JP5593111B2 - Fixing apparatus and image reading apparatus - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、定着装置および画像読取装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a fixing device and an image reading device.
画像読取装置は、原稿から画像を読取り、その読取り画像に対応するトナー像をシートに形成し、そのトナー像を定着装置によりシート上に定着する。 The image reading device reads an image from a document, forms a toner image corresponding to the read image on a sheet, and fixes the toner image on the sheet by a fixing device.
上記定着装置は、回転部材たとえば定着ローラまたはヒートベルトと加圧部材たとえばプレスローラとの間に上記シートを取込み、そのシートに熱と圧力を加えることにより、同シート上のトナー像を定着する。 The fixing device takes in the sheet between a rotating member such as a fixing roller or a heat belt and a pressure member such as a press roller, and fixes the toner image on the sheet by applying heat and pressure to the sheet.
回転部材の近傍に、誘導加熱用の励磁コイルがある。この励磁コイルに高周波電流が流れることにより、その励磁コイルから高周波磁界が発生する。この高周波磁界によって回転部材に渦電流が生じ、その渦電流に基づくジュール熱によって回転部材が発熱する。 There is an exciting coil for induction heating in the vicinity of the rotating member. When a high frequency current flows through the exciting coil, a high frequency magnetic field is generated from the exciting coil. An eddy current is generated in the rotating member by the high-frequency magnetic field, and the rotating member generates heat due to Joule heat based on the eddy current.
回転部材と加圧部材との間を小サイズのシートが通るとき、シートに接する回転部材の中央部の温度よりも、シートに接しない回転部材の両側部の温度が高くなる。回転部材の両側部の温度が中央部の温度よりも大きく上昇すると、回転部材の両側部を形成しているゴム等の弾性部材の硬度が、中央部を形成しているゴム等の弾性部材の硬度よりも、早期に低下する。このため、回転部材の寿命が短くなる。 When a small-sized sheet passes between the rotating member and the pressure member, the temperature of both sides of the rotating member that does not contact the sheet is higher than the temperature of the central portion of the rotating member that contacts the sheet. When the temperature of both side portions of the rotating member rises significantly higher than the temperature of the central portion, the hardness of the elastic member such as rubber forming the both side portions of the rotating member becomes the hardness of the elastic member such as rubber forming the central portion. Decreases earlier than hardness. For this reason, the lifetime of the rotating member is shortened.
回転部材と加圧部材との間を小サイズのシートが通過した直後に、その回転部材と加圧部材との間をフルサイズのシートが通過した場合には、シート上のトナーが高温状態の回転部材の両側部にオフセットして、定着不良を起こす。 Immediately after the small size sheet passes between the rotating member and the pressure member, if the full size sheet passes between the rotating member and the pressure member, the toner on the sheet is in a high temperature state. Offset on both sides of the rotating member, causing poor fixing.
そこで、使用可能な全てのサイズのシートが通過する領域と対応する位置に第1コアを配置し、その通過領域を除く領域と対応する位置に上記第1コアよりもキュリー点の低い第2コアを配置する例がある。第2コアは、温度が上昇してキュリー点を超えると、透磁率が低下して磁束を通さない。これにより、シートの非通過領域における回転部材の温度上昇を抑制する(例えば特許文献1)。 Therefore, the first core is arranged at a position corresponding to the region through which all the sizes of usable sheets pass, and the second core having a lower Curie point than the first core at a position corresponding to the region excluding the passage region. There is an example to arrange. When the temperature rises and exceeds the Curie point, the second core has a reduced magnetic permeability and does not pass magnetic flux. Thereby, the temperature rise of the rotating member in the non-passage area of the sheet is suppressed (for example, Patent Document 1).
ただし、上記の例では、キュリー点が異なる2種類のコアを用意しなければならず、コストが上昇するという問題がある。 However, in the above example, two types of cores having different Curie points must be prepared, and there is a problem that costs increase.
本発明の実施形態の目的は、素材が異なる2種類のコアを用意することなく、回転部材の温度を均一に維持できる定着装置および画像読取装置を提供することである。 An object of an embodiment of the present invention is to provide a fixing device and an image reading device that can maintain the temperature of a rotating member uniformly without preparing two types of cores made of different materials.
実施形態の定着装置は、回転する回転部材と、この回転部材に接してその回転部材と共に回転し、その回転部材との間に被定着物を取込んで同被定着物に圧力を加える加圧部材と、前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶとともに、前記回転部材における第1の幅である被定着物が通過する第1領域に対向する位置に設けられた複数の第1のコアと、前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶとともに、前記第1の幅より広い第2の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第1領域を除く領域である第2領域に対向する位置に設けられ、前記回転部材の回転方向と直交する方向の厚みが、前記各第1コアの前記回転部材の回転方向と直交する方向の厚みより小さい複数の第2コアと、これらコアに装着され、前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、を備える。 The fixing device according to the embodiment is a rotating member that rotates, and a pressure member that contacts the rotating member and rotates together with the rotating member, takes the object to be fixed between the rotating members, and applies pressure to the object to be fixed. The member and the rotating member are arranged at a distance from each other along a direction orthogonal to the rotating direction of the rotating member, and are provided at a position facing a first region of the rotating member through which a fixing object having a first width passes. A plurality of first cores and a region through which an object to be fixed having a second width wider than the first width passes along the direction perpendicular to the rotation direction of the rotating member . Of these, the thickness in the direction orthogonal to the rotation direction of the rotating member is orthogonal to the rotation direction of the rotating member of each first core. A plurality of second coils smaller than the thickness in the direction When, is mounted on these cores, and a magnetizing coil that emits a high-frequency magnetic field for induction heating of the rotary member.
[1]第1の実施形態
以下、第1の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、画像形成装置の斜視図である。画像形成装置1は、読み取り対象の画像を読み取る画像読取部2と画像を形成する画像形成部を備える。また画像形成装置1の上部には、タッチパネル式の表示部6と各種の操作キー8とを有する操作パネル10が配置される。操作パネル10は、画像形成装置1の側面つまり紙面における手前側であるフロント側に存する。紙面における画像形成装置1の奥側が、リヤ側である。紙面における画像形成装置1の右側が、右側である。紙面における画像形成装置1の左側が、左側である。
[1] First embodiment
Hereinafter, a first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of the image forming apparatus. The
操作パネル10における操作キー8は、例えば、テンキー、リセットキー、ストップキー、スタートキー等を有する。また、表示部6では、シートサイズやコピー枚数、印刷濃度設定、綴じ処理等の各種処理の入力が行われる。
The
画像形成部は、レーザユニット12、感光体14、帯電装置15、現像装置16、転写装置18、クリーナ20、除電装置22を備える。画像形成装置1はさらに、給紙装置24、搬送路26、搬送ベルト28、定着装置30、排出ローラ32、電気基板34、メンテナンスドア36を備える。
The image forming unit includes a
帯電装置15は、回転する感光体14の外周面を帯電する。レーザユニット12は、帯電された感光体14の外周面へレーザ光を照射し、その感光体14の外周面に静電潜像を形成する。現像装置16は、感光体14にトナーを供給することにより、感光体14上の静電潜像をトナー像に現像する。転写装置18は、搬送路26を通って給紙装置24から搬送されるシートへトナー像を転写する。クリーナ20は、転写されずに感光体14に残ったトナーを除去する。除電装置22は、感光体14の外周面を除電する。
The charging
搬送ベルト28は、トナー像が転写されたシートを定着装置30へ搬送する。定着装置30は、シート上のトナー像を定着させる。排出ローラ32は、トナー像が定着されたシートを画像形成装置1から排出する。
The
画像形成装置1は、定着装置30への電力供給を含む画像形成部の電気的制御をする電気基板34をリヤ側に備え、定着装置30をフロント側に開放するためのメンテナンスドア36をフロント側に備える。電気基板34は、定着装置30の長手方向のリヤ側端面と対向する。電気基板34は、発熱して気流を阻害することにより、画像形成装置1のリヤ側を高温にする。メンテナンスドア36の内側の空間は、画像形成装置1のフロント側を換気して低温にする。画像形成装置1のリヤ側は、フロント側よりも高温になる。
The
図2に定着装置30の断面を示す。定着装置30は、定着ローラ41、テンションローラ42、この定着ローラ41とテンションローラ42との間に掛け渡した回転部材であるヒートベルト43を有する。このヒートベルト43と加圧部材であるプレスローラ44とが、被定着物であるシート70の搬送路を上下に挟む。プレスローラ44は、ヒートベルト43の表面に加圧状態で接してそのヒートベルト43と共に回転し、そのヒートベルト43との間にシート70を取込んで同シート70に圧力を加える。このとき、ヒートベルト43の熱がシート70に伝わることにより、シート70上のトナー71が溶融し、その溶融したトナー71がシート70上に定着する。
FIG. 2 shows a cross section of the fixing
上記定着ローラ41は、直径50mmで、厚さ2mmの芯金2a、厚さ5mmの発砲ゴム2bを含み、モータの動力を受けて矢印方向に回転する。上記ヒートベルト43は、厚さ40μmの金属導電層の上に厚さ200μmのソリッドゴム層および厚さ30μmの剥離層を順に形成したもので、横幅がシート70の最大サイズの横幅よりも長く、かつ定着ローラ41の回転を受けて矢印方向に回転する。金属導電層として、ニッケル、ステンレス鋼、アルミニウム、ステンレス鋼とアルミニウムの複合材などを用いる。ソリッドゴム層として、シリコンゴムを用いる。剥離層として、PFAチューブを用いる。上記プレスローラ44は、回転軸44aおよびその回転軸44aに上方向への偏倚力を与えるための2つのスプリング44bを有する。
The fixing
図2を上方から見たのが図3である。この図3に示すように、ヒートベルト43の回転方向と直交する方向に沿って、かつ定着ローラ41上のヒートベルト43と対応する位置に、複数の第1コアであるメインコア50および複数の第2コアであるサブコア51が互いに間隔をあけて並ぶ。これらメインコア50およびサブコア51に、ヒートベルト43に対する誘導加熱用の高周波磁界を発する励磁コイル60を装着する。複数のメインコア50および複数のサブコア51は、励磁コイル60が発する高周波磁界の磁束をヒートベルト43に与える。なお、ヒートベルト43の回転方向と直交する方向のことを、以下、ヒートベルト43の横幅方向という。
FIG. 3 is a top view of FIG. As shown in FIG. 3, a plurality of
励磁コイル60は、絶縁被覆した線径0.5mmの銅線材を例えば16本束ねたリッツ線を巻回することにより、形成している。リッツ線は、径方向に潰して線径を小さくすることが可能である。
The
図3を各コイル側から見たのが図4である。各メインコア50は、ヒートベルト43の中央部つまり第1の幅であるシート70が通過する第1領域と対応する位置に、一定間隔で並ぶ。各サブコア51は、ヒートベルト43の一端部と他端部つまり上記第1の幅より広い第2の幅の被定着物が通過する領域のうち上記第1領域を除く領域である第2領域に対向する位置に、一定間隔で並ぶ。複数のメインコア50および複数のサブコア51は、形状が互いに異なるだけで、同じ素材の磁性体たとえばフェライトである。
FIG. 4 is a view of FIG. 3 viewed from each coil side. The
とくに、各メインコア50は、ヒートベルト43の横幅方向の厚みがDaである。各サブコア51は、ヒートベルト43の横幅方向の厚みがDbである。これらサブコア51の厚みDbは、各メインコア50の厚みDaよりも小さい。例えば、厚みDbは、厚みDaの半分である。Daを10mmとした場合、Dbを5mmとする。また、各サブコア51の相互間隔は、各メインコア50の相互間隔よりも小さい。
In particular, the thickness of the
ヒートベルト43の周囲に、シート70をヒートベルト43から剥離するためのブレード45、ヒートベルト43の表面の温度を非接触状態で検知するサーモパイル式の第1温度センサ46および第2温度センサ47を配置する。第1温度センサ46は、ヒートベルト43における第1領域の温度T1を、そのヒートベルト43が発する赤外線光を捕らえることにより、検知する。第2温度センサ47は、ヒートベルト43における第2領域の温度T2を、そのヒートベルト43が発する赤外線光を捕らえることにより、検知する。なお、温度センサ46,47しては、ヒートベルト43から離れる非接触式に限らず、ヒートベルト43の表面に接する接触式でもよい。
Around the
励磁コイル60、複数のメインコア50、および複数のサブコア51を保持するための構成を図5に示す。絶縁性のホルダ80における複数個所の各アーム81は、ヒートベルト43の周方向に沿って拡がる。これらアーム81上に、励磁コイル60を装着する。また、ホルダ80の上部の複数のリブ82は、励磁コイル60の内部空間を通り抜ける。これらリブ82の相互間に、複数のメインコア50および複数のサブコア51を嵌め込んで固定する。そして、複数のメインコア50および複数のサブコア51に固定用のカバー89を被せる。
A configuration for holding the
定着装置30の電気回路を図6に示す。商用交流電源90に、整流回路91を接続する。この整流回路91の出力端に、高周波電流発生用のハーフブリッジ形のインバータ回路(スイッチング回路ともいう)100を接続する。インバータ回路100は、上記励磁コイル60と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ101、その共振回路を励起するためのスイッチング素子たとえばトランジスタ102,103を有し、このトランジスタ102,103の交互のオン,オフにより、励磁コイル60に高周波電流を流す。この高周波電流により、励磁コイル60から高周波磁界が発生する。各メインコア50および各サブコア51は、励磁コイル60から発生する高周波磁界の磁束をヒートベルト43に与える。この磁束により、ヒートベルト43に渦電流が生じる。この渦電流に基づくジュール熱により、ヒートベルト43が発熱する。
An electric circuit of the fixing
上記トランジスタ102,103として、高圧および大電流に耐え得るIGBTやMOS−FETを用いる。トランジスタ102のオン期間は常に一定である。トランジスタ103のオン期間が変化することにより、励磁コイル60に流れる高周波電流のレベルが変化する。これに伴い、励磁コイル60の出力が変化する。
As the
商用交流電源90と整流回路91との間の通電路に電流トランス92を接続し、その電流トランス92の出力端に入力検出部93を接続する。入力検出部93は、定着装置30への入力電力を検出する。
A
インバータ回路100における励磁コイル60の通電路に電流トランス94を接続し、その電流トランス94の出力端に電流検出部95を接続する。電流検出部95は、励磁コイル60に流れる高周波電流を検出する。
A
コントローラ96に、上記温度センサ46,47、入力検出部93、電流検出部95、発振回路97、PWM回路98、および駆動回路99を接続する。発振回路97は、20〜70kHzの周波数のうち、コントローラ96からの指令に応じた周波数の交流電圧信号を出力する。PWM回路98は、発振回路97の出力をパルス幅変調することにより、コントローラ96からの指令に応じたオン,オフデューティの駆動信号を生成する。駆動回路99は、PWM回路98が生成した駆動信号に応じて、トランジスタ102,103をオン,オフ駆動する。
The
コントローラ96は、主要な機能として次の(1)(2)の手段を有する。
(1)第1温度センサ46の検知温度T1を予め定めた設定値たとえば170℃に維持するためPWM回路98および駆動回路99を介して励磁コイル60の出力を制御するとともに、第2温度センサ47の検知温度T2が異常上昇した場合にPWM回路98および駆動回路99を介して励磁コイル60の出力を低減する第1制御手段。
The
(1) The output of the
(2)電流検出部95が検出する高周波電流から加熱負荷を検出し、検出した加熱負荷に応じて発振回路97の発振周波数を制御する第2制御手段。
(2) Second control means for detecting a heating load from the high-frequency current detected by the
つぎに、作用を説明する。
コントローラ96は、励磁コイル60を例えば最大出力1100Wで駆動する。この駆動により、励磁コイル60に高周波電流が流れ、励磁コイル60から高周波磁界が発生する。各メインコア50および各サブコア51は、励磁コイル60から発せられる高周波磁界の磁束をヒートベルト43に与える。これにより、ヒートベルト43が発熱する。
Next, the operation will be described.
The
第1温度センサ46は、ヒートベルト43の温度T1を検知する。コントローラ96は、第1温度センサ46の検知温度T1を設定値170℃に維持するため、励磁コイル60の出力を制御する。このとき、各メインコア50および各サブコア51の温度は、ヒートベルト43からの輻射熱を受けて高くなる。ヒートベルト43とプレスローラ44との間をA3サイズおよびA4横サイズなどフルサイズのシート70が連続して通るときの各メインコア50および各サブコア51の温度は、約150℃となる。
The
各メインコア50および各サブコア51の温度と磁束密度との関係を図7に示す。各メインコア50および各サブコア51の磁束密度は、温度が高くなるほど、小さくなる。
FIG. 7 shows the relationship between the temperature of each
各メインコア50および各サブコア51を通る磁束数は、励磁コイル60に流れる高周波電流によって決まる。各メインコア50および各サブコア51の温度が約150℃以下の場合、励磁コイル60を最大出力1100Wで駆動した場合でも、各メインコア50および各サブコア51を通る磁束数はその各メインコア50および各サブコア51の飽和磁束密度を超えない。ただし、各サブコア51の温度が約150℃の場合、各サブコア51を通る磁束数は飽和磁束密度に近い。
The number of magnetic fluxes passing through each
ヒートベルト43とプレスローラ44との間をA4縦サイズおよびB5サイズなど小サイズのシート70が連続して通るとき、ヒートベルト43の第1領域である中央部の熱をシート70が奪う。第2領域であるヒートベルト43の両側部は、シート70が熱を奪わないため、中央部よりも温度が上昇する。このとき、ヒートベルト43の両側部からの輻射熱により、各サブコア51の温度が150℃を超えて上昇する。各サブコア51の温度が150℃を超えると、各サブコア51を通る磁束数が同各サブコア51の飽和磁束密度を超えて外に漏れ出す。つまり、各サブコア51が磁気飽和状態となる。
When the
各サブコア51が磁気飽和状態になると、各サブコア51がヒートベルト43の両側部へ与える磁束数が少なくなり、ヒートベルト43の両側部に発生する渦電流が減少する。これにより、ヒートベルト43の両側部の温度上昇を抑制できる。
When each sub-core 51 is in a magnetic saturation state, the number of magnetic fluxes that each sub-core 51 gives to both sides of the
このとき、加熱負荷が減少するため、励磁コイル60のインピーダンスが減少して高周波電流が増加する。コントローラ96は、電流検出部95が検出する高周波電流が設定値を超えると、発振回路97の発振周波数を高める。発振周波数が高まることにより、励磁コイル60の見かけ上のインピーダンスが大きくなる。これにより、高周波電流の増加を抑制できる。したがって、ヒートベルト43の中央部および両側部の温度は、図8に示すように、制御温度である170℃に均一となる。
At this time, since the heating load decreases, the impedance of the
以上のように、ヒートベルト43の中央部と対向する位置に各メインコア50を配置し、各メインコア50より厚みが小さい各サブコア51をヒートベルト43の両端部と対向する位置に配置することにより、ヒートベルト43の中央部および両側部の温度を均一に維持できる。
As described above, each
したがって、ヒートベルト43に接する定着ローラ41の軸方向両側部の弾性部材の硬度が、定着ローラ41の軸方向中央部の弾性部材の硬度よりも、早期に低下しない。よって、定着ローラ41およびその周辺部品の寿命が向上する。
Accordingly, the hardness of the elastic member on both sides in the axial direction of the fixing
ヒートベルト43とプレスローラ44との間を小サイズのシート70が通過した直後に、そのヒートベルト43とプレスローラ44との間をフルサイズのシート70が通過した場合でも、シート70上のトナー71がヒートベルト43の両側部にオフセットしてしない。よって、常に良好な定着が可能となる。
Even when the full-
とくに、各メインコア50および各サブコア51は、形状が互いに異なるだけで、同じ素材の磁性体たとえばフェライトである。したがって、素材が異なる2種類のコアを用意する必要がなく、コストの上昇を防ぐことができる。
In particular, the
[2]第2の実施形態について説明する。
各サブコア51の厚みDbが各メインコア50の厚みDaの半分である点に着目し、図9および図10に示す構成の複数のメインコア50を採用する。これらメインコア50は、各サブコア51と同じ幅の2つのコアを接合したものである。
[2] A second embodiment will be described.
Focusing on the fact that the thickness Db of each sub-core 51 is half the thickness Da of each
各サブコア51と同じ形状のコアのみ用意すればよいので、コアを形成するための型枠が1種類ですむ。この点でもコストが低減する。
他の構成および作用は、第1の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
Since only a core having the same shape as each sub-core 51 needs to be prepared, only one type of mold is required for forming the core. This also reduces the cost.
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the description is omitted.
[3]第3の実施形態について説明する。
図11に示すように、各サブコア51は、ヒートベルト43の中央部から離れるほど、厚みがDc,Dd,De,Df,Dgと徐々に小さい。最も端位置に存する厚みDgの各サブコア51は、温度上昇に伴い、他のサブコア51よりも先に磁気飽和状態となる。
他の構成および作用は、第1の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
[3] A third embodiment will be described.
As shown in FIG. 11, the thickness of each sub-core 51 is gradually reduced to Dc, Dd, De, Df, and Dg as the distance from the center of the
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the description is omitted.
[4]第4の実施形態について説明する。
図12に示すように、ヒートベルト43における第1の幅であるシート70が通過する第1領域が、そのヒートベルト43の一端部に寄っている。これに伴い、各メインコア50および各サブコア51の配置を変えている。
他の構成および作用は、第1の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
[4] A fourth embodiment will be described.
As shown in FIG. 12, the first region of the
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the description is omitted.
[5]第5の実施形態について説明する。
図13に示すように、ヒートベルト43における第1の幅であるシート70が通過する第1領域が、そのヒートベルト43の一端部に寄っている。これに伴い、各メインコア50および各サブコア51の配置を変えている。また、各サブコア51は、ヒートベルト43における上記第1領域から離れるほど、厚みがDc,Dd,De,Df,Dg,Dh,Diと徐々に小さい。最も端位置の厚みDiのサブコア51は、温度上昇に伴い、他のサブコア51よりも先に磁気飽和状態となる。
他の構成および作用は、第1の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
[5] A fifth embodiment will be described.
As shown in FIG. 13, the first region of the
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the description is omitted.
[6]第6の実施形態について説明する。
各サブコア51は、図14に示すように、厚みが各メインコア50と同じDaである。また、各メインコア50は、図15に示すようにE型形状であり、突出形状の3つの部位50a,50b,50cを有する。これら突出形状の部位50a,50b,50cは、他の部位よりヒートベルト43に近い。中央の突出形状の部位50aのヒートベルト43の回転方向に沿う幅は、Haである。
[6] A sixth embodiment will be described.
As shown in FIG. 14, each sub-core 51 has the same Da as the thickness of each
各サブコア51は、図16に示すようにE型形状であり、突出形状の3つの部位51a,51b,51cを有する。これら突出形状の部位51a,51b,51cは、他の部位よりヒートベルト43に近い。中央の突出形状の部位51aのヒートベルト43の回転方向に沿う幅は、Hbである。この幅Hbは、各メインコア50の突出形状の部位50aの幅Haよりも小さい。例えば、Ha=12mm、Hb=7mmである。
Each sub-core 51 is E-shaped as shown in FIG. 16, and has three protruding
各サブコア51は、温度が150℃を超えた場合に磁気飽和状態となる。
他の構成および作用は、第1の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
Each sub-core 51 enters a magnetic saturation state when the temperature exceeds 150 ° C.
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the description is omitted.
[7]第7の実施形態について説明する。 [7] A seventh embodiment will be described.
図17に示すように、励磁コイル60の中央部の第1部位60aが、ヒートベルト43の第1領域に対向する。励磁コイル60の両端部の第2部位60bが、ヒートベルト43の第2領域に対向する。第1部位60aの内側開口におけるヒートベルト43の回転方向に沿う幅は、Laである。各第2部位60bは、ヒートベルト43の回転方向に沿って内側に狭まる形状である。各第2部位60bの内側開口におけるヒートベルト43の回転方向に沿う幅は、Lbである。この幅Lbは、第1部位60aの幅Laより小さい。
As shown in FIG. 17, the
そして、励磁コイル60の各第2部位60bに、それぞれ消磁コイル61を重ねる。これら消磁コイル61は、絶縁被覆した線径0.5mmの銅線材を例えば16本束ねたリッツ線を巻回することにより形成してもので、励磁コイル60の各第2部位60bが発する高周波磁界の磁束を打ち消すための高周波磁界を発する。
Then, the degaussing
励磁コイル60の形状を図18に示す。励磁コイル60に対する各消磁コイル61の装着状態を図19に示す。励磁コイル60および各消磁コイル61の相互関係を図20に分解して示す。励磁コイル60、各消磁コイル61、複数のメインコア50、複数のサブコア51の構成を図21に示す。この図21を側方から見たのが図22である。各メインコア50および各サブコア51は、厚みが互いに同じである。
The shape of the
図22のB−B線に沿う断面を図23に示す。すなわち、励磁コイル60の各第2部位60bの相対向する両辺部が内側に狭まっているので、各消磁コイル61の相対向する両辺部を励磁コイル60と共に上記ホルダ80の上面に直接的に載置できる。これにより、各消磁コイル61をヒートベルト43にできるだけ近づけることができる。しかも、各消磁コイル61の載置スペースをできるだけ縮小できる。さらに、励磁コイル60および各消磁コイル61と複数のサブコア51との間の隙間寸法Qを自由に選定できる。例えば、隙間寸法Qを小さくすれば、励磁コイル60および各消磁コイル61とヒートベルト43との磁気結合が強くなる。逆に、隙間寸法Qを拡げれば、励磁コイル60および各消磁コイル61とヒートベルト43との磁気結合が弱くなる。
FIG. 23 shows a cross section taken along line BB in FIG. That is, since the opposite sides of each
また、ホルダ80の上部の複数の絶縁用リブ83は、励磁コイル60の各第2部位60bと各消磁コイル61との間に入り込み、その各第2部位60bと各消磁コイル61とを絶縁する。
The plurality of insulating
定着装置30の電気回路を図24に示す。商用交流電源90に、整流回路91,110を接続する。そして、整流回路91の出力端に、高周波電流発生用のハーフブリッジ形のインバータ回路100を接続する。整流回路110の出力端に、高周波電流発生用のハーフブリッジ形のインバータ回路200を接続する。インバータ回路200は、上記各消磁コイル61と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ201、その共振回路を励起するためのスイッチング素子たとえばトランジスタ202,203を含み、このトランジスタ202,203の交互のオン,オフにより、各消磁コイル61に高周波電流を流す。このトランジスタ202,203をコントローラ96に接続する。
An electric circuit of the fixing
コントローラ96は、各消磁コイル61に流れる高周波電流の位相が、励磁コイル60に流れる高周波電流の位相に対し180度異なるよう、インバータ回路200を駆動する。これにより、各消磁コイル61は、励磁コイル60の各第2部位60bが発する高周波磁界の磁束を打ち消すための高周波磁界を発する。
The
そして、コントローラ96は、ヒートベルト43とプレスローラ44との間を小サイズのシート70が連続して通るとき、励磁コイル60および各消磁コイル61を駆動する。この各消磁コイル61の駆動により、励磁コイル60の各第2部位60bが発する高周波磁界の磁束を打ち消す。したがって、ヒートベルト43の両側部の不要な温度上昇を防ぐことができる。
他の構成および作用は、第1の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
The
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the description is omitted.
この第7の実施形態の特徴を記載しておく。
定着装置は、
回転する回転部材と、
前記回転部材に接してその回転部材と共に回転し、その回転部材との間に被定着物を取込んで同被定着物に圧力を加える加圧部材と、
前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶ複数のコアと、
前記各コアに装着され、前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発するとともに、前記回転部材における第1の幅である被定着物が通過する第1領域に対向する第1部位の幅より、前記回転部材における前記第1の幅より広い第2の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第1領域を除く領域である第2領域に対向する第2部位の幅が小さい励磁コイルと、
前記励磁コイルの前記第2部位に重なり、前記励磁コイルの第2部位が発する高周波磁界の磁束を打ち消すための高周波磁界を発する消磁コイルと、
を備える。
The features of the seventh embodiment will be described.
The fixing device
A rotating member that rotates;
A pressure member that contacts the rotating member and rotates together with the rotating member, takes in the object to be fixed between the rotating members, and applies pressure to the object to be fixed;
A plurality of cores arranged at intervals along a direction orthogonal to the rotational direction of the rotating member;
From the width of the first portion that is mounted on each of the cores and generates a high-frequency magnetic field for induction heating of the rotating member, and that faces the first region through which the object to be fixed is the first width of the rotating member. The exciting coil having a small width at the second portion facing the second region, which is a region excluding the first region, of the rotating member through which the fixed object having a second width wider than the first width passes. When,
A degaussing coil that emits a high-frequency magnetic field that overlaps the second part of the excitation coil and cancels the magnetic flux of the high-frequency magnetic field emitted by the second part of the excitation coil;
Is provided.
[8]第8の実施形態について説明する。
この第8の実施形態は、上記第7の実施形態の変形例に相当する。
[8] An eighth embodiment will be described.
The eighth embodiment corresponds to a modification of the seventh embodiment.
励磁コイル60の各第2部位60bは、相対向する両辺部が内側に狭まっているので、自身が発する高周波磁界の磁束を打ち消してしまう可能性がある。この打消し作用は、相対向する両辺部の間隔が狭いほど、強い。
Each of the
この各第2部位60bにおける磁束の打消し作用が強くて、ヒートベルト43の両端部の発熱が弱くなる場合には、図25に示すように、励磁コイル60の第1部位60aの相対向する両辺部を、ホルダ80の上面に形成した各隆起部84により持ち上げて、ヒートベルト43から離す。なお、図25は、図22のA−A線に沿う断面に相当する。
When the canceling action of the magnetic flux in each of the
この構成により、励磁コイル60の第1部位60aとヒートベルト43との間の磁気結合を少し弱めて、励磁コイル60の全体とヒートベルト43との間の磁気結合の良好なバランスを確保する。
With this configuration, the magnetic coupling between the
[9]第9の実施形態について説明する。
この第9の実施形態も、上記第7の実施形態の変形例に相当する。
[9] A ninth embodiment will be described.
The ninth embodiment also corresponds to a modification of the seventh embodiment.
各消磁コイル61の消磁作用が強い場合には、図26に示すように、各消磁コイル61を、ホルダ80の上面に形成した隆起部85により持ち上げて、ヒートベルト43から離す。
When the degaussing action of each degaussing
このように、隆起部85の厚さを増減することにより、各消磁コイル61の消磁作用を調節できる。
Thus, the demagnetizing action of each degaussing
また、隆起部85の上縁部85aは、曲面形状である。この曲面形状の存在により、各消磁コイル61をホルダ80に載せるだけで、各消磁コイル61がホルダ80の隆起部85に馴染むように変形していく。よって、各消磁コイル61を予め整形しておく作業が不要となる。
The
[10]第10の実施形態について説明する。
この第10の実施形態も、上記第7の実施形態の変形例に相当する。
[10] A tenth embodiment will be described.
The tenth embodiment also corresponds to a modification of the seventh embodiment.
図27に示すように、ホルダ80の上面における複数の絶縁用リブ86は、励磁コイル60の各第2部位60bと各消磁コイル61との間に入り込むとともに、その各第2部位60bを覆う屈曲形状である。これら絶縁用リブ86の採用により、各第2部位60bと各消磁コイル61とを確実に絶縁できる。
As shown in FIG. 27, the plurality of insulating
図27は、図22のB−B線に沿う断面に相当する。 FIG. 27 corresponds to a cross section taken along line BB in FIG.
なお、第8ないし第10の実施形態において、各消磁コイル61に流す高周波電流の位相を励磁コイル60に流す高周波電流の位相と同期させる動作モードを用意してもよい。何らかの原因でヒートベルト43の両側部の温度が低下するような状況では、この動作モードを設定することにより、ヒートベルト43の両側部の温度低下を補うことができる。これにより、ヒートベルト43の中央部および両側部の温度を均一に維持することが可能である。
In the eighth to tenth embodiments, an operation mode for synchronizing the phase of the high-frequency current flowing through each degaussing
[11]第11の実施形態について説明する。
この第11の実施形態も、上記第7の実施形態の変形例に相当する。
[11] An eleventh embodiment will be described.
The eleventh embodiment also corresponds to a modification of the seventh embodiment.
図28に示すように、各消磁コイル61の両端部のうち、ヒートベルト43の中央部に臨む側の端部は、ヒートベルト43から離れる方向に屈曲して立ち上がる屈曲部61aである。
As shown in FIG. 28, of the both end portions of each degaussing
励磁コイル60および各消磁コイル61の相互関係を図29に分解して示す。励磁コイル60、各消磁コイル61、複数のメインコア50、複数のサブコア51の構成を図30に示す。この図30を側方から見たのが図31である。複数のメインコア50および複数のサブコア51の厚みは、互いに同じである。
The interrelationship between the
また、図31における各屈曲部61aおよびその寸法を図32に示す。この図32を側方から見たのが図33である。
FIG. 32 shows each
各屈曲部61aは、各消磁コイル61の構成要素であるリッツ線61xを屈曲することにより、形成する。この屈曲に際しては、巻回状態のリッツ線61xをその積層方向に潰して楕円形状とする。これにより、リッツ線61xの積層方向の高さ寸法Mをできるだけ抑えるとともに、ヒートベルト43の横幅方向における屈曲部61aの幅寸法Nをリッツ線61xの本来の線径よりも大きく設定している。
Each
各屈曲部61aは、各消磁コイル61が発する高周波磁界の磁束をヒートベルト43に対して局所的に集中して伝える。この集中の度合いをできるだけ高めるために、上記高さ寸法Mおよび幅寸法Nを設定している。
Each
この各消磁コイル61を採用することにより、励磁コイル60が発する高周波磁界の磁束に対して打消し作用を加える領域と加えない領域との境界をはっきり区別できる。
By adopting each demagnetizing
ヒートベルト43の横幅方向の温度分布を図34に示す。すなわち、ヒートベルト43の中央部では一定温度となり、その中央部から外れたところで急峻に温度低下している。図中の破線は、各屈曲部61aが無い場合の温度分布を参考として示したもので、中央部からの温度低下の傾斜が緩やかである。
The temperature distribution in the width direction of the
この第11の実施形態の特徴を記載しておく。
定着装置は、
回転する回転部材と、
前記回転部材に接してその回転部材と共に回転し、その回転部材との間に被定着物を取込んで同被定着物に圧力を加える加圧部材と、
前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶ複数のコアと、
前記各コアに装着され、前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、
前記各コアに装着され、前記回転部材における第1の幅である被定着物が通過する第1領域および前記第1の幅より広い第2の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第1領域を除く領域である第2領域のうちその第2領域に対向し、前記励磁コイルが発する高周波磁界の磁束を打ち消すための高周波磁界を発するとともに、前記第1領域に臨む側の端部が前記回転部材から離れる方向に屈曲する複数の消磁コイルと、
を備える。
The features of the eleventh embodiment will be described.
The fixing device
A rotating member that rotates;
A pressure member that contacts the rotating member and rotates together with the rotating member, takes in the object to be fixed between the rotating members, and applies pressure to the object to be fixed;
A plurality of cores arranged at intervals along a direction orthogonal to the rotational direction of the rotating member;
An excitation coil that is attached to each of the cores and generates a high-frequency magnetic field for induction heating of the rotating member;
Of the first region of the rotating member that is attached to each core and through which an object to be fixed that is the first width passes, and the region that the object to be fixed having a second width that is wider than the first width passes through the first region. A second region that is a region excluding one region is opposed to the second region, emits a high-frequency magnetic field for canceling the magnetic flux of the high-frequency magnetic field generated by the exciting coil, and has an end on the side facing the first region. A plurality of degaussing coils bent in a direction away from the rotating member;
Is provided.
なお、この発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
以下、本願出願の当初の特許請求の範囲の請求項1に記載された発明を付記する。
[1] 回転する回転部材と、前記回転部材に接してその回転部材と共に回転し、その回転部材との間に被定着物を取込んで同被定着物に圧力を加える加圧部材と、前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶとともに、前記回転部材における第1の幅である被定着物が通過する第1領域に対向する位置の形状と前記第1の幅より広い第2の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第1領域を除く領域である第2領域に対向する位置の形状とが互いに異なる複数のコアと、前記各コアに装着され、前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、を備えることを特徴とする定着装置。
The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in each embodiment. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.
Hereinafter, the invention described in
[1] A rotating member that rotates, a pressure member that contacts the rotating member and rotates together with the rotating member, takes the object to be fixed between the rotating member, and applies pressure to the object to be fixed; The first member and the first member of the rotating member are arranged at a distance from each other along a direction orthogonal to the rotation direction of the rotating member. A plurality of cores having different shapes at positions opposite to the second region, which is a region excluding the first region, of a region through which an object to be fixed having a second width wider than the width passes, are attached to the cores. And an exciting coil that generates a high-frequency magnetic field for inductively heating the rotating member.
1…画像形成装置、30…定着装置、41…定着ローラ、42…テンションローラ、43…ヒートベルト(回転部材)、44…プレスローラ、50…メインコア、51…サブコア、60…励磁コイル、61…消磁コイル、70…シート
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記回転部材に接してその回転部材と共に回転し、その回転部材との間に被定着物を取込んで同被定着物に圧力を加える加圧部材と、
前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶとともに、前記回転部材における第1の幅である被定着物が通過する第1領域に対向する位置に設けられた複数の第1のコアと、
前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶとともに、前記第1の幅より広い第2の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第1領域を除く領域である第2領域に対向する位置に設けられ、前記回転部材の回転方向と直交する方向の厚みが、前記各第1コアの前記回転部材の回転方向と直交する方向の厚みより小さい複数の第2コアと、
前記各コアに装着され、前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、
を備えることを特徴とする定着装置。 A rotating member that rotates;
A pressure member that contacts the rotating member and rotates together with the rotating member, takes in the object to be fixed between the rotating members, and applies pressure to the object to be fixed;
A plurality of lines arranged at intervals along a direction orthogonal to the rotation direction of the rotating member, and provided at positions facing a first region through which an object to be fixed that is the first width of the rotating member passes. A first core ;
A region excluding the first region in a region where objects to be fixed having a second width wider than the first width pass along the direction orthogonal to the rotation direction of the rotating member. A plurality of second portions provided at positions facing a certain second region and having a thickness in a direction orthogonal to the rotation direction of the rotation member smaller than a thickness of each first core in a direction orthogonal to the rotation direction of the rotation member The core,
An excitation coil that is attached to each of the cores and generates a high-frequency magnetic field for induction heating of the rotating member;
A fixing device comprising:
前記回転部材に接してその回転部材と共に回転し、その回転部材との間に被定着物を取込んで同被定着物に圧力を加える加圧部材と、
前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶとともに、前記回転部材における第1の幅である被定着物が通過する第1領域に対向するとともに少なくとも1つの部位が他の部位より前記回転部材に近い凸形状である複数の第1コアと、
前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶとともに、前記第1の幅より広い第2の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第1領域を除く領域である第2領域に対向するとともに少なくとも1つの部位が他の部位より前記回転部材に近い凸形状で且つその凸形状の部位の前記回転部材の回転方向に沿う幅が前記第1コアの凸形状の部位の前記回転部材の回転方向に沿う幅より小さい複数の第2コアと、
前記各コアに装着され、前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、
を備えることを特徴とする定着装置。 A rotating member that rotates;
A pressure member that contacts the rotating member and rotates together with the rotating member, takes in the object to be fixed between the rotating members, and applies pressure to the object to be fixed;
The rotating members are arranged at intervals along a direction orthogonal to the rotating direction of the rotating member, and are opposed to a first region through which an object to be fixed that is the first width of the rotating member passes, and at least one portion is another A plurality of first cores having a convex shape closer to the rotating member than the part;
A region excluding the first region in a region where objects to be fixed having a second width wider than the first width pass along the direction orthogonal to the rotation direction of the rotating member. The convex shape of the first core has a convex shape that faces a certain second region and at least one part is a convex shape closer to the rotating member than the other part, and the width of the convex part in the rotational direction of the rotating member is A plurality of second cores smaller than the width along the rotation direction of the rotating member of the part;
An excitation coil that is attached to each of the cores and generates a high-frequency magnetic field for induction heating of the rotating member;
A fixing device comprising:
前記温度センサの検知温度を予め定めた設定値に維持するため前記励磁コイルの出力を制御するコントローラと、
をさらに備えることを特徴とする請求項1または7記載の定着装置。 A temperature sensor for detecting the temperature of the first region in the rotating member;
A controller for controlling the output of the exciting coil in order to maintain the temperature detected by the temperature sensor at a predetermined set value;
The fixing device according to claim 1 or 7, wherein further comprising a.
前記回転部材における前記第2領域の温度T2を検知する第2温度センサと、
前記第1温度センサの検知温度T1を予め定めた設定値に維持するため前記励磁コイルの出力を制御するとともに、前記第2温度センサの検知温度T2が異常上昇した場合に前記励磁コイルの出力を低減するコントローラと、
をさらに備えることを特徴とする請求項1または7記載の定着装置。 A first temperature sensor for detecting a temperature T1 of the first region in the rotating member;
A second temperature sensor for detecting a temperature T2 of the second region in the rotating member;
The output of the exciting coil is controlled to maintain the detected temperature T1 of the first temperature sensor at a predetermined set value, and the output of the exciting coil is controlled when the detected temperature T2 of the second temperature sensor rises abnormally. A controller to reduce,
The fixing device according to claim 1 or 7, wherein further comprising a.
前記定着装置は、
回転する回転部材と、
前記回転部材に接してその回転部材と共に回転し、その回転部材との間に被定着物を取込んで同被定着物に圧力を加える加圧部材と、
前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶとともに、前記回転部材における第1の幅である被定着物が通過する第1領域に対向する位置に設けられた複数の第1のコアと、
前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶとともに、前記第1の幅より広い第2の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第1領域を除く領域である第2領域に対向する位置に設けられ、前記回転部材の回転方向と直交する方向の厚みが、前記各第1コアの前記回転部材の回転方向と直交する方向の厚みより小さい複数の第2コアと、
前記各コアに装着され、前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、
を備えることを特徴とする画像読取装置。 In an image reading apparatus including a fixing device that fixes an image formed on a sheet to the sheet by heating,
The fixing device includes:
A rotating member that rotates;
A pressure member that contacts the rotating member and rotates together with the rotating member, takes in the object to be fixed between the rotating members, and applies pressure to the object to be fixed;
A plurality of lines arranged at intervals along a direction orthogonal to the rotation direction of the rotating member, and provided at positions facing a first region through which an object to be fixed that is the first width of the rotating member passes. A first core ;
A region excluding the first region in a region where objects to be fixed having a second width wider than the first width pass along the direction orthogonal to the rotation direction of the rotating member. A plurality of second portions provided at positions facing a certain second region and having a thickness in a direction orthogonal to the rotation direction of the rotation member smaller than a thickness of each first core in a direction orthogonal to the rotation direction of the rotation member The core,
An excitation coil that is attached to each of the cores and generates a high-frequency magnetic field for induction heating of the rotating member;
An image reading apparatus comprising:
前記定着装置は、
回転する回転部材と、
前記回転部材に接してその回転部材と共に回転し、その回転部材との間に被定着物を取込んで同被定着物に圧力を加える加圧部材と、
前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶとともに、前記回転部材における第1の幅である被定着物が通過する第1領域に対向するとともに少なくとも1つの部位が他の部位より前記回転部材に近い凸形状である複数の第1コアと、
前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶとともに、前記第1の幅より広い第2の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第1領域を除く領域である第2領域に対向するとともに少なくとも1つの部位が他の部位より前記回転部材に近い凸形状で且つその凸形状の部位の前記回転部材の回転方向に沿う幅が前記第1コアの凸形状の部位の前記回転部材の回転方向に沿う幅より小さい複数の第2コアと、
前記各コアに装着され、前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、
を備えることを特徴とする画像読取装置。 In an image reading apparatus including a fixing device that fixes an image formed on a sheet to the sheet by heating,
The fixing device includes:
A rotating member that rotates;
A pressure member that contacts the rotating member and rotates together with the rotating member, takes in the object to be fixed between the rotating members, and applies pressure to the object to be fixed;
The rotating members are arranged at intervals along a direction orthogonal to the rotating direction of the rotating member, and are opposed to a first region through which an object to be fixed that is the first width of the rotating member passes, and at least one portion is another A plurality of first cores having a convex shape closer to the rotating member than the part;
A region excluding the first region in a region where objects to be fixed having a second width wider than the first width pass along the direction orthogonal to the rotation direction of the rotating member. The convex shape of the first core has a convex shape that faces a certain second region and at least one part is a convex shape closer to the rotating member than the other part, and the width of the convex part in the rotational direction of the rotating member is A plurality of second cores smaller than the width along the rotation direction of the rotating member of the part;
An excitation coil that is attached to each of the cores and generates a high-frequency magnetic field for induction heating of the rotating member;
An image reading apparatus comprising:
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