JP2012181546A - Fixation device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導加熱により定着ベルトを加熱して記録シート上の未定着画像を熱定着させる定着装置および画像形成装置に関し、特に、定着装置の耐久性を向上する技術に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus that heat-fix an unfixed image on a recording sheet by heating a fixing belt by induction heating, and particularly relates to a technique for improving durability of the fixing device.
複写機などの画像形成装置は、定着ローラに加圧ローラを押し付けて定着ニップを形成し、この定着ニップを記録シートが通過することにより記録シート上に形成されたトナーなどの未定着画像を定着させる定着装置を備えている。
上記定着ローラは、未定着画像を記録シートに溶融定着させるために加熱されており、近年、短い時間で昇温可能な電磁誘導加熱方式の定着装置が主流となりつつある。
An image forming apparatus such as a copying machine forms a fixing nip by pressing a pressure roller against a fixing roller, and an unfixed image such as toner formed on the recording sheet is fixed by passing the recording sheet through the fixing nip. A fixing device is provided.
The fixing roller is heated to melt and fix an unfixed image on a recording sheet, and in recent years, an electromagnetic induction heating type fixing device capable of raising the temperature in a short time is becoming mainstream.
図7は、上記電磁誘導加熱方式の定着装置の概略構成を示すものであり、定着ローラ1150についてのみ、その軸を含む断面で示している。
同図に示すように、定着ローラ1150は、円筒状のローラ軸1151の周面に断熱層1152が形成されてなる内部ローラ1150aに、同じく円筒状の定着ベルト1153を外挿することにより構成される。
FIG. 7 shows a schematic configuration of the electromagnetic induction heating type fixing device, and only the
As shown in the figure, the
この定着ベルト1153は、内側から誘導発熱層1155、整磁合金層1156、弾性層1157及び離型層1158が順に積層されてなる。
また、ローラ軸1151の両端部には、定着ベルト1153の軸方向における移動を規制するため、1対の鍔部材1180が嵌め込まれている。
一方、加圧ローラ1160は、定着ローラ1150と平行に配されて回転駆動されるローラであって、定着ローラ1150をX方向に押圧し、定着ニップを形成している。
The
In addition, a pair of
On the other hand, the
また、誘導コイルなどからなる磁束発生部1170が、定着ローラ1150と対向するように設けられている。
このような構成において、磁束発生部1170から交番磁束1170aが発せられると、この磁束が、定着ベルト1153の誘導発熱層1155および整磁合金層1156に沿って進行し、これら両層の主に磁束発生部1170と対向する部分が発熱し、昇温する。これにより定着ニップを記録シートSが通過する際に、トナー像が、加熱、加圧されて当該記録シートSに熱定着される。
In addition, a
In such a configuration, when an alternating
このとき、定着ローラ1150は、記録シートS(幅W)と接する中央部分においては、記録シートSに熱を奪われて温度が低下するが、ベルト幅方向において誘導加熱される部分のうちシートが通過しない両端側の部分(以下、「非通紙部P」という。)では、熱が奪われずに温度が高いままとなっているため、定着ローラ1150の中央部分を目標温度に合わせようとして、磁束発生部1170に電力を供給し続けると、非通紙部Pの温度がさらに上昇する。
At this time, the
すると、定着ローラ1150に含まれている整磁合金層1156の非通紙部Pが、キュリー温度以上に加熱され、強磁性体から常磁性体へと転じ、磁束を収束する作用が失われるので、非通紙部Pの磁束密度が低下する。
これにより、誘導発熱層1155および整磁合金層1156において生じるうず電流の電流密度が低下するため発熱が抑制され、非通紙部Pにおける温度上昇が緩和される。
Then, the non-sheet-passing portion P of the magnetic
Thereby, since the current density of the eddy current generated in the induction
このように、従来の定着装置1005は、定着ローラ1150内に設けられた誘導発熱
層1155および整磁合金層1156自体が発熱するので熱効率に優れ、さらに、整磁合金層1156の作用により、定着ローラ1150の非通紙部Pが過熱しないように自動的に温度制御することができる。
As described above, the conventional fixing device 1005 is excellent in thermal efficiency because the
しかしながら、定着ローラ1150に加圧ローラ1160を押し付けた状態で、加圧ローラ1160を回転駆動するうちに、これに従動する定着ローラ1150の断熱層1152および定着ベルト1153が、厚み方向(定着ローラの半径方向)に変形と復元を繰り返し、あるいは、さらに、定着ベルト1153が内部ローラ1150aに対して軸方向にずれて蛇行しようとして、その縁部が一方の鍔部材1180に強く接触する。
However, while the
このとき、鍔部材1180と断熱層1152および定着ベルト1153の縁部が接触して強く擦れ合う。
これらの層のうち、誘導発熱層1155と整磁合金層1156は、剛性の高い金属材料で構成されており、他の層よりも変形に伴う内部応力の増加度合いが大きいため、鍔部材1180と接触する縁部に大きな内部応力が生じる。
At this time, the edge portions of the
Among these layers, the
特に、整磁合金層1156は、誘導発熱層1155よりも機械的強度が小さいため、上記摩擦力や内部応力により、その縁部に亀裂が生じ易いという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、整磁合金層および誘導発熱層を含む定着ベルトを用いる定着装置において、定着ローラの耐久性を向上することを目的とする。
In particular, the magnetic
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it improves the durability of a fixing roller in a fixing device using a fixing belt including a magnetic shunt alloy layer and an induction heating layer.
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、第1ローラの外周を取り囲むように無端状のベルトが配されていると共に、前記ベルトの外側から第2ローラで押圧して、当該ベルト表面と当該第2ローラとの間に定着ニップを形成すると共に、前記ベルトを誘導コイルで発生させた高周波磁界により誘導加熱し、未定着画像の形成されたシートを前記定着ニップに通して、熱定着する定着装置であって、前記第1ローラの軸方向両端部には、前記ベルトの蛇行を規制する1対の鍔部が設けられており、前記ベルトは、所定温度を超えると強磁性から常磁性に可逆的に変化する整磁合金層と、前記整磁合金層よりも機械的強度が高く、前記誘導コイルにより誘導加熱される誘導発熱層とを含み、前記整磁合金層の幅は、前記誘導発熱層よりも狭く、前記ベルト両端部において、整磁合金層の縁部がベルト中央寄りに後退していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the fixing device according to the present invention, an endless belt is disposed so as to surround the outer periphery of the first roller, and the belt is pressed by the second roller from the outside of the belt. A fixing nip is formed between the surface and the second roller, and the belt is induction-heated by a high-frequency magnetic field generated by an induction coil, and a sheet on which an unfixed image is formed is passed through the fixing nip. In the fixing device for fixing, a pair of flanges for restricting meandering of the belt is provided at both axial ends of the first roller, and the belt is made of ferromagnetic material when a predetermined temperature is exceeded. A magnetic shunt alloy layer that reversibly changes to paramagnetism, an induction heating layer that is higher in mechanical strength than the magnetic shunt alloy layer and that is induction-heated by the induction coil, and the width of the magnetic shunt alloy layer is The induction heating layer Even narrower, in the belt end portions, the edges of the magnetic shunt alloy layer is characterized in that it retracts the belt near the center.
ベルト両端部において、整磁合金層の縁部がベルト中央寄りに後退して、鍔部と整磁合金層とが接触しないように構成されているため、整磁合金層の縁部に生じる応力が低下し、この縁部の破損を防止することができる。
また、前記整磁合金層は、ニッケルと鉄の合金からなり、前記誘導発熱層は、ニッケルからなることが望ましい。
At both ends of the belt, the edge of the magnetic shunt alloy layer recedes toward the center of the belt so that the collar and the magnetic shunt alloy layer do not come into contact with each other. Can be prevented and damage to the edge can be prevented.
Preferably, the magnetic shunt alloy layer is made of an alloy of nickel and iron, and the induction heating layer is made of nickel.
誘導発熱層の材料となっているニッケルは、整磁合金層の材料となっているニッケルと鉄の合金よりも機械的強度が高いため、誘導発熱層の縁部を鍔部に接触させても、破損を生じにくくすることができる。
さらに、第1ローラの軸方向における前記整磁合金層の幅は、前記定着ニップを通過する記録シートの最大幅よりも大きいことが好ましい。
また、前記誘導コイルは、前記誘導発熱層と対向する位置に配されており、前記整磁合金層及び前記誘導発熱層における第1ローラの軸方向における幅は、前記誘導コイルにおける第1ローラの軸方向の幅よりも大きいことが望ましい。
Nickel, which is the material of the induction heating layer, has higher mechanical strength than the alloy of nickel and iron, which is the material of the magnetic shunt alloy layer, so even if the edge of the induction heating layer is brought into contact with the buttocks It can be made difficult to cause damage.
Furthermore, the width of the magnetic shunt alloy layer in the axial direction of the first roller is preferably larger than the maximum width of the recording sheet passing through the fixing nip.
The induction coil is disposed at a position facing the induction heating layer, and the width in the axial direction of the first roller in the magnetic shunt alloy layer and the induction heating layer is the width of the first roller in the induction coil. It is desirable that the width is larger than the axial width.
これにより非通紙領域における過昇温を効果的に抑制できる。また、誘導コイルの両端部から洩れだした磁束により、誘導発熱層の端部が加熱されることが防止できる。
なお、本発明は、上記定着装置を備えた画像形成装置としてもよい。
Thereby, excessive temperature rise in the non-sheet passing region can be effectively suppressed. Moreover, it can prevent that the edge part of an induction heating layer is heated by the magnetic flux which leaked from the both ends of the induction coil.
Note that the present invention may be an image forming apparatus including the fixing device.
図1は、当該プリンタ1の全体の構成を示す断面概略図である。
同図に示すように、このプリンタ1は、画像プロセス部3、給紙部4、定着部5および制御部60を備えており、ネットワーク(例えばLAN)に接続されて、外部の端末装置(不図示)からのプリントジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック色からなるトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像形成を実行する。以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をY、M、C、Kと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのY、M、C、Kを添字として付加する。
<画像プロセス部>
画像プロセス部3は、Y〜K色のそれぞれに対応する作像部3Y,3M,3C,3K、光学部10、中間転写ベルト11などを備えている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of the
As shown in the figure, the
<Image process part>
The
作像部3Yは、感光体ドラム31Y、その周囲に配設された帯電器32Y、現像器33Y、一次転写ローラ34Y、感光体ドラム31Yを清掃するためのクリーナ35Yなどを備えており、感光体ドラム31Y上にY色のトナー像を作像する。他の作像部3M〜3Kについても、作像部3Yと同様の構成になっており、同図では符号を省略している。
中間転写ベルト11は、無端状のベルトであり、駆動ローラ12と従動ローラ13に張架されて矢印A方向に回転駆動される。
The
The
光学部10は、レーザダイオードなどの発光素子を備え、制御部60からの駆動信号によりY〜K色の画像形成のためのレーザ光Lを発し、感光体ドラム31Y〜31Kを露光走査させる。
この露光走査により、帯電器32Y〜32Kにより帯電された感光体ドラム31Y〜31K上に静電潜像が形成される。各静電潜像は、現像器33Y〜33Kにより現像されて感光体ドラム31Y〜31K上にY〜K色のトナー像が、中間転写ベルト11上の同じ位置に重ね合わせて一次転写されるようにタイミングをずらして実行される。
The
By this exposure scanning, electrostatic latent images are formed on the
一次転写ローラ34Y〜34Kにより作用する静電力により中間転写ベルト11上に各色のトナー像が順次転写されフルカラーのトナー像が形成され、さらに二次転写位置46
方向に移動する。
一方、給紙部4は、記録シートSを収容する給紙カセット41と、給紙カセット41内の記録シートSを搬送路43上に1枚ずつ繰り出す繰り出しローラ42と、繰り出された記録シートSを二次転写位置46に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対44などを備えており、中間転写ベルト11上のトナー像の移動タイミングに合わせて給紙部4から記録シートSを二次転写位置に給送し、二次転写ローラ45の作用により中間転写ベルト11上のトナー像が一括して記録シートS上に二次転写される。
The toner images of the respective colors are sequentially transferred onto the
Move in the direction.
On the other hand, the paper feed unit 4 includes a
二次転写位置46を通過した記録シートSは、定着部5に搬送され、記録シートS上のトナー像(未定着画像)が、定着部5における加熱・加圧により記録シートSに定着された後、排出ローラ対71を介して排出トレイ72上に排出される。
<定着部>
図2は、定着部5の部分断面斜視図である。
The recording sheet S that has passed the
<Fixing part>
FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view of the fixing unit 5.
同図に示すように、定着部5は、定着ローラ150、加圧ローラ160および磁束発生部170などを備える。
定着ローラ150と加圧ローラ160は平行に配され、加圧ローラ160を不図示の付勢機構で定着ローラ150側に付勢することにより、両ローラ間に定着ニップが形成され、この定着ニップを記録シートSが通過することにより記録シートS上に形成されたトナー像Tが溶融・加圧されて定着するようになっている。
As shown in the figure, the fixing unit 5 includes a fixing
The fixing
以下、各部の詳細について説明する。
<磁束発生部>
磁束発生部170は、定着ローラ150に向けて交番磁界を発生させるものであり、下側ケーシング部171、裾コア172、誘導コイル173、コア174及び上側ケーシング部175とからなる。
Details of each part will be described below.
<Magnetic flux generator>
The
下側ケーシング部171は、樹脂などの絶縁材料からなり、内部には誘導コイル173を巻回するための環状の溝部が設けられている。
裾コア172は、強磁性材からなる長尺状の部材であり、下側ケーシング部171のX方向側及びX’方向側のそれぞれの内壁に沿ってローラ軸(Y軸)に平行に配設されている。
The
The
誘導コイル173は、リッツ線であって、不図示の耐熱性の樹脂で被覆されている。
この誘導コイル173は、高周波インバー夕(不図示)に接続されており、10〜100[kHz]、100〜2000[W]の高周波電力が供給されたことにより所定周波数の交番磁界を発生し、定着ローラ150を加熱する。
コア174は、強磁性材からなり、2つの裾コア172に跨って設けられた、アーチ状の部材である。
The
The
The
上側ケーシング部175は、樹脂などの絶縁材料からなり、裾コア172、誘導コイル173及びコア174を収容した下側ケーシング部171に蓋をするためのものである。<加圧ローラ>
加圧ローラ160は、図2に示すように、ローラ軸161、弾性層162および離型層163を備えている。
The upper casing portion 175 is made of an insulating material such as resin, and serves to cover the
As shown in FIG. 2, the
ローラ軸161は、不図示の駆動機構により回転駆動され、例えば、厚みが3mm、外径がおよそ30mmの円筒状のアルミニウム製のシャフトである。
弾性層162は、厚みが3mm〜10mmのシリコーンスポンジゴムからなる円筒体である。
離型層158は、厚みが10μm以上、50μm以下のPFFEまたはPFA等のフッ素系樹脂からなる無端ベルトである。
<定着ローラ>
定着ローラ150は、図3に示すように、円筒状の定着ベルト153の内側に内部ローラ150aが挿入されてなる。
The
The
The
<Fixing roller>
As shown in FIG. 3, the fixing
ここで、内部ローラ150aと定着ベルト153との間には、0μm以上、200μm以下の隙間が設けられている。
この内部ローラ150aは、ローラ軸151の周面に断熱層152が形成されたものである。
ローラ軸151は、例えば、アルミニウムなどからなる金属製のパイプであり、両端部が軸受け180によって支持されている。
Here, a gap of 0 μm or more and 200 μm or less is provided between the
The
The
より具体的には、ローラ軸151は、例えば、外径が20mm、厚みが4mmの円筒状のシャフトである。
また、ローラ軸151は、両端部に定着ベルト153の軸方向における位置を規制する1対の鍔部材159が設けられている。
断熱層152は、厚みが2mm以上、10mm以下(望ましくは、3mm以上、7mm以下)の高弾性及び高断熱性を有する材料、例えば、シリコーンゴムのスポンジ体からなり、ローラ軸151の両端部を除く部分を覆うように設けられている。
More specifically, the
Further, the
The
定着ベルト153は、誘導発熱層155、整磁合金層156、弾性層157及び離型層158がこの順で積層されてなる無端ベルトである。
誘導発熱層155は、厚みが5μm以上、100μm以下(望ましくは、15μm以上、30μm以下)の無端状のニッケル電鋳ベルトであり、その引張強度は、1000MPa以上、2500MPa以下である。
The fixing
The induction
整磁合金層156は、ニッケルと鉄の合金などからなり、厚みが5μm以上、100μm以下(望ましくは、15μm以上、30μm以下)の無端状のベルトであって、通常の温度では強磁性体であるがキュリー温度を超えると常磁性になる特性を有し、その引張強度は、400MPa以上、500MPa以下である。
この他の材料として、その引張強度は、400MPa以上、500MPa以下のニッケルと鉄とクロムなどを用いてもよい。
The magnetic
As other materials, nickel, iron, chromium, or the like having a tensile strength of 400 MPa or more and 500 MPa or less may be used.
弾性層157は、例えば、厚みが10μm以上、800μm以下(望ましくは、100μm以上、300μm以下)のシリコーンゴムの円筒体であり、誘導発熱層155の外周に装着されている。
ここで、弾性層157の厚さが10μm未満の場合、目的とする厚み方向の弾力性を得ることが難しくなる。
The
Here, when the thickness of the
一方、弾性層157の厚さが800μmを超える場合、誘導発熱層155で発生した熱が離型層158の外周面に達し難くなり、熱効率が悪化する傾向がある。
離型層158は、例えば、シリコーンゴム、PTFEまたはPFA等からなり、厚みが5μm以上、100μm以下(望ましくは、10μm以上、50μm以下)の無端ベルトであり、定着ローラ表面の離型性を高めている。
On the other hand, when the thickness of the
The
ここで、断熱層152、誘導発熱層155、弾性層157及び離型層158は、いずれもX軸方向における長さが等しくなっている。
一方、整磁合金層156は、これらの層よりもX軸方向における長さが短くなっている。
より具体的には、定着ローラ150の両端部において、整磁合金層156の縁部は、誘導発熱層155の縁部よりも3mm以上、10mm以下の長さ分後退し、この後退した部分に誘導発熱層155が形成されており、鍔部材159と整磁合金層156とが直に接触しないように構成されている。
Here, the
On the other hand, the magnetic
More specifically, at both ends of the fixing
これは、誘導発熱層155よりも機械的強度が劣る整磁合金層156の縁部への応力集中を軽減し、整磁合金層156の破損を防止するためである。
また、整磁合金層156の縁部が、誘導コイル173の幅方向(Y−Y’方向)における両端部よりも2mm以上、3mm以下の範囲で、外方へ張り出した構成となっている。
これは、誘導コイル173の幅方向(Y−Y’方向)の両端部に存在する漏れ磁束201が、整磁合金層156の両縁部の外方を回り込んで誘導発熱層155に侵入すると、この部分において、整磁合金層156が常磁性となっても誘導発熱層155が加熱され、後述の自己温調機能がうまく機能しなくなるので、これを防止するためである。
This is to reduce stress concentration on the edge of the magnetic
In addition, the edge of the magnetic
This is because the leakage
このような構成となっているので、整磁合金層156の幅は、記録シートSの最大幅Wmよりも長くなっており、最大幅Wmからのはみ出し量L3が15mm〜18mm程度となっている。
鍔部材159は、定着ベルト153の縁部に当接して、定着ベルト153がY軸方向に移動して蛇行するのを防止するためのものであって、ローラ軸151の両端部に嵌め込まれる。
With this configuration, the width of the magnetic
The
このような構成において、整磁合金層156が、キュリー温度以上となった場合、その部分が強磁性体から常磁性に転じ、磁束を収束する作用が失われるので、非通紙部Pの磁束密度が低下する。
これにより、誘導発熱層1155および整磁合金層1156において生じるうず電流の電流密度も低下するため、発熱が抑制され、非通紙部Pにおける温度上昇が緩和される。
In such a configuration, when the magnetic
As a result, the current density of the eddy current generated in the
上記キュリー温度は、定着に適した温度(目標温度)よりも約20℃高い温度に設定されており、これにより多数枚の小サイズの記録シートS(幅W)を連続してプリントする場合に、定着ローラ150において、ベルト幅方向において誘導加熱される部分のうち当該記録シートSが通過しない両端側の部分、即ち、非通紙部Pの温度が、当該記録シートSに熱が奪われないために目標温度を上回っても、キュリー温度を大幅に超えることがなくなって、定着ローラ150にダメージを与えるような高温に至るといったことが防止される。
The Curie temperature is set to a temperature that is approximately 20 ° C. higher than the temperature suitable for fixing (target temperature). With this, when a large number of small-sized recording sheets S (width W) are continuously printed. In the fixing
なお、設定すべきキュリー温度は、上記の温度に限られず、通紙部の温度が所定の定着温度を維持しつつ、非通紙部Pが過昇温しないように定着部5の構成等に応じて実験などにより適宜設定される。
このように定着部5は、定着ローラ150内に設けられた誘導発熱層155および整磁合金層156自体が発熱するので熱効率に優れ、さらに、整磁合金層156の作用により、定着ローラ150の非通紙部Pの過昇温を自動的に抑制することができる。
The Curie temperature to be set is not limited to the above temperature, and the fixing unit 5 is configured so that the non-sheet passing part P does not overheat while the temperature of the sheet passing part maintains a predetermined fixing temperature. Accordingly, it is appropriately set by experiment.
Thus, the fixing unit 5 is excellent in thermal efficiency because the
さらに、鍔部材159と整磁合金層156とが直に接触しないように構成されているため、機械的強度が比較的低い整磁合金層156の縁部の破損を生じにくくすることができる。
<誘導発熱層155と整磁合金層156の製造方法>
ここで、誘導発熱層155と整磁合金層156とを合わせたものを積層金属層154という。
Further, since the
<Method for Producing
Here, a combination of the
以下、積層金属層154の製造方法について説明する。
積層金属層154の製造については、公知の製造方法を用いて、以下の手順を行なえば良い。
1)ニッケル電鋳法により円柱状の中子の表面に、厚みが5μm以上、100μm以下(望ましくは、15μm以上、30μm以下)となるまでニッケル層(以下、「ニッケルベルト」という。)を形成する。
2)別途、へら絞り(スピニング)加工、しごき絞り(DI)加工等の絞り加工、あるいは、電鋳法などを用いて、ニッケルと鉄の合金を材料として、厚みが5μm以上、100μm以下(望ましくは、15μm以上、30μm以下)の円筒状であって、内径が上記ニッケルベルトの外径と等しく、幅がニッケルベルトよりも短い無端ベルト(以下、「整磁合金ベルト」という。)を形成する。
3)中子が挿入されている状態のニッケルベルトに上記整磁合金ベルトを圧入する。
4)整磁合金ベルト表面にテープなどでマスキングを施す。
5)再度、ニッケル電鋳法により、ベルト両端部のニッケル層の厚みを中央部の整磁合金部の表面と同じ厚みとなるまでメッキ処理を施す。
6)マスキングを取り除く。
Hereinafter, a method for manufacturing the
About manufacture of the
1) A nickel layer (hereinafter referred to as “nickel belt”) is formed on the surface of a cylindrical core by nickel electroforming until the thickness becomes 5 μm or more and 100 μm or less (preferably 15 μm or more and 30 μm or less). To do.
2) Separately, use a drawing process such as spatula drawing (spinning), squeezing drawing (DI), etc., or an alloy of nickel and iron, and a thickness of 5μm to 100μm (desirable) Is an endless belt (hereinafter referred to as “magnetic shunt alloy belt”) having a cylindrical shape with a diameter equal to or greater than the outer diameter of the nickel belt and shorter than the nickel belt. .
3) Press-fit the magnetic shunt alloy belt into the nickel belt with the core inserted.
4) Mask the surface of the magnetic shunt alloy belt with tape.
5) The plating process is again performed by nickel electroforming until the thickness of the nickel layer at both ends of the belt becomes the same as the surface of the magnetic shunt alloy portion at the center.
6) Remove masking.
以上のような工程を実施することにより、均一な厚みの積層金属層154が形成できる。
7)さらに、ニッケル電鋳法を用いて、上記6)の工程後における中子が挿入された状態の積層金属層154の表面に、1μm〜2μmの薄膜ニッケル層を形成しても良い。
このようにすることで、図4に示すように、誘導発熱層155a内に整磁合金層156aが埋め込まれた積層金属層154aを作成することができる。
By performing the steps as described above, the
7) Furthermore, a 1 μm to 2 μm thin nickel layer may be formed on the surface of the
By doing so, as shown in FIG. 4, a
なお、上記6)以降の工程を、以下に記載する工程8)、9)に置き換えて、上記薄膜ニッケル層を形成してもよい。
8)ニッケル電鋳法により、ベルト両端部のニッケル層の厚みを中央部の整磁合金部の表面より厚くなるまでメッキ処理を施す。
9)ベルト表面が平面になるよう表面研磨を行う。
Note that the thin film nickel layer may be formed by replacing the steps 6) and later with steps 8) and 9) described below.
8) Plating is performed by nickel electroforming until the thickness of the nickel layer at both ends of the belt is thicker than the surface of the magnetic shunt alloy portion at the center.
9) Polish the surface so that the belt surface is flat.
これらの工程を実施することにより、より均一な厚みの積層金属層154aを作成することができる。
なお、上述の定着ベルトは、機械加工を施した後において焼鈍処理を実施する。
この焼鈍は、700℃〜1000℃で30分から2時間程度行えば良い。
これは、整磁合金ベルトの作成時の絞り加工などによって、内部に歪が生じると、整磁合金の透磁率が低下して磁束密度が低下し、発熱効率が悪化するため、このような歪を除去するためである。
<変形例>
本発明は、上述のような実施の形態に限られるものではなく、次のような変形例も実施することができる。
(1)上記実施の形態では、定着ベルト153は、誘導発熱層155、整磁合金層156、弾性層157及び離型層158がこの順で積層されてなる無端ベルトであるとしたが、この構成に限るものではなく、少なくとも誘導発熱層155と整磁合金層156が含まれている定着ベルトでありさえすればよい。
(2)また、上記実施の形態では、整磁合金層156の縁部は、誘導発熱層155の縁部よりも後退し、この後退した部分に誘導発熱層155が形成され、鍔部材159と整磁合金層156とが直に接触しないように構成されているとしたが、この構成に限るものではなく、例えば、図5に示すように、単に、整磁合金層156bの縁部が、誘導発熱層155bの縁部から後退した構成であっても構わない。
By carrying out these steps, the
The fixing belt described above is annealed after being machined.
This annealing may be performed at 700 ° C. to 1000 ° C. for about 30 minutes to 2 hours.
This is because if internal distortion occurs due to drawing processing during the production of the magnetic shunt alloy belt, the magnetic permeability of the magnetic shunt alloy decreases, the magnetic flux density decreases, and the heat generation efficiency deteriorates. It is for removing.
<Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following modifications can be implemented.
(1) In the above embodiment, the fixing
(2) In the above embodiment, the edge of the magnetic
このようにしても、整磁合金層156bと誘導発熱層155bとは隙間なく接している
上、弾性層157の弾性力の作用により、外周から押圧されているので、整磁合金層156bが単独で軸方向に移動して鍔部材159と接触することはない。
(3)上記実施の形態では、定着ローラ150は、周面に断熱層152が形成されたローラ軸151が円筒状の定着ベルト153の内側に挿入されており、このとき、断熱層152と誘導発熱層155との間に0μm以上、200μm以下の隙間を設けられているとしたが、この構成に限るものではない。
Even in this case, the magnetic
(3) In the above embodiment, in the fixing
例えば、図6に示すように、定着ベルト153の外径を拡大して(以下、これを「定着ベルト253」という。)、上記隙間を数ミリ程度確保し、この隙間にローラ軸方向に延び横断面が円弧状のガイドプレート254を設けた、いわゆる、ゆるばめ式の定着装置に適用しても構わない。
要するに、第1ローラの外周を取り囲むように定着ベルトを配すると共に、定着ベルトの外側から第2ローラで押圧して、定着ベルト表面と第2ローラとの間に定着ニップを形成し、定着ベルトを周回させつつ誘導コイルで誘導加熱して、未定着画像の形成された記録シートSを定着ニップに通して、熱定着する定着装置であればよい。
For example, as shown in FIG. 6, the outer diameter of the fixing
In short, the fixing belt is arranged so as to surround the outer periphery of the first roller, and is pressed by the second roller from the outside of the fixing belt to form a fixing nip between the surface of the fixing belt and the second roller. Any fixing device may be used that heats the recording sheet S on which an unfixed image is formed by passing through the fixing nip by induction heating with an induction coil while rotating around.
このような構成では、定着ベルト253における外周の一部にのみ断熱層152を接触させているため断熱効率が高く、ウォーミングアップ時間を短縮することができるというメリットがある。
(4)なお、上記実施の形態では、タンデム型のカラープリンタについて説明したが、本発明は、これに限らず、誘導加熱方式の定着装置を備えた全ての画像形成装置に適用されるものである。
In such a configuration, since the
(4) Although the tandem type color printer has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and is applicable to all image forming apparatuses including an induction heating type fixing device. is there.
本発明は、誘導加熱により定着ベルトを加熱して記録シート上の未定着画像を熱定着させる定着装置および画像形成装置に広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to a fixing device and an image forming apparatus that heat-fix an unfixed image on a recording sheet by heating a fixing belt by induction heating.
1 プリンタ
3 画像プロセス部
3Y,3M,3C,3K 作像部
4 給紙部
5 定着部
10 光学部
11 中間転写ベルト
12 駆動ローラ
13 従動ローラ
31 感光体ドラム
32 帯電器
33 現像器
34 一次転写ローラ
35 クリーナ
41 給紙カセット
42 ローラ
43 搬送路
44 タイミングローラ対
45 二次転写ローラ
46 二次転写位置
60 制御部
71 排出ローラ対
72 排出トレイ
150 定着ローラ
151 ローラ軸
150a 内部ローラ
151 ローラ軸
152 断熱層
153,153a 定着ベルト
154,154a 積層金属層
155,155a,155b 誘導発熱層
156,156a,156b 整磁合金層
157 弾性層
158 離型層
159 鍔部材
160 加圧ローラ
161 ローラ軸
162 弾性層
163 離型層
170 磁束発生部
173 誘導コイル
201 漏れ磁束
254 ガイドプレート
DESCRIPTION OF
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、無端状であって、無端となっている周方向に回転可能に支持されたベルトと、前記ベルトの外周面に当接し、前記ベルト表面との間に定着ニップを形成する加圧部材とを有し、前記ベルトを誘導コイルで発生させた高周波磁界により誘導加熱し、未定着画像の形成されたシートを前記定着ニップで挟持しつつ前記ベルトの回転を伴って搬送しながら熱定着する定着装置であって、前記ベルトにおける前記周方向と直交する方向の両端側に、前記ベルトの蛇行を規制する1対の鍔部が設けられており、前記ベルトは、所定温度を超えると強磁性から常磁性に可逆的に変化する整磁合金層と、前記整磁合金層よりも機械的強度が高く、前記誘導コイルにより誘導加熱される誘導発熱層とを含み、前記整磁合金層の幅は、前記誘導発熱層よりも狭く、前記ベルトにおける前記周方向と直交する方向の両端部において、整磁合金層の縁部がベルト中央寄りに後退しており、前記誘導コイルは、前記誘導発熱層と対向する位置に配され、前記周方向と直交する方向において、前記整磁合金層及び前記誘導発熱層の幅は、前記誘導コイルの幅よりも大きいことを特徴とする。 To achieve the above object, a fixing device according to the present invention is an endless, belt rotatably supported in the circumferential direction that is the endless, in contact with the outer peripheral surface of the belt, the belt A pressure member that forms a fixing nip with the surface, the belt is induction-heated by a high-frequency magnetic field generated by an induction coil, and a sheet on which an unfixed image is formed is sandwiched by the fixing nip A fixing device that performs heat fixing while being conveyed with rotation of the belt, and is provided with a pair of flanges that regulate meandering of the belt on both ends of the belt in a direction perpendicular to the circumferential direction. The belt has a magnetic shunt alloy layer that reversibly changes from ferromagnetic to paramagnetic when a predetermined temperature is exceeded, and has a mechanical strength higher than that of the magnetic shunt alloy layer, and is induction-heated by the induction coil. Including heating layer The width of the magnetic shunt alloy layer is smaller than the induction heating layer, at both ends in a direction orthogonal to the circumferential direction of the belt, the edge of the magnetic shunt alloy layer has retreated to the belt near the center, the The induction coil is disposed at a position facing the induction heating layer, and the width of the magnetic shunt alloy layer and the induction heating layer is larger than the width of the induction coil in a direction orthogonal to the circumferential direction. And
ベルト両端部において、整磁合金層の縁部がベルト中央寄りに後退して、鍔部と整磁合金層とが接触しないように構成されているため、整磁合金層の縁部に生じる応力が低下し、この縁部の破損を防止することができる。
また、誘導コイルの両端部から洩れだした磁束により、誘導発熱層の端部が加熱されることが防止できる。
また、前記整磁合金層は、ニッケルと鉄の合金からなり、前記誘導発熱層は、ニッケルからなることが望ましい。
At both ends of the belt, the edge of the magnetic shunt alloy layer recedes toward the center of the belt so that the collar and the magnetic shunt alloy layer do not come into contact with each other. Can be prevented and damage to the edge can be prevented.
Moreover, it can prevent that the edge part of an induction heating layer is heated by the magnetic flux which leaked from the both ends of the induction coil.
Preferably, the magnetic shunt alloy layer is made of an alloy of nickel and iron, and the induction heating layer is made of nickel.
誘導発熱層の材料となっているニッケルは、整磁合金層の材料となっているニッケルと鉄の合金よりも機械的強度が高いため、誘導発熱層の縁部を鍔部に接触させても、破損を生じにくくすることができる。
さらに、前記周方向と直交する方向における前記整磁合金層の幅は、前記定着ニップを通過する記録シートの最大幅よりも大きいことが好ましい。
Nickel, which is the material of the induction heating layer, has higher mechanical strength than the alloy of nickel and iron, which is the material of the magnetic shunt alloy layer, so even if the edge of the induction heating layer is brought into contact with the buttocks It can be made difficult to cause damage.
Furthermore, it is preferable that the width of the magnetic shunt alloy layer in the direction orthogonal to the circumferential direction is larger than the maximum width of the recording sheet passing through the fixing nip .
これにより非通紙領域における過昇温を効果的に抑制できる。
また、前記整磁合金層の縁部が前記誘導発熱層よりもベルト中央寄りに後退した部分には、前記誘導発熱層が形成されていることが望ましい。
なお、本発明は、上記定着装置を備えた画像形成装置としてもよい。
Thereby, excessive temperature rise in the non-sheet passing region can be effectively suppressed.
In addition, it is desirable that the induction heating layer is formed in a portion where the edge portion of the magnetic shunt alloy layer recedes closer to the center of the belt than the induction heating layer.
Note that the present invention may be an image forming apparatus including the fixing device.
Claims (5)
前記第1ローラの軸方向両端部には、前記ベルトの蛇行を規制する1対の鍔部が設けられており、
前記ベルトは、
所定温度を超えると強磁性から常磁性に可逆的に変化する整磁合金層と、
前記整磁合金層よりも機械的強度が高く、前記誘導コイルにより誘導加熱される誘導発熱層とを含み、
前記整磁合金層の幅は、前記誘導発熱層よりも狭く、前記ベルト両端部において、整磁合金層の縁部がベルト中央寄りに後退していることを特徴とする定着装置。 An endless belt is disposed so as to surround the outer periphery of the first roller, and is pressed by the second roller from the outside of the belt to form a fixing nip between the belt surface and the second roller. And a fixing device for inductively heating the belt with a high-frequency magnetic field generated by an induction coil, and thermally fixing a sheet on which an unfixed image is formed through the fixing nip,
A pair of flanges that regulate meandering of the belt are provided at both axial ends of the first roller,
The belt is
A magnetic shunt alloy layer that reversibly changes from ferromagnetic to paramagnetic above a predetermined temperature;
A mechanical strength higher than that of the magnetic shunt alloy layer, and an induction heating layer that is induction-heated by the induction coil,
The fixing device according to claim 1, wherein a width of the magnetic shunt alloy layer is narrower than that of the induction heating layer, and an edge portion of the magnetic shunt alloy layer recedes toward the belt center at both ends of the belt.
前記誘導発熱層は、ニッケルからなることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The magnetic shunt alloy layer is made of an alloy of nickel and iron,
The fixing device according to claim 1, wherein the induction heating layer is made of nickel.
前記整磁合金層及び前記誘導発熱層における第1ローラの軸方向における幅は、前記誘導コイルにおける第1ローラの軸方向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の定着装置。 The induction coil is disposed at a position facing the induction heating layer,
4. The width in the axial direction of the first roller in the magnetic shunt alloy layer and the induction heating layer is larger than the axial width of the first roller in the induction coil. 5. The fixing device described.
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