JP4827178B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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このような電磁誘導加熱方式を用いた定着装置は、定着ベルトの表面温度(定着温度)を所望の温度まで昇温するのに、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間でおこなうことができるものとして知られている。
定着部材(発熱部材)を加熱するために誘導加熱部のコイル部に電力を供給すると、コイル部自身の電気抵抗によってコイル部が発熱して高温に達する。また、コイル部の周辺温度も、電磁誘導により加熱される定着部材による熱伝導によって昇温されるために、コイル部の温度はさらに高くなる。
また、コイル部が昇温されると、コイル部を覆う絶縁被覆材が損傷する場合もある。このような場合には、コイル部の絶縁性が損なわれて、局所的な短絡が生じてしまうことになる。
これに対して、コイル部(誘導加熱部)が定着部材の外周面側に配設されている場合には、コイル部の周囲の熱が比較的放散されやすいために、コイル部の昇温がある程度軽減される。しかし、それでもコイル部の昇温は完全には低減されておらず、上述した問題が生じてしまっていた。
図1〜図3にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、3は原稿Dを原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される感光体ドラム、12は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上を帯電する帯電部、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成される静電潜像を現像する現像部、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ、15は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
まず、原稿Dは、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス5上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス5上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
書込み部2において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、転写ベルト17の内周面に当接するように転写バイアスローラ14が設置されている。そして、転写バイアスローラ14の位置で、転写ベルト17上の記録媒体Pに、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(転写工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
その後、転写ベルト17表面は、転写ベルトクリーニング部16の位置に達する。そして、転写ベルト17上に付着した付着物が転写ベルトクリーニング部16に回収される。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、不図示の搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、転写ベルト17の位置に向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、不図示の排紙ローラによって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
図2に示すように、定着装置19は、磁束発生手段としての誘導加熱部24、発熱部材としての定着ローラ20、加圧ローラ30、等で構成される。
ここで、発熱部材としての定着ローラ20(定着部材)は、SUS304等の非磁性材料からなる中空構造の芯金23の表面に、弾性層22、発熱層21等を形成した多層構造体である。
弾性層22は、シリコーンゴム等の弾性材料からなり、その厚さは50〜500μmになっている。これにより、熱容量がそれ程大きくなく、良好な定着画像を得ることができる。
第1非磁性材料層としては、非磁性材料層としてのSUS304、SUS301、SUS316(いずれも非磁性ステンレス)等を用いることができる。
第2非磁性材料層としては、銅(Cu)を用いることができる。第2非磁性材料層は、その層厚が5〜35μmの範囲内になるように、第1非磁性材料層上にめっき処理にて形成されている。第2非磁性材料層の体積抵抗率は1.7×10-8Ω・mとなっていて、第1非磁性材料層の体積抵抗率よりも小さくなっている。なお、第2非磁性材料層としては、銀(Ag)やアルミニウム(Al)等を用いることもできる。
第1非磁性材料層及び第2非磁性材料層からなる発熱層21は、誘導加熱部24(磁束発生手段)から発せられる磁束によって電磁誘導加熱される。
定着ローラ20の離型層は、PFA等のフッ素化合物で形成され、その厚さは30μmになっている。離型層は、トナー像(トナー)Tが直接的に接する定着ローラ20表面のトナー離型性を高めるためのものである。
このように本実施の形態1における定着ローラ20は、トナー像を溶融する定着部材として機能するとともに、誘導加熱部24によって直接的に加熱される発熱部材としても機能することになる。
なお、定着ローラ20の内部に、フェライト等の強磁性体からなる内部コア(コア)を設置したり、内部コアの外周の一部を覆う磁束遮蔽部材を設置することもできる。
このような構成により、電磁誘導による定着ローラ20の加熱効率を低下させることなく、コイル部25の昇温が効率的かつ確実に軽減される。仕切り部材27aによって、誘導加熱部24と定着ローラ20との間に複数の空気層A1、A2を設けることで、コイル部25で生じた熱が放熱されやすくなるとともに、定着ベルト20で生じた熱が誘導加熱部24に達しにくくなる。
不図示の駆動モータによって、定着ローラ20が図2の時計方向に回転駆動されると、加圧ローラ30も反時計方向に回転する。そして、定着部材としての定着ローラ20は、誘導加熱部24との対向位置(対向面)で、誘導加熱部24から発生される磁束によって直接的に加熱される。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Tを担持した記録媒体Pが、不図示のガイド板に案内されながら定着ローラ20と加圧ローラ30との間に送入される(矢印Y1の搬送方向の移動である。)。そして、定着ローラ20から受ける熱と加圧ローラ30から受ける圧力とによってトナー像Tが記録媒体Pに定着されて、記録媒体Pは定着ローラ20と加圧ローラ30との間から送出される。
このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
なお、本実施の形態1では、ファン55を用いて第1空気層A1に空気を積極的に送入することでコイル部25を空冷したが、ファンを用いて第1空気層A1から空気を積極的に送出(吸引)することでコイル部25を空冷することもできる。
図4にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図4は、実施の形態2における定着装置19を示す断面図である。本実施の形態2における定着装置19は、コイルガイド27の構成が、前記実施の形態1のものとは相違する。
図5にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図5は、実施の形態3における定着装置19を示す断面図である。本実施の形態3における定着装置19は、定着部材として定着ベルト60を用いている点が、定着部材として定着ローラ20を用いている前記実施の形態1のものとは相違する。
支持ローラ41は、図5の時計方向に回転する。そして、支持ローラ41の発熱層41a、41bは、誘導加熱部24から発せられる磁束によって誘導加熱される。
定着ベルト60は、内周面側から、発熱層(第1非磁性材料層及び第2非磁性材料層で構成されている。)、ニッケルからなる酸化防止層、シリコーンゴム等からなる弾性層、フッ素化合物からなる離型層、が積層されている。定着ベルト60の各層の構成は、前記実施の形態1における定着ローラ20の各層の構成とほぼ同等である。
定着ベルト60は、図5の時計方向に周回する。そして、定着ベルト60の発熱層は、誘導加熱部24から発せられる磁束によって直接的に誘導加熱される。
磁束発生手段としての誘導加熱部24は、前記実施の形態1のものと同様に、コイル部25、コア部26、コイルガイド27、カバー部材28、等で構成される。そして、前記実施の形態1と同様に、コイルガイド27には、2つの空気層A1、A2を形成するための仕切り部材27aが設置されている。さらに、図示は省略するが、前記実施の形態1と同様に、仕切り部材27aによって隔絶された第1空気層A1の幅方向端部に、冷却手段としてのファン55が設けられている。
定着補助ローラ50の回転駆動によって、定着ベルト60は図5中の時計方向に周回するとともに、支持ローラ41も時計方向に回転して、加圧ローラ30も反時計方向に回転する。定着ベルト60は、誘導加熱部24との対向位置で加熱される。
定着位置を通過した定着ベルト60表面は、その後に再び誘導加熱部24との対向位置に達する。
このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
19 定着装置、
20 定着ローラ(定着部材、発熱部材)、
21 発熱層、 22 弾性層、 23 芯金、
24 誘導加熱部(磁束発生手段)、
25 コイル部、 26 コア部、
27 コイルガイド、
27a 仕切り部材、
30 加圧ローラ、 41 支持ローラ(加熱部材)、
50 定着補助ローラ、
55 ファン(冷却手段)、 58 ダクト、
60 定着ベルト(定着部材、発熱部材)、
A1 第1空気層、 A2 第2空気層。
Claims (6)
- 磁束を発生させる磁束発生手段と、
前記磁束によって直接的又は間接的に加熱されて、トナー像を溶融するとともに、前記磁束発生手段に外周面側で対向する定着部材と、
前記磁束発生手段と前記定着部材との空隙を複数の空間に仕切る仕切り部材と、
を備え、
前記磁束発生手段は、交番電流が入力されるコイル部を前記定着部材の側で保持するコイルガイドを具備し、
前記仕切り部材は、前記コイルガイドに一体的に形成されるとともに、当該仕切り部材によって仕切られた前記複数の空間のうち前記磁束発生手段の側の空間に隔絶された空気層を形成し、
前記空気層に対して気体を送入又は送出して前記磁束発生手段の側の空間を冷却するファンを幅方向端部に設置したことを特徴とする定着装置。 - 前記定着部材は、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接する定着ローラであって、
前記磁束発生手段は、前記定着ローラの外周面に対向するように配設されたことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 前記定着部材は、周状に張架された定着ベルトであって、
前記磁束発生手段は、前記定着ベルトの外周面に対向するように配設されたことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 前記定着ベルトは、支持ローラと定着補助ローラとに張架され、
前記定着補助ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに対して前記定着ベルトを介して当接するように配設されたことを特徴とする請求項3に記載の定着装置。 - 前記磁束発生部材は、前記定着ベルトを介して前記支持ローラに対向するように配設され、
前記支持ローラは、前記磁束によって加熱されて、前記定着ベルトを加熱することを特徴とする請求項4に記載の定着装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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