JP2004020716A - Fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタ等における定着装置に関し、特にホットローラと加圧ローラとの圧接により生じるニップ幅の調節に関するのである。
【0002】
【従来の技術】
レーザプリンタや複写機の定着装置においては、ホットローラと、このホットローラに圧接する加圧ローラとが設けられており、未定着トナーを担持した用紙を各ローラ間に通して、ホットローラで加熱しつつ加圧ローラで加圧することにより、用紙にトナーを定着させるようにしている。特開平6−250559号公報、特開平11−231700号公報、実開平2−136273号公報には、このような定着装置が記載されている。特開平6−250559号公報に記載の定着装置は、用紙の幅や材質に応じて加圧ローラの回転速度を可変するものであり、特開平11−231700号公報に記載の定着装置は、加圧ローラの回転速度が一定以下になると所定の回転速度で直接加圧ローラを回転駆動するものである。実開平2−136273号公報に記載の定着装置は、加圧ローラをホットローラとは別個に駆動し、またホットローラの回転速度を2段階で変化させるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような定着装置において、ホットローラと加圧ローラとの圧接により生じるニップ幅は、用紙の搬送速度に応じて最適値に調整する必要がある。これを図10を参照して説明する。図10において、R1は内部にヒータが内蔵されたホットローラ、R2はホットローラR1に圧接する加圧ローラ、Sは両ローラR1、R2で挟持されて搬送される用紙である。ローラR1、R2がそれぞれA方向、B方向に回転することで、用紙SはC方向へ搬送される。このとき、用紙Sに担持されている未定着トナーは、ホットローラR1で加熱され加圧ローラR2で加圧されることにより、用紙Sに定着される。
【0004】
ここで、加圧ローラR2は表面にゴム層を有するゴムローラからなるため、ホットローラR1に加圧ローラR2が所定の圧力で圧接すると、加圧ローラR2は表面が若干窪んだ状態でホットローラR1と接触する。この接触部分における用紙搬送方向の長さW1が二ップ幅である。用紙Sが高速で搬送される場合は、用紙SとホットローラR1とが接触する時間が短いため、二ップ幅が小さいとホットローラR1から用紙Sに十分熱が伝わらず定着不良が生じるので、図10(a)のように二ップ幅W1を大きくする必要がある。一方、用紙Sが低速で搬送される場合は、用紙SとホットローラR1とが接触する時間が長いため、二ップ幅が大きいとホットローラR1から用紙Sに熱が伝わりすぎて色変形等が生じるので、図10(b)のように二ップ幅W2を小さくする必要がある。このようなことから、用紙Sの搬送速度に応じて二ップ幅を調節することが要求される。
【0005】
このため、たとえばレーザプリンタの場合を例にとると、高速印字用のプリンタでは、二ップ幅を大きくするために、加圧ローラR2のゴムとして比較的硬度の低いものを使用し、低速印字用のプリンタでは、二ップ幅を小さくするために、加圧ローラR2のゴムとして比較的硬度の高いものを使用していた。しかしながら、これでは、印字速度に応じてゴム硬度の異なる何種類もの加圧ローラを用意しなければならず、製造コストが高くつくという問題がある。このような問題に対して、従来は有効な対策がとられておらず、前述の各公報に記載された先行技術もローラの回転速度の制御に関する技術であって、二ップ幅の問題については示唆していない。
【0006】
本発明は、上記問題点を解決するものであって、その課題とするところは、用紙の搬送速度に応じて二ップ幅を自動的に調節することにより、1種類の加圧ローラで複数の搬送速度に対応することが可能な定着装置を提供することにある。また、本発明の他の課題は、用紙の厚みに応じて二ップ幅を自動的に調節でき、1種類の加圧ローラで複数種類の用紙に対応することが可能な定着装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る定着装置は、加圧ローラをホットローラに対して接離する方向へ変位させる変位機構と、この変位機構を作動させる電磁駆動手段と、用紙の搬送速度に応じて電磁駆動手段の駆動電圧を制御する制御部とを備える。そして、電磁駆動手段の駆動電圧を制御することにより、変位機構を介してニップ幅を調節し、用紙の搬送速度が高速になるほどニップ幅が大きくなり、用紙の搬送速度が低速になるほどニップ幅が小さくなるようにしている。
【0008】
このようにすることで、ニップ幅は用紙の搬送速度に応じて、電磁駆動手段と変位機構とによって自動的に調節され最適状態に設定されるため、従来のように搬送速度の異なる機種毎にゴム硬度の異なる加圧ローラを用意する必要がなくなり、加圧ローラを1種類用意するだけで、各種の搬送速度の機種に対応することができる。この結果、製造コストを低減することが可能となる。
【0009】
また、本発明は、厚みが異なる複数種類の用紙に対するニップ幅の調節にも応用することができる。この場合、本発明に係る定着装置は、加圧ローラをホットローラに対して接離する方向へ変位させる変位機構と、この変位機構を作動させる電磁駆動手段と、用紙の種類に応じて電磁駆動手段の駆動電圧を制御する制御部とを備える。そして、電磁駆動手段の駆動電圧を制御することにより、変位機構を介してホットローラと加圧ローラとの圧接により生じるニップ幅を調節し、用紙が厚いほどニップ幅が大きくなり、用紙が薄いほどニップ幅が小さくなるようにしている。
【0010】
このようにすることで、ニップ幅は用紙の厚みに応じて、電磁駆動手段と変位機構とによって自動的に調節されるため、ニップ幅を用紙の種類に見合った最適の値に設定することができ、特に厚紙使用時のしわの発生を有効に防止することができる。
【0011】
本発明においては、加圧ローラの軸方向の左右に電磁駆動手段を1対設け、各電磁駆動手段に対して、加圧ローラの両端部でニップ幅を調節する変位機構を設けるのが好ましい。これによると、加圧ローラの両端部においてニップ幅が調節されるので、加圧ローラの片側だけでニップ幅を調節する場合に比べて左右のバランスがとれ、調節を高精度に行うことができる。
【0012】
また、本発明においては、加圧ローラの軸方向の中間位置に1個の電磁駆動手段を設け、この電磁駆動手段を共通の駆動源として作動する変位機構を設けて、加圧ローラの両端部でニップ幅を調節するようにしてもよい。これによると、左右のバランスによる調節の高精度化に加えて、電磁駆動手段が1個で済むためコストを低減できるという利点がある。
【0013】
本発明における電磁駆動手段としては、PWM制御されたパルスにより駆動される電磁クラッチを用い、パルスのON/OFFタイミングを制御することにより、電磁クラッチのプランジャのストロークを変化させてニップ幅を調節するのが好ましい。これによると、市販の電磁クラッチをそのまま利用することができるとともに、PWM制御により電磁クラッチの駆動電圧を容易かつ高精度に制御できるため、ニップ幅の微小な調節も簡単に行うことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1〜図3はレーザプリンタに内蔵される定着装置100の例を示しており、図1は上面図、図2は図1の要部拡大図、図3は図1の右側面図である。図において、1はホットローラであって、内部に加熱用のヒータ(図示省略)が内蔵されており、両端部の軸部1aはサイドフレーム8に支持されている。2はホットローラ1に圧接する加圧ローラであって、ホットローラ1の下方の対向位置に設けられており、両端部の軸部2aは後述する回動部材6に連結されている。ホットローラ1は金属製の管体の表面に剥離性の良好な樹脂をコーティングしたものであり、加圧ローラ2は金属製の管体の表面にシリコンゴム等のゴム層を設けたゴムローラからなる。3は本発明の電磁駆動手段を構成する電磁クラッチであって、図1に示すように、加圧ローラ2の軸方向の左右に1対設けられ、各電磁クラッチ3に対して後述する変位機構40がそれぞれ設けられている。電磁クラッチ3は、本体3aと、この本体3aに内蔵された図示しない電磁石により作動するアマチュア3bと、このアマチュア3bに連結されたプランジャ3cとを備えている。プランジャ3cは本体3aに挿通されて軸方向に進退自在となっており、一端側に上記アマチュア3bが連結されているとともに、他端側にはスプリング3dと、このスプリング3dを係止するストッパ3eとが設けられている。また、プランジャ3cの先端部3fは回動部材4と当接するようになっている。
【0015】
回動部材4は略三角形状をしており、軸12によりブラケット9に回動自在に支持されている。5は回動部材4の回動と連動して往復移動を行うアーム部材であって、このアーム部材5の一端は回動部材4の係合孔10と係合して、回動部材4と連結されているとともに、アーム部材5の他端は揺動部材6の係合孔16と係合して、揺動部材6と連結されている。揺動部材6は、軸13によってサイドフレーム8に支持されており、図3に示すように、上端側に凹部6aが形成されている。この凹部6aには軸受部材14が嵌装されており、軸受部材14に加圧ローラ2の軸部2aから突出した軸2bが支持されている。15は軸2bに嵌着されたリングである。また、揺動部材6の下端側には突片6bが形成されており、この突片6bとベースフレーム11の切起し片11a,11bの一方11aとの間には、弾性部材であるコイルスプリング7が懸架されている。以上述べた回動部材4、アーム部材5、揺動部材6およびコイルスプリング7によって、変位機構40が構成される。
【0016】
図1〜図3は、電磁クラッチ3が励磁されていない状態を示している。この状態では、電磁クラッチ3のアマチュア3bはスプリング3dにより図1で左方向の付勢力を受けて本体3aから離間している。また、図3に示すように、スプリング7の引っ張り力により、揺動部材6が軸13を中心として反時計回り方向M1に揺動し、これによって揺動部材6と係合しているアーム部材5は、Z1方向に引かれている。この結果、アーム部材5と係合している回動部材4は、図2のY1方向の回動力を受けて、電磁クラッチ3のプランジャ3cの先端部3fに当接している。このとき、上述したように、揺動部材6が軸13を中心に反時計回り方向M1へ揺動する結果、図3において揺動部材6に支持されている軸受部材14がN1方向へ持ち上がり、この軸受部材14に支持されている加圧ローラ2の軸2bも軸受部材14と一体にN1方向へ持ち上がる。このため、加圧ローラ2はスプリング7の弾性力によりホットローラ1に対して強い圧接力で接触し、これとともにニップ幅w1も増大する。以上の動作は、左右の電磁クラッチ3および変位機構40について共通である。なお、図3において、A、Bはそれぞれホットローラ1と加圧ローラ2の回転方向を示し、Cはホットローラ1と加圧ローラ2との間を通過する用紙Sの搬送方向を示している。未定着トナーを担持した用紙Sは、各ローラ1,2間を通る際にホットローラ1で加熱されつつ加圧ローラ2で加圧されて、用紙S上にトナーが定着される。
【0017】
次に、電磁クラッチ3を励磁すると、図4に示したように、電磁クラッチ3のアマチュア3bはスプリング3dの付勢力に抗して本体3a側に吸引され、これとともにプランジャ3cもX2方向へ変位する。このときのアマチュア3bの変位量、すなわちプランジャ3cのストロークは、電磁クラッチ3に印加される駆動電圧の大きさによって変化する。駆動電圧が大きければ、電磁クラッチ3に流れる電流が増大して大きなトルクが発生するため、ストロークは大きくなる。一方、駆動電圧が小さければ、発生するトルクが小さいためストロークも小さくなる。したがって、電磁クラッチ3の駆動電圧を制御することによって、プランジャ3cのストロークを可変することができる。この駆動電圧の制御方法については後述する。
【0018】
プランジャ3cがX2方向へ変位すると、プランジャ3cの先端部3fに当接している回動部材4が先端部3fで押されるため、回動部材4は軸12を中心としてY2方向へ回動する。回動部材4がY2方向へ回動すると、この回動部材4に係合しているアーム部材5がZ2方向へ引かれ、これによって図5に示すように、アーム部材5と係合している揺動部材6が、スプリング7の弾性力に抗して時計回り方向M2へ揺動する。このため、揺動部材6に支持されている軸受部材14がN2方向へ下がり、この軸受部材14に支持されている加圧ローラ2の軸2bも軸受部材14と一体にN2方向へ下がる。この結果、加圧ローラ2のホットローラ1に対する圧接力が弱くなり、これとともにニップ幅w2も減少する。以上の動作は、左右の電磁クラッチ3および変位機構40について共通である。なお、図5において、図3と同一部分には同一符号を付してある。
【0019】
以上のように、電磁クラッチ3の駆動電圧の制御によってプランジャ3cのストロークを可変することにより、変位機構40を介して、ホットローラ1と加圧ローラ2との圧接により生じるニップ幅を調節することができる。したがって、電磁クラッチ3の無励磁時におけるニップ幅がw1(最大値)に設定された定着装置100さえ用意すれば、種々の印字速度をもつレーザープリンタにその定着装置100を組み込んで、それぞれの印字速度に見合ったニップ幅が得られるように電磁クラッチ3の駆動電圧を制御することで、定着装置100の共通化を図ることができる。
【0020】
図6は、定着装置100を搭載したレーザープリンタ30の電気ブロック図である。なお、ここでは本発明に関係するブロックだけを図示してある。31はCPUを中心に構成される制御部、32はROMやRAM等から構成されるメモリであって、これらの制御部31とメモリ32とは、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)33に組み込まれている。34は印字に関する各種設定を行なうための設定部、35はローラ等を回転させるためのモータ36を駆動するモータ駆動部である。37は図1に示した左右1対の電磁クラッチ3を駆動するためのクラッチ制御部であって、このクラッチ制御部37は、パルスのON/OFFタイミングを制御することにより出力電圧が可変する公知のPWM(Pulse Width Modulation)回路から構成される。
【0021】
図7に示すように、メモリ32には各印字速度V1,V2,V3…と、これらに対応する電磁クラッチ3の駆動電圧P1,P2,P3…とが、あらかじめテーブルとして記憶されている。工場においては、上述した定着装置100をレーザプリンタ30に組み込んだ後、当該機種の印字速度を設定部34において設定し、製品を出荷する。レーザプリンタ30がユーザーに渡った後は、プリンタで印字を行う際に、制御部31が、設定された印字速度に基づいて図7のテーブルから当該印字速度に対応する電磁クラッチ電圧を読み出し、この値に基づいてクラッチ制御部37を制御する。
【0022】
具体的には、図7のテーブルの駆動電圧P1,P2,P3…は、PWM変調するパルスのON/OFFタイミング(デューティ)のデータであり、制御部31はクラッチ駆動部37から出力される駆動電圧をこのON/OFFタイミングにより制御する。その結果、クラッチ駆動部37からはプリンタの印字速度に応じた駆動電圧が出力され、この電圧によって各電磁クラッチ3が駆動される。電磁クラッチ3が駆動されると、変位機構40が前述のように作動して、加圧ローラ2のホットローラ1に対する接触圧が変化し、ニップ幅が調節される。ここで、上記のON/OFFタイミング、すなわち電磁クラッチ3の駆動電圧を、プリンタの印字速度に見合ったニップ幅が得られるような値にあらかじめ選定しておくことにより、ニップ幅を最適値に自動調節することができる。
【0023】
すなわち、高速印字を行うプリンタでは、図3のように二ップ幅W1が大きくなるように調節が行われ、ホットローラ1から用紙Sに十分な熱が伝達されるため、定着不良を生じるのを回避することができる。一方、印字速度の遅いプリンタでは、図5のように二ップ幅W2が小さくなるように調節が行われ、ホットローラ1から用紙Sに熱が伝わりすぎるのを抑制できるため、色変形等が生じるおそれがなくなる。
【0024】
このようにして、上記実施形態においては、用紙の搬送速度に応じてニップ幅が自動的に調節され最適状態に設定されるため、従来のように搬送速度の異なる機種毎にゴム硬度の異なる加圧ローラを用意する必要がなくなり、レーザプリンタ30に組み込む定着装置100を共通化することで製造コストの低減が可能となる。また、電磁クラッチ3および変位機構40を左右に1対設け、加圧ローラ2の両端部でニップ幅を調節するようにしているので、加圧ローラ2の片側でニップ幅を調節する場合に比べて左右のバランスがとれ、調節を高精度に行うことができる。さらに、電磁駆動手段として市販の電磁クラッチをそのまま利用できるとともに、PWM制御により電磁クラッチ3の駆動電圧を制御しているため、ニップ幅を容易にしかも高精度に制御することができる。
【0025】
以上の実施形態では、搬送速度に応じてニップ幅を調節する場合を例に挙げたが、本発明は厚みが異なる複数種類の用紙に応じてニップ幅を調節する場合にも応用することができる。この場合の定着装置100の構成および動作は図1〜図5で説明したものと同じであるため、詳細説明は省略する。また、定着装置100をレーザプリンタ30に組み込んだ場合の電気ブロック図も図6と同様である。ただし、メモリ32には、図7のテーブルの代わりに、図8に示したテーブルが記憶される。図8では、用紙の種類S1,S2,S3…と、これらに対応する電磁クラッチ3の駆動電圧Q1,Q2,Q3…とが、あらかじめテーブルとして記憶されている。用紙の種類S1,S2,S3…としては、たとえば普通紙、OHP用紙、ハガキ、封筒などの種類が設定される。駆動電圧Q1,Q2,Q3…は、図7の駆動電圧P1,P2,P3…と同様に、PWM変調するパルスのON/OFFタイミングのデータからなる。
【0026】
レーザプリンタ30で印字を行う際は、図示しないメディアセンサがプリンタにセットされた用紙の種類を判別し、この判別結果に基づいて制御部31が図8のテーブルから当該用紙に対応する電磁クラッチ電圧を読み出し、この値に基づいてクラッチ制御部37を制御する。その結果、クラッチ駆動部37からは用紙の種類に応じた駆動電圧が出力され、この電圧によって各電磁クラッチ3が駆動されて、変位機構40を介して加圧ローラ2のホットローラ1に対する接触圧が変化し、ニップ幅が調節される。ここで、上記のON/OFFタイミング、すなわち電磁クラッチ3の駆動電圧を、用紙の種類に見合ったニップ幅が得られるような値にあらかじめ選定しておくことにより、ニップ幅を最適値に自動調節することができる。
【0027】
すなわち、ハガキのように厚い用紙の場合は、ニップ幅が小さいと用紙に十分熱が伝わらず定着不良が生じるので、図3のように二ップ幅w1を大きくして定着を確実なものにする。また、二ップ幅を大きくすることで、厚い用紙に発生するしわも解消することができる。一方、普通紙のように薄い用紙の場合は、二ップ幅が大きいとホットローラ1から用紙Sに熱が伝わりすぎて色変形等が生じるので、図5のように二ップ幅W2を小さくする。
【0028】
図9は、本発明に係る定着装置100の他の実施形態を示す上面図である。図9において、図1と同一部分には同一符号を付してある。図1では電磁クラッチ3を左右に1対設けたが、図9では加圧ローラ2の軸方向の中間位置に1個の電磁クラッチ3を設けている。そして、この電磁クラッチ3を共通の駆動源として、変位機構40により加圧ローラ2の両端部でニップ幅を調節するようにしている。この場合、回動部材4は左右の変位機構40において共用されており、また、アーム部材50としては、回動部材4に連結された基部51と、この基部51から分岐した枝部52とからなる略T字形の部材が用いられ、各枝部52の先端側が左右それぞれの揺動部材6と連結される。
【0029】
図9の実施形態によれば、図1の実施形態のように加圧ローラ2の左右でバランス良く調節を行える利点に加えて、電磁クラッチ3が1個で済むためコストを低減できるという利点がある。
【0030】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、他にも種々の形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態においては、電磁駆動手段として電磁クラッチ3を用いた例を示したが、電磁クラッチ3に代えて電磁ソレノイドを用いてもよい。
【0031】
また、図7および図8においては、印字速度に応じてニップ幅を調節する場合と、用紙の種類(厚み)に応じてニップ幅を調節する場合とを別々に説明したが、印字速度と用紙種類との組み合せによる最適のニップ幅をテーブルに予め設定しておき、印字速度と用紙種類の両面からニップ幅を調節するようにすることもできる。
【0032】
さらに、上記実施形態では、本発明をレーザプリンタに適用した場合を例に挙げたが、本発明はレーザプリンタだけでなく、複写機やファクシミリ等にも適用することが可能である。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、用紙の搬送速度に応じてニップ幅が自動的に調節されるため、1種類の加圧ローラで複数の搬送速度に対応することが可能となり、定着装置の共通化が図れて製造コストを低減することができる。
【0034】
また、本発明を複数種類の用紙に対するニップ幅の調節に応用することで、用紙に応じた最適のニップ幅が得られ、厚紙に発生するしわも有効に解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る定着装置の例を示した上面図である。
【図2】図1の要部拡大図である。
【図3】図1の右側面図である。
【図4】定着装置におけるニップ幅調整を説明する要部拡大図である。
【図5】図4の右側面図である。
【図6】定着装置を搭載したレーザープリンタの電気ブロック図である。
【図7】メモリにおけるテーブルを示す図である。
【図8】メモリにおけるテーブルの他の例を示す図である。
【図9】本発明に係る定着装置の他の実施形態を示す上面図である。
【図10】ニップ幅の調整を説明する図である。
【符号の説明】
1 ホットローラ
2 加圧ローラ
3 電磁クラッチ
3c プランジャ
4 回動部材
5 アーム部材
6 揺動部材
7 コイルスプリング
30 レーザープリンタ
31 制御部
32 メモリ
37 クラッチ制御部
40 変位機構
100 定着装置
w1,w2 ニップ幅[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device in a laser printer or the like, and more particularly, to adjustment of a nip width caused by press contact between a hot roller and a pressure roller.
[0002]
[Prior art]
In a fixing device of a laser printer or a copying machine, a hot roller and a pressure roller that presses against the hot roller are provided, and a sheet carrying unfixed toner is passed between the rollers and heated by the hot roller. The toner is fixed on the paper by applying pressure with a pressure roller while the toner is being pressed. JP-A-6-250559, JP-A-11-231700 and JP-A-2-136273 describe such a fixing device. The fixing device described in JP-A-6-250559 varies the rotation speed of a pressure roller in accordance with the width and material of a sheet, and the fixing device described in JP-A-11-231700 employs a fixing device. When the rotation speed of the pressure roller falls below a certain value, the pressure roller is directly driven to rotate at a predetermined rotation speed. The fixing device described in Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 2-136273 drives a pressure roller separately from a hot roller, and changes the rotation speed of the hot roller in two stages.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the fixing device as described above, the nip width generated due to the pressure contact between the hot roller and the pressure roller needs to be adjusted to an optimum value according to the paper transport speed. This will be described with reference to FIG. In FIG. 10, R1 is a hot roller having a built-in heater therein, R2 is a pressure roller that presses against the hot roller R1, and S is a sheet that is nipped and conveyed by both rollers R1 and R2. As the rollers R1 and R2 rotate in the directions A and B, respectively, the sheet S is transported in the direction C. At this time, the unfixed toner carried on the sheet S is fixed on the sheet S by being heated by the hot roller R1 and pressed by the pressing roller R2.
[0004]
Here, since the pressure roller R2 is formed of a rubber roller having a rubber layer on the surface, when the pressure roller R2 is pressed against the hot roller R1 at a predetermined pressure, the pressure roller R2 is slightly depressed and the hot roller R1 is pressed. Contact with The length W1 of the contact portion in the paper transport direction is a two-p width. When the sheet S is conveyed at a high speed, the contact time between the sheet S and the hot roller R1 is short. If the nip width is small, sufficient heat is not transmitted to the sheet S from the hot roller R1 and a fixing failure occurs. It is necessary to increase the nip width W1 as shown in FIG. On the other hand, when the sheet S is conveyed at a low speed, the contact time between the sheet S and the hot roller R1 is long, so if the nip width is large, heat is excessively transmitted from the hot roller R1 to the sheet S, causing color deformation and the like. Therefore, it is necessary to reduce the nip width W2 as shown in FIG. For this reason, it is required to adjust the nip width according to the transport speed of the sheet S.
[0005]
For this reason, for example, in the case of a laser printer, in a printer for high-speed printing, in order to increase the nip width, a rubber having relatively low hardness is used as the rubber of the pressure roller R2, and low-speed printing is performed. In a printer for printing, a relatively hard rubber is used as the rubber of the pressure roller R2 in order to reduce the nip width. However, in this case, there is a problem that it is necessary to prepare several types of pressure rollers having different rubber hardnesses according to the printing speed, and the production cost is high. Conventionally, no effective countermeasures have been taken against such a problem, and the prior art described in each of the above-mentioned publications is also a technology relating to the control of the rotational speed of the roller. Does not suggest.
[0006]
The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to automatically adjust the nip width in accordance with the paper conveyance speed, thereby enabling a single type of pressure roller to be used. It is an object of the present invention to provide a fixing device capable of coping with the conveyance speed of the fixing device. Another object of the present invention is to provide a fixing device capable of automatically adjusting the nip width according to the thickness of a sheet and capable of coping with a plurality of types of sheets with one type of pressure roller. It is in.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The fixing device according to the present invention includes a displacement mechanism that displaces the pressure roller in a direction to contact and separate from the hot roller, an electromagnetic drive unit that operates the displacement mechanism, and an electromagnetic drive unit that operates in accordance with a sheet conveying speed. A control unit for controlling the drive voltage. By controlling the drive voltage of the electromagnetic drive means, the nip width is adjusted via a displacement mechanism, and the nip width increases as the paper transport speed increases, and the nip width decreases as the paper transport speed decreases. I try to be smaller.
[0008]
In this way, the nip width is automatically adjusted by the electromagnetic driving means and the displacement mechanism according to the paper transport speed and is set to an optimum state. It is not necessary to prepare pressure rollers having different rubber hardnesses, and it is possible to cope with models of various transport speeds by preparing only one type of pressure roller. As a result, manufacturing costs can be reduced.
[0009]
The present invention can also be applied to the adjustment of the nip width for a plurality of types of paper having different thicknesses. In this case, the fixing device according to the present invention includes a displacement mechanism that displaces the pressure roller in a direction to contact and separate from the hot roller, an electromagnetic drive unit that operates the displacement mechanism, and an electromagnetic drive unit that operates according to the type of paper. A control unit for controlling the drive voltage of the means. Then, by controlling the driving voltage of the electromagnetic driving means, the nip width generated by the pressure contact between the hot roller and the pressure roller is adjusted via the displacement mechanism, and the nip width increases as the paper becomes thicker, and as the paper becomes thinner. The nip width is reduced.
[0010]
By doing so, the nip width is automatically adjusted by the electromagnetic driving means and the displacement mechanism according to the thickness of the paper, so that the nip width can be set to an optimal value suitable for the type of paper. In particular, the generation of wrinkles when using thick paper can be effectively prevented.
[0011]
In the present invention, it is preferable to provide a pair of electromagnetic drive units on the left and right sides in the axial direction of the pressure roller, and to provide a displacement mechanism for adjusting the nip width at both ends of the pressure roller for each electromagnetic drive unit. According to this, since the nip width is adjusted at both ends of the pressure roller, the left and right balance is obtained as compared with a case where the nip width is adjusted only on one side of the pressure roller, and the adjustment can be performed with high accuracy. .
[0012]
Further, in the present invention, one electromagnetic drive means is provided at an intermediate position in the axial direction of the pressure roller, and a displacement mechanism which operates using the electromagnetic drive means as a common drive source is provided. May be used to adjust the nip width. According to this, there is an advantage that the cost can be reduced because only one electromagnetic driving means is required, in addition to the high accuracy of the adjustment by the right and left balance.
[0013]
As the electromagnetic driving means in the present invention, an electromagnetic clutch driven by a PWM-controlled pulse is used, and by controlling ON / OFF timing of the pulse, the nip width is adjusted by changing the stroke of the plunger of the electromagnetic clutch. Is preferred. According to this, a commercially available electromagnetic clutch can be used as it is, and the drive voltage of the electromagnetic clutch can be easily and accurately controlled by the PWM control, so that the nip width can be finely adjusted easily.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 3 show an example of a
[0015]
The rotating
[0016]
1 to 3 show a state where the
[0017]
Next, when the
[0018]
When the
[0019]
As described above, by varying the stroke of the
[0020]
FIG. 6 is an electric block diagram of the
[0021]
As shown in FIG. 7, the printing speeds V1, V2, V3, and the corresponding driving voltages P1, P2, P3,... Of the
[0022]
Specifically, the drive voltages P1, P2, P3,... In the table of FIG. 7 are data of ON / OFF timing (duty) of the pulse to be PWM-modulated, and the
[0023]
That is, in a printer that performs high-speed printing, adjustment is performed so that the nip width W1 is increased as shown in FIG. 3, and sufficient heat is transmitted from the
[0024]
In this manner, in the above-described embodiment, the nip width is automatically adjusted according to the paper transport speed and is set to the optimum state. It is not necessary to prepare a pressure roller, and the manufacturing cost can be reduced by using a
[0025]
In the above embodiment, the case where the nip width is adjusted according to the transport speed is described as an example. However, the present invention can also be applied to the case where the nip width is adjusted according to a plurality of types of paper having different thicknesses. . The configuration and operation of the fixing
[0026]
When printing is performed by the
[0027]
That is, in the case of a thick paper such as a postcard, if the nip width is small, heat is not sufficiently transmitted to the paper and a fixing failure occurs, so that the nip width w1 is increased as shown in FIG. I do. Also, by increasing the nip width, wrinkles generated on thick paper can be eliminated. On the other hand, in the case of thin paper such as plain paper, if the nip width is large, heat is excessively transmitted from the
[0028]
FIG. 9 is a top view showing another embodiment of the fixing
[0029]
According to the embodiment of FIG. 9, in addition to the advantage that the adjustment can be performed with good balance between the left and right sides of the
[0030]
The present invention is not limited to only the above-described embodiment, and may adopt various other modes. For example, in the above-described embodiment, an example in which the
[0031]
7 and 8, the case where the nip width is adjusted according to the printing speed and the case where the nip width is adjusted according to the type of paper (thickness) are described separately. An optimum nip width depending on the combination with the type may be set in advance in the table, and the nip width may be adjusted from both the printing speed and the paper type.
[0032]
Furthermore, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to a laser printer is described as an example. However, the present invention can be applied not only to a laser printer but also to a copying machine, a facsimile, and the like.
[0033]
【The invention's effect】
According to the present invention, the nip width is automatically adjusted in accordance with the paper transport speed, so that one type of pressure roller can handle a plurality of transport speeds, and a common fixing device can be used. Thus, the manufacturing cost can be reduced.
[0034]
Further, by applying the present invention to the adjustment of the nip width for a plurality of types of paper, an optimal nip width according to the paper can be obtained, and wrinkles generated on thick paper can be effectively eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view illustrating an example of a fixing device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 3 is a right side view of FIG. 1;
FIG. 4 is an enlarged view of a main part for explaining nip width adjustment in the fixing device.
FIG. 5 is a right side view of FIG.
FIG. 6 is an electric block diagram of a laser printer equipped with a fixing device.
FIG. 7 is a diagram showing a table in a memory.
FIG. 8 is a diagram showing another example of the table in the memory.
FIG. 9 is a top view showing another embodiment of the fixing device according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating adjustment of a nip width.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記加圧ローラの軸方向の左右に1対設けられた電磁クラッチと、
前記各電磁クラッチのプランジャと連動して作動し、前記加圧ローラをホットローラに対して接離する方向へ変位させる1対の変位機構と、
前記電磁クラッチをPWM制御されたパルスにより駆動するクラッチ駆動部と、
前記クラッチ駆動部から出力されるパルスのON/OFFタイミングを印字速度に応じて制御する制御部と、を備え、
前記制御部で前記ON/OFFタイミングを制御することにより、電磁クラッチのプランジャのストロークを変化させて、前記変位機構を介してホットローラと加圧ローラとの圧接により生じるニップ幅を調節し、印字速度が高速になるほど前記ニップ幅が大きくなり、印字速度が低速になるほど前記ニップ幅が小さくなるようにしたことを特徴とする定着装置。It has a hot roller and a pressure roller that is in pressure contact with the hot roller. The sheet carrying unfixed toner is passed between the rollers, and is heated by the hot roller and pressed by the pressure roller while being heated. In a fixing device of a laser printer configured to fix toner,
An electromagnetic clutch provided on the left and right in the axial direction of the pressure roller,
A pair of displacement mechanisms that operate in conjunction with the plungers of each of the electromagnetic clutches and displace the pressure roller in a direction to contact and separate from the hot roller;
A clutch drive unit that drives the electromagnetic clutch with a PWM-controlled pulse;
A control unit that controls ON / OFF timing of a pulse output from the clutch driving unit in accordance with a printing speed;
By controlling the ON / OFF timing by the control unit, the stroke of the plunger of the electromagnetic clutch is changed to adjust the nip width generated by the pressure contact between the hot roller and the pressure roller via the displacement mechanism, thereby performing printing. The fixing device according to claim 1, wherein the nip width increases as the speed increases, and the nip width decreases as the printing speed decreases.
前記加圧ローラをホットローラに対して接離する方向へ変位させる変位機構と、
前記変位機構を作動させる電磁駆動手段と、
用紙の搬送速度に応じて前記電磁駆動手段の駆動電圧を制御する制御部と、を備え、
前記制御部で前記駆動電圧を制御することにより、前記変位機構を介してホットローラと加圧ローラとの圧接により生じるニップ幅を調節し、用紙の搬送速度が高速になるほど前記ニップ幅が大きくなり、用紙の搬送速度が低速になるほど前記ニップ幅が小さくなるようにしたことを特徴とする定着装置。It has a hot roller and a pressure roller that is in pressure contact with the hot roller. The sheet carrying unfixed toner is passed between the rollers, and is heated by the hot roller and pressed by the pressure roller while being heated. In a fixing device for fixing toner,
A displacement mechanism for displacing the pressure roller in a direction to contact and separate from the hot roller,
Electromagnetic driving means for operating the displacement mechanism,
A control unit that controls a drive voltage of the electromagnetic drive unit according to a sheet conveyance speed,
By controlling the drive voltage by the control unit, the nip width generated by pressing the hot roller and the pressure roller through the displacement mechanism is adjusted, and the nip width increases as the paper transport speed increases. A fixing device configured to reduce the nip width as the sheet conveying speed decreases.
前記加圧ローラをホットローラに対して接離する方向へ変位させる変位機構と、
前記変位機構を作動させる電磁駆動手段と、
用紙の種類に応じて前記電磁駆動手段の駆動電圧を制御する制御部と、を備え、
前記制御部で前記駆動電圧を制御することにより、前記変位機構を介してホットローラと加圧ローラとの圧接により生じるニップ幅を調節し、用紙が厚いほど前記ニップ幅が大きくなり、用紙が薄いほど前記ニップ幅が小さくなるようにしたことを特徴とする定着装置。It has a hot roller and a pressure roller that is in pressure contact with the hot roller. The sheet carrying unfixed toner is passed between the rollers, and is heated by the hot roller and pressed by the pressure roller while being heated. In a fixing device for fixing toner,
A displacement mechanism for displacing the pressure roller in a direction to contact and separate from the hot roller,
Electromagnetic driving means for operating the displacement mechanism,
A control unit that controls the drive voltage of the electromagnetic drive unit according to the type of paper,
By controlling the driving voltage by the control unit, the nip width generated by the pressure contact between the hot roller and the pressure roller is adjusted via the displacement mechanism, and the nip width increases as the paper becomes thicker, and the paper becomes thinner. The nip width is reduced as the nip width decreases.
電磁駆動手段は、加圧ローラの軸方向の左右に1対設けられ、各電磁駆動手段に対して、加圧ローラの両端部でニップ幅を調節する変位機構が設けられていることを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 2 or 3,
The electromagnetic drive means is provided in a pair on the left and right sides in the axial direction of the pressure roller, and each electromagnetic drive means is provided with a displacement mechanism for adjusting a nip width at both ends of the pressure roller. Fixing device.
電磁駆動手段は、加圧ローラの軸方向の中間位置に1個設けられ、この電磁駆動手段を共通の駆動源として作動する変位機構が、加圧ローラの両端部でニップ幅を調節するように設けられていることを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 2 or 3,
One electromagnetic drive means is provided at an intermediate position in the axial direction of the pressure roller, and a displacement mechanism that operates using the electromagnetic drive means as a common drive source adjusts the nip width at both ends of the pressure roller. A fixing device, which is provided.
電磁駆動手段は、PWM制御されたパルスにより駆動される電磁クラッチから構成され、
前記パルスのON/OFFタイミングを制御することにより、電磁クラッチのプランジャのストロークを変化させて、前記ニップ幅を調節することを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 2, wherein
The electromagnetic driving means includes an electromagnetic clutch driven by a PWM-controlled pulse,
The fixing device according to claim 1, wherein the nip width is adjusted by controlling the ON / OFF timing of the pulse to change the stroke of the plunger of the electromagnetic clutch.
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