JP6668765B2 - Fixing device and image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming device.
近年、プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、高品質、高速化、長寿命化等についての市場要求が強くなってきている。 In recent years, market demands for image forming apparatuses such as printers, copiers, facsimile machines, and the like for high quality, high speed, long life, and the like have become strong.
画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー画像が記録材シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録媒体に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている(例えば、特許文献1参照)。 In an image forming apparatus, an unfixed toner image is transferred to a recording material sheet, printing paper, photosensitive paper, electrostatic recording paper, or the like by an image transfer method or a direct method by an image forming process such as electrophotographic recording, electrostatic recording, or magnetic recording. It is formed on a recording medium. As a fixing device for fixing an unfixed toner image, a contact heating type fixing device such as a heat roller system, a film heating system, and an electromagnetic induction heating system is widely used (for example, see Patent Document 1).
図12に示すように、特許文献1に記載の定着装置90では、無端ベルト91の内部にパイプ状の金属熱伝導体92が設けられ、金属熱伝導体92内の熱源93により金属熱伝導体92を介して無端ベルト91を加熱している。定着装置90は、さらに加圧ローラ94を備え、この加圧ローラ94が、無端ベルト91を介して金属熱伝導体92に接してニップ部Nを形成している。無端ベルト91は、加圧ローラ94の回転に連れ回りすることで、周方向に移動する。そして、ニップ部Nを通る記録媒体に対して加熱加圧して定着処理を行っている。このような構成により、定着装置90を構成する無端ベルト91の全体を温めることが可能となるので、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ、高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。
As shown in FIG. 12, in a
しかしながら、上記従来技術にあっては、金属熱伝導体を介して無端ベルトを間接に加熱する構成であるので、加熱部の接触熱伝達や記録媒体の分離性向上の観点から、定着ベルトを真円ではない軌跡で走行させている。そのため、定着ベルト側にギヤ等を取り付けて駆動させることが難しく、駆動機構も複雑になるため、加圧ローラ側を駆動して定着ベルトを連れ回り走行させる構成となっている。また、無端ベルトの内面は、加圧ローラからの加圧力によって金属熱伝導体、もしくは後述するニップ形成部材に対して圧接されながら摺動する構成となっているので、駆動負荷が比較的大きくなる傾向があり、この傾向は経時で特に顕著となる。 However, in the above prior art, since the endless belt is indirectly heated via the metal heat conductor, the fixing belt is required to be true from the viewpoint of contact heat transfer of the heating unit and improvement of the separation property of the recording medium. The vehicle is running on a non-circular trajectory. For this reason, it is difficult to drive the fixing belt by attaching a gear or the like to the fixing belt side, and the driving mechanism becomes complicated. Further, since the inner surface of the endless belt slides while being pressed against a metal heat conductor or a nip forming member to be described later by a pressing force from a pressing roller, a driving load becomes relatively large. There is a tendency, and this tendency becomes particularly remarkable over time.
通常、このような構成の定着装置を用いる場合は、ニップ形成部に摺動性に優れた塗装部材・シート等を設けた上で、オイルやグリース等の潤滑剤によって摺動負荷をさらに低減するようにしている。しかし、経時での部品磨耗や潤滑剤流出は不可避であり、駆動負荷が増加していくことになる。 Usually, when a fixing device having such a configuration is used, after providing a coating member / sheet having excellent slidability in the nip forming portion, the sliding load is further reduced by a lubricant such as oil or grease. Like that. However, parts wear and lubricant outflow over time are inevitable, and the driving load increases.
加圧ローラの駆動には通常はギヤを介してモータを用いているが、このモータの許容トルクに到達する走行距離(通紙枚数)に基づいて、おおよそのユニット使用可能寿命が定まる。ただし、これは使用頻度により大きく左右され、定着の熱負荷が大きい高Dutyなモードほど走行可能距離が短くなる傾向にある。 Usually, a motor is used to drive the pressure roller via a gear, but an approximate unit usable life is determined based on a traveling distance (number of sheets passed) that reaches an allowable torque of the motor. However, this depends largely on the frequency of use, and the higher the duty mode in which the heat load of fixing is large, the shorter the possible travel distance tends to be.
従来の一般的な保守サービスは、定着ユニット内部の部品の回転回数(走行距離)や通紙枚数に基づき定着ユニットの交換寿命を設定した上で、寿命が終了したときに定着ユニットを交換するというものであった。しかしながら、このような寿命設定を行う場合、保証の観点から高Dutyな使用頻度を基準としていた。高Dutyな使用頻度の定着ユニットでは、定着熱負荷が比較して大きくなるため、定着ベルトの磨耗、潤滑剤流出が一層顕著になり、それに伴いモータの駆動トルクも大きく上昇する。一方、低Dutyな使用頻度の大多数の定着ユニットでは、熱負荷が小さいので部品磨耗も小さく、駆動モータの許容トルクまで十分余裕を残して交換されていた。正味の交換寿命がくる前に交換しているので、コスト的にも環境的にも望ましいものではなかった。 Conventional general maintenance services include setting a replacement life of a fixing unit based on the number of rotations (travel distance) of components inside the fixing unit and the number of sheets passed, and then replacing the fixing unit when the life is over. Was something. However, such a life setting is based on a high duty usage frequency from the viewpoint of guarantee. In the case of a fixing unit having a high duty cycle, the fixing heat load is relatively large, so that the wear of the fixing belt and the outflow of the lubricant become more remarkable, and the driving torque of the motor is greatly increased accordingly. On the other hand, most of the fixing units which are used at a low duty frequency have a small heat load, so that the wear of the parts is small, and the fixing unit is replaced with a sufficient margin up to the allowable torque of the drive motor. Since the replacement is performed before the end of the replacement life, the cost and the environment are not desirable.
また、交換寿命の設定において想定していないほどの高Duty使用頻度の定着ユニットでは、加圧ローラ駆動用のモータの駆動トルクが、設定寿命よりも早く許容トルクを超えてしまう場合も起こり得る。このような場合には、定着ユニットの部品破損等の故障が発生して、画像形成装置が完全停止してしまい、修復に一層時間を要してしまうという懸念もあった。 Further, in a fixing unit having a duty usage frequency as high as assumed in the setting of the replacement life, the driving torque of the motor for driving the pressure roller may exceed the allowable torque earlier than the set life. In such a case, there is a concern that a failure such as breakage of parts of the fixing unit occurs, the image forming apparatus is completely stopped, and it takes more time to repair.
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、使用頻度によらず正味の交換寿命まで使い切ることができ、かつ、交換の遅れによる故障に起因した全体装置の機能停止を未然に防止することができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and can be used up to the net replacement life regardless of the frequency of use, and prevent the entire device from stopping functioning due to failure due to replacement delay. It is an object of the present invention to provide a fixing device and an image forming apparatus that can prevent the occurrence of a problem.
本発明に係る定着装置は、上記目的達成のため、回転可能な定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱源と、前記加熱源の発熱量を調整し、前記定着部材の温度を制御する温度制御手段と、前記定着部材とニップを形成する加圧部材と、前記定着部材内部で前記加圧部材と対向し前記ニップを形成するニップ形成部材と、前記定着部材を介して前記ニップ形成部材と前記加圧部材とを加圧脱圧する加圧脱圧手段と、前記加圧部材を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動負荷量を検知する駆動負荷検知手段と、を備え、前記駆動負荷検知手段が検知した駆動負荷量が設定された値を超えた場合に、前記加圧脱圧手段が脱圧側に作動し、前記駆動負荷検知手段の検知結果によって前記加圧脱圧手段が脱圧側に作動する場合に、前記温度制御手段が前記定着部材の温度を上げる側に前記加熱源の発熱量を調整することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fixing device according to the present invention includes a rotatable fixing member, a heating source for heating the fixing member, and a temperature for adjusting a heating value of the heating source and controlling a temperature of the fixing member. A control unit, a pressing member forming a nip with the fixing member, a nip forming member facing the pressing member inside the fixing member to form the nip, and a nip forming member via the fixing member. A pressurizing and depressurizing means for pressurizing and depressurizing the pressurizing member, a driving means for driving the pressurizing member, and a driving load detecting means for detecting a driving load amount of the driving means; When the driving load amount detected by the detecting means exceeds a set value, the pressurizing and depressurizing means operates on the depressurizing side, and the pressurizing and depressurizing means moves to the depressurizing side according to the detection result of the driving load detecting means. The temperature control means. There and adjusting the heating value of the heating source on the side to raise the temperature of the fixing member.
本発明によれば、使用頻度によらず正味の交換寿命まで使い切ることができ、かつ、交換の遅れによる故障に起因した全体装置の機能停止を未然に防止することができる定着装置および画像形成装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, a fixing device and an image forming apparatus that can be used up to a net replacement life regardless of the frequency of use, and can prevent a functional stop of the entire apparatus due to a failure due to a delay in replacement. Can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
まず、構成について説明する。
図1に示すように、画像形成装置1は、タンデム型カラープリンタの画像形成部103を有する。画像形成装置1の本体上方にあるボトル収容部101には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した4つのトナーボトル102Y、102M、102C、102Kが着脱自在に設置されている。このため、これらの4つのトナーボトル102Y、102M、102C、102Kは、ユーザ等によって交換自在になっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
First, the configuration will be described.
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 1 has an
ボトル収容部101の下方には中間転写ユニット85が配設されている。その中間転写ユニット85の中間転写ベルト78に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部4Y、4M、4C、4Kが並設されている。
An
各作像部4Y、4M、4C、4Kには、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kがそれぞれ配設されている。また、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの周囲には、帯電部75、現像部76、クリーニング部77、除電部等がそれぞれ配設されている。そして、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上で、作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程)が行われて、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上に各色の画像が形成されることになる。
感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kは、駆動モータによって図1中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部75の位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面が一様に帯電される(帯電工程である)。その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、露光部3から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される(露光工程である)。
The
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、現像部76との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される(現像工程である)。その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、中間転写ベルト78および第1転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上のトナー像が中間転写ベルト78上に転写される(第1転写工程である)。このとき、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
Thereafter, the surfaces of the photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach the positions facing the developing unit 76, where the electrostatic latent images are developed, and toner images of each color are formed. Is). Thereafter, the surfaces of the
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、クリーニング部77との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上に残存した未転写トナーがクリーニング部77のクリーニングブレードによって機械的に回収される(クリーニング工程である)。
最後に、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上で行われる、一連の作像プロセスが終了する。
Thereafter, the surfaces of the
Finally, the surfaces of the photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach the positions facing the static elimination unit, and at this position, the residual potential on the photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K is removed. Thus, a series of image forming processes performed on the
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト78上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト78上にカラー画像が形成される。ここで、中間転写ユニット85は、中間転写ベルト78の4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79K、2次転写バックアップローラ82、クリーニングバックアップローラ83、テンションローラ84、中間転写クリーニング部80等で構成される。中間転写ベルト78は、3つのローラ82〜84によって張架・支持されるとともに、1つのローラ82の回転駆動によって図1中の矢印方向に無端移動される。
Thereafter, the toner images of the respective colors formed on the respective photosensitive drums through the developing process are transferred onto the
4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kは、それぞれ、中間転写ベルト78を感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kとの間に挟みこんで1次転写ニップを形成している。そして、1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト78は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト78上に重ねて1次転写される。
The four primary
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト78は、2次転写ローラ89との対向位置に達する。この位置では、2次転写バックアップローラ82が、2次転写ローラ89との間に中間転写ベルト78を挟みこんで2次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト78上に形成された4色のトナー像は、この2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体P上に転写される。このとき、中間転写ベルト78には、記録媒体Pに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト78は、中間転写クリーニング部80の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト78上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト78上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
Thereafter, the
ここで、2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Pは、本体の下方に配設された給紙部12から、給紙ローラ97やレジストローラ対98等を経由して搬送されたものである。詳しくは、給紙部12には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ97が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対98のローラ間に向けて給送される。
Here, the recording medium P conveyed to the position of the secondary transfer nip is conveyed from the
レジストローラ対98に搬送された記録媒体Pは、回転駆動を停止したレジストローラ対98のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト78上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対98が回転駆動されて、記録媒体Pが2次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体P上に、所望のカラー画像が転写される。
The recording medium P conveyed to the registration roller pair 98 temporarily stops at the position of the roller nip of the registration roller pair 98 whose rotation has been stopped. Then, the registration roller pair 98 is driven to rotate in synchronization with the color image on the
その後、2次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Pは、定着装置20の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト22および加圧ローラ21による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体P上に定着される。その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対99のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対99によって装置外に排出された被転写画像を有する記録媒体Pは、出力画像として、スタック部100上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
Thereafter, the recording medium P on which the color image has been transferred at the position of the secondary transfer nip is transported to the position of the fixing
次に、図2を参照して、定着装置20の構成について詳細に説明する。
Next, the configuration of the fixing
定着装置20は、図2に示すように、装置内に加圧回転体(図2の場合は加圧ローラ21)と定着ベルト22とを有し、熱源(図2の例ではハロゲンヒータ)23により定着ベルト22が内周側から輻射熱で直接加熱される。
As shown in FIG. 2, the fixing
このとき、図2に示す定着ベルト22内には、定着ベルト22を介して対向する加圧ローラ21とでニップ部Nを形成するニップ形成部材24があり、定着ベルト22の内面と直接(もしくは、図示しない摺動シートを介して間接的に)摺動するようになっている。
At this time, inside the fixing
図2では、ニップ部Nの形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い(ニップ部Nの形状は凹形状の方が、記録媒体Pの先端の排出方向が加圧ローラ21寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。)。
In FIG. 2, the shape of the nip portion N is flat, but may be a concave shape or another shape (the concave shape of the nip portion N increases the discharge direction of the leading end of the recording medium P). This is closer to the
図2に示すように、定着ベルト22は、ニッケルやSUSなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルト(もしくはフィルム)とする。ベルト表層は、PFAまたはPTFE層などの離型層22bを有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。ベルト基材22aと離型層22bとの間にはシリコーンゴムの層などで形成する弾性層22cがある。弾性層22cがない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ(ユズ肌画像)が残るという不具合が生じる。これを改善するには弾性層22cを100[μm]以上設ける必要がある。弾性層22cの変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。
As shown in FIG. 2, the fixing
定着ベルト22の内部にはニップ部Nを支持するための支持部材25(ステー)を設けており、加圧ローラ21により圧力を受けるニップ形成部材24の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。この支持部材25は、定着ベルト22の回転軸方向における両端部にて、保持部材26(フランジ)に保持固定され位置決めされている。また、熱源23と支持部材25との間に反射部材27を備えており、熱源23からの輻射熱などにより支持部材25が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制している。ここで、反射部材27を備える代わりに支持部材25の表面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることが可能となる。
A support member 25 (stay) for supporting the nip portion N is provided inside the fixing
熱源23としては、図示したハロゲンヒータでも良いが、IH(Induction Heating)であっても良いし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であっても良い。
The
加圧ローラ21は、芯金28に弾性ゴム層29を被覆しており、離型性を得るために表面に離型層(PFAまたはPTFE層)が設けてある。加圧ローラ21は、画像形成部103に設けられたモータなどの加圧ローラ駆動装置(図3参照)30からギヤ等を含む減速機構を介して駆動力が伝達され回転する。また、加圧ローラ21はカム機構である加圧脱圧装置59(図4参照)により定着ベルト22側に押し付けられており、弾性ゴム層29が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。加圧ローラ21は、中空のローラであっても良く、加圧ローラ21にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。弾性ゴム層29はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ21の内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルトの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
The
定着ベルト22は、加圧ローラ21により連れ回り回転する。図2の場合は、加圧ローラ21が加圧ローラ駆動装置30により回転し、ニップ部Nで駆動力が伝達されることにより定着ベルト22が回転する。定着ベルト22はニップ部Nで挟み込まれて回転し、ニップ部以外では両端部で保持部材26(フランジ)にガイドされて走行する。
The fixing
定着装置20は、上記のような構成により、安価でかつウォームアップを速くすることができる。
With the above-described configuration, the fixing
次に、本実施形態に係る画像形成装置1の制御・駆動系について説明する。
図3に示すように、画像形成装置1は、本体制御部51と、第1センサ55と、第2センサ56と、温度センサ57と、排紙センサ58と、ヒータ駆動装置60(温度制御手段)と、加圧ローラ駆動装置30(駆動手段)と、駆動負荷センサ36(駆動負荷検知手段)と、加圧脱圧装置59(加圧脱圧手段)と、アラーム62と、を有している。
Next, a control / drive system of the image forming apparatus 1 according to the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 3, the image forming apparatus 1 includes a main
本体制御部51は、画像形成部103を制御するための各種演算を行うCPU(central processing unit)52、読み出し専用のメモリであるROM(Read Only Memory)53、一時記憶用のRAM(Random Access Memory)54、および入出力インターフェイス等を含んでいる。本体制御部51は、RAM54の一時記憶機能を利用しつつROM53に記憶された制御プログラムを実行するようになっている。
The main
具体的には、本体制御部51は、入力側に、第1センサ55、第2センサ56、温度センサ57、排紙センサ58、および駆動負荷センサ36が電気的に接続されており、出力側に、後述する加圧脱圧装置59、ヒータ駆動装置60、加圧ローラ駆動装置30、およびアラーム62が電気的に接続されている。
Specifically, the main
第1センサ55は、第1フィラー部を検出する公知のセンサであって、接触コロが第1の位置に移動した場合に第1フィラー部を検出する位置に配置されている。ここで第1の位置は、定着ベルト22の変形が許容可能な変形量を検出可能な位置を意味し、定着昇温時間を著しく低下させない位置に設定される。
The
第2センサ56は、第2フィラー部を検出する公知のセンサであって、接触コロが第2の位置に移動した場合に第2フィラー部を検出する位置に配置されている。ここで第2の位置は、定着ベルト22の変形が許容不可能な変形量を検出可能な位置を意味する。
The
温度センサ57は、公知のサーミスタ等により構成されて、定着ベルト22の表面に対向するように設けられている。温度センサ57は、定着ベルト22の長手方向の中央領域と端部領域とに配置されて定着ベルト22の温度を検出して温度情報を本体制御部51に与える。本体制御部51は、温度センサ57からの温度情報に基づいて、ヒータ駆動装置60を介して熱源23への供給電力を制御することで、定着ベルト22の温度を制御する温度制御手段として機能する。
The
排紙センサ58は、ニップ部Nの排出側の排紙経路に設けられており、排紙情報を検知して本体制御部51に与える。
The
アラーム62は、加圧ローラ駆動装置30の駆動負荷量が設定された値を超えた場合に、アラーム信号等を発する。ここで、アラーム信号等とは、ブザー音やランプ表示等を意味する。
The
ヒータ駆動装置60は、外部の電源と熱源23とに接続され、本体制御部51からの制御信号に基づいて該電源から熱源23に供給される電力を制御する。したがって、熱源23はヒータ駆動装置60により所望の点灯率となるように制御される。
The
加圧ローラ駆動装置30は、加圧ローラ21を回転駆動するための駆動モータ32と、駆動モータ32を駆動するためのモータドライバ34と、を有している。駆動モータ32は、駆動電流に出力トルクが比例する直流モータである。モータドライバ34は、本体制御部51からの制御信号に基づいて駆動モータ32を駆動する駆動電流を駆動モータ32に供給する。
The pressure
駆動負荷センサ36は、加圧ローラ駆動装置30の駆動負荷量を検出し、その駆動負荷量の情報を本体制御部51に提供する。具体的には、駆動負荷センサ36は、加圧ローラ駆動装置30の駆動電流の値を取得する電流センサである。本体制御部51は、この駆動電流の値から駆動モータ32の駆動負荷量である出力トルクの情報を得ることができる。駆動負荷センサ36は、上記電流センサの代わりに、駆動モータ32のモータ軸等に別途、トルクコンバータを設けた構成としてもよい。
The driving
本体制御部51は、駆動負荷センサ36から得られた加圧ローラ駆動装置30の駆動負荷量が、あらかじめ定められた値を超えた場合に、加圧脱圧装置59を脱圧側に作動させるように加圧脱圧装置59に制御信号を送る。同時に、本体制御部51は、加圧脱圧装置59を脱圧側に作動させた場合には、ヒータ駆動装置60を介して定着ベルト22の温度を上昇させるように制御する。
The main
図4に示すように、加圧脱圧装置59は、カム機構を用いて構成されている。この加圧脱圧装置59は、駆動源であるカム駆動モータ63に接続されたカム板64が片持ち支持のレバー65を押圧することにより、定着ベルト22を介してニップ形成部材24に対して加圧ローラ21を加圧または脱圧するようになっている。ここで、レバー65の端部は、バネ部材66を介して画像形成装置1の筐体に接続されている。そのため、レバー65は、カム板64によって押圧された際に、バネ部材66に抗してカム板64を押圧する。また、図5に示すように、レバー65は、カム板64からの押圧力がなくなった場合に、バネ部材66に蓄積されている弾性復元力によって復帰位置に戻る。
As shown in FIG. 4, the
記録媒体Pを搬送・定着する通常状態では、加圧ローラ駆動装置30の駆動モータ32の駆動負荷トルクは、所定トルク(またはそれに相当する駆動電流値)以下である。この場合、加圧ローラ21から定着ベルト22を介してニップ形成部材24に加えられる加圧力が適切な加圧力となるように、カム板64の回転停止位置が定められている。以下の説明では、この通常状態の最大の加圧力、およびその加圧力で得られる定着装置20のニップ幅を100%としている(図6、図7)。
In the normal state in which the recording medium P is conveyed and fixed, the driving load torque of the driving
図5に示すように、加圧脱圧装置59の除圧状態は、駆動モータ32の上記所定の駆動負荷トルクを超えた場合に移行するモードである。
As shown in FIG. 5, the depressurized state of the pressurizing / depressurizing
図6は、加圧ローラ21から定着ベルト22を介してニップ形成部材24に加えられる加圧力と、加圧ローラ駆動装置30の駆動モータ32が出力する駆動負荷トルクと、の関係を示す。図7は、加圧力と定着装置20のニップ幅との関係を示す。経時により駆動モータ32の駆動負荷トルクは、徐々に上昇していく。加圧力とニップ幅との関係においては、新品状態〜経時で駆動負荷トルクが上がり切るまでは、加圧力100%にて駆動負荷トルクが低い値からトルク100%(加圧ローラ駆動装置30の許容トルク、もしくは更にマージンを加味して設定した値)まで徐々に上昇していくことになる。トルク100%に到達した場合、それ以上加圧力100%で回転駆動させると部品破損につながるが、カム板64を回転させて除圧することで加圧ローラ駆動装置30の駆動負荷トルクを下げることができる。
FIG. 6 shows a relationship between the pressing force applied to the nip forming
ただし、加圧力を下げるとニップ幅の減少も避けられない。定着ベルト22の表面温度はある程度コールドオフセット(トナー剥がれ)に対して余裕を見た上で設定しているため、大幅なニップ幅の減少がない限りは画像不良の心配はないが、ユニット使用頻度によっては、加圧力100%では許容トルクを大きく超えていることが想定されるため、加圧力を大きく落とさないと許容トルクを満たせない可能性がある。このような場合は、ニップ幅に応じて定着ベルト22の温度補正を加えることで、消費電力は上がるものの画像品質は確保できる。
However, when the pressing force is reduced, a decrease in the nip width cannot be avoided. Since the surface temperature of the fixing
なお、図5に示した除圧状態は、許容トルクをオーバーした場合に移行する限定的なモードである。加圧力100%の通常状態にて許容トルクをオーバーしたことが検知されると、モニタに交換を促す表示が点灯したり、保守サービス者に交換指示アラームを送信したりするシステム構成にしておくと良い。ユニット寿命としてはトルクオーバーが大きな要因ではあるが、定着ベルト22や加圧ローラ21の表面離型層も記録媒体搬送によって磨耗するため、長期に渡って除圧モードで使用すると画像不良や、分離不良に伴うジャム等が頻発することになる。除圧状態のモードは、交換アラームが発信されてから交換するまでの臨時的な対応手段として用いる。
Note that the depressurized state shown in FIG. 5 is a limited mode that shifts when the allowable torque is exceeded. When it is detected that the allowable torque has been exceeded in the normal state of the applied pressure of 100%, a display for prompting replacement is turned on on the monitor or a replacement instruction alarm is transmitted to a maintenance service person. good. Although torque over is a major factor in the unit life, the surface release layer of the fixing
本実施形態では、駆動負荷センサ36が、加圧ローラ21を駆動する加圧ローラ駆動装置30の駆動負荷量を検知し、その駆動負荷量が設定した値を超えている場合に、本体制御部51が、加圧脱圧装置59を脱圧側に作動させる。これにより、使用頻度によらず正味の交換寿命(トルク寿命)までの使い切ることができ、交換の遅れによる故障に起因したマシン完全停止を未然に防止することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、本体制御部51が、加圧脱圧装置59を脱圧側に作動させた場合に、ヒータ駆動装置60等の温度制御手段を介して定着ベルト22の温度を上げる側に制御する。これにより、駆動負荷トルクを下げるために脱圧するとニップ幅が減少するが、脱圧量(ニップ幅減少量)に応じて定着ベルト22の温度を上げることで、消費電力は若干悪化する懸念はあるもの、トナーオフセットといった画像品質トラブルを回避することができる。
Further, in the present embodiment, when the
また、本実施形態では、加圧ローラ駆動装置30の駆動モータ32として直流モータが使用され、駆動負荷量の検知に直流モータの駆動電流値が用いられるので、安価なマシンを提供でき、また、負荷状態を把握するのに駆動電流値を検知すれば良いので、別途、トルクコンバータ等が不要で装置の大型化が避けられる。
Further, in the present embodiment, a DC motor is used as the
また、本実施形態では、加圧脱圧装置59がカム機構を用いており、カム板64の表面形状によって無段階に脱圧(除圧)量を調整可能であり、また構成も簡素化できる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、加圧ローラ駆動装置30の許容トルクを超える値に対応する駆動電流値が検出された場合に、アラーム信号を発して交換を視覚的に促したり、サービスマンに交換通知を送信したりする。これにより、故障前に定着装置20の交換がなされるため、ユニット故障によるマシン完全停止といった不具合を未然に防ぐことができる。
Further, in the present embodiment, when a drive current value corresponding to a value exceeding the allowable torque of the pressure
また、本実施形態では、加圧ローラ駆動装置30の正味の交換寿命(許容トルク)近くまで定着装置20を使い切ることができ、また、想定Dutyを超える使用頻度の定着装置20に関しては、故障前に交換が可能になるため、低環境負荷で信頼性の高い画像形成装置1を提供できる。
Further, in the present embodiment, the fixing
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
図8に示すように、本発明に係る第2の実施の形態に係る定着装置120では、図2に示した第1の実施の形態において熱源23が1本のハロゲンヒータで構成されているのに対し、熱源23が3本のハロゲンヒータで構成されている点で異なる。その他の構成は同じであるので、説明を省略する。例えば、図8では、加圧ローラ駆動装置30(図2参照)や加圧減圧装置59(図4参照)は図示を省略している。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 8, in the
本実施形態では、それぞれの熱源23の発光(発熱)箇所が異なるために、様々な紙サイズに応じて、点灯させる熱源23を選択することにより、生産性を確保することができる。
In the present embodiment, since the light emitting (heating) locations of the
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。
図9に示すように、本発明の第3の実施の形態に係る定着装置130では、図8に示した第2の実施の形態の構成に加え、遮光部材131を備えた構成である。なお、図9においても、加圧ローラ駆動装置30(図2参照)や加圧減圧装置59(図4参照)は図示を省略している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 9, the fixing device 130 according to the third embodiment of the present invention has a configuration including a
図10に示すように、遮光部材131の形状は、例えば、A3通紙用、ハガキ通紙用の各紙幅に合わせた遮光面積が設けられた3段形状となっており、第1段と第2段の段差132、第2段と第3段の段差134の段付き形状となっている。
また、図11に示すように、遮光部材131の形状として、例えば、A3通紙用、B4通紙用、ハガキ通紙用の各紙幅に合わせて、第1段と第2段の段差132、第2段と第3段の段差133、第3段と第4段の段差134の段付き形状としても良い。
As shown in FIG. 10, the shape of the
As shown in FIG. 11, as the shape of the
遮光部材131は、定着ベルト22の内側に沿って、非接触で回動するように配置され、各紙幅に対応した位置に回動して加熱に不必要な領域を遮光する機能を有する。
The
本実施形態では、紙幅の狭い記録媒体Pを連続通紙した場合でも、非通紙領域が過昇温状態になることがなく、過昇温領域を冷ますために生産性を落とす等の制御を行う必要がない。これに伴い、ハロゲンヒータの本数は、図8に示した第2の実施の形態の3本から2本に削減でき、省エネルギー化を図ることができる。 In the present embodiment, even when the recording medium P having a narrow paper width is continuously passed, the non-paper passing area does not become in an excessively high temperature state, and control such as lowering the productivity to cool the excessively high temperature area is performed. No need to do. Along with this, the number of halogen heaters can be reduced from three in the second embodiment shown in FIG. 8 to two, and energy saving can be achieved.
以上説明したように、本発明によれば、使用頻度によらず正味の交換寿命まで使い切ることができ、かつ、交換の遅れによる故障に起因した全体装置の機能停止を未然に防止することができるという効果を有し、定着装置および画像形成装置の全般に有用である。 As described above, according to the present invention, it is possible to use up the entire replacement life irrespective of the frequency of use, and to prevent a failure of the entire apparatus due to a failure due to a delay in replacement. This is useful for fixing apparatuses and image forming apparatuses in general.
1 画像形成装置
20、120、130 定着装置
21 加圧ローラ(加圧部材)
22 定着ベルト(定着部材)
23 熱源(加熱源)
24 ニップ形成部材
30 加圧ローラ駆動装置(駆動手段)
32 駆動モータ(駆動手段)
36 駆動負荷センサ(駆動負荷検知手段)
59 加圧脱圧装置(加圧脱圧手段)
60 ヒータ駆動装置(温度制御手段)
103 画像形成部
N ニップ部(ニップ)
P 記録媒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
22 Fixing belt (fixing member)
23 heat source (heating source)
24
32 Drive motor (drive means)
36 Drive load sensor (drive load detection means)
59 Pressure depressurizing device (Pressure depressurizing means)
60 heater driving device (temperature control means)
103 Image forming part N Nip part (nip)
P Recording medium
Claims (5)
前記定着部材を加熱する加熱源と、
前記加熱源の発熱量を調整し、前記定着部材の温度を制御する温度制御手段と、
前記定着部材とニップを形成する加圧部材と、
前記定着部材内部で前記加圧部材と対向し前記ニップを形成するニップ形成部材と、
前記定着部材を介して前記ニップ形成部材と前記加圧部材とを加圧脱圧する加圧脱圧手段と、
前記加圧部材を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の駆動負荷量を検知する駆動負荷検知手段と、を備え、
前記駆動負荷検知手段が検知した駆動負荷量が設定された値を超えている場合に、前記加圧脱圧手段が脱圧側に作動し、
前記駆動負荷検知手段の検知結果によって前記加圧脱圧手段が脱圧側に作動する場合に、前記温度制御手段が前記定着部材の温度を上げる側に前記加熱源の発熱量を調整することを特徴とする定着装置。 A rotatable fixing member,
A heating source for heating the fixing member,
A temperature control unit that adjusts a heating value of the heating source and controls a temperature of the fixing member;
A pressure member forming a nip with the fixing member;
A nip forming member that faces the pressure member inside the fixing member and forms the nip;
Pressure depressurizing means for depressurizing the nip forming member and the pressing member via the fixing member;
Driving means for driving the pressure member,
A drive load detecting means for detecting a drive load amount of the driving means,
When the driving load amount detected by the driving load detecting means exceeds a set value, the pressurizing and depressurizing means operates on the depressurizing side ,
When the pressurizing and depressurizing means operates on the depressurizing side according to the detection result of the driving load detecting means, the temperature control means adjusts the heat generation amount of the heating source to the side that increases the temperature of the fixing member. Fixing device.
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