JP2010145881A - 定着装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置本体から取り出すことなく加圧レバーの支点を選択するだけの簡単な構成で定着圧を容易に切り替えることができる定着装置を提供すること。
【解決手段】互いに当接して回転する加熱ローラ（加熱部材）２５及び加圧ローラ（加圧部材）２６と、前記加圧ローラ１６を前記加熱ローラ２５に押圧する加圧バネ２８を備えた定着装置２２において、前記加圧ローラ２６を加圧レバー２７によって回転可能に支持するとともに、該加圧レバー２７の前記加圧ローラ２６の両側に第１及び第２の支点Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ設け、加圧レバー２７を前記加圧ローラ２６が前記加熱ローラ２５に押圧される方向に付勢する前記加圧バネ２８を前記加圧ローラ２６と前記第２の支点Ｐ２との間に配し、前記第１又は第２の支点Ｐ１，Ｐ２を選択することによって定着モードを通常加圧モード又は圧軽減モードに切り替える。
【選択図】図３

Description

本発明は、加圧部材の加熱部材への加圧力（定着圧）を切替可能な定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によって現像してトナー像として顕像化し、このトナー像を用紙上に転写する。そして、トナー像が転写された用紙は、定着装置へと搬送され、該定着装置によって熱と圧力によってトナー像の定着を受けた後に機外に排出され、これによって一連の画像形成動作が完了する。

ところで、上記定着装置には、互いに当接して回転する加熱部材及び加圧部材が備えられており、加圧部材を加熱部材に押圧することによって両者間に所定の定着圧（ニップ圧）を確保するようにしている。

斯かる定着装置に封筒等の厚紙を通紙する場合、通常の薄い普通紙を通紙する場合の定着圧では厚紙が過度に加圧されるため、定着ニップを通過した厚紙にしわが発生する等の問題が発生する。

そこで、定着モードを通常加圧モード又は圧軽減モードに切り替えることができる定着装置が提案されており（例えば、特許文献１参照）、斯かる定着装置においては、封筒等の厚紙を通紙する場合には圧軽減モードに切り替えて定着圧を低く設定される。

又、特許文献２には、シート搬送装置において、搬送ローラ対の下ローラに接触する上ローラを板ばね製のホルダによって支持し、ホルダの略中央部に当接するカムによって両ローラの接触圧を変更する構成が提案されている。
特開平９−０３４２９９号公報 特開平９−１１８４４９号公報

しかしながら、従来の定着装置においては、定着圧を切り替えるための機構が複雑であり、定着装置を画像形成装置本体から取り出さなければ定着圧の変更ができないものもあった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、装置本体から取り出すことなく加圧レバーの支点を選択するだけの簡単な構成で定着圧を容易に切り替えることができる定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、互いに当接して回転する加熱部材及び加圧部材と、前記加圧部材を前記加熱部材に押圧する加圧バネを備えた定着装置において、前記加圧部材を加圧レバーによって回転可能に支持するとともに、該加圧レバーの前記加圧部材の両側に第１及び第２の支点をそれぞれ設け、加圧レバーを前記加圧部材が前記加熱部材に押圧される方向に付勢する前記加圧バネを前記加圧部材と前記第２の支点との間に配し、前記第１又は第２の支点を選択することによって定着モードを通常加圧モード又は圧軽減モードに切り替えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記加圧レバー上の前記加圧ローラの支持点と前記第２の支点間の距離を前記加圧部材の支持点と前記加圧バネ間の距離よりも大きく設定したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記加圧レバー上の前記加圧部材の支持点を挟んでこれの両側に前記第１の支点と前記加圧バネを等距離Ｌの位置に配置するとともに、前記第２の支点を前記加圧バネから距離４Ｌの位置に配置したことを特徴とする。

請求項４記載の画像形成装置は、請求項１〜３の何れかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、薄い普通紙を通紙する場合には、加圧レバーの支点として第１の支点を選択すれば定着モードが通常加圧モードに設定され、加圧部材は加圧レバー上の第１の支点と加圧バネとの間に位置するため、加圧部材には加圧バネの付勢力よりも大きな押圧力が作用して所定の定着圧が得られ、薄い普通紙が加熱部材と加圧部材間の定着ニップに挟持されて加熱及び加圧され、これに担持されたトナー像が定着される。

又、封筒等の厚紙を通紙する場合には、加圧レバーの支点として第２の支点を選択すれば定着モードが圧軽減モードに切り替えられ、加圧バネが加圧レバー上の加圧部材と第２の支点との間に位置するため、加圧部材には加圧バネの付勢力よりも小さな押圧力が作用して定着圧が軽減され、定着ニップを通過した厚紙へのしわの発生が防がれる。

例えば、加圧レバー上の加圧部材の支持点を挟んでこれの両側に第１の支点と加圧バネを等距離Ｌの位置に配置することによって、定着モードとして通常加圧モードが選択された場合に定着圧は加圧バネの付勢力の２倍の大きさに設定される。そして、加圧レバー上において第２の支点を加圧バネから距離４Ｌの位置に配置すれば、定着モードとして圧軽減モードが選択された場合に定着圧は加圧バネの付勢力の０．８倍の大きさに軽減される。

従って、本発明によれば、定着装置を画像形成装置本体から取り出すことなく加圧レバーの支点を選択するだけの簡単な構成で定着圧を容易に切り替えることができるという効果が得られる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラーレーザープリンタの断面図であり、図示のカラーレーザープリンタはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋが一定の間隔でタンデムに配置されている。

上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、像担持体である感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されており、各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ及びドラムクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。

ここで、前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動モータによって図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電器３ａ〜３ｄは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

更に、前記現像装置４ａ〜４ｄは、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）トナー、ブラック（Ｋ）トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。

又、前記転写ローラ５ａ〜５ｄは、各一次転写部にて中間転写ベルト７を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト７は、二次転写対向ローラ８とテンションローラ９との間に張設されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの上面側に走行可能に配置されており、前記二次転写対向ローラ８は、二次転写部において中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１０に当接可能に配置されている。又、テンションローラ９の近傍にはベルトクリーニング装置１１が設けられている。

ところで、装置本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの上方には、前記各現像装置４ａ〜４ｄにトナーを補給するためのトナーコンテナ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが一列に並設されている。

又、装置本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの下方にはレーザースキャナユニット（ＬＳＵ）１３が配置され、その下方の本体１００の底部には給紙カセット１４が着脱可能に設置されている。そして、給紙カセット１４には複数枚の不図示の用紙が積層収容されており、この給紙カセット１４の近傍には、給紙カセット１４から用紙を取り出すピックアップローラ１５と、取り出された用紙を分離して搬送パスＬへと１枚ずつ送り出すフィードローラ１６とリタードローラ１７が設けられている。

又、装置本体１００の側部を上下方向に延びる前記搬送パスＬには、用紙を搬送する搬送ローラ対１８と、用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで前記二次転写対向ローラ８と二次転写ローラ１０との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラ対１９が設けられている。尚、搬送パスＬの横には、用紙の両面に画像を形成する場合に使用される別の搬送パスＬ’が形成されており、この搬送パスＬ’には複数の反転ローラ対２０が適当な間隔で設けられている。

ところで、装置本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パスＬは、装置本体１００の上面に設けられた排紙トレイ２１まで延びており、その途中には本発明に係る定着装置２２と排紙ローラ対２３，２４が設けられている。

次に、以上の構成を有するカラーレーザープリンタによる画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、帯電器３ａ〜３ｄによって一様に帯電される。又、レーザースキャナユニット１３は、各色毎のカラー画像信号によって変調されたレーザー光を出射し、そのレーザー光を各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。

そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ５ａの作用によって、図示矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。

上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト７は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト７上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１Ｋの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト７上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去され、各感光ドラム２ａ〜２ｄは次の画像形成に備えられる。

そして、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が二次転写対向ローラ８と二次転写ローラ１０間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１４からピックアップローラ１５とフィードローラ１６及びリタードローラ１７によって搬送パスＬへと送り出された用紙がレジストローラ対１９によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙に、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から一括して二次転写される。

而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置２２へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙は、排紙ローラ対２３，２４によって排紙トレイ２１上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、用紙上に転写されないで中間転写ベルト７上に残留する転写残トナーは、前記ベルトクリーニング装置１１によって除去され、中間転写ベルト７は次の画像形成に備えられる。

［定着装置］
次に、本発明に係る前記定着装置２２の詳細を図２及び図３に基づいて説明する。

図２は本発明に係る定着装置の通常加圧モード時の状態を示す模式図、図３は同定着装置の圧軽減モード時の状態を示す模式図である。

定着装置２２は、互いに当接して回転する加熱ローラ２５と加圧ローラ２６を備えており、加熱ローラ２５の下方に配される加圧ローラ２６は、その軸２６ａが略水平に配された加圧レバー２７に形成された凹状の軸受部２７ａが受けられることによって加圧レバー２７に回転可能に支持されている。

又、上記加圧レバー２７の加圧ローラ２６の支持部である軸受部２７ａの両側には第１の支点Ｐ１と加圧バネ２８が等距離Ｌの位置にそれぞれ設けられている。又、加圧レバー２７の加圧ローラ２６の支持部である軸受部２７ａから第１の支点Ｐ１とは反対側に距離５Ｌの位置（加圧バネ２８からの距離４Ｌの位置）には第２の支点Ｐ２が配置されている。

加圧レバー２７の図中左端に設けられた前記第１の支点Ｐ１部分には、下方に開口する半円溝状の凹部２７ｂが形成されており、この凹部２７ａには支軸２９が選択的に係合する。又、加圧レバー２７の図中右端に設けられた前記第２の支点Ｐ２部分には、上方に開口するＶ溝２７ｃが形成されており、このＶ溝２７ｃには、これの上方に位置する支点変更用カム、ボールペンノック等の係合部材が３０が上下動して選択的に係合する。

以上のように構成された定着装置２２においては、加圧レバー２７が加圧バネ２８によって上方に付勢されることによって、該加圧レバー２８に支持された加圧ローラ２６が加熱ローラ２５に押圧され、これらの加熱ローラ２５と加圧ローラ２６間には所定圧（定着圧）の定着ニップＮが形成されている。

而して、本実施の形態に係る定着装置２２には、薄い普通紙を通紙する場合に加圧ローラ２６を加熱ローラ２５に高い圧力（定着圧）で押圧する通常加圧モードと、封筒等の厚紙を通紙する場合に定着圧を通常加圧モード時の値よりも下げる圧軽減モードを選択することができるが、定着モードの選択は加圧レバー２７の支点を第１の支点Ｐ１又は第２の支点Ｐ２に切り替えることによってなされる。以下、定着装置２２の通常加圧モードと圧軽減モードについてそれぞれ説明する。
（１）通常加圧モード：
薄い普通紙を通紙するときに定着モードとして通常加圧モードが選択されている場合には、図２に示すように、係合部材３０が加圧レバー２７の第２の支点Ｐ２部分に形成されたＶ溝２７ｃから上方に離間しているため、加圧レバー２７は図２の左端に配置された第１の支点Ｐ１を中心として揺動可能となり、加圧バネ２８によって第１の支点Ｐ１を中心として上方に付勢され、該加圧レバー２７に支持された加圧ローラ２６が加熱ローラ２５に押圧されて両ローラ２５，２６間に定着ニップＮが形成される。

ここで、加圧バネ２８の付勢力をＦとし、加圧レバー２７の凹部２７ｂに作用する定着圧の反力（加圧ローラ２６の押圧力と大きさが等しく方向が反対（下向き）の力）をＲとし、第１の支点Ｐ１回りのモーメントの釣り合いを考えると、これらの力ＦとＲの間には次式か設立する。

Ｒ×Ｌ＝Ｆ×２Ｌ …（１）
上記（１）式から反力Ｒを求めると、
Ｒ＝２Ｆ …（２）
となり、加圧ローラ２６の押圧力（反力Ｒと大きさが同じで方向が反対（上向き）の力）は加圧バネ２８の付勢力Ｆの２倍となり、定着ニップＮには２Ｆの定着圧が作用する。

従って、薄い普通紙は、加熱ローラ２５と加圧ローラ２６間の定着ニップＮに挟持されて加熱及び加圧され、これに担持されたカラートナー像が普通紙に定着される。
（２）圧軽減モード：
封筒等の厚紙を通紙する場合には、図３に示すように、係止部材３０を下降させ、その先端を加圧レバー２７の図中右端に形成されたＶ溝２７ｃに係合させて押し下げる。すると、加圧レバー２７の図中左端に配された第１の支点Ｐ１部分において凹部２７ｂが支軸２９から浮き上がるため、加圧レバー２７は第２の支点Ｐを中心として加圧バネ２８によって上方に付勢され、該加圧レバー２７に支持された加圧ローラ２６が加熱ローラ２５に押圧されて両ローラ２５，２６間に定着ニップＮが形成される。このように加圧レバー２７の支点を第１の支点Ｐ１から第２の支点Ｐ２に切り替えることによって、定着モードを通常加圧モードから圧軽減モードに切り替えることができる。

ここで、加圧バネ２８の付勢力をＦとし、加圧レバー２７の凹部２７ｂに作用する定着圧の反力（加圧ローラ２６の押圧力と大きさが等しく方向が反対（下向き）の力）をＲ’とし、第１の支点Ｐ２回りのモーメントの釣り合いを考えると、これらの力ＦとＲ’の間には次式か設立する。

Ｒ×５Ｌ＝Ｆ×４Ｌ …（３）
上記（３）式から反力Ｒ’を求めると、
Ｒ’＝４Ｆ／５＝０．８Ｆ …（４）
となり、加圧ローラ２６の押圧力（反力Ｒと大きさが同じで方向が反対（上向き）の力）は加圧バネ２８の付勢力Ｆの０．８倍となり、定着ニップＮには０．８Ｆの定着圧が作用する。

以上のように、圧軽減モードにおいては、定着圧が軽減されるため、定着ニップＢを通過した厚紙へのしわの発生が防がれる。

而して、本実施の形態では、定着装置２２を画像形成装置本体１００から取り出すことなく加圧レバー２７の支点を選択するだけの簡単な構成で定着圧を容易に切り替えることができるという効果が得られる。

尚、以上の実施の形態における第１及び第２の支点Ｐ１，Ｐ２と加圧バネ２８の位置（レバー比）は一例であって、実施の形態に示した値に限定されるものではないが、圧軽減モードにおいて定着圧を軽減するためには、加圧レバー２７上の加圧ローラ２６の支持点と第２の支点Ｐ２間の距離を加圧ローラ２６の支持点と加圧バネ２８間の距離よりも大きく設定することが必要である。

本発明に係るカラーレーザープリンタの断面図である。 本発明に係る定着装置の通常加圧モード時の状態を示す模式図である。 本発明に係る定着装置の圧軽減モード時の状態を示す模式図である。

符号の説明

１Ｍ マゼンタ画像形成ユニット
１Ｃ シアン画像形成ユニット
１Ｙ イエロー画像形成ユニット
１Ｋ ブラック画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ 感光ドラム
３ａ〜３ｄ 帯電器
４ａ〜４ｄ 現像装置
５ａ〜５ｄ 転写ローラ
６ａ〜６ｄ ドラムクリーニング装置
７ 中間転写ベルト
８ 二次転写対向ローラ
９ テンションローラ
１０ 二次転写ローラ
１１ ベルトクリーニング装置
１２ａ〜１２ｄ トナーコンテナ
１３ レーザースキャナユニット（ＬＳＵ）
１４ 給紙カセット
１５ ピックアップローラ
１６ フィードローラ
１７ リタードローラ
１８ 搬送ローラ対
１９ レジストローラ対
２０ 搬送ローラ対
２１ 排紙トレイ
２２ 定着装置
２３，２４ 排紙ローラ対
２５ 加熱ローラ（加熱部材）
２６ 加圧ローラ（加圧部材）
２７ 加圧レバー
２７ａ 加圧レバーの軸受部
２７ｂ 加圧レバーの凹部
２７ｃ 加圧レバーのＶ溝
２８ 加圧バネ
３０ 係合部材
１００ 画像形成装置本体
Ｌ，Ｌ’ 搬送パス
Ｎ 定着ニップ
Ｐ１ 第１の支点
Ｐ２ 第２の支点

Claims (4)

1. 互いに当接して回転する加熱部材及び加圧部材と、前記加圧部材を前記加熱部材に押圧する加圧バネを備えた定着装置において、
   前記加圧部材を加圧レバーによって回転可能に支持するとともに、該加圧レバーの前記加圧部材の両側に第１及び第２の支点をそれぞれ設け、加圧レバーを前記加圧部材が前記加熱部材に押圧される方向に付勢する前記加圧バネを前記加圧部材と前記第２の支点との間に配し、前記第１又は第２の支点を選択することによって定着モードを通常加圧モード又は圧軽減モードに切り替えることを特徴とする定着装置。
2. 前記加圧レバー上の前記加圧部材の支持点と前記第２の支点間の距離を前記加圧部材の支持点と前記加圧バネ間の距離よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記加圧レバー上の前記加圧部材の支持点を挟んでこれの両側に前記第１の支点と前記加圧バネを等距離Ｌの位置に配置するとともに、前記第２の支点を前記加圧バネから距離４Ｌの位置に配置したことを特徴とする請求項２記載の定着装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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