JP7358069B2 - 加圧装置及び定着装置 - Google Patents
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Description
第1の実施形態について、図1ないし図14を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図1を用いて説明する。
図1は、記録材Pの搬送方向に沿った画像形成装置600の概略構成断面図である。画像形成装置600は、Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)の各色の作像ユニット1a、1b、1c、1dを中間転写ベルト2の回転方向に沿って配置したタンデム型のデジタルカラー複写機である。なお、画像形成装置600は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機の何れであっても良い。記録材Pは、トナー像が形成されるものである。記録材Pの具体例としては、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製のシート状のもの、厚紙、オーバーヘッドプロジェクター用などのシートがある。
次に、本実施形態に係る定着装置40の構成及び機構について、図2ないし図5を用いて説明する。定着装置40は、第1回転体としての定着ベルト100、第2回転体としての加圧ローラ101、加熱源としてのヒータ102(図4、5)、加圧装置110等を備えている。
定着ベルト100は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、肉厚を総厚150μm以下としたポリイミドフィルム、PEEKフィルム等の耐熱樹脂からなる。定着ベルト100は、例えば、熱伝導率が高くなるように導電材を付与した樹脂層(基層)に重ねて、熱伝導率の高いゴム材料の弾性層を形成し、表面にフッ素樹脂の離型層を形成して、内径φ25mmの無端状に形成されている。
加圧ローラ101は、鉄、アルミ等の金属製の円柱状芯金を芯材とし、該芯金の外周側にスポンジやシリコーンゴムなど柔軟なゴム材料の弾性層と、表層には離型層としてのPFA層を備えている。本実施形態では、鉄、アルミ等の芯金の表面をブラスト等の表面粗し処理を行った後、洗浄を行い、次いで芯金を筒型に挿入し、液状のシリコーンゴムを型内に注入し加熱硬化させる。この時、加圧ローラ101の表面層に離型層としてPFAチューブ等の樹脂チューブ層を形成するために、型内に予め内面にプライマーを塗布したチューブを挿入しておくことにより、ゴムの加熱硬化と同時にチューブとゴム層の接着を行う。このようにして成型された加圧ローラは脱型処理した後、2次加硫を行う。
ヒータ102は、略薄板状に形成されたセラミックヒータである。ヒータ102は、細長薄板状の熱伝導が良好なAlN基板上にAg・Pdペーストを厚膜印刷し焼成することで発熱体を形成する。そして、発熱体の上に摺動絶縁部材として50~60μm程度の厚さのガラスコーティング層が一体となって設けられたセラミックヒータを構成する。本実施形態においては、厚み600μmのAlN基板上に発熱抵抗層を形成させている。
規制部材としてのベルトガイド105は、定着ベルト100の長手方向両端部にそれぞれ設けられ、定着ベルト100の長手方向移動および周方向の形状を規制する。ベルトガイド105は、図4、5に示すように、定着ベルト100の内側に配置されたベルトフレーム104と、定着ベルト100を加圧ローラ101方向へ加圧する加圧部103とを支持している。ベルトガイド105は、PPS、液晶ポリマー、フェノール樹脂等の耐熱樹脂により形成されており、定着ベルト100の端面を支持しつつ、加圧装置110からの加圧力を受ける。
定着駆動部90は、図2に示すように、定着モータ93の回転駆動を加圧ローラ101又は加圧装置110に伝達するための複数のギアを有する。具体的には、ローラギア91、カムギア121、カムギア121と噛合するギア121a、ローラギア91及びギア121aに定着モータ93の駆動を伝達するための複数のギアからなるギア群92を有する。ローラギア91は、加圧ローラ101の長手方向一端部に設けられている。カムギア121は、後述する加圧装置110のカム軸123の軸方向一端部に設けられている。
次に、加圧装置110について、図3ないし図5を用いて説明する。加圧装置110は、加圧バネ113、加圧レバー112、カム軸123、カム部材120、定着フレーム115を備える。加圧部材としての加圧レバー112は、定着フレーム115に対して中心軸111を中心に揺動自在に支持されている。加圧レバー112は、定着ベルト100を支持するベルトガイド105と共に、中心軸111を中心として揺動する。このような加圧レバー112は、加圧バネ113によりベルトガイド105を図4、5の下方に向けて加圧する方向に付勢されている。即ち、加圧レバー112は、加圧バネ113により加圧力が付与されている。これにより、ベルトガイド105及びベルトフレーム104を介して支持される定着ベルト100は、加圧ローラ101に向けて加圧される。
次に、定着装置40の加圧動作及び加圧解除動作の制御について、図4及び図5を参照しつつ、図6ないし図8を用いて説明する。図6に示すように、制御部800は、CPU810を備え、CPU810は、接離センサ122bからの信号に基づいて定着モータ93を制御する。なお、制御部800は、CPU(Central Processing Unit)810、ROM(Read Only Memory)811、RAM(Random Access Memory)812を有している。CPU810は、ROM811に格納された制御手順に対応するプログラムを読み出しながら各部の制御を行う。また、RAM812には、作業用データや入力データが格納されており、CPU810は、前述のプログラム等に基づいてRAM812に収納されたデータを参照して制御を行う。このような構成を有する制御部800は、定着装置40の加圧動作及び加圧解除動作の制御の他、画像形成装置600全体の制御を行う。
次に、カム部材120及びカム軸123の構成について、図9及び図10を用いて説明する。カム軸123は、断面非円形形状を有し、本実施形態では、金属板を軸線方向に垂直な断面形状略コの字型に折り曲げることで形成されている。即ち、図10の断面図で示すように、カム軸123は、平板部123bと、平板部123bの幅方向(軸線方向に直交する方向)の両端部から同方向にそれぞれ折り曲げられた折り曲げ部123cとから構成される。本実施形態では、金属板として、板厚0.8mmの電気亜鉛めっき鋼板を使用している。このように薄い板厚の金属板をカム軸123として使用することで、丸軸状の金属製の鋼棒を使用するよりも、低コストとなる。
次に、カム部材120のカム部120bのカム面120fについて、図10を用いてより詳細に説明する。上述のように、カム部材120には、加圧レバー112と当接するカム部120bが設けられている。カム部120bの外周面であるカム面120fは、カム部材120の回転中心Oに対して角度によって半径の異なるプロファイルを有する。したがって、カム部材120の回転動作により加圧レバー112の揺動回転量を変化させ、加圧状態と加圧解除状態を切り替えることが可能となる。
次に、カム面120fの最大負荷領域と、カム部材120のカム軸123に対する係合位置との関係について説明する。まず、本実施形態では、第2係合部としてのカム係合部120cは、カム部材120の回転方向に関して、カム部120bのうち、加圧レバー112から受ける負荷が最大となる最大負荷位置と90°以上の位相差を有する位置で係合穴123aと係合する。これは、例えば、カム部材120のカム面の半径(回転中心Oからの距離)が最大となる位置が1箇所である場合、この箇所が最大負荷位置となる。そして、カム係合部120cの係合突部120dは、この最大負荷位置から90°以上の位相差を有する位置で係合穴123aと係合することを意味する。
第2の実施形態について、図14を参照しつつ、図15を用いて説明する。第1の実施形態では、カム面120fの所定の領域を最大負荷領域とした構成について説明した。これに対して本実施形態では、カム面120f1に最大負荷位置が複数ある構成としている。その他の構成及び作用は上述の第1の実施形態と同様であるため、同じ構成については同じ符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
第3の実施形態について、図10を参照しつつ、図16及び図17を用いて説明する。上述の第1、第2の実施形態では、カムの構成が、軸受部120aを挟んでカム部120bとカム係合部120cとが反対側にある構成について説明した。これに対して本実施形態では、カムの構成を、軸受部120aに対してカム部120bとカム係合部120cが同じ側にある構成としている。その他の構成及び作用は上述の第1の実施形態と同様であるため、同じ構成については同じ符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
上述の各実施形態では、カム軸123はコの字に曲げた金属板としたが、ロの字に曲げた金属板や、角軸、周方向の一部を平坦としたDカット形状を有する丸軸等、種々の軸に適用することができる。
Claims (18)
- 対象物を加圧する加圧装置であって、
支点を中心に回転可能で、前記対象物を加圧する加圧レバーと、
回転軸と、
前記回転軸を支持する側板と、
前記回転軸に固定されると共に、前記回転軸の回転中心から異なる距離だけ離れた部分を有する外周面を有し、前記対象物に加圧力を付与するように前記加圧レバーと当接可能なカム部と、
前記カム部と前記回転軸を固定するために、前記回転軸に設けられた被係合部に係合可能な係合部をその自由端に有するスナップフィット部と、を備え、
前記カム部は、前記回転軸の軸線方向に関して前記側板の片側に設けられ、
前記スナップフィット部は、前記軸線方向に関して前記側板の他側に設けられ、
前記被係合部は、前記回転軸の回転中心と前記カム部の外周面との距離が最大となる前記カム部の外周面の位置と90°以上の位相差を有する
ことを特徴とする加圧装置。 - 前記被係合部は、前記回転軸の外周面に設けられた係合穴である
ことを特徴とする請求項1に記載の加圧装置。 - 前記回転軸の回転中心と前記カム部の外周面との距離が最大となる最大距離部分が複数設けられ、
前記係合部は、回転方向に関して、複数の前記最大距離部分のそれぞれから90°以上の位相差を有する範囲が互いに重なる領域内にある
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の加圧装置。 - 前記カム部と前記スナップフィット部は、互いに一体である
ことを特徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載の加圧装置。 - 前記カム部を支持する軸受部を備え、
前記スナップフィット部は、前記軸受部と一体である
ことを特徴とする請求項1ないし4の何れか1項に記載の加圧装置。 - 回転可能に設けられ、前記回転軸を回転させるギアを備えた
ことを特徴とする請求項1ないし5の何れか1項に記載の加圧装置。 - 前記カム部は、前記回転軸の両端部にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする請求項1ないし6の何れか1項に記載の加圧装置。 - 前記回転軸には、平面部が設けられ、
前記被係合部は、前記平面部に設けられている
ことを特徴とする請求項1ないし7の何れか1項に記載の加圧装置。 - トナー像を担持した記録材を加熱・加圧することにより、該記録材にトナー像を定着させる定着装置であって、
互いに協働して、記録材上のトナー像を加熱するためのニップを形成する第1回転体及び第2回転体と、
前記第1回転体を前記第2回転体に対して加圧する、請求項1ないし8の何れか1項に記載の加圧装置と、を備えた
ことを特徴とする定着装置。 - 対象物を加圧する加圧装置であって、
支点を中心に回転可能で、前記対象物を加圧する加圧レバーと、
回転軸と、
前記回転軸を支持する側板と、
前記回転軸に固定されると共に、前記回転軸の回転中心から異なる距離だけ離れた部分を有する外周面を有し、前記対象物に加圧力を付与するように前記加圧レバーと当接可能なカム部と、
前記カム部と前記回転軸を固定するために、前記回転軸に設けられた被係合部に係合可能な係合部をその自由端に有するスナップフィット部と、を備え、
前記カム部及び前記スナップフィット部は、前記回転軸の軸線方向に関して前記側板の片側に設けられ、
前記被係合部は、前記回転軸の回転中心と前記カム部の外周面との距離が最大となる前記カム部の外周面の位置と90°以下の位相差を有する
ことを特徴とする加圧装置。 - 前記被係合部は、前記回転軸の外周面に設けられた係合穴である
ことを特徴とする請求項10に記載の加圧装置。 - 前記回転軸の回転中心と前記カム部の外周面との距離が最大となる最大距離部分が複数設けられる
ことを特徴とする請求項10又は11に記載の加圧装置。 - 前記カム部と前記スナップフィット部は、互いに一体である
ことを特徴とする請求項10ないし12の何れか1項に記載の加圧装置。 - 前記カム部を支持する軸受部を備え、
前記スナップフィット部は、前記軸受部と一体である
ことを特徴とする請求項10ないし13の何れか1項に記載の加圧装置。 - 回転可能に設けられ、前記回転軸を回転させるギアを備えた
ことを特徴とする請求項10ないし14の何れか1項に記載の加圧装置。 - 前記カム部は、前記回転軸の両端部にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする請求項10ないし15の何れか1項に記載の加圧装置。 - 前記回転軸には、平面部が設けられ、
前記被係合部は、前記平面部に設けられている
ことを特徴とする請求項10ないし16の何れか1項に記載の加圧装置。 - トナー像を担持した記録材を加熱・加圧することにより、該記録材にトナー像を定着させる定着装置であって、
互いに協働して、記録材上のトナー像を加熱するためのニップを形成する第1回転体及び第2回転体と、
前記第1回転体を前記第2回転体に対して加圧する、請求項10ないし17の何れか1項に記載の加圧装置と、を備えた
ことを特徴とする定着装置。
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