JP6696272B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
[画像形成装置100の内部構造]
図1は、第一実施形態に従う画像形成装置100の内部構造の一例を示す図である。図1を参照して、本発明に係る定着装置50が搭載されている画像形成装置100について説明する。
図2を参照して、図1に示される定着装置50についてさらに説明する。図2は、第一実施形態に従う定着装置50の内部構造を示す図である。
図3は、図2に示す潤滑剤貯蔵部70の内部構造を拡大して示す図である。図3に示されるように、潤滑剤貯蔵部70には、空気供給経路73が設けられている。空気供給経路73は、潤滑剤貯蔵部70の内部に連通している。空気供給経路73の外周には、潤滑剤貯蔵部70の内部空間に開口する複数の穴が形成されている。これら複数の穴は、空気供給経路73から潤滑剤貯蔵部70の内部に空気が流出する空気流出口を構成している。空気供給経路73は、潤滑剤貯蔵部70の内部に貯えられた液相の潤滑剤68中に浸漬している。空気流出口の形成された空気供給経路73の外周に、多孔質体74が設けられている。多孔質体74は、たとえばセラミック製の管である。
図4は、図2に示す押圧部材60を拡大して示す図である。上述した通り、定着ベルト54の内周面に気泡Bを含む潤滑剤68が供給される。潤滑剤68中に混入した気泡Bは、定着ベルト54の内周面に潤滑剤68が付着した状態で定着ベルト54が回転することにより移動して、図4に示されるように、押圧部材60と定着ベルト54との間の領域に到達する。押圧部材60と定着ベルト54との間に介在する潤滑剤68に、気泡Bが混入されている。
図5は、第二実施形態に従う潤滑剤貯蔵部70の内部構造を示す図である。第二実施形態に従う潤滑剤貯蔵部70は、図5に示されるように、液体供給経路75と、撹拌部材76とを有している。液体供給経路75は、潤滑剤貯蔵部70の内部に連通している。液体供給経路75は、定着ベルト54と押圧部材60との間に存在する潤滑剤68の温度よりも気化温度が低い液体を、潤滑剤貯蔵部70内に供給する。液体供給経路75を経由して供給される液体は、たとえば水である。撹拌部材76は、潤滑剤貯蔵部70内に供給された液体を撹拌し、潤滑剤68中に液体を均一に分散させる。撹拌部材76は、たとえば回転可能な撹拌翼である。液体供給経路75および撹拌部材76は、潤滑剤68に液体を混入させる液体混入部を構成している。
図6は、第三実施形態に従う定着装置50の内部構造を示す図である。第三実施形態に従う定着装置50は、液体噴霧ノズル82を有している。液体噴霧ノズル82は、定着ベルト54と押圧部材60との間に存在する潤滑剤68の温度よりも気化温度が低い液体を、押圧部材60に接触する以前の定着ベルト54の内周面に噴霧している。
図7は、第四実施形態に従う定着装置50の内部構造を示す図である。第四実施形態に従う定着装置50は、気体噴霧ノズル84を有している。気体噴霧ノズル84は、押圧部材60を貫通して配置されている。気体噴霧ノズル84は、押圧部材60に接触した直後の定着ベルト54の内周面に気体を噴霧している。気体噴霧ノズル84から噴霧される気体は、たとえば圧縮空気である。
図8は、第五実施形態に従う定着装置50の内部構造を示す図である。第五実施形態に従う定着装置50は、第一実施形態で説明した図2に示す潤滑剤回収スクレーパ78に替えて、定着ベルト54の内周面の潤滑剤68中に混入されている気泡の比率を低減する消泡部98を備えている。消泡部98は、回転する定着ベルト54が押圧部材60から離れる位置の下流に配置されている。
以下、第一〜第五実施形態のいずれかの定着装置50に適用可能な、潤滑剤68中の気泡Bの混入比率を調整するための制御について説明する。図9は、画像形成装置100の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。
図10は、潤滑剤68の種類毎の温度と駆動トルクとの関係を示すグラフである。図10中の横軸は、定着装置50の定着ベルト54と押圧部材60との間に存在する潤滑剤68の温度(単位:℃)を示す。図10中の縦軸は定着ベルト54の駆動に必要な駆動トルク(単位:Nm)を示す。なお、定着ベルト54の駆動トルクは、第一実施形態で説明したモータ電流検出部58などを用いることにより、検出することができる。
図12は、定着装置50への通紙枚数と駆動トルクとの関係を示すグラフである。図12中の横軸は、定着装置50への通紙枚数を示す。図12中の縦軸は、定着ベルト54の駆動に必要な駆動トルクを示す。定着装置50の通紙枚数が増加するにつれて、潤滑剤68の熱劣化および摺動に伴う摩耗粉の混入などにより、潤滑剤68の粘度が高くなる。そのため図12に示すように、通紙枚数が増加するにつれて駆動トルクが上昇する。
図14は、潤滑剤68への気泡混入比率と、潤滑剤68の熱伝導率との関係を示すグラフである。図14中の横軸は、潤滑剤68への気泡混入比率を示す。図14中の縦軸は、潤滑剤68、または、気泡Bを含む潤滑剤68の熱伝導率(単位:W/m・k)を示す。図14に示すように、潤滑剤68のみ(気泡混入比率0%)の熱伝導率に比較して、気泡混入比率が大きくなるほど、気泡Bを含む潤滑剤68の見かけの熱伝導率は小さくなる。
定着ベルト54と押圧部材60との間の摺動状態が同じであったとしても、記録媒体上のトナー像32と定着ベルト54との間で滑りが生じるか否かは、記録媒体上のトナー付着量に依存する。図15は、記録媒体へのトナー付着量毎の、駆動トルクとスリップ率との関係を示すグラフである。図15中の横軸は、定着ベルト54の駆動に必要な駆動トルクを示す。図15中の縦軸は、滑りの発生率(スリップ率)を示す。
図17は、加圧ローラー56の概略形状を示す模式図である。定着装置50では、通紙性を確保するために、用紙の端部の搬送速度が用紙の中央部の搬送速度よりも大きくなるように設定されている。具体的には、図17に示すように、加圧ローラー56の外径を、加圧ローラー56の長手方向(図17中の左右方向)の中央部よりも端部において大きく設定している。これにより、潰し量の大きくなる用紙の端部の方が、中央よりも搬送速度が大きくなっている。
通紙条件が同じであっても、用紙の厚さにより搬送速度比が異なる。これは、用紙の厚さに依存する紙の剛性の違いに起因するものと考えられている。
Claims (18)
- トナー像を記録媒体に定着させる定着装置であって、
回転可能に構成された無端状のベルトと、
前記ベルトの外周面に接触する加圧部材と、
前記ベルトの内周面に接触し、前記ベルトを前記加圧部材に押圧する押圧部材と、
前記ベルトと前記押圧部材との間に介在する潤滑剤に気泡を混入させる気泡混入部と、
前記定着装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記潤滑剤中に混入される前記気泡の比率を調整可能である、定着装置。 - 前記気泡混入部は、前記ベルトの前記内周面に供給される以前の前記潤滑剤に前記気泡を混入させる、請求項1に記載の定着装置。
- 前記潤滑剤を貯える潤滑剤貯蔵部をさらに備え、
前記気泡混入部は、前記潤滑剤貯蔵部の内部に連通する空気供給経路と、前記空気供給経路から前記潤滑剤貯蔵部の内部に空気が流出する空気流出口に設けられた多孔質体とを有する、請求項2に記載の定着装置。 - 前記気泡混入部は、前記ベルトと前記押圧部材との間に存在する前記潤滑剤の温度よりも気化温度が低い液体を、前記ベルトの前記内周面に供給される以前の前記潤滑剤に混入させる液体混入部を有する、請求項1に記載の定着装置。
- 前記潤滑剤を貯える潤滑剤貯蔵部をさらに備え、
前記液体混入部は、前記液体を前記潤滑剤貯蔵部に供給する液体供給経路を有する、請求項4に記載の定着装置。 - 前記気泡混入部は、前記ベルトと前記押圧部材との間に存在する前記潤滑剤の温度よりも気化温度が低い液体を、前記押圧部材に接触する以前の前記ベルトの前記内周面に噴霧する液体噴霧ノズルを有する、請求項1に記載の定着装置。
- 前記気泡混入部は、前記押圧部材に接触した直後の前記ベルトの前記内周面に気体を噴霧する気体噴霧ノズルを有する、請求項1に記載の定着装置。
- 前記ベルトの駆動トルクを測定するトルク測定部をさらに備え、
前記制御装置は、前記トルク測定部により測定されたトルクに基づき、前記潤滑剤中に混入される前記気泡の比率を調整可能である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の定着装置。 - 前記制御装置は、前記定着装置の走行距離、通紙枚数、および走行時間からなる群より選ばれる1つのパラメータに基づき、前記潤滑剤中に混入される前記気泡の比率を調整可能である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の定着装置。
- 前記制御装置は、前記定着装置の省エネルギーモード運転が選択されているか否かを判断し、省エネルギーモード運転が選択されているときに前記潤滑剤中に混入される前記気泡の比率を選択されていないときよりも大きくする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の定着装置。
- 前記制御装置は、前記定着装置がウォームアップ中か印字中かを判断し、ウォームアップ中に前記潤滑剤中に混入される前記気泡の比率を印字中よりも大きくする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の定着装置。
- 前記制御装置は、前記記録媒体の種類、および、前記記録媒体に付着した前記トナー像の大きさからなる群より選ばれる1つのパラメータに基づき、前記潤滑剤中に混入される前記気泡の比率を調整可能である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の定着装置。
- 前記気泡混入部は、前記加圧部材の長手方向における中央部に供給される前記潤滑剤と、前記加圧部材の前記長手方向における端部に供給される前記潤滑剤とに、独立して前記気泡を混入可能であり、
前記制御装置は、前記中央部に供給される前記潤滑剤中に混入される前記気泡の比率と、前記端部に供給される前記潤滑剤中に混入される前記気泡の比率とを独立して調整可能である、請求項8〜12のいずれか1項に記載の定着装置。 - 前記制御装置は、前記中央部に供給される前記潤滑剤中に混入される前記気泡の比率と、前記端部に供給される前記潤滑剤中に混入される前記気泡の比率とを、前記加圧部材の熱膨張量に基づき制御する、請求項13に記載の定着装置。
- 前記制御装置は、前記中央部に供給される前記潤滑剤中に混入される前記気泡の比率と、前記端部に供給される前記潤滑剤中に混入される前記気泡の比率とを、前記記録媒体の種類に基づき制御する、請求項13に記載の定着装置。
- 回転する前記ベルトが前記押圧部材から離れる位置の下流において前記ベルトの前記内周面の前記潤滑剤中に混入されている前記気泡の比率を低減する消泡部をさらに備える、請求項1〜15のいずれか1項に記載の定着装置。
- 前記消泡部は、前記ベルトと前記押圧部材との間に存在する前記潤滑剤の温度よりも高い温度に前記潤滑剤を加熱する加熱部を有する、請求項16に記載の定着装置。
- 請求項1〜17のいずれか1項に記載の定着装置を備える、画像形成装置。
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