JP4947020B2 - 定着装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。

特許第３８０２１２３号公報 特開平２−２８２７７３号公報

従来、上記定着装置を用いた画像形成装置に関する技術としては、例えば、特許第３８０２１２３号公報に開示されたものが既に提案されている。

この特許第３８０２１２３号公報に係る多色画像形成方法は、複数の有色トナー像を転写体上に形成し、加熱定着する工程を有する多色画像形成方法において、該トナー像を形成するトナーとして、結着樹脂中に着色剤と微粒子５〜３０体積％とを分散混合せしめてなる粒子を用い、かつ加熱定着する工程には、複数の光沢度に制御可能な手段を有するものであり、この複数の光沢度に制御可能な手段が、定着速度、定着圧力、定着温度及び定着領域から選ばれる少なくとも１つの条件を変化させる手段である態様をも含んでいる。

また、上記加熱定着工程を行う定着装置に関する技術としては、例えば、特開平２−２８２７７３号公報に開示されたものが提案されている。

この特開平２−２８２７７３号公報に係る定着装置は、熱源を備えた定着ローラと、バネにて付勢され前記定着ローラに圧接する加圧ローラとを備えた電子写真式プリンタの定着装置において、装置本体の駆動モータの駆動力により定着装置の加圧ローラの圧力解除を行う機構を有するように構成したものである。

ところで、この発明が解決しようとする課題は、厚紙等からなる記録媒体にトナー像を定着する際に、記録媒体の搬送方向と交差する方向の両端部だけが、その他の部分よりも光沢度が高くなる光沢ムラが発生するのを防止することが可能な定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載された発明は、内部に加熱源を有する回動可能な加熱部材と、
前記加熱部材に接触した状態で回動する無端ベルト状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内部に配設されて当該定着ベルトを前記加熱部材に圧接させる圧接部材と、
前記圧接部材を前記加熱部材に対して圧接する方向に付勢する付勢部材と、
前記圧接部材を前記付勢部材の付勢方向と反対方向に変位させる変位手段と、
前記変位手段を複数の減速ギアを介して駆動する駆動手段と、
被定着部材の厚さを認識する認識手段と、
前記認識手段によって認識された前記被定着部材の厚さが普通紙よりも厚い場合に、前記駆動手段の停止時期を普通紙定着時と異ならせ、被定着部材の搬送方向と交差する方向の両端部に中央部と異なる光沢むらが生じるのを抑制するように、前記圧接部材の圧接力を普通紙定着時よりも小さく切り替える圧接力切替手段とを備え、
前記駆動手段の複数の減速ギアのうち、一つの減速ギアと固定軸との間に、駆動力を一方向にのみ伝達する一方向駆動力伝達手段を介在させ、
前記圧接力切替手段は、前記駆動手段によって駆動される変位手段の位置に応じて停止時期を制御することにより、前記圧接部材の圧接力を切り替えることを特徴とする定着装置である。

更に、請求項２に記載された発明は、前記圧接力切替手段は、最大圧接力よりも相対的に小さい中間圧接力に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。

また、請求項３に記載された発明は、前記駆動手段は、装置本体の駆動源から駆動力を得ることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置である。

さらに、請求項４に記載された発明は、前記一方向駆動力伝達手段は、装置本体の駆動源を通常の回転方向と反対方向に駆動した場合に駆動力を伝達するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。

また、請求項５に記載された発明は、互いに色の異なるトナー像を形成する複数のトナー像形成手段と、
前記複数のトナー像形成手段によって形成された複数のトナー像が多重に転写される中間転写体と、
前記中間転写体上から複数のトナー像を一括して被定着部材上に転写する転写手段と、 前記被定着部材上に転写されたトナー像を定着する定着手段とを含み、
前記定着手段は、
内部に加熱源を有する回動可能な加熱部材と、
前記加熱部材に接触した状態で回動する無端ベルト状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内部に配設されて当該定着ベルトを前記加熱部材に圧接させる圧接部材と、
前記圧接部材を前記加熱部材に対して圧接する方向に付勢する付勢部材と、
前記圧接部材を前記付勢部材の付勢方向と反対方向に変位させる変位手段と、
前記変位手段を複数の減速ギアを介して駆動する駆動手段と、
被定着部材の厚さを認識する認識手段と、
前記認識手段によって認識された前記被定着部材の厚さが普通紙よりも厚い場合に、前記駆動手段の停止時期を普通紙定着時と異ならせ、被定着部材の搬送方向と交差する方向の両端部に中央部と異なる光沢むらが生じるのを抑制するように、前記圧接部材の圧接力を普通紙定着時よりも小さく切り替える圧接力切替手段とを備え、
前記駆動手段の複数の減速ギアのうち、一つの減速ギアと固定軸との間に、駆動力を一方向にのみ伝達する一方向駆動力伝達手段を介在させ、
前記圧接力切替手段は、前記駆動手段によって駆動される変位手段の位置に応じて停止時期を制御することにより、前記圧接部材の圧接力を切り替えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、厚紙モード時に、駆動手段の停止時期を普通紙モード時と異ならせるという簡単な構成で、光沢ムラが発生するのを防止することができる。

又、請求項１に記載された発明によれば、変位手段として、外周方向に沿って複数の停止位置を設定した偏芯カムを用いた場合と比較して、偏芯カムの長寿命化が可能となる。

更に、請求項２に記載された発明によれば、光沢ムラの発生を防止しつつ、画像全体に所望の光沢を付与することができる。

また、請求項３に記載された発明によれば、定着装置専用の駆動源を不要とすることができ、コストの低下が可能となる。

さらに、請求項４に記載された発明によれば、装置の構成が複雑化することなく、圧接力を無段階に調節可能となる。

また、請求項５に記載された発明によれば、厚紙モード時に被定着部材の搬送方向と交差する方向の両端部だけが、その他の部分よりも光沢度が高くなる光沢ムラが発生するのを防止することができ、高画質のカラー画像を形成することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置としての所謂タンデム方式のフルカラープリンタを示すものである。このフルカラープリンタは、装置の大型化を回避しつつ非常に高い生産性を実現しており、毎分７０枚程度のフルカラーのプリントが可能となっている。

図２において、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはタンデム方式のフルカラープリンタ本体（図示せず）の内部に配設されたトナー像形成部としてのイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニットをそれぞれ示しており、これらのイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、水平方向に沿って予め定められた間隔を隔てて直列的に配置されている。

これらの４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、形成する画像の色以外は基本的に同様に構成されており、大別して、矢印Ａ方向に沿って予め定められた速度で回転駆動される像担持体としての感光体ドラム２と、この感光体ドラム２の表面を一様に帯電するスコロトロンや帯電ロールからなる帯電装置３と、当該感光体ドラム２の表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する画像露光装置４と、感光体ドラム２上に形成された静電潜像を対応する色のトナーで現像する現像装置５と、感光体ドラム２上に残留したトナーを除去するクリーニング装置６とから構成されている。

上記感光体ドラム２は、例えば、導電性円筒の表面に、有機光導電体等の感光体層を被覆して形成されており、図示しない駆動源によって予め定められた回転速度で矢印Ａ方向に沿って回転駆動される。

また、上記画像露光装置４では、図２に示すように、半導体レーザ７から画像データに応じて変調されたレーザビームＬＢが出射され、この半導体レーザ７から出射されたレーザビームＬＢは、ミラー８、９を介して回転多面鏡１０に照射され、当該回転多面鏡１０によって偏向走査された後、図示しないｆ−θレンズやミラー１１、１２を介して感光体ドラム２の表面に走査露光される。そして、上記各感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの表面には、画像データに応じた静電潜像が形成される。

上記各感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの表面に形成された静電潜像は、例えば、トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤を収容した二成分現像方式の現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。なお、上記現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとしては、トナーのみからなる一成分の現像剤を用いた一成分現像方式の現像装置を用いても良い。

この実施の形態では、後述する定着装置２５において高い生産性（Ａ４ＬＥＦ７０枚／分定着）を実現するため、従来のトナーに比較して低温定着を可能とした“ＥＣＯトナー”と呼ばれるトナーを採用している。このトナーとしては、低温定着を目的として結着樹脂に結晶性樹脂を含むトナーを用いている。結晶性の結着樹脂としては、結晶性を持つ樹脂であれば特に制限はなく、具体的には結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ビニル系樹脂が挙げられるが、定着時の紙への接着性や帯電性、及び好まし範囲での融点調整の観点から結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。また、適度な融点を持つ脂肪族系の結晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。

上記結晶性ポリエステル樹脂の融点は、５０〜１２０℃であり、好ましくは６０〜１１０℃である。融点が５０℃より低いとトナーの保存性や、定着後のトナー画像の保存性が問題となる。また、１２０℃よりも高いと、従来のトナーに比べて十分な低温定着が得られない。

上記各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、図２に示すように、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの下方に配置された中間転写体としての中間転写ベルト１３上に、一次転写ロール１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋによって重ね合わせた状態で転写される。この中間転写ベルト１３は、ドライブロール１５と、テンションロール１６と、ステアリングロール１７と、給電ロール１８が当接されたバックアップロール１９と、アイドラロール２０との間に予め定めめられた張力で掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モーターによって回転駆動されるドライブロール１５により、矢印Ｂ方向に沿って感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと略等しい予め定められた速度で循環駆動されるようになっている。

上記中間転写ベルト１３は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、上記中間転写ベルト１３の体積抵抗率は、例えば、１０⁶ 〜１０¹⁴Ωｃｍとなるように設定されており、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ程度に形成されている。

また、一次転写部２１は、中間転写ベルト１３を挟んで感光体ドラム２に対向して配置される一次転写ロール１４で構成されている。一次転写ロール１４は、シャフトと、シャフトの周囲に被覆された弾性層としてのスポンジ層とを有している。シャフトは、鉄、ステンレス等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が例えば１０^7.5 〜１０^8.5 Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。

上記中間転写ベルト１３上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、バックアップロール１９に中間転写ベルト１３を介して圧接する二次転写ロール２２によって、圧接力及び静電気力で記録媒体としての記録用紙Ｐ上に二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、搬送ベルト２３及び搬送ガイド２４によって定着装置２５へと搬送される。そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、定着装置２５によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、図示しない排出ロールによってプリンタ本体の外部に設けられた排出トレイ（図示せず）上に排出される。

二次転写部２６は、中間転写ベルト１３のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール１９とによって構成される。バックアップロール１９は、例えば、表面がカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲとのブレンドゴムのチューブ、内部がＥＰＤＭゴムで構成されている。そして、バックアップロール１９は、その表面抵抗率が１０⁷ 〜１０¹⁰Ω／□となるように形成され、硬度は、例えば７０°（アスカーＣ硬度）に設定される。

また、二次転写ロール２２は、シャフトと、シャフトの周囲に被覆された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは、鉄、ステンレス等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０^7.5 〜１０^8.5 Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。

上記被定着部材としての記録用紙（記録媒体）Ｐは、図２に示すように、プリンタ本体の内部に配設された給紙トレイ２７から所望のサイズや材質のものが、給紙ローラ２８及び用紙搬送用のローラ対２９からなる用紙搬送経路３０を介してレジストロール３１へと搬送され、当該レジストロール３１によって、搬送ガイド３２を介して中間転写ベルト１３の二次転写位置２６へ搬送される。

上記記録用紙Ｐとしては、例えば、普通紙が用いられるが、普通紙以外にも、コート紙等の厚紙も使用可能となっており、記録用紙Ｐとして厚紙を使用する場合には、プリンタのユーザーインターフェースによって普通紙モードに代わって厚紙モードが指定される。

ここで、厚紙とは、温度２２度、湿度５５％ＲＨの環境下において、単位面積（ｍ² ）あたりの重量（ｇ）を示す坪量が、１０５ｇｓｍを越える用紙を言う。なお、坪量が１０５ｇｓｍ以下の用紙が普通紙である。また、厚紙モードとしては、フルカラープリンタは、記録媒体Ｐの厚さを認識する認識手段を備えており、この認識手段としては、例えば、ユーザーインターフェイスやプリンタのドライバ、あるいは給紙トレイ２７に設けられた記録媒体の種類を認識する認識手段などが挙げられる。上記厚紙モードとしては、例えば、記録用紙Ｐの坪量が、１０５ｇｓｍ超〜１２８ｇｓｍ以下の第１の厚紙モードと、１２８ｇｓｍ超〜１５０ｇｓｍ以下の第２の厚紙モードと、１５０ｇｓｍ超〜１７６ｇｓｍ以下の第３の厚紙モードと、１７６ｇｓｍ超〜２２０ｇｓｍ以下の第４の厚紙モードと、２２０ｇｓｍ超〜２５６ｇｓｍ以下の第５の厚紙モードと、２５６ｇｓｍ超〜３００ｇｓｍ以下の第６の厚紙モードとを備えている。なお、厚紙モードとしては、これらの区分及びモードの数に限定されるものではないことは勿論である。

なお、上記中間転写ベルト１３上に残留した転写残トナーは、アイドラロール２０と対向する位置に配置されたベルト用のクリーニング装置３３によって除去される。

また、図２中、３４は中間転写ベルト１３の基準位置を検知する基準センサーを、３５は中間転写ベルト１３の表面に形成されたレジスト合わせを行うパターンを検知するパターン検知センサーをそれぞれ示している。

図３はこの発明の実施の形態１に係るフルカラープリンタに用いられる定着装置２５を示す断面構成図である。

この実施の形態に係る定着装置２５は、図３に示すように、内部に加熱源４１を有する加熱部材（回動部材）としての加熱ロール４２と、無端ベルト状の加圧部材（回動部材）としての定着ベルト４３と、前記定着ベルト４３の内部に配設され、当該定着ベルト４３を前記加熱ロール４２の表面に圧接させる圧接部材４４と、前記定着ベルト４３の内面にオイルを供給するオイル供給部材としてのフェルト部材４５とを備えるように構成されている。また、上記互いに圧接する加熱ロール４２と定着ベルト４３は、定着ベルト側に加熱源を設けても良い。なお、図３中、４６は定着装置２５の出口ロールを示している。

上記加熱ロール４２は、鉄、ステンレス、アルミニウム等からなる薄肉円筒状の芯金４２１と、当該芯金４２１の表面に被覆されたシリコンゴム等からなる肉厚６００μｍ程度の弾性層４２２と、当該弾性層４２２の表面の被覆されたＰＦＡ等からなる肉厚３０μｍ程度の離型層４２３とから構成されている。また、上記加熱ロール４２の内部には、加熱源として１２００Ｗのハロゲンランプ４１が配設されている。さらに、上記加熱ロール４１の表面には、温度センサー４７が接触（非通紙部分）もしくは非接触（通紙部分）となるように配置されており、当該温度センサー４７によって加熱ロール４２の表面温度を検知し、図２に示す制御部１００によってハロゲンランプ４１への通電を制御することにより、加熱ロール４２の表面温度が予め定められた温度（例えば、約１７５℃）となるように構成されている。

また、上記定着ベルト４３は、ポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂等の合成樹脂によって、肉厚が７５μｍ程度の無端ベルト状に形成されており、必要に応じて、表面にＰＦＡ等からなる離型層が設けられる。上記定着ベルト４３は、図４に示すように、その幅方向の両端部に配設されたベルトガイド部材４８によって回転自在に保持されている。上記ベルトガイド部材４８は、圧接部材４４の両端部に一体的に組み付けられている。

上記圧接部材４４は、図３に示すように、合成樹脂製のベルトハウジング４９、５０と、当該ベルトハウジング４９、５０に嵌め合わされた状態で装着される断面矩形状の金属製のベルトフレーム５１と、定着ベルト４３を加熱ロール４２に圧接させるためのニップヘッド部材５２と、当該ニップヘッド部材５２に装着されるパッド部材５３とから、主に構成されている。

また、上記ベルトガイド部材４８は、図４及び図５に示すように、定着ベルト４３の両端部に挿入される上端部が平坦に切り欠かれた断面Ｃ字形状の円筒状部４８１と、当該円筒状部４８１の反対側に設けられ、ベルトガイド部材４８を後述する付勢手段に取り付けるための取付部４８２と、これら円筒状部４８１と取付部４８２との間に設けられた２つのフランジ部４８３、４８４とから構成されている。

また、上記オイル供給部材としてのフェルト部材４５は、例えば、ノーメックス（商品名）からなり、当該フェルト部材４５には、アミノＳｉオイル等からなるオイルが含浸されている。このフェルト部材４５は、図３に示すように、ベルトフレーム５０の背面側に接着等の手段によって固定した状態で取り付けられている。

さらに、上記圧接部材４４は、図６に示すように、ベルトガイド部材４８を介して、アーム部材５３に取り付けられており、このアーム部材５３は、その基端部が支点５３ｂを中心にして回動自在に支持されているとともに、その先端部は、付勢手段としての圧縮スプリング５４によって圧接部材４４を加熱ロール４２に圧接させるように付勢されている。なお、図３中、５５は定着ベルト４３と圧接部材４４との間に介在される合成樹脂製のフィルム状のシート部材を示しており、このシート部材５５は、定着ベルト４３と圧接部材４４との間の摩擦力を低減するものである。

また、図３中、５６は加熱ロール４２から記録用紙Ｐの剥離を補助する剥離補助部材を示しており、この剥離補助部材５６は、剥離バッフル５７が加熱ロール４２の回転方向と対向する向き（カウンタ方向）に加熱ロール４２と近接する状態で、バッフルホルダ５８によって保持されている。

図７は定着装置２５の加圧部材のニップ部Ｎを示す断面構成図である。

上記圧接部材４４は、図７に示すように、上述した如く、合成樹脂製のベルトハウジング４９、５０を備えており、このベルトハウジング４９、５０は、ニップ部Ｎのベルト回転方向に沿った上流側に配設される上流側ベルトハウジング４９と、ニップ部Ｎのベルト回転方向に沿った下流側に配設される下流側ベルトハウジング５０とから構成されている。上記上流側ベルトハウジング４９は、定着ベルト４３の内周のうち、略１／４周に渡って配設されており、当該上流側ベルトハウジング４９の外周面は、定着ベルト４３の内周面に沿った円筒形状の一部を形成するように構成されている。また、上記下流側ベルトハウジング５０は、定着ベルト４３の内周のうち、略１／２周に渡って配設されており、当該下流側ベルトハウジング５０の外周面は、定着ベルト４３の内周面に沿った円筒形状の一側面と下端面を形成するように構成されている。

さらに、上記上流側ベルトハウジング４９には、図８に示すように、ニップヘッド部材５２を装着するための凹部４９１が長手方向に沿って予め定められた間隔で形成されており、当該凹部４９１には、ニップヘッド部材５２の側面に突設された凸部５２１が係合される。また、上記ニップヘッド部材５２は、図７に示すように、上流側ベルトハウジング４９の収容穴４９２に収容されたコイルスプリング５２２によっても、加熱ロール４２側に付勢されている。さらに、上記上流側ベルトハウジング４９の長手方向に沿った両端部には、ベルトガイド部材４８を結合するための結合部４９３が設けられている。また、上記ニップヘッド部材５２の下面には、図７及び図８に示すように、コイルスプリング５２２を支持するための軸部５２３が下方に向けて突出するように設けられている。

上記定着装置２５は、図９に示すように、駆動源として、定着装置専用に設けられた駆動モーターＭ、又はフルカラープリンタを駆動する画像形成装置本体側の駆動モーターＭによって回転駆動される。この実施の形態では、画像形成装置本体側の駆動モーターＭによって定着装置２５が駆動されるように構成されている。上記駆動モーターＭの回転駆動力は、加熱ロール４２の軸方向に沿った一端部に固着された駆動ギア６０に伝達され、加熱ロール４２が予め定められた回転速度で回転駆動される。

上記駆動ギア６０には、複数枚のギアからなる駆動力伝達部７０が連結されており、当該駆動力伝達部７０に伝達された回転駆動力は、出口ロール４６が取り付けられたシャフト６１を介して、加熱ロール４２の軸方向に沿った他方の端部に設けられたカム機構部８０に伝達される。上記シャフト６１は、定着ロール４２のニップ部Ｎの出口側において、当該加熱ロール４２の回転軸と平行に配設されている。

上記駆動力伝達部７０は、駆動ギア６０に噛み合う第１の伝達ギア７０１と、当該第１の伝達ギア７０１に第２の伝達ギア７０２を介して噛み合う第３の伝達ギア７０３とから構成されている。この第３の伝達ギア７０３は、シャフト６１の一端部に固定した状態で取り付けられている。

また、上記カム機構部８０は、図９に示すように、シャフト６１の他方の端部に取り付けられた第４の伝達ギア８０１を備えている。なお、この第４の伝達ギア８０１には、定着ロール４２や出口ロールシャフト６１の用紙搬送方向への回転時には駆動を伝達せず、用紙搬送方向と逆方向への回転時には駆動を伝達する図示しないワンウエイクラッチが内蔵されており、プリント動作の前後でモーターを逆方向に回転させて、定着装置の圧接力を掛けたり解除したりするように構成されている。上記第４の伝達ギア８０１には、図１及び図９に示すように、相対的に直径の大きな中間ギア８０２ａと、当該中間ギア８０２ａに同軸状に固定された相対的に直径の小さな中間ギア８０２ｂとからなる第１の減速ギア８０２のうち、相対的に直径の大きな中間ギア８０２ｂが噛み合わされている。さらに、上記第１の減速ギア８０２の中間ギア８０２ｂには、相対的に直径の大きな中間ギア８０３ａと、当該中間ギア８０３ａに同軸状に固定された相対的に直径の小さな中間ギア８０３ｂとからなる第２の減速ギア８０３のうち、相対的に直径の大きな中間ギア８０３ａが噛み合わされているとともに、当該第２の減速ギア８０３の相対的に直径の小さな中間ギア８０３ｂには、第５の伝達ギア８０４が噛み合わされている。

上記第５の伝達ギア８０４は、図１に示すように、短いシャフト８０５の端部に固定した状態で取り付けられているとともに、当該シャフト８０５の他方の端部には、第６の伝達ギア８０６が取り付けられており、この第６の伝達ギア８０６には、シャフト８０７の端部に装着された第７の伝達ギア８０８が噛み合わされている。上記シャフト８０７は、図９に示すように、加熱ロール４２のニップ部Ｎの出口近傍において、当該加熱ロール４２の回転軸と平行に配設されている。

上記シャフト８０７には、図９に示すように、加熱ロール４２の軸方向に沿った両端部に対応した位置に、偏芯カム８０９、８１０がそれぞれ固定した状態で取り付けられている。また、上記シャフト８０７の端部には、図１に示すように、偏芯カム８０９、８１０の回転位置を検知する検出手段としてのエンコーダ８１１の遮光板８１２が取り付けられており、当該エンコーダ８１１は、遮光板８１２の扇形状に切り欠かれたスリット部８１３を、光学センサー８１４によって検知することにより、偏芯カム８０９、８１０の回転位置を検知するように構成されている。

上記カム機構部８０の偏芯カム８０９、８１０は、図１に示すように、アーム部材５３の先端部に回動自在に取り付けられた円板状のカムフォロワー５３ａに当接しており、偏芯カム８０９、８１０を回転駆動することによって、カムフォロワー５３ａを介してアーム部材５３の先端部を上下方向に移動させ、定着ベルト４３を加熱ロール４２に対して圧接させたり、定着ベルト４３の加熱ロール４２に対する圧接状態を解除するようになっている。

上記アーム部材５３は、図１及び図６に示すように、通常、その先端５３１の下方に装着された付勢手段としての圧縮スプリング５４によって上方に付勢されており、定着ベルト４３が加熱ロール４２に対して圧接させている。また、上記アーム部材５３は、偏芯カム８０９、８１０を回転駆動させると、当該偏芯カム８０９、８１０によってカムフォロワー５３ａを介して、当該アーム部材５３の先端部５３１が押し下げられ、定着ベルト５３の加熱ロール５２に対する圧接状態が解除される。

上記偏芯カム８０９、８１０は、同一形状に形成されており、図１０に示すように、その外周面が略楕円形状に形成されているとともに、その偏芯した一端部側にシャフト８０７が固定した状態で取り付けられている。この偏芯カム８０９、８１０は、図１に示すように、圧縮スプリング５４の付勢力に抗してアーム部材５３を押し下げる必要があり、比較的大きな回転トルクが作用する部材である。

また、上記偏芯カム８０９、８１０は、その外周形状を楕円形状に形成せずに、圧接部材４４の圧接力を複数段階に調節可能とするために、その外周に一部円弧状の中立位置を複数設定することも考えられる。但し、このように構成した場合には、偏芯カム８０９、８１０の外周に、円弧状の複数の中立位置と、これら中立位置を繋ぐ複数の湾曲部とを形成する必要があり、複数の湾曲部の曲率半径を小さく設定する必要があることから、偏芯カム８０９、８１０に回転トルクの反力として作用する負荷が過大となる虞れがあり、偏芯カム８０９、８１０の寿命が低下する虞れがある。

そこで、この実施の形態では、偏芯カム８０９、８１０の外周に円弧状の中立位置を複数設定する代わりに、駆動手段の一部に、駆動力を一方向にのみ伝達する一方向駆動力伝達手段を介在させるように構成されている。

この一方向駆動力伝達手段は、上述したように、画像形成装置本体側の駆動モーターＭによって定着装置２５を駆動するように構成した場合に必要となるものであるが、それ以外に次のように、楕円形状の偏芯カム８０９、８１０を用いて無段階に圧接力を調節可能とする機能をも果たしている。

すなわち、上記第２の減速ギア８０３には、図１に示すように、その内部にワンウエイクラッチ９０が装着されており、この第２の減速ギア８０３は、ワンウエイクラッチ９０によって、矢印方向への回転駆動力を伝達ギア８０４に伝達するが、矢印と逆方向への回転は減速ギア８０３をその固定軸にロックさせるように構成されている。尚、減速ギア８０３の固定軸は、フレームに固定した状態で設けられている。

以上の構成により、図９に示すように、駆動モーターＭによる正方向への回転駆動力が、駆動ギア６０及び駆動力伝達部７０を介して、シャフト６１及びローラ４６までは伝達されるが、ギア８０１にワンウエイクラッチが内蔵されているため、駆動モーターＭの正方向への回転駆動力は、シャフト６１より下流へは伝達されない。

したがって、通常の画像形成プロセスでは、加熱ロール４２及び出口ロール４６は回転駆動されるが、第５の伝達ギアよりも下流に設けられた偏芯カム８０９、８１０は停止したままの状態となっている。

次に、プリント動作の開始前に、駆動モーターＭを逆方向に回転駆動させると、この駆動モーターＭの回転駆動力は、駆動ギア６０及び駆動力伝達部７０を介して、シャフト６１に伝達され、ギア８０１に内蔵されたワンウエイクラッチがシャフト６１に接続された状態となり、カム機構部８０に図１のギア８０３を矢印方向に回転させることになる。このとき、ギア８０３に内蔵されたワンウエイクラッチ９０は、その固定軸に対して回転可能な構成で取り付けられているため、第５の伝達ギア８０４へと回転駆動力が伝達され、第５の伝達ギア８０４、第６の伝達ギア８０６及び第７の伝達ギア８０７を介して、偏芯カム８０９、８１０が取り付けられたシャフト８０７が回転駆動される。その結果、上記偏芯カム８０９、８１０は、図６に示す状態で停止すると、アーム部材５３の先端部から偏芯カム８０９、８１０の最下端部で離間し、圧縮スプリング５４により、定着ベルト４３の加熱ロール４２に対する圧接力が付与される。

上記偏芯カム８０９、８１０の回転角度は、図１に示すように、シャフト８０７の軸方向に沿った端部に設けられたエンコーダ８１１によって制御される。このエンコーダ８１１は、シャフト８０７の回転に伴った遮光板８１２が回転し、当該遮光板８１２に設けられたスリット８１３の一端部が光学センサー８１４を通過すると、パスル信号が制御部１００に送られる。

上記制御部１００は、遮光板８１２のスリット８１３の一端部が光学センサー８１４を通過したことを検知すると、時間の計測を開始し、当該計測時間が予め定められた値に等しくなった時点で、駆動モーターＭを停止させる。

図１０のカムの最上点と最下点の中間で上記駆動モーターＭを停止させると、カム機構部８０の第２の減速ギアを介した第５の伝達ギア８０４側への回転駆動力が遮断され、当該偏芯カム８０９、８１０には、圧縮スプリング５４の復元力によりアーム部材５３の先端部に設けられたカムフォロワー５３ａを介して、上方への付勢力が作用する。すると、上記偏芯カム８０９、８１０には、図１中時計回り方向に沿った回転駆動力が作用し、当該偏芯カム８０９、８１０に作用する時計回り方向に沿った回転駆動力は、第７の伝達ギア８０８、第６の伝達ギア８０６の及び第５の伝達ギア８０５を介して、第２の減速ギア８０３に駆動方向と逆方向の回転駆動力として伝達される。

しかしながら、上記第２の減速ギア８０３の中間ギア８０３ｂには、図１に示すように、ワンウエイクラッチ９０が内装されており、当該第２の減速ギア８０３に作用する逆方向の回転駆動力は、ワンウエイクラッチ９０の固定軸へのロック方向に作用する。そのため、上記第２の減速ギアに作用する回転駆動力は、ワンウエイクラッチ９０を介してギア８０３は逆回転方向には固定されて、カムの逆回転を防止できる。

結果的に、偏芯カム８０９、８１０は、駆動モーターＭが停止したときの回転位置である停止状態を維持することになる。

そして、上記偏芯カム８０９、８１０は、当該偏芯カム８０９、８１０を順方向に回転駆動する駆動モーターＭを停止させると、停止状態を維持する。

従って、上記駆動モーターＭを所望のタイミングで停止させると、偏芯カム８０９、８１０を介してアーム部材５３を所望の回動位置で停止させることができ、加熱ロール４２に対する定着ベルト４３の圧接状態を無段階で制御することが可能となる。

以上の構成において、この実施の形態に係る定着装置を用いたフルカラープリンタでは、次のようにして、厚紙等からなる記録媒体にトナー像を定着する際に、記録媒体の搬送方向と交差する方向の両端部だけが、その他の部分よりも光沢度が高くなる光沢ムラが発生するのを防止することが可能となっている。

すなわち、この実施の形態に係る定着装置２５が用いられるフルカラープリンタでは、図２に示すように、給紙トレイ２７から記録用紙Ｐが給紙され、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋで形成された各色のトナー像が、中間転写ベルト１３上に多重に転写された後、当該中間転写ベルト１３上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）等の各色のトナー像は、二次転写ロール２２によって一括して記録用紙Ｐ上に転写される。

上記イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）等の各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、図２に示すように、搬送ベルト２３によって定着装置２５へと搬送され、定着装置２５によって定着される。

上記定着装置２５では、プリント動作の開始に先立って、制御部１００によってプリンタ本体側の駆動モーターＭが通常の画像形成方向と逆方向に駆動される。上記駆動モーターＭの逆方向への回転駆動力は、図９に示すように、加熱ロール４２の端部に設けられた駆動ギア６０及び駆動力伝達部７０を介して、カム機構部８０に伝達され、偏芯カム８０９、８１０が回転駆動される。

その際、上記制御部１００は、図示しないユーザーインターフェースから入力された記録用紙指定ボタンからの信号等に基づいて、記録用紙Ｐの種類、つまり記録用紙Ｐが普通紙（普通紙モード）か厚紙（厚紙モード）か、厚紙であれば、当該厚紙の種類（坪量）に応じて、第１〜第５のいずれの厚紙モードかを判別し、厚紙モードに応じて駆動モーターＭの逆方向への回転駆動を停止させるタイミングを切り替える制御を実行する。

この厚紙モードに応じて駆動モーターＭの逆方向への回転駆動を停止させるタイミングは、第１の厚紙モードから、第５の厚紙モードへと変化する程、偏芯カム８０９、８１０によるアーム部材５３の押し下げ量が大きくなる、つまり圧接力が小さくなるように設定されている。

上記ベルト圧接方式の定着装置２５では、定着時の生産性を確保するため、加熱ロール４２と定着ベルト４３の圧接力が比較的高い設定されているとともに、定着ベルト４３は、その内部に配設された圧接部材４４によって加熱ロール４２に圧接され、圧接部材４４の剛性も比較的高く、加熱ロール４２と定着ベルト４３とを普通紙用の最大の圧接力で圧接させると、図１１に示すように、加熱ロール４２の軸方向に沿った両端部側の圧接力が過大となり易い傾向にある。

そのため、本発明者等の研究によれば、上記定着装置２５では、例えば、コート紙等の厚紙からなる記録用紙Ｐの全面に、フルカラーなどのトナー像を定着すると、図１２に示すように、記録用紙Ｐの搬送方向と交差する方向の両端部だけが、端部から約２０ｍｍの幅に渡ってその他の中央部よりも光沢度が高くなる光沢ムラが発生する虞れがあることがわかった。

上記記録用紙Ｐに発生する光沢ムラは、本発明者らが、厚紙としてＡ４ＬＥＦサイズのＯＳコート紙（坪量１５７ｇｓｍ）を用いて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のベタトナー像を重ね合わせて形成し、図３に示す定着装置を用いて定着し、ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ社製の光沢度計ｍｉｃｒｏ−ＴＲＩ−ｇｌｏｓｓを用いて６０°の入射角で測定したところ、中央部の光沢度が３０〜４０であるのに対して、両端部の光沢度が５０強に上昇しており、両端部と中央部の境界が目視によってはっきり認識することができ、光沢度変化が視認しやすいものであることがわかった。

また、上記記録用紙Ｐに発生する光沢ムラは、図１２（ｂ）に示すように、後端部を斜めに切断した記録用紙Ｐを走行させても、切断した記録用紙Ｐの端部に沿って発生することがわかった。

そこで、上記実施の形態では、制御部１００によって、図１３に示すように、厚紙モードに応じて駆動モーターＭの逆方向への回転駆動を停止させるタイミングを切り替え、この停止タイミングは、第１の厚紙モードから、第５の厚紙モードへと変化する程、偏芯カム８０９、８１０によるアーム部材５３の押し下げ量が大きくなる、つまり圧接力が小さくなるように設定されている。

そのため、上記定着装置２５では、厚紙からなる記録用紙Ｐにトナー像を定着する際に、記録用紙Ｐの搬送方向と交差する方向の両端部だけが、その他の部分よりも光沢度が高くなる光沢ムラが発生するのを防止することができるのは勿論のこと、記録用紙Ｐ上のフルカラー等の画像に十分な光沢を付与することができ、高画質の画像を得ることができる。

実験例
次に、本発明者等は、図２に示すようなフルカラープリンタ（富士ゼロックス社製のＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ−II Ｃ７５００の改造機を試作し、図３に示すような定着装置を装
着して種々の厚紙にカラー画像を形成し、カラー画像の光沢性を目視によって確認する実験を行った。

この実験の条件としては、記録用紙Ｐ上に形成する画像パターンとして、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像をベタ画像とし、４色合計の画像濃度に設定し、記録用紙Ｐとしては、坪量の異なる複数種類の厚紙を用いて、記録用紙Ｐの搬送方向と交差する方向の両端部の光沢と、中央部の光沢との差を目視によって確認し、グレード付けを行った。尚、グレード３以下であれば、目視上光沢差が気にならず問題がない。

また、偏芯カム８０９、８１０の停止位置は、エンコーダ８１１のスリットの端部を検知してからの経過時間（遅延時間）によって切り替えた。

図１４乃至図１６は上記実験例の結果を示す図表である。

これらの図１４及び図１５から明らかなように、記録用紙Ｐの坪量が大きくなるほど、偏芯カム８０９、８１０の停止位置を遅らせ、加熱ロール４２に対する定着ロール４３の圧接力を小さくすることによって、記録用紙Ｐの搬送方向と交差する方向の両端部の光沢ムラを抑制することができ、殆ど目立たなくすることができることがわかる。

また、図１６は偏芯カム８０９、８１０を停止させるまでの遅延時間と、基準位置からアーム部材５３の先端部までの距離Ｌの関係を示す図表である。

この図１６からは、偏芯カム８０９、８１０を停止させるまでの遅延時間を変化させることによって、基準位置からアーム部材５３の先端部までの距離Ｌ、つまり圧接力を略直線に沿ってリニアに制御することができることが判る。

この発明は、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ、あるいはファクシミリ等の画像形成装置、及び当該画像形成装置に使用する定着装置に広く利用することができる。

図１はこの発明の実施の形態１に係る定着装置の要部を示す斜視構成図である。 図２はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置としての所謂タンデム方式のフルカラープリンタを示す構成図である。 図３はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を示す断面構成図である。 図４はこの発明の実施の形態１に係る定着装置の一端部を示す構成図である。 図５は圧接部材を示す斜視構成図である。 図６は定着ベルトの加圧機構を示す構成図である。 図７はこの発明の実施の形態１に係る定着装置の圧接部材を詳細に示す断面構成図である。 図８は上流側ベルトガイド部材とニップ部材を示す斜視図である。 図９はこの発明の実施の形態１に係る定着装置の全体構成を示す斜視図である。 図１０は偏芯カムを示す構成図である。 図１１は圧接力を示すグラフである。 図１２は光沢ムラを示す模式図である。 図１３は実験例の結果を示す図表である。 図１４は実験例の結果を示す図表である。 図１５は実験例の結果を示す図表である。 図１６は実験例の結果を示す図表である。

符号の説明

２５：定着装置、４２：加熱ロール、４３：定着ベルト、４４：圧接部材、５３：アーム部材、５４：圧縮スプリング、８０：カム機構部、８０９、８１０：偏芯カム、９０：ワンウエイクラッチ、Ｍ：駆動モーター。

Claims (5)

1. 内部に加熱源を有する回動可能な加熱部材と、
   前記加熱部材に接触した状態で回動する無端ベルト状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内部に配設されて当該定着ベルトを前記加熱部材に圧接させる圧接部材と、
   前記圧接部材を前記加熱部材に対して圧接する方向に付勢する付勢部材と、
   前記圧接部材を前記付勢部材の付勢方向と反対方向に変位させる変位手段と、
   前記変位手段を複数の減速ギアを介して駆動する駆動手段と、
   被定着部材の厚さを認識する認識手段と、
   前記認識手段によって認識された前記被定着部材の厚さが普通紙よりも厚い場合に、前記駆動手段の停止時期を普通紙定着時と異ならせ、被定着部材の搬送方向と交差する方向の両端部に中央部と異なる光沢むらが生じるのを抑制するように、前記圧接部材の圧接力を普通紙定着時よりも小さく切り替える圧接力切替手段とを備え、
   前記駆動手段の複数の減速ギアのうち、一つの減速ギアと固定軸との間に、駆動力を一方向にのみ伝達する一方向駆動力伝達手段を介在させ、
   前記圧接力切替手段は、前記駆動手段によって駆動される変位手段の位置に応じて停止時期を制御することにより、前記圧接部材の圧接力を切り替えることを特徴とする定着装置。
2. 前記圧接力切替手段は、最大圧接力よりも相対的に小さい中間圧接力に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記駆動手段は、装置本体の駆動源から駆動力を得ることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記一方向駆動力伝達手段は、装置本体の駆動源を通常の回転方向と反対方向に駆動した場合に駆動力を伝達するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 互いに色の異なるトナー像を形成する複数のトナー像形成手段と、
   前記複数のトナー像形成手段によって形成された複数のトナー像が多重に転写される中間転写体と、
   前記中間転写体上から複数のトナー像を一括して被定着部材上に転写する転写手段と、 前記被定着部材上に転写されたトナー像を定着する定着手段とを含み、
   前記定着手段は、
   内部に加熱源を有する回動可能な加熱部材と、
   前記加熱部材に接触した状態で回動する無端ベルト状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内部に配設されて当該定着ベルトを前記加熱部材に圧接させる圧接部材と、
   前記圧接部材を前記加熱部材に対して圧接する方向に付勢する付勢部材と、
   前記圧接部材を前記付勢部材の付勢方向と反対方向に変位させる変位手段と、
   前記変位手段を複数の減速ギアを介して駆動する駆動手段と、
   被定着部材の厚さを認識する認識手段と、
   前記認識手段によって認識された前記被定着部材の厚さが普通紙よりも厚い場合に、前記駆動手段の停止時期を普通紙定着時と異ならせ、被定着部材の搬送方向と交差する方向の両端部に中央部と異なる光沢むらが生じるのを抑制するように、前記圧接部材の圧接力を普通紙定着時よりも小さく切り替える圧接力切替手段とを備え、
   前記駆動手段の複数の減速ギアのうち、一つの減速ギアと固定軸との間に、駆動力を一方向にのみ伝達する一方向駆動力伝達手段を介在させ、
   前記圧接力切替手段は、前記駆動手段によって駆動される変位手段の位置に応じて停止時期を制御することにより、前記圧接部材の圧接力を切り替えることを特徴とする画像形成装置。

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