JP6019654B2 - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置、画像形成装置に関する。

エンドレスベルト内にベルト内面に対するベルト裏当て部材を配置した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。定着ベルトにおけるニップの両側にテンションローラを配置した構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。定着ベルト内におけるニップの下流側に定着ロールから定着ベルトを剥がすための剥離パッドを設けた後世が知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開平６−１１８８２３号公報 特開２００４−４７４６号公報 特開２００７−５７６８２号公報

本発明は、周回するベルトと摺動する支持部材によってニップ部を形成する構成において、ベルトの周回抵抗を小さく抑えることを課題とする。

請求項１に記載の発明に係る定着装置は、無端状のベルトと、前記ベルトを内周面より加熱する加熱源と、前記ベルトに対し接触、離間可能に設けられ、該ベルトに接触した状態で、回転しながら、前記ベルトとの間で挟んだ記録媒体に形成されているトナー画像を前記ベルトと接触させることで前記トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着回転体と、前記ベルトの周回に伴って該ベルトが摺動するように前記ベルト内に設けられ、前記定着回転体が前記ベルトとの間で前記記録媒体を挟む荷重を支持することで、該ベルトと前記定着回転体との間に前記記録媒体を挟むニップ部を形成させる支持部材と、前記ベルトから前記定着回転体が離間した状態で、前記ベルトが周回するように該ベルトを駆動する駆動手段と、前記ベルトの内側に回転可能に設けられ、前記定着回転体が前記ベルトとの間で前記記録媒体を挟む荷重を支持せず、前記支持部材に対して前記ニップ部への前記記録媒体の搬送方向の上流側に隣り合う位置で、前記ベルトが巻き掛けられた巻き掛け回転体と、前記定着回転体が前記ベルトに接触した状態で、前記巻き掛け回転体の回転を拘束する拘束手段と、を備えている。

請求項２に記載の発明に係る定着装置は、上記構成において、前記巻き掛け回転体は、軸方向の中央側から端部に向けて徐々に小径となる形状に形成されている。

請求項３に記載の発明に係る画像形成装置は、記録媒体上にトナー画像を形成するトナー画像形成部と、前記トナー画像形成部で形成されたトナー画像を記録媒体に転写する転写装置と、前記記録媒体に転写されたトナー画像を定着する請求項１又は２記載の定着装置と、を備えている。

請求項１の定着装置では、巻き掛け回転体を備えない構成と比較して、周回するベルトと摺動する支持部材によってニップ部を形成する構成において、ベルトの周回抵抗が小さく抑えられる。また、拘束手段を備えない構成と比較して、定着動作時のベルトの不安定な周回挙動が抑制される。

請求項２の定着装置では、巻き掛け回転体がクラウン形状に形成されていない構成と比較して、定着回転体が定着ベルトから離間している状態でのベルトの不安定な周回挙動が抑制される。

請求項３の画像形成装置では、請求項１又は２記載の定着装置を備えない構成と比較して、エネルギ消費が抑制される。

本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本実施形態に係る画像形成ユニットを構成する画像形成部の構成を示す概略図である。 本実施形態に係る画像形成ユニットを構成するトナー画像形成部の構成を示す概略図である。 本実施形態に係る定着装置の構成を示す概略斜視図である。 本実施形態に係る定着装置における加圧ロールの位置切替機構による定着ベルトへの接触状態を示す概略図である。 本実施形態に係る定着装置における加圧ロールの位置切替機構による定着ベルトからの離間状態を示す概略図である。 本実施形態に係る定着装置を構成するロールの形状を示す平面図である。 本実施形態に係る定着装置を構成する回転ロック機構を示す図であって、（Ａ）は回転ロック状態を示す斜視図、（Ｂ）は回転ロックの解除状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態の一例を図面に基づき説明する。先ず、画像形成装置の全体構成及び動作を説明し、次いで、定着装置の構成及び動作を説明し、その後、本実施形態の要部について説明することとする。なお、以下の説明では、図１に矢印Ｈで示す方向を装置高さ方向、図１に矢印Ｗで示す方向の装置幅方向とする。また、装置高さ方向及び装置幅方向のそれぞれに直交する方向（適宜矢印Ｄで示す）を装置奥行き方向とする。

[画像形成装置の全体構成]
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１０を正面側から見た全体構成を示す概略図である。この図に示される如く、画像形成装置１０は、電子写真方式により記録媒体Ｐに画像を形成する画像形成部１２と、記録媒体を搬送する媒体搬送部５０と、画像が形成された記録媒体Ｐに対する後処理等を行う後処理部６０とを含んで構成されている。さらに、画像形成装置１０は、上記各部及び電源部８０の制御を行う制御部７０、並びに制御部７０を含む上記各部に電力を供給する電源部８０を含んで構成されている。

＜画像形成部の構成＞
画像形成部１２について、該画像形成部１２を正面側から見た概略図である図２を参照しつつ説明する。画像形成部１２は、像保持体の一例である感光体ドラム２１と、帯電器２２と、露光装置２３と、現像装置２４と、清掃装置２５とを含んで構成されてなり、トナー画像を形成するトナー画像形成部２０と、トナー画像形成部２０で形成された画像を記録媒体Ｐに転写する転写装置３０と、記録媒体Ｐに転写されたトナー画像を記録媒体Ｐ定着する定着装置４０とを含んで構成されている。

トナー画像形成部２０は、色ごとにトナー画像を形成するように複数備えられている。この実施形態では、第１特別色（Ｖ）、第２特別色（Ｗ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の計６色のトナー画像形成部２０が設けられている。図１に示す（Ｖ）、（Ｗ）、（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）、（Ｋ）は、上記各色を示している。転写装置３０は、６色分のトナー画像が重畳して１次転写された転写ベルト３１から、転写ニップＮＴにおいて記録媒体Ｐに６色分のトナー画像を転写するようになっている。

（感光体ドラム）
感光体ドラム２１は、円筒状に形成され、図示しない駆動手段によって自軸周りに回転駆動されるようになっている。感光体ドラム２１の外周面には、一例として負の帯電極性を呈する感光層が形成されている。なお、感光体ドラム２１の外周面にオーバコート層を形成した構成としても良い。各色の感光体ドラムは、正面視で装置幅方向に沿って直線状に並べて配置されている。

（帯電器）
帯電器２２は、感光体ドラム２１の外周面（感光層）を負極性に帯電させるようになっている。この実施形態では、帯電器２２は、コロナ放電方式（非接触帯電方式）のスコロトロン帯電器とされている。

（露光装置）
露光装置２３は、感光体ドラム２１の外周面に静電潜像を形成するようになっている。具体的には、制御部７０を構成する画像信号処理部から受け取った画像データに応じて、変調した露光光Ｌ（図３参照）を帯電器２２により帯電された感光体ドラム２１の外周面に照射するようになっている。この露光装置２３による露光光Ｌの照射によって、感光体ドラム２１の外周面には静電潜像が形成される。この実施形態では、露光装置２３は、光源から照射された光ビームをポリゴンミラーやＦθレンズを含む光走査手段（光学系）で走査しつつ感光体ドラム２１の表面を露光する構成とされている。また、本実施形態では、露光装置２３は、色ごとに設けられている。

（現像装置）
現像装置２４は、トナーを含む現像剤Ｇで感光体ドラム２１の外周面に形成された静電潜像を現像することで、該感光体ドラム２１の外周面にトナー画像を形成するようになっている。詳細は省略するが、現像装置２４は、現像剤Ｇを収容する容器２４１と、容器２４１に収容された現像剤Ｇを回転しながら感光体ドラム２１に供給する現像ロール２４２とを少なくとも含んで構成されている。容器２４１には、現像剤Ｇを補給するためのトナーカートリッジ２７が図示しない補給路を介してつながっている。各色のトナーカートリッジ２７は、感光体ドラム２１、露光装置２３に対する上方に正面視で装置幅方向に並べて配置されており、個別に交換可能とされている。

（清掃装置）
清掃装置２５は、転写装置３０へのトナー画像の転写後に感光体ドラム２１の表面に残留したトナーを該感光体ドラム２１の表面から掻き取るブレード２５１を備えている。図示は省略するが、清掃装置２５は、ブレード２５１が掻き取ったトナーを回収するハウジング、及びハウジング内のトナーを排トナーボックスに搬送する搬送装置をさらに備えて構成されている。

（転写装置）
転写装置３０は、各色の感光体ドラム２１のトナー画像を転写ベルト３１に重畳して１次転写し、該重畳されたトナー画像を記録媒体Ｐに２次転写するようになっている。

具体的には、転写ベルト３１は、無端状を成し、複数のロール３２に巻き掛けられて姿勢が決められている。この実施形態では、転写ベルト３１は、正面視で装置幅方向に長い逆鈍角三角形状の姿勢とされている。複数のロール３２のうち、図２に示すロール３２Ｄは、図示しないモータの動力により転写ベルト３１を矢印Ａ方向に周回させる駆動ロールとして機能する。また、複数のロール３２のうち、図２に示すロール３２Ｔは、転写ベルト３１に張力を付与する張力付与ロールとして機能する。複数のロール３２のうち、図２に示すロール３２Ｂは、２次転写ロール３４の対向ロールとして機能する。

この転写ベルト３１は、上記した姿勢で装置幅方向に延びる上辺部において、各色の感光体ドラム２１に下方から接触しており、各感光体ドラム２１の画像が１次転写ロール３３からの転写バイアス電圧の印加を受けて転写されるようになっている。また、転写ベルト３１は、鈍角を成す下端側の頂部において２次転写ロール３４が接触されて転写ニップＮＴを形成しており、２次転写ロール３４からの転写バイアス電圧の印加を受けて該転写ニップＮＴを通過する記録媒体Ｐにトナー画像を転写する。

（定着装置）
定着装置４０は、転写装置３０においてトナー画像が転写された記録媒体に、該トナー画像を定着させるようになっている。この実施形態では、定着装置４０は、定着ニップＮＦにおいてトナー画像を加熱しつつ加圧することで、該トナー画像を記録媒体Ｐに定着する構成とされている。

＜媒体搬送部＞
媒体搬送部５０は、画像形成部１２に記録媒体Ｐを供給する媒体供給部５２と、画像が形成された記録媒体Ｐを排出する媒体排出部５４とを含んで構成されている。また、媒体搬送部５０は、記録媒体Ｐの両面に画像を形成させる際に用いられる媒体戻し部５６と、転写装置３０から定着装置４０まで記録媒体Ｐを搬送する中間搬送部５８とを含んで構成されている。

媒体供給部５２は、画像形成部１２の転写ニップＮＴに対し、転写タイミングに合わせて記録媒体Ｐを１枚ずつ供給するようになっている。媒体排出部５４は、定着装置４０にてトナー画像が定着された画像が形成された記録媒体Ｐを装置外に排出するようになっている。媒体戻し部５６は、一方の面にトナー画像が定着された記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する際に、該記録媒体を表裏反転して画像形成部１２（媒体供給部５２）に戻すようになっている。

＜後処理部＞
後処理部６０は、画像形成部１２で画像が形成された記録媒体Ｐを冷却する媒体冷却部６２と、記録媒体Ｐの湾曲を矯正する矯正装置６４と、記録媒体Ｐに形成された画像を検査する画像検査部６６とを含んで構成されている。後処理部６０を構成する各部は、媒体搬送部５０の媒体排出部５４中に配置されている。

後処理部６０を構成する媒体冷却部６２、矯正装置６４、及び画像検査部６６は、媒体排出部５４における記録媒体Ｐの排出方向の上流側からこの順で配置されており、媒体排出部５４による排出過程の記録媒体Ｐに対して上記後処理を施すようになっている。

［画像形成動作］
画像形成装置１０による記録媒体Ｐへの画像形成工程、及び、その後処理工程の概要を説明する。

画像形成指令を受けた制御部７０は、トナー画像形成部２０、転写装置３０、定着装置４０を作動させる。これにより、感光体ドラム２１、現像ロール２４２が回転され、転写ベルト３１が周回される。また、加圧ロール４２が回転されると共に、定着ベルト４１１が周回される。さらに、これらの動作に同期して、制御部７０は、媒体搬送部５０等を作動させる。

これにより、各色の感光体ドラム２１は、回転されながら帯電器２２によって帯電される。また、制御部７０は、画像信号処理部で画像処理が施された画像データを、各露光装置２３に送る。各露光装置２３は、画像データに応じて各露光光Ｌを出射して、帯電した各感光体ドラム２１に露光する。すると、各感光体ドラム２１の外周面に静電潜像が形成される。各感光体ドラム２１に形成された静電潜像は、現像装置２４から供給される現像剤によって現像される。これにより、各色の感光体ドラム２１には、第１特別色（Ｖ）、第２特別色（Ｗ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のうち、対応する色のトナー画像が形成される。

各色の感光体ドラム２１に形成された各色のトナー画像は、各色の１次転写ロール３３を通じた転写バイアス電圧の印加によって、周回する転写ベルト３１に順次転写される。これにより、転写ベルト３１には、６色分のトナー画像が重畳された重畳トナー画像が形成される。この重畳トナー画像は、転写ベルト３１の周回によって転写ニップＮＴに搬送される。この転写ニップＮＴには、媒体供給部５２によって重畳トナー画像の搬送にタイミングを合わせて記録媒体Ｐが供給される。この転写ニップＮＴにおいて転写バイアス電圧が印加されることで、転写ベルト３１から重畳トナー画像が記録媒体Ｐに転写される。

トナー画像が転写された記録媒体Ｐは、中間搬送部５８によって転写装置３０の転写ニップＮＴから定着装置４０の定着ニップＮＦに向けて、負圧吸引されながら搬送される。定着装置４０は、定着ニップＮＦを通過する記録媒体Ｐに熱及び加圧力（定着エネルギ）を付与する。これにより、記録媒体Ｐに転写されたトナー画像が該記録媒体に定着される。

定着装置４０から排出された記録媒体Ｐは、媒体排出部５４によって装置外の排出媒体受け部に向けて搬送されつつ、後処理部６０により処理が施される。定着工程により加熱された記録媒体Ｐは、先ず媒体冷却部６２において冷却される。次いで、記録媒体Ｐは、矯正装置６４によって湾曲が矯正される。さらに、記録媒体Ｐに定着されたトナー画像は、画像検査部６６によって、トナー濃度欠陥、画像欠陥、画像位置欠陥等の有無や程度が検出される。そして、記録媒体Ｐは、媒体排出部５４に排出される。

一方、記録媒体Ｐの画像が形成されていない非画像面に画像を形成させる場合（両面印刷の場合）、制御部７０は、画像検査部６６の通過後の記録媒体Ｐの搬送経路を、媒体排出部５４から媒体戻し部５６に切り替える。これにより記録媒体Ｐは、表裏反転されて媒体供給部５２に送り込まれる。この記録媒体の裏面には、上記した表面への画像形成工程と同様の工程で画像が形成（定着）される。この記録媒体Ｐは、上記した表面への画像形成後の後処理工程と同様の工程を経て、媒体排出部５４によって装置外に排出される。

［定着装置の基本構成］
図４には、定着装置４０の定着動作を行う主要部が模式的な断面図にて示されている。この図に示される如く、定着装置４０は、定着ベルトモジュール４１と、定着ベルトモジュール４１に外側から巻き掛けられた外部ロール４５と、定着ベルトモジュール４１とで定着ニップＮＦを形成する加圧ロール４２とを含んで構成されている。また、定着装置４０は、定着ベルトモジュール４１を加熱するハロゲンランプ４３と、定着ニップＮＦを通過した記録媒体Ｐの先端を定着ベルトモジュール４１から剥がすための剥離パッド機構４６とを含んで構成されている。

定着ベルトモジュール４１は、定着ベルト４１１、装置奥行き方向に長手とされたパッド部材４１２、及び、それぞれ装置奥行き方向が回転軸方向とされた複数のロール４１３を備える。定着ベルト４１１は、記録媒体Ｐの搬送方向に直交する装置奥行き方向の両側に開口する環状（無端状）を成している。定着ベルト４１１は、パッド部材４１２、複数のロール４１３、及び外部ロール４５に巻き掛けられて定められた姿勢とされ、該姿勢を維持したまま（該姿勢に沿った周回軌道上を）図４に示す矢印Ｒ方向に周回する。

パッド部材４１２は、定着ベルト４１１の内側に配置され、ニップ形成面４１２１で加圧ロール４２からの押付（ニップ）荷重を受けることで、該定着ベルト４１１と加圧ロール４２との間に定着ニップＮＦを形成させる。パッド部材４１２は、装置フレームに固定されており、定着ベルト４１１の周回には追従しない。

パッド部材４１２のニップ形成面４１２１は、装置奥行き方向から見て、加圧ロール４２側に円弧状に凹とされた曲面とされている。この形状により、パッド部材４１２は、定着ベルト４１１と加圧ロール４２との間に、該パッド部材４１２に代えてニップ荷重を支持するロールを設けた構成と比較して、記録媒体Ｐの搬送方向に長い定着ニップＮＦを形成している。

定着ベルト４１１とパッド部材４１２のニップ形成面４１２１との間には、摺動シート４１４が介在されている。摺動シート４１４は、少なくとも定着ベルト４１１と接する側の表面が、例えばフッ素系樹脂等の低摩擦材にて構成されている。これにより、定着ベルト４１１の周回に対する摩擦抵抗が低減される構成である。

また、パッド部材４１２の本体４１２２内には、加熱源の一例としてのハロゲンランプ４３が設けられている。パッド部材４１２は、ハロゲンランプ４３が発した熱を、ニップ形成面４１２１を経由して定着ベルト４１１に伝達する熱伝達部材としても機能する。

複数のロール４１３のうち、パッド部材４１２に対する定着ベルト４１１の周回方向の上下流両側に位置するロール４１３Ｃは、姿勢矯正ロールとして機能する。具体的には、各ロール４１３Ｃは、定着ニップＮＦ前後での定着ベルト４１１の周回方向の変化を抑える（定着ニップＮＦの両端での定着ベルト４１１の曲げ角度を鈍角とする）ようになっている。

複数のロール４１３のうちパッド部材４１２から最も離れて位置するロール４１３Ｈは、定着ベルト４１１を内周側から加熱する内部加熱ロールとして機能する。具体的には、ロール４１３Ｈは、定着ベルト４１１が内周側から巻き掛けられており、その内部に設けられたハロゲンランプ４３が発した熱を定着ベルト４１１に伝達する。この実施形態では、ロール４１３Ｈは、軸線を装置奥行き方向に対し傾けることで、定着ベルト４１１の幅方向（装置奥行方向）の位置を調整し得るステアリングロールとしても機能する。

加圧ロール４２は、一例としてアルミニウム製の円柱状のロール本体４２１の外周に、シリコーンゴム製の弾性体層４２２が被覆されて構成されている。図示は省略するが、弾性体層４２２の外周には、その外周面に膜厚１００μｍのフッ素系樹脂等より成る剥離層が形成されている。この加圧ロール４２は、図示しない駆動源によって回転されることで、定着ベルト４１１に周回のための駆動力を付与する駆動ロールとして機能する。

また、定着装置４０は、定着ベルト４１１が外周側から巻き掛けられた外部ロール４５を備えている。外部ロール４５は、定着ベルト４１１の周回方向において、パッド部材４１２の下流側のロール４１３Ｃとロール４１３Ｈとの間に配置されている。この外部ロール４５は、定着ベルト４１１を外周側から加熱する外部加熱ロールとして機能する。具体的には、外部ロール４５は、その内部に設けられたハロゲンランプ４３が発した熱を定着ベルト４１１に伝達する。また、外部ロール４５は、図示しない駆動源によって回転することで、定着ベルト４１１に周回のための駆動力を付与する駆動ロールとして機能する。この実施形態では、加圧ロール４２が定着ベルト４１１に主に駆動力を付与する主駆動ロールとされ、外部ロール４５は、補助駆動ロールと位置付けられる。

また、定着ベルトモジュール４１は、定着ベルト４１１を内周側から外部ロール４５に押し付ける押付ロール４１５を備える。押付ロール４１５は、スプリング４１６の付勢を受けて定められた荷重で定着ベルト４１１を外部ロール４５に押し付けている。これにより、押付ロール４１５を備えない構成と比較して、外部ロール４５から定着ベルト４１１への駆動力の伝達に寄与する摩擦力が増す構成である。

剥離パッド機構４６は、記録媒体Ｐの搬送方向において定着ニップＮＦの下流に配置された剥離パッド４６１を有しており、該剥離パッド４６１の先端を定着ニップＮＦに近接させている。

図示は省略するが、定着ベルトモジュール４１は、装置フレームに対して、定着ベルト４１１、パッド部材４１２、各ロール４１３等で構成されたモジュールとして一体に着脱可能とされている。

［定着装置の基本動作］
定着装置４０は、画像形成部１２における記録媒体Ｐへの画像形成（転写）の動作に先立って、制御部７０からの指令により動作準備される。具体的には、加圧ロール４２及び外部ロール４５の駆動により、定着ベルト４１１が定められた軌道を周回する。また、各ハロゲンランプ４３の発熱により、定着ベルト４１１が定められた温度範囲に昇温され、該温度範囲に維持される。定着ベルト４１１は、周回しながら加熱されることで、各部の温度が定められた範囲内とされる。

そして、転写装置３０にてトナー画像が転写された記録媒体Ｐが、中間搬送部５８によって、図４に示される如く定着ニップＮＦに導入されると、定着装置４０は、記録媒体Ｐを搬送しながら該記録媒体Ｐに圧力及び熱（定着エネルギ）を付加する。これにより、トナー画像が記録媒体Ｐに定着される。

また、定着ニップＮＦを通過した記録媒体Ｐの先端が剥離パッド機構４６の剥離パッド４６１と加圧ロール４２との間に進入する。具体的には、定着ベルト４１１は、パッド部材４１２のニップ形成面４１２１における記録媒体Ｐの搬送方向の下流側端部に形成されたアール形状（及び下流側のロール４１３Ｃとで成す周回軌道）に沿って、記録媒体Ｐの搬送経路から離れるように周回する。このため、記録媒体Ｐの先端は、その腰（復元性）により定着ベルト４１１から離れて（定着ベルト４１１軒動に追従せずに）、剥離パッド機構４６の剥離パッド４６１と加圧ロール４２との間に進入する。そして、記録媒体Ｐは、搬送されるのに伴って定着ベルト４１１から剥離される。このようにして定着装置４０から送り出された記録媒体Ｐは、媒体排出部５４によって下流側（後処理部６０側）に搬送される。

［定着装置における要部構成］
＜加圧ロールの位置切替機構＞
上記構成の定着装置４０は、定着ベルトモジュール４１に対して加圧ロール４２が接触、離間可能に構成されている。具体的には、加圧ロール４２は、図５に示される如くベルトの一例である定着ベルト４１１に接触して定着ニップＮＦを形成する接触位置と、図６に示される如く定着ベルト４１１から離間する離間位置とを切り替え得る構成とされている。以下、具体的に説明する。

定着装置４０は、装置フレーム４７を備えている。装置フレーム４７は、固定側フレーム４７１と、該固定側フレーム４７１に対し相対変位される可動フレーム４７２とを含んで構成されている。この実施形態では、可動フレーム４７２は、固定側フレーム４７１に対し、装置奥行き方向を軸方向とする支軸４７３周りに相対回転可能とされている。

固定側フレーム４７１は、定着ベルトモジュール４１を構成する支持部材の一例としてのパッド部材４１２を固定的に支持すると共に、各ロール４１３をそれぞれの軸周りに回転可能に支持している。これにより、定着ベルトモジュール４１は、定着ベルト４１１の周回動作及び各ロール４１３の回転動作を除いて、固定側フレーム４７１に対して相対変位しない構成とされている。

一方、定着回転体の一例である加圧ロール４２は、可動フレーム４７２に回転可能に支持されている。加圧ロール４２は、可動フレーム４７２が固定側フレーム４７１に対し支軸４７３回りに回転することで、その位置が図５に示される接触位置と図６に示される離間位置との何れかに切り替えられるようになっている。より具体的には、可動フレーム４７２は、装置長手方向において加圧ロール４２を挟んで支軸４７３に対する反対側に配置された荷重入力部４７２１を有する。荷重入力部４７２１に対して上向きの荷重を付加することで、加圧ロール４２は接触位置に保持されるようになっている。この保持荷重は、パッド部材４１２を介して固定側フレーム４７１に支持される。荷重入力部４７２１への上向きの荷重を除去すると、加圧ロール４２は自重で可動フレーム４７２と共に支軸４７３回りの下向きに回転し、離間位置側に移動される構成である。なお、図示しない弾性部材の復元力にて加圧ロール４２が離間位置側に移動される構成としても良い。

定着装置４０は、加圧ロール４２を接触位置と離間位置とに切り替える切替機構４８を備えている。切替機構４８は、可動フレーム４７２の荷重入力部４７２１に上向きの荷重を付与する状態と、該荷重を除去する状態とを切り替える構成とされている。以下、具体的に説明する。

切替機構４８は、押アーム４８１を備えている。押アーム４８１は、可動フレーム４７２と共に固定側フレーム４７１に対し支軸４７３回りに回転可能に支持されている。押アームの他端部４８１１は、可動フレーム４７２の荷重入力部４７２１の下側に配置されており、該荷重入力部４７２１との間に圧縮コイルばね４８２を介在させている。

また、押アーム４８１における支軸４７３と圧縮コイルばね４８２との間には、カムフォロアとして機能するベアリング４８３の内輪が固定されている。そして、切替機構４８は、ベアリング４８３の外輪に接触しつつ押アーム４８１を下方から支持するカム４８４を備えている。カム４８４は、固定側フレーム４７１に回転可能に支持されており、図示しないモータによって回転駆動されるようになっている。

カム４８４の長径部がベアリング４８３の外輪に接触する状態では、図５に示される如く押アーム４８１が水平に近い姿勢とされ、加圧ロール４２は接触位置とされる。この状態では、圧縮コイルばね４８２の圧縮量に応じた上向きの荷重が可動フレーム４７２の荷重入力部４７２１に付加されている。すなわち、加圧ロール４２が定められた範囲内のニップ圧で定着ベルト４１１に接触するようになっている。

一方、カム４８４の短径部がベアリング４８３の外輪に接触する状態では、図６に示される如く押アーム４８１は他端部４８１１が下がる方向に傾斜した姿勢とされ、圧縮コイルばね４８２の伸長は図示しないストッパにて制限されている。このため、加圧ロール４２は自重で定着ベルト４１１から離間され、可動フレーム４７２の荷重入力部４７２１からは上向きの荷重が除去される。この状態で、加圧ロール４２及び可動フレーム４７２は、押アーム４８１及びカム４８４を介して離間位置（下側の移動限）に保持されるようになっている。

以上についてまとめると、定着装置４０では、切替機構４８のカム４８４の回転位置に応じて、加圧ロール４２の定着ベルト４１１に対する位置が、接触位置及び離間位置の何れかに選択的に切り替えられるようになっている。そして、この実施形態では、画像形成装置１０の停止時や定着装置４０のウォームアップ時などに、制御部７０の制御によって、加圧ロール４２が離間位置に位置されるようになっている。

＜姿勢矯正ロール＞
２つのロール４１３Ｃのうち、定着ニップＮＦに対する該定着ニップＮＦでの定着ベルト４１１の周回方向の上流側に位置するロール４１３Ｃ１（図５、図６参照）は、巻き掛け回転体の一例とされる。このロール４１３Ｃ１は、定着ベルト４１１の内側で、パッド部材４１２に対して、定着ニップＮＦへの記録媒体Ｐの搬送方向の上流側に隣り合うように配置されている。この配置のロール４１３Ｃ１に巻き掛けられた定着ベルト４１１は、定着ニップＮＦまでの周回軌道が記録媒体Ｐの搬送経路に沿う（平行に近づけられた）軌道とされている。このため、定着ベルト４１１の定着ニップＮＦ前後での曲げ角度（軌道）が鈍角とされている。

図７に示される如く、ロール４１３Ｃ１は、長手方向の中央から両端に向けて外径が徐々に小さくなるクラウン形状に形成されている。ロール４１３Ｃ１の形状（外形の変化率）は、定着ベルト４１１の張力により曲げられた結果、図７に想像線にて示すように、該ロール４１３Ｃ１における定着ベルト４１１の巻き掛け部位４１３ＣＡが該ロール４１３Ｃ１の軸方向に沿うように決められている。

＜姿勢矯正ロールの回転ロック機構＞
定着装置４０は、加圧ロール４２が接触位置に位置するときにロール４１３Ｃ１の回転をロックし、加圧ロール４２が離間位置に位置するときにロール４１３Ｃ１の回転ロックを解除（回転を許容）する拘束手段の一例としての回転ロック機構４９を備えている。

図８に示される如く、回転ロック機構４９は、ロール４１３Ｃ１の長手方向端部に該ロール４１３Ｃ１と同軸的かつ一体的に回転するように設けられた被ロックギヤ４９１と、被ロックギヤ４９１と噛み合い可能なロックギヤ４９２とを含んで構成されている。

ロックギヤ４９２は、図５、図６に示される如く、加圧ロール４２側部材である可動フレーム４７２に固定されている。そして、ロックギヤ４９２は、加圧ロール４２が接触位置に位置する状態で被ロックギヤ４９１に噛み合い（図８（Ａ）参照）、加圧ロール４２が離間位置に位置する状態で被ロックギヤ４９１との噛み合いが解除される（図８（Ｂ）参照）構成とされている。これにより、上記の通りロール４１３Ｃ１は、加圧ロール４２が接触位置に位置するときに回転がロックされ、加圧ロール４２が離間位置に位置するときに回転が許容される構成とされている。

（作用効果）
上記構成の定着装置４０では、ウォームアップの際には、ハロゲンランプ４３の熱で定着ベルト４１１を加熱し、制御目標温度まで昇温させる。この際、加圧ロール４２を離間位置に位置させることで、昇温される部分の熱容量が小さく抑えられ、ウォームアップ時間の短縮に寄与する。このウォームアップの際に、定着ベルト４１１は、加圧ロール４２からの駆動力を受けることができず、外部ロール４５の駆動力で周回される。

ここで、定着ベルト４１１における定着ニップＮＦに対する周回方向の上流側部分は、定着ニップＮＦを形成するパッド部材４１２に対し水平方向に隣り合って配置された姿勢矯正用のロール４１３Ｃ１に巻き掛けられている。これにより、定着ベルト４１１は、定着ニップＮＦの入口において記録媒体Ｐの搬送経路に沿う軌道上を周回する（定着ニップＮＦ入口での定着ベルト４１１の曲げ角度が鈍角とされる）。このため、例えばロール４１３Ｃ１がパッド部材４１２よりも上方に配置された構成と比較して、定着ベルト４１１の周回抵抗が小さく抑えられる。また、ウォームアップの際には定着ベルト４１１の周回に伴ってロール４１３Ｃ１が回転するので、該ロール４１３Ｃ１が回転しない構成と比較して、定着ベルト４１１の周回抵抗が小さく抑えられる。

これらにより、周回する定着ベルト４１１と摺動するパッド部材４１２を用いて定着ニップＮＦを形成する構成において、ウォームアップの際に外部ロール４５の駆動力だけで定着ベルト４１１が適正に周回される。また、定着ベルト４１１の周回抵抗が抑えられることで、定着装置４０すなわち画像形成装置１０のエネルギ消費が抑制される。なお、ウォームアップ動作に際等に外部ロール４５からの駆動力だけで定着ベルト４１１を駆動するのは、固定のパッド部材４１２を用いて定着ニップＮＦを長くするために、該パッド部材４１２に代えて駆動用ロールを採用し得ないことによる。また、固定のパッド部材４１２を用いて定着ニップＮＦのニップ長を長くするのは、記録媒体Ｐへ付与する単位時間当たりの定着エネルギ（熱、圧力）を大きくして、画像形成装置１０としての生産性を向上させるためである。

また、ロール４１３Ｃ１がクラウン形状を成している。例えば長手方向の各部で外径が一定のロールを用いた比較例では、該ロールが定着ベルト４１１の支持荷重で撓むと、該ロールの長手方向両端側で中央側よりも定着ベルト４１１の接触圧が低くなり、定着ベルト４１１の周回挙動が乱れることが懸念される。これに対して、クラウン形状のロール４１３Ｃ１を採用することで、定着ベルト４１１の支持荷重（張力）にて撓んだ後のロール４１３Ｃ１は、該定着ベルト４１１の巻き掛け部位が平面視で直線状となる（比較例との比較で直線に近くなる）。このため、上記比較例と比較して、加圧ロール４２が離間位置に位置する場合に、定着ベルト４１１の不安定な周回挙動が抑制される。

さらに、加圧ロール４２が接触位置に位置するときにはロール４１３Ｃ１の回転が回転ロック機構４９にてロックされる。例えば、定着動作の際にクラウン形状のロール４１３Ｃ１が回転する比較例では、該ロール４１３Ｃ１の長手方向両端側と中央側との周長差に基づく周速差によって定着ベルト４１１の周回挙動が乱れることが懸念される。これに対して、定着動作の際にクラウン形状のロール４１３Ｃ１の回転がロックされる構成を採用することで、ロール４１３Ｃ１の長手方向各部での周速差が生じないため、上記比較例と比較して、定着ベルト４１１の不安定な周回挙動が抑制される。なお、この場合、定着ベルト４１１は、加圧ロール４２及び外部ロール４５の駆動力で周回されるので、該周回に要する駆動力が不足することはない。

なお、上記実施形態では、ロール４１３Ｃ１がクラウン形状である例を示したが、これに限定されることはない。例えば定着ベルト４１１の支持荷重に対し剛性の高い円筒状ロールを用いても良く、また例えば円筒状ロールの長手方向中央に撓みを抑制する補強部材を設けた構成としても良い。

また、上記実施形態では、加圧ロール４２の定着ベルト４１１に対する接触、離間動作によって回転ロック機構４９のロック、ロック解除が切り替わる例を示したが、これに限定されることはない。例えば、専用のアクチュエータや電磁クラッチなどによってロック、ロック解除が切り替えられる回転ロック機構を採用しても良い。

１０ 画像形成装置
２０ トナー画像形成部
３０ 転写装置
４０ 定着装置
４１１ 定着ベルト（ベルトの一例）
４１２ パッド部材（支持部材の一例）
４１３Ｃ１ ロール（巻き掛け回転体の一例）
４２ 加圧ロール（定着回転体の一例）
４５ 外部ロール（駆動手段の一例）
４９ 回転ロック機構（拘束手段の一例）

Claims (3)

1. 無端状のベルトと、
   前記ベルトを内周面より加熱する加熱源と、
   前記ベルトに対し接触、離間可能に設けられ、該ベルトに接触した状態で、回転しながら、周回する前記ベルトとの間で挟んだ記録媒体に形成されているトナー画像を前記ベルトと接触させることで前記トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着回転体と、
   前記ベルトの周回に伴って該ベルトが摺動するように前記ベルト内に設けられ、前記定着回転体が前記ベルトとの間で前記記録媒体を挟む荷重を支持することで、該ベルトと前記定着回転体との間に前記記録媒体を挟むニップ部を形成させる支持部材と、
   前記ベルトから前記定着回転体が離間した状態で、前記ベルトが周回するように該ベルトを駆動する駆動手段と、
   前記ベルトの内側に回転可能に設けられ、前記定着回転体が前記ベルトとの間で前記記録媒体を挟む荷重を支持せず、前記支持部材に対して前記ニップ部への前記記録媒体の搬送方向の上流側に隣り合う位置で、前記ベルトが巻き掛けられた巻き掛け回転体と、
   前記定着回転体が前記ベルトに接触した状態で、前記巻き掛け回転体の回転を拘束する拘束手段と、
   を備えた定着装置。
2. 前記巻き掛け回転体は、軸方向の中央側から端部に向けて徐々に小径となる形状に形成されている請求項１記載の定着装置。
3. 記録媒体上にトナー画像を形成するトナー画像形成部と、
   前記トナー画像形成部で形成されたトナー画像を記録媒体に転写する転写装置と、
   前記記録媒体に転写されたトナー画像を定着する請求項１又は２記載の定着装置と、
   を備えた画像形成装置。

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