JP5889255B2 - 画像加熱装置 - Google Patents
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Description
まず、画像形成装置100について図1を参照して説明する。なお、図1は、画像加熱装置として機能する定着装置を搭載した画像形成装置100を示す概略構成図である。この画像形成装置100は、中間転写ベルト130の移動方向に沿って第1、第2、第3、第4の画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラーレーザープリンタである。なお、図1では、後述する外部加熱ユニットはその図示を省略している。
図1に示すように、画像形成装置100内には、画像形成部Pa,Pb,Pc,Pdが併設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。画像形成部Paでは、電子写真感光体である感光ドラム3aにイエロートナー像が形成されてこれに接する中間転写ベルト130に一次転写される。画像形成部Pb,Pc,Pdにおいても同様に、それぞれマゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像が感光ドラム3b,3c,3dに形成されて順次一次転写される。
次に定着装置9の構成について図2を用いて説明する。図2は本実施形態における外部加熱ユニットを備えた定着装置9の構成の説明図である。なお、前述のように画像形成装置100は定着装置9を備えており、本発明に係る画像加熱装置はこの定着装置9として適用されている。
以下、定着装置9について図を用いて詳細に説明する。なお、ここでは定着装置9の基本的な構成について説明をおこない、ベルトユニット34と、検出器と、回動機構と、変位機構とについては後述する。
画像形成装置においては、厚紙などいろいろな記録材での高い生産性(単位時間当たりのプリント枚数)が求められてきている。坪量の大きな記録材での生産性を上げるためには、定着装置における加熱処理のスピードを高速化することが好ましい。しかし、坪量の大きな記録材では、熱が多く奪われるため、定着に要する熱量が、薄い記録材に定着する場合に比べて大幅に多く、坪量の大きい記録材に定着する際に、定着スピードを落として、定着処理を施しているのが現状である。
図4は外部加熱ユニットの(a)斜視図及び(b)機構図である。図6はステアリング機構に支持された外部加熱ユニットの構成の説明図である。図7はステアリング機構の説明図である。図8はステアリング機構の駆動部の説明図である。図9は支持軸の移動量と外部加熱ベルトの寄り力の関係の説明図である。以下、ステアリング角度θが変更可能となるようにベルトユニット34を支持するステアリング機構について詳細に説明する。
図10はベルトが所定の走行範囲(ゾーン)から外れたことを検出する検出器として機能するベルト寄り量検知センサの配置の説明図である。図11はベルトが長手方向の手前側に寄った場合のセンサフラグの回転方向の説明図(a)と、ベルトが長手方向の奥側に寄った場合のセンサフラグの回転方向の説明図(b)である。以下、外部加熱ベルト105の寄り移動を検知する検出器の構成について詳細に説明する。
図12は定着装置の制御系のブロック図である。図13はホームポジションセンサの配置の説明図である。図14はベルトユニット34のステアリング制御のフローチャートである。以下、ステアリング機構によって回動可能に支持されたベルトユニット34の制御の流れについて詳細に説明する。
制御部140は、外部加熱ベルト105が手前側の所定位置まで寄ってくると、モータ125を作動させて支持軸207aを矢印(H:図7)へ移動させることで、外部加熱ベルト105に奥側へ向かう寄り力を作用させる。制御部140は、外部加熱ベルト105が奥側の所定位置まで寄ってくると、モータ125を作動させて支持軸207aを矢印(J:図7)へ移動させることで、外部加熱ベルト105に手前側へ向かう寄り力を作用させる。
図15は、ステアリング角度θのときの外部加熱ユニットの状態の比較例の説明図(a)と第1の実施形態の説明図(b)である。図16は、外部加熱ローラの加圧力のバランスに関する比較例の説明図(a)と第1の実施形態の説明図(b)である。外部加熱ローラの加圧力分布を計測した比較例の説明図(a)と第1の実施形態の説明図(b)である。図18は、ねじれの位置関係となった外部加熱ローラの状態図である。以下、外部加熱ベルト105が定着ローラ101と接触部Neを形成して当接するように、ベルトユニット34を支持して、定着ローラ101に向かって付勢する支持機構の構成について詳細に説明する。なお、図15、図16、図18では外部加熱ベルト105の図示を省略している。
第1の実施形態によれば、定着ローラ101とベルトユニット34がステアリング角度θを持って当接するとき、定着ローラ101からの反力をうまく活用することで、外部加熱ローラ103,104をそれぞれねじれ回動させる。
図19は第2の実施形態におけるシリンダ型保持機構300の説明図である。
図20は、第3の実施形態におけるねじれ保持フレーム機構400の説明図である。
図21は、第4の実施形態におけるねじれ骨格機構500の説明図である。
図22は、その他の実施形態における一体型のローラ保持フレーム(a)と連結型のローラ保持フレーム(b)の説明図である。図23は、その他の実施形態のローラ保持フレームの説明図である。
101 定着ローラ
102 加圧ローラ
103,104 外部加熱ローラ
105 外部加熱ベルト
111、112、113、114 ハロゲンヒータ
117 加圧アーム
118 ウォームホイール
125 モータ
126 ベアリング
128 コロ
129 寄り検知アーム
131 ねじりばね
132 センサフラグ
133,134、135 フォトインタラプタ
137 回転軸
140 制御部
201 加圧フレーム
202 本体側板
203 支持軸
204 加圧ばね
205 圧力解除カム
206、206a、206b ローラ保持フレーム
207a、207b、207c、207d 支持軸
208 揺動フレーム
209 回動軸
210 中間コロ
P 記録材
K トナー
Claims (36)
- 記録材上のトナー像を加熱する加熱回転体と、
前記加熱回転体に接触してこれを加熱するエンドレス状のベルトと、前記ベルトの内面を回転可能に支持するとともに前記ベルトを前記加熱回転体に向けて押圧する第1及び第2の支持部材と、を備えたベルトユニットと、
前記ベルトの幅方向において前記ベルトが所定のゾーンから外れたことを検出する検出器と、
前記検出器の出力に応じて、前記ベルトを前記所定のゾーン内へ戻す方向へ前記ベルトユニットを回動させる回動機構と、
前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い、前記第1の支持部材が前記ベルトを前記加熱回転体に向けて押圧する力が前記ベルトの前記幅方向の両端において互いに等しくなる方向へ前記第1の支持部材が変位するのを許容するとともに、前記第2の支持部材が前記ベルトを前記加熱回転体に向けて押圧する力が前記ベルトの前記幅方向の両端において互いに等しくなる方向へ前記第2の支持部材が変位するのを許容する変位機構と、を有することを特徴とする画像加熱装置。 - 前記変位機構は、
前記第1及び第2の支持部材の前記幅方向の一端側の各端部を保持する第1の保持部材であって、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い、前記第1及び第2の支持部材が前記ベルトの前記一端側を前記加熱回転体に向けて押圧する夫々の力が互いに等しくなる方向に揺動可能な第1の保持部材と、
前記第1及び第2の支持部材の前記幅方向の他端側の各端部を保持する第2の保持部材であって、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い、前記第1及び第2の支持部材が前記ベルトの前記他端側を前記加熱回転体に向けて押圧する夫々の力が互いに等しくなる方向に揺動可能な第2の保持部材と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の画像加熱装置。 - 前記変位機構は、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い前記第1の保持部材が揺動するように前記第1の保持部材を回転可能に支持する第1の軸部と、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い前記第2の保持部材が揺動するように前記第2の保持部材を回転可能に支持する第2の軸部と、を備える揺動支持機構を有し、
前記第1の軸部と前記第2の軸部は同一軸線上に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の画像加熱装置。 - 前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い、前記第1の保持部材と前記第2の保持部材は前記同一軸線を中心に互いに逆向きに回転することを特徴とする請求項3に記載の画像加熱装置。
- 前記揺動支持機構を前記加熱回転体に向けて付勢する付勢機構を更に有することを特徴とする請求項3又は4に記載の画像加熱装置。
- 前記付勢機構は、前記揺動支持機構の前記幅方向の端部を前記加熱回転体に向けて付勢することを特徴とする請求項5に記載の画像加熱装置。
- 前記付勢機構は、
前記第1の軸部の前記一端側に回転可能に支持された円筒形状の第1の回転体と、
前記第2の軸部の前記他端側に回転可能に支持された円筒形状の第2の回転体と、
前記第1の回転体に当接してこれを前記加熱回転体に向けて付勢する第1の付勢部材と、
前記第2の回転体に当接してこれを前記加熱回転体に向けて付勢する第2の付勢部材と、を備え、
前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い、前記第1及び第2の付勢部材は前記第1及び第2の回転体を夫々従動回転させることを特徴とする請求項5又は6に記載の画像加熱装置。 - 前記加熱回転体は、前記ベルトを押圧する加熱ローラ、又は前記ベルトに対向する位置関係のローラにより前記ベルトに向かって内面から押圧された加熱ベルトであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 前記第1及び第2の支持部材は第1及び第2の支持ローラであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 前記加熱回転体と前記ベルトが接触する所定の点において前記加熱回転体の移動方向と前記ベルトの移動方向とのなす角が、前記回動機構により第1の角度とこれよりも絶対値の大きい第2の角度を取り得るとき、
前記第1の角度となるときの前記第1の支持ローラの軸線と前記第2の支持ローラの軸線とがなす第1のねじれ角度の絶対値よりも、前記第2の角度となるときの前記第1の支持ローラと前記第2の支持ローラとがなす第2のねじれ角度の絶対値の方が大きいことを特徴とする請求項9に記載の画像加熱装置。 - 前記回動機構により前記ベルトユニットはその前記幅方向の実質中央に位置する軸線を中心として回動することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 前記加熱回転体を回転駆動する駆動機構を更に有し、前記ベルトは前記加熱回転体に従動回転することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 前記第1及び第2の支持ローラにはヒータが内蔵されていることを特徴とする請求項12に記載の画像加熱装置。
- 記録材上のトナー像を加熱する加熱回転体と、
前記加熱回転体に接触部で接触してこれを加熱するエンドレス状のベルトと、前記ベルトの内面を回転可能に支持するとともに前記ベルトを前記加熱回転体に向けて押圧する第1及び第2の支持ローラと、を備えたベルトユニットと、
前記接触部の所定の点における前記加熱回転体の移動方向と前記ベルトの移動方向とのなす角度を変化させるように前記ベルトユニットを回動させる回動機構と、
前記ベルトの幅方向の一端側において前記第1及び第2の支持ローラの端部を回転可能に保持する第1の保持部材と、前記ベルトの幅方向の他端側において前記第1及び前記第2の支持ローラの端部を回転可能に保持する第2の保持部材と、を有し、
前記第1及び第2の保持部材は、前記第1の支持ローラと前記第2の支持ローラとが平行な位置関係となるときの前記第1の支持ローラの軸線に実質平行な軸線を中心として夫々揺動可能であることを特徴とする画像加熱装置。 - 前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い前記第1の保持部材が揺動するように前記第1の保持部材を回転可能に支持する第1の軸部と、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い前記第2の保持部材が揺動するように前記第2の保持部材を回転可能に支持する第2の軸部と、を備える揺動支持機構を有し、
前記第1の軸部と前記第2の軸部は同一軸線上に設けられていることを特徴とする請求項14に記載の画像加熱装置。 - 前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い、前記第1の保持部材と前記第2の保持部材は前記同一軸線を中心に互いに逆向きに回転することを特徴とする請求項15に記載の画像加熱装置。
- 前記揺動支持機構を前記加熱回転体に向けて付勢する付勢機構を更に有することを特徴とする請求項15又は16に記載の画像加熱装置。
- 前記付勢機構は、前記揺動支持機構の前記幅方向の端部を前記加熱回転体に向けて付勢することを特徴とする請求項17に記載の画像加熱装置。
- 前記付勢機構は、
前記第1の軸部の前記一端側に回転可能に支持された円筒形状の第1の回転体と、
前記第2の軸部の前記他端側に回転可能に支持された円筒形状の第2の回転体と、
前記第1の回転体に当接してこれを前記加熱回転体に向けて付勢する第1の付勢部材と、
前記第2の回転体に当接してこれを前記加熱回転体に向けて付勢する第2の付勢部材と、を備え、
前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い、前記第1及び第2の付勢部材は前記第1及び第2の回転体を夫々従動回転させることを特徴とする請求項17又は18に記載の画像加熱装置。 - 前記加熱回転体は、前記ベルトを押圧する加熱ローラ、又は前記ベルトに対向する位置関係のローラにより前記ベルトに向かって内面から押圧された加熱ベルトであることを特徴とする請求項14乃至19のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 前記加熱回転体と前記ベルトが接触する所定の点において前記加熱回転体の移動方向と前記ベルトの移動方向とのなす角が、前記回動機構により第1の角度とこれよりも絶対値の大きい第2の角度を取り得るとき、
前記第1の角度となるときの前記第1の支持ローラと前記第2の支持ローラとがなす第1のねじれ角度の絶対値よりも、前記第2の角度となるときの前記第1の支持ローラと前記第2の支持ローラとがなす第2のねじれ角度の絶対値の方が大きいことを特徴とする請求項14乃至20のいずれか1項に記載の画像加熱装置。 - 前記回動機構により前記ベルトユニットはその前記ベルトの幅方向の実質中央に位置する軸線を中心として回動することを特徴とする請求項14乃至21のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 前記加熱回転体を回転駆動する駆動機構を更に有し、前記ベルトは前記加熱回転体に従動回転することを特徴とする請求項14乃至22のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 前記第1及び第2の支持ローラにはヒータが内蔵されていることを特徴とする請求項14乃至23のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 記録材上のトナー像を加熱する加熱回転体と、
前記加熱回転体に接触してこれを加熱するエンドレス状のベルトと、前記ベルトの内面を回転可能に支持するとともに前記ベルトを前記加熱回転体に向けて押圧する第1及び第2の支持ローラと、を備えたベルトユニットと、
前記ベルトの幅方向において前記ベルトが所定のゾーンから外れたことを検出する検出器と、
前記検出器の出力に応じて、前記ベルトを前記所定のゾーン内へ戻す方向へ前記ベルトユニットを回動させる回動機構と、
前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い、前記第1及び第2の支持ローラの軸線がねじれの位置関係となるように前記第1及び第2のローラが変位するのを許容する変位機構と、を有することを特徴とする画像加熱装置。 - 前記変位機構は、
前記第1及び第2の支持ローラの前記ベルトの幅方向の一端側の各端部を回転可能に保持する第1の保持部材であって、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い、前記第1及び第2の支持ローラが前記ベルトの前記一端側を前記加熱回転体に向けて押圧する夫々の力が互いに等しくなる方向に揺動可能な第1の保持部材と、
前記第1及び第2の支持ローラの前記ベルトの幅方向の他端側の各端部を回転可能に保持する第2の保持部材であって、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い、前記第1及び第2の支持ローラが前記ベルトの前記他端側を前記加熱回転体に向けて押圧する夫々の力が互いに等しくなる方向に揺動可能な第2の保持部材と、を備えることを特徴とする請求項25に記載の画像加熱装置。 - 前記変位機構は、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い前記第1の保持部材が揺動するように前記第1の保持部材を回転可能に支持する第1の軸部と、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い前記第2の保持部材が揺動するように前記第2の保持部材を回転可能に支持する第2の軸部と、を備える揺動支持機構を有し、
前記第1の軸部と前記第2の軸部は同一軸線上に設けられていることを特徴とする請求項26に記載の画像加熱装置。 - 前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い、前記第1の保持部材と前記第2の保持部材は前記同一軸線を中心に互いに逆向きに回転することを特徴とする請求項27に記載の画像加熱装置。
- 前記揺動支持機構を前記加熱回転体に向けて付勢する付勢機構を更に有することを特徴とする請求項27又は28に記載の画像加熱装置。
- 前記付勢機構は、前記揺動支持機構の前記幅方向の端部を前記加熱回転体に向けて付勢することを特徴とする請求項29に記載の画像加熱装置。
- 前記付勢機構は、
前記第1の軸部の前記一端側に回転可能に支持された円筒形状の第1の回転体と、
前記第2の軸部の前記他端側に回転可能に支持された円筒形状の第2の回転体と、
前記第1の回転体に当接してこれを前記加熱回転体に向けて付勢する第1の付勢部材と、
前記第2の回転体に当接してこれを前記加熱回転体に向けて付勢する第2の付勢部材と、を備え、
前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い、前記第1及び第2の付勢部材は前記第1及び第2の回転体を夫々従動回転させることを特徴とする請求項29又は30に記載の画像加熱装置。 - 前記加熱回転体は、前記ベルトを押圧する加熱ローラ、又は前記ベルトに対向する位置関係のローラにより前記ベルトに向かって内面から押圧された加熱ベルトであることを特徴とする請求項25乃至31のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 前記加熱回転体と前記ベルトが接触する所定の点において前記加熱回転体の移動方向と前記ベルトの移動方向とのなす角が、前記回動機構により第1の角度とこれよりも絶対値の大きい第2の角度を取り得るとき、
前記第1の角度となるときの前記第1の支持ローラと前記第2の支持ローラとがなす第1のねじれ角度の絶対値よりも、前記第2の角度となるときの前記第1の支持ローラと前記第2の支持ローラとがなす第2のねじれ角度の絶対値の方が大きいことを特徴とする請求項25乃至32のいずれか1項に記載の画像加熱装置。 - 前記回動機構により前記ベルトユニットはその前記ベルトの幅方向の実質中央に位置する軸線を中心として回動することを特徴とする請求項25乃至33のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 前記加熱回転体を回転駆動する駆動機構を更に有し、前記ベルトは前記加熱回転体に従動回転することを特徴とする請求項25乃至34のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 前記第1及び第2の支持ローラにはヒータが内蔵されていることを特徴とする請求項25乃至35のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
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