(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
≪概要≫
以下、本実施形態の画像形成装置10(
図1参照)の全体構成及び画像形成装置10による画像形成動作、本実施形態の要部である定着装置60(
図3〜
図8参照)の構成及び定着装置60の接触圧の変更動作並びに本実施形態の効果について、図面を参照しつつこれらの記載順で説明する。
【0012】
以下の説明では、図中における矢印Fr及び矢印Rrで示す方向をそれぞれ装置奥行き方向手前側及び奥側、矢印R及び矢印Lで示す方向をそれぞれ装置幅方向右側及び左側、矢印U及び矢印Loで示す方向をそれぞれ装置高さ方向上側及び下側とする。また、本明細書では、画像形成装置10を装置奥行き方向手前側から見た状態を画像形成装置10の正面として説明する。
【0013】
≪画像形成装置の全体構成≫
画像形成装置10は、
図1に示されるように、給紙カセット20と、トナー像形成部30と、転写装置40と、搬送装置50と、定着装置60と、制御部CUと、を含んで構成される電子写真方式の装置とされている。
【0014】
給紙カセット20は、いわゆる普通紙、封筒その他の媒体Sを収容する機能を有する。給紙カセット20は、装置高さ方向における、画像形成装置10内の下側に配置されている。なお、給紙カセット20は、一例として、第1給紙カセット20Aと、第2給紙カセット20Bとで構成されている。第1給紙カセット20Aは普通紙を収容し、第2給紙カセット20Bは封筒等その他の厚紙(普通紙よりも厚い紙)を収容するようになっている。また、第1給紙カセット20Aに普通紙が収容されていること及び第2給紙カセット20Bに厚紙が収容されていること(以下、収容情報という。)は、作業者が画像形成装置10に備えられたユーザーインターフェイスUI(
図14参照)から入力することで、後述する制御部CUに含まれる記憶部RAM(
図14参照)に記憶されるようになっている。
【0015】
トナー像形成部30は、帯電、露光、現像の各工程を行って、後述するベルトTBが保持するトナー像を形成する機能を有する。トナー像形成部30は、それぞれ異なる色(Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック))のトナー像を形成する単色ユニット31Y、31M、31C、31Kで構成されている。各単色ユニット31Y、31M、31C、31Kは、それぞれ、感光体32と、帯電装置34と、露光装置36と、現像装置38とを備えている。なお、
図1では、単色ユニット31Y以外の単色ユニット31M、31C、31Kの符号が省略されている。また、トナー像形成部30は、装置高さ方向における、画像形成装置10内の中央に配置されている。
【0016】
転写装置40は、無端状のベルトTBを有し、(
図1における矢印A方向に)周回するベルトTBに、トナー像形成部30により形成されたトナー像を1次転写させて、ベルトTBに保持されたトナー像を媒体Sに2次転写させる機能を有する。転写装置40は、装置高さ方向における、画像形成装置10内の中央であって、トナー像形成部30の上側に配置されている。
【0017】
搬送装置50は、給紙カセット20に収容されている媒体Sを搬送経路(
図1中の二点差線P)に沿って搬送する機能を有する。なお、
図1における矢印Yは、媒体Sの搬送方向を意味する。
【0018】
定着装置60は、転写装置40により媒体Sに2次転写されたトナー像を媒体Sに定着させる機能を有する。定着装置60は、装置高さ方向における、転写装置40の上側、かつ、画像形成装置10を正面側から見て右側に配置されている。定着装置60の詳細については後述する。
【0019】
制御部CUは、画像形成装置10を構成する各部を制御する機能を有する(後述する
図2及び
図14参照)。制御部CUの機能については、後述する画像形成動作及び定着装置60の接触圧の変更動作の説明の中で説明する。
【0020】
以上、画像形成装置10の各構成要素について説明したが、トナー像形成部30と転写装置40との組み合わせ30A(形成部の一例)は、媒体Sにトナー像を形成する機能を有するといえる。
【0021】
≪画像形成動作≫
次に、本実施形態の画像形成装置10による画像形成動作について
図1及び
図2を参照しながら説明する。
【0022】
外部装置(図示省略)から画像データ及び画像形成対象とされる媒体Sのデータ等を含むジョブデータを受け取った制御部CUは、画像形成装置10の各部を作動させる。
【0023】
ここで、制御部CUは、
図2に示される制御フローに従い、判断ステップS10において、画像形成対象とされる媒体Sが普通紙であるか否かを判断する。その結果、制御部CUが肯定判断をすると、制御部CUは、ステップS20で通常モードを選択し、画像形成装置10に第1給紙カセット20Aに収容されている普通紙を用いた画像形成動作を行わせる。これに対して、制御部CUが判断ステップS10で否定判断を行うと、制御部CUは、ステップS20で特別モードを選択し、画像形成装置10に第2給紙カセット20Bに収容されている封筒を用いた画像形成動作を行わせる。
【0024】
そして、トナー像形成部30が作動されると、各単色ユニット31Y、31M、31C、31Kでは、帯電装置34が感光体32を帯電し、露光装置36が感光体32を露光し、現像装置38が感光体32の潜像をトナー像として現像する。その結果、各感光体32にトナー像が形成される。
【0025】
次いで、転写装置40及び搬送装置50が作動されると、トナー像形成部30により形成されたトナー像がベルトTBに1次転写される。また、ベルトTBに1次転写されたトナー像が2次転写されるタイミングに合わせて、搬送装置50により給紙カセット20に収容されている媒体Sが搬送されて、ベルトTBに保持されたトナー像が媒体Sに2次転写される。トナー像が2次転写された媒体Sは、搬送装置50により定着装置60に向けて搬送される。
【0026】
次いで、定着装置60が作動され、トナー像が2次転写された媒体Sが定着装置60に搬送されると、媒体Sに2次転写されたトナー像が媒体Sに定着される(媒体Sに画像が形成される)。なお、通常モードと特別モードとでは、加熱ローラー61と加圧ローラー62との接触圧が異なるが、詳細については定着装置60の接触圧の変更動作の説明の中で説明する。
【0027】
そして、トナー像が定着された媒体S(画像が形成された媒体S)は、搬送装置50により画像形成装置10の外に排出されて、画像形成動作が終了する。
【0028】
≪要部(定着装置)の構成≫
次に、本実施形態の要部である定着装置60の構成について
図3〜
図13Cを参照しながら詳しく説明する。
【0029】
定着装置60は、
図3〜
図8に示されるように、ハウジングHGと、加熱ローラー61(加熱体の一例)と、熱源HTと、加圧ローラー62(加圧体の一例)と、側板63と、第1支持体64と、コイルばねCSと、第2支持体65と、引っ張りばねESと、偏心カム66と、シャフト67と、駆動部68とを含んで構成されている。ハウジングHG、加熱ローラー61、熱源HT、加圧ローラー62及びシャフト67は、それぞれ長尺とされており、互いの長手方向を装置奥行き方向に沿わせた状態で配置されている。また、定着装置60は、長尺とされており、その長手方向を装置奥行き方向に沿わせた状態で、画像形成装置10の本体に取り付けられている(
図1参照)。なお、側板63、第1支持体64及び第2支持体65は、それぞれ定着装置60の長手方向の両端側に対をなしている(それぞれ一対とされている)。
【0030】
<ハウジング>
ハウジングHGは、定着装置60を構成するハウジングHG以外の構成要素を、その内部に収容する機能を有する。ハウジングHGは、画像形成装置10を正面側から見ると、一例として矩形状とされている。そして、ハウジングHGの下側には、搬送装置50により搬送経路Pを搬送される媒体Sが入る入口HG1が形成されている。また、ハウジングHGの上側には、搬送装置50により搬送経路Pを搬送される媒体Sが定着装置60から出る出口HG2が形成されている。
【0031】
<加熱ローラー及び熱源>
加熱ローラー61は、トナー像形成部30により媒体Sに形成されたトナー像(を構成するトナー)及び媒体Sを加熱する機能を有する。加熱ローラー61は、
図6及び
図7に示されるように、金属パイプの外周がゴムで被覆されているゴムローラーとされている。加熱ローラー61は、正面側から見て、定着装置60の中央(ハウジングHG内における中央)に配置されている。加熱ローラー61は、後述する熱源HTにより定められた温度に加熱されながら、後述する加圧ローラー62に従動して回転されるようになっている。そして、加熱ローラー61は、搬送装置50により搬送されるトナー像が形成された媒体Sを、後述するニップNにおいて加圧ローラー62とで加圧するようになっている。その結果、加熱ローラー61は、軸周りに回転しながら(正面側から見ると反時計回りに回転して)トナー像が形成された媒体Sに接触して媒体Sを加熱し、加圧ローラー62とでニップNを通過する媒体Sにトナー像を定着させるようになっている。
【0032】
熱源HTは、一例としてハロゲンランプとされている。熱源HTは、
図6及び
図7に示されるように、加熱ローラー61内に配置されている。
【0033】
なお、加熱ローラー61の両端の部分には、フランジ(図示省略)が嵌め込まれて固定されている。そして、各フランジは、後述する一対の側板63に回転可能に支持されている。
【0034】
<加圧ローラー>
加圧ローラー62は、トナー像形成部30により媒体Sに形成されたトナー像(を構成するトナー)及び媒体Sを、加熱ローラー61とともに加圧する機能を有する。加圧ローラー62は、金属シャフトの外周がゴムで被覆されているゴムローラーとされている。加圧ローラー62は、
図6及び
図7に示されるように、正面側から見て、加熱ローラー61の右側に配置されている。また、加圧ローラー62は、加熱ローラー61に接触している。ここで、前述のニップNとは、加圧ローラー62と加熱ローラー61とにより形成される、加圧ローラー62と加熱ローラー61との接触部分を意味する。
【0035】
加圧ローラー62の金属シャフトの一端には、駆動源(図示省略)が連結されている。そして、加圧ローラー62は、駆動源により駆動され、軸周りに回転して(正面側から見ると時計回りに回転して)、加熱ローラー61を回転させるようになっている。
【0036】
<側板>
側板63は、
図5及び
図8に示されるように、加熱ローラー61を軸周りに回転可能に支持する機能を有する。なお、前述のとおり、側板63には、貫通穴が形成されており、当該貫通穴に加熱ローラー61の両端側に固定されているフランジが嵌め込まれている。
【0037】
<第1支持体及びコイルばね>
第1支持体64は、加圧ローラー62を軸周りに回転可能に支持する機能を有する。第1支持体64は、
図6〜
図8に示されるように、長尺な板金とされている。そして、第1支持体64は、ニップNを挟んで、加熱ローラー61の反対側に配置されている。第1支持体64は、その一端側(上側)が側板63の貫通穴にピンで揺動可能に支持されている。また、第1支持体64の他端側(下側)には、突起が形成されている。そして、第1支持体64は、当該突起と側板63の突起とに圧縮されて嵌め込まれているコイルばねCSに押されている。その結果、第1支持体64に支持されている加圧ローラー62は、加熱ローラー61に接触してニップNを形成している(
図6〜
図8参照)。なお、各第1支持体64は、それぞれ、一対の側板63の内側(一対の側板63同士が向き合う側)に配置されている。
【0038】
<第2支持体>
第2支持体65は、
図6及び
図7に示されるように、ニップN(又は加熱ローラー61)を挟んで、加圧ローラー62の反対側であって、加圧ローラー62よりも下側に配置されている。第2支持体65は、ケース70と、第1ピン71と、第2ピン72と、コロ73と、一対のフランジ74と、一対の圧縮ばね75とを含んで構成されている。
【0039】
〔ケース及び第1ピン〕
ケース70は、
図6〜
図9に示されるように、長尺で縦断面がU字状の部材とされている。ケース70の長手方向の一端側及び中央側には、その対向壁を貫通する貫通穴が形成されている。そして、ケース70(第2支持体)は、その長手方向の一端側の貫通穴に第1ピン71が嵌め込まれ、かつ、側板63に形成されている貫通穴に第1ピン71が嵌め込まれることで、側板63に揺動可能に支持されている。なお、各ケース70は、それぞれ、一対の側板63の内側(一対の側板63同士が向き合う側)に配置されている。また、ケース70の対向壁を繋ぐ壁における長手方向の中央には、当該壁の厚み方向から見て矩形状の貫通穴70Aが形成されている。
【0040】
〔第2ピン、コロ、一対のフランジ及び一対の圧縮ばね〕
第2ピン72は、
図8及び
図9に示されるように、ケース70の長手方向の中央に形成されている貫通穴に嵌め込まれて、ケース70の対向壁同士を繋いだ状態で固定されている。また、第2ピン72の外周には、その長手方向の中央から両端側(対向壁側)に亘って、コロ73、一対のフランジ74及び一対の圧縮ばね75がこれらの記載順で嵌められている。コロ73は、後述する偏心カム66に接触するようになっている。コロ73は、
図6、
図7及び
図9に示されるように、その一部が貫通穴70Aからケース70の外側にはみ出している。一対のフランジ74は、中央に貫通穴が形成されている円板とされ、コロ73を挟んだ状態でコロ73の全縁よりもはみ出している。一対の圧縮ばね75は、コイルばねとされ、それぞれ、各フランジ74と、ケース70の各側壁との間に圧縮された状態で配置されている。その結果、一対の圧縮ばね75は、コロ73側に、各フランジ74を押している。
【0041】
<引っ張りばね>
引っ張りばねESは、第1支持体64の下側(揺動のための支点側と反対側)の貫通穴が形成されている部分と、ケース70の下側(第1ピン71が嵌め込まれて、揺動のための支点側と反対側)の貫通穴が形成されている部分とに引っ掛けられている。別言すると、引っ張りばねESは、その両端側で第1支持体64と第2支持体65とに繋がれている。そして、引っ張りばねESは、
図6及び
図8に示されるように、後述する偏心カム66が第2支持体65のコロ73に接触してコロ73を押している状態で、自然長よりも伸びている。すなわち、引っ張りばねESは、第1支持体64を第2支持体65側に引っ張るようになっている。
【0042】
<偏心カム及びシャフト>
偏心カム66は、軸周りに回転して第2支持体65を揺動させる機能を有する。別言すると、偏心カム66は、軸周りに回転して第2支持体65の姿勢を変更させ、引っ張りばねESを伸縮させる機能を有する。偏心カム66は、シャフト67の外周に嵌め込まれて、シャフト67の両端側の外周に固定されている。シャフト67は、
図5及び
図8に示されるように、一対の側板63に形成されている貫通穴に嵌め込まれ、軸周りに回転可能とされている。そして、各偏心カム66は、
図6〜
図8に示されるように、各側板63における第1支持体64と第2支持体65との間の位置でシャフト67に支持された状態で、その外周面80を各第2支持体65のコロ73に接触させている。
【0043】
偏心カム66は、
図6、
図7及び
図10に示されるように、その回転方向に直交する方向(シャフト67の軸方向に相当)から見て、楕円を短軸で切断したような半楕円状の部材とされている。すなわち、偏心カム66は、その回転方向に直交する方向から見て、線対称の部材とされ、外周面80のうち対称軸と重なる部分及びその近傍(対称軸から±5°)の部分は、偏心カム66の回転軸からの距離が一定とされている。以下の説明では、外周面80のうち対称軸と重なる部分及びその近傍(対称軸から±5°)の部分を、第1面82という。これに対して、外周面80のうち第1面82の端から対称軸に対してそれぞれ±90°までの部分を、それぞれ第2面84という。各第2面84は、第1面82との境界(第1面82側の端)から反対側の端に亘って偏心カム66の回転軸からの距離が徐々に短くなるように構成されている。なお、以下の説明では、
図6及び
図8に示されるように、偏心カム66が第1面82でコロ73に接触している状態を、偏心カム66の初期位置とする。
【0044】
偏心カム66の外周面80のうち、第1面82と、2つの第2面84のうち偏心カム66が初期位置に位置している状態での上側の第2面84(以下、第2面84A)は、その幅(回転軸方向の長さを意味する)がコロ73の幅よりも狭く、一定とされている。これに対して、
図10及び
図11に示されるように、2つの第2面84のうち偏心カム66が初期位置に位置している状態での下側の第2面84(以下、第2面84B)は、第1面82との境界(第1面82側の端)から反対側の端に亘って、その幅が徐々に大きくなるように構成されている。
【0045】
なお、本実施形態では、シャフト67が後述する駆動部68により軸周りに回転されることで、偏心カム66が回転する。この場合、シャフト67は、偏心カム66が初期位置に位置している状態を基準(0°)として、正面側から見て、時計回りに最大45°回転されて停止するように設定されている。そして、シャフト67が回転して偏心カム66の第2面84Bがコロ73に接触している状態では、偏心カム66は、各圧縮ばね75により一対のフランジ74に押付けられるようになっている。その結果、偏心カム66が基準(0°)から正面側から見て時計周りに45°の位置まで回転するに従い、ケース70の下端側の部分が引っ張りばねESにより引っ張られて(引っ張りばねESが縮んで)、第2支持体65は、その姿勢を変更するようになっている(
図7参照)。この場合、すなわち、引っ張りばねESが縮むにつれて、偏心カム66が一対のフランジ74に押付けられながら第2面84Bにおけるコロ73に接触する部分の幅が徐々に大きくなる方向に回転することで、偏心カム66の回転負荷が徐々に大きくなる構成とされている(
図12A〜C及び
図13A〜C参照)。別言すれば、本実施形態では、偏心カム66が回転して引っ張りばねESが縮むにつれて、偏心カム66にはより大きなブレーキがかかる構成とされている。
【0046】
<駆動部>
駆動部68は、偏心カム66が固定されているシャフト67を軸周りに回転させる機能を有する。駆動部68は、駆動源90と、歯車列92とを含んで構成されている(
図1及び
図3参照)。
【0047】
駆動源90は、歯車列92を駆動させる機能を有する。駆動源90は、一例としてモーターとされている。歯車列92は、複数の歯車の集合体とされている。歯車列92は、シャフト67の一端側に固定されている歯車(図示省略)に連結されている。そして、歯車列92は、駆動源90により駆動されてシャフト67を軸周りに回転させるようになっている。別言すれば、歯車列92は、シャフト67及びシャフト67の歯車を介して偏心カム66に連結されて偏心カム66を軸周りに回転させるトルクを偏心カム66に伝達する機能を有するといえる。
【0048】
≪定着装置の接触圧の変更動作≫
次に、定着装置60の接触圧の変更動作について
図2、
図6、
図7及び
図14を参照しながら説明する。なお、定着装置60の動作は、前述の画像形成装置10による画像形成動作の中で行われる。なお、定着装置60の偏心カム66の姿勢は、画像形成動作(定着動作)を行っていない期間では前述の初期位置(
図6、
図8及び
図12A〜C参照)に位置している。
【0049】
外部装置(図示省略)からジョブデータを受け取った制御部CUは、定着装置60の各部にリモート信号を送る(
図14参照)。そして、制御部CUは、加圧ローラー62の駆動源(図示省略)を駆動させて加圧ローラー62を軸周りに定められた回転速度で回転させる。これに伴い、加熱ローラー61が加圧ローラー62に従動されて定められた周回速度で周回する。また、加熱ローラー61を加熱するための熱源HTを作動させる。
【0050】
また、制御部CUは、
図2に示される制御フローに従い、判断ステップS10において、画像形成対象とされる媒体Sが普通紙であるか否かを判断する。そして、制御部CUが肯定判断をすると(すなわち、媒体Sが普通紙であると判断すると)、制御部CUは、ステップS20で通常モードを選択して定着動作を行う。
【0051】
これに対して、制御部CUは、判断ステップS10において、否定判断をすると(すなわち、媒体Sが封筒であると判断すると)、制御部CUは、ステップS30で特別モードを選択する。この場合、制御部CUは、駆動部68により偏心カム66を、初期位置を基準に正面側から見て時計回りに45°回転させてから(
図7参照)、定着装置60に定着動作を行わせる。
【0052】
そして、制御部CUは、通常モードで定着動作を行う場合には、すべての要素の作動を停止させて、定着動作を終了する。また、制御部CUは、特別モードで定着動作を行う場合には、駆動部68により偏心カム66の姿勢を初期位置(
図6、
図8、
図12A〜C参照)に変更した後に、駆動部68以外のすべての要素の作動を停止させて定着動作を終了する。
【0053】
≪効果≫
次に、本実施形態の効果について図面を参照しながら説明する。
【0054】
例えば、
図15に示される比較形態の定着装置60Aの場合、偏心カム66Aはその外周面の幅が一定であり、コロ73の両側に一対のフランジ74がない。そして、比較形態の定着装置60Aを用いて封筒に定着動作を行う場合、定着装置60Aは、接触圧の変更動作を行う。この場合、定着装置60Aでは、駆動部68により偏心カム66Aを回転させて引っ張りばねESを縮めるが、引っ張りばねESが第1支持体64により引っ張られ、駆動部68の歯車列92に存在する回転方向のガタ分(バックラッシ分)、偏心カム66Aが先回りする虞がある。そして、偏心カム66Aが先回りすると、これに伴う衝撃音が発生する。
【0055】
これに対して、本実施形態の定着装置60は、比較形態の定着装置60Aと異なり、第2支持体65と偏心カム66とが、引っ張りばねESが縮むにつれて偏心カム66の回転負荷が大きくなる構成とされている(
図8、
図9、
図10、
図12A〜C及び
図13A〜C参照)。
【0056】
したがって、本実施形態の定着装置60は、駆動部68により偏心カム66を回転させて引っ張りばねESを縮める際に偏心カム66が先回りし難い(偏心カム66の先回りが抑制される)。これに伴い、本実施形態の画像形成装置10は、特別モードで画像形成動作を行う場合(封筒に画像形成を行う場合)に偏心カム66の先回りに伴う衝撃音が発生し難い(又は発生しても衝撃音の音圧が小さい)。
【0057】
また、本実施形態の定着装置60は、第2支持体65と偏心カム66とが、引っ張りばねESが縮むにつれて偏心カム66の回転負荷が大きくなる構成を、
図8、
図9、
図10、
図12A〜C及び
図13A〜Cに示される簡単な構成で実現している。
【0058】
したがって、本実施形態の定着装置60は、簡単な機械的な構成により、偏心カム66の先回りをし難くすることができる(偏心カム66の先回りを抑制することができる)。
【0059】
以上のとおり、本発明について本実施形態を例として説明したが、本発明の技術的範囲は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の技術的範囲には、下記のような形態も含まれる。
【0060】
例えば、本実施形態の定着装置60では、加熱ローラー61が側板63に支持され、加圧ローラー62が第1支持体64に支持されているとして説明した。しかしながら、その逆でもよい。
【0061】
また、本実施形態の定着装置60では、加熱体の一例が加熱ローラー61あるとして説明した。しかしながら、加熱体の一例は無端ベルトでもよい。
【0062】
また、本実施形態の定着装置60では、偏心カム66の第2面84Bは径方向側に突出している周面であるとして説明した。しかしながら、
図16の変形例の偏心カム66Aのように、特別モード時に偏心カム66Aがコロ73に接触する部分にコロ73の外周が嵌る凹み面74Cが形成されていてもよい。凹み面74Cにより、偏心カム66Aのコロ73に対する接触が安定してニップNのニップ圧も安定させることができる点で有効である。