JP5899135B2 - 定着装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、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用いる定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、加熱部材と加圧部材で形成されるニップ圧を変更可能な定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

画像形成装置は、像担持体から記録媒体上に転写されたトナー像を定着するための定着装置を備えている。定着装置としては、互いに当接して回転する加熱ローラー及び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装置は、加熱ローラーと該加熱ローラーに圧接される加圧ローラーとにより形成されるニップ部で記録媒体上に担持されたトナー像を加熱及び加圧して記録媒体に定着している。

ローラー方式の定着装置では、加熱ローラーと加圧ローラーが圧接した状態で、長期間放置されていると、ゴム等の弾性体で構成されるローラーが変形するおそれがあり、ローラーの変形により、ローラーの回転時に異常音が発生し、またローラーが経年変化しやすく破損するという問題があって。そこで、画像形成時以外は常に加圧を解除或いは減圧しておき、加熱部材と加圧部材の相互圧接によるローラーの変形を防止している。

このようなニップ圧を変更或いは解除するために、例えば特許文献１、２に記載の定着装置は、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に記載の定着装置は、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を用いて、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記載の定着装置では、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るという不都合がある。また、特許文献３記載の定着装置では、ニップ圧の状態を検知するためにセンサーを設け、さらにニップ圧可変部材を駆動させるモーターを設けており、装置が複雑で高価なものという問題がある。

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、安価で簡単な構成にてニップ圧を切り換え、加熱部材と加圧部材の相互圧接による変形を防止する定着装置及びそれ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の発明は、加熱手段によって加熱される加熱部材と該加熱部材に圧接される加圧部材とにより形成されるニップ部で未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持して、記録媒体上の未定着トナー像を溶融定着する定着装置において、回転中心から外周面までの距離が夫々異なり前記ニップ部を加圧した状態に対応する加圧位置と前記ニップ部の圧力を緩和した減圧状態に対応する減圧位置とに選択配置される偏芯カムにコロが当接することで前記ニップ部を加圧状態及び減圧状態に切り替え可能なニップ圧切り替え機構と、前記加熱部材及び前記加圧部材の一方の部材を、記録媒体上の未定着トナー像を溶融定着するための第１の方向と、前記第１の方向の逆方向である第２の方向とに回転駆動させるモーターと、前記一方の部材を介して前記モーターの回転駆動力が伝達される中継ギアと、該中継ギアと噛合可能であって前記モーターの回転駆動力を前記偏芯カムに伝達する所定歯数の歯欠け部を有する歯欠けギアと、前記一方の部材が第１の方向或いは第２の方向に回転したときに前記歯欠けギアの歯欠け部が前記中継ギアとの噛合部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、を備え、前記一方の部材が第１の方向に回転したとき、前記中継ギア及び前記歯欠けギアが一方向に回転するとともに前記歯欠けギアの歯欠け部が前記中継ギアに対向することで、前記ニップ圧切り替え機構は前記ニップ部を加圧状態に保持する一方、前記一方の部材が第２の方向に回転したとき、前記中継ギア及び前記歯欠けギアが他方向に回転するとともに前記歯欠けギアの歯欠け部が前記中継ギアに対向することで、前記ニップ圧切り替え機構は前記ニップ部を減圧状態に保持することを特徴としている。

第１の発明によれば、モーターによって加熱部材及び加圧部材の一方の部材が第１の方向へ回転し、一方の部材の回転によって他方の部材が従動回転すると、記録媒体は定着処理のためにニップ部に挿通可能となるとともに、ニップ部はニップ圧切り替え機構により加圧状態になる。一方、モーターによって一方の部材が第２の方向へ回転すると、ニップ部はニップ圧切り替え機構により減圧状態になる。定着処理時以外では、ニップ部を減圧状態に保持することで、加熱部材と加圧部材の相互圧接によるローラーの変形が防止される。また、ニップ部に記録媒体を挿通させるために一方の部材を回転させるモーターによって、加圧状態及び減圧状態が切り替えられるために、定着装置が安価で簡単な構成となる。

本発明の実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置を示す断面図 実施形態に係る定着装置を示す断面図 実施形態に係る定着装置を示す斜視図 実施形態に係る定着装置のニップ圧切り替え機構を示す側面図 実施形態に係る定着装置のニップ部の加圧状態を示す平面図 実施形態に係る定着装置のニップ部の減圧状態を示す平面図

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、胴内排紙方式の画像形成装置の全体構成を示す断面図である。画像形成装置１の下部には、カセットタイプの用紙給紙部１０が配設されている。用紙給紙部１０は上下２段の給紙カセット１０ａ、１０ｂを有し、給紙カセット１０ａ、１０ｂには記録媒体である用紙が積載して収容されている。給紙カセット１０ａ、１０ｂに収容された用紙は、選択された給紙カセット１０ａ（１０ｂ）から用紙ピックアップローラー１０ｄ（１０ｅ）により１枚ずつ送り出され、送り出された用紙は用紙搬送路１１へと送り出される。

画像形成装置１の右側面には、手差しトレイ１０ｃが配設されている。手差しトレイ１０ｃは、給紙カセット１０ａ、１０ｂと異なるサイズの用紙を載置可能である。手差しトレイ１０ｃに載置された用紙は用紙搬送路１１へと送り出される。

用紙搬送路１１は、用紙給紙部１０の左方にて装置本体２の上下方向に延設される。用紙給紙部１０から送り出された用紙が、用紙搬送路１１上方のレジストローラー対１２に搬送される。レジストローラー対１２は、用紙にトナー像を転写するタイミングと同期をとって、画像形成部３に向けて用紙を搬送する。

画像形成装置１の上部には原稿読取装置６が配設される。原稿読取装置６の上面には、プラテン（原稿押さえ）２４が開閉可能に設けられ、さらに、プラテン２４上には原稿搬送装置２７が付設されている。原稿のコピーを行う場合、原稿搬送装置２７に載置された原稿が１枚ずつ分離されて原稿読取部に送り出され、原稿読取装置６によって原稿の画像データが読み取られる。

画像形成装置１の略中央部には、画像形成部３が配設されている。画像形成部３は、像担持体である感光体５を備え、さらに感光体５の周辺にその回転方向（矢印Ａ方向）に沿って順に、帯電部４と、露光ユニット７と、現像部８と、転写ローラー１９と、クリーニング部１８とを備える。現像部８へのトナーの供給はトナーコンテナ９から行われる。クリーニング部１８は、ブレードやブラシ或いは研磨ローラー等のクリーニング部材を有し、クリーニング部材によって感光体５の表面に残留するトナーを剥ぎ取り、回収する。

感光体５の表面が帯電部４によって所定の極性および電位で一様に帯電されると、 露光ユニット７は、原稿読取装置６によって読み取られた原稿の画像データに基づいて、感光体５上に原稿画像の静電潜像を形成する。

現像部８は、帯電したトナーを感光体５の表面に供給し、感光体５上の静電潜像を現像してトナー像を形成する。感光体５上のトナー像は転写ローラー１９によって用紙上に転写される。トナー像が転写された用紙は、用紙搬送路１１の上方に配設される定着装置１３へと搬送される。用紙にトナー像が転写された後、感光体５の表面に残留するトナーがクリーニング部１８によってクリーニングされて回収され、さらに図示しない除電装置によって感光体５の表面の残留電荷が除去される。

定着装置１３は、画像形成部３によってトナー像が転写された用紙を加圧及び加熱し、用紙上のトナー像を溶融定着させる。トナー像が定着された用紙は、用紙搬送路１１において右上方に搬送され排出ローラー対２０によって排出部である胴内排紙部１７に排出される。

定着装置１３と排出ローラー対２０との間の用紙搬送路１１から分岐して反転搬送路１６が設けられる。反転搬送路１６は、用紙の一方の面にトナー像が定着された後、必要に応じて用紙の他方の面にもトナー像を形成するときに用いられるものである。反転搬送路１６は、定着装置１３の上方から定着装置１３の周りを覆い、さらに用紙搬送路１１と装置本体２の側面２ａとの間を下方に延設され、レジストローラー対１２の近傍の用紙搬送路１１に合流している。

両面印刷を行う場合、一方の面にトナー像が定着された用紙が胴内排紙部１７に排出される途中において、用紙搬送路１１と反転搬送路１６との分岐部を用紙の後端が通過したタイミングで排出ローラー対２０が逆回転する。これによって、用紙がスイッチバックされ、用紙の印刷面が表裏逆向きにされた状態で反転搬送路１６に送られ、反転搬送路１６から再び用紙搬送路１１のレジストローラー対１２に搬送される。その後、画像形成部３にて用紙の他方の面にもトナー像が転写されると、用紙は定着装置１３によって定着処理され胴内排紙部１７に排出される。

定着装置１３は図２及び図３に示すように構成される。図２は定着装置１３を示す断面図であり、図３は定着装置１３を示す斜視図である。

図２に示すように、定着装置１３は、電磁誘導により加熱部材を加熱させる定着方式である。定着装置１３は、加熱部材である発熱ベルト１３０と、定着ローラー１３１と、加圧部材である加圧ローラー１３２と、加熱手段である誘導加熱部１３３と、温度センサー１３４とを備える。

誘導加熱部１３３は発熱ベルト１３０の外周に対向して配設される。温度センサー１３４は発熱ベルト１３０表面の温度を検知するサーミスター等からなる。また、誘導加熱部１３３及び温度センサー１３４は装置本体２（図１参照）に固定保持される一方、定着ローラー１３１及び加圧ローラー１３２は装置本体２に回転可能に保持されている。

発熱ベルト１３０は無端状の耐熱ベルトである。発熱ベルト１３０は、例えば、内周側から順に、電鋳ニッケルを用いて形成された誘導発熱層１３０ａと、シリコーンゴム等を用いて形成される弾性層１３０ｂと、フッ素樹脂等を用いて形成される離型層１３０ｃとを積層した構成を有する。離型層１３０ｃを設けることにより、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ことができる。

定着ローラー１３１は、発熱ベルト１３０を一体回転可能とするように発熱ベルト１３０を張架している。定着ローラー１３１は、例えば、アルミニウム合金製の芯金１３１ａと、芯金１３１ａ上に設けられ発砲シリコーンゴムを用いて形成される弾性層１３１ｂを有する。弾性層１３１ｂは発熱ベルト１３０の内周面を張架している。

加圧ローラー１３２は、円筒型の鉄製の芯金１３２ａと、芯金１３２ａ上に設けられ、例えば発砲シリコーンゴムを用いて形成される弾性層１３２ｂを有する。また、加圧ローラー１３２は、弾性層１３２ｂ上にフッ素樹脂等を用いて形成される離型層１３２ｃを有する。さらに、加圧ローラー１３２はモーター７２（図３参照）によって回転駆動させられる。加圧ローラー１３２の回転によって発熱ベルト１３０及び定着ローラー１３１は従動回転する。加圧ローラー１３２と発熱ベルト１３０との圧接する部分にニップ部Ｎが形成される。ニップ部Ｎでは、搬送される用紙Ｐ上の未定着トナー像が加熱及び加圧され、用紙Ｐ上にトナー像が定着される。

温度センサー１３４は、発熱ベルト１３０表面に対してベルト幅方向（図２の紙面の表裏方向）の中央部の通紙領域と、通紙可能領域よりも用紙幅が小さい用紙Ｐが通紙された時に非通紙領域となるベルト幅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によっ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、発熱ベルト１３０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、ボビン１３３ｂと、磁性体コア１３３ｃとを備え、電磁誘導により発熱ベルト１３０を発熱させるものである。誘導加熱部１３３は、長手方向（図２の紙面の表裏方向）に延びて、発熱ベルト１３０の外周の略半分を囲うように発熱ベルト１３０に対向して配設される。

励磁コイル１３３ａは、発熱ベルト１３０のベルト幅方向に沿ってループ状に複数回巻回してボビン１３３ｃに取り付けられる。また、励磁コイル１３３ａは、図示しない電源に接続され、電源から供給される高周波電流により交流磁束を発生させる。励磁コイル１３３ａからの磁束は磁性体コア１３３ｂを通過し、図２の紙面に平行な方向に導かれ、発熱ベルト１３０の誘導発熱層１３０ａを通過する。誘導発熱層１３０ａを通過する磁束の交流的な強さの変化によって誘導発熱層１３０ａには渦電流が生じる。誘導発熱層１３０ａに渦電流が流れると、誘導発熱層１３０ａの電気抵抗によってジュール熱が発生して、発熱ベルト１３０が発熱（自己発熱）する。

発熱ベルト１３０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によっ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用紙Ｐに溶融定着される。発熱ベルト１３０は薄肉の熱伝導性の良好な材質を用いて形成されており、短時間で加熱される。従って、定着処理の準備時間が短くて済み、画像形成が迅速に開始される。

図３に示すように、定着装置１３は、前述の発熱ベルト１３０と、定着ローラー１３１と、加圧ローラー１３２等の他に、加圧機構５０と、ニップ圧切り替え機構６０と、検知部８４と、圧切り替えギア列７５と、検知ギア列８１と、モーター７２と、を備える。モーター７２は圧切り替えギア列７５及び検知ギア列８１を回転駆動させる。圧切り替えギア列７５はニップ圧切り替え機構６０に駆動力を伝達する。検知ギア列８１は検知部８４の検知片８５を回転させる。

加圧ローラー１３２の軸方向の一端側（図３の右手前側）には、圧切り替えギア列７５と、検知ギア列８１と、検知部８４が配設される一方、加圧ローラー１３２の軸方向の他端側（図３の左奥側）には、モーター７２が配設される。

定着ローラー１３１の一端側（図３の右手前側）には、原動ギアである定着ギア７３が配設される。定着ギア７３は、定着ローラー１３１に取り付けられ、定着ローラー１３１と一体に回転する。また、定着ギア７３は、圧切り替えギア列７５と検知ギア列８１の各入力ギアに噛合している。

定着ローラー１３１及び加圧ローラー１３２は軸方向の両端側で回転可能に支持される。加圧ローラー１３２の軸方向の両端側には、加圧機構５０とニップ圧切り替え機構６０が夫々配設される。

加圧機構５０は、発熱ベルト１３０と加圧ローラー１３２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とを備える。

ニップ圧切り替え機構６０は、加圧機構５０に設けた弾性部材５３の付勢力を可変にするものであり、偏芯カム６２と、偏芯カム６２に当接するコロ６１と、回転連結軸６３とを備える。偏芯カム６２及びコロ６１は加圧ローラー１３２の軸方向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と一体に設けられる。

検知部８４は、発熱ベルト１３０（定着ローラー１３１）の回転を検知するものであり、検知片８５と検知センサー８６を備える。検知片８５は、回転可能に支持され、円板状の外縁には複数のスリットが形成されている。検知センサー８６は、断面視コ字状に形成され、コ字状の一方には図示しない発光部が設けられる一方、コ字状の他方には図示しない受光部が設けられる。検知片８５の複数のスリットは、検知センサー８６の発光部と受光部との間に挟まれて配置される。検知片８５が回転すると、検知片８５の複数のスリットが検知センサー８６の受光部を通過する毎に、受光部が発光部からの光をパルス状に受光する。検知センサー８６がパルス光に受光することで、検知部８４は、検知片８５とともに回転する発熱ベルト１３０の回転を検知することができる。

モーター７２は、図示しないモーターギアを介して、一方の部材である加圧ローラー１３２を、用紙Ｐ上の未定着トナー像を溶融定着する際の回転方向（以下、第１の方向という）と、第１の方向の逆方向（以下、第２の方向という）とに回転駆動させる。

モーター７２が所定の方向に回転すると、加圧ローラー１３２が第１の方向（図２の時計回り方向）に回転駆動させられる。加圧ローラー１３２の回転によって、発熱ベルト１３０及び定着ローラー１３１が従動回転する。加圧ローラー１３２及び発熱ベルト１３０の対向面がニップ部Ｎで同方向に移動するように回転することで、用紙Ｐがニップ部Ｎに挿通され、用紙Ｐ上の未定着トナー像が定着処理される。

また、モーター７２が所定の方向に回転すると、加圧ローラー１３２及び発熱ベルト１３０の対向面がニップ部Ｎで同方向に移動するように回転するとともに、モーター７２の回転駆動力は、定着ギア７３及び圧切り替えギア列７５を介してニップ圧切り替え機構６０に伝達される。

即ち、加圧ローラー１３２の第１の方向の回転駆動力は、ニップ圧切り替え機構６０に設けた図３の右側の偏芯カム６２と、回転連結軸６３を介して図３の左側の偏芯カム６２とに伝達される。一対の偏芯カム６２の回動によって、一対の加圧機構５０に設けた各弾性部材５３の付勢力が切り替えられる。モーター７２が所定方向に回転し偏芯カム６２が加圧位置まで回動すると、加圧機構５０に設けた弾性部材５３の付勢力が比較的に大きくなり、ニップ部Ｎは加圧状態になる。

一方、モーター７２が逆方向に回転すると、加圧ローラー１３２がモーター７２によって第２の方向（図２の反時計回り方向）に回転駆動させられる。加圧ローラー１３２の回転によって、発熱ベルト１３０及び定着ローラー１３１が逆方向に従動回転する。モーター７２の回転駆動力は、定着ローラー１３１に設けた定着ギア７３及び圧切り替えギア列７５を介してニップ圧切り替え機構６０に伝達される。モーター７２の逆方向の回転駆動力は、ニップ圧切り替え機構６０に設けた一対の偏芯カム６２に伝達され、一対の偏芯カム６２の回動によって、一対の加圧機構５０に設けた各弾性部材５３の付勢力が切り替えられる。モーター７２が逆方向に回転し偏芯カム６２が減圧位置まで回動すると、加圧機構５０に設けた弾性部材５３の付勢力が比較的に小さくなり、ニップ部Ｎは減圧状態になる。

定着準備の状態等の定着処理時以外では、ニップ部Ｎを減圧状態に保持することで、加圧ローラー１３２と発熱ベルト１３０の相互圧接による加圧ローラー１３２及び定着ローラー１３１の変形が防止される。また、ニップ部Ｎに用紙Ｐを挿通させるために回転するモーター７２の回転方向を切り替えることで、ニップ部Ｎを加圧状態と減圧状態とに簡単に切り替えることができ、また、定着装置１３が安価で簡単な構成のものとなる。なお、加圧ローラー１３２の第１の方向及び第２の方向への回転による加圧状態及び減圧状態の切り替え機構の詳細については後述する。

前述のように、モーター７２が所定方向に回転すると、加圧ローラー１３２がモーター７２によって第１の方向（図２の時計回り方向）に回転駆動させられ、加圧ローラー１３２の第１の方向への回転によって、発熱ベルト１３０及び定着ローラー１３１が従動回転する。さらに、モーター７２の回転駆動力は、定着ローラー１３１の定着ギア７３及び検知ギア列８１を介して検知部８４の検知片８５に伝達される。定着ローラー１３１（発熱ベルト１３０）の回転により、検知片８５は所定の方向に回転する。検知片８５の回転によって、検知センサー８６がパルス状に受光し、検知部８４は、検知片８５と一体に回転する発熱ベルト１３０の回転を検知する。

一方、モーター７２が逆方向に回転すると、加圧ローラー１３２がモーター７２によって第２の方向（図２の反時計回り方向）に回転駆動させられ、加圧ローラー１３２の第２の方向への回転によって、発熱ベルト１３０及び定着ローラー１３１が逆方向に従動回転する。モーター７２の回転駆動力は、定着ローラー１３１の定着ギア７３及び検知ギア列８１を介して検知部８４の検知片８５に伝達される。定着ローラー１３１（発熱ベルト１３０）の逆方向の回転により、検知片８５は所定方向の逆方向に回転する。検知片８５の逆方向の回転によって、検知センサー８６がパルス状に受光し、検知部８４は、検知片８５と一体に回転する発熱ベルト１３０の回転を検知する。

通常、電磁誘導により加熱部材を加熱する定着装置１３では、発熱ベルト１３０は低熱容量であることから、発熱ベルト１３０が停止した状態で加熱されると、過度の加熱により、発熱ベルト１３０が破損するおそれがある。しかし、本実施形態のように、検知部８４によって発熱ベルト１３０の回転を検知して、発熱ベルト１３０が回転していない場合、発熱ベルト１３０への加熱を停止させて、発熱ベルト１３０の破損を防ぐことができる。

図４は加圧機構５０及びニップ圧切り替え機構６０の構成を示す側面図である。図４（ａ）は減圧状態を示し、図４（ｂ）は加圧状態を示す図である。

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る。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の一端が固設される。また、第１アーム部材５１の上部には、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する。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る。第２アーム部材５２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が当接する。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のカム面には、減圧位置ＤＰ（図４（ａ）参照）と加圧位置ＥＰ（図４（ｂ）参照）とが形成されている。減圧位置ＤＰではニップ部Ｎを減圧状態にし、加圧位置ＥＰではニップ部Ｎを加圧状態にする。加圧位置ＥＰは、減圧位置ＤＰに対して略１２０°回動した位置に設けられる。圧位置ＥＰの回転中心からの距離は、減圧位置ＤＰ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。減圧位置ＤＰから加圧位置ＥＰに至るカムプロファイルは、回転中心からの距離が滑らかに増加するように形成されている。

偏芯カム６２が回転連結軸６３を介してモーター７２及び圧切り替えギア列７５（図３参照）によって回動させられると、偏芯カム６２のカムプロファイルに応じて、減圧位置ＤＰでコロ６１に当接すると、図４（ａ）に示す減圧状態となり、また、加圧位置ＥＰでコロ６１に当接すると、図４（ｂ）に示す加圧状態となる。

図４（ａ）に示す減圧位置ＤＰでコロ６１に当接している場合、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は所定量だけ伸長している。一方、図４（ｂ）に示す加圧位置ＥＰでコロ６１に当接している場合、図４（ａ）の状態に対して、第２アーム部材５２は、左方向に変位し、第２当接部５２ａと第１当接部５１ａとの間隔は小さくなり、弾性部材５３は縮小している。

従って、弾性部材５３による付勢力は、図４（ｂ）の状態では図４（ａ）の状態に対して大きくなる。これによって、ニップ部Ｎのニップ圧は図４（ｂ）の状態では図４（ａ）の状態に対して大きくなる。尚、ニップ部Ｎのニップ圧が変動するように、第１アーム部材５１は支軸５４を中心として図４左右方向に僅かに回転移動する。また、減圧状態では、発熱ベルト１３０（定着ローラー１３１）が加圧ローラー１３２によって従動回転可能であるように、ニップ部Ｎで発熱ベルト１３０と加圧ローラー１３２は圧接している。

偏芯カム６２を正逆回転させ、また検知片８５を回転させるための駆動部の構成を図５、図６に示す。図５はニップ部Ｎの加圧状態を示す平面図であり、図６はニップ部Ｎの減圧状態を示す平面図である。

図５に示すように、検知ギア列８１は、入力ギアである第１ギア８２と、第２ギア８３を有する。第１ギア８２は、平歯車からなり、定着ローラー１３１に一体に取り付けられた定着ギア７３に噛合している。第２ギア８３は、平歯車からなり、第１ギア８２に噛合し、また検知片８５のギア８７に噛合している。定着ローラー１３１が回転すると、第１ギア８２、第２ギア８３、ギア８７が順次回転し、検知片８５が回転させられる。尚、定着ローラー１３１及び検知部８４の構成及び配置に応じて、検知ギア列８１は、第１及び第２ギア８２、８３の他に更にギアを配設するように構成してもよく、第１ギア８２のみで構成してもよい。

圧切り替えギア列７５は中継ギア７７と歯欠けギア７８を有する。中継ギア７７は、平歯車からなり定着ギア７３に噛合している。歯欠けギア７８は、所定歯数の歯欠け部７８ａを有する平歯車からなり、ニップ圧切り替え機構６０の回転連結軸６３に一体に取り付けられる。また、歯欠けギア７８は中継ギア７７に噛合している。定着ローラー１３１が回転すると、定着ギア７３、中継ギア７７、歯欠けギア７８が順次回転し、回転連結軸６３が回転させられる。

歯欠けギア７８には、復帰スプリング７９が取り付けられている。復帰スプリング７９は、歯欠けギア７８と台板７１との間に掛けられる引張コイルスプリングからなり、歯欠けギア７８に回転方向の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７９は歯欠けギア７８を時計回り方向に付勢している。歯欠けギア７８が回転し図６に示す状態にあるときには、復帰スプリング７９は歯欠けギア７８を反時計回り方向に付勢している。

図５に示す加圧状態にある場合、モーター７２（図３参照）の所定の方向の回転によって、加圧ローラー１３２が第１の方向（時計回り方向）に回転駆動させられ、定着ローラー１３１が加圧ローラー１３２によってＡ１方向に従動回転させられる。定着ローラー１３１のＡ１方向の回転により、定着ギア７３を介して中継ギア７７がＢ１方向に回転する。中継ギア７７のＢ１方向の回転により、歯欠けギア７８がＣ１方向に回転するが、歯欠けギア７８には、復帰スプリング７９によって、Ｃ１方向の逆方向の付勢力が作用する。このため、歯欠けギア７８の歯欠け部７８ａが中継ギア７７に対向した状態となり、歯欠けギア７８は空転することになる。従って、回転連結軸６３を介して偏芯カム６２は加圧位置ＥＰ（図４（ｂ）参照）において回動することなく、ニップ部Ｎは加圧状態を保持し、定着処理を実行することができる。

また、モーター７２（図３参照）の所定方向の回転によって、定着ローラー１３１が加圧ローラー１３２によってＡ１方向に従動回転させられると、検知ギア列８１により検知片８５がＤ１方向に回転する。検知片８５のＤ１方向への回転によって、検知センサー８６がパルス状に受光し、検知部８４は、検知片８５と一体に回転する定着ローラー１３１（発熱ベルト１３０）の回転を検知する。検知部８４が発熱ベルト１３０の回転を検知している状態では、その検知結果に基づいて、発熱ベルト１３０を加熱させるように、誘導加熱部１３３を制御することができる。一方、発熱ベルト１３０が回転をしていないことを検知部８４が検知している状態では、その検知結果に基づいて、誘導加熱部１３３による発熱ベルト１３０への加熱を停止させて、発熱ベルト１３０の破損を防ぐことができる。

一方、加圧状態（図５に示す状態）において、モーター７２（図３参照）の逆方向の回転によって、加圧ローラー１３２が第１の方向（反時計回り方向）に回転駆動させられ、図６に示すように、定着ローラー１３１が加圧ローラー１３２によってＡ２方向に従動回転させられる。定着ローラー１３１のＡ２方向の回転により、定着ギア７３を介して中継ギア７７がＢ２方向に回転する。中継ギア７７のＢ２方向の回転により、歯欠けギア７８がＣ２方向に回転するが、歯欠けギア７８には、復帰スプリング７９によって、Ｃ２方向の逆方向の付勢力が作用する。このため、歯欠けギア７８の歯欠け部７８ａが中継ギア７７に対向した状態となり、歯欠けギア７８は空転することになる。従って、回転連結軸６３を介して偏芯カム６２は加圧位置ＥＰ（図４（ｂ）参照）から減圧位置ＤＰ（図４（ａ）参照）に回動し、減圧位置ＤＰにおいて回動することなく、ニップ部Ｎは減圧状態を保持する。

定着処理時以外では、ニップ部Ｎを減圧状態に保持することで、加圧ローラー１３２と発熱ベルト１３０の相互圧接による加圧ローラー１３２及び定着ローラー１３１の変形が防止される。また、ニップ部Ｎに用紙Ｐを挿通させるために回転するモーター７２の回転方向を切り替えることで、ニップ部Ｎを加圧状態と減圧状態とに簡単に切り替えることができ、また、定着装置１３が安価で簡単な構成のものとなる。

また、モーター７２（図３参照）の逆方向の回転によって、定着ローラー１３１が加圧ローラー１３２によってＡ２方向に従動回転させられると、検知ギア列８１により検知片８５がＤ１方向の逆方向であるＤ２方向に回転する。検知片８５のＤ２方向への回転によって、検知センサー８６がパルス状に受光し、検知部８４は、検知片８５と一体に回転する定着ローラー１３１（発熱ベルト１３０）の回転を検知する。検知部８４が発熱ベルト１３０の回転を検知している状態では、その検知結果に基づいて、発熱ベルト１３０を加熱させるように、誘導加熱部１３３を制御することができる。一方、発熱ベルト１３０が回転をしていないことを検知部８４が検知している状態では、その検知結果に基づいて、誘導加熱部１３３による発熱ベルト１３０への加熱を停止させて、発熱ベルト１３０の破損を防ぐことができる。

上記実施形態では、定着ローラー１３１に張架されるベルト方式の定着装置１３に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、加熱部材として加熱ローラーを用い、加熱ローラーと加圧ローラーが圧接するローラー方式に適用してもよい。また、定着ローラーと加熱ローラーによってベルトを張架し、定着ローラーがベルトを介して加圧ローラーに圧接するベルト方式に適用してもよい。また、加熱手段として誘導加熱部１３３を用いるものに替えて、ハロゲンヒーター等のヒーターを加熱手段にしても、上記実施形態と同様の効果を奏する。

また、上記実施形態では、加圧ローラー１３２がモーター７２によって回転駆動させられる構成を示したが、本発明はこれに限らず、定着ローラー１３１がモーター７２によって回転駆動させられる構成であっても、上記実施形態と同様の効果を奏する。

また、上記実施形態では、加圧ローラー１３２側にニップ圧切り替え機構６０を設ける構成を示したが、本発明はこれに限らず、定着ローラー１３１（発熱ベルト１３０）側にニップ圧切り替え機構６０を設けるようにしても、上記実施形態と同様の効果を奏する。

また、上記実施形態では、復帰スプリング７９を歯欠けギア７８と台板７１との間に掛ける構成を示したが、本発明はこれに限らず、歯欠けギア７８の駆動力伝達の経路の後段側にギアを配設し、そのギアと台板７１等に復帰スプリング７９を掛ける構成であってもよい。また、定着ローラー１３１及びニップ圧切り替え機構６０の構成及び配置に応じて、定着ギア７３と中継ギア７７との間にギアを配設するように構成してもよい。

本発明は、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用いる定着装置及びそれを備えた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で形成されるニップ圧を変更可能な定着装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。

１ 画像形成装置
１３ 定着装置
１３０ 発熱ベルト（加熱部材）
１３１ 定着ローラー
１３２ 加圧ローラー（加圧部材、一方の部材）
１３３ 誘導加熱部（加熱手段）
５０ 加圧機構
５１ 第１アーム部材
５２ 第２アーム部材
５３ 弾性部材
６０ ニップ圧切り替え機構
６１ コロ
６２ 偏芯カム
６３ 回転連結軸
７２ モーター
７３ 定着ギア（原動ギア）
７５ 圧切り替えギア列
７７ 中継ギア
７８ 歯欠けギア
７８ａ 歯欠け部
７９ 復帰スプリング
８１ 検知ギア列（ギア列）
８２ 第１ギア（入力ギア）
８３ 第２ギア
８４ 検知部
８５ 検知片
８６ 検知センサー

Claims (6)

1. 加熱手段によって加熱される加熱部材と該加熱部材に圧接される加圧部材とにより形成されるニップ部で未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持して、記録媒体上の未定着トナー像を溶融定着する定着装置において、
   回転中心から外周面までの距離が夫々異なり前記ニップ部を加圧した状態に対応する加圧位置と前記ニップ部の圧力を緩和した減圧状態に対応する減圧位置とに選択配置される偏芯カムにコロが当接することで前記ニップ部を加圧状態及び減圧状態に切り替え可能なニップ圧切り替え機構と、
   前記加熱部材及び前記加圧部材の一方の部材を、記録媒体上の未定着トナー像を溶融定着するための第１の方向と、前記第１の方向の逆方向である第２の方向とに回転駆動させるモーターと、
   前記一方の部材を介して前記モーターの回転駆動力が伝達される中継ギアと、
   該中継ギアと噛合可能であって前記モーターの回転駆動力を前記偏芯カムに伝達する所定歯数の歯欠け部を有する歯欠けギアと、
   前記歯欠けギアに取り付けられた復帰スプリングと、を備え、
   前記一方の部材が第１の方向に回転したとき、前記中継ギア及び前記歯欠けギアが一方向に回転するとともに前記歯欠けギアの歯欠け部が前記中継ギアに対向し、前記歯欠けギアが前記復帰スプリングによって前記一方向とは逆方向に付勢され、前記ニップ圧切り替え機構は前記ニップ部を加圧状態に保持する一方、前記一方の部材が第２の方向に回転したとき、前記中継ギア及び前記歯欠けギアが他方向に回転するとともに前記歯欠けギアの歯欠け部が前記中継ギアに対向し、前記歯欠けギアが前記復帰スプリングによって前記他方向とは逆方向に付勢され、前記ニップ圧切り替え機構は前記ニップ部を減圧状態に保持することを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱部材と前記加圧部材の他方の部材は、前記一方の部材の回転により従動回転し、
   前記他方の部材には、前記他方の部材と一体に回転する原動ギアが設けられ、前記原動ギアは前記中継ギアに噛合することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記一方の部材の回転により回転する検知片と該検知片の通過を検知する検知センサーとを有し、前記一方の部材の第１の方向及び第２の方向の回転を検知する検知部を備えることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記原動ギアは、前記検知片に回転駆動力を伝達するギア列の入力ギアに噛合することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 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定着装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置を備えた画像形成装置。