JP6256698B2 - 定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンター、コピー機、ファクシミリ又はこれらの複合機などの画像形成装置及び該画像形成装置に搭載される定着装置に関する。

従来より、定着ローラーと該定着ローラーに圧接状態で当接する加圧ローラーとの圧接力を、第一圧接力と該第一圧接力よりも小さい第二圧接力とに切換え可能な定着装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。この定着装置では、通常の用紙に対しては、両ローラーの圧接力を第一圧接力に設定する一方、封筒や薄紙に対しては、両ローラーの圧接力を第二圧接力に設定するようにしている。これにより、封筒や薄紙に対して過度の圧接力が作用して皺が生じるのを防止している。この定着装置では、両ローラーの圧接力を切換えるために二つのバネを使用している。そして、両ローラーの圧接力を第一圧接力にする際には、二つのバネの合力を加圧ローラーに作用させる一方、両ローラーの圧接力を第二圧接力にする際には、加圧レバーを解除することで、加圧ローラーに作用する２つのバネの合力を０にするようにしている。

特開２０１３−１３７５８０号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す定着装置では、２つのバネが発生するバネ荷重を加算することで両ローラーの圧接力を得るようにしているので、各バネが発生するバネ荷重のバラツキがバネの数（特許文献１では２つ）だけ積み重なってしまう。このため、両ローラーの圧接力が目標値（第一及び第二圧接力）から大きく外れるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、両ローラーの圧接力を第一圧接力と該第一圧接力とは異なる第二圧接力とに切換えるための圧切換機構を備えた定着装置において、両ローラーの圧接力が目標値（第一圧接力及び第二圧接力）から大きく外れるのを防止しようとすることにある。

本発明に係る定着装置は、定着ローラーと、該定着ローラーに圧接状態で当接する加圧ローラーと、上記定着ローラー及び上記加圧ローラーをそれぞれ回転可能に支持するフレーム部材と、上記定着ローラー及び上記加圧ローラーの圧接力を第一圧接力と該第一圧接力とは異なる第二圧接力とに切換え可能な圧切換機構と、を備えている。

上記圧切換機構は、上記フレーム部材から突出する第一及び第二支持軸部と、上記第一支持軸部に対して回動可能に支持され、一端部に上記加圧ローラーを回転可能に支持する軸受部が設けられた加圧レバーと、一端部が上記加圧レバーの他端部に当接すると共に、他端部が上記フレーム部材に設けられた固定座部に当接して、上記加圧ローラーが上記定着ローラーに圧接されるように上記加圧レバーを上記第一支持軸部回りに付勢可能な圧縮コイルバネと、上記圧縮コイルバネに対して上記加圧レバーを挟んで反対側に設けられ、一端部が該加圧レバーの他端部に連結され、他端部が、上記第二支持軸部に揺動可能に支持された揺動レバーに連結されて、上記加圧ローラーが上記定着ローラーに圧接されるように上記加圧レバーを上記第一支持軸部回りに付勢可能な引張りコイルバネと、上記揺動レバーを第一揺動位置と第二揺動位置との間で駆動する駆動機構と、を備えている。そして、上記定着装置は、上記駆動機構により上記揺動レバーが上記第一揺動位置に駆動された状態では、上記圧縮コイルバネが自然長になり且つ上記引張りコイルバネが自然長よりも長い第一所定長さになることで、上記定着ローラーに対する上記加圧ローラーの圧接力が上記第一圧接力になる一方、上記駆動機構により上記揺動レバーが上記第二揺動位置に駆動された状態では、上記圧縮コイルバネが自然長よりも短い第二所定長さになり且つ上記引張りコイルバネが自然長になることで、上記定着ローラーに対する上記加圧ローラーの圧接力が上記第二圧接力になるように構成されている。

この構成によれば、駆動機構により揺動レバーが第一揺動位置に駆動されると、圧縮コイルバネが自然長になる一方、引張りコイルバネが自然長よりも長い第一所定長さになる。この結果、２つのコイルバネ（圧縮コイルバネ及び引張りコイルバネ）のうち引っ張りコイルバネのバネ荷重のみが加圧レバーに作用し、この引っ張りコイルバネのバネ加重によって上記第一圧接力が生じる。一方、駆動機構により揺動レバーが第二揺動位置に駆動されると、引張りコイルバネが自然長になる一方、圧縮コイルバネが自然長よりも短い第二所定長さになる。この結果、２つのコイルバネのうち圧縮コイルバネのバネ荷重のみが加圧レバーに作用し、この圧縮コイルバネのバネ加重によって上記第二圧接力が生じる。このように、上記構成では、両ローラーの圧接力を目標値（第一圧接力及び第二圧接力）に制御する際に、２つのコイルバネのいずれか一方のみがバネ荷重を発生して、他方のコイルバネのバネ荷重０（自然長）となるので、２つのバネ荷重のバラツキが積み重なることにより両ローラーの圧接力が目標値から大きく外れるのを防止することができる。

上記駆動機構は、駆動軸部と、上記揺動レバーに対して上記引張りコイルバネが位置する側に設けられ、上記駆動軸部に対して偏心して固定されると共に、周面が上記揺動レバーに当接する偏心カム部と、上記駆動軸部に動力伝達可能に連結された駆動モーターと、を有していて、該駆動モーターにより偏心カム部を回転駆動することにより、上記揺動レバーを上記第一揺動位置と上記第二揺動位置とに駆動可能に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、揺動レバーを、偏心カム部の回転運動により第一揺動位置と第二揺動位置とに容易に駆動することができる。

上記偏心カム部を駆動する駆動モーターは、上記定着ローラー又は上記加圧ローラーを駆動するためのローラー駆動モーターと兼用されていることが好ましい。

この構成によれば、偏心カム部を駆動するための駆動モーターをローラー駆動モーターと兼用するようにしたことで、定着装置全体のコストを低減することができる。

本発明の画像形成装置は、上記定着装置を備えている。

この構成によれば、定着装置における両ローラーの圧接荷重が目標値（第一圧接荷重及び第二圧接荷重）に精度良く制御されるので、圧接荷重が目標値を下回ることによる印刷不良や、過度の圧接荷重に起因する印刷物（例えば用紙や封筒）の皺を確実に抑制することが可能となる。

本発明によれば、両ローラーの圧接力を第一圧接力と該第一圧接力とは異なる第二圧接力とに切換えるための圧切換機構を備えた定着装置において、両ローラーの圧接力が目標値（第一圧接力及び第二圧接力）から大きく外れるのを防止することができる。

図１は、実施形態における定着装置を備えた画像形成装置を示す概略図である。 図２は、定着装置を示す、画像形成装置の右側の前側寄りから見た斜視図である。 図３は、図２のIII方向矢視図であって、揺動レバーが第一揺動位置にある状態を示す図である。 図４は、図３のIV−IV線断面図である。 図５は、揺動レバーが第二揺動位置にある状態を示す図３相当図である。 図６は、揺動レバーが第二揺動位置にある状態を示す図４相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《実施形態》
図１は、本実施形態における画像形成装置１を示している。この画像形成装置１は、本実施形態ではモノクロのレーザープリンターからなる。画像形成装置１は、給紙部１０、作像部２０、定着装置４０、排紙部７０、及び筐体８０を有している。給紙部１０から排紙部７０に至る用紙搬送経路には、用紙Ｐを挟持して搬送する複数の搬送ローラー対１１〜１３が配置されている。尚、以下の説明では、「前側」、「後側」は、画像形成装置１の前側、後側（図１の紙面垂直方向の手前側、奥側）を意味し、左側、右側は、画像形成装置１を前側から見たときの「左側」、「右側」を意味する。

給紙部１０は、シート状の用紙Ｐが収容される給紙カセット１０ａと、該給紙カセット１０ａ内の用紙Ｐを取り出して該カセット外に送り出すためのピックアップローラー１０ｂとを有している。給紙カセット１０ａよりカセット外に送り出された用紙Ｐは、搬送ローラー対１１を介して作像部２０に供給される。

作像部２０は、筐体８０内における右側端部の上下方向の中間部に配置されている。作像部２０は感光体ドラム２１を有しており、感光体ドラム２１の周囲には１０時の方向を基準として図の反時計回り方向に、帯電器２３、露光装置２５、現像器２７、転写器２９、クリーニング装置３３、及び除電器３５がこの順で配置されている。

画像形成時には、先ず、帯電器２３によって感光体ドラム２１の周面が帯電される。その後、露光装置２５によって感光体ドラム２１の周面に原稿画像データ（例えば、外部端末より受信した原稿画像の画像データ）に基づくレーザー光が照射される。これにより、感光体ドラム２１の表面には原稿画像データに対応する静電潜像が形成される。感光体ドラム２１の周面に形成された静電潜像は、現像装置２７によりトナー像として現像される。そうして現像されたトナー像は、給紙部１０から供給された用紙Ｐが感光体ドラム２１と転写ローラー３０との間を通過する際に当該用紙Ｐに転写される。トナー像が用紙Ｐに転写された後に感光体ドラム２１の周面に残った残トナーはクリーニング装置３３によって回収され、感光体ドラム２１の周面の電荷は除電器３５によって除電される。一方、トナー像が転写された用紙Ｐは、転写器２９（転写ローラー３０）及び感光体ドラム２１によりその下流側の定着装置４０に送り出される。尚、図中の符号３１は、用紙Ｐがクリーニング装置３３内に巻き込まれないように用紙Ｐを感光体ドラム２１から分離する分離装置である。

上記定着装置４０は、ヒーター４１ａ（図４参照）が内蔵された定着ローラー４１と、該定着ローラー４１に圧接される加圧ローラー４２と、両ローラー４１，４２を内部に収容する箱状のケース体８１とを有している。定着装置４０では、作像部２０より供給される用紙Ｐを定着ローラー４１及び加圧ローラー４２により挟持搬送することで、当該用紙Ｐにトナー像を熱定着させる。そして、定着装置４０にてトナー像が熱定着された用紙Ｐは、両ローラー４１，４２により下流側へと送り出される。定着装置４０より送り出された用紙Ｐは、複数の搬送ローラー対１２，１３を介して、筐体８０の上面に形成された上記排紙部７０に排出される。

上記定着装置４０は、定着ローラー４１及び加圧ローラー４２の圧接力を、予め設定した第一圧接力と該第一圧接力よりも小さい第二圧接力とに切換える圧切換機構５０を有している。定着装置４０は、不図示の操作部（例えば液晶タッチパネルやユーザー操作ボタンからなる）により通常印刷モードが設定された場合には、圧切換機構５０によって両ローラー４１，４２の圧接力を第一圧接力とする一方、操作部により封筒印刷モードが設定された場合には、圧切換機構５０によって両ローラー４１，４２の圧接力を第二圧接力に切換える。これにより、通常用紙に比べて厚みのある封筒に印刷を行う場合に、両ローラー４１，４２の過度の圧接力により封筒に皺が生じるのを防止している。

図２は、上記定着装置４０を画像形成装置１の前側の斜め右側寄りから見た斜視図である。定着装置４０は、定着ローラー４１及び加圧ローラー４２は内部に収容する矩形箱状の筐体フレーム４３を有している。定着ローラー４１及び加圧ローラー４２は、筐体フレーム４３内において画像形成装置１の前後方向に延びている。本実施形態では、定着ローラー４１は駆動モーターにより駆動される駆動ローラーであり、加圧ローラー４２は該駆動ローラーに従動して回転する従動ローラーである。

図３及び図４に示すように、上記圧切換機構５０は、加圧レバー５１、圧縮コイルバネ５２、引張りコイルバネ５３、揺動レバー５４、及びカム機構（駆動機構）６０を有している。加圧レバー５１は前後方向に間隔を空けて２つ設けられている（図３及び図４では、後側の加圧レバー５１のみを示す）。

加圧レバー５１は、上下方向に長い板金製の板材からなる。加圧レバー５１の上端部が第一支持軸部４５（図４参照）に対して回動可能に支持されている。第一支持軸部４５は、筐体フレーム４３の後側壁４３ａから筐体内方側（前側）に突出している。加圧レバー５１の上端部の回動支点よりもやや下側には、加圧ローラー４２のローラー軸部を回転可能に支持する軸受孔５１ａが形成されている。加圧レバー５１の下端部における右側端縁にはバネ挿入突部５１ｂ及びバネ掛止凹部５１ｃが形成されている。バネ掛止凹部５１ｃは、バネ挿入突部５１ｂよりも下側に位置している。すなわち、加圧レバー５１の回動支点（第一支持軸部４５の軸線）から掛止凹部５１ｃまでの距離は、該回動支点からバネ挿入突部５１ｂまでの距離よりも大きい。

上記圧縮コイルバネ５２はその軸線が左右方向に延びるように配置されている。圧縮コイルバネ５２の左側端部は、バネ挿入突部５１ｂに挿入されて加圧レバー５１の下端部に当接している。圧縮コイルバネ５２の右側端部は、筐体フレーム４３の後側壁４３ａから突出する固定ブラケット（固定座部）４４に当接している。固定ブラケット４４は上側から見てＬ字状に形成されており（図３参照）、固定ブラケット４４の先端部には、圧縮コイルバネ５２の他端部が挿入されるバネ挿入突部４４ａが形成されている。圧縮コイルバネ５２は、加圧レバー５１の下端部を左側に付勢することにより、加圧レバー５１を、第一支持軸部４５回りに図の時計回り方向（つまり加圧ローラー４２が定着ローラー４１に圧接される方向）に付勢可能になっている。

上記引張りコイルバネ５３は、圧縮コイルバネ５２に対して加圧レバー５１を挟んで反対側に配置されている。上記引張りコイルバネ５３は、圧縮コイルバネ５２と同様に、その軸線が左右方向に延びるように配置されている。引張りコイルバネ５３の右側端部は、フック状をなしていて、加圧レバー５１の下端部のバネ掛止凹部５１ｃに掛止（連結）されている。引張りコイルバネ５３の左側端部は、同じくフック状をなしていて、上記揺動レバー５４に形成された掛止孔５４ａに掛止（連結）されている。そうして、引張りコイルバネ５３は、加圧レバー５１を、第一支持軸部４５回りに図の時計回り方向（つまり加圧ローラー４２が定着ローラー４１に圧接される方向）に付勢可能になっている。

上記揺動レバー５４は、断面コ字状の板金部材からなる。揺動レバー５４の長手方向の一端部は、後側壁４３ａから前側に突出する第二支持軸部５５に揺動可能に支持されている。揺動レバー５４の長手方向の他端部には、上記引張りコイルバネ５３の左側端部が掛止される掛止孔５４ａが形成されている。掛止孔５４ａは、引張りコイルバネ５３のバネ長の寸法誤差を吸収するべく長孔状に形成されている。

上記カム機構６０は、揺動レバー５４を第二支持軸部５５回りに揺動駆動するための機構である。カム機構６０は、駆動軸部６１、偏心カム部６２、及び駆動モータ（図示省略）を有している。駆動軸部６１は、筐体フレーム４３の前側壁部４３ｂ（図２参照）及び後側壁イブ４３ａ間に跨って前後方向に延びている。駆動軸部６１の後端部は、筐体フレーム４３の後側壁４３ａを貫通して、筐体フレーム４３の外側に設けられた上記駆動モーターに連結されている。偏心カム部６２は、駆動軸部６１に対して偏心して固定された断面楕円形状の筒状体からなる。偏心カム部６２は、駆動軸部６１の軸線からの距離が最小になる最小径部６２ａと当該距離が最大になる最大径部６２ｂとを有している。偏心カム部６２は、揺動レバー５４に対して引張りコイルバネ５３が位置する側に配置されている。偏心カム部６２の周面には、揺動レバー５４が引張りコイルバネ５３の付勢力を受けて常に当接している。上記駆動モーターは、駆動軸部６１と共に偏心カム部６２を回転させることにより、揺動レバー５４を第一揺動位置と第二揺動位置とに駆動する。駆動モーターは、駆動ローラーである定着ローラー４１を駆動するローラー駆動モーターと兼用されている。駆動モーターは、遊星歯車機構を介して定着ローラー４１及び上記偏心カム部６２の駆動軸部６１に連結されていて、正回転時にはその駆動力を定着ローラー４１に伝達する一方、逆回転時にはその駆動力を駆動軸部６１に伝達する。

図３及び図４は、揺動レバー５４が上記第一揺動位置にある状態を示している。この状態では、偏心カム部６２の最大径部６２ｂが揺動レバー５４に当接することにより、揺動レバー５４が下側に向かって左側に傾斜している。そうして、引張りコイルバネ５３が揺動レバー５４により左側に引っ張られる結果、引張りコイルバネ５３の伸縮方向の長さがその自然長Ｐ０（図６参照）よりも長い第一所定長さＰ１になる一方、圧縮コイルバネ５２の伸縮方向の長さはその自然長Ｃ０に等しくなる。したがって、揺動レバー５４が第一揺動位置にある状態では、引張りコイルバネ５３のバネ荷重のみが加圧レバー５１に作用して、このバネ荷重によって両ローラー４１，４２の圧接力が第一圧接力に設定される。

一方、図３及び図４の状態から駆動モーターにより偏心カム部６２を図の時計回り方向に所定角度だけ回転させると、揺動レバー５４が偏心カム部６２の周面に当接しながら図の反時計回り方向に回転して第一揺動位置から第二揺動位置に変位する。図５及び図６は、揺動レバー５４が第二揺動位置にある状態を示している。この状態では、偏心カム部６２の最小径部６２ａが揺動レバー５４に当接することにより、揺動レバー５４が下側に向かって右側に傾斜し、引張りコイルバネ５３の伸縮方向の長さがその自然長さＰ０に等しくなる一方、圧縮コイルバネ５２の伸縮方向の長さがその自然長Ｃ０よりも短い第二所定長さＣ１になる。したがって、揺動レバー５４が第二揺動位置にある状態では、圧縮コイルバネ５２のバネ荷重のみが加圧レバー５１に作用して、このバネ荷重によって両ローラー４１，４２の圧接力が第二圧接力に制御される。

以上説明したように上記実施形態では、圧切換機構５０により両ローラー４１，４２の圧接力を第一圧接力と第二圧接力とに切換える際に、二つのコイルバネ５２，５３のいずれか一方のみがバネ荷重を発生して、他方がバネ荷重０（自然長）となるので、２つのバネ荷重のバラツキが積み重なることにより両ローラー４１，４２の圧接力が目標値（第一圧接力及び第二圧接力）から大きく外れるのを防止することができる。

また上記実施形態では、カム機構６０の偏心カム部６２の回転運動を利用して加圧レバー５１を第一揺動位置と第二揺動位置とに容易に切替えることができる。そして、上記偏心カム部６２を駆動する駆動モーターを、上記定着ローラー４１を駆動するためのローラー駆動モーターと兼用するようにしたことで、部品点数を削減して定着装置全体のコストを低減することができる。

また上記実施形態における画像形成装置１は上記定着装置４０を備えているので、両ローラー４１，４２の圧接荷重が目標値（第一及び第二圧接荷重）から大きく外れることもない。よって、両ローラー４１，４２の圧接荷重が目標値を下回ることによる印刷不良や、過度の圧接荷重により印刷物（用紙や封筒）に皺が生じるのを確実に抑制することが可能となる。

《他の実施形態》
上記実施形態では、定着ローラー４１が駆動ローラーであり、加圧ローラー４２が従動ローラーである構成について説明したが、これに限ったものではなく、加圧ローラー４２が駆動ローラーであり、定着ローラー４１が従動ローラーである構成であってもよい。

上記実施形態では、圧切換機構４４は、定着ローラー４１に対して加圧ローラー４２を移動させることで、両ローラー４１，４２の加圧状態と加圧解除状態とに切換えるようにしているが、これに限ったものではない。すなわち、圧切換機構４４は、例えば、加圧ローラー４２に対して定着ローラー４１を移動させることで、両ローラー４１，４２を加圧状態と加圧解除状態とに切り換えるように構成されていてもよい。

上記実施形態では、揺動レバー５４が第一揺動位置にあるときに定着ローラー４１と加圧ローラー４２の圧接力が第一圧接力になり、揺動レバー５４が第二揺動位置にあるときに両ローラー４１，４２の圧接力が第二圧接力になる例について説明したが、これとは逆に、揺動レバー５４が第一揺動位置にあるときに両ローラー４１，４２の圧接力が第二圧接力になり、揺動レバー５４が第二揺動位置にあるときに両ローラー４１，４２の圧接力が第一圧接力になるようにしてもよい。

以上説明したように、プリンター、コピー機、ファクシミリ又はこれらの複合機などの画像形成装置及び該画像形成装置に搭載される定着装置に有用である。

Ｐ０ 自然長
Ｐ１ 第一所定長さ
Ｃ０ 自然長
Ｃ１ 第二所定長さ
１ 画像形成装置
４０ 定着装置
４１ 定着ローラー
４２ 加圧ローラー
４３ 筐体フレーム（フレーム部材）
４３ａ 後側壁
４４ 固定ブラケット（固定座部）
４５ 第一支持軸部
５０ 圧切換機構
５１ 加圧レバー
５１ａ 軸受孔（軸受部）
５２ 圧縮コイルバネ
５３ 引張りコイルバネ
５４ 揺動レバー
５５ 第二支持軸部
６０ カム機構（駆動機構）
６１ 駆動軸部
６２ 偏心カム部

Claims (4)

1. 定着ローラーと、該定着ローラーに圧接状態で当接する加圧ローラーと、上記定着ローラー及び上記加圧ローラーをそれぞれ回転可能に支持するフレーム部材と、上記定着ローラー及び上記加圧ローラーの圧接力を第一圧接力とは異なる第二圧接力とに切換え可能な圧切換機構と、を備えた定着装置であって、
   上記圧切換機構は、
   上記フレーム部材から突出する第一及び第二支持軸部と、
   上記第一支持軸部に対して回動可能に支持され、一端部に上記加圧ローラーを回転可能に支持する軸受部が設けられた加圧レバーと、
   一端部が上記加圧レバーの他端部に当接すると共に、他端部が上記フレーム部材に設けられた固定座部に当接して、上記加圧ローラーが上記定着ローラーに圧接されるように上記加圧レバーを上記第一支持軸部回りに付勢可能な圧縮コイルバネと、
   上記圧縮コイルバネに対して上記加圧レバーを挟んで反対側に設けられ、一端部が該加圧レバーの他端部に連結され、他端部が、上記第二支持軸部に揺動可能に支持された揺動レバーに連結されて、上記加圧ローラーが上記定着ローラーに圧接されるように上記加圧レバーを上記第一支持軸部回りに付勢可能な引張りコイルバネと、
   上記揺動レバーを第一揺動位置と第二揺動位置とに駆動する駆動機構と、を備え、
   上記駆動機構により上記揺動レバーが上記第一揺動位置に駆動された状態では、上記圧縮コイルバネが自然長になり且つ上記引張りコイルバネが自然長よりも長い第一所定長さになることで、上記定着ローラーに対する上記加圧ローラーの圧接力が上記第一圧接力になる一方、上記駆動機構により上記揺動レバーが上記第二揺動位置に駆動された状態では、上記圧縮コイルバネが自然長よりも短い第二所定長さになり且つ上記引張りコイルバネが自然長になることで、上記定着ローラーに対する上記加圧ローラーの圧接力が上記第二圧接力になる、定着装置。
2. 請求項１記載の定着装置において、
   上記駆動機構は、
   駆動軸部と、
   上記揺動レバーに対して上記引張りコイルバネが位置する側に設けられ、上記駆動軸部に対して偏心して固定されると共に、周面が上記揺動レバーに当接する偏心カム部と、
   上記駆動軸部に動力伝達可能に連結された駆動モーターと、を有していて、該駆動モーターにより上記偏心カム部を回転駆動することにより、上記揺動レバーを上記第一揺動位置と上記第二揺動位置とに駆動可能に構成されている、定着装置。
3. 請求項２記載の定着装置において、
   上記駆動モーターは、上記定着ローラー又は上記加圧ローラーを駆動するためのローラー駆動モーターと兼用されている、定着装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
   

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