JP2010066547A - 定着装置,画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁束遮蔽板60により遮蔽される誘導加熱手段から被加熱部材への磁束の経路の幅を,該磁束遮蔽板60を移動させることによって遮蔽部D1〜D6の複数段階に変更することのできる構成において,用紙におけるトナーの転写位置や複数段階の幅に対応する領域ごとのトナーの転写量を検出し,トナーが転写されない位置や,トナーの転写量が予め設定された所定量以下である領域に対応する前記磁束の経路を遮蔽するように前記磁束遮蔽板60を移動させるように構成される。
【選択図】図3
Description
従来から,このような誘導加熱方式の定着装置では,最大通紙領域よりも小さいサイズの用紙が通紙される場合,その用紙が通過する通紙領域を所定の定着温度に維持するために,用紙が通過しない被加熱部材の端部近傍の非通紙領域で過熱が生じるという問題があった。そこで,被加熱部材における加熱対象領域の幅を用紙サイズに合わせて変更することのできる構成が検討されている。例えば,特許文献1には,誘導コイルから被加熱部材に作用する磁束の幅を磁束遮蔽部材で変更することにより加熱対象領域の幅を変更することが開示されている。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,用紙におけるトナー像の転写位置や転写量によって被加熱部材の加熱対象領域の幅を適切に調整することによりエネルギー消費量を抑制することのできる定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
本発明によれば,トナーが転写されない位置やその転写量が少ない領域に対応する前記磁束の経路を遮蔽することによって,前記誘導加熱手段から前記被加熱部材に作用する磁束の幅を調整し,前記被加熱部材において加熱が必要な領域のみを加熱対象領域とすることができるため,無駄なエネルギー消費を防止することができる。特に,用紙の幅方向の半分にだけトナーが転写される原稿を複数枚印刷する場合などに好適である。
具体的に,前記誘導加熱手段は,前記被加熱部材の幅方向に巻かれた誘導コイルと,前記誘導コイルの中空部を介して前記被加熱部材に対向配置された円筒状の第1の磁性体コアと,前記被加熱部材及び前記第1の磁性体コアの間に前記誘導コイルの外部を通過する磁気回路を形成する第2の磁性体コアとを備えてなることが考えられる。この場合,前記磁束遮蔽部材を前記第1の磁性体コアの外周面に設けておき,前記第1の磁性体コアを回転させて前記被加熱部材及び前記第1の磁性体コアの対向部における前記磁束遮蔽部材の幅を変更することにより前記磁束の経路の幅を変更することが可能である。
ところで,本発明は,前記のように構成された定着装置を備えてなる画像形成装置の発明として捉えてもよい。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係る複写機Xの概略構成を示すブロック図,図2は本発明の実施の形態に係る定着装置5の概略構成を示す模式図,図3は本発明の実施の形態に係る定着装置5に設けられた磁束遮蔽板60を説明するための模式図である。
まず,図1を用いて,本発明の実施の形態に係る複写機Xの概略構成について説明する。
図1に示すように,本発明の実施の形態に係る複写機Xは,操作表示部1,画像読取部2,画像処理部3,画像形成部4,定着装置5,及び制御部6などを備えて概略構成されている。前記複写機Xは,他にも一般的な電子写真方式の複写機が有する各種の構成要素を有しているが,それらについては従来と異なるところがないため,ここでは説明を省略する。なお,本発明は当該複写機Xに限られず,例えばプリンタ装置,ファクシミリ装置,これらの機能やスキャナ機能を有する複合機などの電子写真方式の画像形成装置にも適用可能である。
前記操作表示部1は,前記制御部6からの指示に応じて各種の情報の表示を行う液晶ディスプレイや,前記制御部6への操作入力を行うためのタッチパネルなどを有している。
前記画像読取部2は,原稿台やADF(自動搬送装置)にセットされた原稿の画像を読み取るものであって,該画像読取部2で読み取られた画像データは前記画像処理部3に入力される。
また,前記画像処理部3は,前記画像データに基づいて,該画像データが形成される用紙におけるトナーの転写位置や後述の磁束遮蔽板60に形成された複数段階の幅に対応する遮蔽部D1〜D6(図3の墨付部参照)の領域ごとのトナーの転写量(印字率など)などを検出する機能を有している。ここに,係る検出処理を実行するときの前記画像処理部3がトナー転写状態検出手段に相当する。例えば,前記画像処理部3は,周知のドットカウント技術などを用いて検出を行う。そして,前記画像処理部3による検出結果は,前記制御部6に入力され,該制御部6によって実行される後述の加熱対象幅変更処理における判断指標として用いられる。
そして,前記定着装置5は,前記画像形成部4によってトナー像が形成された用紙にそのトナー像を溶融定着させる。本発明の実施の形態に係る前記複写機Xは,前記定着装置5に関する構成及び動作に特徴を有しており,以下,図2及び図3を用いてその点について詳説する。
前記定着ローラ51は,不図示のステッピングモータなどの駆動手段に連結されており,該駆動手段によって回転駆動される。前記定着ローラ51が回転駆動されると,その駆動力によって前記定着ベルト52が走行し,該定着ベルト52から伝達される駆動力によって前記加熱ローラ53が回転する。前記加熱ローラ53は,鉄や整磁合金などの磁性材料で形成されたものである。
また,前記センターコア55及び前記外部コア56は,フェライトなどの強磁性材料から構成されたものであって,前記誘導コイル54と同様に前記加熱ローラ53の長手方向の幅と略同じ幅に形成されている。このセンターコア55及び外部コア56は,前記誘導コイル54で発生する磁束を前記加熱ローラ53に導く磁気回路(図2の太線矢印参照)を形成する。
前記定着装置5では,前記誘導コイル54への電力供給により該誘導コイル54で発生した磁束が前記センターコア55及び前記外部コア56によって前記加熱ローラ53に導かれ,該加熱ローラ53の表面に渦電流(誘導電流)が発生することによって該加熱ローラ53が加熱される。ここに,前記加熱ローラ53の誘導加熱を行うために設けられた前記誘導コイル54,前記センターコア55及び前記外部コア56が誘導加熱手段の一例である。
そして,前記加熱ローラ53が加熱されると,前記加熱ローラ53から該加熱ローラ53に熱的に結合された前記定着ベルト52への熱伝導によって該定着ベルト52が加熱される。これにより,前記定着ベルト52に接触する用紙では,該用紙に付着したトナーが溶融定着される。なお,前記定着ベルト52が磁性部材から構成され,該定着ベルト52が前記誘導コイル54からの磁束によって直接加熱される構成も考えられる。また,前記加熱ローラ53や前記定着ベルト52を有さず,前記定着ローラ51を前記誘導コイル54からの磁束によって直接誘導加熱するように構成することも考えられる。これらの場合には,加熱対象となる前記定着ベルト52や前記定着ローラ51が被加熱部材に相当する。
なお,前記外部コア56は,前記加熱ローラ53及び前記センターコア55の長手方向の全幅に亘って連続的に形成されたものに限られず,例えば前記加熱ローラ53及び前記センターコア55の長手方向の全幅に亘って所定間隔毎に配置された複数の板状コアを有するものであってもよい。
前記コア回転機構(不図示)は,前記センターコア55に連結された回転軸やギアなどの伝達系と,該回転軸やギアに連結されたステッピングモータやサーボモータなどの駆動系とを備えている。なお,前記コア回転機構(不図示)の駆動の有無や駆動量などは,前記制御部6などによって制御される。具体的に,前記駆動系として,入力されるステップ数に応じて所定量回転するステッピングモータを用いる場合には,該ステッピングモータに入力するステップ数によって前記センターコア55の回転量を制御することができる。なお,前記駆動系は,例えばクラッチやソレノイドを用いて構成されるものであってもよい。
また,前記定着装置5では,前記誘導コイル54から前記加熱ローラ53に作用する磁束の経路上である前記センターコア55の外周面に,前記加熱ローラ53の長手方向の幅が複数段階に変化する形状を有する磁束遮蔽板60(磁束遮蔽部材の一例)が設けられている。前記磁束遮蔽板60は,磁束を遮蔽する銀や銅,アルミニウムなどの材料で形成されており,前記センターコア55の回転に伴って回転する。
図3に示すように,前記磁束遮蔽板60は,前記センターコア55から前記加熱ローラ53への磁束の経路を遮蔽する位置及び幅の異なる遮蔽部D1〜D6(図3の墨付部)を有している。なお,前記磁束遮蔽板60は,前記センターコア55の左右に二分して設けられている。また,前記センターコア55には,前記磁束遮蔽板60が設けられていない非遮蔽部D0が存在する。
ここに,前記遮蔽部D1〜D6各々は,前記センターコア55において,右側2/3,右側1/2,右側1/3及び左側1/3,左側1/2,左側2/3,全幅,の各々に対応する位置及び幅を有するものである。従って,前記センターコア55の外周面における該センターコア55の露出領域は,前記遮蔽部D1〜D6を除く領域(図3の白抜部)となり,前記遮蔽部D1〜D6においては,該センターコア55からの磁束が遮蔽される。
なお,ここで説明する遮蔽部D1〜D6は単なる一例に過ぎない。例えば,前記複写機XがA3,A4,B4,B5などの各種用紙サイズに対応している場合,前記磁気遮蔽板60には,その各種の用紙サイズの幅と,その用紙サイズ各々の半分の幅との各々に対応する多段階の遮蔽部が形成されることが考えられる。もちろん,さらに細分化されたものであってもよい。
そして,前記複写機Xでは,前記制御部6が,画像形成が行われる用紙におけるトナーの転写状況に応じて,前記センターコア55を回転させて前記磁束遮蔽板60の回転移動させることにより,前記加熱ローラ53の加熱対象領域を調整する磁束幅変更処理を実行する。ここに,係る磁束幅変更処理を実行するときの前記制御部6が磁束幅変更手段に相当する。以下,当該磁束幅変更処理の具体例について説明する。
そして,前記制御部6は,前記画像処理部3から取得した検出結果に基づいて,前記遮蔽部D1〜D6各々が,前記加熱ローラ53上における加熱の必要のない領域(以下「加熱不要領域」と称する)に対応するものであるか否かを判別する。具体的に,前記制御部6は,前記遮蔽部D1〜D6各々に対応する用紙上の位置(用紙幅の半分)にトナーが転写されない場合や,該遮蔽部D1〜D6各々に対応する用紙上の範囲におけるトナーの転写量が予め設定された所定量以下である場合などに,その遮蔽部D1〜D6が加熱不要領域に対応するものであると判断する。
また,例えば前記遮蔽部D1〜D6を遮蔽領域の広い順や予め設定された順で前記加熱不要領域であるか否かを判別し,前記加熱不要領域が検出された時点で該検出処理を終了するものであることも他の実施例として考えられる。これにより,前記遮蔽部D1〜D6のうち優先順位の高い遮蔽部が前記加熱不要領域であると判別された時点で処理を終了させることができる。
具体的に,前記遮蔽部D1〜D6各々の印字率が予め設定された閾値以下であるか否かによって該遮蔽部D1〜D6各々の加熱の必要性を判断する構成では,前記温度センサによる検出温度が高い場合には,前記温度センサによる検出温度が低い場合に比べて前記閾値が低くなるように設定することが考えられる。これにより,例えば,前記印字率が低く,用紙に転写されるトナーが前記定着ベルト52の余熱で定着することができる程度に少ない場合には,前記センターコア55から前記加熱ローラ53への磁束の経路上に前記磁束遮蔽板60の遮蔽部D6を介在させることによって該加熱ローラ53の全幅への磁束を遮蔽して該加熱ローラ53の加熱を行わないように制御することができ,不要なエネルギー消費を省減することができる。
これにより,前記画像処理部3により検出されたトナーが転写されない位置や,前記画像処理部3により検出されたトナーの転写量が予め設定された所定量以下である領域については,前記センターコア55から前記加熱ローラ53に作用する磁束の経路が遮蔽されることになる。例えば,A3サイズの用紙の半分にだけトナー像が形成される場合には,その半分の領域を除く残りの半分の領域に対応する磁束の経路が遮蔽される。
なお,前記磁束遮蔽板60の回転移動量は,前記センターコア55を回転駆動する前記コア回転機構(不図示)に設けられたステッピングモータに入力するステップ数などによって調整される。具体的に,前記制御部6は,予め該制御部6のROM等に記憶された前記ステッピングモータ等の駆動系の回転量と前記コア回転機構(不図示)によって回転される前記センターコア55の回転位置との関係に基づいて,前記駆動系の回転量を制御する。もちろん,前記センターコア55や前記磁束遮蔽板60の回転位置を検出するセンサを配置しておき,そのセンサによる検知結果に基づいて該センターコア55の回転量を制御するものであってもよい。
従って,その後,前記誘導コイル54に交流電流が通電されると,該誘導コイル54で発生する磁束は,前記加熱ローラ53上の前記加熱不要領域に対応する領域には作用せず,該加熱不要領域を除く加熱が必要な領域にだけ作用して誘導加熱が行われるため,前記加熱不要領域を加熱するために無駄なエネルギーを消費することを防止することができる。特に,このような構成は,用紙の幅方向の半分にだけトナーが転写される原稿を複数枚印刷する場合などに好適である。
これにより,前記定着装置5では,前記センターコア55の全幅と前記加熱ローラ53の全幅との間に磁束の経路が確立され,該加熱ローラ53の全体を加熱することができる。
また,本実施の形態では,前記磁束遮蔽板60が前記センターコア55の外周面に沿って設けられており,回転移動によって前記センターコア55から前記加熱ローラ53に作用する磁束の経路の遮蔽幅を変更する場合を例に挙げて説明したが,これに限られない。例えば,前記センターコア55と前記加熱ローラ53との間で,該加熱ローラ53の幅方向にスライド可能な構成において,該スライド移動によって前記センターコア55から前記加熱ローラ53への磁束の経路の遮蔽幅を変更し得る構成であってもよい。
2…画像読取部
3…画像処理部(トナー転写状態検出手段の一例)
4…画像形成部
5…定着装置
6…制御部
50…用紙搬送路
51…定着ローラ
51a…加圧ローラ
52…定着ベルト(定着部材の一例)
53…加熱ローラ(伝熱部材,被加熱部材の一例)
54…誘導コイル
55…センターコア(第1の磁性体コアの一例)
56…外部コア(第2の磁性体コアの一例)
60…磁束遮蔽板(磁束遮蔽部材の一例)
D0…非遮蔽部
D1〜D6…遮蔽部
X…複写機(画像形成装置の一例)
Claims (3)
- 用紙に付着したトナーを溶融定着させる定着部材又は該定着部材に熱的に結合された伝熱部材を被加熱部材として誘導加熱を行う誘導加熱手段と,前記誘導加熱手段から前記被加熱部材に作用する磁束の経路上に設けられ,前記被加熱部材の長手方向に対応する幅が複数段階に変化する形状を有する磁束遮蔽部材と,前記磁束遮蔽部材を移動させることによって該磁束遮蔽部材により遮蔽される前記磁束の経路の幅を前記複数段階に変更する磁束幅変更手段とを備えてなる定着装置であって,
前記用紙におけるトナーの転写位置及び/又は前記複数段階の幅に対応する領域ごとのトナーの転写量を検出するトナー転写状態検出手段を備えてなり,
前記磁束幅変更手段が,前記トナー転写状態検出手段により検出されたトナーが転写されない位置,及び/又は前記トナー転写状態検出手段により検出されたトナーの転写量が予め設定された所定量以下である領域に対応する前記磁束の経路を遮蔽するように前記磁束遮蔽部材を移動させるものであることを特徴とする定着装置。 - 前記誘導加熱手段が,前記被加熱部材の幅方向に巻かれた誘導コイルと,前記誘導コイルの中空部を介して前記被加熱部材に対向配置された円筒状の第1の磁性体コアと,前記被加熱部材及び前記第1の磁性体コアの間に前記誘導コイルの外部を通過する磁気回路を形成する第2の磁性体コアとを備えてなり,
前記磁束遮蔽部材が,前記第1の磁性体コアの外周面に設けられたものであって,前記磁束幅変更手段が,前記第1の磁性体コアを回転させて前記被加熱部材及び前記第1の磁性体コアの対向部における前記磁束遮蔽部材の幅を変更することにより前記磁束の経路の幅を変更するものである請求項1に記載の定着装置。 - 請求項1又は2のいずれかに記載の定着装置を備えてなる画像形成装置。
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