JP5309598B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、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、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、電磁誘導加熱される定着ベルト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像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 on a recording sheet is passed through a nip formed by a fixing belt and a pressure roll that are heated by electromagnetic induction, A fixing device that melts and fixes a toner image by an action is used.
ここで、定着ベルト及び加圧ロールを用いた定着装置の一例として、定着前に定着ベルトと加圧ロールを離間させておき、定着ベルトを回転させるとともに加熱して、定着ベルトが所定の温度に達したときに、加圧ロールを定着ベルトに圧接させるものがある(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の定着装置は、加圧ロールから離間された定着ベルトの回転速度について開示されていない。 The fixing device of Patent Document 1 does not disclose the rotational speed of the fixing belt separated from the pressure roll.
本発明は、加圧部材が定着部材を圧接するときに定着部材の座屈を抑えられる定着装置及び画像形成装置を得ることを目的とする。 An object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus that can suppress buckling of a fixing member when the pressure member presses the fixing member.
本発明の請求項1に係る定着装置は、磁界による電磁誘導作用により発熱する発熱層を備え、両端部が回転可能に支持され、内面が支持体で支持された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの外周部へ前記定着ベルトの回転軌跡に沿って配置され、前記磁界を発生する励磁コイルと、両端部が回転可能に支持された加圧部材と、前記加圧部材を前記定着ベルトに対し離間または圧接する状態に移動させる移動手段と、前記定着ベルトと前記加圧部材とが離間配置された状態で前記加圧部材を線速度VPで回転させると共に、前記定着ベルトをVP≧VBとなる線速度VBで回転させる駆動手段と、前記定着ベルトの回転数をカウントするカウンタ部を備え、前記加圧部材が前記定着ベルトから離間した後、前記カウンタ部でカウントされた前記定着ベルトの回転数が所定回数以上の場合に、前記移動手段を動作させて前記加圧部材を前記定着ベルトに圧接させる制御部と、を有することを特徴としている。 A fixing device according to claim 1 of the present invention includes an endless fixing belt including a heat generating layer that generates heat by electromagnetic induction by a magnetic field, both ends of which are rotatably supported , and inner surfaces thereof are supported by a support. An excitation coil that is arranged along the rotation locus of the fixing belt and is arranged on the outer periphery of the fixing belt, generates a magnetic field, a pressure member that is rotatably supported at both ends, and the pressure member is attached to the fixing belt . moving means for moving the state away or pressed against, to rotate the pressure member at a linear velocity VP in a state in which the fixing belt and said pressure member is spaced, the fixing belt and VP ≧ VB a driving means for rotating at a becomes linear speed VB, a counter section for counting the number of rotations of the fixing belt, after the pressing member is separated from the fixing belt was counted by the counter unit When the rotation speed of the serial fixing belt is more than a predetermined number of times, is characterized by having a control unit for pressing said pressure member to the fixing belt by operating the moving means.
本発明の請求項2に係る定着装置は、前記駆動手段は、前記定着部材の端部に取付けられた定着ギアと、前記加圧部材の端部に取付けられた加圧ギアと、を含む複数のギア列と、前記複数のギア列を回転させるモータと、前記複数のギア列に設けられ、前記モータから前記定着ギア又は前記加圧ギアに伝達される駆動力を遮断するクラッチと、を有することを特徴としている。 In the fixing device according to a second aspect of the present invention, the driving unit includes a plurality of fixing gears attached to an end portion of the fixing member and a pressure gear attached to an end portion of the pressure member. A gear train, a motor that rotates the plurality of gear trains, and a clutch that is provided in the plurality of gear trains and that cuts off a driving force transmitted from the motor to the fixing gear or the pressure gear. It is characterized by that.
本発明の請求項3に係る画像形成装置は、請求項1又は請求項2に記載の定着装置と、露光光を出射する露光部と、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部と、前記現像部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部と、前記転写部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部と、を備えたことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: the fixing device according to the first or second aspect; an exposure unit that emits exposure light; and a latent image formed by the exposure light that is manifested by a developer. Forming a developer image by forming a developer image, a transfer portion for transferring the developer image revealed by the developer portion onto a recording medium, and a recording medium on which the developer image is transferred by the transfer portion. And a conveying unit that conveys the toner to the fixing device.
請求項1の発明は、本構成を有していない場合に比較して、定着部材と加圧部材の圧接時に、加圧部材が定着部材を引き回すので、定着部材の座屈を抑えられる。さらに、加圧部材から離間し回転を停止した状態の定着部材にニップ痕がついたとしても、加圧部材が圧接される前に定着部材を所定回数以上回転させることで、そのニップ痕を解消することができるため、本構成を有しない場合に比較してウォームアップ時の定着部材の加熱ムラが抑えられる。 According to the first aspect of the present invention, as compared with the case where the present configuration is not provided, the pressure member draws the fixing member when the fixing member and the pressure member are pressed, so that buckling of the fixing member can be suppressed. Furthermore, even if a nip mark is made on the fixing member that is separated from the pressure member and stopped rotating, the nip mark can be eliminated by rotating the fixing member a predetermined number of times or more before the pressure member is pressed. Therefore, heating unevenness of the fixing member at the time of warm-up can be suppressed as compared with the case where this configuration is not provided.
請求項2の発明は、定着部材と加圧部材のそれぞれに駆動源を設けたものと比較して、モータの駆動の負荷を低減できる。 According to the second aspect of the present invention, the driving load of the motor can be reduced as compared with a case where a driving source is provided for each of the fixing member and the pressure member.
請求項3の発明は、定着装置における画像の定着ムラ(例えば、グロスムラ)が抑えられ、画像形成時に同様の画像が得られる。 According to the third aspect of the present invention, uneven fixing (for example, gloss unevenness) of an image in the fixing device is suppressed, and a similar image can be obtained during image formation.
本発明の定着装置及び画像形成装置の実施形態を図面に基づき説明する。 Embodiments of a fixing device and an image forming apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には、画像形成装置としてのプリンタ10が示されている。プリンタ10は、プリンタ10の本体を構成する筐体12に光走査装置54が固定されており、光走査装置54に隣接する位置に、光走査装置54及びプリンタ10の各部の動作を制御する制御ユニット50が設けられている。
FIG. 1 shows a
光走査装置54は、図示しない光源から出射された光ビームを回転多面鏡(ポリゴンミラー)で走査し、反射ミラー等の複数の光学部品で反射して、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、及び ブラック(K)の各トナーに対応した光ビーム60Y、60M、60C、60Kを出射するようになっている。光ビーム60Y、60M、60C、60Kは、それぞれ対応する各感光体20Y、20M、20C、20Kに導かれる。
The
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14が設けられている。用紙トレイ14の上方には、記録用紙Pの先端部位置を調整する一対のレジストロール16が設けられている。また、プリンタ10の中央部には、画像形成ユニット18が設けられている。画像形成ユニット18は、前述の4つの感光体20Y、20M、20C、20Kを備えており、これらが上下一列に並んでいる。
A
感光体20Y、20M、20C、20Kの回転方向上流側には、感光体20Y、20M、20C、20Kの表面を帯電する帯電ローラ22Y、22M、22C、22Kが設けられている。また、感光体20Y、20M、20C、20K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20Y、20M、20C、20K上に現像する現像器24Y、24M、24C、24Kが設けられている。
一方、感光体20Y、20Mには第1中間転写体26が接触し、感光体20C、20Kには第2中間転写体28が接触している。そして、第1中間転写体26、第2中間転写体28には第3中間転写体30が接触している。第3中間転写体30と対向する位置には、転写ロール32が設けられている。転写ロール32と第3中間転写体30との間を記録用紙Pが搬送され、第3中間転写体30上のトナー像を記録用紙Pに転写させる。
On the other hand, the first
記録用紙Pが搬送される用紙搬送路34の下流には、定着装置100が設けられている。定着装置100は、定着ベルト102と加圧ロール104を有しており、記録用紙Pを加熱・加圧してトナー像を記録用紙Pに定着させる。トナー像が定着された記録用紙Pは、用紙搬送ロール36でプリンタ10の上部に設けられたトレイ38に排出される。
A
ここで、プリンタ10の画像形成について説明する。
Here, image formation of the
画像形成が開始されると、各感光体20Y〜20Kの表面が帯電ローラ22Y〜22Kによって一様に帯電される。光走査装置54から出力画像に対応した光ビーム60Y〜60Kが、帯電後の感光体20Y〜20Kの表面に照射され、感光体20Y〜20K上に各色分解画像に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像に対して、現像器24Y〜24Kが選択的に各色、すなわちY〜Kのトナーを付与し、感光体20Y〜20K上にY〜K色のトナー像が形成される。
When image formation is started, the surfaces of the
その後、マゼンタ用の感光体20Mから第1中間転写体26にマゼンタのトナー像が一次転写される。また、イエロー用の感光体20Yから第1中間転写体26にイエローのトナー像が一次転写され、第1中間転写体26上で前記マゼンタのトナー像に重ね合わされる。
Thereafter, a magenta toner image is primarily transferred from the magenta
一方、同様にブラック用の感光体20Kから第2中間転写体28にブラックのトナー像が一次転写される。また、シアン用の感光体20Cから第2中間転写体28にシアンのトナー像が一次転写され、第2中間転写体28上で前記ブラックのトナー像に重ね合わされる。
On the other hand, similarly, a black toner image is primarily transferred from the black
第1中間転写体26へ一次転写されたマゼンタとイエローのトナー像は、第3中間転写体30へ二次転写される。一方、第2中間転写体28へ一次転写されたブラックとシアンのトナー像も、第3中間転写体30へ二次転写される。ここで、先に二次転写されているマゼンタ 、イエローのトナー像と、シアン、ブラックのトナー像とが重ね合わされ、カラー(3色)とブラックのフルカラートナー像が第3中間転写体30上に形成される。
The magenta and yellow toner images primarily transferred to the first
二次転写されたフルカラートナー像は、第3中間転写体30と転写ロール32との間のニップ部に達する。そのタイミングに同期して、レジストロール16から記録用紙Pが当該ニップ部分に搬送され、記録用紙P上にフルカラートナー像が三次転写(最終転写)される。
The secondary-transferred full color toner image reaches the nip portion between the third
この記録用紙Pは、その後、定着装置100に送られ、定着ベルト102と加圧ロール104とのニップ部を通過する。その際、定着ベルト102と加圧ロール104とから与えられる熱と圧力との作用により、フルカラートナー像が記録用紙Pに定着する。定着後、記録用紙Pは用紙搬送ロール36によりトレイ38に排出され、記録用紙Pへのフルカラー画像形成が終了する。
Thereafter, the recording paper P is sent to the
次に、本実施形態に係る定着装置100について説明する。
Next, the
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。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。
As shown in FIG. 2, 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で構成されており、これらが積層され一体となっている。
As shown in FIG. 4B, the
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、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。また、発熱層132は、熱容量ができるだけ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。
The
保護層130は、基層と同等の合成樹脂で厚さを40〜60μm、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像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、本実施形態では、離型層126の厚さは30μmとしている。
The
一方、定着ベルト102の外周面と対向する位置には、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、定着ベルト102と反対側に凸部108Aが突設されている。また、ボビン108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。
On the other hand, a
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。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。
The fixing
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。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。
A
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からな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、リトラクト機構(図5参照)によって矢印A、B方向に移動可能となっており、矢印A方向に移動して、定着ベルト102の外周面と接触して加圧し、又は、矢印B方向に移動して、定着ベルト102の外周面から離間するようになっている。
Further, the
次に、加圧ロール104のリトラクト機構について説明する。
Next, 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。リトラクト機構部150は、板金で構成されたアーム部材152を有している。
FIG. 5 shows a retract
アーム部材152は、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ている。また、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ようになっている。
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。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。アーム部材152は、バネ164の付勢力によって紙面左側へ付勢される。これにより、加圧ロール104が、定着ベルト102から離れるようになっている。
Further, a plate-
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。偏芯カム166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)、逆転(時計回り)によって、偏芯カム166を揺動するようになっている。
In the vicinity of the
ここで、駆動モータ176が正転ONとなり、駆動ギア174が正転方向へ回転すると、偏芯カム166は、右側に揺動する。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に接触する。
Here, when the
また、駆動モータ176が逆転ONとなり、駆動ギア174が逆転方向へ回転すると、偏芯カム166は、左側に揺動する。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で左側へ付勢されて、加圧ロール104が、定着ベルト102から離れる。
Further, when the
一方、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。
On the other hand, as shown in FIG. 2, when the
このニップ部の形状は、トナー像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。また、支持部材118は、定着ベルト102を加圧ロール104側に押圧すると共に、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。
The shape of the nip portion is curved in a direction to be peeled from the fixing
定着ベルト102の裏面には、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、励磁コイル110と対向する領域で且つ記録用紙Pの通過領域となっており、ここでは、記録用紙Pのサイズの大小によって温度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。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。
A
図4(a)に示すように、サーミスタ120は、配線136を介して、制御ユニット50(図1参照)の内部に設けられた定着温度制御用の制御回路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に接続されている。
As shown in FIG. 4A, the
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。また、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ようになっている。
The energizing
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、この測定温度と予め記憶させてある定着設定温度(本実施形態では170℃)と比較する。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を停止するようになっている。
Here, 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、筐体122(図2参照)の図示しない側板に回転可能に設けられている。
Next, the rotation mechanism of the fixing
図6に示すように、定着装置100は、制御ユニット50(図1参照)から通電されてシャフト182を回転駆動するモータを有する駆動部180を備えている。シャフト182には、駆動ギア184が取付けられている。
As shown in FIG. 6, the fixing
駆動ギア184に隣接する位置には、シャフト186に外挿された第1ギア188が配設されている。第1ギア188は、小径部188Aと大径部188Bの2段構成となっており、第1ギア188の大径部188Bには、駆動ギア184が噛合されている。また、第1ギア188の小径部188Aには、シャフト190に外挿された第2ギア192が噛合されている。
A
第2ギア192は、第1ギア188と異なる位置で、加圧ロール104のシャフト194に外挿された加圧ロール駆動ギア196に噛合されている。加圧ロール駆動ギア196は、リトラクト機構部150(図5参照)が動作しても、常時第2ギア192と噛合するようになっている。
The
一方、シャフト182には、駆動ギア184の他にクラッチギア198が設けられている。駆動部180、駆動ギア184、及びクラッチギア198によって、電磁クラッチが構成されており、駆動部180は、制御ユニット50からの信号に基づいて、シャフト182を回転駆動し、また、電磁クラッチを作動させて、クラッチギア198への駆動力の接続又は遮断を行うようになっている。
On the other hand, the
クラッチギア198は、シャフト202に外挿された第3ギア204に噛合されている。第3ギア204は、クラッチギア198と異なる位置で、シャフト206に外挿された定着ベルト駆動ギア208に噛合されている。
The
定着ベルト駆動ギア208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。定着ベルト102の他方の端部には、図示しないキャップ部材が嵌め込まれており、シャフト206と共に定着ベルト102を回転可能に軸支している。
The fixing
ここで、駆動ギア184、第1ギア188、第2ギア192、加圧ロール駆動ギア196、クラッチギア198、第3ギア204、及び定着ベルト駆動ギア208によって、駆動ギア列200が形成されている。駆動ギア列200では、定着ベルト駆動ギア208の歯数と加圧ロール駆動ギア196の歯数が変更され、即ち、ギア比が変更されることにより、定着ベルト102と加圧ロール104の線速度差が変更される。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リング等により軸方向の移動が規制され、シャフトから抜けないように固定されている。
Here, the
ここで、制御ユニット50は、リトラクト機構部150(図5参照)の駆動モータ176を駆動して加圧ロール104を定着ベルト102に圧接させたとき、駆動部180の電磁クラッチ機構を動作させて、駆動ギア184からクラッチギア198への駆動力の伝達を遮断するようになっている。クラッチギア198への駆動力が遮断されることにより、加圧ロール104単体が駆動され、定着ベルト102は従動する。
Here, the
次に、プリンタ10の制御ユニット50について説明する。
Next, the
図3に示すように、制御ユニット50は、プリンタ10の各種制御を行う中央処理ユニットとしてのCPU70と、各種制御プログラムが記憶されたプログラム記憶部としてのROM72と、前述のサーミスタ120で測定された温度測定データ又はその他の測定データを一時的に記憶し、又は消去するデータ記憶部としてのRAM74と、所定のクロックで動作するタイマーを備え定着ベルト102の回転数をカウントするカウンタ部76とを有している。なお、制御ユニット50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
CPU70は、各種信号の入出力が行われる入出力インターフェース80に接続されており、この入出力インターフェース80を介して、スイッチ82、ユーザーインターフェース(UI)84、サーミスタ120、駆動部180、駆動モータ176、及び通電回路142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ON/OFFするためのスイッチであり、ユーザーインターフェース84は、画像形成等の実行をユーザー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
スイッチ82、ユーザーインターフェース84、及びサーミスタ120から入出力インターフェース80を介してCPU70に信号が入力されるようになっている。一方、CPU70からの制御信号は、入出力インターフェース80を介して、駆動部180、駆動モータ176、及び通電回路142に出力されるようになっている。
Signals are input to the
ここで、CPU70は、スイッチ82がONとなり、プリンタ10の画像形成が開始されたとき、駆動部180を駆動して、定着ベルト102の線速度(VB)がV1、加圧ロール104の線速度(VP)がV2となるように回転させる。なお、V1≦V2と設定されており、線速度V1、V2は、定着ベルト102と加圧ロール104が離間状態にあるときから、接触するときにかけての間の線速度である。
Here, when the
次に、定着ベルト102の線速度及び回転数の検知手段について説明する。
Next, a means for detecting the linear velocity and the rotational speed 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。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 FIGS. 2 and 7, 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を介して電力供給されることで、出射部123から光を出射するようになっている。また、信号線129の他端は、前述の入出力インターフェース80(図3参照)を介してCPU70(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CPU70に送られるようになっている。
A
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)とを有している。ここで、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る矩形状のマーク材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。マーク材119の厚さは、6〜20μmとしている。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。
As shown in FIG. 7B, the
また、図7(a)に示すように、フォトセンサ117の取り付け位置は、非通紙領域L3内で、マーク材119が移動する移動領域(L4)と対向する位置となっている。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。
As shown in FIG. 7A, the attachment position of the
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HI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LO信号が出力される。これにより、HI信号及びLO信号からなるパルス信号が生成される。
When the
ここで、制御ユニット50(図3参照)では、CPU70が、マーク材119の移動方向の幅をパルス信号の立ち上がり期間(HI)の時間で除算することにより、定着ベルト102の線速度VBが求められる。
Here, in the control unit 50 (see FIG. 3), the
図8(a)に示すように、定着ベルト102と加圧ロール104を離間させた状態で定着ベルト102を回転させ、定着ベルト102の線速度VB=V0となるとき、定着ベルト102の周方向の温度差ΔT=ΔT0となることが分かっており、プリンタ10では、予めVB=V1≧V0となる線速度V1が設定されている。これにより、定着ベルト102の線速度VBの下限を規定し、定着ベルト102の周方向の温度差ΔTを小さくしている。なお、温度差ΔT0の設定値は、10℃以下であることが好ましい。
As shown in FIG. 8A, when the fixing
一方、図3及び図7に示すように、制御ユニット50では、カウンタ部76において、内部のタイマーで計測される所定の時間内に、パルス信号のHI(立ち上がり)が何回あったかがカウントされ、定着ベルト102の回転数Nが求められる。
On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 7, in the
ここで、図11(b)に示すように、定着ベルト102は、加圧ロール104と離間し静止しているとき、支持部材118によって内側から押圧され、縦長の楕円形状のまま形状が保持されてしまうことがある。(これを、「ニップ痕のついた状態」という。)この状態で、仮想の回転中心Cを中心として回転すると、変位ΔHの振れが生じる。
Here, as shown in FIG. 11B, when the fixing
変位ΔHが大きくなると、定着ベルト102の加熱状態にムラが生じて、周方向の温度差ΔTが大きくなり、定着後の画像の光沢度(グロス)が部分的に変化することになる。このため、変位ΔHについて上限の規定(ΔH1とする)が必要となる。
When the displacement ΔH increases, the heating state of the fixing
図8(b)に示すように、定着ベルト102と加圧ロール104を離間させた状態で、定着ベルト102を回転させ、定着ベルト102がN1回以上回転したとき、定着ベルト102の変位ΔH(図11(b)参照)が、許容上限の変位ΔH1より小さくなることが分かっている。
As shown in FIG. 8B, when the fixing
許容上限の変位ΔH1は、定着後の画像の光沢度の許容範囲に応じて定められており、プリンタ10では、この関係を用いて、カウンタ部76(図3参照)でカウントされる回転数Nについて、予め下限回転数N1が設定されている。
The allowable upper limit displacement ΔH1 is determined in accordance with the allowable range of the glossiness of the image after fixing. In the
制御ユニット50(図3参照)では、カウンタ部76で得られた回転数Nを、下限回転数N1と比較して、N≧N1のとき、駆動モータ176を駆動して、加圧ロール104を定着ベルト102に圧接させる。
In the control unit 50 (see FIG. 3), the rotation speed N obtained by the
なお、定着ベルト102は、ウォームアップを開始してから定着ベルト102に加圧ロール104が圧接するまでの間(ウォームアップ時間内)に定着ベルト102が少なくとも下限回転数N1は回転できるように、線速度VBの下限を規定してもよい。ウォームアップ時間内に定着ベルト102がN1回以上回転するための最低線速度をV0’とすると、V0≧V0’のときはV1≧V0、V0<V0’のときはV1≧V0’とすればよい。
Note that the fixing
次に、本発明の実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.
図2及び図3に示すように、画像形成工程においてトナー像Tが画像形成開始されるのとほぼ同時に、駆動部180及び通電回路142に電力が供給され、定着ベルト102及び加圧ロール104が回転する。このとき、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。
As shown in FIGS. 2 and 3, power is supplied to the
また、定着ベルト102及び加圧ロール104の回転とほぼ同時に、励磁コイル110で発生した磁界Hによって定着ベルト102の発熱層132に渦電流が誘導され、定着ベルト102が発熱する。
Also, almost simultaneously with the rotation of the fixing
ここで、定着ベルト102の線速度VB及び回転数Nについて説明する。
Here, the linear velocity VB and the rotation speed N of the fixing
図9(a)は、本発明との比較例として、定着ベルト102と加圧ロール104が離間され、加圧ロール104が線速度VP=V2で回転し、定着ベルト102が線速度VB=V3(V3>V2)で回転しているときの略中央部の断面状態を示している。
FIG. 9A shows, as a comparative example with the present invention, the fixing
続いて、図9(b)に示すように、この状態でリトラクト機構部150が駆動され、加圧ロール104が定着ベルト102に接触すると、定着ベルト102が加圧ロール104よりも高速の線速度V3で回転しているため、定着ベルト102が加圧ロール104を引き回そうとする。
Subsequently, as shown in FIG. 9B, when the retract
しかし、定着ベルト102は、加圧ロール104よりも剛性が低いために変形し易い。このため、定着ベルト102は、自身よりも速度の遅い加圧ロール104に押さえつけられるように移動が抑制され、ニップ部出口から下流側では突っ張るように変形する。また、ニップ部入口から上流側では、定着ベルト102がたるむように変形する。
However, since the fixing
ここで、定着ベルト102の略中央部がたるむように変形したとき、両端部は円形のキャップ部材が嵌められて固定されているため、応力集中が発生して、定着ベルト102は塑性変形あるいは座屈する。
Here, when the substantially central portion of the fixing
一方、図10(a)に示すように、本発明の実施形態(実施例)としてのプリンタ10では、定着ベルト102と加圧ロール104が離間された状態で、定着ベルト102が線速度VB=V1(V1≦V2)で回転し、加圧ロール104が線速度VP=V2で回転している。図10(a)は、軸方向における略中央部の断面状態である。
On the other hand, as shown in FIG. 10A, in the
続いて、図10(b)に示すように、この状態でリトラクト機構部150が駆動され、加圧ロール104が定着ベルト102に接触すると、定着ベルト102は、加圧ロール104よりも低い線速度V1で回転しているため、加圧ロール104が定着ベルト102を引き回そうとする。このため、定着ベルト102は、加圧ロール104によって移動が抑制されることがないので、たわみ量も小さく、塑性変形、座屈は起こりにくくなる。
Subsequently, as shown in FIG. 10B, when the retract
なお、定着ベルト102の線速度V1は、下限値V0以上に設定されているため、定着ベルト102の周方向の温度差ΔTは、許容上限のΔT0以下となっている。
Since the linear velocity V1 of the fixing
続いて、図11(a)は、定着装置100(図2参照)において連続定着動作が行われた後、定着ベルト102と加圧ロール104が離間して、再度定着動作が開始される直前の状態を示している。
Subsequently, FIG. 11A shows a state immediately before the fixing operation is started again after the fixing
連続定着時、定着ベルト102は、定着設定温度である170℃程度の高温状態となっており、且つニップ部において圧力が作用している。このため、連続定着動作が終了して定着ベルト102と加圧ロール104を離間させ定着ベルト102の回転を停止させておくと、定着ベルト102は、支持部材118によって加圧ロール104側へ押し下げられた縦長の楕円形状(図11(b)の102A)を保持してしまい、ニップ痕がついた状態となってしまう。
At the time of continuous fixing, the fixing
この状態で定着ベルト102を線速度V1で回転させると、図11(b)に示すように、定着ベルト102の形状が、102A(縦長)から102B(横長)、そして102A(縦長)というように変化して、縦方向に変位ΔHの振れが生じることになる。
When the fixing
定着ベルト102は、回転時にΔHの振れが生じると、励磁コイル110と定着ベルト102の間の距離が変化するため、定着ベルト102の周方向に沿って温度差ΔTが生じる。
When the fixing
ここで、プリンタ10(図1参照)では、カウンタ部76(図3参照)でカウントされる回転数Nが設定値(下限回転数)N1以上になるまでは、定着ベルト102と加圧ロール104が接触せずに、定着ベルト102単独で回転される。定着ベルト102は、回転と共に発熱することにより、次第にニップ痕が解消されて縦長の楕円形状を保ったまま回転するようになる。このようにして、定着ベルト102の変位ΔHが小さくなり、周方向の温度差ΔTが低下する。
Here, in the printer 10 (see FIG. 1), the fixing
続いて、図5に示すように、定着ベルト102の回転数が下限回転数N1以上になると、リトラクト機構部150の駆動モータ176が駆動され、加圧ロール104が定着ベルト102に圧接される。
Subsequently, as shown in FIG. 5, when the rotation speed of the fixing
続いて、図2に示すように、サーミスタ120で定着ベルト102の裏面温度を検知してフィードバック制御することで、定着ベルト102が所定の定着設定温度に加熱される。この状態で、未定着のトナー像T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。
Subsequently, as shown in FIG. 2, the
定着ニップ部内では、トナー像Tが加熱及び加圧され、記録用紙P上に定着される。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、トレイ38に搬送される。
In the fixing nip portion, the toner image T is heated and pressurized and fixed on the recording paper P. The recording paper P is peeled from the fixing
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。 In addition, this invention is not limited to said embodiment.
プリンタ10は、固体の現像剤を用いる乾式の電子写真方式だけでなく、液体現像剤を用いるものであってもよい。定着ベルト102の温度の検知手段として、サーミスタ120の代わりに熱電対を用いてもよい。クラッチギア198は、トルクリミッタを設けたギアであってもよい。
The
10 プリンタ(画像形成装置)
24 現像器(現像部)
32 転写ロール(転写部)
34 用紙搬送路(搬送部)
54 光走査装置(露光部)
76 カウンタ部(カウント手段)
100 定着装置(定着装置)
102 定着ベルト(定着部材)
104 加圧ロール(加圧部材)
110 励磁コイル(加熱手段)
118 支持部材(支持体)
150 リトラクト機構部(移動手段)
180 駆動部(モータ、駆動手段)
184 駆動ギア(駆動手段)
188 第1ギア(駆動手段)
192 第2ギア(駆動手段)
196 加圧ロール駆動ギア(加圧ギア、駆動手段)
198 クラッチギア(クラッチ、駆動手段)
200 駆動ギア列(ギア列)
204 第3ギア(駆動手段)
208 定着ベルト駆動ギア(定着ギア、駆動手段)
10 Printer (image forming device)
24 Developer (Developer)
32 Transfer roll (transfer section)
34 Paper transport path (transport section)
54 Optical scanning device (exposure unit)
76 Counter section (counting means)
100 Fixing device (fixing device)
102 Fixing belt (fixing member)
104 Pressure roll (Pressure member)
110 Excitation coil (heating means)
118 Support member (support)
150 Retract mechanism (moving means)
180 Drive unit (motor, drive means)
184 Drive gear (drive means)
188 1st gear (drive means)
192 Second gear (drive means)
196 Pressure roll drive gear (pressure gear, drive means)
198 Clutch gear (clutch, drive means)
200 Drive gear train (gear train)
204 Third gear (drive means)
208 fixing belt driving gear (fixing gear, driving means)
Claims (3)
前記定着ベルトの外周部へ前記定着ベルトの回転軌跡に沿って配置され、前記磁界を発生する励磁コイルと、
両端部が回転可能に支持された加圧部材と、
前記加圧部材を前記定着ベルトに対し離間または圧接する状態に移動させる移動手段と、
前記定着ベルトと前記加圧部材とが離間配置された状態で前記加圧部材を線速度VPで回転させると共に、前記定着ベルトをVP≧VBとなる線速度VBで回転させる駆動手段と、
前記定着ベルトの回転数をカウントするカウンタ部を備え、前記加圧部材が前記定着ベルトから離間した後、前記カウンタ部でカウントされた前記定着ベルトの回転数が所定回数以上の場合に、前記移動手段を動作させて前記加圧部材を前記定着ベルトに圧接させる制御部と、
を有することを特徴とする定着装置。 An endless fixing belt having a heat generating layer that generates heat by electromagnetic induction by a magnetic field, both ends of which are rotatably supported, and an inner surface supported by a support;
An excitation coil that is disposed along the rotation trajectory of the fixing belt to the outer periphery of the fixing belt, and generates the magnetic field ;
A pressure member having both ends rotatably supported;
Moving means for moving the pressure member to a state of being separated or pressed against the fixing belt ;
With rotating the pressure member at a linear velocity VP in a state in which the fixing belt and said pressure member is spaced, the fixing belt and the drive means for rotating at VP ≧ VB become linear velocity VB,
A counter unit that counts the number of rotations of the fixing belt, and the movement when the number of rotations of the fixing belt counted by the counter unit is equal to or greater than a predetermined number after the pressure member is separated from the fixing belt; A control unit for operating the pressure member to press the pressure member against the fixing belt;
A fixing device characterized in that it comprises a.
前記定着ベルトの端部に取付けられた定着ギアと、前記加圧部材の端部に取付けられた加圧ギアと、を含む複数のギア列と、
前記複数のギア列を回転させるモータと、
前記複数のギア列に設けられ、前記モータから前記定着ギア又は前記加圧ギアに伝達される駆動力を遮断するクラッチと、
を有することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The driving means includes
A plurality of gear trains including a fixing gear attached to an end of the fixing belt, and a pressure gear attached to an end of the pressure member;
A motor for rotating the plurality of gear trains;
A clutch that is provided in the plurality of gear trains and that cuts off a driving force transmitted from the motor to the fixing gear or the pressure gear;
The fixing device according to claim 1, characterized in that it comprises a.
露光光を出射する露光部と、
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部と、
前記現像部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部と、
前記転写部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部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 A fixing device according to claim 1 or 2,
An exposure unit that emits exposure light; and
A developing unit that exposes the latent image formed by the exposure light with a developer to form a developer image; and
A transfer unit that transfers the developer image made visible in the developing unit onto a recording medium;
A transport unit that transports the recording medium onto which the developer image has been transferred in the transfer unit to the fixing device;
An image forming apparatus comprising:
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