JP6558183B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録シートに転写された現像剤像を熱定着する定着装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、加熱ローラと加圧ローラのニップ圧を、モータとカムを用いて複数段階に切り替えるものが知られている（特許文献１）。この定着装置では、カムの外周面に、当接部材としてのコロが係合する２つの凹部を有しており、コロを凹部に係合させることで、カムの向きを安定させ、ニップ部におけるニップ圧を安定させている。

特許第５４８１３６３号公報

ところで、従来のような定着装置では、ニップ圧を変更する際のカムの駆動トルク、すなわち、コロがカムの外周面の凹部から移動する際に要するトルクについては考慮されておらず、カムの駆動トルクが不必要に大きくなるおそれがあった。

そこで、本発明は、安定したニップ圧を得ながら、カムの駆動トルクが大きくなることを抑制することができる定着装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明は、記録シート上に現像剤像を熱定着するための定着装置であって、加熱部材と、加熱部材との間で記録シートを挟持するバックアップ部材と、加熱部材とバックアップ部材の一方を支持する支持部材と、加熱部材とバックアップ部材の他方を加熱部材とバックアップ部材の一方に対して押圧する押圧部材と、押圧部材を支持部材に対して付勢する付勢部材と、支持部材と押圧部材の一方に設けられたカムと、支持部材と押圧部材の他方に設けられ、カムの外周のカム面に接触する曲面を有する当接部材とを備える。
カムは、カム面に、曲面に対して少なくともカムの回転方向にずれた２箇所で接触して係合する凹部を有し、凹部は、第１凹部と、当該第１凹部に対して前記回転方向に離れて配置された第２凹部とを含む。そして、カムの回転軸線方向から見て、曲面が第１凹部に係合した第１状態における、前記回転方向最上流側の接触点からカムの回転中心までの距離を第１距離Ｄ１、前記回転中心から曲面までの最短距離を第２距離Ｄ２とし、曲面が第２凹部に係合した第２状態における、前記回転方向最上流側の接触点から前記回転中心までの距離を第３距離Ｄ３、前記回転中心から曲面までの最短距離を第４距離Ｄ４としたとき、
Ｄ４＞Ｄ２
かつ、
Ｄ３−Ｄ４＜Ｄ１−Ｄ２
を満たす。

このような構成によれば、カム面の凹部に当接部材が係合することでカムの向きが安定するので、加熱部材と加圧部材の記録シートの挟持力（ニップ圧）を安定させることができる。また、Ｄ４＞Ｄ２であることから、カムは、第２状態において、第１状態よりもより大きな距離だけ付勢部材の付勢力に抗してカムの回転中心から離すように当接部材を移動させる。そのため、第２状態においては、付勢部材の付勢力が大きく、第２状態からさらにカムを回転させるには、第１状態からカムを回転させる場合よりも大きな力が必要なのであるが、Ｄ３−Ｄ４＜Ｄ１−Ｄ２であるため、つまり、第２状態においては、当接部材の曲面がカムの回転方向上流側（回転方向の後方）の乗り越えるべき凹部の落差が第１状態よりも小さいので、この落差が同じであった場合に比較して、カムの駆動トルクを小さくすることができる。このため、カムの駆動トルクが不必要に大きくなることを抑制することができる。

本発明によれば、ニップ圧を安定させることができるとともに、カムの駆動トルクが大きくなることを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る定着装置を備えたレーザプリンタの概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略構成を示す図である。 ガイド部材の斜視図である。 定着装置の主要構成部材の分解斜視図である。 カムと当接部材の拡大図である。 通常ニップ状態における定着装置の側面図である。 （ａ）弱ニップ状態における定着装置の側面図と、（ｂ）ローラが第１凹部に入る状態を示す拡大図である。 （ａ）ニップリリース状態における定着装置の側面図と、（ｂ）ローラが第２凹部に入る状態を示す拡大図である。である。 変形例に係る定着装置の側面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、本発明の実施形態に係る定着装置１００を備えたレーザプリンタ１（画像形成装置）の概略構成について説明した後、定着装置１００の詳細な構成について説明する。

＜レーザプリンタの概略構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１は、本体筐体２内に、記録シートの一例としての用紙Ｐを供給する給紙部３と、露光装置４と、用紙Ｐ上にトナー像（現像剤像）を転写するプロセスカートリッジ５と、用紙Ｐ上のトナー像を熱定着する定着装置１００とを主に備えている。

なお、以下の説明において、方向は、レーザプリンタを使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

給紙部３は、本体筐体２内の下部に設けられ、用紙Ｐを収容する給紙トレイ３１と、用紙Ｐの前側を持ち上げる用紙押圧板３２と、給紙ローラ３３と、給紙パッド３４と、紙粉取りローラ３５，３６と、レジストローラ３７とを主に備えている。給紙トレイ３１内の用紙Ｐは、用紙押圧板３２によって給紙ローラ３３に寄せられ、給紙ローラ３３と給紙パッド３４によって１枚ずつ分離され、紙粉取りローラ３５，３６およびレジストローラ３７を通ってプロセスカートリッジ５に向けて搬送される。

露光装置４は、本体筐体２内の上部に配置され、レーザ発光部（図示せず）と、回転駆動するポリゴンミラー４１と、レンズ４２，４３と、反射鏡４４，４５，４６とを主に備えている。露光装置４では、レーザ発光部から出射される画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）が、ポリゴンミラー４１、レンズ４２、反射鏡４４，４５、レンズ４３、反射鏡４６の順に反射または通過して、感光体ドラム６１の表面で高速走査される。

プロセスカートリッジ５は、露光装置４の下方に配置され、本体筐体２に設けられたフロントカバー２１を開いたときにできる開口から本体筐体２に対して着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスカートリッジ５は、ドラムユニット６と、現像ユニット７とから構成されている。

ドラムユニット６は、感光体ドラム６１と、帯電器６２と、転写ローラ６３とを主に備えている。また、現像ユニット７は、ドラムユニット６に対して着脱可能に装着される構成となっており、現像ローラ７１と、供給ローラ７２と、層厚規制ブレード７３と、トナー（現像剤）を収容するトナー収容部７４とを主に備えている。

プロセスカートリッジ５では、感光体ドラム６１の表面が、帯電器６２により一様に帯電された後、露光装置４からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容部７４内のトナーは、供給ローラ７２を介して現像ローラ７１に供給され、現像ローラ７１と層厚規制ブレード７３の間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ７１上に担持される。

現像ローラ７１上に担持されたトナーは、現像ローラ７１から感光体ドラム６１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム６１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム６１と転写ローラ６３の間を用紙Ｐが搬送されることで感光体ドラム６１上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。

定着装置１００は、プロセスカートリッジ５の後方に設けられている。用紙Ｐ上に転写されたトナー像（トナー）は、定着装置１００を通過することで用紙Ｐ上に熱定着される。トナー像が熱定着された用紙Ｐは、搬送ローラ２３，２４によって排紙トレイ２２上に排出される。

＜定着装置の詳細構成＞
図２に示すように、定着装置１００は、加熱部材１０１と、バックアップ部材の一例としての加圧ローラ１５０とを主に備えている。加熱部材１０１は、定着ベルト１１０と、発熱体の一例としてのハロゲンランプ１２０と、ニップ部材の一例としてのニップ板１３０と、反射板１４０と、ステイ１６０とを備えて構成されている。

定着ベルト１１０は、耐熱性と可撓性を有する無端状（筒状）のベルトであり、その両端部が後述するガイド部材１７０により回転が案内されている。

ハロゲンランプ１２０は、ニップ板１３０および定着ベルト１１０を加熱することで用紙Ｐ上のトナーを加熱する発熱体であり、定着ベルト１１０の内側において定着ベルト１１０およびニップ板１３０の内面から所定の間隔をあけて配置されている。

ニップ板１３０は、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱を受ける板状の部材であり、筒状の定着ベルト１１０の内面に摺接するように配置されている。そして、このニップ板１３０は、ハロゲンランプ１２０から受けた輻射熱を、定着ベルト１１０を介して用紙Ｐ上のトナーに伝達する。

反射板１４０は、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱（主に前後方向や上方向に向けて放射された輻射熱）をニップ板１３０に向けて反射する部材であり、定着ベルト１１０の内側においてハロゲンランプ１２０を取り囲むように、ハロゲンランプ１２０から所定の間隔をあけて配置されている。

加圧ローラ１５０は、ニップ板１３０との間で定着ベルト１１０および用紙Ｐを挟持することで定着ベルト１１０との間にニップ部Ｎ１を形成する部材であり、ニップ板１３０の下方に配置されている。

この加圧ローラ１５０は、本体筐体２内に設けられたモータＭから駆動力が伝達されて回転駆動するように構成されており、回転駆動することで定着ベルト１１０（または用紙Ｐ）との摩擦力により定着ベルト１１０を従動回転させる。トナー像が転写された用紙Ｐは、加圧ローラ１５０と加熱された定着ベルト１１０の間（ニップ部Ｎ１）を搬送されることでトナー像が熱定着されることとなる。

ステイ１６０は、前後方向におけるニップ板１３０の両端部を反射板１４０を介して支持することでニップ板１３０の剛性を確保する部材である。ステイ１６０は、反射板１４０の外面形状に沿った形状（断面視略Ｕ形状）を有して反射板１４０を覆うように配置されている。

そして、ニップ板１３０および反射板１４０を保持するステイ１６０と、ハロゲンランプ１２０は、図３に示すガイド部材１７０に直接固定されている。すなわち、ガイド部材１７０は、ニップ板１３０、反射板１４０、ステイ１６０およびハロゲンランプ１２０を一体的に支持している。

ガイド部材１７０は、樹脂などの絶縁性の材料で形成され、定着ベルト１１０の両端側に１つずつ配置されて、主に定着ベルト１１０の左右方向（軸方向）への移動を規制している。具体的に、ガイド部材１７０は、定着ベルト１１０の左右方向への移動を規制する規制面１７１と、定着ベルト１１０の径方向内側への変形を抑えるための抑制部１７２と、ステイ１６０の両端部を保持するための保持凹部１７３とを主に備えている。

保持凹部１７３は、下方に開口するとともに左右方向に貫通する溝である。保持凹部１７３を形成する壁のうち前後方向で対向する一対の側壁１７４には、上下に延びるガイド溝１７４Ａが形成されている。

図４に示すように、定着装置１００は、本体筐体２に固定された、支持部材の一例としての定着フレーム１８０と、押圧部材の一例としての一対の揺動アーム１９０と、押圧部材を支持部材に対して付勢する付勢部材の一例としての一対の引張バネ１９８と、シャフト２０１によって連結された左右一対のカム２００とを備えている。

定着フレーム１８０は、加圧ローラ１５０を回転可能に支持するとともに、加熱部材１０１の上下方向の移動をガイドする部材であり、左右一対の側壁１８１と、一対の側壁１８１を繋ぐ連結部１８２とを備える。各側壁１８１は、上端から下方に凹む凹部１８１Ａを有し、凹部１８１Ａの底に半円形の軸受部１８１Ｂが形成されている。各軸受部１８１Ｂには、Ｕ字形状の軸受部材１８３が嵌められており、各軸受部１８１Ｂは軸受部材１８３を介して加圧ローラ１５０のシャフト１５１を下から支持している。

各側壁１８１の凹部１８１Ａの上部は、上下方向に真っ直ぐ延びたレール１８１Ｃを形成している。各レール１８１Ｃは、加熱部材１０１の左右両端のガイド部材１７０のガイド溝１７４Ａが嵌まることにより、加熱部材１０１がレール１８１Ｃに沿って上下に移動可能となっている。

各側壁１８１の凹部１８１Ａの前側には、カム２００のシャフト２０１を回転可能に支持する支持孔１８５が形成されている。また、各側壁１８１の左右外側の面には、揺動アーム１９０を揺動可能に支持するための支持軸１８４と、揺動アーム１９０の下方への移動を規制するストッパ１８６と、引張バネ１９８の下端を掛止するためのバネ掛け部１８７が突出して設けられている（右側の一方のみ図示）。

各揺動アーム１９０は、前後に延びる細長い板状部材からなり、後端部に孔１９１が形成されており、孔１９１が定着フレーム１８０の支持軸１８４に係合することで、定着フレーム１８０に揺動可能に支持されている。各揺動アーム１９０の下側の面には、円弧状に膨出した当接部１９２が形成されている。当接部１９２は、ガイド部材１７０の上面１７５に当接して、ガイド部材１７０を上から押さえ付けるようにして加熱部材１０１を支持する。揺動アーム１９０の前端には、引張バネ１９８の上端を掛止するフック１９３が形成されている。また、揺動アーム１９０の左右外側の面には、前後方向における当接部１９２とフック１９３の間に、ローラ１９４が突出して設けられている。ローラ１９４は、揺動アーム１９０に対して回転可能であり、外周に、カム２００の外周面であるカム面２０２に当接可能な曲面としての円筒面１９４Ａを有している。

加圧ローラ１５０を駆動するための前記したモータＭは、加圧ローラ１５０に図示しない第１伝達機構を介して連結されているとともに、図示しない制御装置により制御されるクラッチ２０９および図示しない第２伝達機構を介してカム２００に連結されている。すなわち、カム２００を駆動するためのモータＭは、カム２００と異なる要素である加圧ローラ１５０の駆動に用いられている。制御装置は、モータＭおよびクラッチ２０９を制御して、モータＭの駆動力を利用して、必要なタイミングで必要な時間のみクラッチ２０９を接続して、カム２００を一方向に回転させるように構成されている。

図５に拡大して示すように、カム２００は、カム面２０２に、２つの凹部として、第１凹部２１０と、第１凹部２１０に対してカムの回転方向（図５において時計回り方向であり、以下、単に「回転方向」という。）に離れて配置された第２凹部２２０を有している。カムの回転軸線２０１Ａの方向（以下、単に「回転軸線方向」という。）から見て、第１凹部２１０は、半径Ｒ１の円弧形状を有し、第２凹部２２０は、半径Ｒ２の円弧形状を有している。一方、ローラ１９４の円筒面１９４Ａは、回転軸線方向から見て半径Ｒ３の円形を有している。そして、Ｒ１，Ｒ２およびＲ３は、
Ｒ３＞Ｒ２＞Ｒ１
の関係を満たしている。このため、第１凹部２１０は、円筒面１９４Ａに対してカム２００の回転方向にずれた２カ所（接触点Ｐ１と接触点Ｐ２）で接触して係合し、第２凹部２２０は、円筒面１９４Ａに対してカム２００の回転方向にずれた２カ所（接触点Ｐ３と接触点Ｐ４）で接触して係合するようになっている。

そして、円筒面１９４Ａが第１凹部２１０に係合した第１状態（破線で示したローラ１９４を参照。）における、回転方向最上流側の接触点Ｐ１からカム２００の回転中心である回転軸線２０１Ａまでの距離を第１距離Ｄ１、回転軸線２０１Ａから円筒面１９４Ａまでの最短距離を第２距離Ｄ２とし、円筒面１９４Ａが第２凹部２２０に係合した第２状態（二点鎖線で示したローラ１９４を参照。）における、回転方向最上流側の接触点Ｐ３から回転軸線２０１Ａまでの距離を第３距離Ｄ３、回転軸線２０１Ａから円筒面１９４Ａまでの最短距離を第４距離Ｄ４としたとき、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３およびＤ４は、
Ｄ４＞Ｄ２
かつ、
Ｄ３−Ｄ４＜Ｄ１−Ｄ２
を満たす。

つまり、第２状態にあるローラ１９４が、回転方向上流側の接触点Ｐ３を乗り越えなくてはならない落差Ｄ３−Ｄ４は、第１状態にあるローラ１９４が、回転方向上流側の接触点Ｐ１を乗り越えなくてはならない落差Ｄ１−Ｄ２よりも小さい。

また、カムの２００回転軸線方向から見て、第１状態における回転方向最上流側の接触点Ｐ１から回転方向最下流側までの接触点Ｐ２までの距離を第５距離Ｄ５、第２状態における回転方向最上流側の接触点Ｐ３から回転方向最下流側までの接触点Ｐ４まで距離を第６距離Ｄ６として、Ｄ５およびＤ６は、
Ｄ５＞Ｄ６
を満たす。

つまり、第１状態において第１凹部２１０に入り込んでいる量（線分Ｐ１−Ｐ２に対してローラ１９４が回転軸線２０１Ａ側に入り込んでいる量）は、第２状態において第２凹部２２０に入り込んでいる量（線分Ｐ３−Ｐ４に対してローラ１９４が回転軸線２０１Ａ側に入り込んでいる量）よりも大きい。

さらに、カム２００の回転軸線方向から見て、第１状態における回転方向最下流側の接触点Ｐ２から回転軸線２０１Ａまでの距離を第７距離Ｄ７、第２状態における回転方向最下流側の接触点Ｐ４から回転軸線２０１Ａまでの距離を第８距離Ｄ８として、Ｄ１，Ｄ７，Ｄ３およびＤ８は、
Ｄ１≧Ｄ７
および
Ｄ３≧Ｄ８
を満たす。

また、カム２００は、制御装置により回転制御されることで、通常印刷時は、図５の実線に示した位置にローラ１９４が位置する姿勢に維持される。この状態においては、カム２００のカム面２０２は、ローラ１９４から離れており、これを第３状態とする。第３状態において、カム面２０２の円筒面１９４Ａに対向する対向面部２３０は、平面状に形成されている。対向面部２３０が円筒面１９４Ａに対向する第３状態においては、カム２００は、ローラ１９４を押し上げないので、加熱部材１０１と加圧ローラ１５０の挟持力は、第１状態における加熱部材１０１と加圧ローラ１５０の挟持力より大きい。また、第２状態においては、加熱部材１０１が加圧ローラ１５０から離間するように、第２凹部２２０におけるカム２００のリフト量、つまり、第３距離Ｄ３および第８距離Ｄ８が設定されている。

また、カム２００は、第１状態から第２状態までのカム２００の回転角度αが、第３状態から第１状態までのカム２００の回転角度βよりも大きくなるように構成されている。このため、第１状態から第２状態に遷移するときに、ローラ１９４を大きくリフトさせる必要があったとしても、大きな回転角を使ってリフトさせるので、カム２００の回転トルクが過大になることを抑制することが可能となっている。

以上のように構成されたレーザプリンタ１における定着装置１００の動作について説明する。図６に示すように、通常印刷時にあたる第３状態において、対向面部２３０がローラ１９４の円筒面１９４Ａに対向し、カム面２０２は、円筒面１９４Ａから離間している。このため、カム２００は、引張バネ１９８が揺動アーム１９０を下側（定着フレーム１８０の加圧ローラ１５０を軸支する部分側）に向けて付勢する力を阻害しない。そのため、揺動アーム１９０は、その先端部であるフック１９３の下面がストッパ１８６の上面に当接することで姿勢が決定される。そして、当接部１９２がガイド部材１７０の上面１７５に当接してガイド部材１７０を下方に付勢する。このため、加熱部材１０１のニップ板１３０および定着ベルト１１０は、加圧ローラ１５０に付勢されて、加圧ローラ１５０との間にニップ部Ｎ１を形成する。このとき、引張バネ１９８の付勢力はカム２００によって抑えられていないため、ニップ部Ｎ１のニップ幅は比較的大きくなる。この状態を強ニップ状態という。

制御装置によってモータＭが駆動され、クラッチ２０９が所定期間接続されると、図６の状態からカム２００が時計回りに回転し、図７（ａ）に示すように、カム２００がカム面２０２でローラ１９４を押し上げて、ローラ１９４が第１凹部２１０に係合する。ローラ１９４が第１凹部２１０に係合することでカム２００の向きは安定し、加熱部材１０１と加圧ローラ１５０の挟持力を安定させることができる。

この動作において、ローラ１９４が回転可能であることで、ローラ１９４はカム面２０２上を転がるので、滑らかに第３状態から第１状態へ遷移する。そして、図７（ｂ）に示すように、ローラ１９４が第１凹部２１０に係合するときに、第１距離Ｄ１は、第７距離Ｄ７以上であるので、ローラ１９４が接触点Ｐ２を超えて第１凹部２１０に入るときに、第１凹部２１０に落ち込む量が比較的少ない。例えば、仮に第１距離Ｄ１が第７距離Ｄ７より小さい場合には、接触点Ｐ２を乗り越えるためにローラ１９４がカム２００によって大きくリフトされた後、リフト量が大きく減って接触点Ｐ１と接触点Ｐ２の両方に接触して止まる結果、接触点Ｐ１に当たるときに大きな衝撃が発生することになるが、本実施形態の定着装置１００では、第１距離Ｄ１が第７距離Ｄ７以上であることで、ローラ１９４は第１凹部２１０に比較的ゆっくりな速度で入り込んでいる間に接触点Ｐ１に当たって止まるので、衝撃を小さくすることができる。

図７（ａ）の状態においては、カム２００がローラ１９４を少しリフトしているので、図６の強ニップ状態に比較すると、加圧ローラ１５０の弾性力で加熱部材１０１は少し上に上がっており、小さなニップ幅のニップ部Ｎ２が形成される。この状態を弱ニップ状態という。

そして、図７（ａ）の第１状態からさらに制御装置によってモータＭが駆動され、クラッチ２０９が所定期間接続されると、カム２００が時計回りに回転する。一方、ローラ１９４に着目すると、ローラ１９４はカム２００に対しては反時計回りに転がって接触点Ｐ１を乗り越えてカム面２０２上を反時計回りに移動する。そして、図８（ａ）に示すように、カム２００が時計回りに回転し、カム２００がカム面２０２でローラ１９４を持ち上げる。ローラ１９４は、カム面２０２上を反時計回りに転がりながら滑らかに移動し、ローラ１９４が第２凹部２２０に係合する。すなわち、カム２００は、その回転により、第３状態から第１状態を経由して第２状態へと順に遷移する。そして、ローラ１９４が第２凹部２２０に係合することでカム２００の向きは安定し、加熱部材１０１と加圧ローラ１５０の挟持力を安定させることができる。

また、図８（ｂ）に示すように、ローラ１９４が第２凹部２２０に係合するときに、第３距離Ｄ３は、第８距離Ｄ８以上であるので、ローラ１９４が接触点Ｐ４を超えて第２凹部２２０に入るときに、第２凹部２２０に落ち込む量が比較的少ない。そのため、ローラ１９４は、ゆっくりと接触点Ｐ３に当たって止まるので、衝撃を小さくすることができる。

図８（ａ）の状態においては、カム２００がローラ１９４を大きくリフトしているので、揺動アーム１９０の当接部１９２とガイド部材１７０の上面１７５は離間する。このため、図７の弱ニップ状態に比較すると、加熱部材１０１はさらに上がっており、自重のみで加圧ローラ１５０と接触する。このため、加熱部材１０１と加圧ローラ１５０の間に詰まった用紙Ｐのジャム処理を容易に行うことができる。この状態をニップリリース状態という。

そして、図８（ａ）の第２状態からさらに制御装置によってモータＭが駆動され、クラッチ２０９が所定期間接続されると、カム２００が時計回りに回転する。一方、ローラ１９４に着目すると、ローラ１９４はカム２００に対しては反時計回りに転がって接触点Ｐ３を乗り越えてカム面２０２上を転がりながら反時計回りに移動する。そして、カム２００が時計回りに回転し、カム２００のリフト量が徐々に小さくなることでローラ１９４が下がっていく。その後、図６に示すように、ローラ１９４が対向面部２３０に対向すると、ローラ１９４はカム面２０２から離間して第３状態に戻り、加熱部材１０１と加圧ローラ１５０は、強ニップ状態に戻る。

以上のカム２００の回転動作において、Ｄ４＞Ｄ２であることから、第２状態における引張バネ１９８の付勢力は第１状態における付勢力よりも大きい。このため、第２状態から第３状態へカム２００を回転させるには、第１状態から第２状態へ回転させる場合よりも大きな力が必要となる。しかし、上記実施形態によれば、第３距離Ｄ３と第４距離Ｄ４の差Ｄ３−Ｄ４は、第１距離Ｄ１と第２距離Ｄ２の差Ｄ１−Ｄ２よりも小さく設定されている。つまり、第２状態から第３状態へ遷移する際に、ローラ１９４が乗り越えなくてはならない凹部の落差Ｄ３−Ｄ４は、第１状態から第２状態へ遷移する際に、ローラ１９４が乗り越えなくてはならない凹部の落差Ｄ１−Ｄ２よりも小さいので、この落差が同じであった場合に比較して、カム２００の駆動トルクを小さくすることができる。このため、カム２００の駆動トルクが不必要に大きくなることを抑制し、モータＭの負荷を小さくすることができる。

以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態では、カム２００がローラ１９４をリフトさせることで、揺動アーム１９０を持ち上げ、加熱部材１０１と加圧ローラ１５０の挟持力を弱めるように構成していたが、カムが当接部材をリフトさせることで、加熱部材１０１と加圧ローラ１５０の挟持力を強めるように構成することもできる。例えば、図９に示した変形例に係る定着装置３００では、ローラ１９４の上側にカム２００を配置し、引張バネ１９８は、揺動アーム１９０を引っ張り上げるように配置されている。このような構成では、ローラ１９４が第２凹部２２０に係合して最もリフトされた状態では、強ニップ状態となり、ローラ１９４が第１凹部２１０に係合して少しリフトされた状態では弱ニップ状態となり、ローラ１９４が対向面部２３０に対向した状態では、ニップリリース状態となる。

前記実施形態では、当接部材としてローラ１９４を例示したが、当接部材は回転しない突起などであってもよい。また、この場合、カム面と接触する当接部材の曲面は、断面円弧形状であってもよい。

前記実施形態では、凹部と当接部材が、カムの回転方向に離れた２箇所でのみ当接する場合を示したが、凹部と当接部材は３箇所以上で当接してもよく、また、カムの回転方向にずれた２箇所を繋ぐ範囲にわたって連続的に接触していてもよい。さらに、凹部は、断面円弧形状に限らず、断面Ｖ字形状の溝であってもよいし、Ｖ字形状の溝の底に平坦部を有する、いわば台形断面の溝であってもよい。

前記実施形態では、カムに設けられる凹部として、第１凹部と第２凹部の２つのみを示したが、３つ以上の凹部が設けられていてもよい。

前記実施形態では、揺動アーム１９０に当接部材としてのローラ１９４を支持させ、カム２００を定着フレーム１８０に支持させていたが、逆に、揺動アーム１９０にカム２００を支持させ、定着フレーム１８０に当接部材を設けてもよい。また、押圧部材は揺動アームに限らず、支持部材に対してスライド移動するように構成されていてもよい。また、押圧部材が画像形成装置の筐体に固定され、支持部材が当該筐体に対して相対的に移動するように構成されていてもよい。また、前記実施形態において、定着フレーム１８０が支持部材の一例であるとして説明したが、定着フレーム１８０に加えて、定着フレーム１８０が固定されている本体筐体２や、本体筐体２に固定された部材を支持部材の一部であると見ることもできる。そして、例えば、支持部材の一部としての本体筐体２や本体筐体２に固定された部材にカムが設けられていてもよいし、付勢部材の一端が固定されていてもよい。

前記実施形態では、加熱部材として、定着ベルトを用いたものを示したが、回転する加熱ローラであってもよい。また、バックアップ部材として加圧ローラ１５０を例示したが、ベルト状の加圧部材などであってもよい。

前記実施形態では、記録シートとして、普通紙やはがきなどの用紙を例示したが、ＯＨＰシートなどであってもよい。

前記実施形態では、本発明の定着装置を備えた画像形成装置として、レーザプリンタ１を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ＬＥＤによって露光を行うＬＥＤプリンタであってもよいし、プリンタ以外の複写機や複合機などであってもよい。また、前記実施形態では、モノクロ画像を形成する画像形成装置を例示したが、これに限定されず、カラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。

１ レーザプリンタ
１００ 定着装置
１０１ 加熱部材
１１０ 定着ベルト
１５０ 加圧ローラ
１７０ ガイド部材
１８０ 定着フレーム
１９０ 揺動アーム
１９４ ローラ
１９４Ａ 円筒面
１９８ 引張バネ
２００ カム
２０１Ａ 回転軸線
２０２ カム面
２０９ クラッチ
２１０ 第１凹部
２２０ 第２凹部
２３０ 対向面部
Ｍ モータ
Ｐ１〜Ｐ４ 接触点

Claims (10)

1. 記録シート上に現像剤像を熱定着するための定着装置であって、
   加熱部材と、
   前記加熱部材との間で前記記録シートを挟持するバックアップ部材と、
   前記加熱部材と前記バックアップ部材の一方を支持する支持部材と、
   前記加熱部材と前記バックアップ部材の他方を前記加熱部材と前記バックアップ部材の一方に対して押圧する押圧部材と、
   前記押圧部材を前記支持部材に対して付勢する付勢部材と、
   前記支持部材と前記押圧部材の一方に設けられたカムと、
   前記支持部材と前記押圧部材の他方に設けられ、前記カムの外周のカム面に接触する曲面を有する当接部材とを備え、
   前記カムは、前記カム面に、前記曲面に対して少なくとも前記カムの回転方向にずれた２箇所で接触して係合する凹部を有し、
   前記凹部は、第１凹部と、当該第１凹部に対して前記回転方向に離れて配置された第２凹部とを含み、
   前記カムの回転軸線方向から見て、
   前記曲面が前記第１凹部に係合した第１状態における、前記回転方向最上流側の接触点から前記カムの回転中心までの距離を第１距離Ｄ１、前記回転中心から前記曲面までの最短距離を第２距離Ｄ２とし、前記曲面が前記第２凹部に係合した第２状態における、前記回転方向最上流側の接触点から前記回転中心までの距離を第３距離Ｄ３、前記回転中心から前記曲面までの最短距離を第４距離Ｄ４としたとき、
   Ｄ４＞Ｄ２
   かつ、
   Ｄ３−Ｄ４＜Ｄ１−Ｄ２
   を満たすことを特徴とする定着装置。
2. 前記カムの回転軸線方向から見て、前記第１状態における前記回転方向最上流側の接触点から前記回転方向最下流側までの接触点までの距離を第５距離Ｄ５、前記第２状態における前記回転方向最上流側の接触点から前記回転方向最下流側までの接触点まで距離を第６距離Ｄ６として、
   Ｄ５＞Ｄ６
   を満たすことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記カムの回転軸線方向から見て、前記第１状態における前記回転方向最下流側の接触点から前記回転中心までの距離を第７距離Ｄ７、前記第２状態における前記回転方向最下流側の接触点から前記回転中心までの距離を第８距離Ｄ８として、
   Ｄ１≧Ｄ７
   および
   Ｄ３≧Ｄ８を満たすことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記第１凹部は、前記曲面と前記カムの回転方向にずれた２箇所で接触して係合し、前記第２凹部は、前記曲面と前記カムの回転方向にずれた２箇所で接触して係合することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記カムの回転軸線方向から見て、前記第１凹部は半径Ｒ１の円弧形状を有し、前記第２凹部は半径Ｒ２の円弧形状を有し、前記曲面は半径Ｒ３であり、
   Ｒ３＞Ｒ２＞Ｒ１
   を満たすことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記カムが前記当接部材から離れた状態を第３状態として、前記第３状態における前記加熱部材と前記バックアップ部材の挟持力は、前記第１状態における前記加熱部材と前記バックアップ部材の挟持力より大きく、前記第２状態において、前記加熱部材は前記バックアップ部材から離間していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記カムは、前記第３状態から前記第１状態を経由して前記第２状態へと順に遷移する方向に回転することを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記第１状態から前記第２状態までの前記カムの回転角度は、前記第３状態から前記第１状態までの前記カムの回転角度よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 前記カムを回転駆動するモータを備え、当該モータは前記カムと異なる他の要素の駆動に用いられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記当接部材は、前記支持部材または前記押圧部材の一方に回転可能に支持されたローラであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の定着装置。

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