JP2014142518A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトをコイルが外部から覆う構成にしたので、ベルトとコイルを分離することが可能で、構成が簡略化され、メンテナンスが容易である定着装置を提供する。
【解決手段】発熱層２３と、磁束４１を発生させ、発熱層２３を誘導加熱する励磁コイル１５と、発熱層２３を介し、励磁コイル１５と対向する位置に配置された磁束調整部材１６とを有する定着装置であって、磁束調整部材１６がキュリー温度以下では磁束を遮蔽し、発熱層２３を加熱するが、磁束調整部材１６がキュリー温度以上では磁束４１を透過し、透過した磁束４１が励磁コイル１５から発生する磁束４１と干渉することで加熱を抑制する。
【選択図】図５

Description

本発明は、熱と圧とを加えて記録媒体上のトナーを記録媒体に定着する定着装置および画像形成装置に関し、特に、電磁誘導加熱を用いて定着を行う定着装置および画像形成装置に関する。

近年、省エネルギへの観点から、定着装置の通紙可能状態までの高速立上げによる立ち上り時間の短縮が必要になってきており、従来のハロゲンヒータよりも熱変換効率が高い電磁誘導加熱を用いたＩＨヒータを熱源とする熱ローラやベルトを用いた定着装置が提案されている。

電磁誘導加熱方式には、発熱部材である電磁誘導発熱性層が薄いため、ベルト加熱方式同様、定着ローラの長手方向の温度分布を制御することが難しいという課題がある。定着装置には、小サイズの記録媒体を連続的に定着する場合に、定着ローラの一部または全部に過昇温が生じることがあった。

一般的な画像形成装置は、幅方向のサイズが異なる数種類の記録媒体に対して、画像形成ができるように構成されている。ここで、幅方向サイズの異なる記録媒体とは、ＪＩＳ寸法のＡ列やＢ列における種々の定形サイズの記録媒体の他に、不定形サイズの記録媒体も含まれる。

また、同一サイズ（例えば、Ａ４サイズ）の記録媒体であっても、長手方向を搬送方向にした場合と、短手方向（長手方向に直交する方向）を搬送方向にした場合とでは、幅方向サイズの異なる記録媒体を扱っていることになる。

このような幅方向サイズの異なる記録媒体を定着装置で定着する場合には、記録媒体の幅方向サイズに応じて、定着部材の幅方向の熱分布が変動して、温度ムラが生じてしまう場合があった。

例えば、幅方向サイズの小さな記録媒体を通紙して定着する場合には、その記録媒体の幅方向サイズに対応する定着ローラの位置（通紙領域）では熱が多く奪われて、その他の位置（非通紙領域）に比べて定着温度が低くなる。

このような現象は、幅方向サイズの小さな記録媒体を連続的に通紙するような場合に、特に顕著になる。この課題に対し、誘導加熱方式では、消磁部材を利用する方法が提案されている。

特許文献１には、キュリー温度以上になることで磁性、非磁性が変化する磁束調整部材と金属板を配置し、磁束調整部材を励磁コイルと金属板の間に介し、磁束調整部材がキュリー温度以上になったとき、金属板による反発磁束が励磁コイルによる誘導磁束を打ち消す形で自己温度制御機能を発揮させる方式が開示されている。

また、特許文献２には、磁束発生手段としての誘導加熱部は、ループ状に形成されたコイル部で構成されることが開示されている。定着ベルト及び支持ローラの一部は、ループ状のコイル部のループ内に挟入されている。コイル部は、定着ベルト及び支持ローラ（発熱部材）の表裏面を１回挟むように離間して巻回されている。

しかし、特許文献１に開示されている技術では、磁束調整部材を用いる構成において、磁束調整部材と金属板を用いるため、コスト高、スペースの確保が必要という問題があった。

また、特許文献２に開示されている技術では、定着ベルトに対しコイルが巻かれている構成になっており、これを実現するためには励磁コイルを分割、接着するコネクタが必要、乃至はコイルを巻く時点でベルトも巻き込んで巻くというどちらかを行わねばならず、実現が容易ではないという問題があった。

本発明は、前記課題を解決するためのものであり、その目的とするところは、定着ベルトをコイルが外部から覆う構成にしたので、ベルトとコイルを分離することが可能で、構成が簡略化され、メンテナンスが容易である定着装置を提供することである。

かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する。

本発明に係る定着装置は、発熱層と、磁束を発生させ、前記発熱層を誘導加熱する励磁コイルと、前記発熱層を介し、前記励磁コイルと対向する位置に配置された磁束調整部材と、を有する定着装置であって、前記磁束調整部材がキュリー温度以下では磁束を遮蔽し、前記発熱層を加熱するが、前記磁束調整部材がキュリー温度以上では磁束を透過し、透過した磁束が前記励磁コイルから発生する磁束と干渉することで加熱を抑制することを特徴とする。

本発明によれば、定着ベルトをコイルが外部から覆う構成にしたので、ベルトとコイルを分離することが可能で、構成が簡略化され、メンテナンスが容易である。

本実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略図である。 本実施形態に係る定着装置の概略図である。 本実施形態に係る定着ベルトの層構成を示す図である。 磁束調整部材がキュリー温度以下の場合の磁束概念図である。 磁束調整部材がキュリー温度以上の場合の磁束概念図である

以下、本実施形態について図面により詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る定着装置１を設けた画像形成装置２の概略図である。電子写真方式の画像形成装置２は、画像入力装置、感光体、現像装置、転写装置、給紙装置、本定着装置、排紙装置を備えている。

給紙装置７によって、用紙が転写部へ搬送される。一方、書き込み装置３によってスキャナによる信号もしくはプリンタによる信号によって、現像装置４内の感光体上に露光される。感光体上に露光された潜像は現像装置４によって転写ベルトに作像され、転写装置５によって、搬送されてきた転写紙に未定着トナー像が転写される。

そして、未定着トナー像は定着装置１で定着される。また、両面時には両面装置６で記録媒体が反転され、再び転写装置５へ搬送される。トナー像が定着された転写紙は、分離装置によって定着ベルトから剥離され、排紙される。

次に、本実施形態に係る定着装置１を説明する。図２は、本実施形態に係る定着装置１の概略図である。定着装置１は、定着ローラ１１、加圧ローラ１２、定着ベルト１３、加熱ローラ１４、励磁コイル１５、磁束調整部材１６を有している。

磁束調整部材１６は定着ベルト１３に対向する位置に設置され、励磁コイル１５は加熱ローラ１４と定着ベルト１３とを覆うように、定着ベルト１３の外側に設置されている。励磁コイル１５の両端部は、ベルト１３と磁束調整部材１６とを介して対向した位置に配置されている。

定着装置１において、定着部材としての定着ベルト１３は、駆動ロ一ラである定着ローラ１１、従動ロ−ラである加熱ローラ１４に支持され張架され、回転走行する。加圧ローラ１２は定着ローラ１１と定着ベルト１３を介して対峙して設けられており、加圧ローラ１２は図示しない加圧機構により定着ベルト１３を介して定着ローラ１１に加圧される。

また、テンションローラにより、定着ベルト１３の加熱ローラ１４への接触面積を大きくすることができ、より多くの熱を加熱ローラ１４から定着ベルト１３へと伝えることができる。定着ベルト１３は、定着ローラ１１が図示しない駆動機構で回転駆動されることにより回転し、加圧ローラ１２は定着ベルト１３に連れ回りする。加圧ローラ１２には、駆動を掛けても良い。

定着ベルト１３の表面温度は、図示しない温度検知素子により検知され、図示しない温度制御部がその温度検知素子の出力値に基づいて定着ヒータを定着ベルト１３の表面温度が所定の設定温度になるように制御する。

未定着トナーを担持した用紙は定着装置に搬入されて定着ベルト１３と加圧ローラ１２とのニップ部を通過し、所定の温度に制御されている定着ベルト１３と加圧ローラ１２とのニップ部でトナーが溶融定着され、装置本体外に送り出される。

図３は、本実施形態に係る定着ベルト１３の層構成を示す図である。定着ベルト１３は、ＰＦＡ層２１とシリコーンゴム２２と銅メッキ（発熱層）２３とポリイミド基材２４とから構成されている。定着ベルト１３は、磁束調整部材でできていて、磁束調整部材のキュリー温度は、１８０℃以上である。発熱層２３は、感温磁性部材の表面にメッキされた銅である。

図４は、磁束調整部材１６がキュリー温度以下の場合の磁束概念図である。図５は、磁束調整部材１６がキュリー温度以上の場合の磁束概念図である。

図２，４，５に示すように、励磁コイル１５の両端部は、定着ベルト１３、磁束調整部材１６を介して対向するように配置され、本実施形態では、励磁コイル１５、定着ベルト１３、磁束調整部材１６は、それぞれの面が平行配置されている。これにより、磁束調整部材１６がキュリー温度以下の場合には、図４に示すように、励磁コイル１５から発生する磁束３１は自身の影響を受けることがなく、定着ベルト１３の発熱層２３を加熱する。

しかし、小サイズ紙の連続通紙等で磁束調整部材１６の一部がキュリー温度を超えた場合には、図５に示すように、励磁コイル１５が自身から発生する逆向きの磁束４１の影響を受ける。これにより、定着ベルト１３上で磁束４１がキャンセルされることで、定着ベルト１３の発熱層２３の加熱を抑制することができる。

本実施形態によれば、定着ベルトをコイルが外部から覆う構成にしたので、ベルトとコイルを分離することが可能で、構成が簡略化され、メンテナンスが容易である。
また、定着装置においては、キュリー温度以上で磁束調整部材が磁束を透過し、透過した磁束が励磁コイル自身と干渉するので、加熱を抑制することができる。

また、従来の磁束調整部材を用いた定着装置における遮蔽部材や、磁束調整部材の駆動を用いる必要がなくなり、低コスト、省スペースを実現することができ、かつ端部温度上昇などの過昇温を抑制することができる。

なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

１ 定着装置
２ 画像形成装置
１１ 定着ローラ
１２ 加圧ローラ
１３ 定着ベルト
１４ 加熱ローラ
１５ 励磁コイル
１６ 磁束調整部材
２１ ＰＦＡ層
２２ シリコーンゴム
２３ 銅メッキ（発熱層）
２４ ポリイミド基材
３１ 磁束

特開２０００−３０８５０号公報 特開２００７−７９１３１号公報

Claims (7)

1. 発熱層と、磁束を発生させ、前記発熱層を誘導加熱する励磁コイルと、前記発熱層を介し、前記励磁コイルと対向する位置に配置された磁束調整部材と、を有する定着装置であって、
   前記磁束調整部材がキュリー温度以下では磁束を遮蔽し、前記発熱層を加熱するが、前記磁束調整部材がキュリー温度以上では磁束を透過し、透過した磁束が前記励磁コイルから発生する磁束と干渉することで加熱を抑制することを特徴とする定着装置。
2. さらに、未定着画像を定着するベルトを有し、
   前記励磁コイルは前記ベルトの外側を覆うことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記ベルトが磁束調整部材でできていることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
4. 前記磁束調整部材のキュリー温度が１８０℃以上であることを特徴とする請求項項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記発熱層が感温磁性部材の表面にメッキされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記発熱層が銅であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

Images