JP2011191572A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機構を追加したり構成を複雑にすることなく脱圧と圧接の切り替えが可能であり、切り替えの際に異音を発生させることがないと共に、紙種や紙厚等のモードの違いによって適正なニップ幅及びニップ圧を任意に切り替えできる定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置の下ユニット５２には、加圧ローラ６２を保持した加圧ローラユニット７６が軸心７５を中心に上下方向に回動可能に設けられその回動をカム７７により駆動される。カム７７の回転中心からのカム面高さの違いにより、カム７７の時計回り方向の回転により、加圧ローラ６２は定着ベルト５８を介して定着ローラ５４に対して複数の圧接位置をとる。脱圧はカム７７の逆方向（反時計回り方向）の回転によりなされる。
【選択図】図３

Description

本発明は、未定着画像を記録媒体に定着する定着装置、該定着装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。

可視像形成のためにトナーを用いる画像形成装置においては、トナー画像を転写紙等の記録媒体に永久画像として定着するために定着装置が備えられている。
その定着装置では、加熱され回転している定着ローラや定着ベルトと、それに圧接・回転している加圧ローラや加圧ベルト等によって形成された圧接部（ニップ部）を記録媒体が通過することによって、記録媒体上に担持されたトナーが溶融され記録媒体上にトナー画像が定着される。
特許文献１には、定着ローラの長寿命化等を目的として加圧ローラ位置が変位する構成の定着装置が開示されている。
この発明は加圧状態と脱圧状態の加圧ローラ位置が偏心カムの回転によって変わる機構である。偏心カムを一定方向に一回転することによって脱圧から圧接、更に脱圧までを切り替えている。

特許文献２には、加圧ローラ両端部に複数のアームとそれぞれのアームに対応した複数の付勢手段及び複数の圧着切換カムが設け、圧着解除レバーの回転によって複数の圧着切換カムが回転する構成が記載されている。圧着切換カムの位置によって、付勢手段の加圧力に逆らってアームが加圧ローラから接離する構成であり、複数の付勢手段による加圧力のうち幾つの加圧力が加圧ローラを付勢するかを選択可能な構成である。
この構成により、紙種や紙厚等のモードによるニップ部の加圧力を可変としている。

特許文献１に記載の構成では、圧接から脱圧に向かう際に偏心カム軸が受けるモーメントの方向が変わるため、ギヤの噛み合い隙間やカム軸と駆動軸のジョイント部の隙間等で当接面が反対側になり、衝撃音等の異音が発生する不具合があった。
この不具合を解消するには、ダンパ部材を更に設けることや一方向クラッチ等を利用して駆動側からの力の伝達はされるが、カム軸側からの力の伝達はロックされる機構等コストアップに繋がる更なる機構を設けなければならない。
特許文献２の方式では構成が複雑であり、アーム、付勢手段及びカムが複数必要となり、コスト高になることを避けられない。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、機構を追加したり構成を複雑にすることなく脱圧と圧接の切り替えが可能であり、切り替えの際に異音を発生させることがないと共に、紙種や紙厚等のモードの違いによって適正なニップ幅及びニップ圧を任意に切り替えできる定着装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、定着部材である回転体同士のニップ部に未定着トナー像を保持した記録媒体が搬送され、挟持・加熱されることによって定着する定着装置であって、一方の回転体である加圧ローラは、他方の回転体である定着ローラに対して複数の位置に設定可能な変位構成を有し、前記加圧ローラの両端部をそれぞれ保持した加圧レバーと、該加圧レバーを回動させて前記加圧ローラを変位させるカムとを備えている定着装置において、前記カムは、一定方向の回転で前記加圧ローラが前記定着ローラに圧接し、逆方向の回転で脱圧する形状を有していることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記カムは、圧接方向の回転に従ってカム軸中心からカム面高さが常に上がり続ける形状を有していることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の定着装置において、所定の加圧位置において、前記カム面の当接位置近傍におけるカム面高さの変化率が１度あたり０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置において、前記加圧レバーを前記定着ローラとの圧接方向に付勢する付勢部材を有し、前記付勢部材の前記加圧レバーと接触していない側の位置を前記カムの回転によって変位させ、前記付勢部材の付勢力を介して前記加圧レバーを回動させることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置において、前記カムの位置を検知するカム位置検知手段と、該カム位置検知手段からの検知信号に基づいて前記カムを駆動する駆動源を制御し、紙種や紙厚及びモードに応じて前記加圧ローラの位置を変位させる制御手段と有していることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置において、前記カムが前記加圧ローラが前記定着ローラに圧接する方向に回転するときの上限位置を検知するカム上限位置検知手段と、該カム上限位置検知手段からの信号に基づいてエラーを点灯するかもしくは前記カムを脱圧方向に逆回転させて再び前記加圧ローラが所定の圧接位置へ変位するように制御する制御手段とを有していることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、画像形成装置において、請求項１〜６のいずれか１つに記載の定着装置を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で脱圧と圧接の切り替えが可能であり、切り替えの際に異音や衝撃音を発生させることがないと共に、紙種や紙厚等のモードの違いによって適正なニップ幅及びニップ圧を任意に切り替えできる。これにより、紙種対応性の広い画像形成装置を実現できる。

本発明の一実施形態に係る定着装置の概要構成図である。 同定着装置の詳細な外観図である。 加圧ローラが離間した脱圧状態における定着装置の下ユニットの概要構成図である。 圧１の状態における定着装置の下ユニットの概要構成図である。 圧２の状態における定着装置の下ユニットの概要構成図である。 圧１又は圧２の状態から脱圧位置に戻した状態を示す下ユニットの概要構成図である。 カムの形状を示す図である。 カム面高さとトルクの関係を示す図で、（ａ）はカム位置角度とカム面高さの関係を示す図、（ｂ）はカム位置角度とカム軸モーメントの関係を示す図である。 カム面高さとトルクの関係を示す図で、（ａ）はカム位置角度とカム面高さ変化率の関係を示す図、（ｂ）はカム位置角度とカム軸モーメントの関係を示す図である。 カム位置検知手段を示す図で、（ａ）はホームポジションを検知するセンサを示す図、（ｂ）はカム上限位置検知センサを示す図である。 制御ブロック図である。 加圧ローラユニットの概要斜視図である。 加圧ローラユニットの回動構成の主要部を示す斜視図である。 内側レバーの斜視図である。 内側レバーと外側レバーとの組み付けにおける付勢構成を示す図である。 画像形成装置の構成の概要を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図を参照して説明する。
まず、図１６に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。カラー複写機１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、該画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する画像読取部１Ｃとを有している。
画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する転写体としての中間転写ベルト２が配置されており、該中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。

各感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ反時計回り方向に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電手段としての帯電装置４、各感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂ上に画像情報に基づいて静電潜像を形成するための露光手段としての光書込装置５、各感光体ドラム３上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段としての現像装置６、一次転写手段としての転写バイアスローラ７、印加電圧部材１５、クリーニング装置８が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体ドラム３と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置６にはそれぞれのカラートナーが収容されている。
中間転写ベルト２は、複数のローラ２Ａ〜２Ｃに掛け回されて感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を備えている。転写面を支持するローラ２Ａ、２Ｂとは別のローラ２Ｃは、中間転写ベルト２を挟んで２次転写装置９に対向している。図１６中、符号１０は中間転写ベルト２を対象としたクリーニング装置を示している。

感光体ドラム３Ｙの表面が帯電装置４Ｙにより一様に帯電され、画像読取部１Ｃからの画像情報に基づいて感光体３ドラムＹ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した２成分（キャリアとトナー）現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は第１の転写工程として、中間転写ベルト２上に、転写バイアスローラ７Ｙに印加された電圧による電界で引き付けられて転写される。
印加電圧部材１５Ｙは感光体ドラム３Ｙの回転方向における転写バイアスローラ７Ｙの上流側に設けられている。印加電圧部材１５Ｙにより、中間転写ベルト２に感光体ドラム３Ｙの帯電極性と同極性で且つ絶対値がベタ時より大きい電圧を印加し、転写領域にトナー像が入る以前に感光体ドラム３Ｙから中間転写ベルト２へトナーが転写することを防止して、感光体ドラム３Ｙから中間転写ベルト２へのトナーの転写時のチリによる乱れを防止する。

他の感光体ドラム３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。
転写後感光体ドラム３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体ドラム３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
２次転写装置９は、帯電駆動ローラ９Ａ及び従動ローラ９Ｂに掛け回されて中間転写ベルト２と、同方向に移動する転写ベルト９Ｃとを有している。転写ベルト９Ｃを帯電駆動ローラ９Ａにより帯電させることで、中間転写ベルト２に重畳された多色画像あるいは担持されている単一色の画像を記録媒体としての用紙２８に転写することができる。

２次転写位置には給紙部１Ｂから用紙２８が給送されるようになっている。給紙部１Ｂには用紙２８が積載収容される複数の給紙カセット１Ｂ１と、給紙カセット１Ｂ１に収容された用紙２８を最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１Ｂ２と、搬送ローラ対１Ｂ３と、２次転写位置の上流に位置するレジストローラ対１Ｂ４等が設けられている。
給紙カセット１Ｂ１から給紙された用紙２８は、レジストローラ対１Ｂ４で一旦停止され、斜めずれ等を修正された後、中間転写ベルト２上のトナー像の先端と搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイイングでレジストローラ対１Ｂ４により２次転写位置に送られる。装置本体の右側には起倒可能に手差しトレイ２９が設けられており、該手差しトレイ２９に収容された用紙２８は給紙コロ３１により給送された給紙カセット１Ｂ１からの用紙搬送路と合流する搬送路によりレジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。

光書込装置５では、画像読取部１Ｃからの画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して静電潜像を形成するようになっている。
画像読取部１Ｃは、自動原稿給送装置１Ｃ１と、原稿載置台としてのコンタクトガラス８０を有するスキャナ１Ｃ２等を有している。自動原稿給送装置１Ｃ１は、コンタクトガラス８０上に繰り出される原稿を反転可能な構成を有し、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。
光書込装置５により形成された感光体ドラム３上の静電潜像は現像装置６によって可視像処理され、中間転写ベルト２に１次転写される。中間転写ベルト２に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、２次転写装置９により用紙２８上に一括して２次転写される。２次転写された用紙２８は定着装置１１へ送られ、ここで熱と圧力により未定着画像を定着される。２次転写後の中間転写ベルト２上の残留トナーは、クリーニング装置１０により除去される。

定着装置１１を通過した用紙２８は、定着装置１１の下流側に設けられた搬送路切り換え爪１２により、排紙トレイ２７に向けた搬送路と反転搬送路ＲＰとに選択的に案内される。排紙トレイ２７に向けて搬送された場合には、排紙ローラ対３２により排紙トレイ２７上に排出され、スタックされる。反転搬送路ＲＰへ案内された場合には反転装置３８により反転され、再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。

以上の構成により、カラー複写機１では、コンタクトガラス８０上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様に帯電された感光体ドラム３に対して静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置６によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト２に１次転写される。
中間転写ベルト２に転写されたトナー像は、単一画像の場合にはそのまま給紙部１Ｂから繰り出された用紙２８に転写される。多色画像の場合には１次転写が繰り返されることにより重畳された後、用紙２８に一括して２次転写される。
２次転写後の用紙２８は定着装置１１により未定着画像を定着された後、排紙トレイ２７に排出され、あるいは反転されて両面画像形成のために再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。図１６において符号４０はトナーパターンの濃度を検知する濃度検知センサを示している。

以下に定着装置１１の構成を詳細に説明する。
図１に示すように、定着装置１１は、装置本体が上ユニット５０と、下ユニット５２とから構成されている。上ユニット５０には、定着ローラ５４と、加熱ローラ５６と、これらのローラ間に掛け回された定着ベルト５８と、定着側分離板ユニット６０等が設けられている。
下ユニット５２には、加圧ローラ６２と、所定位置設定部材としての入り口ガイド板６４と、加圧ローラ６２に巻き付いた用紙を分離する所定位置設定部材で分離手段としての加圧側分離板ユニット６６と、加圧側分離板ユニット６６の下流側に設けられた排出ガイド手段８６等が設けられている。排出ガイド手段８６は、中継排紙ガイドユニット６８と、排紙ガイド板ユニット７０とから構成されている。
加圧側分離板ユニット６６、中継排紙ガイドユニット６８、排紙ガイド板ユニット７０はいずれも加圧ローラ６２の軸方向全体に延びる長さを有している。

定着ベルト５８を介して定着ローラ５４に対して加圧ローラ６２が加圧されてニップ部を形成している。
加熱ローラ５６と加圧ローラ６２の内部には、それぞれ熱源としてのハロゲンヒータ７２、７４が内蔵されている。詳細に図示しないが、ハロゲンヒータ７２は複数のヒータから構成され、通電本数を選択することによる加熱量の制御が可能となっている。
図の右側から未定着トナー像を担持した用紙２８が搬送され、ニップ部で挟持・加熱して定着する構成である。
定着ベルト５８は、内径80mmで厚み９０μｍのポリイミド樹脂で形成された基体表層に厚み２００μｍのシリコンゴム、更に最外層に厚さ20μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）コートを施した構成を有している。
定着ローラ５４は、外径52mmで厚み１４mmのシリコンゴムからなる耐熱・弾性層を有した構成である。
加熱ローラ５６は、外径４０mmで厚み０．６mmのアルミ製中空円筒からなる。
加圧ローラ６２は、鋼製で厚み1mmの中空芯金に厚み１．５mmのシリコンゴムが覆っており、最外層にはＰＦＡ（テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブを備えた外径６５mmのローラである。

図２は定着装置１１の外観を示している。
図３に、加圧ローラ６２が定着ローラ５４から離間した脱圧状態の下ユニット５２の構成を示す。下ユニット５２は、位置固定された下フレームユニット７３と、加圧ローラ６２を保持し、下フレームユニット７３に軸心７５を中心に上下方向に回動自在に設けられた加圧ローラユニット７６とから構成されている（図１では省略）。
なお、「脱圧」とは、加圧ローラ６２が定着ベルト５８から完全に離間した状態と、接触しているが圧接されていない状態の双方を含む概念を意味する。
加圧ローラユニット７６は下フレームユニット７３に設けられたカム７７により駆動されて回動する。カム７７はカム軸７１に固定されており、カム軸７１に形成された図示しないジョイントを介して駆動源から回転力を入力される。カム７７は時計回り方向に回転して加圧ローラユニット７６を上方に回動して加圧ローラ６２を定着ローラ５４側に圧接し、圧接状態から脱圧するときは逆方向に回転させられる。
加圧ローラユニット７６は、カム７７によって直接に駆動される内側レバー７８と、加圧ローラ６２の両端部を図示しない軸受を介して保持した外側レバー７９とを有し、これらのレバーはいずれも軸心７５を回動中心としている。
内側レバー７８と外側レバー７９とにより加圧レバー３５が構成されている。

内側レバー７５は、カム７７のカム面に接触する回転コロとしてのベアリング８１を有している。所定位置設定部材としての定着側分離板ユニット６０も加圧ローラユニット７６に一体に設けられている。
一方、排出ガイド手段８６は下フレームユニット７３に設けられている。
カム７７は、矢印で示す方向の回転に伴って回転中心からのカム面の高さが徐々に増加する形状を有しており、カム７７の回転によって定着ベルト５８を介した定着ローラ５４に対する加圧ローラ６２の食い込み量、及びそのニップ幅を無段階に可変する構成となっている。
内側レバー７８と外側レバー７９との間には、付勢部材としてのコイルバネ８２が設定されており、定着ローラ５４に対する加圧ローラ６２の圧接状態において加圧ローラ６２の加圧方向（圧接方向）にコイルバネ８２による付勢力が作用するようになっている。コイルバネ８２の設定構成については後述する。

図３の状態からカム７７が時計回り方向（矢印方向）に回転することによって、図４に示すように、加圧ローラユニット７６が軸心７５を中心に反時計回り方向に回動し、加圧ローラ６２は定着ベルト５８を介して定着ローラ５４へ食い込み、ローラ間でニップ部が形成される。
図４は、圧１の状態を示しており、主に薄紙や非コート紙を定着するのに用いられる圧状態である。脱圧状態から圧１位置への設定は、カム７７の位置を検知するセンサによりホームポジションを検知し、該ホームポジションからの回転量（例えば駆動源がステッピングモータの場合には所定のステップ数）の制御によりなされる。
更に、カム７７が時計回り方向に回転すると、図５に示すように、加圧ローラ６２の定着ローラ５４側への食い込み量が増加し、ローラ間で更に広いニップ部が形成される。図５は圧２の状態を示しており、主に厚紙やコート紙を定着するのに用いられる圧状態である。圧１から圧２の位置への設定も上記と同様の制御によりなされる。

図６は、圧１の状態を示す図４もしくは圧２の状態を示す図５の状態から脱圧した状態を示した図であり、カム７７は図４もしくは図５の状態から反時計回り方向に回転し、脱圧状態となる。
カム７７は圧接の時には時計回り方向に回転し、脱圧の時には反時計回り方向に回転するので、すなわち、カム面におけるカム軸７１の中心からの最大高さ部分がベアリング８１との接触部を越えないので、カム軸７１にかかるモーメントの方向は圧接の時も脱圧の時も反時計回り方向にかかり、圧接から脱圧の切り替えでカム軸７１にかかるモーメントの方向が変わることがない。
従って、圧接から脱圧への切り替えではギヤの噛み合い部の隙間やカム軸７１と図示しない駆動源からの駆動軸のジョイント部との間に隙間が発生することが無く、異音の発生を防ぐことができる。

図７にカム７７の詳細形状を示す。カム７７は、脱圧状態からベアリング８１に当接し始める当接開始部分７ａは滑らかな湾曲形状に形成されており、圧接する回転方向（矢印Ｐ方向）における当接開始部分７ａの下流側には略平坦部分７ｂが形成されている。略平坦部分７ｂには徐々にカム面の高さが高くなり続ける湾曲状のカム面が続いている。
カム軸７１の中心とキー溝の中心を通る線Ｌと水平基準点Ｋとのなす角度がカム位置角度θであり、θ＝９０°の位置が脱圧位置（ホームポジション）である。
脱圧状態から時計回り方向に回転することにより加圧（圧接）が進行し、所定の圧接位置から反時計回り方向に回転して脱圧位置に戻る。
カム７７の脱圧位置（ホームポジション）からの回動範囲は、図８からも明らかなよう、約０°〜３１５°である。
図７において、符号２０はカム回転中心からカム面までの距離、すなわちカム面高さを示している。
図８（ａ）は、カム面高さ２０とカム位置角度（θ）との関係を示したグラフである。
図８に示すように、カム面高さはカムが時計回り方向に回転するに連れて常に高くなっていく形状である。このときのカム軸７１にかかるモーメントを反時計回り方向をプラスとしてカム位置角度（θ）との関係を図８（ｂ）に示した。
図８（ｂ）より、カム軸７１に作用するモーメントは常にプラス、すなわち反時計回り方向に作用する。仮に所定の圧接部でのカム形状を、カム回転中心からの半径が一定となる形状としてしまうと、カム軸７１に作用するモーメントが０となってしまい、この時にギヤの噛み合い部の隙間やカム軸と駆動軸のジョイント部と間で隙間が発生する可能性があり、この隙間が異音発生の原因となる。
本実施形態では、図７に示すカム形状によって、常にカム軸には反時計回り方向のモーメントが作用するために、加圧状態ではギヤの噛み合い部の隙間やカム軸と駆動軸のジョイント部との間で隙間が発生することが無く、異音の発生を防ぐことができる。

図９（ａ）は、図７で示したカム形状におけるカム面高さ変化率（カム角度θが１度あたりのカム面高さの変化）とカム位置角度（θ）との関係を示したグラフである。
通紙時などで使用する圧１状態や圧２状態等の所定の圧接状態ではカム面高さの変化率がカム回転角度１度あたり0.05ｍｍ以下となっている。
すなわち、使用圧接位置でのカム面の部位及びその近傍ではカム面高さの変化率を低く設定している。
このときのカム軸に作用するモーメントを図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）から、カム軸に作用するモーメントは１．０Ｎ・ｍ以下となり、カム軸駆動モータやジョイント部、ギヤ部にかかる負荷を軽減することができる。更に値は小さくともカム軸に反時計回り方向のモーメントは作用しているので、ギヤの噛み合い部の隙間やカム軸と駆動軸のジョイント部との間で隙間が発生することも防ぐことができる。なお、図８（ｂ）と図９（ｂ）は同一である。

図１０（ａ）に示すように、加圧ローラ６２の軸方向に亘って延びるカム軸７１の一方の端部には、カム位置検知用フィラー１０２が一体に設けられており、これに対応して下フレームユニット７３には、カム位置検知用フィラー１０２を検知するカム位置検知手段としての透過型のホームポジションセンサ（ＨＰセンサ）１０３が設けられている。
カム軸７１の他方の端部には、カム上限位置検知用フィラー１０４が一体に設けられており、これに対応して下フレームユニット７３には、カム上限位置検知用フィラー１０４を検知するカム上限位置検知手段としての透過型のカム上限位置検知センサ１０５が設けられている。
カム軸７１は下フレームユニット７３に備えたステッピングモータやサーボモータ等の駆動源１０６によって駆動される構成である。
ここでは、カム７７のホームポジションと上限位置とを別々に検知する構成としたが、１つのセンサで２つの位置を検知するようにしてもよい。

脱圧状態のときにはカム位置検知用フィラー１０２がＨＰセンサ１０３を遮り、図１１に示すように、制御手段１０７に脱圧位置を検知した信号が送られる。
制御手段１０７はＨＰセンサ１０３により検知されるホームポジションを基準として、設定すべき圧位置に対応したパルス数もしくは時間カム軸７１を駆動することによって、加圧ローラ６２を図４に示す圧１状態や、図５に示す圧２状態に任意に設定することができる。この構成によって紙種や紙厚等のモードの違いによって、任意のニップ幅及びニップ圧を切り替えることができ、紙種・紙厚によって最適な定着状態で出力できる。

カム軸７１の圧接方向への回転は加圧ローラ６２の定着ローラ５４に対する食い込み量を増加させ続け、図５に示す圧２状態以上カム軸７１が回転してしまうと、図７に示すカム形状から脱圧状態に一気に変化してしまい、衝撃音である異音が発生してしまう。
それを防ぐために、カム軸７１が圧２状態を超えて回転するとその位置を認識するためのカム上限位置検知センサ１０５が設けられている。
カム上限位置検知用フィラー１０４がカム上限位置検知センサ１０５を遮ると、制御手段１０７にカム上限位置を検知した信号が送られる。
制御手段１０７はその信号に基づきエラーを点灯ないし表示する。あるいは信号に基づいてカム軸７１の回転を停止させ、逆方向（脱圧方向）に回転させて加圧ローラ６２を所定の圧位置へ設定する制御を再開する。これにより、上記衝撃音である異音の発生を防ぐことができる。

下ユニット５２において、加圧ローラユニット７６は下フレームユニット７３から分離可能となっている。図１２は、分離された加圧ローラユニット７６を斜め下側から見た図である。
上記した加圧ローラユニット７６を回動させるための内側レバー７８、外側レバー７９、ベアリング８１、コイルバネ８２等の構成及びカム７７は、加圧ローラ６２の軸方向両側にそれぞれ設けられている。
加圧ローラユニット７６には、上記したように所定位置設定部材としての入り口ガイド板６４と、所定位置設定部材で分離手段としての加圧側分離板ユニット６６が一体に備えられているとともに、加圧電装ユニット８３が一体に備えられている。
加圧電装ユニット８３には、加圧ローラ６２の表面温度を検知する温度検知手段で所定位置設定部材としての非接触方式のサーミスタ８４や過昇温防止手段で所定位置設定部材としてのサーモスタット８５が設けられている。

入り口ガイド板６４、加圧側分離板ユニット６６、サーミスタ８４、サーモスタット８５は、それらの機能が良好に得られるように、加圧ローラ６２に対して所定の位置に位置決めされている。
これらの部材と加圧ローラ６２とはユニット化されていて一体に変位するので、加圧ローラ６２が紙種に応じて複数の圧接位置に変位してもこれらの部材と加圧ローラ６２との位置関係は変わらない。
したがって、入り口ガイド板６４による搬送性能、加圧側分離板ユニット６６による分離性能、サーミスタ８４による温度検知性能、サーモスタット８５による過昇温防止性能は加圧ローラ６２の変位にかかわらず保証される。

次に、図１３乃至図１５に基づいて、カム７７による加圧ローラユニット７６の回動を担う加圧レバー構成と、コイルバネ８２による付勢構成を詳細に説明する。
図１３に示すように、外側レバー７９は、加圧ローラ６２を保持する内部レバー９１と、該内部レバー９１にボルト９２で固定された外部レバー９３とから構成されている。内部レバー９１と外部レバー９３には、軸心７５を挿通するための挿通孔９４が形成されている。
内部レバー９１の上面には、コイルバネ８２を支持する支持軸としてのボルト９５が螺合されている。ボルト９５は、上ユニット５０に対する外側レバー７９の上限位置を規制するストッパとしての機能も有している。なお、図１３では、内側レバー７８の一部を省略している。
図１４は内側レバー７８の外観を示している。内側レバー７８には外側レバー７９と同様に軸心７５を挿通するための挿通孔９６が形成されている。内側レバー７８と外側レバー７９とは、内部レバー９１の上面に形成された穴９１ａに挿通されて内側レバー７８に螺合されるネジ軸９７によって所定の遊びをもって連結されている。

図１５に示すように、内側レバー７８の内部にはコイルバネ８２のバネ座９８が固定されており、バネ座９８には外側へ水平に突出する軸ピン９９が固定されている。図１３に示すように、軸ピン９９は外部レバー９３に形成された長穴１００に係合されている。かかる構成により加圧ローラ６２の変位による内側レバー７８と外側レバー７９との間のずれの範囲が規制されている。
図１５に示すように、コイルバネ８２はバネ座９８と内部レバー９１の上面との間に設定されている。カム７７によって直接回動を駆動されるのは内側レバー７８であり、換言すれば、カム７７はコイルバネ８２の下限（下端）の位置を変化させるものである。

上記のようにカム７７が時計回り方向に回転すると、加圧ローラユニット７６は上方に回動して加圧ローラ６２は定着ベルト５８を介して定着ローラ５４に圧接する。加圧ローラ６２が定着ローラ５４に圧接した以降はコイルバネ８２が圧縮されることになり、加圧ローラ６２が圧接されている状態において、圧接方向にコイルバネ８２の付勢力が作用することになる。
コイルバネ８２がない場合には、位置変位のみによる圧接となり遊びがなくなる。コイルバネ８２の付勢力を作用させることにより確実に圧１、圧２等の圧接状態を得ることができる。換言すれば、加圧ローラ６２はコイルバネ８２の上限（上端）によって付勢（圧接）されている。

上記実施形態では、加圧ローラ６２の変位による圧接状態を、主に薄紙や非コート紙を定着するのに適した圧１状態と、主に厚紙やコート紙を定着するのに適した圧２の状態との２段階としたが、カム７７の無段階カム面形状により多数の圧接位置をとることができる。
したがって、予め求めた「紙種と適正な圧接位置」のデータテーブルを図示しない制御手段のメモリに記憶し、多種多様な用紙の種類に応じて最適な圧接位置を選択するようにすることもできる。この場合、適正な圧接位置に対応するカム７７の回転量の制御は、例えばカム７７の駆動源としてのステッピングモータのステップ数を制御することによりなされる。
また、上記実施形態では、ベルト定着方式の定着装置を例示したが、熱ローラ方式の定着装置においても同様に実施することができる。
本発明は、シート材を搬送し、且つ、熱を供給する装置に応用することができる。

３５ 加圧レバー
５４ 定着ローラ
６２ 加圧ローラ
７１ カム軸
７７ カム
８２ 付勢部材としてのコイルバネ
１０３ カム位置検知手段としてのＨＰセンサ
１０５ カム上限位置検知手段としてのカム上限位置検知センサ
１０６ 駆動源
１０７ 制御手段

特開２００８−１６５０９１号公報 特開２００３−１５４５９号公報

Claims (7)

1. 定着部材である回転体同士のニップ部に未定着トナー像を保持した記録媒体が搬送され、挟持・加熱されることによって定着する定着装置であって、
   一方の回転体である加圧ローラは、他方の回転体である定着ローラに対して複数の位置に設定可能な変位構成を有し、前記加圧ローラの両端部をそれぞれ保持した加圧レバーと、該加圧レバーを回動させて前記加圧ローラを変位させるカムとを備えている定着装置において、
   前記カムは、一定方向の回転で前記加圧ローラが前記定着ローラに圧接し、逆方向の回転で脱圧する形状を有していることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記カムは、圧接方向の回転に従ってカム軸中心からカム面高さが常に上がり続ける形状を有していることを特徴とする定着装置。
3. 請求項２に記載の定着装置において、
   所定の加圧位置において、前記カム面の当接位置近傍におけるカム面高さの変化率が１度あたり０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置において、
   前記加圧レバーを前記定着ローラとの圧接方向に付勢する付勢部材を有し、前記付勢部材の前記加圧レバーと接触していない側の位置を前記カムの回転によって変位させ、前記付勢部材の付勢力を介して前記加圧レバーを回動させることを特徴とする定着装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置において、
   前記カムの位置を検知するカム位置検知手段と、該カム位置検知手段からの検知信号に基づいて前記カムを駆動する駆動源を制御し、紙種や紙厚及びモードに応じて前記加圧ローラの位置を変位させる制御手段と有していることを特徴とする定着装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置において、
   前記カムが前記加圧ローラが前記定着ローラに圧接する方向に回転するときの上限位置を検知するカム上限位置検知手段と、該カム上限位置検知手段からの信号に基づいてエラーを点灯するかもしくは前記カムを脱圧方向に逆回転させて再び前記加圧ローラが所定の圧接位置へ変位するように制御する制御手段とを有していることを特徴とする定着装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置。

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