JP2015111237A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加熱部材2Aの加熱に用いられる励磁コイル2Bは、両端が折り返されたターン部に連続する延長部を備えて構成され、加熱部材2Aは、感温性磁性体による磁性・非磁性の切り換えにより加熱領域および非加熱領域を選択可能であるとともに、励磁コイル2Bの延長方向に平行する軸方向両端を支軸6により支持された回転体が用いられ、支軸6は、感温性磁性体よりも電気抵抗率が低い非磁性体が用いられて回転体内部6Aと回転体を支持する支持部6Bとで外径を異ならせた段付き軸で構成され、該外径のうちで、最大外径部6Aの端部が励磁コイル2Bのターン部よりも外側に配置されてなる。
【選択図】図3
Description
この方式は、一般に知られている熱ローラ定着方式と違って、加熱ローラなどの加熱機構を要することなく、定着に用いられる定着ローラやベルトなどの部材自体に生起される渦電流による発熱が可能である。このため、定着部材自体を加熱源とすることができ、昇温に要する時間も短縮できる利点がある。
つまり、定着ローラの長手方向あるいはベルトの幅方向において、例えば、幅方向センター基準方式(中央通紙方式)で記録媒体として用いられる記録紙が搬送される場合、記録紙の幅方向中央部が対応する通紙領域では熱が奪われて温度が低下する。
これに対し、幅方向両端部に対応する非通紙領域では熱が奪われないことにより温度の低下が少なくなり、過昇温となる虞がある。
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器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。
励磁コイルに対向させてキューリー温度以上で磁性・非磁性を切り換え可能な感温磁性金属を配置し、これら両者間に金属板を配置することで、感温磁性金属がキューリー温度以上の時に金属板からの反撥磁束により励磁コイルからの誘導磁束を打ち消す構成である(例えば、特許文献1,2)。
この構成では、整磁合金がキューリー温度以上に達した時点で金属板への磁束の透過を可能にすることで金属板に励磁コイルからの磁束に対する反発磁束を生成して励磁コイルによる誘導磁束を打ち消すことができる自己温度制御機能を利用している。
このような観点からすると、各特許文献に開示された構成を検討すると、上述した間隔を小さくできないという不具合がある。
つまり、特許文献1,2に開示の構成では、消磁部材が感温磁性合金とコイルに対して隙間を設けた状態で配置されている。このため、感温磁性合金ローラにコイルを近づけることができずに加熱効率を向上させることが難しくなる。
このため、発熱を必要とする領域での発熱効率の低下による所定温度への立ち上がりの遅延化や、所定温度の維持が難しくなる虞があるばかりでなく、非通紙領域とされる端部での過昇温防止効率も低下する虞がある。
また、特許文献4に開示の構成では、加熱ローラとコイルの間に配置された消磁部材がコイルのホルダに対し回転駆動されるものの、コイルと消磁ギャップを確保できておらず、自己温度制御機能にばらつきが出てしまう虞がある。
この結果、消磁部材を用いた場合でも加熱効率の向上が期待できない場合があると共に、自己温度制御機能が不十分となるために、非通紙領域端部での過昇温を確実に防止することが難しくなる虞がある。
前記励磁コイルは、両端が折り返されたターン部に連続する延長部を備えて構成され、
前記加熱部材は、前記感温性磁性体による磁性・非磁性の切り換えにより加熱領域および非加熱領域を選択可能であるとともに、前記励磁コイルの延長方向に平行する軸方向両端を支軸により支持された回転体が用いられ、
前記支軸は、前記感温性磁性体よりも電気抵抗率が低い非磁性体が用いられて前記回転体内部と該回転体を支持する支持部とで外径を異ならせた段付き軸で構成され、該外径のうちで、最大外径部の端部が前記励磁コイルのターン部よりも外側に位置決めされていることを特徴とする定着装置にある。
しかも、消磁部材が加熱部材の支軸であるので、励磁コイルと感温性磁性体を含む加熱部材との間に消磁部材を設けないですむことから両者間の対向間隔を小さくできることにより通紙部での加熱効率を向上させることができる。
図1は、本発明の実施形態に係る定着装置の構成を説明するための図である。
図1において定着装置1は、ローラで構成された発熱体2および加圧ローラ3に対向当接可能な定着ローラ4との間に掛け回された定着ベルト5を備えたベルト定着方式が採用されている。
発熱体2は、回転可能な加熱部材に相当する加熱ローラ2Aの外側に励磁コイル2B、アーチコア部材2C、コイル支持体2Dが配置されている。
発熱層2A1は、感温性磁性体2A2の表面に設けられたCuメッキ等の導電性メッキで構成されて渦電流を生成しやすくして発熱性を向上させている。
感温性磁性体2A2には、整磁合金が用いられている。整磁合金としては、組成の調整により、キューリー温度が例えば100〜300°Cになるように形成された磁性体(例えば鉄、ニッケルを含む整磁合金材料)が用いられている。
感温性磁性体2A2は、キューリー温度を境に磁性・非磁性に切り替わる特性を有し、磁性・非磁性の切り替わりにより発熱層2A1に対する透磁状態を制御して発熱層2A1での加熱領域および非加熱領域を選択できる部材である。感温性磁性体2A2としては、上述したローラ状の他に、フィルム状、エンドレスベルト状などが選択可能である。
このため、定着ベルト5は、ポリイミド樹脂からなる基材のみで構成され、自身には発熱層を備えていなくても加熱ローラ2Aによる加熱により所定温度に加熱されるようになっている。
支軸6には、加熱ローラ2Aに含まれている感温性磁性体よりも電気抵抗率が低いアルミニウムまたはその合金を用いた非磁性体が用いられている。
消磁部材として用いられる支軸6は、少なくとも励磁コイル2Bが捲き回されている領域(図1中、符号θで示す領域)よりも広い範囲を覆うことができる領域とされている。
消磁部材として用いられる支軸6は、感温性磁性体2A2による加熱領域および非加熱領域が選択された場合の透過した磁束を受けて渦電流を生じさせるようになっている。
トナーTnを担持した記録用紙Pは、トナー担持面を、加熱ローラ2Aに掛け回されている定着ベルト5と加圧ローラ3との間を挟持搬送される間に加熱および加圧されてトナーTnを融解・浸透される。
本実施例の特徴は、消磁部材の構成にあり、特に、消磁部材として特別な部材を設けるのではなく既存構成部材である加熱ローラ2Aの支軸を用いる点にある。
図2には、加熱ローラ2Aの要部断面が示されている。
図2において、発熱体2に用いられる加熱ローラ2Aは、軸方向両端に設けられているフランジ7を支軸6によって回転自在に支持されている。
支軸6は、軸方向において、回転体内部に相当する加熱ローラ2Aの内部と加熱ローラ2Aのフランジ7が位置する支持部とで外径を異ならせた段付き軸で構成されている。
支軸6の段付き部は、回転体である加熱ローラ2Aに位置する外径が最大外径部6Aとされ、加熱ローラ2Aの支持部の外径部が最小外径部6Bとされている。
また、最大外径部6Aと最小外径部6Bとの段差に関しては、最大外径部6Aがφ31〜34、段差1〜10mmから選択され、大型化を避けるためには、最大外径部6Aをφ32、段差5mm程度とすることが好ましい。
本実施例では、励磁コイル2Bのターン部よりも外側に位置する支軸6の最大外径部は、ターン部から0.5〜10mmの範囲で、好適には1mmが選択されている。これにより、支軸6の最大外径部6Aの軸方向長さを不用意に長くすることがないので、装置の大型化を避けることができる。
なお、本実施例では段付き軸として、大径部と小径部による1段差としているが、例えば、大径部、中径部、小径部として2段差、若しくはそれ以上としてもよい。なお、本実施例で、大径部と小径部間の段差は、斜めとすることを妨げないものの、より好適には図2のように、支軸6の回転軸に対し垂直な断面とすることが好ましい。また、中径部を有する場合その中径部の軸方向の幅は出来るだけ短くする方が、装置の大型化を妨げない。
これにより、加熱ローラの支持部材とは別に消磁部材を設ける場合と違って加熱ローラの大型化を防止して定着装置の小型化が可能となる。
しかも、発熱体側に発熱層を設けることにより、定着ベルトには発熱層を設けなくてもよいので、定着ベルトの構成を簡略化してコスト低下を図ることも可能となる。
図4において画像形成装置の構成を説明すると次の通りである。
図4には、胴内排紙型画像形成装置が示されており、装置の略中央には画像形成部Aが配置され、この画像形成部Aのすぐ下方に給紙部Bが配置されている。なお、必要に応じ別の給紙装置を下部に増設することができる。
感光体A1の表面に帯電処理を行う帯電装置A2、画像情報を感光体表面にレーザ光で照射する露光装置A10、感光体A1の表面に露光されて形成された静電潜像を可視化する現像装置A3が配置されている。
また、各感光体A1の近傍には、複数の感光体A1上でそれぞれ現像されたトナー像を重ね合わせる中間転写装置A4、用紙に転写する転写装置A5が配置されている。
転写後の未転写トナー除去ができる位置には、転写後、感光体表面および中間転写装置A4さらには転写装置A5に残留するトナーを除去回収するクリーニング装置A6が配置されている。
クリーニング装置A6には、感光体A1および中間転写装置A4での像担持体表面の摩擦係数を下げるための潤滑剤塗布装置A7も配置されている。
一方、転写装置A5を通過した記録用紙に担持されているトナー像を定着するために、図1乃至図3において説明した定着装置(便宜上、符号A8で示す)が用紙の搬送経路で転写位置A5の下流に配置されている。
また、同様の理由からクリーニング装置A6と潤滑剤塗布装置A7とが一つのユニット内に収容され、中間転写装置A4に対して着脱可能とされている。さらに、クリーニング装置A6と潤滑剤塗布装置A7と転写装置A5に用いられる転写部材とを一体的に収容し、本体装置に対して着脱可能にしている。定着装置を通過した用紙は排紙ローラA9を経て排紙収納部Dに排紙収納される。
これは、有効クリーニング領域は、クリーニング性等によって決定されるが、潤滑剤はクリーニングブレードに接触している全体に塗布することが必要になる。
2 発熱体
2A 加熱ローラ
2A1 発熱層
2A2 感温性磁性体
2B 励磁コイル
2E1 係止片
3 加圧ローラ
4 定着ローラ
5 定着ベルト
6 支軸
6A 最大外径部
6B 最小外径部
7 フランジ
7B 軸受け
8 軸受け部材
Claims (7)
- 磁束を発生させて誘導加熱を行う励磁コイル、該励磁コイルによる誘導加熱により発熱する発熱層および該発熱層を挟んで前記励磁コイルに対向し、組成の調整によりキューリー温度を境に磁性・非磁性に切り替わる感温性磁性体を含む加熱部材を備えた定着装置であって、
前記励磁コイルは、両端が折り返されたターン部に連続する延長部を備えて構成され、
前記加熱部材は、前記感温性磁性体による磁性・非磁性の切り換えにより加熱領域および非加熱領域を選択可能であるとともに、前記励磁コイルの延長方向に平行する軸方向両端を支軸により支持された回転体が用いられ、
前記支軸は、前記感温性磁性体よりも電気抵抗率が低い非磁性体が用いられて前記回転体内部と該回転体を支持する支持部とで外径を異ならせた段付き軸で構成され、該外径のうちで、最大外径部の端部が前記励磁コイルのターン部よりも外側に位置決めされていることを特徴とする定着装置。 - 前記支軸は、最小外径部が軸受け部材に支持され、前記加熱部材に用いられる回転体の軸方向両端部が前記最小外径部に対して回転可能に支持されていることを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 前記加熱部材の発熱層は、前記励磁コイルと対向する側に配置され、その表面が導電性メッキを施されていることを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。
- 前記発熱層には銅が用いられていることを特徴とする請求項1または3に記載の定着装置。
- 前記感温性磁性体は、ローラ状、フィルム状あるいはエンドレスベルト状の少なくともいずれか一つが用いられていることを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。
- 前記加熱部材に用いられる回転体内部に位置する前記支軸の最大外径部は、断面方向において該回転体を挟んだ前記励磁コイルとの対向距離が3.2〜6.2mmとされていることを特徴とする請求項1乃至6のうちのいずれかに記載の定着装置。
- 請求項1乃至7のうちのいずれか一つに記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
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