JP2012181484A - 定着装置、加熱装置、および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】定着装置100は、加圧ロール104と定着ベルト102とを有しており、用紙Pを加熱および加圧してトナー像を用紙Pに定着させる。定着ベルト102の内側には、感温磁性部材114が設けられている。この感温磁性部材114は、定着ベルト102の内周面に倣うように円弧形状を有して形成されるとともに、定着ベルト102を挟み励磁コイル110に対向して配置されている。また、感温磁性部材114と誘導体118との間には、感温磁性部材114から熱を受けることで変形する変形部材260が設けられている。
【選択図】図2
Description
また、表面温度検知手段から送られてくる表面温度信号が加熱ローラの昇温に伴って所定の閾値に達すると、接離ソレノイドがオンされ、加熱部材が加熱ローラの内周面から離間する加熱装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
請求項2に記載の発明は、前記加熱部材は、前記磁界生成手段により生成される前記交流磁界によって加熱されることを特徴とする請求項1記載の定着装置である。
請求項3に記載の発明は、前記変形部材は、前記加熱部材から熱を受け前記変形を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置である。
請求項4に記載の発明は、前記定着部材は、筒状に形成され、前記変形部材は、筒状に形成された前記定着部材の内側に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の定着装置である。
請求項5に記載の発明は、前記変形部材は、前記定着部材に向かって伸長し前記加熱部材を当該定着部材に向けて移動させることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の定着装置である。
請求項6に記載の発明は、前記変形部材は、熱を受けることで湾曲し、当該湾曲により変位する部位を用いて前記加熱部材を前記定着部材に向けて移動させることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の定着装置である。
請求項7に記載の発明は、前記変形部材が前記変形を行う前、前記定着部材と前記加熱部材とは非接触状態にあることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の定着装置である。
請求項8に記載の発明は、前記変形部材は、形状記憶合金により形成されていることを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の定着装置である。
請求項10に記載の発明は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、電磁誘導による加熱が可能な導電層を有し、前記画像形成手段により記録材上に形成された画像を当該記録材に定着する定着部材と、前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成手段と、少なくも一部が前記定着部材から離れた状態で設けられ、加熱される加熱部材と、熱を受けることで変形し、前記加熱部材を前記定着部材に向けて移動させる変形部材と、を備える画像形成装置である。
請求項2の発明によれば、加熱源の数を減らすことができるようになる。
請求項3の発明によれば、加熱部材の温度に応じた変形部材の変形が可能となる。
請求項4の発明によれば、筒状に形成された定着部材の外側に変形部材が設けられている場合に比べ、定着部材の外側の雰囲気温度が変形部材に影響を与えることを抑制可能となる。
請求項5の発明によれば、定着部材以外の方向に向かって変形部材が伸長する場合に比べ、構成の簡素化を図ることが可能となる。
請求項6の発明によれば、加熱部材を移動させようとする方向と交差する方向に沿って変形部材を設置することができるようになる。
請求項7の発明によれば、加熱部材の一部と定着部材とが接触している場合に比べ、定着部材の熱が奪われにくくなる。
請求項8の発明によれば、変形部材を単一の部材で構成できるようになる。
請求項9の発明によれば、被加熱体に熱を供給する供給部材に向けて加熱部材を移動させる機構の簡略化が可能となる。
請求項10の発明によれば、画像を記録材に定着する定着部材に向けて加熱部材を移動させる機構の簡略化が可能となる。
図1は、本実施形態の形態に係るプリンタ10を示した図である。
画像形成装置の一例としてのプリンタ10は、プリンタ10の本体を構成する筐体12を備えている。またプリンタ10は、光走査装置54を備えている。ここでこの光走査装置54は、筐体12に固定されている。またプリンタ10には、光走査装置54に隣接する位置に、光走査装置54の動作、および、プリンタ10の各部の動作を制御する制御ユニット50が設けられている。
画像形成動作が開始されると、各感光体ドラム20Y〜20Kの表面が帯電ローラ22Y〜22Kによって一様に帯電される。そして、出力画像に対応した光ビーム60Y〜60Kが、光走査装置54から、帯電後の感光体ドラム20Y〜20Kの表面に照射される。これにより、感光体ドラム20Y〜20K上には、各色の画像に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像に対して、現像器24Y〜24Kからトナーが供給され、感光体ドラム20Y〜20K上にはY色〜K色のトナー像が形成される。
図2〜図4は、定着装置100を説明するための図である。
図2に示すように、定着装置100は筐体120を備えている。ここでこの筐体120には、搬送されてきた用紙Pを進入させるための第1開口120A、定着処理が終了した用紙Pを排出するための第2開口120Bが形成されている。また定着装置100には、筒状に形成され且つ無端状に形成された定着ベルト102が設けられている。ここで、定着ベルト102は、この定着ベルト102の長手方向に沿った中心軸を中心として図中矢印A方向に回転できるようになっている。
図5は、定着ベルト102の断面構成等を示した図である。同図(a)に示すように、定着ベルト102は、基層124、発熱層126、弾性層128、および離型層130を有している。なお、定着ベルト102の内周面側から外周面側に向かって、基層124、発熱層126、弾性層128、離型層130の順に設けられている。ここで本実施形態における定着ベルト102は、直径が30mm、長手方向(幅方向)における長さが370mmとなっている。
離型層130は、用紙P上のトナーT(図2参照)と定着ベルト102との接着力を弱めて、用紙Pを定着ベルト102から剥離し易くする。離型層130としては、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。なお本実施形態ではPFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂)を用いている。また本実施形態では、離型層130の厚さを30μmとしている。
図2に示すように、定着ベルト102の内側には、感温磁性部材114が設けられている。加熱部材の一例としてのこの感温磁性部材114は、定着ベルト102の内周面に倣うように円弧形状を有して形成されるとともに、定着ベルト102の内周面に対向するように配置されている。また感温磁性部材114は、定着ベルト102を挟み励磁コイル110に対向して配置されている。また感温磁性部材114は、定着ベルト102の内周面に対して進退可能に設けられている。付言すると、図2における上下方向に移動可能に設けられている。
同図(a)に示すように、感温磁性部材114は、後述する感温特性を有し基層となる感温層115と、感温層115の表面に積層された発熱層117とを有している。なお、本実施形態では、発熱層117を設けた場合を示したが、感温層115だけで必要な発熱量が得られる場合には発熱層117を省略することができる。
図2に示すように、感温磁性部材114の内側には誘導体118が設けられている。この誘導体118は表皮深さ以上の厚さを有している。また誘導体118は、固有抵抗の小さい非磁性金属であることが望ましく、例えば銀、銅、アルミニウムなどを用いることができる。これらの材料を選択して表皮深さ以上の厚さにすれば、誘導体118に磁界が作用した場合には上記発熱層117より渦電流が流れやすくなる。ここで誘導体118は、感温磁性部材114の内周面と対向する円弧部118Aと、円弧部118Aと一体で形成される柱部118Bとにより構成されている。
図7を参照し定着装置100についてさらに説明する。同図に示すように、定着装置100の一方の端部側には第1側板152が設けられ、他方の端部側には第2側板154が設けられている。また、第1側板152の内壁面には第1支持部材156が固定され、第2側板154の内壁面には第2支持部材158が固定されている。ここで、第1支持部材156は、第1側板152に固定される平板部156Aと、平板部156Aから突出するように設けられるとともに筒状に形成された突出部156Bと、平板部156Aおよび突出部156Bを貫通する貫通穴156Cとを備えている。また、第2支持部材158も同様に、第2側板154に固定される平板部158A、平板部158Aから突出する突出部158B、平板部158Aおよび突出部158Bを貫通する貫通穴158Cを備えている。
定着装置100にて定着処理が行われる際には、まず、制御ユニット50によって駆動モータ(図示省略)が駆動され、定着ベルト102が図2における矢印A方向へ回転する。なおこのとき変形部材260は縮んだ状態となっており、感温磁性部材114が定着ベルト102から離れた状態となっている。次いで、制御回路138からの電気信号に基づいて通電回路142が駆動され、励磁コイル110に交流電流が供給される。これにより、定着ベルト102の発熱層126(図5(a)参照)と交差する磁界Hの生成および磁界Hの消滅が繰り返される。
ここで、図9(a)は、感温磁性部材114の温度が、透磁率変化開始温度以下の場合の状態を示しており、図9(b)は、感温磁性部材114の温度が、透磁率変化開始温度以上の場合の状態を示している。
ここで、図10のグラフG1は、本実施形態の定着装置100の時間−温度曲線である。また、グラフG2は、比較例の時間−温度曲線である。詳細には、G2は、感温磁性部材114と定着ベルト102との接触がなされない定着装置100における時間−温度曲線である。
一方、比較例における定着装置100では、上記のとおり、感温磁性部材114と定着ベルト102との接触がなされない。このため、感温磁性部材114から定着ベルト102への熱の供給がなされず、温度ドループD2(温度T4(<温度T3))まで温度が低下する。
本図に示す定着装置100では、感温磁性部材114の一端部114A(定着ベルト102の回転方向上流側に位置する一端部)にシャフトSHが通されており、この感温磁性部材114は、一端部114Aを中心に回転(揺動)できるようになっている。なおシャフトSHは、誘導体118の一方の側面に取り付けられた第1支持部材271によって支持されている。また本実施形態では、誘導体118の他方の側面に第2支持部材272が取り付けられている。ここで第2支持部材272は、感温磁性部材114の他端部114Bの下部まで延びている。また本実施形態では、感温磁性部材114の他端部114Bと第2支持部材272との間に変形部材260が設けられている。
図12に示す変形部材260は、複数の部品により構成されている。より具体的に説明すると、同図(b)に示すように、変形部材260には、感温磁性部材114の他端部114Bに接触して設けられるとともにこの他端部114Bに対して進退可能に設けられたシャフト状の進退部材263が設けられている。ここでこの進退部材263の長手方向における中央部には、進退部材263の径方向に向かって突出する突出部263Aが設けられている。
上記では、変形部材260がコイルスプリング状に形成された場合を例示したが、変形部材260は、同図に示すように板状に形成することもできる。なおこの板状の変形部材260は、一端が誘導体118の側面に固定され、この側面から感温磁性部材114の他端部114Bに向かって延びるように設けられ、且つ、他端がこの他端部114Bに固定されている。
図14は、加熱装置を説明するための図である。なお、上述した実施形態と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付与しその説明を省略する。
まず、励磁コイル202に対し図示しない通電手段によって通電され、励磁コイル202の周囲に磁界が発生する。加熱ベルト204は、上記定着ベルト102と同様に、この磁界による電磁誘導作用で発熱する。また、感温磁性部材206の発熱層もこの磁界による電磁誘導作用で発熱する。ここで、感温磁性部材206は、加熱ベルト204と間に隙間を有した状態で配置されているため、加熱ベルト204の熱が感温磁性部材206に伝わりにくくなっている。これにより、加熱ベルト204の温度が短時間で上昇する。
図15は、定着装置100の他の一形態を示した図である。
図15に示す定着装置100では、定着ベルト102の内側にフレーム65を設けるとともに、このフレーム65に対し、板状に形成され且つ定着ベルト102の内周面に倣うような湾曲が付与された誘導体118を取り付けている。ここで本図における構成では、このように誘導体118が板状に形成されており、本図における定着装置100は、図2等にて示した定着装置100に比して軽量となっている。なお、フレーム65は複数枚の板金(不図示)を組み合わせることで形成されており、フレーム65に相当する部分が無垢の金属材料などで形成されている場合に比べ更なる軽量化が図られている。
図18は、感温磁性部材114に形成されるスリットを示した図である。図18(a)は、感温磁性部材114がフレーム65に設置された状態の側面図であり、(b)は、(a)の上方(z方向)から見た平面図である。図18に示す感温磁性部材114には、磁力線Hによって発生する渦電流Iの流れる方向に直交する複数のスリット114sが形成されている。このようにスリット114sを形成した場合、スリット114sが無い場合には感温磁性部材114の長手方向の全体に亘って大きな渦となって流れる渦電流I(図18(b)の破線参照)が、スリット114sにより分断される。
Claims (10)
- 電磁誘導による加熱が可能な導電層を有し、記録材上の画像を当該記録材に定着する定着部材と、
前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成手段と、
少なくも一部が前記定着部材から離れた状態で設けられ、加熱される加熱部材と、
熱を受けることで変形し、前記加熱部材を前記定着部材に向けて移動させる変形部材と、
を備える定着装置。 - 前記加熱部材は、前記磁界生成手段により生成される前記交流磁界によって加熱されることを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 前記変形部材は、前記加熱部材から熱を受け前記変形を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。
- 前記定着部材は、筒状に形成され、
前記変形部材は、筒状に形成された前記定着部材の内側に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の定着装置。 - 前記変形部材は、前記定着部材に向かって伸長し前記加熱部材を当該定着部材に向けて移動させることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の定着装置。
- 前記変形部材は、熱を受けることで湾曲し、当該湾曲により変位する部位を用いて前記加熱部材を前記定着部材に向けて移動させることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の定着装置。
- 前記変形部材が前記変形を行う前、前記定着部材と前記加熱部材とは非接触状態にあることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の定着装置。
- 前記変形部材は、形状記憶合金により形成されていることを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の定着装置。
- 電磁誘導による加熱が可能な導電層を有し、被加熱体に熱を供給する供給部材と、
前記供給部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成手段と、
少なくも一部が前記供給部材から離れた状態で設けられ、加熱される加熱部材と、
熱を受けることで変形し、前記加熱部材を前記供給部材に向けて移動させる変形部材と、
を備える加熱装置。 - 記録材に画像を形成する画像形成手段と、
電磁誘導による加熱が可能な導電層を有し、前記画像形成手段により記録材上に形成された画像を当該記録材に定着する定着部材と、
前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成手段と、
少なくも一部が前記定着部材から離れた状態で設けられ、加熱される加熱部材と、
熱を受けることで変形し、前記加熱部材を前記定着部材に向けて移動させる変形部材と、
を備える画像形成装置。
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