WO2005038535A1 - 定着装置 - Google Patents

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WO2005038535A1
WO2005038535A1 PCT/JP2004/014753 JP2004014753W WO2005038535A1 WO 2005038535 A1 WO2005038535 A1 WO 2005038535A1 JP 2004014753 W JP2004014753 W JP 2004014753W WO 2005038535 A1 WO2005038535 A1 WO 2005038535A1
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WO
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magnetic
fixing device
heating element
core
roller
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/014753
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Akihiro Yasuda
Masaru Imai
Noriyuki Tajima
Keisuke Fujimoto
Hideaki Yamada
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Priority to JP2005514745A priority patent/JP4264086B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2039—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat with means for controlling the fixing temperature
    • G03G15/2042—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat with means for controlling the fixing temperature specially for the axial heat partition
    • G—PHYSICS
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    • G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2053—Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/14—Tools, e.g. nozzles, rollers, calenders
    • H05B6/145—Heated rollers

Definitions

  • the present invention relates to a fixing device useful for an image forming apparatus such as an electrophotographic or electrostatic recording type copier, facsimile, and printer, and more particularly, to a recording apparatus using an electromagnetic induction heating type heating means.
  • the present invention relates to a fixing device that heats and fixes an unfixed image on a medium.
  • a fixing device of an electromagnetic induction heating (IH induction heating) system generates an eddy current by applying a magnetic field generated by a magnetic field generating means to a heating element, and generates Joule heat of the heating element due to the eddy current.
  • This is a fixing device that heats and fixes unfixed images on recording media such as transfer paper and OHP sheets.
  • the fixing device of the electromagnetic induction heating type has an advantage that the heat generation efficiency is high and the fixing speed can be increased as compared with a fixing device of a heat roller type using a halogen lamp as a heat source.
  • a fixing device using a thin-walled heat-generating body such as a thin-walled sleeve or an endless belt as the heat-generating body has a small heat capacity of the heat-generating body, and can heat this heat-generating body in a short time. As a result, it is possible to significantly improve the rising response until the heat is generated at a predetermined fixing temperature.
  • a heating element is electromagnetically induced.
  • a type is known in which only the magnetic flux acting on the non-sheet passing area of the heating element is absorbed by a magnetic flux absorbing member movable in the heat generation width direction of the heating element. (For example, see Patent Document 1).
  • a magnetic flux generating means for electromagnetically inducing and generating heat in the heating element, behind the first magnetic core, corresponding to the non-sheet passing area. It is known to dispose a second magnetic core that changes the temperature distribution in the longitudinal direction of the heating element by changing the gap between the first magnetic core and the second magnetic core (for example, see Patent Document 2). reference).
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of a fixing device disclosed in Patent Document 1.
  • the fixing device includes a coil assembly 10, a metal sleeve 11, a holder 12, a pressure porter 13, a magnetic flux shielding plate 31, a displacement unit 40, and the like.
  • the coil assembly 10 generates a high-frequency magnetic field.
  • the metal sleeve 11 is heated by the induction current induced by the induction coil 18 of the coil assembly 10, and rotates in the direction in which the recording material 14 is conveyed.
  • the coil assembly 10 is held inside a holder 12.
  • the holder 12 is fixed to a fixing unit frame (not shown) and does not rotate.
  • the pressure roller 13 rotates in a direction in which the recording material 14 is conveyed while pressing the metal sleeve 11 to form a gap.
  • the recording material 14 is nipped and conveyed by the tape portion, the unfixed image on the recording material 14 is heated and fixed on the recording material 14 by the heated metal sleeve 11.
  • the magnetic flux shielding plate 31 has an arc-shaped curved surface that mainly covers the upper half of the induction coil 18, and is provided in a gap between both ends of the coil assembly 10 and the holder 12 by the displacement means 40. It is advanced and retreated.
  • the displacement means 40 includes a wire 33 connected to the magnetic flux shielding plate 31, a pair of pulleys 36 on which the wires 33 are suspended, and a motor 34 for driving one of the pulleys 36 to rotate.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of an embodiment of the fixing device disclosed in Patent Document 2.
  • the fixing device includes a heating assembly 51, a holder 52, a core holding and rotating member 53, an exciting coil 54, a first core 55, a second core 56, a fixing roller 57, and a pressure roller 58. And so on.
  • the calo-heat assembly 51 includes a holder 52, a core holding and rotating member 53, an exciting coil 54, a first core 55, and a second core 56, and generates a magnetic flux.
  • the fixing roller 57 is induced to generate heat by the action of the magnetic flux generated from the heating assembly 51 and rotates in the direction in which the recording material 59 is conveyed.
  • the pressure roller 58 rotates in the direction in which the recording material 59 is conveyed while pressing the fixing roller 57 to form a gap.
  • the unfixed image on the recording material 59 is heated and fixed to the recording material 59 by the fixing roller 57 that has generated heat by the nipping and transporting of the recording material 59 by the top portion.
  • the first core 55 has the same width as the width of the maximum sheet passing area of the fixing roller 57.
  • the second core 56 is moved to a position close to the first core 55 as shown in FIG. 2A.
  • the second core 56 is positioned at a position separated from the first core 55 by rotating the core holding / rotating member 53 by 180 ° as shown in FIG. 2B. Be moved. As a result, heat generation in the non-sheet passing area of the fixing roller 57 corresponding to the second core 56 is suppressed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-74009
  • Patent Document 2 JP 2003-123961
  • the former fixing device is configured to move the magnetic flux shielding plate 31 forward and backward with respect to the gap between both ends of the coil assembly 10 and the holder 12 by the displacement means 40 while applying force.
  • the pair of pulleys 36 of the displacement means 40 also have a problem that the force at both ends of the holder 12 protrudes greatly and the fixing device body becomes large.
  • the former fixing device has a configuration in which a magnetic flux shielding plate 31 is arranged between the metal sleeve 11 and the induction coil 18 as shown in FIG.
  • a fixing device that uses the induction heating method
  • the magnetic flux shielding plate 31 is inserted into the narrow gap, it is necessary to reduce the thickness. That is, since the magnetic flux shielding plate 31 cannot have a sufficient thickness, there is a problem that electric resistance is increased and heat is easily generated by itself.
  • By forming the through holes 35 in the magnetic flux shielding plate 31 heat generation due to eddy current can be suppressed.
  • the magnetic flux reaches the metal sleeve 11 to generate heat in the non-sheet passing area of the metal sleeve.
  • heat accumulates in the non-sheet passing area of the metal sleeve 11, and there is a problem that an excessive temperature rise cannot be suppressed.
  • the end force of the paper passing area corresponding to the first core 55 also causes the magnetic flux to wrap around the end of the non-paper passing area corresponding to the second core 56, and the fixing roller 57, the effect of suppressing magnetic flux in the non-sheet passing area is reduced.
  • this fixing device when the small-size recording material 59 is continuously passed, heat is accumulated in the non-sheet passing area of the fixing roller 57, and the excessive temperature rise can be effectively suppressed. There is a problem.
  • the core holding / rotating member 53 cannot hold the second core 56 corresponding to one recording material size, so the width of the paper passing area of the fixing roller 57 is set to the maximum size and small size. It can correspond only to the paper width of the two types of recording materials.
  • An object of the present invention is to provide a compact fixing device capable of preventing an excessive temperature rise in a non-sheet passing area due to a magnetic flux wrapping around from a sheet passing area of a heating element to a non-sheet passing area. .
  • the fixing device of the present invention includes a magnetic flux generating unit that generates a magnetic flux, a heating element that is induction-heated by the magnetic flux, and a magnetic flux generating unit and the heating element that are disposed to face the heating element.
  • a magnetic path forming body that forms a path of a magnetic flux between the magnetic path forming body, and a magnetic flux that is disposed in the magnetic path forming body and that corresponds to a non-sheet passing area of the heating element between the magnetic path forming body and the heating element. Facing the non-sheet passing area by facing a shielding position for shielding at least a part of the path of the paper.
  • a magnetic suppressor that suppresses magnetic coupling between the magnetic path forming body and the heating element, and a rotation unit that causes the magnetic suppressor to face the shield position and the retracted position retracted from the shield position by rotation.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of a conventional fixing device.
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a main part of another conventional fixing device.
  • FIG. 2B is a schematic sectional view showing an operation mode of the fixing device.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of an image forming apparatus suitable for mounting the fixing device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a sectional view showing a basic configuration of the fixing device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view showing a configuration of a fixing device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing a configuration of the fixing device according to the first embodiment of the present invention in which a cutout portion as a magnetic suppressor is formed in a center core.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing a configuration of a rotating unit that rotates a notch as a magnetic suppressor of the fixing device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a notch as a magnetic suppressor of the fixing device according to Embodiment 1 of the present invention is rotated to a retracted position.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view showing a configuration of a fixing device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view showing a configuration in which a magnetic shielding member as a magnetic suppressor is provided in a center arcer of a fixing device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view showing a configuration of a rotating unit that rotates a magnetic shielding member as a magnetic suppressor of the fixing device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a state where a magnetic shielding member as a magnetic suppressor of the fixing device according to Embodiment 2 of the present invention is rotated to a retracted position.
  • FIG. 13 is a schematic sectional view showing a configuration of a fixing device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a notch serving as a magnetic suppressor of the fixing device according to Embodiment 3 of the present invention is rotated to a retracted position.
  • FIG. 15 is a schematic sectional view showing a configuration of a fixing device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 16 is a schematic perspective view showing a configuration of a center arcer of a fixing device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17A is a schematic sectional view showing a configuration of a rectangular center arcer of a fixing device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 17B is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a cross-shaped center arcer of the fixing device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 17C is a schematic cross-sectional view showing a configuration in which a magnetic shielding member is embedded in a stepped portion of a cross-shaped center armor of a fixing device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic sectional view showing a configuration of a fixing device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 19 is a schematic sectional view showing an operation mode of a main part of the fixing device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 20 is a schematic sectional view showing a configuration of a fixing device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the entire configuration of an image forming apparatus suitable for mounting the fixing device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the image forming apparatus 100 includes an electrophotographic photosensitive member (hereinafter, referred to as “photosensitive drum”) 101, a charger 102, a laser beam scanner 103, a developing device 105, and a paper feeding device 107.
  • the fixing device 200 and the cleaning device 113 are provided.
  • the laser beam scanner 103 is provided with a host such as an image reading device and a computer (not shown).
  • a laser beam 104 modulated in accordance with a time-series electric digital pixel signal of image information input from a printing apparatus is output, and the surface of the uniformly charged photosensitive drum 101 is scanned and exposed by the laser beam 104.
  • the absolute value of the potential of the exposed portion of the photosensitive drum 101 decreases to the bright potential VL, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 101.
  • the developing device 105 includes a developing roller 106 that is driven to rotate.
  • the developing roller 106 is arranged to face the photosensitive drum 101, and a thin layer of toner is formed on the outer peripheral surface thereof.
  • the developing roller 106 is applied with a developing bias voltage whose absolute value is smaller than the dark potential V0 of the photosensitive drum 101 and larger than the bright potential VL.
  • the negatively charged toner on the developing roller 106 adheres only to the portion of the surface of the photosensitive drum 101 having the light potential VL, and the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 101 is reversely developed.
  • the unfixed toner image 111 is formed on the photosensitive drum 101.
  • the paper feeding device 107 feeds the recording paper 109 as a recording medium one by one at a predetermined timing by the paper feeding roller 108.
  • the recording paper 109 fed from the paper feeding device 107 passes through a pair of registration rollers 110 and is applied to a gap between the photosensitive drum 101 and the transfer roller 112 at an appropriate timing synchronized with the rotation of the photosensitive drum 101. Sent.
  • the unfixed toner image 111 on the photosensitive drum 101 is transferred to the recording paper 109 by the transfer roller 112 to which a transfer bias is applied.
  • the recording paper 109 on which the unfixed toner image 111 is formed and carried as described above is guided by the recording paper guide 114, separated from the photosensitive drum 101, and then conveyed toward the fixing portion of the fixing device 200. Is done.
  • the fixing device 200 heats and fixes the unfixed toner image 111 on the recording paper 109 conveyed to the fixing portion.
  • the recording paper 109 on which the unfixed toner image 111 has been heated and fixed passes through the fixing device 200, and is then discharged onto a discharge tray 116 provided outside the image forming apparatus 100.
  • the photosensitive drum 101 from which the recording paper 109 has been separated is cleaned by a cleaning device 113 to remove residual matters such as untransferred toner on the surface, and repeatedly used for the next image formation.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a fixing device.
  • the fixing device 200 includes a fixing belt 210, a supporting roller 220 as a belt supporting member, an exciting device 230 as an electromagnetic induction heating means, a fixing roller 240, and a pressing roller 250 as a belt rotating means. And so on.
  • fixing belt 210 is suspended between support roller 220 and fixing roller 240.
  • the support roller 220 is rotatably supported on the upper side of the main body side plate 201 of the fixing device 200.
  • the fixing roller 240 is rotatably supported by a swing plate 203 which is swingably attached to a main body side plate 201 by a short shaft 202.
  • the pressure roller 250 is rotatably supported on the lower side of the main body side plate 201 of the fixing device 200.
  • the swing plate 203 swings clockwise around the short axis 202 due to the tightness of the coil panel 204.
  • the fixing roller 240 is displaced in accordance with the swing of the swing plate 203, and is pressed against the pressing roller 250 with the fixing belt 210 interposed therebetween due to the displacement.
  • the support roller 220 is urged by a panel (not shown) in a direction opposite to the fixing roller 240, thereby applying a predetermined tension to the fixing belt 210.
  • the pressure roller 250 is driven to rotate in a direction indicated by an arrow by a driving source (not shown).
  • the fixing roller 240 is driven to rotate while holding the fixing belt 210 by the rotation of the pressure roller 250.
  • the fixing belt 210 is sandwiched between the fixing roller 240 and the pressure roller 250 and is rotated in the arrow direction.
  • a nip portion for heating and fixing the unfixed toner image 111 on the recording paper 109 is formed between the fixing belt 210 and the pressure roller 250.
  • the exciter 230 comprises the above-mentioned IH type electromagnetic induction heating means, and as shown in FIG. 4, a magnetic source arranged along the outer peripheral surface of a portion of the fixing belt 210 suspended by the support roller 220.
  • An exciting coil 231 as a raw means and a core 232 made of ferrite that covers the exciting coil 231 are provided.
  • the exciting coil 231 extends in the paper passing width direction and is folded and wound at both ends of the fixing belt 210.
  • a facing core 233 facing the exciting coil 231 with the fixing belt 210 and the support roller 220 interposed therebetween is provided inside the support roller 220.
  • the excitation coil 231 is formed using a litz wire that is a bundle of thin wires, and has a semicircular cross-sectional shape so as to cover the outer peripheral surface of the fixing belt 210 suspended on the support roller 220. It is.
  • An excitation current having a drive frequency of 25 kHz is also applied to the excitation coil 231 with an excitation circuit force (not shown).
  • an alternating magnetic field is generated between the core 232 and the opposing core 233, and an eddy current is generated in the conductive layer of the fixing belt 210, so that the fixing belt 210 generates heat.
  • a configuration may be adopted in which the force supporting roller 220 that generates heat from the fixing belt 210 generates heat, and the heat of the supporting roller 220 is transmitted to the fixing belt 210.
  • the core 232 is provided at the center of the excitation coil 231 and at a part of the back surface.
  • a material having high magnetic permeability such as permalloy can be used in addition to ferrite.
  • the fixing device 200 also applies force in the direction of the arrow so that the recording paper 109 onto which the unfixed toner image 111 has been transferred contacts the fixing belt 210 with the surface on which the unfixed toner image 111 is held. By transporting, the unfixed toner image 111 can be heated and fixed on the recording paper 109.
  • a temperature sensor 260 also serving as a thermistor is provided on the back surface of the fixing belt 210 at a portion passing through the contact portion with the support roller 220.
  • the temperature of the fixing belt 210 is detected by the temperature sensor 260.
  • the output of the temperature sensor 260 is provided to a control device (not shown).
  • the control device controls the power supplied to the exciting coil 231 via the exciting circuit based on the output of the temperature sensor 260 so that the optimal image fixing temperature is obtained. Controlling.
  • a portion of the fixing belt 210 suspended on the fixing roller 240 on the downstream side in the transport direction of the recording paper 109 guides the recording paper 109 having been heated and fixed toward the discharge tray 116.
  • a guide 270 is provided.
  • the exciting device 230 is provided with a coil guide 234 as a holding member integrally with the exciting coil 231 and the core 232.
  • the coil guide 234 is made of a resin having a high heat-resistant temperature such as PEEK material and PPS.
  • the coil guide 234 can prevent the exciting coil 231 from being damaged by the heat radiated by the fixing belt 210 being collected in the space between the fixing belt 210 and the exciting coil 231.
  • the core 232 shown in FIG. 4 has a semi-circular cross-sectional force.
  • the core 232 does not necessarily have to have a shape following the shape of the exciting coil 231. May have, for example, a substantially rectangular shape.
  • the fixing belt 210 is a thin endless belt having a diameter of 50 mm and a thickness of 50 m in which a conductive layer is formed by dispersing silver powder in a polyimide resin having a glass transition point of 360 (° C). It is configured.
  • the conductive layer may have a structure in which two or three 10-m-thick silver layers are laminated.
  • the surface of the fixing belt 210 may be coated with a release layer (not shown) made of fluorine resin and having a thickness of 5 ⁇ m in order to impart release properties.
  • the glass transition point of the base material of the fixing belt 210 is desirably in the range of 200 (° C) to 500 (° C).
  • a resin or rubber having good releasability such as PTFE, PFA, FEP, silicone rubber, and fluoro rubber may be used alone or in combination. .
  • the material of the base material of the fixing belt 210 in addition to the above-described polyimide resin, a resin having heat resistance such as a fluorine resin, or a metal such as a nickel thin plate and a stainless steel thin plate by electrode is used. You can also.
  • the fixing belt 210 may have a configuration in which a 10 m thick copper plating is applied to the surface of SUS430 (magnetic) or SUS304 (nonmagnetic) having a thickness of 40 / zm.
  • the fixing belt 210 When the fixing belt 210 is used as an image heating element for heating and fixing a monochrome image, only the releasability may be ensured. When used as a body, it is desirable to form a thick rubber layer to impart elasticity.
  • the heat capacity of the fixing belt 210 is preferably 60 JZK or less, more preferably 40 JZK or less.
  • the support roller 220 also has a cylindrical metal roller force having a diameter of 20mm, a length of 320mm, and a thickness of 0.2mm.
  • a metal having magnetism such as iron and nickel.
  • the support port 220 may be made of a nonmagnetic stainless material having a specific resistance of 50 ⁇ cm or more. preferable.
  • the support roller 220 made of SUS304 which is a non-magnetic stainless steel, has a high specific resistance of 72 ⁇ cm and is non-magnetic, so that the magnetic flux transmitted through the support roller 220 is not so much blocked, for example, 0.2 mm. If the thickness is too small, the heat generated by the support roller 220 is extremely small, and the fixing belt 210 generates heat effectively. Also composed of SUS304 Since the supporting roller 220 has high mechanical strength, it can be thinned to a thickness of 0.04 mm to further reduce the heat capacity.
  • the fixing roller 240 is made of silicone rubber, which has a low hardness (here, JISA 30 degrees) and a low thermal conductivity elasticity foam having a diameter of 30 mm.
  • the calo pressure roller 250 is made of silicone rubber having a hardness of ISA65 degrees.
  • a heat-resistant resin such as fluorine rubber and fluorine resin or another rubber may be used. It is desirable that the surface of the pressure roller 250 be coated with a resin such as PFA, PTFE, FEP or the like or a rubber alone or in a mixture in order to enhance abrasion resistance and releasability. Further, it is desirable that the pressure roller 250 be made of a material having low thermal conductivity.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view showing the configuration of the fixing device according to the first embodiment.
  • the fixing device 300 includes a heating roller 310 serving as the heating element made of a magnetic material, an exciting coil 331 serving as the magnetic flux generating means, an arch core 332 covering the exciting coil 331, and an arch core 332.
  • a center core 333 and a side core 334 are provided as the magnetic path forming member that forms a magnetic flux path between the heat generating roller 310 and the heat generating roller 310.
  • the center core 333 is formed of a columnar rotating body made of a ferromagnetic material such as ferrite parallel to the direction of the rotation axis of the heat roller 310, and is located at the center of the winding of the exciting coil 331. Be placed.
  • the center core 333 two notches 333a and 333b as the magnetic suppressors are formed on a surface facing the non-sheet passing area of the heat roller 310. These notches 333a and 333b are located to face each other with the center core 333 interposed therebetween.
  • the positions of the cutouts 333a and 333b formed on the center core 333 are determined in accordance with the paper passing reference of the recording paper 109.
  • notches 333a, 333b are formed at both ends of the force center core 333 with the center of the recording paper 109 as a center reference.
  • the length of the center core 333 is formed larger than the width of the B4 size recording paper, which is the maximum paper passing area width of the heat generating roller 310.
  • the length of the center core 333 is configured to correspond to the width of the A3 size recording paper.
  • the notch 333a has a length corresponding to the width of the non-sheet passing area of the heat roller 310 when A4 size recording paper is passed through the gap between the heat roller 310 and the pressure roller 250.
  • the notch 333b has a length corresponding to the width of the non-sheet passing area of the heat roller 310 when the B4 size recording paper is passed through the gap between the heat roller 310 and the pressure roller 250. ing.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing a rotating means 500 for rotating the notches 333a and 333b of the center core 333.
  • the rotating means 500 includes a small gear 501 provided on the support shaft of the center core 333, a small gear 501, a large gear 502 that meshes with the small gear 501, and a stepping motor that rotates by supporting the large gear 502. 503 etc.
  • the notch 333b also rotates its retracting position force to the shielding position. In this way, the notch 333b also rotates the retracting position force to the shielding position, so that the center core 333 and the heating roller 310 corresponding to the non-sheet passing area of the heating roller 310 when the B4 size recording paper is passed. Magnetic coupling with the notch 333b.
  • the notch portions 333 a and 333 b are rotated by the rotating means 500 to the retreat position force to the shielding position, and the center core 333 and the heat generating roller 310 are magnetically coupled. Controlling power.
  • the rotation of the center core 333 causes the notches 333a and 333b, which are the magnetic suppression members, to face the shielding position shown in FIG. 5, and the state shown in FIG.
  • the distance between the heat-generating roller 310 and the center core 333 at a portion corresponding to the non-sheet passing area changes in a state of facing the retreat position.
  • the gap between the heat roller 310 and the center core 333 at the portion corresponding to the non-sheet passing area becomes wider when the notches 333a and 333b face the shielding position.
  • the notches 333a and 333b become narrower in a state facing the retreat position.
  • the degree of magnetic coupling between the center core 333 and the heat roller 310 increases as the distance between the center core 333 and the heat roller 310 decreases, and increases as the distance between the center core 333 and the heat roller 310 increases. become weak.
  • the center unit 333 is rotated by the rotating unit 500 so that the cutouts 333 a and 333 b face the shielding position, thereby magnetically coupling the center core 333 and the heat generating roller 310.
  • the temperature By reducing the temperature, it is possible to suppress an excessive temperature rise in the non-sheet passing area of the heat generating roller 310.
  • the strength of the magnetic coupling between the center core 333 and the heating roller 310 can be switched only by rotating the center core 333.
  • the paper passing area width of 333 can easily correspond to the paper widths of two types of recording paper, A4 size and B4 size.
  • the magnetic suppressor is formed by the cutouts 333a and 333b formed in the center core 333, it is not necessary to prepare the magnetic suppressor as a separate member. Simplification of the configuration and low cost can be realized.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view showing the configuration of the fixing device according to the second embodiment.
  • the magnetic suppressor is configured by magnetic shielding members 70la and 701b, and the other configuration is the same as that of the fixing device 300 according to the first embodiment. is there.
  • the magnetic shielding members 701a and 701b as the magnetic suppressors are made of a material capable of blocking magnetic coupling between the center core 333 corresponding to the non-sheet passing area of the heat roller 310 and the heat roller 310, for example, It is formed of an inexpensive low-permeability electric conductor such as copper or aluminum. As shown in FIGS. 9 and 10, the magnetic shielding members 701a and 701b are disposed on the peripheral surface of the center core 333 facing the non-sheet passing area of the heat roller 310 so as to face each other. It is.
  • the center of the recording paper 109 is passed by the center, and the magnetic shielding members 701a, 701a, 7 01b are formed at both ends of the center core 333.
  • the center core 333 is formed to be larger than the width of the B4 size recording sheet, which is the maximum sheet passing area width of the heat generating roller 310.
  • the center core 333 is configured to correspond to the length force A3 size of the recording paper width.
  • the magnetic shielding member 70 la has a length corresponding to the width of the non-sheet passing area of the heating roller 310 when the A4 size recording paper is passed through the gap between the heating roller 310 and the pressure roller 250.
  • the magnetic shielding member 701b has a length corresponding to the width of the non-sheet passing area of the heating roller 310 when the B4 size recording paper is passed through the gap between the heating roller 310 and the pressure roller 250.
  • the magnetic shielding members 701a and 701b are rotated together with the center core 333 by the rotating means 900 shown in FIG. Similar to the rotating means 500 shown in FIG. 7, the rotating means 900 rotates by supporting a small gear 901 provided on the support shaft of the center core 333, a large gear 902 meshing with the small gear 901 and a large gear 902. And a stepping motor 903.
  • the magnetic shielding member 701b also rotates its retracting position force to the shielding position. In this manner, the magnetic shielding member 701b also rotates the retracting position force to the shielding position, so that the center core 333 and the heating roller corresponding to the non-sheet passing area of the heating roller 310 when the B4 size recording paper is passed. Magnetic coupling with 310 is suppressed by the magnetic shielding member 70 lb.
  • the magnetic shielding member 701 a faces the non-sheet passing area of the heat roller 310 when the A4 size recording paper is passed.
  • the magnetic coupling between the corresponding center core 333 and the heat generating roller 310 is suppressed by the magnetic shielding member 70 la.
  • the magnetic shielding members 701 a and 701 b are also rotated by the rotating means 900 to the shielding position with their retracting position forces, so that the magnetic force between the center core 333 and the heat generating roller 310 is reduced. It blocks or promotes binding.
  • the rotation of the center core 333 causes the magnetic shielding members 701a and 701b, which are the magnetic suppression members, to face the shielding position shown in FIG.
  • the magnetic coupling between the heat generating roller 310 and the center core 333 corresponding to the region is interrupted.
  • the center core 333 is rotated by the rotating means 900 so that the respective magnetic shielding members 701a and 701b face the shielding position. Since the magnetic coupling is interrupted, it is possible to suppress an excessive temperature rise in the non-sheet passing area of the heating roller 310.
  • magnetic coupling between center core 333 and heat roller 310 can be interrupted only by rotating center core 333.
  • the width of the paper passing area of the heat generating roller 333 can easily correspond to the paper widths of two types of recording paper, A4 size and B4 size, as shown in FIG.
  • the magnetic suppressor is composed of the magnetic shielding members 701a and 701b provided on the center core 333, it is not necessary to prepare the magnetic suppressor as a separate member. The simplification of the configuration and the low cost can be realized.
  • the fixing device 700 has a configuration in which the magnetic shielding members 701a and 701b are arranged at the winding center of the exciting coil 331, it is not necessary to reduce the thickness of the magnetic shielding members 701a and 701b. It is possible to increase the thickness, for example, to about lmm. Thereby, the electric resistance of the magnetic shielding members 701a and 701b is reduced, so that the heat generation of the magnetic shielding members 701a and 70lb is suppressed. Further, since the magnetic shield 301 is provided on the center core 333 made of a material such as ferrite having a high thermal conductivity and a high specific heat, the heat generated by the magnetic shield members 7 Ola and 701b is not generated by the center core 333.
  • the magnetic shield members 701a and 701b increase in thickness to reduce the electrical resistance and facilitate eddy current flow. Thereby, the repulsive magnetic field is strengthened, and the magnetic flux can be more effectively shielded. Further, since the magnetic shielding members 701a and 701b do not require the through holes 35, the magnetic flux can be shielded more effectively than the magnetic flux shielding plate 31 of FIG.
  • FIG. 13 is a schematic sectional view showing the configuration of the fixing device according to the third embodiment.
  • the fixing device 1100 forms a magnetic flux path on the side of the arch core 332 that covers the excitation coil 331, on the side facing the heat roller 310 with the center core 333 interposed therebetween, so as to bypass the center core 333.
  • the detour path 332a to be formed is formed.
  • Other configurations of the fixing device 1100 are the same as those of the fixing device 700 according to the second embodiment.
  • the fixing device 1100 includes a magnetic shielding member 701a, 701b as a magnetic suppressor formed in the center core 333, a magnetic flux path whose magnetic coupling is regulated, and a detour of the arch core 332. A new magnetic flux path is formed by the path section 332a.
  • a new magnetic flux path can be secured by the detour path section 332a. Can be increased.
  • the portion of the closed loop of the magnetic path 600 where the magnetic flux between the center core 333 and the heat generating roller 310 is concentrated is controlled by the magnetic shielding members 701a and 701b of the center core 333. Shielding. Accordingly, in the fixing device 1100, the magnetic coupling between the center core 333 corresponding to the non-sheet passing area of the heat generating roller 310 and the heat generating roller 310 can be efficiently suppressed, and the magnetic suppressing body serving as the magnetic suppressor can be efficiently used.
  • the width of the shielding members 701a and 701b in the rotation direction can be reduced, and two magnetic shielding members 701a and 701b can be formed on the center core 333 as shown in FIG.
  • the paper passing area of the heat roller 310 is formed by two types of recording paper regulated by the two magnetic shielding members 701a and 701b formed on the center core 333, as shown in FIG.
  • a new route passes through the detour route section 332a of the arch core 332.
  • the fixing device 1100 has a configuration in which the magnetic shielding members 701a and 701b are arranged at the winding center of the exciting coil 331, it is not necessary to reduce the thickness of the magnetic shielding members 701a and 701b. It is possible to increase the thickness to, for example, about lmm. Thereby, the electric resistance of the magnetic shielding members 701a and 701b is reduced, so that the heat generation of the magnetic shielding members 701a and 70lb is suppressed.
  • the magnetic shield 301 is provided on the center core 333 made of a material such as ferrite having a high thermal conductivity and specific heat, the heat generated by the magnetic shield members 7 Ola and 701b is not generated by the center core 333.
  • the magnetic shield members 701a and 701b can be prevented from excessively rising in temperature.
  • the magnetic shield members 701a and 701b increase in thickness to reduce the electrical resistance and facilitate eddy current flow. Thereby, the repulsive magnetic field is strengthened, and the magnetic flux can be more effectively shielded. Further, since the magnetic shielding members 701a and 701b do not require the through holes 35, the magnetic flux can be shielded more effectively than the magnetic flux shielding plate 31 of FIG.
  • FIG. 15 is a schematic sectional view showing the configuration of the fixing device according to the fourth embodiment.
  • the fixing device 1300 is such that the magnetic suppressor is configured by stepped portions 1333a and 1333b, and other configurations are the same as those of the fixing device 300 according to the first embodiment. It is.
  • the center core 1333 of the fixing device 1300 is formed of a rectangular column.
  • the stepped portions 1333a and 1333b as the magnetic suppressors are formed in lower halves of both ends of the center core 1333 facing the non-sheet passing area of the heating roller 310.
  • the width W1 in the rotational direction of the facing surface of the center core 1333 on which the stepped portions 1333a and 1333b are not formed is the force S formed by the stepped portions 1333a and 1333b. It is larger than the width W2 of the facing surface of the center core 333 on the side in the rotation direction.
  • the rotation of the center core 1333 causes the stepped portions 1333a and 1333b, which are the magnetic suppressors, to move to the opposing positions opposing the heat generating roller 310.
  • the width in the rotation direction of the facing surface of the center core 1333 facing the non-sheet passing area of the heat roller 310 becomes a wide width W1 when the stepped portions 1333a and 1333b face the retracted position, and the stepped portion has a wide width W1.
  • the width W2 is narrow when the portions 1333a and 1333b face the opposed position.
  • the magnetic coupling force between the heat roller 310 and the center core 1333 increases as the width of the facing surface of the center core 1333 in the rotation direction increases, and the center core 1333 faces the non-sheet passing area of the heat roller 310. If the width of the opposing surface of 1333 in the rotation direction becomes narrow, the width becomes weak.
  • the center roller 1333 is rotated by the rotating means 500 (or 900), so that the stepped portions 1333a and 1333b face the above-mentioned opposing positions, and thus the heat generating roller 310
  • the degree of magnetic coupling with the center core 1333 it is possible to suppress excessive temperature rise in the non-sheet passing area of the heat generating roller 310.
  • the degree of magnetic coupling between the heat generating roller 310 and the center core 1333 can be switched simply by rotating the center core 1333.
  • the width of the paper passing area can easily correspond to the width of recording paper of a plurality of sizes.
  • the configuration can be simplified and the cost can be reduced.
  • the fixing device 1300 it is possible to easily prevent an excessive rise in the temperature of the non-sheet passing area of the heat generating roller 310 when recording sheets of plural sizes are passed.
  • the shape of the center core 1333 in the fixing device 1300 is not limited to the rectangular shape shown in Fig. 16, but may be a cross formed with four stepped portions 1333a, 1333b, and 1333c as shown in Fig. 17B. It may be a form! /.
  • the stepped portion of center core 1333 may have a configuration in which magnetic shielding members 1501a, 1501b, and 1501c made of copper or aluminum are embedded.
  • FIG. 18 shows Embodiment 5 1 is a schematic sectional view of a fixing device according to the first embodiment.
  • the fixing device 1600 has an endless belt 1602 rotated by a pulley 1601 suspended on a center core 1633 as the magnetic path forming body.
  • the magnetic shield layer 1603 having a predetermined width as a suppressor is formed.
  • the endless belt 1602 is rotated from the pulley 1601 and the magnetic shielding layer 1603 on the peripheral surface of the endless belt 1602 causes the heat generating roller 310 to rotate as shown in FIG. Cover the center core 1633 corresponding to the paper passing area.
  • the degree of magnetic coupling between the center core 1633 corresponding to the non-sheet passing area covered by the magnetic shielding layer 1603 of the endless belt 1602 and the heating roller 310 is suppressed, and the heating roller 310 The excessive temperature rise in the non-sheet passing area is suppressed.
  • FIG. 20 is a schematic sectional view showing the configuration of the fixing device according to the sixth embodiment.
  • this fixing device 1800 has a configuration in which a leakage magnetic shield 1801 is disposed between an arch core 332 and an exciting coil 331, and other configurations are the same as those of the third embodiment. This is the same as the fixing device 1100.
  • the magnetic shielding member 701b as the magnetic suppressor blocks the magnetic coupling between the center core 333 and the heat roller 310, the excessive temperature rise in the non-sheet passing area of the heat roller 310 is suppressed. Is done. However, a small amount of leakage magnetic flux from the arch core 332 to the heat generating roller 310 through the exciting coil 331 is generated. Since the leakage magnetic shield 1801 shields this leakage magnetic flux, excessive temperature rise in the non-sheet passing area is effectively suppressed.
  • the leakage magnetic shield 1801 be narrower than the winding portion of the exciting coil 331. In this way, when heating the maximum sheet passing area width of the heat generating roller 310, the leakage magnetic shield 1801 does not affect the closed loop of the magnetic path 600 shown in FIG. It doesn't happen.
  • the force using the heat generating roller 310 as the heat generating element may be the heat generating belt 210 shown in FIG.
  • the magnetic path forming body provided with the magnetic suppressor is the center core 333 (or 1333), but the magnetic suppressor is provided.
  • the magnetic path forming body may be a side core 334 disposed on the side of the exciting coil 331 that crosses the magnetic path of the arch core 332. According to this configuration, the degree of magnetic coupling between the side core 334 and the heat generating roller 310 corresponding to the non-sheet passing area of the heat generating roller 310 can be switched.
  • the heat roller is a consumable part. Work efficiency of replacement and maintenance of parts such as 310 is good.
  • the fixing device according to the present invention can be configured to be small and prevent the temperature of the non-sheet passing area from being excessively increased due to the magnetic flux wrapping around the non-sheet passing area due to the heat-generating element. Therefore, it is useful as a fixing device for an electrophotographic or electrostatic recording type copying machine, facsimile, printer, or the like.

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Description

明 細 書
定着装置
技術分野
[0001] 本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式の複写機、ファクシミリ及びプリン タ等の画像形成装置に用いて有用な定着装置に関し、特に電磁誘導加熱方式の加 熱手段を用いて記録媒体上に未定着画像を加熱定着させる定着装置に関する。 背景技術
[0002] 電磁誘導加熱 (IH induction heating)方式の定着装置は、発熱体に磁場生成手 段により生成した磁場を作用させて渦電流を発生させ、この渦電流による前記発熱 体のジュール発熱により、転写紙及び OHPシートなどの記録媒体上の未定着画像 を加熱定着する定着装置である。
[0003] この電磁誘導加熱方式の定着装置は、ハロゲンランプを熱源とする熱ローラ方式の 定着装置と比較して発熱効率が高く定着速度を速くすることができるという利点を有 している。
[0004] また、前記発熱体として肉厚の薄いスリーブもしくは無端状ベルトなど力もなる薄肉 の発熱体を用いた定着装置は、発熱体の熱容量が小さくこの発熱体を短時間で発 熱させることができるので、所定の定着温度に発熱するまでの立ち上がり応答性を著 しく向上させることができる。
[0005] 反面、このような熱容量の小さい発熱体を用いた定着装置は、記録媒体が通紙さ れるだけでも発熱体の熱が奪われて通紙領域の温度が低下してしまう。そこで、この 種の定着装置では、その通紙領域の温度が所定の定着温度に維持されるように発 熱体を適時加熱している。
[0006] このため、この熱容量の小さ 、発熱体を用いた定着装置では、サイズが小さ!/、記録 媒体が連続的に通紙されると、発熱体が加熱され続けられてその非通紙領域の温度 が通紙領域の温度よりも異常に高くなる現象、つまり非通紙領域の過昇温現象が発 生する。
[0007] 従来、このような非通紙領域の過昇温現象を解消する技術として、発熱体を電磁誘 導発熱させる磁束発生手段により生成された磁束のうち、前記発熱体の非通紙領域 に作用する磁束のみを、発熱体の発熱幅方向に移動可能な磁束吸収部材により吸 収するものが知られている（例えば、特許文献 1参照)。
[0008] また、前記非通紙領域の過昇温現象を解消する他の技術として、発熱体を電磁誘 導発熱させる磁束発生手段の第 1磁性体コアの背後に、非通紙領域に対応する第 2 磁性体コアを配置し、第 1磁性体コアと第 2磁性体コアとのギャップを変化させて発熱 体の長手方向の温度分布を変えるものが知られている（例えば、特許文献 2参照)。
[0009] 図 1は、特許文献 1に開示された定着装置の実施例の概略斜視図である。図 1に示 すように、この定着装置は、コイルアセンブリ 10、金属スリーブ 11、ホルダ 12、加圧口 ーラ 13、磁束遮蔽板 31及び変位手段 40などを備えている。
[0010] 図 1において、コイルアセンブリ 10は、高周波磁界を生じる。金属スリーブ 11は、コ ィルアセンブリ 10の誘導コイル 18により誘導電流を誘起されて加熱され記録材 14を 搬送する方向に回転する。コイルアセンブリ 10は、ホルダ 12の内部に保持されてい る。ホルダ 12は、図示しない定着ユニットフレームに固定され非回転となっている。加 圧ローラ 13は、金属スリーブ 11に圧接して-ップ部を形成しつつ記録材 14を搬送 する方向に回転する。この-ップ部により記録材 14が挟持搬送されることにより、記 録材 14上の未定着画像が発熱した金属スリーブ 11により記録材 14に加熱定着され る。
[0011] 磁束遮蔽板 31は、図 1に示すように、誘導コイル 18の主として上半分を覆う円弧曲 面を呈しており、変位手段 40によりコイルアセンブリ 10とホルダ 12との両端部の隙間 に対して進退される。変位手段 40は、磁束遮蔽板 31に連結されるワイヤ 33と、ワイ ャ 33が懸架される一対のプーリ 36と、一方のプーリ 36を回転駆動するモータ 34とを 有している。
[0012] 磁束遮蔽板 31は、変位手段 40により、記録材 14のサイズが最大サイズの場合に は図 1に実線で示す位置に退避するように移動される。一方、磁束遮蔽板 31は、記 録材 14のサイズが小サイズの場合には図 1に鎖線で示す位置に進出するように移動 される。これにより、誘導コイル 18から金属スリーブ 11の非通紙領域へ届く磁束が遮 蔽され非通紙領域の過昇温が抑制される。 [0013] 図 2は、特許文献 2に開示された定着装置の実施例の概略断面図である。図 2に示 すように、この定着装置は、加熱アセンブリ 51、ホルダ 52、コア保持回動部材 53、励 磁コイル 54、第 1コア 55、第 2コア 56、定着ローラ 57及び加圧ローラ 58などを備えて いる。
[0014] 図 2において、カロ熱アセンブリ 51は、ホルダ 52、コア保持回動部材 53、励磁コイル 54、第 1コア 55及び第 2コア 56からなり磁束を発生する。定着ローラ 57は、加熱ァセ ンブリ 51から発生する磁束の作用により誘導発熱され記録材 59を搬送する方向に 回転する。
[0015] 加圧ローラ 58は、定着ローラ 57に圧接して-ップ部を形成しつつ記録材 59を搬送 する方向に回転する。この-ップ部により記録材 59が挟持搬送されることにより、記 録材 59上の未定着画像が発熱した定着ローラ 57により記録材 59に加熱定着される
[0016] 第 1コア 55は、定着ローラ 57の最大通紙領域の幅と同じ幅を有している。一方、第 2コア 56は、記録材 59のサイズが最大サイズの場合には図 2Aに示すように、第 1コ ァ 55に近接した位置に移動される。また、第 2コア 56は、記録材 59のサイズが小サ ィズの場合には図 2Bに示すように、コア保持回動部材 53が 180° 回転して第 1コア 55から離間した位置に移動される。これにより、第 2コア 56に対応する定着ローラ 57 の非通紙領域の発熱が抑えられる。
特許文献 1：特開平 10— 74009号公報
特許文献 2 :特開 2003— 123961号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0017] し力しながら、前者の定着装置は、磁束遮蔽板 31を変位手段 40によりコイルァセ ンブリ 10とホルダ 12との両端部の隙間に対して進退させる構成であるため、図 1に示 すように、変位手段 40の一対のプーリ 36がホルダ 12の両端部力も大きく突出し定着 装置本体が大型化してしまう不具合がある。
[0018] さらに、前者の定着装置は、図 1に示すように金属スリーブ 11と誘導コイル 18の間 に磁束遮蔽板 31を配置する構成である。誘導加熱方式を用いる定着装置では、誘 導コイル 18と金属スリーブ 11の間の隙間を例えば lmm程度に狭く保って、磁気的 な結合を高める必要がある。磁束遮蔽板 31はその狭い隙間に挿入するため、厚みを 薄くする必要がある。つまり、磁束遮蔽板 31は十分な厚みがとれないため電気抵抗 が高くなり、自ら発熱しやすくなるという問題がある。磁束遮蔽板 31に通孔 35を形成 することで、渦電流による発熱を抑えることができるが、これにより磁束が金属スリーブ 11に届いて金属スリーブの非通紙領域が発熱する。この結果、小サイズの記録材 1 4が連続的に通紙されると、金属スリーブ 11の非通紙領域に熱が蓄積し、過昇温を 抑制できな ヽと 、う問題がある。
[0019] また、後者の定着装置は、図 2A、図 2Bに示すように、コア保持回動部材 53の回転 により第 2コア 56が第 1コア 55に対して変位しても第 1コア 55と定着ローラ 57との間 隔が変化しないため、定着ローラ 57の通紙領域と非通紙領域との磁気的ギャップが 一定である。
[0020] このため、この定着装置は、第 1コア 55に対応する通紙領域の端部力も第 2コア 56 に対応する非通紙領域の端部への磁束の回り込みが発生し、定着ローラ 57の非通 紙領域における磁束の抑制効果が低くなつてしまう。この結果、この定着装置では、 小サイズの記録材 59が連続的に通紙されると、定着ローラ 57の非通紙領域に熱が 蓄積し、過昇温を効果的に抑制することができな 、という問題がある。
[0021] また、この定着装置では、コア保持回動部材 53に 1つの記録材サイズに対応した 第 2コア 56し力保持できないため、定着ローラ 57の通紙領域幅を最大サイズと小サ ィズとの 2種類の記録材の紙幅にしか対応させることができない。
[0022] 本発明の目的は、発熱体の通紙領域から非通紙領域への磁束の回り込みによる 非通紙領域の過昇温を防止することができる小型な定着装置を提供することである。 課題を解決するための手段
[0023] 本発明の定着装置は、磁束を発生する磁束発生手段と、前記磁束により誘導加熱 される発熱体と、前記発熱体に対向して配置されて前記磁束発生手段と前記発熱体 との間の磁束の経路を形成する磁路形成体と、前記磁路形成体に配設されかつ前 記磁路形成体と前記発熱体との間の前記発熱体の非通紙領域に対応する磁束の経 路の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽位置に臨むことにより前記非通紙領域に対応す る前記磁路形成体と前記発熱体との磁気的な結合を抑制する磁気抑制体と、回転 により前記遮蔽位置と前記遮蔽位置から退避した退避位置とに前記磁気抑制体を 臨ませる回転手段と、を具備する。
発明の効果
[0024] 本発明によれば、発熱体の通紙領域から非通紙領域への磁束の回り込みによる非 通紙領域の過昇温を防止することができる小型な定着装置を提供することができる。 図面の簡単な説明
[0025] [図 1]従来の定着装置の構成を示す概略斜視図
[図 2A]従来の他の定着装置の要部の構成を示す概略断面図
[図 2B]当該定着装置の動作態様を示す概略断面図
[図 3]本発明の実施の形態 1に係る定着装置を搭載するのに適した画像形成装置の 全体構成を示す概略断面図
[図 4]本発明の実施の形態 1に係る定着装置の基本的な構成を示す断面図
[図 5]本発明の実施の形態 1に係る定着装置の構成を示す概略断面図
[図 6]本発明の実施の形態 1に係る定着装置のセンターコアに磁気抑制体としての切 欠部を形成した構成を示す概略斜視図
[図 7]本発明の実施の形態 1に係る定着装置の磁気抑制体としての切欠部を回転さ せる回転手段の構成を示す概略斜視図
[図 8]本発明の実施の形態 1に係る定着装置の磁気抑制体としての切欠部を退避位 置に回転させた状態を示す概略断面図
[図 9]本発明の実施の形態 2に係る定着装置の構成を示す概略断面図
[図 10]本発明の実施の形態 2に係る定着装置のセンタアーコァに磁気抑制体として の磁気遮蔽部材を配設した構成を示す概略斜視図
[図 11]本発明の実施の形態 2に係る定着装置の磁気抑制体としての磁気遮蔽部材 を回転させる回転手段の構成を示す概略斜視図
[図 12]本発明の実施の形態 2に係る定着装置の磁気抑制体としての磁気遮蔽部材 を退避位置に回転させた状態を示す概略断面図
[図 13]本発明の実施の形態 3に係る定着装置の構成を示す概略断面図 [図 14]本発明の実施の形態 3に係る定着装置の磁気抑制体としての切欠部を退避 位置に回転させた状態を示す概略断面図
[図 15]本発明の実施の形態 4に係る定着装置の構成を示す概略断面図
[図 16]本発明の実施の形態 4に係る定着装置のセンタアーコァの構成を示す概略斜 視図
[図 17A]本発明の実施の形態 4に係る定着装置の矩形状のセンタアーコァの構成を 示す概略断面図
[図 17B]本発明の実施の形態 4に係る定着装置のクロス状のセンタアーコァの構成を 示す概略断面図
[図 17C]本発明の実施の形態 4に係る定着装置のクロス状のセンタアーコァの段付 部に磁気遮蔽部材を埋め込んだ構成を示す概略断面図
[図 18]本発明の実施の形態 5に係る定着装置の構成を示す概略断面図
[図 19]本発明の実施の形態 5に係る定着装置の要部の動作態様を示す概略断面図
[図 20]本発明の実施の形態 6に係る定着装置の構成を示す概略断面図
発明を実施するための最良の形態
[0026] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各 図において同一の構成または機能を有する構成要素及び相当部分には、同一の符 号を付してその説明は繰り返さな 、。
[0027] (実施の形態 1)
図 3は、本発明の実施の形態 1に係る定着装置を搭載するのに適した画像形成装 置の全体構成を示す概略断面図である。
[0028] 図 3に示すように、画像形成装置 100は、電子写真感光体 (以下、「感光ドラム」と称 する） 101、帯電器 102、レーザービームスキャナ 103、現像器 105、給紙装置 107、 定着装置 200及びクリーニング装置 113などを具備して 、る。
[0029] 図 3において、感光ドラム 101は、矢印の方向に所定の周速度で回転駆動されなが ら、その表面が帯電器 102によってマイナスの所定の暗電位 V0に一様に帯電される
[0030] レーザービームスキャナ 103は、図示しない画像読取装置やコンピュータ等のホス ト装置から入力される画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調され たレーザービーム 104を出力し、一様に帯電された感光ドラム 101の表面をレーザー ビーム 104によって走査露光する。これにより、感光ドラム 101の露光部分の電位絶 対値が低下して明電位 VLとなり、感光ドラム 101の表面に静電潜像が形成される。
[0031] 現像器 105は、回転駆動される現像ローラ 106を備えている。現像ローラ 106は、 感光ドラム 101と対向して配置されており、その外周面にはトナーの薄層が形成され る。また、現像ローラ 106には、その絶対値が感光ドラム 101の暗電位 V0よりも小さく 、明電位 VLよりも大き 、現像バイアス電圧が印加されて 、る。
[0032] これにより、現像ローラ 106上のマイナスに帯電したトナーが感光ドラム 101の表面 の明電位 VLの部分にのみ付着し、感光ドラム 101の表面に形成された静電潜像が 反転現像されて顕像化されて、感光ドラム 101上に未定着トナー像 111が形成され る。
[0033] 一方、給紙装置 107は、給紙ローラ 108により所定のタイミングで記録媒体としての 記録紙 109を一枚ずつ給送する。給紙装置 107から給送された記録紙 109は、一対 のレジストローラ 110を経て、感光ドラム 101と転写ローラ 112との-ップ部に、感光ド ラム 101の回転と同期した適切なタイミングで送られる。これにより、感光ドラム 101上 の未定着トナー像 111が、転写バイアスが印加された転写ローラ 112により記録紙 1 09に転写される。
[0034] このようにして未定着トナー像 111が形成担持された記録紙 109は、記録紙ガイド 1 14により案内されて感光ドラム 101から分離された後、定着装置 200の定着部位に 向けて搬送される。定着装置 200は、その定着部位に搬送された記録紙 109に未定 着トナー像 111を加熱定着する。
[0035] 未定着トナー像 111が加熱定着された記録紙 109は、定着装置 200を通過した後 、画像形成装置 100の外部に配設された排紙トレイ 116上に排出される。
[0036] 一方、記録紙 109が分離された後の感光ドラム 101は、その表面の転写残トナー等 の残留物がクリーニング装置 113によって除去され、繰り返し次の画像形成に供され る。
[0037] 次に、図 3に示した画像形成装置 100の定着装置について説明する。図 4は、この 定着装置の構成を示す断面図である。図 4に示すように、この定着装置 200は、定着 ベルト 210、ベルト支持部材としての支持ローラ 220、電磁誘導加熱手段としての励 磁装置 230、定着ローラ 240及びベルト回転手段としての加圧ローラ 250などを具備 している。
[0038] 図 4において、定着ベルト 210は、支持ローラ 220と定着ローラ 240とに懸架されて いる。支持ローラ 220は、定着装置 200の本体側板 201の上部側に回転自在に軸 支されている。定着ローラ 240は、本体側板 201に短軸 202により揺動自在に取り付 けられた揺動板 203に回転自在に軸支されている。加圧ローラ 250は、定着装置 20 0の本体側板 201の下部側に回転自在に軸支されている。
[0039] 揺動板 203は、コイルパネ 204の緊縮習性により、短軸 202を中心として時計方向 に揺動する。定着ローラ 240は、この揺動板 203の揺動に伴って変位し、その変位に より定着ベルト 210を挟んで加圧ローラ 250に圧接して 、る。支持ローラ 220は図示 されないパネにより定着ローラ 240と反対側に付勢され、これにより定着ベルト 210に は所定の張力が付与されている。
[0040] 加圧ローラ 250は、図示しない駆動源により矢印方向に回転駆動される。定着ロー ラ 240は、加圧ローラ 250の回転により定着ベルト 210を挟持しながら従動回転する 。これにより、定着ベルト 210が、定着ローラ 240と加圧ローラ 250とに挟持されて矢 印方向に回転される。この定着ベルト 210の挟持回転により、定着ベルト 210と加圧 ローラ 250との間に未定着トナー像 111を記録紙 109上に加熱定着するための-ッ プ部が形成される。
[0041] 励磁装置 230は、前記 IH方式の電磁誘導加熱手段からなり、図 4に示すように、定 着ベルト 210の支持ローラ 220に懸架された部位の外周面に沿って配設した磁気発 生手段としての励磁コイル 231と、励磁コイル 231を覆うフェライトで構成したコア 232 とを備えている。励磁コイル 231は、通紙幅方向に延伸し定着ベルト 210の両端で折 り返して卷回される。また、支持ローラ 220の内部には定着ベルト 210及び支持ロー ラ 220を挟んで励磁コイル 231と対向する対向コア 233を備えている。
[0042] 励磁コイル 231は、細い線を束ねたリッツ線を用いて形成されており、支持ローラ 2 20に懸架された定着ベルト 210の外周面を覆うように、断面形状が半円形に形成さ れている。励磁コイル 231には、図示しない励磁回路力も駆動周波数が 25kHzの励 磁電流が印加される。これより、コア 232と対向コア 233との間に交流磁界が発生し、 定着ベルト 210の導電層に渦電流が発生して定着ベルト 210が発熱する。なお、本 例では、定着ベルト 210が発熱する構成である力 支持ローラ 220を発熱させ、この 支持ローラ 220の熱を定着ベルト 210に伝導する構成としてもよい。
[0043] コア 232は、励磁コイル 231の中心と背面の一部に設けられている。コア 232及び 対向コア 233の材料としては、フェライトの他、パーマロイ等の高透磁率の材料を用 いることがでさる。
[0044] この定着装置 200は、図 4に示すように、未定着トナー像 111が転写された記録紙 109を、未定着トナー像 111の担持面を定着ベルト 210に接触させるように矢印方向 力も搬送することにより、記録紙 109上に未定着トナー像 111を加熱定着することが できる。
[0045] なお、支持ローラ 220との接触部を通り過ぎた部分の定着ベルト 210の裏面には、 サーミスタカもなる温度センサ 260が接触するように設けられて 、る。この温度センサ 260により定着ベルト 210の温度が検出される。温度センサ 260の出力は、図示しな い制御装置に与えられている。制御装置は、温度センサ 260の出力に基づいて、最 適な画像定着温度となるように、前記励磁回路を介して励磁コイル 231に供給する 電力を制御し、これにより定着ベルト 210の発熱量を制御している。
[0046] また、記録紙 109の搬送方向下流側の、定着ベルト 210の定着ローラ 240に懸架 された部分には、加熱定着を終えた記録紙 109を排紙トレイ 116に向けてガイドする 排紙ガイド 270が設けられて ヽる。
[0047] さらに、励磁装置 230には、励磁コイル 231及びコア 232と一体に、保持部材として のコイルガイド 234が設けられている。このコイルガイド 234は、 PEEK材ゃ PPSなど の耐熱温度の高い樹脂で構成されている。このコイルガイド 234は、定着ベルト 210 力も放射される熱が定着ベルト 210と励磁コイル 231との間の空間に籠もって、励磁 コイル 231が損傷を受けるのを回避することができる。
[0048] なお、図 4に示したコア 232は、その断面形状が半円形になっている力 このコア 2 32は必ずしも励磁コイル 231の形状に沿った形状とする必要はなぐその断面形状 は、例えば、略 Πの字状であってもよい。
[0049] 定着ベルト 210は、基材がガラス転移点 360 (°C)のポリイミド榭脂中に銀粉を分散 して導電層を形成した、直径 50mm、厚さ 50 mの薄肉の無端状ベルトで構成され ている。前記導電層は、厚さ 10 m銀層を 2— 3積層した構成としてもよい。また、さ らに、この定着ベルト 210の表面には、離型性を付与するために、フッ素榭脂からな る厚さ 5 μ mの離型層（図示せず)を被覆してもよい。定着ベルト 210の基材のガラス 転移点は、 200 (°C)— 500 (°C)の範囲であることが望ましい。さらに、定着ベルト 21 0の表面の離型層としては、 PTFE、 PFA、 FEP、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離 型性の良好な榭脂ゃゴムを単独であるいは混合して用いてもょ 、。
[0050] なお、定着ベルト 210の基材の材料としては、上述のポリイミド榭脂の他、フッ素榭 脂等の耐熱性を有する榭脂、電铸によるニッケル薄板及びステンレス薄板等の金属 を用いることもできる。例えば、この定着ベルト 210は、厚さ 40 /z mの SUS430 (磁性 )又は SUS304 (非磁性）の表面に、厚さ 10 mの銅メツキを施した構成のものであ つてもよい。
[0051] また、定着ベルト 210は、モノクロ画像の加熱定着用の像加熱体として用いる場合 には離型性のみを確保すればよいが、この定着ベルト 210をカラー画像の加熱定着 用の像加熱体として用いる場合には厚いゴム層を形成して弾性を付与することが望 ましい。また、定着ベルト 210の熱容量は、 60JZK以下であるのが好ましぐさらに好 ましくは、 40JZK以下である。
[0052] 支持ローラ 220は、直径が 20mm、長さが 320mm、厚みが 0. 2mmの円筒状の金 属ローラ力もなる。なお、支持ローラ 220の材料としては、鉄及びニッケル等の磁性を 有する金属を用いるのが好まし 、。
[0053] 図 4に示すように、励磁コイル 231に対向して対向コア 233を用いる場合は、支持口 ーラ 220は固有抵抗が 50 μ Ω cm以上である非磁性のステンレス材を用いることが 好ましい。ちなみに、非磁性のステンレス材である SUS304で構成した支持ローラ 22 0は、固有抵抗が 72 Ω cmと高くかつ非磁性であるので支持ローラ 220を透過する 磁束があまり遮蔽されず、例えば 0. 2mmの肉厚のものでは支持ローラ 220の発熱 が極めて小さくなるので、定着ベルト 210が有効に発熱する。また、 SUS304で構成 した支持ローラ 220は、機械的強度も高いので 0. 04mmの肉厚に薄肉化して熱容 量をさらに小さくすることができる。
[0054] 定着ローラ 240は、表面が低硬度（ここでは、 JISA30度）、直径 30mmの低熱伝導 性の弾力性を有する発泡体であるシリコーンゴムによって構成されている。
[0055] カロ圧ローラ 250は、硬¾ISA65度のシリコーンゴムによって構成されている。この 加圧ローラ 250の材料としては、フッ素ゴム、フッ素榭脂等の耐熱性榭脂ゃ他のゴム を用いてもよい。また、加圧ローラ 250の表面には、耐摩耗性や離型性を高めるため に、 PFA、 PTFE、 FEP等の榭脂あるいはゴムを、単独あるいは混合して被覆するこ とが望ましい。また、加圧ローラ 250は、熱伝導性の小さい材料によって構成されるこ とが望ましい。
[0056] 次に、本実施の形態 1に係る定着装置の構成についてさらに詳細に説明する。図 5 は、本実施の形態 1に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。図 5に示すよ うに、この定着装置 300は、磁性材料で構成される前記発熱体としての発熱ローラ 3 10、前記磁束発生手段としての励磁コイル 331、励磁コイル 331を覆うアーチコア 3 32、アーチコア 332と発熱ローラ 310との間の磁束の経路を形成する前記磁路形成 体としてのセンターコア 333及びサイドコア 334などを具備している。
[0057] 図 5及び図 6において、センターコア 333は、発熱ローラ 310の回転軸方向に平行 なフェライトなどの強磁性体からなる円柱状の回転体で構成され、励磁コイル 331の 卷回中心に配置される。このセンターコア 333には、その発熱ローラ 310の非通紙領 域に対向する対向面に、前記磁気抑制体としての 2つの切欠部 333a, 333bが形成 されている。これらの切欠部 333a, 333bは、センターコア 333を挟んで互いに向き 合うように位置している。
[0058] また、切欠部 333a, 333bは、記録紙 109の通紙基準に応じてセンターコア 333へ の形成位置が決められている。ここでは、記録紙 109の通紙基準をセンター基準とし 、切欠咅 333a, 333b力センターコア 333の両端咅に形成されて!ヽる。
[0059] また、センターコア 333の長さは、発熱ローラ 310の最大通紙領域幅である B4サイ ズの記録紙の幅よりも大きく形成されている。ここでは、図 6に示すように、センターコ ァ 333の長さ力 A3サイズの記録紙の幅に対応するように構成されている。また、切 欠部 333aは、発熱ローラ 310と加圧ローラ 250との-ップ部に A4サイズの記録紙を 通紙した場合における発熱ローラ 310の非通紙領域幅に対応した長さを有している 。さらに、切欠部 333bは、発熱ローラ 310と加圧ローラ 250との-ップ部に B4サイズ の記録紙を通紙した場合における発熱ローラ 310の非通紙領域幅に対応した長さを 有している。
[0060] 図 7は、センターコア 333の切欠部 333a, 333bを回転させる回転手段 500を示す 概略斜視図である。この回転手段 500は、図 7に示すように、センターコア 333の支 軸に設けた小歯車 501、小歯車 501〖こ嚙み合う大歯車 502、大歯車 502を軸支して 回転するステッピングモータ 503などで構成されている。
[0061] 図 7において、ステッピングモータ 503がオン（通電）状態になると、その支軸の回 転により大歯車 502が回転して小歯車 501が従動回転する。この小歯車 501の従動 回転により、センターコア 333の支軸が回転して、切欠部 333a, 333bのうちの通紙 される記録紙サイズの非通紙領域幅に対応した長さの所定の切欠部が、図 8に示す 退避位置から図 5に示す遮蔽位置に回転する。
[0062] ここでは、図 5に示すように、切欠部 333bが、その退避位置力も遮蔽位置に回転す る。このようにして、切欠部 333bがその退避位置力も遮蔽位置に回転することにより 、 B4サイズの記録紙を通紙した場合の発熱ローラ 310の非通紙領域に対応するセ ンターコア 333と発熱ローラ 310との磁気的な結合が切欠部 333bにより抑制される。
[0063] また、切欠部 333aが、回転手段 500によりその退避位置力 遮蔽位置に回転する と、 A4サイズの記録紙を通紙した場合の発熱ローラ 310の非通紙領域に対応するセ ンターコア 333と発熱ローラ 310との磁気的な結合が切欠部 333aにより抑制される。
[0064] このように、この定着装置 300は、回転手段 500により各切欠部 333a, 333bを、そ の退避位置力も遮蔽位置に回転して、センターコア 333と発熱ローラ 310との磁気的 な結合力を制御している。
[0065] すなわち、この定着装置 300では、センターコア 333の回転により、磁気抑制体で ある各切欠部 333a, 333bが、図 5に示す前記遮蔽位置に臨んだ状態と、図 8に示 す前記退避位置に臨んだ状態とで、前記非通紙領域に対応する部位の発熱ローラ 310とセンターコア 333との間隔が変化する。 [0066] この非通紙領域に対応する部位の発熱ローラ 310とセンターコア 333との間隔は、 図 5に示すように、各切欠部 333a, 333bが、前記遮蔽位置に臨んだ状態では広く なり、図 8に示すように、各切欠部 333a, 333bが、前記退避位置に臨んだ状態では 狭くなる。
[0067] また、センターコア 333と発熱ローラ 310との磁気的な結合度は、センターコア 333 と発熱ローラ 310との間隔が狭くなると強くなり、センターコア 333と発熱ローラ 310と の間隔が広くなると弱くなる。
[0068] 従って、この定着装置 300では、回転手段 500によりセンターコア 333を回転して 切欠部 333a, 333bを前記遮蔽位置に臨ませることにより、センターコア 333と発熱 ローラ 310との磁気的な結合度を弱めて発熱ローラ 310の非通紙領域の過昇温を抑 ff¾することができる。
[0069] また、この定着装置 300においては、センターコア 333を回転させるだけで、センタ 一コア 333と発熱ローラ 310との磁気的な結合度の強弱の切り替えを行うことができ るので、発熱ローラ 333の通紙領域幅を、図 6に示したように、 A4サイズと B4サイズと の 2種類のサイズの記録紙の紙幅に容易に対応させることができる。
[0070] さらに、この定着装置 300では、前記磁気抑制体をセンターコア 333に形成した切 欠部 333a, 333bで構成しているので、前記磁気抑制体を別部材として用意する必 要がなぐその構成の簡素化及び低廉ィ匕を実現できる。
[0071] (実施の形態 2)
次に、実施の形態 2に係る定着装置の特徴部の構成について説明する。図 9は、 本実施の形態 2に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。図 9に示すよう〖こ 、この定着装置 700は、前記磁気抑制体を磁気遮蔽部材 70 la, 701bで構成したも のであり、その他の構成は、実施の形態 1に係る定着装置 300と同様である。
[0072] 前記磁気抑制体としての磁気遮蔽部材 701a, 701bは、発熱ローラ 310の非通紙 領域に対応するセンターコア 333と発熱ローラ 310との磁気的な結合を遮断すること ができる素材、例えば、銅もしくはアルミなどの安価な低透磁率の電気導体で形成さ れる。この磁気遮蔽部材 701a, 701bは、図 9及び図 10に示すように、発熱ローラ 31 0の非通紙領域に対向するセンターコア 333の周面に、互いに向き合うように配設さ れている。
[0073] また、本実施の形態 2に係る定着装置 700は、実施の形態 1に係る定着装置 300と 同様、記録紙 109の通紙基準がセンター基準になっており、磁気遮蔽部材 701a, 7 01bがセンターコア 333の両端部に形成されている。
[0074] ここで、センターコア 333は、発熱ローラ 310の最大通紙領域幅である B4サイズの 記録紙の幅よりも大きく形成されている。ここでは、図 10に示すように、センターコア 3 33の長さ力 A3サイズの記録紙の幅に対応するように構成されている。また、磁気 遮蔽部材 70 laは、発熱ローラ 310と加圧ローラ 250との-ップ部に A4サイズの記録 紙を通紙した場合における発熱ローラ 310の非通紙領域幅に対応した長さを有して いる。さらに、磁気遮蔽部材 701bは、発熱ローラ 310と加圧ローラ 250との-ップ部 に B4サイズの記録紙を通紙した場合における発熱ローラ 310の非通紙領域幅に対 応した長さを有している。
[0075] また、磁気遮蔽部材 701a, 701bは、図 11に示す回転手段 900により、センターコ ァ 333と共に回転される。この回転手段 900は、図 7に示した回転手段 500と同様、 センターコア 333の支軸に設けた小歯車 901、小歯車 901に嚙み合う大歯車 902、 大歯車 902を軸支して回転するステッピングモータ 903などで構成されている。
[0076] 図 11において、ステッピングモータ 903がオン（通電）状態になると、その支軸の回 転により大歯車 902が回転して小歯車 901が従動回転する。この小歯車 901の従動 回転により、センターコア 333の支軸が回転して、磁気遮蔽部材 701a, 701bのうち の通紙される記録紙サイズの非通紙領域幅に対応した長さの所定の磁気遮蔽部材 力 図 12に示す退避位置から図 9に示す遮蔽位置に回転する。
[0077] ここでは、図 9に示すように、磁気遮蔽部材 701bが、その退避位置力も遮蔽位置に 回転する。このようにして、磁気遮蔽部材 701bがその退避位置力も遮蔽位置に回転 することにより、 B4サイズの記録紙を通紙した場合の発熱ローラ 310の非通紙領域 に対応するセンターコア 333と発熱ローラ 310との磁気的な結合が磁気遮蔽部材 70 lbにより抑制される。
[0078] また、磁気遮蔽部材 701aが、回転手段 900によりその退避位置力も遮蔽位置に回 転すると、 A4サイズの記録紙を通紙した場合の発熱ローラ 310の非通紙領域に対 応するセンターコア 333と発熱ローラ 310との磁気的な結合が磁気遮蔽部材 70 laに より抑制される。
[0079] このように、この定着装置 700は、回転手段 900により各磁気遮蔽部材 701a, 701 bを、その退避位置力も遮蔽位置に回転して、センターコア 333と発熱ローラ 310との 磁気的な結合を遮断したり促進したりしている。
[0080] すなわち、この定着装置 700では、センターコア 333の回転により、磁気抑制体で ある各磁気遮蔽部材 701a, 701bが、図 9に示す前記遮蔽位置に臨んだ状態で、前 記非通紙領域に対応する部位の発熱ローラ 310とセンターコア 333との磁気的な結 合が遮断される。
[0081] このように、この定着装置 700では、回転手段 900によりセンターコア 333を回転し て各磁気遮蔽部材 701a, 701bを前記遮蔽位置に臨ませることにより、センターコア 333と発熱ローラ 310との磁気的な結合が遮断されるので、発熱ローラ 310の非通紙 領域の過昇温を抑制することができる。
[0082] また、この定着装置 700においては、実施の形態 1に係る定着装置 300と同様、セ ンターコア 333を回転させるだけで、センターコア 333と発熱ローラ 310との磁気的な 結合を遮断したり促進したりできるので、発熱ローラ 333の通紙領域幅を、図 10に示 したように、 A4サイズと B4サイズとの 2種類のサイズの記録紙の紙幅に容易に対応さ せることができる。
[0083] さらに、この定着装置 700では、前記磁気抑制体をセンターコア 333に配設した磁 気遮蔽部材 701a, 701bで構成しているので、前記磁気抑制体を別部材として用意 する必要がなぐその構成の簡素化及び低廉ィ匕を実現できる。
[0084] また、この定着装置 700は、磁気遮蔽部材 701a, 701bを励磁コイル 331の卷回 中心に配置する構成であるので、磁気遮蔽部材 701a, 701bの厚みを薄くする必要 性を無くすことができ、例えば lmm程度に厚さを増すことが可能になる。これにより、 磁気遮蔽部材 701a, 701bは電気抵抗が小さくなるので、磁気遮蔽部材 701a, 70 lbの発熱は抑えられる。また、磁気遮蔽体 301は、熱伝導率及び比熱が高いフェラ イト等の材料で構成されるセンターコア 333に配設されているので、磁気遮蔽部材 7 Ola, 701bで生じた熱はセンターコア 333に伝導して拡散し、磁気遮蔽部材 701a, 701bの過度な温度上昇を抑えられる。また、磁気遮蔽部材 701a, 701bは厚みを増 すことにより電気抵抗が小さくなり、渦電流が流れやすくなる。これにより、反発磁界 が強まって磁束をより効果的に遮蔽することができる。さらに、磁気遮蔽部材 701a, 7 Olbは通孔 35を必要としないので、図 1の磁束遮蔽板 31に比べて磁束をより効果的 に遮蔽できる。
[0085] (実施の形態 3)
次に、実施の形態 3に係る定着装置の構成について説明する。図 13は、本実施の 形態 3に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。図 13に示すように、この定 着装置 1100は、励磁コイル 331を覆うアーチコア 332のセンターコア 333を挟んで 発熱ローラ 310と対向する側に、センターコア 333を迂回するように磁束の経路を形 成する迂回経路部 332aを形成したものである。なお、この定着装置 1100のその他 の構成は、実施の形態 2に係る定着装置 700と同様である。
[0086] この定着装置 1100は、センターコア 333に形成された磁気抑制体としての磁気遮 蔽部材 701a, 701bにより磁気的な結合度が規制される磁束の経路の他に、アーチ コア 332の迂回経路部 332aにより新たな磁束の経路が形成される。
[0087] このように、この定着装置 1100は、迂回経路部 332aにより新たな磁束の経路を確 保することができるので、発熱ローラ 310の過昇温を起こさずに通紙できる通紙領域 サイズの数を増やすことができる。
[0088] つまり、この定着装置 1100では、磁路 600の閉ループのうち、センターコア 333と 発熱ローラ 310との間の磁束が集中している部位を、センターコア 333の磁気遮蔽 部材 701a, 701bにより遮蔽している。従って、この定着装置 1100においては、発 熱ローラ 310の非通紙領域に対応するセンターコア 333と発熱ローラ 310との磁気 的な結合を効率よく抑制することができ、前記磁気抑制体である磁気遮蔽部材 701a , 701bの回転方向の幅を小さく構成することができ、図 13に示すように、センターコ ァ 333に 2つの磁気遮蔽部材 701a, 701bを形成することができる。
[0089] 従って、この定着装置 1100においては、その発熱ローラ 310の通紙領域を、セン ターコア 333に形成した 2つの磁気遮蔽部材 701a, 701bにより規制される 2種類の サイズの記録紙と、図 14に示すように、アーチコア 332の迂回経路部 332aを通る新 たな磁束の経路に対応した 3種類目のサイズの記録紙とに対応させることが可能に なる。この実施の形態では、図 10における A4, B4のサイズの他に A3のサイズにも 対応させることができる。
[0090] また、この定着装置 1100は、磁気遮蔽部材 701a, 701bを励磁コイル 331の卷回 中心に配置する構成であるので、磁気遮蔽部材 701a, 701bの厚みを薄くする必要 性を無くすことができ、例えば lmm程度に厚さを増すことが可能になる。これにより、 磁気遮蔽部材 701a, 701bは電気抵抗が小さくなるので、磁気遮蔽部材 701a, 70 lbの発熱は抑えられる。また、磁気遮蔽体 301は、熱伝導率及び比熱が高いフェラ イト等の材料で構成されるセンターコア 333に配設されているので、磁気遮蔽部材 7 Ola, 701bで生じた熱はセンターコア 333に伝導して拡散し、磁気遮蔽部材 701a, 701bの過度な温度上昇を抑えられる。また、磁気遮蔽部材 701a, 701bは厚みを増 すことにより電気抵抗が小さくなり、渦電流が流れやすくなる。これにより、反発磁界 が強まって磁束をより効果的に遮蔽することができる。さらに、磁気遮蔽部材 701a, 7 01bは通孔 35を必要としないので、図 1の磁束遮蔽板 31に比べて磁束をより効果的 に遮蔽できる。
[0091] (実施の形態 4)
次に、実施の形態 4に係る定着装置の構成について説明する。図 15は、本実施の 形態 4に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。図 15及び図 16に示すよう に、この定着装置 1300は、前記磁気抑制体を段付部 1333a、 1333bで構成したも のであり、その他の構成は、実施の形態 1に係る定着装置 300と同様である。
[0092] この定着装置 1300のセンターコア 1333は、矩形状の柱体で構成されている。また 、前記磁気抑制体としての段付部 1333a、 1333bは、図 16に示すように、発熱ロー ラ 310の非通紙領域に対向するセンターコア 1333の両端部の下半分に形成されて いる。これにより、図 15に示すように、段付部 1333a、 1333bが形成されていない側 のセンターコア 1333の対向面の回転方向の幅 W1は、段付部 1333a、 1333b力 S形 成されている側のセンターコア 333の対向面の回転方向の幅 W2よりも大きくなる。
[0093] すなわち、この定着装置 1300においては、センターコア 1333の回転により、その 磁気抑制体である段付部 1333a、 1333bが発熱ローラ 310に対向する対向位置に 臨んだ状態と、段付部 1333a、 1333bが発熱ローラ 310から退避する退避位置に臨 んだ状態とで、発熱ローラ 310の非通紙領域に対向するセンターコア 1333の対向 面の回転方向の幅が変化する。
[0094] この発熱ローラ 310の非通紙領域に対向するセンターコア 1333の対向面の回転 方向の幅は、段付部 1333a、 1333bが前記退避位置に臨んだ状態では広い幅 W1 となり、段付部 1333a、 1333bが前記対向位置に臨んだ状態では狭い幅 W2となる。 また、発熱ローラ 310とセンターコア 1333との磁気的な結合力は、センターコア 133 3の対向面の回転方向の幅が広くなると強くなり、発熱ローラ 310の非通紙領域に対 向するセンターコア 1333の対向面の回転方向の幅が狭くなると弱くなる。
[0095] 従って、この定着装置 1300によれば、回転手段 500 (又は 900)によりセンターコ ァ 1333を回転して、段付部 1333a、 1333bを前記対向位置に臨ませることにより、 発熱ローラ 310とセンターコア 1333との磁気的な結合度を弱めて、発熱ローラ 310 の非通紙領域の過昇温を抑制することができる。
[0096] また、この定着装置 1300においては、センターコア 1333を回転させるだけで、発 熱ローラ 310とセンターコア 1333との磁気的な結合度の強弱の切り替えを行うことが できるので、発熱ローラ 310の通紙領域幅を複数種類のサイズの記録紙の紙幅に容 易〖こ対応させることができる。
[0097] また、この定着装置 1300は、前記磁気抑制体を別部材として用意する必要がない ので、構成の簡素化及び低廉化を実現できる。このように、この定着装置 1300によ れば、複数種類のサイズの記録紙の通紙時における発熱ローラ 310の非通紙領域 の過昇温を容易に防止することができる。
[0098] なお、この定着装置 1300におけるセンターコア 1333の形状としては、図 16に示し た矩形状以外に、図 17Bに示すような 4種の段付部 1333a, 1333b, 1333cが形成 されたクロス状であってもよ！/、。
[0099] また、図 17A, Cに示すように、センターコア 1333の段付部には、銅又はアルミから なる磁気遮蔽部材 1501a, 1501b, 1501cを埋め込んだ構成であってもよい。
[0100] (実施の形態 5)
次に、実施の形態 5に係る定着装置について説明する。図 18は、本実施の形態 5 に係る定着装置の概略断面図である。図 18に示すように、この定着装置 1600は、 前記磁路形成体としてのセンターコア 1633に、プーリ 1601により回転される無端べ ルト 1602を懸架し、この無端ベルト 1602の周面に、前記磁気抑制体としての所定 幅の磁気遮蔽層 1603を形成したものである。
[0101] この定着装置 1600においては、プーリ 1601〖こより無端ベルト 1602を回転して、こ の無端ベルト 1602の周面の磁気遮蔽層 1603により、図 19に示すように、発熱ロー ラ 310の非通紙領域に対応するセンターコア 1633の部位を覆い隠す。
[0102] これにより、無端ベルト 1602の磁気遮蔽層 1603により覆い隠された前記非通紙領 域に対応するセンターコア 1633と発熱ローラ 310との磁気的な結合度が抑制されて 、発熱ローラ 310の非通紙領域の過昇温が抑制される。
[0103] また、この定着装置 1600においては、無端ベルト 1602を長くすることにより、前記 磁気抑制体としての磁気遮蔽層 1603を数多く設けることができるので、前記発熱体 をより多くの通紙サイズ (加熱幅）に対応した構成とすることができる。
[0104] (実施の形態 6)
次に、実施の形態 6に係る定着装置の構成について説明する。図 20は、本実施の 形態 6に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。図 20に示すように、この定 着装置 1800は、アーチコア 332と励磁コイル 331との間に漏洩磁気遮蔽体 1801を 配設して構成したものであり、その他の構成は、実施の形態 3に係る定着装置 1100 と同様である。
[0105] 前記磁気抑制体としての磁気遮蔽部材 701bは、センターコア 333と発熱ローラ 31 0との磁気的な結合を遮断しているため、発熱ローラ 310の非通紙領域の過昇温は 抑制される。しかし、アーチコア 332から励磁コイル 331を貫いて発熱ローラ 310に達 する若干の漏洩磁束が生じる。この漏洩磁束を漏洩磁気遮蔽体 1801が遮蔽するの で、非通紙領域の過昇温は効果的に抑制される。
[0106] なお、漏洩磁気遮蔽体 1801は励磁コイル 331の卷回部位の幅よりも狭くする方が 好ましい。このようにすれば、発熱ローラ 310の最大通紙領域幅を加熱する場合にお いて、漏洩磁気遮蔽体 1801は、図 14に示す磁路 600の閉ループに影響を与えな V、ので温度ムラは生じな 、。 [0107] ところで、前記各実施の形態に係る定着装置においては、その発熱体として発熱口 ーラ 310を用いている力 この発熱体は、図 4に示した発熱ベルト 210であってもよい
[0108] また、前記各実施の形態に係る定着装置においては、前記磁気抑制体が配設され る前記磁路形成体をセンターコア 333 (又は 1333)としたが、前記磁気抑制体を配 設する磁路形成体は、アーチコア 332の磁路を横断する励磁コイル 331の側部に配 置したサイドコア 334であってもよい。この構成によれば、発熱ローラ 310の非通紙領 域に対応するサイドコア 334と発熱ローラ 310との磁気的な結合度の強弱を切り換え ることがでさる。
[0109] また、前記各実施の形態に係る定着装置は、磁束発生手段としての励磁コイル 33 1及びセンターコア 333などを、発熱ローラ 310の外側に配置した構成となっている。 このような構成の定着装置は、前記磁路形成体としてのセンターコア 333及びその回 転手段 500を配設する空間に余裕があり、装置本体の設計の自由度が向上される。 また、この構成の定着装置は、磁気遮蔽部材 701a, 701bが発熱ローラ 310の外側 に配置されているので、磁気遮蔽部材 701a, 701bに生じた熱は、周囲の空気の自 然対流により放熱しやすい。また、送風ファンによる強制対流による冷却も容易であ る。
[0110] なお、前記各実施の形態に係る定着装置は、磁束発生手段としての励磁コイル 33 1及びセンターコア 333などを、発熱ローラ 310の外側に配置しているので、消耗品 である発熱ローラ 310等の部品の交換やメンテナンスの作業効率が良好である。
[0111] 本明細書は、 2003年 10月 17日出願の特願 2003— 358023に基づく。この内容 はすべてここに含めておく。
産業上の利用可能性
[0112] 以上説明したように、本発明に係る定着装置は、小型に構成でき、かつ発熱体の 通紙領域力 非通紙領域への磁束の回り込みによる非通紙領域の過昇温を防止す ることができるので、電子写真方式あるいは静電記録方式の複写機、ファクシミリ及び プリンタ等の定着装置として有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 磁束を発生する磁束発生手段と、前記磁束により誘導加熱される発熱体と、前記発 熱体に対向して配置されて前記磁束発生手段と前記発熱体との間の磁束の経路を 形成する磁路形成体と、前記磁路形成体に配設されかつ前記磁路形成体と前記発 熱体との間の前記発熱体の非通紙領域に対応する磁束の経路の少なくとも一部を 遮蔽する遮蔽位置に臨むことにより前記非通紙領域に対応する前記磁路形成体と 前記発熱体との磁気的な結合を抑制する磁気抑制体と、回転により前記遮蔽位置と 前記遮蔽位置から退避した退避位置とに前記磁気抑制体を臨ませる回転手段と、を 具備する定着装置。
[2]
前記磁束発生手段は、前記発熱体の通紙幅方向に延伸し前記発熱体の両端で折 り返して卷回される励磁コイルと前記励磁コイルを覆うコアとを有し、前記磁路形成体 は、前記励磁コイルの卷回中心に配置したセンターコア力 なる請求項 1記載の定 着装置。
[3] 前記磁路形成体を回転する回転手段を備え、前記磁路形成体に、前記発熱体の 非通紙領域に対向する前記磁路形成体の対向面と前記発熱体との間隔を広げる切 欠部からなる前記磁気抑制体を形成した請求項 1記載の定着装置。
[4] 前記磁路形成体を回転する回転手段を備え、前記磁路形成体に、前記発熱体の 非通紙領域に対向する前記磁路形成体の対向面の回転方向の幅を変化させる段 付部からなる前記磁気抑制体を形成した請求項 1記載の定着装置。
[5] 前記磁気抑制体は、前記発熱体の非通紙領域に対応する前記磁束発生手段と前 記発熱体との磁気的な結合を遮断する電気導体から構成される磁気遮蔽部材から なる請求項 1記載の定着装置。
[6] 前記励磁コイルを覆うコアは、前記センターコアを挟んで前記発熱体と対向する側 に、前記センターコアを迂回するように磁束の経路を形成する迂回経路部を有して 、 る請求項 2記載の定着装置。
[7] 前記磁気抑制体は、前記磁路形成体に回転自在に懸架された無端状のベルトに 設けられて!/、る請求項 1記載の定着装置。
[8] 前記磁束発生手段は、前記発熱体の通紙幅方向に延伸し前記発熱体の両端で折 り返して卷回される励磁コイルと前記励磁コイルを覆うコアとを有し、前記磁気抑制体 が配設される前記磁路形成体は、前記コアの磁路を横断する前記励磁コイルの側部 に配置したサイドコア力 なる請求項 1記載の定着装置。
[9] 前記磁束発生手段は、前記発熱体の外側に配置されている請求項 1記載の定着 装置。
[10] 前記磁束発生手段は、前記発熱体の通紙幅方向に延伸し前記発熱体の両端で折 り返して卷回される励磁コイルと、前記励磁コイルを覆うコアと、前記励磁コイルと前 記コアとの間に配置され前記コア力 前記励磁コイルを貫き前記発熱体に達する漏 洩磁束を遮蔽する漏洩磁気遮蔽部材と、を有する請求項 1記載の定着装置。
[11] 前記漏洩磁気遮蔽部材の前記発熱体の回転方向の幅は、前記励磁コイルの前記 発熱体の回転方向の幅よりも狭い請求項 10記載の定着装置。
[12] 前記発熱体は、磁性材料からなる請求項 1記載の定着装置。
[13] 請求項 1記載の定着装置を具備する画像形成装置。
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