JP5510264B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
請求項2に記載の発明は、前記回転部材と前記接触部材との間には、当該回転部材が一方向に回転する場合には当該回転部材を当該接触部材に対して回転させ当該回転部材が反対方向に回転する場合には当該回転部材に当該接触部材を連動させ当該接触部材を回転させる回転機構が設けられ、前記定着部材側から前記回転部材に回転駆動力が伝達された際における当該回転部材の前記接触部材に対する前記回転は、当該定着部材により当該回転部材が前記一方向に回転され、前記回転機構によって、当該回転部材が当該接触部材に対し空回りすることで行われることを特徴とする請求項1記載の定着装置である。
請求項3に記載の発明は、前記回転部材の前記接触部材に連動しての前記回転は、当該接触部材が前記一方向に回転駆動され前記回転機構によって当該回転部材が当該接触部材に追従することで行われることを特徴とする請求項2記載の定着装置である。
請求項4に記載の発明は、前記接触部材が前記定着部材に接触した状態で前記回転駆動する際、当該接触部材は前記反対方向に回転駆動され、当該接触部材から前記回転部材への回転駆動力の伝達が前記回転機構により遮断されることを特徴とする請求項2又は3に記載の定着装置である。
請求項5に記載の発明は、前記回転部材と前記接触部材との間には、電磁クラッチが設けられ、前記定着部材側から前記回転部材に回転駆動力が伝達された際における当該回転部材の前記接触部材に対する前記回転は、前記電磁クラッチが制御され当該回転部材と当該接触部材との連結が解除されることで可能になることを特徴とする請求項1記載の定着装置である。
請求項7に記載の発明は、前記伝達部材は、前記接触部材が前記定着部材に接触した状態で前記回転駆動する場合、当該定着部材に押し付けられるとともに当該定着部材から回転駆動力を受け当該定着部材に追従して回転することを特徴とする請求項6記載の定着装置である。
請求項8に記載の発明は、前記伝達部材と前記接触部材との間には、当該接触部材が一方向に回転駆動する場合には当該接触部材から当該伝達部材へ回転駆動力を伝達し当該接触部材が反対方向に回転駆動する場合には当該接触部材から当該伝達部材への回転駆動力の伝達を遮断する遮断機構が設けられ、前記接触部材が前記定着部材に接触した状態で前記回転駆動を行う際、当該接触部材は前記反対方向に回転駆動され、前記遮断手段は、前記遮断機構を用いて回転駆動力の伝達の前記遮断を行うことを特徴とする請求項6又は7に記載の定着装置である。
請求項9に記載の発明は、前記接触部材が前記定着部材から離間し回転駆動力が前記伝達部材により当該定着部材に伝達される際、当該接触部材は前記一方向に回転駆動され、前記遮断機構によって当該伝達部材が当該接触部材に追従することで当該伝達部材が回転し、回転する当該伝達部材により当該定着部材に回転駆動力が伝達されることを特徴とする請求項8記載の定着装置である。
請求項10に記載の発明は、前記接触部材と前記伝達部材との間には電磁クラッチが設けられ、前記遮断手段は、電磁クラッチを用いて回転駆動力の伝達の前記遮断を行うことを特徴とする請求項6記載の定着装置である。
請求項12に記載の発明は、記録材に画像を形成する画像形成部と、回転可能に設けられ、前記画像形成部により形成された前記画像に熱を与え当該画像を前記記録材に定着する定着部材と、前記定着部材に接触した状態で回転駆動し当該定着部材との間に位置する前記記録材を移動させるとともに当該定着部材からの離間が可能に設けられた接触部材と、前記接触部材に取り付けられ、当該接触部材が前記定着部材から離間している状態にて当該定着部材に接触し、当該接触部材から回転駆動力が伝達されるとともに伝達された当該回転駆動力を当該定着部材に伝達する伝達部材と、前記接触部材が前記定着部材に接触した状態で当該接触部材が回転する場合に、当該接触部材から前記伝達部材への回転駆動力の前記伝達を遮断する遮断手段と、を含む画像形成装置である。
請求項2の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、接触部材に対する回転部材の回転を簡易な構成で行うことが可能となる。
請求項3の発明によれば、接触部材に対し回転部材が空回りする構成であっても回転部材を接触部材に連動させることが可能となる。
請求項4の発明によれば、定着部材の歪などをさらに抑制することが可能となる。
請求項5の発明によれば、回転部材の回転方向に関わらず回転部材を接触部材に対して回転させることが可能となる。
請求項7の発明によれば、伝達部材が接触部材に追従する場合に比べ、定着部材のうち伝達部材と接触する部位の単位時間当たりの移動量と、定着部材のうち接触部材と接触する部位の単位時間当たりの移動量との差が小さくなる。
請求項8の発明によれば、接触部材から伝達部材への回転駆動力の伝達の遮断を簡易な構成で行うことが可能となる。
請求項9の発明によれば、接触部材の回転方向によっては回転駆動力の伝達を行わない遮断機構が設けられる場合であっても、定着部材に対して回転駆動力を伝達することが可能となる。
請求項10の発明によれば、接触部材の回転方向に関わらず回転駆動力の伝達の遮断を行うことが可能となる。
請求項12の発明によれば、定着部材の歪などを抑制可能な画像形成装置を提供することが可能となる。
<画像形成装置の説明>
図1は、画像形成装置1の構成例を示した図である。画像形成装置1は、所謂タンデム型のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部10と、画像形成装置1全体の動作を制御する主制御部31と、を備えている。さらには、例えばパーソナルコンピュータ(PC)3等との通信を行って画像データを受信する通信部32と、原稿から画像を読み取って読取画像データを生成する画像読取部33と、通信部32にて受信された画像データや画像読取部33によって生成された読取画像データ等に対し予め定められた画像処理を施し画像形成部10に転送する画像処理部34と、ユーザからの操作入力の受付やユーザに対する各種情報の表示を行うユーザインターフェース(UI)部35と、を備えている。
次に、本実施の形態の定着器60について説明する。
図2および図3は、本実施の形態の定着器60の構成を説明する図である。図2は用紙Pの搬入側(用紙Pの搬送方向における上流側)から見た定着器60の正面図であり、図3は図2におけるIII−III断面図である。
図2および図3に示すように、定着器60は、支持体69(図2参照)の内部に、交流磁界を生成するIH(Induction Heating)ヒータ63と、IHヒータ63により電磁誘導加熱されるとともに用紙P上のトナー像に熱を与えこのトナー像を用紙Pに定着する定着部材の一例としての定着ベルト61と、定着ベルト61の内部に配置された弾性部材64と、定着ベルト61に接触した状態で回転駆動し定着ベルト61との間に形成されたニップ部N内に位置する用紙Pを搬送するとともにこの用紙Pに圧力を加える加圧ロール62(接触部材の一例)と、定着ベルト61からの用紙Pの剥離を補助する剥離補助部材70(図3参照)と、を備えている。
定着ベルト61は、原形が円筒形状の無端のベルト部材で構成され、例えば原形(円筒形状)時の直径が30mm、幅方向における長さが380mmに形成されている。また、図4(定着ベルト61の断面層構成図)に示すように、定着ベルト61は、基材層611と、基材層611の上に積層された導電発熱層612と、トナー像の定着性を向上させる弾性層613と、最外層に被覆された表面離型層614と、からなる多層構造で構成されている。
本実施の形態の定着器60では、定着ベルト61の内部に、定着ベルト61の全幅に亘って弾性部材64を配置している。弾性部材64は、例えばゴム硬度15〜45°(JIS−A)のゴム、エラストマー等(例えば、シリコーンゴム)の弾性体で構成された外径が30mmの円筒状ロールで形成され、回転軸99に固定(接合)されている。さらに、弾性部材64は、外周面が定着ベルト61の内周面と接着されている。それにより、定着ベルト61は、回転軸99と弾性部材64とからなる弾性体ロールが内部に配置された構成を有し、回転軸99の回転に伴って回転駆動される。
図2に示すように、加圧ロール62は、長手方向に関し、画像形成装置1にて使用される最大用紙(例えば、A3サイズ)の通紙領域(最大通紙領域Rmax)よりも長さの大きいロール本体部62Aを有している。さらに本実施形態では、ロール本体部62Aの両端部領域(最大通紙領域Rmaxの外側領域)に設けられ、加圧ロール62に連動して回転し加圧ロール62からの回転駆動力を定着ベルト61に伝達する動力伝達部材62B,62C(回転部材、伝達部材の一例)が設けられている。動力伝達部材62B,62Cは、定着ベルト61に加圧ロール62が圧接(押圧しながら接触)される領域であるニップ部Nでの圧力(以下、「ニップ圧」)に対する弾性変形率が、ロール本体部62Aよりも大きく構成されている。ここでの「弾性変形率」とは、ニップ圧が作用した際の単位体積当たりの弾性変形量をいう。
図5は、加圧ロール62の長手方向(軸方向)の構成を説明する図である。図5(A)は、接離機構(以下、「リトラクト機構」)によって定着ベルト61に圧接された状態での加圧ロール62を示し、(B)は、定着ベルト61から離間された状態での加圧ロール62を示している。なお図5(A)、(B)とも、用紙Pの搬入側(用紙Pの搬送方向における上流側)から見た場合の状態を示している。
図6は、加圧ロール62の構成を具体的に説明する図である。図6(A)は、動力伝達部材62B,62Cの断面構成を示す図であり、(B)は、動力伝達部材62B,62Cの組み立て構成を示す斜視図である。なお、図6では、一方の端部側の動力伝達部材62Bを示しているが、他方の端部側の動力伝達部材62Cも同様に構成されている。
続いて、上記した加圧ロール62を定着ベルト61に対して接離する方向に移動させるリトラクト機構(接離機構)について説明する。
上記の図2に示したように、本実施の形態の定着器60は、リトラクト機構として、支持体69に回転自在に支持される回転軸81と、予め定められた角度範囲内で回転軸81を変位させる変位モータ80と、回転軸81の両端部領域であって加圧ロール62の回転軸94に対向する位置に固定され、回転軸81の変位により揺動するカム82,83と、を備えている。さらに、加圧ロール62の回転軸94の両端部領域に接続され、加圧ロール62を定着ベルト61から離間する方向(矢印方向)に付勢するバネ84,85を備えている。
次に、加圧ロール62を駆動する機構(以下、「駆動機構」)について説明する。
まず、上記の図2に示したように、本実施の形態の定着器60は、駆動機構として、駆動源としての駆動モータ90と、駆動モータ90の回転軸91に固定された駆動伝達ギヤ92と、加圧ロール62の回転軸94に固定された駆動伝達ギヤ93と、を備えている。さらに、加圧ロール62の回転軸94により揺動自在に支持された揺動支持部材97と、揺動支持部材97に回転自在に支持された回転軸96に固定され、加圧ロール62側の駆動伝達ギヤ93と結合された伝達ギヤ95と、を備えている。伝達ギヤ95は、リトラクト機構により加圧ロール62に対する接離動作が行われても、揺動支持部材97を介して加圧ロール62側の駆動伝達ギヤ93との結合が維持される。また、揺動支持部材97は、伝達ギヤ95が駆動モータ90側の駆動伝達ギヤ92に向けて押圧されるように、不図示の付勢手段によって駆動伝達ギヤ92側に付勢されている。
次に、定着ベルト61の導電発熱層612に交流磁界を作用させて電磁誘導加熱するIHヒータ63について説明する。
図9は、本実施の形態のIHヒータ63の構成を説明する断面図である。図9に示すように、IHヒータ63は、例えば耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体631と、交流磁界を生成する励磁コイル632と、励磁コイル632を支持体631上に固定する例えばシリコーンゴム等の弾性体で構成された弾性支持部材633と、定着ベルト61の幅方向に沿って複数配置され、励磁コイル632にて生成された交流磁界の磁路を形成する磁心634と、を備えている。またIHヒータ63は、定着ベルト61の幅方向に沿って複数配置され、励磁コイル632にて生成された交流磁界を支持体631の長手方向に均すための調整用磁心639と、磁心634を上部から覆うように保持する磁心保持部材637と、磁心保持部材637を介して磁心634を支持体631側に加圧する例えばシリコーンゴム等の弾性体で構成された加圧部材636と、磁界を遮蔽して外部への漏洩を抑制するシールド635と、励磁コイル632に交流電流を供給する励磁回路638と、を備えている。
励磁コイル632は、相互に絶縁された例えば直径0.17mmの銅線材を例えば90本束ねたリッツ線が長円形状や楕円形状、長方形状等の中空きの閉ループ状に巻かれて構成されている。そして、励磁コイル632に励磁回路638から予め定めた周波数の交流電流が供給されることにより、励磁コイル632の周囲には、閉ループ状に巻かれたリッツ線を中心とする交流磁界が生成される。励磁回路638から励磁コイル632に供給される交流電流の周波数は、一般的な汎用電源により生成される20k〜100kHzが用いられる。
弾性支持部材633は、例えばシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成されたシート状部材である。弾性支持部材633は、励磁コイル632が支持体631の支持面631aに密着して固定されるように、励磁コイル632を支持体631に対して押圧するように設定されている。
磁心保持部材637の各々は、SUSや樹脂等の非磁性体で形成され、磁心634の一部または全部を覆うようにして磁心634各々を保持する。
調整用磁心639は、例えば焼成フェライト、フェライト樹脂等の高透磁率材質で構成される直方体形状(ブロック形状)の強磁性体が用いられる。そして、調整用磁心639は、磁心634により形成される交流磁界の支持体631長手方向(=定着ベルト61の幅方向)に生じる強弱を均すことにより、定着ベルト61の幅方向の温度むら(温度のばらつき、温度リップル)を低減している。
次に、定着ベルト61の内部に配置された弾性部材64の機能について説明する。
上記したように、本実施の形態の定着器60は、加圧ロール62を定着ベルト61に対して接離させるリトラクト機構を備えている。そして、定着動作を開始する前に定着ベルト61をIHヒータ63により定着可能温度まで上昇させる動作(ウォームアップ動作)を行う際には、リトラクト機構によって加圧ロール62のロール本体部62Aを定着ベルト61から離間させた位置に設定しておく。それにより、熱容量の小さな定着ベルト61から加圧ロール62に熱の流出が生し難い状態を設定する。これによって、定着ベルト61を効率的に加熱し、定着ベルト61を定着可能温度まで上昇させる時間(以下、「ウォームアップ時間」)を低減している。なお、ウォームアップ動作中は、加圧ロール62の動力伝達部材62B,62Cが定着ベルト61を従動回転させる。
このように、本実施の形態の定着器60では、リトラクト機構によって加圧ロール62が定着ベルト61に圧接された状態、および加圧ロール62のロール本体部62Aが定着ベルト61から離間された状態の双方において加圧ロール62に対して駆動力を伝達する駆動機構を設け、定着ベルト61を従動回転させている。このことにより、定着ベルト61を回転駆動する構成が簡素化され、定着器60の低コスト化、小型化が図られている。
続いて、画像形成動作の流れについて説明しておく。
図11は、主制御部31が行う画像形成処理の内容の一例を説明するフローチャートである。図11に示したように、主制御部31は、画像読取部33やUI部35や通信部32からの信号等に基づいて、画像読取部33に原稿が置かれるなどのユーザによる画像形成指示前に行われる操作(以下、「ユーザによる操作」)を監視する(ステップ101)。そして、主制御部31は、ユーザによる操作を認識した場合には(ステップ101でYes)、定着器60に対し、駆動モータ90(上記図2参照)をオンして、リトラクト機構により加圧ロール62のロール本体部62Aが定着ベルト61に圧接されていない状態にて定着ベルト61を回転させるように指示する(ステップ102)。さらにその後、主制御部31は、ウォーミングアップ動作の実行を指示する(ステップ103)。
図16、図17は、動力伝達部材62B,62Cと加圧ロール62との間に電磁クラッチDCLが設けられた定着器60を示した図である。なお、電磁クラッチDCL以外の構成は上記にて説明した構成と同様となっている。また上記と同様、図16、図17は、用紙Pの搬送方向上流側から眺めた場合の状態を示している。
また本実施形態の構成にてウォームアップ動作が行われる際には、電磁クラッチDCLはオンされ、図17の矢印17Aに示すように、動力伝達部材62B,62Cは加圧ロール62に追従して回転するようになる。そしてこの動力伝達部材62B,62Cの回転に伴い、定着ベルト61が回転するようになる。なお本構成の構成にてウォームアップ動作が行われる際、加圧ロール62は、定着時の回転方向と同じ方向に回転される。
ここで、加圧ロール62に設ける動力伝達部材62B,62Cに関し、上記にて示した構成以外の他の構成について説明する。例えば上記図5では、動力伝達部材62B,62CがワンウェイクラッチCLを介しロール本体部62Aに支持された構成について説明した。ここでは、動力伝達部材62B,62Cがロール本体部62Aに支持されない構成について説明する。
Claims (12)
- 回転可能に設けられ、記録材上の画像に熱を与え当該画像を当該記録材に定着する定着部材と、
前記定着部材に接触した状態で回転駆動し当該定着部材との間に位置する前記記録材を移動させるとともに当該定着部材からの離間が可能に設けられた接触部材と、
前記接触部材に取り付けられ、当該接触部材が前記定着部材から離間している状態にて当該定着部材に接触して配置され当該接触部材に連動して回転し当該接触部材からの回転駆動力を当該定着部材に伝達するとともに、当該定着部材が外力を受け回転し当該定着部材側から回転駆動力が伝達されてきた際には当該接触部材に対して回転を行う回転部材と、
を含む定着装置。 - 前記回転部材と前記接触部材との間には、当該回転部材が一方向に回転する場合には当該回転部材を当該接触部材に対して回転させ当該回転部材が反対方向に回転する場合には当該回転部材に当該接触部材を連動させ当該接触部材を回転させる回転機構が設けられ、
前記定着部材側から前記回転部材に回転駆動力が伝達された際における当該回転部材の前記接触部材に対する前記回転は、当該定着部材により当該回転部材が前記一方向に回転され、前記回転機構によって、当該回転部材が当該接触部材に対し空回りすることで行われることを特徴とする請求項1記載の定着装置。 - 前記回転部材の前記接触部材に連動しての前記回転は、当該接触部材が前記一方向に回転駆動され前記回転機構によって当該回転部材が当該接触部材に追従することで行われることを特徴とする請求項2記載の定着装置。
- 前記接触部材が前記定着部材に接触した状態で前記回転駆動する際、当該接触部材は前記反対方向に回転駆動され、当該接触部材から前記回転部材への回転駆動力の伝達が前記回転機構により遮断されることを特徴とする請求項2又は3に記載の定着装置。
- 前記回転部材と前記接触部材との間には、電磁クラッチが設けられ、
前記定着部材側から前記回転部材に回転駆動力が伝達された際における当該回転部材の前記接触部材に対する前記回転は、前記電磁クラッチが制御され当該回転部材と当該接触部材との連結が解除されることで可能になることを特徴とする請求項1記載の定着装置。 - 回転可能に設けられ、記録材上の画像に熱を与え当該画像を当該記録材に定着する定着部材と、
前記定着部材に接触した状態で回転駆動し当該定着部材との間に位置する前記記録材を移動させるとともに当該定着部材からの離間が可能に設けられた接触部材と、
前記接触部材に取り付けられ、当該接触部材が前記定着部材から離間している状態にて当該定着部材に接触し、当該接触部材から回転駆動力が伝達されるとともに伝達された当該回転駆動力を当該定着部材に伝達する伝達部材と、
前記接触部材が前記定着部材に接触した状態で当該接触部材が回転駆動する場合に、当該接触部材から前記伝達部材への回転駆動力の前記伝達を遮断する遮断手段と、
を含む定着装置。 - 前記伝達部材は、前記接触部材が前記定着部材に接触した状態で前記回転駆動する場合、当該定着部材に押し付けられるとともに当該定着部材から回転駆動力を受け当該定着部材に追従して回転することを特徴とする請求項6記載の定着装置。
- 前記伝達部材と前記接触部材との間には、当該接触部材が一方向に回転駆動する場合には当該接触部材から当該伝達部材へ回転駆動力を伝達し当該接触部材が反対方向に回転駆動する場合には当該接触部材から当該伝達部材への回転駆動力の伝達を遮断する遮断機構が設けられ、
前記接触部材が前記定着部材に接触した状態で前記回転駆動を行う際、当該接触部材は前記反対方向に回転駆動され、
前記遮断手段は、前記遮断機構を用いて回転駆動力の伝達の前記遮断を行うことを特徴とする請求項6又は7に記載の定着装置。 - 前記接触部材が前記定着部材から離間し回転駆動力が前記伝達部材により当該定着部材に伝達される際、当該接触部材は前記一方向に回転駆動され、前記遮断機構によって当該伝達部材が当該接触部材に追従することで当該伝達部材が回転し、回転する当該伝達部材により当該定着部材に回転駆動力が伝達されることを特徴とする請求項8記載の定着装置。
- 前記接触部材と前記伝達部材との間には電磁クラッチが設けられ、
前記遮断手段は、電磁クラッチを用いて回転駆動力の伝達の前記遮断を行うことを特徴とする請求項6記載の定着装置。 - 記録材に画像を形成する画像形成部と、
回転可能に設けられ、前記画像形成部により形成された前記画像に熱を与え当該画像を前記記録材に定着する定着部材と、
前記定着部材に接触した状態で回転駆動し当該定着部材との間に位置する前記記録材を移動させるとともに当該定着部材からの離間が可能に設けられた接触部材と、
前記接触部材に取り付けられ、当該接触部材が前記定着部材から離間している状態にて当該定着部材に接触して配置され当該接触部材に連動して回転し当該接触部材からの回転駆動力を当該定着部材に伝達するとともに、当該定着部材が外力を受け回転し当該定着部材側から回転駆動力が伝達されてきた際には当該接触部材に対して回転を行う回転部材と、
を含む画像形成装置。 - 記録材に画像を形成する画像形成部と、
回転可能に設けられ、前記画像形成部により形成された前記画像に熱を与え当該画像を前記記録材に定着する定着部材と、
前記定着部材に接触した状態で回転駆動し当該定着部材との間に位置する前記記録材を移動させるとともに当該定着部材からの離間が可能に設けられた接触部材と、
前記接触部材に取り付けられ、当該接触部材が前記定着部材から離間している状態にて当該定着部材に接触し、当該接触部材から回転駆動力が伝達されるとともに伝達された当該回転駆動力を当該定着部材に伝達する伝達部材と、
前記接触部材が前記定着部材に接触した状態で当該接触部材が回転する場合に、当該接触部材から前記伝達部材への回転駆動力の前記伝達を遮断する遮断手段と、
を含む画像形成装置。
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