JP2003043851A

JP2003043851A - 加圧・離間機構及び当該機構を備えた画像形成装置

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Publication number: JP2003043851A
Application number: JP2001236441A
Authority: JP
Inventors: Katsuto Shiratori; 克仁白取
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ＨＰセンサ等の特別な素子を用いず、駆動手
段の電流値をモニタし、加圧・離間機構の駆動を制御可
能とする経済的、技術的に有利な加圧・離間機構及び当
該機構を備えた画像形成装置の提供。【解決手段】作像した画像を定着する為の定着用のロ
ーラと、該ローラの加圧および離間を行う加圧・離間機
構と、該加圧・離間機構を駆動する駆動手段と、該駆動
手段の電流を検知する電流検知手段と、該電流検知手段
の検知電流値に基づいて加圧・離間の状態を判断する判
断手段を具備し、前記加圧・離間機構の駆動を制御する
制御手段を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、定着ローラと加圧
ローラの加圧・離間を行う加圧・離間機構及び当該機構
を備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ等の画像形成装置にお
いては、記録材上に形成された未定着トナー像を永久像
とするために、ヒータ等の加熱源により加熱される定着
ローラと、これに圧接して回転する加圧ローラとによ
り、上記記録材を搬送すると共に、加熱及び加圧を行う
定着装置が使われている。

【０００３】一般的な定着装置について図８を用いて説
明する。

【０００４】図８において、記録材８０１は図のＣ方向
より搬送され、一対の加圧ローラ２１１と定着ローラ２
１０の形成するニップ部に進入する。進入した記録材８
０１上に形成された未定着トナー像は、上記ニップ部を
通過しながら、加圧力と、定着ローラ２１０に内蔵され
たヒータから熱を与えられ、溶融等を伴って上記記録材
８０１へ定着され、永久像となる。画像が定着された記
録材８０１は上記定着ローラ２１０及び加圧ローラ２１
１の下流に配置された図示しない排紙ローラによって機
外へ導かれる。

【０００５】次に従来例における定着装置の加圧・離間
機構について図９を用いて説明する。

【０００６】図９（ａ）は、定着装置の加圧状態を示す
断面説明図である。図において、１０１は定着ローラ２
１０を保持する側板、１０２は側板１０１を押圧し定着
ローラ２１０を加圧する加圧バネ、１０３は加圧・離間
の状態を切り替えるカム、９０４は加圧・離間状態のホ
ームポジション（ＨＰ）を検出するＨＰセンサである。
ＨＰセンサはフラグと、発光部と受光部からなるディテ
クタで構成される。

【０００７】図９（ｂ）は定着装置の離間状態を示す断
面説明図である。この図において、側板１０１はカム１
０３により押し上げられ、定着ローラ２１０と加圧ロー
ラ２１１を離間の状態にしている。

【０００８】また、カム１０３はワンウェイクラッチに
より加圧ローラの軸と接合されているため、定着ローラ
２１０を搬送方向に駆動させるときは、カム１０３は駆
動せず、搬送方向に対して逆の向きに駆動させるときの
みカム１０３が駆動し、加圧・離間状態を切り替えるこ
とができる。

【０００９】次に加圧処理について、図１０のフローチ
ャートを用いて説明する。

【００１０】まず、ＨＰセンサが加圧状態であるか判断
する（Ｓ１００１）。すでに加圧状態であれば処理を終
了する。離間状態であれば定着モータの逆回転を開始す
る（Ｓ１００２）。次にＨＰセンサの値が加圧状態であ
るか判断し（Ｓ１００３）、なお離間状態であれば、所
定時間経過したか判断する（Ｓ１００４）。上記Ｓ１０
０３、Ｓ１００４の２つの処理について、どちらか一方
の条件を満たすまで処理を繰り返す。

【００１１】所定時間内にＨＰセンサの値が加圧状態に
なれば、ＨＰセンサのフラグの中央が所定時間経過して
ディテクタの位置にくるまで待って、カム１０３を完全
な加圧状態にする（Ｓ１００５）。所定時間内にＨＰセ
ンサの値が加圧状態にならなければ、加圧処理を失敗し
たと判断する（Ｓ１００６）。最後に定着モータを停止
させ（Ｓ１００７）、処理を終了する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の加
圧・離間機構では、下記のような問題があった。

【００１３】ＨＰセンサを必要とする為、フラグやディ
テクタ等の部品が必要となり高価であった。また定着装
置近傍の限られたスペースにＨＰセンサを配置しなけれ
ばならず、技術的に困難であった。さらに発熱体である
ヒータの近傍にＨＰセンサを配置しなければならず、熱
によるセンサ寿命や検出精度、部品の変形などへの影響
を考慮する必要があり、技術的に困難であった。

【００１４】本発明は、上述の事情に鑑みて成されたも
ので、ＨＰセンサ等の特別な素子を用いず、駆動手段の
電流値をモニタし、加圧・離間機構の駆動を制御可能と
する経済的、技術的に有利な加圧・離間機構及び当該機
構を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記構成を備
えることにより上記課題を解決できるものである。

【００１６】（１）作像した画像を定着する為の定着用
のローラと、該ローラの加圧および離間を行う加圧・離
間機構と、該加圧・離間機構を駆動する駆動手段と、該
駆動手段の電流を検知する電流検知手段と、該電流検知
手段の検知電流値に基づいて加圧・離間の状態を判断す
る判断手段を具備し、前記加圧・離間機構の駆動を制御
する制御手段を備えたことを特徴とする加圧・離間機構
及び当該機構を備えた画像形成装置。

【００１７】（２）前記判断手段は、加圧・離間動作時
の所定のタイミングにおける検知電流値が、第一の判断
電流値以上の時、前記ローラが離間状態であると判断
し、第二の判断電流値以下の時、前記ローラが加圧状態
であると判断することを特徴とする前項（１）記載の加
圧・離間機構及び当該機構を備えた画像形成装置。

【００１８】（３）前記判断手段は、加圧・離間動作時
の所定のタイミングにおける検知電流値が、第一の判断
電流値以上の時、前記ローラが加圧状態であると判断
し、第二の判断電流値以下の時、前記ローラが離間状態
であると判断することを特徴とする前項（１）記載の加
圧・離間機構及び当該機構を備えた画像形成装置。

【００１９】（４）前記第一、第二の判断電流値は、予
め設定されていることを特徴とする前項（２）または
（３）記載の加圧・離間機構及び当該機構を備えた画像
形成装置。

【００２０】（５）前記第一、第二の判断電流値は、前
記電流検知手段の検知電流値を基に所定のタイミングで
算出されることを特徴とする前項（２）または（３）記
載の加圧・離間機構及び当該機構を備えた画像形成装
置。

【００２１】（６）作像した画像を定着する為の定着用
のローラと、該ローラの加圧および離間を行う加圧・離
間機構と、該加圧・離間機構を駆動する駆動手段と、該
駆動手段の電流を検知する電流検知手段と、該電流検知
手段の検知電流値に基づいて前記加圧・離間機構の状態
を判断する判断手段と、を備え、前記駆動手段は、前記
ローラの回転駆動手段を兼ねており、前記判断手段は、
前記ローラ回転駆動時の所定のタイミングにおける検知
電流値が、第三の判断電流値以上のとき、前記ローラが
加圧状態であると判断し、第四の判断電流値以下のと
き、前記ローラが離間状態であると判断することを特徴
とする加圧・離間機構及び当該機構を備えた画像形成装
置。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００２３】図１は、本発明に係る加圧・離間機構の構
成を示す説明図、図２は、本発明に係る画像形成装置の
例としてのレーザビームプリンタの構成を示す模式的断
面図、図３は、本発明に係る実施例１における加圧及び
離間領域とカムの位置関係を示す説明図、図４は、本発
明に係る実施例１におけるカムの角度に対するモータ駆
動トルクの関係を示す図表、図５は、本発明に係る実施
例１におけるカムの角度に対するモータ駆動電流の関係
を示す図表、図６は、本発明に係る実施例２におけるカ
ムの角度に対するモータ駆動電流の関係を示す図表、図
７は、本発明に係る実施例３における加圧量に対するモ
ータ駆動電流の関係を示す図表、図８は、従来例におけ
る一般的な定着装置の概略構成を示す斜視図、図９
（ａ）、（ｂ）は、従来例における定着装置の自動圧解
除機構を示す説明図、図１０は、従来例における加圧処
理の手順を示すフローチャートである。

【００２４】（実施例１）実施例１について、以下に説
明する。

【００２５】図２に示すように、画像形成部において、
画像信号に基づいて形成される画像光により、静電潜像
を形成し、この可視画像を記録材２０１に転写し、記録
材２０１上の可視画像を定着させるもので、画像形成部
は感光ユニット、一次帯電手段としての帯電ローラ２０
２、クリーニング手段、現像手段、中間転写体２０３、
給紙部、転写部及び定着部２０４によって構成される。

【００２６】感光ドラム２０５はアルミシリンダの外周
に有機光導電体層を塗布して構成されている。感光ドラ
ム２０５は図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて
回転するもので、駆動モータは感光ドラム２０５を画像
形成動作に応じて半時計回り方向に回転させる。感光ド
ラム２０５への露光光はスキャナ２０６から送られ、感
光ドラム２０５の表面を選択的に露光することにより静
電潜像が形成されるように構成されている。

【００２７】現像手段として、上記静電潜像を可視画像
化するために、現像を行う現像器２０７を備えた構成
で、現像器２０７にはスリーブ２０８が設けられてい
る。

【００２８】中間転写体２０３は、感光ドラム２０５に
接触して感光ドラム２０５の回転に伴って回転するよう
に構成されたもので、画像形成時に時計回りの方向に回
転し、感光ドラム２０５から可視画像の転写を受ける。
また、中間転写体２０３は画像形成時に後述する転写ロ
ーラ２０９が接触して記録材２０１を搬送することによ
り記録材２０１に中間転写体２０３上の可視画像を同時
に転写する。

【００２９】転写ローラ２０９は、中間転写体２０３に
対して接触可能に支承された転写帯電器として備えたも
のである。

【００３０】転写ローラ２０９は、上記中間転写体２０
３上に可視画像を転写している間は、可視画像を乱さぬ
ように下方に離間している。そして、上記中間転写体２
０３上に可視画像が形成された後は、この可視画像を記
録材２０１に転写するタイミングに合わせて図示しない
カム部材により転写ローラ２０９を上方に位置させる。
これにより転写ローラ２０９は記録材２０１を介して中
間転写体２０３に所定の押圧力で圧接するとともに、バ
イアス電圧が印可され、中間転写体２０３上の可視画像
が転写される。

【００３１】定着部２０４は、記録材２０１を搬送させ
ながら、転写された可視画像を定着させるものであり、
図２に示すように記録材２０１を加熱する定着ローラ２
１０と記録材２０１を定着ローラ２１０に圧接させるた
めの加圧ローラ２１１と定着ローラの温度をモニタする
サーミスタを備えている。可視画像を保持した記録材２
０１は定着ローラ２１０と加圧ローラ２１１により搬送
されるとともに、熱及び圧力を加えることでトナー像が
表面に定着される。

【００３２】以下に、図１を用いて本発明の特徴たる加
圧・離間機構について説明を行う。

【００３３】同図において従来例と同様の機能を有する
部分に関しては、同一の符号を付し、説明を省略する。
１０４はモータを駆動する為の電力を供給するモータド
ライバ、１０５はカムを駆動する為のモータ、１０６は
モータに流れる電流を検知する為のモータ電流検知回
路、１０７はＣＰＵなどの制御装置である。Ａはカム１
０３による側板１０１の押し上げ量が最小となる箇所、
Ｂはカム１０３による側板１０１の押し上げ量が最大と
なる箇所である。本構成においてモータ１０５はモータ
ドライバ１０４と制御装置１０７により一定速度で回転
するように制御される。

【００３４】図３は、カムと側板との角度に対する状態
を示す図である。同図において３０１はカム１０３の回
転軸を示している。本例においては側板１０１に対する
カム１０３の角度がＡを中心として前後４５°の位置と
なる場合には定着ローラ２１０が加圧バネ１０２により
付勢され加圧状態となり、側板１０１に対するカム１０
３の角度がＢを中心として前後４５°の位置となる場合
には定着ローラ２１０がカム１０３により押し上げられ
離間状態となることを示している。

【００３５】図４は、本実施例におけるカムの角度に対
するモータの駆動トルクを示す図である。

【００３６】同図に示すように、カム１０３が一周する
間にモータ１０５の駆動トルクが変動し、カム１０３の
半径が最も小さくなるＡ点においてモータ１０５の駆動
トルクが最小となり、カム１０３の半径が最も大きくな
るＢ点においてモータ１０５の駆動トルクが最大とな
る。また定着ローラ２１０を離間させる領域ではトルク
が大きくなり、定着ローラ２１０を加圧させる領域にお
いてはトルクが小さくなることが分かる。

【００３７】本回路構成において、モータ１０５は一定
速度で回転するように制御されている為、駆動トルクと
モータ駆動電流は比例関係となる。従ってカムの角度に
対するモータの駆動電流は、図５に示す値となる。ここ
で離間状態となる領域においては、モータの駆動電流が
判断電流値Ｉｂ以上となることが分かる。また加圧状態
となる領域においてはモータの駆動電流が判断電流値Ｉ
ａ以下となることが分かる。

【００３８】従って離間動作を行う場合には、制御装置
１０７がモータドライバ１０４を制御することでモータ
１０５を回転させてカムを駆動し、モータ電流検知回路
１０６が検知するモータ電流Ｉｍは、Ｉｍ＞Ｉｂとなっ
たとき、制御装置１０７がモータドライバ１０４を制御
することでモータ１０５を停止させる。

【００３９】また加圧動作を行う場合には、制御装置１
０７がモータドライバ１０４を制御することでモータ１
０５を回転させてカムを駆動し、モータ電流検知回路１
０６が検知するモータ電流Ｉｍは、Ｉｍ＜Ｉａとなった
とき、制御装置１０７がモータドライバ１０４を制御す
ることでモータ１０５を停止させる。

【００４０】この判断電流値Ｉａ、Ｉｂは、図示しない
メモリなどの記憶手段に予め記憶させ、制御装置１０７
などの判断手段を用いてソフトウェアでモータ電流との
比較判断を行っても良いし、コンパレータなどの比較手
段を用いてハードウェアで比較判断を行っても良く、ど
のような方法を用いてもよい。

【００４１】本実施例においては加圧バネで加圧し、カ
ムを用いてリフトアップすることで離間する方式の加圧
・離間機構を例にあげて説明を行った。しかし、この方
式に限定される必要はなく、例えばカムでリフトアップ
することにより直接ローラを加圧し、リフトアップを解
放することで離間する方式の加圧・離間機構、または加
圧バネの保持部をリフトアップすることによりバネを押
し上げそれに伴って加圧され、リフトアップを解放する
ことで離間する方式の加圧・離間機構等、加圧・離間機
構の駆動時にトルクが変化するものであれば、どのよう
な加圧・離間機構を用いても良い。

【００４２】（実施例２）本発明に係る実施例２におい
ては、画像形成装置の構成、および加圧・離間機構の構
成等については実施例１と同様であるため説明を省略す
る。

【００４３】前述の実施例１においては、加圧・離間の
判断を行う判断電流値Ｉａ、Ｉｂを記憶手段や比較手段
に予め設定していた。本実施例では判断電流値Ｉａ、Ｉ
ｂは予め設定せずに、以下で説明する方法を用いて決定
し、判断を行う。

【００４４】電源投入時や加圧・離間動作時等の所定の
タイミングにおいてカム１０３を、少なくとも半回転回
転させ、その電流値のトレースをＲＯＭなどの記憶装置
に記憶させる。このときの電流値のトレースは、図６の
ようになる。ここでトレースされた電流の最大値をＩ
ｈ、最小値をＩｌとする。ここで判断電流値Ｉａ、Ｉｂ
を式Ｉａ＝ｘ×Ｉｈ＋（１−ｘ）×Ｉｌ式（１）Ｉｂ＝ｙ×Ｉｈ＋（１−ｙ）×Ｉｌ式（２）を用いて算出する。ここで係数ｘ、ｙは０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１となる値である。このときモータ駆動電流値
（もしくはカムの角度）に対する加圧・離間の状態よ
り、ｘ、ｙを設定することで、判断電流値Ｉａ、Ｉｂを
ＩｈからＩｌの間の適切な値として算出することが可能
となる。

【００４５】以上より求めた判断電流値Ｉａ、Ｉｂを基
に実施例１と同様な加圧・離間の制御を行う。

【００４６】（実施例３）本発明に係る実施例３におい
ては、画像形成装置の構成、および加圧・離間機構の構
成等については実施例１及び２と同様であるため説明を
省略する。

【００４７】一般的な定着装置においては定着ローラ２
１０の加圧量が多ければ多いほど表層のゴム部材等が圧
接され、定着ローラ２１０の転がり抵抗が大きくなる。
つまり加圧量が多ければ多いほど回転駆動時には大きな
駆動トルクが必要となる。従って加圧量に対するモータ
電流値は図７に示すような値となる。同図より離間状態
となる領域においてはモータの駆動電流が判断電流値Ｉ
ｃ以下となることが分かる。また加圧状態となる領域に
おいてはモータの駆動電流が判断電流値Ｉｄ以上となる
ことが分かる。

【００４８】制御装置１０７は電源投入時等の定着ロー
ラの加圧・離間の状態が不明な場合に、回転駆動を行う
ことで定着ローラの加圧・離間の状態を判断することが
できる。その判断結果が所望の状態でない場合は、実施
例１に記載した方法等を用いて加圧・離間の動作を行
う。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本出願における第
一の発明によれば、予め設定した判断電流値Ｉａ、Ｉｂ
とモータ電流Ｉｍとを比較することで加圧・離間を判断
し、ＨＰセンサなどの特別な位置検出手段を必要としな
いで、所望の状態にすることが出来る。

【００５０】又、本出願における第二の発明によれば、
適当なタイミングで判断電流値Ｉａ、Ｉｂを算出し、モ
ータ電流Ｉｍとを比較することで加圧・離間を判断し、
ＨＰセンサなどの特別な位置検出手段を必要としない
で、所望の状態にすることが出来、また、経時変化やば
らつきによるモータ駆動トルクの変動、すなわちモータ
駆動電流の変動の影響を除去することができるため、よ
り精度よく加圧・離間の状態を判断することが可能とな
る。

【００５１】又、本出願における第三の発明によれば、
予め設定した判断電流値Ｉｃ、Ｉｄと回転駆動時のモー
タ電流Ｉｍとを比較することで、ＨＰセンサなどの特別
な位置検出手段を必要としないで、加圧・離間の状態を
判断することが出来る、等々の効果を呈する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加圧・離間機構の構成を示す説
明図

【図２】本発明に係る画像形成装置の例としてのレー
ザビームプリンタの構成を示す模式的断面図

【図３】本発明に係る実施例１における加圧及び離間
領域とカムの位置関係を示す説明図

【図４】本発明に係る実施例１におけるカムの角度に
対するモータ駆動トルクの関係を示す図表

【図５】本発明に係る実施例１におけるカムの角度に
対するモータ駆動電流の関係を示す図表

【図６】本発明に係る実施例２におけるカムの角度に
対するモータ駆動電流の関係を示す図表

【図７】本発明に係る実施例３における加圧量に対す
るモータ駆動電流の関係を示す図表

【図８】従来例における一般的な定着装置の概略構成
を示す斜視図

【図９】（ａ）、（ｂ）従来例における定着装置の自
動圧解除機構を示す説明図

【図１０】従来例における加圧処理の手順を示すフロ
ーチャート

【符号の説明】

１０１側板１０２加圧バネ１０３カム１０４モータドライバ１０５モータ１０６モータ電流検知回路１０７制御装置２０１、８０１記録材２０２帯電ローラ２０３中間転写体２０４定着部２０５感光ドラム２０６スキャナ２０７現像器２０８スリーブ２０９転写ローラ２１０定着ローラ２１１加圧ローラ３０１回転軸９０４ＨＰ（ホームポジション）センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作像した画像を定着する為の定着用のロ
ーラと、該ローラの加圧および離間を行う加圧・離間機構と、該加圧・離間機構を駆動する駆動手段と、該駆動手段の電流を検知する電流検知手段と、該電流検知手段の検知電流値に基づいて加圧・離間の状
態を判断する判断手段を具備し、前記加圧・離間機構の
駆動を制御する制御手段を備えたことを特徴とする加圧
・離間機構及び当該機構を備えた画像形成装置。
【請求項２】前記判断手段は、加圧・離間動作時の所
定のタイミングにおける検知電流値が、第一の判断電流
値以上の時、前記ローラが離間状態であると判断し、第
二の判断電流値以下の時、前記ローラが加圧状態である
と判断することを特徴とする請求項１記載の加圧・離間
機構及び当該機構を備えた画像形成装置。
【請求項３】前記判断手段は、加圧・離間動作時の所
定のタイミングにおける検知電流値が、第一の判断電流
値以上の時、前記ローラが加圧状態であると判断し、第
二の判断電流値以下の時、前記ローラが離間状態である
と判断することを特徴とする請求項１記載の加圧・離間
機構及び当該機構を備えた画像形成装置。
【請求項４】前記第一、第二の判断電流値は、予め設
定されていることを特徴とする請求項２または３記載の
加圧・離間機構及び当該機構を備えた画像形成装置。
【請求項５】前記第一、第二の判断電流値は、前記電
流検知手段の検知電流値を基に所定のタイミングで算出
されることを特徴とする請求項２または３記載の加圧・
離間機構及び当該機構を備えた画像形成装置。
【請求項６】作像した画像を定着する為の定着用のロ
ーラと、該ローラの加圧および離間を行う加圧・離間機構と、該加圧・離間機構を駆動する駆動手段と、該駆動手段の電流を検知する電流検知手段と、該電流検知手段の検知電流値に基づいて前記加圧・離間
機構の状態を判断する判断手段と、を備え、前記駆動手段は、前記ローラの回転駆動手段を兼ねてお
り、前記判断手段は、前記ローラ回転駆動時の所定のタイミ
ングにおける検知電流値が、第三の判断電流値以上のと
き、前記ローラが加圧状態であると判断し、第四の判断
電流値以下のとき、前記ローラが離間状態であると判断
することを特徴とする加圧・離間機構及び当該機構を備
えた画像形成装置。