JP2004287246A - Fixing device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily manufacture many coil bobbins where burr causing damage to a coil hardly arises and also to easily manufacture a holding member where warping hardly arises. <P>SOLUTION: The holding member 110B is molded by compression molding, and the coil bobbins 110A are molded by injection molding. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、複写機やプリンタなどの画像形成装置に搭載され、用紙上の現像剤像を定着させる定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタル技術を利用した画像形成装置たとえば電子複写機では、加圧状態で加熱することにより現像剤像を用紙に定着させる定着装置を有している。
例えば、電子複写機では、原稿が載置された原稿台が露光され、その原稿からの反射光が光電変換素子たとえばＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）に導かれる。ＣＣＤは、原稿の画像に対応する画像信号を出力する。この画像信号に応じたレーザ光が感光体ドラムに照射されて、感光体ドラムの周面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像剤（トナー）の付着により顕像化される。感光体ドラムには、その感光体ドラムの回転にタイミングを合わせて用紙が送られ、その用紙に感光体ドラム上の顕像（現像剤像）が転写される。現像剤像が転写された用紙は、定着装置に送られる。
【０００３】
定着装置は、加熱ローラと、この加熱ローラに加圧状態で接しながらその加熱ローラと共に回転する加圧ローラとを備え、この両ローラ間に用紙を挟み込んでその用紙を搬送しながら、加熱ローラの熱によって用紙上の現像剤像を定着させる。
また、定着装置の加熱ローラの熱源としては、誘導加熱がある。これは、加熱ローラ内にコイルを収め、そのコイルにコンデンサを接続して共振回路を形成し、その共振回路を１つの共振回路に対して１つの周波数で励起することにより、コイルに高周波電流を流してコイルから高周波磁界を発生させ、その高周波磁界によって加熱ローラに渦電流を生じさせ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラを自己発熱させる。
【０００４】
さらに、近年では、省エネ対応技術としてウォーミングアップの短縮化が技術課題となっているが、対策として加熱ローラの薄肉化が上げられる。
しかしながら、加熱ローラの肉厚が薄いほど熱容量が小さくなるため、加熱ローラ上の熱分布を一様に保つことが難しくなる。例えば、加熱ローラと同軸上に巻いたコイルにより加熱ローラを加熱する場合には、加熱ローラとコイルとの間隔が一定でなければ、加熱ローラ上の熱分布にむらが生じる。
【０００５】
例えば、加熱ローラと同軸上のコイルを保持するコイルボビンとそのコイルボビンを保持する保持部材とからなる誘導加熱部を有する定着装置においては、上記加熱ローラとコイルとの間隔を所定の間隔に維持するために、上記コイルボビン及び保持部材の成形において高い精度が要求される。従って、互いの嵌め合いの精度が高く、かつ、それぞれの成形における種々の条件を満たすコイルボビンと保持部材とが要望されている。また、定着装置では高温下で用紙に現像剤を定着させるため、誘導加熱部が高温となる。このため、高温下であっても高い嵌め合いの精度を有する上記コイルボビンと上記保持部材とが要望されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３１２１６５号公報。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、高温下で使用しても嵌め合わせの精度の高く、成形における種々の条件を満たすコイルボビンと保持部材とからなる誘導加熱部を有する定着装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の定着装置は、コイルにより発生する磁界の変化により発生する渦電流によって発熱する被加熱部材により現像剤を被画像形成媒体上に定着させるものにおいて、コイルを形成する電線が巻きつけられる中空のコイルボビンと、このコイルボビンの内側の形状と勘合する形状からなり、前記コイルボビンを所定位置に保持する保持部材とを有する誘導加熱手段を具備し、前記保持部材は圧縮成形により成形され、前記コイルボビンは射出成形により成形されることを特徴とする。
【０００９】
この発明の定着装置は、コイルにより発生する磁界の変化により発生する渦電流によって発熱する被加熱部材により現像剤を被画像形成媒体上に定着させるものにおいて、前記コイルを形成する電線が巻きつけられる中空のコイルボビンと、このコイルボビンの内側の形状と勘合する形状からなり、前記コイルボビンを所定位置に保持する保持部材とを有する誘導加熱手段を具備し、前記コイルボビンと前記保持部材とは、それぞれの熱膨張率の差が所定の許容範囲内の材料を用いて成形されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、画像形成装置としての複合型電子複写機の内部構成を示すものである。まず、本体１の上面部には、原稿載置用の透明の原稿台（ガラス板）２が設けられており、キャリッジ４に設けられた露光ランプ５が点灯することにより、原稿台２に載置されている原稿Ｄが露光される。
【００１１】
この露光による反射光が光電変換素子、例えばＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）１０に投影されることで画像信号が出力される。上記ＣＣＤ１０から出力される画像信号は、デジタル信号に変換され、そのデジタル信号が適宜に処理された後、レーザユニット２７に供給される。上記レーザユニット２７は、入力信号に応じてレーザビームＢを発する。
【００１２】
本体１の上面部において、自動原稿送りユニット４０が被さらない位置に、図示しない動作条件設定用のコントロールパネルが設けられている。上記コントロールパネルは、タッチパネル式の液晶表示部、数値入力用のテンキー、コピーキーなどを備えている。
【００１３】
一方、本体１内の略中央部には、感光体ドラム２０が回転自在に設けられている。この感光体ドラム２０の周囲には、帯電器２１、現像ユニット２２、転写器２３、剥離器２４、クリーナ２５、及び除電器２６が順次に配設され、既知のプロセス方法にて感光体ドラム２０上にトナー（現像剤）画像が形成され、そのトナー画像が用紙上に転写され、後述する定着装置１００により、用紙上のトナーが加熱、加圧定着される。
【００１４】
図２は、定着装置１００の概略構成を示すものである。
図２において定着装置１００は、コピー用紙Ｓの搬送路を上下に挟む位置に加熱ローラ１０１と加圧ローラ１０２とが設けられている。加圧ローラ１０２は、図示しない加圧機構により、加熱ローラ１０１の周面に加圧状態で接している。これらローラ１０１、１０２の接触部は、一定のニップ幅を持っている。
【００１５】
上記加熱ローラ１０１は、導電性材料、例えば鉄を筒状に成形し、その鉄の外周面に、例えば、４フッ化エチレン樹脂等のフッ素樹脂などを被覆したものである。上記加熱ローラ１０１は、図示しない駆動モータなどにより図示右方向に回転駆動される。上記加圧ローラ１０２は、上記加熱ローラ１０１の回転を受けて図示左方向に回転する。上記加熱ローラ１０１と上記加圧ローラ１０２との接触部をコピー用紙Ｓが通過し、且つコピー用紙が加熱ローラ１０１から熱を受けることにより、コピー用紙Ｓ上の現像剤像Ｔがコピー用紙Ｓに定着される。
【００１６】
上記加熱ローラ１０１の周囲には、コピー用紙Ｓを加熱ローラ１０１から剥離するための隔離爪１０３、上記加熱ローラ１０１上に残るトナー及び紙屑等を除去するためのクリーニング部材１０４、上記加熱ローラ１０１の表面に離型剤を塗布するための塗布ローラ１０５とが配設されている。
【００１７】
上記加熱ローラ１０１の内部には、誘導加熱用の誘導加熱部１１０が収容されている。上記誘導加熱部１１０は、コイル１１１としての電線が周面に巻かれたコイルボビン１１０Ａと、そのコイルボビン１１０Ａを保持する保持部材１１０Ｂとを有する。上記コイルボビン１１０Ａは、コイル１１１が複数のコイル（１１１ａ、…）からなる場合、コイルの数に応じた複数のコイルボビン１１０Ａ（１１０Ａａ、…）で構成される。上記誘導加熱部１１０には、後述する高周波回路により高周波電力が与えられ、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界が発せられることにより、加熱ローラ１０１に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で上記加熱ローラ１０１が自己発熱する。
【００１８】
図３は、複合型電子複写機の制御回路を示すものである。すなわち、メインＣＰＵ５０には、スキャンＣＰＵ７０、コントロールパネルＣＰＵ８０、及びプリントＣＰＵ９０とが接続されている。
上記メインＣＰＵ５０は、上記スキャンＣＰＵ７０、上記コントロールパネルＣＰＵ８０、及び上記プリントＣＰＵ９０を統括的に制御するもので、コピーキーの操作に応じたコピーモードの制御手段、ネットインタフェース５９への画像入力に応じたプリンタモードの制御手段、及びＦＡＸ送受信ユニット６０での画像受信に応じたファクシミリモードの制御手段などを備えている。
【００１９】
また、上記メインＣＰＵ５０には、制御プログラム記憶用のＲＯＭ５１、データ記憶用のＲＡＭ５２、画素カウンタ５３、画像処理部５５、ページメモリコントローラ５６、ハードディスクユニット５８、ネットインタフェース５９、及びＦＡＸ送受信ユニット６０とが接続されている。
【００２０】
上記ページメモリコントローラ５６は、上記ページメモリ５７に対する画像データの書込み及び読み出しを制御する。また、上記画像処理部５５、上記ページメモリコントローラ５６、上記ページメモリ５７、上記ハードディスクユニット５８、上記ネットインタフェース５９、及び上記ＦＡＸ送受信ユニット６０とは、上記画像データバス６１により相互に接続されている。
【００２１】
上記ネットインタフェース５９は、外部機器から伝送されてくる画像（画像データ）が入力されるプリンタモード用の入力部として機能する。このネットインタフェース５９には、ＬＡＮあるいはインターネットなどの通信ネットワーク２０１が接続され、その通信ネットワーク２０１に外部機器、例えば複数台のパーソナルコンピュータ２０２が接続されている。これらパーソナルコンピュータ２０２は、コントローラ２０３、ディスプレイ２０４、操作ユニット２０５などを備えている。
上記ＦＡＸ送受信ユニット６０は、電話回線２１０に接続されており、その電話回線２１０を介してファクシミリ送信されてくる画像（画像データ）を受信するファクシミリモード用の受信部として機能する。
【００２２】
上記スキャンＣＰＵ７０には、制御プログラム記憶用のＲＯＭ７１、データ記憶用のＲＡＭ７２、ＣＣＤ１０の出力を処理して画像データバス６１に供給する信号処理部７３、ＣＣＤドライバ７４、スキャンモータドライバ７５、露光ランプ５、自動原稿送り装置４０、及び、複数の原稿センサ１１などが接続されている。
【００２３】
上記ＣＣＤドライバ７４は、上記ＣＣＤ１０を駆動する。上記スキャンモータドライバ７５は、キャリッジ駆動用のスキャンモータ７６を駆動する。上記自動原稿送り装置４０は、トレイ４１にセットされる原稿Ｄ及びそのサイズを検知するための原稿センサ４３を有している。
【００２４】
上記コントロールパネルＣＰＵ８０には、コントロールパネルのタッチパネル式液晶表示部１４、テンキー１５、オールリセットキー１６、コピーキー１７、及びストップキー１８とが接続されている。
【００２５】
上記プリントＣＰＵ９０には、制御プログラム記憶用のＲＯＭ９１、データ記憶用のＲＡＭ９２、プリントエンジン９３、用紙搬送ユニット９４、プロセスユニット９５、定着装置１００とが接続されている。プリントエンジン９３は、レーザユニット２７及びその駆動回路などにより構成されている。用紙搬送ユニット９４は、給紙カセット３０からトレイ３８にかけての用紙搬送機構及びその駆動回路などにより構成されている。プロセスユニット９５は、感光体ドラム２０及びその周辺部などにより構成されている。
上記プリントＣＰＵ９０及びその周辺構成を主体にして、上記画像処理部５５で処理された画像を用紙Ｐにプリントするプリント部が構成されている。
【００２６】
図４は、定着装置１００の電気回路の構成例を示すものである。
ここでは、上記加熱ローラ１０１内に収納される誘導加熱部１１０は、複数のコイル（１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ）からなるコイル１１１を有しているものとする。つまり、図４に示す例では、上記コイル１１１は、３つのコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに分かれている。図４に示す例において、上記コイル１１１ａは、第１のコイルを構成し、上記加熱ローラ１０１の中央部に存している。また、上記コイル１１１ｂ、及び１１１ｃは、第２のコイルを構成し、上記加熱ローラ１０１内の上記コイル１１１ａを挟む両側位置に存している。これらコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃは高周波発生回路１２０に接続されている。
【００２７】
また、上記加熱ローラ１０１の中央部には、温度センサ１１２が設けられている。上記温度センサ１１２は、上記加熱ローラ１０１の中央部の温度を検知する。また、上記加熱ローラ１０１の一端部には、温度センサ１１３が設けられている。上記温度センサ１１３は、上記加熱ローラ１０１の一端部の温度を検知する。これらの温度センサ１１２，１１３は、上記加熱ローラ１０１を回転駆動するための駆動ユニット１６０と共に、プリントＣＰＵ９０に接続されている。
【００２８】
上記プリントＣＰＵ９０は、駆動ユニット１６０を制御する機能に加え、第１のコイルとしてのコイル１１１ａを構成要素とする後述する第１共振回路（出力電力Ｐ１）の動作、及び、第２のコイルとしてのコイル１１１ｂ及び１１１ｃを構成要素とする後述する第２共振回路（出力電力Ｐ２）の動作を指定するためのＰ１／Ｐ２切替信号を発する機能、各共振回路の出力電力、温度センサ１１２，１１３の検知温度に応じて制御する機能を備えている。
【００２９】
上記高周波発生回路１２０は、高周波磁界発生用の高周波電力を発生するもので、整流回路１２１及びこの整流回路１２１の出力端に接続されたスイッチング回路１２２を備えている。上記整流回路１２１は、商用交流電源１３０の交流電圧を整流する。上記スイッチング回路１２２は、コイル１１１ａにより第１共振回路を形成し、コイル１１１ｂ，１１１ｃにより第２共振回路を形成している。
また、上記第１共振回路及び上記第２共振回路は、上記スイッチング回路１２２内に設けられた図示しないスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ等のトランジスタ）により選択的に励起される。
【００３０】
なお、第２のコイルを構成する上記コイル１１１ｂ及び１１１ｃは上記スイッチング回路１２２に対して並列に接続されている。同様に、上記誘導加熱部１１０において第１のコイルあるいは第２のコイルが複数のコイルで構成される場合、各コイルは上記スイッチング回路１２２に対して並列に接続されるものとする。
【００３１】
上記第１共振回路は、上記コイル１１１ａのインダクタンス及び上記スイッチング回路１２２内のコンデンサ（図示しない）の静電容量等により定まる共振周波数ｆ１を有している。上記第２共振回路は、上記コイル１１１ｂ及び１１１ｃのインダクタンス及び上記スイッチング回路１２２内のコンデンサ（図示しない）の静電容量等により定まる共振周波数ｆ２を有している。
【００３２】
上記スイッチング回路１２２は、プリントＣＰＵ９０からのＰ１／Ｐ２切替信号に従い、コントローラ１４０によりオン，オフ駆動される。上記コントローラ１４０は、発振回路１４１及びＣＰＵ１４２を備えている。上記発振回路１４１は、上記スイッチング回路１２２に対する所定周波数の駆動信号を発する。上記ＣＰＵ１４２は、上記発振回路１４１の発振周波数（駆動信号の周波数）を制御するものである。上記ＣＰＵ１４２は、主要な機能として、例えば、次の（１）、（２）の手段を有している。
【００３３】
（１）プリントＣＰＵ９０からのＰ１／Ｐ２切替信号によって第１共振回路の動作（コイル１１１ａのみ使用）が指定されている場合、上記ＣＰＵ１４２は、上記第１共振回路をその共振周波数ｆ１の近傍における複数の周波数たとえば（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次（交互）に励起する制御手段を有している。
【００３４】
（２）プリントＣＰＵ９０からのＰ１／Ｐ２切替信号によって第１及び第２共振回路の動作（全てのコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの使用）が指定されている場合、上記ＣＰＵ１４２は、上記第１及び第２共振回路をそれぞれの共振周波数ｆ１，ｆ２の近傍における複数の周波数、例えば（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ），（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）で順次に励起する制御手段を有している。
【００３５】
次に、上記にように構成される定着装置１００の電気回路の作用について説明する。
上記第１共振回路の共振周波数ｆ１と同じ周波数（または近傍の周波数）の駆動信号が発振回路１４１から発せられると、その駆動信号により上記スイッチング回路１２２がオン，オフし、上記第１共振回路が励起される。この励起により、コイル１１１ａから高周波磁界が発生し、その高周波磁界によって加熱ローラ１０１の軸方向中央部に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１の軸方向中央部が自己発熱する。
【００３６】
上記第２共振回路の共振周波数ｆ２と同じ周波数（または近傍の周波数）の駆動信号が発振回路１４１から発せられると、その駆動信号により上記スイッチング回路１２２がオン，オフし、上記第２共振回路が励起される。この励起によりコイル１１１ｂ，１１１ｃから高周波磁界が発生し、その高周波磁界によって加熱ローラ１０１の軸方向両側部に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１の軸方向両側部が自己発熱する。
【００３７】
図５は、上記第１共振回路の出力電力Ｐ１と上記第１共振回路を励起する周波数との関係、及び上記第２共振回路の出力電力Ｐ２と上記第２共振回路を励起する周波数との関係を示す図である。
【００３８】
図５に示すように、上記第１共振回路の出力電力Ｐ１は、その第１共振回路の共振周波数ｆ１と同じ周波数で励起される場合にピークレベルとなり、励起される周波数が共振周波数ｆ１から離れるに従って山なりに徐々に減少するパターンとなる。
同様に、上記第２共振回路の出力電力Ｐ２は、その第２共振回路の共振周波数ｆ２と同じ周波数で励起される場合にピークレベルとなり、励起される周波数が共振周波数ｆ２から離れるに従って山なりに徐々に減少するパターンとなる。
【００３９】
大きいサイズの用紙Ｓに対する定着に際しては、第１及び第２共振回路が共に励起され、全てのコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃから高周波磁界が発せられる。この高周波磁界により加熱ローラ１０１の全体に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１の全体が自己発熱する。この場合、第１共振回路の共振周波数ｆ１を中心として上下に所定値Δｆずつ離れた２つの周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）を持つ駆動信号が発振回路１４１から順次出力され、続いて、第２共振回路の共振周波数ｆ２を中心として上下に所定値Δｆずつ離れた２つの周波数（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）を持つ駆動信号が発振回路１４１から順次出力される。
【００４０】
これら駆動信号により、第１共振回路がその共振周波数ｆ１を挟む２つの周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次励起され、続いて、第２共振回路がその共振周波数ｆ２を挟む２つの周波数（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）で順次励起される。これら周波数ごとの励起が繰り返される。
【００４１】
上記第１共振回路におけるコイル１１１ａの出力電力Ｐ１は、図５に示すように、周波数（ｆ１−Δｆ）での励起時にピークレベルＰ１ｃよりもわずかに低い値Ｐ１ａとなり、周波数（ｆ１＋Δｆ）での励起時もわずかにピークレベルＰ１ｃよりも低い値Ｐ１ｂとなる。
【００４２】
上記第２共振回路におけるコイル１１１ｂ，１１１ｃの出力電力Ｐ２は、周波数（ｆ２−Δｆ）での励起時にピークレベルＰ２ｃよりもわずかに低い値Ｐ２ａとなり、周波数（ｆ２＋Δｆ）での励起時もピークレベルＰ２ｃよりもわずかに低い値Ｐ２ｂとなる。
【００４３】
次に、上記誘導加熱部１１０の構成について説明する。
上記誘導加熱部１１０において、上記高周波発生回路１２０に対して並列接続する複数のコイルを配置するには、個々のコイルの接続が複雑となる。このため、本実施の形態では、１つのコイルとしての電線を巻いた１つのコイルボビンを１つのコイルユニットとし、複数のコイルユニットが１つの保持部材１１０Ｂに保持されて上記誘導加熱部１１０が形成されるものとする。
【００４４】
このように構成される各コイルユニットは、それぞれのコイルを上記加熱ローラ１０１と同軸上に保持するための保持部材１１０Ｂにより所定の位置に固定される。上記保持部材１１０Ｂは、各コイルユニットの各コイルボビン１１０Ａの内側に組み合わせられる。また、上記保持部材１１０Ｂと各コイルボビン１１０Ａとは、各コイルユニットが上記保持部材１１０Ｂに対して回転しないように、図示しない凹部と凸部とが勘合されて固定されるようになっている。
【００４５】
図６及び図７は、上記誘導加熱部１１０の構成例を示す図である。
図６に示す例では、上記誘導加熱部１１０は、３つのコイル１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃから構成されている。上記コイル１１１ａは、コイルボビン１１０Ａａに巻かれた電線により構成され、上記コイル１１１ｂは、コイルボビン１１０Ａｂに巻かれた電線により構成され、上記コイル１１１ｃは、コイルボビン１１０Ａｃに巻かれた電線により構成されている。すなわち、図６に示す誘導加熱部１１０は、３つのコイル１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが巻かれたコイルボビンＡａ、Ａｂ、Ａｃが保持部材１１０Ｂに保持された構成となっている。
【００４６】
また、図７に示す例では、上記誘導加熱部１１０は、１２個のコイル（ａ１〜ａ６、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３）から構成されている。各コイルは、それぞれ独立したコイルボビンに巻かれた電線により構成されている。図７に示す誘導加熱部１１０では、上記コイルａ１〜ａ６が上記コイル１１１ａに相当し、上記コイルｂ１〜ｂ３が上記コイル１１１ｂに相当し、上記コイルｃ１〜ｃ３が上記コイル１１１ｃに相当する。
【００４７】
また、図７に示すように、第１のコイル及び第２のコイルが複数のコイルから構成される場合、上記誘導加熱部１１０内の各コイルは、例えば、図４に示すような高周波発生回路１２０に対して並列に接続される。すなわち、上記コイル１１１ａに相当する上記コイルａ１〜ａ６は、上記高周波発生回路１２０のコイル１１１ａの部分において上記スイッチング回路１２２に対して並列接続される。また、上記コイル１１１ｂに相当する上記コイルｂ１〜ｂ３は、上記高周波発生回路１２０のコイル１１１ｂの部分において上記スイッチング回路１２２に対して並列接続される。上記コイル１１１ｃに相当する上記コイルｃ１〜ｃ３は、上記高周波発生回路１２０のコイル１１１ｃの部分において上記スイッチング回路１２２に対して並列接続される。
【００４８】
図６及び図７に示すように、上記誘導加熱部１１０全体は、複数のコイルボビン１１０Ａａ…に巻かれた複数のコイル１１１ａ、…が保持部材１１０Ｂに保持された構成となっている。すなわち、上記誘導加熱部１１０全体において、コイルが巻かれたコイルボビン（コイルユニット）の個数は、少なくとも制御対象とする個数以上が必要となる。本実施の形態に係る定着装置では、複数のコイルを制御対象とするため、少なくとも制御対象となるコイル数以上のコイルユニット数で誘導加熱部１１０を構成する必要がある。さらに、例えば、図７に示すように、制御対象とする各コイルを複数のコイルユニットにより構成することも可能である。
【００４９】
図８は、上記コイルボビン１１０Ａと上記保持部材１１０Ｂとの関係を示す図である。
図８に示すように、各コイルボビン（コイル保持部）１１０Ａは、中空の円筒状の形状により構成される。また、上記保持部材１１０Ｂは、各コイルボビン１１０Ａの内側に収まり、上記コイルボビン１１０Ａの内側の形状と勘合されるようなるような形状を有している。
【００５０】
すなわち、上記誘導加熱部１１０全体は、複数のコイルボビン１１０Ａが１つの保持部材１１０Ｂに保持される構成となっている。また、各コイルボビン１１０Ａは、コイル１１１として巻かれる電線をガイドするフランジ部１９０ａ、１９０ｂを両端に有している。上記コイルボビン１１０Ａ及び保持部材１１０Ｂは、プラスチックやセラミック等で形成され、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材、フェノール材、又は不飽和ポリエステル等が利用可能である。
【００５１】
次に、上記コイルボビン１１０Ａと上記保持部材１１０Ｂとの特徴について説明する。
上記のように構成される誘導加熱部１１０は、各コイルユニットの各コイル１１１と被加熱部材としての加熱ローラ１０１との間隔（ギャップ）が加熱ローラ１０１上の熱分布に与える影響が大きい。すなわち、コイル１１１に与える電力が同じである場合、コイル１１１と加熱ローラ１０１とのギャップが、狭ければ狭いほど加熱ローラ１０１の温度が高くなり、広ければ広いほど加熱ローラの温度が低くなる。
【００５２】
また、上記コイルボビン１１０Ａは円筒形状のため、例えば、コイルボビン１１０Ａに偏心などがあると、加熱ローラ１０１上の熱分布にはむらが発生する。画像形成装置に用いられる定着装置の加熱ローラ１０１は、用紙への現像剤の定着不良を防ぐため、少なくとも用紙の通過する領域においては温度分布が均一であることが必要である。従って、定着装置に用いられる誘導加熱部１１０のコイル１１１と加熱ローラ１０１とのギャップは、一定の距離とする必要がある。
【００５３】
以上のことから、上記定着装置に用いられるコイルボビン１１０Ａと保持部材１１０Ｂとは以下に示すような仕様及び精度が要求される。
上記コイルボビン１１０Ａには、以下のような点において精度が要求される。
（１）円筒度（偏心等が無くし加熱ローラとコイルとの間隔を一定の保つため）
（２）バリの発生しにくさ（バリ等でコイルとしての電線に傷を付けないため）
（３）成形性（多くの個数が必要であるため）
（４）耐熱性（高温下で使用するため）
（５）絶縁性（コイルを絶縁するため）
また、上記保持部材１１０Ｂには、以下のような点において精度が要求される。
（６）そりが少ない（加熱ローラと一定のギャップを保つため）
（７）耐熱性（高温下で使用するため）
（８）絶縁性（コイル及びコイルから高周波発生回路への配線を絶縁するため）。
【００５４】
上記（１）（２）（３）（６）の点は、成形工程における精度により実現されるものである。
これらのような点における精度を満足させるため、本実施の形態では、上記保持部材１１０Ｂは圧縮成形で成形し、上記コイルボビン１１０Ａは射出成形で形成するようにしたものである。
【００５５】
上記保持部材１１０Ｂを圧縮成形で成形すれば、上記保持部材１１０Ｂにそりを起こりにくくすることができる。これにより、そりの起こりにくい保持部材を成形することができる。また、上記コイルボビン１１０Ａを射出成形で成形すれば、バリが発生しにくく、かつ、多くの個数を成形しやすい。これにより、所定の円筒度を保持しつつ、バリが発生しにくく、かつ、多くの個数を容易に生産しやすくすることできる。
【００５６】
上記のように、本実施の形態によれば、上記保持部材を圧縮成型で成形し、上記コイルボビンを射出成形で成形するようにしたものである。これにより、バリが発生しにくい多くの個数のコイルボビンを容易に製造でき、かつ、そりが起こりにくい保持部材を製造できる。
【００５７】
次に、上記コイルボビン１１０Ａを形成する材料と上記保持部材１１０Ｂを形成する材料について説明する。
上記（４）（５）（７）（８）に示すような、耐熱性及び絶縁性は、上記コイルボビン１１０Ａ及び上記保持部材１１０Ｂを成形する材料により満足されるものあるが、上記コイルボビン１１０Ａと上記保持部材１１０Ｂとは、定着装置内において高温度下で勘合されて使用されることから、熱膨張率がほぼ同じ材料を用いることが必要となる。
【００５８】
従って、上記コイルボビン１１０Ａおよび上記保持部材１１０Ｂは、例えば、圧縮成型及び射出成形が可能な同一なグレードの材料（同じ材料）を用いて成形されるのが好ましい。
また、上記コイルボビン１１０Ａおよび上記保持部材１１０Ｂは、同一なグレードの材料でなくても、熱膨張率がほぼ同じ材料を用いて成形するようにしても良い。具体例としては、以下のような条件を満たす材料が使用可能である。
【００５９】
すなわち、上記コイルボビン１１０Ａと上記保持部材１１０Ｂとは、使用される最大の温度において、嵌め合いにて部品精度が保たれる必要がある。
ここで、上記保持部材１１０Ｂを圧縮成型にて成形するための材料（以下、圧縮成型材料と呼ぶ）の線膨張係数をα１とし、上記コイルボビン１１０Ａを射出成形にて成形するための材料（以下、射出成形材料と呼ぶ）の線膨張係数をα２とする。この場合、使用最大温度（Ｔ度）において、長さＬの圧縮成型材料と射出成形材料との差をＤ以下にするには、
Ｄ≧（α２−α１）×（Ｔ−２０）×Ｌ （但し、α２＞α１とする）
を満たす圧縮成型材料と射出成形材料とであることが必要となる。
【００６０】
例えば、最大使用温度Ｔ＝２４０℃、Ｌ＝４ｍｍ、Ｄ＝５０μｍとすると、α１＝１．１×１０^−５の圧縮成型材料に対して射出成形材料の線膨張係数α２は、α２≦４．３３×１０^−５
を満たすことが必要となる。
【００６１】
したがって、線膨張係数が１．５×１０^−５以下の圧縮成型材料に対しては、
α２／α１≦４以下
すなわち、圧縮成型材料の線膨張係数に対して線膨張係数が４倍以内の射出成形材料を用いる必要がある。
【００６２】
上記のように、使用最大温度における精度の差が所定の許容値以下となる圧縮成型材料と射出成形材料を圧縮成型材料の線膨張係数と射出成形材料の線膨張係数とに基づいて容易に判断できる。また、圧縮成型に適した材料と射出成形に適した材料とを上記の条件を満たすものから選択することにより、所定の高温下で所定の部品精度を保つ上記コイルボビン及び上記保持部材の成形を容易することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、高温下で使用しても嵌め合わせの精度の高く、成形における種々の条件を満たすコイルボビンと保持部材とからなる誘導加熱部を有する定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る定着装置を有する画像形成装置の概略構成を示す図。
【図２】この発明の実施の形態に係る定着装置の概略構成を示す図。
【図３】画像形成装置の制御回路を示すブロック図。
【図４】定着装置に対する電気回路の構成を示す図。
【図５】定着装置における各共振回路の出力電力とその各共振回路を励起する周波数との関係を示す図。
【図６】誘導加熱部の構成例を示す図。
【図７】誘導加熱部の構成例を示す図。
【図８】コイルボビンと保持部材との関係を示す図。
【符号の説明】
Ｓ…コピー用紙（被画像形成媒体）、Ｔ…トナー（現像剤）、１００…定着装置、１０１…加熱ローラ（被加熱部材）、１０２…加圧ローラ、１１０…誘導加熱部、１１０Ａ…コイルボビン、１１０Ｂ…保持部材、１１１（１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ６、ｃ１〜ｃ３）…コイル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device that is mounted on an image forming apparatus such as a copying machine or a printer and fixes a developer image on paper.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus using digital technology, for example, an electronic copying machine, has a fixing device for fixing a developer image on a sheet by heating under pressure.
For example, in an electronic copying machine, a document table on which a document is placed is exposed, and light reflected from the document is guided to a photoelectric conversion element, for example, a CCD (charge coupled device). The CCD outputs an image signal corresponding to the image of the document. The photosensitive drum is irradiated with a laser beam corresponding to the image signal to form an electrostatic latent image on the peripheral surface of the photosensitive drum. This electrostatic latent image is visualized by the adhesion of a developer (toner). A sheet is sent to the photosensitive drum in synchronization with the rotation of the photosensitive drum, and a visible image (developer image) on the photosensitive drum is transferred to the sheet. The sheet on which the developer image has been transferred is sent to a fixing device.
[0003]
The fixing device includes a heating roller, and a pressure roller that rotates together with the heating roller while being in contact with the heating roller in a pressurized state. The heat fixes the developer image on the paper.
As a heat source of the heating roller of the fixing device, there is induction heating. In this method, a coil is housed in a heating roller, a capacitor is connected to the coil to form a resonance circuit, and the resonance circuit is excited at one frequency for one resonance circuit, so that a high-frequency current is applied to the coil. Then, a high-frequency magnetic field is generated from the coil, an eddy current is generated in the heating roller by the high-frequency magnetic field, and the heating roller self-heats by Joule heat generated by the eddy current.
[0004]
Furthermore, in recent years, shortening of warm-up has become a technical issue as a technology for energy saving. However, as a countermeasure, the thickness of a heating roller has been reduced.
However, since the heat capacity decreases as the thickness of the heating roller decreases, it becomes difficult to maintain a uniform heat distribution on the heating roller. For example, when the heating roller is heated by a coil wound coaxially with the heating roller, the heat distribution on the heating roller becomes uneven unless the interval between the heating roller and the coil is constant.
[0005]
For example, in a fixing device having an induction heating unit including a coil bobbin that holds a coil coaxial with a heating roller and a holding member that holds the coil bobbin, in order to maintain an interval between the heating roller and the coil at a predetermined interval. In addition, high precision is required in molding the coil bobbin and the holding member. Therefore, there is a demand for a coil bobbin and a holding member that have high accuracy of fitting with each other and satisfy various conditions in each molding. Further, in the fixing device, since the developer is fixed on the paper at a high temperature, the temperature of the induction heating unit becomes high. Therefore, there is a demand for the coil bobbin and the holding member having high fitting accuracy even at high temperatures.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-212165 A.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to provide an induction heating system including a coil bobbin and a holding member which have high fitting accuracy even when used under high temperatures and satisfy various conditions in molding. It is an object to provide a fixing device having a unit.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The fixing device according to the present invention is a fixing device in which a developer is fixed on an image forming medium by a heated member that generates heat by an eddy current generated by a change in a magnetic field generated by a coil. A coil bobbin, and an induction heating means having a shape that fits into the shape of the inside of the coil bobbin and having a holding member that holds the coil bobbin at a predetermined position, the holding member is formed by compression molding, and the coil bobbin is It is characterized by being formed by injection molding.
[0009]
In a fixing device according to the present invention, an electric wire forming the coil is wound around a fixing member for fixing a developer on an image forming medium by a heated member that generates heat by an eddy current generated by a change in a magnetic field generated by the coil. The coil bobbin is provided with induction heating means having a shape that fits into the shape of the inside of the coil bobbin, the holding member holding the coil bobbin in a predetermined position, and the coil bobbin and the holding member It is characterized by being molded using a material whose expansion coefficient difference is within a predetermined allowable range.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an internal configuration of a composite electronic copying machine as an image forming apparatus. First, a transparent platen (glass plate) 2 for placing a document is provided on the upper surface of the main body 1, and the exposure lamp 5 provided on the carriage 4 is turned on, so that the platen 2 is placed on the platen 2. The placed document D is exposed.
[0011]
An image signal is output by projecting the light reflected by the exposure onto a photoelectric conversion element, for example, a CCD (charge coupled device) 10. The image signal output from the CCD 10 is converted into a digital signal, and the digital signal is appropriately processed and then supplied to the laser unit 27. The laser unit 27 emits a laser beam B according to an input signal.
[0012]
A control panel (not shown) for setting operating conditions is provided on the upper surface of the main body 1 at a position not covered by the automatic document feed unit 40. The control panel includes a touch panel type liquid crystal display unit, numeric keys for numeric input, a copy key, and the like.
[0013]
On the other hand, a photosensitive drum 20 is rotatably provided at a substantially central portion in the main body 1. Around the photosensitive drum 20, a charging device 21, a developing unit 22, a transfer device 23, a peeling device 24, a cleaner 25, and a static eliminator 26 are sequentially disposed, and the photosensitive drum 20 is formed by a known process method. A toner (developer) image is formed thereon, the toner image is transferred onto a sheet, and the toner on the sheet is heated and pressed by a fixing device 100 described later.
[0014]
FIG. 2 shows a schematic configuration of the fixing device 100.
In FIG. 2, the fixing device 100 includes a heating roller 101 and a pressure roller 102 at positions vertically sandwiching the conveyance path of the copy sheet S. The pressure roller 102 is in pressure contact with the peripheral surface of the heating roller 101 by a pressure mechanism (not shown). The contact portions of the rollers 101 and 102 have a constant nip width.
[0015]
The heating roller 101 is formed by forming a conductive material, for example, iron into a cylindrical shape, and coating the outer peripheral surface of the iron with, for example, a fluororesin such as tetrafluoroethylene resin. The heating roller 101 is driven to rotate rightward in the figure by a drive motor (not shown). The pressure roller 102 rotates to the left in the drawing in response to the rotation of the heating roller 101. When the copy sheet S passes through the contact portion between the heating roller 101 and the pressure roller 102, and the copy sheet receives heat from the heating roller 101, the developer image T on the copy sheet S is transferred to the copy sheet S. Be established.
[0016]
Around the heating roller 101, an isolation claw 103 for separating the copy sheet S from the heating roller 101, a cleaning member 104 for removing toner and paper debris remaining on the heating roller 101, An application roller 105 for applying a release agent to the surface is provided.
[0017]
An induction heating unit 110 for induction heating is accommodated inside the heating roller 101. The induction heating section 110 has a coil bobbin 110A around which an electric wire as a coil 111 is wound around a peripheral surface, and a holding member 110B that holds the coil bobbin 110A. When the coil 111 includes a plurality of coils (111a,...), The coil bobbin 110A includes a plurality of coil bobbins 110A (110Aa,...) Corresponding to the number of coils. The induction heating unit 110 is supplied with high-frequency power by a high-frequency circuit described below, and generates a high-frequency magnetic field for induction heating. When this high-frequency magnetic field is generated, an eddy current is generated in the heating roller 101, and the heating roller 101 self-heats by Joule heat due to the eddy current.
[0018]
FIG. 3 shows a control circuit of the composite electronic copying machine. That is, the scan CPU 70, the control panel CPU 80, and the print CPU 90 are connected to the main CPU 50.
The main CPU 50 controls the scan CPU 70, the control panel CPU 80, and the print CPU 90, and controls a copy mode according to an operation of a copy key, and responds to an image input to the network interface 59. A control unit for a printer mode, a control unit for a facsimile mode according to image reception by the facsimile transmission / reception unit 60, and the like are provided.
[0019]
The main CPU 50 includes a ROM 51 for storing a control program, a RAM 52 for storing data, a pixel counter 53, an image processing unit 55, a page memory controller 56, a hard disk unit 58, a net interface 59, and a FAX transmitting / receiving unit 60. It is connected.
[0020]
The page memory controller 56 controls writing and reading of image data to and from the page memory 57. Further, the image processing unit 55, the page memory controller 56, the page memory 57, the hard disk unit 58, the net interface 59, and the FAX transmitting / receiving unit 60 are mutually connected by the image data bus 61. .
[0021]
The net interface 59 functions as an input unit for a printer mode to which an image (image data) transmitted from an external device is input. The network interface 59 is connected to a communication network 201 such as a LAN or the Internet, and external devices such as a plurality of personal computers 202 are connected to the communication network 201. These personal computers 202 include a controller 203, a display 204, an operation unit 205, and the like.
The FAX transmitting / receiving unit 60 is connected to a telephone line 210 and functions as a facsimile mode receiving unit that receives an image (image data) transmitted by facsimile via the telephone line 210.
[0022]
The scan CPU 70 includes a ROM 71 for storing a control program, a RAM 72 for storing data, a signal processing unit 73 for processing the output of the CCD 10 and supplying it to the image data bus 61, a CCD driver 74, a scan motor driver 75, and an exposure lamp 5. , An automatic document feeder 40, a plurality of document sensors 11, and the like.
[0023]
The CCD driver 74 drives the CCD 10. The scan motor driver 75 drives a scan motor 76 for driving the carriage. The automatic document feeder 40 has a document D set on a tray 41 and a document sensor 43 for detecting its size.
[0024]
The control panel CPU 80 is connected to a touch panel type liquid crystal display unit 14, a numeric keypad 15, an all reset key 16, a copy key 17, and a stop key 18 of the control panel.
[0025]
The print CPU 90 is connected to a ROM 91 for storing a control program, a RAM 92 for storing data, a print engine 93, a paper transport unit 94, a process unit 95, and a fixing device 100. The print engine 93 includes the laser unit 27 and its drive circuit. The paper transport unit 94 includes a paper transport mechanism extending from the paper feed cassette 30 to the tray 38 and a drive circuit thereof. The process unit 95 includes the photosensitive drum 20 and a peripheral portion thereof.
A print unit for printing the image processed by the image processing unit 55 on a sheet P is mainly composed of the print CPU 90 and its peripheral configuration.
[0026]
FIG. 4 shows a configuration example of an electric circuit of the fixing device 100.
Here, it is assumed that the induction heating unit 110 housed in the heating roller 101 has a coil 111 composed of a plurality of coils (111a, 111b, 111c). That is, in the example shown in FIG. 4, the coil 111 is divided into three coils 111a, 111b, and 111c. In the example shown in FIG. 4, the coil 111a constitutes a first coil and is located at the center of the heating roller 101. The coils 111b and 111c constitute a second coil, and are located on both sides of the heating roller 101 with the coil 111a interposed therebetween. These coils 111a, 111b, 111c are connected to a high frequency generation circuit 120.
[0027]
A temperature sensor 112 is provided at the center of the heating roller 101. The temperature sensor 112 detects the temperature at the center of the heating roller 101. A temperature sensor 113 is provided at one end of the heating roller 101. The temperature sensor 113 detects the temperature of one end of the heating roller 101. These temperature sensors 112 and 113 are connected to the print CPU 90 together with a drive unit 160 for driving the heating roller 101 to rotate.
[0028]
The print CPU 90 has a function of controlling the drive unit 160, an operation of a first resonance circuit (output power P1), which will be described later, having a coil 111a as a first coil as a component, and a function of controlling a second coil. A function of issuing a P1 / P2 switching signal for designating an operation of a second resonance circuit (output power P2) described later, which includes the coils 111b and 111c as constituent elements, output power of each resonance circuit, and detection of the temperature sensors 112 and 113 It has a function to control according to temperature.
[0029]
The high-frequency generation circuit 120 generates high-frequency power for generating a high-frequency magnetic field, and includes a rectifier circuit 121 and a switching circuit 122 connected to an output terminal of the rectifier circuit 121. The rectifier circuit 121 rectifies the AC voltage of the commercial AC power supply 130. In the switching circuit 122, a first resonance circuit is formed by the coil 111a, and a second resonance circuit is formed by the coils 111b and 111c.
Further, the first resonance circuit and the second resonance circuit are selectively excited by a switching element (for example, a transistor such as an FET) (not shown) provided in the switching circuit 122.
[0030]
The coils 111b and 111c constituting the second coil are connected in parallel to the switching circuit 122. Similarly, when the first coil or the second coil is composed of a plurality of coils in the induction heating section 110, each coil is connected to the switching circuit 122 in parallel.
[0031]
The first resonance circuit has a resonance frequency f1 determined by the inductance of the coil 111a, the capacitance of a capacitor (not shown) in the switching circuit 122, and the like. The second resonance circuit has a resonance frequency f2 determined by the inductance of the coils 111b and 111c, the capacitance of a capacitor (not shown) in the switching circuit 122, and the like.
[0032]
The switching circuit 122 is turned on and off by the controller 140 in accordance with a P1 / P2 switching signal from the print CPU 90. The controller 140 includes an oscillation circuit 141 and a CPU 142. The oscillation circuit 141 issues a drive signal of a predetermined frequency to the switching circuit 122. The CPU 142 controls the oscillation frequency (frequency of the drive signal) of the oscillation circuit 141. The CPU 142 has, for example, the following means (1) and (2) as main functions.
[0033]
(1) When the operation of the first resonance circuit (using only the coil 111a) is specified by the P1 / P2 switching signal from the print CPU 90, the CPU 142 sets the first resonance circuit to a plurality of signals near the resonance frequency f1. (F1-Δf), (f1 + Δf).
[0034]
(2) When the operations of the first and second resonance circuits (use of all the coils 111a, 111b, 111c) are specified by the P1 / P2 switching signal from the print CPU 90, the CPU 142 performs the first and second resonance circuits. There is a control means for sequentially exciting the two-resonance circuit at a plurality of frequencies near the respective resonance frequencies f1 and f2, for example, (f1−Δf), (f1 + Δf), (f2−Δf), (f2 + Δf). .
[0035]
Next, the operation of the electric circuit of the fixing device 100 configured as described above will be described.
When a driving signal having the same frequency (or a frequency close to the resonance frequency) as the resonance frequency f1 of the first resonance circuit is generated from the oscillation circuit 141, the switching signal 122 is turned on / off by the driving signal, and the first resonance circuit is turned on. Get excited. By this excitation, a high-frequency magnetic field is generated from the coil 111a, and the high-frequency magnetic field generates an eddy current in the axial central portion of the heating roller 101, and the axial central portion of the heating roller 101 self-heats by Joule heat due to the eddy current. .
[0036]
When a drive signal having the same frequency (or a frequency close to) the resonance frequency f2 of the second resonance circuit is generated from the oscillation circuit 141, the switching signal 122 is turned on and off by the drive signal, and the second resonance circuit is turned on. Get excited. Due to this excitation, high-frequency magnetic fields are generated from the coils 111b and 111c, and the high-frequency magnetic fields generate eddy currents on both sides of the heating roller 101 in the axial direction. I do.
[0037]
FIG. 5 shows the relationship between the output power P1 of the first resonance circuit and the frequency for exciting the first resonance circuit, and the relationship between the output power P2 of the second resonance circuit and the frequency for exciting the second resonance circuit. FIG.
[0038]
As shown in FIG. 5, the output power P1 of the first resonance circuit has a peak level when excited at the same frequency as the resonance frequency f1 of the first resonance circuit, and the excited frequency is separated from the resonance frequency f1. , The pattern gradually decreases like a mountain.
Similarly, when the output power P2 of the second resonance circuit is excited at the same frequency as the resonance frequency f2 of the second resonance circuit, the output power P2 has a peak level, and becomes higher as the excited frequency becomes farther from the resonance frequency f2. The pattern gradually decreases.
[0039]
When fixing a large-sized sheet S, both the first and second resonance circuits are excited, and high-frequency magnetic fields are emitted from all the coils 111a, 111b, and 111c. An eddy current is generated in the entire heating roller 101 by the high frequency magnetic field, and the entire heating roller 101 self-heats by Joule heat generated by the eddy current. In this case, drive signals having two frequencies (f1−Δf) and (f1 + Δf) separated by a predetermined value Δf up and down about the resonance frequency f1 of the first resonance circuit are sequentially output from the oscillation circuit 141, and subsequently, A drive signal having two frequencies (f2−Δf) and (f2 + Δf) vertically separated by a predetermined value Δf around the resonance frequency f2 of the second resonance circuit is sequentially output from the oscillation circuit 141.
[0040]
With these drive signals, the first resonance circuit is sequentially excited at two frequencies (f1−Δf) and (f1 + Δf) sandwiching the resonance frequency f1, and subsequently, the second resonance circuit is excited at two frequencies sandwiching the resonance frequency f2. Excited sequentially at (f2−Δf), (f2 + Δf). The excitation for each frequency is repeated.
[0041]
As shown in FIG. 5, the output power P1 of the coil 111a in the first resonance circuit becomes a value P1a slightly lower than the peak level P1c at the time of excitation at the frequency (f1−Δf), and is excited at the frequency (f1 + Δf). At this time, the value P1b is slightly lower than the peak level P1c.
[0042]
The output power P2 of the coils 111b and 111c in the second resonance circuit becomes a value P2a slightly lower than the peak level P2c at the time of excitation at the frequency (f2−Δf), and also at the time of excitation at the frequency (f2 + Δf). Is slightly lower than the value P2b.
[0043]
Next, the configuration of the induction heating unit 110 will be described.
In the induction heating unit 110, when a plurality of coils connected in parallel to the high-frequency generation circuit 120 are arranged, connection of each coil is complicated. For this reason, in the present embodiment, one coil bobbin wound with an electric wire as one coil is taken as one coil unit, and the plurality of coil units are held by one holding member 110B to form the induction heating unit 110. Shall be.
[0044]
Each of the coil units thus configured is fixed at a predetermined position by a holding member 110B for holding the respective coils coaxially with the heating roller 101. The holding member 110B is combined inside each coil bobbin 110A of each coil unit. The holding member 110B and each coil bobbin 110A are fixed by fitting a not-shown concave portion and a convex portion so that each coil unit does not rotate with respect to the holding member 110B.
[0045]
6 and 7 are diagrams illustrating a configuration example of the induction heating unit 110. FIG.
In the example shown in FIG. 6, the induction heating unit 110 includes three coils 111a, 111b, and 111c. The coil 111a is constituted by an electric wire wound around the coil bobbin 110Aa, the coil 111b is constituted by an electric wire wound around the coil bobbin 110Ab, and the coil 111c is constituted by an electric wire wound around the coil bobbin 110Ac. That is, the induction heating unit 110 shown in FIG. 6 has a configuration in which coil bobbins Aa, Ab, and Ac on which three coils 111a, 111b, and 111c are wound are held by the holding member 110B.
[0046]
In the example shown in FIG. 7, the induction heating unit 110 is configured by 12 coils (a1 to a6, b1 to b3, c1 to c3). Each coil is constituted by an electric wire wound on an independent coil bobbin. In the induction heating unit 110 shown in FIG. 7, the coils a1 to a6 correspond to the coil 111a, the coils b1 to b3 correspond to the coil 111b, and the coils c1 to c3 correspond to the coil 111c.
[0047]
When the first coil and the second coil are formed of a plurality of coils as shown in FIG. 120 in parallel. That is, the coils a1 to a6 corresponding to the coil 111a are connected in parallel to the switching circuit 122 at the coil 111a of the high frequency generation circuit 120. The coils b1 to b3 corresponding to the coil 111b are connected in parallel to the switching circuit 122 at the coil 111b of the high frequency generation circuit 120. The coils c1 to c3 corresponding to the coil 111c are connected in parallel to the switching circuit 122 at the coil 111c of the high frequency generation circuit 120.
[0048]
As shown in FIGS. 6 and 7, the induction heating section 110 has a configuration in which a plurality of coils 111a wound around a plurality of coil bobbins 110Aa is held by a holding member 110B. That is, in the entire induction heating unit 110, the number of coil bobbins (coil units) around which coils are wound needs to be at least the number to be controlled. In the fixing device according to the present embodiment, since a plurality of coils are to be controlled, it is necessary to configure the induction heating section 110 with at least the number of coil units equal to or more than the number of coils to be controlled. Further, for example, as shown in FIG. 7, each coil to be controlled may be constituted by a plurality of coil units.
[0049]
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between the coil bobbin 110A and the holding member 110B.
As shown in FIG. 8, each coil bobbin (coil holding portion) 110A is formed in a hollow cylindrical shape. The holding member 110B has a shape that fits inside each coil bobbin 110A and fits into the shape inside the coil bobbin 110A.
[0050]
That is, the entire induction heating unit 110 has a configuration in which a plurality of coil bobbins 110A are held by one holding member 110B. Each coil bobbin 110A has flange portions 190a and 190b at both ends for guiding an electric wire wound as the coil 111. The coil bobbin 110A and the holding member 110B are formed of plastic, ceramic, or the like. For example, a PEEK (polyetheretherketone) material, a phenol material, or an unsaturated polyester can be used.
[0051]
Next, features of the coil bobbin 110A and the holding member 110B will be described.
In the induction heating unit 110 configured as described above, the distance (gap) between each coil 111 of each coil unit and the heating roller 101 as a member to be heated greatly affects the heat distribution on the heating roller 101. That is, when the power applied to the coil 111 is the same, the temperature of the heating roller 101 increases as the gap between the coil 111 and the heating roller 101 decreases, and the temperature of the heating roller decreases as the gap increases.
[0052]
Further, since the coil bobbin 110A has a cylindrical shape, for example, if the coil bobbin 110A is eccentric, the heat distribution on the heating roller 101 becomes uneven. The heating roller 101 of the fixing device used in the image forming apparatus needs to have a uniform temperature distribution at least in a region where the sheet passes, in order to prevent a fixing failure of the developer onto the sheet. Therefore, the gap between the coil 111 of the induction heating unit 110 used in the fixing device and the heating roller 101 needs to be constant.
[0053]
From the above, the following specifications and precision are required for the coil bobbin 110A and the holding member 110B used in the fixing device.
The coil bobbin 110A is required to have accuracy in the following points.
(1) Cylindricity (to eliminate eccentricity and keep the distance between the heating roller and the coil constant)
(2) Hard to generate burrs (because burrs etc. do not damage the wire as a coil)
(3) Formability (because a large number is required)
(4) Heat resistance (for use under high temperature)
(5) Insulation (to insulate the coil)
Further, the holding member 110B is required to have accuracy in the following points.
(6) Low warpage (to maintain a certain gap with the heating roller)
(7) Heat resistance (for use under high temperature)
(8) Insulation (to insulate the coil and the wiring from the coil to the high frequency generation circuit).
[0054]
The points (1), (2), (3), and (6) are realized by the precision in the molding process.
In order to satisfy the accuracy in these points, in the present embodiment, the holding member 110B is formed by compression molding, and the coil bobbin 110A is formed by injection molding.
[0055]
If the holding member 110B is formed by compression molding, warping of the holding member 110B can be suppressed. This makes it possible to form a holding member that is unlikely to warp. Further, if the coil bobbin 110A is molded by injection molding, burrs are less likely to occur, and a large number of the bobbins can be easily molded. Thereby, while maintaining a predetermined cylindricity, burrs are less likely to occur, and a large number can be easily produced.
[0056]
As described above, according to the present embodiment, the holding member is formed by compression molding, and the coil bobbin is formed by injection molding. This makes it possible to easily manufacture a large number of coil bobbins in which burrs are unlikely to occur, and to manufacture a holding member in which warpage hardly occurs.
[0057]
Next, a material for forming the coil bobbin 110A and a material for forming the holding member 110B will be described.
Although the heat resistance and insulation properties as described in the above (4), (5), (7), and (8) are satisfied by the material for forming the coil bobbin 110A and the holding member 110B, the coil bobbin 110A and the Since the holding member 110B is used by being fitted at a high temperature in the fixing device, it is necessary to use a material having substantially the same thermal expansion coefficient.
[0058]
Therefore, it is preferable that the coil bobbin 110A and the holding member 110B are formed using, for example, the same grade material (the same material) that can be compression-molded and injection-molded.
Further, the coil bobbin 110A and the holding member 110B may be formed using materials having substantially the same coefficient of thermal expansion, instead of using materials of the same grade. As a specific example, a material satisfying the following conditions can be used.
[0059]
That is, it is necessary that the coil bobbin 110A and the holding member 110B are fitted to each other at the maximum temperature at which the components are used to maintain the accuracy of the components.
Here, the linear expansion coefficient of a material for forming the holding member 110B by compression molding (hereinafter, referred to as a compression molding material) is α1, and a material for forming the coil bobbin 110A by injection molding (hereinafter, referred to as a material). The coefficient of linear expansion is α2. In this case, at the maximum use temperature (T degrees), the difference between the compression molding material having the length L and the injection molding material is set to D or less.
D ≧ (α2−α1) × (T−20) × L (where α2> α1)
It is necessary that the compression molding material and the injection molding material satisfy the above conditions.
[0060]
For example, assuming that the maximum use temperature T = 240 ° C., L = 4 mm, and D = 50 μm, the linear expansion coefficient α2 of the injection molding material with respect to the compression molding material of α1 = 1.1 × 10 ⁻⁵ is α2 ≦ 4. 33 × 10 ^-5
It is necessary to satisfy
[0061]
Therefore, for a compression molded material having a linear expansion coefficient of 1.5 × 10 ⁻⁵ or less,
α2 / α1 ≦ 4 or less, that is, it is necessary to use an injection molding material having a linear expansion coefficient within 4 times the linear expansion coefficient of the compression molding material.
[0062]
As described above, the compression molding material and the injection molding material in which the difference in accuracy at the maximum use temperature is equal to or less than a predetermined allowable value can be easily determined based on the linear expansion coefficient of the compression molding material and the linear expansion coefficient of the injection molding material. it can. Further, by selecting a material suitable for compression molding and a material suitable for injection molding from those satisfying the above conditions, it is easy to form the coil bobbin and the holding member which maintain a predetermined component accuracy at a predetermined high temperature. can do.
[0063]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, there is provided a fixing device having an induction heating section including a coil bobbin and a holding member which has high fitting accuracy even when used under high temperature and satisfies various conditions in molding. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus having a fixing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a fixing device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a control circuit of the image forming apparatus.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an electric circuit for the fixing device.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between output power of each resonance circuit and a frequency for exciting each resonance circuit in the fixing device.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of an induction heating unit.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of an induction heating unit.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a coil bobbin and a holding member.
[Explanation of symbols]
S: copy paper (image forming medium), T: toner (developer), 100: fixing device, 101: heating roller (heated member), 102: pressure roller, 110: induction heating unit, 110A: coil bobbin, 110B ... holding member, 111 (111a, 111b, 111c, a1 to a3, b1 to b6, c1 to c3) ... coil

Claims (4)

コイルにより発生する磁界の変化により発生する渦電流によって発熱する被加熱部材により現像剤を被画像形成媒体上に定着させる定着装置において、
コイルを形成する電線が巻きつけられる中空のコイルボビンと、このコイルボビンの内側の形状と勘合する形状からなり、前記コイルボビンを所定位置に保持する保持部材とを有する誘導加熱手段を具備し、
前記保持部材は圧縮成形により成形され、前記コイルボビンは射出成形により成形される、ことを特徴とする定着装置。In a fixing device that fixes a developer on an image forming medium by a heated member that generates heat by an eddy current generated by a change in a magnetic field generated by a coil,
A hollow coil bobbin around which an electric wire forming a coil is wound, and an induction heating means having a shape that fits with the shape inside the coil bobbin and having a holding member that holds the coil bobbin at a predetermined position,
The fixing device according to claim 1, wherein the holding member is formed by compression molding, and the coil bobbin is formed by injection molding. 前記コイルボビンと前記保持部材とは、同じ材料を用いて成形される、ことを特徴とする前記請求項１に記載の定着装置。The fixing device according to claim 1, wherein the coil bobbin and the holding member are formed using the same material. 前記コイルボビンと前記保持部材とは、それぞれの熱膨張率の差が所定の許容範囲内の材料を用いて成形される、ことを特徴とする前記請求項１に記載の定着装置。2. The fixing device according to claim 1, wherein the coil bobbin and the holding member are formed using a material whose difference in thermal expansion coefficient is within a predetermined allowable range. 3. 前記保持部材は圧縮成型に適した絶縁性及び耐熱性を有する圧縮成型材料により成形され、前記コイルボビンは射出成形に適した絶縁性及び耐熱性を有する射出成形材料により成形され、さらに、前記圧縮成型材料の線膨張係数と前記射出成形材料の線膨張係数との差が所定の許容範囲内であることを特徴とする前記請求項１に記載の定着装置。The holding member is formed of a compression molding material having insulation and heat resistance suitable for compression molding, and the coil bobbin is formed of an injection molding material having insulation and heat resistance suitable for injection molding. The fixing device according to claim 1, wherein a difference between a linear expansion coefficient of the material and a linear expansion coefficient of the injection molding material is within a predetermined allowable range.

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