JP5194900B2 - Fixing apparatus, image forming apparatus, and program - Google Patents
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Description
本発明は、定着装置、画像形成装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a fixing device, an image forming apparatus, and a program.
従来、プリンタや複写機等の画像形成装置において、記録用紙上に転写されたトナー像を、熱源を備えた定着ロールと加圧ロールとで形成されるニップ部に通して、熱と圧力の作用でトナーを溶融して定着する定着装置が利用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a printer or a copying machine, a toner image transferred onto a recording sheet is passed through a nip formed by a fixing roll and a pressure roll provided with a heat source, and the action of heat and pressure is applied. A fixing device that melts and fixes toner is used.
この種の定着装置に関する技術として、特許文献1には、フィルム式定着装置において、加圧ローラの熱膨張による搬送速度の変動を容易に検知して、用紙を所定の速度で搬送できる加熱装置を提供することを目的として、ヒータガイドに外装される定着フィルムの一端部に反射部材を設け、反射型センサで上記反射部材の検知間隔を検知することにより上記定着フィルムの速度を求めて用紙の搬送速度を予測し、所定の速度となるように加圧ローラの駆動速度を制御する技術が開示されている。 As a technique relating to this type of fixing device, Patent Document 1 discloses a heating device that can easily detect a change in the conveyance speed due to thermal expansion of a pressure roller and convey a sheet at a predetermined speed in a film-type fixing apparatus. For the purpose of providing, a reflecting member is provided at one end portion of the fixing film that is externally mounted on the heater guide, and the speed of the fixing film is determined by detecting the detection interval of the reflecting member with a reflection type sensor to convey the sheet. A technique for predicting the speed and controlling the driving speed of the pressure roller so as to be a predetermined speed is disclosed.
また、特許文献2には、加圧ローラ単体、又は通紙方向に対し加圧ローラ下流側を別モータで駆動し、メインモータに対し、一定紙送り速度差で引張ることにより、加圧ローラ表面がクリーニングされる速度差を保証し、かつ画像伸びを起こさないように加圧ローラの速度を保つことを目的として、画像形成装置駆動系を制御するメインモータと、加圧ローラ駆動用の別モータとを備え、加圧ローラが熱膨張した際に、加圧ローラの外径変化を検知するセンサ手段により、膨張した外径分、加圧ローラ駆動モータ速度を制御し、常時、加圧ローラより上流側と、下流側の速度差が一定となるようにする技術が開示されている。
本発明は、定着部材の回転速度をフィードバック制御する際の応答遅れやオーバーシュートの発生を抑制することができる定着装置、画像形成装置及びプログラムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a fixing device, an image forming apparatus, and a program capable of suppressing response delay and occurrence of overshoot when feedback control is performed on the rotation speed of a fixing member.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の定着装置は、回転可能に支持されると共に、加熱され、かつ回転された状態で現像剤を記録媒体に定着させる定着部材と、回転可能に支持されると共に、前記定着部材により前記現像剤を前記記録媒体に定着させる際に、回転された状態で前記記録媒体を前記定着部材に加圧する加圧部材と、前記定着部材及び前記加圧部材を回転駆動させる駆動手段と、前記現像剤を前記記録媒体に定着させる際に、前記加圧部材を前記定着部材から離間された位置から前記定着部材に圧接される位置に移動させる移動手段と、前記定着部材の回転速度を予め定められたサンプリング周期で連続的に検出する検出手段と、前記検出手段により検出された回転速度を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された回転速度の所定数単位での平均値に基づいて、前記定着部材の回転速度を、前記加圧部材が圧接される前より圧接された後のほうが高くなるように予め定められた目標回転速度とするためのフィードバック制御を実行する実行手段と、前記実行手段によるフィードバック制御の実行間隔が、前記移動手段による前記加圧部材の前記定着部材に圧接される位置への移動前より移動後の方が長くなるように予め定められたパラメータを変更する変更手段と、を備えている。 In order to achieve the above object, the fixing device according to claim 1 is rotatably supported, a fixing member that fixes the developer on the recording medium in a heated and rotated state, and the fixing device is rotatable. A pressure member that is supported and presses the recording medium against the fixing member in a rotated state when the developer is fixed to the recording medium by the fixing member; and the fixing member and the pressure member Driving means for rotationally driving; and moving means for moving the pressure member from a position spaced from the fixing member to a position pressed against the fixing member when fixing the developer on the recording medium; Detection means for continuously detecting the rotation speed of the fixing member at a predetermined sampling period; storage means for storing the rotation speed detected by the detection means; and storage means stored in the storage means. Based on the average value of a predetermined number of units of rotational speed, the rotational speed of the fixing member, and the predetermined target rotational speed so more increases after the pressing member is pressed from the front to be pressed The execution means for executing feedback control for performing the feedback control and the execution interval of the feedback control by the execution means are more after the movement than before the movement means is moved to the position where the pressing member is pressed against the fixing member. Changing means for changing a predetermined parameter so as to be longer.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記予め定められたパラメータが、前記サンプリング周期であり、前記変更手段が、前記サンプリング周期を、前記移動前より前記移動後の方が長くなるように変更するものである。
The invention according to
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記予め定められたパラメータが、前記所定数であり、前記変更手段が、前記所定数を、前記移動前より前記移動後の方が多くなるように変更するものである。
The invention according to claim 3 is the invention according to
さらに、請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の発明において、前記移動手段により前記加圧部材が前記定着部材に圧接される位置に移動されるタイミングが、前記実行手段によってフィードバック制御が実行された前記定着部材の回転速度が、前記記録媒体が前記定着部材と前記加圧部材とに狭持される時点で予め定められた許容回転速度範囲内に収まるタイミングとされているものである。 Furthermore, the invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressing member is moved to a position where the pressing member is pressed against the fixing member. The rotation speed of the fixing member for which feedback control is executed by the execution means is within a predetermined allowable rotation speed range when the recording medium is sandwiched between the fixing member and the pressure member. It is said that it is time to fit in.
一方、上記目的を達成するために、請求項5に記載の画像形成装置は、請求項1〜請求項4の何れか1項記載の定着装置と、露光光を出射する露光手段と、前記露光手段による前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像手段と、前記現像手段で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写手段と、前記転写手段で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送手段と、を備えている。 On the other hand, in order to achieve the above object, an image forming apparatus according to a fifth aspect includes a fixing device according to any one of the first to fourth aspects, an exposure unit that emits exposure light, and the exposure. Developing means for exposing the latent image formed by the exposure light by the means with a developer to form a developer image, and transfer means for transferring the developer image made visible by the developing means onto a recording medium; Conveying means for conveying the recording medium onto which the developer image has been transferred by the transfer means to the fixing device.
さらに、上記目的を達成するために、請求項6に記載のプログラムは、回転可能に支持されると共に、加熱され、かつ回転された状態で現像剤を記録媒体に定着させる定着部材と、回転可能に支持されると共に、前記定着部材により前記現像剤を前記記録媒体に定着させる際に、回転された状態で前記記録媒体を前記定着部材に加圧する加圧部材と、前記定着部材及び前記加圧部材を回転駆動させる駆動手段と、前記現像剤を前記記録媒体に定着させる際に、前記加圧部材を前記定着部材から離間された位置から前記定着部材に圧接される位置に移動させる移動手段と、前記定着部材の回転速度を予め定められたサンプリング周期で連続的に検出する検出手段と、を備えた定着装置に対応し、コンピュータに、前記検出手段により検出された回転速度を記憶手段に記憶させる記憶ステップと、前記記憶手段に記憶された回転速度の所定数単位での平均値に基づいて、前記定着部材の回転速度を、前記加圧部材が圧接される前より圧接された後のほうが高くなるように予め定められた目標回転速度とするためのフィードバック制御を実行する実行ステップと、前記実行ステップによるフィードバック制御の実行間隔が、前記移動手段による前記加圧部材の前記定着部材に圧接される位置への移動前より移動後の方が長くなるように予め定められたパラメータを変更する変更ステップと、を実行させるものである。 Further, in order to achieve the above object, the program according to claim 6 is rotatably supported, a fixing member that fixes the developer on the recording medium in a heated and rotated state, and the rotatable program. A pressure member that presses the recording medium against the fixing member in a rotated state when the developer is fixed to the recording medium by the fixing member, and the fixing member and the pressure member. Driving means for rotationally driving the member; and moving means for moving the pressure member from a position spaced from the fixing member to a position pressed against the fixing member when fixing the developer on the recording medium. Detecting means for continuously detecting the rotation speed of the fixing member at a predetermined sampling period, and detected by the detecting means on a computer A storage step of storing the rolling speed in the storage means, based on the average value of a predetermined number of units of the rotational speed stored in the storage means, the rotational speed of the fixing member, before the pressure member is pressed against An execution step of performing feedback control for setting a predetermined target rotational speed so that the pressure after pressing is higher, and an execution interval of the feedback control by the execution step is the pressurizing member by the moving unit. And a changing step of changing a predetermined parameter so that the length after the movement becomes longer than the position before the movement to the position pressed against the fixing member.
請求項1、請求項5及び請求項6記載の発明によれば、定着部材の回転速度をフィードバック制御する際の応答遅れやオーバーシュートの発生を抑制することができる、という効果が得られる。 According to the first, fifth, and sixth aspects of the invention, it is possible to obtain an effect that it is possible to suppress response delay and overshoot when feedback control is performed on the rotation speed of the fixing member.
また、請求項2記載の発明によれば、本発明を適用しない場合に比較して、より容易に前記応答遅れやオーバーシュートの発生を抑制することができる、という効果が得られる。 In addition, according to the second aspect of the present invention, it is possible to more easily suppress the occurrence of the response delay and the overshoot as compared with the case where the present invention is not applied.
また、請求項3記載の発明によれば、本発明を適用しない場合に比較して、より容易に前記応答遅れやオーバーシュートの発生を抑制することができる、という効果が得られる。 In addition, according to the third aspect of the present invention, it is possible to obtain the effect that the occurrence of the response delay and overshoot can be more easily suppressed as compared with the case where the present invention is not applied.
さらに、請求項4記載の発明によれば、本発明を適用しない場合に比較して、より確実に前記応答遅れやオーバーシュートの発生を抑制することができる、という効果が得られる。 Furthermore, according to the invention described in claim 4, it is possible to more reliably suppress the occurrence of the response delay and overshoot as compared with the case where the present invention is not applied.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、ここでは、本発明を、電子写真方式により画像を形成する画像形成装置(以下、「プリンタ」という。)に適用した場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, the case where the present invention is applied to an image forming apparatus (hereinafter referred to as “printer”) that forms an image by electrophotography will be described.
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本実施の形態に係るプリンタ10の全体構成を説明する。
[First Embodiment]
First, the overall configuration of the
同図に示されるように、本実施の形態に係るプリンタ10は、当該プリンタ10の外壁を構成する筐体12の内部に、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)の各トナーに対応した光ビームを出射する光走査装置14Y,14M,14C,14Kが固定されている。また、光走査装置14Kに隣接する位置に、プリンタ10の各部の動作を制御する制御部70が設けられている。なお、光走査装置14Y,14M,14C,14Kを含め、符号の末尾に‘Y’,‘M’,‘C’,‘K’の何れかの文字が付加されている部位は、付加されている文字に対応する色に対応するものであることを表す。
As shown in the figure, the
光走査装置14Y,14M,14C,14Kは、光源から出射された光ビームを図示しない回転多面鏡(ポリゴンミラー)で走査するとともに、反射ミラー等の複数の光学部品で反射して、対応する色のトナーに対応した光ビーム16Y,16M,16C,16Kを出射する。
The
光ビーム16Y,16M,16C,16Kは、それぞれ対応する各感光体18Y,18M,18C,18Kに導かれる。各感光体18Y,18M,18C,18Kは、図示しないモータ及びギア等を有する駆動手段によって、矢印A方向に回転する。
The
感光体18Y,18M,18C,18Kの回転方向上流側には、感光体18Y,18M,18C,18Kの表面を帯電する帯電器20Y,20M,20C,20Kが設けられている。
また、感光体18Y,18M,18C,18Kの回転方向下流側には、Y,M,C,Kの各トナーをそれぞれ感光体18Y,18M,18C,18K上に現像する現像器22Y,22M,22C,22Kが設けられている。
Further, on the downstream side in the rotation direction of the
感光体18Y,18M,18C,18Kの回転方向で、現像器22Y,22M,22C,22Kの下流側には、現像されたトナー像が一次転写される中間転写ベルト28が配置されている。
An
中間転写ベルト28は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は106〜1014Ωcmとなるように形成されており、その厚みは例えば0.1mm程度に構成されている。
The
感光体18Y,18M,18C,18Kと中間転写ベルト28が対向する位置で中間転写ベルト28の内側には、感光体18Y,18M,18C,18K上に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト28に転写する一次転写ロール24Y,24M,24C,24Kが配置されている。この一次転写ロール24Y,24M,24C,24Kによって、感光体18Y,18M,18C,18Kから中間転写ベルト28に一次転写を行う一次転写部25が構成されている。
At the position where the
一次転写ロール24Y,24M,24C,24Kは、図示しないシャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とを有している。ここで、上記シャフトは、鉄、SUS等の金属で構成された円柱棒である。また、上記スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したNBRとSBRとEPDMとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が107.5〜108.5Ωcmのスポンジ状の円筒ロールである。 The primary transfer rolls 24Y, 24M, 24C, and 24K have a shaft (not shown) and a sponge layer as an elastic layer fixed around the shaft. Here, the shaft is a cylindrical bar made of metal such as iron or SUS. The sponge layer is a sponge-like cylindrical roll formed of a blend rubber of NBR, SBR, and EPDM containing a conductive agent such as carbon black and having a volume resistivity of 10 7.5 to 10 8.5 Ωcm. is there.
一次転写ロール24Y,24M,24C,24Kは、中間転写ベルト28を挟んで各感光体18Y,18M,18C,18Kに圧接されている。一次転写ロール24Y,24M,24C,24Kには、図示しない電圧印加手段によって対応する色のトナーの帯電極性(本実施の形態では、マイナス極性とする。以下同様。)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が印加される。これにより、各々の感光体18Y,18M,18C,18K上のトナー像が中間転写ベルト28に順次、静電吸引され、中間転写ベルト28上において重畳されたトナー像が形成される。
The
さらに、感光体18Y,18M,18C,18Kの回転方向下流側には、感光体18Y,18M,18C,18K上の残留トナーが除去されるクリーナ26Y,26M,26C,26Kが設けられている。
Further,
一方、中間転写ベルト28の内側には、定速性に優れたモータ(図示省略。)により駆動されて中間転写ベルト28を移動させる駆動ロール30と、各感光体18Y,18M,18C,18Kの配列方向に沿って略直線状に延び、中間転写ベルト28を支持する支持ロール32が設けられている。これにより、中間転写ベルト28は、矢印B方向に所定の速度で循環駆動される。
On the other hand, inside the
また、中間転写ベルト28の内側には、中間転写ベルト28に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト28の蛇行を防止するテンションロール34が設けられている。
A
また、中間転写ベルト28の移動方向下流側には、中間転写ベルト28上のトナー像を記録用紙P上に転写する二次転写部42が設けられている。
Further, a
二次転写部42は、中間転写ベルト28のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール38と、バックアップロール36とを含んで構成されている。
The
二次転写ロール38は、図示しないシャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。ここで、上記シャフトは、鉄、SUS等の金属で構成された円柱棒である。また、上記スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したNBRとSBRとEPDMとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が1×107.5Ωcm以上1×108.5Ωcm以下のスポンジ状の円筒ロールである。
The
また、二次転写ロール38は、中間転写ベルト28を挟んでバックアップロール36に圧接配置されている。ここで、二次転写ロール38は、接地されるとともにバックアップロール36との間に二次転写バイアスが印加され、2次転写部42に搬送される記録用紙P上にトナー像を二次転写する。
The
バックアップロール36は、表面がカーボンを分散したEPDMとNBRとのブレンドゴムのチューブで構成され、内部がEPDMゴムで構成されている。そして、表面抵抗率が1×107Ω/□以上1010Ω/□以下となるように形成され、硬度は例えば70°(アスカーC)に設定される。
The
また、バックアップロール36は、中間転写ベルト28の裏面側に配置されて二次転写ロール38の対向電極を形成しており、バックアップロール36と接触配置された金属製の給電ロール40を介して二次転写バイアスが安定的に印加される。
The
中間転写ベルト28の移動方向における二次転写部42の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト28上の残留トナーや紙粉を除去する中間転写ベルトクリーナ46が、中間転写ベルト28に対して接離自在に設けられている。また、中間転写ベルトクリーナ46における中間転写ベルト28の内側には、クリーニングバックアップロール44が設けられている。
An intermediate
一方、イエロー・トナーに対応する一次転写ロール24Yの上流側には、各トナーに対応した画像形成のタイミングを合わせるための基準となる信号を発生するホームポジションセンサ48が設けられている。
On the other hand, on the upstream side of the
ホームポジションセンサ48は、中間転写ベルト28の裏側に設けられた所定のマークを検知して基準信号を発生する。この基準信号に基づいて、前述の制御部70がプリンタ10の各部を動作させ、画像形成を開始する。
The
また、ブラック・トナーに対応する一次転写ロール24Kの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ43が設けられている。
Further, an image density sensor 43 for adjusting image quality is provided on the downstream side of the
一方、プリンタ10の下方側には、記録用紙Pを収納する用紙トレイ50が設けられている。用紙トレイ50の一方端には、記録用紙Pを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール52が設けられている。
On the other hand, a
ピックアップロール52の上方には、図示しないモータ及びギア等を有する駆動手段で回転駆動され、ピックアップロール52によって送出された記録用紙Pを、前述の二次転写部42に搬送する複数の搬送ロール54、56が設けられている。
Above the pick-
また、記録用紙Pの搬送方向における搬送ロール56の下流側には、記録用紙Pを二次転写部42へ送り込む搬送シュート58が設けられている。
A
さらに、二次転写部42における記録用紙Pの送出方向には、トナー像の二次転写が終了した記録用紙Pを定着装置100へ搬送する搬送ベルト60が設けられている。搬送ベルト60は、張架ロール57、59によって張架され、図示しないモータ及びギア等を有する駆動手段で移動可能に設けられている。
Further, a
定着装置100の入口側には、記録用紙Pを定着装置100に案内するガイド62が設けられている。また、定着装置100の出口側には、プリンタ10の筐体12に固定された用紙集積トレイ64が設けられている。
A
ここで、プリンタ10の画像形成工程について説明する。
Here, the image forming process of the
まず、図示しない画像読取装置やパーソナル・コンピュータ等から出力される画像データが、図示しない画像処理装置によって所定の画像処理を施される。当該画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Y,M,C,Kの4色の色材階調データに変換され、光走査装置14Y,14M,14C,14Kに出力される。
First, image data output from an image reading device (not shown), a personal computer, or the like is subjected to predetermined image processing by an image processing device (not shown). In the image processing apparatus, a predetermined image such as shading correction, position shift correction, brightness / color space conversion, gamma correction, frame deletion, color editing, moving editing, etc. is applied to the input reflectance data. Processing is performed. The image data subjected to the image processing is converted into color material gradation data of four colors Y, M, C, and K, and is output to the
光走査装置14Y,14M,14C,14Kは、入力された色材階調データに応じて、光ビーム16Y,16M,16C,16Kを各々の感光体18Y,18M,18C,18Kに照射する。
The
感光体18Y,18M,18C,18Kは、予め帯電器20Y,20M,20C,20Kによって表面が帯電されており、光ビーム16Y,16M,16C,16Kによって表面が露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像器22Y,22M,22C,22Kによって、Y,M,C,Kの各色のトナー像として現像される。
The surfaces of the
続いて、感光体18Y,18M,18C,18K上に形成されたトナー像は、一次転写部25において中間転写ベルト28上に転写される。この転写は、一次転写ロール24Y,24M,24C,24Kにより中間転写ベルト28に対しトナーの帯電極性(マイナス極性)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が付加され、トナー像を中間転写ベルト28の表面に順次重ね合わせることで行われる。
Subsequently, the toner images formed on the
続いて、トナー像が転写された中間転写ベルト28は、二次転写部42に搬送される。
Subsequently, the
一方、トナー像が二次転写部42に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール52が回転し、用紙トレイ50から所定サイズの記録用紙Pが送出される。
On the other hand, the
ピックアップロール52により送出された記録用紙Pは、搬送ロール54、56により搬送され、搬送シュート58を経て二次転写部42に到達する。この二次転写部42に到達する前に記録用紙Pは一旦停止され、トナー像が保持された中間転写ベルト28の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)が回転することで、記録用紙Pの位置とトナー像の位置との位置合わせが行われる。
The recording paper P sent out by the
二次転写部42では、中間転写ベルト28を介して、二次転写ロール38がバックアップロール36に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された記録用紙Pは、中間転写ベルト28と二次転写ロール38との間に挟み込まれる。
In the
また、このとき、給電ロール40からトナーの帯電極性(マイナス極性)と同極性の電圧(二次転写バイアス)が印加され、二次転写ロール38とバックアップロール36との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト28上に保持された未定着トナー像は、二次転写ロール38とバックアップロール36とによって押圧され、記録用紙P上に一括して静電転写される。
At this time, a voltage (secondary transfer bias) having the same polarity as the toner charging polarity (negative polarity) is applied from the
続いて、トナー像が静電転写された記録用紙Pは、二次転写ロール38によって中間転写ベルト28から剥離された状態でそのまま搬送され、搬送ベルト60へと搬送される。
Subsequently, the recording paper P on which the toner image has been electrostatically transferred is conveyed as it is while being peeled off from the
搬送ベルト60では、定着装置100における最適な搬送速度に合わせて、記録用紙Pを定着装置100まで搬送する。定着装置100に搬送された記録用紙P上の未定着トナー像は、定着装置100によって記録用紙P上に定着される。
The
定着画像が形成された記録用紙Pは、用紙集積トレイ64に排出され集積される。
The recording paper P on which the fixed image is formed is discharged to the
一方、記録用紙Pへの転写が終了した後、中間転写ベルト28上に残った残留トナーは、中間転写ベルト28の回転移動にともなって中間転写ベルトクリーナ46まで搬送され、中間転写ベルト28上から除去される。
On the other hand, after the transfer onto the recording paper P is completed, the residual toner remaining on the
このようにして、プリンタ10の画像形成が行われる。
In this way, image formation by the
次に、本実施の形態に係る定着装置100について説明する。
Next, the fixing
図2に示すように、定着装置100は、記録用紙Pの進入又は排出を行うための開口が形成された筐体122を備えている。
As shown in FIG. 2, the fixing
筐体122の内部には、矢印D方向へ回転する無端状の定着ベルト102が設けられている。
Inside the
定着ベルト102は、図4(b)に示すように、内側から外側に向けて基層134、発熱層132、保護層130、弾性層128、及び離型層126を有しており、これらが積層され、一体となっている。
As shown in FIG. 4B, the fixing
基層134は、定着ベルト102の強度を保持するベースとなるもので、ポリイミド(PI)で構成されている。基層134の厚さは30〜80μmとしている。なお、基層134として、非磁性ステンレスを用いてもよい。
The
発熱層132は、後述する磁界H(図2参照)を打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料であり、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、ベリリウム、アンチモン、又はこれらの合金の金属材料を用いることができる。本実施の形態では、固有抵抗を1.7×10−8Ωm以下に小さくして必要な発熱量を効率よく得ること、及び低コストの観点から、発熱層132として銅を用いている。
The
また、発熱層132は、熱容量が小さい方が定着装置100のウォームアップ時間を短縮することができるため、できるだけ薄い層を設けることが望ましく、10μmとしている。
In addition, the
保護層130は、基層と同等の合成樹脂で構成され、厚さを40〜60μmとするか、あるいは非磁性ステンレス(固有抵抗7.2×10−7Ωm)で構成され、厚さを30〜60μmとしている。また、ニッケル(固有抵抗7×10−8Ωm)で構成され、厚さを5〜9μmとしてもよい。
The
弾性層128は、優れた弾性と耐熱性が得られる等の観点から、シリコン系ゴム、又はフッ素系ゴムが用いられ、本実施の形態ではシリコンゴムを用いている。
The
離型層126は、記録用紙P上で溶融されたトナーT(図2参照)との接着力を弱めて、記録用紙Pを定着ベルト102から剥離し易くするために設けられる。優れた表面離型性を得るためには、離型層126として、フッ素樹脂、シリコン樹脂、又はポリイミド樹脂を用いることが好ましく、本実施の形態ではPFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂)を用いている。なお、本実施の形態では、離型層126の厚さは30μmとしている。
The
一方、図2に示されるように、定着ベルト102の外周面と対向する位置には、絶縁性の材料で構成されたボビン108が配置されている。ボビン108と定着ベルト102との間隔は1〜3mm程度となっている。ボビン108は、定着ベルト102の外周面に倣った略円弧状に形成されており、凸部108Aが突設されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, a
ボビン108には、励磁コイル110が、凸部108Aを中心として軸方向(図2の紙面奥行き方向)に複数回巻き回されている。
An
励磁コイル110と対向する位置には、ボビン108の円弧状に倣って略円弧状に形成されたフェライト系の磁性体からなる磁性コア112が配置され、ボビン108に支持されている。
A
一方、定着ベルト102の内側には、非磁性体であるアルミニウムあるいは非磁性ステンレスからなる固定部材114が、定着ベルト102と非接触で配置され、両端が定着装置100の筐体122に固定されている。
On the other hand, a fixing
固定部材114は、定着ベルト102と対向して円弧状に形成された円弧部114Aと、柱状に形成された柱部114Bとで構成され、円弧部114Aと柱部114Bは一体成形されている。
The fixing
固定部材114の円弧部114Aには、該円弧部114Aに沿って、前述の磁性コア112と同様の材質からなる磁性コア116が設けられている。磁性コア116は、定着ベルト102と非接触状態となっている。この磁性コア116と磁性コア112との間で、定着ベルト102を貫通した磁界Hによる閉磁路が形成され、磁界Hが強められる。磁性コアは、整磁合金(感温磁性部材)でもかまわない。
A magnetic core 116 made of the same material as that of the
また、固定部材114の柱部114Bの端面には、定着ベルト102を内側から支持する支持部材118が固定されている。
A
支持部材118は、ウレタンゴム又はスポンジ等の弾性を有する部材で構成され、一端面が定着ベルト102の内周面と接触して定着ベルトを外方向へ押圧している。
The
一方、定着ベルト102の外周面と対向する位置には、定着ベルト102を支持部材118に向けて加圧するとともに、図示しないモータ及びギア等を有する駆動機構により矢印E方向に回転する加圧ロール104が配置されている。
On the other hand, at a position facing the outer peripheral surface of the fixing
加圧ロール104は、ステンレスあるいはアルミニウム等の金属からなる芯金106の周囲に、スポンジ、シリコンゴム及びPFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂)が被覆された構成となっている。
The
また、加圧ロール104は、図5に示すリトラクト機構によって矢印A、B方向に移動可能となっており、矢印A方向に移動したときは定着ベルト102の外周面と接触して加圧し、矢印B方向に移動したときは定着ベルト102の外周面から離間するようになっている。
The
ここで、加圧ロール104のリトラクト機構について説明する。
Here, the retract mechanism of the
図5には、加圧ロール104を定着ベルト102に接触又は離間させるリトラクト機構部150が示されている。
FIG. 5 shows a retract
リトラクト機構部150は、板金で構成され、加圧ロール104の両端部を回転可能に支持する図示しないベアリングが固定されたアーム部材152を有している。
The retract
アーム部材152は、筐体122の内側で加圧ロール104の両端部に立設された一対の側板154に、円柱状の支持ピン156によって取り付けられ、矢印R1方向に揺動可能となっている。
The
側板154の側面には、ボルト158が、側板154の側面と略平行に設けられている。ボルト158は、先端部が、側板154に突設された板状の固定部160の穴部157に締結され、後端部が、図示しない係合部に接着されることにより固定される。
また、アーム部材152の支持ピン156と反対側には、ボルト158が挿通可能な大きさの穴部159が形成された板状の付勢部162が突設されている。
Further, a plate-
ここで、ボルト158が付勢部162の穴部159に挿通されると共に、所定の弾性力のバネ164がボルト158に外挿され、さらに、ボルト158の先端部が、穴部157に締結されることにより、固定部160と付勢部162の間にバネ164が設けられる。
Here, the
アーム部材152は、バネ164の付勢力によって下側へ付勢される。これにより、加圧ロール104が、定着ベルト102から離れる。
The
一方、アーム部材152の近傍には、略円柱状の支持ピン168を軸として矢印R2方向へ揺動する偏芯カム166が設けられている。
On the other hand, an
偏芯カム166には、所定の歯数のギア部172が設けられている。ギア部172には、所定の歯数の駆動ギア174が噛合している。また、駆動ギア174は、図示しない電源によって駆動される駆動モータ176の正転(反時計回りの回転)及び逆転(時計回りの回転)によって、偏芯カム166を揺動させる。
The
ここで、駆動モータ176が正転され、駆動ギア174が正転方向へ回転すると、偏芯カム166は、上側に揺動する。これにより、偏芯カム166が、アーム部材152と接触して、アーム部材152を定着ベルト102側へ揺動させ、加圧ロール104が、定着ベルト102に接触(圧接)する。
Here, when the
また、駆動モータ176が逆転され、駆動ギア174が逆転方向へ回転すると、偏芯カム166は、下側に揺動する。これにより、偏芯カム166が、アーム部材152の接触部170から離れ、アーム部材152が、バネ164で下側へ付勢されて、加圧ロール104が、定着ベルト102から離れる。
Further, when the
図2に示すように、加圧ロール104が定着ベルト102を支持部材118側に加圧すると、定着ベルト102と加圧ロール104の接触部(ニップ部)において、定着ベルト102に凹部103が形成され、凹部103に隣接する位置に凸部105が形成される。
As shown in FIG. 2, when the
このニップ部の形状は、トナーTが載った記録用紙Pが通過するときに、定着ベルト102から剥離させる方向に湾曲した形状となっている。このため、矢印IN方向から搬送されてきた記録用紙Pは、それ自体の腰の強さでニップ部の形状に倣って矢印OUT方向に排出される。
The shape of the nip portion is curved in a direction to be peeled from the fixing
また、支持部材118は、定着ベルト102を加圧ロール104側に押圧するとともに定着ベルト102の内周面に倣って湾曲し、ニップ幅を広げる。
Further, the
定着ベルト102の裏面で、励磁コイル110と対向する領域で且つ記録用紙Pの通過領域には、定着ベルト102裏面の温度を測定するサーミスタ120が接触して設けられている。サーミスタ120の接触位置は、記録用紙Pのサイズの大小によって測定値が変わらないように、定着ベルト102の軸方向(図2の紙面奥行き方向)の略中央部となっている。
A
サーミスタ120は、定着ベルト102裏面から与えられる熱量に応じて抵抗値が変化することで、定着ベルト102裏面の温度を計測する。
The
図4(a)に示すように、サーミスタ120は、配線136を介して、前述の制御部70(図1参照)の内部に設けられた制御回路138に接続されている。また、制御回路138は、配線140を介して通電回路142に接続されており、通電回路142は、配線144、146を介して前述の励磁コイル110に接続されている。
As shown in FIG. 4A, the
ここで、制御回路138は、サーミスタ120から送られた電気量に基づいて定着ベルト102裏面の温度を測定し、この測定温度と、定着装置100により記録用紙PにトナーTを定着させる際の定着ベルト102裏面の好適な温度として後述するROM74の所定領域に予め記憶されている定着設定温度(本実施の形態では170°C)とを比較する。そして、測定温度が定着設定温度よりも低い場合は、通電回路142を駆動して励磁コイル110に通電し、磁気回路としての磁界H(図2参照)を発生させる。一方、測定温度が定着設定温度よりも高い場合は、通電回路142を停止する。
Here, the
通電回路142は、制御回路138から送られる電気信号に基づいて駆動又は駆動停止され、配線144、146を介して励磁コイル110に所定の周波数の交流電流を供給又は供給停止する。
The
このように、本実施の形態に係るプリンタ10では、定着ベルト102の温度を上記定着設定温度に一致させるためのフィードバック制御を制御回路138により行うものとされている。
As described above, in the
次に、定着ベルト102及び加圧ロール104の回転機構について説明する。なお、各シャフト及び各ギアは、前述の筐体122(図2参照)の側板に設けられている。
Next, the rotation mechanism of the fixing
図6に示すように、定着装置100は、前述の制御部70から通電されて駆動する駆動モータ180を備えている。
As shown in FIG. 6, the fixing
駆動モータ180には、シャフト182が取り付けられており、シャフト182に駆動ギア184が取り付けられている。駆動ギア184には、シャフト186に外挿された第1ギア188の大径部188Bが噛合されている。また、第1ギア188の小径部188Aは、シャフト190に外挿された第2ギア192に噛合されている。
A
第2ギア192は、第1ギア188と異なる位置で、シャフト194に外挿された第3ギア196に噛合されている。第3ギア196は、第2ギア192と異なる位置で、シャフト198に外挿された第4ギア200に噛合されている。
The
第4ギア200は、第3ギア196と異なる位置で、加圧ロール104のシャフト202に外挿された加圧ロール駆動ギア204に噛合されている。
The
加圧ロール駆動ギア204は、前述のリトラクト機構部150が動作しても、常時第4ギア200と噛合するようになっている。
The pressure
一方、シャフト182には、駆動ギア184の他に、クラッチ付ギア206が設けられている。クラッチ付ギア206は、シャフト208に外挿された第5ギア210に噛合されている。
On the other hand, the
第5ギア210は、クラッチ付ギア206と異なる位置で、シャフト212に外挿された定着ベルト駆動ギア214に噛合されている。定着ベルト駆動ギア214は、略円柱状のキャップ部(図示せず)が形成されており、このキャップ部が定着ベルト102の一方の端部に嵌め込まれ、接着によって固定されている。
The
なお、上記各ギアは、各シャフトと嵌合しており、図示しないEリング等によりシャフトから抜けないように固定されている。 Each gear is fitted to each shaft, and is fixed so as not to come off the shaft by an E-ring (not shown) or the like.
また、クラッチ付ギア206は、駆動モータ180の駆動力によって回転するときの周速度よりも、加圧ロール104によって回転するときの周速度が大きいとき、空転して、駆動ギア184から定着ベルト駆動ギア214に伝達される駆動力を遮断するようになっている。
Further, the
次に、プリンタ10の制御部70の構成について説明する。
Next, the configuration of the
図3に示すように、制御部70は、プリンタ10の各種制御を行う中央処理装置(CPU)72と、各種制御プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたROM(Read Only Memory)74と、前述したサーミスタ120で測定された温度測定データ等の各種データを一時的に記憶したり、各種プログラムの実行時におけるワークエリア等として用いられたりする記憶手段としてのRAM(Random Access Memory)76と、所定のクロックで動作するタイマ78とを有している。なお、制御部70は、前述の制御回路138(図4(a)参照)を含んでいる。
As shown in FIG. 3, the
CPU72は、各種信号の入出力が行われる入出力インタフェース80に接続されており、この入出力インタフェース80を介して、フォトセンサ117、スイッチ82、ユーザ・インタフェース(UI)84、サーミスタ120、駆動モータ180、及び駆動モータ176に接続されている。なお、スイッチ82は、プリンタ10(図1参照)の電源をオン(ON)/オフ(OFF)するためのスイッチであり、ユーザ・インタフェース84は、画像形成等の実行をユーザが直接指示するための入力パネル等で構成されている。
The
ここで、フォトセンサ117、スイッチ82、ユーザ・インタフェース84、及びサーミスタ120から入出力インタフェース80を介してCPU72に信号が入力される。一方、CPU72からの制御信号は、入出力インタフェース80を介して、駆動モータ180、及び駆動モータ176に出力される。
Here, signals are input to the
次に、定着ベルト102の周速度検知について説明する。
Next, the peripheral speed detection of the fixing
図2及び図7に示すように、定着ベルト102の外周面から所定距離離間して、フォトセンサ117が対向配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 7, the
フォトセンサ117は、図7(b)に示すように、フォトセンサ117の本体を構成する筐体121の内部に、光を出射する出射部123と、被検知対象物で反射された反射光(RL)を受光して電気信号に変換する受光部125とを備えている。
As shown in FIG. 7B, the
フォトセンサ117には、電源線127と信号線129が接続されている。ここで、図示しない電源から電源線127を介して電力が供給されることで、出射部123から光を出射する。
A
また、信号線129の他端は、前述の入出力インタフェース80(図3参照)を介してCPU72(図3参照)に接続されており、受光部125で受光される光の光量に基づいて生成された電気信号(パルス信号)が、信号線129を通ってCPU72に送られる。
The other end of the
図7(a)に示すように、定着ベルト102は、長手方向において、記録用紙P(矢印C方向に進行)が通過する通紙領域(L2)と、記録用紙Pが通過しない非通紙領域(L1、L3)を有している。ここで、定着ベルト102の非通紙領域L3に、アルミ箔あるいはベルト表面と反射率の異なる材料からなり、矩形状のマーク材119が設けられている。
As shown in FIG. 7A, in the longitudinal direction, the fixing
図7(b)に示すように、マーク材119は、予め定着ベルト102の製造過程において、弾性層128と離型層126の間に埋め込まれている。本実施の形態に係るプリンタ10では、マーク材119の厚さを、6〜20μmとしている。
As shown in FIG. 7B, the
なお、定着ベルト102の離型層126は、前述のフォトセンサ117の出射部123から出射された光を透過可能に構成されており、離型層126に入射した光は、マーク材119の表面で反射され、反射光RLとなって受光部125で受光される。
Note that the
また、図7(a)に示すように、前述のフォトセンサ117の取り付け位置は、マーク材119が移動する移動領域(L4)と対向する位置とされている。
Further, as shown in FIG. 7A, the mounting position of the photosensor 117 described above is a position facing the moving region (L4) in which the
ここで、定着ベルト102が矢印X方向に回転移動すると、マーク材119も矢印X方向に移動する。
Here, when the fixing
マーク材119がフォトセンサ117と対向する位置に来た場合、マーク材119で光が反射されるため、フォトセンサ117からハイ(High)・レベルの信号が出力される。一方、マーク材119がフォトセンサ117と対向する位置に無い場合、定着ベルト102表面で光が乱反射されるなどして、フォトセンサ117に反射光RLがほとんど入射しないので、フォトセンサ117からロー(Low)・レベルの信号が出力される。
When the
これにより、ハイ・レベルの信号及びロー・レベルの信号を有するパルス信号が生成される。マーク材119の幅を、このパルス信号の立ち上がり期間(ハイ・レベル)の時間で除することにより、定着ベルト102の周速度が求められる。
Thereby, a pulse signal having a high level signal and a low level signal is generated. The peripheral speed of the fixing
定着ベルト102の周速度の測定は、定着ベルト駆動ギア214に取り付けられたアクチュエータ(風車のような羽を複数持ったようなもの。図示せず。)の回転をフォトセンサで検知し、ハイ・レベルの信号及びロー・レベルの信号を有するパルス信号を生成させることによって行ってもかまわない。この場合、定着ベルト102の層内にマーク材119を埋め込む場合に比較し劣化のおそれが少なく、より長い寿命で確実に周速度の測定が可能となる。
The circumferential speed of the fixing
次に、本実施の形態の作用として、本発明に特に関係する定着装置100の作用を、図8を参照しつつ詳細に説明する。なお、図8は、前述した画像形成工程を行うためにCPU72により実行されるプログラムのうち、定着装置100の制御に関する部分のみを抽出したプログラム(以下、「定着処理プログラム」という。)の処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムはROM74の所定領域に予め記憶されている。
Next, as the operation of the present embodiment, the operation of the fixing
同図のステップ500では、駆動モータ180への電力供給を開始することにより、定着ベルト102及び加圧ロール104の回転を開始させる。なお、この時点では、加圧ロール104はリトラクト機構部150(図5参照)によって定着ベルト102から離間している。
In
次のステップ502では、予め定められた第1サンプリング周期(本実施の形態では20ms)での定着ベルト102の周速度のサンプリング(ここでは、フォトセンサ117からの上記パルス信号の取得、当該パルス信号の立ち上がり期間(ハイ・レベル期間)でマーク材119の幅を除算することによる定着ベルト102の周速度の算出、及び当該周速度のRAM76への記憶。)を開始する。
In the
次のステップ504では、上記ステップ502の処理によって開始された定着ベルト102の周速度のサンプリング結果に基づいて、定着ベルト102の周速度を、定着ベルト102に加圧ロール104が圧接していない状態での定着ベルト102の目標とする周速度として予め定められたベルト単独目標速度(本実施の形態では169.8mm/s)とするためのフィードバック制御(以下、「周速度フィードバック制御」という。)を開始する。
In the
なお、本実施の形態に係るプリンタ10では、上記周速度フィードバック制御として、上記サンプリングによってRAM76に記憶された周速度の所定数(本実施の形態では10)単位での平均値が上記ベルト単独目標速度より低い場合に加圧ロール104の回転速度を所定速度だけ上昇させ、上記平均値が上記ベルト単独目標速度より高い場合に加圧ロール104の回転速度を所定速度だけ下降させるように駆動モータ180を制御する制御を適用している。なお、本実施の形態に係るプリンタ10では、当該周速度フィードバック制御において加圧ロール104の回転速度を昇降させる上記所定速度として、その時点の定着ベルト102の周速度とベルト単独目標速度の差に応じた速度(一例として、当該差の10分の1の速度)を適用しているが、これに限らず、例えば、その時点の定着ベルト102の周速度のみに応じた速度(一例として、当該周速度の100分の1の速度)を適用する形態等、定着ベルト102の周速度をベルト単独目標速度に近づけることのできる速度であれば如何なる速度も適用することができることは言うまでもない。
In the
次のステップ506では、前述した定着ベルト102の温度のフィードバック制御を開始させるように制御回路138を制御する。このフィードバック制御が開始されると、定着ベルト102の導電層132に磁界Hによって渦電流が誘導され、定着ベルト102が発熱する。この時点では、定着ベルト102と加圧ロール104が接触していないため、定着ベルト102の熱量が加圧ロール104に伝導せず、定着ベルト102を短時間で昇温加熱することができる。
In the
次のステップ508では、加圧ロール104を定着ベルト102に圧接させる条件として予め定められた条件(以下、「圧接条件」という。)が満足されるまで待機する。なお、本実施の形態に係るプリンタ10では、上記圧接条件として、サーミスタ120によって測定された定着ベルト102裏面の温度が上記定着設定温度に達した、との条件を適用しているが、これに限らず、例えば、上記ステップ506の処理による定着ベルト102の温度のフィードバック制御を開始してから、定着ベルト102裏面の温度が上記定着設定温度に達するまでの期間として予め実機を用いた実験や、実機の設計仕様等を用いたコンピュータ・シミュレーション等により得られた期間が経過した、との条件等、定着ベルト102裏面の温度が上記定着設定温度に達したことを示す条件であれば如何なる条件も適用できることは言うまでもない。
In the
次のステップ510では、リトラクト機構部150の駆動モータ176の駆動を開始することにより、加圧ロール104の定着ベルト102への圧接を開始させ、次のステップ512にて当該圧接が終了するまで待機する。
In the
次のステップ514では、上記ステップ502の処理によって開始した定着ベルト102の周速度のサンプリング周期を、上記第1サンプリング周期より長い周期である第2サンプリング周期(本実施の形態では100ms)に変更する。従って、これ以降、すなわち加圧ロール104が定着ベルト102に圧接された時点以降の定着ベルト102の周速度のサンプリング周期として第2サンプリング周期が適用される結果、周速度フィードバック制御の実行周期が、第1サンプリング周期と第2サンプリング周期との差に応じた期間だけ長くなることになる。
In the
次のステップ516では、周速度フィードバック制御の目標速度を、ベルト単独目標速度から、定着ベルト102と加圧ロール104とが圧接している状態での定着ベルト102の目標とする周速度として予め定められた定着目標速度(本実施の形態では175mm/s)に変更する。従って、これ以降、当該定着目標速度を目標として周速度フィードバック制御が行われることになる。
In the
これ以降、未定着トナー像を保持した記録用紙Pが、定着ベルト102と加圧ロール104の間の定着ニップ部に送り込まれる。
Thereafter, the recording paper P holding the unfixed toner image is fed into the fixing nip portion between the fixing
定着ニップ部内では、トナー像が加熱及び加圧され、記録用紙P上に定着される。 In the fixing nip portion, the toner image is heated and pressurized and fixed on the recording paper P.
続いて、記録用紙Pは、定着ニップ部の出口における定着ベルト102の曲率の変化によって定着ベルト102から剥離され、用紙集積トレイ64に搬送される。
Subsequently, the recording paper P is peeled from the fixing
次のステップ518では、本定着処理プログラムを終了させる条件として予め定められた条件(以下、「終了条件」という。)が満足されるまで待機する。なお、本実施の形態に係るプリンタ10では、上記終了条件として、連続的に実行する画像形成処理が終了した、との条件を適用しているが、これに限らず、例えば、ユーザからユーザ・インタフェース84を介して画像形成処理の実行を中止する指示入力が行われた、との条件、プリンタ10に画像形成処理を継続できない不具合が発生した、との条件、スイッチ82がオフされた、との条件等、他の条件を適用することができることも言うまでもない。
In the
次のステップ520では、予め定められた定着終了処理を実行し、その後に本定着処理プログラムを終了する。なお、本実施の形態に係るプリンタ10では、上記定着終了処理として、上記ステップ500の処理により開始した定着ベルト102及び加圧ロール104の回転の停止、上記ステップ502の処理により開始した定着ベルト102の周速度のサンプリングの停止、上記ステップ504の処理により開始した周速度フィードバック制御の停止、上記ステップ506の処理により開始した定着ベルト102の温度のフィードバック制御の停止、及び上記ステップ510の処理によって定着ベルト102に圧接された加圧ロール104を定着ベルト102から離間させる制御を行っている。
In the
定着装置100により連続して定着が行われると、定着ベルト102は熱容量が低いため、ほとんど外径が変化しないが、加圧ロール104は熱膨張によって外径が拡大することになる。
When fixing is continuously performed by the fixing
特に、加圧ロール104の記録用紙Pが通過しない非通紙領域では、記録用紙Pに熱量が奪われずに蓄積されるため、通紙領域よりも温度が高温となり、外径が大きくなる。
In particular, in the non-sheet passing region where the recording paper P of the
このままの状態で定着ベルト102及び加圧ロール104を回転させると、定着ベルト102と加圧ロール104の間でスリップが生じて、両者の間を通過するトナー画像が伸びてしまう。
If the fixing
また、定着ベルト102は、加圧ロール104と接触しているため、加圧ロール104に合わせるようにして周速度が大きくなり、定着ベルト駆動ギア214による周速度よりも大きくなって、座屈し易くなってしまう。
Further, since the fixing
しかし、本実施の形態に係るリトラクト機構部150では、駆動モータ180の駆動力によって回転する定着ベルト102の周速よりも、加圧ロール104によって回転する定着ベルト102の周速が大きいとき、クラッチ付ギア206が空転するので、駆動ギア184から定着ベルト駆動ギア214に伝達される駆動力が遮断される。
However, in the retract
これにより、定着ベルト102は、加圧ロール104と連れ回りするようになり、定着ベルト102と加圧ロール104の周速度差によるスリップが生じにくくなるので、定着時のトナー画像の伸びが抑えられる。
As a result, the fixing
また、駆動モータ180の駆動力によって回転する定着ベルト102の周速度よりも、加圧ロール104によって回転する定着ベルト102の周速度の方が大きくなることによる、ねじりせん断力の発生が抑えられる結果、定着ベルト102が座屈しにくくなり、定着装置100を長期間使用可能となる。
Further, the generation of torsional shear force due to the peripheral speed of the fixing
ここで、連続定着時に、定着ベルト102を加圧ロール104に連れ回りさせるだけでは、周速度が増加していくことになる。
Here, at the time of continuous fixing, simply rotating the fixing
しかし、本実施の形態に係るプリンタ10では、図7に示すように、定着ベルト102の周速度をフォトセンサ117で検知されるパルス信号に基づいて検知して、予め定めておいた基準速度よりも早い場合は、基準速度となるように、駆動モータ180の回転速度を低下させる。
However, in the
これにより、定着ベルト102が加圧ロール104と連れ回りしても、定着ベルト102の周速度の変動が抑えられる。
As a result, even if the fixing
一方、本発明者らによるプリンタ10の実機を用いた実験により、一例として図9の破線で示されるように、定着ベルト102の周速度のサンプリング周期を比較的短い周期(図9に示す例では20ms)として周速度フィードバック制御を行った場合のプロセススピード(定着ベルト102の周速度)は、応答性はよい(速い)ものの、オーバーシュートが発生し、その後もチャタリングしているように振動してしまう結果、定着処理を行う際の許容速度範囲(図9に示す例では174.7mm/sから175.4mm/sまでの範囲)に収まるのに比較的長時間を要することが判明した。
On the other hand, according to an experiment using the
これに対し、一例として図9の2点鎖線で示されるように、上記サンプリング周期を比較的長い周期(図9に示す例では100ms)として周速度フィードバック制御を行った場合のプロセススピードは、応答性は悪く、上記許容速度範囲に収まるのに比較的長時間を要するものの、許容速度範囲に入った後は変動が少なく、安定していることが判明した。 On the other hand, as shown by a two-dot chain line in FIG. 9 as an example, the process speed when the peripheral speed feedback control is performed with the sampling period set as a relatively long period (100 ms in the example shown in FIG. 9) is a response. It was found that although it took a relatively long time to fall within the allowable speed range, the fluctuation was small and stable after entering the allowable speed range.
そこで、本実施の形態に係るプリンタ10では、上述した定着処理プログラムにより、上記サンプリング周期を加圧ロール104が定着ベルト102に圧接される位置に移動される前のサンプリング周期より移動された後のサンプリング周期を長くするようにしている。
Therefore, in the
これにより、一例として図9の一点鎖線で示されるように、上記オーバーシュート及び振動が低減されると共に、許容速度範囲に入った後の安定性が向上される。 As a result, as shown by a one-dot chain line in FIG. 9 as an example, the overshoot and vibration are reduced, and stability after entering the allowable speed range is improved.
ところで、図9の一点鎖線で示される例では、このようにサンプリング周期を加圧ロール104による圧接前後で切り替えても、必要なタイミング(記録用紙Pが定着ニップ部により狭持されるタイミング)までに定着ベルト102の周速度を許容速度範囲に収めることができない場合がある。
By the way, in the example shown by the one-dot chain line in FIG. In some cases, the peripheral speed of the fixing
そこで、本実施の形態に係るプリンタ10では、加圧ロール104が定着ベルト102に圧接される位置に移動されるタイミングが、周速度フィードバック制御による定着ベルト102の周速度が、上記必要なタイミングに許容速度範囲内に収まるタイミングとなるように調整されている。
Therefore, in the
これにより、一例として図9の太実線で示されるように、上記必要なタイミングまでに定着ベルト102の周速度が許容速度範囲内に収められる。
Accordingly, as shown by a thick solid line in FIG. 9 as an example, the peripheral speed of the fixing
[第2の実施の形態]
本第2の実施の形態では、周速度フィードバック制御を行う際に定着ベルト102の周速度の平均値を算出するときに適用する、上記サンプリングによってRAM76に記憶された周速度の数を、加圧ロール104が定着ベルト102に圧接される前に比較して多くする場合の形態例について説明する。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, the number of the peripheral speeds stored in the
なお、本第2の実施の形態に係るプリンタ10の構成は、上記第1の実施の形態に係るプリンタ10(図1〜図7参照。)と同一であるので、ここでの説明は省略する。
The configuration of the
以下、本第2の実施の形態の作用として、本発明に特に関係する定着装置100の作用を、図10を参照しつつ詳細に説明する。なお、図10は、本第2の実施の形態に係る定着処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムにおける上記第1の実施の形態に係る定着処理プログラムと同一の処理を行うステップについては図8と同一のステップ番号を付する。
Hereinafter, the operation of the fixing
同図に示されるように、本第2の実施の形態に係る定着処理プログラムは、上記第1の実施の形態に係る定着処理プログラムに比較して、ステップ514の処理に代えて、ステップ515の処理が適用されている点のみが異なっている。
As shown in the figure, the fixing processing program according to the second embodiment is different from the fixing processing program according to the first embodiment in that the processing in
すなわち、本第2の実施の形態に係る定着処理プログラムでは、上記第1の実施の形態に係る定着処理プログラムにおいて、ステップ514によりステップ502の処理によって開始した定着ベルト102の周速度のサンプリング周期を第1サンプリング周期より長い周期である第2サンプリング周期に変更する処理を行うことに代えて、ステップ515により、上記ステップ504の処理によって開始した周速度フィードバック制御において定着ベルト102の周速度の平均値を算出するときに適用する、上記サンプリングによってRAM76に記憶された周速度の数(以下、「平均化数」という。)を、加圧ロール104が定着ベルト102に圧接される前に比較して多く(本実施の形態では50)する。
That is, in the fixing processing program according to the second embodiment, in the fixing processing program according to the first embodiment, the sampling cycle of the peripheral speed of the fixing
従って、これ以降、周速度フィードバック制御の実行周期が、上記平均化数の増分に応じた期間だけ長くなる結果、上記第1の実施の形態と同様、一例として図9の一点鎖線で示されるように、上記オーバーシュート及び振動が低減されると共に、許容速度範囲に入った後の安定性が向上される。 Accordingly, the execution cycle of the peripheral speed feedback control is increased by a period corresponding to the increment of the averaging number thereafter, and as shown in FIG. 9 by an alternate long and short dash line, as in the first embodiment. In addition, the overshoot and vibration are reduced, and the stability after entering the allowable speed range is improved.
ここで、本第2の実施の形態に係るプリンタ10においても、加圧ロール104が定着ベルト102に圧接される位置に移動されるタイミングが、周速度フィードバック制御による定着ベルト102の周速度が、必要なタイミングに許容速度範囲内に収まるタイミングとなるように調整されている。
Here, also in the
これにより、上記第1の実施の形態と同様、一例として図9の太実線で示されるように、上記必要なタイミングまでに定着ベルト102の周速度が許容速度範囲内に収められる。
As a result, as in the first embodiment, the peripheral speed of the fixing
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment without departing from the gist of the invention, and embodiments to which such modifications or improvements are added are also included in the technical scope of the present invention.
また、上記の実施の形態は、クレーム(請求項)にかかる発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組み合わせにより種々の発明を抽出できる。実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 The above embodiments do not limit the invention according to the claims (claims), and all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solution means of the invention. Is not limited. The embodiments described above include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. Even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, as long as an effect is obtained, a configuration from which these some constituent requirements are deleted can be extracted as an invention.
例えば、上記各実施の形態では、定着処理をソフトウェア構成及びハードウェア構成の組み合わせによって実現した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、当該定着処理をソフトウェア構成のみ、またはハードウェア構成のみにより実現する形態とすることもできる。 For example, in each of the above embodiments, the case where the fixing process is realized by a combination of a software configuration and a hardware configuration has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the fixing process is performed only by the software configuration. Alternatively, it may be realized only by a hardware configuration.
また、上記各実施の形態では、本発明を、電子写真方式による画像形成装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、液体現像剤を用いる画像形成装置に適用する形態とすることもできる。 In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to an electrophotographic image forming apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, image formation using a liquid developer. It can also be set as the form applied to an apparatus.
また、上記各実施の形態では、定着ベルト102の温度をサーミスタ120によって検出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、熱電対等の他の温度センサにより検出する形態とすることもできる。
In each of the above embodiments, the case where the temperature of the fixing
また、上記各実施の形態におけるクラッチ付ギア206を、トルクリミッタを有するギア等の他のギヤとする形態とすることもできる。
Further, the clutch-equipped
また、加圧ロール104の定着ベルト102に圧接される位置への移動前後で変更するパラメータとして、上記第1の実施の形態では定着ベルト102の周速度のサンプリング周期を適用し、上記第2の実施の形態では上記平均化数を適用した場合について説明したが、これら2種類のパラメータを双方とも適用する形態とすることもできる。
In the first embodiment, a sampling period of the peripheral speed of the fixing
その他、上記各実施の形態で説明したプリンタ10の構成(図1〜図7参照。)は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりすることができることは言うまでもない。
In addition, the configuration of the
さらに、上記各実施の形態で説明した定着処理プログラムの処理の流れ(図8,図10参照。)も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりすることができることは言うまでもない。 Furthermore, the processing flow of the fixing processing program described in each of the above embodiments (see FIGS. 8 and 10) is also an example, and unnecessary steps may be deleted or newly added within the scope not departing from the gist of the present invention. It goes without saying that simple steps can be added and the processing order can be changed.
10 プリンタ
14Y,14M,14C,14K 光走査装置(露光手段)
22Y,22M,22C,22K 現像器(現像手段)
42 二次転写部(転写手段)
60 搬送ベルト(搬送手段)
72 CPU(実行手段、変更手段)
76 RAM(記憶手段)
102 定着ベルト(定着部材)
104 加圧ロール(加圧部材)
117 フォトセンサ(検出手段)
150 リトラクト機構部(移動手段)
180 駆動モータ(駆動手段)
P 記録用紙(記録媒体)
T トナー(現像剤)
10
22Y, 22M, 22C, 22K Developer (Developing means)
42 Secondary transfer part (transfer means)
60 Conveying belt (conveying means)
72 CPU (execution means, change means)
76 RAM (storage means)
102 Fixing belt (fixing member)
104 Pressure roll (Pressure member)
117 Photosensor (detection means)
150 Retract mechanism (moving means)
180 Drive motor (drive means)
P Recording paper (recording medium)
T Toner (Developer)
Claims (6)
回転可能に支持されると共に、前記定着部材により前記現像剤を前記記録媒体に定着させる際に、回転された状態で前記記録媒体を前記定着部材に加圧する加圧部材と、
前記定着部材及び前記加圧部材を回転駆動させる駆動手段と、
前記現像剤を前記記録媒体に定着させる際に、前記加圧部材を前記定着部材から離間された位置から前記定着部材に圧接される位置に移動させる移動手段と、
前記定着部材の回転速度を予め定められたサンプリング周期で連続的に検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された回転速度を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された回転速度の所定数単位での平均値に基づいて、前記定着部材の回転速度を、前記加圧部材が圧接される前より圧接された後のほうが高くなるように予め定められた目標回転速度とするためのフィードバック制御を実行する実行手段と、
前記実行手段によるフィードバック制御の実行間隔が、前記移動手段による前記加圧部材の前記定着部材に圧接される位置への移動前より移動後の方が長くなるように予め定められたパラメータを変更する変更手段と、
を備えた定着装置。 A fixing member which is rotatably supported and which fixes the developer to the recording medium in a heated and rotated state;
A pressure member that is rotatably supported and presses the recording medium against the fixing member in a rotated state when the developer is fixed to the recording medium by the fixing member;
Drive means for rotationally driving the fixing member and the pressure member;
Moving means for moving the pressure member from a position spaced from the fixing member to a position pressed against the fixing member when fixing the developer on the recording medium;
Detecting means for continuously detecting the rotation speed of the fixing member at a predetermined sampling period;
Storage means for storing the rotational speed detected by the detection means;
Based on the average value of the rotation speeds stored in the storage unit in a predetermined number unit, the rotation speed of the fixing member is previously set so as to be higher after the pressure member is pressed than before the pressure member is pressed. Execution means for executing feedback control for achieving a predetermined target rotational speed;
The predetermined parameter is changed so that the execution interval of the feedback control by the execution unit is longer after the movement than before the movement of the pressing member to the position where the pressing member is pressed against the fixing member. Change means,
A fixing device provided with
前記変更手段は、前記サンプリング周期を、前記移動前より前記移動後の方が長くなるように変更する
請求項1記載の定着装置。 The predetermined parameter is the sampling period;
The fixing device according to claim 1, wherein the changing unit changes the sampling cycle so that the time after the movement is longer than that before the movement.
前記変更手段は、前記所定数を、前記移動前より前記移動後の方が多くなるように変更する
請求項1又は請求項2記載の定着装置。 The predetermined parameter is the predetermined number;
The fixing device according to claim 1, wherein the changing unit changes the predetermined number so that the number after the movement is larger than that before the movement.
請求項1〜請求項3の何れか1項記載の定着装置。 The timing at which the pressing member is moved to a position where the pressing member is pressed against the fixing member by the moving means is the rotational speed of the fixing member for which feedback control has been executed by the executing means, and the recording medium and the fixing member. The fixing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the fixing device has a timing that falls within a predetermined allowable rotational speed range when being held between the pressing member and the pressure member.
露光光を出射する露光手段と、
前記露光手段による前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像手段と、
前記現像手段で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写手段と、
前記転写手段で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送手段と、
を備えた画像形成装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 4,
Exposure means for emitting exposure light;
Developing means for forming a developer image by revealing the latent image formed by the exposure light by the exposure means with a developer;
Transfer means for transferring the developer image made visible by the developing means onto a recording medium;
Conveying means for conveying the recording medium onto which the developer image has been transferred by the transfer means to the fixing device;
An image forming apparatus.
コンピュータに、
前記検出手段により検出された回転速度を記憶手段に記憶させる記憶ステップと、
前記記憶手段に記憶された回転速度の所定数単位での平均値に基づいて、前記定着部材の回転速度を、前記加圧部材が圧接される前より圧接された後のほうが高くなるように予め定められた目標回転速度とするためのフィードバック制御を実行する実行ステップと、
前記実行ステップによるフィードバック制御の実行間隔が、前記移動手段による前記加圧部材の前記定着部材に圧接される位置への移動前より移動後の方が長くなるように予め定められたパラメータを変更する変更ステップと、
を実行させるプログラム。 A fixing member that is rotatably supported and that fixes the developer to the recording medium in a heated and rotated state, and is rotatably supported and fixes the developer to the recording medium by the fixing member. A pressing member that presses the recording medium against the fixing member in a rotated state, a driving unit that rotationally drives the fixing member and the pressing member, and the developer is fixed to the recording medium. And a moving means for moving the pressure member from a position spaced from the fixing member to a position pressed against the fixing member, and continuously detecting the rotation speed of the fixing member at a predetermined sampling cycle. Corresponding to a fixing device comprising:
On the computer,
A storage step of storing in the storage means the rotational speed detected by the detection means;
Based on the average value of the rotation speeds stored in the storage unit in a predetermined number unit, the rotation speed of the fixing member is set in advance so as to be higher after the pressure member is pressed than before the pressure member is pressed. An execution step of executing feedback control for achieving a predetermined target rotational speed;
The predetermined parameter is changed so that the execution interval of the feedback control in the execution step is longer after the movement than before the movement of the pressure member to the position where the pressure member is pressed against the fixing member. Change steps,
A program that executes
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