(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、加圧ローラと、前記定着ローラと前記加圧ローラのニップ幅を調整する加圧力調整手段とを備えた定着装置において、
前記加圧力調整手段は、
前記加圧ローラを定着ローラに圧接するための加圧ばねと、前記加圧ばねが一端に接続されたブラケットと、前記加圧ばねの伸縮方向と略平行に、前記ブラケットを貫通するように設けられた回転軸とを有し、
前記回転軸の回転によって前記ブラケットが前記加圧ばねの伸縮方向に移動して前記定着ローラのニップ幅を変更することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
第１の紙種の定着後に第２の紙種へ転写紙の種類が変更された際に加圧力調整手段を作動させることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
定着条件である定着ローラの設定温度が第１の紙種よりも低温である転写紙を第３の紙種とした場合、この第３の紙種の複写作業後に第２の紙種へ転写紙の種類が変更された際に加圧力調整手段を作動させ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】
転写紙の種類が第１，２，３の紙種であって、第２の紙種の定着条件が第１，３の紙種の定着条件における定着ローラ温度領域内では、定着ローラの設定温度を変更せずに加圧力調整手段を作動させることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
転写紙の種類を判別する転写紙種類判別手段と、この転写紙種類判別手段による判別条件に応じて、加圧力調整手段の制御を行う制御装置とを有することを特徴とする請求項２、３または４に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４、または５に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置に備えられた定着装置に係り、特に転写紙の種類が変更されてもニップ幅の切り換えのみで適正な与熱量を得ることができる画像形成装置の定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、複写機、プリンタ等の画像形成装置に備えられた定着装置の定着方式は未定着トナー像を加熱及び加圧することにより転写紙上に定着させる方式である。先ず、この従来の定着装置について、図１を参照して簡単に説明する。すなわち、図１に示すように定着装置１は定着ローラ２と、この定着ローラ２に圧接する加圧ローラ３とを有し、加圧ローラ３は加圧アーム４に設けられた加圧ばね５による付勢力による強い加圧力によって定着ローラ２側に圧接されている。また、定着ローラ２の内部には加熱用の定着ヒータ６，６が設けられている。これによって、定着装置１まで搬送される転写紙上の未定着トナーは定着ヒータ６による加熱及び両ローラ２，３間で形成される所定の「ニップ幅」により圧接され定着されることとなる。
【０００３】
ところで、転写紙として使用される紙種には普通紙以外にトレーシングペーパー（以降、『トレペ』と称する。）やポリエステルフィルム（以降、『ポリフィルム』と称する。）等の多くの種類がある。そして、転写紙がトレペの場合には普通紙と違いセルロース繊維が細かいうえ、繊維層が縦方向に形成されているため、特に、このトレペがロール状の場合には、図６に示すように、ニップ幅領域の手前側で横方向（図のＸ方向）の収縮が発生し所謂「搬送シワ」が生じることがある。これを解決するため従来では、中途半端な水分蒸発を防止すると共に、含水分を均一に蒸発させることができる与熱量を確保する必要があることから、具体的には定着ローラ温度の昇温及びニップ幅を大きくする等の調整を行っている。また、転写紙がポリフィルムの場合には与熱量が大きいと、フィルム自体が加熱により軟化（塑性変形）してしまうため、図７に示すように、搬送ローラ７による凹凸変形（ローラ跡）が生じる恐れがある。従って、この場合にはポリフィルムに対しての最低限の与熱量となる定着ローラ温度及びニップ幅の定着条件を個々に設定する必要があった。
【０００４】
さらに、この種の定着装置として「特開平8-305212号公報」には通紙される紙幅毎に長手方向のニップ幅を変化させるものが開示されている。すなわち、図８に示すように、この従来例の定着装置１はニップ幅を調整するためのニップ幅調整手段８と、その調整量を制御するためのニップ幅制御手段９と使用される転写紙の使用条件が予め設定されている使用条件設定手段10と、転写紙が小サイズ紙であるか大サイズ紙であるかの使用条件が判別される使用条件判別手段11とを有しており、判別される転写紙のサイズによってニップ幅を可変させるものである。この場合には、定着ローラ２の長手方向の温度変化に応じたニップ幅が設定されるため転写紙が小サイズ紙或は大サイズ紙である際にも、定着不良やホットオフセット等が発生しない良好な搬送及び画像品質を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の定着装置の場合には、以下のような問題がある。すなわち、上述したように従来では転写紙の種類に応じて、定着条件としての定着ローラ温度及びニップ幅の切り替えを個々に行っているが、各転写紙に応じて適正な与熱量がそれぞれ決まっているため、例えば、トレペの定着条件（205℃）のまま普通紙の定着を行った場合には、普通紙に対する与熱量が過多となるため、トナーが固着してしまうという不具合が発生する原因となる。ここでは、ニップ幅の可変で対応することも考えられるが、従来では調整により可変できるニップ幅は極めて少なくなっている。また、ポリフィルムの定着条件（175℃）のまま普通紙の定着を行った場合には当然与熱量が不足するため定着不良が発生する原因となる。このため、多種類の転写紙の搬送品質を確保するためには、定着ローラの設定温度領域を広範囲に設定しなければならないが、この定着ローラの設定温度領域を広範囲に設定した場合には、定着ローラの温度設定は周囲の環境温度にも影響されるうえ、特に定着条件の切り替えは昇温時或は冷却時の変更温度領域が大きくなるほど切り替えに要する待機時間が長くなってしまうという問題が生じてしまう。
【０００６】
また、前記公報の場合には転写紙の種類変更に対応するものではなく、転写紙のサイズ変更に対応するものであるため、依然として使用している転写紙の種類変更の切り替え時には、待機時間が長くなるうえ搬送及び画像品質に問題が生じてしまう。
【０００７】
そこでこの発明の目的は、前記のような従来の定着装置のもつ問題を解消し、多種類の転写紙の搬送及び画像品質を良好に確保することができると共に、複写作業中に転写紙の種類を変更した場合でも、待機時間が長くなることを防止し短縮化を図ることのできる定着装置を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、定着ローラと、加圧ローラと、定着ローラと加圧ローラのニップ幅を調整する加圧力調整手段とを備えた定着装置において、加圧力調整手段は、加圧ローラを定着ローラに圧接するための加圧ばねと、加圧ばねが一端に接続されたブラケットと、加圧ばねの伸縮方向と略平行に、ブラケットを貫通するように設けられた回転軸とを有し、回転軸の回転によってブラケットが加圧ばねの伸縮方向に移動して定着ローラのニップ幅を変更することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第１の紙種の定着後に第２の紙種へ転写紙の種類が変更された際に加圧力調整手段を作動させることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、定着条件である定着ローラの設定温度が第１の紙種よりも低温である転写紙を第３の紙種とした場合、この第３の紙種の複写作業後に第２の紙種へ転写紙の種類が変更された際に加圧力調整手段を作動させることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、転写紙の種類が第１，２，３の紙種であって、第２の紙種の定着条件が第１，３の紙種の定着条件における定着ローラ温度領域内では、定着ローラの設定温度を変更せずに加圧力調整手段を作動させることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項２、３または４に記載の発明において、転写紙の種類を判別する転写紙種類判別手段と、この転写紙種類判別手段による判別条件に応じて、加圧力調整手段の制御を行う制御装置とを有することを特徴とするものである。
請求項６に記載の画像形成装置の発明は、請求項１、２、３、４、または５に記載の定着装置を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１，２には、この発明の一実施形態が示されており、図１は定着装置の全体構成を示す側面図であって、図２は定着装置の縦断面図をそれぞれ示している。図１に示すように、定着装置１は定着ローラ２と、この定着ローラ２に圧接する加圧ローラ３とを有しており、加圧アーム４の一端部（図１で左側）は枢支されると共に、その他端部（図１で右側）には一対の加圧ばね５が取付けられている。このため、加圧ローラ３は加圧ばね５による付勢力による強い加圧力によって定着ローラ２側に圧接している。また、定着ローラ２の内部には加熱用の定着ヒータ６，６が設けられている。これによって、定着装置１まで搬送される転写紙上の未定着トナーは加熱及び両ローラ２，３同士間で形成されるニップ幅により圧接され定着されることとなる。また、12は転写紙種類判別手段、13は制御装置をそれぞれ示しており、後述するように制御装置13は転写紙種類判別手段12による転写紙種類の判別結果に基づいた制御を加圧力調整手段15に対して行うため、この制御装置13には予め各転写紙の紙種に応じた制御量が格納されている。転写紙種類判別手段12は操作部のコントロールパネルにより指定された紙種を判別することができる。
【００１３】
ここで、本発明の特徴は多種類の転写紙における定着条件に対応すべくニップ幅の可変量（範囲）を従来よりも増大したことにある。このため、図１に示すように定着装置１には加圧力調整手段15が設けられている。この加圧力調整手段15はステッピングモータ16と加圧ばね５による付勢力を可変自在な可動ブラケット17とを有し、この可動ブラケット17の下端部には加圧ばね５の一端部（図１で上側）が、その他端部（図１で下側）が加圧アーム４側にそれぞれ取付けられている。また、18は可動ブラケット17のほぼ中央部を貫通するように設けられた螺子形状の回転軸で、この回転軸18を回転させることにより可動ブラケット17を上下に移動させることができる。従って、可動ブラケット17の上下移動により加圧ばね５の伸長量が変化するため付勢力の可変を行うことができる。ここで、ステッピングモータ16の駆動は転写紙種類判別手段12による転写紙種類の判別結果に基づいて制御装置13による制御により行われる。
【００１４】
一方、図２に示すようにステッピングモータ16の回転軸19の上部には小径の回転ギヤ20が固設され、この回転ギヤ20は中継ギヤ21と噛合し、この中継ギヤ21は回転軸18の上部に固設された回転ギヤ22と噛合している。従って、ステッピングモータ16の回転は回転ギヤ20から中継ギヤ21を介して、回転ギヤ22、回転軸18に伝達されこの回転軸18の回転に伴って可動ブラケット17が上下に可動することとなる。また、24は検知センサで、この検知センサ24の作動（ＯＮ／ＯＦＦ）は可動ブラケット17の片側に固設された検知片17ａが検知センサ24を遮蔽することにより行われ、ここでは可動ブラケット17の最上位置である加圧ばね５が最大に伸長した状態を検知するものである。従って、検知センサ24による検知時には加圧力調整手段15による加圧力が最大となる。
【００１５】
図３はトレペ（第１の紙種）と普通紙（第２の紙種）とにおける定着条件を、図４はポリフィルムと普通紙とにおける定着条件を、図５はトレペ、ポリフィルム（第３の紙種）と普通紙とにおける定着条件をそれぞれ実施形態として示す説明図である。これらの各図において、縦軸には転写紙の種類に応じた定着ローラ温度（℃）とニップ幅（mm）の推移である設定値を、横軸には転写紙の種類をそれぞれ示している。また、ここでトレペの最適な与熱量は「1.9Ｊ/cm2」であり、普通紙の最適な与熱量は「1.3Ｊ/cm2」であり、ポリフィルムの最適な与熱量は「1.2Ｊ/cm2」としている。以下、図３〜図５を参照して本発明の定着装置の詳細を説明する。
【００１６】
先ず、図３に示すように本発明ではトレペを使用した複写作業から普通紙への変更時には定着ローラ温度（℃）は205℃程度に保持したままで、ニップ幅だけを10mm〜５mm程度までに可変する制御を行う。具体的な定着装置の動作としては、ユーザーによりトレペから普通紙への変更が指示された際には、この用紙選択は転写紙種類判別手段12（図１）により判別され、この転写紙種類判別手段12による判別条件に応じて、制御装置13からの制御信号によりステッピングモータ16の回転が開始される。ここで、図１に示すように加圧力調整手段15による加圧力が最大となっている位置が基準であるためステッピングモータ16の回転により可動ブラケット17が下降し、これに伴って加圧ばね５による付勢力が弱まりニップ幅も少なくなり、所定のニップ幅に調整される。この時、前述した図３に示すように、定着ローラ温度（℃）の変更は行わないため、調整に要する待機時間の短縮化を図ることができる。また、この際調整によりニップ幅は減少させているため定着ローラ温度が高温（205℃）であっても普通紙におけるホットオフセット等を回避することができ転写紙の搬送及び画像品質を良好に確保することができる。
【００１７】
また、図４に示すように、ポリフィルムから普通紙への変更時には定着ローラ温度（℃）は175℃程度に保持したままで、ニップ幅だけを６mm〜７mm程度まで増大させる可変を行う。具体的な定着装置の動作としては、制御装置13からの制御信号によりステッピングモータ16の回転が開始されると共に、可動ブラケット17が上昇し、これに伴って加圧ばね５による付勢力が強まりニップ幅も大きくなり、所定のニップ幅に調整されることとなる。この時、やはり前述した図４に示すように、定着ローラ温度（℃）の変更は行わないため、調整に要する待機時間の短縮化を図ることができる。また、この際調整によりニップ幅は増大させているため定着ローラ温度が低温（175℃）であっても普通紙における定着不良等を回避することができ転写紙の搬送及び画像品質を良好に確保することができる。
【００１８】
また、図５に示すように普通紙の定着条件がトレペとポリフィルムとの定着条件における定着ローラ温度領域内では、定着ローラの設定温度を変更せずに加圧力調整手段15によるニップ幅の切り換えのみで適正な与熱量を得ることができる。すなわち、トレペとポリフィルムとの定着条件の間に位置する普通紙の場合には画像形成装置がコピー可能な状態においては、常時使用できるものとしている。これによって、当然定着ローラ温度（℃）の変更は行わないため、調整に要する待機時間の短縮化を図ることができる。
【００１９】
【発明の効果】
この発明は上記のようであって、請求項１に記載の発明は、定着ローラと、加圧ローラと、定着ローラと加圧ローラのニップ幅を調整する加圧力調整手段とを備えた定着装置において、加圧力調整手段は、加圧ローラを定着ローラに圧接するための加圧ばねと、加圧ばねが一端に接続されたブラケットと、加圧ばねの伸縮方向と略平行に、ブラケットを貫通するように設けられた回転軸とを有し、回転軸の回転によってブラケットが加圧ばねの伸縮方向に移動して定着ローラのニップ幅を変更することができるので、多種類の転写紙の搬送及び画像品質を良好に確保することができると共に、転写紙の切り替え時にも待ち時間が長くなることを防止し、短縮化を図ることができるという効果がある。
【００２１】
請求項２ないし４に記載の発明も、多種類の転写紙の搬送及び画像品質を良好に確保することができると共に、転写紙の切り替え時にも待ち時間が長くなることを防止し、短縮化を図ることができるという効果がある。請求項５に記載の発明は、さらに多種類の転写紙に応じた的確な種類判別を行なえるとともに、加圧力の調整を正確に行うことができるという効果がある。請求項６に記載の発明は、さらに請求項１、２、３、４、または５に記載の定着装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す定着装置の全体構成を示す側面図である。
【図２】同定着装置の縦断面図である。
【図３】トレーシングペーパーと普通紙における定着条件を示す説明図である。
【図４】ポリエステルフィルムと普通紙における定着条件を示す説明図である。
【図５】トレーシングペーパー、ポリエステルフィルム、普通紙における定着条件を示す説明図である。
【図６】トレーシングペーパーの搬送シワを示す斜視図である。
【図７】ポリエステルフィルムのローラ跡を示す斜視図である。
【図８】従来の定着装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  定着装置
２  定着ローラ
３  加圧ローラ
４  加圧アーム
５  加圧ばね
６  定着ヒータ
12  転写紙種類判別手段
13  制御装置
15  加圧力調整手段
16  ステッピングモータ
17  可動ブラケット
17ａ  検知片
18，19  回転軸
20，22  回転ギヤ
21  中継ギヤ
24  検知センサ
【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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【図８】
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