JP2015118232A - 像加熱装置 - Google Patents
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Description
記録材が担持する画像を加熱する像加熱装置であって、
発熱層を有する筒状の回転体と、
前記回転体の回転軸方向に磁場を形成する磁場発生手段と、
を有し、前記磁場発生手段に交流電流を流すことで前記回転体の周回方向に誘導電流を生じさせて、前記誘導電流により前記回転体が発熱する像加熱装置において、
前記発熱層は、前記回転軸方向で電気的に分割した複数の分割発熱層によって形成されていることを特徴とする。
記録材が担持する画像を加熱する像加熱装置であって、
発熱層を有する筒状の回転体と、
前記回転体の回転軸方向に磁場を形成する磁場発生手段と、
を有し、前記磁場発生手段に交流電流を流すことで前記回転体の周回方向に誘導電流を生じさせて、前記誘導電流により前記回転体が発熱する像加熱装置において、
前記発熱層は、前記回転軸方向で電気的に分割するとともに、前記回転体の厚み方向で電気的に分割した複数の分割発熱層によって形成されていることを特徴とする。
図9を参照して、本発明に係る像加熱装置を定着装置として搭載する画像形成装置を説明する。図1は電子写真記録技術を用いた画像形成装置(本実施例ではモノクロプリンタ)100の一例の概略構成を表わす断面図である。
(2)定着装置B
(2−1)概略構成
図2は本実施例に係る定着装置Bの短手方向の断面図である。ここで、短手方向の断面図とは、記録材Pの搬送方向と平行な方向で切断した断面図をいう。この短手方向の断面図については以下の説明においても同様とする。
定着装置Bは、画像形成装置100の画像形成動作が開始されると、所定のタイミングに合わせて、スリーブ1を電磁誘導加熱すると共に、加圧ローラ7をモータ(不図示)の回転駆動により矢印方向に回転する(図2参照)。スリーブ1は、スリーブ内面がニップ部形成部材9の平面9aと接触しながら加圧ローラ7の回転に追従して矢印方向に回転する。高周波コンバータ5は、励磁コイル3に、給電接点部3a,3bを介して高周波電流を供給する。制御回路6(図3参照)は、スリーブ1の表面温度を検知する温度検知素子4によって検出された温度を基に高周波コンバータ5を制御する。これにより、スリーブ1を電磁誘導加熱してスリーブの表面温度を所定の目標温度(約150℃〜200℃)に維持、調整する。
図4を参照して、スリーブ1の発熱原理を説明する。図4の(a)は発熱層1aの短手方向の断面においてスリーブ1に流れる電流とスリーブに生成される磁場を表わした模式図である。図4の(b)は発熱層1aの長手方向においてスリーブ1に流れる電流を表わした模式図である。
t: スリーブ厚み
f: 周波数
Bm: 最大磁束密度
ρ: 抵抗率
ke: 比例定数
磁性コア2より生じる磁力線は、スリーブ1の回転軸方向Xa(図3参照)と平行に生じるため、周回電流Jは、スリーブの回転軸方向Xaと直交する周回方向に流れる。したがって、スリーブ1の回転軸方向Xaに電気的に分割した各分割発熱層1a1にそれぞれ周回電流Jが流れる。
図5はスリーブ1の発熱層1aの破損の有無による電流の流れ方の説明図である。図5の(a)は本実施例の発熱層1aの場合の電流の流れ方の例を示している。図5の(b)は比較のために発熱層1aが長手方向で分割されていない場合の電流の流れ方の例を示している。
本実施例では、実施例1のスリーブ1の代わりに、筒状のフィルム(筒状の回転体)11を用いた定着装置Bを説明する。実施例1の定着装置Bと同じ構成の、磁性コア2、励磁コイル3、及び加圧ローラ7などの部材の説明は省略する。
周回抵抗Rは、
R=(ρ×フィルムの発熱層の直径)/(フィルムの発熱層の厚み×フィルムの発熱層の長手幅)
という計算式で算出できる。
周回抵抗Rが高すぎると発熱層11bに周回電流Jが流れず発熱層は発熱しない。一方、周回抵抗Rが低すぎると抵抗が小さいため発熱層は発熱量が小さくなり必要な熱量を発生できない。
本実施例の定着装置Bの、その他の効果としては、以下に示すように、「非通紙部の温度上昇を軽減する効果」や、「漏れ磁束による発熱を抑制する効果」がある。
一般に、たとえば小サイズの記録材Pをニップ部Nに連続して導入した場合、ニップ部において記録材が通過しない非通過領域は記録材に熱が奪われないため熱がこもり温度が高くなる(非通過部昇温)。フィルムの長手方向の熱伝導が低い場合は、非通過領域と記録材が通過する通過領域との温度差が解消されにくい。そのため、小サイズの記録材をニップ部に連続して導入した直後に、大サイズの記録材Pをニップ部Nに導入すると、温度差が原因となって画像不良となってしまう場合がある。しかしながら、本実施例の定着装置Bにおいては、上記したような非通過領域の温度上昇を軽減できるという効果がある。
一般に、磁性コア2で閉磁路を形成する構成の場合は、フィルム11の長手方向の端部の磁束を回転軸方向Xbに平行に維持しやすい。これに対し、磁性コア2で開磁路を形成する構成の場合は、特にフィルム11の長手端部においては磁束を回転軸方向Xbに平行に維持することが難しく、発熱層11bの厚さ方向に貫く磁束(漏れ磁束)が発生する場合がある。この漏れ磁束は、発熱層11bの厚み方向に発生するため、その部分で磁束を打ち消すように磁束に対して同心円状に渦電流が流れ、発熱する。このような発熱は、周回電流Jと異なり、先に示したような自己温度差抑制効果は見られないため、小サイズの記録材Pをニップ部Nに連続して導入する場合、非通過部昇温が問題となってしまう。
本実施例では、実施例2のフィルム11の発熱層11bの代わりに、周囲を絶縁処理した金属薄層を積層して形成した発熱層12bを用いた筒状のフィルム(筒状の回転体)12を備える定着装置Bを説明する。実施例1の定着装置Bと同じ構成の、磁性コア2、励磁コイル3、及び加圧ローラ7などの部材の説明は省略する。
本実施例では、実施例2のフィルム11の発熱層11bの代わりに、薄い三層の金属箔を積層して形成した発熱層13bを用いた筒状のフィルム(筒状の回転体)12を備える定着装置Bを説明する。実施例1の定着装置Bと同じ構成の、磁性コア2、励磁コイル3、及び加圧ローラ7などの部材の説明は省略する。
本発明に係る画像加熱装置は実施例のような定着装置としての使用に限られない。記録材に一旦定着された画像(定着済み画像)或いは仮定着された画像(半定着画像)の光沢度などを改質する画像改質装置としても有効に使用できる。
Claims (6)
- 記録材が担持する画像を加熱する像加熱装置であって、
発熱層を有する筒状の回転体と、
前記回転体の回転軸方向に磁場を形成する磁場発生手段と、
を有し、前記磁場発生手段に交流電流を流すことで前記回転体の周回方向に誘導電流を生じさせて、前記誘導電流により前記回転体が発熱する像加熱装置において、
前記発熱層は、前記回転軸方向で電気的に分割した複数の分割発熱層によって形成されていることを特徴とする像加熱装置。 - 記録材が担持する画像を加熱する像加熱装置であって、
発熱層を有する筒状の回転体と、
前記回転体の回転軸方向に磁場を形成する磁場発生手段と、
を有し、前記磁場発生手段に交流電流を流すことで前記回転体の周回方向に誘導電流を生じさせて、前記誘導電流により前記回転体が発熱する像加熱装置において、
前記発熱層は、前記回転軸方向で電気的に分割するとともに、前記回転体の厚み方向で電気的に分割した複数の分割発熱層によって形成されていることを特徴とする像加熱装置。 - 前記磁場発生手段は、前記回転体の内部に配置され、螺旋軸が前記回転軸方向とほぼ平行である螺旋形状部を有し、前記螺旋形状部の中に、前記回転軸方向に磁場を誘導するための磁性体が配置されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の像加熱装置。
- 前記磁場発生手段がコイルであり、前記磁性体がコアであることを特徴とする請求項3に記載の像加熱装置。
- 前記回転体と前記記録材を搬送するためのニップ部を形成する対向部材を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の像加熱装置。
- 前記回転体の内面に接触し前記回転体を介して前記対向部材と共に前記ニップ部を形成するニップ部形成部材を有することを特徴とする請求項5に記載の像加熱装置。
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