JP2008015045A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関し、特に、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置及び画像形成装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上げ時間を低減して省エネルギー化することを目的として、電磁誘導加熱方式の定着装置が広く用いられている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, an electromagnetic induction heating type fixing device has been widely used for the purpose of reducing the startup time of the device and saving energy (for example, Patent Document 1). reference.).
特許文献1等において、電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱部材としての支持ローラ(加熱ローラ)、定着補助ローラ(定着ローラ)、支持ローラと定着補助ローラとによって張架された定着ベルト、支持ローラに定着ベルトを介して対向する磁束発生手段(誘導加熱部)、定着補助ローラに定着ベルトを介して当接する加圧ローラ、等で構成される。磁束発生手段は、幅方向(記録媒体の搬送方向に直交する方向である。)に延設されたコイル部や、コイル部に対向するコア部、等で構成される。支持ローラの内部には、内部コア及び磁束遮蔽部材(遮蔽部材)が設置されている。
In
そして、定着ベルトは、磁束発生手段との対向位置で加熱される。加熱された定着ベルトは、定着補助ローラ及び加圧ローラの位置に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に交番磁界が形成されて、支持ローラ表面近傍に渦電流が生じる。支持ローラ(発熱部材)に渦電流が生じると、支持ローラ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、支持ローラに巻装された定着ベルトが加熱される。
このような電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱部材が電磁誘導によって直接的に加熱されるために、熱ローラ方式(ヒータランプ加熱方式)等の他方式のものに比べて熱変換効率が高く、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間にて定着ベルトの表面温度(定着温度)を所望の温度まで昇温できるものとして知られている。
The fixing belt is heated at a position facing the magnetic flux generating means. The heated fixing belt heats and fixes the toner image on the recording medium conveyed to the positions of the auxiliary fixing roller and the pressure roller. Specifically, when a high-frequency alternating current is passed through the coil portion, an alternating magnetic field is formed around the coil portion, and an eddy current is generated near the surface of the support roller. When an eddy current is generated in the support roller (heat generating member), Joule heat is generated by the electrical resistance of the support roller itself. The fixing belt wound around the support roller is heated by the Joule heat.
Such an electromagnetic induction heating type fixing device has higher heat conversion efficiency than other types such as a heat roller method (heater lamp heating method) because the heat generating member is directly heated by electromagnetic induction. It is known that the surface temperature (fixing temperature) of the fixing belt can be raised to a desired temperature with a small energy consumption and a short start-up time.
ここで、特許文献1等では、小サイズ紙を連続的に通紙したとき等に発熱部材の幅方向両端部が過昇温してしまう不具合を抑止するために、支持ローラに内設された内部コア及び磁束遮蔽部材を回転駆動して、支持ローラの加熱範囲を記録媒体の通紙領域に応じて可変している。すなわち、通紙領域のみが加熱範囲となるように、発熱部材において非通紙領域に対応する範囲に作用する磁束を磁束遮蔽部材で遮蔽している。
Here, in
上述した従来の定着装置は、発熱部材の加熱範囲を可変する磁束遮蔽部材が内部コアに接着剤や接着テープ等によって接着されていて、熱による接着力の低下によって磁束遮蔽部材が内部コアから離脱してしまう不具合が生じる可能性があった。 In the conventional fixing device described above, the magnetic flux shielding member that changes the heating range of the heat generating member is bonded to the inner core with an adhesive or adhesive tape, and the magnetic flux shielding member is detached from the inner core due to a decrease in the adhesive force due to heat. There was a possibility that a malfunction would occur.
詳しくは、磁束遮蔽部材は接着剤等によって内部コア(コア)の表面に接着され、さらにその上から樹脂製テープによって固定されていた。そのため、定着装置(誘導加熱部)の稼動にともない、内部コア及び磁束遮蔽部材の周囲温度が高温に達すると、接着剤等による接着力や樹脂製テープによる固定力が低下して、磁束遮蔽部材が内部コアから離脱してしまう場合があった。磁束遮蔽部材が内部コアから離脱してしまうと、磁束遮蔽部材による本来の機能が発揮されなくなる。すなわち、小サイズ紙を連続的に通紙したとき等に、発熱部材の幅方向両端部が過昇温してしまう不具合が生じることになる。 Specifically, the magnetic flux shielding member is bonded to the surface of the inner core (core) with an adhesive or the like, and further fixed thereon with a resin tape. Therefore, when the ambient temperature of the inner core and the magnetic flux shielding member reaches a high temperature with the operation of the fixing device (induction heating unit), the adhesive force by the adhesive or the fixing force by the resin tape decreases, and the magnetic flux shielding member Sometimes left the inner core. If the magnetic flux shielding member is detached from the inner core, the original function of the magnetic flux shielding member is not exhibited. That is, when small-size paper is continuously passed, a problem arises that the both ends in the width direction of the heat generating member are excessively heated.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高温に達しても磁束遮蔽部材がコアから離脱することがなく、磁束発生手段によって加熱される発熱部材における幅方向両端部の過昇温が安定的に抑止される、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the both ends in the width direction of the heat generating member heated by the magnetic flux generating means without the magnetic flux shielding member being detached from the core even when the temperature reaches a high temperature. It is an object of the present invention to provide a fixing device and an image forming apparatus in which excessive temperature rise is stably suppressed.
この発明の請求項1記載の発明にかかる定着装置は、トナー像を加熱して記録媒体に定着する定着装置であって、磁束を発生させる磁束発生手段と、前記磁束によって加熱される発熱層を有する発熱部材と、前記発熱部材を介して前記磁束発生手段に対向するコアと、前記磁束によって加熱される前記発熱部材の幅方向の加熱範囲を前記コアの幅方向の一部を遮蔽して可変する磁束遮蔽部材と、前記磁束遮蔽部材を前記コアの外周面上に非接着で保持する保持部材と、を備えたものである。 The fixing device according to the first aspect of the present invention is a fixing device that heats and fixes a toner image to a recording medium, and includes a magnetic flux generating means for generating magnetic flux and a heat generating layer heated by the magnetic flux. And a heating range in the width direction of the heat generating member that is heated by the magnetic flux is shielded by changing a part of the core in the width direction. And a holding member for holding the magnetic flux shielding member on the outer peripheral surface of the core in a non-adhesive manner.
また、請求項2記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記コアは、幅方向に分割された複数の分割コアからなり、前記保持部材は、前記コアの外周面上に突出する突出部と、前記突出部と一体化されるとともに隣接する2つの前記分割コアの間に挟持される非突出部と、を備えたものである。 The fixing device according to a second aspect of the present invention is the fixing device according to the first aspect, wherein the core includes a plurality of divided cores divided in the width direction, and the holding member is an outer periphery of the core. And a non-protruding portion that is integrated with the protruding portion and is sandwiched between two adjacent divided cores.
また、請求項3記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項2に記載の発明において、前記磁束遮蔽部材は、複数の前記保持部材における前記突出部の穴部に挿嵌されて保持されるものである。 According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the second aspect, the magnetic flux shielding member is inserted and held in the holes of the protruding portions of the plurality of holding members. Is.
また、請求項4記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項2又は請求項3に記載の発明において、前記非突出部は、前記複数の分割コアとともに前記コアの軸部上に設置されたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to the second or third aspect, the non-projecting portion is installed on the shaft portion of the core together with the plurality of divided cores. Is.
また、請求項5記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項2〜請求項4のいずれかに記載の発明において、前記複数の分割コアは、隣接する分割コアとの隙間がないように形成されたものである。 The fixing device according to a fifth aspect of the present invention is the fixing device according to any one of the second to fourth aspects, wherein the plurality of divided cores are formed such that there are no gaps between adjacent divided cores. It has been done.
また、請求項6記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項5のいずれかに記載の発明において、前記発熱部材は、トナー像を溶融する定着部材を加熱するものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to fifth aspects, the heating member heats the fixing member that melts the toner image.
また、請求項7記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項6に記載の発明において、前記定着部材は、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接するとともに、少なくとも2つのローラ部材に張架される定着ベルトであって、前記発熱部材は、前記少なくとも2つのローラ部材のうち1つのローラ部材であって、前記コアを、前記1つのローラ部材に内設された内部コアとしたものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the fixing device according to the sixth aspect, the fixing member abuts against a pressure roller that presses a recording medium to be conveyed, and at least two roller members. The heat generating member is one of the at least two roller members, and the core is an internal core provided in the one roller member. Is.
また、請求項8記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項7に記載の発明において、前記磁束遮蔽部材は、前記内部コアとともに一体的に回転することで前記加熱範囲が段階的又は連続的に漸増又は漸減するように形成されたものである。 The fixing device according to an eighth aspect of the present invention is the fixing device according to the seventh aspect, wherein the magnetic flux shielding member rotates integrally with the inner core so that the heating range is stepwise or continuous. It is formed so as to gradually increase or decrease.
また、請求項9記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項5のいずれかに記載の発明において、前記発熱部材を、トナー像を溶融する定着部材としたものである。 A fixing device according to a ninth aspect of the present invention is the fixing device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the heat generating member is a fixing member that melts a toner image.
また、請求項10記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項9に記載の発明において、前記定着部材は、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接する定着ローラであって、前記コアを、前記定着ローラに内設された内部コアとしたものである。 The fixing device according to a tenth aspect of the present invention is the fixing device according to the ninth aspect, wherein the fixing member is a fixing roller that contacts a pressure roller that presses a recording medium to be conveyed. The core is an internal core provided in the fixing roller.
また、請求項11記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項9に記載の発明において、前記定着部材は、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接するとともに、少なくとも2つのローラ部材に張架される定着ベルトであって、前記コアを、前記ローラ部材に内設された内部コアとしたものである。 The fixing device according to an eleventh aspect of the present invention is the fixing device according to the ninth aspect, wherein the fixing member abuts on a pressure roller that presses a recording medium to be conveyed, and at least two roller members. A fixing belt stretched around the roller, wherein the core is an internal core provided in the roller member.
また、請求項12記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項10又は請求項11に記載の発明において、前記磁束遮蔽部材は、前記内部コアとともに一体的に回転することで前記加熱範囲が段階的又は連続的に漸増又は漸減するように形成されたものである。 The fixing device according to a twelfth aspect of the invention is the fixing device according to the tenth or eleventh aspect of the invention, wherein the heating range is stepped by rotating the magnetic flux shielding member integrally with the inner core. It is formed to increase or decrease gradually or continuously.
また、この発明の請求項13記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項12のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。 An image forming apparatus according to a thirteenth aspect of the present invention includes the fixing device according to any one of the first to twelfth aspects.
本発明は、電磁誘導加熱方式の定着装置において、磁束遮蔽部材をコアの外周面上に非接着で保持しているために、高温に達しても磁束遮蔽部材がコアから離脱することがなく、磁束発生手段によって加熱される発熱部材における幅方向両端部の過昇温が安定的に抑止される、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。 In the fixing device of the electromagnetic induction heating method, the present invention holds the magnetic flux shielding member non-adhered on the outer peripheral surface of the core, so that the magnetic flux shielding member does not leave the core even when the temperature reaches a high temperature. It is possible to provide a fixing device and an image forming apparatus in which excessive temperature rise at both ends in the width direction of the heat generating member heated by the magnetic flux generating means is stably suppressed.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
実施の形態1.
図1〜図7にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、3は原稿Dを原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される感光体ドラム、12は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上を帯電する帯電部、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成される静電潜像を現像する現像部、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ、15は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1,
また、16は転写ベルト17を清掃する転写ベルトクリーニング部、17は複数色のトナー像が記録媒体P上に重ねて担持されるように記録媒体Pを搬送する転写ベルト、19は記録媒体P上のトナー像(未定着画像)を定着する電磁誘導加熱方式の定着装置、を示す。
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス5上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス5上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport rollers of the document transport unit 3 and placed on the
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス5上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
Specifically, the document reading unit 4 scans the image of the document D on the
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応する感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に向けて発せられる。
Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the
一方、4つの感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKは、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、帯電部12との対向部で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部2において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
On the other hand, the four
In the
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目の感光体ドラム11Y表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム11Yの回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部12にて帯電された後の感光体ドラム11Y上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
Laser light corresponding to the yellow component is irradiated on the surface of the first photosensitive drum 11Y from the left side of the drawing. At this time, the yellow component laser light is scanned in the rotation axis direction (main scanning direction) of the photosensitive drum 11Y by a polygon mirror that rotates at high speed. Thus, an electrostatic latent image corresponding to the yellow component is formed on the photosensitive drum 11Y charged by the charging
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から2番目の感光体ドラム11M表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から3番目の感光体ドラム11C表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から4番目の感光体ドラム11BK表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is irradiated onto the surface of the second
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、現像部13との対向位置に達する。そして、各現像部13から感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、転写ベルト17の内周面に当接するように転写バイアスローラ14が設置されている。そして、転写バイアスローラ14の位置で、転写ベルト17上の記録媒体Pに、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(転写工程である。)。
Thereafter, the surfaces of the
Thereafter, the surfaces of the
そして、転写工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、クリーニング部15との対向位置に達する。そして、クリーニング部15で、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surfaces of the
Thereafter, the surfaces of the
他方、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の各色のトナーが重ねて転写(担持)された記録媒体Pは、図中の矢印方向に走行して、分離チャージャ18との対向位置に達する。そして、分離チャージャ18との対向位置で、記録媒体Pに蓄積された電荷が中和されて、トナーのちり等を生じさせることなく記録媒体Pが転写ベルト17から分離される。
その後、転写ベルト17表面は、転写ベルトクリーニング部16の位置に達する。そして、転写ベルト17上に付着した付着物が転写ベルトクリーニング部16に回収される。
On the other hand, the recording medium P on which the toners of the respective colors on the
Thereafter, the surface of the
ここで、転写ベルト17上に搬送される記録媒体Pは、給紙部7からレジストローラ9等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、不図示の搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、転写ベルト17の位置に向けて搬送される。
Here, the recording medium P transported onto the
Specifically, the recording medium P fed by the paper feeding roller 8 from the paper feeding unit 7 that stores the recording medium P passes through a conveyance guide (not shown) and is guided to the
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、転写ベルト17から分離された後に定着装置19に導かれる。定着装置19では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像(トナー)が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、不図示の排紙ローラによって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
The recording medium P to which the full color image has been transferred is separated from the
Then, the recording medium P after the fixing step is discharged as an output image outside the apparatus
次に、画像形成装置本体1に設置される定着装置19の構成・動作について詳述する。
図2は定着装置を示す断面図であって、図3は定着ローラ20の一部を示す断面図である。
Next, the configuration and operation of the fixing
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the fixing device, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the fixing
図2に示すように、定着装置19は、磁束発生手段としての誘導加熱部24、定着ローラ20、加圧ローラ30、コアとしての内部コア28、磁束遮蔽部材29、等で構成される。
ここで、発熱部材としての定着ローラ20(定着部材)は、SUS304等の非磁性材料からなる中空構造の芯金23の表面に、弾性層22、発熱層21等を形成した多層構造体である。
As shown in FIG. 2, the fixing
Here, the fixing roller 20 (fixing member) as a heat generating member is a multilayer structure in which an
詳しくは、図3を参照して、定着ローラ20は、芯金23上に、弾性層22、発熱層21(第1非磁性材料21aと第2非磁性材料21bとからなる。)、酸化防止層20b、離型層20a、が積層されている。
弾性層22は、シリコーンゴム等の弾性材料からなり、その厚さは50〜500μmになっている。これにより、熱容量がそれ程大きくなく、良好な定着画像を得ることができる。
Specifically, referring to FIG. 3, the fixing
The
第1非磁性材料21aとしては、非磁性材料としてのSUS304、SUS301、SUS316(いずれも非磁性ステンレス)等を用いることができる。
第2非磁性材料21bとしては、非磁性材料としての銅(Cu)等を用いることができる。第2非磁性材料21bの体積抵抗率は1.7×10-8Ω・mとなっていて、第1非磁性材料21bの体積抵抗率よりも小さくなっている。なお、第2非磁性材料21bとしては、銀(Ag)やアルミニウム(Al)等を用いることもできる。
第1非磁性材料21a及び第2非磁性材料21bからなる発熱層21は、誘導加熱部24(磁束発生手段)から発せられる磁束によって電磁誘導加熱される。
As the first
As the second nonmagnetic material 21b, copper (Cu) or the like as a nonmagnetic material can be used. The volume resistivity of the second nonmagnetic material 21b is 1.7 × 10 −8 Ω · m, which is smaller than the volume resistivity of the first nonmagnetic material 21b. As the second nonmagnetic material 21b, silver (Ag), aluminum (Al), or the like can be used.
The
図3を参照して、酸化防止層20bは、ニッケル(Ni)で形成され、その厚さは5μm以下になるように設定されている。酸化防止層20bは、銅からなる第2非磁性材料21bの酸化を防止するためのものである。
離型層20aは、PFA等のフッ素化合物で形成され、その厚さは30μmになっている。離型層20aは、トナー像(トナー)Tが直接的に接する定着ローラ20表面のトナー離型性を高めるためのものである。
なお、本実施の形態1では、発熱層21を第1非磁性層21aと第2非磁性層21bとの2層構造としたが、発熱層21をSUS304、SUS316等の非磁性金属材料からなる単層構造とすることもできる。
Referring to FIG. 3, the
The
In the first embodiment, the
図2を参照して、加圧ローラ30は、アルミニウム、銅等からなる円筒部材32上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層31が形成されたものである。加圧ローラ30の弾性層31は、肉厚が0.5〜2mmで、アスカー硬度が60〜90度となるように形成されている。加圧ローラ30は、定着ローラ20に圧接している。そして、定着ローラ20と加圧ローラ30との当接部(定着ニップ部である。)に、記録媒体Pが搬送される。
Referring to FIG. 2, the
磁束発生手段としての誘導加熱部24は、コイル部25(励磁コイル)、コア部26(励磁コイルコア)、コイルガイド27、等で構成される。コイル部25は、定着ローラ20の外周の一部を覆うように配設されたコイルガイド27上に細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向(図2の紙面垂直方向である。)に延設したものである。コイルガイド27は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、コイル部25を保持する。コア部26は、フェライト等の強磁性体(比透磁率が1000〜3000程度である。)からなり、発熱層21に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコア26aやサイドコア26bが設けられている。コア部26は、幅方向に延設されたコイル部25に対向するように設置されている。
The
定着ローラ20の内部には、フェライト等の強磁性体からなる内部コア28(コア)と、内部コア28の外周の一部を覆う磁束遮蔽部材29と、がフランジ20Aを介して回転自在に設置されている(図4をも参照できる。)。内部コア28及び磁束遮蔽部材29の回転駆動は、定着ローラ20の回転駆動とは別におこなわれる。
内部コア28は、定着ローラ20を介してコイル部25に対向していて、定着ローラ20の発熱層21に効率的に磁束を透過させる。
磁束遮蔽部材29は、厚さが1mm以上の銅等の良導体からなる。磁束遮蔽部材29は、その厚さが表皮深さ(材料の体積固有抵抗及び比透磁率と、誘導加熱部24の交番電流の周波数と、によって定まる。)よりも大きくなるように設定されていて、誘導加熱部24から発熱層21に達する磁束を必要に応じて低下させることができる。
Inside the fixing
The
The magnetic
また、図示は省略するが、定着ローラ20の表面には、サーミスタが当接されている。サーミスタは、熱応答性の高い感温素子であって、定着ローラ20上の温度(定着温度)を検知する。そして、サーミスタによる検知結果に基いて、誘導加熱部24による加熱量を調整する。
Although not shown, a thermistor is in contact with the surface of the fixing
このように構成された定着装置19は、次のように動作する。
不図示の駆動モータによって、定着ローラ20が図2の時計方向に回転駆動されると、加圧ローラ30も反時計方向に回転する。そして、定着部材としての定着ローラ20は、誘導加熱部24との対向位置で、誘導加熱部24から発生される磁束によって加熱される。
The fixing
When the fixing
詳しくは、不図示の電源部からコイル部25に10kHz〜1MHz(好ましくは、20kHz〜800kHzである。)の高周波交番電流を流すことで、コア部26と内部コア28との間に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、定着ローラ20の発熱層21に渦電流が生じて、発熱層21はその電気抵抗によってジュール熱が発生して誘導加熱される。こうして、定着ローラ20は、自身の発熱層21の誘導加熱によって加熱される。
Specifically, by supplying a high-frequency alternating current of 10 kHz to 1 MHz (preferably 20 kHz to 800 kHz) from the power supply unit (not shown) to the
その後、誘導加熱部24によって加熱された定着ローラ20表面は、加圧ローラ30との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体P上のトナー像T(トナー)を加熱して溶融する。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Tを担持した記録媒体Pが、不図示のガイド板に案内されながら定着ローラ20と加圧ローラ30との間に送入される(矢印Y1の搬送方向の移動である。)。そして、定着ローラ20から受ける熱と加圧ローラ30から受ける圧力とによってトナー像Tが記録媒体Pに定着されて、記録媒体Pは定着ローラ20と加圧ローラ30との間から送出される。
Thereafter, the surface of the fixing
Specifically, the recording medium P carrying the toner image T through the image forming process described above is fed between the fixing
定着位置を通過した定着ローラ20表面は、その後に再び誘導加熱部24との対向位置に達する。
このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
The surface of the fixing
Such a series of operations is continuously repeated to complete the fixing step in the image forming process.
次に、図4〜図7にて、内部コア28及び磁束遮蔽部材29の構成・動作について、詳しく説明する。
図4は、図2の定着装置20に設置された定着ローラ20を誘導加熱部24側から幅方向にみた図であって、定着ローラ20の内部を示している。図5は内部コア28を示す斜視図であって、図6は分割コア28A及び保持部材40の構造を示す斜視図であって、図7は保持部材40を示す正面図である。
Next, the configuration and operation of the
FIG. 4 is a view of the fixing
図4に示すように、定着ローラ20の内部には、内部コア28と磁束遮蔽部材29(磁束遮蔽板)とが設置されている。詳しくは、定着ローラ20の両端部には、耐熱性樹脂からなるフランジ20Aが挿設されている。定着ローラ20のフランジ20Aには、磁束遮蔽部材29を保持する内部コア28の軸部28Bが回転自在に支持されている。
As shown in FIG. 4, an
強磁性体からなる円柱状の内部コア28の幅方向両端部には、それぞれ、銅からなる磁束遮蔽部材29が非接着で保持されている。磁束遮蔽部材29は、内部コア28の外周面を端面側から遮蔽する範囲を連続的に増減するように形成されている。具体的に、磁束遮蔽部材29は、その展開形状が略三角形になっている(図5の斜視図を参照できる。)。これにより、内部コア28を磁束遮蔽部材29とともに回転させることによって、誘導加熱部24のコイル部25に対向する内部コア28の幅方向の遮蔽範囲を可変することができる。
Magnetic
詳しくは、誘導加熱部24のセンターコア26a(磁束密度が最も高くなる位置である。)と内部コア28との間に磁束遮蔽部材29が介在する場合には、磁束遮蔽部材29がないときに形成される正規の磁束が弱められる。これにより、磁束遮蔽部材29を介在した定着ローラ20の位置では、作用する磁束の低下にともない加熱効率が低下する。
Specifically, when the magnetic
ここで、磁束を低下させる幅方向の範囲(調整範囲)は、コイル部25に対向する磁束遮蔽部材29の姿勢を変化させることで可変することができる。具体的に、磁束遮蔽部材29を内部コア28とともに回転駆動(駆動制御)することで、定着ローラ20上の加熱範囲を図4のL1〜L2の範囲で可変することができる。すなわち、調整範囲(遮蔽範囲)が0〜(L1−L2)の範囲で可変される。
Here, the range in the width direction (adjustment range) for reducing the magnetic flux can be varied by changing the posture of the magnetic
なお、内部コア28及び磁束遮蔽部材29の回転駆動(駆動制御)は、内部コア28の軸部28Bに連結されたステッピングモータ(不図示である。)によっておこなわれる。このステッピングモータは、定着ローラ20を駆動する駆動モータ(不図示である。)とは別の駆動系となる。
The rotational drive (drive control) of the
具体的に、内部コア28及び磁束遮蔽部材29を周方向に所定角度(所定ステップ数)回転させて、磁束遮蔽部材29の最大範囲をセンターコア26aに対向させる。このとき、磁束が低下される調整範囲が最大になって、その調整範囲外(中央の幅L2の領域である。)が定着ベルト22の主たる加熱範囲となる。
これに対して、内部コア28及び磁束遮蔽部材29を周方向にさらに所定角度回転させて、磁束遮蔽部材29がセンターコア26aに対向しないようにする。このとき、磁束が低下される調整範囲がゼロになって、すべての範囲(幅L1の領域である。)が定着ベルト22の主たる加熱範囲となる。
Specifically, the
On the other hand, the
そして、定着ローラ20に対する記録媒体Pの幅方向範囲(通紙領域)と、定着ローラ20の加熱範囲と、が一致するように、ステッピングモータで磁束遮蔽部材29を回転駆動する。なお、定着ローラ20に対する記録媒体Pの幅方向範囲は、記録媒体Pのサイズを検知するサイズ検知センサ(検知手段)の検知結果に基いて定められる。
なお、本実施の形態1では、内部コア28の外周面を端面側から遮蔽する範囲を連続的に増減するように磁束遮蔽部材29を形成したが、内部コア28の外周面を端面側から遮蔽する範囲を段階的(例えば、3段階である。)に増減するように磁束遮蔽部材29を形成することもできる。
Then, the magnetic
In the first embodiment, the magnetic
ここで、図4及び図5を参照して、本実施の形態1では、磁束遮蔽部材29は、保持部材40A、40Bによって内部コア28の外周面上に非接着で保持されている。
詳しくは、コアとしての内部コア28は、幅方向に分割された複数の分割コア28Aからなる(本実施の形態1では、幅方向長さが10〜30mmの14個の分割コア28Aである。)。そして、図6を参照して、保持部材40は、内部コア28(分割コア28A)の外周面上に突出する突出部40aと、突出部40aと一体化されるとともに隣接する2つの分割コア28Aの間に挟持される非突出部40bと、で構成される。保持部材40の突出部40aには、磁束遮蔽部材29を非接着で保持するための穴部40a1が形成されている。
Here, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, in the first embodiment, the magnetic
Specifically, the
具体的に、磁束遮蔽部材29は、その両端が2つの保持部材40A、40Bにおける突出部40aの穴部40a1にそれぞれ挿嵌されて保持される。内部コア28の幅方向中央部に設置される保持部材40Aの穴部40a1は、図7(A)に示すように、比較的小さく形成されていて、磁束遮蔽部材29の先端部が挿嵌される。これに対して、内部コア28の幅方向端部に設置される保持部材40Bの穴部40a1は、図7(B)に示すように、比較的大きく形成されていて、磁束遮蔽部材29の底部が挿嵌される。
Specifically, both ends of the magnetic
このような構成により、磁束遮蔽部材29は、接着剤やテープを用いることなく、内部コア28の外周面上に非接着で保持されるために、高温に達しても磁束遮蔽部材29が内部コア28から離脱する不具合が抑止される。
なお、保持部材40A、40Bの材料としては、内部コア28に向けて形成される磁束を乱すことのない非磁性材料を用いることが好ましい。
また、磁束遮蔽部材29に対する保持力をさらに向上するために、突出部40aの穴部40a1に挿嵌された磁束遮蔽部材29を突出部40aに溶接することもできる。
With such a configuration, the magnetic
As a material for the holding
Moreover, in order to further improve the holding force with respect to the magnetic
ここで、図6を参照して、本実施の形態1では、保持部材40の突出部40a(磁束遮蔽部材29が挿嵌・保持される部分である。)以外の部分を、内部コア28表面に突出しない非突出部40bとしている。これにより、内部コア28の表面には不要な突出部が形成されないために、内部コア28に向けて形成される磁束が乱れる不具合が抑止される。
ここで、複数の分割コア28Aは、隣接する分割コア28Aとの隙間がないように形成されることが好ましい。具体的には、保持部材40の非突出部40bの肉厚を薄く形成したり、非突出部40bが挟持される部分が凹状になるように分割コア28Aを形成したりすることができる。これにより、内部コア28の表面には不要な隙間が形成されないために、内部コア28に向けて形成される磁束が乱れる不具合が抑止される。
Here, referring to FIG. 6, in the first embodiment, a portion other than the protruding
Here, the plurality of divided
なお、図6を参照して、保持部材40の非突出部40bは、複数の分割コア28Aとともに内部コア28の軸部28B上に設置されている。これにより、内部コア28において、保持部材40が高精度に位置決めされることになって、磁束遮蔽部材29が安定的に保持される。
With reference to FIG. 6, the
以上説明したように、本実施の形態1においては、電磁誘導加熱方式の定着装置において、磁束遮蔽部材29を内部コア28(コア)の外周面上に非接着で保持している。これにより、高温に達しても磁束遮蔽部材29が内部コア28から離脱することがなく、小サイズ紙を連続的に通紙した場合等であっても、誘導加熱部24(磁束発生手段)によって加熱される定着ローラ20(発熱部材)における幅方向両端部の過昇温が安定的に抑止される。
As described above, in the first embodiment, in the electromagnetic induction heating type fixing device, the magnetic
実施の形態2.
図8及び図9にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図8は実施の形態2における定着装置19を示す断面図であって、図9は定着装置19に設置される定着ベルト60の一部を示す断面図である。本実施の形態2の定着装置19は、定着部材として定着ベルト60を用いている点が、定着部材として定着ローラ20を用いている前記実施の形態1のものとは相違する。
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the fixing
図8に示すように、本実施の形態2における定着装置19は、誘導加熱部24、発熱部材としての定着ベルト60(定着部材)、定着ベルト60とともに発熱部材として機能する支持ローラ41(ローラ部材)、定着補助ローラ50(ローラ部材)、加圧ローラ30、等で構成される。
As shown in FIG. 8, the fixing
ここで、定着補助ローラ50は、ステンレス鋼等からなる芯金の表面に、シリコーンゴム等の弾性層を形成したものである。定着補助ローラ50の弾性層は、肉厚が1〜5mmで、アスカー硬度が30〜60度となるように形成されている。
Here, the fixing
発熱部材としての支持ローラ41は、SUS304(非磁性ステンレス)で形成された第1非磁性材料41aと、銅メッキ層からなる第2非磁性材料41bと、で構成される発熱層を有する。支持ローラ41の第1非磁性材料41a及び第2非磁性材料41bの構成は、前記実施の形態1における定着ローラ20の第1非磁性材料21a及び第2非磁性材料21bの構成とほぼ同等である。また、図示は省略するが、支持ローラ41の発熱層41a、41b上には、酸化防止層及び磨耗防止層として機能するニッケル層が形成されている。さらに、支持ローラ41の両端部には、支持部材としてのフランジ(耐熱性樹脂からなる。)が挿設されている。
支持ローラ41は、図8の時計方向に回転する。そして、支持ローラ41の発熱層41a、41bは、誘導加熱部24から発せられる磁束によって誘導加熱される。
The
The
発熱層を備えた定着ベルト60は、支持ローラ41及び定着補助ローラ50(2つのローラ部材である。)に張架・支持されている。
図9を参照して、定着ベルト60は、内周面側から、発熱層(第1非磁性材料61a、第2非磁性材料61bで構成されている。)、ニッケルからなる酸化防止層60b、シリコーンゴム等からなる弾性層62、フッ素化合物からなる離型層60a、が積層されている。定着ベルト60の各層の構成は、前記実施の形態1における定着ローラ20の各層の構成とほぼ同等である。
定着ベルト60は、図8の時計方向に走行する。そして、定着ベルト60の発熱層61a、61bは、誘導加熱部24から発せられる磁束によって誘導加熱される。
The fixing
Referring to FIG. 9, the fixing
The fixing
支持ローラ41の内部には、フェライト等の強磁性体からなる内部コア28と、内部コア28の外周の一部を覆う磁束遮蔽部材29と、がフランジを介して回転自在に設置されている。内部コア28及び磁束遮蔽部材29の回転駆動は、支持ローラ41の回転駆動とは別におこなわれる。
内部コア28は、定着ベルト60及び支持ローラ41を介してコイル部25に対向していて、支持ローラ41と定着ベルト60の発熱層61a、61bとに効率的に磁束を透過させる。
磁束遮蔽部材29は、その厚さが表皮深さよりも大きくなるように設定されていて、誘導加熱部24から支持ローラ41と定着ベルト60の発熱層61a、61bとに達する磁束を必要に応じて低下させることができる。
ここで、本実施の形態2においても、前記実施の形態1と同様に、磁束遮蔽部材29が複数の保持部材(不図示である。)によって内部コア28の外周面上に非接着で保持されている。
Inside the
The
The magnetic
Here, also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the magnetic
このように構成された定着装置19は、次のように動作する。
定着補助ローラ50の回転駆動によって、定着ベルト60は図8中の時計方向に周回するとともに、支持ローラ41も時計方向に回転して、加圧ローラ30も反時計方向に回転する。定着ベルト60は、誘導加熱部24との対向位置で加熱される。
The fixing
By the rotation driving of the
詳しくは、不図示の電源部からコイル部25に10kHz〜1MHz(好ましくは、20kHz〜800kHzである。)の高周波交番電流を流すことで、コア部26と内部コア28との間に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、支持ローラ41表面と定着ベルト60の発熱層61a、61bとに渦電流が生じて、支持ローラ41及び発熱層61a、61bの電気抵抗によってジュール熱が発生して、支持ローラ41及び発熱層61a、61bが加熱される。こうして、定着ベルト60は、発熱した支持ローラ41から受ける熱と、自身の発熱層61a、61bの発熱と、によって加熱される。
Specifically, by supplying a high-frequency alternating current of 10 kHz to 1 MHz (preferably 20 kHz to 800 kHz) from the power supply unit (not shown) to the
その後、誘導加熱部24によって加熱された定着ベルト60表面は、加圧ローラ30との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体P上のトナー像T(トナー)を加熱して溶融する。
定着位置を通過した定着ベルト60表面は、その後に再び誘導加熱部24との対向位置に達する。
このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
Thereafter, the surface of the fixing
The surface of the fixing
Such a series of operations is continuously repeated to complete the fixing step in the image forming process.
以上説明したように、本実施の形態2においても、前記実施の形態1と同様に、電磁誘導加熱方式の定着装置において、磁束遮蔽部材29を内部コア28(コア)の外周面上に非接着で保持しているために、高温に達しても磁束遮蔽部材29が内部コア28から離脱することがなく、誘導加熱部24(磁束発生手段)によって加熱される定着ベルト60及び支持ローラ41における幅方向両端部の過昇温が安定的に抑止される。
As described above, also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, in the electromagnetic induction heating type fixing device, the magnetic
なお、本実施の形態2では、定着ベルト60と支持ローラ41とを発熱部材として用いた。これに対して、定着ベルト60及び支持ローラ41のうちいずれか一方のみを発熱部材として用いることもできる。その場合も、本実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
In the second embodiment, the fixing
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and within the scope of the technical idea of the present invention, the embodiments can be modified as appropriate in addition to those suggested in the embodiments. Is clear. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above embodiments, and can be set to a number, position, shape, and the like that are suitable for carrying out the present invention.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
19 定着装置、
20 定着ローラ(定着部材、発熱部材)、
21 発熱層、
24 誘導加熱部(磁束発生手段)、 25 コイル部、 26 コア部、
28 内部コア(コア)、
28A 分割コア、 28B 軸部、
29 磁束遮蔽部材、
30 加圧ローラ、
40、40A、40B 保持部材、
40a 突出部、 40a1 穴部、 40b 非突出部、
41 支持ローラ(発熱部材、ローラ部材)、
50 定着補助ローラ(ローラ部材)、
60 定着ベルト(定着部材、発熱部材)。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
19 fixing device,
20 fixing roller (fixing member, heating member),
21 exothermic layer,
24 induction heating part (magnetic flux generating means), 25 coil part, 26 core part,
28 inner core (core),
28A split core, 28B shank,
29 magnetic flux shielding member,
30 pressure roller,
40, 40A, 40B holding member,
40a protruding part, 40a1 hole part, 40b non-protruding part,
41 Support roller (heat generating member, roller member),
50 Fixing auxiliary roller (roller member),
60 Fixing belt (fixing member, heating member).
Claims (13)
磁束を発生させる磁束発生手段と、
前記磁束によって加熱される発熱層を有する発熱部材と、
前記発熱部材を介して前記磁束発生手段に対向するコアと、
前記磁束によって加熱される前記発熱部材の幅方向の加熱範囲を前記コアの幅方向の一部を遮蔽して可変する磁束遮蔽部材と、
前記磁束遮蔽部材を前記コアの外周面上に非接着で保持する保持部材と、
を備えたことを特徴とする定着装置。 A fixing device that heats and fixes a toner image to a recording medium,
Magnetic flux generating means for generating magnetic flux;
A heat generating member having a heat generating layer heated by the magnetic flux;
A core facing the magnetic flux generation means via the heating member;
A magnetic flux shielding member that varies a heating range in the width direction of the heat generating member heated by the magnetic flux by shielding a part of the core in the width direction;
A holding member that holds the magnetic flux shielding member on the outer peripheral surface of the core in a non-adhering manner;
A fixing device comprising:
前記保持部材は、前記コアの外周面上に突出する突出部と、前記突出部と一体化されるとともに隣接する2つの前記分割コアの間に挟持される非突出部と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The core is composed of a plurality of divided cores divided in the width direction,
The holding member includes a protruding portion that protrudes on an outer peripheral surface of the core, and a non-projecting portion that is integrated with the protruding portion and is sandwiched between two adjacent divided cores. The fixing device according to claim 1.
前記発熱部材は、前記少なくとも2つのローラ部材のうち1つのローラ部材であって、
前記コアは、前記1つのローラ部材に内設された内部コアであることを特徴とする請求項6に記載の定着装置。 The fixing member is a fixing belt that abuts on a pressure roller that presses a recording medium to be conveyed and is stretched between at least two roller members,
The heating member is one of the at least two roller members,
The fixing device according to claim 6, wherein the core is an internal core provided in the one roller member.
前記コアは、前記定着ローラに内設された内部コアであることを特徴とする請求項9に記載の定着装置。 The fixing member is a fixing roller that contacts a pressure roller that presses a recording medium to be conveyed,
The fixing device according to claim 9, wherein the core is an internal core provided in the fixing roller.
前記コアは、前記ローラ部材に内設された内部コアであることを特徴とする請求項9に記載の定着装置。 The fixing member is a fixing belt that abuts on a pressure roller that presses a recording medium to be conveyed and is stretched between at least two roller members,
The fixing device according to claim 9, wherein the core is an internal core provided in the roller member.
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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