JP2018159809A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus.
従来、定着装置としては、加熱部材と加圧部材とを圧接させ、加熱部材と加圧部材との間に形成されるニップ部に未定着トナー像を保持した記録媒体を通過させ、熱及び圧力により未定着トナー像を記録媒体上に定着するように構成したものがある。かかる定着装置において加圧部材の加熱部材に対する加圧力を調整可能とする技術としては、例えば、特許文献1及び2等に開示されたものが既に提案されている。
Conventionally, as a fixing device, a heating member and a pressure member are pressed against each other, a recording medium holding an unfixed toner image is passed through a nip portion formed between the heating member and the pressure member, and heat and pressure are passed. In some cases, an unfixed toner image is fixed on a recording medium. As a technique that makes it possible to adjust the pressure applied to the heating member of the pressure member in such a fixing device, for example, those disclosed in
特許文献1は、互いに対向する一対のローラと、前記ローラの一方を他方のローラに向かって押し付けて、前記一対のローラの間に形成された定着圧接部で記録媒体を加圧する加圧部材と、を備え、前記記録媒体に形成されたトナー像を定着させる定着装置であって、前記加圧部材は、一端が支軸により軸支された長尺状の加圧レバーと、前記加圧レバーの他端側を付勢することで、当該他端側と前記支軸との間の作用点で前記一方のローラを前記他方のローラに向かって付勢する長尺状の付勢部材と、を備え、前記付勢部材は、一端が固定され、前記加圧レバーには、前記付勢部材の他端を係止させて前記付勢部材による付勢力が作用して力点として機能する係止部が設けられ、前記係止部は、前記支軸から離隔した離隔位置と、該離隔位置よりも前記支軸に近接した近接位置と、の少なくとも2箇所に設けられ、前記支軸と前記離隔位置とを結ぶ線分と、前記離隔位置と前記付勢部材の一端とを結ぶ線分とが成す角度が90度以上であるように構成したものである。 Patent Document 1 discloses a pair of rollers facing each other, and a pressure member that presses one of the rollers toward the other roller and presses the recording medium at a fixing pressure contact portion formed between the pair of rollers. And a fixing device for fixing a toner image formed on the recording medium, wherein the pressing member includes a long pressing lever whose one end is supported by a supporting shaft, and the pressing lever. By energizing the other end side, an elongate energizing member that energizes the one roller toward the other roller at an operating point between the other end side and the support shaft, The urging member has one end fixed, and the pressure lever is engaged with the other end of the urging member, and the urging force of the urging member acts to act as a force point. And the locking portion is spaced apart from the support shaft, and the separated position. And a line segment connecting the support shaft and the separation position, and a line segment connecting the separation position and one end of the urging member. The angle formed by is configured to be 90 degrees or more.
特許文献2は、内部に加熱源を備えた加熱部材と、この加熱部材に圧接する加圧部材とを備え、前記加熱部材と加圧部材との間のニップ部を記録材が通過することにより記録材上のトナー像を記録材に定着させる定着装置において、前記加熱部材への圧接方向及び離間方向に移動可能に前記加圧部材を保持する保持部材と、前記加圧部材が加熱部材に圧接するように前記保持部材を付勢する付勢部材と、前記保持部材に係合し、前記加圧部材による加熱部材への加圧力を調整する加圧力調整手段とを備えるように構成したものである。
この発明の目的は、加圧力の調整を必要とする加圧部材が複数存在する場合に、単一の押圧機構で複数の加圧部材を異なる加圧力で押圧可能とすることにある。 An object of the present invention is to enable a plurality of pressing members to be pressed with different pressing forces by a single pressing mechanism when there are a plurality of pressing members that require adjustment of the pressing force.
請求項1に記載された発明は、加熱源により加熱されて回転する加熱部材と、
前記加熱部材に異なる位置で圧接されて回転する少なくとも第1及び第2加圧部材と、
前記第1加圧部材を前記加熱部材に対して接離する方向に移動自在に支持する第1支持部材と、
前記第2加圧部材を前記加熱部材に対して接離する方向に移動自在に支持する第2支持部材と、
前記第1加圧部材を前記加熱部材に圧接するよう付勢する第1付勢部材と、
前記第2加圧部材を前記加熱部材へ圧接するよう付勢する第2付勢部材と、
前記第1付勢部材を介して前記第1支持部材を付勢するとともに、前記第2付勢部材を介して前記第2支持部材を付勢するように配置され、前記加熱部材に対して接離する方向に移動自在に配置される第3支持部材と、
を備える定着装置である。
The invention described in claim 1 is a heating member that is heated and rotated by a heating source;
At least first and second pressure members rotating in pressure contact with the heating member at different positions;
A first support member that movably supports the first pressure member in a direction in which the first pressure member contacts and separates from the heating member;
A second support member that movably supports the second pressurizing member in a direction of coming into contact with and separating from the heating member;
A first urging member that urges the first pressure member to press against the heating member;
A second urging member that urges the second pressure member to press against the heating member;
The first support member is urged through the first urging member, and the second support member is urged through the second urging member, and is in contact with the heating member. A third support member that is movably disposed in a separating direction;
A fixing device.
請求項2に記載された発明は、前記第1乃至第3支持部材は、同一の支点を中心にして回転自在に支持され、前記支点から前記第1支持部材が前記第1付勢部材により付勢される力を受ける力点までの距離と、前記支点から前記第1支持部材が前記第1加圧部材を前記加熱部材に加圧力を及ぼす作用点までの距離との比は、前記支点から前記第2支持部材が前記第2付勢部材により付勢される力を受ける力点までの距離と、前記支点から前記第2支持部材が前記第2加圧部材を前記加熱部材に加圧力を及ぼす作用点までの距離との比より大きく設定されている請求項1に記載の定着装置である。 According to a second aspect of the present invention, the first to third support members are rotatably supported around the same fulcrum, and the first support member is biased by the first urging member from the fulcrum. The ratio of the distance from the fulcrum to the force point that receives the biased force and the distance from the fulcrum to the action point at which the first support member applies pressure to the heating member from the fulcrum The distance from the fulcrum to the force point at which the second support member receives the force urged by the second urging member, and the action that the second support member applies the second pressure member to the heating member from the fulcrum The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device is set to be larger than a ratio to a distance to a point.
請求項3に記載された発明は、前記第1及び第2支持部材は、前記支点から前記第1及び第2支持部材が前記第1及び第2付勢部材により付勢される力を受ける力点までの距離が、前記支点から前記第3支持部材を前記加熱部材に対して近接する方向に回転させる力を受ける力点までの距離より長く設定されている請求項2に記載の定着装置である。
According to a third aspect of the present invention, the first and second support members are force points at which the first and second support members receive a force urged by the first and second urging members from the fulcrum. 3. The fixing device according to
請求項4に記載された発明は、前記第1及び第2支持部材は、前記第1支持部材側に位置する異なる支点を中心にして回転自在に支持され、前記第1支持部材の支点は、前記第2支持部材の支点より当該第2支持部材と反対側に離間して配置されている請求項1に記載の定着装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, the first and second support members are rotatably supported around different fulcrums located on the first support member side, and the fulcrum of the first support member is The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device is spaced apart from a fulcrum of the second support member on a side opposite to the second support member.
請求項5に記載された発明は、前記第3支持部材は、前記第2支持部材と同一の支点を中心にして回転自在に支持されている請求項4に記載の定着装置である。
The invention described in
請求項6に記載された発明は、前記第1及び第2付勢部材は、前記第1及び第2支持部材の支点を中心にした接線方向に近接して配置されている請求項2乃至5のいずれかに記載の定着装置である。 According to a sixth aspect of the present invention, the first and second urging members are arranged close to each other in a tangential direction centering on a fulcrum of the first and second support members. The fixing device according to any one of the above.
請求項7に記載された発明は、前記第1付勢部材は、前記支点を中心にして配置されたトーションバネからなる請求項1乃至6のいずれかに記載の定着装置である。 The invention described in claim 7 is the fixing device according to any one of claims 1 to 6, wherein the first urging member includes a torsion spring disposed around the fulcrum.
請求項8に記載された発明は、記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部によって前記記録媒体に形成された画像を定着する定着手段と、
を備え、
前記定着手段として請求項1乃至7のいずれかに記載の定着装置を用いた画像形成装置である。
The invention described in claim 8 is an image forming unit that forms an image on a recording medium;
Fixing means for fixing an image formed on the recording medium by the image forming unit;
With
An image forming apparatus using the fixing device according to claim 1 as the fixing unit.
請求項1に記載された発明によれば、加圧力の調整を必要とする加圧部材が複数存在する場合に、単一の押圧機構で複数の加圧部材を異なる加圧力で押圧可能である。 According to the first aspect of the present invention, when there are a plurality of pressing members that require adjustment of the pressing force, the pressing members can be pressed with different pressing forces by a single pressing mechanism. .
請求項2に記載された発明によれば、第1加圧部材を第2加圧部材より大きな加圧力で加熱部材に押圧させることができる。 According to the second aspect of the present invention, the first pressing member can be pressed against the heating member with a larger pressing force than the second pressing member.
請求項3に記載された発明によれば、第3支持部材を回転させる手段の調整可能幅を広げることができる。 According to the invention described in claim 3, the adjustable width of the means for rotating the third support member can be increased.
請求項4に記載された発明によれば、第1加圧部材の加熱部材からの離間距離を大きくとることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the separation distance of the first pressure member from the heating member can be increased.
請求項5に記載された発明によれば、第3支持部材の支点を第2支持部材と異ならせた場合に比較して、構成を簡略化することができる。
According to the invention described in
請求項6に記載された発明によれば、第1及び第2付勢部材の付勢力を第1及び第2支持部材に効果的に伝えることができる。 According to the invention described in claim 6, the urging force of the first and second urging members can be effectively transmitted to the first and second support members.
請求項7に記載された発明によれば、構成の簡略化が可能となる。 According to the invention described in claim 7, the configuration can be simplified.
請求項8に記載された発明によれば、加圧力の調整を必要とする加圧部材が複数存在する場合に、単一の押圧機構で複数の加圧部材を異なる加圧力で押圧可能であり、定着装置の小型化を達成しつつ、定着性能の向上が可能となる。 According to the invention described in claim 8, when there are a plurality of pressurizing members that require adjustment of the pressurizing force, a plurality of pressurizing members can be pressed with different pressurizing forces by a single pressing mechanism. It is possible to improve the fixing performance while achieving downsizing of the fixing device.
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[実施の形態1]
図1及び図2は、実施の形態1に係る定着装置を適用した画像形成装置を示すものである。図1はその画像形成装置の全体の概要を示し、図2はその画像形成装置における要部(作像装置など)を拡大して示している。
[Embodiment 1]
1 and 2 show an image forming apparatus to which the fixing device according to the first embodiment is applied. FIG. 1 shows an outline of the whole image forming apparatus, and FIG.
<画像形成装置の全体の構成>
実施の形態1に係る画像形成装置1は、例えばカラープリンタとして構成されたものである。この画像形成装置1は、現像剤4を構成するトナーで現像されるトナー像を形成する画像形成部の一例としての複数の作像装置10と、各作像装置10で形成されたトナー像をそれぞれ保持して最終的に記録媒体の一例としての記録用紙5に二次転写する二次転写位置まで搬送する中間転写装置20と、中間転写装置20の二次転写位置に供給すべき所要の記録用紙5を収容して搬送する給紙装置30と、中間転写装置20で二次転写された記録用紙5上のトナー像を定着させる定着装置50等を備えている。なお、図中の1aは画像形成装置1の装置本体を示し、この装置本体1aはプレート等からなる支持構造部材や外装カバーなどで構成されている。また、図中の破線は、装置本体1a内において記録用紙5が搬送される主な搬送経路を示す。
<Overall Configuration of Image Forming Apparatus>
The image forming apparatus 1 according to the first embodiment is configured as a color printer, for example. The image forming apparatus 1 includes a plurality of
作像装置10は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色のトナー像をそれぞれ専用に形成する4つの作像装置10Y,10M,10C,10Kで構成されている。これらの4つの作像装置10(Y,M,C,K)は、装置本体1aの内部空間において傾斜した状態で1列に並べた状態となるよう配置されている。4つの作像装置10(Y,M,C,K)は、イエロー(Y)の作像装置10Yが鉛直方向に沿った上方に位置して相対的に高く、ブラック(K)の作像装置10Kが相対的に低くなる位置に存在している。
The
4つの作像装置10(Y,M,C,K)は、図1や図2に示されるように、像保持体の一例としての回転する感光体ドラム11を備えており、この感光体ドラム11の周囲に、次のようなトナー像形成手段の一例としての各装置が主に配置されている。主な装置とは、感光体ドラム11の像形成が可能な周面(像保持面)を所要の電位に帯電させる帯電装置12と、感光体ドラム11の帯電された周面に画像の情報(信号)に基づく光を照射して電位差のある(各色用の)静電潜像を形成する静電潜像形成手段の一例としての露光装置13と、その静電潜像を対応する色(Y,M,C,K)の現像剤4のトナーで現像してトナー像にする現像手段の一例としての現像装置14(Y,M,C,K)と、その各トナー像を中間転写装置20に転写する一次転写手段の一例としての一次転写装置15(Y,M,C,K)と、一次転写後における感光体ドラム11の像保持面に残留して付着するトナー等の付着物を取り除いて清掃するドラム清掃装置16(Y,M,C,K)等である。尚、図1中、感光体ドラム11や帯電装置12等を示す符号は、イエロー(Y)の作像装置10Yにのみ付して他の作像装置10(M,C,K)においては省略する。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the four image forming apparatuses 10 (Y, M, C, and K) include a rotating
感光体ドラム11は、接地処理される円筒状又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層(感光層)を有する像保持面を形成したものである。この感光体ドラム11は、図示しない駆動装置から動力が伝達されて矢印Aで示す方向に回転するよう支持されている。
The
帯電装置12は、感光体ドラム11に接触した状態で配置される接触型の帯電ロールで構成される。帯電装置12は、その表面を清掃する清掃ロール121を有している。帯電装置12には帯電用電圧が供給される。帯電用電圧としては、現像装置14が反転現像を行うものである場合、現像装置14から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される。
The charging
露光装置13は、感光体ドラム11の軸方向に沿って配列された複数の発光素子としてのLED(Light Emitting Diode)により感光体ドラム11に画像情報に応じた光を照射して静電潜像を形成するLEDプリントヘッドからなる。なお、露光装置13としては、画像情報に応じて構成されるレーザー光を感光体ドラム11の軸方向に沿って偏向走査するものを用いても良い。
The
現像装置14(Y,M,C,K)はいずれも、図2に示されるように、開口部と現像剤4の収容室が形成された筐体140の内部に、現像剤4を保持して感光体ドラム11と向き合う現像領域まで搬送する現像ロール141と、現像剤4を攪拌しながら現像ロール141を通過させるよう搬送する2つのスクリューオーガー等の攪拌搬送部材142,143と、現像ロール141に保持される現像剤の量(層厚)を規制する層厚規制部材144などを配置して構成したものである。この現像装置14には、現像ロール141と感光体ドラム11の間に現像バイアス電圧が図示しない電源装置から供給される。また、現像ロール141や攪拌搬送部材142,143は、図示しない駆動装置から動力が伝達されて所要の方向に回転する。さらに、4色の現像剤4(Y,M,C,K)としては、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。
As shown in FIG. 2, each of the developing devices 14 (Y, M, C, K) holds the developer 4 inside a
一次転写装置15(Y,M,C,K)は、感光体ドラム11の周囲に中間転写ベルト21を介して接触し回転するとともに一次転写用電圧が供給される一次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。一次転写用電圧としては、トナーの帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧が図示しない電源装置から供給される。
The primary transfer device 15 (Y, M, C, K) is in contact with the periphery of the
ドラム清掃装置16は、図2に示されるように、一部が開口する容器状の本体160と、一次転写後の感光体ドラム11の周面に所要の圧力で接触するように配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板161と、清掃板161で取り除いたトナー等の付着物を回収して図示しない回収システムに送り出すよう搬送するスクリューオーガー等の送出部材162等で構成されている。清掃板161としては、ゴム等の材料からなる板状の部材(例えばブレード)が使用される。
As shown in FIG. 2, the
中間転写装置20は、図1に示されるように、各作像装置10(Y,M,C,K)の上方の位置に存在するよう配置される。この中間転写装置20は、感光体ドラム11と一次転写装置15(一次転写ロール)の間となる一次転写位置を通過しながら矢印Bで示す方向に回転する中間転写ベルト21と、中間転写ベルト21をその内面から所望の状態に保持して回転自在に支持する複数のベルト支持ロール22〜25と、ベルト支持ロール22に支持されている中間転写ベルト21の外周面(像保持面)側に配置されて中間転写ベルト21上のトナー像を記録用紙5に二次転写させる二次転写手段の一例としての二次転写装置26と、二次転写装置26を通過した後に中間転写ベルト21の外周面に残留して付着するトナー、紙粉等の付着物を取り除いて清掃するベルト清掃装置27とで主に構成されている。
As shown in FIG. 1, the intermediate transfer device 20 is arranged to be present at a position above each image forming device 10 (Y, M, C, K). The intermediate transfer device 20 includes an
中間転写ベルト21としては、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂にカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。また、ベルト支持ロール22は二次転写の背面支持ロールとして構成され、ベルト支持ロール23は図示しない駆動装置によって回転駆動される駆動ロールとして構成され、ベルト支持ロール24は中間転写ベルト21の画像形成面を形成する面出しロールとして構成され、ベルト支持ロール25は中間転写ベルト21に張力を付与する張力付与ロールとして構成される。
As the
二次転写装置26は、図1に示されるように、中間転写装置20におけるベルト支持ロール22に支持されている中間転写ベルト21の外周面部分である二次転写位置において、中間転写ベルト21の周面に接触して回転するとともに二次転写用電圧が供給される二次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。また、二次転写ロール26又は中間転写装置20の支持ロール22には、トナーの帯電極性と逆極性又は同極性を示す直流の電圧が二次転写用電圧として図示しない電源装置から供給される。
As shown in FIG. 1, the
ベルト清掃装置27は、図1に示されるように、一部が開口する容器状の本体270と、二次転写後の中間転写ベルト21の周面に所要の圧力で接触するように配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板271と、清掃板271で取り除いたトナー等の付着物を回収して図示しない回収装置に送り出すよう搬送するスクリューオーガー等の送出部材272等で構成されている。清掃板271としては、ゴム等の材料からなる板状の部材(例えばブレード)が使用される。
As shown in FIG. 1, the
本実施の形態に係る定着装置50は、記録用紙5の導入口及び排出口が形成された図示しない筐体の内部に、矢印で示す方向に回転するとともに表面温度が所定の温度に保持されるよう加熱源によって加熱されるベルト形態又はロール形態の加熱用回転体(加熱部材)51と、この加熱用回転体51の軸方向にほぼ沿う状態で所定の圧力で接触して回転するベルト形態やロール形態の複数の加圧用回転体(加圧部材)52,53などを配置して構成されたものである。この定着装置50では、加熱用回転体51と加圧用回転体52,53が接触する接触部が所要の定着処理(加熱及び加圧)を行う定着処理部となる。なお、本実施の形態に係る定着装置50の構成については、後に詳述する。
The fixing
給紙装置30は、作像装置10(Y,M,C,K)の鉛直方向に沿った下方側の位置に存在するように配置される。この給紙装置30は、所望のサイズ、種類等の記録用紙5を積載した状態で収容する複数(又は単数)の用紙収容体31と、用紙収容体31から記録用紙5を1枚ずつ送り出す送出装置32とで主に構成される。用紙収容体31は、例えば、図示しないガイドレールによって装置本体1aの正面(使用者が操作時に向き合う側面)側に引き出すことができるように取り付けられている。この実施の形態では、図面に直交する方向の手前側の面が装置本体1aの正面となるよう設定されている。
The
記録用紙5としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ等に使用される普通紙やトレーシングペーパー等の薄紙、あるいはOHPシート等が挙げられる。定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録用紙5の表面もできるだけ平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等の坪量が相対的に大きい所謂厚紙なども好適に使用することができる。
Examples of the
給紙装置30と二次転写装置26との間には、図1に示されるように、給紙装置30から送り出される記録用紙5を二次転写位置まで搬送する単数又は複数の用紙搬送ロール対33や図示しない搬送ガイドで構成される給紙搬送路34が、装置本体1aの左側面に鉛直方向に沿って設けられている。給紙搬送路34において二次転写位置の直前の位置に配置される用紙搬送ロール対33は、例えば記録用紙5の搬送時期を調整するロール(レジストロール)として構成されている。また、二次転写装置26と定着装置50との間には、二次転写装置26から送り出される二次転写後の記録用紙5を定着装置50まで搬送するための用紙搬送路35が設けられている。さらに、装置本体1aに形成される用紙の排出口に近い部分には、定着装置50から出口ロール36により送り出される定着後の記録用紙5を画像形成装置本体1aの上部の第1用紙排出部37に排出するための第1用紙排出ロール対38を備えた第1排出搬送路39と、第1用紙排出部37の上方に位置する第2用紙排出部43に排出するための第2用紙排出ロール対44を備えた第2排出搬送路45とが設けられている。さらに、第2排出搬送路45には、第1切替ゲートG1により記録用紙5の排出方向が切り替えられ、装置本体1aの左側面の第3用紙排出部46に排出するための第3用紙排出ロール対47が設けられている。尚、第3用紙排出部46は、画像面を上にして排出する所謂フェイスアップトレイからなる。
As shown in FIG. 1, between the
定着装置50と第1用紙排出ロール対38との間には、用紙搬送路を切り替える第2切替ゲートG2を備えている。第1用紙排出ロール対38は、その回転方向が正転方向(排出方向)と逆転方向に切り替え可能に構成されている。記録用紙5の両面に画像を形成する場合には、片面に画像が形成された記録用紙5の後端が第2切替ゲートG2を通過した後、第1用紙排出ロール対38の回転方向を正転方向(排出方向)から逆転方向に切り替える。第1用紙排出ロール対38によって逆転方向に搬送される記録用紙5は、第2切替ゲートG2によって搬送経路が切り替えられ、装置本体1aの側面に沿って略鉛直方向に沿うように形成された両面用搬送経路48へと搬送される。両面用搬送経路48は、表裏を反転させた状態で記録用紙5を用紙搬送ロール対33へと搬送する用紙搬送ロール対49と図示しない搬送ガイド等を備えている。なお、符号49aは下方に位置する用紙収容体31や図示しない手差しトレイから給紙される記録用紙5を用紙搬送ロール対33へと搬送する用紙搬送ロール対を示している。
Between the fixing
図1中、符号145(Y,M,C,K)は、紙面に直交する方向に沿って配置され、対応する現像装置14(Y,M,C,K)に供給する少なくともトナーを含む現像剤を収容したトナーカートリッジをそれぞれ示している。この実施の形態では、トナーカートリッジ145(Y,M,C,K)にトナーとキャリアを混合した現像剤4が収容されている。また、符号70は、ユニット化されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各作像装置10Y,10M,10C,10Kを装置本体1aに対して着脱する際に案内する案内部材を示している。
In FIG. 1, reference numeral 145 (Y, M, C, K) is arranged along the direction orthogonal to the paper surface, and includes at least toner supplied to the corresponding developing device 14 (Y, M, C, K). Each of the toner cartridges containing the agent is shown. In this embodiment, a developer 4 in which toner and carrier are mixed is accommodated in a toner cartridge 145 (Y, M, C, K).
また、図1中符号200は、画像形成装置1の動作を統括的に制御する制御装置を示している。制御装置200は、図示しないCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、あるいはこれらCPUやROM等を接続するバス、通信インターフェイスなどを備えている。
Further,
<画像形成装置の動作>
以下、画像形成装置1による基本的な画像形成動作について説明する。
<Operation of Image Forming Apparatus>
Hereinafter, a basic image forming operation by the image forming apparatus 1 will be described.
ここでは、前記4つの作像装置10(Y,M,C,K)を使用して、4色(Y,M,C,K)のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像を形成するフルカラーモードにおける動作を説明する。 Here, a full-color image is formed by using the four image forming devices 10 (Y, M, C, K) to form a full-color image configured by combining four color (Y, M, C, K) toner images. The operation in the mode will be described.
画像形成装置1は、制御装置200によって制御され、図示しないユーザインターフェイスやプリンタドライバ等からフルカラーの画像形成動作(プリント)の要求の指令情報を受けると、4つの作像装置10(Y,M,C,K)、中間転写装置20、二次転写装置26、定着装置50等が始動する。
When the image forming apparatus 1 is controlled by the
そして、各作像装置10(Y,M,C,K)においては、図1及び図2に示されるように、まず各感光体ドラム11が矢印Aで示す方向に回転し、本実施の形態に係る各帯電装置12が各感光体ドラム11の表面を所要の極性(実施の形態1ではマイナス極性)及び電位にそれぞれ帯電させる。続いて、露光装置13が、帯電後の感光体ドラム11の表面に対し、画像形成装置1に入力される画像の情報を各色成分(Y,M,C,K)に変換して得られる画像の信号に基づいて発光される光を照射し、その表面に所要の電位差で構成される各色成分の静電潜像をそれぞれ形成する。
In each image forming apparatus 10 (Y, M, C, K), as shown in FIGS. 1 and 2, each
続いて、各作像装置10(Y,M,C,K)が、感光体ドラム11に形成された各色成分の静電潜像に対し、所要の極性(マイナス極性)に帯電された対応する色(Y,M,C,K)のトナーを現像ロール141からそれぞれ供給して静電的に付着させて現像を行う。この現像により、各感光体ドラム11に形成された各色成分の静電潜像は、その対応する色のトナーでそれぞれ現像された4色(Y,M,C,K)のトナー像として顕像化される。
Subsequently, each image forming device 10 (Y, M, C, K) corresponds to the electrostatic latent image of each color component formed on the
続いて、各作像装置10(Y,M,C,K)の感光体ドラム11上に形成された各色のトナー像が一次転写位置まで搬送されると、一次転写装置15(Y,M,C,K)が、その各色のトナー像を中間転写装置20の矢印Bで示す方向に回転する中間転写ベルト21に対して順番に重ね合わされるような状態で一次転写させる。
Subsequently, when each color toner image formed on the
また、一次転写が終了した各作像装置10(Y,M,C,K)では、ドラム清掃装置16が付着物を掻き取るように除去して感光体ドラム11の表面を清掃する。これにより、各作像装置10(Y,M,C,K)は、次の作像動作が可能な状態にされる。
Further, in each image forming device 10 (Y, M, C, K) for which the primary transfer has been completed, the
続いて、中間転写装置20では、中間転写ベルト21の回転により一次転写されたトナー像を保持して二次転写位置まで搬送する。一方、給紙装置30では、作像動作に合わせて所要の記録用紙5を給紙搬送路34に送り出す。給紙搬送路34では、レジストロールとしての用紙搬送ロール対33が記録用紙5を転写時期に合わせて二次転写位置に送り出して供給する。
Subsequently, in the intermediate transfer device 20, the toner image primarily transferred by the rotation of the
二次転写位置においては、二次転写装置26が、中間転写ベルト21上のトナー像を記録用紙5に一括して二次転写させる。また、二次転写が終了した中間転写装置20では、ベルト清掃装置27が二次転写後の中間転写ベルト21の表面に残留したトナー等の付着物を取り除いて清掃する。
At the secondary transfer position, the
続いて、トナー像が二次転写された記録用紙5は、中間転写ベルト21から剥離された後に用紙搬送路35を介して定着装置50まで搬送される。定着装置50では、回転する加熱用回転体51と加圧用回転体52,53との間の接触部に二次転写後の記録用紙5を導入して通過させることにより、必要な定着処理(加熱及び加圧)を施して未定着のトナー像を記録用紙5に定着させる。最後に、定着が終了した後の記録用紙5は、その片面への画像の形成を行うだけの画像形成動作のときは、第1用紙排出ロール対38などにより、例えば、装置本体1aの上部に設置された第1用紙排出部37に排出される。
Subsequently, the
以上の動作により、4色のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像が形成された記録用紙5が出力される。なお、画像形成装置1では、ブラック(K)の作像装置10Kのみを用いて記録用紙5にモノクロの画像を形成しても勿論よい。
Through the above operation, the
<定着装置の構成>
図3及び図4は、この実施の形態1に係る定着装置をそれぞれ示すものである。図3はその定着装置の全体を示し、図4はその定着装置における要部を示している。
<Configuration of fixing device>
3 and 4 show the fixing device according to the first embodiment. FIG. 3 shows the entire fixing device, and FIG. 4 shows the main part of the fixing device.
定着装置50は、図3及び図4に示されるように、大別して、加熱用回転体(加熱部材)の一例としての無端状の加熱ベルト51と、加熱ベルト51に圧接される複数の加圧用回転体(加圧部材)の一例としての加圧ベルト52及び加圧ロール53とを備える。加圧ベルト52は、第1加圧部材に相当し、加圧ロール53は、第2加圧部材に相当する。定着装置50は、加熱ベルト51と加圧ベルト52及び加圧ロール53が圧接する圧接部が、所要の定着処理(加熱及び加圧)を行う定着処理部(ニップ部)Nを構成している。定着装置50は、加圧用回転体の数(図示例では、2つ)に応じて複数の第1及び第2ニップ部N1,N2を有している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the fixing
定着装置50は、未定着トナー像Tを保持した記録用紙5がニップ部N1,N2に進入して当該記録用紙5が加熱及び加圧されて温度が上昇する際に未定着トナー像Tの急激な温度上昇を抑え、未定着トナー像Tから揮発性有機化合物(VOC:Volatile Organic Compound)などが発生するのを抑制するよう構成されている。そのため、定着装置50は、加圧用回転体として加圧ベルト52と加圧ロール53からなる複数の加圧用回転体を備えている。しかも、定着装置50は、記録用紙5の搬送方向に沿った上流側に配置される加圧用回転体として、加圧ロール53に比較してニップ部N1の面積を広く(大きく)とることが可能な加圧ベルト52を採用している。したがって、定着装置50は、加熱ベルト51の加熱温度を相対的に高い温度に設定して未定着トナー像Tを急激に加熱することなく、加圧ベルト52によってニップ部N1の面積を相対的に広くとることができ、定着性を確保することが可能となる。但し、未定着トナー像Tの急激な温度上昇を抑制することが可能な構成であれば、記録用紙5の搬送方向に沿った上流側に加圧ロールを配置しても良い。
When the
また、記録用紙5の搬送方向に沿った上流側に配置される加圧ベルト52は、ニップ部N1の面積が相対的に広い。そこで、定着温度を急激に上昇させずに定着性を確保するためには、加圧ベルト52を加圧ロール53に比較して相対的に高い加圧力で加熱ベルト51に押圧させることが望ましい。そのため、定着装置50では、複数の加圧部材を有し、しかも、複数の加圧部材の加圧力を異なる値に設定、すなわち記録用紙5の搬送方向に沿った上流側に配置される加圧ベルト52の加圧力を相対的に高く(強く)、記録用紙5の搬送方向に沿った下流側に配置される加圧ロール53の加圧力を相対的に低く(弱く)設定している。ただし、この実施の形態では、後述するように、加圧ロール53によって加熱ベルト51を駆動し、加熱ベルト51の移動に伴って加圧ベルト52を従動回転させるように構成されており、当該加圧ロール53及び加圧ベルト52の加圧力は、当該駆動関係を満たすように設定されている。
Further, the
加熱ベルト51としては、図5に示されるように、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の耐熱性を有する合成樹脂に必要に応じてカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。なお、加熱ベルト51は、循環移動する回転体であり、図5においては便宜上、使用状態に倣った形状で図示されているが、自由状態では、円筒形状を成すものである。加熱ベルト51は、図3に示されるように、駆動源としての駆動モータ54によって回転駆動される加圧ロール53の加圧力に従って従動回転する。加熱ベルト51は、定着時、加圧ロール53によって予め定められた定着速度(例えば、200〜300mm/sec等)で循環移動するように回転駆動される。
As shown in FIG. 5, for example, the
加熱ベルト51は、ロール状の加熱用回転体である加熱ロールに比較して熱容量が大幅に小さく、後述する加熱手段58によって所要の定着温度に短時間で加熱される。従って、加熱ベルト51は、画像形成動作の開始信号が入力されると単時間に所要の定着温度に達して定着動作を開始することが可能となる。
The
加熱ベルト51は、図6に示されるように、その軸方向(移動方向と交差する方向)に沿った両端部にそれぞれ配置された一対のベルト端部保持部材55,56によって回転自在に保持されている。一対のベルト端部保持部材55,56は、加熱ベルト51の軸方向に沿った両端部に挿入され、当該加熱ベルト51を回転自在に保持する略楕円形状の一部を成す外周面を有する保持部551,561(図3参照)と、保持部551,561の両端部に加熱ベルト51の軸方向と交差する方向に一体的に設けられたフランジ部552,562とを有している。一対のベルト端部保持部材55,56は、フランジ部552,562を介して図示しない定着装置50の筐体(フレーム)に取り付けられている。なお、ベルト端部保持部材55,56のフランジ部552,562の間隔は、加熱ベルト51の軸方向に沿った長さより僅かに長く設定されている。そのため、定着装置50は、加熱ベルト51の軸方向に沿った端部がベルト端部保持部材55,56のフランジ部552,562に圧接して損傷することが抑制される。
As shown in FIG. 6, the
加熱ベルト51の内部には、図3に示されるように、一対のベルト端部保持部材55,56を互いに連結した状態で支持する支持部材57と、支持部材57に取り付けられて加熱ベルト51を内側から加熱する加熱手段58とが設けられている。
As shown in FIG. 3, the
支持部材57は、ステンレス等の金属や耐熱性を有する合成樹脂により側方(図中、左方)に向けて略U字形状に形成されている。支持部材57は、加圧ベルト52及び加圧ロール53の加圧力を受ける剛性を有する部材である。支持部材57には、加熱手段58が取り付けられている。加熱手段58は、耐熱性を有する合成樹脂などによって断面略矩形状の剛体として形成される加熱用基材581と、加熱用基材581の加圧側の側面(図中、左側面)に取り付けられる面状の発熱部材582とを備えている。加熱用基材581は、凹所583,584を介して支持部材57に嵌め込まれるか、又は図示しないネジ止め等の手段により支持部材57に固定した状態で取り付けられている。加熱用基材581は、ニップ部N1,N2側の側面に、加熱ベルト51の軸方向(長手方向)に沿って延在して発熱部材582を平面状に保持する3つの凸部585a,585,586を有している。加熱ベルト51の移動方向に沿った上流側に配置された第1の凸部585は、図3に示されるように、第1のニップ部N1のうち、加圧ベルト52を加圧する後述する加圧板523と対向するよう加圧ベルト52の移動方向に沿った下流側に位置している。また、加熱ベルト51の移動方向に沿った下流側に配置された第2の凸部586は、加圧ロール53の押圧位置に対応している。さらに、第1及び第2の凸部585,586は、支持部材57の側方に向けて折り曲げられた平板部571,572の位置にほぼ対応して設けられている。
The
発熱部材582は、発熱線等が絶縁された状態で一様に設けられた発熱層587と、発熱層587の内面に積層された温度均し用の板金588とを有している。発熱層587は、図示しない電源装置から通電することによりニップ部N1及びN2の全領域にわたり面状に発熱する。発熱層587は、加熱ベルト51の回転方向に沿った両端部が支持部材57に固定されている。また、温度均し用の板金588は、加熱ベルト51の回転方向に沿った上流側の端部が支持部材57に固定されている。
The
温度均し用の板金588の内面には、第1のニップ部N1の下流側の端部に温度検知手段の一例としての温度センサ589が接触するように配置されている。発熱部材582は、温度センサ589からの検知信号に基づいて発熱層587への通電を制御装置200によって制御することにより、加熱ベルト51を所要の定着温度に調整される。なお、所要の定着温度は、記録用紙5の種類やサイズ等に応じて複数設定されていても良い。図3中、符号590は温度センサ589の信号線を示している。
A
また、第1のニップ部N1と第2のニップ部N2との間には、加熱ベルト51の背面を支持する耐熱性ゴム等の弾性体や耐熱性樹脂などからなる断面略T字形状の押圧部材591が配置されている。
Further, between the first nip portion N1 and the second nip portion N2, a press having a substantially T-shaped cross section made of an elastic body such as a heat resistant rubber supporting the back surface of the
支持部材57は、加熱ベルト51と発熱部材582のシート状基材587との摺動抵抗を低減するため、加熱ベルト51の内面に塗布する液状の潤滑剤(オイル)を含浸させた不織布やスポンジ等からなる潤滑剤塗布部材592を、加熱ベルト51の回転方向に沿った上流側の端部に備えている。
The
加圧ベルト52は、加熱ベルト51と同様に、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂に必要に応じてカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。加圧ベルト52は、加熱ベルト51に比較して周長(移動方向に沿った周囲の長さ)が短く設定されている。加圧ベルト52は、当該加圧ベルト52を加熱ベルト51に圧接させるとともに循環移動するよう回転自在に保持する加圧部材521の外周に回転自在に装着されている。
Similar to the
加圧部材521は、金属や耐熱性を有する合成樹脂等により断面略台形状に形成されている。加圧部材521の加熱ベルト51側の側面には、耐熱ゴム等からなる弾性部材522が設けられている。また、加圧部材521は、その背面側に配置された断面略L字形状の板金からなる加圧板523によって加熱ベルト51に加圧される。加圧板523は、加圧ベルト52の軸方向に沿った長さが当該加圧ベルト52より長く設定されている。加圧板523の長手方向に沿った両端部には、図3にハッチングを付して示されるように、後述する支持部材によって加圧ベルト52を加熱ベルト51に圧接するよう加圧する加圧部524が設けられている。加圧部材521には、加圧板523を挿入してニップ部N1に近い位置を直接加圧する凹所525が形成されている。
The
加圧ロール53は、円柱形状に形成された金属製の芯金531と、芯金531の外周に被覆された耐熱性を有する弾性体からなる弾性体層532とを有している。芯金531は、その両端部が加圧ロール53の軸方向に沿った端部から突出して回転軸を兼ねている。芯金531は、その軸方向に沿った一端部に設けられた図示しないギア等を介して駆動モータ54により回転駆動される。
The
加圧ベルト52及び加圧ロール53の軸方向に沿った両端部には、図4に示されるように、当該加圧ベルト52及び加圧ロール53を加熱ベルト51に向けて加圧する方向に移動自在に支持する支持部材の一例としてのレバーユニット60がそれぞれ配置されている。 加圧ベルト52及び加圧ロール53の軸方向に沿った両端部にそれぞれ配置されたレバーユニット60は、同様に構成されている。レバーユニット60は、第1支持部材の一例としての第1支持レバー61と、第2支持部材の一例としての第2支持レバー62と、第3支持部材の一例としての第3支持レバー63とを備えている。
The both ends of the
加圧ベルト52を保持する加圧部材521は、第1支持レバー61によって加熱ベルト51に圧接可能となるよう支持されている。第1支持レバー61は、図7乃至図9に示されるように、支点としての支軸64を中心にして定着装置50の図示しないフレームに回転自在に取り付けられている。第1支持レバー61は、図9に示されるように、板金を所要の形状に打ち抜くとともに折り曲げ加工や溶接加工等を施すことにより、正面略長方形の平板状に形成されている。第1支持レバー61の基端部には、支軸64を回転自在に挿通する挿通孔611が開口されている。また、第1支持レバー61の基端部には、支軸64を回転自在に支持する軸受ワッシャ612のフランジ部613を装着するための環状の凹部614が挿通孔611の外周に設けられている。第1支持レバー61の中間部615は、剛性を高めるため比較的幅の広い略矩形状に形成されている。中間部615の基端部寄りには、加圧ベルト52を押圧するための押圧片616が第1支持レバー61の表面に対して交差する方向に平面L字形状に折り曲げた状態で設けられている。なお、押圧片616は、図示しない係止部によって加圧部材521に係止されており、第1支持レバー61がニップ部N1から離間する方向に回転する際には、加圧部材521も第1支持レバー61とともに離間する。第1支持レバー61の押圧片616は、上述したように、加圧ベルト52を加圧する加圧板523の加圧部524を押圧する。また、第1支持レバー61の中間部615には、その先端部寄りの端部に、後述する第3支持レバー63に取り付けられるカムフォロワー65の支持軸651の移動を許容するための長孔617が斜めに開口されている。さらに、第1支持レバー61の先端部には、当該第1支持レバー61を回動させるための第1付勢部材の一端部が当接される平板状の作動腕618が略水平方向に沿って伸びるように設けられている。作動腕618は、第1支持レバー61を構成する板金の折り曲げ加工や、第1支持レバー61と異なる板金の溶接加工などにより形成される。作動腕618の下面には、後述する第1コイルスプリングを位置決めするための突起618aが設けられている。
The
加圧ロール53は、図7(b)に示されるように、第2支持部材としての第2支持レバー62に図示しない軸受部材を介して回転自在に且つ抜け止め状態で装着されている。第2支持レバー62は、図10に示されるように、第1支持レバー61を内側に収容した状態で第1支持レバー61と同じ支軸64を中心にして回転自在に取り付けられている。第2支持レバー62は、図10及び図11に示されるように、板金を帯状の連結部621を介して左右同一形状に打ち抜くとともに、左右の打ち抜き部が互いに平行に位置するように折り曲げ加工等を施すことにより、正面略矩形状に形成されている。第2支持レバー62の基端部には、第1支持レバー61と同じ位置に支軸64を回転自在に支持するための円形状の挿通孔622がそれぞれ開口されている。第2支持レバー62の中間部623は、比較的幅の広い略矩形状に形成されている。また、第2支持レバー62の中間部623の先端部寄りには、加圧ロール52を回転自在に支持する図示しない軸受部材を装着するための凹部624,624が略半円形状に設けられている。また、第2支持レバー62の中間部623の基端部寄りには、加圧ベルト52を加圧する加圧板523の加圧部524と干渉するのを避ける(加圧部524の移動を許容する)スリット状の凹溝625,625が形成されている。さらに、第2支持レバー62の先端部には、当該第2支持レバー62を付勢する後述する第2付勢部材の押圧力が作用する平板状の作動腕626が設けられている。作動腕626は、折り曲げ加工により一体的に設けられるか別部材として溶接等により形成される。作動腕626には、第2付勢部材を位置決め固定するための図示しないピンを挿入する挿入孔627が開口されている。また、第2支持レバー62の先端部には、凹部624,624と反対側の側面にカムフォロワー65を回転自在に支持する軸651を避けるための凹部628,628が設けられている。
As shown in FIG. 7B, the
第3支持レバー63は、図10に示されるように、最も内側に位置する第1支持レバー61と最も外側に位置する第2支持レバー62との間に位置した状態で第1及び第2支持レバー61,62と同じ支軸64を中心にして回転自在に取り付けられている。第3支持レバー63は、図10及び図12に示されるように、左右同一形状に打ち抜き加工された板金を後述する第1及び第2付勢部材の押圧力が作用する平板状の第1及び第2の作動腕631,632を介して互いに溶接等によって連結することで、正面略クランク形状に形成されている。第3支持レバー63の基端部には、第1及び第2支持レバー61,62と同一位置に支軸64を回転自在に支持するための円形状の挿通孔633がそれぞれ開口されている。第3支持レバー63の中間部634は、比較的幅の狭い略矩形状に形成されている。また、中間部634の先端側の部分は、支軸64と反対側に向けて略台形状に突出した形状に形成されている。第3支持レバー63の中間部634には、略台形状に突出した領域の先端(図中、左側の端部)に第1作動腕631が側方に向けて突出するように設けられている。また、第3支持レバー63の中間部634には、円板状のカムフォロワー65を回転自在に支持する回転軸651を挿通する挿通孔635がそれぞれ開口されている。さらに、第3支持レバー63の上方に向けて突出した先端部636には、第2作動腕632が支軸64と反対側の側面に設けられている。
As shown in FIG. 10, the
第1、第2及び第3支持レバー61,62,63は、図6、図10及び図13に示されるように、第1支持レバー61を最も内側に配置し、当該第1支持レバー61の外側に第3支持レバー63を配置するとともに、第3支持レバー63の外側に第2支持レバー62を配置するように組合せて、各支持レバー61,62,63が支軸64を中心に独立して回転自在となるように装着されている。
As shown in FIGS. 6, 10, and 13, the first, second, and third support levers 61, 62, and 63 are arranged with the
第1、第2及び第3支持レバー61,62,63を回転自在に支持する支軸64は、図4に示されるように、第1のニップ部N1に対して所要の距離だけ記録用紙5の搬送方向上流側に離間した位置であって、当該記録用紙5の搬送位置に比較的近接し、加圧ロール53の芯金531より背面側に僅か離間した位置に配置されている。
As shown in FIG. 4, the
第1支持レバー61の作動腕618と第3支持レバー63の第1の作動腕631との間には、図4に示されるように、第1付勢部材の一例としての第1コイルスプリング66が圧縮された状態で装着されている。第1支持レバー61は、第1コイルスプリング66によって図中時計回り方向に付勢される。また、第2支持レバー62の作動腕626と第3支持レバー63の第2の作動腕632との間には、第2付勢部材の一例としての第2コイルスプリング67が圧縮された状態で装着されている。第2支持レバー62は、第2コイルスプリング67によって図中時計回り方向に付勢される。
As shown in FIG. 4, a
これらの第1乃至第3支持レバー61,62,63は、支軸64を中心にして回転自在に配置されており、一種のテコを構成している。支軸64の中心である支点から第1支持レバー61が加圧ベルト52を加圧する位置68(第1の作用点)までの距離L1(第1の作用点に下した垂線までの距離)は、図4に示されるように、支軸64から第2支持レバー62が加圧ロール53を加圧する位置69(第2の作用点)までの距離L2(第2の作用点に下した垂線までの距離)より短く設定されている。
These first to third support levers 61, 62, and 63 are disposed so as to be rotatable about the
また、第1コイルスプリング66が第1支持レバー61を付勢する位置71(第1の力点)までの距離LF1(第1の力点に下した垂線までの距離)は、図4に示されるように、支軸64から第1支持レバー61が加圧ベルト52を加圧する位置68(第1の作用点)までの距離L1(第1の作用点に下した垂線までの距離)より大幅に長く設定されている。また、支軸64から第2コイルスプリング67が第2支持レバー62を付勢する位置72(第2の力点)までの距離LF2(第2の力点に下した垂線までの距離)は、支軸64から第2支持レバー62が加圧ベルト52を加圧する位置69(第2の作用点)までの距離L2(第2の作用点に下した垂線までの距離)より長く設定されている。なお、第1コイルスプリング66が第1支持レバー61を付勢する方向は、第1支持レバー61の周方向に対して角度θだけ傾斜している。そのため、第1コイルスプリング66が第1支持レバー61を回転方向に付勢する力F1は、第1コイルスプリング66の弾性力そのものに対してcosθを乗算した値となる。一方、第2コイルスプリング67が第2支持レバー62を付勢する方向は、第2支持レバー62の周方向と略同方向となる。そのため、第2コイルスプリング67が第2支持レバー62を付勢する力F3は、第2コイルスプリング67の弾性力と略等しい値となる。
Further, the distance LF1 (the distance to the perpendicular line below the first force point) to the position 71 (first force point) where the
テコの原理によれば、第1支持レバー61に対して、
LF1×F1=L1×F2
なる関係が成り立つ。ここで、LF1は支軸64と力点71の間の距離(支点から力F1のベクトルに下した垂線の長さ)、F1は力点71に加える力、L1は支軸64と作用点68の間の距離(支点から力F2のベクトルに下した垂線の長さ)、F2 は作用点68で得られる力である。
According to the lever principle, for the
LF1 × F1 = L1 × F2
The relationship becomes true. Here, LF1 is the distance between the
したがって、作用点68に作用する力F2は、
F2=(LF1/L1)×F1
と表すことができる。
ここで、LF1/L1なる値は、第1支持レバー61において、支点64から第1支持レバー61が第1コイルスプリング66により付勢される力を受ける力点71までの距離LF1を分子とし、支点64から第1支持レバー61が加圧ベルト52を加熱ベルト51に加圧力を及ぼす作用点68までの距離L1を分母とした場合の比を意味している。
Therefore, the force F2 acting on the
F2 = (LF1 / L1) × F1
It can be expressed as.
Here, the value of LF1 / L1 is a fulcrum with the distance LF1 from the fulcrum 64 to the
同じく、テコの原理によれば、第2支持レバー62に対して、
LF2×F3=L2×F4
なる関係が成り立つ。ここで、LF2は支軸64と力点72の間の距離(支点から力F3のベクトルに下した垂線の長さ)、F3は力点72に加える力、L2は支軸64と作用点69の間の距離(支点から力F4のベクトルに下した垂線の長さ)、F4 は作用点69で得られる力である。
Similarly, according to the lever principle, for the
LF2 × F3 = L2 × F4
The relationship becomes true. Here, LF2 is the distance between the
したがって、作用点69に作用する力F4は、
F4=(LF2/L2)×F3
と表すことができる。
ここで、LF2/L2なる値は、第2支持レバー62において、支点64から第2支持レバー62が第2コイルスプリング67により付勢される力を受ける力点72までの距離LF2を分子とし、支点64から第2支持レバー62が加圧ロール53を加熱ベルト51に加圧力を及ぼす作用点69までの距離L2を分母とした場合の比を意味している。
そして、この実施の形態では、L2>L1、LF1>LF2なる関係を満たしているため、(LF1/L)は、(LF2/L2)より大きく設定されている。
Therefore, the force F4 acting on the
F4 = (LF2 / L2) × F3
It can be expressed as.
Here, the value of LF2 / L2 is a fulcrum with the distance LF2 from the fulcrum 64 to the
In this embodiment, since the relations L2> L1 and LF1> LF2 are satisfied, (LF1 / L) is set larger than (LF2 / L2).
このように、支軸64から第1支持レバー61が加圧ベルト52を加圧する位置68(第1の作用点)までの距離L1は、支軸64から第2支持レバー62が加圧ロール53を加圧する位置69(第2の作用点)までの距離より短く設定されている。そのため、加圧ベルト52は、第1及び第2コイルスプリング66,67の弾性係数にもよるが、LF1及びLF2が同程度の距離である場合であっても、加圧ロール53よりも大きな加圧力F2で加熱ベルト51に押圧される。
Thus, the distance L1 from the
第3支持レバー63の背面側には、図4に示されるように、第3支持レバー63を時計回り方向及び反時計回り方向に回転駆動するための偏心カム75が図示しない定着装置50のフレームに固定した状態で回転自在に配置されている。偏心カム75は、回転軸76に固定した状態で取り付けられており、駆動源としての第2の駆動モータ77によって回転駆動される。偏心カム75は、第3支持レバー63に回転自在に設けられたカムフォロワー65に当接されている。
On the back side of the
第3支持レバー63に着目した場合には、カムフォロワー65が偏心カム75により押圧される位置が力点であり、第3支持レバー63の第1及び第2作動腕631,632が第1及び第2コイルスプリング66,67を押圧する位置が作用点となる。
When attention is paid to the
第3支持レバー63は、支軸64からカムフォロワー65が偏心カム75により押圧される位置である力点までの距離より、支軸64から第1及び第2作動腕631,632が第1及び第2コイルスプリング66,67を押圧する位置である作用点までの距離が長く設定されている。したがって、偏心カム75がカムフォロワー65を押圧する力は、支軸64から作用点までの距離の方が長い分だけ拡大されて、第1及び第2コイルスプリング66,67に作用する。よって、第3支持レバー63を回転させる偏心カム75の調整可能幅を広げることができる。更に付言すれば、偏心カム75の偏心量が小さくとも、当該偏心カム75の偏心量を拡大して第1及び第2コイルスプリング66,67の押圧量に変換することが可能となる。
In the
第3支持レバー63は、偏心カム75を第2の駆動モータ77によって回転駆動することにより、偏心カム75の外周形状に倣って時計回り方向及び反時計回り方向に回転する。第3支持レバー63が回転すると、第1コイルスプリング66を介して第1支持レバー61を押圧し、第1支持レバー61が第1コイルスプリング66の弾性変形によって生じる加圧力F1(弾性復元力)に応じて回転する。また、第3支持レバー63が回転すると、第2コイルスプリング67を介して第2支持レバー62を押圧し、第2支持レバー62が第2コイルスプリング67の弾性変形によって生じる加圧力F3(弾性復元力)に応じて回転する。
The
偏心カム75は、図4に示されるように、最も外径が小さく設定された第1の湾曲部751と、時計回りに沿って徐々に外径が大きくなる第1の傾斜部752を介して、外径が第1の湾曲部751よりも大きく設定された第2の湾曲部753と、時計回り方向に沿って外径が最も大きく設定された第3の湾曲部754と、時計回り方向に沿って外径が徐々に小さくなる第4の湾曲部755とを有している。偏心カム75は、第2の駆動モータ77によって所要のタイミングで所要の方向に沿って回転駆動され、所要の位置で停止する。第2の駆動モータ77は、制御装置200によって回転量及び回転時期が制御される。その結果、偏心カム75は、第3の湾曲部754からなる押圧力が最大となる位置と、第2の湾曲部753からなる押圧力が中間となる位置と、第1の湾曲部751からなる押圧力の解除位置とに設定可能となっている。
As shown in FIG. 4, the
<定着装置の動作>
この実施の形態に係る画像形成装置11は、制御装置200によって制御され、図示しないユーザインターフェイスやプリンタドライバ等からフルカラーの画像形成動作(プリント)の要求の指令情報を受けると、画像形成動作の開始に伴って定着装置50が駆動される。
<Operation of fixing device>
The
定着装置50では、図3及び図4に示されるように、駆動モータ54によって加圧ロール53が回転駆動されるとともに、加熱手段58の加熱部材582に通電されて加熱ベルト51が加熱される。加圧ロール53が回転駆動されると、これに伴って加熱ベルト51及び加圧ベルト52が従動回転される。また、定着装置50では、第2の駆動モータ77によって偏心カム75が所要の方向に所要の角度だけ回転駆動され、第3支持レバー63がカムフォロワー65を介して偏心カム75によって所要の角度だけ回転して停止する。
In the fixing
すると、定着装置50では、図4に示されるように、第1コイルスプリング66の弾性力F1に応じて第1支持レバー61が回転し、当該第1支持レバー61によって加圧ベルト52が加熱ベルト51に圧接される。また、定着装置50では、第2コイルスプリング67の弾性力F3に応じて第2支持レバー62が回転し、当該第2支持レバー62によって加圧ロール53が加熱ベルト51に圧接される。
Then, in the fixing
このとき、第1支持レバー61は、支軸64を支点として回転し、第1コイルスプリング66の変形によって生じる弾性力F1に応じて加圧ベルト52を加熱ベルト51に圧接させる。また、第2支持レバー62は、同じく支軸64を支点として回転し、第2コイルスプリング67の変形によって生じる弾性力F3に応じて加圧ロール53を加熱ベルト51に圧接させる。
At this time, the
そのため、定着装置50は、第1支持レバー61を介してテコの原理により、
F2=(LF1/L1)×F1
なる関係式で求まる加圧力F2によって加圧ベルト52が加熱ベルト51に圧接される。同じく、定着装置50は、第2支持レバー62を介してテコの原理により、
F4=(LF2/L2)×F3
なる関係式で求まる加圧力F4によって加圧ロール53が加熱ベルト51に圧接される。
Therefore, the fixing
F2 = (LF1 / L1) × F1
The
F4 = (LF2 / L2) × F3
The pressurizing
ここで、上記実施の形態では、LF1≧LF2、L1>L2なる関係を満たしており、F1≒F2と仮定した場合、加圧ベルト52が加圧ロール53と異なり且つ加圧ロール53よりも大きな独立して設定される加圧力(F2>F4)で加熱ベルト51に圧接される。
Here, in the above embodiment, the relationship of LF1 ≧ LF2 and L1> L2 is satisfied, and when it is assumed that F1≈F2, the
加圧ベルト52が加熱ベルト51に圧接される加圧力F2及び加圧ロール53が加熱ベルト51に圧接される加圧力F4は、第1乃至第3支持レバー61〜63を用いることで、上述した関係式でそれぞれ独立した値に設定することができる。
The pressing force F2 at which the
また、定着装置50は、互いに組み込まれた第1乃至第3支持レバー61〜63を備えれば良く、構成の簡略化が可能であるとともに、第1及び第2支持レバー61,62を独立して設けて各々異なる偏心カムで回転させる場合に比較して、構成の簡略化が可能であるとともに装置が大型化することを回避することができる。
In addition, the fixing
定着装置50において、加圧力を解除するには、偏心カム75を回転させて、偏心カム75の第1の湾曲部751がカムフォロワー65と当接する位置で停止させる。これにより、第3支持レバー63は、図14に示されるように、反時計回り方向に回転するとともに、これに伴って第1及び第2支持レバー61,62も反時計回り方向に回転し、加圧ベルト52及び加圧ロール53が加熱ベルト51から離間した退避位置に移動する。
In the fixing
[実施の形態2]
図15は、この発明の実施の形態2に係る定着装置を示すものである。
[Embodiment 2]
FIG. 15 shows a fixing device according to
実施の形態2に係る定着装置50は、図15に示されるように、第1支持レバー61と第2支持レバー62の支軸を異なる位置に設定したものである。第1支持レバー61を回転自在に支持する支軸641は、第1及び第3支持レバー61,63を回転自在に支持する支軸64に対して記録用紙5の搬送方向に沿った上流側に離間した位置に配置されている。
In the fixing
このように、第1支持レバー61を回転自在に支持する支軸641の位置を設定することにより、第1支持レバー61が加熱ベルト51から離間する方向に回転した際に、加圧ベルト52が加熱ベルト51から離間する離間距離を大きく設定することができる。そのため、第1及び第2のニップ部N1,N2で記録用紙5のジャム(搬送不良)等が発生した場合であっても、記録用紙5を容易に除去することができる。
In this way, by setting the position of the
[実施の形態3]
図16は、この発明の実施の形態3に係る定着装置を示すものである。
[Embodiment 3]
FIG. 16 shows a fixing device according to Embodiment 3 of the present invention.
実施の形態3に係る定着装置50は、図16、図17及び図19に示されるように、第1支持レバー61を付勢する付勢部材をコイルスプリングではなく、支軸64に配置された第1付勢部材の一例としてのトーションバネ661から構成したものである。第1支持レバー61を支軸64に回転自在に装着するための軸受ワッシャ612の外周には、トーションバネ661が装着されている。トーションバネ661の相対的に長く設定された一端662は、図18に示されるように、第1支持レバー61に設けられた凹部619に係り止めされている。また、トーションバネ661の他端663は、図16に示されるように、第3支持レバー63に設けられた凹部637に係り止めされている。
In the fixing
第3支持レバー63は、図16中、時計回り方向に回転すると、トーションバネ6611の他端663を締め付ける方向に回転させる。そのため、第1支持レバー61は、トーションバネ661の一端部662に生じる時計回り方向の回転モーモメントを受けて時計回り方向に付勢される。
When the
この実施の形態3では、第1付勢部材を支軸64に装着したトーションバネ661によって構成したため、第1及び第3支持レバー61,63の外周に突出した状態で配置される作用腕及びコイルスプリング66が不要となり、その分だけ装置の小型化が可能となる。
In the third embodiment, since the first urging member is constituted by the
なお、前記実施の形態では、画像形成装置としてイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色のトナー像を形成するフルカラー画像形成装置について説明したが、モノクロの画像を形成する画像形成装置についても同様に適用できることは勿論である。 In the above embodiment, a full-color image forming apparatus that forms toner images of four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) has been described as the image forming apparatus. Needless to say, the present invention can be similarly applied to an image forming apparatus that forms the image.
また、前記実施の形態では、加熱用回転体が加熱ベルトであり、加圧用回転体が加圧ベルト及び加圧ロールからなる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、加熱用回転体が加熱ロール、加圧用回転体が複数の加圧ロールからなる構成や、加熱用回転体が加熱ロール、加圧用回転体が加圧ベルトと加圧ロールからなる構成、あるいは加熱用回転体が加熱ベルト、加圧用回転体が複数の加圧ロールからなる構成など種々の変形が可能であることは勿論であり、本発明は、複数の加圧用回転体を有する定着装置において適用することができる。 In the above-described embodiment, the case where the heating rotator is a heating belt and the pressurizing rotator includes a pressurizing belt and a pressurizing roll has been described. However, the present invention is not limited to this. A structure in which the body is a heating roll, a pressure rotating body is composed of a plurality of pressure rolls, a heating rotating body is a heating roll, a pressure rotating body is composed of a pressure belt and a pressure roll, or a heating rotating body is Of course, various modifications such as a configuration in which the heating belt and the pressing rotator are composed of a plurality of pressing rolls are possible, and the present invention can be applied to a fixing device having a plurality of pressing rotators. .
1…画像形成装置
1a…画像形成装置本体
11…感光体ドラム
14…現像装置
50…定着装置
51…加熱ベルト
52…加圧ベルト
53…加圧ロール
61…第1支持アーム
62…第2支持アーム
63…第3支持アーム
64…支軸
66…第1コイルスプリング
67…第2コイルスプリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (8)
前記加熱部材に異なる位置で圧接されて回転する少なくとも第1及び第2加圧部材と、
前記第1加圧部材を前記加熱部材に対して接離する方向に移動自在に支持する第1支持部材と、
前記第2加圧部材を前記加熱部材に対して接離する方向に移動自在に支持する第2支持部材と、
前記第1加圧部材を前記加熱部材に圧接するよう付勢する第1付勢部材と、
前記第2加圧部材を前記加熱部材へ圧接するよう付勢する第2付勢部材と、
前記第1付勢部材を介して前記第1支持部材を付勢するとともに、前記第2付勢部材を介して前記第2支持部材を付勢するように配置され、前記加熱部材に対して接離する方向に移動自在に配置される第3支持部材と、
を備える定着装置。 A heating member that is heated and rotated by a heating source;
At least first and second pressure members rotating in pressure contact with the heating member at different positions;
A first support member that movably supports the first pressure member in a direction in which the first pressure member contacts and separates from the heating member;
A second support member that movably supports the second pressurizing member in a direction of coming into contact with and separating from the heating member;
A first urging member that urges the first pressure member to press against the heating member;
A second urging member that urges the second pressure member to press against the heating member;
The first support member is urged through the first urging member, and the second support member is urged through the second urging member, and is in contact with the heating member. A third support member that is movably disposed in a separating direction;
A fixing device.
前記画像形成部によって前記記録媒体に形成された画像を定着する定着手段と、
を備え、
前記定着手段として請求項1乃至7のいずれかに記載の定着装置を用いた画像形成装置。 An image forming unit for forming an image on a recording medium;
Fixing means for fixing an image formed on the recording medium by the image forming unit;
With
An image forming apparatus using the fixing device according to claim 1 as the fixing unit.
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