JP5146791B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関し、特に、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置及び画像形成装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減して省エネルギー化することを目的として、電磁誘導加熱方式の定着装置が広く用いられている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, an electromagnetic induction heating type fixing device has been widely used for the purpose of reducing the rise time of the device and saving energy (see, for example, Patent Document 1). .)
特許文献1等において、電磁誘導加熱方式の定着装置は、主として、支持ローラ(加熱ローラ)と定着補助ローラ(定着ローラ)とによって張架された定着ベルトや、支持ローラに定着ベルトを介して対向する誘導加熱部や、定着補助ローラに定着ベルトを介して当接する加圧ローラ、等で構成される。誘導加熱部は、幅方向(記録媒体の搬送方向に直交する方向である。)に延設された励磁コイル(コイル部)や、励磁コイルに対向するコア、等で構成される。
In
そして、定着ベルトは、誘導加熱部との対向位置で加熱される。加熱された定着ベルトは、定着補助ローラ及び加圧ローラの位置に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、励磁コイルに高周波の交番電流を流すことで、励磁コイルに対向する定着ベルト及び支持ローラの位置に磁力線が形成されて、支持ローラ表面に渦電流が生じる。支持ローラに渦電流が生じると、支持ローラ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、支持ローラに巻装された定着ベルトが加熱される。
このような電磁誘導加熱方式を用いた定着装置は、発熱層が電磁誘導によって直接的に加熱されるために、熱ローラ方式(ヒータランプ加熱方式)等の他方式のものに比べて熱変換効率が高く、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間にて定着部材(定着ベルト)の表面温度(定着温度)を所望の温度まで昇温できるものとして知られている。
The fixing belt is heated at a position facing the induction heating unit. The heated fixing belt heats and fixes the toner image on the recording medium conveyed to the positions of the auxiliary fixing roller and the pressure roller. Specifically, by passing a high-frequency alternating current through the exciting coil, magnetic lines of force are formed at the positions of the fixing belt and the supporting roller facing the exciting coil, and an eddy current is generated on the surface of the supporting roller. When an eddy current is generated in the support roller, Joule heat is generated by the electrical resistance of the support roller itself. The fixing belt wound around the support roller is heated by the Joule heat.
In such a fixing device using the electromagnetic induction heating method, since the heat generation layer is directly heated by electromagnetic induction, the heat conversion efficiency is higher than that of other methods such as a heat roller method (heater lamp heating method). It is known that the surface temperature (fixing temperature) of the fixing member (fixing belt) can be raised to a desired temperature with a small energy consumption and a short start-up time.
一方、特許文献2等には、電磁誘導加熱方式の定着装置であって、装置の発熱効率を向上させることを目的として、励磁コイルに対向するコア(背面コア)をC形コアと中心コアとで構成する技術が開示されている。
On the other hand,
従来の電磁誘導加熱方式の定着装置は、効率のよい誘導加熱をおこなおうとすると誘導加熱部が大型化してしまうという問題があった。すなわち、発熱部材の発熱効率を向上するために、発熱部材の外周面に対向する誘導加熱部(励磁コイルやコア等で構成される。)を大型化していた。
一方、特許文献2等の技術は、励磁コイルに対向するC形コア及び中心コアを設けることで発熱部材の発熱効率を向上することを目的とするものであるが、その目的の達成が不充分となる可能性があった。
The conventional electromagnetic induction heating type fixing device has a problem that the induction heating unit becomes large when efficient induction heating is performed. That is, in order to improve the heat generation efficiency of the heat generating member, the induction heating unit (consisting of an excitation coil, a core, etc.) facing the outer peripheral surface of the heat generating member has been enlarged.
On the other hand, the technique of
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置を大型化することなく、発熱部材の発熱効率が確実に向上する、電磁誘導加熱方式の定着装置及び画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. An electromagnetic induction heating type fixing device and an image forming apparatus in which the heat generation efficiency of a heat generating member is reliably improved without increasing the size of the apparatus. It is to provide.
本願発明者は、前記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、発熱部材の外周面に対して励磁コイルを介して周方向に対向する第1コアに加えて、第1コアよりも前記発熱部材の外周面に近接して対向して幅方向に延設された複数の第2コアを設けて、複数の第2コアのうち2つの第2コアの周りを周回するように励磁コイルを配設することで、同じ大きさの誘導加熱部であっても、発熱部材の発熱効率が飛躍的に向上する。
The inventor of the present application has come to know the following matters as a result of repeated studies to solve the above-mentioned problems.
That is, in addition to the first core that faces the outer peripheral surface of the heat generating member via the exciting coil in the circumferential direction, the first core is closer to the outer peripheral surface of the heat generating member and extends in the width direction. Even if it is the induction heating part of the same magnitude | size by providing the several 2nd core made and arrange | positioning an exciting coil so that it may circulate around the 2nd 2 core among several 2nd cores In addition, the heat generation efficiency of the heat generating member is dramatically improved.
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項1記載の発明にかかる定着装置は、発熱層を有する発熱部材と、前記発熱部材の外周面に対向するとともに、磁束を発生させて当該磁束によって前記発熱層を加熱する励磁コイルと、前記発熱部材の外周面に対して前記励磁コイルを介して周方向に対向する第1コアと、前記第1コアに対して連結されて、前記第1コアよりも前記発熱部材の外周面に近接して対向するとともに、幅方向に延設された複数の第2コアと、を備え、前記励磁コイルは、前記複数の第2コアのうち2つの第2コアの周りを周回するように配設され、前記第1コアは、前記励磁コイルが周回された前記2つの第2コアを挟むように分割され、前記複数の第2コアは、前記分割された第1コアの両端部にそれぞれ配設され、前記第1コアと前記複数の第2コアとは、それぞれ、強磁性体であって、分割された前記第1コアの片側の周方向の長さをL1として、前記2つの第2コアの間の周方向の長さをL2としたときに、
L2/L1≧1/3
なる関係が成立するように形成されたものである。
The present invention is based on the above-described matters. That is, the fixing device according to the first aspect of the present invention has a heat generating member having a heat generating layer, an outer peripheral surface of the heat generating member, and a magnetic flux. An excitation coil that heats the heat generating layer with the magnetic flux, a first core that faces the outer peripheral surface of the heat generating member in the circumferential direction via the excitation coil, and is connected to the first core It is, together with the facing adjacent to the outer peripheral surface of the heat generating member than said first core comprises a plurality of second core that extends in the width direction, and the excitation coil, the plurality of second The first core is divided to sandwich the two second cores around which the exciting coil is circulated, and the plurality of second cores are arranged so as to circulate around two second cores of the cores. The core is the divided first core. The first core and the plurality of second cores are each a ferromagnetic body, and the length in the circumferential direction on one side of the divided first core is L1. When the circumferential length between the two second cores is L2,
L2 / L1 ≧ 1/3
It is formed so that the following relationship is established .
また、請求項2記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記複数の第2コアは、それぞれ、幅方向の長さが前記発熱部材の幅方向の長さと等しくなるように形成されて、前記発熱部材に対して幅方向の範囲全域にわたって対向するように配設されたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, each of the plurality of second cores has a width direction length equal to a width direction length of the heat generating member. The heat generating member is disposed so as to face the entire range in the width direction.
また、請求項3記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記第1コアは、幅方向に間隙をあけて複数配設されたものである。 A fixing device according to a third aspect of the present invention is the fixing device according to the first or second aspect, wherein a plurality of the first cores are arranged with a gap in the width direction.
また、請求項4記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項3に記載の発明において、前記複数の第1コアは、前記間隙が不均一になるように配設されたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to the third aspect, the plurality of first cores are arranged such that the gaps are not uniform.
また、請求項5記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項4のいずれかに記載の発明において、前記第2コアは、幅方向に複数分割された分割コアが一体化されたものである。 The fixing device according to a fifth aspect of the present invention is the fixing device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the second core is integrated with a plurality of divided cores divided in the width direction. It is a thing.
また、請求項6記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項5のいずれかに記載の発明において、前記発熱部材の温度を検知する温度検知手段を前記2つの第2コアの間に配設したものである。 A fixing device according to a sixth aspect of the present invention is the fixing device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the temperature detecting means for detecting the temperature of the heat generating member is provided between the two second cores. It is arranged between them.
また、請求項7記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記発熱部材を、トナー像を溶融する定着部材としたものである。 A fixing device according to a seventh aspect of the present invention is the fixing device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the heat generating member is a fixing member that melts a toner image.
また、請求項8記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項7に記載の発明において、前記定着部材を、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接する定着ローラとしたものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the fixing device according to the seventh aspect of the present invention, the fixing member is a fixing roller that contacts a pressure roller that presses a recording medium to be conveyed. .
また、請求項9記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項7に記載の発明において、前記定着部材は、支持ローラと定着補助ローラとに張架された定着ベルトであって、前記定着補助ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに対して前記定着ベルトを介して当接するように配設されたものである。 The fixing device according to a ninth aspect of the present invention is the fixing device according to the seventh aspect , wherein the fixing member is a fixing belt stretched between a support roller and a fixing auxiliary roller, The roller is disposed so as to come into contact with the pressure roller that presses the conveyed recording medium via the fixing belt.
また、請求項10記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記発熱部材を、トナー像を溶融する定着部材を加熱する加熱部材としたものである。 According to a tenth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to sixth aspects, the heating member is a heating member that heats the fixing member that melts the toner image. Is.
また、請求項11記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項10に記載の発明において、前記定着部材は、定着ベルトであって、前記加熱部材は、定着補助ローラとともに前記定着ベルトを張架する支持ローラであって、前記励磁コイルは、前記支持ローラの外周面に対向するように配設されたものである。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the fixing device according to the tenth aspect, the fixing member is a fixing belt, and the heating member stretches the fixing belt together with a fixing auxiliary roller. The exciting coil is disposed so as to face the outer peripheral surface of the supporting roller.
また、請求項12記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項11のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。 An image forming apparatus according to a twelfth aspect includes the fixing device according to any one of the first to eleventh aspects.
本発明は、発熱部材の外周面に対して励磁コイルを介して周方向に対向する第1コアに加えて、第1コアよりも前記発熱部材の外周面に近接して対向して幅方向に延設された複数の第2コアを設けて、複数の第2コアのうち2つの第2コアの周りを周回するように励磁コイルを配設しているので、装置を大型化することなく、発熱部材の発熱効率が確実に向上される、電磁誘導加熱方式の定着装置及び画像形成装置を提供することができる。 In the present invention, in addition to the first core that faces the outer peripheral surface of the heat generating member via the exciting coil in the circumferential direction, the first core is closer to the outer peripheral surface of the heat generating member and faces the outer surface in the width direction. Since the plurality of second cores that are extended are provided, and the exciting coil is disposed so as to go around two second cores among the plurality of second cores, without increasing the size of the device, It is possible to provide an electromagnetic induction heating type fixing device and an image forming apparatus in which the heat generation efficiency of the heat generating member is reliably improved.
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
実施の形態1.
図1〜図10にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、3は原稿Dを原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される感光体ドラム、12は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上を帯電する帯電部、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成される静電潜像を現像する現像部、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ、15は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1,
また、16は転写ベルト17を清掃する転写ベルトクリーニング部、17は複数色のトナー像が記録媒体P上に重ねて担持されるように記録媒体Pを搬送する転写ベルト、19は記録媒体P上のトナー像(未定着画像)を定着する電磁誘導加熱方式の定着装置、を示す。
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス5上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス5上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport rollers of the document transport unit 3 and placed on the
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス5上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
Specifically, the document reading unit 4 scans the image of the document D on the
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応する感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に向けて発せられる。
Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the
一方、4つの感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKは、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、帯電部12との対向部で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部2において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
On the other hand, the four
In the
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目の感光体ドラム11Y表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム11Yの回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部12にて帯電された後の感光体ドラム11Y上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
Laser light corresponding to the yellow component is irradiated on the surface of the first photosensitive drum 11Y from the left side of the drawing. At this time, the yellow component laser light is scanned in the rotation axis direction (main scanning direction) of the photosensitive drum 11Y by a polygon mirror that rotates at high speed. Thus, an electrostatic latent image corresponding to the yellow component is formed on the photosensitive drum 11Y charged by the charging
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から2番目の感光体ドラム11M表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から3番目の感光体ドラム11C表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から4番目の感光体ドラム11BK表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is irradiated onto the surface of the second
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、現像部13との対向位置に達する。そして、各現像部13から感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、転写ベルト17の内周面に当接するように転写バイアスローラ14が設置されている。そして、転写バイアスローラ14の位置で、転写ベルト17上の記録媒体Pに、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(転写工程である。)。
Thereafter, the surfaces of the
Thereafter, the surfaces of the
そして、転写工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、クリーニング部15との対向位置に達する。そして、クリーニング部15で、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surfaces of the
Thereafter, the surfaces of the
他方、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の各色のトナーが重ねて転写(担持)された記録媒体Pは、図中の矢印方向に走行して、分離チャージャ18との対向位置に達する。そして、分離チャージャ18との対向位置で、記録媒体Pに蓄積された電荷が中和されて、トナーのちり等を生じさせることなく記録媒体Pが転写ベルト17から分離される。
その後、転写ベルト17表面は、転写ベルトクリーニング部16の位置に達する。そして、転写ベルト17上に付着した付着物が転写ベルトクリーニング部16に回収される。
On the other hand, the recording medium P on which the toners of the respective colors on the
Thereafter, the surface of the
ここで、転写ベルト17上に搬送される記録媒体Pは、給紙部7からレジストローラ9等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、不図示の搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、転写ベルト17の位置に向けて搬送される。
Here, the recording medium P transported onto the
Specifically, the recording medium P fed by the paper feeding roller 8 from the paper feeding unit 7 that stores the recording medium P passes through a conveyance guide (not shown) and is guided to the
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、転写ベルト17から分離された後に定着装置19に導かれる。定着装置19では、定着ローラと加圧ローラとの間(定着ニップ部である。)にて、カラー画像(トナー)が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、不図示の排紙ローラによって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
The recording medium P to which the full color image has been transferred is separated from the
Then, the recording medium P after the fixing step is discharged as an output image outside the apparatus
次に、画像形成装置本体1に設置される定着装置19の構成・動作について詳述する。
図2に示すように、定着装置19は、誘導加熱部24(磁束発生手段)、発熱部材としての定着ローラ20、加圧ローラ30、温度検知手段としての温度センサ55、等で構成される。
ここで、発熱部材としての定着ローラ20(定着部材)は、SUS304等の非磁性材料からなる中空構造の芯金23の表面に、弾性層22、発熱層21等を形成した多層構造体である。
Next, the configuration and operation of the fixing
As shown in FIG. 2, the fixing
Here, the fixing roller 20 (fixing member) as a heat generating member is a multilayer structure in which an
詳しくは、定着ローラ20は、その外径が40mm程度であって、芯金23上に、弾性層22、発熱層21、酸化防止層(不図示である。)、離型層(不図示である。)、等が積層されている。
芯金23は、SUS304等の非磁性ステンレスで形成され、その肉厚は0.4mmになっている。これにより、熱容量が小さくなって、電磁誘導加熱のエネルギーが発熱層21に集中しやすくなる。
弾性層22は、シリコーンゴム等の弾性材料からなり、その厚さは50〜500μmになっている。これにより、熱容量がそれ程大きくなく、良好な定着画像を得ることができる。
Specifically, the fixing
The
The
発熱層21は、第1非磁性層と第2非磁性層との2層構造とすることができる。
第1非磁性材料層としては、非磁性材料層としてのSUS304、SUS301、SUS316(いずれも非磁性ステンレス)等を用いることができる。
第2非磁性材料層としては、銅(Cu)を用いることができる。第2非磁性材料層は、その層厚が5〜35μmの範囲内になるように、第1非磁性材料層上にめっき処理にて形成されている。第2非磁性材料層の体積抵抗率は1.7×10-8Ω・mとなっていて、第1非磁性材料層の体積抵抗率よりも小さくなっている。なお、第2非磁性材料層としては、銀(Ag)やアルミニウム(Al)等を用いることもできる。
第1非磁性材料層及び第2非磁性材料層からなる発熱層21は、誘導加熱部24(磁束発生手段)から発せられる磁束によって電磁誘導加熱される。
The
As the first nonmagnetic material layer, SUS304, SUS301, SUS316 (all of which are nonmagnetic stainless steel) or the like as the nonmagnetic material layer can be used.
Copper (Cu) can be used as the second nonmagnetic material layer. The second nonmagnetic material layer is formed on the first nonmagnetic material layer by plating so that the layer thickness is in the range of 5 to 35 μm. The volume resistivity of the second nonmagnetic material layer is 1.7 × 10 −8 Ω · m, which is smaller than the volume resistivity of the first nonmagnetic material layer. As the second nonmagnetic material layer, silver (Ag), aluminum (Al), or the like can be used.
The
定着ローラ20の酸化防止層は、ニッケル(Ni)で形成され、その厚さは5μm以下になるように設定されている。酸化防止層は、銅層としての第2非磁性材料層の酸化を防止するためのものである。
定着ローラ20の離型層は、PFA等のフッ素化合物で形成され、その厚さは30μmになっている。離型層は、トナー像(トナー)Tが直接的に接する定着ローラ20表面のトナー離型性を高めるためのものである。
このように本実施の形態1における定着ローラ20は、トナー像を溶融する定着部材として機能するとともに、誘導加熱部24によって直接的に加熱される発熱部材としても機能することになる。
The anti-oxidation layer of the fixing
The release layer of the fixing
As described above, the fixing
なお、本実施の形態1では、発熱層21を第1非磁性層と第2非磁性層との2層構造としたが、発熱層21を磁性金属材料からなる単層構造とすることもできる。発熱層21を形成する磁性金属材料としては、層厚が10μm程度のニッケル(Ni)を用いることができる。また、発熱層21を形成する磁性金属材料として、鉄、コバルト、ニッケル、銅、又は、それらの合金等を用いることもできる。
In the first embodiment, the
加圧ローラ30は、アルミニウム、銅等からなる円筒部材32上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層31が形成されたものである。加圧ローラ30の弾性層31は、肉厚が0.5〜2mmで、アスカー硬度が60〜90度となるように形成されている。加圧ローラ30は、定着ローラ20に圧接している。そして、定着ローラ20と加圧ローラ30との当接部(定着ニップ部である。)に、記録媒体Pが搬送される。
The
誘導加熱部24は、定着ローラ20の外周面に対向するように配設されている。誘導加熱部24は、励磁コイル25(コイル部)、第1コア28、4つの第2コア29A〜29D、コイルガイド27(絶縁支持部材)、等で構成される。
励磁コイル25は、外周面が絶縁被覆された外径0.15mmの銅線が90本束ねられた線束であって、定着ローラ20の外周面に対向するように配設されている。詳しくは、図3及び図4を参照して、励磁コイル25は、2つの第2コア29A、29B(4つの第2コア29A〜29Dのうち、中央に配設された2つの第2コアである。)の周りを周回するように、定着ローラ20の表面を覆うコイルガイド27上の全域にわたって渦巻状に配設されている。励磁コイル25の幅方向の長さは、定着ローラ20の幅方向(回転軸方向)の長さとほぼ等しい。
コイルガイド27は、耐熱性が高く絶縁性の樹脂材料等からなり、定着ローラ20との対向面の側で励磁コイル25を保持する。
The
The
The
図2及び図4を参照して、第1コア28は、定着ローラ20の外周面に対して励磁コイル25を介して周方向に対向するように配設されている。第1コア28の材料としては、フェライト、パーマロイ等の強磁性体であって電気抵抗率の高いものが好ましい。
また、本実施の形態1において、第1コア28は、励磁コイル25が周回された2つの第2コア29A、29Bを挟むように2つに分割されている。さらに、図4を参照して、第1コア28は、幅方向に間隙をあけて複数配設されている。本実施の形態1では、定着ローラ20の幅方向の長さとほぼ等しい範囲に10個の第1コア28が配設されている。そして、複数の第1コア28は、第2コア29A〜29Dに連結されている。
With reference to FIGS. 2 and 4, the
In the first embodiment, the
図2〜図4を参照して、第2コア29A〜29Dは、第1コア28よりも定着ローラ20の外周面に近接して対向するとともに、幅方向(図2の紙面垂直方向である。)に延設されている。第2コア29A〜29Dの幅方向の長さは、定着ローラ20の幅方向(回転軸方向)の長さとほぼ等しい。第2コア29A〜29Dの材料としては、フェライト、パーマロイ等の強磁性体であって電気抵抗率の高いものが好ましい。
4つの第2コア29A〜29Dは、2つに分割された第1コア28の両端部にそれぞれ配設されている。詳しくは、図2を参照して、左側に分割された第1コア28の両端部には、中央部側に第1の第2コア29Aが配設され、端部側に第3の第2コア29Cが配設されている。右側に分割された第1コア28の両端部には、中央部側に第2の第2コア29Bが配設され、端部側に第4の第2コア29Dが配設されている。
2 to 4, the second cores 29 </ b> A to 29 </ b> D face each other closer to the outer peripheral surface of the fixing
The four second cores 29 </ b> A to 29 </ b> D are respectively disposed at both ends of the
このように、第1コア28と第2コア29A〜29Dとを別体として、組み付け時に連結させることにより、各コアの形状が簡素化されるため、低コスト化と磁気結合の向上とを達成することができる。
なお、第2コア29A〜29Dは、一体成型によるものである必要はなく、短いI型のコアを定着ローラ20とほぼ等しい長さになるように連結して構成することもできる。すなわち、第2コア29A〜29Dを、幅方向に複数分割された分割コアが一体化されたものとすることができる。これにより、第2コア29A〜29Dの製造コストがさらに低廉化されることになる。
Thus, since the shape of each core is simplified by connecting the
The second cores 29 </ b> A to 29 </ b> D do not have to be formed by integral molding, and can be configured by connecting short I-shaped cores so as to have a length substantially equal to that of the fixing
また、図2を参照して、励磁コイル25が周回された2つの第2コア29A、29Bの間には、定着ローラ20の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ55が配設されている。本実施の形態1では、温度センサ55として、定着ローラ20表面の温度を非接触で検知するサーモパイルを用いている。サーモパイルは、反応速度が早いため、細やかな温度制御が可能となる。そして、温度センサ55による定着温度の検知結果に基いて、誘導加熱部24による加熱量を調整する。なお、温度センサ55としては、サーモパイルの他に、接触型のサーミスタ等を用いることもできる。
Referring to FIG. 2, a
このように構成された定着装置19は、次のように動作する。
不図示の駆動モータによって、定着ローラ20が図2の時計方向に回転駆動されると、加圧ローラ30も反時計方向に回転する。そして、定着部材としての定着ローラ20は、誘導加熱部24との対向位置(対向面)で、誘導加熱部24から発生される磁束によって加熱される。
The fixing
When the fixing
詳しくは、不図示の電源部から励磁コイル25に10kHz〜1MHz(好ましくは、20kHz〜800kHzである。)の高周波交番電流を流すことで、励磁コイル25から発熱層21に向けて磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、定着ローラ20の発熱層21に渦電流が生じて、発熱層21はその電気抵抗によってジュール熱が発生して誘導加熱される。こうして、定着ローラ20は、自身の発熱層21の誘導加熱によって加熱される。
Specifically, by supplying a high-frequency alternating current of 10 kHz to 1 MHz (preferably 20 kHz to 800 kHz) from the power supply unit (not shown) to the
その後、誘導加熱部24によって加熱された定着ローラ20表面は、加圧ローラ30との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体P上のトナー像T(トナー)を加熱して溶融する。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Tを担持した記録媒体Pが、不図示のガイド板に案内されながら定着ローラ20と加圧ローラ30との間に送入される(矢印Y1の搬送方向の移動である。)。そして、定着ローラ20から受ける熱と加圧ローラ30から受ける圧力とによってトナー像Tが記録媒体Pに定着されて、記録媒体Pは定着ローラ20と加圧ローラ30との間から送出される。
Thereafter, the surface of the fixing
Specifically, the recording medium P carrying the toner image T through the image forming process described above is fed between the fixing
定着位置を通過した定着ローラ20表面は、その後に再び誘導加熱部24との対向位置に達する。
このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
The surface of the fixing
Such a series of operations is continuously repeated to complete the fixing step in the image forming process.
以上説明したように、本実施の形態1では、定着ローラ20の外周面に対して励磁コイル25を介して周方向に対向する第1コア28に加えて、第1コア28よりも定着ローラの外周面に近接して対向して幅方向に延設された複数の第2コア29A〜29Dを設けて、複数の第2コア29A〜29Dのうち2つの第2コア29A、29Bの周りを周回するように励磁コイル25を配設している。これにより、定着装置19(誘導加熱部24)を大型化することなく、定着ローラ20の発熱効率を確実に向上することができる。
また、本実施の形態1では、複数の第1コア28を幅方向に間隔をあけて配置して、第2コア29A〜29Dを幅方向にわたって間隔をあけずに配置しているために、定着装置19内の磁気回路を閉磁路としたまま、コア全体の総量を減らすことができる。これにより、コア材の減少によってコストダウンが可能になるとともに、定着装置19全体のインピーダンスが低下することになる。したがって、励磁コイル25に交流電力を供給する電源部を構成するスイッチング素子等の部品として耐電圧の低い安価な部品を使用することが可能になる。
As described above, in the first embodiment, in addition to the
In the first embodiment, the plurality of
以下、図5〜図10を用いて、上述した本実施の形態1における効果について詳述する。
図5は、励磁コイル25によって発生される磁束の状態を示す図である。
図5に示すように、磁束Bは、第1コア28及び第2コア29A〜29Dを経路として発熱層21、弾性層22、芯金層23を透過して再びコア28、29A〜29Dに戻る。その際、磁束Bが発熱層21を透過することによって発熱層21に誘導電流が流れて、ジュール熱により発熱層21が発熱する。ここで、励磁コイル25の背面に第1コア28を配置して、その両端に第2コア29A〜29Dを配置することにより、励磁コイル25から発生する磁束Bが漏れなく発熱層21を透過することになる。したがって、非常に効率のよい誘導加熱をおこなうことができる。
Hereinafter, the effects of the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 5 is a diagram showing a state of magnetic flux generated by the
As shown in FIG. 5, the magnetic flux B passes through the
また、本実施の形態1において、温度センサ55(温度検知手段)は、定着ローラ20の周方向中央部に対向する2つの第2コア29A、29Bの間に配設される。励磁コイル25より発生する磁界はコア28、29A〜29Dを磁路とするために、2つの第2コア29A、29Bの間の磁束密度は低くなる。したがって、温度センサ55が磁界ノイズの影響を受ける不具合を低減することができる。
また、定着ローラ20の周方向の温度は励磁コイル25に対向している部分が高く、周方向の温度分布は2つの第2コア29A、29Bの間を軸とした線対称形になる。したがって、温度センサ55を2つの第2コア29A、29Bの間に配設することにより、定着ローラ20の表面温度を精度よく検知することができる。
In the first embodiment, the temperature sensor 55 (temperature detection means) is disposed between the two
Further, the temperature in the circumferential direction of the fixing
ここで、2つの第2コア29A、29Bの間には、温度センサ55の他に、サーモスタット等を設置することもできる。これによって、スペースが有効に活用されて、装置を小型化することができる。
なお、従来の定着装置(図8(A)を参照できる。)では、磁界ノイズの影響を避けるために、定着ローラ20の外周面に対向する位置であって誘導加熱部24から離れた位置に、温度センサやサーモスタットを設置する必要があった。一方、定着装置には、記録媒体Pを定着ニップ部に案内するためのガイド板や、定着工程後の記録媒体Pの定着ローラ20への巻き付きを抑止するための分離板、等を設置する必要があって、従来は温度センサ等を設置するスペースを確保することが困難であった。これに対して、本実施の形態1の構成によれば、このような問題を解決することができる。
Here, in addition to the
In the conventional fixing device (see FIG. 8A), in order to avoid the influence of magnetic field noise, the position is opposed to the outer peripheral surface of the fixing
また、本実施の形態1の構成によれば、温度センサ55の検知面を下向きにすることが容易にできる。これにより、温度センサ55の検知面にトナーや埃が付着しにくくなって、温度センサ55による検知精度の低下を軽減することができる。
Further, according to the configuration of the first embodiment, the detection surface of the
図6は、本実施の形態1における定着装置19の昇温特性を実験的に確認した結果である。
図6において、グラフQ1は本実施の形態1における定着装置19の昇温特性(立ち上げ特性)を示し、グラフQ0は従来の定着装置(図8(A)を参照できる。)の昇温特性を示す。実験は、それぞれの定着装置について、電力投入と同時に定着ローラ20を回転、昇温させて、定着ローラ20表面の温度の経時変化を測定したものである。なお、2つの定着装置は、励磁コイル及びコアの構成以外は同じであって、加熱初期の投入電力もそれぞれ同等になるように調整した。また、「昇温特性」とは、定着ローラ20がトナーを定着するために必要な温度(本実施の形態1では180℃である。)まで昇温する時間の長短であって、昇温時間が短いほどユーザーにとって使いやすい装置ということになる。
図6より、本実施の形態1における定着装置19では、昇温特性が向上していることがわかる。具体的に、従来の定着装置では立ち上げ時間が8.6秒であったのに対して、本実施の形態1における定着装置19では立ち上げ時間が7.7秒であった。
FIG. 6 shows the results of experimental confirmation of the temperature rise characteristics of the fixing
In FIG. 6, a graph Q1 shows a temperature rise characteristic (start-up characteristic) of the fixing
From FIG. 6, it can be seen that the temperature rise characteristic is improved in the fixing
また、本願発明者が、本実施の形態1の定着装置19における定着ローラ20の発熱量と、従来の定着装置(図8(A)を参照できる。)における定着ローラ20の発熱量と、を誘導加熱シミュレーションにより計算したところ、本実施の形態1における定着装置19の発熱量が従来のものに比べて9%程向上していることがわかった。すなわち、本実施の形態1の構成によれば、誘導加熱の発熱効率が向上することになる。なお、誘導加熱シミュレーションにおいて、励磁コイル25に流す電流の周波数は30kHzとした。
Further, the inventor of the present application shows the heat generation amount of the fixing
ここで、誘導加熱の発熱効率の向上は、励磁コイル中央部の距離に起因するものと推測される。アンペールの法則により電流によって電流の周りには環状の磁場が発生する。したがって、図7(A)及び図7(B)に示すように、励磁コイル25中央部の距離を短くすると、互いに逆向きの電流が流れている励磁コイルの中央部で磁束(破線で示すものである。)が相殺させてしまう。このような現象により、励磁コイル中央部の距離を一定値以上に確保することが誘導加熱において重要であることがわかる。
ところが、図8(A)及び図8(B)を参照して、従来の定着装置の構成では、励磁コイル中央部の距離(角度β)を大きくしても、装置の発熱効率が向上しないことを本願発明者は知得した。
Here, it is presumed that the improvement in the heat generation efficiency of induction heating is caused by the distance of the central portion of the exciting coil. According to Ampere's law, an annular magnetic field is generated around the current by the current. Therefore, as shown in FIGS. 7A and 7B, when the distance at the central portion of the
However, referring to FIGS. 8A and 8B, in the configuration of the conventional fixing device, even if the distance (angle β) of the central portion of the exciting coil is increased, the heat generation efficiency of the device is not improved. The inventor of the present application has found out.
図9は、従来の定着装置においてコイル中央部の距離(角度β)を可変したときの、定着ローラの発熱量の変化を示すグラフである。なお、図9における縦軸の発熱量は、角度βが18度であるときの定着ローラの発熱量を基準(100%)とした比率である。
図9から、コイル中央部の距離(角度β)が大きくなるほど、発熱量が低下するのがわかる。これは、励磁コイル25と、コイル中央部に配置されるセンターコア28aと、の距離が広がることが原因である。すなわち、センターコア28aは、励磁コイル25から発生する磁束を発熱層21に集中させるために配置されているので、励磁コイル25との距離が広がると、励磁コイル25の磁束が発熱層21以外の領域に漏れてしまう。したがって、従来の定着装置の構成においては、コイル中央部の距離(角度β)を広げることによって装置の発熱効率を高めることはできない。
FIG. 9 is a graph showing changes in the amount of heat generated by the fixing roller when the distance (angle β) at the center of the coil is varied in the conventional fixing device. Note that the heat generation amount on the vertical axis in FIG. 9 is a ratio based on the heat generation amount of the fixing roller when the angle β is 18 degrees (100%).
From FIG. 9, it can be seen that the amount of heat generation decreases as the distance (angle β) at the center of the coil increases. This is because the distance between the
これに対して、本実施の形態1における定着装置19では、コイル中央部に2つの第2コア29A、29Bを配設しているために、励磁コイルと第2コア29A、29Bとの距離を短く保ちながら、コイル中央部の距離(図5の角度αである。)を広げることができる。これにより、定着装置の発熱効率が高められることになる。
On the other hand, in the fixing
ここで、中央部に配置された2つの第2コア29A、29Bの間隙(角度α)が大きいほど、装置の発熱効率が向上することを、本願発明者は知得した。
図10は、2つの第2コア29A、29Bの間隙L2(又は、角度α)を広げたときの、定着ローラの発熱量の変化を示す実験結果である。図10において、縦軸は定着ローラ20の発熱層21の発熱量を示し、横軸は分割された第1コア28の片側の周方向長さL1に対する第2コア29A、29B間の距離L2の比率(L2/L1)を示す。ここで、実験は、励磁コイル25の銅線の面積や、励磁コイル25と第2コア29A〜29Dとの近接距離は一定として、コイル中央部に配置される2つの第2コア29A、29B間の距離のみを可変した。なお、上述した角度α、距離L1、L2については、図5を参照することができる。また、図10における縦軸の発熱量は、比率L2/L1が1/5であるときの定着ローラの発熱量を基準(100%)とした比率である。
Here, the inventor of the present application has learned that the heat generation efficiency of the apparatus is improved as the gap (angle α) between the two
FIG. 10 shows experimental results showing changes in the heat generation amount of the fixing roller when the gap L2 (or angle α) between the two
図10より、比率L2/L1が1以上のときは、比率L2/L1が1/5のときに比べて、発熱量が35%以上も増加していて、効率のよい誘導加熱がおこなわれているのがわかる。本実施の形態1の定着装置19において、確実に発熱効率を向上させるためには、2つの第2コア29A、29B間の距離L2と、分割された第1コア28の片側の周方向長さL1と、の関係を、L2/L1≧1/3(より好ましくは、L2/L1≧1/2)とすることが好ましい。
From FIG. 10, when the ratio L2 / L1 is 1 or more, the calorific value is increased by 35% or more compared to when the ratio L2 / L1 is 1/5, and efficient induction heating is performed. I can see that In the fixing
以上説明したように、本実施の形態1では、定着ローラ20(発熱部材)の外周面に対して励磁コイル25を介して周方向に対向する第1コア28に加えて、第1コア28よりも定着ローラ20の外周面に近接して対向して幅方向に延設された複数の第2コア29A〜29Dを設けて、複数の第2コア29A〜29Dのうち2つの第2コア29A、29Bの周りを周回するように励磁コイル25を配設しているので、誘導加熱部24(定着装置19)を大型化することなく、定着ローラ20の発熱効率を確実かつ効率的に向上させることができる。
As described above, in the first embodiment, in addition to the
なお、本実施の形態1では、定着ローラ20として、芯金23上に、弾性層22、発熱層21(第1非磁性材料層及び第2非磁性材料層)、酸化防止層、離型層、が積層されたものを用いた。しかし、定着ローラ20の構成はこれに限定されることなく、例えば、定着ローラ20として、芯金上に、断熱層、発熱層、弾性層、離型層が順次積層されたものを用いることもできる。
In the first embodiment, as the fixing
実施の形態2.
図11及び図12にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図11は、実施の形態2における定着装置19の誘導加熱部を示す上面図であって、前記実施の形態1における図4に相当する図である。本実施の形態2における定着装置19は、複数の第1コア28が幅方向に不均一に間隙をあけて配設されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 11 is a top view showing the induction heating unit of the fixing
本実施の形態2における誘導加熱部24も、前記実施の形態1のものと同様に、励磁コイル25、第1コア28、4つの第2コア29A〜29D、コイルガイド27、等で構成される。そして、前記実施の形態1と同様に、第1コア28は、定着ローラ20の外周面に対して励磁コイル25を介して周方向に対向するように配設され、2つの第2コア29A、29Bを挟むように2つに分割され、幅方向に間隙をあけて複数配設されている。また、第2コア29A〜29Dは、第1コア28よりも定着ローラ20に近接して対向するとともに、幅方向に延設されている。
Similarly to the first embodiment, the
ここで、図11に示すように、本実施の形態2における複数の第1コア28は、前記実施の形態1のものとは異なり、幅方向に不均一に間隙をあけて配設されている。これは、誘導加熱部24によって加熱される定着ローラ20上の温度分布を幅方向で均一化するためである。
Here, as shown in FIG. 11, unlike the first embodiment, the plurality of
図12は、定着ローラ上の幅方向の温度分布を示すグラフである。図12において、グラフS0は複数の第1コア28を幅方向に均一に間隙をあけて配設したとき(前記実施の形態1の構成である。)の温度分布を示し、グラフS1は複数の第1コア28を幅方向に不均一に間隙をあけて配設したとき(本実施の形態2の構成である。)の温度分布を示す。なお、図12において、横軸は定着ローラ20の幅方向の位置を示し、一点鎖線で示す部分が定着ローラ20の中央位置になる。
図12から、複数の第1コア28を等間隔に配置した場合には、定着ローラ20の温度が不均一になってしまうことがわかる。特に、定着ローラの幅方向両端部の温度が低くなっている。これは、定着ローラの幅方向中央部に対向する励磁コイルに対して、幅方向両端部に対向する励磁コイルは折り返し部が形成されているために磁束が弱くなることによる。したがって、幅方向両端部に配設される第1コア28の間隙は、幅方向中央部に配設される第1コア28の間隙よりも、狭くする方が好ましい。
FIG. 12 is a graph showing the temperature distribution in the width direction on the fixing roller. In FIG. 12, a graph S0 shows a temperature distribution when the plurality of
From FIG. 12, it can be seen that when the plurality of
また、図12から、幅方向両端部以外の領域でも、温度分布が不均一であることがわかる。これは、励磁コイル25が銅線を複数束ねた線束を周回して形成されたものであって、励磁コイルの断面形状が幅方向全域にわたってすべて同等にならないことによる。これにより、励磁コイル25と定着ローラ20(発熱層21)との位置関係も、幅方向全域にわたって均一にならずに、定着ローラにおいて幅方向の発熱量のムラが発生する。したがって、幅方向中央部に配設される第1コア28の間隙も、定着ローラの幅方向の発熱量のムラに応じて不均一に設定することが好ましい。
In addition, it can be seen from FIG. 12 that the temperature distribution is non-uniform even in regions other than both ends in the width direction. This is because the
このように、本実施の形態2では、誘導加熱部24によって加熱される定着ローラ20上の温度分布を幅方向で均一化するために、幅方向に間隙をあけて配設される複数の第1コア28の配置が最適化されている。具体的に、幅方向両端部の第1コア28の間隙は幅方向中央部の第1コア28の間隙よりも密に設定されている。さらに、幅方向中央部の第1コア28の間隙も、温度分布に応じて、温度が高い部分は間隙が疎に設定されて、温度が低い部分は間隙が密に設定されている。
As described above, in the present second embodiment, in order to make the temperature distribution on the fixing
以上説明したように、本実施の形態2でも、前記実施の形態1と同様に、定着ローラ20の外周面に対して励磁コイル25を介して周方向に対向する第1コア28に加えて、第1コア28よりも定着ローラ20の外周面に近接して対向して幅方向に延設された複数の第2コア29A〜29Dを設けて、2つの第2コア29A、29Bの周りを周回するように励磁コイル25を配設しているので、誘導加熱部24(定着装置19)を大型化することなく、定着ローラ20の発熱効率を確実かつ効率的に向上させることができる。
As described above, in the second embodiment, as in the first embodiment, in addition to the
実施の形態3.
図13にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図13は、実施の形態3における定着装置19を示す断面図であって、前記実施の形態1における図2に相当する図である。本実施の形態3における定着装置19は、第1コア28が2つの第2コア29A、29Bの位置で分割されていない点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
Embodiment 3 FIG.
A third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing
図13に示すように、本実施の形態3における定着装置19の誘導加熱部24も、前記実施の形態1のものと同様に、励磁コイル25、第1コア28、4つの第2コア29A〜29D、コイルガイド27、等で構成される。
また、本実施の形態3でも、第1コア28は、定着ローラ20の外周面に対して励磁コイル25を介して周方向に対向するように配設され、幅方向に間隙をあけて複数配設されている。また、第2コア29A〜29Dは、第1コア28よりも定着ローラ20に近接して対向するとともに、幅方向に延設されている。
As shown in FIG. 13, the
Also in the third embodiment, the
ここで、本実施の形態3における第1コア28は、前記実施の形態1のものとは異なり、2つの第2コア29A、29Bを挟むように2つに分割されておらず、周方向に円弧状に一続きにつながるように形成されている。このように、第1コア28を周方向に分割しない場合には、その分だけ部品点数が減少して組み立て性が向上することになる。
Here, unlike the first embodiment, the
以上説明したように、本実施の形態3でも、前記実施の形態1と同様に、定着ローラ20の外周面に対して励磁コイル25を介して周方向に対向する第1コア28に加えて、第1コア28よりも定着ローラ20の外周面に近接して対向して幅方向に延設された複数の第2コア29A〜29Dを設けて、2つの第2コア29A、29Bの周りを周回するように励磁コイル25を配設しているので、誘導加熱部24(定着装置19)を大型化することなく、定着ローラ20の発熱効率を確実かつ効率的に向上させることができる。
As described above, in the third embodiment, in the same manner as in the first embodiment, in addition to the
実施の形態4.
図14にて、この発明の実施の形態4について詳細に説明する。
図14は、実施の形態4における定着装置19を示す断面図である。本実施の形態4における定着装置19は、定着部材として定着ベルト60を用いている点が、定着部材として定着ローラ20を用いている前記実施の形態1のものとは相違する。
Embodiment 4 FIG.
The fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing
図14に示すように、本実施の形態4における定着装置19は、誘導加熱部24、発熱部材としての定着ベルト60(定着部材)、加熱部材としての支持ローラ41、定着補助ローラ50、加圧ローラ30、等で構成される。
As shown in FIG. 14, the fixing
ここで、定着補助ローラ50は、ステンレス鋼等からなる芯金の表面に、シリコーンゴム等の弾性層を形成したものである。定着補助ローラ50の弾性層は、肉厚が1〜5mmで、アスカー硬度が30〜60度となるように形成されている。
Here, the fixing
加熱部材としての支持ローラ41は、SUS304(非磁性ステンレス)で形成された第1非磁性材料層41aと、銅のめっき層からなる第2非磁性材料層41b(銅層)と、で構成される発熱層を有する。支持ローラ41の第1非磁性材料層41a及び第2非磁性材料層41bの構成は、前記実施の形態1における定着ローラ20の第1非磁性材料層及び第2非磁性材料層の構成とほぼ同等である。
支持ローラ41は、図14の時計方向に回転する。そして、支持ローラ41の発熱層41a、41bは、誘導加熱部24から発せられる磁束によって誘導加熱される。
The
The
発熱層を備えた定着ベルト60は、支持ローラ41及び定着補助ローラ50(2つのローラ部材である。)に張架・支持されている。
定着ベルト60は、内周面側から、発熱層(第1非磁性材料層及び第2非磁性材料層で構成されている。)、ニッケルからなる酸化防止層、シリコーンゴム等からなる弾性層、フッ素化合物からなる離型層、が積層されている。定着ベルト60の各層の構成は、前記実施の形態1における定着ローラ20の各層の構成とほぼ同等である。
定着ベルト60は、図14の時計方向に周回する。そして、定着ベルト60の発熱層は、誘導加熱部24から発せられる磁束によって直接的に誘導加熱される。
誘導加熱部24は、前記実施の形態1のものと同様に、励磁コイル25、第1コア28、4つの第2コア29A〜29D、コイルガイド27、等で構成される。そして、前記実施の形態1と同様に、第1コア28は、定着ローラ20の外周面に対して励磁コイル25を介して周方向に対向するように配設され、2つの第2コア29A、29Bを挟むように2つに分割され、幅方向に間隙をあけて複数配設されている。また、第2コア29A〜29Dは、第1コア28よりも定着ローラ20に近接して対向するとともに、幅方向に延設されている。
The fixing
The fixing
The fixing
The
このように構成された定着装置19は、次のように動作する。
定着補助ローラ50の回転駆動によって、定着ベルト60は図14中の時計方向に周回するとともに、支持ローラ41も時計方向に回転して、加圧ローラ30も反時計方向に回転する。定着ベルト60は、誘導加熱部24との対向位置で加熱される。
The fixing
By the rotation driving of the
詳しくは、不図示の電源部から励磁コイル25に10kHz〜1MHz(好ましくは、20kHz〜800kHzである。)の高周波交番電流を流すことで、励磁コイル25から支持ローラ41及び定着ベルト60に向けて磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、支持ローラ41表面と定着ベルト60の発熱層とに渦電流が生じて、支持ローラ41及び発熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生して、支持ローラ41及び発熱層が加熱される。こうして、定着ベルト60は、発熱した支持ローラ41から受ける熱と、自身の発熱層の発熱と、によって加熱される。すなわち、定着ベルト60は、誘導加熱部24によって直接的に加熱される発熱部材として機能するとともに、誘導加熱部24によって間接的に加熱される(支持ローラ41を介して加熱される。)発熱部材として機能することになる。
Specifically, a high-frequency alternating current of 10 kHz to 1 MHz (preferably 20 kHz to 800 kHz) is supplied from the power supply unit (not shown) to the
その後、誘導加熱部24によって加熱された定着ベルト60表面は、加圧ローラ30との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体P上のトナー像T(トナー)を加熱して溶融する。
定着位置を通過した定着ベルト60表面は、その後に再び誘導加熱部24との対向位置に達する。
このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
Thereafter, the surface of the fixing
The surface of the fixing
Such a series of operations is continuously repeated to complete the fixing step in the image forming process.
以上説明したように、本実施の形態4においては、定着ベルト60及び支持ローラ41(発熱部材)の外周面に対して励磁コイル25を介して周方向に対向する第1コア28に加えて、第1コア28よりも定着ベルト60及び支持ローラ41の外周面に近接して対向して幅方向に延設された複数の第2コア29A〜29Dを設けて、複数の第2コア29A〜29Dのうち2つの第2コア29A、29Bの周りを周回するように励磁コイル25を配設しているので、誘導加熱部24(定着装置19)を大型化することなく、定着ベルト60及び支持ローラ41の発熱効率を確実かつ効率的に向上させることができる。
As described above, in the fourth embodiment, in addition to the
なお、本実施の形態4では、定着ベルト60と支持ローラ41とがどちらも誘導加熱部24によって電磁誘導加熱される構成とした。これに対して、定着ベルト60及び支持ローラ41のうちいずれか一方のみが、誘導加熱部24によって電磁誘導加熱される構成とすることもできる。例えば、定着ベルト60に発熱層を設けない場合には、支持ローラ41のみが誘導加熱部24によって電磁誘導加熱される発熱部材として機能するとともに、定着ベルト60を加熱する加熱部材としても機能することになる。その場合も、本実施の形態4と同様の効果を得ることができる。
In the fourth embodiment, the fixing
また、本実施の形態4では、定着ベルト60を介して支持ローラ41の外周面に対向する位置に誘導加熱部24を配設したが、支持ローラ41の外周面に直接的に対向するように誘導加熱部24を配設することもできる。すなわち、誘導加熱部24を、定着ベルト60を介することなく、支持ローラ41に直接的に対向させることができる。その場合にも、本実施の形態4と同様の効果を得ることができる。
Further, in the fourth embodiment, the
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and within the scope of the technical idea of the present invention, the embodiments can be modified as appropriate in addition to those suggested in the embodiments. Is clear. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above embodiments, and can be set to a number, position, shape, and the like that are suitable for carrying out the present invention.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
19 定着装置、
20 定着ローラ(定着部材、発熱部材)、
21 発熱層、 22 弾性層、 23 芯金、
24 誘導加熱部、
25 励磁コイル、
27 コイルガイド、
28 第1コア、
29A〜29D 第2コア、
30 加圧ローラ、 41 支持ローラ(加熱部材)、
50 定着補助ローラ、
55 温度センサ(温度検知手段)、
60 定着ベルト(定着部材、発熱部材)。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
19 fixing device,
20 fixing roller (fixing member, heating member),
21 heat generation layer, 22 elastic layer, 23 cored bar,
24 induction heating unit,
25 Excitation coil,
27 Coil guide,
28 first core,
29A-29D second core,
30 pressure roller, 41 support roller (heating member),
50 fixing auxiliary roller,
55 Temperature sensor (temperature detection means),
60 Fixing belt (fixing member, heating member).
Claims (12)
前記発熱部材の外周面に対向するとともに、磁束を発生させて当該磁束によって前記発熱層を加熱する励磁コイルと、
前記発熱部材の外周面に対して前記励磁コイルを介して周方向に対向する第1コアと、
前記第1コアに対して連結されて、前記第1コアよりも前記発熱部材の外周面に近接して対向するとともに、幅方向に延設された複数の第2コアと、
を備え、
前記励磁コイルは、前記複数の第2コアのうち2つの第2コアの周りを周回するように配設され、
前記第1コアは、前記励磁コイルが周回された前記2つの第2コアを挟むように分割され、
前記複数の第2コアは、前記分割された第1コアの両端部にそれぞれ配設され、
前記第1コアと前記複数の第2コアとは、それぞれ、強磁性体であって、
分割された前記第1コアの片側の周方向の長さをL1として、前記2つの第2コアの間の周方向の長さをL2としたときに、
L2/L1≧1/3
なる関係が成立するように形成されたことを特徴とする定着装置。 A heating member having a heating layer;
An exciting coil that opposes the outer peripheral surface of the heat generating member and generates a magnetic flux to heat the heat generating layer by the magnetic flux;
A first core opposed to the outer circumferential surface of the heat generating member in the circumferential direction via the excitation coil;
A plurality of second cores connected to the first core, facing the outer peripheral surface of the heat generating member closer to the first core than the first core, and extending in the width direction;
With
The exciting coil is disposed so as to circulate around two second cores of the plurality of second cores ,
The first core is divided so as to sandwich the two second cores around which the exciting coil is circulated,
The plurality of second cores are respectively disposed at both ends of the divided first core,
Each of the first core and the plurality of second cores is a ferromagnetic body,
When the circumferential length on one side of the divided first core is L1, and the circumferential length between the two second cores is L2,
L2 / L1 ≧ 1/3
A fixing device characterized in that the relationship is established .
前記定着補助ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに対して前記定着ベルトを介して当接するように配設されたことを特徴とする請求項7に記載の定着装置。The fixing device according to claim 7, wherein the fixing auxiliary roller is disposed so as to come into contact with a pressure roller that presses a conveyed recording medium via the fixing belt.
前記加熱部材は、定着補助ローラとともに前記定着ベルトを張架する支持ローラであって、The heating member is a support roller that stretches the fixing belt together with a fixing auxiliary roller,
前記励磁コイルは、前記支持ローラの外周面に対向するように配設されたことを特徴とする請求項10に記載の定着装置。The fixing device according to claim 10, wherein the exciting coil is disposed so as to face an outer peripheral surface of the support roller.
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