JP2016212214A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus.
従来技術として、特許文献1には、電磁誘導によって発熱する発熱体と、発熱体からの熱を受け記録材に画像を定着する定着ベルトと、発熱体を電磁誘導によって発熱させる交流磁界を発生される磁界発生手段と、磁界発生手段にて生成された交流磁界を誘導して磁路を形成する感温磁性部材とを備える定着装置が開示されている。
この定着装置では、感温磁性部材が自己発熱するのを抑制するとともに、定着ベルトの記録材への熱伝達を行っている部分の端部が熱伝達を行っている部分の平均より高温となることを抑制するために、感温磁性部材に、渦電流を遮断する遮断部と、定着ベルトの軸方向に沿った方向に設けられ熱の移動を許容するように連続した連続部とを設けている。
As a conventional technique,
In this fixing device, the temperature-sensitive magnetic member is prevented from self-heating, and the end portion of the fixing belt that conducts heat to the recording material has a higher temperature than the average of the portion that conducts heat. In order to suppress this, the temperature-sensitive magnetic member is provided with a blocking portion that blocks eddy currents and a continuous portion that is provided in a direction along the axial direction of the fixing belt and allows continuous heat transfer. Yes.
ところで、感温磁性部材に、感温磁性部材が貫通されていない非貫通部を定着部材の軸方向に沿って連続して設ける場合、例えば連続通紙を行い感温磁性部材の非通紙領域での温度が上昇すると、非貫通部を介して非通紙領域から通紙領域へ熱が移動する。この場合、感温磁性部材の通紙領域の温度が過度に上昇するおそれがある。
本発明は、感温磁性部材の非通紙領域から通紙領域への熱の移動を許容する場合と比較して、感温磁性部材の通紙領域での過度な温度上昇を抑制することを目的とする。
By the way, when the temperature-sensitive magnetic member is continuously provided with a non-penetrating portion through which the temperature-sensitive magnetic member is not penetrated along the axial direction of the fixing member, for example, continuous sheet passing is performed and the non-sheet-passing region of the temperature-sensitive magnetic member is provided. When the temperature rises, the heat moves from the non-sheet passing area to the sheet passing area through the non-penetrating portion. In this case, the temperature of the paper passing region of the temperature-sensitive magnetic member may be excessively increased.
The present invention suppresses an excessive temperature rise in the paper passing area of the temperature-sensitive magnetic member as compared to a case where heat transfer from the non-paper passing area of the temperature-sensitive magnetic member to the paper passing area is allowed. Objective.
請求項1に係る発明は、導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで搬送される記録材にトナーを定着する循環移動可能な定着部材と、前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、前記定着部材を挟んで前記磁界生成部材と対向し、当該磁界生成部材にて生成された交流磁界による渦電流を遮断する遮断部が形成され、磁気特性が温度に応じて強磁性と常磁性との間で変化して磁気特性が強磁性の場合に当該交流磁界を透過させる感温磁性部材とを備え、前記遮断部は、前記定着部材の移動方向と直交する記録材の幅方向の端部に対応する領域に設けられ、当該移動方向に亘って連続して前記感温磁性部材が切欠かれた複数の連続切欠き部と、前記連続切欠き部同士の間に設けられ、前記感温磁性部材が切欠かれていない非切欠き部を挟んで当該移動方向に当該感温磁性部材の一部が切欠かれた複数の部分切欠き部とを含む定着装置である。
請求項2に係る発明は、前記連続切欠き部の幅は、前記部分切欠き部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の定着装置である。
請求項3に係る発明は、前記定着部材には、大きさが異なる複数種類の記録材が搬送され、前記連続切欠き部は、前記複数種類の記録材のそれぞれの端部に対応した領域に設けられることを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置である。
請求項4に係る発明は、導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで搬送される記録材にトナーを定着する循環移動可能な定着部材と、前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、前記定着部材を挟んで前記磁界生成部材と対向し、前記定着部材の移動方向に沿って延び前記交流磁界による渦電流を遮断し且つ当該移動方向と直交する記録材の幅方向への熱の移動を許容する熱移動許容部と、記録材の当該幅方向の端部に対応する領域に設けられ当該交流磁界による渦電流を遮断し且つ当該熱移動許容部と比較して当該幅方向への熱の移動を抑制する熱移動抑制部とを備え、磁気特性が温度に応じて強磁性と常磁性との間で変化して磁気特性が強磁性の場合に前記交流磁界を透過させる感温磁性部材とを備える定着装置である。
請求項5に係る発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の定着装置とを備える画像形成装置である。
The invention according to
The invention according to claim 2 is the fixing device according to
According to a third aspect of the present invention, a plurality of types of recording materials having different sizes are conveyed to the fixing member, and the continuous notch is formed in an area corresponding to each end of the plurality of types of recording materials. The fixing device according to
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a conductive member having a conductive layer, a fixing member capable of circulating movement for fixing toner onto a recording material conveyed by electromagnetic induction heating, and the conductive layer of the fixing member. A magnetic field generating member that generates an alternating magnetic field that intersects with the fixing member, and faces the magnetic field generating member across the fixing member, extends along a moving direction of the fixing member, blocks eddy currents due to the alternating magnetic field, and moves in the moving direction A heat transfer permitting portion that allows heat transfer in the width direction of the recording material orthogonal to the recording material, and an eddy current caused by the alternating magnetic field provided in a region corresponding to the end of the recording material in the width direction, and the heat Compared with the movement allowance part, it is equipped with a heat transfer suppression part that suppresses the movement of heat in the width direction, and the magnetic characteristic changes between ferromagnetism and paramagnetism according to temperature, and the magnetic characteristic becomes ferromagnetic Temperature-sensitive magnetic member that transmits the alternating magnetic field in the case of A fixing device comprising a.
The invention according to claim 5 is a toner image forming unit for forming a toner image, a transfer unit for transferring the toner image formed by the toner image forming unit onto a recording material, and any one of
請求項1に係る発明によれば、感温磁性部材の非通紙領域から通紙領域への熱の移動を許容する場合と比較して、感温磁性部材の通紙領域での過度な温度上昇を抑制することができる。
請求項2に係る発明によれば、感温磁性部材の非通紙領域から通紙領域への熱の移動をより抑制することができる。
請求項3に係る発明によれば、異なる大きさの記録材を用いた場合であっても通紙領域での過度な温度上昇を抑制することができる。
請求項4に係る発明によれば、感温磁性部材の非通紙領域から通紙領域への熱の移動を許容する場合と比較して、感温磁性部材の通紙領域での過度な温度上昇を抑制することができる。
請求項5に係る発明によれば、感温磁性部材の非通紙領域から通紙領域への熱の移動を許容する場合と比較して、感温磁性部材の通紙領域での過度な温度上昇を抑制することができる。
According to the first aspect of the present invention, as compared with the case where heat transfer from the non-sheet passing region of the temperature sensitive magnetic member to the sheet passing region is allowed, an excessive temperature in the sheet passing region of the temperature sensitive magnetic member is obtained. The rise can be suppressed.
According to the invention which concerns on Claim 2, the movement of the heat | fever from the non-sheet passing area | region of a temperature sensitive magnetic member to a sheet passing area | region can be suppressed more.
According to the third aspect of the present invention, an excessive temperature rise in the paper passing area can be suppressed even when recording materials having different sizes are used.
According to the invention of claim 4, an excessive temperature in the paper passing region of the temperature-sensitive magnetic member compared to the case where heat transfer from the non-paper passing region to the paper passing region of the temperature-sensitive magnetic member is allowed. The rise can be suppressed.
According to the fifth aspect of the present invention, as compared with a case where heat transfer from the non-sheet passing region of the temperature sensitive magnetic member to the sheet passing region is allowed, an excessive temperature in the sheet passing region of the temperature sensitive magnetic member is obtained. The rise can be suppressed.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<画像形成装置の説明>
図1は本実施の形態が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。図1に示す画像形成装置1は、所謂タンデム型のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部10、画像形成装置1全体の動作を制御する制御手段の一例としての制御部30、画像形成装置1に対して供給される用紙Pを保持する用紙保持部40、画像が形成された用紙Pを積載する用紙積載部45を備えている。さらには、例えばパーソナルコンピュータ(PC)3や画像読取装置(スキャナ)4等との通信を行って画像データを受信する通信部41、通信部41にて受信された画像データに対し予め定めた画像処理を施す画像処理部42を備えている。さらにまた、画像形成装置1は、表示パネルなどにより構成されユーザからの情報を受け付けるとともにユーザに対して情報を表示する表示部の一例としてのユーザインタフェース(UI)34を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
<Description of Image Forming Apparatus>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an image forming apparatus to which the exemplary embodiment is applied. An
画像形成部10は、一定の間隔を置いて並列的に配置されるトナー像形成手段の一例である4つの画像形成ユニット11Y、11M、11C、11K(「画像形成ユニット11」とも総称する)を備えている。各画像形成ユニット11は、静電潜像を形成してトナー像を保持する感光体ドラム12、感光体ドラム12の表面を予め定めた電位で帯電する帯電器13、帯電器13によって帯電された感光体ドラム12を各色画像データに基づき露光するLED(Light Emitting Diode)プリントヘッド14、感光体ドラム12上に形成された静電潜像を現像する現像器15、転写後の感光体ドラム12表面を清掃するドラムクリーナ16を備えている。
画像形成ユニット11各々は、現像器15に収納されるトナーを除いて同様に構成され、それぞれがイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像を形成する。
The
Each of the image forming units 11 is configured in the same manner except for the toner stored in the developing
また、画像形成部10は、各画像形成ユニット11の感光体ドラム12にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト20、各画像形成ユニット11にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト20に順次転写(一次転写)する一次転写ロール21を備えている。さらに、中間転写ベルト20上に重畳して転写された各色トナー像を記録材(記録紙)である用紙Pに一括転写(二次転写)する二次転写ロール22、二次転写後の中間転写ベルト20表面を清掃するベルトクリーナ25、二次転写された各色トナー像を用紙P上に定着させる定着手段(定着装置)の一例としての定着装置60を備えている。なお、本実施の形態の画像形成装置1では、中間転写ベルト20、一次転写ロール21、および二次転写ロール22により転写手段が構成される。
The
本実施の形態の画像形成装置1では、制御部30による動作制御の下で、次のようなプロセスによる画像形成処理が行われる。すなわち、PC3やスキャナ4からの画像データは通信部41にて受信され、画像処理部42により予め定めた画像処理が施された後、各色の画像データとなって各画像形成ユニット11に送られる。そして、例えば黒(K)色トナー像を形成する画像形成ユニット11Kでは、感光体ドラム12が矢印A方向に回転しながら帯電器13により予め定めた電位で帯電され、画像処理部42から送信された黒(K)色画像データに基づきLEDプリントヘッド14が感光体ドラム12を走査露光する。それにより、感光体ドラム12上には黒(K)色画像に関する静電潜像が形成される。感光体ドラム12上に形成された黒(K)色静電潜像は現像器15により現像され、感光体ドラム12上に黒(K)色トナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット11Y、11M、11Cにおいても、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色トナー像が形成される。
In the
各画像形成ユニット11の感光体ドラム12に形成された各色トナー像は、一次転写ロール21により矢印B方向に移動する中間転写ベルト20上に順次静電転写(一次転写)され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。中間転写ベルト20上の重畳トナー像は、中間転写ベルト20の移動に伴って二次転写ロール22が配置された領域(二次転写部T)に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Tに搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙保持部40から用紙Pが二次転写部Tに供給される。そして、重畳トナー像は、二次転写部Tにて二次転写ロール22が形成する転写電界により、搬送されてきた用紙P上に一括して静電転写(二次転写)される。
Each color toner image formed on the
その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Pは、定着装置60まで搬送される。定着装置60に搬送された用紙P上のトナー像は、定着装置60によって熱および圧力を受け、用紙P上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙Pは、画像形成装置1の排出部に設けられた用紙積載部45に搬送される。
一方、一次転写後に感光体ドラム12に付着しているトナー(一次転写残トナー)、および二次転写後に中間転写ベルト20に付着しているトナー(二次転写残トナー)は、それぞれドラムクリーナ16、およびベルトクリーナ25によって除去される。
このようにして、画像形成装置1での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。
Thereafter, the paper P on which the superimposed toner image is electrostatically transferred is conveyed to the fixing
On the other hand, the toner (primary transfer residual toner) adhering to the
In this way, the image forming process in the
なお、本実施の形態の画像形成装置1では、B4サイズ、A4サイズ、B5サイズ等の異なるサイズの用紙Pに対して画像を形成することが可能になっている。また、画像形成装置1では、用紙Pの搬送方向と交差する方向(幅方向)の中央部を基準とする所謂センターレジ方式にて、用紙Pを搬送するようになっている。
In the
<定着装置の構成の説明>
次に、本実施の形態の定着装置60について説明する。
図2および図3は本実施の形態の定着装置60の構成を示す図であり、図2は正面図、図3は図2におけるIII−III断面図である。
まず、断面図である図3に示すように、定着装置60は、用紙Pにトナー像を定着する定着部材の一例としての定着ベルト61と、定着ベルト61の外周側において、定着ベルト61に対向するように配置された加圧ロール62と、定着ベルト61の内周側に設けられるとともに、定着ベルト61を介して加圧ロール62から押圧され、加圧ロール62との間にニップ部Nを形成する押圧パッド63と、定着ベルト61の外周側に設けられ、定着ベルト61からの用紙Pの剥離を補助する剥離補助部材173とを備えている。さらに、定着装置60は、定着ベルト61の外周側に設けられ、定着ベルト61を電磁誘導加熱するIHヒータ80と、定着ベルト61の内周側に設けられ、IHヒータ80とともに定着ベルト61を加熱する内部加熱ユニット70と、を備えている。
<Description of Fixing Device Configuration>
Next, the fixing
2 and 3 are diagrams showing the configuration of the fixing
First, as shown in FIG. 3, which is a cross-sectional view, the fixing
<定着ベルトの説明>
図4は、定着ベルト61の層構成を説明する図である。定着ベルト61は、原形が円筒形状の無端のベルト部材で構成され、例えば原形(円筒形状)時の直径が30mm、幅方向長が370mmに形成されている。また、図4に示したように、定着ベルト61は、内周側から、基材層611、基材層611の上に積層された導電層の一例としての導電発熱層612、トナー像の定着性を向上させる弾性層613、最上層に被覆された表面離型層614が積層された多層構造のベルト部材である。したがって、本実施の形態においては、定着ベルト61の内周側において基材層611が内部加熱ユニット70の後述する感温磁性部材64と接触し、定着ベルト61の外周側において表面離型層614が加圧ロール62およびIHヒータ80に対向している。
<Description of fixing belt>
FIG. 4 is a diagram illustrating the layer configuration of the fixing
基材層611は、導電発熱層612を支持するとともに、定着ベルト61全体としての機械的強度を形成する耐熱性のシート状部材で構成される。また、基材層611は、IHヒータ80にて生成された交流磁界が感温磁性部材64まで作用するように、磁界を通過させる物性(比透磁率、固有抵抗)を持った材質、厚さで形成される。一方、基材層611自身は、磁界の作用により発熱しないか、または発熱し難く構成される。
具体的には、基材層611として、例えば、厚さ30〜200μm(好ましくは50〜150μm)の非磁性ステンレススチール等の非磁性金属や、厚さ60〜200μmの樹脂材料等が用いられる。
The
Specifically, as the
導電発熱層612は、IHヒータ80(図3参照)にて生成される交流磁界によって電磁誘導加熱される電磁誘導発熱体層である。すなわち、導電発熱層612は、IHヒータ80からの交流磁界が厚さ方向に通過することにより、渦電流を発生させる層である。
通常、IHヒータ80に交流電流を供給する励磁回路88(図3参照)の電源として、安価に製造できる汎用電源が使用される。そのため、IHヒータ80により生成される交流磁界の周波数は、一般に、汎用電源による20kHz〜100kHzとなる。それにより、導電発熱層612は、周波数20kHz〜100kHzの交流磁界が侵入し通過するように構成される。
The
Usually, a general-purpose power source that can be manufactured at low cost is used as a power source for the excitation circuit 88 (see FIG. 3) that supplies an alternating current to the
導電発熱層612に交流磁界が侵入できる領域は、交流磁界が1/eに減衰する領域である「表皮深さ(δ)」として規定され、次の(1)式から導かれる。(1)式において、fは交流磁界の周波数(例えば、20kHz)、ρは固有抵抗値(Ω・m)、μrは比透磁率である。
そのため、導電発熱層612の厚さは、周波数20kHz〜100kHzの交流磁界が導電発熱層612に侵入し通過するように、(1)式で規定される導電発熱層612の表皮深さ(δ)よりも薄く構成される。また、導電発熱層612を構成する材料として、例えば、Au、Ag、Al、Cu、Zn、Sn、Pb、Bi、Be、Sb等の金属や、これらの金属合金が用いられる。
The region where the alternating magnetic field can enter the conductive
Therefore, the thickness of the conductive
具体的には、導電発熱層612として、厚さ2μm〜20μm、固有抵抗値2.7×10−8Ω・m以下の例えばCu等の非磁性金属(比透磁率が概ね1の金属)が用いられる。
また、定着ベルト61が定着設定温度まで加熱されるまでに要する時間(以下、「ウォームアップタイム」)を短縮する観点からも、導電発熱層612は、薄層に構成される。
Specifically, as the
Also, from the viewpoint of shortening the time required for the fixing
次に、弾性層613は、シリコーンゴム等の耐熱性の弾性体で構成される。定着対象となる用紙Pに保持されるトナー像は、粉体である各色トナーが積層して形成されている。そのため、ニップ部Nにおいてトナー像の全体に均一に熱を供給するには、用紙P上のトナー像の凹凸に倣って定着ベルト61表面が変形することが好ましい。そこで、弾性層613には、例えば厚みが100μm〜600μm、硬度が10°〜30°(JIS−A)のシリコーンゴムが用いられる。
表面離型層614は、用紙P上に保持された未定着トナー像と直接接触するため、離型性の高い材質が使用される。例えば、PFA(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、シリコーン共重合体、またはこれらの複合層等が用いられる。表面離型層614の厚さとしては、薄すぎると、耐摩耗性の面で充分でなく、定着ベルト61の寿命を短くする。その一方で、厚すぎると、定着ベルト61の熱容量が大きくなりすぎ、ウォームアップタイムが長くなる。そこで、表面離型層614の厚さとして、耐摩耗性と熱容量とのバランスを考慮し、1μm〜50μmが用いられる。
Next, the
Since the
<加圧ロールの説明>
加圧ロール62は、定着ベルト61に対向するように配置され、定着ベルト61に従動して図3の矢印D方向に、例えば140mm/sのプロセススピードで回転する。そして、加圧ロール62と押圧パッド63とにより定着ベルト61を挟持した状態でニップ部Nを形成し、このニップ部Nに未定着トナー像を保持した用紙Pを通過させることで、熱および圧力を加えて未定着トナー像を用紙Pに定着する。
加圧ロール62は、例えば直径18mmの中実のアルミニウム製コア(円柱状芯金)621と、コア621の外周面に被覆された例えば厚さ5mmのシリコーンスポンジ等の耐熱性弾性体層622と、さらに例えば厚さ50μmのカーボン配合のPFA等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層623とが積層されて構成される。そして、加圧ロール62は、押圧バネ68(図2参照)により例えば25kgfの荷重で定着ベルト61を介して押圧パッド63を押圧している。
<Description of pressure roll>
The
The
<押圧パッドの説明>
押圧パッド63は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体やLCP、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性樹脂で構成され、図3に示すように加圧ロール62と対向する位置にてホルダ65に支持される。そして、押圧パッド63は、定着ベルト61を介して加圧ロール62から押圧される状態で配置され、加圧ロール62との間でニップ部Nを形成する。
<Description of pressing pad>
The
なお、本実施の形態では、押圧パッド63による剥離の補助手段として、ニップ部Nの下流側に、剥離補助部材173を配置している。剥離補助部材173は、ニップ部Nよりも用紙搬送方向下流側において、定着ベルト61に向かって延びる剥離バッフル171と、剥離バッフル171を支持するホルダ172とから構成される。そして、ニップ部Nの出口にて押圧パッド63により用紙Pに形成されたカール部分を剥離バッフル171により支持することで、用紙Pが定着ベルト61方向に向かうことを抑制する。
In the present embodiment, a
<IHヒータの説明>
続いて、IHヒータ80について説明する。本実施の形態のIHヒータ80は、定着ベルト61の導電発熱層612に交流磁界を作用させて電磁誘導加熱する。
図3に示すように、本実施の形態のIHヒータ80は、定着ベルト61の外周面に沿って設けられる支持体81と、支持体81に支持されるとともに支持体81を介して定着ベルト61に対向して設けられ、交流磁界を生成する磁界生成部材の一例としての励磁コイル82と、支持体81に支持されるとともに励磁コイル82に対向して設けられ、励磁コイル82にて生成された交流磁界の磁路を形成する磁心84とを備えている。また、本実施の形態のIHヒータ80は、励磁コイル82上に設けられ、励磁コイル82を支持体81上に固定する弾性支持部材83と、支持体81に取り付けられるとともに、励磁コイル82、弾性支持部材83および磁心84を囲んで設けられ、磁界を遮蔽するシールド85と、磁心84とシールド85との間に設けられ、磁心84を支持体81側に加圧する加圧部材86と、励磁コイル82に交流電流を供給する励磁回路88とを備えている。
また、本実施の形態のIHヒータ80は、図3に示すように、定着ベルト61を介して、定着ベルト61の内周側に設けられる内部加熱ユニット70の後述する感温磁性部材64と対向している。
<Description of IH heater>
Next, the
As shown in FIG. 3, the
Further, as shown in FIG. 3, the
支持体81は、定着ベルト61の移動方向に直交する方向(以下では、定着ベルト61の幅方向という)を長手方向とし、定着ベルト61の全幅に亘って定着ベルト61と対向して設けられる。
さらに、支持体81は、図3に示すように、断面が定着ベルト61の表面形状に沿って湾曲した形状で形成され、励磁コイル82を支持する上部面が定着ベルト61の表面と予め定められた間隙(例えば、0.5mm〜2mm)を保つように設定されている。
支持体81を構成する材質としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂、耐熱ガラス等の耐熱性のある非磁性材料が用いられる。
The
Further, as shown in FIG. 3, the
Examples of the material constituting the
励磁コイル82は、相互に絶縁された例えば直径0.17mmの銅線材を例えば90本束ねたリッツ線が、定着ベルト61の幅方向が長手方向となるような長円形状や楕円形状、長方形状等の中空きの閉ループ状に巻かれて構成される。そして、励磁コイル82に励磁回路88から予め定めた周波数の交流電流が供給されることにより、励磁コイル82の周囲には、閉ループ状に巻かれたリッツ線を中心とする交流磁界が生成される。励磁回路88から励磁コイル82に供給される交流電流の周波数は、一般に、上記した汎用電源により生成される20kHz〜100kHzが用いられる。
弾性支持部材83は、例えばシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成されたシート状部材である。弾性支持部材83は、励磁コイル82が支持体81に密着して固定されるように、励磁コイル82を支持体81に対して押圧するように設定されている。
The
The
磁心84は、複数が隣接する磁心84との間に間隙を有するように、定着ベルト61の幅方向に複数が並んで設けられる。そして、それぞれの磁心84は、断面が定着ベルト61の断面形状に沿って湾曲するとともに、定着ベルト61の移動方向を長手方向とする弓状の形状を有している。そして、それぞれの磁心84は、支持体81により位置決めされている。
また、図3に示すように、定着ベルト61の移動方向に沿った磁心84の長さは、後述する感温磁性部材64の定着ベルト61の移動方向に沿った長さよりも短く構成される。これにより、磁心84から放射される磁力線H(後述する図6(a)〜図6(b)参照)のIHヒータ80周辺への漏洩が減り、力率が向上する。さらには、定着装置60を構成する金属製部材への電磁誘導を抑え、定着ベルト61(導電発熱層612)での発熱効率が高まる。
A plurality of
As shown in FIG. 3, the length of the
磁心84を形成する材料としては、例えばソフトフェライト、フェライト樹脂、非晶質合金(アモルファス合金)、やパーマロイ、感温磁性合金等の高透磁率の酸化物や合金材質で構成される強磁性体が用いられる。磁心84は、励磁コイル82にて生成された交流磁界による磁力線H(磁束)を内部に誘導し、磁心84から支持体81を介して定着ベルト61を横切って感温磁性部材64方向に向かい、感温磁性部材64の中を通過して支持体81を介して磁心84に戻るといった磁力線Hの通路(磁路)を形成する。すなわち、励磁コイル82にて生成された交流磁界が磁心84の内部と感温磁性部材64の内部とを通過するように構成して、磁力線Hが定着ベルト61と励磁コイル82とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。それにより、励磁コイル82にて生成された交流磁界の磁力線Hは、定着ベルト61のうち磁心84と対向する領域に集中される。
As a material for forming the
<内部加熱ユニットの説明>
続いて、内部加熱ユニット70の構成について説明する。図5は、本実施の形態の内部加熱ユニット70の構成を示した斜視図である。
図3および図5に示すように、本実施の形態の内部加熱ユニット70は、定着ベルト61の内周側において定着ベルト61に非接触状態で配置され、IHヒータ80の励磁コイル82により生成された交流磁界を誘導して磁路を形成する感温磁性部材64を備えている。また、内部加熱ユニット70は、定着ベルト61の内周面に接触して設けられ、定着ベルト61の温度を検知する温度検知センサ71、72と、感温磁性部材64に設けられた孔645を介して定着ベルト61の内周面に対向し、感温磁性部材64が高温になった場合に、汎用電源から励磁回路88への通電を遮断するサーモスタット73と、を備えている。さらに、内部加熱ユニット70は、感温磁性部材64、温度検知センサ71、72およびサーモスタット73を支持するホルダ65を備えている。
<Description of internal heating unit>
Next, the configuration of the
As shown in FIGS. 3 and 5, the
<感温磁性部材の説明>
次に、感温磁性部材64について説明する。図3に示すように、感温磁性部材64は、定着ベルト61の内周面に倣った円弧形状で形成され、外周面が定着ベルト61の内周面とは予め定めた間隙(例えば、0.5mm〜1.5mm)を有するように近接し、且つ定着ベルト61に対して非接触で配置される。感温磁性部材64を定着ベルト61に近接して配置することで、感温磁性部材64の温度は、定着ベルト61の温度に対応して変化するようになっている。一方、感温磁性部材64を定着ベルト61に非接触で配置することで、画像形成装置1のメインスイッチがオンされ、定着ベルト61が定着設定温度まで加熱される際に、定着ベルト61の熱が感温磁性部材64に流入するのを抑制して、ウォームアップタイムの短縮を図ることが可能となる。
<Description of temperature-sensitive magnetic member>
Next, the temperature-sensitive
そして、感温磁性部材64は、その磁気特性の透磁率が急変する温度である「透磁率変化開始温度」が、各色トナー像が溶融する定着設定温度以上であって、定着ベルト61の弾性層613や表面離型層614の耐熱温度よりも低い温度範囲内に設定された材質で構成される。すなわち、感温磁性部材64は、定着設定温度を含む温度領域において強磁性と非磁性(常磁性)との間を可逆的に変化する特性(「感温磁性」)を有する材質で構成される。それにより、感温磁性部材64は、強磁性を呈する透磁率変化開始温度以下の温度範囲において磁路形成部材として機能し、IHヒータ80にて生成され定着ベルト61を透過した磁力線を内部に誘導して、感温磁性部材64の内部を通過する磁路を形成する。そして、感温磁性部材64は、定着ベルト61とIHヒータ80の励磁コイル82(後段の図6参照)とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。一方、透磁率変化開始温度を超える温度範囲においては、感温磁性部材64は、IHヒータ80にて生成され定着ベルト61を透過した磁力線を、感温磁性部材64の厚さ方向に横切るように透過させる。それにより、IHヒータ80にて生成され定着ベルト61を透過した磁力線は、感温磁性部材64を透過してIHヒータ80に戻る磁路を形成する。
The temperature-sensitive
なお、ここでの「透磁率変化開始温度」とは、透磁率(例えば、JIS C2531で測定される透磁率)が連続的に低下を開始する温度であり、例えば感温磁性部材64等の部材を透過する磁束量(磁力線の数)が変化し始める温度点をいう。したがって、透磁率変化開始温度は、物質が磁性を消失する温度であるキュリー点に近い温度となるが、キュリー点とは異なる概念を有するものである。
The “permeability change start temperature” here is a temperature at which the magnetic permeability (for example, the magnetic permeability measured by JIS C2531) starts to decrease continuously. For example, a member such as the temperature-sensitive
感温磁性部材64に用いる材質としては、定着設定温度として用いられる例えば140℃〜240℃の範囲内に透磁率変化開始温度が設定された例えばFe−Ni合金(パーマロイ)等の二元系整磁鋼やFe−Ni−Cr合金等の三元系の整磁鋼等が用いられる。例えば、Fe−Niの二元系整磁鋼においては約Fe64%、Ni36%(原子数比)とすることで225℃前後に透磁率変化開始温度を設定することができる。このようなパーマロイや整磁鋼等の金属合金等は、成型性や加工性に優れ、伝熱性も高く安価である等の理由から、感温磁性部材64に適する。その他の材質としては、Fe、Ni、Si、B、Nb、Cu、Zr、Co、Cr、V、Mn、Mo等からなる金属合金が用いられる。
また、感温磁性部材64は、IHヒータ80により生成された交流磁界(磁力線)に対する表皮深さδ(上記(1)式参照)よりも厚い厚さで形成される。具体的には、例えばFe−Ni合金を用いた場合には200μm〜800μm程度に設定される。
The material used for the temperature-sensitive
Further, the temperature-sensitive
<ホルダの説明>
図3および図5に示すように、ホルダ65は、定着ベルト61の内周側に設けられ、押圧パッド63、感温磁性部材64、温度検知センサ71、72およびサーモスタット73を支持する。そして、ホルダ65は、押圧パッド63が加圧ロール62からの押圧力を受けた状態で、押圧パッド63の撓み量が一定量以下となるように、剛性の高い材料で構成される。それにより、ニップ部Nにおける定着ベルト61の幅方向の圧力(ニップ圧)の均一性を維持している。さらに、本実施の形態の定着装置60では、電磁誘導を用いて定着ベルト61を加熱する構成を採用していることから、ホルダ65は、誘導磁界に影響を与えないか、または与え難い材料であり、かつ、誘導磁界から影響を受けないか、または受け難い材料で構成される。例えば、ガラス混入PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性樹脂や、例えばAl、Cu、Ag等の非磁性金属材料等が用いられる。
<Description of holder>
As shown in FIGS. 3 and 5, the
<温度検知センサの説明>
温度検知センサ71、72は、定着ベルト61の内周面に接触して設けられ、定着ベルト61の温度を検知する。本実施の形態では、定着ベルト61の幅方向中央部(ニップ部Nにおける最小通紙領域に対応する位置)に一方の温度検知センサ71が配置され、定着ベルト61における幅方向の一方の端部(ニップ部Nにおける最小通紙領域よりも端部側に対応する位置)に他方の温度検知センサ72が配置されている。
なお、それぞれの温度検知センサ71、72は、図5に示すように、ばね部材71a、72aを介してホルダ65によって支持されている。そして、それぞれの温度検知センサ71、72は、ばね部材71a、72aにより定着ベルト61の内周面に押圧されるようになっている。
<Explanation of temperature detection sensor>
The
In addition, as shown in FIG. 5, each
温度検知センサ71、72としては、例えばサーミスタ式の温度検知センサを用いることができる。温度検知センサ71、72として使用するサーミスタ式の温度検知センサとしては、例えば、温度の上昇に対して抵抗が減少するNTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスタ、温度の上昇に対して抵抗が増加するPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタ、温度の上昇に対して抵抗が減少するが特定の温度範囲で感度が良好となるCTR(Critical Temperature Resistor)サーミスタ等の種々のサーミスタを使用することができる。
As the
そして、詳細については後述するが、本実施の形態では、通常、温度検知センサ71、72により検知される定着ベルト61の温度に応じて、励磁回路88(図3参照)を介して励磁コイル82(図3参照)に供給する電力を決定している。
Although details will be described later, in the present embodiment, the
<サーモスタットの説明>
サーモスタット73は、感温磁性部材64に設けられた孔645を介して定着ベルト61に対向し、感温磁性部材64の温度が過度に上昇した場合に、励磁回路88への電力の供給を遮断するために設けられる。本実施の形態では、サーモスタット73は、感温磁性部材64のうち後述する小サイズ紙通紙領域Fs(図9参照)に対応する領域に設けられている。
サーモスタット73は、例えば、熱膨張率の異なる2種の金属板が積層されたバイメタルにより構成される。具体的には、サーモスタット73は、例えば、鉄とニッケルとの合金(インバー)からなる第1の金属板と、鉄とニッケルとを含む合金にクロムやマンガン等の金属を添加した第2の金属板とが積層されたバイメタル等により構成される。
そして、サーモスタット73は、感温磁性部材64が過度に高温になった場合に第1の金属板と第2の金属板との熱膨張率の差によって変形することにより、励磁回路88への電力の供給を遮断する。
<Explanation of thermostat>
The
The
The
<定着ベルトの駆動機構の説明>
次に、定着ベルト61の駆動機構について説明する。
正面図である図2に示したように、内部加熱ユニット70のホルダ65(図3参照)の軸方向両端部には、定着ベルト61の両端部の断面形状を円形に維持しながら定着ベルト61を周方向に回転駆動するエンドキャップ部材67が固定されている。そして、定着ベルト61は、両端部からエンドキャップ部材67を介した回転駆動力を直接的に受けて、例えば140mm/sのプロセススピードで図3の矢印C方向に回転移動する。
エンドキャップ部材67を構成する材質としては、機械的強度や耐熱性の高い所謂エンジニアリングプラスチックスが用いられる。例えば、エンドキャップ部材67を構成する材質としては、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、LCP樹脂等が用いられる。
<Description of Fixing Belt Drive Mechanism>
Next, a driving mechanism for the fixing
As shown in FIG. 2 which is a front view, the fixing
As a material constituting the
そして、図2に示すように、定着装置60では、駆動モータ90からの回転駆動力が伝達ギヤ91、92を介してシャフト93に伝達され、シャフト93に結合された伝達ギヤ94、95から両エンドキャップ部材67に伝達される。それによって、エンドキャップ部材67から定着ベルト61に回転駆動力が伝わり、エンドキャップ部材67と定着ベルト61とが一体となって回転駆動される。
このように、定着ベルト61が定着ベルト61の両端部から駆動力を直接受けて回転するので、定着ベルト61は安定して回転する。
As shown in FIG. 2, in the fixing
Thus, the fixing
<定着ベルトが発熱する状態の説明>
引き続いて、IHヒータ80により生成された交流磁界によって定着ベルト61が発熱する状態を説明する。図6(a)〜(b)は、IHヒータ80により生成された磁力線の状態を示した図であって、図6(a)は、定着ベルト61(感温磁性部材64)の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合の磁力線(H)の状態を示し、図6(b)は、定着ベルト61(感温磁性部材64)の温度が透磁率変化開始温度を超えた温度範囲にある場合の磁力線(H)の状態を示している。
<Description of the state in which the fixing belt generates heat>
Subsequently, a state in which the fixing
まず、上記したように、感温磁性部材64の透磁率変化開始温度は、各色トナー像を定着する定着設定温度以上であって定着ベルト61の耐熱温度以下となる温度範囲内(例えば、220℃〜240℃)に設定されている。そして、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の状態にある場合には、定着ベルト61に近接する感温磁性部材64の温度も定着ベルト61の温度に対応して、透磁率変化開始温度以下となる。そのため、感温磁性部材64は強磁性を呈するので、IHヒータ80により生成された交流磁界の磁力線Hは、定着ベルト61を透過した後、感温磁性部材64の内部を広がり方向に沿って通過する磁路を形成する。ここでの「広がり方向」とは、感温磁性部材64の厚さ方向と直交する方向を意味する。
First, as described above, the permeability change start temperature of the temperature-sensitive
図6(a)に示すように、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合には、IHヒータ80により生成された交流磁界の磁力線Hは、定着ベルト61を交差して透過し、感温磁性部材64の内部を広がり方向(厚さ方向と直交する方向)に沿って通過する磁路を形成する。そのため、定着ベルト61の導電発熱層612を横切る領域での単位面積あたりの磁力線Hの数(磁束密度)は多くなる。
As shown in FIG. 6A, when the temperature of the fixing
すなわち、IHヒータ80の磁心84から磁力線Hが放射されて定着ベルト61の導電発熱層612を横切る領域R1、R2を通過した後、磁力線Hは強磁性体である感温磁性部材64の内部に誘導される。そのため、定着ベルト61の導電発熱層612を厚さ方向に横切る磁力線Hは感温磁性部材64の内部に進入するように集中し、領域R1、R2での磁束密度は高くなる。また、感温磁性部材64の内部を広がり方向に沿って通過した磁力線Hが再び磁心84に戻るに際しても、導電発熱層612を厚さ方向に横切る領域R3では、感温磁性部材64内の磁位の低い部分から集中して磁心84に向けて発生する。そのため、定着ベルト61の導電発熱層612を厚さ方向に横切る磁力線Hは、感温磁性部材64から集中して磁心84に向かうこととなり、領域R3での磁束密度も高くなる。
That is, after the magnetic field lines H are radiated from the
磁力線Hが厚さ方向に横切る定着ベルト61の導電発熱層612では、単位面積当たりの磁力線Hの数(磁束密度)の変化量に比例した渦電流Iが発生する。それにより、図6(a)に示したように、磁束密度の変化量が大きい領域R1、R2および領域R3では、大きな渦電流Iが発生する。導電発熱層612に生じた渦電流Iは、導電発熱層612の固有抵抗値Rと渦電流Iの二乗の積であるジュール熱W(W=I2R)を発生させる。それにより、大きな渦電流Iが発生した導電発熱層612では、大きなジュール熱Wが発生する。
このように、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合には、磁力線Hが導電発熱層612を横切る領域R1、R2や領域R3において大きな熱が発生する。それにより、定着ベルト61は加熱される。
In the
As described above, when the temperature of the fixing
ところで、本実施の形態の定着装置60では、定着ベルト61の内周面側において定着ベルト61に近接させて感温磁性部材64を配置している。これにより、励磁コイル82にて生成された磁力線Hを内部に誘導する磁心84と、定着ベルト61を厚さ方向に横切って透過した磁力線Hを内部に誘導する感温磁性部材64とが近接した構成を実現している。このため、IHヒータ80(励磁コイル82)により生成された交流磁界は、磁路が短いループを形成するので、磁路内での磁束密度や磁気結合度は高まる。それにより、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合、定着ベルト61にはさらに効率的に熱が発生する。
By the way, in the fixing
<定着ベルトの昇温を抑制する機能の説明>
一方、誘導加熱により定着ベルト61の温度が上昇し、例えばニップ部N(図3参照)において用紙が搬送されない非通紙部に対応する領域において、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度を超えた場合には、定着ベルト61に近接する感温磁性部材64の温度も定着ベルト61の温度に対応して、透磁率変化開始温度を超える。この場合、感温磁性部材64は比透磁率が1に近づき、強磁性体としての性質が消失する。感温磁性部材64の比透磁率が低下して1に近づくことで、IHヒータ80にて生成された交流磁界の磁力線Hは感温磁性部材64の内部に誘導されず、感温磁性部材64を透過するようになる。このため、定着ベルト61の導電発熱層612を通過した後の磁力線Hは拡散し、導電発熱層612を横切る磁力線Hの磁束密度は低下する。これにより、導電発熱層612で発生する渦電流Iは減少して、定着ベルト61での発熱量(ジュール熱W)が低減される。この結果、定着ベルト61の過剰な温度上昇が抑えられ、定着ベルト61の損傷が抑制される。
<Description of function for suppressing temperature rise of fixing belt>
On the other hand, the temperature of the fixing
ところで、その後、定着ベルト61の温度が感温磁性部材64の透磁率変化開始温度よりも低くなると、感温磁性部材64の温度も透磁率変化開始温度よりも低くなる。それにより、感温磁性部材64は再び強磁性に変化して磁力線Hが感温磁性部材64に誘導されるので、導電発熱層612に渦電流Iが多く流れるようになる。これにより、定着ベルト61が再び加熱されるようになる。
By the way, after that, when the temperature of the fixing
図6(b)に示すように、定着ベルト61の温度が、例えば非通紙領域において上昇し透磁率変化開始温度を超えた温度範囲にある場合には、感温磁性部材64の比透磁率が低下する。このため、IHヒータ80により生成された交流磁界の磁力線Hは、感温磁性部材64を容易に透過するように変化する。これにより、IHヒータ80(励磁コイル82)により生成された交流磁界の磁力線Hは、磁心84から定着ベルト61側に向けて拡散するように放射されるようになる。
As shown in FIG. 6B, when the temperature of the fixing
すなわち、IHヒータ80の磁心84から磁力線Hが放射されて定着ベルト61の導電発熱層612を横切る領域R1、R2では、磁力線Hは感温磁性部材64に誘導され難いため、放射状に拡散する。それにより、定着ベルト61の導電発熱層612を厚さ方向に横切る磁力線Hの磁束密度(単位面積当たりの磁力線Hの数)が減少する。また、磁力線Hが再び磁心84に戻る際に導電発熱層612を厚さ方向に横切る領域R3でも、拡散した広い領域から磁力線Hが磁心84に戻ることとなるため、定着ベルト61の導電発熱層612を厚さ方向に横切る磁力線Hの磁束密度が減少する。
そのため、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度を超える温度範囲にある場合には、領域R1、R2や領域R3において導電発熱層612を厚さ方向に横切る磁力線Hの磁束密度が減少することとなる。それにより、磁力線Hが厚さ方向に横切る導電発熱層612に発生する渦電流Iは減り、定着ベルト61に発生するジュール熱Wは減少する。この結果、定着ベルト61の温度は低下する。
That is, in the regions R1 and R2 where the magnetic force lines H are radiated from the
Therefore, when the temperature of the fixing
<感温磁性部材の昇温を抑制するための構成>
ここで、感温磁性部材64の過剰な温度上昇を抑える機能を果たすには、感温磁性部材64の長手方向の領域毎の温度が、それに対向する定着ベルト61の長手方向の領域毎の温度に対応して変化し、上記した定着ベルト61の温度を検知する検出部としての機能を果たす必要がある。
そのために、感温磁性部材64自身に関しては、磁力線Hによって誘導加熱され難い構成が採用される。すなわち、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下であり、感温磁性部材64が強磁性を呈する状態であっても、IHヒータ80からの磁力線Hの中には、感温磁性部材64を厚さ方向に横切る磁力線Hは存在する。それにより、感温磁性部材64内部には弱い渦電流Iが発生しており、感温磁性部材64自身においても若干の発熱が生じる。そのため、例えば、大量の画像形成が連続して行われた場合等には、感温磁性部材64に熱が蓄積され、通紙領域でも感温磁性部材の温度が上昇傾向を呈する。それにより、渦電流損やヒステリシス損が大きく磁力線Hの通過により発熱し易い感温磁性部材64では、状況によっては、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度を超えていなくとも、感温磁性部材64が通紙領域における定着ベルト61の温度上昇を抑えるように機能してしまう場合がある。そこで、感温磁性部材64の温度と定着ベルト61の温度との対応関係が維持され、感温磁性部材64が定着ベルト61の温度を検知する検知部として精度良く機能するために、感温磁性部材64自身に発生するジュール熱Wを抑える必要がある。
<Configuration for suppressing temperature rise of temperature-sensitive magnetic member>
Here, in order to perform the function of suppressing the excessive temperature rise of the temperature-sensitive
Therefore, regarding the temperature-sensitive
そこで、まず第1として、感温磁性部材64は、磁力線Hによって誘導加熱され難い物性(固有抵抗値および透磁率)を持った材質が選定される。
また、第2として、感温磁性部材64の厚さは、少なくとも透磁率変化開始温度以下の温度範囲にて磁力線Hが感温磁性部材64の厚さ方向に横切り難いように、強磁性を呈する状態での表皮深さδよりも厚く形成される。
Therefore, first, the temperature-sensitive
Second, the thickness of the temperature-sensitive
さらに、第3として、感温磁性部材64には、磁力線Hによって発生する渦電流Iの流れを分断する複数のスリット640が形成される。誘導加熱され難いように感温磁性部材64の材質や厚さを選定しても、感温磁性部材64内部に発生する渦電流Iを0とすることは困難である。そこで、感温磁性部材64に発生した渦電流Iの流れを複数のスリット640により分断することで、渦電流Iを減少させて、感温磁性部材64に発生するジュール熱Wを低く抑えている。
Third, the temperature-sensitive
図7(a)〜(b)は、感温磁性部材64に形成されるスリット640を示した図である。図7(a)は、感温磁性部材64がホルダ65に設置された状態の側面図であり、図7(b)は、図7(a)の上方(z方向)から見た平面図である。図7(a)〜(b)に示したように、感温磁性部材64では、磁力線Hによって発生する渦電流Iの流れる方向に直交して複数のスリット640が形成される。そのため、スリット640が無い場合には感温磁性部材64の長手方向の全体に亘って大きな渦となって流れる渦電流I(図7(b)破線)が、スリット640により分断される。それにより、スリット640を形成した場合には、感温磁性部材64内を流れる渦電流I(図7(a)実線)は、スリット640とスリット640との間の領域内での小さな渦となり、全体としての渦電流Iの電流量は低減される。その結果、感温磁性部材64での発熱量(ジュール熱W)は減少し、発熱し難い構成が実現する。したがって、複数のスリット640は、渦電流Iを遮断する遮断部として機能する。
FIGS. 7A and 7B are views showing a
また、図7(a)〜(b)に示すように、本実施の形態の感温磁性部材64に形成されるスリット640は、感温磁性部材64の短手方向(定着ベルト61(図3参照)の移動方向)に亘って感温磁性部材64が連続して切欠かれた連続切欠き部の一例としての連続スリット641と、感温磁性部材64を貫通せずに熱伝達を行う非切欠き部の一例としての非貫通部649を挟んで感温磁性部材64の短手方向の一部が切欠かれた部分切欠き部の一例としての部分スリット642とを有している。
なお、本実施の形態の感温磁性部材64に形成されるスリット640の構成については、後段にてより詳細に説明する。
Further, as shown in FIGS. 7A to 7B, the
The configuration of the
<従来の感温磁性部材において生じうる課題について>
ところで、感温磁性部材64の長手方向の全域に亘って非貫通部649を有する部分スリット642を設けた場合には、例えば連続通紙を行った場合に感温磁性部材64の過度な温度上昇が起こる場合がある。図8(a)〜(b)は、従来の感温磁性部材64の構造を示した図である。
図8(a)〜(b)に示す従来の感温磁性部材64では、部分スリット642が感温磁性部材64の長手方向の一端から他端の全域に亘って、等間隔に設けられている。これにより、図8(b)に示すように、感温磁性部材64が貫通していない非貫通部649が、感温磁性部材64の長手方向の一端から他端に亘って連続して形成されている。
<About problems that may occur in conventional temperature-sensitive magnetic members>
By the way, when the
In the conventional temperature-sensitive
図9は、図8(a)〜(b)に示した従来の感温磁性部材64を用いた定着装置60において、小サイズ紙を連続通紙した場合の感温磁性部材64の温度を示した図である。具体的には、図9は、小サイズ紙P1を連続して通紙した際の感温磁性部材64の長手方向(幅方向)の温度分布の概略を示した図である。図9においては、画像形成装置1にて使用される用紙Pの最大サイズ幅(例えば、A3横幅)である最大通紙領域をFf、最大サイズ用紙Pよりも横幅の小さな小サイズ紙P1(例えば、A4縦送り)が通過する領域(小サイズ紙通紙領域)をFs、小サイズ紙P1が通過しない非通紙領域をFbとする。なお、画像形成装置1では中央位置基準で通紙が行われるものとする。
FIG. 9 shows the temperature of the temperature-sensitive
図9に示したように、小サイズ紙P1が連続して通紙された場合に、小サイズ紙P1が通過する小サイズ紙通紙領域Fsでは定着のための熱が消費される。そのため、制御部30(図1参照)による定着設定温度Tfでの温度調整制御が行われ、小サイズ紙通紙領域Fsでの定着ベルト61の温度は定着設定温度Tfの近傍範囲内に維持される。その一方で、非通紙領域Fbにおいても、小サイズ紙通紙領域Fsと同様の温度調整制御が行われる。しかし、非通紙領域Fbでは定着のための熱が消費されない。そのために、非通紙領域Fbでの定着ベルト61の温度は、定着設定温度Tfよりも高い温度に上昇し易い。
As shown in FIG. 9, when small-size paper P1 is continuously passed, heat for fixing is consumed in the small-size paper passing area Fs through which the small-size paper P1 passes. Therefore, the temperature adjustment control at the fixing setting temperature Tf is performed by the control unit 30 (see FIG. 1), and the temperature of the fixing
上記したように、誘導加熱により定着ベルト61の温度が上昇し非通紙領域Fbでの定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度Tcuを超えた場合には、定着ベルト61に近接する感温磁性部材64の非通紙領域Fbでの温度も透磁率変化開始温度Tcuを超える。
感温磁性部材64において非貫通部49が長手方向に連続して設けられている場合、図9に示すように、非貫通部49を介して非通紙領域Fbから小サイズ紙通紙領域Fsへ熱が移動する。この場合、図9において破線で示すように、非通紙領域Fbだけでなく小サイズ紙通紙領域Fsにおいても、感温磁性部材64の温度が透磁率変化開始温度Tcuを超える場合がある。
As described above, when the temperature of the fixing
When the non-penetrating part 49 is continuously provided in the longitudinal direction in the temperature-sensitive
小サイズ紙通紙領域Fsにおいて感温磁性部材64の温度が透磁率変化開始温度Tcuを超えた場合、感温磁性部材64の比透磁率が1に近づき、IHヒータ80にて生成された交流磁界の磁力線が感温磁性部材64を透過するようになる。磁力線が感温磁性部材64を透過するようになった場合、定着ベルト61の導電発熱層612を横切る磁力線の磁束密度が低下するため、定着ベルト61での発熱量が低減される。この場合、定着ベルト61の温度が上昇しにくくなり、小サイズ紙通紙領域Fsの定着ベルト61の温度が目標とする定着設定温度Tfに到達しにくくなる。
When the temperature of the temperature-sensitive
さらにまた、上述したように、本実施の形態では、感温磁性部材64の内周面に接触するようにサーモスタット73を設けているため、磁力線が感温磁性部材64を透過するようになることで、感温磁性部材64を透過した磁力線がサーモスタット73の内部に誘導される。この結果、サーモスタット73が直接、誘導加熱され、サーモスタット73の温度が高温になり、サーモスタット73が変形してIHヒータ80への電力の供給が遮断される場合がある。
Furthermore, as described above, in the present embodiment, since the
<本実施の形態におけるスリットの説明>
これに対し、本実施の形態の感温磁性部材64では、部分スリット642に加えて、感温磁性部材64の短手方向に連続して形成された連続スリット641を設けることで、上述した感温磁性部材64の通紙領域での温度上昇の発生を抑制する。
図10(a)〜(c)は、本実施の形態の感温磁性部材64の構成を説明するための図である。図10(a)は、ホルダ65に取り付けられた状態の感温磁性部材64の斜視図であり、図10(b)は、感温磁性部材64を図10(a)のXB方向から見た図であり、図10(c)は、感温磁性部材64を図10(b)のXC方向から見た図である。また、図11は、図10(a)におけるXI部の拡大図である。
<Description of slit in this embodiment>
In contrast, in the temperature-sensitive
FIGS. 10A to 10C are diagrams for explaining the configuration of the temperature-sensitive
図10(a)〜(c)に示すように、本実施の形態の感温磁性部材64には、画像形成装置1にて画像形成対象となるそれぞれのサイズの用紙の幅方向の端部位置に対応する領域に、連続スリット641が設けられている。この例では、B4サイズ、A4サイズおよびB5サイズのそれぞれの用紙の幅方向の端部位置に対応する領域に、連続スリット641が設けられている。
これにより、本実施の形態の感温磁性部材64は、それぞれのサイズの用紙を搬送した場合の通紙領域と非通紙領域とが、連続スリット641により分割されている。言い換えると、本実施の形態の感温磁性部材64では、感温磁性部材64が貫通していない非貫通部649が、連続スリット641により、感温磁性部材64の長手方向に複数に分割されている。
また、図10(a)〜(c)に示すように、感温磁性部材64の連続スリット641の間の領域に、非貫通部649を挟んで感温磁性部材64の一部が切欠かれた部分スリット642が設けられている。
As shown in FIGS. 10A to 10C, the temperature-sensitive
Thereby, in the temperature-sensitive
Further, as shown in FIGS. 10A to 10C, a part of the temperature-sensitive
さらに、本実施の形態の感温磁性部材64では、図11に示すように、感温磁性部材64の長手方向に沿った連続スリット641の幅が、感温磁性部材64の長手方向に沿った部分スリット642の幅と比較して広くなっている。この例では、連続スリット641の幅が0.5mm、部分スリット642の幅が0.2mmとなっている。
Furthermore, in the temperature-sensitive
本実施の形態では、感温磁性部材64が上記の構成を有することで、例えば連続通紙を行い非通紙領域での定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度を超え、非通紙領域での感温磁性部材64の温度が透磁率変化開始温度を超えた場合であっても、連続スリット641により感温磁性部材64の非通紙領域から通紙領域へ熱が移動することが抑制される。
これにより、通紙領域において感温磁性部材64の温度が透磁率変化開始温度を超えることが抑制される。この結果、通紙領域において感温磁性部材64の比透磁率が低下することが抑制され、通紙領域において定着ベルト61の温度が目標の定着設定温度に到達しやすくなる。
In the present embodiment, since the temperature-sensitive
Thereby, it is suppressed that the temperature of the temperature-sensitive
図12は、通紙領域での感温磁性部材64および定着ベルト61の温度変化を示した図である。図12には、通紙領域での感温磁性部材64の温度変化として、A4サイズ紙を連続通紙した場合の、本実施の形態の感温磁性部材64および図8に示した従来の感温磁性部材64の温度変化を示している。
図12に示すように、連続スリット641を設けた本実施の形態の感温磁性部材64を用いた場合には、連続スリット641を有していない従来の感温磁性部材64を用いた場合とは異なり、連続通紙を行った場合であっても、通紙領域での感温磁性部材64の温度が透磁率変化開始温度Tcuを超えないことが確認できる。
FIG. 12 is a diagram showing temperature changes of the temperature-sensitive
As shown in FIG. 12, when the temperature-sensitive
また、通紙領域での感温磁性部材64の温度が透磁率変化開始温度を超えることが抑制されることで、感温磁性部材64を透過した磁力線がサーモスタット73の内部に誘導されることが抑制される。これにより、サーモスタット73が変形してIHヒータ80への電力の供給が遮断されることが抑制される。
Further, it is possible that the line of magnetic force transmitted through the temperature-sensitive
また、感温磁性部材64のそれぞれの連続スリット641に挟まれる領域は、非貫通部649を介して接続されており、非貫通部649を介して熱の移動が可能である。このため、非通紙領域での定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度を超えた場合には、非貫通部649を介して熱が移動することで、感温磁性部材64において非通紙領域の全体が長手方向に亘って透磁率変化開始温度を超えることになる。これにより、非通紙領域において感温磁性部材64の比透磁率が低下し、非通紙領域での感温磁性部材64の過度な温度上昇が抑制される。
Moreover, the area | region pinched | interposed into each
さらにまた、本実施の形態の感温磁性部材64では、連続スリット641の幅を部分スリット642の幅と比較して大きくすることで、例えば連続スリット641の幅が部分スリット642の幅と同じ場合と比較して、連続スリット641において非通紙領域から通紙領域への熱の移動が抑制される。この結果、感温磁性部材64の通紙領域での過度な温度上昇が抑制される。
また、連続スリット641の幅を部分スリット642の幅と比較して大きくすることで、連続スリット641において空気の移動が起こりやすくなる。これにより、連続スリット641において感温磁性部材64からの放熱が促進され、感温磁性部材64の温度上昇がより抑制される。
Furthermore, in the temperature-sensitive
Further, by making the width of the
1…画像形成装置、10…画像形成部、60…定着装置、61…定着ベルト、64…感温磁性部材、640…スリット、641…連続スリット、642…部分スリット、649…非貫通部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
前記定着部材を挟んで前記磁界生成部材と対向し、当該磁界生成部材にて生成された交流磁界による渦電流を遮断する遮断部が形成され、磁気特性が温度に応じて強磁性と常磁性との間で変化して磁気特性が強磁性の場合に当該交流磁界を透過させる感温磁性部材とを備え、
前記遮断部は、
前記定着部材の移動方向と直交する記録材の幅方向の端部に対応する領域に設けられ、当該移動方向に亘って連続して前記感温磁性部材が切欠かれた複数の連続切欠き部と、
前記連続切欠き部同士の間に設けられ、前記感温磁性部材が切欠かれていない非切欠き部を挟んで当該移動方向に当該感温磁性部材の一部が切欠かれた複数の部分切欠き部と
を含む定着装置。 A fixing member having a conductive layer and capable of circulating movement for fixing toner on a recording material conveyed by electromagnetic induction heating of the conductive layer;
A magnetic field generating member that generates an alternating magnetic field that intersects the conductive layer of the fixing member;
A blocking portion is formed that opposes the magnetic field generation member across the fixing member and blocks eddy currents generated by the alternating magnetic field generated by the magnetic field generation member. The magnetic characteristics are ferromagnetic and paramagnetic depending on the temperature. And a temperature-sensitive magnetic member that transmits the alternating magnetic field when the magnetic property is ferromagnetic and changes between
The blocking part is
A plurality of continuous notches provided in a region corresponding to an end portion of the recording material in the width direction perpendicular to the moving direction of the fixing member, and the temperature-sensitive magnetic member continuously cut out in the moving direction; ,
A plurality of partial cutouts provided between the continuous cutout portions, wherein a part of the temperature-sensitive magnetic member is cut in the moving direction across a non-cutout portion in which the temperature-sensitive magnetic member is not cutout. A fixing device.
前記連続切欠き部は、前記複数種類の記録材のそれぞれの端部に対応した領域に設けられ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。 A plurality of types of recording materials having different sizes are conveyed to the fixing member,
The fixing device according to claim 1, wherein the continuous notch is provided in a region corresponding to each end of the plurality of types of recording materials.
前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
前記定着部材を挟んで前記磁界生成部材と対向し、前記定着部材の移動方向に沿って延び前記交流磁界による渦電流を遮断し且つ当該移動方向と直交する記録材の幅方向への熱の移動を許容する熱移動許容部と、記録材の当該幅方向の端部に対応する領域に設けられ当該交流磁界による渦電流を遮断し且つ当該熱移動許容部と比較して当該幅方向への熱の移動を抑制する熱移動抑制部とを備え、磁気特性が温度に応じて強磁性と常磁性との間で変化して磁気特性が強磁性の場合に前記交流磁界を透過させる感温磁性部材と
を備える定着装置。 A fixing member having a conductive layer and capable of circulating movement for fixing toner on a recording material conveyed by electromagnetic induction heating of the conductive layer;
A magnetic field generating member that generates an alternating magnetic field that intersects the conductive layer of the fixing member;
Heat transfer in the width direction of the recording material that faces the magnetic field generating member across the fixing member, extends along the moving direction of the fixing member, blocks eddy currents due to the alternating magnetic field, and is orthogonal to the moving direction And a heat transfer allowance portion that allows heat transfer in the width direction as compared with the heat transfer allowance portion that is provided in a region corresponding to the end portion in the width direction of the recording material and blocks eddy current due to the AC magnetic field. A temperature-sensitive magnetic member that includes a heat transfer suppressing portion that suppresses the movement of the magnetic field, and transmits the alternating magnetic field when the magnetic characteristic changes between ferromagnetism and paramagnetism according to temperature and the magnetic characteristic is ferromagnetic. A fixing device.
前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の定着装置と
を備える画像形成装置。 Toner image forming means for forming a toner image;
Transfer means for transferring the toner image formed by the toner image forming means onto a recording material;
An image forming apparatus comprising: the fixing device according to claim 1.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20200125018A1 (en) * | 2018-10-19 | 2020-04-23 | Kyocera Document Solutions Inc. | Fixing device and image forming apparatus |
JP2021096402A (en) * | 2019-12-18 | 2021-06-24 | キヤノン株式会社 | Fixing device |
-
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