定着装置および画像形成装置
【課題】定着ローラに対する加圧ローラの圧着・圧着解除特性を向上可能な定着装置を提供する。
【解決手段】定着ローラ２１と、加圧ローラ２２と、カム２７と、一端が回転支持され、他端がカムとの当接点を有し、一端と他端の間に中間点を有する第１リンク２３と、第１端、第２端および第３端を有し、第１端が中間点に回転接合され、第２端が加圧ローラを回転自在に支持する第２リンク２４と、一端が回転支持され、他端が第３端に回転接合される第３リンク２５と、第１リンクを通じて加圧ローラを定着ローラ側に付勢する加圧バネ２６とを備え、第３リンクは、付勢部材に抗するカムの回転動作によって、第１リンクが定着ローラに近づくと、第２端が第１リンクの回転支持点と中間点を結ぶ基準線よりも定着ローラの側に移動し、第１リンクが定着ローラから離れると、第２端が基準線よりも定着ローラとは反対側に移動するように、第２リンクの回転を制御する。
【解決手段】定着ローラ２１と、加圧ローラ２２と、カム２７と、一端が回転支持され、他端がカムとの当接点を有し、一端と他端の間に中間点を有する第１リンク２３と、第１端、第２端および第３端を有し、第１端が中間点に回転接合され、第２端が加圧ローラを回転自在に支持する第２リンク２４と、一端が回転支持され、他端が第３端に回転接合される第３リンク２５と、第１リンクを通じて加圧ローラを定着ローラ側に付勢する加圧バネ２６とを備え、第３リンクは、付勢部材に抗するカムの回転動作によって、第１リンクが定着ローラに近づくと、第２端が第１リンクの回転支持点と中間点を結ぶ基準線よりも定着ローラの側に移動し、第１リンクが定着ローラから離れると、第２端が基準線よりも定着ローラとは反対側に移動するように、第２リンクの回転を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、特に定着ローラに対する加圧ローラの圧着・離間（圧着解除）特性を向上可能な定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置は、画像情報に基づくトナー像を像担持体上に形成し、トナー像を記録材に転写し、トナー像を担持した記録材を定着装置に通して熱と圧力によりトナー像を記録材に定着する。定着装置としては、一般的に、熱ローラ方式、ベルト（またはフィルム）方式が採用されている。
【０００３】
熱ローラ方式の定着装置は、定着ローラと加圧ローラを有し、定着ローラ自体が加熱される（特許文献１参照）。一方、ベルト方式の定着装置は、定着ローラと加圧ローラを有し、加熱されたベルトが定着ローラに供給される（特許文献２参照）。通常の動作状態においては、加圧ローラが加圧バネにより定着ローラに圧着して回転する。そして、トナー像を担持した記録材を圧着したローラ間に通すと、定着ローラ（またはベルト）の熱によりトナー像が溶融して記録材に定着される。
【０００４】
しかし、長時間の動作停止状態に亘ってローラの圧着状態が保持されると、ローラの変形やベルトの損傷が生ずる場合がある。このため、例えば、長時間の動作停止状態の場合、記録材をジャム処理する場合、または定着ローラを急速加熱する場合には、加圧バネの付勢力に抗して定着ローラから加圧ローラを離間させる。
【０００５】
通常、定着ローラに対する加圧ローラの圧着と離間は、カムを用いた単純レバー機構により実現されている（特許文献１、２参照）。単純レバー機構は、加圧ローラを保持する加圧レバーと、加圧レバーを通じて加圧ローラを定着ローラに付勢する加圧バネと、加圧レバーを動作させるためのカムとからなる。単純レバー機構では、カムの回転により定着ローラに対して加圧レバーを近接／離間させることで、定着ローラに対して加圧ローラが圧着または離間する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３２６５２４号公報
【特許文献２】特開２００９−２３７１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、高画質画像または高速画像の形成には、記録材に対する定着ローラの定着時間を確保するために、記録材の搬送方向で幅広な定着ニップが要求される。よって、定着ローラに対する加圧ローラの圧着（圧縮）距離および離間距離を大きく確保しなければならい。
【０００８】
このため、従来の定着装置では、カムの動作半径（最大半径と最小半径の差）を増加したり、レバー比を増加したりすることで、加圧ローラの動作距離を増加させていた。しかし、結果としてカムや加圧レバーの収容空間が大きくなり、定着装置自体さらに画像形成装置が大型化してしまう、という問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、定着ローラに対する加圧ローラの圧着・離間（圧着解除）特性を向上可能な定着装置および画像形成装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある観点によれば、定着ローラと、加圧ローラと、カムと、一端が回転支持され、他端がカムとの当接点を有し、一端と他端の間に中間点を有する第１リンクと、第１端、第２端および第３端を有し、第１端が第１リンクの中間点に回転接合され、第２端が加圧ローラをローラ軸方向に回転自在に支持する第２リンクと、一端が回転支持され、他端が第２リンクの第３端に回転接合される第３リンクと、第１リンクを通じて加圧ローラを定着ローラ側に付勢する付勢部材とを備える定着装置が提供される。定着装置において、第３リンクは、付勢部材の付勢力に抗するカムの回転動作によって、第１リンクが定着ローラに近づく方向に移動すると、第２端が第１リンクの回転支持点と中間点を結ぶ基準線よりも定着ローラの側に移動し、第１リンクが定着ローラから離れる方向に移動すると、第２端が基準線よりも定着ローラとは反対側に移動するように、第２リンクの回転を制御する。
【００１１】
加圧ローラの最大動作距離（ｄ２´）は、第１リンクの回転支持点と加圧ローラの回転支持点との間の距離（Ｌ３）と、第１リンクの回転支持点とカムの当接点との間の距離（Ｌ４）との比（Ｌ３／Ｌ４）にカムの動作半径（ｄ３）を乗じた値よりも大きくてもよい。
【００１２】
第１端から加圧ローラの動作方向に対して垂直に延びる補助線と、第１端に対して補助線とは反対側に位置する第２端との間の参照角度Θは、加圧ローラが定着ローラから最も離れているときに１６０°〜２７０°の範囲にあり、加圧ローラの動作距離は、加圧ローラが定着ローラに近づき、動作距離が最大となる近傍で徐々に増加してもよい。
【００１３】
第１端から加圧ローラの動作方向に対して垂直に延びる補助線と、第１端に対して補助線とは反対側に位置する第２端との間の参照角度は、加圧ローラが定着ローラから最も離れているときに１８０°−αまたは１８０°＋αとなり、最も近づいているときに１８０°＋αまたは１８０°−αとなってもよい。
【００１４】
本発明の他の観点によれば、前述した定着装置を有する画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、定着ローラに対する加圧ローラの圧着・離間（圧着解除）特性を向上可能な定着装置および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】
【００１６】
【図１】一般的なカラー画像形成装置の概略を示す図である。
【図２Ａ】単純レバー機構を有する定着装置の構成および動作（圧着動作）の一例を示す図である。
【図２Ｂ】単純レバー機構を有する定着装置の構成および動作（離間動作）の一例を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態に係る四節リンク機構を有する定着装置の構成および動作（圧着動作）の一例を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態に係る四節リンク機構を有する定着装置の構成および動作（離間動作）の一例を示す図である。
【図４】加圧ローラの動作距離の増加傾向を示す図である。
【図５】リンク機構の配置に応じた加圧ローラの動作距離の増加傾向の変化を説明するための図である。
【図６】参照角度の定義を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
［１．画像形成装置の構成］
図１は、一般的なカラー画像形成装置の概略を示す図である。図１に示すように、画像形成装置は、記録材Ｐに重ね合わせトナー像を形成する作像手段１と、重ね合わせトナー像を記録材Ｐに定着する定着装置２とを有している。
【００１９】
作像手段１は、ドラム状の感光体として構成された第１から第４の像担持体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫを有し、各像担持体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像がそれぞれに形成される。第１から第４の像担持体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫに対向して転写ベルト４が配置され、転写ベルト４は、駆動ローラ４ａと従動ローラ４ｂに巻き掛けられて矢印Ａ方向に走行駆動される。
【００２０】
例えばイエロートナー像を担持する像担持体３Ｙは、時計方向に回転駆動され、帯電ローラ５により像担持体３Ｙの表面が所定の極性に均一に帯電される。次に、帯電面にレーザ書込みユニット６から光変調されたレーザビームＬが照射される。これにより、像担持体３Ｙに静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置７によりイエロートナー像として可視像化される。
【００２１】
一方、給紙部（不図示）から記録材Ｐが給送され、記録材が矢印Ｂで示すように、像担持体３Ｙと転写ベルト４の間に送り込まれ、転写ベルト４に担持されて搬送される。転写ベルト４を挟んで、像担持体３Ｙに略対向する位置には転写ローラ８が配置され、転写ローラ８に対して、像担持体３Ｙ上のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。これにより、像担持体３Ｙ上のトナー像が記録材Ｐに転写される。なお、記録材Ｐに転写されず、像担持体３Ｙに残された残トナーは、クリーニング装置９により除去される。
【００２２】
同様にして、第２から第４の像担持体３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫにマゼンタ、シアン、ブラックのトナー像がそれぞれに形成され、イエローのトナー像を転写された記録材Ｐに順次重ね合わせて転写される。このようにして、記録材Ｐには、４色のトナー像を重ね合わせた「重ね合わせトナー像」が形成される。
【００２３】
重ね合わせトナー像を担持した記録材Ｐは、矢印Ｃで示すように定着装置２に送り込まれる。定着装置２では、加圧ローラ１２が加圧バネ１４により定着ローラ１１に圧着して回転する。そして、重ね合わせトナー像を担持した記録材Ｐを圧着したローラ１１、１２間に通すと、定着ローラ１１の熱によりトナー像が溶融して記録材Ｐに定着される。そして、定着装置２を通過した記録材Ｐは、排紙トレイ（不図示）に排出される。
【００２４】
［２．単純レバー機構を有する定着装置１０］
図２Ａ、２Ｂは、単純レバー機構を有する定着装置１０の構成および動作の一例を示す図である。図２Ａには、離間状態から圧着状態への遷移が示され、図２Ｂには、圧着状態から離間状態への遷移が示されている。なお、離間状態とは、定着ローラ１１から加圧ローラ１２を離間させた状態であり、圧着状態とは、定着ローラ１１に加圧ローラ１２を圧着させた状態である。
【００２５】
図２Ａ、２Ｂに示すように、定着装置１０は、定着ローラ１１、加圧ローラ１２、加圧レバー１３、加圧バネ１４およびカム１５からなる。定着ローラ１１は、画像形成装置のフレーム（不図示）等に回転支持点１１ａを介して回転支持される。加圧ローラ１２は、加圧レバー１３に回転支持点１２ａを介して回転接合される。加圧レバー１３は、略棒状の部材であり、一端（回転支持点１３ａ）がフレーム等に回転支持され、他端がカム１５との当接点１３ｂを有し、中間点１３ｃが加圧ローラ１２をローラ軸１２ａ方向に回転自在に支持する。加圧バネ１４は、一端１４ａがフレーム等に固定され、他端１４ｂが加圧レバー１３に固定される。カム１５は、加圧レバー１３の他端と当接点１３ｂで当接するようにフレーム等に回転支持され、モータ等（不図示）により回転駆動される。
【００２６】
ここで、加圧レバー１３の回転支持点１３ａから中間点１３ｃまでの距離をＬ１、加圧レバー１３の回転支持点１３ａから当接点１３ｂまでの距離をＬ２とする。また、カム１５の最大半径をｄ３、最小半径をｄ４とする。
【００２７】
図２Ａは、離間状態から圧着状態への遷移を示している。圧着状態において、加圧レバー１３は、加圧バネ１４により定着ローラ１１に近付く側に付勢されている。カム１５は、最小半径ｄ４を隔てて加圧レバー１３に当接している。加圧レバー１３は、カム１５の回転（Ｍ１）に応じて、離間状態から回転支持点１３ａを基準として反時計回りに回転し（Ｍ２）、定着ローラ１１に加圧ローラ１２を圧着させる（Ｍ３）。これにより、加圧ローラ１２は、定着ローラ１１の表面を定着ローラ１２のローラ軸１２ａと定着ローラ１１のローラ軸１１aを結んだ方向に圧着（圧縮）距離ｄ１だけ圧縮する。圧着距離ｄ１は、略ｄ１＝（ｄ３−ｄ４）×（Ｌ１／Ｌ２）となる。
【００２８】
図２Ｂは、圧着状態から離間状態への遷移を示している。離間状態において、カム１５は、最大半径ｄ３を隔てて加圧レバー１３に当接している。加圧レバー１３は、加圧バネ１４に抗して定着ローラ１１から離れる側に回転する。加圧レバー１３は、カム１５の回転（Ｍ４）に応じて、前述した圧着状態から、回転支持点１３ａを基準として時計回りに回転し（Ｍ５）、定着ローラ１１から加圧ローラ１２を離間させる（Ｍ６）。これにより、加圧ローラ１２は、圧着距離ｄ１だけ圧縮された定着ローラ１１の表面から加圧ローラ１２のローラ軸１２ａ方向に離間距離ｄ２（ｄ１≦ｄ２）だけ離間される。離間距離ｄ２は、略ｄ２＝（ｄ３−ｄ４）×（Ｌ１／Ｌ２）となる。なお、圧着距離ｄ１＝離間距離ｄ２の場合、加圧ローラ１２は、定着ローラ１１の表面を圧縮しない状態で定着ローラ１１に接触する。
【００２９】
ここで、記録材Ｐの搬送方向で幅広な定着ニップＮを実現するためには、圧着距離ｄ１および離間距離ｄ２を大きく確保しなければならない、つまり、加圧ローラ１２の最大動作距離（＝離間距離ｄ２）を大きく確保しなければならない。このために、カム１５の動作半径（最大半径と最小半径との差：ｄ３−ｄ４）を大きくしたり、加圧レバー１３のレバー比（Ｌ１／Ｌ２）を大きくしたりすることになる。すると、カム１５の動作占有範囲を大きくしたり、加圧レバー１３の回転支持点１３ａと加圧ローラ１２との距離が大きくしたりすることになる。よって、定着装置２自体さらに画像形成装置が大型化してしまう、という問題が生じる。
【００３０】
［３．四節リンク機構を有する定着装置２０］
図３Ａ、３Ｂは、本発明の実施形態に係る四節リンク機構を有する定着装置２０の構成例を示す図である。図３Ａには、離間状態から圧着状態への遷移が示され、図３Ｂには、圧着状態から離間状態への遷移が示されている。
【００３１】
図３に示すように、定着装置２０は、定着ローラ２１、加圧ローラ２２、第１リンク２３、第２リンク２４、第３のリンク２５、加圧バネ２６（付勢部材）およびカム２７からなる。定着ローラ２１は、画像形成装置のフレーム（不図示）等に回転支持される。加圧ローラ２２は、第１リンク２３に回転接合される。第１リンク２３は、略棒状の部材であり、一端（回転支持点２３ａ）がフレーム等に回転支持され、他端がカム２７との当接点２３ｂを有し、回転支持点２３ａと当接点２３ｂの間に中間点２３ｃを有する。第２リンク２４は、略三角形状の部材であり、三角形の各頂点に第１端２４ａ、第２端２４ｂおよび第３端２４ｃをそれぞれ有し、第１端２４ａが第１リンク２３の中間点２３ｃに回転接合され、第２端２４ｂが加圧ローラ２２をローラ軸２２ａ方向に回転自在に支持する。第３リンク２５は、略棒状の部材であり、一端（回転支持点２５ａ）が回転支持され、他端２５ｂが第2リンク２４の第３端２４ｃに回転接合される。加圧バネ２６は、一端２６ａがフレーム等に固定され、他端２６ｂが第１リンク２３に固定される。カム２７は、第１リンク２３の他端と当接点２３ｂで当接するようにフレーム等に回転支持され、モータ等（不図示）により回転駆動される。
【００３２】
図３Ａ、３Ｂに示す例では、第１リンク２３の回転支持点２３ａと第３リンク２５の回転支持点２５ａとは、定着ローラ２１のローラ軸２１ａと加圧ローラ２２のローラ軸２２ａを結ぶ方向に対して略平行に配置されている。また、第２リンク２４は、第１リンク２３の回転支持点２３ａからの距離が、第１端２４ａで最も大きく、次に第３端２４ｃで大きく、第２端２４ｂで最も小さくなるように配置されている。
【００３３】
ここで、第１リンク２３の回転支持点２３ａから第２リンク２４の第２端２４ｂ（加圧ローラ２２のローラ軸２２ａ）までの距離をＬ３、第１リンク２３の回転支持点２３ａからカム当接点２３ｂまでの距離をＬ４とする。また、カム２７の最大半径をｄ３＋ｄ４、最小半径をｄ４とする。
【００３４】
図３Ａは、離間状態から圧着状態への遷移を示している。圧着状態において、第１リンク２３は、加圧バネ２６により定着ローラ２１に近付く側に付勢されている。カム２７は、最小半径ｄ４を隔てて第１リンク２３に当接している。第２リンク２４は、第３リンク２３により回転を制御された状態で、定着ローラ２１に加圧ローラ２２を圧着させる。
【００３５】
離間状態から圧着状態への遷移に際して、四節リンク機構は、次のように動作する。カム２７は、最大半径ｄ３を隔てて第１リンク２３に当接している状態から、最小半径ｄ４を隔てて当接している状態に回転駆動される（Ｍ１１）。第１リンク２３は、カム２７の回転に応じて、回転支持点２３ａを基準として反時計回りに回転する（Ｍ１２）。第２リンク２４は、第１端２４ａと第１リンク２３の中間点２３ｃとの接合を通じて、第１リンク２３の回転に連動して定着ローラ２１に近付く側に移動する（Ｍ１３）。第３リンク２５は、他端２５ｂと第２リンク２４の第３端２４ｃとの接合を通じて、第２リンク２４の移動に連動して回転支持点２５ａを基準として反時計回りに回転する（Ｍ１４）。第２リンク２４は、第３端２４ｃと第３リンク２５の他端２５ｂとの接合を通じて、第３リンク２５の回転に連動して第１端２４ａを基準として時計回りに回転する（Ｍ１５）。
【００３６】
つまり、第２リンク２４は、第１リンク２３の回転に連動して定着ローラ２１に近付く側に移動しながら（Ｍ１３）、第３リンク２５の回転に連動して第１端２４ａを基準として時計方向に回転する（Ｍ１５）。すると、第２リンク２４は、第２端２４ｂが第１リンク２３の回転支持点２３ａと中間点２３ｃを結ぶ基準線ＲＬよりも定着ローラ２１の側に移動し、つまり第２端２４ｂが定着ローラ２１に近づく方向に突出するように移動し、定着ローラ２１に加圧ローラ２２を圧着させる（Ｍ１６）。これにより、加圧ローラ２２は、定着ローラ２１の表面を定着ローラ２１のローラ軸２１ａ方向に圧着（圧縮）距離ｄ１´だけ圧縮する。
【００３７】
図３Ｂは、圧着状態から離間状態への遷移を示している。離間状態において、カム２７は、最大半径ｄ３を隔てて第１リンク２３に当接している。第１リンク２３は、加圧バネ２６に抗して定着ローラ２１から離れる側に回転している。第２リンク２４は、第３リンク２５により回転を制御された状態で、定着ローラ２１から加圧ローラ２２を離間させる。
【００３８】
圧着状態から離間状態への遷移に際して、四節リンク機構は、次のように動作する。カム２７は、最小半径ｄ４を隔てて第１リンク２３に当接している状態から、最大半径ｄ３を隔てて当接している状態に回転駆動される（Ｍ１７）。第１リンク２３は、カム２７の回転に応じて、回転支持点２３ａを基準として時計回りに回転する（Ｍ１８）。第２リンク２４は、第１端２４ａと第１リンク２３の中間点２３ｃとの接合を通じて、第１リンク２３の回転に連動して定着ローラ２１から離れる側に移動する（Ｍ１９）。第３リンク２５は、他端２５ｂと第２リンク２４の第３端２４ｃとの接合を通じて、第２リンク２４の移動に連動して回転支持点２５ａを基準として時計回りに回転する（Ｍ２０）。第２リンク２４は、第３端２４ｃと第３リンク２５の他端２５ｂとの接合を通じて、第３リンク２５の回転に連動して第１端２４ａを基準として反時計回りに回転する（Ｍ２１）。
【００３９】
つまり、第２リンク２４は、第１リンク２３の回転に連動して定着ローラ２１から離れる側に移動しながら（Ｍ１９）、第３リンク２５の回転に連動して第１端２４ａを基準として反時計方向に回転する（Ｍ２１）。すると、第２リンク２４は、第２端２４ｂが第１リンク２３の回転支持点２３ａと中間点２３ｃを結ぶ基準線ＲＬよりも定着ローラ２１とは反対側に移動し、つまり第２端２４ｂが定着ローラ２１から離れる方向に突出するように移動し、定着ローラ２１から加圧ローラ２２を離間させる（Ｍ２２）。これにより、加圧ローラ２２は、定着ローラ２１の表面から加圧ローラ２２のローラ軸２２ａ方向に離間距離ｄ２´だけ離れる。
【００４０】
図４は、加圧ローラ２２の動作距離の増加傾向を示す図である。図４では、横軸がカム２７の動作量の変化を示し、縦軸が加圧ローラ２２の動作距離の変化を示している。
【００４１】
ここで、カム２７の動作量は、カム軸２７ａと第１リンク２３上のカム当接点２３ｂとの間の距離の関数であり、離間状態（カム２７の最大半径：ｄ３）で０、圧着状態（カム２７の最小半径：ｄ４）で最大値となる。同様に、加圧ローラ２２の動作距離は、定着ローラ２１のローラ軸２１ａと加圧ローラ２２のローラ軸２２ａとの間の距離の関数であり、離間状態で０、圧着状態で最大値となる。
【００４２】
図４には、単純レバー機構と四節リンク機構との間で加圧ローラ１２、２２の動作距離の増加傾向が対比して示されている。両方の機構では、加圧レバー１３と第１リンク２３のレバー比が略同一（Ｌ１／Ｌ２≒Ｌ３／Ｌ４≒０．５）であり、カム１５、２７の最大半径ｄ３および最小半径ｄ４が同一である。
【００４３】
この場合、単純レバー機構では、加圧ローラ１２の動作距離は、カム１５の動作量の略０．５倍となっている。一方、四節リンク機構では、加圧ローラ２２の動作距離は、カム２７の動作量の略１倍、つまり単純レバー機構の２倍となっている。よって、カムの動作半径やレバー比を増加しなくても、レバー比から求まる最大動作距離（ｄ３×Ｌ３／Ｌ４＝０．５ｄ３）よりも、加圧ローラ２２の最大動作距離を増加させることができる。また、加圧ローラ２２の動作距離は、カム２７の動作量に比例して略直線的に増加している。
【００４４】
なお、前述した四節リンク機構での加圧ローラ２２の動作距離は、あくまでも一例であり、リンク機構の配置・形状やカム２７の配置・形状を変更することで、加圧ローラ２２の動作距離をカム２７の動作量の略１倍以上とすることもできる。よって、定着装置２の設計自由度を向上させることができる。
【００４５】
また、図４には、略直線的な増加傾向とともに、最大動作距離の近傍で徐々に増加する増加傾向が示されている。定着装置２では、加圧ローラ２２の動作距離を最大動作距離の近傍で徐々に増加させることが望まれる場合がある。これは、定着装置２の機構上の誤差により圧着距離等の定着条件が変動するが、定着ニップＮの形成に大きな影響を及ぼす最大動作距離の近傍では、定着条件の変動をできるだけ抑制したいためである。加圧ローラ２２の動作距離を最大動作距離の近傍で徐々に増加させることで、定着条件の変動が加圧ローラ２２の動作距離に及ぼす影響を相対的に抑制することができる。
【００４６】
さらに、定着装置２２では、加圧ローラ２２の動作距離を最大化させることが望まれる場合がある。動作距離の最大化により、十分な定着ニップＮを確保しつつ、定着装置２および画像形成装置の小型化を図ることができる。
【００４７】
図５は、リンク機構の配置に応じた加圧ローラ２２の動作距離の増加傾向の変化を説明するための図である。図５では、横軸がカム２７の動作量を示し、縦軸が加圧ローラ２２の動作距離を示している。図５には、カム２７の回転に応じた第２リンク２４の第２端２４ｂ、つまり加圧ローラ２２のローラ軸２２ａの移動軌跡が模式的に示されている。
【００４８】
図５に関連して、図６には、第２リンク２４の第１端２４ａを中心として補助線ＡＬと第２リンク２４の第２端２４ｂとの間の角度を参照角度Θとして定義している。ここで、補助線ＡＬは、第１端２４ａから加圧ローラ２２の動作方向（定着ローラ２１のローラ軸２１ａと加圧ローラ２２のローラ軸２２ａとを結ぶ方向）に対して垂直に延びる線として定義される。参照角度Θは、加圧ローラ２２が離間状態と圧着状態との間を遷移するにつれて変化し、例えば図３Ａ、３Ｂの例では、離間状態から圧着状態へ遷移することで増加する。参照角度Θの変化する範囲は、リンク機構の配置に応じて決定される。
【００４９】
ここで、第２リンク２４は、カム２７の回転に応じて、第３リンク２５により回転を制御された状態で回転し、第２リンク２４の回転により第２端２４ｂが移動する。そして、第２端２４ｂが加圧ローラ２２の動作方向で移動する距離は、カム２７の動作量の変化に対して、参照角度がΘ＝１８０°の近傍ほど大きく、Θ＝１８０°から離れるほど小さくなる。
【００５０】
つまり、図５に示すように、加圧ローラ２２の動作距離は、参照角度がΘ＝１８０°の近傍ほど増加傾向（傾き）が高くなり、参照角度がΘ＝１８０°から離れるほど増加傾向（傾き）が低くなる。より詳しくは、加圧ローラ２２の動作距離は、参照角度がΘ＝１８０°以上の範囲では、カム２７の動作量の増加につれて凸状に増加し、参照角度がΘ＝１８０°未満の範囲では凹状に増加する。
【００５１】
このため、加圧ローラ２２の動作距離を最大動作距離の近傍で徐々に増加させるためには、動作距離の増加傾向が最大動作距離の近傍で徐々に低下する範囲、例えばΘ＝１６０°〜２７０°の範囲Ｒ１で参照角度Θを変化させればよい。例えば、参照角度をΘ＝１６０°〜２２０°の範囲Ｒ２で変化させれば、Θ＝１６０°〜２００°の範囲で動作距離の増加傾向が高く、Θ＝２００°〜２２０°の範囲で動作距離の増加傾向が相対的に低くなる。もちろん、参照角度Θは、上記範囲に限らず、例えば、Θ＝１８０°〜２２０°の範囲Ｒ３で変化させてもよく、Θ＝２３０°〜２７０°の範囲Ｒ４で変化させてもよい。いずれの範囲でも、最大動作距離の近傍で加圧ローラ２２の動作距離が徐々に増加する。
【００５２】
また、加圧ローラ２２の動作距離を最大化させるためには、動作距離の増加傾向が最大となる範囲、つまり参照角度Θ＝１８０°を中心とするΘ＝１８０°−α〜１８０°＋αの範囲で参照角度Θを変化させればよい。例えば、参照角度をΘ＝１６０°〜２００°の範囲Ｒ５（α＝２０°）で変化させれば、Θ＝１６０°〜１８０°の範囲とΘ＝１８０°〜２００°の範囲で動作距離の増加傾向をいずれも高くし、全動作距離を最大化させることができる。また、例えば、参照角度をΘ＝１７０°〜１９０°の範囲Ｒ６（α＝１０°）で変化させてもよい。いずれの範囲でも、加圧ローラ２２の動作距離が最大化する。
【００５３】
なお、図４に示したように、加圧ローラ２２の動作距離を略直線的に増加させるためには、動作距離の増加傾向が略直線的となる範囲、つまり参照角度がΘ＝１８０°の近傍の狭い範囲で参照角度を変化させればよいことになる。
【００５４】
［４．まとめ］
以上説明したように、本発明の実施形態に係る定着装置２および画像形成装置によれば、四節リンク機構を用いることで、定着ローラ２１に対する加圧ローラ２２の圧着・離間（圧着解除）特性を向上させることができる。圧着・離間特性としては、加圧ローラ２２の最大動作距離を増加させたり、最大動作距離の近傍で動作距離を徐々に増加させたり、動作距離を最大化させることができる。
【００５５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５６】
例えば、上記説明では、モータ等によりカム２７を回転駆動する場合について説明したが、手動によりカム２７を回転駆動してもよい。また、上記説明では、加圧バネ２６により加圧ローラ２２を付勢する場合について説明したが、加圧バネ２６以外の付勢手段（弾性手段）により加圧ローラ２２を付勢してもよい。また、上記説明では、カラー画像形成装置の実施形態について説明したが、本発明は、単色の画像形成装置にも同様に適用される。
【符号の説明】
【００５７】
１０、２０ 定着装置
１１、２１ 定着ローラ
１２、２２ 加圧ローラ
１３ 加圧レバー
１４、２６ 加圧バネ
１５、２７ カム
２３ 第１リンク
２４ 第２リンク
２５ 第３リンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、特に定着ローラに対する加圧ローラの圧着・離間（圧着解除）特性を向上可能な定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置は、画像情報に基づくトナー像を像担持体上に形成し、トナー像を記録材に転写し、トナー像を担持した記録材を定着装置に通して熱と圧力によりトナー像を記録材に定着する。定着装置としては、一般的に、熱ローラ方式、ベルト（またはフィルム）方式が採用されている。
【０００３】
熱ローラ方式の定着装置は、定着ローラと加圧ローラを有し、定着ローラ自体が加熱される（特許文献１参照）。一方、ベルト方式の定着装置は、定着ローラと加圧ローラを有し、加熱されたベルトが定着ローラに供給される（特許文献２参照）。通常の動作状態においては、加圧ローラが加圧バネにより定着ローラに圧着して回転する。そして、トナー像を担持した記録材を圧着したローラ間に通すと、定着ローラ（またはベルト）の熱によりトナー像が溶融して記録材に定着される。
【０００４】
しかし、長時間の動作停止状態に亘ってローラの圧着状態が保持されると、ローラの変形やベルトの損傷が生ずる場合がある。このため、例えば、長時間の動作停止状態の場合、記録材をジャム処理する場合、または定着ローラを急速加熱する場合には、加圧バネの付勢力に抗して定着ローラから加圧ローラを離間させる。
【０００５】
通常、定着ローラに対する加圧ローラの圧着と離間は、カムを用いた単純レバー機構により実現されている（特許文献１、２参照）。単純レバー機構は、加圧ローラを保持する加圧レバーと、加圧レバーを通じて加圧ローラを定着ローラに付勢する加圧バネと、加圧レバーを動作させるためのカムとからなる。単純レバー機構では、カムの回転により定着ローラに対して加圧レバーを近接／離間させることで、定着ローラに対して加圧ローラが圧着または離間する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３２６５２４号公報
【特許文献２】特開２００９−２３７１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、高画質画像または高速画像の形成には、記録材に対する定着ローラの定着時間を確保するために、記録材の搬送方向で幅広な定着ニップが要求される。よって、定着ローラに対する加圧ローラの圧着（圧縮）距離および離間距離を大きく確保しなければならい。
【０００８】
このため、従来の定着装置では、カムの動作半径（最大半径と最小半径の差）を増加したり、レバー比を増加したりすることで、加圧ローラの動作距離を増加させていた。しかし、結果としてカムや加圧レバーの収容空間が大きくなり、定着装置自体さらに画像形成装置が大型化してしまう、という問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、定着ローラに対する加圧ローラの圧着・離間（圧着解除）特性を向上可能な定着装置および画像形成装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある観点によれば、定着ローラと、加圧ローラと、カムと、一端が回転支持され、他端がカムとの当接点を有し、一端と他端の間に中間点を有する第１リンクと、第１端、第２端および第３端を有し、第１端が第１リンクの中間点に回転接合され、第２端が加圧ローラをローラ軸方向に回転自在に支持する第２リンクと、一端が回転支持され、他端が第２リンクの第３端に回転接合される第３リンクと、第１リンクを通じて加圧ローラを定着ローラ側に付勢する付勢部材とを備える定着装置が提供される。定着装置において、第３リンクは、付勢部材の付勢力に抗するカムの回転動作によって、第１リンクが定着ローラに近づく方向に移動すると、第２端が第１リンクの回転支持点と中間点を結ぶ基準線よりも定着ローラの側に移動し、第１リンクが定着ローラから離れる方向に移動すると、第２端が基準線よりも定着ローラとは反対側に移動するように、第２リンクの回転を制御する。
【００１１】
加圧ローラの最大動作距離（ｄ２´）は、第１リンクの回転支持点と加圧ローラの回転支持点との間の距離（Ｌ３）と、第１リンクの回転支持点とカムの当接点との間の距離（Ｌ４）との比（Ｌ３／Ｌ４）にカムの動作半径（ｄ３）を乗じた値よりも大きくてもよい。
【００１２】
第１端から加圧ローラの動作方向に対して垂直に延びる補助線と、第１端に対して補助線とは反対側に位置する第２端との間の参照角度Θは、加圧ローラが定着ローラから最も離れているときに１６０°〜２７０°の範囲にあり、加圧ローラの動作距離は、加圧ローラが定着ローラに近づき、動作距離が最大となる近傍で徐々に増加してもよい。
【００１３】
第１端から加圧ローラの動作方向に対して垂直に延びる補助線と、第１端に対して補助線とは反対側に位置する第２端との間の参照角度は、加圧ローラが定着ローラから最も離れているときに１８０°−αまたは１８０°＋αとなり、最も近づいているときに１８０°＋αまたは１８０°−αとなってもよい。
【００１４】
本発明の他の観点によれば、前述した定着装置を有する画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、定着ローラに対する加圧ローラの圧着・離間（圧着解除）特性を向上可能な定着装置および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】
【００１６】
【図１】一般的なカラー画像形成装置の概略を示す図である。
【図２Ａ】単純レバー機構を有する定着装置の構成および動作（圧着動作）の一例を示す図である。
【図２Ｂ】単純レバー機構を有する定着装置の構成および動作（離間動作）の一例を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態に係る四節リンク機構を有する定着装置の構成および動作（圧着動作）の一例を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態に係る四節リンク機構を有する定着装置の構成および動作（離間動作）の一例を示す図である。
【図４】加圧ローラの動作距離の増加傾向を示す図である。
【図５】リンク機構の配置に応じた加圧ローラの動作距離の増加傾向の変化を説明するための図である。
【図６】参照角度の定義を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
［１．画像形成装置の構成］
図１は、一般的なカラー画像形成装置の概略を示す図である。図１に示すように、画像形成装置は、記録材Ｐに重ね合わせトナー像を形成する作像手段１と、重ね合わせトナー像を記録材Ｐに定着する定着装置２とを有している。
【００１９】
作像手段１は、ドラム状の感光体として構成された第１から第４の像担持体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫを有し、各像担持体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像がそれぞれに形成される。第１から第４の像担持体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫに対向して転写ベルト４が配置され、転写ベルト４は、駆動ローラ４ａと従動ローラ４ｂに巻き掛けられて矢印Ａ方向に走行駆動される。
【００２０】
例えばイエロートナー像を担持する像担持体３Ｙは、時計方向に回転駆動され、帯電ローラ５により像担持体３Ｙの表面が所定の極性に均一に帯電される。次に、帯電面にレーザ書込みユニット６から光変調されたレーザビームＬが照射される。これにより、像担持体３Ｙに静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置７によりイエロートナー像として可視像化される。
【００２１】
一方、給紙部（不図示）から記録材Ｐが給送され、記録材が矢印Ｂで示すように、像担持体３Ｙと転写ベルト４の間に送り込まれ、転写ベルト４に担持されて搬送される。転写ベルト４を挟んで、像担持体３Ｙに略対向する位置には転写ローラ８が配置され、転写ローラ８に対して、像担持体３Ｙ上のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。これにより、像担持体３Ｙ上のトナー像が記録材Ｐに転写される。なお、記録材Ｐに転写されず、像担持体３Ｙに残された残トナーは、クリーニング装置９により除去される。
【００２２】
同様にして、第２から第４の像担持体３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫにマゼンタ、シアン、ブラックのトナー像がそれぞれに形成され、イエローのトナー像を転写された記録材Ｐに順次重ね合わせて転写される。このようにして、記録材Ｐには、４色のトナー像を重ね合わせた「重ね合わせトナー像」が形成される。
【００２３】
重ね合わせトナー像を担持した記録材Ｐは、矢印Ｃで示すように定着装置２に送り込まれる。定着装置２では、加圧ローラ１２が加圧バネ１４により定着ローラ１１に圧着して回転する。そして、重ね合わせトナー像を担持した記録材Ｐを圧着したローラ１１、１２間に通すと、定着ローラ１１の熱によりトナー像が溶融して記録材Ｐに定着される。そして、定着装置２を通過した記録材Ｐは、排紙トレイ（不図示）に排出される。
【００２４】
［２．単純レバー機構を有する定着装置１０］
図２Ａ、２Ｂは、単純レバー機構を有する定着装置１０の構成および動作の一例を示す図である。図２Ａには、離間状態から圧着状態への遷移が示され、図２Ｂには、圧着状態から離間状態への遷移が示されている。なお、離間状態とは、定着ローラ１１から加圧ローラ１２を離間させた状態であり、圧着状態とは、定着ローラ１１に加圧ローラ１２を圧着させた状態である。
【００２５】
図２Ａ、２Ｂに示すように、定着装置１０は、定着ローラ１１、加圧ローラ１２、加圧レバー１３、加圧バネ１４およびカム１５からなる。定着ローラ１１は、画像形成装置のフレーム（不図示）等に回転支持点１１ａを介して回転支持される。加圧ローラ１２は、加圧レバー１３に回転支持点１２ａを介して回転接合される。加圧レバー１３は、略棒状の部材であり、一端（回転支持点１３ａ）がフレーム等に回転支持され、他端がカム１５との当接点１３ｂを有し、中間点１３ｃが加圧ローラ１２をローラ軸１２ａ方向に回転自在に支持する。加圧バネ１４は、一端１４ａがフレーム等に固定され、他端１４ｂが加圧レバー１３に固定される。カム１５は、加圧レバー１３の他端と当接点１３ｂで当接するようにフレーム等に回転支持され、モータ等（不図示）により回転駆動される。
【００２６】
ここで、加圧レバー１３の回転支持点１３ａから中間点１３ｃまでの距離をＬ１、加圧レバー１３の回転支持点１３ａから当接点１３ｂまでの距離をＬ２とする。また、カム１５の最大半径をｄ３、最小半径をｄ４とする。
【００２７】
図２Ａは、離間状態から圧着状態への遷移を示している。圧着状態において、加圧レバー１３は、加圧バネ１４により定着ローラ１１に近付く側に付勢されている。カム１５は、最小半径ｄ４を隔てて加圧レバー１３に当接している。加圧レバー１３は、カム１５の回転（Ｍ１）に応じて、離間状態から回転支持点１３ａを基準として反時計回りに回転し（Ｍ２）、定着ローラ１１に加圧ローラ１２を圧着させる（Ｍ３）。これにより、加圧ローラ１２は、定着ローラ１１の表面を定着ローラ１２のローラ軸１２ａと定着ローラ１１のローラ軸１１aを結んだ方向に圧着（圧縮）距離ｄ１だけ圧縮する。圧着距離ｄ１は、略ｄ１＝（ｄ３−ｄ４）×（Ｌ１／Ｌ２）となる。
【００２８】
図２Ｂは、圧着状態から離間状態への遷移を示している。離間状態において、カム１５は、最大半径ｄ３を隔てて加圧レバー１３に当接している。加圧レバー１３は、加圧バネ１４に抗して定着ローラ１１から離れる側に回転する。加圧レバー１３は、カム１５の回転（Ｍ４）に応じて、前述した圧着状態から、回転支持点１３ａを基準として時計回りに回転し（Ｍ５）、定着ローラ１１から加圧ローラ１２を離間させる（Ｍ６）。これにより、加圧ローラ１２は、圧着距離ｄ１だけ圧縮された定着ローラ１１の表面から加圧ローラ１２のローラ軸１２ａ方向に離間距離ｄ２（ｄ１≦ｄ２）だけ離間される。離間距離ｄ２は、略ｄ２＝（ｄ３−ｄ４）×（Ｌ１／Ｌ２）となる。なお、圧着距離ｄ１＝離間距離ｄ２の場合、加圧ローラ１２は、定着ローラ１１の表面を圧縮しない状態で定着ローラ１１に接触する。
【００２９】
ここで、記録材Ｐの搬送方向で幅広な定着ニップＮを実現するためには、圧着距離ｄ１および離間距離ｄ２を大きく確保しなければならない、つまり、加圧ローラ１２の最大動作距離（＝離間距離ｄ２）を大きく確保しなければならない。このために、カム１５の動作半径（最大半径と最小半径との差：ｄ３−ｄ４）を大きくしたり、加圧レバー１３のレバー比（Ｌ１／Ｌ２）を大きくしたりすることになる。すると、カム１５の動作占有範囲を大きくしたり、加圧レバー１３の回転支持点１３ａと加圧ローラ１２との距離が大きくしたりすることになる。よって、定着装置２自体さらに画像形成装置が大型化してしまう、という問題が生じる。
【００３０】
［３．四節リンク機構を有する定着装置２０］
図３Ａ、３Ｂは、本発明の実施形態に係る四節リンク機構を有する定着装置２０の構成例を示す図である。図３Ａには、離間状態から圧着状態への遷移が示され、図３Ｂには、圧着状態から離間状態への遷移が示されている。
【００３１】
図３に示すように、定着装置２０は、定着ローラ２１、加圧ローラ２２、第１リンク２３、第２リンク２４、第３のリンク２５、加圧バネ２６（付勢部材）およびカム２７からなる。定着ローラ２１は、画像形成装置のフレーム（不図示）等に回転支持される。加圧ローラ２２は、第１リンク２３に回転接合される。第１リンク２３は、略棒状の部材であり、一端（回転支持点２３ａ）がフレーム等に回転支持され、他端がカム２７との当接点２３ｂを有し、回転支持点２３ａと当接点２３ｂの間に中間点２３ｃを有する。第２リンク２４は、略三角形状の部材であり、三角形の各頂点に第１端２４ａ、第２端２４ｂおよび第３端２４ｃをそれぞれ有し、第１端２４ａが第１リンク２３の中間点２３ｃに回転接合され、第２端２４ｂが加圧ローラ２２をローラ軸２２ａ方向に回転自在に支持する。第３リンク２５は、略棒状の部材であり、一端（回転支持点２５ａ）が回転支持され、他端２５ｂが第2リンク２４の第３端２４ｃに回転接合される。加圧バネ２６は、一端２６ａがフレーム等に固定され、他端２６ｂが第１リンク２３に固定される。カム２７は、第１リンク２３の他端と当接点２３ｂで当接するようにフレーム等に回転支持され、モータ等（不図示）により回転駆動される。
【００３２】
図３Ａ、３Ｂに示す例では、第１リンク２３の回転支持点２３ａと第３リンク２５の回転支持点２５ａとは、定着ローラ２１のローラ軸２１ａと加圧ローラ２２のローラ軸２２ａを結ぶ方向に対して略平行に配置されている。また、第２リンク２４は、第１リンク２３の回転支持点２３ａからの距離が、第１端２４ａで最も大きく、次に第３端２４ｃで大きく、第２端２４ｂで最も小さくなるように配置されている。
【００３３】
ここで、第１リンク２３の回転支持点２３ａから第２リンク２４の第２端２４ｂ（加圧ローラ２２のローラ軸２２ａ）までの距離をＬ３、第１リンク２３の回転支持点２３ａからカム当接点２３ｂまでの距離をＬ４とする。また、カム２７の最大半径をｄ３＋ｄ４、最小半径をｄ４とする。
【００３４】
図３Ａは、離間状態から圧着状態への遷移を示している。圧着状態において、第１リンク２３は、加圧バネ２６により定着ローラ２１に近付く側に付勢されている。カム２７は、最小半径ｄ４を隔てて第１リンク２３に当接している。第２リンク２４は、第３リンク２３により回転を制御された状態で、定着ローラ２１に加圧ローラ２２を圧着させる。
【００３５】
離間状態から圧着状態への遷移に際して、四節リンク機構は、次のように動作する。カム２７は、最大半径ｄ３を隔てて第１リンク２３に当接している状態から、最小半径ｄ４を隔てて当接している状態に回転駆動される（Ｍ１１）。第１リンク２３は、カム２７の回転に応じて、回転支持点２３ａを基準として反時計回りに回転する（Ｍ１２）。第２リンク２４は、第１端２４ａと第１リンク２３の中間点２３ｃとの接合を通じて、第１リンク２３の回転に連動して定着ローラ２１に近付く側に移動する（Ｍ１３）。第３リンク２５は、他端２５ｂと第２リンク２４の第３端２４ｃとの接合を通じて、第２リンク２４の移動に連動して回転支持点２５ａを基準として反時計回りに回転する（Ｍ１４）。第２リンク２４は、第３端２４ｃと第３リンク２５の他端２５ｂとの接合を通じて、第３リンク２５の回転に連動して第１端２４ａを基準として時計回りに回転する（Ｍ１５）。
【００３６】
つまり、第２リンク２４は、第１リンク２３の回転に連動して定着ローラ２１に近付く側に移動しながら（Ｍ１３）、第３リンク２５の回転に連動して第１端２４ａを基準として時計方向に回転する（Ｍ１５）。すると、第２リンク２４は、第２端２４ｂが第１リンク２３の回転支持点２３ａと中間点２３ｃを結ぶ基準線ＲＬよりも定着ローラ２１の側に移動し、つまり第２端２４ｂが定着ローラ２１に近づく方向に突出するように移動し、定着ローラ２１に加圧ローラ２２を圧着させる（Ｍ１６）。これにより、加圧ローラ２２は、定着ローラ２１の表面を定着ローラ２１のローラ軸２１ａ方向に圧着（圧縮）距離ｄ１´だけ圧縮する。
【００３７】
図３Ｂは、圧着状態から離間状態への遷移を示している。離間状態において、カム２７は、最大半径ｄ３を隔てて第１リンク２３に当接している。第１リンク２３は、加圧バネ２６に抗して定着ローラ２１から離れる側に回転している。第２リンク２４は、第３リンク２５により回転を制御された状態で、定着ローラ２１から加圧ローラ２２を離間させる。
【００３８】
圧着状態から離間状態への遷移に際して、四節リンク機構は、次のように動作する。カム２７は、最小半径ｄ４を隔てて第１リンク２３に当接している状態から、最大半径ｄ３を隔てて当接している状態に回転駆動される（Ｍ１７）。第１リンク２３は、カム２７の回転に応じて、回転支持点２３ａを基準として時計回りに回転する（Ｍ１８）。第２リンク２４は、第１端２４ａと第１リンク２３の中間点２３ｃとの接合を通じて、第１リンク２３の回転に連動して定着ローラ２１から離れる側に移動する（Ｍ１９）。第３リンク２５は、他端２５ｂと第２リンク２４の第３端２４ｃとの接合を通じて、第２リンク２４の移動に連動して回転支持点２５ａを基準として時計回りに回転する（Ｍ２０）。第２リンク２４は、第３端２４ｃと第３リンク２５の他端２５ｂとの接合を通じて、第３リンク２５の回転に連動して第１端２４ａを基準として反時計回りに回転する（Ｍ２１）。
【００３９】
つまり、第２リンク２４は、第１リンク２３の回転に連動して定着ローラ２１から離れる側に移動しながら（Ｍ１９）、第３リンク２５の回転に連動して第１端２４ａを基準として反時計方向に回転する（Ｍ２１）。すると、第２リンク２４は、第２端２４ｂが第１リンク２３の回転支持点２３ａと中間点２３ｃを結ぶ基準線ＲＬよりも定着ローラ２１とは反対側に移動し、つまり第２端２４ｂが定着ローラ２１から離れる方向に突出するように移動し、定着ローラ２１から加圧ローラ２２を離間させる（Ｍ２２）。これにより、加圧ローラ２２は、定着ローラ２１の表面から加圧ローラ２２のローラ軸２２ａ方向に離間距離ｄ２´だけ離れる。
【００４０】
図４は、加圧ローラ２２の動作距離の増加傾向を示す図である。図４では、横軸がカム２７の動作量の変化を示し、縦軸が加圧ローラ２２の動作距離の変化を示している。
【００４１】
ここで、カム２７の動作量は、カム軸２７ａと第１リンク２３上のカム当接点２３ｂとの間の距離の関数であり、離間状態（カム２７の最大半径：ｄ３）で０、圧着状態（カム２７の最小半径：ｄ４）で最大値となる。同様に、加圧ローラ２２の動作距離は、定着ローラ２１のローラ軸２１ａと加圧ローラ２２のローラ軸２２ａとの間の距離の関数であり、離間状態で０、圧着状態で最大値となる。
【００４２】
図４には、単純レバー機構と四節リンク機構との間で加圧ローラ１２、２２の動作距離の増加傾向が対比して示されている。両方の機構では、加圧レバー１３と第１リンク２３のレバー比が略同一（Ｌ１／Ｌ２≒Ｌ３／Ｌ４≒０．５）であり、カム１５、２７の最大半径ｄ３および最小半径ｄ４が同一である。
【００４３】
この場合、単純レバー機構では、加圧ローラ１２の動作距離は、カム１５の動作量の略０．５倍となっている。一方、四節リンク機構では、加圧ローラ２２の動作距離は、カム２７の動作量の略１倍、つまり単純レバー機構の２倍となっている。よって、カムの動作半径やレバー比を増加しなくても、レバー比から求まる最大動作距離（ｄ３×Ｌ３／Ｌ４＝０．５ｄ３）よりも、加圧ローラ２２の最大動作距離を増加させることができる。また、加圧ローラ２２の動作距離は、カム２７の動作量に比例して略直線的に増加している。
【００４４】
なお、前述した四節リンク機構での加圧ローラ２２の動作距離は、あくまでも一例であり、リンク機構の配置・形状やカム２７の配置・形状を変更することで、加圧ローラ２２の動作距離をカム２７の動作量の略１倍以上とすることもできる。よって、定着装置２の設計自由度を向上させることができる。
【００４５】
また、図４には、略直線的な増加傾向とともに、最大動作距離の近傍で徐々に増加する増加傾向が示されている。定着装置２では、加圧ローラ２２の動作距離を最大動作距離の近傍で徐々に増加させることが望まれる場合がある。これは、定着装置２の機構上の誤差により圧着距離等の定着条件が変動するが、定着ニップＮの形成に大きな影響を及ぼす最大動作距離の近傍では、定着条件の変動をできるだけ抑制したいためである。加圧ローラ２２の動作距離を最大動作距離の近傍で徐々に増加させることで、定着条件の変動が加圧ローラ２２の動作距離に及ぼす影響を相対的に抑制することができる。
【００４６】
さらに、定着装置２２では、加圧ローラ２２の動作距離を最大化させることが望まれる場合がある。動作距離の最大化により、十分な定着ニップＮを確保しつつ、定着装置２および画像形成装置の小型化を図ることができる。
【００４７】
図５は、リンク機構の配置に応じた加圧ローラ２２の動作距離の増加傾向の変化を説明するための図である。図５では、横軸がカム２７の動作量を示し、縦軸が加圧ローラ２２の動作距離を示している。図５には、カム２７の回転に応じた第２リンク２４の第２端２４ｂ、つまり加圧ローラ２２のローラ軸２２ａの移動軌跡が模式的に示されている。
【００４８】
図５に関連して、図６には、第２リンク２４の第１端２４ａを中心として補助線ＡＬと第２リンク２４の第２端２４ｂとの間の角度を参照角度Θとして定義している。ここで、補助線ＡＬは、第１端２４ａから加圧ローラ２２の動作方向（定着ローラ２１のローラ軸２１ａと加圧ローラ２２のローラ軸２２ａとを結ぶ方向）に対して垂直に延びる線として定義される。参照角度Θは、加圧ローラ２２が離間状態と圧着状態との間を遷移するにつれて変化し、例えば図３Ａ、３Ｂの例では、離間状態から圧着状態へ遷移することで増加する。参照角度Θの変化する範囲は、リンク機構の配置に応じて決定される。
【００４９】
ここで、第２リンク２４は、カム２７の回転に応じて、第３リンク２５により回転を制御された状態で回転し、第２リンク２４の回転により第２端２４ｂが移動する。そして、第２端２４ｂが加圧ローラ２２の動作方向で移動する距離は、カム２７の動作量の変化に対して、参照角度がΘ＝１８０°の近傍ほど大きく、Θ＝１８０°から離れるほど小さくなる。
【００５０】
つまり、図５に示すように、加圧ローラ２２の動作距離は、参照角度がΘ＝１８０°の近傍ほど増加傾向（傾き）が高くなり、参照角度がΘ＝１８０°から離れるほど増加傾向（傾き）が低くなる。より詳しくは、加圧ローラ２２の動作距離は、参照角度がΘ＝１８０°以上の範囲では、カム２７の動作量の増加につれて凸状に増加し、参照角度がΘ＝１８０°未満の範囲では凹状に増加する。
【００５１】
このため、加圧ローラ２２の動作距離を最大動作距離の近傍で徐々に増加させるためには、動作距離の増加傾向が最大動作距離の近傍で徐々に低下する範囲、例えばΘ＝１６０°〜２７０°の範囲Ｒ１で参照角度Θを変化させればよい。例えば、参照角度をΘ＝１６０°〜２２０°の範囲Ｒ２で変化させれば、Θ＝１６０°〜２００°の範囲で動作距離の増加傾向が高く、Θ＝２００°〜２２０°の範囲で動作距離の増加傾向が相対的に低くなる。もちろん、参照角度Θは、上記範囲に限らず、例えば、Θ＝１８０°〜２２０°の範囲Ｒ３で変化させてもよく、Θ＝２３０°〜２７０°の範囲Ｒ４で変化させてもよい。いずれの範囲でも、最大動作距離の近傍で加圧ローラ２２の動作距離が徐々に増加する。
【００５２】
また、加圧ローラ２２の動作距離を最大化させるためには、動作距離の増加傾向が最大となる範囲、つまり参照角度Θ＝１８０°を中心とするΘ＝１８０°−α〜１８０°＋αの範囲で参照角度Θを変化させればよい。例えば、参照角度をΘ＝１６０°〜２００°の範囲Ｒ５（α＝２０°）で変化させれば、Θ＝１６０°〜１８０°の範囲とΘ＝１８０°〜２００°の範囲で動作距離の増加傾向をいずれも高くし、全動作距離を最大化させることができる。また、例えば、参照角度をΘ＝１７０°〜１９０°の範囲Ｒ６（α＝１０°）で変化させてもよい。いずれの範囲でも、加圧ローラ２２の動作距離が最大化する。
【００５３】
なお、図４に示したように、加圧ローラ２２の動作距離を略直線的に増加させるためには、動作距離の増加傾向が略直線的となる範囲、つまり参照角度がΘ＝１８０°の近傍の狭い範囲で参照角度を変化させればよいことになる。
【００５４】
［４．まとめ］
以上説明したように、本発明の実施形態に係る定着装置２および画像形成装置によれば、四節リンク機構を用いることで、定着ローラ２１に対する加圧ローラ２２の圧着・離間（圧着解除）特性を向上させることができる。圧着・離間特性としては、加圧ローラ２２の最大動作距離を増加させたり、最大動作距離の近傍で動作距離を徐々に増加させたり、動作距離を最大化させることができる。
【００５５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５６】
例えば、上記説明では、モータ等によりカム２７を回転駆動する場合について説明したが、手動によりカム２７を回転駆動してもよい。また、上記説明では、加圧バネ２６により加圧ローラ２２を付勢する場合について説明したが、加圧バネ２６以外の付勢手段（弾性手段）により加圧ローラ２２を付勢してもよい。また、上記説明では、カラー画像形成装置の実施形態について説明したが、本発明は、単色の画像形成装置にも同様に適用される。
【符号の説明】
【００５７】
１０、２０ 定着装置
１１、２１ 定着ローラ
１２、２２ 加圧ローラ
１３ 加圧レバー
１４、２６ 加圧バネ
１５、２７ カム
２３ 第１リンク
２４ 第２リンク
２５ 第３リンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、加圧ローラと、カムと、
一端が回転支持され、他端が前記カムとの当接点を有し、前記一端と前記他端の間に中間点を有する第１リンクと、
第１端、第２端および第３端を有し、前記第１端が前記第１リンクの前記中間点に回転接合され、前記第２端が前記加圧ローラをローラ軸方向に回転自在に支持する第２リンクと、
一端が回転支持され、他端が前記第２リンクの前記第３端に回転接合される第３リンクと、
前記第１リンクを通じて前記加圧ローラを前記定着ローラ側に付勢する付勢部材とを備え、
前記第３リンクは、前記付勢部材の付勢力に抗する前記カムの回転動作によって、前記第１リンクが前記定着ローラに近づく方向に移動すると、前記第２端が前記第１リンクの回転支持点と前記中間点を結ぶ基準線よりも前記定着ローラの側に移動し、前記第１リンクが前記定着ローラから離れる方向に移動すると、前記第２端が前記基準線よりも前記定着ローラとは反対側に移動するように、前記第２リンクの回転を制御する、定着装置。
【請求項２】
前記加圧ローラの最大動作距離（ｄ２´）は、前記第１リンクの前記回転支持点と前記加圧ローラの回転支持点との間の距離（Ｌ３）と、前記第１リンクの前記回転支持点と前記カムの前記当接点との間の距離（Ｌ４）との比（Ｌ３／Ｌ４）に前記カムの動作半径（ｄ３）を乗じた値よりも大きい、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１端から前記加圧ローラの動作方向に対して垂直に延びる補助線と、前記第１端に対して前記補助線とは反対側に位置する前記第２端との間の参照角度は、前記加圧ローラが前記定着ローラから最も離れているときに１６０°〜２７０°の範囲にあり、前記加圧ローラの動作距離は、前記加圧ローラが前記定着ローラに近づき、動作距離が最大となる近傍で徐々に増加する、請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１端から前記加圧ローラの動作方向に対して垂直に延びる補助線と、前記第１端に対して前記補助線とは反対側に位置する前記第２端との間の参照角度は、前記加圧ローラが前記定着ローラから最も離れているときに１８０°−αまたは１８０°＋αとなり、最も近づいているときに１８０°＋αまたは１８０°−αとなる、請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置を有する画像形成装置。
【請求項１】
定着ローラと、加圧ローラと、カムと、
一端が回転支持され、他端が前記カムとの当接点を有し、前記一端と前記他端の間に中間点を有する第１リンクと、
第１端、第２端および第３端を有し、前記第１端が前記第１リンクの前記中間点に回転接合され、前記第２端が前記加圧ローラをローラ軸方向に回転自在に支持する第２リンクと、
一端が回転支持され、他端が前記第２リンクの前記第３端に回転接合される第３リンクと、
前記第１リンクを通じて前記加圧ローラを前記定着ローラ側に付勢する付勢部材とを備え、
前記第３リンクは、前記付勢部材の付勢力に抗する前記カムの回転動作によって、前記第１リンクが前記定着ローラに近づく方向に移動すると、前記第２端が前記第１リンクの回転支持点と前記中間点を結ぶ基準線よりも前記定着ローラの側に移動し、前記第１リンクが前記定着ローラから離れる方向に移動すると、前記第２端が前記基準線よりも前記定着ローラとは反対側に移動するように、前記第２リンクの回転を制御する、定着装置。
【請求項２】
前記加圧ローラの最大動作距離（ｄ２´）は、前記第１リンクの前記回転支持点と前記加圧ローラの回転支持点との間の距離（Ｌ３）と、前記第１リンクの前記回転支持点と前記カムの前記当接点との間の距離（Ｌ４）との比（Ｌ３／Ｌ４）に前記カムの動作半径（ｄ３）を乗じた値よりも大きい、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１端から前記加圧ローラの動作方向に対して垂直に延びる補助線と、前記第１端に対して前記補助線とは反対側に位置する前記第２端との間の参照角度は、前記加圧ローラが前記定着ローラから最も離れているときに１６０°〜２７０°の範囲にあり、前記加圧ローラの動作距離は、前記加圧ローラが前記定着ローラに近づき、動作距離が最大となる近傍で徐々に増加する、請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１端から前記加圧ローラの動作方向に対して垂直に延びる補助線と、前記第１端に対して前記補助線とは反対側に位置する前記第２端との間の参照角度は、前記加圧ローラが前記定着ローラから最も離れているときに１８０°−αまたは１８０°＋αとなり、最も近づいているときに１８０°＋αまたは１８０°−αとなる、請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置を有する画像形成装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１３３０４８（Ｐ２０１２−１３３０４８Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３８２８（Ｐ２０１０−２８３８２８）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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