JP2013164451A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御手段たる制御部200は、加圧部材としての加圧ローラ122が回転中であって、定着部材としての定着ベルト121と加圧ローラ122との間の加圧力が、定着ベルト121が加圧ローラ122とともに回転する加圧力以上であるときに出力する信号(Low信号)を位置検知センサ180が出力しているとき、加熱源としてのハロゲンヒータ123へ所定以上の電力を通電して、定着ベルト121を加熱する。
【選択図】図12
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体の一構成例を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、タンデム方式のカラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央部に、複数の色画像を形成する作像部(図示の例では4つの作像部)からなる画像ステーションが設けられている。複数の作像部は、無端ベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト(以下「転写ベルト」という。)11の展張方向に沿って並置され、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。
画像形成装置1000において作像動作が開始されると、各作像部における各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkが図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkの表面が帯電装置30Y、30C、30M、30Bkによって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkの表面には、光書込装置8からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkの表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bk上に形成された静電潜像に、各現像装置40Y、40C、40M、40Bkによってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
図2は、本実施形態に係る定着装置100の一構成例を示す概略構成図である。図2において、定着装置100は、回転可能な加熱回転体からなる定着部材としての定着ベルト121と、定着ベルト121に対向して回転可能に設けられた対向回転体からなる加圧部材としての加圧ローラ122と、定着ベルト121を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ123とを備えている。更に、定着装置100は、定着ベルト121を介して対向する加圧ローラ122とニップ部Nを形成するニップ形成部材124と、ニップ形成部材124を支持する支持部材としてのステー125と、ハロゲンヒータ123から放射される光を定着ベルト121へ反射する反射部材126とを備えている。また、定着装置100は、定着ベルト121の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ127と、定着ベルト121から用紙を分離する記録媒体分離手段としての分離部材128と、加圧ローラ122を定着ベルト121へ加圧する図示しない加圧手段等を備えている。
具体的には、ハロゲンヒータ123によって定着ベルト121をニップ部N以外の箇所において直接加熱できるようにしている(直接加熱方式)。本実施形態では、ハロゲンヒータ123と定着ベルト121の図2の左側の部分の間に何も介在させないようにし、その部分においてハロゲンヒータ123からの輻射熱を定着ベルト121に直接与えるようにしている。
画像形成装置1000の本体の電源スイッチが投入されると、ハロゲンヒータ123に電力が供給されると共に、加圧ローラ122が図2中の時計回りに回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト121は、加圧ローラ122との摩擦力によって、図2中の反時計回りに従動回転する。
その後、上述の画像形成工程により未定着のトナー画像Tが担持された用紙Pが、不図示のガイド板に案内されながら図2の矢印A1方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト121及び加圧ローラ122のニップ部Nに送入される。そして、ハロゲンヒータ123によって加熱された定着ベルト121による熱と、定着ベルト121と加圧ローラ122との間の加圧力とによって、用紙Pの表面にトナー画像Tが定着される。
トナー画像Tが定着された用紙Pは、ニップ部Nから図2中の矢印A2方向に搬出される。このとき、用紙Pの先端が分離部材128の先端に接触することにより、用紙Pが定着ベルト121から分離される。その後、分離された用紙Pは、上述のように、排紙ローラによって機外に排出され、排紙トレイにストックされる。
図7は、圧力可変加圧機構160を、定着ベルト121と加圧ローラ122ともに示す概略構成図である。
図7に示すように、圧力可変加圧機構160は、加圧レバー161、付勢手段としてのスプリング162、カム部材としての加圧カム164などを備えている。加圧レバー161の一端(図中上端)が、図中矢印X方向に移動可能に装置の側板に支持されており、加圧レバー161の一端には、スプリング162が取り付けられている。加圧レバー161の他端には、加圧カム164が当接するカム当接部材168が固定されている。加圧レバー161の中央部よりも他端側が、加圧ローラ122の軸122dを受ける軸受163に当接している。軸受163は、定着ベルト121に対して接離する方向に移動可能に定着装置100に設けられている。また、圧力可変加圧機構160には、加圧ローラ122の位置を検知する位置検知センサ180が設けられている。位置検知センサ180は、加圧カム164の回転軸に固定されたエンコーダ181と、フォトセンサ182とを有している。
図8に示すように、加圧カム164は、加圧ローラ122を完全脱圧位置と、軽加圧位置と、完全加圧位置の3つの位置を取らせることができるようになっている。加圧カム164の加圧ローラ122を完全脱圧位置に取らせる箇所と、軽加圧位置を取らせる箇所と、完全加圧位置を取らせる箇所とは、それぞれ加圧カム164の回転中心からの距離が異なっており、回転中心からの距離は、完全脱圧位置<軽加圧位置<完全加圧位置となっている。
図9(a)に示すように、加圧ローラ122が完全脱圧位置にあるとき、定着ベルト121と加圧ローラ122との間の加圧力が0となって、完全脱圧状態となっている。カム駆動部167(図11参照)を駆動して、加圧カム164を図中反時計回りに回転させていくと、加圧カム164が、カム当接部材168を定着ベルト121側へ押していく。すると、加圧レバー161の他端(図中下端)が、定着ベルト121側へ移動し、一端(図中上端)が、定着ベルト121から離間する方向へと移動する。これにより、スプリング162が延びて、加圧レバー161を定着ベルト121側に付勢する付勢力が生じる。これにより、加圧レバー161はスプリング162の付勢力と加圧カム164とにより、加圧ローラ122を定着ベルト121側へ押し、加圧ローラ122が定着ベルト121側へと移動する。そして、図9(b)に示すように、加圧ローラ122が軽加圧位置に到達すると、加圧ローラ122は、定着ベルト121と軽加圧状態で当接する。さらに、加圧カム164を反時計回りに回転させていくと、さらに加圧ローラ122は、定着ベルト121側へ移動し、加圧力が増加していく。そして、図9(c)に示すように、加圧ローラ122が完全加圧位置に到達すると、定着ベルト121と加圧ローラ122との間の加圧力が、定着時の加圧力になり、完全加圧状態となる。
図10からわかるように、加圧ローラ122を回転駆動させながら、完全脱圧状態から加圧力を上げていくと、軽加圧状態を超えたあたりで定着ベルト121と加圧ローラとの動摩擦力が、定着ベルト121と摺動シート130との静止摩擦力を上回る。これにより、定着ベルト121が加圧ローラ122とともに回転する。定着ベルト121が加圧ローラ122とともに回転すると、定着ベルト121と加圧ローラ122との間に静止摩擦力が働き、定着ベルト121と摺動シート130には動摩擦力が働く。
制御手段としての制御部200は、コントローラ部200aとエンジン制御部200bとを備えている。
図12は、電源ON時から定着動作までのタイミングチャートである。
図に示すように、ウォームアップ動作開始から1〜2sec後に、加圧ローラ駆動部129、カム駆動部167の回転動作を開始する。このとき、エンジン制御部200bから加圧ローラ駆動部129に回転開始信号を送信してから、実際に加圧ローラ122が回転するまで500msec程度の遅延が生じる。これは、加圧ローラ駆動部129の駆動モータの立ち上がりや、ギアにおけるバックラッシュのためである。同様に、エンジン制御部200bからカム駆動部167に回転開始信号を送信してから、加圧カム164が回転するまでも500msec程度の遅延が生じる。
上述したように、加圧ローラ駆動部129に回転開始信号を送信してから、実際に加圧ローラ122が回転するまで500msec程度の遅延が生じる。よって、500msec経過(S1のYES)し、かつ、フォトセンサ182の出力信号がLow信号であることを検知(S2のYES)したら、ハロゲンヒータ123に電力を供給して、ハロゲンヒータ123を点灯させる(S3)。これにより、加圧ローラ122が回転中であって、定着ベルト121と加圧ローラ122との間の加圧力が、定着ベルト121が加圧ローラ122とともに回転する加圧力以上であるときのみ、ハロゲンヒータ123へ電力を供給することができる。
(1)
回転可能に設けられた無端状の定着ベルト121などの定着部材と、回転可能に設けられ定着部材と当接して定着部材との間にニップ部を形成する加圧ローラ122などの加圧部材と、定着部材を加熱するハロゲンヒータ123などの加熱源と、定着部材と加圧部材との間に加圧力を付与するとともに、付与する加圧力が変更可能な圧力可変加圧機構160と、加圧部材を回転駆動させる加圧ローラ駆動部129などの駆動手段とを備えた定着装置100において、定着部材と加圧部材との間の加圧力を検知する加圧力検知手段(本実施形態では、位置検知センサ180とエンジン制御部200bとで構成)と、加圧部材が回転中であって、定着部材と加圧部材との間の加圧力が、定着部材が加圧部材とともに回転する加圧力以上であることを加圧力検知手段が検知しているときのみ、加熱源へ所定以上の電力を通電可能にする制御部200などの制御手段とを備える。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、定着部材を周方向で均一に加熱することができ、定着部材の幅方向中央部が、内側に凹むような塑性変形が生じるのを抑制することができる。
また、上記(1)に記載の態様の定着装置100であって、圧力可変加圧機構160は、少なくとも完全脱圧、軽加圧、完全加圧の3段階の加圧力を設定可能であり、加圧力は、完全脱圧<軽加圧<完全加圧である。
完全脱圧に設定可能であるので、未使用状態のときなどに加圧力を完全脱圧にすることができる。これにより、加圧部材に長期間加圧力がかかり続け、加圧部材がクリープ変形してしまうのを抑制することができ、加圧部材の耐久性を高めることができる。また、軽加圧にも設定することができるので、加圧部材の劣化を抑えつつ、完全加圧にすばやく設定を変更することもできる。
また、上記(2)に記載の態様の定着装置100において、完全脱圧は、紙詰まり発生時、主電源オフ時に設定され、軽加圧は、定着部材の温度を、定着動作時のよりも低い所定の温度に維持して待機する待機モード時、制御手段の加熱源の通電や駆動源の駆動を制御するエンジン制御部200bへの通電を停止するスリープモード時に設定され、完全加圧は、定着動作時および定着動作前に定着部材を所定の温度にまで加熱するウォームアップ動作時に設定される。
紙詰まり発生時に完全脱圧に設定することで、定着部材と加圧部材とに挟まれた用紙を容易に除去することができる。また、主電源オフ時にも完全脱圧に設定することで、長期間未使用状態ときの加圧部材のクリープ変形を抑制でき、加圧部材の耐久性の低下を抑えることができる。また、待機モードやスリープモードのときは、軽加圧に設定することで、加圧ローラ122のクリープ変形を抑制しつつ、定着動作時の完全加圧にすばやく復帰させることができる。
また、上記(1)乃至(3)いずれかに記載の態様の定着装置100であって、加圧力検知手段は、加圧力が、定着部材が加圧部材とともに回転する加圧力以上のときと、定着部材が加圧部材とともに回転する加圧力未満のときとで異なる出力信号を制御手段へ送信する。(本実施形態においては、定着部材が加圧部材とともに回転する加圧力以上のときは、Low信号を制御手段に送信し、定着部材が加圧部材とともに回転する加圧力未満のときは、High信号を送信する)これにより、定着部材と加圧部材との間の加圧力が、定着部材が加圧部材とともに回転する加圧力以上であることを検知することができる。
また、上記(1)乃至(4)いずれかの定着装置100であって、圧力可変加圧機構160は、定着部材に対して、加圧部材の位置を変更することで加圧力を変更する構成であって、加圧力検知手段は、加圧部材の位置に基づいて加圧力を検知する。
かかる構成を備えることで、実施形態のように、フォトセンサ182とエンコーダ181とで定着部材が加圧部材とともに回転する加圧力以上であるか否かを検知することができる。
また、上記(1)乃至(5)いずれかに記載の態様の定着装置100であって、制御手段は、駆動手段へ回転開始信号を送信してから所定時間経過後、かつ、加圧力検知手段による加圧力が所定であるときに、前記加熱源へ所定以上の電力を通電可能にする。
かかる構成とすることで、実施形態で説明したように、定着部材が停止状態で加熱源に所定以上の電力が供給されるのを防止することができる。
また、上記(1)乃至(5)いずれかに記載の態様の定着装置100であって、加圧部材の回転を検知する回転検知手段を備え、制御手段は、回転検知手段が、加圧部材の回転を検知し、かつ、加圧力検知手段による加圧力が所定であるときに、前記加熱源へ所定以上の電力を通電可能にする。
かかる構成とすることで、定着部材が停止状態で加熱源に所定以上の電力が供給されるのを防止することができる。
また、上記(1)乃至(7)いずれかに記載の態様の定着装置100であって、制御手段は、ウォームアップ開始から加圧力検知手段が、定着部材が前記加圧部材とともに回転する加圧力以上であることを検知するまで、加圧力検知手段が、定着部材が前記加圧部材とともに回転する加圧力以上であることを検知しているときに加熱源へ供給する電力よりも低い電力を、加熱源へ通電する。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、定着部材が加圧部材とともに回転する加圧力以上であることを検知したときに加熱源への電力供給を開始する場合に比べ、定着部材を所定の温度にまですばやく温度上昇させることができる。これによりウォームアップ時間を短縮することができる。また、定着部材が前記加圧部材とともに回転する加圧力以上であることを検知しているときに加熱源へ供給する電力よりも低い電力を、加熱源へ通電するので、定着部材の周方向の温度が著しく不均一になるのを抑制することができ、定着部材の幅方向中央部が、内側に凹状に塑性変形するのを抑制することができる。
また、上記(1)乃至(8)いずれかに記載の態様の定着装置100であって、定着部材は、ベルト部材であり、定着部材内部に配設され定着部材を介して加圧部材と当接することにより定着部材と加圧部材との間にニップ部を形成するニップ形成部材を設けた。
このように、定着部材をベルト部材にすることで、定着部材の加熱に必要なエネルギーを大幅に低減することができ、ウォームアップ時間の短縮化を図れることができる。
また、用紙などの記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段((本実施形態においては、画像ステーション、光書込装置8、転写装置71で構成)と、記録部材に形成された未定着トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、上記定着手段として、上記(1)乃至(9)いずれかに記載の定着装置100を用いた。
かかる構成を備えることで、定着部材の塑性変形を抑えることができ、良好な画像を得ることができる。
8:光書込装置
71:転写装置
100:定着装置
121:定着ベルト
122:加圧ローラ
123:ハロゲンヒータ
124:ニップ形成部材
125:ステー
126:反射部材
127:温度センサ
129:加圧ローラ駆動部
142:側板
151:操作部
160:圧力可変加圧機構
161:加圧レバー
162:スプリング
163:軸受
164:加圧カム
167:カム駆動部
168:カム当接部材
180:位置検知センサ
181:エンコーダ
182:フォトセンサ
200:制御部
200b:エンジン制御部
1000:画像形成装置
Claims (10)
- 回転可能に設けられた無端状の定着部材と、
回転可能に設けられ、前記定着部材と当接して前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着部材を加熱する加熱源と、
前記定着部材と前記加圧部材との間に加圧力を付与するとともに、付与する加圧力が変更可能な圧力可変加圧機構と、
前記加圧部材を回転駆動させる駆動手段とを備えた定着装置において、
前記定着部材と前記加圧部材との間の加圧力を検知する加圧力検知手段と、
前記加圧部材が回転中であって、前記定着部材と前記加圧部材との間の加圧力が、前記定着部材が前記加圧部材とともに回転する加圧力以上であることを前記加圧力検知手段が検知しているときのみ、前記加熱源へ所定以上の電力を通電可能にする制御手段と備えることを特徴とする定着装置。 - 請求項1の定着装置であって、
前記圧力可変加圧機構は、少なくとも完全脱圧、軽加圧、完全加圧の3段階の加圧力を設定可能であり、前記加圧力は、完全脱圧<軽加圧<完全加圧であることを特徴とする定着装置。 - 請求項2の定着装置であって、
前記完全脱圧は、紙詰まり発生時、主電源オフ時に設定され、
前記軽加圧は、定着部材の温度を、定着動作時のよりも低い所定の温度に維持して待機する待機モード時、前記制御手段の加熱源の通電や駆動源の駆動を制御するエンジン制御部への通電を停止するスリープモード時に設定され、
前記完全加圧は、定着動作時および前記定着動作前に上記定着部材を所定の温度にまで加熱するウォームアップ動作時に設定されることを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至3いずれかの定着装置であって、
前記加圧力検知手段は、前記加圧力が、前記定着部材が前記加圧部材とともに回転する加圧力以上のときと、前記定着部材が前記加圧部材とともに回転する加圧力未満のときとで異なる出力信号を前記制御手段へ送信することを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至4いずれかの定着装置であって、
前記圧力可変加圧機構は、前記定着ベルトに対して、前記加圧部材の位置を変更することで加圧力を変更する構成であって、
前記加圧力検知手段は、前記加圧部材の位置に基づいて前記加圧力を検知することを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至5いずれかの定着装置であって、
前記制御手段は、前記駆動手段へ回転開始信号を送信してから所定時間経過後、かつ加圧力検知手段による加圧力が所定であるときに、前記加熱源へ所定以上の電力を通電可能にすることを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至5いずれかの定着装置であって、
前記加圧部材の回転を検知する回転検知手段を備え、
前記制御手段は、前記回転検知手段が、前記加圧部材の回転を検知し、かつ、加圧力検知手段による加圧力が所定であるときに、前記加熱源へ所定以上の電力を通電可能にすることを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至7いずれかの定着装置であって、
前記制御手段は、ウォームアップ開始から前記加圧力検知手段が、前記定着部材が前記加圧部材とともに回転する加圧力以上であることを検知するまで、前記加圧力検知手段が、前記定着部材が前記加圧部材とともに回転する加圧力以上であることを検知しているときに前記加熱源へ供給する電力よりも低い電力を、加熱源へ通電するよう制御することを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至8いずれかの定着装置であって、
前記定着部材は、ベルト部材であり、
前記定着部材内部に配設され前記定着部材を介して前記加圧部材と当接することにより前記定着部材と前記加圧部材との間にニップ部を形成するニップ形成部材を設けたことを特徴とする定着装置。 - 記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、記録部材に形成された未定着トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
上記定着手段として、請求項1乃至9いずれかの定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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