JP2011095320A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ニップ圧付与機構への電力供給が突然遮断された場合にもニップ圧接状態が解除可能な定着装置及び該定着装置を備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】ニップ圧付与機構部３０が加圧ローラ１３を定着ローラ１１に所定のニップ圧で当接させて保持した状態で、駆動機構への電力供給が遮断されると、ニップ部における定着ローラ１１の加圧ローラ１３への反発力（５）、加圧ローラ１３の自重（６）、第２加圧アーム３３の自重（７）、弾性体３４の反発力（８）の少なくともいずれかの力が、加圧ローラ１３が定着ローラ１１から離脱する方向に移動するように第１加圧アーム３２を押し戻して、前記所定のニップ圧が解除される。
【選択図】図５

Description

本発明は、ニップ圧付与機構部を有する定着装置、及び該定着装置を備える複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関するものである。

電子複写機やレーザプリンター等の画像形成装置においては、電子写真方式を用いて感光体ドラム等の画像担持体にトナー画像を形成し、該トナー画像を用紙に転写し、そのトナー画像を担持する用紙を定着装置を通して定着してコピーを作成する手段を用いている。

前記定着装置としては、一般の熱ローラ方式又はベルト方式の熱定着装置が用いられている。すなわち、熱ローラ方式は、加熱源を設けた定着ローラと加圧ローラとを所定の圧力（ニップ圧）で当接させてニップ部を形成するものであり、ベルト方式は、例えば定着ローラ、加熱ローラを含む複数のローラに張架した定着ベルトを挟んで定着ローラと加圧ローラを所定のニップ圧で当接させてニップ部を形成するものである。いずれの方式においても、前記ニップ部にトナー画像を担持する用紙を通過させて、ニップ部より熱と圧力を加えてトナー画像を定着することを行う。

ここで、定着ローラや加圧ローラには表層に弾性体層が形成されており、該定着ローラと加圧ローラを静止状態で当接させたまま、そのニップ圧力を長期間保持するようにしていると、定着ローラ及び加圧ローラの弾性体層に永久変形が生じてしまい、ニップ圧力が開放されても前記弾性体層の変形が元に戻らず、以降の定着処理においてニップ部で騒音や画質品質の低下が発生する問題が発生した。

この対策として、画像形成時以外の時でも定着ローラ及び加圧ローラを定期的に回転させる手法があるが、この手法では装置の電源が切れている場合は不可能であった。

また、定着ローラに加圧ローラを圧接するための圧力を付与する加圧手段と、前記加圧手段の加圧力に抗して定着ローラに対する加圧ローラの圧接状態を解除する加圧解除手段を持つニップ圧付与機構の構成が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、前記定着装置において、フレームに支持される加熱ローラに対して、加圧ローラアームに支持される加圧ローラを、スプリングを用いて押圧するニップ圧付与機構を備える構成が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。このとき、ニップ圧付与機構における加圧ローラアームとカム装置により揺動される揺動レバーとの間に、接続レバー部材とスプリングとを配置し、カム装置によりニップ圧力を設定する際に、カム変位量はスプリングを介して伝わる構成としている。また、ニップ圧を解除する場合には、スプリングの張力を開放する状態で、加圧ローラを離間させるようにしている（加圧解除手段）。

また、画像形成装置によって作像、転写された未定着画像を転写紙に定着する際、転写紙の種類、サイズなどの条件により予め定められた多段階の加圧ローラと定着ローラとの加圧力設定値のうち最適なものを選択し加圧力を変更する手段として、駆動装置の動作量に応じて加圧力を変化させる加圧力調節装置と、加圧力が基準となる所定の値にあることを検知する検知装置と、駆動装置の動作量を任意に設定可能な制御装置とを有する定着装置で、且つ転写紙の通紙が行われていない時には基準位置まで加圧力を戻すニップ圧付与機構の構成が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。

しかしながら、前記画像形成装置において、通常の制御、例えば装置操作及び印刷制御により一定時間、印刷停止する場合は加圧解除手段を制御することで圧接状態を解除することが可能であるが、停電による電源遮断や緊急電源遮断時等のニップ圧付与機構への電力供給が突然遮断された場合には、前記加圧解除手段を作動させる制御が不可能であり、ニップ圧接状態が解除されないために、依然として定着ローラ及び加圧ローラの弾性体層に永久変形が生じ、その後ニップ圧力が開放されても弾性体層の変形が元に戻らず、ニップ部で騒音や画像品質の低下の問題が発生した。

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、ニップ圧付与機構への電力供給が突然遮断された場合にもニップ圧接状態が解除可能な定着装置、及び該定着装置を備える画像形成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に提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕 回動可能に設けられる定着部材（定着ローラ１１，１２Ｒ）と、前記定着部材に当接しニップ部（定着ニップ部Ｎ）を形成する加圧部材（加圧ローラ１３）と、前記加圧部材を前記定着部材との当接方向及び離脱方向への移動可能に支持する支持部材（第２加圧アーム３３）、前記支持部材に対して押圧可能に弾性体（弾性体３４）を介して連結される駆動部材（第１加圧アーム３２）、電力供給を受けて駆動しかつ駆動後の停止位置を保持するアクチュエータ（アクチュエータ３６）、前記アクチュエータの駆動を前記駆動部材に伝達する駆動伝達機構（駆動伝達機構３１ｂ）を有し、電力供給を受けた前記アクチュエータの駆動を前記駆動伝達機構を介して前記駆動部材に伝達することにより前記支持部材を押圧して前記支持部材を前記加圧部材とともに移動させ、前記加圧部材を前記定着部材に所定のニップ圧で当接させて保持するニップ圧付与機構部（ニップ圧付与機構部３０）と、を備え、前記ニップ圧付与機構部が前記加圧部材を前記定着部材に所定のニップ圧で当接させて保持した状態で、前記アクチュエータへの電力供給が遮断されると、前記ニップ部における前記定着部材の前記加圧部材への反発力（（５））、前記加圧部材の自重（（６））、前記支持部材の自重（（７））、前記弾性体の反発力（（８））の少なくともいずれかの力が、前記加圧部材が前記定着部材から離脱する方向に移動するように前記駆動部材を押し戻して、前記所定のニップ圧が解除されることを特徴とする定着装置（定着装置１００、図２，図３，図５，図７）。
〔２〕 前記駆動伝達機構は、前記駆動部材を支持するカム（加圧カム３１ｃ）を有し、該カムを前記アクチュエータの駆動力で回転させ、該アクチュエータの駆動を前記カムの支持位置の変化として前記駆動部材に伝達する構成であることを特徴する前記〔１〕に記載の定着装置。
〔３〕 前記ニップ圧付与機構部が前記加圧部材を前記定着部材に所定のニップ圧で当接させて保持した状態のとき、前記カムはカム上死点を除く位置で前記駆動部材を支持していることを特徴とする前記〔２〕に記載の定着装置。
〔４〕 前記駆動伝達機構は、前記アクチュエータと前記カムの間に、前記アクチュエータへの電力供給時に前記アクチュエータの駆動を前記カムに伝達し、前記アクチュエータへの電力供給が遮断されると前記アクチュエータから前記カムへの駆動伝達を遮断する電磁クラッチ（電磁クラッチ３１ｄ）を備えることを特徴とする前記〔２〕または〔３〕に記載の定着装置。
〔５〕 前記アクチュエータは、ステッピングモータであることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の定着装置。
〔６〕 前記ニップ圧付与機構部は、前記カムのカム位相を制御することにより前記支持部材の移動量を調整して、前記ニップ圧を調整することを特徴とする前記〔２〕〜〔５〕のいずれかに記載の定着装置。
〔７〕 前記ニップ圧付与機構部は、前記弾性体の変形量または前記ニップ部における定着部材の変形量が所定量一定となるように前記カムのカム位相を制御して、前記ニップ圧を調整することを特徴とする前記〔６〕に記載の定着装置。
〔８〕 前記ニップ圧付与機構部は、通紙する記録媒体の種類またはサイズを切替えるとき、当該定着装置のウォームアップ時とそれ以外の時の間、記録媒体のニップ部への進入前と進入時の間、記録媒体のニップ部への進入時と該記録媒体後端のニップ部からの通過後の間、記録媒体のニップ部への進入前と該記録媒体後端のニップ部からの通過後の間、の少なくともいずれかで、前記ニップ圧を調整することを特徴とする前記〔６〕または〔７〕に記載の定着装置。
〔９〕 前記〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置（画像形成装置２００、図６）。

本発明の定着装置によれば、前述したようなニップ圧力を設定するニップ圧付与機構部を備えているので、これにより停電による電源遮断や緊急電源遮断時等のニップ圧付与機構部への電力供給が突然遮断された場合でも、ニップ部における前記定着部材の前記加圧部材への反発力、前記加圧部材の自重、前記支持部材の自重、前記弾性体の反発力の少なくともいずれかの力が、前記加圧部材が前記定着部材から離脱する方向に移動するように前記駆動部材を押し戻して、自動的にニップ圧が解除され、定着部材、加圧部材の表層が変形してしまうことを防ぐことができる。

本発明に係る定着装置の構成を示す断面図である。 本発明に係る定着装置におけるニップ圧付与機構部の構成を示す概略図である。 図２のニップ圧付与機構部におけるアクチュエータ及び動力伝達機構の構成を示す概略図である。 図２のニップ圧付与機構部における加圧の様子を示す概略図である。 図２のニップ圧付与機構部におけるアクチュエータへの電力供給遮断時の脱圧の状態を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 本発明に係る定着装置における加圧部材、定着部材の別の構成例を示す断面図である。

以下に、本発明に係る定着装置について説明する。
図１は、本発明に係る定着装置の一実施の形態における構成を示す断面図である。
図１に示すように、本発明に係る定着装置１００は、定着カバー１００ｃの内部に、定着部材である定着ローラ１１と、定着ローラ１１及び加熱ローラ１４を含む複数のローラに一定のテンションで架け渡された定着ベルト１２と、前記定着ローラ１１に定着ベルト１２を介して下側で回動可能に圧接し定着ニップ部（単にニップ部ともいう）Ｎを形成する加圧部材である加圧ローラ１３と、前記定着ニップ部Ｎのシート排出側であって先端が定着ベルト１２に近接して配置され定着ベルト１２へのシートＰの巻き付きを防止する分離爪１６ａと、前記定着ニップ部Ｎのシート排出側であって先端が加圧ローラ１３に当接して配置され加圧ローラ１３へのシートＰの巻き付きを防止する分離爪１６ｂと、クリーニングウェブを押し付けて定着ベルト１２のクリーニングを行うクリーニング機構１７と、を備える。また、定着ベルト１２表層にシートＰの剥離性を向上させるためのオイルを塗布するオイル塗布装置２１と、加圧ローラ１３表層にシートＰの剥離性を向上させるためのオイルを塗布するオイル塗布装置２２を備える。

ここで、定着ローラ１１は、金属の芯金ローラ表層にシリコンゴム層を有したものである。該シリコンゴム層は、ソリッドゴムからなるものとしてもよいが、ウォームアップ時間短縮のため、定着ベルト１２の熱を吸収しにくいように、発泡（スポンジ状）のシリコンゴムを用いることが好ましい。

また定着ベルト１２は、無端ベルトであり、断面構造としては、例えばニッケル、ステンレス、ポリイミドなどの基材にシリコンゴム層などの弾性体層を形成した２層構造となっている。

また、加熱ローラ１４は、アルミ又は鉄の中空ローラで内部にハロゲンヒータなどのヒータ１４ｈからなる熱源を有している。熱源は誘導加熱機構（ＩＨ）でもよい。また、加熱ローラ１４の中空ローラの肉厚部分には複数の中空のパイプがその長手方向が加熱ローラ１４の幅方向とされ、加熱ローラ１４の円周方向に均等に埋め込まれたヒートパイプ１４ａを有する。ヒートパイプ１４ａにより、ヒータ１４ｈからローラ表面への熱伝達が改善され、定着ベルト１２が速く均一に加熱されるようになる。

加圧ローラ１３は、通常はアルミ又は鉄等の芯金の上にシリコンゴム等の弾性体層が設けられた円筒形状のローラである。定着の際など必要なときに、加圧ローラ１３は、内部に配置されたヒータ１３ｈの発熱により所定の温度まで加熱される。

定着装置１００の駆動の際には、例えば加圧ローラ１３が外部から入力される駆動力によって駆動されて図中反時計回り方向に回転する。これに伴って、定着ローラ１１が図中時計回り方向につれ回りされる結果、定着ベルト１２がテンションローラ１５の押圧により適切なテンションが付与された状態でシートＰを排出する方向（図１では時計回り方向）に回転する。また、定着の際には、定着ベルト１２は、加熱ローラ１４内部に配置されたヒータ１４ｈの発熱によりサーミスタ（不図示）で検出される温度が所定の温度（例えばトナー定着に適する温度）まで加熱される。なお、本発明では、定着ベルト１２を介して定着部材（定着ローラ１１）と加圧部材（加圧ローラ１３）が間接的に当接する形態を示したが、これに限定されるものではなく、定着部材（定着ローラ１１）と加圧部材（加圧ローラ１３）が直接当接する形態としてもよい。

また、加圧ローラ１３は、ニップ圧付与機構部３０により、定着ベルト１２を介して定着ローラ１１に当接しての加圧状態及び離間しての脱圧状態の切替が可能となっている。

図２，図３に、本発明の要部をなすニップ圧付与機構部３０の詳細構成を示す。図２はニップ圧付与機構部３０を加圧ローラ１３のローラ軸方向の一方の側面から見た図、図３は定着装置１００上方から見たアクチュエータ及び駆動伝達機構の構成図である。

ニップ圧付与機構部３０は、前記加圧部材（加圧ローラ１３）を前記定着部材（定着ローラ１１）との当接方向及び離脱方向への移動可能に支持する支持部材（第２加圧アーム３３）、前記支持部材に対して押圧可能に弾性体（弾性体３４）を介して連結される駆動部材（第１加圧アーム３２）、電力供給を受けて駆動しかつ駆動後の停止位置を保持するアクチュエータ（アクチュエータ３６）、前記アクチュエータの駆動を前記駆動部材に伝達する駆動伝達機構（駆動伝達機構３１ｂ）を有し、電力供給を受けた前記アクチュエータの駆動を前記駆動伝達機構を介して前記駆動部材に伝達することにより前記支持部材を押圧して前記支持部材を前記加圧部材とともに移動させ、前記加圧部材を前記定着部材に所定のニップ圧で当接させて保持するものである。

ここで、図２に示すように、ニップ圧付与機構部３０は、駆動部材である第１加圧アーム３２と、支持部材である第２加圧アーム３３と、第１加圧アーム３２及び第２加圧アーム３３のそれぞれの一方の端部間で固定されたスプリングばねである弾性体３４と、定着装置１００のフレームに固定され、第１加圧アーム３２及び第２加圧アーム３３のそれぞれの他方の端部を支持し、該第１加圧アーム３２及び第２加圧アーム３３の回転（旋回）の支点となる支持軸３５と、を有する。また、弾性体３４の第２加圧アーム３３側の端部にはネジ及びロックナットで構成された加圧調整手段３４ａが設けられている。

また、ニップ圧付与機構部３０は、第１加圧アーム３２を支持しつつ前記アクチュエータの駆動力により回転する加圧カム３１ｃを有する。また、第１加圧アーム３２の加圧カム３１ｃが支持する箇所には、カム従動側コロであるカムフォロア３２ａが実装されている。これにより、アクチュエータの駆動が加圧カム３１ｃの支持位置の変化として第１アーム３２に伝達される構成となっている。

なお、前述した加圧カム３１ｃ、第１加圧アーム３２、第２加圧アーム３３、弾性体３４、支持軸３５は、加圧ローラ１３のローラ軸方向の両端側それぞれに設けられ、加圧ローラ１３のローラ軸両端に作用する一対のカム装置の構成となっている。また、一対の加圧カム３１ｃは、カム駆動軸３１ｊで連結されており、該カム駆動軸３１ｊの回転駆動により連動して回転する。

また、図３に示すように、ニップ圧付与機構部３０は、駆動機構として、電力供給を受けて駆動しかつ駆動後の停止位置を保持する機能を有するアクチュエータ３６と、アクチュエータ３６の駆動トルクを拡大するための減速機構３１ａと、アクチュエータ３６の駆動を減速機構３１ａに伝達する電磁クラッチ３１ｄと、アクチュエータ３６（減速機構３１ａ）の回転駆動をカム駆動軸３１ｊに伝達するギアである駆動伝達機構３１ｂと、を備えている。アクチュエータ３６は、所望の回転角度に回転駆動させることが可能なステッピングモータであることが好ましい。

なお、カム駆動軸３１ｊに円盤状のエンコーダ３７が取りつけられており、エンコーダ３７の回転位置を光学センサ３８で読み取ることにより、加圧カム３１ｃの位相（カム位相）を検出しニップ加圧状態とニップ解除状態を検出することができる。これにより、光学センサ３８で読み取られる加圧カム３１ｃの位相位置に基づいて、カム装置を駆動するアクチュエータ３６をニップ加圧状態とニップ解除状態の間の任意の位置に停止させることが可能である。

ここで、ニップ圧付与機構部３０により、加圧ローラ１３を定着ローラ１１側へ移動させて加圧すること（ニップ圧付与）、及び定着ローラ１１から引き離す方向に移動させて脱圧すること（ニップ解除）は、以下のようにして行われる。図４を参照して説明する。

（加圧動作）
まず、アクチュエータ３６に電力が供給されて、アクチュエータ３６が回転駆動し、この駆動力が駆動伝達機構３１ｂを介してカム駆動軸３１ｊに伝えられ、カム駆動軸３１ｊが回転することにより加圧カム３１ｃが図中矢印方向に一定の回転角だけ回転されると、該加圧カム３１ｃが第１加圧アーム３２のカムフォロア３２ａを押し上げる（図４の（１）部分の矢印方向）。
第１加圧アーム３２のカムフォロア３２ａが押されると、第１加圧アーム３２は支持軸３５を中心軸として回転する（図４では反時計回り方向）。すると、第１加圧アーム３２の支持軸３５とは反対側の端部に固定されている弾性体３４もともに回転し、該弾性体３４が一定の圧力で第２加圧アーム３３（図４中斜線部分）の端部を押し上げる（図４の（２）部分の矢印方向）。
つぎに、第２加圧アーム３３の弾性体３４側の端部が押し上げられると、該第２加圧アーム３３は支持軸３５を中心軸として回転する（図４では反時計回り方向）。
ついで、第２加圧アーム３３の弾性体３４側の端部と支持軸３５の中間にある加圧部３３ａが加圧ローラ１３のローラ軸１３ｊに当接し、定着ローラ１１方向に押すように作用する（図４の（３）部分の矢印方向）。
最後に、第２加圧アーム３３の加圧部３３ａがローラ軸１３ｊを定着ローラ１１方向に押して移動する途中で、加圧ローラ１３が定着ベルト１２を介して定着ローラ１１に当接し、弾性体３４の弾性力に基づいた一定の圧力で加圧する状態となり定着ニップ部Ｎを形成する（図４の（４）部分の矢印方向）。このとき、弾性体３４の力が加圧ローラ１３と定着ローラ１１との間の反力にバランスした状態で、該弾性体３４は撓むようになり、第２加圧アーム３３の回転に伴って加圧カム３１ｃが上死点に達した位置で、両ローラ間でのニップ圧は最大となる。すなわち、加圧カム３１ｃの上死点で第１加圧アーム３２を押し上げる状態では、第１加圧アーム３２と第２加圧アーム３３との間に配置した弾性体３４の力により、第２加圧アーム３３を上に向けて付勢し、加圧ローラ１３を定着ローラ１１に向けて押圧し、最大ニップ圧で定着ニップ部Ｎを形成する。

なお、定着装置１００の操作側、駆動（反操作）側でのニップ圧の加圧力バランスは加圧調整手段３４ａを調整することで調整可能である。また、ニップ圧力設定時にカム装置で第２加圧アーム３３を最大限押し上げた状態においてニップ圧力が不足している場合は加圧調整手段３４ａを再設定することにより補うことができる。

このように、定着装置１００が駆動するときにはニップ圧付与機構部３０により加圧ローラ１３の定着ローラ１１への押し当てが一定の圧力で行われる。また、この加圧状態は、アクチュエータ３６に電力が供給されている限り保持される。

（脱圧動作）
まず、アクチュエータ３６からの駆動力により加圧カム３１ｃを前記加圧状態のときの角度位置からさらに一定の回転角だけ回転させると、該加圧カム３１ｃが第１加圧アーム３２のカムフォロア３２ａを押し上げることが解除される（図４の（１）部分の矢印とは反対方向）。
第１加圧アーム３２の押し上げが解除されると、定着ニップ部Ｎ−加圧部３３ａ−弾性体３４を経由した反発力を伴って第１加圧アーム３２は支持軸３５を中心軸として加圧の場合とは反対方向に回転する（図４では時計回り方向）とともに、弾性体３４の弾性力が解放される。ついで、第１加圧アーム３２の支持軸３５とは反対側の端部に固定されている弾性体３４とともに第２加圧アーム３３の端部も加圧の場合とは反対方向に引張られる（図４の（２）部分の矢印とは反対方向）。また、加圧ローラ１３及び第２加圧アーム３３の自重が第２加圧アーム３３の端部に対して加圧の場合とは反対方向に押すように作用する。
つぎに、第２加圧アーム３３の弾性体３４側の端部が引き下げられる方向に力が作用すると、該第２加圧アーム３３は支持軸３５を中心軸として加圧の場合とは反対方向に回転する（図４では時計回り方向）。
ついで、第２加圧アーム３３の弾性部材３４側の端部と支持軸３５の中間にある加圧部３３ａが加圧の場合とは反対方向に回転するので加圧ローラ１３のローラ軸１３ｊから離れる方向に移動する（図２の（３）部分の矢印とは反対方向）。
これにより、加圧ローラ１３が押圧されることが解除されるので、加圧ローラ１３は定着ローラ１１から離間する方向に移動し、定着ニップ部Ｎの形成は解消されて脱圧状態となる（図４の（４）部分の矢印とは逆方向）。
このように、定着装置１００の駆動が停止するときなどにはニップ圧付与機構部３０により加圧ローラ１３の定着ローラ１１への押し当てが解除されて、定着ベルト１２から離間する（脱圧状態）。

なお、弾性体３４の弾性力は、ニップ圧を付与するときのみ大きく発揮され、ニップ解除に際しては弾性体３４の弾性力も解除されるようになる。また、弾性体３４への荷重を増加させることなくニップ圧を解除することが可能であり、脱圧動作としてカム装置をアクチュエータ３６で駆動する際に回転トルクが小さくてすむため小型のアクチュエータ３６を使用することができる。

以上のように、ニップ圧を付与する際に、弾性体３４に最大の張力を発揮させることが可能であるとともに、ニップ圧付与機構部３０として大きな駆動力を設定する必要がなく、その駆動機構の小型化を図ることができる。さらに、このような駆動機構を用いることにより、弾性体３４やその他の作動部材（第１加圧アーム３２、第２加圧アーム３３）への荷重が小さいため、部品強度を大きくする必要がなく軽量化を図ることができる。また、経時変化が大きく生じることがなく、弾性体３４の伸びや、第１加圧アーム３２、第２加圧アーム３３等の変形、支持部のガタ等の発生を防止し、装置の耐久性を向上させることができる。

ここで、定着装置１００では、ニップ圧付与機構部３０が加圧ローラ１３を定着ローラ１１に所定のニップ圧で当接させて保持した状態で、アクチュエータ３６への電力供給が遮断された場合、図５に示すように、定着ニップ部Ｎにおける定着ローラ１１の加圧ローラ１３への反発力（図５の（５））、加圧ローラ１３の自重（図５の（６））、第２加圧アーム３３の自重（図５の（７））、弾性体３４の反発力（図５の（８））の少なくともいずれかの力が、加圧ローラ１３が定着ローラ１１から離脱する方向に移動するように第１加圧アーム３２を押し戻して、自動的に前記所定のニップ圧が解除されるようになる。

すなわち、前述した加圧動作により所定のニップ圧が付与されている状態では、定着ニップ部Ｎにおける定着ローラ１１の加圧ローラ１３への反発力、加圧ローラ１３の自重、第２加圧アーム３３の自重、弾性体３４の反発力が第１加圧アーム３２を押し戻し、加圧カム３１ｃを逆回転させる回転トルクとして作用しているが、電力が供給されている通常状態ではアクチュエータ３６は駆動保持力を有しており、この力により加圧カム３１ｃは前記回転トルクに抗して固定され第１加圧アーム３２はその位置で保持された状態にある。しかしながら、停電による電源遮断や緊急電源遮断等の電力供給が遮断された場合にはアクチュエータ３６の駆動保持力が消失するため、加圧カム３１ｃに付与されていた前記回転トルクにより該加圧カム３１ｃが回転して（図５中の矢印方向）、アクチュエータ３６の駆動力なしに前述した脱圧動作が実行されるようになり、前記所定のニップ圧が解除されるようになる。

このように、事前にアクチュエータ３６の駆動による脱圧動作の制御を行うことができない印刷動作中の停電や緊急電源遮断時においても、外部から個別に駆動を与えることなく自動でニップ解除することが可能となり、定着ローラ１１及び加圧ローラ１３の永久変形を防止することができる。

なお、このとき、ニップ圧付与機構部３０が加圧ローラ１３を定着ローラ１１に所定のニップ圧で当接させて保持した状態のとき、加圧カム３１ｃはカム上死点を除く位置で第１加圧アーム３２を支持していることが好ましい。カム上死点を除く位置で加圧カム３１ｃが停止してニップ圧を付与する状態とすることにより、定着ニップ部Ｎにおける定着ローラ１１の加圧ローラ１３への反発力、加圧ローラ１３の自重、第２加圧アーム３３の自重、弾性体３４の反発力が加圧カム３１ｃに回転トルクとして作用し易くなるためである。また、カム上死点を除く位置で加圧カム３１ｃを停止させるには、エンコーダ３７、光学センサ３８によるカム位相検知を利用するとよい。

ところで、前述したように緊急電源遮断等の電力供給が遮断された場合でも、ステッピングモータなどのアクチュエータ３６には一般的に微小ながら保持力を発生している。またさらに、アクチュエータ３６の駆動トルクを拡大するための減速機構３１ａを備えていると、電源遮断時に発生する保持力が増大されるようになる。この保持力に対する加圧カム３１ｃに作用する前記回転トルクが同じかより小さい場合には、加圧カム３１ｃが回転せず、前述したような自動的な脱圧動作が実行されないようになる。

これを防ぐ為に、アクチュエータ３６と加圧カム３１ｃの間、例えば減速機構３１ａの入力側に、アクチュエータ３６への電力供給時にアクチュエータ３６の駆動を加圧カム３１ｃに伝達し、アクチュエータ３６への電力供給が遮断されるとアクチュエータ３６から加圧カム３１ｃへの駆動伝達を遮断する電磁クラッチ３１ｄを備えることが好ましい。これにより、緊急電源遮断時等の電力供給が遮断された場合には電磁クラッチ３１ｄによりアクチュエータ３６からの駆動経路が切り離され、アクチュエータ３６の保持力は加圧カム３１ｃ側に伝達されないようになり、加圧カム３１ｃに作用する前記回転トルクにより確実に加圧カム３１ｃが回転して前述したような自動的な脱圧動作が実行されるようになる。

また、ニップ圧付与機構部３０は、加圧カム３１ｃのカム位相を制御することにより第１加圧アーム３２引いては第２加圧アーム３３の移動量を調整して、前記ニップ圧を調整することが可能である。

ニップ圧付与機構３０は、加圧カム３１ｃを使用しており、該加圧カム３１ｃのカム位相の変化に伴い連続的に定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧が変化する機構となっている。そこで、カム駆動軸３１ｊに取りつけられたエンコーダ３７と該エンコーダ３７の回転位置を検出する光学センサ３８を用いて、加圧カム３１ｃのカム位相とニップ圧の関係を予め記録しておき、その関係に基づいて加圧カム３１ｃを目標のカム位相位置に駆動させることで任意のニップ圧を設定することができる。このとき、ニップ圧付与機構部３０は、弾性体３４の変形量または定着ニップ部Ｎにおける定着ローラ１１の変形量が所定量一定となるように加圧カム３１ｃのカム位相を制御して、ニップ圧を調整するとよい。

ここで、ニップ圧付与機構部３０は、通紙する記録媒体（シートＰ）の種類またはサイズを切替えるときに、加圧カム３１ｃのカム位相を制御して前記ニップ圧を調整することが好ましい。これにより、さまざまな紙種(薄紙から厚紙まで)やサイズの記録媒体・画像への対応が可能となる。また、このとき市場での想定紙種、サイズから求められるニップ幅（加圧力）を決定し、それに応じたニップ圧を自動で設定出来るようにするとよい。

また、近年シートＰとして特にフィルムコ−ト紙等の両面に画像形成を行うときに、トナーブリスタが発生する不具合がある。トナーブリスタとは、塗工紙上にトナー画像が形成されている場合に起こるものであり、トナーとトナーの隙間、トナーと記録媒体の隙間の空気（および水分）が定着される際に膨張し、塗工された紙側は通気性が悪いためこの熱膨張した気体の逃げ場がなくなり、その結果、トナー層内に気泡が発生し、定着画像が乱れるという現象である。この不具合は、加圧ロ−ラの温度上昇が要因の１つであることから、通紙時以外は、加圧ロ−ラの加圧力（ニップ幅）を低減する方向の対応が求められている。

そこで、ニップ圧付与機構部３０において、当該定着装置１００のウォームアップ時とそれ以外の時の間、記録媒体の定着ニップ部Ｎへの進入前と進入時の間、記録媒体の定着ニップ部Ｎへの進入時と該記録媒体後端の定着ニップ部Ｎからの通過後の間、記録媒体の定着ニップ部Ｎへの進入前と該記録媒体後端の定着ニップ部Ｎからの通過後の間、の少なくともいずれかのタイミングで、加圧カム３１ｃのカム位相を制御して前記ニップ圧を調整することが好ましい。詳しくは、加圧ローラ１３の温度上昇を抑制するようにニップ圧の調整を行うことが好ましく、例えば通紙直前、通紙中、通紙直後に加圧ローラ１３の加圧力（ニップ圧）を変更することが好ましく、特に通紙時のみ加圧ローラ１３の加圧力（ニップ圧）を上げるとよい。これにより、加圧ローラ１３の温度上昇が抑制されるので、トナーブリスタ等の画像不良を防止することが可能となる。

次に、本発明に係る画像形成装置について説明する。
図６に、本発明に係る画像形成装置であるタンデム型のカラー複写機の構成を示す。
カラー複写機２００は、装置本体中央部に位置する画像形成部２００Ａと、該画像形成部２００Ａの下方に位置する給紙部２００Ｂと、画像形成部２００Ａの上方に位置する図示しない画像読取部を有する高速機であり、画像形成部２００Ａに本発明の定着装置１００を組み込んでいる。

画像形成部２００Ａには、水平方向に延びる転写面を有する転写ベルト２１０が配置されており、該転写ベルト２１０の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋが転写ベルト２１０の転写面に沿って並置されている。

各感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する光書き込み装置２０１、帯電装置２０２Ｙ，２０２Ｍ，２０２Ｃ，２０２Ｋ、現像装置２０３Ｙ，２０３Ｍ，２０３Ｃ，２０３Ｋ、１次転写装置２０４Ｙ，２０４Ｍ，２０４Ｃ，２０４Ｋ及びクリーニング装置が配置されている。また、各現像装置２０３Ｙ，２０３Ｍ，２０３Ｃ，２０３Ｋには、それぞれのカラートナーが収容されている。

転写ベルト２１０は、駆動ローラと従動ローラに掛け回されて感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。また、従動ローラの１つであるローラ２１１に対向する位置に転写ローラ２１２が設けられている。また、転写ローラ２１２から定着装置１００までのシートＰの搬送経路は横パスとなっている。

なお、定着装置１００に付帯して、定着装置１００で使用されたシートＰの離型性改善のためのオイルを回収するオイルタンク２５１、オイルタンク２５１内のオイルを再度定着装置１００に供給するオイルポンプ２５２などのオイル循環機構を備えている。

給紙部２００Ｂは、記録媒体としてのシートＰを積載収容する給紙トレイ２２０と、該給紙トレイ２２０内のシートＰを最上のものから順に１枚ずつ分離して、転写ローラ２１２の位置まで搬送する搬送機構を有している。

本発明の画像形成装置２００における画像形成に当たっては、感光体２０５Ｙの表面が帯電装置２０２Ｙにより一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体２０５Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置２０３Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置２０４Ｙにより転写ベルト２１０上に１次転写される。他の感光体２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が転写ベルト２１０上に静電気力で順に転写されて重ね合わせられる。

つぎに、感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋから転写ベルト２１０上に１次転写されたトナー像Ｔは、ローラ２１１、転写ローラ２１２により搬送されてきたシートＰに転写される。トナー像Ｔが転写されたシートＰは、さらに定着装置１００まで搬送され、定着ベルト１２と加圧ローラ１３との定着ニップ部Ｎにて定着が行なわれる。

また、定着ベルト１２，加圧ローラ１３にはオイル塗布装置２１，２２によりそれぞれ適当量のオイルが塗布されており、また必要に応じて定着ニップ部Ｎの出側に配置された分離爪１６ａ，１６ｂが機能することから、シートＰは定着ベルト１２，加圧ローラ１３に巻き付くことなく定着ニップ部Ｎの出側に排出される。
ついで、定着ニップ部Ｎから排出されたシートＰは排出経路に沿ってスタッカ２１５へ送り出される。

以上のように、本発明に係る定着装置１００を有する画像形成装置により、さまざまな紙種(薄紙から厚紙まで)やサイズの記録媒体・画像への対応が可能となる。また、停電による電源遮断や緊急電源遮断時等の場合でも、本発明に係る定着装置１００における定着ローラ１１と加圧ローラ１３の圧接状態は自動的に解除され、お互いのローラ表層が変形してしまうことを防ぐことができる。

なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

例えば、図１の定着装置１００に代えて、ローラ同士が当接して定着ニップ部Ｎを形成する定着装置を用いてもよい。
図７は、本発明の定着装置における加圧部材、定着部材の別の構成例を示す断面図である。この定着装置１００は、図１の定着装置１００おける定着ベルト方式のものから、定着ローラ１２Ｒと加圧ローラ１３が直接当接してニップ部Ｎを形成する熱ローラ方式の構成となっている。また、定着ローラ１２Ｒはヒータ１２ｈにより加熱されるようになっている。この定着装置１００においても、ニップ圧付与機構部３０により、図１の定着装置１００と同様の効果を得ることができる。

１１，１２Ｒ 定着ローラ
１２ 定着ベルト
１２ｈ，１３ｈ，１４ｈ ヒータ
１３ 加圧ローラ
１３ｊ ローラ軸
１４ 加熱ローラ
１４ａ ヒートパイプ
１５ テンションローラ
１６ａ，１６ｂ 分離爪
１７ クリーニング機構
２１，２２ オイル塗布装置
３０ ニップ圧付与機構部（加圧脱圧手段）
３１ａ 減速機構
３１ｂ 駆動伝達機構
３１ｃ 加圧カム
３１ｄ 電磁クラッチ
３１ｊ カム駆動軸
３２ 第１加圧アーム
３２ａ カムフォロア
３３ 第２加圧アーム
３３ａ 加圧部
３４ 弾性体
３４ａ 加圧調整手段
３５ 支持軸
３６ アクチュエータ
３７ エンコーダ
３８ 光学センサ
１００ 定着装置
１００ｃ 定着カバー
２００ 画像形成装置
２００Ａ 画像形成部
２００Ｂ 給紙部
２０１ 光書込み装置
２０２Ｙ，２０２Ｃ，２０２Ｍ，２０２Ｋ 帯電装置
２０３Ｙ，２０３Ｍ，２０３Ｃ，２０３Ｋ 現像装置
２０４Ｙ，２０４Ｍ，２０４Ｃ，２０４Ｋ １次転写装置
２０５Ｙ，２０５Ｃ，２０５Ｍ，２０５Ｋ 感光体
２１０ 転写ベルト
２１１ 従動ローラ
２１２ 転写ローラ
２１５ スタッカ
２２０ 給紙トレイ
２５１ オイルタンク
２５２ オイルポンプ
Ｐ シート（記録媒体）
Ｔ トナー

特開平１１−１２５９８５号公報 特開平５−１７３４４６号公報 特開２００２−２０２６８４号公報

Claims (9)

1. 回動可能に設けられる定着部材と、
   前記定着部材に当接しニップ部を形成する加圧部材と、
   前記加圧部材を前記定着部材との当接方向及び離脱方向への移動可能に支持する支持部材、前記支持部材に対して押圧可能に弾性体を介して連結される駆動部材、電力供給を受けて駆動しかつ駆動後の停止位置を保持するアクチュエータ、前記アクチュエータの駆動を前記駆動部材に伝達する駆動伝達機構を有し、電力供給を受けた前記アクチュエータの駆動を前記駆動伝達機構を介して前記駆動部材に伝達することにより前記支持部材を押圧して前記支持部材を前記加圧部材とともに移動させ、前記加圧部材を前記定着部材に所定のニップ圧で当接させて保持するニップ圧付与機構部と、
   を備え、
   前記ニップ圧付与機構部が前記加圧部材を前記定着部材に所定のニップ圧で当接させて保持した状態で、前記アクチュエータへの電力供給が遮断されると、前記ニップ部における前記定着部材の前記加圧部材への反発力、前記加圧部材の自重、前記支持部材の自重、前記弾性体の反発力の少なくともいずれかの力が、前記加圧部材が前記定着部材から離脱する方向に移動するように前記駆動部材を押し戻して、前記所定のニップ圧が解除されることを特徴とする定着装置。
2. 前記駆動伝達機構は、前記駆動部材を支持するカムを有し、該カムを前記アクチュエータの駆動力で回転させ、該アクチュエータの駆動を前記カムの支持位置の変化として前記駆動部材に伝達する構成であることを特徴する請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ニップ圧付与機構部が前記加圧部材を前記定着部材に所定のニップ圧で当接させて保持した状態のとき、前記カムはカム上死点を除く位置で前記駆動部材を支持していることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記駆動伝達機構は、前記アクチュエータと前記カムの間に、前記アクチュエータへの電力供給時に前記アクチュエータの駆動を前記カムに伝達し、前記アクチュエータへの電力供給が遮断されると前記アクチュエータから前記カムへの駆動伝達を遮断する電磁クラッチを備えることを特徴とする請求項２または３に記載の定着装置。
5. 前記アクチュエータは、ステッピングモータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
6. 前記ニップ圧付与機構部は、前記カムのカム位相を制御することにより前記支持部材の移動量を調整して、前記ニップ圧を調整することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の定着装置。
7. 前記ニップ圧付与機構部は、前記弾性体の変形量または前記ニップ部における定着部材の変形量が所定量一定となるように前記カムのカム位相を制御して、前記ニップ圧を調整することを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記ニップ圧付与機構部は、通紙する記録媒体の種類またはサイズを切替えるとき、当該定着装置のウォームアップ時とそれ以外の時の間、記録媒体のニップ部への進入前と進入時の間、記録媒体のニップ部への進入時と該記録媒体後端のニップ部からの通過後の間、記録媒体のニップ部への進入前と該記録媒体後端のニップ部からの通過後の間、の少なくともいずれかで、前記ニップ圧を調整することを特徴とする請求項６または７に記載の定着装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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