(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記移動機構は、前記保持部材の揺動軸上に設けられ前記保持部材と共に前記揺動軸を中心として回動する回動ギアと、前記回動ギアから前記偏心カムに駆動力を伝達する1個以上の中間ギアと、をさらに有することを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。
前記中間ギアには、前記回動ギアが所定方向に回動した場合にのみ前記回動ギアから前記偏心カムに駆動力を伝達するワンウェイクラッチが設けられていることを特徴とする請求項3に記載の定着装置。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0012】
図1〜
図8を参照して、本発明の一実施形態による定着装置30を備えた画像形成装置1について説明する。なお、
図1では、右側を画像形成装置1の前方側として図示している。
図1に示すように、画像形成装置1(ここではモノクロプリンター)内には画像形成部Pが配設されている。この画像形成部Pは、帯電、露光、現像及び転写の各工程により所定の画像を形成する。
【0013】
画像形成部Pには、可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム(像担持体)2が配設されており、感光体ドラム2上に形成されたトナー像が、記録媒体の一例である用紙6上に転写され、さらに、定着装置30において用紙6上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。不図示のドラム駆動モーターにより感光体ドラム2を
図1において時計回りに回転させながら、感光体ドラム2に対する画像形成プロセスが実行される。
【0014】
また、回転可能に配設された感光体ドラム2の周囲及び前方(
図1では右側)には、感光体ドラム2に対して帯電を行う帯電ローラー3と、感光体ドラム2に画像情報を露光する露光ユニット4と、感光体ドラム2上にトナー像を形成する現像ユニット5と、感光体ドラム2上に残留した現像剤(トナー)を回収するクリーニング装置9と、静電潜像を除去する除電器10と、が設けられている。
【0015】
感光体ドラム2によってトナー像が転写された用紙6は、定着装置30へと搬送される。定着装置30に搬送された用紙6は、後述する定着部材31および加圧ローラー32により加熱及び加圧されてトナー像が用紙6の表面に定着され、所定の画像が形成される。定着装置30を通過した用紙6は、排出ローラー対18によって排出トレイ19に排出される。
【0016】
定着装置30は
図2に示すように、用紙6上に担持された未定着トナー像を加熱する加熱部材である定着部材31と、定着部材31に所定の圧力で当接しながら回転する加圧部材である加圧ローラー32と、加圧ローラー32を定着部材31に押圧させ、定着ニップ部Nにニップ圧を付与する加圧機構40と、定着部材31に対する加圧ローラー32の押圧力を変更することにより定着ニップ部Nのニップ圧を変更する圧変更機構50(
図3参照)と、定着部材31を用紙搬送方向と直交する用紙幅方向に移動させる移動機構60と、を含んでいる。定着装置30は、定着部材31および加圧ローラー32により形成される定着ニップ部Nを通過する用紙6に未定着トナー像を定着させる。
【0017】
定着部材31は、回転可能に設けられた無端状の定着ベルト31aと、定着ベルト31aの両端をそれぞれ覆う一対のキャップ31bおよび31cと、を有する。定着ベルト31aの内側には、定着ベルト31aの内面をガイドするベルトガイド部材(図示せず)、及び定着ベルト31aを加圧ローラー32に押圧する押圧パッド(図示せず)等が設けられている。また、定着ベルト31aの外周面に対向して、定着ベルト31aを加熱する電磁誘導加熱方式の熱源(図示せず)が設けられている。
【0018】
定着ベルト31aは、可撓性を有するとともに、熱源(図示せず)によって誘導加熱される。定着ベルト31aは、例えば、基材層と、基材層に周設される弾性層と、弾性層の表面を覆う離型層と、によって構成されている。定着ベルト31aの基材層は、例えばニッケル(ニッケル電鋳)やSUS等の金属によって形成されている。定着ベルト31aの基材層の内周面には、PIやPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の樹脂コートが施されている。定着ベルト31aの弾性層は、例えばシリコンゴムによって形成されている。定着ベルト31aの離型層は、例えばPFA(パーフルオロアルコキシアルカン)によって形成されている。
【0019】
キャップ31bおよび31cは、定着ベルト31aの一方端(
図2の左端)および他方端(
図2の右端)にそれぞれ取り付けられており、定着ベルト31aと共に回転する。また、キャップ31bおよび31cは、定着ベルト31aと共にスラスト方向(用紙幅方向、
図2の左右方向)に移動可能に構成されている。
【0020】
加圧ローラー32は、アルミニウム製の芯金からなる基材層と、基材層に周設されるシリコンゴムからなる弾性層と、弾性層の表面を覆うフッ素樹脂チューブからなる離型層と、によって構成されている。また、加圧ローラー32の外周面には、定着ニップ部Nを通過した用紙6を加圧ローラー32から分離する複数(ここでは5個)の分離爪33が用紙幅方向に所定の間隔を隔てて設けられている。
【0021】
また、加圧ローラー32の回転軸32aの一端(
図2の左端)には、モーター等の駆動源(図示せず)から回転駆動力が伝達される駆動ギア34が取り付けられている。加圧ローラー32は、駆動源(図示せず)からの回転駆動力によって回転駆動させられ、さらに定着部材31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32が定着部材31に圧接し、加圧ローラー32が回転すると、定着部材31が定着ニップ部Nにおいて同方向に従動回転する。
【0022】
図3〜
図5は、定着装置30の加圧機構40及び圧変更機構50を示す斜視図である。なお、
図3及び
図4では加圧ローラー32が定着部材31を押圧した状態を示しており、
図5では加圧ローラー32の定着部材31に対する押圧が解除された状態を示している。また、説明の便宜上、定着部材31は記載を省略している。
【0023】
加圧機構40は、加圧ローラー32を定着部材31に圧接させ、定着ニップ部N(
図2参照)でニップ圧を発生させるものであり、保持部材41と、バネ圧縮部材42と、押圧バネ(第1付勢部材)43とを備え、加圧ローラー32の両端部に一対配設される。
図3〜
図5では加圧ローラー32の一端部に配設された加圧機構40のみを図示している。
【0024】
保持部材41は金属板で所定の形状に形成される。保持部材41の略中央部には、加圧ローラー32が回転可能に軸支されている。保持部材41の下部には、揺動軸44(
図4参照)が挿入される挿入穴41aが形成されている。揺動軸44は、定着装置30のハウジングに回転可能に支持されている。保持部材41は、加圧ローラー32を定着部材31に対して接離する方向に揺動軸44を支点として揺動可能に定着装置30のハウジングに保持される。保持部材41の上部には押圧バネ43の一端が当接している。
【0025】
バネ圧縮部材42は金属板で所定の形状に形成される。バネ圧縮部材42は、保持部材41と同一の支点(揺動軸44)において定着装置30のハウジングに揺動可能に保持される。また、バネ圧縮部材42の上部には押圧バネ43の他端が当接している。また、バネ圧縮部材42には円筒状のコロ51(
図5参照)が回転可能に取り付けられる。
【0026】
押圧バネ43は、自然長から圧縮された状態で両端部が保持部材41とバネ圧縮部材42に当接している。このため、保持部材41とバネ圧縮部材42は押圧バネ43によって互いに離間する方向に付勢される。すなわち、押圧バネ43は、加圧ローラー32が定着部材31に対して近接する方向に保持部材41を付勢する。これにより、加圧ローラー32は定着部材31に圧接され、定着ニップ部Nに所定のニップ圧が付与される。
【0027】
圧変更機構50は、押圧バネ43の付勢力を可変するものであり、加圧ローラー32の両端部に一対配設される偏心カム52と、回転連結軸53とを備える。なお、
図3及び
図5では加圧ローラー32の一端側に配設された偏心カム52のみを図示している。
【0028】
回転連結軸53の一端には、後述する駆動部70のギア列72に連結される駆動カップリング55が設けられている。また、回転連結軸53には一対の偏心カム52が位相を合わせて固定されている。これによって、駆動部70から伝達される回転駆動力を右側の偏心カム52と左側の偏心カム52とに同時に伝達し、加圧ローラー32の両側の押圧バネ43の付勢力を同時に変更する。
【0029】
偏心カム52は、回転連結軸53と共に回転可能であり、バネ圧縮部材42に取り付けられたコロ51に当接する。偏心カム52は、回転中心から外周面までの距離が周方向において変化するように形成されている。偏心カム52の外周面上には、加圧ローラー32を定着部材31側に押圧する押圧位置(大径部)と、押圧位置よりも回転中心からの半径が小さい解除位置(小径部)とが存在している。偏心カム52を回転させて押圧位置(大径部)をコロ51に当接させることにより、押圧バネ43の付勢力が発生するとともに保持部材41が
図2の時計回り方向(第1方向)に揺動し、定着ニップ部Nにニップ圧が付与される。その一方、
図5に示すように、偏心カム52を逆回転させて解除位置(小径部)をコロ51に当接させることにより、押圧バネ43の付勢力が解除または低減するとともに保持部材41が
図2の反時計回り方向(第2方向)に揺動し、ニップ圧が解除される。
【0030】
駆動部70は、モーター71と、ギア列72とを有し、加圧ローラー32の一端側に配設される。モーター71は、例えば正逆回転可能なDCモーターからなり、モーター駆動回路(図示せず)によってモーター71が回転駆動すると、ギア列72、駆動カップリング55、回転連結軸53を介して偏心カム52が正回転または逆回転する。
【0031】
移動機構60(
図2参照)は、圧変更機構50によりニップ圧を付与または解除することに連動して定着部材31を用紙幅方向に移動させるように構成されている。
【0032】
具体的には、移動機構60は
図2に示すように、定着部材31の一方端(
図2の左端)に設けられ、定着部材31と共に用紙幅方向に移動する移動片(移動部材)61と、移動片61に当接する外周面を有するとともに、回転中心から外周面までの距離が周方向において変化する偏心カム62(
図6参照)と、移動片61を偏心カム62に向かって付勢する圧縮バネからなる付勢部材(第2付勢部材)63と、を有する。なお、偏心カム62は、本発明の「偏心カム」の一例である。
【0033】
移動片61は
図2および
図6に示すように、定着部材31の回転軸に取り付けられているとともに、キャップ31bの外側面に当接している。また、
図2および
図7に示すように、定着部材31の他方端(キャップ31cの外側面)には、定着部材31を移動片61に向かって付勢する圧縮バネからなる付勢部材(第3付勢部材)64が設けられている。このため、移動片61が用紙幅方向に移動すると、定着部材31は移動片61と共に用紙幅方向に移動する。また、付勢部材64により定着部材31が移動片61に圧接されることにより、定着ベルト31aの蛇行が防止される。なお、付勢部材63は付勢部材64に比べて付勢力が大きくなるように設定されている。
【0034】
偏心カム62の外周面は
図8に示すように、回転中心から外周面までの距離が最も短い小径部62aと、回転中心から外周面までの距離が最も長い大径部62bと、を有し、小径部62aと大径部62bとの間において回転中心から外周面までの距離が徐々に変化するように形成されている。偏心カム62の小径部62aが移動片61に当接した状態では、移動片61および定着部材31は最も右側に配置され、偏心カム62の大径部62bが移動片61に当接した状態では、移動片61および定着部材31は最も左側に配置される。このように、偏心カム62が回転することにより、移動片61および定着部材31が一体となって用紙幅方向に移動する。
【0035】
また、偏心カム62は、樹脂製であり、ギア65と一体で形成されている。
【0036】
また、移動機構60は、保持部材41の揺動軸44(
図4参照)の一方端(左端)に設けられ、保持部材41と共に揺動軸44を中心として回動する回動ギア66と、回動ギア66に噛み合うギア67と、ギア67の回転軸に設けられギア67と一体で回転するとともにギア65に噛み合うウォームギア68と、を有する。これにより、偏心カム62は、保持部材41の揺動に連動して回転可能である。なお、ギア67、ウォームギア68およびギア65は、本発明の「中間ギア」の一例であり、回動ギア66から偏心カム62に駆動力を伝達する。
【0037】
ギア67には、回動ギア66が
図6の反時計回り方向(所定方向)に回動した場合にのみギア67が回転するようにワンウェイクラッチが内蔵されている。これにより、回動ギア66が
図6の反時計回り方向に回動すると、ギア67およびウォームギア68が
図6の時計回り方向に回動し、ギア65および偏心カム62が
図8の時計回り方向に回動する。その一方、回動ギア66が
図6の時計回り方向に回動すると、ギア67は回動しない。このため、ウォームギア68、ギア65および偏心カム62は回動しない。すなわち、偏心カム62は、一方向(
図8の時計回り方向)にのみ回動する。
【0038】
次に、本実施形態の定着装置30における加圧機構40、圧変更機構50および移動機構60の動作について説明する。通常の印字状態においては、偏心カム52の押圧位置(大径部)がコロ51に当接しており、
図3及び
図4に示すように、押圧バネ43は保持部材41とバネ圧縮部材42によって所定量だけ圧縮されている。その結果、押圧バネ43から保持部材41に所定の付勢力が作用し、定着部材31が加圧ローラー32に所定のニップ圧で圧接される。
【0039】
定着ニップ部Nに用紙6がジャムした場合、モーター71を所定方向に所定量だけ回転駆動させることにより、偏心カム52を所定量回転させて、偏心カム52の解除位置(小径部)をコロ51に当接させる。その結果、バネ圧縮部材42が保持部材41から離間する方向に揺動するため、押圧バネ43から保持部材41に作用する付勢力は
図4の状態より小さくなる。これにより、定着部材31と加圧ローラー32のニップが解除され、ジャム処理が可能となる。
【0040】
このとき、保持部材41および回動ギア66が
図6の反時計回り方向に回動し、ギア67およびウォームギア68が
図6の時計回り方向に回動し、ギア65および偏心カム62が
図8の時計回り方向に回動する。これにより、移動片61および定着部材31が用紙幅方向に所定量だけ移動する。
【0041】
ジャム処理を終了した後、偏心カム52を反対方向に所定量回転させて、再び
図3に示すように偏心カム52の押圧位置(大径部)をコロ51に当接させる。これにより、定着部材31が加圧ローラー32に所定のニップ圧で圧接される印字状態となる。
【0042】
このとき、保持部材41および回動ギア66は
図6の時計回り方向に回動するが、ギア67は回動せず、ウォームギア68、ギア65および偏心カム62も回動しない。このため、移動片61および定着部材31は用紙幅方向に移動しない。
【0043】
なお、上記ジャム処理が繰り返し行われると、偏心カム62の移動片61に対する当接位置が小径部62aと大径部62bとの間で繰り返し移動し、移動片61および定着部材31は用紙幅方向に所定範囲内で往復移動する。
【0044】
本実施形態では、上記のように、移動機構60は、圧変更機構50によりニップ圧を解除することに連動して、定着部材31を用紙幅方向に移動させる。これにより、圧変更機構50によりニップ圧を解除することにより定着部材31が用紙幅方向に移動するので、用紙6の幅方向の端部が通過する定着ベルト31aの位置を用紙幅方向に移動させることができる。すなわち、用紙6の幅方向の端部と定着ベルト31aとの用紙幅方向における相対位置を変化させることができる。このため、用紙6の幅方向の端部により定着ベルト31aが摩耗するのを抑制することができる。その結果、大サイズの用紙6を通紙した際に画像不良が生じるのを抑制することができる。
【0045】
また、移動機構60は圧変更機構50によりニップ圧を解除することに連動して動作するので、移動機構60を動作させるための駆動源を別途設ける必要がない。
【0046】
また、上記のように、移動機構60に、定着部材31と共に用紙幅方向に移動する移動片61と、保持部材41の揺動に連動して回転可能な偏心カム62と、を設けることによって、保持部材41が揺動することにより偏心カム62が回転するとともに、移動片61および定着部材31が用紙幅方向に移動する。このため、圧変更機構50によりニップ圧を解除することに連動して、定着部材31を用紙幅方向に容易に移動させることができる。
【0047】
また、上記のように、定着部材31の他方端には、定着部材31を移動片61に向かって付勢する付勢部材64が設けられている。これにより、定着部材31が移動片61から離間するのを抑制することができるので、定着部材31の幅方向の位置を移動片61によって位置決めすることができる。
【0048】
また、上記のように、移動機構60は、保持部材41と共に揺動軸44を中心として回動する回動ギア66と、回動ギア66から偏心カム62に駆動力を伝達する中間ギア(ギア67、ウォームギア68およびギア65)と、を有する。これにより、保持部材41の揺動に連動して偏心カム62を容易に回転させることができる。
【0049】
また、上記のように、ギア67には、回動ギア66が所定方向(
図6の反時計回り方向)に回動した場合にのみ回動ギア66から偏心カム62に駆動力を伝達するワンウェイクラッチが設けられている。これにより、ニップ圧を解除した際(保持部材41を
図6の反時計回り方向に揺動させた際)には偏心カム62が
図8の時計回り方向に所定量回動するが、ニップ圧を付与した際(保持部材41を
図6の時計回り方向に揺動させた際)には偏心カム62は逆方向(
図8の反時計回り方向)に回動しない。すなわち、ニップ圧を付与した際に定着部材31が元の位置に戻るのを容易に防止することができる。このため、用紙6の幅方向の端部が通過する定着ベルト31aの位置を用紙幅方向に容易に移動させることができる。
【0050】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【0051】
例えば、上記実施形態では、モノクロプリンターに本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。言うまでもなく、カラープリンター、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、定着ニップ部のニップ圧を解除可能な定着装置を備えた種々の画像形成装置に本発明を適用できる。
【0052】
また、上記実施形態では、定着ニップ部Nのニップ圧を解除することに連動して定着部材31が用紙幅方向に移動するように構成する例について示したが、ニップ圧を付与することに連動して定着部材31が用紙幅方向に移動するように構成してもよい。すなわち、回動ギア66が
図6の時計回り方向に回動した場合にのみギア67が回転するようにワンウェイクラッチを構成してもよい。
【0053】
また、上記実施形態では、定着部材31を移動片61に向かって付勢する付勢部材64を設けることにより、移動片61と定着部材31とを一体で用紙幅方向に移動させる例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば
図9に示した本発明の第1変形例の定着装置30のように、定着部材31の回転軸に、キャップ31bとによって移動片61を挟むCリング等からなる挟持部材69を設けてもよい。このように構成すれば、付勢部材64を設けることなく、移動片61と定着部材31とを一体で用紙幅方向に移動させることができる。
【0054】
また、上記実施形態では、付勢部材63を設けることにより、偏心カム62の回転に連動して移動片61を用紙幅方向に移動させる例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば
図10に示した本発明の第2変形例の定着装置30のように、偏心カム62を移動片61の外側(
図10の左側)に配置してもよい。このように構成すれば、付勢部材63を設けることなく、偏心カム62の回転に連動して移動片61を用紙幅方向に移動させることができる。なお、この場合、付勢部材64は、移動片61を偏心カム62に向かって付勢する第2付勢部材を兼ねる。
【0055】
また、上記実施形態では、電磁誘導加熱方式によって定着ベルト31aを加熱する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、ハロゲンヒーター等のヒーターを用いて定着ベルト31aを加熱してもよい。