JP4381367B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラー処理モードまたはモノクロ処理モードの印字処理の選択が可能な画像形成装置の定着装置に関する。

近年、画像形成装置の印字処理速度は高速化している。また、従来のモノクロ印字の画像形成装置に加えて、カラー印字の画像形成装置の開発が進んでいる。カラー印字の画像形成装置の一例として、複数色（例えば、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４色）に色分解された画像情報を、複数の静電潜像担持体を用いて、各静電潜像担持体と所定圧力で接触し回転する中間転写ベルトに重ね合わせて転写した後に、用紙収納部（例えば、給紙カセット等）から搬送されるシート（用紙）に一括転写することによってカラー画像を用紙上に形成する中間転写方式を用いる画像形成装置がある。

上記の画像形成装置では、カラー処理モードとモノクロ処理モードの印字処理枚数に差があり、モノクロ処理モードの方が一般的にカラー処理モードに比べて２〜３倍の処理速度となっていることが多い。

このような画像形成装置に搭載されている定着装置は、画像形成装置として決定されるトータル消費電力を基に加熱ローラ、加圧ローラの各加熱ヒータへの供給電力が決定されている。

しかし、上記の通り通紙枚数が異なる処理モードを有する画像形成装置において、定着装置での消費電力を一定にすると、各処理モードに対応した適正な定着性能を得ることは困難であった。すなわち、消費電力にもよるが、低速処理モードで適正な定着性能が得られるように消費電力が設定されている場合には、高速処理モードでは定着不良が発生する可能性があり、逆に高速処理モードで適正な定着性能が得られるように消費電力が設定されている場合には、低速処理モードでは過定着となる可能性がある。このような定着不良や過定着を消費電力を変えることなく対応しようとした場合には、加熱ローラと加圧ローラの圧接力を処理モードに応じて変更することが考えられる。

この場合、加熱ローラと加圧ローラの圧接力を調整する機構として、特許文献１に記載の定着装置が提案されている。この定着装置によれば、加圧ローラは、ジャーナル軸受が加圧レバーの上辺に載って、下フレームに設けられたスリット内を上下に摺動可能となっている。また、加圧レバーは、軸に枢着されて揺動可能となっており、その先端に加圧スプリングが作用して加圧ローラを定着ロ−ラに圧接させるようになっている。また、加圧レバーの軸受孔が２つ設けられており、軸に嵌入させる軸受孔を変更することにより、軸（加圧レバーの支点）と加圧スプリングの作用点との距離が変化して、加圧力が変化するようになっている。
特開平８−６４２６号公報

上記特許文献１に記載の定着装置によれば、軸に嵌入させる軸受孔の変更や、加圧スプリング自体の作用等により、加熱ローラと加圧ローラの圧接力を調整することが可能であるが、この調整はあくまで加熱ローラと加圧ローラの圧接力を常に一定圧力に調整するものであり、またその調整も手動による調整であるため、加熱ローラと加圧ローラの圧接力を処理モードに応じて変更できるものではない。

本発明はかかる点に鑑みて創案されたもので、その目的は、カラー処理モードとモノクロ処理モードの印字処理枚数に差があり、モノクロ処理モードの方が一般的にカラー処理モードに比べて２〜３倍の処理速度となっている画像形成装置において、各処理モードに柔軟に対応して十分な定着性能を確保することのできる定着装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の定着装置は、カラー処理モードとモノクロ処理モードとに応じて、加熱ローラと加圧ローラの接触部であるニップ部の圧接状態を切り換える加圧機構部を備えた定着装置において、前記加圧機構部は、前記圧接状態を切り換える際に、前記加圧ローラを前記ニップ部の進入ポイントを中心に回動動作させて、前記ニップ部への用紙先端部の進入ポイントが前記両モードにおいて常に一定となるように保った状態で、前記加圧ローラを前記加熱ローラに対して圧接移動させることを特徴とする。具体的には、前記ニップ部の圧接力が、前記カラー処理モードのときに低圧力、前記モノクロ処理モードのときに高圧力となるように変更される。

すなわち、通紙速度の遅いカラー処理モードのときには低圧力とすることにより、狭いニップ幅で定着を行い、通紙速度の速いモノクロ処理モードのときには高圧力として広いニップ幅で定着を行うことにより、熱量の不足という問題を、記録用紙がニップ部に接触している時間を長くすることによって解決している。

この場合、前記ニップ部の圧接力は、通常時はモノクロ処理モードに対応した高圧力に設定されており、カラー処理モードのときに高圧力から低圧力に変更されるように構成してもよい。画像処理装置の使用状況を見ると、例えば一般家庭ではカラー印刷よりもモノクロ印刷の方が圧倒的に多い。また、オフィスで使用される場合も、カラー印刷よりもモノクロ印刷の方が多い。このような使用状況を考えると、通常の待機状態ではモノクロ処理モードに設定しておく方が有利である。また、通常の待機状態においてモノクロ処理モードに設定しておくと、両ローラの接触圧力が高圧力であり、ニップ幅も広いことから、加熱ローラから加圧ローラへの熱伝導効率も高くなる。そのため、加圧ローラ自体にもヒータを内蔵していたとしても、ヒータによる加熱時間をその分短縮できるので、全体として消費電力を抑えることが可能となる。

また、本発明では、前記加圧機構部は、前記カラー処理モードのときに、高圧力から低圧力となるように前記加圧ローラを前記加熱ローラに対して圧接移動させるように構成されている。また、この加圧機構部は、用紙搬送方向に直交する方向の前記ニップ部の接触領域が前記圧接力の増大によって略均等に増大するように、前記加圧ローラを圧接移動させるように構成されていてもよい。

また、加圧機構部は、用紙搬送方向に直交する方向の前記ニップ部の接触領域が前記圧接力の増大によって用紙搬送方向下流側に増大するように、前記加圧ローラを圧接移動させるように構成されていてもよい。このように構成した場合には、記録用紙の先端部がニップ部に突入する側の加熱ローラと加圧ローラの接触位置（ニップ部の進入ポイント）が、圧接力の変更によっても用紙搬送方向に直交する方向には移動しないので、記録用紙の先端部が加熱ローラに当接してからニップ部に進入するまでの距離を一定に保つことができる。つまり、記録用紙のニップ部への進入を安定して行うことができる。

本発明の定着装置によれば、通紙速度の遅いカラー処理モードのときには低圧力とすることにより、狭いニップ幅で定着を行い、通紙速度の速いモノクロ処理モードのときには高圧力として広いニップ幅で定着を行うことにより、モノクロ処理モード時の熱量不足を解消し、各モードにおいて安定した定着処理を行うことができる。

また、ニップ部の圧接力を、通常時はモノクロ処理モードに対応した高圧力に設定し、カラー処理モードのときに高圧力から低圧力に変更するように構成することで、通常の使用状況に即した使用形態とすることができる。また、通常の待機状態においてモノクロ処理モードに設定しておくと、両ローラの接触圧力が高圧力であり、ニップ幅も広いことから、加熱ローラから加圧ローラへの熱伝導効率を高くすることができ、加圧ローラの内蔵ヒータによる加熱時間を短縮できるので、全体として消費電力を抑えることができる。

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。

＜画像形成装置の全体説明＞
まず、本発明を適用する画像形成装置の全体的な構成について説明する。

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側面図である。

この画像形成装置Ａは、カラー画像を記録用紙に記録するカラーレーザープリンタであり、露光装置１、各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、中間転写ベルト装置２、定着装置３、用紙搬送装置４、及び給紙装置５等を備えている。

各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のトナー像をそれぞれ形成して、各色のトナー像を中間転写ベルト装置２の中間転写ベルト１１に転写する。これらの画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、各現像装置２１ａ〜２１ｄ、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ、各帯電器２４ａ〜２４ｄ、及び各クリーナ装置２５ａ〜２５ｄ等を備えている。

各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄは、中間転写ベルト１１を介してそれぞれの１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄに押圧されており、矢印方向Ｂに回転移動する中間転写ベルト１１と同一の周速度で、中間転写ベルト１１と共に回転される。また、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄも、矢印方向Ｂに回転移動する中間転写ベルト１１と同一の周速度で、中間転写ベルト１１に追従回転する。

各帯電器２４ａ〜２４ｄは、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄに接触するローラ型やブラシ型のもの、あるいはチャージャー型のものであり、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面を一様に帯電させる。

露光装置１は、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄへのそれぞれのレーザー光を出射するレーザー光源１ａ、及び各レーザー光をそれぞれの感光体ドラム２３ａ〜２３ｄに導く複数のミラー１ｂ等を有しており、画像データに応じて各レーザー光を変調しつつ、各レーザー光をそれぞれの感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面に照射して、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面にそれぞれの静電潜像を形成する。

尚、露光装置１として、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた書き込みヘッドを用いても良い。

各現像装置２１ａ〜２１ｄは、それぞれの色のトナーを保有しており、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面の静電潜像にそれぞれの色のトナーを付着させて、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面にそれぞれの色のトナー像を形成する。これらのトナー像は、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄから中間転写ベルト１１に転写されて重ね合わせられる。

中間転写ベルト装置２は、中間転写ベルト１１、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄ、駆動支持ローラ３１と従動支持ローラ３２、及び２次転写ローラ３３等を備えており、中間転写ベルト１１を駆動支持ローラ３１と従動支持ローラ３２に掛け渡して回転移動可能に支持し、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄ及び２次転写ローラ３３を中間転写ベルト１１に押し付けている。

中間転写ベルト１１は、例えば厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度の合成樹脂フィルムにより形成される。２次転写ローラ３３は、左右に移動可能に支持されており、右方向に移動されたときに、駆動支持ローラ３１との間に中間転写ベルト１１を挟み込んで、ニップ域を形成する。駆動支持ローラ３１は、２次転写ローラ３３のバックアップローラとしての役目を果たしつつ、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄと各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ間のそれぞれのニップ域を下流側にして、回転駆動され、中間転写ベルト１１を引っ張って矢印方向Ｂに回転移動させる。これにより、各ニップ域が安定的に維持される。

尚、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄと各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄとの間のそれぞれのニップ域をより安定的に形成するために、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄ及び各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄのうちの一方を硬質材料で形成し、他方を弾性材料で形成するのが好ましい。

各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、例えば金属製の直径８mm〜１０mmの軸の外周を導電性の弾性材（ＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により被覆したものである。各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、この各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄと各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄとの間のニップ域に中間転写ベルト１１を挟み込んだ状態で、トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス電圧が印加され、それぞれの電界を中間転写ベルト１１を介して各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面のトナーに作用させ、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面のトナーを中間転写ベルト１１へと引き付けて転写させる。これにより、各色のトナー像が中間転写ベルト１１に転写されて重ね合わせられる。

尚、１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄとして、ローラの代わりに、ブラシ等を用いても構わない。

クリーニング装置３４は、例えば中間転写ベルト１１表面に摺接するクリーニングブレードであり、中間転写ベルト１１表面に残留したトナーを除去して、次回に印字される画像のカブリ等を防止する。

こうして中間転写ベルト１１に転写され重ね合わせられた各色のトナー像は、この中間転写ベルト１１の回転移動に伴い、駆動支持ローラ３１と２次転写ローラ３３との間のニップ域へと搬送される。そして、中間転写ベルト１１上の各色のトナー像の先端とレジストローラ８により搬送されて来る記録用紙の先端とが揃えられ、各色のトナー像と記録用紙とが重ね合わせられて、各色のトナー像が記録用紙に転写される。

転写後の記録用紙は、定着装置３へと搬送され、ここで加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂとの間に挟み込まれる。これにより、記録用紙上の各色のトナーが加熱溶融されて混合され、各色のトナー像が記録用紙上にカラー画像として定着される。

定着後の記録用紙は、用紙搬送装置４により排紙トレイ３５へと搬送され、フェイスダウンにて排出される。

一方、この画像形成装置Ａにおいて、記録用紙は、給紙カセット６に積載収容されている。用紙搬送装置４では、給紙カセット６の記録用紙をピックアップローラ７−１により１枚ずつ引き出して、記録用紙を搬送ローラ４−１によりレジストローラ８へと搬送する。

また、記録用紙は、手差し給紙トレイ９に載置される。給紙装置５では、手差し給紙トレイ９の記録用紙をピックアップローラ７−２により引き出して、記録用紙を各搬送ローラ４−７、４−８により用紙搬送装置４のレジストローラ８へと搬送する。

用紙搬送装置４では、記録用紙をレジストローラ８で一旦停止させて、記録用紙の先端を揃え、記録用紙の先端が中間転写ベルト装置２の中間転写ベルト１１上に形成されるトナー像の先端に重なるタイミングで、記録用紙をレジストローラ８により２次転写ローラ３３へと搬送する。

尚、画像形成ステーションＰａ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２の中間転写ベルト１１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、中間転写ベルト１１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、両面の印字を行なう場合は、記録用紙の表面の画像を定着装置３により定着した後に、記録用紙を用紙搬送装置４の搬送ローラ４−３により搬送する途中で、搬送ローラ４−３を停止させてから逆回転させ、記録用紙を用紙搬送装置４の反転経路４ｒに通し、記録用紙の表裏を反転させて、記録用紙をレジストローラ８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３５に排出する。

＜定着装置３の基本構造の説明＞
次に、本実施形態の定着装置３の基本構成について説明する。図２は、定着装置３の加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂを垂直方向に破断して示す横断面図であり、図３は、定着装置３の加熱ローラ３ａを水平方向に破断して示す縦断面図である。

本実施形態の定着装置３では、加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂを回転自在に軸支して、各ローラ３ａ、３ｂを相互に圧接し、各ローラ３ａ、３ｂ間に記録用紙を挟み込むニップ部Ｎを形成している。そして、加熱ローラ３ａ及び加圧ローラ３ｂの一方を回転駆動し、他方を従動回転させて、各ローラ３ａ、３ｂ間のニップ部Ｎに記録用紙を導入し、各ローラ３ａ、３ｂにより記録用紙に圧力と熱を加えている。これにより、先に述べた様に記録用紙上の各色のトナーが加熱溶融されて混合され、各色のトナー像が記録用紙上にカラー画像として定着される。

また、加熱ローラ３ａ及び加圧ローラ３ｂの表面にそれぞれのクリーニングローラ７１、７１を押し付けることにより、各ローラ３ａ、３ｂの表面に付着しているトナーや紙粉等を除去している。

さらに、加熱ローラ３ａ及び加圧ローラ３ｂの表面にそれぞれの用紙分離爪７２、７２を押し付けることにより、各ローラ３ａ、３ｂの表面から記録用紙を剥がし、各ローラ３ａ、３ｂへの記録用紙の巻き付きを防止している。

加熱ローラ３ａは、金属製の円筒体５１の周面をＳｉＯ₂ゴムからなる弾性層５２で被覆したものである。円筒体５１の両縁にはそれぞれ鍔５１ａが設けられており、各鍔５１ａの間に弾性層５２が配置されている。また、円筒体５１の各鍔５１ａの中央にはそれぞれパイプ状の回転軸５１ｂが突設されており、各回転軸５１ｂが回転自在に軸支されている。更に、円筒体５１の内側にはメインヒータ５３及びサブヒータ５４が加熱ローラ３ａの長手方向に沿って配置されており、メインヒータ５３またはサブヒータ５４の発熱により加熱ローラ３ａが加熱される。メインヒータ５３の両端の端子５３ａ及びサブヒータ５４の両端の端子５４ａは、各回転軸５１ｂを通じて、制御部５５に接続されている。

加圧ローラ３ｂも、加熱ローラ３ａと同様に、金属性の円筒体５６の周面をＳｉＯ₂ゴムからなる弾性層５７で被覆したものである。円筒体５６は、加熱ローラ３ａの円筒体５１と同様に、その両縁の鍔５６ａとパイプ状の回転軸５６ｂを有しており、各回転軸５６ｂが回転自在に軸支されている。また、円筒体５６の内側には１本のヒータ５８が加圧ローラ３ｂの長手方向に沿って配置されており、このヒータ５８の発熱により加圧ローラ３ｂが加熱される。このヒータ５８の両端の端子５８ａも、円筒体５６の両端の各回転軸５６ｂを通じて、制御部５５に接続されている。ヒータ５８は、加圧ローラ３ｂの略全体を加熱し、加圧ローラ３ｂの表面温度を均一に上昇させる。なお、加圧ローラ３ｂのヒータ５８については、画像形成装置の仕様等により、設けられていない場合もある。

以上が、定着装置３の基本構造の説明である。

＜本実施形態に係わる定着装置の説明＞
上記構成において、本実施形態では、カラー印刷を行うカラー処理モードと、モノクロ印刷を行うモノクロ処理モードとにおいて、加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂの接触部であるニップ部Ｎの圧接力を変更可能としている。具体的には、カラー処理モードのときにニップ部Ｎの圧接力を低くしてニップ幅を狭くし、モノクロ処理モードのときにニップ部Ｎの圧接力を高くしてニップ幅を広くするようにしている。この場合、本実施形態では、加熱ローラ３ａ側の位置を固定とし、加圧ローラ３ｂを加熱ローラ３ａに対して接近及び離隔させることで圧接力を変更し、ニップ幅を変更するように構成している。また、本実施形態では、モノクロ処理モードのときの加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂとの位置関係を通常位置（すなわち、ホームポジション位置）とし、カラー処理モードのとき、この位置関係から加圧ローラ３ｂを加熱ローラ３ａに対して所定距離だけ離隔させるように動作し、カラー処理モードの終了後は再び加圧ローラ３ｂを加熱ローラ３ａに接近させてホームポジション位置に復帰するように動作する加圧機構部１００を備えている。なお、加圧機構部１００については後で詳述する。

この場合、加圧ローラ３ｂを加熱ローラ３ａに対して接近及び離隔させる動作手法として、図４（ａ），（ｂ）に示す２つの動作手法が考えられる。

すなわち、用紙搬送方向Ｙに対して直交する方向（以下「水平方向」という。）Ｘに沿って、加熱ローラ３ａの回転軸の回転中心Ｐａと、加圧ローラ３ｂの回転軸の回転中心Ｐｂとが配置されており、図４（ａ）では、加圧ローラ３ｂの回転中心Ｐｂを水平方向Ｘに沿って左右方向に動作させることで、加圧ローラ３ｂを加熱ローラ３ａに対して接近及び離隔させている。図４（ａ）において、実線で示す加圧ローラ３ｂの位置（回転中心Ｐｂ）がモノクロ処理モードに対応したホームポジション位置であり、このときのニップ部Ｎの幅はＬ１である。これに対し、破線で示す加圧ローラ３ｂの位置（回転中心Ｐｂ′）がカラー処理モードに対応した位置であり、このときのニップ部Ｎの幅はＬ２である。すなわち、モノクロ処理モード時のニップ部Ｎの幅Ｌ１が通常時のニップ部Ｎの幅であるとすると、カラー処理モード時のニップ部Ｎの幅Ｌ２は、Ｌ１に対して狭い幅となっている。

ここで、図４（ａ）の動作手法では、加圧ローラ３ｂを水平方向Ｘに沿って移動しているため、ニップ部Ｎの位置も用紙搬送方向Ｙに対して左右に若干ずれることになる。そのため、カラー処理モード時とモノクロ処理モード時とで、記録用紙先端部のニップ部Ｎへの進入ポイントｎ１，ｎ１′が変ることになる。

そのため、例えば記録用紙先端部のニップ部Ｎへの進入ポイントをモノクロ処理モード時に適正となるように設定（ｎ１）していた場合には、カラー処理モード時にはニップ部Ｎへの進入ポイントｎ１′が遠くなるため、記録用紙の先端部が左側の加熱ローラ３ａの表面に当接してから進入ポイントｎ１′に案内されるまでの距離が長くなり、その間に記録用紙先端部の折り曲がりやニップ部Ｎの進入ポイントｎ１′からの位置ずれ等が発生する可能性がある。一方、記録用紙先端部のニップ部Ｎへの進入ポイントをカラー処理モード時に適正となるように設定（ｎ１′）していた場合には、モノクロ処理モード時にはニップ部Ｎへの進入ポイントｎ１が近くなるため、記録用紙の先端部が左側の加熱ローラ３ａの表面に当接してから進入ポイントｎ１に案内されるまでの距離が短くなり、記録用紙先端部がニップ部Ｎの進入ポイントｎ１にスムーズに案内されず、進入ポイントｎ１への突き当たりによる記録用紙の波打ち動作が手前側の転写工程に影響し、転写ずれを生じる可能性もある。

このような問題を解決したのが図４（ｂ）に示す動作手法である。

図４（ｂ）では、ニップ部Ｎの進入ポイントｎ０が移動しないように、回転中心をＰｂ′からＰｂに回動させることで、加圧ローラ３ｂを加熱ローラ３ａに対して接近させ、回転中心をＰｂからＰｂ′に回動させることで、加圧ローラ３ｂを加熱ローラ３ａに対して離隔させている。この場合、図４（ｂ）において、実線で示す加圧ローラ３ｂの位置（回転中心Ｐｂ）がモノクロ処理モードに対応したホームポジション位置であり、このときのニップ部Ｎの幅はＬ１である。これに対し、破線で示す加圧ローラ３ｂの位置（回転中心Ｐｂ′）がカラー処理モードに対応した位置であり、このときのニップ部Ｎの幅はＬ２である。すなわち、モノクロ処理モード時のニップ部Ｎの幅Ｌ１が通常時のニップ部Ｎの幅であるとすると、カラー処理モード時のニップ部Ｎの幅Ｌ２は、Ｌ１に対して狭い幅となっている。

ここで、図４（ｂ）の動作手法では、加圧ローラ３ｂをニップ部Ｎの進入ポイントｎ０を中心に回動動作させているため、用紙搬送方向Ｙに対するニップ部Ｎの進入ポイントｎ０の位置は常に一定に保たれることになる。これにより、図４（ａ）に示す動作手法により発生する可能性のある上記不具合は発生しない。つまり、処理モードに係わらず記録用紙の先端部をニップ部Ｎにスムーズに突入させることが可能となる。

図５ないし図７は、上記図４（ｂ）に示す動作手法を実現するための加圧機構部１００の詳細構造を示しており、図５は分解斜視図、図６は組み立てた状態を示す斜視図、図７は側面より見た概略図である。なお、この加圧機構部１００は、加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂの左右両側の回転軸５１ｂ，５６ｂにそれぞれ配置されているが、図６では一方のみ示している。

この加圧機構部１００は、図５に示すように、装置フレーム２０１の上端部２０１ａに沿って左右方向Ｒ１，Ｒ２に移動可能に設けられた圧可変リンク体１０１と、圧可変リンク体１０１を左右方向Ｒ１，Ｒ２に移動させるための偏芯カム１３３を有する駆動軸１３１と、圧可変リンク体１０１に連動して回動可能に設けられた軸保持体１５１と、軸保持体１５１を装置フレーム２０１の上端部２０１ａに沿って右方向Ｒ１に付勢するためのコイルスプリング１７１とに大別される。まず、これら各構成部材について個別に説明する。

駆動軸１３１は、後端部が図示しないステップモータ等に連動する大径の第１駆動軸１３２と、この第１駆動軸１３２の先端部（図５中手前側）に一体形成された偏心カム１３３と、偏心カム１３３の側面から前方（図５中手前側）に突出する小径の第２駆動軸１３４とを備えている。

装置フレーム２０１の左側の上端部２０１ａ近傍には、前記第１駆動軸１３２を回転可能に挿通支持する第１支持穴２０２が設けられており、この第１支持穴２０２のさらに左側には、上端部２０１ａから所定幅及び所定深さの切欠き部２０３が形成されている。また、装置フレーム２０１の中央部には、加熱ローラ３ａの回転軸５１ｂを回転可能に挿入支持する第２支持穴２０４が設けられており、さらに、この第２支持穴２０４の右側近傍には、加圧ローラ３ｂの回転軸５６ｂを移動可能に挿通するための開口部２０５が設けられている。

また、装置フレーム２０１の右端には、上部と下部が右側に開口するように横向きコ字状に形成された加圧板２１０が一体的に固定されており、この加圧板２１０の中央部は、装置フレーム２０１に形成された開口部２０５に連続するように、切欠き部２１１が形成されている。さに、加圧板２１０の下端部のコ字状部分には、後述する軸保持体１５１を回動可能に支持するための連結軸（オス側軸とメス側軸）１８１を挿通支持する軸挿通孔２１５が形成されている。

圧可変リンク体１０１は、前後側板１０２，１０４と上面板１０３とによって横断面下向きコ字状に形成されており、装置フレーム２０１の上端部２０１ａを跨ぐようにして嵌め合わされた状態に配置される。この圧可変リンク体１０１の左端側の前後両側板１０２，１０３間には、偏芯カム１３３に常に当接して圧可変リンク体１０１の移動を規制する円筒状の当接体１０５が設けられている。また、圧可変リンク体１０１の左端側であって、当接体１０５より右側の前後両側板１０２，１０４には、横長の長穴１０６が形成されており、上面板１０３には開口部１０７が形成されている。この開口部１０７は、偏芯カム１３３の回動動作を妨害しないように、偏芯カム１３３の逃げ領域を確保するために設けられている。さらに、圧可変リンク体１０１の右端部の前後両側板１０２，１０４には、軸保持体１５１と連結するための連結軸（オス側軸とメス側軸）１８２を挿通支持する軸挿通孔１０８が設けられている。

軸保持体１５１は、前後両側板１５２，１５４と受圧板１５３とからなる横向きコ字状に形成されており、その開口部が加圧板２１０の開口部に対向するように配置される。この軸保持体１５１の前後両側板１５２，１５４の開口側縁部には、加圧ローラ３ｂの回転軸５６ｂを保持するための略半円弧形状に形成された切欠き部（軸保持部）１５５が設けられている。また、軸保持体１５１の上端部の前後両側板１５２，１５４には、圧可変リンク体１０１と連結するための連結軸１８２を挿通支持する軸挿通孔１５６が設けられている。さらに、軸保持体１５１の下端部の前後両側板１５２，１５４には、加圧板２１０に対して回動可能に支持するための連結軸１８１を挿通支持する軸挿通孔１５７が設けられている。

上記構成において、本実施形態の加圧機構部１００は、第１駆動軸１３２を装置フレーム２０１の第１支持穴２０２に回転可能に挿通支持し、この状態で、圧可変リンク体１０１を、駆動軸１３１の偏芯カム１３３を内包し、かつ装置フレーム２０１の上縁部２０１ａを跨ぐように嵌め合わせる。このとき、駆動軸１３１の第２駆動軸１３４が圧可変リンク体１０１の２つの長穴１０６，１０６に挿通され、偏芯カム１３３が当接体１０５と接触するように配置される。なお、当接体１０５は、装置フレーム２０１に設けられた切欠き部２０３のところに嵌まり合うようになっている。さらに、圧可変リンク体１０１の軸挿通孔１０８と軸保持体１５１の軸挿通孔１５６の位置を合わせ、連結軸１８２にて回動可能に連結する。次に、加圧板２１０の軸挿通孔２１５と軸保持体１５１の軸挿通孔１５７の位置を合わせ、連結軸１８１にて回動可能に連結する。そして、加圧板２１０と軸保持体１５１の受圧板１５３との間に圧縮状態でコイルスプリング１７１を装着する。さらに、装置フレーム２０１の第２支持穴２０４に加熱ローラ３ａの回転軸５１ｂを挿通保持し、装置フレーム２０１の開口部２０５及び軸保持体１５１の軸保持部１５５に加圧ローラ３ｂの回転軸５６ｂを挿通保持すると、図６に示す構造の加圧機構部１００が構成される。

なお、圧可変リンク体１０１の取り付けは、実際にはこのままでは無理であるが、例えば圧可変リンク体１０１を前後に２分割しておき、装着後に両分割体を一体に組み付けることによって、上記構成とすることができる。また、装置フレーム２０１に各部材を取り付けていく順番は、必ずしも上記説明の順番ではなく、製造工程において最も効率のよい順番に取り付けていけばよい。

この構造によれば、軸保持体１５１は、コイルスプリング１７１によって常に図中右側に向かって付勢され、その付勢力を、駆動軸１３１の偏芯カム１３３と圧可変リンク体１０１に設けられている当接体１０５との当たりによって阻止する構造となっている。従って、駆動軸１３１を駆動して偏芯カム１３３を回転させることにより、偏芯カム１３３に対する当接体１０５の当たり位置が変化し、その変化に伴って圧可変リンク体１０１が図５中Ｒ１またはＲ２方向に移動する。そして、この圧可変リンク体１０１の移動に伴って軸保持体１５１が連結軸１８１の軸芯を中心に回動する結果、軸保持体１５１に保持されている加圧ローラ３ｂの回転軸５６ｂが加熱ローラ３ａの回転軸５１ｂに接近及び離隔する回動動作を行うことになる。図７は、このときの様子を示している。なお、偏芯カム１３３の回転動作がスムーズに行われるように、当接体１０５の外周面をボールベアリング方式の軸受け構造としてもよい。

図７（ａ）は、偏芯カム１３３の最大膨出部が当接体１０５に当接している状態を示しており、圧可変リンク体１０１が最も左側に移動した状態を示している。すなわち、加圧ローラ３ｂが加熱ローラ３ａに最も強く圧接されている状態であり、このときの状態が、図４（ｂ）の実線で示す状態である。つまり、ニップ部Ｎのニップ幅がＬ１となっている状態である。

一方、図７（ｂ）は、図７（ａ）の偏芯カム１３３を１８０度回転した状態、すなわち偏芯カム１３３の最大膨出部が当接体１０５とは反対側に位置している状態であり、圧可変リンク体１０１が最も右側に移動した状態を示している。すなわち、加圧ローラ３ｂが加熱ローラ３ａから最も離れた状態であり、このときの状態が、図４（ｂ）の破線で示す状態である。つまり、ニップ部Ｎのニップ幅がＬ２となっている状態である。

なお、加圧ローラ３ｂの回転中心Ｐｂ（Ｐｂ′）を、図４（ｂ）に示すように、ニップ部Ｎの進入ポイントｎ０が移動しないように回動させるためには、用紙搬送方向を考慮して、加熱ローラ３ａの回転中心Ｐａと、加圧ローラ３ｂの回転中心Ｐｂ（Ｐｂ′）と、軸保持体１５１の回転中心（連結軸１８１の軸芯）との３点の位置関係を調整すればよい。

また、上記実施形態では、圧可変リンク体１０１を装置フレーム２０１の上端部２０１ａを跨ぐように配置することで、圧可変リンク体１０１が左右方向に移動するときの前後のブレを防止する構成としているが、圧可変リンク体１０１は必ずしも装置フレーム２０１を跨ぐように配置する必要はなく、装置フレーム２０１の一方の側（図５では手前側）に沿うように配置してもよい。

また、図４（ａ）に示す動作手法を実現するための加圧機構部１００の構成については、上記図５ないし図７に示す加圧機構部１００を応用することで簡単に実現することができる。すなわち、装置フレーム２０１の上端部２０１ａ側に配置した駆動軸１３１と圧可変リンク体１０１とコイルスプリング１７１とを下端部側にも配置し、軸保持体１５１の下部側の連結構造も上部側の連結構造と同じ構造とすることで実現できる。

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側面図である。 本実施形態の定着装置の加熱ローラと加圧ローラを垂直方向に破断して示す横断面図である。 図２の定着装置の加熱ローラを水平方向に破断して示す縦断面図である。 加圧ローラを加熱ローラに対して接近及び離隔させる２種類の動作手法を示す説明図である。 加圧機構部の分解斜視図である。 図５に示す加圧機構部を組み立てた状態を示す斜視図である。 加圧機構部を側面より見た概略図である。

符号の説明

１ 露光装置
２ 中間転写ベルト装置
３ 定着装置
３ａ 加熱ローラ
３ｂ 加圧ローラ
４ 用紙搬送装置
５ 給紙装置
６ 給紙カセット
５１ｂ、５６ｂ 回転軸
１００ 加圧機構部
１０１ 圧可変リンク体
１０２ 前側板
１０３ 上面板
１０４ 後側板
１０５ 当接体
１０６ 長穴
１０７ 開口部
１０８ 軸挿通孔
１３１ 駆動軸
１３２ 第１駆動軸
１３３ 偏芯カム
１３４ 第２駆動軸
１５１ 軸保持体
１５２ 前側板
１５３ 受圧板
１５４ 後側板
１５５ 切欠き部（軸保持部）
１５６，１５７ 軸挿通孔
１７１ コイルスプリング
１８１，１８２ 連結軸
２０１ 装置フレーム
２０２ 第１支持穴
２０３ 切欠き部
２０４ 第２支持穴
２０５ 開口部
２１０ 加圧板
２１１ 切欠き部
２１５ 軸挿通孔
Ｎ ニップ部

Claims (1)

1. カラー処理モードとモノクロ処理モードとに応じて、加熱ローラと加圧ローラの接触部であるニップ部の圧接状態を切り換える加圧機構部を備えた定着装置において、
   前記加圧機構部は、前記圧接状態を切り換える際に、前記加圧ローラを前記ニップ部の進入ポイントを中心に回動動作させて、前記ニップ部への用紙先端部の進入ポイントが前記両モードにおいて常に一定となるように保った状態で、前記加圧ローラを前記加熱ローラに対して圧接移動させることを特徴とする定着装置。

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