 mm, and is disposed through the hollow portion of the sleeve 1 by fixing means (not shown). That is, the magnetic core 2 is inserted through the hollow portion of the sleeve 1 and arranged along the generatrix direction of the sleeve 1. A magnetic path is formed by guiding the magnetic field lines generated by the exciting coil 3 to the inside of the sleeve 1.

励磁コイル3は被覆された銅線であり、磁性体コア2に螺旋状に巻き回して配設されている。つまり、励磁コイル3は磁性体コア2の軸方向Lに交差する方向で磁性体コア2に巻回されている。この励磁コイル3に高周波コンバータ16から交流電流としての高周波電流を流すと、周期的に極性が反転する交番磁界が磁性体コア2に平行な方向に発生する。スリーブ1の発熱層1aにはこの磁界を打ち消すように周回電流I1が発生し、この周回電流によるジュール熱によりスリーブ1が加熱され温度上昇する。   The exciting coil 3 is a coated copper wire and is wound around the magnetic core 2 in a spiral shape. That is, the exciting coil 3 is wound around the magnetic core 2 in a direction crossing the axial direction L of the magnetic core 2. When a high-frequency current as an alternating current is supplied from the high-frequency converter 16 to the exciting coil 3, an alternating magnetic field whose polarity is periodically reversed is generated in a direction parallel to the magnetic core 2. A circulating current I1 is generated in the heat generating layer 1a of the sleeve 1 so as to cancel this magnetic field, and the sleeve 1 is heated by Joule heat due to the circulating current, and the temperature rises.

4.サーモスイッチ(通電遮断素子)20と導電リング(円筒形部材)21の説明
本実施例の定着装置Bでは、スリーブ1の異常過熱に感応して励磁コイル3への通電を緊急遮断する通電遮断素子としてサーモスイッチを用いている。ここで、サーモスイッチをスリーブ1に非接触、または間接接触配置する場合、サーモスイッチの応答時間は接触配置した場合に比べて大幅に遅く、またその応答時間はサーモスイッチとスリーブ1の空間距離のばらつきにより大きく左右させられる。
4). Description of thermoswitch (energization interruption element) 20 and conductive ring (cylindrical member) 21 In the fixing device B of this embodiment, an energization interruption element that urgently interrupts energization of the exciting coil 3 in response to abnormal overheating of the sleeve 1. As a thermo switch. Here, when the thermo switch is arranged in a non-contact or indirect contact with the sleeve 1, the response time of the thermo switch is significantly slower than that in the contact arrangement, and the response time is the spatial distance between the thermo switch and the sleeve 1. It is greatly affected by variations.

一方、サーモスイッチの応答性を高めるために、サーモスイッチをスリーブ1の内面に接触させると、スリーブ1の内面である発熱層1aに傷がつき発熱分布に影響がでるという問題があった。更に、サーモスイッチ側も発熱層1aとの摺擦により感熱部であるバイメタルが削れてしまい応答性に影響がでるという問題があった。   On the other hand, if the thermo switch is brought into contact with the inner surface of the sleeve 1 in order to improve the responsiveness of the thermo switch, there is a problem that the heat generation layer 1a which is the inner surface of the sleeve 1 is damaged and the heat generation distribution is affected. Further, the thermoswitch side has a problem that the bimetal which is the heat sensitive part is scraped by rubbing with the heat generating layer 1a and the responsiveness is affected.

本実施例ではサーモスイッチを例にして説明するが、温度ヒューズ、またはサーモスタットといった過昇温時に通電を遮断する機能を有する他の通電遮断素子でも同様の問題が起こる。   In the present embodiment, a thermo switch will be described as an example, but the same problem also occurs in other energization interrupting elements having a function of interrupting energization such as a thermal fuse or a thermostat.

以上を鑑み、本実施例では、スリーブ1とは別に無回転の導電性の円筒形部材を設置し、サーモスイッチをその円筒形部材に接触配置させることにより前述した問題を解決する。   In view of the above, in this embodiment, a non-rotating conductive cylindrical member is installed separately from the sleeve 1, and the above-described problem is solved by arranging a thermo switch in contact with the cylindrical member.

図3において、20は定着装置Bの天板14内面に台座部材20bを介して設置された通電遮断素子としてのサーモスイッチである。そしてサーモスイッチ20の感熱部であるバイメタル部20aを導電性の円筒形部材としての導電リング21に接触させている。   In FIG. 3, reference numeral 20 denotes a thermo switch as an energization interrupting element installed on the inner surface of the top plate 14 of the fixing device B via a base member 20b. And the bimetal part 20a which is a heat sensitive part of the thermoswitch 20 is made to contact the conductive ring 21 as a conductive cylindrical member.

導電リング21は、直径32mm、厚み50μm、幅5mmのSUS304によって筒状に形成され、スリーブ1表面の記録材Pが通過しない領域Anpに配置してある。この導電リング21は、フランジ部材12a、側板13a、天板14等の部材に支持部材(不図示)を介して保持されている。つまり、導電リング21は、スリーブ1の外側に無回転に設置されている。   The conductive ring 21 is formed in a cylindrical shape by SUS304 having a diameter of 32 mm, a thickness of 50 μm, and a width of 5 mm, and is disposed in a region Anp on the surface of the sleeve 1 where the recording material P does not pass. The conductive ring 21 is held by members such as the flange member 12a, the side plate 13a, and the top plate 14 via a support member (not shown). That is, the conductive ring 21 is installed on the outside of the sleeve 1 so as not to rotate.

ここで、導電リング21の条件として、熱容量がスリーブ1より小さく、周回抵抗(周回方向に電流が流れた際の電気抵抗)がスリーブ1より大きいことが好ましい。このような条件において通常の温調時はサーモスイッチ20を切れさせることなく異常昇温時だけサーモスイッチ20を切らせることが可能となる。また導電リング21の直径は本実施例の径に限定されるものではないが、大きくなればなるほど熱容量が大きくなり、さらに周回電流が減少することによって温度上昇が遅くなることから50mm以下が望ましい。   Here, as a condition of the conductive ring 21, it is preferable that the heat capacity is smaller than that of the sleeve 1, and the circulation resistance (electric resistance when current flows in the circulation direction) is larger than that of the sleeve 1. Under such conditions, during normal temperature control, the thermo switch 20 can be turned off only during abnormal temperature rise without turning off the thermo switch 20. Further, the diameter of the conductive ring 21 is not limited to the diameter of the present embodiment, but the heat capacity increases as the diameter increases, and further, the temperature rise slows down due to the reduction of the circulating current, so that it is preferably 50 mm or less.

ここで、発熱層1aの周回抵抗について説明する。図5(a)に、発熱層1aの形状と周回抵抗の計算方法を示す。筒状の発熱層1aは、長さL[m]、直径d[m]、厚みt[m]、体積抵抗率ρ[Ωm]とすると、図5(b)に示すように発熱層1aを切り開いて矢印R方向に電流Iを流す際の電気抵抗RSLVは、以下の式となる。 Here, the circular resistance of the heat generating layer 1a will be described. FIG. 5A shows the calculation method of the shape of the heat generating layer 1a and the circular resistance. When the cylindrical heat generating layer 1a has a length L [m], a diameter d [m], a thickness t [m], and a volume resistivity ρ [Ωm], the heat generating layer 1a is formed as shown in FIG. The electric resistance R SLV when the current I is opened and flows in the arrow R direction is expressed by the following equation.

この式を用いて導電リング21の周回抵抗を求めることができる。 The circular resistance of the conductive ring 21 can be obtained using this equation.

次に、スリーブ1の異常加熱時にサーモスイッチ20が切れて給電停止がなされる仕組みを、図6を参照して説明する。図6はスリーブ1の外側に設置した導電リング21と、導電リング21と接触するサーモスイッチ20を示す斜視図である。   Next, a mechanism in which the thermoswitch 20 is turned off and the power supply is stopped when the sleeve 1 is abnormally heated will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a perspective view showing the conductive ring 21 installed on the outside of the sleeve 1 and the thermoswitch 20 in contact with the conductive ring 21.

前述したように、励磁コイル3に交流電流が流れるとこれに伴って磁性体コア2に平行な向きに交番磁界が発生する。スリーブ1の発熱層1aにはこの磁界を打ち消すように誘導電流(周回電流)I1(図3参照)が発生し、この周回電流によるジュール熱によりスリーブ1が加熱され温度が上昇する。通常、スリーブ1の温度は温度検知素子9の検知温度に基づきトナーの定着温度付近の温度になるように制御されている。   As described above, when an alternating current flows through the exciting coil 3, an alternating magnetic field is generated in a direction parallel to the magnetic core 2. Inductive current (circular current) I1 (see FIG. 3) is generated in the heat generating layer 1a of the sleeve 1 so as to cancel this magnetic field, and the sleeve 1 is heated by Joule heat due to this circular current, and the temperature rises. Normally, the temperature of the sleeve 1 is controlled so as to be close to the fixing temperature of the toner based on the temperature detected by the temperature detecting element 9.

一方、同様の仕組みで上記の交番磁界に対しループ回路を形成する導電リング21にも誘導電流(周回電流)が発生する。導電リング21にはこの磁界を打ち消すように誘導電流(周回電流)I2が発生し、この周回電流によるジュール熱により導電リング21が加熱され温度が上昇する。サーモスイッチ20は導電リング21の温度が規定の温度以上になると回路遮断を行う。ここでスリーブ1の温度が制御された状況、すなわち通常出力の交番磁界が発生している状態下では、導電リング21の温度はサーモスイッチ20の規定温度以上には至らず、サーモスイッチ20は動作しない。   On the other hand, an induced current (circular current) is also generated in the conductive ring 21 that forms a loop circuit with respect to the alternating magnetic field by the same mechanism. An induction current (circular current) I2 is generated in the conductive ring 21 so as to cancel out this magnetic field, and the conductive ring 21 is heated by Joule heat due to the circular current, and the temperature rises. The thermo switch 20 cuts off the circuit when the temperature of the conductive ring 21 exceeds a specified temperature. Here, in a state where the temperature of the sleeve 1 is controlled, that is, in a state where an alternating magnetic field of normal output is generated, the temperature of the conductive ring 21 does not reach the specified temperature of the thermo switch 20 and the thermo switch 20 operates. do not do.

ところが、定着装置Bの温度制御回路に何らかの異変が起きてスリーブ1の温度が上昇し続けるような交番磁界が発生し続けると、それに伴い導電リング21の温度も上昇し続ける。そして導電リング21の温度がサーモスイッチ20による規定温度に達すると、サーモスイッチ20が切れ、励磁コイル3への給電が遮断されてスリーブ1の温度はそれ以上上昇しなくなる。ここで導電リング21は無回転でサーモスイッチ20の感熱部であるバイメタル部20aに接触配置されていることから、バイメタル部20aが削れるといったことは起こらない。   However, if an abnormality occurs in the temperature control circuit of the fixing device B and an alternating magnetic field that continuously increases the temperature of the sleeve 1 continues to be generated, the temperature of the conductive ring 21 continues to increase accordingly. When the temperature of the conductive ring 21 reaches the specified temperature by the thermo switch 20, the thermo switch 20 is turned off, the power supply to the exciting coil 3 is cut off, and the temperature of the sleeve 1 does not increase any more. Here, since the conductive ring 21 is not rotated and is disposed in contact with the bimetal portion 20a which is the heat sensitive portion of the thermo switch 20, the bimetal portion 20a is not scraped.

本実施例の定着装置Bの効果を確認するために、定着装置Bの最大投入電力である1500Wを投入し続けた場合のサーモスイッチ20の動作を確認した。ここでサーモスイッチ20には規定温度が300℃のものを用いた。これは本実施例のスリーブ1は300℃で弾性層1bが破損するためである。図7に、最大投入電力を投入し続けた時の導電リング21の温度(実験用に貼り付けた熱電対による検知温度)とスリーブ1の温度(温度検知素子9による検知温度)の昇温カーブを示す。   In order to confirm the effect of the fixing device B of this embodiment, the operation of the thermoswitch 20 when the maximum power of 1500 W, which is the maximum input power of the fixing device B, is continuously applied was confirmed. Here, the thermoswitch 20 having a specified temperature of 300 ° C. was used. This is because the elastic layer 1b is damaged at 300 ° C. in the sleeve 1 of this embodiment. FIG. 7 shows a temperature rise curve of the temperature of the conductive ring 21 (the temperature detected by the thermocouple affixed for the experiment) and the temperature of the sleeve 1 (the temperature detected by the temperature detection element 9) when the maximum input power is continuously applied. Indicates.

実験ではサーモスイッチ20は電力投入後4.4秒で切れたが、この時スリーブ1の温度は240℃であり、十分な温度マージンをもって給電が遮断されたことが確認された。また図7において破線は通常温調時における導電リング21とスリーブ1の温度であり、スリーブ1を定着温度である160℃で温調する限りにおいては導電リング21の温度は300℃に到達することがないためサーモスイッチ20は切れることはない。   In the experiment, the thermoswitch 20 was turned off in 4.4 seconds after the power was turned on. At this time, the temperature of the sleeve 1 was 240 ° C., and it was confirmed that the power supply was cut off with a sufficient temperature margin. In FIG. 7, the broken lines indicate the temperatures of the conductive ring 21 and the sleeve 1 during normal temperature control, and the temperature of the conductive ring 21 reaches 300 ° C. as long as the sleeve 1 is temperature-controlled at the fixing temperature of 160 ° C. Since there is no, there is no possibility that the thermoswitch 20 is cut off.

このような効果が発現するのは、スリーブ1と導電リング21が励磁コイル3より発生する交番磁界に対し鉛直に配置されていることにより、スリーブ1と導電リング21にその交番磁界を打ち消すように周回電流が誘導されるという特徴による。   Such an effect appears because the sleeve 1 and the conductive ring 21 are arranged perpendicular to the alternating magnetic field generated by the exciting coil 3 so that the alternating magnetic field is canceled by the sleeve 1 and the conductive ring 21. This is due to the characteristic that a circular current is induced.

以上説明したように、本実施例の定着装置Bは、スリーブ1とは別に交番磁界が内部を通過する導電リング21をスリーブの外側に設置し、その導電リングにサーモスイッチ20を接触させたので、サーモスイッチの応答性を高めつつ耐久性を確保できる。   As described above, in the fixing device B of the present embodiment, the conductive ring 21 through which the alternating magnetic field passes is installed outside the sleeve separately from the sleeve 1, and the thermo switch 20 is brought into contact with the conductive ring. , Durability can be ensured while improving the response of the thermo switch.

[実施例2]
定着装置Bの他の例を説明する。実施例1では導電リング21をスリーブ1の外側に設置したのに対し、本実施例では、導電リング22をスリーブ1の内側に設置した場合について説明する。尚、本実施例の定着装置Bの構成は導電リング22とサーモスイッチ20以外は実施例1と同様であるため説明を省略する。図8はスリーブ1の内側に設置した導電リング22と、導電リング22と接触するサーモスイッチ20を示す斜視図である。
[Example 2]
Another example of the fixing device B will be described. In the first embodiment, the conductive ring 21 is installed outside the sleeve 1, whereas in this embodiment, the case where the conductive ring 22 is installed inside the sleeve 1 will be described. Note that the configuration of the fixing device B of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the conductive ring 22 and the thermo switch 20, and thus the description thereof is omitted. FIG. 8 is a perspective view showing the conductive ring 22 installed inside the sleeve 1 and the thermoswitch 20 in contact with the conductive ring 22.

サーモスイッチ20はスリーブ1の内側に台座部材(不図示)を介して設置されている。台座部材は、フランジ部材12a、側板13a等の部材に第一の支持部材(不図示)を介して保持されている。そしてサーモスイッチ20の感熱部であるバイメタル部20aを導電性の円筒形部材としての導電リング22に接触させている。   The thermo switch 20 is installed inside the sleeve 1 via a base member (not shown). The pedestal member is held by a member such as the flange member 12a and the side plate 13a via a first support member (not shown). And the bimetal part 20a which is a heat sensitive part of the thermoswitch 20 is made to contact the conductive ring 22 as a conductive cylindrical member.

導電リング22は、直径20mm、厚み50μm、幅5mmのSUS304によって筒状に形成され、スリーブ1表面の記録材Pが通過しない領域Anpでスリーブ1の内側に設置してある。この導電リング22は、フランジ部材12a、側板13a等の部材に第二の支持部材(不図示)を介して保持されている。つまり、導電リング22は、スリーブ1の内側に無回転に設置されている。実施例1と同様、導電リング22の条件として、熱容量がスリーブ1より小さく、周回抵抗がスリーブ1より大きいことが好ましい。これにより異常昇温時だけサーモスイッチ20を切らせることが可能となる。   The conductive ring 22 is formed in a cylindrical shape by SUS304 having a diameter of 20 mm, a thickness of 50 μm, and a width of 5 mm, and is installed inside the sleeve 1 in a region Anp on the surface of the sleeve 1 where the recording material P does not pass. The conductive ring 22 is held by members such as the flange member 12a and the side plate 13a via a second support member (not shown). That is, the conductive ring 22 is installed in the sleeve 1 so as not to rotate. As in the first embodiment, the conductive ring 22 preferably has a heat capacity smaller than that of the sleeve 1 and a circular resistance larger than that of the sleeve 1. As a result, the thermo switch 20 can be turned off only when the temperature rises abnormally.

本実施例の定着装置Bの効果を確認するために、実施例1と同様に定着装置Bの最大投入電力である1500Wを投入し続けた場合のサーモスイッチ20の動作を確認した。本実施例でも、サーモスイッチ20には規定温度が300℃のものを用いた。実験ではサーモスイッチ20は電力投入後3.9秒で切れたが、この時スリーブ1の温度(温度検知素子9による検知温度)は210℃であり、十分な温度マージンをもって給電が遮断されたことが確認された。   In order to confirm the effect of the fixing device B of the present embodiment, the operation of the thermoswitch 20 when the maximum applied power of 1500 W, which is the maximum input power of the fixing device B, is continuously applied as in the first embodiment was confirmed. In this embodiment, the thermoswitch 20 having a specified temperature of 300 ° C. was used. In the experiment, the thermoswitch 20 was cut off in 3.9 seconds after the power was turned on. At this time, the temperature of the sleeve 1 (detected temperature by the temperature detecting element 9) was 210 ° C., and the power supply was cut off with a sufficient temperature margin. Was confirmed.

本実施例の定着装置Bでは導電リング21はスリーブ1表面の記録材Pが通過しない領域Anpでスリーブ1の内側に設置したが、スリーブ1表面の記録材Pが通過する領域Apでスリーブ1の内側に設置してもよい。その場合、フランジ部材12a,12bとの干渉を考慮する必要がなくなるためスリーブ1の短尺化が可能となる。   In the fixing device B of this embodiment, the conductive ring 21 is installed inside the sleeve 1 in the region Anp where the recording material P on the surface of the sleeve 1 does not pass, but in the region Ap where the recording material P on the surface of the sleeve 1 passes, You may install inside. In that case, since it is not necessary to consider interference with the flange members 12a and 12b, the sleeve 1 can be shortened.

以上説明したように、本実施例の定着装置Bは、スリーブ1とは別に交番磁界が内部を通過する導電リング22をスリーブの内側に設置し、その導電リングにサーモスイッチ20を接触させたので、サーモスイッチの応答性を高めつつ耐久性を確保できる。   As described above, in the fixing device B of the present embodiment, the conductive ring 22 through which the alternating magnetic field passes is installed separately from the sleeve 1, and the thermoswitch 20 is brought into contact with the conductive ring. , Durability can be ensured while improving the response of the thermo switch.

1 定着スリーブ、1a 発熱層、2 磁性体コア、3 励磁コイル、8 加圧ローラ、
20 サーモスイッチ、21,22 導電リング、100 画像形成装置、
A 画像形成部、B 定着装置、L 磁性体コアの軸方向、N ニップ部、P 記録材
1 fixing sleeve, 1a heating layer, 2 magnetic core, 3 excitation coil, 8 pressure roller,
20 thermo switch, 21, 22 conductive ring, 100 image forming device,
A image forming section, B fixing device, L axial direction of magnetic core, N nip section, P recording material

Claims (4)

導電層を有する回転可能な筒状の回転体と、
前記回転体の中空部に挿通され前記回転体の母線方向に沿って配置された磁性芯材と、
前記磁性芯材の軸方向に交差する方向で前記磁性芯材に巻回された励磁コイルと、
前記回転体と共にニップ部を形成する加圧部材と、を備え、
前記励磁コイルに交流電流を流して交番磁界を生成し、前記導電層を電磁誘導加熱させて前記ニップ部で未定着のトナー像を担持した記録材を搬送しながらトナー像を記録材に定着させる定着装置において、
前記回転体とは別に前記交番磁界が内部を通過する導電性の円筒形部材を設置し、前記円筒形部材には通電遮断素子が接触配置されていることを特徴とする定着装置。
A rotatable cylindrical rotating body having a conductive layer;
A magnetic core material inserted through the hollow portion of the rotating body and disposed along the generatrix direction of the rotating body;
An excitation coil wound around the magnetic core in a direction intersecting the axial direction of the magnetic core;
A pressure member that forms a nip portion together with the rotating body,
An alternating current is applied to the excitation coil to generate an alternating magnetic field, and the conductive layer is electromagnetically heated to fix the toner image on the recording material while transporting the recording material carrying the unfixed toner image at the nip portion. In the fixing device,
In addition to the rotating body, a conductive cylindrical member through which the alternating magnetic field passes is installed, and an energization interrupting element is disposed in contact with the cylindrical member.
前記円筒形部材は前記回転体の外側に無回転に設置されていることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the cylindrical member is installed on the outside of the rotating body so as not to rotate. 前記円筒形部材は前記回転体の内側に無回転に設置されていることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the cylindrical member is non-rotatably installed inside the rotating body. 記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成部と、
トナー像を記録材に定着する定着部と、を有する画像形成装置において、
前記定着部として請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
An image forming unit for forming an unfixed toner image on a recording material;
An image forming apparatus having a fixing unit that fixes a toner image to a recording material.
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1 as the fixing unit.
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