JP5408217B2

JP5408217B2 - 定着装置および画像形成装置

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Publication number: JP5408217B2
Application number: JP2011204485A
Authority: JP
Inventors: 昇大本; 彰一吉川; 忠康関岡; 善行十都; 崇史藤原; 直樹宮川
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2031-09-20
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Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、特に、定着ローラー等の加熱回転体に対し加圧部材を押圧状態と離間状態とに切り換え可能とする構成を有する定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置に関する。

プリンターその他の画像形成装置において、熱定着方式により記録シートにトナーを定着させる定着装置では、例えば、回転する定着ローラーの周面に対し、加圧部材である加圧ローラーを、圧縮ばね等の弾性部材の復元力により押圧して定着ニップを形成し、当該定着ニップにトナー像を担持した記録シートを通紙して定着がなされる。
加圧ローラーの最外層は、一般的に、シリコーンゴムやフッ素樹脂などで形成された弾性層となっており、当該弾性層の一部が弾性変形して上記定着ニップが形成される。このため、加圧ローラーを常時押圧することとした場合、長期間に渡って画像形成がなされないと、加圧ローラーの弾性変形部分が完全には元に復元されないおそれがあり、そうなると記録シートの円滑な通紙の妨げとなる。

そこで、加圧ローラーと定着ローラーとを接離させ、画像形成中（定着中）以外は、前記弾性部材の復元力に抗して加圧ローラーと定着ローラーとが離間する離間状態にし、画像形成の際には、復元力の作用を受けて加圧ローラーが定着ローラーを押圧する押圧状態とすることを可能にする接離機構（接離手段）が設けられている。
当該接離機構は、例えば、板カムを含み、歯車列などを含む動力伝達機構を介して伝達されるモーターの回転動力を受けて動作する。そして、前記板カムの周面が加圧ローラーを支持するフレームなどに当接しており、当該板カムの回動により加圧ローラーを前記弾性部材の復元力に抗して定着ローラーから離間させたり、加圧ローラーを、前記定着ローラーを押圧する位置に復帰させたりする。

特開２００８−９６７５２号公報

ところで、あらゆる製品についてコストダウンが求められているが、画像形成装置もその例外ではなく、特に、他の構成装置に比べて比較的コストの高い定着装置でのコストダウンが要求されている。
そこで、前記接離機構用のモーターを定着ローラーの回転駆動用モーターと共用し、モーターの個数を一つ減らすことによるコストダウンが検討されている。以下、定着ローラーと接離機構とで共用されるモーターを共用モーターと称する。

例えば、共用モーターからカム（接離機構）に至る動力伝達機構中にクラッチを組み込み、一連の画像形成前後のタイミングで当該クラッチを断続することによりカムの回動を制御する構成が考えられる。
ところが、このような構成にすると以下に記すような問題が生じる。
加圧ローラーを離間させる際には、共用モーターには、圧縮ばねを圧縮するための負荷に加え、定着ローラーを回転駆動するための負荷が加わる。このため、共用モーターには高トルクのものを用いる必要があるが、そうすると、モーターの大型化、ひいては定着装置の大型化を招来してしまう。

これに対処するため、前記動力伝達機構における減速比を大きく設定することにより、加圧ローラーの離間の際（圧縮ばねを圧縮する際）の共用モーターにかかる負荷（トルク）を低減することができる。しかしながら、減速比を大きく設定すると、カムの回動速度が遅くなるため、加圧ローラーを復帰させる（加圧ローラーを定着ローラーに押圧させる）のに要する時間が増大してしまい、１枚目の画像形成開始（定着開始）までの時間が延びてしまうこととなる。

本発明は、上記した課題に鑑み、モーターの大型化を可能な限り抑制しつつ、かつ、１枚目の画像形成開始（定着開始）までの時間を徒に延ばすことなく、加熱回転体の回転駆動用と接離手段のためのモーターの共用化を図ることのできる定着装置、および当該定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、モーターを動力源として回転する加熱回転体に加圧部材を付勢手段により相対的に押圧してニップ部を形成し、当該ニップ部に通紙させることによって記録シート上のトナー像を当該記録シートに定着させる定着装置であって、回転動力を受けて前記加圧部材と前記加熱回転体を接離させ、前記付勢手段の付勢力に抗して前記加圧部材と前記加熱回転体が離間する第１の状態と、前記付勢力を受けて前記加圧部材が前記加熱回転体を押圧する第２の状態とに変更する接離手段と、前記モーターの回転動力を前記接離手段に伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構による前記モーターの回転動力の前記接離手段への伝達を断続する断続手段と、を有し、前記動力伝達機構は、前記モーターから前記接離手段に至る間で、第１の動力伝達経路と第２の動力伝達経路に分岐していて、第１の動力伝達経路による方が第２の動力伝達経路によるよりも減速比が大きく設定されていると共に、前記加圧部材と前記加熱回転体が、前記第２の状態から前記第１の状態に変更される際は前記第１の動力伝達経路で動力を伝達し、前記第１の状態から前記第２の状態に変更される際は第２の動力伝達経路で動力を伝達する経路切換手段を有することを特徴とする。

また、前記動力伝達機構は、同軸上に取着された第１外歯車および、これよりも径の大きい第２外歯車と、前記第１外歯車に歯合して、動力を下流側に伝達する第３歯車と、前記第２外歯車に歯合して、動力を下流側に伝達する第４歯車と、を含み、前記第１外歯車と前記第３歯車とが、前記第１の動力伝達経路の一部を構成し、前記第２外歯車と前記第４歯車とが前記第２の動力伝達経路の一部を構成していて、前記減速比の違いが前記第１外歯車と前記第２外歯車の径の違いで設定されており、前記経路切換手段は、前記第１の動力伝達経路中と前記第２動力伝達経路中の各々に設けられたクラッチであることを特徴とする。

あるいは、前記接離手段は、回転軸に取着された偏心部材を含み、回転される偏心部材の軸心からの偏心量に応じて前記加圧部材と前記加熱回転体を接離させ、前記動力伝達機構は、第１外歯車と、前記第１外歯車と同軸上に設けられ、当該第１外歯車を囲繞する内歯車と、前記第１外歯車と前記内歯車との間に設けられ、前記偏心部材と連動する第２外歯車と、を含み、前記切換手段は、前記偏心部材の回転角度に対応させ、前記第２外歯車が前記第１外歯車とのみ歯合して第１の動力伝達経路を構成し、前記第２外歯車が前記内歯車とのみ歯合して第２の動力伝達経路を構成するように、前記第１外歯車と前記内歯車とを一定の角度範囲で歯が形成されていない欠歯歯車構造としたものであることを特徴とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、電子写真方式で記録シート上に画像を形成する画像形成装置であって、記録シート上に形成されたトナー像の定着装置として、上記の定着装置を備えたことを特徴とする。

上記の構成からなる定着装置によれば、付勢手段の付勢力を受けて加圧部材が加熱回転体を押圧する第２の状態から、付勢手段の付勢力に抗して加圧部材と加熱回転体が離間する第１の状態に変更される際は、モーターの回転動力が第１の動力伝達経路で接離手段に伝達され、前記第１の状態から前記第２の状態に変更される際は、モーターの回転動力が第２の動力伝達経路で接離手段に伝達される。第１の動力伝達経路による方が第２の動力伝達経路によるよりも減速比が大きく設定されている関係上、加圧部材と加熱回転体とを、すばやく第２の状態とすることが可能となり、定着開始までの時間を徒に延ばすことを防止することができる一方、加圧部材と加熱回転体を第１の状態とする際にモーターに掛かる負荷トルクを低減することが可能となるため、モーターの大型化を可能な限り抑制することができる。

実施の形態に係るタンデム型プリンターの概略構成を示す図である。実施の形態１に係る定着装置の一部を表した正面図であって、加圧ローラーを定着ベルトに押圧した状態を示す図である。実施の形態１に係る定着装置の一部を表した正面図であって、加圧ローラーを定着ベルトから離間した状態を示す図である。実施の形態１に係る定着装置における、モーターから定着ローラーおよび板カムに至る動力伝達機構の概略構成の一部を示す斜視図である。上記動力伝達機構における動力伝達経路を示す図である。上記プリンターの制御部において、モーターの回転制御と板カムの回動制御に関わる構成部分を示すブロック図である。実施の形態１に係る定着装置の制御部で実行される制御プログラムのフローチャートである。実施の形態２に係る定着装置における、モーターから定着ローラーおよび板カムに至る動力伝達機構の概略構成の一部を示す斜視図である。上記動力伝達機構における動力伝達経路を示す図である。上記動力伝達機構の一部を示す斜視図である。

以下、本発明に係る定着装置およびこれを備えた画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係るタンデム型プリンター１０（以下、単に「プリンター１０」と言う。）の概略構成を示す図である。なお、ここでは、プリンターを例に取り上げているが、本発明は複写機やファクシミリ等の画像形成装置にも適用できる。

図１に示すように、プリンター１０は、筐体１２内部に水平に架設され、矢印Ａの方向に走行する転写ベルト１４、転写ベルト１４の走行方向に列設された４つの作像ユニット１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙ，１６Ｋ、各作像ユニットに対応して設けられた１次転写ローラー１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｙ，１８Ｋ、および２次転写ユニット２０を含み、各作像ユニット１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙ，１６Ｋによって形成された各色成分のトナー像を、一旦転写ベルト１４に重ね合わせて転写した後、記録シートＳに転写してカラー画像を形成する、いわゆる中間転写方式の画像形成装置である。

作像ユニット１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙ，１６Ｋの各々は、像担持体である感光体ドラム２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙ，２２Ｋを中心としてその周囲に配された帯電ユニット２４Ｃ，２４Ｍ，２４Ｙ，２４Ｋ、現像ユニット２６Ｃ，２６Ｍ，２６Ｙ，２６Ｋを有している。作像ユニット１６Ｃ，…，１６Ｋの下方には、露光ユニット２８が配されており、各感光体ドラム２２Ｃ，…，２２Ｋに向けて、光変調されたレーザー光ＬＢが出射される。矢印Ｂの向きに回転される感光体ドラム２２Ｃ，…，２２Ｋの表面は、帯電ユニット２４Ｃ，…，２４Ｋによって一様に帯電された後、前記レーザー光ＬＢによって露光されて、その表面に静電潜像が形成され、当該静電潜像は現像ユニット２６Ｃ，…，２６Ｋによってトナー像に現像される。なお、各現像ユニット１６Ｃ，…，１６Ｋは、レーザー光の光変調色成分に対応して、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）のトナーを現像剤として感光体ドラム２２Ｃ，…，２２Ｋに供給する。

各感光体ドラム２２Ｃ，…，２２Ｋに形成されたトナー像は、１次転写ローラー１８Ｃ，…，１８Ｋと感光体ドラム２２Ｃ，…，２２Ｋとの間に発生する電界の作用を受けて、走行する転写ベルト１４上に順次転写される。
一方、給紙カセット３０からピックアップローラー３２によって繰り出された記録シートＳは、転写ベルト１４上のトナー像が２次転写ユニット２０に到達するタイミングに合わせて、レジストローラー３４によって２次転写ユニット２０へと搬送される。２次転写ユニット２０は、転写ベルト１４上に重ね合わされたトナー像を、記録シートＳ上へ転写する。

記録シートＳ上のトナー像は、定着装置３６によって定着された後、排出ローラー３８によって、排紙トレイ４０へ排出される。
なお、プリンター１０は、制御部４２を有しており、制御部４２はＣＰＵ４４にＲＯＭ４６、ＲＡＭ４８が接続された構成を有している。ＣＰＵ４４は、ＲＯＭ４６に格納された各種制御プログラムを実行することにより、上記した各ユニット、装置を統括的に制御して円滑な画像形成動作を実現する。

図２に定着装置３６の構成の一部を表した正面図を示す。
定着装置３６は、熱ベルト定着方式の定着装置であって、定着ローラー５０、加熱ローラー５２、および定着ローラー５０と加熱ローラー５２の間に張架された定着ベルト５４、並びに、加圧ローラー５６を有する。
加熱ローラー５２は、金属製の円筒部材からなり、その中空部には、熱源であるヒーターランプ５８が内蔵されている。定着ローラー５０と加熱ローラー５２の両端は、不図示の軸受を介して、不図示の保持部材に回転自在に保持されている。

定着ローラー５０の芯金６０には、後述するように平歯車１２０（図４）が取着されており（図２では不図示）、後述するモーター１０６（図５）を回転動力源として矢印Ｃの向きに回転される。これにより、定着ベルト５４は矢印Ｄの方向に周回走行し、これに伴って、加熱ローラー５２が矢印Ｅの向きに従動回転する。
加圧ローラー５６は、金属製の芯金６２の外周面にシリコーンゴム、フッ素樹脂からなる弾性層６４が形成されてなるものである。芯金６２は、全体的に円柱状をしており、弾性層６４が形成されてなる中央部の両端に、当該中央部よりも縮径された縮径部６６を有している。加圧ローラー５６は、縮径部６６が軸受６８を介して、加圧ローラー５６の保持部材である揺動板７０に軸支されている。

揺動板７０は、図２において紙面に垂直な方向に一様な厚みを有する金属製の板材である。揺動板７０は、長手方向が紙面に垂直な方向に配されたシャフト７２に取り付けられており、揺動板７０は、シャフト７２の軸心回りに揺動可能になっている。なお、シャフト７２は、不図示の筐体に固定されている。
揺動板７０は、軸受６８を挟んでシャフト７２と反対側に、Ｌ字状をしたレバー部７４を有している。

レバー部７２の第１ストレート部７６には、スプリングユニット７８の一端部側が取り付けられている。スプリングユニット７８は、対向配置された一対のホルダー８０，８２を有し、ホルダー８０，８２間に付勢手段となる弾性部材である圧縮コイルばね８４（以下、「圧縮ばね８４」という。）が設けられた構成をしている。ホルダー８０とホルダー８２とは、この両者を直動案内する直動案内機構８６で連結されている。直動案内機構８６は、ピストン８８およびシリンダー９０からなる。

ホルダー８０は、ピン９２を介して第１ストレート部７６に取り付けられている。これにより、ホルダー８０は、ピン９２の軸心回りに第１ストレート部７６（揺動板７０）に対し、回転自在に取り付けられている。
スプリングユニット７８の他端部側のホルダー８２は、長手方向が紙面に垂直な方向に配されたピン９４に取り付けられており、ホルダー８２は、ピン９４の軸心回りに回転自在になっている。なお、ピン９４は、不図示の筐体に固定されている。

レバー部７４の第２ストレート部９６の上側半分は、図２中の局部断面図に示すように、紙面の手前側に略直角方向に延出されており、その延出部分の下面が、後述するバー１０４先端の当接面９８になっている。
なお、加圧ローラー５６の紙面奥側の端部部分は、レバー部７４を有しない以外は揺動板７０と同様な揺動板（不図示）に、軸受（不図示）を介して軸支されている。

図２は、付勢手段である圧縮ばね８４がその付勢力である復元力で、揺動板７０（第１ストレート部７６）を押圧している状態を表している。揺動板７０に取り付けられた加圧ローラー５６は、前記復元力を受けて、定着ローラー５２に向って押圧されており、加圧ローラー５６の弾性層６４が弾性変形して、定着ニップＮが形成されている。画像形成中（定着動作中）は、このように、加圧ローラー５６は、定着ローラー５０を（定着ベルト５４を介して）押圧しており、加圧ローラー５６は矢印Ｇの向きに従動回転する。

このように、加圧ローラー５６は、画像形成中は、図２に示すように定着ベルト５４に押圧されているが、画像形成中以外は、定着ベルト５４から離間される。常時押圧することとした場合、長期間に渡って画像形成がなされないと、加圧ローラー５６の弾性変形部分が完全に元に復元されないおそれがあり、そうなると記録シートの円滑な通紙の妨げとなるからである。

続いて、加圧ローラー５６を定着ベルト５４から離間させるための機構について説明する。
揺動板７０の第２ストレート部９６の当接面９８の下方に、偏心部材である板カム１００が設けられている。板カム１００は、長手方向が紙面に垂直方向に設けられたカムシャフト１０２に取着されている。カムシャフト１０２は、後述するモーター１０６から後述する動力伝達機構を介して、矢印Ｈの向きに回動される。これにより、カムシャフト１０２に一体的に固定されている板カム１００もカムシャフト１０２の軸心回りに回動する。

板カム１００の上方には、円形断面を有するバー１０４が、直動軸受１０５によって上下方向にスライド自在に保持されている。バー１０４は、自重により下がり、その下端が板カム１００の周面に常に当接している。なお、直動軸受１０５は、不図示の筐体に取り付けられている。
上記の構成において、図２に示すように板カム１００の回動位置が下死点にある状態から、板カム１００が回動されると、バー１０４は、その下端が板カム１００の外周面に倣い、上方へスライドし、やがて、バー１０４の上端が当接面９８に当接する。さらに、板カム１００が回動されると、バー１０４は、当接面９８を押し上げ、圧縮ばね８４の復元力に抗して揺動板７０をシャフト７２の軸心回り反時計方向に回動させる。

そして、図３に示すように、板カム１００の回動位置が上死点にある状態では、揺動板７０が最も左に回動していて、加圧ローラー５６が定着ローラー５０から離間している。またこの状態で、圧縮ばね８４は最も縮んだ状態に圧縮されていて、圧縮ばね８４には、弾性エネルギーが最も蓄積されている。
なお、板カム１００側面のカムシャフト１０２の軸心から最も遠くなる位置の近傍に、板カム１００が上死点にあるか下死点にあるかを検出するための、反射シール１０１が貼着されている。また、板カム１００が図２に示すように下死点にあるときの反射シール１０１を検出するための下死点センサ１４２（図２、図３では不図示）が設けられており、板カム１００が図３に示すように上死点にあるときの反射シール１０１を検出するための上死点センサ１４４（図２、図３では不図示）が設けられている（図６）。下死点センサ１４２と上死点センサ１４４には、反射型ホトセンサが用いられる。

以上、カムシャフト１０２、板カム１００、バー１０４、直動軸受１０５、揺動板７０、シャフト７２、および軸受６８によって、加圧ローラー５６と定着ベルト５４とを接離させ、加圧ローラー５６と定着ベルト５４とが離間する離間状態（図３）と、圧縮ばね８４の復元力を受けて加圧ローラー５６が定着ベルト５４を押圧する押圧状体（図２）とに変更する接離手段が構成されている。

次に、定着ローラー５０、ひいては定着ベルト５４を回転させるための機構、および板カム１００（カムシャフト１０２）を回動させるための機構について、図４、図５を参照しながら説明する。
図４は、モーター１０６（図４では不図示、図５参照）から、定着ローラー５０に至る動力伝達機構、およびモーター１０６から板カム１００（カムシャフト１０２）に至る動力伝達機構の概略構成を示す斜視図である。図５は、上記両動力伝達機構における動力伝達経路を示す図である。

なお、図４、図５において平歯車などは、便宜上、その歯の図示は省略して、円柱状に作図している。また、図４においては、煩雑さを避けるため、歯車付きマイクロ電磁クラッチ（いわゆるマイクロ電磁クラッチであり、以下単に「電磁クラッチ」と称することとする。）のクラッチ部分の図示は省略している。また、図５において、歯車などが取着されたシャフト（軸）は、便宜上、直線で表している。

先ず、モーター１０６から定着ローラー５０に至る動力伝達機構について説明する。
モーター１０６の出力軸１０８の先端部分には、平歯車１１０が取着されている。平歯車１１０は、上記両動力伝達機構において、最も径が小さく、最も歯数の少ない歯車である。
出力軸１０８の軸心方向と平行にシャフト１１２が設けられている。シャフト１１２の一端部側には、平歯車１１４と平歯車１１６とが直列に取着されている。そして、平歯車１１４が、モーター１０６の出力軸１０８に取着された平歯車１１０と噛み合っている。平歯車１１４の径は平歯車１１６の径よりも大きく、また歯数も平歯車１１４の方が多く、両平歯車１１４，１１６で同軸（シャフト１１２）上に取着された二段歯車を構成している。

シャフト１１２の他端部側には、平歯車１１８が取着されており、定着ローラー５０の芯金６０の端部部分には平歯車１２０が取着されていて、両平歯車１１８，１２０が噛み合っている。
ここまで説明した構成により、モーター１０６が起動され出力軸１０８が回転して平歯車１１０が、図４に示すように矢印Ｊの向きに回転すると、これと噛み合っている平歯車１１４、平歯車１１４が取着されたシャフト１１２、およびシャフト１１２に取着された平歯車１１８が矢印Ｋの向きに回転する。そして、平歯車１１８と噛み合った平歯車１２０、平歯車１２０が芯金６０に取着されている定着ローラー５０が矢印Ｃの向きに回転する。定着ローラー５０の回転開始、回転停止は、モーター１０６のオン、オフによる。

続いて、モーター１０６から板カム１００（カムシャフト１０２）に至る動力伝達機構について説明する。
シャフト１１２と平行にシャフト１２２が設けられており、シャフト１２２の一端部側には、電磁クラッチ１２４が取着されている。電磁クラッチ１２４の平歯車１２４Ｇは、平歯車１１６と噛み合っている。電磁クラッチ１２４は、クラッチ１２４Ｃにより平歯車１２４Ｇとシャフト１２２間の動力の伝達を断続する。

シャフト１２２の他端部側には、平歯車１２６が取着されている。平歯車１２６は、カムシャフト１０２の板カム１００とは反対側に取着された平歯車１２８と噛み合っている。
シャフト１１２と平行にもう一本シャフト１３０が設けられており、シャフト１３０の一端部側には、電磁クラッチ１３２が取着されている。電磁クラッチ１３２の平歯車１３２Ｇは、平歯車１１４と噛み合っている。電磁クラッチ１３２は、クラッチ１３２Ｃにより平歯車１３２Ｇとシャフト１３０間の動力の伝達を断続する。

シャフト１３０の他端部側には、平歯車１３４が取着されていて、平歯車１３４は、カムシャフト１０２に取着された平歯車１２８と噛み合っている。
なお、２本のシャフト１２２，１３０の各端部部分に設けられた平歯車１２４Ｇ，１２６，１３２Ｇ，１３４の径および歯数は、いずれも同じである。
上記の構成において、クラッチ１２４Ｃとクラッチ１３２Ｃのいずれか一方が選択的にオンされることにより、シャフト１２２とシャフト１３０のいずれか一方の経路を経てモーター１０６の動力が伝達され、板カム１００が回動されることとなる。

たとえば、モーター１０６の回転中にクラッチ１２４Ｃがオンされると、平歯車１１６と噛み合って矢印Ｌの向きに回転している平歯車１２４Ｇの動力がシャフト１２２に伝達され、シャフト１２２に取着されている平歯車１２６も矢印Ｌの向きに回転する。そして、平歯車１２６と噛み合っている平歯車１２８が矢印Ｈの向きに回転して、板カム１００も矢印Ｈの向きに回動する。

一方、クラッチ１３２Ｃがオンされると、平歯車１１４と噛み合って矢印Ｍの向きに回転している平歯車１３２Ｇの動力がシャフト１３０に伝達され、シャフト１３０に取着されている平歯車１３４も矢印Ｍの向きに回転する。そして、平歯車１３４と噛み合っている平歯車１２８が矢印Ｈの向きに回転して、板カム１００も矢印Ｈの向きに回動する。
上記したように、モーター１０６の出力軸１０８からカムシャフト１０２に至る動力伝達機構は、途中で二つの動力伝達経路に分岐している。

ここで、モーター１０６の出力軸１０８からカムシャフト１０２に至る動力伝達機構において、クラッチ１２４Ｃがオンされ、平歯車１１６、平歯車１２４Ｇ、シャフト１２２、平歯車１２６により動力が伝達される経路を第１動力伝達経路１２２０と称し、クラッチ１３２Ｃがオンされ、平歯車１１４、平歯車１３２Ｇ、シャフト１３０、平歯車１３４により動力が伝達される経路を第２動力伝達経路１３００と称する。

上記の場合、モーター１０６の出力軸１０８に取着された平歯車１１０からカムシャフト１０２に取着された平歯車１２８に至る減速比は、平歯車１１４と平歯車１１６の歯数の違いから、第２動力伝達経路１３００による方が、第１動力伝達経路１２２０によるよりも小さい。
よって、板カム１００は、第２動力伝達経路１３００を介して回動される方が、第１動力伝達経路１２２０を介して回動されるよりも、速く回動する。一方、第１動力伝達経路１２２０による方が、第２動力伝達経路１３００によるよりも、板カム１００を大きなトルクで回動することができる。

ここで、モーター１０６の出力軸１０８からカムシャフト１０２に至る動力伝達機構において（i）第１動力伝達経路１２２０による場合の減速比をＲａ１、第２動力伝達経路１３００による場合の減速比をＲａ２とし、（ii）モーター１０６の回転数が等しいとした場合に、第１動力伝達経路１２２０によった場合の板カム１００の回転速度をＳａ１、第２動力伝達経路１３００によった場合の板カム１００の回転速度をＳａ２とし、（iii）第１動力伝達経路１２２０によった場合のカムシャフト１０２に加わるトルクをＴａ１、第２動力伝達経路１３００によった場合のカムシャフト１０２に加わるトルクをＴａ２として、各々の大小関係を整理すると以下のようになる。

Ｒａ１＞Ｒａ２、Ｓａ１＜Ｓａ２、Ｔａ１＞Ｔａ２
本実施の形態では、加圧ローラー５６を定着ベルト５４に押圧させる際、すなわち、板カム１００を図３に示す上死点から図２に示す下死点まで回動させる際は、第２動力伝達経路１３００を用いることとしている。これは、板カム１００を速く回動させて、押圧動作を早く完了させ、１枚目の画像形成をすばやく実行する必要がある一方、この場合、圧縮ばね８４は伸びようとするため、揺動板７０を回動させるための負荷（トルク）が板カム１００にほとんどかからないからである。

一方、加圧ローラー５６を定着ローラー５０から離間させる際、すなわち、板カム１００を図２に示す下死点から図３に示す上死点まで回動させる際は、第１動力伝達経路１２２０を用いることとしている。これは、揺動板７０を圧縮ばね８４の弾性力に抗して回動するため大きなトルクが必要となる一方、当該離間動作は、一連の画像形成の終了後になされるため、少々時間を要しても不都合が生じないためである。

モーター１０６の回転制御と板カム１００の回動制御は、制御部４２のＣＰＵ４４によってなされる。当該両制御に関わる構成部分のブロック図を図６に示す。
図６に示すように、ＣＰＵ４４には、モーター１０６（図５）の駆動制御するモーター駆動部１３６、電磁クラッチ１２４Ｃ（図５）のオン・オフ制御をするクラッチ制御部１３８、電磁クラッチ１３２Ｃ（図５）のオン・オフ制御をするクラッチ制御部１４０、下死点センサ１４２、上死点センサ１４４が接続されている。

ＣＰＵ４４が実行するモーターとクラッチの制御プログラムについて、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、本プログラムの起動前は、モーター１０６は停止され、電磁クラッチ１３２Ｃ，１２４Ｃは共にオフの状態である。また、板カム１００は、上死点位置にある。
外部機器から送信されたプリントジョブを受信してプリント処理（画像形成処理）が開始されると（ステップＳ１でＹＥＳ）、モーター１０６を起動する（ステップＳ２）と共に、電磁クラッチ１３２Ｃをオンする（ステップＳ３）。これにより、定着ローラー５０が回転すると共に、第２動力伝達経路１３００を介して板カム１００が回動されて、上述したように、加圧ローラー５６の定着ローラー５０への押圧動作が開始される。

下死点センサがオンにならない間は（ステップＳ４でＮＯ）、電磁クラッチ１３２Ｃのオン状態を継続して板カム１００を回動させる。下死点センサが反射シール１０１を検出してオンになると（ステップＳ４でＹＥＳ）、加圧ローラー５６の定着ローラー５０への押圧動作が完了したとみなして、電磁クラッチ１３２Ｃをオフし（ステップＳ５）、板カム１００の回動を停止させる。

プリント中（画像形成中）（ステップＳ６でＮＯ）は、現状、すなわち、モーター１０６の運転および両電磁クラッチ１３２Ｃ，１２４Ｃのオフ状態を継続し、一連のプリントが終了すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、電磁クラッチ１２４Ｃをオンし（ステップＳ７）、第１動力伝達経路１２２０を介して板カム１００を回動させ、加圧ローラー５６の定着ローラー５０からの離間動作を開始させる。

上死点センサがオンにならない間は（ステップＳ８でＮＯ）、電磁クラッチ１２４Ｃのオン状態を継続して板カム１００を回動させる。上死点センサが反射シール１０１を検出してオンになると（ステップＳ８でＹＥＳ）、加圧ローラー５６の定着ローラー５０からの離間動作が完了したとみなして、電磁クラッチ１２４Ｃをオフし（ステップＳ９）、板カム１００の回動を停止させると共に、モーター１０６を停止させて（ステップＳ１０）、本プログラムを終了する。

以上、実施の形態１に係る定着装置１０によれば、定着ローラー５０の回転と加圧ローラー５６の定着ベルト５４への押圧・離間とを一つのモーター１０６で実現できる。しかも、加圧ローラー５６の定着ベルト５４への押圧の際は、減速比の小さい第２動力伝達経路１３００を介して板カム１００（カムシャフト１０２）を回動させるため、前記押圧完了までに要する時間を短縮することができる。また、加圧ローラー５６の定着ベルト５４からの離間の際は、減速比の大きな第１動力伝達経路１２２０を介して板カム１００を回動させるため、圧縮ばね８４を圧縮させる（弾性エネルギーを蓄積させる）ために必要なトルクが得られるので、モーターが徒に大型化するのを防止することができる。
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、モーター１０６から板カム１００（カムシャフト１０２）に至る動力伝達機構中に２個の電磁クラッチ１２４Ｃ，１３２Ｃを用いたが、実施の形態２では、当該動力伝達機構中に用いる電磁クラッチを減らして１個としている。

実施の形態２に係る定着装置は、モーター１０６からカムシャフトに至る動力伝達機構の構成が異なる以外は、実質的に実施の形態１に係る定着装置１０と同様の構成である。よって、共通する部分には、実施の形態１と同じ符号を付してその説明は省略するか簡単に言及するに止め、以下、異なる部分を中心に説明する。
図８は、実施の形態２に係る定着装置２００において、モーター１０６（図８では不図示、図９参照）から、定着ローラー５０に至る動力伝達機構、およびモーター１０６から板カム１００（カムシャフト１０２）に至る動力伝達機構の概略構成を示す斜視図であり、図９は、上記両動力伝達機構における動力伝達経路を示す図である。図８、図９は、それぞれ図４、図５と同様に描いた図である。

先ず、モーター１０６から定着ローラー５０に至る動力伝達機構について説明するが、これは実施の形態１の場合と同様である。
すなわち、モーター１０６の出力軸１０８の軸心方向と平行にシャフト１１２が設けられており、シャフト１１２の一端部側には、平歯車１１４が取着されている。そして、平歯車１１４が、モーター１０６の出力軸１０８に取着された平歯車１１０と噛み合っている。

シャフト１１２の他端部側には、平歯車１１８が取着されており、定着ローラー５０の芯金６０の端部部分には平歯車１２０が取着されていて、両平歯車１１８，１２０が噛み合っている。
ここまで説明した構成により、モーター１０６が起動され出力軸１０８が回転して平歯車１１０が、図８に示すように矢印Ｊの向きに回転すると、これと噛み合っている平歯車１１４、平歯車１１４が取着されたシャフト１１２、およびシャフト１１２に取着された平歯車１１８が矢印Ｋの向きに回転する。そして、平歯車１１８と噛み合った平歯車１２０、平歯車１２０が芯金６０に取着されている定着ローラー５０が矢印Ｃの向きに回転する。定着ローラー５０の回転開始、回転停止は、モーター１０６のオン、オフによる。

続いて、モーター１０６から板カム１００に至る動力伝達機構について説明する。
出力軸１０８の軸心方向と平行にシャフト２０２が設けられている（図９）。シャフト２０２の一端部側には、平歯車２０４が取着されている。平歯車２０４は、モーター１０６の出力軸１０８に取着された平歯車１１０と噛み合っている。
シャフト２０２の他端部側には、電磁クラッチ２０６が取り付けられている。電磁クラッチ２０６は、クラッチ２０６Ｃにより平歯車２０６Ｇとシャフト２０２間の動力の伝達を断続する。

さらに、出力軸１０８の軸心方向と平行にシャフト２０８が設けられている。シャフト２０８の一端部側には、平歯車２１０が取着されている。平歯車２１０は、平歯車２０６Ｇと噛み合っている。
シャフト２０８の他端部側には、偏平なカップ状をした内歯車である第２欠歯歯車２１４が取着されており、第２欠歯歯車２１４の内側のシャフト２０８部分には第１欠歯歯車２１２が取着されている。すなわち、第１欠歯歯車２１２と第２欠歯歯車２１４とは、同軸（シャフト２０８）上に取着されている。

図８は、偏平なカップ状をした第２欠歯歯車２１４の底部を切断して図示したものであるが、これを、第２欠歯歯車２１４の開口部側から視た斜視図（すなわち、図８におけるのとは反対側から視た斜視図）を図１０に示す。
第１欠歯歯車２１２は、平歯車の周方向において一定の周長に渡り歯を形成しない欠歯部を設けた歯車である。第１欠歯歯車２１２には、第１欠歯歯車２１２が１回転する間に、カムシャフト１０２に取着された平歯車１２８を少なくとも半回転させるだけの個数分の歯が形成されている。また、第１欠歯歯車２１２の歯は、板カム１００を下死点から上死点まで回動させることができる範囲に設けられている。

第２欠歯歯車２１４は、内歯車の周方向において一定の周長に渡り歯を形成しない欠歯部を設けた歯車である。第２欠歯歯車２１４には、第２欠歯歯車２１４が１回転する間に、カムシャフト１０２に取着された平歯車１２８を少なくとも半回転させるだけの個数分の歯が形成されている。また、第２欠歯歯車２１４の歯は、平歯車１２８に対して第１欠歯歯車２１２と同時に歯合しない範囲に形成されている。

図８、図９に戻り、モーター１０６（図９）の回転中に電磁クラッチ２０６のクラッチ２０６Ｃをオンすると矢印Ｎの向きに回転する平歯車２０４が取着されたシャフト１０８と平歯車２０６Ｇが連結されて、平歯車２０６Ｇも矢印Ｎの向きに回転する。
平歯車２０６Ｇと噛み合っている平歯車２１０は矢印Ｐの向きに回転し、平歯車２１０が取着されているシャフト２０８も矢印Ｐの向きに回転する。

図１０に戻り、シャフト２０８が矢印Ｐに向きに回転すると、これに取着されている第１欠歯歯車２１２および第２欠歯歯車２１４も矢印Ｐの向きに回転する。
そして、カムシャフト１０２に取着された平歯車１２８が第１欠歯歯車２１２と歯合している間に、板カム１００は下死点から上死点まで矢印Ｈの向きに回動することとなる。また、平歯車１２８が第２欠歯歯車２１４と歯合している間に、板カム１００は上死点から下死点まで矢印Ｈの向きとは逆の向きに回動することとなる。

上記したように、モーター１０６の出力軸１０８からカムシャフト１０２に至る動力伝達機構は、途中で二つの動力伝達経路に分岐している。
ここで、モーター１０６の出力軸１０８からカムシャフト１０２に至る動力伝達機構において、第１欠歯歯車２１２を経由して動力が伝達される経路を第１動力伝達経路２１２０と称し、第２欠歯歯車２１４を経由して動力が伝達される経路を第２動力伝達経路２１４０と称することとする。

上記の場合、モーター１０６の出力軸１０８に取着された平歯車１１０からカムシャフト１０２に取着された平歯車１２８に至る減速比は、第１欠歯歯車２１２と第２欠歯歯車２１４の径の大きさの違いから、第２動力伝達経路２１４０による方が、第１動力伝達経路２１２０によるよりも小さい。
よって、板カム１００は、第２動力伝達経路２１４０を介して回動される方が、第１動力伝達経路２１２０を介して回動されるよりも、速く回動する。一方、第１動力伝達経路２１２０による方が、第２動力伝達経路２１４０によるよりも、板カム１００を大きなトルクで回動することができる。

ここで、モーター１０６の出力軸１０８からカムシャフト１０２に至る動力伝達機構において（i）第１動力伝達経路２１２０による場合の減速比をＲｂ１、第２動力伝達経路２１４０による場合の減速比をＲｂ２とし、（ii）モーター１０６の回転数が等しいとした場合に、第１動力伝達経路２１２０によった場合の板カム１００の回転速度をＳｂ１、第２動力伝達経路２１４０によった場合の板カム１００の回転速度をＳｂ２とし、（iii）第１動力伝達経路２１２０によった場合のカムシャフト１０２に加わるトルクをＴｂ１、第２動力伝達経路２１４０によった場合のカムシャフト１０２に加わるトルクをＴｂ２として、各々の大小関係を整理すると以下のようになる。

Ｒｂ１＞Ｒｂ２、Ｓｂ１＜Ｓｂ２、Ｔｂ１＞Ｔｂ２
実施の形態２では、加圧ローラー５６を定着ローラー５０に押圧させる際、すなわち、板カム１００を図３に示す上死点から図２に示す下死点まで回動させる際は、第２動力伝達経路２１４０による。これは、実施の形態１と同様、板カム１００を速く回動させて、押圧動作を早く完了させ、１枚目の画像形成をすばやく実行する必要がある一方、この場合、圧縮ばね８４は伸びようとするため、揺動板７０を回動させるための負荷（トルク）が板カム１００にほとんどかからないからである。

一方、加圧ローラー５６を定着ベルト５４から離間させる際、すなわち、板カム１００を図２に示す下死点から図３に示す上死点まで回動させる際は、第１動力伝達経路２１２０による。これは、実施の形態１と同様、揺動板７０を圧縮ばね８４の弾性力に抗して回動するため大きなトルクが必要となる一方、当該離間動作は、一連の画像形成の終了後になされるため、少々時間を要しても不都合が生じないためである。

モーター１０６の回転制御と板カム１００の回動制御は、制御部４２のＣＰＵ４４（図１）によってなされる。
図示は省略するが、ＣＰＵ４４には、実施の形態１（図６）と同様、モーター１０６の駆動制御するモーター駆動部１３６、下死点センサ１４２、上死点センサ１４４が接続されており、また、電磁クラッチ２０６Ｃ（図９）のオン・オフ制御をするクラッチ制御部が接続されている。

ＣＰＵ４４が実行するモーターとクラッチの制御プログラムであるが、実施の形態１の図７に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３、Ｓ５における電磁クラッチ１３２Ｃのオン・オフ制御およびステップＳ７、Ｓ９に電磁クラッチ１２４Ｃのオン・オフ制御が、電磁クラッチ２０６Ｃのオン・オフ制御に代わる他は基本的に同様であるので、説明については省略する。

以上、実施の形態２に係る定着装置２００によれば、定着ベルト５４の回転と加圧ローラー５６の定着ベルト５４への押圧・離間とを一つのモーター１０６で実現できる。しかも、加圧ローラー５６の定着ベルト５４への押圧の際は、減速比の小さい第２動力伝達経路２１４０を介して板カム１００を回動させるため、前記押圧完了までに要する時間を短縮することができる。また、加圧ローラー５６の定着ベルト５４からの離間の際は、減速比の大きな第１動力伝達経路２１２０を介して板カム１００を回動させるため、圧縮ばね８４を圧縮させる（弾性エネルギーを蓄積させる）ために必要なトルクが得られるので、モーターが徒に大型化するのを防止することができる。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下の形態とすることもできる。
（１）上記実施の形態では、本発明を熱ベルト定着方式の定着装置、すなわち、熱源が内蔵された加熱ローラーと、定着ローラーと、前記加熱ローラーと定着ローラーとの間に巻架された加熱回転体である定着ベルトと、定着ベルトを介して定着ローラーを押圧し、定着ニップを形成する加圧ローラーとを有する定着装置に適用した例を示したが、これに限らず、例えば、熱ローラー定着方式の定着装置にも本発明は、適用可能である。熱ローラー定着方式の定着装置は、熱源を内蔵する定着ローラー（加熱回転体）に加圧部材である加圧ローラーを直接押圧して定着ニップを形成する定着装置である。
（２）上記実施の形態では、加圧部材として加圧ローラーを用いたが、これに限らず、加圧パッドを用いても構わない。
（３）上記実施の形態では、加圧部材（加圧ローラー）を移動させて（変位させて）、加熱回転体（定着ベルト）との相対位置を変更したが、これに限らず、加熱回転体の方を移動させて、加圧部材の加熱回転体に対する相対位置を変更することとしても構わない。
（４）上記実施の形態では、付勢手段として圧縮コイルばねを用いたが、これに限らず、板ばね、スポンジその他の弾性部材を用いても構わない。また、圧縮ばねに限らず、引張りばねを用いても構わない。
（５）上記実施の形態では、接離手段として偏心部材であるカムを含む機構を用いたが、接離手段は、当該機構に限らす、他の公知の機構を用いても構わない。すなわち、モーターからの回転運動を加圧ローラーの保持部材である揺動板の揺動運動に変換する機構であれば構わない。当該機構として、クランクと揺動梃を含むものを用いることができる。この場合、揺動梃自体を揺動板とすることができる。あるいは、モーターからの回転運動を直線運動に変換して、加圧ローラーの保持部材を定着ベルト（定着ローラー）に対して直線往復運動させる機構を用いることもできる。当該機構として、例えば、滑子クランク機構を用いることができる。

本発明に係る定着装置は、例えば、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式で画像を形成する画像形成装置において、記録シート上のトナー像を当該記録シートに定着させる定着装置として好適に利用可能である。

３６定着装置
５４定着ベルト
５６加圧ローラー
７０揺動板
８４圧縮コイルばね
１０６モーター
１２４Ｃ，１３２Ｃ，２０６Ｃクラッチ
１２２０，２１２０第１動力伝達経路
１３００，２１４０第２動力伝達経路

Claims

モーターを動力源として回転する加熱回転体に加圧部材を付勢手段により相対的に押圧してニップ部を形成し、当該ニップ部に通紙させることによって記録シート上のトナー像を当該記録シートに定着させる定着装置であって、
回転動力を受けて前記加圧部材と前記加熱回転体を接離させ、前記付勢手段の付勢力に抗して前記加圧部材と前記加熱回転体が離間する第１の状態と、前記付勢力を受けて前記加圧部材が前記加熱回転体を押圧する第２の状態とに変更する接離手段と、
前記モーターの回転動力を前記接離手段に伝達する動力伝達機構と、
前記動力伝達機構による前記モーターの回転動力の前記接離手段への伝達を断続する断続手段と、
を有し、
前記動力伝達機構は、前記モーターから前記接離手段に至る間で、第１の動力伝達経路と第２の動力伝達経路に分岐していて、第１の動力伝達経路による方が第２の動力伝達経路によるよりも減速比が大きく設定されていると共に、
前記加圧部材と前記加熱回転体が、前記第２の状態から前記第１の状態に変更される際は前記第１の動力伝達経路で動力を伝達し、前記第１の状態から前記第２の状態に変更される際は第２の動力伝達経路で動力を伝達する経路切換手段を有することを特徴とする定着装置。
前記動力伝達機構は、
同軸上に取着された第１外歯車および、これよりも径の大きい第２外歯車と、
前記第１外歯車に歯合して、動力を下流側に伝達する第３歯車と、
前記第２外歯車に歯合して、動力を下流側に伝達する第４歯車と、
を含み、
前記第１外歯車と前記第３歯車とが、前記第１の動力伝達経路の一部を構成し、前記第２外歯車と前記第４歯車とが前記第２の動力伝達経路の一部を構成していて、前記減速比の違いが前記第１外歯車と前記第２外歯車の径の違いで設定されており、
前記経路切換手段は、前記第１の動力伝達経路中と前記第２動力伝達経路中の各々に設けられたクラッチであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記接離手段は、
回転軸に取着された偏心部材を含み、回転される偏心部材の軸心からの偏心量に応じて前記加圧部材と前記加熱回転体を接離させ、
前記動力伝達機構は、
第１外歯車と、
前記第１外歯車と同軸上に設けられ、当該第１外歯車を囲繞する内歯車と、
前記第１外歯車と前記内歯車との間に設けられ、前記偏心部材と連動する第２外歯車と、
を含み、
前記切換手段は、
前記偏心部材の回転角度に対応させ、前記第２外歯車が前記第１外歯車とのみ歯合して第１の動力伝達経路を構成し、前記第２外歯車が前記内歯車とのみ歯合して第２の動力伝達経路を構成するように、前記第１外歯車と前記内歯車とを一定の角度範囲で歯が形成されていない欠歯歯車構造としたものであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
電子写真方式で記録シート上に画像を形成する画像形成装置であって、
記録シート上に形成されたトナー像の定着装置として、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。