JP2012003208A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】励磁コイル531を含む磁束発生部53からの磁束により定着ローラ51の電磁誘導発熱層514を発熱させ、通紙されたシート上の未定着画像を熱定着する定着装置であって、磁束発生部53は、励磁コイル531を挟んで定着ローラ51と反対側に定着ローラ51の幅方向に互いに離間して配列された複数のアーチコア532と、これらのうち、特定のサイズのシートの非通紙領域に対応する部分に配され、定着ローラ51との距離が変化する方向に変位可能に保持されたアーチコア532について、1又は隣接する所定の個数を移動単位として変位駆動するアーチコア変位部54と、当該アーチコア532を移動単位毎に順次変位するようにアーチコア変位部54を制御する制御部40とを備える。
【選択図】図6
Description
そこで、非通紙部の発熱量を制御する技術の一つとして、例えば特許文献1には、励磁コイルの長手方向と平行に配された長尺の円柱形状のセンターコアの非通紙部に対応する部分の周面の一部に切欠部を設け、小サイズの記録シートを定着する際には、当該センターコアを回転させて、切欠部を発熱ローラ側に向けることによって、センターコアの発熱ローラの非通紙部に対向している部分の表面と発熱ローラとの距離を大きくして、これらの間の磁気的な結合力を弱め、発熱ローラの非通紙部における発熱を抑制する技術が開示されている。
本発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたものであって、発熱回転体の軸方向(幅方向)において発熱量をより細かく制御して、非通紙部の過熱を確実に防止すると共に通紙部の定着温度を適切な温度範囲内に維持することができる電磁誘導加熱方式の定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
ここで、前記変位手段は、前記変位可能に保持された磁性体コアを、当該磁性体コアと発熱回転体との距離が、前記特定のサイズのシートの通紙領域に対応する位置にある磁性体コアと発熱回転体との距離に等しい第1の位置と、当該第1の位置から、前記発熱回転体から離れる方向に後退した第2の位置との間で、前記移動単位毎に変位させてもよい。
また、前記変位手段は、前記発熱回転体の幅方向に沿って延びる回転軸と、前記回転軸に取着された複数の偏心カムとを備え、前記複数の偏心カムは、その長径部の位置が、前記磁性体コアの移動単位毎に、前記回転軸の回転方向において順次ずれており、当該回転軸を回転させることにより各偏心カムによる変位作用を受けて、前記変位可能に保持された磁性体コアが、前記移動単位で順次移動するように構成されてなってもよい。
ここで、また、前記回転軸は、強磁性体材料からなり、前記偏心カムは、非磁性体材料からなってもよい。
これにより、回転軸が強磁性体材料から成るため、回転軸が磁路の一部を形成し、磁束発生部からの磁束をより多く発熱層へ導くことができる。また、磁性体コアが離間位置にあるときには、上記磁路の一部において、当該磁性体コアと発熱層との間に非磁性体のカム部材が位置することになり、カム部材によって磁性体コアと発熱層との間の磁気的な結合力を抑制して発熱層における発熱をより効率よく抑制することができる。
これにより、強磁性体材料から成る回転軸が、励磁コイルにより発生した磁束をより効率よく発熱層へと導いて、発熱効率を高めることができる。
これにより、非通紙領域を含む前記幅方向の端部における実際の表面温度に従って磁性体コアを順次変位させて発熱回転体の発熱量を制御するため、より正確に非通紙部の過熱を防止することができる。
また、ここで、前記制御手段は、前記第1のシートサイズ取得手段により取得されたシートの幅方向サイズが、直前に通紙されたシートの幅方向サイズよりも小さい場合には、第1の位置にある変位可能な磁性体コアのうち当該直前に通紙されたシートの通紙領域から遠い側の磁性体コアから前記第2の位置へと前記移動単位毎に順次変位させる第1の制御と、直前に通紙されたシートの幅方向サイズよりも大きい場合には、当該直前に通紙されたシートの通紙領域に近い側の磁性体コアから前記第1の位置へと前記移動単位毎に順次変位させる第2の制御と、を実行してもよい。
また、ここで、前記制御手段は、前記第1のシートサイズ取得手段により取得されたシートの幅方向サイズが、予め設定された所定のシートの幅方向サイズよりも大きい場合には、当該サイズのシートの定着を第1の所定枚数実行した後に、当該サイズの通紙領域に対応する磁性体コアであって第2の位置にあるものを一斉に第1の位置に移動させる第3の制御を実行してもよい。
また、ここで、前記制御手段は、前記第1のシートサイズ取得手段により取得されたシートの幅方向サイズが、予め設定された所定の幅方向サイズと同じである場合には、前記変位可能に保持された磁性体コアのうち、現在そのサイズの非通紙領域に対応するもののみが第2の位置となるように、前記取得されたシートの幅方向サイズの非通紙領域に対応する変位可能な磁性体コアのうち第2の位置にないものを一斉に第2の位置まで後退、または、当該前記取得されたシートの幅方向サイズの通紙領域に対応する変位可能な磁性体コアのうち第2の位置にあるものを一斉に第1の位置側へと移動させる、第4の制御を実行してもよい。
また、ここで、前記熱定着のために搬送されて来る予定のシートのうち所定枚数先のシートの前記幅方向のサイズに関する情報を取得する第2のシートサイズ取得手段をさらに備え、前記制御手段は、前記第2のシートサイズ取得手段により取得されたシートの幅方向サイズに従って、前記磁性体コアを移動単位毎に順次変位させてもよい。
また、ここで、前記制御手段は、前記第2のシートサイズ取得手段により取得されたシートの幅方向サイズが、所定サイズ未満である場合には、前記通紙領域から遠い側の前記磁性体コアから前記第2の位置へと順次変位させ、前記所定サイズよりも大きい場合および前記熱定着のために搬送されて来る予定のシートが前記第2の所定枚数未満の場合には、前記通紙領域に近い側の前記磁性体コアから前記第1の位置へと移動単位毎に順次変位させてもよい。
また、ここで、前記非磁性体材料は、耐熱性樹脂であってもよい。
また、ここで、前記耐熱性樹脂は、PI(ポリイミド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)のうちいずれか1つ、または、これらの組合せであってもよい。
ここで、本発明は、上述の定着装置を備えた画像形成装置としても、同様の効果が得られる。
以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)を例にして説明する。
(1−1.プリンタの全体構成)
図1は、本発明の実施の形態に係るプリンタ100の全体構成を示す概略断面図である。当該プリンタ100は、画像形成部10、給紙部20、転写部30、制御部40、および定着装置50等を備える構成となっている。
以下、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各再現色をC、M、Y、Kと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのC、M、Y、Kを添字として付加する。
中間転写ベルト31は、無端状のベルトであり、駆動ローラ32と従動ローラ33に張架されて周回駆動される。
クリーナブレード14および37は、それぞれ感光体ドラム11および中間転写ベルト31に対してカウンター方向に当接して配置されており、当該感光体ドラム11および中間転写ベルト31表面の残留トナーや紙粉等のゴミを清掃する。
また、制御部40は、外部の端末との通信や画像処理、上記各部の駆動制御などを実行する。
(1−2.制御部40の構成)
図2は、制御部40の構成を示すブロック図である。
通信I/F部42は、LANカード、LANボードといったLAN(Local Area Network)に接続するためのインターフェースであり、外部からのプリントジョブのデータを受信する。
CPU41は、ROM43から必要なプログラムを読み出し、画像形成部10、給紙部20、転写部30、定着装置50の動作をタイミングを取りながら統一的に制御して、通信I/F部42が受信したプリントジョブのデータに基づくプリントジョブを実行する。
モータ回転制御部45は、CPU41の機能の一部であり、モータ81の回転を制御する。
また、CPU41は、中央温度センサ71および端部温度センサ72(図5参照)による定着ローラ51の表面温度の検出結果、もしくは、通紙幅判定部46による通紙幅の判定結果に従って、モータ回転制御部45に指示してモータ81を回転させてアーチコア(磁性体コア)532(図3参照)を変位させ、定着ローラ51の電磁誘導発熱層514(図4参照)の発熱を制御する。詳しくは後述する。
(1−3.定着装置50の構成)
図3は、定着装置50の部分断面斜視図であり、図4は、その要部を示す横断面図である。なお、両図においては、定着装置50の構成を判り易く示すために図1に示す姿勢から時計回りに約45°回転させた状態を示している。
定着ローラ51と加圧ローラ52は平行に配され、加圧ローラ52を不図示の付勢機構で定着ローラ51側に付勢することにより、両ローラ間に定着ニップ55が形成され、この定着ニップ55をシートSが通過することによりシートS上に形成されたトナー像Tが溶融・加圧されて定着するようになっている。
<磁束発生部>
磁束発生部53は、定着ローラ51に向けて交番磁界を発生させるものであり、励磁コイル531、アーチコア532、圧縮バネ533、裾コア534、コイルボビン535、カバー536、回転軸部材537、カム部材538等を有し、定着ローラ51の軸方向(幅方向)に沿うように配置される。
アーチコア532は、定着ローラ51の幅方向に沿って互いに間隔をあけて12本配列されており、破線Cで示される定着ローラ51の幅方向中央側の最小通紙幅W1(図10参照)の範囲(特定のサイズのシートの通紙領域)内に4本のアーチコア532eが配列され、これらのアーチコア532eを挟んで定着ローラ51の幅方向における両端側の領域(特定のサイズのシートの非通紙領域)に、中央に近い側から順に、それぞれ1対のアーチコア532a、532b、532c、532dが配列されている(図6、図10参照)。
なお、アーチコア532e、532d、532c、532b、532aをそれぞれ区別する必要が無い場合には、総称として単に「アーチコア532」という。
なお、図3においては、アーチコア532については、定着ローラ51の軸方向における一方の端部側の5本のみ示し、カム部材538については、一方の端部側の4つのみを示している。
回転軸部材537の幅方向においてアーチコア532a、532b、532c、532dに対向する位置の周面上には、それぞれカム部材538a、538b、538c、538dが設けられており、回転軸部材537の回転に伴って、アーチコア532a、532b、532c、532dを変位させる。詳しくは後述する。
カム部材538は、ポリイミド(PI:Polyimide)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK:Polyetheretherketone)、ポリフェニレンサルファイド(PPS:Polyphenylenesulfide)などの耐熱性を有する樹脂等の非磁性体から成る。なお、本発明においては、特に明記しない限り、「非磁性体」とは強磁性体ではない物質を意味する用語として用いている。
<定着ローラ>
定着ローラ51は、外径が、例えば20[mm]の円柱状もしくは円筒状の芯金512の周面に弾性体層513を形成してなり、弾性体層513の外周面上には、さらに電磁誘導発熱層514、弾性体層515、離型層516がこの順に積層される。
芯金512は、ステンレス等から成る。弾性体層513は、断熱性の高い弾性材料、例えば、シリコーンスポンジゴム等で構成され、その厚みは、例えば10[mm]である。
弾性体層515は、厚みが、例えば0.3[mm]の耐熱性を有するシリコーンゴムなどからなり、用紙Sと定着ローラ51の表面との密着性を高める役割を果たす。
最外層の離型層516は、厚みが、例えば30[μm]のPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)チューブなどからなり、定着ローラ51の表面の離型性を高める役割をしている。
加圧ローラ52は、外径が、例えば26[mm]の円柱状の芯金521の周囲に、弾性体層522を介して離型層523が積層されてなり、図示しないバネなどを含む押圧手段により定着ローラ51を押圧して、定着ローラ51との間に定着ニップ55を確保する。芯金521は、ステンレス等から成る。弾性体層522は、シリコーンゴムやシリコーンスポンジゴム等からなり、その厚みは、例えば4[mm]である。また、離型層523は、PFAやPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)チューブ等からなり、その厚みは、例えば30[μm]である。
また、図5に示すように、定着装置50には、定着ローラ51の幅方向中央部および端部近傍の表面温度をそれぞれ検出するための中央温度センサ71および端部温度センサ72が別途配置されており、制御部40はこれらのセンサの検出信号により定着ローラ51の現在の温度を検出する。
(1−4.アーチコア532の変位機構)
次に、アーチコア532を変位させる機構について説明する。
図4に示す定着装置50の定着ローラ51の軸および回転軸部材537の軸を通る平面による部分断面図を図6に示す。回転軸部材537の一方の端部にはギヤ539が取着されており、当該ギヤ539を介してモータ81(図2参照)からの回転駆動力を受けて回転駆動される。なお、同図においては、回転軸部材537、カム部材538、ギヤ539については断面ではなく側面を示している。
図7は、図6に示す状態(以下、当該状態におけるアーチコア532の配置を「第1段階」という。)において軸方向から見たカム部材538とアーチコア532との位置関係を模式的に示す断面図であって、(a)はカム部材538aとアーチコア532aとの位置関係を、(b)はカム部材538bとアーチコア532bとの位置関係を、(c)はカム部材538cとアーチコア532cとの位置関係を、(d)はカム部材538dとアーチコア532dとの位置関係をそれぞれ示す。図4ではカム部材538が重なり合った状態で表示されているため、それぞれのカム部材の形状がよくわからなかったが、図7各図によりそれが明らかになっている。図7各図に示すように、カム部材538a、538b、538c、538dは、それぞれ軸方向断面が略円形状の部材の一部を切り欠いた略扇状の形状であり、それぞれの扇形の中心部分は回転軸部材537の周面の一部と一致している。扇形の中心角度は、カム部材538a、538b、538c、538dの順に大きくなっており、それぞれの扇形の反時計回り側の辺は軸方向から見た場合にそれぞれ一致する形状となっており、当該辺が回転軸部材の同一回転角度の位置となるようにそれぞれ取着されている。
第1段階から回転軸部材537を時計回りに約90°回転させた状態における定着装置50の定着ローラ51の軸および回転軸部材537の軸を通る平面による部分断面図を図8に示す。なお、同図においては、回転軸部材537、カム部材538、ギヤ539については断面ではなく側面を示し、カバー536および圧縮バネ533については図示を省略している。以下、図10、図12、図14においても同様である。
上記のように、アーチコア532が離間位置まで変位すると、アーチコア532と電磁誘導発熱層514との距離が大きくなり、当該アーチコア532を通る磁路長が長くなる。その結果、磁気抵抗が大きくなって、当該アーチコア532を通る磁束による電磁誘導発熱層514における発熱量が低下する。
第2段階から回転軸部材537を時計回りに約45°回転させた状態における定着装置50の定着ローラ51の軸および回転軸部材537の軸を通る平面による部分断面図を図10に示す。
図13は、図12に示す状態(以下、当該状態におけるアーチコア532の配置を「第4段階」という。)において軸方向から見たカム部材538とアーチコア532との位置関係を模式的に示す断面図であって、(a)はカム部材538aとアーチコア532aとの位置関係を、(b)はカム部材538bとアーチコア532bとの位置関係を、(c)はカム部材538cとアーチコア532cとの位置関係を、(d)はカム部材538dとアーチコア532dとの位置関係をそれぞれ示す。
図15は、図14に示す状態(以下、当該状態におけるアーチコア532の配置を「第5段階」という。)において軸方向から見たカム部材538とアーチコア532との位置関係を模式的に示す断面図であって、(a)はカム部材538aとアーチコア532aとの位置関係を、(b)はカム部材538bとアーチコア532bとの位置関係を、(c)はカム部材538cとアーチコア532cとの位置関係を、(d)はカム部材538dとアーチコア532dとの位置関係をそれぞれ示す。
第5段階から回転軸部材537を時計回りに約135°回転させると、第1段階に戻る。また、各段階から回転軸部材537を反時計回りに約45°ずつ回転させると、それぞれ1段階下の配置にすることができる。
(1−5.定着温度制御)
次に、画像形成動作時における定着ローラ51の定着温度の制御について説明する。
図16は、定着温度メイン制御の内容を示すフローチャートである。制御部40は、励磁コイル531への通電制御およびアーチコア532の変位制御を行って、定着ローラ51表面の通紙部の温度を定着温度に維持する。
プリンタ100の電源がONになると、メインタイマーをスタートさせる(ステップS1)。メインタイマーはルーチンが1周回る時間を規定するもので、例えば、1周200[msec]に設定される。
励磁コイル通電制御の処理が実行されると、次にアーチコア変位制御の処理を実行する(ステップS3)。具体的には、後述する図18のフローチャートに示される処理である。
設定されたカウント数に達していない場合には、引き続き当該判定を行う(ステップS4:NO、ステップS4)。
<励磁コイル通電制御>
次に、図16に示す定着温度メイン制御のフローにおける励磁コイル通電制御のサブルーチンの処理内容を図17に示す。
T1が180℃よりも高い場合、励磁コイル531への通電を行わずに(ステップS11:YES、ステップS12)、定着温度メイン制御のフローにリターンする。
<アーチコア変位制御>
次に、図16に示す定着温度メイン制御のフローにおけるアーチコア変位制御のサブルーチンの処理内容を図18に示す。
COUNTの値が20でない場合には(ステップS22:NO)、定着温度メイン制御のフローにリターンする。
T2が181℃以上である場合、次にアーチコア532の配置が第5段階であるかどうかを判定する(ステップS23:YES、ステップS24)。
アーチコア532の配置が第5段階でない場合、アーチコア532の配置を1段階UPさせるようにモータ回転制御部45に指示してCOUNTの値を0にリセットし(ステップS24:NO、ステップS27、ステップS29)、定着温度メイン制御のフローにリターンする。
T2が179℃以下でない場合、即ち179℃より高い場合、COUNTの値を0にリセットして(ステップS25:NO、ステップS29)、定着温度メイン制御のフローにリターンする。
アーチコア532の配置が第1段階である場合、COUNTの値を0にリセットして(ステップS26:YES、ステップS29)、定着温度メイン制御のフローにリターンする。
以上説明したように、本実施の形態においては、励磁コイル通電制御により、定着ローラ51の通紙部中央の表面温度が180℃に維持される。また、所定時間ごと(本実施の形態においては、例えば4秒ごと)に、定着ローラ51の非通紙部の表面温度を端部温度センサ72により検出し、定着ローラ51の非通紙部の表面温度が179℃より低くなるとアーチコア532の配置を1段階ずつ順次DOWNさせ、即ちアーチコア532を定着ローラ51の幅方向中央側から順次近接位置に移動させて、非通紙部の電磁誘導発熱層の発熱量を増加させ、非通紙部の表面温度が181℃より高くなるとアーチコア532の配置を1段階ずつ順次UPさせ、即ちアーチコア532を定着ローラ51の幅方向両端側から順次離間位置に移動させて、非通紙部の電磁誘導発熱層の発熱量を抑制することにより、非通紙部の表面温度が179℃から181℃の間に維持され過熱が防止される。
なお、定着温度メイン制御のフローは、例えば1周200[msec]に設定されているため、励磁コイル通電制御の処理も、200[msec]毎に実行される。
一方、アーチコア変位制御の処理については、図18のフローに示すように、200[msec]毎にCOUNTが1インクリメントされ、COUNTの値が20になったらステップS23からステップS28へと進み、その後COUNTを0にリセットして定着温度メイン制御のフローにリターンする構成になっているため、実際にアーチコアを変位させる処理であるステップS23からステップS28については4秒ごとに実行されることになる。
<実施の形態2>
上記実施の形態1では、定着ローラ51の通紙部中央および非通紙部の表面温度を温度センサにより検出し、それぞれの検出温度に基づいて電磁誘導発熱層の発熱量を制御する構成について説明した。
なお、説明の重複を避けるため、実施の形態1と同じ構成要素については、同符号を付して、その説明を省略する。
本実施の形態におけるアーチコア変位制御のサブルーチンの処理内容を図19に示す。本サブルーチンは、図16に示す定着温度メイン制御のフローにおいて、当該サブルーチンがコールされるたびに実行される。
画像プリント信号の入力が無い場合には、次にアーチコアタイマーがタイムアップしたかどうか(所定の設定時間が経過したかどうか)を判定する(ステップS31:NO、ステップS40)。
次に、通紙幅Wを判定する(ステップS33)。通紙幅WがA4縦よりも小さい場合、次にアーチコア532の配置が第5段階であるかどうかの判定を行う(ステップS33:W<A4縦、ステップS34)。なお、通紙幅情報の取得および判定は、通紙幅判定部46(第1のシートサイズ取得手段)(図2参照)が、通信I/F部42が受信したプリントジョブのデータのヘッダ情報を読み出すことにより、もしくは、ユーザによる操作パネル2上での記録シート(給紙トレイ)の選択入力を受付けることにより行われる。以下、通紙幅の取得および判定については、特に明記されていない限り同様にして行われる。
アーチコア532の配置が第5段階である場合、それ以上段階を上げられないので、アーチコア532の配置変更は行わず、次に、アーチコアタイマーがタイムアップしたかどうかの判定を行う(ステップS34:YES、ステップS40)。
アーチコア532の配置が第3段階でない場合、アーチコア532の配置をA4縦通紙時のアーチコア532の基本配置である第3段階へと一斉に移動させるようにモータ回転制御部45に指示して(第4の制御)、アーチコアタイマーがタイムアップしたかどうかの判定を行う(ステップS35:NO、ステップS38、ステップS40)。
ステップS33において、通紙幅WがA4縦よりも大きいと判定された場合、次にアーチコア532の配置が第1段階であるかどうかの判定を行う(ステップS33:A4縦<W、ステップS36)。
アーチコア532の配置が第1段階である場合、それ以上段階を下げられないので、アーチコア532の配置変更は行わず、次に、アーチコアタイマーがタイムアップしたかどうかの判定を行う(ステップS36:YES、ステップS40)。
ステップS40において、アーチコアタイマーがタイムアップしていない場合(ステップS40:NO)、そのまま定着温度メイン制御のフローにリターンする。
<実施の形態3>
例えば、A4縦に続いて大サイズの記録シート(例えば、A3)が通紙された場合、即座にアーチコア532の配置段階を下げなくても、定着ローラの持つ余熱で表面温度をある程度の枚数まで定着可能な温度域に維持できるが、それ以上の枚数が通紙されると熱量が不足する。
本実施の形態におけるアーチコア変位制御のサブルーチンの処理内容を図20に示す。本サブルーチンは、図16に示す定着温度メイン制御のフローにおいて、当該サブルーチンがコールされるたびに実行される。
nの値が4でない場合、アーチコアタイマーがタイムアップしたかどうかの判定を行う(ステップS59:NO、ステップS63)。
アーチコア532の配置が第1段階でない場合、アーチコア532の配置を第1段階へと移動させるようにモータ回転制御部45に指示して、nの値を0にリセットし、アーチコアタイマーがタイムアップしたかどうかの判定を行う(ステップS60:NO、ステップS61、ステップS62、ステップS63)。
アーチコアタイマーがタイムアップしている場合、アーチコア532の配置を第1段階へと移動させるようにモータ回転制御部45に指示した後、nの値を0にリセットして(ステップS63:YES、ステップS64、ステップS65)、定着温度メイン制御のフロー(図16参照)にリターンする。
<実施の形態4>
上記実施の形態2および3においては、実際の定着に合わせてアーチコア532の配置段階を変更しているが、これに限られない。本実施の形態では、通紙される予定の所定枚数先(第2の所定枚数先。本実施の形態においては、5枚先。)の記録シートのサイズ(通紙幅)を取得して、それに合わせてアーチコア532の配置段階を事前に変更する構成について説明する。
本実施の形態におけるアーチコア変位制御のサブルーチンの処理内容を図21に示す。本サブルーチンは、図16に示す定着温度メイン制御のフローにおいて、当該サブルーチンがコールされるたびに実行される。
画像プリント信号の入力が無い場合には(ステップS71:NO)、そのまま定着温度メイン制御のフロー(図16参照)にリターンする。
画像プリント信号の入力ありと判定された場合、次に5枚先のプリント待ち画像プリント信号があるかどうかを判定する(ステップS31:YES、ステップS32)。当該5枚先のプリント待ち画像プリント信号があるかどうかの判定および、後述する5枚先のプリント待ち画像プリント信号が実行される記録シートの通紙幅の判定については、通紙幅判定部46(第2のシートサイズ取得手段)(図2参照)が、RAM44(図2参照)に一時的に記憶されているプリント待ち画像プリント信号のデータを参照することによって行われる。
5枚先のプリント待ち画像プリント信号が実行される記録シートの通紙幅WがA4縦(所定サイズ)よりも小さい場合、続いてアーチコア532の配置が第5段階であるかどうかの判定が行われる(ステップS73:W<A4縦、ステップS74)。
アーチコア532の配置が第5段階である場合(ステップS74:YES)、それ以上段階を上げられないので、そのまま定着温度メイン制御のフローにリターンする。
アーチコア532の配置が第3段階でない場合、アーチコア532の配置をA4縦通紙時のアーチコア532の基本配置である第3段階へと移動させるようにモータ回転制御部45に指示して(ステップS75:NO、ステップS78)、定着温度メイン制御のフローにリターンする。
ステップS73において、通紙幅WがA4縦よりも大きいと判定された場合、次にアーチコア532の配置が第1段階であるかどうかの判定を行う(ステップS73:A4縦<W、ステップS76)。
アーチコア532の配置が第1段階である場合(ステップS76:YES)、それ以上段階を下げられないので、そのまま定着温度メイン制御のフローにリターンする。
さらに、カム部材538が非磁性体から成ることにより、アーチコア532が離間位置にあるとき、カム部材538がアーチコア532と回転軸部材537との間に介在することにより、アーチコア532と定着ローラ51との磁気的な結合力を抑制する効果がある。
<変形例>
(1)上記実施の形態2、3、4においては、通紙幅がA4縦でアーチコア532の配置が第3段階でない場合には、即座にアーチコア532を第3段階へと移動するようにモータ回転制御部45に指示する構成となっているが、これに限られない。例えば、アーチコア532の配置が第3段階でないと判定された場合に、アーチコア532を1段階ずつUPもしくはDOWNさせるようにしてもよい。
なお、説明の重複を避けるため、上記各実施の形態と同じ構成要素については、同符号を付して、その説明を省略する。
本変形例におけるアーチコア変位制御のサブルーチンの処理内容を図22に示す。本サブルーチンは、図16に示す定着温度メイン制御のフローにおいて、当該サブルーチンがコールされるたびに実行される。
アーチコア532の配置が第3段階よりも低い場合、アーチコア532の配置を1段階UPさせるようにモータ回転制御部45に指示して、アーチコアタイマーがタイムアップしたかどうかを判定する(ステップS85:<第3、ステップS88、ステップS91)。
アーチコア532の配置が第3段階よりも高い場合、アーチコア532の配置を1段階DOWNさせるようにモータ回転制御部45に指示して、アーチコアタイマーがタイムアップしたかどうかを判定する(ステップS85:第3<、ステップS89、ステップS91)。
以上、本変形例のアーチコア変位制御の処理内容について、本変形例の構成を実施の形態2に適用した場合を例に説明したが、本変形例の構成を実施の形態3および4に適用してもよい。
(4)上記各実施の形態および変形例においては、アーチコア532の数は12本としたが、これに限られない。12本よりも多い数としてもよいし、少ない数としてもよい。ただし、大サイズ、小サイズおよびA4縦の記録シートに対応するために少なくとも3本以上であるのが望ましい。
(7)上記実施の形態2から4においては、通紙幅がA4縦と比較して、小さいか、大きいか、等しいかを判定して、その判定結果に従ってアーチコア変位制御を行っているが、基準となる通紙幅はA4縦に限られない。
また、A4縦といった予め設定された所定のシートの幅方向のサイズ(通紙幅)を基準に判定を行う代わりに、直前に通紙されたシートの幅方向のサイズと比較して、それよりも小さい場合には、直前に通紙されたシートの通紙領域から遠い側のアーチコア532から順次離間位置へと変位させ(第1の制御)、大きい場合には、直前に通紙されたシートの通紙領域に近い側のアーチコア532から順次近接位置へと変位させ(第2の制御)てもよい。
(9)上記各実施の形態および変形例においては、電磁誘導発熱層を備えた発熱回転体として、定着ローラ51を例に説明したが、これに限られない。例えば、電磁誘導発熱層を定着ローラ51に設けず、定着ローラ51の外側に配設された無端状の定着ベルトに電磁誘導発熱層を設けて当該定着ベルトを発熱回転体とし、定着ローラ51を、定着ベルトの外側から当該定着ベルトを介して加圧ローラ52で押圧して当該定着ベルト表面と加圧ローラ52の間に定着ニップ55を確保して、定着ベルトを磁束発生部53からの磁束により電磁誘導加熱するようにしてもよい。
例えば、10枚通紙される間にアーチコア532の配置が1段変更されてもよい。図24は、A4横で100枚通紙後にA4縦を通紙する場合に、アーチコア532の配置段階を第1段階から第3段階へと2段階変更したときの定着ローラ51の表面温度の軸方向(幅方向)における温度分布の状態を示すグラフである。アーチコア532の配置段階変更は、A4横の80枚目から配置変更をスタートし、100枚目が終了するタイミングで配置変更が完了するように制御した。図24(a)は、配置段階変更スタート時の定着ローラ51の表面温度分布状態を示すグラフであり、図24(b)は、配置段階変更完了時の定着ローラ51の表面温度分布状態を示すグラフである。両図において、縦軸は定着ローラ51の表面温度を、横軸は定着ローラ51の軸方向における温度測定位置を示す。横軸における温度測定位置は、定着ローラ51の軸方向(幅方向)における中央(破線C)を基準(0[mm])として、中央からの距離[mm]で表している。直線D1とD2との間の領域がA4横の通紙領域を示し、直線D3とD4との間の領域がA4縦の通紙領域を示す。
(12)上記各実施の形態および変形例においては、本発明に係る定着装置および画像形成装置をタンデム型カラーデジタルプリンタに適用した場合を例に説明したが、これに限られない。電磁誘導加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置であれば、モノクロ/カラーに関わらず、複写機、プリンタ、ファックス、また、これらの機能を備えた複合機(MFP:Multifunction Peripheral)などに適用される。
51 定着ローラ
52 加圧ローラ
53 磁束発生部
54 アーチコア変位部
55 定着ニップ
71 中央温度センサ
72 端部温度センサ
100 プリンタ
512、521 芯金
513、515、522 弾性体層
514 電磁誘導発熱層
516、523 離型層
531 励磁コイル
532、532a、532b、532c、532d、532e アーチコア
533 圧縮バネ
534 裾コア
535 コイルボビン
536 カバー
537 回転軸部材
538、538a、538b、538c、538d カム部材
539 ギヤ
540 くさび形部材
5361 コアケース
Claims (16)
- 電磁誘導により発熱する発熱層を有する発熱回転体の幅方向に沿って、その周面から間隔をおいて離れた位置に配置された励磁コイルを含む磁束発生部からの磁束により前記発熱層を発熱させ、通紙されたシート上の未定着画像を熱定着する定着装置であって、
前記磁束発生部は、
前記励磁コイルを挟んで前記発熱回転体と反対側に、前記幅方向に互いに離間して配列された複数の磁性体コアと、
前記複数の磁性体コアのうち、特定のサイズのシートの非通紙領域に対応する部分に配された磁性体コアを、前記発熱回転体との距離が変化する方向に変位可能に保持する保持手段と、
前記変位可能に保持された磁性体コアについて、1又は隣接する所定の個数を移動単位として変位駆動する変位手段と、
前記変位可能に保持された磁性体コアを、前記移動単位毎に順次変位するように前記変位手段を制御する制御手段と、を備える
ことを特徴とする定着装置。 - 前記変位手段は、
前記変位可能に保持された磁性体コアを、
当該磁性体コアと発熱回転体との距離が、前記特定のサイズのシートの通紙領域に対応する位置にある磁性体コアと発熱回転体との距離に等しい第1の位置と、
当該第1の位置から、前記発熱回転体から離れる方向に後退した第2の位置との間で、前記移動単位毎に変位させる
ことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 前記変位手段は、
前記発熱回転体の幅方向に沿って延びる回転軸と、
前記回転軸に取着された複数の偏心カムとを備え、
前記複数の偏心カムは、その長径部の位置が、前記磁性体コアの移動単位毎に、前記回転軸の回転方向において順次ずれており、当該回転軸を回転させることにより各偏心カムによる変位作用を受けて、前記変位可能に保持された磁性体コアが、前記移動単位で順次移動するように構成されてなる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。 - 前記回転軸は、強磁性体材料からなり、
前記偏心カムは、非磁性体材料からなる
ことを特徴とする請求項2または3に記載の定着装置。 - 前記複数の磁性体コアは、発熱回転体の回転方向の周面に沿うようにしてそれぞれアーチ形に形成されており、前記回転軸は、当該各アーチ形の磁性体コアの中心位置を結ぶ直線に沿って前記磁性体コアと前記励磁コイルとの間に配設されて、センターコアとして機能する
ことを特徴とする請求項4に記載の定着装置。 - 前記発熱回転体の前記非通紙領域の表面温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記温度検出手段による検出温度に従って前記磁性体コアを前記移動単位毎に順次変位させるように制御する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の定着装置。 - 前記制御手段は、
前記温度検出手段による検出温度が、第1の閾値以上の場合には、前記通紙領域から遠い側の磁性体コアから前記第2の位置へと前記移動単位毎に順次変位させ、
前記温度検出手段による検出温度が、前記第1の閾値より低い第2の閾値以下の場合には、前記通紙領域に近い側の磁性体コアから前記第1の位置へと前記移動単位毎に順次変位させる
ことを特徴とする請求項6に記載の定着装置。 - 熱定着するシートの前記幅方向のサイズに関する情報を取得する第1のシートサイズ取得手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記第1のシートサイズ取得手段により取得されたシートの幅方向サイズにしたがって、当該幅方向サイズのシートについて所定回数の画像形成動作が行われる度に、前記磁性体コアを、前記移動単位毎に変位させる
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の定着装置。 - 前記制御手段は、
前記第1のシートサイズ取得手段により取得されたシートの幅方向サイズが、直前に通紙されたシートの幅方向サイズよりも小さい場合には、第1の位置にある変位可能な磁性体コアのうち当該直前に通紙されたシートの通紙領域から遠い側の磁性体コアから前記第2の位置へと前記移動単位毎に順次変位させる第1の制御と、
直前に通紙されたシートの幅方向サイズよりも大きい場合には、当該直前に通紙されたシートの通紙領域に近い側の磁性体コアから前記第1の位置へと前記移動単位毎に順次変位させる第2の制御と、を実行する
ことを特徴とする請求項8に記載の定着装置。 - 前記制御手段は、
前記第1のシートサイズ取得手段により取得されたシートの幅方向サイズが、予め設定された所定のシートの幅方向サイズよりも大きい場合には、
当該サイズのシートの定着を第1の所定枚数実行した後に、当該サイズの通紙領域に対応する磁性体コアであって第2の位置にあるものを一斉に第1の位置に移動させる第3の制御を実行する
ことを特徴とする請求項9に記載の定着装置。 - 前記制御手段は、
前記第1のシートサイズ取得手段により取得されたシートの幅方向サイズが、予め設定された所定の幅方向サイズと同じである場合には、前記変位可能に保持された磁性体コアのうち、現在そのサイズの非通紙領域に対応するもののみが第2の位置となるように、
前記取得されたシートの幅方向サイズの非通紙領域に対応する変位可能な磁性体コアのうち第2の位置にないものを一斉に第2の位置まで後退、または、当該前記取得されたシートの幅方向サイズの通紙領域に対応する変位可能な磁性体コアのうち第2の位置にあるものを一斉に第1の位置側へと移動させる、第4の制御を実行する
ことを特徴とする請求項9に記載の定着装置。 - 前記熱定着のために搬送されて来る予定のシートのうち所定枚数先のシートの前記幅方向のサイズに関する情報を取得する第2のシートサイズ取得手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記第2のシートサイズ取得手段により取得されたシートの幅方向サイズに従って、前記磁性体コアを移動単位毎に順次変位させる
ことを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の定着装置。 - 前記制御手段は、
前記第2のシートサイズ取得手段により取得されたシートの幅方向サイズが、所定サイズ未満である場合には、前記通紙領域から遠い側の前記磁性体コアから前記第2の位置へと順次変位させ、
前記所定サイズよりも大きい場合および前記熱定着のために搬送されて来る予定のシートが前記第2の所定枚数未満の場合には、前記通紙領域に近い側の前記磁性体コアから前記第1の位置へと移動単位毎に順次変位させる
ことを特徴とする請求項12に記載の定着装置。 - 前記非磁性体材料は、耐熱性樹脂である
ことを特徴とする請求項4に記載の定着装置。 - 前記耐熱性樹脂は、PI(ポリイミド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)のうちいずれか1つ、または、これらの組合せである
ことを特徴とする請求項14に記載の定着装置。 - 請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
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