(57)【要約】【課題】記録媒体の分離性を向上させつつ耐久性を確保す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。【解決手段】定着ローラ２４と、前記定着ローラを加圧する加圧部材２６とを備えた定着装置２２は、前記定着ローラと前記加圧部材との間に形成されるニップ部２７の用紙搬送方向上流側で記録媒体３６の位置を検出する第１の位置検出手段３７と、前記ニップ部の用紙搬送方向下流側で前記記録媒体の位置を検出する第２の位置検出手段３８と、前記加圧部材の加圧荷重を可変させる加圧荷重可変手段４５と、前記加圧荷重可変機構の作動を制御する制御手段４９とを備え、該制御手段は、前記記録媒体の先端部が前記ニップ部を通過するときに、前記記録媒体の前記先端部を除く部分が前記ニップ部を通過するときより前記加圧部材の加圧荷重を大きくするように前記加圧荷重可変手段の作動を制御する。【選択図】図２
2009175207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を有する定着ローラと、前記定着ローラを加圧し前記定着ローラに圧接される加圧部材とを備え、前記定着ローラと前記加圧部材との間に形成されるニップ部で挟持搬送される記録媒体を加熱及び加圧することにより、記録媒体上の未定着トナー像を定着させる定着装置であって、
前記ニップ部の用紙搬送方向上流側で前記記録媒体の位置を検出する第１の位置検出手段と、
前記ニップ部の用紙搬送方向下流側で前記記録媒体の位置を検出する第２の位置検出手段と、
前記定着ローラに対する前記加圧部材の加圧荷重を可変させる加圧荷重可変手段と、
前記加圧荷重可変手段の作動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１の位置検出手段によって検出される前記記録媒体の位置と前記第２の位置検出手段によって検出される前記記録媒体の位置とに基づいて、前記記録媒体の先端部が前記ニップ部を通過するときに、前記記録媒体の前記先端部に続く部分が前記ニップ部を通過するときより前記加圧部材の加圧荷重を大きくするように前記加圧荷重可変手段の作動を制御することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
熱源を有する定着ローラと、前記定着ローラに対向して設けられ前記定着ローラを加圧する第１の加圧部材と、前記第１の加圧部材より用紙搬送方向下流側において前記定着ローラに対向して設けられ前記定着ローラを加圧する第２の加圧部材とを備え、前記定着ローラと前記第１の加圧部材とによって形成される第１のニップ部及び前記定着ローラと前記第２の加圧部材とによって形成される第２のニップ部で挟持搬送される記録媒体を加熱及び加圧することにより、記録媒体上の未定着トナー像を定着させる定着装置であって、
前記第１のニップ部の用紙搬送方向上流側で前記記録媒体の位置を検出する第１の位置検出手段と、
前記第２のニップ部の用紙搬送方向下流側で前記記録媒体の位置を検出する第２の位置検出手段と、
前記定着ローラに対する前記第２の加圧部材の加圧荷重を可変させる加圧荷重可変手段と、
前記加圧荷重可変手段の作動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１の位置検出手段によって検出される前記記録媒体の位置と前記第２の位置検出手段によって検出される前記記録媒体の位置とに基づいて、前記記録媒体の先端部が前記第１のニップ部及び前記第２のニップ部を通過するときに、前記記録媒体の前記先端部に続く部分が前記第１のニップ部及び前記第２のニップ部を通過するときより前記第２の加圧部材の加圧荷重を大きくするように前記加圧荷重可変手段の作動を制御することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記定着ローラに対する前記第２の加圧部材の加圧荷重を可変させるとともに前記定着ローラに対する前記第１の加圧部材の加圧荷重を可変し、
前記制御手段は、前記第１の位置検出手段によって検出される前記記録媒体の位置と前記第２の位置検出手段によって検出される前記記録媒体の位置とに基づいて、前記記録媒体の先端部が前記第１のニップ部及び前記第２のニップ部を通過するときに、前記記録媒体の前記先端部に続く部分が前記第１のニップ部及び前記第２のニップ部を通過するときより前記第２の加圧部材の加圧荷重を大きくし前記第１の加圧部材の加圧荷重を小さくするように前記加圧荷重可変手段の作動を制御することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１の加圧部材は、前記第２の加圧部材より柔らかい材料から形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１の加圧部材と前記第２の加圧部材とはそれぞれ、バネ定数の異なるバネを用いて前記定着ローラを加圧することを特徴とする請求項２〜４の何れか一に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１の加圧部材及び前記第２の加圧部材の少なくとも何れか一方が、ローラ状に形成された加圧ローラであることを特徴とする請求項２〜５の何れか一に記載の定着装置。
【請求項７】
前記第１の加圧部材及び前記第２の加圧部材が無端状のベルトの内部に配置され、前記第１の加圧部材及び前記第２の加圧部材は、前記ベルトを介して前記定着ローラを加圧し、前記ベルトが前記定着ローラに圧接されることを特徴とする請求項２〜６の何れか一に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一に記載の定着装置を含む画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はこれらの機能を複合的に備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、記録媒体に未定着トナー像を定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、互いに圧接して回転される一対の定着ローラと加圧ローラとによって記録媒体としての用紙を挟持搬送させながら、定着ローラと加圧ローラとの間に形成されるニップ部において用紙を加熱及び加圧することにより、用紙上の未定着トナー像を定着させる定着装置が知られている。
【０００３】
近年、定着装置において、加圧ローラを低硬度の材料で形成したり加圧ローラをパッド方式に変更したりして、用紙搬送方向におけるニップ部の長さ（ニップ幅）を長くし、定着装置を高速化させることが行われている。また、加圧ローラ自体のサイズを大きくすることで、用紙搬送方向におけるニップ部の長さを長くして、定着装置を更に高速化させることも行われている。
【０００４】
しかしながら、加圧ローラ自体のサイズを大きくすると、用紙搬送方向におけるニップ部の長さを長くして高速化させることができるものの、ニップ部の用紙搬送方向下流側において定着ローラの曲率が小さくなり、ニップ部を通過した用紙の分離性が低下することとなる。
【０００５】
これに対し、用紙の分離性を向上させる種々の定着装置が提案されており、例えば特許文献１には、転写材の先端部が定着ニップ部を通過する時のみ加圧ローラの定着ローラに対する定着ニップ部での加圧荷重を、転写材の先端部より後方側が定着ニップ部を通過する時よりも軽くすることにより、定着後の転写材が定着ローラに巻き付くことを防止して定着ジャムの発生を防止する定着装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−８９６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、曲率分離によって用紙を分離させる定着装置においては、前記特許文献１に開示されるように定着ローラに対する加圧ローラの加圧荷重を低くすると、ニップ部の用紙搬送方向下流側において定着ローラの曲率が小さくなることに起因して用紙の分離性が低下する場合がある。
【０００８】
これに対し、定着ローラに対する加圧ローラの加圧荷重を大きくすることで、ニップ部の用紙搬送方向下流側において定着ローラの曲率を大きくし、用紙の分離性を向上させることができるが、かかる場合には、加圧荷重を大きくすることに伴って、定着ローラや加圧ローラ、ひいては定着装置の耐久性が低下することとなる。
【０００９】
そこで、この発明は、前記技術的課題に鑑みてなされたものであり、曲率分離によって記録媒体を分離させる定着装置において、記録媒体の分離性を向上させつつ耐久性を確保することができる定着装置及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するため、本願の第１の発明に係る定着装置は、
熱源を有する定着ローラと、前記定着ローラを加圧し前記定着ローラに圧接される加圧部材とを備え、前記定着ローラと前記加圧部材との間に形成されるニップ部で挟持搬送される記録媒体を加熱及び加圧することにより、記録媒体上の未定着トナー像を定着させる定着装置であって、
前記ニップ部の用紙搬送方向上流側で前記記録媒体の位置を検出する第１の位置検出手段と、
前記ニップ部の用紙搬送方向下流側で前記記録媒体の位置を検出する第２の位置検出手段と、
前記定着ローラに対する前記加圧部材の加圧荷重を可変させる加圧荷重可変手段と、
前記加圧荷重可変手段の作動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１の位置検出手段によって検出される前記記録媒体の位置と前記第２の位置検出手段によって検出される前記記録媒体の位置とに基づいて、前記記録媒体の先端部が前記ニップ部を通過するときに、前記記録媒体の前記先端部に続く部分が前記ニップ部を通過するときより前記加圧部材の加圧荷重を大きくするように前記加圧荷重可変手段の作動を制御する、
ことを特徴とする。
【００１１】
また、本願の第２の発明に係る定着装置は、
熱源を有する定着ローラと、前記定着ローラに対向して設けられ前記定着ローラを加圧する第１の加圧部材と、前記第１の加圧部材より用紙搬送方向下流側において前記定着ローラに対向して設けられ前記定着ローラを加圧する第２の加圧部材とを備え、前記定着ローラと前記第１の加圧部材とによって形成される第１のニップ部及び前記定着ローラと前記第２の加圧部材とによって形成される第２のニップ部で挟持搬送される記録媒体を加熱及び加圧することにより、記録媒体上の未定着トナー像を定着させる定着装置であって、
前記第１のニップ部の用紙搬送方向上流側で前記記録媒体の位置を検出する第１の位置検出手段と、
前記第２のニップ部の用紙搬送方向下流側で前記記録媒体の位置を検出する第２の位置検出手段と、
前記定着ローラに対する前記第２の加圧部材の加圧荷重を可変させる加圧荷重可変手段と、
前記加圧荷重可変手段の作動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１の位置検出手段によって検出される前記記録媒体の位置と前記第２の位置検出手段によって検出される前記記録媒体の位置とに基づいて、前記記録媒体の先端部が前記第１のニップ部及び前記第２のニップ部を通過するときに、前記記録媒体の前記先端部に続く部分が前記第１のニップ部及び前記第２のニップ部を通過するときより前記第２の加圧部材の加圧荷重を大きくするように前記加圧荷重可変手段の作動を制御する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本願の第１の発明に係る定着装置によれば、記録媒体の先端部がニップ部を通過するときにのみ加圧荷重を大きくすることにより、記録媒体の先端部がニップ部を通過する際にニップ部の記録媒体搬送方向下流側における定着ローラの曲率を大きくして記録媒体の分離性を向上させることができるとともに、記録媒体の先端部がニップ部を通過するときにのみ加圧荷重を大きくするので耐久性が損なわれることを抑制することができ、記録媒体の分離性を向上させつつ耐久性を確保することができる。
【００１３】
また、本願の第２の発明に係る定着装置によれば、定着ローラを加圧する加圧部材として２つの加圧部材を用い、第１の加圧部材及び第２の加圧部材と定着ローラとの間にそれぞれ形成される第１のニップ部及び第２のニップ部を記録媒体の先端部が通過するときにのみ、第２の加圧部材の加圧荷重を大きくすることにより、記録媒体の先端部が第１のニップ部及び第２のニップ部を通過する際に第２のニップ部の記録媒体搬送方向下流側における定着ローラの曲率を大きくして記録媒体の分離性を向上させることができるとともに、記録媒体の先端部が第１のニップ部及び第２のニップ部を通過するときにのみ加圧荷重を大きくするので耐久性が損なわれることを抑制することができ、記録媒体の分離性を向上させつつ耐久性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置を概略的に示す概略構成図である。前記画像形成装置２は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置である。現在、電子写真方式の画像形成装置として種々の形態のものが提案されているが、図示する画像形成装置は所謂タンデム方式のカラー画像形成装置である。
【００１６】
画像形成装置２は、無端状の中間転写ベルト３０を備え、該中間転写ベルト３０は、図面の右側と左側にそれぞれ配置された一対のローラ３２、３４に巻回されている。図面の右側のローラ３２は、図示しないモータに駆動連結され、該モータの駆動に基づいて回転されるようになっている。また、ローラ３２の回転に伴って、中間転写ベルト３０及び該中間転写ベルト３０を支持する図面の左側のローラ３４が図中反時計回りに回転されるようになっている。
【００１７】
図中右側に配置されるローラ３２に支持されている中間転写ベルト３０の外側には、二次転写ローラ４０が、中間転写ベルト３０を介してローラ３２に対向して配置されている。二次転写ローラ４０は、中間転写ベルト３０の外周面に接触し、その接触部（ニップ部）が二次転写領域４１を形成している。
【００１８】
図中左側に配置されるローラ３４に支持されている中間転写ベルト３０の外側には、中間転写ベルト用クリーニング部材４２が設けられている。この中間転写ベルト用クリーニング部材４２は、中間転写ベルト３０を介してローラ３４に圧接され、その接触部が未転写トナーを回収する回収領域６２を形成している。
【００１９】
また、図中左側のローラ３４から図中右側のローラ３２に移動する中間転写ベルト３０の下側には、図中左側から右側に向かって順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色にそれぞれ対応する色のトナー像を作成する４つの作像部３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）が、中間転写ベルト３０に沿って配置されている。
【００２０】
各作像部３は、静電潜像担持体として円筒状の感光体４を有している。感光体４の周囲には、その回転方向（図中時計回り方向）に沿って順に、帯電器８、現像装置１８、中間転写ベルト３０を介して感光体４に対向して配置される一次転写ローラ１４、および感光体用クリーニング部材１６が配置されている。また、４つの感光体４の下方には、露光装置１０が配置され、露光装置１０は、帯電器８と現像装置１８との間で各感光体４に光を照射して露光を行うようになっている。
【００２１】
画像形成装置２の上部には、具体的には中間転写ベルト３０の上方には、各色の現像装置１８に補給するためのトナーを収容したホッパー２０（２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ）が配置されている。
【００２２】
画像形成装置２の下部には、給紙装置として給紙カセット４４が着脱可能に配置されている。給紙カセット４４内に積載収容された記録媒体としての用紙３６は、給紙カセット４４の近傍に配置された給紙ローラ５２の回転によって最上部のものから１枚ずつ用紙搬送経路５０に送り出されるようになっている。また、給紙ローラ５２の近傍には、所定のタイミングで用紙３６を二次転写領域４１へ送り出すためのレジストローラ対５４が設けられている。
【００２３】
用紙搬送経路５０は、給紙カセット４４から、レジストローラ対５４のニップ部、転写ベルト３０と二次転写ローラ４０とのニップ部である二次転写領域４１、後述する、二次転写領域４１の上方に配置される定着装置２２、及び定着装置２２の上方に設けられる排紙ローラ対５６のニップ部を通って、排紙部５８まで延びている。
【００２４】
次に、このようにして構成される画像形成装置２の作動について説明する。なお、画像形成装置２では、例えばブラックなどの１色のトナーを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードと、４色のトナーを用いてカラー画像を形成するカラーモードとの間で切り替えができるようになっており、以下では、カラーモードにおける画像形成動作の一例について説明する。
【００２５】
先ず、各作像部３において、所定の周速度で回転駆動されている感光体４の外周面が帯電器８により帯電される。次に、帯電された感光体４の外周面に、画像情報に応じた光が露光装置１０から投射され静電潜像が形成される。続いて、この静電潜像は、現像装置１８から供給される現像剤のトナーにより顕在化される。感光体４上に形成された各色のトナー像は、一次転写ローラ１４によって、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体４から中間転写ベルト３０上に順次転写（一次転写）され、中間転写ベルト３０上に各色のトナー像が重ね合わせられる。
【００２６】
一方、中間転写ベルト３０に転写されることなく感光体４上に残留している未転写トナーは、感光体４の回転に伴って感光体４と感光体用クリーニング部材１６との接触部に達すると、感光体用クリーニング部材１６によって掻き取られ、感光体４の外周面から除去される。
【００２７】
中間転写ベルト３０上に重ね合わされた４色のトナー像は、中間転写ベルト３０の移動に伴って二次転写領域４１に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、給紙カセット４４に収容された用紙３６が、二次転写領域４１に搬送され、この４色のトナー像が、二次転写領域４１において中間転写ベルト３０から用紙３６に一括して転写（二次転写）される。４色のトナー像が転写された用紙３６は、搬送ガイド３１に沿って用紙搬送経路５０のさらに下流側へ搬送され、定着装置２２によって未定着トナー像が用紙３６に定着された後、排紙ローラ対５６を介して排紙部５８に送り出される。
【００２８】
一方、二次転写領域４１を通過した中間転写ベルト３０は、中間転写ベルト３０の移動に伴って中間転写ベルト３０と中間転写ベルト用クリーニング部材４２との接触部に達すると、中間転写ベルト用クリーニング部材４２によって清掃される。その後、各感光体４及び中間転写ベルト３０の回転が停止される。
【００２９】
次に、本発明の実施形態に係る定着装置について説明する。
図２は、第１の実施形態に係る定着装置の概略構成図である。図２に示すように、前記定着装置２２は、二次転写領域４１において中間転写ベルト３０から転写された未定着トナー像を加熱溶融して用紙３６に定着させる加熱部材としての定着ローラ２４と、定着ローラ２４に対向して設けられ定着ローラ２４と共に用紙３６を挟み込んで加圧する加圧部材としての加圧ローラ２６と、定着ローラ２４と加圧ローラ２６との間に形成されるニップ部２７の用紙搬送方向上流側で用紙３６の位置を検出する第１の位置検出手段としての第１の位置検出センサ３７と、ニップ部２７の用紙搬送方向下流側で用紙３６の位置を検出する第２の位置検出手段としての第２の位置検出センサ３８と、定着ローラ２４に対する加圧ローラ２６の加圧荷重を可変させる加圧荷重可変手段としての加圧荷重可変機構４５とを備えている。
【００３０】
定着ローラ２４は、図示しないモータに駆動連結され、該モータの駆動に基づいて図中反時計回り方向に回転駆動されるようになっている。この定着ローラ２４は、円筒状に形成される内側の芯金と、該芯金の外側に設けられる中間層と、該中間層の外側に設けられる表層とを備え、３層構造を有している。
【００３１】
定着ローラ２４について、芯金は、好ましくは、例えばアルミニウムや鉄などの金属を用いて形成され、中間層は、好ましくは、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴムなどの弾性材料を用いて弾性層として形成され、表層は、好ましくは、フッ素チューブやフッ素系コーティングなどを用いて離型性を付与するように構成されている。
【００３２】
定着ローラ２４の外径は、例えば２０〜５０ｍｍに設定され、芯金の厚さは、例えば０．１〜５ｍｍに設定され、中間層の厚さは、例えば０．０５〜５ｍｍに設定され、表層の厚さは、例えば５〜１００μｍに設定される。なお、定着ローラ２４は、この３層構造に限定されるものでなく、例えば２層構造であってもよい。
【００３３】
また、定着ローラ２４の内側には、具体的には芯金の内部には、熱源２５が設けられており、この熱源２５によって定着ローラ２４が加熱されるようになっている。熱源２５としては、例えばハロゲンランプなどの赤外線ヒータなどの種々の熱源を用いることができる。
【００３４】
加圧ローラ２６は、図２に示すように、定着ローラ２４に圧接され、定着ローラ２６の回転に伴って、図中時計回り方向に従動回転されるようになっている。この加圧ローラ２６は、円筒状に形成される内側の芯金と、該芯金の外側に設けられる中間層と、該中間層の外側に設けられる表層とを備え、３層構造を有している。
【００３５】
加圧ローラ２６について、芯金は、好ましくは、例えばアルミニウムや鉄などの金属を用いて円筒状に形成されるが、円柱状や円筒の中心軸から放射状に等間隔に延びる３つのリブを備えた断面三ツ矢状に形成するようにしてもよい。また、加圧ローラ２６について、中間層は、好ましくは、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴムなどの弾性材料を用いて弾性層として形成され、表層は、好ましくは、フッ素チューブやフッ素系コーティングなどを用いて離型性を付与するように構成される。表層を、導電性を有する導電層として形成するようにしてもよい。
【００３６】
加圧ローラ２６の外径は、例えば２０〜５０ｍｍに設定され、芯金の厚さは、例えば０．１〜５ｍｍに設定され、中間層の厚さは、例えば１〜２０ｍｍに設定され、表層の厚さは、例えば５〜１００μｍに設定される。なお、加圧ローラ２６は、この３層構造に限定されるものでなく、例えば２層構造であってもよい。
【００３７】
また、加圧ローラ２６は、その回転軸２６ａにバネ４６が取り付けられ、バネ４６によって定着ローラ２４側に所定の加圧荷重で加圧され、前述したように定着ローラ２４に圧接されるようになっている。このバネ４６は、その一端が回転軸２６ａに取り付けられるとともにその他端が偏心カム４７の外周面に接するように設けられている。偏心カム４７には、その回転軸４７ａを介して偏心カム４７を回動させるモータ４８又はソレノイドが取り付けられ、モータ４８を作動させることにより、偏心カム４７を回動させ、定着ローラ２４に対する加圧ローラ２６の加圧荷重を可変させることができるようになっている。
【００３８】
このようにして、バネ４６と、偏心カム４７と、偏心カム４７の回転軸４７ａと、モータ４８又はソレノイドとによって、定着ローラ２４に対する加圧ローラ２６の加圧荷重を可変させる加圧荷重可変機構４５が構成され、加圧荷重可変機構４５は、偏心カム４７の外周形状に応じて、多段的に又は連続的に加圧ローラ２６の加圧荷重を可変させることができるように構成されている。なお、バネ４６のバネ定数は、２〜２０Ｎ／ｍｍの範囲であることが好ましく、ニップ部２７の総荷重は、１００〜１０００Ｎの範囲であることが好ましい。
【００３９】
第１の位置検出センサ３７は、ニップ部２７の用紙搬送方向上流側に設けられ、断面略Ｌ字状に形成されたアクチュエータ３７ａと、図示しない発光部及び受光部を有し、アクチュエータ３７の動きを検出するフォトインタラプタ３７ｂと備え、用紙３６と接することにより移動されるアクチュエータ３７ａの動きをフォトインタラプタ３７ｂで検出し、用紙３６の位置を検出することができるようになっている。
【００４０】
また、第２の位置検出センサ３８は、ニップ部２７の用紙搬送方向下流側に設けられ、断面略Ｌ字状に形成されたアクチュエータ３８ａと、図示しない発光部及び受光部を有し、アクチュエータ３８の動きを検出するフォトインタラプタ３８ｂと備え、用紙３６と接することにより移動されるアクチュエータ３８ａの動きをフォトインタラプタ３８ｂで検出し、用紙３６の位置を検出することができるようになっている。
【００４１】
定着装置２２はまた、定着装置２２の作動を総合的に制御する制御装置４９を備え、該制御装置４９は、熱源２５の作動、定着ローラ２４の回転駆動、加圧荷重可変機構４５の作動などを制御する。また、制御装置４９は、後述するように、第１の位置検出センサ３７によって検出される用紙３６の位置と第２の位置検出センサ３８によって検出される用紙３６の位置とに基づいて、用紙３６の先端部がニップ部２７を通過するときに、用紙３６の先端部に続く部分がニップ部２７を通過するときより加圧ローラ２６の加圧荷重を大きくするように加圧荷重可変手段４５の作動を制御する。なお、制御装置４９は、例えばマイクロコンピュータを主要部として構成されている。
【００４２】
次に、このようにして構成される定着装置２２の作動について説明する。
定着装置２２では、未定着トナー像が転写された用紙３６がニップ部２７において、加圧ローラ２６によって加圧されるともに定着ローラ２４によって加熱されることにより、未定着トナー像が用紙３６に定着され、ニップ部２７の下流側で用紙３６が定着ローラ２４及び加圧ローラ２６から分離される。
【００４３】
図３は、第１の実施形態に係る定着装置において、第１及び第２の位置検出センサの検出値と、前記第１及び第２の位置検出センサの検出値に応じて可変される加圧ローラの加圧荷重を示す図である。図３では、第１及び第２の位置検出センサ３７、３８において、ＯＮ状態はアクチュエータ３７ａ、３８ａが用紙３６に接触している状態を示し、ＯＦＦ状態はアクチュエータ３７ａ、３８ａが用紙３６に接触していない状態を示し、加圧荷重は、通常の加圧荷重をＦ１とし、用紙３６の先端部がニップ部２７を通過する際の加圧荷重をＦ２として表わしている。なお、通常の加圧荷重Ｆ１は、用紙３６の先端部に続く部分がニップ部２７を通過する際の加圧荷重である。
【００４４】
この図に示すように、定着装置２２に用紙３６が搬送される際には、第１の位置検出センサ３７によって時間ｔ１〜ｔ３まで用紙が検出され、第２の位置検出センサ３８によって時間ｔ２〜ｔ４まで用紙が検出される。すなわち、用紙３６の先端部は、時間ｔ１において第１の位置検出センサ３７によって検出された後にニップ部２７を通過し、時間ｔ２において第２の位置検出センサ３８によって検出され、用紙３６の後端部は、時間ｔ３において第１の位置検出センサ３７によって検出された後にニップ部２７を通過し、時間ｔ４において第２の位置検出センサ３８によって検出される。
【００４５】
本実施形態では、図３に示すように、第１の位置検出センサ３７によって時間ｔ１において用紙３６の先端部が検出されると、加圧荷重可変機構４５を作動させ、定着ローラ２４に対する加圧ローラ２６の加圧荷重を通常の加圧荷重Ｆ１より高い加圧荷重Ｆ２に調整し、この加圧荷重Ｆ２がニップ部２７に付与された状態で、用紙３６の先端部がニップ部において挟持搬送され定着される。
【００４６】
そして、用紙３６の先端部がニップ部２７を通過し、ニップ部２７の用紙搬送方向下流側において定着ローラ２４及び加圧ローラ２６から分離した後に、第２の位置検出センサ３８によって時間ｔ２において用紙３６の先端部が検出されると、加圧ローラ２６の加圧荷重を通常の加圧荷重Ｆ１に戻して、この加圧荷重Ｆ１がニップ部２７に付与された状態で、用紙３６の先端部に続く部分がニップ部２７で挟持搬送され定着される。なお、加圧荷重Ｆ１として、例えば１００〜１０００Ｎが用いられ、加圧荷重Ｆ２は、加圧荷重Ｆ１に対して１．１〜１．２倍に設定することが好ましい。
【００４７】
このように、本実施形態に係る定着装置２２及びこの定着装置２２を備えた画像形成装置２によれば、用紙３６の先端部がニップ部２７を通過するときにのみ加圧荷重を大きくして加圧ローラ２６を強く押し付けることにより、用紙３６の先端部がニップ部２７を通過する際にニップ部２７の用紙搬送方向下流側における定着ローラ２４の曲率を大きくして用紙３６の分離性を向上させることができる。また、用紙３６の先端部がニップ部２７を通過するときにのみ加圧荷重を大きくするので耐久性が損なわれることを抑制することができる。これにより、用紙３６の分離性を向上させつつ耐久性を確保することができる。
【００４８】
図４は、前記定着装置に用いる加圧荷重可変機構の変形例を示す概略構成図である。定着装置２２において、定着ローラ２４に対する加圧ローラ２６の加圧荷重を可変させる加圧荷重可変機構４５に代え、図４に示す加圧荷重可変機構６５を用いて、定着ローラ２４に対する加圧ローラ２６の加圧荷重を可変させるようにしてもよい。
【００４９】
加圧荷重可変機構６５は、加圧ローラ２６、具体的には加圧ローラ２６の回転軸２６ａを支持する加圧ローラフレーム６６を備え、この加圧ローラフレーム６６は、その下部が回転軸６７に対して回動可能に取り付けられるとともに、その上部がバネ６８に取り付けられている。バネ６８は、その一端が加圧ローラフレーム６６に取り付けられるとともにその他端がシャフト６９の端部に設けられた基部６９ａに取り付けられ、加圧ローラフレーム６６の上部に設けられた穴部（不図示）に挿通されるシャフト６９に嵌め合わせられた状態で、加圧ローラフレーム６６の上部とシャフト６９の基部６９ａとの間に取り付けられている。
【００５０】
また、シャフト６９は、バネ６８が取り付けられる端部と反対側の端部に、回転軸７０を介して扇形ギヤ７１が回動可能に取り付けられている。この扇形ギヤ７１は、回転軸７２を中心として回動されるようになっており、その外周部７１ａにギヤが形成され、円形ギヤ７３の外周部７３ａに形成されたギヤと噛み合うようになっている。円形ギヤ７３は、モータ７４又はソレノイドに駆動連結され、モータ７４の駆動に基づいて回動されるようになっている。
【００５１】
円形ギヤ７３に連結されたモータ７４を作動させ、円形ギヤ７３を図中時計周り方向に回転させることで、扇形ギヤ７１が回転軸７２を中心として図中反時計周り方向に回転され、この扇形ギヤ７１の回転移動によりシャフト６９が図中左側へ移動され、バネ６８を介して加圧ローラフレーム６６が回転軸６７を中心として図中反時計周り方向に移動され、加圧ローラ２６が定着ローラ２４側に移動され、定着ローラ２４に対する加圧ローラ２６の加圧荷重を大きくすることができるようになっている。
【００５２】
また、円形ギヤ７３に連結されたモータ７４を作動させ、円形ギヤ７３を図中反時計周り方向に回転させることで、扇形ギヤ７１が回転軸７２を中心として図中時計周り方向に回転され、この扇形ギヤ７１の回転移動によりシャフト６９が図中右側へ移動され、バネ６８を介して加圧ローラフレーム６６が回転軸６７を中心として図中時計周り方向に移動され、加圧ローラ２６が定着ローラ２４から離れる方向に移動され、定着ローラ２４に対する加圧ローラ２６の加圧荷重を小さくすることができるようになっている。
【００５３】
このように、定着ローラ２４に対する加圧ローラ２６の加圧荷重を可変させる加圧荷重可変手段６５は、加圧ローラフレーム６６、回転軸６７、バネ６８、シャフト６９、回転軸７０、扇形ギヤ７１、回転軸７２、円形ギヤ７３及びモータ７４によって構成され、円形ギヤ７３を回動させることで、定着ローラ２４に対する加圧ローラ２６の加圧荷重を可変させることができるようになっている。なお、加圧荷重可変機構６５、具体的には円形ギヤ７３に駆動連結されるモータ７４の作動が前記制御装置４９によって制御される。
【００５４】
このようにして構成される加圧荷重可変機構６５を、定着装置２２の加圧手段可変機構４５に代えて用いる場合においても、制御装置４９によって、第１の位置検出センサ３７によって検出される用紙３６の位置と第２の位置検出センサ３８によって検出される用紙３６の位置とに基づいて、用紙３６の先端部がニップ部２７を通過するときに、用紙３６の先端部に続く部分がニップ部２７を通過するときより加圧ローラ２６の加圧荷重を大きくするように加圧荷重可変手段６５の作動を制御することで、用紙３６の分離性を向上させつつ耐久性を確保することができる。
【００５５】
図５は、第２の実施形態に係る定着装置の概略構成図である。第２の実施形態に係る定着装置８０は、第１の実施形態に係る定着装置２２において定着ローラ２４を加圧する加圧部材として、１つの加圧ローラ２６に代え、用紙搬送方向上流側に設けられる第１の加圧部材と用紙搬送方向下流側に設けられる第２の加圧部材とを備えている。なお、定着装置８０において、定着装置２２と同様の構成を備えて同様の作用をなすものについては、同一符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図５に示すように、定着装置８０は、熱源２５を有する定着ローラ２４と、該定着ローラ２４に対向して設けられ定着ローラ２４を加圧する第１の加圧部材としての第１の加圧ローラ８１と、第１の加圧ローラ８１より用紙搬送方向下流側において定着ローラ２４に対向して設けられ定着ローラ２４を加圧する第２の加圧部材としての第２の加圧ローラ８２と、定着ローラ２４と第１の加圧ローラ８１との間に形成される第１のニップ部８３の用紙搬送上流側で用紙３６の位置を検出する第１の位置検出センサ３７と、定着ローラ２４と第２の加圧ローラ８２との間に形成される第２のニップ部８４の用紙搬送下流側で用紙３６の位置を検出する第２の位置検出センサ３８と、定着ローラ２４に対する第１の加圧ローラ８１及び第２の加圧ローラ８２の加圧荷重を可変させる加圧荷重可変手段としての加圧荷重可変機構８５とを備えている。
【００５７】
第１の加圧ローラ８１は、円筒状に形成される内側の芯金と、該芯金の外側に設けられる中間層と、該中間層の外側に設けられる表層とを備えて３層構造を有し、その回転軸８１ａに第１のバネ８６が取り付けられ、この第１のバネ８６によって定着ローラ２４側に所定の加圧荷重で加圧されるようになっている。これにより、第１の加圧ローラ８１は、定着ローラ２４に圧接され、定着ローラ２４の回転に伴って、図中時計回り方向に従動回転されるようになっている。
【００５８】
また、第１のバネ８６は、その一端が回転軸８１ａに取り付けられるとともにその他端が偏心カム７６の外周面に接するように設けられている。偏心カム７６には、その回転軸７６ａを介して偏心カム７６を回動させるモータ７７又はソレノイドが取り付けられ、モータ７７を作動させることにより、偏心カム７６を回動させ、定着ローラ２４に対する第１の加圧ローラ８１の加圧荷重を可変させることができるようになっている。
【００５９】
このようにして、第１のバネ８６と、偏心カム７６と、偏心カム７６の回転軸７６ａと、モータ７７とによって、定着ローラ２４に対する第１の加圧ローラ８１の加圧荷重を可変させる第１の加圧荷重可変機構８５ａが構成され、この第１の加圧荷重可変機構８５ａは、偏心カム７６の外周形状に応じて、多段的に又は連続的に第１の加圧ローラ８２の加圧荷重を可変させることができるように構成されている。
【００６０】
第１の加圧ローラ８１について、芯金は、好ましくは、例えばアルミニウムや鉄などの金属を用いて円筒状に形成されるが、円柱状や断面三ツ矢状などの形状に形成するようにしてもよく、中間層は、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴムなどの弾性材料を用いて弾性層として形成され、表層は、フッ素チューブやフッ素系コーティングなどを用いて離型性を付与するように構成される。表層は、導電性を有する導電層として形成するようにしてもよい。
【００６１】
第１の加圧ローラ８１の外径は、例えば１０〜３０ｍｍに設定され、芯金の厚さは、例えば０．１〜５ｍｍに設定され、中間層の厚さは、例えば１〜２０ｍｍに設定され、表層の厚さは、例えば５〜１００μｍに設定される。
【００６２】
第２の加圧ローラ８２は、円筒状に形成される内側の芯金と、該芯金の外側に設けられる表層とを備えて２層構造を有し、その回転軸８２ａに第２のバネ８７が取り付けられ、この第２のバネ８７によって定着ローラ２４側に所定の加圧荷重で加圧されるようになっている。これにより、第２の加圧ローラ８２は、定着ローラ２４に圧接され、定着ローラ２４の回転に伴って、図中時計回り方向に従動回転されるようになっている。
【００６３】
また、第２のバネ８７は、その一端が回転軸８２ａに取り付けられるとともにその他端が偏心カム８８の外周面に接するように設けられている。偏心カム８８には、その回転軸８８ａを介して偏心カム８８を回動させるモータ７９又はソレノイドが取り付けられ、モータ７９を作動させることにより、偏心カム８８を回動させ、定着ローラ２４に対する第２の加圧ローラ８２の加圧荷重を可変させることができるようになっている。
【００６４】
このようにして、第２のバネ８７と、偏心カム８８と、偏心カム８８の回転軸８８ａと、モータ７９とによって、定着ローラ２４に対する第２の加圧ローラ８２の加圧荷重を可変させる第２の加圧荷重可変機構８５ｂが構成され、加圧荷重可変機構８５ｂは、偏心カム８８の外周形状に応じて、多段的に又は連続的に第２の加圧ローラ８２の加圧荷重を可変させることができるように構成されている。なお、加圧荷重可変機構８５は、定着ローラ２４に対する第１の加圧ローラの加圧荷重を可変させる第１の加圧荷重可変機構８５ａと、定着ローラ２４に対する第２の加圧ローラ８２の加圧荷重を可変させる第２の加圧荷重可変機構８５ｂとからなり、加圧荷重可変機構８５の作動、具体的には偏心カム７６、８８に駆動連結されるモータ７７、７９の作動が制御装置８９によって制御される。
【００６５】
第２の加圧ローラ８２について、芯金は、好ましくは、例えばアルミニウムや鉄などの金属を用いて円筒状に形成されるが、円柱状や断面三ツ矢状などの形状に形成するようにしてもよく、表層は、フッ素チューブやフッ素系コーティングなどを用いて離型性を付与するように構成される。表層は、導電性を有する導電層として形成するようにしてもよい。
【００６６】
第２の加圧ローラ８２の外径は、例えば５〜２０ｍｍに設定され、芯金の厚さは、例えば１〜５ｍｍに設定され、表層の厚さは、例えば５〜１００μｍに設定される。第２の加圧ローラ８２の外径は、好ましくは第１の加圧ローラ８１の外径より小さく形成され、これにより用紙３６の分離性を高めることができる。
【００６７】
定着装置８０では、第１の加圧ローラ８１と第２の加圧ローラ８２とはそれぞれ、バネ定数の異なるバネを用いて定着ローラ２４を加圧し、第２のバネ８７は、好ましくは第１のバネ８６よりバネ定数の大きいバネが用いられる。また、第１の加圧ローラ８１は、好ましくは第２の加圧ローラ８２より柔らかい材料から形成される。
【００６８】
図６は、第２の実施形態に係る定着装置において、第１及び第２の位置検出センサの検出値と、第１及び第２の位置検出センサの検出値に応じて可変される第１及び第２の加圧ローラの加圧荷重を示す図である。図６では、第１の加圧ローラの加圧荷重について、通常の加圧荷重をＦ１１とし、用紙３６の先端部が第１及び第２のニップ部８３、８４を通過する際の加圧荷重をＦ１２とし、第２の加圧ローラの加圧荷重について、通常の加圧荷重をＦ２１とし、用紙３６の先端部が第１及び第２のニップ部８３、８４を通過する際の加圧荷重をＦ２２として表わしている。なお、通常の加圧荷重Ｆ１１、２１は、用紙３６の先端部に続く部分が第１及び第２のニップ部８３、８４を通過する際の加圧荷重である。
【００６９】
図６に示すように、定着装置８０に用紙３６が搬送される際には、用紙３６の先端部は、時間ｔ１１において第１の位置検出センサ３７によって検出された後に第１及び第２のニップ部８３、８４を通過し、時間ｔ１２において第２の位置検出センサ３８によって検出され、用紙３６の後端部は、時間ｔ１３において第１の位置検出センサ３７によって検出された後に第１及び第２のニップ部８３、８４を通過し、時間ｔ１４において第２の位置検出センサ３８によって検出される。
【００７０】
定着装置８０では、第１の位置検出センサ３７によって時間ｔ１１において用紙３６の先端部が検出されると、加圧荷重可変機構８５を作動させ、定着ローラ２４に対する第２の加圧ローラ８２の加圧荷重を通常の加圧荷重Ｆ２１より高い加圧荷重Ｆ２２に調整するとともに定着ローラ２４に対する第１の加圧ローラ８１の加圧荷重を通常の加圧荷重Ｆ１１より低い加圧荷重Ｆ１２に調整し、加圧荷重Ｆ１２が第１のニップ部８３に付与され加圧荷重Ｆ２２が第２のニップ部８４に付与された状態で、用紙３６の先端部が第１のニップ部８３及び第２のニップ部８４において挟持搬送され定着される。
【００７１】
そして、用紙３６の先端部が第１及び第２のニップ部８３、８４を通過し、第２のニップ部８４の用紙搬送方向下流側において定着ローラ２４及び加圧ローラ２６から分離した後に、第２の位置検出センサ３８によって時間ｔ１２において用紙３６の先端部が検出されると、第１の加圧ローラ８１の加圧荷重を通常の加圧荷重Ｆ１１に戻すとともに第２の加圧ローラ８２の加圧荷重を通常の加圧荷重Ｆ２１に戻して、加圧荷重Ｆ１１が第１のニップ部８３に付与され加圧荷重Ｆ２１が第２のニップ部８４に付与された状態で、用紙３６の先端部に続く部分が第１のニップ部８３及び第２のニップ部８４で挟持搬送され定着される。
【００７２】
通常の第１の加圧ローラ８１と第２の加圧ローラ８２の総加圧荷重としては、例えば１００〜１０００Ｎが用いられ、第１の加圧ローラ８１の加圧荷重Ｆ１１と第２の加圧ローラ８２の加圧荷重Ｆ２１の総加圧荷重に対する第１の加圧ローラ８１の加圧荷重Ｆ１１の割合は、例えば２割〜７割に設定される。また、第１の加圧ローラ８１の加圧荷重について、加圧荷重Ｆ１２は、加圧荷重Ｆ１１に対して０．８〜０．９倍に設定することが好ましく、第２の加圧ローラ８２の加圧荷重について、加圧荷重Ｆ２２は、加圧荷重Ｆ２１に対して１．１〜１．２倍に設定することが好ましい。
【００７３】
定着装置８０では、第１の位置検出センサ３７によって検出される用紙３６の位置と第２の位置検出センサ３８によって検出される用紙３６の位置とに基づいて、用紙３６の先端部が第１及び第２のニップ部８３、８４を通過するときに、第２の加圧ローラ８２の加圧荷重を大きくし第１の加圧ローラ８１の加圧荷重を小さくするように加圧荷重可変機構８５の作動が制御装置８９によって制御される。
【００７４】
なお、本実施形態では、用紙３６の先端部が第１及び第２のニップ部８３、８４を通過するときに、加圧荷重可変機構８５によって定着ローラ２４に対する第１及び第２の加圧ローラ８１、８２の加圧荷重をそれぞれ可変させているが、用紙３６の先端部が第１及び第２のニップ部８３、８４を通過するときに、定着ローラ２４に対する第１の加圧ローラ８２の加圧荷重を通常の加圧荷重に保持した状態で、第２の加圧ローラ８２の加圧荷重のみを大きくするようにしてもよい。
【００７５】
このように、定着ローラ２４を加圧する加圧部材として２つの加圧ローラ８１、８２を用い、第１の加圧ローラ８１及び第２の加圧ローラ８２と定着ローラ２４との間にそれぞれ形成される第１のニップ部８３及び第２のニップ部８４を用紙３６の先端部が通過するときにのみ、第２の加圧ローラ８３の加圧荷重を大きくすることにより、用紙３６の先端部が第１のニップ部８３及び第２のニップ部８４を通過する際に第２のニップ部８４の用紙搬送方向下流側における定着ローラ２４の曲率を大きくして用紙３６の分離性を向上させることができるとともに、用紙３６の先端部が第１のニップ部８３及び第２のニップ部８４を通過するときにのみ加圧荷重を大きくするので耐久性が損なわれることを抑制することができ、用紙の分離性を向上させつつ耐久性を確保することができる。
【００７６】
また、用紙３６の先端部が第１のニップ部８３及び第２のニップ部８４を通過するときに、第２の加圧ローラ８２の加圧荷重を大きくし第１の加圧ローラ８１の加圧荷重を小さくすることにより、第１のニップ部８３と第２のニップ部８４の総ニップ幅を一定とすることができ、加圧荷重の変化に伴ってニップ幅が変化することを抑制し、荷重切換前後で光沢差が発生することを抑制することができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００７７】
なお、第２の実施形態に係る定着装置８０において、第１の加圧部材及び第２の加圧部材としてベルト状に形成された加圧ベルトを用いることも可能であるが、好ましくは、第１の加圧部材及び第２の加圧部材の少なくとも何れか一方は、ローラ状に形成された加圧ローラが用いられる。
【００７８】
図７は、第３の実施形態に係る定着装置の概略構成図である。第３の実施形態に係る定着装置９０は、第１の実施形態に係る定着装置２２において定着ローラ２４を加圧する加圧部材としての加圧ローラ２６に代え、定着ローラ２４に対向して設けられ用紙搬送方向上流側に設けられる第１の加圧部材９１と、定着ローラ２４に対向して設けられ用紙搬送方向下流側に設けられる第２の加圧部材９２と、第１の加圧部材９１及び第２の加圧部材９２と定着ローラ２４との間に介在される無端状の加圧ベルト９３とを備えている。なお、定着装置９０において、定着装置２２と同様の構成を備えて同様の作用をなすものについては、同一符号を付して説明を省略する。
【００７９】
定着装置９０は、図７に示すように、熱源２５を有する定着ローラ２４と、該定着ローラ２４に対向して設けられ定着ローラ２４を加圧する第１の加圧部材としての軟質パッド９１と、軟質パッド９１より用紙搬送方向下流側において定着ローラ２４に対向して設けられ定着ローラ２４を加圧する第２の加圧部材としての硬質パッド９２と、定着ローラ２４と共に用紙３６を挟み込んで加圧する無端状の加圧ベルト９３と、加圧ベルト９３が軟質パッド９１及び硬質パッド９２によって加圧されることにより定着ベルト２４と加圧ベルトとの間に形成されるニップ部９４の用紙搬送方向上流側で、具体的には加圧ベルト９３が軟質パッド９１によって加圧されることにより定着ローラ２４と加圧ベルト９３との間に形成される第１のニップ部９４ａの用紙搬送方向上流側で用紙３６の位置を検出する第１の位置検出センサ３７と、ニップ部９４の用紙搬送方向下流側で、具体的には加圧ベルト９３が硬質パッド９２によって加圧されることにより定着ローラ２４と加圧ベルト９３との間に形成される第２のニップ部９４ｂの用紙搬送方向下流側で用紙３６の位置を検出する第２の位置検出センサ３８と、定着ローラ２４に対する軟質パッド９１及び硬質パッド９２の加圧荷重を可変させる加圧荷重可変手段としての加圧荷重可変機構９５とを備えている。
【００８０】
加圧ベルト９３は、軟質パッド９１及び硬質パッド９２によって定着ローラ２６の表面に押し当てられることにより、定着ローラ２４に圧接され、定着ローラ２４の回転に伴って、図中時計回り方向に従動回転されるようになっている。なお、加圧ベルト９３は、加圧ベルト９３の内部に図示しないガイド部材が設けられ、このガイド部材によって支持されている。
【００８１】
加圧ベルト９３は、内側のベース層と外側の表層とを備えて２層構造を有している。ベース層は、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミドなどの耐熱性樹脂材料やアルミニウム及びステンレスなどの金属を用いて形成され、ベース層の厚みは、例えば０．０１〜１ｍｍに設定される。また、表層は、フッ素チューブやフッ素系コーティングなどを用いて離型性を付与するように構成され、表層の厚みは、例えば５〜１００μｍに設定される。表層を、導電性を有する導電層として形成するようにしてもよい。
【００８２】
軟質パッド９１は、第１のバネ９７が取り付けられた保持部材９６に取り付けられて保持され、この第１のバネ９７によって定着ローラ２４側に所定の加圧荷重で加圧されるようになっている。加圧ベルト９３は、軟質パッド９１によって定着ローラ２４に押し当てられるので、加圧ベルト９３と定着ローラ２４との接触圧を均一化させることができ、未定着トナー像を均一に加熱溶融することができる。
【００８３】
また、第１のバネ９７は、その一端が保持部材９６に取り付けられるとともにその他端が偏心カム１０２の外周面に接するように設けられている。偏心カム１０２には、その回転軸１０２ａを介して偏心カム１０２を回動させるモータ１０３又はソレノイドが取り付けられ、モータ１０３を作動させることにより、偏心カム１０２を回動させ、定着ローラ２４に対する軟質パッド９１の加圧荷重を可変させることができるようになっている。
【００８４】
このようにして、第１のバネ９７と、偏心カム１０２と、偏心カム１０２の回転軸１０２ａと、モータ１０３とによって、定着ローラ２４に対する軟質パッド９１の加圧荷重を可変させる第１の加圧荷重可変機構９５ａが構成され、この第１の加圧荷重可変機構９５ａは、偏心カム１０２の外周形状に応じて、多段的に又は連続的に軟質パッド９１の加圧荷重を可変させることができるように構成されている。
【００８５】
軟質パッド９１は、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴムなどの弾性材料を用いて形成され、好ましくは耐熱性の高い軟質素材を用いて形成される。組付性や生産性などを考慮して、軟質パッド９１を、ステンレス、アルミニウム又は鉄などの金属プレートと一体的に形成するようにしてもよい。
【００８６】
硬質パッド９２には、第２のバネ９８が取り付けられ、この第２のバネ９８によって定着ローラ２４側に所定の加圧荷重で加圧されるようになっている。第２のバネ９８は、その一端が硬質パッド９２に取り付けられるとともにその他端が偏心カム９９の外周面に接するように設けられている。偏心カム９９には、その回転軸９９ａを介して偏心カム９９を回動させるモータ１００又はソレノイドが取り付けられ、モータ１００を作動させることにより、偏心カム９９を回動させ、定着ローラ２４に対する硬質パッド９２の加圧荷重を可変させることができるようになっている。
【００８７】
このようにして、第２のバネ９８と、偏心カム９９と、偏心カム９９の回転軸９９ａと、モータ１００とによって、定着ローラ２４に対する硬質パッド９２の加圧荷重を可変させる第２の加圧荷重可変機構９５ｂが構成され、第２の加圧荷重可変機構９５ｂは、偏心カム９９の外周形状に応じて、多段的に又は連続的に硬質パッド９２の加圧荷重を可変させることができるように構成されている。なお、加圧荷重可変機構９５は、定着ローラ２４に対する軟質パッド９１の加圧荷重を可変させる第１の加圧荷重可変機構９５ａと、定着ローラ２４に対する硬質パッド９２の加圧荷重を可変させる第２の加圧荷重可変機構９５ｂとからなり、加圧荷重可変機構９５の作動、具体的には偏心カム１０２、９９に駆動連結されるモータ１０３、１００の作動が制御装置１０１によって制御される。
【００８８】
硬質パッド９２は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＤ）などの合成樹脂やステンレス、アルミニウム、鉄などの金属などの硬質素材を用いて形成される。
【００８９】
定着装置９０では、軟質パッド９１と硬質パッド９２とはそれぞれ、バネ定数の異なるバネを用いて定着ローラ２４を加圧し、第２のバネ９８は、好ましくは第１のバネ９７よりバネ定数の大きいバネが用いられる。また、軟質パッド９１は、好ましくは硬質パッド９２より柔らかい材料から形成される。なお、軟質パッド９１及び硬質パッド９２は、その形状を容易に変更することができるので、定着装置９０においてニップ幅を比較的容易に変更することができる。
【００９０】
このようにして構成される定着装置９０においても、用紙３６上の未定着トナー像を定着させる際には、図６に示すように、第１の位置検出センサ３７によって用紙３６の先端部が検出されると、定着ローラ２４に対する硬質パッド９２の加圧荷重を通常の加圧荷重Ｆ２１より高い加圧荷重Ｆ２２に調整するとともに、定着ローラ２４に対する軟質パッド９１の加圧荷重を通常の加圧荷重Ｆ１１より低い加圧荷重Ｆ１２に調整し、加圧荷重Ｆ１２が第１のニップ部９４ａに付与され、加圧荷重Ｆ２２が第２のニップ部９４ｂに付与された状態で、用紙３６の先端部が第１のニップ部９４ａ及び第２のニップ部９４ｂにおいて挟持搬送され定着される。
【００９１】
そして、用紙３６の先端部が第１のニップ部９４ａ及び第２のニップ部９４ｂを通過し、第２のニップ部９４ｂの用紙搬送方向下流側において定着ローラ２４及び第２の加圧ローラ８２から分離した後に、第２の位置検出センサ３８によって用紙３６の先端部が検出されると、硬質パッド９２の加圧荷重を通常の加圧荷重Ｆ２１に戻すとともに、軟質パッド９１の加圧荷重を通常の加圧荷重Ｆ１１に戻して、加圧荷重Ｆ１１が第１のニップ部９４ａに付与され加圧荷重Ｆ２１が第２のニップ部９４ｂに付与された状態で、用紙３６の先端部に続く部分が第１のニップ部９４ａ及び第２のニップ部９４ｂで挟持搬送され定着される。
【００９２】
定着装置９０では、第１の位置検出センサ３７によって検出される用紙３６の位置及び第２の位置検出センサ３８によって検出される用紙３６の位置に基づいて、用紙３６の先端部が第１のニップ部９４ａ及び第２のニップ部９４ｂを通過するときに、硬質パッド９２の加圧荷重を大きくし軟質パッド９１の加圧荷重を小さくするように加圧荷重可変機構９５の作動が制御装置１０１によって制御される。
【００９３】
また、定着装置９０においても、用紙３６の先端部が第１のニップ部９４ａ及び第２のニップ部９４ｂを通過するときに、定着ローラ２４に対する軟質パッド９１の加圧荷重を通常の加圧荷重に保持した状態で、硬質パッド９２の加圧荷重のみを大きくするようにしてもよい。
【００９４】
このように、定着ローラ２４を加圧する加圧部材として２つのパッド９１、９２を用い、軟質パッド９１と硬質パッド９２と定着ローラ２４との間にそれぞれ形成される第１のニップ部９４ａ及び第２のニップ部９４ｂを用紙３６の先端部が通過するときにのみ、硬質パッド９２の加圧荷重を大きくすることにより、用紙の分離性を向上させつつ耐久性を確保することができる。
【００９５】
また、用紙３６の先端部が第１のニップ部９４ａ及び第２のニップ部９４ｂを通過するときに、硬質パッド９２の加圧荷重を大きくし軟質パッド９１の加圧荷重を小さくすることにより、第１のニップ部９４ａ及び第２のニップ部９４ｂの総ニップ幅を一定とすることができ、加圧荷重の変化に伴ってニップ幅が変化することを抑制し、荷重切換前後で光沢差が発生することを抑制することができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００９６】
本願発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、前記実施形態はタンデム型のカラープリンタについて説明したが、本願発明は、４サイクル型のカラープリンタなどのその他の画像形成装置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置を概略的に示す概略構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る定着装置の概略構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る定着装置において、第１及び第２の位置検出センサの検出値と、第１及び第２の位置検出センサの検出値に応じて可変される加圧ローラの加圧荷重を示す図である。
【図４】前記定着装置に用いる加圧荷重可変機構の変形例を示す概略構成図である。
【図５】第２の実施形態に係る定着装置の概略構成図である。
【図６】第２の実施形態に係る定着装置において、第１及び第２の位置検出センサの検出値と、第１及び第２の位置検出センサの検出値に応じて可変される第１及び第２の加圧ローラの加圧荷重を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る定着装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００９８】
２  画像形成装置
２２、８０、９０  定着装置
２４  定着ローラ
２５  熱源
２６、８１、８２  加圧ローラ
２７、８３、８４、９４、９４ａ、９４ｂ  ニップ部
３６  用紙
３７、３８  位置検出センサ
４５、６５、８５、９５  加圧荷重可変機構
４６、６８、８６、８７、９７、９８  バネ
４９、８９、１０１  制御装置
９３  ベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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