JP7214408B2 - 画像加熱装置及び回転体 - Google Patents
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Description
また、本発明に係る画像加熱装置は、周囲を絶縁処理した筒状の分割発熱体を複数備える筒状の回転体であって、複数の前記分割発熱体が、前記回転体の長手方向で隣りにある前記分割発熱体に対して一部が前記回転体の径方向に重なるように前記長手方向に並んで配置された回転体と、前記回転体に対向する対向体と、前記回転体の内部空間に配置され、前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、前記回転体の内部空間に配置され、交流電流を流すことで前記回転体の回転軸方向に交番磁場を形成し、前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせ前記分割発熱体を発熱させる磁場発生手段と、を有し、複数の前記分割発熱体の発熱により前記ニップ部で記録材に担持されたトナー画像を記録材に定着させる画像加熱装置であって、前記回転体は、複数の前記分割発熱体に対して径方向に重ねられ前記回転体の前記長手方向に亘り、かつ全周に亘って配置されている熱伝導層を備え、前記熱伝導層は、熱伝導フィラーを混合した樹脂で形成された絶縁性の層であり、熱伝導率が3W/mk以上であることを特徴とする。
また、本発明に係る回転体は、筒状の回転体であって、前記回転体の長手方向において電気的に分割された筒状の複数の分割発熱体を備える回転体と、前記回転体に対向する対向体と、前記回転体の内部空間に配置され、前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、前記回転体の内部空間に配置され、交流電流を流すことで前記回転体の回転軸方向に交番磁場を形成し、前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせ前記分割発熱体を発熱させる磁場発生手段と、を有し、複数の前記分割発熱体の発熱により前記ニップ部で記録材に担持されたトナー画像を記録材に定着させる画像加熱装置に用いられる前記回転体であって、前記回転体は、複数の前記分割発熱体に対して径方向に重ねられ前記回転体の前記長手方向に亘り、かつ全周に亘って配置されている熱伝導層を備え、前記熱伝導層は、熱伝導フィラーを混合した樹脂で形成された絶縁性の層であり、熱伝導率が3W/mk以上であることを特徴とする。
また、本発明に係る回転体は、周囲を絶縁処理した筒状の分割発熱体を複数備える筒状の回転体であって、複数の前記分割発熱体が、前記回転体の長手方向で隣りにある前記分割発熱体に対して一部が前記回転体の径方向に重なるように前記長手方向に並んで配置された回転体と、前記回転体に対向する対向体と、前記回転体の内部空間に配置され、前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、前記回転体の内部空間に配置され、交流電流を流すことで前記回転体の回転軸方向に交番磁場を形成し、前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせ前記分割発熱体を発熱させる磁場発生手段と、を有し、複数の前記分割発熱体の発熱により前記ニップ部で記録材に担持されたトナー画像を記録材に定着させる画像加熱装置に用いられる前記回転体であって、前記回転体は、複数の前記分割発熱体に対して径方向に重ねられ前記回転体の前記長手方向に亘り、かつ全周に亘って配置されている熱伝導層を備え、前記熱伝導層は、熱伝導フィラーを混合した樹脂で形成された絶縁性の層であり、熱伝導率が3W/mk以上であることを特徴とする。
(画像形成装置)
図2は、本発明の実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置Bを搭載した画像形成装置(電子写真記録技術を用いたモノクロプリンタ)100の断面図である。画像形成装置100において、記録材(記録媒体、記録紙)Pにトナー画像を形成する画像形成部Aは、像担持体としての感光ドラム101と、帯電部材102と、レーザスキャナ103と、現像器104と、を有している。更に画像形成部Aは、感光ドラムをクリーニングするクリーナ109と、転写部材108と、を有している。以上の画像形成部Aの動作は周知であるので、詳細な説明は割愛する。
1)概略構成
図3は、本発明の実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置Bの概略断面図である。ここで、定着装置Bを構成する部材に関し、長手方向とは記録材Pの搬送方向および記録材Pの厚さ方向に直交する方向である。また、短手方向とは記録材Pの搬送方向で、長手方向に直交する方向である。
定着装置Bは、画像形成装置100の画像形成動作が開始されると、所定のタイミングに合わせて、定着フィルム1を電磁誘導加熱するとともに、不図示の駆動手段により、加圧ローラ7を矢印K方向(図3)に回転駆動する。定着フィルム1は、ニップ部Nにおける摩擦力で加圧ローラ7の回転力が作用して、従動回転状態になる。
図5(a)は定着フィルム1の電流(誘導電流)と磁場を表わした短手方向(X方向)の断面模式図であり、図5(b)は定着フィルム1の電流と磁場を表わした長手方向(Y方向)の模式図である。図5(a)は、発熱層1bの中心からコア2と励磁コイル3と発熱層1bを同心円状に配置したものである。図中、Y軸方向について、紙面奥行き方向に向かう矢印磁力線をBin(丸印の中に×印)で模擬し、紙面手前方向に向かう矢印磁力線をBout(丸印の中に黒丸印)で模擬している。
t:発熱層厚み
f:周波数
Bm:最大磁束密度
ρ:抵抗率
ke:比例定数
なお、磁性コア2より生じる磁力線は、定着フィルム1の回転軸と平行(長手方向)に生じるため、周回電流Jは、軸方向と直交する方向に流れる。したがって、発熱層1bを長手方向に電気的に分割した分割発熱体1b1のそれぞれに周回電流が流れる。
図6は、発熱層に破損を有する場合に、破損部端部で定着フィルム1が過昇温する現象を説明するための模式図である。図6(a)は、長手方向で発熱層が分割されている定着フィルムを用いた場合、図6(b)は、比較のために長手方向で発熱層が分割されていない定着フィルムを用いた場合の例(比較例)を示してある。そして、それぞれの定着フィルム1に対して、長手方向の一部に破損部「Z2」を設けた場合の電流の流れ方を示している。
発熱層を分割した構成では、分割部が発熱しないため、熱伝導層がない構成の場合、長手方向で温度ムラが発生し、分割部を通過した記録材上の位置と発熱層部を通過した記録材上の位置とで、光沢が異なる画像不良(光沢ムラ)が発生する。一方、本実施形態においては、図1(c)に示す通り、熱伝導層1cを設け、長手方向における分割発熱体による発熱分布を抑制することで光沢ムラの抑制を図っている。その効果を示すため、以下に比較検討を行った結果を示す。
△:軽微に光沢ムラが発生しているレベル
○:光沢ムラが発生していない
表1に示すように、熱伝導層がない比較例1の構成においては、分割部1b2の幅が300μmで、軽微に光沢ムラが発生している。発熱体1b1を積層した比較例2の構成においても、分割部の幅が300μmと500μmで、軽微に光沢ムラが発生している。
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態の定着装置Bは、第1の実施形態の定着フィルム1の発熱層1bの代わりに、周囲を絶縁処理した金属薄層を積層して形成した発熱層11bを用いた、筒状の定着フィルム(筒状の回転体)11を備える。第1の実施形態と同じ構成の、磁性コア2、励磁コイル3、及び加圧ローラ7などの部材の説明は省略する。
△:軽微に光沢ムラが発生しているレベル
○:光沢ムラが発生していないレベル
表2に示すように、熱伝導層がない比較例3の構成においては、ズレLが正の場合には、金属薄層11b1が三層重なっている部分での温度が高くなり、重なっている部分を通過した記録媒体上の光沢が高くなる光沢ムラが発生している。また、ズレLが負の場合には、金属薄層11b1が一層となっている部分での温度が低くなり、光沢が低くなる光沢ムラが発生している。
以下、本発明の第3の実施形態について、図11を用いて説明する。図11(a)は定着フィルム12の短手方向の断面図、図11(b)は定着フィルム12の長手方向の断面図、図11(c)は図11b)の点線部分の拡大図である。本実施形態では、定着フィルム12の基層として、第1の実施形態における基層1aの替りに、熱伝導層を兼ねた熱伝導基層12aを用いる。
上述した実施形態は、本発明の好ましい実施形態ではあるものの、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明に係る画像加熱装置は、上述した定着装置としての使用に限られず、記録材に一旦定着された画像(定着済み画像)あるいは仮定着された画像(半定着画像)の光沢度などを改質する画像改質装置としても有効に使用できる。また、定着フィルムに対向する対向部材(対向体)は、加圧ローラ7に限られずエンドレスベルトであってもよい。
Claims (8)
- 筒状の回転体であって、前記回転体の長手方向において電気的に分割された筒状の複数の分割発熱体を備える回転体と、
前記回転体に対向する対向体と、
前記回転体の内部空間に配置され、前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記回転体の内部空間に配置され、交流電流を流すことで前記回転体の回転軸方向に交番磁場を形成し、前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせ前記分割発熱体を発熱させる磁場発生手段と、を有し、複数の前記分割発熱体の発熱により前記ニップ部で記録材に担持されたトナー画像を記録材に定着させる画像加熱装置であって、
前記回転体は、複数の前記分割発熱体に対して径方向に重ねられ前記回転体の前記長手方向に亘り、かつ全周に亘って配置されている熱伝導層を備え、
前記熱伝導層は、熱伝導フィラーを混合した樹脂で形成された絶縁性の層であり、熱伝導率が3W/mk以上であることを特徴とする画像加熱装置。 - 周囲を絶縁処理した筒状の分割発熱体を複数備える筒状の回転体であって、複数の前記分割発熱体が、前記回転体の長手方向で隣りにある前記分割発熱体に対して一部が前記回転体の径方向に重なるように前記長手方向に並んで配置された回転体と、
前記回転体に対向する対向体と、
前記回転体の内部空間に配置され、前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記回転体の内部空間に配置され、交流電流を流すことで前記回転体の回転軸方向に交番磁場を形成し、前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせ前記分割発熱体を発熱させる磁場発生手段と、
を有し、複数の前記分割発熱体の発熱により前記ニップ部で記録材に担持されたトナー画像を記録材に定着させる画像加熱装置であって、
前記回転体は、複数の前記分割発熱体に対して径方向に重ねられ前記回転体の前記長手方向に亘り、かつ全周に亘って配置されている熱伝導層を備え、
前記熱伝導層は、熱伝導フィラーを混合した樹脂で形成された絶縁性の層であり、熱伝導率が3W/mk以上であることを特徴とする画像加熱装置。 - 前記回転体は、複数の前記分割発熱体を回転軸方向において電気的に分割している分割部を備え、
前記分割部は、前記熱伝導層を形成している部材と同じ部材で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像加熱装置。 - 前記回転体の前記径方向において前記熱伝導層が複数の前記分割発熱体に対して内側にのみ重ねられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像加熱装置。
- 筒状の回転体であって、前記回転体の長手方向において電気的に分割された筒状の複数の分割発熱体を備える回転体と、
前記回転体に対向する対向体と、
前記回転体の内部空間に配置され、前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記回転体の内部空間に配置され、交流電流を流すことで前記回転体の回転軸方向に交番磁場を形成し、前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせ前記分割発熱体を発熱させる磁場発生手段と、
を有し、複数の前記分割発熱体の発熱により前記ニップ部で記録材に担持されたトナー画像を記録材に定着させる画像加熱装置に用いられる前記回転体であって、
前記回転体は、複数の前記分割発熱体に対して径方向に重ねられ前記回転体の前記長手方向に亘り、かつ全周に亘って配置されている熱伝導層を備え、
前記熱伝導層は、熱伝導フィラーを混合した樹脂で形成された絶縁性の層であり、熱伝導率が3W/mk以上であることを特徴とする回転体。 - 周囲を絶縁処理した筒状の分割発熱体を複数備える筒状の回転体であって、複数の前記分割発熱体が、前記回転体の長手方向で隣りにある前記分割発熱体に対して一部が前記回転体の径方向に重なるように前記長手方向に並んで配置された回転体と、
前記回転体に対向する対向体と、
前記回転体の内部空間に配置され、前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記回転体の内部空間に配置され、交流電流を流すことで前記回転体の回転軸方向に交番磁場を形成し、前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせ前記分割発熱体を発熱させる磁場発生手段と、
を有し、複数の前記分割発熱体の発熱により前記ニップ部で記録材に担持されたトナー画像を記録材に定着させる画像加熱装置に用いられる前記回転体であって、
前記回転体は、複数の前記分割発熱体に対して径方向に重ねられ前記回転体の前記長手方向に亘り、かつ全周に亘って配置されている熱伝導層を備え、
前記熱伝導層は、熱伝導フィラーを混合した樹脂で形成された絶縁性の層であり、熱伝導率が3W/mk以上であることを特徴とする回転体。 - 前記回転体は、複数の前記分割発熱体を回転軸方向において電気的に分割している分割部を備え、
前記分割部は、前記熱伝導層を形成している部材と同じ部材で形成されていることを特徴とする請求項5に記載の回転体。 - 前記径方向において前記熱伝導層が複数の前記分割発熱体に対して内側にのみ重ねられていることを特徴とする請求項5又は6に記載の回転体。
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