JP6284013B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置と、そこに設置される定着装置と、に関し、特に、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置、及び、画像形成装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a complex machine thereof, and a fixing device installed therein, and in particular, a fixing device using an electromagnetic induction heating method, and an image The present invention relates to a forming apparatus.
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上げ時間を低減して省エネルギー化することを目的として、電磁誘導加熱方式の定着装置を用いる技術が広く知られている(例えば、特許文献1〜3参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in image forming apparatuses such as copiers and printers, a technique using an electromagnetic induction heating type fixing device is widely known for the purpose of reducing the start-up time of the apparatus and saving energy (for example, (See Patent Documents 1 to 3.)
特許文献1等において、電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱層、弾性層、磁束制御層などを有する多層構造の定着ローラ、定着ローラの外周面に対向する磁束発生部(誘導加熱部)、定着ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラ、等で構成される。
そして、定着ローラ(発熱層)は、磁束発生部との対向位置で加熱される。加熱された定着ローラは、加圧ローラとの当接位置(定着ニップ部である。)に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、励磁コイルからなる磁束発生部に高周波の交番電流を流すことで、励磁コイルの周囲に交番磁界が形成されて、定着ローラの発熱層に渦電流が生じる。発熱層に渦電流が生じると、発熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、定着ローラ全体が加熱される。
In Patent Document 1, etc., an electromagnetic induction heating type fixing device includes a multi-layered fixing roller having a heat generation layer, an elastic layer, a magnetic flux control layer, and the like, a magnetic flux generation unit (induction heating unit) facing the outer peripheral surface of the fixing roller, It comprises a pressure roller that presses against the fixing roller to form a nip portion.
The fixing roller (heat generation layer) is heated at a position facing the magnetic flux generation unit. The heated fixing roller heats and fixes the toner image on the recording medium transported to the contact position (the fixing nip portion) with the pressure roller. More specifically, an alternating magnetic field is formed around the exciting coil by causing a high-frequency alternating current to flow through the magnetic flux generating section composed of the exciting coil, and an eddy current is generated in the heat generating layer of the fixing roller. When an eddy current is generated in the heat generating layer, Joule heat is generated by the electric resistance of the heat generating layer. The entire fixing roller is heated by this Joule heat.
ここで、特許文献1等には、定着ローラ(発熱層)が過昇温するのを防止するために、温度がキューリー温度に達したときに磁束を制御する磁束制御層が、定着ローラに周状(層状)に設けられている。この磁束制御層は、所定のキューリー温度を有する磁性体(整磁合金)で形成されている。 Here, in Patent Document 1 or the like, a magnetic flux control layer that controls the magnetic flux when the temperature reaches the Curie temperature is provided around the fixing roller in order to prevent the fixing roller (heat generation layer) from excessively rising in temperature. (Layered). This magnetic flux control layer is formed of a magnetic body (magnetization alloy) having a predetermined Curie temperature.
一方、特許文献2、3等には、定着ベルトを介して磁束発生部(励磁コイル)に対向する位置に、定着ベルトにおける内周面の周方向の一部に摺接するように、発熱部材(固定プレート)を設置する技術が開示されている。そして、このような定着装置は、磁束発生部によって電磁誘導加熱された発熱部材(固定プレート)によって定着ベルトが加熱されて、加熱された定着ベルトによって、定着ベルトと加圧ローラとが圧接するニップ部にて記録媒体上のトナー像が加熱・溶融されることになる。
On the other hand, in
上述した特許文献1の定着装置は、定着ローラ(定着部材)の内部に磁束制御層を設けているために、自己温度制御性によって定着ローラの過昇温が防止される効果が大いに期待できる。しかし、整磁合金からなる磁束制御層は、材料費自体が高いことに加えて、定着ローラのローラ形状に合わせて周状(層状)に形成されているために、部品コストや製造コスト(加工コスト)が高くなっていた。 Since the above-described fixing device of Patent Document 1 is provided with a magnetic flux control layer inside the fixing roller (fixing member), an effect of preventing an excessive temperature increase of the fixing roller by self-temperature controllability can be greatly expected. However, since the magnetic flux control layer made of a magnetic shunt alloy has a high material cost and is formed in a circumferential shape (layered shape) according to the roller shape of the fixing roller, the component cost and manufacturing cost (processing) Cost) was high.
このような問題を解決するために、特許文献2、3の技術を応用して、定着ベルト(定着部材)の内周面の一部にだけ摺接するように、略円弧状に整磁合金からなる磁束制御部材(磁束制御層)を設ける方策が考えられる。しかし、その場合、比較的柔らかい材料で形成された定着ベルトが磁束制御部材との摺接によって磨耗劣化してしまう不具合や、磁束制御部材との摺接によって摺接部分の摺動抵抗が他の部分に比べて高くなって周方向のベルト寄りが生じてしまい定着ベルトに加熱ムラが生じてしまう不具合などが、発生してしまう可能性がある。
In order to solve such a problem, by applying the techniques of
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、磁束制御部材のコストが比較的低くて、定着部材が磨耗劣化する不具合や定着部材に加熱ムラが生じてしまう不具合が発生しにくい、定着装置、及び、画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The cost of the magnetic flux control member is relatively low, and there is a problem that the fixing member is worn and deteriorated or that the fixing member is unevenly heated. It is an object of the present invention to provide a fixing device and an image forming apparatus that are difficult to perform.
この発明の請求項1記載の発明にかかる定着装置は、加圧部材との間に記録媒体が搬送されるニップ部を形成するとともに、所定方向に走行して、トナー像を加熱して当該トナー像を記録媒体に定着する定着部材と、磁束を発生させる磁束発生部と、中空構造からなり、前記定着部材に接触するとともに、所定方向に回転して、前記磁束発生部から発生される前記磁束によって直接的又は間接的に加熱されて前記定着部材を加熱する加熱ローラと、前記磁束発生部との間に前記加熱ローラを介在するように前記加熱ローラの内周面又は外周面の周方向の一部に対向して、前記磁束発生部から発生されて前記加熱ローラを透過した前記磁束の流路を可変できるように形成された磁束制御部材と、前記加熱ローラとの間に前記磁束制御部材を介在するように前記磁束制御部材に対向して、前記磁束発生部から発生されて前記加熱ローラを透過した前記磁束が前記磁束制御部材を透過したときに当該磁束を遮蔽する磁束遮蔽部材と、を備え、前記磁束制御部材は、キューリー温度の異なる複数の磁束制御部材が周方向に並設されたものであって、装置の立ち上げ時にはキューリー温度の高い磁束制御部材が前記加熱ローラを介して前記磁束発生部に対向して、装置の立ち上げ後にはキューリー温度の低い磁束制御部材が前記加熱ローラを介して前記磁束発生部に対向するように、周方向に移動可能に構成されたものである。 The fixing device according to the first aspect of the present invention forms a nip portion where the recording medium is conveyed between the pressure member and travels in a predetermined direction to heat the toner image. The magnetic flux generated from the magnetic flux generator is formed of a fixing member that fixes an image on a recording medium, a magnetic flux generator that generates magnetic flux, and a hollow structure that contacts the fixing member and rotates in a predetermined direction. The heating roller that is heated directly or indirectly by the heating member to heat the fixing member, and the circumferential direction of the inner circumferential surface or outer circumferential surface of the heating roller so that the heating roller is interposed between the magnetic flux generation unit The magnetic flux control member, which is formed between the heating roller and the magnetic flux control member formed so as to be able to vary the flow path of the magnetic flux generated from the magnetic flux generation unit and transmitted through the heating roller. Intervening To face the flux control member so that, and a magnetic flux shielding member for shielding the magnetic flux when the magnetic flux having passed through the heating roller is generated from said magnetic flux generating portion is transmitted through the magnetic flux controlling member The magnetic flux control member is formed by arranging a plurality of magnetic flux control members having different Curie temperatures in the circumferential direction, and the magnetic flux control member having a high Curie temperature passes through the heating roller when the apparatus is started up. Opposite the generator, the apparatus is configured to be movable in the circumferential direction so that a magnetic flux control member having a low Curie temperature is opposed to the magnetic flux generator via the heating roller after the apparatus is started up .
本発明によれば、磁束制御部材のコストが比較的低くて、定着部材が磨耗劣化する不具合や定着部材に加熱ムラが生じてしまう不具合が発生しにくい、定着装置、及び、画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, there are provided a fixing device and an image forming apparatus in which the cost of the magnetic flux control member is relatively low, and the problem that the fixing member is worn and deteriorated and the problem that the fixing member is unevenly heated are less likely to occur. can do.
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
実施の形態1.
図1及び図2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、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は用紙等の記録媒体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(タイミングローラ)、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。
Embodiment 1 FIG.
1 and 2, the first embodiment of the present invention will be described in detail.
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is a tandem color copier as an image forming apparatus, 2 is a writing unit that emits laser light based on input image information, 3 is a document conveying unit that conveys a document D to a document reading unit 4, and 4 is A document reading unit that reads image information of the document D, 7 is a paper feed unit that accommodates a recording medium P such as paper, 9 is a registration roller (timing roller) that adjusts the conveyance timing of the recording medium P, 11Y, 11M, and 11C. , 11BK are photosensitive drums on which toner images of respective colors (yellow, magenta, cyan, and black) are formed, 12 is a charging unit that charges the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK, and 13 is each photosensitive drum.
また、16は転写ベルト17を清掃する転写ベルトクリーニング部、17は複数色のトナー像が記録媒体P上に重ねて担持されるように記録媒体Pを搬送する転写ベルト、19は記録媒体P上のトナー像(未定着画像)を定着する電磁誘導加熱方式の定着装置、を示す。
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
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。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport rollers of the document transport unit 3 and placed on the contact glass 5 of the document reading unit 4. Then, the document reading unit 4 optically reads the image information of the document D placed on the contact glass 5.
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス5上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。 Specifically, the document reading unit 4 scans the image of the document D on the contact glass 5 while irradiating light emitted from an illumination lamp. Then, the light reflected by the document D is imaged on the color sensor via the mirror group and the lens. The color image information of the document D is read for each RGB (red, green, blue) color separation light by the color sensor, and then converted into an electrical image signal. Further, color conversion processing, color correction processing, spatial frequency correction processing, and the like are performed by the image processing unit based on the RGB color separation image signals to obtain yellow, magenta, cyan, and black color image information.
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応する感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に向けて発せられる。
Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the
一方、4つの感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKは、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、帯電部12との対向部で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
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。)。
On the other hand, the four photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK are rotated clockwise in FIG. First, the surfaces of the photoconductor drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK are uniformly charged at a portion facing the charging unit 12 (this is a charging process). Thus, a charged potential is formed on the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK. Thereafter, the charged surfaces of the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK reach the irradiation positions of the respective laser beams.
In the
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目の感光体ドラム11Y表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム11Yの回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部12にて帯電された後の感光体ドラム11Y上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。 Laser light corresponding to the yellow component is irradiated on the surface of the first photosensitive drum 11Y from the left side of the drawing. At this time, the yellow component laser light is scanned in the rotation axis direction (main scanning direction) of the photosensitive drum 11Y by a polygon mirror that rotates at high speed. Thus, an electrostatic latent image corresponding to the yellow component is formed on the photosensitive drum 11Y charged by the charging unit 12.
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から2番目の感光体ドラム11M表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から3番目の感光体ドラム11C表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から4番目の感光体ドラム11BK表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。 Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is irradiated onto the surface of the second photosensitive drum 11M from the left side of the paper, and an electrostatic latent image corresponding to the magenta component is formed. The cyan component laser light is applied to the surface of the third photosensitive drum 11C from the left side of the paper, and an electrostatic latent image of the cyan component is formed. The black component laser beam is applied to the surface of the fourth photosensitive drum 11BK from the left side of the paper, and an electrostatic latent image of the black component is formed.
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、現像部13との対向位置に達する。そして、各現像部13から感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の潜像が現像される(現像工程である。)。
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。)。
Thereafter, the surfaces of the photoconductive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK on which the electrostatic latent images of the respective colors are formed reach positions facing the developing
Thereafter, the surfaces of the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK after the development process reach the facing portions of the
そして、転写工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、クリーニング部15との対向位置に達する。そして、クリーニング部15で、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
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。
Then, the surfaces of the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK after the transfer process reach positions facing the
Thereafter, the surfaces of the photoconductive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK pass through a neutralization unit (not shown), and a series of image forming processes on the photoconductive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK is completed.
他方、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の各色のトナーが重ねて転写(担持)された記録媒体Pは、図中の矢印方向に走行して、分離チャージャ18との対向位置に達する。そして、分離チャージャ18との対向位置で、記録媒体Pに蓄積された電荷が中和されて、トナーのちり等を生じさせることなく記録媒体Pが転写ベルト17から分離される。
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。
On the other hand, the recording medium P on which the toners of the respective colors on the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK are transferred (carrying) is run in the direction of the arrow in the drawing and reaches a position facing the separation charger 18. . Then, the charge accumulated in the recording medium P is neutralized at a position facing the separation charger 18, and the recording medium P is separated from the
Thereafter, the surface of the
ここで、転写ベルト17上に搬送される記録媒体Pは、給紙部7からレジストローラ9等を経由して搬送されたものである。
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。
Here, the recording medium P transported onto the
Specifically, the recording medium P fed by the paper feeding roller 8 from the paper feeding unit 7 that stores the recording medium P passes through a conveyance guide (not shown) and is guided to the
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、転写ベルト17から分離された後に定着装置19に導かれる。定着装置19では、定着ベルトと加圧ローラとのニップ部にて、カラー画像(トナー)が記録媒体P上に定着される。
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。
The recording medium P to which the full color image has been transferred is separated from the
Then, the recording medium P after the fixing step is discharged as an output image outside the apparatus main body 1 by a discharge roller (not shown), and a series of image forming processes is completed.
次に、図2を用いて、画像形成装置本体1に設置される定着装置19の構成・動作について詳述する。
図2に示すように、本実施の形態1における定着装置19は、磁束発生部24(誘導加熱部)、定着部材としての定着ベルト20(ベルト部材)、加熱ローラ22(ローラ部材)、定着補助ローラ21(ローラ部材)、加圧部材としての加圧ローラ30、磁束制御部材28、磁束遮蔽部材29、等で構成される。
Next, the configuration and operation of the fixing
As shown in FIG. 2, the fixing
ここで、定着補助ローラ21は、外径が30〜40mm程度であって、ステンレス鋼、炭素鋼等からなる芯金の表面に、シリコーンゴム等の耐熱性弾性層をソリッド状又は発泡状に形成したものである。定着補助ローラ21の弾性層は、肉厚が3〜10mm程度で、アスカー硬度が10〜50度程度となるように形成されている。定着補助ローラ21は、定着ベルト20(定着部材)を介して加圧ローラ30(加圧部材)に圧接して、記録媒体Pが搬送されるニップ部(定着ニップ)を形成している。定着補助ローラ21は、定着ベルト20の矢印方向の走行とともに、図2の時計方向に回転する。
Here, the fixing
加熱ローラ22は、中空構造からなるローラ部材であって、定着ベルト20に接触するとともに、所定方向(図2の時計方向である。)に回転して、磁束発生部24から発生される磁束によって直接的(又は間接的)に加熱されて定着ベルト20を加熱する。加熱ローラ22は、非磁性ステンレス鋼(例えば、SUS304等である。)や高耐熱性樹脂である液晶ポリマーなどの非磁性材料で形成された非磁性層を少なくとも具備していて、磁束を透過できるように形成されている。
具体的に、本実施の形態1において、加熱ローラ22は、外径が20〜30mm程度であって、非磁性材料であるSUS304で形成された非磁性体である。なお、加熱ローラ22が磁束発生部24の磁束によって電磁誘導加熱される磁束制御部材28によって間接的に加熱されるように構成することもできる。また、加熱ローラ22の外周面に層厚が3〜15μm程度の銅層を形成したり、さらにその表面にNiメッキ層(防錆層)を形成したりすることもできる。
ここで、本実施の形態1では、加熱ローラ22の内部には、自己温度制御性(自己温度制御機能)によって定着ベルト20の過昇温を防止するために、磁束制御部材28と磁束遮蔽部材29とが設置されているが、これについては後で詳しく説明する。
The
Specifically, in the first embodiment, the
In the first embodiment, the
定着部材としての定着ベルト20は、加熱ローラ22及び定着補助ローラ21(2つのローラ部材である。)に張架・支持されている。定着ベルト20は、所定方向(図2の矢印方向であって、時計方向である。)に走行して、トナー像を加熱して記録媒体Pに定着するためのものであって、加圧ローラ30との間に記録媒体Pが搬送されるニップ部を形成している。このように定着ベルト20に接触する部材(加熱ローラ22、定着補助ローラ21、加圧ローラ30である。)は、すべて定着ベルト20とともに等速で回転するため、定着ベルト20が局所的に摺動抵抗が大きくなることもなく、これらの部材20〜22、30に磨耗劣化が生じにくくなるとともに、定着ベルト20にベルト寄りによる加熱ムラが生じにくくなる。
詳しくは、定着ベルト20(定着部材)は、内周面側から、ベース層(基材)、弾性層、離型層(表面層)、が積層されている。定着ベルト20のベース層としては、ベルト部材としての機械的強度や柔軟性に加えて充分な耐熱性を有する材料で形成されたものであって、具体的には、絶縁性・耐熱性樹脂材料であるポリイミド、ポリイミドアミド、PEEK、PES、PPS、フッ素樹脂などで形成された層厚が30〜200μm程度のものを用いることができる。
定着ベルト20の弾性層は、主として光沢ムラのない均一な定着画像を形成するために設けられており、シリコーンゴムやフロロシリコーンゴムなどで形成されて、ゴム硬度(アスカー硬度)が5〜50度程度で、層厚が50〜500μm程度のものを用いることができる。
The fixing
Specifically, the fixing belt 20 (fixing member) has a base layer (base material), an elastic layer, and a release layer (surface layer) laminated from the inner peripheral surface side. The base layer of the fixing
The elastic layer of the fixing
定着ベルト20の離型層としては、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(FEP)などのフッ素樹脂や、これらのフッ素樹脂の混合物や、これらフッ素樹脂を耐熱性樹脂に分散させたもの、などを用いることができる。このとき、離型性と柔軟性とを両立させるために、離型層の層厚を5〜50μm程度(好ましくは、10〜30μm)に設定することが好ましい。
The release layer of the fixing
また、必要に応じて、定着ベルト20における各層間にプライマー層を設けても良く、ベース層よりもさらに内周面側に摺動時の耐久性を向上させる層を設けても良い。さらに、ベース層上に、磁束発生部24による磁束で電磁誘導加熱される発熱層(例えば、層厚が3〜15μm程度の銅層である。)を設けることもできる。
なお、本実施の形態1では、定着ベルト20を加熱ローラ22と定着補助ローラ21との2つのローラ部材で張架・支持するように構成したが、定着ベルト20を加熱ローラ22と定着補助ローラ21とを含む3つ以上のローラ部材で張架・支持するように構成することもできる。
If necessary, a primer layer may be provided between the layers of the fixing
In the first embodiment, the fixing
加圧部材としての加圧ローラ30は、アルミニウム、銅等からなる円筒部材32(芯金)上に、シリコーンゴム等からなる弾性層31、フッ素樹脂等からなる離型層(不図示である。)、が積層されたものである。加圧ローラ30の弾性層31は、肉厚が0.3〜5mm程度で、アスカー硬度が20〜50度程度となるように形成されている。加圧ローラ30の離型層は、層厚が10〜100μm程度となるように形成されている。加圧ローラ30は、定着ベルト20を介して定着補助ローラ21に圧接している。そして、定着ベルト20と加圧ローラ30との当接部(ニップ部である。)に、記録媒体Pが搬送される。
A
磁束発生部24は、磁束を発生させるものであって、定着ベルト20を介して加熱ローラ22の外周面(全周に対して1/4〜1/2程度の範囲である。)に対向している。磁束発生部24は、コイル部25(励磁コイル)、コア部26(アーチコア)、コイルガイド27、等で構成される。コイル部25は、定着ベルト20を介して加熱ローラ22の外周の一部を覆うように配設されたコイルガイド27上に細線を束ねたリッツ線(例えば、絶縁被覆を施した線径が0.05〜0.2mm程度の導線を50〜500本程度撚り合わせたものである。)を5〜20回程度巻回して幅方向(図2の紙面垂直方向である。)に延設したものである。コイルガイド27は、耐熱性の高いPETや液晶ポリマーなどの材料からなり、コイル部25を保持する。コア部26は、保磁力が小さくて透磁率が大きく電気抵抗率が高い軟磁性材料(例えば、Mn−Zn系フェライト、Ni−Zn系フェライト、パーマロイなどである。)からなり、加熱ローラ22に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコア26aやサイドコア26bが設けられている。コア部26は、幅方向に延設されたコイル部25に対向するように設置されている。
The
また、図示は省略するが、定着ベルト20の表面には、サーミスタが当接されている。サーミスタは、熱応答性の高い感温素子であって、定着ベルト20上の温度(定着温度)を検知する。そして、サーミスタによる検知結果に基いて、磁束発生部24による加熱量を調整している。
Although not shown, a thermistor is in contact with the surface of the fixing
ここで、図2に示すように、本実施の形態1における定着装置19には、加熱ローラ22の内部に、磁束制御部材28と磁束遮蔽部材29とが非回転で固定されている。
磁束制御部材28は、磁束発生部24との間に加熱ローラ22を介在するように、加熱ローラ22の内周面の周方向の一部(磁束発生部24に対向する加熱ローラ22の対向範囲に対応する範囲である。)に対向している。詳しくは、磁束制御部材28は、加熱ローラ22の内周面の形状に沿うように略円弧状の断面形状を有するよう略半円筒状に形成されていて、加熱ローラ22に接触せずに僅かな隙間を空けて対向するように配設されている。
そして、この磁束制御部材28は、磁束発生部24から発生されて加熱ローラ22を透過した磁束の流路を可変できるように形成されている。詳しくは、磁束制御部材28は、キューリー温度が100〜250℃になるように形成された磁性体(整磁合金である。)であって、その温度がキューリー温度に達したときに磁束を制御する部材である。
具体的に、本実施の形態1において、磁束制御部材28は、鉄−ニッケル合金、銅−ニッケル合金、ニッケル−鉄−クロム合金、等の整磁合金にて形成されている。なお、整磁合金からなる磁束制御部材28は、各材料の添加量と加工条件とを調整することで所望のキューリー温度を得ることができる。また、略半円筒状(略アーチ状)の磁束制御部材28は、板状の整磁合金にプレス加工、曲げ加工などを施すことによって、比較的簡単に低コストで形成することができる。また、このように略半円筒状(略アーチ状)の磁束制御部材28は、加熱ローラ22における内周面の周方向全域に対向するように磁束制御部材を略円筒状に形成する場合に比べて、使用する整磁合金(材料)の量を少なくすることができるため、部品コストを比較的低くすることができる。また、非回転で装置に固設される磁束制御部材28は、回転する加熱ローラ22に接触していないため、加熱ローラ22や磁束制御部材28が磨耗劣化する不具合を確実に防止することができる。
Here, as shown in FIG. 2, in the fixing
The magnetic
The magnetic
Specifically, in Embodiment 1, the magnetic
また、磁束遮蔽部材29は、加熱ローラ22との間に磁束制御部材28を介在するように磁束制御部材28に対向している。詳しくは、磁束遮蔽部材29は、磁束制御部材28を介して加熱ローラ22の内周面の形状に沿うように略円弧状の断面形状を有するよう略半円筒状(略アーチ状)に形成されていて、磁束制御部材28に非接着で当接するように配設されている。
そして、磁束遮蔽部材29は、磁束発生部24から発生されて加熱ローラ22を透過した磁束が磁束制御部材28をさらに透過したとき(磁束制御部材28の温度がキューリー温度を超えたときである。)に、その磁束を遮蔽するように形成されている。詳しくは、磁束遮蔽部材29は、厚さが0.6〜2.0mm程度であって、磁気損失の大きなアルミニウムなどの非磁性材料で形成されている。また、略半円筒状(略アーチ状)の磁束遮蔽部材29は、板金にプレス加工、曲げ加工などを施すことによって、非常に簡単に低コストで形成することができる。
このように所定のキューリー温度(キューリー点)を有する磁束制御部材28を加熱ローラ22に近設して、さらに磁束制御部材28に磁束遮蔽部材29を近設することで、自己温度制御機能が確実に担保されて、定着ベルト20(加熱ローラ22)が電磁誘導によって過昇温されることなく加熱されることになる。
The magnetic
The magnetic
As described above, the magnetic
このように構成された定着装置19は、次のように動作する。
不図示の駆動モータによって、定着補助ローラ21が図2の時計方向に回転駆動されると、定着ベルト20や加熱ローラ22も時計方向に従動回転して、加圧ローラ30は反時計方向に従動回転する。そして、定着部材としての定着ベルト20は、磁束発生部24との対向位置で、磁束発生部24から発生される磁束によって加熱される。
The fixing
When the
詳しくは、不図示の電源部からコイル部25に10kHz〜1MHzの高周波交番電流を流すことで、コイル部25のループ内に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、加熱ローラ22(及び、磁束制御部材28)に渦電流が生じてジュール熱が発生して、加熱ローラ22(及び、磁束制御部材28)が電磁誘導加熱される。そして、定着ベルト20は、加熱状態の加熱ローラ22から受熱して加熱される。
Specifically, the magnetic field lines are formed so as to alternately switch in both directions in the loop of the
その後、磁束発生部24によって加熱された定着ベルト20表面は、加圧ローラ30との当接部(ニップ部)に達する。そして、ニップ部に搬送される記録媒体P上のトナー像T(トナー)を加熱して溶融する。
定着位置を通過した定着ベルト20表面は、その後に再び磁束発生部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。
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ベルト20と加圧ローラ30とのニップ部に送入される(破線矢印Y1の搬送方向の移動である。)。そして、定着ベルト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は定着ベルト20と加圧ローラ30とのニップ部から送出される。
一方、ニップ部を通過した定着ベルト20表面は、その後に再び磁束発生部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。
Thereafter, the surface of the fixing
The surface of the fixing
Such a series of operations is continuously repeated to complete the fixing step in the image forming process.
Specifically, the recording medium P carrying the toner image T through the image forming process described above is fed into the nip portion between the fixing
On the other hand, the surface of the fixing
Such a series of operations is continuously repeated to complete the fixing step in the image forming process.
このような定着工程において、磁束制御部材28の温度がキューリー温度を超えた場合には、加熱ローラ22の発熱が制限されることになる。
すなわち、磁束発生部24によって加熱された磁束制御部材28の温度がキューリー温度を超えた場合には、磁束制御部材28が磁性を失うために、加熱ローラ22の表面近傍での渦電流の発生が制限される。これにより、加熱ローラ22におけるジュール熱の発生量が低下して、過昇温が抑止される。
詳しくは、磁束制御部材28の温度がキューリー温度に達していない場合には、磁束発生部24から発生した磁束は、加熱ローラ22から磁束制御部材28の内部を通って、再び加熱ローラ22を通って磁束発生部24に戻るような流路(磁路)を描くことになる。これにより、加熱ローラ22は、電磁誘導加熱されて、所定の温度まで上昇することになる。これに対して、磁束制御部材28の温度がキューリー温度に達してしまった場合には、磁束発生部24から発生した磁束は、加熱ローラ22から磁束制御部材28を突き抜けて磁束遮蔽部材29を通るような流路(磁路)を描くことになる。このとき、磁束は、磁束遮蔽部材29によって遮蔽されてしまうため、加熱ローラ22は、電磁誘導加熱されることなく、加熱ローラ22(定着ベルト20)の過昇温が防止されることになる。本実施の形態1では、定着ベルト20の温度(定着温度)が狙いの170℃程度になるように、磁束制御部材28のキューリー温度などの設定がされている。
In such a fixing process, when the temperature of the magnetic
That is, when the temperature of the magnetic
Specifically, when the temperature of the magnetic
以上説明したように、本実施の形態1では、定着ベルト20(定着部材)に接触して定着ベルト20を加熱する加熱ローラ22と、磁束発生部24との間に加熱ローラ22を介在するように加熱ローラ22の内周面の周方向の一部に対向する磁束制御部材28と、磁束発生部24から発生されて加熱ローラ22を透過した磁束が磁束制御部材28を透過したときにその磁束を遮蔽する磁束遮蔽部材29と、を設けている。これにより、磁束制御部材28のコストが比較的低くて、定着ベルト20が磨耗劣化する不具合や定着ベルト20に加熱ムラが生じてしまう不具合を発生しにくくすることができる。
As described above, in the first embodiment, the
なお、本実施の形態1では、加熱ローラ22に対して磁束遮蔽部材28を非接触で配置したが、加熱ローラ22に対して磁束遮蔽部材28を接触するように配置することもできる。そのような場合であっても、加熱ローラ22は金属材料で形成されているために、磁束遮蔽部材が軟質な定着ベルトに摺接する場合に比べて、磁束遮蔽部材との摺接によって加熱ローラ22に磨耗劣化が生じる度合いは非常に少なくなる。
In the first embodiment, the magnetic
実施の形態2.
図3及び図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3(A)は実施の形態2における定着装置19の立ち上げ時の状態を示す断面図であって、図3(B)はその定着装置19の立ち上げ後の状態を示す図である。また、図4は、その変形例としての定着装置19に設置された磁束制御部材28を示す斜視図である。
本実施の形態2における定着装置19は、複数の磁束制御部材28A、28Bが周方向に並設されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 3A is a cross-sectional view showing a state when the fixing
The fixing
図3を参照して、本実施の形態2における定着装置19も、前記実施の形態1のものと同様に、磁束発生部24、定着ベルト20(定着部材)、加熱ローラ22、定着補助ローラ21、加圧ローラ30(加圧部材)、磁束制御部材28A、28B、磁束遮蔽部材29、等で構成されている。
Referring to FIG. 3, the fixing
ここで、本実施の形態2における定着装置19は、前記実施の形態1のものとは異なり、キューリー温度の異なる2つの磁束制御部材28A、28Bが周方向に並設されている。
そして、定着装置19の立ち上げ時(装置本体1の主電源がオンされたときなど、定着温度が充分に低い状態から昇温させるときである。)にはキューリー温度の高い磁束制御部材(第1磁束制御部材28Aである。)が加熱ローラ22を介して磁束発生部24に対向して、定着装置19の立ち上げ後(定着温度が充分に昇温させた後である。)にはキューリー温度の低い磁束制御部材(第2磁束制御部材28Bである。)が加熱ローラ22を介して磁束発生部24に対向するように、周方向に移動可能に構成されている。
Here, the fixing
When the fixing
詳しくは、2つの磁束制御部材28A、28Bは、いずれも整磁合金で形成されているが、その各材料の添加量や加工条件が異なっていて、第1磁束制御部材28Aのキューリー温度が、第2磁束制御部材28Bのキューリー温度より高くなるように形成されている。具体的には、第1磁束制御部材28Aのキューリー温度は狙いの定着温度(170℃程度である。)よりも高い温度に設定され、第2磁束制御部材28Bのキューリー温度は狙いの定着温度(170℃程度である。)近傍に設定されている。
そして、加熱ローラ22の回転方向に対して、上流側に第1磁束制御部材28Aが設置されて、第1磁束制御部材28Aに対して下流側に隣接するように第2磁束制御部材28Bが設置されている。また、2つの磁束制御部材28A、28Bの内周面側には、双方の磁束制御部材28A、28Bに接触するように磁束遮蔽部材29が設置されている。また、これらの磁束制御部材28A、28Bは、磁束遮蔽部材29とともに、加熱ローラ22の回転とは無関係に、不図示の回転機構によって図3の時計方向・反時計方向に回転可能に構成されている。
Specifically, the two magnetic
The first magnetic
そして、定着装置19の立ち上げ時には、図3(A)に示すように、キューリー温度の高い第1磁束制御部材28Aが、加熱ローラ22を介して磁束発生部24に対向するように、回転機構によって磁束制御部材28A、28Bと磁束遮蔽部材29とが回転される。これに対して、定着装置19の立ち上げ後には、図3(B)に示すように、キューリー温度の低い第2磁束制御部材28Bが、加熱ローラ22を介して磁束発生部24に対向するように、回転機構によって磁束制御部材28A、28Bと磁束遮蔽部材29とが回転される。
When the fixing
これにより、立ち上げ時間の短縮が求められる立ち上げ時には、自己温度制御が作用する閾値が高く設定されることになり、定着ベルト20(加熱ローラ22)の急速な昇温が可能になる。また、立ち上げ後には、急速な昇温が不要であって過昇温を応答性よく防止したいため、自己温度制御が作用する閾値が狙いの定着温度近傍になるように設定している。
このような構成・動作により、本実施の形態2における定着装置19は、前記実施の形態1のものに比べて、定着ベルト20の過昇温を同等に防止しつつ、立ち上げ時間(ウォームアップ時間)を短縮することができる。
なお、立ち上げ時には急速な昇温が求められる一方で、立ち上げ後のような自己温度制御は必ずしも必要としない。そのため、第1磁束制御部材28Aとして、所望のキューリー温度が設定された整磁合金ではなくて、例えば、フェライトのようなキューリー温度が大まかに高い磁性材料を用いることもできる。
As a result, at the time of start-up where a shortening of the start-up time is required, the threshold at which self-temperature control acts is set high, and the fixing belt 20 (heating roller 22) can be rapidly heated. In addition, after the start-up, rapid temperature rise is unnecessary and it is desired to prevent over-temperature rise with good responsiveness. Therefore, the threshold at which the self-temperature control acts is set near the target fixing temperature.
With such a configuration and operation, the fixing
While rapid temperature rise is required at startup, self-temperature control as after startup is not necessarily required. Therefore, as the first magnetic
ここで、本実施の形態2において、図4を参照して、磁束制御部材28として、キューリー温度が同等であって幅方向(図4の両矢印方向である。)の長さが異なる複数の磁束制御部材28A、28Bが周方向に並設されたものを用いることもできる。その場合、ニップ部(定着ニップ)に搬送される記録媒体Pの幅方向のサイズに対応した幅方向の長さの磁束制御部材が加熱ローラ22を介して磁束発生部24に対向するように、周方向に移動可能に構成することになる。
詳しくは、図4を参照して、2つの磁束制御部材28A、28Bは、いずれも、幅方向中央部(通紙部28A1、28B1である。)のキューリー温度が、幅方向両端部(非通紙部28A2、28B2である。)のキューリー温度よりも高くなるように形成されている。具体的に、通紙部28A1、28B1のキューリー温度は狙いの定着温度(170℃程度である。)近傍かそれよりも高い温度に設定され、非通紙部28A2、28B2のキューリー温度は狙いの定着温度よりも低い温度か定着温度近傍に設定されている。
また、第1磁束制御部材28Aにおいて、通紙部28A1は小サイズ紙(例えば、葉書サイズの記録媒体Pである。)の通紙領域に対応して、非通紙部28A2は小サイズ紙の非通紙領域に対応するように形成されている。これに対して、第2磁束制御部材28Bにおいて、通紙部28B1は大サイズ紙(例えば、A4サイズの記録媒体Pである。)の通紙領域に対応して、非通紙部28B2は大サイズ紙の非通紙領域に対応するように形成されている。
そして、加熱ローラ22の回転方向に対して、上流側に第1磁束制御部材28Aが設置されて、第1磁束制御部材28Aに対して下流側に隣接するように第2磁束制御部材28Bが設置されている。また、図示は省略するが、2つの磁束制御部材28A、28Bの内周面側には、双方の磁束制御部材28A、28Bに接触するように磁束遮蔽部材29が設置されている。また、これらの磁束制御部材28A、28Bは、磁束遮蔽部材29とともに、加熱ローラ22の回転とは無関係に、不図示の回転機構によって図3の時計方向・反時計方向に回転可能に構成されている。
Here, in the second embodiment, referring to FIG. 4, a plurality of magnetic
Specifically, referring to FIG. 4, the two magnetic
In the first magnetic
The first magnetic
そして、小サイズ紙が通紙されるときには、小サイズ紙に対応した第1磁束制御部材28Aが、加熱ローラ22を介して磁束発生部24に対向するように、回転機構によって磁束制御部材28A、28Bと磁束遮蔽部材29とが回転される。これに対して、大サイズ紙が通紙されるときには、大サイズ紙に対応した第2磁束制御部材28Bが、加熱ローラ22を介して磁束発生部24に対向するように、回転機構によって磁束制御部材28A、28Bと磁束遮蔽部材29とが回転される。
Then, when the small size paper is passed, the magnetic
これにより、幅方向サイズの異なる記録媒体Pが通紙されたとき(特に、連続通紙時である。)であっても、定着ベルト20(加熱ローラ22)の非通紙領域の熱が記録媒体Pによって奪われずに非通紙領域が過昇温してしまう不具合を未然に防止することができる。すなわち、サイズの異なる記録媒体Pの非通紙領域に合致するように磁束制御部材28A、28Bの回転位置が定められて、記録媒体Pの非通紙領域に対応した部分において自己温度制御が確実に作用することになるため、定着ベルト20(加熱ローラ22)における非通紙領域の過昇温を防止することができる。
なお、通紙部28A1、28B1では記録媒体Pによって熱が奪われて過昇温が生じにくいため、非通紙部28A2、28B2のような自己温度制御性は必ずしも必要としない。そのため、通紙部28A1、28B1として、所望のキューリー温度が設定された整磁合金ではなくて、例えば、フェライトのようなキューリー温度が大まかに高い磁性材料を用いることもできる。
Thus, even when the recording medium P having a different size in the width direction is passed (especially during continuous feeding), the heat of the non-sheet passing area of the fixing belt 20 (heating roller 22) is recorded. It is possible to prevent a problem that the non-sheet passing area is excessively heated without being taken away by the medium P. That is, the rotational positions of the magnetic
It should be noted that the self-temperature controllability as in the non-sheet-passing portions 28A2 and 28B2 is not necessarily required since the sheet passing portions 28A1 and 28B1 are not easily heated due to the recording medium P and are not heated excessively. Therefore, as the paper passing portions 28A1 and 28B1, a magnetic material having a roughly high Curie temperature such as ferrite can be used instead of the magnetic shunt alloy having a desired Curie temperature.
以上説明したように、本実施の形態2においても、前記実施の形態1と同様に、定着ベルト20(定着部材)に接触して定着ベルト20を加熱する加熱ローラ22と、磁束発生部24との間に加熱ローラ22を介在するように加熱ローラ22の内周面の周方向の一部に対向する磁束制御部材28A、28Bと、磁束発生部24から発生されて加熱ローラ22を透過した磁束が磁束制御部材28A、28Bを透過したときにその磁束を遮蔽する磁束遮蔽部材29と、を設けている。これにより、磁束制御部材28A、28Bのコストが比較的低くて、定着ベルト20が磨耗劣化する不具合や定着ベルト20に加熱ムラが生じてしまう不具合を発生しにくくすることができる。
As described above, also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the
実施の形態3.
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の要部を示す構成図であって、前記実施の形態2における図3に相当する図である。
本実施の形態3における定着装置19は、磁束制御部材28に対して磁束遮蔽部材29が接離可能に移動するように構成されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
Embodiment 3 FIG.
A third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a main part of the fixing
The fixing
図5を参照して、本実施の形態3における定着装置19も、前記各実施の形態のものと同様に、磁束発生部24、定着ベルト20(定着部材)、加熱ローラ22、定着補助ローラ21、加圧ローラ30(加圧部材)、磁束制御部材28、磁束遮蔽部材29、等で構成されている。
Referring to FIG. 5, the fixing
ここで、本実施の形態3における定着装置19は、前記実施の形態1のものとは異なり、定着装置19(画像形成装置1)の立ち上げ時に、磁束遮蔽部材29が、それ以外のとき(主として、定着工程時である。)に接触状態(図2の状態である。)にあった磁束制御部材28から離間するように移動可能に構成されている。
詳しくは、磁束遮蔽部材29は、不図示の移動機構によって、磁束制御部材28に対して接離できるように移動可能に構成されている。そして、装置の立ち上げ時には、図5に示すように、磁束制御部材28に対して磁束遮蔽部材29が黒矢印方向に移動して離間して、磁束制御部材28がキューリー温度に達したときの自己温度制御機能が減ぜられる。これに対して、定着装置19の立ち上げ後であって通常の定着工程時(通紙時)には、離間状態にあった磁束遮蔽部材29が磁束制御部材28に当接した状態(図2の状態である。)に戻るように移動して、磁束制御部材28がキューリー温度に達したときの自己温度制御機能が確保される。
Here, the fixing
Specifically, the magnetic
これにより、立ち上げ時間の短縮が求められる立ち上げ時には、自己温度制御が作用しにくいように設定されることになり、定着ベルト20(加熱ローラ22)の急速な昇温が可能になる。また、立ち上げ後には、急速な昇温が不要であって過昇温を応答性よく防止したいため、自己温度制御が確実に作用するように設定している。
このような構成・動作により、本実施の形態3における定着装置19は、前記実施の形態1のものに比べて、定着ベルト20の過昇温を同等に防止しつつ、立ち上げ時間(ウォームアップ時間)を短縮することができる。
なお、加圧ローラ30や定着補助ローラ21の局所的な変形を防止することなどを目的として、非稼働時に定着ベルト20に対して加圧ローラ30を離間する移動機構を設置する場合には、その移動機構を用いて上述した磁束遮蔽部材29の接離動作をおこなうことで、装置がコンパクト化されることになる。
As a result, at the time of start-up where a shortening of the start-up time is required, the self-temperature control is set so as not to act easily, and the fixing belt 20 (heating roller 22) can be rapidly heated. In addition, after the start-up, rapid temperature rise is unnecessary and it is desired to prevent excessive temperature rise with good responsiveness, so that the self-temperature control is set to act reliably.
With such a configuration and operation, the fixing
In order to prevent local deformation of the
なお、本実施の形態では、装置の立ち上げ時に、磁束遮蔽部材29が、それ以外のときに接触状態にあった磁束制御部材28から離間するように移動するように構成した。
これに対して、装置の立ち上げ時に、磁束遮蔽部材29を、それ以外のときに非接触状態にあった磁束制御部材28との離間距離が大きくなるように移動させることもできる。すなわち、通常の通紙時(定着工程時)には、磁束制御部材28の自己温度制御機能が確保される程度に、磁束遮蔽部材29が磁束制御部材28に対して僅かな隙間を空けて離間している。そして、装置の立ち上げ時には、その離間距離が大きくなるように磁束遮蔽部材29を移動させて、磁束制御部材28の自己温度制御が作用しにくくなるようにする。
このように構成した場合であっても、本実施の形態3のものと同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the magnetic
On the other hand, at the time of starting up the apparatus, the magnetic
Even in this case, the same effect as that of the third embodiment can be obtained.
以上説明したように、本実施の形態3においても、前記各実施の形態と同様に、定着ベルト20(定着部材)に接触して定着ベルト20を加熱する加熱ローラ22と、磁束発生部24との間に加熱ローラ22を介在するように加熱ローラ22の内周面の周方向の一部に対向する磁束制御部材28と、磁束発生部24から発生されて加熱ローラ22を透過した磁束が磁束制御部材28を透過したときにその磁束を遮蔽する磁束遮蔽部材29と、を設けている。これにより、磁束制御部材28のコストが比較的低くて、定着ベルト20が磨耗劣化する不具合や定着ベルト20に加熱ムラが生じてしまう不具合を発生しにくくすることができる。
As described above, also in the third embodiment, the
実施の形態4.
図6及び図7にて、この発明の実施の形態4について詳細に説明する。
図6は、実施の形態4における定着装置19の磁束制御部材28を示す斜視図である。また、図7は、その変形例としての、磁束制御部材28を示す斜視図である。
本実施の形態4における定着装置19は、磁束制御部材28に複数のスリット28aが形成されている点などが、前記実施の形態1のものとは相違する。
Embodiment 4 FIG.
6 and 7, the fourth embodiment of the present invention will be described in detail.
FIG. 6 is a perspective view showing the magnetic
The fixing
本実施の形態4における定着装置19も、前記各実施の形態のものと同様に、磁束発生部24、定着ベルト20(定着部材)、加熱ローラ22、定着補助ローラ21、加圧ローラ30(加圧部材)、磁束制御部材28、磁束遮蔽部材29、等で構成されている。
In the fixing
ここで、図6を参照して、本実施の形態4における定着装置19は、前記実施の形態1のものとは異なり、磁束制御部材28に、幅方向に複数のスリット28aが形成されている。
これにより、図6に示すように、磁束発生部24によって磁束制御部材28が電磁誘導加熱されたときに流れる渦電流Xが、磁束制御部材28の表面全域を周回するように形成されるのではなくて、スリット28aに区切られた小さな幅の領域内で周回するように形成されることになる。このように渦電流Xを小さく形成させることで、渦電流による加熱損失が減ぜられて、磁束制御部材28の加熱効率を高めることができる。
Here, referring to FIG. 6, the fixing
Thus, as shown in FIG. 6, the eddy current X that flows when the magnetic
なお、本実施の形態4において、図7に示すように、磁束制御部材28を、幅方向に複数に分割して形成することもできる。すなわち、磁束制御部材28を、幅方向に複数(図7の例では、7つである。)に分割された分割磁束制御部28bで構成することもできる。
このように構成した場合であっても、図7に示すように、磁束発生部24によって磁束制御部材28が電磁誘導加熱されたときに流れる渦電流Xが、磁束制御部材28の表面全域を周回するように形成されるのではなくて、分割磁束制御部28bごとに小さな幅の領域内で周回するように形成されることになるため、渦電流による加熱損失が減ぜられて、磁束制御部材28の加熱効率を高めることができる。
なお、図7の例において、隣接する分割磁束制御部28bと分割磁束制御部28bとの間に絶縁性部材を設けて接続して、磁束制御部材28全体を1つの部材として構成することもできる。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, the magnetic
Even in such a case, as shown in FIG. 7, the eddy current X flowing when the magnetic
In the example of FIG. 7, the entire magnetic
以上説明したように、本実施の形態4においても、前記各実施の形態と同様に、定着ベルト20(定着部材)に接触して定着ベルト20を加熱する加熱ローラ22と、磁束発生部24との間に加熱ローラ22を介在するように加熱ローラ22の内周面の周方向の一部に対向する磁束制御部材28と、磁束発生部24から発生されて加熱ローラ22を透過した磁束が磁束制御部材28を透過したときにその磁束を遮蔽する磁束遮蔽部材29と、を設けている。これにより、磁束制御部材28のコストが比較的低くて、定着ベルト20が磨耗劣化する不具合や定着ベルト20に加熱ムラが生じてしまう不具合を発生しにくくすることができる。
As described above, also in the fourth embodiment, the
実施の形態5.
図8〜図10にて、この発明の実施の形態5について詳細に説明する。
図8は、実施の形態5における定着装置19の要部を示す構成図であって、前記実施の形態2における図3に相当する図である。また、図9は変形例としての定着装置19の要部を示す構成図であって、図10はさらに別の変形例としての定着装置19を示す構成図である。
本実施の形態5における定着装置19は、磁束制御部材28及び磁束遮蔽部材29が定着ベルト20の外周面側に対向するように配設されている点などが、前記実施の形態1のものとは相違する。
Embodiment 5. FIG.
A fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a main part of the fixing
The fixing
本実施の形態5における定着装置19も、前記各実施の形態のものと同様に、磁束発生部24、定着ベルト20(定着部材)、加熱ローラ22、定着補助ローラ21、加圧ローラ30(加圧部材)、磁束制御部材28、磁束遮蔽部材29、等で構成されている。
In the fixing
ここで、図8を参照して、本実施の形態5における定着装置19は、前記実施の形態1のものとは異なり、磁束制御部材28(及び、磁束遮蔽部材29)が磁束発生部24との間に加熱ローラ22を介在するように加熱ローラ22の外周面の周方向の一部に対向していて、加熱ローラ22の外周面の形状に沿うように略円弧状の断面形状を有するように形成されている。すなわち、磁束制御部材28と磁束遮蔽部材29とは加熱ローラ22の外周面側に固設されて、磁束発生部24は加熱ローラ22の内周面側に固設されている。
このように構成された場合であっても、前記実施の形態1のものとほぼ同様の効果を得ることができる。
Here, referring to FIG. 8, the fixing
Even when configured in this manner, substantially the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
また、前記実施の形態1における定着装置19の変形例として、図9に示すように、1つの略半円筒状の磁束制御部材28及び磁束遮蔽部材29の代わりに、複数の略直方体状の磁束制御部材28及び磁束遮蔽部材29を周方向に並設することもできる。
このように構成された場合であっても、前記実施の形態1のものとほぼ同様の効果を得ることができる。特に、略直方体状の磁束制御部材28及び磁束遮蔽部材29は非常に単純な形状であるため、これらの製造コスト(加工コスト)をさらに低くすることができる。
As a modification of the fixing
Even when configured in this manner, substantially the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In particular, since the substantially rectangular parallelepiped magnetic
また、前記実施の形態1における定着装置19の変形例として、図10に示すように、定着部材として定着ベルト20を用いる代わりに、定着部材として定着ローラ23を用いることもできる。この定着ローラ23は、前記実施の形態1における加熱ローラ22の外周面に定着部材としての層が形成されたものであって、定着部材と加熱ローラとが一体化されたものである。
詳しくは、定着ローラ23は、中空構造からなるローラ部材であって、SUS304などの非磁性材料で形成された円筒体(前記実施の形態1における加熱ローラ22に対応する部分であって、定着ベルト20のベース層としても機能する部分である。)上に、弾性層と離型層とが積層されている(前記実施の形態1における定着ベルト20に対応する部分である。)。そして、定着ローラ23の内周面側には略半円筒状の磁束制御部材28及び磁束遮蔽部材29が設置されており、定着ローラ23の外周面側には磁束発生部24が設置されている。
そして、不図示の駆動モータによって、定着ローラ23が図10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、定着ローラ23は、磁束発生部24との対向位置で、磁束発生部24から発生される磁束によって電磁誘導加熱されて、加圧ローラ30とのニップ部(定着ニップ)の位置で記録媒体P上のトナー像Tを加熱・溶融して定着することになる。
このように構成された場合であっても、前記実施の形態1のものとほぼ同様の効果を得ることができる。
As a modification of the fixing
Specifically, the fixing
When the fixing
Even when configured in this manner, substantially the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
以上説明したように、本実施の形態5においても、定着ベルト20に接触して定着ベルト20を加熱する加熱ローラ22(又は、定着部材と加熱ローラとが一体化された定着ローラ23)と、磁束発生部24との間に加熱ローラ22を介在するように加熱ローラ22の外周面(又は、内周面)の周方向の一部に対向する磁束制御部材28と、磁束発生部24から発生されて加熱ローラ22を透過した磁束が磁束制御部材28を透過したときにその磁束を遮蔽する磁束遮蔽部材29と、を設けている。これにより、磁束制御部材28のコストが比較的低くて、定着ベルト20が磨耗劣化する不具合や定着ベルト20に加熱ムラが生じてしまう不具合を発生しにくくすることができる。
As described above, also in the fifth embodiment, the
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and within the scope of the technical idea of the present invention, the embodiments can be modified as appropriate in addition to those suggested in the embodiments. Is clear. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above embodiments, and can be set to a number, position, shape, and the like that are suitable for carrying out the present invention.
なお、本願明細書等において、「幅方向」とは、記録媒体Pの搬送方向に直交する方向であって、加熱ローラの回転軸方向に一致する方向であるものと定義する。 In the present specification and the like, the “width direction” is defined as a direction orthogonal to the conveyance direction of the recording medium P and a direction that coincides with the rotation axis direction of the heating roller.
1 画像形成装置(画像形成装置本体)、
19 定着装置、
20 定着ベルト(定着部材)、
21 定着補助ローラ(ローラ部材)、
22 加熱ローラ(ローラ部材)、
23 定着ローラ(定着部材、加熱ローラ)、
24 磁束発生部(誘導加熱部)、
28 磁束制御部材、
28A 第1磁束制御部材、 28B 第2磁束制御部材、
28A1、28B1 通紙部、 28A2、28B2 非通紙部、
28a スリット、
28b 分割磁束制御部、
29 磁束遮蔽部材、
30 加圧ローラ(加圧部材)、 P 記録媒体。
1 image forming apparatus (image forming apparatus main body),
19 fixing device,
20 fixing belt (fixing member),
21 Fixing auxiliary roller (roller member),
22 Heating roller (roller member),
23 fixing roller (fixing member, heating roller),
24 Magnetic flux generation part (induction heating part),
28 magnetic flux control member,
28A first magnetic flux control member, 28B second magnetic flux control member,
28A1, 28B1 Paper passing part, 28A2, 28B2 Non-paper passing part,
28a slit,
28b split magnetic flux control unit,
29 magnetic flux shielding member,
30 Pressure roller (pressure member), P recording medium.
Claims (10)
磁束を発生させる磁束発生部と、
中空構造からなり、前記定着部材に接触するとともに、所定方向に回転して、前記磁束発生部から発生される前記磁束によって直接的又は間接的に加熱されて前記定着部材を加熱する加熱ローラと、
前記磁束発生部との間に前記加熱ローラを介在するように前記加熱ローラの内周面又は外周面の周方向の一部に対向して、前記磁束発生部から発生されて前記加熱ローラを透過した前記磁束の流路を可変できるように形成された磁束制御部材と、
前記加熱ローラとの間に前記磁束制御部材を介在するように前記磁束制御部材に対向して、前記磁束発生部から発生されて前記加熱ローラを透過した前記磁束が前記磁束制御部材を透過したときに当該磁束を遮蔽する磁束遮蔽部材と、
を備え、
前記磁束制御部材は、
キューリー温度の異なる複数の磁束制御部材が周方向に並設されたものであって、
装置の立ち上げ時にはキューリー温度の高い磁束制御部材が前記加熱ローラを介して前記磁束発生部に対向して、装置の立ち上げ後にはキューリー温度の低い磁束制御部材が前記加熱ローラを介して前記磁束発生部に対向するように、周方向に移動可能に構成されたことを特徴とする定着装置。 A fixing member that forms a nip portion between which the recording medium is conveyed and a pressure member, travels in a predetermined direction, heats the toner image, and fixes the toner image to the recording medium;
A magnetic flux generator for generating magnetic flux,
A heating roller that has a hollow structure, contacts the fixing member, rotates in a predetermined direction, and is heated directly or indirectly by the magnetic flux generated from the magnetic flux generation unit to heat the fixing member;
It is generated from the magnetic flux generator and passes through the heating roller so as to face a part of the inner circumferential surface or outer circumferential surface of the heating roller so that the heating roller is interposed between the magnetic flux generator and the magnetic flux generator. A magnetic flux control member formed so that the flow path of the magnetic flux can be varied;
When the magnetic flux generated from the magnetic flux generator and transmitted through the heating roller is transmitted through the magnetic flux control member so as to face the magnetic flux control member so that the magnetic flux control member is interposed between the magnetic roller and the heating roller. A magnetic flux shielding member that shields the magnetic flux;
Equipped with a,
The magnetic flux control member is
A plurality of magnetic flux control members having different Curie temperatures are arranged in the circumferential direction,
When the apparatus is started up, a magnetic flux control member having a high Curie temperature is opposed to the magnetic flux generation part via the heating roller, and after the apparatus is started up, a magnetic flux control member having a low Curie temperature is passed through the heating roller through the heating roller. A fixing device configured to be movable in a circumferential direction so as to face a generation unit .
磁束を発生させる磁束発生部と、A magnetic flux generator for generating magnetic flux,
中空構造からなり、前記定着部材に接触するとともに、所定方向に回転して、前記磁束発生部から発生される前記磁束によって直接的又は間接的に加熱されて前記定着部材を加熱する加熱ローラと、A heating roller that has a hollow structure, contacts the fixing member, rotates in a predetermined direction, and is heated directly or indirectly by the magnetic flux generated from the magnetic flux generation unit to heat the fixing member;
前記磁束発生部との間に前記加熱ローラを介在するように前記加熱ローラの内周面又は外周面の周方向の一部に対向して、前記磁束発生部から発生されて前記加熱ローラを透過した前記磁束の流路を可変できるように形成された磁束制御部材と、It is generated from the magnetic flux generator and passes through the heating roller so as to face a part of the inner circumferential surface or outer circumferential surface of the heating roller so that the heating roller is interposed between the magnetic flux generator and the magnetic flux generator. A magnetic flux control member formed so that the flow path of the magnetic flux can be varied;
前記加熱ローラとの間に前記磁束制御部材を介在するように前記磁束制御部材に対向して、前記磁束発生部から発生されて前記加熱ローラを透過した前記磁束が前記磁束制御部材を透過したときに当該磁束を遮蔽する磁束遮蔽部材と、When the magnetic flux generated from the magnetic flux generator and transmitted through the heating roller is transmitted through the magnetic flux control member so as to face the magnetic flux control member so that the magnetic flux control member is interposed between the magnetic roller and the heating roller. A magnetic flux shielding member that shields the magnetic flux;
を備え、With
前記磁束制御部材は、The magnetic flux control member is
キューリー温度が同等であって幅方向の長さが異なる複数の磁束制御部材が周方向に並設されたものであって、A plurality of magnetic flux control members having the same Curie temperature and different lengths in the width direction are arranged in parallel in the circumferential direction,
前記ニップ部に搬送される記録媒体の幅方向のサイズに対応した幅方向の長さの磁束制御部材が前記加熱ローラを介して前記磁束発生部に対向するように、周方向に移動可能に構成されたことを特徴とする定着装置。A magnetic flux control member having a length in the width direction corresponding to the size in the width direction of the recording medium conveyed to the nip portion is configured to be movable in the circumferential direction so as to face the magnetic flux generation portion via the heating roller. A fixing device characterized by that.
磁束を発生させる磁束発生部と、
中空構造からなり、前記定着部材に接触するとともに、所定方向に回転して、前記磁束発生部から発生される前記磁束によって直接的又は間接的に加熱されて前記定着部材を加熱する加熱ローラと、
前記磁束発生部との間に前記加熱ローラを介在するように前記加熱ローラの内周面又は外周面の周方向の一部に対向して、前記磁束発生部から発生されて前記加熱ローラを透過した前記磁束の流路を可変できるように形成された磁束制御部材と、
前記加熱ローラとの間に前記磁束制御部材を介在するように前記磁束制御部材に対向して、前記磁束発生部から発生されて前記加熱ローラを透過した前記磁束が前記磁束制御部材を透過したときに当該磁束を遮蔽する磁束遮蔽部材と、
を備え、
前記磁束遮蔽部材は、装置の立ち上げ時に、それ以外のときに接触状態にあった前記磁束制御部材から離間するように移動するか、又は、それ以外のときに非接触状態にあった前記磁束制御部材との離間距離が大きくなるように移動することを特徴とする定着装置。 A fixing member that forms a nip portion between which the recording medium is conveyed and a pressure member, travels in a predetermined direction, heats the toner image, and fixes the toner image to the recording medium;
A magnetic flux generator for generating magnetic flux,
A heating roller that has a hollow structure, contacts the fixing member, rotates in a predetermined direction, and is heated directly or indirectly by the magnetic flux generated from the magnetic flux generation unit to heat the fixing member;
It is generated from the magnetic flux generator and passes through the heating roller so as to face a part of the inner circumferential surface or outer circumferential surface of the heating roller so that the heating roller is interposed between the magnetic flux generator and the magnetic flux generator. A magnetic flux control member formed so that the flow path of the magnetic flux can be varied;
When the magnetic flux generated from the magnetic flux generator and transmitted through the heating roller is transmitted through the magnetic flux control member so as to face the magnetic flux control member so that the magnetic flux control member is interposed between the magnetic roller and the heating roller. A magnetic flux shielding member that shields the magnetic flux;
With
The magnetic flux shielding member moves away from the magnetic flux control member that is in a contact state at other times when the apparatus is started up, or the magnetic flux that is in a non-contact state at other times. A fixing device which moves so as to increase a separation distance from a control member .
前記定着部材は、少なくとも前記加熱ローラと前記定着補助ローラとを含む複数のローラ部材によって張架された定着ベルトであることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の定着装置。 A fixing auxiliary roller that presses against the pressure member via the fixing member to form the nip portion;
The fixing device according to claim 1, wherein the fixing member is a fixing belt stretched by a plurality of roller members including at least the heating roller and the fixing auxiliary roller. .
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