JP2010210784A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は定着装置に関し、より詳しくは、搬送されるシートが加圧用部材によって外周面に圧接される加熱ローラを備えた定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device, and more particularly to a fixing device including a heating roller in which a conveyed sheet is pressed against an outer peripheral surface by a pressing member.
また、この発明は、そのような定着装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention also relates to an image forming apparatus provided with such a fixing device.
従来、この種の定着装置としては、加熱用ローラとこれに圧接された加圧用部材とで定着のためのニップを構成し、上記加熱用ローラの内部に、熱源と、この熱源の生じる熱を所望の方向へ反射する可動な反射板とを設けたものが知られている(例えば、特許文献1(特開2006−337540号公報)参照。)。定着装置が機能しない間は、上記反射板が上記ニップ位置へ熱を反射し、定着装置が機能する間は、上記反射板が上記ニップ入口方向へ熱を反射するように駆動される。 Conventionally, as a fixing device of this type, a nip for fixing is formed by a heating roller and a pressure member pressed against the heating roller, and a heat source and heat generated by the heat source are provided inside the heating roller. There is known one provided with a movable reflecting plate that reflects in a desired direction (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-337540). While the fixing device does not function, the reflection plate reflects heat to the nip position, and while the fixing device functions, the reflection plate is driven to reflect heat toward the nip entrance.
これにより、定着装置が機能する間は、ニップの入口に伝えられた熱が、加熱用ローラが回転する間に、内部から表面に伝わり、ニップで最高温度になる。また、定着装置が機能しない間は、反射板がニップ位置へ熱を反射するので、加熱用ローラが回転しなくても、ニップおよび加圧用部材の温度の低下を防ぐことができる。これにより、定着装置の動作待機中から動作中に移る場合においても直に動作をすることができる。同文献には、以上のように記載されている。 As a result, while the fixing device is functioning, the heat transmitted to the inlet of the nip is transferred from the inside to the surface while the heating roller rotates, and reaches the maximum temperature at the nip. Further, while the fixing device is not functioning, the reflecting plate reflects heat to the nip position, so that it is possible to prevent the temperature of the nip and the pressure member from being lowered even if the heating roller does not rotate. As a result, even when the operation of the fixing device is changed from standby to operation, the operation can be performed directly. This document describes the above.
最近の定着装置では、ウォームアップ時間を短縮するために、加熱用ローラの厚さが薄肉に設定されて熱容量を少なくする設計が行われている。このため、用紙の先端部がニップに突入した時、特に用紙が厚紙である場合には、用紙に加熱用ローラの熱が急激に奪われて、ニップの温度が低下し、用紙の先端部の定着性が不十分になる傾向がある。 In recent fixing devices, in order to shorten the warm-up time, the thickness of the heating roller is set to be thin so that the heat capacity is reduced. For this reason, when the leading edge of the paper enters the nip, especially when the paper is thick paper, the heat of the heating roller is rapidly taken away by the paper, the temperature of the nip decreases, and the leading edge of the paper There is a tendency for fixing properties to be insufficient.
特に、上述の従来例では、定着装置が機能する間はニップ入口が加熱され、ニップ中央が加熱されていないため、用紙の先端部がニップ中央へ到達したときに、ニップ中央の温度が低下して、用紙の先端部の定着性が不十分になるという問題がある。 In particular, in the above-described conventional example, the nip entrance is heated while the fixing device is functioning, and the center of the nip is not heated. Therefore, when the leading edge of the paper reaches the center of the nip, the temperature at the center of the nip decreases. As a result, there is a problem that the fixing property of the leading edge of the paper becomes insufficient.
そこで、この発明の課題は、トナー画像が定着されるべきシート(用紙など)の先端部に関して良好な定着を行うことができる定着装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device capable of performing good fixing with respect to the leading end portion of a sheet (such as paper) on which a toner image is to be fixed.
また、この発明の課題は、そのような定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus provided with such a fixing device.
上記課題を解決するため、この発明の定着装置は、
搬送されるシートが加圧用部材によって外周面に圧接される加熱ローラと、
上記加熱ローラの内部に設けられた熱源と、
上記加熱ローラの内部に上記加熱ローラに対して周方向に回動可能に設けられ、上記熱源が生じた熱線を上記加熱ローラの周方向に関して或る熱線集束方向に集束する熱線集束部と、
上記加熱ローラの外周面のうち上記シートが圧接されるニップ領域に上記シートの先端部が突入するのに伴って、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を上記ニップ領域の入口部から中央部へ移動させる第1の制御を行う駆動制御部を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the fixing device of the present invention is:
A heating roller in which the conveyed sheet is pressed against the outer peripheral surface by a pressing member;
A heat source provided inside the heating roller;
A heat ray converging unit provided inside the heating roller so as to be rotatable in the circumferential direction with respect to the heating roller, and for converging the heat ray generated by the heat source in a certain heat ray converging direction with respect to the circumferential direction of the heating roller;
As the leading edge of the sheet enters the nip region where the sheet is pressed against the outer peripheral surface of the heating roller, the heat ray converging direction of the heat ray converging unit is changed from the inlet to the center of the nip region. A drive control unit that performs the first control to move is provided.
ここで「熱線」は、赤外線だけでなく、赤外線よりも短波長の光線を含んでいても良い。 Here, the “heat rays” may include not only infrared rays but also rays having a shorter wavelength than infrared rays.
また、「シート」は、用紙だけでなく、OHP(オーバヘッドプロジェクタ)フィルムなどの樹脂シートも含む。 The “sheet” includes not only paper but also a resin sheet such as an OHP (overhead projector) film.
「加圧用部材」としては、ローラ、またはローラを巻回したベルトなどを含む。 The “pressing member” includes a roller or a belt around which the roller is wound.
この発明の定着装置では、駆動制御部は、加熱ローラの外周面のうちシートが圧接されるニップ領域にシートの先端部が突入するのに伴って、熱線集束部が熱線を集束させる方向(熱線集束方向)を上記ニップ領域の入口部から中央部へ移動させる第1の制御を行う。したがって、上記シートの先端部が上記ニップ領域の入口部から中央部へ移動する間、上記ニップ領域のうち上記シートの先端部に対応する部分が上記熱線によって加熱され続ける。したがって、上記シートの先端部が上記ニップ領域に突入するのに伴って上記ニップ領域の温度が低下するのを防止できる。この結果、この定着装置によれば、シートの先端部に関して良好な定着を行うことができる。 In the fixing device of the present invention, the drive control unit is configured to cause the heat ray converging unit to converge the heat ray as the leading end of the sheet enters the nip region where the sheet is pressed against the outer peripheral surface of the heating roller (heat ray). The first control is performed to move the focusing direction) from the entrance to the center of the nip region. Therefore, while the leading edge of the sheet moves from the inlet portion to the center of the nip region, the portion of the nip region corresponding to the leading edge of the sheet is continuously heated by the heat rays. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the nip region from being lowered as the leading edge of the sheet enters the nip region. As a result, according to this fixing device, it is possible to perform excellent fixing with respect to the leading end portion of the sheet.
一実施形態の定着装置では、上記駆動制御部は、上記第1の制御を行うとき、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を、上記ニップ領域に対して上記シートの搬送速度と同じ速度で移動させることを特徴とする。 In the fixing device according to an embodiment, when the first control is performed, the drive control unit moves the heat ray focusing direction by the heat ray focusing unit at the same speed as the sheet conveyance speed with respect to the nip region. It is characterized by making it.
この一実施形態の定着装置では、上記駆動制御部は、上記第1の制御を行うとき、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を、上記ニップ領域に対して上記シートの搬送速度と同じ速度で移動させる。したがって、上記シートの先端部が上記ニップ領域の入口部から中央部へ移動する間、上記ニップ領域のうち上記シートの先端部に対応する部分が上記熱線によって正確に加熱され続ける。したがって、この定着装置によれば、シートの先端部に関してさらに良好な定着を行うことができる。 In the fixing device according to this embodiment, when the drive control unit performs the first control, the heat ray focusing direction by the heat ray focusing unit is set to the same speed as the sheet conveyance speed with respect to the nip region. Move. Therefore, while the leading edge of the sheet moves from the entrance to the center of the nip region, the portion corresponding to the leading edge of the sheet in the nip region continues to be accurately heated by the heat rays. Therefore, according to this fixing device, it is possible to perform better fixing with respect to the leading end portion of the sheet.
一実施形態の定着装置では、
上記シートの搬送方向に関して上記ニップ領域よりも上流側の位置に、上記シートを検知するセンサを備え、
上記駆動制御部は、上記シートが上記センサに検知される以前は、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を上記ニップ領域の中央部へ向けておき、上記シートが上記センサに検知された時点で直ちに、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を上記ニップ領域の入口部へ移動させる予備の制御を行い、その後、上記シートの先端部が上記ニップ領域の入口部に到達したと判断した時点で、上記第1の制御を開始することを特徴とする。
In the fixing device of one embodiment,
A sensor for detecting the sheet is provided at a position upstream of the nip region with respect to the conveyance direction of the sheet,
Before the sheet is detected by the sensor, the drive control unit directs the heat ray converging direction by the heat ray converging unit toward the center of the nip region, and when the sheet is detected by the sensor. Immediately, preliminary control is performed to move the heat ray focusing direction by the heat ray focusing portion to the entrance portion of the nip region. The first control is started.
この一実施形態の定着装置では、上記シートが上記センサに検知される以前は、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を上記ニップ領域の中央部へ向けられている。これにより、上記ニップ領域の中央部が上記熱線によって加熱され続ける。したがって、上記シートが上記センサに検知される以前は、上記加熱ローラだけでなく上記加圧用部材も、上記ニップ領域のうち上記加熱ローラと上記加圧用部材とが密接した中央部を介して、上記熱線によって加熱される。したがって、上記シートの先端部が上記ニップ領域に突入するのに伴って上記ニップ領域の温度が低下するのをさらに有効に防止できる。この結果、この定着装置によれば、シートの先端部に関してさらに良好な定着を行うことができる。 In the fixing device of this embodiment, before the sheet is detected by the sensor, the heat ray converging direction by the heat ray converging portion is directed to the center portion of the nip region. As a result, the central portion of the nip region is continuously heated by the heat rays. Therefore, before the sheet is detected by the sensor, not only the heating roller but also the pressing member is in the nip region through the central portion where the heating roller and the pressing member are in close contact with each other. Heated by hot wire. Therefore, it is possible to more effectively prevent the temperature of the nip region from being lowered as the leading edge of the sheet enters the nip region. As a result, according to this fixing device, it is possible to perform better fixing with respect to the leading end portion of the sheet.
一実施形態の定着装置では、
上記シートの搬送方向に関して上記ニップ領域よりも上流側の位置に、上記シートを検知するセンサを備え、
上記駆動制御部は、上記センサの出力に基づいて上記シートの後端部が上記ニップ領域の中央部を通過したと判断した時点で、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を上記ニップ領域の中央部から入口部へ向けて移動させる第2の制御を行うことを特徴とする。
In the fixing device of one embodiment,
A sensor for detecting the sheet at a position upstream of the nip region with respect to the conveyance direction of the sheet;
When the drive control unit determines that the trailing edge of the sheet has passed through the center of the nip region based on the output of the sensor, the drive control unit determines the heat beam focusing direction by the heat beam focusing unit at the center of the nip region. It is characterized by performing the second control to move from the section toward the entrance section.
この一実施形態の定着装置では、上記駆動制御部は、上記センサの出力に基づいて上記シートの後端部が上記ニップ領域の中央部を通過したと判断した時点で、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を上記ニップ領域の中央部から入口部へ向けて移動させる第2の制御を行う。したがって、上記シートに続く次のシートの先端部が上記ニップ領域の入口部に到達したと判断した時点で、上記第1の制御を直ちに開始するができる。したがって、この定着装置によれば、上記次のシートの先端部に関しても良好な定着を行うことができる。 In the fixing device according to the one embodiment, the drive control unit determines that the trailing edge of the sheet has passed through the center of the nip region based on the output of the sensor, and the heat ray focusing unit performs the above operation. Second control is performed to move the heat ray focusing direction from the center of the nip region toward the inlet. Therefore, when it is determined that the leading edge of the next sheet following the sheet has reached the entrance of the nip region, the first control can be started immediately. Therefore, according to this fixing device, good fixing can be performed also for the leading end portion of the next sheet.
一実施形態の定着装置では、上記駆動制御部は、上記第2の制御を行った後、所定の期間が経過しても上記シートに続く次のシートが上記センサに検知されないとき、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を上記ニップ領域の入口部から中央部へ戻す第3の制御を行うことを特徴とする。 In the fixing device according to an embodiment, the drive control unit performs the second control, and when the next sheet following the sheet is not detected by the sensor even after a predetermined period has elapsed, the heat ray focusing is performed. The third control is performed to return the heat ray focusing direction by the portion from the entrance portion to the center portion of the nip region.
上記第2の制御を行った後、所定の期間が経過しても上記シートに続く次のシートが上記センサに検知されないときは、或るプリントジョブが終了して次のプリントジョブを待機する待機状態になったと考えられる。そこで、この一実施形態の定着装置では、上記駆動制御部は、上記第2の制御を行った後、所定の期間が経過しても上記シートに続く次のシートが上記センサに検知されないとき、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を上記ニップ領域の入口部から中央部へ戻す第3の制御を行う。これにより、その待機状態にある間、上記ニップ領域の中央部が上記熱線によって加熱され続ける。したがって、上記加熱ローラだけでなく上記加圧用部材も、上記ニップ領域のうち上記加熱ローラと上記加圧用部材とが密接した中央部を介して、上記熱線によって加熱される。したがって、上記次のプリントジョブの開始時に、シートの先端部が上記ニップ領域に突入するのに伴って上記ニップ領域の温度が低下するのを有効に防止できる。この結果、この定着装置によれば、上記次のプリントジョブの開始時に、シートの先端部に関して良好な定着を行うことができる。また、次のプリントジョブを直ちに開始でき、生産性を高めることができる。 If the next sheet following the sheet is not detected by the sensor even after a predetermined period has elapsed after the second control has been performed, a standby for waiting for the next print job after a certain print job is completed It is thought that it was in a state. Therefore, in the fixing device according to the embodiment, the drive control unit performs the second control, and when the next sheet following the sheet is not detected by the sensor even after a predetermined period has elapsed, Third control for returning the heat ray focusing direction by the heat ray focusing portion from the entrance portion to the center portion of the nip region is performed. Thereby, while in the standby state, the central portion of the nip region is continuously heated by the heat rays. Therefore, not only the heating roller but also the pressing member is heated by the heat ray through a central portion where the heating roller and the pressing member are in close contact with each other in the nip region. Therefore, at the start of the next print job, it is possible to effectively prevent the temperature of the nip region from decreasing as the leading edge of the sheet enters the nip region. As a result, according to this fixing device, it is possible to perform satisfactory fixing with respect to the leading edge of the sheet at the start of the next print job. Further, the next print job can be started immediately, and productivity can be improved.
この発明の画像形成装置は、上記シートにトナーを付着させる画像形成部と、上記発明の定着装置とを備えたことを特徴とする。 The image forming apparatus according to the present invention includes an image forming unit that attaches toner to the sheet and the fixing device according to the invention.
この発明の画像形成装置では、画像形成部によってシートにトナーが付着され、上記発明の定着装置によって上記シートに上記トナーが画像として定着される。したがって、シートの先端部に関して良好な画像を形成できる。 In the image forming apparatus of the present invention, toner is adhered to the sheet by the image forming unit, and the toner is fixed on the sheet as an image by the fixing device of the present invention. Therefore, a good image can be formed with respect to the leading edge of the sheet.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態の定着装置130を備えたカラータンデム方式の画像形成装置100の断面構造を示している。この画像形成装置100は、本体ケーシング101内の略中央に、2個のローラ102、106に巻回された周方向に移動する環状の像担持体としての中間転写ベルト108を備えている。2個のローラ102、104のうち、一方のローラ102は図において左側に配置され、他方のローラ106は図において右側に配置されている。中間転写ベルト108はこれらのローラ102、106によって支持されて矢印X方向に回転駆動される。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a color tandem type
中間転写ベルト108の上方には、図において左側から順に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色トナーを収容したトナー容器128Y、128M、128C、128Kが並べて配置されている。これらのトナー容器128Y、128M、128C、128Kから対応する後述の各色の作像ユニット110Y、110M、110C、110Kの現像装置193へそれぞれトナーが供給される。
Above the
中間転写ベルト108の下方には、図において左側から順に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色トナーに対応する画像形成部としての作像ユニット110Y、110M、110C、110Kが並べて配置されている。
Below the
各作像ユニット110Y、110M、110C、110Kは、それらが取り扱うトナー色の違いを除いて全く同様に構成されている。具体的には、例えばイエローの作像ユニット110Yは、感光体ドラム190と、帯電装置191と、露光装置192と、トナーを用いて現像を行う現像装置193と、クリーナ装置195とを一体にして構成されている。中間転写ベルト108を挟んで感光体ドラム190と対向する位置に、1次転写ローラ194が設けられている。画像形成時には、まず帯電装置191によって感光体ドラム190の表面が一様に帯電され、続いて、露光装置192によって、例えば図示されない外部装置から入力された画像信号に応じて感光体ドラム190の表面が露光されて、そこに潜像が形成される。次に、現像装置193によって、感光体ドラム190の表面上の潜像が現像されてトナー画像となる。このトナー画像は、感光体ドラム190と1次転写ローラ194との間の電圧印加によって、中間転写ベルト108に転写される。感光体ドラム190の表面上の転写残トナーは、クリーナ装置195によってクリーニングされる。
The
中間転写ベルト108が矢印X方向に移動するに伴って、各作像ユニット110Y、110M、110C、110Kによって中間転写ベルト108上に4色のトナー画像が重ねて形成される。
As the
中間転写ベルト108の左側には、中間転写ベルト108の表面から残留トナーを取り除くクリーニング装置125と、このクリーニング装置125によって取り除かれたトナーを回収するトナー回収ボックス126とが設けられている。中間転写ベルト108の右側には、用紙のための搬送路124を挟んで2次転写ローラ112が設けられている。搬送路124のうち2次転写ローラ112の上流側、下流側に相当する位置にそれぞれ搬送ローラ120、119が設けられている。なお、搬送ローラ120と一体に、中間転写ベルト108上のトナーパターンを検出するための光学センサ(トナー濃度センサ)が設けられている。
On the left side of the
本体ケーシング101内の右上部には、トナーを用紙に定着させるための定着装置130が設けられている。定着装置130は、この定着装置130内に搬送されてきたシートとしての用紙を検知する用紙センサとしての通紙センサ116と、図1の紙面に対して垂直に延在する加熱ローラ131と、図1の紙面に対して同様に垂直に延在し加熱ローラ131に圧接された加圧用部材としての加圧ローラ132とを備えている。この例では、加熱ローラ131に図示しない加熱源が内蔵されている。加圧ローラ132は、図示しないばねによって加熱ローラ131へ向かって付勢されている。これにより、加熱ローラ131と加圧ローラ132とは定着のためのニップ領域Nを形成している。トナー像が転写された用紙90がこのニップ領域Nを通ることにより、その用紙90にトナー画像が定着される。なお、通紙センサ116は、用紙90の搬送方向に関してニップ領域Nよりも上流側に設けられている。通紙センサ116が用紙90を検知したタイミングに基づいて、定着装置130が動作する。
A fixing
また、本体ケーシング101の下部には、画像が形成されるべきシートとしての用紙90を収容した給紙カセット116A,116Bが2段に設けられている(なお、簡単のため、給紙カセット116Aにのみ用紙90が収容された状態を示している。)。
Also, at the lower part of the
画像形成時には、用紙90は給紙ローラ118によって例えば給紙カセット116Aから搬送路124へ1枚ずつ送り出され、搬送ローラ120によって中間転写ベルト108と2次転写ローラ112との間のトナー転写位置へ送り込まれる。一方、既述のように、各作像ユニット110Y、110M、110C、110Kによって中間転写ベルト108上に4色のトナー画像が重ねて形成されている。上述のトナー転写位置に送り込まれた用紙90に、この中間転写ベルト108上の4色のトナー画像が、2次転写ローラ112によって転写される。トナー像が転写された用紙90は、定着ユニット130の加熱ローラ131と加圧ローラ132とが作るニップ領域Nを通して搬送され、加熱および加圧を受ける。これにより、その用紙90にトナー画像が定着される。そして、トナー画像が定着された用紙90は、排紙ローラ121によって、本体ケーシング101の上面に設けられた排紙トレイ部122へ排出される。
At the time of image formation, the
画像形成装置100は、図2に示すようなブロック構成の制御系を有している。この画像形成装置200の制御系は、様々な機能の操作設定を行う操作表示部202と、画像を読み取って電子データ化する画像読み取り部205および画像処理部206と、画像を電子データ化する際の作業領域として使われるROM(読み出し専用メモリ)203と、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)と、各種データを保存しておくデータ記憶部208と、電子データ化されたデータを紙へ印刷するための画像を形成する画像形成部207と、社内LAN(ローカル・エリア・ネットワーク)などのネットワーク210を通じて画像形成装置外部とのデータ送受信を行うI/F部209と、後に詳述する定着装置130のための駆動制御部138と、それらの各部を統括的に制御するCPU(中央演算処理装置)からなる制御部201とを有している。
The
図3に示すように、定着装置130は、図3の紙面に対して垂直に延在する円筒状の加熱ローラ131および円筒状の加圧ローラ132を備えている。加熱ローラ131は、図示しないバネ等の弾性体(図示しない)によって加熱ローラ131へ向かって付勢されている。これにより、加熱ローラ131と加圧ローラ132とが互いに圧接されて、定着のための上記ニップ領域Nを形成している。
As shown in FIG. 3, the fixing
加熱ローラ131は、この例では、熱伝導性を有する円筒状の芯金と、この芯金の外側を被覆するシリコーンゴム等からなる弾性層と、更にその外側を被覆するフッ素樹脂等からなる離型層とにより構成されている。加圧ローラ132も同様に、熱伝導性を有する円筒状の芯金と、この芯金の外側を被覆する弾性層と、更にその外側を被覆する離型層等により構成されている。
In this example, the
加熱ローラ131と加圧ローラ132は、それぞれの中心の周りに回転可能に、後述のフレーム25(図5参照)に支持されている。加熱ローラ131と加圧ローラ132とのうち一方、この例では加熱ローラ131が図示しない駆動モータによって中心の周りに図3において時計回り(矢印b方向)に回転され、他方の加圧ローラ132が中心の周りに図3において反時計回り(矢印a方向)に従動回転される。なお、加圧ローラ132が駆動源によって駆動され、加熱ローラ131がそれに伴って従動回転しても良い。
The
加熱ローラ131の内部には、加熱ローラ131と略同軸に、棒状の熱源(この例ではハロゲンランプからなる)4が設けられている。熱源4は、径方向に放射状に熱線を放射する。この熱源4の周りを取り囲むように、熱線を透過させる透明樹脂からなる保持部材5が嵌め込まれて取り付けられている。保持部材5の外周面のうち熱源4よりもニップ領域Nに近い側に集光レンズ6が取り付けられる一方、保持部材5の外周面のうち熱源4よりも遠い側に半円筒状の反射板7が取り付けられている。反射板7は、熱源4から受けた熱線を集光レンズ6へ向けて反射する。集光レンズ6は、熱源4および反射板7から受けた熱線を上記加熱ローラ131の周方向に関して或る熱線集束方向L、具体的には加熱ローラ131の内周面でニップ領域Nの幅(図3において用紙90の搬送方向に沿った方向の寸法を意味する。)よりも狭い幅に集束する。
Inside the
これらの熱源4、保持部材5、集光レンズ6および反射板7は一体に、後述の駆動機構8によって、熱源4の中心の周りに、つまり加熱ローラ132に対して周方向に回動可能になっている。これらの熱源4、保持部材5、集光レンズ6、反射板7、および後述の駆動機構8は、熱線集束部を構成する。
The
定着動作時には、片面にトナー91が付着された用紙90が上記ニップ領域Nを通して矢印cで示す向きに搬送され、上記ニップ領域Nで加熱および加圧を受ける。これにより、トナー画像が用紙90に定着される(定着動作の詳細については後に詳述する。)。
During the fixing operation, the
図5および図6は、熱源4、保持部材5、集光レンズ6および反射板7を一体に回動させるための駆動機構8の構成を示している。なお、図5は熱源4の軸方向に対して垂直な方向から見たところを示し、図6は図5におけるA−A′線矢視断面を示している。
5 and 6 show the configuration of the
この駆動機構8は、フレーム23に固定されたステッピングモータ13と、このステッピングモータ13の出力軸22に固定して取り付けられた小歯車15と、小歯車15の回転を熱源4および保持部材5の一端に伝達する回動部材14とを備えている。
The
フレーム23は、加熱ローラ132(および加圧ローラ131)を支持するフレーム25とともに、本体ケーシング101に直接又は間接に支持されている。
The
ステッピングモータ13は、図2中に示した駆動制御部138によって制御される。
The stepping
図5によって良く分かるように、回動部材14は、円柱状に形成されたボス16と、このボス16の熱源4側の端部に一体に形成された板状のフランジ17とを備えている。図6によって良く分かるように、フランジ17は、ボス16の上記端部から径方向外向きに広がり、主に小歯車15側とその反対側へ向かって突出している。フランジ17の小歯車15側の側面19は、概ね円弧状に形成されており、そこには小歯車15の歯と噛み合う複数の歯18が形成されている。
As can be clearly understood from FIG. 5, the rotating
回動部材14のボス16には、フランジ17を貫通し、ボス内部で止まる有底の取付孔20が備えられている。棒状の熱源4の端部が取付孔20に挿入されて係合し、これにより、熱源4は回動部材14のボス16と略同軸に固定されている。さらに、フランジ17は、取付孔20の開口部周辺に突起部21を備えている。この突起部21に保持部材5の一端が固定されている。これによって、保持部材5は、図3中に示した反射板7および集光レンズ6とともに、回動部材14に対して一体に固定されている。
The
また、回動部材14のボス16は、上記フレーム23に回転自在に支持されている。
Further, the
このような構成において、駆動制御部138が駆動機構8のステッピングモータ13を制御して、小歯車15を図6において時計回り又は反時計回りに回転させると、その回転は、小歯車15から回動部材14に伝達される。そして、回動部材14を介して、熱源4、保持部材5、集光レンズ6および反射板7を一体に、熱源4の中心の周りに回転させることができる。つまり、駆動制御部138の制御によって、熱線集束部(熱源4、保持部材5、集光レンズ6、反射板7および駆動機構8)による熱線集束方向Lを、熱源4の中心の周りに回動させ、加熱ローラ132の内周面に沿って移動させることができる。
In such a configuration, when the
なお、加熱ローラ132は、回動部材14と独立して、フレーム25に回転自在に支持されている。したがって、加熱ローラ132と回動部材14とは、互いに独立に回転することができる。
The
図8は上記定着装置130の駆動制御部138による定着動作のフローを示し、図7はその定着動作における幾つかの工程での部材の配置を示している。次に、図8に基づき、図7を参照しながら、具体的な定着動作について説明する。なお、図7中の横方向の破線iは、ニップ領域Nの中央部Ncを示す基準線である。図8中では、通紙センサ116が用紙90を検知したことを「通紙センサON」、通紙センサ116が用紙90を検知していないことを「通紙センサOFF」とそれぞれ表している。以下の動作説明では、「用紙90の先端部90f」とは、便宜上、用紙90の最先端で余白となる画像欠け領域を除いて考える。
FIG. 8 shows a flow of the fixing operation by the
i) まず、画像形成装置100にてプリント動作が行われて、用紙90にトナー画像(未定着)が転写される(図8のS1)。定着装置130では、未定着のトナー画像が転写された用紙90が通紙センサ116に検知されるまで、図3中に示した状態で待つ。すなわち、加圧ローラ131、加熱ローラ132はそれぞれ用紙90を矢印c方向に搬送するように、矢印a,b方向に回転される。それとともに、駆動制御部138は、用紙90が通紙センサ116に検知される以前は、熱線集束方向Lをニップ領域Nの中央部Ncへ向けておく。
i) First, a printing operation is performed in the
これにより、ニップ領域Nの中央部Ncが熱線によって加熱され続ける。したがって、用紙90が通紙センサ116に検知される以前は、加熱ローラ132だけでなく加圧ローラ131も、ニップ領域Nのうち加熱ローラ132と加圧ローラ131とが密接した中央部Ncを介して、熱線によって加熱される。したがって、用紙90の先端部90fがニップ領域Nに突入するのに伴ってニップ領域Nの温度が低下するのを有効に防止できる。
As a result, the central portion Nc of the nip region N is continuously heated by the heat rays. Therefore, before the
ii) 次に、用紙90が通紙センサ116に検知されると(図8のS2)、図7(a)に示すように、駆動制御部138は、直ちに、熱線集束方向Lをニップ領域Nの入口部Nuへ移動させる予備の制御を行う(図8のS3)。
ii) Next, when the
この結果、用紙90の先端部90fがニップ領域Nの入口部Nuに到達するまでの間に、ニップ領域Nの入口部Nuが熱線によって加熱される。したがって、用紙90の先端部90fがニップ領域Nの入口部Nuに突入する際の準備が行われる。
As a result, the entrance portion Nu of the nip region N is heated by the heat rays until the
iii) 次に、用紙90が通紙センサ116に検知されてから所定の時間T1が経過した時点で、駆動制御部138は、用紙90の先端部90fがニップ領域Nの入口部Nuに到達したと判断する(図8のS4)。そして、その時点から、図7(b)に示すように、駆動制御部138は、熱線集束方向Lを、ニップ領域Nに対して用紙90の搬送速度と同じ速度で、ニップ領域Nの入口部Nuから中央部Ncへ移動させる第1の制御を行う(図8のS5)。
iii) Next, when a predetermined time T1 has elapsed since the
この結果、用紙90の先端部90fがニップ領域Nの入口部Nuから中央部Ncへ移動する間、ニップ領域Nのうち用紙90の先端部90fに対応する部分が熱線によって正確に加熱され続ける。したがって、用紙90の先端部90fがニップ領域Nに突入するのに伴ってニップ領域Nの温度が低下するのを防止できる。この結果、この定着装置130によれば、用紙90の先端部90fに関して良好な定着を行うことができる。
As a result, while the
なお、時間T1は、通紙センサ116からニップ領域Nの入口部Nuまでの用紙搬送距離と画像形成装置固有の用紙搬送速度とから算出される。例えば、用紙搬送距離が30mm、用紙搬送速度が165mm/sの場合、時間T1は、30/165×1000=約182msとなる。
The time T1 is calculated from the sheet conveyance distance from the
iv) 次に、用紙90が通紙センサ116に検知されてから所定の時間T2が経過した時点で、駆動制御部138は、用紙90の後端部90rがニップ領域Nの中央部Ncを通過したと判断する(図8のS6)。そして、その時点で直ちに、図7(c)に示すように、駆動制御部138は、熱線集束方向Lをニップ領域Nの中央部Ncから入口部Nuへ向けて移動させる第2の制御を行う(図8のS7)。
iv) Next, when a predetermined time T2 has elapsed after the
これにより、この後、用紙90に続く次の用紙90′の先端部90f′がニップ領域Nの入口部Nuに到達したと判断した時点で、上述の第1の制御(図8のS5)を直ちに開始するができる。したがって、この定着装置130によれば、次の用紙90′の先端部90f′に関しても良好な定着を行うことができる。
Accordingly, when it is determined that the
なお、時間T2は、搬送される用紙サイズと用紙搬送速度とから算出される。例えば、用紙サイズがA4Y(日本工業規格(JIS)に規定されたA4サイズの用紙を横方向、すなわち搬送方向に対して用紙の長手方向が垂直になる向きに搬送する場合を指す。)であるものとする。その場合において、搬送方向の用紙長さが210mmであり、用紙搬送速度が165mm/sであるときには、時間T2は、210/165=約1.27sとなる。 The time T2 is calculated from the paper size to be transported and the paper transport speed. For example, the paper size is A4Y (refers to a case where A4 size paper defined in Japanese Industrial Standard (JIS) is transported in the horizontal direction, that is, in a direction in which the longitudinal direction of the paper is perpendicular to the transport direction). Shall. In this case, when the paper length in the transport direction is 210 mm and the paper transport speed is 165 mm / s, the time T2 is 210/165 = about 1.27 s.
v) 次に、駆動制御部138は、上述の第2の制御(図8のS7)を行った後、所定の期間T3が経過しても用紙90′に続く次の用紙が通紙センサ116に検知されないとき(図8のS8)、或るプリントジョブが終了して次のプリントジョブを待機する待機状態になったと判断する。そして、待機状態になったと判断した時点で、駆動制御部138は、熱線集束方向Lをニップ領域Nの入口部Nuから中央部Ncへ戻す第3の制御を行う(図8のS9)。
v) Next, the
これにより、その待機状態にある間、ニップ領域Nの中央部Ncが熱線によって加熱され続ける。したがって、加熱ローラ132だけでなく加圧ローラ131も、ニップ領域Nのうち加熱ローラ132と加圧ローラ131とが密接した中央部Ncを介して、熱線によって加熱される。したがって、次のプリントジョブの開始時に、用紙の先端部がニップ領域Nに突入するのに伴ってニップ領域Nの温度が低下するのを有効に防止できる。この結果、この定着装置130によれば、次のプリントジョブの開始時に、用紙の先端部に関して良好な定着を行うことができる。また、次のプリントジョブを直ちに開始でき、生産性を高めることができる。
Thereby, while in the standby state, the central portion Nc of the nip region N is continuously heated by the heat rays. Therefore, not only the
なお、図8のステップS8で、用紙90′に続く次の用紙が通紙センサ116に検知されたときは、ステップS4に戻って、上述の定着動作を繰り返す。
In step S8 in FIG. 8, when the next sheet following the sheet 90 'is detected by the
時間T3は、紙間(順次搬送される用紙と用紙との間の間隔)と用紙搬送速度から算出される。例えば、紙間が30mm、用紙搬送速度が165mm/sの場合には、時間T3は、約182msとなる。 The time T3 is calculated from the sheet interval (interval between sheets conveyed sequentially) and the sheet conveyance speed. For example, when the sheet interval is 30 mm and the sheet conveyance speed is 165 mm / s, the time T3 is about 182 ms.
また、この定着装置130では、用紙90の搬送速度に応じて、ステッピングモータ13によって前述の熱線集束方向Lの移動速度を変化させることで、常に用紙90の先端部90fの移動に追従させることができる。これにより、用紙90の先端部90fに関してさらに良好な定着を行うことができる。
Further, in the
ここで、用紙90の搬送速度は、図2中に示した制御部201によって、画像形成装置100の仕様等に合わせて設定および制御される。通常は、用紙90の搬送速度は用紙の種類(用紙の厚み)に応じて設定される。操作表示部202にてユーザが使用する用紙の種類を選択し、その選択された用紙の種類に応じて搬送速度が決定される。駆動制御部138は、その搬送速度に応じて熱線集束方向Lの移動速度を設定および制御することになる。
Here, the conveyance speed of the
図4は、上記定着装置130における定着動作によって用紙90の各部に与えられる単位面積当たりの熱量の分布を示している。図4から分かるように、上述のように定着動作を行うと、用紙90の先端部90fには熱線集束方向Lが追従するので、最も多くの多くの熱量Q1が与えられる。用紙90の中央部へ向かうに連れて熱量は減少して、用紙90の先端部90f以外の殆どの部分では、本来の熱量Q0が与えられる。これにより、用紙90が例えば厚紙などの熱容量の大きい用紙である場合であっても、用紙90の先端部90fに関してさらに良好な定着を行うことができる。
FIG. 4 shows the distribution of heat per unit area given to each part of the
なお、以上の説明では、「用紙90の先端部90f」とは、便宜上、用紙の最先端に余白となる画像欠け領域が存在することを考慮せずに説明した。しかしながら、実際のプリンタ、複写機などの画像形成装置には、画像欠け領域(図4中に符号90nで示す。)が存在する。その場合、上述の定着動作における「用紙90の先端部90f」とは、用紙の真の最先端ではなく、真の最先端から画像欠け領域90nの分だけ後退した箇所に相当するものとして取り扱う。つまり、真の最先端から画像欠け領域90nの分だけ後退した箇所を「用紙90の先端部90f」であると見做して、各ステップの制御タイミングを設定する。そのようにした場合、図4から分かるように、画像欠け領域90nには本来の熱量Q0が与えられる。画像が形成されない画像欠け領域90nには特に大きい熱量を与える必要がないことから、このような取り扱いは好ましいと考えられる。
In the above description, for the sake of convenience, the “
また、上述の実施形態では、熱線集束部(具体的には集光レンズ6)は、熱源4および反射板7から受けた熱線を、加熱ローラ131の内周面でニップ領域Nの幅(図3において用紙90の搬送方向に沿った方向の寸法を意味する。)よりも狭い幅に集束するものとした。しかしながら、これに限られるものではなく、加熱ローラ131の内周面でニップ領域Nの幅と同程度の幅に集束するものとしても良い。なお、熱線の幅は、例えば熱線の強度分布の半値全幅で規定される。
In the above-described embodiment, the heat ray converging unit (specifically, the condensing lens 6) receives the heat rays received from the
また、熱源4が発生する「熱線」は、赤外線だけでなく、赤外線よりも短波長の光線を含んでいても良い。
Further, the “heat rays” generated by the
また、上述の実施形態では、シートとして用紙90に画像を形成するものとしたが、紙だけでなく、OHP(オーバヘッドプロジェクタ)フィルムなどの樹脂に画像を形成しても良い。
In the above-described embodiment, an image is formed on the
また、上述の実施形態では、加圧用部材は加圧ローラ131であるものとしたが、これに限られるものではない。加圧用部材としては、ローラを巻回したベルトであっても良い。
In the above-described embodiment, the pressure member is the
4 熱源
5 保持部材
6 集光レンズ
7 反射板
131 加圧ローラ
132 加熱ローラ
N ニップ領域
4
Claims (6)
上記加熱ローラの内部に設けられた熱源と、
上記加熱ローラの内部に上記加熱ローラに対して周方向に回動可能に設けられ、上記熱源が生じた熱線を上記加熱ローラの周方向に関して或る熱線集束方向に集束する熱線集束部と、
上記加熱ローラの外周面のうち上記シートが圧接されるニップ領域に上記シートの先端部が突入するのに伴って、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を上記ニップ領域の入口部から中央部へ移動させる第1の制御を行う駆動制御部を備えたことを特徴とする定着装置。 A heating roller in which the conveyed sheet is pressed against the outer peripheral surface by a pressing member;
A heat source provided inside the heating roller;
A heat ray converging unit provided inside the heating roller so as to be rotatable in the circumferential direction with respect to the heating roller, and for converging the heat ray generated by the heat source in a certain heat ray converging direction with respect to the circumferential direction of the heating roller;
As the leading edge of the sheet enters the nip region where the sheet is pressed against the outer peripheral surface of the heating roller, the heat ray converging direction of the heat ray converging unit is changed from the inlet to the center of the nip region. A fixing device comprising a drive control unit that performs first control to be moved.
上記駆動制御部は、上記第1の制御を行うとき、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を、上記ニップ領域に対して上記シートの搬送速度と同じ速度で移動させることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
The drive control unit, when performing the first control, moves the heat ray converging direction by the heat ray converging unit at the same speed as the sheet conveyance speed with respect to the nip region. .
上記シートの搬送方向に関して上記ニップ領域よりも上流側の位置に、上記シートを検知するセンサを備え、
上記駆動制御部は、上記シートが上記センサに検知される以前は、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を上記ニップ領域の中央部へ向けておき、上記シートが上記センサに検知された時点で直ちに、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を上記ニップ領域の入口部へ移動させる予備の制御を行い、その後、上記シートの先端部が上記ニップ領域の入口部に到達したと判断した時点で、上記第1の制御を開始することを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1 or 2,
A sensor for detecting the sheet is provided at a position upstream of the nip region with respect to the conveyance direction of the sheet,
Before the sheet is detected by the sensor, the drive control unit directs the heat ray converging direction by the heat ray converging unit toward the center of the nip region, and when the sheet is detected by the sensor. Immediately, preliminary control is performed to move the heat ray focusing direction by the heat ray focusing portion to the entrance portion of the nip region, and then, when it is determined that the leading edge of the sheet has reached the entrance portion of the nip region, A fixing device which starts the first control.
上記シートの搬送方向に関して上記ニップ領域よりも上流側の位置に、上記シートを検知するセンサを備え、
上記駆動制御部は、上記センサの出力に基づいて上記シートの後端部が上記ニップ領域の中央部を通過したと判断した時点で、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を上記ニップ領域の中央部から入口部へ向けて移動させる第2の制御を行うことを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1 or 2,
A sensor for detecting the sheet is provided at a position upstream of the nip region with respect to the conveyance direction of the sheet,
When the drive control unit determines that the trailing edge of the sheet has passed through the center of the nip region based on the output of the sensor, the drive control unit determines the heat beam focusing direction by the heat beam focusing unit at the center of the nip region. A fixing device that performs second control to move from the first portion toward the inlet portion.
上記駆動制御部は、上記第2の制御を行った後、所定の期間が経過しても上記シートに続く次のシートが上記センサに検知されないとき、上記熱線集束部による上記熱線集束方向を上記ニップ領域の入口部から中央部へ戻す第3の制御を行うことを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 4.
After the second control, the drive control unit determines the heat ray focusing direction by the heat ray focusing unit when the next sheet following the sheet is not detected by the sensor even after a predetermined period of time elapses. A fixing device that performs third control to return from the entrance portion of the nip area to the center portion.
請求項1に記載の定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。 An image forming unit for attaching toner to the sheet;
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009055081A JP2010210784A (en) | 2009-03-09 | 2009-03-09 | Fixing device and image forming apparatus |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2015011184A (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image forming apparatus |
JP2015125392A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 富士ゼロックス株式会社 | Fixing device and image forming apparatus using the same |
-
2009
- 2009-03-09 JP JP2009055081A patent/JP2010210784A/en active Pending
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