JP6622582B2 - 画像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材上のトナー像を加熱する画像加熱装置に関する。この画像加熱装置は、電子写真方式などの複写機、プリンタ、ファックス、それらの複合機能機等の画像形成装置において用いられ得る。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写、定着の各工程を介してトナー像を記録材（メディア：以下、用紙または紙と記す）に定着させるプロセスが一般的である。

画像形成装置において、用紙上に形成された未定着のトナー像を加熱する画像加熱装置である定着装置としては様々なものがある。例えば、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりが速いオンデマンド方式として、熱容量の小さい定着ベルト（フィルム）を介して加熱するベルト加熱方式の定着装置、すなわちベルト定着装置が提案されている。

ベルト定着装置は、固定支持された加熱体としての例えばセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）と、該ヒータと摺動する伝熱部材としての例えば耐熱性樹脂ベルト（定着ベルト：以下、ベルトと略記する）を有する。また、該ベルトを介して前記ヒータに圧接してトナー像加熱定着領域としての定着ニップ部（以下、ニップ部と略記する）を形成する加圧部材としての弾性加圧ローラを有する。そして、ニップ部のベルトと加圧ローラとの間で未定着トナー像を担持した用紙を挟持搬送することでベルトを介したヒータからの熱により未定着トナー像を用紙上に加熱溶融定着させるものである。

さらに近年、画像形成装置の省エネルギー化や高速化といったニーズに応じるため、ＩＨ（電磁誘導加熱）方式の定着装置が提案されている。ＩＨ方式の定着装置は、被加熱体としての定着回転体（加熱回転体）を加熱するための手段として励磁コイルによる磁界によって定着回転体に設けた薄肉発熱層に渦電流を発生させジュール熱により発熱させる方式である。

この方法は熱発生源が定着回転体そのものであり、ニップ部に至るまで介在する部材が少ない。そのため、ハロゲンランプを用いた熱ローラ方式に比して、定着装置の起動時に定着回転体の表面の温度が定着に適当な温度になるまでに要する時間が短くできるという特徴がある。また熱発生源からトナー溶融箇所ヘの熱伝達経路が短く単純であるため熱効率が高いという特徴もある。

ＩＨ方式の定着装置は励磁コイルからなる磁束発生手段と、発熱層を含む定着回転体と、磁性体コアから構成されている。ＩＨによる加熱の速さとオンデマンド方式の低熱容量を組み合わせ、さらに定着装置の立ち上げ時間を早くした定着装置も提案されてきている。一方で近年、封筒や光沢紙と言った多種多様な用紙に対応するニーズも高まっている。

これら定着装置においては、定着回転体と加圧回転体とを付勢手段により押圧し、定着回転体または加圧回転体に設けられた弾性層を弾性変形させることでニップ部を形成している。しかしながら、押圧状態を保持したまま画像形成装置の稼働を停止してしまうと、この弾性層に塑性変形が生じてしまい画質が低下する、紙詰まり時の用紙の除去性が良くない、という問題がある。

この弾性層の塑性変形を回避するためにニップ部の圧を解除する圧解除機構を設けた場合、ニップ部を加圧した状態に移行してから立ち上げを行うため、装置の立ち上げに時間を要するという問題があった。これを解決する先行技術として、特許文献１の技術が挙げられる。この先行技術は、定着装置の状態に応じて圧解除を行うことで、不要な圧解除を低減させて装置の立ち上げ性を向上させている。

特開２００５−１１４９５９号公報

本発明はこの先行技術を更に発展させたものである。その目的とするところは、封筒シワを抑制しつつ、多様な記録材の種類やサイズに対応した画像加熱装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、記録材上のトナー像を加熱する画像加熱ユニットと、前記画像加熱ユニットと協働して、記録材を挟持搬送するニップ部を形成するための加圧ユニットと、少なくとも前記画像加熱ユニットを支持する側板と、前記画像加熱ユニットと前記加圧ユニットのうち少なくとも一方を他方に向けて加圧するために被加圧部材を加圧する加圧機構であって、第１の弾性部材で加圧される第１の加圧部材と第２の弾性部材で加圧される第２の加圧部材を備える加圧機構と、前記第１の加圧部材と前記第２の加圧部材を選択的に揺動させることにより前記ニップ部の加圧力を変更可能な第１のカムと第２のカムを備えた加圧力変更機構と、前記加圧力変更機構を制御する制御部であって、画像加熱処理を施す記録材の種類に基づいて、前記加圧機構による前記ニップ部の加圧力を、前記第１の加圧部材と前記第２の加圧部材の両方の加圧力による第１の加圧力と、前記第２の加圧部材の加圧力による前記第１の加圧力よりも低い第２の加圧力に設定する制御部と、を有する画像加熱装置であって、前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材は前記側板に沿って配置され、前記被加圧部材に加圧する加圧方向から見たとき前記第１の加圧部材は前記第２の加圧部材に少なくとも一部が重ねて設けられており、前記加圧力変更機構は、前記第１の加圧部材が前記第２の加圧部材に加圧力を付与し、前記第２の加圧部材が前記被加圧部材を加圧することで前記第１の加圧力を生じさせ、前記第１のカムが前記第１の加圧部材を前記第２の加圧部材から離間させて、前記第２の加圧部材が前記被加圧部材を加圧することで前記第２の加圧力を生じさせることを特徴とする。

本発明によれば、封筒シワを抑制しつつ、多様な記録材の種類やサイズに対応した画像加熱装置を提供することができる。

実施例の定着装置の一端側の一部切欠き斜視図 画像形成装置の一例の構成略図 実施例の定着装置の正面図 同装置の要部の拡大横断面図 同装置の一端側の側面図 同装置の他端側の側面図 コイルユニットを省き且つ一部を切り欠いた同装置の要部の斜視図 コイルユニットを省いた同装置Ｆの要部の平面図であり、用紙Ｓが導入されている状態時を示している図 （ａ）は定着ベルトの層構造模式図、（ｂ）は蓋板を省いて内部を見たコイルユニットの斜視図、（ｃ）はベルトユニットにおけるベルト内部アセンブリの斜視図 制御系統のブロック図（主として定着装置の関係部分を示している） 定着装置の一端側の拡大正面図 図１１の（１２）−（１２）線矢視の拡大断面図（通常加圧状態時） 図１１の（１３）−（１３）線矢視の拡大断面図（通常加圧状態時） カム位相線図 定着装置の一端側の一部切欠き斜視図（封筒圧状態時） 一端側の加圧機構の拡大断面図（封筒圧状態時） 加圧力切替の制御フロー図 定着装置の一端側の一部切欠き斜視図（圧解除状態時） 一端側の加圧機構の拡大断面図（圧解除状態時） 一端側の加圧機構の拡大断面図（圧解除状態時）

《実施例》
［画像形成装置］
図２は画像形成装置の一例の概略断面図である。この画像形成装置１は、自動原稿搬送装置２を搭載している、タンデム方式−中間転写方式のフルカラー電子写真複写機である。

ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫは、それぞれ、イエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、ブラック（Ｋ）色のトナー像を形成する４つの作像部である。各作像部は、それぞれ、感光ドラム３、帯電器４、レーザスキャナ５、現像器６、一次転写帯電器７、ドラムクリーナ８を有する。なお、図の煩雑を避けるため作像部ＵＹ以外の作像部ＵＭ、ＵＣ、ＵＫにおけるこれらの機器に対する符号の記入は省略した。また、これら作像部の電子写真プロセスや作像動作は公知であるからその説明は割愛する。

各作像部のドラム３から回動する中間転写ベルト９に対して各色のトナー像が所定に重畳されて一次転写される。これによりベルト９上に４色重畳のトナー像が形成される。一方、カセット１０又は１１、或いは手差しトレイ１２から記録材（シート：以下、用紙あるいは紙と記す）Ｓが一枚宛給送される。その用紙Ｓが搬送路１３を通ってレジストロール対１４により所定の制御タイミングでベルト９と二次転写ロール１５との圧接部である二次転写ニップ部に導入される。これにより、用紙Ｓに対してベルト９上の４色重畳のトナー像が一括して二次転写される。

本実施例の画像形成装置１において上記の機構部が用紙（記録材）Ｓに未定着のトナー像を形成する画像形成部である。その用紙Ｓが画像加熱装置である定着装置（定着器）Ｆに導入されて加熱・加圧されることで未定着のトナー像が溶融軟化して固着像として定着される。定着装置Ｆを出た用紙Ｓは片面画像形成モードの場合は進路制御により搬送路１６の側に導入されて排出トレイ１７上に排出される。

両面画像形成モードの場合は、定着装置Ｆを出た片面画像形成済の用紙Ｓが進路制御により反転搬送路１８の側に導入された後にスイッチバック搬送されて両面搬送路１９に導入される。そして、表裏反転された状態で再び搬送路１３を通って二次転写ニップ部に導入されて裏面に対するトナー像の形成がなされる。以後は片面画像形成の場合と同様に定着装置Ｆに導入され、排出トレイ１７上に両面画像形成物として排出される。なお、本実施例１の画像形成装置１においては大小各幅サイズの用紙Ｓの搬送は用紙幅中心の所謂中央基準でなされる。所謂片側基準で用紙搬送を行う装置構成であってもよい。

１０２は画像形成装置１の操作部である。操作部１０２は制御部（ＣＰＵ）１００（図１０）と電気的情報の授受を行うユーザインタフェース（ＵＩ：User Interface、入力手段、表示手段）である。この操作部１０２により制御部１００に対してユーザ（操作者、使用者）からの画像形成モード設定及び指示の入力を行う。また、制御部１００から操作部１０２に対してユーザへの装置の状態報知等がなされる。制御部１００は画像形成装置１の全ての機構部を統括的に制御する。

操作部１０２は、図１０のように、メインスイッチＭ−ＳＷ、入力部（操作パネル）１０４、表示部（ディスプレイ：ＵＩ画面）１０５を有する。入力部１０４には、値数入力を行うためのテンキー群、プリント開始ボタン、ストップキー、節電ボタン等の各種の操作キーが配設されている。表示部１０５はタッチパネル方式の液晶画面であり、使用する用紙の選択が可能な用紙表示などの各種の情報表示がなされると共に、各種の操作ボタンの表示もなされる。表示された操作ボタンによっても画像形成装置が行う動作の各種設定が制御部１００に入力される。

［定着装置］
以下で説明する定着装置Ｆに関して、正面側とは用紙Ｓの入口側、背面側とは用紙Ｓの出口側である。左右とは装置Ｆを正面側からみて左又は右である。本実施例においては右側を一端側（駆動側）、左側を他端側（非駆動側）とする。上下は重力方向において上又は下である。上流側と下流側は用紙Ｓの搬送方向（記録材搬送方向）において上流側と下流側である。

図３は定着装置Ｆの正面図、図４は同装置Ｆの要部の拡大横断面図、図５と図６はそれぞれ同装置Ｆの一端側と他端側の側面図である。図７はコイルユニットを省き且つ一部を切り欠いた同装置Ｆの要部の斜視図、図８はコイルユニットを省いた同装置Ｆの要部の平面図であり、用紙Ｓが導入されている状態時を示している。図９の（ａ）は定着ベルトの層構造模式図、（ｂ）は蓋板を省いて内部を見たコイルユニットの斜視図、（ｃ）はベルトユニットにおけるベルト内部アセンブリの斜視図である。図１０は制御系統のブロック図であり、主として、定着装置Ｆの関係部分を示している。

本実施例の定着装置Ｆは、ＩＨ（誘導加熱）方式−ベルト方式の画像加熱装置であり、大別して、下記のような部材や機構を有している。

ａ：用紙Ｓのトナー像担持面と接触する第１の回転体（定着部材）としての可撓性を有するエンドレスベルト（以下、定着ベルトあるいはベルトと記す）２１を含むベルトユニット（画像加熱ユニット）２０
ｂ：ベルト２１に対向する第２の回転体（加圧部材）としての弾性を有する加圧ローラ（加圧ユニット）３０
ｃ：ベルト２１を加熱する加熱器としてのコイルユニット（誘導加熱装置、磁束発生手段）４０
ｄ：ベルト２１と加圧ローラ３０とを圧接させて用紙上（記録材上）の画像を加熱（画像加熱処理；定着）するニップ部Ｎを形成する加圧機構５００Ｒ・５００Ｌ
ｅ：加圧機構５００Ｒ・５００Ｌによるニップ部Ｎの加圧力を変更可能な加圧力変更機構
ｆ：底板６１とこの底板６１に固定して対向させて配設された一端側と他端側の側板６２Ｒ・６２Ｌを有し、上記のような部材や機構を収容している装置枠体（シャーシ、ハウジング）６０
（２−１）ベルトユニット２０
ベルトユニット２０は、金属層を有する無端状のベルト２１を有する。また、ベルト内部アセンブリとしての、定着パッド２２、定着バッド２２を保持するパッド部材２３、パッド部材２３を保持するステー２４、ステー２４を覆う内部コア（内側磁性体コア）２５等の組み立て体を有する。図９の（ｃ）はこのベルト内部アセンブリの斜視図である。

定着パッド２２、パッド部材２３、ステー２４は何れもベルト２１の長手方向（幅方向）に長い部材である。ステー２４は一端部と他端部がそれぞれベルト２１の両端部から外方に突出しており、その突出部に対してそれぞれ一端側と他端側のフランジ部材２６Ｒ・２６Ｌが嵌着されている。ベルト２１はこの両フランジ部材２６Ｒ・２６Ｌの対向面間においてベルト内部アセンブリ２２〜２５の外側にルーズに外嵌されている。

ステー２４の長手中央部には弾性支持部材２７を介してサーミスタ等の温度センサ（温度検出素子）ＴＨが配設されており、このセンサＴＨがベルト２１の幅方向中央部の内面に弾性的に当接している。これにより、回転されるベルト２１のセンサ当接面が波打つなどの位置変動が生じたとしてもセンサＴＨがこれに追従してベルト２１の内面との良好な接触状態が維持される。

図９の（ａ）はベルト２１の層構成模型図である。ベルト２１は内径が２０〜４０ｍｍ程度の金属の基層２１ａを有している。基層２１ａの金属には鉄合金やニッケル合金、銅、銀などを適宜選択可能である。

基層２１ａの外周には弾性層２１ｂとして耐熱性ゴム層が設けられている。ゴム層の厚さは１００〜８００μｍの範囲内で設定するのが好ましい。本実施例では、ベルト２１の熱容量を小さくしてウォーミングアップタイムを短縮し、かつカラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮して、ゴム層の厚みは２００μｍとされている。更に弾性層２１ｂの外周には、表面離型層２１ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が設けられている。

基層１ａの内面側には、ベルト２１の内面と温度センサＴＨとの摺動摩擦を低下させるために、摺動性の高い滑性層２１ｄを１０〜５０μｍ設けても良い。本実施例では３０μｍのポリイミド層を設け、さらにその表面に潤滑剤としての耐熱性グリスを塗布し、ベルト２１の内面の潤滑性を維持している。

定着パッド２２を保持したパッド部材２３がベルト２１と加圧ローラ３０との間に押圧力を作用させてニップ部Ｎを形成する。定着パッド２２はステンレスなどの金属やセラミックス等の硬度の高い材質からなり、厚さ１ｍｍ程度で長手方向に伸びた形状である。パッド部材２３の材質はＰＰＳやＬＣＰ等の耐熱性の樹脂からなる。

パッド部材２３を保持するステー２４はニップ部Ｎに圧力を加えるために剛性が必要であるため金属製の剛性部材である。ステー２４の材質としては、加熱器としてのコイルユニット４０によってベルト２１のみが発熱することが望ましく、誘導加熱の影響を受けにくいステンレス等の非磁性の材質が望ましい。

ステー２４のコイルユニット４０側には、誘導加熱をより効果的に行うために内部コア２５が設けられている。内部コア２５は、図９の（ｃ）に示すように、長手方向に複数に分割して、コイルユニット４０の後述する励磁コイル４１との距離を漸次変化させるように配置されている。内部コア２５は励磁コイル４１に高周波電流を印加することにより発生した磁束がより効率的にベルト２１の加熱に用いられるように、磁束を遮蔽するフェライト等の高透磁率の材質からできている。

ベルトユニット２０は一端側と他端側のフランジ部材２６Ｒ・２６Ｌをそれぞれ装置枠体６０の一端側と他端側の側板６２Ｒ・６２Ｌにそれぞれ形成されている縦方向のガイドスリット部６２ａに係合させて配設されている。したがって、ベルトユニット２０は全体に側板６２Ｒ・６２Ｌ間においてスリット部６２ａに沿って上下方向に移動可能な自由度を有する。

（２−２）加圧ローラ
加圧ローラ３０は金属製の芯金３０ａに弾性層３０ｂとしてゴム層、また表面には離型層３０ｃが設けられている、外形３０ｍｍの弾性ローラである。加圧ローラ３０はベルトユニット２０の下側において、軸線方向をベルトユニット２０の長手方向にほぼ平行にして、側板６２Ｒ・６２Ｌに間に軸受６３を介して回転可能に配設されている。

芯金３０ａの他端側の端部には第１の駆動ギアＧ１が同心一体に配設されている。このギアＧ１に対して制御部１００で制御される第１のモータ（駆動源）Ｍ１の駆動力が伝達手段（不図示）を介して伝達されて、加圧ローラ３０が駆動回転体として図４において矢印Ｒ３０の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。

（２−３）コイルユニット４０
コイルユニット４０はベルト２１を誘導加熱する加熱器であり、ベルトユニット２０の上側に配設されている。コイルユニット４０はベルト２１の長手方向に沿って長いハウジング４３の内部に励磁コイル（磁束を生ずるコイル）４１、外部コア（外側磁性体コア）４２等を組み付けたものである。

ハウジング４３は横長箱型で耐熱樹脂製の成型品（電気絶縁性樹脂の肉厚２ｍｍ程度のモールド部材）である。ハウジング４３の底板４３ａ側がベルト２１に対する対向面である。底板４３ａは横断面においてベルト２１の外周面の略半周範囲に沿うようにハウジング４３の内側に湾曲している。

コイルユニット４０はハウジング４３の両端部がベルトユニット２０の一端側と他端側フランジ部材２６Ｒ・２６Ｌに受け止められている。これにより、ハウジング４３の底板４３ａがベルト２１の上面に対して所定のギャップ（隙間）αを存して対面している。コイルユニット４０はハウジング４３の一端側と他端側の側板がそれぞれの側のフランジ部材２６Ｒ・２６Ｌにワイヤーバネ（不図示）で括りつけられている。つまり、コイルユニット４０はベルトユニット２０と一体化されている。

従って、ベルトユニット２０のフランジ部材２６Ｒ・２６Ｌが後述するように加圧機構５０Ｌ・５０Ｒで加圧されて沈みこむとコイルユニット４０もギャップαを維持したままベルトユニット２０と一緒に沈みこむ。また、フランジ部材２６Ｒ・２６Ｌが減圧または圧力解除されて浮くとコイルユニット４０もギャップαを維持したままベルトユニット２０と一緒に浮く。

コイル４１は、電線として例えばリッツ線を用い、これを横長・船底状にしてベルト２１の周面と側面の一部に対向するように巻回してなる。そして、ハウジング内側に湾曲している底板４３ａの内面に当てがわれてハウジング内部に収められている。コイル４１には、制御部１００で制御される電源装置（励磁回路）１０１から２０〜６０ｋＨｚの高周波電流が印加される。この電流印加によりコイル４１によって発生した磁界によりベルト２１の金属層（導電層）が誘導発熱する。

外部コア４２は、コイル４１によって発生した磁界がベルト２１の金属層（導電層）以外に実質漏れないようにコイル４１を覆わせた外側の磁性体コアである。そして、外部コア４２は、図９の（ｂ）のように、長手方向に沿って複数に分割されて並んで配置されている。

（２−４）定着動作
画像形成装置１のスタンバイ状態においては、定着装置Ｆは、後述する加圧機構５００Ｒ・５００Ｌによるニップ部Ｎの加圧力が加圧力変更機構により実質解除されている加圧解除状態に保持されている。駆動モータＭ１がＯＦＦにされていて加圧ローラ３０の回転は停止している。コイルユニット４０のコイル４１に対する給電はＯＦＦにされている。

制御部１００は、プリントジョブ開始信号（画像形成ジョブ開始信号）の入力に基づいて所定の制御タイミングにて加圧力変更機構を制御して加圧機構５００Ｒ・５００Ｌを所定の加圧状態にする。これにより、ベルトユニット２０のステー２４がフランジ部材２６Ｒ・２６Ｌを介して所定に加圧されて、ベルト内アセンブリがベルト２１を介して加圧ロール３０に対して弾性層３０ｂの弾性に抗して加圧される。その結果、定着パッド２２がベルト２１を介して加圧ローラ３０に圧接してベルト２１と加圧ロール３０との間に用紙搬送方向ａにおいて所定幅のニップ部Ｎが形成される。

また、制御部１００は駆動モータＭ１をＯＮする。これにより、加圧ローラ３０が図４において矢印Ｒ３０の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。この加圧ローラ３０の回転により、ニップ部Ｎにおける加圧ローラ３０の表面とベルト２１の表面との摩擦力でベルト２１に回転力が作用する。ベルト２１はその内面が定着パッド２２に密着して摺動しながらベルト内部アセンブリ２２〜２５の外周りを図４において矢印Ｒ２１の時計方向に加圧ローラ３０の回転速度と同じ速度で従動回転する。ベルト２１の回転に伴うスラスト方向への移動はフランジ部材２６Ｒ・２６Ｌのフランジ部により規制される。

ベルト２１は、少なくとも画像形成実行時には、制御部１００で制御される駆動モータＭ１によって加圧ローラ３０が回転駆動されることで上記のように従動回転する。この回転は、二次転写ニップ部側から搬送されてくる、未定着トナー像ｔを担持した用紙Ｓの搬送速度とほぼ同一の周速度でなされる。

制御部１００は電源装置１０１からコイル４１に対して２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの高周波電流（交番電流）を印加する。コイル４１は高周波電流の供給により交番磁束（磁場）を発生する。その交番磁束がコア４２により回転しているベルト２１の上面側においてベルト２１の金属層２１ａに導かれる。そうすると、金属層２１ａに渦電流が発生して、その渦電流によるジュール熱により金属層２１ａが自己発熱（電磁誘導発熱）してベルト２１が昇温していく。

即ち、回転するベルト２１はコイルユニット４０から発生される磁界が存在する領域を通過したときに金属層２１ａが電磁誘導発熱して全周的に加熱されて昇温する。このベルト２１の温度が温度センサＴＨにより検知される。温度センサＴＨはベルト２１の通紙域になる部分の温度を検知し、その検知温度情報が制御部１００にフィードバックされる。制御部（制御部の温度制御機能部）１００はこのセンサＴＨから入力する検知温度（検知される温度に関する情報）が所定の目標温度（定着温度：所定の温度に対応する情報）に維持されるように電源装置１０１からコイル４１に対する供給電力を制御している。

本実施例では、ベルト２１の目標温度である１８０℃で一定になるように、温度センサＴＨの検出値に基づいて高周波電流の周波数を変化させてコイル４１に入力する電力を制御して温度調節を行っている。

上記のように加圧ローラ３０が駆動され、ベルト２１が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、ニップ部Ｎに未定着のトナー像ｔを担持した用紙Ｓがトナー像担持面側をベルト２１側に向けてガイド部材６４で案内されて導入される。用紙Ｓはニップ部Ｎにおいてベルト２１の外周面に密着し、ベルト２１と一緒にニップ部Ｎを挟持搬送されていく。

これにより、主にベルト２１の熱が付与され、またニップ部Ｎの圧力を受けて未定着トナー像ｔが用紙Ｓの表面に熱圧定着される。ニップ部Ｎを通った用紙Ｓはベルト２１の外周面からベルト２１の表面がニップ部Ｎの出口部分の変形によって自己分離（曲率分離）して、更には分離ガイド６５で分離補助を受けて、ガイド部材６６により定着装置Ｆから排出搬送されていく。

分離ガイド６５は、ニップ部Ｎの出口部分から出た用紙Ｓがベルト２１に巻き付かないように、かつベルト２１に接触してベルト２１に傷をつけないように、ベルト２１とある間隔（隙間）を持って配置されている。分離ガイド６５はフランジ部材２６Ｒ・２６Ｌの一部に係合しバネ等の付勢手段により固定されている。

本実施例の場合はベルト２１の表面回転速度が３００ｍｍ／ｓｅｃで回転し、カラー画像を１分間にＡ４サイズ用紙で６５枚定着処理することが可能である。プリントジョブが終了すると、定着装置Ｆは加圧機構５００Ｒ・５００Ｌが加圧解除状態に戻される。駆動モータＭ１がＯＦＦにされる。コイルユニット４０のコイル４１に対する給電もＯＦＦにされる。

（２−５）加圧機構
加圧機構５００Ｒ・５００Ｌは、本実施例１では、ベルトユニット２０のフランジ部材（押圧部材、被加圧部材）２６Ｒ・２６Ｌを加圧（押圧）してベルト２１と加圧ローラ３０との間に用紙搬送方向ａにおいて所定幅のニップ部Ｎを形成する機構である。本実施例においては、装置枠体６０の一端側と他端側の側板６２Ｒ・６２Ｌの外側の上部にそれぞれ左右対称に同一構成で同期して動作する加圧機構５００Ｒ・５００Ｌを具備させている。

加圧機構５００Ｒ・５００Ｌは、本実施例ではカム（圧解除カム）５０１を用いた構成になっており、カム５０１、加圧板回動軸５０２、カム回動軸５０４、加圧板５０５、加圧調整ネジ５０６、加圧支持板５０７、加圧バネ５０８から構成されている。加圧カム回動軸５０４は一端側と他端側の側板６２Ｒ・６２Ｌ間に回転可能に軸受けされて配設されている。この軸５０４の一端部と他端部にそれぞれ同形状のカム５０１が同位相で固定して取り付けられている。また、この軸５０４の他端部に同心一体に第２の駆動ギアＧ２が取り付けられている。

加圧板５０５と加圧支持板５０７は、加圧板回動軸５０２により軸支されており、加圧板５０５は加圧支持板５０７に対して回転自在に動くことが出来る。また、加圧支持板５０７は一端側と他端側の側板６２Ｒ・６２Ｌに対して加圧板回動軸５０２が貫通することで支持されており、加圧支持板５０７の先端部５０７ａはそれぞれの側の側板６２Ｒ・６２Ｌに対してビス等の手段５０７ｂで固定されている。

加圧支持板５０７には加圧調整ネジ５０６が締結されており、このネジ５０６を締めることによってネジ５０６の座面が加圧バネ５０８のバネ長を縮め、加圧板５０５に負荷されるバネ荷重を大きくすることができる。加圧板５０５は上述のとおり加圧支持板５０７に対して回転自在に支持されているので、加圧バネ５０８による圧縮力によって加圧板回動軸５０２まわりにモーメントが発生する。

一端側と他端側の加圧機構５００Ｒ・５００Ｌの加圧板５０５は、それぞれ、ベルトユニット２０の一端側と他端側のフランジ部材２６Ｒ・２６Ｌの受圧部２６ａの上面に当接するように配置されている。そのため、加圧板５０５の自由状態時には、一端側と他端側のフランジ部材２６Ｒ・２６Ｌがそれぞれ対応する加圧板５０５に生じるモーメントによって加圧ローラ３０方向へ所定の加圧力で押される。

そのため、ベルト内アセンブリ２２〜２５がベルト２１を介して加圧ロール３０に対して弾性層３０ｂの弾性に抗して加圧される。その結果、定着パッド２２がベルト２１を介して加圧ローラ３０に圧接してベルト２１と加圧ロール３０との間に用紙搬送方向ａにおいて所定幅のニップ部Ｎが形成されることとなる。通常、加圧力は例えば５５０Ｎに設定されている。

加圧力を解除する際には、一端側と他端側の加圧機構５００Ｒ・５００Ｌにおいて、それぞれ、所定の偏心量を持った加圧カム５０１を同時に同位相で回転させる。この加圧カム５０１の回転で加圧板５０５を軸５０２を中心に押し上げ、加圧板５０５とフランジ部材２６Ｒ・２６Ｌの接触を解除するまで加圧板５０５を回転させることによって加圧力を解除している。加圧カム５０１の回転は制御部１００で制御される第２の駆動モータＭ２の駆動力が伝達手段（不図示）を介して第２の駆動ギアＧ２に伝達されて軸５０４が駆動されることで一端側と他端側の加圧機構５００Ｒ・５００Ｌにおいて同時になされる。

（２−６）加圧力変更機構
次に、本実施例における加圧力変更機構（加圧力切替機構）を図１、図１１〜図２０を用いて説明する。図１は定着装置Ｆの一端側（駆動側）の斜視図であり、加圧機構５００Ｒの一部を切り欠いてある。加圧板５０５は第１の加圧板（第１の加圧部材）５０５Ａと第２の加圧板（第１の加圧部材）５０５Ｂを持つ。この第１と第２の加圧板５０５Ａ・５０５Ｂは共に加圧板回動軸５０２を中心に加圧支持板５０７に回転可能に係合されている。即ち、第１と第２の加圧板５０５Ａ・５０５Ｂは揺動中心が同一である。

また、第１の加圧板５０５Ａを第１の加圧バネ（第１の弾性部材）５０８Ａが、第２の加圧板５０５Ｂを第２の加圧バネ（第２の弾性部材）５０８Ｂがそれぞれ一端側のフランジ部材２６Ｒを加圧ローラ３０側に押し付ける方向にバネ付勢している。この場合、第１の加圧板５０５Ａは第２の加圧板５０５Ｂを介してフランジ部材２６Ｒを加圧している。第１の加圧バネ５０８Ａと第２の加圧板５０５Ｂは本実施例においては加圧機構５００Ｒの前後方向において同一直線上にある。

他端側の加圧機構５００Ｌも上記の一端側の加圧機構５００Ｒと同じ機構であるから、以下においては一端側の加圧機構５００Ｒを代表して加圧力変更機構について説明する。

図１１は定着装置Ｆの一端側の拡大正面図である。図１２は図１１の（１２）−（１２）線矢視の拡大断面図、図１３は（１３）−（１３）線矢視の拡大断面図である。

第２の加圧板５０５Ｂのフランジ部材（押圧部材）２６Ｒを押す部分の一部に突起部５０５ａ（図１３）を有している。突起部５０５ａを第１の加圧板５０５Ａが押すことで第１の加圧板５０５Ａと第２の加圧板５０５Ｂで同時にフランジ部材２６Ｒを加圧する構成となっている。

第１の加圧バネ５０８Ａは第２の加圧バネ５０８Ｂよりも高い付勢力が出るように設定されている。例えば、ニップ部Ｎに５５０Ｎの加圧力が付与されている場合、第１の加圧バネ５０８Ａは５２０Ｎを、第２の加圧バネ５０８Ｂは残り３０Ｎを付勢するように設定されている。この５５０Ｎのニップ力は普通紙や光沢紙、厚紙等の用紙に対して用いられる。以後この加圧力（第１の加圧力）の状態を「通常加圧状態」と称する。通常加圧状態での加圧力と、通紙速度や温調温度を適切にコントロールすることによって、普通紙のみならず、厚紙や光沢紙の定着性や光沢感を満足することが可能となる。

フランジ部材２６Ｒを挟んで（中にして）加圧板回動軸５０２と対向する側に、加圧力変更部材としてのカム（圧解除カム）５０１が配置されている。同じく、加圧支持板５０７の加圧板５０５Ａ・５０５Ｂを内包する空間の外側に第２の駆動ギア（圧解除ギア）Ｇ２、カム回動軸５０４が配置されている。ギアＧ２とカム５０１は軸５０４と同軸に配置されており、ギアＧ２の回転によってカム５０１が回転するように係合している。

カム５０１は長手方向に大カム部（第１のカム）５０１ａと小カム部（第１のカム）５０１ｂの２つのカムを並設したような形状をしており、２つのカムプロファイルを持っている。具体的には、小カム部５０１ｂは第２の加圧板５０５Ｂを軸５０２を中心に回転動作させ、大カム部５０１ａは第１の加圧板５０５Ａを軸５０２を中心に回転動作させることができる。即ち、大カム部５０１ａと小カム部５０１ｂは一体となって形成され、カムの回転中心が同一である。

図１４は、カム５０１の回転に伴う、小カム部５０１ｂと大カム部５０１ａによる第２の加圧板５０５Ｂと第１の加圧板５０５Ａのそれぞれの軸５０２を中心とする回転量を図示している。図１４は、加圧状態が縦軸の０°に対応しており、加圧板５０５Ａ・５０５Ｂが軸５０２を中心に右周りをする時を正（図１）としている。

次に、図１５を用いて封筒等を通紙する際のニップ圧が通常加圧状態（第１の加圧力）よりも低い状態（第２の加圧力：以下、封筒圧状態と称する）を説明する。ユーザが記録材として封筒を通紙する際、封筒をカセットやマルチトレイと言った給紙ユニットにセットし、封筒設定にしてコピーやプリントを行う。封筒を通紙するジョブ（ＪＯＢ）となった場合、定着装置Ｆは封筒圧状態に移行する。

第２の駆動モータＭ２から第２のギアＧ２に駆動が伝わり、ギアＧ２を右回転させることで、ギアＧ２と平行ピンやＤカット等により係合している軸５０４ならびにカム５０１を回転させる。カム５０１が封筒圧状態で停止し、定着装置Ｆが封筒圧状態に移行した状態が図１５、図１６である。

図１５、図１６ではカム５０１の大カム部５０１ａが第１の加圧板５０５Ａを押し上げ、第１の加圧板５０５Ａは圧解除状態となっている。一方で、小カム部５０１ｂは第２の加圧板５０５Ｂには触れず、第１の加圧板５０５Ａと第２の加圧板５０５Ｂも接触しない状態となっている。このため、第１の加圧バネ５０８Ａの加圧力はカム５０５で十分に受けることができ、フランジ部材２６Ｒには第１の加圧バネ５０８Ａの加圧力は作用しない。

第２の加圧板５０５Ｂには第２の加圧バネ５０８Ｂが配置されているため、図１５、図１６の状態では第２の加圧バネ５０８Ｂのみがフランジ部材２６Ｒに作用する。加圧状態の説明で述べたとおり、第１の加圧バネ５０８Ａの付勢力に比べて第２の加圧バネ５０８Ｂの付勢力は約１／１８程度である。そのため、加圧状態に比して封筒圧状態の加圧力を大きく減少させることができる。この加圧力の比に関して、通常加圧状態における第１と第２の加圧バネ５０８Ａ・５０８Ｂによる押圧力Ｆ１と、封筒圧状態における第２の加圧バネ５０８Ｂによる押圧力Ｆ２との比Ｆ１／Ｆ２が８倍以上であることが好ましい。

封筒圧状態を従来構成のように加圧バネ１本で動作を行おうとすると、加圧状態の加圧力の高さと比例して加圧バネのバネ定数が高くなり、極低圧の付勢力を設定しようとすると、部品公差のバラつきにより封筒圧のバネ力が許容できないほど大きくばらつく。そのため、定着不良や封筒シワが発生する可能性がある。

また、従来構成の場合、圧解除状態でカムを作用させるため、加圧力を複数設定しようとすると、圧解除カムと加圧板、加圧板回動中心軸から成る加圧板の姿勢により加圧力が決まってしまい、バネによる加圧力を作用させることができない。結果として、ベルトや加圧ローラ等の弾性層の変形が復元する力がニップ部に作用するが、この構成ではニップ圧がコントロールできず、ニップ圧のバラつきとなる。

本実施例では、第１の加圧バネ５０８Ａ、第２の加圧バネ５０８Ｂがそれぞれ通常加圧状態、封筒圧状態で作用する際のバネ力を調整式にしている。具体的には、まず封筒圧状態にカム５０１の位相を移行させ、第２の加圧バネ５０８Ｂの作動長を調整する。第２の加圧バネ５０８Ｂの調整機構は図示していないが、例えば図１２の加圧支持板５０７と第２の加圧バネ５０８Ｂの間に調整部材を挟みこみ、調整部材の位置を変更することで可能である。第２の加圧バネ５０８Ｂによるニップ圧としては、例えば３５Ｎの設定値としている。

封筒圧状態での第１の加圧バネ５０８Ａの作動長の調整後、今度はカム５０１の位相を通常加圧状態に移行し、普通紙等の加圧力を第２の加圧バネ５０８Ｂの作動長を変更させることで調整する。調整では、例えば図１２に示すように加圧調整ねじ５０６を締めこむことで第１の加圧バネ５０８Ａの作動長を調整することが可能となる。この結果として、先述したとおり第１の加圧バネ５０８Ａは５２０Ｎを、第２の加圧バネ５０８Ｂは３０Ｎを付勢し、通常加圧状態として５５０Ｎの加圧力を付与するよう調整されている。

第２の加圧バネ５０８Ｂの付勢力が通常加圧状態と封筒圧状態とで異なるのは次のためである。即ち、先述したベルト２１や加圧ローラ３０等の弾性層の変形が復元する力が、加圧バネによる押圧力と釣り合う位置まで、変形が復元することによりバネとしての作動長が変化するためである。そのため、封筒圧状態、通常加圧状態での圧バラつきを低減するためにはこの調整順が望ましい。ただし、加圧力の調整順や調整そのものの有無、調整機構に関しては、ここで述べたものは一例であり、他の手段を適宜選択可能である。

上記の加圧力変更機構をまとめると次のとおりである。加圧力変更機構は、第１の加圧板（第１の加圧部材）５０５Ａと第１の加圧板（第２の加圧部材）５０５Ｂを選択的に揺動させることによりニップ部Ｎの加圧力を変更可能な大カム部（第１のカム）５０１ａと小カム部（第２のカム）５０１ｂを備える。

加圧力変更機構を制御する制御部１００は、画像加熱処理を施す記録材の種類に基づいて、加圧機構によるニップ部Ｎの加圧力を通常加圧状態（第１の加圧力）と、常加圧状態よりも低い封筒圧状態（第２の加圧力）に設定する。通常加圧状態は第１の加圧板５０５Ａ）と第１の加圧板５０５Ｂの両方による加圧力である。封筒圧状態は第１の加圧板５０５Ａと第２の加圧板５０５Ｂの一方（本実施例においては第２の加圧板５０５Ｂ）加圧力による通常加圧状態よりも低い加圧力である。

図１７に加圧力変更の制御フロー図を示す。定着装置Ｆは普通紙等のジョブと同様にまず通常加圧状態に移行し、定着装置Ｆが所定温度に到達し立ち上がったと判断され、かつ封筒を通紙するジョブが選択された場合、封筒圧に移行し、通紙ジョブが実行される。

本発明による効果として、表１にあげられるように、従来構成に比べ封筒シワを大きく改善させる効果があることが実験により分かっている。また、通常加圧状態の加圧力も封筒圧に対応しつつ高く設定できるため、メディア対応力を向上させることができている。

画像形成装置が稼働しておらず、メインスイッチＭ−ＳＷがＯＦＦされている場合や、紙詰まりを生じた場合、定着装置Ｆは圧解除状態に移行する。その際は通常加圧状態や封筒圧状態から、図１８、図１９、図２０に示す圧解除状態に移行する。圧解除状態では封筒圧状態と異なり、第１と第２の加圧板５０５Ａ・５０５Ｂがともにカム５０１のそれぞれ大カム部５０１ａ、小カム部５０１ｂにより持ち上げられ、第１と第２の加圧バネ５０８Ａ・５０８Ｂの両方のバネの付勢力をカム５０１が受ける。

これによって、さらにニップ部Ｎの加圧力を実質解除した状態である。圧解除状態に移行することにより、ベルト２１や加圧ローラ３０の塑性変形や紙詰まり時の用紙の除去性が向上する。

以上説明した、封筒シワを抑制しつつ、多様な用紙種類、サイズに対応した定着装置を提供することが可能となるが、ここで述べた実施例は一例にすぎず、カム、バネの配置、設定値等はこれに限定されるものではない。

《その他の実施例》
（１）実施例では、画像加熱装置として、用紙上（記録材上）に形成された未定着トナー像を加熱して定着する定着装置を例にして説明したがこれに限られない。用紙Ｐに定着もしくは仮定着されたトナー像を再加熱して画像のグロス（光沢度）を増大させる装置（光沢向上装置）にも本発明を適用することが可能である。

（２）画像加熱装置は、第１の回転体と第２の回転体は共にローラ体である装置構成であってもよいし、共にエンドレスベルトである装置構成であってもよいし、一方がローラ体であり他方がエンドレスベルトである装置構成であってもよい。

（３）画像加熱装置の加圧機構は第１の回転体と第２の回転体のうちの少なくとも一方を他方に向けて加圧する構成であればよい。

（４）画像加熱装置は第１の回転体と第２の回転体の少なくとも一方を加熱器で外部加熱或いは内部加熱する装置構成であればよく、加熱器は実施例の誘導加熱に限られない。接触型ヒータや熱線照射加熱であってもよい。

（５）画像形成装置は実施例のようなフルカラーの画像を形成する画像形成装置に限られず、モノクロの画像を形成する画像形成装置でもよい。また画像形成装置は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、複写機、ＦＡＸ、及び、これらの機能を複数備えた複合機等、種々の用途で実施できる。

Ｆ・・画像加熱装置、２１・・第１の回転体（定着ベルト）３０・・大２の回転体（加圧ローラ）、Ｎ・・ニップ部、Ｓ・・記録材、ｔ・・トナー像、５００Ｒ、・５００Ｌ・・加圧機構、５０５Ａ・・第１の加圧部材（第１の加圧板）、５０８Ａ・・第１の弾性部材（第１の加圧バネ）、５０５Ｂ・・第２の加圧部材（第２の加圧板）、５０８Ｂ・・第２の弾性部材（第２の加圧バネ）、５０１ａ・・第１のカム、５０１ｂ・・第２のカム、１００・・制御部

Claims (8)

1. 記録材上のトナー像を加熱する画像加熱ユニットと、
   前記画像加熱ユニットと協働して、記録材を挟持搬送するニップ部を形成するための加圧ユニットと、
   少なくとも前記画像加熱ユニットを支持する側板と、
   前記画像加熱ユニットと前記加圧ユニットのうち少なくとも一方を他方に向けて加圧するために被加圧部材を加圧する加圧機構であって、第１の弾性部材で加圧される第１の加圧部材と第２の弾性部材で加圧される第２の加圧部材を備える加圧機構と、
   前記第１の加圧部材と前記第２の加圧部材を選択的に揺動させることにより前記ニップ部の加圧力を変更可能な第１のカムと第２のカムを備えた加圧力変更機構と、
   前記加圧力変更機構を制御する制御部であって、画像加熱処理を施す記録材の種類に基づいて、前記加圧機構による前記ニップ部の加圧力を、前記第１の加圧部材と前記第２の加圧部材の両方の加圧力による第１の加圧力と、前記第２の加圧部材の加圧力による前記第１の加圧力よりも低い第２の加圧力に設定する制御部と、を有する画像加熱装置であって、
   前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材は前記側板に沿って配置され、前記被加圧部材に加圧する加圧方向から見たとき前記第１の加圧部材は前記第２の加圧部材に少なくとも一部が重ねて設けられており、
   前記加圧力変更機構は、前記第１の加圧部材が前記第２の加圧部材に加圧力を付与し、前記第２の加圧部材が前記被加圧部材を加圧することで前記第１の加圧力を生じさせ、前記第１のカムが前記第１の加圧部材を前記第２の加圧部材から離間させて、前記第２の加圧部材が前記被加圧部材を加圧することで前記第２の加圧力を生じさせることを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記制御部は、画像加熱処理を施す記録材として普通紙を用いる場合、前記加圧力を前記第１の加圧力に設定し、画像加熱処理を施す記録材として封筒を用いる場合、前記加圧力を前記第２の加圧力に設定することを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 加圧力変更機構は前記ニップ部の加圧力を実質解除することが可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像加熱装置。
4. 第１の加圧部材と第２の加圧部材の揺動中心が同一であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像加熱装置。
5. 前記第１の加圧部材と前記第２の加圧部材との揺動中心である揺動軸を有し、前記揺動軸は前記側板に支持されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像加熱装置。
6. 前記第１のカムと前記第２のカムは一体となって形成され、カムの回転中心が同一であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像加熱装置。
7. 前記第１の加圧力における前記弾性部材による押圧力Ｆ１と、前記第２の加圧力における前記弾性部材による押圧力Ｆ２との比Ｆ１／Ｆ２が８倍以上であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像加熱装置。
8. 前記画像加熱ユニットは前記側板の一方側に設けられ、前記第１の加圧部材と前記第２の加圧部材は前記側板の他方側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の画像加熱装置。