JP2014219699A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、未定着画像を記録媒体に定着する定着装置、該定着装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機、プロッタ、これらのうち少なくとも1つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device for fixing an unfixed image on a recording medium, a copier having the fixing device, a printer, a facsimile, a printing machine, a plotter, and an image forming apparatus such as a multifunction machine provided with at least one of them. .
可視像形成のためにトナーを用いる画像形成装置においては、トナー画像を転写紙等の記録媒体に永久画像として定着するために定着装置が備えられている。
その定着装置では、加熱され回転している定着ローラや定着ベルトと、それに圧接・回転している加圧ローラや加圧ベルト等によって形成された圧接部(ニップ部)を記録媒体が通過することによって、記録媒体上に担持されたトナーが溶融され記録媒体上にトナー画像が定着される。
特許文献1には、定着ローラの長寿命化等を目的として加圧ローラ位置が変位する構成の定着装置が開示されている。
この発明は加圧状態と脱圧状態の加圧ローラ位置が偏心カムの回転によって変わる機構である。偏心カムを一定方向に一回転することによって脱圧から圧接、更に脱圧までを切り替えている。
In an image forming apparatus using toner for forming a visible image, a fixing device is provided to fix the toner image as a permanent image on a recording medium such as transfer paper.
In the fixing device, a recording medium passes through a pressure contact portion (nip portion) formed by a heated and rotating fixing roller or fixing belt and a pressure roller or pressure belt rotating and pressing with the fixing roller or fixing belt. As a result, the toner carried on the recording medium is melted and the toner image is fixed on the recording medium.
The present invention is a mechanism in which the pressure roller position in the pressurized state and the depressurized state is changed by rotation of the eccentric cam. By rotating the eccentric cam once in a certain direction, switching from depressurization to press contact and further depressurization is performed.
特許文献2には、加圧ローラ両端部に複数のアームとそれぞれのアームに対応した複数の付勢手段及び複数の圧着切換カムが設け、圧着解除レバーの回転によって複数の圧着切換カムが回転する構成が記載されている。圧着切換カムの位置によって、付勢手段の加圧力に逆らってアームが加圧ローラから接離する構成であり、複数の付勢手段による加圧力のうち幾つの加圧力が加圧ローラを付勢するかを選択可能な構成である。
この構成により、紙種や紙厚等のモードによるニップ部の加圧力を可変としている。
In
With this configuration, the pressure applied to the nip portion by the mode such as the paper type and the paper thickness is variable.
特許文献1に記載の構成では、圧接から脱圧に向かう際に偏心カム軸が受けるモーメントの方向が変わるため、ギヤの噛み合い隙間やカム軸と駆動軸のジョイント部の隙間等で当接面が反対側になり、衝撃音等の異音が発生する不具合があった。
この不具合を解消するには、ダンパ部材を更に設けることや一方向クラッチ等を利用して駆動側からの力の伝達はされるが、カム軸側からの力の伝達はロックされる機構等コストアップに繋がる更なる機構を設けなければならない。
特許文献2の方式では構成が複雑であり、アーム、付勢手段及びカムが複数必要となり、コスト高になることを避けられない。
In the configuration described in
To solve this problem, force is transmitted from the drive side using a damper member or a one-way clutch, but the transmission of force from the camshaft side is locked. There must be an additional mechanism that leads to up.
In the method of
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、機構を追加したり構成を複雑にすることなく脱圧と圧接の切り替えが可能であり、切り替えの際に異音を発生させることがないと共に、紙種や紙厚等のモードの違いによって適正なニップ幅及びニップ圧を任意に切り替えできる定着装置の提供を、その主な目的とする。 The present invention has been made in view of such a current situation, and it is possible to switch between depressurization and pressure contact without adding a mechanism or complicating the configuration, and it is possible to generate abnormal noise at the time of switching. The main object of the present invention is to provide a fixing device that can arbitrarily switch an appropriate nip width and nip pressure depending on a mode such as a paper type and a paper thickness.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、定着部材である回転体同士のニップ部に未定着トナー像を保持した記録媒体が搬送され、挟持・加熱されることによって定着する定着装置であって、一方の回転体である加圧ローラは、他方の回転体である定着ローラに対して複数の位置に設定可能な変位構成を有し、前記加圧ローラの両端部をそれぞれ保持した加圧レバーと、該加圧レバーを回動させて前記加圧ローラを変位させるカムとを備えている定着装置において、前記カムは、一定方向の回転で前記加圧ローラが前記定着ローラに圧接し、逆方向の回転で脱圧する形状を有していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a recording medium holding an unfixed toner image is conveyed to a nip portion between rotating members as fixing members, and is fixed by being sandwiched and heated. In the fixing device, the pressure roller that is one rotating body has a displacement configuration that can be set at a plurality of positions with respect to the fixing roller that is the other rotating body, and both end portions of the pressure roller are respectively In the fixing device including a holding pressure lever and a cam for rotating the pressure lever to displace the pressure roller, the cam is rotated in a certain direction so that the pressure roller is rotated by the fixing roller. It has the shape which press-contacts and depressurizes by rotation of a reverse direction, It is characterized by the above-mentioned.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の定着装置において、前記カムは、圧接方向の回転に従ってカム軸中心からカム面高さが常に上がり続ける形状を有していることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の定着装置において、所定の加圧位置において、前記カム面の当接位置近傍におけるカム面高さの変化率が1度あたり0.05mm以下であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1つに記載の定着装置において、前記加圧レバーを前記定着ローラとの圧接方向に付勢する付勢部材を有し、前記付勢部材の前記加圧レバーと接触していない側の位置を前記カムの回転によって変位させ、前記付勢部材の付勢力を介して前記加圧レバーを回動させることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the cam has a shape in which the cam surface height constantly increases from the center of the cam shaft in accordance with the rotation in the pressing direction. To do.
According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the second aspect, at a predetermined pressure position, the cam surface height change rate in the vicinity of the cam surface contact position is 0.05 mm or less per degree. It is characterized by being.
According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to third aspects, the pressing device includes a biasing member that biases the pressure lever in a pressure contact direction with the fixing roller. The position of the urging member that is not in contact with the pressure lever is displaced by the rotation of the cam, and the pressure lever is rotated via the urging force of the urging member.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1つに記載の定着装置において、前記カムの位置を検知するカム位置検知手段と、該カム位置検知手段からの検知信号に基づいて前記カムを駆動する駆動源を制御し、紙種や紙厚及びモードに応じて前記加圧ローラの位置を変位させる制御手段と有していることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1つに記載の定着装置において、前記カムが前記加圧ローラが前記定着ローラに圧接する方向に回転するときの上限位置を検知するカム上限位置検知手段と、該カム上限位置検知手段からの信号に基づいてエラーを点灯するかもしくは前記カムを脱圧方向に逆回転させて再び前記加圧ローラが所定の圧接位置へ変位するように制御する制御手段とを有していることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、画像形成装置において、請求項1〜6のいずれか1つに記載の定着装置を有することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to fourth aspects, the cam position detecting means for detecting the position of the cam and a detection signal from the cam position detecting means. And a control means for controlling the drive source for driving the cam and displacing the position of the pressure roller in accordance with the paper type, paper thickness and mode.
According to a sixth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to fifth aspects, an upper limit position when the cam rotates in a direction in which the pressure roller is pressed against the fixing roller is detected. Based on the cam upper limit position detecting means and the signal from the cam upper limit position detecting means, an error is lit or the cam is reversely rotated in the pressure-removing direction and the pressure roller is displaced again to a predetermined pressure contact position. It has the control means to control in this way.
According to a seventh aspect of the present invention, an image forming apparatus includes the fixing device according to any one of the first to sixth aspects.
本発明によれば、簡単な構成で脱圧と圧接の切り替えが可能であり、切り替えの際に異音や衝撃音を発生させることがないと共に、紙種や紙厚等のモードの違いによって適正なニップ幅及びニップ圧を任意に切り替えできる。これにより、紙種対応性の広い画像形成装置を実現できる。 According to the present invention, it is possible to switch between depressurization and pressure contact with a simple configuration, and no abnormal noise or impact sound is generated at the time of switching, and appropriate depending on the mode of paper type, paper thickness, etc. Nip width and nip pressure can be arbitrarily switched. As a result, an image forming apparatus having a wide paper type compatibility can be realized.
以下、本発明の一実施形態を図を参照して説明する。
まず、図16に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。カラー複写機1は、装置本体中央部に位置する画像形成部1Aと、該画像形成部1Aの下方に位置する給紙部1Bと、画像形成部1Aの上方に位置する画像読取部1Cとを有している。
画像形成部1Aには、水平方向に延びる転写面を有する転写体としての中間転写ベルト2が配置されており、該中間転写ベルト2の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)による像を担持可能な像担持体としての感光体ドラム3Y、3M、3C、3Bが中間転写ベルト2の転写面に沿って並置されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the outline of the configuration and operation of a tandem type color copier as an image forming apparatus in the present embodiment will be described with reference to FIG. The
An
各感光体ドラム3Y、3M、3C、3Bはそれぞれ同じ反時計回り方向に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電手段としての帯電装置4、各感光体ドラム3Y、3M、3C、3B上に画像情報に基づいて静電潜像を形成するための露光手段としての光書込装置5、各感光体ドラム3上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段としての現像装置6、一次転写手段としての転写バイアスローラ7、印加電圧部材15、クリーニング装置8が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体ドラム3と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置6にはそれぞれのカラートナーが収容されている。
中間転写ベルト2は、複数のローラ2A〜2Cに掛け回されて感光体ドラム3Y、3M、3C、3Bとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を備えている。転写面を支持するローラ2A、2Bとは別のローラ2Cは、中間転写ベルト2を挟んで2次転写装置9に対向している。図16中、符号10は中間転写ベルト2を対象としたクリーニング装置を示している。
Each of the
The
感光体ドラム3Yの表面が帯電装置4Yにより一様に帯電され、画像読取部1Cからの画像情報に基づいて感光体3ドラムY上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した2成分(キャリアとトナー)現像装置6Yによりトナー像として可視像化され、該トナー像は第1の転写工程として、中間転写ベルト2上に、転写バイアスローラ7Yに印加された電圧による電界で引き付けられて転写される。
印加電圧部材15Yは感光体ドラム3Yの回転方向における転写バイアスローラ7Yの上流側に設けられている。印加電圧部材15Yにより、中間転写ベルト2に感光体ドラム3Yの帯電極性と同極性で且つ絶対値がベタ時より大きい電圧を印加し、転写領域にトナー像が入る以前に感光体ドラム3Yから中間転写ベルト2へトナーが転写することを防止して、感光体ドラム3Yから中間転写ベルト2へのトナーの転写時のチリによる乱れを防止する。
The surface of the
The applied
他の感光体ドラム3M、3C、3Bでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト2上に順に転写されて重ね合わせられる。
転写後感光体ドラム3上に残留したトナーはクリーニング装置8により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体ドラム3の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
2次転写装置9は、帯電駆動ローラ9A及び従動ローラ9Bに掛け回されて中間転写ベルト2と、同方向に移動する転写ベルト9Cとを有している。転写ベルト9Cを帯電駆動ローラ9Aにより帯電させることで、中間転写ベルト2に重畳された多色画像あるいは担持されている単一色の画像を記録媒体としての用紙28に転写することができる。
The
The toner remaining on the photosensitive drum 3 after the transfer is removed by the cleaning device 8, and the potential of the photosensitive drum 3 is initialized by a neutralizing lamp (not shown) after the transfer to prepare for the next image forming process.
The
2次転写位置には給紙部1Bから用紙28が給送されるようになっている。給紙部1Bには用紙28が積載収容される複数の給紙カセット1B1と、給紙カセット1B1に収容された用紙28を最上のものから順に1枚ずつ分離して給紙する給紙コロ1B2と、搬送ローラ対1B3と、2次転写位置の上流に位置するレジストローラ対1B4等が設けられている。
給紙カセット1B1から給紙された用紙28は、レジストローラ対1B4で一旦停止され、斜めずれ等を修正された後、中間転写ベルト2上のトナー像の先端と搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイイングでレジストローラ対1B4により2次転写位置に送られる。装置本体の右側には起倒可能に手差しトレイ29が設けられており、該手差しトレイ29に収容された用紙28は給紙コロ31により給送された給紙カセット1B1からの用紙搬送路と合流する搬送路によりレジストローラ対1B4に向けて送られる。
The
The
光書込装置5では、画像読取部1Cからの画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体ドラム3Y、3M、3C、3Bに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して静電潜像を形成するようになっている。
画像読取部1Cは、自動原稿給送装置1C1と、原稿載置台としてのコンタクトガラス80を有するスキャナ1C2等を有している。自動原稿給送装置1C1は、コンタクトガラス80上に繰り出される原稿を反転可能な構成を有し、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。
光書込装置5により形成された感光体ドラム3上の静電潜像は現像装置6によって可視像処理され、中間転写ベルト2に1次転写される。中間転写ベルト2に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、2次転写装置9により用紙28上に一括して2次転写される。2次転写された用紙28は定着装置11へ送られ、ここで熱と圧力により未定着画像を定着される。2次転写後の中間転写ベルト2上の残留トナーは、クリーニング装置10により除去される。
In the
The
The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 3 formed by the
定着装置11を通過した用紙28は、定着装置11の下流側に設けられた搬送路切り換え爪12により、排紙トレイ27に向けた搬送路と反転搬送路RPとに選択的に案内される。排紙トレイ27に向けて搬送された場合には、排紙ローラ対32により排紙トレイ27上に排出され、スタックされる。反転搬送路RPへ案内された場合には反転装置38により反転され、再度レジストローラ対1B4に向けて送られる。
The
以上の構成により、カラー複写機1では、コンタクトガラス80上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様に帯電された感光体ドラム3に対して静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置6によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト2に1次転写される。
中間転写ベルト2に転写されたトナー像は、単一画像の場合にはそのまま給紙部1Bから繰り出された用紙28に転写される。多色画像の場合には1次転写が繰り返されることにより重畳された後、用紙28に一括して2次転写される。
2次転写後の用紙28は定着装置11により未定着画像を定着された後、排紙トレイ27に排出され、あるいは反転されて両面画像形成のために再度レジストローラ対1B4に向けて送られる。図16において符号40はトナーパターンの濃度を検知する濃度検知センサを示している。
With the above configuration, in the
In the case of a single image, the toner image transferred to the
After the secondary transfer, the
以下に定着装置11の構成を詳細に説明する。
図1に示すように、定着装置11は、装置本体が上ユニット50と、下ユニット52とから構成されている。上ユニット50には、定着ローラ54と、加熱ローラ56と、これらのローラ間に掛け回された定着ベルト58と、定着側分離板ユニット60等が設けられている。
下ユニット52には、加圧ローラ62と、所定位置設定部材としての入り口ガイド板64と、加圧ローラ62に巻き付いた用紙を分離する所定位置設定部材で分離手段としての加圧側分離板ユニット66と、加圧側分離板ユニット66の下流側に設けられた排出ガイド手段86等が設けられている。排出ガイド手段86は、中継排紙ガイドユニット68と、排紙ガイド板ユニット70とから構成されている。
加圧側分離板ユニット66、中継排紙ガイドユニット68、排紙ガイド板ユニット70はいずれも加圧ローラ62の軸方向全体に延びる長さを有している。
The configuration of the fixing
As shown in FIG. 1, the fixing
The
Each of the pressure side
定着ベルト58を介して定着ローラ54に対して加圧ローラ62が加圧されてニップ部を形成している。
加熱ローラ56と加圧ローラ62の内部には、それぞれ熱源としてのハロゲンヒータ72、74が内蔵されている。詳細に図示しないが、ハロゲンヒータ72は複数のヒータから構成され、通電本数を選択することによる加熱量の制御が可能となっている。
図の右側から未定着トナー像を担持した用紙28が搬送され、ニップ部で挟持・加熱して定着する構成である。
定着ベルト58は、内径80mmで厚み90μmのポリイミド樹脂で形成された基体表層に厚み200μmのシリコンゴム、更に最外層に厚さ20μmのPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)コートを施した構成を有している。
定着ローラ54は、外径52mmで厚み14mmのシリコンゴムからなる耐熱・弾性層を有した構成である。
加熱ローラ56は、外径40mmで厚み0.6mmのアルミ製中空円筒からなる。
加圧ローラ62は、鋼製で厚み1mmの中空芯金に厚み1.5mmのシリコンゴムが覆っており、最外層にはPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)チューブを備えた外径65mmのローラである。
A
Inside the
A
The fixing
The fixing
The
The
図2は定着装置11の外観を示している。
図3に、加圧ローラ62が定着ローラ54から離間した脱圧状態の下ユニット52の構成を示す。下ユニット52は、位置固定された下フレームユニット73と、加圧ローラ62を保持し、下フレームユニット73に軸心75を中心に上下方向に回動自在に設けられた加圧ローラユニット76とから構成されている(図1では省略)。
なお、「脱圧」とは、加圧ローラ62が定着ベルト58から完全に離間した状態と、接触しているが圧接されていない状態の双方を含む概念を意味する。
加圧ローラユニット76は下フレームユニット73に設けられたカム77により駆動されて回動する。カム77はカム軸71に固定されており、カム軸71に形成された図示しないジョイントを介して駆動源から回転力を入力される。カム77は時計回り方向に回転して加圧ローラユニット76を上方に回動して加圧ローラ62を定着ローラ54側に圧接し、圧接状態から脱圧するときは逆方向に回転させられる。
加圧ローラユニット76は、カム77によって直接に駆動される内側レバー78と、加圧ローラ62の両端部を図示しない軸受を介して保持した外側レバー79とを有し、これらのレバーはいずれも軸心75を回動中心としている。
内側レバー78と外側レバー79とにより加圧レバー35が構成されている。
FIG. 2 shows the appearance of the fixing
FIG. 3 shows the configuration of the
Note that “depressurization” means a concept including both a state in which the
The
The
The
内側レバー75は、カム77のカム面に接触する回転コロとしてのベアリング81を有している。所定位置設定部材としての定着側分離板ユニット60も加圧ローラユニット76に一体に設けられている。
一方、排出ガイド手段86は下フレームユニット73に設けられている。
カム77は、矢印で示す方向の回転に伴って回転中心からのカム面の高さが徐々に増加する形状を有しており、カム77の回転によって定着ベルト58を介した定着ローラ54に対する加圧ローラ62の食い込み量、及びそのニップ幅を無段階に可変する構成となっている。
内側レバー78と外側レバー79との間には、付勢部材としてのコイルバネ82が設定されており、定着ローラ54に対する加圧ローラ62の圧接状態において加圧ローラ62の加圧方向(圧接方向)にコイルバネ82による付勢力が作用するようになっている。コイルバネ82の設定構成については後述する。
The
On the other hand, the discharge guide means 86 is provided in the
The
A
図3の状態からカム77が時計回り方向(矢印方向)に回転することによって、図4に示すように、加圧ローラユニット76が軸心75を中心に反時計回り方向に回動し、加圧ローラ62は定着ベルト58を介して定着ローラ54へ食い込み、ローラ間でニップ部が形成される。
図4は、圧1の状態を示しており、主に薄紙や非コート紙を定着するのに用いられる圧状態である。脱圧状態から圧1位置への設定は、カム77の位置を検知するセンサによりホームポジションを検知し、該ホームポジションからの回転量(例えば駆動源がステッピングモータの場合には所定のステップ数)の制御によりなされる。
更に、カム77が時計回り方向に回転すると、図5に示すように、加圧ローラ62の定着ローラ54側への食い込み量が増加し、ローラ間で更に広いニップ部が形成される。図5は圧2の状態を示しており、主に厚紙やコート紙を定着するのに用いられる圧状態である。圧1から圧2の位置への設定も上記と同様の制御によりなされる。
When the
FIG. 4 shows a state of
Further, when the
図6は、圧1の状態を示す図4もしくは圧2の状態を示す図5の状態から脱圧した状態を示した図であり、カム77は図4もしくは図5の状態から反時計回り方向に回転し、脱圧状態となる。
カム77は圧接の時には時計回り方向に回転し、脱圧の時には反時計回り方向に回転するので、すなわち、カム面におけるカム軸71の中心からの最大高さ部分がベアリング81との接触部を越えないので、カム軸71にかかるモーメントの方向は圧接の時も脱圧の時も反時計回り方向にかかり、圧接から脱圧の切り替えでカム軸71にかかるモーメントの方向が変わることがない。
従って、圧接から脱圧への切り替えではギヤの噛み合い部の隙間やカム軸71と図示しない駆動源からの駆動軸のジョイント部との間に隙間が発生することが無く、異音の発生を防ぐことができる。
6 is a view showing a state where pressure is released from the state shown in FIG. 4 showing the state of
The
Therefore, when switching from pressure contact to pressure release, there is no gap between the gear meshing portion and between the
図7にカム77の詳細形状を示す。カム77は、脱圧状態からベアリング81に当接し始める当接開始部分7aは滑らかな湾曲形状に形成されており、圧接する回転方向(矢印P方向)における当接開始部分7aの下流側には略平坦部分7bが形成されている。略平坦部分7bには徐々にカム面の高さが高くなり続ける湾曲状のカム面が続いている。
カム軸71の中心とキー溝の中心を通る線Lと水平基準点Kとのなす角度がカム位置角度θであり、θ=90°の位置が脱圧位置(ホームポジション)である。
脱圧状態から時計回り方向に回転することにより加圧(圧接)が進行し、所定の圧接位置から反時計回り方向に回転して脱圧位置に戻る。
カム77の脱圧位置(ホームポジション)からの回動範囲は、図8からも明らかなよう、約0°〜315°である。
図7において、符号20はカム回転中心からカム面までの距離、すなわちカム面高さを示している。
図8(a)は、カム面高さ20とカム位置角度(θ)との関係を示したグラフである。
図8に示すように、カム面高さはカムが時計回り方向に回転するに連れて常に高くなっていく形状である。このときのカム軸71にかかるモーメントを反時計回り方向をプラスとしてカム位置角度(θ)との関係を図8(b)に示した。
図8(b)より、カム軸71に作用するモーメントは常にプラス、すなわち反時計回り方向に作用する。仮に所定の圧接部でのカム形状を、カム回転中心からの半径が一定となる形状としてしまうと、カム軸71に作用するモーメントが0となってしまい、この時にギヤの噛み合い部の隙間やカム軸と駆動軸のジョイント部と間で隙間が発生する可能性があり、この隙間が異音発生の原因となる。
本実施形態では、図7に示すカム形状によって、常にカム軸には反時計回り方向のモーメントが作用するために、加圧状態ではギヤの噛み合い部の隙間やカム軸と駆動軸のジョイント部との間で隙間が発生することが無く、異音の発生を防ぐことができる。
FIG. 7 shows the detailed shape of the
The angle formed by the line L passing through the center of the
By rotating in the clockwise direction from the depressurized state, pressurization (pressure contact) proceeds, and from the predetermined pressure contact position, it rotates counterclockwise and returns to the pressure release position.
The rotation range of the
In FIG. 7,
FIG. 8A is a graph showing the relationship between the
As shown in FIG. 8, the cam surface height is a shape that always increases as the cam rotates in the clockwise direction. FIG. 8B shows the relationship between the moment applied to the
From FIG. 8B, the moment acting on the
In the present embodiment, the cam shape shown in FIG. 7 always causes a counterclockwise moment to act on the camshaft. Therefore, in a pressurized state, the gap between the gear meshing portion and the joint between the camshaft and the drive shaft No gap is generated between the two, and the generation of abnormal noise can be prevented.
図9(a)は、図7で示したカム形状におけるカム面高さ変化率(カム角度θが1度あたりのカム面高さの変化)とカム位置角度(θ)との関係を示したグラフである。
通紙時などで使用する圧1状態や圧2状態等の所定の圧接状態ではカム面高さの変化率がカム回転角度1度あたり0.05mm以下となっている。
すなわち、使用圧接位置でのカム面の部位及びその近傍ではカム面高さの変化率を低く設定している。
このときのカム軸に作用するモーメントを図9(b)に示す。図9(b)から、カム軸に作用するモーメントは1.0N・m以下となり、カム軸駆動モータやジョイント部、ギヤ部にかかる負荷を軽減することができる。更に値は小さくともカム軸に反時計回り方向のモーメントは作用しているので、ギヤの噛み合い部の隙間やカム軸と駆動軸のジョイント部との間で隙間が発生することも防ぐことができる。なお、図8(b)と図9(b)は同一である。
FIG. 9A shows the relationship between the cam surface height change rate (change in cam surface height when the cam angle θ is 1 degree) and the cam position angle (θ) in the cam shape shown in FIG. It is a graph.
In a predetermined pressure contact state such as a
That is, the rate of change of the cam surface height is set to be low at the portion of the cam surface at the use pressure contact position and in the vicinity thereof.
The moment acting on the cam shaft at this time is shown in FIG. From FIG. 9B, the moment acting on the cam shaft is 1.0 N · m or less, and the load on the cam shaft drive motor, the joint portion, and the gear portion can be reduced. Furthermore, even if the value is small, a counterclockwise moment is acting on the camshaft, so that it is possible to prevent the gap between the gear meshing portion and the gap between the camshaft and the drive shaft joint. . 8B and FIG. 9B are the same.
図10(a)に示すように、加圧ローラ62の軸方向に亘って延びるカム軸71の一方の端部には、カム位置検知用フィラー102が一体に設けられており、これに対応して下フレームユニット73には、カム位置検知用フィラー102を検知するカム位置検知手段としての透過型のホームポジションセンサ(HPセンサ)103が設けられている。
カム軸71の他方の端部には、カム上限位置検知用フィラー104が一体に設けられており、これに対応して下フレームユニット73には、カム上限位置検知用フィラー104を検知するカム上限位置検知手段としての透過型のカム上限位置検知センサ105が設けられている。
カム軸71は下フレームユニット73に備えたステッピングモータやサーボモータ等の駆動源106によって駆動される構成である。
ここでは、カム77のホームポジションと上限位置とを別々に検知する構成としたが、1つのセンサで2つの位置を検知するようにしてもよい。
As shown in FIG. 10 (a), a cam
A cam upper limit
The
Here, the home position and the upper limit position of the
脱圧状態のときにはカム位置検知用フィラー102がHPセンサ103を遮り、図11に示すように、制御手段107に脱圧位置を検知した信号が送られる。
制御手段107はHPセンサ103により検知されるホームポジションを基準として、設定すべき圧位置に対応したパルス数もしくは時間カム軸71を駆動することによって、加圧ローラ62を図4に示す圧1状態や、図5に示す圧2状態に任意に設定することができる。この構成によって紙種や紙厚等のモードの違いによって、任意のニップ幅及びニップ圧を切り替えることができ、紙種・紙厚によって最適な定着状態で出力できる。
In the depressurized state, the cam
The control means 107 drives the
カム軸71の圧接方向への回転は加圧ローラ62の定着ローラ54に対する食い込み量を増加させ続け、図5に示す圧2状態以上カム軸71が回転してしまうと、図7に示すカム形状から脱圧状態に一気に変化してしまい、衝撃音である異音が発生してしまう。
それを防ぐために、カム軸71が圧2状態を超えて回転するとその位置を認識するためのカム上限位置検知センサ105が設けられている。
カム上限位置検知用フィラー104がカム上限位置検知センサ105を遮ると、制御手段107にカム上限位置を検知した信号が送られる。
制御手段107はその信号に基づきエラーを点灯ないし表示する。あるいは信号に基づいてカム軸71の回転を停止させ、逆方向(脱圧方向)に回転させて加圧ローラ62を所定の圧位置へ設定する制御を再開する。これにより、上記衝撃音である異音の発生を防ぐことができる。
The rotation of the
In order to prevent this, a cam upper limit
When the cam upper limit
The control means 107 lights or displays an error based on the signal. Alternatively, the control of stopping the rotation of the
下ユニット52において、加圧ローラユニット76は下フレームユニット73から分離可能となっている。図12は、分離された加圧ローラユニット76を斜め下側から見た図である。
上記した加圧ローラユニット76を回動させるための内側レバー78、外側レバー79、ベアリング81、コイルバネ82等の構成及びカム77は、加圧ローラ62の軸方向両側にそれぞれ設けられている。
加圧ローラユニット76には、上記したように所定位置設定部材としての入り口ガイド板64と、所定位置設定部材で分離手段としての加圧側分離板ユニット66が一体に備えられているとともに、加圧電装ユニット83が一体に備えられている。
加圧電装ユニット83には、加圧ローラ62の表面温度を検知する温度検知手段で所定位置設定部材としての非接触方式のサーミスタ84や過昇温防止手段で所定位置設定部材としてのサーモスタット85が設けられている。
In the
The configuration of the
As described above, the
The pressure
入り口ガイド板64、加圧側分離板ユニット66、サーミスタ84、サーモスタット85は、それらの機能が良好に得られるように、加圧ローラ62に対して所定の位置に位置決めされている。
これらの部材と加圧ローラ62とはユニット化されていて一体に変位するので、加圧ローラ62が紙種に応じて複数の圧接位置に変位してもこれらの部材と加圧ローラ62との位置関係は変わらない。
したがって、入り口ガイド板64による搬送性能、加圧側分離板ユニット66による分離性能、サーミスタ84による温度検知性能、サーモスタット85による過昇温防止性能は加圧ローラ62の変位にかかわらず保証される。
The
Since these members and the
Therefore, the conveyance performance by the
次に、図13乃至図15に基づいて、カム77による加圧ローラユニット76の回動を担う加圧レバー構成と、コイルバネ82による付勢構成を詳細に説明する。
図13に示すように、外側レバー79は、加圧ローラ62を保持する内部レバー91と、該内部レバー91にボルト92で固定された外部レバー93とから構成されている。内部レバー91と外部レバー93には、軸心75を挿通するための挿通孔94が形成されている。
内部レバー91の上面には、コイルバネ82を支持する支持軸としてのボルト95が螺合されている。ボルト95は、上ユニット50に対する外側レバー79の上限位置を規制するストッパとしての機能も有している。なお、図13では、内側レバー78の一部を省略している。
図14は内側レバー78の外観を示している。内側レバー78には外側レバー79と同様に軸心75を挿通するための挿通孔96が形成されている。内側レバー78と外側レバー79とは、内部レバー91の上面に形成された穴91aに挿通されて内側レバー78に螺合されるネジ軸97によって所定の遊びをもって連結されている。
Next, based on FIG. 13 to FIG. 15, a configuration of a pressure lever responsible for rotation of the
As shown in FIG. 13, the
A
FIG. 14 shows the appearance of the
図15に示すように、内側レバー78の内部にはコイルバネ82のバネ座98が固定されており、バネ座98には外側へ水平に突出する軸ピン99が固定されている。図13に示すように、軸ピン99は外部レバー93に形成された長穴100に係合されている。かかる構成により加圧ローラ62の変位による内側レバー78と外側レバー79との間のずれの範囲が規制されている。
図15に示すように、コイルバネ82はバネ座98と内部レバー91の上面との間に設定されている。カム77によって直接回動を駆動されるのは内側レバー78であり、換言すれば、カム77はコイルバネ82の下限(下端)の位置を変化させるものである。
As shown in FIG. 15, a
As shown in FIG. 15, the
上記のようにカム77が時計回り方向に回転すると、加圧ローラユニット76は上方に回動して加圧ローラ62は定着ベルト58を介して定着ローラ54に圧接する。加圧ローラ62が定着ローラ54に圧接した以降はコイルバネ82が圧縮されることになり、加圧ローラ62が圧接されている状態において、圧接方向にコイルバネ82の付勢力が作用することになる。
コイルバネ82がない場合には、位置変位のみによる圧接となり遊びがなくなる。コイルバネ82の付勢力を作用させることにより確実に圧1、圧2等の圧接状態を得ることができる。換言すれば、加圧ローラ62はコイルバネ82の上限(上端)によって付勢(圧接)されている。
When the
When there is no
上記実施形態では、加圧ローラ62の変位による圧接状態を、主に薄紙や非コート紙を定着するのに適した圧1状態と、主に厚紙やコート紙を定着するのに適した圧2の状態との2段階としたが、カム77の無段階カム面形状により多数の圧接位置をとることができる。
したがって、予め求めた「紙種と適正な圧接位置」のデータテーブルを図示しない制御手段のメモリに記憶し、多種多様な用紙の種類に応じて最適な圧接位置を選択するようにすることもできる。この場合、適正な圧接位置に対応するカム77の回転量の制御は、例えばカム77の駆動源としてのステッピングモータのステップ数を制御することによりなされる。
また、上記実施形態では、ベルト定着方式の定着装置を例示したが、熱ローラ方式の定着装置においても同様に実施することができる。
本発明は、シート材を搬送し、且つ、熱を供給する装置に応用することができる。
In the above-described embodiment, the pressure contact state due to the displacement of the
Accordingly, a data table of “paper type and proper press contact position” obtained in advance can be stored in the memory of the control means (not shown), and the optimal press contact position can be selected according to various types of paper. . In this case, the rotation amount of the
Further, in the above-described embodiment, the belt fixing type fixing device is illustrated, but the heat roller type fixing device can be similarly implemented.
The present invention can be applied to an apparatus that conveys a sheet material and supplies heat.
35 加圧レバー
54 定着ローラ
62 加圧ローラ
71 カム軸
77 カム
82 付勢部材としてのコイルバネ
103 カム位置検知手段としてのHPセンサ
105 カム上限位置検知手段としてのカム上限位置検知センサ
106 駆動源
107 制御手段
35
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、定着部材である回転体同士のニップ部に未定着トナー像を保持した記録媒体が搬送され、挟持・加熱されることによって定着する定着装置であって、一方の回転体である加圧ローラは、他方の回転体である定着ローラに対して複数の位置に設定可能な変位構成を有し、前記加圧ローラの両端部をそれぞれ保持した加圧レバーと、該加圧レバーを回動させて前記加圧ローラを変位させるカムとを備えている定着装置において、前記カムは、一定方向の回転で前記加圧ローラが前記定着ローラに圧接し、逆方向の回転で脱圧する形状を有しているとともに、圧接方向の回転に従ってカム軸中心からカム面高さが常に上がり続ける形状を有し、所定の加圧位置において、前記カム面の当接位置近傍におけるカム面高さの変化率が1度あたり0.05mm以下であり、前記加圧レバーは前記カムのカム面に接触する回転コロを有していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a recording medium holding an unfixed toner image is conveyed to a nip portion between rotating members as fixing members, and is fixed by being sandwiched and heated. In the fixing device, the pressure roller that is one rotating body has a displacement configuration that can be set at a plurality of positions with respect to the fixing roller that is the other rotating body, and both end portions of the pressure roller are respectively In the fixing device including a holding pressure lever and a cam for rotating the pressure lever to displace the pressure roller, the cam is rotated in a certain direction so that the pressure roller is rotated by the fixing roller. The cam surface has a shape that is depressurized by rotation in the reverse direction and the cam surface height constantly increases from the center of the cam shaft according to rotation in the pressure direction. Surface contact position It is a 0.05mm or less per degree change rate of the cam surface height at near, the pressure lever is characterized in that it has a rotary roller in contact with the cam surface of the cam.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の定着装置において、前記加圧レバーを前記定着ローラとの圧接方向に付勢する付勢部材を有し、前記付勢部材の前記加圧レバーと接触していない側の位置を前記カムの回転によって変位させ、前記付勢部材の付勢力を介して前記加圧レバーを回動させることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の定着装置において、前記カムの位置を検知するカム位置検知手段と、該カム位置検知手段からの検知信号に基づいて前記カムを駆動する駆動源を制御し、紙種や紙厚及びモードに応じて前記加圧ローラの位置を変位させる制御手段と有していることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1つに記載の定着装置において、前記カムが前記加圧ローラが前記定着ローラに圧接する方向に回転するときの上限位置を検知するカム上限位置検知手段と、該カム上限位置検知手段からの信号に基づいてエラーを点灯するかもしくは前記カムを脱圧方向に逆回転させて再び前記加圧ローラが所定の圧接位置へ変位するように制御する制御手段とを有していることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the pressing device includes a biasing member that biases the pressure lever in a pressure contact direction with the fixing roller, and the pressure of the biasing member. The position on the side not in contact with the lever is displaced by the rotation of the cam, and the pressure lever is rotated via the urging force of the urging member .
According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the first or second aspect, a cam position detecting unit that detects the position of the cam, and the cam is driven based on a detection signal from the cam position detecting unit. And a control means for controlling the driving source to displace the position of the pressure roller in accordance with the paper type, paper thickness and mode .
According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to third aspects, an upper limit position when the cam rotates in a direction in which the pressure roller is pressed against the fixing roller is detected. Based on the cam upper limit position detecting means and the signal from the cam upper limit position detecting means, an error is lit or the cam is reversely rotated in the pressure-removing direction and the pressure roller is displaced again to a predetermined pressure contact position. It has the control means to control in this way .
請求項5に記載の発明は、画像形成装置において、請求項1〜4のいずれか1つに記載の定着装置を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus , the fixing device according to any one of the first to fourth aspects is provided .
内側レバー78は、カム77のカム面に接触する回転コロとしてのベアリング81を有している。所定位置設定部材としての定着側分離板ユニット60も加圧ローラユニット76に一体に設けられている。
一方、排出ガイド手段86は下フレームユニット73に設けられている。
カム77は、矢印で示す方向の回転に伴って回転中心からのカム面の高さが徐々に増加する形状を有しており、カム77の回転によって定着ベルト58を介した定着ローラ54に対する加圧ローラ62の食い込み量、及びそのニップ幅を無段階に可変する構成となっている。
内側レバー78と外側レバー79との間には、付勢部材としてのコイルバネ82が設定されており、定着ローラ54に対する加圧ローラ62の圧接状態において加圧ローラ62の加圧方向(圧接方向)にコイルバネ82による付勢力が作用するようになっている。コイルバネ82の設定構成については後述する。
The
On the other hand, the discharge guide means 86 is provided in the
The
A
Claims (7)
一方の回転体である加圧ローラは、他方の回転体である定着ローラに対して複数の位置に設定可能な変位構成を有し、前記加圧ローラの両端部をそれぞれ保持した加圧レバーと、該加圧レバーを回動させて前記加圧ローラを変位させるカムとを備えている定着装置において、
前記カムは、一定方向の回転で前記加圧ローラが前記定着ローラに圧接し、逆方向の回転で脱圧する形状を有していることを特徴とする定着装置。 A fixing device in which a recording medium holding an unfixed toner image is conveyed to a nip portion between rotating members as fixing members and is fixed by being sandwiched and heated,
The pressure roller that is one rotating body has a displacement structure that can be set at a plurality of positions with respect to the fixing roller that is the other rotating body, and a pressure lever that holds both ends of the pressure roller, A fixing device including a cam for rotating the pressure lever to displace the pressure roller;
The fixing device according to claim 1, wherein the cam has a shape in which the pressure roller is pressed against the fixing roller by rotation in a certain direction and is depressurized by rotation in the reverse direction.
前記カムは、圧接方向の回転に従ってカム軸中心からカム面高さが常に上がり続ける形状を有していることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
The fixing device according to claim 1, wherein the cam has a shape in which the cam surface height always increases from the center of the cam shaft in accordance with the rotation in the pressing direction.
所定の加圧位置において、前記カム面の当接位置近傍におけるカム面高さの変化率が1度あたり0.05mm以下であることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 2,
A fixing device characterized in that, at a predetermined pressure position, a cam surface height change rate in the vicinity of the cam surface contact position is 0.05 mm or less per degree.
前記加圧レバーを前記定着ローラとの圧接方向に付勢する付勢部材を有し、前記付勢部材の前記加圧レバーと接触していない側の位置を前記カムの回転によって変位させ、前記付勢部材の付勢力を介して前記加圧レバーを回動させることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to any one of claims 1 to 3,
A biasing member that biases the pressure lever in a direction of pressure contact with the fixing roller, and a position of the biasing member that is not in contact with the pressure lever is displaced by rotation of the cam; A fixing device, wherein the pressure lever is rotated via a biasing force of a biasing member.
前記カムの位置を検知するカム位置検知手段と、該カム位置検知手段からの検知信号に基づいて前記カムを駆動する駆動源を制御し、紙種や紙厚及びモードに応じて前記加圧ローラの位置を変位させる制御手段と有していることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to any one of claims 1 to 4,
Cam position detecting means for detecting the position of the cam, and a driving source for driving the cam based on a detection signal from the cam position detecting means, and the pressure roller according to the paper type, paper thickness and mode. And a control means for displacing the position of the fixing device.
前記カムが前記加圧ローラが前記定着ローラに圧接する方向に回転するときの上限位置を検知するカム上限位置検知手段と、該カム上限位置検知手段からの信号に基づいてエラーを点灯するかもしくは前記カムを脱圧方向に逆回転させて再び前記加圧ローラが所定の圧接位置へ変位するように制御する制御手段とを有していることを特徴とする定着装置。 In the fixing device according to any one of claims 1 to 5,
A cam upper limit position detecting means for detecting an upper limit position when the cam rotates in a direction in which the pressure roller is pressed against the fixing roller, and an error is lit based on a signal from the cam upper limit position detecting means, or And a control unit that controls the cam to reversely rotate in the pressure-removing direction so that the pressure roller is again displaced to a predetermined pressure contact position.
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