JP5481363B2

JP5481363B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5481363B2
Application number: JP2010280128A
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Inventors: 裕徳高橋
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Priority date: 2010-12-16
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Publication date: 2014-04-23
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Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、加熱部材と加圧部材とのニップ圧を変更可能な定着器を備えた画像形成装置に関するものである。

従来から、画像形成装置には、像担持体から記録材上に転写されたトナー像を定着するための定着器が備えられている。この定着器としては、互いに当接して回転する加熱ローラーと加圧ローラーを備えたローラー方式、また、加熱部材として無端状の定着ベルトを使用するベルト方式等が知られている。例えば、ローラー方式の定着器は、圧接される定着ローラーと加圧ローラーとのニップ部で記録材上に担持されたトナー像を加熱及び加圧して記録材に定着している。

上記のような定着器においては、加熱部材の温度とニップ部のニップ圧は記録材へのトナー定着性を考慮し設定される。しかし、普通紙等のシート状の記録材へのトナー定着性を考慮して設定した加熱・加圧の条件下で、それとは種類の異なる封筒などの記録材上のトナー像を定着させる場合、その記録材にシワが発生しやすい。そこで、トナー像を定着する記録材の種類に応じて加熱部材と加圧部材との圧力を可変にした定着器がある。また、記録材のジャム処理のために、ニップ圧を解除することがあり、さらに、画像形成装置の搬送時には、定着処理するときよりニップ圧を小さくしているものがある。

このような加熱部材と加圧部材とのニップ圧を変更するために、例えば、特許文献１、２に記載の定着器は、レバー部材を手動操作することで、加圧部材と加熱部材とを互いに圧接させる付勢部材の付勢力に抗して、加圧部材と加熱部材との圧接力を解除又は緩和している。

また、ニップ圧を変更するために、例えば、特許文献３に記載の定着器は、ニップ圧の状態を検知するセンサーと、ニップ圧可変部材を駆動させるモーターと用いている。ジャムが発生した場合、センサーがニップ圧の状態を検知し、その検知結果に基づいてモーターがニップ圧可変部材を駆動させ、ニップ圧を解除させている。

特開平８−３２８４０６号公報（段落［００６０］〜［００６３］、第３図）特開２００３−１８６３４０号公報（段落［００２０］〜［００２１］、第１図）特開２０１０−２６４４７号公報（段落［００２７］〜［００２８］、第３図）

しかしながら、上述した特許文献１、２では、ニップ圧を変更するために手動にてレバー部材を操作しなくてはならず、ニップ圧可変の操作が煩雑となり、また、特許文献３では、ニップ圧の状態を検知するためにセンサーが必要となり、装置がコスト高になるという不都合があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成にて確実にニップ圧の変更を行える定着器を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１の発明の画像形成装置は、加熱部材と、該加熱部材に圧接される加圧部材と有し、記録材上に担持されたトナー像を加熱及び加圧して記録材に定着する定着部と、前記加圧部材と前記加熱部材とが圧接するニップ部にニップ圧を付与する加圧機構と、前記ニップ部のニップ圧を変更するニップ圧切り替え部と、を備え、前記加圧機構は、支軸を中心に揺動自在に支持されるとともに第１当接部を有し前記加圧部材と前記加熱部材の一方の部材を保持する第１アーム部材と、第２当接部を有する第２アーム部材と、一端が前記第１当接部に当接し、他端が前記第２当接部に当接するように配置され、前記第１及び第２当接部を互いに離間させる方向に付勢することで、前記ニップ部にニップ圧を付与する弾性部材と、を有し、前記ニップ圧切り替え部は、前記第２アーム部材に設けられるコロと、前記コロに当接するとともに回転中心から外周面までの距離が変化する偏芯カムと、前記偏芯カムを回転駆動させる駆動部と、を有し、前記コロの中心軸と前記偏芯カムの回転中心との並び方向が、前記第２当接部に作用する前記弾性部材の付勢力の方向に略同じとなることを特徴としている。

また、第２の発明では、上記の画像形成装置において、前記偏芯カムは、前記コロに選択的に係合する第１凹部と第２凹部とが回転中心から異なる周面位置に形成されており、前記第１凹部が前記コロに係合する場合には、前記第１及び第２当接部の間隔が所定の距離となり、前記第２凹部が前記コロに係合する場合には、前記第１及び第２当接部の間隔が所定の距離より大きくなることを特徴としている。

また、第３の発明では、上記の画像形成装置において、前記偏芯カムの第１凹部と第２凹部とは回転中心に対して対向する位置に配置されることを特徴としている。

また、第４の発明では、上記の画像形成装置において、前記駆動部は、正逆回転可能であるモーターと、前記モーターの回転駆動力を前記偏芯カムに伝達するギア列に配設され所定歯数の歯欠け部を有する歯欠けギアと、前記歯欠けギアと噛合可能であるモーター側ギアと、前記モーター側ギアが正回転または逆回転したときに前記歯欠けギアの歯欠け部が前記モーター側ギアに対して離間する方向に前記歯欠けギアを付勢する復帰スプリングと、を有し、前記モーター側ギアが一方向に回転して前記歯欠けギアの歯欠け部が前記モーター側ギアに対向すると、前記歯欠けギアは前記復帰スプリングに付勢されるとともに歯欠け部にて前記モーター側ギアと噛合不能となることで、前記歯欠けギアが空転し、前記モーター側ギアが他方向に回転すると、前記歯欠けギアの歯欠け部以外の部分が前記モーター側ギアと噛合可能となることで、前記歯欠けギアが回転し、前記偏芯カムを回転させることを特徴としている。

また、第５の発明では、上記の画像形成装置において、画像形成の開始時に前記偏芯カムの第１凹部が前記コロに係合する方向に前記モーターを回転させ、画像形成の終了時に前記偏芯カムの第２凹部が前記コロに係合する方向に前記モーターを回転させるように制御する制御部を備えることを特徴としている。

また、第６の発明では、上記の画像形成装置において、前記定着部は、前記加熱部材に対向して配置され、磁束を発生させて該磁束によって前記加熱部材に設けた誘導発熱層を誘導加熱する誘導加熱部をさらに備え、前記一方の部材は加圧部材であることを特徴としている。

第１の発明によれば、弾性部材が第１及び第２当接部を互いに離間させる方向に付勢することで、ニップ部にニップ圧を付与し、定着部によって定着処理を行うことが可能となる。このとき、偏芯カムの回転中心とコロとの並び方向が第２当接部に作用する弾性部材の付勢力の方向と略同じになるために、コロと偏芯カムとの係合部には弾性部材の略全ての付勢力が作用し、コロと偏芯カムとが確実に係止されることで、ニップ部におけるニップ圧が安定する。

第２の発明によれば、駆動部が偏芯カムを回転駆動させ、偏芯カムの第１凹部がコロに係合すると、第１及び第２当接部の間隔に応じた付勢力によって、弾性部材がニップ部にニップ圧を付与し、定着部によって定着処理を行うことが可能となる。このとき、偏芯カムの回転中心とコロとの並び方向が第２当接部に作用する弾性部材の付勢力の方向と略同じになるために、コロと第１凹部との係合部には弾性部材の略全ての付勢力が作用し、コロと第１凹部とが確実に係止されることで、ニップ部におけるニップ圧が安定する。また、偏芯カムの第２凹部がコロに係合すると、第１及び第２当接部の間隔が所定の距離より大きくなり、定着処理時より小さくなった付勢力によって、弾性部材がニップ部にニップ圧を付与する。このとき、偏芯カムの回転中心とコロとの並び方向が第２当接部に作用する弾性部材の付勢力の方向と略同じになるために、コロと第２凹部との係合部には弾性部材の略全ての付勢力が作用し、コロと第２凹部とが確実に係止されることで、ニップ部におけるニップ圧が安定する。従って、簡単に確実にニップ圧を変更することができる。

また、第３の発明によれば、偏芯カムを半回転させると、第１及び第２凹部の一方の凹部から他方の凹部へ係合が切り替わることになり、駆動部を大きく減速させる必要がなく、モーター等の駆動源の出力トルクを小さくすることができる。

また、第４の発明によれば、モーターの正回転によってモーター側ギアが一方向に回転し、歯欠けギアの歯欠け部がモーター側ギアに対向していると、モーターが回転していても歯欠けギアが空転している状態にあり、偏芯カムが停止しており、例えば、偏芯カムの第１凹部がコロに係合している。次に、モーターを逆回転させると、モーター側ギアが他方向に回転し、歯欠けギアの歯欠け部以外の部分がモーター側ギアと噛合することで、歯欠けギアが回転し、これにともなって偏芯カムが回転する。偏芯カムの回転によって、偏芯カムの第２凹部がコロに係合し、付勢部材は定着処理時より小さな付勢力に変わる。つまり、ニップ圧が変更される。モーターがさらに逆回転し続けても、復帰スプリングの付勢力によって、歯欠けギアの歯欠け部がモーター側ギアに対向する位置を保持する。従って、モーターが正回転すると、ニップ圧が大きい状態を保持し、一方、モーターが逆回転すると、ニップ圧が小さい状態を保持することになり、モーターの回転方向とニップ圧の状態とを相関させておくと、センサー等の特別な部材を設けなくとも、簡単に安価にニップ圧を切り替えることができる。

また、第５の発明によれば、モーターの回転方向とニップ圧の状態とを相関させておき、操作モードに応じてモーターの回転方向を切り替えるようにすると、例えば、画像形成していない場合には、加圧部材と加熱部材との圧負荷が簡単に軽減され、加圧部材と加熱部材の耐久性が向上する。

また、第６の発明によれば、誘導加熱部を備える電磁誘導加熱方式の定着器において、加圧部材側に加圧機構とニップ圧切り替え部とを配置することで、誘導加熱部、及びその周辺部材を加熱部材側に適切に配置することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す断面図実施形態に係る画像形成装置に用いられる定着器を示す断面図実施形態に係る定着器を示す斜視図実施形態に係る定着器の通常加圧状態（ａ）と減圧状態（ｂ）とを示す側面図実施形態に係る定着器の駆動部の通常加圧状態を示す斜視図実施形態に係る定着器の駆動部の減圧状態を示す斜視図実施形態に係る歯欠けギアの通常加圧時の状態（ａ）と歯欠けギアの減圧時の状態（ｂ）を示す図実施形態に係る制御部とその周辺を示すブロック図

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す断面図である。画像形成装置１０は、胴内排紙方式のタンデム型カラー複写機であり、下側の装置本体１１と上側の装置本体１６とを備える。

下側の装置本体１１には、給紙部１４と、画像形成部１２と、定着器１３が配設され、また、上側の装置本体１６には、原稿画像を読み取る画像読取部２０が配設される。下側の装置本体１１と上側の装置本体１１との間には排紙空間１５が形成され、この排紙空間１５に定着処理後の用紙Ｐが排出される。

画像形成部１２は、給紙部１４から給紙された用紙Ｐにトナー像を形成するものであり、中間転写ベルト１２５の回転方向の上流側から下流側へ向けてマゼンタ用ユニット１２Ｍと、シアン用ユニット１２Ｃと、イエロー用ユニット１２Ｙと、ブラック用ユニット１２Ｋとが配設される。

各画像形成ユニット１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ、１２Ｋには、像担持体である感光体１２１が配設され、感光体１２１の周囲に、現像器１２２、露光ユニット１２４、帯電器１２３及びクリーニング装置１２６が配設される。

現像器１２２は、感光体１２１の右方に対向して配置され、感光体１２１にトナーを供給する。帯電器１２３は、感光体回転方向に対し現像器１２２の上流側であって感光体１２１の表面に対向して配置され、感光体１２１表面を一様に帯電させる。

露光ユニット１２４は、画像読取部２０にて読み取った文字や絵柄などの画像データに基づいて、感光体１２１を走査露光するためのものであり感光体１２１の下方に設けられる。露光ユニット１２４には、図示しないレーザ光源、ポリゴンミラー等が設けられ、レーザ光源から出射されたレーザ光が、ポリゴンミラーを介して、帯電器１２３の感光体回転方向下流側から、感光体１２１の表面に照射される。照射されたレーザ光により、感光体１２１表面には静電潜像が形成され、この静電潜像が現像器１２２によりトナー像に現像される。

無端状の中間転写ベルト１２５は、駆動ローラー１２５ａとテンションローラー１２５ｂに張架されている。駆動ローラー１２５ａは図示しないモーターによって回転駆動され、中間転写ベルト１２５は駆動ローラー１２５ａの回転によって循環駆動させられる。

この中間転写ベルト１２５に接触するように感光体１２１が中間転写ベルト１２５の下方で搬送方向に沿って隣り合うように配列されている。１次転写ローラー１２５ｃは、中間転写ベルト１２５を挟んで感光体１２１と対向し、中間転写ベルト１２５に圧接して１次転写部を形成する。この１次転写部において、中間転写ベルト１２５の回転とともに所定のタイミングで各感光体１２１のトナー像が中間転写ベルト１２５に順次転写される。これにより、中間転写ベルト１２５表面にはマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたトナー像が形成される。

２次転写ローラー１１３は、中間転写ベルト１２５を挟んで駆動ローラー１２５ａと対向し、中間転写ベルト１２５に圧接して２次転写部を形成する。この２次転写部において、中間転写ベルト１２５表面のトナー像が用紙Ｐに転写される。転写後に、図示しないベルトクリーニング装置が中間転写ベルト１２５に残存するトナーを清掃する。

画像形成装置１０内の下方には給紙部１４が配設され、給紙部１４には、用紙Ｐを収納し、挿脱自在に装置本体１１に装着された用紙トレイ１４１が設けられる。給紙部１４の左方には、用紙トレイ１４１からピックアップローラー１４２によって繰り出された用紙Ｐを中間転写ベルト１２５の２次転写部に搬送ローラー１１２によって搬送する第１用紙搬送路１１１が配設される。更に、装置本体１１の左上方には、画像が形成された用紙Ｐに対して定着処理を行う定着器１３と、定着処理の行われた用紙を用紙排出トレイ１５１に搬送する第２用紙搬送路１１４とが配設される。

中間転写ベルト１２５における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、用紙Ｐが２次転写部に搬送される。２次転写部に搬送された用紙Ｐは、バイアス電位が印加された２次転写ローラー１１３によって、中間転写ベルト１２５上のトナー像を２次転写され、定着器１３に搬送される。

定着器１３は、熱源により加熱される定着ローラー１３１と、定着ローラー１３１に圧接して配設された加圧ローラー１３２とを備え、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧することにより定着処理を行う。トナー像が定着された用紙Ｐは第２用紙搬送路１１４を通って、排出ローラーにより用紙排出トレイ１５１に排出される。

図２は定着器を示す断面図であり、図１の裏面側から見たものである。定着器１３は、加熱部材である定着ローラー１３１と、加圧部材である加圧ローラー１３２とを備え、その他に、誘導加熱部１３３と温度センサー１３４を備え、これらの部材は定着部を構成する。

定着器１３は、電磁誘導加熱方式の熱源を用いた定着方式であり、定着ローラー１３１の外周に対向して配設される誘導加熱部１３３と、定着ローラー１３１表面の温度を検知するサーミスタ等からなる温度センサー１３４とを備え、また、誘導加熱部１３３と温度センサー１３４は装置本体１１に固定保持され、一方、定着ローラー１３１と加圧ローラー１３２は装置本体１１に回転可能に保持されている。

定着ローラー１３１は、円筒型ステンレスからなる基材１３１ａと、加圧ローラー１３２に圧接するニップ部Ｎへ弾性と離型性の向上のためにシリコンゴムスポンジからなる弾性層１３１ｄとを備え、基材１３１ａと弾性層１３１ｄとの間に、基材側から順に断熱層１３１ｂと誘導発熱層１３１ｃを備える。

加圧ローラー１３２は、アルミニウム製の芯金からなる基材１３２ａと、ニップ部Ｎへ弾性を付与するために基材１３２ａ上に形成されるシリコンゴムからなる弾性層１３２ｂと、ニップ部Ｎで未定着トナー像を溶融定着する際の離型性を向上させるために弾性層１３２ｂの表面を覆うフッ素樹脂チューブからなる離型層１３２ｃとを備える。

また、加圧ローラー１３２は、モーター等の駆動源（図略）によって回転駆動させられ、さらに定着ローラー１３１に対してその中心方向に加圧する。これにより、加圧ローラー１３２が定着ローラー１３１に圧接し、加圧ローラー１３２が回転すると、定着ローラー１３１がニップ部Ｎにおいて同方向に従動回転する。

温度センサー１３４は、定着ローラー１３１表面において軸方向（幅方向）の中央部の通紙領域と、小さいサイズの用紙やＡ４タテの用紙が通紙された時に非通紙領域となる軸方向の両端部とに対向するように配置され、夫々の領域の温度を検知する。温度センサー１３４にて検知された温度に基づいて、誘導加熱部１３３の電力が制御され、定着ローラー１３１表面が所定の温度に保持される。

誘導加熱部１３３は、励磁コイル１３３ａとホビン１３３ｂとコア１３３ｃとを備え、電磁誘導により定着ローラー１３１を加熱するものであり、定着ローラー１３１の軸方向に延びて、定着ローラー１３１の外周の一部を囲うように対向して配設される。

銅線からなる励磁コイル１３３ａは、ホビン１３３ｂに巻回され、コア１３３ｃの中央部の周りを軸方向に周回するように、定着ローラー１３１外周の一部にわたって渦巻状に配設されている。また励磁コイル１３３ａは、図示しない電源に接続されていて、電源から供給される高周波電流により磁束を発生させる。誘導加熱部１３３から発せられる磁束は、図２の紙面に平行な方向に発せられ、定着ローラー１３１の誘導発熱層１３１ｃを貫通する。誘導発熱層１３１ｃの磁束の周りには渦電流が生じ、渦電流が流れると、誘導発熱層１３１ｃ内の電気抵抗によってジュール熱が発生して、誘導発熱層１３１ｃが発熱することになる。

定着ローラー１３１が誘導加熱部１３３によって所定の温度となるように、温度センサー１３４の検知する温度に基づいて電源の電力を制御している。そして、定着ローラー１３１が加熱され所定の温度に昇温すると、ニップ部Ｎで挟持された用紙Ｐが加熱されるとともに、加圧ローラー１３２にて加圧されることにより、用紙Ｐ上の粉体状態のトナーが溶融定着される。

図３は定着器を示す斜視図である。定着器１３は、前述の定着ローラー１３１、加圧ローラー１３２等からなる定着部３０の他に、加圧機構５０と、ニップ圧切り替え部６０とを備える。なお、図３では説明の便宜上、定着部３０、加圧機構５０、ニップ圧切り替え部６０のみを図示している。

定着ローラー１３１及び加圧ローラー１３２は長手方向の両端側で回転可能に支持され、加圧ローラー１３２の両端側には加圧機構５０及びニップ圧切り替え部６０が配設される。

加圧機構５０は、加圧ローラー１３２と定着ローラー１３１とを圧接させ、圧接するニップ部Ｎ（図２参照）でニップ圧を発生させるものであり、第１アーム部材５１と、第２アーム部材５２と、弾性部材５３とを備え、加圧ローラー１３２の両端側に一対配設される。

ニップ圧切り替え部６０は、弾性部材５３の付勢力を可変にするものであり、モーター、ギア列等からなる駆動部７０と、偏芯カム６２と、偏芯カム６２に係合するコロ６１と、回転連結軸６３とを備える。駆動部７０は加圧ローラー１３２の右側に配設され、偏芯カム６２とコロ６１とは加圧ローラー１３２の両端側に一対配設される。回転連結軸６３は両側の偏芯カム６２と一体に設けられ、駆動部７０の回転駆動力を右側の偏芯カム６２と左側の偏芯カム６２とに伝達する。これによって、ニップ圧切り替え部６０は加圧ローラー１３２の両側の弾性部材５３の付勢力を同時に変更することになる。

図４は加圧機構とニップ圧切り替え部とを示す側面図であり、図４（ａ）は通常加圧状態を示し、図４（ｂ）は減圧状態を示すものである。

図４（ａ）に示すように、第１アーム部材５１は鉄等の金属板で所定の形状に形成される。第１アーム部材５１の略中央部には、加圧ローラー１３２が回転可能に軸支されている。第１アーム部材５１の下部には、装置本体に固設された支軸５４に嵌装する孔が形成され、第１アーム部材５１は、支軸５４を中心として左右方向に揺動自在に保持される。第１アーム部材５１の上部には、左方向に延びる固定軸５５の一端が固設され、また、固定軸５５を固設する部分から左側に延在して形成される第１当接部５１ａが形成される。第１当接部５１ａは平板状をなし、第１当接部５１ａには固定軸５５の他端が固設される。固定軸５５には弾性部材５３が巻装され、第１当接部５１ａには弾性部材５３の一端が当接している。

第２アーム部材５２は鉄等の金属板で所定の形状に形成される。第２アーム部材５２の右側部には、平板状をなす第２当接部５２ａが形成される。第２当接部５２ａは、第１アーム部材５１の第１当接部５１ａに対向するとともに、固定軸５５に対して左右方向に移動可能であるように、固定軸５５を貫通させる孔を有する。また、第２当接部５２ａには弾性部材５３の他端が当接している。

弾性部材５３は、ニップ部Ｎにニップ圧を付与するためのものであり、圧縮コイルスプリングからなり、縮小した状態でその両端部を第１当接部５１ａと第２当接部５２ａに当接している。このため、第１当接部５１ａには左方向の付勢力が作用し、第２当接部５２ａには右方向の付勢力が作用し、弾性部材５３によって第１当接部５１ａと第２当接部５２ａとは互いに離間する方向に付勢されることになり、加圧ローラー１３２が定着ローラー１３１に圧接する。

また、第２アーム部材５２は、第２当接部５２ａから左側に延びて形成され、その左端部には円筒状のコロ６１が回転可能に取り付けられる。

コロ６１には偏芯カム６２が係合する。偏芯カム６２は、回転連結軸６３（図３も参照）の回転中心の周りに回転可能であり、その回転中心から外周縁までの距離が周上において異なるように形成されている。偏芯カム６２の外周縁には、凹状の第１凹部６２ａ及び第２凹部６２ｂが形成される。第１凹部６２ａと第２凹部６２ｂは回転中心から異なる周面位置に設けられ、第１凹部６２ａの回転中心からの距離は、第２凹部６２ｂの回転中心からの距離に対して大きくなるように設定されている。第１凹部６２ａ及び第２凹部６２ｂはコロ６１に係合可能であり、回転連結軸６３が後述する駆動部７０によって回転させられると、図４（ａ）に示す第１凹部６２ａがコロ６１に係合した状態と、図４（ｂ）に示す第２凹部６２ｂがコロ６１に係合した状態とに切り替えられる。

図４（ａ）に示す第１凹部６２ａがコロ６１に係合している場合には、第２アーム部材５２の第２当接部５２ａと第１アーム部材５１の第１当接部５１ａとの間隔は、所定の距離にあり、弾性部材５３は所定量だけ縮小している。図４（ｂ）に示す第２凹部６２ｂがコロ６１に係合している場合には、図４（ａ）の状態に対して、第２アーム部材５２は、右方向に変位し、第２当接部５２ａと第１当接部５１ａとの間隔は大きくなり、弾性部材５３は伸長している。

従って、図４（ｂ）の状態では、図４（ａ）の状態に比べると、弾性部材５３による付勢力は小さくなり、これにともなって、ニップ部Ｎのニップ圧が小さくなり減圧状態となる。尚、ニップ部Ｎのニップ圧が小さくなるために、第１アーム部材５１は支軸５４を中心として右方向に僅かに回転移動する。

本実施形態では、偏芯カム６２の第１及び第２凹部６２ａ、６２ｂは、その回転中心に対して互いに対向する位置（１８０°位相のずれた位置）に配置される。これによって、偏芯カム６２を１８０°回転させると、第１凹部６２ａがコロ６１に係合し、一方、偏芯カム６２を１８０°逆回転させると、第２凹部６２ｂがコロ６１に係合する。

図４（ａ）に示すように、偏芯カム６２の第１凹部６２ａがコロ６１に係合した場合には、第２アーム部材５２の第２当接部５２ａには、弾性部材５３によって矢印Ａ方向の付勢力が作用する。そして、本実施形態では、コロ６１の中心軸と偏芯カム６２の回転中心との並び方向が矢印Ａ方向に略同じになるように設定される。このように設定すると、コロ６１と第１凹部６２ａとの係合部に矢印Ａ方向の付勢力の略全てが作用し、コロ６１と第１凹部６２ａとが弾性部材５３によって確実に係止される。

図４（ａ）の状態から偏芯カム６２を１８０°回転させて、図４（ｂ）に示すように、偏芯カム６２の第２凹部６２ｂがコロ６１に係合した場合には、第２アーム部材５２の第２当接部５２ａには、弾性部材５３によって、図４（ａ）の状態より小さい矢印Ａ方向の付勢力が作用する。そして、コロ６１の中心軸と偏芯カム６２の回転中心との並び方向(以下、「コロ６１と偏芯カム６２の並び方向」と記載することがある)が矢印Ａ方向に略同じになるように設定される。このように設定すると、コロ６１と第２凹部６２ｂとの係合部に矢印Ａ方向の付勢力の略全てが作用し、コロ６１と第２凹部６２ｂとが弾性部材５３によって確実に係止される。

尚、コロ６１と偏芯カム６２の並び方向が矢印Ａ方向に一致していると、コロ６１と第２凹部６２ｂとの係合部に矢印Ａ方向の全ての付勢力が作用することになるが、矢印Ａ方向に一致していなくとも、例えば、コロ６１と偏芯カム６２の並び方向が矢印Ａ方向に対して１０°程度傾いていても、コロ６１と第１凹部６２ａとの係合部において、Ａ方向の付勢力の、コロ６１と偏芯カム６２の並び方向を向く分力が、この分力に対する直角方向の分力より十分に大きいのであれば、コロ６１と第１凹部６２ａとが弾性部材５３によって確実に係止される。このことは、第２凹部６２ｂがコロ６１に係合する場合にも該当する。

偏芯カム６２を正逆回転させるために、駆動部７０が設けられる。図５〜図７は駆動部７０を詳細に示す図であり、図５は駆動部の通常加圧状態を示す斜視図であり、図６は駆動部の減圧状態を示す斜視図であり、また、図８は歯欠けギアの通常加圧時の状態（ａ）と歯欠けギアの減圧時の状態（ｂ）を示す図である。尚、図５、図６は便宜上、一部のギアをギア列から取り外して示している。

図５に示すように、駆動部７０は、モーター７２と、モーターギア７３と、ギア列７４〜８０と、復帰スプリング８２と、装置本体に固設される台板７１とを備える。

モーター７２は例えばＤＣモーターからなり台板７１に取り付けられる。モーター７２が後述のモーター駆動回路によって正逆回転させられると、ギア列７４〜８０及び回転連結軸６３を介して偏芯カム６２（図４参照）が正回転または逆回転する。モーター７２の回転軸にはウオームからなるモーターギア７３が取り付けられる。

ギア列７４〜８０は、モーターギア７３に噛合するホイールからなる第１ギア７４と、平歯車からなる第２ギア７５、第３ギア７６、第４ギア７７と、平歯車からなり所定歯数の歯欠け部７８ａを有する歯欠けギア７８と、平歯車からなる第５ギア７９、第６ギア８０とを有し、モーター７２の回転駆動力を第１〜第４ギア７４〜７７、歯欠けギア７８、第５ギア７９、第６ギア８０へと順次伝達していく。

第１及び第２ギア７４、７５は一体に回転軸に設けられ、台板７１に回転可能に支持される。第３ギア７６は第２ギア７５に噛合し第４ギア７７と一体に設けられる。第３及び第４ギア７６、７７は回転連結軸６３から延びる回転軸６３ａに回転可能支持される。歯欠けギア７８はモーター側ギアである第４ギア７７に噛合し、第５ギア７９と一体に設けられるとともに台板７１に回転可能に支持される。第６ギア８０は第５ギア７９と噛合し回転軸６３ａに一体に設けられる。

ここで、モーター７２が正回転するとギア列７４〜８０は図５の状態にあり、この状態からモーター７２が所定の回数だけ逆回転するとギア列７４〜８０は図６の状態に変わる。図５に示す状態は、通常加圧状態、つまり、偏芯カム６２の第１凹部６２ａがコロ６１に係合している場合（図４（ａ）参照）である。図６に示す状態は、減圧状態、つまり、偏芯カム６２の第２凹部６２ｂがコロ６１に係合している場合（図４（ａ）参照）である。

図５に示す状態にあるギア列７４〜８０では、歯欠けギア７８は、その歯欠け部７８ａの右端が第４ギア７７に対向するように、配置設定される。詳しくは図７（ａ）に示すように、第４ギア７７は、歯欠けギア７８における歯欠け部７８ａの右端部の歯部７８ｂに噛み合うように、歯欠け部７８ａに対向している。

また、図５に示す状態からモーター７２が所定の回数だけ逆回転すると、第６ギア８０が１８０°回転するように、つまり、コロ６１への係合が偏芯カム６２の第１凹部６２ａから第２凹部６２ｂに切り替わるように（図４参照）、ギア列７４〜８０の減速比が設定される。また、前記のギア列７４〜８０の減速比において、モーター７２が所定の回数だけ逆回転すると、図６に示すように、歯欠けギア７８は、その歯欠け部７８ａの左端が第４ギア７７に対向するように、歯欠け部７８ａは所定の歯数に設定される。詳しくは図７（ｂ）に示すように、第４ギア７７は、歯欠けギア７８における歯欠け部７８ａの左端部の歯部７８ｃに噛み合うように、歯欠け部７８ａに対向している。

図５に戻り、復帰スプリング８２は、第６ギア８０と台板７１との間に掛けられるコイルスプリングからなり、第６ギア８０及び第５ギア７９を介して、歯欠けギア７８に付勢力を付与している。図５に示す状態では、復帰スプリング８２は第６ギア８０を時計回り方向に付勢しており、モーター７２が逆回転すると、復帰スプリング８２は、図６に示すように第６ギア８０を反時計回り方向に付勢している。図５及び図６における復帰スプリング８２の各付勢力は、第６ギア８０及び第５ギア７９を介して、歯欠けギア７８には図７（ａ）のＦ１方向に作用し、また、歯欠けギア７８には図７（ｂ）のＦ２方向に作用する。

従って、図７（ａ）に示すように、モーター７２の正回転によって第４ギア７７が矢印Ｂ方向に回転し、第４ギア７７が歯欠けギア７８の歯部７８ｂに噛合して歯欠け部７８ａに対向している状態において、第４ギア７７が矢印Ｂ方向にさらに回転すると、歯欠けギア７８には第４ギア７７によって時計回り方向への回転駆動力が伝達される。しかし、歯欠けギア７８には、復帰スプリング８２によって、上記回転駆動力の逆方向の付勢力も作用する。このため、歯欠けギア７８の歯欠け部７８ａが第４ギア７７に対向した状態で、歯欠けギア７８は空転することになる。このように、モーター７２がさらに正回転しても、歯欠けギア７８は空転するために、後段のギア列及び回転連結軸６３を介して偏芯カム６２（図４参照）は回転することなく、偏芯カム６２の第１凹部６２ａがコロ６１に係合し、通常加圧状態を保持する。

図７（ａ）の状態から、モーター７２が所定の回数だけ逆回転すると、第４ギア７７が矢印Ｂ方向に対して反対方向に回転し、歯欠けギア７８は反時計回り方向に回転する。次に、後段のギア列及び回転連結軸６３を介して偏芯カム６２（図４参照）は１８０°回転し、偏芯カム６２の第２凹部６２ｂがコロ６１に係合し、図７（ｂ）に示す減圧状態に変わる。図７（ｂ）の状態では、第４ギア７７が歯欠けギア７８の歯部７８ｃに噛合して歯欠け部７８ａに対向している。この状態において、モーター７２がさらに逆回転し、第４ギア７７も矢印Ｃ方向にさらに回転すると、歯欠けギア７８には第４ギア７７によって反時計回り方向への回転駆動力が伝達される。しかし、歯欠けギア７８には、復帰スプリング８２によって、上記回転駆動力の逆方向の付勢力も作用し、歯欠けギア７８の歯欠け部７８ａが第４ギア７７に対向した状態で、歯欠けギア７８は空転することになる。このように、モーター７２が所定の回数以上に逆回転しても、歯欠けギア７８は空転するために、後段のギア列及び回転連結軸６３を介して偏芯カム６２（図４参照）は回転することなく、偏芯カム６２の第２凹部６２ｂがコロ６１に係合し、減圧状態を保持する。

また、歯欠けギア７８には復帰スプリング８２によって回転駆動力と逆方向の付勢力が作用するため、モーター７２の回転方向を切り替えたとき、歯欠け部７８ａの端部に位置する歯部７８ｂもしくは７８ｃが第４ギア７７と噛み合う位置に配置される。従って、第４ギア７７からの回転駆動力を歯欠けギア７８に確実に伝達することができる。

図８はモーター７２を制御する制御部とその周辺を示すブロック図である。制御部である切り替え制御部１０１には、モーター７２を駆動させるモーター駆動回路１０３と、定着器１３を含めて画像形成装置１０の電源をオンオフする電源スイッチ１０５と、電源スイッチ１０５のオンオフ操作、印刷モード、ジャム解除等の操作及びその表示が行われる操作パネル１０４が接続される。

切り替え制御部１０１は、マイクロコンピュータ、及びＲＡＭ、ＲＯＭの記憶素子等で構成され、記憶素子に設定されたプログラムに従って、入出力を制御する。具体的には、電源スイッチ１０５から信号、及び操作パネル１０４から入力される信号に基づいて、切り替え制御部１０１は、モーター７２が所定の回数だけ正回転または逆回転するようにモーター駆動回路１０３を制御する。この制御によって、定着器１３は通常加圧状態と減圧状態に切り替えられる。

電源スイッチ１０５からオン信号が入力されると、切り替え制御部１０１はモーター駆動回路１０３を介してモーター７２を所定の回数だけ逆回転させた後、モーター７２の回転を停止する。これによって、ギア列７４〜８０（図５参照）を介して偏芯カム６２（図４参照）の第２凹部６２ｂがコロ６１に係合し、定着器１３は減圧状態となる。また、印刷モードが設定されると、操作パネル１０４から印刷開始信号が入力され、印刷開始信号に基づいて切り替え制御部１０１はモーター駆動回路１０３を介してモーター７２を所定の回数だけ正回転させた後、モーター７２の回転を停止する。これによって、ギア列７４〜８０（図５参照）を介して偏芯カム６２（図４参照）の第１凹部６２ａがコロ６１に係合し、定着器１３は通常加圧状態となる。これで定着処理が可能となる。さらに、印刷が終了すると、印刷終了信号に基づいて切り替え制御部１０１はモーター駆動回路１０３を介してモーター７２を所定の回数だけ逆回転させた後、モーター７２の回転を停止することで、定着器１３は減圧状態となる。さらに定着処理中において、ジャム処理信号が操作パネル１０４から入力されると、切り替え制御部１０１はモーター駆動回路１０３を介してモーター７２を所定の回数だけ逆回転させた後、モーター７２の回転を停止する。これによって定着器１３は通常加圧状態から減圧状態となり、ジャム処理が可能となる。

上記実施形態によれば、画像形成装置１０は、ニップ部Ｎにニップ圧を付与する加圧機構５０と、ニップ部Ｎのニップ圧を変更するニップ圧切り替え部６０と、を備える。加圧機構５０は、第１及び第２当接部５１ａ、５２ａを互いに離間させる方向に付勢する弾性部材５３と、第１当接部５１ａにて弾性部材５３の一端部に当接する第１アーム部材５１と、第２当接部５２ａにて弾性部材５３の他端部に当接する第２アーム部材５２と、を有する。ニップ圧切り替え部６０は、第２アーム部材５２に設けられるコロ６１と、コロ６１に当接するとともに回転中心から外周面までの距離が変化する偏芯カム６２を有する。コロ６１の中心軸と偏芯カム６２の回転中心との並び方向が、第２当接部５２ａに作用する弾性部材５３の付勢力の方向に略同じとなる。

この構成によると、弾性部材５３が第１及び第２当接部５１ａ、５２ａを互いに離間させる方向に付勢することで、ニップ部Ｎにニップ圧を付与し、定着部３０によって定着処理を行うことが可能となる。このとき、偏芯カム６２の回転中心とコロ６１との並び方向が第２当接部５２ａに作用する弾性部材５３の付勢力の方向と略同じになるために、コロ６１と偏芯カム６２との係合部には弾性部材５３の略全ての付勢力が作用し、コロ６１と偏芯カム６２とが確実に係止されることで、ニップ部Ｎにおけるニップ圧が安定する。

また、上記実施形態によれば、偏芯カム６２は、コロ６１に選択的に係合する第１凹部６２ａと第２凹部６２ｂとが回転中心から異なる周面位置に形成されており、第１凹部６２ａがコロ６１に係合する場合には、第１及び第２当接部５１ａ、５２ａの間隔が所定の距離となり、第２凹部６２ｂがコロ６１に係合する場合には、第１及び第２当接部５１ａ

この構成によると、偏芯カム６２の第１凹部６２ａがコロ６１に係合すると、第１及び第２当接部５１ａ、５２ａの間隔に応じた付勢力によって、弾性部材５３がニップ部Ｎにニップ圧を付与し、定着部３０によって定着処理を行うことが可能となる。このとき、偏芯カム６２の回転中心とコロ６１との並び方向が第２当接部５２ａに作用する弾性部材５３の付勢力の方向と略同じになるために、コロ６１と第１凹部６２ａとの係合部には弾性部材５３の略全ての付勢力が作用し、コロ６１と第１凹部６２ａとが確実に係止されることで、ニップ部Ｎにおけるニップ圧が安定する。また、偏芯カム６２の第２凹部６２ｂがコロ６１に係合すると、第１及び第２当接部５１ａ、５２ａの間隔が所定の距離より大きくなり、定着処理時より小さくなった付勢力によって、弾性部材５３がニップ部Ｎにニップ圧を付与する。このとき、偏芯カム６２の回転中心とコロ６１との並び方向が第２当接部５２ａに作用する弾性部材５３の付勢力の方向と略同じになるために、コロ６１と第２凹部６２ｂとの係合部には弾性部材５３の略全ての付勢力が作用し、コロ６１と第２凹部６２ｂとが確実に係止されることで、ニップ部Ｎにおけるニップ圧が安定する。従って、簡単に確実にニップ圧を変更することができる。

また、上記実施形態によれば、駆動部７０は、正逆回転可能であるモーター７２の回転駆動力を偏芯カム６２に伝達するギア列７４〜８０に配設され所定歯数の歯欠け部７８ａを有する歯欠けギア７８と、歯欠けギア７８と噛合可能である第４ギア７７（モーター側ギア）と、第４ギア７７が正回転または逆回転したときに歯欠けギア７８の歯欠け部７８ａが第４ギア７７に対して離間する方向に歯欠けギア７８を付勢する復帰スプリング８２と、を有する。第４ギア７７が一方向に回転して歯欠けギア７８の歯欠け部７８ａに対向すると、歯欠けギア７８の歯欠け部７８ａが復帰スプリング８２によって付勢されるとともに歯欠け部７８ａにて第４ギア７７と噛合不能となることで、歯欠けギア７８が空転し、第４ギア７７が他方向に回転すると、歯欠けギア７８の歯欠け部７８ａ以外の部分が第４ギア７７と噛合可能となることで、歯欠けギア７８が回転し、偏芯カム６２を回転させる。

この構成によると、モーター７２の正回転によって第４ギア７７が一方向に回転し、歯欠けギア７８の歯欠け部７８ａが第４ギア７７に対向していると、モーター７２が回転していても歯欠けギア７８が空転している状態にあり、偏芯カム６２が停止しており、偏芯カム６２の第１凹部６２ａがコロ６１に係合している。次に、モーター７２を逆回転させると、第４ギア７７が他方向に回転し、歯欠けギア７８の歯欠け部７８ａ以外の部分が第４ギア７７と噛合することで、歯欠けギア７８が回転し、これにともなって偏芯カム６２が回転する。偏芯カム６２の回転によって、偏芯カム６２の第２凹部６２ｂがコロ６１に係合し、弾性部材５３は定着処理時より小さな付勢力に変わる。つまり、ニップ圧が変更される。モーター７２がさらに逆回転し続けても、復帰スプリング８２の付勢力によって、歯欠けギア７８の歯欠け部７８ａが第４ギア７７に対向する位置ある。従って、モーター７２が正回転すると、ニップ圧が大きい状態を保持し、一方、モーター７２が逆回転すると、ニップ圧が小さい状態を保持することになり、モーター７２の回転方向とニップ圧の状態とを相関させておくと、センサー等の特別な部材を設けなくとも、簡単に安価にニップ圧を切り替えることができる。

また、上記実施形態によれば、偏芯カム６２の第１凹部６２ａと第２凹部６２ｂとは回転中心に対して対向する位置に配置されることによって、偏芯カム６２を半回転させると、第１及び第２凹部６２ａ、６２ｂの一方の凹部から他方の凹部へ係合が切り替わることになり、ギア列７４〜８０を大きく減速させなくとも、歯欠けギア７８の回転角を大きく設定することができ、これによって、モーター７２の出力トルクを小さくできる。

また、上記実施形態によれば、切り替え制御部１０１は、画像形成（印刷）の開始時に偏芯カム６２の第１凹部６２ａがコロ６１に係合する方向にモーター７２を回転させ、画像形成の終了時に偏芯カム６２の第２凹部６２ｂがコロ６１に係合する方向にモーター７２を回転させるように制御する。これによって、モーター７２の回転方向とニップ圧の状態とを相関させておき、操作モードに応じてモーター７２の回転方向を切り替えるようにすると、例えば、画像形成していない場合には、加圧ローラー１３２と定着ローラー１３１との圧負荷が簡単に軽減され、加圧ローラー１３２と定着ローラー１３１の耐久性が向上する。

また、上記実施形態によれば、定着部３０は、定着ローラー１３１に対向して配置され、磁束を発生させて該磁束によって定着ローラー１３１に設けた誘導発熱層１３１ｃを誘導加熱する誘導加熱部１３３をさらに備える。これによって、誘導加熱部１３３を備える電磁誘導加熱方式の定着器において、加圧ローラー１３２側に加圧機構５０、ニップ圧切り替え部６０を適切に配置することができ、また、誘導加熱部１３３、及びその周辺部材を定着ローラー１３１側に適切に配置することができる。

尚、上記実施形態では、ローラー方式の定着装置に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、加熱部材として無端状の定着ベルトを使用するベルト方式や、加熱部材は固定支持された加熱体と、この加熱体に密着して摺動する耐熱性フィルムとを有し、加熱体と加圧ローラーとを耐熱性フィルムを介して圧接させる方式の定着装置に適用してもよい。また、熱源にヒーターを用いてもよく、さらに加熱部材側に加圧機構を設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、偏芯カム６２に第１及び第２凹部６２ａ、６２ｂを設ける構成を示したが、本発明はこれに限らず、コロ６１に凹部を設けて、偏芯カム６２に該凹部に係合する第１突起及び第２突起を設ける構成にしてもよい。この場合も上記実施形態と同様の効果を奏する。

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に利用することができ、特に、加熱部材と加圧部材のニップ圧を変更可能な定着器を備えた画像形成装置に利用することができる。

１０画像形成装置
１１装置本体
１３定着器
１３１定着ローラー（加熱部材）
１３２加圧ローラー（加圧部材）
１３３誘導加熱部
３０定着部
５０加圧機構
５１第１アーム部材
５１ａ第１当接部
５２第２アーム部材
５２ａ第２当接部
５３弾性部材
５４支軸
５５固定軸
６０ニップ圧切り替え部
６１コロ
６２偏芯カム
６２ａ第１凹部
６２ｂ第２凹部
６３回転連結軸
７０駆動部
７１台板
７２モーター
７３モーターギア
７４〜８０ギア列
７７第４ギア（モーター側ギア）
７８歯欠けギア
７８ａ歯欠け部
８２復帰スプリング
１０１切り替え制御部（制御部）
１０３モーター駆動回路
１０４操作パネル
１０５電源スイッチ

Claims

加熱部材と、該加熱部材に圧接される加圧部材と有し、記録材上に担持されたトナー像を加熱及び加圧して記録材に定着する定着部と、
前記加圧部材と前記加熱部材とが圧接するニップ部にニップ圧を付与する加圧機構と、
前記ニップ部のニップ圧を変更するニップ圧切り替え部と、
を備え、
前記加圧機構は、
支軸を中心に揺動自在に支持されるとともに第１当接部を有し前記加圧部材と前記加熱部材の一方の部材を保持する第１アーム部材と、
第２当接部を有する第２アーム部材と、
一端が前記第１当接部に当接し、他端が前記第２当接部に当接するように配置され、前記第１及び第２当接部を互いに離間させる方向に付勢することで、前記ニップ部にニップ圧を付与する弾性部材と、
を有し、
前記ニップ圧切り替え部は、
前記第２アーム部材に設けられるコロと、
前記コロに当接するとともに回転中心から外周面までの距離が変化する偏芯カムと、
前記偏芯カムを回転駆動させる駆動部と、
を有し、
前記駆動部は、
正逆回転可能であるモーターと、
前記モーターの回転駆動力を前記偏芯カムに伝達するギア列に配設され所定歯数の歯欠け部を有する歯欠けギアと、
前記歯欠けギアと噛合可能であるモーター側ギアと、
前記モーター側ギアが正回転または逆回転したときに前記歯欠けギアの歯欠け部が前記モーター側ギアに対して離間する方向に前記歯欠けギアを付勢する復帰スプリングと、
を有し、
前記コロの中心軸と前記偏芯カムの回転中心との並び方向が、前記第２当接部に作用する前記弾性部材の付勢力の方向に略同じとなり、
前記モーター側ギアが一方向に回転して前記歯欠けギアの歯欠け部が前記モーター側ギアに対向すると、前記歯欠けギアは前記復帰スプリングに付勢されるとともに歯欠け部にて前記モーター側ギアと噛合不能となることで、前記歯欠けギアが空転し、
前記モーター側ギアが他方向に回転すると、前記歯欠けギアの歯欠け部以外の部分が前記モーター側ギアと噛合可能となることで、前記歯欠けギアが回転し、前記偏芯カムを回転させることを特徴とする画像形成装置。
前記偏芯カムは、前記コロに選択的に係合する第１凹部と第２凹部とが回転中心から異なる周面位置に形成されており、
前記第１凹部が前記コロに係合する場合には、前記第１及び第２当接部の間隔が所定の距離となり、前記第２凹部が前記コロに係合する場合には、前記第１及び第２当接部の間隔が所定の距離より大きくなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記偏芯カムの第１凹部と第２凹部とは回転中心に対して対向する位置に配置されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
画像形成の開始時に前記偏芯カムの第１凹部が前記コロに係合する方向に前記モーターを回転させ、画像形成の終了時に前記偏芯カムの第２凹部が前記コロに係合する方向に前記モーターを回転させるように制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
前記定着部は、前記加熱部材に対向して配置され、磁束を発生させて該磁束によって前記加熱部材に設けた誘導発熱層を誘導加熱する誘導加熱部をさらに備え、前記一方の部材は加圧部材であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。