JP5632275B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、特に定着ローラに対する加圧ローラの圧着・離間(圧着解除)特性を向上可能な定着装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus, and more particularly to a fixing device and an image forming apparatus capable of improving the pressure-bonding / separation (pressure-release) characteristics of a pressure roller with respect to a fixing roller.
複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置は、画像情報に基づくトナー像を像担持体上に形成し、トナー像を記録材に転写し、トナー像を担持した記録材を定着装置に通して熱と圧力によりトナー像を記録材に定着する。定着装置としては、一般的に、熱ローラ方式、ベルト(またはフィルム)方式が採用されている。 Image forming apparatuses such as copying machines, printers, and fax machines form a toner image based on image information on an image carrier, transfer the toner image to a recording material, and pass the recording material carrying the toner image through a fixing device. The toner image is fixed on the recording material by heat and pressure. As the fixing device, a heat roller method and a belt (or film) method are generally employed.
熱ローラ方式の定着装置は、定着ローラと加圧ローラを有し、定着ローラ自体が加熱される(特許文献1参照)。一方、ベルト方式の定着装置は、定着ローラと加圧ローラを有し、加熱されたベルトが定着ローラに供給される(特許文献2参照)。通常の動作状態においては、加圧ローラが加圧バネにより定着ローラに圧着して回転する。そして、トナー像を担持した記録材を圧着したローラ間に通すと、定着ローラ(またはベルト)の熱によりトナー像が溶融して記録材に定着される。 A heat roller type fixing device has a fixing roller and a pressure roller, and the fixing roller itself is heated (see Patent Document 1). On the other hand, a belt-type fixing device has a fixing roller and a pressure roller, and a heated belt is supplied to the fixing roller (see Patent Document 2). In a normal operation state, the pressure roller is pressed against the fixing roller by a pressure spring and rotates. When the recording material carrying the toner image is passed between the pressure-bonded rollers, the toner image is melted by the heat of the fixing roller (or belt) and fixed on the recording material.
しかし、長時間の動作停止状態に亘ってローラの圧着状態が保持されると、ローラの変形やベルトの損傷が生ずる場合がある。このため、例えば、長時間の動作停止状態の場合、記録材をジャム処理する場合、または定着ローラを急速加熱する場合には、加圧バネの付勢力に抗して定着ローラから加圧ローラを離間させる。 However, if the pressure-bonded state of the roller is maintained over a long-time operation stop state, the roller may be deformed or the belt may be damaged. For this reason, for example, when the operation is stopped for a long time, when the recording material is jammed, or when the fixing roller is rapidly heated, the pressure roller is moved from the fixing roller against the urging force of the pressure spring. Separate.
通常、定着ローラに対する加圧ローラの圧着と離間は、カムを用いた単純レバー機構により実現されている(特許文献1、2参照)。単純レバー機構は、加圧ローラを保持する加圧レバーと、加圧レバーを通じて加圧ローラを定着ローラに付勢する加圧バネと、加圧レバーを動作させるためのカムとからなる。単純レバー機構では、カムの回転により定着ローラに対して加圧レバーを近接/離間させることで、定着ローラに対して加圧ローラが圧着または離間する。 Usually, the pressure roller is pressed and separated from the fixing roller by a simple lever mechanism using a cam (see Patent Documents 1 and 2). The simple lever mechanism includes a pressure lever that holds the pressure roller, a pressure spring that urges the pressure roller to the fixing roller through the pressure lever, and a cam that operates the pressure lever. In the simple lever mechanism, the pressure roller is pressed against or separated from the fixing roller by moving the pressure lever toward / separating from the fixing roller by rotation of the cam.
しかし、高画質画像または高速画像の形成には、記録材に対する定着ローラの定着時間を確保するために、記録材の搬送方向で幅広な定着ニップが要求される。よって、定着ローラに対する加圧ローラの圧着(圧縮)距離および離間距離を大きく確保しなければならい。 However, when forming a high-quality image or a high-speed image, a wide fixing nip is required in the recording material conveyance direction in order to secure the fixing time of the fixing roller with respect to the recording material. Therefore, it is necessary to ensure a large pressure contact (compression) distance and separation distance of the pressure roller with respect to the fixing roller.
このため、従来の定着装置では、カムの動作半径(最大半径と最小半径の差)を増加したり、レバー比を増加したりすることで、加圧ローラの動作距離を増加させていた。しかし、結果としてカムや加圧レバーの収容空間が大きくなり、定着装置自体さらに画像形成装置が大型化してしまう、という問題があった。 Therefore, in the conventional fixing device, the operating distance of the pressure roller is increased by increasing the operating radius of the cam (difference between the maximum radius and the minimum radius) or increasing the lever ratio. However, as a result, there is a problem that the space for accommodating the cam and the pressure lever is increased, and the fixing device itself is further increased in size.
そこで、本発明は、定着ローラに対する加圧ローラの圧着・離間(圧着解除)特性を向上可能な定着装置および画像形成装置を提供しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus capable of improving the pressure-bonding / separation (pressure-release release) characteristics of the pressure roller with respect to the fixing roller.
本発明のある観点によれば、定着ローラと、加圧ローラと、カムと、一端が回転支持され、他端がカムとの当接点を有し、一端と他端の間に中間点を有する第1リンクと、第1端、第2端および第3端を有し、第1端が第1リンクの中間点に回転接合され、第2端が加圧ローラをローラ軸方向に回転自在に支持する第2リンクと、一端が回転支持され、他端が第2リンクの第3端に回転接合される第3リンクと、第1リンクを通じて加圧ローラを定着ローラ側に付勢する付勢部材とを備える定着装置が提供される。定着装置において、第3リンクは、付勢部材の付勢力に抗するカムの回転動作によって、第1リンクが定着ローラに近づく方向に移動すると、第2端が第1リンクの回転支持点と中間点を結ぶ基準線よりも定着ローラの側に移動し、第1リンクが定着ローラから離れる方向に移動すると、第2端が基準線よりも定着ローラとは反対側に移動するように、第2リンクの回転を制御する。 According to an aspect of the present invention, the fixing roller, the pressure roller, the cam, and one end are rotatably supported, the other end has a contact point with the cam, and an intermediate point between the one end and the other end. It has a first link, a first end, a second end, and a third end, the first end is rotationally joined to the intermediate point of the first link, and the second end is capable of rotating the pressure roller in the roller axial direction. A second link to be supported, a third link whose one end is rotationally supported and whose other end is rotationally joined to the third end of the second link, and a biasing force which biases the pressure roller toward the fixing roller through the first link A fixing device is provided. In the fixing device, when the first link moves in the direction approaching the fixing roller by the rotational operation of the cam against the urging force of the urging member, the second link is intermediate between the rotation support point of the first link. The second end is moved so that the second end moves to the opposite side of the fixing roller from the reference line when the first link moves in a direction away from the fixing roller from the reference line connecting the points. Control the rotation of the link.
加圧ローラの最大動作距離(d2´)は、第1リンクの回転支持点と加圧ローラの回転支持点との間の距離(L3)と、第1リンクの回転支持点とカムの当接点との間の距離(L4)との比(L3/L4)にカムの動作半径(d3)を乗じた値よりも大きくてもよい。 The maximum operating distance (d2 ′) of the pressure roller is the distance (L3) between the rotation support point of the first link and the rotation support point of the pressure roller, and the contact point of the rotation support point of the first link and the cam. It may be larger than a value obtained by multiplying the ratio (L3 / L4) to the distance (L4) between the two and the cam operating radius (d3).
第1端から加圧ローラの動作方向に対して垂直に延びる補助線と、第1端に対して補助線とは反対側に位置する第2端との間の参照角度Θは、加圧ローラが定着ローラから最も離れているときに160°〜270°の範囲にあり、加圧ローラの動作距離は、加圧ローラが定着ローラに近づき、動作距離が最大となる近傍で徐々に増加してもよい。 The reference angle Θ between the auxiliary line extending perpendicularly to the operating direction of the pressure roller from the first end and the second end located on the opposite side of the auxiliary line with respect to the first end is determined by the pressure roller Is in the range of 160 ° to 270 ° when it is farthest from the fixing roller, and the operation distance of the pressure roller gradually increases in the vicinity where the pressure roller approaches the fixing roller and the operation distance becomes maximum. Also good.
第1端から加圧ローラの動作方向に対して垂直に延びる補助線と、第1端に対して補助線とは反対側に位置する第2端との間の参照角度は、加圧ローラが定着ローラから最も離れているときに180°−αまたは180°+αとなり、最も近づいているときに180°+αまたは180°−αとなってもよい。 The reference angle between the auxiliary line extending perpendicularly to the operation direction of the pressure roller from the first end and the second end located on the opposite side of the auxiliary line with respect to the first end is determined by the pressure roller It may be 180 ° −α or 180 ° + α when it is farthest from the fixing roller, and 180 ° + α or 180 ° −α when it is closest.
本発明の他の観点によれば、前述した定着装置を有する画像形成装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, an image forming apparatus having the above-described fixing device is provided.
本発明によれば、定着ローラに対する加圧ローラの圧着・離間(圧着解除)特性を向上可能な定着装置および画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fixing device and an image forming apparatus capable of improving the pressure-bonding / separation (pressure-release release) characteristics of the pressure roller with respect to the fixing roller.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
[1.画像形成装置の構成]
図1は、一般的なカラー画像形成装置の概略を示す図である。図1に示すように、画像形成装置は、記録材Pに重ね合わせトナー像を形成する作像手段1と、重ね合わせトナー像を記録材Pに定着する定着装置2とを有している。
[1. Configuration of image forming apparatus]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a general color image forming apparatus. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus includes an image forming unit 1 that forms a superimposed toner image on a recording material P, and a
作像手段1は、ドラム状の感光体として構成された第1から第4の像担持体3Y、3M、3C、3BKを有し、各像担持体3Y、3M、3C、3BKにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像がそれぞれに形成される。第1から第4の像担持体3Y、3M、3C、3BKに対向して転写ベルト4が配置され、転写ベルト4は、駆動ローラ4aと従動ローラ4bに巻き掛けられて矢印A方向に走行駆動される。
The image forming means 1 includes first to
例えばイエロートナー像を担持する像担持体3Yは、時計方向に回転駆動され、帯電ローラ5により像担持体3Yの表面が所定の極性に均一に帯電される。次に、帯電面にレーザ書込みユニット6から光変調されたレーザビームLが照射される。これにより、像担持体3Yに静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置7によりイエロートナー像として可視像化される。
For example, the
一方、給紙部(不図示)から記録材Pが給送され、記録材が矢印Bで示すように、像担持体3Yと転写ベルト4の間に送り込まれ、転写ベルト4に担持されて搬送される。転写ベルト4を挟んで、像担持体3Yに略対向する位置には転写ローラ8が配置され、転写ローラ8に対して、像担持体3Y上のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。これにより、像担持体3Y上のトナー像が記録材Pに転写される。なお、記録材Pに転写されず、像担持体3Yに残された残トナーは、クリーニング装置9により除去される。
On the other hand, a recording material P is fed from a paper feeding unit (not shown), and the recording material is fed between the
同様にして、第2から第4の像担持体3M、3C、3BKにマゼンタ、シアン、ブラックのトナー像がそれぞれに形成され、イエローのトナー像を転写された記録材Pに順次重ね合わせて転写される。このようにして、記録材Pには、4色のトナー像を重ね合わせた「重ね合わせトナー像」が形成される。
Similarly, magenta, cyan, and black toner images are respectively formed on the second to
重ね合わせトナー像を担持した記録材Pは、矢印Cで示すように定着装置2に送り込まれる。定着装置2では、加圧ローラ12が加圧バネ14により定着ローラ11に圧着して回転する。そして、重ね合わせトナー像を担持した記録材Pを圧着したローラ11、12間に通すと、定着ローラ11の熱によりトナー像が溶融して記録材Pに定着される。そして、定着装置2を通過した記録材Pは、排紙トレイ(不図示)に排出される。
The recording material P carrying the superimposed toner image is fed into the
[2.単純レバー機構を有する定着装置10]
図2A、2Bは、単純レバー機構を有する定着装置10の構成および動作の一例を示す図である。図2Aには、離間状態から圧着状態への遷移が示され、図2Bには、圧着状態から離間状態への遷移が示されている。なお、離間状態とは、定着ローラ11から加圧ローラ12を離間させた状態であり、圧着状態とは、定着ローラ11に加圧ローラ12を圧着させた状態である。
[2. Fixing
2A and 2B are diagrams illustrating an example of the configuration and operation of the fixing
図2A、2Bに示すように、定着装置10は、定着ローラ11、加圧ローラ12、加圧レバー13、加圧バネ14およびカム15からなる。定着ローラ11は、画像形成装置のフレーム(不図示)等に回転支持点11aを介して回転支持される。加圧ローラ12は、加圧レバー13に回転支持点12aを介して回転接合される。加圧レバー13は、略棒状の部材であり、一端(回転支持点13a)がフレーム等に回転支持され、他端がカム15との当接点13bを有し、中間点13cが加圧ローラ12をローラ軸12a方向に回転自在に支持する。加圧バネ14は、一端14aがフレーム等に固定され、他端14bが加圧レバー13に固定される。カム15は、加圧レバー13の他端と当接点13bで当接するようにフレーム等に回転支持され、モータ等(不図示)により回転駆動される。
2A and 2B, the fixing
ここで、加圧レバー13の回転支持点13aから中間点13cまでの距離をL1、加圧レバー13の回転支持点13aから当接点13bまでの距離をL2とする。また、カム15の最大半径をd3、最小半径をd4とする。
Here, the distance from the
図2Aは、離間状態から圧着状態への遷移を示している。圧着状態において、加圧レバー13は、加圧バネ14により定着ローラ11に近付く側に付勢されている。カム15は、最小半径d4を隔てて加圧レバー13に当接している。加圧レバー13は、カム15の回転(M1)に応じて、離間状態から回転支持点13aを基準として反時計回りに回転し(M2)、定着ローラ11に加圧ローラ12を圧着させる(M3)。これにより、加圧ローラ12は、定着ローラ11の表面を定着ローラ12のローラ軸12aと定着ローラ11のローラ軸11aを結んだ方向に圧着(圧縮)距離d1だけ圧縮する。圧着距離d1は、略d1=(d3−d4)×(L1/L2)となる。
FIG. 2A shows a transition from the separated state to the crimped state. In the pressure-bonded state, the
図2Bは、圧着状態から離間状態への遷移を示している。離間状態において、カム15は、最大半径d3を隔てて加圧レバー13に当接している。加圧レバー13は、加圧バネ14に抗して定着ローラ11から離れる側に回転する。加圧レバー13は、カム15の回転(M4)に応じて、前述した圧着状態から、回転支持点13aを基準として時計回りに回転し(M5)、定着ローラ11から加圧ローラ12を離間させる(M6)。これにより、加圧ローラ12は、圧着距離d1だけ圧縮された定着ローラ11の表面から加圧ローラ12のローラ軸12a方向に離間距離d2(d1≦d2)だけ離間される。離間距離d2は、略d2=(d3−d4)×(L1/L2)となる。なお、圧着距離d1=離間距離d2の場合、加圧ローラ12は、定着ローラ11の表面を圧縮しない状態で定着ローラ11に接触する。
FIG. 2B shows a transition from the crimped state to the separated state. In the separated state, the
ここで、記録材Pの搬送方向で幅広な定着ニップNを実現するためには、圧着距離d1および離間距離d2を大きく確保しなければならない、つまり、加圧ローラ12の最大動作距離(=離間距離d2)を大きく確保しなければならない。このために、カム15の動作半径(最大半径と最小半径との差:d3−d4)を大きくしたり、加圧レバー13のレバー比(L1/L2)を大きくしたりすることになる。すると、カム15の動作占有範囲を大きくしたり、加圧レバー13の回転支持点13aと加圧ローラ12との距離が大きくしたりすることになる。よって、定着装置2自体さらに画像形成装置が大型化してしまう、という問題が生じる。
Here, in order to realize a wide fixing nip N in the conveyance direction of the recording material P, it is necessary to ensure a large pressing distance d1 and a separation distance d2, that is, a maximum operating distance of the pressure roller 12 (= separation). A large distance d2) must be ensured. For this reason, the operating radius of the cam 15 (difference between the maximum radius and the minimum radius: d3-d4) is increased, or the lever ratio (L1 / L2) of the
[3.四節リンク機構を有する定着装置20]
図3A、3Bは、本発明の実施形態に係る四節リンク機構を有する定着装置20の構成例を示す図である。図3Aには、離間状態から圧着状態への遷移が示され、図3Bには、圧着状態から離間状態への遷移が示されている。
[3. Fixing
3A and 3B are diagrams illustrating a configuration example of the fixing
図3に示すように、定着装置20は、定着ローラ21、加圧ローラ22、第1リンク23、第2リンク24、第3のリンク25、加圧バネ26(付勢部材)およびカム27からなる。定着ローラ21は、画像形成装置のフレーム(不図示)等に回転支持される。加圧ローラ22は、第1リンク23に回転接合される。第1リンク23は、略棒状の部材であり、一端(回転支持点23a)がフレーム等に回転支持され、他端がカム27との当接点23bを有し、回転支持点23aと当接点23bの間に中間点23cを有する。第2リンク24は、略三角形状の部材であり、三角形の各頂点に第1端24a、第2端24bおよび第3端24cをそれぞれ有し、第1端24aが第1リンク23の中間点23cに回転接合され、第2端24bが加圧ローラ22をローラ軸22a方向に回転自在に支持する。第3リンク25は、略棒状の部材であり、一端(回転支持点25a)が回転支持され、他端25bが第2リンク24の第3端24cに回転接合される。加圧バネ26は、一端26aがフレーム等に固定され、他端26bが第1リンク23に固定される。カム27は、第1リンク23の他端と当接点23bで当接するようにフレーム等に回転支持され、モータ等(不図示)により回転駆動される。
As shown in FIG. 3, the fixing
図3A、3Bに示す例では、第1リンク23の回転支持点23aと第3リンク25の回転支持点25aとは、定着ローラ21のローラ軸21aと加圧ローラ22のローラ軸22aを結ぶ方向に対して略平行に配置されている。また、第2リンク24は、第1リンク23の回転支持点23aからの距離が、第1端24aで最も大きく、次に第3端24cで大きく、第2端24bで最も小さくなるように配置されている。
3A and 3B, the
ここで、第1リンク23の回転支持点23aから第2リンク24の第2端24b(加圧ローラ22のローラ軸22a)までの距離をL3、第1リンク23の回転支持点23aからカム当接点23bまでの距離をL4とする。また、カム27の最大半径をd3+d4、最小半径をd4とする。
Here, the distance from the
図3Aは、離間状態から圧着状態への遷移を示している。圧着状態において、第1リンク23は、加圧バネ26により定着ローラ21に近付く側に付勢されている。カム27は、最小半径d4を隔てて第1リンク23に当接している。第2リンク24は、第3リンク23により回転を制御された状態で、定着ローラ21に加圧ローラ22を圧着させる。
FIG. 3A shows a transition from the separated state to the crimped state. In the pressure-bonded state, the
離間状態から圧着状態への遷移に際して、四節リンク機構は、次のように動作する。カム27は、最大半径d3を隔てて第1リンク23に当接している状態から、最小半径d4を隔てて当接している状態に回転駆動される(M11)。第1リンク23は、カム27の回転に応じて、回転支持点23aを基準として反時計回りに回転する(M12)。第2リンク24は、第1端24aと第1リンク23の中間点23cとの接合を通じて、第1リンク23の回転に連動して定着ローラ21に近付く側に移動する(M13)。第3リンク25は、他端25bと第2リンク24の第3端24cとの接合を通じて、第2リンク24の移動に連動して回転支持点25aを基準として反時計回りに回転する(M14)。第2リンク24は、第3端24cと第3リンク25の他端25bとの接合を通じて、第3リンク25の回転に連動して第1端24aを基準として時計回りに回転する(M15)。
In the transition from the separated state to the crimped state, the four-bar linkage mechanism operates as follows. The
つまり、第2リンク24は、第1リンク23の回転に連動して定着ローラ21に近付く側に移動しながら(M13)、第3リンク25の回転に連動して第1端24aを基準として時計方向に回転する(M15)。すると、第2リンク24は、第2端24bが第1リンク23の回転支持点23aと中間点23cを結ぶ基準線RLよりも定着ローラ21の側に移動し、つまり第2端24bが定着ローラ21に近づく方向に突出するように移動し、定着ローラ21に加圧ローラ22を圧着させる(M16)。これにより、加圧ローラ22は、定着ローラ21の表面を定着ローラ21のローラ軸21a方向に圧着(圧縮)距離d1´だけ圧縮する。
That is, the
図3Bは、圧着状態から離間状態への遷移を示している。離間状態において、カム27は、最大半径d3を隔てて第1リンク23に当接している。第1リンク23は、加圧バネ26に抗して定着ローラ21から離れる側に回転している。第2リンク24は、第3リンク25により回転を制御された状態で、定着ローラ21から加圧ローラ22を離間させる。
FIG. 3B shows a transition from the crimped state to the separated state. In the separated state, the
圧着状態から離間状態への遷移に際して、四節リンク機構は、次のように動作する。カム27は、最小半径d4を隔てて第1リンク23に当接している状態から、最大半径d3を隔てて当接している状態に回転駆動される(M17)。第1リンク23は、カム27の回転に応じて、回転支持点23aを基準として時計回りに回転する(M18)。第2リンク24は、第1端24aと第1リンク23の中間点23cとの接合を通じて、第1リンク23の回転に連動して定着ローラ21から離れる側に移動する(M19)。第3リンク25は、他端25bと第2リンク24の第3端24cとの接合を通じて、第2リンク24の移動に連動して回転支持点25aを基準として時計回りに回転する(M20)。第2リンク24は、第3端24cと第3リンク25の他端25bとの接合を通じて、第3リンク25の回転に連動して第1端24aを基準として反時計回りに回転する(M21)。
In the transition from the crimping state to the separated state, the four-bar linkage mechanism operates as follows. The
つまり、第2リンク24は、第1リンク23の回転に連動して定着ローラ21から離れる側に移動しながら(M19)、第3リンク25の回転に連動して第1端24aを基準として反時計方向に回転する(M21)。すると、第2リンク24は、第2端24bが第1リンク23の回転支持点23aと中間点23cを結ぶ基準線RLよりも定着ローラ21とは反対側に移動し、つまり第2端24bが定着ローラ21から離れる方向に突出するように移動し、定着ローラ21から加圧ローラ22を離間させる(M22)。これにより、加圧ローラ22は、定着ローラ21の表面から加圧ローラ22のローラ軸22a方向に離間距離d2´だけ離れる。
That is, the
図4は、加圧ローラ22の動作距離の増加傾向を示す図である。図4では、横軸がカム27の動作量の変化を示し、縦軸が加圧ローラ22の動作距離の変化を示している。
FIG. 4 is a diagram showing an increasing tendency of the operating distance of the
ここで、カム27の動作量は、カム軸27aと第1リンク23上のカム当接点23bとの間の距離の関数であり、離間状態(カム27の最大半径:d3)で0、圧着状態(カム27の最小半径:d4)で最大値となる。同様に、加圧ローラ22の動作距離は、定着ローラ21のローラ軸21aと加圧ローラ22のローラ軸22aとの間の距離の関数であり、離間状態で0、圧着状態で最大値となる。
Here, the operation amount of the
図4には、単純レバー機構と四節リンク機構との間で加圧ローラ12、22の動作距離の増加傾向が対比して示されている。両方の機構では、加圧レバー13と第1リンク23のレバー比が略同一(L1/L2≒L3/L4≒0.5)であり、カム15、27の最大半径d3および最小半径d4が同一である。
FIG. 4 shows the increasing tendency of the operating distance of the
この場合、単純レバー機構では、加圧ローラ12の動作距離は、カム15の動作量の略0.5倍となっている。一方、四節リンク機構では、加圧ローラ22の動作距離は、カム27の動作量の略1倍、つまり単純レバー機構の2倍となっている。よって、カムの動作半径やレバー比を増加しなくても、レバー比から求まる最大動作距離(d3×L3/L4=0.5d3)よりも、加圧ローラ22の最大動作距離を増加させることができる。また、加圧ローラ22の動作距離は、カム27の動作量に比例して略直線的に増加している。
In this case, in the simple lever mechanism, the operating distance of the
なお、前述した四節リンク機構での加圧ローラ22の動作距離は、あくまでも一例であり、リンク機構の配置・形状やカム27の配置・形状を変更することで、加圧ローラ22の動作距離をカム27の動作量の略1倍以上とすることもできる。よって、定着装置2の設計自由度を向上させることができる。
The operating distance of the
また、図4には、略直線的な増加傾向とともに、最大動作距離の近傍で徐々に増加する増加傾向が示されている。定着装置2では、加圧ローラ22の動作距離を最大動作距離の近傍で徐々に増加させることが望まれる場合がある。これは、定着装置2の機構上の誤差により圧着距離等の定着条件が変動するが、定着ニップNの形成に大きな影響を及ぼす最大動作距離の近傍では、定着条件の変動をできるだけ抑制したいためである。加圧ローラ22の動作距離を最大動作距離の近傍で徐々に増加させることで、定着条件の変動が加圧ローラ22の動作距離に及ぼす影響を相対的に抑制することができる。
FIG. 4 shows an increasing trend that gradually increases in the vicinity of the maximum operating distance, along with a substantially linear increasing trend. In the
さらに、定着装置22では、加圧ローラ22の動作距離を最大化させることが望まれる場合がある。動作距離の最大化により、十分な定着ニップNを確保しつつ、定着装置2および画像形成装置の小型化を図ることができる。
Further, in the fixing
図5は、リンク機構の配置に応じた加圧ローラ22の動作距離の増加傾向の変化を説明するための図である。図5では、横軸がカム27の動作量を示し、縦軸が加圧ローラ22の動作距離を示している。図5には、カム27の回転に応じた第2リンク24の第2端24b、つまり加圧ローラ22のローラ軸22aの移動軌跡が模式的に示されている。
FIG. 5 is a diagram for explaining a change in the increasing tendency of the operating distance of the
図5に関連して、図6には、第2リンク24の第1端24aを中心として補助線ALと第2リンク24の第2端24bとの間の角度を参照角度Θとして定義している。ここで、補助線ALは、第1端24aから加圧ローラ22の動作方向(定着ローラ21のローラ軸21aと加圧ローラ22のローラ軸22aとを結ぶ方向)に対して垂直に延びる線として定義される。参照角度Θは、加圧ローラ22が離間状態と圧着状態との間を遷移するにつれて変化し、例えば図3A、3Bの例では、離間状態から圧着状態へ遷移することで増加する。参照角度Θの変化する範囲は、リンク機構の配置に応じて決定される。
In connection with FIG. 5, FIG. 6 defines the angle between the auxiliary line AL and the
ここで、第2リンク24は、カム27の回転に応じて、第3リンク25により回転を制御された状態で回転し、第2リンク24の回転により第2端24bが移動する。そして、第2端24bが加圧ローラ22の動作方向で移動する距離は、カム27の動作量の変化に対して、参照角度がΘ=180°の近傍ほど大きく、Θ=180°から離れるほど小さくなる。
Here, the
つまり、図5に示すように、加圧ローラ22の動作距離は、参照角度がΘ=180°の近傍ほど増加傾向(傾き)が高くなり、参照角度がΘ=180°から離れるほど増加傾向(傾き)が低くなる。より詳しくは、加圧ローラ22の動作距離は、参照角度がΘ=180°以上の範囲では、カム27の動作量の増加につれて凸状に増加し、参照角度がΘ=180°未満の範囲では凹状に増加する。
That is, as shown in FIG. 5, the operating distance of the
このため、加圧ローラ22の動作距離を最大動作距離の近傍で徐々に増加させるためには、動作距離の増加傾向が最大動作距離の近傍で徐々に低下する範囲、例えばΘ=160°〜270°の範囲R1で参照角度Θを変化させればよい。例えば、参照角度をΘ=160°〜220°の範囲R2で変化させれば、Θ=160°〜200°の範囲で動作距離の増加傾向が高く、Θ=200°〜220°の範囲で動作距離の増加傾向が相対的に低くなる。もちろん、参照角度Θは、上記範囲に限らず、例えば、Θ=180°〜220°の範囲R3で変化させてもよく、Θ=230°〜270°の範囲R4で変化させてもよい。いずれの範囲でも、最大動作距離の近傍で加圧ローラ22の動作距離が徐々に増加する。
Therefore, in order to gradually increase the operating distance of the
また、加圧ローラ22の動作距離を最大化させるためには、動作距離の増加傾向が最大となる範囲、つまり参照角度Θ=180°を中心とするΘ=180°−α〜180°+αの範囲で参照角度Θを変化させればよい。例えば、参照角度をΘ=160°〜200°の範囲R5(α=20°)で変化させれば、Θ=160°〜180°の範囲とΘ=180°〜200°の範囲で動作距離の増加傾向をいずれも高くし、全動作距離を最大化させることができる。また、例えば、参照角度をΘ=170°〜190°の範囲R6(α=10°)で変化させてもよい。いずれの範囲でも、加圧ローラ22の動作距離が最大化する。
Further, in order to maximize the operating distance of the
なお、図4に示したように、加圧ローラ22の動作距離を略直線的に増加させるためには、動作距離の増加傾向が略直線的となる範囲、つまり参照角度がΘ=180°の近傍の狭い範囲で参照角度を変化させればよいことになる。
As shown in FIG. 4, in order to increase the operating distance of the
[4.まとめ]
以上説明したように、本発明の実施形態に係る定着装置2および画像形成装置によれば、四節リンク機構を用いることで、定着ローラ21に対する加圧ローラ22の圧着・離間(圧着解除)特性を向上させることができる。圧着・離間特性としては、加圧ローラ22の最大動作距離を増加させたり、最大動作距離の近傍で動作距離を徐々に増加させたり、動作距離を最大化させることができる。
[4. Summary]
As described above, according to the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
例えば、上記説明では、モータ等によりカム27を回転駆動する場合について説明したが、手動によりカム27を回転駆動してもよい。また、上記説明では、加圧バネ26により加圧ローラ22を付勢する場合について説明したが、加圧バネ26以外の付勢手段(弾性手段)により加圧ローラ22を付勢してもよい。また、上記説明では、カラー画像形成装置の実施形態について説明したが、本発明は、単色の画像形成装置にも同様に適用される。
For example, in the above description, the case where the
10、20 定着装置
11、21 定着ローラ
12、22 加圧ローラ
13 加圧レバー
14、26 加圧バネ
15、27 カム
23 第1リンク
24 第2リンク
25 第3リンク
10, 20
Claims (5)
一端が回転支持され、他端が前記カムとの当接点を有し、前記一端と前記他端の間に中間点を有する第1リンクと、
第1端、第2端および第3端を有し、前記第1端が前記第1リンクの前記中間点に回転接合され、前記第2端が前記加圧ローラをローラ軸方向に回転自在に支持する第2リンクと、
一端が回転支持され、他端が前記第2リンクの前記第3端に回転接合される第3リンクと、
前記第1リンクを通じて前記加圧ローラを前記定着ローラ側に付勢する付勢部材とを備え、
前記第3リンクは、前記付勢部材の付勢力に抗する前記カムの回転動作によって、前記第1リンクが前記定着ローラに近づく方向に移動すると、前記第2端が前記第1リンクの回転支持点と前記中間点を結ぶ基準線よりも前記定着ローラの側に移動し、前記第1リンクが前記定着ローラから離れる方向に移動すると、前記第2端が前記基準線よりも前記定着ローラとは反対側に移動するように、前記第2リンクの回転を制御する、定着装置。 A fixing roller, a pressure roller, a cam,
A first link having one end rotatably supported, the other end having a contact point with the cam, and an intermediate point between the one end and the other end;
The first end has a first end, a second end, and a third end, the first end is rotationally joined to the intermediate point of the first link, and the second end is capable of rotating the pressure roller in the roller axial direction. A second link to support,
A third link whose one end is rotationally supported and whose other end is rotationally joined to the third end of the second link;
A biasing member that biases the pressure roller toward the fixing roller through the first link;
When the first link moves in a direction approaching the fixing roller by the rotational operation of the cam against the urging force of the urging member, the second link is supported by the rotation of the first link. When the first link moves in a direction away from the fixing roller with respect to the reference line connecting the point and the intermediate point, the second end is closer to the fixing roller than the reference line. A fixing device that controls rotation of the second link so as to move to the opposite side.
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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