JP3545996B2 - Fixing device - Google Patents

Fixing device Download PDF

Info

Publication number
JP3545996B2
JP3545996B2 JP2000192259A JP2000192259A JP3545996B2 JP 3545996 B2 JP3545996 B2 JP 3545996B2 JP 2000192259 A JP2000192259 A JP 2000192259A JP 2000192259 A JP2000192259 A JP 2000192259A JP 3545996 B2 JP3545996 B2 JP 3545996B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
roller
hollow roller
coil
heating
heating roller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2000192259A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002006659A (en
Inventor
譲 南條
中野  邦昭
尚史 三宅
晴也 逢坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Document Solutions Inc
Original Assignee
Kyocera Mita Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Mita Corp filed Critical Kyocera Mita Corp
Priority to JP2000192259A priority Critical patent/JP3545996B2/en
Publication of JP2002006659A publication Critical patent/JP2002006659A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3545996B2 publication Critical patent/JP3545996B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Fixing For Electrophotography (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式の画像形成装置では、感光体等からなる像形成部により形成されたトナー像が、給紙部から感光体位置に搬入された転写紙に転写部により転写され、定着部によりそのトナー像が転写紙に定着された後、装置外に排出されるようになっている。
【0003】
定着部としては、最近では、高速化の点から加熱ローラと加圧ローラにより構成される熱ローラ定着方式を採用することが多い。熱ローラ定着方式では、加圧ローラは加熱ローラに所定の圧力で押し付けられており、トナー像が転写された転写紙は加熱ローラと加圧ローラの間に通されて、加熱ローラからの熱と加圧ローラの圧力によってトナー像が転写紙に定着されるようになっている。
【0004】
従来の加熱ローラは、ハロゲンランプなどからなるヒータを内蔵し、このヒータからの輻射熱によってローラ表面を加熱するようにしたものが多い。
【0005】
これに対して、導電性部材で形成された加熱ローラの内部又は外部にコイルが巻回されたコアを配設し、このコイルに高周波電力を供給し、この高周波電力によって生じた高周波磁界がローラに鎖交することによりローラに誘導渦電流を発生させ、この渦電流とローラの抵抗によって生じるジュール熱により、加熱ローラを加熱するようにした誘導加熱方式の定着装置が提案されている(特開昭54−39645号公報、特開平7−295414号公報、特開平9−258586号公報参照)。
【0006】
この誘導加熱方式の定着装置は、ローラ自体を加熱するので、ヒータにより間接的に加熱する方式に比べて効率がよく、ローラ以外の部分における温度上昇を低減できる。従って、定着可能温度まで上昇するのに要する時間の短縮や装置の省エネルギー化などを実現することが期待されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、加熱ローラの内部にコイルを配置したのでは、このローラからの輻射熱でコイル自身も加熱されてしまう。すると、コイルの抵抗値やインダクタンス値等の特性が変化して効率が低下し、コイル線自身が溶融して絶縁破壊を引き起こし、ひいてはコイルに電力を供給する電源にも多大な影響を与えるおそれがあった。このため、ファン等を用いてコイルを強制的に冷却する必要があり、加熱する一方で冷却するといった非効率的なこととなる。また、強制的に冷却する場合には、ローラの開口部を大きくとらざるをえず、ローラ両端部の温度低下を加速することとなる。
【0008】
一方、加熱ローラの外部にコイルを配置したとしても、上記コイルの強制的な冷却は不要となるものの、ローラの両端部からの空気の出入りや熱伝導による自然放冷があるため、この場合も、加熱する一方で冷却するといった非効率的なこととなり、特にローラ両端部の温度低下が著しい。
【0009】
いずれの場合においても、ローラ両端部の温度低下は、ローラ全長に亘る均一な定着性を阻害するので、従来は、コイルの巻回数をローラ端部側でローラ中央側に比べて密にしたり、コイルを分割してそれぞれ独立に制御を行うなど複雑な構成をとらざるをえなかった。
【0010】
本発明は、上記問題を解決するもので、簡単な構成で加熱効率のさらなる向上を図ることのできる誘導加熱方式の定着装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、強磁性体により形成された円筒形状で、中心軸周りに回転可能に保持された中空ローラに近接させてコイルを配設し、このコイルに高周波電力を供給して上記中空ローラに渦電流を生じさせることにより上記中空ローラを加熱し、この加熱された中空ローラを用いて転写紙上に形成されたトナー像を当該転写紙に定着するようにした誘導加熱方式の定着装置であって、上記コイルを中空ローラの外部に配設するとともに、上記中空ローラの両端部に樹脂や弱磁性体材料製の蓋を設け、該蓋は中空ローラ内面に所定深さまで嵌合可能な円筒状の案内部と、上記所定深さを規制するとともに案内部の一端を塞ぐ円板状のフランジ部と、フランジ部の外側に中空ローラと同軸に形成され該中空ローラの軸受け部に回転可能に軸支される回転軸部とから構成されていることを特徴とするものである。
【0012】
この構成によれば、上記コイルが中空ローラの外部に配設されたので、コイルは自然放冷される一方、ローラは加熱されるだけとなる。したがって、ローラを加熱する一方で冷却するといった非効率的なことがなくなる。また、上記コイルの両端部に樹脂や弱磁性体材料製の蓋が設けられ、該蓋は中空ローラ内面に所定深さまで嵌合可能な円筒状の案内部と、上記所定深さを規制するとともに案内部の一端を塞ぐ円板状のフランジ部と、フランジ部の外側に中空ローラと同軸に形成され該中空ローラの軸受け部に回転可能に軸支される回転軸部とから構成されているので、ローラ両端部からの空気の出入りによる自然冷却が殆どなくなり、加熱効率が改善される。
【0013】
また、効率的な誘導加熱が行われるようになるので、加熱効率がさらに改善される。
【0014】
請求項記載の発明のように、上記蓋は断熱性材料で形成されたものであれば、ローラ端部からの熱伝導による放熱が少なくなり、加熱効率がさらに改善される。
【0015】
請求項記載の発明のように、上記蓋は空気孔を備えたものであれば、ローラ内の空気膨張による昇圧が防止される。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る定着装置が適用される複写機の一実施形態における要部を示す構成図である。
【0017】
この複写機1では、帯電部2により感光体3が一様に帯電され、原稿読取部90(図3参照)により読み取られた原稿画像に基づく露光部4からの光により感光体3上に静電潜像が形成され、現像部5により静電潜像にトナーが付着してトナー像が形成される。一方、転写紙7が給紙部70(図3参照)から感光体3に向けて搬送され、転写部6により感光体3表面のトナー像が転写紙7に転写される。
【0018】
そして、感光体3から分離された転写紙7は定着部8に搬送され、この定着部8においてトナー像が転写紙7に定着された後、転写紙7は排出ローラ対9により図外の排出部に排出される。
【0019】
定着部8は、加熱ローラ11及び加圧ローラ12を備え、複写機本体に固定された定着ユニット13内に配設されている。
【0020】
加熱ローラ11は、導電性部材で形成された直径略40mmの円筒形状の中空ローラで、速やかに加熱されるようにできるだけ薄肉となっており、その表面には例えばテフロンゴムで形成された離型層が設けられている。また、ローラ11の外側の所定位置には、フェライトなどからなるコア14が配設され、この加熱コア14には例えば銅線からなるコイル15が巻回されている。上記導電性部材としては、強磁性体である鉄、ニッケルなどが誘電加熱効率の面から好適であり、例えばSUS430に代表されるステンレス鋼などが耐食性の面からさらに好適である。ただし、必要に応じて弱磁性体や非磁性体を用いてもよい。
【0021】
この加熱ローラ11は、中心軸16(図2参照)周りに回転自在に定着ユニット13に保持され、その一端に駆動ギア(図示省略)が取り付けられており、この駆動ギアに接続されたモータ(図示省略)によって回転駆動されるようになっている。
【0022】
一方、加圧ローラ12は、表面が加熱ローラ11の表面より若干軟らかい、例えばシリコンゴムで形成され、加熱ローラ11に接触し所定の圧力で押し付けられて定着ユニット13に回転自在に保持されており、加熱ローラ11の回転によって従動するように構成されている。
【0023】
これらのローラ11,12間に転写紙7が搬送されてくると、両ローラでこの転写紙7を挟み込んでその転写紙7に転写されたトナー像をその転写紙7に加熱定着する。このとき、定着後の転写紙7が加熱ローラ11に巻き付いて剥がれないことがあるので、強制的にその剥離を行うべく切片状の分離部材20が加熱ローラ11の上記接触位置の下流側に配設されている。
【0024】
図2はコイルと加熱ローラとの構成を示す斜視図である。なお、図1と同一の要素には同一符号を付している。
【0025】
コイル15が巻回されたコア14は、加熱ローラ11との間に所定寸法の隙間を保持して加熱ローラ11の外部に配置され、定着ユニット13に固定されて回転しないようになっている。この隙間により、コア14およびコイル15は加熱ローラ11と絶縁されている。
【0026】
コア14は、加熱ローラ11に平行に配置され、中心軸16に直交する断面は加熱ローラ11に対向する側に2条の平行溝が形成された矩形状をなしており、その寸法はローラ径よりも若干小さいものである。コイル15は1本の銅線により構成されており、コア14の上記平行溝内に理想的には1段の渦巻き状に巻回されるが、複数段に巻回されることとしてもよい。図例では、コイル15は、平行溝内にそれぞれ3重になって収まるように巻回されているが、実際にはさらに多重になって収まるように巻回されている。このような構成により、巻回されたコイル15を中心として発生した磁界を強めることができる。
【0027】
図2において、コア14は加熱ローラ11の右上側に配設され、加熱ローラ11の長尺方向とは略同一サイズに設定されており、本実施形態の複写機1は、A3サイズの転写紙7(図1参照)を長辺方向に搬送して複写する際に加熱ローラ11の全長に亘ってこの転写紙7が接触して定着させることができるようになっている。
【0028】
また、本実施形態では、加熱ローラ11の両端部をキャップ(蓋)17で塞ぐこととしている。キャップ17は、加熱ローラ11内面に所定深さまで嵌合可能な円筒状の案内部17aと、上記所定深さを規制するとともに案内部17aの一端を塞ぐ円板状のフランジ部17bと、フランジ部17bの外側に加熱ローラ11と同軸に形成された直径略20mmの円筒状の回転軸部17cとから構成されており、この回転軸部17が加熱ローラ11の軸受け部18に嵌合することにより、図1の定着ユニット13に回転可能に軸支される構成である。キャップ17のフランジ部17bで加熱ローラ11内外の空気入れ替わりが遮断され、加熱ローラ11端部の温度低下を防いで、加熱効率を向上させることができるようになる。
【0029】
また、このキャップ17の案内部17a、フランジ部17b及び回転軸部17cは、使用される材料として、樹脂、金属、セラミック等があげられるが、中でも、耐熱性に優れ、コイル15によって誘導加熱されにくく、軸受け部18へ熱を伝えにくく、耐衝撃性の高いものがよい。例えばPBT、フェノール系等の耐熱性樹脂や、弱磁性体で熱伝導率が比較的低い金属であるSUS304等が、好適な構成材料としてあげられる。これにより軸受け部18を加熱ローラ11の熱から保護しつつ、さらに加熱効率を向上させることができる。
【0030】
さらに、キャップ17のフランジ部17bの中心には、直径2〜3mm以下の貫通孔(空気孔)19を設けている。これは、キャップ17を設けたことでローラ内部に閉じこめられた空気が、加熱ローラ11を加熱した際に熱膨張してローラ内圧が上がり、キャップ17が脱落したり、飛び出すのを防ぐためである。また、この貫通孔19を設けておけば、組立工程においてもキャップ17の圧入が容易になるというメリットもある。この他、軸受け部18だけを小さくすることも可能であり、軸受け部18の摺動負荷の低減や軸受け部材のコスト削減にも効果がある。
【0031】
ところで、本実施形態では、コイル15を巻回したコア14を加熱ローラ11の外部に配設しているが、その配置位置は加熱ローラ11と圧力ローラ12との接触部にできるだけ近い加熱ローラ11の上流部分のみに限定している。その理由は、加熱ローラ11と圧力ローラ12との接触は実際には線接触ではなく、略8〜10mmの幅を持った範囲で行われ、その間で加熱定着を行うためにはできるだけその接触部の上流部分の近い位置にコイル15を配設し、ここに搬送されてくる転写紙7上に転写されたトナー像を速やかに溶融させる必要があるからである。
【0032】
その一方、加熱ローラ11の上記接触部の下流部分には、定着後の転写紙7を引き剥がすための分離部材20が配設されているが、この分離部材20で引き剥がされるまでにできるだけ温度を低下させることで一旦溶融したトナー像を冷却して転写紙7上への定着を確実に行う必要があるからである。そのため、本実施形態では、加熱ローラ11の上記接触部の下流部分にはコイル15を配設しないこととしている。
【0033】
図3は複写機1の電気的構成の要部を示すブロック図である。なお、図1、図2と同一の要素には同一符号を付している。
【0034】
図3において、コイル15(銅線)に共振用のコンデンサC1が並列接続されて共振回路が構成され、この共振回路の一端とアースとの間にスイッチング素子31が接続されてインバータ回路41が構成されている。
【0035】
スイッチング素子31は、高耐圧・大電流の電力用半導体素子で、制御端子に所定レベルの駆動電圧が印加されると、各共振回路の一端とアースとを導通するものであり、このスイッチング素子31として、例えばIGBTやMOS−FETなどを採用することができる。
【0036】
共振回路の他端は、ブリッジダイオード50の一方の直流出力端子51に接続されている。ブリッジダイオード50の他方の直流出力端子52は接地され、交流入力端子53,54は接続部55を介してAC100Vの交流電源56に接続可能になっている。
【0037】
ブリッジダイオード50の交流入力端子54と接続部55との間にはカレントトランス57の1次コイルが介設され、このカレントトランス57の2次コイルには所定の抵抗値の抵抗58が並列接続されており、この抵抗58の両端電圧により交流電源56から供給される電力、すなわちインバータ回路41における全消費電力が検出可能になっている。ブリッジダイオード50および交流電源56により、インバータ回路41に直流電力を供給する直流電源が構成されている。スイッチング素子31の制御端子には駆動回路61が接続され、駆動回路61には制御IC63が接続されており、この制御IC63は、CPU65に接続されている。
【0038】
駆動回路61は、所定レベル(例えば24V)の駆動電圧をスイッチング素子31の制御端子に印加してスイッチング素子31をオンにさせるものである。制御IC63は、駆動回路61からスイッチング素子31に印加する駆動電圧の印加タイミングを指示すべく、周波数が所定以上(例えば20kHz〜50kHz)のパルス電圧信号を駆動回路61に出力するものである。制御IC63から出力されるパルス電圧信号の周波数はCPU65により制御される。
【0039】
また、CPU65には給紙部70、操作部80および原稿読取部90が接続されている。給紙部70は、種々のサイズの転写紙7を収容するもので、各転写紙7を感光体3(図1参照)に向けて搬送するローラ対やこのローラ対を駆動するモータなどからなる用紙搬送部71を備えている。
【0040】
給紙部70には、本実施形態では、例えばA3サイズ、B4サイズ、A4サイズの転写紙7が搬送方向に向けて収容されている。操作部80は、複写動作の開始を指示するプリントキーや、各原稿に対する複写部数をセットする部数セットキーなどを備えるとともに、給紙部70にセットされている各サイズの転写紙7のうちから複写に用いる転写紙7を選択する転写紙選択キー81、複写倍率を設定する倍率設定キー82を備えている。
【0041】
原稿読取部90は、原稿画像を読み取ってその画像データを露光部4(図1参照)に送るもので、セットされている原稿のサイズを検出する原稿サイズ検出部91を備えている。
【0042】
CPU65は、プリントキーが操作されると原稿読取部90により原稿画像を読み取るとともに、給紙部70から転写紙7を搬送させて複写動作を開始させるなど複写機1全体の動作を制御するものである。
【0043】
このような構成により、コイル15に高周波電力(高周波電流)が供給されると高周波磁界が発生する。例えば図1において、上側の溝内に収まったコイル15に紙面の後方に向かう方向に高周波電流を流し、下側の溝内に収まったコイル15に紙面の前方に向かう方向に高周波電流を流したとすると、右ネジの法則に従い、それぞれコイル15を中心とした高周波磁界が発生する。
【0044】
この高周波磁界が加熱ローラ11のコイルに対向する部分に鎖交して加熱ローラ11に渦電流が発生し、この渦電流によって発生するジュール熱により加熱ローラ11が加熱され、これによってトナー像の転写紙7への定着が好適に行われることとなる。
【0045】
このとき、本実施形態によれば、コイル15が加熱ローラ11の外部に配設されたので、コイル15は自然放冷される一方、加熱ローラ11は加熱されるだけとなる。したがって、加熱ローラ11を加熱する一方で冷却するといった非効率的なことがなくなる。また、加熱ローラ11の両端部にキャップ17が設けられたので、この加熱ローラ11の両端部からの空気の出入りによる自然冷却が殆どなくなり、加熱効率が改善される。さらに、コイル15の密度は加熱ローラ11の全長に亘り均一なものでよく、またコイル15を分割してそれぞれ単独に制御する必要はないので、非常に簡単な構成ですむ。
【0046】
なお、上記実施形態では、加熱ローラ11の両端部を別体のキャップ17で塞いだが、加熱ローラ11とキャップ17とを一体形成し断熱材料をキャップ17の部分に貼り付け等することとしてもよい。その場合には、さらに簡単な構成となる。また、貫通孔19はキャップ17のフランジ部17bの中心に形成する必要はなく、加熱ローラ11の両端部のキャップ17の両方に設ける必要もない。加熱ローラ11の少なくとも一方の端部から空気が出入可能となるものであればよい。
【0047】
また、上記実施形態では、コア14の形状を加熱ローラ11の中心軸16に直交する断面が矩形状であるとしたが、加熱ローラ11の外側表面に沿った曲り形状(鞍型形状)としてもよい。その場合には、このコア14に巻回されたコイル15と加熱ローラ11の表面との隙間を一定のものとすることができるので、さらに加熱効率を向上させることができる。
【0048】
また、上記実施形態では、複写機を用いて説明しているが、これに限られず、本発明は、ファクシミリやプリンタなど、電子写真方式の画像形成装置に適用することができる。
【0049】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、ローラを加熱する一方で冷却するといった非効率的なことがなくなるとともに、ローラ両端部からの空気の出入りによる自然冷却が殆どなくなり、加熱効率を向上させることができる。
【0050】
また、効率的な誘導加熱を行うことにより加熱効率のさらなる向上を図ることができる。
【0051】
請求項記載の発明によれば、ローラ端部からの熱伝導による放熱が少なくなり加熱効率をさらに向上させることができる。
【0052】
請求項記載の発明によれば、ローラ内の空気膨張による昇圧を防止して、ローラから蓋が脱落したり、飛び出すのを防ぐことができる。また、組立工程においてもローラへの蓋の圧入が容易になるというメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る定着装置が適用される複写機の一実施形態における要部を示す構成図である。
【図2】コイルと加熱ローラとの構成を示す斜視図である。
【図3】複写機の電気的構成の要部を示すブロック図である。
【符号の説明】
8 定着部
11 加熱ローラ(中空ローラ)
14 コア
15 コイル
16 中心軸
17 キャップ(蓋)
17a 案内部
17b フランジ部
17c 回転軸部
18 軸受け部
19 貫通孔(空気孔)
20 分離部材
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device used in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, and a facsimile.
[0002]
[Prior art]
Generally, in an electrophotographic image forming apparatus, a toner image formed by an image forming unit composed of a photoconductor or the like is transferred by a transfer unit to transfer paper conveyed from a paper feed unit to a photoconductor position, and is transferred by a fixing unit. After the toner image is fixed on the transfer paper, the toner image is discharged out of the apparatus.
[0003]
As a fixing unit, a heat roller fixing method including a heating roller and a pressure roller is often used recently in terms of speeding up. In the heat roller fixing method, the pressure roller is pressed against the heat roller with a predetermined pressure, and the transfer paper on which the toner image has been transferred is passed between the heat roller and the pressure roller, and the heat from the heat roller is removed. The toner image is fixed on the transfer paper by the pressure of the pressure roller.
[0004]
Many conventional heating rollers incorporate a heater such as a halogen lamp, and heat the roller surface by radiant heat from the heater.
[0005]
On the other hand, a core around which a coil is wound is disposed inside or outside a heating roller formed of a conductive member, and high-frequency power is supplied to the coil. An induction heating type fixing device has been proposed in which an induced eddy current is generated in a roller by interlinking with the roller, and the heating roller is heated by Joule heat generated by the eddy current and the resistance of the roller (Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873). See JP-A-54-39645, JP-A-7-295414, and JP-A-9-258586.
[0006]
Since the induction heating type fixing device heats the roller itself, it is more efficient than a method in which the roller is heated indirectly by a heater, and the temperature rise in portions other than the roller can be reduced. Therefore, it is expected that the time required for raising the temperature to the fixing-possible temperature can be shortened and the energy saving of the apparatus can be realized.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the coil is arranged inside the heating roller, the coil itself will be heated by the radiant heat from this roller. Then, the characteristics of the coil, such as the resistance value and the inductance value, change and the efficiency decreases, and the coil wire itself melts to cause dielectric breakdown, which may have a great effect on the power supply for supplying power to the coil. there were. For this reason, it is necessary to forcibly cool the coil using a fan or the like, which is inefficient such as cooling while heating. In the case of forcible cooling, the opening of the roller must be large, and the temperature drop at both ends of the roller is accelerated.
[0008]
On the other hand, even if a coil is arranged outside the heating roller, although forced cooling of the coil is not required, natural cooling by air inflow and outflow from both ends of the roller and heat conduction is also required. However, the heating and cooling are inefficient, and the temperature at both ends of the roller is remarkably reduced.
[0009]
In any case, since the temperature drop at both ends of the roller impairs uniform fixing performance over the entire length of the roller, conventionally, the number of windings of the coil is made closer at the roller end side than at the roller center side, A complicated configuration was inevitable, such as splitting the coils and controlling each one independently.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problem and to provide an induction heating type fixing device capable of further improving heating efficiency with a simple configuration.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a coil is disposed close to a hollow roller which is formed of a ferromagnetic material and is rotatably held around a central axis, and high-frequency power is supplied to the coil. An induction heating type fixing method in which the hollow roller is heated by generating an eddy current in the hollow roller, and the toner image formed on the transfer paper is fixed on the transfer paper using the heated hollow roller. A device, wherein the coil is disposed outside the hollow roller, and a cover made of resin or a weak magnetic material is provided at both ends of the hollow roller, and the cover can be fitted to a predetermined depth on the inner surface of the hollow roller. Cylindrical guide part, a disc-shaped flange part that regulates the predetermined depth and closes one end of the guide part, and is formed coaxially with the hollow roller outside the flange part and rotates on the bearing part of the hollow roller. Possible And it is characterized in that it is composed of a rotation shaft and which is supported.
[0012]
According to this configuration, since the coil is disposed outside the hollow roller, the coil is naturally cooled while the roller is only heated. Therefore, the inefficiency of cooling while heating the roller is eliminated. In addition, lids made of resin or a weak magnetic material are provided at both ends of the coil, and the lid regulates the cylindrical guide portion which can be fitted to the inner surface of the hollow roller to a predetermined depth, and regulates the predetermined depth. Since it is composed of a disk-shaped flange portion closing one end of the guide portion, and a rotary shaft portion formed coaxially with the hollow roller outside the flange portion and rotatably supported by the bearing portion of the hollow roller . Thus, natural cooling due to the inflow and outflow of air from both ends of the roller is almost eliminated, and the heating efficiency is improved.
[0013]
In addition , since efficient induction heating is performed, the heating efficiency is further improved.
[0014]
If the lid is made of a heat-insulating material as in the second aspect of the invention, heat dissipation from the roller ends due to heat conduction is reduced, and the heating efficiency is further improved.
[0015]
If the lid has an air hole as in the third aspect of the present invention, pressure increase due to air expansion in the roller is prevented.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram showing a main part of an embodiment of a copying machine to which a fixing device according to the present invention is applied.
[0017]
In the copying machine 1, the photoconductor 3 is uniformly charged by the charging unit 2, and is stuck on the photoconductor 3 by light from the exposure unit 4 based on the document image read by the document reading unit 90 (see FIG. 3). An electrostatic latent image is formed, and toner adheres to the electrostatic latent image by the developing unit 5 to form a toner image. On the other hand, the transfer paper 7 is conveyed from the paper supply unit 70 (see FIG. 3) toward the photoconductor 3, and the toner image on the surface of the photoconductor 3 is transferred to the transfer paper 7 by the transfer unit 6.
[0018]
Then, the transfer paper 7 separated from the photoreceptor 3 is conveyed to a fixing unit 8, and after the toner image is fixed on the transfer paper 7 in the fixing unit 8, the transfer paper 7 is discharged by a discharge roller pair 9 (not shown). Is discharged to the department.
[0019]
The fixing unit 8 includes a heating roller 11 and a pressure roller 12, and is disposed in a fixing unit 13 fixed to the copying machine main body.
[0020]
The heating roller 11 is a cylindrical hollow roller having a diameter of about 40 mm and formed of a conductive member, and is as thin as possible so as to be quickly heated. A layer is provided. A core 14 made of ferrite or the like is provided at a predetermined position outside the roller 11, and a coil 15 made of, for example, a copper wire is wound around the heating core 14. As the conductive member, iron, nickel, or the like, which is a ferromagnetic material, is suitable from the viewpoint of dielectric heating efficiency, and stainless steel represented by, for example, SUS430 is more preferable from the viewpoint of corrosion resistance. However, a weak magnetic material or a non-magnetic material may be used as needed.
[0021]
The heating roller 11 is rotatably held by a fixing unit 13 around a central shaft 16 (see FIG. 2), and a drive gear (not shown) is attached to one end of the heat roller 11, and a motor ( (Not shown).
[0022]
On the other hand, the pressure roller 12 has a surface slightly softer than the surface of the heating roller 11 and is made of, for example, silicon rubber, is brought into contact with the heating roller 11, is pressed with a predetermined pressure, and is rotatably held by the fixing unit 13. , Driven by the rotation of the heating roller 11.
[0023]
When the transfer paper 7 is conveyed between the rollers 11 and 12, the transfer paper 7 is sandwiched by the two rollers, and the toner image transferred to the transfer paper 7 is heated and fixed to the transfer paper 7. At this time, since the transfer paper 7 after fixing may be wound around the heating roller 11 and not peeled off, a section-shaped separating member 20 is disposed downstream of the contact position of the heating roller 11 so as to forcibly remove the paper. Is established.
[0024]
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the coil and the heating roller. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0025]
The core 14 around which the coil 15 is wound is arranged outside the heating roller 11 while maintaining a predetermined gap between the core 14 and the heating roller 11, and is fixed to the fixing unit 13 so as not to rotate. The core 14 and the coil 15 are insulated from the heating roller 11 by this gap.
[0026]
The core 14 is arranged parallel to the heating roller 11, and has a rectangular cross section perpendicular to the central axis 16 in which two parallel grooves are formed on the side facing the heating roller 11. Is slightly smaller than The coil 15 is formed of a single copper wire, and is ideally wound in a single-step spiral shape in the parallel groove of the core 14, but may be wound in a plurality of steps. In the illustrated example, the coils 15 are wound so as to be accommodated in the parallel grooves in a three-fold manner. However, in practice, the coils 15 are wound so as to be further multiplexed and accommodated. With such a configuration, the magnetic field generated around the wound coil 15 can be strengthened.
[0027]
In FIG. 2, the core 14 is disposed on the upper right side of the heating roller 11 and is set to have substantially the same size as the longitudinal direction of the heating roller 11, and the copying machine 1 of the present embodiment is an A3-size transfer sheet. When the transfer roller 7 (see FIG. 1) is conveyed in the long side direction and is copied, the transfer paper 7 can be brought into contact and fixed over the entire length of the heating roller 11.
[0028]
In the present embodiment, both ends of the heating roller 11 are closed with caps (lids) 17. The cap 17 includes a cylindrical guide portion 17a that can be fitted to the inner surface of the heating roller 11 to a predetermined depth, a disc-shaped flange portion 17b that regulates the predetermined depth and closes one end of the guide portion 17a, A cylindrical rotary shaft portion 17c having a diameter of about 20 mm formed coaxially with the heating roller 11 outside the heating roller 17b. The rotary shaft portion 17 is fitted into a bearing portion 18 of the heating roller 11 by fitting. , And rotatably supported by the fixing unit 13 in FIG. The air exchange between the inside and outside of the heating roller 11 is blocked by the flange portion 17b of the cap 17, so that the temperature at the end of the heating roller 11 is prevented from lowering, and the heating efficiency can be improved.
[0029]
The guide portion 17a, the flange portion 17b, and the rotary shaft portion 17c of the cap 17 include, for example, resins, metals, and ceramics as materials to be used. It is difficult to transmit heat to the bearing portion 18 and the impact resistance is high. For example, a heat-resistant resin such as PBT or phenol, or SUS304, which is a weak magnetic material and a metal having a relatively low thermal conductivity, can be cited as suitable constituent materials. Thereby, the heating efficiency can be further improved while protecting the bearing portion 18 from the heat of the heating roller 11.
[0030]
Further, a through hole (air hole) 19 having a diameter of 2 to 3 mm or less is provided at the center of the flange portion 17b of the cap 17. This is because the air confined inside the roller by providing the cap 17 is thermally expanded when the heating roller 11 is heated, and the internal pressure of the roller is increased, so that the cap 17 is prevented from dropping or jumping out. . Providing the through holes 19 also has an advantage that the cap 17 can be easily press-fitted in the assembling process. In addition, only the bearing portion 18 can be made smaller, which is effective in reducing the sliding load of the bearing portion 18 and the cost of the bearing member.
[0031]
By the way, in the present embodiment, the core 14 around which the coil 15 is wound is disposed outside the heating roller 11, but the disposing position is as close as possible to the contact portion between the heating roller 11 and the pressure roller 12. Is limited only to the upstream part of. The reason is that the contact between the heating roller 11 and the pressure roller 12 is not actually a line contact, but is performed in a range having a width of about 8 to 10 mm. This is because it is necessary to dispose the coil 15 at a position near the upstream portion of the printer and quickly melt the toner image transferred onto the transfer paper 7 conveyed here.
[0032]
On the other hand, a separation member 20 for peeling off the transfer paper 7 after fixing is provided in a downstream portion of the contact portion of the heating roller 11, but the temperature is as low as possible before the separation by the separation member 20. This is because it is necessary to cool the toner image once melted and to reliably fix the toner image on the transfer paper 7 by lowering the temperature. For this reason, in the present embodiment, the coil 15 is not provided in the downstream portion of the contact portion of the heating roller 11.
[0033]
FIG. 3 is a block diagram showing a main part of an electric configuration of the copying machine 1. As shown in FIG. The same elements as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
[0034]
In FIG. 3, a resonance capacitor C1 is connected in parallel to a coil 15 (copper wire) to form a resonance circuit, and a switching element 31 is connected between one end of the resonance circuit and ground to form an inverter circuit 41. Have been.
[0035]
The switching element 31 is a power semiconductor element having a high withstand voltage and a large current. When a predetermined level of drive voltage is applied to the control terminal, one end of each resonance circuit is electrically connected to the ground. For example, an IGBT, a MOS-FET, or the like can be employed.
[0036]
The other end of the resonance circuit is connected to one DC output terminal 51 of the bridge diode 50. The other DC output terminal 52 of the bridge diode 50 is grounded, and the AC input terminals 53 and 54 can be connected to an AC power supply 56 of 100 V AC via a connection 55.
[0037]
A primary coil of a current transformer 57 is interposed between the AC input terminal 54 of the bridge diode 50 and the connection portion 55, and a resistor 58 having a predetermined resistance value is connected in parallel to a secondary coil of the current transformer 57. The power supplied from the AC power supply 56, that is, the total power consumption in the inverter circuit 41, can be detected by the voltage across the resistor 58. The bridge diode 50 and the AC power supply 56 constitute a DC power supply that supplies DC power to the inverter circuit 41. A drive circuit 61 is connected to a control terminal of the switching element 31, and a control IC 63 is connected to the drive circuit 61, and the control IC 63 is connected to a CPU 65.
[0038]
The drive circuit 61 turns on the switching element 31 by applying a driving voltage of a predetermined level (for example, 24 V) to the control terminal of the switching element 31. The control IC 63 outputs a pulse voltage signal having a frequency equal to or higher than a predetermined value (for example, 20 kHz to 50 kHz) to the drive circuit 61 in order to indicate the application timing of the drive voltage applied to the switching element 31 from the drive circuit 61. The frequency of the pulse voltage signal output from the control IC 63 is controlled by the CPU 65.
[0039]
The CPU 65 is connected with a paper feed unit 70, an operation unit 80, and a document reading unit 90. The paper feed unit 70 accommodates transfer papers 7 of various sizes, and includes a roller pair for transporting each transfer paper 7 toward the photoconductor 3 (see FIG. 1), a motor for driving the roller pair, and the like. A paper transport unit 71 is provided.
[0040]
In the present embodiment, for example, A3 size, B4 size, and A4 size transfer papers 7 are accommodated in the paper supply unit 70 in the transport direction. The operation unit 80 includes a print key for instructing the start of a copying operation, a copy number setting key for setting the number of copies for each document, and the like. A transfer paper selection key 81 for selecting the transfer paper 7 used for copying and a magnification setting key 82 for setting a copy magnification are provided.
[0041]
The document reading unit 90 reads a document image and sends the image data to the exposure unit 4 (see FIG. 1), and includes a document size detection unit 91 that detects the size of the set document.
[0042]
When the print key is operated, the CPU 65 reads the original image by the original reading unit 90 and controls the entire operation of the copying machine 1 such as starting the copying operation by transporting the transfer paper 7 from the paper feeding unit 70. is there.
[0043]
With such a configuration, when high-frequency power (high-frequency current) is supplied to the coil 15, a high-frequency magnetic field is generated. For example, in FIG. 1, a high-frequency current is applied to the coil 15 accommodated in the upper groove in a direction toward the rear of the paper, and a high-frequency current is applied to the coil 15 accommodated in the lower groove in a direction toward the front of the paper. Then, a high-frequency magnetic field centering on the coil 15 is generated in accordance with the right-hand screw rule.
[0044]
The high-frequency magnetic field links to a portion of the heating roller 11 facing the coil, and an eddy current is generated in the heating roller 11. The heating roller 11 is heated by Joule heat generated by the eddy current, thereby transferring the toner image. Fixing to the paper 7 is suitably performed.
[0045]
At this time, according to the present embodiment, since the coil 15 is disposed outside the heating roller 11, the coil 15 is allowed to cool naturally while the heating roller 11 is only heated. Therefore, the inefficiency of cooling the heating roller 11 while heating it is eliminated. In addition, since the caps 17 are provided at both ends of the heating roller 11, natural cooling due to the inflow and outflow of air from both ends of the heating roller 11 is almost eliminated, and the heating efficiency is improved. Further, the density of the coil 15 may be uniform over the entire length of the heating roller 11, and it is not necessary to divide the coil 15 and control each of them separately, so that a very simple configuration is sufficient.
[0046]
In the above embodiment, both ends of the heating roller 11 are closed with the separate caps 17. However, the heating roller 11 and the cap 17 may be integrally formed, and a heat insulating material may be attached to the cap 17. . In that case, the configuration becomes even simpler. Further, the through hole 19 does not need to be formed at the center of the flange portion 17 b of the cap 17, and need not be provided at both the caps 17 at both ends of the heating roller 11. What is necessary is just to allow air to enter and exit from at least one end of the heating roller 11.
[0047]
In the above embodiment, the core 14 has a rectangular cross section perpendicular to the central axis 16 of the heating roller 11. However, the core 14 may have a curved shape (saddle shape) along the outer surface of the heating roller 11. Good. In this case, since the gap between the coil 15 wound around the core 14 and the surface of the heating roller 11 can be made constant, the heating efficiency can be further improved.
[0048]
Further, in the above-described embodiment, the description has been made using a copying machine. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to an electrophotographic image forming apparatus such as a facsimile or a printer.
[0049]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the inefficiency of cooling while heating the roller is eliminated, and natural cooling due to the inflow and outflow of air from both ends of the roller is almost eliminated, thereby improving the heating efficiency. it can.
[0050]
Further, it is possible to further improve the heating efficiency by performing efficient induction heating.
[0051]
According to the second aspect of the present invention, heat radiation from the roller end due to heat conduction is reduced, and the heating efficiency can be further improved.
[0052]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent pressure rise due to air expansion in the roller and prevent the lid from falling off or jumping out of the roller. There is also an advantage that the lid can be easily pressed into the roller in the assembling process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a main part of an embodiment of a copying machine to which a fixing device according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a coil and a heating roller.
FIG. 3 is a block diagram showing a main part of an electric configuration of the copying machine.
[Explanation of symbols]
8 Fixing unit 11 Heating roller (hollow roller)
14 Core 15 Coil 16 Center shaft 17 Cap (lid)
17a Guide part 17b Flange part 17c Rotation shaft part 18 Bearing part 19 Through hole (air hole)
20 Separation member

Claims (3)

強磁性体により形成された円筒形状で、中心軸周りに回転可能に保持された中空ローラに近接させてコイルを配設し、このコイルに高周波電力を供給して上記中空ローラに渦電流を生じさせることにより上記中空ローラを加熱し、この加熱された中空ローラを用いて転写紙上に形成されたトナー像を当該転写紙に定着するようにした誘導加熱方式の定着装置であって、上記コイルを中空ローラの外部に配設するとともに、上記中空ローラの両端部に樹脂や弱磁性体材料製の蓋を設け、該蓋は中空ローラ内面に所定深さまで嵌合可能な円筒状の案内部と、上記所定深さを規制するとともに案内部の一端を塞ぐ円板状のフランジ部と、フランジ部の外側に中空ローラと同軸に形成され該中空ローラの軸受け部に回転可能に軸支される回転軸部とから構成されていることを特徴とする定着装置。A coil is disposed in proximity to a hollow roller rotatably held around a central axis in a cylindrical shape formed of a ferromagnetic material, and high-frequency power is supplied to this coil to generate an eddy current in the hollow roller. Heating the hollow roller by causing the toner image formed on the transfer paper to be fixed to the transfer paper using the heated hollow roller, wherein the induction coil is fixed. Along with being provided outside the hollow roller, lids made of resin or a weak magnetic material are provided at both ends of the hollow roller, and the lid has a cylindrical guide portion that can be fitted to a predetermined depth on the inner surface of the hollow roller; A disk-shaped flange portion that regulates the predetermined depth and closes one end of the guide portion; and a rotary shaft formed coaxially with the hollow roller outside the flange portion and rotatably supported by a bearing portion of the hollow roller. Department Fixing apparatus characterized by being configured. 上記蓋は断熱性材料で形成されたものであることを特徴とする請求項記載の定着装置。The lid fixing apparatus according to claim 1, characterized in that formed in the heat-insulating material. 上記蓋は空気孔を備えたものであることを特徴とする請求項1又は2記載の定着装置。The lid fixing apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that with an air hole.
JP2000192259A 2000-06-27 2000-06-27 Fixing device Expired - Lifetime JP3545996B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000192259A JP3545996B2 (en) 2000-06-27 2000-06-27 Fixing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000192259A JP3545996B2 (en) 2000-06-27 2000-06-27 Fixing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002006659A JP2002006659A (en) 2002-01-11
JP3545996B2 true JP3545996B2 (en) 2004-07-21

Family

ID=18691415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000192259A Expired - Lifetime JP3545996B2 (en) 2000-06-27 2000-06-27 Fixing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3545996B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5376911B2 (en) 2008-11-20 2013-12-25 キヤノン株式会社 Image heating device

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2616433B2 (en) * 1994-04-25 1997-06-04 日本電気株式会社 Fixing device for image forming device
JPH0816007A (en) * 1994-06-28 1996-01-19 Canon Inc Heating apparatus and image forming apparatus
JPH08328413A (en) * 1995-05-26 1996-12-13 Nec Corp Fixing device
JPH09152798A (en) * 1995-11-30 1997-06-10 Minolta Co Ltd Induction heat fixing device
JP3836921B2 (en) * 1995-12-07 2006-10-25 株式会社リコー Exothermic rotating body device and fixing device
JP3372737B2 (en) * 1995-12-20 2003-02-04 キヤノン株式会社 Heating equipment
JPH10186919A (en) * 1996-12-24 1998-07-14 Minolta Co Ltd Heating roller
JPH11143275A (en) * 1997-11-14 1999-05-28 Konica Corp Fixing device
JP2000029340A (en) * 1998-07-10 2000-01-28 Canon Inc Fixing device and image forming device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002006659A (en) 2002-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6724999B2 (en) Fixing apparatus
US6320168B1 (en) Induction-heating fusion device
US7238924B2 (en) Magnetic flux image heating apparatus with control of movement of magnetic flux shield
JP4917903B2 (en) Heating device, fixing device, temperature control method for heating member, and image forming apparatus
US7826785B2 (en) Fixing device having an induction heating control member
US20120207502A1 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus
JP3687439B2 (en) Induction heating fixing device
US7355149B2 (en) Coil unit, process for producing the same, and image heating apparatus
JP4827478B2 (en) Image heating device
JP4047644B2 (en) Fixing device
JP2006120533A (en) Heating device
US5822670A (en) Fixing device and image forming apparatus
JP2001312178A (en) Fixing device
JP2004086205A (en) Image heating device and image forming apparatus
JP4035248B2 (en) Fixing device
JP3545996B2 (en) Fixing device
JP3204052B2 (en) Induction heating fixing device
JP3763542B2 (en) Induction heating fixing device
JP2006071960A (en) Fixing device and image forming apparatus
JP3448017B2 (en) Fixing device
JP2002229357A (en) Fixing device with induction heating
US5999774A (en) Serial electrophotographic apparatus
JPH10162944A (en) Heating apparatus and image forming device
JPH11329700A (en) Heating device and image forming device
JP3475714B2 (en) Induction heating fixing device

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20031209

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040203

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040330

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040409

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080416

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090416

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090416

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100416

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100416

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110416

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120416

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416

Year of fee payment: 9

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416

Year of fee payment: 9

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140416

Year of fee payment: 10