JP3882317B2 - Fixing device and image forming apparatus to which the fixing device is attached - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に取り付けられた定着装置およびそれが取り付けられた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電子写真方式を用いた画像形成装置の定着装置において、シリコンオイル等の離型剤を定着ロールに塗布してトナーのオフセットを防止する技術が各種採用されている。特に、複数の異なる色のトナーを混色するフルカラー画像形成装置では定着ロールは非常に高い離型性を必要とするので、定着ロールには多量の離型剤が塗布される。
【0003】
ここで、従来の離型剤の供給は、シリコンオイル等の離型剤を含浸したロール等を直接定着ロール表面に圧接する構造を採用したものが主流であった。しかしながら、このような含浸ロール方式では、経時変化に伴って離型剤の供給量にバラ付きが生じ、オフセット効果が長期間持続しないという問題がある。
【0004】
そこで、この問題を解決するものとして、離型剤を含浸させたウエーブを定着ロールに接触させながら巻き取っていくシートタイプの離型剤供給構造が提案されている。
【0005】
次に、従来のシートタイプの離型剤供給構造による定着装置が用いられた画像形成装置について説明する。
【0006】
感光性受容層が塗布されて周回動する感光体ベルトの外周面に沿って、ブラック(B)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色のトナーを収納する現像器や、コロナ放電により感光体ベルトを帯電させる帯電器などが設けられている。また、半導体レーザー素子が内蔵され、画像データに応じレーザの発光と消灯を切換えながらレーザ光を感光体ベルトに照射し、静電潜像を形成するLSU(Laser Scanning Unit)が設けられている。さらに、感光体ベルトに対向して、感光体ベルト上のトナー像が転写される中間転写体ベルトが設置されている。
【0007】
そして、周回動する中間転写体ベルトに接触するように用紙搬送路が形成されて、中間転写体ベルトに重ね形成されたトナー像は、この用紙搬送路上を搬送される用紙に転写される。
【0008】
用紙搬送路の下流側には定着装置が設置されており、用紙に転写された未定着のトナー像は定着装置により加熱、加圧定着される。
【0009】
ここで、トナー像を用紙に定着させる定着装置の構造について説明する。
図9は従来の画像形成装置における定着装置の構造を示す概略図である。
【0010】
この定着装置は、図9に示すように、内部または外部の熱源により表面温度が最適定着温度(160℃〜180℃)となるよう加熱されている定着ローラ8と、この定着ローラ8と対をなして設けられ、搬送されてきた未定着トナー像を用紙とともに挟持する加圧ローラ9と、定着ローラ8に離型剤であるシリコーンオイルを塗布するとともに定着動作の終了した定着ローラ8の表面をクリーニングする離型剤塗布手段であるウエーブユニット10を有している。
【0011】
ウエーブユニット10は、不織布や多孔質材からなるシート状の部材で構成されてシリコンオイルなどの離型剤が含浸されたウエーブ11が巻き付けられた第1のシャフト12aと、定着ローラ8の表面に離型剤を塗布するとともに表面をクリーニングした使用済みのウエーブ11を巻き取る第2のシャフト12bと、第1のシャフト12aに巻き付けられた未使用のウエーブ11つまりウエーブロールの外周面に対してスプリングなどの付勢手段(図示せず)で圧接された摩擦板13とから構成されている。そして、ウエーブ11は、裏面側から押圧ローラ14によって定着ローラ8の表面に押し当てられている。
【0012】
ここで、定着ローラ8は、アルミ製の芯金15上にHTVシリコーンゴム(高温加硫型シリコーンゴム)からなる弾性層16を形成し、この弾性層16上にフッ素ゴムよりなる耐油層Fを、さらにその上にRTVシリコーンゴム(常温加硫型シリコーンゴム)からなるオフセット防止層17を形成したものからなる。なお、この定着ローラ8の外径は、たとえばφ40となっている。
【0013】
また、加圧ローラ9は、アルミ製の芯金18上にHTVシリコーンゴムからなる弾性層19を形成し、弾性層19上にフッ素樹脂の樹脂層20を形成したものからなり、外径は、たとえばφ40となっている。
【0014】
定着ローラ8の芯金15および加圧ローラ9の芯金18内にはハロゲンヒータ21がそれぞれ配置されている。そして、定着ローラ8の温度をこれに当接したサーミスタ22で検知してハロゲンヒータ21をオンオフ制御し、定着ローラ8の温度を約165℃に一定に維持するようにしている。
【0015】
また、定着手段である定着ローラ8および加圧ローラ9は図示しない駆動機構により印字動作中は連続的に回転駆動されている。
【0016】
一方、ウエーブユニット10は、必要に応じて断続的に駆動すればよく、ウエーブ11の搬送(巻き取り)速度は定着ローラ8の回転速度に比べて低速で足りるため、粘度500cSのシリコーンオイルが含浸されたウエーブ11を、単独の駆動源(モータ)を有する駆動機構25の駆動歯車25Aを介して第2のシャフト12bに巻き取られるように定量送りして押圧ローラ14で定着ローラ8に押し付け、定着ローラ8のオフセット防止層17に塗布するようになっている。また、ウエーブロールの外周に圧接されている摩擦板13は、その圧接力によってウエーブ11が巻き取られていく際におけるウエーブロールに摩擦力を発生させ、第1のシャフト12aと第2のシャフト12b間に帳架されたウエーブ11に適度な張りを与えている。これと同時に、定着ローラ8のオフセット防止層17にオフセット(付着)したトナーを除去する。
【0017】
なお、ウエーブユニット10は定着装置本体に着脱自在に装着されており、ウエーブ11を使い切ったときに交換できるようになっている。
【0018】
しかしながら、ウエーブ送りのための独立の駆動源を有する従来の技術では、モータなど高価な部品を必要となってコスト高となっていた。
【0019】
このようなコスト高の問題を解決するために、定着手段である定着ローラ8および加圧ローラ9の駆動をウエーブユニット10の駆動に必要な回転数および動作タイミングに同期させる駆動伝達機構の検討がなされてきた。
【0020】
この様な駆動伝達機構におけるウエーブ11の巻き取り機構、具体的には第2のシャフト12bの定量回転駆動機構について詳述する。
【0021】
図10(a)は第2のシャフト12bの駆動機構を示す断面図、図10(b)は第2のシャフト12bの動作状態を示す正面図である。
【0022】
第2のシャフト12bには、方向規制型ボール軸受を内蔵した軸受け20がはめ込まれて、第2のシャフト12bを一方向にのみ回転自在に軸支している。さらに、第2のシャフト12bには、レバー部21aを有し軸受け20と同方向のみ第2のシャフト12bを回転自在に軸支する方向規制型ボール軸受を内蔵したレバー部材21がはめ込まれている。レバー部材21の先端には、レバー部21aを吸引する吸引部材としてのソレノイド22、およびレバー部21aをソレノイド22の吸引方向とは逆方向に引っ張る弾性部材23が取り付けられている。
【0023】
図10(b)に示すように、軸受け20およびレバー部材21は、反時計回り方向へのみ第2のシャフト12bに回転トルクを与えるよう回転方向規制が設定されている。
【0024】
このように構成された駆動機構において、ソレノイド22を所定のタイミングで駆動することにより、第2のシャフト12bは所定の間隔で間欠的に回転駆動される。
【0025】
以上のようなウエーブユニット10によれば、未定着の複数のトナー像を積層して担持した用紙を回転する定着ローラ8と加圧ローラ9とに挟持させながら通過させることにより、積層したトナー像が用紙上に混食して熱定着され、フルカラー像が形成される。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のウエーブ送り機構では、ウエーブユニットへの駆動伝達機構を定着手段駆動機構に組み込んでいるために駆動機構が複雑化して広いスペースが必要となるので、定着装置が大型化するという新たな問題が発生する。
【0027】
また、レバー部材の回転角度と巻き取り軸である第2のシャフトの回転角度が必ずしも一致しないために、所定のウエーブ送り量を得ることが困難である。ここで、図11はウエーブの巻き取りに必要な第2のシャフトの回転トルクとレバー部材が回転したときに第2のシャフトが回転する角度θとの関係を示したグラフである。図11に示すように、ウエーブ巻き取り初期のように回転に必要トルクが小さいときは、回転時の慣性力により第2のシャフトはレバー部材の回転角θより大きく回転する。逆に、ウエーブ巻き取り後期のように回転に必要なトルクが大きいときは、レバー部材と第2のシャフトとの間で滑りが生じるために、第2のシャフトはレバー部材の回転角θより小さく回転する。
【0028】
そこで、本発明は、単一の駆動源により定着手段の駆動と安定したウエーブの定量送りとを行うことのできる定着装置およびそれが取り付けられた画像形成装置を提供することを目的とする。
【0029】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の定着装置は、記録媒体に転写されたトナー像を加熱加圧してこれを記録媒体に定着させる定着ローラおよび加圧ローラからなる定着手段と、離型剤が含浸され、押圧ローラに押圧されてこの離型剤を定着ローラの表面に供給するシート状のウエーブと、ウエーブの未使用部分が巻き付けられた第1のシャフトと、第2の駆動部が取り付けられ、離型剤を定着ローラに供給した後のウエーブを巻き取る第2のシャフトと、定着ローラまたは加圧ローラに取り付けられた第1の駆動部を介して定着手段を回転駆動する駆動源と、1個が第1の駆動部を有する定着ローラまたは加圧ローラに取り付けられた複数の歯車列からなり、第1の駆動部を介して定着手段に伝達された駆動源の駆動力を第2の駆動部に伝達して第2のシャフトを所定の速度で回転させる第2の駆動力伝達部とを有し、第2の駆動力伝達部は、内周に複数の送り歯が形成された第1の歯車と、所定の角度にわたって回動自在に支持され、回動運動の両端で異なる送り歯に交互に係合する回転規制歯が形成された回転規制部材と、弾性部材と協働して回転規制部材を往復回動させ、送り歯と回転規制歯とを間欠的に係合させる変位手段と、送り歯と回転規制歯とが係合しているときは空転し、係合していないときは第1の歯車に駆動力を伝達する第2の歯車を含む歯車列から構成されているものである。
【0030】
これにより、単一の駆動源により定着手段の駆動と安定したウエーブの定量送りとを行うことが可能になる。
【0031】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、記録媒体に転写されたトナー像を加熱加圧してこれを記録媒体に定着させる定着ローラおよび加圧ローラからなる定着手段と、離型剤が含浸され、押圧ローラに押圧されてこの離型剤を定着ローラの表面に供給するシート状のウエーブと、ウエーブの未使用部分が巻き付けられた第1のシャフトと、第2の駆動部が取り付けられ、離型剤を定着ローラに供給した後のウエーブを巻き取る第2のシャフトと、定着ローラまたは加圧ローラに取り付けられた第1の駆動部を介して定着手段を回転駆動する駆動源と、1個が第1の駆動部を有する定着ローラまたは加圧ローラに取り付けられた複数の歯車列からなり、第1の駆動部を介して定着手段に伝達された駆動源の駆動力を第2の駆動部に伝達して第2のシャフトを所定の速度で回転させる第2の駆動力伝達部とを有し、第2の駆動力伝達部は、内周に複数の送り歯が形成された第1の歯車と、所定の角度にわたって回動自在に支持され、回動運動の両端で異なる送り歯に交互に係合する回転規制歯が形成された回転規制部材と、弾性部材と協働して回転規制部材を往復回動させ、送り歯と回転規制歯とを間欠的に係合させる変位手段と、送り歯と回転規制歯とが係合しているときは空転し、係合していないときは第1の歯車に駆動力を伝達する第2の歯車を含む歯車列から構成されている定着装置であり、単一の駆動源により定着手段の駆動と安定したウエーブの定量送りとを行うことが可能になるという作用を有する。
【0032】
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1記載の定着装置が取り付けられている画像形成装置であり、装置サイズがコンパクトになるという作用を有する。
【0033】
以下、本発明の実施の形態について、図1から図8を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【0034】
図1は本発明の一実施の形態である画像形成装置の内部構造を示す説明図、図2は図1の画像形成装置に装着された定着装置におけるウエーブユニットへの駆動力伝達機構を示す断面図、図3は図1の画像形成装置のフロントドアを開けた状態で示す斜視図、図4は図1の画像形成装置における各種駆動源の配列を透視して示す斜視図、図5は図1の画像形成装置に取り付けられた定着装置の構造を示す説明図、図6は図5の定着装置における定着手段を示す分解斜視図、図7は図5の定着装置におけるウエーブユニットを示す分解斜視図、図8は図5の定着装置の分解斜視図である。
【0035】
図1において、有機光導電体(OPC)等の感光性受容層が薄膜状に塗布された感光体ベルト(感光体)3は、3本の感光体ベルト支持搬送ローラ3a・3b・3cによって一辺の水平面を形成するように調帯支持されており、駆動モータ(図示せず)により感光体ベルト支持搬送ローラ3a・3b・3cに沿って周回動される。感光体ベルト3の上部にはその外周面に沿って、ブラック(B)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色のトナーを収納する現像器2B、2C、2M、2Yが設けられている。感光体ベルト3の側方には、感光体ベルト3に残ったトナーを除去する感光体クリーニング装置212、LEDランプが並列されて感光体ベルト3を除電する除電器209、コロナ放電により感光体ベルト3を帯電させる帯電器210が設置されており、さらにレーザユニット1が設けられている。
【0036】
帯電器210は、タングステンワイヤ等からなる帯電線210aと、金属板からなるシールド板210b、グリッド板210cによって構成されている。そして、帯電線210aへ高電圧を印加することによって帯電線210aがコロナ放電を起こし、グリッド板210cを介して感光体ベルト3が一様に帯電される。また、レーザユニットから照射されたレーザ光は、ホストコンピュータ(図示せず)からの信号により制御され、感光体ベルト3上に複数の所定のカラー成分の中の特定の成分にそれぞれ対応する複数の静電潜像を形成する。
【0037】
各色の現像器2B、2C、2M、2Yは、装置本体に設けられた所定の収納部にそれぞれ等間隔かつ着脱自在に配置され、各々の現像器の内部は、収容されたトナーの種別を除き同様の構成にされている。
【0038】
各現像器2B、2C、2M、2Yに対応して、所定のカラーの静電潜像を現像する際にそれぞれの現像器2B、2C、2M、2Yを感光体ベルト3へ当接させる当接カム5B、5C、5M、5Yが設けられ、現像器2B、2C、2M、2Yは当接カム5B、5C、5M、5Yにより感光体ベルト3の方向に押されていないときには、感光体ベルト3と離間した待機位置へ保持される。
【0039】
中間転写体ユニットは、導電性の樹脂等からなる中間転写体ベルト(中間転写体)4と、中間転写体ベルト4が調帯される3本の中間転写体ベルト支持搬送ローラ4a・4b・4cとを有している。中間転写体ベルト4上へ感光体ベルト3上のトナー像を転写するため、中間転写ローラ213が中間転写体ベルト4を挟んで感光体ベルト3に対向して配置されている。
【0040】
ここで、中間転写体ベルト4の表面周長は感光体ベルト3の表面周長と等しくなるように設定されている。中間転写体ベルト4の残留トナーを掻き取るため、中間転写体ベルト支持搬送ローラ4cの近傍には中間転写体ベルトクリーニング装置215が設置されている。この中間転写体ベルトクリーニング装置215は中間転写体ベルト4上に合成像を形成している間は中間転写体ベルト4から離間しており、クリーニングに供する時のみ中間転写体ベルト4に当接する。
【0041】
装置下部には、用紙(記録媒体)214を収納する用紙カセット(図示せず)が設けられている。そして、用紙214は用紙カセットから給紙ローラ217によって1枚づつ用紙搬送路へ送り出される。用紙214と中間転写体ベルト4上に形成された合成像の位置を一致させるため、一時的に用紙214を停止待機させるためのレジストローラ218が従動ローラ219と圧接して設けられている。さらに、用紙搬送路上には、トナーと異なる極性の電圧が印加されることにより中間転写体ベルト4上に形成された合成像を用紙214に転写する媒体転写ローラ(転写ローラ)7が設けられており、合成像を用紙214に転写する時のみ中間転写体ベルト4と接触回動される。この媒体転写ローラ7は、たとえば導電性発泡ポリウレタンよりなる。なお、記録媒体には、用紙214以外にも、たとえばOHPフィルムなどを適用することができる。
【0042】
用紙214に転写された合成像を定着させるため、内部に熱源を有する定着ローラ106と加圧ローラ107とからなる定着装置101が配置されている。そして、用紙214は定着装置101内を通過するときの定着ローラ106と加圧ローラ107との挟持回転に伴い圧力と熱によって転写された合成像が定着され、カラー画像が形成される。
【0043】
定着装置101は、ウエーブユニット105と、定着ローラ106および加圧ローラ107からなる定着手段により構成されている。
【0044】
そして、定着装置101は、図3に示すように、像坦持体(図示せず)等を含んだ画像形成ユニットとともに画像形成装置の前面からの出し入れにより着脱可能となっている。また、図4に示すように、本実施の形態における画像形成装置の駆動系としては、定着手段やトナー像を転写された用紙の搬送系の駆動を行なうモータ(駆動源)102、感光体ベルト3および中間転写ベルト4を回転駆動するメインモータ103、現像器2B,2C,2M,2Yを感光体ベルト3に対して接触離反させるための駆動源である現像器ドライブモータ104が設けられている。
【0045】
定着ローラ106は、内部または外部の熱源によりその表面温度が最適定着温度である160℃〜180℃となるよう加熱されている。また、定着ローラ106に当接して、この定着ローラ106の回転とともに回転する加圧ローラ107は、定着ローラ106と協働して、搬送されてきた未定着トナー像を用紙とともに挟持する。さらに、ウエーブユニット105は、定着ローラ106に離型剤であるシリコーンオイルを塗布するとともに定着動作の終了した定着ローラ106の表面をクリーニングする。なお、定着ローラ106および加圧ローラ107の構成は、前述した図9において示した定着ローラ8および加圧ローラ9と略同一となっている。
【0046】
ここで、ウエーブユニット105は、シリコンオイル等の離型剤を含浸させた不織布または多孔質材からなるシート状のウエーブ108が巻き付けられた第1のシャフト109と、ウエーブ108を巻き取る第2のシャフト110と、ウエーブ108を内側から定着ローラ106表面の長手方向に亘ってに所定の押圧力で押圧する押圧ローラ111と、抵抗ヒューズと抵抗とからなる判別手段112などから構成されている。
【0047】
第2のシャフト110の一端には、定着装置101が装置本体に装着された時に駆動源であるモータ102からの駆動力が伝達されるウエーブ歯車(第2の駆動部)113が取り付けられている。そして、ウエーブユニット105が定着装置101に装着されたときにウエーブ歯車113が係合する第2の駆動力伝達部としての歯車列が設けられている。
【0048】
また、両端に取り付けられた軸受け116に回転自在に支持された定着ローラ106のモータ102と同側面の軸端には、定着ローラ106を回転駆動する定着ローラ歯車(第1の駆動部)115が設けられている。さらに、定着ローラ歯車115と反対側の軸端には、第2の駆動力伝達部の一部をなす歯車117が取り付けられている。なお、定着ローラ歯車115および歯車117は加圧ローラ107に取り付けられていてもよい。
【0049】
ここで、図2を用いて第2の駆動力伝達部である歯車列および第2の駆動部であるウエーブ歯車113について説明する。
【0050】
図2(a)において、歯車列は相互に連鎖的に係合している歯車118〜123を有し、ウエーブ歯車113はこれらの歯車118〜123を介して、内周に複数の送り歯124aを有する歯車(第1の歯車)124に連結されている。この歯車124は回転規制部材125により回転が規制されている。なお、歯車124の送り歯124a一歯分の回転角が第2のシャフト110の所定回転角となるように歯車122,121,120,119の歯車比が設定されている。
【0051】
図2(b)に詳しく示すように、回転規制部材125は、回転軸125cを中心にしてソレノイド(変位手段)126の往復動とスプリング127(弾性部材)の弾発力により回動する略L字形に形成されている。また、一端には、歯車124の送り歯124aの異なる位置に交互に係合する2つの回転規制歯125a,125bが、送り歯124aの歯ピッチと半ピッチ分位相をずらした関係で形成されている。
【0052】
また、歯車123は、歯車(第2の歯車)128および歯車129を介して、歯車117に連結されている。したがって、歯車123は歯車124および歯車128に係合している。
【0053】
図2(c)に示すように、歯車128は、回転軸128dと同軸に設けられた2つの歯車128b,128cと、回転軸128dにはめ込まれてトルクリミッター効果を与えるコイルスプリング(弾性部材)からなる。
【0054】
以上のように構成された画像形成装置について、その動作を以下に説明する。図1において、帯電した感光体ベルト3を除電器209により均一に除電した後、高圧電源に接続された帯電器210内の帯電線210aに高圧を印加しコロナ放電を行なわせ、感光体ベルト3の表面を一様に−500v〜−650v程度に帯電させる。
【0055】
次に、感光体ベルト3を駆動装置(図示せず)によって周回動させ、一様に帯電された感光体ベルト3の表面上に複数のカラー成分の中の所定の色、例えばブラック(B)の画像に相当するレーザ光を照射する。これにより、感光体ベルト3上のレーザ光が照射された部分は電荷が消えて静電潜像が形成される。一方、現像に寄与するブラックのトナーの収納されている現像器2Bは、ホストコンピュータ(図示せず)からの色選択信号によって、当接カム5Bが半回転することにより感光体ベルト3に当接される。そして、所定の電圧が印加された薄層のトナーが静電潜像に付着してトナー像が形成される。
【0056】
このようにして現像が終了した現像器2Bは、当接カム5Bがさらに半回転することにより、感光体ベルト3との当接位置から待機位置へと移動する。なお、現像器2Bが現像中は、それ以外の現像器2C、2M、2Yは感光体ベルト3から離間している。
【0057】
次に、例えばシアン(C)の色が選択されると、現像器2Cは、感光体ベルト3へ当接され、前述と同様の動作でシアンの現像を開始する。4色を使用する場合は、このような現像の動作が4回順次繰り返し行われ、中間転写体ベルト4上に4色B、C、M、Yの4層のトナー像が重ね合うように転写されてここに合成像が形成される。なお、1色の場合には単層の、2色の場合には2層の、3色の場合には3層のトナー像がそれぞれ形成される。
【0058】
転写されることなく感光体ベルト3上に残った少量のトナーは、感光体クリーニング装置212でクリーニングされて次のプロセスに備えられる。
【0059】
この様にして形成された合成像は、媒体転写ローラ7にトナーと反対の極性の高圧を印加すると、用紙カセットから用紙搬送路に沿って送られてきた用紙214に一括転写される。
【0060】
合成像が転写された用紙214は、続いて定着装置101に送られる。そして、ここで熱と定着ローラ106と加圧ローラ107の挟持力によって定着され、カラー画像が形成される。定着装置101を通過した用紙214は、排紙トレイへと排出される。
【0061】
なお、中間転写体ベルト4上に転写されずに残った少量のトナーは、中間転写体ベルトクリーニング装置215が図示しない電磁クラッチによって当接することによりクリーニングされて、次のプロセスに備えられる。
【0062】
次に、上記のように構成された定着装置101の動作について説明する。
既に述べたように、ウエーブ108は第1のシャフト109にロール状に巻き付けられてウエーブロールを形成している。そして、ウエーブ108は第2のシャフト110の回転駆動により第1のシャフト109から図5に示す矢印P方向に引き出されていく。
【0063】
ここで、第2の駆動力伝達部の動作について説明する。
図2に示すように、歯車128は、内周側の歯車128bが歯車123と噛み合い、外周側の歯車128cが歯車129と噛み合っている。そして、歯車128cは回転軸128dに対して摩擦車となっており、定着ローラ106が回転することにより歯車117が回転し、歯車129を介して歯車128cに駆動が伝達される。この時、コイルスプリング128aの弾発力により歯車129と歯車117との間には摩擦力が生じるので、これにより歯車128は特定幅の回転トルクを得る。この回転トルクは、下限がウエーブ108の巻き取りに最低必要な駆動力、上限が歯車124の回転が回転規制部材125により規制されている時に歯車128cが空転するトルクとなるよう設定されている。
【0064】
前述のように、回転規制部材125の2つの回転規制歯125a,125bは歯車124の送り歯124aの歯ピッチと半ピッチ分位相をずらした関係になっている。したがって、このような回転規制歯125a,125bを有する回転規制部材125の一往復運動により、歯車124が送り歯124aの2歯分以上回転することが規制される。
【0065】
ここで、所定のタイミングでソレノイド126により回転規制部材125を変位させると、回転軸125cを中心とする回動運動により回転規制歯125aと一方の送り歯124aとの係合が外れ、他方の回転規制歯125bが新たに送り歯124aと係合するまでの間、歯車124は1/2歯ピッチ分だけ反時計回り(図2(b)において矢印で示す方向)に回転が可能となる。これにより歯車128cの空転状態は解除され、歯車124と係合している歯車123は歯車128bの回転駆動により矢印で示す方向に回転する。
【0066】
次に、スプリング127の反発力(戻し力)により回転規制部材125がソレノイド126に変位された場合と反対方向に回転軸125cを中心として回動すると、上述と同様に、回転規制歯125bと一方の送り歯124aとの係合が外れ、他方の回転規制歯125aが新たに送り歯124aと係合するまでの間、歯車124は1/2歯ピッチ分だけ反時計回りに回転する。これにより、歯車124と係合している歯車123は、歯車128bの回転駆動により再び矢印で示す方向に回転する。
【0067】
このように、回転規制部材125の一往復により歯車124は1歯ピッチ分だけ回転する。そして、歯車124が回転することにより、駆動力は歯車123から歯車122、歯車121、歯車120、歯車119と順次伝達されてウエーブ歯車113に伝わり、第2のシャフト110を回転させてウエーブ108を定量的に巻き取ることができる。
【0068】
これにより、単一のモータ102によるコンパクトな駆動機構で定着手段の駆動と安定したウエーブの定量送りとを行うことが可能になる。
【0069】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、単一の駆動源により定着手段の駆動と安定したウエーブの定量送りとを行うことが可能になるという有効な効果が得られる。
【0070】
また、このような定着装置を画像形成装置に取り付けることにより、装置サイズをコンパクトにすることができるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である画像形成装置の内部構造を示す説明図
【図2】図1の画像形成装置に装着された定着装置におけるウエーブユニットへの駆動力伝達機構を示す断面図
【図3】図1の画像形成装置のフロントドアを開けた状態で示す斜視図
【図4】図1の画像形成装置における各種駆動源の配列を透視して示す斜視図
【図5】図1の画像形成装置に取り付けられた定着装置の構造を示す説明図
【図6】図5の定着装置における定着手段を示す分解斜視図
【図7】図5の定着装置におけるウエーブユニットを示す分解斜視図
【図8】図5の定着装置の分解斜視図
【図9】従来の画像形成装置における定着装置の構造を示す概略図
【図10】(a)第2のシャフトの駆動機構を示す断面図
(b)第2のシャフトの動作状態を示す正面図
【図11】ウエーブの巻き取りに必要な第2のシャフトの回転トルクとレバー部材が回転したときに第2のシャフトが回転する角度θとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
101 定着装置
102 モータ(駆動源)
106 定着ローラ
107 加圧ローラ
108 ウエーブ
109 第1のシャフト
110 第2のシャフト
113 ウエーブ歯車(第2の駆動部)
115 定着ローラ歯車(第1の駆動部)
124 歯車(第1の歯車)
124a 送り歯
125 回転規制歯
125a 回転規制歯
125b 回転規制歯
126 ソレノイド(変位手段)
127 スプリング(弾性部材)
128 歯車(第2の歯車)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device attached to an image forming apparatus and an image forming apparatus to which the fixing device is attached.
[0002]
[Prior art]
In a conventional fixing device of an image forming apparatus using an electrophotographic system, various techniques for applying a release agent such as silicone oil to a fixing roll to prevent toner offset are employed. In particular, in a full-color image forming apparatus that mixes a plurality of different color toners, the fixing roll requires a very high release property, so that a large amount of release agent is applied to the fixing roll.
[0003]
Here, the conventional supply of the release agent has mainly used a structure in which a roll impregnated with a release agent such as silicone oil is directly pressed against the surface of the fixing roll. However, such an impregnating roll method has a problem that the supply amount of the release agent varies with time and the offset effect does not last for a long time.
[0004]
In order to solve this problem, a sheet-type release agent supply structure has been proposed in which a wave impregnated with a release agent is wound up while being in contact with a fixing roll.
[0005]
Next, an image forming apparatus using a fixing device having a conventional sheet type release agent supply structure will be described.
[0006]
A developing unit that stores toner of each color of black (B), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) along the outer peripheral surface of the photosensitive belt that is coated with the photosensitive receiving layer and rotates. In addition, a charger for charging the photosensitive belt by corona discharge is provided. Further, a semiconductor laser element is built in, and an LSU (Laser Scanning Unit) is provided that forms an electrostatic latent image by irradiating the photosensitive belt with laser light while switching between emission and extinction of the laser according to image data. Further, an intermediate transfer body belt to which the toner image on the photoreceptor belt is transferred is installed facing the photoreceptor belt.
[0007]
Then, a paper conveyance path is formed so as to contact the circumferentially rotating intermediate transfer belt, and the toner image formed on the intermediate transfer belt is transferred onto the paper conveyed on the paper conveyance path.
[0008]
A fixing device is installed on the downstream side of the paper conveyance path, and the unfixed toner image transferred onto the paper is heated and pressure-fixed by the fixing device.
[0009]
Here, the structure of a fixing device for fixing a toner image on a sheet will be described.
FIG. 9 is a schematic view showing the structure of a fixing device in a conventional image forming apparatus.
[0010]
As shown in FIG. 9, the fixing device includes a fixing roller 8 heated so that the surface temperature becomes an optimum fixing temperature (160 ° C. to 180 ° C.) by an internal or external heat source, and the fixing roller 8 and a pair. An unfixed toner image that is provided and transported between the
[0011]
The
[0012]
Here, the fixing roller 8 forms an
[0013]
The
[0014]
[0015]
Further, the fixing roller 8 and the
[0016]
On the other hand, the
[0017]
The
[0018]
However, the conventional technology having an independent drive source for wave feeding requires expensive parts such as a motor, which is expensive.
[0019]
In order to solve such a high cost problem, a drive transmission mechanism that synchronizes the driving of the fixing roller 8 and the
[0020]
The winding mechanism of the
[0021]
FIG. 10A is a cross-sectional view showing a drive mechanism of the
[0022]
The
[0023]
As shown in FIG. 10 (b), the
[0024]
In the drive mechanism configured as described above, the
[0025]
According to the
[0026]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional wave feed mechanism, since the drive transmission mechanism to the wave unit is incorporated in the fixing unit drive mechanism, the drive mechanism becomes complicated and a large space is required, so that the fixing device is enlarged. A new problem arises.
[0027]
Further, since the rotation angle of the lever member and the rotation angle of the second shaft that is the winding shaft do not always coincide with each other, it is difficult to obtain a predetermined wave feed amount. Here, FIG. 11 is a graph showing the relationship between the rotational torque of the second shaft necessary for winding the wave and the angle θ at which the second shaft rotates when the lever member rotates. As shown in FIG. 11, when the torque required for rotation is small as in the early stage of wave winding, the second shaft rotates more than the rotation angle θ of the lever member due to the inertial force during rotation. Conversely, when the torque required for rotation is large as in the latter half of the winding of the wave, slip occurs between the lever member and the second shaft, so the second shaft is smaller than the rotation angle θ of the lever member. Rotate.
[0028]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device that can drive a fixing unit and stably feed a wave with a single driving source, and an image forming apparatus to which the fixing device is attached.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, a fixing device of the present invention includes a fixing roller comprising a fixing roller and a pressure roller that heat and press a toner image transferred to a recording medium and fix the toner image on the recording medium, and a release agent. Is attached to the sheet-shaped wave that is impregnated with the pressure roller and is supplied to the surface of the fixing roller by being pressed by the pressure roller, the first shaft around which the unused portion of the wave is wound, and the second drive unit. A second shaft that winds the wave after the release agent is supplied to the fixing roller, and a drive source that rotationally drives the fixing means via the first drive unit attached to the fixing roller or the pressure roller. One of the plurality of gear trains attached to the fixing roller or the pressure roller having the first driving unit, and the driving force of the driving source transmitted to the fixing means via the first driving unit is the second. To the drive And a second driving force transmission unit that rotates the second shaft at a predetermined speed, and the second driving force transmission unit includes a first gear having a plurality of feed dogs formed on the inner periphery thereof. A rotation restricting member that is rotatably supported over a predetermined angle and is formed with rotation restricting teeth that are alternately engaged with different feed teeth at both ends of the rotation movement; and the rotation restricting member in cooperation with the elastic member. When the feed dog and the rotation restricting tooth are engaged, the displacement means for reciprocatingly rotating and intermittently engaging the feed dog and the rotation restricting tooth idles, and when not engaged, the first It is comprised from the gear train containing the 2nd gearwheel which transmits a driving force to this gearwheel.
[0030]
As a result, it is possible to drive the fixing unit and stably feed the wave with a single drive source.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention according to claim 1 of the present invention is impregnated with a fixing means comprising a fixing roller and a pressure roller for heating and pressing a toner image transferred to a recording medium and fixing the toner image on the recording medium, and a release agent. A sheet-like wave that is pressed by the pressing roller to supply the release agent to the surface of the fixing roller, a first shaft around which an unused portion of the wave is wound, and a second driving unit are attached and separated. A second shaft for winding the wave after supplying the mold material to the fixing roller, a driving source for rotationally driving the fixing means via a first driving unit attached to the fixing roller or the pressure roller, and one Comprises a plurality of gear trains attached to a fixing roller or a pressure roller having a first driving unit, and a driving force of a driving source transmitted to the fixing means via the first driving unit is a second driving unit. To the second A second driving force transmission unit that rotates the shaft at a predetermined speed, and the second driving force transmission unit has a first gear having a plurality of feed dogs formed on the inner periphery and a predetermined angle. A rotation restricting member that is rotatably supported and formed with rotation restricting teeth that are alternately engaged with different feed teeth at both ends of the turning movement; Displacement means for intermittently engaging the feed dog and the rotation restricting tooth, and when the feed dog and the rotation restricting tooth are engaged, the wheel rotates idly, and when not engaged, a driving force is applied to the first gear. Is a fixing device composed of a gear train including a second gear for transmitting the power, and has a function of enabling driving of fixing means and stable quantitative feeding of a wave by a single driving source. .
[0032]
The invention according to claim 2 of the present invention is an image forming apparatus to which the fixing device according to claim 1 is attached, and has an effect that the size of the apparatus becomes compact.
[0033]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In these drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0034]
FIG. 1 is an explanatory view showing an internal structure of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a driving force transmission mechanism to a wave unit in a fixing device mounted on the image forming apparatus of FIG. 3 is a perspective view showing the image forming apparatus of FIG. 1 with the front door opened, FIG. 4 is a perspective view showing the arrangement of various drive sources in the image forming apparatus of FIG. 1, and FIG. FIG. 6 is an exploded perspective view showing a fixing means in the fixing device shown in FIG. 5, and FIG. 7 is an exploded perspective view showing a wave unit in the fixing device shown in FIG. 8 and 8 are exploded perspective views of the fixing device of FIG.
[0035]
In FIG. 1, a photosensitive belt (photosensitive body) 3 on which a photosensitive receiving layer such as an organic photoconductor (OPC) is applied in a thin film is formed on one side by three photosensitive belt supporting and conveying
[0036]
The
[0037]
The developing
[0038]
Corresponding to the developing
[0039]
The intermediate transfer body unit includes an intermediate transfer body belt (intermediate transfer body) 4 made of a conductive resin and the like, and three intermediate transfer body belt supporting and conveying
[0040]
Here, the surface circumferential length of the
[0041]
A paper cassette (not shown) for storing paper (recording medium) 214 is provided at the lower part of the apparatus. The
[0042]
In order to fix the composite image transferred to the
[0043]
The fixing
[0044]
As shown in FIG. 3, the fixing
[0045]
The fixing
[0046]
Here, the
[0047]
At one end of the
[0048]
Further, a fixing roller gear (first driving unit) 115 that rotationally drives the fixing
[0049]
Here, the gear train that is the second driving force transmission unit and the
[0050]
In FIG. 2A, the gear train has
[0051]
As shown in detail in FIG. 2 (b), the
[0052]
The
[0053]
As shown in FIG. 2 (c), the
[0054]
The operation of the image forming apparatus configured as described above will be described below. In FIG. 1, the charged
[0055]
Next, the
[0056]
The developing
[0057]
Next, for example, when a cyan (C) color is selected, the developing
[0058]
A small amount of toner remaining on the
[0059]
The composite image formed in this manner is collectively transferred to the
[0060]
The
[0061]
A small amount of toner remaining without being transferred onto the
[0062]
Next, the operation of the fixing
As already described, the
[0063]
Here, the operation of the second driving force transmission unit will be described.
As shown in FIG. 2, the
[0064]
As described above, the two
[0065]
Here, when the
[0066]
Next, when the
[0067]
Thus, the
[0068]
As a result, it is possible to drive the fixing means and perform stable quantitative feed of the wave with a compact drive mechanism by a
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an effective effect that it is possible to drive the fixing unit and perform stable quantitative feed of the wave with a single drive source.
[0070]
Further, by attaching such a fixing device to the image forming apparatus, an effective effect that the apparatus size can be reduced can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an internal structure of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a driving force transmission mechanism to a wave unit in a fixing device mounted on the image forming apparatus of FIG. 1;
3 is a perspective view showing the image forming apparatus of FIG. 1 with the front door opened. FIG.
4 is a perspective view illustrating the arrangement of various drive sources in the image forming apparatus of FIG.
5 is an explanatory view showing the structure of a fixing device attached to the image forming apparatus of FIG.
6 is an exploded perspective view showing fixing means in the fixing device of FIG.
7 is an exploded perspective view showing a wave unit in the fixing device of FIG. 5;
8 is an exploded perspective view of the fixing device of FIG.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a structure of a fixing device in a conventional image forming apparatus.
FIG. 10A is a sectional view showing a driving mechanism of the second shaft.
(B) Front view showing the operating state of the second shaft
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the rotational torque of the second shaft necessary for winding the wave and the angle θ at which the second shaft rotates when the lever member rotates.
[Explanation of symbols]
101 Fixing device
102 Motor (drive source)
106 Fixing roller
107 Pressure roller
108 Wave
109 First shaft
110 Second shaft
113 Wave Gear (Second Drive Unit)
115 Fixing roller gear (first driving unit)
124 Gear (first gear)
124a Feed dog
125 rotation restriction teeth
125a Rotation restriction tooth
125b Rotation restriction tooth
126 Solenoid (displacement means)
127 Spring (elastic member)
128 gear (second gear)
Claims (2)
離型剤が含浸され、押圧ローラに押圧されてこの離型剤を前記定着ローラの表面に供給するシート状のウエーブと、
前記ウエーブの未使用部分が巻き付けられた第1のシャフトと、
第2の駆動部が取り付けられ、前記離型剤を前記定着ローラに供給した後の前記ウエーブを巻き取る第2のシャフトと、
前記定着ローラまたは前記加圧ローラに取り付けられた第1の駆動部を介して前記定着手段を回転駆動する駆動源と、
1個が前記第1の駆動部を有する前記定着ローラまたは前記加圧ローラに取り付けられた複数の歯車列からなり、前記第1の駆動部を介して前記定着手段に伝達された前記駆動源の駆動力を前記第2の駆動部に伝達して前記第2のシャフトを所定の速度で回転させる第2の駆動力伝達部とを有し、
前記第2の駆動力伝達部は、
内周に複数の送り歯が形成された第1の歯車と、
所定の角度にわたって回動自在に支持され、回動運動の両端で異なる前記送り歯に交互に係合する回転規制歯が形成された回転規制部材と、
弾性部材と協働して前記回転規制部材を往復回動させ、前記送り歯と前記回転規制歯とを間欠的に係合させる変位手段と、
前記送り歯と前記回転規制歯とが係合しているときは空転し、係合していないときは前記第1の歯車に駆動力を伝達する第2の歯車を含む歯車列から構成されていることを特徴とする定着装置。A fixing means comprising a fixing roller and a pressure roller for heating and pressing the toner image transferred to the recording medium and fixing the toner image on the recording medium;
A sheet-like wave impregnated with a release agent and pressed against the pressure roller to supply the release agent to the surface of the fixing roller;
A first shaft around which the unused portion of the wave is wound;
A second shaft to which the second drive unit is attached and winds up the wave after the release agent is supplied to the fixing roller;
A drive source for rotationally driving the fixing means via a first drive unit attached to the fixing roller or the pressure roller;
One of the plurality of gear trains attached to the fixing roller or the pressure roller having the first driving unit, and the driving source transmitted to the fixing unit via the first driving unit. A second driving force transmission unit that transmits a driving force to the second driving unit to rotate the second shaft at a predetermined speed;
The second driving force transmission unit is
A first gear having a plurality of feed dogs formed on the inner periphery;
A rotation restricting member that is rotatably supported over a predetermined angle and is formed with a rotation restricting tooth that alternately engages different feed teeth at both ends of the turning motion;
Displacement means for reciprocally rotating the rotation restricting member in cooperation with an elastic member and intermittently engaging the feed dog and the rotation restricting tooth;
When the feed dog and the rotation restricting tooth are engaged, they are idled, and when not engaged, they are constituted by a gear train including a second gear that transmits a driving force to the first gear. A fixing device.
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