JP7067065B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、用紙等の媒体上にトナー像を定着させる定着装置を備えている。

特許文献１に記載の定着装置は、像担持体上から記録材へトナー像を転写する画像形成部と、記録材に転写されたトナー像を定着する加熱ローラーおよび分離爪を含み構成された定着ユニットと、備えている。この定着ユニットは、加熱ローラーの表面に沿って分離爪を往復移動させて加熱ローラーから記録材を分離する分離爪移動機構を有している。また、定着ユニットは、分離爪の記録材分離時の移動速度をＶ１とし、分離爪の記録材分離後に次の記録材が分離爪に到達するまでの移動速度をＶ２としたとき、Ｖ１＜Ｖ２を満すように分離爪移動機構を制御する制御部とを備えている。これにより、加熱ローラーに対して分離爪の当接状態を安定させながら記録材の分離動作を実行できる。その結果、加熱ローラーの表面の摩耗が抑制される。

特開２０１１－１６４４４６号公報

しかしながら、上記した定着装置では、記録材分離時と分離後において制御部が専用のモーターを制御して分離爪の移動速度を変更していた。このため、分離爪の移動用に専用のモーター等を搭載しなければならず、定着装置の製造コストが増加する問題や、定着装置が大型化する等の問題があった。また、制御部が複雑な制御を行って分離爪の移動速度を変えなければならず、これも定着装置の製造コストを増加させる要因になっていた。

本発明は、上記課題を解決するために、簡単な構成で分離爪を軸方向に移動させることができる定着装置および画像形成装置を提供する。

上記した目的を達成するため、本発明の定着装置は、軸周りに回転しながら媒体上のトナー像を加熱する定着部材と、軸周りに回転しながら前記定着部材との間に加圧領域を形成し、前記加圧領域を通過する前記媒体上のトナーを加圧する加圧部材と、前記加圧領域を通過した前記媒体を前記定着部材の表面から分離する分離爪と、前記定着部材または前記加圧部材の回転に伴って前記分離爪を軸方向に往復移動させる移動機構と、を備え、前記移動機構は、前記分離爪を軸方向一方から他方に向けて付勢する付勢部材と、互いに異なる歯数を有し、互いに同一軸上に並んで配置され、前記定着部材または前記加圧部材を回転させる駆動源に回転駆動される１つの出力ギアに噛み合い、互いに１回転毎に歯数の差分だけ回転方向にずれながら軸周りに回転する２つの入力ギアと、前記２つの入力ギアの何れか一方の前記入力ギアに凹むように形成され、その底面に軸方向に対して傾斜した当接面を有する軸受凹部と、前記２つの入力ギアの何れか他方の前記入力ギアから一方の前記入力ギアに向かって突出し、軸方向に対して傾斜した先端面を前記当接面に接触させた状態で前記軸受凹部に支持される軸凸部と、を含み、前記２つの入力ギアは、前記付勢部材に付勢されて前記当接面と前記先端面との傾斜方向を一致させた状態と、前記付勢部材の付勢力に抗して前記当接面と前記先端面との傾斜方向を回転方向にずらして互いに離間した状態と、を繰り返すように回転することで前記分離爪を軸方向に往復移動させる。

この場合、前記２つの入力ギアの歯数の差は１歯に設定されていることが好ましい。

この場合、前記分離爪は、その軸方向の幅の２倍以上３倍以下の範囲で移動することが好ましい。

この場合、前記定着部材および前記加圧部材は、筐体の内部に回転可能に支持され、前記分離爪は、前記定着部材と平行に配置された支持フレームに支持され、前記支持フレームは、前記入力ギアとは径方向にずれた位置において前記支持フレームの軸方向一端部から軸方向他方に向かって延び、前記筐体の軸方向一端部に形成された第１差込穴に差し込まれる第１ピンと、前記入力ギアと同一軸上において前記支持フレームの軸方向他端部から軸方向他方に向かって延び、前記筐体の軸方向他端部に形成された第２差込穴に差し込まれる第２ピンと、を含んでいることが好ましい。

この場合、前記加圧領域よりも前記媒体の搬送方向下流側にて前記筐体に着脱可能に固定されて前記媒体の搬送路の一部を構成するガイド部材を更に備え、前記筐体の前記第２差込穴は、前記支持フレームの前記第２ピンを径方向から嵌め込むＵ字状の溝であり、前記ガイド部材は、前記第２差込穴に嵌合した前記第２ピンを押さえるように前記筐体に固定されることが好ましい。

上記した目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、上記のいずれかに記載の定着装置を備えている。

本発明によれば、定着装置において、清掃部材の保守、管理を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンターの内部構造を示す概略図（正面図）である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る定着装置の一部を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の定着ベルトおよび分離ユニット等を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の定着ベルトおよび分離ユニット等の後部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の分離ユニットを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の分離ユニット等の前部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の分離ユニット等の後部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の分離ユニットおよび移動機構等の後部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の移動機構に含まれる前方の入力ギアを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の移動機構に含まれる後方の入力ギアを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の移動機構の一部を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の移動機構の作用を説明する断面図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。なお、図面に示す「Ｆｒ」は「前」を示し、「Ｒｒ」は「後」を示し、「Ｌ」は「左」を示し、「Ｒ」は「右」を示し、「Ｕ」は「上」を示し、「Ｄ」は「下」を示している。また、「上流」および「下流」並びにこれらに類する用語は、シートＳの搬送方向（通過方向）の「上流」および「下流」並びにこれらに類する概念を指す。

［カラープリンターの概要］
図１を参照して、画像形成装置の一例としてのカラープリンター１について説明する。図１はカラープリンター１の内部構造を示す概略図（正面図）である。

カラープリンター１は、略直方体状の外観を構成する装置本体２を備えている。装置本体２の下側には、紙製のシートＳ（媒体）を収容する給紙カセット３が着脱可能に設けられている。装置本体２の上面には、排紙トレイ４が設けられている。なお、シートＳは、紙製に限らず、樹脂製のシート等であってもよい。

また、カラープリンター１は、給紙装置５と、作像装置６と、定着装置７と、を装置本体２の内部に備えている。給紙装置５は、給紙カセット３から排紙トレイ４まで延びる搬送路８の上流端部に設けられている。定着装置７は搬送路８の下流側に設けられ、作像装置６は搬送路８において給紙装置５と定着装置７との間に設けられている。

作像装置６は、４つのトナーコンテナ１０と、中間転写ベルト１１と、４つのドラムユニット１２と、光走査装置１３と、を含んでいる。４つのトナーコンテナ１０には、４色（イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック）のトナー（現像剤）が収容されている。ドラムユニット１２は、感光体ドラム１４と、帯電装置１５と、現像装置１６と、一次転写ローラー１７と、クリーニング装置１８と、を含んでいる。一次転写ローラー１７は、感光体ドラム１４との間に中間転写ベルト１１を挟むように設けられている。中間転写ベルト１１の右側には、二次転写ローラー１９が接触して転写ニップを形成している。

カラープリンター１の制御装置（図示せず）は各装置を適宜制御し、以下のように画像形成処理を実行する。帯電装置１５は、感光体ドラム１４の表面を帯電させる。感光体ドラム１４は、光走査装置１３から出射された走査光を受け、静電潜像を担持する。現像装置１６は、トナーコンテナ１０から供給されたトナーを用いて感光体ドラム１４上の静電潜像をトナー像に現像する。一次転写ローラー１７は、感光体ドラム１４上のトナー像を回転する中間転写ベルト１１に一次転写する。中間転写ベルト１１は、回転しながら４色のトナー像を重ねたフルカラーのトナー像を担持する。シートＳは、給紙装置５によって給紙カセット３から搬送路８に送り出される。二次転写ローラー１９は、転写ニップを通過するシートＳに中間転写ベルト１１上のトナー像を二次転写する。定着装置７はトナー像をシートＳに熱定着させる。その後、シートＳは排紙トレイ４に排出される。クリーニング装置１８は感光体ドラム１４上に残ったトナーを除去する。

［定着装置］
次に、図２ないし図８を参照して、定着装置７について説明する。図２は定着装置７を示す断面図である。図３は定着装置７の一部を模式的に示す平面図である。図４は定着ベルト２１および分離ユニット２４等を示す斜視図である。図５は定着ベルト２１および分離ユニット２４等の後部を示す斜視図である。図６は分離ユニット２４を示す斜視図である。図７は分離ユニット２４等の前部を示す斜視図である。図８は分離ユニット２４等の後部を示す斜視図である。

図２および図３に示すように、定着装置７は、筐体２０と、定着ベルト２１と、加圧ローラー２２と、ハロゲンヒーター２３と、分離ユニット２４と、移動機構２５（図８等参照）と、を含んでいる。筐体２０は、装置本体２に支持されている。定着ベルト２１および加圧ローラー２２は、筐体２０の内部に回転可能に支持されている。ハロゲンヒーター２３は、定着ベルト２１の内部に設けられている。分離ユニット２４および移動機構２５は、定着ベルト２１と加圧ローラー２２との接触部分（加圧領域Ｎ）よりも下流側に設けられている。

＜筐体＞
筐体２０は、例えば、耐熱性樹脂等によって前後方向に長い略直方体状に形成されている。筐体２０の内部には、シートＳが通過する搬送路８の一部が形成されている。筐体２０の下側には、加圧領域ＮにシートＳを導くための進入ガイド２６が設けられている（図２参照）。

筐体２０の内部の搬送路８には、ガイド部材２７と、排出ローラー対２８とが設けられている。ガイド部材２７は、加圧領域Ｎよりも搬送方向下流側にて筐体２０に着脱可能に固定（ネジ留め等）されている。ガイド部材２７は、加圧領域Ｎよりも搬送方向下流側で搬送路８の一部を構成している。排出ローラー対２８は、ガイド部材２７よりも下流側において軸周りに回転可能に設けられている。排出ローラー対２８は、加圧領域Ｎを通過したシートＳを挟み込んで下流に向けて搬送する機能を有している。

＜定着ベルト＞
図２ないし図４に示すように、定着部材の一例としての定着ベルト２１は、無端状のベルトであって、前後方向（軸方向）に長い略円筒状に形成されている。定着ベルト２１は、例えば、耐熱性および弾性を有する合成樹脂等で形成されている。図３ないし図５に示すように、定着ベルト２１の後部には、定着ギア３０が取り付けられている。図５に示すように、定着ギア３０には、複数のギアによって構成されたギア列３１を介して駆動モーターＭ（のピニオンギア）が接続されている。駆動モーターＭは、定着ベルト２１を回転駆動させるための駆動源である。ギア列３１を構成する複数のギアは、筐体２０に回転可能に支持されている。なお、ギア列３１は、排出ローラー対２８の何れか一方のローラーにも接続されている。

図２に示すように、定着ベルト２１の内部には、押圧支持部材３２と、押圧パッド３３と、が設けられている。押圧支持部材３２は金属製で前後方向に長い略角筒状に形成され、その前後両端部は定着ベルト２１を貫通して筐体２０の側壁に固定されている（図３参照）。押圧パッド３３は耐熱性を有する合成樹脂製で前後方向に長い略厚板状に形成され、押圧支持部材３２の右面に固定されている。押圧パッド３３は、定着ベルト２１を挟んで押し付けられる加圧ローラー２２を受け止める機能を有している。

＜加圧ローラー＞
図２および図３に示すように、加圧部材の一例としての加圧ローラー２２は、前後方向（軸方向）に長い略円筒状に形成され、定着ベルト２１の右側に配置されている。加圧ローラー２２は、金属製の芯金２２Ａと、その外周面に積層されたシリコンスポンジ等の弾性層２２Ｂと、を含んでいる。加圧ローラー２２（芯金２２Ａ）の前後両端部は、一対の可動フレーム３４に回転可能に支持されている（図３参照）。可動フレーム３４は、左右方向に揺動可能に筐体２０に支持され、バネや偏心カム等を含む圧力調整部（図示せず）に接続されている。

圧力調整部が可動フレーム３４を定着ベルト２１側に回動させると、加圧ローラー２２が定着ベルト２１に押し付けられて定着ベルト２１との間に加圧された加圧領域Ｎを形成する。一方、圧力調整部が可動フレーム３４を定着ベルト２１から離す方向に回動させると、加圧ローラー２２が定着ベルト２１への押し付けを解除されて減圧された加圧領域Ｎを形成する。なお、加圧領域Ｎとは、圧力が０Ｐａである上流側の位置から最大圧力となる位置を経由して再び圧力が０Ｐａとなる下流側の位置までの領域を指している。

＜ハロゲンヒーター＞
図２に示すように、ハロゲンヒーター２３は、前後方向（軸方向）に長い略棒状に形成され、押圧支持部材３２に支持されている。ハロゲンヒーター２３は、赤外域の光を放射して定着ベルト２１を加熱するハロゲンランプを含んでいる。なお、本実施形態では、熱源としてハロゲンヒーター２３が採用されていたが、これに代えて、カーボンヒーター等が採用されてもよい。また、他にも、定着ベルト２１の外側に誘導加熱方式のヒーターを設けてもよい。

なお、筐体２０の内部には、定着ベルト２１の表面温度（またはハロゲンヒーター２３の温度）を検出するサーモパイルやサーミスター等の温度センサー（図示せず）が設けられている。カラープリンター１の制御装置には、駆動モーターＭ、ハロゲンヒーター２３および温度センサー等が電気的に接続されている。制御装置は、各種の駆動回路を介して駆動モーターＭ、ハロゲンヒーター２３および温度センサー等を制御する。

＜分離ユニット＞
図４および図５に示すように、分離ユニット２４は、定着ベルト２１の上方に配置されている。図４ないし図６に示すように、分離ユニット２４は、複数（例えば６つ）の分離爪４０と、支持フレーム４１と、を含んでいる。複数の分離爪４０は、定着ベルト２１と平行に配置された支持フレーム４１に支持されている。なお、複数の分離爪４０は、全て同一形状であるため、以下、１つの分離爪４０について説明する。

分離爪４０は、正面から見て略鋭角三角形を成した略厚板状に形成されている。分離爪４０の先端部は、鋭角に形成され、加圧領域Ｎの下流側で定着ベルト２１の表面に接触している。図７および図８に示すように、分離爪４０の基端部（根本部）には、前後両側に延びた回動軸４０Ａが設けられている。回動軸４０Ａは、支持フレーム４１に回動可能に支持されている。回動軸４０Ａには、捩りコイルバネ４０Ｂが巻き付けられており、定着ベルト２１に向かって分離爪４０を付勢している。

図６に示すように、支持フレーム４１は、例えば、金属材と合成樹脂材とで前後方向に長い略箱状に形成されている。支持フレーム４１は、定着ベルト２１の上方に配置されている。上記した分離爪４０は、支持フレーム４１の右側から加圧領域Ｎに向かって延びている（図４および図５参照）。図６および図７に示すように、支持フレーム４１の右面には、各々の分離爪４０の前後両側に隣接する位置に一対の保護リブ４１Ａが６組形成されている。保護リブ４１Ａは、例えば、耐熱性を有する合成樹脂製で筐体２０の内部の搬送路８に向かって突き出している。

図６に示すように、支持フレーム４１の前後両端部には、第１ピン４２Ａと第２ピン４２Ｂとが形成されている。第１ピン４２Ａと第２ピン４２Ｂとは、前後方向（軸方向）に延びた略円柱状に形成されている。第１ピン４２Ａは、支持フレーム４１の前端部（軸方向一端部）から左側（分離爪４０とは逆側）に折り曲げられた折曲片４１Ｂに固定されている。第１ピン４２Ａは、折曲片４１Ｂから後方（軸方向他方）に向かって延びた状態に設けられている。

第２ピン４２Ｂは、支持フレーム４１の後端面に固定されている。第２ピン４２Ｂには、後述する移動機構２５の入力ギア５１が回転可能に差し込まれている。第２ピン４２Ｂは、入力ギア５１と同一軸上において支持フレーム４１の後端面（軸方向他端部）から後方に向かって延びた状態に設けられている。また、上記した第１ピン４２Ａは、入力ギア５１（第２ピン４２Ｂ）とは径方向（左方向）にずれた位置において支持フレーム４１の後端部から前方に向かって延びている。

図７に示すように、筐体２０の前端部（軸方向一端部）には第１ピン４２Ａを差し込むための第１差込穴２０Ａが形成されている。第１差込穴２０Ａは、第１ピン４２Ａを軸方向（前方）から嵌め込む丸穴である。また、図８に示すように、筐体２０の後端部（軸方向他端部）には第２ピン４２Ｂを差し込む（嵌め込む）ための第２差込穴２０Ｂが形成されている。第２差込穴２０Ｂは、第２ピン４２Ｂを径方向（右側）から嵌め込むＵ字状の溝である。

図７および図８に示すように、各ピン４２Ａ，４２Ｂは、各差込穴２０Ａ，２０Ｂに差し込まれた状態で、各差込穴２０Ａ，２０Ｂに摺動可能に支持される。そして、支持フレーム４１は、各ピン４２Ａ，４２Ｂを介して前後方向にスライドするように筐体２０に支持された状態になる。また、第１ピン４２Ａと第２ピン４２Ｂとは互いに径方向にずれた位置で筐体２０に支持されるため、支持フレーム４１は、軸周りの回転を規制された状態で筐体２０に支持された状態になる。図４および図５に示すように、上記したガイド部材２７は、各ピン４２Ａ，４２Ｂを各差込穴２０Ａ，２０Ｂに差し込んだ状態で分離ユニット２４（支持フレーム４１）を覆うように配置される。そして、ガイド部材２７は、第２差込穴２０Ｂに嵌合した第２ピン４２Ｂを押さえるように筐体２０に固定される。なお、ガイド部材２７には、各分離爪４０や各保護リブ４１Ａを貫通させるための複数の開口部が形成されている（図示せず）。

＜移動機構＞
次に、図７ないし図１２を参照して、移動機構２５について説明する。図９は分離ユニット２４および移動機構２５等の後部を示す斜視図である。図１０は移動機構２５に含まれる前方の入力ギア５１を示す斜視図である。図１１は移動機構２５に含まれる後方の入力ギア５２を示す斜視図である。図１２は移動機構２５の一部を示す断面図である。

移動機構２５は、付勢部材５０と、２つの入力ギア５１，５２と、軸受凹部５３と、軸凸部５４と、を含んでいる。

図７に示すように、付勢部材５０は、いわゆる圧縮コイルスプリングであって、筐体２０の前端部に形成されたバネ受け部２０Ｃと支持フレーム４１の折曲片４１Ｂとの間に架設されている。付勢部材５０は、分離爪４０（分離ユニット２４）を前方から後方（軸方向一方から他方）に向けて付勢する機能を有している。

図８および図９に示すように、２つの入力ギア５１，５２は、互いに同一軸上に並んで配置された平歯車である。２つの入力ギア５１，５２は、互いに異なる歯数を有している。本実施形態では、一例として、２つの入力ギア５１，５２の歯数の差は１歯に設定されている。例えば、前方の入力ギア５１の歯数は、後方の入力ギア５２の歯数よりも１つ少なくなっている。２つの入力ギア５１，５２は、駆動モーターＭに回転駆動される１つの出力ギア３１Ａに噛み合っている（図９参照）。出力ギア３１Ａは、ギア列３１を構成する１つのギア（平歯車）であって、２つの入力ギア５１，５２の右上部に配置されている。なお、以下の説明では、便宜上、前方の入力ギア５１を「第１入力ギア５１」と呼び、後方の入力ギア５２を「第２入力ギア５２」と呼び、両入力ギア５１，５２に共通する説明では入力ギア５１，５２と呼ぶこととする。

図１０および図１２に示すように、第１入力ギア５１は、第１ギア本体５１Ａと、外筒部５１Ｂと、内筒部５１Ｃと、を含んでいる。第１ギア本体５１Ａは略円板状に形成されており、その外周面には複数の歯が形成されている。外筒部５１Ｂは、第１ギア本体５１Ａと同軸となる略円筒状に形成され、第１ギア本体５１Ａの前端面から前方に突き出している。内筒部５１Ｃは、外筒部５１Ｂと同軸となる略円筒状に形成され、外筒部５１Ｂの前部の内面から後方に向かって延びている。内筒部５１Ｃの軸心部には、第２ピン４２Ｂを差し込むための軸受穴５１Ｄが凹む状態に形成されている（図１２参照）。第１入力ギア５１は、内筒部５１Ｃに差し込まれた第２ピン４２Ｂの周面に回転可能に支持される。

図１１および図１２に示すように、第２入力ギア５２は、第２ギア本体５２Ａと、支持軸部５２Ｂと、を含んでいる。第２ギア本体５２Ａは略円板状に形成されており、その外周面には複数の歯が形成されている。支持軸部５２Ｂは、第２ギア本体５２Ａと同軸となる略円筒状に形成され、第２ギア本体５２Ａの後端面から後方に突き出している。支持軸部５２Ｂは、筐体２０に形成されたギア軸受（図示せず）に回転可能に支持される。なお、支持軸部５２Ｂの軸心部には貫通穴５２Ｄが形成されている。

図１１および図１２に示すように、軸受凹部５３は、第２入力ギア５２の前端面に凹む状態に形成されている。詳細には、軸受凹部５３は、第２ギア本体５２Ａの前端面から前方に突き出した軸受筒部５２Ｃの軸心部に形成されている。軸受筒部５２Ｃは、支持軸部５２Ｂよりも大きな外径を有し、且つ支持軸部５２Ｂと同軸となる略円筒状に形成されている。軸受凹部５３は、支持軸部５２Ｂよりも大きな内径を有する凹みであって、その底面（後面）に軸方向に対して傾斜した当接面５３Ａを有している。当接面５３Ａには貫通穴５２Ｄが開口しており、当接面５３Ａは、軸受凹部５３の底面と貫通穴５２Ｄとの間に段差面として略円環状に形成されている。

図１０および図１２に示すように、軸凸部５４は、第１入力ギア５１から第２入力ギア５２に向かって突出している。詳細には、軸凸部５４は、内筒部５１Ｃの先端部（後端部）から後方に延びた状態に形成されている。軸凸部５４は、軸受凹部５３の内径よりも僅かに小さな外径を有する略円筒状に形成されている。軸凸部５４の先端面５４Ａは、軸方向に対して傾斜した略円環状に形成されている。先端面５４Ａは、当接面５３Ａと略同一角度で傾斜している（図１２参照）。軸凸部５４は、軸受凹部５３に差し込まれて先端面５４Ａを当接面５３Ａに接触させた状態で軸受凹部５３に回転可能に支持される。つまり、第１入力ギア５１と第２入力ギア５２とは、軸受凹部５３に差し込まれた軸凸部５４を介して相対回転可能に支持される。なお、先端面５４Ａと当接面５３Ａとの傾斜方向が一致した状態で、第１ギア本体５１Ａの後面が第２ギア本体５２Ａの前面に接触（または僅かに離間）するようになっている。

［定着装置の作用］
次に、定着装置７の作用（定着処理）について説明する。なお、定着処理を実施する場合、加圧ローラー２２は、圧力調整部によって定着ベルト２１に押し付けられている。

まず、制御装置は、駆動モーターＭやハロゲンヒーター２３を駆動制御する。定着ベルト２１は駆動モーターＭの駆動力を受けて回転し、加圧ローラー２２は、定着ベルト２１に従動して回転する（図２の実線細矢印参照）。ハロゲンヒーター２３は、定着ベルト２１の内側から定着ベルト２１を加熱する。温度センサーは、入力回路を介して定着ベルト２１（またはハロゲンヒーター２３）の温度を示す検出信号を制御装置に送信する。制御装置は、温度センサーから設定温度に達したことを示す検出信号を受信すると、既に説明した画像形成処理の実行を開始する。トナー像が転写されたシートＳは筐体２０内に進入し、定着ベルト２１は、軸周りに回転しながら加圧領域Ｎを通過するシートＳ上のトナー（トナー像）を加熱する。加圧ローラー２２は、軸周りに回転しながら加圧領域Ｎを通過するシートＳ上のトナーを加圧する。すると、トナー像がシートＳに定着する。複数の分離爪４０は、加圧領域Ｎを通過したシートＳを定着ベルト２１の表面から分離する。そして、トナー像が定着したシートＳは、筐体２０の外部に送り出されて排紙トレイ４に排出される。

ところで、定着ベルト２１は、その表面に分離爪４０を接触させながら回転するため、定着ベルト２１のうち分離爪４０が接触し続ける部分が摩耗する。そこで、定着ベルト２１の摩耗を抑制するために、この定着装置７では、移動機構２５が定着ベルト２１の回転に伴って分離爪４０を軸方向に往復移動させるようになっている。

［移動機構の作用］
図１２および図１３を参照して、移動機構２５の作用について説明する。図１３は移動機構２５の作用を説明する断面図である。

駆動モーターＭの駆動力は、ギア列３１（１つの出力ギア３１Ａ）を介して２つの入力ギア５１，５２を回転駆動させる。移動機構２５は、付勢部材５０、軸受凹部５３および軸凸部５４の協働によって分離ユニット２４を前後方向（軸方向）に往復移動させる。

詳細に説明すると、付勢部材５０は、分離ユニット２４（支持フレーム４１）を常に後方に付勢している（図７の白抜き矢印参照）。２つの入力ギア５１，５２は、互いに１回転毎に歯数の差分だけ回転方向にずれながら軸周りに回転する。第１入力ギア５１は、１回転する度に第２入力ギア５２よりも１歯に相当する角度だけ遅れることになる。したがって、軸凸部５４の先端面５４Ａは、軸受凹部５３の当接面５３Ａ上を相対的に摺動回転する。このため、先端面５４Ａの傾斜方向に対する当接面５３Ａの傾斜方向が１回転毎に変化する。

例えば、図１２に示すように、先端面５４Ａと当接面５３Ａとの傾斜方向が一致した状態で、２つの入力ギア５１，５２が回転すると、先端面５４Ａと当接面５３Ａとの傾斜方向が回転方向にずれ始める。すなわち、先端面５４Ａの最後部５４Ｒは、当接面５３Ａの最後部５３Ｒから最前部５３Ｆに向かって回転方向に摺動する。この先端面５４Ａと当接面５３Ａとの傾斜方向のずれは、分離ユニット２４を前方に移動させる力に変換される。これにより、分離ユニット２４は、付勢部材５０の付勢力に抗して前方に移動する（図１３の白抜き矢印参照）。このように、２つの入力ギア５１，５２が１回転毎に、先端面５４Ａと当接面５３Ａとの傾斜方向のずれが段階的に生じるため、分離ユニット２４（分離爪４０）は、非常にゆっくりと段階的に軸方向に移動する。

２つの入力ギア５１，５２の回転が進んで、先端面５４Ａと当接面５３Ａとの傾斜方向が一致した状態から当接面５３Ａに対して先端面５４Ａが１８０度回転すると（図１３参照）、先端面５４Ａの最後部５４Ｒが当接面５３Ａの最前部５３Ｆに接触した状態となる。この状態で、２つの入力ギア５１，５２は互いに最も離れ、分離ユニット２４は最も前方に移動されたことになる。なお、この状態でも、軸凸部５４は、軸受凹部５３に差し込まれた状態に維持されている。

更に、２つの入力ギア５１，５２の回転が進むと、先端面５４Ａと当接面５３Ａとの傾斜方向が一致した状態に向かって戻りながら、分離ユニット２４は、付勢部材５０に付勢されて後方に移動する（図１２の白抜き矢印参照）。当接面５３Ａに対して先端面５４Ａが３６０度回転すると先端面５４Ａと当接面５３Ａとの傾斜方向が一致した状態に戻り、分離ユニット２４は１往復したことになる。

以上のように、２つの入力ギア５１，５２は、付勢部材５０に付勢されて当接面５３Ａと先端面５４Ａとの傾斜方向を一致させた状態（図１２参照）と、付勢部材５０の付勢力に抗して当接面５３Ａと先端面５４Ａとの傾斜方向を回転方向にずらして互いに離間した状態（図１３参照）と、を繰り返すように回転することで分離爪４０を軸方向に往復移動させる。なお、当接面５３Ａおよび先端面５４Ａの最前部５３Ｆ，５４Ｆと最後部５３Ｒ，５４Ｒとの間の距離は、分離爪４０の軸方向の幅の約２倍の長さに設定されている。つまり、分離爪４０は、その軸方向の幅の２倍の範囲を移動するようになっている。

以上説明した本実施形態に係る定着装置７では、定着ベルト２１の駆動モーターＭが１つの出力ギア３１Ａを介して移動機構２５の２つの入力ギア５１，５２を回転駆動させる構成とした。この構成によれば、定着ベルト２１の駆動モーターＭを、分離爪４０を軸方向に往復移動させる移動機構２５の駆動源として兼用することができる。これにより、例えば、分離爪４０を軸方向に往復移動させる専用のモーターを設けた場合に比べて、定着装置７の製造コストを低減することができ、且つ定着装置７を小型化することができる。

また、この定着装置７では、２つの入力ギア５１，５２は、１回転毎に歯数の差分だけ回転方向にずれて当接面５３Ａと先端面５４Ａとの接触状態を変化させながら離接を繰り返すことで分離爪４０を軸方向に往復移動させていた。この構成によれば、２つの入力ギア５１，５２の歯数の差分に基づいて２つの入力ギア５１，５２の回転速度に僅かな速度差を生じさせることができる。すなわち、歯数の異なる２つの入力ギア５１，５２が駆動モーターＭの回転速度を大きく減速するため、分離爪４０をゆっくりと軸方向に移動させることができる。これにより、分離爪４０の摺動による定着ベルト２１の摩耗を抑制することができる。

また、本実施形態に係る定着装置７によれば、２つの入力ギア５１，５２を１歯違いとすることで駆動モーターＭの回転速度を大きく減速することができ、分離爪４０を軸方向に非常にゆっくりと往復移動させることができる。

また、本実施形態に係る定着装置７によれば、分離爪４０の移動範囲がその幅の２倍以上３倍以下の範囲に設定されているため、分離爪４０が定着ベルト２１の同一箇所に摺接し続けることを防止することができる。これにより、定着ベルト２１の部分的な摩耗を抑制することができる。

上述したように、分離爪４０は、回転する定着ベルト２１の表面に接触しているため、定着ベルト２１の回転方向下流側に引きずられる。仮に、第１ピン４２Ａと第２ピン４２Ｂとが各入力ギア５１，５２と同一軸上に配置されている場合、分離爪４０は、定着ベルト２１の回転に引きずられてしまうため、分離爪４０の回転止めとなる他の部品が必要になる。その点、本実施形態に係る定着装置７によれば、第１ピン４２Ａが第２ピン４２Ｂとは非同一軸上で筐体２０に係合するため、分離爪４０が各入力ギア５１，５２と同一軸周りに回転することを防止することができる。これにより、回転止め等を別部品で設ける場合に比べて、製造コストを低減することができる。また、定着ベルト２１に対する分離爪４０の接触姿勢を適切に維持することができる。

また、本実施形態に係る定着装置７によれば、第２差込穴２０Ｂが略Ｕ字状に形成されているため、第１ピン４２Ａを第１差込穴２０Ａに差し込んだ後に第２ピン４２Ｂを第２差込穴２０Ｂに嵌めることができる。これにより、筐体２０に対する分離爪４０の取り付けを容易に行うことができる。

なお、本実施形態に係る定着装置７では、６つの分離爪４０が設けられていたが、これに限らず、分離爪４０は１つ以上設けられていればよい。

また、本実施形態に係る定着装置７では、２つの入力ギア５１，５２の歯数の差が１歯であったが、これに限らず、２つの入力ギア５１，５２の歯数は２歯以上の差であってもよい。また、第１入力ギア５１は第２入力ギア５２よりも歯数が少なくなっていたが、これに限らず、第１入力ギア５１は第２入力ギア５２よりも歯数が多くなっていてもよい。また、付勢部材５０が分離ユニット２４の前方に配置され、２つの入力ギア５１，５２等が分離ユニット２４の後方に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、付勢部材５０が分離ユニット２４の後方に配置され、２つの入力ギア５１，５２等が分離ユニット２４の前方に配置されてもよい。

また、本実施形態に係る定着装置７では、軸受凹部５３が第２入力ギア５２に形成され、軸凸部５４が第１入力ギア５１に形成されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、軸受凹部５３が第１入力ギア５１に形成され、軸凸部５４が第２入力ギア５２に形成されてもよい。

また、本実施形態に係る定着装置７では、分離爪４０が自身の幅の２倍の距離を往復移動するように、当接面５３Ａと先端面５４Ａとの傾斜が形成されていたが、本発明はこれに限定されない。分離爪４０が自身の幅の２倍以上３倍以下の範囲で往復移動するように、当接面５３Ａと先端面５４Ａとの傾斜が形成されていればよい。

また、本実施形態に係る定着装置７では、駆動モーターＭが定着ベルト２１を回転駆動させていたが、これに限らず、加圧ローラー２２を回転駆動させてもよい。圧力調整部が加圧ローラー２２を移動させて加圧領域Ｎの圧力を変更していたが、これに限らず、定着ベルト２１を移動させて加圧領域Ｎの圧力を変更するように構成されてもよい。

また、本実施形態に係る定着装置７では、定着部材の一例として１つの軸周りに回転する定着ベルト２１が採用されていたが、本発明はこれに限定されない。定着部材の他の例として、複数のローラーに架け渡されたベルト（図示せず）や、芯金の外周面に弾性層を積層した定着ローラーが採用されてもよい。

また、第１～第３実施形態の説明では、一例として、本発明をカラープリンター１に適用した場合を示したが、これに限らず、例えば、モノクロプリンター、複写機、ファクシミリまたは複合機等に本発明を適用してもよい。

なお、上記実施形態の説明は、本発明に係る定着装置および画像形成装置における一態様を示すものであって、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではない。

１ カラープリンター（画像形成装置）
７ 定着装置
２０ 筐体
２０Ａ 第１差込穴
２０Ｂ 第２差込穴
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加圧ローラー（加圧部材）
２５ 移動機構
２７ ガイド部材
３１Ａ 出力ギア
４０ 分離爪
４１ 支持フレーム
４２Ａ 第１ピン
４２Ｂ 第２ピン
５０ 付勢部材
５１，５２ 入力ギア
５３ 軸受凹部
５３Ａ 当接面
５４ 軸凸部
５４Ａ 先端面
Ｍ 駆動モーター（駆動源）
Ｎ 加圧領域
Ｓ シート（媒体）

Claims (5)

1. 軸周りに回転しながら媒体上のトナー像を加熱する定着部材と、
   軸周りに回転しながら前記定着部材との間に加圧領域を形成し、前記加圧領域を通過する前記媒体上のトナーを加圧する加圧部材と、
   前記加圧領域を通過した前記媒体を前記定着部材の表面から分離する分離爪と、
   前記定着部材または前記加圧部材の回転に伴って前記分離爪を軸方向に往復移動させる移動機構と、を備え、
   前記移動機構は、
   前記分離爪を軸方向一方から他方に向けて付勢する付勢部材と、
   互いに異なる歯数を有し、互いに同一軸上に並んで配置され、前記定着部材または前記加圧部材を回転させる駆動源に回転駆動される１つの出力ギアに噛み合い、互いに１回転毎に歯数の差分だけ回転方向にずれながら軸周りに回転する２つの入力ギアと、
   前記２つの入力ギアの何れか一方の前記入力ギアに凹むように形成され、その底面に軸方向に対して傾斜した当接面を有する軸受凹部と、
   前記２つの入力ギアの何れか他方の前記入力ギアから一方の前記入力ギアに向かって突出し、軸方向に対して傾斜した先端面を前記当接面に接触させた状態で前記軸受凹部に支持される軸凸部と、を含み、
   前記２つの入力ギアは、前記付勢部材に付勢されて前記当接面と前記先端面との傾斜方向を一致させた状態と、前記付勢部材の付勢力に抗して前記当接面と前記先端面との傾斜方向を回転方向にずらして互いに離間した状態と、を繰り返すように回転することで前記分離爪を軸方向に往復移動させ、
   前記定着部材および前記加圧部材は、筐体の内部に回転可能に支持され、
   前記分離爪は、前記定着部材と平行に配置された支持フレームに支持され、
   前記支持フレームは、
   前記入力ギアとは径方向にずれた位置において前記支持フレームの軸方向一端部から軸方向他方に向かって延び、前記筐体の軸方向一端部に形成された第１差込穴に差し込まれる第１ピンと、
   前記入力ギアと同一軸上において前記支持フレームの軸方向他端部から軸方向他方に向かって延び、前記筐体の軸方向他端部に形成された第２差込穴に差し込まれる第２ピンと、を含んでいることを特徴とする定着装置。
2. 前記加圧領域よりも前記媒体の搬送方向下流側にて前記筐体に着脱可能に固定されて前記媒体の搬送路の一部を構成するガイド部材を更に備え、
   前記筐体の前記第２差込穴は、前記支持フレームの前記第２ピンを径方向から嵌め込むＵ字状の溝であり、
   前記ガイド部材は、前記第２差込穴に嵌合した前記第２ピンを押さえるように前記筐体に固定されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記２つの入力ギアの歯数の差は１歯に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記分離爪は、その軸方向の幅の２倍以上３倍以下の範囲で移動することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
   

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