JP4962928B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト定着方式の定着装置およびその定着装置を備えた電子写真方式の画像形成装置に関する。

例えばレーザープリンタや複写機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置には、トナー像が静電気的に担持された記録媒体を加熱するとともに加圧することでトナー像を記録媒体に定着させる定着装置が備えられている。この定着装置として、ベルト定着方式の定着装置がある。このベルト定着方式の定着装置は、複数の支持ローラ（支持部材）にベルトが巻回され、このベルトの一部に加圧ローラ（加圧部材）が圧接され、ベルトと加圧ローラとの間に、記録媒体に担持されたトナー像を加熱加圧して定着させる定着ニップ部が形成された構成からなる。

ところで、カラー印刷の場合、発色性を確保するために、モノクロ画像の場合と比べて定着後のトナー像に高い透明度が要求される。また、オーバーヘッドプロジェクター（ＯＨＰ）等の透過投影装置に用いられる場合には、普通用紙に印刷する場合と比べて高い透明度が要求される。このように、画像（印字品質）や記録媒体の違いによって、要求される透明度は異なる。トナー像の透明度は、定着させる際に与える熱量を増大させることで向上されるため、画像や記録媒体に応じて、トナー像に与える熱量を調整して、異なる定着性（トナー溶解度）に応える必要がある。ただし、定着性を調整するために、記録媒体の線速を変化させて加熱時間を変化させると、印刷時間が増大し、生産性が低下する場合がある。また、加圧ローラによる圧力を変化させると、記録媒体が適正に搬送されない場合があり、皺や紙詰まり等の弊害が生じる虞がある。さらに、定着温度を変化させると、コールドオフセット現象やホットオフセット現象が生じる虞があり、また高温による定着装置の寿命が低下する虞もあり、さらに温度を即時に変化させることは難しく、結果として印刷時間が増大する場合がある。そこで、近年では、上記したようなベルト定着方式の定着装置において、加圧ローラや支持ローラを移動させることができる定着装置が提案されており、この定着装置によれば、加圧ローラや支持ローラを移動させることで、定着ニップ部の長さを可変させて加熱時間を変化させ、これにより、トナーの溶解度を調整し、要求される定着性を満足させることができる。（例えば、特許文献１，２参照。）。
特開２００３−３３７４８９号公報 特開２００４−１１７５１８号公報

しかしながら、上記した従来の定着装置では、支持ローラに巻回されたベルトは、その全体が引張状態になっているため、加圧ローラや支持ローラを移動させたときに、一定の張力がかかった引張状態にベルトを保つための手段が必要であり、装置が複雑化するという問題がある。例えば、上記した特許文献１の発明の場合は、加熱ローラが、一方向に移動可能に取り付けられているとともにバネによって一方向に付勢された構成からなり、加圧ローラの移動に応じて加熱ローラが一方向に移動されることで、ベルト全体が常に一定の引張状態に保たれている。また、特許文献２の発明の場合は、ベルト内に設置されたテンションローラとテンションスプリングとからなるベルト張力調整手段が備えられた構成になっており、このベルト張力調整手段によって、ベルト全体が常に一定の引張状態に保たれている。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、記録媒体の線速や定着圧力、定着温度を可変させることなく、トナー溶解度を可変させ、画像や記録媒体の種類によって異なる定着性の要求に適正に応えることができ、さらに、ベルトの張力を調整する手段が不要で、より簡単な構成からなる定着装置および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、本発明の請求項１に係る定着装置は、 熱源により加熱された無端状のベルトが複数の支持部材に巻回され、前記ベルトに加圧部材が圧接されて前記ベルトと前記加圧部材との間に定着ニップ部が形成されているとともに、該定着ニップ部の長さを可変させるように前記支持部材又は前記加圧部材のうちの少なくとも一つの位置を移動させる移動手段が備えられ、
前記定着ニップ部に、トナー像が静電気的に担持された記録体を通過させることで、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、前記複数の支持部材の間に掛け渡された前記ベルトの掛渡部のうち一方の掛渡部は、引張状態で掛け渡され、他方の掛渡部は、無張力状態で掛け渡され、前記引張状態の掛渡部の外側に前記加圧部材が接触して前記定着ニップ部を形成し、
前記移動手段は、前記加圧部材の回転軸線を中心に回転可能に設置され、前記支持部材の中いずれか一つを保持し、前記支持部材の中いずれか一つの位置を変更するガイドプレート、及び前記ガイドプレートを駆動する駆動機構を含み、前記ガイドプレートは、前記加圧部材の回転軸に直交する方向に延在し、一方の端部が前記回転軸に回転移動自在に取り付けられ、前記ガイドプレートは、前記加圧部材の回転軸に直交する方向に延在する長孔を備え、前記少なくとも一つの支持部材を、前記長孔に挿通して前記長孔の延在方向に弾持し、前記駆動機構は、前記ガイドプレートの他方の端部に形成された円弧形（ラック状）のギアと、前記円弧形のギアと噛合される円形のギアと、を含んでなり、前記ガイドプレートの位置を検出する位置検出手段をさらに含む、
ことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る定着装置は、 無端状のベルトが複数の支持部材に巻回され、熱源により加熱された伝熱部材が前記ベルトに圧接されて前記ベルトと前記伝熱部材との間に定着ニップ部が形成されているとともに、該定着ニップ部の長さを可変させるように前記支持部材又は前記伝熱部材のうちの少なくとも一つの位置を移動させる移動手段が備えられ、
前記定着ニップ部に、トナー像が静電気的に担持された記録体を通過させることで、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、前記複数の支持部材の間に掛け渡された前記ベルトの掛渡部のうち一方の掛渡部は、引張状態で掛け渡され、他方の掛渡部は、無張力状態で掛け渡され、前記引張状態の掛渡部の外側に前記伝熱部材が接触して前記定着ニップ部を形成し、
前記移動手段は、前記伝熱部材の回転軸線を中心に回転可能に設置され、前記支持部材の中いずれか一つを保持し、前記支持部材の中いずれか一つの位置を変更するガイドプレート、及び前記ガイドプレートを駆動する駆動機構を含み、前記ガイドプレートは、前記伝熱部材の回転軸に直交する方向に延在し、一方の端部が前記回転軸に回転移動自在に取り付けられ、前記ガイドプレートは、前記伝熱部材の回転軸に直交する方向に延在する長孔を備え、前記少なくとも一つの支持部材を、前記長孔に挿通して前記長孔の延在方向に弾持し、前記駆動機構は、前記ガイドプレートの他方の端部に形成された円弧形（ラック状）のギアと、前記円弧形のギアと噛合される円形のギアと、を含んでなり、前記ガイドプレートの位置を検出する位置検出手段をさらに含む、
ことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る定着装置は、記録媒体にトナー像を静電気的に転写させて該記録媒体にトナー像を担持させる画像形成手段が備えられた画像形成装置において、前記記録媒体上のトナー像を該記録媒体に定着させる請求項１又は２記載の定着装置が備えられていることを特徴としている。

このような特徴により、支持部材等を移動させ、定着ニップ部の長さを可変させることで、加熱加圧時間を変化させることができ、定着性が調整される。しかも、支持部材等が移動しても、無張力状態で掛け渡された他方の掛渡部の長さが変化するだけでベルトにかかる張力は変化しないため、ベルトの張力を調整する手段は不要である。

本発明に係る定着装置および画像形成装置によれば、より簡単な構成で、記録媒体の線速や定着圧力、定着温度を可変させることなく、画像や記録媒体の種類によって異なる定着性の要求に適正に応えることが可能な装置を実現することができる。

以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の第一，第二の実施の形態について、図面に基いて説明する。

［第一の実施の形態］
まず、第一の実施の形態について説明する。
図１は画像形成装置１の主要部の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態による画像形成装置１には、搬送ユニット２と、搬送ユニット２上に配設されて紙等のシートＸにトナー像を静電気的に転写させる複数の画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫと、トナー像を担持するシートＸを挟持搬送しつつ、トナー像をシートＸに溶融加圧固定（定着）させる定着装置４とが備えられている。

予め、画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫについて説明しておく。
画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫは、感光体ドラム（像担持体）６を帯電させ、帯電された感光体ドラム６表面上にレーザー光１１を走査させて露光を行い、露光によって形成された潜像の現像を行い、現像によって形成された顕像（トナー像）を後述する転写ベルト１０によって搬送されたシートＸに転写するものである。複数ある画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫは、ここでは、後述する転写ベルト１０に沿ってその移送方向に順に配置されるものであり、転写ベルト１０の移送方向を基準に、最上流側からそれぞれマゼンタ、イエロー、シアン、ブラック各色のトナー像を形成するものである。画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫには、感光体ドラム６、露光装置（露光手段）７、現像器（現像手段）８、帯電ローラー９およびクリーニング手段１９がそれぞれ備えられている。

感光体ドラム６は像担持体の一例であり、図１に示す矢印方向に軸回転するものであり、露光装置７からのレーザー光１１が照射されて表面に潜像を形成するものである。
露光装置７は、微小スポットに結像されたレーザー光１１を、感光体ドラム６上の露光位置において、感光体ドラム６の回転軸に平行な直線上を一定方向に走査させるものである。

現像器８は、潜像を現像して顕像を形成するものであって、所定の色を有する粉体のトナーを摩擦帯電させて、負電荷を帯びさせ、露光により非露光部分と比較し現像電位に対して正電位とされた感光体ドラム６の露光部分にトナーを供給して、トナーを感光体ドラム６の表面に付着させるものである。現像器８内には、トナーと、トナーを攪拌して帯電させる攪拌器１２ｄと、帯電したトナーを現像ローラー１２ａ側に搬送する供給ローラー１２ｃと、供給ローラー１２ｃで供給されたトナーをその帯電電荷によるクーロン力で表面に付着させ、感光体ドラム６近傍に搬送する現像ローラー１２ａと、現像ローラー１２ａ上でトナーの層厚を一定厚さに規制するための現像ブレード１２ｂとが設けられている。

クリーニング手段１９は、感光体ドラム６に当接して感光体ドラム６表面のトナーを除去する感光体ドラムクリーニングローラー１９ａと、クリーニングローラ１９ａの近傍に配置され該クリーニングローラ１９ａによって除去されたトナーを収集する図示せぬ箱体とから構成される。

帯電ローラー９は、画像形成時に感光体ドラム６の表面電位を所定電位とするためのもので、金属軸に導電性を付与した弾性体によりローラー部が構成され、感光体ドラムクリーニングローラー１９の下流側の帯電位置で感光体ドラム６と当接する。そして、図示しない軸受けをバネなどの付勢手段により押圧することにより、帯電ローラー９が感光体ドラム６に対して所定圧力で押し当てられるものである。その結果、ローラー部が変形して感光体ドラム６に対して周方向に所定幅で当接するニップ部が形成され、帯電ローラー９に直流電圧が印加されたとき、感光体ドラム６表面を所定電位に帯電できるようになっている。また、帯電ローラー９には、帯電ローラークリーニングローラー２０が当接しており、帯電ローラー９表面の汚れを除去するようになっている。

次に、搬送ユニット２について説明する。
搬送ユニット２には、内周部に配設された従動ローラー１３ｂ、１３ｃおよびテンションローラー１４により一方向に循環移動される無端状の転写ベルト１０と、駆動ローラー１３ａと、転写ベルト１０を感光体ドラム６に転写位置で当接させるように保持される転写ローラー１６ａと、転写ベルト１０にクリーニングブレードを当接して転写ベルト１０表面の付着物をかき落とし、かき落された付着物を回収するスペースを備えるベルトクリーニングユニット１７とが備えられている。

転写ベルト１０の材質は、シートＸを挟んで感光体ドラム６と対向したとき、裏面に当接する転写ローラー１６ａに印加された転写電圧により感光体ドラム６上のトナーを吸引できるようにした例えば誘電体シートが用いられる。また、転写ベルト１０は光を反射させる光反射特性を有するものである。

転写ローラー１６ａは、例えば、金属製の回転軸に導電性または半導電性の合成ゴムなどでローラー部が形成されており、その回転軸には転写用高圧電源（図示省略）が接続され、ローラー部の表面電位が制御されるようになっている。
ここで、転写ローラー１６ａと、そのローラー部の表面電位を制御する制御部１６とによって、画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫによって形成されるトナー像を、転写ベルト１０によって搬送されるシートＸに静電気的に転写する転写ユニット１８が構成される。

次に、定着装置４について説明する。
図２は定着装置４の構成を表す概略図である。図２に示すように、定着装置４には、複数（図では２つ）の支持ローラ２１，２２と、２つの支持ローラ２１，２２に巻回されて周方向に移動可能に支持された無端状（筒状）の定着ベルト２３と、定着ベルト２３を加熱する熱源２４と、定着ベルト２３に圧接される加圧ローラ２５と、一方の支持ローラ２１の位置を移動させる移動手段２６とが備えられている。

２つの支持ローラ２１，２２は、筒状の定着ベルト２３の内部にそれぞれ配されているとともに一方向に軸回転可能にそれぞれ取り付けられ、その外周面には、定着ベルト２３がそれぞれ巻き掛けられている。また、２つの支持ローラ２１，２２は、定着ベルト２３を介して加圧ローラ２５にそれぞれ圧接されており、一方の支持ローラ２１は、加圧ローラ２５の側方のうち、シートＸの搬送方向（加圧ローラ２５の回転方向）の上流側（図では右側）に配置されており、他方の支持ローラ２２は、シートＸの搬送方向（加圧ローラ２５の回転方向）の下流側（図では左側）に配置されている。上流側の支持ローラ２１は、良熱伝導体である鉄やアルミからなる円筒形状の部材の外周面を酸化処理した構成からなる。また、下流側の支持ローラ２２は、断熱性の高い材料からなる円筒形状のシリコンゴムを被覆した構成、或いは円筒部材や円柱部材の外周面に断熱性の高い材料で被覆した構成からなる。

定着ベルト２３は、数十ミクロンから１５０ミクロン程度の厚さの金属若しくは耐熱樹脂フィルムからなる基層に、５０〜５００ミクロン程度の厚さの良熱伝導シリコンゴム等の耐熱ゴムからなる弾性層を積層させ、さらにその弾性層の表面に５〜５０ミクロン程度の厚さの耐熱性に優れたフッ素樹脂やフッ素樹脂の変成体（ポリテトラフルオロエチレン等）等からなるトナー離型層を積層させた構成からなるであり、長手方向がシートＸの幅よりも長く、外力を受けていない状態で略円筒形状の薄肉の部材である。

この定着ベルト２３は、内部に配された２つの支持ローラ２１，２２が加圧ローラ２４に圧接されることで、下流側の支持ローラ２２と加圧ローラ２５との間及び上流側の支持ローラ２１と加圧ローラ２５との間で、それぞれ挟持されつつ支持されている。
下流側の支持ローラ２２は、図示せぬ駆動機構によって軸回転する所謂駆動ローラであり、この支持ローラ２２が軸方向に回転することで定着ベルト２３が周方向に回転移動される。
上流側の支持ローラ２１は、回転抵抗を持った所謂ガイドローラであり、この支持ローラ２１によって、支持ローラ２１に摩擦接触した定着ベルト２３の周方向移動に対して抵抗が与えられ、２つの支持ローラ２１，２２間に掛け渡された定着ベルト２３の掛渡部２３ａ，２３ｂのうち、加圧ローラ２５に接触した一方の掛渡部２３ａは引張状態で掛け渡され、他方の掛渡部２３ｂは無張力状態で掛け渡される。

熱源２４は、例えばハロゲンランプ等であり、熱を発する本体部が上流側の支持ローラ２１の内側に配置され、その本体部からの輻射熱によって上流側の支持ローラ２１を加熱する部材である。加熱された上流側の支持ローラ２１の熱は、その支持ローラ２１に巻き掛けられた定着ベルト２３の巻掛部２３ｃに伝達され、これによって定着ベルト２３は加熱される。

加圧ローラ２５は、一方向に軸回転可能な円柱形状の部材であり、金属製の芯材にシリコンゴム等の耐熱弾性層が巻き付けられ、さらにその表面にフッ素樹脂などのトナー離型層を積層した構成からなる。加圧ローラ２５は、引張状態の掛渡部２３ａの長さ方向中央部を常時機械的に押圧した状態で設けられており、加圧ローラ２５と掛渡部２３ａとの間に断面視円弧状の定着ニップ部２７が形成されている。この定着ニップ部２７には、引張状態の掛渡部２３ａに作用する張力に応じて法線方向の力が作用する。また、加圧ローラ２５は、定着ベルト２３外周面に摩擦接触されていることで、周方向に移動する定着ベルト２３に従動して軸回転される。

移動手段２６は、上流側の支持ローラ２１の位置を図２に実線で示した初期位置と図２に一点鎖線で示した変更位置との間で切り換えさせて定着ニップ部２７の長さ（ニップ長さ）を可変させるものである。なお、初期位置は、普通用紙等に印刷されたトナー像を定着させるのに最適なニップ長さＬ１になる基準となる位置であり、変更位置は、ＯＨＰフィルムに印刷されたトナー像を定着させるのに最適なニップ長さＬ２になる位置である。移動手段２６は、上流側の支持ローラ２１を保持するとともに加圧ローラ２５の回転軸線を中心に回転自在に取り付けられたガイドプレート２８と、ガイドプレート２８を回動させる駆動機構２９と、上流側の支持ローラ２１の位置を検出する位置検出手段３０とから構成されている。

ガイドプレート２８は、加圧ローラ２５の回転軸線に直交する方向に延在するプレートであり、このガイドプレート２８には、加圧ローラ２５の回転軸線に向かって延在する長孔２８ａが形成されている。ガイドプレート２８に形成された長孔２８ａには、上流側の支持ローラ２１が挿通されており、上流側の支持ローラ２１は長孔２８ａの延在方向に沿って図示せぬバネ等で付勢されつつ保持されている。

駆動機構２９は、直流モータ（ＤＣモータ）からなるモータ３１と、モータ３１の回転軸に付設されている円形の第一のギア３２と、第一のギア３２に噛合されている円形の第二のギア３３と、第二のギア３３に噛合されているとともにガイドプレート２８先端に形成されている円弧形（ラック状）の第三のギア３４とから構成されている。モータ３１の回転力が、第一のギア３２から第二のギア３３に伝達され、さらに第二のギア３３から第三のギア３４に伝達されることで、ガイドプレート２８は回転され、上流側の支持ローラ２１は円弧状に移動される。

位置検出手段３０は、ガイドプレート２８が図２における実線の位置にあることを検知して上流側の支持ローラ２１が基準となる初期位置にあることを検出する初期位置検出スイッチ３５と、ガイドプレート２８が図２における一点鎖線の位置にあることを検知して上流側の支持ローラ２１が変更位置にあることを検出する移動位置検出スイッチ３６とから構成されている。
なお、上記したモータ３１は、このモータ３１を制御する図示せぬ制御盤に接続されており、この制御盤は、画像形成装置１の図示せぬ操作盤からの信号に応じてモータ３１を適宜制御する。また、直流モータからなるモータ３１に代えて他の動力と電磁クラッチの組み合わせを使用してもよく、或いは直流モータからなるモータ３１に代えてステッピングモータを使用して更に位置検出手段として初期位置検出スイッチを使用した構成としてもよい。

次に、上記した構成からなる画像形成装置１の動作について説明する。なお、画像形成装置１の全体的な動作は、周知のカラープリンター等の動作と共通するため適宜説明を省略し、定着装置４の動作を中心に説明する。

まず、画像形成装置１を操作し、使用者が印刷する用紙を適宜選択する。具体的には、普通用紙等に印刷するか、ＯＨＰフィルムに印刷するか選択する。例えば、普通用紙等を選択した場合、その信号を図示せぬ制御盤で受けて、制御盤が上流側の支持ローラ２１が初期位置に配置されるようにモータ３１を駆動させる。上流側の支持ローラ２１が初期位置まで移動されたことは初期位置検出スイッチ３５で検知する。また、ＯＨＰフィルムを選択した場合、同様にその信号を図示せぬ制御盤で受けて、制御盤が上流側の支持ローラ２１が変更位置に配置されるようにモータ３１を駆動させる。上流側の支持ローラ２１が変更位置まで移動されたことは移動位置検出スイッチ３６で検知する。

また、画像形成装置１が操作された時点で、定着装置４の熱源２４を作動させて加熱を開始するウォームアップ工程を行う。具体的には、定着装置４の温度が所定の定着温度に達するまで加熱を行う。このとき、定着装置４からの放熱によって画像形成装置１内の温度が上昇するため、図示せぬファンによって定着装置４の周囲に強制対流を発生させて画像形成装置１内部を冷却する。また、ウォームアップ工程時、図示せぬ駆動機構によって下流側の支持ローラ２２を軸回転させるとともに、定着ベルト２３を下流側の支持ローラ２２の回転に従動させて周方向に移動させる。定着ベルト２３が移動すると、上流側の支持ローラ２１及び加圧ローラ２５がそれぞれ従動して軸回転する。

次に、定着装置４の温度が所定の定着温度に達した時点で、画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫによって、転写ベルト１０により搬送されたシートＸに画像を形成する工程を行う。具体的には、偏向されたレーザー光１１を照射し、帯電ローラー９によって帯電された感光体ドラム６表面にレーザー光１１を走査させて潜像を形成し、該潜像を現像器８によって現像してトナー像を形成し、感光体ドラム６表面に形成されたトナー像を転写ベルト１０によって搬送されたシートＸに転写する。

次に、トナー像を担持したシートＸを定着装置４に搬送し、定着ベルト２３と加圧ローラ２５とでシートＸを挟持搬送しつつトナー像をシートＸに溶融定着させる工程を行う。具体的には、トナー像を担持したシートＸを搬入側（図２において右側）から定着ニップ部２７に搬入する。定着ニップ部２７において、シートＸ上に担持されたトナー像を、加熱された定着ベルト２３の熱によって溶融するとともに加圧ローラ２５によって加圧し、シートＸに定着させる。そして、トナー像が定着したシートＸを搬出側（図２において左側）から搬出する。

上記した構成からなる定着装置４および画像形成装置１によれば、上流側の支持ローラ２１を移動手段２６によって加圧ローラ２５の外周面に沿って円弧状に移動させ、定着ニップ部２７の長さを可変させることで、加熱加圧時間を変化させることができ、定着性が調整される。これによって、シートＸの線速や定着圧力、定着温度を可変させることなく、シートＸの種類によって異なる定着性の要求に適正に応えることができる。

また、定着ニップ部２７と反対側の掛渡部２３ｂが無張力状態で掛け渡されているため、定着ベルト２３自体の歪みや支持ローラ２，２２の断面形状の歪み等による定着ベルト２３の動きを、無張力状態の掛渡部２３ｂで吸収することができ、定着ベルト２３が支持ローラ２１，２２の軸線方向に移動してずれることを低減させることができる。さらに、支持ローラ２１が移動しても、無張力状態で掛け渡された掛渡部２３ｂの長さが変化するだけで定着ベルト２３にかかる張力は変化しないため、定着ベルト２３の張力を調整する手段は不要である。これによって、上記した定着性の要求に適正に応えることが可能な定着装置４をより簡単な構成で実現することができる。

［第二の実施の形態］
次に、第二の実施の形態について説明する。なお、定着装置１０４以外の構成については上記した第一の実施の形態と同様であるため、その説明を省略する。また、定着装置１０４の構成についても、上記した第一の実施の形態と同様の構成についてはその説明を適宜省略する。

図３は定着装置１０４の構成を表す概略図である。図３に示すように、定着装置１０４は、簡単にいえば、上記した第一の実施の形態における支持ローラ２１，２２と定着ベルト２３とからなるベルト式の伝熱ユニットを伝熱ローラ１２５に置き換えるとともに、上記した第一の実施の形態における加圧ローラ２５を支持ローラ１２１，１２２と定着ベルト１２３とからなるベルト式の加圧ユニットに置き換えた構成からなるものであり、定着装置１０４には、複数（図では２つ）の支持ローラ１２１，１２２と、２つの支持ローラ１２１，１２２に巻回されて周方向に移動可能に支持された無端状（筒状）の定着ベルト１２３と、定着ベルト１２３に圧接される伝熱ローラ１２５と、伝熱ローラ１２５を加熱する熱源１２４と、一方の支持ローラ１２１の位置を移動させる移動手段１２６とが備えられている。

２つの支持ローラ１２１，１２２は、断熱性の高い材料からなる円筒形状の表面にトナー離型層をコーティングした構成からなり、２つの支持ローラ１２１，１２２間に掛け渡された定着ベルト１２３の掛渡部１２３ａ，１２３ｂのうち、伝熱ローラ１２５に接触した一方の掛渡部１２３ａは引張状態で掛け渡され、他方の掛渡部１２３ｂは無張力状態で掛け渡されている。

伝熱ローラ１２５は、一方向に軸回転可能な円筒形状の部材であり、良熱伝導体である鉄やアルミからなる管部材の外周面にシリコンゴムを被覆させて更にその表面にフッ素樹脂などのトナー離型層をコーティングした構成からなる。伝熱ローラ１２５は、引張状態の掛渡部１２３ａの長さ方向中央部を常時機械的に押圧した状態で設けられており、伝熱ローラ１２５と掛渡部１２３ａとの間に断面視円弧状の定着ニップ部１２７が形成されている。

熱源１２４は、例えばハロゲンランプ等であり、熱を発する本体部が伝熱ローラ１２５の内側に配置され、その本体部からの輻射熱によって伝熱ローラ１２５を加熱する部材である。
なお、図３における符号１２８は移動手段１２６を構成するガイドプレートを、符号１２９は移動手段１２６を構成する駆動機構を、符号１３０は移動手段１２６を構成する位置検出手段１３０を、符号１３１は駆動機構１２９を構成するモータを、符号１３２，１３３，１３４は駆動機構１２９を構成する第一，第二，第三のギアを、符号１３５は位置検出手段１３０を構成する初期位置検出スイッチ１３５を、符号１３６は位置検出手段１３０を構成する移動位置検出スイッチをそれぞれ示している。

次に、上記した構成からなる定着装置１０４の動作について説明する。

まず、上記した第一の実施の形態と同様に、画像形成装置を操作し、使用者が印刷する用紙を適宜選択する。具体的には、普通用紙等に印刷するか、ＯＨＰフィルムに印刷するか選択する。例えば、普通用紙等を選択した場合、その信号を図示せぬ制御盤で受けて、制御盤が上流側の支持ローラ１２１が初期位置に配置されるようにモータ１３１を駆動させる。上流側の支持ローラ１２１が初期位置まで移動されたことは初期位置検出スイッチ１３５で検知する。また、ＯＨＰフィルムを選択した場合、同様にその信号を図示せぬ制御盤で受けて、制御盤が上流側の支持ローラ１２１が変更位置に配置されるようにモータ１３１を駆動させる。上流側の支持ローラ１２１が変更位置まで移動されたことは移動位置検出スイッチ１３６で検知する。

また、上記した第一の実施の形態と同様に、画像形成装置が操作された時点で、定着装置１０４の熱源１２４を作動させて加熱を開始するウォームアップ工程を行い、定着装置１０４の温度が所定の定着温度に達した時点で、画像形成ユニットによってシートＸに画像を形成する工程を行い、その後、トナー像を担持したシートＸを定着装置１０４に搬送し、定着ベルト１２３と伝熱ローラ１２５とでシートＸを挟持搬送しつつトナー像をシートＸに溶融定着させる工程を行う。

上記した構成からなる定着装置１０４によれば、上流側の支持ローラ１２１を移動手段１２６によって伝熱ローラ１２５の外周面に沿って円弧状に移動させ、定着ニップ部１２７の長さを可変させることで、加熱加圧時間を変化させることができ、定着性が調整される。これによって、シートＸの線速や定着圧力、定着温度を可変させることなく、シートＸの種類によって異なる定着性の要求に適正に応えることができる。さらに、支持ローラ１２１が移動しても、無張力状態で掛け渡された掛渡部１２３ｂの長さが変化するだけで定着ベルト１２３にかかる張力は変化しないため、定着ベルト１２３の張力を調整する手段は不要である。これによって、上記した定着性の要求に適正に応えることができる定着装置１０４をより簡単な構成で実現することができる。

以上、本発明に係る定着装置および画像形成装置の第一，第二の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した第一の実施の形態では、２つの支持ローラ２１，２２が定着ベルト２３を介して加圧ローラ２５に接触されているが、本発明は、図４に示すように、支持ローラ２２１，２２２が加圧ローラ２２５から離して配置されているとともに、各支持ローラ２２１，２２２の側方にピンチローラ２２８，２２９がそれぞれ配設されて、支持ローラ２２１，２２２に巻き掛けられた定着ベルト２２３の巻掛部２２３ｃ，２２３ｃが支持ローラ２２１，２２２とピンチローラ２２８，２２９とで挟持されている構成としてもよい。また、本発明は、図５に示すように、何れか一方（図５では上流側）の支持ローラ３２１が加圧ローラ３２５から離して配置されているとともに上流側の支持ローラ３２１の側方にピンチローラ３２８が配設され、他方（（図５では下流側）の支持ローラ３２２が定着ベルト３２３を介して加圧ローラ３２５に接触された構成としてもよく、これによって、定着ニップ部３２７に圧力勾配を付与することができ、トナー像をより確実にシートＸに定着させることができる。

また、上記した第一の実施の形態では、移動手段２６によって上流側の支持ローラ２１が加圧ローラ２５の外周面に沿って円弧状に移動され、定着ニップ部２７の長さを可変させる構成となっているが、本発明は、図４，図５に示すように、図示せぬ移動手段によって下流側の支持ローラ２２２，３２２を移動させることで、定着ニップ部２２７，３２７の長さを可変させる構成としてもよく、また、図４に示すように、図示せぬ移動手段によって支持ローラ２２２を一方向（図４では鉛直方向）に直線的に移動させることで、定着ニップ部２２７の長さを可変させる構成としてもよい。さらに、図６に示すように、加圧ローラ４２５を図示せぬ移動手段によって移動させることで、定着ニップ部４２７の長さを可変させる構成としてもよい。なお、図６における符号４２１，４２２は支持ローラ、符号４２３は定着ベルト、符号４２４は熱源をそれぞれ示している。
また、上記した第一の実施の形態では、移動手段２６がガイドプレート２８と駆動機構２９と位置検出手段３０からなる構成になっているが、本発明は、例えば、シリンダーによって支持ローラや支持ローラを保持する部材を移動させる移動手段であってもよく、その他の如何なる移動手段でもよい。

また、上記した第一の実施の形態では、熱源２４が上流側の支持ローラ２１の内側に配設されているが、本発明は、図４，図５に示すように、熱源２２４，３２４を、定着ベルト２２３，３２３の内側であって定着ニップ部２２７，３２７の近傍に配置させてもよい。また、上記した第一の実施の形態では、輻射熱によって加熱するハロゲンランプ等からなる熱源２４が用いられているが、本発明は、接触熱伝導により加熱する固定ヒータ等からなる熱源を使用してもよい。さらに、本発明は、図４に示すように、定着ニップ部２２７に上流側から下流側に下降する温度勾配が付与されるような構成にしてもよく、具体的には、熱源２２４の熱を発する本体部に、定着ニップ部２２７の入口側に開放された指向カバー２３０を外装させてもよい。これによって、シートＸ上に担持されたトナー像は、定着ニップ部２２７の入口付近を通過するときに高温で加熱されて定着ベルト２２３に付着しない程度の粘度に溶融され、コールドオフセットを防止することができる。また、シートＸ上に担持されたトナー像は、定着ニップ部２２７の出口付近を通過するときに低温で加熱されて分断が起きない程度の凝集力を有することとなり、ホットオフセットを防止することができる。

また、上記した第一の実施の形態では、上流側の支持ローラ２１に回転抵抗を持たせることで、定着ベルト２３の周方向移動に対して抵抗を与え、定着ニップ部２７側の定着ベルト２３の掛渡部２３ａに張力を持たせているが、本発明は、上流側の支持ローラに対して、下流側の支持ローラの線速よりも遅い線速度で駆動力（回転）を与え、さらに、定着ベルトに対する上流側の支持ローラの摩擦力を、定着ベルトに対する下流側の支持ローラの摩擦力よりも低くすることで、定着ベルトの周方向移動に対して抵抗を与え、定着ニップ部側の定着ベルトの掛渡部に張力を持たせてもよい。

また、本発明は、上流側の支持ローラ２１と下流側の支持ローラ２２が、それぞれ異なる押圧力で定着ベルト２３を介して加圧ローラ２５に圧接されていてもよく、これによって、定着ニップ部２７に圧力勾配を付与することができ、トナー像をより確実に定着させることができる。
また、本発明は、図６に示すように、定着ベルト４２３の表面に付着したトナーを除去して清掃するクリーニング機構４３１を適宜設置してもよく、クリーニング機構４３１は、例えば、熱源４２４が内包された上流側の支持ローラ４２１に定着ベルト４２３を介して圧接されるピンチローラ４２８と、このピンチローラ４２８に押圧されたパッド状或いは回転ブラシ状の除去部材４３２とから構成される。
また、上記した第一の実施の形態の変形例を、上述した第二の実施の形態における構成に適宜置き換えてもよく、また、上記した変形例の構成を適宜組み合わせてもよい。
さらに、その他、上記した第一，第二の実施の形態における構成は、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。

なお、上記した第一，第二の実施の形態における支持ローラ２１，２２，１２１，１２２が本発明に係る支持部材に相当し、また、上記した第一，第二の実施の形態における定着ベルト２３，１２３が本発明に係るベルトに相当し、また、上記した第一の実施の形態における加圧ローラ２５が本発明に係る加圧部材に相当し、また、上記した第二の実施の形態における伝熱ローラ１２５が本発明に係る伝熱部材に相当し、また、上記した第一の実施の形態における画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫが本発明の画像形成手段に相当し、また、上記した第一，第二の実施の形態におけるシートＸが本発明に係る記録媒体に相当する。

本発明の第一の実施の形態における画像形成装置の主要部の概略構成を表す図である。 本発明の第一の実施の形態における定着装置の主要部の概略構成を表す図である。 本発明の第二の実施の形態における定着装置の主要部の概略構成を表す図である。 本発明の他の実施の形態における定着装置の主要部の概略構成を表す図である。 本発明の他の実施の形態における定着装置の主要部の概略構成を表す図である。 本発明の他の実施の形態における定着装置の主要部の概略構成を表す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫ 画像形成ユニット（画像形成手段）
４，１０４ 定着装置
２１，２２，１２１，１２２，２２１，２２２，３２１，３２２，４２１，４２２ 支持ローラ（支持部材）
２３，１２３，２２３，３２３，４２３ 定着ベルト（ベルト）
２３ａ，１２３ａ 一方の掛渡部
２３ｂ，１２３ｂ 他方の掛渡部
２４，１２４，２２４，３２４，４２４ 熱源
２５，２２５，３２５，４２５ 加圧ローラ（加圧部材）
２６，１１６ 移動手段
２７，１２７，２２７，３２７，４２７ 定着ニップ部
１２５ 伝熱部材
Ｘ シート（記録媒体）

Claims (3)

1. 熱源により加熱された無端状のベルトが複数の支持部材に巻回され、前記ベルトに加圧部材が圧接されて前記ベルトと前記加圧部材との間に定着ニップ部が形成されているとともに、該定着ニップ部の長さを可変させるように前記支持部材又は前記加圧部材のうちの少なくとも一つの位置を移動させる移動手段が備えられ、
   前記定着ニップ部に、トナー像が静電気的に担持された記録体を通過させることで、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、
   前記複数の支持部材の間に掛け渡された前記ベルトの掛渡部のうち一方の掛渡部は、引張状態で掛け渡され、他方の掛渡部は、無張力状態で掛け渡され、前記引張状態の掛渡部の外側に前記加圧部材が接触して前記定着ニップ部を形成し、
   前記移動手段は、前記加圧部材の回転軸線を中心に回転可能に設置され、前記支持部材の中いずれか一つを保持し、前記支持部材の中いずれか一つの位置を変更するガイドプレート、及び前記ガイドプレートを駆動する駆動機構を含み、
   前記ガイドプレートは、前記加圧部材の回転軸に直交する方向に延在し、一方の端部が前記回転軸に回転移動自在に取り付けられ、
   前記ガイドプレートは、前記加圧部材の回転軸に直交する方向に延在する長孔を備え、前記少なくとも一つの支持部材を、前記長孔に挿通して前記長孔の延在方向に弾持し、
   前記駆動機構は、前記ガイドプレートの他方の端部に形成された円弧形（ラック状）のギアと、前記円弧形のギアと噛合される円形のギアと、を含んでなり、
   前記ガイドプレートの位置を検出する位置検出手段をさらに含む、
   ことを特徴とする定着装置。
2. 無端状のベルトが複数の支持部材に巻回され、熱源により加熱された伝熱部材が前記ベルトに圧接されて前記ベルトと前記伝熱部材との間に定着ニップ部が形成されているとともに、該定着ニップ部の長さを可変させるように前記支持部材又は前記伝熱部材のうちの少なくとも一つの位置を移動させる移動手段が備えられ、
   前記定着ニップ部に、トナー像が静電気的に担持された記録体を通過させることで、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、
   前記複数の支持部材の間に掛け渡された前記ベルトの掛渡部のうち一方の掛渡部は、引張状態で掛け渡され、他方の掛渡部は、無張力状態で掛け渡され、前記引張状態の掛渡部の外側に前記伝熱部材が接触して前記定着ニップ部を形成し、
   前記移動手段は、前記伝熱部材の回転軸線を中心に回転可能に設置され、前記支持部材の中いずれか一つを保持し、前記支持部材の中いずれか一つの位置を変更するガイドプレート、及び前記ガイドプレートを駆動する駆動機構を含み、
   前記ガイドプレートは、前記伝熱部材の回転軸に直交する方向に延在し、一方の端部が前記回転軸に回転移動自在に取り付けられ、
   前記ガイドプレートは、前記伝熱部材の回転軸に直交する方向に延在する長孔を備え、前記少なくとも一つの支持部材を、前記長孔に挿通して前記長孔の延在方向に弾持し、
   前記駆動機構は、前記ガイドプレートの他方の端部に形成された円弧形（ラック状）のギアと、前記円弧形のギアと噛合される円形のギアと、を含んでなり、
   前記ガイドプレートの位置を検出する位置検出手段をさらに含む、
   ことを特徴とする定着装置。
3. 記録媒体にトナー像を静電気的に転写させて該記録媒体にトナー像を担持させる画像形成手段が備えられた画像形成装置において、
   前記記録媒体上のトナー像を該記録媒体に定着させる請求項１又は２に記載の定着装置が備えられていることを特徴とする画像形成装置。
   

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