JP2010266827A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でありながら、定着装置のローラの圧接状態を制御することができ、定着装置を取外したときにはローラの圧接状態が確実に解除されるようにする。
【解決手段】駆動機構８１の電磁クラッチがオフになると、駆動機構８１のギアユニットの動力伝達経路が遮断され、駆動機構８１のギア８２が回転自在になる。このため、ギア８２に歯合するギア部材３５も回転自在となる。これに伴い、ギア部材３５と同一の軸３７により軸支されている回転部材３６も回転自在となる。このとき、ギア部材３５及び回転部材３６がそれらの自重により時計回り方向に回転し、ギア部材３５と移動フレーム７１間のコイルバネ７２及び回転部材３６と移動フレーム７１間のコイルバネ７３が最短になるまで縮小し、各ローラ３１、３２が圧接解除状態となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置、及びプリンター等の電子写真方式の画像形成装置に適用される定着装置、及びそれを備える画像形成装置に関する。

この種の画像形成装置においては、静電潜像を感光体ドラム表面に形成し、トナーにより感光体ドラム表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム表面にトナー像を形成し、トナー像を感光体ドラムから記録用紙に転写し、記録用紙を加熱及び加圧して、トナー像を記録用紙上に定着している。

記録用紙上のトナー像の定着は、定着装置により行われる。定着装置では、一対の加熱ローラと加圧ローラ間のニップ域に記録用紙を挟み込んで搬送しつつ、各ローラにより記録用紙を加熱及び加圧して、記録用紙上のトナーを加熱溶融して定着している。このように一対の加熱ローラと加圧ローラ間のニップ域に記録用紙を挟み込むという方法は、加熱ローラの温度を一定の定着温度に維持し易いことから、定着処理を高速化するのに適している。

このような定着装置においては、加熱ローラと加圧ローラ間のニップ域の幅を確保して、ニップ域を安定的に維持するために、各ローラを弾性層により覆って、各ローラの弾性層を相互の圧接により変形させている。

しかしながら、各ローラの圧接圧力が大きいため、定着装置が非使用状態にあり、各ローラの停止状態が長時間継続すると、各ローラの弾性層が変形したままとなって元の形状に戻らず、各ローラの弾性層に凹みが形成されることがある。

このため、加熱ローラと加圧ローラ間に圧接付与または圧接解除のための機構を設けることがある。すなわち、作動状態においては、バネの付勢力により加熱ローラと加圧ローラを相互に圧接させ、休止状態においては、バネの付勢力に抗して加熱ローラ又は加圧ローラを離れる方向に変位させ、各ローラ間の圧接圧力を低減もしくは０にする。

例えば、図７（ａ）に示す定着装置においては、加熱ローラ１０１を定位置に軸支すると共に、加圧ローラ１０２を移動フレーム１０３で軸支し、この移動フレーム１０３をその軸１０３ａ周りで回転させて、加熱ローラ１０１に対する加圧ローラ１０２の接離を可能にした上で、バネ１０４により移動フレーム１０３を反時計回り方向に付勢して、加圧ローラ１０２を加熱ローラ１０１に圧接している。また、図７（ｂ）に示すように制御レバー１０５をその軸１０５ａ周りで反時計回り方向に回転駆動し、制御レバー１０５の先端部１０５ｂを移動フレーム１０３に押し付けて、移動フレーム１０３を時計回り方向に回転させ、加圧ローラ１０２を加熱ローラ１０１から離間する方向に変位させて、各ローラ１０１、１０２間の圧接状態を解除するようにしている。更に、図７（ａ）に示すような各ローラ１０１、１０２間の圧接状態を再度設定するときには、制御レバー１０５を時計回り方向に回転駆動し、制御レバー１０５の凹部１０５ｃを移動フレーム１０３に向けて、移動フレーム１０３の反時計回りの回転を可能にし、バネ１０４により移動フレーム１０３を反時計回り方向に付勢して、加圧ローラ１０２を加熱ローラ１０１に圧接している。

また、特許文献１の定着装置では、加圧ローラを軸支する枠体を移動可能に支持し、この枠体に摺接するカムを設け、このカムを手動で回転させて、このカムにより枠体を移動させ、加圧ローラを加熱ローラから離間させるようにしている。また、定着装置が画像形成装置本体から取外されても、カムにより各ローラ間の圧接解除状態が維持されるようにしている。

特開２００６−１６２９９６号公報

ところで、画像形成装置においては、そのメンテナンスのために、定着装置、現像装置、感光体ドラム等の構成要素の着脱が可能になっている。また、これらの構成要素にそれぞれの動力源を設けたならば、部品点数やコストの増大を招くため、画像形成装置本体側に動力源を設け、この動力源から動力伝達機構を介してそれぞれの構成要素へと動力を伝達している。

例えば、図７（ａ）、（ｂ）の定着装置が画像形成装置本体に装着されたときに、制御レバー１０５の軸１０５ａのギア（図示せず）が画像形成装置本体側の駆動ギア（図示せず）に歯合して、画像形成装置本体側の動力源により制御レバー１０５が回転駆動されるようにしている。

このため、この定着装置が画像形成装置本体に装着されているときには、制御レバー１０５が駆動制御されて自由に動作せず、各ローラ１０１、１０２間の圧接圧力も制限される。例えば、図７（ａ）の状態でも、制御レバー１０５の凹部１０５ｃにより移動フレーム１０３の反時計回りの回転が制限され、各ローラ１０１、１０２間の圧接圧力も制限される。

しかしながら、この定着装置が画像形成装置本体から外されたときには、制御レバー１０５の軸１０５ａのギアが画像形成装置本体側の駆動ギアから外れるため、制御レバー１０５が自由回転し、各ローラ１０１、１０２間の圧接圧力が制限されず、バネ１０４の付勢力全てが加圧ローラ１０２に作用して、各ローラ１０１、１０２間の圧接圧力が過剰に増大し、これが各ローラ１０１、１０２の大きな変形の原因になった。

また、特許文献１では、定着装置が画像形成装置本体から取外されても、カムにより各ローラ間の圧接解除状態が維持されるが、定着装置が取外される前に、カムを手動で回転させる必要があり、煩雑な操作が必要であった。また、この圧接解除状態を維持すための構成が複雑であって、部品点数が多くなった。更に、各ローラ間の圧接圧力が大きいために、カムを手動で回転させるための取っ手等を大型化する必要があり、これが定着装置の小型化を阻む原因となった。

そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、簡単な構成でありながら、定着装置のローラの圧接状態を制御することができ、定着装置を取外したときにはローラの圧接状態が確実に解除される定着装置、及びそれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の定着装置は、記録用紙を挟み込んで搬送する回転部材とローラ、前記回転部材を定位置に支持する固定支持部、及び前記ローラを移動可能に支持する移動支持部を備え、前記ローラの移動支持部が移動されて、前記回転部材とローラ間の圧接状態が制御される定着装置であって、前記回転部材の固定支持部に設けられ、外部からの駆動力を受けて変位する変位部と、前記変位部と前記ローラの移動支持部間に介在し、前記ローラの移動支持部に対して付勢力を与えて、前記回転部材とローラを相互に圧接させるための付勢手段とを備え、前記外部からの駆動力を受けて変位部が変位されると、前記ローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が変化して、前記回転部材とローラ間の圧接状態が制御される。

また、前記付勢手段は、前記変位部と前記ローラの移動支持部を連結するバネであり、このバネの弾性変形によりローラの移動支持部に対して付勢力が与えられる。

更に、前記変位部は、前記固定支持部に設けられた回転体であり、前記外部からの駆動力を受けて回転体が回転されると、この回転体の回転角度に応じて前記ローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が変化する。

また、前記変位部の変位量が段階的に変更され、この変位部の段階的な変位量に応じて前記ローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が段階的に変化する。

更に、前記外部からの駆動力を受けて変位部が順方向に変位されると、前記ローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が増大し、外部からの駆動力を受けて変位部が逆方向に変位されると、前記ローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が減少する。

一方、本発明の画像形成装置は、上記本発明の定着装置を備えている。

このような本発明の定着装置によれば、付勢手段は、回転部材の固定支持部に設けられた変位部とローラの移動支持部との間に介在し、ローラの移動支持部を付勢して、回転部材とローラを相互に圧接させる。外部からの駆動力により変位部が変位されると、付勢手段も変位し、ローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が変化して、回転部材とローラ間の圧接状態が制御される。従って、変位部の位置を調節することにより回転部材とローラ間の圧接状態を制御することができる。

また、定着装置が画像形成装置から取外されたときには、外部から変位部への駆動力の伝達が遮断され、この変位部が拘束されなくなって、この変位部が付勢手段の付勢力を受けて自由運動し、付勢手段もその付勢力が低下する方向に変位するので、回転部材とローラ間の圧接状態が解除される。このため、定着装置が画像形成装置から取外されても、回転部材とローラ間の圧接圧力が過剰に増大せず、回転部材とローラが変形することはない。

更に、定着装置が画像形成装置から取外される直前に変位部が如何なる位置にあっても、定着装置が取外されると同時に、外部から変位部への駆動力の伝達が遮断されて、この変位部が付勢手段の付勢力を受けて自由運動し、回転部材とローラ間の圧接状態が解除される。

尚、回転部材は、他のローラであっても良いし、無端状ベルト等であっても構わない。

例えば、付勢手段は、回転部材の固定支持部に設けられた変位部とローラの移動支持部を連結するバネであり、このバネの弾性変形によりローラの移動支持部に対して付勢力が与えられる。外部からの駆動力により変位部が移動支持部に接近したり遠ざかると、バネの張力が減少したり増大して、このバネにより移動支持部を引き付ける力が減少したり増大し、回転部材とローラ間の圧接状態が制御される。あるいは、外部からの駆動力により変位部が移動支持部に接近したり遠ざかると、バネの押圧力が増大したり減少して、このバネにより移動支持部を押圧する力が増大したり減少し、回転部材とローラ間の圧接状態が制御される。いずれにしても、変位部の変位量の調節により回転部材とローラ間の圧接状態を容易に制御することができる。

また、変位部が固定支持部に設けられた回転体であり、外部からの駆動力により回転体が回転され、この回転体の回転角度に応じてローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が変化する。この場合は、回転体の回転角度の調節により回転部材とローラ間の圧接状態を容易に制御することができる。

更に、変位部の変位量が段階的に変更され、この変位部の段階的な変位量に応じてローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が段階的に変化するので、回転部材とローラ間の圧接圧力を段階的に調節することができる。

また、外部からの駆動力を受けて変位部が順方向に変位されると、ローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が増大し、外部からの駆動力を受けて変位部が逆方向に変位されると、ローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が減少する。この場合も、変位部の変位方向と付勢手段の付勢力の増大関係が一定の関係となるので、回転部材とローラ間の圧接状態を容易に制御することができる。

一方、本発明の画像形成装置は、上記本発明の定着装置を備えていることから、同様の作用効果を奏する。

本発明の定着装置の一実施形態を適用した画像形成装置を示す断面図である。 図１の定着装置を概略的に示す断面図である。 図１の定着装置における定着ベルトと加圧ローラの圧接を解除した状態を示す断面図である。 図３の圧接解除状態を定着ベルトと加圧ローラの一方側から見て示す斜視図である。 図３の圧接解除状態を定着ベルトと加圧ローラの他方側から見て示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１の定着装置における定着ベルトと加圧ローラの圧接解除状態及び圧接状態の段階的な変化を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、従来の定着装置を例示する断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の定着装置の一実施形態を適用した画像形成装置を示す断面図である。この画像形成装置は、原稿の画像を読取る原稿読取り装置Ｂと、原稿読取り装置Ｂにより読取られた原稿の画像又は外部から受信した画像をカラーもしくは単色で記録用紙に記録形成する装置本体Ａとを備えている。

原稿読取り装置Ｂでは、原稿が原稿セットトレイ４１にセットされると、ピックアップローラ４４が原稿表面に押し付けられて回転され、原稿がトレイ４１から引き出され、原稿がサバキローラ４５と分離パッド４６間を通過して１枚ずつに分離されてから搬送経路４７へと搬送される。

この搬送経路４７では、原稿の先端がレジストローラ４９に当接して、原稿の先端がレジストローラ４９と平行に揃えられ、この後に原稿がレジストローラ４９により搬送されて読取りガイド５１と読取りガラス５２間を通過する。このとき、第１走査部５３の光源の光が読取りガラス５２を介して原稿表面に照射され、その反射光が読取りガラス５２を介して第１走査部５３に入射し、この反射光が第１及び第２走査部５３、５４のミラーで反射されて結像レンズ５５へと導かれ、結像レンズ５５によって原稿の画像がＣＣＤ（Charge Coupled Device）５６上に結像される。ＣＣＤ５６は、原稿の画像を読取り、原稿の画像を示す画像データを出力する。更に、原稿は、搬送ローラ５７により搬送され、排紙ローラ５８を介して排紙トレイ５９に排出される。

また、原稿台ガラス６１上に載置された原稿を読取ることができる。レジストローラ４９、読取りガイド５１、排紙トレイ５９等とそれらよりも上側の部材とは、一体化されて、原稿読取り装置Ｂの背面側で開閉可能に枢支されたカバー体となっており、この上側のカバー体が開かれると、原稿台ガラス６１が解放されて、原稿台ガラス６１上に原稿を載置することができる。原稿が載置されて、カバー体が閉じられると、第１及び第２走査部５３、５４が副走査方向に移動されつつ、第１走査部５３によって原稿台ガラス６１上の原稿表面が露光され、第１及び第２走査部５３、５４によって原稿表面からの反射光が結像レンズ５５へと導かれ、結像レンズ５５によって原稿の画像がＣＣＤ５６上に結像される。このとき、第１及び第２走査部５３、５４が相互に所定の速度関係を維持しつつ移動されて、原稿表面→第１及び第２走査部５３、５４→結像レンズ５５→ＣＣＤ５６という反射光の光路の長さが変化しないように第１及び第２走査部５３、５４の位置関係が常に維持され、これによりＣＣＤ５６上での原稿の画像のピントが常に正確に維持される。

こうして読取られた原稿の画像全体は、画像データとして画像形成装置の装置本体Ａへと送受され、装置本体Ａにおいて画像が記録用紙に記録される。

一方、画像形成装置の装置本体Ａは、レーザ露光装置１、現像装置２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナ装置４、中間転写ベルト装置８、定着装置１２、用紙搬送装置１８、給紙トレイ１０、及び排紙トレイ１５等により構成されている。

画像形成装置において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたもの、又は単色（例えばブラック）を用いたモノクロ画像に応じたものである。従って、現像装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、帯電器５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）、クリーナ装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）は各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれａがブラックに、ｂがシアンに、ｃがマゼンタに、ｄがイエローに対応付けられて、４つの画像ステーションが構成されている。

感光体ドラム３は、装置本体Ａのほぼ中央に配置されている。

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、接触型であるローラ型やブラシ型の帯電器のほか、チャージャー型の帯電器が用いられる。

レーザ露光装置１は、レーザダイオード及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）であり、帯電された感光体ドラム３表面を画像データに応じて露光して、その表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。

現像装置２は、感光体ドラム３上に形成された静電潜像を（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）のトナーにより現像する。クリーナ装置４は、現像及び画像転写後に感光体ドラム３表面に残留したトナーを除去及び回収する。

感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルト装置８は、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ２１、従動ローラ２２、中間転写ローラ６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）、及び中間転写ベルトクリーニング装置９を備えている。

中間転写ベルト駆動ローラ２１、中間転写ローラ６、従動ローラ２２等は、中間転写ベルト７を張架して支持し、中間転写ベルト７を矢印Ｃ方向に周回移動させる。

中間転写ローラ６は、中間転写ベルト７近傍に回転可能に支持され、中間転写ベルト７を介して感光体ドラム３に圧接され、感光体ドラム３のトナー像を中間転写ベルト７に転写するための転写バイアスを印加されている。

中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに接触するように設けられており、各感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ表面のトナー像を中間転写ベルト７に順次重ねて転写することによって、カラーのトナー像（各色のトナー像）を形成する。この転写ベルトは、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端ベルト状に形成されている。

感光体ドラム３から中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７裏面に圧接されている中間転写ローラ６によって行われる。中間転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ６は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、記録用紙に対して均一に高電圧を印加することができる。

上述の様に各感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ表面のトナー像は、中間転写ベルト７で積層され、画像データによって示されるカラーのトナー像となる。このように積層された各色のトナー像は、中間転写ベルト７と共に搬送され、中間転写ベルト７と接触する２次転写装置１１によって記録用紙上に転写される。

中間転写ベルト７と２次転写装置１１の転写ローラ１１ａとは、相互に圧接されてニップ域を形成する。また、２次転写装置１１の転写ローラ１１ａには、中間転写ベルト７上の各色のトナー像を記録用紙に転写させるための電圧（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加される。さらに、そのニップ域を定常的に得るために、２次転写装置１１の転写ローラ１１ａもしくは中間転写ベルト駆動ローラ２１の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々）としている。

また、２次転写装置１１によって中間転写ベルト７上のトナー像が記録用紙上に完全に転写されず、中間転写ベルト７上にトナーが残留することがあり、この残留トナーが次工程でトナーの混色を発生させる原因となる。このため、中間転写ベルトクリーニング装置９によって残留トナーを除去及び回収する。中間転写ベルトクリーニング装置９には、例えばクリーニング部材として中間転写ベルト７に接触するクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する部位で、従動ローラ２２により中間転写ベルト７裏側が支持されている。

給紙トレイ１０は、記録用紙を格納しておくためのトレイであり、装置本体Ａの画像形成部の下側に設けられている。また、画像形成部の上側に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みの記録用紙をフェイスダウンで載置するためのトレイである。

また、装置本体Ａには、給紙トレイ１０の記録用紙を２次転写装置１１や定着装置１２を経由させて排紙トレイ１５に送るための用紙搬送装置１８が設けられている。この用紙搬送装置１８は、Ｓの字形状の用紙搬送経路Ｓを有し、用紙搬送経路Ｓに沿って、ピックアップローラ１６、レジストローラ１４、定着装置１２、各搬送ローラ１３、及び排紙ローラ１７等を配置したものである。

ピックアップローラ１６は、給紙トレイ１０の端部に設けられ、給紙トレイ１０から記録用紙を１枚ずつ用紙搬送経路Ｓに供給する呼び込みローラである。各搬送ローラ１３は、記録用紙の搬送を促進補助するための小型のローラであり、用紙搬送経路Ｓに沿って複数箇所に設けられている。

レジストローラ１４は、搬送されて来た記録用紙を一旦停止させて、記録用紙の先端を揃え、中間転写ベルト７と２次転写装置１１間のニップ域で中間転写ベルト７上のカラーのトナー像が記録用紙に転写されるように、感光体ドラム３及び中間転写ベルト７の回転にあわせて、記録用紙をタイミングよく搬送する。

定着装置１２は、トナー像が転写された記録用紙を受け取り、この記録用紙を定着ベルト３４と加圧ローラ３２間のニップ域に挟み込んで搬送し、記録用紙を加熱及び加圧して、記録用紙上のトナー像を定着する。

各色のトナー像の定着後の記録用紙は、排紙ローラ１７によって排紙トレイ１５上に排出される。

尚、１つの画像形成ステーションだけを用いて、モノクロ画像を形成し、モノクロ画像を中間転写ベルト装置８の中間転写ベルト７に転写することも可能である。このモノクロ画像も、カラー画像と同様に、中間転写ルベト７から記録用紙に転写され、記録用紙上に定着される。

また、記録用紙の表面だけではなく、両面の印字を行う場合は、記録用紙の表面の画像を定着装置１２により定着した後に、記録用紙を用紙搬送経路Ｓの排紙ローラ１７により搬送する途中で、排紙ローラ１７を停止させてから逆回転させ、記録用紙を反転経路Ｓｒに通して、記録用紙の表裏を反転させ、記録用紙をレジストローラ１４へと導き、記録用紙の表面と同様に、記録用紙の裏面に画像を記録して定着し、記録用紙を排紙トレイ１５に排出する。

次に、本実施形態の定着装置１２を説明する。この定着装置１２では、図２に示すように加熱ローラ３１、加圧ローラ３２、加熱補助ローラ３３、及び加熱ローラ３１と加熱補助ローラ３３間に架け渡された無端状の定着ベルト３４を備えており、加熱ローラ３１と加圧ローラ３２を定着ベルト３４を介して相互に押圧して、定着ベルト３４と加圧ローラ３２間にニップ域Ｎを形成している。

定着装置１２を画像形成装置の装置本体Ａに装着した状態では、装置本体Ａ側の駆動機構のギア（図示せず）が加熱ローラ３１の軸のギア（図示せず）に歯合し、装置本体Ａ側の駆動機構からの回転駆動力が加熱ローラ３１の軸に伝達されて、加熱ローラ３１が矢印方向に回転駆動される。この加熱ローラ３１の回転に伴い、加熱補助ローラ３３及び定着ベルト３４が加熱ローラ３１と同方向に回転し、加圧ローラ３２が従動回転する。記録用紙は、定着ベルト３４と加圧ローラ３２間のニップ域Ｎに挟まれ搬送されて、加熱及び加圧される。これにより、記録用紙上のトナー像が溶融、混合、圧接して熱定着される。

加熱ローラ３１は、芯金の外表面に弾性層を設け、この弾性層の外表面に離型層を形成してなる３層構造のローラである。芯金には、例えば鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層にはシリコンゴムが用いられ、離型層にはＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が用いられる。

加熱ローラ３１内部（芯金の内部）には、該ローラ３１を加熱する熱源のヒータランプ（ハロゲンランプ）３３が設けられている。

加熱補助ローラ３３にも熱源が設けられており、この加熱補助ローラ３３の熱が定着ベルト３４を介して加熱ローラ３１に伝導され、加熱ローラ３１の熱量が補足される。

加圧ローラ３２は、加熱ローラ３１と同様に、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等よりなる芯金、この芯金表面のシリコンゴム等の弾性層、更にその上のＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型層からなる３層構造のローラである。

このように加熱ローラ３１及び加圧ローラ３２に弾性層を設け、各ローラ３１、３２を相互に押圧させているので、定着ベルト３４と加圧ローラ３２間のニップ域の幅を広くすることができる。

ところが、定着装置１２が非使用状態にあり、各ローラ３１、３２の停止状態が長時間継続すると、各ローラ３１、３２の弾性層が変形したままとなって元の形状に戻らず、各ローラ３１、３２の弾性層に凹みが形成されることがある。

また、メンテナンスのために定着装置１２が画像形成装置の装置本体Ａから取外され、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接状態が放置されたときにも、やはり各ローラ３１、３２の弾性層に凹みが形成されることがある。

そこで、本実施形態の定着装置１２では、定着装置１２が停止したとき、及び定着装置１２が画像形成装置から取外されたときに、各ローラ３１、３２間の圧力が低減して、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接状態が解除され、各ローラ３１、３２の弾性層が変形したままで放置されないようにしている。このための構成を以下に述べる。

図２は、先の説明から明らかなように定着装置１２における定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接状態を示す断面図である。図３は、図２の定着装置１２における定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接解除状態を示す断面図である。また、図４及び図５は、図２の定着装置１２における定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接解除状態を両側からそれぞれ見て示す斜視図である。尚、圧接状態とは、記録用紙を定着し得る程度に定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接圧力が高く設定された状態であり、また圧接解除状態とは、各ローラ３１、３２間の圧力が低いか０の状態であって、定着ベルト３４と加圧ローラ３２が軽く接触した状態を含む。

図２乃至図５に示すように加熱ローラ３１の軸の両端は、定着装置１２の固定フレーム（図示せず）で回転自在に支持されており、これらの支持位置が固定されている。同様に、加熱補助ローラ３３の軸の両端も、定着装置１２の固定フレームで回転自在に支持されており、これらの支持位置が固定されている。これらの加熱ローラ３１と加熱補助ローラ３３間には、定着ベルト３４が架け渡されている。

また、略扇形状のギア部材３５及び回転部材３６は、一本の軸３７の両端に固定されており、この軸３７の両端が定着装置１２の固定フレームで回転自在に支持され、これらの支持位置が固定されている。従って、ギア部材３５及び回転部材３６は、定着装置１２の固定フレームに設けられている。

加圧ローラ３２の軸の両端は、定着装置１２の両側に設けられたそれぞれの移動フレーム７１で軸支されている。これらの移動フレーム７１は、軸７１ａ周りで回転移動可能に支持されている。これらの移動フレーム７１の回転移動に伴い、加圧ローラ３２も軸７１ａ周りで回転移動する。

固定フレーム側で軸支されているギア部材３５と移動フレーム７１にはコイルバネ７２の両端のフックが係止されて、ギア部材３５と移動フレーム７１間にコイルバネ７２が架け渡されている。同様に、固定フレーム側で軸支されている回転部材３６と移動フレーム７１にもコイルバネ７３の両端のフックが係止されて、回転部材３６と移動フレーム７１間にコイルバネ７３が架け渡されている。これらのコイルバネ７２、７３は、それらの張力により各移動フレーム７１を固定フレーム側に引き付けて、加圧ローラ３２を加熱ローラ３１に押圧させ、定着ベルト３４と加圧ローラ３２を圧接させるためのものである。

固定フレーム側で軸支されているギア部材３５の周面一部にはギア３５ａが形成されている。定着装置１２を画像形成装置の装置本体Ａに装着した状態では、装置本体Ａ側の駆動機構８１のギア８２がギア部材３５周面一部のギア３５ａに歯合する。

装置本体Ａ側の駆動機構８１は、ギア８２と、駆動用モータ８３と、この駆動用モータ８３からギア８２への動力伝達経路及び該動力伝達経路を接離する電磁クラッチを含むギアユニットとを備えている。電磁クラッチがオンのときには、ギアユニットの動力伝達経路が接続され、駆動モータ８３の出力軸の回転がギアユニットの動力伝達経路及びギア８２を介してギア部材３５に伝達される。つまり、画像形成装置の装置本体Ａ側の駆動機構８１により定着装置１２の固定フレーム側で軸支されているギア部材３５が回転駆動される。また、電磁クラッチがオフのときには、ギアユニットの動力伝達経路が遮断されて、ギア部材３５が回転自在となる。

更に、定着装置１２が画像形成装置の装置本体Ａから取外されたときにも、定着装置１２のギア部材３５が装置本体Ａ側の駆動機構８１のギア８２から離間し、ギア部材３５が回転自在となる。

ここで、定着装置１２が画像形成装置の装置本体Ａに装着された状態で、画像形成装置の電源がオフにされると、駆動機構８１の電磁クラッチがオフとなって、駆動機構８１のギアユニットの動力伝達経路が遮断され、駆動機構８１のギア８２が回転自在になる。このため、ギア８２に歯合するギア部材３５も回転自在となる。これに伴い、ギア部材３５と同一の軸３７により軸支されている回転部材３６も回転自在となる。このとき、図３（図４及び図５も参照）に示すようにギア部材３５及び回転部材３６がそれらの自重により時計回り方向に回転し、ギア部材３５と移動フレーム７１間のコイルバネ７２及び回転部材３６と移動フレーム７１間のコイルバネ７３が最短になるまで縮小する。従って、各コイルバネ７２、７３の張力が発生せず、各コイルバネ７２、７３の張力により加圧ローラ３２が加熱ローラ３１に押圧されることもなく、定着ベルト３４と加圧ローラ３２が圧接解除状態となる。この圧接解除状態では、各ローラ３１、３２が停止したままで相互に押圧されることはなく、各ローラ３１、３２の弾性層に凹みが形成されることもない。

次に、画像形成装置の電源がオンにされると、駆動機構８１の電磁クラッチがオンとなって、駆動機構８１のギアユニットの動力伝達経路が接続される。このとき、駆動機構８１の駆動モータ８３が駆動されると、駆動モータ８３の出力軸の回転がギアユニット及びギヤ８２を介してギア部材３５に伝達され、図２に示すようにギア部材３５が反時計回りに回転され、ギア部材３５と同一の軸３７により軸支されている回転部材３６も同一方向に回転する。そして、ギア部材３５及び回転部材３６が反時計回りに回転すると、ギア部材３５と移動フレーム７１間のコイルバネ７２及び回転部材３６と移動フレーム７１間のコイルバネ７３が伸長して、各コイルバネ７２、７３の張力が発生し、各コイルバネ７２、７３の張力により加圧ローラ３２が加熱ローラ３１に押圧され、定着ベルト３４と加圧ローラ３２が圧接状態となる。

ギア部材３５及び回転部材３６の反時計回りの回転角度が大きくなるほど、各コイルバネ７２、７３が長く伸長して、各コイルバネ７２、７３の張力が増大し、各ローラ３１、３２間の圧力が大きくなり、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接圧力も大きくなる。このため、ギア部材３５及び回転部材３６の反時計回りの回転角度を制御することにより、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接圧力を調節することができる。

従って、画像形成装置及び定着装置１２の稼動時には、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接圧力を適宜に調節することが可能である。

次に、画像形成装置の電源が再びオフにされると、先に述べたように駆動機構８１の電磁クラッチがオフとなって、駆動機構８１のギアユニットの動力伝達経路が遮断され、駆動機構８１のギア８２が回転自在になり、ギア部材３５及び回転部材３６も回転自在となり、図３に示すようにギア部材３５及び回転部材３６がそれらの自重により時計回り方向に回転し、各コイルバネ７２、７３が最短になるまで縮小し、各コイルバネ７２、７３の張力が発生せず、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接解除状態となる。

そして、この圧接解除状態で、定着装置１２が画像形成装置の装置本体Ａから取外されたならば、定着装置１２のギア部材３５が駆動機構８１のギア８２から外れるが、ギア部材３５及び回転部材３６の回転自在の状態が変わらず、各コイルバネ７２、７３の縮小状態も変わらず、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接解除状態が維持される。このため、メンテナンス等のために定着装置１２が取外されたときには、各ローラ３１、３２が相互に押圧されることはなく、各ローラ３１、３２の弾性層に凹みが形成されることもない。

また、画像形成装置の電源がオンであっても、画像形成装置の装置本体Ａからの定着装置１２の取外しのために装置本体Ａの開閉扉が開かれたときには、この開閉扉の開成に連動して、駆動機構８１の電磁クラッチがオフにされて、駆動機構８１のギアユニットの動力伝達経路が遮断される。例えば、開閉扉の開成をセンサにより検出し、このセンサの検出出力に応答して駆動機構８１の電磁クラッチをオフにする。この場合も、ギア部材３５及び回転部材３６が回転自在となり、各コイルバネ７２、７３が最短になるまで縮小し、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接解除状態となる。このため、定着装置１２が取外されても、各ローラ３１、３２の弾性層に凹みが形成されることはない。

すなわち、画像形成装置の電源がオンであっても、定着装置１２の取外しのために装置本体Ａの開閉扉が開かれたときには、駆動機構８１の電磁クラッチがオフにされて、ギア部材３５及び回転部材３６が回転自在となり、各コイルバネ７２、７３が最短になるまで縮小し、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接解除状態となる。このため、定着装置１２が取外されても、各ローラ３１、３２の弾性層に凹みが形成されることはない。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、定着装置１２の定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接解除状態及び圧接状態の段階的な変化を示している。

図６（ａ）は、図３と同様に、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接解除状態を示している。画像形成装置の電源がオフにされるか、あるいは定着装置１２の取外しのために装置本体Ａの開閉扉が開かれると、駆動機構８１の電磁クラッチがオフとなって、駆動機構８１のギアユニットの動力伝達経路が遮断され、駆動機構８１のギア８２が回転自在になり、ギア部材３５及び回転部材３６も回転自在となり、ギア部材３５及び回転部材３６がそれらの自重により時計回り方向に回転し、各コイルバネ７２、７３が最短になるまで縮小し、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接解除状態となる。

定着装置１２が画像形成装置の装置本体Ａから取外された後でも、ギア部材３５及び回転部材３６の回転角度が変化せず、各コイルバネ７２、７３が最短に縮小したままであり、各ローラ３１、３２間に圧力が生じない。

このように画像形成装置の電源がオフにされたり、定着装置１２の取外しのために装置本体Ａの開閉扉が開かれたり、定着装置１２が取外されたときには、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接解除状態となり、各ローラ３１、３２の弾性層に凹みが形成されることがない。

図６（ｂ）は、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接状態を示している。画像形成装置の電源がオンになると、駆動機構８１の電磁クラッチがオンとなって、駆動機構８１のギアユニットの動力伝達経路が接続され、駆動機構８１の駆動モータ８３が駆動されて、ギア部材３５及び回転部材３６が図６（ａ）の圧接解除状態よりも反時計回りに４５°だけ回転され、各コイルバネ７２、７３が伸長し、各コイルバネ７２、７３の張力により各ローラ３１、３２が相互に押圧され、定着ベルト３４と加圧ローラ３２が圧接状態となる。

図６（ｃ）も、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接状態を示している。ここでは、駆動機構８１の駆動モータ８３が駆動されて、ギア部材３５及び回転部材３６が図６（ｂ）の圧接状態よりも反時計回りに更に４５°だけ回転され、各コイルバネ７２、７３がより伸長して、各コイルバネ７２、７３の張力が増大し、各ローラ３１、３２間の圧力が増大し、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接圧力が増大している。

このように画像形成装置の電源がオンにされ、駆動機構８１の駆動モータ８３が駆動されて、ギア部材３５及び回転部材３６が反時計回りに回転されると、各コイルバネ７２、７３が伸長し、各コイルバネ７２、７３の張力により定着ベルト３４と加圧ローラ３２が圧接状態となる。そして、ギア部材３５及び回転部材３６の反時計回りの回転角度が増大すると、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接圧力も増大する。

ここで、図６（ａ）におけるギア部材３５及び回転部材３６の回転角度を０°とし、図６（ｂ）におけるギア部材３５及び回転部材３６の回転角度を４５°とし、図６（ｃ）におけるギア部材３５及び回転部材３６の回転角度を９０°とすると、ギア部材３５及び回転部材３６の回転角度が増大する程、各ローラ３１、３２間の圧力が増大していることは明らかである。このような回転角度が増大するほど圧力が増大するという一定の関係が維持される範囲で、つまり０°〜９０°の範囲で、回転角度が調節される限りは、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接圧力の制御が容易である。

図６（ｂ）に示すようにギア部材３５及び回転部材３６が反時計回りに４５°だけ回転され、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接圧力が低く設定された圧接状態は、封筒等の厚い記録媒体の定着に適しており、そのような厚い記録媒体の定着のときに設定するのがよい。

また、図６（ｃ）に示すようにギア部材３５及び回転部材３６が反時計回りに９０°だけ回転され、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接間の圧接圧力が高く設定された圧接状態は、普通紙等の通常厚さの記録媒体の定着のときに設定するのがよい。

また、図６（ｂ）、（ｃ）のいずれの状態であっても、先に述べたように画像形成装置の電源がオフにされるか、あるいは定着装置１２の取外しのために装置本体Ａの開閉扉が開かれると、駆動機構８１の電磁クラッチがオフとなって、ギア部材３５及び回転部材３６も回転自在となり、各コイルバネ７２、７３が最短になるまで縮小し、各ローラ３１、３２間の圧力が０となり、定着ベルト３４と加圧ローラ３２が圧接解除状態となる。

このようなギア部材３５及び回転部材３６の回転角度、各コイルバネ７２、７２の張力、及び各ローラ３１、３２間の圧力の変化を整理して、次の表（１）に示す。

このように本実施形態の定着装置１２では、画像形成装置の電源がオンにされ、画像形成装置側の駆動機構８１からの駆動力によりギア部材３５及び回転部材３６が反時計回りに回転されると、各コイルバネ７２、７３が伸長し、各コイルバネ７２、７３の張力により定着ベルト３４と加圧ローラ３２が圧接状態となる。また、ギア部材３５及び回転部材３６の反時計回りの回転角度に応じて各ローラ３１、３２間の圧力を制御することができる。更に、ギア部材３５及び回転部材３６の反時計回りの回転角度の増大に伴い、各ローラ３１、３２間の圧力も増大して行くので、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接圧力の調節制御を容易に行うことができる。

また、画像形成装置の電源がオフにされたり、定着装置１２の取外しのために装置本体Ａの開閉扉が開かれたり、定着装置１２が画像形成装置から取外されたときには、ギア部材３５及び回転部材３６が回転自在になり、各コイルバネ７２、７３が最短になるまで縮小し、各コイルバネ７２、７３の張力が発生せず、各ローラ３１、３２間の圧力が低減され、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接解除状態となる。このため、各ローラ３１、３２の弾性層に凹みが形成されることがない。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。

例えば、上記実施形態では、各ローラ３１、３２間の圧力を２段階で制御しているが、単なる押圧状態と非押圧状態を切り替え制御するだけでも、あるいは圧力を３段階以上で制御したり、圧力を連続的に滑らかに制御しても構わない。

また、画像形成装置の電源がオフにされたり、定着装置１２の取外しのために装置本体Ａの開閉扉が開かれたり、定着装置１２が画像形成装置から取外されたときだけではなく、画像形成装置が待機状態のときなどにも、駆動機構８１の電磁クラッチをオフにして、各ローラ３１、３２間の圧力を低減し、定着ベルト３４と加圧ローラ３２の圧接解除状態を設定しても構わない。

更に、駆動機構８１の電磁クラッチを省略しても構わない。この場合も、定着装置１２を取外したときには、ギア部材３５及び回転部材３６が回転自在となって、各コイルバネ７２、７３が最短になるまで縮小し、各ローラ３１、３２間の圧力が０となり、定着ベルト３４と加圧ローラ３２が圧接解除状態となる。

また、各コイルスプリング７２、７３の張力により各ローラ３１、３２を押圧させているが、スプリングの付勢力により各ローラ３１、３２を押圧させることも可能である。この場合は、ギア部材３５及び回転部材３６等の回転もしくは変位に伴い、スプリングの付勢力により移動フレームが移動して、加圧ローラ３２が加熱ローラ３１に押圧されるようにする。

更に、無端状の定着ベルトを省略し、加熱ローラ３１を加圧ローラ３２に直接圧接して、加熱ローラ３１と加圧ローラ３２間にニップ域を形成し、このニップ域に記録用紙を挟み込んで搬送する定着装置においても、本発明を適用することができる。

Ａ 画像形成装置
Ｂ 原稿用見取り装置
Ｓ 用紙搬送路
１ 光学走査装置
２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ） 現像装置
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ） 感光体ドラム
４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ） クリーナ装置
５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ） 帯電器
７ 中間転写ベルト
８ 中間転写ベルト装置
１０ 給紙トレイ
１１ ２次転写装置
１２ 定着装置
１５ 排紙トレイ
３１ 加熱ローラ
３２ 加圧ローラ
３３ 加熱補助ローラ
３４ 定着ベルト
３５ ギア部材
３６ 回転部材
４１ 原稿セットトレイ
４４ ピックアップローラ
５１ 原稿ガイド
５２ 読取りガラス
５３ 第１走査部
５４ 第２走査部
５５ 結像レンズ
５６ ＣＣＤ
７１ 移動フレーム
７２、７３ コイルバネ
８１ 駆動機構

Claims (6)

1. 記録用紙を挟み込んで搬送する回転部材とローラ、前記回転部材を定位置に支持する固定支持部、及び前記ローラを移動可能に支持する移動支持部を備え、前記ローラの移動支持部が移動されて、前記回転部材とローラ間の圧接状態が制御される定着装置であって、
   前記回転部材の固定支持部に設けられ、外部からの駆動力を受けて変位する変位部と、
   前記変位部と前記ローラの移動支持部間に介在し、前記ローラの移動支持部に対して付勢力を与えて、前記回転部材とローラを相互に圧接させるための付勢手段とを備え、
   前記外部からの駆動力を受けて変位部が変位されると、前記ローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が変化して、前記回転部材とローラ間の圧接状態が制御されることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記付勢手段は、前記変位部と前記ローラの移動支持部を連結するバネであり、このバネの弾性変形によりローラの移動支持部に対して付勢力が与えられることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１又は２に記載の定着装置において、
   前記変位部は、前記固定支持部に設けられた回転体であり、前記外部からの駆動力を受けて回転体が回転されると、この回転体の回転角度に応じて前記ローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が変化することを特徴とする定着装置。
4. 請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の定着装置において、
   前記変位部の変位量が段階的に変更され、この変位部の段階的な変位量に応じて前記ローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が段階的に変化することを特徴とする定着装置。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の定着装置において、
   前記外部からの駆動力を受けて変位部が順方向に変位されると、前記ローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が増大し、外部からの駆動力を受けて変位部が逆方向に変位されると、前記ローラの移動支持部に対する付勢手段の付勢力が減少することを特徴とする定着装置。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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