JP4760860B2 - 定着装置およびこれを備える画像形成装置 - Google Patents
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図9は、電磁誘導加熱方式の定着装置400の構成例を示す断面図である。
同図に示すように、定着装置400は、定着ベルト401、定着ローラ402、加圧ローラ403、磁束発生部404および規制板405などを備えている。
規制板405は、定着ベルト401の周回経路の内側であり定着ベルト401を介して磁束発生部404に対向する位置に配され、定着ベルト401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401の内周面に面接触して定着ベルト401をその周回方向に案内しつつ定着ベルト401の周回位置を規制する。
このような構成において、定着ベルト401が周回駆動されつつ磁束発生部404から磁束が発せられると、定着ベルト401内の誘導発熱層の、磁束発生部404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410に至り、定着ニップ410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410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。
また、前記規制部材は、前記幅方向に沿って伸びている長尺状の板状部材であり、前記周回方向に間隔をおいたそれぞれの位置で所定の角度で屈曲する複数の屈曲部を有する形状に形成されており、前記屈曲部が、前記コーナー部を構成することを特徴とする。
ここで、前記周回方向に隣り合う位置関係にあるコーナー部同士の各組について、そのコーナー部同士の前記周回方向における間隔が略等しいことを特徴とする。
さらに、前記ベルトは、自己形状保持可能な円筒形状であり、前記複数のコーナー部は、前記周回方向において前記ベルトの静止時における内周面と略同じ曲率を有する曲面上に位置することを特徴とする。
<実施の形態1>
図1は、プリンタ1の全体の構成を示す図である。
同図に示すように、プリンタ1は、周知の電子写真方式により画像を形成するものであり、画像プロセス部10と、ベルト搬送部20と、給送部30と、定着部40を備え、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)からの印刷(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(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)色からなるカラーの画像形成を実行する。
ベルト搬送部20は、矢印方向に循環走行される搬送ベルト21を備え、給送部30からのシートSを搬送ベルト21に密着させた状態で感光体ドラム11Y〜11Kの転写位置に順次搬送する。シートSが各転写位置を通過する際に、各転写位置において転写ローラ15Y〜15Kと感光体ドラム11Y〜11K間に生じる電界による静電力の作用を受けて感光体ドラム11Y〜11K上のトナー像がシートS上に多重転写される。各色トナー像が転写された後、シートSは、搬送ベルト21から離間して定着部40に送られる。
図2は、定着部40の構成を示す斜視図であり、図3(a)は、定着部40の構成を示す横断面図であり、図3(b)は、定着ベルト101の構成を示す断面図である。図2では、構成を判り易くするために一部を切り欠いて示している。
定着ベルト101は、矢印A方向に周回駆動される円筒状のベルトであり、図3(b)に示すように離型層111と、弾性層112と、発熱層113と、整磁合金層114が、この順に離型層111が表面側になるように積層されてなる。
整磁合金層114は、ニッケルと鉄の合金などからなり、厚みが約30〔μm〕であり、所定温度(キュリー温度)以上になると磁性体から非磁性体に変化し、当該温度を下回ると磁性を取り戻す可逆的な変化特性を有する。整磁合金層114が非磁性体に変化することで、磁束発生部104からの磁束が発熱層113から整磁合金層114を介して規制板105に通り抜け易くなり、後述のように規制板105による当該磁束を打ち消す方向の磁束発生の作用により、発熱層113の発熱が抑えられる。
定着ローラ102は、長尺で円柱状の芯金121の周囲に弾性層122を介して表層123が積層されてなり、定着ベルト101の周回経路(周回走行路)の内側に配される。
加圧ローラ103は、長尺で円柱状の芯金131の周囲に、弾性層132を介して離型層133が積層されてなり、定着ベルト101の周回経路外側に配置され、定着ベルト101の外側から定着ベルト101を介して定着ローラ102を押圧して、定着ベルト101表面との間に定着ニップ107を確保する。
定着ローラ102の芯金121と加圧ローラ103の芯金131は、その軸方向両端部が図示しないフレームに軸受部材などを介して回転自在に支持されると共に、加圧ローラ103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103の回転に伴って定着ベルト101と定着ローラ102が矢印A方向に従動回転する。
コイルボビン146は、定着ベルト101の周回方向(以下、「ベルト周回方向」という。)に沿って円弧状に湾曲する部分を含む板状部材であり、ベルト幅方向両端部が図示しないフレームなどに固定されている。コイルボビン146と定着ベルト101の表面115との間隔(ベルト−ボビン間距離)が約2.5〔mm〕になるように、コイルボビン146の配設位置が調整される。メインコア142、センターコア143、裾コア144は、高透磁率のフェライトなどからなり、コイルボビン146の、定着ベルト101側とは反対側の面に配置される。
この発熱した部分の熱が定着ベルト101の周回駆動により定着ニップ107の位置で加圧ローラ103等に伝わることにより定着ニップ107の領域が昇温される。なお、図示していないが定着ベルト101の温度を検出するためのセンサが別途配置されており、このセンサの検出信号により定着ベルト101の現在の温度を検出し、この検出温度に基づき定着ニップ107の領域の温度が目標温度に維持されるように励磁コイル141への電力供給が制御される。定着ニップ107の領域が目標温度に維持された状態でシートSが定着ニップ107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。
規制板105は、ベルト幅方向に長尺なので、頂点181〜185の位置でベルト幅方向に沿って線状にベルト内周面116に内接し、それ以外の部分(平坦部)191〜194ではベルト内周面116から離間して接触しないようになっている。頂点182〜184のベルト周回方向の角度(屈曲角)θは、それぞれ同じ角度、例えば150〔°〕であり、頂点間の間隔が略等しくなっている。以下、規制板105上の各頂点の位置においてベルト内周面116に接触している部分を接触部(コーナー部)181〜185という。
また、定着ローラ102の回転軸161と加圧ローラ103の回転軸162の双方を含む平面を仮想平面160(図3では、同図が断面図なので直線で示されている。)としたとき、規制板105は、その接触部183が仮想平面160に位置しつつ仮想平面160を挟んで左右対称となる対称姿勢の位置に配されている。
図4は、定着ベルトと規制板間の摩擦抵抗の大きさを指標するものとして周回中の定着ベルトの駆動トルクを実測した結果のグラフを示す図であり、実線が本実施の形態に係る実施例を、破線が比較例(規制板の主面がベルト内周面に全面で接触する構成:従来相当)を示している。同図のグラフは、実験において加圧ローラを離間させた状態で、定着ローラを一定速度で駆動させつつ定着ローラと規制板間の相対距離を変えて定着ベルトに掛かるテンションを可変させたときの、当該相対距離に対する駆動トルク(平均値)を実測した結果の例を示したものである。
さらに、規制板105を銅などの低抵抗導電材料で形成することにより、整磁合金層114の非通紙部Pに対応する部分が磁性体から非磁性体に変化したときに、磁束発生部104から発せられる磁束のうち、整磁合金層114の当該非磁性体に変化した部分と規制板105とを通過する磁束に対して、打ち消す方向の磁束が規制板105において発生し易くなり、発熱層113の発熱をより抑制することができる。なお、低抵抗導電材料としては、上記のものに限られない。例えば、金鍍金したものを用いるとしても良い。
<実施の形態2>
上記実施の形態では、規制板105に5箇所の接触部が設けられていたが、本実施の形態では、4箇所になっており、規制板の形状が実施の形態1と異なっている。以下、説明の重複を避けるため、第1の実施の形態と同じ内容についてはその説明を省略し、同じ構成要素については、同符号を付すものとする。
両図に示すように、定着部200の規制板205は、ベルト周回方向に上流側から下流側にかけて4箇所の接触部281〜284を有し、接触部282、283における屈曲角θ1、θ2が異なる鈍角であり、ここではθ1<θ2の関係になっている。
規制板205は、実施の形態1に対し接触部が1箇所減らされると共に、隣り合う接触部同士の各組みのうち、その接触部間のベルト周回方向における間隔がベルト周回方向下流側に位置する組みよりも上流側に位置する組の方が広くなるように形成されている。具体的には、図6に示すように接触部281、282の組の間隔をL1、接触部282、283の組の間隔をL2、接触部283、284の組の間隔をL3としたとき、L3<L2<L1の関係になっている。このような形状にしたのは、次の理由による。
引っ張られ気味になると、定着ベルト101の、規制板205のベルト周回方向下流側に位置する平坦部293付近のベルト部分では、規制板205の表面に押し付けられるようになりながら案内されるので、ベルト周回方向下流側では接触部同士の間隔Lが狭い方が周回中の振れが少なくなり安定し易くなる。
同図は、定着ベルト101として内径が約40〔mm〕のものを用いると共に、定着ローラ102の軸芯(回転軸)210(図6)を中心にベルト周回方向に角度θ(図6)、ここでは約120〔°〕の範囲に規制板205が配置されている定着装置を用いて実験したときの結果を示したものである。
このように規制板205の形状を工夫することにより、さらなるウォームアップ時間の短縮化を図りつつベルト内周面116の磨耗を抑制することができる。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
(1)図8は、本変形例に係る定着部300の構成例を示す図である。
同図に示すように、定着部300は、実施の形態1の定着部40と基本的に同じ構成であるが、規制板305の形状が異なっている。具体的には、規制板305は、ベルト周回方向下流側の端部に接触部384からベルト周回方向に伸びる延伸部306が設けられてなる。この延伸部306は、ベルト内周面116のさらなる磨耗抑制を図るために設けられたものである。
(2)上記実施の形態では、定着ベルト101の周回位置を規制する規制部材として、平板状の部材を屈曲させてその屈曲部をコーナー部として形成してなる規制板を用いるとしたが、これに限られない。
また、規制板表面上に複数の凸部をベルト幅方向に沿って間隔をあけて列設して、列設された凸部がコーナー部としてベルト内周面に線状に接触する構成をとることも可能である。さらに、ベルト幅方向に沿って伸びる溝部を規制板に設けるとしても良い。この場合、溝と溝の間の凸状の部分がコーナー部を構成することになる。
さらに、シート搬送方式としてセンター基準の構成例を説明したが、これに限られない。例えば、シートSの搬送路幅方向一端側の辺が搬送路35の一方端側に設けられた基準位置に沿うようにシートSを搬送する、いわゆる片側基準の搬送方式にも適用できる。
40、200、300 定着部
101 定着ベルト
102 定着ローラ
103 加圧ローラ
104 磁束発生部
105、205、305 規制板
107 定着ニップ
115 定着ベルトの表面
116 定着ベルトの内周面
181〜185、281〜284 接触部(コーナー部)
Claims (7)
- 周回駆動されるベルトの周回経路の内側に配された定着ローラを、前記周回経路の外側から当該ベルトを介して加圧ローラで押圧して、当該ベルト表面と加圧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を通し、前記未定着画像を熱定着する定着装置であって、
前記周回経路の外側であり前記ベルトの近傍の位置に配され、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、
前記周回経路の内側であり前記ベルトを介して前記磁束発生部に対向する位置に配され、前記周回駆動されるベルトをその周回方向に案内しつつ当該ベルトの周回位置を規制する規制部材と、を備え、
前記規制部材は、
前記ベルトの幅方向に沿って長手方向に横たわるコーナー部が前記周回方向に間隔をおいて複数条形成されてなり、このコーナー部のみが前記周回経路の内側において前記ベルトと接触し、前記ベルトがこれらコーナー部に跨って渡されていることを特徴とする定着装置。 - 前記規制部材は、
前記幅方向に沿って伸びている長尺状の板状部材であり、
前記周回方向に間隔をおいたそれぞれの位置で所定の角度で屈曲する複数の屈曲部を有する形状に形成されており、
前記屈曲部が、
前記コーナー部を構成することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 前記板状部材は、
その横断面の形状が、多角形の辺のうち、複数の頂点を含む線分を切り取ったような形状に形成されてなり、
前記屈曲部は、
前記多角形の頂点の部分に相当することを特徴とする請求項2に記載の定着装置。 - 前記周回方向に隣り合う位置関係にあるコーナー部同士の各組について、そのコーナー部同士の前記周回方向における間隔が略等しいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着装置。
- 前記周回方向に隣り合う位置関係にあるコーナー部同士の各組のうち、そのコーナー部同士の前記周回方向における間隔が前記周回方向下流側の組みよりも上流側の組の方が広くなっていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着装置。
- 前記ベルトは、自己形状保持可能な円筒形状であり、
前記複数のコーナー部は、
前記周回方向において前記ベルトの静止時における内周面と略同じ曲率を有する曲面上に位置することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の定着装置。 - シート上に未定着画像を形成し、形成された未定着画像を定着部により熱定着する画像形成装置であって、
前記定着部として、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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