JP4978200B2 - 定着装置 - Google Patents
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ところが、定着ロールなどの定着部材を厚肉に形成してしまうと熱容量が大きくなり、ヒータ等により加熱する際にその加熱時間が長くなる。この結果、電源を投入等してから定着が可能となるまでのウォームアップ時間が長くなってしまう。
請求項2記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、ウォームアップ時間を更に短縮することが可能となる。
請求項3記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、例えば、第1の定着部材の加熱効率を上げることができる。
請求項4記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、第1の定着部材の加熱効率を上げることができる。
請求項5記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、定着装置の小型化を図ることができる。
請求項7記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、定着部材の歪みを安定的に抑制することができる。
請求項8記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、ベルト状部材を安定的に回転させることが可能となる。
図1は、本発明が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。同図に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置である。この画像形成装置には、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kが備えられている。また、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)させる一次転写部10が備えられている。
二次転写部20は、中間転写ベルト15のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール22と、バックアップロール25とを含んで構成される。二次転写ロール22は、中間転写ベルト15を挟んでバックアップロール25に圧接配置されている。
制御部40は、各装置(各部)の動作を制御するCPU(Central Processing Unit)、プログラムが記録されるROM(Read Only Memory)、各種データを一時的に記憶しておくRAM(Random Access Memory)等を備えている。
レーザ露光器13は、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームBmを画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各々の感光体ドラム11に照射する。各感光体ドラム11では、帯電器12によって表面が帯電された後、このレーザ露光器13によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。
一方、中間転写ベルト15は、駆動ロール31などの各種ロールによって図1に示す矢印B方向に所定の速度で循環駆動されている。感光体ドラム11上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム11と中間転写ベルト15とが当接する一次転写部10において、中間転写ベルト15上に順次、静電吸引され、中間転写ベルト15上に重畳されたトナー像が形成される。重畳されたトナー像が中間転写ベルト15の表面に形成された後、中間転写ベルト15は移動し、トナー像は二次転写部20に搬送される。二次転写部20では、二次転写ロール22が中間転写ベルト15を介してバックアップロール25に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送ロール52等により搬送された用紙Pは、二次転写部20において、中間転写ベルト15と二次転写ロール22との間に挟み込まれる。
図2は、本発明が適用される定着装置60の概略構成を示す側断面図である。この定着装置60は、定着ベルトモジュール61と、定着ベルトモジュール61に対して圧接して配置された加圧ロール62と、定着ベルトモジュール61および加圧ロール62を支持する支持部材としての支持筐体63とで主要部が構成されている。
本体部609aは、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属により形成することができる。また、断熱層609bは、例えば、シリコンゴムなどのゴム部材により形成することができる。本実施形態においては、ゴム硬度50〜90度のシリコンゴムを、厚さ2〜10mmで本体部609aの周囲に形成することで断熱層609bを形成している。
定着装置60にて定着が行われる際は、まず搬送ベルト55(図1参照)により、トナー像が保持された用紙Pがニップ部Nに導入される。このとき、アウターロール611は、駆動源(不図示)からの駆動力を受けて、矢印C方向に回転している。また、定着ベルト610は、アウターロール611が回転するのに伴い、アウターロール611に従動して矢印D方向に回転している。さらに、インナーロール609も、アウターロール611が回転するのに伴い、アウターロール611に従動して矢印E方向に回転している。また、加圧ロール62は、定着ベルト610の回転に従動して矢印F方向に回転している。また、定着が行われる際、ヒータ616b、616cに不図示の電源部から給電がなされ、テンションロール612、および外部加熱ロール613は、所定の温度に調整される。
このようにアウターロール611の肉厚を大きくした定着装置や、図2で示した本実施形態に係る定着装置は、定着ベルト610を薄肉に形成し熱容量を小さくすることで定着ベルト610を素早く加熱可能とするとともに、定着ベルト610が保有する熱エネルギーで用紙上のトナー像の定着を行うことを意図している。また、これらの定着装置における定着ベルト610は、上記のとおり熱容量が小さく形成されているために迅速に加熱することが可能であり、ドループを引き起こさずに高生産の定着を行うことが可能である。さらに、これらの定着装置は、用紙が自身の「コシ」により定着ベルト610から剥離される構成となっており、オイルレスで且つ剥離性能に優れたものとなっている。この結果、これらの定着装置は、高い信頼性を有するとともに高速定着を実現することが可能となる。
また、アウターロール611の肉厚を小さくするとともに、アウターロール611の内部に、このアウターロール611を支持する例えば金属製の支持部材を設ける構成とすることも考えられる。しかしながら、この場合、定着ベルト610からアウターロール611に伝わった熱は、支持部材にも伝わっていくため実質的に熱容量は小さくならず、ウォームアップ時間を短くすることは困難となる。
次に、第2の実施形態について説明する。図3は、第2の実施形態における定着装置60の概略構成を示す側断面図である。なお、第1の実施形態と同様の機能については、同様の符号を用いここではその説明を省略する。
より詳細に説明すると、本実施形態は、加熱手段の一例としてのコイル部617を用いアウターロール611を電磁誘導加熱(Induction Heating)方式により直接的に加熱する構成としている。
このコイル部617は、定着ベルト610の内側であって、アウターロール611の外周面近傍に設けられている。より具体的には、コイル部617は、ニップ部Nよりもアウターロール611の回転方向上流側に、且つ、詳細は後述するが定着ベルト610がアウターロール611から離間する離間位置よりもアウターロール611の回転方向下流側に設けられている。なお、本実施形態においては、後述する励磁コイルに交番電流を供給する励磁回路(不図示)も設けられている。
励磁コイルは、コイル(線輪)を構成させる導線(電線)として一本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の細線を複数本束ねたもの(束線)を用い、これを複数回巻くことにより形成されている。
磁性コアは、高透磁率の部材であり、例えばフェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料を用いることができる。
保持部材は、絶縁性に優れ、耐熱性が良いものを用いることが好ましい。例えばフェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂などを用いることができる。
また、アウターロール611を加熱するための加熱源として、ハロゲンヒータ等、輻射により加熱するものもあるが、このようなヒータは、ヒータ自身が熱容量を有しており加熱効率が良好ではない。さらに、輻射により加熱するヒータは、加熱が必要とされる箇所以外も加熱が行われるため、この点からも加熱効率が良好ではない。そこで、本実施形態においては、輻射によって加熱するものではなく、また、局部的に加熱が可能な電磁誘導加熱方式を用いる構成としている。
本実施形態における定着装置に、3000〜3500Wの電力を投入し、ウォームアップ時間を測定した結果、図2で示した第1の実施形態における定着装置よりも、ウォームアップ時間をさらに1割以上(200〜350秒)短縮することができた。
アウターロール611は、様々な手法で加熱することが可能であり、例えば、発熱体をアウターロール611に接触した状態で設けることもできる。但し、このような場合、発熱体とアウターロール611とが摺動するため、アウターロール611が損傷したり、アウターロール611の回転抵抗が増したりする。このため、アウターロール611は、本実施形態における電磁誘導加熱方式のように非接触で加熱することが望ましい。
なお、定着ベルト610の外側にコイル部617を設ける場合、定着装置60がコイル部617の分だけ大きくなる。このため、定着装置60をコンパクトにするという観点からは、コイル部617を上記のとおり定着ベルト610の内側に配置することが望ましい。
611…アウターロール、617…コイル部、N…ニップ部
Claims (8)
- 回転可能に設けられた無端状のベルト状部材と、
回転可能に設けられているとともにロール状且つ筒状に形成され、前記ベルト状部材の内側に配置される第1の定着部材と、
前記第1の定着部材の内側に配置されるとともにロール状に形成され、外径が当該第1の定着部材の内周面の径よりも小さい第2の定着部材と、
前記ベルト状部材および前記第1の定着部材を介して前記第2の定着部材に回転可能な状態で圧接配置され、当該ベルト状部材との間に画像を保持した記録材を挿通させるニップ部を形成する第3の定着部材と、
前記第1の定着部材の内周面又は前記第2の定着部材の外周面に配設される断熱部材と、
を含む定着装置。 - 前記第1の定着部材、前記第2の定着部材、および、前記第3の定着部材の各々は、予め定められた回転軸を中心に回転可能に設けられ、
前記第2の定着部材は、前記第1の定着部材の回転軸と前記第3の定着部材の回転軸とを結ぶ直線上に当該第2の定着部材の回転軸が位置するように配置されていることを特徴とする請求項1記載の定着装置。 - 前記第1の定着部材の内側には、前記第2の定着部材が1つ設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載に定着装置。
- 前記第1の定着部材は、金属材料により形成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の定着装置。
- 前記第1の定着部材を加熱する加熱手段を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 前記加熱手段は、電磁誘導加熱方式により前記第1の定着部材の加熱を行うことを特徴とする請求項5記載の定着装置。
- 前記ニップ部を通過後前記第1の定着部材により張架される前記ベルト状部材は、当該第1の定着部材から離間し、
前記加熱手段は、前記ベルト状部材が前記第1の定着部材から離間する箇所よりも当該第1の定着部材の回転方向下流側且つ前記ニップ部よりも当該第1の定着部材の回転方向上流側における当該第1の定着部材の加熱を行うことを特徴とする請求項5記載の定着装置。 - 前記加熱手段は、前記ベルト状部材の内側に配置されたことを特徴とする請求項5記載の定着装置。
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