JP2007148139A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に搭載するのに適した誘導加熱方式の定着装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to an induction heating type fixing device and an image forming apparatus suitable for being mounted on an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multifunction machine of these.
複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に搭載される定着装置としては、記録紙上のトナーを熱溶解させるヒートローラと、該ヒートローラに圧接して記録紙を挟持する加圧ローラとで構成されているものが最も一般的である。ここで、上記ヒートローラとしては、従来より、ヒートローラの内部にハロゲンランプ等の発熱体を配置し、該発熱体からの輻射熱等により上記ローラ表面を加熱するようにしたものが一般的であった。しかしながら、このようなヒートローラには、ヒートローラ表面が適温に達するまでに比較的長時間を要することや、エネルギーロスが大きいなど幾つかの問題点があった。近年において、これらの問題点を解決できるものとして誘導加熱方式（以下、ＩＨ方式という）のヒートローラが提案されている。 A fixing device mounted on an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multifunction machine of these includes a heat roller that melts the toner on the recording paper with heat, and a press roller that presses against the heat roller to sandwich the recording paper. The most common one is composed of a pressure roller. Here, as the heat roller, conventionally, a heating element such as a halogen lamp is arranged inside the heat roller, and the surface of the roller is heated by radiant heat from the heating element. It was. However, such a heat roller has several problems such as that it takes a relatively long time for the surface of the heat roller to reach an appropriate temperature and a large energy loss. In recent years, an induction heating type (hereinafter referred to as IH type) heat roller has been proposed as a solution to these problems.
このＩＨ方式のヒートローラは、金属導体からなるヒートローラの内部に、例えば、ヒートローラの回転軸と平行な軸、或いは中心軸と直交する軸の周りに螺旋状に巻かれたコイルが配設された構成となっており、前記コイルに高周波電流を流し、該高周波電流によって生じた高周波磁界で前記ヒートローラに誘導渦電流を発生させ、前記ヒートローラ自体の表皮抵抗によってヒートローラそのものをジュール発熱させるものである。このような構成により、ハロゲンランプなどからの間接加熱に比べて短時間で昇温させることができ、またヒートローラ以外の部分の発熱や光漏れなどに相当するエネルギーロスを少なくすることが可能である。 This IH type heat roller has a coil wound spirally around an axis parallel to the rotation axis of the heat roller or an axis orthogonal to the central axis, for example, inside the heat roller made of a metal conductor. In this configuration, a high-frequency current is passed through the coil, an induction eddy current is generated in the heat roller by a high-frequency magnetic field generated by the high-frequency current, and the heat roller itself generates Joule heat by the skin resistance of the heat roller itself. It is something to be made. With such a configuration, it is possible to raise the temperature in a short time compared to indirect heating from a halogen lamp or the like, and it is possible to reduce energy loss corresponding to heat generation or light leakage in parts other than the heat roller. is there.
前者のようにヒートローラの軸周りにコイルを巻いた場合、ヒートローラへの磁束の進入ポイントが長手方向（軸方向）で不均一となり、ヒートローラの両端部では磁束が粗く、中央部では密となる。ＩＨ方式による発熱はヒートローラを貫く磁束の密度に比例するため、コイルをヒートローラの軸周りに巻いた場合には、ヒートローラの長手方向に温度ムラを生じやすく、所望の温度分布配向を得にくいという問題がある。これに対し、後者のようにヒートローラの中心軸と直交する軸の周りにコイルを巻いた場合、磁束はヒートローラの金属導体を貫く方向に発生するため、効率よくヒートローラを誘導加熱できる利点があり、多くの定着装置に採用されている。 When the coil is wound around the axis of the heat roller as in the former, the entry point of the magnetic flux to the heat roller is not uniform in the longitudinal direction (axial direction), the magnetic flux is rough at both ends of the heat roller, and dense at the center. It becomes. Since the heat generated by the IH method is proportional to the density of the magnetic flux passing through the heat roller, when the coil is wound around the axis of the heat roller, temperature unevenness tends to occur in the longitudinal direction of the heat roller, and a desired temperature distribution orientation is obtained. There is a problem that it is difficult. On the other hand, when the coil is wound around an axis orthogonal to the center axis of the heat roller as in the latter case, the magnetic flux is generated in a direction penetrating the metal conductor of the heat roller, so that the heat roller can be efficiently induction-heated. And is used in many fixing devices.
図７は、従来の定着装置の斜視図である。 FIG. 7 is a perspective view of a conventional fixing device.
図７は、誘導加熱方式の定着装置であり、当該定着装置には、ヒートローラ１００と、ヒートローラ１００の中心軸と直交する軸の周りに巻いたコイル１０１とが設けられている。このタイプの発熱装置は、コイル１０１を横長の枠形コイルとして構成し、そのコイル１０１の長手方向を、発熱体たるヒートローラ１００の軸方向、つまり通紙幅方向に一致させて配置している点に特色がある。換言すれば、コイル１０１は、被加熱材（例えば用紙）の搬送方向と交差する方向を長手とする、被加熱材の最大通紙幅に対応する長さ寸法の横長部材であり、コイル１０１に対する通電により、被加熱材の最大通紙幅に対応する発熱体（ローラやベルト等）の導電部材幅領域が発熱する。
FIG. 7 shows an induction heating type fixing device, which is provided with a
ＩＨ方式による発熱の原理は、変動する磁界が導体中を横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界を発生させるように、導電層、つまり発熱体のヒートローラ１００に、図７に示す如く、渦電流１０２が発生するが、この渦電流１０２が、導電層の表皮抵抗により、表皮抵抗に比例した電力でヒートローラ１００の導電層を発熱させることによる。この渦電流１０２は、枠形コイルの辺の近くで総て同じ向きとなるため、長手方向に長い経路１０３を取る。このとき、非通紙部領域であるヒートローラ１００の端部では渦電流１０２が折り返し、通紙部領域である中間部分では長手方向に電流が流れる（図７）。渦電流１０２は途中で増減しない。つまり、ヒートローラ１００の端部以外の広い通紙部領域では均一に発熱するが、ヒートローラ１００の端部である非通紙部領域では渦電流１０２の流れ方が他と異なるために、通紙部領域と非通紙部領域とで発熱量が異なってくることになる。
The principle of heat generation by the IH method is that a vortex is generated in the conductive layer, that is, the
ここで、ヒートローラにおける軸方向の全範囲を通紙部領域と非通紙部領域に分けて考え、非通紙部領域である端部を定着に使用しない構成とすることも考えられるが、この場合には、ヒートローラを、両端の非通紙部領域の内側に最大通紙幅に対応する長さ寸法の通紙部領域が確保された、横長部材とする必要があり、定着装置全体が大きくなってしまう。 Here, the entire range in the axial direction of the heat roller is considered to be divided into a sheet passing area and a non-sheet passing area, and it is considered that the end that is the non-sheet passing area is not used for fixing. In this case, the heat roller needs to be a horizontally long member in which a sheet passing area having a length corresponding to the maximum sheet passing width is secured inside the non-sheet passing area at both ends. It gets bigger.
一般に、理想的な定着装置は、ヒートローラの全幅が通紙部領域とされているもの、すなわち、ローラと同一幅の用紙が通紙されても当該用紙にトナーを良好に定着できる構造を有するものであり、そのためには、ヒートローラの軸方向における全範囲で温度が均一であることが望まれる。しかし、実際には、ヒートローラ端部からの熱の逃げや、長手方向の発熱むら、用紙サイズの変更などに起因して、ヒートローラに長手方向の温度むらが生じる。 In general, an ideal fixing device has a structure in which the entire width of the heat roller is a sheet passing portion area, that is, a structure that can satisfactorily fix toner on the sheet even when a sheet having the same width as the roller is passed. For this purpose, it is desired that the temperature is uniform over the entire range in the axial direction of the heat roller. However, in reality, the heat roller has uneven temperature in the longitudinal direction due to escape of heat from the end of the heat roller, uneven heat generation in the longitudinal direction, change of paper size, and the like.
従来、ヒートローラの長手方向の発熱分布を均一化する方法として、例えば、ローラ内において、励磁コイルに減磁コイルを併設して、非通紙部領域に相当する部位における励磁コイルの発生磁界を減磁させることが提案されている（特許文献１） 。これによれば、用紙サイズが変更されて非通紙部領域の長さが変化したときの非通紙部領域の過昇温が防止され、ヒートローラの長手方向の温度むらを防止できるとされる。しかし、これはヒートローラにおける軸方向の全範囲を通紙部領域と非通紙部領域とに分けて考えるものであり、ヒートローラにおける軸方向の全範囲を通紙部領域として有効に利用するのには適していない。 Conventionally, as a method for uniformizing the heat generation distribution in the longitudinal direction of the heat roller, for example, in the roller, a demagnetizing coil is provided together with the exciting coil, and the magnetic field generated by the exciting coil in a portion corresponding to the non-sheet passing portion region is used. It has been proposed to demagnetize (Patent Document 1). According to this, when the paper size is changed and the length of the non-sheet passing portion region is changed, it is possible to prevent excessive temperature rise in the non-sheet passing portion region and to prevent temperature unevenness in the longitudinal direction of the heat roller. The However, this is considered by dividing the entire range in the axial direction of the heat roller into the paper passing area and the non-sheet passing area, and effectively using the entire axial range of the heat roller as the paper passing area. Not suitable for.
また、ヒートローラの一端を閉じ、他端に蓋状部材を取り付けて、自然対流による空気の出入りの影響をなくす技術（特許文献２）や、端部にリング状の磁性キャップとリング状の非磁性キャップを順次設けて、ヒートローラへの磁界を誘導と磁界が軸方向外側に流れないように遮断する技術（特許文献３）も知られているが、これらもヒートローラの内部にコイルが存在する等、コイルの長手方向の長さがヒートローラの長手方向の長さより短い形態になっており、ヒートローラにおける軸方向の全範囲を通紙部領域とするのには適していない。 In addition, the heat roller is closed at one end and a lid-like member is attached to the other end to eliminate the influence of air inflow and out due to natural convection (Patent Document 2), or a ring-shaped magnetic cap and a ring-shaped non-contact at the end. A technology (Patent Document 3) is also known in which a magnetic cap is sequentially provided to guide the magnetic field to the heat roller and block the magnetic field from flowing outward in the axial direction, but these also have a coil inside the heat roller. For example, the length in the longitudinal direction of the coil is shorter than the length in the longitudinal direction of the heat roller, and the entire range in the axial direction of the heat roller is not suitable for passing through the paper region.
また、一般に、ヒートローラの発熱量を長手方向に均一にしたり、長手方向の熱伝導率を高くしたりする工夫がなされているが、近年、ウォームアップタイムを短くするために、定着装置の熱容量は小さくなっており、ヒートローラの長手方向の熱伝導率の向上だけでは、ヒートローラの長手方向の温度むらを防止する目的を達成することが難しい状況である。
上述したようにヒートローラ等の発熱体の長手方向の全範囲を通紙部領域とするのには、発熱体の長手方向長さ（通紙幅方向の長さ）に対し、これをカバーするようにコイルの長手方向の長さ（通紙幅方向の長さ）を長くすることが必要と考えられる。 As described above, in order to set the entire length of the heating element such as a heat roller in the longitudinal direction as the sheet passing region, the longitudinal length of the heating element (the length in the sheet passing width direction) is covered. In addition, it is considered necessary to increase the length in the longitudinal direction of the coil (the length in the paper passing width direction).
本発明者は、誘導加熱対象であるヒートローラ等の発熱体の長手方向の長さが、コイルの長手方向の長さより短い場合、渦電流が発熱体の長手方向の端部で行き場を失い、その少し内側に発熱の谷を形成することを見出した。このため、ヒートローラ等の発熱体の長手方向の温度分布が、「端部温度ダレ」を伴ったものとなる。 When the longitudinal length of a heating element such as a heat roller that is an object of induction heating is shorter than the length in the longitudinal direction of the coil, the inventor loses a place at the end in the longitudinal direction of the heating element, It was found that a valley of heat generation was formed slightly inside. For this reason, the temperature distribution in the longitudinal direction of a heating element such as a heat roller is accompanied by “end temperature sag”.
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、発熱分布が発熱体の長手方向の全範囲に亘って均一な誘導加熱方式の定着装置及びこれを搭載した画像形成装置を、低コスト、小スペースで提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an induction heating type fixing device in which a heat generation distribution is uniform over the entire longitudinal direction of the heating element and an image forming apparatus equipped with the fixing device are provided. The purpose is to provide a low cost and small space.
本発明の目的は下記の手段によって達成される。 The object of the present invention is achieved by the following means.
（１）被加熱材の搬送方向と直交する方向を長手方向とし且つ被加熱材の搬送方向と同一方向へ回転する導電性の発熱体と、被加熱材の搬送方向と直交する方向を長手方向とする横長のコイルとを有し、前記コイルに高周波電流を流して前記発熱体に渦電流を誘起させ、前記発熱体の長手方向のほぼ全域を誘導加熱する誘導加熱式の定着装置において、前記発熱体の長手方向の両端部のそれぞれに、前記発熱体の全周に渡って存在する良導電性の短絡部材を備えたことを特徴とする定着装置。 (1) A conductive heating element rotating in the same direction as the direction of conveyance of the heated material and a direction perpendicular to the direction of conveyance of the heated material, and a direction perpendicular to the conveyance direction of the heated material as the longitudinal direction In the induction heating type fixing device, in which a high-frequency current is passed through the coil to induce an eddy current in the heating element and induction heating is performed on substantially the entire longitudinal direction of the heating element. A fixing device comprising: a highly conductive short-circuit member that exists over the entire circumference of each of the heat generating elements at both ends in the longitudinal direction of the heat generating elements.
（２）前記発熱体の長手方向の長さは、前記コイルの長手方向の長さより短いことを特徴とする（１）に記載の定着装置。 (2) The fixing device according to (1), wherein a length of the heating element in a longitudinal direction is shorter than a length of the coil in a longitudinal direction.
（３）前記発熱体は、ヒートローラから成ることを特徴とする（１）又は（２）に記載の定着装置。 (3) The fixing device according to (1) or (2), wherein the heating element includes a heat roller.
（４）前記短絡部材は、環状の短絡部材から成り、前記ヒートローラの内側に圧接挿入されていることを特徴とする（３）に記載の定着装置。 (4) The fixing device according to (3), wherein the short-circuit member is formed of an annular short-circuit member and is press-inserted inside the heat roller.
（５）前記短絡部材は、ヒートローラに施しためっき部により形成されていることを特徴とする（３）に記載の定着装置。 (5) The fixing device according to (3), wherein the short-circuit member is formed by a plating portion applied to a heat roller.
（６）前記短絡部材は、ヒートローラの端部に形成した肉厚部によって形成されていることを特徴とする（３）に記載の定着装置。 (6) The fixing device according to (3), wherein the short-circuit member is formed by a thick portion formed at an end portion of the heat roller.
（７）前記短絡部材の中心には、開口部が設けてあることを特徴とする（３）に記載の定着装置。 (7) The fixing device according to (3), wherein an opening is provided in the center of the short-circuit member.
（８）（１）〜（７）のいずれかに記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。 (8) An image forming apparatus comprising the fixing device according to any one of (1) to (7).
本発明では、誘導加熱対象である発熱体がコイルより短い場合に、発熱体端部で生じる渦電流が短絡部材に導かれることから、その少し内側に発熱の谷を形成することがなくなり、発熱体がその長手方向に均一に発熱する。このため、本発明によれば、ヒートローラに代表される発熱体の長手方向両端部に良電気伝導性の部材を追加するという簡単な構成でありながら、発熱体の長手方向の端部に電流のバイパスを作って端部の発熱むらをなくすことができ、これにより発熱分布が発熱体の長手方向の全範囲に亘って均一な誘導加熱方式の定着装置を、低コスト、小スペースにて得ることができる。 In the present invention, when the heating element that is the object of induction heating is shorter than the coil, the eddy current generated at the end of the heating element is guided to the short-circuit member. The body generates heat uniformly in its longitudinal direction. For this reason, according to the present invention, while having a simple configuration in which members having good electrical conductivity are added to both ends in the longitudinal direction of the heating element typified by a heat roller, a current is applied to the longitudinal end of the heating element. This makes it possible to eliminate uneven heat generation at the end, thereby obtaining an induction heating type fixing device in which the heat generation distribution is uniform over the entire longitudinal range of the heating element at low cost and in a small space. be able to.
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、第１の実施形態におけるプリンタの概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the printer according to the first embodiment.
画像形成装置としてのプリンタ１は、制御部（図示せず）、メモリ部（図示せず）、及びプリンタ部２を備えている。
A
制御部は、プログラムにしたがって上記各部の制御や各種の演算処理を行う。 The control unit performs control of each unit and various arithmetic processes according to the program.
メモリ部は、不揮発性メモリ及び揮発性メモリを含み、不揮発性メモリは、各種プログラムやデータを格納する。揮発性メモリは、作業領域として一時的にプログラムやデータを記憶する。 The memory unit includes a nonvolatile memory and a volatile memory, and the nonvolatile memory stores various programs and data. The volatile memory temporarily stores programs and data as a work area.
プリンタ部２は、電子写真方式によって画像を形成するものであって、記録紙を収容・搬送する給紙部３と、イエロー（Ｙ），マゼンダ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の作像部４と、後述する中間転写ベルト５０にトナー像を形成する中間転写ユニット５と、中間転写ベルト５０に形成されたトナー像を記録紙に転写する２次転写ローラ６と、中間転写ベルト５０に付着したトナーを除去・回収するクリーニングユニット７と、トナー像を記録紙に溶融付着させて定着する定着装置８と、トナー像が定着された記録紙をプリンタ外部へ排紙及び保管する排紙部９と、を有する。
The printer unit 2 forms an image by an electrophotographic method, and includes a paper feeding unit 3 that stores and conveys recording paper, and yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). , An
給紙部３は、記録紙を収納する給紙カセット３０と、給紙カセット３０から記録紙を繰り出すための給紙ローラ３１と、給紙ローラ３１によって繰り出される記録紙を図に示す上方へ繰り出すタイミングをとるためのレジストローラ３２と、を備えている。
The paper feeding unit 3 feeds the recording paper that is fed by the
作像部４は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像装置４０をそれぞれ備え、各現像装置４０には、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）等からなる感光体ドラム４１と、感光体ドラム４１を帯電する帯電部４２と、帯電された感光体ドラム４１を露光して、感光体ドラム４１の表面に静電潜像を形成する露光部４３と、が設けられている。各感光体ドラム４１は、図中の矢印方向に、それぞれ回転可能に設けられている。
The
中間転写ユニット５は、中間転写ベルト５０と、中間転写ベルト５０を張架する駆動ローラ５１及び従動ローラ５２と、感光体ドラム４１に形成されたトナー像を中間転写ベルト５０に転写するための転写ローラ５３と、を有する。駆動ローラ５１は、不図示のモータ等によって回転駆動され、中間転写ベルト５０は、この駆動ローラ５１に従動して回転し、さらに、従動ローラ５２は、中間転写ベルト５０に従動して回転する。また、中間転写ベルト５０は、転写ローラ５３によって各感光体ドラム４１に押し付けられた状態となっている。
The
２次転写ローラ６は、従動ローラ５２と、中間転写ベルト５０を挟むように配置されている。
The secondary transfer roller 6 is disposed so as to sandwich the driven
クリーニングユニット７は、中間転写ベルト５０に付着したトナーを除去するクリーニング装置７０と、クリーニング装置７０によって除去されたトナーを回収するトナー保管ボックス７１と、を有する。
The
定着装置８は、トナー像が転写された記録紙を加圧・加熱することによって、トナー像を記録紙に定着する、加圧ローラ８０及び加熱手段８１を有する。本実施形態において、加圧ローラ８０は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる公知の加圧ローラを適用することができる。加熱手段８１については後述する。
The fixing
排紙部９は、定着装置８から搬送された記録紙を外部に繰り出すための排出ローラ９０と、排出ローラ９０によって繰り出された記録紙を保管する排紙トレイ９１と、を有する。
The
次に、本実施形態におけるプリンタ１の印刷工程について説明する。
Next, the printing process of the
まず、感光体ドラム４１が帯電部４２によって一様に帯電され、外部ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等から読み込まれ、メモリ部に記憶された原稿画像データに基づくＬＥＤ光が露光部４３のＬＥＤプリントヘッドユニットから感光体ドラム４１に照射される。そして、このＬＥＤ光の照射により、感光体ドラム４１の表面には静電潜像が形成され、この静電潜像に、図示しないトナー供給容器から供給されるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナーが付着してトナー像が形成される。
First, the
そして、中間転写ベルト５０が、図１に示す反時計回りに回転することによって、各感光体ドラム４１表面に形成された各色のトナー像が、次々と中間転写ベルト５０の同じ位置に重ねて転写（１次転写）される。
Then, when the
一方、給紙カセット３０に収容された記録紙は、画像データの読み込みと同時に、給紙ローラ３１によって繰り出される。そして、記録紙の先端がレジストローラ３２に到達した状態で、制御部は中間転写ベルト５０への画像転写動作の進行状況に応じて、レジストローラ３２に記録紙を給紙させる指示を送信する。指示を受けたレジストローラ３２は、転写ローラ６側へ記録紙を繰り出す。
On the other hand, the recording paper stored in the
そして、転写ローラ６と従動ローラ５２とに挟まれる領域まで記録紙が搬送された状態で、当該記録紙へ、中間転写ベルトが回転することによって当該領域に搬送されてきた上記トナー像が２次転写される。
Then, in a state where the recording paper is conveyed to the area sandwiched between the transfer roller 6 and the driven
トナー像が転写された記録紙は、定着装置８に搬送され、加熱手段８１と加圧ローラ８０とにより加熱および加圧されることによって、記録紙にトナー像が定着される。そして、トナー像が定着された記録紙は排出ローラ９０より排紙トレイ９１に排出される。
The recording paper on which the toner image has been transferred is conveyed to the
また、２次転写後において、中間転写ベルト５０に残留したトナーはクリーニング装置７０によって除去され、トナー保管ボックス７１に回収される。
Further, after the secondary transfer, the toner remaining on the
図２は、第１の実施形態における定着装置８の加熱手段８１を示した斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing the heating means 81 of the fixing
加熱手段８１には、用紙などの被加熱材の搬送方向Ｆと直交する方向を長手方向とし、且つ被加熱材の搬送方向Ｆと同一方向へ回転し、導電性の発熱体としての金属製のヒートローラ８１ａと、被加熱材の搬送方向Ｆと直交する方向を長手方向とする横長のコイル８１ｂと、ヒートローラ８１ａの内部に配置される芯金（図示せず）と、が設けられている。
The heating means 81 has a longitudinal direction that is perpendicular to the conveyance direction F of the heated material, such as paper, and is rotated in the same direction as the conveyance direction F of the heated material, and is made of metal as a conductive heating element. A
ヒートローラ８１ａは、Ｎｉ，ＳＵＳ等の高透磁率の金属から構成されるが、交番周波数が高ければ、Ａｌ，Ａｇ等の非磁性金属でもかまわない。
The
コイル８１ｂは、その長手方向が、発熱体たるヒートローラ８１ａの軸方向に平行である横長の枠形コイルであって、被加熱材の搬送方向Ｆと直交する軸の周りに巻いた銅のより線の集合体から成る。そして、発熱体の長手方向の長さ、つまりヒートローラ８１ａの軸方向の長さは、コイル８１ｂの長手方向の長さより短い構成となっている。かかる構成において、コイル８１ｂに高周波電流を流して発熱体たるヒートローラ８１ａに渦電流を誘起させ、ヒートローラ８１ａのほぼ全域を誘導加熱する構成となっている。
The
この誘導加熱式の加熱手段８１において、上記発熱体の長手方向の両端部、すなわちヒートローラ８１ａの軸方向の両端部には、それぞれ発熱体たるヒートローラ８１ａの全周に渡って良導電性の短絡部材８１ｃが設けられている。短絡部材８１ｃは、外径がヒートローラ８１ａの内径と同一の径を有する環状部材からなり、ヒートローラ８１ａの軸方向の両端部に、ヒートローラ８１ａの内周面に沿って、矢印Ｐ方向へ嵌め込むことで取り付けられる。なお、短絡部材８１ｃは、外周にねじ山を設け、ヒートローラ８１ａの軸方向の両端部にねじ込んで固定しても良いし、良電気伝導性の接着剤で固定しても良い。あるいは、外径がヒートローラ８１ａの外径と同一の環状部材として短絡部材８１ｃを構成し、ヒートローラ８１ａの軸方向の両端部の端面に接着剤などで固定してもよい。
In this induction heating type heating means 81, both ends of the heat generating body in the longitudinal direction, that is, both ends in the axial direction of the
短絡部材８１ｃは良伝導体のＣｕから成り、端部で折り返す電流は短絡部材８１ｃを通るようになる。つまり発熱体たるヒートローラ８１ａを流れる電流だけに注目すれば、長手方向のどの断面でも一様に電流が流れることになる。短絡部材８１ｃは抵抗が少ないため、電流が流れても比較的発熱は少ない。従って、上記のように発熱体たるヒートローラ８１ａの長手方向の両端部に電気伝導性の短絡部材８１ｃを追加設置し、この短絡部材８１ｃに電流が流れるようにすると、発熱体たるヒートローラ８１ａの長手方向の長さがコイル８１ｂの長手方向の長さより短い構成において、ヒートローラ８１ａの長手方向に流れる電流が均一になり、ヒートローラ８１ａの発熱分布が均一となる。
The short-
短絡部材８１ｃの効果を高めるためには、短絡部材８１ｃは、できるだけ発熱体より電気伝導性が高い部材である方が良い。発熱体たるヒートローラ８１ａのラジアル方向の厚さをＤｂ、抵抗値をＲｂとし、短絡部材８１ｃのラジアル方向の厚さをＤｃ、抵抗値をＲｃとした時、「Ｒｂ／Ｄｂ＞＞Ｒｃ／Ｄｃ」となる構成が良い。短絡部材８１ｃの材料は、上記Ｃｕの他では、Ａｌ、Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ、またはそれらの合金でも構わない。
In order to enhance the effect of the short-
また、発熱体たるヒートローラ８１ａが比較的柔らかく、ニップを形成する等の目的で変形する必要がある場合には、その変形を妨げないように短絡部材８１ｃも同様に変形可能とする必要がある。そのため、短絡部材８１ｃは、できるだけ弾性率が小さい方が良く、厚い電気伝導性樹脂で形成されても良い。
Further, when the
第１の実施形態によれば、上述したような簡易な構成を有する短絡部材８１ｃが設けられることによって、ヒートローラ８１ａの両端部で生じる渦電流は短絡部材８１ｃに導かれる。これにより、ヒートローラ８１ａの長手方向の全範囲で均一な電流が流れ、ヒートローラの長手方向の全範囲にわたって均一な発熱が生じ、発熱の谷が形成されることがない。このため、誘導加熱方式の定着装置が低コスト及び小スペースで実現することが可能となる。
According to the first embodiment, by providing the short-
また、本実施形態によれば、発熱体の発熱分布が長手方向の全範囲にわたって均一になるので、必要に応じ、コア配置によって両端部の温度を上げる等の、更なる発熱分布の制御を行うことも容易である。 Further, according to the present embodiment, the heat generation distribution of the heat generating element is uniform over the entire range in the longitudinal direction, and therefore, further control of the heat generation distribution, such as raising the temperature of both ends by arranging the core, is performed as necessary. It is also easy.
また、通常、ヒートローラ８１ａの端部側面で発熱を生じさせる必要はないが、もし当該側面において発熱が生じる必要がある場合には加熱対象に対する加熱効率が下がる。よって、この場合には、加熱対象に対する加熱効率の低減が生じないように、短絡部材８１ｃを良伝導性の材料で構成することが好ましい。もっとも、温度分布の均一化が図られることとは逆の観点から、端部からの熱の逃げを相殺したい場合は、短絡部材８１ｃは、適度な抵抗がある材料から形成されることが好ましい。
Normally, it is not necessary to generate heat on the side surface of the end portion of the
次に本発明の第２の実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
第２の実施形態におけるプリンタは、第１の実施形態におけるプリンタと、加熱手段の構成において異なる。よって、その他の構成についての説明は省略する。また、以下の説明において、第１の実施形態と共通する部分については、第１の実施形態と同一の符号を付すものとする。 The printer in the second embodiment is different from the printer in the first embodiment in the configuration of the heating means. Therefore, description of other configurations is omitted. In the following description, parts that are the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment.
図３は、本発明の第２の実施形態における加熱手段８２の断面図である。 FIG. 3 is a sectional view of the heating means 82 in the second embodiment of the present invention.
誘導加熱方式の加熱手段は、発熱体たるヒートローラの表面の導電層のみを発熱させることができるので、加熱効率の面において優れる。この長所を生かすために、第２の実施形態の加熱手段８２では、金属製のヒートローラ８１ａと芯金８２ｄ（第１の実施形態における芯金に対応）との間に、スポンジ等の断熱材８２ｅを介在させ、芯金８２ｄの両端を軸受８２ｆで回転自在に支持する構造が採用されている。また、図に示されるように、ヒートローラ８１ａの両端部において、ヒートローラ８１ａの内周面と断熱材８２ｅとの間には、円環状の短絡部材８２ｃが、圧入されて固定されている。なお、短絡部材８２ｃの先端は、短絡部材８２ｃが前記圧入されやすいように、少し軸方向に切り込みを入れてＣ形の断面形状とされ、半径方向に少し撓むように形成されていると良い。
The induction heating type heating means can generate heat only in the conductive layer on the surface of the heat roller, which is a heating element, and is excellent in terms of heating efficiency. In order to make use of this advantage, in the heating means 82 of the second embodiment, a heat insulating material such as sponge is provided between the
コイル８１ｂは、第１の実施形態と同様、長手方向が、ヒートローラ８１ａの軸方向に平行である横長の枠形コイルであって、被加熱材の搬送方向Ｆと直交する軸の周りに巻いた銅より線の集合体から成る。そして、コイル８１ｂの長手方向の長さは、発熱体たるヒートローラ８１ａの軸方向の長さより長い構成となっている。
As in the first embodiment, the
第２の実施形態によれば、上述したような簡易な構成を有する短絡部材８２ｃが設けられることによって、ヒートローラ８１ａの両端部で生じる渦電流は短絡部材８２ｃに導かれる。これにより、第１の実施形態と同様に、ヒートローラ８１ａの長手方向の全範囲で均一な電流が流れ、ヒートローラ８１ａの長手方向の全範囲にわたって、均一な発熱が生じ、発熱の谷が形成されることがない。このため、誘導加熱方式の定着装置が低コスト及び小スペースで実現することが可能となる。
According to the second embodiment, by providing the short-
さらに、第２の実施形態によれば、円環状の短絡部材８２ｃが、ヒートローラ８１ａと断熱材８２ｅとの間へキャップのように圧入される構造を有することによって、定着装置の組み立てが容易となり、且つ金属製のヒートローラ８１ａと短絡部材８２ｃとの電気的接続を確実に実行することができる。
Furthermore, according to the second embodiment, since the annular short-
次に本発明の第３の実施形態について説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described.
第３の実施形態におけるプリンタは、第１及び第２の実施形態におけるプリンタと、加熱手段の構成において異なる。よって、その他の構成についての説明は省略する。また、以下の説明において、第１及び第２の実施形態と共通する部分については、第１及び第２の実施形態と同一の符号を付すものとする。 The printer in the third embodiment is different from the printers in the first and second embodiments in the configuration of the heating means. Therefore, description of other configurations is omitted. In the following description, parts common to the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals as those in the first and second embodiments.
図４は、本発明の第３の実施形態における加熱手段８３の断面図である。 FIG. 4 is a sectional view of the heating means 83 in the third embodiment of the present invention.
第３の実施形態における加熱手段８３において、ヒートローラ８１ａの両端部の内周面に、良導電性材料の金属めっきを施すことにより、短絡部材８３ｃが形成されている。この短絡部材８３ｃのめっき材料としては、例えば、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｚｎ，Ｎｉ，ロジウム，半田などを適用することができる。
In the heating means 83 in the third embodiment, the short-circuit member 83c is formed by performing metal plating of a highly conductive material on the inner peripheral surfaces of both end portions of the
その他の構成は図３の場合と同じであり、発熱体たるヒートローラ８１ａを構成する金属製のヒートローラ８１ａと芯金８２ｄとの間には、スポンジ等の断熱材８２ｅが介在し、軸受８２ｆは、芯金８２ｄの両端を回転自在に支持する構造を有している。また、コイル８１ｂのヒートローラ８１ａに対する相対的な大きさ及び配置位置なども、図３に示すものと同様である。
The other configuration is the same as that in FIG. 3, and a
第３の実施形態によれば、上述したような簡易な構成を有する短絡部材８３ｃが設けられることによって、ヒートローラ８１ａの両端部で生じる渦電流は短絡部材８３ｃに導かれる。これにより、第１の実施形態と同様に、ヒートローラ８１ａの長手方向の全範囲で均一な電流が流れ、ヒートローラ８１ａの長手方向の全範囲にわたって、均一な発熱が生じ、発熱の谷が形成されることがない。このため、誘導加熱方式の定着装置が低コスト及び小スペースで実現することが可能となる。
According to the third embodiment, by providing the short-circuit member 83c having the simple configuration as described above, the eddy current generated at both ends of the
さらに、第３の実施形態によれば、発熱体に直接めっきが施されることによって短絡部材８３ｃが形成されているため、金属製のヒートローラ８１ａと短絡部材８３ｃとの電気的結合を確実にすることができる。
Furthermore, according to the third embodiment, since the short-circuit member 83c is formed by directly plating the heating element, the electrical coupling between the
次に本発明の第４の実施形態について説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
第４の実施形態におけるプリンタは、第１〜３の実施形態におけるプリンタと、加熱手段の構成において異なる。よって、その他の構成についての説明は省略する。また、以下の説明において、第１〜３の実施形態と共通する部分については、第１〜３の実施形態と同一の符号を付すものとする。 The printer in the fourth embodiment differs from the printer in the first to third embodiments in the configuration of the heating means. Therefore, description of other configurations is omitted. Moreover, in the following description, the same code | symbol as 1st-3rd embodiment shall be attached | subjected about the part which is common in 1st-3rd embodiment.
図５は、本発明の第４の実施形態における加熱手段８４の断面図である。 FIG. 5 is a sectional view of the heating means 84 in the fourth embodiment of the present invention.
第４の実施形態における加熱手段８４では、ヒートローラ８１ａの両端部において、肉厚を厚く形成することによって、ヒートローラ８１ａの内周面を内側に膨出させて、短絡部材８４ｃが形成されている。その他の構成については、図３及び図４の場合と同じである。
In the heating means 84 in the fourth embodiment, the inner peripheral surface of the
第４の実施形態によれば、上述したような簡易な構成を有する短絡部材８４ｃが設けられることによって、ヒートローラ８１ａの両端部で生じる渦電流は短絡部材８４ｃに導かれる。これにより、第１の実施形態と同様に、ヒートローラ８１ａの長手方向の全範囲で均一な電流が流れ、ヒートローラ８１ａの長手方向の全範囲にわたって、均一な発熱が生じ、発熱の谷が形成されることがない。このため、誘導加熱方式の定着装置が低コスト及び小スペースで実現することが可能となる。
According to the fourth embodiment, by providing the short-circuit member 84c having the simple configuration as described above, the eddy current generated at both ends of the
さらに、第４の実施形態によれば、発熱体たるヒートローラ８１ａと同じ材質で、その厚さを増すという簡単な構造で、金属製のヒートローラ８１ａと短絡部材８４ｃとの電気的結合を確実にすることができる。
Furthermore, according to the fourth embodiment, the electrical connection between the
次に本発明の第５の実施形態について説明する。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
第５の実施形態におけるプリンタは、第１〜４の実施形態におけるプリンタと、加熱手段の構成において異なる。よって、その他の構成についての説明は省略する。また、以下の説明において、第１〜４の実施形態と共通する部分については、第１〜４の実施形態と同一の符号を付すものとする。 The printer in the fifth embodiment is different from the printer in the first to fourth embodiments in the configuration of the heating means. Therefore, description of other configurations is omitted. Moreover, in the following description, the same code | symbol as 1st-4th embodiment shall be attached | subjected about the part which is common in 1st-4th embodiment.
図６は、本発明の第５の実施形態における加熱手段８５の斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view of the heating means 85 in the fifth embodiment of the present invention.
第５の実施形態における加熱手段８５には、芯金を兼用するヒートローラ８５ａと、中央に開口部（穴）１０が形成された短絡部材８５ｃとが、設けられている。
The heating means 85 in the fifth embodiment is provided with a
第５の実施形態によれば、上述したような簡易な構成を有する短絡部材８５ｃが設けられることによって、ヒートローラ８１ａの両端部で生じる渦電流は短絡部材８５ｃに導かれる。これにより、第１の実施形態と同様に、ヒートローラ８１ａの長手方向の全範囲で均一な電流が流れ、ヒートローラ８１ａの長手方向の全範囲にわたって、均一な発熱が生じ、発熱の谷が形成されることがない。このため、誘導加熱方式の定着装置が低コスト及び小スペースで実現することが可能となる。
According to the fifth embodiment, by providing the short-
さらに、第５の実施形態によれば、ヒートローラ８５ａの内部に補助熱源１１や補助熱源ケーブル（図示せず）を通すことができる。これにより、この第５の実施形態によれば、ヒートローラ８５ａの内部に補助ヒータ等を挿入することが容易になる。なお、中空状の芯金を円筒部とは別に設け、芯金の中空部に補助ヒータを通すこととしても良い。
Furthermore, according to the fifth embodiment, the
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.
上記実施形態では、発熱体がヒートローラである場合を中心に説明したが、本発明は発熱体が無端ベルトからなる場合にも適用することができる。その際、短絡部材がベルト等の蛇行防止機能を兼ねる構成とすることもできる。 In the above embodiment, the case where the heat generating element is a heat roller has been mainly described, but the present invention can also be applied to a case where the heat generating element is an endless belt. In that case, it can also be set as the structure where a short circuit member serves as meandering prevention functions, such as a belt.
また、上記の定着装置を搭載する画像形成装置としては、モノクロ／カラーの複写機、プリンター、ＦＡＸ、これらの複合機など、いずれにも制約なく搭載することができる。従って、上記実施形態では、図１の中間転写タンデム型カラ−画像形成装置だけでなく、直接タンデム型カラ−画像形成装置にも適用することができる。 Further, the image forming apparatus equipped with the above-described fixing device can be mounted on any of monochromatic / color copying machines, printers, FAX machines, and complex machines of these without any restrictions. Therefore, the above embodiment can be applied not only to the intermediate transfer tandem type color image forming apparatus of FIG. 1 but also directly to the tandem type color image forming apparatus.
１ プリンタ、
８ 定着装置、
８１ｂ コイル、
８１ａ，８５ａ ヒートローラ、
８１ｃ，８２ｃ，８３ｃ，８４ｃ，８５ｃ 短絡部材、
Ｆ 搬送方向。
1 printer,
8 fixing device,
81b coil,
81a, 85a heat roller,
81c, 82c, 83c, 84c, 85c short-circuit member,
F Transport direction.
Claims (8)
前記発熱体の長手方向の両端部のそれぞれに、前記発熱体の全周に渡って存在する良導電性の短絡部材を備えたことを特徴とする定着装置。 A horizontal direction in which the direction perpendicular to the conveyance direction of the heated material is the longitudinal direction and the conductive heating element rotates in the same direction as the conveyance direction of the heated material, and the direction perpendicular to the conveyance direction of the heated material is the longitudinal direction An induction heating type fixing device that induces an eddy current in the heating element by flowing a high-frequency current to the coil, and induction-heats almost the entire longitudinal direction of the heating element.
A fixing device comprising: a highly conductive short-circuit member that exists over the entire circumference of each of the longitudinal ends of the heating element.
Priority Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010122489A (en) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Canon Inc | Image heating device |
| JP2014106346A (en) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Kyocera Document Solutions Inc | Fixing device and image forming apparatus |
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