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JPH10319748A - Induction heating fixing device - Google Patents

Induction heating fixing device

Info

Publication number
JPH10319748A
JPH10319748A JP13386497A JP13386497A JPH10319748A JP H10319748 A JPH10319748 A JP H10319748A JP 13386497 A JP13386497 A JP 13386497A JP 13386497 A JP13386497 A JP 13386497A JP H10319748 A JPH10319748 A JP H10319748A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fixing roller
coil
aluminum
heat
fixing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13386497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Tsujimoto
隆浩 辻本
Akira Takasu
亮 高須
Toru Tonomura
徹 外村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Tokuden Co Ltd Kyoto
Original Assignee
Minolta Co Ltd
Tokuden Co Ltd Kyoto
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd, Tokuden Co Ltd Kyoto filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP13386497A priority Critical patent/JPH10319748A/en
Publication of JPH10319748A publication Critical patent/JPH10319748A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Fixing For Electrophotography (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide sufficient heat never causing a fixing failure by Joule's heat and miniaturize a heating rotary body by providing a conductive member having an electric resistance larger than aluminum. SOLUTION: A sheet 10 holding unfixed toner 1 is carried from the left as shown by the arrow (b), and sent toward a nip part 19 which is the contact part between a fixing roller 12 and a pressure roller 13. The fixing roller 12 is formed of a conductive member consisting of a hollowed cylindrical pipe having an electric resistance larger than aluminum. The sheet 10 is held by the nip part 19 and carried while adding the heat transferred from the high- temperature fixing roller 12 and the pressure worked from the pressure roller 13. Thus, the image formed by the toner 11 is fixed onto the sheet 10. The toner 11 is held on the surface of the sheet 10 on the side contact with the fixing roller 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、電子写真
式の複写機、プリンタあるいはファクシミリ等に用いら
れる定着装置に関し、さらに詳しくは、低周波による誘
導加熱を利用してトナー像を記録媒体に定着する定着装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fixing device used in, for example, an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, and the like. More specifically, the present invention relates to a fixing device using a low frequency induction heating to form a toner image on a recording medium. The present invention relates to a fixing device for fixing.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子写真式の複写機、プリンタあるいは
ファクシミリ等には、未定着トナーにより形成された像
(トナー像)を、記録媒体である記録紙や転写材などの
用紙シート上に定着させる定着装置が、設けられてい
る。
2. Description of the Related Art In an electrophotographic copying machine, printer, facsimile, or the like, an image (toner image) formed by an unfixed toner is fixed on a paper sheet such as recording paper or a transfer material as a recording medium. A fixing device is provided.

【0003】一般的な定着装置は、シート上のトナー像
を定着させる定着ローラと、当該定着ローラに圧接して
シートを挟持する加圧ローラとを有している。定着ロー
ラは、中空の円筒形からなり、トナーを熱溶融する定着
に必要な温度まで昇温するための熱源が、内部に設けら
れている。
A general fixing device has a fixing roller for fixing a toner image on a sheet, and a pressure roller for pressing the fixing roller to hold the sheet. The fixing roller has a hollow cylindrical shape, and a heat source for raising the temperature to a temperature required for fixing for melting the toner by heat is provided inside.

【0004】定着ローラを昇温させる熱源は、ハロゲン
ランプ等の管状ヒータが、一般的に用いられる。このハ
ロゲンランプは、定着ローラの中心軸上に配置され、輻
射熱により、定着ローラを加熱している。このようなハ
ロゲンランプ加熱方式は、製造コストの面では優位であ
るが、輻射熱による加熱であるため熱変換効率が低く、
エネルギーロスが大きいという欠点を有している。
As a heat source for raising the temperature of the fixing roller, a tubular heater such as a halogen lamp is generally used. The halogen lamp is disposed on the center axis of the fixing roller, and heats the fixing roller by radiant heat. Such a halogen lamp heating method is advantageous in terms of manufacturing cost, but has low heat conversion efficiency because of heating by radiant heat,
There is a disadvantage that energy loss is large.

【0005】このような欠点を解決し、近年の省エネル
ギー化の要請に応えるべく、誘導加熱方式の定着装置、
例えば、導電性部材で形成された定着ローラ内部に、閉
磁路を形成するコアを貫通し、巻線を螺旋状に巻回して
形成したコイルを、同心状に配置する定着装置が提案さ
れている。
In order to solve these drawbacks and respond to recent demands for energy saving, an induction heating type fixing device,
For example, a fixing device has been proposed in which a coil formed by helically winding a coil is formed by penetrating a core forming a closed magnetic path inside a fixing roller formed of a conductive member. .

【0006】誘導加熱方式における熱源は、コイルに通
電してコア内に生じる磁束によって定着ローラに誘起さ
れる、誘導電流に基づくジュール熱である。つまり、誘
導加熱方式は、被加熱体を、電磁誘導により直接発熱さ
せる形態であるため、ハロゲンランプ加熱方式と比較し
て、熱変換効率に優れている。
[0006] The heat source in the induction heating system is Joule heat based on the induced current, which is induced in the fixing roller by magnetic flux generated in the core by energizing the coil. In other words, the induction heating method is a mode in which the object to be heated is directly heated by electromagnetic induction, and therefore has a higher heat conversion efficiency than the halogen lamp heating method.

【0007】したがって、より少ない電力で、定着ロー
ラを、所定の定着温度まで迅速に昇温させることがで
き、省エネルギーを、達成することが可能である。特
に、上述の閉磁路を形成するコアを有するタイプは、磁
束の漏れがほとんどなく、定着ローラに、効率よく誘導
電流を生じるため、省エネルギー効果が高く、大型の高
速複写機や高速プリンタなどに、適している。
Therefore, the temperature of the fixing roller can be quickly raised to a predetermined fixing temperature with less electric power, and energy saving can be achieved. In particular, the type having a core that forms the above-described closed magnetic path has almost no leakage of magnetic flux, and the induced current is efficiently generated in the fixing roller, so that it has a high energy saving effect, and is used in a large high-speed copying machine or a high-speed printer. Are suitable.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】また、定着ローラを形
成する導電性部材は、装置の軽量化や温度分布の均一性
の面を考慮し、比重が小さく熱伝導度に優れるアルミニ
ウムが、使用されている。
As the conductive member forming the fixing roller, aluminum having a small specific gravity and excellent thermal conductivity is used in consideration of the weight reduction of the apparatus and the uniformity of temperature distribution. ing.

【0009】しかし、アルミニウムは、電気抵抗が小さ
いため、誘導電流が増加し、ジュール熱の発生量が大き
くなってしまう。これでは、定着性能を確保する必要最
小限の熱量をはるかに越えてしまう。そのため、適正な
熱量とするのに、コイルの巻数を増加させて、2次側の
誘起電圧を小さくしている。つまり、誘導電流を減少さ
せ、ジュール熱損を小さくすることで、必要最小限の適
正熱量を得ている。しかし、巻数が増加することによ
り、コイルの巻径が大型化するという問題を誘発してい
る。
However, since aluminum has a small electric resistance, the induced current increases and the amount of Joule heat generated increases. This far exceeds the minimum amount of heat required to secure the fixing performance. Therefore, in order to obtain an appropriate amount of heat, the number of turns of the coil is increased to reduce the induced voltage on the secondary side. In other words, the required minimum amount of heat is obtained by reducing the induced current and reducing the Joule heat loss. However, an increase in the number of windings causes a problem that the winding diameter of the coil increases.

【0010】さらに、コイルは、定着ローラの内部に配
置されるため、内部空間に十分な余裕がなければ、温度
勾配の均一化という所定の効果を発揮できない。したが
って、コイルの巻径を大型化して、コイルの巻数を増加
させる場合、内部空間に十分な余裕を持たせるために、
定着ローラ自体も大径化する必要が生じる。その結果、
定着装置の小型化を阻害し、装置全体の専有面積の増加
および製造コストの上昇を引き起こしている。
Further, since the coil is arranged inside the fixing roller, a predetermined effect of making the temperature gradient uniform cannot be exerted unless the internal space has a sufficient margin. Therefore, when increasing the winding diameter of the coil and increasing the number of turns of the coil, in order to have a sufficient margin in the internal space,
It is necessary to increase the diameter of the fixing roller itself. as a result,
This hinders downsizing of the fixing device, causing an increase in the occupied area of the entire device and an increase in manufacturing cost.

【0011】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、定着ローラを小型化し
得る誘導加熱定着装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems associated with the above-mentioned conventional technology, and has as its object to provide an induction heating fixing device capable of reducing the size of a fixing roller.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る誘導加熱定着装置は、導電性部材で形成
された中空円筒形の加熱回転体と、トナーを保持した記
録媒体を圧接して前記加熱回転体との間で挟持する加圧
回転体と、前記加熱回転体の中空部に一部が挿通され閉
磁路を形成するコアと、当該コアに巻装され前記加熱回
転体の前記中空部に配置され前記加熱回転体を誘導加熱
するコイルと、を有する誘導加熱定着装置において、前
記導電性部材は、アルミニウムより大きな電気抵抗を有
することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an induction heating fixing apparatus according to the present invention presses a hollow cylindrical heating rotator formed of a conductive member and a recording medium holding toner. A pressurizing rotator sandwiched between the heating rotator, a core partially inserted into a hollow portion of the heating rotator to form a closed magnetic path, and a heating rotator wound around the core. And a coil disposed in the hollow portion for induction heating the heating rotator, wherein the conductive member has an electric resistance greater than that of aluminum.

【0013】このように特定された発明にあっては、定
着性能を確保する必要最小限の熱量を得るために、アル
ミニウムを使用する場合に比べてコイルの巻数を削減さ
せ、2次側での誘起電圧を上昇させて誘導電流を増すこ
とで、ジュール熱損(消費電力)を同一としている。つ
まり、アルミニウムを使用する場合に比べてコイルの巻
数を削減しても、定着不良を招くことのない充分な熱量
をジュール熱により得ることができ、かつ、加熱回転体
の小型化が可能となる。
In the invention specified in this way, in order to obtain the necessary minimum amount of heat for securing the fixing performance, the number of turns of the coil is reduced as compared with the case where aluminum is used, and the number of turns on the secondary side is reduced. By increasing the induced voltage to increase the induced current, the Joule heat loss (power consumption) is made the same. That is, even if the number of turns of the coil is reduced as compared with the case where aluminum is used, a sufficient amount of heat that does not cause fixing failure can be obtained by Joule heat, and the heating rotator can be downsized. .

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつ説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1は、本発明の実施の形態に係る誘導加
熱定着装置を示す概略構成図、図2は、図1に示す定着
ローラの断面図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an induction heating fixing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the fixing roller shown in FIG.

【0016】本発明の実施の形態に係る誘導加熱定着装
置は、図1および図2に示すように、複写用の用紙シー
ト(記録媒体)10上に保持されたトナー11を、加熱
溶融して、当該シート10に定着させるものである。ま
た、この誘導加熱定着装置は、誘導加熱される定着ロー
ラ(加熱回転体)12と、トナー11を保持したシート
10を圧接して定着ローラ12との間で挟持する加圧ロ
ーラ(加圧回転体)13と、定着ローラ12を誘導加熱
するコイル14とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the induction heating fixing device according to the embodiment of the present invention heats and fuses a toner 11 held on a paper sheet (recording medium) 10 for copying. , Is fixed on the sheet 10. In addition, the induction heating fixing device includes a pressure roller (pressure rotation) that presses the fixing roller (heated rotating body) 12 to be heated by induction and the fixing roller 12 by pressing the sheet 10 holding the toner 11. And a coil 14 for inductively heating the fixing roller 12.

【0017】定着ローラ12は、中空円筒のパイプから
なり、アルミニウムより大きな電気抵抗を有する導電性
部材から構成される。定着ローラ12の肉厚は、加圧ロ
ーラ13からの圧接力に対して十分な機械的強度を確保
すると共に、充分な熱容量、例えば、大部数の複写を行
っても定着不良を招くことのない熱容量を有するよう
に、設定されている。さらに、定着ローラ12の外周面
は、フッ素樹脂被覆層が形成されている。フッ素樹脂被
覆層は、シート10およびトナー11に対する良好な離
型性を有すると共に、耐熱性を有する。
The fixing roller 12 is formed of a hollow cylindrical pipe, and is formed of a conductive member having an electric resistance higher than that of aluminum. The thickness of the fixing roller 12 ensures a sufficient mechanical strength against the pressing force from the pressure roller 13 and a sufficient heat capacity, for example, does not cause a fixing failure even when a large number of copies are performed. It is set to have a heat capacity. Further, a fluororesin coating layer is formed on the outer peripheral surface of the fixing roller 12. The fluororesin coating layer has good releasability from the sheet 10 and the toner 11 and also has heat resistance.

【0018】また、定着ローラ12の両端は、図示しな
いスベリ軸受部が形成され、定着ユニットのフレーム
に、回転自在に取り付けられている(図示せず)。さら
に、定着ローラ12の片端は、モータなどの駆動源に接
続された駆動ギアが固定されている(図示せず)。な
お、駆動ギアは、定着ローラ12を、図1の矢印a方向
に、回転駆動するためのものである。
At both ends of the fixing roller 12, sliding bearings (not shown) are formed, and are rotatably attached to a frame of the fixing unit (not shown). Further, a driving gear connected to a driving source such as a motor is fixed to one end of the fixing roller 12 (not shown). The driving gear is for rotating the fixing roller 12 in the direction of arrow a in FIG.

【0019】加圧ローラ13は、軸芯15と、当該軸芯
15の周囲に形成されたシリコンゴム層16とから構成
されている。シリコンゴム層16は、シート10に対す
る離型性を有すると共に、耐熱性を有する。また、加圧
ローラ13は、図示しないばね材により、定着ローラ1
2に向かう方向に押圧されている。なお、加圧ローラ1
3は、定着ローラ12の回転に伴って、従動回転する。
The pressure roller 13 comprises a shaft core 15 and a silicon rubber layer 16 formed around the shaft core 15. The silicone rubber layer 16 has releasability from the sheet 10 and has heat resistance. Further, the pressing roller 13 is formed by a spring material (not shown) using the fixing roller 1.
2. The pressure roller 1
Reference numeral 3 rotates following the rotation of the fixing roller 12.

【0020】コイル14は、巻線18を螺旋状に巻回し
て形成され、閉磁路を形成する矩形状のコア17に挿通
され、定着ローラ12の内部に、同心状に配置されてい
る。つまり、コア17の一部は、定着ローラ12の中空
部を貫通している。また、コア17は、通常のトランス
などに用いられる、いわゆる鉄心であり、例えば、珪素
鋼板積層鉄心のように高透磁率のものが好ましい。もち
ろん積層鉄心にかかわらず柱状鉄心でもよい。なお、コ
イル14の巻線18としては、表面に融着層と絶縁層を
持つ通常の単一導線が用いられる。
The coil 14 is formed by spirally winding a winding 18, is inserted into a rectangular core 17 forming a closed magnetic circuit, and is disposed concentrically inside the fixing roller 12. That is, a part of the core 17 passes through the hollow portion of the fixing roller 12. The core 17 is a so-called iron core used for an ordinary transformer or the like. For example, a core having a high magnetic permeability such as a silicon steel sheet laminated iron core is preferable. Of course, a columnar core may be used regardless of the laminated core. As the winding 18 of the coil 14, an ordinary single conductor having a fusion layer and an insulating layer on the surface is used.

【0021】次に、誘導加熱定着装置の定着動作につい
て説明する。
Next, the fixing operation of the induction heating fixing device will be described.

【0022】まず、図示しない電源回路から、低周波
(50〜60Hz)の交流電圧を、コイル14に印加す
ると、コア17内に磁束が生じ、定着ローラ12に誘起
電圧が発生し、誘導電流が流れる。その結果、誘導電流
に基づくジュール熱(誘導加熱)により、定着ローラ1
2は直接発熱し、定着に適した所定温度、例えば、15
0〜200℃になるまで昇温する。
First, when an AC voltage of a low frequency (50 to 60 Hz) is applied to the coil 14 from a power supply circuit (not shown), a magnetic flux is generated in the core 17, an induced voltage is generated in the fixing roller 12, and an induced current is generated. Flows. As a result, Joule heat (induction heating) based on the induction current causes the fixing roller 1
2 directly generates heat and has a predetermined temperature suitable for fixing, for example, 15
Raise the temperature to 0-200 ° C.

【0023】未定着のトナー11を保持したシート10
は、図1の矢印bで示すように、左方向から搬送され、
定着ローラ12と加圧ローラ13との接触部であるニッ
プ部19に向けて、送り込まれる。
Sheet 10 holding unfixed toner 11
Is transported from the left as shown by the arrow b in FIG.
The paper is fed toward a nip 19 which is a contact part between the fixing roller 12 and the pressure roller 13.

【0024】そして、シート10は、高温の定着ローラ
12から伝達される熱と、加圧ローラ13から作用する
圧力とが加えられながら、ニップ部19で挟持されつつ
搬送される。これにより、トナー11により構成される
像が、シート10上に定着される。なお、トナー11
は、定着ローラ12と接触する側のシート10の面に、
保持されている。
The sheet 10 is conveyed while being nipped by the nip 19 while the heat transmitted from the high-temperature fixing roller 12 and the pressure applied from the pressure roller 13 are applied. As a result, an image composed of the toner 11 is fixed on the sheet 10. The toner 11
Is on the surface of the sheet 10 that is in contact with the fixing roller 12,
Is held.

【0025】ニップ部19を通過したシート10は、シ
ート自体のコシの強さにより、定着ローラ12から、自
然に曲率分離し、図1の右方向に搬送される。このシー
ト10は、図示しない排紙ローラによって搬送され、排
紙トレイ上に排出される。
The sheet 10 that has passed through the nip 19 is naturally separated from the fixing roller 12 by a curvature due to the strength of the sheet itself, and is conveyed rightward in FIG. The sheet 10 is conveyed by a discharge roller (not shown) and discharged onto a discharge tray.

【0026】次に、誘導加熱定着装置の動作原理につい
て説明する。
Next, the operation principle of the induction heating fixing device will be described.

【0027】誘導加熱定着装置の動作原理は、基本的に
はトランスと同様である。つまり、コイル14は、入力
側の1次側コイル(巻数N1)に相当し、定着ローラ1
2は、出力側の2次側コイル(巻数N2)に相当する
(図2参照)。
The operation principle of the induction heating fixing device is basically the same as that of the transformer. That is, the coil 14 corresponds to the primary coil (the number of turns N1) on the input side, and the fixing roller 1
Reference numeral 2 corresponds to an output-side secondary coil (number of turns N2) (see FIG. 2).

【0028】したがって、1次側コイル(コイル14)
に、低周波(50〜60Hz)の交流電圧V1を印加す
ると、1次側コイルに、電流I1が流れる。これにより
発生する磁束φは、閉磁路を形成するコア(17)を流
れ、2次側コイル(定着ローラ12)に、誘導起電力V
2を生じさせる。その結果、定着ローラ12の円周方向
に沿って電流I2が流れる。なお、コア(17)によっ
て閉磁路が形成されているため、原理的には漏れ磁束が
なく、1次側エネルギー[V1×I1]と、2次側エネ
ルギー[V2×I2]とが、ほぼ等しくなる。
Therefore, the primary side coil (coil 14)
When a low-frequency (50-60 Hz) AC voltage V1 is applied to the first coil, a current I1 flows through the primary coil. The magnetic flux φ generated thereby flows through the core (17) forming a closed magnetic path, and the induced electromotive force V is applied to the secondary coil (fixing roller 12).
Yields 2. As a result, the current I2 flows along the circumferential direction of the fixing roller 12. Since the closed magnetic path is formed by the core (17), there is no leakage magnetic flux in principle, and the primary energy [V1 × I1] and the secondary energy [V2 × I2] are substantially equal. Become.

【0029】そのため、この系においては、(1) 1次側
コイル(コイル14)の銅線内の銅損による発熱、(2)
2次側コイル(定着ローラ12)の銅線内の銅損による
発熱、および(3) コア(17)の内部に生じるジュール
熱損とヒステリシス損とによる発熱、が存在する。つま
り、誘導加熱定着装置は、エネルギーロスとなる(1)お
よび(3) の発熱を極力抑える一方、(2) の銅損を利用し
て定着ローラ12を発熱させるようにしたものである。
Therefore, in this system, (1) heat generation due to copper loss in the copper wire of the primary coil (coil 14), (2)
There is heat generation due to copper loss in the copper wire of the secondary coil (fixing roller 12), and (3) heat generation due to Joule heat loss and hysteresis loss generated inside the core (17). In other words, the induction heating fixing device suppresses the heat generation of (1) and (3), which cause energy loss, as much as possible, while causing the fixing roller 12 to generate heat using the copper loss of (2).

【0030】特に、本発明は、定着ローラを、アルミニ
ウムより大きな電気抵抗を有する導電性部材から、構成
している。また、熱量を同一とするために、コイルの巻
数を削減して、2次側コイル(定着ローラ12)に誘起
する起電圧を大きくし、誘導電流を増加させ、ジュール
熱損(消費電力)を同一としている。つまり、アルミニ
ウムを使用する場合に比べ、コイルの巻数を削減して
も、定着不良を招くことのない充分な熱量を、ジュール
熱により得ることができる。したがって、コイルの巻径
を削減して小型化することができる。
In particular, in the present invention, the fixing roller is made of a conductive member having an electric resistance higher than that of aluminum. Further, in order to make the heat quantity the same, the number of turns of the coil is reduced, the electromotive voltage induced in the secondary coil (fixing roller 12) is increased, the induced current is increased, and the Joule heat loss (power consumption) is reduced. It is the same. That is, as compared with the case where aluminum is used, even if the number of turns of the coil is reduced, a sufficient amount of heat that does not cause defective fixing can be obtained by Joule heat. Therefore, the winding diameter of the coil can be reduced and the size can be reduced.

【0031】つまり、コイルを小型化することにより、
内部空間に十分な余裕を確保できるため、定着ローラを
小型化しても、温度勾配の均一化に悪影響を及ぼすこと
はない。そのため、アルミニウムを使用する場合に比
べ、定着ローラを小型化することが可能であり、その結
果、装置全体としての専有面積を削減すると共に製造コ
ストを低減することができる。
That is, by reducing the size of the coil,
Since a sufficient margin can be secured in the internal space, even if the fixing roller is downsized, it does not adversely affect the uniformity of the temperature gradient. Therefore, it is possible to reduce the size of the fixing roller as compared with the case where aluminum is used. As a result, it is possible to reduce the occupied area of the entire apparatus and the manufacturing cost.

【0032】次に、本発明の実施の形態に係る誘導加熱
定着装置のさらに具体的な構成について、アルミニウム
より大きな電気抵抗を有する導電性部材である鉄を、一
例として説明する。
Next, a more specific configuration of the induction heating fixing device according to the embodiment of the present invention will be described by taking, as an example, iron which is a conductive member having an electric resistance higher than aluminum.

【0033】図3は、アルミニウムおよび鉄に関連する
物性値を示す図表、図4は、誘導加熱定着装置の具体的
な構成を示す図表である。
FIG. 3 is a chart showing physical property values related to aluminum and iron, and FIG. 4 is a chart showing a specific configuration of the induction heating fixing device.

【0034】まず、コイルの巻数に関して、定着ローラ
の加熱(昇温)に使用されるジュール熱損(消費電力)
を同一とする場合において、鉄製とアルミニウム製とを
比較する。
First, regarding the number of turns of the coil, Joule heat loss (power consumption) used for heating (heating) the fixing roller.
Are the same, iron and aluminum are compared.

【0035】誘導加熱定着装置の動作原理は、上述のよ
うに(図2参照)、基本的にはトランスと同様である。
したがって、1次側コイルの巻数をN1、2次側コイル
の巻数をN2、1次側コイルに印加される交流電圧をV
1、2次側コイルの誘導起電力をV2で表すと、数式
(1)、 (N1/N2)=(V1/V2) が成立し、さらに、消費電力をP、2次側コイルの抵抗
をRで表すと、数式(2)、 N12 =V12 /(R×P) として表すことができる。
As described above (see FIG. 2), the operation principle of the induction heating fixing device is basically the same as that of the transformer.
Therefore, the number of turns of the primary coil is N1, the number of turns of the secondary coil is N2, and the AC voltage applied to the primary coil is V.
When the induced electromotive force of the primary and secondary coils is represented by V2, the following equation (1) is established, and (N1 / N2) = (V1 / V2). When represented by R, it can be represented by the following equation (2): N1 2 = V1 2 / (R × P)

【0036】したがって、具体的なディメンションを図
4に示しているように、1次側コイルに印加される交流
電圧V1を100[V]、消費電力Pを750[W]、
1次側コイルの巻数N1を451T、2次側コイルを鉄
製、2次側コイルの巻数N2を1T、2次側コイルの抵
抗をRFeとする場合、数式(1)および(2)により、
数式(3)、 (451)2 =(100)2 /(RFe×750) が成立する。
Therefore, as shown in FIG. 4, the specific dimensions of the AC voltage V1 applied to the primary coil are 100 [V], the power consumption P is 750 [W],
When the number of turns N1 of the primary coil is 451T, the number of turns of the secondary coil is iron, and the number of turns N2 of the secondary coil is 1T, and the resistance of the secondary coil is RFe, the equations (1) and (2) are used.
Equation (3), (451) 2 = (100) 2 / (RFe × 750) holds.

【0037】一方、1次側コイルに印加される交流電圧
V1を100[V]、消費電力Pを750[W]、1次
側コイルの巻数N1をXT、2次側コイルをアルミニウ
ム製、2次側コイルの巻数N2を1T、2次側コイルの
抵抗をRAlとする場合、数式(3)と同様に、数式
(1)および(2)より、数式(4)、 X2 =(100)2 /(RAl×750) が成立する。
On the other hand, the AC voltage V1 applied to the primary coil is 100 [V], the power consumption P is 750 [W], the number of turns N1 of the primary coil is XT, and the secondary coil is made of aluminum. When the number of turns N2 of the secondary side coil is 1T and the resistance of the secondary side coil is RAl, as in the case of the equation (3), the equations (1) and (2) are used to calculate the equation (4), X 2 = (100) 2 / (RAl × 750) holds.

【0038】また、電気抵抗[μΩcm3 ]は、図3に示
すように、アルミニウムは「2.655」であり、鉄は
「9.71」であり、数式(5)、 RAl=0.27RFe が成立する。
As shown in FIG. 3, the electrical resistance [μΩcm 3 ] of aluminum is “2.655”, that of iron is “9.71”, and the equation (5): RAl = 0.27RFe Holds.

【0039】したがって、数式(3)を数式(4)で割
ると、 (451)2 /X2 =RAl/RFe となり、数式(5)の関係より、 X=(451)2 ×(RFe/RAl) =(451)2 /0.27=(868)2 となる。つまり、コイルの巻数は、「868」となる。
Therefore, when the equation (3) is divided by the equation (4), the following equation is obtained: (451) 2 / X 2 = RAl / RFe. From the relation of the equation (5), X 2 = (451) 2 × (RFe / RAl) = (451) 2 /0.27=(868) 2 That is, the number of turns of the coil is “868”.

【0040】以上のように、定着ローラの加熱(昇温)
に使用されるジュール熱損(消費電力)を同一とする場
合、コイルの巻数が451Tである鉄製の定着ローラ
は、コイルの巻数が868Tであるアルミニウム製の定
着ローラに対応している。つまり、上述のように、定着
ローラを、アルミニウムより大きな電気抵抗を有する導
電性部材から構成することにより、アルミニウムを使用
する場合に比べ、コイルの巻径を削減できる。
As described above, heating (heating) of the fixing roller
When the same Joule heat loss (power consumption) is used, an iron fixing roller having 451 T of coil turns corresponds to an aluminum fixing roller having 868 T of turns. That is, as described above, by forming the fixing roller from a conductive member having electric resistance higher than that of aluminum, the winding diameter of the coil can be reduced as compared with the case where aluminum is used.

【0041】次に、定着ローラの外径サイズに関して、
熱容量を同一とする場合において、鉄製とアルミニウム
製とを、さらに比較する。
Next, regarding the outer diameter size of the fixing roller,
When the heat capacities are the same, iron and aluminum are further compared.

【0042】2次側コイルがアルミニウム製の場合での
鉄心断面積SAlは、電源電圧をV、電源周波数をf、コ
イルの巻数をN、磁束密度をBmとすると、数式
(6)、 Bm=V/(4.44×f×N×S) の関係を満たす。
The iron core cross-sectional area SAl when the secondary coil is made of aluminum is given by the following equation (6), where V is the power supply voltage, f is the power supply frequency, N is the number of turns of the coil, and Bm is the magnetic flux density. V / (4.44 × f × N × S) is satisfied.

【0043】一方、コイルの巻数が451Tである鉄製
の定着ローラは、コイルの巻数が868Tであるアルミ
ニウム製の定着ローラに対応しており、また、図4に示
すように、電源電圧Vは100[V]、電源周波数fは
60[Hz]、定着ローラが鉄製の場合での鉄心断面積
SFeは6.25[cm2 ]であるため、数式(6)より、
数式(7)、 100/(4.44×60×451×6.25)=10
0/(4.44×60×868×SAl) の関係、つまり、 1/(451×6.25)=1/(868×SAl) の関係を満たす。
On the other hand, an iron-made fixing roller having a coil number of 451 T corresponds to an aluminum-made fixing roller having a coil number of 868 T, and as shown in FIG. [V], the power supply frequency f is 60 [Hz], and the iron core cross-sectional area SFe when the fixing roller is made of iron is 6.25 [cm 2 ].
Formula (7), 100 / (4.44 × 60 × 451 × 6.25) = 10
The relationship of 0 / (4.44 × 60 × 868 × SAl), that is, the relationship of 1 / (451 × 6.25) = 1 / (868 × SAl) is satisfied.

【0044】したがって、アルミニウム製の場合での鉄
心断面積SAlは、数式(7)より、 SAl=(451×6.25)/868=3.25(1.
8×1.8[cm]) となる。つまり、鉄心の対角線距離Lは、 L=18×(2)1/2 =25.5[mm]=2.55[c
m] となる。また、鉄心の周囲は、具体的なディメンション
を図4に示しているように、2.3[mmφ](0.23
[cmφ])の電線の7層巻であり、クリアランスは4
[mm](0.4[cm])であるため、アルミニウム製ロ
ーラの内径Dinは、対角線距離Lを使用し、数式
(8)、 Din=((L/2)+(2.3×7)+4)×2 =65.7[mm]=6.57[cm] で表せることとなる。
Accordingly, from the equation (7), the iron core cross-sectional area SAl in the case of aluminum is given by SAl = (451 × 6.25) /868=3.25 (1.
8 × 1.8 [cm ]). That is, the diagonal distance L of the iron core is: L = 18 × (2) 1/2 = 25.5 [mm] = 2.55 [c
m]. Further, as shown in FIG. 4, specific dimensions around the iron core are 2.3 [mmφ] (0.23 mm).
[Cmφ]) with 7 layers of wire, with a clearance of 4
[Mm] (0.4 [cm]), the inner diameter Din of the aluminum roller uses the diagonal distance L, and is expressed by the following equation (8): Din = ((L / 2) + (2.3 × 7) ) +4) × 2 = 65.7 [mm] = 6.57 [cm].

【0045】さらに、肉厚が0.5[cm]で外径が6.
04[cmφ](つまり内径は5.04[cmφ])である
鉄製ローラの熱容量QFeと、アルミニウム製の場合の熱
容量QFeとを等しくする場合、アルミニウム製ローラの
外径をDexで表すと、物性は図3に示すように、鉄は、
比重が7.87[g/cm3 ]、比熱が0.11[ cal/
g・℃]であり、アルミニウムは、比重が2.669
[g/cm3 ]、比熱が0.215[ cal/g・℃]であ
るため、数式(9)、 QFe=QAl =π((6.04/2)2 −(5.04/2)2 )×7.87×0.11 =π((Dex/2)2 −(6.57/2)2 )×2.699×0.215 の関係を満たす。
Further, the thickness is 0.5 [cm] and the outer diameter is 6.
When the heat capacity QFe of an iron roller having an inner diameter of 04 [cmφ] (that is, the inner diameter is 5.04 [cmφ]) is equal to the heat capacity QFe of an aluminum roller, the outer diameter of the aluminum roller is represented by Dex. As shown in FIG. 3, iron is
Specific gravity is 7.87 [g / cm 3 ] and specific heat is 0.11 [cal /
g · ° C.], and aluminum has a specific gravity of 2.669.
[G / cm 3 ] and the specific heat are 0.215 [cal / g · ° C.], therefore, Equation (9): QFe = QAl = π ((6.04 / 2) 2 − (5.04 / 2) 2 ) × 7.87 × 0.11 = π ((Dex / 2) 2 − (6.57 / 2) 2 ) × 2.699 × 0.215

【0046】したがって、数式(9)は、 QFe=QAl=3.89=0.58((Dex/2)2 −1
0.8) で表せることとなり、 (Dex/2)2 =17.51=(8.4) となる。つまり、アルミニウム製ローラの外径Dex
は、8.4[cm]となる。
Therefore, equation (9) is given by: QFe = QAl = 3.89 = 0.58 ((Dex / 2) 2 −1
0.8), and (Dex / 2) 2 = 17.51 = (8.4) 2 . That is, the outer diameter Dex of the aluminum roller
Is 8.4 [cm].

【0047】したがって、熱容量を同一とする場合は、
定着ローラ12が鉄製で、外径が6.04[cmφ]であ
ることは、アルミニウム製では、8.4[cmφ]である
ことに対応している。つまり、上述のように、定着ロー
ラを、アルミニウムより大きな電気抵抗を有する導電性
部材から構成することにより、アルミニウムを使用する
場合に比べ、定着ローラを小型化することが可能であ
る。
Therefore, when the heat capacity is the same,
The fact that the fixing roller 12 is made of iron and has an outer diameter of 6.04 [cmφ] corresponds to 8.4 [cmφ] of aluminum. That is, as described above, by forming the fixing roller from a conductive member having an electrical resistance higher than that of aluminum, it is possible to reduce the size of the fixing roller as compared with the case where aluminum is used.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ルミニウムより大きな電気抵抗を有する導電性部材によ
り加熱回転体(定着ローラ)を形成しても、熱量を同一
としている。つまり、アルミニウムを使用する場合に比
べ、コイルの巻数を削減し、2次側コイル(定着ロー
ラ)の誘起電圧を大きくし、誘導電流を増加させること
で、ジュール熱損(消費電力)を同一としている。した
がって、アルミニウムを使用する場合に比べ、コイルの
巻数を削減しても、定着不良を招くことのない充分な熱
量を、ジュール熱により得ることができ、かつ、コイル
の巻径を削減して小型化することができる。
As described above, according to the present invention, even if the heating rotator (fixing roller) is formed of a conductive member having an electric resistance higher than that of aluminum, the heat quantity is the same. That is, as compared with the case where aluminum is used, the number of turns of the coil is reduced, the induced voltage of the secondary coil (fixing roller) is increased, and the induced current is increased, so that the Joule heat loss (power consumption) is the same. I have. Therefore, compared to the case where aluminum is used, even if the number of turns of the coil is reduced, a sufficient amount of heat that does not cause a fixing failure can be obtained by Joule heat, and the coil diameter is reduced to reduce the coil diameter. Can be

【0049】さらに、コイルを小型化することにより、
内部空間に十分な余裕を確保できるため、定着ローラ
(加熱回転体)を小型化しても、温度勾配の均一化に悪
影響を及ぼすことはない。したがって、アルミニウムを
使用する場合に比べ、加熱回転体(定着ローラ)を小型
化することが可能であり、その結果、装置全体としての
専有面積を削減すると共に製造コストを低減することが
できる。
Further, by reducing the size of the coil,
Since a sufficient margin can be ensured in the internal space, even if the fixing roller (heating rotator) is downsized, it does not adversely affect the uniformity of the temperature gradient. Therefore, it is possible to reduce the size of the heating rotator (fixing roller) as compared with the case where aluminum is used. As a result, it is possible to reduce the occupied area of the entire apparatus and the manufacturing cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態に係る誘導加熱定着装置
を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an induction heating fixing device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示す定着ローラの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the fixing roller shown in FIG.

【図3】 アルミニウムおよび鉄に関連する物性値を示
す図表である。
FIG. 3 is a table showing physical property values related to aluminum and iron.

【図4】 誘導加熱定着装置の具体的な構成を示す図表
である。
FIG. 4 is a table showing a specific configuration of the induction heating fixing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…用紙シート(記録媒体)、 11…トナー、 12…定着ローラ(加熱回転体)、 13…加圧ローラ(加圧回転体)、 14…コイル、 17…コア、 18…巻線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Paper sheet (recording medium), 11 ... Toner, 12 ... Fixing roller (heating rotating body), 13 ... Pressure roller (pressure rotating body), 14 ... Coil, 17 ... Core, 18 ... Winding.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高須 亮 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 外村 徹 京都市山科区西野離宮町40番地 トクデン 株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Ryo Takasu, Inventor Ryo Takasu 2-3-3, Azuchicho, Chuo-ku, Osaka City Osaka International Building Minolta Co., Ltd. Tokuden Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性部材で形成された中空円筒形の加
熱回転体と、 トナーを保持した記録媒体を圧接して前記加熱回転体と
の間で挟持する加圧回転体と、 前記加熱回転体の中空部に一部が挿通され閉磁路を形成
するコアと、 当該コアに巻装され前記加熱回転体の前記中空部に配置
され前記加熱回転体を誘導加熱するコイルと、を有する
誘導加熱定着装置において、 前記導電性部材は、アルミニウムより大きな電気抵抗を
有することを特徴とする誘導加熱定着装置。
1. A heating rotator having a hollow cylindrical shape formed of a conductive member, a pressing rotator pressing a recording medium holding a toner in contact with the heating rotator, and a heating rotator. Induction heating comprising: a core partially inserted into a hollow portion of a body to form a closed magnetic path; and a coil wound around the core and arranged in the hollow portion of the heating rotator to induction-heat the heating rotator. In the fixing device, the conductive member has an electric resistance higher than that of aluminum.
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