JP2012113243A - Fixing device and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device used in an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, and a copying machine, and an image forming apparatus including the fixing device.
従来、画像形成装置においては、像担持体上の潜像が現像装置から供給されたトナーによって現像され、像担持体上に顕像としてのトナー像が形成される。この像担持体上のトナー像は転写装置によって記録材に転写され、定着装置によって記録材上に定着される。 Conventionally, in an image forming apparatus, a latent image on an image carrier is developed with toner supplied from a developing device, and a toner image as a visible image is formed on the image carrier. The toner image on the image carrier is transferred to a recording material by a transfer device and fixed on the recording material by a fixing device.
特許文献1に記載の定着装置では、回転軸である芯金の外側に弾性層が設けられた加圧ローラと、加圧ローラに対向して設けられた対向部材である定着ベルトとを、付勢バネからの付勢力で加圧ローラと定着ベルトとの一方を他方に向かって付勢して圧接させることにより定着ニップが形成される。また、定着ベルトと加圧ローラとを圧接させたときに、加圧ローラの弾性層が弾性変形することで良好な定着ニップを形成することができる。
In the fixing device described in
このような定着装置では、定着ベルトの温度を所定の温度まで昇温させる立ち上げ動作で、熱源であるヒータにより定着ベルトを熱しながら、駆動装置により加圧ローラを回転駆動させ、その加圧ローラの回転に従動させて定着ベルトを回転させる。そして、定着ベルトが所定の温度に達し立ち上げ動作が完了した後に、トナー像の付着した記録紙を前記ニップ部に挟み込んで搬送することにより、熱や圧力によって記録材上のトナー像が記録材に定着される。 In such a fixing device, in the start-up operation for raising the temperature of the fixing belt to a predetermined temperature, the pressure roller is driven to rotate by a driving device while the fixing belt is heated by a heater as a heat source. The fixing belt is rotated by following the rotation of. Then, after the fixing belt reaches a predetermined temperature and the start-up operation is completed, the recording paper on which the toner image is adhered is sandwiched and conveyed by the nip portion, so that the toner image on the recording material is transferred by the heat or pressure. To be established.
しかしながら、加圧ローラを停止した状態から回転させた際に、定着ベルトと加圧ローラとの間の静止摩擦係数に応じた静止摩擦力が定着ニップで発生し、加圧ローラには駆動装置による回転駆動方向とは反対方向に静止摩擦力が働く。そのため、定着装置の立ち上がり動作の開始時に定着時の圧力で定着ベルトと加圧ローラとが圧接していると、大きな静止摩擦力が発生し加圧ローラの芯金と弾性層との界面で大きなせん断力が働き、芯金から弾性層が剥がれる虞がある。同様に、定着装置の立ち上げ動作の開始時に加圧ローラを停止した状態から急激に定着動作時の回転速度まで上げて回転させた場合でも、加圧ローラの弾性層と芯金との界面に大きなせん断力が働き、芯金から弾性層が剥がれる虞がある。 However, when the pressure roller is rotated from the stopped state, a static frictional force corresponding to the coefficient of static friction between the fixing belt and the pressure roller is generated in the fixing nip, and the pressure roller is driven by a driving device. A static frictional force acts in the direction opposite to the rotational drive direction. Therefore, if the fixing belt and the pressure roller are in pressure contact with the pressure at the time of fixing at the start of the start-up operation of the fixing device, a large static frictional force is generated, which is large at the interface between the pressure roller core metal and the elastic layer. There is a possibility that the elastic layer is peeled off from the cored bar due to the shearing force. Similarly, even when the pressure roller is stopped at the start of the start-up operation of the fixing device and is rapidly increased to the rotation speed during the fixing operation and rotated, the interface between the elastic layer of the pressure roller and the core metal is maintained. A large shearing force may work, and the elastic layer may peel off from the cored bar.
また、像担持体上のトナー像を中間転写ベルトに一次転写した後、中間転写ベルト上のトナー像を記録材に二次転写して、定着装置によりトナー像を記録材上に定着させる中間転写方式の画像形成装置に用いられる定着装置でも、上述したのと同様の問題が生じる。 Also, after the toner image on the image carrier is primarily transferred to the intermediate transfer belt, the toner image on the intermediate transfer belt is secondarily transferred to the recording material, and the toner image is fixed on the recording material by a fixing device. The same problem as described above also occurs in the fixing device used in the image forming apparatus of the type.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、立ち上がり動作時に駆動回転体の芯金と弾性層との界面に大きなせん断力が働くのを抑制できる定着装置及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fixing device capable of suppressing a large shearing force from acting on the interface between the cored bar and the elastic layer of the driving rotating body during the rising operation, and the fixing device therefor. Is provided.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、芯金と弾性層とからなり回転可能に支持された駆動回転体と、前記駆動回転体に対向して設けられた対向部材と、前記駆動回転体と前記対向部材との一方を他方に向かって付勢して該駆動回転体と該対向部材とを圧接させる付勢手段と、前記駆動回転体を回転駆動させる駆動手段と、前記対向部材と前記駆動回転体との少なくとも一方を加熱する加熱手段とを備え、前記加熱手段により前記対向部材と前記駆動回転体との少なくとも一方が加熱されて、前記駆動手段により前記駆動回転体が回転され、前記駆動回転体と前記対向部材とで形成されたニップ部に送り込まれたトナー像の付着した記録媒体を狭持搬送しつつ、熱や圧力によって前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、立ち上がり動作の開始時から完了時までの間で、前記付勢手段による前記駆動回転体または前記対向部材への付勢力を定着動作時の付勢力まで段階的に大きくし、前記駆動回転体の回転速度を前記駆動手段により定着動作時の回転速度まで段階的に大きくすることを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の定着装置において、任意の印刷要求に対し最後の記録媒体が上記ニップ部を通過した後、上記付勢手段による上記駆動回転体または上記対向部材への付勢力を段階的に小さくすることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の定着装置において、任意の印刷要求に対し最後の記録媒体が上記ニップ部を通過した後、上記駆動回転体の回転速度を上記駆動手段により段階的に小さくすることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3の定着装置において、上記駆動手段は、上記駆動回転体の軸方向両端部に駆動伝達部材を介して駆動を伝達させることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1、2、3または4の定着装置において、上記駆動回転体の表面温度を検知する温度検知手段を有しており、前記温度検知手段の検知結果に応じて上記駆動手段により前記駆動回転体の回転速度を調整することを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1、2、3、4または5の定着装置において、上記駆動回転体の上記弾性層は発泡シリコーンゴムからなることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1、2、3、4、5または6の定着装置において、上記対向部材は可撓性を有する無端状のベルト部材であり、前記ベルト部材を両端で回転可能に支持部材と、前記ベルト部材の内部に設けられ該ベルト部材を介して上記駆動回転体と対向し上記ニップ部を形成するニップ形成部材とを備えることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、潜像担持体と、潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像し像形成物質からなるトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を記録媒体に定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段として、請求項1、2、3、4、5、6または7の定着装置を用いることを特徴とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of
According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, after the last recording medium passes through the nip portion in response to an arbitrary print request, the urging means drives the driving rotary body or the opposing member. The urging force is reduced stepwise.
According to a third aspect of the present invention, in the fixing device of the first or second aspect, after the last recording medium passes through the nip portion in response to an arbitrary print request, the rotational speed of the driving rotating body is adjusted by the driving means. It is characterized by being made smaller in stages.
According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to the first, second, or third aspect, the driving means transmits driving to both axial ends of the driving rotating body via a driving transmission member. To do.
According to a fifth aspect of the present invention, in the fixing device of the first, second, third, or fourth aspect, the fixing device includes a temperature detecting unit that detects a surface temperature of the driving rotating body. Accordingly, the drive means adjusts the rotational speed of the drive rotator.
According to a sixth aspect of the present invention, in the fixing device of the first, second, third, fourth, or fifth aspect, the elastic layer of the driving rotating body is made of foamed silicone rubber.
According to a seventh aspect of the present invention, in the fixing device according to the first, second, third, fourth, or sixth aspect, the facing member is an endless belt member having flexibility, and the belt member is disposed at both ends. It is provided with a support member that can rotate, and a nip forming member that is provided inside the belt member and faces the driving rotating body via the belt member to form the nip portion.
Further, the invention of
本発明においては、立ち上がり動作の開始時から動作完了時まで、付勢手段による駆動回転体または対向部材への付勢力を定着動作時の付勢力まで段階的に大きくするので、前記ニップ部で圧接している駆動回転体と対向部材との間の圧力が定着動作時の圧力まで段階的に大きくなる。これにより、立ち上がり動作の開始時に定着動作時の圧力で駆動回転体と対向部材とが圧接している場合よりも、駆動回転体と対向部材との間で生じる静止摩擦力が小さくなる。よって、前記静止摩擦力が小さくなる分、駆動回転体の芯金と弾性層との界面で生じるせん断力を低減させることができる。また、立ち上がり動作の開始時から動作完了時まで、駆動回転体の回転速度を駆動手段により定着動作時の回転速度まで段階的に大きくすることで、立ち上がり動作の開始時に定着動作時の回転速度で駆動回転体が回転する場合よりも、駆動回転体の芯金と弾性層との界面で生じるせん断力を低減させることができる。 In the present invention, since the urging force of the urging means to the driving rotating body or the opposing member is gradually increased from the start of the rising operation to the completion of the operation until the urging force at the time of fixing operation, The pressure between the driving rotator and the opposing member increases stepwise up to the pressure during the fixing operation. As a result, the static frictional force generated between the drive rotator and the counter member is smaller than when the drive rotator and the counter member are in pressure contact with the pressure during the fixing operation at the start of the rising operation. Therefore, the shearing force generated at the interface between the cored bar of the driving rotating body and the elastic layer can be reduced by the amount of the static frictional force. In addition, from the start of the start-up operation to the completion of the operation, the rotational speed of the drive rotator is gradually increased to the rotation speed at the fixing operation by the driving means, so that the rotation speed at the fixing operation at the start of the start-up operation is increased. The shearing force generated at the interface between the core of the drive rotator and the elastic layer can be reduced as compared with the case where the drive rotator rotates.
以上、本発明によれば、立ち上がり動作時に駆動回転体の芯金と弾性層との界面に大きなせん断力が働くのを抑制できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress a large shearing force from acting on the interface between the cored bar and the elastic layer of the driving rotating body during the rising operation.
以下、図面を参照にして本発明の実施形態を説明する。
図2は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。図2に示すように、画像形成装置は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、黒(K)の複数色からなるカラートナー像が形成される像担持体である中間転写体としての中間転写ベルト1と、カラートナー像用の各色トナーを補給するトナーボトル2Y,2C,2M,2Kとを、画像形成装置本体内に収納するように構成されている。中間転写ベルト1は張架ローラ1aや中間転写ベルト駆動ローラ1bなどにより回転可能に張架されており、中間転写ベルト駆動ローラ1bが図中反時計回りに回転することで中間転写ベルト1も図中反時計回りに回転する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the image forming apparatus is an intermediate transfer that is an image carrier on which a color toner image composed of a plurality of colors of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K) is formed. The
また、画像形成装置は、画像形成装置本体の下部の給紙トレイ8に積載されて収納された転写紙Sを、中間転写ベルト1に対向する二次転写位置に所定のタイミングで搬送し、中間転写ベルト1上のカラートナー像を転写紙Sに転写しさらに転写紙S上のカラートナー像を定着させて、定着後の転写紙Sを上部から排出するように構成されている。すなわち、画像形成装置の下部から上部に掛けて、1枚の転写紙Sをフィードする給紙コロ7と、トナー像転写用の搬送タイミングを確保するレジストローラ対6と、中間転写ベルト1に接するように中間転写ベルト駆動ローラ1bと対向配置され中間転写ベルト1との間に所定圧を確保した二次転写ニップを形成した2次転写ローラ5と、所定に加熱および加圧する定着装置4と、転写紙Sを装置外部に排出する排紙ローラ対3とが配置されており、転写紙Sに対して、これらのコロやローラによって形成した搬送経路を搬送する過程で、順次、二次転写ニップにより中間転写ベルト1からトナー像を転写し、定着装置4により転写紙S上に転写したトナー像を定着している。
Further, the image forming apparatus conveys the transfer paper S loaded and stored in the
カラー画像を形成するための各色を担当してその色のトナー像を形成する4つのカラー画像形成部である画像ステーションとしてプロセスカートリッジ101Y,101C,101M,101Kは、図中の斜め左上がりに傾斜して配設された中間転写ベルト1の長手方向に沿って配置されている。これらのプロセスカートリッジ101Y,101C,101M,101Kからなる各画像ステーションには、像担持体として感光体ドラム21Y,21C,21M,21Kをそれぞれ有している。
The
また、各感光体ドラム21Y,21C,21M,21Kは、中間転写ベルト1を介して一次転写ローラ11Y,11C,11M,11Kに所定圧を確保して接している。感光体ドラム21Y,21C,21M,21Kの回りには、それぞれ専用の帯電装置15Y,15C,15M,15Kと、現像手段としての現像装置10Y,10C,10M,10Kと、感光体をクリーニングするクリーニング手段としての感光体クリーニング装置14Y,14C,14M,14Kとを有している。
Further, the
プロセスカートリッジ101Y,101C,101M,101Kの下方には、各感光体ドラム21Y,21C,21M,21Kの表面をレーザー光によって所定に露光させて静電潜像を書き込む書き込みユニット9が配置されている。
Below the
また、中間転写ベルト1の長手方向の一方の端部側には、中間転写ベルト1上の残留トナーを収集してクリーニングするクリーニング手段であるベルトクリーニング装置12が、中間転写ベルト1を介して張架ローラ1aに対向して設けられている。
A
現像装置10Y,10C,10M,10Kにトナーを供給するトナーボトル2Y,2C,2M,2Kは、装置内の上部で図中の左側から右側に順次、複数個、配置され、画像形成装置本体に着脱して交換可能に設けられている。これら複数のトナーボトル2Y,2C,2M,2Kそれぞれには、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナーが充填されている。各トナーボトル2Y,2C,2M,2Kから図示しない搬送経路を介して、各トナーボトル2Y,2C,2M,2Kに対応した各色の現像装置10Y,10C,10M,10Kにトナー供給可能に接続され、所定の補給量だけ各色のトナーが補給される。
A plurality of
このように構成された画像形成装置では、転写紙Sが給紙コロ7でフィードされ、その先端がレジストローラ対6まで到達すると、転写紙Sの先端が図示しないセンサによって検知される。そして、この検出信号に基づき同期のタイミングを取りながら、レジストローラ対6によって転写紙Sを2次転写ローラ5と中間転写ベルト1とにより形成したニップに搬送し、中間転写ベルト1から転写紙Sに中間転写ベルト1上に形成した画像を2次転写する。
In the image forming apparatus configured as described above, when the transfer paper S is fed by the
感光体ドラム21Y,21C,21M,21Kは、あらかじめ帯電装置15Y,15C,15M,15Kによって一様に帯電され、次に書き込みユニット9によって画像データに基づいてレーザー光が露光走査され、感光体ドラム21Y,21C,21M,21K上に静電潜像が作られる。各静電潜像は、それぞれ各色の現像装置10Y,10C,10M,10Kにより現像され、これにより感光体ドラム21Y,21C,21M,21Kの表面にイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナー像が形成される。次に、一次転写ローラ11Y,11C,11M,11Kに電圧が印加され各感光体ドラム21Y,21C,21M,21K上のトナーが、中間転写ベルト1上に順次転写されていく。このとき、各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト1の同じ位置に重ねて転写されるように、中間転写ベルト1の送り方向における上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。中間転写ベルト1上に形成されたトナー画像は、2次転写ローラ5が対向する二次転写位置まで搬送され、転写紙Sに2次転写される。各色からなるカラートナー像が転写された転写紙Sは定着装置4に搬送されてそのトナー像が圧力と熱とにより定着され、排紙ローラ対3で排紙される。
The
図3に定着装置4の拡大図を示す。定着装置4内には、回転可能な加圧部材である加圧ローラ41や、回転可能に支持部材によって張架された無端状ベルトである定着ベルト42などが設けられている。また、定着ベルト42内には、断熱材45からニップ形成部材43がベルト内面に臨むように断熱材45を介して支持体46により支持可能に設けられており、メッシュ状の潤滑シート44を介して間接的にベルト内面とニップ形成部材43とが摺動するようになっている。なお、潤滑シート44を介さずにニップ形成部材43とベルト内面とが直接摺動するように構成しても良い。定着ベルト42は熱源であるハロゲンヒータ47によって加熱され、サーミスト48により定着ベルト42の温度が検出される。
FIG. 3 shows an enlarged view of the fixing
図3では加圧ローラ41と定着ベルト42とが圧接して形成されるニップ部である定着ニップの形状が凹形状であるが、平坦形状やその他の形状であってもよい。定着ニップの形状が凹形状のほうが、用紙先端の排出方向が加圧ローラ41よりになり加圧ローラ41の曲率による用紙の分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。
In FIG. 3, the shape of the fixing nip, which is a nip portion formed by pressure contact between the
加圧ローラ41は、芯金41aである中空の金属ローラの表面にシリコーンゴム層からなる弾性層41bを接着させたものであり、離型性を得るために弾性層41bの外側表面に離型層(PFAまたはPTFE層)が設けてある。
The
加圧ローラ41は、画像形成装置に設けられた図示しないモータや駆動ローラやギヤななどからなる駆動装置により駆動力が伝達され回転し、画像形成装置本体に設けられたCPUやメモリーなどからなる制御部により駆動装置を制御することによって、所定のタイミングで加圧ローラ41の回転速度であるプロセス線速を自在に変更することができる。
The
また、加圧ローラ41は図示しないスプリングなどにより定着ベルト42側に押し付けられており、加圧ローラ41と定着ベルト42とが圧接して弾性層41bが押しつぶされて変形することにより、定着ニップで所定のニップ幅を得ている。なお、前記スプリングによる加圧ローラ41への加圧力の変更は、図示しない汎用的に用いられているカム機構によりスプリングを伸縮させて行うことができ、前記制御部によりカム機構を制御して動かすことによって所望のタイミングでスプリングによる加圧ローラ41への加圧力の変更を行うことができる。
The
なお、スプリングなどによりニップ形成部材43を介して定着ベルト42を加圧ローラ41側に押し付けて、加圧ローラ41と定着ベルト42とを圧接させて定着ニップを形成させるような構成を採用しても良い。
A configuration is adopted in which the fixing
加圧ローラ41の芯金41aである金属ローラは、中空ではなく中実のローラであっても良いが、中空のほうが熱容量は少なくて良い。また、加圧ローラ41にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。
The metal roller, which is the
弾性層41bとして用いるシリコーンゴム層はソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ41内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムのほうが、シリコーンゴム層やソリッドゴムよりも断熱性が高まり定着ベルト42の熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
The silicone rubber layer used as the
定着ベルト42は、ニッケルやステンレス鋼(SUS)などの金属ベルトや、ポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端状ベルトもしくはフィルムとする。定着ベルト42の表層はPFAまたはPTFE層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性をもたせている。
The fixing
定着ベルト42の基材と離型層との間には、シリコーンゴムの層などで形成する弾性層があってもよい。基材と離型層との間に弾性層がない場合は定着ベルト42の熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着画像を押しつぶして定着するときに、ベルト表面の微妙な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の跡が残るという不具合が生じ得る。これを改善するには、基材と離型層との間に弾性層を100[μm]以上設ける必要がある。基材と離型層との間に弾性層を100[μm]以上設けることがで弾性層の変形により、ベルト表面の微妙な凹凸が吸収され画像のベタ部にユズ肌状の跡が残るのを抑制することができる。
There may be an elastic layer formed of a silicone rubber layer or the like between the base material of the fixing
定着ベルト42を昇温させる熱源は、図示したハロゲンヒータ47でもよいが、IHであってもよいし、また、抵抗発熱体やカーボンヒータ等であってもよい。
The heat source for raising the temperature of the fixing
定着ベルト42は外部のローラにより連れ回り回転し、本実施形態においては加圧ローラ41が前記駆動装置により回転し、定着ニップで加圧ローラ41から定着ベルト42に駆動力が伝達されることにより定着ベルト42が回転する。定着ベルト42は定着ニップでニップ形成部材43と加圧ローラ41とにより挟み込まれて回転するが、定着ニップ以外では両端から保持する保持部材にガイドされており、定着ベルト42の断面形状は安定的に円形状を維持している。
The fixing
図4は、定着装置4の立ち上がり動作時における定着装置4の概略図である。
定着装置4の立ち上がり動作時において、定着ニップでの加圧によって、加圧ローラ41の芯金41aと弾性層41bとの接着界面に大きなせん断力が働く。そのため、この立ち上がり動作時のみ、所定のニップ幅を確保するための通常の加圧力より低い加圧力で加圧し、図1に示すように段階的に通常の加圧力になるようにする。
FIG. 4 is a schematic diagram of the fixing
During the rising operation of the fixing
本実施形態の定着装置4では、図1に示すように、定着装置4の立ち上がり時の回転動作を、定着動作時における通常の加圧力をF[MPa]、立ち上がり時間をT[s]とした場合に、0[s]〜T/3[s]まではF/3[Mpa]で加圧し、T/3[s]〜2T/3[s]では2F/3[Mpa]で加圧し、以降の立ち上がり動作完了まで(2T/3[s]〜T[s]まで)を通常の加圧力F[Mpa]で加圧回転させる。すなわち、立ち上がり動作の開始時から加圧力を3段階に分けてF/3[MPa]ずつ大きくして、立ち上がり動作完了時に加圧力が定着動作時における通常の加圧力F[MPa]となるようにしている。理想的には、立ち上がり時間に対する加圧力の増加が正比例になる事が望ましい。しかし、機構や制御が複雑になる事が懸念されるため、本実施形態の定着装置4では、時間と圧力とを3段階に区切った制御を行っている。
In the
定着装置4の立ち上がり動作の開始時から動作完了時まで、スプリングによる加圧ローラ41への加圧力(付勢力)を定着動作時の加圧力まで段階的に大きくすることで、定着ニップで圧接している加圧ローラ41と定着ベルト42との間の圧力が定着動作時の圧力まで段階的に大きくなる。これにより、定着装置4の立ち上がり動作の開始時に定着動作時の圧力で加圧ローラ41と定着ベルト42とが圧接している場合よりも、加圧ローラ41と定着ベルト42との間で生じる静止摩擦力が小さくなる。よって、前記静止摩擦力が小さくなる分、加圧ローラ41の芯金41aと弾性層41bとの界面で生じるせん断力を低減させることができる。
From the start of the start-up operation of the fixing
また、スプリングなどによりニップ形成部材43を介して定着ベルト42を加圧ローラ41側に押し付けて、加圧ローラ41と定着ベルト42とを圧接させる構成の場合でもスプリングによる加圧対象が変わるだけで、上述したのと同様に、立ち上がり動作の開始時から動作完了時まで、段階的に加圧力を大きくなるように変更することで上述した効果を得ることができる。
Further, even in a configuration in which the fixing
なお、加圧力の最小値(F/3)は、定着ベルト42を連れ周りさせる最低の加圧力以上とする。また、加圧力の変更は、所定のタイミング毎でスプリングが縮まるようにカム機構を制御部により制御して行う。
The minimum value (F / 3) of the pressing force is set to be equal to or higher than the minimum pressing force that causes the fixing
また、定着装置4の立ち上がり時の回転動作を、定着動作時の通常のプロセス線速をV[mm/s]、立ち上がり時間をT[s]とした場合に、0[s]〜T/3[s]まではV/3[mm/s]で回転し、T/3[s]〜2T/3[s]では2V/3[mm/s]で回転し、以降の立ち上がり動作完了まで(2T/3[s]〜T[s]まで)を通常のプロセス線速V[mm/s]で回転させている。すなわち、定着装置4の立ち上がり動作の開始時からプロセス線速を3段階に分けてV/3[mm/s]ずつ大きくして、定着装置4の立ち上がり動作完了時にプロセス線速が定着動作時における通常のプロセス線速V[mm/s]となるようにしている。
The rotation operation of the fixing
定着装置4の立ち上がり動作の開始時から動作完了時まで、所定のタイミングで前記制御部により前記駆動装置を制御して加圧ローラ41の回転速度であるプロセス線速を定着動作時のプロセス線速まで段階的に大きくすることで、定着装置4の立ち上がり動作の開始時に定着動作時のプロセス線速で加圧ローラ41が回転する場合よりも、加圧ローラ41の芯金41aと弾性層41bとの界面で生じるせん断力を低減させることができる。
From the start of the start-up operation of the fixing
また、低圧、低速立ち上げを行うことで、加熱対象である定着ベルト42から加圧ローラ41への熱の流入が減少し、定着装置4の立ち上がり時間が短縮できるため、消費電力を減らすことも可能になる。
Further, by starting up at a low pressure and a low speed, the inflow of heat from the fixing
図5に示すように、任意の印刷要求に対し、その最終の記録紙後端が定着ニップを通過した時刻を0[s]とし、動作停止までの時間をt[s]とした場合に、0[s]〜t/2[s]までは2F/3[Mpa]で加圧し、t/2[s]〜t[s]ではF/3[Mpa]で加圧し、t[s]以降は完全に離間し動作を停止させる。 As shown in FIG. 5, in response to an arbitrary print request, when the time when the trailing edge of the final recording paper has passed through the fixing nip is 0 [s] and the time until operation stop is t [s], From 0 [s] to t / 2 [s], pressurization is performed with 2F / 3 [Mpa]. From t / 2 [s] to t [s], pressurization is performed with F / 3 [Mpa], and after t [s]. Is completely separated and stops operating.
また、任意の印刷要求に対し、その最終の記録紙後端が定着ニップを通過した時刻を0[s]とし、動作停止までの時間をt[s]とした場合に、0[s]〜t/2[s]までは2V/3[mm/s]で回転し、t/2[s]〜t[s]ではV/3[mm/s]で回転し、t[s]以降は完全に動作を停止させる。 Also, in response to an arbitrary print request, when the time when the trailing edge of the final recording sheet passes through the fixing nip is 0 [s] and the time until the operation is stopped is t [s] Rotates at 2V / 3 [mm / s] until t / 2 [s], rotates at V / 3 [mm / s] from t / 2 [s] to t [s], and after t [s] Stop operation completely.
一般に、接着剤は耐熱性に課題があるため、印刷要求の終了時などのように定着装置4の高温時には加圧ローラ41の弾性層41bと芯金41aとの接着界面の強度が弱くなっている。そのため、本実施形態の定着装置4のように、段階的に加圧力とプロセス線速とを落としていくことが好ましい。
In general, since the adhesive has a problem in heat resistance, the strength of the adhesive interface between the
なお、スプリングなどによりニップ形成部材43を介して定着ベルト42を加圧ローラ41側に押し付けて、加圧ローラ41と定着ベルト42とを圧接させる構成の場合でもスプリングによる加圧対象が変わるだけで、上述したのと同様に、任意の印刷要求に対し、その最終の記録紙後端が定着ニップを通過した後から動作停止まで、段階的に加圧力が小さくなるように変更することで上述した効果を得ることができる。
Even in the case where the fixing
上述したように段階的に加圧力とプロセス線速とを段階的に変化させることにより、加圧ローラ41の弾性層41bと芯金41aとの接着界面への負荷を低減させているが、加圧ローラ41の軸方向片側だけに駆動をかける片側駆動の場合では、加圧ローラ41の軸方向駆動側と非駆動側とではねじれが発生しやすい。このようなねじれが発生すると、加圧ローラ41の弾性層41bと芯金41aとの接着界面への負荷が大きくなる。
As described above, the load on the bonding interface between the
加圧ローラ41の弾性層41bと芯金41aとの接着界面への負荷をさらに低減するためには、このねじれを解消することが望ましく、図6に示すように前記駆動装置に設けられる駆動ローラ51の回転軸であるシャフト51の軸方向両端部に設けた駆動ギヤ52から、加圧ローラ41の軸方向両側に設けた伝達ギヤ53を介して加圧ローラ41へ回転駆動力を伝達することで、駆動ローラ50から加圧ローラ41へ均等に駆動をかけることが可能になる。これにより、上述したような加圧ローラ41のねじれを解消することができ、加圧ローラ41の弾性層41bと芯金41aとの接着界面への負荷を低減させることができる。
In order to further reduce the load on the bonding interface between the
本実施形態の定着装置4では、樹脂や金属材料で加工されたニップ形成部材43と、弾性層41bが設けられた加圧ローラ41とを加圧することで定着ニップ幅を確保しているが、片方の部材が硬く弾性変形をしないような構成では、加圧ローラ41の弾性層41bを厚くしなければ十分な量のニップ幅を確保することが難しい。
In the
しかしながら、加圧ローラ41の弾性層41bを厚くすることで、熱膨張による加圧ローラ41の外径変化が大きくなる。加圧ローラ41で駆動しているため、この外径変化は、そのままプロセス線速の変化となり、紙搬送が不安定になって、シワやジャムなどの搬送問題が発生することがある。そこで、本実施形態の定着装置4では、加圧ローラ41の表面温度を検知する温度検知手段であるサーミスタ49を設けており、サーミスタ49で加圧ローラ表面の温度を検出して、その検出した温度に応じて加圧ローラ41のプロセス線速(回転数)を調整することにより、加圧ローラ41の膨張によるプロセス線速の変化を抑制するすることができる。
However, by increasing the thickness of the
また、定着装置4のプロセス線速を速くするにつれて、ニップ幅確保のために、加圧ローラ41の弾性層41bを厚くする必要があるため、低熱容量である発泡シリコーンゴムを弾性層41bに用いることで、定着装置4の省エネルギー化が可能になる。
Further, as the process linear speed of the fixing
以上、本実施形態によれば、芯金41aと弾性層41bとからなり回転可能に支持された駆動回転体である加圧ローラ41と、加圧ローラ41に対向して設けられた対向部材である定着ベルト42と、加圧ローラ41と定着ベルト42との一方を他方に向かって付勢して加圧ローラ41と定着ベルト42とを圧接させる付勢手段である前記スプリングと、加圧ローラ41を回転駆動させる駆動手段である前記駆動装置と、定着ベルト42と加圧ローラ41との少なくとも一方を加熱する加熱手段であるハロゲンヒータ47とを備え、ハロゲンヒータ47により定着ベルト42と加圧ローラ41との少なくとも一方が加熱されて、駆動装置により加圧ローラ41が回転され、加圧ローラ41と定着ベルト42とで形成されたニップ部である定着ニップに送り込まれたトナー像の付着した記録媒体である転写紙Sを狭持搬送しつつ、熱や圧力によって前記トナー像を転写紙Sに定着させる定着装置4において、立ち上がり動作の開始時から完了時までの間で、スプリングによる加圧ローラ41または定着ベルト42への付勢力である加圧力を定着動作時の加圧力まで段階的に大きくし、加圧ローラ41の回転速度であるプロセス線速を駆動装置により定着動作時のプロセス線速まで段階的に大きくする。これにより、前記定着ニップで圧接している加圧ローラ41と定着ベルト42との間の圧力が定着動作時の圧力まで段階的に大きくなる。よって、立ち上がり動作の開始時に加圧ローラ41と定着ベルト42との間で生じる静止摩擦力が、定着動作時の圧力で加圧ローラ41と定着ベルト42とが圧接している場合よりも小さくなるので、前記静止摩擦力が小さくなる分、加圧ローラ41の芯金41aと弾性層41bとの界面で生じるせん断力を低減させることができる。また、立ち上がり動作の開始時から完了時までの間で、加圧ローラ41のプロセス線速を駆動装置により定着動作時のプロセス線速まで段階的に大きくすることで、加圧ローラ41の芯金41aと弾性層41bとの界面で生じるせん断力を低減させることができる。
また、本実施形態によれば、任意の印刷要求に対し最後の転写紙Sが定着ニップを通過した後、スプリングによる加圧ローラ41への加圧力を段階的に小さくすることで、前記定着ニップで圧接している加圧ローラ41と定着ベルト42との間の圧力が段階的に小さくなり、加圧ローラ41の芯金41aと弾性層41bとの界面で生じるせん断力を低減させることができ、高温時に加圧ローラ41の弾性層41bと芯金41aとの接着界面の強度が弱くなっていても、芯金から弾性層が剥がれるのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、任意の印刷要求に対し最後の転写紙Sが定着ニップを通過した後、加圧ローラ41のプロセス線速を駆動装置により段階的に小さくすることで、加圧ローラ41の芯金41aと弾性層41bとの界面で生じるせん断力を低減させることができ、高温時に加圧ローラ41の弾性層41bと芯金41aとの接着界面の強度が弱くなっていても、芯金から弾性層が剥がれるのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、駆動装置に設けられる駆動ローラ50は、加圧ローラ41の軸方向両端部に駆動伝達部材である駆動ギヤ51を介して駆動を伝達させることで、加圧ローラ41の軸方向でねじれが生じるのが抑えられ、加圧ローラ41の弾性層41bと芯金41aとの接着界面への負荷を低減させることができる。
また、本実施形態によれば、加圧ローラ41の表面温度を検知する温度検知手段であるサーミスタ49を有しており、サーミスタ49の検知結果に応じて駆動装置により加圧ローラ41のプロセス線速を調整することで、加圧ローラ41の膨張によるプロセス線速の変化を抑制するすることができる。
また、本実施形態によれば、加圧ローラ41の弾性層41bが発泡シリコーンゴムからなることで、定着装置4の省エネルギー化が可能になる。
また、本実施形態によれば、上記従動回転体は可撓性を有する無端状のベルト部材である定着ベルト42であり、定着ベルト42を加熱する熱源であるハロゲンヒータ47と、定着ベルト42を両端で回転可能に支持する支持部材である支持体46と、定着ベルト42の内部に設けられ定着ベルト42を介して加圧ローラ41と対向し上記定着ニップを形成するニップ形成部材43とを備える定着装置4の構成を採用することができる。
また、本実施形態によれば、潜像担持体である感光体ドラム21と、感光体ドラム21上に潜像を形成する潜像形成手段である書き込みユニット9と、感光体ドラム21上の潜像を現像し像形成物質からなるトナー像を形成する現像手段である現像装置10と、トナー像を転写紙Sに定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段として、本発明を採用した定着装置4を用いることにより、加圧ローラ41の芯金41aと弾性層41bとの界面で生じるせん断力を低減させることができ、芯金から弾性層が剥がれるのを抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
In addition, according to the present embodiment, after the last transfer sheet S has passed through the fixing nip in response to an arbitrary print request, the pressure applied to the
Further, according to the present embodiment, after the last transfer sheet S has passed through the fixing nip in response to an arbitrary print request, the process linear velocity of the
Further, according to the present embodiment, the driving
In addition, according to the present embodiment, the
Further, according to the present embodiment, the
In addition, according to the present embodiment, the driven rotating body is the fixing
Further, according to the present embodiment, the photosensitive drum 21 that is a latent image carrier, the writing unit 9 that is a latent image forming unit that forms a latent image on the photosensitive drum 21, and the latent image on the photosensitive drum 21. An image forming apparatus comprising: a developing device 10 that is a developing unit that develops an image to form a toner image made of an image forming substance; and a fixing unit that fixes the toner image to the transfer paper S. By using the
1 中間転写ベルト
1a 張架ローラ
1b 中間転写ベルト駆動ローラ
2 トナーボトル
3 排紙ローラ対
4 定着装置
5 2次転写ローラ
6 レジストローラ対
7 給紙コロ
8 給紙トレイ
9 書き込みユニット
10 現像装置
11 一次転写ローラ
12 ベルトクリーニング装置
14 感光体クリーニング装置
15 帯電装置
21 感光体ドラム
41 加圧ローラ
41a 芯金
41b 弾性層
42 定着ベルト
43 ニップ形成部材
44 潤滑シート
45 断熱材
46 支持体
47 ハロゲンヒータ
101 プロセスカートリッジ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記駆動回転体に対向して設けられた対向部材と、
前記駆動回転体と前記対向部材との一方を他方に向かって付勢して該駆動回転体と該対向部材とを圧接させる付勢手段と、
前記駆動回転体を回転駆動させる駆動手段と、
前記対向部材と前記駆動回転体との少なくとも一方を加熱する加熱手段とを備え、
前記加熱手段により前記対向部材と前記駆動回転体との少なくとも一方が加熱されて、前記駆動手段により前記駆動回転体が回転され、前記駆動回転体と前記対向部材とで形成されたニップ部に送り込まれたトナー像の付着した記録媒体を狭持搬送しつつ、熱や圧力によって前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、
立ち上がり動作の開始時から完了時までの間で、前記付勢手段による前記駆動回転体または前記対向部材への付勢力を定着動作時の付勢力まで段階的に大きくし、前記駆動回転体の回転速度を前記駆動手段により定着動作時の回転速度まで段階的に大きくすることを特徴とする定着装置。 A driving rotating body composed of a mandrel and an elastic layer and rotatably supported;
A facing member provided to face the drive rotating body;
An urging means for urging one of the drive rotator and the opposing member toward the other to press-contact the drive rotator and the opposing member;
Drive means for rotationally driving the drive rotator;
Heating means for heating at least one of the facing member and the driving rotating body,
At least one of the opposing member and the driving rotator is heated by the heating means, and the driving rotator is rotated by the driving means, and is fed into a nip formed by the driving rotator and the opposing member. In a fixing device for fixing the toner image to the recording medium by heat or pressure while nipping and conveying the recording medium to which the toner image is adhered,
During the period from the start to the completion of the rising operation, the urging force applied to the drive rotator or the opposing member by the urging means is increased stepwise to the urging force during the fixing operation to rotate the drive rotator. A fixing device characterized in that the speed is increased stepwise by the driving means up to a rotational speed during a fixing operation.
任意の印刷要求に対し最後の記録媒体が上記ニップ部を通過した後、上記付勢手段による上記駆動回転体または上記対向部材への付勢力を段階的に小さくすることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1.
A fixing device characterized in that, after the last recording medium passes through the nip portion in response to an arbitrary print request, the urging force of the urging means on the driving rotating body or the opposing member is reduced stepwise.
任意の印刷要求に対し最後の記録媒体が上記ニップ部を通過した後、上記駆動回転体の回転速度を上記駆動手段により段階的に小さくすることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1 or 2,
A fixing device characterized in that, after the last recording medium passes through the nip portion in response to an arbitrary print request, the rotational speed of the driving rotating body is reduced stepwise by the driving means.
上記駆動手段は、上記駆動回転体の軸方向両端部に駆動伝達部材を介して駆動を伝達させることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1, 2 or 3.
The fixing device according to claim 1, wherein the driving unit transmits driving to both axial ends of the driving rotating body via a driving transmission member.
上記駆動回転体の表面温度を検知する温度検知手段を有しており、
前記温度検知手段の検知結果に応じて上記駆動手段により前記駆動回転体の回転速度を調整することを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1, 2, 3 or 4.
It has a temperature detection means for detecting the surface temperature of the drive rotator,
A fixing device, wherein the driving means adjusts the rotational speed of the driving rotating body in accordance with a detection result of the temperature detecting means.
上記駆動回転体の上記弾性層は発泡シリコーンゴムからなることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5.
The fixing device according to claim 1, wherein the elastic layer of the drive rotor is made of foamed silicone rubber.
上記対向部材は可撓性を有する無端状のベルト部材であり、
前記ベルト部材を両端で回転可能に支持部材と、
前記ベルト部材の内部に設けられ該ベルト部材を介して上記駆動回転体と対向し上記ニップ部を形成するニップ形成部材とを備えることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6.
The opposing member is a flexible endless belt member,
A support member that can rotate the belt member at both ends;
A fixing device, comprising: a nip forming member provided inside the belt member and facing the driving rotating body via the belt member to form the nip portion.
潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
該潜像担持体上の潜像を現像し像形成物質からなるトナー像を形成する現像手段と、
該トナー像を記録媒体に定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、
前記定着手段として、請求項1、2、3、4、5、6または7の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 A latent image carrier;
A latent image forming means for forming a latent image on the latent image carrier;
Developing means for developing a latent image on the latent image carrier and forming a toner image made of an image forming substance;
In an image forming apparatus comprising a fixing unit that fixes the toner image on a recording medium,
An image forming apparatus using the fixing device according to claim 1, as the fixing unit.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015043020A (en) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | キヤノン株式会社 | Image heating device |
US9141051B2 (en) | 2013-03-04 | 2015-09-22 | Ricoh Company, Ltd. | Fixing device and image forming apparatus |
JP2016053632A (en) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 株式会社リコー | Fixation device and image forming apparatus |
JP2020008619A (en) * | 2018-07-03 | 2020-01-16 | コニカミノルタ株式会社 | Fixation device and image formation apparatus including the same |
JP7543673B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-09-03 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Heating device and device using heated object |
-
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- 2010-11-26 JP JP2010264161A patent/JP2012113243A/en not_active Withdrawn
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