JP4557053B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、定着装置および当該定着装置を用いた画像形成装置に関し、特に、誘導加熱されるベルトをその周回方向に案内するガイドプレートを有する定着装置において、当該ガイドプレートの発熱を抑制する技術に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus using the fixing device, and more particularly to a technique for suppressing heat generation of the guide plate in a fixing device having a guide plate that guides an induction-heated belt in its circumferential direction. .
プリンタ等の画像形成装置では、近年、ハロゲンヒータを熱源とする定着装置よりも省エネルギー化を図れる電磁誘導加熱方式の定着装置を備えるものが採用され始めている(例えば、特許文献1)。
図10は、当該特許文献1における電磁誘導加熱方式の定着装置300の構成を示す断面図である。
In recent years, an image forming apparatus such as a printer has started to employ an electromagnetic induction heating type fixing device that can save energy compared to a fixing device using a halogen heater as a heat source (for example, Patent Document 1).
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an electromagnetic induction heating
同図に示すように、定着装置300は、定着ベルト301、定着ローラ302、加圧ローラ303、磁束発生部304およびガイドプレート305などを備えている。
定着ベルト301は、誘導発熱層301aと、その裏面に設けられた整磁合金層301bとを含む円筒状の弾性変形可能なベルトであり、矢印P方向に周回駆動される。
この整磁合金層301bは、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非磁性になる特性を有する。
As shown in the figure, the
The
The magnetic
定着ローラ302は、定着ベルト301の周回経路内側に配される。加圧ローラ303は、定着ベルト301の周回経路外側に配され、定着ベルト301を介して定着ローラ302を押圧し、定着ニップ310を確保する。加圧ローラ303は、駆動モータ(不図示)からの駆動力を受けて矢印Q方向に回転する。この駆動力が定着ローラ302と定着ベルト301に伝わることにより、定着ローラ302と定着ベルト301が従動回転する。
The
磁束発生部304は、定着ベルト301の周回経路外側であり定着ベルト301を挟んで加圧ローラ303に相対する位置に配され、定着ベルト301の誘導発熱層301aを発熱させるための磁束を発生させる。
ガイドプレート305は、低抵抗導電材料の非磁性体からなり、定着ベルト301の周回経路内側において、定着ベルト301を介して磁束発生部304に対向する位置に配され、定着ベルト301の曲率に沿って湾曲しており、周回駆動される定着ベルト301の裏面に面接触して定着ベルト301をその周回方向に案内しつつ定着ベルト301と磁束発生部304との相対位置を規制する。
The magnetic
The
このような構成において、定着ベルト301が周回駆動されつつ磁束発生部304から磁束が発せられると、定着ベルト301内の誘導発熱層301aの、磁束発生部304に対向する部分が主に発熱し、この発熱部分が定着ニップ310に至り、定着ニップ310の領域が定着に適した温度まで昇温され、シートS上に形成されたトナー像が定着ニップ310を通過する際に、加熱、加圧されて当該シートSに熱定着される。
In such a configuration, when the magnetic flux is generated from the
このとき、定着ベルト301は、シートSと接する中央部においては、シートSに熱を奪われて温度が低下するが、シートが通過しない両端側の部分(以下、「非通紙部」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、定着ベルト301の中央部分を目標温度に合わせようとして、磁束発生部304に電力を供給すると、非通紙部の温度がさらに上昇する。
At this time, in the central portion where the
すると、定着ベルト301に含まれている整磁合金層301bの非通紙部が、キュリー温度以上に加熱され、強磁性体から非磁性体に転じ、それまで整磁合金層301bに沿って流れていた磁束が、今度は整磁合金層301bを突き抜けてガイドプレート305に侵入する。
ガイドプレート305は、低抵抗導材料からなるので、当該磁束により発生する渦電流は、発熱よりはむしろ当該侵入してくる磁束を打ち消す方向の磁束の生成に寄与し、その結果、非通紙部における磁束密度が低下して定着ベルト301の非通紙部における温度上昇が緩和される。
Then, the non-sheet passing portion of the magnetic
Since the
このように定着装置300は、定着ベルト301自体が発熱するので熱効率に優れ、さらに、整磁合金層301bとガイドプレート305の相互作用により、ベルト301の非通紙部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。
しかしながら、ガイドプレート305は、低抵抗導電材料からなるとはいえ、渦電流による発熱は避けられず、また、厚みが0.5mm程度と薄いこともあって、小サイズのシートの定着が長時間継続すると、熱量が蓄積されて過昇温になり、
熱歪による変形が生じるおそれがある。
これを回避するため、ガイドプレート305の厚みを厚くして熱容量を大きくすることが考えられるが、そうするとこれに接触する定着ベルト301から奪われる熱量も多くなり、ウォーミングアップ時間が長くなるという問題がある。
However, although the
There is a risk of deformation due to thermal strain.
In order to avoid this, it is conceivable to increase the heat capacity by increasing the thickness of the
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ウォーミングアップ時間を殆ど増大させることなく、ガイドプレートの過昇温を抑制できる定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a fixing device capable of suppressing an excessive temperature rise of a guide plate without substantially increasing a warm-up time, and an image forming apparatus including the fixing device. It is an object.
上記目的を達成するため、本実施の形態の定着装置は、無端状のベルトの周回経路内側に配され、第1ローラを、前記ベルトの周回経路外側から当該ベルトを介して第2ローラで押圧して、当該ベルト表面と当該第2ローラの間に定着ニップを確保すると共に、前記ベルトを周回させつつ電磁誘導により加熱して、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、前記未定着画像の熱定着を行う定着装置であって、前記ベルトの周回経路内側において、前記第1ローラの軸と平行に伸びており、周回駆動されるベルトの裏面に接触して、当該ベルトをその周回方向に案内するガイドプレートと、前記ベルトの周回経路外側において、前記ベルトを挟んで前記ガイドプレートと対向する位置に配され、前記ベルトを加熱するための磁束を発生させる磁束発生部とを備え、前記ベルトは、前記磁束によって発熱する発熱層と、所定温度を超えると強磁性から非磁性に可逆的に変化する整磁合金層とを有し、前記ガイドプレートは、低抵抗導電層を含み、前記周回方向における両端のうちの少なくも一方の端部に、中央部よりも厚みが大きな肉厚部を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the fixing device according to the present embodiment is arranged on the inner side of the circulation path of the endless belt, and presses the first roller from the outer side of the circulation path of the belt by the second roller via the belt. Then, while securing a fixing nip between the belt surface and the second roller, the belt is circulated and heated by electromagnetic induction, and a sheet on which an unfixed image is formed is passed through the fixing nip. A fixing device for thermally fixing the unfixed image, wherein the belt extends in parallel with the axis of the first roller on the inner side of the belt circulation path, and contacts the back surface of the belt driven to rotate. A guide plate that guides the belt in the circulation direction, and a magnetic pole for heating the belt, disposed outside the circulation path of the belt at a position facing the guide plate with the belt interposed therebetween. The belt includes a heat generating layer that generates heat by the magnetic flux, and a magnetic shunt alloy layer that reversibly changes from ferromagnetic to non-magnetic when a predetermined temperature is exceeded, and the guide The plate includes a low-resistance conductive layer, and has a thick portion having a thickness larger than that of the central portion at at least one of the ends in the circumferential direction.
ガイドプレートの端面は、磁束が侵入し易く、上記両端のうちの少なくも一方の端部に、中央部よりも厚みが大きな肉厚部を有することにより、この部分の電流密度が低下するため、発熱が抑制される。
また、肉厚部以外の厚みは薄いので、肉厚部を設けていない場合と比べて熱容量の増加も少なく、ウォーミングアップ時間もあまり変わらない。
Since the end surface of the guide plate is easy for magnetic flux to enter, and at least one of the two ends has a thicker portion that is thicker than the central portion, the current density of this portion is reduced. Heat generation is suppressed.
Further, since the thickness other than the thick portion is thin, the increase in heat capacity is small and the warm-up time does not change much compared to the case where the thick portion is not provided.
また、前記肉厚部は、厚みが略均一な板体の端部を180度折り曲げることによって形成されていることが望ましい。
これにより、肉厚部を簡単に形成することができ、ガイドプレートの作成コストが少なくて済む。
The thick portion is preferably formed by bending an end portion of a plate body having a substantially uniform thickness by 180 degrees.
Thereby, a thick part can be formed easily and the production cost of a guide plate can be reduced.
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。 Note that the present invention may be an image forming apparatus including the fixing device.
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)に適用した場合を例にして説明する。
(1)プリンタ全体の構成
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の各色のトナー像を形成し、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。
Hereinafter, an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention will be described by taking as an example a case where it is applied to a tandem color digital printer (hereinafter simply referred to as “printer”).
(1) Overall Configuration of Printer FIG. 1 is a schematic sectional view showing the overall configuration of the
As shown in the figure, the
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3は、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。
Hereinafter, the reproduction colors of yellow, magenta, cyan, and black are represented as Y, M, C, and K, and Y, M, C, and K are added as subscripts to the numbers of the components related to the reproduction colors.
The
作像部3Yは、感光体ドラム31Yと、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、および感光体ドラム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。なお、他の作像部3M〜3Kについても、トナーの色が異なる以外は作像部3Yと同様、帯電器32M〜32Kなどの構成を有するが、図面が煩雑になるのを防ぐため、それらの符号は表記していない。
The
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C方向に周回駆動される。
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を露光走査する。
The
The
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。
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。
By this exposure scanning, electrostatic latent images are formed on the
The toner images of the respective colors are sequentially transferred onto the
一方、給紙部4は、用紙Sを収容する給紙カセット41と、給紙カセット41内の用紙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、繰り出された用紙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から用紙Sを二次転写位置に給送し、二次転写ローラ45による静電力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用紙S上に二次転写される。
On the other hand, the
二次転写位置46を通過した用紙Sは、さらに定着部5に搬送され、用紙S上のトナー像(未定着画像)が、定着部5における加熱・加圧により用紙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。
(2)定着部の構成
図2は、上記定着部5の構成を示す部分断面斜視図であり、図3(a)及び図3(b)は、その要部における横断面図である。
The sheet S that has passed the
(2) Configuration of Fixing Unit FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration of the fixing
図2に示すように、定着部5は、定着ローラ150と、定着ベルト155と、ガイドプレート156と、加圧ローラ160と、磁束発生部170とを備える。
同図3(a)に示すように、定着ローラ150は、長尺で円柱状の芯金152の周囲を弾性体層153で被覆されてなり、定着ベルト155の周回経路(周回走行路)内側に配される。
As shown in FIG. 2, the fixing
As shown in FIG. 3A, the fixing
芯金152は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等からなる外径が約20mmの円柱体である。
弾性体層153は、例えば、厚さが約10mmであり、定着ローラ150の外径は、約40mmである。
材質は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の発泡弾性体であり、耐熱性及び断熱性の高いものが望まれる。
The cored
For example, the
The material is a foamed elastic body such as silicone rubber or fluororubber, and a material having high heat resistance and heat insulation is desired.
加圧ローラ160は、円柱状の芯金161の周囲に、弾性体層162を介して離型層163が積層されてなり、定着ベルト155の周回経路外側に配置され、定着ベルト155の外側から定着ベルト155を介して定着ローラ150を押圧して、定着ベルト155表面との間に周方向に所定幅を有する定着ニップ155nが形成される。
芯金161は、例えば、アルミニウム等からなり、弾性体層162は、シリコンスポンジゴム等からなり、離型層163は、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共重合体)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)コート等からなる。加圧ローラ160の外径は、約35mmである。
The
The
定着ローラ150と加圧ローラ160は、芯金152、161の軸方向両端部が図示しないフレームの軸受部に回転自在に軸支されると共に、加圧ローラ160は、駆動モータ(不図示)からの駆動力が伝達されることにより矢印B方向に回転駆動される。この加圧ローラ160の回転に伴って定着ベルト155と定着ローラ150が矢印A方向に従動回転する。
The fixing
定着ベルト155は、円筒状のベルトであり、図3(c)に示すように、離型層155aと、弾性体層155bと、発熱層155cと、整磁合金層155dとが、この順に離型層155aが外周面側になるように積層されてなる。
定着ベルト155は、自立して円筒形を保持できるベルトが用いられている。定着ベルト155のベルト幅方向(定着ローラ150の回転軸方向に相当)長さは、最大サイズのシートの幅方向長さよりも長くなっている。
The fixing
As the fixing
離型層155aは、PFAなどからなる円筒体であって、その厚みは、経験上、30μm以上、40μm以下の範囲から適宜決定される。
弾性体層155bは、厚みが約200μmのシリコーンゴムなどからなる。
この他にも、フッ素ゴムなどを使用してもよい。
発熱層155cは、厚みが約40μmのニッケルなどからなり、磁束発生部170から発せられる磁束により発熱する。
The
The
In addition to this, fluorine rubber or the like may be used.
The
整磁合金層155dは、ニッケルと鉄の合金などからなり、例えば、厚みが約30μm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非磁性になる特性を有する。このキュリー温度は、ニッケルと鉄の混合率により調整することができ、本実施の形態では、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いる。
この他にも、ニッケルと鉄とクロムなどの合金を用いてもよい。
The magnetic
In addition, an alloy such as nickel, iron, and chromium may be used.
図2に戻って、磁束発生部170は、コイルボビン171と、裾コア172と、励磁コイル173と、コア174と、カバー175とを有し、定着ベルト155の周回経路外側であり、定着ベルト155を挟んで加圧ローラ160と相対する位置を基準として、ここから周回方向のやや上流側に、定着ベルト155の幅方向に沿うように配置される。
励磁コイル173は、定着ベルト155に含まれている発熱層155cを加熱するための磁束を発生させるものであり、コイルボビン171に巻かれている。
Returning to FIG. 2, the
The
励磁コイル173から発生される交番磁束は、コア174及び裾コア172により定着ベルト155に導かれ、定着ベルト155の発熱層155c(図3(c)参照)の、主に磁束発生部170に対向する部分を貫き、この部分に渦電流を発生させて発熱層155c自体を発熱させ、定着ベルト155を加熱する。定着ベルト155の昇温により、これに定着ニップ155nで接触している加圧ローラ160も昇温する。
The alternating magnetic flux generated from the
なお、定着ベルト155の幅方向中央部の表面温度を検出するためのセンサが別途配置されており(不図示)、制御部60は、当該センサの検出信号に基づき定着ベルト155の温度が目標温度(約180℃)に維持されるように励磁コイル173への電力供給を制御する。
定着ニップ155nが目標温度に維持された状態でシートSが定着ニップ155nを通過する際に、シートS上の未定着のトナー像が加熱、加圧されて当該シートS上に熱定着される(図2参照)。
A sensor for detecting the surface temperature of the center portion in the width direction of the fixing
When the sheet S passes through the fixing nip 155n while the fixing nip 155n is maintained at the target temperature, an unfixed toner image on the sheet S is heated and pressed to be thermally fixed on the sheet S ( (See FIG. 2).
ガイドプレート156は、非磁性の低抵抗導電材料からなり、定着ローラ150の軸と平行に配された長尺な板体であって、表面が定着ベルト155の裏面と接触して、当該定着ベルト155をベルト周回方向に案内する。
上記低抵抗導電材料は、具体的には、銅であって、この他にも、アルミニウムなどが使用可能である。
The
Specifically, the low-resistance conductive material is copper, and aluminum or the like can also be used.
なお、ガイドプレート156は、長手方向の両端部が図示しないフレームにより支持されている。
(3)ガイドプレートの形状
ガイドプレート156は、図3(b)に示すように、ベルト周回方向における全長がL0であって、当該周回方向における両端に、それぞれ中央部よりも厚みの大きい肉厚部156a及び156bが設けられている板を、その外周面が曲率半径R1となるようにカーブさせることによって形成されている。
The
(3) the guide plate shaped
ここで、全長L0は、35mmとなっており、また、曲率半径R1は、20mmとなっている。
肉厚部156a及び156bにおける、それぞれの長さL1及びL2は、いずれも1mmとなっており、また、肉厚部156a及び156bにおける、それぞれの厚みt1及びt2は、いずれも1.5mmとなっている。
一方、中央部の厚みt0は、0.5mmである。
Here, the total length L 0 is has a 35 mm, also, the radius of curvature R 1 has a 20 mm.
The lengths L 1 and L 2 in the
On the other hand, the thickness t 0 of the central portion is 0.5 mm.
なお、ガイドプレート156の曲率半径R1は、静止時における定着ベルト155の、磁束発生部170に対向する部分の裏面の曲率半径と略等しい。
整磁合金層155dが、キュリー温度以下となっていて、強磁性体となっているとき(以下、「整磁効果発動前」という。)、磁束発生部170からの磁束は、定着ベルト155の発熱層155cを突き抜けて、整磁合金層155dのベルト周回方向における略中央から侵入し、その両側に分岐して、その先で最も近い位置にある裾コア172へと至る経路を進む。
Note that the radius of curvature R 1 of the
When the magnetic
このとき、発熱層155cは、これを通過する磁束によって生じた渦電流により誘導加熱される。
整磁合金層155dが、非通紙部における温度がキュリー温度以上となり、その部分が強磁性体から非磁性に転じた後(以下、「整磁効果発動後」という。)、磁束発生部170で生じた磁束が発熱層155cと整磁合金層155dとを突き抜け、さらに、ガイドプレート156に侵入する。
At this time, the
In the magnetic
このときガイドプレート156では、侵入する磁束の方向と逆方向の磁束を生じるため、当該ガイドプレート156とその周辺における磁束密度を低下させ、その結果、発熱層155cにおける過熱が抑制される。
これにより、多数枚の小サイズのシートを連続してプリントする場合に、定着ベルト155のうち、定着ベルト155の非通紙部P(図2参照)の温度が、キュリー温度(定着ベルト155の制御目標温度+20℃)を大幅に超えることがなくなって、定着ベルト155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。
At this time, since the
Thus, when a large number of small sized sheets are continuously printed, the temperature of the non-sheet passing portion P (see FIG. 2) of 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。
(4)ガイドプレート156の端部に肉厚部を設けることによる効果
本発明者らは、鋭意検討の結果、ガイドプレート156のベルト周回方向における両端部に、中央部よりも厚みが大きい肉厚部156a及び156bを設けることにより、肉厚部を設けていない従来のガイドプレートよりも温度上昇が緩和されることを見い出した。
Note that the Curie temperature to be set is not limited to the above temperature, and depends on the configuration of the fixing
(4) Effect by providing a thick portion at the end portion of the
しかも、肉厚部156a及び156bのベルト周回方向における長さL1、L2は1mmと短く、体積の増加は極めて少ないため、
ガイドプレート156の熱容量の増加も殆どなく、ウォーミングアップ時間が延びることもない。
<シミュレーションの結果>
上記効果を実証すべく、有限要素法を用いて、整磁効果の発動前と発動後において、ガイドプレート156の温度をコンピュータによりシミュレートしたところ、次のような結果が得られた。
<試験品の仕様>
図4に、本シミュレーションを行った本発明に係る実施例品1,2及び3と、従来品に係るガイドプレート156の仕様を示す。
Moreover, the lengths L 1 and L 2 in the belt circumferential direction of the
There is almost no increase in the heat capacity of the
<Simulation results>
In order to verify the above effect, the temperature of the
<Specifications of test product>
FIG. 4 shows the specifications of the
同図に示すように、実施例品1、2及び3は、ベルト周回方向における両端部に設けられた肉厚部の厚みを、それぞれ1.0mm,1.5mm,2.0mmに設定したものである。両端部以外の中央部の厚みは、全て0.5mmに統一している。
各実施例品対して、肉厚部のベルト周回方向における長さを、1mm,3mm,5mmに変化させてシミュレーションを実施している。
As shown in the figure, the
For each example product, the length of the thick portion in the belt circumferential direction is changed to 1 mm, 3 mm, and 5 mm, and the simulation is performed.
従来品は、厚みが0.5mmで均一であり、肉厚部はない。
実機の励磁コイル173への通電条件と合わせるべく、本シミュレーションでは、励磁コイル173に40000Hzの交番電流を、整磁効果発動前において7.69Aを、また整磁効果発動後において9.65Aを通電する条件とした。
The conventional product is uniform with a thickness of 0.5 mm and has no thick part.
In this simulation, in order to match the energization conditions to the
本実施の形態では、従来品と、各実施品1、2及び3の発熱量の差分を、従来品の発熱量で除した値を%で示した値を「発熱増減率」とよび、整磁効果発動前後における発熱増減率をそれぞれ、Has1(n)、Has2(n)と表す。なお、n=1,2,3であり実施例品の番号を意味する。
この整磁効果発動前における発熱増減率Has1(n)は、下記の式1により示される。
Has1(n)=(HJ1(n) - HJ1(0))/ HJ1(0) (式1)
HJ1(n):実施例品(n) における整磁効果発動前における非通紙部の発熱量
HJ1(0):従来品の整磁効果発動前における非通紙部の発熱量
また、整磁効果発動後における発熱増減率Has2(n)は、下記の式2により示される。
Has2(n)=(HJ2(n) - HJ2 (0))/ HJ2(0) (式2)
HJ2(n):実施例品(n)の整磁効果発動後における非通紙部の発熱量
HJ2(0):従来品の整磁効果発動後における非通紙部の発熱量
図5は、各実施例品と従来品との、整磁効果発動前における発熱増減率Has1を示す図である。
In this embodiment, the value obtained by dividing the difference between the calorific value of the conventional product and each of the implemented
The heat generation increase / decrease rate Has1 (n) before the magnetic shunt effect is activated is expressed by the
Has1 (n) = (HJ1 (n)-HJ1 (0)) / HJ1 (0) (Formula 1)
HJ1 (n): Calorific value of non-sheet passing part before activation of magnetic shunt effect in example product (n)
HJ1 (0): Heat value of the non-sheet passing part before the magnetic shunt effect of the conventional product
Further, the heat generation increase / decrease rate Has2 (n) after activation of the magnetic shunt effect is expressed by the
Has2 (n) = (HJ2 (n)-HJ2 (0)) / HJ2 (0) (Formula 2)
HJ2 (n): Heat value of the non-sheet-passing part after the magnetic shunt effect of the example product (n) is activated
HJ2 (0): Heat generation amount in non-sheet passing portion after activation of magnetic shunting effect of conventional product FIG. 5 is a diagram showing a heat generation increase / decrease rate Has1 of each example product and the conventional product before triggering the magnetic shunting effect. .
同図より、整磁効果発動前において、各実施例品1〜3は、いずれも従来品よりも発熱量が低下していることがわかる。
図6は、各実施例品と従来品との、整磁効果発動後における発熱増減率Has2を示す図である。
From the figure, it can be seen that, before the magnetic shunt effect is activated, each of the products of Examples 1 to 3 has a lower calorific value than the conventional product.
FIG. 6 is a diagram showing a heat generation increase / decrease rate Has2 after activation of the magnetic shunt effect between each of the examples and the conventional product.
なお、実施例品2と実施例品3とが重なって、一本のグラフのように見えている。
同図より、整磁効果発動後において、肉厚部の厚みが1.0mmである実施例品1よりも、肉厚部の厚みが1.5mm及び2mmとなっている、実施例品2及び実施例品3の方が、発熱量が低下していることがわかる。
実施例品2と実施例品3とでは、シミュレーション結果に差異がないことから、厚みを1.5mmよりも大きくしても、これ以上の発熱量低減効果が望めないものと思われる。
In addition,
From the figure, after the magnetic shunt effect is activated, the thickness of the thick part is 1.5 mm and 2 mm, and the thickness of the thick part is 1.5 mm and the thickness of the
Since there is no difference in the simulation results between the
一方、ウォーミングアップ時間を維持するためには、できるだけガイドプレート156の熱容量、即ち、体積(質量)は、小さい方が望ましい。
以上より、試験品の中では、肉厚部における厚みが1.5mm、長さ1mmとなっている実施例品2のガイドプレート156が最も優れている。
このように、ガイドプレート156のベルト周回方向の両端部に肉厚部を設けることにより、ガイドプレート156の発熱量が低減する理由について、発明者は以下のように考察した。
On the other hand, in order to maintain the warm-up time, it is desirable that the heat capacity, that is, the volume (mass) of the
From the above, among the test products, the
Thus, the inventor considered as follows why the heat generation amount of the
励磁コイル173で発生する交番磁束の周波数は、40000Hzと高く、ガイドプレート156で生じる渦電流も高周波となるため、表皮効果により、電流がガイドプレート156の端部の表面に集中し易くなっているものと思われる。
このように電流が集中する端部に、厚みの厚い肉厚部を設けることにより、渦電流発生時の電流密度が低下し、誘導加熱が抑制されるものと推測される。
また、ガイドプレート156の昇温を防止するための効果的な肉厚部の周方向の長さL1、L2が小さいほど、温度低減効果が大きくなっている。
The frequency of the alternating magnetic flux generated in the
By providing a thick part at the end where current is concentrated in this way, it is presumed that the current density at the time of eddy current generation is reduced and induction heating is suppressed.
Further, as the circumferential lengths L 1 and L 2 of the effective thick portion for preventing the temperature rise of the
これらの具体的な寸法については、上記開示内容に基づき、当業者であれば、適用する機種(高速機か低速機か)や、その他の設計内容に基づき決定できるものである。
以上説明したように、本実施の形態によれば、ガイドプレート156のベルト周回方向の両端部の厚みを厚くするという簡単な構成により、ウォーミングアップ時間を維持しつつ、特に整磁効果発動後におけるガイドプレート156の温度上昇を抑制することができる。
These specific dimensions can be determined by those skilled in the art based on the above disclosure, based on the model to be applied (high speed machine or low speed machine) and other design contents.
As described above, according to the present embodiment, the
<変形例>
以上、本発明を種々の実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上記実施の形態に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を考えることができる。
(1)上記実施の形態では、ガイドプレート156における肉厚部156a及び156bの厚みを1.5mmとし、また、長さを1mmとしたが、これに限らず、ガイドプレートは、整磁効果発動後における発熱増減率が従来品よりも小さくすることができる形状(厚み及び長さ)の肉厚部を有していればよい。
(2)上記実施の形態では、ガイドプレート156には、ベルト周回方向における両端部のそれぞれに肉厚部が設けられているとしたが、これに限るものではなく、例えば、図7に示すように、ベルト周回方向の両端部の一方に肉厚部256aを設けたガイドプレート256であってもよい。
<Modification>
As described above, the present invention has been described based on various embodiments. However, the content of the present invention is not limited to the above embodiments, and for example, the following modifications can be considered. .
(1) In the above embodiment, the thickness of the
(2) In the above embodiment, the
このように、両端部の一方に肉厚部256aを設けた場合であっても、全く肉厚部が設けられていないものと比べて、それなりに整磁効果発動後におけるガイドプレート256の温度上昇を抑制する効果を奏する。
上記両端部のうち、定着ベルト周回方向における上流側に肉厚部256aを設ける場合には、図8に示すように、定着ベルト(不図示)の裏面が上記肉厚部256aの縁を乗り上げることとなり、ガイドプレート256の下流側端部よりも上流側端部の方が、摩擦が大きいので、この摩擦を低減するように、肉厚部256aの外周側縁部に、曲率R2のR部256bを設けてもよい。
As described above, even when the
In the case where the
この曲率R2の値は、上記摩擦力の低減の度合いと、このR部を設けることによる整磁効果発動後の発熱増減率Has2への影響とを考慮して、適宜決定することが望ましい。
(3)上記実施の形態では、ガイドプレート156おいて、ベルト周回方向における両端部における厚みを局部的に変化させることにより、肉厚部156a及び156bを形成していたが、これに限らず、図9に示すように、厚みがt0の略均一な板体の両端部を180度折り曲げることにより、肉厚部356a及び356bを設けて、ガイドプレート356を形成してもよい。
The value of the curvature R 2 are, the degree of reduction of the frictional force, in consideration of the influence of the heating rate of change Has2 after magnetic shunt effect triggering by the provision of the R portion, it is desirable to determine appropriately.
(3) In the above embodiment, the
その場合、肉厚部356a及び356bの厚みは、t0の2倍となる。
このとき、折り曲げにより対向する面同士の間には、隙間が生じない状態とすることが望ましい。
このようにすることにより、肉厚部を簡単に形成することができ、ガイドプレートの作成コストが少なくて済む。
(4)上記実施の形態では、ガイドプレート156のベルト周回方向の全長L0を35mmとしたが、ガイドプレート156のベルト周回方向の全長を所定の値に限定するものではなく、設計条件等により適宜決定すればよい。
(5)上記実施の形態では、ガイドプレート156は、非磁性の低抵抗導電材料からなるとしたが、これに限らず、例えば、ガイドプレート156が多層構造であって、複数ある層のうちの1つが低抵抗導電層であるとしてもよい。
In that case, the
At this time, it is desirable that a gap is not generated between the faces facing each other by bending.
By doing in this way, a thick part can be formed easily and the production cost of a guide plate can be reduced.
(4) In the above embodiment, the overall length L 0 of the belt rotation
(5) In the above embodiment, the
低抵抗導電層以外の層としては、例えば、定着ベルト155に接する面に、PTFEなどをコーティングし、定着ベルト155との摩擦を低減する低摩擦層を設けることなどが考えられる。
この場合、低抵抗導電層の中央部よりも厚みの厚い肉厚部を、低抵抗導電層のベルト周回方向における両端部の少なくとも一方に設ければよい。
(6)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、例えば、モノクロプリンタであってもよく、さらに、複写機やファックスといった付加機能を有する装置であってもよく、要するに、定着ベルトとこれを周回方向に案内するガイドプレートとを用いる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。
As a layer other than the low-resistance conductive layer, for example, a surface that contacts the fixing
In this case, a thick portion thicker than the central portion of the low-resistance conductive layer may be provided on at least one of both end portions in the belt circumferential direction of the low-resistance conductive layer.
(6) Although the tandem color printer has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and may be, for example, a monochrome printer, and has additional functions such as a copying machine and a fax machine. In short, the present invention may be applied to all image forming apparatuses including a fixing device that uses a fixing belt and a guide plate that guides the fixing belt in a circumferential direction.
本発明は、定着ベルトとこれを周回方向に案内するガイドプレートとを用いる定着装置及びこれを用いる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 using a fixing belt and a guide plate that guides the fixing belt in a rotating direction and an image forming apparatus using the fixing device.
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 繰り出しローラ
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
152 芯金
153 弾性体層
155 定着ベルト
155a 離型層
155b 弾性体層
155c 発熱層
155d 整磁合金層
155n 定着ニップ
156 ガイドプレート
156a,156b 肉厚部
160 加圧ローラ
161 芯金
162 弾性体層
163 離型層
170 磁束発生部
171 コイルボビン
172 裾コア
173 励磁コイル
174 コア
175 カバー
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ベルトの周回経路内側において、前記第1ローラの軸と平行に伸びており、周回駆動されるベルトの裏面に接触して、当該ベルトをその周回方向に案内するガイドプレートと、
前記ベルトの周回経路外側において、前記ベルトを挟んで前記ガイドプレートと対向する位置に配され、前記ベルトを加熱するための磁束を発生させる磁束発生部とを備え、
前記ベルトは、前記磁束によって発熱する発熱層と、所定温度を超えると強磁性から非磁性に可逆的に変化する整磁合金層とを有し、
前記ガイドプレートは、低抵抗導電層を含み、前記周回方向における両端のうちの少なくも一方の端部に、中央部よりも厚みが大きな肉厚部を有することを特徴とする定着装置。 Arranged inside the endless belt circumference path, the first roller is pressed from the outside of the belt circumference path by the second roller through the belt, and the fixing nip is formed between the belt surface and the second roller. A fixing device that heats the unfixed image by passing the sheet on which the unfixed image is formed through the fixing nip by heating by electromagnetic induction while circling the belt,
A guide plate that extends in parallel with the axis of the first roller on the inner side of the belt rotation path, contacts the back surface of the belt driven to rotate, and guides the belt in the rotation direction;
A magnetic flux generation unit that is disposed at a position facing the guide plate across the belt, and generates a magnetic flux for heating the belt, on the outer periphery of the belt.
The belt has a heat generating layer that generates heat by the magnetic flux, and a magnetic shunt alloy layer that reversibly changes from ferromagnetic to non-magnetic when a predetermined temperature is exceeded,
The fixing device according to claim 1, wherein the guide plate includes a low-resistance conductive layer, and has a thick portion having a thickness larger than that of a central portion at at least one end portion of both ends in the circumferential direction.
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