JP4728855B2 - Electromagnetic induction heating fixing device and image forming apparatus provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成媒体上のトナーを熱定着させる加熱体であるローラやベルトを電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱ユニットを備えた電磁誘導加熱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。 The present invention relates to an electromagnetic induction heating and fixing device including an induction heating unit that generates heat by electromagnetic induction of a roller or a belt that is a heating body for thermally fixing toner on an image forming medium, and an image forming apparatus including the same. is there.
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により生じ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 electromagnetic induction action has attracted attention from the viewpoint of energy saving.
一方、定着装置では、定着が記録紙の全面に渡って均一に行われるように、軸方向の温度分布を均一化することが望まれるが、加熱ローラの軸端からの放熱により、軸方向中心部に比較して軸方向端部の温度が低下することから、軸方向端部での発熱量を軸方向中心部より大きくして、軸方向の温度分布の均一化を図ることが必要となる。 On the other hand, in the fixing device, it is desired to make the temperature distribution in the axial direction uniform so that the fixing is performed uniformly over the entire surface of the recording paper. Since the temperature at the end in the axial direction is lower than that at the center, it is necessary to make the heat generation at the end in the axial direction larger than that at the center in the axial direction to make the temperature distribution in the axial direction uniform. .
このような温度分布の均一化の要請は、前記の電磁誘導加熱型の定着装置でも同様であり、軸方向端部での発熱量を軸方向中心部より大きくするため、ローラの周壁と磁性体コアとの間の空隙(エアギャップ)が軸方向中心部より軸方向端部で狭くなるように磁性体コアを設けた構成が知られている(特許文献1参照)。また、軸方向端部での磁性体コアの配置密度を軸方向中心部より高くした構成が知られており(特許文献2参照)、このような構成でも軸方向端部での発熱量を軸方向中心部より大きくして、軸方向の温度分布の均一化を図ることができる。
しかしながら、前記従来の技術では、発熱量を調整するための磁性体コアがローラの内部に収容されているため、ローラの構造や形状に制約されて、磁性体コアの形態や配置位置に関する設計自由度が低くなり、適切な温度分布を得るための調整が難しくなる不都合がある。また発熱量が磁性体コアの取付位置に大きく影響されるため、磁性体コアを高い精度で組み付ける必要があるが、磁性体コアをローラの内部に精度良く固定することは容易ではなく、製造が難しくなる難点がある。 However, in the prior art, since the magnetic core for adjusting the amount of heat generation is accommodated in the roller, the structure and shape of the roller are restricted, and the design freedom regarding the form and arrangement position of the magnetic core is free. There is a disadvantage that the degree of adjustment becomes low and adjustment for obtaining an appropriate temperature distribution becomes difficult. In addition, since the amount of heat generation is greatly affected by the mounting position of the magnetic core, it is necessary to assemble the magnetic core with high accuracy. However, it is not easy to fix the magnetic core inside the roller with high accuracy, and manufacturing is difficult. There is a difficult point.
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、磁性体コアの形態や配置位置に関する設計自由度が高く、適切な温度分布を得るための調整が容易であり、さらに製造が容易になるように構成された電磁誘導加熱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 purpose is to provide a high degree of freedom in design related to the form and arrangement position of the magnetic core and to provide an appropriate temperature distribution. It is an object of the present invention to provide an electromagnetic induction heating and fixing device configured so as to be easily adjusted and to be easily manufactured, and an image forming apparatus including the same.
本発明の電磁誘導加熱定着装置及び画像形成装置は、画像形成媒体上のトナーを熱定着させる加熱体として設けられた、あるいはその加熱体となるベルトを支持するために設けられたローラと、このローラの外周側に対向配置されて前記加熱体を電磁誘導作用により発熱させる電磁誘導加熱ユニットとを有し、この電磁誘導加熱ユニットが、前記ローラの軸方向に延在する励磁コイルと、この励磁コイルを挟んで前記ローラと相反する外側で前記ローラの周方向に延在する磁性体コアとを備え、この磁性体コアが、非磁性の物質中を通過する磁路長が軸方向端部に比較して軸方向中心部で長くなるように軸方向位置に応じて周方向長を変えて設けられた構成とする。 An electromagnetic induction heating fixing device and an image forming apparatus according to the present invention include a roller provided as a heating body for thermally fixing toner on an image forming medium, or a roller provided to support a belt serving as the heating body, An electromagnetic induction heating unit disposed opposite to the outer peripheral side of the roller to generate heat by the electromagnetic induction action, the electromagnetic induction heating unit including an excitation coil extending in the axial direction of the roller, and the excitation A magnetic core extending in the circumferential direction of the roller on the outside opposite to the roller across the coil, and the magnetic core has a magnetic path length passing through a non-magnetic substance at an axial end. In comparison, the circumferential length is changed according to the axial position so as to be longer at the axial center.
本発明によれば、磁性体コアを軸方向位置に応じて周方向長を変えて設けることにより、軸方向中心部での発熱量を軸方向端部より小さくして、加熱体の温度分布を均一化することができる。そして、磁性体コアが励磁コイルを挟んでローラと相反する外側に配置されているため、磁性体コアの形態や配置位置に関する設計自由度が高く、適切な温度分布を得るための調整が容易になり、さらに製造が容易になる。 According to the present invention, by providing the magnetic core with the circumferential length changed according to the axial position, the amount of heat generated at the axial center is made smaller than the axial end, and the temperature distribution of the heating body is reduced. It can be made uniform. And since the magnetic core is arranged on the outer side opposite to the roller across the exciting coil, there is a high degree of design freedom regarding the form and arrangement position of the magnetic core, and adjustment for obtaining an appropriate temperature distribution is easy. Furthermore, manufacture becomes easy.
上記課題を解決するためになされた第1の発明は、画像形成媒体上のトナーを熱定着させる加熱体として設けられた、あるいはその加熱体となるベルトを支持するために設けられたローラと、このローラの外周側に対向配置されて前記加熱体を電磁誘導作用により発熱させる電磁誘導加熱ユニットとを有し、この電磁誘導加熱ユニットが、前記ローラの軸方向に延在する励磁コイルと、この励磁コイルを挟んで前記ローラと相反する外側で前記ローラの周方向に延在する磁性体コアとを備え、この磁性体コアが、非磁性の物質中を通過する磁路長が軸方向端部に比較して軸方向中心部で長くなるように軸方向位置に応じて周方向長を変えて設けられた構成とする。 A first invention made to solve the above problems includes a roller provided as a heating body for thermally fixing toner on an image forming medium, or a roller provided to support a belt serving as the heating body, An electromagnetic induction heating unit disposed opposite to the outer peripheral side of the roller to generate heat by the electromagnetic induction action. The electromagnetic induction heating unit includes an excitation coil extending in the axial direction of the roller, A magnetic core extending in the circumferential direction of the roller on the outer side opposite to the roller across the exciting coil, and the magnetic core has a magnetic path length passing through a non-magnetic material at an axial end. Compared to the above, the circumferential length is changed according to the axial position so as to be longer at the axial center.
これによると、磁性体コアを軸方向位置に応じて周方向長を変えて設けることにより、軸方向中心部での発熱量を軸方向端部より小さくして、加熱体の温度分布を均一化することができる。そして、磁性体コアが励磁コイルを挟んでローラと相反する外側に配置されているため、磁性体コアの形態や配置位置に関する設計自由度が高く、適切な温度分布を得るための調整が容易になり、さらに製造が容易になる。 According to this, by providing the magnetic core with the circumferential length changed according to the axial position, the amount of heat generation at the axial center is smaller than the axial end, and the temperature distribution of the heating element is made uniform can do. And since the magnetic core is arranged on the outer side opposite to the roller across the exciting coil, there is a high degree of design freedom regarding the form and arrangement position of the magnetic core, and adjustment for obtaining an appropriate temperature distribution is easy. Furthermore, manufacture becomes easy.
この場合、軸方向中心部で発熱量を小さくするには、磁性体コアの周方向長を短く形成して空隙を設けるようにすれば良く、その空隙分だけ、非磁性の空気中を通過する磁路長が長くなるため、漏れ磁束の割合が増加して、発熱量が減少する。また合成樹脂材料などの非磁性の材料で空隙を埋めるようにした構成も可能である。 In this case, in order to reduce the amount of heat generated in the central portion in the axial direction, it is only necessary to form the gap in the circumferential length of the magnetic core so that the gap passes through the nonmagnetic air. Since the magnetic path length becomes long, the ratio of leakage magnetic flux increases and the amount of heat generation decreases. Moreover, the structure which filled the space | gap with nonmagnetic materials, such as a synthetic resin material, is also possible.
前記課題を解決するためになされた第2の発明は、前記第1の発明において、前記磁性体コアが、前記ローラの軸方向に配列される複数のコア部材を有し、この複数のコア部材が、周方向長が互いに異なる複数種類のものからなり、周方向長が長い前記コア部材が軸方向端部に、周方向長が短い前記コア部材が軸方向中心部にそれぞれ配置された構成とすることができる。 The second invention made to solve the above-mentioned problems is that, in the first invention, the magnetic core has a plurality of core members arranged in the axial direction of the roller, and the plurality of core members However, the core member is composed of a plurality of types having different circumferential lengths, the core member having a long circumferential length is disposed at an axial end, and the core member having a short circumferential length is disposed at an axial central portion. can do.
これによると、周方向長が互いに異なる複数種類のコア部材の配置個数及び配置位置を種々に変更することで、温度分布の調整を簡単に且つ精度良く行うことができる。 According to this, it is possible to easily and accurately adjust the temperature distribution by variously changing the arrangement number and arrangement position of the plurality of types of core members having different circumferential lengths.
前記課題を解決するためになされた第3の発明は、前記第1の発明において、前記コア部材が、前記ローラの軸方向に沿った前記加熱体の温度分布状況に応じて、軸方向の配置位置を微調整可能に設けられた構成とすることができる。 According to a third aspect of the present invention for solving the above problem, in the first aspect, the core member is arranged in an axial direction in accordance with a temperature distribution state of the heating body along the axial direction of the roller. It can be set as the structure provided so that fine adjustment was possible.
これによると、コア部材の配置位置の微調整が可能なため、励磁コイルなどの構成部品の製作精度及び組み付け精度が低い場合でも、加熱体の実際の温度分布状況に応じて、コア部材の配置位置を微調整することで、構成部品の製作精度及び組み付け精度に影響されることなく適切な温度分布に設定することができる。 According to this, since the arrangement position of the core member can be finely adjusted, the arrangement of the core member can be arranged according to the actual temperature distribution of the heating element even when the manufacturing accuracy and assembly accuracy of the component parts such as the excitation coil are low. By finely adjusting the position, an appropriate temperature distribution can be set without being affected by the manufacturing accuracy and assembly accuracy of the component parts.
この場合、コア部材を支持する支持部材を、ローラの軸方向に沿って等断面に形成し、いずれの軸方向位置でもコア部材を固定可能なように構成すれば良い。またコア部材は、周方向長が互いに異なる複数種類のもので、同一の外形を有する保持部材に保持させた上で、支持部材に取り付けるようにすると、コア部材自体の形態の違いに煩わされることなく、コア部材を適切な位置に配置することができる。 In this case, the supporting member that supports the core member may be formed in an equal cross section along the axial direction of the roller so that the core member can be fixed at any axial position. In addition, the core member is of a plurality of types having different circumferential lengths. If the core member is held by a holding member having the same outer shape and then attached to the support member, it is bothered by the difference in the form of the core member itself. The core member can be disposed at an appropriate position.
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画像形成装置の概略構成を示す模式的な断面図である。この画像形成装置は、図示しない画像読取装置やPCなどのホスト装置から入力される画像データに基づいて所要の画像をトナーで記録紙(画像形成媒体)S上に形成する画像形成部1と、ここで記録紙S上に形成されたトナー像を定着させる定着部(定着装置)2とを有し、給紙部3の記録紙Sが、レジストローラ4を介して画像形成部1に供給されて画像形成処理が行われ、ついで定着ガイド5に沿って定着部2に搬送されて定着処理が行われた後、排紙ガイド6に沿って搬送されて排紙トレイ7上に排出される。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus to which the present invention is applied. The image forming apparatus includes an image forming unit 1 that forms a required image on a recording paper (image forming medium) S with toner based on image data input from an image reading device (not shown) or a host device such as a PC; Here, a fixing unit (fixing device) 2 for fixing the toner image formed on the recording paper S is provided, and the recording paper S of the paper feeding unit 3 is supplied to the image forming unit 1 via the registration roller 4. Then, the image forming process is performed, and then the sheet is conveyed along the fixing guide 5 to the fixing unit 2 and subjected to the fixing process, and then conveyed along the sheet discharge guide 6 and discharged onto the sheet discharge tray 7.
画像形成部1では、帯電器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、現像器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。またクリーニング装置17により感光体ドラム12の表面の残留物が除去される。 In the image forming unit 1, the photosensitive drum 12 uniformly charged by the charger 11 is irradiated with laser light from the laser scanning unit 13 to form an electrostatic latent image on the image forming surface of the photosensitive drum 12. After that, the toner in the developing device 14 is supplied to the photosensitive drum 12 through the developing roller 15 to develop the electrostatic latent image on the image forming surface, and the toner image formed thereby is transferred. The image is transferred onto the recording paper by the roller 16. Further, the cleaning device 17 removes the residue on the surface of the photosensitive drum 12.
定着部2は、記録紙S上のトナーを熱定着させる加熱ベルト(加熱体)21と、この加熱ベルト21が巻き掛けられる加熱ローラ22及び定着ローラ23と、図示しないばねにより加熱ローラ22に圧接する向きに付勢された加圧ローラ24と、加熱ローラ22に対する加熱ベルト21の巻き掛け部分に対向配置されて電磁誘導作用により加熱ベルト21及び加熱ローラ22を発熱させる電磁誘導加熱ユニット25とを有しており、定着ローラ23に対する加熱ベルト21の巻き掛け部分と加圧ローラ24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。また定着部2の近傍には冷却ファン26が設けられている。 The fixing unit 2 is in pressure contact with the heating roller 22 by a heating belt (heating member) 21 for thermally fixing the toner on the recording paper S, a heating roller 22 and a fixing roller 23 around which the heating belt 21 is wound, and a spring (not shown). A pressure roller 24 biased in the direction to be heated, and an electromagnetic induction heating unit 25 disposed opposite to a portion where the heating belt 21 is wound around the heating roller 22 and generating heat by the electromagnetic induction action. The recording paper S is fed into the nip portion of the heating roller 21 and the pressure roller 24 around the fixing roller 23, and the toner on the recording paper S is applied to the recording paper S by the action of heat and pressure. It is fixed. A cooling fan 26 is provided in the vicinity of the fixing unit 2.
図2は、図1に示した定着部を詳細に示す断面図である。電磁誘導加熱ユニット25は、加熱ベルト21及び加熱ローラ22に鎖交する交番磁束を発生する励磁コイル31と、加熱ベルト21及び加熱ローラ22に鎖交する交番磁束を増加させる磁性体コアとしてのセンタコア32、サイドコア33、及びアーチコア(コア部材)35とを有している。このセンタコア32、サイドコア33、及びアーチコア35は、フェライトやパーマロイなどの強磁性体の材料で形成されている。またここでは、加熱ベルト21の温度を検出するサーミスタ39が設けられている。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing the fixing unit shown in FIG. 1 in detail. The electromagnetic induction heating unit 25 includes an exciting coil 31 that generates an alternating magnetic flux interlinking with the heating belt 21 and the heating roller 22, and a center core as a magnetic core that increases the alternating magnetic flux interlinking with the heating belt 21 and the heating roller 22. 32, a side core 33, and an arch core (core member) 35. The center core 32, the side core 33, and the arch core 35 are formed of a ferromagnetic material such as ferrite or permalloy. Here, a thermistor 39 for detecting the temperature of the heating belt 21 is provided.
励磁コイル31は、加熱ローラ22を中心にした略半円形の断面領域に渡って加熱ローラ22の外周側を覆うようにコイルガイド36に保持されている。このコイルガイド36は、加熱ローラ22により円弧状に屈曲する加熱ベルト21の外面に沿って湾曲した断面形状に形成された樋状部分41と、この樋状部分41の両側縁から外向きに突出した一対の庇状部分42とを有し、電磁誘導作用による発熱を防止するために耐熱性樹脂で形成されている。 The exciting coil 31 is held by the coil guide 36 so as to cover the outer peripheral side of the heating roller 22 over a substantially semicircular cross-sectional area centering on the heating roller 22. The coil guide 36 protrudes outward from both side edges of the hook-shaped portion 41 and hook-shaped portions 41 formed in a cross-sectional shape curved along the outer surface of the heating belt 21 bent in an arc shape by the heating roller 22. In order to prevent heat generation due to electromagnetic induction action, the pair of flange-shaped portions 42 are formed of a heat resistant resin.
コイルガイド36は、励磁コイル31の他に、センタコア32、サイドコア33及びアーチコア35をそれぞれ保持し、樋状部分41の外周面に励磁コイル31が支持されると共に、樋状部分41の頂部にセンタコア32が支持され、また庇状部分42にサイドコア33が支持されている。このセンタコア32及びサイドコア33は、接着剤によりコイルガイド36に対して固定される。 The coil guide 36 holds the center core 32, the side core 33, and the arch core 35 in addition to the excitation coil 31. The excitation coil 31 is supported on the outer peripheral surface of the bowl-shaped portion 41, and the center core is placed on the top of the bowl-shaped portion 41. 32 is supported, and the side core 33 is supported by the hook-shaped portion 42. The center core 32 and the side core 33 are fixed to the coil guide 36 with an adhesive.
アーチコア35は、励磁コイル31を挟んで加熱ローラ22と相反する外側で加熱ローラ22の周方向に延在し、加熱ローラ22の軸方向に延在するセンタコア32及びサイドコア33を周方向に橋絡する。このアーチコア35は、コアホルダ(保持部材)44に収容された状態で接着剤によりセンタコア32に対して固定される。コアホルダ44は、コイルガイド36と同様に電磁誘導作用による発熱を防止するために耐熱性樹脂で形成されている。なお、インサート成形によりアーチコア35にコアホルダ44を一体的に形成することも可能である。 The arch core 35 extends in the circumferential direction of the heating roller 22 on the outer side opposite to the heating roller 22 with the excitation coil 31 interposed therebetween, and bridges the center core 32 and the side core 33 extending in the axial direction of the heating roller 22 in the circumferential direction. To do. The arch core 35 is fixed to the center core 32 with an adhesive while being accommodated in a core holder (holding member) 44. The core holder 44 is formed of a heat-resistant resin in order to prevent heat generation due to electromagnetic induction as with the coil guide 36. Note that the core holder 44 can be integrally formed with the arch core 35 by insert molding.
コイルガイド36には、励磁コイル31、センタコア32、サイドコア33及びアーチコア35を覆うようにハウジング37が取り付けられており、このハウジング37は、励磁コイル31が発生する交番磁界を遮断可能な磁気遮蔽材料(例えばアルミニウム合金)で形成されている。 A housing 37 is attached to the coil guide 36 so as to cover the exciting coil 31, the center core 32, the side core 33, and the arch core 35. The housing 37 is a magnetic shielding material capable of interrupting an alternating magnetic field generated by the exciting coil 31. (For example, aluminum alloy).
図3は、図2に示した電磁誘導加熱ユニット25の分解斜視図である。励磁コイル31は、加熱ベルト21及び加熱ローラ22の幅に対応する寸法のコイルガイド36の長手方向の略全長に渡って延在し、被覆導線を多数束ねた構成のリッツ線47を、コイルガイド36の樋状部分41の外周面に沿って軸方向に延設すると共に軸方向端部で折り返すようにセンタコア32の周囲を周回させて形成されている。 FIG. 3 is an exploded perspective view of the electromagnetic induction heating unit 25 shown in FIG. The exciting coil 31 extends over substantially the entire length in the longitudinal direction of the coil guide 36 having dimensions corresponding to the widths of the heating belt 21 and the heating roller 22, and a litz wire 47 having a configuration in which a large number of coated conducting wires are bundled. It is formed by extending around the center core 32 so as to extend in the axial direction along the outer peripheral surface of the 36 ridge portions 41 and to be folded back at the end in the axial direction.
センタコア32は、コイルガイド36の樋状部分41の頂部に、サイドコア33は、庇状部分42に、それぞれコイルガイド36の長手方向の略全長に渡って延設されている。 The center core 32 extends to the top of the flanged portion 41 of the coil guide 36, and the side core 33 extends to the flanged portion 42 over substantially the entire length of the coil guide 36 in the longitudinal direction.
図4は、図2に示した電磁誘導加熱ユニット25を詳しく示す断面図である。図2に示したアーチコア35は、周方向長が互いに異なる複数種類のものがあり、特にここでは、図4(A)に示すように、周方向長が長いアーチコア35aと、図4(B)に示すように、周方向長が短いアーチコア35bとの2種類のものがあり、これら長短2種類のアーチコア35a・35bがコアホルダ44に収容されてアーチコアアセンブリ45a・45bをそれぞれ構成している。 FIG. 4 is a sectional view showing in detail the electromagnetic induction heating unit 25 shown in FIG. The arch core 35 shown in FIG. 2 includes a plurality of types having different circumferential lengths. In particular, as shown in FIG. 4A, the arch core 35a has a long circumferential length, and FIG. 2, there are two types of arch cores 35 b having a short circumferential length, and these two types of arch cores 35 a and 35 b are accommodated in a core holder 44 to constitute arch core assemblies 45 a and 45 b, respectively.
アーチコアアセンブリ45a・45bは、図3に示したように、軸方向に所要の間隔をおいて配列され、特に図4(A)に示す周方向長が長いアーチコア35aを備えたアーチコアアセンブリ45aが軸方向端部に配置され、図4(B)に示す周方向長が短いアーチコア35bを備えたアーチコアアセンブリ45bが軸方向中心部に配置される。 As shown in FIG. 3, the arch core assemblies 45a and 45b are arranged at predetermined intervals in the axial direction, and in particular, an arch core assembly 45a having an arch core 35a having a long circumferential length shown in FIG. Is disposed at the axial end, and an arch core assembly 45b having an arch core 35b with a short circumferential length shown in FIG. 4B is disposed at the axial center.
コイルガイド(支持部材)36は、主要部を軸方向に沿って略等断面に形成されており、また周方向長が異なる2種類のアーチコア35a・35bは、同一の外形輪郭のコアホルダ44に収容されて、アーチコアアセンブリ45a・45bに外形上の相違がないため、図3に示したように、コイルガイド36にハウジング37を固定するために樋状部分41の頂部に設けられた取付ボス48の配設位置を除いて、いずれの軸方向位置でもアーチコアアセンブリ45a・45bを取り付けることができる。 The coil guide (support member) 36 has a main portion formed in a substantially equal cross section along the axial direction, and two types of arch cores 35a and 35b having different circumferential lengths are accommodated in a core holder 44 having the same outer contour. Since there is no difference in the outer shape of the arch core assemblies 45a and 45b, as shown in FIG. 3, the mounting boss 48 provided on the top of the hook-shaped portion 41 for fixing the housing 37 to the coil guide 36. The arch core assemblies 45a and 45b can be attached at any axial position except for the above-described arrangement positions.
このように構成された電磁誘導加熱ユニット25では、励磁コイル31に通電すると、図4に示したように、磁束がセンタコア32からアーチコア35を経てサイドコア33に至り、さらにサイドコア33から加熱ベルト21を経てセンタコア32に至るように形成され、このとき、図4(B)に示す周方向長が短いアーチコア35bでは、周方向端部51においてコアホルダ44内に空隙52が画成され、この空隙52分だけ、図4(A)に示すアーチコア35aの場合よりも、非磁性の空気中を通過する磁路長が長くなるため、漏れ磁束の割合が増加して、加熱ベルト21及び加熱ローラ22内の磁束密度が低くなり、発熱量が減少する。 In the electromagnetic induction heating unit 25 configured as described above, when the exciting coil 31 is energized, as shown in FIG. In this case, in the arch core 35b having a short circumferential length shown in FIG. 4B, a gap 52 is defined in the core holder 44 at the circumferential end 51, and this gap 52 minutes is formed. However, since the length of the magnetic path passing through the nonmagnetic air becomes longer than in the case of the arch core 35a shown in FIG. 4A, the ratio of the leakage magnetic flux increases, and the heating belt 21 and the heating roller 22 The magnetic flux density is lowered and the amount of heat generation is reduced.
したがって、周方向長が長いアーチコア35aを備えたアーチコアアセンブリ45aを軸方向端部に配置すると共に周方向長が短いアーチコア35bを備えたアーチコアアセンブリ45bを軸方向中心部に配置することにより、軸方向中心部での発熱量を軸方向端部より小さくすることができる。そしてアーチコアアセンブリ45a・45bの配置個数及び配置位置を変更する調整を容易に行うことができるため、加熱ベルト21及び加熱ローラ22の実際の温度分布状況に応じて、アーチコアアセンブリ45a・45bの配置位置を微調整することで、温度分布の調整を簡単に且つ精度良く行うことができる。 Therefore, by arranging the arch core assembly 45a including the arch core 35a having a long circumferential length at the axial end portion and arranging the arch core assembly 45b including the arch core 35b having a short circumferential length at the axial center portion, The amount of heat generated at the axial center can be made smaller than that at the axial end. Since the number of the arch core assemblies 45a and 45b and the adjustment of changing the arrangement position can be easily performed, the arch core assemblies 45a and 45b can be adjusted according to the actual temperature distribution of the heating belt 21 and the heating roller 22. By finely adjusting the arrangement position, the temperature distribution can be adjusted easily and accurately.
なお、図4(B)に示す周方向長が短いアーチコア35bでは、合成樹脂材料によるインサート成形や、空隙52に合成樹脂材料を充填するなどして空隙52を埋めるように構成することも可能であり、この場合も、合成樹脂材料が非磁性であるため、漏れ磁束の割合が増加して、発熱量が減少する。 The arch core 35b having a short circumferential length shown in FIG. 4B can be configured to fill the gap 52 by insert molding with a synthetic resin material or filling the gap 52 with a synthetic resin material. In this case as well, since the synthetic resin material is non-magnetic, the ratio of the leakage magnetic flux increases and the amount of heat generation decreases.
図5・図6は、図2に示した加熱ベルト21及び加熱ローラ22の軸方向の温度分布状況を示している。図5(A)は、アーチコア35を省略した構成の例を示しており、この場合、加熱ベルト21及び加熱ローラ22を通過する磁束が軸方向に均一となり、加熱ベルト21及び加熱ローラ22が軸方向に均一に発熱するが、加熱ローラ22の支持部材を介して軸方向端部から放熱するため、軸方向中心部に比較して軸方向端部の温度が低下する。 5 and 6 show the temperature distribution in the axial direction of the heating belt 21 and the heating roller 22 shown in FIG. FIG. 5A shows an example of a configuration in which the arch core 35 is omitted. In this case, the magnetic flux passing through the heating belt 21 and the heating roller 22 is uniform in the axial direction, and the heating belt 21 and the heating roller 22 are axial. Although heat is generated uniformly in the direction, heat is radiated from the end portion in the axial direction via the support member of the heating roller 22, so that the temperature at the end portion in the axial direction is lower than that in the central portion in the axial direction.
図5(B)は、アーチコア35を設けた構成の例を示しており、特にここでは、アーチコア35の配置間隔が軸方向中心部に比較して軸方向端部で小さくなるように設定されている。この場合、アーチコア35の配置間隔が小さく設定された軸方向端部で発熱量が大きくなり、軸方向中心部に比較して軸方向端部の温度が低下する不具合が改善されるが、アーチコア35の配置間隔が大きい軸方向中心部で温度の変動幅が大きくなる不具合が発生する。 FIG. 5B shows an example of a configuration in which the arch core 35 is provided. In particular, here, the arrangement interval of the arch cores 35 is set to be smaller at the axial end portion than at the axial central portion. Yes. In this case, the calorific value is increased at the axial end where the arrangement interval of the arch core 35 is set to be small, and the problem that the temperature at the axial end is lowered as compared with the central portion in the axial direction is improved. There arises a problem that the fluctuation range of the temperature becomes large at the axially central portion where the arrangement interval is large.
図6(A)の例では、図4に示したように、長短2種類のアーチコア35a・35bが用いられ、周方向長が短いアーチコア35bが軸方向中心部に、周方向長が長いアーチコア35aが軸方向端部にそれぞれ配置されている。この場合、周方向長が短いアーチコア35bが配置された軸方向中心部での発熱量が小さくなり、図5(B)の例に比較して、温度の変動幅が小さくなり、軸方向の温度分布が均一化され、良好な温度分布が得られる。 In the example of FIG. 6 (A), as shown in FIG. 4, two types of long and short arch cores 35a and 35b are used, the arch core 35b having a short circumferential length is at the axial center and the arch core 35a having a long circumferential length. Are arranged at the axial ends. In this case, the amount of heat generation in the axial center portion where the arch core 35b having a short circumferential length is arranged is reduced, and the temperature fluctuation range is reduced compared to the example of FIG. The distribution is made uniform and a good temperature distribution is obtained.
図6(B)の例では、周方向長が互いに異なる多数種類のアーチコア35が用いられ、図5(A)に示した温度分布曲線に応じて、軸方向端部から軸方向中心部に向けて周方向長が次第に短くなるようにアーチコア35が配列され、またアーチコア35の配置間隔も短く設定されている。この場合、図6(A)の例に比較して、温度の変動幅が小さくなり、軸方向の温度分布がより一層均一化される。 In the example of FIG. 6 (B), various types of arch cores 35 having different circumferential lengths are used, and from the axial end to the axial center according to the temperature distribution curve shown in FIG. 5 (A). Thus, the arch cores 35 are arranged so that the circumferential length is gradually shortened, and the arrangement interval of the arch cores 35 is also set short. In this case, compared with the example of FIG. 6A, the temperature fluctuation range becomes smaller, and the temperature distribution in the axial direction is made more uniform.
図7は、図2に示したアーチコア35の別の例による加熱ベルト21及び加熱ローラ22の軸方向の温度分布状況を示している。ここでは、アーチコア35が、軸方向に連続した形態で、図5(A)に示した温度分布曲線に応じて、軸方向端部から軸方向中心部に向かって周方向長が次第に短くなるように形成されている。この構成では、図6(B)の例に比較して、さらに軸方向の温度分布が均一化され、最適な温度分布が得られる。 FIG. 7 shows the temperature distribution state in the axial direction of the heating belt 21 and the heating roller 22 according to another example of the arch core 35 shown in FIG. Here, the arch core 35 is continuous in the axial direction, and the circumferential length gradually decreases from the axial end toward the axial center according to the temperature distribution curve shown in FIG. Is formed. In this configuration, the temperature distribution in the axial direction is further uniformed as compared with the example of FIG. 6B, and an optimum temperature distribution is obtained.
図8は、図1に示した定着部の別の例を示す断面図である。ここでは、前記の例とは異なり、励磁コイル81の電磁誘導作用により発熱する加熱ローラ82が、直接記録紙Sに接触して、記録紙S上のトナーを熱定着させる加熱体となっており、加熱ローラ82と加圧ローラ83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. 8 is a cross-sectional view illustrating another example of the fixing unit illustrated in FIG. 1. Here, unlike the above example, the heating roller 82 that generates heat by the electromagnetic induction action of the exciting coil 81 is a heating element that directly contacts the recording sheet S and heat-fixes the toner on the recording sheet S. Then, the recording paper S is fed into the nip portion formed by the heating roller 82 and the pressure roller 83, and the toner on the recording paper S is fixed to the recording paper S by the action of heat and pressure.
励磁コイル81は、前記の例と同様に、加熱ローラ82を中心にした略半円形の断面領域に渡って加熱ローラ82の周囲を覆うようにコイルガイド84に保持されており、また加熱ローラ82に鎖交する交番磁束を増加させる磁性体コアとしてセンタコア85、サイドコア86、及びアーチコア87が設けられており、アーチコア87には、周方向長が互いに異なる複数種類のものが用いられる。このアーチコア87は、コアホルダ89に収容されてアーチコアアセンブリ90を構成し、周方向長の短いアーチコア87を備えたアーチコアアセンブリ90が軸方向中心部に、周方向長の長いアーチコア87を備えたアーチコアアセンブリ90が軸方向端部にそれぞれ配置される。 As in the above example, the exciting coil 81 is held by the coil guide 84 so as to cover the periphery of the heating roller 82 over a substantially semicircular cross-sectional area centering on the heating roller 82, and the heating roller 82. A center core 85, a side core 86, and an arch core 87 are provided as magnetic cores that increase alternating magnetic fluxes that are linked to each other. A plurality of types of arch cores 87 having different circumferential lengths are used. The arch core 87 is accommodated in a core holder 89 to form an arch core assembly 90. The arch core assembly 90 including the arch core 87 having a short circumferential length includes the arch core 87 having a long circumferential length at the center in the axial direction. Arch core assemblies 90 are respectively disposed at axial ends.
なお、前記の例では、センタコア及びサイドコアを設けた構成を示したが、このセンタコア及びサイドコアは必須のものではなく、センタコア及びサイドコアを省略した構成も可能である。 In the above example, the configuration in which the center core and the side core are provided is shown. However, the center core and the side core are not essential, and a configuration in which the center core and the side core are omitted is also possible.
本発明にかかる電磁誘導加熱定着装置及びこれを備えた画像形成装置は、磁性体コアの形態や配置位置に関する設計自由度が高く、適切な温度分布を得るための調整が容易であり、さらに製造が容易になる効果を有し、画像形成媒体上のトナーを熱定着させる加熱体であるローラやベルトを電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱ユニットを備えた電磁誘導加熱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、複写機、ファクシミリ、複合機などとして有用である。 The electromagnetic induction heating and fixing apparatus according to the present invention and the image forming apparatus including the same have a high degree of design freedom regarding the form and arrangement position of the magnetic core, can be easily adjusted to obtain an appropriate temperature distribution, and can be manufactured. Electromagnetic induction heating and fixing device including an induction heating unit that heats a roller or a belt, which is a heating body for heat fixing toner on an image forming medium, by electromagnetic induction, and an image including the same It is useful as a forming apparatus, for example, a printer, a copying machine, a facsimile machine, a multi-function machine.
2 定着部
21 加熱ベルト
22 加熱ローラ
23 定着ローラ
24 加圧ローラ
25 電磁誘導加熱ユニット
31 励磁コイル
32 センタコア
33 サイドコア
35・35a・35b アーチコア(コア部材)
36 コイルガイド
44 コアホルダ
45・45a・45b アーチコアアセンブリ
52 空隙
81 励磁コイル
82 加熱ローラ
83 加圧ローラ
84 コイルガイド
85 センタコア
86 サイドコア
87 アーチコア
S 記録紙(画像形成媒体)
2 Fixing portion 21 Heating belt 22 Heating roller 23 Fixing roller 24 Pressure roller 25 Electromagnetic induction heating unit 31 Excitation coil 32 Center core 33 Side core 35 / 35a / 35b Arch core (core member)
36 Coil guide 44 Core holder 45 / 45a / 45b Arch core assembly 52 Air gap 81 Excitation coil 82 Heating roller 83 Pressure roller 84 Coil guide 85 Center core 86 Side core 87 Arch core S Recording paper (image forming medium)
Claims (4)
この電磁誘導加熱ユニットが、前記ローラの軸方向に延在する励磁コイルと、この励磁コイルを挟んで前記ローラと相反する外側で前記ローラの周方向に延在する磁性体コアとを備え、
この磁性体コアが、非磁性の物質中を通過する磁路長が軸方向端部に比較して軸方向中心部で長くなるように軸方向位置に応じて周方向長を変えて設けられたことを特徴とする電磁誘導加熱定着装置。 A roller provided as a heating body for heat-fixing the toner on the image forming medium, or a roller provided to support a belt as the heating body, and an outer peripheral side of the roller, the heating body is electromagnetically disposed. An electromagnetic induction heating unit that generates heat by induction,
The electromagnetic induction heating unit includes an excitation coil extending in the axial direction of the roller, and a magnetic core extending in the circumferential direction of the roller on the outer side opposite to the roller across the excitation coil,
This magnetic core is provided with the circumferential length changed according to the axial position so that the magnetic path length passing through the non-magnetic substance is longer at the axial center than at the axial end. An electromagnetic induction heating fixing device.
この複数のコア部材が、周方向長が互いに異なる複数種類のものからなり、周方向長が長い前記コア部材が軸方向端部に、周方向長が短い前記コア部材が軸方向中心部にそれぞれ配置されたことを特徴とする請求項1に記載の電磁誘導加熱定着装置。 The magnetic core has a plurality of core members arranged in the axial direction of the roller,
The plurality of core members are made of a plurality of types having different circumferential lengths, the core member having a long circumferential length is at an axial end, and the core member having a short circumferential length is at an axial center. The electromagnetic induction heating fixing device according to claim 1, wherein the electromagnetic induction heating fixing device is disposed.
An image forming apparatus comprising the electromagnetic induction heating fixing device according to any one of claims 1 to 3.
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