JP6226767B2

JP6226767B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP6226767B2
Application number: JP2014023305A
Authority: JP
Inventors: 健太郎田村; ▲高▼田　慎一; 慎一 ▲高▼田; 岡　雄志; 雄志岡; 松本　啓; 啓松本; 亮坂口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2034-02-10
Also published as: JP2015152613A

Description

本発明は、記録媒体に画像を定着させる定着手段を有する画像形成装置に関する。

電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置という。）は、電子写真画像形成プロセスを用いて、記録媒体に画像を形成する。画像形成装置としては、例えば、電子写真複写機（例えば、デジタル複写機）、電子写真プリンタ（例えば、カラーレーザビームプリンタ、カラーＬＥＤプリンタ等）、ＭＦＰ（複合機）、ファクシミリ装置、印刷機及びワードプロセッサがある。画像形成装置は、モノクロ画像を形成する画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置も含む。

画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を形成し、トナー像が形成された記録媒体を定着装置に通し、記録媒体にトナー像を定着させる。定着装置は、内部にヒータを有する加熱ユニットと、加熱ユニットに圧接して定着ニップ部を形成する加圧ローラとを有する加熱加圧方式を採用している。トナー像が形成された記録媒体は、定着ニップ部を通過させることにより、熱と圧力が加えられて、トナー像が記録媒体に定着される。

しかしながら、長時間にわたり加熱ユニットと加圧ローラを圧接状態で放置しておくと、加圧ローラの弾性層が圧縮により不可逆な変形を生じ、加圧力を変更しても弾性層の形状が戻らず、ニップを形成したときの形状のままになってしまう。このため、加熱ユニットと加圧ローラを当接離間する当接離間機構を設け、長時間にわたり加熱ユニットと加圧ローラが圧接状態で放置されないように、当接離間機構により加熱ユニットと加圧ローラを離間する。また、定着装置の付近で記録媒体のジャムが発生した場合、ジャム処理を容易にするために、画像形成装置のドアが開かれたときに、ドアの開動作に連動して当接離間機構により加熱ユニットと加圧ローラを離間する。

一方、定着装置が故障したり寿命になったりした場合に定着装置を容易に交換できるように、画像形成装置に脱着可能な定着装置がある。ところが、当接離間機構を有する定着装置を画像形成装置に着脱する場合、当接離間機構の係脱のために定着装置の着脱操作が困難になることがある。そこで、画像形成装置のドアが開けられたときに加熱ユニットと加圧ローラを離間させる当接離間機構を有する定着装置において、当接離間機構の画像形成装置側部分と定着装置側部分との係合の解除が容易な構成が提案されている（特許文献１）。

特開２０１０−２４３８５１号公報

しかしながら、特許文献１によれば、画像形成装置のドアが開けられた場合のみ、加熱ユニットと加圧ローラが離間する。従って、長時間にわたりドアが開けられなかった場合、加圧ローラの弾性層に圧力により不可逆的な変形が生じるという課題があった。

そこで、本発明は、加熱ユニットと加圧ユニットの圧接状態が長時間にわたることを防止するとともに、本体への定着手段の着脱を容易にすることができる画像形成装置を提供する。

上記課題を解決するために、画像形成装置は、
記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
加熱ユニットと加圧ユニットを有し、前記記録媒体に画像を定着させる定着手段と、
前記加圧ユニットを前記加熱ユニットに当接および離間させる当接離間機構と、
前記定着手段を本体に着脱するための開口部に設けられた開閉部材と、
前記開閉部材の開閉を検知する検知手段と、
モータからの駆動力を受ける駆動力伝達機構と、
前記モータが第１方向に回転した場合に前記駆動力伝達機構と当接し前記駆動力伝達機構からの駆動力を前記当接離間機構に伝達し、前記モータが前記第１方向と異なる第２方向に回転した場合に前記駆動力伝達機構と離間する第１歯車と、
前記モータが前記第２方向に回転した場合に前記駆動力伝達機構と当接し前記駆動力伝達機構からの駆動力を前記定着手段に伝達し、前記モータが前記第１方向に回転した場合に前記駆動力伝達機構と離間する第２歯車と、
前記モータの駆動を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
画像を形成時は、前記モータを前記第２方向に回転させ、
前記検知手段が前記開閉部材の開状態を検知したことに応じて、前記加圧ユニットと前記加熱ユニットを離間させるために前記モータを前記第１方向に第１時間回転させ、その後前記モータを前記第２方向に第２時間（前記第２時間＜前記第１時間）回転させ、
画像形成が終了後、所定時間経過した場合に、前記加圧ユニットと前記加熱ユニットを離間させるために前記モータを前記第１方向に回転させる
ことを特徴とする。

本発明によれば、加熱ユニットと加圧ユニットの圧接状態が長時間にわたることを防止するとともに、本体への定着手段の着脱を容易にすることができる。

本実施例の画像形成装置の断面図。本実施例の制御部のブロック図。本実施例の定着装置の説明図。本実施例の定着装置の駆動伝達装置を示す図。本実施例のＣＰＵの制御動作を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。

（画像形成装置）
以下、図１を用いて本実施例の電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置という。）１０を説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１０の断面図である。画像形成装置１０は、複数色のトナーを用いてカラー画像を形成するカラープリンタである。画像形成装置１０は、画像形成部６０と、給紙部２０と、制御部３００を有する。画像形成部６０は、４つのプロセスカートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）と、中間転写ベルト１６と、光走査装置１３と、一次転写ローラ１７（１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ）と、二次転写ローラ１９と、定着装置（像加熱装置）２１とを有する。

４つのプロセスカートリッジＰは、画像形成装置１０に着脱可能に装着されている。プロセスカートリッジＰＹは、イエロートナー（現像剤）を用いてイエロー画像を形成する。プロセスカートリッジＰＭは、マゼンタトナー（現像剤）を用いてマゼンタ画像を形成する。プロセスカートリッジＰＣは、シアントナー（現像剤）を用いてシアン画像を形成する。プロセスカートリッジＰＫは、ブラックトナー（現像剤）を用いてブラック画像を形成する。４つのプロセスカートリッジＰは、トナーの色を除いて同一の構造を有するので、特に必要な場合を除き、以下の説明では、参照符号から添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

プロセスカートリッジＰは、像担持体としての感光体（感光ドラム）１１を有する。感光体１１の周りには、帯電装置１２、現像装置１４、一次転写ローラ１７及びドラムクリーニング装置１５が配置されている。現像装置１４の上方にトナーボトル２８が配置されている。トナーボトル２８は、現像装置１４へトナーを供給する。プロセスカートリッジＰの下に、光走査装置１３が配置されている。感光体１１の上に中間転写ベルト（中間転写体）１６が配置されている。中間転写ベルト１６は、駆動ローラ３１、従動ローラ３２、３３、３４、及び一次転写ローラ１７に巻き掛けられている。ベルトクリーニング装置１８は、中間転写ベルト１６に隣接して設けられている。一次転写ローラ１７は、中間転写ベルト１６を挟んでそれぞれの感光体１１に対向して配置されて一次転写部ＰＴを形成する。二次転写ローラ１９は、中間転写ベルト１６を挟んで従動ローラ３２に対向して配置されて二次転写部ＳＴを形成する。

画像形成装置１０の下部に、記録媒体（以下、シートという。）Ｓを収納した給紙部２０が設けられている。給紙部２０には、シートＳを搬送路４０へ給送するピックアップローラ３５が設けられている。搬送路４０には、レジストローラ４１が設けられている。定着装置２１は、二次転写部ＳＴの下流で搬送路４０に設けられている。定着装置２１の下流に、排出ローラ４２が設けられている。画像形成装置１０の上部に、画像が形成されたシートＳを積載する排出トレイ２２が設けられている。

（画像形成プロセス）
次に、画像形成装置１０の画像形成プロセスを説明する。感光体１１は、駆動装置（不図示）により図１の矢印Ａで示す方向（時計回り）に一定速度で回転する。帯電装置１２は、感光体１１の表面を均一に帯電する。光走査装置１３は、それぞれの色の画像情報に基づいて変調された４つの光ビーム（レーザ光）Ｌを均一に帯電された感光体１１の表面へ出射して静電潜像を形成する。現像装置１４は、感光体１１上の静電潜像をそれぞれの色のトナーで現像してトナー像を形成する。

感光体１１の矢印Ａで示す方向への回転により、感光体１１上のトナー像が一次転写部ＰＴに至ると、一次転写ローラ１７によりトナー像が中間転写ベルト１６上へ転写される。中間転写ベルト１６は、駆動装置（不図示）により図１の矢印Ｂで示す方向（反時計回り）に一定速度で回転する。４色のトナー像は、順に一次転写されて中間転写ベルト１６上で重ね合わされる。一次転写後に感光体１１上に残ったトナーは、ドラムクリーニング装置１５により回収され、感光体１１の表面は清掃されて次の画像形成に備える。回収されたトナーは、画像形成装置１０の前部に設けられた回収トナーボックス３０へ排出される。

シートＳは、ピックアップローラ３５により給紙部２０からレジストローラ４１へ給送される。レジストローラ４１は、シートＳの斜行を補正するとともに、中間転写ベルト１６上に重ね合わされたトナー像とタイミングを合わせて二次転写部ＳＴへシートＳを搬送する。二次転写部ＳＴで、中間転写ベルト１６上の重ね合わされたトナー像は、二次転写ローラ１９によりシートＳへ二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト１６上に残ったトナーは、ベルトクリーニング装置１８により回収され、中間転写ベルト１６の表面は清掃されて次の画像形成に備える。回収されたトナーは、回収トナーボックス３０へ排出される。

トナー像が転写されたシートＳは、定着装置２１へ搬送される。定着装置２１は、シートＳを加熱及び加圧してトナー像をシートＳへ定着しカラー画像を形成する。カラー画像が形成されたシートＳは、排出ローラ４２により排出トレイ２２へ排出される。

（ドア）
ドア（開閉部材）５０は、画像形成装置１０の側面に設けられている。ドア５０は、定着装置２１を画像形成装置１０に着脱するための開口部５８を開閉する。ドア５０を開けることで、開口部５８からジャムしたシートＳを取り除くことや定着装置２１を画像形成装置１０に着脱することが可能である。ドアセンサ（開閉検知装置）５１は、ドア５０の付近で画像形成装置１０に設けられている。ドアセンサ５１は、ドア５０の開閉を検知して、検知信号を制御部３００へ送信する。

なお、画像形成装置１０の前面にドア（開閉部材）５２が設けられていてもよい。ドア５２を開けることで、開口部からプロセスカートリッジＰを画像形成装置１０に着脱することや回収トナーボックス３０を交換することが可能である。操作者がドア５２の開口部から手を入れてジャムしたシートＳを取り除こうとすることも考えられる。ドアセンサ（開閉検知装置）５３は、ドア５２の付近で画像形成装置１０に設けられていてもよい。ドアセンサ５３は、ドア５２の開閉を検知して、検知信号を制御部３００へ送信してもよい。

（制御部）
次に、図２を用いて制御部３００を説明する。図２は、制御部３００のブロック図である。制御部３００は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２及びＲＡＭ３０３を有する。ＲＯＭ３０２は、制御プログラムを保存している。ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２から制御プログラムを読み出し、制御プログラムに従って画像形成装置１０のシステム制御を実行する。ＲＡＭ３０３は、制御に用いる変数を一時的に保存する。ＣＰＵ３０１は、アドレスバス及びデータバス３０４によりＲＯＭ３０２及びＲＡＭ３０３に接続されている。

ＣＰＵ３０１は、定着装置２１を駆動するモータ（駆動源）９１と、ドア５０の開閉を検知するドアセンサ５１に電気的に接続されている。モータ９１は、ＣＰＵ３０１からの命令によって正方向（第一方向）にも逆方向（第二方向）にも回転する。モータ９１を正逆回転することにより、どのような働きをするのかについては後述する。ＣＰＵ３０１は、ドアセンサ５１からの検知信号に基づいてドア５０が開いているか否かを判断する。

（定着装置）
次に、図３を用いて定着装置２１を説明する。図３は、本実施例の定着装置２１の説明図である。定着装置２１は、画像形成装置１０に着脱可能である。例えば、定着装置２１を修理するために、定着装置２１を画像形成装置１０から取り外すことができる。定着装置２１は、加熱回転体としての加熱ユニット（定着ローラ）１００と、加圧回転体としての回転可能な加圧ローラ（加圧部材）１０１とを有する。図３（ａ）は、加熱ユニット１００が所定の圧力で加圧ローラ１０１に当接して加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との間に定着ニップ部Ｎが形成されている状態（以下、当接状態という。）を示す図である。図３（ｂ）は、加熱ユニット１００が加圧ローラ１０１から離れて加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との間に隙間Ｇが形成されている状態（以下、離間状態という。）を示す図である。なお、本実施例においては、離間状態において加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との間に隙間Ｇが形成されているが、本発明は、必ずしもこれに限定されるものではない。加熱ユニット１００が加圧ローラ１０１に接触していても、加熱ユニット１００が加圧ローラ１０１にかける圧力が所定の圧力よりも低減されている場合を離間状態といってもよい。

加熱ユニット１００は、加熱ヒータ（加熱部）１０２、回転可能な定着フィルム（加熱回転体）１０３、フィルムガイド１０４及び補強支持体１０５を有する。加熱ヒータ１０２は、例えば、セラミックヒータである。加熱ヒータ１０２は、電力が供給されることにより、発熱して定着フィルム１０３を加熱する。定着フィルム１０３は、加熱ヒータ１０２の周囲を回転する円筒形状のフィルムである。フィルムガイド１０４は、加熱ヒータ１０２を保持し、定着フィルム１０３をガイドする。補強支持体１０５は、フィルムガイド１０４を支持する。

加圧ローラ１０１は、芯金１０６と、芯金１０６の周りに形成された弾性層１０７とを有する。弾性層１０７は、例えば、シリコーンゴム又はシリコーンゴムスポンジなどからつくられている。加熱ユニット１００が加圧ローラ１０１に所定の圧力で圧接すると、加圧ローラ１０１の弾性層１０７が変形して定着ニップ部Ｎを形成する。

後述するモータ９１が正方向（第一方向）へ回転すると、加圧ローラ１０１は、矢印Ｃで示す方向へ回転する。定着フィルム１０３は、加圧ローラ１０１の回転に従動して回転する。二次転写部ＳＴでトナー像が転写されたシートＳは、定着装置２１へ矢印Ｘで示す方向に搬送される。シートＳは、加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１とにより形成される定着ニップ部Ｎを通過する過程で加熱及び加圧されて、シートＳ上の未定着トナー像（不図示）が溶融しシートＳに定着される。

（当接離間機構）
次に、加熱ユニット１００を加圧ローラ１０１へ当接及び離間させる当接離間機構１３０を説明する。当接離間機構１３０は、加熱ユニット１００を所定の圧力で加圧ローラ１０１へ圧接して加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との間に定着ニップ部Ｎを形成する当接動作を行う。また、当接離間機構１３０は、加熱ユニット１００を加圧ローラ１０１から離して加圧ローラ１０１に対する加熱ユニット１００の圧力を解除する離間動作を行う。なお、離間動作は、加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との接触を維持したまま加圧ローラ１０１に対する加熱ユニット１００の圧力を低減させる動作であってもよい。当接離間機構１３０は、定着装置２１の長手方向両端部のそれぞれに設けられている。二つの当接離間機構１３０は、同じ構造を有し、同期して同じ動作（当接動作及び離間動作）を行う。

図３（ｃ）及び図３（ｄ）は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す定着装置２１の反対側を示す図である。図３（ｃ）及び図３（ｄ）は、定着装置２１の一端部に設けられた当接離間機構１３０を示す図である。図３（ｃ）は、当接離間機構１３０の当接動作により定着装置２１が当接状態にあるときの当接離間機構１３０を示す。図３（ｄ）は、当接離間機構１３０の離間動作により定着装置２１が離間状態にあるときの当接離間機構１３０を示す。

当接離間機構１３０は、レバー（加圧部材）１１２、圧縮ばね（弾性部材）１１３及びカム（昇降部材）１２０を有する。加熱ユニット１００は、両端部をそれぞれフランジ部材１３１により支持されている。レバー１１２は、フランジ部材１３１の上面の中央部に設けられた凸部１３２に支軸１３３により連結されている。レバー１１２は、支軸１３３を中心として回動可能である。レバー１１２の一端部１１２ａは、定着装置２１の側板１３４に支軸１３５により連結されている。レバー１１２は、支軸１３５を中心に回動可能である。

レバー１１２の他端部１１２ｂは、カム１２０により支持されている。カム１２０は、カム軸１３６に固定されている。カム軸１３６は、回転可能に側板１３４に軸受支持されている。また、カム軸１３６には、センサフラグ１２１も固定されている。カム１２０及びセンサフラグ１２１は、カム軸１３６の回転により一体に回転する。カム軸１３６は、後述するカム歯車９７に連結されている。カム歯車９７の回転によりカム軸１３６が回転する。

圧縮ばね１１３は、支軸１３３と他端部１１２ｂとの間でレバー１１２上に設置されている。圧縮ばね１１３は、レバー１１２と側板１３４の上部の張り出し部１３４ａとの間に配置されている。カム１２０が回動することによりレバー１１２の他端部１１２ｂを上下動させて支軸１３５を中心にレバー１１２を回転させる。これにより、レバー１１２は、支軸１３３及び凸部１３２を介して定着装置２１のフランジ部材１３１を上下動させる。カム１２０が図３（ｃ）に示す第一位置Ｐ１にあるとき、圧縮バネ１１３によりレバー１１２が押し下げられて図３（ａ）に示すように加熱ユニット１００が加圧ローラ１０１に加圧される。このとき、加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との間に定着ニップＮが形成される。また、カム１２０が図３（ｄ）に示す第二位置Ｐ２にあるとき、カム１２０がレバー１１２を押し上げることにより、図３（ｂ）に示すように加熱ユニット１００が加圧ローラ１０１から離間される。このとき、加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との間に隙間Ｇが形成される。このように、加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との当接及び離間は、カム１２０の位相により制御される。

カム１２０の位相状態は、カム１２０と一体に回転するセンサフラグ１２１とセンサ（カム位相検知装置）１２２により検知する。センサ１２２は、赤外線をセンサ１２２内に透過させている。センサ１２２内の赤外線がセンサフラグ１２１により遮蔽または透過されている時間に基づいて、ＣＰＵ３０１は、カム１２０の位相を判断する。

センサフラグ１２１と一体にセンサフラグ１２３が設けられている。センサフラグ１２３もカム１２０と一体に回転する。センサ１２４は、定着ニップ部Ｎが当接しているか離間しているかを検知する当接離間検知センサである。図３（ａ）に示すように、センサ１２４内の赤外線がセンサフラグ１２３により遮蔽されているとき、定着ニップ部Ｎが所定の圧力で当接している。また、図３（ｂ）に示すように、センサ１２４の赤外線がセンサフラグ１２３により遮蔽されていないとき、定着ニップ部Ｎが離間している。

センサ１２２及び１２４の検知信号は、ＣＰＵ３０１へ送信される。なお、センサ１２２からの検知信号により定着ニップ部Ｎの当接離間状態を検知できるようにセンサフラグ１２１及びセンサ１２２を構成すれば、センサフラグ１２３及びセンサ１２４は、必ずしも必要ない。

（駆動伝達装置）
次に、図４を用いて定着装置２１の駆動伝達装置９０を説明する。図４は、本実施例の定着装置２１の駆動伝達装置９０を示す図である。駆動伝達装置（以下、歯車列という。）９０は、モータ９１の回転を加圧ローラ１０１及びカム１２０へ選択的に伝達し、また、伝達を解除する。歯車列９０は、モータ歯車９８、入力歯車９２、第一揺動歯車９３、ローラ歯車（第一歯車）９４、第二揺動歯車９５、中継歯車９６及びカム歯車（第二歯車）９７を有する。モータ歯車９８、入力歯車９２、第一揺動歯車９３及び第二揺動歯車９５は、画像形成装置１０の本体に設けられている。ローラ歯車９４、中継歯車９６及びカム歯車９７は、定着装置２１に設けられている。定着装置２１を画像形成装置１０から取り外す場合、ローラ歯車９４と第一揺動歯車９３との係合が外れ、中継歯車９６と第二揺動歯車９５との係合が外れるように構成されている。また、定着装置２１を画像形成装置１０に装着する場合、ローラ歯車９４と第一揺動歯車９３とが係合可能になり、中継歯車９６と第二揺動歯車９５とが係合可能になるように構成されている。

モータ歯車９８は、モータ９１の回転軸９１ａに連結されている。入力歯車９２は、大歯車９２ａと小歯車９２ｂとからなる二段歯車である。モータ歯車９８は、入力歯車９２の大歯車９２ａと噛み合っている。第一揺動歯車９３は、大歯車９３ａと小歯車９３ｂとからなる二段歯車である。入力歯車９２の大歯車９２ａは、第一揺動歯車９３の大歯車９３ａと噛み合っている。第一揺動歯車９３の中心には、長穴９３ｃが設けられている。長穴９３ｃには、画像形成装置１０に設けられた軸１４１が挿入されている。第一揺動歯車９３は、軸１４１の周りに回転可能である。また、第一揺動歯車９３は、軸１４１に対して揺動可能である。第一揺動歯車９３が軸１４１に対して揺動しても、入力歯車９２の大歯車９２ａと第一揺動歯車９３の大歯車９３ａとの噛み合いは維持される。ローラ歯車９４は、加圧ローラ１０１の芯金１０６に連結されている。ローラ歯車９４は、加圧ローラ１０１と一体に回転する。第一揺動歯車９３の揺動に従って、第一揺動歯車９３の小歯車９３ｂは、ローラ歯車９４と選択的に噛み合うことができる。

第二揺動歯車９５は、大歯車９５ａと小歯車９５ｂとからなる二段歯車である。入力歯車９２の小歯車９２ｂは、第二揺動歯車９５の大歯車９５ａと噛み合っている。第二揺動歯車９５の中心には、長穴９５ｃが設けられている。長穴９５ｃには、画像形成装置１０に設けられた軸１４２が挿入されている。第二揺動歯車９５は、軸１４２の周りに回転可能である。また、第二揺動歯車９５は、軸１４２に対して揺動可能である。第二揺動歯車９５が軸１４２に対して揺動しても、入力歯車９２の小歯車９２ｂと第二揺動歯車９５の大歯車９５ａとの噛み合いは維持される。第二揺動歯車９５の揺動に従って、第二揺動歯車９５の小歯車９５ｂは、中継歯車９６と選択的に噛み合うことができる。中継歯車９６は、カム歯車９７と噛み合っている。カム歯車９７は、カム１２０のカム軸１３６に連結されている。カム歯車９７は、カム１２０及びセンサフラグ１２１並びに１２３と一体に回転する。

なお、入力歯車９２は、必ずしも二段歯車である必要はなく、第一揺動歯車９３及び第二揺動歯車９５の両方に噛み合う一段歯車であってもよい。また、中継歯車９６は、必ずしも必要ではなく、第二揺動歯車９５がカム歯車９７に選択的に噛み合うように構成してもよい。

歯車列９０は、モータ９１の正回転及び逆回転に従って、モータ９１の回転を加圧ローラ１０１及びカム１２０へ選択的に伝達する。以下、歯車列９０の動作を説明する。

（モータ正回転時の動作）
画像形成のために、加圧ローラ１０１を回転させる場合、モータ９１を正転させる。図４（ａ）は、モータ９１が正回転したときの歯車列９０を示す図である。モータ９１が矢印Ｒ１で示す方向（第一方向）に正回転すると、入力歯車９２は、矢印Ｄ１で示す方向に回転する。入力歯車９２が矢印Ｄ１で示す方向に回転すると、第一揺動歯車９３は、矢印Ｅ１で示す方向に移動して、第一揺動歯車９３の小歯車９３ｂがローラ歯車９４と噛み合う。第一揺動歯車９３の小歯車９３ｂとローラ歯車９４との係合により、モータ９１の回転がローラ歯車９４へ伝達され、ローラ歯車９４及び加圧ローラ１０１を矢印Ｃで示す方向へ回転する。一方、第二揺動歯車９５は、矢印Ｆ１で示す方向へ移動して、第二揺動歯車９５の小歯車９５ｂと中継歯車９６との係合が解除される。これによって、モータ９１の回転がカム歯車９７へ伝達されなくなるので、カム１２０は回転しない。

すなわち、モータ９１が第一方向Ｒ１に正回転すると、モータ９１の回転が加圧ローラ１０１へ伝達されて加圧ローラ１０１は回転するが、モータ９１からカム１２０への回転の伝達が解除されてカム１２０は回転しない。このとき、カム１２０は、図３（ｃ）に示す第一位置Ｐ１にあるので、加熱ユニット１００が所定の圧力で加圧ローラ１０１に圧接して加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との間に定着ニップ部Ｎを形成する。加圧ローラ１０１は、図３（ａ）の矢印Ｃで示す方向に回転するので、定着装置２１によりトナー像をシートＳへ定着することができる。

（モータ逆回転時の動作）
加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との間の定着ニップ部Ｎを離間させる場合、モータ９１を逆転させる。図４（ｂ）は、モータ９１が逆回転したときの歯車列９０を示す図である。モータ９１が矢印Ｒ２で示す方向（第二方向）に逆回転すると、入力歯車９２は、矢印Ｄ２で示す方向に回転する。第二方向は、第一方向と反対の方向である。入力歯車９２が矢印Ｄ２で示す方向に回転すると、第一揺動歯車９３は、矢印Ｅ２で示す方向に移動して第一揺動歯車９３の小歯車９３ｂがローラ歯車９４から離れる。第一揺動歯車９３の小歯車９３ｂとローラ歯車９４との係合が解除されることにより、モータ９１から加圧ローラ１０１への回転の伝達が解除されるので、加圧ローラ１０１は回転しない。一方、第二揺動歯車９５は、矢印Ｆ２で示す方向に移動して、第二揺動歯車９５の小歯車９５ｂが中継歯車９６と噛み合う。第二揺動歯車９５の小歯車９５ｂと中継歯車９６との係合により、中継歯車９６と噛み合っているカム歯車９７へモータ９１の回転が伝達される。その結果、カム歯車９７及びカム１２０は、矢印Ｍで示す方向に回転する。カム１２０が矢印Ｍで示す方向に回転することにより、カム１２０の位相は、図３（ｃ）に示す第一位置Ｐ１から図３（ｄ）に示す第二位置Ｐ２へ変化する。これによって、カム１２０がレバー１１２を持ち上げ、レバー１１２とともに加熱ユニット１００が持ち上げられるので、定着ニップ部Nが離間し、加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との間に隙間Ｇが形成される。

すなわち、モータ９１が第二方向Ｒ２に逆回転すると、モータ９１から加圧ローラ１０１への回転の伝達が解除されて加圧ローラ１０１は回転しないが、モータ９１の回転がカム１２０へ伝達されてカム１２０が回転する。カム１２０は、図３（ｃ）に示す第一位置Ｐ１から図３（ｄ）に示す第二位置Ｐ２へ回転するので、加圧ローラ１０１に対する加熱ユニット１００の圧接が解除される。これによって、加圧ローラ１０１の弾性層１０７に不可逆的な変形が生じることを防止できる。

加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との間の定着ニップ部Ｎを当接させる場合も、モータ９１を逆転させる。定着ニップ部Ｎの離間状態における歯車列９０は、図４（ｂ）に示す状態である。モータ９１が矢印Ｒ２で示す第二方向に逆回転すると、入力歯車９２は、矢印Ｄ２で示す方向に回転する。入力歯車９２が矢印Ｄ２で示す方向に回転するので、第一揺動歯車９３の小歯車９３ｂは、ローラ歯車９４から離間した状態を維持する。第一揺動歯車９３の小歯車９３ｂとローラ歯車９４との係合が解除されたままなので、モータ９１から加圧ローラ１０１へ回転が伝達されず、加圧ローラ１０１は回転しない。一方、第二揺動歯車９５の小歯車９５ｂは、中継歯車９６と噛み合った状態を維持する。よって、カム歯車９７及びカム１２０は、矢印Ｍで示す方向に回転する。カム１２０が矢印Ｍで示す方向に回転することにより、カム１２０の位相は、図３（ｄ）に示す第二位置Ｐ２から図３（ｃ）に示す第一位置Ｐ２へ変化する。従って、圧縮ばね１１３の付勢力によりレバー１１２が押し下げられ、レバー１１２とともに加熱ユニット１００が押し下げられる。加熱ユニット１００が押し下げられるので、加熱ユニット１００が加圧ローラ１０１に当接して加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との間に定着ニップ部Ｎが形成される。

モータ９１が第二方向Ｒ２に逆回転すると、加圧ローラ１０１は回転しないが、モータ９１の回転がカム１２０へ伝達されてカム１２０が回転する。カム１２０は、図３（ｄ）に示す第二位置Ｐ２から図３（ｃ）に示す第一位置Ｐ１へ回転して定着ニップ部Ｎを当接させる。このように、モータ９１を第二方向Ｒ２に逆回転させると、カム１２０が矢印Ｍで示す方向へ回転して定着ニップ部Ｎの当接と離間を行うことができる。つまり、モータ９１を逆回転させることにより、定着ニップ部Ｎの当接と離間の両方を実現することができます。

（カム回転制御）
以下、当接離間機構１３０の離間動作及び当接動作におけるカム１２０の回転制御についてより詳細に説明する。定着ニップ部Ｎの離間及び当接は、モータ９１を第二方向Ｒ２に逆回転することにより行われる。モータ９１を第二方向Ｒ２に逆回転することにより、カム１２０及びセンサフラグ１２１並びにセンサフラグ１２３は、図３（ａ）及び図３（ｃ）の矢印Ｍで示す方向に回転する。センサ１２２は、センサフラグ１２３及びセンサフラグ１２１により順に遮蔽される。センサ１２２がセンサフラグ１２１により遮蔽される時間は、センサフラグ１２３により遮蔽される時間より長い。そこで、遮蔽時間が例えば５００ミリ秒の所定時間以上である場合、ＣＰＵ３０１は、センサ１２２がセンサフラグ１２１により遮蔽されたと判断する。ＣＰＵ３０１は、センサフラグ１２１が５００ミリ秒以上にわたり遮蔽された後に赤外線が透過されたときにモータ９１の回転を停止する（図３（ｂ））。このとき、カム１２０は、図３（ｄ）に示す第二位置Ｐ２で停止して、定着ニップ部Ｎを離間する。図３（ｂ）に示すように、定着装置２１は、離間状態になり、加熱ユニット１００は、加圧ローラ１０１から離れて、加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との間に隙間Ｇが形成される。

離間状態にある定着装置２１を当接状態にする場合、モータ９１を第二方向Ｒ２に逆回転する。モータ９１を第二方向Ｒ２に逆回転することにより、カム１２０及びセンサフラグ１２１並びにセンサフラグ１２３は、図３（ｂ）及び図３（ｄ）の矢印Ｍで示す方向に回転する。カム１２０が定着ニップ部Ｎを離間する第二位置Ｐ２で停止している状態から３００ミリ秒の間、モータ９１を第二方向Ｒ２に逆回転させたのち停止する（図３（ａ））。このとき、カム１２０は、図３（ｃ）に示す第一位置Ｐ１で停止して、定着ニップ部Ｎを当接する。図３（ａ）に示すように、定着装置２１は、当接状態になり、加熱ユニット１００は、圧縮ばね１１３の弾性力により加圧ローラ１０１に所定の圧力で圧接して、加熱ユニット１００と加圧ローラ１０１との間に定着ニップ部Ｎを形成する。このように、定着ニップ部Ｎの離間及び当接は、モータ９１を第二方向Ｒ２に逆回転することにより行われる。

（歯車抜き制御）
図４（ａ）及び図４（ｂ）において、定着装置２１のカム歯車９４又は中継歯車９６のいずれかが、画像形成装置１０の第一揺動歯車９３又は第二揺動歯車９５に係合している。しかし、本実施例による歯車列９０は、定着装置２１のいずれの歯車も、画像形成装置１０のいずれの歯車とも係合しない状態（歯車係合解除状態）をとることができる。歯車列９０が歯車係合解除状態になることにより、画像形成装置１０からの定着装置２１の着脱を容易にすることができる。

定着装置２１を画像形成装置１０に着脱する際に、定着装置２１の歯車と画像形成装置１０の歯車が噛み合っていると、定着装置２１の着脱時に大きな操作力が必要になり定着装置２１の交換が困難になることがある。そこで、本実施例においては、歯車列９０が歯車係合解除状態をとることができるように構成した。図４（ｃ）は、歯車列９０の歯車係合解除状態を示す図である。

以下、歯車列９０を歯車係合解除状態にする歯車抜き制御を説明する。定着ニップ部Ｎが離間している状態（図４（ｂ））において、所定時間（第一所定時間）にわたりモータ９１を第一方向Ｒ１に正回転する。本実施例において、所定時間を１００ミリ秒に設定した。ただし、所定時間は、１００ミリ秒に限定されるものではなく、歯車列９０の構成に従って設定されるものである。図４（ｃ）に示すように、モータ９１が第一方向Ｒ１に正回転すると、入力歯車９２は、矢印Ｄ１で示す方向に回転する。入力歯車９２が矢印Ｄ１で示す方向に回転すると、第一揺動歯車９３は、矢印Ｅ１で示す方向に移動しようとする。しかし、モータ９１の第一方向Ｒ１への正回転時間が１００ミリ秒と短いので、第一揺動歯車９３の小歯車９３ｂがローラ歯車９４と噛み合う前にモータ９１の回転が停止する。従って、第一揺動歯車９３の小歯車９３ｂとローラ歯車９４とは、離間したままである。

一方、第二揺動歯車９５は、迅速に、矢印Ｆ１で示す方向へ移動して、第二揺動歯車９５の小歯車９５ｂと中継歯車９６との係合が解除される。第二揺動歯車９５が矢印Ｆ１で示す方向へ移動する時間は、第一揺動歯車９３が矢印Ｅ１で示す方向へ移動する時間よりも短い。これは、たとえば、第二揺動歯車９５の裏側に板ばね（不図示）を設けて、板ばねの弾性力により第二揺動歯車９５の矢印Ｆ１で示す方向への移動を補助することにより達成することができる。

このようにして、図４（ｃ）に示すように、定着装置２１のカム歯車９４及び中継歯車９６が画像形成装置１０の第一揺動歯車９３及び第二揺動歯車９５と係合しない歯車係合解除状態をとることができる。歯車の連結を解除するためにモータ９１を１００ミリ秒だけ正回転する動作を歯車抜き制御（歯車係合解除制御）という。歯車列９０が歯車係合解除状態にあるとき、定着装置２１を交換（着脱）する際に、定着装置２１に負荷がかからず交換の操作性が良好になる。

ところで、定着装置２１を画像形成装置１０に装着して歯車を噛み合わせるときに、歯車の当接による騒音が発生することがある。このような騒音を低減するために、定着装置２１が画像形成装置１０から取り外される可能性がある場合のみ、歯車列９０を歯車係合解除状態にすることは有効である。

（ＣＰＵの制御動作）
以下、ＣＰＵ３０１の制御動作を説明する。図５は、本実施例のＣＰＵ３０１の制御動作を示すフローチャートである。定着装置２１を制御するための制御プログラムは、ＲＯＭ３０２に保存されている。ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２から制御プログラムを読み出す。ＣＰＵ３０１は、制御プログラムに従って定着装置２１を駆動するためのモータ９１を制御する。

画像形成装置１０の電源が投入されると、画像形成装置１０は、印刷ジョブ開始待ち状態となる。ＣＰＵ３０１は、ドアセンサ５１の検知信号から画像形成装置１０の本体のドア５０が閉じているか否かを判断する（Ｓ５０１）。ＣＰＵ３０１は、ドアセンサ５３の検知信号からドア５２が閉じているか否かを判断してもよい。以下では、ドア５２の説明は省略する。ドア５０が閉じていない場合（Ｓ５０１のＮＯ）、ＣＰＵ３０１は、センサ１２４からの検知信号に基づいて定着ニップ部Ｎが当接しているか否かを判断する（Ｓ５０２）。定着ニップ部Ｎが当接している場合（Ｓ５０２のＹＥＳ）、ＣＰＵ３０１は、モータ９１を逆回転して定着ニップ部Ｎを離間する（Ｓ５０３）。ドア５０が閉じていないので定着装置２１は、交換される可能性がある。そこで、定着装置２１の歯車と画像形成装置１０の歯車の噛み合いを開放するために、ＣＰＵ３０１は、歯車抜き制御をする。すなわち、ＣＰＵ３０１は、モータ９１を所定時間（１００ミリ秒）正回転させる（Ｓ５０４）。これによって、定着装置２１のカム歯車９４及び中継歯車９６が画像形成装置１０の第一揺動歯車９３及び第二揺動歯車９５と係合しない歯車係合解除状態をとることができる。歯車列９０が歯車係合解除状態になるので、定着装置２１の交換（着脱）が容易になる。その後、ドア５０が閉じられるまで、ＣＰＵ３０１は、ドア５０が閉じているか否かの判断をする（Ｓ５０５）。定着装置２１が装着されてドア５０が閉じられると（Ｓ５０５のＹＥＳ）、Ｓ５０６へ進む。

Ｓ５０１にてドア５０が閉じているとＣＰＵ３０１が判断した場合（Ｓ５０１のＹＥＳ）、ＣＰＵ３０１は、電源ＯＦＦが命令されているか否かを判断する（Ｓ５０６）。ＣＰＵ３０１は、電源ＯＦＦの命令を検知する検知手段を有する。検知手段が電源をオフ（遮断）する命令を受けたとＣＰＵ３０１が判断すると（Ｓ５０６のＹＥＳ）、ＣＰＵ３０１は、センサ１２４からの検知信号に基づいて定着ニップ部Ｎが当接しているか否かを判断する（Ｓ５０７）。定着ニップ部Ｎが当接している場合（Ｓ５０７のＹＥＳ）、ＣＰＵ３０１は、モータ９１を逆回転させて定着ニップ部Ｎを離間状態にする（Ｓ５０８）。ＣＰＵ３０１は、定着装置２１の歯車と画像形成装置１０の歯車が噛み合っているか否かを判断する（Ｓ５０９）。歯車が噛み合っているか否かの判断は、歯車の近傍に設けられたセンサ（不図示）からの検知信号に基づいて判断してもよい。また、例えば、画像形成直後である場合は、歯車が噛み合っていると判断してもよい。ドア５０が閉じられた後に画像形成がなされていない場合は、歯車が噛み合っていないと判断してもよい。歯車が噛み合っている場合、ＣＰＵ３０１は、歯車抜き制御をする。すなわち、ＣＰＵ３０１は、モータ９１を所定時間（１００ミリ秒）正回転させる（Ｓ５１０）。その後、ＣＰＵ３０１は、画像形成装置１０の電源をＯＦＦする（Ｓ５２２）。画像形成装置１０の電源がＯＦＦされている間に、定着装置２１が交換される可能性がある。そこで、画像形成装置１０の電源をＯＦＦにする場合、歯車抜き制御の完了後に電源をＯＦＦする。

Ｓ５０６にて電源ＯＦＦが命令されていない場合（Ｓ５０６のＮＯ）、ＣＰＵ３０１は、印刷ジョブがあるか否かを判断する（Ｓ５１１）。印刷ジョブがない場合（Ｓ５１１のＮＯ）、ＣＰＵ３０１は、最後の印刷ジョブ終了からの経過時間が５分（第二所定時間）以上経過したか否かを判断する（Ｓ５１２）。経過時間が５分以上である場合（Ｓ５１２のＹＥＳ）、ＣＰＵ３０１は、モータ９１を逆回転させて定着ニップ部Ｎを離間状態にする（Ｓ５１３）。経過時間が５分未満の場合（Ｓ５１２のＮＯ）、Ｓ５０１へ戻る。この５分という時間は、加熱ユニット１００から加えられる圧力により加圧ローラ１０１の弾性層１０７に不可逆的な変形が発生する可能性がない時間であり、かつ連続してジョブが投入される可能性が低いと判断される時間である。５分という時間は、あらかじめ設定されている。しかし、経過時間の判断基準となる時間は、５分に限定されるものではない。この５分という時間内にジョブが投入された場合、定着ニップ部Ｎは当接状態に維持されているので、後述するＳ５１５での定着ニップ部Ｎの当接動作が必要なくなり画像形成を早く行うことができる。ＣＰＵ３０１は、印刷ジョブが終了したと判断すると、第二所定時間後に離間動作を行うので、加圧ローラ１０１の弾性層１０７に不可逆的な変形が発生することを防止できる。

Ｓ５１１にて印刷ジョブがある場合（Ｓ５１１のＹＥＳ）、ＣＰＵ３０１は、センサ１２４の検知信号に基づいて定着ニップ部Ｎが当接しているか否かを判断する（Ｓ５１４）。定着ニップ部Ｎが当接していない場合（Ｓ５１４のＮＯ）、定着ニップ部Ｎを当接状態にするためにモータ９１を逆回転させる。定着ニップ部Ｎが当接している状態で、ＣＰＵ３０１は、トナー像をシートＳに定着するためにモータ９１を正回転させる（Ｓ５１６）。ＣＰＵ３０１は、画像形成動作を制御する（Ｓ５１７）。画像形成動作中、ＣＰＵ３０１は、ジャム検知とドア５０の開閉状態検知を常に行う（Ｓ５１８）。ＣＰＵ３０１は、シートＳのジャムを検知するジャム検知手段を有する。ジャム発生又はドアの開放のどちらかが検知された場合（Ｓ５１８のＹＥＳ）、ＣＰＵ３０１は、定着ニップ部Ｎを離間させるために定着モータ９１を逆回転する（Ｓ５１９）。その後、Ｓ５０１へ戻る。

ジャムの発生とドアの開放のどちらも起こらなかった場合（Ｓ５１８のＮＯ）、ＣＰＵ３０１は、Ｓ５１７にて画像形成したジョブが印刷ジョブの最後か否かを判断する（Ｓ５２０）。印刷ジョブの最後でない場合（Ｓ５２０のＮＯ）、Ｓ５１６へ戻り、次の画像を形成する。画像形成したジョブが印刷ジョブの最後である場合（Ｓ５２０のＹＥＳ）、ＣＰＵ３０１は、モータ９１を停止する（Ｓ５２１）。その後、Ｓ５０１へ戻る。

Ｓ５０６で電源ＯＦＦが命令された場合、離間動作及び歯車抜き制御（Ｓ５０７〜Ｓ５１０）を実行する理由は、電源がＯＦＦされている間も定着装置２１が交換される可能性があるからである。電源がＯＦＦされている間も定着装置２１の交換操作の容易性を確保する必要がある。そのため、電源ＯＦＦが命令された場合、電源をＯＦＦする前に、定着ニップ部Ｎを離間し、その後、定着装置２１と画像形成装置１０の本体とをつなぐ歯車の噛み合いを解消する。

なお、本実施例では、加圧ローラ１０１を駆動させる動作とカム１２０を回転させる動作は、モータ９１の正回転と逆回転とにより行っている。しかし、本実施例のように加圧ローラ１０１とカム１２０の駆動源を一つのモータ９１とすることに限定されるものではなく、複数の駆動源を設けてもよい。例えば、加圧ローラ１０１とカム１２０のそれぞれに駆動源を設けてもよい。

また、本実施例では、連続してジョブが投入される可能性が低いと判断する時間を５分に設定しているが（Ｓ５１２）、５分より短い３分、１分に設定してもよく、５分より長い１０分、３０分、１時間に設定してもよく、あるいは、０分に設定してもよい。

本実施例によれば、印刷ジョブが終了してから定着ニップ部Ｎが当接した状態で長時間放置されることが防止される。よって、当接圧による加熱ユニット１００や加圧ローラ１０１の不可逆変形を防ぐことができる。さらに、ドア５０が開けられた場合、定着装置２１の歯車と画像形成装置１０の歯車との噛み合いを開放するので、定着装置２１を画像形成装置１０の本体から取り出す際に余計な力を必要とせずに容易に定着装置２１を交換することができる。

なお、歯車の噛み合いを解放した後に歯車を噛み合わせる際には当接音が発生する。歯車の噛み合いを解放する歯車抜き制御(Ｓ５０４及びＳ５１０)を、定着装置２１が交換される可能性がある場合のみに実行することで、歯車を噛み合わせる回数を減らすことができ、その結果、歯車の当接音を削減することができる。

１０・・・画像形成装置
２１・・・定着装置（像加熱装置）
５０・・・ドア（開閉部材）
５１・・・ドアセンサ（開閉検知装置）
５８・・・開口部
９０・・・歯車列
９１・・・モータ
１００・・・加熱ユニット（加熱回転体）
１０１・・・加圧ローラ（加圧回転体）
１０２・・・加熱ヒータ（加熱部）
１３０・・・当接離間機構
Ｓ・・・シート（記録媒体）

Claims

記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
加熱ユニットと加圧ユニットを有し、前記記録媒体に画像を定着させる定着手段と、
前記加圧ユニットを前記加熱ユニットに当接および離間させる当接離間機構と、
前記定着手段を本体に着脱するための開口部に設けられた開閉部材と、
前記開閉部材の開閉を検知する検知手段と、
モータからの駆動力を受ける駆動力伝達機構と、
前記モータが第１方向に回転した場合に前記駆動力伝達機構と当接し前記駆動力伝達機構からの駆動力を前記当接離間機構に伝達し、前記モータが前記第１方向と異なる第２方向に回転した場合に前記駆動力伝達機構と離間する第１歯車と、
前記モータが前記第２方向に回転した場合に前記駆動力伝達機構と当接し前記駆動力伝達機構からの駆動力を前記定着手段に伝達し、前記モータが前記第１方向に回転した場合に前記駆動力伝達機構と離間する第２歯車と、
前記モータの駆動を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
画像を形成時は、前記モータを前記第２方向に回転させ、
前記検知手段が前記開閉部材の開状態を検知したことに応じて、前記加圧ユニットと前記加熱ユニットを離間させるために前記モータを前記第１方向に第１時間回転させ、その後前記モータを前記第２方向に第２時間（前記第２時間＜前記第１時間）回転させ、
画像形成が終了後、所定時間経過した場合に、前記加圧ユニットと前記加熱ユニットを離間させるために前記モータを前記第１方向に回転させる
ことを特徴とする画像形成装置。
前記駆動力伝達機構は、前記第２歯車と当接可能な第１揺動歯車と、前記第１歯車と当接可能な第２揺動歯車とを有していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、
前記画像形成装置の電源をオフする命令を受けたと判断すると、前記モータを前記第１方向に回転させて前記当接離間機構により前記加圧ユニットと前記加熱ユニットを離間させ、その後、前記モータを前記第２方向に前記第２時間回転させ、その後、前記電源をオフすることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記モータを前記第１方向に回転させて前記当接離間機構により前記加圧ユニットと前記加熱ユニットを当接状態にすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。