JP5061849B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
例えば特許文献1には、第1のフレームと第2のフレームとの間にコイルを配置し、コイルが配置された第1のフレームと第2のフレームとの間に液状の樹脂を流し込み、これを硬化させることで、コイルの変形や位置移動を抑える技術が記載されている。
本発明は、交流磁界を生成する磁界生成部材とトナー像を定着する発熱部材との間に設定された位置関係を維持することを目的とする。
位置設定面と当該磁界生成部材との間の押圧力により弾性変形して当該磁界生成部材を支
持する下部弾性支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の定着装置である
。
請求項3に記載の発明は、前記磁界生成部材と前記位置設定部材と前記弾性支持部材と
は、前記発熱部材の外周面側と内周面側との双方に備えられたことを特徴とする請求項1
記載の定着装置である。
前記弾性支持部材とが前記発熱部材の外周面側と内周面側との双方に備えられたことを特
徴とする請求項4記載の画像形成装置である。
請求項6に記載の発明は、前記定着手段は、前記位置設定面と前記磁界生成部材との間に配置され、当該位置設定面と当該磁界生成部材との間の押圧力により弾性変形して当該磁界生成部材を支持する下部弾性支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項4記載の画像形成装置である。
熱部材との間に設定された位置関係を、本発明を採用しない場合に比べて、高い精度で維
持することができる。
本発明の請求項2によれば、位置設定面に磁界生成部材を押圧することで、本発明を採
用しない場合に比べて、磁界生成部材に変形が生じることを抑えることができる。
本発明の請求項3によれば、本発明を採用しない場合に比べて、発熱部材の発熱量を高
めるとともに、発熱量の部分的なばらつきを小さく抑えることができる。
熱部材との間に設定された位置関係を、本発明を採用しない場合に比べて、高い精度で維
持することができる。
本発明の請求項5によれば、本発明を採用しない場合に比べて、発熱部材の発熱量を
高めるとともに、発熱量の部分的なばらつきを小さく抑えることができる。
本発明の請求項6によれば、位置設定面に磁界生成部材を押圧することで、本発明を採用しない場合に比べて、磁界生成部材に変形が生じることを抑えることができる。
[実施の形態1]
図1は本実施の形態が適用される画像形成装置1の全体構成を示した図である。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、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成プロセス部10、画像形成装置1全体の動作を制御する制御部30、例えばパーソナルコンピュータ(PC)3や画像読取装置4等といった外部装置に接続され、これらから受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部35、各部に電力を供給する主電源38を備えている。
また、各画像形成ユニット11は、現像器15に収納されるトナーを除いて、略同様に構成される。そして、各画像形成ユニット11は、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。
一方、二次転写後に中間転写ベルト20に付着しているトナー(転写残トナー)は、二次転写の終了後に中間転写ベルト20表面からベルトクリーナ25によって除去され、次の画像形成サイクルに備えられる。
このようにして、画像形成装置1での画像形成がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返して実行される。
図2は、本実施の形態の定着装置60の構成を示す側断面図である。図2に示すように、定着装置60は、交流磁界を発生させる交流磁界発生手段の一例としてのIH(Induction Heating)ヒータ80、IHヒータ80により電磁誘導加熱される発熱部材の一例としての定着ベルト61、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、定着ベルト61を介して加圧ロール62から押圧される押圧パッド65を備えている。
また、定着装置60は、押圧パッド65等を支持するホルダ63、定着ベルト61の内周面を支持するベルトガイド部材64、定着ベルト61内周面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材66、IHヒータ80による定着ベルト61に対する加熱効率を高めるためのフェライト部材67、定着ベルト61内周面と押圧パッド65との摺擦抵抗を低減する低摩擦シート68、定着ベルト61の両端部を支持するエッジガイド部材90(後段の図4参照)、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70を備えている。
基材層611は、例えばポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド等といった耐熱性の高い合成樹脂からなるシート状部材で構成される。基材層611の厚さは、10〜150μmに形成される。
導電層612は、IHヒータ80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り、厚み1〜80μmの例えば鉄、コバルト、ニッケル、銅、クロム等といった金属が用いられる。本実施の形態の定着装置60では、押圧パッド65と加圧ロール62とで形成されるニップ部Nおよびこのニップ部Nの近傍において定着ベルト61を変形させて使用する。そのため、本実施の形態では、例えば導電率の高い銅を基材層611上に厚さ10μm程度にメッキまたは蒸着等することで導電層612を形成して、定着ベルト61全体としての柔軟性・フレキシブル性を高めている。
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。一方、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、本実施の形態の表面離型層614では、耐摩耗性と熱容量とのバランスを考慮して、厚さを1〜50μmに設定している。
プレニップ部材651は、加圧ロール62側の面がほぼ加圧ロール62の外周面に倣う円弧形状に形成されたシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成される。それにより、幅の広いニップ部Nを形成する。
また、剥離ニップ部材652は、剥離ニップ部材652の配置領域を通過する定着ベルト61の曲率半径が小さくなるように、加圧ロール62表面から局所的に大きなニップ圧で押圧されるように構成される。それにより、剥離ニップ部材652の配置領域を通過する用紙Pに定着ベルト61表面から離れる方向のカールを形成して、用紙Pを定着ベルト61表面から剥離させる。
ベルトガイド部材64には、長手方向に亘って潤滑剤塗布部材66が配置される。潤滑剤塗布部材66は、定着ベルト61の内周面に接触するように設定され、潤滑剤を定着ベルト61内周面に適量供給する。それにより、定着ベルト61と低摩擦シート68との摺擦部に潤滑剤を供給し、低摩擦シート68を介した定着ベルト61と押圧パッド65との摺擦抵抗を低減する。なお、潤滑剤としては、例えば、シリコーンオイルやフッ素オイル等の液体状オイルや、固形物質と液体とを混合させた合成潤滑油グリース等、さらにはこれらを組み合わせたものが用いられる。
ここで、図4は定着ベルト61がエッジガイド部材90によって支持される構成を説明する図であり、用紙Pの搬送方向下流側(ニップ部Nの出口側)から見た定着装置60の一方の端部領域を示している。
図4に示したように、エッジガイド部材90は、ニップ部Nとその近傍に対応する部分に切り欠きが形成された円筒状、すなわち断面がC形状のベルト走行ガイド部91、このベルト走行ガイド部91の長手方向外側に設けられ、定着ベルト61の外径よりも大きな外径で形成されたフランジ部92、さらにエッジガイド部材90の外側面に設けられ、エッジガイド部材90を定着装置60本体に結合するための保持部93で構成される。
そして、定着ベルト61は、定着ベルト61の幅方向両端部において、両端部の内周面がエッジガイド部材90のベルト走行ガイド部91に支持されながら、加圧ロール62に従動して回転移動する(図2の矢印D)。それにより、定着ベルト61は、IHヒータ80との間隙が所定値(例えば、0.5〜2mm)に設定される。さらに、フランジ部92によって幅方向への移動(ベルトウォーク)が制限される。
加圧ロール62は、例えば直径18mmの中実の鉄製コア (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ている。そして、例えば20kgfの荷重で定着ベルト61を介して押圧パッド65を押圧している。
本実施の形態のIHヒータ80は、交流磁界生成部(図5の励磁コイル82)が定着ベルト61の外周面と例えば0.5〜2mmの間隙を保持して配置される(図2参照)。またIHヒータ80は、定着ベルト61の移動方向と直交する方向を長手方向とする、定着ベルト61の全幅に亘って伸びた長方形状で形成される。なお、IHヒータ80は、定着ベルト61の内周面側に配置してもよい。また、定着ベルト61の内周面側および外周面側の双方に配置してもよい。
図5は、本実施の形態のIHヒータ80の構成を説明する概略断面図である。図5に示したように、IHヒータ80は、例えば耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体81、交流磁界を生成する励磁コイル82、励磁コイル82を支持体81上に固定する弾性体で構成された弾性支持部材83、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、磁界を遮蔽するシールド85、磁心84を支持体81側に加圧する加圧部材86、励磁コイル82に交流電流を供給する励磁回路88を備えている。
励磁コイル82は、磁界生成部材の一例であって、相互に絶縁された例えば直径0.5mmの銅線材を例えば20本束ねたリッツ線が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から所定の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Hが生成される。
磁心84は、磁心部材の一例であって、例えばフェライト樹脂等の高透磁率の材質で構成される。磁心84は、励磁コイル82にて生成された交流磁界Hによる磁力線が、励磁コイル82から定着ベルト61を横切ってフェライト部材67に向かい、フェライト部材67の中を通過して励磁コイル82に戻るといった磁力線の通路(磁路)を形成する。磁心84によって磁路を形成することにより、励磁コイル82にて生成された交流磁界H(磁力線)が定着ベルト61の磁心84と対向する領域に集中される。
本実施の形態の定着装置60では、IHヒータ80により定着ベルト61を電磁誘導加熱することで、定着ベルト61を定着可能温度まで上昇させる時間が短縮化される。また、エネルギーの利用効率が向上する。
本実施の形態のIHヒータ80においては、励磁コイル82を支持体81に支持する弾性支持部材の一例である弾性支持部材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る。そして、弾性支持部材83が励磁コイル82を支持体81に対して押圧しながら弾性変形することで、支持体81の支持面に支持する。すなわち、弾性支持部材83は、ヤング率が低い材質で構成される。そのため、弾性支持部材83が励磁コイル82を支持体81に向けて押圧するに際して、ヤング率の低い弾性支持部材83が弾性変形して、励磁コイル82を支持体81に支持する。
そして、支持体81の支持面81a上に配置された励磁コイル82は、磁心84が取付部材87によって支持体81に取り付けられることで(図5参照)、磁心84の下側面(支持体81側の側面)に配置された弾性支持部材83により支持面81a側に向けて押圧される。それにより、励磁コイル82は、弾性支持部材83による弾性力を受けながら、弾性変形する弾性支持部材83によって支持面81a上に支持される。
また、弾性支持部材83は、製造時に厚さ(設定値)が所定の寸法精度に収まるように管理される。そのため、励磁コイル82を支持面81a上に支持する長手方向に亘る押圧力がほぼ均等となるように設定される。特に、本実施の形態のIHヒータ80では、励磁コイル82の長手方向に亘って分割して設けられた複数の磁心84が励磁コイル82を長手方向に亘って均一に押圧する。それにより、励磁コイル82と支持面81aとの密着性が長手方向に亘って高められ、励磁コイル82と定着ベルト61との位置が長手方向に亘って設定される。
さらには、IHヒータ80の製造時には、接着剤等が固化するまでの時間を要さず、短時間で励磁コイル82が取り付けられる。
なお、加圧部材86としては、例えばシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体の他に、バネ等の弾性部材を用いてもよい。
実施の形態1では、励磁コイル82が上方から弾性支持部材83により押圧されることで、支持体81に固定される構成について説明した。本実施の形態では、励磁コイル82が上方の弾性支持部材83と下方の弾性シート部材89とで挟み込まれるように支持体81に固定される構成について説明する。なお、実施の形態1と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
特に、励磁コイル82と支持体81との間に弾性シート部材89を配置することで、励磁コイル82が弾性支持部材83から押圧されて支持面81aに支持される際に、剛性体である支持面81aによって励磁コイル82に変形が生じることを抑える。
実施の形態1では、IHヒータ80を定着ベルト61の外周面側に配置した構成について説明した。本実施の形態では、定着ベルト61の外周面側に配置されたIHヒータ80に加えて、内周面側にIHヒータ100を配置した構成について説明する。なお、実施の形態1と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
図11は、定着ベルト61の内周面側に配置されたIHヒータ100の構成を説明する概略断面図である。図11に示したように、IHヒータ100は、例えば耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体101、交流磁界を生成する励磁コイル102、励磁コイル102を支持体101上に固定する弾性体で構成された弾性支持部材103、励磁コイル102にて生成された交流磁界の磁路を形成する磁心104、磁界を遮蔽するシールド105を備えている。
また、励磁コイル102は、IHヒータ80の励磁コイル82と直列に接続される。そして、IHヒータ80の励磁回路88から、励磁コイル82に供給される交流電流に同期した交流電流が供給される。それにより、IHヒータ80の励磁コイル82とIHヒータ100の励磁コイル102とは一体的な励磁コイルを形成することとなり、IHヒータ80の磁心84から定着ベルト61を横切ってIHヒータ100の磁心104に向かい、磁心104の中を通過して磁心84に戻るといった磁力線の通路(磁路)を形成する。それによって、定着ベルト61を通過する磁束密度は高まって、定着ベルト61の発熱量を増加させる。
しかし、本実施の形態の定着装置60では、上記の構成により、IHヒータ80およびIHヒータ100での励磁コイル82および励磁コイル102の位置が初期に設定された位置に維持される。それにより、定着ベルト61表面での発熱量の部分的なばらつきが小さく抑えられる。
Claims (6)
- 導電層が形成され、当該導電層が電磁誘導加熱されて発熱する発熱部材と、
前記発熱部材に形成された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、
前記磁界生成部材を前記発熱部材に対して所定の位置に設定する位置設定面が形成された位置設定部材と、
前記磁界生成部材の長手方向に沿って複数に分割されて構成され、当該磁界生成部材を前記位置設定面に向けて押圧しながら弾性変形して当該磁界生成部材を当該位置設定面に支持する弾性支持部材と、
前記磁界生成部材の長手方向に沿って複数に分割されて構成されるとともに、前記弾性支持部材を前記位置設定面に向けて押圧するように配置され、当該磁界生成部材にて生成された交流磁界を前記発熱部材の所定位置に導く磁路を形成する磁心部材と、
弾性変形しながら前記磁心部材を前記弾性支持部材に向けて加圧する加圧部材と
を備えたことを特徴とする定着装置。 - 前記位置設定面と前記磁界生成部材との間に配置され、当該位置設定面と当該磁界生成部材との間の押圧力により弾性変形して当該磁界生成部材を支持する下部弾性支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 前記磁界生成部材と前記位置設定部材と前記弾性支持部材とは、前記発熱部材の外周面側と内周面側との双方に備えられたことを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 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トナー像を記録材上に転写する転写手段と、
前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、
前記定着手段は、
導電層が形成され、当該導電層が電磁誘導加熱されて発熱する発熱部材と、
前記発熱部材に形成された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、
前記磁界生成部材を前記発熱部材に対して所定の位置に設定する位置設定面が形成された位置設定部材と、
前記磁界生成部材の長手方向に沿って複数に分割されて構成され、当該磁界生成部材を前記位置設定面に向けて押圧しながら弾性変形して当該磁界生成部材を当該位置設定面に支持する弾性支持部材と、
前記磁界生成部材の長手方向に沿って複数に分割されて構成されるとともに、前記弾性支持部材を前記位置設定面に向けて押圧するように配置され、当該磁界生成部材にて生成された交流磁界を前記発熱部材の所定位置に導く磁路を形成する磁心部材と、
弾性変形しながら前記磁心部材を前記弾性支持部材に向けて加圧する加圧部材と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記定着手段は、前記磁界生成部材と前記位置設定部材と前記弾性支持部材とが前記発熱部材の外周面側と内周面側との双方に備えられたことを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
- 前記定着手段は、前記位置設定面と前記磁界生成部材との間に配置され、当該位置設定面と当該磁界生成部材との間の押圧力により弾性変形して当該磁界生成部材を支持する下部弾性支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
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