JP2017198824A - Image heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録材上のトナー像を加熱する画像加熱装置に関する。この画像加熱装置は、電子写真方式などの複写機、プリンタ、ファックス、それらの複合機能機等の画像形成装置において用いられ得る。 The present invention relates to an image heating apparatus that heats a toner image on a recording material. This image heating apparatus can be used in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, a fax machine, or a multi-function machine thereof.
電子写真方式の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写、定着の各工程を介してトナー像を記録材(記録媒体、メディア:以下、用紙または紙と記す)に定着させるプロセスが一般的である。 In an electrophotographic image forming apparatus, a process of fixing a toner image on a recording material (recording medium, medium: hereinafter referred to as paper or paper) through charging, exposure, development, transfer, and fixing steps is generally used. It is.
画像形成装置において、用紙上に形成された未定着のトナー像を加熱する画像加熱装置である定着装置としては様々なものがある。例えば、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりが速いオンデマンド方式として、熱容量の小さい定着ベルト(フィルム)を介して加熱するベルト加熱方式の定着装置、すなわちベルト定着装置が提案されている。 In an image forming apparatus, there are various fixing devices that are image heating devices that heat an unfixed toner image formed on a sheet. For example, as an on-demand method with high heat transfer efficiency and quick start-up of the device, a belt heating method fixing device that heats through a fixing belt (film) with a small heat capacity, that is, a belt fixing device has been proposed.
ベルト定着装置は、固定支持された加熱体としての例えばセラミックヒータ(以下、ヒータと記す)と、該ヒータと摺動する伝熱部材としての例えば耐熱性樹脂ベルト(定着ベルト:以下、ベルトと略記する)を有する。また、該ベルトを介して前記ヒータに圧接してトナー像加熱定着領域としての定着ニップ部(以下、ニップ部と略記する)を形成する加圧部材としての弾性加圧ローラを有する。そして、ニップ部のベルトと加圧ローラとの間で未定着トナー像を担持した用紙を挟持搬送することでベルトを介したヒータからの熱により未定着トナー像を用紙上に加熱溶融定着させるものである。 The belt fixing device includes, for example, a ceramic heater (hereinafter referred to as a heater) as a fixed and supported heating body, and a heat-resistant resin belt (fixing belt: hereinafter abbreviated as a belt) as a heat transfer member that slides on the heater. Have). Further, an elastic pressure roller is provided as a pressure member that forms a fixing nip portion (hereinafter abbreviated as a nip portion) as a toner image heating and fixing region by being pressed against the heater via the belt. A sheet carrying an unfixed toner image is nipped and conveyed between the belt in the nip and the pressure roller, and the unfixed toner image is heated and melted and fixed on the sheet by heat from the heater via the belt. It is.
さらに近年、画像形成装置の省エネルギー化や高速化といったニーズに応じるため、IH(電磁誘導加熱)方式の定着装置が提案されている。IH方式の定着装置は、被加熱体としての加熱回転体(定着回転体)を加熱するための手段として励磁コイルによる磁界によって加熱回転体に設けた薄肉発熱層に渦電流を発生させジュール熱により発熱させる方式である。 In recent years, an IH (electromagnetic induction heating) type fixing device has been proposed in order to meet the needs of energy saving and speedup of an image forming apparatus. The IH type fixing device generates an eddy current in a thin heat generating layer provided in a heating rotating body by means of a magnetic field generated by an exciting coil as means for heating a heating rotating body (fixing rotating body) as a heated body, and generates Joule heat. This is a method of generating heat.
この方法は熱発生源が定着回転体そのものであり、ニップ部に至るまで介在する部材が少ない。そのため、ハロゲンランプを用いた熱ローラ方式に比して、定着装置の起動時に加熱回転体の表面の温度が定着に適当な温度になるまでに要する時間が短くできるという特徴がある。また熱発生源からトナー溶融箇所ヘの熱伝達経路が短く単純であるため熱効率が高いという特徴もある。 In this method, the heat generation source is the fixing rotator itself, and there are few members interposed until reaching the nip portion. Therefore, as compared with a heat roller system using a halogen lamp, the time required for the temperature of the surface of the heating rotator to be an appropriate temperature for fixing can be shortened when the fixing device is started. Further, since the heat transfer path from the heat generation source to the toner melting point is short and simple, the heat efficiency is also high.
IH方式の定着装置は励磁コイルからなる磁束発生手段と、発熱層を含む加熱回転体と、磁性体コアから構成されている。IHによる加熱の速さとオンデマンド方式の低熱容量を組み合わせ、さらに定着装置の立ち上げ時間を早くした定着装置も提案されてきている。一方で近年、封筒やラベル紙と言った多種多様な用紙に対応するニーズも高まっている。 The IH type fixing device includes a magnetic flux generating means including an exciting coil, a heating rotating body including a heat generating layer, and a magnetic core. There has also been proposed a fixing device in which the heating speed by IH is combined with an on-demand low heat capacity, and the startup time of the fixing device is shortened. On the other hand, in recent years, there has been an increasing need for a wide variety of paper such as envelopes and label paper.
これら定着装置においては、加熱回転体と加圧回転体とを付勢手段により押圧し、加熱回転体または加圧回転体に設けられた弾性層を弾性変形させることでニップ部を形成している。付勢手段によって加えられる加圧力が低い場合は、定着された画像に光沢がなくなったり、そもそも定着性が不足してしまう場合がある。 In these fixing devices, the heating rotator and the pressure rotator are pressed by the urging means, and the elastic layer provided on the heating rotator or the pressure rotator is elastically deformed to form the nip portion. . When the pressure applied by the urging means is low, the fixed image may not be glossy or the fixing property may be insufficient in the first place.
しかしながら、加圧力が高い場合においては、封筒通紙時に封筒にしわが発生することがある。これは、加圧力が高いため、用紙に大きなストレスがかかることで、封筒のように、複数の紙が重なったものでは、ずれが生じることが原因である。したがって、このような問題を防止するためには、定着の加圧力を低く設定する必要がある。 However, when the pressure is high, the envelope may be wrinkled when the envelope is fed. This is because the applied pressure is high, and a large stress is applied to the paper, so that a plurality of papers overlap each other like an envelope. Therefore, in order to prevent such a problem, it is necessary to set the fixing pressure to be low.
普通紙等における光沢や定着性と、封筒のシワや、ラベル紙のはがれを両立するために、定着装置の加圧力を可変とする。そして、普通紙通紙時は高い加圧力で加熱回転体と加圧回転体を当接させ、封筒やラベル紙の通紙時においては加圧力を低く設定する構成が考えられる。このように、定着装置の加圧力を変化させることを可能とした構成例としては、特許文献1に挙げるものが存在する。 In order to achieve both the glossiness and fixability of plain paper and the like, as well as the wrinkling of the envelope and the peeling of the label paper, the pressure of the fixing device is made variable. A configuration is conceivable in which the heating rotator and the pressure rotator are brought into contact with each other with a high pressure when passing plain paper, and the pressure is set low when passing an envelope or label paper. As described above, there is a configuration example disclosed in Patent Document 1 as a configuration example that can change the pressing force of the fixing device.
先行技術によれば、封筒通紙時の定着装置の加圧力を低くすることにより、封筒しわを軽減できる。また、多種多様な封筒において、封筒しわを発生させないようにするためには、極力加圧力を低下させることが重要である。 According to the prior art, envelope wrinkles can be reduced by lowering the pressure of the fixing device when the envelope is fed. Further, in order to prevent generation of envelope wrinkles in a wide variety of envelopes, it is important to reduce the applied pressure as much as possible.
しかしながら、加圧力を低くし過ぎてしまうと、加圧回転体からの駆動力が加熱回転体に十分に伝わらず、加熱回転体のスリップが発生してしまう恐れがある。 However, if the applied pressure is too low, the driving force from the pressure rotator is not sufficiently transmitted to the heating rotator, and the heating rotator may slip.
本発明はこの先行技術を更に発展させたものである。その目的とするところは、加熱回転体のスリップを低減させる画像加熱装置を提供することにある。 The present invention is a further development of this prior art. An object of the present invention is to provide an image heating apparatus that reduces the slip of the heating rotator.
上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、記録材上の画像を加熱するためのニップ部を形成する加熱回転体および加圧回転体と、前記加熱回転体と前記加圧回転体のうち少なくとも一方を他方に向けて加圧するための加圧機構と、前記加圧機構による前記ニップ部の加圧力を第1の加圧力と前記第1の加圧力よりも低い第2の加圧力に変更可能な加圧力変更機構と、前記加圧力変更機構を制御する制御部であって、画像加熱処理を施す記録材の種類に基づいて、前記加圧機構による加圧力を前記第1の加圧力又は前記第2の加圧力に設定する制御部と、を有し、前記制御部は、前記加熱回転体および加圧回転体の回転を開始させて所定の温度に立ち上げるための装置の前回転動作の実行時は前記加圧力を前記第1の加圧力に設定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a typical configuration of an image heating apparatus according to the present invention includes a heating rotator and a pressure rotator that form a nip portion for heating an image on a recording material, and the heating rotation. A pressurizing mechanism for pressurizing at least one of the body and the pressurizing rotating body toward the other, and the pressurizing force of the nip portion by the pressurizing mechanism from the first pressurizing force and the first pressurizing force A pressurizing force change mechanism that can be changed to a lower second pressurizing force, and a control unit that controls the pressurizing force change mechanism, and is based on the type of recording material to be subjected to image heating processing, And a controller that sets the pressure to the first applied pressure or the second applied pressure, and the controller starts rotation of the heating rotator and the pressure rotator to a predetermined temperature. When the pre-rotation operation of the device for starting up is performed, the applied pressure is And setting the first pressure.
本発明によれば、加熱回転体のスリップを低減させる画像加熱装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the image heating apparatus which reduces the slip of a heating rotary body can be provided.
以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Although these examples are examples of the best mode of the present invention, the present invention is not limited to these examples.
《実施例1》
[画像形成装置]
図2は画像形成装置の一例の概略断面図である。この画像形成装置1は、自動原稿搬送装置2を搭載している、タンデム方式−中間転写方式のフルカラー電子写真複写機である。
Example 1
[Image forming apparatus]
FIG. 2 is a schematic sectional view of an example of the image forming apparatus. The image forming apparatus 1 is a tandem-intermediate transfer full-color electrophotographic copying machine equipped with an automatic document feeder 2.
UY、UM、UC、UKは、それぞれ、イエロー(Y)色、マゼンタ(M)色、シアン(C)色、ブラック(K)色のトナー像を形成する4つの作像部である。各作像部は、それぞれ、感光ドラム3、帯電器4、レーザスキャナ5、現像器6、一次転写帯電器7、ドラムクリーナ8を有する。なお、図の煩雑を避けるため作像部UY以外の作像部UM、UC、UKにおけるこれらの機器に対する符号の記入は省略した。また、これら作像部の電子写真プロセスや作像動作は公知であるからその説明は割愛する。 UY, UM, UC, and UK are four image forming units that form toner images of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K), respectively. Each image forming unit includes a photosensitive drum 3, a charger 4, a laser scanner 5, a developing device 6, a primary transfer charger 7, and a drum cleaner 8. In order to avoid complication of the drawing, the reference numerals for these devices in the image forming units UM, UC, UK other than the image forming unit UY are omitted. Further, since the electrophotographic process and image forming operation of these image forming units are known, the description thereof will be omitted.
各作像部のドラム3から回動する中間転写ベルト9に対して各色のトナー像が所定に重畳されて一次転写される。これによりベルト9上に4色重畳のトナー像が形成される。一方、カセット10又は11、或いは手差しトレイ12から記録材(シート:以下、用紙あるいは紙と記す)Sが一枚宛給送される。その用紙Sが搬送路13を通ってレジストロール対14により所定の制御タイミングでベルト9と二次転写ロール15との圧接部である二次転写ニップ部に導入される。これにより、用紙Sに対してベルト9上の4色重畳のトナー像が一括して二次転写される。 The toner images of the respective colors are primarily transferred onto the intermediate transfer belt 9 that is rotated from the drum 3 of each image forming unit in a predetermined manner. As a result, a four-color superimposed toner image is formed on the belt 9. On the other hand, a recording material (sheet: hereinafter referred to as paper or paper) S is fed from the cassette 10 or 11 or the manual feed tray 12 to one sheet. The sheet S passes through the conveyance path 13 and is introduced into the secondary transfer nip portion which is a pressure contact portion between the belt 9 and the secondary transfer roll 15 at a predetermined control timing by the resist roll pair 14. As a result, the four color superimposed toner images on the belt 9 are secondarily transferred onto the sheet S at once.
本実施例の画像形成装置1において上記の機構部が用紙(記録材)Sに未定着のトナー像を形成する画像形成部である。その用紙Sが画像加熱装置である定着装置(定着器)Fに導入されて加熱・加圧されることで未定着のトナー像が溶融軟化して固着像として定着される。定着装置Fを出た用紙Sは片面画像形成モードの場合は進路制御により搬送路16の側に導入されて排出トレイ17上に排出される。 In the image forming apparatus 1 according to the present exemplary embodiment, the mechanism unit is an image forming unit that forms an unfixed toner image on the sheet (recording material) S. The sheet S is introduced into a fixing device (fixing device) F, which is an image heating device, and heated and pressurized, whereby an unfixed toner image is melted and softened and fixed as a fixed image. In the single-sided image forming mode, the sheet S exiting the fixing device F is introduced to the conveyance path 16 side by the path control and is discharged onto the discharge tray 17.
両面画像形成モードの場合は、定着装置Fを出た片面画像形成済の用紙Sが進路制御により反転搬送路18の側に導入された後にスイッチバック搬送されて両面搬送路19に導入される。そして、表裏反転された状態で再び搬送路13を通って二次転写ニップ部に導入されて裏面に対するトナー像の形成がなされる。以後は片面画像形成の場合と同様に定着装置Fに導入され、排出トレイ17上に両面画像形成物として排出される。なお、本実施例1の画像形成装置1においては大小各幅サイズの用紙Sの搬送は用紙幅中心の所謂中央基準でなされる。所謂片側基準で用紙搬送を行う装置構成であってもよい。 In the double-sided image forming mode, the sheet S on which the single-sided image has been formed exiting the fixing device F is introduced to the reverse conveyance path 18 side by route control, then switched back and introduced into the double-side conveyance path 19. Then, in a state where the front and back sides are reversed, the toner image is again formed through the conveyance path 13 and introduced into the secondary transfer nip portion to form a toner image on the back surface. Thereafter, it is introduced into the fixing device F as in the case of single-sided image formation, and is discharged as a double-sided image formed product onto the discharge tray 17. In the image forming apparatus 1 according to the first exemplary embodiment, the conveyance of the large and small width sheets S is performed based on a so-called central reference at the center of the sheet width. An apparatus configuration that performs sheet conveyance on a so-called one-side basis may also be used.
102は画像形成装置1の操作部である。操作部102は制御部(プリンタ制御部)100(図10)と電気的情報の授受を行うユーザインタフェース(UI:User Interface、入力手段、表示手段)である。この操作部102により制御部100に対してユーザ(操作者、使用者)からの画像形成モード設定及び指示の入力を行う。また、制御部100から操作部102に対してユーザへの装置の状態報知等がなされる。制御部100は画像形成装置1の全ての機構部を統括的に制御する。 Reference numeral 102 denotes an operation unit of the image forming apparatus 1. The operation unit 102 is a user interface (UI: User Interface, input unit, display unit) that exchanges electrical information with the control unit (printer control unit) 100 (FIG. 10). The operation unit 102 inputs an image forming mode setting and an instruction from the user (operator, user) to the control unit 100. In addition, the control unit 100 notifies the user of the state of the device to the operation unit 102. The control unit 100 comprehensively controls all the mechanism units of the image forming apparatus 1.
操作部102は、図10のように、メインスイッチM−SW、入力部(操作パネル)104、表示部(ディスプレイ:UI画面)105を有する。入力部104には、値数入力を行うためのテンキー群、プリント開始ボタン、ストップキー、節電ボタン等の各種の操作キーが配設されている。表示部105はタッチパネル方式の液晶画面であり、使用する用紙の選択が可能な用紙表示などの各種の情報表示がなされると共に、各種の操作ボタンの表示もなされる。表示された操作ボタンによっても画像形成装置が行う動作の各種設定情報、記録材情報等が制御部100に入力される。 As illustrated in FIG. 10, the operation unit 102 includes a main switch M-SW, an input unit (operation panel) 104, and a display unit (display: UI screen) 105. The input unit 104 is provided with various operation keys such as a ten key group for inputting the number of values, a print start button, a stop key, and a power saving button. The display unit 105 is a touch panel type liquid crystal screen, and displays various information such as a sheet display that allows selection of a sheet to be used, and various operation buttons. Various setting information of operation performed by the image forming apparatus, recording material information, and the like are also input to the control unit 100 by the displayed operation buttons.
PC等の外部ホスト装置200からも画像形成装置が行う動作の各種設定情報、記録材情報等が制御部100に入力される。 Various setting information of operation performed by the image forming apparatus, recording material information, and the like are also input to the control unit 100 from an external host device 200 such as a PC.
[定着装置]
以下で説明する定着装置Fに関して、正面側とは用紙Sの入口側、背面側とは用紙Sの出口側である。左右とは装置Fを正面側からみて左又は右である。本実施例においては右側を一端側(駆動側)、左側を他端側(非駆動側)とする。上下は重力方向において上又は下である。上流側と下流側は用紙Sの搬送方向(記録材搬送方向)において上流側と下流側である。
[Fixing device]
Regarding the fixing device F described below, the front side is the entrance side of the sheet S and the back side is the exit side of the sheet S. Left and right are left or right when the device F is viewed from the front side. In the present embodiment, the right side is one end side (drive side) and the left side is the other end side (non-drive side). Up and down are up or down in the direction of gravity. The upstream side and the downstream side are the upstream side and the downstream side in the conveyance direction (recording material conveyance direction) of the sheet S.
図3は定着装置Fの正面図、図4は同装置Fの要部の拡大横断面図、図5と図6はそれぞれ同装置Fの一端側と他端側の側面図である。図7はコイルユニットを省き且つ一部を切り欠いた同装置Fの要部の斜視図、図8はコイルユニットを省いた同装置Fの要部の平面図であり、用紙Sが導入されている状態時を示している。図9の(a)は定着ベルトの層構造模式図、(b)は蓋板を省いて内部を見たコイルユニットの斜視図、(c)はベルトユニットにおけるベルト内部アセンブリの斜視図である。図10は制御系統のブロック図であり、主として、定着装置Fの関係部分を示している。 3 is a front view of the fixing device F, FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the device F, and FIGS. 5 and 6 are side views of one end side and the other end side of the device F, respectively. FIG. 7 is a perspective view of the main part of the apparatus F with the coil unit omitted and a part cut away, and FIG. 8 is a plan view of the main part of the apparatus F without the coil unit. It shows the state when FIG. 9A is a schematic diagram of the layer structure of the fixing belt, FIG. 9B is a perspective view of the coil unit viewed from the inside without the cover plate, and FIG. 9C is a perspective view of the belt internal assembly in the belt unit. FIG. 10 is a block diagram of the control system, and mainly shows the relevant part of the fixing device F.
本実施例の定着装置Fは、IH(誘導加熱)方式−ベルト方式の画像加熱装置であり、大別して、下記のような部材や機構を有している。 The fixing device F of this embodiment is an IH (induction heating) type-belt type image heating device, and roughly includes the following members and mechanisms.
a:用紙Sのトナー像担持面と接触する第1の回転体(加熱回転体:定着部材)としての可撓性を有するエンドレスベルト(以下、定着ベルトあるいはベルトと記す)21を含むベルトユニット20
b:ベルト21に対向する第2の回転体(加圧回転体:加圧部材)としての弾性を有する加圧ローラ30
c:ベルト21を加熱する加熱器としてのコイルユニット(誘導加熱装置、磁束発生手段)40
d:ベルト21と加圧ローラ30とを圧接させて用紙上(記録材上)の画像を加熱(画像加熱処理:定着)するニップ部Nを形成する加圧機構500R・500L
e:加圧機構500R・500Lによるニップ部Nの加圧力を変更可能な加圧力変更機構
f:底板61とこの底板61に固定して対向させて配設された一端側と他端側の側板62R・62Lを有し、上記のような部材や機構を収容している装置枠体(シャーシ、ハウジング)60
(2−1)ベルトユニット20
ベルトユニット20は、金属層を有する無端状のベルト21を有する。また、ベルト内部アセンブリとしての、定着パッド22、定着パッド22を保持するパッド部材23、パッド部材23を保持するステー24、ステー24を覆う内部コア(内側磁性体コア)25等の組み立て体を有する。図9の(c)はこのベルト内部アセンブリの斜視図である。
a: Belt unit 20 including a flexible endless belt (hereinafter, referred to as a fixing belt or a belt) 21 as a first rotating body (heating rotating body: fixing member) that comes into contact with the toner image carrying surface of paper S
b: Pressure roller 30 having elasticity as a second rotating body (pressure rotating body: pressing member) facing the belt 21
c: Coil unit (induction heating device, magnetic flux generation means) 40 as a heater for heating the belt 21
d: Pressure mechanisms 500R and 500L that form a nip portion N that presses the belt 21 and the pressure roller 30 to heat an image on a sheet (on a recording material) (image heating processing: fixing).
e: Pressure changing mechanism capable of changing the pressure applied to the nip portion N by the pressurizing mechanisms 500R and 500L. f: A side plate on one end side and the other end side disposed on the bottom plate 61 and fixedly opposed to the bottom plate 61. An apparatus frame (chassis, housing) 60 having 62R and 62L and accommodating the above-described members and mechanisms.
(2-1) Belt unit 20
The belt unit 20 includes an endless belt 21 having a metal layer. The belt assembly includes a fixing pad 22, a pad member 23 that holds the fixing pad 22, a stay 24 that holds the pad member 23, and an inner core (inner magnetic core) 25 that covers the stay 24. . FIG. 9C is a perspective view of the belt inner assembly.
定着パッド22、パッド部材23、ステー24は何れもベルト21の長手方向(幅方向)に長い部材である。ステー24は一端部と他端部がそれぞれベルト21の両端部から外方に突出しており、その突出部に対してそれぞれ一端側と他端側のフランジ部材26R・26Lが嵌着されている。ベルト21はこの両フランジ部材26R・26Lの対向面間においてベルト内部アセンブリ22〜25の外側にルーズに外嵌されている。 The fixing pad 22, the pad member 23, and the stay 24 are all members that are long in the longitudinal direction (width direction) of the belt 21. One end portion and the other end portion of the stay 24 protrude outward from both end portions of the belt 21, and flange members 26R and 26L on one end side and the other end side are fitted to the protruding portions, respectively. The belt 21 is loosely fitted on the outside of the belt inner assemblies 22 to 25 between the opposing surfaces of the flange members 26R and 26L.
ステー24の長手中央部には弾性支持部材27を介してサーミスタ等の温度センサ(温度検出素子)TH1が配設されており、このセンサTH1がベルト21の幅方向中央部の内面に弾性的に当接している。これにより、回転されるベルト21のセンサ当接面が波打つなどの位置変動が生じたとしてもセンサTH1がこれに追従してベルト21の内面との良好な接触状態が維持される。 A temperature sensor (temperature detection element) TH1 such as a thermistor is disposed in the longitudinally central portion of the stay 24 via an elastic support member 27. This sensor TH1 is elastically applied to the inner surface of the belt 21 in the widthwise central portion. It is in contact. As a result, even if a position variation such as the sensor contact surface of the rotating belt 21 undulates, the sensor TH1 follows this to maintain a good contact state with the inner surface of the belt 21.
図9の(a)はベルト21の層構成模型図である。ベルト21は内径が20〜40mm程度の金属の基層21aを有している。基層21aの金属には鉄合金やニッケル合金、銅、銀などを適宜選択可能である。 FIG. 9A is a layer configuration model diagram of the belt 21. The belt 21 has a metal base layer 21a having an inner diameter of about 20 to 40 mm. As the metal of the base layer 21a, an iron alloy, a nickel alloy, copper, silver, or the like can be appropriately selected.
基層21aの外周には弾性層21bとして耐熱性ゴム層が設けられている。ゴム層の厚さは100〜800μmの範囲内で設定するのが好ましい。本実施例では、ベルト21の熱容量を小さくしてウォーミングアップタイムを短縮し、かつカラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮して、ゴム層の厚みは200μmとされている。更に弾性層21bの外周には、表面離型層21cとしてフッ素樹脂層(例えばPFAやPTFE)が設けられている。 A heat resistant rubber layer is provided as an elastic layer 21b on the outer periphery of the base layer 21a. The thickness of the rubber layer is preferably set within a range of 100 to 800 μm. In the present embodiment, the thickness of the rubber layer is set to 200 μm in consideration of reducing the heat capacity of the belt 21 to shorten the warm-up time and obtaining a suitable fixed image when fixing a color image. Further, a fluororesin layer (for example, PFA or PTFE) is provided on the outer periphery of the elastic layer 21b as the surface release layer 21c.
基層1aの内面側には、ベルト21の内面と温度センサTHとの摺動摩擦を低下させるために、摺動性の高い滑性層21dを10〜50μm設けても良い。本実施例では30μmのポリイミド層を設け、さらにその表面に潤滑剤としての耐熱性グリースを塗布し、ベルト21の内面の潤滑性を維持している。 On the inner surface side of the base layer 1a, in order to reduce the sliding friction between the inner surface of the belt 21 and the temperature sensor TH, a slidable layer 21d having a high slidability may be provided at 10 to 50 μm. In this embodiment, a 30 μm polyimide layer is provided, and heat resistant grease as a lubricant is applied to the surface of the polyimide layer to maintain the lubricity of the inner surface of the belt 21.
定着パッド22を保持したパッド部材23がベルト21と加圧ローラ30との間に押圧力を作用させてニップ部Nを形成する。定着パッド22はステンレスなどの金属やセラミックス等の硬度の高い材質からなり、厚さ1mm程度で長手方向に伸びた形状である。パッド部材23の材質はPPSやLCP等の耐熱性の樹脂からなる。 The pad member 23 holding the fixing pad 22 applies a pressing force between the belt 21 and the pressure roller 30 to form the nip portion N. The fixing pad 22 is made of a material having high hardness such as a metal such as stainless steel or ceramics, and has a shape extending in the longitudinal direction with a thickness of about 1 mm. The material of the pad member 23 is made of a heat resistant resin such as PPS or LCP.
パッド部材23を保持するステー24はニップ部Nに圧力を加えるために剛性が必要であるため金属製の剛性部材である。ステー24の材質としては、加熱器としてのコイルユニット40によってベルト21のみが発熱することが望ましく、誘導加熱の影響を受けにくいステンレス等の非磁性の材質が望ましい。 The stay 24 that holds the pad member 23 is a metal-made rigid member because it needs rigidity to apply pressure to the nip portion N. As a material of the stay 24, it is desirable that only the belt 21 generates heat by the coil unit 40 as a heater, and a non-magnetic material such as stainless steel which is not easily affected by induction heating is desirable.
ステー24のコイルユニット40側には、誘導加熱をより効果的に行うために内部コア25が設けられている。内部コア25は、図9の(c)に示すように、長手方向に複数に分割して、コイルユニット40の後述する励磁コイル41との距離を漸次変化させるように配置されている。内部コア25は励磁コイル41に高周波電流を印加することにより発生した磁束がより効率的にベルト21の加熱に用いられるように、磁束を遮蔽するフェライト等の高透磁率の材質からできている。 An inner core 25 is provided on the stay 24 on the coil unit 40 side in order to perform induction heating more effectively. As shown in FIG. 9C, the inner core 25 is divided into a plurality of parts in the longitudinal direction, and is arranged so as to gradually change the distance between the coil unit 40 and an exciting coil 41 described later. The inner core 25 is made of a material having high permeability such as ferrite that shields the magnetic flux so that the magnetic flux generated by applying a high-frequency current to the exciting coil 41 can be used more efficiently for heating the belt 21.
ベルトユニット20は一端側と他端側のフランジ部材26R・26Lをそれぞれ装置枠体60の一端側と他端側の側板62R・62Lにそれぞれ形成されている縦方向のガイドスリット部62aに係合させて配設されている。したがって、ベルトユニット20は全体に側板62R・62L間においてスリット部62aに沿って上下方向に移動可能な自由度を有する。 The belt unit 20 engages flange members 26R and 26L on one end side and the other end side with vertical guide slit portions 62a formed on the side plates 62R and 62L on one end side and the other end side of the device frame 60, respectively. Are arranged. Therefore, the belt unit 20 as a whole has a degree of freedom to move vertically between the side plates 62R and 62L along the slit portion 62a.
(2−2)加圧ローラ
加圧ローラ30は金属製の芯金30aに弾性層30bとしてゴム層、また表面には離型層30cが設けられている、外形30mmの弾性ローラである。加圧ローラ30はベルトユニット20の下側において、軸線方向をベルトユニット20の長手方向にほぼ平行にして、側板62R・62Lに間に軸受63を介して回転可能に配設されている。
(2-2) Pressure roller The pressure roller 30 is an elastic roller having an outer diameter of 30 mm, in which a metal cored bar 30a is provided with a rubber layer as an elastic layer 30b and a release layer 30c is provided on the surface. The pressure roller 30 is disposed on the lower side of the belt unit 20 so that its axial direction is substantially parallel to the longitudinal direction of the belt unit 20 and is rotatable between the side plates 62R and 62L via a bearing 63.
芯金30aの一端側の端部には第1の駆動ギアG1が同心一体に配設されている。このギアG1に対して制御部100で制御される第1のモータ(駆動源)M1の駆動力が伝達手段(不図示)を介して伝達されて、加圧ローラ30が駆動回転体として図4において矢印R30の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。 A first drive gear G1 is disposed concentrically and integrally at an end portion on one end side of the core metal 30a. The driving force of the first motor (driving source) M1 controlled by the control unit 100 is transmitted to the gear G1 via a transmitting means (not shown), and the pressure roller 30 is used as a driving rotating body in FIG. At a predetermined speed in the counterclockwise direction of the arrow R30.
(2−3)コイルユニット40
コイルユニット40はベルト21を誘導加熱する加熱器であり、ベルトユニット20の上側に配設されている。コイルユニット40はベルト21の長手方向に沿って長いハウジング43の内部に励磁コイル(磁束を生ずるコイル)41、外部コア(外側磁性体コア)42等を組み付けたものである。
(2-3) Coil unit 40
The coil unit 40 is a heater for induction heating of the belt 21 and is disposed on the upper side of the belt unit 20. The coil unit 40 is configured by assembling an exciting coil (coil that generates magnetic flux) 41, an outer core (outer magnetic core) 42, and the like inside a long housing 43 along the longitudinal direction of the belt 21.
ハウジング43は横長箱型で耐熱樹脂製の成型品(電気絶縁性樹脂の肉厚2mm程度のモールド部材)である。ハウジング43の底板43a側がベルト21に対する対向面である。底板43aは横断面においてベルト21の外周面の略半周範囲に沿うようにハウジング43の内側に湾曲している。 The housing 43 is a horizontally long box-shaped molded product made of heat-resistant resin (a molded member having an electric insulating resin thickness of about 2 mm). The bottom plate 43 a side of the housing 43 is a surface facing the belt 21. The bottom plate 43a is curved inward of the housing 43 so as to follow a substantially half-circumferential range of the outer peripheral surface of the belt 21 in the cross section.
コイルユニット40はハウジング43の両端部がベルトユニット20の一端側と他端側フランジ部材26R・26Lに受け止められている。これにより、ハウジング43の底板43aがベルト21の上面に対して所定のギャップ(隙間)αを存して対面している。コイルユニット40はハウジング43の一端側と他端側の側板がそれぞれの側のフランジ部材26R・26Lにワイヤーバネ(不図示)で括りつけられている。つまり、コイルユニット40はベルトユニット20と一体化されている。 In the coil unit 40, both end portions of the housing 43 are received by one end side and the other end side flange members 26 </ b> R and 26 </ b> L of the belt unit 20. As a result, the bottom plate 43a of the housing 43 faces the upper surface of the belt 21 with a predetermined gap (gap) α. In the coil unit 40, side plates on one end side and the other end side of the housing 43 are tied to flange members 26R and 26L on the respective sides by wire springs (not shown). That is, the coil unit 40 is integrated with the belt unit 20.
従って、ベルトユニット20のフランジ部材26R・26Lが後述するように加圧機構50L・50Rで加圧されて沈みこむとコイルユニット40もギャップαを維持したままベルトユニット20と一緒に沈みこむ。また、フランジ部材26R・26Lが減圧または圧力解除されて浮くとコイルユニット40もギャップαを維持したままベルトユニット20と一緒に浮く。 Accordingly, when the flange members 26R and 26L of the belt unit 20 are pressed by the pressurizing mechanisms 50L and 50R and sink as described later, the coil unit 40 also sinks together with the belt unit 20 while maintaining the gap α. Further, when the flange members 26R and 26L are floated by being depressurized or released, the coil unit 40 is also floated together with the belt unit 20 while maintaining the gap α.
コイル41は、電線として例えばリッツ線を用い、これを横長・船底状にしてベルト21の周面と側面の一部に対向するように巻回してなる。そして、ハウジング内側に湾曲している底板43aの内面に当てがわれてハウジング内部に収められている。コイル41には、制御部100で制御される電源装置(励磁回路)101から20〜60kHzの高周波電流が印加される。この電流印加によりコイル41によって発生した磁界によりベルト21の金属層(導電層)が誘導発熱する。 The coil 41 is formed by using, for example, a litz wire as an electric wire, which is horizontally long and shaped like a ship bottom, and is opposed to the peripheral surface and part of the side surface of the belt 21. And it is applied to the inner surface of the bottom plate 43a that is curved to the inside of the housing and is housed inside the housing. A high frequency current of 20 to 60 kHz is applied to the coil 41 from a power supply device (excitation circuit) 101 controlled by the control unit 100. The metal layer (conductive layer) of the belt 21 is inductively heated by the magnetic field generated by the coil 41 due to this current application.
外部コア42は、コイル41によって発生した磁界がベルト21の金属層(導電層)以外に実質漏れないようにコイル41を覆わせた外側の磁性体コアである。そして、外部コア42は、図9の(b)のように、長手方向に沿って複数に分割されて並んで配置されている。 The outer core 42 is an outer magnetic core that covers the coil 41 so that the magnetic field generated by the coil 41 does not substantially leak except for the metal layer (conductive layer) of the belt 21. And the outer core 42 is divided | segmented into 2 or more along the longitudinal direction, and is arrange | positioned along with the longitudinal direction like FIG.9 (b).
(2−4)定着動作
画像形成装置1のスタンバイ状態(待機状態)においては、定着装置Fは、後述する加圧機構500R・500Lによるニップ部Nの加圧力が加圧力変更機構により実質解除されている加圧解除モード(加圧解除状態)に保持されている。駆動モータM1がOFFにされていて加圧ローラ30の回転は停止している。コイルユニット40のコイル41に対する給電はOFFにされている。
(2-4) Fixing Operation In the standby state (standby state) of the image forming apparatus 1, in the fixing device F, the pressure applied to the nip portion N by the pressure mechanisms 500R and 500L described later is substantially released by the pressure change mechanism. The pressure release mode (pressure release state) is maintained. The drive motor M1 is turned off, and the rotation of the pressure roller 30 is stopped. Power supply to the coil 41 of the coil unit 40 is turned off.
制御部100は、プリントジョブ開始信号(画像形成ジョブ開始信号)の入力に基づいて、定着装置Fについて、加圧ローラ30とベルト21の回転を開始させて所定の温度に立ち上げるための装置の前回転動作(画像形成動作に先立つ準備動作)を実行する。 Based on the input of the print job start signal (image forming job start signal), the control unit 100 starts the rotation of the pressure roller 30 and the belt 21 and raises the fixing device F to a predetermined temperature. A pre-rotation operation (preparation operation prior to the image forming operation) is executed.
即ち、制御部100は、所定の制御タイミングにて加圧力変更機構を制御して加圧機構500R・500Lを所定の加圧モード(加圧状態)にする。これにより、ベルトユニット20のステー24がフランジ部材26R・26Lを介して所定に加圧されて、ベルト内アセンブリがベルト21を介して加圧ロール30に対して弾性層30bの弾性に抗して加圧される。その結果、定着パッド22がベルト21を介して加圧ローラ30に圧接してベルト21と加圧ロール30との間に用紙搬送方向aにおいて所定幅のニップ部Nが形成される。 That is, the control unit 100 controls the pressurizing force changing mechanism at a predetermined control timing to place the pressurizing mechanisms 500R and 500L in a predetermined pressurizing mode (pressurized state). Thereby, the stay 24 of the belt unit 20 is pressurized to a predetermined pressure via the flange members 26R and 26L, and the in-belt assembly resists the elasticity of the elastic layer 30b against the pressure roll 30 via the belt 21. Pressurized. As a result, the fixing pad 22 is pressed against the pressure roller 30 via the belt 21, and a nip portion N having a predetermined width is formed between the belt 21 and the pressure roll 30 in the sheet conveyance direction a.
また、制御部100は駆動モータM1をONする。これにより、加圧ローラ30が図4において矢印R30の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。この加圧ローラ30の回転により、ニップ部Nにおける加圧ローラ30の表面とベルト21の表面との摩擦力でベルト21に回転力が作用する。ベルト21はその内面が定着パッド22に密着して摺動しながらベルト内部アセンブリ22〜25の外周りを図4において矢印R21の時計方向に加圧ローラ30の回転速度と同じ速度で従動回転する。ベルト21の回転に伴うスラスト方向への移動はフランジ部材26R・26Lのフランジ部により規制される。 Further, the control unit 100 turns on the drive motor M1. As a result, the pressure roller 30 is rotationally driven at a predetermined speed in the counterclockwise direction of the arrow R30 in FIG. Due to the rotation of the pressure roller 30, a rotational force acts on the belt 21 by a frictional force between the surface of the pressure roller 30 and the surface of the belt 21 in the nip portion N. While the inner surface of the belt 21 is in close contact with the fixing pad 22 and slides, the outer periphery of the belt inner assemblies 22 to 25 is driven to rotate in the clockwise direction indicated by an arrow R21 in FIG. . Movement in the thrust direction accompanying the rotation of the belt 21 is regulated by the flange portions of the flange members 26R and 26L.
また、制御部100は電源装置(励磁回路)101からコイル41に対して20kHz〜60kHzの高周波電流(交番電流)を印加する。コイル41は高周波電流の供給により交番磁束(磁場)を発生する。その交番磁束がコア42により回転しているベルト21の上面側においてベルト21の金属層21aに導かれる。そうすると、金属層21aに渦電流が発生して、その渦電流によるジュール熱により金属層21aが自己発熱(電磁誘導発熱)してベルト21が昇温していく。 The control unit 100 applies a high-frequency current (alternating current) of 20 kHz to 60 kHz to the coil 41 from the power supply device (excitation circuit) 101. The coil 41 generates an alternating magnetic flux (magnetic field) by supplying a high frequency current. The alternating magnetic flux is guided to the metal layer 21 a of the belt 21 on the upper surface side of the belt 21 rotating by the core 42. Then, an eddy current is generated in the metal layer 21a, the metal layer 21a is self-heated (electromagnetic induction heat) by Joule heat due to the eddy current, and the belt 21 is heated.
即ち、回転するベルト21はコイルユニット40から発生される磁界が存在する領域を通過したときに金属層21aが電磁誘導発熱して全周的に加熱されて昇温する。このベルト21の温度が温度センサTH1により検知される。温度センサTH1はベルト21の通紙域になる部分の温度を検知し、その検知温度情報が制御部100にフィードバックされる。制御部(温度制御機能部)100はこのセンサTH1から入力する検知温度(検知される温度に関する情報)が所定の目標温度(定着温度:所定の温度に対応する情報)に維持されるように電源装置101からコイル41に対する供給電力を制御している。 That is, when the rotating belt 21 passes through the region where the magnetic field generated from the coil unit 40 is present, the metal layer 21a generates heat by electromagnetic induction and is heated all around. The temperature of the belt 21 is detected by the temperature sensor TH1. The temperature sensor TH <b> 1 detects the temperature of the portion of the belt 21 that is the paper passing area, and the detected temperature information is fed back to the control unit 100. The control unit (temperature control function unit) 100 is a power source so that the detected temperature (information about the detected temperature) input from the sensor TH1 is maintained at a predetermined target temperature (fixing temperature: information corresponding to the predetermined temperature). The power supplied from the apparatus 101 to the coil 41 is controlled.
本実施例では、ベルト21の目標温度である180℃で一定になるように、温度センサTHの検出値に基づいて高周波電流の周波数を変化させてコイル41に入力する電力を制御して温度調節を行っている。 In the present embodiment, the temperature is adjusted by changing the frequency of the high-frequency current based on the detection value of the temperature sensor TH so as to be constant at the target temperature of the belt 21 of 180 ° C., thereby controlling the power input to the coil 41. It is carried out.
上記の前回転動作で、加圧ローラ30が駆動され、ベルト21が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態になる。この状態において、画像形成部側から定着装置Fのニップ部Nに未定着のトナー像tを担持した用紙Sがトナー像担持面側をベルト21側に向けてガイド部材64で案内されて導入される。用紙Sはニップ部Nにおいてベルト21の外周面に密着し、ベルト21と一緒にニップ部Nを挟持搬送されていく。 In the pre-rotation operation, the pressure roller 30 is driven, and the belt 21 rises to a predetermined fixing temperature and is in a temperature-controlled state. In this state, the sheet S carrying the unfixed toner image t in the nip N of the fixing device F is introduced from the image forming unit side while being guided by the guide member 64 with the toner image carrying surface side facing the belt 21 side. The The sheet S is in close contact with the outer peripheral surface of the belt 21 at the nip portion N, and is nipped and conveyed along with the belt 21 along the nip portion N.
これにより、主にベルト21の熱が付与され、またニップ部Nの圧力を受けて未定着トナー像tが用紙Sの表面に熱圧定着される。ニップ部Nを通った用紙Sはベルト21の外周面からベルト21の表面がニップ部Nの出口部分の変形によって自己分離(曲率分離)して、更には分離ガイド65で分離補助を受けて、ガイド部材66により定着装置Fから排出搬送されていく。 As a result, the heat of the belt 21 is mainly applied, and the unfixed toner image t is heat-pressure-fixed on the surface of the paper S under the pressure of the nip portion N. The sheet S that has passed through the nip portion N is self-separated (curvature separation) from the outer peripheral surface of the belt 21 due to deformation of the exit portion of the nip portion N, and further receives separation assistance by the separation guide 65, The paper is discharged and conveyed from the fixing device F by the guide member 66.
分離ガイド65は、ニップ部Nの出口部分から出た用紙Sがベルト21に巻き付かないように、かつベルト21に接触してベルト21に傷をつけないように、ベルト21とある間隔(隙間)を持って配置されている。分離ガイド65はフランジ部材26R・26Lの一部に係合しバネ等の付勢手段により固定されている。 The separation guide 65 has a certain gap (gap between the belt 21 and the belt 21 so that the paper S coming out from the exit portion of the nip portion N does not wind around the belt 21 and does not touch the belt 21 and damage the belt 21. ) Is arranged. The separation guide 65 is engaged with a part of the flange members 26R and 26L and is fixed by a biasing means such as a spring.
プリントジョブ(印刷ジョブ)が終了すると、制御部100は画像形成装置を所定の後回転動作後に停止させてスタンバイ状態に移行させる。定着装置Fについては、加圧機構500R・500Lが加圧解除モードに戻される。駆動モータM1がOFFにされる。コイルユニット40のコイル41に対する給電もOFFにされる。 When the print job (print job) ends, the control unit 100 stops the image forming apparatus after a predetermined post-rotation operation and shifts to the standby state. For the fixing device F, the pressure mechanisms 500R and 500L are returned to the pressure release mode. The drive motor M1 is turned off. The power supply to the coil 41 of the coil unit 40 is also turned off.
(2−5)加圧機構
加圧機構500R・500Lは、本実施例1では、ベルトユニット20のフランジ部材(押圧部材)26R・26Lを加圧(押圧)してベルト21と加圧ローラ30との間に用紙搬送方向aにおいて所定幅のニップ部Nを形成する機構である。本実施例においては、装置枠体60の一端側と他端側の側板62R・62Lの外側の上部にそれぞれ左右対称に同一構成で同期して動作する加圧機構500R・500Lを具備させている。
(2-5) Pressurization Mechanism In the first embodiment, the pressurization mechanisms 500R and 500L press (press) the flange members (pressing members) 26R and 26L of the belt unit 20 to press the belt 21 and the pressure roller 30. Is a mechanism for forming a nip portion N having a predetermined width in the sheet conveyance direction a. In the present embodiment, pressurizing mechanisms 500R and 500L that operate synchronously with the same configuration in the left-right symmetry are provided on the outer sides of the side plates 62R and 62L on one end side and the other end side of the apparatus frame 60, respectively. .
加圧機構500R・500Lは、本実施例ではカム(圧解除カム)501を用いた構成になっており、カム501、加圧板回動軸502、カム回動軸504、加圧板505、加圧調整ネジ506、加圧支持板507、加圧バネ508から構成されている。加圧カム回動軸504は一端側と他端側の側板62R・62L間に回転可能に軸受けされて配設されている。この軸504の一端部と他端部にそれぞれ同形状のカム501が同位相で固定して取り付けられている。また、この軸504の一端部に同心一体に第2の駆動ギアG2が取り付けられている。 The pressurizing mechanisms 500R and 500L are configured using a cam (pressure releasing cam) 501 in this embodiment, and include a cam 501, a pressurizing plate rotating shaft 502, a cam rotating shaft 504, a pressurizing plate 505, and pressurizing. The adjustment screw 506, a pressure support plate 507, and a pressure spring 508 are included. The pressure cam rotation shaft 504 is rotatably supported between the side plates 62R and 62L on one end side and the other end side. A cam 501 having the same shape is fixedly attached to one end and the other end of the shaft 504 in the same phase. A second drive gear G2 is attached concentrically to one end of the shaft 504.
加圧板505と加圧支持板507は、加圧板回動軸502により軸支されており、加圧板505は加圧支持板507に対して回転自在に動くことが出来る。また、加圧支持板507は一端側と他端側の側板62R・62Lに対して加圧板回動軸502が貫通することで支持されており、加圧支持板507の先端部507aはそれぞれの側の側板62R・62Lに対してビス等の手段507bで固定されている。 The pressure plate 505 and the pressure support plate 507 are supported by a pressure plate rotation shaft 502, and the pressure plate 505 can move freely with respect to the pressure support plate 507. Further, the pressure support plate 507 is supported by the pressure plate rotation shaft 502 penetrating the side plates 62R and 62L on the one end side and the other end side. It is fixed to the side plates 62R and 62L on the side by means 507b such as screws.
加圧支持板507には加圧調整ネジ506が締結されており、このネジ506を締めることによってネジ506の座面が加圧バネ508のバネ長を縮め、加圧板505に負荷されるバネ荷重を大きくすることができる。加圧板505は上述のとおり加圧支持板507に対して回転自在に支持されているので、加圧バネ508による圧縮力によって加圧板回動軸502まわりにモーメントが発生する。 A pressure adjustment screw 506 is fastened to the pressure support plate 507, and the spring load of the pressure spring 508 is shortened by the seating surface of the screw 506 by tightening the screw 506, and the spring load applied to the pressure plate 505. Can be increased. Since the pressure plate 505 is rotatably supported with respect to the pressure support plate 507 as described above, a moment is generated around the pressure plate rotation shaft 502 by the compression force of the pressure spring 508.
一端側と他端側の加圧機構500R・500Lの加圧板505は、それぞれ、ベルトユニット20の一端側と他端側のフランジ部材26R・26Lの受圧部26aの上面に当接するように配置されている。そのため、加圧板505の自由状態時には、一端側と他端側のフランジ部材26R・26Lがそれぞれ対応する加圧板505に生じるモーメントによって加圧ローラ30方向へ所定の加圧力(定着圧)で押される。 The pressure plates 505 of the pressure mechanisms 500R and 500L on the one end side and the other end side are disposed so as to contact the upper surfaces of the pressure receiving portions 26a of the flange members 26R and 26L on the one end side and the other end side of the belt unit 20, respectively. ing. Therefore, when the pressure plate 505 is in a free state, the flange members 26R and 26L on the one end side and the other end side are pressed with a predetermined pressure (fixing pressure) in the direction of the pressure roller 30 by the moment generated in the corresponding pressure plate 505. .
そのため、ベルト内アセンブリ22〜25がベルト21を介して加圧ロール30に対して弾性層30bの弾性に抗して加圧される。その結果、定着パッド22がベルト21を介して加圧ローラ30に圧接してベルト21と加圧ロール30との間に用紙搬送方向aにおいて所定幅のニップ部Nが形成されることとなる。通常、加圧力は例えば550Nに設定されている。 Therefore, the in-belt assemblies 22 to 25 are pressed against the pressure roll 30 against the elasticity of the elastic layer 30 b via the belt 21. As a result, the fixing pad 22 is pressed against the pressure roller 30 via the belt 21, and a nip portion N having a predetermined width is formed between the belt 21 and the pressure roll 30 in the paper conveyance direction a. Usually, the applied pressure is set to 550 N, for example.
加圧力を解除する際には、一端側と他端側の加圧機構500R・500Lにおいて、それぞれ、所定の偏心量を持った加圧カム501を同時に同位相で回転させる。この加圧カム501の回転で加圧板505を軸502を中心に押し上げ、加圧板505とフランジ部材26R・26Lの接触を解除するまで加圧板505を回転させることによって加圧力を解除している。加圧カム501の回転は制御部100で制御される第2の駆動モータM2の駆動力が伝達手段(不図示)を介して第2の駆動ギアG2に伝達されて軸504が駆動されることで一端側と他端側の加圧機構500R・500Lにおいて同時になされる。 When releasing the applied pressure, the pressurizing cams 501 having predetermined eccentric amounts are simultaneously rotated in the same phase in the pressurizing mechanisms 500R and 500L on the one end side and the other end side, respectively. By the rotation of the pressure cam 501, the pressure plate 505 is pushed up about the shaft 502, and the pressure plate 505 is rotated until the contact between the pressure plate 505 and the flange members 26R and 26L is released, thereby releasing the applied pressure. The rotation of the pressure cam 501 is such that the driving force of the second drive motor M2 controlled by the control unit 100 is transmitted to the second drive gear G2 via the transmission means (not shown), and the shaft 504 is driven. In the pressurizing mechanisms 500R and 500L on the one end side and the other end side at the same time.
(2−6)加圧力変更機構
次に、本実施例における加圧力変更機構(加圧力切替機構:定着圧切替機構)を図11〜図20を用いて説明する。図11は定着装置Fの一端側(駆動側)の斜視図であり、加圧機構500Rの一部を切り欠いてある。加圧板505は第1の加圧板(第1の加圧部材)505Aと第2の加圧板(第2の加圧部材)505Bを持つ。この第1と第2の加圧板505A・505Bは共に加圧板回動軸502を中心に加圧支持板507に回転可能に係合されている。即ち、第1と第2の加圧板505A・505Bは揺動中心が同一である。
(2-6) Pressure Change Mechanism Next, the pressure change mechanism (pressure change mechanism: fixing pressure change mechanism) in this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a perspective view of one end side (drive side) of the fixing device F, and a part of the pressure mechanism 500R is cut away. The pressure plate 505 has a first pressure plate (first pressure member) 505A and a second pressure plate (second pressure member) 505B. Both the first and second pressure plates 505A and 505B are rotatably engaged with the pressure support plate 507 about the pressure plate rotation shaft 502. That is, the first and second pressure plates 505A and 505B have the same swing center.
また、第1の加圧板505Aを第1の加圧バネ(第1の弾性部材)508Aが、第2の加圧板505Bを第2の加圧バネ(第2の弾性部材)508Bがそれぞれ一端側のフランジ部材26Rを加圧ローラ30側に押し付ける方向にバネ付勢している。この場合、第1の加圧板505Aは第2の加圧板505Bを介してフランジ部材26Rを加圧している。第1の加圧バネ508Aと第2の加圧バネ508Bは本実施例においては加圧機構500Rの前後方向において同一直線上にある。 The first pressure plate 505A is a first pressure spring (first elastic member) 508A, and the second pressure plate 505B is a second pressure spring (second elastic member) 508B. The flange member 26R is urged by a spring in a direction in which the flange member 26R is pressed against the pressure roller 30 side. In this case, the first pressure plate 505A pressurizes the flange member 26R via the second pressure plate 505B. In this embodiment, the first pressure spring 508A and the second pressure spring 508B are on the same straight line in the front-rear direction of the pressure mechanism 500R.
他端側の加圧機構500Lも上記の一端側の加圧機構500Rと同じ機構であるから、以下においては一端側の加圧機構500Rを代表して加圧力変更機構について説明する。 Since the pressurizing mechanism 500L on the other end is the same mechanism as the pressurizing mechanism 500R on the one end side, the pressurizing mechanism 500R on the one end side will be representatively described below.
図12は定着装置Fの一端側の拡大正面図である。図13は図12の(13)−(13)線矢視の拡大断面図、図14は(14)−(14)線矢視の拡大断面図である。 FIG. 12 is an enlarged front view of one end side of the fixing device F. 13 is an enlarged sectional view taken along line (13)-(13) in FIG. 12, and FIG. 14 is an enlarged sectional view taken along line (14)-(14).
第2の加圧板505Bのフランジ部材(押圧部材)26Rを押す面の一部に突起部702aを有している。この突起部702aを第1の加圧板505Aが押すことで第1の加圧板505Aと第2の加圧板505Bで同時にフランジ部材26Rを加圧する構成となっている。 The second pressing plate 505B has a protrusion 702a on a part of the surface that presses the flange member (pressing member) 26R. When the first pressure plate 505A pushes the protrusion 702a, the flange member 26R is simultaneously pressed by the first pressure plate 505A and the second pressure plate 505B.
第1の加圧バネ508Aは第2の加圧バネ508Bよりも高い付勢力が出るように設定されている。例えば、ニップ部Nに550Nの加圧力が付与されている場合、第1の加圧バネ508Aは520Nを、第2の加圧バネ508Bは残り30Nを付勢するように設定されている。この550Nのニップ力は普通紙や光沢紙、厚紙等の用紙に対して用いられる。以後この加圧力(第1の加圧力)の状態を「通常加圧モード」と称する。通常加圧モードでの加圧力と、通紙速度や温調温度を適切にコントロールすることによって、普通紙のみならず、厚紙や光沢紙の定着性や光沢感を満足することが可能となる。 The first pressure spring 508A is set so as to generate a higher urging force than the second pressure spring 508B. For example, when a pressing force of 550 N is applied to the nip portion N, the first pressure spring 508A is set to bias 520 N, and the second pressure spring 508 B is set to bias the remaining 30 N. The nip force of 550 N is used for paper such as plain paper, glossy paper, and thick paper. Hereinafter, the state of the applied pressure (first applied pressure) is referred to as “normal pressurizing mode”. By appropriately controlling the pressure in the normal pressurization mode and the paper feeding speed and temperature control temperature, it becomes possible to satisfy not only plain paper but also fixing properties and glossiness of thick paper and glossy paper.
フランジ部材26Rを挟んで(中にして)加圧板回動軸502と対向する側に、加圧力変更部材としてのカム(圧解除カム)505が配置されている。同じく、加圧支持板507の加圧板505A・505Bを内包する空間の外側に第2の駆動ギア(圧解除ギア)G2、カム回動軸504が配置されている。ギアG2とカム501は軸504と同軸に配置されており、ギアG2の回転によってカム501が回転するように係合している。 A cam (pressure releasing cam) 505 as a pressure changing member is arranged on the side facing the pressure plate rotation shaft 502 with the flange member 26R interposed (inside). Similarly, a second drive gear (pressure release gear) G2 and a cam rotation shaft 504 are disposed outside the space containing the pressure plates 505A and 505B of the pressure support plate 507. The gear G2 and the cam 501 are arranged coaxially with the shaft 504, and are engaged so that the cam 501 is rotated by the rotation of the gear G2.
カム501は長手方向に大カム部(第1のカム)501aと小カム部(第2のカム)501bの2つのカムを並設したような形状をしており、2つのカムプロファイルを持っている。具体的には、小カム部501bは第2の加圧板505Bを軸502を中心に回転動作させ、大カム部501aは第1の加圧板505Aを軸502を中心に回転動作させることができる。即ち、大カム部501aと小カム部501bは一体となって形成され、カムの回転中心が同一である。 The cam 501 has a shape in which two cams of a large cam portion (first cam) 501a and a small cam portion (second cam) 501b are arranged in parallel in the longitudinal direction, and has two cam profiles. Yes. Specifically, the small cam portion 501b can rotate the second pressure plate 505B around the shaft 502, and the large cam portion 501a can rotate the first pressure plate 505A around the shaft 502. That is, the large cam portion 501a and the small cam portion 501b are integrally formed, and the rotation center of the cam is the same.
図15は、カム501の回転が回転したときの、小カム部501bと大カム部501aによる第2の加圧板505Bと第1の加圧板505Aのそれぞれの軸502を中心とする回転量を図示している。図15は、加圧状態が縦軸の0°に対応しており、加圧板505A・505Bが軸502を中心に右周りをする時を正(図11)としている。 FIG. 15 shows the rotation amounts around the respective axes 502 of the second pressure plate 505B and the first pressure plate 505A by the small cam portion 501b and the large cam portion 501a when the rotation of the cam 501 is rotated. Show. In FIG. 15, the pressure state corresponds to 0 ° on the vertical axis, and the time when the pressure plates 505 </ b> A and 505 </ b> B rotate clockwise about the shaft 502 is positive (FIG. 11).
上記の加圧力変更機構は第1の加圧バネ508Aと第2の加圧バネ508Bを選択的に揺動させることによりニップ部Nの加圧力を変更可能な大カム部(第1のカム)501aと小カム部(第2のカム)501bを有している。 The pressurizing force changing mechanism is a large cam portion (first cam) capable of changing the pressurizing force of the nip portion N by selectively swinging the first pressurizing spring 508A and the second pressurizing spring 508B. 501a and a small cam portion (second cam) 501b.
(2−7)低加圧モード
次に、図16を用いて、ニップ圧が低い状態(以下、低加圧モード)について説明する。低加圧モードで通紙する印刷ジョブ(JOB)、例えば封筒通紙ジョブがきた場合、定着装置Fは低加圧モードに移行する。
(2-7) Low Pressure Mode Next, a state where the nip pressure is low (hereinafter, low pressure mode) will be described with reference to FIG. When a print job (JOB) that passes the paper in the low pressure mode, for example, an envelope paper passing job, the fixing device F shifts to the low pressure mode.
その際は、制御部100はモータM2を駆動する。このモータM2からギアG2に駆動が伝わり、ギアG2が図5において反時計方向に回転されることで、ギアG2と平行ピンやDカット等により係合しているカム回動軸504ならびにカム501を回転させる。カム501が低加圧モードで停止し、定着装置Fが低加圧モードに移行した状態が図16である。 At that time, the control unit 100 drives the motor M2. Drive is transmitted from the motor M2 to the gear G2, and the gear G2 is rotated counterclockwise in FIG. 5, so that the cam rotating shaft 504 and the cam 501 engaged with the gear G2 by a parallel pin, D-cut, or the like. Rotate. FIG. 16 shows a state where the cam 501 has stopped in the low pressure mode and the fixing device F has shifted to the low pressure mode.
図16ではカム501の大カム部501aが第1の加圧板505Aを押し上げ、第1の加圧板505Aは圧解除状態となっている。一方で小カム部501bは第2の加圧板505Bには触れず、第1の加圧板505Aと第2の加圧板505Bも接触しない状態となっている。このため、第1の加圧バネ508Aの加圧力はカム501の大カム部501aで十分に受けることができ、フランジ部材26には第1の加圧バネ508Aの加圧力は作用しない。 In FIG. 16, the large cam portion 501a of the cam 501 pushes up the first pressure plate 505A, and the first pressure plate 505A is in a pressure release state. On the other hand, the small cam portion 501b does not touch the second pressure plate 505B, and the first pressure plate 505A and the second pressure plate 505B are not in contact with each other. Therefore, the pressing force of the first pressing spring 508A can be sufficiently received by the large cam portion 501a of the cam 501, and the pressing force of the first pressing spring 508A does not act on the flange member 26.
第2の加圧板505Bには第2の加圧バネ508Bが配置されているため、図16の状態では第2の加圧バネ508Bのみがフランジ部材26に作用する。前述の通常加圧モードの説明で述べたとおり、第1の加圧板505Aの付勢力に比べて第2の加圧バネ508Bの付勢力は約1/18程度であるため、通常加圧モードに比して低加圧モードの加圧力を大きく減少させることができる。 Since the second pressure spring 508B is disposed on the second pressure plate 505B, only the second pressure spring 508B acts on the flange member 26 in the state of FIG. As described in the description of the normal pressure mode, the biasing force of the second pressure spring 508B is about 1/18 compared to the biasing force of the first pressure plate 505A. In comparison, the pressure applied in the low pressurization mode can be greatly reduced.
ここで、この加圧力の比に関して、通常加圧モードにおける第1と第2の加圧バネ508A・508Bによる押圧力F1と、封筒圧状態における第2の加圧バネ508Bによる押圧力F2との比F1/F2が8倍以上であることが好ましい。 Here, regarding the ratio of the pressures, the pressure F1 by the first and second pressure springs 508A and 508B in the normal pressure mode and the pressure F2 by the second pressure spring 508B in the envelope pressure state The ratio F1 / F2 is preferably 8 times or more.
(2−8)圧解除モード
画像形成装置が稼働しておらず、メインスイッチM−SW(図10)がOFFされている場合や、紙詰まりを生じた場合、定着装置Fは圧解除モードに移行する。その際は通常加圧モードや低加圧モードから、図17に示す圧解除モードに移行する。
(2-8) Pressure Release Mode When the image forming apparatus is not operating and the main switch M-SW (FIG. 10) is turned off or a paper jam occurs, the fixing device F enters the pressure release mode. Transition. In this case, the normal pressure mode or the low pressure mode is shifted to the pressure release mode shown in FIG.
圧解除モードでは低加圧モードと異なり、第1の加圧板505Aと第2の加圧板505Bがともにカム501の大カム部501aと小カム部501bによりそれぞれ持ち上げられる。そのため、第1の加圧バネ508Aと第2の加圧バネ508Bの両方のバネの付勢力をカム501が受けることによって、ニップ部Nの加圧力を解除した状態である。圧解除モードに移行することにより、ベルト21や加圧ローラ30の塑性変形ひずみや紙詰まり時の用紙の除去性が向上する。 In the pressure release mode, unlike the low pressure mode, both the first pressure plate 505A and the second pressure plate 505B are lifted by the large cam portion 501a and the small cam portion 501b of the cam 501, respectively. Therefore, the cam 501 receives the urging forces of both the first pressure spring 508A and the second pressure spring 508B, thereby releasing the pressure applied to the nip portion N. By shifting to the pressure release mode, the plastic deformation distortion of the belt 21 and the pressure roller 30 and the paper removability at the time of paper jamming are improved.
(2−9)圧接摩擦力
(2−4)項の定着動作で説明したように、加圧ローラ30の回転駆動によって生じる、加圧ローラ30とベルト21とのニップ部Nにおける圧接摩擦力によりベルト21に回転力が作用する。そして、ベルト21は定着パッド22の下向き面に密着して摺動しながら従動回転状態になる。
(2-9) Pressure Friction Force As described in the fixing operation in (2-4), the pressure friction force generated at the nip portion N between the pressure roller 30 and the belt 21 caused by the rotational drive of the pressure roller 30 A rotational force acts on the belt 21. The belt 21 is in a driven rotation state while being in close contact with the downward surface of the fixing pad 22 and sliding.
加圧ローラ30とベルト21とのニップ部Nにおける圧接摩擦力(駆動力)は、加圧力に比例する。つまり、加圧ローラ30とベルト21間の摩擦係数をμとすると、本実施例では、通常加圧モード時の加圧力が550N、低加圧モード時の加圧力が30Nなので、
・高加圧モード時の駆動力(F1):550μ(N)
・低加圧モード時の駆動力(F2):30μ(N)
となる。
The pressure friction force (driving force) at the nip N between the pressure roller 30 and the belt 21 is proportional to the applied pressure. That is, when the friction coefficient between the pressure roller 30 and the belt 21 is μ, in this embodiment, the pressure in the normal pressure mode is 550 N, and the pressure in the low pressure mode is 30 N.
・ Driving force in high pressure mode (F1): 550μ (N)
・ Driving force (F2) in low pressure mode: 30μ (N)
It becomes.
ここで、定着パッド22とベルト21の内面の間に介在する潤滑剤の粘性による摺動抵抗をRとする。ニップ部Nにおける圧接摩擦力が潤滑剤の粘性による摺動抵抗を下回ると、ベルト21が加圧ローラ30に追従しなくなり、スリップしてしまう。また、潤滑剤としてのフッ素系の耐熱性グリースは、低温になるほど粘度が高くなる性質を有する。 Here, R is the sliding resistance due to the viscosity of the lubricant interposed between the fixing pad 22 and the inner surface of the belt 21. When the pressure frictional force at the nip portion N is less than the sliding resistance due to the viscosity of the lubricant, the belt 21 does not follow the pressure roller 30 and slips. Further, the fluorine-based heat-resistant grease as the lubricant has a property that the viscosity increases as the temperature decreases.
本実施例における低温時の潤滑剤の粘性による摺動抵抗と通常加圧モード時及び低加圧モード時の圧接摩擦力との関係は下記のようになる。 In this embodiment, the relationship between the sliding resistance due to the viscosity of the lubricant at low temperature and the pressure friction force in the normal pressure mode and the low pressure mode is as follows.
・低加圧モード時の駆動力(F2)<潤滑剤粘性による摺動抵抗(R)<高加圧モード
時の駆動力(F1)
つまり、低加圧モード時の駆動力が潤滑剤の摺動抵抗より下回ることによって、低加圧モード時にはベルト21が加圧ローラ30の回転に追従せず、スリップしてしまう恐れがある、ということである。
・ Driving force in low pressure mode (F2) <Sliding resistance due to lubricant viscosity (R) <Driving force in high pressure mode (F1)
That is, when the driving force in the low pressure mode is lower than the sliding resistance of the lubricant, the belt 21 may not follow the rotation of the pressure roller 30 and slip in the low pressure mode. That is.
それに対し、潤滑剤の温度が180℃の時の摺動抵抗で比較すると、潤滑剤の粘度が下がるので、上記の関係は下記のようになる。 On the other hand, when compared with the sliding resistance when the temperature of the lubricant is 180 ° C., the viscosity of the lubricant decreases, and the above relationship is as follows.
・潤滑剤粘性による摺動抵抗(R)<低加圧モード時の駆動力(F2)<高加圧モード
時の駆動力(F1)
即ち、低加圧モード時の駆動力が潤滑剤の摺動抵抗を上回り、低加圧モード時でもベルト21のスリップを抑制することができる。つまり、低加圧モードでベルト21を回転させるときには、定着パッド22とベルト21の内面に介在している潤滑剤をあらかじめ高温にし、粘度を下げておく必要がある。
・ Sliding resistance due to lubricant viscosity (R) <Driving force in low pressure mode (F2) <Driving force in high pressure mode (F1)
That is, the driving force in the low pressure mode exceeds the sliding resistance of the lubricant, and the slip of the belt 21 can be suppressed even in the low pressure mode. That is, when the belt 21 is rotated in the low pressure mode, it is necessary to raise the lubricant in advance to the high temperature of the lubricant intervening on the fixing pad 22 and the inner surface of the belt 21 to reduce the viscosity.
(2−10)前回転動作
上記の定着装置構成を踏まえた上で、本実施例における定着装置Fの前回転動作について説明する。前回転動作とは、一般的に、プリント信号を受けてからのプリント準備動作のことである。定着装置Fの前回転動作とは、ベルト21が所定の温度になるまで、加圧ローラ30とベルト21を加熱空回転させる温調準備動作のことである。本実施例の制御を図10に示す制御系統のブロック図を使って説明する。
(2-10) Pre-rotation operation The pre-rotation operation of the fixing device F in the present embodiment will be described based on the above-described fixing device configuration. The pre-rotation operation is generally a print preparation operation after receiving a print signal. The pre-rotation operation of the fixing device F is a temperature adjustment preparation operation in which the pressure roller 30 and the belt 21 are heated and idled until the belt 21 reaches a predetermined temperature. The control of this embodiment will be described with reference to the block diagram of the control system shown in FIG.
制御部100に対して操作部101またはPC等の外部ホスト装置200から、ユーザが出力する記録材種の幅・坪量などの情報(用紙サイズおよび用紙種類)が記録材情報処理部114に送られる。その記録材情報処理部114の情報が、CPU110に転送される。CPU110は、メモリ111を参照し、記録材情報処理部114の情報によって、定着装置Fの加圧力を所定の値にするように加圧力制御部113に命令する。加圧力制御部113は加圧力変更機構によって定着装置Fの加圧力を所定の圧に制御する。 Information such as the width and basis weight of the recording material type output by the user (paper size and paper type) is sent to the recording material information processing unit 114 from the operation unit 101 or the external host device 200 such as a PC to the control unit 100. It is done. Information of the recording material information processing unit 114 is transferred to the CPU 110. The CPU 110 refers to the memory 111 and instructs the pressure control unit 113 to set the pressure of the fixing device F to a predetermined value based on information from the recording material information processing unit 114. The pressing force control unit 113 controls the pressing force of the fixing device F to a predetermined pressure by a pressing force changing mechanism.
本実施例の制御を図1に示したフローチャートを使って説明する。まず、画像形成装置は画像形成ジョブ(印刷ジョブ)を受け付ける(S1)。その後、通紙する用紙が低加圧モードジョブか否かをCPU110が判断する(S2)。通紙する用紙が低加圧モードジョブで無ければ、加圧力を通常加圧モードで定着装置を立ち上げ、ベルト温度が180℃になるまで前回転動作を実施(実行)し(S3)、画像形成動作と定着動作を行う(S6)。 The control of the present embodiment will be described using the flowchart shown in FIG. First, the image forming apparatus accepts an image forming job (print job) (S1). Thereafter, the CPU 110 determines whether or not the sheet to be passed is a low pressure mode job (S2). If the paper to be passed is not a low pressure mode job, the fixing device is started up in the normal pressure mode and a pre-rotation operation is performed (executed) until the belt temperature reaches 180 ° C. (S3). A forming operation and a fixing operation are performed (S6).
S2において、低加圧モードジョブであれば、ベルト温度が180℃になるまで前回転動作を実施した後、さらに30秒前回転を実施する(S4)。この間に、ニップ部Nに介在する潤滑剤の粘度を低くしておき、低加圧モードでもベルト21がスリップしないようにする。そして、その後、加圧力を低加圧モードに移行し(S5)、画像形成動作と定着動作(S6)を行う(S6)。 If the job is a low pressure mode job in S2, the pre-rotation operation is performed until the belt temperature reaches 180 ° C., and then the pre-rotation is further performed for 30 seconds (S4). During this time, the viscosity of the lubricant present in the nip portion N is lowered so that the belt 21 does not slip even in the low pressure mode. Thereafter, the pressure is shifted to the low pressure mode (S5), and the image forming operation and the fixing operation (S6) are performed (S6).
次に、本実施例の制御を図18、図19に示したタイミングチャートを使って説明する。図18は、通常加圧モードのジョブがきたときのタイミングチャート、図19は低加圧モードのジョブがきたときのタイミングチャートである。ベルト温度に関しては、簡略化の為、温調温度は一律同じにしている。以下の動作制御は制御部100が行う。 Next, the control of the present embodiment will be described with reference to the timing charts shown in FIGS. FIG. 18 is a timing chart when a normal pressure mode job comes. FIG. 19 is a timing chart when a low pressure mode job comes. Regarding the belt temperature, the temperature control temperature is made uniform for the sake of simplicity. The control unit 100 performs the following operation control.
まず、図18の通常加圧モード時の動作について説明する。通常加圧モードのジョブを受け付けると、定着装置は通常加圧モードに移行する。次に、加圧ローラ30をモータM1により駆動させ、加圧ローラ30及び着ベルト21を回転駆動させる。そして、励磁コイル41に電圧を印加し、ベルト21を180℃まで温調させる(通常前回転動作)。その後、画像成形を開始し、用紙上に画像を出力する。画像形成が終了したら、温調を停止し、加圧ローラ30の駆動を停止し、圧解除状態に移行する。 First, the operation in the normal pressure mode of FIG. 18 will be described. When the normal pressure mode job is received, the fixing device shifts to the normal pressure mode. Next, the pressure roller 30 is driven by the motor M1, and the pressure roller 30 and the receiving belt 21 are rotationally driven. Then, a voltage is applied to the exciting coil 41 to adjust the temperature of the belt 21 to 180 ° C. (normally pre-rotation operation). Thereafter, image forming is started and an image is output on a sheet. When the image formation is completed, the temperature control is stopped, the driving of the pressure roller 30 is stopped, and the pressure is released.
次に、図19の低加圧モード時の動作について説明する。低加圧モードのジョブを受け付けると、定着装置Fは通常加圧モードに移行する。次に加圧ローラ30をモータM1により駆動させ、加圧ローラ30及びベルト21を回転駆動させる。そして、励磁コイ41ルに電圧を印加し、ベルト21を180℃まで温調させる(通常前回転動作)。 Next, the operation in the low pressure mode of FIG. 19 will be described. When a job in the low pressure mode is received, the fixing device F shifts to the normal pressure mode. Next, the pressure roller 30 is driven by the motor M1, and the pressure roller 30 and the belt 21 are rotationally driven. Then, a voltage is applied to the excitation coil 41 to adjust the temperature of the belt 21 to 180 ° C. (normally pre-rotation operation).
その後、そのままベルト21を温調させたまま30秒間前回転を続ける。前回転動作が終了すると、温調及び加圧ローラ駆動を一度停止させ、定着装置Fは低加圧モードに移行する。そして、加圧ローラ30を再度駆動させ、温調動作を再開させる。その後、画像成形を開始し、用紙上に画像を出力する。画像形成が終了したら、温調を停止し、加圧ローラ30の駆動を停止し、圧解除状態に移行する。 Thereafter, the pre-rotation is continued for 30 seconds while keeping the temperature of the belt 21 as it is. When the pre-rotation operation is completed, the temperature control and the pressure roller driving are once stopped, and the fixing device F shifts to the low pressure mode. Then, the pressure roller 30 is driven again to restart the temperature adjustment operation. Thereafter, image forming is started and an image is output on a sheet. When the image formation is completed, the temperature control is stopped, the driving of the pressure roller 30 is stopped, and the pressure is released.
上記の実施例の定着装置Fの制御をまとめると次のとおりである。制御部100は、ベルト21および加圧ローラ30の回転を開始させて所定の温度に立ち上げるための装置の前回転動作の実行時はニップ部Nの加圧力を第1の加圧力(通常加圧モード)に設定する。 The control of the fixing device F of the above embodiment is summarized as follows. The controller 100 starts the rotation of the belt 21 and the pressure roller 30 and raises the pressure applied to the nip portion N to the first pressure (normal pressure) at the time of executing the pre-rotation operation of the apparatus for raising the temperature to a predetermined temperature. Pressure mode).
制御部100は、画像加熱処理を施す用紙が普通紙である場合は、ニップ部Nの加圧力を第1の加圧力(通常加圧モード)に設定する。制御部100は、画像加熱処理を施す用紙が封筒である場合は、ニップ部Nの加圧力を第2の加圧力(低加圧モード)に設定する。加圧力変更機構はニップ部の加圧力を実質解除することが可能である(圧解除モード)。 When the paper on which the image heating process is performed is plain paper, the control unit 100 sets the pressure applied to the nip N to the first pressure (normal pressure mode). When the sheet on which the image heating process is performed is an envelope, the control unit 100 sets the pressure applied to the nip N to the second pressure (low pressure mode). The pressurizing force changing mechanism can substantially cancel the pressurizing force at the nip portion (pressure canceling mode).
同じ幅・坪量の用紙に関して、第2の加圧力(低加圧モード)で画像加熱処理を実行する場合における前回転動作の実行時間が第1の加圧力(通常加圧モード)で画像加熱処理を実行する場合の前回転動作の実行時間よりも長い(図19)。 For paper of the same width and basis weight, when the image heating process is executed with the second pressure (low pressure mode), the pre-rotation operation time is heated with the first pressure (normal pressure mode). It is longer than the execution time of the pre-rotation operation when executing the process (FIG. 19).
《実施例2》
実施例1では、低加圧モードで通紙するジョブ時の前回転時間を時間で管理し、通常加圧モードで通紙するジョブに対して、一律長くなるように設定した(図19)。
Example 2
In Example 1, the pre-rotation time at the time of a job to be passed in the low pressure mode is managed by time, and is set so as to be uniformly longer for the job to be passed in the normal pressure mode (FIG. 19).
本実施例2では、加圧ローラ30の温度を検知する温度センサ(温度検知部材)を用いて、加圧ローラ30の温度で低加圧モード時の前回転動作の実行時間を管理する。 In the second embodiment, a temperature sensor (temperature detection member) that detects the temperature of the pressure roller 30 is used to manage the execution time of the pre-rotation operation in the low pressure mode at the temperature of the pressure roller 30.
図4において、TH2は加圧ローラ30の温度を検知する温度センサである。この温度センサTH2は非接触サーミスタであり、加圧ローラ30の表面温度を非接触で検知するものである。この温度センサTH2は加圧ローラ30の長手中央位置に対応させて配設されている。 In FIG. 4, TH <b> 2 is a temperature sensor that detects the temperature of the pressure roller 30. The temperature sensor TH2 is a non-contact thermistor and detects the surface temperature of the pressure roller 30 in a non-contact manner. The temperature sensor TH2 is disposed in correspondence with the longitudinal center position of the pressure roller 30.
本実施例における制御のフローチャートを図20に示す。実施例1の図1のフローチャートとの対比において、S4の内容が異なる。これ以外のステップS1、S2、S3、S5、S6は同じであるから再度の説明は省略する。 A flowchart of control in this embodiment is shown in FIG. In contrast to the flowchart of FIG. 1 of the first embodiment, the content of S4 is different. Steps S1, S2, S3, S5, and S6 other than this are the same, and thus the description thereof will be omitted.
S2において、低加圧モードジョブであれば、ベルト21が180℃になるまで前回転動作を実施し、その後加圧ローラ30の表面温度が100℃になるまで前回転動作を延長する(S4)。加圧ローラ30の表面温度が100℃以上になると、ニップ部Nに介在する潤滑剤の粘度は、低加圧モードでもベルト21がスリップしないところまで低くなっている。そして、その後、加圧力を低加圧モードに移行し(S5)、画像形成動作と定着動作を行う(S6)。 If the job is a low pressure mode job in S2, the pre-rotation operation is performed until the belt 21 reaches 180 ° C., and then the pre-rotation operation is extended until the surface temperature of the pressure roller 30 reaches 100 ° C. (S4). . When the surface temperature of the pressure roller 30 is 100 ° C. or higher, the viscosity of the lubricant present in the nip portion N is lowered to a point where the belt 21 does not slip even in the low pressure mode. Thereafter, the pressure is shifted to the low pressure mode (S5), and the image forming operation and the fixing operation are performed (S6).
本実施例の制御を図21に示したタイミングチャートを使って説明する。通常加圧モードの制御については、実施例1の図18と同じなので省略する。また、ベルト温度に関しては、簡略化の為、温調温度は一律同じにしている。 The control of this embodiment will be described using the timing chart shown in FIG. The control in the normal pressurizing mode is the same as that in FIG. Further, regarding the belt temperature, for the sake of simplification, the temperature control temperature is made uniform.
低加圧モードジョブを受け付けると、定着装置Fは通常加圧モードに移行する。次に加圧ローラ30をモータM1により駆動させ、加圧ローラ30及びベルト21を回転駆動させる。そして、励磁コイル41に電圧を印加し、ベルト21を180℃まで温調させる(通常前回転動作)。 When the low pressure mode job is received, the fixing device F shifts to the normal pressure mode. Next, the pressure roller 30 is driven by the motor M1, and the pressure roller 30 and the belt 21 are rotationally driven. Then, a voltage is applied to the exciting coil 41 to adjust the temperature of the belt 21 to 180 ° C. (normally pre-rotation operation).
その後、そのまま加圧ローラ30の表面温度が100℃になるまで、前回転動作を続ける。前回転動作が終了すると、温調及び加圧ローラ駆動を一度停止させ、定着装置Fは低加圧モードに移行する。そして、加圧ローラ30を再度駆動させ、温調動作を再開させる。その後、画像成形を開始し、記録材上に画像を出力する。画像形成が終了したら、温調を停止し、加圧ローラ30の駆動を停止し、圧解除状態に移行する。 Thereafter, the pre-rotation operation is continued until the surface temperature of the pressure roller 30 reaches 100 ° C. When the pre-rotation operation is completed, the temperature control and the pressure roller driving are once stopped, and the fixing device F shifts to the low pressure mode. Then, the pressure roller 30 is driven again to restart the temperature adjustment operation. Thereafter, image forming is started and an image is output on the recording material. When the image formation is completed, the temperature control is stopped, the driving of the pressure roller 30 is stopped, and the pressure is released.
上記の実施例2の制御をまとめると次のとおりである。加圧ローラ30の温度を検知する温度センサTH2を有し、制御部100はこの温度センサTH2で検知される加圧ローラ30の温度が所定温度に達するまで前回転動作を実行する。 The control of the second embodiment is summarized as follows. The controller 100 includes a temperature sensor TH2 that detects the temperature of the pressure roller 30, and the controller 100 performs a pre-rotation operation until the temperature of the pressure roller 30 detected by the temperature sensor TH2 reaches a predetermined temperature.
以上説明したように、ベルト21のスリップ、及び封筒しわを抑制しつつ、多様な用紙種類、サイズに対応した定着装置を提供することが可能となる。なお、ここで述べた実施例は一例にすぎず、設定値等はこれに限定されるものではない。 As described above, it is possible to provide a fixing device corresponding to various paper types and sizes while suppressing slippage of the belt 21 and envelope wrinkles. The embodiment described here is only an example, and the setting values and the like are not limited thereto.
《その他の実施例》
(1)実施例では、画像加熱装置として、用紙上(記録材上)に形成された未定着トナー像を加熱して定着する定着装置を例にして説明したがこれに限られない。用紙Pに定着もしくは仮定着されたトナー像を再加熱して画像のグロス(光沢度)を増大させる装置(光沢向上装置)にも本発明を適用することが可能である。
<< Other Examples >>
(1) In the embodiment, the image heating device has been described by taking a fixing device that heats and fixes an unfixed toner image formed on a sheet (on a recording material) as an example, but is not limited thereto. The present invention can also be applied to an apparatus (gloss enhancement apparatus) that increases the gloss (glossiness) of an image by reheating a toner image fixed or assumed on the paper P.
(2)画像加熱装置は、第1の回転体と第2の回転体は共にローラ体である装置構成であってもよいし、共にエンドレスベルトである装置構成であってもよいし、一方がローラ体であり他方がエンドレスベルトである装置構成であってもよい。 (2) The image heating apparatus may have a device configuration in which the first rotating body and the second rotating body are both roller bodies, or may be an apparatus configuration in which both are endless belts. An apparatus configuration in which a roller body and the other is an endless belt may be employed.
(3)画像加熱装置の加圧機構は第1の回転体と第2の回転体のうちの少なくとも一方を他方に向けて加圧する構成であればよい。 (3) The pressurizing mechanism of the image heating apparatus may be configured to pressurize at least one of the first rotating body and the second rotating body toward the other.
(4)画像加熱装置は第1の回転体と第2の回転体の少なくとも一方を加熱器で外部加熱或いは内部加熱する装置構成であればよく、加熱器は実施例の誘導加熱に限られない。接触型ヒータや熱線照射加熱であってもよい。 (4) The image heating device may be any device configuration in which at least one of the first rotating body and the second rotating body is externally heated or internally heated by a heater, and the heater is not limited to the induction heating in the embodiment. . It may be a contact type heater or heat ray irradiation heating.
(5)画像形成装置は実施例のようなフルカラーの画像を形成する画像形成装置に限られず、モノクロの画像を形成する画像形成装置でもよい。また画像形成装置は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、複写機、FAX、及び、これらの機能を複数備えた複合機等、種々の用途で実施できる。 (5) The image forming apparatus is not limited to an image forming apparatus that forms a full-color image as in the embodiment, and may be an image forming apparatus that forms a monochrome image. In addition, the image forming apparatus can be implemented in various applications such as a copying machine, a FAX, and a multifunction machine having a plurality of these functions in addition to necessary equipment, equipment, and housing structure.
F・・画像加熱装置(定着装置)、21・・加熱回転体(定着ベルト)、30・・加圧回転体(加圧ローラ)、N・・ニップ部、500R・500L・・加圧機構、100・・制御部 F..Image heating device (fixing device), 21..Heating rotator (fixing belt), 30..Pressure rotator (pressure roller), N..Nip part, 500R.500L..Pressure mechanism, 100 .. Control part
Claims (13)
前記加熱回転体と前記加圧回転体のうち少なくとも一方を他方に向けて加圧するための加圧機構と、
前記加圧機構による前記ニップ部の加圧力を第1の加圧力と前記第1の加圧力よりも低い第2の加圧力に変更可能な加圧力変更機構と、
前記加圧力変更機構を制御する制御部であって、画像加熱処理を施す記録材の種類に基づいて、前記加圧機構による加圧力を前記第1の加圧力又は前記第2の加圧力に設定する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記加熱回転体および加圧回転体の回転を開始させて所定の温度に立ち上げるための装置の前回転動作の実行時は前記加圧力を前記第1の加圧力に設定することを特徴とする画像加熱装置。 A heating rotator and a pressure rotator that form a nip for heating an image on the recording material;
A pressurizing mechanism for pressurizing at least one of the heating rotator and the pressurizing rotator toward the other;
A pressing force changing mechanism capable of changing the pressing force of the nip portion by the pressing mechanism into a first pressing force and a second pressing force lower than the first pressing force;
A control unit for controlling the pressurizing force changing mechanism, wherein the pressurizing force by the pressurizing mechanism is set to the first pressurizing force or the second pressurizing force based on the type of the recording material to be subjected to the image heating process. A control unit,
The controller sets the applied pressure to the first applied pressure when executing a pre-rotation operation of the apparatus for starting rotation of the heating rotating body and the pressurizing rotating body and raising the temperature to a predetermined temperature. An image heating apparatus.
前記加圧力変更機構は前記第1の加圧部材と前記第2の加圧部材を選択的に揺動させることにより前記ニップ部の加圧力を変更可能な第1のカムと第2のカムを有し、
前記制御部は画像加熱処理を施す記録材の種類に基づいて、前記加圧機構による前記ニップ部の加圧力を、前記第1の加圧部材と前記第2の加圧部材の両方の加圧力による第1の加圧力と、前記第1の加圧部材と前記第2の加圧部材の一方の加圧力による前記第1の加圧力よりも低い第2の加圧力に設定することを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の画像加熱装置。 The pressure mechanism includes a first pressure member pressed by a first elastic member and a second pressure member pressed by a second elastic member,
The pressurizing force change mechanism includes a first cam and a second cam that can change the pressurizing force of the nip portion by selectively swinging the first pressurizing member and the second pressurizing member. Have
The controller controls the pressure applied to the nip portion by the pressure mechanism based on the type of the recording material to be subjected to the image heating process, and applies pressure to both the first pressure member and the second pressure member. And a second pressure lower than the first pressure due to one of the first pressure member and the second pressure member. The image heating apparatus according to any one of claims 1 to 8.
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