JP6129048B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子写真方式の画像形成処理において封筒を含む記録媒体の表面にトナー像を定着させる定着装置、及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成処理によって記録媒体に画像を形成する複写機やプリンタ等の画像形成装置は、トナー像を記録媒体の表面に定着させる定着装置を備えている。定着装置は、それぞれの周方向の一部で互いの周面を圧接させてニップ部を形成した加熱ローラ及び加圧ローラを備え、ニップ部を通過する方向に記録媒体を搬送する。ニップ部を通過中の記録媒体を加熱及び加圧し、記録媒体の表面に転写されているトナー像を溶融させて確実に定着させる。トナー像を記録媒体の表面に確実に定着させるためには、ニップ部を通過する記録媒体に適正な熱量及び圧力を作用させる必要がある。

ところが、画像形成の対象となる記録媒体には、普通紙等の一枚紙だけでなく封筒が含まれる場合がある。封筒は、紙を折り畳んで構成されているため、加熱ローラ側の紙と加圧ローラ側の紙とに加わる熱量に差異を生じ易い。また、封筒は、普通紙よりも厚く、重ね合わせ部分の形状も種々変化するため、ニップ部を通過する際に大きな圧力が作用し、搬送不良を生じ易い。封筒は、ニップ部を通過する際に表裏面の熱量差や搬送不良によって皺を生じ、トナー像が確実に定着されない場合がある。

そこで、従来の定着装置では、ニップ部における加熱ローラ及び加圧ローラの圧接力を２段階に変更できるようにし、記録媒体として封筒をニップ部に通過させる際に、ニップ部の圧接力を低減するものがある（例えば、特許文献１及び２参照。）。

特開２００７−０２５５７１号公報 特開２０１２−０２７１７４号公報

しかし、従来の定着装置は、ニップ部における加熱ローラ及び加圧ローラの圧接力を普通紙等の一枚紙用の圧接力と封筒用の圧接力との２段階にのみ調整できるようにしたものであり、封筒の形状や紙質等に応じてニップ部の圧接力を細かく調整することができない。このため、構成する紙の厚さが大きく異なる封筒や定形以外の形状の封筒に対する画像形成処理時に、ニップ部の圧接力に過不足が生じ、封筒に皺を発生する問題があった。

この発明の目的は、画像形成処理される封筒の形状や紙質等に応じてニップ部の圧接力を細かく調整できるようにし、異なる種類の封筒に対しても皺の発生を防止してトナー像を確実に定着させることができる定着装置、及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。

この発明の定着装置は、加熱ローラ、加圧ローラ、軸受部材、第１及び第２の付勢部材、解除機構及び調整機構を備えている。加熱ローラは、内部にヒータを備えている。加圧ローラは、加熱ローラに対して、互いの軸方向を平行にして回転自在かつ接離自在に支持されている。第１及び第２の付勢部材は、加圧ローラを加熱ローラに向けてそれぞれ第１及び第２の付勢力で付勢する。解除機構は、加圧ローラに対する第１の付勢力の作用を選択的に解除する。調整機構は、第２の付勢力を第１の付勢力より弱い範囲で増減させる。

この構成によれば、解除機構を無効又は有効にすることで、加圧ローラが加熱ローラに向けて第１の付勢力又は第２の付勢力で付勢され、加圧ローラの周面が第１の付勢力又は第２の付勢力で加熱ローラの周面に圧接する。第２の付勢力は、調整機構により、第１の付勢力よりも弱い範囲で増減される。したがって、解除機構を有効にした状態では、第１の付勢力よりも弱い範囲で増減調整された第２の付勢力により、加圧ローラの周面が加熱ローラの周面に圧接する。封筒に対する画像形成処理時には、第２の付勢力を画像形成処理の対象となる封筒の種類に応じた強さに調整したうえで解除機構を有効にすることで、加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ圧が画像形成処理の対象となる封筒の種類に応じた値となる。

この発明によれば、画像形成処理される封筒の形状や紙質等に応じて加熱ローラと加圧ローラとのニップ圧を細かく調整でき、異なる種類の封筒に対しても皺の発生を防止してトナー像を確実に定着させることができる。

この発明の実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略図である。 同定着装置の概略図である。 この発明の第１の実施形態に係る定着装置の要部の斜視図である。 図３におけるＳ部の詳細を示す斜視図である。 同定着装置の加圧レバー及びホルダの断面図である。 同加圧レバーの底面側方向の斜視図である。 この発明の第２実施形態に係る定着装置の加圧レバーの断面図である。

図１に示すように、この発明の実施形態に係る定着装置１０を備えた画像形成装置１００は、画像読取部１１０、画像形成部１２０、給紙部１３０及び用紙搬送部１４０を備え、記録媒体に対して電子写真方式の画像形成処理を行う。記録媒体には、普通紙、印画紙及びＯＨＰフィルム等の一枚紙だけでなく封筒を含む。

画像読取部１１０は、原稿から読み取った画像データを画像形成部１２０に出力する。給紙部１３０は、給紙カセット１３１及び手差しトレイ１３２を備えている。給紙カセット１３１は、主に複数枚の一枚紙を収納し、１枚ずつ用紙搬送部１４０に繰り出す。封筒は、主に手差しトレイ１３２に載置され、手差しトレイ１３２から１封ずつ用紙搬送部１４０に繰り出される。用紙搬送部１４０は、給紙部１３０から画像形成部１２０を経由して排紙部１５０に至る間に形成された主搬送路１４１及び副搬送路１４２を備えている。

画像形成部１２０は、電子写真方式の画像形成処理により、画像読取部１１０から入力された画像データに基づいて形成した単色又は多色のトナー像を、用紙搬送部１４０が搬送する記録媒体の片面又は両面に転写する。画像形成部１２０には定着装置１０が備えられている。定着装置１０は、トナー像を記録媒体の表面に定着させる。

記録媒体の両面に画像を形成する際には、給紙部１１０から給紙された後に定着装置１０を通過した記録媒体を、主搬送路１４１における定着装置１０の下流側でスイッチバックさせ、副搬送路１４２を経由して主搬送路１４１における画像形成部１２０の上流側に導く。記録媒体が画像形成部１２０を２度通過する間に、第１面及び第２面のそれぞれにトナー像が形成される。

図２に示すように、定着装置１０は、フレーム１１内に、加熱ローラ１２及び加圧ローラ１３を各々の軸方向を互いに平行にして回転自在に備えている。加熱ローラ１２及び加圧ローラ１３は、周面の一部を互いに圧接させてニップ部１４を構成している。表面にトナー像が転写された記録媒体２００は、ニップ部１４を通過する間に加熱及び加圧され、トナー像が溶融して記録媒体２００の表面に定着する。

フレーム１１には、ガイド１５が固定されている。ガイド１５は、一例として金属平板をプレス加工によって成形されており、先端がニップ部１４に近接するように配置される。ガイド１５は、矢印Ｘ方向に搬送されてきた記録媒体２００の先端をニップ部１４に誘導する。

以下に、図３〜図６を参照して、この発明の第１の実施形態に係る定着装置１０について説明する。なお、定着装置１０は、加熱ローラ１２及び加圧ローラ１３の両端において互いに対称形状に構成されているため、一方のみについて説明する。

図３に示すように、定着装置１０に備えられるフレーム１１は、加圧ローラ１３の軸方向（矢印Ｘ方向）の両端から延出した側板１１１に軸受７０を支持している。軸受７０は、加圧ローラ１３の両端から突出した軸部１３１を軸支している。図３では、加熱ローラ１２を省略しているが、加熱ローラ１２は用紙ガイド１５を挟んで加圧ローラ１３の上方に位置する。

図４に示すように、矢印Ｘ方向におけるフレーム１１の端部の下端から台部１１２が延出している。また、側板１１１には、軸８１及び軸９１が矢印Ｘ方向に平行にして片持ち支持されている。軸８１には、加圧レバー２０及びホルダ３０が軸支されている。軸９１には、操作レバー６０が軸支されている。ホルダ３０は、矢印Ｘ方向に突出したボス部３１を備え、軸受７０を保持し、加圧レバー２０の内側に配置されている。軸受７０の孔部７１には、加圧ローラ１３の軸部１３１が嵌入する。加圧レバー２０と台部１１２との間には、この発明の第１の付勢部材であるスプリング４０が配置されている。

操作レバー６０は、操作側端部６１とは反対側の押圧側端部６２が加圧レバー２０の当接部２２に選択的に当接する。操作レバー６０は、図４に示す封筒モード位置とフレーム１１のストッパ１１３に当接する通常モード位置とに選択的に停止する。加圧レバー２０及び操作レバー６０が、この発明の解除機構に相当する。

図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、加圧レバー２０は、ホルダ３０とともに軸８１に回転自在に支持されている。加圧レバー２０の当接部２２の内側面には、スプリング４０の上端が係止されている。スプリング４０は、弾性力によって加圧レバー２０を矢印Ｒ方向に付勢する。加圧レバー２０は、円弧部２３を備えている。円弧部２３は、ホルダ３０のボス部３１の周面に当接している。

加圧レバー２０が矢印Ｒ方向に回転すると、ホルダ３０も加圧レバー２０と一体的に矢印Ｒ方向に回転する。ホルダ３０が矢印Ｒ方向に回転すると、ホルダ３０が保持する軸受７０に軸支された加圧ローラ１３が、加熱ローラ１２に圧接する方向に移動する。したがって、スプリング４０の弾性力は、加圧ローラ１３を加熱ローラ１２に向けて付勢する。

加圧レバー２０には、この発明の第２の付勢部材であるスプリング５０が内蔵されている。スプリング５０の第１の端部５１は、ホルダ３０の係止部３１に係止されている。スプリング５０の第２の端部５２は、加圧レバー２０に形成された係止孔２１内で係止されている。スプリング５０は、弾性力によってホルダ３０を矢印Ｒ方向に付勢する。

ホルダ３０が矢印Ｒ方向に回転すると、ホルダ３０が保持する軸受７０に軸支された加圧ローラ１３が、加熱ローラ１２に圧接する方向に移動する。したがって、スプリング５０の弾性力は、加圧ローラ１３を加熱ローラ１２に向けて付勢する。スプリング５０の弾性力は、スプリング４０の弾性力に比較して十分に小さくされている。

図６に示すように、加圧レバー２０に形成された係止孔２１は、段部２１Ａ〜２１Ｃを備え、この発明の調整機構に相当する。スプリング５０の第２の端部５２は、段部２１Ａ〜２１Ｃの何れかに選択的に係止される。スプリング５０の第２の端部５２を段部２１Ａ〜２１Ｃの何れに係止するかに応じて、スプリング５０の弾性力が３段階に変化し、加熱ローラ１２に対する加圧ローラ１３の圧接力が３段階に変化する。

スプリング５０の第２の端部５２を段部２１Ａに係止した場合、スプリング５０の弾性力が最も弱くなり、加熱ローラ１２に対する加圧ローラ１３の圧接力が最も弱くなる。スプリング５０の第２の端部５２を段部２１Ｃに係止した場合、スプリング５０の弾性力が最も強くなり、加熱ローラ１２に対する加圧ローラ１３の圧接力が最も強くなる。

操作レバー６０が通常モード位置にある場合、押圧側端部６２が加圧レバー２０の当接部２２に当接しない。このため、図５（Ａ）に示すように、加圧レバー２０はホルダ３０とともに当接部２２に対するスプリング４０の弾性力の作用によって矢印Ｒ方向に付勢され、加圧ローラ１３はスプリング４０の弾性力に応じた当接力で加熱ローラ１２に当接する。

一方、操作レバー６０が封筒モード位置にある場合、押圧側端部６２が加圧レバー２０の当接部２２に当接して当接部２２を介してスプリング４０を押圧する。このため、図５（Ｂ）に示すように、加圧レバー２０が矢印Ｒ′方向に回転し、ホルダ３０のボス部３１から加圧レバー２０の円弧部２３が離間する。ホルダ３０にはスプリング４０の段勢力が作用しなくなるが、スプリング５０の弾性力によってホルダ３０が矢印Ｒ方向に付勢され、加圧ローラ１３はスプリング５０の弾性力に応じた当接力で加熱ローラ１２に当接する。

ホルダ３０に作用するスプリング５０の弾性力は３段階に変更可能であり、操作レバー６０を封筒モード位置に位置させた場合の加熱ローラ１２に対する加圧ローラ１３の当接力（定着装置１０のニップ圧）を３段階に調整することができる。画像形成処理の対象となる封筒の形状や紙質等に応じて、定着装置１０のニップ圧をより適切な値にすることができ、多種多様な封筒に対して皺の発生を防止してトナー像を確実に定着させることができる。

図７に示すように、この発明の第２の実施形態に係る定着装置２１０は、定着装置１０における調整機構としての係止孔２１に代えて、調整ネジ２１１及び調整ナット２１２を加圧レバー２０に備えたものである。調整ネジ２１１は、回転を規制した状態でスプリング５０の長手方向に沿って移動自在にして加圧レバー２０に支持され、端部にスプリング５０の第２の端部５２が係止されている。調整ナット２１２は、調整ネジ２１１に螺合し、回転自在にされている。

調整ナット２１２を回転させることにより、スプリング５０の長手方向に沿って調整ネジ２１１が移動し、スプリング５０の弾性力を無段階に変化させることができる。画像形成処理の対象となる封筒の形状や紙質等に応じて、定着装置１０のニップ圧をよりきめ細かく調整することができ、多種多様な封筒の何れに対しても皺の発生を防止してトナー像を確実に定着させることができる。

なお、この発明の第３の実施形態として、画像形成装置１００が備える図外の操作パネルにおけるユーザ又はサービスマンの入力操作に応じて駆動されるモータを備え、調整ナット２１２をモータによって回転させるようにすることもできる。

また、この発明の第１及び第２の付勢部材は、スプリング等の弾性体に限るものではなく、加熱ローラ１２と加圧ローラ１３との間のニップ圧を調整できることを条件に、加圧ローラ１３の軸に対する加熱ローラ１２の軸の位置を変位させるものであってもよい。

さらに、加圧レバー２０とホルダ３０とをそれぞれ異なる軸回りに回転自在に支持することもでき、加圧レバー２０の一部にホルダ３０を回転自在に支持することもできる。但し、上記の実施形態のように加圧レバー２０とホルダ３０とを同軸上に支持することで、定着装置１０，１１０を最小に構成することができる。

加えて、加圧レバー２０に軸受７０を保持することでホルダ３０を省略し、スプリング４０及びスプリング５０の弾性力を加圧レバー２０に択一的に作用させるようにすることで、部品点数を削減できる。但し、スプリング４０及びスプリング５０を並列に配置するためのスペースが必要になる。

また、内部加熱方式のローラで構成された定着装置１０だけでなく、ベルト等の他の部材で構成された定着装置や外部加熱方式の定着装置にもこの発明を同様に適用することができる。

１０ 定着装置
１１ フレーム
１２ 加熱ローラ
１３ 加圧ローラ
１４ ニップ部
２０ 加圧レバー
２１ 係止孔（調整機構）
３０ ホルダ
４０ スプリング（第１の付勢部材）
５０ スプリング（第２の付勢部材）
６０ 操作レバー（解除機構）
７０ 軸受
１００ 画像形成装置
２００ 記録媒体

Claims (4)

1. 加熱用回転部材と、
   前記加熱用回転部材に対して、互いの軸方向を平行にして回転自在かつ接離自在に支持された加圧用回転部材と、
   前記加圧用回転部材を回転自在に支持するホルダであって、前記加熱用回転部材及び前記加圧用回転部材の何れの回転軸とも異なる位置に軸支されたホルダと、
   前記ホルダと同軸に軸支されており、軸周りの回動により、前記加圧用回転部材とは反対側からの前記ホルダへの当接と、前記加圧用回転部材とは反対側への前記ホルダからの離間と、を選択的に行うことが可能な加圧レバーと、
   前記軸周りにおいて前記加圧レバーを前記ホルダに向けて第１の付勢力で付勢する第１付勢部材と、
   前記軸周りにおいて前記ホルダを前記加圧用回転部材に向けて第２の付勢力で付勢する第２付勢部材と、
   前記ホルダに対する前記加圧レバーの接離を選択的に行うことにより、前記ホルダに対する前記第１の付勢力の作用を選択的に解除する解除機構と、
   前記第２の付勢力を第１の付勢力より弱い範囲で増減させる調整機構と、
   を備えた定着装置。
2. 前記加熱用回転部材は、内部にヒータを備えた加熱ローラであり、
   前記加圧用回転部材は、前記加熱ローラに対して、互いの軸方向を平行にして回転自在かつ接離自在に支持された加圧ローラである、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第２の付勢部材は、その両端がそれぞれ前記ホルダ及び前記加圧レバーに連結されており、前記加圧レバーが前記ホルダに対して当接又は離間の何れの状態にある場合でも、前記ホルダを前記加圧用回転部材に向けて前記第２の付勢力で付勢する、請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 電子写真方式の画像形成処理を行う画像形成部と、
   請求項１〜３の何れかに記載の定着装置と、
   を備える、画像形成装置。