JP5895418B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録シート上にトナー像を熱定着させる定着装置に関する。

従来、記録シートを加熱する加熱部材と、加熱部材との間でニップ部を形成する加圧ローラと、加熱部材を加圧ローラに向けて付勢する付勢機構と、加熱部材に対して付勢機構の付勢力に抗する押圧力を与えることでニップ部の幅を切り替える切替部材とを備えた定着装置が知られている（特許文献１参照）。この技術では、切替部材によって、ニップ部の幅が、熱定着を行うための第１ニップ幅と、ジャム処理を行うための第１ニップ幅よりも小さな第２ニップ幅（０）に切り替えることが可能となっている。

具体的に、この技術では、付勢機構が、加熱部材を支持した状態で揺動可能なアーム部材と、アーム部材を介して加熱部材を加圧ローラに向けて付勢する付勢部材とを備え、切替部材が、アーム部材を付勢部材の付勢力に抗して押圧するカムを備えた構造となっている。そして、この技術では、アーム部材からカムが外れて、アーム部材の移動がカム等の他の部材で規制されないことによって付勢部材の付勢力がすべて加圧ローラに加わって、ニップ部の幅が第１ニップ幅となり、カムがアーム部材を付勢力に抗して押圧して付勢力を受けることで、ニップ部の幅が第２ニップ幅となるようになっている。

特開平１０−１８１９３７号公報

しかしながら、従来技術では、例えば使用により加圧ローラの硬度が変化した場合には、ニップ部の幅が第１ニップ幅のときにおいて、付勢力を加圧ローラですべて受けていることから、第１ニップ幅が許容される範囲の最大値よりも大きなニップ幅になる場合がある。この場合には、適正な定着性能を得られなくなるおそれがあった。

そこで、本発明は、適正な定着性能を得ることができる定着装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る定着装置は、記録シート上に現像剤像を熱定着するための装置であって、可撓性を有する筒状部材と、前記筒状部材を挟むように配置され、前記記録シートを熱定着するためのニップ部を形成する第１定着部材および第２定着部材と、を備えている。
また、定着装置には、付勢部材を有し、当該付勢部材の付勢力によって前記第１定着部材を前記第２定着部材に向けて付勢する付勢機構と、前記第１定着部材に対して前記付勢部材の付勢力に抗する押圧力を与えることで、前記ニップ部の幅を、第１ニップ幅から当該第１ニップ幅よりも小さな第２ニップ幅に切り替えるとともに、前記押圧力を解放することで前記ニップ部の幅を前記第２ニップ幅から前記第１ニップ幅に切替可能な切替部材と、前記付勢力に抗する押圧力が解放された状態において、前記第１定着部材の移動を規制して前記ニップ部の第１ニップ幅の最大値を規定する規制部と、が設けられている。

本発明によれば、第１定着部材が第１ニップ幅が大きくなる方向に移動しようとしても、規制部によってその移動が規制されるので、ニップ部の幅が第１ニップ幅の最大値を超えることを防止することができる。そのため、ニップ部の幅を確実に第１ニップ幅に維持することができるので、適正な定着性能を得ることができる。

なお、本発明において、前記第１定着部材は、前記筒状部材の内周面に摺接するニップ板であり、前記第２定着部材は、前記ニップ板との間で前記筒状部材を挟むバックアップ部材であってもよい。

また、本発明において、前記ニップ板は、前記記録シートの搬送方向に延びて前記ニップ部を形成するベース部と、当該ベース部から前記バックアップ部材側とは反対側に屈曲する屈曲部と、を有するのが望ましい。

これによれば、ニップ板の屈曲部に筒状部材が摺動するので、例えばニップ板の端縁に筒状部材が摺動する構造に比べ、筒状部材の摺動性を向上することができる。

また、本発明において、前記ニップ板は、前記屈曲部から前記搬送方向における前記ベース部とは反対側に延びるフランジ部を有し、前記屈曲部と前記フランジ部の間の隅部に潤滑剤が設けられているのが望ましい。

これによれば、潤滑剤によって筒状部材の摺動性をより向上することができる。

また、本発明において、前記規制部は、前記第１定着部材の移動を規制したときに前記筒状部材と前記フランジ部との間に間隔が空くような位置に設けられるのが望ましい。

これによれば、筒状部材がフランジ部に接触しないことによって、隅部にある潤滑剤を筒状部材で必要以上に運ぶことが抑えられるので、隅部に潤滑剤を確実に保持しておくことができ、潤滑剤を長期間にわたって利用することができる。

また、本発明において、前記規制部は、前記第１定着部材の移動を規制したときに前記筒状部材が前記屈曲部とは非接触となるような位置に設けられるのが望ましい。

これによれば、筒状部材が屈曲部に倣って変形することによる筒状部材の劣化を抑えることができる。

また、本発明において、前記ニップ部の幅が前記第２ニップ幅のときに、前記筒状部材が前記屈曲部とは非接触となるように前記切替部材が構成されているのが望ましい。

これによれば、ニップ幅が第１ニップ幅のときに筒状部材が屈曲部と接触するような場合であっても、第２ニップ幅のときには筒状部材が屈曲部とは非接触となるので、第２ニップ幅のときにおける筒状部材の劣化を抑えることができる。

また、本発明において、前記ニップ板が前記ベース部から搬送方向に沿って延びる延在部を有する場合には、前記規制部は、前記第１定着部材の移動を規制したときに前記筒状部材が前記延在部の縁部とは非接触となるような位置に設けられるのが望ましい。

これによれば、筒状部材が延在部の縁部に摺接することによる筒状部材の劣化を抑えることができる。

なお、本発明において、前記付勢機構は、定着装置のフレームに回動可能に支持されるとともに、前記第１定着部材を押圧するアーム部材を有し、前記アーム部材が前記付勢部材によって前記フレームに向けて付勢されるように構成されていてもよい。

また、本発明において、前記規制部は、前記フレームのうち前記アーム部材に対して前記付勢部材の付勢方向に対向する面であり、当該アーム部材と当接することで前記第１定着部材の移動を規制するように構成されていてもよい。

また、本発明において、前記切替部材は、前記アーム部材を前記付勢部材の付勢力に抗して押圧することで、前記ニップ部の幅を調整可能なカムを有していてもよい。

本発明によれば、ニップ部の第１ニップ幅の最大値が規制部によって規定されるので、適正な定着性能を得ることができる。

本発明の定着装置を備えたレーザプリンタの概略構成を示す図である。 定着装置の断面図である。 ニップ板、ハロゲンランプ、反射部材およびステイの斜視図である。 定着装置を分解して示す分解斜視図である。 アーム部材を示す斜視図（ａ）と、アーム部材と溝の関係を示す簡略断面図（ｂ）である。 突出部を示す拡大斜視図（ａ）と、側面図（ｂ）である。 定着装置を後斜め上から見た斜視図である。 定着装置を示す側面図（ａ）と、側壁をシャフト付近で切った簡略断面図（ｂ）である。 搬送ローラ付近の構造を示す拡大断面図である。 切替部材によって切り替えられるニップ部の状態を示す説明図（ａ）〜（ｃ）である。 カムとアーム部材の関係を示す説明図（ａ）〜（ｃ）である。 アーム部材が溝の底面に当接した状態を示す説明図（ａ）と、ニップ部の幅が第１ニップ幅の最大値になった状態を示す説明図（ｂ）である。 シャフトを支持する部位の変形例を示す断面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、本発明の実施形態に係る定着装置１００を備えたレーザプリンタ１（画像形成装置）の概略構成を簡単に説明した後、定着装置１００の詳細な構成について説明する。

また、以下の説明において、方向は、レーザプリンタ１を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

＜レーザプリンタの概略構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１は、本体筐体２内に、記録シートの一例としての用紙Ｓを供給する給紙部３と、露光装置４と、用紙Ｓ上にトナー像（現像剤像）を転写するプロセスカートリッジ５と、用紙Ｓ上に転写されたトナー像を熱定着する定着装置１００とを主に備えている。

給紙部３は、本体筐体２内の下部に設けられ、給紙トレイ３１と、用紙押圧板３２と、給紙機構３３とを主に備えている。給紙トレイ３１に収容された用紙Ｓは、用紙押圧板３２によって上方に寄せられ、給紙機構３３によってプロセスカートリッジ５（感光体ドラム６１と転写ローラ６３との間）に向けて供給される。

露光装置４は、本体筐体２内の上部に配置され、図示しないレーザ発光部や、符号を省略して示すポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。この露光装置４では、レーザ発光部から出射される画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）が、感光体ドラム６１の表面で高速走査されることで、感光体ドラム６１の表面を露光する。

プロセスカートリッジ５は、露光装置４の下方に配置され、本体筐体２に設けられたフロントカバー２１を開いたときにできる開口から本体筐体２に対して着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスカートリッジ５は、ドラムユニット６と、現像ユニット７とから構成されている。

ドラムユニット６は、感光体ドラム６１と、帯電器６２と、転写ローラ６３とを主に備えている。また、現像ユニット７は、ドラムユニット６に対して着脱可能に装着される構成となっており、現像ローラ７１と、供給ローラ７２と、層厚規制ブレード７３と、現像剤の一例としてのトナーを収容するトナー収容部７４とを主に備えている。

このプロセスカートリッジ５では、感光体ドラム６１の表面が、帯電器６２により一様に帯電された後、露光装置４からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容部７４内のトナーは、供給ローラ７２を介して現像ローラ７１に供給され、現像ローラ７１と層厚規制ブレード７３の間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ７１上に担持される。

現像ローラ７１上に担持されたトナーは、現像ローラ７１から感光体ドラム６１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム６１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム６１と転写ローラ６３の間を用紙Ｓが搬送されることで感光体ドラム６１上のトナー像が用紙Ｓ上に転写される。

定着装置１００は、プロセスカートリッジ５の後方に設けられている。用紙Ｓ上に転写されたトナー像は、定着装置１００を通過することで用紙Ｓ上に熱定着される。その後、用紙Ｓは、搬送ローラ２３，２４によって排紙トレイ２２上に排出される。

＜定着装置の詳細構成＞
図２に示すように、定着装置１００は、筒状部材の一例としての定着ベルト１１０と、ハロゲンランプ１２０と、第１定着部材の一例としてのニップ板１３０と、第２定着部材（バックアップ部材）の一例としての加圧ローラ１４０と、反射部材１５０と、ステイ１６０とを主に備えている。

定着ベルト１１０は、耐熱性と可撓性を有する無端状（筒状）のステンレス綱製のベルトであり、カバー部材２００に形成されたガイド部（ニップ上流ガイド３１０、ニップ下流ガイド３２０、上部ガイド３３０および前部ガイド３４０）により回転が案内されている。ここで、カバー部材２００は、第１カバー部材２１０と、第２カバー部材２２０とを主に備えて構成されている。

第１カバー部材２１０は、断面視略Ｕ形状をなして左右方向に長く延びるように形成されており、ステイ１６０を挟んでハロゲンランプ１２０とは反対側でステイ１６０を覆うように配置されている。第１カバー部材２１０は、後側壁２１１と、前側壁２１２と、後側壁２１１および前側壁２１２の上端同士を連結するように延びる上壁２１３と、後側壁２１１の下端から後方に向けて延びる延出壁２１４とを主に有している。

そして、前側壁２１２の右端側には、定着ベルト１１０の前部分を案内する前部ガイド３４０が形成され、前側壁２１２の下端には、定着ベルト１１０の前側下部を案内するニップ上流ガイド３１０が形成されている。また、延出壁２１４の後端には、定着ベルト１１０の後側下部を案内するニップ下流ガイド３２０が形成されている。

第２カバー部材２２０は、断面視略Ｌ形状をなして左右方向に長く延びるように形成されており、第１カバー部材２１０の後側壁２１１と上壁２１３の一部を覆うように配置されている。第２カバー部材２２０は、上壁２２１と、上壁２２１の後端から下方に向けて延びる後壁２２２と、後壁２２２の下端から後方に向けて延びる延出壁２２３とを主に有している。そして、上壁２２１には、定着ベルト１１０の上部を案内する上部ガイド３３０が形成されている。

ハロゲンランプ１２０は、輻射熱を発してニップ板１３０および定着ベルト１１０（ニップ部Ｎ）を加熱することで用紙Ｓ上のトナーを加熱する部材であり、定着ベルト１１０の内側において定着ベルト１１０およびニップ板１３０の内面から所定の間隔をあけて配置されている。

このハロゲンランプ１２０は、図３に示すように、細長い円筒状のガラス管１２１内に、図示しないフィラメントを配置し、ガラス管１２１の長手方向両端部を閉じてその内部にハロゲン元素を含む不活性ガスを封入することにより形成されている。このハロゲンランプ１２０の長手方向両端には、ガラス管１２１内のフィラメントの端部と電気的に接続された一対の電極１２２が設けられている。

図２に戻り、ニップ板１３０は、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱を受ける板状の部材であり、その下面が定着ベルト１１０の内周面に摺接するように配置されている。本実施形態において、ニップ板１３０は、金属製であり、例えば、後述するスチール製のステイ１６０より熱伝導率が大きい、アルミニウム板などを折り曲げることで形成されている。なお、ニップ板１３０をアルミニウム製とした場合には、ニップ板１３０の熱伝導性を向上させることが可能となっている。

図３に示すように、ニップ板１３０は、ベース部１３１と、第１延在部１３２と、第２延在部１３３とを主に有している。

ベース部１３１は、定着ベルト１１０の内周面と摺接するとともに、用紙Ｓの搬送方向に延びてニップ部Ｎを形成する部分であり、ハロゲンランプ１２０からの熱を定着ベルト１１０を介して用紙Ｓ上のトナーに伝達する。そして、図２に示すように、ベース部１３１の搬送方向上流側の端部には、定着ベルト１１０の内側（加圧ローラ１４０側とは反対側）に屈曲する屈曲部１３１Ａが形成されている。

これにより、定着ベルト１１０がニップ板１３０の端縁と擦れて磨耗するのを抑えることが可能となっている。

また、屈曲部１３１Ａの搬送方向上流側の端部には、当該屈曲部１３１Ａから搬送方向上流側（搬送方向におけるベース部１３１とは反対側）に延びるフランジ部１３１Ｂが形成されている。そして、屈曲部１３１Ａとフランジ部１３１Ｂの間の隅部には、潤滑剤Ｇが設けられている。これにより、潤滑剤Ｇによって定着ベルト１１０の摺動性をより向上することが可能となっている。

図３に示すように、第１延在部１３２および第２延在部１３３は、平板状をなしており、ベース部１３１の後端から後方に向けて延びるように形成されている。第１延在部１３２は、ベース部１３１後端の左右方向における中央付近に１つ形成されており、その上面にサーモスタット１７０（図２参照）が対面して配置される。また、第２延在部１３３は、ベース部１３１後端の左右方向における中央付近と右端付近にそれぞれ１つずつ形成されており、それぞれの上面に図示せぬ２つのサーミスタが対面して配置される。

図２に示すように、加圧ローラ１４０は、ニップ板１３０との間で定着ベルト１１０を挟むことで定着ベルト１１０との間にニップ部Ｎを形成する部材であり、ニップ板１３０の下方に配置されている。本実施形態においては、ニップ部Ｎを形成するために、ニップ板１３０および加圧ローラ１４０の一方を他方に向けて付勢している。そして、この加圧ローラ１４０は、ニップ板１３０との間で定着ベルト１１０を挟んだ状態で回転することで、当該定着ベルト１１０とともに用紙Ｓを搬送するようになっている。

加圧ローラ１４０は、本体筐体２内に設けられた図示しないモータから駆動力が伝達されて回転駆動するように構成されており、回転駆動することで定着ベルト１１０（または用紙Ｓ）との摩擦力により定着ベルト１１０を従動回転させる。トナー像が転写された用紙Ｓは、加圧ローラ１４０と加熱された定着ベルト１１０の間（ニップ部Ｎ）を搬送されることでトナー像（トナー）が熱定着されることとなる。

反射部材１５０は、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱をニップ板１３０に向けて反射する部材であり、定着ベルト１１０の内側でハロゲンランプ１２０を取り囲む（覆う）ように、ハロゲンランプ１２０から所定の間隔をあけて配置されている。

この反射部材１５０は、赤外線および遠赤外線の反射率が大きい、例えば、アルミニウム板などを断面視略Ｕ形状に湾曲させて形成されている。より詳細に、反射部材１５０は、湾曲形状をなす反射部１５１と、反射部１５１の前後方向における両端部から前後方向外側に向けて延びるフランジ部１５２とを主に有している。

ステイ１６０は、ニップ板１３０（ベース部１３１）の前後の端部を反射部材１５０（フランジ部１５２）を介して支持することで加圧ローラ１４０からの荷重を受ける部材であり、定着ベルト１１０の内側で反射部材１５０を覆うように配置されている。なお、ここでいう荷重は、ニップ板１３０が加圧ローラ１４０を付勢する構成においては、ニップ板１３０が加圧ローラ１４０を付勢する力の反力をいうものとする。

このようなステイ１６０は、比較的剛性が高い、例えば、鋼板などを反射部材１５０（反射部１５１）の外面形状に沿った断面視略Ｕ形状に折り曲げることで形成されている。図３に示すように、ステイ１６０は、右側に設けられた右側固定部１６１と、左側に設けられた左側固定部１６２とを有している。右側固定部１６１および左側固定部１６２は、いずれもステイ１６０の上壁から後方に向けて延びるように形成されており、それぞれ貫通したネジ穴（符号省略）が設けられている。

また、図４に示すように、定着装置１００は、前述した各部材の他、第１フレーム４００と、付勢機構５００と、第２フレーム６００と、切替部材７００とを備えている。

第１フレーム４００は、樹脂製のフレームであり、主に、下壁部４１０と、下壁部４１０の左右方向の両端から上方に突出する一対の側壁４２０とを備えて構成されている。

一対の側壁４２０は、その下部で加圧ローラ１４０を回転可能に支持し、その上部で加熱ユニットＨＵを上下方向にスライド可能に支持している。ここで、加熱ユニットＨＵは、前述した定着ベルト１１０、ハロゲンランプ１２０、ニップ板１３０、反射部材１５０、ステイ１６０およびカバー部材２００で構成される構造体を備える他、この構造体（例えばステイ１６０）の左右両端を支持するとともに定着ベルト１１０の左右両端部を案内するサイドガイド（図示略）を備えている。

そして、前記サイドガイドが一対の側壁４２０にスライド可能に支持されることで、加熱ユニットＨＵが上下に移動可能となっている。また、左側の側壁４２０には、加圧ローラ１４０を駆動するための駆動ギヤ４４０を設けられている。

具体的に、駆動ギヤ４４０は、加圧ローラ１４０の左側端部に一体に設けられており、図示せぬモータから駆動力を受けることで加圧ローラ１４０と一体に回転するようになっている。また、一対の側壁４２０には、付勢機構５００が設けられている。

付勢機構５００は、加熱ユニットＨＵ（ニップ板１３０）を加圧ローラ１４０に向けて付勢する機構であり、主に、一対のアーム部材５１０と、付勢部材の一例としての一対の引張コイルバネ５４０とを備えて構成されている。

一対のアーム部材５１０は、加熱ユニットＨＵの左右両端部の上方に配置されており、それぞれ左右対称な形状で形成されている。図５（ａ）に示すように、アーム部材５１０は、前後方向に延びるように形成されており、板状の縦壁部５２０および横壁部５３０によって断面視Ｌ字状に形成されている。

縦壁部５２０は、左右方向に直交する壁であり、その前端部には、下方に延びる第１延在部５２１が形成されている。この第１延在部５２１には、第１フレーム４００の側壁４２０に形成される図示せぬ軸部に回動可能に支持される回動中心穴５２２が形成されている。これにより、アーム部材５１０は、回動中心穴５２２を中心にして、後端部が上下に揺動可能となっている。

また、縦壁部５２０の後側には、横壁部５３０よりも下方に突出するように延びる第２延在部５２３が形成されている。この第２延在部５２３は、図４および図５（ｂ）に示すように、第１フレーム４００の各側壁４２０に形成される溝４３０に入り込んでいる。この溝４３０は、上方に開口し、規制部の一例としての底面４３１を有しており、この底面４３１が、アーム部材５１０の第２延在部５２３に対して上下方向（後述する引張コイルバネ５４０の付勢方向）に対向している。

これにより、溝４３０の底面４３１に第２延在部５２３の下端が当接したときには、アーム部材５１０の下方への移動が規制されて、それ以上、加熱ユニットＨＵが下方へ下がらないようになっている。

また、第２延在部５２３の後側には、後方に延びた後上方に屈曲するフック部５２４が形成されている。そして、このフック部５２４と第１フレーム４００の側壁４２０との間に引張コイルバネ５４０が設けられることで、アーム部材５１０の後端側（詳しくはアーム部材５１０の後述する押圧部５３１を挟んで回動軸とは反対側）の部分が第１フレーム４００に向けて付勢されるようになっている。

横壁部５３０は、上下方向に直交する壁であり、その略中央部が加熱ユニットＨＵを押圧するための押圧部５３１となっている。この押圧部５３１は、前述したフック部５２４よりも左右方向外側に配置されている。言い換えると、引張コイルバネ５４０は、押圧部５３１よりも左右方向内側（用紙Ｓの幅方向内側）に配置されている。

これにより、付勢機構５００から第１フレーム４００の一対の側壁４２０に対して左右方向内側に向かう力が発生するようになっている。

なお、アーム部材５１０（押圧部５３１）には、加熱ユニットＨＵが支持されており、アーム部材５１０の上下動に応じて加熱ユニットＨＵが上下動するようになっている。

図４に示すように、第２フレーム６００は、左右方向に延びる長尺状の樹脂製フレームであり、加熱ユニットＨＵを挟んで加圧ローラ１４０とは反対側に配置され、第１フレーム４００の一対の側壁４２０に架け渡されるように設けられている。第２フレーム６００は、長尺状の本体部６１０と、本体部６１０の左右の側面６１１の前側上部から左右方向外側に突出するカバー部６２０とを備えている。

本体部６１０は、一対の側壁４２０の間の距離よりも短く形成されており、一対の側壁４２０の間に入り込むように配置されている。そして、本体部６１０の左右の側面６１１の後側下部には、左右方向外側（用紙Ｓの幅方向外側）に突出する突出部６３０が形成されている。

突出部６３０は、側壁４２０の左右方向内側に配置されており、図６（ａ）に示すように、その先端面６３１が一対の側壁４２０と間隔を空けて配置されるような高さで形成されている。これにより、付勢機構５００によって一対の側壁４２０が左右方向内側に押されて撓んだ場合には、側壁４２０が先端面６３１と当接することで、側壁４２０の変形を抑えることが可能となっている。すなわち、本実施形態では、突出部６３０の先端面６３１が、側壁４２０の変形を規制する規制面となっている。

そして、このように側壁４２０の変形を抑えることで、側壁４２０に設けた駆動ギヤ４４０の位置が左右にずれることが抑えられるので、駆動ギヤ４４０を確実に作動させることが可能となっている。また、一対の側壁４２０と先端面６３１との間には間隔が空いているので、第１フレーム４００と第２フレーム６００の組み付けを容易にすることが可能となっている。

また、図６（ｂ）に示すように、突出部６３０は、第１板状部６３２と、当該第１板状部６３２に直交（交差）する第２板状部６３３と、当該第２板状部６３３に直交する第３板状部６３４とを備え、これらの板状部６３２〜６３４によってｈ字状に形成されている。これにより、突出部６３０の剛性を向上することができるので、一対の側壁４２０の変形を突出部６３０で確実に抑えることが可能となっている。また、各板状部６３２〜６３４によって突出部６３０を形成する、すなわち肉薄な構造で突出部を構成するので、第２フレーム６００の軽量化を図ることが可能となっている。

図７に示すように、第１フレーム４００と第２フレーム６００は、後述する切替部材７００の１本のシャフト７１０により互いに連結されている。これにより、１本のシャフト７１０に対して第１フレーム４００と第２フレーム６００を精度よく位置決めすることが可能となっている。また、位置決め用のシャフトを切替部材７００のシャフト７１０とは別に設ける構造に比べ、部品点数を削減することが可能となっている。

シャフト７１０は、第２フレーム６００の左右方向の一端側から他端側に延びるように形成されており、第１フレーム４００の一対の側壁４２０と第２フレーム６００を貫通するように設けられている。これにより、第２フレーム６００がシャフト７１０で補強されて第２フレーム６００の撓みが抑制されるので、突出部６３０の先端面６３１で確実に側壁４２０の変形を抑えることが可能となっている。また、第２フレーム６００の補強に切替部材７００のシャフト７１０を利用するので、補強するためのシャフトを別に設ける構造に比べ、部品点数を削減することが可能となっている。

なお、本実施形態では、シャフト７１０は、金属で形成されている。これにより、２つのフレーム４００，６００を樹脂製として形状の自由度を向上させつつ、樹脂製のフレーム４００，６００の剛性を金属製のシャフト７１０で上げることが可能となっている。

第２フレーム６００の上部後側には、シャフト７１０によって支持される３つの被支持部６４１，６４２が形成されている。３つのうち２つの被支持部６４１は、第２フレーム６００のうち左右方向（シャフト７１０の軸方向）の両端部に設けられ、１枚の板状に形成されている。これらの２つの被支持部６４１には、シャフト７１０が挿通される貫通穴６４１Ａが形成されている。

３つのうち残りの１つの被支持部６４２は、第２フレーム６００のうち左右方向の中間部に設けられ、２枚の板状のリブをシャフト７１０よりも大径の連結部で一体に連結して構成されている。この被支持部６４２には、シャフト７１０が挿通される貫通穴６４２Ａが形成されている。

ここで、第２フレーム６００の中間部とは、図示のように第２フレーム６００の左右方向におけるちょうど中央部であってもよいし、中央部から左右にずれた位置でもよい。

上述したように３つの被支持部６４１，６４２を配置することで、第２フレーム６００が撓むのをシャフト７１０で確実に抑えることが可能となっている。また、第２フレーム６００のシャフト７１０との連結部分を最小限の大きさにすることができるので、第２フレーム６００の軽量化を図ることが可能となっている。

また、第２フレーム６００の中間部に設けた被支持部６４２の左右の幅の大きさを、両端部に設けた各被支持部６４１の左右の幅の大きさよりも大きくしたので、第２フレーム６００の中間部が撓むのを確実に抑えることが可能となっている。

図８（ａ），（ｂ）に示すように、第１フレーム４００の一対の側壁４２０の後側（用紙Ｓの搬送方向の一方側）の上部には、シャフト７１０が挿通される貫通穴４２１が形成されている。このようにシャフト７１０が第１フレーム４００の後部と第２フレーム６００の後部を貫通することで、第２フレーム６００の前部がシャフト７１０を中心に揺動可能となるが、この揺動は、第１フレーム４００の前部および第２フレーム６００の前部に設けた突起部４２２および係合凹部６２１によって抑えられている。

具体的に、突起部４２２は、第１フレーム４００の側壁４２０の前側（用紙Ｓの搬送方向の他方側）の上部に左右方向外側に突出するように形成されている。

係合凹部６２１は、第２フレーム６００のカバー部６２０の前側に形成されている。詳しくは、カバー部６２０は、図７に示すように、本体部６１０の左右両端から左右方向外側に延びて側壁４２０の上方を通った後、下方に折れ曲がって側壁４２０の外面に対向するように形成されており、アーム部材５１０の回動軸付近を覆っている。そして、図８（ａ）に示すように、カバー部６２０のうち側壁４２０の外面に対向する部位の前側に、係合凹部６２１が形成されている。

係合凹部６２１は、前方に開口する凹部であり、突起部４２２を上下方向で挟み込むように当該突起部４２２に係合している。なお、以上のように構成される第１フレーム４００と第２フレーム６００を組み付ける場合には、まず、第２フレーム６００の一対のカバー部６２０を第１フレーム４００の一対の側壁４２０の上面に沿ってスライドさせていくことで、一対の係合凹部６２１を一対の突起部４２２に係合させる。

次に、シャフト７１０を、第１フレーム４００の各貫通穴４２１と第２フレーム６００の各貫通穴６４１Ａ，６４２Ａに挿入する。これにより、第２フレーム６００が第１フレーム４００に組み付けられる。より詳しくは、各貫通穴６４１Ａ，６４２Ａに挿入したシャフト７１０の両端に後述するカム７２０を取り付けることで、第２フレーム６００が第１フレーム４００に組み付けられる。

図７に示すように、第２フレーム６００の後側上部には、用紙Ｓを搬送するための搬送ローラ６５０が左右方向に間隔を空けて複数設けられるとともに、用紙Ｓをガイドするためのガイドリブ６６０が各搬送ローラ６５０を左右方向で挟むように左右方向に間隔を空けて複数設けられている。

図９に示すように、搬送ローラ６５０の左右両側に配置されるガイドリブ６６０には、搬送ローラ６５０の回転軸部６５１を回転可能に支持する略Ｕ字の溝状の軸受部６６１と、搬送ローラ６５０を軸受部６６１に案内するためのガイド溝６６２とが形成されている。ガイド溝６６２は、軸受部６６１から第２フレーム６００の上面（外面）に延びる溝であり、上面付近の部分が軸受部６６１の幅よりも大きく形成されて第２フレーム６００の上方の空間に連通している。

これにより、搬送ローラ６５０の回転軸部６５１をガイド溝６６２（幅広の部分）に挿入しやすくなっている。また、搬送ローラ６５０の回転軸部６５１をガイド溝６６２に沿って挿入させていくと、当該ガイド溝６６２で回転軸部６５１が軸受部６６１に案内されて、搬送ローラ６５０を第２フレーム６００に組み付けることが可能となっている。

そして、搬送ローラ６５０を第２フレーム６００に組み付けた後に前述したシャフト７１０を各フレーム４００，６００の各貫通穴４２１，６４１Ａ，６４２Ａに挿入することで、シャフト７１０が、ガイド溝６６２に沿って移動する搬送ローラ６５０の軌跡上に配置される。これにより、第２フレーム６００から搬送ローラ６５０が外れるのをシャフト７１０で抑えることができるので、シャフト７１０とは別の抜け止め用の部材を設ける構造に比べ、部品点数を削減することが可能となっている。

また、第２フレーム６００の軸受部６６１付近には、搬送ローラ６５０を軸受部６６１、詳しくはＵ字状の軸受部６６１の底面側に向けて付勢するトーションバネ６７０が設けられている。これにより、搬送ローラ６５０の下方に配置される図示せぬ駆動ローラに向けて搬送ローラ６５０がトーションバネ６７０で付勢されるので、搬送ローラ６５０を駆動ローラに従動させることが可能となっている。

図４に示すように、切替部材７００は、前述したシャフト７１０と、シャフト７１０の両端部に固定（支持）される一対のカム７２０とを備えている。シャフト７１０は、第１フレーム４００および第２フレーム６００に対して回動可能に支持されており、これにより、シャフト７１０の両端部に設けた一対のカム７２０がシャフト７１０とともに各フレーム４００，６００に対して回動するようになっている。

カム７２０は、アーム部材５１０を引張コイルバネ５４０の付勢力に抗して上方に押圧することで、ニップ部の幅を調整可能な樹脂製の部材であり、アーム部材５１０の下側に配置されている。カム７２０は、シャフト７１０が挿通される筒部７２１と、筒部７２１から径方向外側に延びる板カム部７２２とを備えている。

筒部７２１は、板カム部７２２から左右方向内側（軸方向内側）に突出するように形成され、図８（ｂ）に示すように、第１フレーム４００の側壁４２０の貫通穴４２１に入り込んで当該貫通穴４２１で回動可能に支持されている。これにより、樹脂製の第１フレーム４００に対して樹脂製のカム７２０の筒部７２１が摺動するので、摺動抵抗を減らして、カム７２０をスムーズに回動させることが可能となっている。

また、図４に示すように、右側のカム７２０の左右方向外側には、ユーザによって操作される操作部７３０が一体に形成されている。そして、ユーザが操作部７３０を操作することによって、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、ニップ幅を３段階に切り替えることが可能となっている。ここで、図１０（ａ）には、普通紙等を印刷するときの第１ニップ幅Ｎ１を示し、図１０（ｂ）には、厚紙等を印刷するときのニップ幅であり、第１ニップ幅Ｎ１よりも小さい第２ニップ幅Ｎ２を示し、図１０（ｃ）には、加熱ユニットＨＵを加圧ローラ１４０から離間させた状態（ニップ幅＝０）を示している。また、図１０では、便宜上、カバー部材２００等を省略する。

なお、「第１ニップ幅Ｎ１」や「第２ニップ幅Ｎ２」は、設計値に対してある程度幅（公差）を持った値であり、適宜実験やシミュレーション等で決定すればよい。

具体的に、図１０（ａ）に示す第１ニップ幅Ｎ１の状態では、カム７２０がアーム部材５１０から離れた状態（図１１（ａ）参照）、すなわちカム７２０が引張コイルバネ５４０の付勢力を受けない状態になっている。この状態（以下、「第１の向き」という。）から、図１１（ｂ）に示すように、操作部７３０の操作によりカム７２０を一方向に回動させて第２の向きにすると、アーム部材５１０が所定量押し上げられる。すなわち、加熱ユニットＨＵに対して引張コイルバネ５４０の付勢力に抗する押圧力が与えられると、加熱ユニットＨＵが最下方の第１の位置から上方の第２の位置に移動する。これにより、図１０（ｂ）に示すように、ニップ部の幅が第１ニップ幅Ｎ１から第２ニップ幅Ｎ２に切り替わる。

また、ニップ部の幅を第２ニップ幅Ｎ２からゼロに切り替える場合には、図１１（ｃ）に示すように、操作部７３０の操作によりカム７２０を一方向に所定量回動させて第２の向きから第３の向きにすることで、アーム部材５１０がさらに押し上げられて、加熱ユニットＨＵが最上方の第３の位置に移動して、ニップ幅がゼロになる（図１０（ｃ）参照）。

ここで、ニップ部の幅が第２ニップ幅Ｎ２やゼロのときには、図１１（ｂ），（ｃ）に示すように、カム７２０がアーム部材５１０を介して引張コイルバネ５４０の付勢力を受けている。なお、第２ニップ幅Ｎ２および離間状態の各状態でのカム７２０の向きは、カム７２０に形成された平面状の第１リリース面７２０Ａおよび完全リリース面７２０Ｂがアーム部材５１０に面接触することで、保持されている。

また、ニップ部の幅をゼロから第２ニップ幅Ｎ２に切り替える場合には、操作部７３０の操作によりカム７２０を他方向に所定量回動させて第３の向きから第２の向きにすることで、引張コイルバネ５４０の付勢力によりアーム部材５１０が所定量下がる（図１１（ｂ）参照）。これにより、加熱ユニットＨＵが最上方の第３の位置から第２の位置に移動して、ニップ部の幅がゼロから第２ニップ幅Ｎ２に切り替わる。

また、ニップ部の幅を第２ニップ幅Ｎ２から第１ニップ幅Ｎ１に切り替える場合には、操作部７３０の操作によりカム７２０を他方向に所定量回動させて第２の向きから第１の向きにすることで、カム７２０からアーム部材５１０に加わっていた押圧力が解放される（図１１（ａ）参照）。これにより、加熱ユニットＨＵが第２の位置から最下方の第１の位置に移動して、ニップ部の幅が、第２ニップ幅Ｎ２から第１ニップ幅Ｎ１に切り替わる。

ここで、ニップ部の幅が第１ニップ幅Ｎ１のときには、カム７２０によってアーム部材５１０が支えられていないので、温度や湿度などの環境条件などによって加圧ローラ１４０が柔らかくなると、加熱ユニットＨＵが第１の位置よりも下がって、第１ニップ幅Ｎ１が許容範囲の最大値を超える場合がある。そこで、本実施形態では、溝４３０の底面４３１を、第１ニップ幅Ｎ１の最大値に対応した位置に形成している。

これにより、カム７２０からアーム部材５１０に加わっていた押圧力が解放された状態において、環境の変化などで加圧ローラ１４０が柔らかくなって加熱ユニットＨＵが第１の位置よりも下がろうとしても、図１２（ａ）に示すように、溝４３０の底面４３１にアーム部材５１０が当接することで、加熱ユニットＨＵの移動が規制される。これにより、図１２（ｂ）に示すように、ニップ部の幅が第１ニップ幅Ｎ１の最大値Ｎｍａｘを超えることを防止することができ、その結果、適正な定着性能を得ることが可能となっている。

また、溝４３０の底面４３１は、アーム部材５１０との当接により加熱ユニットＨＵの移動を規制したときに、定着ベルト１１０とニップ板１３０のフランジ部１３１Ｂとの間に間隔が空くような位置に設けられている（図１２（ｂ）参照）。これにより、定着ベルト１１０がフランジ部１３１Ｂに接触しないことによって、屈曲部１３１Ａとフランジ部１３１Ｂの間の隅部にある潤滑剤Ｇを定着ベルト１１０で必要以上に運ぶことが抑えられる。そのため、隅部に潤滑剤Ｇを確実に保持しておくことができ、潤滑剤Ｇを長期間にわたって利用することが可能となっている。

また、溝４３０の底面４３１は、アーム部材５１０との当接により加熱ユニットＨＵの移動を規制したときに、定着ベルト１１０が延在部１３２，１３３の縁部（エッジ）とは非接触となるような位置に設けられている。つまり、ニップ部の範囲内に延在部１３２，１３３の縁部が入らないように、溝４３０の底面４３１によってアーム部材５１０、ひいては加熱ユニットＨＵの移動が止められるようになっている。これにより、定着ベルト１１０が延在部１３２，１３３の縁部に摺接することによる定着ベルト１１０の劣化を抑えることが可能となっている。

また、切替部材７００は、ニップ部の幅が第２ニップ幅Ｎ２のときに、定着ベルト１１０がニップ板１３０の屈曲部１３１Ａとは非接触となるように構成されている。つまり、ニップ部の幅が第２ニップ幅Ｎ２となるように、カム７２０でアーム部材５１０を支持している状態において、ニップ部の範囲に屈曲部１３１Ａが入らないように、切替部材７００が構成されている。

これにより、ニップ幅が第１ニップ幅Ｎ１のときに定着ベルト１１０が屈曲部１３１Ａと接触するような場合（例えば、図１２（ｂ）のような第１ニップ幅Ｎ１の最大値Ｎｍａｘのとき）であっても、第２ニップ幅Ｎ２のときには定着ベルト１１０が屈曲部１３１Ａとは非接触となるので、第２ニップ幅Ｎ２のときにおける定着ベルト１１０の劣化を抑えることが可能となっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態では、定着ベルト１１０とニップ板１３０のフランジ部１３１Ｂとの間に間隔が空くような位置に規制部（溝４３０の底面４３１）を設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、規制部で第１定着部材の移動を規制したときに筒状部材が屈曲部とは非接触となるような位置（図１０（ａ）に示す位置）に、規制部を設けてもよい。

これによれば、筒状部材が屈曲部に倣って変形することによる筒状部材の劣化を抑えることができる。

前記実施形態では、規制部としてアーム部材５１０に当接する溝４３０の底面４３１を例示したが、本発明はこれに限定されず、規制部は、例えばニップ板に当接する突起などであってもよい。

前記実施形態では、第１定着部材をニップ板１３０、第２定着部材を加圧ローラ１４０としたが、本発明はこれに限定されず、第１定着部材を加圧ローラ、第２定着部材をニップ板としてもよい。また、第１定着部材を加熱ローラ、第２定着部材を加圧ローラとしてもよい。

前記実施形態では、バックアップ部材として加圧ローラ１４０を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ベルト状の加圧部材などであってもよい。

前記実施形態では、付勢機構５００をアーム部材５１０と引張コイルバネ５４０で構成したが、本発明はこれに限定されず、アーム部材とトーションバネで構成してもよいし、引張コイルバネやトーションバネ等の付勢部材のみで構成してもよい。

前記実施形態では、シャフト７１０を貫通穴６４１Ａ等で支持したが、本発明はこれに限定されず、例えば図１３に示すように、穴の外周の一部が外部に開放された切欠部８００でシャフト７１０を支持してもよい。

前記実施形態では、定着ベルト１１０（筒状部材）をステンレス綱製としたが、本発明はこれに限定されず、その他の金属で形成してもよいし、ポリイミド樹脂などの樹脂から形成されていてもよいし、ゴムなどの弾性を有する材料から形成されていてもよい。ただし、樹脂製とした場合には、定着ベルト１１０と金属製のニップ板１３０との摺動抵抗を小さくすることができるので、定着ベルト１１０の摺動性をより向上することができる。

また、筒状部材は、多層構造であってもよい。具体的には、例えば、金属製ベルトの表面に摺動抵抗を低減するための樹脂層などを有する構造であってもよいし、金属製ベルトの表面にゴム層などの弾性層を有する構造であってもよい。

前記実施形態では、ニップ板１３０の搬送方向上流側の端部を定着ベルト１１０の内側に反らせたが、本発明はこれに限定されず、搬送方向下流側の端部を反らせてもよい。

前記実施形態では、記録シートとして、普通紙やはがきなどの用紙Ｓを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ＯＨＰシートなどであってもよい。

前記実施形態では、本発明の定着装置を備える画像形成装置として、モノクロの画像を形成するレーザプリンタ１を例示したが、これに限定されず、例えば、カラーの画像を形成するプリンタであってもよい。また、画像形成装置は、プリンタに限定されず、例えば、フラットベッドスキャナなどの原稿読取装置を備える複写機や複合機などであってもよい。

１００ 定着装置
１１０ 定着ベルト
１３０ ニップ板
１４０ 加圧ローラ
４３０ 溝
４３１ 底面
５００ 付勢機構
５４０ 引張コイルバネ
７００ 切替部材
ＨＵ 加熱ユニット
Ｎ ニップ部
Ｓ 用紙

Claims (11)

1. 記録シート上に現像剤像を熱定着するための定着装置であって、
   可撓性を有する筒状部材と、
   前記筒状部材を挟むように配置され、前記記録シートを熱定着するためのニップ部を形成する第１定着部材および第２定着部材と、
   付勢部材を有し、当該付勢部材の付勢力によって前記第１定着部材を前記第２定着部材に向けて付勢する付勢機構と、
   前記第１定着部材に対して前記付勢部材の付勢力に抗する押圧力を与えることで、前記ニップ部の幅を、第１ニップ幅から当該第１ニップ幅よりも小さな第２ニップ幅に切り替えるとともに、前記押圧力を解放することで前記ニップ部の幅を前記第２ニップ幅から前記第１ニップ幅に切替可能な切替部材と、
   前記付勢力に抗する押圧力が解放された状態において、前記第１定着部材の移動を規制して前記ニップ部の第１ニップ幅の最大値を規定する規制部と、を備え、
   前記付勢機構は、前記第１定着部材に接触するアーム部材と、当該アーム部材を付勢する前記付勢部材と、を有し、
   前記アーム部材は、前記付勢部材の付勢方向に直交する第１壁と、当該第１壁から屈曲して前記付勢方向に沿って延びる第２壁と、を有し、
   前記第１壁は、前記第１定着部材に接触し、前記第１定着部材を押圧する押圧部を有し、
   前記第２壁は、前記規制部に当接する当接部を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記第１定着部材は、前記筒状部材の内周面に摺接するニップ板であり、
   前記第２定着部材は、前記ニップ板との間で前記筒状部材を挟むバックアップ部材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ニップ板は、前記記録シートの搬送方向に延びて前記ニップ部を形成するベース部と、当該ベース部から前記バックアップ部材側とは反対側に屈曲する屈曲部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記ニップ板は、前記屈曲部から前記搬送方向における前記ベース部とは反対側に延びるフランジ部を有し、
   前記屈曲部と前記フランジ部の間の隅部に潤滑剤が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記規制部は、前記第１定着部材の移動を規制したときに前記筒状部材と前記フランジ部との間に間隔が空くような位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記規制部は、前記第１定着部材の移動を規制したときに前記筒状部材が前記屈曲部とは非接触となるような位置に設けられていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の定着装置。
7. 前記ニップ部の幅が前記第２ニップ幅のときに、前記筒状部材が前記屈曲部とは非接触となるように前記切替部材が構成されている請求項５に記載の定着装置。
8. 前記ニップ板は、前記ベース部から搬送方向に沿って延びる延在部を有し、
   前記規制部は、前記第１定着部材の移動を規制したときに前記筒状部材が前記延在部の縁部とは非接触となるような位置に設けられていることを特徴とする請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記第２定着部材を支持するフレームを有し、
   前記フレームは、前記アーム部材へ向けて開口する溝を有し、
   前記規制部は、前記フレームの溝の底面であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記当接部は、前記第２壁の前記付勢方向を向く端面から突出する突出部であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の定着装置。
11. 前記切替部材は、前記アーム部材を前記付勢部材の付勢力に抗して押圧することで、前記ニップ部の幅を調整可能なカムを有することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の定着装置。

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