JP4345698B2 - Fixing device - Google Patents
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Description
本発明は,トナー画像を記録媒体に加熱定着させる電磁誘導加熱方式の定着装置に関する。さらに詳細には,励磁コイル等の磁束発生部を加熱ローラの外側に配した定着装置に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic induction heating type fixing device that heat-fixes a toner image on a recording medium. More specifically, the present invention relates to a fixing device in which a magnetic flux generator such as an excitation coil is disposed outside a heating roller.
従来から,電子写真方式の画像形成装置では,トナー画像を記録紙に定着させる定着装置が備えられている。定着装置としては,定着ローラと加圧ローラとからなるローラ対を備え,そのローラ対のニップ部を記録紙が通過することによりトナー画像の定着を図るローラ方式が広く採用されている。このローラ方式の定着装置では,定着ローラの表層が熱せられ,その熱やローラの圧力によってトナー像を記録紙に定着させる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electrophotographic image forming apparatus is provided with a fixing device that fixes a toner image onto a recording sheet. As a fixing device, a roller system that includes a roller pair including a fixing roller and a pressure roller, and that fixes a toner image by passing a recording sheet through a nip portion of the roller pair is widely used. In this roller type fixing device, the surface layer of the fixing roller is heated, and the toner image is fixed on the recording paper by the heat and the pressure of the roller.
定着装置では,通紙を連続して行うと次のような問題が生じる。すなわち,定着ローラと記録紙とが接触する通紙領域では,定着の際に記録紙に熱が奪われて表面温度が低下する。一方,定着ローラと記録紙とが接触する非通紙領域では,熱が蓄積される。定着装置では,通常,通紙領域が所定の定着温度となるように制御されるため,非通紙領域が過昇温となる。そこで,定着ローラの非通紙領域に冷却風を当て,非通紙領域を冷却する技術が提案されている(例えば,特許文献1)。 In the fixing device, the following problems occur when the paper is continuously passed. In other words, in the paper passing area where the fixing roller and the recording paper come into contact, the recording paper is deprived of heat during fixing and the surface temperature decreases. On the other hand, heat is accumulated in the non-sheet passing region where the fixing roller and the recording paper are in contact with each other. In the fixing device, normally, the sheet passing area is controlled so as to have a predetermined fixing temperature, and therefore the non-sheet passing area is overheated. Therefore, a technique has been proposed in which cooling air is applied to the non-sheet passing area of the fixing roller to cool the non-sheet passing area (for example, Patent Document 1).
また,近年,消費電力の低減,起動時間の短縮化の観点から,電磁誘導加熱方式の定着装置が提案されている(例えば,特許文献2)。電磁誘導加熱方式の定着装置では,磁束発生部からの磁束によって定着ローラ内の電磁誘導発熱層での発熱を促している。 In recent years, an electromagnetic induction heating type fixing device has been proposed from the viewpoint of reducing power consumption and starting time (for example, Patent Document 2). In the electromagnetic induction heating type fixing device, heat generation in the electromagnetic induction heat generating layer in the fixing roller is promoted by the magnetic flux from the magnetic flux generation unit.
また,電磁誘導加熱方式の定着装置においては,磁束発生部を定着ローラの外側に配置するものが提案されている(例えば,特許文献3)。磁束発生部を定着ローラの外側に配置することで,励磁コイルの加熱を抑制するとともに定着ローラの小径化を図ることができる。
しかしながら,電磁誘導加熱方式の定着装置では,次のような問題があった。すなわち,定着ローラの過昇温の問題は,特に熱容量が小さく昇温効率が高い電磁誘導過熱方式の定着装置で顕著に発生する。これは,長手方向への熱の均一化よりも非通紙領域の昇温速度が速いためであると考えられる。特許文献1では,冷却風を当てることで過昇温を抑制するとしているが,磁束発生部を定着ローラの外側に配した定着装置では,定着ローラの表面が磁束発生部によって覆われている。そのため,磁束発生部に覆われた非通紙領域の冷却が困難となっている。 However, the electromagnetic induction heating type fixing device has the following problems. That is, the problem of overheating of the fixing roller is particularly noticeable in an electromagnetic induction overheating type fixing device having a small heat capacity and high heating efficiency. This is presumably because the rate of temperature rise in the non-sheet passing region is faster than the uniform heat in the longitudinal direction. In Japanese Patent Laid-Open No. 2004-260260, the temperature rise is suppressed by applying cooling air. However, in the fixing device in which the magnetic flux generation unit is arranged outside the fixing roller, the surface of the fixing roller is covered with the magnetic flux generation unit. For this reason, it is difficult to cool the non-sheet passing region covered with the magnetic flux generation unit.
そして,非通紙領域での過昇温が生じると,例えば,定着ローラの表面が熱によって劣化する,小サイズの記録紙を連続通紙した後に大サイズの記録紙を通紙する際に光沢差が生じるといった問題が生じる。また,誘導発熱体の近傍にシリコンゴムを使用する場合,その耐熱温度の上限を超えてしまうこともある。 If an excessive temperature rise occurs in the non-sheet passing area, for example, the surface of the fixing roller deteriorates due to heat. When the small size recording paper is continuously fed and glossy when passing the large size recording paper, The problem that a difference arises arises. In addition, when silicon rubber is used in the vicinity of the induction heating element, the upper limit of the heat resistant temperature may be exceeded.
本発明は,前記した従来の定着装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,磁束発生部を定着ローラの外側に配した電磁誘導加熱方式の定着装置であって,磁束発生部に覆われた非通紙領域の過昇温を抑制した定着装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the problems of the conventional fixing device described above. That is, the problem is that an electromagnetic induction heating type fixing device in which the magnetic flux generation unit is arranged outside the fixing roller, and the fixing device that suppresses excessive temperature rise in the non-sheet passing region covered with the magnetic flux generation unit. Is to provide.
この課題の解決を目的としてなされた定着装置は,記録媒体上の画像を記録媒体に定着させる電磁誘導加熱方式の定着装置であって,加熱ローラと,励磁コイルと,その励磁コイルを支持するコイルボビンとを有し,加熱ローラの外側に位置するとともに加熱ローラに対して長手方向に沿って対向配置された磁束発生手段と,加熱ローラと磁束発生手段とのギャップ部分に冷却風を導入する冷却風導入手段とを有し,磁束発生手段は,コイルボビンの加熱ローラと対向する部位に,加熱ローラと対向する部位に,加熱ローラの非通紙領域に対応する部分を冷却するとともに通紙領域を冷却しないように冷却風の流路を制限する少なくとも1つのリブを有することを特徴としている。
A fixing device for solving this problem is an electromagnetic induction heating type fixing device for fixing an image on a recording medium to the recording medium, and includes a heating roller, an exciting coil, and a coil bobbin for supporting the exciting coil. A magnetic flux generating means that is located outside the heating roller and is disposed facing the heating roller along the longitudinal direction, and a cooling air that introduces the cooling air into a gap portion between the heating roller and the magnetic flux generating means The magnetic flux generating means cools the portion corresponding to the non-sheet passing area of the heating roller to the portion facing the heating roller of the coil bobbin, and cools the sheet passing area to the portion facing the heating roller. It is characterized by having at least one rib for restricting the flow path of the cooling air so as not to occur.
本発明の定着装置は,電磁誘導加熱方式にて加熱ローラが加熱されるものであり,加熱ローラの発熱に作用する磁束を発生させる磁束発生手段が加熱ローラの外側に配置されている。磁束発生手段は,長手方向に沿って加熱ローラと対向配置されている。そして,この磁束発生手段からの磁束により,加熱ローラ内の電磁誘導発熱層に渦電流が流れて発熱する。加熱ローラとしては,加圧ローラとの間でニップ部を形成するローラであってもよいし,定着ローラにベルト等を介して熱を供給するローラであってもよい。 In the fixing device of the present invention, the heating roller is heated by an electromagnetic induction heating method, and magnetic flux generating means for generating a magnetic flux acting on the heat generated by the heating roller is disposed outside the heating roller. The magnetic flux generation means is arranged to face the heating roller along the longitudinal direction. Due to the magnetic flux from the magnetic flux generating means, an eddy current flows through the electromagnetic induction heat generating layer in the heating roller to generate heat. The heating roller may be a roller that forms a nip portion with the pressure roller, or a roller that supplies heat to the fixing roller via a belt or the like.
そして,本発明の定着装置は,加熱ローラと磁束発生手段との間のギャップ部分に冷却風を導入する冷却風導入手段を有する。これにより,磁束発生手段にて覆われている加熱ローラの非通紙領域に冷却風を供給することができる。冷却風導入手段としては,例えば,冷却風を形成するファンと,その冷却風をギャップ部分までガイドするダクトとを有する機構がある。そして,ダクトによって加熱ローラの非通紙領域に冷却風を導く流路を形成することによって確実に加熱ローラの非通紙領域に冷却風を供給し,非通紙領域の過昇温を抑制することができる。 The fixing device of the present invention has cooling air introduction means for introducing cooling air into a gap portion between the heating roller and the magnetic flux generation means. Thereby, the cooling air can be supplied to the non-sheet passing area of the heating roller covered with the magnetic flux generating means. As the cooling air introducing means, for example, there is a mechanism having a fan that forms cooling air and a duct that guides the cooling air to a gap portion. Then, by forming a flow path for guiding the cooling air to the non-sheet passing area of the heating roller by the duct, the cooling air is surely supplied to the non-sheet passing area of the heating roller and the excessive temperature rise in the non-sheet passing area is suppressed. be able to.
また,本発明の定着装置の磁束発生手段は,加熱ローラと対向する部位に少なくとも1つのリブを有することとするとよりよい。より具体的には,励磁コイル等を収容するハウジングの外側に,記録媒体の搬送方向と略平行配置されたリブを設けることとするとよりよい。すなわち,磁束発生手段にリブを設けることにより,冷却風の長手方向への広がりを抑制する。さらに,リブによって冷却風の流路を狭めることにより,冷却風の流速の高速化が図られる。これにより,所定の領域(つまり,非通紙領域)に集中して冷却風を吹き付けることができ,加熱ローラの過昇温をより効果的に抑制することができる。 Further, the magnetic flux generating means of the fixing device of the present invention is preferably provided with at least one rib at a portion facing the heating roller. More specifically, it is better to provide a rib disposed substantially in parallel with the recording medium conveyance direction on the outside of the housing that accommodates the exciting coil and the like. That is, by providing ribs in the magnetic flux generating means, the cooling air is prevented from spreading in the longitudinal direction. Furthermore, the flow velocity of the cooling air can be increased by narrowing the flow passage of the cooling air with the ribs. Thereby, it is possible to concentrate cooling air on a predetermined area (that is, the non-sheet passing area) and to effectively suppress the excessive temperature rise of the heating roller.
また,本発明の定着装置は,冷却風導入手段の送風口の開口量を調節する開口量調節手段を有することとするとよりよい。すなわち,通紙される記録媒体には大小さまざまなサイズのものがあり,非通紙領域の大きさも記録媒体のサイズによって異なる。そこで,開口量調節手段を設けることにより,冷却風導入手段の送風口の開口量を調節して冷却風を吹き付ける範囲をコントロールする。つまり,記録媒体のサイズに合わせて非通紙領域にのみに冷却風が吹き付けられるように調節する。これにより,記録紙のサイズに合わせてより適切な領域に集中して冷却風を吹き付けることができ,定着ローラの過昇温をより確実に抑制することができる。開口量調節手段としては,例えば,記録媒体のサイズに合わせてスライド可能なシャッタがある。 Further, the fixing device of the present invention preferably has an opening amount adjusting means for adjusting the opening amount of the air blowing port of the cooling air introducing means. That is, there are various sizes of recording media to be passed, and the size of the non-sheet passing area varies depending on the size of the recording media. Therefore, by providing the opening amount adjusting means, the opening amount of the cooling air introduction means is adjusted to control the range in which the cooling air is blown. That is, the cooling air is adjusted so as to be blown only to the non-sheet passing area according to the size of the recording medium. As a result, the cooling air can be blown in a more appropriate area in accordance with the size of the recording paper, and the overheating of the fixing roller can be more reliably suppressed. As the opening amount adjusting means, for example, there is a shutter that can slide in accordance with the size of the recording medium.
また,本発明の定着装置は,加熱ローラと磁束発生手段とのギャップ部分から排出される冷却風を装置外部に排気する冷却風排気手段を有することとするとよりよい。これにより,廃熱が装置内に籠もることを抑制することができる。また,記録媒体への冷却風の吹付けを回避することができ,未定着のトナー像への影響を回避するとともに良好な搬送性を維持することができる。 Further, the fixing device of the present invention preferably has a cooling air exhaust means for exhausting the cooling air discharged from the gap portion between the heating roller and the magnetic flux generating means to the outside of the apparatus. Thereby, it can suppress that waste heat accumulates in an apparatus. In addition, it is possible to avoid blowing cooling air onto the recording medium, avoiding an influence on an unfixed toner image, and maintaining good transportability.
また,本発明の定着装置の磁束発生手段には,貫通孔が設けられ,冷却風導入手段は,その貫通孔から冷却風を導入することとするとよりよい。すなわち,磁束発生手段に貫通孔が設けられていることにより,磁束発生手段の上側からギャップ部分に向けて冷却風を導入することができる。よって,冷却風導入手段の配置の自由度が高い。 Further, it is better that the magnetic flux generating means of the fixing device of the present invention is provided with a through hole, and the cooling air introducing means introduces the cooling air from the through hole. That is, by providing a through hole in the magnetic flux generating means, cooling air can be introduced from the upper side of the magnetic flux generating means toward the gap portion. Therefore, the degree of freedom of arrangement of the cooling air introduction means is high.
また,本発明の定着装置の加熱ローラは,加圧ローラとニップ部を形成し,冷却風導入手段は,通紙路中,そのニップ部よりも下流に位置し,冷却風導入手段とニップ部との間には,冷却風導入手段からの冷却風の一部を通紙路側に導くガイド部材が配設されていることとするとよりよい。これにより,冷却風の一部を定着後の記録媒体に導入することができる。よって,定着直後の記録媒体を早期に冷却することができる。よって,記録紙のカール等を抑制することができる。 Further, the heating roller of the fixing device of the present invention forms a nip portion with the pressure roller, and the cooling air introduction means is located downstream of the nip portion in the sheet passing path. A guide member for guiding a part of the cooling air from the cooling air introducing means to the paper path side is more preferably disposed between the two. Thereby, a part of the cooling air can be introduced into the recording medium after fixing. Therefore, the recording medium immediately after fixing can be cooled early. Therefore, curling of the recording paper can be suppressed.
本発明によれば,磁束発生手段にて加熱ローラが覆われている電磁誘導加熱方式の定着装置であっても,冷却風導入手段によって非通紙領域を確実に冷却することができる。よって,磁束発生部を定着ローラの外側に配した電磁誘導加熱方式の定着装置であって,磁束発生部に覆われた非通紙領域の過昇温を抑制した定着装置が提供されている。 According to the present invention, even in the electromagnetic induction heating type fixing device in which the heating roller is covered with the magnetic flux generation means, the non-sheet passing area can be reliably cooled by the cooling air introduction means. Therefore, there is provided an electromagnetic induction heating type fixing device in which the magnetic flux generating portion is arranged outside the fixing roller, and the fixing device that suppresses the excessive temperature rise in the non-sheet passing region covered with the magnetic flux generating portion.
以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお,本実施の形態は,電子写真方式のプリンタに備えられた電磁誘導加熱方式の定着装置に本発明を適用したものである。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the present invention is applied to an electromagnetic induction heating type fixing device provided in an electrophotographic printer.
本形態の画像形成装置は,電子写真方式のレーザプリンタであり,図1に示すように光学系にレーザ発振器102と,ポリゴンミラー103と,反射ミラー104とが配置され,画像プロセス部に感光体ドラム101と,帯電チャージャ105と,現像器106と,転写チャージャ107と,クリーニングブレード108とが配置されている。また,搬送部に給紙ローラ109と,排紙ローラ115と,給紙センサ110と,排紙センサ114と,定着装置100等とが配置されている。
The image forming apparatus according to the present embodiment is an electrophotographic laser printer. As shown in FIG. 1, a
次に,上記のように構成されたレーザプリンタの動作を簡単に説明する。感光体ドラム101は図1中矢印方向に回転しており,帯電チャージャ105により表面を一様に帯電させられる。また,画像信号に基づいて,レーザ発振器102からレーザ光が変調発光される。このレーザ光は,ポリゴンミラー103により主走査方向に走査され,反射ミラー104により反射されて感光体ドラム101に入射する。これにより,感光体ドラム101上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器106により現像されてトナー像となる。トナー像は,感光体ドラム101に対向して配置された転写チャージャ107により,給紙ローラ109によって給紙された記録紙P上に転写される。その後,トナー像が転写された記録紙Pは,定着装置100において加熱され,その熱によりトナー像が溶融して記録紙P上に定着される。画像定着後,記録紙Pは,排紙ローラ115により装置外に排出される。以上の動作により,1枚分のプリントが行われる。
Next, the operation of the laser printer configured as described above will be briefly described. The
続いて,本形態のレーザプリンタに備えられている定着装置100の構成について説明する。定着装置100は,電磁誘導加熱方式の定着装置であり,図2に示すように定着ローラ1と,加圧ローラ2と,磁束発生部3と,温度センサ4と,送風部5と,排気部6とを有している。
Next, the configuration of the fixing
定着ローラ1と加圧ローラ2とは長手方向(軸方向)に並行配置されている。定着ローラ1は,モータ等の駆動機構により所定の速度で回転駆動される。また,加圧ローラ2は,バネ等の付勢部材によって定着ローラ1側に付勢されており,定着ローラ1との間でニップ部を形成している。さらに加圧ローラ2は,定着ローラ1との圧接摩擦力によって定着ローラ1の回転に従動回転するように設けられている。
The fixing
定着ローラ1は,図3に示すように,芯金11上に,断熱層12,電磁誘導発熱層13,弾性層14,および離型層15が順次積層されている。また,ローラ硬度は,例えばアスカーC硬度で30度〜90度の範囲内に設定される。
As shown in FIG. 3, in the fixing
支持層としての芯金11は,厚さが3mm程度のアルミパイプである。なお,芯金11には,鉄やPPS(ポリフェニレンサルファイド)のような耐熱性樹脂を使用することも可能である。なお,芯金11が発熱するのを防ぐために電磁誘導加熱の影響が少ない非磁性材料を用いるのが好ましい。
The
断熱層12は,電磁誘導発熱層13を断熱保持するための層であり,耐熱性や弾性を有する部材(例えば,ゴム材や樹脂材)のスポンジ体が適用される。また,ゴム材や樹脂材のスポンジ体を用いると,電磁誘導発熱層13を断熱保持するとともに,電磁誘導発熱層13のたわみを許容し,ニップ幅を増やすことができる。そのため,ローラ硬度を小さくし,排紙性および記録紙の分離性の向上を図ることができる。例えば,断熱層12にシリコンスポンジ材を適用する場合には,厚さが2mm〜10mm,望ましくは3mm〜7mmの範囲内に,また硬度がアスカーゴム硬度計で20度〜60度,望ましくは30度〜50度の範囲内にそれぞれ設定される。
The
電磁誘導発熱層13は,磁束発生部3による励磁によりジュール熱を発生させる層であり,厚さが10μm〜100μm,望ましくは20〜50μmの範囲内のニッケル電鋳ベルト層である。なお,電磁誘導発熱層13には,例えば磁性ステンレスのような磁性金属といった,高透磁率であり,適当な抵抗率を備えたものを使用してもよい。また,非磁性材料でも,金属などの導電性がある材料の薄膜であっても使用可能である。また,樹脂に発熱粒子を混入したものを使用してもよい。電磁誘導発熱層13に樹脂ベースのものを用いることによって分離性の向上を図ることが可能となる。
The electromagnetic induction
弾性層14は,記録紙と定着ローラ1表面との密着性を高めるための層であり,耐熱性や弾性を有する部材(例えば,ゴム材や樹脂材)が適用される。具体的には,定着温度での使用に耐えうるシリコンゴム,フッ素ゴム等の耐熱性エラストマーが使用可能である。なお,弾性層14に,熱伝導性や補強等を目的として各種充填剤を混入してもよい。熱伝導性粒子としては,ダイヤモンド,銀,銅,アルミニウム,大理石,ガラス等がある。この他,シリカ,アルミナ,酸化マグネシウム,窒化ホウ素,酸化ベリリウム等が使用可能である。
The
弾性層14の厚みは,10μm〜800μm,望ましくは100μm〜300μmの範囲内に設定される。なお,弾性層14の厚さが10μm未満であると厚み方向の弾力性を得ることが困難となる。一方,弾性層14の厚さが800μmを超えてしまうと,電磁誘導発熱層13からの熱が定着ローラ1の表面に達し難くなって熱効率が悪化する。
The thickness of the
弾性層の硬度は,JIS硬度で1度〜80度,望ましくは5度〜30度のシリコンゴムからなることが好ましい。この範囲内であれば,弾性層14の強度の低下,密着性の不良を抑制しつつ,トナーの定着性の不良を抑制できる。シリコンゴムとしては,1成分系,2成分系,または3成分系以上のシリコンゴム,LTV型,RTV型,またはHTV型のシリコンゴム,縮合型または付加型のシリコンゴム等が使用可能である。本形態では,JIS硬度が10度,厚さが200μmのシリコンゴム層とする。
The elastic layer preferably has a JIS hardness of 1 to 80 degrees, preferably 5 to 30 degrees. Within this range, it is possible to suppress the toner fixing property failure while suppressing the strength reduction and adhesion failure of the
離型層15は,表面の離型性を高めるための層であり,定着温度での使用に耐えられる材料が使用される。例えば,シリコンゴム,フッ素ゴム,PFA,PTFE,FEP,PFEP等のフッ素樹脂が使用される。離型層15の厚みは,5μmから100μm,望ましくは10μm〜50μmがより好ましい。なお,離型層15中に,必要に応じて,導電材,耐磨耗材,良熱伝導材等を充填剤として添加してもよい。
The
加圧ローラ2は,図4に示すように,芯金21上に,シリコンスポンジ層22,および離型層25が順次積層されている。加圧ローラ2は,定着ローラ1に対して300N〜500Nの荷重で加圧され,ニップ部の幅は5mm〜15mmの範囲内となっている。なお,記録紙の種別等により荷重を変化させてもよい。
In the
支持層としての芯金21は,厚さが3mm程度のアルミパイプである。なお,芯金21には,鉄やPPSのような耐熱性樹脂を使用することも可能である。なお,芯金21が発熱するのを防ぐために電磁誘導加熱の影響が少ない非磁性材料を用いるのが好ましい。シリコンスポンジ層22の厚さは,3mm〜10mmの範囲内で使用条件に合わせて設計される。離型層25は,定着ローラ1と同様に表面の離型性を高めるための層であり,定着温度での使用に耐えられる材料が使用される。例えば,シリコンゴム,フッ素ゴム,PFA,PTFE,FEP,PFEP等のフッ素樹脂が使用される。
The cored
磁束発生部3は,励磁コイル31と,磁性体コア32と,コイルボビン33とを有している。そして,磁束発生部3は,定着ローラ1の外側に位置するとともに,定着ローラ1に対向させて長手方向に沿って配設されている。また,磁束発生部3には,高周波インバータ(励磁回路)や制御回路が接続されている。
The magnetic
磁性体コア32は,横断面が略E字形状であり,定着ローラ1の長手方向の寸法に対応した長さ寸法を有する長尺部材である。磁性体コア32は,中央部に定着ローラ側に突出した部位を設けて略E字形状とすることにより,発熱効率を高めている。磁性体コア32の材料としては,高透磁率かつ低損失のもの(例えば,フェライト)を使用する。パーマロイのような合金の場合には,コア内の渦電流損失が高周波領域で大きくなるため積層構造にするとよい。
The
また,磁性体コア32は,磁気回路の高効率化と磁気遮蔽との両機能を備えている。なお,磁気遮蔽が十分にできる手段があれば空芯(コアなし)にしてもよい。また,コア材として樹脂材に磁性粉を混入させたものを用いると,形状の設計自由度が高くなる。
The
励磁コイル31は,長尺の磁性体コア32に沿って長手方向に渡って導線を巻きつけた構造を有している。また,励磁コイル31は,高周波インバータに接続され,100W〜2000Wの高周波電力が供給される。そのため,細線を数十から数百本の範囲内で束ねてリッツ線にしたものを用いている。また,巻線に伝熱した場合を考慮し,耐熱性の樹脂で被覆している。
The
また,励磁コイル31には,高周波インバータにより10kHz〜100kHzの交流電流が印加される。交流電流によって誘導された磁束は,フェライトコア32内を外部に漏れることなく通り,さらに定着ローラ1の電磁誘導発熱層13を通る。そして,磁性体コア32の突起部にて磁性体コア32の外部に漏れ,定着ローラ1の電磁誘導発熱層13を貫く。そして,電磁誘導発熱層13に渦電流が流れることにより,電磁誘導発熱層13自体がジュール発熱する。これにより,定着ローラ1が加熱状態となる。
Further, an alternating current of 10 kHz to 100 kHz is applied to the
温度センサ4は,定着ローラ1の表面温度を検出するためのものであり,定着ローラ1と加圧ローラ2とのニップ部の近傍に配設される。温度センサ4としては,例えばサーミスタが使用可能である。
The temperature sensor 4 is for detecting the surface temperature of the fixing
定着ローラ1の温度制御は,温度センサ4の検出信号を基に制御回路によって行われる。すなわち,制御回路は,温度センサ4からの検出信号を基に高周波インバータを制御し,高周波インバータから励磁コイル31への電力供給をコントロールする。これにより,定着ローラ1の表面温度が所定温度となるように自動制御される。
The temperature control of the fixing
続いて,本形態の定着装置100での定着動作について説明する。まず,ウォーミングアップ動作として,定着ローラ1が回転駆動され,これに伴い加圧ローラ2も従動回転する。そして,磁束発生部3の発生磁束の作用により,定着ローラ1の電磁誘導発熱層13が発熱する。そして,定着ローラ1の表面温度が所定温度となるように自動制御される。電磁誘導発熱層13は,その熱容量が小さくかつ断熱層12により断熱保持されているため,定着ローラ1の表層側に位置する弾性層14あるいは離型層15が迅速に加熱される。すなわち,定着ローラ1の表面は定着可能温度に迅速に達する。
Next, a fixing operation in the
ウォーミングアップ動作が終了した後,定着ローラ1と加圧ローラ2とのニップ部に,未定着のトナー像を担持した記録紙Pが搬送される(図2参照)。その際,記録紙P上のトナー像は定着ローラ1と対面する。ニップ部に導入された記録紙Pは,ニップ部を挟持搬送され,定着ローラ1からの熱で加熱される。これにより,未定着のトナー像が記録紙Pに溶融定着される。
After the warm-up operation is completed, the recording paper P carrying an unfixed toner image is conveyed to the nip portion between the fixing
ニップ部での定着処理を終えた記録紙Pは,定着ローラ1から分離されて搬出される。その際,定着ローラ1の表面に当接させて配置された分離爪等により,記録紙Pが定着ローラ1の表面に貼り付いてしまっても強制的に分離される。すなわち,定着装置100内でのジャムを防止する。
The recording paper P after the fixing process at the nip portion is separated from the fixing
また,本形態の定着装置100には,図2に示したように,定着ローラ1と磁束発生部3との間のギャップ部に冷却風を送る送風部5と,ギャップ部から排気された冷却風を機外に排気する排気部6とが設けられている。具体的に送風部5は,送風ファン51と,送風ダクト52とを有している。一方,排気部6は,排気ファン61と,排気ガイド62とを有している。また,送風部5は,図5に示すように定着ローラ1の長手方向の両端部にそれぞれ設けられている。そのため,冷却風は定着ローラ1の両端部にそれぞれ導入される。
Further, as shown in FIG. 2, the fixing
送風ファン51は,空気流(冷却風)を形成するものであり,例えば遠心ファンが使用可能である。送風ダクト52は,送風ファン51によって形成された冷却風の流路を形成するものであり,定着ローラ1と磁束発生部3との間のギャップ部に冷却風を導入するように配設される。この送風ダクト52には,ギャップ部への送風口に複数枚の分流壁53が設けられている。この分流壁53により,図6に示すように,送風ダクト52の送風口54が複数個に分割される。分流壁53は,制御すべき記録紙サイズに対応するように配設されている。
The
さらに,送風部5には,図5に示したように送風ダクト52の送風口の開口幅を調節するシャッタ55が定着ローラ1の長手方向にスライド自在に支持されている。シャッタ55は,シャッタ駆動部59により駆動され,分流壁53によって分割された送風口の開閉を行う。シャッタ駆動部59は,記録紙のサイズあるいは定着ローラ1の表面温度を基にシャッタ55の位置決めを行う。
Further, as shown in FIG. 5, a
また,コイルボビン33の内側には,図7に示すように複数個のリブ56が設けられている。各リブ56は,通紙方向に略平行配置されており,冷却風の長手方向への移動を抑制する。すなわち,ギャップ部内を流れる冷却風をガイドする。リブ56は,送風ダクト52内の分流壁53と同様に,制御すべき記録紙サイズに対応するように配設されている。また,リブ56のサイズおよび形状は,冷却風の振り分けを考慮して設計される。例えば,コイルボビン33が定着ローラ1に近接している配置では,リブ56の高さを低くし,定着ローラ1との接触を避ける。一方,ある程度に離間している配置では,リブ56の高さを高くし,冷却風の長手方向への漏れを抑制する。
A plurality of
すなわち,定着装置100では,定着ローラ1の両端部に設けられた送風部5により,定着ローラ1と磁束発生部3との間のギャップ部に冷却風が導入される。これにより,定着ローラ1の両端部の温度上昇を抑制することができる。また,定着ローラ1と磁束発生部3とによって流路が形成されるため,効率良く過昇温を抑制することができる。さらには,定着ローラ1から磁束発生部3への熱の移動を抑制することができる。
That is, in the
また,送風ダクト52内に分流壁53およびシャッタ55を設けることにより,記録紙サイズに合わせて送風ダクト52の開口量を調節することができる。すなわち,冷却風を吹き付ける領域をコントロールすることができる。例えば,小サイズの記録紙を通紙する際には送風ダクト52の開口部を全開し,それ以外のサイズの記録紙を通紙する際には通紙領域と非通紙領域との境界に合わせてシャッタ55が移動する。つまり,シャッタ55の移動により送風ダクト52の送風口の開閉が選択される。これにより,記録紙のサイズに合わせて非通紙領域のみを選択的に冷却することができる。
Further, by providing the
また,コイルボビン33の内側にリブ56を設けることにより,冷却風の長手方向への移動を抑制し,冷却風の流路を制限することができる。そのため,非通紙領域に集中して吹き付けることができるとともに,冷却風の流速の高速化が図られる。これにより,より効果的に定着ローラ1上の非通紙領域を冷却することができ,過昇温を効率的に抑制することができる。また,リブ56を制御すべき記録紙サイズごとに設けることで,記録紙のサイズに合わせて選択的に冷却することができる。
Moreover, by providing the
また,冷却風が排気される部分に冷却風排気部6を設けることにより,冷却風の効果を上げるとともに,廃熱が装置内に流出することを抑制することができる。また,記録紙Pへの冷却風の導入を回避することができる。よって,未定着のトナー像への影響を回避するとともに良好な搬送性を維持することができる。
Further, by providing the cooling
なお,送風部5および排気部6の構成および配置は,前述の実施例に限るものではない。以下,定着装置100の応用例について幾つか説明する。
In addition, the structure and arrangement | positioning of the
[第1の応用例]
第1の応用例の定着装置は,図8に示すように,定着ローラ1から見て,通紙方向の上流側に送風部5を,下流側に排気部6をそれぞれ配置している。この点,通紙方向の下流側に送風部5を,上流側に排気部6をそれぞれ配置している実施例(図2参照)の定着装置100と異なる。
[First application example]
As shown in FIG. 8, the fixing device of the first application example includes a
実施例のように下流側から冷却風を吹き付けると乱流が起こり難い。そのため,風量や風向きの制御が容易となる。しかしながら,乱流が起こらないため,冷却の点で効果が少ない。そこで,本応用例のように上流側から冷却風を吹き付けるようにしてもよい。積極的に乱流を起こすことにより,冷却効果の向上を図ることができる。 When cooling air is blown from the downstream side as in the embodiment, turbulence hardly occurs. This makes it easy to control the air volume and direction. However, since turbulence does not occur, it is less effective in terms of cooling. Therefore, cooling air may be blown from the upstream side as in this application example. By actively generating turbulence, the cooling effect can be improved.
[第2の応用例]
第2の応用例の定着装置は,図9に示すように,コイルボビン33の送風部5側の裾野にガイド板57を配置している。そして,送風ダクト52の開口をそのガイド板57に対向配置している。
[Second application example]
In the fixing device of the second application example, as shown in FIG. 9, a
このガイド板57により,送風ダクト52から吹き付けられた冷却風がガイド板57に沿ってギャップ部に導入される。そのため,より多くの冷却風を効率良くギャップ部に導入することができる。また,ガイド板57を設けることにより,送風ダクト52および送風ファン51の配置の自由度が高くなる。
The
[第3の応用例]
第3の応用例の定着装置は,図10に示すように磁束発生部3の搬送方向の中央部に開口部34が設けられている。さらに,図11に示すように,その開口部34に冷却風を吹き付けるように送風部5を配置する。さらに,コイルボビン33の両裾野に排気部6,6を配置する。すなわち,本応用例では,磁束発生部3の上方から冷却風を導入し,磁束発生部3の左右両側から冷却風を排気する。
[Third application example]
As shown in FIG. 10, the fixing device of the third application example is provided with an
本応用例では,送風部5を磁束発生部3の上方に配置している。そのため,記録紙Pの通紙路の近傍に送風ダクト52を配置しなければならない実施例(図2参照)と比べ,配置の自由度が高い。さらに,冷却風の導入口,すなわち開口部34を大きく設けることができるため,より多くの冷却風を無理なく導入することができる。導入された冷却風は,ギャップ部による流路内で左右に振り分けられ,効率良く定着ローラ1と磁束発生部3とを冷却する。
In this application example, the
[第4の応用例]
第4の応用例の定着装置は,図12に示すように,ギャップ部への入口近傍に冷却風を分流するガイド部58を配置している。このガイド部58は,送風ダクト52からの冷却風の一部を通紙路に向けるためのものである。ガイド部58は,定着ローラ1から見て,通紙方向の下流側に設けられる。
[Fourth application example]
In the fixing device of the fourth application example, as shown in FIG. 12, a
本応用例では,冷却風の一部がガイド部58によって通紙路に導入される。これにより,定着直後の記録紙Pを早期に冷却することができる。よって,記録紙のカールを抑制することができる。
In this application example, a part of the cooling air is introduced into the paper passing path by the
以上詳細に説明したように本実施の形態の定着装置100では,冷却風を形成する送風ファン51と,その冷却風を定着ローラ1と磁束発生部3との間のギャップ部に導入する送風ダクト52とを備えることとしている。この送風部5により,磁束発生部3に覆われた非通紙領域に確実に冷却風を吹き付けることができる。よって,磁束発生部3を定着ローラ1の外側に配置した定着装置であっても,定着ローラ1の過昇温が確実に抑制される。また,磁束発生部3の内側に設けられたリブ56や,送風ダクト52内に設けられたシャッタ55によって冷却風の吹き付ける領域をコントロールしている。これにより,記録紙のサイズに合わせて,その非通紙領域に集中して冷却風を吹き付けることができる。よって,確実に定着ローラ1の過昇温を抑制することができる。
As described above in detail, in the
特に,電磁誘導加熱方式の定着装置では,被加熱部材である定着ローラ1の熱容量を小さい。そのため,通紙領域と非通紙領域とでの熱の均一化が起こり難く端部での昇温が激しい。そこで,本形態のように通紙領域と非通紙領域とを区別し,非通紙領域に集中して冷却風を導入することで,非通紙領域での昇温を確実に抑制することができる。また,非通紙領域の昇温を確実に抑制できることから,被加熱部材のさらなる低熱容量化を図ることができる。
In particular, in an electromagnetic induction heating type fixing device, the heat capacity of the fixing
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,実施の形態ではレーザプリンタに本発明を適用しているがこれに限るものではない。すなわち,複写機,スキャナ,FAXあるいはワードプロセッサ等であっても定着装置を備えるものであれば適用可能である。また,カラーに限らず,モノクロ画像専用のものであってもよい。また,タンデム方式であっても,4サイクル方式であってもよい。 Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, in the embodiment, the present invention is applied to a laser printer, but the present invention is not limited to this. That is, even a copying machine, scanner, FAX, word processor, or the like can be applied as long as it has a fixing device. Moreover, it is not limited to color but may be dedicated to monochrome images. Further, a tandem method or a four-cycle method may be used.
また,実施の形態では,定着ローラを直接加熱するものであるが,これに限るものではない。例えば,図13に示すように,磁束発生部3によって加熱される加熱ローラ9を有し,無端状の定着ベルト7を加熱ローラ9および定着ローラ8を囲むように懸架し,定着ローラ8と加圧ローラ2とを,定着ベルト7を挟んで対向配置したタイプであってもよい。
In the embodiment, the fixing roller is directly heated. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 13, it has a
1 定着ローラ(加熱ローラ)
2 加圧ローラ
3 磁束発生部(磁束発生手段)
31 励磁コイル
32 磁性体コア
33 コイルボビン
34 開口部(貫通孔)
4 温度センサ
5 送風部(冷却風導入手段)
51 送風ファン
52 送風ダクト
55 シャッタ(開口量調節手段)
56 リブ(リブ)
57 ガイド板
58 ガイド部(ガイド部材)
6 排気部(冷却風排気手段)
100 定着装置(定着装置)
1 Fixing roller (heating roller)
2
31
4
51
56 Ribs
57
6 Exhaust section (cooling air exhaust means)
100 Fixing device (fixing device)
Claims (8)
加熱ローラと,
励磁コイルと,前記励磁コイルを支持するコイルボビンとを有し,前記加熱ローラの外側に位置するとともに前記加熱ローラに対して長手方向に沿って対向配置された磁束発生手段と,
前記加熱ローラと前記磁束発生手段とのギャップ部分に冷却風を導入する冷却風導入手段とを有し,
前記磁束発生手段は,前記コイルボビンの前記加熱ローラと対向する部位に,前記加熱ローラの非通紙領域に対応する部分を冷却するとともに通紙領域を冷却しないように冷却風の流路を制限する少なくとも1つのリブを有することを特徴とする定着装置。 In an electromagnetic induction heating type fixing device for fixing an image on a recording medium to the recording medium,
A heating roller;
A magnetic flux generating means having an exciting coil and a coil bobbin for supporting the exciting coil, the magnetic flux generating means being located outside the heating roller and opposed to the heating roller along the longitudinal direction;
Cooling air introduction means for introducing cooling air into a gap portion between the heating roller and the magnetic flux generation means,
The magnetic flux generating means cools a portion of the coil bobbin facing the heating roller so as to cool a portion corresponding to the non-sheet passing area of the heating roller and restricts a cooling air flow path so as not to cool the sheet passing area. A fixing device having at least one rib.
加熱ローラと,
励磁コイルと,前記励磁コイルを支持するコイルボビンとを有し,前記加熱ローラの外側に位置するとともに前記加熱ローラに対して長手方向に沿って対向配置された磁束発生手段と,
前記加熱ローラと前記磁束発生手段とのギャップ部分に冷却風を導入する冷却風導入手段とを有し,
前記磁束発生手段は,前記コイルボビンの前記加熱ローラと対向する部位に,通紙方向に略平行配置された少なくとも1つのリブを有することを特徴とする定着装置。 In an electromagnetic induction heating type fixing device for fixing an image on a recording medium to the recording medium,
A heating roller;
A magnetic flux generating means having an exciting coil and a coil bobbin for supporting the exciting coil, the magnetic flux generating means being located outside the heating roller and opposed to the heating roller along the longitudinal direction;
Cooling air introduction means for introducing cooling air into a gap portion between the heating roller and the magnetic flux generation means,
The fixing device according to claim 1, wherein the magnetic flux generating means has at least one rib disposed substantially parallel to the sheet passing direction at a portion of the coil bobbin facing the heating roller.
前記冷却風導入手段の送風口の開口量を調節する開口量調節手段を有することを特徴とする定着装置。 In the fixing device according to claim 1 or 2,
A fixing device comprising opening amount adjusting means for adjusting the opening amount of the air blowing port of the cooling air introducing means.
前記加熱ローラと前記磁束発生手段とのギャップ部分から排出される冷却風を装置外部に排気する冷却風排気手段を有することを特徴とする定着装置。 In the fixing device according to any one of claims 1 to 3,
A fixing device comprising cooling air exhausting means for exhausting cooling air exhausted from a gap portion between the heating roller and the magnetic flux generating means to the outside of the apparatus.
前記磁束発生手段には,貫通孔が設けられ,
前記冷却風導入手段は,前記貫通孔から冷却風を導入することを特徴とする定着装置。 The fixing device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
The magnetic flux generating means is provided with a through hole,
The fixing device according to claim 1, wherein the cooling air introduction means introduces cooling air from the through hole.
前記加熱ローラは,加圧ローラとニップ部を形成し,
前記冷却風導入手段は,通紙路中,前記ニップ部よりも下流に位置し,
前記冷却風導入手段と前記ニップ部との間には,前記冷却風導入手段からの冷却風の一部を通紙路側に導くガイド部材が配設されていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to any one of claims 1 to 5,
The heating roller forms a nip with a pressure roller,
The cooling air introduction means is located downstream of the nip portion in the paper passing path,
A fixing device is provided between the cooling air introduction unit and the nip portion, and a guide member that guides a part of the cooling air from the cooling air introduction unit to the paper path side.
前記リブは,
前記コイルボビンと前記加熱ローラとが近接する部位は,それ以外の部位よりも高さが低いことを特徴とする定着装置。 In the fixing device according to any one of claims 1 to 6,
The rib is
The fixing device characterized in that a portion where the coil bobbin and the heating roller are close to each other has a lower height than other portions .
前記磁束発生手段は,前記加熱ローラと前記冷却風導入手段との間に配置され,
前記冷却風導入手段によって導入された冷却風は用紙搬送方向および用紙搬送方向の逆方向から排出されることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 5,
The magnetic flux generation means is disposed between the heating roller and the cooling air introduction means,
The fixing device according to claim 1, wherein the cooling air introduced by the cooling air introduction unit is discharged from a paper conveyance direction and a direction opposite to the paper conveyance direction.
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