JP5183233B2 - Fixing unit and image forming apparatus having the same - Google Patents
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Description
本発明は、記録媒体上に転写されたトナー像を、該記録媒体上に定着させる定着ユニット、およびそれを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing unit that fixes a toner image transferred onto a recording medium onto the recording medium, and an image forming apparatus including the fixing unit.
従来から、記録媒体上に転写されたトナー像を、該記録媒体上に定着させる定着ユニットとして、特許文献1のものが知られている。特許文献1の定着ユニットは、記録媒体上のトナー像を加熱して該トナー像を記録媒体上に定着させる加熱ローラ(発熱層)と、加熱ローラの内部に配置されて加熱ローラを磁束によって発熱させる誘導コイルと、加熱ローラと誘導コイルとの間に配置された筒状断熱材(断熱層)とを有している。 Conventionally, as a fixing unit for fixing a toner image transferred onto a recording medium onto the recording medium, one disclosed in Patent Document 1 is known. The fixing unit of Patent Literature 1 heats a toner image on a recording medium and fixes the toner image on the recording medium, and a heating roller (heat generation layer) disposed inside the heating roller and generates heat by the magnetic flux. And a cylindrical heat insulating material (heat insulating layer) disposed between the heating roller and the induction coil.
断熱層は、発熱層からの輻射熱(いわゆる、もらい熱)が誘導コイルを加熱して該誘導コイルを焼損するのを防止するために設けられている。
ところで、近年、定着ユニットのウォームアップ時間の短縮化、つまり加熱ローラが所定温度まで発熱するのに要する時間を短縮化することが要求されている。しかしながら、断熱層を発熱層と誘導コイルとの間に配置すると、発熱層および誘導コイル間の距離が大きくなってしまい、このため、発熱層および誘導コイル間の磁気結合度が低下して、発熱層の発熱の効率が悪くなる。その結果、前記要求に応えることは困難である。 In recent years, it has been required to shorten the warm-up time of the fixing unit, that is, to shorten the time required for the heating roller to generate heat up to a predetermined temperature. However, if the heat insulating layer is disposed between the heat generating layer and the induction coil, the distance between the heat generating layer and the induction coil becomes large, which decreases the magnetic coupling between the heat generating layer and the induction coil, and generates heat. The heat generation efficiency of the layer becomes worse. As a result, it is difficult to meet the above requirements.
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、発熱層の発熱効率を向上させて、定着ユニットのウォームアップ時間の短縮化を図ることが可能な定着ユニット、およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a fixing unit capable of improving the heat generation efficiency of the heat generating layer and shortening the warm-up time of the fixing unit, and an image forming apparatus including the same. For the purpose.
前記目的を達成するために、本発明に係る定着ユニットは、記録媒体上に転写されたトナー像を、該記録媒体上に定着させるものであり、前記記録媒体上の前記トナー像を加熱して前記トナー像を前記記録媒体上に定着させる加熱回転体を備えている。前記加熱回転体は、円筒状かつ中空の回転体基材と、前記回転体基材の内部に設けられ、磁束を発生させる磁束発生部と、前記回転体基材上に設けられ、前記磁束によって発熱して前記トナー像を加熱する発熱層と、前記回転体基材と前記発熱層との間に設けられて、前記発熱層の熱が前記磁束発生部に伝達されるのを防止する断熱性を有する断熱層と、前記回転体基材および前記磁束発生部間に配置されて前記磁束を前記磁束発生部から前記発熱層に導く磁性部材とを含んでいる。また、前記磁束発生部は、前記回転体基材の長手方向に延びる円筒状のボビンと、前記ボビンの内部に配置された磁性コアと、前記ボビンに巻き回されたコイルとを含む。更に、前記磁性部材は、前記回転体基材の内周面に配置され、該内周面から前記磁束発生部に向かって延びる形状を有する第1磁性部材と、前記ボビンの外周面に配置され、前記回転体基材の径方向または前記長手方向において前記第1磁性部材に対向するように、前記外周面から前記回転体基材に向かって延びる形状を有する第2磁性部材とからなる。
In order to achieve the above object, a fixing unit according to the present invention fixes a toner image transferred onto a recording medium onto the recording medium, and heats the toner image on the recording medium. A heating rotator for fixing the toner image on the recording medium is provided. The heating rotator is provided in a cylindrical and hollow rotator base, a magnetic flux generator provided inside the rotator base, and generates a magnetic flux, and is provided on the rotator base. A heat generating layer that generates heat and heats the toner image, and a heat insulating property that is provided between the rotating body base and the heat generating layer to prevent heat of the heat generating layer from being transmitted to the magnetic flux generation unit. And a magnetic member that is disposed between the rotating body base and the magnetic flux generation part and guides the magnetic flux from the magnetic flux generation part to the heat generation layer. The magnetic flux generator includes a cylindrical bobbin extending in the longitudinal direction of the rotating body base, a magnetic core disposed inside the bobbin, and a coil wound around the bobbin. Furthermore, the magnetic member is disposed on the inner peripheral surface of the rotating body base, and is disposed on the outer peripheral surface of the first magnetic member having a shape extending from the inner peripheral surface toward the magnetic flux generating portion. And a second magnetic member having a shape extending from the outer peripheral surface toward the rotating body base so as to face the first magnetic member in the radial direction or the longitudinal direction of the rotating body base.
本発明の定着ユニットによれば、回転体基材と磁束発生部との間に配置した磁性部材を介して、磁束を磁束発生部から発熱層に導くこと、換言すれば、磁束発生部および発熱層間に磁性部材を介した磁気経路を形成することができるので、磁束発生部および発熱層間に断熱層が介在していても、磁束発生部および発熱層間の磁気結合度を高めることができる。その結果、発熱層の発熱効率を向上させることができ、ひいては加熱回転体のウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。 According to the fixing unit of the present invention, the magnetic flux is guided from the magnetic flux generator to the heat generating layer via the magnetic member disposed between the rotating body base and the magnetic flux generator, in other words, the magnetic flux generator and the heat generator. Since a magnetic path via a magnetic member can be formed between the layers, even if a heat insulating layer is interposed between the magnetic flux generation portion and the heat generation layer, the degree of magnetic coupling between the magnetic flux generation portion and the heat generation layer can be increased. As a result, it is possible to improve the heat generation efficiency of the heat generating layer and to shorten the warm-up time of the heating rotator.
本発明の他の好ましい実施形態では、前記第1磁性部材および前記第2磁性部材は、前記径方向または前記長手方向において隙間を介して近接しており、前記隙間は、0.5mm〜4.0mmの範囲に設定されている。 In another preferred embodiment of the present invention, the first magnetic member and the second magnetic member are close to each other via a gap in the radial direction or the longitudinal direction, and the gap is 0.5 mm to 4 mm. It is set in the range of 0 mm.
磁性部材を、回転体基材の内周面およびボビンの外周面の双方に配置し、それら磁性部材間の隙間を、例えば0.5mm〜4.0mm範囲に設定することで、発熱層および磁束発生部間の磁気結合度を、磁性部材を回転体基材の内周面およびボビンの外周面のうちの一方のみに配置した構成と比較してより高めることが可能である。 The magnetic member is arranged on both the inner peripheral surface of the rotating body base and the outer peripheral surface of the bobbin, and the gap between the magnetic members is set in the range of 0.5 mm to 4.0 mm, for example, so that the heat generating layer and the magnetic flux The degree of magnetic coupling between the generating portions can be further increased as compared with a configuration in which the magnetic member is disposed only on one of the inner peripheral surface of the rotating body base and the outer peripheral surface of the bobbin.
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記ボビンの前記磁性コアは、前記ボビンの内部で前記回転体基材の長手方向に移動可能に複数配置されている。この構成によれば、複数の磁性コアを回転体基材の長手方向に移動させることで、磁束の分布範囲を前記長手方向に沿って調整することが可能である。したがって、発熱層における発熱範囲を前記長手方向に沿って調整することが可能となる。これにより、記録媒体が、例えば用紙である場合、用紙のサイズに応じて用紙上のトナー像を加熱して該トナー像を用紙上に定着させることができる。 In still another preferred embodiment of the present invention, a plurality of the magnetic cores of the bobbin are arranged inside the bobbin so as to be movable in the longitudinal direction of the rotating body substrate. According to this configuration, it is possible to adjust the magnetic flux distribution range along the longitudinal direction by moving the plurality of magnetic cores in the longitudinal direction of the rotating base material. Therefore, the heat generation range in the heat generation layer can be adjusted along the longitudinal direction. Accordingly, when the recording medium is, for example, a sheet, the toner image on the sheet can be heated and fixed on the sheet according to the size of the sheet.
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、定着ユニットは、さらに、前記回転体基材の内部に風を流して前記磁束発生部を冷却可能に配置された送風器を備えており、前記第1磁性部材および前記第2磁性部材は、前記風が前記回転体基材の一端から他端に向けて流れるらせん状の空気流となるように前記回転体基材の軸心に対して所定の角度をなして前記回転体基材の内周面および前記ボビンの外周面に配置されている。 In still another preferred embodiment of the present invention, the fixing unit further includes a blower disposed so as to allow the air to flow inside the rotating body base so as to cool the magnetic flux generation unit. The magnetic member and the second magnetic member have a predetermined angle with respect to the axis of the rotating body base so that the wind forms a spiral airflow that flows from one end of the rotating base to the other end. And arranged on the inner peripheral surface of the rotating body base and the outer peripheral surface of the bobbin.
この構成によれば、第1磁性部材および第2磁性部材を、回転体基材の軸心に対して所定の角度をなして回転体基材の内周面およびボビンの外周面に配置することにより、第1磁性部材および第2磁性部材が送風器からの風を遮ることなく、風を回転体基材の内部に円滑に流すことができるので、磁束発生部を効率良く冷却することが可能である。 According to this configuration, the first magnetic member and the second magnetic member are arranged on the inner peripheral surface of the rotating body base and the outer peripheral surface of the bobbin at a predetermined angle with respect to the axis of the rotating base. As a result, the first magnetic member and the second magnetic member can smoothly flow the wind inside the rotating body base material without blocking the wind from the blower, so that the magnetic flux generator can be efficiently cooled. It is.
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、感光体ドラム上に形成されたトナー像を記録媒体に転写させる転写ユニットと、上記の構成を有する定着ユニットとを備えた画像形成装置を提供する。 In still another preferred embodiment of the present invention, an image forming apparatus is provided that includes a transfer unit that transfers a toner image formed on a photosensitive drum to a recording medium, and a fixing unit having the above-described configuration.
本発明に係る定着ユニットおよびそれを備えた画像形成装置によれば、発熱層の発熱効率を向上させて、定着ユニットのウォームアップ時間の短縮化を図ることが可能である。 According to the fixing unit and the image forming apparatus including the fixing unit according to the present invention, it is possible to improve the heat generation efficiency of the heat generating layer and to shorten the warm-up time of the fixing unit.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る定着ユニットを備えた画像形成装置の概略図である。画像形成装置10は、例えばプリンタであり、印刷処理に供する用紙M(記録媒体)を貯留する用紙貯留ユニット12と、この用紙貯留ユニット12に貯留された用紙束M1から繰り出された1枚ずつの用紙Mに対して画像の転写処理を施す転写ユニット13と、この転写ユニット13で転写処理の施された用紙Mに対して定着処理を施す定着ユニット20とが装置本体11に内装されると共に、定着ユニット20で定着処理の施された用紙Mが排紙される排紙ユニット15が装置本体11の頂部に設けられることによって構成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram of an image forming apparatus including a fixing unit according to an embodiment of the present invention. The
用紙貯留ユニット12には、所定数(実施形態では1つ)の用紙カセット121が装置本体11に対して挿脱自在に設けられている。用紙カセット121の下流端(図1の右方)には、用紙束M1から1枚ずつの用紙Mを繰り出させるピックアップローラ122が設けられている。このピックアップローラ122の駆動によって用紙カセット121から繰り出された用紙Mは、給紙搬送路123およびこの給紙搬送路123の下流端に設けられたレジストローラ対124を介して転写ユニット13に給紙されるようになっている。
A predetermined number (one in the embodiment) of
転写ユニット13は、コンピュータ等から伝送された画像情報に基づき用紙Mに転写処理を施すものであり、前後方向(図1の紙面に垂直な方向)に延びるドラム軸心回りに回転可能に設けられた感光体ドラム131の周面に沿うように、感光体ドラム131の直上位置から時計方向に向けて帯電器132、露光装置133、現像装置134、転写ローラ135およびクリーニング装置136が配設されることによって形成されている。
The
感光体ドラム131は、周面に静電潜像およびこの静電潜像に沿ったトナー像を形成させるためのものであり、周面にアモルファスシリコン層が積層され、これによってこれらの像を形成させるのに適したものになっている。
The
帯電器132は、ドラム軸心回り時計方向に回転している感光体ドラム131の周面に一様な電荷を形成させるものであり、図1に示す例では、コロナ放電によって感光体ドラム131の周面に電荷を付与する方式が採用されている。なお、感光体ドラム131の周面に電荷を付与する部材として帯電器132に代えて周面が感光体ドラム131の周面と当接しながら従動回転しつつ電荷を付与する帯電ローラを採用してもよい。
The
露光装置133は、コンピュータ等の外部の機器から伝送されてきた画像情報に基づき強弱の付与されたレーザー光を回転している感光体ドラム131の周面に照射し、これによる感光体ドラム131周面のレーザー光が照射された部分の電荷の消去によって感光体ドラム131の周面に静電潜像を形成させるものである。
The
現像装置134は、感光体ドラム131の周面にトナーを供給することによって周面の静電潜像が形成された部分にトナーを付着させ、これによって感光体ドラム131の周面にトナー像を形成させるものである。
The developing device 134 supplies the toner to the peripheral surface of the
転写ローラ135は、感光体ドラム131の直下位置に送り込まれた用紙Mに対して感光体ドラム131の周面に形成されているプラスに帯電したトナー像を用紙Mに転写させるものであり、トナー像の電荷と逆極性であるマイナスの電荷を用紙Mに付与するようになっている。
The
感光体ドラム131の直下位置に到達した用紙Mは、転写ローラ135と感光体ドラム131とによって押圧挟持されつつ、プラスに帯電した感光体ドラム131周面のトナー像がマイナスに帯電した用紙Mの表面に向けて引き剥がされ、これによって用紙Mに対し転写処理が施されることになる。
The sheet M that has reached the position directly below the
クリーニング装置136は、転写処理後の感光体ドラム131の周面に残留しているトナーを取り除いて清浄化するためのものである。このクリーニング装置136によって清浄化された感光体ドラム131の周面は、次の画像形成処理のために再び帯電器132へ向かうことになる。
The cleaning device 136 is for removing the toner remaining on the peripheral surface of the
定着ユニット20は、転写ユニット13によって転写処理の施された用紙Mのトナー像に加熱による定着処理を施すものであり、用紙M上のトナー像を加熱して該トナー像を用紙Mに定着させる円筒状の加熱ローラ(加熱回転体)30と、この加熱ローラ30の下部に対向配置されて加熱ローラ30との間で用紙Mを挟持する円筒状の加圧ローラ40とを有する。加熱ローラ30および加圧ローラ40は箱体21内に配置されている。加熱ローラ30には、箱体21に配設された図略の駆動装置および減速機構から回転駆動力が与えられ、この加熱ローラ30の回転駆動に伴い、加圧ローラ40が従動回転するとともに、加熱ローラ30と加圧ローラ40との間にニップ部Nが形成される。転写ユニット13において転写された用紙Mは、加熱ローラ30および加圧ローラ40間のニップ部Nへ向けて送り込まれる。用紙Mは、ニップ部Nを通過することによって、加熱ローラ30から熱を得て定着処理が施される。定着処理の施された用紙Mは、排紙搬送路143を通って排紙ユニット15へ排出されることになる。
The fixing
排紙ユニット15は、装置本体11の頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Mを受ける排紙トレイ151が形成されている。
The
以下、本実施形態に係る定着ユニット20の構成について説明する。図2は、加熱ローラ30および加圧ローラ40が箱体21内に配置された状態を示す斜視図である。加熱ローラ30および加圧ローラ40はそれぞれ、軸心C1およびC2を有している。箱体21は、加熱ローラ30の軸心C1および加圧ローラ40の軸心C2の方向、つまり加熱ローラ30および加圧ローラ40の長手方向に延びる形状を有している。この箱体21内に、加熱ローラ30および加圧ローラ40が、上下方向に対向して、かつ軸心C1,C2に沿って互いに接触した状態で配置されている。転写ユニット14において転写処理された用紙Mは、箱体21に形成された図略の開口部を通って加熱ローラ30および加圧ローラ40間のニップ部N(図1)に案内される。
Hereinafter, the configuration of the fixing
図3は、図2のA−A線に沿って切断した断面図であり、加熱ローラ30および加圧ローラ40の構成層を示している。加熱ローラ30は、略円形の断面を有する円筒状部材であり、定着処理の際にトナー像が形成された用紙Mを加熱する加熱ベルト部32と、加熱ベルト部32と同心で、かつ加熱ベルト部32の内部に配置され、磁束を発生して磁束により加熱ベルト部32を発熱させる磁束発生部36とを含む。加熱ベルト部32と磁束発生部36との間には、空気層34が介在している。加熱ベルト部32は、磁束発生部36に対して回転自在に構成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 and shows the constituent layers of the
加熱ベルト部32は、軸心C1を軸心とする円筒状かつ中空のローラ基材(回転体基材)35と、ローラ基材35と同心でローラ基材35の外周面に設けられた断熱性を有する断熱層33と、ローラ基材35と同心で断熱層33の外周面に設けられた発熱層31とを含む。
The
ローラ基材35は、加熱ローラ30に機械的強度を付与することが可能な剛性部材、例えばセラミック材から製造される。このセラミック材は、非磁性かつ非導電性の特性を有するセラミック材である。ローラ基材35の厚さは、例えば1.0mmに設定されている。
The
発熱層31は、ニッケルを含有する合金からなる厚さ約40μmの発熱層基材と、発熱層基材の外周面に設けられた弾性を有する弾性層と、該弾性層の外周面に設けられて加熱ローラ30の最外層を形成する離型層とを含む。前記弾性層は、例えばシリコンゴムからなり、厚さ300μmに設定された層である。前記離型層は、例えばPFA等のフッ素樹脂塗料(コーティング剤)を、前記弾性層の外周面に例えば10〜100μm程度の範囲の厚さでコーティングすることにより得られる。この離型層は、加熱ローラ30および加圧ローラ40間のニップ部Nにおいてトナー像を溶融定着する際の離型性を向上させるものである。
The
断熱層33は、断熱性かつ弾性を備えた、例えばシリコンスポンジからなり、後述する磁束発生部36によって発熱した発熱層31の熱が輻射熱(いわゆる、もらい熱)となって磁束発生部36を加熱して磁束発生部36を焼損するのを防止するために設けられている。断熱層33の厚さは、例えば5.0mmに設定されている。
The
磁束発生部36は、電磁誘導により加熱ベルト部32を加熱可能に構成されたものであって、加熱ローラ30の軸心C1と同心で加熱ローラ30の長手方向に延び、加熱ベルト部32の内部に設けられた液晶ポリマーからなる円筒状のボビン37と、ボビン37の内周面に接触した状態で配置された軸心C1を中心とする断面円弧状の複数の磁性コア39と、ボビン37の外周面に巻き回された、いわゆるラジアル巻きされたコイル(リッツ線)38とを含む。磁性コア39は、例えばフェライトコアであり、ボビン37の長手方向に延びる形状を有し、図3に示すように、2つの磁性コア39で環状のコアを形成するように2列で配置されている。
The
コイル38に、図略の高周波電源から高周波電流が供給されると、コイル38から磁束が発生する。磁束は、ボビン37の径方向外方に進んで発熱層31の発熱層基材に到達する。これにより、後述する磁気経路P,P1,P2(図6)が形成され、発熱層基材が発熱する。発熱層基材の熱により、用紙M上のトナー像がニップ部Nにおいて溶融定着される。
When a high frequency current is supplied to the
加圧ローラ40は、軸心C2と同心で配置され非磁性金属からなるローラ基材(図略)と、ローラ基材の外周面に設けられた弾性層(図略)と、弾性層の外周面に設けられた離型層(図略)とを含む。前記ローラ基材の前記非磁性金属としては、例えばアルミニウム、銅、銀、オーステナイト系のステンレス鋼が挙げられる。前記ローラ基材の厚さは、例えば1〜5mm程度に設定されて前記ローラ基材に機械的強度を付与している。加圧ローラ40の弾性層および離型層は、加熱ローラ30の弾性層および離型層と同様の材料からなる。
The
加熱ローラ30の径方向外方に所定距離離間した位置には、加熱ローラ30の外周面温度を検出するサーミスタ43が配置されている。サーミスタ43は、金属酸化物を主原料とし、高温にて焼結されるセラミック半導体であり、温度が上がると抵抗値の下がる負の温度係数を有し、温度センサとして加熱ローラ30の外周面、つまり発熱層31の温度を検出するものである。サーミスタ43で検出された加熱ローラ30の外周面温度を示す信号に基づいて、図略の制御部にて後述のコイル38に供給する高周波電流が調整され、加熱ローラ30の外周面温度が、所定の温度に維持されるように制御されている。
A
図4(A)は、加熱ローラ30の加熱ベルト部32の拡大断面図である。加熱ベルト部32のローラ基材35の内周面には、図4(A)において左右一対の第1磁性部材50,50がローラ基材35の長手方向に沿って複数対取り付けられている。第1磁性部材50は、ローラ基材35の内周面に沿った形状を有する断面円弧状の部材であり、図4(B)に示すように、円弧方向の両端部において外方に突出する係合突起51を有している。ローラ基材35の内周面には、第1磁性部材50の係合突起51が係合可能な係止孔55が形成されている。第1磁性部材50は、その外周面に接着剤を塗布し、係合突起51をローラ基材35の係止孔55に係合させることでローラ基材35に固定される。第1磁性部材50の係合突起51は、ローラ基材35の外周面と面一の状態で断熱層33と接触する。第1磁性部材50は、例えばフェライトコアからなる。
FIG. 4A is an enlarged cross-sectional view of the
図5(A)は、加熱ローラ30の磁束発生部36の拡大断面図である。磁束発生部36のボビン37の外周面には、図5(A)において左右一対の第2磁性部材53,53がボビン37の長手方向に沿って複数対取り付けられている。第2磁性部材53は、ボビン37の外周面に沿った形状を有する断面円弧状の部材であり、図5(B)に示すように、円弧方向の両端部において内方に突出する係合突起54を有している。ボビン37の外周面には、第2磁性部材53の係合突起54が係合可能な係止孔57が形成されている。第2磁性部材53は、その内周面に接着剤を塗布し、係合突起54をボビン37の係止孔57に係合させることでボビン37に固定される。第2磁性部材53の係合突起54は、ボビン37の内周面と面一の状態で磁性コア39と接触する。ボビン37にラジアル巻きされているコイル38は、第2磁性部材53によってボビン37の長手方向において分断されている。第2磁性部材53は、第1磁性部材50と同様にフェライトコアからなる。
FIG. 5A is an enlarged cross-sectional view of the
図6は、加熱ローラ30を長手方向に沿って切断した断面図であり、第1磁性部材50および第2磁性部材53の配置関係を示している。ローラ基材35の内周面に取り付けられた第1磁性部材50およびボビン37の外周面に取り付けられた第2磁性部材53は、空気層34内において互いに対向するように、かつ加熱ローラ30の径方向において隙間Gを介して離間するように配置されている。このように第1磁性部材50および第2磁性部材53を加熱ローラ30の内部に配置することにより、磁性コア39、第2磁性部材53、隙間G、第1磁性部材50、断熱層33および発熱層31間に、コイル38で発生した磁束が通る磁気経路Pが形成されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
磁束発生部36および発熱層31間には、断熱層33および空気層34が介在しているため、磁束発生部36および発熱層31間の距離が大きい。しかしながら、第1磁性部材50および第2磁性部材53を介した磁気経路Pにより、コイル38で発生した磁束を発熱層31に円滑に導くことが可能である。その結果、磁束発生部36および発熱層31間の磁気結合度を高めることができるので、発熱層31の発熱の効率を向上させることができ、ひいては加熱ローラ30のウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。第1磁性部材50および第2磁性部材53間の隙間Gは、0.5mm〜4.0mmの範囲に設定するのが好ましい。この範囲であると、磁束発生部36および発熱層31間の磁気結合度が低下することはない。
Since the
図7は、加熱ローラ30の長手方向に沿って切断した断面図であり、第1磁性部材50および第2磁性部材53の他の配置関係を示している。第1磁性部材50および第2磁性部材53は、空気層34においてボビン37の長手方向(つまり、加熱ローラ30の長手方向)に隙間G′を介して対向するように配置されている。このように第1磁性部材50および第2磁性部材53を加熱ローラ30の内部に配置することにより、磁性コア39、第2磁性部材53、隙間G′、第1磁性部材50、断熱層33および発熱層31間に、コイル38で発生した磁束が通る磁気経路P′が形成されている。磁気経路P′によっても、コイル38で発生した磁束を発熱層31に円滑に導くことが可能である。その結果、磁束発生部36および発熱層31間の磁気結合度を高めることができるので、発熱層31の発熱の効率を向上させることができ、ひいては加熱ローラ30のウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the longitudinal direction of the
第1磁性部材50および第2磁性部材53間の隙間G′は、図6に示した第1磁性部材50および第2磁性部材53間の配置関係と同様に、0.5mm〜4.0mmの範囲に設定するのが好ましい。この範囲であると、磁束発生部36および発熱層31間の磁気結合度が低下することはない。
The gap G ′ between the first
また、加熱ローラ30が定着処理の際に加圧ローラ40から受ける押圧力に起因して、ボビン37や加熱ベルト部32が、加熱ローラ30の軸心C1から見て振れた場合、第1磁性部材50および第2磁性部材53が接触する可能性がある。しかしながら、第1磁性部材50および第2磁性部材53を、加熱ローラ30の長手方向に隙間G′を介してずらして配置しているので、ボビン37や加熱ベルト部32が振れても第1磁性部材50と第2磁性部材53とが接触することを回避できる。
Further, when the
ボビン37の内周面に配置された複数の磁性コア39は、図6に示すように、ボビン37にラジアル巻きにされたコイル38に沿って、かつ発熱層31に対して平行に延びる形状を有している。複数の磁性コア39のうち、ボビン37の長手方向における両端部に配置された磁性コア39は、ボビン37の内周面に沿って長手方向に移動可能に配置されている。移動前の磁性コア39を実線で示し、移動後の磁性コア39を仮想線で示している。また、移動前の磁性コア39は、第2磁性部材53、隙間G、第1磁性部材50、ローラ基材35、断熱層33および発熱層31との間で磁気経路P1を形成している。磁性コア39を長手方向に移動させると、磁気経路P1が長手方向に移動して磁気経路P2が形成される。換言すれば、コイル38で発生する磁束の分布範囲を加熱ローラ30の長手方向に沿って調整することができる。したがって、加熱ベルト部32の発熱層31における発熱範囲を加熱ローラ30の長手方向に沿って調整することができる。これにより、用紙MのサイズW1,W2に応じて用紙M上のトナー像を加熱してトナー像を用紙M上に定着させることができる。
As shown in FIG. 6, the plurality of
図6では、磁気経路P1は、磁性コア39を用紙MのサイズW1に応じて移動させることにより形成されたものであり、一方、磁気経路P2は、磁性コア39を用紙MのサイズW2に応じて移動させることにより形成されたものである。磁性コア39は、ステッピングモータを用いて移動させることにより移動量を正確に調節できる。なお、磁性コア39を移動可能とする構成は、図7に示す加熱ローラ30にも適用可能である。
In FIG. 6, the magnetic path P <b> 1 is formed by moving the
加熱ローラ30は、図6および図7に示すように、磁束発生部36を冷却するために磁束発生部36の一端側から多端側に向かって冷却風Sを送風可能に配置された送風器45、例えば送風ファンを備えている。ローラ基材35はセラミック材から製造されているので、送風器45による冷却風Sは、ローラ基材35を通って発熱層31に到達して発熱層31を冷却することはなく、磁束発生部36およびローラ基材35間の空気層34を通って磁束発生部36のコイル38のみを冷却する。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
図8は、加熱ローラ30の長手方向に沿って切断した断面図であり、第1磁性部材50および第2磁性部材53のさらに他の配置関係を示している。加熱ローラ30の長手方向に配置された複数の第1磁性部材50は、加熱ローラ30の軸心C1から見て交互に異なる方向に所定の角度で傾斜するようにローラ基材35の内周面に配置されている。このように交互に異なる方向に傾斜して配置された隣り合う第1磁性部材50は、図8では、断面視でハの字形をなしている。また、加熱ローラ30の長手方向に配置された複数の第2磁性部材53は、第1磁性部材50と同様に、軸心C1から見て交互に異なる方向に所定の角度で傾斜するようにボビン37の外周面に配置されている。このように交互に異なる方向に傾斜して配置された隣り合う第1磁性部材50も、第1磁性部材50と同様に、断面視でハの字形をなしている。ハの字形に配置された第1磁性部材50および第2磁性部材53は、加熱ローラ30の長手方向において互い違いとなるように配置されている。このような配置関係により、送風器45からの冷却風Sは、加熱ベルト部32および磁束発生部36間の空気層34において磁束発生部36のボビン37の外周面に沿ってらせん状に流れる。らせん状の冷却風Sは、第1磁性部材50および第2磁性部材53によって遮られることなくローラ基材35の内部に円滑に流れる。これにより、磁束発生部36を効率良く冷却することが可能である。
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the longitudinal direction of the
図9は、定着ユニット20を所謂加圧ベルト方式に適用した構成を示す概略図である。この構成では、加圧ローラ40の代わりに、一対のローラ60,61間に張設された無端状のベルト62を、加熱ローラ30に接触した状態で配置している。ベルト62は、一対のローラ60,61間の略中間部分で、加熱ローラ30に接触しており、ニップ部Nは、前記中間部分の外周面と加熱ローラ30との間に形成されている。このように定着ユニット20を加圧ベルト方式に適用した場合であっても、加熱ローラ30の発熱層31の発熱の効率を向上させることができ、ひいては加熱ローラ30のウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration in which the fixing
10 画像形成装置
20 定着ユニット
30,30′ 加熱ローラ
31 発熱層
32 加熱ベルト部
33 断熱層
34 空気層
35 ローラ基材
36 磁束発生部
37 ボビン
38 コイル
39 磁性コア
40 加圧ローラ
50 第1磁性部材
51 係止突起
53 第2磁性部材
54 係止突起
55,57 係止孔
60 定着ローラ
62 加熱ベルト
P,P1,P2 磁気経路
S 冷却風
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記記録媒体上の前記トナー像を加熱して前記トナー像を前記記録媒体上に定着させる加熱回転体を備えており、
前記加熱回転体は、
円筒状かつ中空の回転体基材と、
前記回転体基材の内部に設けられ、磁束を発生させる磁束発生部と、
前記回転体基材上に設けられ、前記磁束によって発熱して前記トナー像を加熱する発熱層と、
前記回転体基材と前記発熱層との間に設けられて、前記発熱層の熱が前記磁束発生部に伝達されるのを防止する断熱性を有する断熱層と、
前記回転体基材および前記磁束発生部間に配置されて前記磁束を前記磁束発生部から前記発熱層に導く磁性部材と、
を含み、
前記磁束発生部は、前記回転体基材の長手方向に延びる円筒状のボビンと、前記ボビンの内部に配置された磁性コアと、前記ボビンに巻き回されたコイルとを含み、
前記磁性部材は、前記回転体基材の内周面に配置され、該内周面から前記磁束発生部に向かって延びる形状を有する第1磁性部材と、前記ボビンの外周面に配置され、前記回転体基材の径方向または前記長手方向において前記第1磁性部材に対向するように、前記外周面から前記回転体基材に向かって延びる形状を有する第2磁性部材とからなる定着ユニット。 A fixing unit for fixing a toner image transferred onto a recording medium onto the recording medium,
A heating rotator for heating the toner image on the recording medium and fixing the toner image on the recording medium;
The heating rotator is
A cylindrical and hollow rotating body substrate;
A magnetic flux generator provided inside the rotating body base material for generating magnetic flux;
A heat generating layer provided on the rotating body substrate and generating heat by the magnetic flux to heat the toner image;
A heat insulating layer provided between the rotating body base and the heat generating layer and having a heat insulating property to prevent heat of the heat generating layer from being transmitted to the magnetic flux generation unit;
A magnetic member disposed between the rotating body base and the magnetic flux generation part to guide the magnetic flux from the magnetic flux generation part to the heat generation layer;
Including
The magnetic flux generation unit includes a cylindrical bobbin extending in a longitudinal direction of the rotating body base, a magnetic core disposed inside the bobbin, and a coil wound around the bobbin,
The magnetic member, the disposed on the inner peripheral surface of the rotary body substrate, a first magnetic member having a shape extending from the inner circumferential surface to the magnetic flux generating section is disposed on the outer peripheral surface of the bobbin, the A fixing unit including a second magnetic member having a shape extending from the outer peripheral surface toward the rotating body base so as to face the first magnetic member in a radial direction or a longitudinal direction of the rotating body base.
前記第1磁性部材および前記第2磁性部材は、前記風が前記回転体基材の一端から他端に向けて流れるらせん状の空気流となるように前記回転体基材の軸心に対して所定の角度をなして前記回転体基材の内周面および前記ボビンの外周面に配置されている定着ユニット。 The fixing unit according to any one of claims 1 to 3, further comprising a blower disposed so as to cool the magnetic flux generation unit by flowing air inside the rotating body base material.
The first magnetic member and the second magnetic member are arranged with respect to an axial center of the rotating body base so that the wind is a spiral air flow that flows from one end of the rotating base to the other end. A fixing unit disposed on an inner peripheral surface of the rotating body base and an outer peripheral surface of the bobbin at a predetermined angle.
前記トナー像を前記記録媒体に定着させる請求項1〜4のいずれか一項に記載の定着ユニットと、
を備えた画像形成装置。
A transfer unit for transferring a toner image formed on the photosensitive drum to a recording medium;
The fixing unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the toner image is fixed to the recording medium.
An image forming apparatus.
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