JP6153063B2 - 加圧力可変機構、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、互いに加圧されて当接する当接部材間の加圧力を可変する加圧力可変機構、その加圧力可変機構を備える定着装置及び画像形成装置に関する。

画像形成装置においては、互いに加圧された状態で当接する一対のローラ等の当接部材が設けられているが、その代表的なものの１つとして、定着装置が備える定着部材と加圧部材とがある。定着部材と加圧部材はバネ等の加圧手段により互いに当接するように加圧されており、両部材同士が当接して形成されるニップ部に、未定着画像を担持した用紙を通過させることにより、画像を定着する。

ところで、この種の定着装置においては、ニップ部に詰まった紙の除去作業を行いやすくするためや、定着部材と加圧部材が長時間加圧されることによるクリープの発生を防止するためなどの目的で、両部材間の加圧力を低減できるように構成されたものがある。例えば、特許文献１では、カムを回動させることで、加圧スプリングによる加圧ローラの加圧力を低減する構成が提案されている。

カムを回動させることによって加圧力を可変する機構は、上記特許文献１に提案されているもの以外に、さまざまな構成が提案又は検討されているが、その構成によっては、カム部材の回動動作に伴い異音が発生する場合がある。

本発明は、斯かる事情に鑑み、カム部材の回動動作に伴う異音の発生を抑制することが可能な加圧力可変機構、その加圧力可変機構を備えた定着装置及び画像形成装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決するため、本発明は、カム部材をカム受け部材に対して当接させつつ回転させることで、互いに加圧されて当接する当接部材間の加圧力を可変する加圧力可変機構であって、少なくとも、前記カム部材の回転中心からの距離が最大となる周面上の上死点が前記カム受け部材との当接位置を通過したときに、前記カム部材の回転を規制する回転規制手段を備え、前記回転規制手段は、前記カム部材と一体的に回転すると共に前記カム受け部材に当接する回転規制部材を有し、前記回転規制部材を弾性体で形成し、前記カム部材の上死点が前記カム受け部材との当接位置を通過したときに、前記回転規制部材が前記カム受け部材に対して弾性変形しつつ当接するように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも、カム部材の上死点がカム受け部材との当接位置を通過したときに、カム部材の回転を規制することができるので、上死点が当接位置を通過した直後のカム部材の速度増加を抑制することができる。これにより、カム受け部材に対するカム部材の離間を回避することができるようになり、カム部材とカム受け部材が当接することによる異音（衝突音）の発生を防止することが可能となる。

本発明に係る画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。 前記画像形成装置に搭載された定着装置の概略構成図である。 遮蔽部材を退避位置へ移動させた状態を示す図である。 加圧ローラを支持する支持構造を示す図である。 図４の矢印Ｂ方向から見た図である。 回転規制作用について説明するための図である。 本発明の他の実施形態の構成を示す図である。 図７の矢印Ｄ方向から見た図である。 本発明のさらに別の実施形態の構成を示す図である。 図９の矢印Ｇ方向から見た図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央には、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的に、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８などを備える。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付しており、その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃにおいては符号を省略している。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。

また、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、中間転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６と、二次転写バックアップローラ３２と、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４、ベルトクリーニング装置３５を備える。

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。

二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、上記一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置３５から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。

プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には、補給用のトナーを収容する４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと上記各現像装置７との間には、図示しない補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。

一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けてある。なお、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向上流側には、搬送タイミングを計って用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のレジストローラ１２が配設されている。

また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けてある。

続いて、図１を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。 作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにおける各感光体５が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。かくして、中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。そして、各感光体５の表面が図示しない除電装置によって除電され、表面電位が初期化される。

プリンタの下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１２によって搬送が一旦停止される。

その後、所定のタイミングでレジストローラ１２の回転駆動を開始し、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達するタイミングに合わせて、用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送する。このとき、二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、この転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。

その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。

以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

図２は、本実施形態の定着装置の断面図である。
以下、図２に基づき、定着装置２０の構成について説明する。
図２に示すように、定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１と、定着ベルト２１の外周面に当接するように加圧される加圧部材としての加圧ローラ２２と、定着ベルト２１を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ２３と、定着ベルト２１の内周側から加圧ローラ２２に当接してニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４を支持する支持部材としてのステー２５と、ハロゲンヒータ２３からの熱を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６と、ハロゲンヒータ２３からの熱を遮蔽する遮蔽部材２７と、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２８等を備える。

上記定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で構成されている。詳しくは、定着ベルト２１は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などで形成された外周側の離型層によって構成されている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

また、弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着トナーを押しつぶして定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラが生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。

本実施形態では、定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１を薄くかつ小径化している。具体的には、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定し、全体としての厚さを１ｍｍ以下に設定している。また、定着ベルト２１の直径は、２０〜４０ｍｍに設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下とするのが望ましい。

上記加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃによって構成されている。加圧ローラ２２は、定着ベルト２１側へ加圧され、定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４に当接している。この加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Ｎが形成されている。

また、加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられた図示しないモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転するようになっている。

本実施形態では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配設してもよい。また、弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に加熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。

上記ハロゲンヒータ２３は、定着ベルト２１の内周側で、かつ、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の上流側に配設されている。詳しくは、図２において、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の中央Ｑと加圧ローラ２２の回転中心Ｏとを通る仮想直線をＬとすると、ハロゲンヒータ２３はこの仮想直線Ｌよりも用紙搬送方向の上流側（図２の下側）に配設されている。ハロゲンヒータ２３は、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、上記温度センサ２８による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このようなヒータ２３の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。なお、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサの代わりに、加圧ローラ２２の温度を検知する温度センサ（図示省略）を設け、その温度センサで検知した温度により、定着ベルト２１の温度を予測するようにしてもよい。

本実施形態では、ハロゲンヒータ２３は２本設けられているが、プリンタで使用する用紙のサイズ等に応じて、ハロゲンヒータ２３の本数を１本又は３本以上としてもよい。また、定着ベルト２１を加熱する加熱源として、ハロゲンヒータ以外に、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いることも可能である。

上記ニップ形成部材２４は、ベースパッド２４１と、ベースパッド２４１の定着ベルト２１と対向する面に設けられた低摩擦性の摺動シート２４０とを有する。ベースパッド２４１は、定着ベルト２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に渡って長手状に配設されている。ベースパッド２４１が加圧ローラ２２の加圧力を受けることで、ニップ部Ｎの形状が決まる。本実施形態では、ニップ部Ｎの形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状としてもよい。摺動シート２４０は、定着ベルト２１が回転する際の摺動摩擦を低減するために設けられている。なお、ベースパッド２４１自体が低摩擦性の部材で形成されている場合は、摺動シート２４０を有しない構成としてもよい。

ベースパッド２４１は、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材で構成されており、トナー定着温度域で熱によるニップ形成部材２４の変形を防止し、安定したニップ部Ｎの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。ベースパッド２４１の材料としては、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。

また、ベースパッド２４１は、ステー２５によって固定支持されている。これにより、加圧ローラ２２による圧力でニップ形成部材２４に撓みが生じるのを防止し、加圧ローラ２２の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られるようにしている。ステー２５は、ニップ形成部材２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましい。また、ベースパッド２４１も、強度確保のためにある程度硬い材料で構成されていることが望ましい。ベースパッド２４１の材料としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂や、金属、あるいはセラミックなどを適用することができる。

上記反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３と対向するようにステー２５に固定支持されている。この反射部材２６によって、ハロゲンヒータ２３から放射された熱（又は光）を定着ベルト２１へ反射することで、熱がステー２５等に伝達されるのを抑制し、定着ベルト２１を効率良く加熱すると共に省エネルギー化を図っている。反射部材２６の材料としては、アルミニウムやステンレス等が用いられる。特に、アルミニウム製の基材に輻射率の低い（反射率の高い）銀を蒸着したものを用いた場合、定着ベルト２１の加熱効率を向上させることが可能である。

上記遮蔽部材２７は、厚さ０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの金属板を、定着ベルト２１の内周面に沿った円弧状の断面形状に形成して構成されている。また、遮蔽部材２７は、必要に応じて定着ベルト２１の周方向に移動可能となっている。本実施形態では、定着ベルト２１の周方向領域において、ハロゲンヒータ２３が定着ベルト２１に直接対向して加熱する直接加熱領域と、ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１との間に遮蔽部材２７以外の他部材（反射部材２６、ステー２５、ニップ形成部材２４等）が介在する非直接加熱領域とがあるが、熱遮蔽する必要がある場合は、図２に示すように、遮蔽部材２７を直接加熱領域側の遮蔽位置に配設する。

一方、熱遮蔽の必要がない場合は、図３に示すように、遮蔽部材２７を非直接加熱領域側の退避位置へ移動させ、遮蔽部材２７を反射部材２６やステー２５の裏側へ退避させることが可能となっている。また、遮蔽部材２７は耐熱性を要するため、その素材には、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属材料、又はセラミックを用いることが好ましい。

図４に、加圧ローラを支持する支持構造を示す。
なお、図４では、加圧ローラの一端部側の支持構造のみ図示しているが、この支持構造は加圧ローラの両端部側に１つずつ設けられている。ただし、各支持構造は基本的に同様の構成となっているので、説明を簡略化するため、以下、図４を参照しつつ、一方の支持構造の構成について説明する。

図４に示すように、加圧ローラ２２の端部は、軸受５０（玉軸受又は滑り軸受）を介して保持部材５１に保持さている。保持部材５１の下部は、定着装置の側板５２に加締めて固定された支軸５３に支持されている。この支軸５３を中心に、保持部材５１は図の矢印Ｊ方向に回動可能となっている。

保持部材５１の定着ベルト２１側とは反対側に、加圧レバー５４が配設されている。加圧レバー５４の下部は、保持部材５１と同様に、支軸５３に支持されており、この支軸５３を中心に、加圧レバー５４は図の矢印Ｕ方向に回動可能となっている。また、保持部材５１と加圧レバー５４のそれぞれの上部間には、加圧力付与手段としてのバネ５５が圧縮された状態で保持されている。このバネ５５の反発力を受けて、保持部材５１が図の矢印Ｆ方向に加圧されることで、保持部材５１に保持される加圧ローラ２２が定着ベルト２１に当接するように加圧されている。

さらに、加圧ローラ２２の端部には、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間の加圧力を可変する加圧力可変機構６０が設けられている。本実施形態における加圧力可変機構６０は、回転軸６２に偏芯するように設けられたカム部材６１を備える。このカム部材６１は、平行ピンやスプリングピン等の回り止め部材を介して回転軸６２に固定されている。また、カム部材６１は、加圧レバー５４に設けられたカム受け部材としての対向コロ５６に当接するように配設されている。

図５は、図４の矢印Ｂ方向から見た図である。
図５に示すように、カム部材６１には、その回転中心からの距離が最大となる周面上の上死点Ｘと、回転中心からの距離が最小となる周面上の下死点Ｙとがある。カム部材６１は、図の矢印Ｅ方向に回転するのに伴って、対向コロ５６に対して上死点Ｘで当接した状態と、下死点Ｙで当接した状態とに切り換えられる。カム部材６１が、対向コロ５６に対して上死点Ｘで当接した状態では、カム部材６１によって加圧レバー５４が押し込まれるため、バネ５５がさらに圧縮され、加圧ローラ２２の加圧力が増す。反対に、カム部材６１が下死点Ｙで当接した状態では、カム部材６１による加圧レバー５４の押し込み力が低減するため、加圧ローラ２２の加圧力も低減するようになっている。特に、本実施形態のように、カム受け部材を回転可能な対向コロ５６とすることで、カム部材６１の回転に伴って対向コロ５６が従動回転するため、加圧力の切換動作をスムーズに行うことが可能である。

加圧力を変更する目的としては種々あるが、例えば、定着装置で紙詰まりが発生した場合に、加圧ローラの加圧力を低減することで、ニップ部に詰まった紙の除去作業を行いやすくすることが可能である。また、画像形成装置を長期間使用しない場合は、加圧ローラの加圧力を低減しておくことで、ニップ部におけるクリープの発生を防止することができる。また、封筒等の厚紙を通紙する際に、加圧ローラの加圧力を低減することで、シワを発生させることなく定着処理を行うことが可能である。

なお、本実施形態において、加圧ローラの一端部側と他端部側とに設けられた各カム部材は、同じ回転軸に設けられており、それぞれ、上死点と下死点が周方向に同じ位相で配設されている。従って、加圧力の増減は、加圧ローラの一端側と他端部側とで同じタイミングで行えるようになっている。

また、本実施形態のように、定着ベルトを用いた構成においては、加圧ローラの両端部の加圧力にばらつきがあると、定着ベルトが軸方向の一方に寄ってしまう、ベルト寄りが生じる場合がある。このようなベルト寄りを抑制するため、一端部側と他端部側とに設けられた各カム部材の回転駆動を互いに独立して行えるようにし、加圧力のばらつきを解消できるようにしてもよい。

ところで、カム部材をカム受け部材に対して当接させつつ回転させて加圧力を可変する構成においては、カム受け部材に対するカム部材の当接位置が下死点から上死点に移行するにつれて、加圧ローラからの反発力が次第に強くなるため、カム部材に対する回転負荷が増す。そして、カム部材の上死点がカム受け部材に当接したとき、すなわち、カム部材によって加圧レバーが最も押し込まれたときに、加圧ローラの反発力が最も強くなり、カム部材に対する回転負荷も最大となる。

しかし、上死点が当接位置を過ぎると、カム部材に対する回転負荷が急激に低減することから、カム部材の回転速度が瞬間的に速くなることがある。このとき、カム部材の瞬間的な回転速度の増加によって、カム部材がカム受け部材の表面から一瞬離れると、再度カム部材がカム受け部材に当接するときに異音（衝突音）が発生する。

そこで、本発明では、上記のようなカム部材の瞬間的な回転速度の増加に起因する異音の発生を防止するため、カム部材の回転を規制する回転規制手段を設けている。

具体的に、図４に示す実施形態では、回転規制手段７０として、カム部材６１と一体的に回転する回転規制部材７１を設けている。回転規制部材７１は、カム部材６１と隣り合うように回転軸６２に設けられ、対向コロ５６に当接する位置に配設されている。

回転規制部材７１は、弾性体で形成されている。特に、本実施形態では、回転規制部材７１が加熱される定着装置に設けられているため、回転規制部材７１の材料として、シリコーンゴムやフッ素ゴム（ソリッドタイプ又はスポンジタイプ）等の耐熱性を有する弾性体を用いることが好ましい。

図５に示すように、回転規制部材７１は、回転軸６２に対して偏芯するように形成されている。また、回転規制部材７１は、部分的に、カム部材６１の外周面よりも外径方向に突出している。詳しくは、カム部材６１の上死点Ｘから回転方向Ｅとは逆方向に移動して下死点Ｙを超えた辺りまでの範囲において、回転規制部材７１がカム部材６１よりも外径方向に突出している。

以下、図６を参照しつつ、上記回転規制手段（回転規制部材）によるカム部材の回転規制作用について説明する。
図６において、横軸はカム部材の回転角度を示し、縦軸は対向コロとの当接箇所におけるカム部材及び回転規制部材の外周半径を示している。また、図６中、実線Ｓで示すのがカム部材の外周半径であり、点線Ｑで示すのが回転規制部材の外周半径である。なお、図６では、説明のため、カム部材が回転した際、従動回転する対向コロ５６がカム部材の外周面（実線Ｓ）を転がって移動するイメージで表現している。

対向コロが図６の右端に示す下死点Ｙから左側の上死点Ｘに向かって移動する際、カム部材の外周半径が徐々に大きくなるので、対向コロはカム部材の外周面を駆け上る力が必要となる（実際は、カム部材の回転を抑制する力が増加する）。一方、対向コロが上死点Ｘを通過すると、対向コロはカム部材の外周面を下る状態となるので、駆け上がるときよりも移動方向への勢いが増す（実際は、カム部材の回転を抑制する力が低下する）。このとき、対向コロがカム部材の外周面を急激に駆け下りると、対向コロがカム部材の外周面に追従できなくなり、対向コロがカム部材から一瞬離れることがある。

しかしながら、本実施形態では、対向コロが上死点Ｘを通過したとき、すなわち、対向コロの移動方向への勢いが増す位置で、弾性体である回転規制部材の外周面がカム部材よりも外径側に突出しているので、対向コロは回転規制部材に対して当接して食い込む。これにより、対向コロの移動に対する抵抗が発生し、対向コロの急激な速度上昇が抑制される（実際は、カム部材の急激な回転速度の上昇が抑制される）。このように、本実施形態では、対向コロが上死点Ｘを通過した直後の対向コロの急激な速度上昇を抑制することができるので、対向コロがカム部材から離れるのを回避することが可能である。仮に、対向コロがカム部材から離れたとしても、対向コロは弾性体である回転規制部材と当接しているため、対向コロとカム部材とが当接する際の衝撃が吸収され、衝突音が発生することはない。

以上のように、本実施形態では、回転規制部材によって、カム部材の急激な回転速度の上昇を抑制することができるので、対向コロに対するカム部材の離間を回避することができる。また、カム部材が対向コロに対して離れたとしても、回転規制部材が衝撃吸収部材として機能することで、カム部材と対向コロとが再度当接した際の衝突音の発生を防止することが可能である。

なお、本実施形態では、回転規制部材７１が、その周方向の広い範囲に渡ってカム部材６１よりも外径方向に突出しているが（図５参照）、回転規制部材７１は、少なくとも、カム部材６１の上死点Ｘから回転方向Ｅとは逆方向近傍で突出していれば、上死点Ｘが当接位置を通過した直後の速度増加を抑制することが可能である。反対に、カム部材６１の上死点Ｘから回転方向Ｅ近傍では、特にカム部材６１に対する回転負荷が大きくなるので、カム部材６１の回転をスムーズに行うために、回転規制部材７１はカム部材６１よりも外径方向に突出しないようにすることが好ましい。

図７は、本発明の他の実施形態の構成を示す図である。
上述の実施形態では、回転規制部材７１が当接する相手部材を対向コロ５６としているが、図７に示す実施形態では、回転規制部材７１を、対向コロ５６とは別の相手部材である回転体７２に当接させている。また、回転規制部材７１は、弾性体ではなく、例えばカム部材６１と同様の材質の弾性変形しない部材で形成されている。一方、回転体７２は、弾性体で形成されている。回転体７２の材料としては、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム（ソリッドタイプ又はスポンジタイプ）等の耐熱性を有する部材が好ましい。あるいは、回転体７２を、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＡ（ポリアミド）等の耐熱性と低摩擦性を有する樹脂材料で形成してもよい。

また、回転体７２は、回転軸７３によって回転可能に支持されている。この回転軸７３は、定着装置の側板５２に図の上下方向に移動可能に取り付けられている。すなわち、回転体７２は、回転規制部材７１に対して接近離間する方向に支持されている。さらに、回転体７２は、付勢部材としてのバネ７４によって回転規制部材７１側へ付勢されている。これにより、回転体７２は、回転規制部材７１に対して当接した状態で保持されている。

また、回転規制部材７１は、回転軸６２に対して偏芯するように形成されている。詳しくは、図７の矢印Ｄ方向から見た図８に示すように、カム部材６１の上死点Ｘが対向コロ５６との当接位置を通過したときに、回転規制部材７１の回転中心からの距離が大きくなる部分が、回転体７２に対して当接するように偏芯している。

この場合、図８に示すように、カム部材６１の上死点Ｘが対向コロ５６との当接位置を通過したとき、回転規制部材７１によって回転体７２が弾性変形しつつ押し込まれることで、両者間の当接圧が大きくなり、カム部材６１に対する回転負荷が増大する。この回転負荷の増大によって、カム部材６１の回転が規制されるので、上死点Ｘが当接位置を通過した直後のカム部材６１の速度増加を抑制することができる。このように、本実施形態においては、回転規制部材７１と回転体７２との当接により、カム部材６１の速度増加を抑制することができるので、対向コロ５６に対するカム部材６１の離間を回避することができ、衝突音の発生を防止できる。

なお、特に、カム部材６１の上死点Ｘが対向コロ５６との当接位置を通過する直前は、カム部材６１に対する回転負荷が大きくなるので、このときは、回転体７２に対して回転規制部材７１の回転中心からの距離が小さい部分（大きくない部分）が当接するようにして、カム部材６１の回転をスムーズに行うようにすることが好ましい。

また、上記とは反対に、回転規制部材７１を弾性体で形成し、回転体７２を非弾性体で形成してもよい。この場合も、両者間の当接圧の増大により、カム部材６１の回転を規制することが可能である。

以上、本発明の他の実施形態について説明したが、上記説明した以外の構成は、図１〜図５で示す上記実施形態の構成と同様であるので、説明を省略する。

図９は、本発明のさらに別の実施形態の構成を示す図である。
図９に示す実施形態において、駆動手段である駆動モータ７６からカム部材６１への駆動力の伝達は、まず、駆動モータ７６の駆動軸７６ａと噛み合う第１のアイドラギア７７に伝達され、次いで、これと噛み合う第２のアイドラギア７８に伝達される。第２のアイドラギア７８を支持する回転軸８６には、第３のアイドラギア７９が設けられており、第２のアイドラギア７８が回転すると第３のアイドラギア７９も回転するようになっている。そして、駆動力は、第３のアイドラギア７９と噛み合う第４のアイドラギア８０へ伝達され、さらに、カム部材６１の回転軸６２に固定された駆動ギア８１に伝達され、駆動ギア８１とカム部材６１が一体的に回転駆動するようになっている。なお、駆動モータ７６及び各アイドラギア７７〜８０は、画像形成装置に設けられた支持板等の支持部材８４によって支持されている。

また、駆動伝達部材としての上記第４のアイドラギア８０には、カム部材６１の回転を規制する回転規制手段７０として、トルクリミッタ７５が設けられている。トルクリミッタ７５は、内輪７５ａと外輪７５ｂとを有している。内輪７５ａは、スプリングピン８２によって固定軸８３に固定されている。外輪７５ｂは、第４のアイドラギア８０に対して固定されている。内輪７５ａと外輪７５ｂの間には、常時、バネ力あるいは磁力によって所定の負荷がかかっており、この負荷によって、外輪７５ｂが内輪７５ａに対して回転しないようにする保持力が作用している。しかし、この保持力を超える回転トルクが外輪７５ｂに付与された場合は、外輪７５ｂが内輪７５ａに対して回転する仕組みとなっている。すなわち、トルクリミッタ７５は、前記保持力よりも大きい回転トルクに対しては第４のアイドラギア８０の回転を許容し、保持力よりも小さい回転トルクに対しては第４のアイドラギア８０の回転を規制するように構成されている。

ここで、外輪７５ｂを回転させないようにする前記保持力を、トルクリミッタ７５の設定値と称すると、この設定値は、駆動モータ７６から付与される回転トルクよりも小さく設定している。これにより、駆動モータ７６の駆動力が第４のアイドラギア８０に伝達された場合は、当該アイドラギア８０の回転を許容し、カム部材６１を回転させる。

一方、カム部材６１の上死点Ｘが対向コロ５６との当接位置を通過したときに（図１０参照）、カム部材６１を回転方向Ｅに増速させるように生じる回転トルクに対しては、回転を規制するようにしている。すなわち、トルクリミッタ７５の設定値を、カム部材６１を回転方向へ増速させる回転トルクよりも大きく設定し、回転方向の回転トルクが生じてもカム部材６１を増速させないようにしている。このように、本実施形態においては、トルクリミッタ７５により、カム部材６１の速度増加を抑制することで、対向コロ５６に対するカム部材６１の離間を回避し、衝突音の発生を防止している。

また、トルクリミッタ７５に代えて、粘性流体の粘性抵抗によってカム部材６１の回転に抵抗を付与するオイルダンパを、回転規制手段として用いてもよい。この場合、長寿命で安定したトルク付与を実現できる。ただし、オイルダンパを搭載する場合は、オイルの粘性が熱により変化する可能性があるので、定着装置から離れた位置にオイルダンパを設けることが望ましい。

ところで、カム部材６１を駆動させる駆動モータ７６の駆動力を、カム部材６１以外の他部材（図示省略）の駆動にも利用できるようにすると、共通のモータで複数の部材を駆動させることができるため、低コスト化、装置の小型化を図れる。ただ、その場合、他部材をカム部材６１と一緒に回転駆動させようとすると、他部材を駆動させる負荷に加え、カム部材６１の回転負荷やトルクリミッタ７５の負荷もかかるため、駆動モータ７６を出力の大きい大型のものにする必要がある。

そこで、図９に示す実施形態では、他部材の駆動時には、カム部材６１及びトルクリミッタ７５の負荷がかからないように、カム部材６１及びトルクリミッタ７５との連動を解除する機構を設けている。具体的には、駆動モータ７６を正逆回転可能に構成し、駆動モータ７６とトルクリミッタ７５との間の第２のアイドラギア７８にワンウェイクラッチ８５を設けている。

ワンウェイクラッチ８５は、一方向の回転のみを伝達するクラッチ機構であり、駆動モータ７６からカム部材６１を回転駆動させる正方向の駆動力が伝達されると、第２のアイドラギア７８と回転軸８６との間で駆動力を伝達する。一方、駆動モータ７６から逆方向の駆動力が伝達されると、第２のアイドラギア７８は回転軸８６に対して空転することで、第３のアイドラギア７９以降への駆動力の伝達が行われないようになっている。

このように構成することで、駆動モータ７６を逆方向へ回転駆動させた場合は、カム部材６１及びトルクリミッタ７５への駆動力の伝達を行わずに、他部材を駆動させる可能となる。これにより、他部材の駆動時に、カム部材６１及びトルクリミッタ７５の負荷がかからないようにすることができるので、小型の駆動モータを採用することができ、低コスト化及び装置の小型化を図れるようになる。

また、上記のような他部材の駆動時にカム部材６１及びトルクリミッタ７５との連動を解除する構成は、トルクリミッタ７５を用いた実施形態に限らず、その他の上述の実施形態においても、同様に適用可能である。

以上、本発明のさらに別の実施形態について説明したが、上記説明した以外の構成は、図１〜図５で示す上記実施形態の構成と同様であるので、説明を省略する。

以上のように、本発明によれば、少なくとも、カム部材の上死点がカム受け部材との当接位置を通過したときに、カム部材の回転を規制することができるので、上死点が当接位置を通過した直後のカム部材の速度増加を抑制することができる。これにより、カム受け部材に対するカム部材の離間を回避することができるようになり、カム部材とカム受け部との当接による異音（衝突音）の発生を防止することが可能となる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。図３又は図７に示す上述の実施形態では、回転規制部材７１と相手部材（対向コロ５６又は回転体７２）とが、基本的に常時当接しているが、両者は必ずしも常時当接していなくてもよい。つまり、回転規制部材と相手部材は、少なくとも、カム部材の上死点がカム受け部材との当接位置を通過したときに、一方が他方に対して弾性変形しつつ当接すれば、その当接による抵抗でカム部材の回転を規制することが可能である。

また、本発明は、定着装置以外の装置にも適用可能である。すなわち、本発明を適用可能な加圧力可変機構は、カム部材をカム受け部材に対して当接させつつ回転させることで、互いに加圧されて当接する当接部材間の加圧力を可変するものであれば、当接部材は、定着部材と加圧部材に限らない。

具体的には、例えば、二次転写ローラの加圧力を変更する加圧力可変機構にも、本発明を適用可能である。二次転写ローラと二次転写バックアップローラとの間に厚紙を突入させると、二次転写バックアップローラの負荷が大きく増加することで、中間転写ベルトの搬送方向における移動速度にブレーキがかかり、速度変動が生じる問題がある。この問題を解消するため、厚紙突入時において、二次転写ローラの加圧力を低減することがあるが、このような二次転写ローラの加圧力を可変する機構にカム部材を用いた場合、本発明を適用することで異音の発生を防止することが可能である。

また、本発明を適用する画像形成装置の作像方式は、上記のような電子写真方式に限らない。インクジェット方式等の任意の作像方式の装置にも本発明を適用可能である。また、画像形成装置としては、プリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいはこれらの複合機であってもよい。

２０ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加圧ローラ（加圧部材）
２３ ハロゲンヒータ（加熱源）
５６ 対向コロ（カム受け部材）
６０ 加圧力可変機構
６１ カム部材
７０ 回転規制手段
７１ 回転規制部材
７２ 回転体（相手部材）
７５ トルクリミッタ
７６ 駆動モータ（駆動手段）
８５ ワンウェイクラッチ
Ｘ 上死点
Ｙ 下死点

特開２００９−１３９６８２号公報

Claims (5)

1. カム部材をカム受け部材に対して当接させつつ回転させることで、互いに加圧されて当接する当接部材間の加圧力を可変する加圧力可変機構であって、
   少なくとも、前記カム部材の回転中心からの距離が最大となる周面上の上死点が前記カム受け部材との当接位置を通過したときに、前記カム部材の回転を規制する回転規制手段を備え、
   前記回転規制手段は、前記カム部材と一体的に回転すると共に前記カム受け部材に当接する回転規制部材を有し、
   前記回転規制部材を弾性体で形成し、
   前記カム部材の上死点が前記カム受け部材との当接位置を通過したときに、前記回転規制部材が前記カム受け部材に対して弾性変形しつつ当接するように構成したことを特徴とする加圧力可変機構。
2. 前記回転規制部材を、少なくとも前記上死点から回転方向とは逆方向近傍で前記カム部材の外周面よりも外径方向に突出するように配設した請求項１に記載の加圧力可変機構。
3. 前記カム部材を回転駆動させる駆動手段を、正逆回転可能に構成すると共に、前記駆動手段と前記回転規制手段との間にワンウェイクラッチを設け、
   前記ワンウェイクラッチは、前記駆動手段が前記カム部材を回転駆動させる正回転時は前記回転規制手段に駆動力を伝達し、前記駆動手段が他部材を回転駆動させる逆回転時は前記回転規制手段に駆動力を伝達しないように構成された請求項１又は２に記載の加圧力可変機構。
4. 加熱源によって加熱される定着部材と、
   前記定着部材に当接してニップ部を形成する加圧部材と、
   前記定着部材と前記加圧部材とが当接するように加圧力を付与する加圧付与手段とを備える定着装置であって、
   前記定着部材と前記加圧部材との間の加圧力を可変する加圧力可変機構として、請求項１から３のいずれか１項に記載の加圧力可変機構を備えたことを特徴とする定着装置。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の加圧力可変機構を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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