JP2008181051A - Fixing device and image forming apparatus equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁誘導作用により加熱ローラを発熱させる励磁コイルが、加熱ローラの内部に収容されると共に、送風手段により加熱ローラの一方の端部側から導入された冷却空気により冷却されるようにした定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。 In the present invention, the exciting coil that generates heat by the electromagnetic induction action is housed in the heating roller, and is cooled by the cooling air introduced from one end side of the heating roller by the blowing means. The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus including the same.
電子写真プロセスにより記録紙に画像を形成する画像形成装置(プリンタ、ファクシミリ装置、複写機、及び複合機など)では、感光体から記録紙上に転写された未定着のトナーを熱と圧力により記録紙に定着させる定着装置が設けられている。この定着装置では、近年、加熱ローラなどの加熱媒体を電磁誘導作用で生じる渦電流によるジュール熱で加熱する電磁誘導加熱方式によるものが省エネルギーの観点から注目されている。 In an image forming apparatus (such as a printer, a facsimile machine, a copying machine, and a multi-function machine) that forms an image on recording paper by an electrophotographic process, unfixed toner transferred from the photosensitive member onto the recording paper is recorded by heat and pressure. There is provided a fixing device for fixing the toner. In this fixing device, in recent years, an electromagnetic induction heating method in which a heating medium such as a heating roller is heated by Joule heat generated by an eddy current generated by electromagnetic induction has attracted attention from the viewpoint of energy saving.
このような電磁誘導加熱型の定着装置では、励磁コイル、磁性体コア及びこれらの保持部材からなる誘導加熱ユニットを加熱ローラの外周側に対向配置する構成の他、省スペース化を図る観点から、誘導加熱ユニットを加熱ローラの内部に収容した構成が採用されている。 In such an electromagnetic induction heating type fixing device, in addition to a configuration in which an induction heating unit including an exciting coil, a magnetic core, and a holding member thereof is disposed opposite to the outer peripheral side of the heating roller, from the viewpoint of space saving, The structure which accommodated the induction heating unit in the inside of a heating roller is employ | adopted.
しかしながら、このような内包型の誘導加熱ユニットでは、励磁コイルが加熱ローラの輻射熱と自身の発熱により昇温する一方で、励磁コイルの周囲を覆う加熱ローラにより励磁コイルの放熱が阻害されることから、励磁コイルを冷却して異常な高温状態になることを避けるために、ファンにより加熱ローラの内部に冷却空気を導入して励磁コイルを冷却するようにした技術が知られている(特許文献1〜3参照)。
しかるに、前記の従来の技術において、ファンにより加熱ローラの一方の端部側からのみ冷却空気を導入する構成では、下流側に向かうのにしたがって冷却空気の温度が次第に上昇すると共に励磁コイルに当たる風圧も低くなるため、上流側に比較して下流側で冷却能力が大幅に低下する。このため、高温となる下流側の励磁コイルの温度を基準に風量を設定すると、上流側の励磁コイルの温度が必要以上に低下して加熱ローラの加熱効率が低下することから、加熱ローラに軸方向の温度ムラが発生するという問題が生じる。 However, in the above-described conventional technique, in the configuration in which the cooling air is introduced only from one end side of the heating roller by the fan, the temperature of the cooling air gradually increases toward the downstream side, and the wind pressure applied to the exciting coil is also increased. Therefore, the cooling capacity is greatly reduced on the downstream side compared to the upstream side. For this reason, if the air volume is set based on the temperature of the downstream exciting coil that becomes high, the temperature of the upstream exciting coil decreases more than necessary and the heating efficiency of the heating roller decreases. There arises a problem that the temperature unevenness in the direction occurs.
一方、加熱ローラの両側から冷却空気を導入する構成では、励磁コイルに軸方向の温度差が発生しにくくなるものの、加熱ローラの端部の形状が非対称となる場合には、冷却空気の流れ具合を両側でバランス良く設定することが難しいという問題が生じる。また、ファンを2つ設けたり、1つのファンと両方の端部とを長寸なダクトで接続する必要があるため、製造コストが嵩み、また騒音が大きくなるという問題が生じる。 On the other hand, in the configuration in which cooling air is introduced from both sides of the heating roller, an axial temperature difference is less likely to occur in the exciting coil. However, when the shape of the end of the heating roller is asymmetric, the flow of cooling air This causes a problem that it is difficult to set the balance on both sides. Moreover, since it is necessary to provide two fans or to connect one fan and both ends with a long duct, there arises a problem that the manufacturing cost is increased and noise is increased.
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、加熱ローラの内部に収容された励磁コイルを冷却するために、加熱ローラの一方の端部側からのみ冷却空気を導入する構成としても、励磁コイルに大きな温度差が生じることがないように構成された定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and its main object is to cool one of the heating rollers in order to cool the exciting coil housed inside the heating roller. An object of the present invention is to provide a fixing device configured to prevent a large temperature difference from occurring in an exciting coil and an image forming apparatus provided with the same even when cooling air is introduced only from the end side of the coil.
本発明は、電磁誘導作用により加熱ローラを発熱させる励磁コイルが、前記加熱ローラの内部に収容されると共に、送風手段により前記加熱ローラの一方の端部側から導入された冷却空気により冷却されるようにした定着装置において、前記加熱ローラの軸方向に延在すると共に前記励磁コイルが外周に設けられたパイプ状の芯材を有し、この芯材の周壁に、その芯材の一方の端部側から他方の端部側に向けて内部を流通する冷却空気を前記励磁コイルに当てるための通風孔が、軸方向に所要の間隔をおいて複数開設され、この複数の通風孔が、一方の端部側に比較して他方の端部側で大きな開口面積となるように設けられた構成とする。 In the present invention, an exciting coil that generates heat by an electromagnetic induction action is housed inside the heating roller, and is cooled by cooling air introduced from one end side of the heating roller by a blower. In the fixing device configured as described above, the heating roller has a pipe-shaped core member that extends in the axial direction and the excitation coil is provided on the outer periphery, and one end of the core member is provided on the peripheral wall of the core member. A plurality of ventilation holes are formed at predetermined intervals in the axial direction for applying cooling air flowing through the interior from the part side toward the other end side to the excitation coil. It is set as the structure provided so that it might become a large opening area in the other edge part side compared with the edge part side.
本発明によれば、一方の端部側から冷却空気を導入した場合に下流側に位置する他方の端部側において、通風孔が大きくなることで励磁コイルに当たる冷却空気の風量が増大して励磁コイルの放熱が促進されるため、上流側の一方の端部側に比較して冷却能力が低くなる不具合を改善して、励磁コイルに大きな温度差が生じないようにすることができ、これにより励磁コイルに熱的な損傷を与えず、且つ加熱ローラの加熱効率を悪化させることがない適切な温度状態に励磁コイル全体を冷却して、加熱ローラの軸方向の温度ムラを抑制することができ、高品質で安定した定着処理を実現する上で大きな効果が得られる。 According to the present invention, when cooling air is introduced from one end side, the air flow hole on the other end side located on the downstream side becomes larger, so that the amount of cooling air hitting the exciting coil increases and excitation is performed. Since heat dissipation of the coil is promoted, it is possible to improve the problem that the cooling capacity is lower than that of one end side on the upstream side, and to prevent a large temperature difference from occurring in the exciting coil. The exciting coil can be cooled to an appropriate temperature state without causing thermal damage to the exciting coil and without deteriorating the heating efficiency of the heating roller, thereby suppressing temperature unevenness in the axial direction of the heating roller. A great effect can be obtained in realizing high-quality and stable fixing processing.
上記課題を解決するためになされた第1の発明は、電磁誘導作用により加熱ローラを発熱させる励磁コイルが、前記加熱ローラの内部に収容されると共に、送風手段により前記加熱ローラの一方の端部側から導入された冷却空気により冷却されるようにした定着装置において、前記加熱ローラの軸方向に延在すると共に前記励磁コイルが外周に設けられたパイプ状の芯材を有し、この芯材の周壁に、その芯材の一方の端部側から他方の端部側に向けて内部を流通する冷却空気を前記励磁コイルに当てるための通風孔が、軸方向に所要の間隔をおいて複数開設され、この複数の通風孔が、一方の端部側に比較して他方の端部側で大きな開口面積となるように設けられた構成とする。 According to a first aspect of the present invention for solving the above-described problems, an exciting coil for generating heat from the heating roller by electromagnetic induction is housed inside the heating roller, and at one end of the heating roller by a blowing means. In the fixing device that is cooled by the cooling air introduced from the side, the fixing device includes a pipe-shaped core member that extends in the axial direction of the heating roller and has the excitation coil provided on the outer periphery thereof. A plurality of ventilation holes are provided in the peripheral wall at a predetermined interval in the axial direction for applying cooling air that circulates in the interior from one end side to the other end side of the core member to the exciting coil. The plurality of ventilation holes are provided so as to have a larger opening area on the other end side than on the one end side.
これによると、一方の端部側から冷却空気を導入した場合に下流側に位置する他方の端部側において、通風孔が大きくなることで励磁コイルに当たる冷却空気の風量が増大して励磁コイルの放熱が促進されるため、上流側の一方の端部側に比較して冷却能力が低くなる不具合を改善して、励磁コイルに大きな温度差が生じないようにすることができる。 According to this, when cooling air is introduced from one end side, on the other end side located on the downstream side, the ventilation hole becomes large, so that the air volume of the cooling air hitting the exciting coil increases and the excitation coil Since heat dissipation is promoted, it is possible to improve the problem that the cooling capacity is low as compared with the one end side on the upstream side, and to prevent a large temperature difference from occurring in the exciting coil.
前記課題を解決するためになされた第2の発明は、前記芯材の外周に磁性体コアが設けられ、この磁性体コアに対応する前記芯材の周壁部分に貫通孔が開設されて、前記芯材の内部を流通する冷却空気を前記磁性体コアに直接当てるようにした構成とする。 According to a second aspect of the present invention for solving the above problems, a magnetic core is provided on the outer periphery of the core member, and a through hole is formed in a peripheral wall portion of the core member corresponding to the magnetic core, The cooling air flowing through the inside of the core material is directly applied to the magnetic core.
これによると、通風孔を通る冷却空気で励磁コイルが冷却されると同時に、芯材の内部を流通する冷却空気により芯材を介することなく磁性体コアが冷却されるため、冷却効果をより一層高めることができる。 According to this, the exciting coil is cooled by the cooling air passing through the ventilation hole, and at the same time, the magnetic core is cooled by the cooling air flowing through the inside of the core material without passing through the core material. Can be increased.
前記課題を解決するためになされた第3の発明は、複数の前記通風孔が、一方の端部側に比較して中央部で小さな開口面積となるように設けられた構成とする。 3rd invention made | formed in order to solve the said subject is set as the structure by which the said several ventilation hole was provided so that it might become a small opening area in a center part compared with one edge part side.
これによると、一方の端部側に比較して中央部での冷却能力が低くなるため、小サイズの記録紙が連続通紙されることで加熱ローラの温度が一方の端部側に比較して中央部で低くなった場合に、中央部で励磁コイルが過度に冷却されて加熱ローラの加熱効率が悪化することを避けることができ、これにより加熱ローラの軸方向の温度ムラを抑制することができる。 According to this, since the cooling capacity at the center portion is lower than that at one end side, the temperature of the heating roller is compared with that at one end side by continuously passing a small size recording paper. When the temperature is lowered at the center, it can be avoided that the exciting coil is excessively cooled at the center and the heating efficiency of the heating roller is deteriorated, thereby suppressing temperature unevenness in the axial direction of the heating roller. Can do.
前記課題を解決するためになされた第4の発明は、前記芯材における前記励磁コイルの配設領域が、一方の端部側から第1・第2・第3の3つの領域に区画され、一方の端部側の前記第1の領域より前記通風孔が小さな開口面積で設けられる中央部の前記第2の領域が、最小サイズの記録媒体に対応する幅に設定された構成とする。 4th invention made | formed in order to solve the said subject, The arrangement | positioning area | region of the said excitation coil in the said core material is divided into three area | regions of 1st, 2nd, and 3 from one edge part side, The second region in the central part where the ventilation holes are provided with an opening area smaller than the first region on one end side is set to a width corresponding to the recording medium of the minimum size.
この場合、連続通紙時に端部と中央部との間で大きな温度差が発生することから、中央部の第2の領域の幅を規定する最小サイズの記録媒体は、給紙カセットや給紙トレイ(手差しトレイ)から連続給紙可能な記録媒体のうちの最小サイズ(通常、はがきサイズ)のものとすれば良い。 In this case, since a large temperature difference occurs between the end portion and the central portion during continuous paper feeding, the minimum size recording medium that defines the width of the second region in the central portion is a paper feed cassette or paper feed. What is necessary is just to make it the minimum size (usually postcard size) of the recording media that can be continuously fed from the tray (manual feed tray).
前記課題を解決するためになされた第5の発明は、前記芯材が、非磁性で且つ非電導性となる非金属材料で形成された構成とする。 In a fifth aspect of the present invention made to solve the above problems, the core material is formed of a non-metallic material that is non-magnetic and non-conductive.
これによると、電磁誘導作用により芯材自身が発熱することを避けることができるため、電力損失を低減することができる。また、非金属材料は金属材料に比較して熱伝導性に劣るものの、電磁誘導作用による発熱がないため、結果的に温度上昇を防止する効果としては金属材料と略同等である。 According to this, since it is possible to avoid the core material itself from generating heat due to the electromagnetic induction action, the power loss can be reduced. In addition, although the non-metallic material is inferior in thermal conductivity as compared with the metallic material, it does not generate heat due to the electromagnetic induction action, and as a result, the effect of preventing the temperature rise is substantially the same as that of the metallic material.
この場合、芯材は、高い耐熱性を有し、且つ励磁コイルを安定に保持可能な高い剛性を得ることができる高強度な合成樹脂材料、特にPPS(poly phenylene sulfide)や、液晶ポリマーなどが好適である。 In this case, the core material is made of a high-strength synthetic resin material, particularly PPS (poly phenylene sulfide) or liquid crystal polymer, which has high heat resistance and can obtain high rigidity capable of stably holding the exciting coil. Is preferred.
前記課題を解決するためになされた第6の発明は、前記励磁コイルが軸方向に並んで前記芯材に複数設けられると共に、この複数の励磁コイルの各々に対応して同一の軸方向位置で周方向に複数の磁性体コアが前記芯材に設けられて、この周方向に複数配置された前記磁性体コアの間の位置に前記通風孔が設けられた構成とする。 According to a sixth aspect of the present invention for solving the above-described problems, a plurality of the exciting coils are arranged in the axial direction along the axial direction, and at the same axial position corresponding to each of the plurality of exciting coils. A plurality of magnetic cores are provided on the core material in the circumferential direction, and the ventilation holes are provided at positions between the magnetic cores arranged in the circumferential direction.
これによると、軸方向に並んだ複数の励磁コイルの各々に磁性体コアが設けられることで、加熱ローラを通る磁束長が短くなるため、高周波電源における発振制御が容易になる。そして、周方向に離間配置された複数の磁性体コアの間の位置に通風孔が設けられることで、磁性体コアに阻害されることなく複数の励磁コイルの各々に冷却空気を当てて冷却することができる。 According to this, since the magnetic core is provided in each of the plurality of exciting coils arranged in the axial direction, the length of the magnetic flux passing through the heating roller is shortened, so that the oscillation control in the high frequency power source is facilitated. And by providing a ventilation hole in the position between the several magnetic body cores spaced apart in the circumferential direction, it cools by applying cooling air to each of the plurality of exciting coils without being obstructed by the magnetic body core be able to.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明が適用される複写機の概略構成を示す模式的な断面図である。この複写機(画像形成装置)は、原稿の画像を読み取る原稿読取部1と、ここで読み取った原稿の画像をトナーで記録紙(記録媒体)上に形成する画像形成部2と、ここで記録紙上に形成されたトナー像を定着させる定着部(定着装置)3とを有し、画像形成部2には給紙部4から記録紙が供給され、定着部3で定着処理が終わった記録紙が排紙部5に排出される。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a copying machine to which the present invention is applied. The copying machine (image forming apparatus) includes an original reading unit 1 that reads an image of an original, an
画像形成部2では、帯電ローラ11により一様に帯電された感光体ドラム12に対してレーザ走査ユニット13からレーザ光が照射されて感光体ドラム12の像形成面上に静電潜像が形成された後、現像ユニット14内のトナーが現像ローラ15を介して感光体ドラム12に供給されることでその像形成面上の静電潜像が現像され、これにより形成されたトナー像が転写ローラ16により記録紙に転写される。
In the
図2は、図1に示した定着部3の要部を示す断面図である。定着部3は、記録紙(記録媒体)S上のトナー像を熱溶融させる加熱ローラ21と、図示しないばねにより加熱ローラ21に圧接する向きに付勢された加圧ローラ22とを有しており、加熱ローラ21と加圧ローラ22とによるニップ部に記録紙Sが送り込まれ、熱及び圧力の作用で記録紙S上のトナーが記録紙Sに定着される。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of the
加熱ローラ21は、鉄ニッケル合金などの整磁合金からなる中空円筒状のローラ本体23を有し、このローラ本体23の内部には電磁誘導加熱ユニット24が収容されている。この電磁誘導加熱ユニット24は高周波電源25により駆動され、励磁コイル32が発生する高周波磁界によりローラ本体23が発熱する。電磁誘導加熱ユニット24は周囲を絶縁パイプ26で覆われている。ローラ本体23の表面には、フッ素樹脂などからなる離型層(図示せず)が形成されている。
The
加圧ローラ22は、アルミニウム合金材からなる芯金28と、この芯金28の周囲に形成された発泡シリコーンゴムなどのスポンジ材からなる弾性層29とを有している。
The
図3は、図2に示した加熱ローラ21の軸方向の断面図である。加熱ローラ21の内部に収容される電磁誘導加熱ユニット24は、軸方向に直列に並んで設けられた複数の励磁コイル32と、この複数の励磁コイル32に個別に設けられた磁性体コアアセンブリ33と、励磁コイル32及び磁性体コアアセンブリ33を保持するために軸方向に延在する芯材(コイル保持体)34とからなっている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
励磁コイル32は、加熱ローラ21の中心線周りに巻回された導線(リッツ線)35により、加熱ローラ21と同軸的に形成されている。この励磁コイル32の各々には、同一の軸方向位置で且つ加熱ローラ21の中心線を中心にした対称位置に磁性体コアアセンブリ33が2つ設けられており、この2つ1組の磁性体コアアセンブリ33の周囲に導線35を巻回して1つの励磁コイル32が形成される。
The
また、1つの励磁コイル32に対応する2つ1組の磁性体コアアセンブリ33は、軸方向に隣り合う励磁コイル32に対応する磁性体コアアセンブリ33に対して、加熱ローラ21の中心線を中心にして周方向に90度ずらした配置角度で設けられている。
The pair of
芯材34は、磁性体コアアセンブリ33の配置形態に適合するように、正方形状の断面をなすパイプ状に形成され、ファン(送風手段)36が発生する冷却空気が、ダクト37を介して芯材34の一方の端部38から芯材34の内部に導入されて、励磁コイル32が冷却されるようになっている。
The
この芯材34は、非磁性で且つ非電導性となる非金属材料で形成され、この非金属材料には、高い耐熱性を有し、且つ励磁コイルを安定に保持可能な高い剛性を得ることができる高強度な合成樹脂材料、例えばPPS(poly phenylene sulfide)や、液晶ポリマーなどが好適である。
The
このように芯材34が非磁性で且つ非電導性の合成樹脂材料で形成されていると、電磁誘導作用により芯材34自身が発熱することを避けることができるため、電力損失を低減することができる。また、合成樹脂材料は金属材料に比較して熱伝導性に劣るものの、電磁誘導作用による発熱がないため、結果的に温度上昇を防止する効果としては金属材料と略同等である。
If the
図4は、図3に示した電磁誘導加熱ユニット24を示す斜視図であり、励磁コイル32を切断して示している。芯材34の周壁には、ファン36による冷却空気を励磁コイル32に当てるための通風孔41が軸方向に所要の間隔をおいて複数開設されている。
4 is a perspective view showing the electromagnetic
この通風孔41は、1つの励磁コイル32に対応して周方向に離間配置された2つの磁性体コアアセンブリ33の間の位置に設けられている。すなわち、芯材34の周壁を構成する第1〜第4の4つの平板部34a〜34dのうち、第1・第3の平板部34a・34cに磁性体コアアセンブリ33が取り付けられる箇所では第2・第4の平板部34b・34dに通風孔41が開設され、また第2・第4の平板部34b・34dに磁性体コアアセンブリ33が取り付けられる箇所では第1・第3の平板部34a・34cに通風孔41が開設されており、この通風孔41の外側には励磁コイル32が覆うように設けられる。
The
これにより、ファン36により一方の端部38側の流入口43から芯材34の内部に導入された冷却空気が、芯材34の内部を流通して、他方の端部39側の流出口44から排出されると共に、複数の通風孔41から排出されることで励磁コイル32が冷却される。
Thus, the cooling air introduced into the
通風孔41は、軸方向位置に応じて異なる開口面積となるように設けられている。ここでは、芯材34における励磁コイル32の配設領域が、一方の端部38側から第1・第2・第3の3つの領域46・47・48に区画され、同一の領域46・47・48内にある複数の通風孔41は、互いに同一の開口面積で設けられており、他方の端部39側(下流側)の第3の領域48にある通風孔41は、一方の端部38側(上流側)の第1の領域46にある通風孔41より大きな開口面積で設けられている。
The ventilation holes 41 are provided so as to have different opening areas depending on the position in the axial direction. Here, the region where the
これにより、他方の端部39側の第3の領域48において通風孔41が大きくなることで励磁コイル32に当たる冷却空気の流量が増大して励磁コイル32の放熱が促進されるため、上流側の第1の領域46に比較して下流側の第3の領域48で冷却能力が低くなる不具合を改善することができる。
As a result, in the
さらにここでは、軸方向の中央部の第2の領域47にある通風孔41が、一方の端部38側の第1の領域46より小さな開口面積で設けられている。これにより、一方の端部38側に比較して中央部での冷却能力が低くなる。この中央部の第2の領域47は、図示しない給紙トレイ(手差しトレイ)や給紙カセットから連続給紙可能な最小サイズの記録紙(通常、はがき)の紙幅に対応する幅に設定されている。
Furthermore, the
小サイズの記録紙を連続通紙した場合、加熱ローラ21の中央部は、温度制御により所定の定着温度に維持されるのに対して、記録紙の紙幅外となる端部38・39側の領域では、記録紙との接触による放熱がないため、通紙枚数が増えるのに応じて温度が徐々に上昇して中央部より高い温度状態となり、励磁コイル32も、加熱ローラ21からの輻射熱により中央部より端部38・39側が高い温度状態となる。
When small-size recording paper is continuously fed, the central portion of the
このように小サイズの記録紙の連続通紙により、励磁コイル32の温度が中央部に比較して端部38・39側で高くなった場合、端部38・39側と中央部とで冷却能力を同等とすると中央部の励磁コイル32が過度に冷却されて、中央部の加熱効率が悪化するが、前記のように中央部で通風孔41を一方の端部38側より小さくして、中央部での冷却能力を一方の端部38側より低く設定することにより、中央部の励磁コイル32の過冷却を避けることができる。
In this way, when the temperature of the
これにより、軸方向に並んだ複数の励磁コイル32に大きな温度差が生じないようにすることができ、全ての励磁コイル32を、適切な温度状態、すわち熱的な損傷を与えるおそれのある上限温度を超えず、且つ加熱効率を悪化させるおそれのある下限温度を下回らない温度状態に冷却して、加熱ローラ21の軸方向の温度ムラを抑制することができる。
Thereby, it is possible to prevent a large temperature difference from occurring in the plurality of
図5は、図3に示した加熱ローラ21の要部を詳細に示す断面図である。磁性体コアアセンブリ33は、磁性体コア51と、これを保持して芯材34に固定されるコアホルダ52とからなっている。磁性体コア51は、フェライトなどの強磁性を有する材料にて形成され、励磁コイル32の内側に延在する基部51aから励磁コイル32の外側に突出されて、先端が加熱ローラ21の内周面に近接する突出部51bを備えている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing in detail a main part of the
励磁コイル32により発生した磁束は、磁性体コア51により誘導されて突出部51bの先端面から略径方向に進み、ローラ本体23の内周面に対して略直交する向きに進入する。このとき、磁性体コア51において磁極となる突出部51bの先端が加熱ローラ21の内周面に近接することから、磁束が透磁率の低い空気中を通過する距離が短くなるため、加熱ローラ21での磁束密度が高くなり、発熱効率が向上する。
The magnetic flux generated by the
磁性体コアアセンブリ33が設けられる芯材34の周壁部分には、貫通孔54が開設されており、芯材34の内部を流通する冷却空気が磁性体コア51に直接当たるようになっており、これにより、通風孔41から排出される冷却空気で励磁コイル32が冷却されると同時に、芯材34の内部を流通する冷却空気により芯材34を介することなく磁性体コア51が冷却されるため、冷却効果をより一層高めることができる。
A through
コアホルダ52は、磁性体コア51と冷却空気との接触を阻害しないように、芯材34に対する取付面側が開放された箱状をなし、軸方向の両端に、芯材34の周壁に形成された取付孔56に弾発的に係合する弾発係止片57を備えており、磁性体コア51の基部51aが貫通孔54内に入り込んだ状態で固定される。
The
また加熱ローラ21では、磁性体コア51の軸方向中心位置を中心にした発熱エリアが形成され、静止した電磁誘導加熱ユニット24の周囲を加熱ローラ21が回転することで、加熱ローラ21上の発熱エリアが移動して、加熱ローラ21が周方向に均一に加熱される。特に磁性体コア51が、同一の軸方向位置において周方向に等間隔をおいて複数配置されているため、加熱ローラ21の回転を開始させてから周方向の温度分布が均一化した状態に移行するまでの時間を短縮することができ、さらに磁性体コア51が、異なる配置角度で軸方向に隣り合う磁性体コア51と、軸方向に一部重なり合うように配置されていることから、磁性体コア51に対応して形成される発熱エリアが、軸方向に隙間なく形成されるため、軸方向の温度分布を均一化することができる。
In the
図6は、本発明による電磁誘導加熱ユニットの別の例を示す斜視図である。この電磁誘導加熱ユニット61では、前記の例と同様に、芯材62の周壁に複数の通風孔63が開設されているが、特にここでは、芯材62における励磁コイル32の配設領域が、第1・第2・第3の3つの領域64〜66に区画され、中央部の第2の領域65には通風孔が設けられていない。この中央部の第2の領域65は、最小サイズの記録紙(例えばはがき)の紙幅に対応する幅に設定されている。
FIG. 6 is a perspective view showing another example of the electromagnetic induction heating unit according to the present invention. In the electromagnetic
同一の領域64・65内にある複数の通風孔63は、互いに同一の開口面積で設けられており、他方の端部69側(下流側)の第3の領域66にある通風孔63は、一方の端部68側(上流側)の第1の領域64にある通風孔63より大きな開口面積で設けられている。
The plurality of ventilation holes 63 in the
この構成では、前記の例と比較して、中央部での冷却能力をより一層低く設定することができ、小サイズの記録紙が連続通紙された場合に、加熱ローラ21の端部側と中央部とで大きな温度差が発生する場合に適している。 In this configuration, compared with the above example, the cooling capacity at the center can be set much lower, and when a small-size recording sheet is continuously passed, This is suitable when a large temperature difference occurs between the central part.
図7は、本発明による電磁誘導加熱ユニットの別の例を示す斜視図である。この電磁誘導加熱ユニット71では、前記の例と同様に、芯材72の周壁に複数の通風孔73が開設されているが、特にここでは、芯材72における励磁コイル32の配設領域が、軸方向に2等分されるように第1・第2の2つの領域74・75に区画され、同一の領域74・75内にある複数の通風孔73が互いに同一の開口面積で設けられると共に、他方の端部79側(下流側)の第2の領域75にある通風孔73は、一方の端部78側(上流側)の第1の領域74にある通風孔73より大きな開口面積で設けられている。
FIG. 7 is a perspective view showing another example of the electromagnetic induction heating unit according to the present invention. In this electromagnetic
図8は、本発明による電磁誘導加熱ユニットの別の例を示す斜視図である。この電磁誘導加熱ユニット81では、前記の例と同様に、芯材82の周壁に複数の通風孔83が開設されているが、特にここでは、複数の通風孔83が、一方の端部88側(上流側)から他方の端部89側(下流側)に向けて次第に大きな開口面積となるように設けられている。
FIG. 8 is a perspective view showing another example of the electromagnetic induction heating unit according to the present invention. In this electromagnetic
図7・図8に示した構成は、前記の図4・図6に示した例とは異なり、小サイズの記録紙が連続通紙された場合に発生する加熱ローラ21の端部側と中央部との間の温度差を考慮する必要がない場合に適している。また図8に示した構成は、軸方向位置に応じて冷却能力を細かく設定する必要がある場合に適している。
The configuration shown in FIGS. 7 and 8 is different from the examples shown in FIGS. 4 and 6, and the end side and the center of the
なお、前記の例では、1つの励磁コイルに対して2つ1組の磁性体コアアセンブリを設け、この磁性体コアアセンブリの配置形態に適合するように、芯材を4角形状の断面に形成したが、1つの励磁コイルに対して3つ以上の磁性体コアアセンブリを設ける構成も可能である。 In the above example, a pair of magnetic core assemblies are provided for each excitation coil, and the core material is formed in a square cross section so as to conform to the arrangement of the magnetic core assemblies. However, a configuration in which three or more magnetic core assemblies are provided for one excitation coil is also possible.
この場合、芯材の周囲に、複数の磁性体コアアセンブリが同一の軸方向位置において周方向に等間隔をおいて配置され、軸方向に隣り合う磁性体コアアセンブリと取付角度が周方向に所定角度、例えば3つの場合は60度、4つの場合は45度ずらして設けられ、芯材は、磁性体コアアセンブリの配置形態に適合するように、6角形、8角形といった偶数の辺を有する多角形状の断面に形成される。 In this case, around the core material, a plurality of magnetic core assemblies are arranged at equal intervals in the circumferential direction at the same axial position, and a mounting angle with the adjacent magnetic core assemblies in the axial direction is predetermined in the circumferential direction. For example, the angle is set to be 60 degrees in the case of three and 45 degrees in the case of four, and the core is a polygon having an even number of sides such as a hexagon and an octagon so as to conform to the arrangement of the magnetic core assembly. It is formed in a cross section of shape.
このように、同一の軸方向位置において周方向に配列される磁性体コアの配置数を多くすると、周方向の温度分布を均一化する上で都合が良く、加熱ローラ21の回転を開始させてから周方向の温度分布が均一化した状態に移行するまでの時間をより一層短縮することができる。
In this way, increasing the number of magnetic cores arranged in the circumferential direction at the same axial position is convenient for making the temperature distribution in the circumferential direction uniform, and the
また、前記の例では、誘導加熱ユニットが収容された加熱ローラに加圧ローラを圧接させて両者間に形成されるニップ部に記録紙を通す構成について説明したが、この他に、温度の立ち上がり特性を改善するために、ローラより熱容量が小さくなる加熱ベルトを用いる構成でも同様に適用可能である。この場合、無端帯状の加熱ベルトを、誘導加熱ユニットが収容された加熱ローラと定着ローラとに巻き掛け、定着ローラに対向配置された加圧ローラと、定着ローラに対する加熱ベルトの巻き掛け部分との間に記録紙を通すことで、記録紙上のトナーが熱及び圧力の作用で記録紙に定着される。 In the above example, the configuration in which the pressure roller is brought into pressure contact with the heating roller in which the induction heating unit is accommodated and the recording paper is passed through the nip formed between the two is described. In order to improve the characteristics, the present invention can be similarly applied to a configuration using a heating belt having a heat capacity smaller than that of the roller. In this case, an endless belt-shaped heating belt is wound around the heating roller and the fixing roller in which the induction heating unit is accommodated, and a pressure roller disposed opposite to the fixing roller and a portion where the heating belt is wound around the fixing roller. By passing the recording paper between them, the toner on the recording paper is fixed to the recording paper by the action of heat and pressure.
本発明にかかる定着装置及びこれを備えた画像形成装置は、加熱ローラの内部に収容された励磁コイルを冷却するために、加熱ローラの一方の端部側からのみ冷却空気を導入する構成としても、励磁コイルに大きな温度差が生じることがないようにすることができる効果を有し、電磁誘導作用により加熱ローラを発熱させる励磁コイルが、加熱ローラの内部に収容されると共に、送風手段により加熱ローラの一方の端部側から導入された冷却空気により冷却されるようにした定着装置及びこれを備えた画像形成装置、例えばプリンタ、ファクシミリ装置、複写機、及び複合機などとして有用である。 The fixing device and the image forming apparatus including the fixing device according to the present invention may be configured such that cooling air is introduced only from one end side of the heating roller in order to cool the excitation coil accommodated in the heating roller. The exciting coil that has the effect of preventing a large temperature difference from being generated in the exciting coil and that heats the heating roller by electromagnetic induction is housed inside the heating roller and heated by the blowing means. It is useful as a fixing device that is cooled by cooling air introduced from one end side of the roller and an image forming apparatus including the fixing device, such as a printer, a facsimile machine, a copying machine, and a multifunction machine.
3 定着部(定着装置)
21 加熱ローラ
23 ローラ本体
24・61・71・81 電磁誘導加熱ユニット
32 励磁コイル
33 磁性体コアアセンブリ
34・62・72・82 芯材
36 ファン(送風手段)
38・68・78・88 一方の端部
39・69・79・89 他方の端部
41・63・73・83 通風孔
51 磁性体コア
54 貫通孔
3 Fixing part (fixing device)
DESCRIPTION OF
38, 68, 78, 88 One
Claims (7)
前記加熱ローラの軸方向に延在すると共に前記励磁コイルが外周に設けられたパイプ状の芯材を有し、この芯材の周壁に、その芯材の一方の端部側から他方の端部側に向けて内部を流通する冷却空気を前記励磁コイルに当てるための通風孔が、軸方向に所要の間隔をおいて複数開設され、この複数の通風孔が、一方の端部側に比較して他方の端部側で大きな開口面積となるように設けられたことを特徴とする定着装置。 An exciting coil that heats the heating roller by electromagnetic induction is housed in the heating roller, and is fixed by cooling air introduced from one end side of the heating roller by a blowing means. A device,
The heating roller has a pipe-shaped core member that extends in the axial direction and the excitation coil is provided on the outer periphery. On the peripheral wall of the core member, from one end side of the core member to the other end portion A plurality of ventilation holes are formed at predetermined intervals in the axial direction to apply cooling air flowing through the interior toward the exciting coil, and the plurality of ventilation holes are compared to one end side. And a fixing device provided with a large opening area on the other end side.
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