JP2018151580A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第1実施形態に係る定着装置及び画像形成装置の一例について説明する。
図1には、第1実施形態の画像形成装置10が示されている。画像形成装置10は、一例として、搬送部12と、画像形成部14と、操作パネル16と、制御部18と、定着装置20とを有する。搬送部12は、メディアMを定着装置20に向けて搬送する。画像形成部14は、搬送部12によって搬送されるメディアM上にトナーTを用いてトナー像Gを形成する。定着装置20は、詳細は後述するが、画像形成部14で形成されたトナー像GをメディアMに定着する。制御部18は、詳細は後述するが、画像形成装置10の各部の動作を制御する。
操作パネル16は、情報設定手段の一例として、タッチパネルで構成されている。操作パネル16では、画像形成装置10に関する各種情報やユーザが選択する選択ボタンなどが表示されるように構成されている。また、操作パネル16では、画像形成装置10によって形成されるトナー像G(画像)の光沢度、メディアMの種類、画像形成のプロセススピード(単位時間当りの画像形成枚数に相当)が設定可能とされている。光沢度とは、JIS規格のZ8741に記載される定義に準ずる。また、光沢度は、一例として、鏡面光沢計Model503(エリクセン社製)を用いて、光を60度入射、60度受光の条件で測定して求められる。
次に、定着装置20及び制御部18について説明する。
筐体22は、耐熱性の樹脂材料で構成されており、Z方向を長手方向とする直方体状に形成されている。筐体22には、筐体22内にメディアMを進入させるための進入口22Aと、メディアMを筐体22から排出させるための排出口22Bとが形成されている。一例として、進入口22Aと排出口22Bとは、X方向に並んでいる。
透明ベルト24は、無端状とされている。また、透明ベルト24は、一例として、Z方向を軸方向とする3本のガイドロール25及び透明ロール32に巻き掛けられている。そして、透明ベルト24は、ガイドロール25が図示しないギヤ及びモータにより回転駆動されることで回転(周回移動)するようになっている。透明ベルト24では、加圧ロール34により加圧される後述するニップ部Nを、後述する光源26からのレーザ光Bmが透過するようになっている。
光源26は、透明ベルト24の内側に配置され、図示しないブラケットにより筐体22に固定されている。また、光源26は、一例として、Z方向に並び−Y側に向けてレーザ光Bmを出射する図示しない複数のレーザアレイと、該レーザアレイから出射されたレーザ光Bmを平行光とする図示しないコリメートレンズとを有する。レーザ光Bmは、光の一例である。そして、光源26は、レーザ光Bmを後述する集光レンズ28に入射させるようになっている。集光レンズ28によって集光されたレーザ光Bmは、後述する透明ロール32及び透明ベルト24を通して、トナー像Gに照射されるようになっている。
集光レンズ28は、レーザ光Bmの光軸上で光源26と後述する透明ロール32との間に配置されている。また、集光レンズ28は、光源26から照射されたレーザ光Bmを後述するニップ部Nに集光させる平凸レンズで構成されている。
透明ロール32は、透明ベルト24の内側でかつメディアMが搬送される搬送経路AのY側に、Z方向を軸方向として回転可能に設けられている。また、透明ロール32は、透明ベルト24のレーザ光Bmの照射位置の内周面と接触している。さらに、透明ロール32は、光源26からのレーザ光Bmを透過すると共に後述するニップ部Nに向けて集光する光学部材であり、一例として、円柱状(中実)のロッドレンズであるガラスロールで構成されている。レーザ光Bmの光軸は、透明ロール32をZ方向に見たときの透明ロール32の中心を通っている。
加圧ロール34は、一例として、ステンレス鋼製で円柱状に形成された本体部34Aと、本体部34Aの両端部から軸方向の外側へ突出され本体部34Aよりも小径とされた円柱状の軸部34Bとを有する。また、加圧ロール34は、メディアMが搬送される搬送経路Aの−Y側に、Z方向を軸方向として回転可能に設けられている。さらに、加圧ロール34は、透明ベルト24との間に予め決められた加圧力が作用するように配置されている。言い換えると、加圧ロール34は、トナー像Gが形成されたメディアMを、後述する照射位置B(図3(A)参照)において透明ベルト24と共に挟んで加圧し、−X側に搬送するようになっている。
図3(A)に示す移動部36は、メディアM(搬送経路A)に対する透明ベルト24側とは反対側に配置されている。また、移動部36は、移動部材の一例としての押当ロール38と、押当ロール38を回転可能に支持する支持部44と、支持部44をY方向に案内する案内部42と、支持部44をY方向に移動させる駆動部46とを有する。そして、移動部36は、後述する基準状態において透明ベルト24に対して押当ロール38を移動させることで、後述する照射位置Bに対する下流側でメディアMが透明ベルト24に接触する範囲を増すようになっている。
押当ロール38は、一例として、ステンレス鋼製で円柱状に形成された本体部38Aと、本体部38Aの両端部から軸方向の外側へ突出され本体部38Aよりも小径とされた円柱状の軸部38Bとを有する。また、押当ロール38は、後述する基準状態において、搬送経路Aの−Y側でかつメディアMの移動方向(搬送方向)における加圧ロール34よりも下流側に、Z方向を軸方向として回転(従動回転)可能に設けられている。
案内部42は、一例として、側板52と、一対のレール54とを有する。側板52は、透明ベルト24、透明ロール32、加圧ロール34及び押当ロール38に対するZ方向の両外側において、筐体22(図2参照)の底部からY側へX−Y面に沿って直立されている。側板52には、透明ロール32及び加圧ロール34を回転可能に支持する図示しないベアリングが設けられている。
支持部44は、一例として、被案内板56と、支持板58と、ベアリング62とを有する。被案内板56は、矩形状に形成されており、Y方向を厚さ方向、X方向を長手方向として一対のレール54の間に配置されている。また、被案内板56のX方向の両端部は、一対のレール54の内側面と接触している。これにより、被案内板56が一対のレール54に沿ってY方向に案内されるようになっている。
駆動部46は、一例として、カム部材64と、モータ66とを有する。カム部材64は、Z方向を厚さ方向とする楕円板状のカム本体64Aと、カム本体64AからZ方向に突出された軸部64Bとを有する。軸部64Bは、側板52に設けられた図示しないベアリングによって、Z方向を軸方向として回転可能に支持されている。カム部材64の外周面64Cの一部は、被案内板56の−Y側の面と接触している。これにより、カム部材64の長軸方向がX方向に沿った配置状態では、押当ロール38が第1位置に配置され、カム部材64の長軸方向がY方向に沿った配置状態では、押当ロール38が第2位置に配置されるようになっている。軸部64Bには、図示しないギヤを介してモータ66が接続されている。
図1に示す制御部18は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、記憶部、通信回線I/F(Interface)部及びバスを含んで構成されている。
図4(A)に示すように、横軸を時間(トナーTを加熱した後の経過時間)、縦軸を温度(トナーTの温度)としてグラフを描くと、時間の経過に伴ってトナーTの温度が低下することが分かる。また、図4(B)に示すように、横軸を透明ベルト24(図2参照)からメディアMを剥離したときのトナー像Gの剥離温度、縦軸をトナー像Gの光沢度としてグラフを描くと、剥離温度の低下に伴って光沢度が高くなることが分かる。つまり、図2に示す定着装置20におけるメディアMへのトナー像Gの定着では、既述の経路長L(図3(B)参照)を長くすることで冷却時間が長くなるほど、得られたトナー像G(画像)の光沢度が高くなる。
光源26(図2参照)の位置を変更することで照射位置Bを変更して、照射位置Bから離脱位置C(図3(A)参照)までの経路長Lを変更する構成を定着装置20(図2参照)に対する比較例の定着装置とする。なお、比較例の定着装置の図示は省略する。この比較例の定着装置では、光源26の位置を変更することにより、透明ベルト24へのレーザ光Bmの入射角が変わるために、光源26の位置を変更しない場合に比べて、トナー像Gに照射される光エネルギーが低下する可能性がある。このため、トナー像Gの溶融が不足して、定着後のトナー像G(画像)の光沢度が低くなる可能性がある。
次に、第1実施形態の作用について説明する。
次に、第2実施形態に係る定着装置及び画像形成装置の一例について説明する。なお、前述した第1実施形態と基本的に同一の部材及び部位には、前記第1実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
筐体72は、耐熱性の樹脂材料で構成されており、Z方向を長手方向とする直方体状に形成されている。筐体72には、筐体72内にメディアMを進入させるための進入口72Aと、メディアMを筐体72から排出させるための排出口72Bとが形成されている。一例として、進入口72Aと排出口72Bとは、X方向に並んでいる。透明ベルト24は、一例として、Z方向を軸方向とする4本の支持ロール73と、後述するレンズパッド78とに巻き掛けられている。
光源74及びコリメートレンズ76は、透明ベルト24の内側に配置され、図示しないブラケットにより筐体72に固定されている。また、光源74は、一例として、Z方向に並び−Y側に向けてレーザ光Bmを出射する図示しない複数のレーザアレイを有する。そして、光源74は、レーザ光Bmをコリメートレンズ76に入射させるようになっている。コリメートレンズ76によって平行光とされたレーザ光Bmは、後述するレンズパッド78及び透明ベルト24を通して、トナー像Gに照射されるようになっている。
レンズパッド78は、透明ベルト24の内側でかつメディアMが搬送される搬送経路AのY側に、Z方向を長手方向として配置され、図示しないブラケットを用いて筐体72に固定されている。また、レンズパッド78は、Y側に入射面78Aが形成され、−Y側に出射面78Bが形成された透明な部材で構成されている。入射面78Aは、Z方向から見た場合にY側に凸となる曲面で構成されており、レーザ光Bmが入射される。出射面78Bは、Z方向から見た場合に−Y側に凸となる曲面で構成されている。また、出射面78Bは、透明ベルト24の内周面と接触しており、レーザ光Bmが出射される。
図9に示す移動部82は、メディアM(搬送経路A)に対する透明ベルト24側とは反対側に配置されている。また、移動部82は、変更部材の一例としての加圧ロール79と、側板84と、加圧ロール79を支持すると共に側板84に対して円弧状に移動可能とされた支持部86と、支持部86を移動させる駆動部88とを有する。そして、移動部82は、基準状態において透明ベルト24に対して加圧ロール79を移動させることで、照射位置Bに対する下流側でメディアMが透明ベルト24に接触する範囲を変更するようになっている。
加圧ロール79は、一例として、加圧ロール34(図2参照)と同様の構成とされており、本体部34Aと軸部34Bとを有する。また、加圧ロール79は、照射位置Bにおいて透明ベルト24と共にメディアMを挟み、照射位置Bに対してメディアMの移動方向における上流側又は下流側に移動されることにより、照射位置Bに対する下流側でメディアMが透明ベルト24に接触する範囲を変更するようになっている。
側板84は、透明ベルト24、レンズパッド78及び加圧ロール79よりもZ方向の両外側において、筐体72(図8参照)の底部からY側へX−Y面に沿って直立されている。側板84のレンズパッド78とZ方向に並ぶ部位には、Z方向から見た場合に円形とされ側板84をZ方向に貫通する図示しない取付孔が形成されている。この取付孔には、Z方向を軸方向とする図示しないベアリングが嵌め込まれている。
支持部86は、一例として、軸部材92と、支持板94と、ベアリング96とを有する。軸部材92は、Z方向を軸方向とする円柱状に形成されている。また、軸部材92の一端部は、側板84に取付けられた図示しないベアリングに挿入され、回転可能に支持されている。さらに、軸部材92には、図示しないギアが取付けられている。
駆動部88は、一例として、モータ89を有する。モータ89は、制御部18により駆動制御されており、制御部18からの指示によって、軸部材92の図示しないギアを回転させるように構成されている。つまり、モータ89が軸部材92を回転させることにより、加圧ロール79が移動軌跡Kに沿って移動するようになっている。
図10に示すように、ニップ部NをZ方向から見た場合に、照射位置Bを基準として加圧ロール79のX側の幅が−X側の幅よりも広い状態のときの加圧ロール79の位置を、第1位置と称する。また、照射位置Bを基準として加圧ロールのX側の幅と−X側の幅とがほぼ等しい状態のときの加圧ロール79の位置を、第2位置と称する。さらに、照射位置Bを基準として加圧ロールの−X側の幅がX側の幅よりも広い状態のときの加圧ロール79の位置を、第3位置と称する。
第2実施形態における制御部18(図9参照)では、一例として、加圧ロール79の第2位置が標準位置として設定されている。また、制御部18では、メディアMの種類及びメディアMの移動速度が変更されても、加圧ロール79を標準位置のままとするように設定されている。さらに、制御部18では、トナー像Gを高光沢度とする情報を取得した場合に、加圧ロール79の位置を第2位置から第3位置に変更させる制御を行う設定とされている。加えて、制御部18では、トナー像Gを低光沢度とする情報を取得した場合に、加圧ロール79の位置を第2位置から第1位置に変更させる制御を行う設定とされている。
次に、第2実施形態の作用について説明する。
次に、第3実施形態に係る定着装置及び画像形成装置の一例について説明する。なお、前述した第1、第2実施形態と基本的に同一の部材及び部位には、前記第1、第2実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
筐体102は、耐熱性の樹脂材料で構成されており、Z方向を長手方向とする直方体状に形成されている。筐体102には、筐体102内にメディアMを進入させるための進入口102Aと、メディアMを筐体102から排出させるための排出口102Bとが形成されている。一例として、進入口102Aと排出口102Bとは、X方向に並んでいる。また、筐体102内には、光源26及び集光レンズ28が固定されている。なお、本実施形態では、一例として、光源26の長手方向がZ方向、レーザ光Bmがトナー像Gに照射される方向がY方向、Z方向及びY方向と直交しメディアMが搬送される方向がX方向とされている。メディアMは、一例として、X側から−X側へ搬送される。
ガラスロール104は、メディアMが搬送される搬送経路AのY側でかつ集光レンズ28の−Y側に、Z方向を軸方向として回転可能に設けられている。また、ガラスロール104は、図示しないモータにより回転駆動される。さらに、ガラスロール104は、光源26から出射され集光レンズ28により集光されたレーザ光Bmを透過すると共に、後述するニップ部Nに向けて集光する光学部材とされている。ガラスロール104の外周面には、一例として、弾性層及び離型層を含みレーザ光Bmを透過する被覆層105が形成されている。なお、以後の説明では、被覆層105もガラスロール104に含めて説明する。
加圧パッド106は、搬送経路Aに対する−Y側でガラスロール104とY方向に並んで配置されている。また、加圧パッド106は、Z方向を長手方向とする部材であり、図示しないバネを用いてガラスロール104側に向けて付勢されている。なお、メディアMの移動方向における加圧パッド106に対する−X側には、押当ロール38がZ方向を軸方向として回転可能に配置されている。
加圧ベルト108は、一例として、ポリイミド性で無端状に形成されている。また、加圧ベルト108は、加圧パッド106、押当ロール38、後述する支持ロール112及び付勢ロール114に巻き掛けられている。そして、加圧ベルト108は、加圧パッド106によってガラスロール104に向けて付勢(加圧)されることにより、ガラスロール104と共にメディアMを加圧するニップ部Nを形成している。なお、加圧ベルト108は、ガラスロール104の回転に従動して周回移動するようになっている。
支持ロール112は、加圧パッド106に対する−Y側にZ方向を軸方向として回転可能に設けられている。付勢ロール114は、押当ロール38に対する−Y側でかつ支持ロール112に対する−X側にZ方向を軸方向として回転可能に設けられている。また、付勢ロール114は、図示しないバネにより加圧ベルト108を外側に向けて付勢することで、加圧ベルト108に張力を付与している。なお、付勢ロール114は、一例として、押当ロール38が移動するのに伴って、Y方向に位置が変更されるようになっている。
移動部116は、メディアM(搬送経路A)に対するガラスロール104側とは反対側に配置されている。また、移動部116は、一例として、押当ロール38と、側板122と、ストッパ124とを有する構成とされている。そして、移動部116は、基準状態において、押当ロール38がガラスロール104に対して移動されることで、照射位置Bに対する下流側でメディアMがガラスロール104に接触する範囲を増すようになっている。
側板122は、ガラスロール104、加圧パッド106及び加圧ベルト108よりもZ方向の両外側において、筐体102の底部からY側へX−Y面に沿って直立されている。なお、図11では、側板122の一部を示している。側板122の押当ロール38とZ方向に並ぶ部位には、側板122をZ方向に貫通する案内孔126が形成されている。
図12(A)に示すように、押当ロール38が加圧パッド106よりも−Y側に配置されるときの位置を第1位置と称する。また、図12(B)に示すように、押当ロール38がガラスロール104のY方向の下部とX方向に並ぶ位置を第2位置と称する。さらに、図12(C)に示すように、押当ロール38がガラスロール104のY方向の中央部とX方向に並ぶ位置を第3位置と称する。ここで、レーザ光Bmの照射位置からメディアMの離脱位置までの経路長は、押当ロール38の位置が第1位置、第2位置、第3位置と変更されるのに従って長くなっている。
次に、第3実施形態の作用について説明する。
図13(A)、(B)、(C)に示すように、第3実施形態の定着装置100(図12参照)において、支持ロール112及び付勢ロール114(図12参照)を除き、加圧パッド106(図12参照)を加圧ロール34に置き換えた定着装置130を用いてもよい。
図14に示すように、第1実施形態の定着装置20(図2参照)において、加圧ロール34(図2参照)を除き、加圧パッド106、加圧ベルト108、支持ロール112及び付勢ロール114を設けた定着装置140を用いてもよい。
図15に示すように、第2変形例の定着装置140(図14参照)において、加圧パッド106、押当ロール38、支持ロール112及び付勢ロール114(図14参照)を除き、加圧パッド132を設けた定着装置150を用いてもよい。加圧パッド132は、一例として、Z方向に長い部材であり、加圧ベルト108の内周面に接触する接触部132Aと、接触部132Aを支持する板状部132Bとを有する。板状部132Bは、図示しないバネによりガラスロール104側に向けて付勢されている。また、板状部132BのZ方向の両端部には、図示しない円柱状の軸部が形成されている。この軸部は、図示しない側板の案内溝によって円弧状に移動可能とされている。このように、加圧ベルト108と加圧パッド132とを用いた構成において、ニップ部Nの幅をほとんど変えずに、照射位置から離脱位置までの経路長を手動で変えてもよい。
透明ベルト24、加圧ベルト108の内周面にオイルを塗布してもよい。光源26は、透明ベルト24の外側に設けられていてもよい。
14 画像形成部(形成手段の一例)
18 制御部(制御手段の一例)
20 定着装置
22 筐体(装置本体の一例)
24 透明ベルト(透過部材の一例)
26 光源
32 透明ロール(接触部材の一例)
34 加圧ロール(加圧部材の一例)
36 移動部(移動手段の一例)
38 押当ロール(移動部材の一例)
70 定着装置
72 筐体(装置本体の一例)
74 光源
78 レンズパッド(接触部材の一例)
79 加圧ロール(変更部材の一例)
82 移動部(移動手段の一例)
100 定着装置
102 筐体(装置本体の一例)
104 ガラスロール(透過部材、透明な円柱状の部材の一例)
106 加圧パッド(加圧部材の一例)
108 加圧ベルト(ベルトの一例)
116 移動部(移動手段の一例)
130 定着装置
140 定着装置
150 定着装置
B 照射位置
C 離脱位置
Claims (7)
- 装置本体に固定された光源と、
回転しながら記録媒体上の現像剤像と接触し、前記光源からの光を現像剤像に向けて透過する透過部材と、
記録媒体に対する前記透過部材側とは反対側に配置され、前記透過部材に対して移動されると、記録媒体上の現像剤像に光が照射される照射位置に対する下流側で記録媒体が前記透過部材に接触する範囲を増す移動手段と、
を有する定着装置。 - 前記照射位置において前記透過部材と共に記録媒体を挟んで加圧する加圧部材が設けられ、
前記移動手段は、記録媒体の移動方向における前記加圧部材よりも下流側に配置され、前記透過部材に対して相対移動される移動部材を有する請求項1に記載の定着装置。 - 前記透過部材は、無端状の透明ベルトであり、
前記透明ベルトの内側には、光を透過すると共に前記透明ベルトの光の照射位置の内周面に接触する接触部材が設けられ、
前記移動部材は、前記接触部材と共に前記透明ベルト及び記録媒体を挟む請求項2に記載の定着装置。 - 前記透過部材は、透明な円柱状の部材で構成されている請求項2に記載の定着装置。
- 前記加圧部材及び前記移動部材に巻き掛けられた無端状のベルトを有する請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の定着装置。
- 前記移動手段は、前記照射位置において前記透過部材と共に記録媒体を挟み、前記照射位置に対して記録媒体の移動方向における上流側又は下流側に移動されることにより、前記照射位置に対する下流側で記録媒体が前記透過部材に接触する範囲を変更する変更部材を有する請求項1に記載の定着装置。
- 記録媒体上に現像剤像を形成する形成手段と、
前記形成手段で形成された現像剤像を記録媒体に定着する請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の定着装置と、
定着後の現像剤像の光沢度を低くする場合又は記録媒体の移動速度が遅くなる場合よりも、前記照射位置に対する下流側で記録媒体が前記透過部材に接触する範囲が広くなるように、前記移動手段の移動を制御する制御手段と、
を有する画像形成装置。
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