JP5839258B2 - Fixing device and image forming apparatus having the same - Google Patents
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Description
本発明は、誘導加熱方式で加熱される定着部材を用いて未定着画像を記録材上に加熱定着させる定着装置、並びに、この定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、印刷機、これらの複合装置などの画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device that heat-fixes an unfixed image on a recording material using a fixing member heated by an induction heating method, and a copying machine, a printer, a facsimile machine, a printing machine, and the like provided with the fixing device. The present invention relates to an image forming apparatus such as a composite apparatus.
この種の画像形成装置は、一般に、潜像担持体上に形成したトナー像を記録材(以下「用紙」という。)に転写した後、そのトナー像を用紙上に加熱定着する定着処理を経て、画像を出力する。この定着処理では、熱と圧力とによってトナーを溶融して用紙に浸透させることで、トナー像を用紙に定着させる。定着処理で採用される加熱方式としては、近年、誘導加熱方式が注目されている。誘導加熱方式は、励磁コイル等の磁界発生部材により発生する高周波磁界によって生じる誘導磁束が、定着ベルトに設けられた磁性を有する発熱層を貫くことで発熱層に渦電流を発生させ、これにより発熱層を発熱させることで定着ベルトを加熱する方式である。 This type of image forming apparatus generally undergoes a fixing process in which a toner image formed on a latent image carrier is transferred to a recording material (hereinafter referred to as “paper”) and then the toner image is heated and fixed on the paper. , Output an image. In this fixing process, the toner image is fixed on the paper by melting the toner by heat and pressure and penetrating the toner into the paper. In recent years, an induction heating method has attracted attention as a heating method employed in fixing processing. In the induction heating method, an induction magnetic flux generated by a high-frequency magnetic field generated by a magnetic field generating member such as an exciting coil penetrates a heat generating layer having magnetism provided on a fixing belt to generate an eddy current in the heat generating layer, thereby generating heat. In this method, the fixing belt is heated by generating heat in the layer.
特許文献1には、磁束を発生させてその磁束によって定着スリーブ(無端状シート部材)の発熱層を誘導加熱する励磁コイルが定着スリーブの外周面に対向配置された誘導加熱方式の定着装置が開示されている。この定着装置の定着スリーブは、発熱層よりも内周面側に整磁合金層を有している。整磁合金は、キュリー温度に達するまでは磁性を発揮するが、キュリー温度以上になると磁性が失われるという機能を有するものである。このような整磁合金層を定着スリーブに設けることで、励磁コイルが発生させた誘導磁束は、整磁合金の温度がキュリー温度に達するまでは定着スリーブの内周面側には届かないが、誘導加熱される発熱層の熱が伝搬して整磁合金の温度がキュリー温度以上になると、定着スリーブの内周面へ透過する。
特許文献1に記載の定着装置には、定着スリーブの内周面側に消磁部材が設けられている。この消磁部材は、これに作用する誘導磁束が変動することで、その誘導磁束を打ち消す磁束を発生させるものである。したがって、特許文献1に記載の定着装置によれば、励磁コイルにより誘導磁束を発生させたとき、整磁合金がキュリー温度に達するまでは誘導加熱により発熱層が急速に昇温するが、整磁合金がキュリー温度以上になると、励磁コイルの誘導磁束が消磁部材に作用して発熱層を貫く磁束が減少する。これにより、電子的な温度制御を行わなくても、定着スリーブの温度を整磁合金のキュリー温度付近に安定させることができる。このような機能を自己温度制御機能という。
In the fixing device described in
ところが、消磁部材を用いて自己温度制御機能を実現する定着装置では、整磁合金の温度がキュリー温度以上になったときに消磁部材による消磁効果が定着ベルトの発熱層に十分に及ぶように、励磁コイル及び整磁合金に近接した位置に消磁部材を設置する必要がある。このとき、励磁コイルと整磁合金との間には発熱層が介在しているため、消磁部材は発熱層に近接して配置せざるを得ない。整磁合金と消磁部材とが非接触の状態で配置されているとしても、これらが近接配置されていると、高温になった整磁合金から消磁部材へ対流熱伝達や輻射によって伝熱する。そのため、定着ベルトを目標温度まで昇温させるのに必要なウォームアップ時間が、消磁部材の熱容量の分だけ増大してしまう。整磁合金と消磁部材との距離が短いほど、整磁合金から消磁部材への伝熱量が増加するため、ウォームアップ時間が増大しやすくなる。特に整磁合金と消磁部材とが接触している場合には、整磁合金から消磁部材への伝熱量がより多くなるため、ウォームアップ時間が更に増大しやすい。 However, in the fixing device that realizes the self-temperature control function using the demagnetizing member, when the temperature of the magnetic shunt alloy becomes equal to or higher than the Curie temperature, the demagnetizing effect by the demagnetizing member sufficiently reaches the heating layer of the fixing belt. It is necessary to install a demagnetizing member at a position close to the exciting coil and the magnetic shunt alloy. At this time, since the heat generating layer is interposed between the exciting coil and the magnetic shunt alloy, the degaussing member has to be disposed close to the heat generating layer. Even if the magnetic shunt alloy and the demagnetizing member are disposed in a non-contact state, if they are disposed close to each other, heat is transferred from the magnetic shunt alloy that has reached a high temperature to the demagnetizing member by convection heat transfer or radiation. For this reason, the warm-up time required to raise the temperature of the fixing belt to the target temperature increases by the heat capacity of the demagnetizing member. As the distance between the magnetic shunt alloy and the degaussing member is shorter, the amount of heat transfer from the magnetic shunt alloy to the degaussing member increases, so the warm-up time tends to increase. In particular, when the magnetic shunt alloy and the degaussing member are in contact with each other, the amount of heat transfer from the magnetic shunt alloy to the degaussing member is increased, so that the warm-up time is likely to further increase.
一方で、上記特許文献1に記載の定着装置では、励磁コイルに対して消磁部材を変位させる駆動機構を設け、ウォームアップ時には消磁部材を励磁コイルとの対向位置から退避した位置に移動させる。これにより、ウォームアップ時には、整磁合金がキュリー温度以上になっても、消磁部材による消磁効果が働かず、定着スリーブを整磁合金のキュリー温度以上の温度まで一気に昇温できる。この定着装置によれば、消磁部材が常に励磁コイルに対向配置されている構成と比較して、整磁合金のキュリー温度付近でも定着スリーブの昇温速度が落ちることがないので、ウォームアップ時間を短縮することが可能である。
On the other hand, the fixing device described in
しかしながら、この定着装置では、消磁部材の位置を移動させる駆動機構が必要となり、装置の大型化やコスト増大を招くといった不具合がある。よって、消磁部材を用いて自己温度制御機能を実現する定着装置において、このような駆動機構を設けずに、ウォームアップ時間の短縮化を図れる新たな構成が望まれる。 However, this fixing device requires a drive mechanism for moving the position of the demagnetizing member, and there is a problem that the size of the device is increased and the cost is increased. Therefore, in a fixing device that realizes a self-temperature control function using a demagnetizing member, a new configuration that can shorten the warm-up time without providing such a drive mechanism is desired.
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、消磁部材を用いて自己温度制御機能を実現する際に駆動機構を設けずにウォームアップ時間を短縮することが可能な定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to shorten the warm-up time without providing a drive mechanism when realizing a self-temperature control function using a demagnetizing member. It is an object of the present invention to provide a fixing device that can be used and an image forming apparatus including the fixing device.
上記目的を達成するために、本発明は、発熱層を有し、該発熱層で発生した熱により未定着画像を記録材上に加熱定着させる無端状シート部材からなる定着部材と、上記定着部材の内周面又は外周面の周方向一部分に対向配置され、該定着部材の発熱層を誘導加熱させる磁界を発生させる磁界発生部材と、上記発熱層を挟んで上記磁界発生部材とは反対側に配置され、上記定着部材と一体又は別体に設けられた整磁部材と、上記整磁部材を挟んで上記磁界発生部材とは反対側に配置され、上記磁界発生部材との対向部分が上記定着部材の面に沿った形状である消磁部材とを有し、上記定着部材の発熱層の熱によって上記整磁部材の温度がキュリー温度以上になることで上記消磁部材に上記磁界発生部材の磁界が作用して該消磁部材でこれを打ち消す磁界が発生し、該磁界により該発熱層に作用する磁界の大きさが弱まることによって該発熱層が過剰に加熱するのを抑制する自己温度制御機能を備えた定着装置において、上記消磁部材は、上記磁界発生部材との対向部分における定着部材周方向の内側部分に、該磁界発生部材が発生させた磁界によって生じる磁束量が相対的に少ない少磁束部分を欠落させるための開口部を備えた単一部材で構成されていることを特徴とするものである。
また、本発明は、発熱層を有し、該発熱層で発生した熱により未定着画像を記録材上に加熱定着させる無端状シート部材からなる定着部材と、上記定着部材の内周面又は外周面の周方向一部分に対向配置され、該定着部材の発熱層を誘導加熱させる磁界を発生させる磁界発生部材と、上記発熱層を挟んで上記磁界発生部材とは反対側に配置され、上記定着部材と一体又は別体に設けられた整磁部材と、上記整磁部材を挟んで上記磁界発生部材とは反対側に配置され、上記磁界発生部材との対向部分が上記定着部材の面に沿った形状である消磁部材とを有し、上記定着部材の発熱層の熱によって上記整磁部材の温度がキュリー温度以上になることで上記消磁部材に上記磁界発生部材の磁界が作用して該消磁部材でこれを打ち消す磁界が発生し、該磁界により該発熱層に作用する磁界の大きさが弱まることによって該発熱層が過剰に加熱するのを抑制する自己温度制御機能を備えた定着装置において、上記消磁部材は、上記磁界発生部材との対向部分における定着部材周方向の内側部分に、該磁界発生部材が発生させた磁界によって生じる磁束量が相対的に少ない少磁束部分と上記発熱層との距離が上記対向部分の中で最も長い箇所を備えた単一部材で構成されていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a fixing member comprising an endless sheet member that has a heat generating layer and heat-fixes an unfixed image on a recording material by heat generated in the heat generating layer, and the fixing member. And a magnetic field generating member that generates a magnetic field for inductively heating the heat generating layer of the fixing member, and is disposed opposite to the magnetic field generating member across the heat generating layer. A magnetic shunt member disposed integrally with or separately from the fixing member, and disposed on the opposite side of the magnetic field generating member across the magnetic shunt member, and a portion facing the magnetic field generating member is located on the fixing side A demagnetizing member having a shape along the surface of the member, and when the temperature of the magnetic shunt member becomes equal to or higher than the Curie temperature by the heat of the heat generating layer of the fixing member, the magnetic field of the magnetic field generating member is applied to the demagnetizing member. Acting to strike this with the degaussing member In the fixing device having a self-temperature control function that suppresses excessive heating of the heat generating layer due to the generation of a magnetic field to be erased and the magnitude of the magnetic field acting on the heat generating layer by the magnetic field being weakened, the demagnetizing member includes: , the inner portion of the fixing member circumferentially in opposite portion between the magnetic field generating member, an opening of the order magnetic flux generated by the magnetic field the magnetic field generating member have been generated by omission of the relatively small small magnetic flux portion It is characterized by comprising a single member .
The present invention also includes a fixing member having an exothermic layer, an endless sheet member that heat-fixes an unfixed image on a recording material by heat generated in the exothermic layer, and an inner peripheral surface or outer periphery of the fixing member. A magnetic field generating member disposed opposite to a part of the surface in the circumferential direction and generating a magnetic field for inductively heating the heat generating layer of the fixing member; and the fixing member disposed on the opposite side of the magnetic field generating member across the heat generating layer. The magnetic shunt member provided integrally or separately with the magnetic shunt member, and the magnetic field generating member is disposed on the opposite side of the magnetic shunt member, and a portion facing the magnetic field generating member extends along the surface of the fixing member. A demagnetizing member having a shape, and when the temperature of the magnetic shunt member becomes equal to or higher than the Curie temperature by the heat of the heat generation layer of the fixing member, the magnetic field of the magnetic field generating member acts on the demagnetizing member. A magnetic field that counteracts this is generated, In the fixing device having a self-temperature control function that suppresses excessive heating of the heat generation layer due to the magnitude of the magnetic field acting on the heat generation layer by the magnetic field, the degaussing member is connected to the magnetic field generation member. A location where the distance between the heat generation layer and the small magnetic flux portion where the amount of magnetic flux generated by the magnetic field generated by the magnetic field generating member is relatively small is the longest in the facing portion in the inner portion of the facing portion in the circumferential direction of the fixing member It is comprised by the single member provided with.
本発明においては、定着部材の内周面又は外周面の周方向一部分に対向配置されている磁界発生部材に対向して消磁部材が配置されている。この消磁部材は、磁界発生部材との対向部分が定着部材の面に沿った形状であるので、当該対向部分は、定着部材を挟んで反対側に配置されている磁界発生部材に対して可能な限り近接して配置することが可能である。したがって、消磁部材の近接対向部分には、磁界発生部材が発生させた誘導磁束が多く到達するので、その誘導磁束を減少させる多くの反発磁束が発生する。また、このように配置される消磁部材は、定着部材の発熱層にも可能な限り近接して配置されることになる。よって、消磁部材で発生した多くの反発磁束によって発熱層を貫く誘導磁束を効果的に減少させることができる。 In the present invention, the demagnetizing member is disposed so as to face the magnetic field generating member disposed facing the circumferential portion of the inner circumferential surface or the outer circumferential surface of the fixing member. Since this demagnetizing member has a shape that faces the magnetic field generating member along the surface of the fixing member, the facing portion is possible with respect to the magnetic field generating member disposed on the opposite side across the fixing member. It is possible to arrange them as close as possible. Accordingly, since a large amount of the induced magnetic flux generated by the magnetic field generating member reaches the close-facing portion of the demagnetizing member, a large amount of repulsive magnetic flux that reduces the induced magnetic flux is generated. Further, the demagnetizing member arranged in this way is arranged as close as possible to the heat generating layer of the fixing member. Therefore, the induced magnetic flux penetrating the heat generating layer can be effectively reduced by the large amount of repulsive magnetic flux generated in the degaussing member.
ここで、ある瞬間に消磁部材における磁界発生部材との対向部分を貫く磁束の量は一様ではなく、磁界発生部材との位置関係等によって磁束量が多い部分と磁束量が少ない部分とが存在する。そして、消磁部材のうち、磁束量が相対的に少ない部分(少磁束部分)は、これを発熱層に近接配置したとしても、その発熱層に対する消磁効果が低い。そこで、本発明では、消磁部材の少磁束部分については、欠落させるか、又は、発熱層との距離が消磁部材の対向部分中で最も長くなるように形成している。これにより、消磁部材の対向部分を発熱層に対して一様に近接配置された構成と比較して、発熱層から消磁部材への伝熱量を少なくすることができ、消磁部材に起因したウォームアップ時間の増大を抑制することができる。 Here, the amount of magnetic flux that passes through the portion of the degaussing member facing the magnetic field generating member at a certain moment is not uniform, and there are portions with a large amount of magnetic flux and portions with a small amount of magnetic flux depending on the positional relationship with the magnetic field generating member. To do. And even if the part (small magnetic flux part) with a relatively small amount of magnetic flux among the demagnetizing members is disposed close to the heat generating layer, the demagnetizing effect on the heat generating layer is low. Therefore, in the present invention, the small magnetic flux portion of the demagnetizing member is omitted or formed so that the distance from the heat generating layer is the longest in the facing portion of the demagnetizing member. As a result, the amount of heat transferred from the heat generation layer to the demagnetization member can be reduced compared to a configuration in which the facing portion of the demagnetization member is disposed uniformly close to the heat generation layer, and the warm-up caused by the demagnetization member An increase in time can be suppressed.
すなわち、本発明は、消磁部材における磁界発生部材との対向部分のうち、発熱層の消磁効果に大きな影響を及ぼす部分については発熱層に近接配置して十分な自己温度制御機能の実現を確保するとともに、発熱層の消磁効果への影響が小さい少磁束部分については発熱層から離すことで発熱層から消磁部材への伝熱量を減らし、ウォームアップ時間の短縮化を図るというものである。 That is, according to the present invention, among the portions of the demagnetizing member facing the magnetic field generating member, the portion that greatly affects the demagnetizing effect of the heat generating layer is disposed close to the heat generating layer to ensure a sufficient self-temperature control function. At the same time, a small magnetic flux portion that has a small influence on the demagnetizing effect of the heat generating layer is separated from the heat generating layer to reduce the amount of heat transfer from the heat generating layer to the demagnetizing member, thereby shortening the warm-up time.
本発明によれば、消磁部材を用いて自己温度制御機能を実現する際に駆動機構を設けずにウォームアップ時間を短縮することができるという優れた効果が得られる。 According to the present invention, when the self-temperature control function is realized using the demagnetizing member, an excellent effect that the warm-up time can be shortened without providing a drive mechanism is obtained.
以下、本発明を、画像形成装置であるレーザプリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)に適用した実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。
本プリンタは、潜像担持体としての感光体ドラム1を有している。感光体ドラム1は、図中矢印A方向に回転駆動されながら、感光体ドラム1に接触する帯電手段としての帯電ローラ50により、その表面を一様に帯電される。その後、潜像形成手段としての光書込ユニット51により画像情報に基づき走査露光されて、感光体ドラム1の表面に静電潜像が形成される。なお、帯電手段及び潜像形成手段としては、帯電ローラ50及び光書込ユニット51とは異なるものを用いることもできる。感光体ドラム1上に形成された静電潜像は、現像装置2により現像され、感光体ドラム1上にトナー像が形成される。感光体ドラム1上に形成されたトナー像は、転写ローラ53を備えた転写手段としての転写ユニットにより、給紙カセット54から給紙ローラ55及びレジストローラ対56を経て搬送される記録材としての用紙52上に転写される。以上の構成によって、本実施形態におけるトナー像形成手段が実現されている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a laser printer (hereinafter simply referred to as “printer”) as an image forming apparatus will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a printer according to the present embodiment.
This printer has a
転写終了後の用紙52は、定着手段としての定着装置10によりトナー像が定着され、機外に排出される。具体的には、定着後に定着装置10から排出される用紙52を収容する排紙トレイ61上に排紙される。転写されずに感光体ドラム1上に残留した転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングユニット58により感光体ドラム1の表面から除去される。また、感光体ドラム1上の残留電荷は、除電手段としての除電ランプ59で除去される。
After the transfer, the
次に、本実施形態のプリンタの特徴部である定着装置10について詳しく説明する。
図2は、本実施形態のプリンタに採用される定着装置10を加圧ローラ回転軸方向から見たときの模式図である。
本定着装置10は、発熱層を有する無端状シート部材からなる定着部材としての定着スリーブ11を備えている。この定着スリーブ11は、略円筒形状となるように設置されていて、図中矢印の向きに回転する。定着スリーブ11は、加圧ローラ12に当接して定着ニップを形成できるように、ニップ形成部材13とこれを支持する加圧支持部材14によって加圧ローラ12に圧接されている。
Next, the fixing
FIG. 2 is a schematic view of the fixing
The fixing
また、定着スリーブ11の外周面近傍には、磁束発生部15が対向配置されている。この磁束発生部15は、定着装置本体に固定されている。また、定着スリーブ11の内周面近傍には、磁束発生部15と対向するように消磁部材16が配置されている。この消磁部材16も、定着装置本体に固定されている。消磁部材16は、例えばアルミニウムで形成されている。
In addition, a
図3は、定着装置を用紙搬送方向入口側から見たときの模式図である。
定着スリーブ11は、その回転軸方向両端部でフランジ部材17によって支持されている。また、加圧支持部材14及び消磁部材16も、このフランジ部材17によって支持されている。本実施形態において、加圧ローラ12は、図示しない駆動モータからの駆動力を受けて図中矢印の向きに回転駆動し、定着スリーブ11は、定着ニップで加圧ローラ12から駆動力を受けて従動回転する。加圧ローラ12の外周面両端部には高摩擦領域12aが設けられており、加圧ローラ12に対して定着スリーブ11がスリップすることが抑制されている。
FIG. 3 is a schematic diagram when the fixing device is viewed from the entrance side in the sheet conveyance direction.
The fixing
図4は、磁束発生部15の外観を示す斜視図である。
磁束発生部15は、定着スリーブ11の発熱層を誘導加熱させる磁界を発生させる磁界発生部材としての励磁コイル15aを備えている。また、磁束発生部15は、定着スリーブ11の外周面の湾曲に合わせて湾曲したアーチ状のコア(アーチコア)15bを、定着スリーブ11の回転軸方向に5つ並列に備えている。励磁コイル15aは、図4に示すように、アーチコア15bと定着スリーブ11との間に位置する扁平なコイル(平面コイル)であり、そのコイル軸が定着スリーブ11の外周面法線方向と略一致するように、定着スリーブ11の外周面に対向配置されている。
FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of the
The
図5は、励磁コイル15aの構成を示す説明図である。
本実施形態の定着装置10は、磁束発生部15の励磁コイル15aを電力供給源であるインバータ15cによって高周波駆動することによって、励磁コイル15aの周囲に高周波磁界(磁束)を発生させる。これにより発生する磁束の多くは、アーチコア15bの内部を通ってアーチコア15bの両端部15dから定着スリーブ11に向けて案内される。この高周波磁界によって、定着スリーブ11の発熱層には渦電流が発生し、これにより発熱層が誘導加熱され、定着スリーブ11の温度が上昇する。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the
The fixing
図6は、定着スリーブ11の厚さ方向の断面図である。
定着スリーブ11は、直径が例えば40mmで、内周面側から順に、整磁部材である整磁合金11a、第1酸化防止層11b、発熱層11c、第2酸化防止層11d、弾性層11e、表層である離型層11fが積層した層構造を有する。整磁合金11aには、公知かつ適宜の整磁合金を用いることができ、厚さは例えば50μmとする。また、酸化防止層11b,11dには、例えばニッケルストライクメッキを用いることができ、厚さは例えば1μm以下とする。発熱層11cには、例えば銅メッキを用いることができ、厚さは例えば15μmとする。弾性層11eには、例えばシリコーンゴムを用いることができ、厚さは例えば150μmとする。離型層11fには、例えばPFAを用いることができ、厚さは例えば30μmとする。本実施形態の定着スリーブ11の厚さは、例えば200μm以上250μm以下の範囲内である。ただし、これらはすべて一例であり、定着スリーブ11の層構成、材料、厚さなどは適宜設定される。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the fixing
The fixing
本実施形態の整磁合金11aは、キュリー温度が例えば100℃以上300℃以下になるように形成された磁性体(例えば鉄やニッケルを含む整磁合金材料)からなる。定着スリーブ11の内周面全域に設けられているので、定着スリーブ11の外周面に対向配置された励磁コイル15aと、定着スリーブ11の内周面に対向配置された消磁部材16との間に常に介在するように構成されている。
The
図7(a)は、整磁合金11aの温度がキュリー温度未満であるときの磁場の様子を模式的に表した説明図である。
整磁合金11aの温度がキュリー温度未満であるとき、その整磁合金11aは磁性体のままである。そのため、励磁コイル15aからの誘導磁束は、図7(a)に示すように、整磁合金11aを透過することはない。整磁合金11aは、励磁コイル15aと消磁部材16との間に位置しているので、整磁合金11aの温度がキュリー温度未満であるときは、励磁コイル15aからの誘導磁束が消磁部材16に届かない。したがって、消磁部材16では、励磁コイル15aからの誘導磁束を減少させる磁界を発生しない。その結果、定着スリーブ11の発熱層11cは、消磁部材16による消磁効果を受けることなく、励磁コイル15aからの誘導磁束によって誘導加熱され、急速に昇温される。
Fig.7 (a) is explanatory drawing which represented typically the mode of the magnetic field when the temperature of the
When the temperature of the
図7(b)は、整磁合金11aの温度がキュリー温度以上であるときの磁場の様子を模式的に表した説明図である。
定着スリーブ11の発熱層11cが誘導加熱されて昇温すると、その熱が整磁合金11aに伝熱され、整磁合金11aも昇温する。そして、整磁合金11aの温度がキュリー温度以上になると、整磁合金11aは磁性を失うので、図7(b)に示すように、励磁コイル15aからの誘導磁束が整磁合金11aを透過して消磁部材16に届く。この誘導磁束は時間変化している。そのため、このような誘導磁束が導体である消磁部材16を貫くことで、消磁部材16に誘導電流(渦電流)が流れ、この誘導される渦電流は誘導磁束を打ち消す方向に働き、これに伴い誘導磁束を打ち消す反発磁束が誘導される。このようにして消磁部材16に反発磁束が生じると、この反発磁束は励磁コイル15aからの誘導磁束を減殺する(消磁効果)。その結果、発熱層11cに作用する誘導磁束が減少し、発熱層11cの発熱が抑制され、整磁合金層の温度Tが低下する。
FIG. 7B is an explanatory view schematically showing the state of the magnetic field when the temperature of the
When the heating layer 11c of the fixing
発熱層11cに作用する誘導磁束が減少すると、発熱層11cの発熱効率が落ちるので、発熱層11cの温度が低下すると共に、整磁合金11aの温度も低下する。その後、発熱層11cの温度が低下して整磁合金11aの温度がキュリー温度を下回ると、再び、励磁コイル15aからの誘導磁束が整磁合金11aを透過できなくなる。これにより、消磁部材16による消磁効果がなくなり、発熱層11cの温度が再び上昇する。
When the induction magnetic flux acting on the heat generating layer 11c is reduced, the heat generation efficiency of the heat generating layer 11c is lowered, so that the temperature of the heat generating layer 11c is lowered and the temperature of the
このような自己温度制御機能により、本実施形態の定着装置10によれば、整磁合金11aがキュリー温度に達するまではほぼ瞬時に昇温するが、整磁合金11aがキュリー温度に達すると昇温しなくなって一定の温度を保持される。したがって、整磁合金11aを形成する素材のキュリー温度が本実施形態に係るプリンタに要求される目標定着温度である100℃以上〜300℃以下の範囲内となるような材料からなる磁性体で整磁合金11aを形成しておけば、定着スリーブ11の温度が過剰に高くなることなく、定着スリーブ11の温度を概ね目標定着温度に保持できるようになる。よって、電子的な温度制御を用いることなく、定着スリーブ11の表面における高い離型性と耐熱性等を確保できる。
With such a self-temperature control function, according to the fixing
ここで、仮に、図8に示すように、消磁部材16Aが平板状部材で構成され、消磁部材16Aが全体的に励磁コイル15aと離れた構成であると、消磁部材16Aと励磁コイル15aとの距離が遠いために、整磁合金11aを透過して消磁部材16Aに達する誘導磁束が少ない。これでは、消磁部材16Aによって生じる反発磁束が少なく、発熱層11cに十分な消磁効果を及ぼすことができない。そのため、発熱層11cが過剰に昇温するおそれがあり、十分な自己温度制御機能を得ることができない。
Here, as shown in FIG. 8, if the demagnetizing
一方で、仮に、図9に示すように、消磁部材16Bを、定着スリーブ11の内周面に合わせて湾曲した湾曲板状部材とすれば、消磁部材16Bの全体を定着スリーブ11の内周面に近接配置することができる。この構成によれば、消磁部材16Bと、定着スリーブ11の外周面に対向配置された励磁コイル15aとの距離が近いので、整磁合金11aを透過して消磁部材16Bに達する誘導磁束が多くなり、発熱層11cに十分な消磁効果を及ぼすことができる。しかしながら、この構成では、消磁部材16Bと定着スリーブ11の発熱層11cとの距離も近くなるので、発熱層11cの熱が整磁合金11aから消磁部材16Bへと対流熱伝達および輻射で伝搬しやすくなる。その結果、発熱層11cの昇温速度が遅くなり、ウォームアップ時間が長くなってしまう。すなわち、十分な自己温度制御機能を得るために消磁部材16Bを励磁コイル15aに近付けると、消磁部材16Bと発熱層11cとの距離も近づくことになってウォームアップ時間の長期化につながる。
On the other hand, if the demagnetizing
ここで、図9に示すように、消磁部材16Bの全体を湾曲させて定着スリーブ11の内周面に近付けた構成においては、励磁コイル15aのコア部部に対向しているコア対向部16bよりも、励磁コイル15aの巻線部分に対向している巻線対向部16aの方が、励磁コイル15aからの誘導磁束が多く通る。よって、巻線対向部16aで生じる反発磁束は、コア対向部16bよりも多いので、巻線対向部16aは、コア対向部16bよりも、発熱層11cの消磁効果に与える影響が大きい。
Here, as shown in FIG. 9, in the configuration in which the
そこで、本実施形態の消磁部材16では、図2に示すように、巻線対向部16aについては定着スリーブ11の内周面に合わせて湾曲させ、コア対向部16bについては平面となるように形成されている。これにより、巻線対向部16aについては、その全体を定着スリーブ11の内周面に近接配置させることができ、定着スリーブ11の外周面に対向配置された励磁コイル15aとの距離をなるべく短いものとすることができる。一方、コア対向部16bについては、図9に示した構成と比較して、定着スリーブ11の内周面との距離が遠くなるので、発熱層11cの熱が消磁部材16へと伝搬しにくくなる。その結果、図9に示した構成よりもウォームアップ時間の短縮化が図れる。
Therefore, in the demagnetizing
本実施形態によれば、コア対向部16bが発生させる反発磁束による消磁効果は、図9に示した構成と比較して小さくなる。しかしながら、このコア対向部16bの消磁効果はもともと巻線対向部16aの消磁効果と比較して小さいものであったので、このコア対向部16bの消磁効果が小さくなったとしても、励磁コイル15aに近接配置された巻線対向部16aによって十分な消磁効果を得ることができ、十分な自己温度制御機能を発揮することができる。
According to the present embodiment, the demagnetizing effect due to the repulsive magnetic flux generated by the
本実施形態における消磁部材16の巻線対向部16aと定着スリーブ11の内周面とのギャップは、3mm±0.5mmに設定したが、この数値は適宜設定可能である。また、本実施形態によれば、図9に示した構成と比べて、ウォームアップ時間を約2秒短縮できることが確認された。
In this embodiment, the gap between the winding facing
なお、本実施形態では、消磁部材16を単一部材で構成した例であるが、図10に示すように、消磁部材を例えば2つに分割し、各消磁部材16Cを励磁コイル15aの巻線と対向するように構成してもよい。この場合、定着スリーブ11の内周面と対向する面積が減るので、上記実施形態よりも更に発熱層11cから消磁部材への伝熱量が少なくできる。ただし、このように消磁部材を分割すると、整磁合金11aを透過した誘導磁束が消磁部材16Cを貫くときに発生する誘導電流(渦電流)が発生しにくくなるので、他の方法により十分な反発磁束を発生させることを担保する必要が生じる場合がある。よって、他の方法により十分な反発磁束を発生させることを担保することが難しい場合には、消磁部材については単一部材で構成するのが望ましい。
In the present embodiment, the demagnetizing
〔変形例1〕
次に、上記実施形態における定着装置の一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
図11は、本変形例1の定着装置を加圧ローラ回転軸方向から見たときの模式図である。
本変形例1の消磁部材26は、コア対向部26bの形状が、平面形状ではなく定着スリーブ11の内周面から離れる方向へ凸状になった形状である。このような消磁部材26であれば、上記実施形態よりも、コア対向部26bと発熱層11cとの距離が大きくなるので、発熱層11cの熱が消磁部材26へと更に伝搬しにくくなり、ウォームアップ時間の短縮化を更に図ることができる。
[Modification 1]
Next, a modified example of the fixing device in the above embodiment (hereinafter, this modified example is referred to as “modified example 1”) will be described.
FIG. 11 is a schematic diagram of the fixing device of
In the demagnetizing
〔変形例2〕
次に、上記実施形態における定着装置の他の変形例(以下、本変形例を「変形例2」という。)について説明する。
図12は、本変形例2の消磁部材の斜視図である。
本変形例2の消磁部材36は、図12に示すように、コア対向部36bの一部を欠落させて開口部36cとしたものである。このような消磁部材26であれば、上記実施形態や上記変形例1よりも、発熱層11cの熱が消磁部材36へと更に伝搬しにくくなり、ウォームアップ時間の更なる短縮化を更に図ることができる。
[Modification 2]
Next, another modified example of the fixing device in the above embodiment (hereinafter, this modified example is referred to as “Modified Example 2”) will be described.
FIG. 12 is a perspective view of a demagnetizing member according to the second modification.
As shown in FIG. 12, the degaussing
本変形例2において、開口部36cの定着スリーブ周方向長さは、開口部36cが励磁コイル15aのコア(空気)と対向するように調整されている。また、開口部36cの定着スリーブ軸長さは、最小紙幅サイズ以下にすることが望ましい。本プリンタは、最小紙幅サイズがハガキサイズの短辺であるので、これに合わせて開口部36cの定着スリーブ軸長さを105mmに設定した。
In the second modification, the circumferential length of the fixing sleeve in the fixing sleeve is adjusted so that the
〔変形例3〕
次に、上記実施形態における定着装置の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例34」という。)について説明する。
図13は、本変形例3の定着装置を加圧ローラ回転軸方向から見たときの模式図である。
本変形例3の定着装置は、定着スリーブ11から整磁合金を分離し、定着スリーブ11と整磁合金41とを別体構成としたものである。整磁合金41は、定着スリーブ11に対して接触又は非接触状態となるように、定着装置本体に固定されている。また、本変形例3の整磁合金41は、定着スリーブ11の周方向一部分のみに対向するように構成されている。これにより、上記実施形態や上記変形例1及び2のように整磁合金11aが定着スリーブ11の全周にわたって設けられている場合よりも、整磁合金41の熱容量を減らすことができ、ウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。
[Modification 3]
Next, still another modified example (hereinafter, this modified example will be referred to as “modified example 34”) of the fixing device in the above embodiment will be described.
FIG. 13 is a schematic diagram when the fixing device of the third modification is viewed from the direction of the pressure roller rotation axis.
In the fixing device according to the third modification, the magnetic shunt alloy is separated from the fixing
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
発熱層11cを有し、発熱層11cで発生した熱により未定着画像を記録材としての用紙52上に加熱定着させる無端状シート部材からなる定着スリーブ11等の定着部材と、上記定着部材の内周面又は外周面の周方向一部分に対向配置され、該定着部材の発熱層11cを誘導加熱させる磁界を発生させる励磁コイル15a等の磁界発生部材と、上記発熱層11cを挟んで上記磁界発生部材とは反対側に配置され、上記定着部材と一体又は別体に設けられた整磁合金11a,41等の整磁部材と、上記整磁部材を挟んで上記磁界発生部材とは反対側に配置され、上記磁界発生部材との対向部分が上記定着部材の面に沿った形状である消磁部材16,26,36とを有し、上記定着部材の発熱層11cの熱によって上記整磁部材の温度がキュリー温度以上になることで上記消磁部材16,26,36に上記磁界発生部材の磁界が作用して該消磁部材16,26,36でこれを打ち消す磁界が発生し、該磁界により該発熱層11cに作用する磁界の大きさが弱まることによって該発熱層11cが過剰に加熱するのを抑制する自己温度制御機能を備えた定着装置において、上記消磁部材16,26,36は、上記磁界発生部材との対向部分の一部分であって、該磁界発生部材が発生させた磁界によって生じる磁束量が相対的に少ない少磁束部分を欠落させた開口部36cを有するか、又は、コア対向部16b,26b,36b等の少磁束部分と上記発熱層11cとの距離が最も長くなるように形成されている。
これによれば、上述したように、磁界発生部材と対向している消磁部材のうち、発熱層の消磁効果に大きな影響を及ぼす対向部分16a,26a,36aについては、発熱層に近接配置して十分な自己温度制御機能の実現を確保するとともに、発熱層の消磁効果への影響が小さい少磁束部分16b,26b,36b,36cについては発熱層から離して配置することで発熱層から消磁部材への伝熱量を減らし、ウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
A fixing member such as an endless sheet member having an exothermic layer 11c, which heat-fixes an unfixed image on a
According to this, as described above, among the demagnetizing members facing the magnetic field generating member, the facing
(態様B)
上記態様Aにおいて、上記消磁部材は単一部材で構成されている。
これによれば、上記消磁部材が分割されている構成と比較して、整磁部材を透過した誘導磁束が消磁部材を貫くときに発生する誘導電流(渦電流)が発生しやすくなるので、十分な反発磁束を発生させることができ、より十分な自己温度制御機能を得ることができる。
(Aspect B)
In the aspect A, the demagnetizing member is a single member.
According to this, compared to the configuration in which the demagnetizing member is divided, an induced current (eddy current) generated when the induced magnetic flux that has passed through the magnetic shunt member passes through the demagnetizing member is likely to be generated. Thus, a repulsive magnetic flux can be generated and a more sufficient self-temperature control function can be obtained.
(態様C)
上記態様A又はBにおいて、上記磁界発生部材は、これに対向する上記定着部材の内周面又は外周面に略平行な励磁コイル15a等の平面コイルであり、上記消磁部材16,26,36における少磁束部分16b,26b,36b,36cは、上記コイルのコアに対向する部分である。
これによれば、上述したように、簡素な構成で、十分な自己温度制御機能の実現とウォームアップ時間の短縮化の両立を図ることができる。
(Aspect C)
In the above aspect A or B, the magnetic field generating member is a planar coil such as an
According to this, as described above, it is possible to achieve both a sufficient self-temperature control function and a shortened warm-up time with a simple configuration.
(態様D)
上記態様A〜Cのいずれか1つの態様において、上記定着部材は、略円筒形状となるように設置されており、上記磁界発生部材は、これが対向する定着部材の内周面又は外周面の湾曲に合わせて配置されている。
これによれば、磁界発生部材を定着部材の発熱層11cや消磁部材16,26,36に対してより近接配置することが可能となり、発熱層11cの誘導加熱による発熱効率を向上させるとともに、消磁部材による高い消磁効果を実現して安定した自己温度制御機能を実現できる。
(Aspect D)
In any one of the above aspects A to C, the fixing member is installed so as to have a substantially cylindrical shape, and the magnetic field generating member is curved on the inner peripheral surface or the outer peripheral surface of the fixing member facing the fixing member. It is arranged according to.
According to this, the magnetic field generating member can be disposed closer to the heat generating layer 11c of the fixing member and the demagnetizing
(態様E)
上記態様A〜Dのいずれか1つの態様において、上記磁界発生部材は、上記定着部材の外周面に対向配置され、上記整磁部材は、上記発熱層11cよりも上記定着部材の内周面側で該定着部材と一体に設けられている。
これによれば、上記実施形態や上記変形例1及び2のように、定着装置の構成を簡素化でき、コスト低減を図ることができる。
(Aspect E)
In any one of the above aspects A to D, the magnetic field generating member is disposed to face the outer peripheral surface of the fixing member, and the magnetic shunt member is on the inner peripheral surface side of the fixing member with respect to the heat generating layer 11c. And provided integrally with the fixing member.
According to this, the configuration of the fixing device can be simplified and the cost can be reduced as in the embodiment and the first and second modifications.
(態様F)
上記態様A〜Eのいずれか1つの態様において、上記整磁部材は、上記定着部材と別体に設けられ、かつ、該定着部材の周方向一部分に対向するように構成されている。
これによれば、上記変形例3で説明したように、上記実施形態や上記変形例1及び2のように整磁部材が定着部材の全周にわたって設けられている場合よりも、整磁部材の熱容量を減らすことができ、ウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。
(Aspect F)
In any one of the above aspects A to E, the magnetic shunt member is provided separately from the fixing member, and is configured to face a part in the circumferential direction of the fixing member.
According to this, as described in Modification 3 above, the magnetic shunting member is formed more than in the case where the magnetic shunting member is provided over the entire circumference of the fixing member as in the above embodiment and
10 定着装置
11 定着スリーブ
11a,41 整磁合金
11b,11d 酸化防止層
11c 発熱層
11e 弾性層
11f 離型層
12 加圧ローラ
13 ニップ形成部材
14 加圧支持部材
15 磁束発生部
15a 励磁コイル
15b アーチコア
16,26,36 消磁部材
16a,26a,36a 巻線対向部
16b,26b,36b コア対向部
36c 開口部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記定着部材の内周面又は外周面の周方向一部分に対向配置され、該定着部材の発熱層を誘導加熱させる磁界を発生させる磁界発生部材と、
上記発熱層を挟んで上記磁界発生部材とは反対側に配置され、上記定着部材と一体又は別体に設けられた整磁部材と、
上記整磁部材を挟んで上記磁界発生部材とは反対側に配置され、上記磁界発生部材との対向部分が上記定着部材の面に沿った形状である消磁部材とを有し、
上記定着部材の発熱層の熱によって上記整磁部材の温度がキュリー温度以上になることで上記消磁部材に上記磁界発生部材の磁界が作用して該消磁部材でこれを打ち消す磁界が発生し、該磁界により該発熱層に作用する磁界の大きさが弱まることによって該発熱層が過剰に加熱するのを抑制する自己温度制御機能を備えた定着装置において、
上記消磁部材は、上記磁界発生部材との対向部分における定着部材周方向の内側部分に、該磁界発生部材が発生させた磁界によって生じる磁束量が相対的に少ない少磁束部分を欠落させるための開口部を備えた単一部材で構成されていることを特徴とする定着装置。 A fixing member comprising an endless sheet member that has a heat generating layer and heat-fixes an unfixed image on the recording material by heat generated in the heat generating layer;
A magnetic field generating member disposed opposite to a part of the inner circumferential surface or the outer circumferential surface of the fixing member to generate a magnetic field for inductively heating the heat generating layer of the fixing member;
A magnetic shunt member disposed on the opposite side of the magnetic field generating member across the heat generating layer and provided integrally with or separately from the fixing member;
A demagnetizing member disposed on the opposite side of the magnetic field generating member with the magnetic shunt member interposed therebetween, and a portion facing the magnetic field generating member having a shape along the surface of the fixing member,
When the temperature of the magnetic shunt member becomes equal to or higher than the Curie temperature due to the heat of the heat generating layer of the fixing member, the magnetic field of the magnetic field generating member acts on the demagnetizing member, and a magnetic field is generated that counteracts the demagnetizing member, In a fixing device having a self-temperature control function that suppresses excessive heating of the heat generating layer due to weakening of the magnitude of the magnetic field acting on the heat generating layer by the magnetic field.
The degaussing member, the inner portion of the fixing member circumferentially in opposite portion between the magnetic field generating member, the order amount of magnetic flux generated by the magnetic field the magnetic field generating member have been generated by omission of the relatively small small magnetic flux portion A fixing device comprising a single member having an opening .
上記定着部材の内周面又は外周面の周方向一部分に対向配置され、該定着部材の発熱層を誘導加熱させる磁界を発生させる磁界発生部材と、
上記発熱層を挟んで上記磁界発生部材とは反対側に配置され、上記定着部材と一体又は別体に設けられた整磁部材と、
上記整磁部材を挟んで上記磁界発生部材とは反対側に配置され、上記磁界発生部材との対向部分が上記定着部材の面に沿った形状である消磁部材とを有し、
上記定着部材の発熱層の熱によって上記整磁部材の温度がキュリー温度以上になることで上記消磁部材に上記磁界発生部材の磁界が作用して該消磁部材でこれを打ち消す磁界が発生し、該磁界により該発熱層に作用する磁界の大きさが弱まることによって該発熱層が過剰に加熱するのを抑制する自己温度制御機能を備えた定着装置において、
上記消磁部材は、上記磁界発生部材との対向部分における定着部材周方向の内側部分に、該磁界発生部材が発生させた磁界によって生じる磁束量が相対的に少ない少磁束部分と上記発熱層との距離が上記対向部分の中で最も長い箇所を備えた単一部材で構成されていることを特徴とする定着装置。 A fixing member comprising an endless sheet member that has a heat generating layer and heat-fixes an unfixed image on the recording material by heat generated in the heat generating layer;
A magnetic field generating member disposed opposite to a part of the inner circumferential surface or the outer circumferential surface of the fixing member to generate a magnetic field for inductively heating the heat generating layer of the fixing member;
A magnetic shunt member disposed on the opposite side of the magnetic field generating member across the heat generating layer and provided integrally with or separately from the fixing member;
A demagnetizing member disposed on the opposite side of the magnetic field generating member with the magnetic shunt member interposed therebetween, and a portion facing the magnetic field generating member having a shape along the surface of the fixing member,
When the temperature of the magnetic shunt member becomes equal to or higher than the Curie temperature due to the heat of the heat generating layer of the fixing member, the magnetic field of the magnetic field generating member acts on the demagnetizing member, and a magnetic field is generated that counteracts the demagnetizing member, In a fixing device having a self-temperature control function that suppresses excessive heating of the heat generating layer due to weakening of the magnitude of the magnetic field acting on the heat generating layer by the magnetic field .
The demagnetizing member includes a small magnetic flux portion that generates a relatively small amount of magnetic flux generated by the magnetic field generated by the magnetic field generating member and an inner portion of the fixing member circumferential direction in a portion facing the magnetic field generating member, and the heat generating layer. A fixing device comprising a single member having a longest distance among the opposed portions .
上記磁界発生部材は、これに対向する上記定着部材の内周面又は外周面に略平行な平面コイルであり、
上記消磁部材における上記少磁束部分は、上記コイルのコアに対向する部分であることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1 or 2,
The magnetic field generating member is a planar coil substantially parallel to the inner circumferential surface or outer circumferential surface of the fixing member facing the magnetic field generating member,
The fixing device according to claim 1, wherein the small magnetic flux portion of the demagnetizing member is a portion facing the core of the coil.
上記定着部材は、略円筒形状となるように設置されており、
上記磁界発生部材は、これが対向する定着部材の内周面又は外周面の湾曲に合わせて配置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 3,
The fixing member is installed so as to have a substantially cylindrical shape,
The fixing device according to claim 1, wherein the magnetic field generating member is arranged in accordance with a curvature of an inner peripheral surface or an outer peripheral surface of the fixing member facing the magnetic field generating member.
上記磁界発生部材は、上記定着部材の外周面に対向配置され、
上記整磁部材は、上記発熱層よりも上記定着部材の内周面側で該定着部材と一体に設けら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 4,
The magnetic field generating member is disposed opposite to the outer peripheral surface of the fixing member,
The fixing device, wherein the magnetic shunt member is provided integrally with the fixing member on an inner peripheral surface side of the fixing member with respect to the heat generating layer.
上記整磁部材は、上記定着部材と別体に設けられ、かつ、該定着部材の周方向一部分に対向するように構成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 fixing device, wherein the magnetic shunt member is provided separately from the fixing member, and is configured to face a part of the fixing member in the circumferential direction.
上記加熱定着手段として、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising: a toner image forming unit that forms a toner image on a recording material; and a heat fixing unit that heat-fixes the toner image formed on the recording material to the recording material.
An image forming apparatus using the fixing device according to claim 1 as the heat fixing unit.
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