JP2009210849A - Fixing device and image forming apparatus having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる、用紙上の未定着トナー像を定着させる定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、磁性金属を用いた電磁誘導加熱方式による定着装置、およびこの定着装置を装備する画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device for fixing an unfixed toner image on a sheet used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine using an electrophotographic method, and an image forming apparatus including the fixing device. In particular, the present invention relates to a fixing device using an electromagnetic induction heating method using a magnetic metal, and an image forming apparatus equipped with the fixing device.
定着装置は、定着ローラと、定着ローラを加熱するヒータと、定着ローラに圧接する加圧ローラとを備えて、トナー像を転写された用紙が定着ローラと加圧ローラの定着ニップを通り、両ローラにより加熱、加圧されてトナー像が用紙に定着される。 The fixing device includes a fixing roller, a heater that heats the fixing roller, and a pressure roller that presses against the fixing roller, and the sheet onto which the toner image has been transferred passes through the fixing nip between the fixing roller and the pressure roller. The toner image is fixed on the paper by being heated and pressurized by the roller.
このような、定着装置に於いては、定着ローラの長手方向における温度分布を均一にすることが望ましいが、実際にそのような制御は難しい。例えば、加熱源を内包するローラの両端部は開口をもつため、熱がこの開口から逃げてしまいローラ両端の温度が低くなりがちである。このため、特に定着前の待機状態から定着動作に入ったばかりの時点でローラ両端にて定着性が不十分となる。また、通紙される用紙のサイズがローラ長に対し小さいと、紙が通過しないローラ面(非通紙部)は熱がローラに蓄積されてしまいローラ温度が異常に昇温する。このため、ローラの周面に接触配置された分離爪、クリーニング手段等が昇温する部分にて熱損傷を受けてしまう。 In such a fixing device, it is desirable to make the temperature distribution in the longitudinal direction of the fixing roller uniform, but such control is actually difficult. For example, since both ends of the roller containing the heat source have openings, the heat tends to escape from the openings and the temperature at both ends of the roller tends to be low. For this reason, the fixability is insufficient at both ends of the roller, particularly when the fixing operation is just started from the standby state before fixing. If the size of the paper to be passed is smaller than the roller length, heat is accumulated on the roller surface (non-sheet passing portion) through which the paper does not pass, and the roller temperature rises abnormally. For this reason, the separation claw, the cleaning means and the like arranged in contact with the peripheral surface of the roller are damaged by heat at the portion where the temperature rises.
そこで、特許文献1では、定着ローラの内部には、ヒータとして二本のハロゲンランプが設けられ、第1ヒータは、非通紙側の配熱量が、他の部分より小さく設定されており、これに対し、第2ヒータは逆に非通紙側の配熱量が、他の部分より大きくなるように設定されている。待機状態では、第1ヒータをオフとし、第2ヒータのみでローラ温度を維持するように制御して、印字中では、第2ヒータが消灯し、第1ヒータによって、定着ローラが所定の温度になるように制御される。このように制御することによって、待機状態においては、定着ローラは第2ヒータで温度制御されているので、端部の配熱量の多い分が端面からの放熱量を補償し、ローラの温度分布は、端部が中央より幾分高くなる。このような状態から大きなサイズの紙で印字を開始すると、第1ヒータで温度制御が始まるので、端部の温度は中央に比べて低下していくが、印字開始時の温度が端部において高められているので、両端部に定着不良が生ずることはない。小さいサイズの紙で印字する場合、非通紙部においては余剰の熱が蓄積されて行く傾向にあるが、第1ヒータの配熱分布が非通紙側において他の部位より配熱量を小さくしているため、ローラ端面からの放熱と相俟って蓄積されるので、非通紙部における昇温は許容される範囲内に留まるようになる。
Therefore, in
しかしながら、上述した従来技術では、第1及び第2ヒータの配熱量が通紙側と非通紙側で均一なものでなく、さらに第1及ヒータと第2ヒータにおいて、通紙側と非通紙側の配熱量を互いに異ならせなくてはならないので、特別なヒータを製作することになり製造コストが高くなる。また、画像形成の待機状態と印字開始状態で第1ヒータと第2ヒータとの温度制御を異ならせなくてはならず、制御が煩雑になり、また通紙部と非通紙部との温度を互いに許容範囲にバランスさせることが難しいという不都合があった。 However, in the above-described prior art, the heat distribution amounts of the first and second heaters are not uniform on the sheet passing side and the non-sheet passing side, and further, the first and second heaters and the second heater do not pass the sheet passing side. Since the amount of heat distribution on the paper side must be different from each other, a special heater is manufactured, which increases the manufacturing cost. In addition, the temperature control of the first heater and the second heater must be different between the standby state for image formation and the printing start state, and the control becomes complicated, and the temperatures of the sheet passing portion and the non-sheet passing portion are increased. There is a disadvantage that it is difficult to balance each other within an allowable range.
近年、画像形成装置のウォームアップ時間の短縮や省エネルギー化への要求が高まる中で、定着装置の熱源として、ハロゲンヒータに替えて、電磁誘導加熱方式の熱源を採用することが提案されている。しかし、電磁誘導加熱方式においても、ハロゲンランプ等のヒータ方式と同様に、誘導加熱される定着ローラは、その端部を支持する軸受けから装置フレームへの伝熱が生じることや、空気中への放熱の比率が大きいこと等により、中央部(通紙部)に比べて端部の温度が低下しやすく、定着ローラの軸(長手)方向の温度分布が不均一となるという問題点があった。 In recent years, as the demand for shortening the warm-up time and energy saving of an image forming apparatus is increasing, it has been proposed to adopt an electromagnetic induction heating type heat source as a heat source of a fixing device instead of a halogen heater. However, in the electromagnetic induction heating method, as in the case of a heater method such as a halogen lamp, the induction heated fixing roller generates heat transfer from the bearing supporting the end portion to the device frame, or into the air. Due to the large ratio of heat dissipation, the temperature at the end tends to be lower than the central part (paper passing part), and the temperature distribution in the axial (longitudinal) direction of the fixing roller becomes non-uniform. .
そこで、特許文献2では、中空の定着ローラの内部には、誘導加熱用の励磁コイルを有する誘導加熱部が設けられている。この誘導加熱部は、定着ローラとほぼ等しい軸方向長さを備え、定着ローラの内周面との間に所定の間隔をおいて、定着ローラの中心軸に平行に配置されている。定着ローラの軸方向の両端部における定着ローラ内周面と誘導加熱部の外周面との隙間には、円筒状の非磁性金属からなる磁気遮蔽板が定着ローラの端部から出入り自在に挿入されるようになっている。この磁気遮蔽板は、通紙時に用紙の両側部まで誘導加熱部を覆うことができるようなもので、その軸方向の長さは、最小の通紙部に対応する長さとなっている。そして、ウォームアップ時、待機時及び印字時、さらに印字時には用紙幅に応じて、磁気遮蔽板の軸方向位置を変えるように、ステッピングモータを駆動制御して、定着ローラ端部の加熱温度を調節することにより、定着ローラの軸方向の温度分布を均一にしている。
Therefore, in
しかしながら、上述した従来技術では、磁気遮蔽板と、それを駆動するステッピンブモータと、駆動制御手段とを用意する必要があるので、部品数が多くなるという問題があるほか、これらの部材を定着装置に配設すると、装置構造が煩雑になり、大型化するという問題がある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な装置構成で製造コストを抑えて、加熱部材の軸方向の温度分布を均一にする定着装置及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。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and includes a fixing device that reduces the manufacturing cost with a simple device configuration and uniforms the temperature distribution in the axial direction of the heating member, and the fixing device. An object is to provide an image forming apparatus.
上記目的を達成するために本発明は、磁性金属層を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトに内包される定着補助ローラと、前記定着ベルトに内包され、前記定着補助ローラとともに前記定着ベルトを張架する支持ローラと、前記支持ローラに外接し磁性金属層を有する無端状の加熱ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着補助ローラに圧接する加圧ローラと、用紙を前記定着ベルトと前記加圧ローラとで挟持して、用紙上の未定着トナー像を溶融定着するニップ部と、前記定着ベルトの外周で前記支持ローラに対向配置されるとともに磁束を発生させて該磁束によって前記磁性金属層を誘導加熱する誘導加熱部とを備え、前記支持ローラは熱伝導率の大きい均熱部を有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides an endless fixing belt having a magnetic metal layer, a fixing auxiliary roller included in the fixing belt, a fixing belt included in the fixing belt, and the fixing belt together with the fixing auxiliary roller. A support roller that stretches the belt, an endless heating belt that circumscribes the support roller and has a magnetic metal layer, a pressure roller that presses against the auxiliary fixing roller via the fixing belt, and a sheet that is attached to the fixing belt. A nip portion that is sandwiched between the pressure roller and melts and fixes an unfixed toner image on a sheet, and is disposed opposite to the support roller on the outer periphery of the fixing belt and generates a magnetic flux. An induction heating section for induction heating of the metal layer, and the support roller has a soaking section having a high thermal conductivity.
この構成によれば、誘導加熱部から発せられる磁束を受けて定着ベルトと加熱ベルトの各磁性金属層が発熱させられ、定着ベルトが、その磁性金属層の発熱と、発熱した加熱ベルトの磁性金属層から受ける熱とによって加熱され、所定温度に昇温すると、ニップ部において、搬送される用紙上の未定着トナー像が溶融定着される。この誘導加熱しているときに、加熱ベルトを外接する支持ローラが熱伝導率の大きい均熱部を有するので、磁性金属層から発熱した一部の熱が均熱部の軸方向に均一の蓄積され、この蓄積した熱が磁性金属層を介して定着ベルトの軸方向に伝わり、定着ベルトの軸方向の温度分布ムラが低減される。 According to this configuration, the magnetic metal layers of the fixing belt and the heating belt are heated by receiving the magnetic flux generated from the induction heating unit, and the fixing belt generates heat of the magnetic metal layer and the magnetic metal of the heating belt that has generated heat. When heated to a predetermined temperature by the heat received from the layer, the unfixed toner image on the conveyed paper is melted and fixed at the nip portion. During this induction heating, the support roller that circumscribes the heating belt has a soaking part with high thermal conductivity, so that part of the heat generated from the magnetic metal layer is accumulated uniformly in the axial direction of the soaking part. The accumulated heat is transmitted through the magnetic metal layer in the axial direction of the fixing belt, and the temperature distribution unevenness in the axial direction of the fixing belt is reduced.
また、請求項2に記載の発明では、前記磁性金属層は、鉄またはニッケルよりなることを特徴としている。この構成によれば、磁性金属層が鉄またはニッケルであると、磁性金属層の発熱の立ち上がり時間が早くなる。 According to a second aspect of the present invention, the magnetic metal layer is made of iron or nickel. According to this configuration, when the magnetic metal layer is iron or nickel, the heat rise time of the magnetic metal layer is accelerated.
また、請求項3に記載の発明では、前記均熱部は、アルミニウムで形成されることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, the soaking part is made of aluminum.
また、請求項4に記載の発明では、上記の構成の定着装置が搭載された画像形成装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus equipped with the fixing device having the above configuration.
請求項1に記載の発明によれば、誘導加熱部から発せられる磁束を受けて定着ベルトと加熱ベルトの各磁性金属層が発熱させられ、定着ベルトが、その磁性金属層の発熱と、発熱した加熱ベルトの磁性金属層から受ける熱とによって加熱され、所定温度に昇温すると、ニップ部において、搬送される用紙上の未定着トナー像が溶融定着される。この誘導加熱しているときに、加熱ベルトを外接する支持ローラが熱伝導率の大きい均熱部を有するので、磁性金属層から発熱した一部の熱が均熱部の軸方向に均一の蓄積され、この蓄積した熱が磁性金属層を介して定着ベルトの軸方向に伝わり、定着ベルトの軸方向の温度分布ムラが低減される。従って、特別な部材を設けることなく簡単な装置構成で製造コストを抑えて、ウォームアップ時、待機時及び印字時、さらに印字時には用紙幅に係らずに定着ベルトの軸方向の温度分布を均一することができる。 According to the first aspect of the invention, the magnetic metal layers of the fixing belt and the heating belt are heated by receiving the magnetic flux generated from the induction heating unit, and the fixing belt generates heat and the heat of the magnetic metal layer. When heated to a predetermined temperature by being heated by heat received from the magnetic metal layer of the heating belt, the unfixed toner image on the conveyed paper is melted and fixed at the nip portion. During this induction heating, the support roller that circumscribes the heating belt has a soaking part with high thermal conductivity, so that part of the heat generated from the magnetic metal layer is accumulated uniformly in the axial direction of the soaking part. The accumulated heat is transmitted through the magnetic metal layer in the axial direction of the fixing belt, and the temperature distribution unevenness in the axial direction of the fixing belt is reduced. Accordingly, the manufacturing cost can be reduced with a simple apparatus configuration without providing a special member, and the temperature distribution in the axial direction of the fixing belt can be made uniform regardless of the sheet width during warm-up, standby, printing, and printing. be able to.
また、請求項2に記載の発明によれば、磁性金属層が鉄またはニッケルであると、磁性金属層の発熱の立ち上がり時間が早くなるので、定着装置のウォームアップ時間を短縮することができる。 According to the second aspect of the present invention, when the magnetic metal layer is iron or nickel, the rise time of heat generation of the magnetic metal layer is shortened, so that the warm-up time of the fixing device can be shortened.
また、請求項3に記載の発明によれば、支持ローラの均熱部がアルミニウムで形成されると、支持ローラの芯金と均熱部とを兼用することが可能となり、装置構成が簡単になる。 According to the third aspect of the present invention, when the heat equalizing portion of the support roller is formed of aluminum, it becomes possible to use both the core metal and the heat equalizing portion of the support roller, and the apparatus configuration is simplified. Become.
また、請求項4に記載の発明によれば、簡単な装置構成で製造コストを抑えて、定着ベルトの軸方向の温度分布を均一にする定着装置を備える画像形成装置にすることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus including a fixing device that makes the temperature distribution in the axial direction of the fixing belt uniform by suppressing the manufacturing cost with a simple device configuration.
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。本発明の実施形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments. The embodiment of the present invention shows the most preferable form of the invention, and the use of the invention and the terms shown here are not limited thereto.
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。図1に示すように、画像形成装置1は、その下部に配設された給紙部2と、この給紙部2の側方および上方に配設された用紙搬送部3と、この用紙搬送部3の上方に配設された画像形成部4と、この画像形成部4よりも排出側に配設された定着装置5と、これらの画像形成部4、および定着装置5の上方に配設された画像読取部6を備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
給紙部2は、用紙9が収容された複数(本実施形態においては4つ)の給紙カセット7を備えており、給紙ローラ8の回転動作により、複数の給紙カセット7のうち選択された給紙カセット7から用紙9が1枚ずつ確実に用紙搬送部3側に送り出される。
The
用紙搬送部3に送られた用紙9は、用紙供給経路10を経由して画像形成部4に向けて搬送される。この画像形成部4は、電子写真プロセスによって、用紙9に所定のトナー像を形成するものであり、所定の方向(図中の矢印方向)に回転可能に軸支された像担持体である感光体11と、この感光体11の周囲にその回転方向に沿って、帯電装置12、露光装置13、現像装置14、転写装置15、クリーニング装置16、および除電装置17を備えている。
The
帯電装置12は、高電圧が印加される帯電ワイヤを備えており、この帯電ワイヤからのコロナ放電によって感光体11表面に所定電位を与えると、感光体11表面が一様に帯電させられる。そして、画像読取部6によって読み取られた原稿の画像データに基づく光が、露光装置13により、感光体11に照射されると、感光体11の表面電位が選択的に減衰されて、この感光体11表面に静電潜像が形成される。次いで、現像装置14によって感光体11表面の静電潜像にトナーが付着され、トナー像が形成され、このトナー像が転写装置15によって感光体11と転写装置15との間に供給された用紙9に転写される。
The charging
トナー像が転写された用紙9は、画像形成部4の用紙搬送方向の下流側に配置された定着装置5に向けて搬送される。定着装置5では、加熱部材18および加圧ローラ19によって、用紙9が加熱加圧され、用紙9上にトナー像が定着される。次いで、定着された用紙9は、排出ローラ対20によって排出トレイ21上に排出される。一方、転写装置15による転写後、感光体11表面に残留しているトナーは、クリーニング装置16により除去され、また感光体11表面の残留電荷は、除電装置17により除去される。そして、感光体11は帯電装置12によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われることになる。
The
定着装置5について説明する。図2は、上述の画像形成装置1に用いられる定着装置5の概略の構成を示す断面正面図であり、図3は定着装置5の要部を示す断面正面図であり、図4は図3のA−Aにおける断面側面図である。
The fixing
定着装置5は、電磁誘導加熱方式の熱源を用いたベルト定着方式であり、加熱部材18と加圧ローラ19を備える。加熱部材18は、無端状の定着ベルト20と、この定着ベルト20に内包される定着補助ローラ23と、この定着補助ローラ23とともに定着ベルト20を張架する支持ローラ21と、この支持ローラ21に外接する無端状の加熱ベルト22と、定着ベルト20の外周で支持ローラ21に対向して配される誘導加熱部30、及び温度センサ25とを備える。加圧ローラ19、定着補助ローラ23及び支持ローラ21は定着装置5の筐体(図略)の長手方向に回転可能に軸支され、誘導加熱部30及び温度ヒータ25は筐体(図略)に固定保持されている。温度ヒータ25は定着ベルト20表面の温度を検知している。
The fixing
加圧ローラ19は、合成樹脂、金属その他材料から構成される円筒形状の基材上にシリコンゴム等の弾性層が形成され、この弾性層の表面がフッ素樹脂等の離型性に優れた樹脂で覆われたものが用いられる。また、加圧ローラ19は、モータ等の駆動源(図略)によって図2の矢印方向に回転駆動して、さらに定着ベルト20を介して定着補助ローラ23をその中心方向に加圧する。このことにより、加圧ローラ19が定着ベルト20を介して定着補助ローラ23に圧接し、定着ベルト20と定着補助ローラ23とが図2の矢印方向に従動回転し、定着ベルト20と加圧ローラ19との互いに逆回転しながら当接する部分にニップ部Nが形成される。このニップ部Nにおいて、用紙9が挟持され、挟持された用紙9を加熱及び加圧させることにより、用紙9上の粉体状態のトナーが溶融定着される。
The
定着補助ローラ23は、金属基材層上に、シリコン発泡ゴム等の弾性層を配されて構成される。弾性層は定着ベルト20から定着補助ローラ23への伝熱を小さくするための断熱層として、また、ニップ部Nを形成するための弾性材として機能するものである。
The fixing
定着ベルト20は、定着補助ローラ23に外接する側から順に、基材としての磁性金属層20a、弾性層20b、離型層20cが積層されて構成される。磁性金属層20aは、鉄またはニッケル等の透磁率の高い磁性金属を薄く圧延した薄板が用いられており、その厚みは30〜40μmの範囲に設定される。また、磁性金属20aは、後述する誘導加熱部30から発せられる磁束を貫通させ、その磁束の周りに発生する渦電流によって発熱して、定着ベルト20を所定の温度に昇温させるものである。弾性層20bは、シリコンゴム等の弾性材で形成され、ベルトとして可撓性を与えるものである。離型層20cは、フッ素樹脂等の離型性に優れた樹脂で形成され、溶融定着された用紙9をニップ部Nから分離しやすくしている。
The fixing
加熱ベルト22は、支持ローラ21に外接する側から順に、基材としての磁性金属層22a、離型層22bが積層されて構成される。磁性金属層22aは、鉄またはニッケル等の透磁率の高い磁性金属を薄く圧延した薄板が用いられており、その厚みは30〜40μmの範囲に設定される。また、磁性金属22aは、後述する誘導加熱部30から発せられる磁束を貫通させ、その磁束の周りに発生する渦電流によって発熱して、この発熱によって間接的に定着ベルト20を加熱して、定着ベルト20の発熱した磁性金属20aとともに定着ベルト20を所定の温度に昇温させるものである。離型層22bは、フッ素樹脂等の離型性に優れた樹脂で形成され、離型層22b上に設けられた定着ベルト20を加熱ベルト22から分離しやすくしている。
The
図3に示すように、加熱ベルト22は、支持ローラ21と定着ベルト20に挟持され、支持ローラ21の、定着ベルト20が外接する外周面より長い周長を有する無端状のベルトであり、定着ベルト20が回転すると、定着ベルト20とともに連れ回される。
As shown in FIG. 3, the
支持ローラ21は、アルミニウムや銅等の熱伝導性に優れた金属で形成される均熱部21aと、その均熱部21a上に配される離型層21bとで構成される。
The
均熱部21aは、定着ベルト20の磁性金属20aと加熱ベルト22の磁性金属22aとから発熱した一部の熱を蓄積し、蓄積した熱を均熱部21a内の温度の低い部分へ熱移動させ、例えば支持ローラ21の軸方向に温度差があると、均熱部21aの軸方向の温度を均一にする。
The soaking
本実施形態では、この均熱部21aは、円筒形状の支持ローラ21の基材となる芯金をアルミニウムや銅で製作して、均熱部21aとしている。均熱部21aを芯金で構成する替わりに、芯金の周面にアルミニウム板や銅板を貼り付けて、これらの金属板を均熱部21aとして、定着ベルト20、加熱ベルト22に接触させるようにしてもよいし、また芯金周面に銅のコーティングを施して、均熱部21aを構成してもよい。
In the present embodiment, the soaking
離型層21bは、フッ素樹脂のコーティングやチューブを被覆したものが用いら、加熱ベルト22との摩擦抵抗を小さく抑えて、加熱ベルト22を支持ローラ21上で滑らかに摺動させる。
The
図4に示すように、支持ローラ21は、その外周面21nに円周溝21mを有して、円周溝21m内に加熱ベルト22と定着ベルト20を収容する構成である。円周溝21mは、加熱ベルト22と定着ベルト20が外周面21nより高くならないような深さに形成されることにより、定着ベルト20が支持ローラ21と定着補助ローラ23間で回転移動するときに、移動方向に蛇行することを防止している。また円周溝21mは、軸方向において、加熱ベルト22と定着ベルト20の幅より幾分か大きい幅を有し、加熱ベルト22と定着ベルト20が円周溝21m内で回転移動することができるようになっている。前述の均熱部21aとしてのアルミニウムや銅の金属板またはコーティングは、この円周溝21mの周面に形成され、離型層21bは金属板またはコーティング上に形成される。また円周溝21mは、後述する誘導加熱部30と略同等の長さの幅で対向している。このことによって、誘導加熱部30から発せられる磁束が定着ベルト20、加熱ベルト22の軸方向の端部まで配向することになる。
As shown in FIG. 4, the
図2に戻り、誘導加熱部30は、励磁コイル31とホビン33とコア35とを備え、電磁誘導により定着ベルト20と加熱ベルト22とを加熱するものであり、支持ローラ21の軸方向に延びて、円筒状の支持ローラ21外周の半円を囲うにように、定着ベルト20及び加熱ベルト22を介して対向して配される。
Returning to FIG. 2, the
銅線の励磁コイル31は、ホビン33に巻回され、コア35の中央部の周りを軸方向に周回するように、支持ローラ21外周の半円にわたって渦巻状に配設されている。また励磁コイル31は、高周波電源(図略)に接続されていて、高周波電源から供給される高周波電流により磁束を発生させる。誘導加熱部30から発せられる磁束は、図2の紙面に平行な方向に発せられ、定着ベルト20の磁性金属層20aを貫通する。磁性金属層20aの磁束の周りに渦電流が生じ、磁性金属層20a内の電気抵抗によってジュール熱が発生して、磁性金属20aを発熱させることになる。また、誘導加熱部30から発せられる磁束は、加熱ベルト22の磁性金属層22aを貫通して、この磁束の周りに渦電流が生じ、磁性金属層22a内の電気抵抗によってジュール熱が発生して、磁性金属22aを発熱させることになる。
The
定着前の待機状態から定着動作が可能となる定着可能温度になるまで、誘導加熱部30の誘導加熱によって、定着ベルト20の磁性金属20aが発熱して、また加熱ベルト22の磁性金属22aとが発熱し、この発熱によって定着ベルト20を加熱して、定着ベルト20が昇温する。このときに、定着ベルト20の端部から熱が外部に逃げても、支持ローラ22の均熱部21aが磁性金属20aと磁性金属22aから発熱した一部の熱を軸方向に均一に蓄積し、その蓄積した熱が定着ベルト20の端部にも伝導されるので、定着ベルト20端部まで迅速に定着可能温度になる。この定着可能温度において、用紙9が、ニップ部Nに搬送され、定着ベルト20と加圧ローラ19によって加熱及び加圧されることにより、用紙9上の粉体状態のトナーが溶融定着される。このときに、通紙される用紙のサイズが定着ベルト20幅に対し小さいと、非通紙部の定着ベルト20のローラ温度が異常に昇温することになるが、支持ローラ22の均熱部21aが非通紙部の定着ベルト20の熱を蓄積し、蓄積した熱を均熱部21a内の温度の低い部分(通紙部側)へ熱移動させ、その熱を定着ベルト20の通紙部に伝えて、定着ベルト20の温度を均一にする。
From the standby state before fixing to the fixing possible temperature at which the fixing operation is possible, the induction
上記実施形態によれば、定着装置5は、磁性金属層20aを有する無端状の定着ベルト20と、この定着ベルト20に内包される定着補助ローラ23と、定着ベルト20に内包され、定着補助ローラ23とともに定着ベルト20を張架する支持ローラ21と、この支持ローラ21に外接し磁性金属層22aを有する無端状の加熱ベルト22と、定着ベルト20を介して定着補助ローラ23に圧接する加圧ローラ19と、用紙9を定着ベルト20と加圧ローラ19とで挟持して、用紙9上の未定着トナー像を溶融定着するニップ部Nとを備える。さらに、定着ベルト20の外周で支持ローラ21に対向配置されるとともに磁束を発生させて該磁束によって磁性金属層20a、22aを誘導加熱する誘導加熱部30とを備え、支持ローラ21は熱伝導率の大きい均熱部21aを有する。
According to the embodiment, the fixing
この構成によると、誘導加熱部30から発せられる磁束を受けて定着ベルト20と加熱ベルト22の各磁性金属層20a、22aが発熱させられ、定着ベルト20が、その磁性金属層20aの発熱と、発熱した加熱ベルト22の磁性金属層22aから受ける熱とによって加熱され、所定温度に昇温すると、ニップ部Nにおいて、搬送される用紙9上の未定着トナー像が溶融定着される。この誘導加熱しているときに、加熱ベルト22を外接する支持ローラ21が熱伝導率の大きい均熱部21aを有するので、磁性金属層20a、22aから発熱した一部の熱が均熱部21aの軸方向に均一に蓄積され、この蓄積した熱が磁性金属層20a、22aを介して定着ベルト20の軸方向に伝わり、定着ベルト20の軸方向の温度分布ムラが低減される。従って、特別な部材を設けることなく簡単な装置構成で製造コストを抑えて、ウォームアップ時、待機時及び印字時、さらに印字時には用紙幅に係らずに定着ベルト20の軸方向の温度分布を均一することができる。
According to this configuration, the
また、上記実施形態によると、磁性金属層20a、22aは、鉄またはニッケルよりなることによって、磁性金属層20a、22aの発熱の立ち上がり時間が早くなるので、定着装置5のウォームアップ時間を短縮することができる。
Further, according to the above embodiment, the
また、上記実施形態によると、支持ローラ21の均熱部21aはアルミニウムで形成されることによって、支持ローラ21の芯金と均熱部21aとを兼用することが可能となり装置構成が簡単になる。
Further, according to the above embodiment, the
また、上記実施形態によると、画像形成装置1が上記の定着装置5を備えるようにすれば、簡単な装置構成で製造コストを抑えて、定着ベルト20の軸方向の温度分布を均一にする画像形成装置1とすることができる。
Further, according to the above-described embodiment, if the
尚、上記実施形態では、モノクロ画像を形成する画像形成装置に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、タンデム方式等によりカラー画像を形成する画像形成装置に適用してもよい。 In the above embodiment, an example is shown in which the present invention is applied to an image forming apparatus that forms a monochrome image. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to an image forming apparatus that forms a color image by a tandem method or the like. .
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる、用紙上の未定着トナー像を定着させる定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、磁性金属を用いた電磁誘導加熱方式による定着装置、およびこの定着装置を装備する画像形成装置に利用することができる。 The present invention relates to a fixing device for fixing an unfixed toner image on a sheet used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine using an electrophotographic method, and an image forming apparatus including the fixing device. In particular, the present invention can be used for a fixing device using an electromagnetic induction heating method using a magnetic metal and an image forming apparatus equipped with the fixing device.
1 画像形成装置
5 定着装置
18 加熱部材
19 加圧ローラ
20 定着ベルト
20a 磁性金属層
20b 弾性層
20c 離型層
21 支持ローラ
21a 均熱部
21b 離型層
21m 円周溝
21n 外周面
22 加熱ベルト
22a 磁性金属層
22b 離型層
23 定着補助ローラ
25 温度検知センサ
30 誘導加熱部
31 励磁コイル
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記支持ローラは熱伝導率の大きい均熱部を有することを特徴とする定着装置。 An endless fixing belt having a magnetic metal layer, a fixing auxiliary roller included in the fixing belt, a supporting roller included in the fixing belt and stretching the fixing belt together with the fixing auxiliary roller, and the supporting roller An endless heating belt having a magnetic metal layer circumscribing the sheet, a pressure roller pressed against the fixing auxiliary roller via the fixing belt, and a sheet sandwiched between the fixing belt and the pressure roller. A nip portion for fusing and fixing the unfixed toner image on the top, and an induction heating portion that is disposed opposite to the support roller on the outer periphery of the fixing belt and generates a magnetic flux to inductively heat the magnetic metal layer by the magnetic flux. Prepared,
The fixing device is characterized in that the support roller has a soaking part having a high thermal conductivity.
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