JP2012203246A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ロール部材が発熱部に押し付けられた状態でそのロール部材が回転したときに、そのロール部材が発熱部に押し付けられた状態を維持する。
【解決手段】加圧部565は、回転軸567を中心として回転することにより、発熱部560と離間したり接したりする。圧接部NPにおいて生じる摩擦力Fを表すベクトルの始点側の延長戦上に、回転軸567の回転中心574があるため、加圧部565が回転軸567を中心として回転しても、回転軸567周りの回転モーメントは発生しない。その結果、加圧力WFは、回転モーメントによる影響を受けることはない。
【選択図】図5
【解決手段】加圧部565は、回転軸567を中心として回転することにより、発熱部560と離間したり接したりする。圧接部NPにおいて生じる摩擦力Fを表すベクトルの始点側の延長戦上に、回転軸567の回転中心574があるため、加圧部565が回転軸567を中心として回転しても、回転軸567周りの回転モーメントは発生しない。その結果、加圧力WFは、回転モーメントによる影響を受けることはない。
【選択図】図5
Description
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。
特許文献1には、互いに接触することにより圧接面を形成する回転可能な定着部材及び回転可能な加圧部材を、圧接及び離間させるカムを備えた定着装置が記載されている。
本発明は、発熱する発熱部と、円運動を行うことにより、発熱部に押し付けられた状態と発熱部から離間させられた状態とのうちいずれかの状態になるロール部材とを備えた定着装置において、ロール部材が発熱部に押し付けられた状態でそのロール部材が回転したときに、そのロール部材が発熱部に押し付けられた状態を維持することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、発熱する発熱部と、回転可能なロール部材であって、或る点を中心にして円運動を行うことにより、前記発熱部に押し付けられた状態と前記発熱部から離間させられた状態とのうちいずれかの状態になるロール部材と、前記ロール部材を回転駆動する駆動手段であって、前記ロール部材が前記発熱部に押し付けられた状態においては、前記ロール部材と前記発熱部との間に挟まれた、トナー像転写後の媒体を搬送するよう、前記ロール部材を回転させる駆動手段とを備え、前記ロール部材が前記発熱部に押し付けられた状態で前記駆動手段によって回転駆動させられているときに、前記ロール部材が前記媒体から受ける摩擦力を表すベクトルの始点側の延長線上に、前記円運動の中心となる前記或る点があることを特徴とする定着装置を提供する。
また、本発明は、感光層を有し、軸を中心に回転する感光体と、前記感光層を帯電させる帯電部と、画像データに応じた光を照射することにより、前記帯電した感光層を露光し、潜像を形成する露光部と、前記形成された潜像をトナーで現像し、トナー像を形成する現像部と、前記形成されたトナー像を前記感光体から媒体に転写する転写部と、前記媒体に転写されたトナー像を当該媒体に定着させる請求項1に記載の定着装置とを備える画像形成装置を提供する。
請求項1に係る発明によれば、円運動の中心となる或る点が、ロール部材が媒体から受ける摩擦力を表すベクトルの始点側の延長線上にない場合と比較して、発熱する発熱部と、円運動を行うことにより、発熱部に押し付けられた状態と発熱部から離間させられた状態とのうちいずれかの状態になるロール部材とを備えた定着装置において、ロール部材が発熱部に押し付けられた状態でそのロール部材が回転したときに、そのロール部材の発熱部に押し付けられた状態が維持される。
請求項2に係る発明によれば、円運動の中心となる前記或る点が、ロール部材が媒体から受ける摩擦力を表すベクトルの始点側の延長線上にない場合と比較して、媒体上におけるトナー像の定着の不良が起こりにくくなる。
請求項2に係る発明によれば、円運動の中心となる前記或る点が、ロール部材が媒体から受ける摩擦力を表すベクトルの始点側の延長線上にない場合と比較して、媒体上におけるトナー像の定着の不良が起こりにくくなる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
<実施形態>
<構成>
図1は、画像形成装置100のハードウェア構成を示すブロック図である。画像形成装置100は、例えばプリンタであり、制御部10と、通信部20と、操作部30と、記憶部40と、画像形成部50とを備える。制御部10は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を有する。制御部10において、CPUが、ROM又は記憶部40に記憶されているプログラムをRAMにロードして実行することによって、画像形成装置100の各部を制御する。
<実施形態>
<構成>
図1は、画像形成装置100のハードウェア構成を示すブロック図である。画像形成装置100は、例えばプリンタであり、制御部10と、通信部20と、操作部30と、記憶部40と、画像形成部50とを備える。制御部10は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を有する。制御部10において、CPUが、ROM又は記憶部40に記憶されているプログラムをRAMにロードして実行することによって、画像形成装置100の各部を制御する。
通信部20は、外部装置とデータを送受信するためのインタフェースを備え、例えば、情報処理装置(非図示)から送信される画像データを受信する。操作部30は、ボタン等の操作子を備え、ユーザの操作に応じてその操作内容を表す操作信号を制御部10に出力する。記憶部40は、HDD(Hard Disk Drive)等の記憶装置を備え、例えば、画像形成対象となる画像データやプログラム等を記憶する。画像形成部50は、帯電、露光、現像、転写、定着といった電子写真プロセスにより、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、及びK(ブラック)の4色のトナーによって用紙などの媒体に画像を形成する。
図2は、画像形成部50の構成を示す図である。画像形成部50は、一次転写部51Y、51M、51C、及び51Kと、露光部52と、中間転写部53と、二次転写部54と、複数の搬送ロール55と、定着部56とを有する。一次転写部51は、像保持体であって
感光層を有し軸を中心に回転する感光体ドラムと、帯電装置と、現像装置511Y、511M、511C、及び511Kと、一次転写ロールとを有する。中間転写部53は、複数の回転ロールと、これらに掛け渡された中間転写ベルトとを有する。二次転写部54は、二次転写ロールと、これに対向するバックアップロールとを有する。なお、画像形成部50の各符号のうち、その末尾にアルファベット(Y、M、C又はK)が付されたものは、アルファベットに対応する色の画像形成に関わる構成である。末尾のアルファベットのみが異なる各符号は、その位置や用いるトナーが異なるが、その構成は共通である。なお、これら各構成の各々を特に区別する必要がない場合には、符号の末尾のアルファベットを省略して説明する。
感光層を有し軸を中心に回転する感光体ドラムと、帯電装置と、現像装置511Y、511M、511C、及び511Kと、一次転写ロールとを有する。中間転写部53は、複数の回転ロールと、これらに掛け渡された中間転写ベルトとを有する。二次転写部54は、二次転写ロールと、これに対向するバックアップロールとを有する。なお、画像形成部50の各符号のうち、その末尾にアルファベット(Y、M、C又はK)が付されたものは、アルファベットに対応する色の画像形成に関わる構成である。末尾のアルファベットのみが異なる各符号は、その位置や用いるトナーが異なるが、その構成は共通である。なお、これら各構成の各々を特に区別する必要がない場合には、符号の末尾のアルファベットを省略して説明する。
画像形成部50においては、図2に示す破線の矢印方向(搬送方向T)に搬送される媒体に画像が形成される。感光体ドラムは、表面に光導電膜を積層した円筒状の部材である。帯電装置は、感光体ドラムの光導電膜を決められた電位に帯電させる。露光部52は、帯電された感光体ドラムに画像データに応じた光を照射(露光)して露光光に応じた静電潜像を形成する。このときの露光強度や露光位置は制御部10によって制御される。現像装置511は、上述した4色のトナーを用いて、各感光体ドラムに形成された静電潜像を現像する。中間転写ベルトは、無端のベルト状の部材であり、前述した複数の回転ロール、一次転写ロール及びバックアップロールと接触しながら、矢印r方向に移動する。中間転写ベルトが掛け渡された各回転ロールは、中間転写ベルトを支持する円筒状の部材であり、その中心軸を回転軸として回転する。
一次転写ロールは、中間転写ベルトを挟んで感光体ドラムと対向する円筒状の部材である。この一次転写ロールと感光体ドラムとの間の電位差によって、感光体ドラム表面のトナー像が中間転写ベルト表面に転写される。二次転写ロールは、中間転写ベルトを挟んでバックアップロールと対向する円筒状の部材である。二次転写ロールとバックアップロールとの間の電位差によって中間転写ベルト表面のトナー像が媒体の表面に転写される。複数の搬送ロール55は、二次転写部54が転写を行う位置に媒体を搬送し、トナー像が転写された媒体を定着部56が設けられた位置に搬送する円筒状の部材である。定着部56は、トナー像が転写された媒体を加熱及び加圧し、トナー像を媒体に定着させる。
次に、本実施形態の定着装置56との比較例である定着装置56aについて説明を行った後、本実施形態における定着装置56について説明を行う。図3及び図4は、定着装置56aの構成を表す断面図であり、定着装置56aを、媒体の搬送方向に交わる方向であって、水平な方向から見たときの構造を表している。定着装置56aは、発熱部560及び加圧部565を備えている。加圧部565は、回転軸567を中心に方向Rに回転可能である。図4は、加圧部565が発熱部560に接した状態を表しており、この状態で加圧部565及び発熱部560の間に媒体が挟まれてトナー像の定着がなされる。一方、図3は、加圧部565が図4の状態から下方へと或る量だけ回転して発熱部560から離間した状態を表している。なお、加圧部560の回転とは、360°以上回転することを要求するものではなく、360°未満の回転のことである。このように加圧部565が回転軸567を中心に回転することにより、加圧部565の加圧ロール573は回転軸567を中心に円運動を行うことになる。この円運動は、完全な円を描く運動である必要は無く、例えば楕円を描く運動であってもよい。
発熱部560は、無端ベルト561と、押し当て部材562と、発熱体563と、回転ロール564とを備える。無端ベルト561は、媒体200(図4)の搬送方向Tに交差する方向の幅より大きい寸法の幅を有する無端の帯状部材であり、発熱部560の外周面を形成している。無端ベルト561は、その内周面が押し当て部材562によって支持された状態で、加圧部565の加圧ロール573の回転に伴って方向Aに沿って回転する。押し当て部材562は、例えば無端ベルト561の幅とほぼ同じ長さを有する形状の合成樹脂及び金属板が重ねられて構成されている。合成樹脂は無端ベルト561の内周面に接する位置に設けられ、金属板はこの合成樹脂を支持している。押し当て部材562は、無端ベルト561を、その内周面側から支持しており、加圧部565が発熱部560に接した状態では無端ベルト561を加圧部565の加圧ロール573の外周面に押し当てる。これにより、無端ベルト561の外周面と加圧ロール573の外周面との間には、圧接部NP(図4)が形成される。この圧接部NPの、搬送方向Tにおける長さは例えば3cmである。発熱体563は、例えば無端ベルト561の幅とほぼ同じ長さを有する円筒状のハロゲンランプと、当該ハロゲンランプを覆い支持する支持部材とで構成されている。この発熱体563は、押し当て部材562の上方(圧接部NPから遠いほう)においてその押し当て部材562に接するようにして配置されており、押し当て部材562を加熱する。押し当て部材562の表面温度は図示しない温度検出器により検出され、その検出値に基づいて発熱体563の発熱量が制御部10によって制御される。これにより、押し当て部材562の表面温度が、定着に適するように予め決められた温度に保たれる。回転ロール564は、例えば無端ベルト561の幅よりも回転軸が長い円筒状の部材であり、無端ベルト561の回転に伴い、その回転軸を中心に回転する。
加圧部565は、開口部OP1を有する中空の立方体形状のケース566と、ケース566内に設けられた回転軸567、ギア568〜572、及び加圧ロール573とを備える。なお、図においてギアの外周に複数設けられた歯については図示を省略し、各ギアを円形の図形で表現している。このケース566は、加圧ロール573の回転軸方向において、媒体200の搬送方向Tに交差する方向の幅より大きい寸法の幅を有している。加圧部565は、制御部10の制御の下、図示しない駆動部より駆動力を受けることで、回転軸567を中心として方向Rに回転することにより、発熱部560と離間したり接したりする。ここで、加圧ロール573が発熱部560に接することで圧接部NPの形成された状態が維持され続けると、熱により加圧ロール573が破損する可能性がある。従って、加圧部565は、媒体200に定着が行われている間は発熱部560と接し、定着が行われていない間は発熱部560と離間するようになっているわけである。図4において回転軸567の回転中心574は、図中の高さ方向(Z方向)において、圧接部NPよりも高い位置にある。加圧ロール573は、媒体200の搬送方向Tに交差する方向の幅より大きい寸法の軸長を有する金属製の円筒機材の表面に、弾性層と離型層とが形成されたものである。加圧ロール573の回転軸の両端部は、ベアリング式の軸受けを介して、図示しないフレームに回転自在に支持されている。
ギア568は回転軸567の先端部に取り付けられており、回転軸567と一体に回転することで、加圧部565の回転に伴う回転軸567の回転をギア569に伝達する。また、ギア572は、加圧ロール573の先端部に取り付けられており、加圧ロール573と一体に回転する。ギア568はギア569に噛み合い、ギア569はギア570に噛み合い、ギア570はギア571に噛み合い、ギア571はギア572に噛み合っている。このように、ギア568〜572同士は連結されており、それぞれの部材がそれぞれの回転軸を中心に回転する。ギア568が、加圧部565の回転に伴う回転軸567の回転をギア569に伝達し、ギア569〜ギア571がそれぞれ上記回転を伝達することで、ギア572が方向Bに回転するときに、加圧ロール573もギア572と一体となって方向Bに回転する。
図4において、加圧部565が発熱部560に接した状態では、加圧ロール573が無端ベルト561及び押し当て部材562に対して加圧力WFで押し付けられていることにより、加圧ロール573と無端ベルト561との間に圧接部NPが形成される。媒体200が圧接部NPを通過する際に加熱及び加圧されることで、トナー像が媒体200に定着する。このとき、加圧力WFは、回転軸567を中心とした加圧部565の回転による影響を受けて、その大きさが変動するが、具体的には以下のとおりである。加圧ロール573が方向Bに回転し、無端ベルト561が方向Aに回転することで、媒体200は搬送方向Tに搬送される。このとき圧接部NPにおいて、無端ベルト561と媒体200との間、媒体200と加圧ロール573との間にそれぞれ摩擦が生じるが、特に媒体200の表面と加圧ロール573の表面との摩擦により、加圧ロール573に対して矢印で表した摩擦力Fが作用する。この摩擦力は、加圧ロール573の表面に対して媒体200が移動しなければ(つまり加圧ロール573の表面に対して媒体200が滑らなければ)、静止摩擦力であるし、加圧ロール573の表面に対して媒体200が移動していれば(つまり加圧ロール573の表面に対して媒体200が滑る現象が生じていれば)、動摩擦力である。この摩擦力Fは加圧部565に対する外力として作用するから、図4に示されるように摩擦力Fを表すベクトルの始点側の延長線上に、回転軸567の回転中心574がない場合、回転軸567周りの回転モーメントが加圧部565に発生する。図4の例の場合には、加圧部565を上方に回転させようとする回転モーメントが発生する。これにより、加圧力WFは、この回転モーメントによる影響を受けて、その大きさが大きくなり、圧接部NPにおける加圧ロール573及び無端ベルト561間の距離が変動する。つまり、この場合、加圧ロール573が無端ベルト561に過度に接することで、圧接部NPにかかる加圧力WFが最適な状態より大きなものとなる。このような状態であると、媒体200が圧接部NPを通過する際に適切な加熱及び加圧が行われず、媒体200へのトナー像の定着が不完全なものとなる可能性があるとともに、加圧力WFが大きすぎることにより圧接部NPにおいて媒体200が詰まるような事象が発生する可能性もある。
次に、図5を参照して、本発明の実施形態における定着装置56について説明を行う。図5は、実施形態における定着装置56の構成を表す断面図である。図5において、図3及び図4と同一の符号を付したものは図3及び図4と同一の内容である。図5における定着装置56は、回転軸567の回転中心574が、図中の高さ方向(Z方向)において、圧接部NPと同じ位置にあることにおいて、図3及び図4における定着装置56aと異なっている。つまり、回転軸567の回転中心574は、圧接部NPにおける媒体200の搬送方向Tの延長線上にある。
図5において、制御部10の制御の下で加圧部565が発熱部560に接して、加圧ロール573から無端ベルト561及び押し当て部材562に対して加圧力WFが作用することにより、圧接部NPが形成される。加圧ロール573が方向Bに回転し、無端ベルト561が方向Aに回転することで、媒体200は搬送方向Tに進む。このとき圧接部NPにおいて、加圧ロール573の表面と媒体200の表面との摩擦により、加圧ロール573には矢印で表した方向の摩擦力Fが作用する。この摩擦力Fは加圧部565に対する外力として作用することになる。ここで、回転軸567の回転中心574は、圧接部NPにおける媒体200の搬送方向Tの延長線上にあるから、摩擦力Fを表すベクトルの始点側の延長線上にあることになる。つまり、定着装置56の設計段階において、上記の摩擦力Fを表すベクトルの始点側の延長線上に回転軸567の回転中心574があるように、回転軸567の位置、ケース566の形状や大きさ、及び加圧ロール573の径や取り付け位置が決められているのである。このように、摩擦力Fが発生したときに、図5に示されるようにその摩擦力Fを表すベクトルの始点側の延長線上に、回転軸567の回転中心574がある場合、回転軸567周りの回転モーメントが発生しない。従って、加圧力WFは、回転モーメントによる影響を受けず、圧接部NPにおける加圧ロール573及び無端ベルト561間の距離が変動することが抑制される。つまり、加圧ロール573が回転したときであっても、加圧ロール573が発熱部560に押し付けられた状態が維持される。これにより、媒体200が圧接部NPを通過する際に適切な加熱及び加圧が行わるから、例えば加圧力WFが大きすぎることで、圧接部NPにおいて媒体200が詰まるような事象の発生する可能性が低減する。
なお、図5においては、加圧部565と発熱部560が接した状態を示したが、定着装置56においても、定着装置56aと同様に、加圧部565が回転軸567を中心として方向Rに回転することにより、発熱部560と離間することが可能である。
このように、本実施形態によれば、円運動の中心となる或る点が、ロール部材が媒体から受ける摩擦力を表すベクトルの始点側の延長線上にない場合と比較して、発熱する発熱部と、円運動を行うことにより、発熱部に押し付けられた状態と発熱部から離間させられた状態とのうちいずれかの状態になるロール部材とを備えた定着装置において、ロール部材が発熱部に押し付けられた状態でそのロール部材が回転したときに、そのロール部材の発熱部に押し付けられた状態が維持される。また、円運動の中心となる或る点が、ロール部材が媒体から受ける摩擦力を表すベクトルの始点側の延長線上にない場合と比較して、媒体上におけるトナー像の定着の不良が起こりにくくなる。
<変形例>
以上の実施形態は、次のように変形可能である。
実施形態において発熱部560は、無端ベルト561、押し当て部材562、発熱体563、及び回転ロール564から構成されていたが、これに代えて次のようにしてもよい。変形例における発熱部は、発熱ロールと、発熱体とで構成される。発熱ロールは、媒体200(図5)の搬送方向Tに交差する方向の幅より大きい寸法の幅を有する円筒状の部材である。発熱体は、実施形態と同様の構成をとり、発熱ロールの円筒内に組み込まれることで、発熱ロールを加熱する。このようにしても、実施形態と同様の効果を奏する。
また、加圧ロールを回転させるための機構は、実施形態におけるギアを用いた伝達機構に限らず、加圧ロールに設けられたプーリ及びプーリに掛け渡された伝動ベルトを用いて、駆動部の駆動力を伝達するようにしてもよい。
なお、画像形成部50は、必ずしも二次転写部54を必要とせず、一次転写部51Y〜51Kのみによって媒体へのトナー像の転写がなされてもよい。また、一次転写部は必ずしもカラー画像を形成せずともよく、一次転写部51Kのみを用いてモノクロの画像が形成されるようにしてもよい。
以上の実施形態は、次のように変形可能である。
実施形態において発熱部560は、無端ベルト561、押し当て部材562、発熱体563、及び回転ロール564から構成されていたが、これに代えて次のようにしてもよい。変形例における発熱部は、発熱ロールと、発熱体とで構成される。発熱ロールは、媒体200(図5)の搬送方向Tに交差する方向の幅より大きい寸法の幅を有する円筒状の部材である。発熱体は、実施形態と同様の構成をとり、発熱ロールの円筒内に組み込まれることで、発熱ロールを加熱する。このようにしても、実施形態と同様の効果を奏する。
また、加圧ロールを回転させるための機構は、実施形態におけるギアを用いた伝達機構に限らず、加圧ロールに設けられたプーリ及びプーリに掛け渡された伝動ベルトを用いて、駆動部の駆動力を伝達するようにしてもよい。
なお、画像形成部50は、必ずしも二次転写部54を必要とせず、一次転写部51Y〜51Kのみによって媒体へのトナー像の転写がなされてもよい。また、一次転写部は必ずしもカラー画像を形成せずともよく、一次転写部51Kのみを用いてモノクロの画像が形成されるようにしてもよい。
10…制御部、20…通信部、30…操作部、40…記憶部、50…画像形成部、51Y,51M,51C,51K…一次転写部、511Y,511M,511C,511K…現像装置、52…露光部、53…中間転写部、54…二次転写部、55…搬送ロール、56…定着部、100…画像形成装置、200…媒体、560…発熱部、561…無端ベルト、562…押し当て部材、563…発熱体、564…回転ロール、565…加圧部、566…ケース、567…回転軸、568〜572…ギア、573…加圧ロール、574…回転中心、A,B,r,R…方向、F…摩擦力、NP…圧接部、OP…開口部、T…搬送方向、WF…加圧力
Claims (2)
- 発熱する発熱部と、
回転可能なロール部材であって、或る点を中心にして円運動を行うことにより、前記発熱部に押し付けられた状態と前記発熱部から離間させられた状態とのうちいずれかの状態になるロール部材と、
前記ロール部材を回転駆動する駆動手段であって、前記ロール部材が前記発熱部に押し付けられた状態においては、前記ロール部材と前記発熱部との間に挟まれた、トナー像転写後の媒体を搬送するよう、前記ロール部材を回転させる駆動手段とを備え、
前記ロール部材が前記発熱部に押し付けられた状態で前記駆動手段によって回転駆動させられているときに、前記ロール部材が前記媒体から受ける摩擦力を表すベクトルの始点側の延長線上に、前記円運動の中心となる前記或る点がある
ことを特徴とする定着装置。 - 感光層を有し、軸を中心に回転する感光体と、
前記感光層を帯電させる帯電部と、
画像データに応じた光を照射することにより、前記帯電した感光層を露光し、潜像を形成する露光部と、
前記形成された潜像をトナーで現像し、トナー像を形成する現像部と、
前記形成されたトナー像を前記感光体から媒体に転写する転写部と、
前記媒体に転写されたトナー像を当該媒体に定着させる請求項1に記載の定着装置と
を備える画像形成装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011068606A JP2012203246A (ja) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | 定着装置及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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