JP2005077467A - 定着装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 印刷媒体が通過する領域外では誘導発熱体の熱が伝達されない定着装置を提供する。
【解決手段】 磁束を発生する磁束発生部と、前記磁束中に配置され、電磁誘導により発熱し、印刷媒体上のトナー像を加熱する誘導発熱体と、前記印刷媒体のサイズに合わせて、前記誘導発熱体の発熱部分の長さを選択的に変更する変更部とを含む。前記誘導発熱体の発熱部分が、前記印刷媒体の少なくともトナー画像が形成される画像領域の幅にわたって、前記印刷媒体が延伸するように、前記誘導発熱体の寸法を選択的に変更する。更に誘導発熱体は、印刷媒体の走行方向に対して横方向に延伸するとともに長さの異なる2つ以上の誘導発熱体素子を備え、印刷媒体の幅に合わせて前記発熱体の長さを選択的に変更される。誘導発熱体が磁束中にある場合と、磁束中にない場合とで、発生部に対向している供給される電流が異なることを利用して、誘導発熱体の位置決めがなされる。
【選択図】 図2
【解決手段】 磁束を発生する磁束発生部と、前記磁束中に配置され、電磁誘導により発熱し、印刷媒体上のトナー像を加熱する誘導発熱体と、前記印刷媒体のサイズに合わせて、前記誘導発熱体の発熱部分の長さを選択的に変更する変更部とを含む。前記誘導発熱体の発熱部分が、前記印刷媒体の少なくともトナー画像が形成される画像領域の幅にわたって、前記印刷媒体が延伸するように、前記誘導発熱体の寸法を選択的に変更する。更に誘導発熱体は、印刷媒体の走行方向に対して横方向に延伸するとともに長さの異なる2つ以上の誘導発熱体素子を備え、印刷媒体の幅に合わせて前記発熱体の長さを選択的に変更される。誘導発熱体が磁束中にある場合と、磁束中にない場合とで、発生部に対向している供給される電流が異なることを利用して、誘導発熱体の位置決めがなされる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、電磁誘導方式を用いてトナー像を形成し、これを定着する画像形成装置に関する。
トナーを用いて画像形成を行う画像形成装置では、一般に、電子写真、静電記録、磁気記録等の画像形成プロセスにより、印刷媒体の表面に直接的又は間接的にトナー像を転写し、その後、加熱定着を行う。この加熱定着を行う定着装置は、加圧ローラと金属の定着ローラとを内蔵し、ハロゲンランプ等を熱源として定着ローラを所定の温度に加熱制御する。この定着ローラと加圧ローラとの間のニップ部を印刷媒体が通過する際、トナー像が加熱されて印刷媒体上に定着される。この場合、定着ローラの熱容量が大きいので、所定の温度に上昇するまでの時間が長いという問題がある。低熱容量のセラミックヒータなどの加熱体を、耐熱性で、低熱容量及び熱伝導性に優れる薄いフィルムの一方の面と接触させ、フィルムの他方の面を印刷媒体に接触させて、トナー像を定着させる装置がある。これにより、定着装置のクイックスタートが可能となり、画像形成装置の省電力と、内部の温度上昇の抑制とが達成できる。
更に、電磁誘導方式の発熱体を用いる定着装置もある。電磁誘導方式の定着装置では、発熱体に発生する渦電流によるジュール熱を、印刷媒体に供給してトナー像を定着する。
図19は、電磁誘導方式の発熱体を用いた従来の定着装置の一例を示す。磁束発生部3は、時間と共に変化する磁束を発生する。この磁束は、誘導発熱体2中に、電磁誘導による渦電流を生じて、ジュール熱を発生させる。誘導発熱体2は、低熱容量のフィルム状の定着ローラ1に、内接するように配置されている。印刷媒体6上のトナー5は、印刷媒体6の定着ローラ1と対向する位置に配置された加圧ローラ7との間のニップ部分を通過する。このとき、トナー5は、定着ローラ1を介して、誘導発熱体2から熱を受けて印刷媒体6へ定着される。非接触型の温度センサ4は、ニップ部の温度を検出する。
図20(a)と図20(b)は、上記の従来の定着装置を長手方向にみた断面図である。定着ローラ1の熱分布を説明するので、図20(a)と図20(b)には加圧ローラ7を示していない。誘導発熱体2は印刷媒体6bの最大幅の印刷媒体をムラ無く定着できるだけの幅を有している。温度センサ4は、誘導発熱体2に接触すると共に、最小幅の印刷媒体6bを通過させた場合でも、印刷媒体6bに接触している部分の温度を検出できるように、ニップ部の長手方向の中央に位置している。
また、図20(a)と図20(b)は、最大幅の印刷媒体6aが通過する場合と、それよりも、幅が狭い印刷媒体6bが通過する場合とについて、定着ローラ1の温度分布を示している。温度センサ4によって検出された温度にしたがって、CPU10は、駆動電源9を制御して、印刷媒体の通過領域を所定の温度に制御する。誘導発熱体2は、最大幅の印刷媒体6aを通過させた場合、印刷媒体上のトナー像をムラなく定着できるように設計されている。誘導発熱体6の長手方向における発熱量の分布は略均一である。したがって、最大幅よりも狭い幅の印刷媒体6bを供給した場合は、印刷媒体に対向しない誘導発熱体2の部分Hで発生する熱は、印刷媒体6及び印刷媒体6上のトナー像には伝わらない。したがって、印刷媒体に対向しない部分Hは、対向した部分に比べて、温度が上昇する。
誘導発熱体2の領域Hで発生した熱は、装置内の過剰な温度上昇を招くから、加圧ローラやフィルム状の定着ローラの寿命を低下させたり、省エネルギの観点からも不利であった。
本発明に係わる定着装置は、磁束を発生する磁束発生手段と、
前記磁束中に配置され、電磁誘導により発熱し、印刷媒体上のトナー像を加熱する誘導発熱体と、
印刷媒体のサイズに合わせて前記誘導発熱体の寸法を選択的に変更する変更手段とを含み、
前記変更手段は、印刷媒体の進行方向に対して略直交する方向において、前記誘導発熱体の発熱部分が、印刷媒体にわたって延伸するように前記誘導発熱体の寸法を選択することを特徴とする。
前記磁束中に配置され、電磁誘導により発熱し、印刷媒体上のトナー像を加熱する誘導発熱体と、
印刷媒体のサイズに合わせて前記誘導発熱体の寸法を選択的に変更する変更手段とを含み、
前記変更手段は、印刷媒体の進行方向に対して略直交する方向において、前記誘導発熱体の発熱部分が、印刷媒体にわたって延伸するように前記誘導発熱体の寸法を選択することを特徴とする。
前記誘導発熱体は、印刷媒体の進行方向に対して略直交する方向に延伸するとともに長さの異なる2つ以上の誘導発熱体素子を備え、
前記変更手段は、印刷媒体の幅に合わせて前記発熱体素子の長さを選択することを特徴とする。
前記変更手段は、印刷媒体の幅に合わせて前記発熱体素子の長さを選択することを特徴とする。
本発明に係わる別の定着装置は、磁束を発生する磁束発生手段と、
前記磁束中に配置され、電磁誘導により発熱し、印刷媒体上のトナー像を加熱する誘導発熱体と、
印刷媒体のサイズに合わせて前記誘導発熱体の寸法を選択的に変更する変更手段とを含み、
前記変更手段は、印刷媒体の進行方向に対して略直交する方向において、前記誘導発熱体の発熱部分が、印刷媒体上に形成される少なくともトナー像の領域にわたって延伸するように前記誘導発熱体の寸法を選択することを特徴とする。
前記磁束中に配置され、電磁誘導により発熱し、印刷媒体上のトナー像を加熱する誘導発熱体と、
印刷媒体のサイズに合わせて前記誘導発熱体の寸法を選択的に変更する変更手段とを含み、
前記変更手段は、印刷媒体の進行方向に対して略直交する方向において、前記誘導発熱体の発熱部分が、印刷媒体上に形成される少なくともトナー像の領域にわたって延伸するように前記誘導発熱体の寸法を選択することを特徴とする。
前記誘導発熱体は、印刷媒体の走行方向に対して略直交する方向に延伸するとともに長さの異なる2つ以上の誘導発熱体素子を備え、
前記変更手段は、前記画像領域の幅に合わせて前記発熱体素子の長さを選択することを特徴とする。
前記変更手段は、前記画像領域の幅に合わせて前記発熱体素子の長さを選択することを特徴とする。
本発明に係わる上記2つの定着装置は、前記誘導発熱体は、印刷媒体の走行方向に対して略直交する方向の寸法が単調に変化する形状を有し、
前記誘導発熱体は非磁性及び導電性を有する部材に保持されることを特徴とする。
前記誘導発熱体は非磁性及び導電性を有する部材に保持されることを特徴とする。
本発明に係わる上記2つの定着装置は、印刷媒体に接触して回転する中空円筒形状の定着部を更に含み、
前記磁束発生手段と前記誘導発熱体は、前記定着部材の内側に配置され、前記誘導発熱体が定着部材と磁束発生手段との間に位置することを特徴とする。
前記磁束発生手段と前記誘導発熱体は、前記定着部材の内側に配置され、前記誘導発熱体が定着部材と磁束発生手段との間に位置することを特徴とする。
本発明に係わる上記2つの定着装置は、非磁性且つ導電性の部材からなる加圧部を更に有し、
前記加圧部材が前記定着部材に対向して、前記定着部材との間で、印刷媒体を挟持することを特徴とする。
前記加圧部材が前記定着部材に対向して、前記定着部材との間で、印刷媒体を挟持することを特徴とする。
本発明に係わる上記2つの定着装置では、磁束を発生させるために前記磁束発生手段に供給される電流値は、誘導発熱体が磁束中にある場合には第1の値であり、誘導発熱体が磁束中にない場合には第2の値であり、第1の値と第2の値の差に基いて、前記誘導発熱体が前記磁束発生手段に対して位置決めされることを特徴とする。
この発明によれば、印刷媒体の幅よりも外側の領域では、誘導発熱体2が発熱しないので、印刷媒体の幅よりも外の領域にある構造部には熱が伝わらない。したがって、画像形成装置の内部の不要な温度上昇を防ぐことができる。また、加圧ローラや、フィルム状の定着ローラの寿命が低下するのを防ぐことができる。
実施の形態1
図1は実施の形態1の構成を示す。図1を参照して、印刷媒体6へ、トナー5を転写するまでの動作を簡単に説明する。
図1は実施の形態1の構成を示す。図1を参照して、印刷媒体6へ、トナー5を転写するまでの動作を簡単に説明する。
感光ドラム20が矢印Aの方向に回転するとき、帯電ローラ19が、感光ドラム20に接触して回転しながら、感光ドラム20の表面を負電位に帯電させる。画像処理部24から出力されるドットイメージが、LEDヘッド18を駆動して、感光ドラム20の帯電した表面を露光する。露光された部分の電位はゼロVに近くなる。LEDヘッド18は、感光ドラム20の回転軸線に平行な方向に延伸し、したがって、感光ドラム20表面に線状の静電潜像を形成する。感光ドラム20が回転するにつれて、LEDヘッド18は、感光ドラム20表面上に線状の静電潜像を次々に形成し、全体として印刷媒体1ページ分の静電潜像が形成される。
現像ローラ21は感光ドラム20に接触しながら回転する。現像ローラ21の表面には、薄いトナーの層が形成されており、このトナーが、クーロン力により、静電潜像の0V付近の部分に付着し、トナー像が形成される。感光ドラム20が、更に回転すると、このトナー5は、転写ローラ22に印加された正の電位により、印刷媒体6へ転写される。印刷媒体は、転写ローラ22を通過して、定着装置へ入り、トナー像が定着される。
画像処理部24は、上位装置から受信した印刷データを1頁分のドットイメージに展開する展開部を有する。この1頁分のドットイメージは、1頁の印刷媒体の画像領域全面に対応する。この展開されたドットイメージは、ドットイメージ記憶部に記憶される。加熱範囲記憶部は、印刷媒体の加熱範囲を記憶する。この加熱範囲は、各発熱体の長手方向の寸法に対応している。
図2は、実施の形態1に係わる定着装置の構成を示す概略図である。実施の形態1に係わる定着装置は電磁誘導方式であり、図19で示した従来の構成とほぼ同じ構成である。
CPU10は、磁束発生部3を駆動する駆動電源9の出力電力を制御する。駆動電源9は磁束発生部3に交流電流を供給し、磁束発生部3は交番磁束Φを発生する。駆動電源9は、磁束発生部3に供給される交流電流を検出する手段を有している。CPU10は、印刷媒体6の幅を検出する媒体幅検出部12の出力に基づいて、誘導発熱体2a、2b及び2cのいずれかを選択する。媒体幅検出部12としては、画像形成装置の印刷媒体を収容している印刷媒体カセット内に取り付けた、例えば、サイズ検出スイッチで構成した検出手段や、印刷媒体を給紙及び搬送するルートに設けられた検出手段等である。
定着駆動手段11は、印刷媒体6を搬送すると共に、加圧ローラ7と定着ローラ1を回転させる。したがって、印刷媒体6が、定着ローラ1と加圧ローラ7との間に形成されるニップ部分を通過する。トナー像が転写された印刷媒体が定着位置を通過する前に、CPU10は、上記媒体検出部12により、印刷媒体6の幅を検出し、誘導発熱体2a、2b及び2cのうち、印刷媒体6の幅を充分に定着できる最小の長さの誘導発熱体を決定する。すなわち、磁束発生部3に通電しながら、選択ローラ14を駆動部13によって回転させて、誘導発熱体2a、2b及び2cのうち、所望の発熱体を、磁束発生部3に対向させる。このときの磁束発生部3に流れている電流をCPU10がモニタする。
駆動部13としては、例えば、パルスモータを使用し、選択ローラ14の軸に接続する。予め定めた回転基準位置を検出すれば、そこから、パルスモータを回転駆動したパルス数が、選択ローラ14の回転量に相当するので、誘導発熱体2a、2b及び2cを容易に位置決めできる。誘導発熱体2a、2b及び2cの磁気抵抗は、誘導発熱体の長さにより異なる。また、選択ローラ14を形成するアルミ材と誘導発熱体の磁気抵抗は、大きく異なる。したがって、磁束発生部3と定着ローラ1との間に選択ローラ14の一部が存在していても、誘導発熱体を特定の位置に確実に位置決めできる。
次に、画像形成装置が待機状態にあるときに、連続印刷の起動がかかると、定着ローラ1の中央部に配置された非接触型の温度センサ4による温度制御が行なわれる。
図3は、非接触型のサーミスタ温度センサ4による定着他ローラの温度制御を示す。CPU10に印刷指令が入り、待機状態が終わって印刷起動がかかると、温度センサ4による温度制御に移行するとともに、CPU10は、プログラムROMにあらかじめ記憶された、各用紙サイズに応じた定着温度制御プログラムを読み出して、駆動電源9へ送信する。ここで、温度センサ4の制御温度が、それまでの検出温度T1より高い制御温度T2に切り替えられる。これにより、定着ローラ1の表面温度が上昇して、所定の制御温度T2に達した後は、制御温度T2を目標に維持するように温度制御を行う。定着ローラ1の中央部における実際の表面温度は、待機温度T3からT4まで上昇し、この温度T4の前後で実際の表面温度が推移するように制御される。
ここで、定着装置で良好な定着性を確保するためには、印刷媒体6の先端が定着ローラ1に達するまでに、定着ローラ1の表面が所定の制御温度T4に達していることが望ましい。そのためには、印刷起動がかかってから制御温度T2に達するまでの時間は、印刷起動がかかってから印刷媒体の先端が定着ローラ1に達するまでの時間と等しいか、短いことが必要である。
また、印刷中には幅狭用の磁束発生部3を動作させて、温度センサ4を使用して印刷媒体が通過する部分の温度制御を実施できる。したがって、定着ローラ1の表面温度を低下させることなく、確実に適正な制御温度T4に維持することができる。
定着ローラ1よりも小さい半径を有する円筒形状のローラ14(以下、選択ローラと呼ぶ)に、誘導発熱体2a、2b及び2cが、周方向に間隔をあけて取り付けられている。誘導発熱体2a、2b及び2cは、互いに長さが異なり、ローラ14の軸線Xと平行な方向に延びる。
選択ローラ14は、誘導発熱体2a、2b及び2cを印刷媒体に対して選択的に位置決めするときだけ、CPU10の制御の下に、駆動部13によって回転駆動される。すなわち、選択ローラ14を矢印CまたはDの方向に適宜回転することにより、誘導発熱体2a、2b及び2cのうち選択された発熱体が、磁束発生部3と定着ローラ1の間で、磁束発生部3から出る磁束の中に位置するようになっている。定着ローラ1の周速度は、印刷媒体6の搬送速度に等しく、印刷媒体6上のトナー像を傷つけないように回転する。選択ローラ14は両端部にフランジ14aを有し、定着ローラ1が、横ズレするのを防止する。
定着ローラ1は、熱伝導率や耐熱性に優れたポリイミド等の耐熱フィルムで形成された樹脂層からなり、その表面に、摩擦係数を下げるとともにトナーの剥離性を良くする、例えば、フッ素樹脂を被覆する。また、定着ローラ1は、薄くて変形自在なエンドレスベルト状にしてもよい。このベルト状の定着ローラ1が、誘導発熱体2や印刷媒体6の表面に合わせて変形することで、印刷媒体6に熱を効率よく伝達できる。印刷媒体6と接している定着ローラ1の部位の温度を測定するために、温度センサ4は、誘導発熱体2の長手に方向の中心付近において、磁束発生部3の近傍の誘導発熱体2に接触している。定着ローラ1と協働する加圧ローラの材料や構成は特に限定しない。
図4は、磁束発生部3を示す斜視図である。磁束発生部3は、断面がU字形状のフェライトコア3aにコイル3bを巻回してある。
図5は、誘導発熱体の取り付け構造を示す。図6は、図5の4−4線に沿ってみた部分断面図である。図5と図6に示すように、誘導発熱体2a、2b及び2cは、保持部材14dを介して、選択ローラに取り付けられている。この保持部材14dは、ガラス、ガラスウール、各種セラック、耐火レンガなど低熱伝導率の耐熱材料を用いて、発熱体からの熱が逃げるのを防ぐ。
図7(a)と図7(b)は、図2の選択ローラ14を示す斜視図である。図7(b)は、図7(a)の円筒形状を平板状に展開して見た説明図である。誘導発熱体2a、2b及び2cは、円筒形状の選択ローラ14の外表面と面一になるように埋め込んであるので、選択ローラの外表面は、実質的には、滑らかな円筒面である。誘導発熱体2a、2b及び2cは、例えば、鉄、ニッケル及びSVS430等の適当な自己損失を有する材質から作られ、磁束発生部3からの電磁誘導による渦電流によるジュール熱を発生する。選択ローラ14は、固有抵抗が小さく、誘導電流を流す非磁性材料(銅、アルミ、銀、又は、これらの金属が含まれる合金など)からできている。誘導発熱体2a、2b及び2cは、磁束発生部3と定着ローラ1との間に位置し、磁束発生部3と定着ローラ1に直接対面する。
図8は、選択ローラ14を回転させたとき、磁束発生部13に流れる電流の変化を示す。アルミ材の部分が磁束発生部13に対向する場合は、電流値が小さく、誘導発熱体が磁束発生部13に対向する場合は、電流値が大きい。また、誘導発熱体の軸方向の長さが大きいと電流が大きくなる。したがって、この電流の差(変化)から、選択ローラ14に搭載された誘導発熱体2a、2b及び2cと磁束発生部13との位置関係を正確に検出できる。
図9(a)と図9(b)は、実施の形態1による定着ローラ1の長手方向の温度分布を示す。図9(a)は、幅の広い印刷媒体6aの場合を示し、図9(b)は、幅の狭い印刷媒体6bの場合を示す。
実施の形態1によれば、印刷媒体が通過する領域だけを選択的に加熱し、通過しない領域への熱の伝達が少ない。このため、印刷媒体の通過領域外の温度が過度に上昇を防ぎ、したがって、定着ローラ1や加圧ローラ7等の寿命の低下を抑えられるとともに省電力化できる。図中の矢印は、印刷媒体6a、6bが進行する方向を示す。
図10は、誘導発熱体を選択ローラに取り付ける保持構造の変形例を示す。図11は、図10の線11−11に沿ってみた部分断面図である。図10に示す構造は、磁気誘導によって発生した熱が、その他の誘導発熱体部分に逃げないようにするものである。すなわち、誘導発熱体(図10では発熱体2aを例示する)と、選択ローラ14との間にエアギャップを設け、数カ所にて、保持部材14bにて保持する。
実施の形態2
図12(a)は、実施の形態2に係わる誘導発熱体を示す斜視図であり、図12(b)は、図12(a)を展開して見た斜視図である。実施の形態1では、長手方向の寸法が異なる2つ以上の誘導発熱体を有していたが、実施の形態2では、1つで構成されている。すなわち、誘導発熱体2dは、図12(b)のように展開したとき、台形をしている。したがって、駆動部13が選択ローラ14を回転させると、磁束発生部3と定着ローラ1との間に位置する誘導発熱体の、定着ローラ1の軸方向における長さを連続的に変化させることができる。
図12(a)は、実施の形態2に係わる誘導発熱体を示す斜視図であり、図12(b)は、図12(a)を展開して見た斜視図である。実施の形態1では、長手方向の寸法が異なる2つ以上の誘導発熱体を有していたが、実施の形態2では、1つで構成されている。すなわち、誘導発熱体2dは、図12(b)のように展開したとき、台形をしている。したがって、駆動部13が選択ローラ14を回転させると、磁束発生部3と定着ローラ1との間に位置する誘導発熱体の、定着ローラ1の軸方向における長さを連続的に変化させることができる。
画像形成装置には、ユーザが用紙の種類を入力する操作部を設けると共に、予め用紙の種類に対応する用紙幅データを記憶しておいてもよい。用紙の種類が入力されたら、この種類に対応する用紙幅データから、誘導発熱体の寸法を選択すればよい。その他の構成は実施の形態1と同じである。
実施の形態2の動作を説明する。ユーザは、印刷に先だって、画像形成装置の用紙幅入力部を介して用紙幅を設定する。CPU10は、選択ローラ14を回転させて、発熱体の長さが用紙の幅を十分カバーするように位置決めする。すなわち、実施の形態1と同様に、選択ローラ14を回転させながら、磁束発生部3へ供給される電流を検出する。磁束発生部3が発生する磁束中に、選択ローラ14のアルミの部分だけが進入すると、磁束発生部3に流れる電流が急に減少するので、その電流値を初期値として記憶する。この初期値に基いて、駆動部13であるパルスモータを所定の回転量だけ回転駆動し、選択ローラ14の所望の回転位置を選択する。
図13は、選択ローラ14を回転させたときの磁束発生部3に流れる電流を示す。誘導発熱体2dが長手方向に長いほど、大きな電流が流れる。したがって、電流値の変化から、誘導発熱体の存在しない位置を検出し、選択ローラ14の位置を所定の位置に設定することが可能である。その他の構造は、実施の形態1と同じであり、媒体幅選択部によって検出した情報に基づいて誘導発熱体2dの選択位置を選択することもできる。
画像装置には、幅寸法が定型な用紙だけを印刷するだけでなく、不定型な印刷媒体も印刷する場合もある。実施の形態2では、印刷媒体の幅に合わせて細かく、誘導発熱体の発熱部分の長さを選択できるので、実施の形態1の効果が更に高くなる。
実施の形態3
実施の形態1と実施の形態2では、選択ローラ14を導電性のアルミで構成したが、材質として非磁性であればよいので、実施の形態3では、耐熱性のプラスチックを用いている。実施の形態1と実施の形態2では、加圧ローラ7の材質を指定していないが、実施の形態3では、非磁性で導電性のアルミのローラ17に、弾性のある層がコーティングされている。
実施の形態1と実施の形態2では、選択ローラ14を導電性のアルミで構成したが、材質として非磁性であればよいので、実施の形態3では、耐熱性のプラスチックを用いている。実施の形態1と実施の形態2では、加圧ローラ7の材質を指定していないが、実施の形態3では、非磁性で導電性のアルミのローラ17に、弾性のある層がコーティングされている。
図14は、図2の線14−14に沿ってみた部分に相当する断面図であり、幅の狭い印刷媒体6bが通過する場合を示す。加圧ローラ7の心棒15の外表面には、ローラ17が形成され、更にローラ17の外表面には、硬度の低いシリコンゴムからなる弾性層23が形成されている。ローラ17を構成する材料は、固有抵抗が小さく誘導電流を流す非磁性材料(銅、アルミ、銀、又は、これらの金属を含む合金等)が好適である。心棒15は、ローラ17と同じ材料でも良い。印刷媒体6bが、選択ローラ14の誘導発熱体と加圧ローラの弾性層23との間にできるニップ部に挟持されると、弾性層23は、印刷媒体の厚さ分だけ更に凹んで、印刷媒体6bを確実に保持する。
図15は、図14の線15−15に沿ってみた部分断面図である。図15は、誘導発熱体2bが磁束発生部3から出射した磁束の中に位置する場合を示す。ローラ17は非磁性なので、磁束はローラ17を通らない。したがつて、誘導発熱体2bのみが発熱する。
図16は、図15と同様の部分断面図であるが、誘導発熱体2bが磁束発生部3から出射した磁束の中に位置しない状態を示す。ローラ17は、磁束発生部3に対向した位置にあるが、ローラ17は非磁性なので、磁束はローラ17を通らない。したがって、発熱は起こらない。
実施の形態3における制御の方法及び動作は、実施の形態1及び実施の形態2と同じである。電磁誘導方式では、例えば、10kHz以上の交流電流を磁束発生部3に流す。この交流電流により生じる磁束も変化する。この磁束が、適宜な自己損失を有する材料中を流れると、ヒステリシス損や渦電流損などの鉄損のために、顕著な発熱が起きる。また、このような外部磁束が、固有抵抗が小さい非磁性材料中を流れると、非磁性材料中に発生した渦電流により、磁界が発生する。この渦電流による磁界が外部磁束に逆らうので、外部磁束が非磁性材料中を通過するのを抑制する効果がある。したがって、固有抵抗が小さい非磁性材料を加圧ローラに使用すれば、外部磁束が流れ込んでも、加圧ローラの発熱を抑える効果がある。
磁路中に置かれた誘導発熱体2bの中には磁束が流れて、誘導発熱体2bを加熱する。誘導発熱体2bの下側にあるローラ17はシールド作用があり、周辺の磁性構造体に磁束が進入し発熱するのを防ぐ。印刷媒体と対向しない誘導発熱体2bの領域では、磁束が、加圧ローラ7の一部としてのローラ17中を流れる。このアルミ層中で渦電流が生じるが、アルミの表皮抵抗が小さいために発熱量は小さく抑えられる。
誘導発熱体2bは、耐熱プラスチックなどで固定すればよく、誘導発熱体で発生した熱が周囲に漏れる量が更に小さくすることができる。したがって、全体的な発熱を小さくできる。また、耐熱プラスチックなどを使用すれば、製造が簡単となる。
実施の形態4
実施の形態4の構造は、実施の形態1と同じであるが、画像処理部24(図1)中のメモリ内に展開された画像領域の最大幅を検出する手段を有する。誘導発熱体と選択ローラ14の構造は、図7(a)と図7(b)に示すものでもよいし、図12(a)と図12(b)に示すものでもよい。
実施の形態4の構造は、実施の形態1と同じであるが、画像処理部24(図1)中のメモリ内に展開された画像領域の最大幅を検出する手段を有する。誘導発熱体と選択ローラ14の構造は、図7(a)と図7(b)に示すものでもよいし、図12(a)と図12(b)に示すものでもよい。
図17は、実施の形態4における画像処理部の構成を示す。電子写真方式の画像形成装置の場合、LEDヘッドが露光を開始する前に、印刷媒体の画像領域全面に対応するドットイメージが展開される。この展開されたドットイメージは、ドットイメージ記憶部24aに記憶される。イメージ幅検出部24bは、ドットイメージ記憶部からドットイメージを読み出して、媒体の進行方向に対して横方向におけるドットイメージの最大寸法を検出する。発熱体選択部24cは、この最大寸法に基づいて、前記ドットイメージの最大寸法をカバーできる寸法を有する発熱体を選択する。
図18は、実施の形態4の概略を示す。印刷媒体6の幅に対してトナー像の幅が極端に小さい場合、トナー像が付着する印刷領域16に対向する部分に誘導発熱体が位置し、印刷領域16の外には熱を加えないようにする。
印刷媒体6のトナー像が転写されない領域へ熱を供給しても、トナー像の定着には、役立たない。実施の形態4では、トナー像が転写されない領域には熱を供給しないので、全体の発熱量を下げ、低消費電力化が可能となる。印刷媒体6の全領域のうち、トナー像が付着しない領域を加熱しないので、印刷媒体中の水分の量が低下するのを抑えることができる。したがって、両面印刷を行った場合でも、転写不良や、感光ドラムの温度上昇等の問題を緩和する。
1 定着ローラ、
2a、2b、2c、2d 誘導発熱体、
3 磁束発生部、
4 温度センサ、
6 印刷媒体、
7 加圧ローラ、
14 選択ローラ。
2a、2b、2c、2d 誘導発熱体、
3 磁束発生部、
4 温度センサ、
6 印刷媒体、
7 加圧ローラ、
14 選択ローラ。
Claims (8)
- 磁束を発生する磁束発生手段と、
前記磁束中に配置され、電磁誘導により発熱し、印刷媒体上のトナー像を加熱する誘導発熱体と、
印刷媒体のサイズに合わせて前記誘導発熱体の寸法を選択的に変更する変更手段とを持つ定着装置。 - 前記誘導発熱体は、印刷媒体の進行方向に対して略直交する方向に延伸するとともに長さの異なる2つ以上の誘導発熱体素子を備え、
前記変更手段は、印刷媒体の幅に合わせて前記発熱体素子のうちの1つを選択することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 磁束を発生する磁束発生手段と、
前記磁束中に配置され、電磁誘導により発熱し、印刷媒体上のトナー像を加熱する誘導発熱体と、
印刷媒体のサイズに合わせて前記誘導発熱体の寸法を選択的に変更する変更手段とを含み、
前記変更手段は、印刷媒体の進行方向に対して略直交する方向において、前記誘導発熱体の発熱部分が、印刷媒体上に形成される少なくともトナー像の領域にわたって延伸するように前記誘導発熱体の寸法を選択することを特徴とする定着装置。 - 前記誘導発熱体は、印刷媒体の進行方向に対して略直交する方向に延伸するとともに長さの異なる2つ以上の誘導発熱体素子を備え、
前記変更手段は、前記トナー像領域の幅に合わせて前記発熱体素子の長さを選択することを特徴とする請求項3に記載の定着装置。 - 前記誘導発熱体は、印刷媒体の走行方向に対して略直交する方向の寸法が単調に変化する形状を有し、
前記誘導発熱体は、非磁性及び導電性を有する部材により保持されることを特徴とする請求項1又は3に記載の定着装置。 - 定着装置は、印刷媒体に接触して回転する中空円筒形状の定着部を更に含み、
前記磁束発生手段と前記誘導発熱体は、前記定着部材の内側に配置され、前記誘導発熱体が定着部材と前記磁束発生手段との間に位置することを特徴とする請求項1又は3に記載の定着装置。 - 定着装置は、非磁性且つ導電性の部材からなる加圧部を更に有し、
前記加圧部材が前記定着部材に対向して、前記定着部材との間で、印刷媒体を挟持することを特徴とする請求項6に記載の定着装置。 - 前記磁束を発生させるために前記磁束発生手段に供給される電流値は、誘導発熱体が磁束中にある場合には第1の値であり、誘導発熱体が磁束中にない場合には第2の値であり、第1の値と第2の値の差に基いて、前記誘導発熱体が前記磁束発生手段に対して位置決めされることを特徴とする請求項5に記載の定着装置。
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