JP2004325665A - 定着装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部に熱源37を有する薄肉円筒の加熱ローラ36a、一定の押圧力で加熱ローラ36aに当接する加圧ローラ36b及び加圧ローラ36bを加熱ローラ36aに対して離接自在に支持する加圧機構60備える。また、印刷要求に係る画像形成プロセスの実行中にのみ制御部70がドライバ71を介して加圧機構60を駆動させるとともに加圧ローラ36bを加熱ローラ36aから離間させる。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、用紙等の被加熱体に画像形成を行う複写装置やファクシミリ等の画像形成装置に備えられる定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より画像形成装置等に用いられる定着装置は、加熱ローラ及び加圧ローラ等から構成されている。
【0003】
加熱ローラは、内部にハロゲンランプ等の熱源を有し、熱源から生じる熱をローラの肉厚を構成する部材(金属等)に蓄熱する。また、加熱ローラは、表面に配置されたローラ温度検知部材により検知された温度に基づいて制御部等によって一定にコントロールされ、上記の表面温度が一定にコントロールされた状態において、被加熱体である用紙(OHP等の記録媒体を含む。)及び用紙に転写されている未定着トナーに表面の熱を付与して未定着トナーを溶融・固着させる。
【0004】
一方、加圧ローラは、加熱ローラに一定の押圧力で当接し、上記熱源からの熱を加熱ローラとの当接部において受け取る。また、加圧ローラは、表面温度が加熱ローラの表面温度に対して約50〜80%であり、加熱ローラに2〜10Kg/cm2 の力で当接(加圧)して当接部であるニップを形成する。さらに、加圧ローラは、用紙を加熱ローラに当接させ、溶融されたトナーを用紙に楔状に埋め込む投鋲作用を有する。
【0005】
したがって、未定着トナーが転写された面を加熱ローラ側にして当接部に用紙を通過させる際、用紙の加熱ローラ側の面が加熱ローラ表面により加熱されて未定着トナーが溶融するとともに、溶融したトナーが加圧ローラの当接力によって用紙に楔上に埋め込まれて未定着トナーが用紙に適切に定着する。
【0006】
また、従来の画像形成装置に備えられた定着装置には、加圧ローラの圧縮永久歪を防止するために加圧ローラを定着ローラに対して離接させる構成のものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0007】
しかも、近年の装置の省電力化並びにコンパクト設計の観点から、上述の加熱ローラの蓄熱部分を構成する金属を薄肉化し、熱源から生じる熱を素早く加熱ローラ表面に伝達できる定着装置の開発が進んでいる。具体的には、省エネルギを考慮して、薄肉化した加熱ローラ(内径:10〜50mm、肉厚:0.1〜2mm、材質:アルミニウム、鉄、銅等)及び加圧ローラ(アスカー硬度:35〜75、材質:シリコンゴム、肉厚1〜30mm、加圧力:4〜35kgf)等から構成される定着装置を適用し、且つポリエステル樹脂を含む決着樹脂と着色剤とからなるトナーを用いた構成の画像形成方法がある(例えば、特許文献2参照。)。
【0008】
上述の特許文献2の構成の薄肉化された加熱ローラは、従来より用いられている厚肉の加熱ローラと比較して省エネルギが図られるだけでなく、熱の伝達効率がよいことから即熱定着性があり、加熱ローラを一定の温度に加熱するためのウォームアップ時間の短縮並びに装置重量の低減が図られる。
【0009】
しかしながら、上述の特許文献2の構成のように薄肉化された加熱ローラを用いた定着装置では、シリコンゴムで形成された加圧ローラが薄肉化された加熱ローラに常に当接しているので、長年の使用のために加圧ローラの当接力によって加熱ローラに塑性変形が生じ、また加熱ローラの長手方向に撓みが生じる可能性がある。これは、加熱ローラが上記のように0.1〜2mmの薄肉化された円筒形状であることから従来の厚肉の加熱ローラに比べて強度及び耐久性が低いためである。したがって、加熱ローラの塑性変形等によって加圧ローラから加熱ローラ表面全体に当接力が均一に伝わらず、トナーの用紙への定着不良が発生する虞がある。
【0010】
そこで、近年の定着装置には、薄肉化された加熱ローラの強度及び耐久性を向上させて加熱ローラの塑性変形等を防止するため、加熱ローラの内部に補強部材を配置した構成のものがある(例えば、特許文献3参照。)。
【0011】
【特許文献1】
特開平1−306882号公報
【特許文献2】
特開2001−60051公報
【特許文献3】
特開平10−161454号公報
【0012】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献3の構成では、薄肉化された加熱ローラを加熱した際に加熱ローラの表面温度はすぐに設定温度に到達するが、逆に加熱を停止すると上記表面温度はすぐに低下してしまう。これは、薄肉化された加熱ローラは、熱を蓄える熱容量が小さいため熱を少し奪われただけでもすぐに温度が低下するからである。つまり、加熱ローラよりも熱容量の大きい加圧ローラが加熱ローラに当接していることから、当接部で加圧ローラによって加熱ローラの保持している熱が奪い取られて加熱ローラの表面温度がすぐに低下してしまう。このため、画像形成を行わない待機時においても、加熱ローラの表面温度を維持するために熱源をONにする頻度が高くなり、消費電力が増大してしまう問題がある。
【0013】
なお、上述の特許文献3の構成に加圧ローラを定着ローラに対して離接させる特許文献1の構成を適用したとしても、特許文献1には画像形成出荷時にしか加圧ローラを定着ローラに対して離接させるタイミングに関して記載されておらず、上記の問題を解決することは困難である。
【0014】
この発明の目的は、薄肉化された加熱ローラに対して加圧ローラを離接自在にし、印刷要求時に係る画像形成プロセスの実行中にのみ加圧ローラを加熱ローラに当接させて画像品質を保持することができる定着装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を備えている。
【0016】
(1)内部に熱源を有する薄肉円筒の加熱ローラと一定の押圧力で加熱ローラに当接する加圧ローラとを有し、加圧ローラを加熱ローラに対して離接自在に支持する加圧機構を用いて該加圧ローラの離接動作を制御する制御手段を備え、印刷要求に基づく被加熱体の画像形成プロセスの定着工程に用いられる定着装置において、
前記制御手段は、前記印刷要求に係る画像形成プロセスの実行中にのみ加圧ローラが加熱ローラに当接するように前記加圧機構の動作を制御することを特徴とする。
【0017】
この構成においては、印刷要求に係る画像形成プロセスが実行中であるか否かに基づいて、制御手段によって加熱ローラに対して加圧ローラを離接自在に支持する加圧機構の動作が制御され、加圧ローラが加熱ローラ対して当接、離間する。
【0018】
したがって、印刷要求に係る画像形成プロセスの実行中にのみ加圧ローラが加熱ローラに当接されるので、加圧ローラが加熱ローラに当接していることがなく、加熱ローラ及び加圧ローラの塑性変形及び撓みの発生が防止される。また、加圧ローラが加熱ローラに常時当接したままにされることがないので、加熱ローラ表面の熱が加圧ローラに奪われ続けることがなく、熱源をONにする時間が短縮され、消費電力が低減される。
【0019】
さらに、画像形成プロセスの実行中以外において加圧ローラは加熱ローラから離間しているので、加圧ローラの表面温度が装置内温度と略等しくなり、加圧ローラに熱を蓄えるための多くの空き容量が確保される。そのため、小サイズの被加熱体が加熱ローラと加圧ローラとの当接部を通過する際に、当接部において、加熱ローラ表面の被加熱体と接触する領域から被加熱体が熱を受け取り且つ加熱ローラ表面の被加熱体と接触しない領域から加圧ローラが熱を受け取る。これにより、加熱ローラの被加熱体と接触しない領域が高温にならず、加熱ローラ表面の被加熱体と接触した領域と接触しない領域との温度差が生じることが防止される。したがって、小サイズの被加熱体の画像形成プロセス終了直後に加熱ローラの表面温度が不均一にならず、小サイズの被加熱体の画像形成プロセス終了後に大サイズの被加熱体の画像形成プロセスが行われてもトナーの定着不良の発生が防止される。
【0020】
(2)前記加圧機構は、前記加圧ローラを前記加熱ローラ側に付勢する弾性体、弾性体を支持する弾性体保持部、周面が弾性体保持部に対して弾性体の付勢方向に当接する偏芯カム、偏芯カムを回転駆動する駆動源、を備え、
前記制御手段は、前記駆動源を駆動して前記偏芯カムの短径部又は長径部を前記弾性体保持部に選択的に当接させることを特徴とする。
【0021】
この構成においては、弾性体保持部を介して偏芯カムの周面に支持された弾性体によって加圧ローラが加熱ローラ側に付勢され、印刷要求に係る画像形成プロセスが実行中であるか否かに基づいて制御手段によって偏芯カムを回転駆動する駆動源が駆動され、偏芯カムの周面の長径部又は短径部が弾性体保持部に当接するように駆動源が駆動されることにより弾性体が付勢方向に移動して加圧ローラが加熱ローラに当接、離間する。
【0022】
したがって、偏芯カムの周面が弾性体保持部に対して弾性体の付勢方向に当接するので、偏芯カムが回転駆動されるだけで加圧ローラが加熱ローラに当接、離間するため、加圧機構が複雑になることがない。
【0023】
また、制御手段によって駆動源が駆動されることにより弾性体が付勢方向に移動して加圧ローラが加熱ローラに当接、離間するので、制御手段による加圧機構の動作の制御が複雑になることがない。
【0024】
(3)前記制御手段は、前記画像形成プロセスの実行中に最初に搬送される被加熱体の用紙搬送方向の前端が前記加熱ローラと前記加圧ローラとの当接位置に搬送される直前に加圧ローラが加熱ローラに当接するように前記加圧機構の動作を制御することを特徴とする。
【0025】
この構成においては、画像形成プロセスの実行中に最初に搬送される被加熱体の用紙搬送方向の前端が当接部が構成されるべき位置に搬送される直前である定着工程の開始直前に加圧ローラが加熱ローラに当接する。したがって、定着工程の開始直前まで加圧ローラが加熱ローラから離間しているので、加熱ローラ及び加圧ローラの塑性変形及び撓みの発生が防止される。また、定着工程の開始直前まで加圧ローラが加熱ローラから離間しているので、画像形成プロセスの実行中以外で加熱ローラ表面の熱が加圧ローラに奪われ続けることがなく、熱源をONにする時間が短縮され、消費電力が低減される。
【0026】
さらに、定着工程の開始直前までは加圧ローラが加熱ローラから離間しているので、定着工程の開始直前まで加圧ローラの表面温度が装置内温度と略等しく、加圧ローラの熱を蓄えるためのより多くの空き容量が確保される。そのため、小サイズの被加熱体が当接部を通過する際に、当接部において、加熱ローラ表面の被加熱体と接触する領域から被加熱体が熱を受け取り且つ加熱ローラ表面の被加熱体と接触しない領域から加圧ローラが熱を受け取る。これにより、加熱ローラの被加熱体と接触しない領域が高温にならず、加熱ローラ表面の被加熱体と接触した領域と接触しない領域との温度差が生じることが防止される。したがって、小サイズの被加熱体の画像形成プロセス終了直後に加熱ローラの表面温度が不均一にならず、小サイズの被加熱体の画像形成プロセス終了後に大サイズの被加熱体の画像形成プロセスが行われてもトナーの定着不良の発生が防止される。
【0027】
(4)前記制御手段は、前記画像形成プロセスの実行中に最後に搬送される被加熱体の用紙搬送方向の後端が前記加熱ローラと前記加圧ローラとの当接部を完全に通過した直後に加圧ローラが加熱ローラから離間するように前記加圧機構の動作を制御することを特徴とする。
【0028】
この構成においては、画像形成プロセスの実行中に最後に搬送される被加熱体の用紙搬送方向の後端が当接部を完全に通過した直後である定着工程の終了直後に加圧ローラが加熱ローラから離間する。したがって、印刷要求に係る画像形成プロセスの実行中にのみ加圧ローラが加熱ローラに当接されるので、加圧ローラが加熱ローラに常時当接したままにされることがなく、加熱ローラ及び加圧ローラの塑性変形及び撓みの発生が防止される。また、加圧ローラが加熱ローラに当接したままにされることがないので、加熱ローラ表面の熱が加圧ローラに奪われ続けることがなく、熱源をONにする時間が短縮され、消費電力が低減される。
【0029】
さらに、定着工程の終了直後に加圧ローラが加熱ローラから離間するので、加圧ローラが加熱ローラに加熱され続けることがなく、定着工程の終了直後からすぐに加圧ローラの表面温度が低下し始める。これにより、次の画像形成プロセスまでに加圧ローラの熱を蓄えるためのより多くの空き容量が確保されるので、連続する小サイズの画像形成プロセスに係る定着工程も、加熱ローラの被加熱体と接触しない領域が高温にならず、前回の画像プロセスに係る定着工程に影響されない。
【0030】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の実施形態に係る定着装置を適用した画像形成装置の構成を示す図である。この発明の本体装置である画像形成装置100は、読み取った原稿の画像データやネットワーク等を介して取得した画像データに基づいてこの発明の被加熱体である用紙(OHP等の記録媒体を含む)に画像を形成する。
【0031】
また、画像形成装置100は、原稿読取部10、給紙部20、画像形成部30及び排紙部40等から構成される。原稿読取部10は、装置本体の上部に配置され、プラテンガラス11、原稿載置トレイ12及びスキャナ光学系13等から構成される。スキャナ光学系13は、光源14、複数の反射ミラー15a〜15c、光学レンズ16及びCCD(Charge Coupled Device)17を有する。光源14は、プラテンガラス11に載置された原稿又は原稿載置トレイ12から原稿搬送路R上を搬送される原稿に光を照射する。複数の反射ミラー15a〜15cは、原稿からの反射光を反射させて光学レンズ16に導く。光学レンズ16は、反射ミラー15a〜15cによって導かれた反射光を集光してCCD17に導く。CCD17は、集光された反射光を光電変換する。
【0032】
給紙部20は、装置本体の下部に配置され、給紙トレイ21、手差トレイ22及び給紙ローラ23等から構成される。給紙トレイ21及び手差トレイ22は、画像形成時に用紙搬送路Sに給紙される用紙を載置する。給紙ローラ23は、回転して各トレイ21、22に載置された用紙を用紙搬送路Sに給紙する。画像形成部30は、原稿読取部10の下方の手差トレイ22側に配置され、図示しないレーザスキャニングユニット(以下、LSUと言う。)、感光体ドラム31及び定着装置36を有し、感光体ドラム31の周囲に、帯電器32、現像装置33、転写装置34及び除電器35が感光体ドラム31の回転方向である図1に示す矢印の方向に沿ってこの順に配置されている。
【0033】
排紙部40は、給紙トレイ21の上方に配置され、排紙ローラ41及び排紙トレイ42等から構成される。排紙ローラ41は、画像形成の終了した用紙を排紙トレイ42に排出する。排紙トレイ42は、排紙ローラ41から排出される用紙を載置する。
【0034】
上記の構成により、例えば図示しないスタートキーが押下されてコピーが開始されると、まず給紙ローラ23が回転して用紙搬送路Sに用紙が給紙される。給紙された用紙は、用紙搬送路S上に設けられたレジストローラ51に搬送される。
【0035】
レジストローラ51に搬送された用紙の搬送方向の先端部は、用紙に転写されるべき感光体ドラム31上に形成されるトナー画像との位置合わせを行うため、レジストローラ51の軸方向とが平行になるようにレジストローラ51に挟持される。
【0036】
原稿読取部10によって読み取られた画像データは、入力キー等を用いて入力された条件で画像処理が施された後、LSUにプリントデータとして送信される。LSUは、帯電器32によって所定の電位に帯電された感光体ドラム31表面に、図示しないポリゴンミラー及び各種レンズを介して上記画像データに基づいたレーザ光を照射して静電潜像を形成する。その後、現像装置33に設けられたMGローラ33a表面に付着しているトナーが、感光体ドラム31表面上の電位ギャップに応じて感光体ドラム31表面に引き寄せられて付着し、静電潜像が顕像化される。
【0037】
その後、レジストローラ51によって、レジストローラ51に挟持されている用紙と、感光体ドラム31表面に形成されたトナー画像との位置が合わせられ、用紙を感光体ドラム31と転写装置34との間に搬送する。次に、転写装置34に設けられた転写ローラ34aを用いて感光体ドラム31表面のトナー画像を上記用紙に転写する。トナー画像の転写が終了した用紙は、定着装置36の加熱ローラ36aと加圧ローラ36bとの間を通過することで熱と圧力が加えられるとともにトナー画像が溶融・固着され、用紙搬送路S上を搬送されて排紙ローラ41によって排紙トレイ42に排出される。
【0038】
なお、用紙を給紙トレイ21から給紙して排紙トレイ42に排出する工程が、この発明の画像形成プロセスに相当する。
【0039】
図2は、この発明の実施形態に係る定着装置の概略の構成の一部を示す縦断面図である。図2に示すように、定着装置36は、薄肉化された加熱ローラ36a及び加圧ローラ36b等から構成される。薄肉化された加熱ローラ36aは、内部に棒状の熱源37を備え、回転自在に支持されている。熱源37は、加熱ローラ36aのローラの内面全体を加熱する。また、加熱ローラ36aは、表面に用紙が接触した際に熱を付与し、用紙に転写された未定着のトナーを溶融して固着させる。
【0040】
一方、加圧ローラ36bは、一定の押圧力で加熱ローラ36aに当接し、用紙が加熱ローラ36aとの当接部(定着ニップ部)38を通過する際、用紙を加熱ローラ36aに当接させ、溶融したトナーを用紙のセルロース繊維に埋め込む。なお、加圧ローラ36bが加熱ローラ36aに当接する当接力は、通常2〜10kg/cm2 の範囲となる。また、加圧ローラ36bは、ローラ表面がシリコンゴム等のゴム系で形成されているため、熱容量が大きく、熱の伝導率が高い。
【0041】
さらに、加熱ローラ36aの外周部には、用紙剥離爪55、クリーニング部材56、ローラ温度検知部材57が配置されている。
【0042】
用紙剥離爪55は、未定着のトナーが加熱ローラ36a表面で溶融され且つ用紙が加圧ローラ36bによって加熱ローラ36aに当接されると加熱ローラ36aに付着した状態となるため、用紙が加熱ローラ36aから剥離し難くなるのを防止して剥離性能を向上させるとともにJAMを防止する。クリーニング部材56は、上記用紙と加熱ローラ36aとの剥離の際に、加熱ローラ36a表面に付着したトナーを加熱ローラ36a表面から除去し、加熱ローラ36a表面に付着したトナーが定着装置36に搬送される次の用紙に付着して画像品質が低下してしまうのを防止する。
【0043】
ローラ温度検知部材57は、サーミスタ等で構成され、加熱ローラ36aの表面温度を検知する。また、上記検知された加熱ローラ36aの表面温度に基づいて後述する制御部が熱源37の通電(ON/OFF)を行い、加熱ローラ36aの表面温度を制御する。
【0044】
例えば、用紙が当接部38を通過し且つ加熱ローラ36a表面から熱を受け取ることで加熱ローラ36aの表面温度が低下した際に、ローラ温度検知部材57によって検知された温度が加熱ローラ36aの設定温度より下回る時は、加熱ローラ36a内部の熱源37をONにして加熱ローラ36aの表面温度を設定温度まで加熱する。また、熱源37をONにして加熱ローラ36aを加熱し、ローラ温度検知部材57によって検知された加熱ローラ36aの表面温度が設定温度となった場合は、熱源37をOFFにする。
【0045】
なお、この発明の加熱ローラ36aは、薄肉の構成であってローラ直径が20〜40mmΦに対し、ローラの肉厚は0.1〜2mmで構成されている。また、加熱ローラ36aの表面層には、表面に汚れ等が付着し難い図示しない離型層(肉厚は概ね0.1〜0.25mm位)が構成され、上記の溶融したトナーが加熱ローラ36aに付着することを未然に防止する。
【0046】
図3は、この発明の実施形態に係る定着装置の概略の構成を示す横断面図である。図4は、この発明の実施形態に係る定着装置の概略の構成を示す縦断面図である。定着装置36は、図3に示すように加圧機構60を備えている。加圧機構60は、弾性体61a、61b、シャフト保持部62a、62b、弾性体保持部63、偏芯カム64a、64b、カム用シャフト65、ギヤ66a、66b及び駆動源67等から構成されている。
【0047】
弾性体61a、61bは、加圧ローラ36bのシャフト36b′をシャフト保持部62a、62bを介して回転自在に支持し、加圧ローラ36bが加熱ローラ36aに当接する方向である矢印Y方向に付勢する。加圧部材保持部63は、弾性体61を支持する。偏芯カム64a、64bは、カム用シャフト65によって回転自在に支持され、周面が弾性体保持部63を矢印Y方向に支持する。駆動源67は、ドライバ71を介して制御部70に接続され、制御部70によって駆動されてギヤ66a、66b及びカム用シャフト65を介して偏芯カム64a、64bを回転駆動する。また、偏芯カム64a、64bを回転させることによって、図3(a)、(b)に示すように矢印Y方向に加圧ローラ36b及び加圧機構60が移動するので、加圧ローラ36bを加熱ローラ36aに対して離接する。
【0048】
したがって、偏芯カム64a、64bの周面を弾性体保持部63に対して弾性体61の矢印Y方向に当接させることによって、偏芯カム64a、64bを回転駆動するだけで加圧ローラ36bを加熱ローラ36aに当接、離間できるので、加圧機構60を簡単な構成にできる。
【0049】
また、制御部70を用いて駆動源67を駆動することにより弾性体61を矢印Y方向に移動させるとともに加圧ローラ36bを加熱ローラ36aに当接、離間させることによって、制御部70による加圧機構60の動作の制御を簡単にできる。
【0050】
なお、この発明の制御手段である制御部70は、装置本体に備えられ、装置の動作全般を制御する。
【0051】
図5〜図7は、この発明の定着装置を適用した画像形成装置における主電源ON状態での装置本体の動作手順を示すフローチャートである。図5に示すように、まず、主電源をONにして装置本体を起動させて装置本体の初期動作処理を行う前に加圧ローラ36bが加熱ローラ36aから離間しているか否かを確認する(s1)。s1にて、加圧ローラ36bが加熱ローラ36aに当接していると判断した場合は、駆動源67を駆動して加圧ローラ36bを加熱ローラ36aから離間させ(s2)、s1に戻る。
【0052】
s1にて、加圧ローラ36bが加熱ローラ36aから離間していると判断した場合は、装置全体の初期動作処理及び加熱ローラ36a内の熱源37に通電してウォームアップを開始する(s3)。次に、s3における初期化動作処理等が終了したか否かを判断し(s4)、終了していないと判断した場合は、終了するまでs4の判断を行う。s4にて、初期化動作処理等が終了したと判断した場合は、いつでも印刷要求を受け付けることができる状態であり、装置全体の起動が完了した通常モードに設定する(s5)。
【0053】
通常モードに設定された後に加熱ローラ36aの表面温度の設定温度に基づく制御を含む通常モードの処理を実行する(s6)。次に、上記計時機能を用いて得られる通常モード開始からの経過時間が所定の時間を経過したか否かを判断し(s7)、通常モード開始からの経過時間が所定の時間を経過していないと判断した場合は、所定の時間を経過するまでs6、7の処理を繰り返し実行する。また、s7にて通常モード開始からの経過時間が所定の時間を経過したと判断した場合は、装置全体の制御を省エネモードに変更する(s8)。つまり、画像形成装置100の通常の起動状態である通常モードにて一定時間に1回も印刷要求が無ければ、省エネルギを目的とする待機状態に移行する。
【0054】
その後、画像形成装置100は、印刷要求及び主電源がOFFされるまでは、省エネモードで待機する。なお、省エネモードにおいて、定着装置36は、加熱ローラ36aの表面温度の設定温度を通常の起動状態の設定温度より低い設定温度に変更し、消費電力の低減を図る。
【0055】
一方、図6に示すように印刷要求時割込処理は、s5〜s8の通常モード又は省エネモードの場合に印刷要求を受け付けた時点で開始される。ここで、制御部70が、装置本体が接続されているネットワーク上の各端末装置等からの送信画像データ又はスキャナ光学系13で読み取られた原稿の画像データを取得した際に印刷要求として受け付ける。
【0056】
印刷要求があった際に、まず印刷モードにモード変更を行う(s10)。この時、加熱ローラ36aの表面温度の設定温度は、通常モードと同様の定着工程の実行可能な値を設定する。
【0057】
次に、加熱ローラ36aの表面温度が設定温度になっているかを判断し(s11)、加熱ローラ36aの表面温度が設定温度になっていないと判断した場合、つまり加熱ローラ36aの表面温度が設定温度よりも低い又は高い場合は、熱源37の通電を制御して加熱ローラ36aの表面温度が設定温度になるまでs11、s12を繰り返し実行する。
【0058】
また、s11にて加熱ローラ36aの表面温度が設定温度になっていると判断した場合は、画像形成プロセスを実行し、画像形成プロセスのうちの用紙にトナー画像を転写するまでの転写工程を行う(s13)。次に、トナー画像を転写された用紙であって、今回の画像形成プロセスの実行における最初の用紙の用紙搬送方向の前端が、加熱ローラ36aと加圧ローラ36bとの当接部38が形成されるべき位置の直前にまで搬送されたか否かを判定する(s14)。s14にて、最初の用紙が当接部38が形成されるべき位置の直前にまで搬送されていないと判断した場合は、最初の用紙が搬送されるまでs14を繰り返し実行し、また最初の当接部38が形成されるべき位置の直前にまで搬送されたと判断した場合は、上述したように加圧機構60を駆動して加圧ローラ36bを加熱ローラ36aに当接する(s15)。
【0059】
その後、上述したように定着装置36にて用紙に転写された未定着のトナー画像を用紙に定着させる定着工程を実施し(s16)、次に画像形成すべき用紙があるか否かを確認する(s17)。s17にて、次に画像形成すべき用紙があると判断した場合は、トナー画像の定着した用紙を排紙トレイ42に排出する排出工程を実施する(s18)。
【0060】
また、s17にて次に画像形成すべき用紙がないと判断した場合は、用紙の用紙搬送方向の後端が当接部38を通過したか否かを判断する(s19)。s19にて、当接部38を用紙の用紙搬送方向の後端が通過してないと判断した場合は、通過するまでs19を繰り返し実行し、また当接部38を用紙の用紙搬送方向の後端が通過したと判断した場合は、加圧機構60を駆動して加圧ローラ36bを加熱ローラ36aから離間する(s20)。その後、上記と同様の排紙工程を実施し(s21)、図5に示すs6の処理に復帰する(s22)。
【0061】
また、図7に示すように主電源OFF時処理は、装置本体がs5〜s8の通常モード又は省エネモードにある場合に主電源OFF要求が発生した時点で開始される。まず、図示しない操作部における主電源のON/OFFの入力を受け付けるボタンを押下すると、加圧ローラ36bが加熱ローラ36aから離間しているか否かを判断し(s30)、離間していると判断した場合は、装置の主電源をOFF(s31)して装置全体の動作を停止させる。また、s30にて加圧ローラ36bが加熱ローラ36aから離間していないと判断した場合は、加圧機構60を駆動して加圧ローラ36bを加熱ローラ36aから離間させる(s32)。
【0062】
なお、上記の主電源をOFFにする手順は、制御部70によって実行され且つ適切なタイミングで主電源がOFFされているが、主電源のON/OFFの入力を受け付ける受付手段が、OFFの入力を受け付けたと同時に機械的に主電源がOFFされる構成である場合は、例えば装置本体の内部に設けられた充電電池を用いて装置全体を起動させておいて上記のs30〜s32の処理を実行してもよい。
【0063】
以上のようにして、この発明の画像形成装置100に適用される定着装置36において、印刷要求に係る画像形成プロセスが実行中であるか否かに基づいて、制御部70が加圧機構60の動作を制御して加圧ローラ36bを加熱ローラ36aに対して当接、離間させることによって、印刷要求に係る画像形成プロセスの実行中にのみ加圧ローラ36bを加熱ローラ36aに当接できるので、加圧ローラ36bが加熱ローラ36aに当接したままにされることがなく、加熱ローラ36a及び加圧ローラ36bの塑性変形及び撓みの発生を防止でき、画像品質の確保及び定着装置の長寿命化が可能となる。
【0064】
また、画像形成プロセスの実行中以外は、加圧ローラ36bが加熱ローラ36aから離間しているので、加熱ローラ36a表面の熱が加圧ローラ36bに奪われ続けることがなく、熱源37をONにする時間を短縮でき、消費電力を低減することができる。
【0065】
さらに、画像形成プロセスの実行中以外は加圧ローラ36bが加熱ローラ36aから離間しているので、加圧ローラ36bの表面温度が装置内温度と略等しくなり、加圧ローラ36bの熱を蓄える多くの空き容量を確保できる。そのため、小サイズの用紙が当接部38を通過する際に、当接部38において加熱ローラ36a表面の用紙と接触しない領域から加圧ローラ36bが熱を受け取ることができる。これにより、加熱ローラ36aの用紙と接触しない領域の温度上昇を抑制できるので、加熱ローラ36a表面の用紙と接触した領域と接触しない領域との温度差が生じることを防止できる。したがって、小サイズの用紙の画像形成プロセス終了直後に大サイズの用紙の画像形成プロセスを行ってもトナーの定着不良の発生を防止できる。
【0066】
なお、この発明の実施形態に係る加圧ローラ36bの表面は、シリコンゴム等のゴム系で形成されているので、熱容量が大きく、熱の伝導率も高い。したがって、加圧ローラ36bが加熱ローラ36aの用紙と接触しない領域から受け取った熱は、加圧ローラ36bの軸方向に伝播され、加圧ローラ36b表面の温度は略均一となる。
【0067】
しかも、定着工程の開始直前まで加圧ローラ36bを加熱ローラ36aから離間させることによって、定着工程の開始直前まで加圧ローラ36bの表面温度が装置内温度と略等しく、加圧ローラ36bの熱を蓄えるためのより多くの空き容量を確保できる。そのため、小サイズの用紙が当接部38を通過する際に、当接部38において加熱ローラ36a表面の用紙と接触しない領域から加圧ローラ36bが熱を受け取ることができる。これにより、加熱ローラ36aの用紙と接触しない領域の温度上昇を抑制できるので、加熱ローラ36a表面の用紙と接触した領域と接触しない領域との温度差が生じることを防止できる。したがって、小サイズの用紙の画像形成プロセス終了直後に大サイズの用紙の画像形成プロセスを行ってもトナーの定着不良の発生を適切に防止できる。
【0068】
また、定着工程の終了直後に加圧ローラ36bを加熱ローラ36aから離間させることによって、定着工程の終了直後からすぐに加圧ローラ36bの表面温度を低下させ始めることができる。これにより、次の画像形成プロセスまでに加圧ローラ36bの熱を蓄えるより多くの空き容量を確保できるので、連続する小サイズの画像形成プロセスに係る定着工程が前回の画像プロセスに係る定着工程に影響されずに適切に行うことができる。
【0069】
【発明の効果】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【0070】
(1)印刷要求に係る画像形成プロセスが実行中であるか否かに基づいて、制御部が加圧機構の動作を制御して加圧ローラを加熱ローラから当接・離間させることによって、印刷要求に係る画像形成プロセスの実行中にのみ加圧ローラを加熱ローラに当接するので、加圧ローラが加熱ローラに当接したままにされることがなく、加熱ローラ及び加圧ローラの塑性変形及び撓みの発生を防止でき、画像品質の確保及び定着装置の長寿命化が可能となる。
【0071】
また、加圧ローラが加熱ローラに常時当接したままにされることがないので、加熱ローラ表面の熱が加圧ローラに奪われ続けることがなく、熱源をONにする時間を短縮でき、消費電力を低減することができる。
【0072】
さらに、画像形成プロセスの実行中以外は加圧ローラが加熱ローラから離間しているので、加圧ローラの表面温度が装置内温度と略等しくなり、加圧ローラの熱を蓄える多くの空き容量を確保できる。そのため、小サイズの被加熱体が当接部を通過する際に、当接部において加熱ローラ表面の被加熱体と接触しない領域から加圧ローラが熱を受け取ることができる。これにより、加熱ローラの被加熱体と接触しない領域の温度上昇を抑制できるので、加熱ローラ表面の被加熱体と接触した領域と接触しない領域との温度差が生じることを防止できる。したがって、小サイズの被加熱体の画像形成プロセス終了直後に大サイズの被加熱体の画像形成プロセスを行ってもトナーの定着不良の発生を防止できる。
【0073】
(2)偏芯カムの周面を弾性体保持部に対して弾性体の付勢方向に当接させることによって、偏芯カムを回転駆動するだけで加圧ローラを加熱ローラに当接、離間できるので、加圧機構を簡単な構成にできる。
【0074】
また、制御手段を用いて駆動源を駆動することにより弾性体を付勢方向に移動させるとともに加圧ローラを加熱ローラに当接、離間させることによって、制御手段による加圧機構の動作の制御を簡単にできる。
【0075】
(3)定着工程の開始直前まで加圧ローラを加熱ローラから離間させることによって、定着工程の開始直前まで加圧ローラの表面温度が装置内温度と略等しく、加圧ローラの熱を蓄えるためのより多くの空き容量を確保できる。そのため、小サイズの被加熱体が当接部を通過する際に、当接部において加熱ローラ表面の被加熱体と接触しない領域から加圧ローラが熱を受け取ることができる。これにより、加熱ローラの被加熱体と接触しない領域の温度上昇を抑制できるので、加熱ローラ表面の被加熱体と接触した領域と接触しない領域との温度差が生じることを防止できる。したがって、小サイズの被加熱体の画像形成プロセス終了直後に大サイズの被加熱体の画像形成プロセスを行ってもトナーの定着不良の発生を適切に防止できる。
【0076】
(4)定着工程の終了直後に加圧ローラを加熱ローラから離間させることによって、定着工程の終了直後からすぐに加圧ローラの表面温度を低下させ始めることができる。これにより、次の画像形成プロセスまでに加圧ローラの熱を蓄えるより多くの空き容量を確保できるので、連続する小サイズの画像形成プロセスに係る定着工程が前回の画像プロセスに係る定着工程に影響されずに適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態に係る定着装置を適用した画像形成装置の構成を示す図である。
【図2】同定着装置の概略の構成を示す縦断面図である。
【図3】同定着装置の概略の構成を示す横断面図である。
【図4】同定着装置の概略の構成を示す縦断面図である。
【図5】同定着装置を適用した画像形成装置における主電源ON状態での装置本体の動作手順を示すフローチャートである。
【図6】同定着装置を適用した画像形成装置における主電源ON状態での装置本体の動作手順を示すフローチャートである。
【図7】同定着装置を適用した画像形成装置における主電源ON状態での装置本体の動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
36−定着装置
36a−加熱ローラ
36b−加圧ローラ
37−熱源
38−当接部
57−ローラ温度検知部材
60−加圧機構
61−弾性体
62−シャフト保持部
63−弾性体保持部
64−偏芯カム
65−カム用シャフト
66−ギヤ
67−駆動源
70−制御部
100−画像形成装置
Claims (4)
- 内部に熱源を有する薄肉円筒の加熱ローラと一定の押圧力で加熱ローラに当接する加圧ローラとを有し、加圧ローラを加熱ローラに対して離接自在に支持する加圧機構を用いて該加圧ローラの離接動作を制御する制御手段を備え、印刷要求に基づく被加熱体の画像形成プロセスの定着工程に用いられる定着装置において、
前記制御手段は、前記印刷要求に係る画像形成プロセスの実行中にのみ加圧ローラが加熱ローラに当接するように前記加圧機構の動作を制御することを特徴とする定着装置。 - 前記加圧機構は、前記加圧ローラを前記加熱ローラ側に付勢する弾性体、弾性体を支持する弾性体保持部、周面が弾性体保持部に対して弾性体の付勢方向に当接する偏芯カム、偏芯カムを回転駆動する駆動源、を備え、
前記制御手段は、前記駆動源を駆動して前記偏芯カムの短径部又は長径部を前記弾性体保持部に選択的に当接させることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 前記制御手段は、前記画像形成プロセスの実行中に最初に搬送される被加熱体の用紙搬送方向の前端が前記加熱ローラと前記加圧ローラとの当接位置に搬送される直前に加圧ローラが加熱ローラに当接するように前記加圧機構の動作を制御することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記制御手段は、前記画像形成プロセスの実行中に最後に搬送される被加熱体の用紙搬送方向の後端が前記加熱ローラと前記加圧ローラとの当接部を完全に通過した直後に加圧ローラが加熱ローラから離間するように前記加圧機構の動作を制御することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
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