JP3548724B2 - Fixing device and image forming apparatus using the same - Google Patents

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JP3548724B2 JP2001028531A JP2001028531A JP3548724B2 JP 3548724 B2 JP3548724 B2 JP 3548724B2 JP 2001028531 A JP2001028531 A JP 2001028531A JP 2001028531 A JP2001028531 A JP 2001028531A JP 3548724 B2 JP3548724 B2 JP 3548724B2
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  • Fixing For Electrophotography (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録シート上に転写された未定着トナー像を定着させるための定着装置およびそれを用いた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置は、例えば感光体、現像装置、転写装置および定着装置を含む。定着装置は、一般的に1対の定着ローラを含む。1対の定着ローラは、例えば所定の定着温度に加熱される熱ローラと、熱ローラに対して所定の定着圧力で圧接される圧ローラとからなる。感光体によりトナー像が転写された記録用紙は、これらの定着ローラ対間を通過することにより、トナー粒子が溶融されて定着される。
【0003】
熱ローラの加熱方式の1つに、IH(Induction Heating)方式がある。図6は、従来の誘導加熱コイル20Aから発生する磁束42を説明するための模式図であって、熱ローラ11はIH方式により加熱される。
熱ローラ11は、例えば円筒状で、鉄やステンレスなどの強磁性体により形成されている。熱ローラ11は、用紙搬送方向に直交する水平方向に延びており、その内部には誘導加熱コイル20Aが軸線方向に延びている。
【0004】
誘導加熱コイル20Aは、円筒状のボビン21と、ボビン21の外周面に軸線回りに巻回(ラジアル巻き)されたコイル線22とを含む。コイル線22は例えば銅線などからなり、高周波電流が印加されることにより高周波磁界が発生するようになっている。この高周波磁界により、熱ローラ11に誘導渦電流が発生し、熱ローラ11自体の材質固有抵抗によって熱ローラ11そのものがジュール発熱されるようになっている。
【0005】
ボビン21内には、例えば自己発熱しにくく磁束を通しやすいフェライトからなる1本のコア41が軸線方向に延びている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図6に示すように熱ローラ11への磁束42の進入ポイントが軸線方向で不均一となり、熱ローラ11の両端部では磁束42が粗く、中央部では密となる。IH方式による発熱は、熱ローラ11を貫く磁束42の密度に比例するため、熱ローラ11の両端部の温度が低下して、軸線方向に温度ムラが生じるという問題があった。
【0007】
また、図6に示すように、磁束42が熱ローラ11を一端部から他端部まで貫くので、磁束42が熱ローラ11を貫く長さが長い。このため、磁気抵抗が大きく、発振波形が減衰しやすくなり、高周波電源側での発振制御が困難になるという問題があった。この課題の対策として、コイル線22の断面積を大きくしたり、コイル線22の巻き数を増やすことにより発生する磁力を増大させることが考えられるが、いずれの場合も誘導加熱コイル20Aの外形が大きくなってしまう。この場合、熱ローラ11と誘導加熱コイル20Aとの間に冷却スペースを十分に確保することができない。
【0008】
誘導加熱コイル20Aは、熱ローラ11からの輻射熱により加熱される。冷却スペースに装置外部から空気を送り込むことにより、誘導加熱コイル20Aを空冷できるようになっている。熱ローラ11はその表面温度が所定の定着温度(例えば190℃)になるように制御されるのに対して、誘導加熱コイル20Aの耐熱温度は例えば200℃であり、冷却スペースを十分に確保しなければならない。
【0009】
冷却スペースを確保するために熱ローラ11の径を大きくすることも考えられるが、この場合、熱ローラ11の熱容量が大きくなり、熱ローラ11を所定温度まで加熱するのに時間がかかってしまう。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、定着ローラの軸線方向の温度ムラを軽減できる定着装置およびそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【0010】
また、高周波電源側での発振制御が容易な定着装置およびそれを用いた画像形成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および発明の効果】
上記目的を達成するための請求項1記載の発明は、未定着トナー像を担持した記録シートを加熱および加圧しつつ搬送することによって、トナー像を記録シートに定着させる定着ローラと、この定着ローラの内部に設けられ、この定着ローラの軸線まわりにコイル線を螺旋状に巻回して形成され、上記定着ローラを誘導加熱するための磁界を発生するコイルと、上記定着ローラの軸線に沿って上記コイルを挿通するように設けられ、軸線方向位置が部分的に重なり合うように配置された複数のコアと、上記コイルによる誘導加熱領域が、上記定着ローラの搬送されてくる記録シートの通紙領域に対応するように、上記複数のコアのうち上記軸線方向の端部に配置されたコアを上記軸線方向に変位させるコア駆動機構とを含むことを特徴とする定着装置である。
【0012】
この構成によれば、コイル内に軸線に沿って設けられた複数のコアからそれぞれ磁束が発生するので、定着ローラの両端部と中央部とで磁束密度を均一にすることができる。したがって、定着ローラの軸線方向の温度ムラを軽減できる。
また、各コアから発生した磁束がそれぞれ定着ローラを貫くので、定着ローラを貫く磁束の長さを短くすることができる。したがって、磁気抵抗を小さくして、発振波形が減衰するのを抑えることができるので、高周波電源側での発振制御が容易な定着装置を提供できる。
記録シートを連続して搬送すると、記録シートを搬送した部分の定着ローラの熱が記録シートに奪われるので、これを補うためにコイルに更に多くの電流を流すように制御される。
本発明の構成によれば、コイルによる誘導加熱領域が、定着ローラの搬送されてくる記録シートの通紙領域に対応するように、コイルの端部に配置されたコアを軸線方向に変位させることにより、定着ローラの両端部の記録シートを搬送しない部分の表面温度が上昇するのを防ぐことができる。
【0013】
請求項2記載の発明は、上記複数のコアは、上記定着ローラの軸線に沿って2列に配列されており、上記定着ローラの軸線方向に関して隣接するコア同士の軸線方向位置が部分的に重なるように、一方の列と他方の列とに交互に配置されていることを特徴とする請求項1記載の定着装置である。
この構成によれば、コイル内に軸線に沿って2列に配列された複数のコアからそれぞれ磁束が発生する。
【0014】
上記定着ローラの軸線方向に関して隣接するコア同士の軸線方向位置が重なる部分の長さは、それぞれ対応するコアの長さの10〜20%であることが好ましい。この場合、定着ローラの両端部と中央部とで磁束密度を好適に均一化できる。
【0016】
上記コイルは、端部における巻き密度が中央部における巻き密度よりも大きくなるように巻回されていれば、定着ローラの両端部を貫く磁束を多くすることができる。これにより、定着ローラの両端部の温度が低下して軸線方向に温度ムラが生じるのを防ぐことができる。
また、上記コイルの端部に配置されたコアは、その断面積が他のコアの断面積より大きく形成されていても、定着ローラの両端部を貫く磁束を多くすることができる。これにより、定着ローラの両端部の温度が低下して軸線方向に温度ムラが生じるのを防ぐことができる。
【0017】
請求項記載の発明は、感光体表面に形成された静電潜像をトナー像に現像して、このトナー像を記録シートに転写することにより、記録シート上に未定着トナー像を形成する画像形成部と、上記未定着トナー像を記録シートに定着させるための請求項1または2記載の定着装置とを含むことを特徴とする画像形成装置である。
この構成によれば、上記効果を奏する定着装置を用いた画像形成装置を提供することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下には、図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る定着装置8が適用された画像形成装置1の内部構成を示す要部概略断面図である。画像形成装置1は、例えばデジタル複写機であって、メインチャージャ2により感光体ドラム3の表面が一様に帯電され、図示しない画像読取部で読み取られた画像に基づいてLSU(レーザ走査ユニット)4により感光体ドラム3の表面が選択的に露光されて、感光体ドラム3の表面にいわゆる静電潜像が書き込まれる。その後、現像装置5により静電潜像がトナー像に現像され、転写装置6によりトナー像が記録用紙に転写される。記録用紙は、図示しない給紙部から所定のタイミングで転写装置6へと導かれるようになっている。
【0019】
メインチャージャ2、感光体ドラム3、LSU4、現像装置5および転写装置6は、一連の画像形成部を構成している。
トナー像が転写された後の記録用紙7は、定着装置8へと導かれる。定着装置8は、上下に配置された1対の定着ローラ11、12を含む。この1対の定着ローラ11、12は、例えば所定の定着温度に加熱される熱ローラ11と、熱ローラ11に対して所定の定着圧力で圧接される圧ローラ12とからなる。これらの定着ローラ対11、12間を記録用紙7が通過することにより、記録用紙7に転写されたトナー粒子が加熱および加圧されて溶融され、記録用紙7上に定着される。
【0020】
定着装置8により定着処理を受けた記録用紙7は、排出ローラ対9を通って画像形成装置1の外部に排出されるようになっている。
図2は、定着装置8の構成を示す概略側面図である。熱ローラ11は円筒状で、例えば鉄やステンレスなどの強磁性体により形成されている。熱ローラ11は、用紙搬送方向Aに直交する水平方向に延びており、その内部には誘導加熱コイル20が軸線方向に延びている。
【0021】
誘導加熱コイル20は、円筒状のボビン21と、ボビン21の外周面に軸線回りに巻回(ラジアル巻き)されたコイル線22とを含む。コイル線22は例えば銅線からなり、高周波電流が印加されることにより、高周波磁界が発生するようになっている。この高周波磁界により、熱ローラ11に誘導渦電流が発生し、熱ローラ11自体の材質固有抵抗によって熱ローラ11そのものがジュール発熱されるようになっている。
【0022】
熱ローラ11は、その軸線回りに回転自在であるように保持されている。熱ローラ11は、例えば図示しない複数のギアを介してモータに連結されており、画像形成装置1の運転時には、図2において矢印で示す方向に回転駆動される。誘導加熱コイル20は熱ローラ11から分離して保持されており、熱ローラ11が回転駆動されても誘導加熱コイル20は回転しないようになっている。
圧ローラ12は、例えば円筒状で、熱ローラ11に対して平行に延びている。圧ローラ12は、その軸線回りに回転自在であるように保持されており、その外周面が熱ローラ11の外周面に所定の定着圧力で圧接されているために、熱ローラ11の回転に伴って、図2において矢印で示す方向に回転する。本実施形態では、圧ローラ12内には誘導加熱コイル20が配設されていないが、圧ローラ12の内部にも、熱ローラ11と同様に誘導加熱コイル20が配設されていてもよい。
【0023】
熱ローラ11の用紙搬送方向下流側には、熱ローラ11に付着した記録用紙を熱ローラ11から剥離するための剥離爪23が配設されている。剥離爪23は、取付フレーム24に固定された回動軸25により回動自在に保持されており、その先端23aが熱ローラ11の外周面に適当な圧力で摺接するように、例えばばね(図示せず)により付勢されている。
熱ローラ11の外周面には、熱ローラ11の表面温度を検知するためのサーミスタ26が当接されている。サーミスタ26による検知結果は図示しない制御部へと送られ、この検知結果に基づいて制御部はコイル線22に印加する電流を調節する。これにより、熱ローラ11の表面温度が所定の定着温度(例えば190℃)になるように制御される。
【0024】
誘導加熱コイル20は、熱ローラ11からの輻射熱により加熱される。熱ローラ11と誘導加熱コイル20との間は冷却スペースをなしており、この冷却スペースに装置外部から空気を送り込むことにより、誘導加熱コイル20を空冷できるようになっている。熱ローラ11が190℃になるように制御されるのに対して、誘導加熱コイル20の耐熱温度は例えば200℃であることから、冷却スペースは十分に確保する必要がある。
【0025】
図3は、誘導加熱コイル20の内部構成を示す断面図である。ボビン21内には、例えば自己発熱しにくく磁束を通しやすいフェライトからなる複数のコア27が、軸線方向に2列(例えば各列に3つずつ)で配置されている。各コア27は、例えば同一の直方体形状をしており、それぞれの長さは例えば65mmである。各列のコア27は、互いに所定間隔B(例えば45mm)だけ空けて並設されている。
【0026】
一方の列のコア27と他方の列のコア27とは、平面視で交互に所定長さC(例えば10mm)だけ重なるように配置されている。所定長さCはコア27の長さの10〜20%とすることが好ましい。
コア27の材質、形状および個数は、上述の態様に限られるものではない。また、所定間隔Bおよび所定長さCの数値についても、上記数値に限られるのもではない。
【0027】
図4は、誘導加熱コイル20から発生する磁束39を説明するための模式図である。この誘導加熱コイル20では、各コア27から磁束39が発生している。これにより、熱ローラ11の両端部と中央部とで磁束密度が均一となる。したがって、熱ローラ11の軸線方向の温度ムラを軽減できる。
また、各コア27から発生した磁束39は、それぞれ熱ローラ11を貫いている。これにより、熱ローラ11を貫く磁束39の長さを短くすることができるので、磁気抵抗を小さくして、発振波形が減衰するのを抑えることができる。したがって、高周波電源側での発振制御が容易な定着装置8を提供できる。
【0028】
再び図3を参照して、複数のコア27のうちボビン21の両端部に配置されたコア27aは、搬送されてくる記録用紙のサイズに応じて軸線方向に変位可能とされている。図3(a)は、記録用紙のサイズが大サイズ(例えばA4横通し(297mm))の場合を示しており、図3(b)は、記録用紙のサイズが小サイズ(例えばA4縦通し(210mm))の場合を示している。
記録用紙を連続して搬送すると、記録用紙を搬送した部分の熱ローラ11の熱が記録用紙に奪われるので、これを補うためにコイル線22に更に多くの電流を流すように制御される。本実施形態では、誘導加熱コイル20による誘導加熱領域が、熱ローラ11の搬送されてくる記録用紙の通紙領域に対応するように、ボビン21の両端部に配置されたコア27aを変位させることにより、熱ローラ11の両端部の記録用紙を搬送しない部分の表面温度が上昇するのを防ぐことができる。
【0029】
図2および図3を参照して、ボビン21の両端部に配置されたコア27aを変位させるコア駆動機構について説明する。
ボビン21内には、仕切板28が軸線方向に延びている。ボビン21内には平坦面29が形成されており、仕切板28は平坦面29に形成された収容凹部30に嵌め込まれている。
各列のコア27は、仕切板28を挟んで配置される。ボビン21内には、複数のコア27を保持するための1対の保持部材31が、仕切板28を挟んで配置されている。
【0030】
保持部材31は、例えば断面略L字状で、下板32と、下板32の一側辺から上方に突出した側板33とからなる。複数のコア27は、それぞれ仕切板28と各保持部材31との間に嵌め込まれ、それぞれの下面を下板32により保持されている。保持部材31は、その下板32の下面が平坦面29上を用紙搬送方向Aに直交する用紙幅方向(図3で示す左右方向)に摺動可能となっている。各側板33の上端部からは、突起34が外側に突出しており、これらの突起34の先端がボビン21の内周面に当接することにより、各保持部材31は用紙幅方向にのみ変位可能となっている。
【0031】
複数のコア27のうちボビン21の両端部に配置されたコア27a以外のコア27bは、その両端が仕切板28から外側に突出した係合突起35に挟まれており、用紙幅方向に変位できないようになっている。これに対して、コア27aは、その両端が保持部材31の側板33から内側に突出した係合突起36に挟まれており、保持部材31が用紙幅方向に摺動するのに伴って、一緒に用紙幅方向に変位する。
【0032】
各保持部材31の一端部には、その内側にラック37が形成されている。1対の保持部材31間には、ラック37に対応するピニオン38が配置されており、各保持部材31のラック37がピニオン38に噛み合っている。
図5は、ピニオン38の駆動機構を説明するための模式図である。ピニオン38は、正方向および逆方向に回転可能なモータMの駆動軸48に連結されており、モータMの回転方向により正方向および逆方向に回転可能となっている。
【0033】
モータMの回転駆動は、画像形成装置1内に設けられた制御部46により制御される。制御部46には、例えば画像形成装置1内に設けられた記録用紙のサイズを検知するための用紙サイズ検知センサからの信号や、画像形成装置1の上面に設けられた操作パネルへの用紙サイズの入力に基づく入力信号などにより、用紙サイズ情報47が与えられるようになっている。制御部46は、この用紙サイズ情報47に基づいて、モータMを介してピニオン38を所定方向に所定量だけ回転させる。
【0034】
再び図3を参照して、ピニオン38が図3(a)において矢印で示す方向に回転されることにより、一方の保持部材31aは右側に変位し、他方の保持部材31bは左側に変位する。これにより、各保持部材31a、31bにより保持されたコア27aがそれぞれ内側に変位し、図3(b)に示すような状態になる。
図3(b)に示す状態から再び図3(a)に示すような状態に戻すには、ピニオン38を逆方向に回転させればよい。
【0035】
コア27aを変位させる機構は、上述のような機構に限らず、他の機構であってもよい。
本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、ボビン21の両端部におけるコイル線22の巻き密度を大きくしたり、ボビン21の両端部に配置されたコア27aの断面積を大きくしたりしてもよい。この場合、熱ローラ11の両端部を貫く磁束39を多くすることができるので、熱ローラ11の両端部の温度が低下して軸線方向に温度ムラが生じるのを防ぐことができる。
【0036】
記録用紙は、各サイズで例えば熱ローラ11の左端あるいは右端に揃うように搬送されてもよい。この場合、ボビン21の両端部に配置されたコア27aのうち一方のみを変位させればよい。
また、本発明が適用できる画像形成装置は、デジタル複写機に限らず、例えばアナログ複写機やレーザビームプリンタなどであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る定着装置が適用された画像形成装置の内部構成を示す要部概略断面図である。
【図2】定着装置の構成を示す概略側面図である。
【図3】誘導加熱コイルの内部構成を示す断面図である。
【図4】誘導加熱コイルから発生する磁束を説明するための模式図である。
【図5】ピニオンの駆動機構を説明するための模式図である。
【図6】従来の誘導加熱コイルから発生する磁束を説明するための模式図である。
【符号の説明】
1 画像形成装置
3 感光体
7 記録用紙
8 定着装置
11 熱ローラ
20 誘導加熱コイル
22 コイル線
27 コア
27a コア
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device for fixing an unfixed toner image transferred on a recording sheet and an image forming apparatus using the fixing device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electrophotographic image forming apparatus includes, for example, a photoconductor, a developing device, a transfer device, and a fixing device. The fixing device generally includes a pair of fixing rollers. The pair of fixing rollers include, for example, a heat roller heated to a predetermined fixing temperature and a pressure roller pressed against the heat roller at a predetermined fixing pressure. The recording paper on which the toner image has been transferred by the photoconductor passes between these pairs of fixing rollers, whereby the toner particles are melted and fixed.
[0003]
One of the heating methods of the heat roller is an IH (Induction Heating) method. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the magnetic flux 42 generated from the conventional induction heating coil 20A, and the heat roller 11 is heated by the IH method.
The heat roller 11 is, for example, cylindrical and formed of a ferromagnetic material such as iron or stainless steel. The heat roller 11 extends in a horizontal direction orthogonal to the sheet conveying direction, and an induction heating coil 20A extends in the inside thereof in the axial direction.
[0004]
The induction heating coil 20A includes a cylindrical bobbin 21 and a coil wire 22 wound (radially wound) around an axis on the outer peripheral surface of the bobbin 21. The coil wire 22 is made of, for example, a copper wire, and generates a high-frequency magnetic field when a high-frequency current is applied. The high-frequency magnetic field generates an induced eddy current in the heat roller 11, and the heat roller 11 itself generates Joule heat due to the material specific resistance of the heat roller 11 itself.
[0005]
In the bobbin 21, one core 41 made of, for example, ferrite, which does not easily generate heat and easily transmits magnetic flux, extends in the axial direction.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 6, the entry points of the magnetic flux 42 to the heat roller 11 become non-uniform in the axial direction, and the magnetic flux 42 is coarse at both ends of the heat roller 11 and dense at the center. Since the heat generated by the IH method is proportional to the density of the magnetic flux 42 penetrating the heat roller 11, there is a problem that the temperature at both ends of the heat roller 11 decreases, and temperature unevenness occurs in the axial direction.
[0007]
In addition, as shown in FIG. 6, the magnetic flux 42 penetrates the heat roller 11 from one end to the other end, so that the magnetic flux 42 penetrates the heat roller 11 long. Therefore, there is a problem that the magnetic resistance is large, the oscillation waveform is easily attenuated, and it becomes difficult to control the oscillation on the high frequency power supply side. As measures against this problem, it is conceivable to increase the cross-sectional area of the coil wire 22 or increase the magnetic force generated by increasing the number of turns of the coil wire 22. In any case, the outer shape of the induction heating coil 20A is reduced. It gets bigger. In this case, a sufficient cooling space cannot be secured between the heat roller 11 and the induction heating coil 20A.
[0008]
The induction heating coil 20 </ b> A is heated by radiant heat from the heat roller 11. By sending air from outside the device to the cooling space, the induction heating coil 20A can be air-cooled. The heat roller 11 is controlled so that its surface temperature becomes a predetermined fixing temperature (for example, 190 ° C.), whereas the heat-resistant temperature of the induction heating coil 20A is, for example, 200 ° C., and a sufficient cooling space is secured. There must be.
[0009]
Although it is conceivable to increase the diameter of the heat roller 11 in order to secure a cooling space, in this case, the heat capacity of the heat roller 11 increases, and it takes time to heat the heat roller 11 to a predetermined temperature.
The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a fixing device capable of reducing temperature unevenness in the axial direction of a fixing roller and an image forming apparatus using the fixing device.
[0010]
It is another object of the present invention to provide a fixing device that facilitates oscillation control on the high frequency power supply side and an image forming apparatus using the same.
[0011]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
According to an aspect of the present invention, there is provided a fixing roller for fixing a toner image to a recording sheet by conveying the recording sheet carrying an unfixed toner image while heating and pressing the recording sheet, and the fixing roller. A coil that is formed by spirally winding a coil wire around the axis of the fixing roller, and that generates a magnetic field for induction heating the fixing roller; and a coil that extends along the axis of the fixing roller. A plurality of cores provided so as to insert the coil and arranged so that the axial positions thereof partially overlap with each other, and an induction heating area by the coil is provided in a paper passing area of the recording sheet conveyed by the fixing roller. as the corresponding, characterized in that the core disposed at an end of the axial line direction among the plurality of cores and a core driving mechanism for displacing the said axial direction It is wearing equipment.
[0012]
According to this configuration, since a magnetic flux is generated from each of the plurality of cores provided along the axis in the coil, the magnetic flux density can be made uniform at both ends and the center of the fixing roller. Therefore, temperature unevenness in the axial direction of the fixing roller can be reduced.
Further, since the magnetic flux generated from each core passes through the fixing roller, the length of the magnetic flux passing through the fixing roller can be shortened. Accordingly, since the magnetic resistance can be reduced and the oscillation waveform can be suppressed from attenuating, it is possible to provide a fixing device in which the oscillation control on the high frequency power supply side is easy.
When the recording sheet is continuously conveyed, the heat of the fixing roller in the portion where the recording sheet is conveyed is taken away by the recording sheet. To compensate for this, control is performed so that more current flows through the coil.
According to the configuration of the present invention, the core disposed at the end of the coil is displaced in the axial direction so that the induction heating area by the coil corresponds to the paper passing area of the recording sheet conveyed by the fixing roller. Accordingly, it is possible to prevent the surface temperature of the portion where the recording sheet is not conveyed at both ends of the fixing roller from rising.
[0013]
In the invention according to claim 2, the plurality of cores are arranged in two rows along the axis of the fixing roller, and the axial positions of the adjacent cores in the axial direction of the fixing roller partially overlap. The fixing device according to claim 1, wherein the fixing devices are arranged alternately in one row and the other row.
According to this configuration, a magnetic flux is generated from each of the plurality of cores arranged in two rows along the axis in the coil.
[0014]
The length of the portion where the axial positions of the adjacent cores overlap in the axial direction of the fixing roller is preferably 10 to 20% of the length of the corresponding core. In this case, the magnetic flux density can be suitably made uniform at both ends and the center of the fixing roller.
[0016]
If the coil is wound so that the winding density at the end is higher than the winding density at the center, the magnetic flux passing through both ends of the fixing roller can be increased. Thus, it is possible to prevent the temperature at both ends of the fixing roller from decreasing and the temperature from being uneven in the axial direction.
Further, the core disposed at the end of the coil can increase the magnetic flux passing through both ends of the fixing roller even if the cross-sectional area is formed larger than the cross-sectional areas of the other cores. Thus, it is possible to prevent the temperature at both ends of the fixing roller from decreasing and the temperature from being uneven in the axial direction.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, an unfixed toner image is formed on a recording sheet by developing the electrostatic latent image formed on the surface of the photoreceptor into a toner image and transferring the toner image to a recording sheet. an image forming unit, an image forming apparatus which comprises a fixing device according to claim 1 or 2, wherein for fixing on the recording sheet the unfixed toner image.
According to this configuration, it is possible to provide an image forming apparatus using the fixing device having the above effects.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part showing an internal configuration of an image forming apparatus 1 to which a fixing device 8 according to an embodiment of the present disclosure is applied. The image forming apparatus 1 is, for example, a digital copying machine, and the surface of the photosensitive drum 3 is uniformly charged by the main charger 2 and an LSU (laser scanning unit) based on an image read by an image reading unit (not shown). The surface of the photosensitive drum 3 is selectively exposed by 4, and a so-called electrostatic latent image is written on the surface of the photosensitive drum 3. Thereafter, the developing device 5 develops the electrostatic latent image into a toner image, and the transfer device 6 transfers the toner image to recording paper. The recording paper is guided to the transfer device 6 at a predetermined timing from a paper supply unit (not shown).
[0019]
The main charger 2, the photosensitive drum 3, the LSU 4, the developing device 5, and the transfer device 6 constitute a series of image forming units.
The recording paper 7 after the transfer of the toner image is guided to a fixing device 8. The fixing device 8 includes a pair of fixing rollers 11 and 12 arranged vertically. The pair of fixing rollers 11 and 12 include, for example, a heat roller 11 heated to a predetermined fixing temperature and a pressure roller 12 pressed against the heat roller 11 at a predetermined fixing pressure. As the recording paper 7 passes between the fixing roller pairs 11 and 12, the toner particles transferred to the recording paper 7 are heated and pressed to be melted and fixed on the recording paper 7.
[0020]
The recording paper 7 that has been subjected to the fixing process by the fixing device 8 is discharged to the outside of the image forming apparatus 1 through the discharge roller pair 9.
FIG. 2 is a schematic side view illustrating the configuration of the fixing device 8. The heat roller 11 has a cylindrical shape and is formed of a ferromagnetic material such as iron or stainless steel. The heat roller 11 extends in a horizontal direction perpendicular to the paper transport direction A, and an induction heating coil 20 extends in the inside thereof in the axial direction.
[0021]
The induction heating coil 20 includes a cylindrical bobbin 21 and a coil wire 22 wound (radially wound) around the axis on the outer peripheral surface of the bobbin 21. The coil wire 22 is made of, for example, a copper wire, and is configured to generate a high-frequency magnetic field when a high-frequency current is applied. The high-frequency magnetic field generates an induced eddy current in the heat roller 11, and the heat roller 11 itself generates Joule heat due to the material specific resistance of the heat roller 11 itself.
[0022]
The heat roller 11 is held so as to be rotatable around its axis. The heat roller 11 is connected to a motor via, for example, a plurality of gears (not shown), and is driven to rotate in a direction indicated by an arrow in FIG. The induction heating coil 20 is held separately from the heat roller 11, so that the induction heating coil 20 does not rotate even if the heat roller 11 is driven to rotate.
The pressure roller 12 has, for example, a cylindrical shape and extends parallel to the heat roller 11. The pressure roller 12 is held so as to be rotatable around its axis, and its outer peripheral surface is pressed against the outer peripheral surface of the heat roller 11 at a predetermined fixing pressure. 2 in the direction shown by the arrow in FIG. In the present embodiment, the induction heating coil 20 is not provided inside the pressure roller 12, but the induction heating coil 20 may be provided inside the pressure roller 12 similarly to the heat roller 11.
[0023]
On the downstream side of the heat roller 11 in the sheet conveying direction, a peeling claw 23 for peeling off the recording sheet adhered to the heat roller 11 from the heat roller 11 is provided. The peeling claw 23 is rotatably held by a rotating shaft 25 fixed to the mounting frame 24, and its tip 23 a is slidably contacted with the outer peripheral surface of the heat roller 11 with an appropriate pressure by, for example, a spring (see FIG. (Not shown).
A thermistor 26 for detecting the surface temperature of the heat roller 11 is in contact with the outer peripheral surface of the heat roller 11. The detection result of the thermistor 26 is sent to a control unit (not shown), and the control unit adjusts the current applied to the coil wire 22 based on the detection result. Thus, the surface temperature of the heat roller 11 is controlled so as to reach a predetermined fixing temperature (for example, 190 ° C.).
[0024]
The induction heating coil 20 is heated by radiant heat from the heat roller 11. A cooling space is provided between the heat roller 11 and the induction heating coil 20, and the induction heating coil 20 can be air-cooled by sending air from outside the apparatus into the cooling space. While the heat roller 11 is controlled to have a temperature of 190 ° C., the heat-resistant temperature of the induction heating coil 20 is, for example, 200 ° C., so that a sufficient cooling space needs to be secured.
[0025]
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the internal configuration of the induction heating coil 20. In the bobbin 21, a plurality of cores 27 made of, for example, ferrite, which does not easily generate heat and easily transmit magnetic flux, are arranged in two rows (for example, three in each row) in the axial direction. Each core 27 has, for example, the same rectangular parallelepiped shape, and has a length of, for example, 65 mm. The cores 27 in each row are arranged side by side at a predetermined interval B (for example, 45 mm).
[0026]
The cores 27 in one row and the cores 27 in the other row are arranged so as to alternately overlap by a predetermined length C (for example, 10 mm) in plan view. The predetermined length C is preferably set to be 10 to 20% of the length of the core 27.
The material, shape and number of the cores 27 are not limited to the above-described embodiments. Further, the numerical values of the predetermined interval B and the predetermined length C are not limited to the above numerical values.
[0027]
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a magnetic flux 39 generated from the induction heating coil 20. In this induction heating coil 20, a magnetic flux 39 is generated from each core 27. Thereby, the magnetic flux density becomes uniform at both ends and the center of the heat roller 11. Therefore, temperature unevenness in the axial direction of the heat roller 11 can be reduced.
Further, the magnetic flux 39 generated from each core 27 passes through the heat roller 11. As a result, the length of the magnetic flux 39 penetrating the heat roller 11 can be reduced, so that the magnetic resistance can be reduced and the oscillation waveform can be suppressed from attenuating. Therefore, it is possible to provide the fixing device 8 in which the oscillation control on the high frequency power supply side is easy.
[0028]
Referring again to FIG. 3, cores 27 a disposed at both ends of bobbin 21 among the plurality of cores 27 are capable of being displaced in the axial direction according to the size of the recording paper being conveyed. FIG. 3A shows a case where the size of the recording paper is large (for example, A4 horizontal (297 mm)), and FIG. 3B shows a case where the size of the recording paper is small (for example, A4 vertical ( 210 mm)).
When the recording paper is continuously conveyed, the heat of the heat roller 11 in the portion where the recording paper is conveyed is taken away by the recording paper. Therefore, in order to compensate for this, the current is controlled so that more current flows through the coil wire 22. In the present embodiment, the cores 27a disposed at both ends of the bobbin 21 are displaced so that the induction heating area by the induction heating coil 20 corresponds to the sheet passing area of the recording paper conveyed by the heat roller 11. Accordingly, it is possible to prevent the surface temperature of the portions of the heat roller 11 at both ends where the recording paper is not conveyed from rising.
[0029]
With reference to FIGS. 2 and 3, a core driving mechanism for displacing the cores 27a disposed at both ends of the bobbin 21 will be described.
A partition plate 28 extends in the bobbin 21 in the axial direction. A flat surface 29 is formed in the bobbin 21, and the partition plate 28 is fitted in a housing recess 30 formed in the flat surface 29.
The cores 27 in each row are arranged with a partition plate 28 interposed therebetween. A pair of holding members 31 for holding the plurality of cores 27 are arranged in the bobbin 21 with the partition plate 28 interposed therebetween.
[0030]
The holding member 31 has, for example, a substantially L-shaped cross section, and includes a lower plate 32 and a side plate 33 protruding upward from one side of the lower plate 32. The plurality of cores 27 are respectively fitted between the partition plate 28 and the respective holding members 31, and the lower surfaces thereof are held by the lower plate 32. The lower surface of the lower plate 32 of the holding member 31 is slidable on the flat surface 29 in the sheet width direction (the left-right direction shown in FIG. 3) orthogonal to the sheet conveyance direction A. Projections 34 protrude outward from the upper end of each side plate 33, and the tips of these projections 34 contact the inner peripheral surface of the bobbin 21, so that each holding member 31 can be displaced only in the paper width direction. Has become.
[0031]
Of the plurality of cores 27, the cores 27b other than the cores 27a disposed at both ends of the bobbin 21 have their both ends sandwiched by engagement projections 35 projecting outward from the partition plate 28, and cannot be displaced in the sheet width direction. It has become. On the other hand, the core 27a has both ends sandwiched by engagement projections 36 projecting inward from the side plate 33 of the holding member 31, and together with the holding member 31 sliding in the paper width direction. In the paper width direction.
[0032]
A rack 37 is formed inside one end of each holding member 31. A pinion 38 corresponding to the rack 37 is arranged between the pair of holding members 31, and the rack 37 of each holding member 31 is engaged with the pinion 38.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a driving mechanism of the pinion 38. The pinion 38 is connected to a drive shaft 48 of a motor M rotatable in forward and reverse directions, and is rotatable in forward and reverse directions depending on the rotation direction of the motor M.
[0033]
The rotational drive of the motor M is controlled by a control unit 46 provided in the image forming apparatus 1. The control unit 46 includes, for example, a signal from a sheet size detection sensor for detecting the size of a recording sheet provided in the image forming apparatus 1 and a sheet size to an operation panel provided on the upper surface of the image forming apparatus 1. The paper size information 47 is provided by an input signal or the like based on the input. The control unit 46 rotates the pinion 38 by a predetermined amount in a predetermined direction via the motor M based on the sheet size information 47.
[0034]
Referring to FIG. 3 again, by rotating pinion 38 in the direction indicated by the arrow in FIG. 3A, one holding member 31a is displaced to the right and the other holding member 31b is displaced to the left. As a result, the cores 27a held by the holding members 31a and 31b are respectively displaced inward, and the state shown in FIG.
In order to return the state shown in FIG. 3B to the state shown in FIG. 3A again, the pinion 38 may be rotated in the opposite direction.
[0035]
The mechanism for displacing the core 27a is not limited to the mechanism described above, and may be another mechanism.
The present invention is not limited to the contents of the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, the winding density of the coil wire 22 at both ends of the bobbin 21 may be increased, or the cross-sectional area of the cores 27a disposed at both ends of the bobbin 21 may be increased. In this case, since the magnetic flux 39 penetrating the both ends of the heat roller 11 can be increased, it is possible to prevent the temperature of the both ends of the heat roller 11 from lowering and to cause temperature unevenness in the axial direction.
[0036]
The recording paper may be conveyed so as to be aligned with, for example, the left end or the right end of the heat roller 11 in each size. In this case, only one of the cores 27a disposed at both ends of the bobbin 21 needs to be displaced.
The image forming apparatus to which the present invention can be applied is not limited to a digital copying machine, but may be, for example, an analog copying machine or a laser beam printer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part showing an internal configuration of an image forming apparatus to which a fixing device according to an embodiment of the present disclosure is applied.
FIG. 2 is a schematic side view illustrating a configuration of a fixing device.
FIG. 3 is a sectional view showing an internal configuration of the induction heating coil.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a magnetic flux generated from an induction heating coil.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a pinion drive mechanism.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a magnetic flux generated from a conventional induction heating coil.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 3 Photoreceptor 7 Recording paper 8 Fixing device 11 Heat roller 20 Induction heating coil 22 Coil wire 27 Core 27a Core

Claims (3)

未定着トナー像を担持した記録シートを加熱および加圧しつつ搬送することによって、トナー像を記録シートに定着させる定着ローラと、
この定着ローラの内部に設けられ、この定着ローラの軸線まわりにコイル線を螺旋状に巻回して形成され、上記定着ローラを誘導加熱するための磁界を発生するコイルと、
上記定着ローラの軸線に沿って上記コイルを挿通するように設けられ、軸線方向位置が部分的に重なり合うように配置された複数のコアと
上記コイルによる誘導加熱領域が、上記定着ローラの搬送されてくる記録シートの通紙領域に対応するように、上記複数のコアのうち上記軸線方向の端部に配置されたコアを上記軸線方向に変位させるコア駆動機構とを含むことを特徴とする定着装置。
A fixing roller that fixes the toner image to the recording sheet by conveying the recording sheet carrying the unfixed toner image while heating and pressing the recording sheet;
A coil that is provided inside the fixing roller, is formed by spirally winding a coil wire around the axis of the fixing roller, and generates a magnetic field for inductively heating the fixing roller;
A plurality of cores provided so as to penetrate the coil along the axis of the fixing roller, and arranged so that their axial positions partially overlap ;
Of the plurality of cores, the core arranged at the end in the axial direction is moved in the axial direction so that the induction heating area by the coil corresponds to the paper passing area of the recording sheet conveyed by the fixing roller. And a core driving mechanism for displacing the fixing device.
上記複数のコアは、上記定着ローラの軸線に沿って2列に配列されており、上記定着ローラの軸線方向に関して隣接するコア同士の軸線方向位置が部分的に重なるように、一方の列と他方の列とに交互に配置されていることを特徴とする請求項1記載の定着装置。The plurality of cores are arranged in two rows along the axis of the fixing roller, and one of the cores and the other are arranged so that the axial positions of adjacent cores in the axial direction of the fixing roller partially overlap. The fixing device according to claim 1, wherein the fixing devices are alternately arranged in a row. 感光体表面に形成された静電潜像をトナー像に現像して、このトナー像を記録シートに転写することにより、記録シート上に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
上記未定着トナー像を記録シートに定着させるための請求項1または2記載の定着装置とを含むことを特徴とする画像形成装置。
Developing an electrostatic latent image formed on the photoreceptor surface into a toner image and transferring the toner image to a recording sheet, thereby forming an unfixed toner image on the recording sheet;
An image forming apparatus comprising a fixing device according to claim 1 or 2, wherein for fixing the unfixed toner image on the recording sheet.
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