JPS58184973A - 誘導加熱定着装置 - Google Patents

誘導加熱定着装置

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Publication number
JPS58184973A
JPS58184973A JP6940682A JP6940682A JPS58184973A JP S58184973 A JPS58184973 A JP S58184973A JP 6940682 A JP6940682 A JP 6940682A JP 6940682 A JP6940682 A JP 6940682A JP S58184973 A JPS58184973 A JP S58184973A
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JP
Japan
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roller
roll
temperature
turns
time
Prior art date
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Pending
Application number
JP6940682A
Other languages
English (en)
Inventor
Hoaki Kobayashi
小林 穂明
Noriaki Sakamoto
坂本 範明
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Priority to US06/486,494 priority patent/US4570044A/en
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Publication of JPS58184973A publication Critical patent/JPS58184973A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2064Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat combined with pressure

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fixing For Electrophotography (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば複写装置、静電記録装置のような電子
写真方式あるいは静電記録方式における転写部材あるい
は、記録部材上に形成された乾式トナー像の定着を行な
う場合等に使用可能な誘導加熱定着装置に関する。
複写機、静電記録装置等に用いられるトナー像の定着装
置は、従来より種々提案され実用化されており、代表例
として、オープン方式、ラジアント方式、圧力方式、熱
圧力方式、ヒータ内蔵の熱ローラ方式等があるが、いず
れの方式にも一長一短がある。例えば、圧力方式の場合
には定着準備時間は不要であるが、高い圧力を必要とし
装置が大型化する傾向があり、また定着されたトナー像
が光沢を有し画像品位の劣化が生ずる問題がある。
また熱を利用する従来の方式、例えばオープン方式、熱
ローラ方式等に於いては、定着可能温度までの立ち上り
時間が長くなる。それVCC宇部部分於いて均一な温度
分布が得られにくい等の問題がある。この理由として、
従来の熱ローラ定着では、発熱体がローラ内部にしか形
成できない点及び発熱体の制御に対する熱応答が遅い点
が考えられる。
一方紡糸装置等においては誘導加熱方式による勢ローラ
装置が実用化されている。この誘導加熱方式による熱ロ
ーラ装置は原理的には発熱部分がローラ表面に存在する
ためローラ表面の温度の立ち一トリ時間を短かくできる
利点がある。しかしローラ表面の温度分布に大きな差が
生じる問題があり、又1次コイルの温度上昇の為、コイ
ルの絶縁及び銅損の増加等の欠点がある。このような従
来の誘導加熱ローラ装置を、その1まトナー像の定着装
置には使用できないが、発熱部分がローラ表面に存在す
る点及び温度制御に対する熱応答が優れている点等の利
4つを有している。この利点を生じさせる誘導加熱方式
の熱ローラ装置の原理及び代表的構造を第1図に示す。
第1図において熱ローラ装置は任意のローラ軸I丑に形
成された磁性材料実り成る例えば柱状鉄心、筒状の成層
鉄芯等の鉄心2の外部に接して、交流電源7によって附
勢される線輪3を巻装し、ヤの外部に磁性材料よりなる
回転ローラ4を装着せしめた構造を有する。このような
構造において線輪3への交流電源の供給によって誘起す
る交番磁束が、鉄心2、ローラ側板5、ローラ表面、ロ
ーう側板6を経て鉄心2に至る閉磁路を形成する1゜こ
の時磁束がローラ軸心に沿ってローラを貫通する事によ
り生ずる渦電流による発熱と、第2図に示す如き等価回
路に示す通り導電性ローラ4が1回巻の線輪として作用
することによる誘導作用に基いて発生する電流12及び
上記ローラ4の抵抗R2とによるP2=R2+□ の発
熱が生じ、これによりローラ4自体が発熱する。
しかし上述の如き誘導加熱ローラ装置は、ローラ4表面
の温度分布が一定にならず、複写機等の定着装置として
は用いられないことは先にも述べた通りである。
本発明は上述の誘導加熱の原理を用い複写機等の定着装
置に適した□加熱定着装置を提供するものであり、更に
ローラの立ち上り時間を短縮できる装置を提供する。
第3図は本発明における複写機等の定着装置に適した誘
導加熱定着装置の一具体制を示す断面図である。図中1
1は導電性部材により形成され、外部表面がテフロンコ
ーティングI1.された円筒状ローラであり、該ローラ
11はローラ側板12.13によりベアリング14.1
4・・・を介して回転自在に女承される。上記円筒状ロ
ーラ11の内孔中心部にローラ側板12.13を貫通し
て角柱鉄芯15が挿通され、該鉄芯15に口〜う側板1
2.18が固着される。また鉄芯15はケイ素鋼板積層
等の高透磁率を有する磁性材料で構成され、該鉄芯15
の両端には同様の磁性材料より成る口の字型の部材16
の両端が結合されて口の字型の閉鎖磁気回路17が形成
される。また上記ローラ11内に位置する鉄芯15には
交流電源(図示せず)により附勢される巻線I8が巻装
される。更に上記ローラ11に対向して駆動抑圧ローラ
19が設けられている。該駆動抑圧ローラ19は、例え
ばシリコンゴムローラにて構成されている。
L記の如き構成において、巻線18への交流電源の供給
により誘起する交番磁束が鉄芯15及び磁性部材16よ
り成る閉磁路17を通る。この1侍、円筒状ローラ11
が1回巻の巻線(2次巻線)として作用することによる
誘導作用に基いて発生する電流による発熱が生じ、これ
によりローラ11自体か発熱する。また駆動押圧ローラ
19の回動によりローラ11が従動して回転し、両ロー
ラJl、19間に定着すべき記録部材を通過させること
により熱定着動作が行なわれる。
従来の誘導加熱ローラに於いて効率の向上を計る為の閉
磁路は、第1図に示す様にローラ部4とローラ側板5,
6及び磁芯1により形成されているため、効率を上げよ
うとすると発熱体となるローラ4の熱容量が大きくなり
逆に熱容量を小さくすると効率が上がらないため期待す
る程昇温時間の短縮化が図れなかった。これに対し本発
明に於いては、第3図に示すように、効率を上げる為の
閉磁路17を、発熱体となる導電性円筒状ローラ11と
独立させて形成しているためローラ11部分の熱容量を
極めて小さくする事が可能となるとともに、変圧器にみ
られるように磁剣飽和の生じにくい閉磁路を形成する事
が可能となる。加えてローラ側板12.13も磁性材料
で形成する必要がない。その為従来磁性金属で形成され
るローラ側板への放熱によってローラ温度分布の不均一
が生じていたが、本発明によれば熱伝導の小さい材料で
ローラ側板12.13を形成することができ温度分布の
不均一性も改良される。
更に本発明は回転ローラ11の表面温度を所定温度(定
着可能温度)に達するまでの時間を短縮させるために、
巻数N+S及びNIT(NIS<NI’T)の巻線18
を設けている。つ寸り、電源の投入時には巻数の少ない
NIS側に交流電源を供給し、ローラ11が所定温度に
達すれば巻数の多いN+Tllに交流電源を供給する。
これによりローラの温度の立ち−Lり時間を大きく短縮
している。
つ捷り、複写機等においてはンj′定着装置であるロー
ラ11の表面温度が設定温度(定着が可能な温度)に達
するまでは他の複写機構成部にはほとんど電力が消費さ
れておらず、複写機全体にて使用でき得る許容電力を全
てにおいて定着装置で1史用可能である。また、ローラ
ー1の表面温度が設定温度に達すれば、複写可能となり
プリントスイッチの操作により複写動作が開始され、複
写機全体で使用でき得る許容電力の内、定着部以外で消
費されて電力の残りの電力に定着装置に分配される。そ
のため、電源投入時は、巻数の少ない巻線(−次コイ/
L/Nl5)に交流電源を供給すれば、二次コイルとし
て作用する回転ローラー1に入いる二次電流1□が多く
なることから、電力消費量が多くなり、結局ローラー1
の表面温度のヴちLがりを早める。そして、ローラー1
の表面温度が設定温度に達すれば、−次コイ/vN 1
Tに交流電源を供給すれば、二次側に入いる電流12も
少なくなり、消費電力は、他の複写部分に供給される電
力を合せた許容電力内に押えることができる。
111 以上の様に巻線18の巻数をNls又はNITに切換え
ることにより、許容電力内で定着装置の回転ローラー1
を加熱駆動でき、表面温度のtち上り時間を早くできる
。ここで、巻線18をN、sのままにしておけば、複写
機の使用時には、許容電力以上の電力が必要となり実施
不可能である。また、巻線18をN+Tの1まにしてお
けば、複写機の使用時には、許容電力内に押えられるも
のの、立ちトり時間はV〈できない。この場合、従来の
ローラの直接加熱以外のものと比べれば一段と早い。
従って、本発明によれば、巻線18の巻数をNtS又は
NITに切換えるだけでよく、交流電源の供給電力をそ
の都度制御する必要がなく回路的にも非常に簡単である
次に立ち上り時間が短縮される理由を今少し詳細に説明
する。
まず第3図に示す装置において、巻線18の巻数をN1
回の一つに設定した場合について考えれば、その時の等
価回路は第2図に示す通りである。
この様な条件下において、−次電流(il)、ローラ1
1による消費電力(R2)、ローラ11の周間方向に流
れる二次電流(12)及びローラ11が所定温度に達す
る寸での待時間(tw ) 等のローラ温度(TR)依
存性について第4図に従って簡単に説明する。第4図(
a)に示す様に、ローラの周回抵抗(R2)が一定の場
合、−次電流(11)はN、の2乗に逆比例する。又、
N1が一定で、同一ローラのローラ温度(TR)が上昇
すると、ローラの周回抵抗(R2)が増大する為、二次
側であるローラへ電力が入らなくなり、−次電流は(b
)の様に低減する。又、同一ローラを使用する場合二次
側であるローラ11による消費電力(R2)は、(c)
に示すように、N、が増大すると低くなる。同様に、二
次電流すなわちローラ周回方向の電流(12)は、(d
)に示す様に低くなる。又、同一ローラの場合、待時間
すなわちローラ温度が設定温度に達するのに要する時間
(tw)は、(e)Vこ示す様に、N1が増大すると、
増大する。
結局、第4図(a) (b) (c) (d) (e)
によると、同一ローラ、同一閉磁路、同一商用電源に於
いて、−次コイル巻数N1(II@は、ローラへの供給
可能電力及び電流を決める主要なパラメータになってお
り、かつ、−次電流値を決めるパラメータとなっている
とともに、待時間を決定する主要パラメ−タである。こ
の様な糸に於いては、−次コイル巻数(N1)は、−次
電流を決定し、待時間を決定する。
本発明に於ける複数(実施例では、2種)の−次コイル
巻数N、Is + NI Tを設定する場合、第5図に
示す等価回路となる。第5図に於いて、符号頷は一次コ
イルである巻線18の巻数N+S、 NETのタップを
切換えるだめのスイッチである。仁のスイッチ20は回
転ローラ11の表面温度を検知する検知器21の検知信
号に基いて、NI S r N IT側へ切換えられる
。例えばスイッチ20は、電源投入時にはNtS側に接
続されており、検知器21にてローラ11の表面温度が
設定温度以上に達したのを検知した信号でNET側に接
続される。
上述の如<NISは、電源投入時から待時間中の巻数で
あり、NETは、それ以後の定常状態での巻数である。
NsSは、誘導加−′jローラの使用される環境温度の
最低値で電源投入した場合、定着装置の組込まれる複写
機等の電流が各商用電源の法的規制以下となる時の定着
装置に分配される許容電流値より決定される。この場合
、許容条件Fでの待時間は最小となる。同様にNETは
、定着時の定着に必要なローラから被定着体への熱移行
を短かい時間で補償できる事及び、定常状態(複写機の
使用時)の複写機等の装置に於いて定着装置に許容した
電流値により決定される。
第6図には、E次コイル巻数の代表的設定例を行なった
場合の一次電流及びローラ温度の時間依存性を示してい
る。第6図に於いてtwはローラ温度が設定温度に達す
るのに要する待時間を示す。
(a−1)(b−1)は、本発明の・如く巻数の切り換
えを実施した場合であり、(a〜1)中の破線は、各状
態に於ける、定着装置の許容電流の最大値を示したもの
である。NIS及びNETを設はタップ切り換えを実施
する事により、待時間の短縮化と電流規制が実現されて
いる。
また、(a −2X b)、、−2)は、NISのみの
巻数の場合、(a−8)(b−8)は、NETのみの巻
数の場合のものである。
前者の場合、待時間は短かいが、定常暗電流は斜線部分
だけ許容6aよりオーバーしていて実用的でない。又、
後昔の場合、電流値はいつも許容値以下になっている。
つまり、従来ではこの状態で使用されている。そのため
電源投入時には、斜線部分だけ余有はあるが、待時間は
増大している。
本発明は、同一ローラ、同一閉磁路、同一商用電源に対
し、複数の一次コイル巻数N+S、 N、□を設定し、
電源投入時と定常時とでタップ切り換を行なう事により
、待時間の短縮イヒと電流値の規制を同時に実施できる
装置を提供した。さらに、複数の商用電源に対してもN
IS、NITを共有させる事によりタップ数を少なくし
て同様の効果を得る事もできる事を付記しておく。
以上説明した様に本発明の誘導加熱定着装置によれば、
誘導加熱を利用しローラ表面の温度分布を均一するのに
適した装置であると共に、ローラに電力を供給するだめ
の一次巻線の巻数をNIS。
NETに設定し、ローラ温度が所定温度に達するのを検
知する信号によりN、5.N、7の切換を実施してんル
、ローラの表面温度の立ち上り′時間を1っの巻線を有
するものに比べても大きく短縮できる3、
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の誘導加熱ローラの一具体制を示す断面図
、第2図は誘導加熱ローラにかかる等価I回路、第3図
は誘導加熱による原理を利用し本発明の誘導加熱定着装
置の一具体制を示した断面図、第4図(a) (b) 
(c)”’ (d) (e)は誘導加熱ローラの緒特性
を模式的に示した図、第5図は本発明の誘導加熱定着装
置における等価回路、第6図は同一条件下で一次コイル
巻線の巻数設定を変えた場合の一次電流及びローラ温度
の時間依存性を示す図である。 11:回転ローラ  15:鉄芯  16:閉磁路用の
鉄芯  17:閉鎖磁気回路  18: N、T、N、
sの巻数を有する巻線  20:切換スイッチ  21
:温度検知器 代理人 弁理士 福 士 愛 彦(他2名)第1ail 19        弔3 「

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 円周壁が導電性部材により形成された回転ローラ
    と、該回転ローラの内部に設けられ閉磁路を形成する磁
    性部材と、該磁性部材に巻装され交番電源により付勢さ
    れる巻線と、上記回転ローラと対向して設けられた圧接
    ローラとからなり、上記巻線に交番電源の付勢すること
    により、上記回転ローラを誘導加熱する誘導加熱定着装
    置において、上記巻線を巻数N+S+ NETに設定し
    、上記回転ローラの表面温度を検知することで、上記巻
    数N+S又はNETを切り換えて交番電源を付勢してな
    る誘導加熱定着装置。 2 巻数をN+ s < NITとし回転ローラの表面
    温度が所定温度に達すればNETに交番電源を付勢して
    なる特許請求の範囲第1項記載の誘導加熱定着装置。
JP6940682A 1982-04-23 1982-04-23 誘導加熱定着装置 Pending JPS58184973A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6940682A JPS58184973A (ja) 1982-04-23 1982-04-23 誘導加熱定着装置
US06/486,494 US4570044A (en) 1982-04-23 1983-04-19 Induction heating and fixing device for a copying machine
DE3314665A DE3314665C2 (de) 1982-04-23 1983-04-22 Induktiv beheizte Fixiervorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

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JP6940682A JPS58184973A (ja) 1982-04-23 1982-04-23 誘導加熱定着装置

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JPS58184973A true JPS58184973A (ja) 1983-10-28

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JP6940682A Pending JPS58184973A (ja) 1982-04-23 1982-04-23 誘導加熱定着装置

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JP (1) JPS58184973A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07295414A (ja) * 1994-04-25 1995-11-10 Nec Corp 画像形成装置の定着装置
US9377733B2 (en) 2012-06-19 2016-06-28 Canon Kabushiki Kaisha Image fixing device

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JPH07295414A (ja) * 1994-04-25 1995-11-10 Nec Corp 画像形成装置の定着装置
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