JP3773032B2 - Heating method of heating roller - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複写機等の画像形成装置に配設され加熱定着装置を構成する加熱ローラの加熱方法に係わり、特には電磁誘導加熱方式の加熱定着装置に好適な加熱ローラの加熱方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
複写機やプリンター等の画像形成装置には画像形成用の加熱定着装置が配設されており、電子写真プロセス、静電記録プロセス、磁気記録プロセス等適宜の画像形成手段部で被記録材(転写材シート,静電記録紙,エレクトロファックス紙,印字用紙等)に転写式あるいは直接式により画像を形成担持させ、目的の画像情報に対応した未定着画像(トナー画像)を被記録材面に加熱により永久画像として定着させている。
【0003】
このような構造の加熱定着装置として、例えば、図4に図示する如く、加熱ローラ1Aの内側に挿通したハロゲンヒータ8を用いたものが多用されていた。この加熱定着装置では、ハロゲンヒータ8が発熱、発光すると、その熱は輻射するとともに対流により加熱ローラ1Aを加熱し、加熱ローラ1Aは熱伝導により加熱ローラ1A全体を一様な温度分布にして記録紙9の面に永久画像を定着させるよう機能する。
ところが、記録紙9サイズが変わることによって、加熱ローラ1Aに対する通紙範囲Wが、図2に図示する如く、W1からW2に変化した場合には非通紙部分(W1-W2)の温度が異常に上昇して画像品質が低下してしまう難点があった。そこで、この難点を解消するため長さの異なるハロゲンヒータ8を少なくとも2本配設し、記録紙9サイズによって加熱ローラ1Aの温度分布を変える対策も講じられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハロゲンヒータ8を用いた加熱定着装置では、加熱ローラ1A全体が一様な温度分布になるまでの時間、所謂、ウォームアップ時間が長いため近時要求の強い省電力化への対応が困難なほか、クイックスタートに対応できなか難点があった。
また、画像形成装置がプリント作業を停止した待機状態では、加熱定着装置の温度を待機状態に応じたスタンバイ温度に調整する煩雑な作業を必要とする難点があった。
【0005】
そこで、本発明の目的は、加熱定着装置を加熱効率の高い電磁誘導加熱コイルを用いて構成し、ウォームアップ時間を短縮させるとともにクイックスタートを可能とし、且つ記録紙サイズによって加熱ローラに対する加熱幅を変えることで省電力化が可能な加熱ローラの加熱方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の観点では、本発明は画像形成装置に配設され加熱定着装置を構成する加熱ローラ1内に磁束方向が互いに90度異なるとともに、コイルボビンに巻回した状態での加熱ローラの軸方向における長さが異なる2つの電磁誘導加熱コイル2,3を配設し、前記加熱ローラ1を通過する記録紙の通紙範囲に応じて電磁誘導加熱コイル2,3のどちらか一方で加熱ローラ1を加熱して、非通紙部分の過剰な温度上昇を抑えることが出来る加熱ローラの加熱方法であって、前記電磁誘導加熱コイル2は断面形状略I字型のコイルボビン5を介して加熱ローラ1の長手方向に巻線し、前記電磁誘導加熱コイル3は前記電磁誘導加熱コイル2の長手方向を軸とした円周方向外周を内包するように配設される円筒状のコイルボビン5Aを介して加熱ローラ1の円周方向に巻線したことを特徴とする加熱ローラの加熱方法を提供する。
第1の観点によれば、本発明の加熱ローラの加熱方法は、電磁誘導加熱なので加熱効率が高くウォームアップ時間が短縮され、クイックスタートが可能になる。
また、コイルボビンに巻回した状態での加熱ローラの軸方向における長さが異なる2つの電磁誘導加熱コイル2と電磁誘導加熱コイル3とを、並置することなく磁束方向が互いに 90 度異なるよう配設することが可能で、記録紙サイズにより加熱ローラ1に対する加熱幅を変えての省電力化が可能になる。
【0007】
第2の観点では、本発明は画像形成装置に配設され加熱定着装置を構成する加熱ローラ1内に磁束方向が互いに90度異なるとともに、コイルボビンに巻回した状態での加熱ローラの軸方向における長さが異なる2つの電磁誘導加熱コイル2,3を配設し、前記加熱ローラ1を通過する記録紙の通紙範囲に応じて電磁誘導加熱コイル2,3のどちらか一方で加熱ローラ1を加熱して、非通紙部分の過剰な温度上昇を抑えることが出来る加熱ローラの加熱方法であって、前記電磁誘導加熱コイル2を円柱状(円筒状)の中間部5Cと中間部5C両端の断面形状略I字型の延長部5D,5Dとからなるコイルボビン5Bの中間部5Cに加熱ローラ1の円周方向に巻線し、前記電磁誘導加熱コイル3を前記コイルボビン5Bの延長部5D,5Dを介して前記電磁誘導加熱コイル2の一部と重なるよう加熱ローラ1の長手方向に巻線したことを特徴とする加熱ローラの加熱方法を提供する。
第2の観点によれば、電磁誘導加熱コイル2および電磁誘導加熱コイル3を1つのコイルボビン5Bに巻線でき、加熱ローラの小型化が可能になる。
【0008】
第3の観点では、本発明は前記コイルボビン5,5Bには1つまたは複数の小片からなるフェライトコア4を装着したことを特徴とする請求項1または2記載の加熱ローラの加熱方法を提供する。
第3の観点によれば、電磁誘導加熱コイル2,3によりフェライトコア4を共有化でき、加熱定着装置のコストダウンが可能になるほか、電磁誘導加熱コイル2,3それぞれによる磁束効率を高めることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施例により具体的に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【0011】
−第1の実施の形態−
図1は、本発明の第1の実施形態を示す説明図で、同図(a)は加熱ローラの構成を示す部分断面正面図で、同図(b)は加熱ローラの側面図、同図(c)は同図(b)のX-X線断面図である。
図において、1は加熱ローラであり、詳細は図示してないが、強磁性体でかつ導電性のある鉄又はSUS430により形成した厚さ0.1mm〜2mmの磁性導電層と磁性導電層の外側に形成したフッ素系耐熱樹脂からなり被記録材を剥がれ易くする厚さ20μmの離型層4(10μm〜50μmが好適)とを具備した構成である。
2,3はそれぞれ絶縁電線を巻線してなる電磁誘導加熱コイルであり、電磁誘導加熱コイル2は断面形状略I字型(H字型、エ字型でも同じ)のコイルボビン5を介して加熱ローラ1の長手方向に巻線されており、電磁誘導加熱コイル3はコイルボビン5の外側に配設される円筒状のコイルボビン5Aを介して加熱ローラ1の円周方向に巻線されている。
なお、コイルボビン5はその内側にニッケル系またはマンガン系のフェライトコア4を1個または複数個装着するのが望ましい。
また、電磁誘導加熱コイル2は加熱ローラ1の幅とほぼ同じ長さ、電磁誘導加熱コイル3は電磁誘導加熱コイル2より短い長さで巻線されており、電磁誘導加熱コイル2は記録紙サイズA4の横に対応し、電磁誘導加熱コイル3は記録紙サイズA4の縦に対応するよう設定されている。具体的には、A4横の電磁誘導加熱コイル2はコイル長が300mm〜340mmに、A4縦の電磁誘導加熱コイル3はコイル長が200mm〜240mmに設定されている。
なお、電磁誘導加熱コイル2を記録紙サイズA4縦に、電磁誘導加熱コイル3を記録紙サイズA4横に対応するよう巻線構成してもよいことはいうまでもない。
さらに、電磁誘導加熱コイル2,3は線径、0.1mm〜0.5mmの耐熱ウレタン線を10本〜400本撚り合わせたリッツ線等で構成されており、絶縁電線自身の耐熱温度を下げることができる。
また、電磁誘導加熱コイル2,3には、ポリアミドイミド銅線、ポリエステルイミド銅線等の絶縁電線を用いても良いことは言うまでもない。
【0012】
−第2の実施の形態−
図3は、本発明の第2の実施形態を示す説明図で、同図(a)は加熱ローラの構成を示す部分断面正面図で、同図(b)は加熱ローラの側面図、同図(c)は同図(b)のX-X線断面図である。
図において、第1の実施形態と全く同じものは同一記号で表示し、ここでの説明は省略する。
第2の実施形態の特徴は、電磁誘導加熱コイル2,3を一体成形または複数個のコイルボビンを結合して構成した同一のコイルボビン5Bに巻線した点にあり、コイルボビン5Bは円柱状の中間部5Cと中間部5C両端に配設される断面形状略I字型の延長部5D,5Dとから構成されている。
具体的には、電磁誘導加熱コイル2は加熱ローラ1の円周方向でコイルボビン5Bの中間部5Cに巻線され、電磁誘導加熱コイル3はコイルボビン5Bの延長部5D,5Dを介して加熱ローラ1の長手方向に電磁誘導加熱コイル2の一部と重なるよう巻線されており、このような構成とすることで加熱ローラ1の小型化を可能にしたものである。
なお、中間部5Cに平坦面を設けたコイルボビン5Bに電磁誘導加熱コイル3を巻線してから中間部5Cの外周上に電磁誘導加熱コイル2を円周方向に巻線可能なことはいうまでもない。
また、電磁誘導加熱コイル3は記録紙サイズA4の横、電磁誘導加熱コイル2は記録紙サイズA4の縦に対応した長さに巻線されている。
さらに、図示してないがコイルボビン5Bの内側にはニッケル系またはマンガン系のフェライトコアを装着するのが望ましい。
【0013】
このような構成の電磁誘導加熱コイル2,3を用いた加熱ローラの加熱方法では、電磁誘導加熱コイル2,3から発生する磁束方向が互いに90度異なるため、例えば、電磁誘導加熱コイル2,3を円筒状コイルボビンに多層状で同方向に巻線したり、別々のコイルボビンに同方向で巻線して加熱ローラ内に並置した場合に生じる相互誘導による悪影響をほとんど無くすことができる。
この結果、記録紙9サイズが変わった場合でも、図2に図示する如く、加熱ローラ1の通紙部分W1,W2の温度分布が一様になり、非通紙部分(W1-W2)の異常な温度上昇がないので省電力化され、実用的で効率的な加熱定着装置の提供が可能になる。
【0014】
なお、具体的な悪影響としては、電磁誘導加熱コイル2,3に電流を供給して発熱させる共振コンデンサやスイッチング素子等を備えた共振回路に対する誘導電流の影響により生じる共振電流に対する異常波形に起因するうなり音や異常加熱がある。
【0015】
【発明の効果】
本発明による加熱ローラの加熱方法は電磁誘導加熱であり、加熱効率が高く、ウォームアップ時間の短縮、クイックスタートが可能になる。また、記録紙サイズによって加熱ローラの加熱範囲を変えられるので、非通紙部の過剰な温度上昇を防止でき省電力化が可能になるほか、画像品質に優れた加熱定着装置を提供できる。等その実用上の効果は大きなものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す説明図で、同図(a)は加熱ローラの構成を示す部分断面正面図で、同図(b)は加熱ローラの側面図、同図(c)は同図(b)のX-X線断面図である。
【図2】本発明による加熱ローラの温度分布を示す説明図である。
【図3】本発明の第2の実施形態を示す説明図で、同図(a)は加熱ローラのの構成を示す部分断面正面図で、同図(b)は加熱ローラの側面図、同図(c)は同図(b)のX-X線断面図である。
【図4】従来例の加熱定着装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1,1A 加熱ローラ
2,3 電磁誘導加熱コイル
4 フェライトコア
5,5A,5B コイルボビン
7 加圧ローラ
8 ハロゲンヒータ
9 記録紙
T 温度
W,W1,W2 通紙範囲[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a heating method for a heating roller disposed in an image forming apparatus such as a copying machine, and more particularly to a heating roller heating method suitable for an electromagnetic induction heating type fixing device. is there.
[0002]
[Prior art]
An image forming apparatus such as a copying machine or a printer is provided with a heat fixing device for image formation, and a recording material (transfer) by an appropriate image forming unit such as an electrophotographic process, an electrostatic recording process, or a magnetic recording process. A sheet of paper, electrostatic recording paper, electrofax paper, printing paper, etc.) is formed and supported by a transfer or direct method, and an unfixed image (toner image) corresponding to the desired image information is heated on the surface of the recording material Thus, the image is fixed as a permanent image.
[0003]
As a heat fixing device having such a structure, for example, as shown in FIG. 4, a device using a halogen heater 8 inserted inside the heating roller 1A is often used. In this heat fixing device, when the halogen heater 8 generates heat and emits light, the heat is radiated and the heating roller 1A is heated by convection, and the heating roller 1A records the entire heating roller 1A with a uniform temperature distribution by heat conduction. It functions to fix the permanent image on the surface of the paper 9.
However, when the size of the recording paper 9 changes and the paper passing range W with respect to the heating roller 1A changes from W1 to W2 as shown in FIG. 2, the temperature of the non-paper passing portion (W1-W2) is abnormal. However, there is a problem that the image quality deteriorates. Therefore, in order to solve this problem, at least two halogen heaters 8 having different lengths are provided, and a measure for changing the temperature distribution of the heating roller 1A depending on the size of the recording paper 9 has been taken.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the heat-fixing apparatus using the halogen heater 8, it is difficult to cope with the power saving that is recently required because the time until the entire heating roller 1A has a uniform temperature distribution, that is, the so-called warm-up time is long. In addition, there was a difficulty in responding to the quick start.
Further, in the standby state in which the image forming apparatus stops the printing operation, there is a difficulty in requiring a complicated operation of adjusting the temperature of the heat fixing device to the standby temperature corresponding to the standby state.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to configure the heat fixing device using an electromagnetic induction heating coil with high heating efficiency, to shorten the warm-up time and enable quick start, and to increase the heating width for the heating roller depending on the recording paper size. It is an object of the present invention to provide a heating method of a heating roller that can save power by changing.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In a first aspect, the present invention is arranged in the image forming apparatus and the heating roller 1 constituting the heating and fixing apparatus is different in the direction of magnetic flux by 90 degrees from each other and in the axial direction of the heating roller in the state wound around the coil bobbin. arranged to have two different electromagnetic
According to the first aspect, since the heating method of the heating roller of the present invention is electromagnetic induction heating, the heating efficiency is high, the warm-up time is shortened, and a quick start is possible.
In addition, the two electromagnetic
[0007]
In a second aspect, the present invention is arranged in the image forming apparatus so that the magnetic flux directions in the heating roller 1 constituting the heat fixing apparatus are different from each other by 90 degrees and in the axial direction of the heating roller in a state wound around the coil bobbin. Two electromagnetic
According to the second aspect, the electromagnetic
[0008]
In a third aspect, the present invention provides a heating roller heating method according to
According to the third aspect, the ferrite core 4 can be shared by the electromagnetic
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
[0011]
-First embodiment-
FIG. 1 is an explanatory view showing a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1 (a) is a partial sectional front view showing the configuration of the heating roller, FIG. 1 (b) is a side view of the heating roller, and FIG. (c) is a sectional view taken along line XX of FIG.
In the figure, reference numeral 1 denotes a heating roller. Although not shown in detail, a magnetic conductive layer having a thickness of 0.1 mm to 2 mm formed of ferromagnetic and conductive iron or SUS430 is provided outside the magnetic conductive layer. The structure includes a release layer 4 (10 μm to 50 μm is preferable) made of a formed fluorine-based heat-resistant resin and having a thickness of 20 μm that facilitates peeling of the recording material.
The
The electromagnetic
Needless to say, the electromagnetic
In addition, the electromagnetic
Needless to say, insulated electromagnetic wires such as polyamide-imide copper wire and polyester-imide copper wire may be used for the electromagnetic
[0012]
-Second Embodiment-
FIG. 3 is an explanatory view showing a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 3 (a) is a partial sectional front view showing the configuration of the heating roller, FIG. 3 (b) is a side view of the heating roller, and FIG. (c) is a sectional view taken along line XX of FIG.
In the figure, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same symbols, and the description thereof is omitted here.
A feature of the second embodiment is that the electromagnetic
Specifically, the electromagnetic
It goes without saying that the electromagnetic
The electromagnetic
Further, although not shown, it is desirable to install a nickel-based or manganese-based ferrite core inside the
[0013]
In the heating method of the heating roller using the electromagnetic
As a result, even when the size of the recording paper 9 changes, as shown in FIG. 2, the temperature distribution of the paper passing portions W1 and W2 of the heating roller 1 becomes uniform, and the non-paper passing portion (W1-W2) is abnormal. Therefore, it is possible to provide a practical and efficient heating and fixing device because there is no significant temperature rise.
[0014]
A specific adverse effect is caused by an abnormal waveform with respect to a resonance current caused by an influence of an induction current on a resonance circuit including a resonance capacitor or a switching element that supplies current to the electromagnetic
[0015]
【The invention's effect】
The heating method of the heating roller according to the present invention is electromagnetic induction heating, which has high heating efficiency, shortens the warm-up time, and enables quick start. In addition, since the heating range of the heating roller can be changed depending on the recording paper size, an excessive temperature rise in the non-sheet passing portion can be prevented, power saving can be achieved, and a heat fixing device excellent in image quality can be provided. The practical effect is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1 (a) is a partial sectional front view showing a configuration of a heating roller, FIG. 1 (b) is a side view of the heating roller, and FIG. (c) is a sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a temperature distribution of a heating roller according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 3 (a) is a partial sectional front view showing the configuration of the heating roller, FIG. 3 (b) is a side view of the heating roller, and FIG. FIG. (C) is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional heat fixing apparatus.
[Explanation of symbols]
1,1A heating roller
2,3 Electromagnetic induction heating coil 4 Ferrite core
5,5A,
W, W1, W2 Paper feeding range
Claims (3)
前記電磁誘導加熱コイル2は断面形状略I字型のコイルボビン5を介して加熱ローラ1の長手方向に巻線し、
前記電磁誘導加熱コイル3は前記電磁誘導加熱コイル2の長手方向を軸とした円周方向外周を内包するように配設される円筒状のコイルボビン5Aを介して加熱ローラ1の円周方向に巻線したことを特徴とする加熱ローラの加熱方法。 Two electromagnetic induction heatings in which the magnetic flux directions are different from each other by 90 degrees in the heating roller 1 constituting the heat fixing device disposed in the image forming apparatus, and the lengths in the axial direction of the heating roller when wound around the coil bobbin are different. the coil 2 is disposed to heat the heating roller 1 in either the electromagnetic induction heating coil 2 in accordance with the sheet passing range of the recording paper passing through the pre-Symbol heating roller 1, Hitsushi portion A heating roller heating method that can suppress an excessive temperature rise of
The electromagnetic induction heating coil 2 is wound in the longitudinal direction of the heating roller 1 via a coil bobbin 5 having a substantially I-shaped cross section,
The electromagnetic induction heating coil 3 is wound in the circumferential direction of the heating roller 1 via a cylindrical coil bobbin 5A disposed so as to include a circumferential outer periphery with the longitudinal direction of the electromagnetic induction heating coil 2 as an axis. A heating method of a heating roller, characterized by being drawn.
前記電磁誘導加熱コイル2を円柱状(円筒状)の中間部5Cと中間部5C両端の断面形状略I字型の延長部5D,5Dとからなるコイルボビン5Bの中間部5Cに加熱ローラ1の円周方向に巻線し、 The electromagnetic induction heating coil 2 has a circular (cylindrical) intermediate portion 5C and an intermediate portion 5C of a coil bobbin 5B composed of substantially I-shaped extensions 5D and 5D at both ends of the intermediate portion 5C. Winding in the circumferential direction,
前記電磁誘導加熱コイル3を前記コイルボビン5Bの延長部5D The electromagnetic induction heating coil 3 is connected to an extension 5D of the coil bobbin 5B. ,, 5Dを介して前記電磁誘導加熱コイル2の一部と重なるよう加熱ローラ1の長手方向に巻線したことを特徴とする加熱ローラの加熱方法。A heating method for a heating roller, wherein the heating roller 1 is wound in the longitudinal direction so as to overlap a part of the electromagnetic induction heating coil 2 via 5D.
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