JP4163845B2 - Image heating apparatus and image forming apparatus used therefor - Google Patents

Image heating apparatus and image forming apparatus used therefor Download PDF

Info

Publication number
JP4163845B2
JP4163845B2 JP2000211025A JP2000211025A JP4163845B2 JP 4163845 B2 JP4163845 B2 JP 4163845B2 JP 2000211025 A JP2000211025 A JP 2000211025A JP 2000211025 A JP2000211025 A JP 2000211025A JP 4163845 B2 JP4163845 B2 JP 4163845B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat generating
heat
roller
exciting coil
generating 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
JP2000211025A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001188430A (en
Inventor
建治 朝倉
英樹 立松
勝 今井
周一 渡辺
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.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2000211025A priority Critical patent/JP4163845B2/en
Publication of JP2001188430A publication Critical patent/JP2001188430A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4163845B2 publication Critical patent/JP4163845B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置に用いられ、未定着画像を定着する定着装置に好適な像加熱装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の像加熱装置としては、特開平１０−７４００７号公報、特開平７−２９５４１４号公報等に開示されているような電磁誘導を用いたものが知られている。
【０００３】
特開平１０−７４００７号公報には、電磁誘導に適用される励磁手段として、コアにコイルを巻き付けた励磁コイルが記載されている。図２６に、この公報に開示された像加熱装置の断面図を示す。
【０００４】
図２６において、３１０は高周波磁界を発生させるコイルであり、３１１は誘導加熱によって発熱すると共に、回転する金属スリーブである。また、３１２は金属スリーブ３１１の内部に設けられた内部加圧部材である。また、３１３は金属スリーブ３１１の外部に設けられた外部加圧部材であり、この外部加圧部材３１３は金属スリーブ３１１を介して内部加圧部材３１２に圧接してニップ部を形成している。外部加圧部材３１３は図中の矢印ａ方向に回転し、金属スリーブ３１１は外部加圧部材３１３の回転に伴って回転する。
【０００５】
未定着のトナー像を担持した被記録材としての記録紙３１４は、図中の矢印で示すようにニップ部へ搬送される。そして、金属スリーブ３１１の熱と、両加圧部材３１２、３１３の圧力とにより、記録紙３１４上の未定着のトナー像が定着される。
【０００６】
コイル３１０は、複数の分離した巻回部３１０ａ、３１０ｂを備えている。これらの巻回部３１０ａ、３１０ｂは、多数の脚部３１５ａ〜３１５ｅを備えたコア３１５の脚部３１５ｂ、３１５ｄの周囲に図示しない絶縁部材を介して導線が複数回巻かれることによって形成されている。ここで、コア３１５は、磁性材料であるフェライトからなり、コイル３１０に印加される交流電流によって発生する磁束の磁路を形成している。
【０００７】
ところで、上記特開平１０−７４００７号公報に開示された像加熱装置においては、以下のような課題が考えられる。
【０００８】
すなわち、上記励磁手段の構成においては、コア３１５の脚部に導線が巻き付けられているので、導線の配置はコアの脚部の位置に制約されることとなる。このため、導線の配設に当たって設計上の自由度が制約されると共に、金属スリーブ３１１の周方向に周面に沿って幅広く導線を配置することが困難となる。
【０００９】
一方、特開平７−２９５４１４号公報には、絶縁支持体に導電コイルを渦巻状に配置した構成の励磁手段が記載されている。図２７に、この公報に開示された像加熱装置の断面図を示し、図２８に、この像加熱装置に用いられている加熱コイルの斜視図を示す。
【００１０】
図２７に示すように、加熱ローラ２０１は、加圧ローラ２０２と接触しながら図の矢印の方向に回転駆動され、加圧ローラ２０２は加熱ローラ２０１の回転に伴って回転する。また、加圧ローラ２０２は、加熱ローラ２０１に押圧されて従動回転する。そして、未定着のトナー像を担持し、両ローラ２０１、２０２間に搬送されてきた記録紙２０３は、両ローラ２０１、２０２間で加熱加圧され、これにより記録紙２０３上の未定着のトナー像が定着される。
【００１１】
加熱コイル２０４は、絶縁支持体２０５の内部に埋設状態で配置されている。図２７、図２８に示すように、加熱コイル２０４は、半円筒状の絶縁支持体２０５の彎曲面に沿って細幅の導電膜を延設し、全体として絶縁支持体２０５の全幅にわたって渦巻状に配設したものである。この加熱コイル２０４には、誘導加熱用電源から交流電流が印加される。そして、加熱コイル２０４に印加された交流電流によって交番磁束が生じて、加熱ローラ２０１が励磁され、加熱ローラ２０１中に加熱コイル２０４を流れる交流電流と逆向きの渦電流が発生する。この渦電流が加熱ローラ２０１中に発生すると、加熱ローラ２０１にジュール熱が発生し、加熱ローラ２０１が発熱する。
【００１２】
この特開平７−２９５４１４号公報に記載された励磁手段の構成によれば、上記特開平１０−７４００７号公報の励磁手段の構成に較べて、導線の配設に当たっての設計上の自由度が制約されることが少なくなり、加熱ローラ２０１の周方向に周面に沿って幅広く導線を配設することが可能となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開平７−２９５４１４号公報に開示された像加熱装置においては、以下のような課題がある。
【００１４】
すなわち、加熱コイル２０４は導電膜を渦巻状に配設したものであるため、周回する電流の間に電流の流れない空間が存在する。このため、図２７の破線Ｓで示すように、磁束が各々のコイルの間を通過して小さなループを形成する。そして、この場合には、磁束を効率良く加熱ローラ２０１へ導くことができず、加熱ローラ２０１を貫通しない磁束が多くなる。従って、加熱ローラ２０１を発熱させるために必要な電力を得るには、加熱コイル２０４に大きな電流を流す必要がある。そして、加熱コイル２０４に大きな電流を流すためには、誘導加熱用電源に耐電流の大きな部品を使用しなければならず、誘導加熱用電源が高価になってしまう。
【００１５】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、小さい電流で所定の発熱量を得ることのできる像加熱装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る像加熱装置の第１の構成は、回転体からなる発熱部材と、前記発熱部材の外周面に対向して配置され、電磁誘導によって前記発熱部材を発熱させる励磁コイルとを備えた像加熱装置であって、前記励磁コイルの外側に磁性材料からなるコアを備えている。この像加熱装置の第１の構成によれば、励磁コイルの背面側の磁束がすべてコアの内部を通過するために、磁束が後方へ漏れることを防止することができる。その結果、周辺の導電性部材の電磁誘導による発熱を防止することができると共に、不要な電磁波の放射を防止することができる。また、励磁コイルのインダクタンスが大きくなって、励磁コイルと発熱部材との電磁結合が良好となるので、同じコイル電流でも多くの電力を発熱部材に投入することが可能となる。
さらに、本発明に係る像加熱装置の第１の構成においては、前記コアは、励磁コイルを介さずに発熱部材と対向する対向部と、前記励磁コイルを介して前記発熱部材と対向する透磁部とを有し、複数の前記コアが前記発熱部材の回転軸方向に間隙を有しつつ連結して配置される構成を備えている。この像加熱装置の第１の構成によれば、コアの配置の仕方を変えることによって、発熱分布を自在に設計することができる。また、安価で体積の小さいコアを用いた場合であっても、均一な温度分布を得ることができる。さらに、コアの隙間からの放熱が可能であると同時に、コア自身の表面積が大きくなるので、放熱を促進させることができる。
【００２０】
また、この場合には、本発明に係る像加熱装置の第２の構成として、前記複数のコアは、前記発熱部材の回転軸方向に連続して設けられる中心コアにより連結されているのが好ましい。
また、この場合には、本発明に係る像加熱装置の第３の構成として、コアの透磁部における間隙が発熱部材の回転軸方向の端部の方で中央部よりも狭くなっているのが好ましい。この好ましい例によれば、発熱部材の温度分布を均一にして、定着不良を防止することができる。
また、この場合には、本発明に係る像加熱装置の第４の構成として、前記複数のコアの幅が、発熱部材の回転軸方向の端部の方で中央部よりも広くなっているのが好ましい。
また、この場合には、本発明に係る像加熱装置の第５の構成として、前記コアが、励磁コイルを介さずに発熱部材と対向する対向部と、前記励磁コイルを介して前記発熱部材と対向する透磁部とを有し、前記コアの前記対向部が前記発熱部材の回転軸方向の励磁コイルの中心線に対して非対称な位置に配置されているのが好ましい。この好ましい例によれば、より少ないコアで、発熱部材の回転軸方向における発熱分布を均一にすることができる。逆に、同じ量のコアであれば、さらに発熱分布を均一化することができる。
また、この場合には、本発明に係る像加熱装置の第６の構成として、前記コアが、励磁コイルを介さずに発熱部材と対向する対向部と、前記励磁コイルを介して前記発熱部材と対向する透磁部とを有し、前記コアの前記対向部における間隙が前記コアの前記透磁部における間隙よりも前記発熱部材の回転軸方向に小さいのが好ましい。この好ましい例によれば、発熱部の範囲を決定する対向部のコアの長さを確保しながら、透磁部の材料の使用量を削減することができるので、よりコア材料が少量で安価な構成でも発熱分布を均一にすることができる。
【００３０】
本発明に係る画像形成装置の構成は、被記録材に未定着画像を形成し担持させる画像形成手段と、前記未定着画像を前記被記録材に定着する定着装置とを備えた画像形成装置であって、前記定着装置として前記本発明の像加熱装置を用いる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００３２】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態における像加熱装置としての定着装置を示す断面図、図２はこの定着装置の発熱部を示す一部破断した平面図である。
【００３３】
図１、図２において、１は発熱部材としての発熱ローラであり、２は亜鉛メッキ鋼板からなる支持側板、３は支持側板２に固定され、発熱ローラ１を両端で回転可能に支持するベアリングである。発熱ローラ１は、図示しない装置本体の駆動手段によって回転駆動される。発熱ローラ１は、鉄・ニッケル・クロムの合金である磁性材料によって構成され、そのキュリー点が３００℃以上となるように調整されている。また、発熱ローラ１は、厚さ０．３ｍｍのパイプ状に形成されている。
【００３４】
発熱ローラ１の表面には、離型性を付与するために、厚さ２０μｍのフッ素樹脂からなる離型層（図示せず）が被覆されている。尚、離型層としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂やゴムを単独であるいは混合して用いてもよい。発熱ローラ１をモノクロ画像の定着用として用いる場合には離型性のみを確保すればよいが、発熱ローラ１をカラー画像の定着用として用いる場合には弾性を付与することが望ましく、その場合にはさらに厚いゴム層を形成する必要がある。
【００３５】
４は加圧手段としての加圧ローラである。この加圧ローラ４は、硬度ＪＩＳＡ６５度のシリコーンゴムによって構成され、２０ｋｇｆの押圧力で発熱ローラ１に圧接してニップ部を形成している。そして、この状態で、加圧ローラ４は、発熱ローラ１の回転に伴って回転する。尚、加圧ローラ４の材料としては、他のフッ素ゴム、フッ素樹脂等の耐熱性樹脂やゴムを用いてもよい。また、耐摩耗性や離型性を高めるために、加圧ローラ４の表面には、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の樹脂あるいはゴムを単独であるいは混合して被覆することが望ましい。また、熱の放散を防ぐために、加圧ローラ４は、熱伝導性の小さい材料によって構成されることが望ましい。
【００３６】
５は励磁手段としての励磁コイルである。この励磁コイル５は、表面が絶縁された外径０．２ｍｍの銅製の線材を６０本束ねた線束を、発熱ローラ１の回転軸方向に延伸し、かつ、発熱ローラ１の周方向に沿って周回して形成されている。尚、線束の断面積は線材の絶縁被覆を含めて約７ｍｍ2 である。
【００３７】
励磁コイル５の発熱ローラ１の回転軸に垂直な断面は、発熱ローラ１の上半分を覆うように、線束を発熱ローラ１の周方向に沿って互いに密着させて配置し、それを二重に重ねた形状となっている。この場合、発熱ローラ１の一端部から他端部に向かう線束のうち隣接する線束が密着し、発熱ローラの他端部から一端部に向かう線束のうち隣接する線束が密着するように構成されている。
【００３８】
尚、発熱ローラ１の回転軸方向に延伸して周回される線束の周回順序は、周回の中心に近い方から順次である必要はなく、途中で順序が入れ替わってもよい。
【００３９】
励磁コイル５は、その巻数が全体で１８巻となっており、線束が表面の接着剤によって互いに接着されることにより、図１、図２に示す形状が保たれている。尚、励磁コイル５は、発熱ローラ１の外周面と約２ｍｍの間隔を開けて対向している。励磁コイル５が発熱ローラ１の外周面と対向する範囲は、発熱ローラ１の回転軸を中心として角度が約１８０度の広い範囲である。
【００４０】
励磁コイル５には半共振形インバータである励磁回路６から３０ｋＨｚの交流電流が印加される。励磁コイル５に印加される交流電流は、発熱ローラ１の表面に設けられた温度センサ７によって得られる温度信号により、発熱ローラ１の表面が所定の定着温度である１７０℃となるように制御される。以下、励磁コイル５に印加された交流電流を『コイル電流』ともいう。
【００４１】
本実施の形態においては、Ａ４サイズ(幅２１０ｍｍ)の記録紙が最大幅の記録紙として用いられており、発熱ローラ１の回転軸方向の長さは２７０ｍｍ、励磁コイル５の外周部における発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さは２３０ｍｍ、励磁コイル５の内周部における発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さは２００ｍｍに設定されている。
【００４２】
以上のように構成された定着装置に、表面にトナー１０を担持した被記録材としての記録紙８が、図１の矢印の方向から挿入され、これにより記録紙８上のトナー１０が定着される。
【００４３】
本実施の形態においては、励磁コイル５が電磁誘導によって発熱ローラ１を発熱させる。以下、その機構について、図３を参照しながら説明する。
【００４４】
励磁回路６（図２参照）からの交流電流によって励磁コイル５が発生させる磁束は、発熱ローラ１の磁性のために、図３中の破線Ｍで示すように、発熱ローラ１内を円周方向に貫通し、生成消滅を繰り返す。この磁束の変化によって発熱ローラ１に発生する誘導電流は、表皮効果によってほとんど発熱ローラ１の表面にのみ流れ、ジュール熱を発生させる。
【００４５】
本実施の形態においては、励磁コイル５が、発熱ローラ１の一端部から他端部に向かう線束のうち隣接する線束が密着し、発熱ローラの他端部から一端部に向かう線束のうち隣接する線束が密着するように構成されているので、磁束が線束の間を通過することはない。また、励磁コイル５の中央部分には線束が無く、磁束が通過するように隙間が設けられているので、図３中の破線Ｍで示すように、磁束は励磁コイル５の周囲を旋回する大きなループを形成する。さらに、励磁コイル５は、発熱ローラ１の円周方向に発熱ローラ１の回転軸を中心として角度が約１８０度の広い範囲にわたって発熱ローラ１と対向して設けられているので、発熱ローラ１の広い範囲を磁束が円周方向に貫通することとなる。これにより、発熱ローラ１は広い範囲で発熱するので、コイル電流が小さく、発生する磁束が少なくても、発熱ローラ１に所定の電力を投入することが可能となる。
【００４６】
上記したように、発熱ローラ１を貫通せずに線束の間を通過する磁束がないので、励磁コイル５に与えられた電磁エネルギーが漏れなく発熱ローラ１へ伝達される。このため、コイル電流が小さくても、発熱ローラ１に所定の電力を効率良く投入することができる。さらに、線束を密着させることにより、励磁コイル５を小型化することもできる。
【００４７】
また、励磁コイル５の線束が発熱ローラ１の近傍に位置しているので、コイル電流が発生させる磁束が発熱ローラ１へ効率良く伝達される。そして、この磁束によって発熱ローラ１に生じる渦電流は、コイル電流による磁界の変化を打ち消すように流れる。この場合、コイル電流と発熱ローラ１に生じる渦電流とが近接しているので、打ち消し合う効果が大きく、全体の電流が周辺空間に生じさせる磁界が抑制される。
【００４８】
また、励磁コイル５の外周からの放熱を妨げるものが無いので、蓄熱による温度上昇によって線材の絶縁被覆が溶解したり、励磁コイル５の抵抗値が上昇したりすることを防止することができる。
【００４９】
図４に、励磁コイルを発熱ローラに対向させた状態における、励磁コイルと発熱ローラの等価回路を示す。図４において、ｒは励磁コイル５自身の抵抗、Ｒは励磁コイル５が発熱ローラ１と対向して電磁結合することによる抵抗、Ｌは回路全体のインピーダンスである。ｒは、励磁コイル５を発熱ローラ１から外し、励磁コイル５単体の電気抵抗を、所定の角周波数ωでＬＣＲメータによって測定することにより得られる。Ｒは、励磁コイル５を発熱ローラ１に対向させた状態での電気抵抗からｒを除いた値として得られる。Ｌは、励磁コイル５単体のインダクタンスと大差はない。この回路に電流Ｉが流れると、電流Ｉの２乗と抵抗値との積が実効電力として消費され、熱が発生する。ｒで消費される電力によって励磁コイル５が発熱し、Ｒで消費される電力によって発熱ローラ１が発熱する。この関係は、発熱ローラ１への投入電力をＷとしたとき、下記（数１）によって表記される。
［数１］
Ｗ＝(Ｒ＋ｒ）×Ｉ2
また、励磁コイル５に印加される電圧をＶとすると、下記（数２）の関係が成立する。
［数２］
Ｉ＝Ｖ／｛（Ｒ＋ｒ）2 ＋（ωＬ）2 ｝
上記（数２）から分かるように、Ｌ及びＲが過大な場合、一定の電圧Ｖの下では十分な電流Ｉが得られない。従って、上記（数１）から分かるように、投入電力Ｗが不足し、十分な発熱量が得られない。逆に、Ｒが過小な場合には、電流Ｉが流れても実効電力が消費されず、十分な発熱量が得られない。また、Ｌが過小な場合には、半共振インバータである励磁回路６が十分に動作しない。励磁回路６から励磁コイル５に印加される交流電流の周波数が２５ｋＨｚから５０ｋＨｚの範囲にある場合には、Ｒが０．５Ω以上５Ω以下、Ｌが１０μＨ以上５０μＨ以下であればよい。この場合には、励磁回路６を、耐電流、耐電圧がそれほど高くない回路素子によって構成して、十分な投入電力と発熱量とを得ることができる。また、ＲとＬの値がこの範囲内にあれば、励磁コイル５の巻数、励磁コイル５と発熱ローラ１との間隔等の、励磁コイル５の仕様を変えても同様の効果が得られる。
【００５０】
尚、本実施の形態においては、上記したように、外径０．２ｍｍの線材を６０本束ねて励磁コイル５の線束が構成されている。線束の構成は、必ずしもこの構成に限定されるものではないが、外径が０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の線材を５０本から２００本束ねて構成されるのが望ましい。線材の外径が０．１ｍｍ未満では、機械的な負荷によって断線するおそれがある。一方、線材の外径が０．３ｍｍを超えると、高周波の交流電流に対する電気抵抗（図４中のｒ）が大きくなり、励磁コイル５の発熱が過大となる。また、線束を構成する線材の本数が５０本以下では断面積が小さいために電気抵抗が大きくなり、励磁コイル５の発熱が過大となる。一方、線束を構成する線材の本数が２００本以上では線束が太くなるために任意の形状に励磁コイル５を巻くことが困難となり、また、所定の空間内で所定の周回数を得ることが困難となる。おおむね、線束の外径を５ｍｍ以下とすることにより、これらの条件を満たすことが可能となる。これにより、狭い空間で励磁コイル５の巻数を多くすることができるので、励磁コイル５の小型化を図りつつ、必要な電力を発熱ローラ１へ投入することが可能となる。
【００５１】
周回する励磁コイル５の線束は、部分的に互いに間隔を開けて構成することもできるが、大部分を互いに密着させた方が効率が良い。また、周回する励磁コイル５の線束は、部分的に重ね方を変えて構成することもできるが、励磁コイル５の高さが低い方がより小さい電流で多くの電力を発熱ローラ１へ投入することができる。励磁コイル５の形状としては、励磁コイル５の高さ（積層した厚さ）よりも周回して並んだ幅(円周方向の長さ)が大きければよい。
【００５２】
また、励磁コイル５の発熱ローラ１の回転軸方向における長さが発熱ローラ１の長さよりも長い場合には、側板２などの発熱ローラ１の端部の導電性部材を磁束が貫通することとなる。このため、周囲の構成部材が発熱し、発熱ローラ１への電磁エネルギーの伝達割合が減少してしまう。本実施の形態においては、発熱ローラ１の長さが励磁コイル５の発熱ローラ１の回転軸方向における長さよりも長いので、コイル電流によって生じた磁束は、側板２などの周囲の構成部材に到達することなく、ほぼ全てが発熱ローラ１へ到達する。これにより、励磁コイル５に与えた電磁エネルギーを効率良く発熱ローラ１へ伝達することができる。特に、発熱ローラ１の端面から回転軸方向に磁束が通過すると、発熱ローラ１の端面の渦電流密度が高くなる。この場合には、発熱ローラ１の端面における発熱が大きくなり過ぎるという課題が生じる。
【００５３】
本実施の形態においては、上記したように、発熱ローラ１の回転軸方向における長さが小さい順に、励磁コイル５の内周部、最大幅の記録紙、励磁コイル５の外周部、発熱ローラ１となっており、励磁コイル５は、記録紙８が通過する部分で、発熱ローラ１の回転軸方向に平行かつ回転軸方向に均等に周回されている。このため、記録紙８が通過する部分での発熱ローラ１の発熱分布を均一にすることができる。その結果、定着部での温度分布を均一にし、安定した定着作用を得ることができる。
【００５４】
［第２の実施の形態］
図５は本発明の第２の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図、図６はこの定着装置の発熱ローラを除いた発熱部を示す底面図である。尚、上記第１の実施の形態と同一の機能を有する部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５５】
本実施の形態は、線束を二重に重ねることなく、発熱ローラ１の周方向に沿って周回し、励磁コイル５の背面に一対の背面コア９を設けた点で、上記第１の実施の形態と相違している。
【００５６】
背面コア９の材料としては、比透磁率が１０００〜３０００、飽和磁束密度が２００〜３００ｍＴ、体積抵抗率が１〜１０Ω・ｍのフェライトが用いられている。尚、背面コア９の材料としては、フェライトの他、パーマロイ等の高透磁率で抵抗率の高い材料を用いることもできる。
【００５７】
背面コア９の断面は、外径３６ｍｍ、厚さ５ｍｍの円筒を軸方向に略９０度の角度をもって切断した形状となっている。このため、背面コア９の断面積は２４３ｍｍ2 となる。また、励磁コイル５の断面積は７ｍｍ2 ×９巻×２で１２６ｍｍ2 となる。
【００５８】
発熱ローラ１は、外径が２０ｍｍ、厚さが０．３ｍｍのパイプ状に形成されている。このため、発熱ローラ１の内部の回転軸に垂直な面の断面積は、約２９５ｍｍ2 となる。従って、背面コア９を含めた励磁コイル５の断面積は、発熱ローラ１の内部の回転軸に垂直な面の断面積よりも大きくなる。また、背面コア９と発熱ローラ１との間隔は５．５ｍｍとなる。
【００５９】
また、本実施の形態においては、Ａ４サイズ(幅２１０ｍｍ)の記録紙が最大幅の記録紙として用いられており、発熱ローラ１の回転軸方向の長さは２４０ｍｍ、周回する励磁コイル５の外周部における発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さは２００ｍｍ、励磁コイル５の内周部における発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さは１７０ｍｍ、背面コア９の発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さは２２０ｍｍに設定されている。発熱ローラ１の支持部材であるベアリング３（図２参照）は磁性材料である鋼によって構成されている。このベアリング３と背面コア９との間隔は１０ｍｍであり、背面コア９と発熱ローラ１との間隔よりも大きい。
【００６０】
その他の構成は上記第１の実施の形態と同様である。
【００６１】
以下に、上記のように構成された定着装置の作用について説明する。
【００６２】
背面コア９を設けることにより、励磁コイル５のインダクタンスが大きくなり、励磁コイル５と発熱ローラ１との電磁結合が良好となって、図４の等価回路におけるＲが大きくなる。このため、同じコイル電流でも多くの電力を発熱ローラ１へ投入することが可能となる。従って、耐電流及び耐電圧の低い安価な励磁回路６（図２参照）を用いて、ウォームアップ時間の短い定着装置を実現することができる。
【００６３】
また、図５中の破線Ｍで示すように、励磁コイル５の背面側の磁束がすべて背面コア９の内部を通過するため、磁束が後方へ漏れることを防止することができる。その結果、周辺の導電性部材の電磁誘導による発熱を防止することができると共に、不要な電磁波の放射を防止することができる。
【００６４】
さらに、周回する線束が重ねられていないので、励磁コイル５の全ての線束が発熱ローラ１の近傍に位置する。このため、コイル電流によって発生する磁束が発熱ローラ１へさらに効率良く伝達される。
【００６５】
本実施の形態においては、励磁コイル５や背面コア９が発熱ローラ１（発熱部）の外部に設置されているので、励磁コイル５等が発熱部の温度の影響を受けて昇温することを防止することができる。このため、発熱量を安定に保つことができる。特に、発熱ローラ１の内部の回転軸に垂直な面の断面積よりも大きな断面積を有する励磁コイル５及び背面コア９が用いるものであるため、熱容量の小さい発熱ローラ１と、巻き数の多い励磁コイル５と、適当な量のフェライト（背面コア９）とを組み合わせて用いることができる。このため、定着装置の熱容量を抑制しながら、所定のコイル電流で多くの電力を発熱ローラ１へ投入することが可能となる。
【００６６】
本実施の形態においては、上記したように、発熱ローラ１の回転軸方向における長さが小さい順に、励磁コイル５の内周部、励磁コイル５の外周部、最大幅の記録紙、背面コア９、発熱ローラ１となっている。そして、このように、励磁コイル５の外周部における発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さを最大幅の記録紙の幅よりも小さくする一方、背面コア９の発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さを最大幅の記録紙の幅よりも大きくしているので、励磁コイル５の巻き方が多少不均一であっても、励磁コイル５から発熱ローラ１へ達する磁界を回転軸方向に均一にすることができる。従って、記録紙が通過する部分での発熱ローラ１の発熱分布を均一にすることができる。これにより、定着部での温度分布を均一にし、安定した定着作用を得ることができる。また、発熱ローラ１の発熱分布を均一にしながら、発熱ローラ１の回転軸方向の長さと励磁コイル５の発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さを短くすることができるので、装置の小型化と同時にコストの低減を図ることができる。さらに、背面コア９の発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さが発熱ローラ１の回転軸方向の長さよりも短いので、発熱ローラ１の端面の渦電流密度が高くなって発熱ローラ１の端面における発熱が大きくなり過ぎることを防止することができる。
【００６７】
また、上記したように、発熱ローラ１の支持部材であるベアリング３（図２参照）としては、機械的な強度を保証するために、一般に、磁性を有する鋼が用いられる。このため、コイル電流によって生じた磁束はベアリング３に吸引され易く、磁束がベアリング３を貫通すると熱が発生してしまう。このため、発熱ローラ１への電磁エネルギーの伝達割合が減少してしまうと共に、ベアリング３の温度が上昇して寿命が短くなってしまう。本実施の形態においては、上記したように、ベアリング３と背面コア９の端面との間隔は、背面コア９と発熱ローラ１との対向間隔よりも大きく設定されているため、背面コア９を貫通した磁束は、ベアリング３へ導かれることなく、そのほとんどが発熱ローラ１を貫通する。これにより、励磁コイル５に与えた電磁エネルギーを効率良く発熱ローラ１へ伝達することができると共に、ベアリング３の発熱を防止することができる。
【００６８】
ベアリング３と背面コア９との間隔（本実施の形態では１０ｍｍ）は、背面コア９と発熱ローラ１との対向間隔（本実施の形態では５．５ｍｍ）よりも大きければよいが、２倍以上とすることが望ましい。
【００６９】
また、背面コア９の厚さが均一であるため、背面コア９の内部に局所的に熱が蓄積することはない。さらに、背面コア９の外周からの放熱を妨げるものが無いので、蓄熱による温度上昇によって背面コア９の飽和磁束密度が低下して、全体としての透磁率が急激に減少することを防止することができる。これにより、長時間にわたって安定して発熱ローラ１を所定の温度に保つことができる。
【００７０】
［第３の実施の形態］
図７は本発明の第３の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図である。尚、上記第２の実施の形態と同一の機能を有する部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７１】
本実施の形態は、図７に示すように、励磁コイル５の存在しない範囲にも背面コア９を延長し、励磁コイル５を介さずに発熱ローラ１に対向する『対向部Ｆ』が設けられている点で、上記第２の実施の形態と相違している。以下、背面コア９のうち励磁コイル５を介して発熱ローラ１に対向している部分を『透磁部Ｔ』という。尚、背面コア９の断面は、円筒を軸方向に１８０度の角度をもって切断した形状となっている。
【００７２】
この場合には、磁路をさらに多くのフェライト（背面コア９）によって構成することができる。従って、コイル電流によって生じた磁束が通過する透磁率の低い空気部分は、発熱ローラ１と背面コア９との間の狭い間隙部分だけとなる。このため、励磁コイル５のインダクタンスが増加して、コイル電流によって発生する磁束がほぼ完全に発熱ローラ１へ導かれる。その結果、発熱ローラ１と励磁コイル５との電磁結合がさらに良好となり、図４の等価回路におけるＲがさらに大きくなる。これにより、同じコイル電流でもより多くの電力を発熱ローラ１へ投入することが可能となる。
【００７３】
また、図７中の破線Ｍで示すように、背面コア９から発熱ローラ１へ導かれる磁束は対向部Ｆを通過する。発熱ローラ１の回転軸方向に沿った対向部Ｆの長さは背面コア９の発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さと同一であり、記録紙の幅よりも長い。このため、記録紙が通過する部分には対向部Ｆから均一に磁束が入射することになる。従って、発熱ローラ１の定着に必要な範囲を均一に加熱することができる。
【００７４】
尚、本実施の形態においては、背面コア９の発熱ローラ１との対向側に励磁コイル５を配設しているが、図８に示すように、半円筒状の背面コア９に、線束を軸方向に延伸して周回させながら、発熱ローラ１の円周方向に沿って周回して、励磁コイル５を構成することもできる。この場合、コイル電流によって生じた磁束は、発熱ローラ１の円周の励磁コイル５側だけでなく、圧力ローラ側も貫通する（図８の破線Ｍ’）。その結果、発熱ローラ１の全周が発熱することとなるので、同じコイル電流でも全体の発熱量を大きくすることができる。また、磁束が通過する断面積が大きくなるので、発熱ローラ１により多くの磁束を貫通させても、発熱ローラ１の飽和磁束密度を超えることはない。このため、磁束が発熱ローラ１以外の空間を通過することを防止することができるので、電磁誘導によってより効率良く発熱ローラ１を加熱することができる。
【００７５】
［第４の実施の形態］
図９は本発明の第４の実施の形態における像加熱装置を定着装置として用いた画像形成装置を示す断面図、図１０Ａは本発明の第４の実施の形態における像加熱装置としての定着装置を示す断面図、図１１は図１０Ａの矢印Ｇの方向から見た発熱部の投影図、図１２は発熱ローラの回転軸と励磁コイルの中心を含む面における発熱部の断面図である。
【００７６】
図９において、１１は電子写真感光体（以下『感光ドラム』という）である。感光ドラム１１は、矢印の方向に所定の周速度で回転駆動されながら、その表面が帯電器１２によってマイナスの暗電位Ｖ０に一様に帯電される。１３はレーザビームスキャナであり、図示しない画像読取装置やコンピュータ等のホスト装置から入力される画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビーム１４を出力する。帯電された感光ドラム１１の表面は、このレーザビーム１４によって走査露光される。これにより、感光ドラム１１の露光部分は電位絶対値が低下して明電位ＶＬとなり、静電潜像が形成される。この潜像は現像器１５のマイナスに帯電したトナーによって現像され、顕像化される。
【００７７】
現像器１５は、回転駆動される現像ローラ１６を備えている。現像ローラ１６は、感光ドラム１１と対向して配置されており、その外周面にはトナーの薄層が形成される。現像ローラ１６には、その絶対値が感光ドラム１１の暗電位Ｖ０よりも小さく、明電位ＶＬよりも大きい現像バイアス電圧が印加されており、これにより現像ローラ１６上のトナーが感光ドラム１１の明電位ＶＬの部分にのみ転写されて、潜像が顕像化される。
【００７８】
一方、給紙部１７からは記録紙８が一枚ずつ給送され、レジストローラ対１８を経て、感光ドラム１１と転写ローラ１９とのニップ部へ、感光体ドラム１１の回転と同期した適切なタイミングで送られる。そして、感光ドラム１１上のトナー像は、転写バイアスが印加された転写ローラ１９により、記録紙８に順次転写される。記録紙８が分離された後の感光ドラム１１は、その表面の転写残りトナー等の残留物がクリーニング装置２０によって除去され、繰り返し次の画像形成に供される。
【００７９】
２１は定着紙ガイドであり、この定着紙ガイド２１によって転写後の記録紙８の定着装置２２への移動が案内される。記録紙８は感光ドラム１１から分離された後、定着装置２２へ搬送され、これにより記録紙８上に転写されたトナー像が定着される。２３は排紙ガイドであり、この排紙ガイド２３によって定着装置２２を通過した記録紙８が装置外部へ案内される。これらの定着紙ガイド２１、排紙ガイド２３は、ＡＢＳなどの樹脂によって構成されている。尚、定着紙ガイド２１、排紙ガイド２３は、アルミなどの非磁性の金属材料によって構成することもできる。トナー像が定着された後の記録紙８は排紙トレイ２４へ排出される。
【００８０】
２５は装置本体の底板、２６は装置本体の天板、２７は本体シャーシであり、これらは一体となって装置本体の強度を担うものである。これらの部材は、磁性材料である鋼を基材とし、亜鉛メッキを施した材料によって構成されている。
【００８１】
２８は冷却ファンであり、この冷却ファン２８は装置内に気流を発生させる。２９はアルミなどの非磁性の金属材料からなる遮蔽部材としてのコイルカバーであり、このコイルカバー２９は励磁コイル５の背面コア９を覆うように構成されている（図１０Ａ参照）。
【００８２】
次に、本実施の形態の像加熱装置としての定着装置について詳細に説明する。
【００８３】
図１０Ａにおいて、薄肉の定着ベルト３１は、基材がポリイミド樹脂からなる直径５０ｍｍ、厚さ１００μｍのエンドレスのベルトである。定着ベルト３１の表面には、離型性を付与するために、フッ素樹脂からなる厚さ２０μｍの離型層（図示せず）が被覆されている。基材の材料としては、耐熱性を有するポリイミド樹脂やフッ素樹脂等の他、電鋳で製作したニッケル等のごく薄い金属を用いることもできる。また、離型層としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂やゴムを単独であるいは混合して用いてもよい。定着ベルト３１をモノクロ画像の定着用として用いる場合には離型性のみを確保すればよいが、定着ベルト３１をカラー画像の定着用として用いる場合には弾性を付与することが望ましく、その場合にはさらに厚いゴム層を形成する必要がある。
【００８４】
励磁手段としての励磁コイル５は、表面が絶縁された外径０．２ｍｍの銅製の線材を６０本束ねた線束を、発熱ローラ１の回転軸方向に延伸し、かつ、発熱ローラ１の周方向に沿って周回して形成されている。線束の断面積は線材の絶縁被覆を含めて約７ｍｍ2 である。
【００８５】
図１０Ａ〜図１２に示すように、励磁コイル５は、発熱ローラ１に巻き付いた定着ベルト３１を覆うような断面形状となっている。この場合、定着ベルト３１の移動方向における励磁コイル５の励磁幅は、定着ベルト３１と発熱ローラ１の接触範囲（巻き付き範囲）以下となっている。発熱ローラ１のうち定着ベルト３１に熱を奪われない部分が発熱すると、定着ベルト３１の材料の耐熱温度を超えて発熱ローラ１の温度が上昇し易いという問題がある。しかし、本実施の形態のように構成すれば、発熱ローラ１のうち定着ベルト３１に接触する範囲のみが発熱するために、発熱ローラ１の温度が異常に上昇してしまうことを防止することができる。また、線束は、励磁コイル５の両端部（発熱ローラ１の回転軸方向の両端部）のみで重なっており、発熱ローラ１の周方向に沿って互いに密着した状態で９回周回している。励磁コイル５の発熱ローラ１の回転軸方向における両端部は線束が２列に重なった状態で盛り上がっている。すなわち、励磁コイル５は全体として鞍のような形状に形成されている。このため、発熱ローラ１の回転軸方向のより広い範囲を均一に加熱することができる。尚、励磁コイル５の両端部において重なった線束は発熱ローラ１との距離が大きくなるので、この部分に渦電流が集中して部分的に高温になり過ぎることはない。
【００８６】
背面コア９は、Ｃ形コア３２と中心コア３３とにより構成されている。Ｃ形コア３２は、幅が１０ｍｍであり、発熱ローラ１の回転軸方向に２５ｍｍの間隔を開けて７個配置されている。これにより、外部に漏れる磁束を捕捉することができるようにされている。また、中心コア３３は、励磁コイル５の周回の中央に位置し、Ｃ形コア３２に対して凸形状となっている。すなわち、中心コア３３は、背面コア９の対向部Ｆのうち、発熱ローラ１への近接部Ｎとなっている（図１３参照）。尚、中心コア３３の断面積は３ｍｍ×１０ｍｍである。
【００８７】
また、中心コア３３は、フェライトを製造し易いように、発熱ローラ１の回転軸方向に数個に分割して構成してもよい。また、中心コア３３は、Ｃ形コア３２と一体に組み合わせた形状としてもよく、さらには、Ｃ形コア３２と一体に組み合わせた形状で、かつ、発熱ローラ１の回転軸方向に数個に分割して構成してもよい。
【００８８】
３４はＰＥＥＫ材やＰＰＳなどの耐熱温度の高い樹脂からなる厚さ１ｍｍの断熱部材である。断熱部材３４の端部には、励磁コイル５の発熱ローラ１の回転軸方向における両端部の盛り上がった部分を保持する両端保持部３４ａが設けられている。これにより、励磁コイル５の両端の盛り上がりが崩れることを防止することができると共に、励磁コイル５の外側の位置が規制される。
【００８９】
背面コア９の材料は、上記第２の実施の形態と同様である。中心コア３３を除いて、Ｃ形コア３２を含む断面での背面コア９の断面形状、及び発熱ローラ１の形状も、上記第２の実施の形態と同様である。従って、背面コア９を含めた励磁コイル５の断面積が発熱ローラ１の内部の回転軸に垂直な面の断面積よりも大きい点も、上記第２の実施の形態２と同様である。
【００９０】
励磁回路６（図２参照）から励磁コイル５に印加される交流電流は、上記第１の実施の形態と同様である。励磁コイル５に印加される交流電流は、定着ベルト３１の表面に設けられた温度センサによって得られる温度信号により、定着ベルト３１の表面が所定の定着温度である１９０℃となるように制御される。
【００９１】
図１０Ａに示すように、定着ベルト３１は、表面が低硬度（ＪＩＳＡ３０度）の弾力性を有する発泡体であるシリコーンゴムによって構成された直径２０ｍｍの低熱伝導性の定着ローラ３５と、直径２０ｍｍの発熱ローラ１とに所定の張力をもって懸架されており、矢印Ｂの方向に回転移動可能となっている。ここで、発熱ローラ１の両端には、定着ベルト３１の蛇行を防止するためのリブ（図示せず）が設けられている。また、加圧手段としての加圧ローラ４は、定着ベルト３１を介して定着ローラ３５に対して圧接されており、これによりニップ部が形成されている。
【００９２】
本実施の形態においては、Ａ４サイズ(幅２１０ｍｍ)の記録紙が最大幅の記録紙として用いられており、定着ベルトの幅は２３０ｍｍ、発熱ローラ１の回転軸方向の長さは２６０ｍｍ、背面コア９の発熱ローラ１の回転軸方向における最外端間の長さは２２５ｍｍ、周回する励磁コイル５の外周部における発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さは２４５ｍｍ、断熱部材３４の発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さは２５０ｍｍに設定されている。
【００９３】
本実施の形態においては、励磁コイル５、背面コア９及び発熱ローラ１が上記のように構成されており、励磁コイル５が電磁誘導によって発熱ローラ１を発熱させる。以下、その機構について、図１３を参照しながら説明する。
【００９４】
図１３に示すように、コイル電流によって生じた磁束は、背面コア９の対向部Ｆから発熱ローラ１へ入る。この場合、コイル電流によって生じた磁束は、発熱ローラ１の磁性のために、図中の破線Ｍで示すように、発熱ローラ１内を円周方向に貫通する。そして、この磁束は、背面コア９の発熱ローラ１への近接部Ｎである中心コア３３から透磁部Ｔを経て大きなループを形成し、生成消滅を繰り返す。この磁束の変化によって発生する誘導電流がジュール熱を発生させる点は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００９５】
本実施の形態においては、図１１に示すように、幅の狭いＣ形コア３２が発熱ローラ１の回転軸方向に均等な間隔を開けて複数個配置されているが、この構成だけでは、励磁コイル５の背面で円周方向に流れる磁束がＣ形コア３２の部分に集中し、隣接するＣ形コア３２間の空気中にはほとんど流れない。このため、発熱ローラ１に入る磁束はＣ形コア３２が存在する部分に集中する傾向にある。従って、発熱ローラ１の発熱もＣ形コア３２との対向部分で大きくなり易い。しかし、本実施の形態においては、励磁コイル５の周回の中央で近接部Ｎを形成する中心コア３３が発熱ローラ１の回転軸方向に連続して設けられているので、Ｃ形コア３２の対向部Ｆから発熱ローラ１に入った磁束は、発熱ローラ１内で回転軸方向にも流れて分布が均一化される。このため、発熱ローラ１の発熱量の不均一さが緩和される。
【００９６】
透磁部Ｔの磁束をＣ形コア３２の対向部Ｆから別の対向部Ｆへ導く働きは、発熱ローラ１への磁束の入射分布とは直接関係がない。このため、透磁部Ｔと対向部Ｆを分けて構成することは、背面コア９の形状の最適化に非常に有効である。透磁部Ｔは軸方向に均一である必要はなく、対向部Ｆをできるだけ軸方向に均一にすればよい。
【００９７】
中心コア３３をＣ形コア３２に対して凸形状とすることによって、発熱ローラ１への近接部Ｎを設けているので、磁路をより多くのフェライトによって構成することができる。従って、コイル電流によって生じた磁束が通過する透磁率の低い空気部分は、発熱ローラ１と背面コア９との間の狭い間隙部分だけとなる。このため、励磁コイル５のインダクタンスがより増加して、コイル電流によって発生する磁束がより多く発熱ローラ１へ導かれるので、発熱ローラ１と励磁コイル５との電磁結合が良好となる。これにより、同じ電流でもより多くの電力を発熱ローラ１へ投入することが可能となる。特に、励磁コイル５の周回の中央にはコイル電流によって発生した磁束が必ず通過するので、この部分に発熱ローラ１の回転軸方向に連続した中心コア３３からなる近接部Ｎを設けることにより、コイル電流によって発生した磁束を効率良く発熱ローラ１へ導くことができる。
【００９８】
Ｃ形コア３２の透磁部Ｔの円周方向の断面積は、励磁コイル５から導かれる磁束の密度が材料としての最大磁束密度を超えないように設定されている。この磁束密度は、最大時に、フェライトの飽和磁束密度の約８０％となるように設定されている。この最大時の磁束密度の飽和磁束密度に対する割合は１００％以下であればよいが、実用的には５０％から８５％の範囲に設定することが望ましい。この割合が高すぎると、環境や部材のバラツキによって最大時の磁束密度が飽和磁束密度を超えてしまうことがある。そして、この場合には、磁束が背面コア９の背面を流れて、後方の部材を加熱してしまう。逆に、この割合が低すぎると、高価なフェライトを必要以上に使用していることになるので、装置が高価なものとなってしまう。
【００９９】
また、Ｃ形コア３２は、その幅が均一で、大きな間隔を開けて発熱ローラ１の回転軸方向に複数個配置されているので、背面コア９及び励磁コイル５に熱が蓄積することはない。さらに、背面コア９及び励磁コイル５の外周からの放熱を妨げるものが無いので、蓄熱による温度上昇によって背面コア９のフェライトの飽和磁束密度が低下して、全体としての透磁率が急激に減少することを防止することができる。また、線材の絶縁被覆が溶解して線材同士が短絡することを防止することができる。これにより、長時間にわたって安定に発熱ローラ１を所定の温度に保つことができる。
【０１００】
また、励磁コイル５の発熱ローラ１の回転軸方向における両端部が線束を重ねて形成されているので、より広い範囲にわたって励磁コイル５を発熱ローラ１の回転軸方向に均等に延伸することができる。これにより、発熱ローラ１の発熱分布を均一にすることができる。逆に、均一な発熱領域を確保しながら励磁コイル５の発熱ローラ１の回転軸方向における両端部の幅を小さくすることができるので、装置全体の小型化を図ることができる。
【０１０１】
また、本実施の形態においては、発熱ローラ１の回転軸方向における長さが小さい順に、最大幅の記録紙、背面コア９、定着ベルト３１、励磁コイル５の外周部、断熱部材３４、発熱ローラ１となっている。すなわち、断熱部材３４の長さが励磁コイル５及び背面コア９の長さよりも長い。そして、断熱部材３４を介して背面コア９と発熱ローラ１及び定着ベルト３１とが対向しているので、背面コア９を発熱ローラ１に近接させた場合であっても、背面コア９の温度上昇を防止することができる。また、冷却気流が定着ベルト３１に接触して、定着ベルト３１を冷却することを防止することができる。
【０１０２】
また、定着ベルト３１の幅が背面コア９の発熱ローラ１の回転軸方向における長さよりも長いために、定着ベルト３１に接触しない部分の発熱ローラ１が加熱されることはないので、この部分の発熱ローラ１の温度が上昇し過ぎることを防止することができる。
【０１０３】
また、コイルカバー２９を設けることにより、背面コア９の背面にわずかに漏れる磁束や励磁コイル５から発生する高周波の電磁波が装置内外に伝搬することを防止することができる。その結果、装置内外の電気回路が電磁ノイズによって誤動作することを防止することができる。
【０１０４】
さらに、コイルカバー２９と断熱部材３４とで囲まれた空間を通風路として、冷却ファン２８からの空気流が流れるので、発熱ローラ１及び定着ベルト３１を冷やすことなく、励磁コイル５と背面コア９を冷却することができる。
【０１０５】
また、装置本体の底板２５、天板２６、本体シャーシ２７の装置を構成する磁性部材は、励磁コイル５との間隔が最も近いもので２０ｍｍに設定されている。これにより、背面コア９の内部を通過している磁束が対向部Ｆ以外の箇所から励磁コイル５の外側へ放射されて、本体シャーシ２７などの磁性部材へ入射することを防止することができる。その結果、装置の構成部材を不要に加熱することなく、励磁コイル５に与えた電磁エネルギーを効率良く発熱ローラ１へ投入することができる。励磁コイル５と本体シャーシ２７などの磁性部材との間隔の最小値は２０ｍｍに設定されているが、背面コア９と本体シャーシ２７などの磁性部材との間隔が、背面コア９と発熱ローラ１との間隔以上、望ましくはその間隔の１．５倍以上であれば、励磁コイル５の背面への磁束の漏れを防止することができる。本実施の形態においては、定着装置２２に最も接近せざるを得ない定着紙ガイド２１、排紙ガイド２３が樹脂によって構成されているので、背面コア９と他の磁性部材との間に十分な間隔を容易に確保することができる。
【０１０６】
また、本実施の形態においては、発熱ローラ１（発熱部）が定着ベルト３１の内部に設置されている一方、励磁コイル５や背面コア９は定着ベルト３１の外部に設置されているので、励磁コイル５等が発熱部の温度の影響を受けて昇温することを防止することができる。このため、発熱量を安定に保つことができる。特に、発熱ローラ１の内部の回転軸に垂直な面の断面積よりも大きな断面積を有する励磁コイル５及び背面コア９を用いるものであるため、熱容量の小さい発熱ローラ１と、巻き数の多い励磁コイル５と、適当な量のフェライト（背面コア９）とを組み合わせて用いることができる。このため、定着装置２２の熱容量を抑制しながら、所定のコイル電流で多くの電力を発熱ローラ１へ投入することが可能となる。その結果、耐電流及び耐電圧の低い安価な励磁回路６（図２参照）を用いて、ウォームアップ時間の短い定着装置２２を実現することができる。本実施の形態においては、励磁回路６からの交流電流が実効値電圧１４０Ｖ（電圧振幅５００Ｖ）、実効値電流２２Ａ（ピーク電流５５Ａ）で８００Ｗの電力を発熱ローラ１へ投入することができた。
【０１０７】
発熱ローラ１の外側に位置する励磁コイル５は発熱ローラ１の表面を発熱させるので、定着ベルト３１は発熱ローラ１の最も発熱量の大きい部分に接触することとなる。従って、最大発熱部が定着ベルト３１への熱伝達部となり、発生した熱を発熱ローラ１内での熱伝導なしに定着ベルト３１へ伝達することができる。このように、熱伝達距離が小さいので、定着ベルト３１の温度変動に対して応答の速い制御を行うことが可能となる。
【０１０８】
発熱ローラ１の定着ベルト３１との接触部を通り過ぎた位置の近傍には、温度センサ（図示せず）が設けられている。この部分の温度を一定に制御することにより、定着ローラ３５と加圧ローラ４とのニップ部に突入するときの定着ベルト３１の温度を常に一定に保つことができる。その結果、連続して複数枚の記録紙８を定着する場合であっても、その定着を安定に行うことが可能となる。
【０１０９】
また、励磁コイル５及び背面コア９が発熱ローラ１の円周のほぼ半分を覆っているので、定着ベルト３１と発熱ローラ１との接触部の全域が発熱することになる。このため、励磁コイル５から発熱ローラ１へ電磁誘導によって伝達される加熱エネルギーをより多く定着ベルト３１へ伝達することができる。
【０１１０】
また、本実施の形態においては、発熱ローラ１と定着ベルト３１の材質、厚さ等は各々独立して設定することができる。従って、発熱ローラ１の材質、厚さとして、励磁コイル５の電磁誘導による加熱を行うために最適な材質、厚さを選ぶことができる。また、定着ベルト３１の材質、厚さとしては、定着を行うために最適な材質、厚さを選ぶことができる。
【０１１１】
本実施の形態においては、ウォームアップ時間を短縮するという目的を達成するために、定着ベルト３１の熱容量を極力小さく設定すると共に、発熱ローラ１の厚さと外径を小さくしてその熱容量を小さく設定している。このため、投入電力８００Ｗで、定着のための昇温の開始から約１５秒で所定の温度にすることができた。
【０１１２】
尚、本実施の形態においては、Ｃ形コア３２が発熱ローラ１の回転軸方向に均等な間隔を開けて配置されているが、この間隔は必ずしも均等である必要はない。放熱状況や温度センサなどの接触部材の有無などに応じて間隔を調整することにより、温度分布が均一となるように発熱分布を自由に設計することができる。
【０１１３】
また、本実施の形態においては、背面コア９が、発熱ローラ１の回転軸方向に間隔を開けて配置されたフェライトからなる均一厚さの複数のＣ形コア３２と、同じくフェライトからなる中心コア３３とにより構成されているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、発熱ローラ１の回転軸方向に連続した一体の背面コア９に複数の孔を設けた構成であってもよい。また、フェライトからなる複数のブロックを、励磁コイル５の背面にそれぞれ孤立して分布させた構成であってもよい。
【０１１４】
また、本実施の形態においては、定着ベルト３１の基材が樹脂によって構成されているが、樹脂の代わりにニッケルなどの強磁性金属を用いて構成することもできる。この場合には、電磁誘導による発熱の一部がこの定着ベルト３１内で発生し、定着ベルト３１そのものも加熱されるので、加熱エネルギーを定着ベルト３１へより有効に伝えることができる。
【０１１５】
また、本実施の形態においては、装置本体の底板２５、装置本体の天板２６、本体シャーシ２７が磁性材料によって構成されているが、磁性材料の代わりに樹脂材料を用いて構成することもできる。この場合には、装置本体の強度を担う部材が磁力線に影響を与えることはないので、背面コア９の近傍にこれらの部材を配置することができる。その結果、装置全体の小型化が可能となる。
【０１１６】
また、本実施の形態においては、発熱ローラ１の両端がベアリング３によって支持された構成となっているが、図１４に示すように、発熱ローラ１の両端に設けられ、ベークライト等の熱伝導性の小さい耐熱樹脂によって構成されたフランジ３６と、両フランジ３６を貫通する中心軸３７とによって支持された構成であってもよい。この構成を採用すれば、発熱ローラ１の両端からの熱や磁束の漏れを抑制することができる。
【０１１７】
また、本実施の形態においては、定着ベルト３１の移動方向における励磁コイル５の励磁幅を、定着ベルト３１と発熱ローラ１の接触範囲（巻き付き範囲）以下に設定しているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、図１０Ｂに示すように、定着ベルト３１の移動方向における励磁コイル５の励磁幅が定着ベルト３１と発熱ローラ１の接触範囲（巻き付き範囲；境界線ｂ）から定着ローラ３５側へ延長されていてもよい。この構成によれば、図１０Ａの構成に比べて、発熱ローラ１のさらに広い範囲（図１０Ｂ中のａの範囲）まで発熱させることができるので、小さいコイル電流でも十分な発熱量を得ることができる。また、この場合、線束を周回して励磁コイル５を形成した後、励磁コイル５を圧縮することにより、周回する線束の断面を略四角形状として、線束同士をさらに密着させている。これにより、励磁コイル５の占有体積を小さくすることができるので、励磁コイル５の巻数をより多くすることができる。その結果、コイル電流の電流密度が大きくなるので、発熱ローラ１に生じる渦電流の密度も大きくなり、発熱量が増加する。このため、必要とされるコイル電流を小さくしたり、発熱ローラ１を小径化することが可能となる。さらに、背面コア９と励磁コイル５との間隔を大きくすることができるので、背面コア９の放熱を促進して、背面コア９の温度上昇を防止することができる。また、線束が互いに強く密着しているので、線束間の接着が強固となり、励磁コイル５単体でその形状を保持することができる。従って、定着装置２２の組立工程が簡単になる。
【０１１８】
［第５の実施の形態］
図１５は本発明の第５の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図である。尚、上記第４の実施の形態と同一の機能を有する部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１１９】
図１５に示すように、本実施の形態においては、上記第４の実施の形態と異なり、背面コア９の対向部Ｆの発熱ローラ１に対向する箇所が、発熱ローラ１へ近接するように凸状に形成されている。
【０１２０】
その他の構成は上記第４の実施の形態と同様である。
【０１２１】
本実施の形態の構成によれば、磁路をほぼ完全にフェライトによって構成することができる。従って、コイル電流によって生じた磁束が通過する透磁率の低い空気部分は、発熱ローラ１と背面コア９との間の狭い間隙部分だけとなる。このため、励磁コイル５のインダクタンスがより増加して、コイル電流によって発生する磁束がほぼ完全に発熱ローラ１へ導かれる。その結果、発熱ローラ１と励磁コイル５との電磁結合が良好となり、図４の等価回路におけるＲが大きくなる。従って、同じコイル電流でもより多くの電力を発熱ローラ１へ投入することが可能となる。本実施の形態においては、実効値電流２０Ａ（ピーク電流５０Ａ）で８００Ｗの電力を発熱ローラ１へ投入することができた。
【０１２２】
また、断熱部材３４を介して背面コア９と発熱ローラ１及び定着ベルト（図示せず）が対向しているので、背面コア９を発熱ローラ１に近接させた場合であっても、背面コア９の温度上昇を防止することができる。
【０１２３】
［第６の実施の形態］
図１６は本発明の第６の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図、図１７は発熱部を図１６の矢印Ａの方向から見た投影図である。尚、上記第５の実施の形態と同一の機能を有する部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１２４】
図１６、図１７に示すように、本実施の形態においては、上記第５の実施の形態と異なり、背面コア９の対向部Ｆとして発熱ローラ１の回転軸方向に連続した対向コア３８が設けられている。また、Ａ４サイズ(幅２１０ｍｍ)の記録紙が最大幅の記録紙として用いられており、発熱ローラ１の回転軸方向の長さは２４０ｍｍ、対向コア３８を除いたＣ形コア３２の発熱ローラ１の回転軸方向における最外端間の長さは２００ｍｍ、励磁コイル５の内周部における発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さは２１０ｍｍ、対向コア３８の発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さは２２０ｍｍに設定されている。
【０１２５】
その他の構成は上記第５の実施の形態と同様である。
【０１２６】
本実施の形態においては、励磁コイル５の透磁部Ｔの発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さ（励磁コイル５の内周部における発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さ）を最大幅の記録紙の幅よりも小さくする一方、背面コア９の対向部Ｆの発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さ（対向コア３８の発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さ）を最大幅の記録紙の幅よりも大きくしているので、透磁部Ｔにおける背面コア９に隙間を設けて偏在させても、対向部Ｆから発熱ローラ１へ達する磁界を回転軸方向に均一にすることができる。これにより、透磁部Ｔにおける背面コア９を少なくしながら、記録紙が通過する部分での発熱ローラ１の発熱分布を均一にすることができるので、定着部での温度分布が均一となる。従って、安定した定着作用を得ることができる。また、発熱ローラ１の発熱分布を均一にしながら、透磁部Ｔにおける背面コア９を少なくすることができるので、装置の小型化と同時にコストの低減を図ることができる。
【０１２７】
尚、本実施の形態においては、背面コア９の対向部Ｆとしての対向コア３８が発熱ローラ１の回転軸方向に連続して設けられているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、図１８に示すように、対向コア３８を分断し、背面コア９を、透磁部Ｔよりも対向部Ｆの方が発熱ローラ１の回転軸方向に幅の広い形状となるように構成してもよい。この構成によれば、対向部Ｆにおける背面コア９が少なくなるので、背面コア９の重量を軽くすることができる。また、温度が高くなり易い対向部Ｆの表面積を増加させることができるので、放熱による冷却を促進させることができる。
【０１２８】
［第７の実施の形態］
図１９は本発明の第７の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図、図２０は発熱部を図１９の矢印Ａの方向から見た投影図である。尚、上記第５の実施の形態と同一の機能を有する部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１２９】
図１９、図２０に示すように、本実施の形態においては、上記第５の実施の形態と異なり、Ｃ形コア３８が発熱ローラ１の回転軸に対して略９０度の範囲を覆う形状に形成されており、設置する向きを変えたＣ形コア３８ａ、３８ｂが発熱ローラ１の回転軸方向に千鳥状に配置されている。すなわち、背面コア９の対向部Ｆは発熱ローラ１の回転軸方向の励磁コイル５の中心線に対して非対称な位置に配置されている。
【０１３０】
上記第５の実施の形態においては、発熱ローラ１の同一円周部分がＣ形コア３２の２箇所の対向部Ｆと対向して回転するために、発熱ローラ１のＣ形コア３２との対向部分とそれ以外の部分の発熱量に大きな差が生じ、温度分布に大きなムラが生じ易い。一方、本実施の形態においては、発熱ローラ１の同一円周部分がＣ形コア３８の１箇所の対向部Ｆと対向して回転するために、発熱ローラ１のＣ形コア３８との対向部分とそれ以外の部分の発熱量に大きな差が生じることはない。また、使用する背面コア９の体積を小さくしながら、発熱ローラ１が回転したときに、発熱ローラ１の表面での背面コア９の対向部Ｆと対向した部分の軌跡の間隔が短くなる。すなわち、対向部Ｆの発熱ローラ１の回転軸方向に沿った長さを上記第６の実施の形態と同様に２２０ｍｍに設定すると、一方の列にはＣ形コア３８が５個並んでいるので、ピッチは４４ｍｍとなるが、千鳥状に２列のＣ形コア３８ａ、３８ｂが配列されているので、発熱ローラ１が回転すると、千鳥状の対向部Ｆと対向した部分のピッチは、発熱ローラ１の表面では、見かけ上、半分の２２ｍｍとなる。このように、本実施の形態においては、発熱ローラ１のＣ形コア３８との対向部分とそれ以外の部分の発熱量に大きな差が生じることはなく、また、発熱が集中する対向部Ｆの間隔が小さくなるので、発熱分布を均一にすることができる。その結果、発熱ローラ１及び定着ベルトの温度ムラを抑制することができる。
【０１３１】
また、対向部Ｆにおける背面コア９が少なくなるので、背面コア９の重量を軽くすることができる。さらに、背面コア９の表面積を増加させることができるので、放熱による冷却を促進させることができる。このため、背面コア９の内部に局所的に熱が蓄積することはない。これにより、蓄熱による温度上昇によって背面コア９の飽和磁束密度が低下して、全体としての透磁率が急激に減少することを防止することができる。その結果、長時間にわたって安定に発熱ローラ１を所定の温度に保つことができる。
【０１３２】
［第８の実施の形態］
図２１は本発明の第８の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図、図２２は発熱部を図２１の矢印Ａの方向からみた投影図である。尚、上記第４の実施の形態と同一の機能を有する部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１３３】
図２１、図２２に示すように、本実施の形態は、隣接するＣ形コア３２の間隔を発熱ローラ１の回転軸方向に沿って変化させて構成した点で、上記第４の実施の形態と相違する。図２２おいて、ｄ１＝２１ｍｍ、ｄ２＝２１ｍｍ、ｄ３＝１８ｍｍである。従って、ｄ１＝ｄ２＞ｄ３の関係となる。つまり、発熱ローラ１の端部で隣接する背面コア９の間隔が狭くなっている。また、定着ベルトの表面に接触して温度を測定する温度センサ７を設置した位置と軸方向で同じ位置に、５ｍｍ角のフェライトからなるブロック４０が設置されている。
【０１３４】
ところで、隣接する背面コア９の間隔を均等にすると、発熱ローラ１及び定着ベルトの端部の温度が低くなることがある。そして、この発熱ローラ１の回転軸方向における温度ムラは定着不良を生じさせる。
【０１３５】
本実施の形態においては、上記したように、発熱ローラ１の中央部よりも端部の方で隣接する背面コア９の間隔が狭くなっているので、コイル電流によって生じる磁束は、発熱ローラ１の中央部よりも端部の方で若干多くなる。このため、発熱ローラ１の端部において発熱量が多くなる。一方、発熱ローラ１の端部においては、軸受などへの熱伝導により、中央部よりも多くの熱が奪われ易い。従って、この両方の作用が相殺されて、発熱ローラ１及び定着ベルトの温度分布が均一となるので、定着不良を防止することができる。
【０１３６】
また、温度センサ７が定着ベルトの表面に接触しているので、温度センサ７によって定着ベルトから熱が奪われることがある。このため、温度センサ７が接触した部分だけ、定着ベルトの円周方向で温度が低くなり易い。
【０１３７】
本実施の形態においては、上記したように、この部分にフェライトからなるブロック４０が設置されているので、この部分には他の部分よりも磁束が集中し易い。このため、他の部分よりもこの部分で発熱量が多くなる。これにより、温度センサ７によって奪われる熱を補完して、定着ベルトの表面の温度分布を均一にすることができるので、定着不良を防止することができる。
【０１３８】
尚、本実施の形態においては、発熱ローラ１の端部で隣接する背面コア９の間隔を狭くすることにより、均一な温度分布が得られるようにしているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、隣接する背面コア９の間隔は均等にし、発熱ローラ１の端部に位置する背面コア９の幅を、発熱ローラ１の中央部に位置する背面コア９の幅よりも広くすることによっても、同様に均一な温度分布を得ることができる。また、例えば、隣接する背面コア９の間隔は均等にし、発熱ローラ１の端部に近い範囲にフェライトからなるブロックを孤立して配置することによっても、同様に均一な温度分布を得ることができる。
【０１３９】
［第９の実施の形態］
図２３は本発明の第９の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す投影図、図２４は本発明の第９の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図である。尚、上記第４の実施の形態と同一の機能を有する部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１４０】
図２３、図２４に示すように、本実施の形態においては、上記第４の実施の形態と異なり、発熱ローラ１の端部に近い箇所に位置する背面コア９のＣ形コア３２ａ、３２ｂが移動可能に保持されている。さらに、本実施の形態においては、Ａ３サイズ（幅２９７ｍｍ）の記録紙が最大幅の記録紙として用いられている。Ｃ形コア３２ａは、Ａ４サイズ（幅２１０ｍｍ）の記録紙が通過する領域の外側に位置しており、Ａ４サイズ程度の記録紙が使用される場合には、図２４に破線３２ａ’で示すように、Ｃ形コア３２ａが発熱ローラ１の径方向に、かつ、発熱ローラ１から離れるように移動する。さらに小さいサイズの記録紙が使用される場合には、Ｃ形コア３２ａの内側に位置しているＣ形コア３２ｂも同様に移動させる。
【０１４１】
その他の構成は上記第４の実施の形態と同様である。
【０１４２】
本実施の形態においては、記録紙が通過する領域の外側のＣ形コア３２が移動して、この部分だけ、コイル電流によって生じた磁束が通過する透磁率の低い空気部分が多くなる。このため、この部分の磁束が減少し、対向する部分の発熱ローラ１の発熱量が低減される。これにより、記録紙が通過しない範囲の温度が上昇し過ぎて、端部の定着ベルトや軸受などの部材の温度が耐熱温度を超えることを防止することができる。さらに、小さいサイズの記録紙を連続して使用した後に、大きいサイズの記録紙を使用しても、定着部の温度が適正であるために、ホットオフセットが生じることを防止することができる。従って、小さいサイズの記録紙を用いた直後に大きいサイズの記録紙を用いることができる。
【０１４３】
尚、本実施の形態においては、Ｃ形コア３２のみが移動可能な場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、図２５に示すように、Ｃ形コア３２ａと中心コア３３とが一体となって、破線９’で示すように移動する構成であっても、同様の効果が得られる。
【０１４４】
また、上記各実施の形態においては、励磁コイル５と背面コア９とを接触させているが、両者の間に１ｍｍ程度の隙間を設けた場合であっても、同様の効果を得ることができる。このように励磁コイル５と背面コア９との間に隙間を設けることにより、励磁コイル５と背面コア９との接触部で温度が上昇することを防止することができる。
【０１４５】
また、上記各実施の形態においては、断熱部材３４と励磁コイル５とを接触させているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、断熱部材３４と励磁コイル５とは離間した構成とし、両者の間を気流が通過するように構成することにより、励磁コイル５の放熱をさらに促進させることができる。
【０１４６】
また、励磁コイル５、背面コア９、発熱ローラ１の構成は、上記各実施の形態の構成に限定されるものではない。図４の等価回路におけるインダクタンスＬが１０μＨ以上５０μＨ以下、抵抗成分Ｒが０．５Ω以上５Ω以下であれば、実用上問題はない。
【０１４７】
また、上記各実施の形態においては、励磁コイル５によって発熱ローラ１（発熱部材）の外部から励磁する場合を例に挙げて説明したが、発熱ローラ１（発熱部材）の内部から励磁する構成であってもよい。
【０１４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、小さい電流で所定の発熱量を得ることのできる像加熱装置及びこれを用いた画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における像加熱装置としての定着装置を示す断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す一部破断した平面図
【図３】本発明の第１の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図
【図４】本発明の第１の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部の等価回路図
【図５】本発明の第２の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図
【図６】本発明の第２の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱ローラを除いた発熱部を示す底面図
【図７】本発明の第３の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図
【図８】本発明の第３の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の他の例の発熱部を示す断面図
【図９】本発明の第４の実施の形態における像加熱装置を定着装置として用いた画像形成装置を示す断面図
【図１０】Ａは本発明の第４の実施の形態における像加熱装置としての定着装置を示す断面図、Ｂは本発明の第４の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の他の例を示す断面図
【図１１】図１０Ａの矢印Ｇの方向から見た発熱部の投影図
【図１２】本発明の第４の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱ローラの回転軸と励磁コイルの中心を含む面における発熱部の断面図
【図１３】本発明の第４の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図
【図１４】本発明の第４の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱ローラを示す断面図
【図１５】本発明の第５の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図
【図１６】本発明の第６の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図
【図１７】本発明の第６の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を図１６の矢印Ａの方向から見た投影図
【図１８】本発明の第６の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部の他の例を示す投影図
【図１９】本発明の第７の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図
【図２０】本発明の第７の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を図１９の矢印Ａの方向から見た投影図
【図２１】本発明の第８の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図
【図２２】本発明の第８の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を図２１の矢印Ａの方向からみた投影図
【図２３】本発明の第９の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す投影図
【図２４】本発明の第９の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部を示す断面図
【図２５】本発明の第９の実施の形態における像加熱装置としての定着装置の発熱部の他の例を示す断面図
【図２６】従来技術における像加熱装置を示す断面図
【図２７】従来技術における像加熱装置の他の例を示す断面図
【図２８】従来技術における像加熱装置の他の例に用いられる加熱コイルを示す斜視図
【符号の説明】
１ 発熱ローラ
２ 支持側板
３ ベアリング
４ 加圧ローラ
５ 励磁コイル
６ 励磁回路
７ 温度センサ
８ 記録紙
９ 背面コア
１０ トナー
１１ 感光ドラム
１２ 帯電器
１３ レーザビームスキャナ
１４ レーザビーム
１５ 現像器
１６ 現像ローラ
１７ 給紙部
１８ レジストローラ対
１９ 転写ローラ
２０ クリーニング装置
２１ 定着紙ガイド
２２ 定着装置
２３ 排紙ガイド
２４ 排紙トレイ
２８ 冷却ファン
２９ コイルカバー
３１ 定着ベルト
３２ Ｃ形コア
３３ 中心コア
３４ 断熱部材
３５ 定着ローラ
３６ フランジ
３７ 中心軸
３８ 対向コア[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image heating apparatus that is used in an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus or an electrostatic recording apparatus and is suitable for a fixing apparatus that fixes an unfixed image, and an image forming apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
As this type of image heating apparatus, those using electromagnetic induction as disclosed in JP-A-10-740007, JP-A-7-295414 and the like are known.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-740007 describes an exciting coil in which a coil is wound around a core as an exciting means applied to electromagnetic induction. FIG. 26 shows a cross-sectional view of the image heating apparatus disclosed in this publication.
[0004]
In FIG. 26, 310 is a coil for generating a high-frequency magnetic field, and 311 is a metal sleeve that generates heat by induction heating and rotates. Reference numeral 312 denotes an internal pressure member provided inside the metal sleeve 311. Reference numeral 313 denotes an external pressure member provided outside the metal sleeve 311, and the external pressure member 313 is in pressure contact with the internal pressure member 312 via the metal sleeve 311 to form a nip portion. The external pressure member 313 rotates in the direction of arrow a in the figure, and the metal sleeve 311 rotates as the external pressure member 313 rotates.
[0005]
A recording paper 314 as a recording material carrying an unfixed toner image is conveyed to the nip portion as indicated by an arrow in the figure. The unfixed toner image on the recording paper 314 is fixed by the heat of the metal sleeve 311 and the pressures of the pressure members 312 and 313.
[0006]
The coil 310 includes a plurality of separated winding portions 310a and 310b. These winding portions 310a and 310b are formed by winding a conducting wire around the legs 315b and 315d of the core 315 having a large number of legs 315a to 315e via an insulating member (not shown). . Here, the core 315 is made of ferrite, which is a magnetic material, and forms a magnetic path of magnetic flux generated by an alternating current applied to the coil 310.
[0007]
By the way, the following problems can be considered in the image heating apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-740007.
[0008]
That is, in the configuration of the excitation means, since the conducting wire is wound around the leg portion of the core 315, the arrangement of the conducting wire is restricted by the position of the leg portion of the core. For this reason, the degree of freedom in design is restricted when arranging the conductors, and it is difficult to widely arrange the conductors along the circumferential surface in the circumferential direction of the metal sleeve 311.
[0009]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-295414 describes excitation means having a configuration in which conductive coils are arranged in a spiral on an insulating support. FIG. 27 shows a cross-sectional view of the image heating apparatus disclosed in this publication, and FIG. 28 shows a perspective view of a heating coil used in the image heating apparatus.
[0010]
As shown in FIG. 27, the heating roller 201 is rotationally driven in the direction of the arrow in the drawing while being in contact with the pressure roller 202, and the pressure roller 202 rotates as the heating roller 201 rotates. The pressure roller 202 is pressed by the heating roller 201 and rotated. The recording paper 203 carrying an unfixed toner image and transported between the rollers 201 and 202 is heated and pressed between the rollers 201 and 202, whereby unfixed toner on the recording paper 203 is obtained. The image is fixed.
[0011]
The heating coil 204 is disposed in an embedded state in the insulating support 205. As shown in FIGS. 27 and 28, the heating coil 204 has a thin conductive film extending along the curved surface of the semi-cylindrical insulating support 205, and spirals over the entire width of the insulating support 205 as a whole. Are arranged. An alternating current is applied to the heating coil 204 from an induction heating power source. Then, an alternating magnetic flux is generated by the alternating current applied to the heating coil 204, the heating roller 201 is excited, and an eddy current in the direction opposite to the alternating current flowing through the heating coil 204 is generated in the heating roller 201. When this eddy current is generated in the heating roller 201, Joule heat is generated in the heating roller 201, and the heating roller 201 generates heat.
[0012]
According to the configuration of the excitation means described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-295414, the degree of freedom in designing the arrangement of the conductors is limited compared to the configuration of the excitation means disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-740007. As a result, the conductive wire can be widely disposed along the circumferential surface in the circumferential direction of the heating roller 201.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the image heating apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-295414 has the following problems.
[0014]
That is, since the heating coil 204 has a conductive film disposed in a spiral shape, there is a space where no current flows between the circulating currents. For this reason, as indicated by a broken line S in FIG. 27, the magnetic flux passes between the coils to form a small loop. In this case, the magnetic flux cannot be efficiently guided to the heating roller 201, and the magnetic flux that does not penetrate the heating roller 201 increases. Therefore, in order to obtain electric power necessary for causing the heating roller 201 to generate heat, it is necessary to pass a large current through the heating coil 204. In order to cause a large current to flow through the heating coil 204, it is necessary to use a component having a large current resistance for the induction heating power source, and the induction heating power source becomes expensive.
[0015]
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image heating apparatus capable of obtaining a predetermined calorific value with a small current and an image forming apparatus using the image heating apparatus. To do.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the first configuration of the image heating apparatus according to the present invention is as follows., TimesAn image heating apparatus comprising a heat generating member made of a rolling element and an excitation coil arranged to oppose the outer peripheral surface of the heat generating member and generating heat by the electromagnetic induction, It has a core made of material. Of this image heating deviceFirstAccording to the configuration, since all the magnetic flux on the back side of the exciting coil passes through the inside of the core, it is possible to prevent the magnetic flux from leaking backward. As a result, heat generation due to electromagnetic induction of the surrounding conductive members can be prevented, and unnecessary electromagnetic wave emission can be prevented. In addition, since the inductance of the exciting coil is increased and the electromagnetic coupling between the exciting coil and the heat generating member is improved, a large amount of power is generated even with the same coil current.InIt becomes possible to input.
  Further, the image heating apparatus according to the present inventionFirstIn the configuration ofHas a facing portion that faces the heat generating member without passing through the exciting coil, and a magnetically permeable portion that faces the heat generating member through the exciting coil, and the plurality of cores extend in the direction of the rotation axis of the heat generating member. It has a configuration in which they are connected and arranged with a gap.Of this image heating deviceFirstWith this configuration, the heat distribution can be freely designed by changing the way the cores are arranged. Further, even when an inexpensive core with a small volume is used, a uniform temperature distribution can be obtained. Furthermore, heat dissipation from the gap between the cores is possible, and at the same time, the surface area of the core itself is increased, so that heat dissipation can be promoted.
[0020]
  In this case, the image heating apparatus according to the present inventionSecondAs a configuration ofThe plurality of cores are connected by a central core provided continuously in the direction of the rotation axis of the heat generating member.Is preferred.
  AlsoIn this case, the image heating apparatus according to the present inventionThirdIn this configuration, it is preferable that the gap in the magnetically permeable portion of the core is narrower at the end portion in the rotation axis direction of the heat generating member than at the central portion. According to this preferable example, it is possible to make the temperature distribution of the heat generating member uniform and prevent fixing failure.
  In this case, the image heating apparatus according to the present invention4thIn this configuration, it is preferable that the width of the plurality of cores is wider than the center portion at the end portion in the rotation axis direction of the heat generating member.
  In this case, the image heating apparatus according to the present invention5thThe core has a facing portion that faces the heat generating member without passing through the exciting coil, and a magnetically permeable portion that faces the heat generating member through the exciting coil, and the facing portion of the core It is preferable that the heat generating member is disposed at an asymmetrical position with respect to the center line of the exciting coil in the rotation axis direction. According to this preferable example, the heat generation distribution in the rotation axis direction of the heat generating member can be made uniform with fewer cores. Conversely, if the same amount of cores are used, the heat generation distribution can be further uniformed.
  In this case, the image heating apparatus according to the present invention6thIn the configuration, the core includes a facing portion that faces the heat generating member without using the exciting coil, and a magnetically permeable portion that faces the heat generating member through the exciting coil. The gap is preferably smaller in the direction of the rotation axis of the heating member than the gap in the magnetically permeable portion of the core. According to this preferable example, it is possible to reduce the amount of material used for the magnetically permeable portion while ensuring the length of the core of the opposing portion that determines the range of the heat generating portion, so that the core material is smaller and less expensive. Even in the configuration, the heat distribution can be made uniform.The
[0030]
  The present inventionThe image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus including an image forming unit that forms and carries an unfixed image on a recording material, and a fixing device that fixes the unfixed image on the recording material. The image heating device of the present invention is used as the fixing device.Use.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described more specifically using embodiments.
[0032]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a sectional view showing a fixing device as an image heating device in the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially broken plan view showing a heat generating portion of the fixing device.
[0033]
1 and 2, reference numeral 1 denotes a heat generating roller as a heat generating member, 2 a support side plate made of a galvanized steel plate, 3 a bearing fixed to the support side plate 2 and rotatably supporting the heat generating roller 1 at both ends. is there. The heat generating roller 1 is rotationally driven by a drive unit (not shown) of the apparatus main body. The heating roller 1 is made of a magnetic material that is an alloy of iron, nickel, and chromium, and is adjusted so that its Curie point is 300 ° C. or higher. The heating roller 1 is formed in a pipe shape having a thickness of 0.3 mm.
[0034]
The surface of the heat generating roller 1 is covered with a release layer (not shown) made of a fluororesin having a thickness of 20 μm in order to impart release properties. As the release layer, resins or rubbers having good release properties such as PTFE, PFA, FEP, silicone rubber, and fluorine rubber may be used alone or in combination. When the heating roller 1 is used for fixing a monochrome image, it is only necessary to ensure releasability. However, when the heating roller 1 is used for fixing a color image, it is desirable to provide elasticity. It is necessary to form a thicker rubber layer.
[0035]
Reference numeral 4 denotes a pressure roller as pressure means. The pressure roller 4 is made of silicone rubber having a hardness of JIS A65, and presses against the heat generating roller 1 with a pressing force of 20 kgf to form a nip portion. In this state, the pressure roller 4 rotates as the heating roller 1 rotates. In addition, as a material of the pressure roller 4, other heat-resistant resin such as fluoro rubber or fluoro resin or rubber may be used. In order to improve wear resistance and releasability, it is desirable to coat the surface of the pressure roller 4 with a resin such as PFA, PTFE, FEP, or rubber alone or in combination. In order to prevent heat dissipation, the pressure roller 4 is preferably made of a material having low thermal conductivity.
[0036]
Reference numeral 5 denotes an exciting coil as an exciting means. This exciting coil 5 extends a bundle of 60 copper wires having an outer diameter of 0.2 mm whose surfaces are insulated and extends in the direction of the rotation axis of the heat roller 1 and along the circumferential direction of the heat roller 1. It is formed around. The cross-sectional area of the wire bundle is about 7mm including the insulation coating of the wire.2 It is.
[0037]
The cross section perpendicular to the rotation axis of the heat generating roller 1 of the exciting coil 5 is arranged so that the wire bundles are in close contact with each other along the circumferential direction of the heat generating roller 1 so as to cover the upper half of the heat generating roller 1. It is a stacked shape. In this case, it is configured such that adjacent line bundles from the one end portion to the other end portion of the heat generating roller 1 are in close contact with each other, and adjacent line bundles from the other end portion to the one end portion of the heat generating roller are in close contact with each other. Yes.
[0038]
It should be noted that the winding order of the wire bundle that extends around the rotation axis of the heat generating roller 1 does not have to be sequentially from the side closer to the center of the rotation, and the order may be changed in the middle.
[0039]
The excitation coil 5 has a total of 18 turns, and the shape shown in FIGS. 1 and 2 is maintained by bonding the wire bundles to each other with the adhesive on the surface. The exciting coil 5 faces the outer peripheral surface of the heat generating roller 1 with an interval of about 2 mm. The range in which the exciting coil 5 faces the outer peripheral surface of the heat generating roller 1 is a wide range having an angle of about 180 degrees around the rotation axis of the heat generating roller 1.
[0040]
An alternating current of 30 kHz is applied to the exciting coil 5 from an exciting circuit 6 which is a semi-resonant inverter. The alternating current applied to the exciting coil 5 is controlled so that the surface of the heat generating roller 1 becomes a predetermined fixing temperature of 170 ° C. by a temperature signal obtained by the temperature sensor 7 provided on the surface of the heat generating roller 1. The Hereinafter, the alternating current applied to the exciting coil 5 is also referred to as “coil current”.
[0041]
In the present embodiment, A4 size (width 210 mm) recording paper is used as the maximum width recording paper, the length of the heat generating roller 1 in the direction of the rotation axis is 270 mm, and the heat generating roller at the outer periphery of the exciting coil 5 is used. The length along the rotation axis direction of 1 is set to 230 mm, and the length along the rotation axis direction of the heat generating roller 1 at the inner peripheral portion of the exciting coil 5 is set to 200 mm.
[0042]
A recording paper 8 as a recording material carrying the toner 10 on the surface is inserted into the fixing device configured as described above from the direction of the arrow in FIG. 1, whereby the toner 10 on the recording paper 8 is fixed. The
[0043]
In the present embodiment, the exciting coil 5 causes the heat generating roller 1 to generate heat by electromagnetic induction. Hereinafter, the mechanism will be described with reference to FIG.
[0044]
The magnetic flux generated by the exciting coil 5 by the alternating current from the exciting circuit 6 (see FIG. 2) is generated in the circumferential direction in the heat roller 1 as indicated by the broken line M in FIG. It repeats generation and disappearance. The induced current generated in the heat generating roller 1 due to the change in magnetic flux almost flows only on the surface of the heat generating roller 1 due to the skin effect, and generates Joule heat.
[0045]
In the present embodiment, the exciting coil 5 is in close contact with the adjacent wire bundles from the one end portion of the heat generating roller 1 to the other end portion, and is adjacent to among the wire bundles extending from the other end portion of the heat generating roller to the one end portion. Since it is comprised so that a wire bundle may stick, magnetic flux does not pass between wire bundles. Further, since there is no wire bundle in the central portion of the exciting coil 5 and a gap is provided so that the magnetic flux passes, the magnetic flux swirls around the exciting coil 5 as shown by a broken line M in FIG. Form a loop. Further, since the exciting coil 5 is provided in the circumferential direction of the heat generating roller 1 so as to face the heat generating roller 1 over a wide range of about 180 degrees around the rotation axis of the heat generating roller 1, Magnetic flux will penetrate the wide range in the circumferential direction. As a result, since the heat generating roller 1 generates heat in a wide range, it is possible to apply predetermined power to the heat generating roller 1 even when the coil current is small and the generated magnetic flux is small.
[0046]
As described above, since there is no magnetic flux passing between the wire bundles without penetrating the heating roller 1, the electromagnetic energy given to the exciting coil 5 is transmitted to the heating roller 1 without leakage. For this reason, even if the coil current is small, the predetermined power can be efficiently supplied to the heat generating roller 1. Furthermore, the exciting coil 5 can be reduced in size by closely contacting the wire bundle.
[0047]
In addition, since the flux of the exciting coil 5 is positioned in the vicinity of the heat generating roller 1, the magnetic flux generated by the coil current is efficiently transmitted to the heat generating roller 1. The eddy current generated in the heat generating roller 1 by this magnetic flux flows so as to cancel the change in the magnetic field due to the coil current. In this case, since the coil current and the eddy current generated in the heat generating roller 1 are close to each other, the effect of canceling each other is large, and the magnetic field generated by the entire current in the peripheral space is suppressed.
[0048]
Moreover, since there is nothing which prevents the heat radiation from the outer periphery of the exciting coil 5, it can prevent that the insulation coating of a wire material melt | dissolves or the resistance value of the exciting coil 5 rises by the temperature rise by heat storage.
[0049]
FIG. 4 shows an equivalent circuit of the exciting coil and the heat generating roller in a state where the exciting coil faces the heat generating roller. In FIG. 4, r is the resistance of the exciting coil 5 itself, R is the resistance due to the exciting coil 5 facing the heat generating roller 1 and electromagnetically coupled, and L is the impedance of the entire circuit. r is obtained by removing the exciting coil 5 from the heat generating roller 1 and measuring the electric resistance of the exciting coil 5 alone with an LCR meter at a predetermined angular frequency ω. R is obtained as a value obtained by removing r from the electric resistance in a state where the exciting coil 5 is opposed to the heat generating roller 1. L is not greatly different from the inductance of the exciting coil 5 alone. When the current I flows through this circuit, the product of the square of the current I and the resistance value is consumed as effective power, and heat is generated. The exciting coil 5 generates heat by the power consumed by r, and the heat generating roller 1 generates heat by the power consumed by R. This relationship is expressed by the following (Equation 1), where W is the power applied to the heat generating roller 1.
[Equation 1]
W = (R + r) × I2
If the voltage applied to the exciting coil 5 is V, the following relationship (Equation 2) is established.
[Equation 2]
I = V / {(R + r)2 + (ΩL)2 }
As can be seen from the above (Equation 2), when L and R are excessive, a sufficient current I cannot be obtained under a constant voltage V. Accordingly, as can be seen from the above (Equation 1), the input power W is insufficient and a sufficient amount of heat generation cannot be obtained. On the other hand, when R is too small, even if the current I flows, effective power is not consumed, and a sufficient amount of heat generation cannot be obtained. When L is too small, the excitation circuit 6 that is a semi-resonant inverter does not operate sufficiently. When the frequency of the alternating current applied from the excitation circuit 6 to the excitation coil 5 is in the range of 25 kHz to 50 kHz, R may be from 0.5Ω to 5Ω, and L may be from 10 μH to 50 μH. In this case, the excitation circuit 6 can be constituted by circuit elements that are not so high in withstand current and withstand voltage, and sufficient input power and heat generation can be obtained. If the values of R and L are within this range, the same effect can be obtained even if the specifications of the exciting coil 5 such as the number of turns of the exciting coil 5 and the interval between the exciting coil 5 and the heating roller 1 are changed.
[0050]
In the present embodiment, as described above, the wire bundle of the exciting coil 5 is configured by bundling 60 wires having an outer diameter of 0.2 mm. The configuration of the wire bundle is not necessarily limited to this configuration, but it is desirable that 50 to 200 wire rods having an outer diameter of 0.1 mm to 0.3 mm are bundled. If the outer diameter of the wire is less than 0.1 mm, the wire may be broken by a mechanical load. On the other hand, if the outer diameter of the wire exceeds 0.3 mm, the electrical resistance (r in FIG. 4) against high-frequency alternating current increases, and the heat generation of the exciting coil 5 becomes excessive. In addition, when the number of wire rods constituting the wire bundle is 50 or less, the cross-sectional area is small, so that the electric resistance increases and the heat generation of the exciting coil 5 becomes excessive. On the other hand, if the number of the wires constituting the wire bundle is 200 or more, the wire bundle becomes thick, so that it is difficult to wind the exciting coil 5 in an arbitrary shape, and it is difficult to obtain a predetermined number of turns in a predetermined space. It becomes. Generally, these conditions can be satisfied by setting the outer diameter of the wire bundle to 5 mm or less. Thereby, since the number of turns of the exciting coil 5 can be increased in a narrow space, it is possible to supply necessary power to the heat generating roller 1 while reducing the size of the exciting coil 5.
[0051]
The wire bundle of the exciting coil 5 that circulates can be partially spaced from each other, but it is more efficient to make most of them close to each other. In addition, the wire bundle of the exciting coil 5 that circulates may be configured by partially changing the way it is overlapped. However, when the height of the exciting coil 5 is lower, a larger amount of electric power is supplied to the heat generating roller 1 with a smaller current. be able to. As the shape of the exciting coil 5, it is only necessary that the width (the length in the circumferential direction) arranged in a circle is larger than the height (stacked thickness) of the exciting coil 5.
[0052]
Further, when the length of the exciting coil 5 in the direction of the rotation axis of the heat generating roller 1 is longer than the length of the heat generating roller 1, the magnetic flux penetrates the conductive member at the end of the heat generating roller 1 such as the side plate 2. Become. For this reason, surrounding constituent members generate heat, and the transmission rate of electromagnetic energy to the heat generating roller 1 is reduced. In the present embodiment, since the length of the heat generating roller 1 is longer than the length of the exciting coil 5 in the direction of the rotation axis of the heat generating roller 1, the magnetic flux generated by the coil current reaches surrounding components such as the side plate 2. Without doing so, almost all reaches the heat generating roller 1. Thereby, the electromagnetic energy given to the exciting coil 5 can be efficiently transmitted to the heat generating roller 1. In particular, when magnetic flux passes from the end face of the heat generating roller 1 in the direction of the rotation axis, the eddy current density on the end face of the heat generating roller 1 increases. In this case, there arises a problem that the heat generation at the end face of the heat generating roller 1 becomes too large.
[0053]
In the present embodiment, as described above, the inner circumferential portion of the exciting coil 5, the maximum width recording paper, the outer circumferential portion of the exciting coil 5, the heating roller 1 in the order of decreasing length in the rotation axis direction of the heating roller 1. The excitation coil 5 is a portion through which the recording paper 8 passes, and is circulated evenly in the rotation axis direction and parallel to the rotation axis direction of the heat generating roller 1. For this reason, the heat generation distribution of the heat generating roller 1 in the portion through which the recording paper 8 passes can be made uniform. As a result, the temperature distribution at the fixing portion can be made uniform and a stable fixing action can be obtained.
[0054]
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a bottom view showing the heat generating portion of the fixing device excluding a heat generating roller. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as the said 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0055]
The present embodiment is the same as the first embodiment in that a pair of back cores 9 are provided on the back surface of the exciting coil 5 by rotating around the circumferential direction of the heat generating roller 1 without overlapping the wire bundles. It is different from the form.
[0056]
As a material for the back core 9, ferrite having a relative magnetic permeability of 1000 to 3000, a saturation magnetic flux density of 200 to 300 mT, and a volume resistivity of 1 to 10 Ω · m is used. As a material for the back core 9, a material having high magnetic permeability and high resistivity such as permalloy can be used in addition to ferrite.
[0057]
The cross section of the back core 9 has a shape obtained by cutting a cylinder having an outer diameter of 36 mm and a thickness of 5 mm at an angle of approximately 90 degrees in the axial direction. For this reason, the cross-sectional area of the back core 9 is 243 mm.2 It becomes. The cross-sectional area of the exciting coil 5 is 7 mm.2 X 9 rolls x 2 126mm2 It becomes.
[0058]
The heat generating roller 1 is formed in a pipe shape having an outer diameter of 20 mm and a thickness of 0.3 mm. For this reason, the cross-sectional area of the surface perpendicular to the rotation axis inside the heating roller 1 is about 295 mm.2 It becomes. Therefore, the cross-sectional area of the exciting coil 5 including the back core 9 is larger than the cross-sectional area of the surface perpendicular to the rotation axis inside the heat roller 1. Further, the distance between the back core 9 and the heat generating roller 1 is 5.5 mm.
[0059]
Further, in the present embodiment, A4 size (width 210 mm) recording paper is used as the maximum width recording paper, the length of the heating roller 1 in the rotation axis direction is 240 mm, and the outer circumference of the exciting coil 5 that circulates. The length along the rotation axis direction of the heat generating roller 1 in the part is 200 mm, the length along the rotation axis direction of the heat generating roller 1 at the inner peripheral part of the exciting coil 5 is 170 mm, and the rotation axis of the heat generating roller 1 of the back core 9 The length along the direction is set to 220 mm. A bearing 3 (see FIG. 2) which is a support member of the heat roller 1 is made of steel which is a magnetic material. The distance between the bearing 3 and the back core 9 is 10 mm, which is larger than the distance between the back core 9 and the heat generating roller 1.
[0060]
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
[0061]
The operation of the fixing device configured as described above will be described below.
[0062]
By providing the back core 9, the inductance of the exciting coil 5 is increased, the electromagnetic coupling between the exciting coil 5 and the heat generating roller 1 is improved, and R in the equivalent circuit of FIG. 4 is increased. For this reason, a large amount of power can be input to the heat generating roller 1 even with the same coil current. Therefore, a fixing device with a short warm-up time can be realized by using an inexpensive excitation circuit 6 (see FIG. 2) having a low withstand current and withstand voltage.
[0063]
Further, as indicated by a broken line M in FIG. 5, since all the magnetic flux on the back side of the exciting coil 5 passes through the inside of the back core 9, it is possible to prevent the magnetic flux from leaking backward. As a result, heat generation due to electromagnetic induction of the surrounding conductive members can be prevented, and unnecessary electromagnetic wave emission can be prevented.
[0064]
Further, since the circulating wire bundles are not overlapped, all the wire bundles of the exciting coil 5 are located in the vicinity of the heat generating roller 1. For this reason, the magnetic flux generated by the coil current is more efficiently transmitted to the heat generating roller 1.
[0065]
In the present embodiment, since the exciting coil 5 and the back core 9 are installed outside the heat generating roller 1 (heat generating part), the exciting coil 5 and the like are heated by the influence of the temperature of the heat generating part. Can be prevented. For this reason, the calorific value can be kept stable. In particular, since the exciting coil 5 and the back core 9 having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the surface perpendicular to the rotation axis inside the heat generating roller 1 are used, the heat generating roller 1 having a small heat capacity and a large number of turns are used. The exciting coil 5 and an appropriate amount of ferrite (back core 9) can be used in combination. For this reason, it is possible to supply a large amount of power to the heat generating roller 1 with a predetermined coil current while suppressing the heat capacity of the fixing device.
[0066]
In the present embodiment, as described above, the inner peripheral portion of the exciting coil 5, the outer peripheral portion of the exciting coil 5, the recording paper with the maximum width, the back core 9 in order of increasing length in the rotation axis direction of the heat generating roller 1. The heating roller 1 is provided. In this way, the length along the rotation axis direction of the heat generating roller 1 at the outer peripheral portion of the exciting coil 5 is made smaller than the width of the recording paper of the maximum width, while the rotation axis direction of the heat generating roller 1 of the back core 9 is made. Is made larger than the width of the maximum width recording paper, so that the magnetic field reaching the heat generating roller 1 from the exciting coil 5 is applied in the direction of the rotation axis even when the exciting coil 5 is wound somewhat unevenly. Can be made uniform. Therefore, the heat generation distribution of the heat generating roller 1 in the portion through which the recording paper passes can be made uniform. Thereby, the temperature distribution in the fixing portion can be made uniform, and a stable fixing action can be obtained. Further, since the heat generation distribution of the heat generating roller 1 is made uniform, the length of the heat generating roller 1 in the direction of the rotation axis and the length of the excitation coil 5 along the direction of the rotation axis of the heat generation roller 1 can be shortened. At the same time, the cost can be reduced. Further, since the length of the back core 9 along the rotational axis direction of the heat generating roller 1 is shorter than the length of the heat generating roller 1 in the rotational axis direction, the eddy current density on the end surface of the heat generating roller 1 becomes high and the heat generating roller 1 It can prevent that the heat_generation | fever in an end surface becomes large too much.
[0067]
Further, as described above, as the bearing 3 (see FIG. 2), which is a support member for the heat generating roller 1, magnetic steel is generally used in order to guarantee mechanical strength. For this reason, the magnetic flux generated by the coil current is easily attracted to the bearing 3, and heat is generated when the magnetic flux penetrates the bearing 3. For this reason, the rate of transmission of electromagnetic energy to the heat generating roller 1 is reduced, and the temperature of the bearing 3 is increased to shorten the life. In the present embodiment, as described above, the distance between the bearing 3 and the end face of the back core 9 is set to be larger than the facing distance between the back core 9 and the heat generating roller 1, so that the back core 9 penetrates. Most of the generated magnetic flux passes through the heat generating roller 1 without being guided to the bearing 3. Thereby, the electromagnetic energy given to the exciting coil 5 can be efficiently transmitted to the heat generating roller 1, and the heat generation of the bearing 3 can be prevented.
[0068]
The distance between the bearing 3 and the back core 9 (10 mm in the present embodiment) may be larger than the facing distance between the back core 9 and the heat generating roller 1 (5.5 mm in the present embodiment), but is twice or more. Is desirable.
[0069]
Further, since the thickness of the back core 9 is uniform, no heat is locally accumulated inside the back core 9. Furthermore, since there is nothing that prevents heat dissipation from the outer periphery of the back core 9, it is possible to prevent the saturation magnetic flux density of the back core 9 from being lowered due to the temperature rise due to heat storage, and the magnetic permeability as a whole from abruptly decreasing. it can. Thereby, the heat-generating roller 1 can be kept at a predetermined temperature stably for a long time.
[0070]
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device according to a third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as the said 2nd Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0071]
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the back core 9 is extended even in the area where the excitation coil 5 does not exist, and a “facing portion F” is provided to face the heat generating roller 1 without the excitation coil 5. This is different from the second embodiment. Hereinafter, the portion of the back core 9 that faces the heat generating roller 1 through the exciting coil 5 is referred to as “magnetic permeability portion T”. The cross section of the back core 9 has a shape obtained by cutting a cylinder at an angle of 180 degrees in the axial direction.
[0072]
In this case, the magnetic path can be constituted by more ferrite (back core 9). Therefore, an air portion having a low magnetic permeability through which the magnetic flux generated by the coil current passes is only a narrow gap portion between the heat roller 1 and the back core 9. For this reason, the inductance of the exciting coil 5 increases, and the magnetic flux generated by the coil current is almost completely guided to the heat generating roller 1. As a result, the electromagnetic coupling between the heat generating roller 1 and the exciting coil 5 is further improved, and R in the equivalent circuit of FIG. 4 is further increased. As a result, even with the same coil current, more power can be input to the heat generating roller 1.
[0073]
Further, as indicated by a broken line M in FIG. 7, the magnetic flux guided from the back core 9 to the heat generating roller 1 passes through the facing portion F. The length of the facing portion F along the rotation axis direction of the heat roller 1 is the same as the length of the back core 9 along the rotation axis direction of the heat roller 1 and is longer than the width of the recording paper. For this reason, the magnetic flux uniformly enters from the facing portion F into the portion through which the recording paper passes. Therefore, the range necessary for fixing the heat generating roller 1 can be heated uniformly.
[0074]
In the present embodiment, the exciting coil 5 is disposed on the side of the back core 9 facing the heat generating roller 1. However, as shown in FIG. 8, the wire bundle is attached to the semi-cylindrical back core 9. The exciting coil 5 can also be configured by rotating along the circumferential direction of the heat generating roller 1 while extending and rotating in the axial direction. In this case, the magnetic flux generated by the coil current penetrates not only the circumference of the heat generating roller 1 but also the side of the pressure roller as well as the pressure roller side (broken line M ′ in FIG. 8). As a result, since the entire circumference of the heat generating roller 1 generates heat, the entire heat generation amount can be increased even with the same coil current. Further, since the cross-sectional area through which the magnetic flux passes becomes large, even if a large amount of magnetic flux is passed through the heat generating roller 1, the saturation magnetic flux density of the heat generating roller 1 is not exceeded. For this reason, since it is possible to prevent the magnetic flux from passing through a space other than the heat generating roller 1, the heat generating roller 1 can be heated more efficiently by electromagnetic induction.
[0075]
[Fourth Embodiment]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an image forming apparatus using the image heating apparatus according to the fourth embodiment of the present invention as a fixing apparatus, and FIG. 10A is a fixing apparatus as an image heating apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a projection view of the heat generating portion viewed from the direction of arrow G in FIG. 10A, and FIG. 12 is a cross sectional view of the heat generating portion on the plane including the rotation axis of the heat generating roller and the center of the exciting coil.
[0076]
In FIG. 9, 11 is an electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as “photosensitive drum”). The surface of the photosensitive drum 11 is uniformly charged to a negative dark potential V0 by the charger 12 while being rotated at a predetermined peripheral speed in the direction of the arrow. A laser beam scanner 13 outputs a laser beam 14 modulated in accordance with a time-series electric digital pixel signal of image information input from a host device such as an image reading device or a computer (not shown). The surface of the charged photosensitive drum 11 is scanned and exposed by the laser beam 14. As a result, the absolute value of the potential of the exposed portion of the photosensitive drum 11 decreases to a bright potential VL, and an electrostatic latent image is formed. This latent image is developed by the negatively charged toner of the developing device 15 to be visualized.
[0077]
The developing device 15 includes a developing roller 16 that is rotationally driven. The developing roller 16 is disposed to face the photosensitive drum 11, and a thin layer of toner is formed on the outer peripheral surface thereof. A developing bias voltage whose absolute value is smaller than the dark potential V0 of the photosensitive drum 11 and larger than the bright potential VL is applied to the developing roller 16, so that the toner on the developing roller 16 becomes brighter on the photosensitive drum 11. The latent image is visualized by being transferred only to the portion of the potential VL.
[0078]
On the other hand, the recording paper 8 is fed one by one from the paper supply unit 17, passes through the registration roller pair 18, and enters an appropriate nip portion between the photosensitive drum 11 and the transfer roller 19 in synchronization with the rotation of the photosensitive drum 11. Sent at the timing. The toner image on the photosensitive drum 11 is sequentially transferred onto the recording paper 8 by a transfer roller 19 to which a transfer bias is applied. The photosensitive drum 11 from which the recording paper 8 has been separated is subjected to the subsequent image formation by removing the residual toner such as transfer residual toner on the surface thereof by the cleaning device 20.
[0079]
A fixing paper guide 21 guides the movement of the recording paper 8 after transfer to the fixing device 22 by the fixing paper guide 21. After the recording paper 8 is separated from the photosensitive drum 11, the recording paper 8 is conveyed to the fixing device 22, whereby the toner image transferred onto the recording paper 8 is fixed. A paper discharge guide 23 guides the recording paper 8 that has passed through the fixing device 22 to the outside of the apparatus. The fixing paper guide 21 and the paper discharge guide 23 are made of resin such as ABS. The fixing paper guide 21 and the paper discharge guide 23 can also be made of a nonmagnetic metal material such as aluminum. The recording paper 8 after the toner image is fixed is discharged to the paper discharge tray 24.
[0080]
Reference numeral 25 denotes a bottom plate of the apparatus main body, 26 denotes a top plate of the apparatus main body, and 27 denotes a main body chassis, which integrally take on the strength of the apparatus main body. These members are made of a galvanized material made of steel, which is a magnetic material, as a base material.
[0081]
Reference numeral 28 denotes a cooling fan, and this cooling fan 28 generates an air flow in the apparatus. Reference numeral 29 denotes a coil cover as a shielding member made of a non-magnetic metal material such as aluminum. The coil cover 29 is configured to cover the back core 9 of the exciting coil 5 (see FIG. 10A).
[0082]
Next, the fixing device as the image heating device of the present embodiment will be described in detail.
[0083]
In FIG. 10A, a thin fixing belt 31 is an endless belt having a diameter of 50 mm and a thickness of 100 μm, whose base material is made of polyimide resin. The surface of the fixing belt 31 is covered with a release layer (not shown) made of a fluororesin and having a thickness of 20 μm in order to impart release properties. As a material for the base material, a very thin metal such as nickel produced by electroforming can be used in addition to a heat-resistant polyimide resin or fluororesin. In addition, as the release layer, resins or rubbers having good release properties such as PTFE, PFA, FEP, silicone rubber, and fluorine rubber may be used alone or in combination. When the fixing belt 31 is used for fixing a monochrome image, it is only necessary to ensure releasability. However, when the fixing belt 31 is used for fixing a color image, it is desirable to provide elasticity. It is necessary to form a thicker rubber layer.
[0084]
The exciting coil 5 serving as an exciting means extends a bundle of 60 bundled copper wires having an outer diameter of 0.2 mm with an insulated surface in the direction of the axis of rotation of the heat generating roller 1 and the circumferential direction of the heat generating roller 1. It is formed to circulate along. The cross-sectional area of the wire bundle is about 7mm including the insulation of the wire.2 It is.
[0085]
As shown in FIGS. 10A to 12, the exciting coil 5 has a cross-sectional shape so as to cover the fixing belt 31 wound around the heat roller 1. In this case, the excitation width of the excitation coil 5 in the moving direction of the fixing belt 31 is equal to or less than the contact range (wrapping range) between the fixing belt 31 and the heat roller 1. If a portion of the heat generating roller 1 that is not deprived of heat by the fixing belt 31 generates heat, there is a problem that the temperature of the heat generating roller 1 easily rises beyond the heat resistance temperature of the material of the fixing belt 31. However, if configured as in the present embodiment, only the range of the heat generating roller 1 that contacts the fixing belt 31 generates heat, so that it is possible to prevent the temperature of the heat generating roller 1 from rising abnormally. it can. Further, the wire bundle overlaps only at both end portions of the exciting coil 5 (both end portions in the rotation axis direction of the heat generating roller 1), and rotates nine times while being in close contact with each other along the circumferential direction of the heat generating roller 1. Both end portions of the exciting coil 5 in the direction of the rotation axis of the heat generating roller 1 are raised in a state where the wire bundles are overlapped in two rows. That is, the exciting coil 5 is formed in a shape like a ridge as a whole. For this reason, a wider range in the direction of the rotation axis of the heat generating roller 1 can be uniformly heated. Note that the bundle of wires that overlap at both ends of the exciting coil 5 has a large distance from the heat generating roller 1, so that eddy currents do not concentrate at this portion and the temperature does not become too high.
[0086]
The back core 9 is composed of a C-shaped core 32 and a central core 33. The C-shaped core 32 has a width of 10 mm, and seven C-shaped cores 32 are arranged at an interval of 25 mm in the rotation axis direction of the heat generating roller 1. Thereby, the magnetic flux leaking to the outside can be captured. Further, the central core 33 is located at the center of the circulation of the exciting coil 5 and has a convex shape with respect to the C-shaped core 32. That is, the central core 33 is a proximity portion N to the heat roller 1 in the facing portion F of the back core 9 (see FIG. 13). The cross-sectional area of the central core 33 is 3 mm × 10 mm.
[0087]
Further, the central core 33 may be divided into several pieces in the direction of the rotation axis of the heat generating roller 1 so that ferrite can be easily manufactured. Further, the central core 33 may have a shape integrally combined with the C-shaped core 32. Furthermore, the central core 33 has a shape integrally combined with the C-shaped core 32 and is divided into several parts in the direction of the rotation axis of the heat generating roller 1. You may comprise.
[0088]
Reference numeral 34 denotes a heat insulating member having a thickness of 1 mm made of a resin having a high heat resistance such as PEEK material or PPS. At both ends of the heat insulating member 34, both end holding portions 34 a that hold the raised portions at both ends in the rotation axis direction of the heat generating roller 1 of the exciting coil 5 are provided. As a result, it is possible to prevent the swells at both ends of the excitation coil 5 from collapsing, and the position of the outside of the excitation coil 5 is restricted.
[0089]
The material of the back core 9 is the same as that in the second embodiment. Except for the central core 33, the cross-sectional shape of the back core 9 in the cross-section including the C-shaped core 32 and the shape of the heat generating roller 1 are the same as those in the second embodiment. Therefore, the point that the cross-sectional area of the exciting coil 5 including the back core 9 is larger than the cross-sectional area of the surface perpendicular to the rotation axis inside the heat generating roller 1 is the same as in the second embodiment.
[0090]
The alternating current applied to the exciting coil 5 from the exciting circuit 6 (see FIG. 2) is the same as that in the first embodiment. The alternating current applied to the exciting coil 5 is controlled by a temperature signal obtained by a temperature sensor provided on the surface of the fixing belt 31 so that the surface of the fixing belt 31 has a predetermined fixing temperature of 190 ° C. .
[0091]
As shown in FIG. 10A, the fixing belt 31 includes a low heat conductive fixing roller 35 having a diameter of 20 mm and a surface having a low hardness (JISA 30 degrees) elastic foam made of silicone rubber. It is suspended from the heat generating roller 1 with a predetermined tension and can be rotated in the direction of arrow B. Here, ribs (not shown) for preventing meandering of the fixing belt 31 are provided at both ends of the heat generating roller 1. Further, the pressure roller 4 as a pressure means is pressed against the fixing roller 35 via the fixing belt 31, thereby forming a nip portion.
[0092]
In the present embodiment, A4 size (width 210 mm) recording paper is used as the maximum width recording paper, the fixing belt width is 230 mm, the heating roller 1 is 260 mm in length in the rotational axis direction, and the back core. 9, the length between the outermost ends of the heat generating roller 1 in the rotation axis direction is 225 mm, the length along the rotation axis direction of the heat generating roller 1 at the outer peripheral portion of the rotating exciting coil 5 is 245 mm, and the heat generating roller of the heat insulating member 34 The length along the rotation axis direction of 1 is set to 250 mm.
[0093]
In the present embodiment, the exciting coil 5, the back core 9, and the heat generating roller 1 are configured as described above, and the exciting coil 5 causes the heat generating roller 1 to generate heat by electromagnetic induction. Hereinafter, the mechanism will be described with reference to FIG.
[0094]
As shown in FIG. 13, the magnetic flux generated by the coil current enters the heating roller 1 from the facing portion F of the back core 9. In this case, the magnetic flux generated by the coil current penetrates the heat roller 1 in the circumferential direction as indicated by the broken line M in the figure because of the magnetism of the heat roller 1. This magnetic flux forms a large loop from the central core 33 which is the proximity portion N of the back core 9 to the heat generating roller 1 through the magnetic permeability portion T, and repeats generation and disappearance. The point that the induced current generated by the change in the magnetic flux generates Joule heat is the same as in the first embodiment.
[0095]
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, a plurality of narrow C-shaped cores 32 are arranged at equal intervals in the rotation axis direction of the heat generating roller 1. Magnetic flux flowing in the circumferential direction on the back surface of the coil 5 is concentrated on the portion of the C-shaped core 32 and hardly flows into the air between the adjacent C-shaped cores 32. For this reason, the magnetic flux entering the heat generating roller 1 tends to concentrate on the portion where the C-shaped core 32 exists. Accordingly, the heat generated by the heat generating roller 1 is likely to increase at the portion facing the C-shaped core 32. However, in the present embodiment, the central core 33 that forms the proximity portion N at the center of the circumference of the exciting coil 5 is provided continuously in the direction of the rotation axis of the heat generating roller 1, so that it faces the C-shaped core 32. The magnetic flux that has entered the heat generating roller 1 from the portion F also flows in the direction of the rotation axis in the heat generating roller 1 and the distribution is made uniform. For this reason, the non-uniformity of the heat generation amount of the heat roller 1 is alleviated.
[0096]
The action of guiding the magnetic flux of the magnetically permeable portion T from the facing portion F of the C-shaped core 32 to another facing portion F is not directly related to the incident distribution of the magnetic flux on the heat generating roller 1. For this reason, it is very effective for optimizing the shape of the back core 9 to configure the magnetically permeable portion T and the facing portion F separately. The magnetically permeable portion T need not be uniform in the axial direction, and the facing portion F may be made as uniform as possible in the axial direction.
[0097]
By making the central core 33 convex with respect to the C-shaped core 32, the proximity portion N to the heat generating roller 1 is provided, so that the magnetic path can be constituted by more ferrite. Therefore, an air portion having a low magnetic permeability through which the magnetic flux generated by the coil current passes is only a narrow gap portion between the heat roller 1 and the back core 9. For this reason, since the inductance of the exciting coil 5 is further increased and more magnetic flux generated by the coil current is guided to the heat generating roller 1, the electromagnetic coupling between the heat generating roller 1 and the exciting coil 5 is improved. Thereby, it is possible to supply more power to the heat generating roller 1 with the same current. In particular, since the magnetic flux generated by the coil current always passes through the center of the circumference of the exciting coil 5, the proximity portion N composed of the central core 33 continuous in the direction of the rotation axis of the heat generating roller 1 is provided at this portion. The magnetic flux generated by the current can be efficiently guided to the heat generating roller 1.
[0098]
The cross-sectional area in the circumferential direction of the magnetically permeable portion T of the C-shaped core 32 is set so that the density of the magnetic flux guided from the exciting coil 5 does not exceed the maximum magnetic flux density as a material. This magnetic flux density is set to be about 80% of the saturation magnetic flux density of ferrite at the maximum. The ratio of the maximum magnetic flux density to the saturation magnetic flux density may be 100% or less, but it is desirable to set it in a range of 50% to 85% practically. If this ratio is too high, the maximum magnetic flux density may exceed the saturation magnetic flux density due to variations in environment and members. In this case, the magnetic flux flows through the back surface of the back core 9 and heats the rear member. On the other hand, if this ratio is too low, expensive ferrite is used more than necessary, and the device becomes expensive.
[0099]
Further, since the C-shaped core 32 has a uniform width and a plurality of C-shaped cores 32 are arranged in the direction of the rotation axis of the heat generating roller 1 with a large space therebetween, heat does not accumulate in the back core 9 and the exciting coil 5. . Further, since there is nothing that prevents heat dissipation from the outer periphery of the back core 9 and the excitation coil 5, the saturation magnetic flux density of the ferrite of the back core 9 is lowered by the temperature rise due to heat storage, and the overall permeability is drastically reduced. This can be prevented. Moreover, it can prevent that the insulation coating of a wire melt | dissolves and wires are short-circuited. Thereby, the heat generating roller 1 can be kept at a predetermined temperature stably for a long time.
[0100]
In addition, since both ends of the excitation coil 5 in the direction of the rotation axis of the heating roller 1 are formed by overlapping the wire bundles, the excitation coil 5 can be evenly extended in the direction of the rotation axis of the heating roller 1 over a wider range. . Thereby, the heat generation distribution of the heat generating roller 1 can be made uniform. On the contrary, the width of both end portions of the exciting coil 5 in the direction of the rotation axis of the heat generating roller 1 can be reduced while ensuring a uniform heat generating region, so that the entire apparatus can be downsized.
[0101]
In the present embodiment, the recording paper of the maximum width, the back core 9, the fixing belt 31, the outer periphery of the exciting coil 5, the heat insulating member 34, and the heat generating roller are arranged in the order of decreasing length in the rotation axis direction of the heat generating roller 1. It is 1. That is, the length of the heat insulating member 34 is longer than the length of the exciting coil 5 and the back core 9. Since the back core 9 faces the heat generating roller 1 and the fixing belt 31 through the heat insulating member 34, the temperature of the back core 9 rises even when the back core 9 is brought close to the heat generating roller 1. Can be prevented. Further, it is possible to prevent the cooling airflow from contacting the fixing belt 31 and cooling the fixing belt 31.
[0102]
Further, since the width of the fixing belt 31 is longer than the length of the back core 9 in the direction of the rotation axis of the heating roller 1, the portion of the heating roller 1 that does not contact the fixing belt 31 is not heated. It is possible to prevent the temperature of the heat generating roller 1 from rising excessively.
[0103]
Further, by providing the coil cover 29, it is possible to prevent magnetic flux slightly leaking from the back surface of the back core 9 and high-frequency electromagnetic waves generated from the exciting coil 5 from propagating inside and outside the apparatus. As a result, it is possible to prevent the electric circuit inside and outside the apparatus from malfunctioning due to electromagnetic noise.
[0104]
Further, since the air flow from the cooling fan 28 flows through the space surrounded by the coil cover 29 and the heat insulating member 34, the exciting coil 5 and the back core 9 are cooled without cooling the heat generating roller 1 and the fixing belt 31. Can be cooled.
[0105]
Further, the magnetic members constituting the apparatus of the base plate 25, the top plate 26, and the main body chassis 27 of the apparatus main body are set to 20 mm at the closest distance to the exciting coil 5. Thereby, it is possible to prevent the magnetic flux passing through the inside of the back core 9 from being radiated to the outside of the exciting coil 5 from a place other than the facing portion F and entering the magnetic member such as the main body chassis 27. As a result, the electromagnetic energy applied to the exciting coil 5 can be efficiently input to the heat generating roller 1 without unnecessarily heating the constituent members of the apparatus. The minimum value of the distance between the exciting coil 5 and the magnetic member such as the main body chassis 27 is set to 20 mm, but the distance between the back core 9 and the magnetic member such as the main body chassis 27 is different from that of the back core 9 and the heating roller 1. If it is more than this interval, preferably 1.5 times or more, the leakage of magnetic flux to the back surface of the exciting coil 5 can be prevented. In the present embodiment, since the fixing paper guide 21 and the paper discharge guide 23 that must be closest to the fixing device 22 are made of resin, there is sufficient space between the back core 9 and other magnetic members. The interval can be easily secured.
[0106]
In the present embodiment, the heat generating roller 1 (heat generating portion) is installed inside the fixing belt 31, while the excitation coil 5 and the back core 9 are installed outside the fixing belt 31. It is possible to prevent the coil 5 and the like from being heated due to the influence of the temperature of the heat generating portion. For this reason, the calorific value can be kept stable. In particular, since the exciting coil 5 and the back core 9 having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the surface perpendicular to the rotation axis inside the heat generating roller 1 are used, the heat generating roller 1 having a small heat capacity and a large number of turns are used. The exciting coil 5 and an appropriate amount of ferrite (back core 9) can be used in combination. Therefore, it is possible to input a large amount of power to the heat generating roller 1 with a predetermined coil current while suppressing the heat capacity of the fixing device 22. As a result, the fixing device 22 having a short warm-up time can be realized by using an inexpensive excitation circuit 6 (see FIG. 2) having a low withstand current and withstand voltage. In the present embodiment, the AC current from the excitation circuit 6 is an effective value voltage of 140 V (voltage amplitude of 500 V) and an effective value current of 22 A (peak current of 55 A).
[0107]
Since the exciting coil 5 positioned outside the heat generating roller 1 generates heat on the surface of the heat generating roller 1, the fixing belt 31 comes into contact with the portion of the heat generating roller 1 that generates the largest amount of heat. Therefore, the maximum heat generating portion becomes a heat transfer portion to the fixing belt 31, and the generated heat can be transferred to the fixing belt 31 without conducting heat in the heat generating roller 1. As described above, since the heat transfer distance is small, it is possible to perform control with quick response to the temperature variation of the fixing belt 31.
[0108]
A temperature sensor (not shown) is provided in the vicinity of the position where the heat roller 1 has passed the contact portion with the fixing belt 31. By controlling the temperature of this portion to be constant, the temperature of the fixing belt 31 when entering the nip portion between the fixing roller 35 and the pressure roller 4 can always be kept constant. As a result, even when a plurality of recording sheets 8 are continuously fixed, the fixing can be stably performed.
[0109]
Further, since the exciting coil 5 and the back core 9 cover almost half of the circumference of the heat generating roller 1, the entire contact portion between the fixing belt 31 and the heat generating roller 1 generates heat. Therefore, more heating energy transmitted from the exciting coil 5 to the heat generating roller 1 by electromagnetic induction can be transmitted to the fixing belt 31.
[0110]
In the present embodiment, the materials, thicknesses, and the like of the heat generating roller 1 and the fixing belt 31 can be set independently. Therefore, as the material and thickness of the heat generating roller 1, the optimum material and thickness for heating the exciting coil 5 by electromagnetic induction can be selected. Further, as the material and thickness of the fixing belt 31, an optimum material and thickness for fixing can be selected.
[0111]
In the present embodiment, in order to achieve the purpose of shortening the warm-up time, the heat capacity of the fixing belt 31 is set as small as possible, and the thickness and outer diameter of the heat generating roller 1 are reduced to reduce the heat capacity. is doing. For this reason, it was possible to reach a predetermined temperature in about 15 seconds from the start of the temperature rise for fixing with an input power of 800 W.
[0112]
In the present embodiment, the C-shaped cores 32 are arranged at equal intervals in the direction of the rotation axis of the heat generating roller 1, but this interval need not necessarily be equal. By adjusting the interval according to the heat dissipation state and the presence or absence of a contact member such as a temperature sensor, the heat generation distribution can be freely designed so that the temperature distribution is uniform.
[0113]
Further, in the present embodiment, the back core 9 has a plurality of C-shaped cores 32 of uniform thickness made of ferrite and spaced apart in the direction of the rotation axis of the heat generating roller 1, and a central core made of ferrite as well. 33, but is not necessarily limited to this configuration. For example, the structure which provided the some hole in the integrated back core 9 continuous in the rotating shaft direction of the heat generating roller 1 may be sufficient. Further, a configuration may be adopted in which a plurality of blocks made of ferrite are distributed separately on the back surface of the exciting coil 5.
[0114]
In the present embodiment, the base material of the fixing belt 31 is made of resin, but it can be made of ferromagnetic metal such as nickel instead of resin. In this case, part of the heat generated by electromagnetic induction is generated in the fixing belt 31 and the fixing belt 31 itself is also heated, so that the heating energy can be transmitted to the fixing belt 31 more effectively.
[0115]
In the present embodiment, the bottom plate 25 of the apparatus main body, the top plate 26 of the apparatus main body, and the main body chassis 27 are made of a magnetic material. However, a resin material can be used instead of the magnetic material. . In this case, since the members responsible for the strength of the apparatus main body do not affect the lines of magnetic force, these members can be arranged in the vicinity of the back core 9. As a result, the entire apparatus can be reduced in size.
[0116]
In the present embodiment, both ends of the heat generating roller 1 are supported by the bearing 3, but as shown in FIG. 14, they are provided at both ends of the heat generating roller 1, and heat conductivity such as bakelite. It may be configured to be supported by a flange 36 made of a small heat-resistant resin and a central shaft 37 penetrating both flanges 36. If this configuration is adopted, leakage of heat and magnetic flux from both ends of the heat generating roller 1 can be suppressed.
[0117]
In the present embodiment, the excitation width of the excitation coil 5 in the moving direction of the fixing belt 31 is set to be equal to or smaller than the contact range (wrapping range) between the fixing belt 31 and the heat generating roller 1. It is not limited. For example, as shown in FIG. 10B, the excitation width of the excitation coil 5 in the moving direction of the fixing belt 31 is extended from the contact range (wrapping range; boundary line b) between the fixing belt 31 and the heat roller 1 to the fixing roller 35 side. May be. According to this configuration, heat can be generated up to a wider range (range a in FIG. 10B) of the heat generating roller 1 than in the configuration of FIG. 10A, so that a sufficient amount of heat can be obtained even with a small coil current. it can. Also, in this case, the exciting coil 5 is formed by circling the wire bundle, and then the exciting coil 5 is compressed, so that the cross section of the circling wire bundle is made substantially rectangular and the wire bundles are further brought into close contact with each other. Thereby, since the occupied volume of the exciting coil 5 can be reduced, the number of turns of the exciting coil 5 can be increased. As a result, since the current density of the coil current increases, the density of eddy current generated in the heat generating roller 1 also increases, and the amount of heat generation increases. For this reason, the required coil current can be reduced, and the heat generating roller 1 can be reduced in diameter. Furthermore, since the space | interval of the back core 9 and the exciting coil 5 can be enlarged, the thermal radiation of the back core 9 can be accelerated | stimulated and the temperature rise of the back core 9 can be prevented. Further, since the wire bundles are in close contact with each other, the adhesion between the wire bundles is strengthened, and the shape of the exciting coil 5 can be held by a single unit. Therefore, the assembly process of the fixing device 22 is simplified.
[0118]
[Fifth Embodiment]
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device in the fifth embodiment of the invention. Note that members having the same functions as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0119]
As shown in FIG. 15, in the present embodiment, unlike the fourth embodiment described above, the portion facing the heat generating roller 1 of the facing portion F of the back core 9 protrudes so as to be close to the heat generating roller 1. It is formed in a shape.
[0120]
Other configurations are the same as those of the fourth embodiment.
[0121]
According to the configuration of the present embodiment, the magnetic path can be almost completely composed of ferrite. Therefore, an air portion having a low magnetic permeability through which the magnetic flux generated by the coil current passes is only a narrow gap portion between the heat roller 1 and the back core 9. For this reason, the inductance of the exciting coil 5 is further increased, and the magnetic flux generated by the coil current is almost completely guided to the heat generating roller 1. As a result, the electromagnetic coupling between the heat generating roller 1 and the exciting coil 5 becomes good, and R in the equivalent circuit of FIG. 4 increases. Therefore, it is possible to supply more power to the heat generating roller 1 with the same coil current. In the present embodiment, 800 W of electric power can be supplied to the heat generating roller 1 with an effective current of 20 A (peak current of 50 A).
[0122]
Further, since the back core 9 faces the heat generating roller 1 and the fixing belt (not shown) with the heat insulating member 34 interposed therebetween, even when the back core 9 is brought close to the heat generating roller 1, the back core 9. Temperature rise can be prevented.
[0123]
[Sixth Embodiment]
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a projection view of the heat generating portion seen from the direction of arrow A in FIG. Note that members having the same functions as those in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0124]
As shown in FIGS. 16 and 17, in the present embodiment, unlike the fifth embodiment, an opposed core 38 that is continuous in the rotation axis direction of the heat generating roller 1 is provided as the opposed portion F of the back core 9. It has been. Further, A4 size (width 210 mm) recording paper is used as the maximum width recording paper, the length of the heat generating roller 1 in the rotation axis direction is 240 mm, and the heat generating roller 1 of the C-shaped core 32 excluding the opposed core 38. The length between the outermost ends in the direction of the rotation axis is 200 mm, the length along the rotation axis direction of the heating roller 1 at the inner peripheral portion of the exciting coil 5 is 210 mm, and the rotation axis direction of the heating roller 1 of the opposed core 38 is The length along is set to 220 mm.
[0125]
Other configurations are the same as those of the fifth embodiment.
[0126]
In the present embodiment, the length along the rotation axis direction of the heat generating roller 1 of the permeable portion T of the excitation coil 5 (the length along the rotation axis direction of the heat generating roller 1 at the inner peripheral portion of the excitation coil 5). Is smaller than the maximum width of the recording paper, while the length of the facing portion F of the back core 9 along the rotation axis direction of the heating roller 1 (the length of the facing core 38 along the rotation axis direction of the heating roller 1). ) Is larger than the width of the maximum width of the recording paper. Therefore, even if a gap is provided in the back core 9 in the magnetically permeable portion T so as to be unevenly distributed, the magnetic field reaching the heating roller 1 from the facing portion F is in the direction of the rotation axis. Can be made uniform. Accordingly, the heat generation distribution of the heat generating roller 1 in the portion through which the recording paper passes can be made uniform while reducing the back core 9 in the magnetically permeable portion T, so that the temperature distribution in the fixing portion becomes uniform. Therefore, a stable fixing action can be obtained. In addition, since the back core 9 in the magnetically permeable portion T can be reduced while making the heat generation distribution of the heat generating roller 1 uniform, it is possible to reduce the cost as well as downsizing the apparatus.
[0127]
In the present embodiment, the opposed core 38 as the opposed portion F of the back core 9 is provided continuously in the direction of the rotation axis of the heat generating roller 1, but is not necessarily limited to this configuration. For example, as shown in FIG. 18, the opposed core 38 is divided, and the back core 9 is configured such that the opposed portion F is wider than the magnetically permeable portion T in the direction of the rotation axis of the heat roller 1. May be. According to this structure, since the back core 9 in the opposing part F decreases, the weight of the back core 9 can be reduced. Moreover, since the surface area of the opposing part F which temperature tends to become high can be increased, cooling by heat radiation can be promoted.
[0128]
[Seventh Embodiment]
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device in the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 20 is a projection view of the heat generating portion seen from the direction of arrow A in FIG. Note that members having the same functions as those in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0129]
As shown in FIGS. 19 and 20, in the present embodiment, unlike the fifth embodiment, the C-shaped core 38 has a shape that covers a range of about 90 degrees with respect to the rotation axis of the heat roller 1. C-shaped cores 38 a and 38 b that are formed and have different orientations are arranged in a staggered manner in the direction of the rotation axis of the heat roller 1. That is, the facing portion F of the back core 9 is disposed at an asymmetric position with respect to the center line of the exciting coil 5 in the rotation axis direction of the heating roller 1.
[0130]
In the fifth embodiment, since the same circumferential portion of the heat roller 1 rotates opposite to the two facing portions F of the C-shaped core 32, the heat roller 1 faces the C-shaped core 32. There is a large difference in the amount of heat generated between the portion and the other portions, and a large unevenness in the temperature distribution is likely to occur. On the other hand, in the present embodiment, since the same circumferential portion of the heat roller 1 rotates opposite to the one facing portion F of the C-shaped core 38, the portion facing the C-shaped core 38 of the heat roller 1 There is no big difference between the calorific value of the other parts. Further, when the heat generating roller 1 rotates while reducing the volume of the back core 9 to be used, the distance between the trajectories of the portions facing the facing portion F of the back core 9 on the surface of the heat generating roller 1 is shortened. That is, when the length of the facing portion F along the rotation axis direction of the heat generating roller 1 is set to 220 mm as in the sixth embodiment, five C-shaped cores 38 are arranged in one row. The pitch is 44 mm, but since the two rows of C-shaped cores 38a and 38b are arranged in a staggered manner, when the heat generating roller 1 rotates, the pitch of the portion facing the staggered facing portion F is the heat generating roller. On the surface of 1, it is apparently half 22 mm. As described above, in the present embodiment, there is no great difference in the amount of heat generated between the portion of the heat generating roller 1 facing the C-shaped core 38 and the other portion, and the amount of heat generated by the facing portion F where heat generation is concentrated. Since the interval is small, the heat generation distribution can be made uniform. As a result, temperature unevenness of the heat generating roller 1 and the fixing belt can be suppressed.
[0131]
Further, since the back core 9 in the facing portion F is reduced, the weight of the back core 9 can be reduced. Furthermore, since the surface area of the back core 9 can be increased, cooling by heat dissipation can be promoted. For this reason, heat does not accumulate locally in the back core 9. Thereby, it can prevent that the saturation magnetic flux density of the back core 9 falls by the temperature rise by heat storage, and the magnetic permeability as a whole reduces rapidly. As a result, the heat generating roller 1 can be kept at a predetermined temperature stably for a long time.
[0132]
[Eighth Embodiment]
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device according to an eighth embodiment of the present invention, and FIG. 22 is a projection view of the heat generating portion seen from the direction of arrow A in FIG. Note that members having the same functions as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0133]
As shown in FIGS. 21 and 22, this embodiment is the fourth embodiment described above in that the interval between adjacent C-shaped cores 32 is changed along the rotation axis direction of the heat generating roller 1. Is different. In FIG. 22, d1 = 21 mm, d2 = 21 mm, and d3 = 18 mm. Therefore, d1 = d2> d3. That is, the interval between the back cores 9 adjacent to each other at the end of the heat generating roller 1 is narrow. Further, a block 40 made of 5 mm square ferrite is installed at the same position in the axial direction as the position where the temperature sensor 7 for measuring the temperature in contact with the surface of the fixing belt is installed.
[0134]
By the way, if the intervals between the adjacent back cores 9 are made uniform, the temperatures of the heat generating roller 1 and the end portions of the fixing belt may be lowered. The temperature unevenness in the rotation axis direction of the heat generating roller 1 causes a fixing failure.
[0135]
In the present embodiment, as described above, the interval between the adjacent back cores 9 is narrower at the end portion than at the center portion of the heat generating roller 1. Slightly more at the end than at the center. For this reason, the amount of heat generated at the end of the heat generating roller 1 increases. On the other hand, at the end portion of the heat generating roller 1, more heat is more easily lost than in the central portion due to heat conduction to a bearing or the like. Accordingly, both of these actions are offset, and the temperature distribution of the heat generating roller 1 and the fixing belt becomes uniform, so that fixing failure can be prevented.
[0136]
Further, since the temperature sensor 7 is in contact with the surface of the fixing belt, heat may be taken from the fixing belt by the temperature sensor 7. For this reason, the temperature tends to decrease in the circumferential direction of the fixing belt only at the portion where the temperature sensor 7 is in contact.
[0137]
In the present embodiment, as described above, since the block 40 made of ferrite is installed in this portion, the magnetic flux is more easily concentrated in this portion than in other portions. For this reason, the amount of heat generated in this part is greater than in other parts. Thereby, the heat taken away by the temperature sensor 7 can be complemented and the temperature distribution on the surface of the fixing belt can be made uniform, so that fixing failure can be prevented.
[0138]
In this embodiment, a uniform temperature distribution is obtained by narrowing the interval between the back cores 9 adjacent to each other at the end of the heat generating roller 1, but this is not necessarily limited to this configuration. is not. For example, the interval between the adjacent back cores 9 is made uniform, and the width of the back core 9 positioned at the end of the heat generating roller 1 is made wider than the width of the back core 9 positioned at the center of the heat generating roller 1. Similarly, a uniform temperature distribution can be obtained. Further, for example, a uniform temperature distribution can be similarly obtained by making the intervals between the adjacent back cores 9 uniform and arranging blocks made of ferrite isolated in a range close to the end of the heat generating roller 1. .
[0139]
[Ninth Embodiment]
FIG. 23 is a projection view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device in the ninth embodiment of the present invention, and FIG. 24 is a heat generation of the fixing device as an image heating device in the ninth embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows a part. Note that members having the same functions as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0140]
As shown in FIGS. 23 and 24, in the present embodiment, unlike the fourth embodiment, the C-shaped cores 32a and 32b of the back core 9 located near the end of the heat generating roller 1 are provided. It is held movable. Further, in the present embodiment, A3 size (width 297 mm) recording paper is used as the maximum width recording paper. The C-shaped core 32a is located outside the region through which the A4 size (width 210 mm) recording paper passes. When a recording paper of about A4 size is used, as shown by a broken line 32a ′ in FIG. In addition, the C-shaped core 32 a moves in the radial direction of the heat generating roller 1 and away from the heat generating roller 1. When recording paper of a smaller size is used, the C-shaped core 32b located inside the C-shaped core 32a is also moved in the same manner.
[0141]
Other configurations are the same as those of the fourth embodiment.
[0142]
In the present embodiment, the C-shaped core 32 outside the region through which the recording paper passes moves, and only this portion has a low air permeability portion through which the magnetic flux generated by the coil current passes. For this reason, the magnetic flux of this part reduces, and the emitted-heat amount of the heat generating roller 1 of the opposing part is reduced. As a result, it is possible to prevent the temperature of the range in which the recording paper does not pass from being excessively increased and the temperature of members such as the fixing belt and the bearing at the end to exceed the heat resistance temperature. Furthermore, even if a large size recording paper is used after continuously using a small size recording paper, it is possible to prevent hot offset from occurring because the temperature of the fixing unit is appropriate. Therefore, a large size recording paper can be used immediately after using a small size recording paper.
[0143]
In the present embodiment, the case where only the C-shaped core 32 is movable has been described as an example, but the present invention is not necessarily limited to this configuration. For example, as shown in FIG. 25, the same effect can be obtained even when the C-shaped core 32a and the central core 33 are integrated and moved as indicated by the broken line 9 '.
[0144]
Further, in each of the above embodiments, the exciting coil 5 and the back core 9 are in contact with each other, but the same effect can be obtained even when a gap of about 1 mm is provided between them. . Thus, by providing a gap between the exciting coil 5 and the back core 9, it is possible to prevent the temperature from rising at the contact portion between the exciting coil 5 and the back core 9.
[0145]
Moreover, in each said embodiment, although the heat insulation member 34 and the exciting coil 5 are made to contact, it is not necessarily limited to this structure. For example, the heat insulating member 34 and the exciting coil 5 are separated from each other, and the heat radiation of the exciting coil 5 can be further promoted by constituting the air flow between them.
[0146]
Further, the configurations of the exciting coil 5, the back core 9, and the heat generating roller 1 are not limited to the configurations of the above embodiments. If the inductance L in the equivalent circuit of FIG. 4 is 10 μH to 50 μH and the resistance component R is 0.5Ω to 5Ω, there is no practical problem.
[0147]
In each of the above embodiments, the case where the exciting coil 5 is excited from the outside of the heat generating roller 1 (heat generating member) has been described as an example. There may be.
[0148]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize an image heating apparatus capable of obtaining a predetermined calorific value with a small current and an image forming apparatus using the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a fixing device as an image heating device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially broken plan view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of a fixing device serving as an image heating device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a heat generating portion of the fixing device as the image heating device in the first embodiment of the invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a bottom view showing a heat generating portion excluding a heat generating roller of a fixing device as an image heating device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of another example of a fixing device as an image heating device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an image forming apparatus using an image heating apparatus as a fixing device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10A is a cross-sectional view showing a fixing device as an image heating device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10B shows another fixing device as an image heating device according to the fourth embodiment of the present invention. Cross section showing an example
11 is a projection view of the heat generating portion viewed from the direction of arrow G in FIG. 10A.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a heat generating portion on a surface including a rotating shaft of a heat generating roller and a center of an exciting coil of a fixing device as an image heating device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a heat generating roller of a fixing device as an image heating device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device in a fifth embodiment of the invention.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a projection view of a heat generating portion of a fixing device as an image heating device according to a sixth embodiment of the present invention when viewed from the direction of arrow A in FIG.
FIG. 18 is a projection view showing another example of the heat generating portion of the fixing device as the image heating device in the sixth embodiment of the invention.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device in a seventh embodiment of the invention.
FIG. 20 is a projection view of a heat generating portion of a fixing device as an image heating device according to a seventh embodiment of the present invention when viewed from the direction of arrow A in FIG.
FIG. 21 is a sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device in an eighth embodiment of the invention.
FIG. 22 is a projection view of a heat generating portion of a fixing device as an image heating device according to an eighth embodiment of the present invention as seen from the direction of arrow A in FIG.
FIG. 23 is a projection view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a sectional view showing a heat generating portion of a fixing device as an image heating device in a ninth embodiment of the invention.
FIG. 25 is a cross-sectional view showing another example of the heat generating portion of the fixing device as the image heating device in the ninth embodiment of the invention.
FIG. 26 is a cross-sectional view showing a conventional image heating apparatus.
FIG. 27 is a cross-sectional view showing another example of an image heating apparatus in the prior art.
FIG. 28 is a perspective view showing a heating coil used in another example of the image heating apparatus in the prior art.
[Explanation of symbols]
1 Heating roller
2 Support side plate
3 Bearing
4 Pressure roller
5 Excitation coil
6 Excitation circuit
7 Temperature sensor
8 Recording paper
9 Back core
10 Toner
11 Photosensitive drum
12 Charger
13 Laser beam scanner
14 Laser beam
15 Developer
16 Development roller
17 Paper feeder
18 Registration roller pair
19 Transfer roller
20 Cleaning device
21 Fixing paper guide
22 Fixing device
23 Paper ejection guide
24 Output tray
28 Cooling fan
29 Coil cover
31 Fixing belt
32 C type core
33 Central core
34 Heat insulation material
35 Fixing roller
36 Flange
37 Central axis
38 Opposed core

Claims (7)

回転体からなる発熱部材と、前記発熱部材の外周面に対向して配置され、電磁誘導によって前記発熱部材を発熱させる励磁コイルとを備えた像加熱装置であって、
前記励磁コイルの外側に磁性材料からなり、前記励磁コイルを介さずに前記発熱部材と対向する対向部と前記励磁コイルを介して前記発熱部材と対向する透磁部とを有するコアを、複数、前記発熱部材の回転軸方向に間隙を有しつつ連結して配置したことを特徴とする像加熱装置。 An image heating apparatus comprising: a heat generating member made of a rotating body; and an exciting coil that is disposed to face the outer peripheral surface of the heat generating member and generates heat by electromagnetic induction.
A core chromatic and permeable magnet part of the made of a magnetic material on the outside of the exciting coil, facing the heat-generating member via the exciting coil and the facing portion that faces the heat-generating member without going through the exciting coil, a plurality An image heating apparatus , wherein the heat generating members are connected to each other with a gap in the rotation axis direction. 前記複数のコアは、前記発熱部材の回転軸方向に連続して設けられる中心コアにより連結されている請求項１に記載の像加熱装置。The image heating apparatus according to claim 1, wherein the plurality of cores are connected by a central core provided continuously in a rotation axis direction of the heat generating member. 前記コアの前記透磁部における間隙が前記発熱部材の回転軸方向の端部の方で中央部よりも狭くなっている請求項１に記載の像加熱装置。An apparatus according to claim 1 which is narrower than the central portion in the way the gap in the magnetic magnet part of the core of the end of the rotating shaft direction of the heating member. 前記複数のコアの幅が前記発熱部材の回転軸方向の端部の方で中央部よりも広くなっている請求項１に記載の像加熱装置。2. The image heating apparatus according to claim 1 , wherein the width of the plurality of cores is wider at the end of the heat generating member in the rotation axis direction than at the center. 前記コアの前記対向部が前記発熱部材の回転軸方向の励磁コイルの中心線に対して非対称な位置に配置されている請求項１に記載の像加熱装置。An apparatus according to claim 1, wherein the opposing portions of the core are arranged asymmetrically positioned with respect to the center line of the exciting coil in the rotation axis direction of the heating member. 前記コアの前記対向部における間隙が前記コアの前記透磁部における間隙よりも前記発熱部材の回転軸方向に小さい請求項１に記載の像加熱装置。An apparatus according to small claim 1 in the rotation axis direction of the heat generating member than the gap clearance in the permeable magnet part of the core in the opposite part of the core. 被記録材に未定着画像を形成し担持させる画像形成手段と、前記未定着画像を前記被記録材に定着する定着装置とを備えた画像形成装置であって、
前記定着装置として請求項１〜請求項６のいずれかに記載の像加熱装置を用いることを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus comprising: an image forming unit that forms and carries an unfixed image on a recording material; and a fixing device that fixes the unfixed image on the recording material.
An image forming apparatus using the image heating apparatus according to claim 1 as the fixing apparatus.
JP2000211025A 1999-10-20 2000-07-12 Image heating apparatus and image forming apparatus used therefor Expired - Lifetime JP4163845B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000211025A JP4163845B2 (en) 1999-10-20 2000-07-12 Image heating apparatus and image forming apparatus used therefor

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29776099 1999-10-20
JP11-297760 1999-10-20
JP2000211025A JP4163845B2 (en) 1999-10-20 2000-07-12 Image heating apparatus and image forming apparatus used therefor

Related Child Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003021143A Division JP3452920B2 (en) 1999-10-20 2003-01-29 Image heating apparatus and image forming apparatus using the same
JP2003021144A Division JP3426229B1 (en) 1999-10-20 2003-01-29 Image heating apparatus and image forming apparatus used therein
JP2003342343A Division JP3519401B1 (en) 1999-10-20 2003-09-30 Image heating device
JP2008074355A Division JP4778012B2 (en) 1999-10-20 2008-03-21 Image heating apparatus and image forming apparatus using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001188430A JP2001188430A (en) 2001-07-10
JP4163845B2 true JP4163845B2 (en) 2008-10-08

Family

ID=26561224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000211025A Expired - Lifetime JP4163845B2 (en) 1999-10-20 2000-07-12 Image heating apparatus and image forming apparatus used therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4163845B2 (en)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1026680A (en) * 1996-07-11 1998-01-27 Toyo Commun Equip Co Ltd Box for measuring apparatus
JP3519401B1 (en) * 1999-10-20 2004-04-12 松下電器産業株式会社 Image heating device
JP2002123106A (en) * 2000-10-19 2002-04-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fixing device
JP3971142B2 (en) * 2001-09-12 2007-09-05 シャープ株式会社 Induction heating device
JPWO2003039198A1 (en) * 2001-11-01 2005-02-24 松下電器産業株式会社 Heating roller, image heating apparatus and image forming apparatus
AU2003214649A1 (en) 2002-03-11 2003-09-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Heating device using electromagnetic induction for a fusing assembly
JP3966239B2 (en) 2002-07-11 2007-08-29 松下電器産業株式会社 Fixing device
WO2004066033A1 (en) 2003-01-17 2004-08-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Heating device and fuser utilizing electzromagnetic induction
WO2005055669A1 (en) * 2003-12-03 2005-06-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Heating device
JP4567492B2 (en) 2004-05-18 2010-10-20 パナソニック株式会社 Method for manufacturing induction coil for induction heating
JP3940847B2 (en) * 2005-05-12 2007-07-04 シャープ株式会社 Induction heating device, fixing device, and full-color image forming device
JP2007003808A (en) 2005-06-23 2007-01-11 Ricoh Co Ltd Fixing device and image forming apparatus
JP2006106785A (en) * 2005-12-19 2006-04-20 Toshiba Tec Corp Fixing device of image forming apparatus
JP4868445B2 (en) * 2006-05-11 2012-02-01 株式会社リコー Fixing apparatus and image forming apparatus
JP4994107B2 (en) * 2007-05-11 2012-08-08 株式会社リコー Fixing apparatus and image forming apparatus
JP5441571B2 (en) * 2009-09-04 2014-03-12 キヤノン株式会社 Image heating device
JP5371943B2 (en) * 2010-12-17 2013-12-18 キヤノン株式会社 Image heating device
JP2012028352A (en) * 2011-11-11 2012-02-09 Toshiba Home Technology Corp Induction heating apparatus
JP6123198B2 (en) * 2012-09-13 2017-05-10 富士ゼロックス株式会社 Fixing apparatus and image forming apparatus
JP2014109714A (en) * 2012-12-03 2014-06-12 Toshiba Corp Fixing device and image forming apparatus
JP6221238B2 (en) * 2013-01-21 2017-11-01 株式会社リコー Fixing apparatus and image forming apparatus
JP5372287B2 (en) * 2013-07-10 2013-12-18 キヤノン株式会社 Image heating device
JP5512026B2 (en) * 2013-07-16 2014-06-04 キヤノン株式会社 Image heating device
JP6468794B2 (en) 2013-12-03 2019-02-13 エイチピー プリンティング コリア カンパニー リミテッド Fixing apparatus and image forming apparatus
JP6884629B2 (en) * 2013-12-03 2021-06-09 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ． Fixing device and image forming device
JP7087501B2 (en) * 2018-03-19 2022-06-21 株式会社リコー Heating device, fixing device and image forming device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001188430A (en) 2001-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4163845B2 (en) Image heating apparatus and image forming apparatus used therefor
US6819904B2 (en) Image heating device and image forming apparatus using the same
US6810230B2 (en) Electromagnetic induction image heating device and image forming apparatus
JP4077410B2 (en) Heating roller, heating belt, image heating apparatus and image forming apparatus
JP4015114B2 (en) Electromagnetic induction heat roller, heating device, and image forming apparatus
JPWO2003039198A1 (en) Heating roller, image heating apparatus and image forming apparatus
JP3452920B2 (en) Image heating apparatus and image forming apparatus using the same
JP3966239B2 (en) Fixing device
JP2005267950A (en) Heating device
JP3426229B1 (en) Image heating apparatus and image forming apparatus used therein
JP3519401B1 (en) Image heating device
US20140064807A1 (en) Induction heating type fusing device and image forming apparatus employing the same
JP4778012B2 (en) Image heating apparatus and image forming apparatus using the same
JP2006126410A (en) Heating apparatus, fixing apparatus and image forming apparatus
JP2006171273A (en) Heating device
JP4428170B2 (en) Heating device, fixing device and image forming apparatus
JP4321386B2 (en) Excitation coil for induction heating, fixing device including the same, and image forming apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070403

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071106

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080129

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080321

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080415

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080613

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: 20080701

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080725

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110801

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4163845

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110801

Year of fee payment: 3

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120801

Year of fee payment: 4

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130801

Year of fee payment: 5

EXPY Cancellation because of completion of term