JP5927345B2 - 定着装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
従来、誘導加熱方式を採用した定着装置が知られており、たとえば、プリンターなどの画像形成装置に装着されている(たとえば、特許文献1参照)。誘導加熱方式の定着装置は、たとえば、誘導発熱層を有する無端状の定着ベルト、定着ベルトの内側に挿入されて定着ベルトと共に回転する定着ローラー、および、定着ベルトに圧接して定着ベルトとの間で定着ニップを形成する加圧ローラー、などを含む。そして、定着ベルトを誘導加熱するための磁束を発生させるコイルが定着ベルトに対して間隔を隔てて配置される。
誘導加熱方式の定着装置では、たとえば、図10および図11に示すようなコイル301が用いられる。このコイル301は、定着ベルト302のベルト幅方向(定着ローラー303の回転軸方向)の一方端部から他方端部に渡って延びるように定着ベルト302のベルト幅方向(定着ローラー303の回転軸方向)に沿って環状に巻回される。そして、コイル301は、定着ベルト302の加圧ローラー304に圧接される側とは反対側に配置される。しかし、図10および図11に示したようなコイル301を用いた場合には、定着ベルト302のベルト幅方向の端部付近の温度が中央部付近の温度よりも低下するという不都合が生じる。
具体的には、図12に示すように、定着ベルト302のベルト幅方向の端部では、コイル301の直線部301a(図11にも図示)および略U字状に屈曲した屈曲部301b(図11にも図示)の各部分で発生した磁束が定着ベルト302の発熱に寄与する。なお、図12では、コイル301の直線部301aで発生した磁束を点線矢印で示し、コイル301の屈曲部301bで発生した磁束を実線矢印で示している。コイル301の直線部301aで発生した磁束は、磁束方向が周期的に変化しても、磁束方向にかかわらず、定着ベルト302の外周面側から定着ベルト302に侵入する。一方で、コイル301の屈曲部301bで発生した磁束は、磁束方向が周期的に変化することによって、定着ベルト302の外周面側から定着ベルト302に侵入したり、定着ローラー303の回転軸方向の端面を経由して定着ベルト302の内周面側から定着ベルト302に侵入したりする。
ここで、定着ベルト302の外周面側から侵入した磁束により生じる渦電流の電流方向は、定着ベルト302の内周面側から侵入した磁束により生じる渦電流の電流方向とは逆向きとなる。
したがって、定着ベルト302の誘導発熱層の厚さが磁界浸透深さよりも小さい場合には、コイル301の屈曲部301bで発生した磁束が定着ベルト302の内周面側から侵入したとき、その定着ベルト302の内周面側から侵入した磁束により生じる渦電流が定着ベルト302の外周面側から侵入した磁束により生じる渦電流(コイル301の直線部301aで発生した磁束により生じる渦電流)と干渉し、定着ベルト302の厚さ方向の中間付近において渦電流が相殺されてしまう。このため、定着ベルト302の厚さ方向の中間付近では発熱が小さくなる。結果として、定着ベルト302のベルト幅方向の端部付近では、定着ベルト302のベルト幅方向の中央部付近に比べて、単位面積当りの発熱量が低下する。すなわち、定着ベルト302のベルト幅方向の端部付近の温度が中央部付近の温度よりも低下する。
なお、定着ベルト302の誘導発熱層の厚さが磁界浸透深さよりも十分大きい場合(たとえば、誘導発熱層の厚さが磁界浸透深さの2倍より大きい場合)には、コイル301の屈曲部301bで発生した磁束が定着ベルト302の内周面側から侵入したときに、その定着ベルト302の内周面側から侵入した磁束により生じる渦電流は定着ベルト302の外周面側から侵入した磁束により生じる渦電流(コイル301の直線部301aで発生した磁束により生じる渦電流)と殆ど干渉しない。したがって、定着ベルト302の誘導発熱層の厚さを磁界浸透深さよりも十分大きくすれば、定着ベルト302のベルト幅方向の端部付近での発熱量の低下が抑制される。
ただし、定着ベルト302の厚さが大きくなると、定着ベルト302の可撓性が低下する。このため、定着ベルト302と加圧ローラー304との圧接部分における定着ベルト302の撓みが小さくなり、定着ニップ300Nのニップ幅を十分確保できなくなるという新たな不都合が生じると考えられる。
また、図10〜図12に示した構成では、コイル301の屈曲部301bで発生した磁束が定着ベルト302のベルト幅方向の端部の縁(エッジ)に集中し、定着ベルト302のエッジにおいて発熱が大きくなる。この場合、定着ベルト302の厚さが小さければ、定着ベルト302のベルト幅方向の熱伝導も小さくなるので、定着ベルト302のエッジでの発熱はベルト幅方向に伝導され難い。したがって、定着ベルト302のエッジが過剰に昇温するという不都合が生じる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、誘導加熱方式により定着ベルトを加熱する構成において、定着ベルトのベルト幅方向の端部での温度低下を抑制し、かつ、定着ベルトのエッジが過剰に昇温するのを抑制することが可能な定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の定着装置は、誘導発熱層を有する無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内側に挿入され、所定方向に延びる軸を回転軸として回転可能に支持されているとともに、定着ベルトと共に回転する定着ローラーと、定着ベルトに圧接し、回転することによって定着ベルトおよび定着ローラーを従動回転させる加圧ローラーと、定着ベルトの加圧ローラー側とは反対側において定着ベルトに対して間隔を隔てて配置されているとともに、定着ベルトの所定方向の一方端部から他方端部に渡って延びるように所定方向に沿って環状に巻回され、定着ベルトを誘導加熱するための磁束を発生させるコイルと、定着ローラーの所定方向の端面側に設けられ、所定方向に移動しようとする定着ベルトと当接し、定着ベルトの所定方向への移動を規制するベルト規制板と、を備える。そして、ベルト規制板は、定着ベルト側に配置された樹脂層と、定着ベルト側とは反対側に配置された非磁性金属層と、を含む多層構造となっている。
本発明では、ベルト規制板のうち定着ベルト側とは反対側の部分を非磁性金属層で構成しているので、定着ローラーの所定方向の端面を経由して定着ベルトの内周面に向かう磁束が非磁性金属層によって遮断され、定着ベルトの内周面側から定着ベルトに侵入する磁束が減少する。このため、定着ベルトのベルト幅方向(所定方向)の端部付近において、定着ベルトの外周面側から侵入した磁束により生じる渦電流と定着ベルトの内周面側から侵入した磁束により生じる渦電流とが干渉して渦電流が相殺される(熱変換される渦電流が減少する)、という現象が起こり難い。これにより、定着ベルトのベルト幅方向(所定方向)の端部付近の温度が中央部付近の温度よりも低下するのを抑制することができる。
さらに、非磁性金属層を含むベルト規制板が定着ローラーの所定方向の端面側に設けられていれば、定着ベルトのベルト幅方向の端部の縁(エッジ)が非磁性金属層でシールドされた状態となるので、定着ベルトのエッジへの磁束の集中が軽減される。このため、定着ベルトのエッジが過剰に昇温するのも抑制することができる。
ところで、定着ベルトのうち定着ニップを通過するベルト部分(加圧ローラーに圧接されるベルト部分)は、加圧ローラーに圧接されることで撓み、定着ニップを抜けると加圧ローラーによる圧接が解除されて復元する。すなわち、定着ベルトは、その一部を径方向に変位させながら回転する。このため、定着ベルトは、ベルト幅方向(所定方向)に位置ずれしてベルト規制板と当接していれば、ベルト規制板と共に回転していたとしても、定着ニップの近傍においてベルト規制板を擦るような挙動をとる。したがって、定着ベルトにストレスが加わる。
しかし、本発明では、ベルト規制板のうち、定着ベルト側とは反対側の部分は非磁性金属層で構成しているが、定着ベルト側の部分を樹脂層で構成している。これにより、定着ベルトがベルト幅方向(所定方向)に位置ずれしたとき、その定着ベルトは樹脂層と当接することになる。したがって、定着ベルトがベルト規制板を擦るような挙動をとったとしても、定着ベルトが当接しているのは樹脂層であり、定着ベルトは樹脂層に対して滑り易いので、定着ベルトに加わるストレスが軽減される。このため、定着ベルトの変形や劣化が抑制される。
本発明によれば、定着ベルトのベルト幅方向の端部での温度低下を抑制し、かつ、定着ベルトのベルト幅方向の端部の縁が過剰に昇温するのを抑制することができる。
以下、本発明の一実施形態による定着装置およびそれを備えた画像形成装置について、モノクロ複合機を例にとって説明する。
図1に示すように、画像形成装置100は、原稿搬送部101、画像読取部102、給紙部103、用紙搬送部104、画像形成部105および定着部106を備える。
原稿搬送部101は、給紙トレイ11にセットされた原稿Dを原稿搬送路DPに供給した後、搬送読取位置に搬送し、排出トレイ12に排出する。この原稿搬送部101には、原稿搬送路DPに原稿Dを供給するための給紙ローラー13や、原稿搬送路DPに沿って原稿Dを搬送するための複数の搬送ローラー対14が設けられている。
画像読取部102は、搬送読取用のコンタクトガラス20a上(搬送読取位置)に搬送される原稿Dあるいは載置読取用のコンタクトガラス20b上に載置された原稿Dを読み取り、原稿Dの画像データを生成する。この画像読取部102には、ランプ21、ミラー22、レンズ23およびラインセンサー24などによって構成される読取機構が設けられている。
給紙部103は、用紙Pを収容する給紙カセット31を有し、その給紙カセット31内に収容された用紙Pを用紙搬送路PPに供給する。給紙部103には、用紙搬送路PPに用紙Pを供給するための給紙ローラー32が設けられている。
用紙搬送部104は、用紙搬送路PPに供給された用紙Pを転写ニップおよび定着ニップの順番で搬送し、排出トレイ41に排出する。この用紙搬送部104には、用紙搬送路PPに沿って用紙Pを搬送するための複数の搬送ローラー対42が設けられている。複数の搬送ローラー対42のうち1つの搬送ローラー対42は、レジストローラー対43である。レジストローラー対43は、用紙Pを転写ニップの手前で待機させ、画像形成部105によるトナー像の形成にタイミングを合わせて転写ニップに送り出す。
画像形成部105は、画像データ(たとえば、画像読取部102の読み取りによって得られた画像データ)に基づきトナー像を形成し、そのトナー像を用紙Pに転写する。画像形成部105は、感光体ドラム51、帯電装置52、露光装置53、現像装置54、転写ローラー55およびクリーニング装置56を含む。
画像形成時には、感光体ドラム51が回転し、その感光体ドラム51の表面を帯電装置52が所定電位に帯電させる。また、露光装置53は、露光用の光Lを発光する発光素子(図示せず)を有しており、その発光素子を画像データに基づき点消灯させつつ、感光体ドラム51の表面を走査露光する。これにより、感光体ドラム51の表面に静電潜像を形成する。現像装置54は、感光体ドラム51の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像する。
転写ローラー55は、感光体ドラム51の表面に圧接し、感光体ドラム51との間で転写ニップを形成する。その状態で、レジストローラー対43がタイミングを計り、転写ニップに用紙Pを進入させる。このとき、転写ローラー55には転写用電圧が印加される。これによって、感光体ドラム51の表面のトナー像が用紙Pに転写される。クリーニング装置56は、用紙Pへのトナー像の転写が終わると、感光体ドラム51の表面に残留するトナーなどを除去する。
定着部106は、トナー像が転写された用紙Pを加熱および加圧し、それによってトナー像を用紙Pに定着させる。なお、定着部106は、誘導加熱方式を採用したものであって、本発明の「定着装置」に相当する。
図2に示すように、定着部106は、定着ベルト61、定着ローラー62、加圧ローラー63および誘導加熱ユニット70を備える。なお、以下の説明では、定着ローラー62および加圧ローラー63の回転軸方向(図2の紙面に対して垂直な方向)をX方向と称し、X方向と直交する方向をY方向と称する。この場合、X方向は本発明の「所定方向」に相当する。
定着ベルト61は、無端状のベルトであり、その内周径が約40mmとなるよう形成されている。たとえば、定着ベルト61は、内側から順に、誘導発熱層61a、弾性層61bおよび離型層61cが積層されて成る。誘導発熱層61aは、たとえば、ベルト基材でもあり、ニッケル電鋳を用いて、約30μm〜約50μmの厚さとなるように形成されている。弾性層61bは、たとえば、シリコーンゴムを用いて、約200μm〜約500μmの厚さとなるように形成されている。離型層61cは、PFA(テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)などを用いて形成されている。なお、磁性金属であるニッケルに代えて、PI(ポリイミド)などからなる樹脂ベルトに非磁性金属(銅や銀など)を積層したものを基材としてもよい。
定着ローラー62は、X方向に延びる軸を回転軸として回転可能に支持され、定着ベルト61の内側に挿入されているとともに、定着ベルト61と共に回転する。なお、定着ベルト61の内側に定着ローラー62が挿入された状態では、定着ベルト61のベルト幅方向がX方向となる。定着ローラー62は、芯金62a上に弾性層62bが形成されたローラーであり、その外周径が定着ベルト61の内周径(約40mm)と略同じとされている。芯金62aは、非磁性金属であるアルミニウムや非磁性ステンレスなどを用いて形成されている。弾性層62bは、たとえば、シリコーンゴムを用いて、約8mm〜約10mmの厚さとなるように形成されている。
加圧ローラー63は、X方向に延びる軸を回転軸として回転可能に支持されており、図示しないモーターから駆動力が伝達されて回転する。加圧ローラー63は、芯金63a上に弾性層63bおよび離型層63cが順次形成されたローラーであり、その外周径が約30mm〜約35mmとされている。芯金63aは、アルミニウムを用いて形成されている。弾性層63bは、たとえば、シリコーンゴムを用いて、約2mm〜約5mmの厚さとなるように形成されている。離型層63cは、PFAなどからなる。
この加圧ローラー63は、定着ベルト61に圧接し、その状態で回転駆動することによって定着ベルト61および定着ローラー62を従動回転させる。そして、定着ベルト61と加圧ローラー63との間(圧接部分)が定着ニップ60Nとなる。すなわち、トナー像が転写された用紙Pは、定着ニップ60Nに進入すると、加熱および加圧されつつ加圧ローラー63の回転方向に送られることになる。
また、図3に示すように、定着ローラー62のX方向の一方端面側および他方端面側には、それぞれ、定着ベルト61のX方向への移動を規制するための円盤状のベルト規制板64が1つずつ設けられている。なお、図3では、図面の簡略化のため、定着ローラー62のX方向の一方端面側に設けられたベルト規制板64のみを図示している。ベルト規制板64は、軸受け65によって支持される定着ローラー62のローラー軸62cに取り付けられ、定着ベルト61および定着ローラー62と共に回転する。また、ベルト規制板64は、定着ベルト61の外周径よりも大きい直径を有する。これにより、定着ベルト61がX方向に移動しようとすると、定着ベルト61がベルト規制板64に当接し、定着ベルト61のX方向への移動が規制される(定着ベルト61の蛇行が抑制される)。
このベルト規制板64は、多層構造(2層構造)となっており、定着ローラー62のX方向の端面側から順に樹脂板64aおよび非磁性金属板64bを含む。すなわち、樹脂板64aは、定着ベルト61側(定着ローラー62の端面側)に配置され、非磁性金属板64bは、定着ベルト61側とは反対側に配置される。したがって、定着ベルト61がX方向に移動したとき、定着ベルト61は樹脂板64aと当接し、非磁性金属板64bとは当接しない。なお、樹脂板64aは本発明の「樹脂層」に相当し、非磁性金属板64bは本発明の「非磁性金属層」に相当する。
樹脂板64aは、PEEK(ポリエーテル・エーテル・ケトン)、LCP(液晶ポリマー)およびPPS(ポリフェニレンサルファイド)などの耐熱性樹脂を用いて形成されている。また、樹脂板64aのX方向の厚さは、定着ベルト61のX方向の端部の縁(定着ローラー62のX方向の端面)と非磁性金属板64bとの間のX方向の間隔Dが約5mm以下となるように設定されている。以下、定着ベルト61のX方向の端部の縁を単にエッジと称する。なお、樹脂板64aのX方向の厚さとしては、間隔Dが約3mm以下となるように設定するのがより好ましく、約1mm以上約2mm以下となるように設定するのが最も好ましい。
非磁性金属板64bは、アルミニウム、銅および非磁性ステンレスなどの非磁性金属を用いて形成されている。また、非磁性金属板64bのX方向の厚さは、たとえば、約0.5mmに設定されている。なお、非磁性金属板64bのX方向の厚さとしては、0.1mm以上であればよい。非磁性金属板64bのX方向の厚さの上限値は特に限定されないが、たとえば、約1mmである。ただし、ベルト規制板64の設置スペースに余裕があれば、ベルト規制板64の剛性を高めるため、非磁性金属板64bのX方向の厚さを1mmより大きくしてもよい。
たとえば、ベルト規制板64として、樹脂板64aおよび非磁性金属板64bを互いに一体化した部材が用いられる。この場合には、樹脂板64aに非磁性金属板64bを接着してもよいし、非磁性金属板64bの構成材料を樹脂板64aに蒸着してもよい。あるいは、樹脂板64aおよび非磁性金属板64bが互いに異なる部材であってもよい。この場合には、ベルト規制板64の組み付け時に、樹脂板64aおよび非磁性金属板64bを互いに密接するように保持すればよい。
誘導加熱ユニット70は、図2および図4に示すように、互いに絶縁された複数本のエナメル線を撚り合わせて成り、定着ベルト61の加圧ローラー63側とは反対側において定着ベルト61に対して間隔を隔てて配置されたコイル71を含む。このコイル71は、図示しない電源に接続されており、電源から高周波電流が供給されることにより、定着ベルト61(誘導発熱層61a)を誘導加熱するための磁束を発生させる。なお、コイル71に供給される電流は交流電流であるため、コイル71から発生する磁束の方向は周期的に変化する。
コイル71は、平面視(図4参照)において、定着ベルト61のX方向の一方端部から他方端部に渡って延びるように、X方向に沿って環状(楕円形状)に巻回されている。さらに、コイル71は、断面視(図2参照)において、定着ベルト61の加圧ローラー63側とは反対側の略半分(上半分)に沿った円弧状に形成されている。そして、コイル71は、コイルボビン72に保持されることによって、定着ベルト61の加圧ローラー63側とは反対側において定着ベルト61に対して間隔を隔てて配置される。
コイルボビン72は、円弧部72aを有する。円弧部72aは、定着ベルト61の加圧ローラー63側とは反対側の略半分(上半分)を定着ベルト61のX方向の一方端部から他方端部に渡って覆う。この円弧部72aの頂点部には、上方に突出する壁部72bがX方向を長手方向とする矩形状の空間を囲むように設けられている。円弧部72aのY方向の両端部には、それぞれ、定着ベルト61から離れる方向に延びるフランジ部72cが設けられている。また、このコイルボビン72には、磁性体コア73(センターコア73a、サイドコア73bおよびアーチコア73c)が取り付けられている。
センターコア73aは、コイルボビン72の壁部72bで囲まれた空間内のX方向の一方端側および他方端側にそれぞれ1つずつ配置され(図4参照)、コイルボビン72の円弧部72aの頂点部に接着されている。サイドコア73bは、コイルボビン72の一対のフランジ部72cにそれぞれ複数個ずつX方向に隙間無く並べられ(図4参照)、コイルボビン72の円弧部72aとフランジ部72cとの連結部分(フランジ部72cの円弧部72a側の部分)に接着されている。アーチコア73cは、コイルボビン72の円弧部72aを外側(定着ベルト61側とは反対側)から覆うように配置され、コイルボビン72の円弧部72aを外側から覆うアーチ状のアーチコアホルダー74に接着されている。アーチコアホルダー74のY方向の両端部はそれぞれコイルボビン72の一対のフランジ部72cに固定されており、それによって、アーチコア73cがコイルボビン72に取り付けられた状態となっている。なお、図示しないが、アーチコア73cの使用数は複数であり、複数のアーチコア73cは、X方向に互いに所定の間隔を隔てて並べられている。
そして、コイル71は、コイルボビン72の壁部72bを囲むように巻回され、コイルボビン72の円弧部72aに接着されている。これにより、コイル71は、定着ベルト61の加圧ローラー63側とは反対側において定着ベルト61に対して間隔を隔てて保持される。このようにコイル71が保持された状態において、コイル71に高周波電流が供給されると、コイル71で発生した磁束が磁性体コア73に導かれて定着ベルト61に侵入する。このとき、定着ベルト61の誘導発熱層61aに渦電流が流れ、誘導発熱層61aの電気抵抗によって誘導発熱層61aにジュール熱が生じ、定着ベルト61が発熱する。
以下に、図5および図6を参照して、定着ベルト61に侵入する磁束の流れについて詳細に説明する。なお、図中の矢印は、コイル71で発生した磁束および磁束方向を模式的に表したものである。
まず、図5を参照して、定着ベルト61のX方向の中央部付近では、コイル71の直線部71a(図4にも図示)で発生した磁束が定着ベルト61の発熱に寄与する。コイル71の直線部71aで発生した磁束は、磁束方向が周期的に変化しても、磁束方向にかかわらず、定着ベルト61の外周面側から定着ベルト61に侵入し、定着ベルト61の内周面側からは定着ベルト61に侵入しない。したがって、定着ベルト61の誘導発熱層61aに生じる渦電流は定着ベルト61の外周面に近いほど大きく、発熱量も定着ベルト61の外周面に近いほど大きい。
次に、図6を参照して、定着ベルト61のX方向の端部付近では、コイル71の直線部71aおよび略U字状に屈曲した屈曲部71b(図4にも図示)の各部分で発生した磁束が定着ベルト61の発熱に寄与する。なお、図6では、コイル71の直線部71aで発生した磁束を点線矢印で示し、コイル71の屈曲部71bで発生した磁束を実線矢印で示している。コイル71の直線部71aで発生した磁束は、磁束方向が周期的に変化しても、磁束方向にかかわらず、定着ベルト61の外周面側から定着ベルト61に侵入し、定着ベルト61の内周面側からは定着ベルト61に侵入しない。すなわち、定着ベルト61のX方向の中央部付近における磁束の挙動と略同じである(図5参照)。
一方で、コイル71の屈曲部71bで発生した磁束は、磁束方向が周期的に変化することにより、定着ベルト61の外周面側から定着ベルト61の外周面に向かう磁束と、定着ローラー62のX方向の端面を経由して定着ベルト61の内周面に向かう磁束と、を含む。定着ベルト61の外周面側から定着ベルト61の外周面に向かう磁束は、そのまま定着ベルト61の外周面に侵入する。しかし、定着ローラー62のX方向の端面を経由して定着ベルト61の内周面に向かう磁束は、非磁性金属板64bを含むベルト規制板64が定着ローラー62のX方向の端面側に設けられているため、定着ローラー62のX方向の端面に至る前にベルト規制板64(非磁性金属板64b)によって遮断される。
さらに、定着ベルト61のエッジと非磁性金属板64bとの間のX方向の間隔Dが約5mm以下と小さい(樹脂板64aの厚さが小さい)ので、図7に示すように、定着ベルト61のエッジと非磁性金属板64bとの間(樹脂板64aの配置領域)を通って定着ベルト61の内周面に侵入する磁束も減少する。仮に、定着ベルト61のエッジと非磁性金属板64bとの間のX方向の間隔Dを大きく(樹脂板64aの厚さを大きく)すると、図8に示すように、定着ベルト61のエッジと非磁性金属板64bとの間(樹脂板64aの配置領域)を通過した磁束が定着ベルト61の内周面に侵入することにより、磁束遮断効果が若干低下してしまう。したがって、定着ベルト61のエッジと非磁性金属板64bとの間のX方向の間隔Dとしては、約5mm以下に設定するのが好ましい。
本実施形態の画像形成装置100の定着部106(定着装置)は、上記のように、誘導発熱層61aを有する無端状の定着ベルト61と、定着ベルト61の内側に挿入され、X方向(所定方向)に延びる軸を回転軸として回転可能に支持されているとともに、定着ベルト61と共に回転する定着ローラー62と、定着ベルト61に圧接し、回転することによって定着ベルト61および定着ローラー62を従動回転させる加圧ローラー63と、定着ベルト61の加圧ローラー63側とは反対側において定着ベルト61に対して間隔を隔てて配置されているとともに、定着ベルト61のX方向の一方端部から他方端部に渡って延びるようにX方向に沿って環状に巻回され、定着ベルト61を誘導加熱するための磁束を発生させるコイル71と、定着ローラー62のX方向の端面側に設けられ、X方向に移動しようとする定着ベルト61と当接し、定着ベルト61のX方向への移動を規制するベルト規制板64と、を備える。そして、ベルト規制板64は、定着ベルト61側に配置される樹脂板64a(樹脂層)と、定着ベルト61側とは反対側に配置される非磁性金属板64b(非磁性金属層)と、を含む多層構造となっている。
本実施形態では、ベルト規制板64のうち定着ベルト61側とは反対側の部分を非磁性金属板64bで構成しているので、定着ローラー62のX方向の端面を経由して定着ベルト61の内周面に向かう磁束が非磁性金属板64bによって遮断され、定着ベルト61の内周面側から定着ベルト61に侵入する磁束が減少する。したがって、定着ベルト61のベルト幅方向(X方向)の端部付近において、定着ベルト61の外周面側から侵入した磁束により生じる渦電流と定着ベルト61の内周面側から侵入した磁束により生じる渦電流とが干渉して渦電流が相殺される(熱変換される渦電流が減少する)、という現象が起こり難い。定着ベルト61のベルト幅方向(X方向)の位置と発熱量との関係を示したグラフ(図9参照)を用いて説明すると、非磁性金属板64bを含むベルト規制板64が定着ローラー62のX方向の端面側に設けられている場合(グラフ中の実線Aを参照)には、非磁性金属板64bを含むベルト規制板64が定着ローラー62のX方向の端面側に設けられていない場合(グラフ中の点線Bを参照)に比べて、定着ベルト61のベルト幅方向(X方向)の端部における発熱量の低下が小さくなる。これにより、定着ベルト61のベルト幅方向(X方向)の端部付近の温度が中央部付近の温度よりも低下するのを抑制することができる。
さらに、非磁性金属板64bを含むベルト規制板64が定着ローラー62のX方向の端面側に設けられていれば、定着ベルト61のエッジが非磁性金属板64bでシールドされた状態となるので、定着ベルト61のエッジへの磁束の集中が軽減される。このため、図9に示すように、非磁性金属板64bを含むベルト規制板64が定着ローラー62のX方向の端面側に設けられている場合(グラフ中の実線Aを参照)には、非磁性金属板64bを含むベルト規制板64が定着ローラー62のX方向の端面側に設けられていない場合(グラフ中の点線Bを参照)に比べて、定着ベルト61のエッジが過剰に昇温するのも抑制することができる。
ところで、定着ベルト61のうち定着ニップ60Nを通過するベルト部分(加圧ローラー63に圧接されるベルト部分)は、加圧ローラー63に圧接されることで撓み、定着ニップ60Nを抜けると加圧ローラー63による圧接が解除されて復元する。すなわち、定着ベルト61は、その一部を径方向に変位させながら回転する。このため、定着ベルト61は、ベルト幅方向(X方向)に位置ずれしてベルト規制板64と当接していれば、ベルト規制板64と共に回転していたとしても、定着ニップ60Nの近傍においてベルト規制板64を擦るような挙動をとる。したがって、定着ベルト61にストレスが加わる。
しかし、本実施形態では、ベルト規制板64のうち、定着ベルト61側とは反対側の部分は非磁性金属板64bで構成しているが、定着ベルト61側の部分を樹脂板64aで構成している。これにより、定着ベルト61がベルト幅方向(X方向)に位置ずれしたとき、その定着ベルト61は樹脂板64aと当接することになる。ここで、定着ベルト61に当接する部材が金属板であり、その金属板が定着ベルト61よりも硬ければ、定着ベルト61と金属板とが擦れると、定着ベルト61に削れや摩耗が発生する。一方で、定着ベルト61に当接する部材が樹脂板64aであれば、樹脂板64aは軟らかいので、定着ベルト61に削れや摩耗が発生し難い。さらに、樹脂板64aの構成材料である樹脂は加工の自由度が高いので、樹脂板64aの表面を定着ベルト61に対して滑り易い形状や表面粗さにすることができる。したがって、定着ベルト61がベルト規制板64を擦るような挙動をとったとしても、定着ベルト61に加わるストレスが軽減される。このため、定着ベルト61の変形や劣化が抑制される。
また、本実施形態では、上記のように、非磁性金属板64bのX方向の厚さが約0.1mm以上(具体的には、約0.5mm)とされている。さらに、アルミニウム、銅および非磁性ステンレスのいずれかの材料で非磁性金属板64bが構成されている。このような非磁性金属板64bを用いることにより、定着ローラー62のX方向の端面を経由して定着ベルト61の内周面に向かう磁束を非磁性金属板64bによって良好に遮断することができる。また、非磁性金属板64bのX方向の厚さが約0.1mm以上であれば、非磁性金属板64bでの発熱も抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、樹脂板64aおよび非磁性金属板64bを互いに一体化した部材がベルト規制板64として用いられている。これにより、部品点数を削減することができる。また、ベルト規制板64の組み付け作業が容易になる。
なお、樹脂板64aおよび非磁性金属板64bが互いに異なる部材であってもよく、この場合には、樹脂板64aおよび非磁性金属板64bを一体化する工程が不要となる。
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
Claims (7)
- 誘導発熱層を有する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内側に挿入され、所定方向に延びる軸を回転軸として回転可能に支持されているとともに、前記定着ベルトと共に回転する定着ローラーと、
前記定着ベルトに圧接し、回転することによって前記定着ベルトおよび前記定着ローラーを従動回転させる加圧ローラーと、
前記定着ベルトの前記加圧ローラー側とは反対側において前記定着ベルトに対して間隔を隔てて配置されているとともに、前記定着ベルトの前記所定方向の一方端部から他方端部に渡って延びるように前記所定方向に沿って環状に巻回され、前記定着ベルトを誘導加熱するための磁束を発生させるコイルと、
前記定着ローラーの前記所定方向の端面側に設けられ、前記所定方向に移動しようとする前記定着ベルトと当接し、前記定着ベルトの前記所定方向への移動を規制するベルト規制板と、を備え、
前記ベルト規制板は、前記定着ベルト側に配置された樹脂層と、前記定着ベルト側とは反対側に配置された非磁性金属層と、を含む多層構造となっていることを特徴とする定着装置。 - 前記非磁性金属層の前記所定方向の厚さは、0.1mm以上であることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記非磁性金属層の構成材料は、アルミニウム、銅および非磁性ステンレスのいずれかの材料であることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記樹脂層および前記非磁性金属層が互いに一体化されていることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記樹脂層および前記非磁性金属層は、互いに異なる部材であることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記樹脂層の前記所定方向の厚さは、前記定着ベルトの前記所定方向の端部の縁と前記非磁性金属層との間の前記所定方向の間隔が5mm以下となるように設定されていることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 請求項1に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
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