WO2011030912A1

WO2011030912A1 - 定着装置

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Publication number: WO2011030912A1
Application number: PCT/JP2010/065882
Authority: WO
Inventors: 正人久野
Original assignee: キヤノン株式会社
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2011-03-17
Also published as: EP2477076A4; JP2011059260A; US8538307B2; US20120163887A1; CN102576205A; EP2477076B1; CN102576205B; EP2477076A1; JP5460192B2

Abstract

定着フィルム３３と、定着フィルム３３とニップ部を形成してシートＰを挟持しつつ搬送する加圧ローラ３１と、定着フィルム３３及び加圧ローラ３１の一方を他方に付勢する付勢部材３６と、定着フィルム３３及び加圧ローラ３１の少なくとも一方を加熱するヒータ６０と、モータ６２と、モータ６２で回転駆動され、付勢部材３６による付勢力の解除方向又は復帰方向に付勢部材３６を移動させるカム３８と、モータ６２の正逆回転に応じて揺動する揺動ギア４４と、揺動ギア４４の揺動を規制可能に動作する揺動アームストッパ１０３と、を備える定着装置７を構成した。これにより加圧ローラによるニップ解除状態のギヤの噛合い状態、及び、加圧ローラによるニップ機能時のギヤの噛合い状態の間で移行する過程で、噛合いがなくなったギアが早回りして衝撃音が発生する現象を抑制できる。

Description

定着装置

　本発明は、複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式、静電記録方式を用いた画像形成装置に搭載される定着装置に関する。

　電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置は、記録材上にトナー画像を形成し、これを加熱及び加圧して定着させることにより画像を形成する。このような画像形成装置に用いられる定着装置の方式として、内部にヒータを有する定着ローラに加圧ローラを圧接して定着ニップを形成し、定着を行うローラ定着方式が従来採用されている。このような定着ローラ及び加圧ローラを備える画像形成装置の例が特開平７−１２９０１８号公報に記載されている。
　特開平７−１２９０１８号公報に記載の画像形成装置は、定着装置等を駆動するモータを有する。このモータが逆回転されると、ギア、振り子アームによって、振り子ギア及び欠歯の内ギアが係合し、ギアが回転する。そして、欠歯ギアと所定の減速比で回転するように設定されたギアが回転することにより、マングルギアが回動し、トーションバーによってニップを解除する。これとは反対に、記録材の除去をセンサアームで検知した場合には、モータを正方向回転して、逆の手順によってトーションバーを戻して、ニップを元の状態に戻す。こうした構成によれば、定着ローラ及び加圧ローラのニップの解除及び復帰を行うことができる。
　しかしながら、特開平７−１２９０１８号公報に於いては、定着振り子が逆方向に揺動した後にも、外歯ギア１５ｉ、ギア１５ｋ、マングルギア３０が回転し続ける。この場合に、定着振り子の駆動力を受けずに無負荷の状態で、外歯ギア１５ｉ、ギア１５ｋ、マングルギア３０が早回りし続け、釣り合いが取れたところで急停止する。この早回りしてから急停止するまでの間に衝撃音が発生する。つまり、加圧ローラによるニップ解除状態におけるギアの噛み合い状態から、加圧ローラによるニップ機能状態におけるギアの噛み合い状態へと移行する場合には、噛み合いがなくなったギアが早回りして衝撃音が発生する。
　本発明は、加圧ローラによるニップ解除状態のギアの噛合い状態、及び、加圧ローラによるニップ機能時のギアの噛合い状態の間で移行する過程で、噛合いがなくなったギアが早回りして衝撃音が発生する現象を抑制できる定着装置を提供することを課題とする。

　上述の課題を解決するための本発明は、画像を担持する記録媒体を搬送する回転体と、前記回転体と共に画像を記録媒体に定着する定着ニップ部を形成するバックアップ部材と、前記定着ニップ部に圧力を掛ける圧力付与機構と、前記圧力付与機構に作用して前記定着ニップ部に掛かる圧力を解除するためのカムと、前記カムを駆動する正逆回転可能なモータと、前記モータの動力を伝達する第１動力伝達経路と、前記モータの動力を伝達する第２動力伝達経路と、前記モータの動力を前記第１動力伝達経路または前記第２動力伝達経路に伝えるための揺動ギアと、前記揺動ギアを保持する揺動アームと、前記揺動アームに係合して前記揺動アームの移動を規制する規制部材と、を有し、前記第１動力伝達経路と前記第２動力伝達経路のうち、少なくとも前記第１動力伝達経路は前記モータの動力を前記カムに伝達するための経路であり、前記モータが一方の方向に回転すると、前記モータの動力を前記第１動力伝達経路に伝達するための第１ポジションに前記揺動ギアが移動するように前記揺動アームが傾き、前記モータが他方の方向に回転すると、前記モータの動力を前記第２動力伝達経路に伝達するための第２ポジションに前記揺動ギアが移動するように前記揺動アームが傾き、前記規制部材は、前記揺動ギアが前記第１ポジションに位置している時は前記揺動ギアが前記第１ポジションから移動しないように前記揺動アームに係合し、前記揺動ギアが前記第２ポジションに位置している時は前記揺動アームから離間していることを特徴とする。

　図１は本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
　図２は定着装置の構成を示す一部拡大斜視図である。
　図３は加圧及び解除機構の構成を示す拡大側面図である。
　図４は加圧及び解除機構の構成を示す拡大側面図である。
　図５は加圧及び解除機構の構成を示す拡大側面図である。
　図６は本発明の実施例２に係る定着装置が備える加圧及び解除機構の構成を示す側面図である。
　図７は本発明の実施例３に係る定着装置が備える加圧及び解除機構からカム等の一部の機構を外した構成を示す側面図である。
　図８は加圧及び解除機構の構成を示す側面図である。
　図９は比較例に係る定着装置が備える加圧及び解除機構の構成を示す側面図である。
　図１０は比較例に係る定着装置が備える加圧及び解除機構の構成を示す側面図である。

　以下、図面を参照し、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対位置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

　図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１の構成を示す断面図である。画像形成装置１は、電子写真画像形成プロセスを利用したレーザビームプリンタである。図１に示されるように、画像形成装置１は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１Ａを有し、この装置本体１Ａの内部には、『記録媒体』であるシートＰに画像を形成する『画像形成手段』である画像形成部５１が設けられる。画像形成部５１は、『像担持体』である感光体ドラム２、『転写装置』である転写ローラ６等を含む。
　少なくとも感光体ドラム２は、プロセスカートリッジ３に含まれ、プロセスカートリッジ３として装置本体１Ａに組み込まれる構成である。装置本体１Ａの内部には、レーザスキャナ走査光学系４が内蔵されており、このレーザスキャナ走査光学系４によって感光体ドラム２の表面には静電像が形成されるようになっている。『画像形成手段』又は『画像形成部』といった場合には、少なくとも感光体ドラム２を含む概念であり、その他の転写ローラ６、感光体ドラム２にトナー像を形成する不図示の現像器、及び、不図示のクリーナ等を一体的に包括する概念であっても良い。
　次に、画像形成装置１の構成に関して、シートＰの流れに沿って概略的な構成を説明する。給送トレイ５２から１枚ずつ分離給送されたシートＰは、レジストローラ対５によって搬送される。シートＰには、転写ローラ６によって感光体ドラム２上のトナー像が転写される。その後、シートＰは定着装置７によって加熱加圧される。シートＰにはトナー像が定着される。シートＰは、シート排出上ローラ８によってシート排出トレイ９上に排出される。装置本体１Ａの内部には、各機器の駆動を制御する『制御手段』であるコントローラ６３が設けられている。
　図２（ａ）及び図２（ｂ）は、定着装置７の構成を示す一部拡大斜視図である。図２（ａ）は、定着フィルム３３が加圧ローラ３１に対して付勢されている状態を示している。図２（ｂ）は、定着フィルム３３が加圧ローラ３１に付勢されていない状態を示している。定着フィルム３３はフレーム３５に回転可能に支持されている。図説の便宜のために、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、フレーム３５は一部のみが記載され、その他の部分は切欠いた状態で記載されている。
　まず、図２（ａ）に示されるように、定着装置７は、定着フィルム３３を備える。また、定着装置７は、定着フィルム３３に接触して定着ニップ部を形成し、ニップ部で『記録媒体』であるシートＰを挟持しつつ搬送する『回転体』である加圧ローラ３１を備えている。定着フィルム３３の内部には、『加熱手段』であるヒータ６０が設けられている。但し、定着フィルム３３及び加圧ローラ３１の少なくとも一方の内部に、これら定着フィルム３３及び加圧ローラ３１の少なくとも一方を加熱する『加熱手段』であるヒータ６０が設けられていれば良い。定着フィルム３３の両端部には、定着フィルム３３を保持するホルダ３２が配置されている。ホルダ３２に対しては定着フィルム３３が摺動可能となっている。これらの定着フィルム３３及び加圧ローラ３１に関しては、以下の説明で定着フィルムユニット３４と呼ぶ。
　また、定着装置７は、定着フィルム３３及び加圧ローラ３１の一方を他方に向かって付勢する付勢部材３６を備えている。付勢部材３６には加圧バネ３７が固定されている。付勢部材３６及び加圧バネ３７により圧力付与機構を構成している。加圧バネ３７の付勢力によって付勢部材３６が定着フィルムユニット３４を加圧ローラ３１の方向へと付勢する。こうして、定着フィルム３３及び加圧ローラ３１の間に定着ニップ部が形成され、このニップ部に対して未定着トナー画像が転写されたシートＰが通過する。その通過の過程で、シートＰは加熱及び加圧されて、シートＰの面上には未定着トナー画像が定着される。
　定着フィルム３３の表面には、未定着トナー画像の良好な定着性を得るために、ゴム等の弾性層が設けられている。ここで、定着フィルム３３及び加圧ローラ３１の間が圧接されたままの状態で放置されると、定着フィルム３３及び加圧ローラ３１の表面の弾性層が変形してしまう虞があった。
　またシートＰが定着フィルム３３及び加圧ローラ３１の間のニップ部を通過中に詰まってしまい、ジャムが発生することがあった。ジャムしたシートＰが引っ張り出される場合に、定着フィルム３３及び加圧ローラ３１が圧接された状態のままであると、摩擦負荷が大きいために、シートＰが容易に除去されず、シートＰが破れて装置本体１Ａ（図１参照）の内部に残る虞もあった。
　こうした問題を解決するために、カム３８が回転して、カム３８の平坦面３８ａが付勢部材３６と平行に配置される状態（図２（ａ）参照）から、カム３８の凸状部３８ｂが付勢部材３６に突き当たる状態（図２（ｂ）参照）へと移行できるようになっている。こうした加圧を解除する構成によって、定着装置７では、前述の定着フィルム３３及び加圧ローラ３１の弾性層の変形が防止され、ジャムしたシートＰが容易に処理されるようになっている。このような定着装置７の内部の加圧及び解除機構６１に関して以下に詳述する。
　加圧及び解除機構６１は、図２（ａ）に示される状態の場合には、定着フィルム３３を加圧ローラ３１に加圧することとなる。すなわち、カム３８の平坦面３８ａが付勢部材３６と平行な状態の場合には、加圧バネ３７の付勢力を受けた付勢部材３６が、定着フィルムユニット３４のホルダ３２に形成された突起部３２ａを加圧ローラ３１の方向へと押圧する。ホルダ３２は、フレーム３５に形成された誘導穴３５ａに沿って加圧ローラ３１の方向へと移動可能となるように、フレーム３５に支持されている。
　また、加圧及び解除機構６１は、図２（ｂ）に示される状態の場合には、定着フィルム３３を加圧ローラ３１から退避させることとなる。すなわち、カム３８が回転して、カム３８の凸状部３８ｂが付勢部材３６の側に向いて付勢部材３６を押し返す場合には、付勢部材３６は、加圧バネ３７の加圧力に抗して可動する。そして、定着フィルムユニット３４による定着フィルム３３の加圧機能状態及び加圧解除状態が切り替えられるようになっている。次に、加圧及び解除機構６１の特徴的な構成に関して説明する。
　図３~図５は、加圧及び解除機構６１の構成を示す拡大側面図である。図３~図５では、駆動方法の説明を理解し易くするために、定着フィルムユニット３４及び加圧ローラ３１を省略している。図３に示されるように、加圧及び解除機構６１は、『駆動手段』であるモータ６２を備える。また、加圧及び解除機構６１は、モータ６２によって回転駆動され、付勢部材３６による付勢力を解除する方向、又は、付勢部材３６による付勢力を復帰させる方向に、付勢部材３６を移動させるカム３８を備える。さらに、加圧及び解除機構６１は、モータ６２の正逆回転に応じて揺動する揺動ギア４４を備える。また、加圧及び解除機構６１は、揺動ギア４４の揺動を規制して揺動ギア４４の駆動力をカム３８に伝達可能な『規制部材』である揺動アームストッパ１０３を備える。これらのギアが加圧及び解除機構６１で特に特徴的な動作をする。
　後述するが、『駆動手段』であるモータ６２及び『固定ギア』である加圧ローラギア４２の間は、第１ギア列（第３動力伝達経路）で連結される。この第１ギア列は、軸ギア３９、ギア４０、ギア４１が相当する。また、後述するが、揺動ギア４４が含まれることで『駆動手段』であるモータ６２及びカム３８の間は、第２ギア列で連結可能となる。この第２ギア列は、軸ギア３９、ギア４０、４３、揺動ギア４４、欠歯ギア４５、ギア４６が相当する。
　前述の主要な構成要素を含めて以下に詳細に説明する。まず、モータ６２には、軸ギア３９が取り付けられている。そして、この軸ギア３９にはギア１０１が噛み合わせられている。ギア１０１にはギア１０２が同軸上に設けられている。そして、ギア１０１とギア１０２の間にはトルクリミッタ機能が備わっている。また、ギア１０２には、一部にギアの歯１０３ａが形成された揺動アームストッパ１０３が噛み合わせられている。
　この一方で、モータ６２の軸ギア３９にはギア４０が噛み合わせられている。ギア４０にはギア４１が噛み合わせられている。ギア４１には、加圧ローラ３１に固定される『固定ギア』である加圧ローラギア４２が噛み合わせられている。加圧ローラギア４２は加圧ローラ３１に取り付けられている。こうした構成によって、モータ６２の駆動力が加圧ローラ３１に伝達されるようになっている。定着フィルム３３は加圧ローラ３１との接触によって従動可能となっている。なお、ここでは、加圧ローラ３１に固定される加圧ローラギア４２に関して述べるが、定着フィルム３３に取り付けられたギアに代替することも可能である。
　この他方で、モータ６２の軸ギア３９に噛み合うギア４０にはギア４３が噛み合わせられている。ギア４３には揺動ギア４４が噛み合わせられている。ギア４３の軸及び揺動ギア４４の軸には揺動アーム１４９が取り付けられている。揺動ギア４４の歯に対向する位置には、欠歯ギア４５が配置されている。そして、欠歯ギア４５にはギア４８が噛み合わせられている。ギア４８よりも図３の表面側にはギア４６及びカム３８が回転可能に取り付けられている。ギア４８に対してギア４６及びカム３８は別体であり、個別に回転可能となっている。揺動ギア４４及び欠歯ギア４５が噛み合う場合、すなわち揺動ギアが第１ポジションに位置している時には、揺動ギア４４の駆動力が、欠歯ギア４５、ギア４６（第１動力伝達経路）に伝達されて、最終的にはカム３８に伝達されることになる。
　こうしたことから、加圧ローラ３１の駆動及びカム３８の駆動は、同一のモータ６２によって行われている。但し、モータ６２からカム３８への駆動力の伝達は、『駆動伝達ギア列』であるギア４０、４３、揺動ギア４４、欠歯ギア４５、ギア４６、４７、４８の一部あるいは全部を介して行われている。
　加圧及び解除機構６１の動作には、以下に説明する３つのモードが存在する。『第１モード』は、加圧ローラ３１と定着フィルム３３の加圧時のモードであり、シートＰの搬送時のモードである。この第１モードの場合には、加圧ローラギア４２が駆動し、カム３８が停止した状態にある。『第２モード』は、加圧ローラ３１と定着フィルム３３の加圧解除時のモードである。この第２モードの場合には、加圧ローラギア４２が停止し、カム３８が回動して加圧ローラ３１と定着フィルム３３の加圧が解除された状態にある。『第３モード』は、加圧ローラ３１と定着フィルム３３の加圧復帰時のモードである。この第３モードの場合には、加圧ローラギア４２が回転すると共に、カム３８が回動して加圧ローラ３１と定着フィルム３３の加圧が復帰された状態に移行する。この第１モード乃至第３モードに関しては、以下に図３~図５を参照しながら詳述していく。
　初めに、第１モードに関して図３を参照しつつ詳述する。図３に示されるように、モータ６２が駆動して軸ギア３９が時計回りに回転する。軸ギア３９が時計回りに回転することによって、ギア４０が反時計回りに回転し、ギア４１が時計回りに回転し、加圧ローラギア４２が反時計回りに回転する。
　この一方で、軸ギア３９が時計回りに回転することによって、ギア４０が反時計回りに回転し、ギア４３が時計回りに回転し、揺動ギア４４が反時計回りに回転する。揺動ギア４４の歯に対向する位置には、欠歯面４５ａが形成された欠歯ギア４５が配置されている。欠歯ギア４５は、歯が形成されない欠歯面４５ａと、歯が形成されるギア面４５ｂと、を有する。欠歯ギア４５は、欠歯面４５ａが揺動ギア４４に対向する場合には、欠歯面４５ａが揺動ギア４４の駆動力を受けることができないために停止している。このように駆動力が遮断されるために、カム３８は停止する。
　この他方で、軸ギア３９が時計回りに回転することによって、ギア１０１、１０２が反時計回りに回転し、揺動アームストッパ１０３が時計回りに回転する。揺動アームストッパ１０３が矢印Ｃの方向に回転すると、揺動アームストッパ１０３の先端部１０３ｂは、揺動アーム１４９に形成された突き当て部１４９ａに突き当たる。突き当て部１４９ａは、揺動アームストッパ１０３の先端部１０３ｂを受け止めるように凹部すなわち凹みで形成されている。揺動アーム１４９の凹部の位置Ｐは、揺動ギア４４の回転軸Ｑの位置よりも揺動アーム１４９の回動軸Ｒ（＝ギア４３の回転軸）の位置から離れた位置になっている。これにより、これにより、小さな力で揺動ギア４４を第１のポジションに保持できる。また、揺動アームストッパ１０３が揺動アーム１４９から受ける力が、図３の矢印のように、揺動アームストッパ１０３の回動軸Ｓに向かうように設計してある。これにより、揺動アームストッパ１０３が揺動アーム１４９から力を受けた際のストッパ１０３の変形を抑えることができる。こうして『規制手段』である揺動アームストッパ１０３が回動すると、揺動ギア４４の動作を規制する規制位置Ｊまで揺動アームストッパ１０３が移動する。揺動アームストッパ１０３の規制位置Ｊは、揺動アームストッパ１０３の先端部１０３ｂが揺動アーム１４９の突き当て部１４９ａに突き当たって揺動ギア４４がギア４７へと接触しないように規制されるようにするために揺動アームストッパ１０３が取る位置である。そして、ギア１０１及びギア１０２の間に備わるトルクリミッタ機能によってギア１０２及び揺動アームストッパ１０３は停止する。
　次に、第２モードに関して図４を参照しつつ詳述する。図４に示されるように、第１モードから第２モードに移行する場合には、モータ６２が駆動して軸ギア３９が反時計回りに回転する。軸ギア３９が反時計回りに回転しても、加圧ローラ３１へと繋がる駆動伝達ギア列であるギア４０、４１及び加圧ローラギア４２のうちのギア４１にはワンウェイ機能が組み込まれていることから、加圧ローラギア４２が停止し、定着フィルム３３が停止する。
　この一方で、軸ギア３９が反時計回りに回転することによって、駆動伝達ギア列であるギア４０、４３、揺動ギア４４、欠歯ギア４５、ギア４６のうちの揺動ギア４４が揺動可能になっている。この揺動ギア４４には揺動アーム１４９が軽く摩擦するように取り付けられており、揺動アーム１４９は矢印Ｂの方向にギア４３の中心軸を中心として揺動する。この揺動アーム１４９の揺動によって、揺動ギア４４及びギア４７が係合して（第２ポジション）、ギア４７が反時計回りに回転し、ギア４８が時計回りに回転する。ギア４８が時計回りに回転すると、欠歯ギア４５が反時計回りに回転し、ギア４６が時計回りに回転し、カム３８が反時計回りに回転する。この場合、ギア４７、４８が第２動力伝達経路に相当する。その結果、図４に示すように、カム３８の凸状部３８ｂの頂部が付勢部材３６に当接する位置までカム３８が回転し、付勢部材３６が右方向へと移動し、加圧ローラ３１に対する定着フィルム３３の加圧解除状態となる。
　この他方で、モータ６２の軸ギア３９が反時計回りに回転することによって、ギア１０１、１０２が時計回りに回転し、ギア１０２が歯１０３ａと噛み合うことから、揺動アームストッパ１０３が突き当て部１０４に突き当たるまで矢印Ｄの方向に回転する。揺動アームストッパ１０３が突き当て部１０４に突き当たると、ギア１０１とギア１０２の間に備わったトルクリミッタ機能によってギア１０２と揺動アームストッパ１０３は停止する。
　次に、第３モードに関して図５を参照しつつ詳述する。図５に示されるように、第２モードから第３モードに移行する場合には、モータ６２が駆動して軸ギア３９が再び時計回りに回転する。軸ギア３９が時計回りに回転すると、ギア４０が反時計回りに回転し、ギア４３が時計回りに回転し、揺動ギア４４が反時計回りに回転する。その結果、ギア４７と係合していた揺動ギア４４が反時計回りに回転しながら揺動し、揺動ギア４４の摩擦によって揺動アーム１４９がギア４３の中心軸を中心として揺動して矢印Ａの方向に揺動する。揺動ギア４４は欠歯ギア４５へと近づいて欠歯ギア４５と係合する（第１ポジション）。欠歯ギア４５の欠歯面４５ａが第２モードのときに揺動ギア４４とは反対の方向を向くまで回転しているために、欠歯ギア４５のギア面４５ｂは揺動ギア４４と噛み合うことができる。欠歯ギア４５が時計回りに回転し、ギア４６が反時計回りに回転し、カム３８が時計回りに回転する。
　この一方で、軸ギア３９が時計回りに回転することによって、ギア１０１、１０２が反時計回りに回転し、揺動アームストッパ１０３が矢印Ｃの方向に回転する。揺動アームストッパ１０３の先端部１０３ｂが突き当て部１４９ａに突き当たると、ギア１０１とギア１０２の間に備わったトルクリミッタ機能によりギア１０２と揺動アームストッパ１０３は停止する。
　こうした実施例１の構成及び機能から、カム３８の回転が進み、カム３８がある位置まで回転移動すると、付勢部材３６によって発生するカム３８のモーメントにより、カム３８が自転する。その時、カム３８を回転駆動させる回転速度より、付勢部材３６がカム３８に対してモーメントを負荷することによるカム３８の自転速度の方が早くなる。
　その結果、ギア４６、欠歯ギア４５もカム３８の自転に連れまわり、早く回されることになる。揺動ギア４４においては、欠歯ギア４５から回転力を受け、揺動アーム１４９は矢印Ａとは反対の矢印Ｂ（図４参照）の方向に移動する力が生まれる。しかしながら、揺動アーム１４９は揺動アームストッパ１０３に突き当たるため、欠歯ギア４５と揺動ギア４４は連結した状態を保持する。つまり、カム３８は駆動列であるギア４６、欠歯ギア４５、揺動ギア４４、ギア４３、４０を伝わり最終的に軸ギア３９及びモータ６２までが連結した状態を保持する。その結果、カム３８が早く回ろうとしても、モータ６２のブレーキによって、モータ６２が等速回転で回そうとし、衝突音を回避させることができる。

　図６は、本発明の実施例２に係る画像形成装置が備える加圧及び解除機構２６１の構成を示す側面図である。図６（ａ）は、加圧及び解除機構２６１が付勢部材３６によってカム３８を付勢していない状態を示す。図６（ｂ）は、加圧及び解除機構２６１が付勢部材３６によってカム３８を付勢している状態を示す。実施例２の画像形成装置が備える加圧及び解除機構２６１の構成のうち実施例１の加圧及び解除機構６１と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例２においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。
　加圧及び解除機構が実施例２と実施例１とで異なる点は、加圧及び解除機構２６１では、揺動アームストッパ２０３が実施例１とは逆方向に動作して機能する点、ギア２０５、２０６、２０７、２４５、突き当て部２０４が設けられている点である。また、揺動アーム２４９が実施例１とは逆方向に動作して機能する点でも異なる。ただし、実施例２の『規制部材』である揺動アームストッパ２０３が回動すると、揺動ギア４４の動作を規制する規制位置Ｊ（図６（ｂ）参照）に揺動アームストッパ１０３が移動するという意味では、実施例１の揺動アームストッパ１０３の場合と同様である。揺動アームストッパ２０３の規制位置Ｊは、揺動アームストッパ２０３の先端部２０３ｂが揺動アーム２４９の突き当て部２４９ａに突き当たって揺動ギア４４がギア４７へと接触しないように規制されるようにするために揺動アームストッパ２０３が取る位置である。実施例１では、第１動力伝達経路と第２動力伝達経路が共に、モータの動力をカムに伝達するための経路であった。これに対し、実施例２の場合、第１動力伝達経路（ギア２４５→ギア４６→カム３８）はカムに伝達するための経路で、第２動力伝達経路（ギア４７→ギア２０５→ギア２０６→ギア２０７）は加圧ローラを駆動するための経路である。図６（ａ）が揺動ギア４４が第２ポジションに位置する場合の図。図６（ｂ）が揺動ギア４４が第１ポジションに位置する場合の図である。
　揺動ギア４４が含まれることで『駆動手段』であるモータ６２及び『固定ギア』である加圧ローラギア４２の間は第１ギア列で連結可能となる。第１ギア列は、軸ギア３９、ギア４０、４３、揺動ギア４４、ギア４７、２０５、２０６、２０７が相当する。揺動ギア４４が含まれることで『駆動手段』であるモータ６２及びカム３８の間は第２ギア列で連結可能となる。第２ギア列は、軸ギア３９、ギア４０、４３、揺動ギア４４、ギア２４５、ギア４６が相当する。
　実施例２の特徴的な構成を説明する。ギア１０１はモータ６２の軸ギア３９と連結している。ギア１０２はギア１０１と同軸上にあるギアで、ギア１０１とギア１０２の間にはトルクリミッタ機能が備わっている。ギア１０２には一部ギアの歯２０３ａが形成された揺動アームストッパ２０３が連結している。
　次に動作について説明する。実施例２においては２つの動作モードが存在する。第１モードは、加圧ローラ３１に対する定着フィルム３３の加圧時のモードであり、シートＰの搬送時のモードで、加圧ローラギア４２は駆動され、カム３８は停止している状態である。第２モードは、加圧ローラ３１に対する定着フィルム３３の加圧解除時のモードであり、加圧ローラギア４２は停止し、カム３８を回動させる状態である。
　第１モードの詳細を図６（ａ）を用いて説明する。図６（ａ）において、モータ６２の軸ギア３９は反時計回りに回転している。モータ６２の軸ギア３９から定着フィルム３３へと繋がる駆動伝達ギア列であるギア４０、４３、揺動ギア４４、ギア４７、２０５、２０６、２０７により加圧ローラギア４２が回転駆動されている。またモータ６２の軸ギア３９からカム３８へは、駆動伝達ギア列であるギア４０、４３、揺動ギア４４、ギア２４５、４６で駆動されるが、揺動ギア４４とギア２４５が離れており、カム３８は停止している。
　揺動アームストッパ２０３はギア１０１、１０２で駆動が伝達され突き当て部２０４に突き当たるまで矢印Ｄ方向に回転する。突き当て部２０４に揺動アームストッパ２０３が突き当たるとギア１０１とギア１０２の間に備わったトルクリミッタ機能によりギア１０２と揺動アームストッパ２０３は停止する。
　次に第２モードの詳細を図６（ｂ）を用いて説明する。第１モードから第２モードに移行するにあたり、モータ６２の軸ギア３９は逆回転すなわち図６（ｂ）において時計回りに回転する。ギア４０は反時計回りに回転し、ギア４３は時計回りに回転する。揺動ギア４４には揺動アーム２４９が軽く摩擦するように取り付けられており、揺動アーム２４９はギア４３の中心軸を中心として矢印Ａ方向に揺動する。その結果、揺動ギア４４と４７は離れるため、ギア４７、２０５、２０６、２０７、加圧ローラギア４２が停止し、加圧ローラ３１は停止する。カム３８においては駆動伝達ギア列であるギア４０、４３、揺動ギア４４、ギア２４５、４６により駆動伝達され、最終的にカム３８が、図６（ｂ）に示す位置まで時計方向に回転することで、付勢部材３６を移動させ、加圧解除状態となる。
　揺動アームストッパ２０３はギア１０１、１０２で駆動力が伝達され、先端部２０３ｂが揺動アーム２４９に設けられた突き当て部２４９ａに突き当たるまで矢印Ｃ方向に回転する。突き当て部２４９ａに揺動アームストッパ２０３の先端部２０３ｂが突き当たると、ギア１０１とギア１０２の間に備わったトルクリミッタ機能によりギア１０２と揺動アームストッパ２０３は停止する。加圧状態に復帰させるには、引き続き第２モードの動作を行い、図６（ａ）に示す位置までモータ６２の軸ギア３９を回転駆動させる。
　こうした実施例２の構成及び機能から、カム３８の回転が進み、カム３８がある位置まで回転移動すると、付勢部材３６によって発生するカム３８のモーメントにより、カム３８が自転する。その時、カム３８を回転駆動させる回転速度より、付勢部材３６がカム３８に対してモーメントを負荷することによるカム３８の自転速度の方が早くなる。
　その結果、ギア４６、ギア２４５もカム３８の自転に連れまわり、早く回されることになる。揺動ギア４４においては、ギア２４５から回転力を受けることになり、揺動アーム２４９は矢印Ａとは反対の矢印Ｂ（図６（ｂ）参照）の方向に移動する力が生まれる。しかしながら、揺動アーム２４９は揺動アームストッパ２０３に突き当たるため、ギア２４５と揺動ギア４４は連結した状態を保持する。つまり、カム３８は駆動列であるギア４６、ギア２４５、揺動ギア４４、ギア４３、４０を伝わり最終的に軸ギア３９及びモータ６２までが連結した状態を保持する。その結果、カム３８が早く回ろうとしても、モータ６２のブレーキによって、モータ６２が等速回転で回そうとし、衝突音を回避させることができる。

　図７は、本発明の実施例３に係る画像形成装置が備える加圧及び解除機構３６１の構成を示す側面図である。図７（ａ）は、揺動アームストッパ３０３が揺動アーム３４９に突き当たった状態を示す。図７（ｂ）は、揺動アームストッパ３０３が揺動アーム３４９に突き当たっていない状態を示す。実施例３の画像形成装置が備える加圧及び解除機構３６１の構成のうち実施例１の加圧及び解除機構６１と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例３においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。
　実施例３の加圧及び解除機構３６１が実施例１の加圧及び解除機構６１と異なる点は、加圧及び解除機構３６１では、電磁ソレノイド３０８によって揺動アームストッパ３０３を動作させ、揺動アーム３４９との係合状態及び非係合状態を作る点である。また、加圧及び解除機構３６１では、『規制手段』である揺動アームストッパ１０３が直線的に動作すると、揺動ギア４４の動作を規制する規制位置Ｋに揺動アームストッパ１０３が移動する点でも、実施例１の場合と異なる。揺動アームストッパ３０３の規制位置Ｋは、揺動アームストッパ３０３の先端部３０３ｂが揺動アーム３４９の突き当て部３４９ａに突き当たって揺動ギア４４がギア４７へと接触しないように規制されるようにするために揺動アームストッパ１０３が取る位置である。
　後述するが、モータ６２及び加圧ローラギア４２の間は、第１ギア列で連結される。この第１ギア列は、軸ギア３９、ギア４０、ギア４１が相当する。また、後述するが、揺動ギア４４が含まれることでモータ６２及びカム３８の間は、第２ギア列で連結可能となる。この第２ギア列は、軸ギア３９、ギア４０、４３、揺動ギア４４、欠歯ギア４５、ギア４６が相当する。
　第３の実施の形態について図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して説明する。また従来例及びすでに述べた実施例１又は２と同様の構成のところは援用し、説明を省略する。定着フィルム３３の駆動及びカム３８の駆動の制御は、実施例１又は実施例２と同様である。実施例３は揺動アームストッパ３０３の構成に特徴があるため、揺動アームストッパ３０３の動作に限定して説明を行う。
　揺動アームストッパ３０３は、直線的な運動が行えるように構成されている。揺動アームストッパ３０３には、長穴３０３ａが設けられ、２つの固定軸３０６と３０７によって直線的に移動可能に支持されている。揺動アームストッパ３０３の一端には、電磁ソレノイド３０８が連結されており、電磁ソレノイド３０８の動作と連動し、揺動アームストッパ３０３は直線運動を行う。図７（ａ）に示すように、電磁ソレノイド３０８が押された時は、揺動アームストッパ３０３が揺動アーム３４９の突き当て部３４９ａに突き当たることで、揺動アーム３４９の動作を規制している。図７（ｂ）に示すように、電磁ソレノイド３０８が引かれた時は、揺動アーム３４９は規制されず、図７（ｂ）に示す位置に移動可能である。
　図８（ａ）（ｂ）は、加圧及び解除機構３６１の構成を示す側面図である。この図８（ａ）、（ｂ）は、図７（ａ）、（ｂ）で詳述した構成に実施例１及び実施例２のカム３８の構成を加えた状態を示す。カム３８が揺動アームストッパ３０３よりも図８（ａ）、（ｂ）の紙面よりも表側に配置される。
　以上説明した実施例１~３の画像形成装置では、定着装置の加圧の解除及び加圧の復帰の動作を、カム３８を用いて行っており、カム３８の回動制御が、モータ６２の正逆回転及びモータ６２の正逆回転に合わせた揺動ギア４４の揺動で行われている。そして、カム３８が早回りしようとした際に、揺動ギア４４が移動しないように『規制手段』である揺動アームストッパが機能することで、カム３８とモータ６２が常に連結し、カム３８を一定速度で回動させることができる。そして、カム３８を一定速度で回動させることで衝撃音を低減する。
　すなわち、定着フィルム３３によるニップ解除状態のギヤの噛合い状態、及び、定着フィルム３３によるニップ機能時のギヤの噛合い状態の間で移行する過程で、噛合いがなくなったギアが早回りして衝撃音が発生する現象が抑制される。
　図９（ａ）は、比較例に係る画像形成装置が備える加圧及び解除機構４６１の構成を示す側面図である。図９（ａ）は、加圧ローラギア４２が回転し、カム３８が停止している第１モードの状態を示す。この図９（ａ）及び後述の図９（ｂ）を参照しながら、『規制手段』である揺動アームストッパが存在しない場合に関して以下に詳述する。まず、第１モードに関して詳述する。図９（ａ）において、軸ギア３９は時計回りに回転している。軸ギア３９から定着フィルム３３へと繋がる駆動伝達ギア列であるギア４０、４１により加圧ローラギア４２が回転駆動されている。また、軸ギア３９からカム３８へは、駆動伝達ギア列であるギア４０、４３、揺動ギア４４、欠歯ギア４４５、ギア４６で繋がっている。このうちの欠歯ギア４４５には、欠歯面４４５ａが形成されている。欠歯ギア４４５は、欠歯ギア４４５の欠歯面４４５ａが揺動ギア４４の駆動力を受けない位相で停止しているため、駆動力は遮断され、カム３８は停止している。
　図９（ｂ）は、比較例に係る画像形成装置が備える加圧及び解除機構４６１の構成を示す側面図である。図９（ｂ）は、加圧ローラギア４２が停止して、カム３８が回転している第２モードの状態を示す。この図９（ｂ）を参照しながら、第２モードに関して詳述する。第１モードから第２モードに移行するにあたり、軸ギア３９は逆回転し、図９（ｂ）において反時計回りに回転する。軸ギア３９から加圧ローラ３１へと繋がる駆動伝達ギア列であるギア４０、４１、４２のうちのギア４１にはワンウェイ機能が組み込まれている。そのため加圧ローラギア４２は停止し、つまり加圧ローラ３１も停止している。軸ギア３９からカム３８へは、駆動伝達ギア列であるギア４０、４３、揺動ギア４４、ギア４７、４８、欠歯ギア４４５、ギア４６のうちの揺動ギア４４が揺動可能になっている。この揺動ギア４４には揺動アーム４９が軽く摩擦するように取り付けられており、揺動アーム４９は矢印Ｂ方向に揺動する。これにより揺動ギア４４とギア４７と係合しギア４８を時計回りに回転させる。その結果、欠歯ギア４４５、ギア４６を回転駆動させ、最終的にカム３８が、図９（ｂ）に示す位置まで反時計方向に回転することで、付勢部材３６を移動させ、加圧解除状態となる。
　図１０（ａ）は、比較例に係る画像形成装置が備える加圧及び解除機構４６１の構成を示す側面図である。図１０（ａ）は、加圧ローラギア４２及びカム３８が共に回転している第３モードの状態を示す。この図１０（ａ）を参照しながら、第３モードに関して詳述する。第２モードから第３モードに移行するにあたり、軸ギア３９は再び逆回転すなわち図１０（ａ）において時計回りに回転する。その結果、先ほどギア４７と係合していた揺動ギア４４は、揺動アーム４９が矢印Ａ方向にギア４３の中心軸回りに揺動することで、欠歯ギア４４５と係合する。欠歯ギア４４５の欠歯面４４５ａは、第２モードの動作の際に、欠歯面４４５ａが図９（ｂ）に示す位置まで動いているため、カム３８への駆動伝達を行う。そして揺動ギア４４と欠歯面４４５ａが一致する所（図９（ａ）に示す状態）までカム３８が回動することで、カム３８は初期位置に戻り、定着フィルム３３と定着フィルムユニット３４を加圧状態に復帰する。
　図１０（ｂ）は、比較例に係る画像形成装置が備える加圧及び解除機構４６１の構成を示す側面図である。図１０（ａ）は、加圧ローラギア４２及びカム３８が共に回転している第３モードの状態を示す。この図１０（ｂ）を参照しながら、第３モードに関して更に詳述する。前述した第３モードでは、付勢部材３６の力により、カム３８及びカム３８に連動して動作する部品が、通常駆動時より早く回ることがあり、その結果として衝撃音が発生する。この原因に関しては、以下の状況が考えられる。図１０（ｂ）は図１０（ａ）からカム３８の回動が進んだ状態を示しており、図１０（ａ）と図１０（ｂ）の状態を比較すると、『図１０（ａ）の状態でのカム３８のモーメント＝Ｆ１×ｒ１』＜『図１０（ｂ）状態でのカム３８のモーメントＦ２×ｒ２』である。つまり、加圧解除状態から加圧状態に復帰させるモードにおいては、カム３８のモーメントが、徐々に大きくなる方向にカム３８が回動している。
　そして、カム３８がある位置まで回動すると、付勢部材３６によって発生するカム３８のモーメントにより、カム３８が自転する。この条件が図１０（ｂ）に示す位置だとすると、カム３８を回転駆動させる駆動列の回転速度ｖ１（図１０（ａ）の状態）より、付勢部材３６によって発生するカム３８のモーメントによるカム３８の自転速度ｖ２（図１０（ｂ）の状態）の方が早くなる。その結果、ギア４６、欠歯ギア４４５もカム３８の自転に連れまわり、早く回されることになる。揺動ギア４４においては、欠歯ギア４４５から回転力を受けることになり、その結果、揺動アーム４９は矢印Ｂ方向に移動し、欠歯ギア４４５と揺動ギア４４は離れることになる。
　欠歯ギア４４５と揺動ギア４４が離れた状態においては、カム３８と連結している駆動列であるギア４６、欠歯ギア４４５は無負荷に近い状態となるため、力のつりあいが取れる初期位置（図９（ｂ）の状態）まで回転する。この一連の動作で通常駆動時より早く動作又は早回りしている部品である、加圧バネ３７、付勢部材３６、カム３８、ギア４６、欠歯ギア４４５は、つりあいが取れたところで急停止することになり、その際に衝撃音が発生する虞がある。近年、低騒音化が更に求められるようになっているが、比較例の装置では、衝撃音の発生の抑制は実現されないと考えられる。

　本発明によれば、定着装置において、加圧部材によるニップ解除状態のギヤの噛合い状態、及び、加圧部材によるニップ機能時のギヤの噛合い状態の間で移行する過程で、噛合いがなくなったギアが早回りして衝撃音が発生する現象を抑制することに利用できる。

Claims

画像を担持する記録媒体を搬送する回転体と、
　前記回転体と共に画像を記録媒体に定着する定着ニップ部を形成するバックアップ部材と、
　前記定着ニップ部に圧力を掛ける圧力付与機構と、
　前記圧力付与機構に作用して前記定着ニップ部に掛かる圧力を解除するためのカムと、
　前記カムを駆動する正逆回転可能なモータと、
　前記モータの動力を伝達する第１動力伝達経路と、
　前記モータの動力を伝達する第２動力伝達経路と、
　前記モータの動力を前記第１動力伝達経路または前記第２動力伝達経路に伝えるための揺動ギアと、
　前記揺動ギアを保持する揺動アームと、
　前記揺動アームに係合して前記揺動アームの移動を規制する規制部材と、
を有し、
　前記第１動力伝達経路と前記第２動力伝達経路のうち、少なくとも前記第１動力伝達経路は前記モータの動力を前記カムに伝達するための経路であり、
　前記モータが一方の方向に回転すると、前記モータの動力を前記第１動力伝達経路に伝達するための第１ポジションに前記揺動ギアが移動するように前記揺動アームが傾き、前記モータが他方の方向に回転すると、前記モータの動力を前記第２動力伝達経路に伝達するための第２ポジションに前記揺動ギアが移動するように前記揺動アームが傾き、
　前記規制部材は、前記揺動ギアが前記第１ポジションに位置している時は前記揺動ギアが前記第１ポジションから移動しないように前記揺動アームに係合し、前記揺動ギアが前記第２ポジションに位置している時は前記揺動アームから離間していることを特徴とする定着装置。
前記規制部材は、前記モータの動力で、前記揺動アームに係合する位置と前記揺動アームから離間する位置に移動することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記規制部材は、前記モータとは異なる動力で、前記揺動アームに係合する位置と前記揺動アームから離間する位置に移動することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記第２動力伝達経路も、前記モータの動力を前記カムに伝達するための経路であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記第２動力伝達経路は、前記モータの動力を前記回転体に伝達するための経路であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。