JP2007256333A - Induction heating fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置、特に誘導加熱式定着装置と、かかる誘導加熱式定着装置を用いる画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and more particularly to an induction heating type fixing device and an image forming apparatus using such an induction heating type fixing device.
従来から複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立上り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たものが多く用いられている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, an apparatus using an electromagnetic induction heating type fixing device is often used for the purpose of reducing the rise time of the apparatus and saving energy (for example, patents). Reference 1).
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部材(文献1では発熱ローラ)、定着補助ローラ(定着ローラ)を有し、発熱部材と定着補助ローラとによって張架された定着ベルト、発熱部材に定着ベルトを介して対向する誘導コイル部、定着補助ローラに定着ベルトを介して対向する加圧ローラ、等で構成される。 In Patent Document 1, etc., an electromagnetic induction heating type fixing device has a heat generating member (heat generating roller in Reference 1) and a fixing auxiliary roller (fixing roller), and a fixing belt stretched between the heat generating member and the fixing auxiliary roller, An induction coil portion that faces the heat generating member via the fixing belt, a pressure roller that faces the fixing auxiliary roller via the fixing belt, and the like.
誘導コイル部は、幅方向(記録媒体の搬送方向に直交する方向である)に延設された誘導コイル部(または励磁コイルと称す)や、誘導コイル部に対向するコア等で構成される。 The induction coil unit includes an induction coil unit (or an excitation coil) that extends in the width direction (a direction orthogonal to the conveyance direction of the recording medium), a core that faces the induction coil unit, and the like.
そして、定着ベルトは、誘導コイル部との対向位置で加熱される。加熱された定着ベルトは、定着補助ローラおよび加圧ローラの位置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、誘導コイル部に高周波の交番電流を流すことで、誘導コイル部の周囲に磁界が形成されて、発熱部材表面近傍に渦電流が生じる。発熱部材に渦電流が生じると、発熱部材自身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発熱部材に巻装された定着ベルトが加熱される。 The fixing belt is heated at a position facing the induction coil unit. The heated fixing belt heats and fixes the toner image on the recording medium conveyed to the positions of the auxiliary fixing roller and the pressure roller. Specifically, when a high-frequency alternating current is passed through the induction coil portion, a magnetic field is formed around the induction coil portion, and an eddy current is generated near the surface of the heating member. When an eddy current is generated in the heat generating member, Joule heat is generated by the electric resistance of the heat generating member itself. The fixing belt wound around the heat generating member is heated by the Joule heat.
このような電磁誘導加熱方式の定着装置は、少ないエネルギー消費で、かつ、短い立上り時間にて、定着ベルトの表面温度(定着温度)を所望の温度まで昇温できるものとして知られている。 Such an electromagnetic induction heating type fixing device is known as being capable of raising the surface temperature (fixing temperature) of the fixing belt to a desired temperature with a small energy consumption and a short rise time.
一方、特許文献2等には、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置であって、基層と発熱層とを備えた定着ベルトを用いる技術が開示されている。ここで、定着ベルトの基層は、比透磁率が2以上となるように形成されている。また、定着ベルトの発熱層は、比透磁率が2以下であり、層厚が電磁誘導によって励磁されたときの浸透深さよりも小さくなるように形成されている。この技術は、定着ベルトにおける発熱効率を向上することを目的としたものである。 On the other hand, Patent Document 2 and the like disclose a technique using a fixing belt using an electromagnetic induction heating method and including a base layer and a heat generating layer. Here, the base layer of the fixing belt is formed so as to have a relative permeability of 2 or more. The heat generating layer of the fixing belt has a relative permeability of 2 or less, and is formed so that the layer thickness is smaller than the penetration depth when excited by electromagnetic induction. This technique aims to improve the heat generation efficiency of the fixing belt.
また、特許文献3等には、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置であって、キューリー点を有する磁性層でなる発熱部材(定着部材)を用いる技術が開示されている。ここで、発熱部材の磁性層は、その温度がキューリー点以上となったときの発熱量が通常温度で励磁されたときの発熱量の1/2となるように形成されている。この技術は定着部材における過昇温を抑止することを目的としたものである。 Patent Document 3 and the like disclose a technique using a heat generating member (fixing member) made of a magnetic layer having a Curie point, which is a fixing device using an electromagnetic induction heating method. Here, the magnetic layer of the heat generating member is formed so that the amount of heat generated when the temperature becomes equal to or higher than the Curie point is ½ of the amount of heat generated when excited at the normal temperature. This technique is intended to suppress overheating of the fixing member.
また、特許文献4等には、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置であって、誘導加熱部のコア部(磁性体コア)のキューリー点を幅方向で調整する技術が開示されている。詳しくは、幅方向両端部におけるコア部のキューリー点が、幅方向中央部のキューリー点に比べて小さくなるように形成している。この技術は小サイズの記録媒体を通紙した場合に定着ベルトの幅方向両端部に生じる昇温を抑止することを目的としたものである。 Patent Document 4 and the like disclose a fixing device that uses an electromagnetic induction heating method and adjusts the Curie point of the core portion (magnetic core) of the induction heating portion in the width direction. Specifically, the curie point of the core part at both ends in the width direction is formed to be smaller than the curie point at the center part in the width direction. This technique is intended to suppress the temperature rise that occurs at both ends in the width direction of the fixing belt when a small-size recording medium is passed.
上述した従来の定着装置では、小サイズの記録媒体を連続的に定着した場合や、紙詰まり等により装置が突発的に駆動停止した場合に、定着ベルトの一部又は全部が過昇温することがあった。 In the conventional fixing device described above, when a small-sized recording medium is continuously fixed, or when the device suddenly stops driving due to a paper jam or the like, a part or all of the fixing belt overheats. was there.
詳しくは、次の通りである。 Details are as follows.
一般的な画像形成装置は、幅方向のサイズが異なる数種類の記録媒体に対して、画像形成ができるように構成されている。ここで、幅方向サイズの異なる記録媒体とは、JIS寸法のA列やB列における種々の定形サイズの記録媒体の他に、不定形サイズの記録媒体も含まれる。また、同一サイズ(例えば、A4サイズである。)の記録媒体であっても、長手方向を搬送方向にした場合と、短手方向(長手方向に直交する方向である。)を搬送方向にした場合とでは、幅方向サイズの異なる記録媒体を扱っていることになる。 A general image forming apparatus is configured to form an image on several types of recording media having different sizes in the width direction. Here, the recording media having different sizes in the width direction include recording media of irregular sizes in addition to recording media of various regular sizes in the A and B rows of JIS dimensions. Even in the case of recording media of the same size (for example, A4 size), the transport direction is the short direction (the direction perpendicular to the longitudinal direction) when the longitudinal direction is the transport direction. In some cases, recording media having different sizes in the width direction are handled.
このような幅方向サイズの異なる記録媒体を定着装置で定着する場合には、記録媒体の幅方向サイズに応じて、定着ベルトの幅方向の熱分布が変動して、温度ムラが生じてしまう場合があった。例えば、幅方向サイズの小さな記録媒体を通紙して定着する場合には、その記録媒体の幅方向サイズに対応する定着ベルトの位置(通紙領域である。)では熱が多く奪われて、その他の位置(非通紙領域である。)に比べて定着温度が低くなる。このような現象は、幅方向サイズの小さな記録媒体を連続的に通紙するような場合に、特に顕著になる。 When fixing such a recording medium having a different size in the width direction with the fixing device, the heat distribution in the width direction of the fixing belt fluctuates according to the width direction size of the recording medium, resulting in temperature unevenness. was there. For example, when fixing by passing a recording medium having a small size in the width direction, a lot of heat is taken away at the position of the fixing belt corresponding to the size in the width direction of the recording medium (the paper passing area). The fixing temperature is lower than at other positions (non-sheet passing area). Such a phenomenon becomes particularly prominent when a recording medium having a small size in the width direction is continuously fed.
したがって、定着ベルトの幅方向中央部の定着温度を基準として定着ベルトの幅方向全域の定着温度を制御しようとすると、定着ベルトの幅方向中央部の定着温度は所望の温度に制御できるものの、幅方向両端部の定着温度が上昇(過昇温)してしまうことになる。このように、定着ベルトの幅方向両端部の定着温度が上昇した状態で、幅方向サイズの大きな記録媒体を定着すると、温度上昇位置に対応した記録媒体上にホットオフセットが発生してしまう。さらに、幅方向両端部の定着温度が定着ベルトの耐熱温度を超えた場合には、定着ベルトに熱的破損が生じることも考えられる。 Therefore, when trying to control the fixing temperature in the entire width direction of the fixing belt with reference to the fixing temperature in the center portion in the width direction of the fixing belt, the fixing temperature in the center portion in the width direction of the fixing belt can be controlled to a desired temperature. The fixing temperature at both ends in the direction will rise (overheated). As described above, when a large recording medium in the width direction is fixed in a state where the fixing temperature at both ends in the width direction of the fixing belt is increased, a hot offset occurs on the recording medium corresponding to the temperature increase position. Furthermore, when the fixing temperature at both ends in the width direction exceeds the heat resistance temperature of the fixing belt, it is considered that the fixing belt is thermally damaged.
これに対して、定着ベルトの幅方向両端部の定着温度を基準として定着ベルトの幅方向全域の定着温度を制御しようとすると、定着ベルトの幅方向両端部の定着温度は所望の温度に制御できるものの、幅方向中央部の定着温度が下降してしまうことになる。このように、定着ベルトの幅方向中央部の定着温度が下降した状態で記録媒体を定着すると、温度下降位置に対応した記録媒体上にコールドオフセットが発生してしまう。 On the other hand, if it is attempted to control the fixing temperature in the entire width direction of the fixing belt based on the fixing temperature at both ends in the width direction of the fixing belt, the fixing temperature at both ends in the width direction of the fixing belt can be controlled to a desired temperature. However, the fixing temperature at the center in the width direction is lowered. As described above, when the recording medium is fixed in a state where the fixing temperature at the center portion in the width direction of the fixing belt is lowered, a cold offset occurs on the recording medium corresponding to the temperature lowered position.
また、画像形成装置内の搬送経路中に紙詰まり(ジャム)が発生した場合等には、定着装置における駆動が突発的に停止される。このような場合には、誘導加熱部への通電が遮断されるまでの僅かな時間に、誘導加熱部に対向する定着ベルトの部分が瞬時に過昇温してしまう。これによって、定着ベルトや誘導加熱部の誘導コイル部等の構成部材に熱的破損が生じることも考えられる。 Further, when a paper jam (jam) occurs in the conveyance path in the image forming apparatus, the driving of the fixing device is suddenly stopped. In such a case, the portion of the fixing belt facing the induction heating unit instantaneously overheats in a short time until the energization to the induction heating unit is cut off. As a result, it is also conceivable that the structural members such as the fixing belt and the induction coil section of the induction heating section are thermally damaged.
一方、上述の特許文献2等の技術は、定着ベルトにおける基層及び発熱層の比透磁率や層厚を適正化することで、定着ベルトにおける発熱効率を向上させるものである。したがって、上述の定着ベルトの過昇温を抑止する効果は期待できない。 On the other hand, the technique disclosed in Patent Document 2 described above improves the heat generation efficiency of the fixing belt by optimizing the relative permeability and the layer thickness of the base layer and the heat generation layer of the fixing belt. Therefore, the effect of suppressing the excessive temperature increase of the fixing belt cannot be expected.
また、上述の特許文献3等の技術は、定着部材の磁性層に所定のキューリー点を設定している。しかし、磁性層の温度がキューリー点以上となったときの発熱量が通常に励磁されたときの発熱量の1/2となるように形成している。しかも、磁性層の温度がキューリー点以上となったときにも、加熱ローラの厚さ全体に渡って電流が流れるように構成しているために、上述の定着ベルトの過昇温を確実に抑止する効果は期待できない。 In the technique disclosed in Patent Document 3 and the like, a predetermined Curie point is set in the magnetic layer of the fixing member. However, the heat generation amount when the temperature of the magnetic layer is equal to or higher than the Curie point is formed to be ½ of the heat generation amount when normally excited. Moreover, since the current flows through the entire thickness of the heating roller even when the temperature of the magnetic layer becomes equal to or higher than the Curie point, it is possible to reliably prevent the above-described overheating of the fixing belt. I cannot expect the effect to do.
また、上述の特許文献4等の技術は、誘導加熱部のコア部のキューリー点を幅方向で調整している。しかし、誘導加熱部によって加熱される定着部材の過昇温は、コア部に過昇温が生じる前に発生するために、上述の定着ベルトの過昇温を直接的に抑止する効果は期待できない。 Moreover, the above-mentioned technologies such as Patent Document 4 adjust the Curie point of the core portion of the induction heating unit in the width direction. However, since the overheating of the fixing member heated by the induction heating unit occurs before the overheating of the core portion occurs, the effect of directly suppressing the overheating of the fixing belt cannot be expected. .
また、前述のキューリー点において所望の定着温度近傍にある場合、キューリー点近傍において磁束による発熱量は徐々に効率低下するので、所望の定着温度近傍に至る時点でなかなか昇温しないことになる。そのことは前述の立上り時間の短縮には大きな課題となり、立上り時間の短縮による省エネルギー化と過昇温防止との両立は達成されないのが現状である。
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、電磁誘導加熱方式の定着工程において、小サイズの記録媒体を連続的に定着した場合や装置が突発的に駆動停止した場合等であっても、過昇温が確実に抑止され、かつ、立上り時間の短縮(省エネルギー化)が可能となる誘導加熱式定着装置および画像形成装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In a fixing process using an electromagnetic induction heating method, when a small-size recording medium is continuously fixed or when the apparatus suddenly stops driving. Even in such cases, it is an object to provide an induction heating type fixing device and an image forming apparatus in which excessive temperature rise is reliably suppressed and the rise time can be shortened (energy saving).
本発明の誘導加熱式定着装置は上記課題を解決するため、請求項1に記載の通り、発熱部材により加熱される定着ベルトを備えた誘導加熱式定着装置において、前記発熱部材として第1の発熱部材と第2の発熱部材とが設けられ、該第1の発熱部材が、前記誘導加熱式定着装置の定着温度より高いキューリー点Tq1を有するとともに、該第2の発熱部材が、該キューリー点Tq1より高いキューリー点Tq2を有し、そして、前記第1の発熱部材と前記第2の発熱部材とから一方を選択して前記定着ベルトを加熱させる発熱部材選択手段を有する誘導加熱式定着装置である。 In order to solve the above-described problem, the induction heating type fixing device of the present invention is the induction heating type fixing device provided with the fixing belt heated by the heat generating member. A first heating member having a Curie point Tq1 higher than the fixing temperature of the induction heating type fixing device, and the second heating member has a Curie point Tq1. An induction heating type fixing device having a higher Curie point Tq2 and having a heat generating member selecting means for selecting one of the first heat generating member and the second heat generating member to heat the fixing belt. .
また、本発明の誘導加熱式定着装置は、請求項2に記載の通り、前記発熱部材の少なくとも一方が、整磁合金から構成されていることを特徴とする。 In addition, the induction heating type fixing device of the present invention is characterized in that at least one of the heat generating members is made of a magnetic shunt alloy.
本発明の誘導加熱式定着装置は上記課題を解決するため、請求項3に記載の通り、請求項1または請求項2に記載の誘導加熱式定着装置において、共に半円筒形形状の前記第1の発熱部材と前記第2の発熱部材とを、1つの円筒状基体の表面に、互いに該円筒状基体の中心軸を180°回転対称の中心として配されてなる加熱用円筒を備えていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the induction heating type fixing device according to the present invention is the induction heating type fixing device according to claim 1 or 2, wherein both the first and second cylinders have a semicylindrical shape. The heating member and the second heating member are provided on a surface of one cylindrical base, and a heating cylinder is provided with the central axis of the cylindrical base being 180 ° rotationally symmetrical to each other. It is characterized by.
また、本発明の誘導加熱式定着装置は、請求項4に記載の通り、請求項3に記載の誘導加熱式定着装置において、前記加熱用円筒をその円筒の軸を回転軸として回転させる加熱用円筒回転手段を前記発熱部材選択手段として有することを特徴とする。 An induction heating type fixing device according to the present invention is the induction heating type fixing device according to claim 3, wherein the heating cylinder rotates about the axis of the cylinder as a rotation axis. A cylindrical rotating means is provided as the heating member selecting means.
また、本発明の誘導加熱式定着装置は、請求項5に記載の通り、請求項3または請求項4に記載の誘導加熱式定着装置において、前記定着ベルトの内面と前記加熱用円筒の外側面とが接触するように配され、そして、前記加熱用円筒の発熱部材を電磁誘導によって加熱するための誘導コイル部が、該加熱用円筒の内部及び外部に設けられているとともに、これら誘導コイル部が、前記円筒状基体と前記定着ベルトとの接触箇所を挟む位置に配置されていることを特徴とする。 An induction heating type fixing device according to the present invention is the induction heating type fixing device according to claim 3 or 4, wherein the inner surface of the fixing belt and the outer surface of the heating cylinder are as described in claim 5. And an induction coil portion for heating the heating member of the heating cylinder by electromagnetic induction is provided inside and outside the heating cylinder, and these induction coil portions Is arranged at a position sandwiching a contact portion between the cylindrical substrate and the fixing belt.
また、本発明の誘導加熱式定着装置は、請求項6に記載の通り、請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載の誘導加熱式定着装置において、前記加熱用円筒の表面が、フッ素系樹脂層で覆われていることを特徴とする。 The induction heating type fixing device of the present invention is the induction heating type fixing device according to any one of claims 3 to 5, wherein the surface of the heating cylinder is as defined in claim 6. It is characterized by being covered with a fluorine resin layer.
また、本発明の誘導加熱式定着装置は、請求項7に記載の通り、請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載の誘導加熱式定着装置において、前記加熱用円筒の表面が、ニッケル層で覆われていることを特徴とする。
The induction heating type fixing device according to the present invention is the induction heating type fixing device according to any one of claims 3 to 5, wherein the surface of the heating cylinder is as defined in
また、本発明の誘導加熱式定着装置は、請求項8に記載の通り、請求項3ないし請求項7のいずれか1項に記載の誘導加熱式定着装置において、前記定着ベルトが、前記加熱用円筒、支持ローラと定着補助ローラとに張架されるとともに、該定着補助ローラは搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに対して該定着ベルトを介して当接するように配設されていることを特徴とする。 An induction heating type fixing device according to the present invention is the induction heating type fixing device according to any one of claims 3 to 7, wherein the fixing belt is used for the heating. The cylinder, the supporting roller and the fixing auxiliary roller are stretched, and the fixing auxiliary roller is disposed so as to come into contact with the pressure roller that presses the conveyed recording medium via the fixing belt. It is characterized by that.
また、本発明の画像形成装置は、請求項9に記載の通り、請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の誘導加熱式定着装置を備えたことを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, an image forming apparatus includes the induction heating type fixing device according to any one of the first to eighth aspects.
本発明の誘導加熱式定着装置によれば、発熱部材として第1の発熱部材と第2の発熱部材とが設けられ、該第1の発熱部材が、前記誘導加熱式定着装置の定着温度より高いキューリー点Tq1を有するとともに、該第2の発熱部材が、該キューリー点Tq1より高いキューリー点Tq2を有し、そして、前記第1の発熱部材と第2の発熱部材とから一方を選択して前記定着ベルトを加熱させる発熱部材選択手段を有する構成を有するため、キューリー点に達した場合に発熱部材におけるジュール熱の発生が制限されるので、これら発熱部材がそれぞれのキューリー点以上の温度とならないために小サイズの記録媒体を連続的に定着した場合や装置が突発的に駆動停止した場合等であっても過昇温が確実に抑止され、その結果、寿命の長い定着装置となる。 According to the induction heating type fixing device of the present invention, the first heat generating member and the second heat generating member are provided as the heat generating members, and the first heat generating member is higher than the fixing temperature of the induction heating type fixing device. The second heat generating member has a Curie point Tq1, and the second heat generating member has a Curie point Tq2 higher than the Curie point Tq1, and one of the first heat generating member and the second heat generating member is selected and Since the heat generating member selection means for heating the fixing belt is provided, since the generation of Joule heat in the heat generating member is limited when the Curie point is reached, the heat generating member does not have a temperature higher than each Curie point. Even when a small-sized recording medium is continuously fixed, or when the device suddenly stops driving, excessive temperature rise is reliably prevented, resulting in long-life fixing. The location.
さらに、請求項2に記載の誘導加熱式定着装置によれば、ニッケル、鉄、クロム、または、それらの合金等の磁性導電性材料を用いることで、その成分比率を変化させることで所望のキューリー点を持つ発熱部材を得ることができる。 Furthermore, according to the induction heating type fixing device according to claim 2, by using a magnetic conductive material such as nickel, iron, chromium, or an alloy thereof, a desired curie can be changed by changing a component ratio thereof. A heat generating member having a point can be obtained.
さらに、請求項3に記載の誘導加熱式定着装置によれば、第1の発熱部材と第2の発熱部材とがユニット化されているので定着装置に取り付けやすい。 Furthermore, according to the induction heating type fixing device of the third aspect, since the first heat generating member and the second heat generating member are unitized, it is easy to attach to the fixing device.
さらに、請求項4に記載の誘導加熱式定着装置によれば、前記発熱部材選択手段が前記加熱用円筒をその円筒の軸を回転軸として回転させる加熱用円筒回転手段となるので加熱用円筒を回転させるだけでも用いる発熱部材を変更することができるでので、機構が極めて単純になるとともに、用いない発熱部材は定着ベルトに接しないようにすることができるのでエネルギーの無駄がなく、さらに省スペース化が可能となる。 Furthermore, according to the induction heating type fixing device according to claim 4, the heating member selecting means becomes a heating cylinder rotating means for rotating the heating cylinder about the axis of the cylinder. Since the heat generating member to be used can be changed simply by rotating it, the mechanism becomes extremely simple, and the heat generating member not in use can be prevented from coming into contact with the fixing belt, so there is no waste of energy and further space saving. Can be realized.
また、請求項5に記載の誘導加熱式定着装置によれば、磁界が、発熱部材にほぼ並行に発生するので、効率よく加熱することができる。また、小型の誘導コイルであっても2つ用いることにより効果的に発熱部材を加熱することができ、その結果、誘導加熱式定着装置をコンパクトなものとすることができる。 According to the induction heating type fixing device of the fifth aspect, since the magnetic field is generated almost in parallel with the heat generating member, it can be heated efficiently. Moreover, even if it is a small induction coil, by using two, a heat generating member can be heated effectively, As a result, an induction heating type fixing device can be made compact.
また、請求項6に記載の誘導加熱式定着装置によれば、発熱部材の防錆効果が得られ、また、円筒状基体表面と定着ベルトとの間の摺動性を具備させることができるので、該円筒状基体と該定着ベルトと摺動する場合に、定着ベルト内面の傷発生が防止され、定着ベルトの高寿命化が可能となる。 In addition, according to the induction heating type fixing device of the sixth aspect, the rust prevention effect of the heat generating member can be obtained, and the slidability between the surface of the cylindrical substrate and the fixing belt can be provided. When the cylindrical substrate and the fixing belt slide, the inner surface of the fixing belt is prevented from being damaged, and the life of the fixing belt can be extended.
さらに、請求項7に記載の誘導加熱式定着装置によれば、発熱部材の防錆効果が得られ、また、円筒状基体表面と定着ベルトとの間の摺動性を具備させることができるので、円筒状基体と定着ベルトと摺動する場合に、定着ベルト内面の傷発生が防止され、定着ベルトの高寿命化が可能となるとともに、円筒基材表面の硬度の向上が図られることで発熱部材の表面磨耗を抑制でき、耐久性の向上が可能となる。 Furthermore, according to the induction heating type fixing device of the seventh aspect, the rust preventive effect of the heat generating member can be obtained, and the slidability between the cylindrical substrate surface and the fixing belt can be provided. When sliding between the cylindrical substrate and the fixing belt, scratches on the inner surface of the fixing belt can be prevented, the life of the fixing belt can be extended, and the hardness of the surface of the cylindrical substrate can be improved to generate heat. Surface wear of the member can be suppressed, and durability can be improved.
さらに、請求項8に記載の誘導加熱式定着装置によれば、一般的な構造の定着装置であっても上記の効果が確実に得られる。 Furthermore, according to the induction heating type fixing device according to the eighth aspect, the above-mentioned effect can be obtained with certainty even with a fixing device having a general structure.
さらに、請求項9に記載の誘導加熱式定着装置によれば、立上り時間の短く、かつ、簡易的な構成で端部温度上昇などの過昇温を抑制できる信頼性の高い定着装置が得られる。 Furthermore, according to the induction heating type fixing device of the ninth aspect, it is possible to obtain a highly reliable fixing device having a short rise time and capable of suppressing an excessive temperature rise such as an end temperature rise with a simple configuration. .
さらに、請求項8に記載の画像形成装置によれば、立上り時間の短く、かつ、簡易的な構成で端部温度上昇などの過昇温を抑制できる信頼性の高い画像形成装置が得られる。 Furthermore, according to the image forming apparatus of the eighth aspect, it is possible to obtain a highly reliable image forming apparatus that has a short rise time and can suppress an excessive temperature rise such as an end temperature rise with a simple configuration.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、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, the best mode 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1〜4にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
<Embodiment 1>
The first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
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。 First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
図1を参照して、画像形成装置における通常の画像形成時の動作について説明する。図1はタンデム型のカラー画像形成装置である。作像部には複数の感光体ドラム18BK、18Y、18M、18Cが転写ベルト8上に並設されている。図示は省略するが、複数の感光体ドラム18BK、18Y、18M、18Cのそれぞえ外周には、帯電部、露光部、現像部、クリーニング部、除電部が配設されている。 With reference to FIG. 1, an operation during normal image formation in the image forming apparatus will be described. FIG. 1 shows a tandem type color image forming apparatus. A plurality of photosensitive drums 18BK, 18Y, 18M, and 18C are arranged on the transfer belt 8 in the image forming section. Although not shown, a charging unit, an exposure unit, a developing unit, a cleaning unit, and a charge eliminating unit are disposed on the outer periphery of each of the plurality of photosensitive drums 18BK, 18Y, 18M, and 18C.
そして、各感光体ドラム18BK、18Y、18M、18C上で、各色(ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン)のトナー像が形成される。 Then, a toner image of each color (black, yellow, magenta, cyan) is formed on each photosensitive drum 18BK, 18Y, 18M, 18C.
転写部は、記録媒体Pを搬送する転写ベルト8、各感光体ドラム18BK、18Y、18M、18Cに対して転写ベルト8を介して対向するバイアスローラ9、転写ベルト8表面を清掃するクリーニングローラ14、等で構成される。 The transfer unit includes a transfer belt 8 that transports the recording medium P, a bias roller 9 that faces each of the photosensitive drums 18BK, 18Y, 18M, and 18C via the transfer belt 8, and a cleaning roller 14 that cleans the surface of the transfer belt 8. , Etc.
転写ベルト8は、矢印方向から搬送される記録媒体Pを、各感光体ドラム18Y、18M、18C、18BKとの対向位置に順次搬送する。このとき、バイアスローラ9に印加される転写バイアスによって、記録媒体P上に各色のトナー像が重ねて転写される。こうして、記録媒体P上にフルカラーのトナー像が形成される。その後、フルカラーのトナー像が形成された記録媒体Pは、転写ベルト8から分離されて、定着装置20に向けて搬送されることになる。
The transfer belt 8 sequentially conveys the recording medium P conveyed from the direction of the arrow to a position facing each of the
定着装置20に達した記録媒体Pは、後述する図2で説明する定着ベルト22と加圧ローラ30との間に送入されて、定着部材である定着ベルト22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が定着される。トナー像が定着された記録媒体Pは、定着ベルト22と加圧ローラ30との間から送出された後に、出力画像として画像形成装置本体1から排出されて、排紙トレイ上に載置される。こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
The recording medium P that has reached the fixing
次に、図2にて、画像形成装置本体1における定着装置20の構成・動作(定着工程)について詳述する。
Next, the configuration and operation (fixing process) of the fixing
図2に示すように、定着装置20は、主として定着補助ローラ21、定着ベルト22、支持ローラ23、誘導加熱部24、加圧ローラ30、サーミスタ38、ガイド板35、分離板36および、表面に共に半円筒形形状で同形の第1の発熱部材層33b及び第2の発熱部材層33cを備えた円筒状基体33aからなる加熱用円筒体33等で構成される。
As shown in FIG. 2, the fixing
ここで、定着補助ローラ21は、ステンレス鋼等からなる芯金の表面に、シリコーンゴム等の弾性層を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で、アスカー硬度が10〜50度となるように形成されている。定着補助ローラ21は、不図示の駆動部によって図2の反時計方向に回転駆動される。
Here, the fixing
加熱用円筒体33は、図3に示すように非磁性材料からなる(1つの)円筒状基体33aの側面の表面に、磁性導電性材料からなる半円筒形形状の第1の発熱部材33bからなる層及び第2の発熱部材33cからなる層とをが円筒状基体33aの側面表面に、互いに該円筒状基体の中心軸を180°回転対称の中心として(軸方向に互いに対向するように)配されて形成されている。
As shown in FIG. 3, the
円筒状基体33aの側面表面には加熱用円筒体33が形成されたときにその表面に凹凸が生じないよう凹状の収納部が2箇所設けられ、上記発熱部材33b、33cはこれら収納部にそれぞれ収納されている。
Two concave storage portions are provided on the side surface of the cylindrical substrate 33a so that the surface of the cylindrical body 33a is not uneven when the
円筒状基体33aは、磁性を有しない中空円筒管であり、この例ではその肉厚tは0.6〜3mmである。 The cylindrical substrate 33a is a hollow cylindrical tube having no magnetism, and in this example, the wall thickness t is 0.6 to 3 mm.
図2に示すように、反時計方向に回転する定着ベルト22はその内側に接して配された上記加熱用円筒体33表面を摺動して回転するが、その接している定着ベルト22裏面には、加熱用円筒体33の第1の発熱部材33b側の面か、第2の発熱部材33c側の面かのいずれか一方が接するように、加熱用円筒体33はその軸を中心に図示しない回転手段(本例ではステッピングモータ)により回動可能となっており、発熱部材選択手段としては、図示しないステッピングモータとそのステッピングモータを制御して加熱用円筒体33を180℃回転駆動させる制御部とからなる加熱用円筒回転手段が備えられており、例えば休止状態から通紙制御部等から通紙信号が来たときには加熱用円筒体33を必要に応じて回転させて第2の発熱部材33cによる定着ベルト22の昇温を開始させ、定着ベルト22の温度を検知する定着ベルト温度検知手段(サーミスター等)から定着ベルト22の温度が充分に加熱されたことを知らせる昇温終了信号が来たときには加熱用円筒体33を必要に応じて回転させて第1の発熱部材33bによる定着ベルト22の加熱を開始させる。
As shown in FIG. 2, the fixing
円筒状基体33a上の第1の発熱部材33bまたは第2の発熱部材33cを電磁誘導によって加熱する誘導加熱部24は、この例では図3に示すように円筒状基体33a及び定着ベルト22を挟むように、円筒状基体33a内部に誘導加熱部24の直線状の誘導コイル部25aが、円筒状基体33a外部には誘導加熱部24の他の直線状の誘導コイル部25bがそれぞれ配されている。
In this example, the
これら誘導加熱部24の直線状の誘導コイル部25a及び25bはそれぞれ独立して設けられていても良く、あるいは「U」字型や「O」字型のように図示しない部分により連続していても良い。本例では誘導加熱部24は、直線状の誘導加熱部24の誘導コイル部25a及び25bと両者の間を接続する接続部分によりU字状に形成されている。
The linear
すなわち、図3に示すように、誘導コイル部25a及び25bは、定着ベルト22及び加熱用円筒体33を挟むように配設された励磁コイルである。換言すると、定着ベルト22および加熱用円筒体33の一部が、U字状の誘導加熱部24の空間内に挟入されている。
That is, as shown in FIG. 3, the
図3に示すように、誘導コイル部25a及び25bは、加熱用円筒体33の軸に平行に延設されている。誘導コイル部25a及び25bの幅方向の一端は接続部により互いに接続され、他端は高周波電源部40が接続されている。そして、高周波電源部40から、10k〜1MHz(好ましくは、10k〜300kHz)の交番電流が誘導コイル部25aと25bとの間に印加される。
As shown in FIG. 3, the
なお、本実施の形態1では、誘導加熱部24を1本の励磁コイルから形成したが、複数本のU字のコイル部を円筒状基体33aと定着ベルト22とを挟むように設置してもよく、あるいは、1本の励磁コイルを円筒状基体33aと定着ベルト22とを挟むように、螺旋(スパイラル)状に複数回巻装させて設置しても良い。このときの磁束の状態を図2(b)にモデル的に示す。
In the first embodiment, the
定着ベルト22の回転方向に対して加熱用円筒体33の上流側で定着補助ローラ21との間に配されるのが支持ローラ23である。この支持ローラ23は、その表面に断熱層(本発明ではアラミド繊維からなるフェルト状不織布を接着している)を形成してあり、かつ、回転する定着ベルト22の法線方向に図示しない付勢部材で軸両側より付勢されているために、定着ベルト22は一定のテンション張力を伴って回転されることになる。
A
ここで、発熱部材33b、33cの材料として、ニッケル、鉄、クロム、又は、それらの合金等の磁性導電性材料を用いることができる。
Here, as a material of the
ここで定着装置の定着温度は一般に150〜190℃であり、本発明においても定着温度は、通常、この範囲から定める。ここで、第1の発熱部材33bのキューリー点Tq1は回転駆動される定着ベルト22の熱容量や回転速度にもよるが、この定着温度(本例では160℃(目標値))より10〜30℃高いことが望ましい。温度Tq1は具体的には定着が実施される定着部の温度が所定の定着温度に維持される温度であり、本例では190℃(目標値。実際には192℃程度)とした。
Here, the fixing temperature of the fixing device is generally 150 to 190 ° C. In the present invention, the fixing temperature is usually determined from this range. Here, the Curie point Tq1 of the first
一方、第2の発熱部材33cのキューリー点Tq2は温度Tq1よりも高い必要があり、さらに、回転駆動される定着ベルト22の熱容量や回転速度にもよるが、上記この定着温度より80〜130℃高いことが望ましい(本例では270℃)。
On the other hand, the Curie point Tq2 of the second
このような温度にキューリー点を有する材料は、ニッケル、鉄、クロム、またはそれらの合金等の磁性導電性材料において、配合比を変えることで得ることができ、本実施の形態1では、第1の発熱部材33bのキューリー点が190℃の整磁合金を、第2の発熱部材33cでは、そのキューリー点が270℃となる整磁合金を用いている。
A material having a Curie point at such a temperature can be obtained by changing the compounding ratio in a magnetic conductive material such as nickel, iron, chromium, or an alloy thereof. The
ここで、定着工程における記録媒体P上のトナー像を定着させる定着工程では、定着が行われるニップ部(定着部)が定着温度に維持されるよう、円筒状基体33a(加熱用円筒体33)の第1の発熱部材33bが配された側の面が定着ベルト22の内側の面に摺動接触するように加熱用円筒体33が回転ないし回動されて誘導加熱部24により、加熱される。このときの第1の発熱部材33bの温度はそのキューリー点温度であるTq1である。
Here, in the fixing step of fixing the toner image on the recording medium P in the fixing step, the cylindrical substrate 33a (heating cylinder 33) is maintained so that the nip portion (fixing portion) where the fixing is performed is maintained at the fixing temperature. The
ここで、小サイズの記録媒体Pを連続的に定着した場合、小サイズの記録媒体Pの通紙領域のみが放熱(記録媒体Pに伝熱していく)するが、このように幅方向部分的に温度が低下した定着ベルト22が上記加熱用円筒体33との接触位置に供給され、その結果、加熱用円筒体33の第1の発熱部材33bも部分的にそのキューリー点温度であるTq1よりも温度が低下する。そのとき、温度が低下した領域のみが誘導加熱部24により発熱し、温度が低下しない領域、すなわち、通紙領域相当部以外ではキューリー点温度が維持されて、誘導加熱部24による磁束が集中せず、発熱しない状態となる。
Here, when the small-sized recording medium P is continuously fixed, only the sheet passing area of the small-sized recording medium P dissipates heat (heat is transferred to the recording medium P). Then, the fixing
一方、待機状態(近年、省エネルギー化進められ、待機状態は常温放置となっている)からの定着動作開始など、定着が行われるニップ部(定着部)が常温(低温)状態から所定の温度(定着温度)に昇温されるときは、所定の温度まで昇温する時間をできる限り短くすることが求められる。そこで、前述の円筒状基体33a(加熱用円筒体33)の第2の発熱部材33cが配された側の面が定着ベルト22の内側の面に摺動接触するように加熱用円筒体33を回動させる。このとき、第2の発熱部材33cは誘導加熱部24による加熱の結果、そのキューリー点温度Tq2となり、定着が行われるニップ部は所定の温度まで迅速に加熱され、立上り時間の短縮が図られる(この常温状態から定着時の所定の温度に昇温することを昇温工程と称す)。
On the other hand, the nip portion (fixing portion) where the fixing is performed, such as the start of a fixing operation from a standby state (in recent years, energy conservation has been promoted and the standby state is left at room temperature) has changed from a normal temperature (low temperature) state to a predetermined temperature ( When the temperature is raised to the (fixing temperature), it is required to shorten the time for raising the temperature to a predetermined temperature as much as possible. Therefore, the
ここで、本発明に用いる整磁合金のキューリー点近傍の発熱特性について図3を用いてモデル的に説明する。 Here, the heat generation characteristics near the Curie point of the magnetic shunt alloy used in the present invention will be described in a model manner with reference to FIG.
図4は整磁合金にかける磁束密度と温度との関係を示したモデル的なグラフである。図中のキューリー点Tc℃で磁束密度が著しく低下し、誘導発熱では磁束密度の低下によって発熱しなくなると云う特性が示されている。また、温度がキューリー点Tcに近づくと徐々に磁束密度が低下していくが、このような特性により昇温速度もキューリー点Tcに近づくと徐々に低下することが判る。 FIG. 4 is a model graph showing the relationship between the magnetic flux density applied to the magnetic shunt alloy and the temperature. The magnetic flux density is remarkably lowered at the Curie point Tc ° C. in the figure, and the characteristic that induction heat generation does not generate heat due to the decrease of the magnetic flux density is shown. In addition, the magnetic flux density gradually decreases as the temperature approaches the Curie point Tc, but it can be seen that the temperature rise rate gradually decreases as the temperature approaches the Curie point Tc.
このように、本発明においては、定着装置において定着が行われているときには通紙による温度低下を補う程度の発熱特性を備えていればで充分であり、そのため、定着部の温度を所定の温度(定着温度)に保つためにこの所定の温度よりも高く、かつ、所定の定着よりも余り高くない温度で、定着を行う定着部の定着温度の維持が可能な温度Tq1にキューリー点をもつ第1の発熱部材33bを用いて加熱を行い、昇温工程では立上り時間の短縮を目的として、温度Tq1よりも高いキューリー点Tq2を持つ第2の発熱部材33cを用いる。
As described above, in the present invention, it is sufficient that the fixing device has a heat generation characteristic that compensates for the temperature drop due to the sheet passing when the fixing is performed. Therefore, the temperature of the fixing unit is set to a predetermined temperature. In order to maintain the (fixing temperature), a temperature that is higher than the predetermined temperature and not much higher than the predetermined fixing, and that has a Curie point at a temperature Tq1 at which the fixing temperature of the fixing unit that performs fixing can be maintained. The
なお、定着ベルト22としては定着装置に一般的に用いられているものをそのまま使用することができる。
In addition, as the fixing
定着ベルトは、例えば、基材上に弾性層、離型層が順次形成された、多層構造のエンドレスベルトである。基材は、絶縁性の耐熱樹脂材料からなり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES、PPS、フッ素樹脂等を用いることができる。基材の層厚は、熱容量及び強度の点から、30〜200μmに形成されていることがこのましい。 The fixing belt is, for example, an endless belt having a multilayer structure in which an elastic layer and a release layer are sequentially formed on a base material. The base material is made of an insulating heat-resistant resin material, and for example, polyimide, polyamideimide, PEEK, PES, PPS, fluorine resin, or the like can be used. The layer thickness of the substrate is preferably 30 to 200 μm from the viewpoint of heat capacity and strength.
定着ベルトの弾性層は、例えば、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等からなり、層厚が50〜500μmでアスカー硬度が5〜50度となるように形成されていることがこのましい。これにより、出力画像において、光沢斑のない均一な画質を得ることができる。 The elastic layer of the fixing belt is preferably made of, for example, silicone rubber, fluorosilicone rubber or the like, and is formed to have a layer thickness of 50 to 500 μm and an Asker hardness of 5 to 50 degrees. Thereby, a uniform image quality without glossy spots can be obtained in the output image.
定着ベルトの離型層は、例えば、いわゆるフッ素系材料である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)等のフッ素樹脂、これらの樹脂の混合物、又は、これらの樹脂を耐熱性樹脂に分散させたものが用い得る。離型層の層厚は、5〜50μm(好ましくは、10〜30μmである。)に形成されている。これにより、定着ベルト上のトナー離型性が担保されるとともに、定着ベルトの柔軟性が確保される。定着ベルトの各層の間に、プライマ層等を設けることもできる。 For example, the release layer of the fixing belt may be a so-called fluorine-based material such as tetrafluoroethylene resin (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA), tetrafluoroethylene / hexafluoride. A fluororesin such as a propylene copolymer (FEP), a mixture of these resins, or a resin in which these resins are dispersed in a heat resistant resin can be used. The release layer has a thickness of 5 to 50 μm (preferably 10 to 30 μm). Thereby, the toner releasability on the fixing belt is ensured, and the flexibility of the fixing belt is ensured. A primer layer or the like can be provided between the layers of the fixing belt.
加圧ローラ30としては、定着装置の加圧ローラとして一般的なものを用いることができる。
As the
例えば、アルミニウム、銅等からなる円筒部材上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層が形成されたものである。加圧ローラの弾性層は、肉厚が1〜5mmで、アスカー硬度が20〜50度となるように形成されている。 For example, an elastic layer made of fluorine rubber, silicone rubber or the like is formed on a cylindrical member made of aluminum, copper or the like. The elastic layer of the pressure roller has a thickness of 1 to 5 mm and an Asker hardness of 20 to 50 degrees.
加圧ローラ30は、図2に示すように定着ベルト22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22と加圧ローラ30との当接部(定着ニップ部である。)に、記録媒体Pが搬送される。
As shown in FIG. 2, the
定着ベルト22と加圧ローラ30との当接部(定着部)の入口側には、記録媒体Pの搬送を案内するガイド板35が配設されている。
A
定着ベルト22と加圧ローラ30との当接部の出口側には、記録媒体Pの搬送を案内するとともに記録媒体Pが定着ベルト22から分離するのを促進する分離板36が配設されている。
A
定着ベルト22の外周面上であって定着ニップ部の上流側には、熱応答性の高い感温素子であるサーミスタ38が当接している。そして、サーミスタ38によって、定着ベルト22上の表面温度が検知されるが、このサーミスタ38により、例えば、昇温工程で、定着ベルト22が定着に充分な温度となったことを検出して、発熱部材選択手段により定着ベルト22を加熱する発熱部材を第1の発熱部材33bに切り替える。ここで、サーミスタ38の定着ベルト22への当接位置は必要に応じ適宜最適化する。また、本実施の形態1では接触式感温素子を用いたが、非接触素子を用いてもよく、その場合、定着ベルト22表面への傷付着が未然に防止される。
A
上述ように構成された定着装置20は、次のように動作する。
The fixing
定着補助ローラ21の回転駆動によって、定着ベルト22は図2(a)中の矢印方向に周回するとともに、支持ローラ23も反時計方向に回転し、加圧ローラ30も矢印方向に回転する。定着ベルト22は、誘導コイル部25aと25bとの間で加熱される。
By the rotation driving of the
詳しくは、高周波電源部40からコイル部25に10kHz〜1MHzの高周波交番電流を流すことで、誘導コイル部25aと誘導コイル部25bとの間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、加熱用円筒体33の第1の発熱部材33b(あるいは第2の発熱部材33c)の温度がキューリー点Tq1(あるいはTq2)以下である場合に、第1の発熱部材33b(あるいは第2の発熱部材33c)に渦電流が生じ、ジュール熱によって加熱される。こうして、定着ベルト22は発熱した第1の発熱部材33b(あるいは第2の発熱部材33c)から受ける熱によって加熱される。
Specifically, the high-frequency alternating current of 10 kHz to 1 MHz is supplied from the high-frequency
昇温工程では、加熱用円筒体33の第2の発熱部材33cが誘導コイル部25aと25bによって加熱され、その熱が定着ベルト22に伝わり、定着ベルト22が急速に昇温されるともに、回転されるので、サーミスタ38によって定着ベルト22の温度が定着温度ないしその近くに達したことが確認されるまで昇温を継続する。
In the temperature raising step, the second
その後、発熱部材選択手段により定着ベルト22を加熱する発熱部材が第1の発熱部材33bに切り替えられるとともに、定着ベルト22は定着部に搬送される記録媒体P上のトナー像Tを加熱溶融し定着する。
Thereafter, the heating member for heating the fixing
具体的には、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、ガイド板35に案内されながら定着ベルト22と加圧ローラ30との間に送入される。そして、定着ベルト22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22と加圧ローラ30との間から送出される。
Specifically, the recording medium P carrying the toner image T through the image forming process described above is fed between the fixing
加圧ローラ30との接触位置(定着部)を通過した定着ベルト22表面は、その後に再び誘導コイル部25aと誘導コイル部25bとの間に達する。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。
The surface of the fixing
このような定着工程において、第1の発熱部材33bの温度がキューリー点Tq1に達した場合には磁束密度の低下、すなわち磁性を失うために表面近傍での渦電流の発生が制限される。これによりジュール熱の発生量が低下し、ジャミング発生などにより定着ベルト22の回転が止まったときであっても、過昇温が抑止される。
In such a fixing step, when the temperature of the first
<実施の形態2>
本発明の発明の実施の形態2について詳細に説明する。
<Embodiment 2>
A second embodiment of the present invention will be described in detail.
本実施の形態2は、前述の定着装置20において、加熱用円筒体33(図2参照)の表面が、図5にモデル的に示すようにフッ素系樹脂からなる熱収縮チューブ33dにより被覆、一体化されているものである。フッ素系樹脂からなる熱収縮チューブ33dは20μm厚さのものを用いているが15〜30μmの範囲等、適宜選択できる。また、加熱用円筒体33と接着層により一体化させてもよい。その他の構成は実施の形態1と同様である。
In the second embodiment, in the fixing
<実施の形態3>
図6にて、実施の形態3について詳細に説明する。
<Embodiment 3>
The third embodiment will be described in detail with reference to FIG.
本実施の形態3の定着装置20は、図6(a)にモデル的に示すように加熱用円筒体33を構成する円筒状基体33a側面に中心軸に対して互いに180℃となる1に、中心軸に平行な溝状の2つの切り欠き部33eを設け、その切り欠き部33eを利用して、共に曲げ加工を施して端部が大きく曲げられた、それぞれ上記実施の形態1と同じ磁性材料からなる半円筒形状の第1の発熱部材33bおよび第2の発熱部材33cを圧入して作製された、共に半円筒形形状の第1の発熱部材33bと第2の発熱部材33cとを、1つの円筒状基体の表面に、互いに該円筒状基体の中心軸を180°回転対称の中心として配されてなる加熱用円筒33を用いる。
In the fixing
ここで、上記発熱部材33bおよび33cの定着ベルト22裏面と接する表面(加熱用円筒体33の側面を形成する)には図6(b)にモデル的に示すようにニッケルめっき層33f(20μm)が形成され、防錆および摺動性が具備されている。その他の構成は実施の形態1と同様である。なお、ニッケルめっき層は例えば5〜30μm等、耐久性、実施容易条件等を勘案して決定する。
Here, the nickel plating layer 33f (20 μm) is formed on the surface of the
なお、上記実施の形態1〜3では円筒状基体の発熱部材を電磁誘導によって加熱する誘導コイル部が、加熱用円筒体の内部及び外部に、円筒状基体及び該定着ベルトを挟んで配置されている誘導加熱式定着装置を用いたが、本発明はこの限りではなく、誘導コイル部が円筒状基体外部にのみあっても(図7にその例をモデル的に示す、符号25は誘導コイル部)また円筒状基体内部のみに配しても良い。 In the first to third embodiments, the induction coil section for heating the heat generating member of the cylindrical base body by electromagnetic induction is disposed inside and outside the heating cylinder body with the cylindrical base body and the fixing belt interposed therebetween. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. Even if the induction coil portion is only outside the cylindrical substrate, an example is shown in FIG. ) Alternatively, it may be disposed only inside the cylindrical substrate.
図7に示す定着装置は図2の定着装置20とは誘導コイル部の配置のみが異なる。このような誘導コイル部の配置の違いにより、磁束の向きは実施の形態1の場合には図2(b)にモデル的に示すように加熱用円筒体33の定着ベルト22を加熱する発熱部材層と略平行になるのに対して、図8に示すように配置した場合は発熱部材層に対して垂直となる。このため定着ベルト22の加熱は部分的な加熱となり、加熱時の効率が低くなる。
The fixing device shown in FIG. 7 differs from the fixing
以下、上記各実施の形態で述べた効果を確認するための実験例について説明する。 Hereinafter, experimental examples for confirming the effects described in the above embodiments will be described.
本発明の実施評価は図1にモデル的に示した画像形成装置1を用いて、線速154mm/秒、定着温度160℃の中速機クラスの定着条件での立上り時間と、A4サイズ厚紙(リコー社製90k紙)を縦搬送にて連続200枚通紙した際の端部温度上昇を評価した。端部温度上昇は定着温度のホットオフセット領域の200℃以下が必要であり、また、制御値である定着温度160℃との差分が小さいほど好ましい。実施例1〜3では昇温工程では第2の発熱部材に切り替えて定着ベルトを加熱し、定着時では第1の加熱部材に切り替えて定着ベルトを加熱した。 In the evaluation of the present invention, the image forming apparatus 1 schematically shown in FIG. 1 is used to measure the rise time in the medium speed machine fixing conditions of a linear speed of 154 mm / second and a fixing temperature of 160 ° C., and A4 size cardboard ( Ricoh 90k paper) was evaluated for the edge temperature rise when 200 sheets were continuously fed by vertical conveyance. The end temperature rise needs to be 200 ° C. or less in the hot offset region of the fixing temperature, and the smaller the difference from the fixing temperature 160 ° C. that is the control value, the better. In Examples 1 to 3, the fixing belt was heated by switching to the second heat generating member in the temperature raising step, and the fixing belt was heated by switching to the first heating member at the time of fixing.
温度の測定点は軸線方向に定着ベルトの全域に対して等間隔に5ヶ所の部位を測定した。 The temperature measurement points were measured at five locations at equal intervals with respect to the entire area of the fixing belt in the axial direction.
温度測定としては定着ベルト22に接触式温度センサー(E型熱電対)を当接させて定着ベルト幅方向中央に対して、その両端部、及び、これら中央と両端部の2箇所の中間部のそれぞれの温度について行い、これら結果から最大値(基本的に通紙領域外となる定着ベルトの両端部)および温度の最大値と最小値との温度差を算出した。
For the temperature measurement, a contact-type temperature sensor (E-type thermocouple) is brought into contact with the fixing
また、耐久試験としてA4サイズ普通紙(リコー社製T6200)を横搬送にて連続通紙を行い、製品(画像定着装置)の保証枚数100000枚を基準に異常画像の発生有無を調べた。 Further, as an endurance test, A4 size plain paper (T6200 manufactured by Ricoh Co., Ltd.) was continuously fed by horizontal conveyance, and the presence or absence of abnormal images was examined based on the guaranteed number of 100,000 sheets of product (image fixing device).
その結果を表1に示すように、本発明によって、昇温工程では迅速に昇温可能であり、その結果、立上り時間が短く、同時に、省エネルギー化が可能であり、また、定着時にはベルトの過熱が防止されて長寿命化が実現されると共に、ベルト幅方向の温度差充分にも小さいものであったことが判る。 The results are shown in Table 1. According to the present invention, the temperature can be raised quickly in the temperature raising process. As a result, the rise time is short, and at the same time, energy saving is possible. It can be seen that a long life is achieved and the temperature difference in the belt width direction is sufficiently small.
なお、上記において、昇温工程と定着時に、それぞれ第2の発熱部材と第1の発熱部材を使うように加熱用円筒体33を180℃回転させて定着ベルトの加熱に用いる発熱部材を切り替えたが、切替を行わず、第2の発熱部材を用いて昇温工程と定着とを行った場合には昇温は17.3秒と充分早かったが、定着時に過熱が生じて継続できなくなり、一方、第1の発熱部材を用いて昇温工程と定着とを行った場合には昇温工程に30〜33秒必要となり、実用できないことが判った。
In the above, the
ここで、図7にモデル的に示した、誘導コイルによる磁界が発熱部材に対して垂直となる誘導加熱式定着装置を用いて、キューリー点が190℃の発熱部材からなる層を表面に備えた加熱用円筒体(比較例1)と、キューリー点285℃の発熱部材からなる層を表面に備えた加熱用円筒体(比較例2)とをそれぞれ用いて昇温工程及び定着を行った。その結果を表1に比較例1及び2として併せて記載する。 Here, using the induction heating type fixing device shown in model in FIG. 7 in which the magnetic field generated by the induction coil is perpendicular to the heat generating member, the surface is provided with a layer made of the heat generating member having a Curie point of 190 ° C. The heating step and fixing were performed using a heating cylinder (Comparative Example 1) and a heating cylinder (Comparative Example 2) provided with a layer made of a heat generating member having a Curie point of 285 ° C., respectively. The results are also shown in Table 1 as Comparative Examples 1 and 2.
これら結果により、比較例1では昇温工程に時間がかかりすぎ、また比較例2では、定着時に過熱が生じることが判る。 From these results, it can be seen that the heating process takes too much time in Comparative Example 1, and overheating occurs during fixing in Comparative Example 2.
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の効果が得られる限り、改変、改良等を行うことができる。 In addition, this invention is not limited to said each embodiment, As long as the effect of this invention is acquired, a modification, improvement, etc. can be performed.
本発明の誘導加熱式定着装置および画像形成装置は、電磁誘導加熱方式の定着工程において、小サイズの記録媒体を連続的に定着した場合や装置が突発的に駆動停止した場合等であっても、過昇温が確実に抑止され、かつ、立上り時間の短縮(省エネルギー化)が可能となるので、複写機、プリンタ等の画像形成装置分野に好適に応用できる。 In the induction heating type fixing device and the image forming apparatus of the present invention, even when a small-size recording medium is continuously fixed in the electromagnetic induction heating type fixing process or when the apparatus is suddenly stopped. Since overheating is reliably suppressed and the rise time can be shortened (energy saving), it can be suitably applied to the field of image forming apparatuses such as copying machines and printers.
1 画像形成装置本体(装置本体)
7 転写部
8 転写ベルト
9 バイアスローラ
10 排紙部(トレイ)
14 転写部クリーニングローラ
18 感光体ドラム
20 定着装置
21 定着補助ローラ
22 定着ベルト
23 支持ローラ
24 誘導加熱部
25 コイル部
30 加圧ローラ
33 加熱用円筒体
33a 円筒状基体
33b 第1の発熱部材
33c 第2の発熱部材
33d フッ素系樹脂からなる熱収縮チューブ
33e 切り欠き部
33f ニッケルめっき層
38 サーミスタ(感温素子)
40 高周波電源部
1. Image forming device body (device body)
7 Transfer section
8 Transfer belt 9 Bias roller 10 Paper discharge unit (tray)
14 Transfer section cleaning roller 18
40 High frequency power supply
Claims (9)
前記発熱部材として第1の発熱部材と第2の発熱部材とが設けられ、該第1の発熱部材が、前記誘導加熱式定着装置の定着温度より高いキューリー点Tq1を有するとともに、該第2の発熱部材が、該キューリー点Tq1より高いキューリー点Tq2を有し、そして、
前記第1の発熱部材と前記第2の発熱部材とから一方を選択して前記定着ベルトを加熱させる発熱部材選択手段を有することを特徴とする誘導加熱式定着装置。 In an induction heating type fixing device provided with a fixing belt heated by a heat generating member,
As the heat generating member, a first heat generating member and a second heat generating member are provided, and the first heat generating member has a Curie point Tq1 higher than the fixing temperature of the induction heating type fixing device, and the second heat generating member. The heat generating member has a Curie point Tq2 higher than the Curie point Tq1, and
An induction heating type fixing device comprising heating member selecting means for selecting one of the first heating member and the second heating member and heating the fixing belt.
前記加熱用円筒の発熱部材を電磁誘導によって加熱するための誘導コイル部が、該加熱用円筒の内部及び外部に設けられているとともに、これら誘導コイル部が、前記円筒状基体と前記定着ベルトとの接触箇所を挟む位置に配置されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の誘導加熱式定着装置。 The inner surface of the fixing belt and the outer surface of the heating cylinder are in contact with each other; and
Induction coil portions for heating the heating member of the heating cylinder by electromagnetic induction are provided inside and outside the heating cylinder, and these induction coil portions include the cylindrical base, the fixing belt, and the like. 5. The induction heating type fixing device according to claim 3, wherein the induction heating type fixing device is disposed at a position sandwiching the contact portion.
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