JP6884629B2 - Fixing device and image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、定着ロールと加圧ロールとの間を通る媒体を加熱及び圧接してトナー像を定着させる定着装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming device for fixing a toner image by heating and pressing a medium passing between a fixing roll and a pressure roll.
従来より、画像形成装置に用いられる定着装置として、温度上昇速度が速く省エネルギー性が高いことを特徴とした、電磁誘導加熱方式を採用したものが知られている。このような定着装置では、磁束を発生させるコイルが設けられるとともに、当該コイルから発生した磁束を発熱回転体へ誘導するための経路を形成するコアが設けられている（例えば特許文献１参照）。 Conventionally, as a fixing device used in an image forming device, a fixing device using an electromagnetic induction heating method, which is characterized by a high temperature rise rate and high energy saving, has been known. In such a fixing device, a coil for generating magnetic flux is provided, and a core for forming a path for guiding the magnetic flux generated from the coil to the heat generating rotating body is provided (see, for example, Patent Document 1).
ところで、このような定着装置において省エネルギー性をさらに向上させるためには、定着装置を構成する発熱回転体の温度を軸方向に均一にし、無駄な発熱を減少させることが重要である。しかしながら、特許文献１のようにコイルとコアが設けられた構成においては、コアが配置された部分と配置されていない部分とで温度差が生じてしまうため、発熱回転体の温度を均一にすることが困難である。温度均一性を確保するためには、コアに集められた磁束を分散させてから発熱回転体へ誘導する等が必要となり、そのための構成として、別形状のコアを別途配置することが必要となっている。このことで、装置の大型化やコストアップを招いている。
By the way, in order to further improve the energy saving property in such a fixing device, it is important to make the temperature of the heat generating rotating body constituting the fixing device uniform in the axial direction and reduce unnecessary heat generation. However, in the configuration in which the coil and the core are provided as in
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、装置の大型化やコストアップをすることなく、回転体の温度均一性を確保することができる定着装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fixing device capable of ensuring temperature uniformity of a rotating body without increasing the size and cost of the device.
本発明に係る定着装置は、発熱層を有する回転体と、回転体の外側に配置され、磁束を発生する磁束発生手段と、磁束発生手段を覆うように配置され、磁束の磁路を形成する磁路形成手段と、を備え、磁束発生手段は、回転体の軸方向に並列して延在する第１の磁束発生部及び第２の磁束発生部を有し、磁路形成手段は、第１の磁束発生部を覆うように配置された複数の第１の磁路部と、第２の磁束発生部を覆うように配置された複数の第２の磁路部とを有し、軸方向において、第１の磁路部と第２の磁路部とは互い違いに設けられており、第１の磁束発生部及び第２の磁束発生部の軸方向の長さをｄ、第１の磁路部及び第２の磁路部の軸方向の長さをａ、隣り合う第１の磁路部間の間隔及び隣り合う第２の磁路部間の間隔をｂとすると、
ｂ／ｄ≦０．２・・・（１）
０．５≦ｂ／ａ≦２・・・（２）の関係が成り立っている。
The fixing device according to the present invention is arranged so as to cover a rotating body having a heat generating layer, a magnetic flux generating means which is arranged outside the rotating body and generates magnetic flux, and a magnetic flux generating means, and forms a magnetic path of magnetic flux. The magnetic flux generating means includes a magnetic path forming means, the magnetic flux generating means has a first magnetic flux generating part and a second magnetic flux generating part extending in parallel in the axial direction of the rotating body, and the magnetic path forming means has a first magnetic path forming means. It has a plurality of first magnetic path portions arranged so as to cover the magnetic
b / d ≦ 0.2 ・ ・ ・ (1)
The relationship of 0.5 ≦ b / a ≦ 2 ... (2) is established.
この定着装置では、第１の磁束発生部を覆うように配置された複数の第１の磁路部と、第２の磁束発生部を覆うように配置された複数の第２の磁路部とが、回転体の軸方向において互い違いに設けられている。このことで、第１の磁束発生部を覆う複数の第１の磁路部が設けられた領域と、第２の磁束発生部を覆う複数の第２の磁路部が設けられた領域とが分散されることとなり、回転体にバランス良く磁束を付与することができる。さらに、第１の磁束発生部及び第２の磁束発生部の軸方向の長さ、第１の磁路部及び第２の磁路部の軸方向の長さ、及び、隣り合う第１の磁路部間の間隔及び隣り合う第２の磁路部間の間隔を適正化することによって、第１の磁路部及び第２の磁路部の何れも設けられていない箇所（磁路部間領域）においても回転体に磁束を均等に付与することが可能となる。その結果、磁束を均一化するための別形状の磁路部を設けることなく、すなわち装置の大型化やコストアップをすることなく、回転体の温度均一性を確保することができる。 In this fixing device, a plurality of first magnetic path portions arranged so as to cover the first magnetic flux generating portion, and a plurality of second magnetic path portions arranged so as to cover the second magnetic flux generating portion. However, they are provided alternately in the axial direction of the rotating body. As a result, the region provided with the plurality of first magnetic path portions covering the first magnetic flux generating portion and the region provided with the plurality of second magnetic path portions covering the second magnetic flux generating portion are formed. It will be dispersed, and magnetic flux can be applied to the rotating body in a well-balanced manner. Further, the axial lengths of the first magnetic flux generating portion and the second magnetic flux generating portion, the axial lengths of the first magnetic path portion and the second magnetic path portion, and the adjacent first magnetic circuits. By optimizing the spacing between the road sections and the spacing between the adjacent second magnetic path sections, neither the first magnetic path section nor the second magnetic path section is provided (between the magnetic path sections). Even in the region), it is possible to evenly apply the magnetic flux to the rotating body. As a result, the temperature uniformity of the rotating body can be ensured without providing a magnetic path portion having a different shape for making the magnetic flux uniform, that is, without increasing the size and cost of the apparatus.
また、第１の磁路部及び第２の磁路部は互いに同一形状である。同一の形状とすることで、第１の磁路部及び第２の磁路部によって回転体に付与される磁束の影響をより均一化できる。このことで、回転体の温度均一性がより向上する。また、磁路部が同一形状であることにより、磁路部の製造コストが低減されるとともに、磁路部の組立性が向上する。 Further, the first magnetic path portion and the second magnetic path portion have the same shape as each other. By having the same shape, the influence of the magnetic flux applied to the rotating body by the first magnetic path portion and the second magnetic path portion can be made more uniform. This further improves the temperature uniformity of the rotating body. Further, since the magnetic path portion has the same shape, the manufacturing cost of the magnetic path portion is reduced and the assemblability of the magnetic path portion is improved.
また、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて、隣り合う第１の磁路部間の間隔は狭くなっており、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて、隣り合う第２の磁路部間の間隔は狭くなっている。回転体の温度は軸方向端部に向かうにつれて下がる傾向にあるところ、軸方向端部に向かうにつれて隣り合う磁路部間の間隔を狭くして回転体に付与される磁束の影響を大きくすることで、軸方向端部の温度を上げ、全体として回転体の温度均一性を確保することができる。 Further, the distance between the adjacent first magnetic path portions becomes narrower from the vicinity of the center in the axial direction toward the end in the axial direction, and the second adjacent magnetic path portions are adjacent to each other from the vicinity of the center in the axial direction toward the end in the axial direction. The distance between the magnetic paths is narrow. The temperature of the rotating body tends to decrease toward the axial end, but the distance between adjacent magnetic paths should be narrowed toward the axial end to increase the influence of the magnetic flux applied to the rotating body. Therefore, the temperature of the axial end portion can be raised, and the temperature uniformity of the rotating body can be ensured as a whole.
また、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて、隣り合う第１の磁路部間の間隔は５％以下の比率ずつ、狭くなっており、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて、隣り合う第２の磁路部間の間隔は５％以下の比率ずつ、狭くなっている。具体的に、磁路部間の間隔を５％以下の比率ずつ狭くしていくことで、回転体全体としての温度均一性を確保することができる。 Further, as the distance from the vicinity of the center in the axial direction toward the end in the axial direction is narrowed by a ratio of 5% or less, the distance between the adjacent first magnetic path portions is narrowed from the vicinity of the center in the axial direction toward the end in the axial direction. As a result, the distance between the adjacent second magnetic path portions is narrowed by a ratio of 5% or less. Specifically, by narrowing the distance between the magnetic path portions by a ratio of 5% or less, the temperature uniformity of the entire rotating body can be ensured.
本発明の一態様によれば、装置の大型化やコストアップをすることなく、回転体の温度均一性を確保することができる。 According to one aspect of the present invention, the temperature uniformity of the rotating body can be ensured without increasing the size and cost of the apparatus.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（第１実施形態）
第１実施形態に係る画像形成装置１は、マゼンダ、イエロー、シアン、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。図１に示されるように、画像形成装置１は、用紙Ｐを搬送する記録媒体搬送ユニット１０と、静電潜像を現像する現像装置２０と、トナー像を用紙Ｐに二次転写する転写ユニット３０と、周面に画像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム４０と、トナー像を用紙Ｐに定着させる定着装置５０と、を備えている。
(First Embodiment)
The
記録媒体搬送ユニット１０は、画像が形成される記録媒体としての用紙Ｐを収容すると共に、用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上に搬送する。用紙Ｐは、カセットＫに積層されて収容される。記録媒体搬送ユニット１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が二次転写領域Ｒ２に到達するタイミングで、用紙Ｐを搬送経路Ｒ１を介して二次転写領域Ｒ２に到達させる。
The recording
現像装置２０は、各色ごとに４個設けられている。各現像装置２０は、トナーを感光体ドラム４０に担持させる現像ローラ２１を備えている。現像装置２０では、トナーとキャリアとが混合撹拌されて十分に帯電された後、トナーとキャリアとの混合によって生成される現像剤を現像ローラ２１に担持させる。そして、現像ローラ２１の回転により現像剤が感光体ドラム４０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ２１に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム４０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。
Four developing
転写ユニット３０は、現像装置２０で形成されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する二次転写領域Ｒ２に搬送する。転写ユニット３０は、転写ベルト３１と、転写ベルト３１を懸架する懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと、感光体ドラム４０と共に転写ベルト３１を挟持する一次転写ローラ３２と、懸架ローラ３１ｄと共に転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３と、を備えている。
The
転写ベルト３１は、懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにより循環移動する無端状のベルトである。一次転写ローラ３２は、転写ベルト３１の内周側から感光体ドラム４０を押圧するように設けられる。二次転写ローラ３３は、転写ベルト３１の外周側から懸架ローラ３１ｄを押圧するように設けられる。
The
感光体ドラム４０は、色ごとに４個設けられている。各感光体ドラム４０は、転写ベルト３１の移動方向に沿って設けられている。感光体ドラム４０の周上には、現像装置２０と、帯電ローラ４１と、露光ユニット４２と、クリーニングユニット４３と、が設けられている。
Four
帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる。露光ユニット４２は、帯電ローラ４１によって帯電した感光体ドラム４０の表面を、用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム４０の表面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４個の現像装置２０は、それぞれの現像装置２０に対向して設けられたトナータンク２２から供給されたトナーによって感光体ドラム４０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナータンク２２内には、それぞれ、マゼンダ、イエロー、シアン及びブラックのトナーが充填されている。クリーニングユニット４３は、感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が転写ベルト３１に一次転写された後に感光体ドラム４０上に残存するトナーを回収する。
The charging
定着装置５０は、転写ベルト３１から用紙Ｐへ二次転写されたトナー像を用紙Ｐに定着させる。定着装置５０は、用紙Ｐを加熱する無端状の定着ベルト５１と、定着ベルト５１を押圧する加圧ロール５２とを備えている。定着ベルト５１及び加圧ロール５２は円筒状に形成されている。定着ベルト５１と加圧ロール５２との間には接触領域であるニップ部Ｎ（図２参照）が設けられ、ニップ部Ｎに用紙Ｐを例えば搬送方向Ｄ１に通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。
The fixing
定着ベルト５１は、発熱層を有する回転体として機能する。定着ベルト５１は、例えば、内周面に形成された発熱層と、外周面に形成された表面離型層とを備えている。定着ベルト５１の発熱層は、例えば厚みが１０〜１００μｍのＮｉ−Ｃｕ複合層から構成される金属層であり、定着ベルト５１の表面離型層は、例えば厚さが１０〜１００μｍ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）から構成される。
The fixing
また、画像形成装置１には、定着装置５０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ６１及び６２が設けられている。
Further, the
次に、画像形成装置１の動作について説明する。画像形成装置１に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置１の制御部は、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラ４１により感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる。その後、露光ユニット４２により感光体ドラム４０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。
Next, the operation of the
一方、現像装置２０では静電潜像が現像されてトナー像が形成される。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム４０と転写ベルト３１とが対向する領域において、感光体ドラム４０から転写ベルト３１へ一次転写される。転写ベルト３１には、４個の感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ３１ｄと二次転写ローラ３３とが対向する二次転写領域Ｒ２において、記録媒体搬送ユニット１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。
On the other hand, in the developing
積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着装置５０へ搬送される。用紙Ｐを定着ベルト５１と加圧ロール５２との間で熱及び圧力を加えながら通過させることにより、積層トナー像を用紙Ｐへ溶融定着させる。その後、用紙Ｐは、排出ローラ６１及び６２によって画像形成装置１の外部へ排出される。
The paper P on which the laminated toner image is secondarily transferred is conveyed to the fixing
ここで、定着装置５０についてより詳細に説明する。
Here, the fixing
図２に示されるように、定着装置５０は、上述した定着ベルト５１及び加圧ロール５２と、定着ベルト５１の内部に設けられる定着ロール５３と、定着ベルト５１を加熱する磁界発生装置（磁界発生手段）５６と、定着ベルト５１の内側に配置される第１の感温磁性合金５４及び第２の感温磁性合金５５とを備えている。外側から順に、磁界発生装置５６、定着ベルト５１、第１の感温磁性合金５４、及び第２の感温磁性合金５５が配置されている。定着ベルト５１は、磁界発生装置５６が発生する磁界に応じて加熱される被加熱回転体である。定着ロール５３には、定着ベルト５１が巻き付けられている。定着ロール５３と定着ベルト５１との間には接触圧が働くようになっており、この接触圧によって上述したニップ部Ｎが形成される。また、定着ロール５３の回転が定着ベルト５１に伝達されることにより定着ベルト５１が回転を行う。
As shown in FIG. 2, the fixing
磁界発生装置５６は、定着ベルト５１の上方（外側）で磁界を発生させる。磁界発生装置５６は、定着ベルト５１を加熱するコイル部５６Ａと、コイル部５６Ａを覆う磁場遮蔽部５６Ｂとを備えている。コイル部５６Ａは、定着ベルト５１の上方で一対に設けられており、定着ベルト５１の回転経路における上方側の部分を覆うように設けられている。磁場遮蔽部５６Ｂは、コイル部５６Ａから発生する磁場を遮蔽するために設けられる。磁界発生装置５６の出力周波数は、例えば２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚである。
The
第１の感温磁性合金５４は、定着ベルト５１の内側に配置されている。第１の感温磁性合金５４は、磁界発生装置５６による磁界の発生位置で定着ベルト５１と接触している。第１の感温磁性合金５４は、定着ベルト５１の内側における上部位置に設けられており、定着ベルト５１の内周における上方側の部分に接触している。第１の感温磁性合金５４の断面は円弧状となっており、第１の感温磁性合金５４の外周面が定着ベルト５１の内周面に接触している。第１の感温磁性合金５４は、キュリー温度で磁性が変化する材料で構成されている。第１の感温磁性合金５４は、第１の感温磁性合金５４のキュリー温度である第１のキュリー点Ｔ１未満であるときに強磁性体となり、第１のキュリー点Ｔ１以上であるときに非磁性体となる。第１の感温磁性合金５４の厚さは、例えば０．３ｍｍである。
The first temperature-sensitive
第２の感温磁性合金５５は、第１の感温磁性合金５４の内側に配置されている。第２の感温磁性合金５５は、第１の感温磁性合金５４の内側に設けられている。第２の感温磁性合金５５の断面は円弧状となっており、第２の感温磁性合金５５の外周面は第１の感温磁性合金５４の内周面に接触している。第２の感温磁性合金５５も、第１の感温磁性合金５４と同様、キュリー温度で磁性が変化する材料で構成されている。第２の感温磁性合金５５は、第２の感温磁性合金５５のキュリー温度である第２のキュリー点Ｔ２未満であるときに強磁性体となり、第２のキュリー点Ｔ２以上であるときに非磁性体となる。第２の感温磁性合金５５の厚さは、第１の感温磁性合金５４の厚さよりも厚くなっており、例えば０．６ｍｍである。
The second temperature-sensitive magnetic alloy 55 is arranged inside the first temperature-sensitive
定着装置５０において、環状に形成される定着ベルト５１の径は、定着ロール５３の径よりも大きい。例えば、定着ベルト５１の径を４０ｍｍ、定着ロール５３の径を３５ｍｍとすることができる。また、加圧ロール５２の径は、定着ロール５３の径より小さくすることができ、例えば３０ｍｍである。
In the fixing
第１の感温磁性合金５４における第１のキュリー点Ｔ１は、第２の感温磁性合金５５における第２のキュリー点Ｔ２よりも高い。例えば、第１のキュリー点Ｔ１は１８０℃以上且つ２４０℃以下であり、第２のキュリー点Ｔ２は４０℃以上且つ１７０℃以下である。また、定着ベルト５１が定着時で通常に制御されるときの定着ベルト５１の表面温度、すなわち、通常の印刷時における定着ベルト５１の温度Ｔは、第１のキュリー点Ｔ１より低く且つ第２のキュリー点Ｔ２より高い。この温度Ｔは、例えば１４０℃以上且つ２００℃以下である。
The first Curie point T1 in the first temperature-sensitive
以上のように、定着装置５０、及び定着装置５０を備えた画像形成装置１では、磁界発生装置５６によって定着ベルト５１と第１の感温磁性合金５４と第２の感温磁性合金５５の全てが自己発熱するため、昇温を速く行うことができ、プリント開始時における昇温性能を高めることができる。
As described above, in the fixing
また、第１の感温磁性合金５４における第１のキュリー点Ｔ１と第２の感温磁性合金５５における第２のキュリー点Ｔ２とが異なっている。よって、第１のキュリー点Ｔ１と第２のキュリー点Ｔ２とに応じた各感温磁性合金５４，５５の磁性化及び非磁性化を利用して、所定の温度までは自己発熱を促進させることによって昇温効率を高くすることができる。また、上記所定の温度となった場合には、非磁性体として磁束を打ち消すこととなるので、過昇温を抑えることができる。このように、定着ベルト５１に効率的に熱を供給すると共に温度制御を精度よく行うことが可能となる。
Further, the first Curie point T1 in the first temperature-sensitive
また、定着ベルト５１と第１の感温磁性合金５４と第２の感温磁性合金５５とは接触しているので、定着ベルト５１と第１の感温磁性合金５４と第２の感温磁性合金５５との間における熱伝達が速やかに行われる。従って、定着ベルト５１の昇温をより速めることができる。
Further, since the fixing
また、第２の感温磁性合金５５における第２のキュリー点Ｔ２は、第１の感温磁性合金５４における第１のキュリー点Ｔ１よりも低い。よって、温度が第２のキュリー点Ｔ２に到達したときに第２の感温磁性合金５５を非磁性体として機能させることができ、更に温度が第１の感温磁性合金５４に到達したときには第１の感温磁性合金５４も非磁性体として機能させることができる。従って、温度が第１のキュリー点Ｔ１に到達したときに第１の感温磁性合金５４及び第２の感温磁性合金５５が自己発熱しなくなるので、過昇温を抑えることができる。
Further, the second Curie point T2 in the second temperature-sensitive magnetic alloy 55 is lower than the first Curie point T1 in the first temperature-sensitive
また、第１の感温磁性合金５４と接触している第２の感温磁性合金５５の第２のキュリー点Ｔ２は、通常の印刷時における定着ベルト５１の温度Ｔよりも低い。このように第２のキュリー点Ｔ２を通常の印刷時における定着ベルト５１の温度Ｔよりも低く設定しているので、通常の印刷時において第２の感温磁性合金５５は非磁性体となり発熱しない。従って、第２の感温磁性合金５５による発熱が抑制されるので、消費電力の抑制にも寄与する。
Further, the second Curie point T2 of the second temperature-sensitive magnetic alloy 55 in contact with the first temperature-sensitive
図３に示されるように、本実施形態では、第１の感温磁性合金５４の第１のキュリー点Ｔ１は通常の印刷時における温度Ｔよりも高く、第２の感温磁性合金５５の第２のキュリー点Ｔ２は通常の印刷時における温度Ｔよりも低い。よって、温度が第２のキュリー点Ｔ２未満である場合には、第１の感温磁性合金５４及び第２の感温磁性合金５５が共に磁性体として機能するので、従来の場合と比較して昇温を効率よく行うことができる。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the first Curie point T1 of the first temperature-sensitive
また、温度が第２のキュリー点Ｔ２以上である場合には、第２の感温磁性合金５５は非磁性体となるが、磁性体として機能する第１の感温磁性合金５４と定着ベルト５１とは接触しており、第１の感温磁性合金５４と定着ベルト５１との間における熱伝達を効率よく行える。従って、従来の場合よりも昇温効率がよい。このように、本実施形態では、通常の印刷時における温度Ｔに到達するまでの時間ｔ１を、従来の場合における時間ｔ２よりも短くすることができる。ここで、例えば、時間ｔ１は１０ｓであり、時間ｔ２は１２ｓである。
When the temperature is equal to or higher than the second Curie point T2, the second temperature-sensitive magnetic alloy 55 becomes a non-magnetic material, but the first temperature-sensitive
更に、第２の感温磁性合金５５の厚さは、第１の感温磁性合金５４の厚さよりも厚い。よって、温度が第１のキュリー点Ｔ１に近づいたときに、非磁性体である第２の感温磁性合金５５が昇温をより確実に抑えるので、過昇温を一層確実に抑えることができる。
Further, the thickness of the second temperature-sensitive magnetic alloy 55 is thicker than the thickness of the first temperature-sensitive
以上、上述した第１実施形態において、発熱層を有する回転体が定着ベルト５１である例について説明したが、この回転体としては定着ベルト以外のものを用いることも可能である。すなわち、定着ベルト５１に代えて、例えば円筒状の剛体であるローラを用いてもよい。
In the above-described first embodiment, the example in which the rotating body having the heat generating layer is the fixing
また、第１実施形態では、第１のキュリー点Ｔ１が通常の印刷時における温度Ｔよりも高く、第２のキュリー点Ｔ２が通常の印刷時における温度Ｔよりも低い例について説明した。しかし、第１のキュリー点Ｔ１、第２のキュリー点Ｔ２及び温度Ｔの関係は、上記の例に限られず、第１のキュリー点Ｔ１と第２のキュリー点Ｔ２とが異なっていればよい。 Further, in the first embodiment, an example in which the first Curie point T1 is higher than the temperature T at the time of normal printing and the second Curie point T2 is lower than the temperature T at the time of normal printing has been described. However, the relationship between the first Curie point T1, the second Curie point T2, and the temperature T is not limited to the above example, and the first Curie point T1 and the second Curie point T2 may be different.
また、加圧ロール５２の径を定着ロール５３の径よりも小さくしたが、加圧ロールの径は、定着ロールの径と同程度であってもよいし、定着ロールの径より大きくてもよい。このように、加圧ロール及び定着ロールの径は適宜変更可能である。
Further, although the diameter of the
また、磁界発生装置５６の出力周波数は２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであったが、この出力周波数については適宜変更可能である。更に、磁界発生装置の構成についても適宜変更可能である。
The output frequency of the
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る画像形成装置１０１について説明する。
(Second Embodiment)
Next, the
（画像形成装置の全体構成）
図４に示すように、画像形成装置１０１は、搬送ユニット１１０、転写ユニット１２０、感光体ドラム１３０、４つの現像ユニット２００、及び、定着装置１４０を含んで構成される、ゼログラフィーを用いた画像形成装置である。
(Overall configuration of image forming apparatus)
As shown in FIG. 4, the
搬送ユニット１１０は、最終的に画像が形成される記録媒体としての用紙Ｐを収容すると共に、用紙Ｐを記録媒体搬送路上に搬送する。用紙Ｐは、カセットＣに積層して収容される。搬送ユニット１１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が二次転写領域Ｒに到達するタイミングで、用紙Ｐを二次転写領域Ｒに到達させる。
The
転写ユニット１２０は、４つの現像ユニット２００により形成されたトナー像を、用紙Ｐに二次転写する二次転写領域Ｒに搬送する。転写ユニット１２０は、転写ベルト１２１と、転写ベルト１２１を懸架する懸架ローラ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ及び１２１ｄと、感光体ドラム１３０と共に転写ベルト１２１を挟持する一次転写ローラ１２２と、懸架ローラ１２１ｄと共に転写ベルト１２１を挟持する二次転写ローラ１２４とを含んで構成される。
The
転写ベルト１２１は、懸架ローラ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ及び１２１ｄにより循環移動される無端状のベルトである。一次転写ローラ１２２は、転写ベルト１２１の内周側から感光体ドラム１３０を押圧するように設けられる。一方、二次転写ローラ１２４は、転写ベルト１２１の外周側から懸架ローラ１２１ｄを押圧するように設けられる。また、転写ユニット１２０は、転写ベルト１２１に付着したトナーを除去するベルトクリーニング装置等を更に備えていてもよい。
The
感光体ドラム１３０は、周面に画像が形成されるドラム状の静電潜像担持体であり、例えばＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ ＰｈｏｔｏＣｏｎｄｕｃｔｏｒ）からなる。本実施形態に係る画像形成装置１０１は、カラー画像を形成可能な装置であり、例えばマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色に対応して、４つの感光体ドラム１３０が転写ベルト１２１の移動方向に沿って設けられている。各感光体ドラム１３０は、ドラムモータ１３５によって動作させられる。各感光体ドラム１３０の周上には、図４に示すように、帯電ローラ１３２、露光ユニット１３４、ドラムモータ１３５、クリーニングユニット１３８、及び、現像ユニット２００がそれぞれ設けられている。
The
帯電ローラ１３２は、帯電電圧の印加により感光体ドラム１３０の表面を所定の電位に均一に帯電させる。帯電ローラ１３２は、感光体ドラム１３０に近接もしくは当接しており、微小ＧＡＰ放電を利用して上述した均一帯電を行う。露光ユニット１３４は、帯電ローラ１３２により帯電した感光体ドラム１３０の表面を、用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム１３０の表面のうち露光ユニット１３４により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４つの現像ユニット２００は、現像電圧の印加により、各現像ユニット２００に対応して設けられたトナータンク１３６から供給されたトナーによって感光体ドラム１３０に描画された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。４つのトナータンク１３６内には、それぞれ、マゼンダ、イエロー、シアン、及び、ブラックのトナーが充填されている。
The charging
クリーニングユニット１３８は、感光体ドラム１３０上に形成されたトナー像が転写ベルト１２１に一次転写された後に感光体ドラム１３０上に残存するトナーを回収する。クリーニングユニット１３８は、例えばクリーニングブレードを設け、感光体ドラム１３０の周面にクリーニングブレードを当接させることにより感光体ドラム１３０上の残トナーをそぎ落とす構成を用いることができる。また、クリーニングユニット１３８は、感光体ドラム１３０の周上に、感光体ドラム１３０の表面電位を制御する除電ランプ１３９を有している。除電ランプ１３９は、点灯することによって感光体ドラム１３０の表面を除電するイレースランプである。除電ランプ１３９は、画像形成時（プリント時）に動作することにより感光体ドラム１３０の表面電位を所望の値とするとともに、転写後等の非画像形成時に動作することで、画像形成後の感光体ドラム１３０の残留電荷を感光体ドラム１３０の光減衰電圧以下にし、表面電位をリセットする。除電ランプ１３９によって、残留電荷による帯電電位の不安定さの解消や、画像におけるゴーストの発生が抑制される。なお、非画像形成時には、プリント動作前やプリント動作後だけでなく、複数ページにわたって画像形成が行われる場合のページ間も含まれる。
The
定着装置１４０は、加圧回転体１４２と発熱回転体１４４とを含んで構成されており、転写ベルト１２１から用紙Ｐへ二次転写されたトナー像を用紙Ｐに付着させ、定着させる。定着装置１４０に関する詳細は後述する。
The fixing
また、画像形成装置１０１には、定着装置１４０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ１５２及び１５４が設けられている。
Further, the
次に、画像形成装置１０１の動作について説明する。画像形成装置１０１に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置１０１の制御部は、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラ１３２により感光体ドラム１３０の表面を所定の電位に均一に帯電させた後、露光ユニット１３４により感光体ドラム１３０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。
Next, the operation of the
一方、現像ユニット２００では、トナーとキャリアとを混合攪拌して十分に帯電させた後、トナーとキャリアとを混合することで生成される、二成分現像方式における現像剤を現像ローラ２１０に担持させる。そして、現像ローラ２１０の回転により現像剤が感光体ドラム１３０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ２１０に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム１３０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム１３０と転写ベルト１２１とが対向する領域において、感光体ドラム１３０から転写ベルト１２１へ一次転写される。転写ベルト１２１には、４つの感光体ドラム１３０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ１２１ｄと二次転写ローラ１２４とが対向する二次転写領域Ｒにおいて、搬送ユニット１１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。
On the other hand, in the developing
積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着装置１４０へ搬送される。用紙Ｐを発熱回転体１４４と加圧回転体１４２との間で熱及び圧力を加えながら通過させることにより、積層トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。その後、用紙Ｐは、排出ローラ１５２及び１５４により画像形成装置１０１の外部へ排出される。一方、転写ベルト１２１は、ベルトクリーニング装置を備える場合、積層トナー像が用紙Ｐへ二次転写された後、転写ベルト１２１に残存するトナーをベルトクリーニング装置により除去してもよい。
The paper P on which the laminated toner image is secondarily transferred is conveyed to the
（定着装置の構成）
次に、定着装置１４０の詳細な構成について図５及び図６を参照して説明する。図５に示されるように、定着装置１４０は、回転軸周りに回転可能な円筒状の部材である加圧回転体１４２及び発熱回転体１４４と、発熱回転体１４４の外側に配置された励磁コイル１４５と、励磁コイル１４５を覆うように配置された磁性体コア１４６と、を備えている。本実施形態では、磁束を発生する励磁コイル１４５と、磁束の磁路を形成する磁性体コア１４６と、によって磁界発生手段が構成されている。
(Structure of fixing device)
Next, the detailed configuration of the fixing
加圧回転体１４２は、発熱回転体１４４を押圧するように設けられた回転体であり、例えば硬度ＪＩＳＡ６５度のシリコーンゴムによって構成されている。加圧回転体１４２は、耐摩耗性や離形性を高めるために、その表面がフッ素樹脂等でコーティングされていてもよい。また、加圧回転体１４２はいわゆるスポンジタイプの発砲体であってもよい。また、加圧回転体１４２は、熱の拡散を防止するために、熱伝導性の小さい材料によって構成されていてもよい。加圧回転体１４２の軸方向の長さは例えば２１０〜３７０ｍｍであり、その外形は例えば２０〜６０ｍｍである。
The
発熱回転体１４４は、発熱層を有する回転体であり、例えば、鉄やニッケル、クロム、銅といった磁性材料である金属導電体によって構成されている。発熱回転体１４４は、耐摩耗性や離形性を高めるために、その表面がフッ素樹脂等でコーティングされていてもよい。発熱回転体１４４の軸方向の長さは例えば２１０〜３７０ｍｍであり、その外形は例えば２０〜２００ｍｍである。発熱回転体１４４は、励磁コイル１４５が発生した磁束の影響を受けて発熱する。すなわち、励磁コイル１４５が発生した磁束が磁性体コア１４６によって発熱回転体１４４の表面に誘導され、当該磁束が渦電流を発生させることにより、発熱回転体１４４の表面にジュール熱が発生し、発熱回転体１４４が発熱する。発熱回転体１４４は、定着処理時においてその表面温度が１４０〜２００℃とされる。
The heat-generating
発熱回転体１４４は駆動モーターによって一方向（回転方向Ｔ３）に回転し、加圧回転体１４２はこれに従動して回転方向Ｔ３とは反対方向である回転方向Ｔ４に回転する。そして、加圧回転体１４２及び発熱回転体１４４は、互いの接触領域である定着ニップ部Ｎに用紙Ｐ（図４参照）を通過させることによってトナー像を用紙Ｐ（図４参照）に溶融定着させる。
The heat-generating
励磁コイル１４５は、発熱回転体１４４の外側に配置され、高周波電流が印加されることにより電磁誘導によって磁束を発生する磁束発生手段である。励磁コイル１４５の出力周波数は２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚである。また、励磁コイル１４５は、発熱回転体１４４に対する加圧回転体１４２の反対側に配置されており、発熱回転体１４４の外周の略半周を覆うように配置されている。励磁コイル１４５は、発熱回転体１４４に接しないものの近接した位置に配置されており、発熱回転体１４４との離間距離は例えば１〜１０ｍｍである。
The
励磁コイル１４５は、図６に示されるようにレーストラック型コイルであり、表面が絶縁された銅製の線材を多数束ねた線束から構成されている。励磁コイル１４５は、印加される高周波電流の往路側である往路直線部１４５ａと、復路側である復路直線部１４５ｂと、往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂを接続する円弧部１４５ｃとを有している。
The
往路直線部１４５ａ（第１の磁束発生部）及び復路直線部１４５ｂ（第２の磁束発生部）は、発熱回転体１４４の軸方向（以下、単に「軸方向」と記載する場合がある）に並列して延在している。往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂの軸方向の長さｄ（すなわち、励磁コイル１４５の全幅）は、発熱回転体１４４の軸方向の長さと概ね一致しており、例えば２２０〜４００ｍｍである。また、往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂの発熱回転体１４４の周方向（以下、単に「周方向」と記載する場合がある）の長さｅは、例えば１０〜３０ｍｍである。また、往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂの離間距離ｆは、例えば１０〜３０ｍｍである。円弧部１４５ｃは、発熱回転体１４４の周方向に沿って延在している。
The outward
磁性体コア１４６は、励磁コイル１４５を覆うように配置され、励磁コイル１４５が発生した磁束の磁路を形成する磁路形成手段である。磁性体コア１４６は、励磁コイル１４５が発生した磁束が漏れ出さないように受け、当該磁束を発熱回転体１４４に誘導する。磁性体コア１４６は、励磁コイル１４５に対する発熱回転体１４４の反対側に配置されている。磁性体コア１４６は、励磁コイル１４５に接しないものの近接した位置に配置されており、励磁コイル１４５との離間距離は例えば１〜１０ｍｍである。
The
また、磁性体コア１４６は、高透磁率且つ低損失の磁性材料、例えばフェライトから構成されている。磁性体コア１４６は、往路直線部１４５ａを覆うように配置された複数の往路磁路部１４６ａ（第１の磁路部）と、復路直線部１４５ｂを覆うように配置された複数の復路磁路部１４６ｂ（第２の磁路部）とを有している。往路磁路部１４６ａと復路磁路部１４６ｂとは互いに同一形状であり、往路磁路部１４６ａは励磁コイル１４５のうち往路直線部１４５ａのみを、復路磁路部１４６ｂは励磁コイル１４５のうち復路直線部１４５ｂのみを、それぞれ覆うように配置されている。
Further, the
複数の往路磁路部１４６ａは、発熱回転体１４４の軸方向において所定の間隔を開けて配置されている。複数の復路磁路部１４６ｂは、発熱回転体１４４の軸方向において所定の間隔を開けて配置されている。往路磁路部１４６ａ及び復路磁路部１４６ｂの軸方向の長さａは、例えば８ｍｍ〜１２ｍｍである。また、往路磁路部１４６ａ及び復路磁路部１４６ｂの周方向の長さｇは、往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂの周方向の長さｅより長く、２０〜４０ｍｍである。なお、往路磁路部１４６ａ及び復路磁路部１４６ｂの周方向の長さｇは、往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂの周方向の長さｅと同程度かそれよりも短くてもよい。すなわち、例えば往路磁路部１４６ａが往路直線部１４５ａを覆うとは、往路磁路部１４６ａが往路直線部１４５ａの周方向全てを覆う態様だけではなく、往路磁路部１４６ａが往路直線部１４５ａの周方向の一部を覆う態様も含まれるものとする。
The plurality of outward
隣り合う往路磁路部１４６ａ間の間隔ｂ、及び、隣り合う復路磁路部１４６ｂ間の間隔ｂは、例えば１０ｍｍ〜１６ｍｍである。また、間隔ｂは、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて、徐々に狭くなっている。具体的には、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて、間隔ｂは５％以下の比率ずつ狭くなっている。例えば、軸方向中央で隣り合う往路磁路部１４６ａ間の間隔ｂ１が１５ｍｍであったとすると、１つ軸方向端部側で隣り合う往路磁路部１４６ａ間の間隔ｂ２は、間隔ｂ１の５％の比率だけ狭くなり、１４．３ｍｍとなる（四捨五入で少数第１位まで導出）。以下同様にして、間隔ｂは軸方向端部に向かうにつれて５％以下の比率ずつ狭くなっていく。
The distance b between the adjacent outward
また、軸方向において、往路磁路部１４６ａと復路磁路部１４６ｂとは互い違いに設けられている。すなわち、軸方向において、隣り合う往路磁路部１４６ａ間には必ず一の復路磁路部１４６ｂが設けられており、隣り合う復路磁路部１４６ｂ間には必ず一の往路磁路部１４６ａが設けられている。なお、軸方向において、往路磁路部１４６ａが設けられている領域と復路磁路部１４６ｂが設けられている領域とは一部重複していてもよいし、重複していなくてもよい。ただし、温度均一性の観点からは重複していないことがより好ましい。
Further, in the axial direction, the outward
ここで、往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂの軸方向の長さｄ、往路磁路部１４６ａ及び復路磁路部１４６ｂの軸方向の長さａ、及び、隣り合う往路磁路部１４６ａ間及び隣り合う復路磁路部１４６ｂ間の間隔ｂは、互いに以下の（１）及び（２）式を満たす関係にある。
ｂ／ｄ≦０．２・・・（１）
０．５≦ｂ／ａ≦２・・・（２）
Here, the axial length d of the outward
b / d ≦ 0.2 ・ ・ ・ (1)
0.5 ≦ b / a ≦ 2 ... (2)
次に、本実施形態に係る定着装置１４０の作用効果について、図７に示した比較例に係る定着装置２４０Ａ，２４０Ｂと比較しながら、図８〜図１０も参照して説明する。なお、図７に示した図では、発熱回転体を省略して記載している。
Next, the operation and effect of the fixing
図７（ａ）に示された比較例１に係る定着装置２４０Ａでは、本実施形態に係る定着装置１４０と同様、発熱回転体の外側に励磁コイル１４５が配置されている。そして、当該励磁コイル１４５は、軸方向に並列して延在する往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂを有している。一方、定着装置２４０Ａでは、励磁コイル１４５を覆うように配置された磁性体コア３４６の構成が、本実施形態に係る定着装置１４０と異なっている。
In the
すなわち、磁性体コア３４６は、往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂを横断するように覆う横断磁路部３４６ｃを有している。この場合、軸方向において、励磁コイル１４５の領域は、往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂの双方が横断磁路部３４６ｃで覆われる領域か、又は、横断磁路部３４６ｃに全く覆われない領域かのいずれかとなる。そのため、発熱回転体に対して磁束が付与され易い領域と付与されにくい領域とが明確に分かれてしまい発熱回転体の軸方向の温度を均一化することが困難である。
That is, the
発熱回転体の軸方向の温度を均一化すべく、図７（ｂ）に示された比較例２に係る定着装置２４０Ｂのように、往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂ間において往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂと並列して軸方向に延在するセンターコア３４６ｄと、横断磁路部３４６ｃの周方向両端部においてセンターコア３４６ｄと並列して軸方向に延在する一対のサイドコア３４６ｅとをさらに備えた構成が考えられる。この場合には、横断磁路部３４６ｃに集められた磁束が、センターコア３４６ｄ及びサイドコア３４６ｅによって軸方向に均等に分散されるため、発熱回転体の軸方向の温度が均一化される。しかしながら、センターコア３４６ｄ及びサイドコア３４６ｅが備わっていることで定着装置２４０Ｂが大型化してしまい、また、コストアップも問題となる。
In order to make the temperature in the axial direction of the heat-generating rotating body uniform, as in the
この点、本実施形態に係る定着装置１４０では、往路直線部１４５ａを覆うように配置された複数の往路磁路部１４６ａと、復路直線部１４５ｂを覆うように配置された複数の復路磁路部１４６ｂとが、発熱回転体１４４の軸方向において互い違いに設けられている。このことで、往路直線部１４５ａを覆う複数の往路磁路部１４６ａが設けられた領域と、復路直線部１４５ｂを覆う複数の復路磁路部１４６ｂが設けられた領域とが発熱回転体１４４の軸方向において分散されることとなり、発熱回転体１４４にバランス良く磁束を付与することができる。
In this regard, in the
さらに、往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂの軸方向の長さｄ、往路磁路部１４６ａ及び復路磁路部１４６ｂの軸方向の長さａ、及び、隣り合う往路磁路部１４６ａ間及び隣り合う復路磁路部１４６ｂ間の間隔ｂを適正化することによって、往路磁路部１４６ａ及び復路磁路部１４６ｂが設けられていない箇所（磁路部間隔）に係る発熱回転体１４４にも磁束を適切に付与し、軸方向における温度均一性を確保することができる。具体的には、図８に示されるように、比較例１に係る定着装置２４０Ａでは、横断磁路部３４６ｃが設けられている箇所と設けられていない箇所とで発熱回転体の温度が大きく異なっており、軸方向位置によって温度のばらつきがあるのに対し、本実施形態に係る定着装置１４０では、軸方向位置によらず概ね温度を均一にすることができた。以上より、本実施形態に係る定着装置１４０では、磁束を均一化するための別形状の磁路部であるセンターコアやサイドコアを設けることなく、すなわち定着装置の大型化やコストアップをすることなく、温度均一性を確保することができる。
Further, the axial length d of the outward
ここで、用紙へのトナー定着を安定して行うことができる限界の温度ばらつきは１５℃程度である。そこで、１５℃の温度ばらつきを目標温度ばらつきとして、往路直線部１４５ａ及び復路直線部１４５ｂの軸方向の長さ（コイル幅）ｄに対する、隣り合う往路磁路部１４６ａ間及び隣り合う復路磁路部１４６ｂ間の間隔（コア間隔）ｂを変えて温度ばらつきの値を測定した（図９参照）。なお、コイル幅ｄの値が異なる２つの定着装置Ｓ３，Ｓ４について測定を行った。
Here, the temperature variation at the limit at which the toner can be stably fixed to the paper is about 15 ° C. Therefore, with the temperature variation of 15 ° C. as the target temperature variation, between the adjacent outward
図９に示されるように、隣り合う往路磁路部１４６ａ間及び隣り合う復路磁路部１４６ｂ間の間隔（コア間隔）ｂをコイル幅ｄで除算したｂ／ｄの値が０．２よりも大きい場合には、磁束を十分に集めることができず目標温度ばらつきの条件が満たされない。よって、
ｂ／ｄ≦０．２・・・（１）の関係を満たすことで、軸方向における温度均一性を確保することができる。
As shown in FIG. 9, the value of b / d obtained by dividing the interval (core interval) b between the adjacent outward
By satisfying the relationship of b / d ≦ 0.2 ... (1), temperature uniformity in the axial direction can be ensured.
さらに、往路磁路部１４６ａ及び復路磁路部１４６ｂの軸方向の長さ（コア幅）ａに対するコア間隔ｂの値を変えて、定着装置Ｓ５の温度ばらつきの値を測定した。図１０に示されるように、コア間隔ｂをコア幅ａで除算したｂ／ａの値が２よりも大きい場合には、磁束を十分に集めることができず目標温度ばらつきの条件が満たされない。また、ｂ／ａの値が０．５よりも小さい場合には、インピーダンスが高くなり過ぎてしまい出力効率が悪化する。よって、
０．５≦ｂ／ａ≦２・・・（２）の関係を満たすことで、軸方向における温度均一性を確保しながら出力効率が悪化することを回避し、定着装置の機能を安定的に提供することができる。
Further, the value of the temperature variation of the fixing device S5 was measured by changing the value of the core spacing b with respect to the axial length (core width) a of the outward
By satisfying the relationship of 0.5 ≦ b / a ≦ 2 ... (2), it is possible to prevent the output efficiency from deteriorating while ensuring the temperature uniformity in the axial direction, and to stabilize the function of the fixing device. Can be provided.
また、往路磁路部１４６ａと復路磁路部１４６ｂとが、その軸方向の長さａが一致するだけでなく、互いに同一形状とされることにより、各往路磁路部１４６ａ及び復路磁路部１４６ｂによって発熱回転体１４４に付与される磁束の影響をより均一化できる。このことで、発熱回転体１４４の軸方向の温度均一性がより向上する。また、同一形状であることにより、往路磁路部１４６ａ及び復路磁路部１４６ｂの製造コストが低減されるとともに、組立性が向上する。
Further, the outward
また、一般的に発熱回転体の温度は軸方向端部に向かうにつれて下がる傾向にあるところ、隣り合う往路磁路部１４６ａ間及び隣り合う復路磁路部１４６ｂ間の間隔ｂが、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて狭くなっていることで、軸方向端部の発熱回転体１４４ほど往路磁路部１４６ａ及び復路磁路部１４６ｂから付与される磁束の影響を大きくすることができる。このことで、軸方向端部の温度が上がりやすくなり、軸方向端部の温度が下がりやすいことを考慮した場合においても、発熱回転体１４４の温度均一性を確保することができる。具体的には、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて間隔ｂを５％以下の比率ずつ狭くすることで発熱回転体１４４の温度均一性を確実に確保できる。
Further, in general, the temperature of the heat generating rotating body tends to decrease toward the end in the axial direction, but the distance b between the adjacent outbound
以上、上述した第２実施形態において、例えば、往路磁路部１４６ａ及び復路磁路部１４６ｂが互いに同一形状であるとして説明したがこれに限定されず、各磁路形成手段の軸方向の長さ（コア幅）が一定であれば、各磁路形成手段は異なる形状であってもよい。
As described above, in the above-described second embodiment, for example, the outward
また、発熱回転体１４４の軸方向の長さや外径、励磁コイル１４５と発熱回転体１４４との離間距離、及び、励磁コイル１４５と磁性体コア１４６との離間距離等は一例であり、用紙の大きさや定着装置に求められる機能等に応じて適切な値とされる。
Further, the axial length and outer diameter of the
また、隣り合う往路磁路部１４６ａ間及び隣り合う復路磁路部１４６ｂ間の間隔ｂが、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて狭くなっている、として説明したが、各間隔を同じ間隔としてもよいし、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて間隔を広くしてもよい。また、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて間隔ｂを５％以下の比率ずつ狭くするとして説明したが、必ずしも５％以下の比率でなくてもよく、その他の比率ずつ狭くしてもよい。
Further, it has been described that the distance b between the adjacent outward
更に、第２実施形態に係る画像形成装置１０１は、上述した第１実施形態の特徴を備えていてもよいし、第１実施形態の特徴を備えていなくてもよい。
Further, the
以上、本発明の定着装置及び画像形成装置は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。 As described above, the fixing device and the image forming device of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed as long as they do not deviate from the gist described in the claims.
以下では、別の形態に係る定着装置について説明する。 Hereinafter, the fixing device according to another form will be described.
従来より、画像形成装置に用いられる定着装置として、温度上昇速度が速く省エネルギー性が高いことを特徴とした、電磁誘導加熱方式を採用したものが知られている。このような定着装置では、磁束を発生させるコイルが設けられるとともに、当該コイルから発生した磁束を発熱回転体へ誘導するための経路を形成するコアが設けられている（例えば特開２００１−１８８４３０号公報参照）。 Conventionally, as a fixing device used in an image forming device, a fixing device using an electromagnetic induction heating method, which is characterized by a high temperature rise rate and high energy saving, has been known. In such a fixing device, a coil for generating magnetic flux is provided, and a core for forming a path for guiding the magnetic flux generated from the coil to the heat generating rotating body is provided (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-188430). See publication).
ところで、このような定着装置において省エネルギー性をさらに向上させるためには、定着装置を構成する発熱回転体の温度を軸方向に均一にし、無駄な発熱を減少させることが重要である。しかしながら、特開２００１−１８８４３０号公報のようにコイルとコアが設けられた構成においては、コアが配置された部分と配置されていない部分とで温度差が生じてしまうため、発熱回転体の温度を均一にすることが困難である。温度均一性を確保するためには、コアに集められた磁束を分散させてから発熱回転体へ誘導する等が必要となり、そのための構成として、別形状のコアを別途配置することが必要となっている。このことで、装置の大型化やコストアップを招いている。 By the way, in order to further improve the energy saving property in such a fixing device, it is important to make the temperature of the heat generating rotating body constituting the fixing device uniform in the axial direction and reduce unnecessary heat generation. However, in the configuration in which the coil and the core are provided as in JP-A-2001-188430, a temperature difference occurs between the portion where the core is arranged and the portion where the core is not arranged, so that the temperature of the heat generating rotating body is increased. Is difficult to make uniform. In order to ensure temperature uniformity, it is necessary to disperse the magnetic flux collected in the core and then guide it to the heat generating rotating body, etc., and as a configuration for that purpose, it is necessary to separately arrange a core having a different shape. ing. This has led to an increase in the size and cost of the device.
この形態では、装置の大型化やコストアップをすることなく、回転体の温度均一性を確保することができる定着装置を提供することを目的とする。 An object of this embodiment is to provide a fixing device capable of ensuring temperature uniformity of a rotating body without increasing the size and cost of the device.
この形態に係る定着装置は、発熱層を有する回転体と、回転体の外側に配置され、磁束を発生する磁束発生手段と、磁束発生手段を覆うように配置され、磁束の磁路を形成する磁路形成手段と、を備え、磁束発生手段は、回転体の軸方向に並列して延在する第１の磁束発生部及び第２の磁束発生部を有し、磁路形成手段は、第１の磁束発生部を覆うように配置された複数の第１の磁路部と、第２の磁束発生部を覆うように配置された複数の第２の磁路部とを有し、軸方向において、第１の磁路部と第２の磁路部とは互い違いに設けられており、第１の磁束発生部及び第２の磁束発生部の軸方向の長さをｄ、第１の磁路部及び第２の磁路部の軸方向の長さをａ、隣り合う第１の磁路部間の間隔及び隣り合う第２の磁路部間の間隔をｂとすると、
ｂ／ｄ≦０．２・・・（１）
０．５≦ｂ／ａ≦２・・・（２）の関係が成り立っている。
The fixing device according to this embodiment is arranged so as to cover a rotating body having a heat generating layer, a magnetic flux generating means that is arranged outside the rotating body and generates magnetic flux, and a magnetic flux generating means, and forms a magnetic path of magnetic flux. The magnetic flux generating means includes a magnetic path forming means, the magnetic flux generating means has a first magnetic flux generating part and a second magnetic flux generating part extending in parallel in the axial direction of the rotating body, and the magnetic path forming means has a first magnetic path forming means. It has a plurality of first magnetic path portions arranged so as to cover the magnetic
b / d ≦ 0.2 ・ ・ ・ (1)
The relationship of 0.5 ≦ b / a ≦ 2 ... (2) is established.
この定着装置では、第１の磁束発生部を覆うように配置された複数の第１の磁路部と、第２の磁束発生部を覆うように配置された複数の第２の磁路部とが、回転体の軸方向において互い違いに設けられている。このことで、第１の磁束発生部を覆う複数の第１の磁路部が設けられた領域と、第２の磁束発生部を覆う複数の第２の磁路部が設けられた領域とが分散されることとなり、回転体にバランス良く磁束を付与することができる。さらに、第１の磁束発生部及び第２の磁束発生部の軸方向の長さ、第１の磁路部及び第２の磁路部の軸方向の長さ、及び、隣り合う第１の磁路部間の間隔及び隣り合う第２の磁路部間の間隔を適正化することによって、第１の磁路部及び第２の磁路部の何れも設けられていない箇所（磁路部間領域）においても回転体に磁束を均等に付与することが可能となる。その結果、磁束を均一化するための別形状の磁路部を設けることなく、すなわち装置の大型化やコストアップをすることなく、回転体の温度均一性を確保することができる。 In this fixing device, a plurality of first magnetic path portions arranged so as to cover the first magnetic flux generating portion, and a plurality of second magnetic path portions arranged so as to cover the second magnetic flux generating portion. However, they are provided alternately in the axial direction of the rotating body. As a result, the region provided with the plurality of first magnetic path portions covering the first magnetic flux generating portion and the region provided with the plurality of second magnetic path portions covering the second magnetic flux generating portion are formed. It will be dispersed, and magnetic flux can be applied to the rotating body in a well-balanced manner. Further, the axial lengths of the first magnetic flux generating portion and the second magnetic flux generating portion, the axial lengths of the first magnetic path portion and the second magnetic path portion, and the adjacent first magnetic circuits. By optimizing the spacing between the road sections and the spacing between the adjacent second magnetic path sections, neither the first magnetic path section nor the second magnetic path section is provided (between the magnetic path sections). Even in the region), it is possible to evenly apply the magnetic flux to the rotating body. As a result, the temperature uniformity of the rotating body can be ensured without providing a magnetic path portion having a different shape for making the magnetic flux uniform, that is, without increasing the size and cost of the apparatus.
また、第１の磁路部及び第２の磁路部は互いに同一形状である。同一の形状とすることで、第１の磁路部及び第２の磁路部によって回転体に付与される磁束の影響をより均一化できる。このことで、回転体の温度均一性がより向上する。また、磁路部が同一形状であることにより、磁路部の製造コストが低減されるとともに、磁路部の組立性が向上する。 Further, the first magnetic path portion and the second magnetic path portion have the same shape as each other. By having the same shape, the influence of the magnetic flux applied to the rotating body by the first magnetic path portion and the second magnetic path portion can be made more uniform. This further improves the temperature uniformity of the rotating body. Further, since the magnetic path portion has the same shape, the manufacturing cost of the magnetic path portion is reduced and the assemblability of the magnetic path portion is improved.
また、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて、隣り合う第１の磁路部間の間隔は狭くなっており、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて、隣り合う第２の磁路部間の間隔は狭くなっている。回転体の温度は軸方向端部に向かうにつれて下がる傾向にあるところ、軸方向端部に向かうにつれて隣り合う磁路部間の間隔を狭くして回転体に付与される磁束の影響を大きくすることで、軸方向端部の温度を上げ、全体として回転体の温度均一性を確保することができる。 Further, the distance between the adjacent first magnetic path portions becomes narrower from the vicinity of the center in the axial direction toward the end in the axial direction, and the second adjacent magnetic path portions are adjacent to each other from the vicinity of the center in the axial direction toward the end in the axial direction. The distance between the magnetic paths is narrow. The temperature of the rotating body tends to decrease toward the axial end, but the distance between adjacent magnetic paths should be narrowed toward the axial end to increase the influence of the magnetic flux applied to the rotating body. Therefore, the temperature of the axial end portion can be raised, and the temperature uniformity of the rotating body can be ensured as a whole.
また、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて、隣り合う第１の磁路部間の間隔は５％以下の比率ずつ、狭くなっており、軸方向中央付近から軸方向端部に向かうにつれて、隣り合う第２の磁路部間の間隔は５％以下の比率ずつ、狭くなっている。具体的に、磁路部間の間隔を５％以下の比率ずつ狭くしていくことで、回転体全体としての温度均一性を確保することができる。 Further, as the distance from the vicinity of the center in the axial direction toward the end in the axial direction becomes narrower by a ratio of 5% or less between the adjacent first magnetic path portions, the distance from the vicinity of the center in the axial direction toward the end in the axial direction As a result, the distance between the adjacent second magnetic path portions is narrowed by a ratio of 5% or less. Specifically, by narrowing the distance between the magnetic path portions by a ratio of 5% or less, the temperature uniformity of the entire rotating body can be ensured.
上述した形態によれば、装置の大型化やコストアップをすることなく、回転体の温度均一性を確保することができる。 According to the above-described embodiment, the temperature uniformity of the rotating body can be ensured without increasing the size and cost of the apparatus.
１，１０１…画像形成装置、５０，１４０…定着装置、５１…定着ベルト（回転体）、５２…加圧ロール、５３…定着ロール、５４…第１の感温磁性合金、５５…第２の感温磁性合金、５６…磁界発生装置、１４４…発熱回転体、１４５…励磁コイル、１４５ａ…往路直線部、１４５ｂ…復路直線部、１４６…磁性体コア、１４６ａ…往路磁路部、１４６ｂ…復路磁路部、Ｔ…温度、Ｔ１…第１のキュリー点、Ｔ２…第２のキュリー点。 1,101 ... Image forming device, 50, 140 ... Fixing device, 51 ... Fixing belt (rotary body), 52 ... Pressurized roll, 53 ... Fixing roll, 54 ... First temperature-sensitive magnetic alloy, 55 ... Second Temperature-sensitive magnetic alloy, 56 ... Magnetic field generator, 144 ... Heat-generating rotating body, 145 ... Exciting coil, 145a ... Outward straight section, 145b ... Return straight section, 146 ... Magnetic core, 146a ... Outward magnetic path, 146b ... Return Magnetic circuit section, T ... temperature, T1 ... first curry point, T2 ... second curry point.
Claims (5)
前記回転体の外側に配置され、磁束を発生する磁束発生手段と、
前記磁束発生手段を覆うように配置され、前記磁束の磁路を形成する磁路形成手段と、
を備え、
前記磁束発生手段は、前記回転体の軸方向に並列して延在する第１の磁束発生部及び第２の磁束発生部を有し、
前記磁路形成手段は、前記第１の磁束発生部を覆うように配置された複数の第１の磁路部と、前記第２の磁束発生部を覆うように配置された複数の第２の磁路部とを有し、
前記複数の第１の磁路部及び前記複数の第２の磁路部が、前記軸方向に垂直な方向において、前記第１の磁束発生部と前記第２の磁束発生部との間隙の少なくとも一部を覆わず、
前記軸方向にそって、前記複数の第１の磁路部と前記複数の第２の磁路部とは互い違いに設けられており、
前記磁路形成手段が、前記間隙を覆う中央磁路部を有さず、
前記第１の磁束発生部及び前記第２の磁束発生部の前記軸方向の長さをｄ、前記第１の磁路部及び前記第２の磁路部の前記軸方向の長さをａ、隣り合う前記第１の磁路部間の間隔及び隣り合う前記第２の磁路部間の間隔をｂとすると、
ｂ／ｄ≦０．２・・・（１）
０．５≦ｂ／ａ≦２・・・（２）
の関係が成り立っている、定着装置。 A rotating body with a heating layer and
A magnetic flux generating means arranged outside the rotating body and generating a magnetic flux,
A magnetic path forming means arranged so as to cover the magnetic flux generating means and forming a magnetic path of the magnetic flux, and a magnetic path forming means.
With
The magnetic flux generating means has a first magnetic flux generating portion and a second magnetic flux generating portion extending in parallel in the axial direction of the rotating body.
The magnetic path forming means includes a plurality of first magnetic path portions arranged so as to cover the first magnetic flux generating portion, and a plurality of second magnetic path portions arranged so as to cover the second magnetic flux generating portion. It has a magnetic path and
At least the gap between the first magnetic flux generating portion and the second magnetic flux generating portion in the direction perpendicular to the axial direction of the plurality of first magnetic path portions and the plurality of second magnetic path portions. Without covering a part
The plurality of first magnetic path portions and the plurality of second magnetic path portions are provided alternately along the axial direction.
The magnetic path forming means does not have a central magnetic path portion covering the gap, and the magnetic path forming means does not have a central magnetic path portion.
The axial lengths of the first magnetic flux generating portion and the second magnetic flux generating portion are d, and the axial lengths of the first magnetic path portion and the second magnetic path portion are a. Let b be the distance between the adjacent first magnetic circuit portions and the distance between the adjacent second magnetic circuit portions.
b / d ≦ 0.2 ・ ・ ・ (1)
0.5 ≦ b / a ≦ 2 ... (2)
The fixing device that holds the relationship.
前記軸方向中央付近から前記軸方向端部に向かうにつれて、隣り合う前記第２の磁路部間の間隔は狭くなっている、請求項１又は２に記載の定着装置。 The distance between the adjacent first magnetic path portions becomes narrower from the vicinity of the axial center toward the axial end portion.
The fixing device according to claim 1 or 2, wherein the distance between adjacent second magnetic path portions becomes narrower from the vicinity of the center in the axial direction toward the end portion in the axial direction.
前記軸方向中央付近から前記軸方向端部に向かうにつれて、隣り合う前記第２の磁路部間の間隔は５％以下の比率ずつ、狭くなっている、請求項３に記載の定着装置。 From the vicinity of the center in the axial direction toward the end in the axial direction, the distance between the adjacent first magnetic path portions becomes narrower by a ratio of 5% or less.
The fixing device according to claim 3, wherein the distance between the adjacent second magnetic path portions becomes narrower by a ratio of 5% or less from the vicinity of the center in the axial direction toward the end portion in the axial direction.
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