JP6501484B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、記録材上に画像を形成する画像形成装置に関するものである。
画像形成装置の定着部でのジャム処理性の向上、或いは部品の変形防止のため、定着ニップ部に掛かる圧力を自動で解除する圧力解除機構を設けた画像形成装置がある。画像形成装置本体に対して定着ユニットが取外し可能になっている場合、圧力解除機構は定着ユニットに設けられ、圧力解除機構を駆動する動力源は画像形成装置本体に設けられている。
ところで、定着ユニットを画像形成装置本体から取外した後に、例えば定着ユニットに衝撃が加わり定着ユニットの圧力解除機構の圧力解除カムが動いてしまう場合が考えられる。すると、圧力解除カムと、装置本体に設けられ圧力解除カムに動力を伝達するカップリングとの位相が合わず、定着ユニットを装置本体に装着できなくなってしまう。
その対策として、特許文献1には、圧力解除カムと装置本体のカップリングとの位相が合ってなくても、定着ユニットを画像形成装置へ装着する動作に連動してカムの位相をカップリングの位相に合わせる構成が記載されている。
特許5511598号
しかしながら、この構成では、定着ユニットに装置本体のカップリングと接触してカムを移動させるための形状が必要となる。また、定着ユニットを装置本体に装着する動作でカムを移動させるため、定着ユニットの装着時に大きな力が必要となる。
本発明の目的は、定着ユニットが装置本体に対して着脱可能な構成において、定着ユニットの圧力解除カムの位相が、加圧状態と圧力解除状態のどちらであっても、定着ユニットを装置本体に容易に装着することが可能な画像形成装置を提供することである。
上述の課題を解決するための本発明は、未定着画像が形成された記録材を挟持搬送する定着ニップ部に圧力を掛ける圧力付与部と、前記圧力付与部に作用して前記定着ニップ部に掛る圧力を解除する圧力解除カムとを有し、画像形成装置の本体に対して着脱可能な定着ユニットと、前記定着ユニットの前記圧力解除カムと係合し、前記圧力解除カムに駆動力を伝達するカップリング部を有する画像形成装置の本体と、を有し、前記画像形成装置の本体に装着された状態の前記定着ユニットの前記圧力解除カムを前記カップリング部を介して回動させることにより、前記定着ニップ部を加圧状態と圧力解除状態に切換えられる画像形成装置において、前記加圧状態となる前記圧力解除カムの位相と前記圧力解除状態となる前記圧力解除カムの位相の差が180°に設定されており、前記定着ニップ部が前記加圧状態の場合と前記圧力解除状態の場合のどちらでも前記定着ユニットを前記画像形成装置の本体に装着できる構成となっていることを特徴とする。
また、本発明は、画像形成装置の本体と、定着ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上の未定着画像を記録材に定着する定着ユニットであって、前記定着ニップ部に掛かる圧力を切換えるためのカムと、前記カムに駆動力を伝えるための第1係合部と、を有し、前記本体に対して着脱可能な定着ユニットと、前記定着ユニットが前記本体に装着されている状態で前記第1係合部と係合する、前記本体に設けられている第2係合部と、を有し、前記第1係合部と前記第2係合部を介して前記カムを回動させることにより、前記定着ニップ部を加圧状態と圧力解除状態に切換え可能である画像形成装置において、前記加圧状態となる前記カムの位相と前記圧力解除状態となる前記カムの位相の差が180°であり、前記定着ニップ部が前記加圧状態の場合と前記圧力解除状態の場合のどちらの場合でも、前記定着ユニットを前記本体に装着すると、前記第1係合部と前記第2係合部が係合することを特徴とする。
また、本発明は、画像形成装置の本体と、定着ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上の未定着画像を記録材に定着する定着ユニットであって、前記定着ニップ部に掛かる圧力を切換えるためのカムと、前記カムに駆動力を伝えるための第1係合部と、を有し、前記本体に対して着脱可能な定着ユニットと、前記定着ユニットが前記本体に装着されている状態で前記第1係合部と係合する、前記本体に設けられている第2係合部と、を有し、前記第1係合部と前記第2係合部を介して前記カムを回動させることにより、前記定着ニップ部を加圧状態と圧力解除状態に切換え可能である画像形成装置において、前記第1係合部は前記第2係合部が入る二つの入口を有し、二つの入口の位相の差の大きさと、前記加圧状態となる前記カムの位相と前記圧力解除状態となる前記カムの位相の差の大きさは、同じであり、前記定着ニップ部が前記加圧状態の場合と前記圧力解除状態の場合のどちらの場合でも、前記定着ユニットを前記本体に装着すると、前記第1係合部と前記第2係合部が係合することを特徴とする。
本発明によれば、定着ユニットの圧力解除カムが加圧状態と圧力解除状態のどちらであっても、定着ユニットを装置本体に対して容易に装着することが可能な画像形成装置を提供できる。
画像形成装置の断面図 定着ユニット斜視図及び断面図 定着ユニットの着脱状態図 定着ユニット内の圧力解除部の斜視図 圧力解除カムの図 加圧状態及び圧力解除状態の圧力解除部の斜視図 圧解除カップリングの斜視図 圧力解除カムと圧解除カップリングの係合過程を示す図
図1は画像形成装置の断面図である。画像形成装置1は、タンデム型の4色フルカラーレーザプリンタである。図1に示すように、画像形成装置1には、4つのプロセスカートリッジPY・PM・PC・PKが着脱可能に設けられている。各カートリッジは、感光体ドラム11a、11b、11c、11d、感光体ドラムの表面を一様に帯電するための帯電ローラ12a、12b、12c、12dを有する。更に、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像する現像器13a、13b、13c、13dも有する。現像器は、現像ローラ13a1、13b1、13c1、13d1及びトナーを有する。更に、感光体ドラムの表面に残ったトナーを取り除くクリーニング器14a、14b、14c、14dも有する。
カートリッジが配列されている領域の上方には、レーザスキャナユニット3が設けられている。このレーザスキャナユニット3は、入力される画像情報に応じてレーザー光を出力し、各感光体ドラムの表面を走査露光する。これにより、各感光体ドラムに静電潜像が形成される。
カートリッジが配置されている領域の下方には、駆動ローラ22、ターンローラ23、テンションローラ24、中間転写ベルト21を有するベルトユニット21が設けられている。ベルト21の内側には、ベルトを介して各感光体ドラム11に対向させた4個の一次転写ローラ25a、25b、25c、25dが設けられている。駆動ローラ22に対してベルト21を介して対向するように、二次転写ローラ26が設けられている。カートリッジ及びベルトユニットは、装置本体のドア2を開くことによって取り出せるようになっている。
ベルト21の下方には、記録材としての紙などのシートSを供給するシート供給部30が設けられている。シート供給部30は、画像形成前のシートSを積載するシートカセット31と、手差しのシートSが搬送される搬送路32とを備えている。また、シート供給部30は、シートSを供給する供給ローラ33と、シートSを1枚ずつ分離する分離ローラ34と、シートSを下流に向けて搬送する搬送ローラ35とを備えている。31aはカセット31を引き出すための把手、32aは搬送路32を引き出すための把手である。
転写部でトナー画像が転写されたシートSは定着ユニット40に搬送される。定着ユニット40によってトナー像が定着されたシートSは排出ローラ45とアイドラローラ46を有する排出ローラ対44で搬送され、トレイ47に排出される。
次に、図2〜図8Bを参照して、定着ユニット40について説明する。定着ユニット40は画像形成装置1の本体から図1に示す矢印A方向に取外し可能である。矢印B方向は定着ユニットの装着方向を示している。
図2は定着ユニット40の斜視図及び断面図である。定着ユニット40は、加熱ユニット41と、加圧ローラ42とを備えており、両者の間にシートSを挟持搬送しつつトナー像を定着する定着ニップ部が形成される。
加熱ユニット41は、定着ユニットの金属製のフレーム49a、49bに設けられた溝によって、加圧ローラ42を圧縮する方向にスライド可能に保持されている。加熱ユニット41は、給電コネクタ41eを介して供給される電力によって発熱するヒータ41aと、加圧ローラ42の回転に伴ってヒータ41aに対して摺動しつつ回転する筒状の加熱フィルム41bと、を備えている。ヒータ41aはフィルム41bの内面に接触している。ヒータ41aは、セラミック基板上に発熱抵抗体を形成した平板状のセラミックヒータである。また、加熱ユニット41は、フィルム41bの母線方向への寄り移動を規制するフランジ部を有するガイド部材41cと、ヒータ41aを保持する耐熱樹脂製のヒータホルダ41dとを備えている。41eはヒータホルダの長手方向(フィルム母線と平行な方向)に亘ってヒータホルダを補強する金属製のステーである。加熱ユニット41は、後述する圧力付与部によって加圧ローラ42に向って付勢されており、この力によって定着ニップ部が形成されている。定着ニップ部は、フィルム41bを介してヒータ41aと加圧ローラ42によって形成されており、シートSはフィルムと加圧ローラの間を通過する。
加圧ローラ42は、芯金部42aと、シリコーンゴム層42bと、フッ素樹脂表層42cと、を有する。加圧ローラ42は、フレーム49a、49bに対して軸受を介して回転自在に支持されている。加圧ローラ42の芯金42aの端部にはギア42dが設けられており、画像形成装置1の装置本体に搭載されているモータMの動力で回転する。
定着ユニット40は画像形成装置1の本体に対して着脱可能に構成されている。図3A及び図3Bに示すように、定着ユニット40は、定着ユニットを装置本体1の本体フレーム5に固定する固定ビスを外し、図3Aの右側方向(図1のA方向に相当する)に平行移動させることで本体1から外すことができる(図3B)。定着ユニットを画像形成装置1の本体に装着する時は、本体フレーム5に装着した後、本体フレーム5にビスで固定する。
定着ユニット40は、未定着画像が形成された記録材を挟持搬送する定着ニップ部に圧力を掛ける圧力付与部と、圧力付与部に作用して定着ニップ部に掛る圧力を解除する圧力解除カムとを有し、画像形成装置の本体に対して着脱可能となっている。また、画像形成装置の本体は、定着ユニットの圧力解除カムと係合し、圧力解除カムに駆動力を伝達するカップリング部を有する。そして、画像形成装置の本体に装着された状態の定着ユニットの圧力解除カムをカップリング部を介して回動させることにより、定着ニップ部を加圧状態と圧力解除状態に切換えられる。
次に、主に図2Aを用いて圧力付与部50について説明する。圧力付与部50は、加圧ローラの軸方向に関して、定着ユニットの両端側にそれぞれ設けられている。圧力付与部50は、加圧板52と、加圧板52を付勢する圧縮バネ51を備えている。この圧縮バネ51の力は、加圧板52、ステー41e、ヒータホルダ41d、及びヒータ41aに伝わる。この圧縮バネ51により加熱ユニット41に加圧ローラ42に向う方向の力が与えられて、定着ニップ部が形成されている。
次に、図2A、図4〜図8Bを用いて、定着ユニットに設けられた圧力解除機構60について説明する。図4に示すように、圧力解除機構60は、回動軸62と、軸62の両端に1つずつ固定されている圧力解除カム61A及び61Bと、を有する。カム61Aには、カム61A及び61Bに動力を伝えるための画像形成装置本体に設けられたカップリング70と係合する係合部61bが設けられている。軸62はフレーム49a及び49bに回転可能に嵌合している。図5Aは図4に示すVx方向からカム61Aを見た図、図5Bは図4に示すVy方向からカム61Aを見た図である。カム61Aと軸62とは、図5Aに示す平行ピン63によって回転方向に締結され一緒に回動する。カム61Aと同様に、カム61Bも平行ピンによって軸62に締結されている(図省略)。カム61A及び61Bには、加圧板52を押し上げるためのカム部61aが夫々設けられている。軸62のラジアル方向における中心からの距離がDfであるカム部61aの最小外径部のエリアFはほぼ点になっている。軸62の中心からの距離がDeである最大外径部のエリアEは、最小外径部Fに対して位相差180°の位置に設けられている。エリアEの中央は、点Fに対してちょうど180°の位相差の位置になっている。エリアFは、定着ニップ部を加圧状態にする時に使用されるエリアであり、エリアEは、定着ニップ部を圧力解除状態にする時に使用されるエリアである。即ち、加圧状態となる圧力解除カムの位相と圧力解除状態となる圧力解除カムの位相の差は180°に設定されている。なお、軸62の両端に設けられた二つのカム61A及び61Bの夫々のカム部61aのプロファイルは同じであり、位相も同位相となるように軸62に固定してある。
一方、画像形成装置の本体1には、定着ユニット40のカム61Aに係合して駆動を伝達するカップリング70が備えられている(図7参照)。カップリング70は画像形成装置の本体1に設けられたモータMから駆動を伝達されて回動する。モータMは、定着処理時は加圧ローラ42がシートSを搬送するように正回転し、カム61Aに駆動を伝達する時は逆回転する。モータMが逆回転する場合、加圧ローラ42が回転しないように加圧ローラへの動力伝達経路中にワンウェイクラッチが設けられている。カップリング70は、カム61Aの係合部61bと係合するカップリング部70a、モータMからの駆動力を受けて回転するギア部70bと、を有する。カップリング70が回動することでカム61Aに動力が伝わり、カム61Aと61Bが共に回動する。
画像形成装置1がプリント時やスタンバイ状態の時は、カム部61aのエリアFが加圧板52と対向している。この時、カム部61aと加圧板52の間には隙間があり、加熱ユニット41がバネ51の力によって加圧ローラ42に対して加圧する。これにより、フィルム41bと加圧ローラ42が加圧状態となり、両者の間に定着処理可能な定着ニップ部が形成される(図6A)。
画像形成装置1に紙詰まりが発生したり、電源OFF状態になると、カム61A及び61Bはカップリング70を介して駆動されて回動し、カム部61aのエリアEが加圧板52に近づいていく。やがて加圧板52を加圧方向とは反対側に押して加圧板52を退避させる。すると加圧板52から加熱ユニット41への圧力付与が小さくなり(又は無くなり)、加熱ユニット41が加圧ローラ42を押圧しなくなり、定着ニップ部の圧力を解除する加圧解除状態となる(図6B)。
次に、カム61A及び61Bの位相の制御について説明する。定着ユニット40は、既に述べたように、加圧状態と加圧解除状態を設定できる。カム61A及び61Bの停止位置は、圧解除センサ80によって検知される。モータMは、装置1のステータス(プリント状態、ジャム状態、電源OFF状態等)及びセンサ80の出力に基づいて制御される。圧解除センサ80は、カップリング70が配置されているカム61Aとは反対側のカム61Bの近傍に配置されている。即ち、定着ユニットには、圧力解除カムの位相を検知するための被検知部が設けられており、圧力解除カムが設けられた軸の、後述する係合部61bが設けられた端部とは反対側の端部に被検知部が設けられている。カムが回転すると、カム61Bに設けられたセンサ作用部(被検知部)61cが圧解除センサ80のレバー部80aに作用する。センサ作用部61cはカム形状となっており、回転中心に対して周方向で径が変化してレバー80aの押込み量を変化させる。
センサ作用部61cが圧解除センサ80のレバー80aを押し込むと、レバー80aの回転中心を中心にレバー80aが回動する。レバー80aが回動するとセンサがON状態となる。また、圧解除センサ80のレバー80aの押込み量が少なくなると、センサがOFF状態に切り替わる。制御部は、圧解除センサ80のON/OFFが切り替わったタイミングからカムの回動時間を検知し、カム61A及び61Bが加圧ポジション/圧解除ポジションに移動するまでの所定時間後にモータMに停止命令を出す。カム61の位相の制御は以上のように実行される。
画像形成装置1は、カム61A及び61Bが加圧ポジションか圧解除ポジションとなる時だけモータMを停止させる。従って、カップリング70も、加圧ポジションか圧解除ポジション以外の位相で停止することはない。
次に、カム61Aとカップリング70の詳細な形状について図5A〜図8Bを用いて説明する。軸62の方向において、カム61Aの外側端面には係合部61bが形成されている。係合部61bは、カム61Aの回転中心に対して点対称な形状である2つの突起部61dと61eから成る。定着ユニット40を画像形成装置の本体に装着すると、2つの突起部61dと61eに挟まれた空間である溝部61fに、画像形成装置の本体1に設けられたカップリング70の係合部70aが係合する。溝部61fに繋がる、カップリングの係合部70aが入る入口は二つ(BAとBB)設けられている。二つ入口BAとBBは180°の位相差になっている。図6Aのように、定着ニップ部が加圧状態の時は入口BAで係合部70aを迎え入れられるようになっており、図6Bのように、定着ニップ部が圧力解除状態の時は入口BBで係合部70aを迎え入れられるようになっている。このように、定着ニップ部が加圧状態の時も圧力解除状態の時も、係合部70aを迎え入れられるようになっている。即ち、定着ニップ部が加圧状態の場合と圧力解除状態の場合のどちらでも定着ユニットを画像形成装置の本体に装着できる構成となっている。
図7に示すように、カップリング70には突起形状の係合部70aが設けられている。係合部70aは略直方体の突起形状であり、カップリング70の回転中心に点対称な形状である。定着ユニット40が画像形成装置1の本体に装着される(図8Aから図8B)と、カップリングの係合部70aにカム61Aの溝部61fが係合する。溝部61fの入口BA及びBBには、係合部70aを誘い込むための斜面形状61gが設けられている。カム61Aとカップリング70が係合してカップリング70が回転する(図8Bの矢印R方向)と、係合部70aが係合部61bの二か所61bcを押すことで動力が伝わり、二つのカム61A及び61Bが回転する。
なお、定着ユニット40が加圧状態でも圧力解除状態でも、カムの溝部61fは定着ユニット40の着脱方向に対して略平行であり、開口している。また、画像形成装置1の本体に設けられたカップリング70の位相も、必ず加圧状態か圧力解除状態であり、係合部70aは定着ユニット40の着脱方向に対して略平行である。そのため、装置本体1から外された定着ユニット40の圧力解除カムの位相が加圧状態でも圧力解除状態でも、カップリング70に係合可能である。
定着ユニットを本体から取り出した状態で、加圧状態や圧力解除状態の中で位相がズレても、圧力解除カムの溝部61fの入口部に斜面が設けられているため、起こりえる位相ズレであれば、カップリング70を誘い込み、係合可能である。
40 定着ユニット
51 加圧バネ
52 加圧板
60 圧解除機構
61 圧力解除カム
70 カップリング

Claims (10)

  1. 未定着画像が形成された記録材を挟持搬送する定着ニップ部に圧力を掛ける圧力付与部と、前記圧力付与部に作用して前記定着ニップ部に掛る圧力を解除する圧力解除カムとを有し、画像形成装置の本体に対して着脱可能な定着ユニットと、
    前記定着ユニットの前記圧力解除カムと係合し、前記圧力解除カムに駆動力を伝達するカップリング部を有する画像形成装置の本体と、
    を有し、前記画像形成装置の本体に装着された状態の前記定着ユニットの前記圧力解除カムを前記カップリング部を介して回動させることにより、前記定着ニップ部を加圧状態と圧力解除状態に切換えられる画像形成装置において、
    前記加圧状態となる前記圧力解除カムの位相と前記圧力解除状態となる前記圧力解除カムの位相の差が180°に設定されており、前記定着ニップ部が前記加圧状態の場合と前記圧力解除状態の場合のどちらでも前記定着ユニットを前記画像形成装置の本体に装着できる構成となっていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記定着ユニットには、前記カップリング部と係合する係合部が設けられており、前記係合部は前記カップリング部が入る二つの入口を有し、二つの入口の位相差は180°に設定され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。
  3. 前記定着ユニットには、前記圧力解除カムの位相を検知するための被検知部が設けられており、前記圧力解除カムが設けられた軸の前記係合部が設けられた端部とは反対側の端部に前記被検知部が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 画像形成装置の本体と、
    定着ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上の未定着画像を記録材に定着する定着ユニットであって、前記定着ニップ部に掛かる圧力を切換えるためのカムと、前記カムに駆動力を伝えるための第1係合部と、を有し、前記本体に対して着脱可能な定着ユニットと、
    前記定着ユニットが前記本体に装着されている状態で前記第1係合部と係合する、前記本体に設けられている第2係合部と、
    を有し、前記第1係合部と前記第2係合部を介して前記カムを回動させることにより、前記定着ニップ部を加圧状態と圧力解除状態に切換え可能である画像形成装置において、
    前記加圧状態となる前記カムの位相と前記圧力解除状態となる前記カムの位相の差が180°であり、
    前記定着ニップ部が前記加圧状態の場合と前記圧力解除状態の場合のどちらの場合でも、前記定着ユニットを前記本体に装着すると、前記第1係合部と前記第2係合部が係合することを特徴とする画像形成装置。
  5. 前記第1係合部は前記第2係合部が入る二つの入口を有し、二つの入口の位相の差は180°であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 前記定着ユニットには、前記カムの位相を検知するための被検知部が設けられており、前記カムが設けられた軸の前記第1係合部が設けられた端部とは反対側の端部に前記被検知部が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
  7. 前記第1係合部は前記カムに設けられていることを特徴とする請求項4〜6いずれか一項に記載の画像形成装置。
  8. 前記第1係合部は、前記カムの回転中心に対して点対称な形状である2つの突起部を有することを特徴とする請求項4〜7いずれか一項に記載の画像形成装置。
  9. 前記第2係合部は、前記第2係合部の回転中心に対して点対称な形状であることを特徴とする請求項4〜8いずれか一項に記載の画像形成装置。
  10. 画像形成装置の本体と、
    定着ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上の未定着画像を記録材に定着する定着ユニットであって、前記定着ニップ部に掛かる圧力を切換えるためのカムと、前記カムに駆動力を伝えるための第1係合部と、を有し、前記本体に対して着脱可能な定着ユニットと、
    前記定着ユニットが前記本体に装着されている状態で前記第1係合部と係合する、前記本体に設けられている第2係合部と、
    を有し、前記第1係合部と前記第2係合部を介して前記カムを回動させることにより、前記定着ニップ部を加圧状態と圧力解除状態に切換え可能である画像形成装置において、
    前記第1係合部は前記第2係合部が入る二つの入口を有し、二つの入口の位相の差の大きさと、前記加圧状態となる前記カムの位相と前記圧力解除状態となる前記カムの位相の差の大きさは、同じであり、
    前記定着ニップ部が前記加圧状態の場合と前記圧力解除状態の場合のどちらの場合でも、前記定着ユニットを前記本体に装着すると、前記第1係合部と前記第2係合部が係合することを特徴とする画像形成装置。
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