JP5744278B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、加熱回転ベルトの加熱手段として、該加熱回転ベルトの外面に沿って誘導コイルを配置し、該誘導コイルにより発生される磁束による電磁誘導作用によって加熱回転ベルトの発熱層を発熱させて加熱する電磁誘導加熱(IH;induction heating)方式を採用した定着装置が注目されている。
また、特許文献2におけるベルトガイド部材は、例えば、銀、銅、金、アルミニウム等の金属、又はこれらの合金から構成される熱伝導層(基材層)と、加熱回転ベルトの内面に接触する、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、SUS、又はこれらの合金の金属材料から構成される発熱層と、から形成されている。
また、本発明は、前記定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、前記定着装置を備える画像形成装置を提供することができる。
図1により、第1実施形態の画像形成装置としてのプリンタ1の全体構造を説明する。図1は、第1実施形態のプリンタ1の各構成要素の配置を説明するための正面図である。
装置本体Mの外形は、筐体としてのケース体BDにより構成される。
まず、画像形成部GKについて説明する。
画像形成部GKにおいては、感光体ドラム2a、2b、2c、2dそれぞれの表面に沿って順に、上流側から下流側に順に、帯電部10a、10b、10c、10dによる帯電、レーザスキャナユニット4a、4b、4c、4dによる露光、現像器16a、16b、16c、16dによる現像、中間転写ベルト7及び1次転写ローラ37a、37b、37c、37dによる1次転写、除電器12a、12b、12c、12dによる除電、及びドラムクリーニング部11a、11b、11c、11dによるクリーニングが行われる。
また、画像形成部GKにおいては、中間転写ベルト7、2次転写ローラ8及び対向ローラ18による2次転写、並びに定着装置9による定着が行われる。
定着装置9の詳細については後述する。
図1に示すように、装置本体Mの下部には、用紙Tを収容する給紙カセット52が配置される。給紙カセット52には、用紙Tが載置される載置板60が配置される。載置板60に載置された用紙Tは、カセット給紙部51により搬送路Lに送り出される。カセット給紙部51は、載置板60上の用紙Tを取り出すための前送りコロ61と、用紙Tを1枚ずつ搬送路Lに送り出すための給紙ローラ対81とからなる重送防止機構を備える。
加熱回転ベルト9aは、後述する加熱ユニット70の誘導コイル71(磁束発生部)により発生された磁束が通る領域に配置される。これにより、加熱回転ベルト9aは、加熱ユニット70の誘導コイル71により発生される磁束の磁路を形成する。
押圧部材92及びベルトガイド部材77については後述する。
具体的には、加熱回転ベルト9aの外周面には、加熱回転ベルト9aにおける最小通紙領域903として、加熱側最小通紙領域903aが形成(設定)される。加圧ローラ9bの外周面には、加熱回転ベルト9aの加熱側最小通紙領域903aに対応して、加圧側最小通紙領域903bが形成(設定)される。加熱側最小通紙領域903aにおける用紙幅方向D2に平行な方向の長さを、「最小通紙幅W3」という。
なお、用紙Tの通紙領域は、これに制限されず、各サイズの用紙Tに対応して適宜設定することができる。
誘導コイル71は、用紙幅方向D2において加熱回転ベルト9aの長さよりも長く形成される。
図2及び図3に示すように、誘導コイル71は、用紙幅方向D2に延びるように形成される中央領域718を囲むように線材を巻き回して形成される。
本実施形態においては、誘導コイル71は、耐熱性の樹脂材料により形成された支持部材(図示せず)の上に、線材が巻き回されて固定される。
センターコア部73は、図2に示すように、磁路の周回方向R3において、後述するアーチコア部74と加熱回転ベルト9aとの間の磁路を形成する。センターコア部73は、中央領域718の近傍(誘導コイル71の内周縁711Aに配置される線材の近傍)に配置される。
複数対のアーチコア部74、74それぞれは、図2に示すように、磁路の周回方向R3において、誘導コイル71に対して加熱回転ベルト9aとは反対側(誘導コイル71の外側)の磁路を形成する。
複数のアーチコア部74それぞれは、用紙幅方向D2に離間して周回方向R3において周回する複数の磁路を形成する。
一対のサイドコア部76、76それぞれは、図3に示すように、用紙幅方向D2において、最大通紙領域901に対応する領域よりも長く形成される。
ベルトガイド部材77は、用紙幅方向D2に見た場合に、断面が円弧状で板状に形成される。ベルトガイド部材77は、加熱回転ベルト9aの垂直方向の上方側の略3分の1において、加熱回転ベルト9aの内周面に当接する。ベルトガイド部材77は、用紙幅方向D2に長く形成される。ベルトガイド部材77は、誘導コイル71に対して加熱回転ベルト9aを位置決めすると共に、第2回転軸J2を中心に回転する加熱回転ベルト9aの回転をガイドする。
まず、プリンタ1は、電源がONされると、電源部(不図示)から帯電部10a、10b、10c、10d、レーザスキャナユニット4a、4b、4c、4d、現像器16a、16b、16c、16d、1次転写ローラ37a、37b、37c、37d、2次転写ローラ8、プリンタ制御部(不図示)、定着装置9それぞれに電力が供給される。そして、プリンタ制御部からの制御信号により、帯電部10a、10b、10c、10d、レーザスキャナユニット4a、4b、4c、4d、現像器16a、16b、16c、16d、1次転写ローラ37a、37b、37c、37d、2次転写ローラ8、中間転写ベルト7、定着装置9それぞれの動作が制御される。
具体的には、レジストローラ対80から送り出された用紙Tは、第1搬送路L1を通って中間転写ベルト7と転写ローラ8との間の転写ニップN2へ搬送される。このように用紙Tが転写ニップN2ヘ搬送されるとき、まず、帯電部10a、10b、10c、10dそれぞれが、感光体ドラム2a、2b、2c、2dそれぞれの表面を一様に負(マイナス極性)又は正(プラス極性)に帯電させると共に、レーザスキャナユニット4a、4b、4c、4dが、レーザ光源(不図示)から感光体ドラム2a、2b、2c、2dに向けてレーザ光を照射し、感光体ドラム2a、2b、2c、2dそれぞれの表面を走査露光して電荷を除去する。これにより、感光体ドラム2a、2b、2c、2dそれぞれの表面に静電潜像が形成される。
これにより、誘導コイル71には、誘導加熱用回路部(不図示)から交流電流が印加される。誘導コイル71は、加熱回転ベルト9aを発熱させるための磁束を発生させる。
本実施形態のプリンタ1においては、ベルトガイド部材77は、加熱回転ベルト9aの内面側に加熱回転ベルト9aを挟んで誘導コイル71に対向して配置され、加熱回転ベルト9aの内周面に当接する。また、ベルトガイド部材77は、基材層771と、基材層771の加熱回転ベルト9a側に配置される断熱層772と、を有する。そのため、加熱回転ベルト9aの磁性金属層(第1発熱層)が発熱した場合に、加熱回転ベルト9aの熱は、ベルトガイド部材77の基材層771へ移動(伝達)されることが低減される。これにより、加熱回転ベルト9aの回転を安定させると共に加熱回転ベルト9aの発熱効率を安定させつつ、定着装置9の立ち上がり時間を短縮することができる。従って、定着装置9の消費電力の節減を図ることができる。
第2実施形態においては、加熱回転ベルト9aは、第1発熱層としての磁性金属層を主体として構成される。加熱回転ベルト9aの磁性金属層は、例えば、電鋳ニッケル等の強磁性材料により形成される。加熱回転ベルト9aの磁性金属層(第1発熱層)は、磁界が浸透する深さである表皮深さ(磁界浸透深さ)よりも薄く構成される。
表皮深さとは、渦電流密度の値が加熱回転ベルト9aの磁性金属層の表面の値の1/e(e:自然対数の底)になる加熱回転ベルト9aの磁性金属層の表面からの深さをいう。渦電流は、磁性金属層の表面からの深さが表皮深さよりも深い位置においては、ほとんど流れない。これにより、誘導コイル71により発生された磁束は、表皮深さよりも深い位置には達しない。従って、磁性金属層の厚さが表皮深さよりも厚い場合には、誘導コイル71により発生された磁束は、磁性金属層を突き抜けずに、加熱回転ベルト9aの磁性金属層に沿って導かれる。
第2実施形態のプリンタ1の定着装置9においては、加熱回転ベルト9aの磁性金属層(第1発熱層)は、表皮深さ(磁界浸透深さ)よりも薄く構成される。さらに、第2実施形態におけるベルトガイド部材77は、ベルトガイド部材77の断熱層772よりも加熱回転ベルト9a側に第2発熱層773を有している。そのため、誘導コイル71により発生された磁束により、加熱回転ベルト9aの磁性金属層及びベルトガイド部材77の第2発熱層773を発熱させることができる。これにより、加熱回転ベルト9aを効率よく加熱することができる。従って、第1実施形態の定着装置9よりも立ち上がり時間を短縮することができ、消費電力の節減を一層図ることができる。
第3実施形態におけるベルトガイド部材77は、最も加熱回転ベルト9a側に配置される表層774を有している。つまり、第3実施形態におけるベルトガイド部材77は、加熱回転ベルト9a側から順に、表層774、断熱層772、基材層771が積層されて構成される。表層774は、表面が加熱回転ベルト9aの内周面に当接する。表層774の表面は、低摩擦係数材料、例えば、PTFEにより厚さ10μm程度に形成される。
第3実施形態のプリンタ1の定着装置9においては、ベルトガイド部材77は、加熱回転ベルト9aの内周面に当接する低摩擦係数材料により形成された表層774が設けられている。そのため、加熱回転ベルト9aとベルトガイド部材77との間の摩擦抵抗を低減することができる。これにより、加熱回転ベルト9aをスムーズに回転させることができる。
第4実施形態においては、加熱回転ベルト9aの外周面で基材が電鋳ニッケル等の強磁性材料により形成された第1発熱層としての磁性金属層が、第2実施形態と同様に、表皮深さ(磁界浸透深さ)よりも薄く構成される。
第2発熱層773は、例えば、ニッケルやSUS403等の磁性金属により厚さ100μm程度に形成され、表層774は、摩擦係数の小さい材料、例えば、PTFEにより厚さ10μm程度に形成される。
また、ベルトガイド部材77の断熱層772を形成する断熱材料としては、グラファイトシートに限られず、耐熱断熱樹脂やシリコンゴムを用いてもよい。
シート状の被転写材は、用紙に制限されず、例えば、フィルムシートであってもよい。
Claims (3)
- 第1発熱層を有する環状の加熱回転ベルトと、
前記加熱回転ベルトの内部に配置され、該加熱回転ベルトの内面に当接する押圧部材と、
前記加熱回転ベルトに対向して配置される環状の加圧回転体であって、前記押圧部材との間に前記加熱回転ベルトを挟み込んで前記加熱回転ベルトとの間に定着ニップを形成する加圧回転体と、
前記加熱回転ベルトの外面に対向して配置され、前記加熱回転ベルトの前記第1発熱層を発熱させるための磁束を発生させる磁束発生部と、
前記磁束発生部により発生された磁束の磁路を形成する磁性体コア部と、
前記加熱回転ベルトの内面側に前記加熱回転ベルトを挟んで前記磁束発生部に対向して配置され、前記内面に当接して前記加熱回転ベルトを位置決めすると共に前記加熱回転ベルトの回転をガイドするベルトガイド部材であって、基材層と、前記基材層の前記加熱回転ベルト側に配置される断熱層とを有するベルトガイド部材と、を備え、
前記断熱層は、該断熱層が延在する方向における熱伝導率よりも厚み方向における熱伝導率が小さい異方性熱伝導材料により形成されており、
前記第1発熱層は、磁界が浸透する深さである表皮深さよりも薄く形成されており、
前記ベルトガイド部材は、該ベルトガイド部材の断熱層よりも前記加熱回転ベルト側に、前記加熱回転ベルトを通過した磁束により発熱される第2発熱層を更に有している
定着装置。 - 前記ベルトガイド部材は、最も前記加熱回転ベルト側に配置されて表面が前記加熱回転ベルトの内面に当接する低摩擦係数材料により形成された表層を更に有している
請求項1に記載の定着装置。 - 表面に静電潜像が形成される1又は複数の像担持体と、
前記1又は複数の像担持体に形成された静電潜像をトナー画像として現像する現像器と、
前記像担持体に形成されたトナー画像を直接的又は間接的にシート状の被転写材に転写する転写部と、
請求項1又は2に記載の定着装置と、を備える
画像形成装置。
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