JP5173770B2 - 像加熱装置 - Google Patents
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先ず、図1について説明する。1a〜1dは像担持体である感光ドラムである。2a〜2dはそれぞれの感光ドラムを帯電する1次帯電部である。3a〜3dは、帯電された感光ドラムを像露光して静電潜像を形成する露光部である。4a〜4dは静電潜像をトナーにより現像する現像部である。4aはイエローのトナーを有し、4bはマゼンタのトナーを有し、4cはシアンのトナーを有し、4dはブラックのトナーを有する。そのため、それぞれの感光ドラムではそれぞれの色のトナー像が形成される。53a〜53dはそれぞれの感光ドラム上に形成されたそれぞれのトナー像を中間転写体である中間転写ベルト51に一次転写するための1次転写部である。6a〜6dは一次転写後にそれぞれの感光ドラム上に残留したトナーをクリーニングするクリーニング部である。51はそれぞれの感光ドラムから転写されることで形成されるカラートナー画像を担持する中間転写ベルトである。この中間転写ベルトは、黒単色の場合には、黒のトナーのトナー像を担持する。56、57は、中間転写ベルト51上のトナー像を記録材に二次転写するための二次転写部である。55は二次転写後に中間転写ベルト51上に残留したトナー像をクリーニングするための中間転写ベルトクリーナーである。1次帯電部2a〜2dによって感光ドラムが一様に帯電された後、画像信号に応じた露光が露光部3a〜3dによってなされることにより、感光ドラム1a〜1d上に静電潜像が形成される。その後、現像部4a〜4dによってトナー像が現像され、4個の感光ドラム1a〜1d上のトナー像は1次転写部53a〜53dによってそれぞれ中間転写ベルトに多重転写される。更に2次転写部56、57によって中間転写ベルト51上のトナー像は記録材Pに転写される。感光ドラム上に残った転写残トナーはクリーニング部6a〜6dによって、中間転写ベルト51に残った転写残トナーは中間転写ベルトクリーナー55によって、それぞれ回収される。これにより、繰り返しそれぞれの感光ドラム上及び中間転写ベルト上にトナー像を形成することが可能となる。一方、記録材Pに転写されたトナー像は、記録材上のトナー像を加熱する像加熱装置である定着装置7によって熱により記録材上に定着されることにより、カラー画像を得る。本実施例の定着装置7としては、電磁誘導加熱方式を用いている。
図2は電磁誘導加熱方式を用いた定着装置の断面構成図である。本実施例では、第一ベルト部材72を有する第一ベルト部材ユニット81と第二ベルト部材75を有する加圧ベルトユニット82(ニップ形成部材)を有する。この第一ベルト部材ユニット81と加圧ベルトユニット82を上下に配設して圧接させることで、第一ベルト部材ユニット81側の第一ベルト部材72と加圧ベルトユニット82側の第二ベルト部材75との間に定着ニップ部Nを形成させている。80は第一ベルト部材2の誘導加熱源である磁束発生部であるコイルユニットであり、第一ベルト部材ユニット81の上側に配設してある。コイルユニットは、コイル71と磁性芯材(コア)70を有する構成である。そして、78は第一ベルト部材72の温度を検知する温度検知手段であるサーミスタである。このサーミスタ78の出力に基づいて第一ベルト部材72の温度が予め設定された像加熱温度(本実施例では190℃)になるようにコイルへの通電を制御する制御部を備えている。そして、記録材が第一ベルト部材ユニット81と加圧ベルトユニット82間に挟持搬送されることで、記録材上のトナー像は記録材に温度制御された第一ベルト部材72による熱と圧とにより記録材上に加熱定着される。
第一ベルト部材ユニット81において、73と74は上流側と下流側とに間隔をあけて並行に配列した入口上ローラと出口上ローラである。72は上記の両ローラ6・7間に懸回張設された第一ベルト部材である。90は第一ベルト部材72の内側に配設した上パッドである。入口上ローラ73と出口上ローラ74は、それぞれ、両端軸部を像加熱装置筐体の奥側側板と手前側側板との間に回転可能に軸受保持させて配設してある。上パッド90も長手両端部を装置筐体の奥側側板と手前側側板との間に非回転の状態で保持させて配設してある。また、入口上ローラ73はテンションローラとして第一ベルト部材72に張りを与える方向に移動可能であって付勢させてある。出口上ローラ74は駆動ローラとして駆動モータM1の回転力を伝達機構(不図示)を介して受けて、図2において矢印R1の方向に所定の速度で回転駆動される。この出口上ローラ72の回転により、第一ベルト部材72と入口上ローラ73が矢印R1の方向に連れ回る。
本実施例の第一ベルト部材は、キュリー温度が205℃になるように鉄、ニッケル、クロム、マンガン等の材料が配合され、固有抵抗が約5×10−7Ω・mである整磁合金よりなる導電層を有する 。また、導電層の像加熱温度190℃における透磁率は100(H/m)である。本実施例における第一ベルト部材72は、厚さ300μmのニッケルで出来た導電層を基層とし、その外周面を厚さ300μmの弾性層で覆れ、50μmの離型層が表面に設けられている。第一ベルト部材72は、全体にフレキシブルなエンドレスベルトである。この導電層がコイルから生ずる交流磁界で誘導加熱される。この導電層のキュリー温度は、画像形成時に記録材上のトナー像を加熱する像加熱温度(本実施例では190℃)以上の温度で、像加熱装置の耐熱温度未満(本実施例では230℃未満)の温度に設定されている。
一方、導電層の温度がキュリー温度を越えた場合、比透磁率μsが1となるため、この状態における表皮深さδcは、式4で表される。
次に加圧ベルトユニット82について、図2を用いて説明する。75は第一ベルト部材72と接触し、記録材を挟持搬送するニップ部を形成する第二ベルト部材である。第二ベルト部材は基材である600μmの金属層に弾性層である600μmの弾性層が設けられ、弾性層の上に離型層が設けられている。また、この第二ベルト部材75は、第一張架ローラ77と第二張架ローラ76とにより張架されている。また、上パット90を加圧する下パット91が設けられ、記録材を挟持搬送するニップ部が形成されている。
図4はベルト部材72よりも内側の構成を示す図である。温度検知手段であるサーミスタ78は複数設けられている。図示するように奥行き方向中央、奥、手前に78a、78b、78cの3つの第一温度検知部材、第二温度検知部材、第三温度検知部材であるサーミスタが第一ベルト部材72の内側に当接して温度を検知している。本定着装置は中央のサーミスタ78aで検知される温度が像加熱温度である190℃になるようにコイル71に流す交流電流を増減させている。
図5はコイル71に交流電流を供給する電源装置である。電源装置は、商用電源といった交流電源500に接続されている。交流電源500は、ダイオードブリッジ101に接続され交流電流が整流される。ダイオードブリッジ101は共振回路を形成する共振コンデンサ105及び、コイル71と、スイッチ素子103に接続する。また、ダイオード104が接続されている。電源は、スイッチ素子103を駆動信号で駆動する駆動部112、入力電力を検出する電力検出部111を有する。
次に、(a)第一ベルト部材72が正常でキュリー温度にも達していないときと、(b)第一ベルト部材72が正常で第一ベルト部材72がキュリー温度に達したとき、(c)第一ベルト部材72が破損したときのそれぞれの検知と制御について説明する。
まず、第一ベルト部材72が破損を生じてなく、キュリー温度にも達していないときの動作を説明する。図6はループアンテナ79bと、漏れ電流によって発生したループアンテナ79bの交流電流を検知する磁束検知部114bを示した図である。この電気回路は、ループアンテナ79bについて示したが、ループアンテナ79aとループアンテナ79cについても同様の電気回路が構成されている。この電気回路は一例であり、交流電流を検知できる構成であれば、他の構成であってもいい。
次に、小サイズ紙を連続で通紙し、第一ベルト部材72の非通紙領域の温度がキュリー温度に達した時の動作を説明する。非通紙部がキュリー温度に達すると、磁束は第一ベルト部材72からループアンテナ79bを通過するようになり、ループアンテナ79bには交流電流が流れる。従って図8に示すようにV1bには約1Vppの電圧が発生し、V2は約1Vを上回ることとなり、V2b>Vrの関係からV3bはLowレベルとなる。79cに関しても同様にLowレベルとなる。
最後に第一ベルト部材72が破損した場合の動作を説明する。第一ベルト部材72のループコイル79bに対応する領域が破損し、コイル71とループコイル79bの間にベルトの導電層が存在しなくなると、磁束はループアンテナ79bに到る。その結果、ループアンテナ79bには、第一ベルト部材72の破損した領域部がループアンテナ79bを通過するときだけ交流電流が流れる。
2a,2b,2c,2d 帯電部
3a,3b,3c,3d 露光部
4a,4b,4c,4d 現像装置
6a,6b,6c,6d クリーナー
7 定着装置
51 中間転写ベルト
53a,53b,53c,53d 転写ローラ
55 中間転写ベルトクリーナー
56,57 2次転写ローラ
P 転写紙
71 コイル
72 ベルト
78a 第1の温度検出部
78b 第2の温度検出部
78c 第3の温度検出部
79a 第1のループアンテナ
79b 第2のループアンテナ
79c 第3のループアンテナ
500 AC電源電圧
101 ダイオードブリッジ
105 共振コンデンサ
103 スイッチ素子
110 制御部
112 駆動部
114 磁束検知部
Claims (7)
- 通電により磁束を生ずるコイルと、前記コイルにより生ずる磁束によって発熱する導電層を有し、記録材上の画像を加熱するベルト部材と、前記ベルト部材の温度を記録材上の画像を加熱するための像加熱温度になるように前記コイルへの通電を制御する通電制御部と、前記コイルが対向するベルト部材の面と反対の面に対向して設けられ、前記ベルト部材を通過した磁束を検知する磁束検知手段と、前記ベルト部材の温度を検知する温度検知部材と、を有し、前記ベルト部材のキュリー温度は像加熱装置の耐熱温度よりも低い像加熱装置において、
前記導電層の厚みは前記像加熱温度における表皮深さよりも大きいと共にキュリー温度における表皮深さよりも小さく、前記磁束検知手段が磁束を検知したときの前記温度検知部材により検知される温度が予め設定されている設定温度よりも低い場合には前記ベルト部材の異常と判断する判断手段を有することを特徴とする像加熱装置。 - 前記判断手段が前記ベルト部材の異常と判断したときには、前記コイルへの通電を停止することを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。
- 前記判断手段は、前記磁束検知手段が前記磁束を検知したときの温度検知部材により検知される温度が前記設定温度よりも高い場合には前記温度検知部材に対向する前記ベルト部材の領域の温度が前記像加熱温度よりも高い温度であると判断することを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。
- 前記通電制御部は、予め設定された通電を停止する停止期間と通電を行う通電期間とを交互に繰り返すことで前記ベルト部材の温度を制御し、前記判断手段が前記像加熱温度よりも高い温度であると判断した場合には、前記通電制御部は前記停止期間の長さを前記像加熱温度のときの前記停止期間の長さよりも短い期間に設定することを特徴とする請求項3に記載の像加熱装置。
- 前記温度検知部材は記録材の搬送方向と直行する方向において通紙可能な最大サイズの記録材が通過する領域内であって、前記方向において通紙可能な最小サイズの記録材が通過する領域外に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の像加熱装置。
- 前記温度検知部材は記録材の搬送方向と直行する方向において通紙可能な最小サイズの記録材が通過する領域内に設けられ、前記ベルト部材の温度を検知する第二温度検知部材を有し、前記第二温度検知部材の出力に基づいて前記通電制御部は前記コイルへの通電を制御することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の像加熱装置。
- 前記磁束検知手段は、前記ベルト部材を介して前記第二温度検知部材に対向する領域の磁束を検知することができることを特徴とする請求項6に記載の像加熱装置。
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