JP7040342B2

JP7040342B2 - 定着装置及び画像形成装置

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Publication number: JP7040342B2
Application number: JP2018140828A
Authority: JP
Inventors: 雅人酒井
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2038-07-27
Also published as: JP2020016803A

Description

本発明は、定着装置及びこれを使用する画像形成装置に関し、特に定着ベルトを用いた装置に関する。

従来、ベルト方式の定着装置においては、定着ベルトを有する定着ユニットと加圧ベルトを有する加圧ユニットとが、印刷モードに応じて、離接する方向において相対的な位置関係が変化する構成のものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８－３６３９１号公報（第１７頁、図１４）

しかしながら、媒体の厚さ、種類等によってニップ状態（定着ベルトと加圧ベルトとによるニップ部の相対的な位置関係）を変化させるとベルトの回転移動の環境が変化し、フランジ面に接触しているベルトの端面の半径方向に生じるせん断力によって、ベルトの端面に亀裂が発生したり、また移動経路の変化によりベルトの張力が必要以上に増えて、回転負荷トルクが増大してしまうといった問題があった。

本発明による定着装置は、第１の定着ベルトユニットと、前記第１の定着ベルトユニットに対して接離する方向に移動可能な第２の定着ベルトユニットとを備えた定着装置であって、
前記第１の定着ベルトユニットは、
無端状の第１の定着ベルトと、前記第１の定着ベルトの内側にあって、該第１の定着ベルトの内側面に接して回転する第１のローラと、前記第１の定着ベルトの内側にあって、該第１の定着ベルトの内側面を押圧する第１の加圧部材とを備え、
前記第２の定着ベルトユニットは、
前記接離する方向に移動可能な可動プレートと、無端状の第２の定着ベルトと、前記第２の定着ベルトの内側にあって前記可動プレートに支持され、前記第１の定着ベルト及び前記第２の定着ベルトを介して前記第１のローラに対向し、該第２の定着ベルトの内側面に圧接して回転する第２のローラと、前記第２の定着ベルトの内側にあって前記可動プレートに支持され、前記第１の定着ベルト及び前記第２の定着ベルトを介して前記第１の加圧部材に対向し、該第２の定着ベルトの内側面を押圧する第２の加圧部材と、前記第２の定着ベルトの内側にあって前記可動プレートに配備され、前記第２の定着ベルトの回転移動経路を定める経路設定部材と、前記第２の定着ベルトの内側にあって前記可動プレート
に支持され、前記第２の定着ベルトの内側面をガイドする可動ガイド部材とを備え、
前記可動ガイド部材は、前記可動プレートに回動自在に保持されて、前記第２の定着ベルトに当接する当接部と、係合部とを備え、前記当接部を前記第２の定着ベルトから離間する方向に付勢する第３の付勢部材と、前記可動ガイド部材の前記係合部に係合して、前記第３の付勢部材による前記可動ガイド部材の回動を規制する、前記定着装置本体に固定された被係合部とを備え、
前記可動プレートが前記接離する方向に移動するのに伴って、前記可動ガイド部材が回動し、前記当接部による、前記第２の定着ベルトに対するガイド位置を変えることを特徴とする。

本発明によれば、第１の定着ベルトに対する第２の定着ベルトの相対的な位置関係が変わる場合でも、常に適切な回転移動経路に適切な状態で導くことができるため、経時による品位劣化や動作不良等を抑制できる。

本発明による定着装置を採用する実施の形態１の画像形成装置の要部構成を概略的に示す概略構成図である。本発明による実施の形態１の定着装置の要部構成図である。上定着ベルトの断面図である。定着装置を構成する上フランジと下フランジとを斜め上方から見た外観斜視図である。定着装置の動作時（普通紙印刷）における、上フランジと下フランジとの相対位置を示す構成図であり、（ａ）は、Ｙ軸のマイナス側から見た平面図であり、（ｂ）は、Ｘ軸のプラス側から見た側面図である。上フランジに対して下フランジが、可動プレートに伴ってＺ軸方向に移動する際の、可動ガイドリブの動きの説明に供する図であり、（ａ）は、定着装置の非通紙時の状態を示し、（ｂ）は、定着装置の厚紙印刷動作時の状態を示す。（ａ）は、可動プレートが普通紙印刷位置にあるときの下側加圧部材の保持機構を示し、（ｂ）は、可動プレートが同じく普通紙印刷位置にあるときの加圧ローラの保持機構を示す。（ａ）は、可動プレートが厚紙印刷位置にあるときの下側加圧部材の保持機構を示し、（ｂ）は、可動プレートが同じく厚紙印刷位置にあるときの加圧ローラの保持機構を示す。実施の形態１の定着装置において、厚さの異なる記録用紙を印刷する際の動作状態の説明に供する図であり（ａ）は、厚さが一般的な普通紙を印刷するときの動作状態を示し、（ｂ）は、厚めの記録用紙を印刷する際の動作状態を示している。本発明に基づく実施の形態２の定着装置の要部構成図である。ステッピングモータを駆動するモータ制御部を示すブロック図である。下フランジに固定されたガイドリブを備えた定着装置の動作説明図で、（ａ）は、図２に示すように上定着ベルトとニップ部を形成する動作状態時における下定着ベルトの状態を示し、（ｂ）は、（ａ）における点線円部の部分拡大図である。

実施の形態１．
図１は、本発明による定着装置を採用する実施の形態１の画像形成装置の要部構成を概略的に示す概略構成図である。

同図に示す画像形成装置１００は、例えばカラー電子写真プリンタとしての構成を備え、装置内部には、記録媒体としての記録用紙１０１を収納する給紙カセット１０４が装着され、記録用紙１０１を給紙カセット１０４から取り出す給紙ローラ１０５、記録用紙１０１を所定のタイミングで画像形成部に給紙するレジストローラ１０６が配置される。また、画像形成装置１００内には、画像形成部として、ブラック（Ｋ）の現像剤としてのトナーの画像を形成する現像装置１１０Ｋ、イエロー（Ｙ）のトナー画像を形成する現像装置１１０Ｙ、マゼンダ（Ｍ）のトナー画像を形成する現像装置１１０Ｍ、シアン（Ｃ）のトナー画像を形成する現像装置１１０Ｃ（これらの現像装置を特に区別する必要がない場合には単に１１０とする場合がある）が、記録用紙１０１の搬送経路に沿って、上流側から順に配置されている。これらの現像装置１１０は、所定色のトナーを使用する外は同じ構成を有する。

例えばブラック（Ｋ）のトナーを使用する現像装置１１０Ｋに示すように、各現像装置１１０は、静電潜像担持体としての感光体ドラム１１１と、その周りに回転方向（矢印方向）上流側から順に配置された、感光体ドラム１１１の表面に電荷を供給して帯電させる帯電装置１１２、帯電された感光体ドラム１１１の表面に画像データをもとに選択的に光を照射して静電潜像を形成する露光装置１１３、感光体ドラム１１１に形成された静電潜像を前記トナーにより現像してトナー画像を形成する現像剤供給装置１１４、及び感光体ドラム１１１の表面に残留したトナーを除去すべく、感光体ドラム１１１に接触して配置されるクリーニング装置１１５等を備える。

また、画像形成装置１００内には、ベルト式の転写装置１２０として、記録用紙１０１を搬送し、且つ搬送する記録用紙１０１に各現像装置で形成したトナー画像を順次転写するエンドレス転写ベルト１２１、図示せぬ駆動部より回転されてエンドレス転写ベルト１２１を矢印方向に駆動するドライブローラ１２２、ドライブローラ１２２と対を成してエンドレス転写ベルト１２１を張架するテンションローラ１２３を備える。

そして、記録用紙１０１上に形成されたトナー画像を、熱及び圧力を加えることによって定着させる定着装置１０、定着装置１０を通過した記録用紙１０１を搬送し、画像が定着された記録用紙１０１を貯留する排紙積載部１３０に排出する搬送用ローラ１３１，１３２が配置される。定着装置１０については、後で詳しく説明する。

尚、図１中のＸ、Ｙ、Ｚの各軸は、記録用紙１０１が画像形成部を通過する際の搬送方向にＸ軸をとり、感光体ドラム１１１の回転軸方向にＹ軸をとり、これら両軸と直交する方向にＺ軸をとっている。また、後述する他の図においてＸ、Ｙ、Ｚの各軸が示される場合、これらの軸方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図のＸ、Ｙ、Ｚ軸は、各図の描写部分が、図１に示す画像形成装置１００を構成する際の配置方向を示している。またここでは、Ｚ軸が略鉛直方向となるように配置されるものとする。

以上の構成において、画像形成装置の印刷動作の概略について、図１を参照しながら説明する。尚、同図中の点線矢印は、搬送される記録用紙１０１の搬送方向を示す。

画像形成装置１００は、図示せぬ上位装置からの印刷命令を受けると、給紙カセット１０４に収納された記録用紙１０１は、給紙ローラ１０５によって給紙カセット１０４から取り出され、レジストローラ１０６により斜行が矯正された後、所定のタイミングで、４つの現像装置１１０と転写装置１２０からなる画像形成部に搬送される。

このとき、感光体ドラム１１１が矢印方向に回転するのに伴い、各現像装置１１０の感光体ドラム１１１の表面は、図示しない電源装置により電圧が印加された帯電装置１１２により帯電される。続いて、帯電された感光体ドラム１１１表面が露光装置１１３の付近に到達すると、露光装置１１３によって露光され、感光体ドラム１１１表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像剤供給装置１１４により現像され、感光体ドラム１１１の表面に各色に対応したトナー画像が形成される。

画像形成部に搬送された記録用紙１０１は、エンドレス転写ベルト１２１に吸着して矢印方向に搬送され、各現像装置１１０の矢印方向に回転する感光体ドラム１１１とエンドレス転写ベルト１２１とで順次挟持される過程で、所定のタイミングで形成されたブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー画像が順次重ねて転写され、記録用紙１０１上に各色のトナーによるカラー画像が形成される。感光体ドラム１１１は、転写後に感光体ドラム１１１上に残留している残トナーがクリーニング装置１１５によって掻き取られてクリーニングされた後、次の帯電に供される。

続いて、表面に各色のトナーによるカラー画像が形成された記録用紙１０１は、定着装置１０に搬送される。記録用紙１０１上のトナー画像は、定着装置１０によって加圧及び加熱されて溶融し、記録用紙１０１上に固定される。更に、記録用紙１０１は、搬送用ローラ１３１，１３２により排紙積載部１３０に排出され、印刷の動作が終了する。

図２は、定着装置１０の要部構成図であり、図３は、上定着ベルト２１０の断面図であり、図４は定着装置１０を構成する上フランジ２０１と下フランジ２５１とを斜め上方から見た外観斜視図である。

上定着ベルト２１０と下定着ベルト２６０とは、矢印Ａ方向に搬送される記録用紙１０１の幅方向（Ｙ軸方向）において、記録領域を含むように延在する無端状のベルトであるが、装置に装着された際には、その断面形状が、図２に示すように直線部と円弧部とによっておにぎり型に支持されている。以後、これ等の定着ベルト２１０，２６０の延在方向を定着装置１０の長手方向と称す場合がある。

図３の断面図に示すように、第１の定着ベルトとしての上定着ベルト２１０は、基材２１０ａ上に弾性層２１０ｂが形成され、弾性層２１０ｂ上に離型層２１０ｃが形成された積層構成となっている。尚、ここでの上定着ベルト２１０と第２の定着ベルトとしての下定着ベルト２６０とは、少なくとも断面の構成においては同一なので、ここでは、上定着ベルト２１０について説明する。

基材２１０ａは、厚さ３０μｍ～５０μｍの範囲の、ＮｉやＳＵＳのような金属又はＰＩ樹脂で形成できる。ここでは、５０μｍのＳＵＳ材を使用している。弾性層２１０ｂは、厚さ１００μｍ～３５０μｍの範囲のシリコンゴムで成形できる。ここでは、３００μｍとした。離型層２１０ｃとしては、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）層が形成されている。尚、基材２１０ａが、無端状ベルトの内側になる。

弾性を有する上定着ベルト２１０は、その内側面に接するように配置された第１のローラとしての駆動ローラ２１１及びテンションローラ２１２，２１３によって３点が内側から支持されている。上定着ベルト２１０の内側には、同じく長手方向に延在するハロゲンランプ２２１，２２２が配設され、駆動ローラ２１１とテンションローラ２１２の間には、上定着ベルト２１０の内側を支持して、後述するようにニップ領域を形成する第１の加圧部材としての上側加圧部材２１５が配置され、更にハロゲンランプ２２１，２２２と、駆動ローラ２１１、上側加圧部材２１５及びテンションローラ２１２との間には、これらを互いに隔てるように上反射板２２３が配置されている。

一方、弾性を有する下定着ベルト２６０は、その内側面に接するように配置された第２のローラとしての加圧ローラ２６１及び経路設定部材としてのテンションローラ２６２，２６３によって３点が内側から支持されている。下定着ベルト２６０の内側には、同じく長手方向に延在するハロゲンランプ２７１が配設され、加圧ローラ２６１とテンションローラ２６２の間には、下定着ベルト２６０の内側を支持して、後述するようにニップ領域を形成する第２の加圧部材としての下側加圧部材２６５が配置され、更にハロゲンランプ２７１と、加圧ローラ２６１、下側加圧部材２６５及びテンションローラ２６２との間には、これらを互いに隔てるように下反射板２７３が配置されている。

図２に示すように、駆動ローラ２１１と加圧ローラ２６１、及び上側加圧部材２１５と下側加圧部材２６５は、それぞれ上定着ベルト２１０及び下定着ベルト２６０を介して対向するように配置され、後述するように、動作状態において、上定着ベルト２１０及び下定着ベルト２６０がニップ部を形成するように圧接可能に構成されている。

上定着ベルト２１０は、更に長手方向の両端部に配置された一対の上フランジ２０１によって、その両端部が規制されている。これらの一対の上フランジ２０１は、例えば、長手方向の中心部で垂直に交わる仮想中心面に対して面対称に形成されているため、ここでは、図２において奥側に配置された上フランジ２０１について説明する。

図４は、この上フランジ２０１と後述する下フランジ２５１を斜め上方から見た外観斜視図である。

同図に示すように、上フランジ２０１は、主に略円弧状に形成された平板状部材で形成され、平面部２０１ａの内側端部からは平面部２０１ａに対して垂直に延在する断面円弧状の一対の上ガイドリブ２０２，２０３が形成されている。上フランジ２０１は、図２に示すように、上定着ベルト２１０の奥側端部において、上ガイドリブ２０２，２０３が、上定着ベルト２１０の内側にあって、その内側面をガイドするように配置され、上フランジ２０１の平面部２０１ａは、上定着ベルト２１０の奥側端部に当接して、同方向への移動を規制している。

従って、上定着ベルト２１０は、駆動ローラ２１１、上側加圧部材２１５、テンションローラ２１２，２１３、及びその両端部のみをガイドする上ガイドリブ２０２，２０３によって、ガイドされながら後述するように回転移動する。

上定着ベルト２１０は、装置内での位置が移動しないのに対し、下定着ベルト２６０は、後述するように、上定着ベルト２１０に対して離接する方向（ここではＺ軸方向）に移動可能に構成されている。このため、下定着ベルト２６０の内側に配置された加圧ローラ２６１、テンションローラ２６２，２６３、下側加圧部材２６５、ハロゲンランプ２７１、及び下反射板２７３がすべて、後述する下フランジ２５１と共に可動プレート３１０に配設されている。この図２において、可動プレート３１０は、簡単のため、下側両端部の外形のみを概略的に示している。

下定着ベルト２６０は、更に長手方向の両端部に配置された一対の下フランジ２５１によって、その両端部が規制されている。これらの一対の下フランジ２５１は、可動ガイドリブ２５３も含めて、例えば、長手方向の中心部で垂直に交わる仮想中心面に対して面対称に形成されているため、ここでは、図２において奥側に配置された下フランジ２５１及び可動ガイドリブ２５３について説明する。

図４は、この下フランジ２５１を、上フランジ２０１と共に斜め上方から見た外観斜視図である。

同図に示すように、下フランジ２５１は、主に略く字状に形成された平板状部材で形成され、平面部２５１ａの所定部には、平面部２５１ａに対して垂直に延在する断面円弧状の下固定ガイドリブ２５２と、平面部２５１ａに対して回動可能に保持された可動ガイド部材としての可動ガイドリブ２５３が配設されている。可動ガイドリブ２５３の先端部には、下定着ベルト２６０の内側に当接する当接部２５３ａが形成されている。尚、可動ガイドリブ２５３については、後で詳しく説明する。

下フランジ２５１は、図２に示すように、下定着ベルト２６０の奥側端部において、下固定ガイドリブ２５２と可動ガイドリブ２５３とが、下定着ベルト２６０の内側にあって、その内側面をガイドするように配置され、下フランジ２５１の平面部２５１ａは、下定着ベルト２６０の奥側端部に当接して、同方向への移動を規制している。

従って、下定着ベルト２６０は、加圧ローラ２６１、下側加圧部材２６５、テンションローラ２６２，２６３、及びその両端部のみをガイドする下固定ガイドリブ２５２、及び可動ガイドリブ２５３によって、ガイドされながら後述するように回転移動する。

従って、駆動ローラ２１１と加圧ローラ２６１とが圧接する動作状態において、駆動ローラ２１１が、図示しない駆動源及び駆動伝達機構を介して回転力を受けて矢印方向に回転すると、その回転力が上定着ベルト２１０、下定着ベルト２６０、及び加圧ローラ２６１に伝わり、挟持された上定着ベルト２１０及び下定着ベルト２６０とが同方向（矢印方向）へ移動し、加圧ローラ２６１も矢印方向に供回りする。尚、この時の上定着ベルト２１０及び下定着ベルト２６０の自転しながらの移動を以後、回転移動と称す場合がある。

また、駆動ローラ２１１と加圧ローラ２６１とが圧接する動作状態において、駆動ローラ２１１と加圧ローラ２６１との圧接部、及び上側加圧部材２１５と下側加圧部材２６５との圧接部によって挟持される上定着ベルト２１０及び下定着ベルト２６０は、この領域においてニップ部を形成している。この時、上定着ベルト２１０と下定着ベルト２６０とは、その断面形状が、図２に示すように、ニップ部を形成する直線部が比較的長く形成できるようなおにぎり型となるように支持されている。

サーモパイル２３０は、上定着ベルト２１０の温度を検出するため、その温度検出部が上定着ベルト２１０と向かい合う位置に設置され、サーモパイル２８０は、下定着ベルト２６０の温度を検出するため、その温度検出部が下定着ベルト２６０と向かい合う位置に設置されている。

可動プレート３１０は、保持する下定着ベルト２６０が、上定着ベルト２１０に対して離接する方向（ここではＺ軸方向）に移動可能となるように、定着装置１０本体に対して、同方向にスライド可能に保持され、互いに噛合する一対のカムギヤ３０１，３０２によって駆動されて移動する。尚、上定着ベルト２１０とこの上定着ベルト２１０の内側に配置されてこれに作用する部材を第１の定着ベルトユニットとしての上定着ベルトユニット３０４と称し、可動プレート３１０と、この可動プレート３１０に保持されて一緒に移動する部材を第２の定着ベルトユニットとしての下定着ベルトユニット３０５と称す場合がある。

即ち、可動プレート３１０には、カムギヤ３０１のカムガイド３０１ａ及びカムギヤ３０２のカムガイド３０２ａと、各ギアの回転軸の上方でそれぞれ係合する係合部（図示せず）が配設されていて、可動プレート３１０は、カムガイド３０１ａ及びカムガイド３０２ａの回動に応じてＺ軸方向において移動する。尚、このとき可動プレート３１０は、自重或は付勢手段によって、Ｚ軸の－方向に付勢されているものとする。尚、これらのカムギヤ３０１，３０２は、ここでは、定着装置１０本体に備えられた駆動モータによって回転駆動され、この駆動モータは、画像形成装置１００全体を制御する制御部（図示せず）からの指令に基づいて回転駆動されるものである。

可動ガイドリブ２５３の構成、及びその動きについて更に説明する。図５は、定着装置１０の動作時（普通紙印刷）における、上フランジ２０１と下フランジ２５１との相対位置を示す構成図であり、同図（ａ）は、Ｙ軸のマイナス側から見た平面図であり、同図（ｂ）は、Ｘ軸のプラス側から見た側面図である。

図２、図４、図５に示すように、可動ガイドリブ２５３は、下フランジ２５１から植立する回動軸２５４によって回動自在に保持され、同じく回動軸２５４に備えられて両端が係止ポスト２６８と可動ガイドリブ２５３とに架けられた第３の付勢部材としてのトーションスプリング２６７によって、その当接部２５３ａが矢印Ｂ方向（反時計回り方向）に付勢されている。

また可動ガイドリブ２５３は、先端部において、径方向と略直角に延在する係合片２５３ｂを備えている。この係合片２５３ｂは、図４、図５に示すように、長手方向（Ｙ軸方向）において、下フランジ２５１の裏側（当接部２５３ａとは反対側）で配設されている。一方、上フランジ２０１には、この係合片２５３ｂに対向して当接可能な位置に被係合部としての規制部材２０１ｂが配設されている。

図６は、上フランジ２０１に対して下フランジ２５１が、可動プレート３１０に伴ってＺ軸方向に移動する際の、可動ガイドリブ２５３の動きの説明に供する図であり、同図（ａ）は、定着装置１０の非通紙時の状態を示し、同図（ｂ）は、定着装置１０の厚紙印刷動作時の状態を示す。

図６（ａ）は、定着装置１０の非通紙時の状態を示すが、この時、可動プレート３１０に伴ってＺ軸方向で移動する下フランジ２５１は、上フランジ２０１に対して最も離間した待機位置となり、可動ガイドリブ２５３の係合片２５３ｂが、上フランジ２０１の規制部材２０１ｂから離間した状態となる。この時、トーションスプリング２６７によって矢印Ｂ方向に付勢されている可動ガイドリブ２５３は、図示しない規制部材によって同方向への回動が規制され、同図（ａ）に示す初期回動位置に留まっている。

図６（ｂ）は、定着装置１０の厚紙印刷動作時の状態を示すが、この時、可動プレート３１０及び可動プレート３１０に伴ってＺ軸方向で移動する下フランジ２５１は、上フランジ２０１に対してより接近する厚紙印刷位置となる。この移動過程で、可動ガイドリブ２５３の係合片２５３ｂが上フランジ２０１の規制部材２０１ｂに当接し、更に規制部材２０１ｂによって相対的に押し下げられる。

これにより、可動ガイドリブ２５３は、回動軸２５４回りに、トーションスプリング２６７による付勢力に抗して矢印Ｃ方向（時計回り）に回動し、その当接部２５３ａが、Ｘ軸のプラス方向により張り出した厚紙印刷回動位置に変位する。

図５は、定着装置１０の普通紙印刷動作時の状態を示すが、この時、可動プレート３１０及び可動プレート３１０に伴ってＺ軸方向で移動する下フランジ２５１は、上記した厚紙印刷位置よりも更に上フランジ２０１に接近する普通紙印刷位置となる。この移動過程で、可動ガイドリブ２５３の係合片２５３ｂが、規制部材２０１ｂによって相対的に更に押し下げられる。

これにより、可動ガイドリブ２５３は、回動軸２５４回りに、トーションスプリング２６７による付勢力に抗して更に矢印Ｃ方向（時計回り）に回動し、その当接部２５３ａが、厚紙印刷回動位置の場合より更にＸ軸のプラス方向に張り出した普通紙印刷回動位置に変位する。

次に、可動プレート３１０による、下側加圧部材２６５及び加圧ローラ２６１の保持方法について説明する。図７（ａ）は、可動プレート３１０が普通紙印刷位置にあるときの下側加圧部材２６５の保持機構を示し、図７（ｂ）は、可動プレート３１０が同じく普通紙印刷位置にあるときの加圧ローラ２６１の保持機構を示す。また、図８（ａ）は、可動プレート３１０が厚紙印刷位置にあるときの下側加圧部材２６５の保持機構を示し、図８（ｂ）は、可動プレート３１０が同じく厚紙印刷位置にあるときの加圧ローラ２６１の保持機構を示す。

図７（ａ）に示すように、可動プレート３１０に植立する回動基軸３５０には、下側加圧部材２６５を固定する固着部３５３を配備する第１の回動アーム３５２が回動自在に保持されている。この第１の回動アーム３５２は、その先端部３５２ａが、一端が可動プレート３１０に架けられた第１の付勢部材としての第１の圧縮スプリング３５４の他端部に架けられて、同図における時計方向（矢印方向）に付勢されている。

従って可動プレート３１０が普通紙印刷位置にあるとき、固着部３５３に固定された下側加圧部材２６５は、後述する図９（ａ）に示すように、上定着ベルト２１０及び下定着ベルト２６０を介して上側加圧部材２１５に圧接した状態となり、これにより第１の回動アーム３５２の同方向への回動が規制される。

また図７（ｂ）に示すように、可動プレート３１０に植立する回動基軸３５０には、第１の回動アーム３５２と同軸であって、加圧ローラ２６１を回転自在に保持する第２の回動アーム３６２が回動自在に保持されている。この第２の回動アーム３６２は、その先端部に形成された係合突起３６２ａが、一端が可動プレート３１０に架けられた第２の付勢部材としての第２の圧縮スプリング３６４の他端部に架けられて、同図における時計方向（矢印方向）に付勢されている。

従って可動プレート３１０が普通紙印刷位置にあるとき、第２の回動アーム３６２に回転自在に保持された加圧ローラ２６１は、後述する図９（ａ）に示すように、上定着ベルト２１０及び下定着ベルト２６０を介して駆動ローラ２１１に圧接した状態となり、これにより第２の回動アーム３６２の同方向への回動が規制される。

第１の回動アーム３５２と第２の回動アーム３６２とは、Ｙ軸方向において隣接して配置され、第２の回動アーム３６２の方がよりＹ軸のマイナス側に配置されているが、ここでは構成の説明を容易にするため、別々の図面で説明した。このため、第２の回動アーム３６２には、第１の回動アーム３５２に固定されてＹ軸方向に植立する固着部３５３を避けるための切欠き開口部３６２ｂが形成されている。

一方、厚紙印刷時には、可動プレート３１０が、カムギヤ３０１，３０２によって、図７に示す普通紙印刷位置から図８に示す厚紙印刷位置に移動するが、この移動に従って、回動基軸３５０も同じ移動量だけ鉛直下方に移動する。

しかし第１の回動アーム３５２は、第１の圧縮スプリング３５４で矢印方向（時計方向）に付勢されているため、保持する下側加圧部材２６５が、後述する図９（ｂ）に示すように、上側加圧部材２１５に対する上定着ベルト２１０及び下定着ベルト２６０を介しての圧接状態を維持したまま、図８（ａ）に示すように同方向にわずかに回動した状態を保つ。

また、回動基軸３５０に回動自在に保持された第２の回動アーム３６２は、第２の圧縮スプリング３６４で矢印方向（時計方向）に付勢されているため、可動プレート３１０の垂直下方への移動に伴って、保持する加圧ローラ２６１が、駆動ローラ２１１に対する上定着ベルト２１０及び下定着ベルト２６０を介しての圧接状態を維持したまま、矢印方向への回動を開始する。

しかしながら、第２の回動アーム３６２の回動量は、可動プレート３１０に設けられた規制部材としての規制突起３７０によって制限される。即ち、可動プレート３１０が、図７（ｂ）の普通紙印刷位置から図８（ｂ）に示す厚紙印刷位置に移動を開始すると、第２の回動アーム３６２が矢印方向に回動を開始するが、移動途中で可動プレート３１０の規制突起３７０が、第２の回動アーム３６２の係合突起３６２ａに当接して第２の回動アーム３６２の回動を規制し、そのまま一体的に下方に移動する。

従って、可動プレート３１０が厚紙印刷位置に達したとき、第２の回動アーム３６２に保持された加圧ローラ２６１は、後述する図９（ｂ）に示すように、駆動ローラ２１１に対して僅かに離間する方向（鉛直下方）に移動した位置を保つ。

以上のように、下側加圧部材２６５及び加圧ローラ２６１は、可動プレート３１０に保持されているものの、可動プレート３１０のＺ軸方向（鉛直方向）の移動に対して、それぞれ異なって変位する。

以上の構成において、画像形成装置１００による印刷動作時の定着装置１０の動作について更に説明する。

定着装置１０は、画像形成装置１００が図示せぬ上位装置からの印刷命令を受けると、カムギヤ３０１とカムギヤ３０２を回転することによって可動プレート３１０を上方（Ｚ軸のプラス側）に移動し、上定着ベルト２１０と下定着ベルト２６０とを圧接させて、図２に示すようにニップ部を形成する。

その後、駆動ローラ２１１が、図示しない駆動源及び駆動伝達機構を介して回転力を受けて矢印方向に回転すると、加圧ローラ２６１が矢印方向に供回りし、挟持された上定着ベルト２１０及び下定着ベルト２６０とが同方向（矢印方向）へ回転移動する。

上定着ベルト２１０と下定着ベルト２６０が回転を始めるとハロゲンランプ２２１，２２２，２７１への電流供給が開始され、各ハロゲンランプが発熱してウォーミングアップを開始する。これにより、上定着ベルト２１０と下定着ベルト２６０の表面温度は温度上昇していく。上定着ベルト２１０はサーモパイル２３０で表面温度が検出され、その検出温度が所定の温度となるように温度制御され、下定着ベルト２６０はサーモパイル２８０によって表面温度が検出され、その検出温度が所定の温度になるように制御される。

ウォーミングアップ動作が終了すると、画像形成装置１００本体は、設定された記録用紙１０１の厚さ、種類によって可動プレート３１０を上下移動させ、最適位置に持ちきたす。

次に可動プレート３１０の停止位置に応じて、可動ガイドリブ２５３が変位する構成となっている定着装置１０の動作を説明する前に、ここで、印刷時に上定着ベルト２１０と下定着ベルト２６０のニップ部で、各定着ベルトに生じる現象について、下定着ベルト２６０の場合を例に、図１２を参照しながら説明する。尚、ここでは可動ガイドリブ２５３を固定のガイドリブ５５３として説明する。

図１２は、下フランジ２５１に固定されたガイドリブ５５３を備えた定着装置の印刷時の動作説明図で、同図（ａ）は、図２に示すように上定着ベルト２１０とニップ部を形成する下定着ベルト２６０の動作時の状態を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）における点線円部５００の部分拡大図である。尚、図７に示す定着装置が、図２に示す定着装置１０と主に異なる点は、ガイドリブ５５３が下フランジ２５１に固定されている点である。

下定着ベルト２６０は、搬入される記録用紙を通紙方向（矢印Ａ方向）に移送するため、同図（ａ）に示す矢印方向に回転移動する場合、ニップ部より上流側の下定着ベルト２６０は、通紙方向に引っ張られて張力が強くなるため、ニップ部より上流側に位置してこの部分をガイドする下固定ガイドリブ２５２に接触した状態で回転移動する。

一方、ニップ部より下流側の下定着ベルト２６０は、常にニップ部から押し出されるベルト部分によって逆に張力が弱まるために、同図（ｂ）に点線で示すように回転移動位置が膨らみ、ガイドリブ５５３よりも外側の回転移動位置を通過する。しかも、このオーバーラップ量は常に一定ではなく、記録用紙の通紙時の圧力変化によりガイドリブ５５３によって規制されるガイドリブ位置と最大のオーバーラップ位置との間で変動幅Ｗをもって変化する。

また、下定着ベルト２６０は、定着装置の動作時に、長手方向の何れかの方向に移動するが、長手方向の両端部に位置する下フランジ２５１の平面部２５１ａ（図４参照、奥側のみ示す）によって、長手方向の両端部が同方向への移動が規制されるため、何れかの端部が、常に対応する平面部２５１ａ（一端側のみ図示）に接触している。このため、下定着ベルト２６０は、常に周面と垂直な方向にせん断力を受けることになり、経時でベルト端部に亀裂が発生し、破断する恐れが生じる。

このオーバーラップ量は、本実施の形態の定着装置１０のように、印刷する用紙の厚さに応じて、上定着ベルト２１０に対して下定着ベルト２６０が変位するような場合にも変化しようとするが、本実施の形態の定着装置１０の１つの目的は、このオーバーラップの変動幅Ｗを、下定着ベルト２６０の変位に拘わらず抑制することにある。

図２に示すように、記録用紙の厚さ等により、上定着ベルトユニットに対して下定着ベルトユニット３０５が変位する場合、例えば、上記した普通紙印刷位置（図５参照）から厚紙印刷位置（図６（ｂ）参照）に移動する場合、ニップ部を形成すべく付勢された加圧ローラ２６１及び下側加圧部材２６５の移動量が少ないのに比べ、他の箇所は、可動プレート３１０と一緒に下方（Ｚ軸のマイナス方向）へ移動する。従って、図１２に示す定着装置のように、ガイドリブ５５３が固定の場合、下定着ベルトユニット３０５の位置によって、下定着ベルト２６０の張力が変化してオーバーラップ量が変化する。

図９は、本実施の形態の定着装置１０において、厚さの異なる記録用紙を印刷する際の動作状態の説明に供する図であり、同図（ａ）は、厚さが一般的な普通紙を印刷するときの動作状態を示し、同図（ｂ）は、厚めの記録用紙を印刷する際の動作状態を示している。

同図（ａ）に示すように、普通紙を印刷する際の定着装置１０は、その可動プレート３１０が、カムギヤ３０１，３０２によって、最上位位置まで移動され、これに伴って、可動プレート３１０に固定的に保持された下フランジ２５１が、図５に示す普通紙印刷位置に移動した状態となっている。

そしてこの時の可動ガイドリブ２５３は、図５に示すように、その係合部としての係合片２５３ｂが上フランジ２０１の規制部材２０１ｂに当接することによって、普通印刷回動位置に規制されている。この普通印刷回動位置は、当接部２５３ａが、Ｘ軸のプラス方向に最も張り出す位置となるが、回転移動する下定着ベルト２６０に対して、押圧することなく僅かに接することによって、不要な張力が発生することなく、変動幅Ｗを最小限とする程度の位置となるように予め考慮されているものである。

また可動プレート３１０がこの普通紙印刷位置にあるとき、前記したように、下側加圧部材２６５は、上定着ベルト２１０及び下定着ベルト２６０を介して上側加圧部材２１５に圧接し、加圧ローラ２６１は、上定着ベルト２１０及び下定着ベルト２６０を介して駆動ローラ２１１に圧接した状態となっている。

一方、同図（ｂ）に示すように、厚めの記録用紙を印刷する際の定着装置１０は、その可動プレート３１０が、カムギヤ３０１，３０２によって、鉛直下方に移動され、これに伴って、可動プレート３１０に固定的に保持された下フランジ２５１が、図６（ｂ）に示す厚紙印刷位置に移動した状態となっている。

可動プレート３１０がこの厚紙印刷位置にあるとき、前記したように、下側加圧部材２６５は、上定着ベルト２１０及び下定着ベルト２６０を介して上側加圧部材２１５に圧接するもその圧接力は軽減され、加圧ローラ２６１は、駆動ローラ２１１に対して僅かに離間する方向（鉛直下方）に移動した位置を保っている。この状態で、下定着ベルト２６０は、テンションローラ２６３等によって下方に引っ張られ、可動ガイドリブ２５３に対向する辺りの回転移動位置のふくらみが減ることになる。

尚、普通紙印刷時に対して厚紙印刷時には、下側加圧部材２６５の加圧力を弱め、駆動ローラ２１１に対する加圧ローラ２６１の加圧力を弱めると共に、僅かに離間する程度の位置に下げることで、厚紙通過時の反動を抑制するなど、それぞれ適したニップ圧を得るようにしている。

しかしながらこの時、図６（ｂ）に示すように、その係合片２５３ｂが上フランジ２０１の規制部材２０１ｂに当接することによって、厚紙印刷回動位置に規制されている可動ガイドリブ２５３は、その当接部２５３ａが、普通印刷回動位置の場合よりＸ軸のマイナス方向に引っ込んだ位置となる。尚、この回動変位によって、当接部２５３ａが、この時回転移動する下定着ベルト２６０に対して、依然として押圧することなく僅かに接することによって、不要な張力が発生することなく、変動幅Ｗを最小限とする程度の位置となるように予め考慮されているものである。

以上のように、本実施の形態の定着装置によれば、上定着ベルト２１０に対して下定着ベルトが離接する方向に変位することによって、下定着ベルト２６０の回転移動の経路が変化する場合でも、変動幅Ｗを最小限に維持することができるので、回転移動の経路の変動等により、経時による下定着ベルト２６０の劣化を抑制できる。また、下定着ベルト２６０に対し、付勢力等による不要な張力が付与されないので、回転負荷トルクの増加に伴なう動作不良を抑制できる。

実施の形態２．
図１０は、本発明に基づく実施の形態２の定着装置４００の要部構成図である。

この定着装置４００が、前記した図２に示す実施の形態１の定着装置１０と主に異なる点は、可動ガイドリブ４５３（図２の可動ガイドリブ２５３に相当）の回動を駆動源としてのステッピングモータ４０１で行う点である。従って、この定着装置４００を採用する画像形成装置が、前記した実施の形態１の画像形成装置１００（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の画像形成装置の要部構成は、定着装置以外において図１に示す実施の形態１の画像形成装置１００の要部構成と共通するため、必要に応じて図１を参照する。

図１０に示すように、ここでの可動ガイドリブ４５３は、その回動軸４５４が、直接或は減速ギアを介して、正反転可能なステッピングモータ４０１によって両方向に回動駆動されるように構成されている。

図１１は、このステッピングモータ４０１を駆動する駆動制御部としてのモータ制御部４５０を示すブロック図である。

モータ制御部４５０は、画像形成装置全体を制御する図示しない制御部から、非通紙時に相当する待機モード、厚紙印刷動作時に相当する厚紙印刷モード、及び普通紙印刷動作時に相当する普通紙印刷モードの何れかを示す動作モード信号４５１を受信し、各モードに対応して、可動ガイドリブ４５３が、前記した初期回動位置（図６（ａ）参照）、厚紙印刷回動位置（図６（ｂ）参照）、及び普通紙印刷回動位置（図５（ａ）参照）に回動するように、ステッピングモータ４０１に対して駆動パルス信号４５２を出力する。

以上のように、本実施の形態の定着装置によれば、上定着ベルト２１０に対して下定着ベルトが離接する方向に変位することによって、下定着ベルト２６０の回転移動の経路が変化する場合でも、変動幅Ｗを最小限に維持することができるので、回転移動の経路の変動等により、経時による下定着ベルト２６０の消耗を抑制できる。また、下定着ベルト２６０に対し、付勢力等による不要な張力が加わらないので、回転負荷トルクの増加に伴う動作不良を抑制できる。更に、電気的な駆動により可動ガイドリブ４５３の回動位置を決めるので、機構的な構成を簡素化でき、可動ガイドリブ４５３の各回動位置を、よりきめ細かく所望の位置に設定するのが容易となる。

また、前記した特許請求の範囲、及び実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」といった言葉を使用したが、これらは便宜上であって、定着装置を配置する状態における絶対的な位置関係を限定するものではない。

上記した実施の形態では、本発明を、カラープリンタとしての画像形成装置に採用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、定着器を備える、複写機、ファクシミリ、ＭＦＰ等の画像処理装置にも利用可能である。またカラープリンタについて説明したが、モノクロプリンタであってもよい。

１０定着装置、１００画像形成装置、１０１記録用紙、１０４給紙カセット、１０５給紙ローラ、１０６レジストローラ、１１０現像装置、１１１感光体ドラム、１１２帯電装置、１１３露光装置、１１４現像剤供給装置、１１５クリーニング装置、１２０転写装置、１２１エンドレス転写ベルト、１２２ドライブローラ、１２３テンションローラ、１３０排紙積載部、１３１搬送用ローラ、１３２搬送用ローラ、２０１上フランジ、２０１ａ平面部、２０１ｂ規制部材、２０２上ガイドリブ、２０３上ガイドリブ、２１０上定着ベルト、２１０ａ基材、２１０ｂ弾性層、２１０ｃ離型層、２１１駆動ローラ、２１２テンションローラ、２１３テンションローラ、２１５上側加圧部材、２２１ハロゲンランプ、２２２ハロゲンランプ、２２３上反射板、２３０サーモパイル、２５１下フランジ、２５１ａ平面部、２５２下固定ガイドリブ、２５３可動ガイドリブ、２５３ａ当接部、２５３ｂ係合片、２５４回動軸、２６０下定着ベルト、２６１加圧ローラ、２６２テンションローラ、２６３テンションローラ、２６５下側加圧部材、２６７トーションスプリング、２６８係止ポスト、２７１ハロゲンランプ、２７３下反射板、２８０サーモパイル、３０１カムギヤ、３０１ａカムガイド、３０２カムギヤ、３０２ａカムガイド、３０４上定着ベルトユニット、３０５下定着ベルトユニット、３１０可動プレート、３５０回動基軸、３５２第１の回動アーム、３５２ａ先端部、３５３固着部、３５４第１の圧縮スプリング、３６２第２の回動アーム、３６２ａ係合突起、３６２ｂ開口部、３６４第２の圧縮スプリング、３７０規制突起、４００定着装置、４０１ステッピングモータ、４５０モータ制御部、４５１動作モード信号、４５２駆動パルス信号、４５３可動ガイドリブ、４５４回動軸。

Claims

第１の定着ベルトユニットと、前記第１の定着ベルトユニットに対して接離する方向に移動可能な第２の定着ベルトユニットとを備えた定着装置において、
前記第１の定着ベルトユニットは、
無端状の第１の定着ベルトと、
前記第１の定着ベルトの内側にあって、該第１の定着ベルトの内側面に接して回転する第１のローラと、
前記第１の定着ベルトの内側にあって、該第１の定着ベルトの内側面を押圧する第１の加圧部材と
を備え、
前記第２の定着ベルトユニットは、
前記接離する方向に移動可能な可動プレートと、
無端状の第２の定着ベルトと、
前記第２の定着ベルトの内側にあって前記可動プレートに支持され、前記第１の定着ベルト及び前記第２の定着ベルトを介して前記第１のローラに対向し、該第２の定着ベルトの内側面に圧接して回転する第２のローラと、
前記第２の定着ベルトの内側にあって前記可動プレートに支持され、前記第１の定着ベルト及び前記第２の定着ベルトを介して前記第１の加圧部材に対向し、該第２の定着ベルトの内側面を押圧する第２の加圧部材と、
前記第２の定着ベルトの内側にあって前記可動プレートに配備され、前記第２の定着ベルトの回転移動経路を定める経路設定部材と、
前記第２の定着ベルトの内側にあって前記可動プレートに支持され、前記第２の定着ベルトの内側面をガイドする可動ガイド部材と
を備え、
前記可動ガイド部材は、前記可動プレートに回動自在に保持されて、前記第２の定着ベルトに当接する当接部と、係合部とを備え、
前記当接部を前記第２の定着ベルトから離間する方向に付勢する第３の付勢部材と、
前記可動ガイド部材の前記係合部に係合して、前記第３の付勢部材による前記可動ガイド部材の回動を規制する、前記定着装置本体に固定された被係合部と
を備え、
前記可動プレートが前記接離する方向に移動するのに伴って、前記可動ガイド部材が回動し、前記当接部による、前記第２の定着ベルトに対するガイド位置を変えることを特徴とする定着装置。
前記第２の加圧部材は前記可動プレートによって変位可能に保持され、第１の付勢部材によって前記第１の加圧部材に接近する方向に付勢され、
前記第２のローラは前記可動プレートによって変位可能に保持され、第２の付勢部材によって前記第１のローラに接近する方向に付勢されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
前記第２の加圧部材は、前記可動プレートに回動自在に保持された第１の回動アームに保持され、前記第２のローラは、前記可動プレートに回動自在に保持された第２の回動アームに保持されていることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
前記第２の回動アームは、前記可動プレートに配設された規制部材によって回動量が規制されることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
請求項１から４までの何れかの定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。