JP4928140B2 - 像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像を担持する記録材を加熱する像加熱装置に関し、特に電子写真プロセス等の画像形成プロセスを用いて記録材に画像を形成するプリンター等の画像形成装置において、未定着画像（トナー画像）が形成された記録材を加熱する像加熱装置に関する。

従来、電子写真プロセス等の画像形成プロセスを用いて記録材に画像を形成する画像形成装置は、未定着画像（トナー画像）が形成された記録材を加熱する像加熱装置としての定着装置を備えている。この定着装置に用いられる代表的な定着方式としては、熱ローラ方式やフィルム加熱方式が知られている。

熱ローラ方式の定着装置は、加熱体としてハロゲンランプ等を使用し、所定の温度範囲内に温度制御された加熱ローラと、この加熱ローラに記録材を密着させる加圧ローラとを有している。更に、この加熱ローラ、加圧ローラはともに金属パイプ上にゴム等の弾性体層を有している。そして、前記加熱ローラと加圧ローラとで記録材を挟持搬送しつつ、この記録材に圧力と熱を付与することで、記録材上に形成されている未定着画像を定着させている。

また、フィルム加熱方式の定着装置は、加熱体としてセラミックヒータを内包し、加熱体に対向圧接しつつ搬送される耐熱フィルムからなる加熱ユニットと、この加熱ユニットに記録材を密着させる加圧部材とを有している。更に、この耐熱フィルム表面および加圧部材表面にゴム等の弾性体層を有する構成も実用化されている。そして、前記加熱ユニットと加圧部材とで記録材を挟持搬送しつつ、前記加熱体の熱を耐熱フィルムを介して記録材へ付与することで、記録材上に形成されている未定着画像を定着させている。

上述した代表的な定着装置においては、加熱ローラと加圧ローラ、及び加熱ユニットと加圧部材は圧接することで両者間に圧接ニップ部が形成され、この圧接ニップ部で圧力と熱を記録材に与えることで未定着画像を定着する。なお、この定着させるための圧力は数Ｎ〜数十Ｎとなっている。

このような構成の定着装置で記録材を定着中に、何らかの原因でジャムが発生した場合には、記録材が圧接ニップ部で挟持されている状態であるため、ジャムした記録材を取り除くのが著しく困難である。また、各定着装置の各圧接ニップ部では数Ｎ〜数十Ｎの荷重が加えられているため、長期間放置されると圧接ニップ部の弾性体層に永久変形が生じ、圧接ニップ部の荷重を開放しても弾性体層の変形が元に戻らなくなってしまうことがある。これらを防止するために画像形成時以外においても定着装置を定期的に回転させる手法がある。また、ジャムした記録材を取り除きやすくするために圧接ニップ部の挟持状態を解除する手動レバーを備える構成もある。しかしながら、定期的に回転させる構成では、装置本体の電源を切っている状態では定着装置を定期的に回転させることは出来ない。また手動レバーを備える構成では、ユーザーのレバー戻し忘れ等が発生する可能性がある。これらを回避するために以下の構成が開示されている。

特許文献１には、画像形成装置の小型化および低コスト化を目的とし、画像形成装置本体の駆動モータとクラッチを用いて定着装置の圧力を解除する構成が開示されている。

また、特許文献２には、定着装置が有する弾性体層に永久変形が生じるのを防止し、また定着装置にジャムした記録材を容易に取り除くことが出来るようにすることを目的とし、圧接ニップ解除用にモータを設け、定着装置の圧力を解除する構成が開示されている。

特開平２−１５７７５６号公報 特開平１１−１２５９８５号公報

しかしながら、上述した特許文献１の技術においては、定着装置を回転駆動するための駆動伝達経路のほかに、圧力解除を行うための駆動伝達経路を有している。また、特許文献２の技術においては、定着装置を回転駆動するための駆動手段や駆動伝達経路のほかに、圧接ニップ解除用の駆動モータやその駆動伝達経路を有している。

すなわち、上述した従来の技術においては、圧接ニップ部の圧力解除を行うための駆動伝達経路や専用モータが別途必要であるため、コストが高くなってしまうという問題がある。また、定着装置を回転駆動するための駆動伝達経路とは別に、圧接ニップ部の圧力解除を行うための駆動伝達経路や専用モータを設けるスペースが必要となるため、画像形成装置本体や定着装置が大きくなってしまうという問題もある。

本発明の目的は、像加熱装置の高コスト化及び大型化を招くことなく、圧接ニップ部に永久変形が生じるのを防止し、また像加熱装置でジャムした記録材を容易に取り除くことが出来るようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明の像加熱装置は、画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する加熱ニップ部を形成するローラと、前記加熱ニップ部を形成するための圧力を掛ける圧力付与機構と、前記圧力付与機構に作用するカム部材を有し前記カム部材の回動により前記加熱ニップ部に掛かる圧力を変更する圧力変更機構と、前記ローラ及び前記カム部材を駆動する駆動手段と、記録材搬送方向において前記加熱ニップ部とは異なる位置に設けられた記録材を搬送する回転体と、を有し、前記駆動手段を第１の方向に駆動すると前記駆動手段の動力が前記ローラに伝わって前記ローラが画像加熱処理時に記録材を搬送する方向に回転し、前記駆動手段を前記第１の方向とは逆の第２の方向に駆動すると前記駆動手段の動力が前記カム部材に伝わって前記カム部材が回動し前記加熱ニップ部に掛かる圧力が変化する像加熱装置において、前記回転体の回転軸に前記カム部材が設けられており、前記駆動手段を前記第２の方向に駆動すると前記回転軸から前記カム部材へ動力が伝わり、前記回転軸の回動に連動して前記カム部材が回動し、前記駆動手段を前記第１の方向に駆動すると前記回転軸から前記カム部材への動力伝達が遮断され前記カム部材が回動せず且つ前記回転軸が回転することにより前記回転体が前記記録材を搬送する方向に回転するように、前記カム部材はワンウェイクラッチ機構を介して前記回転体の前記回転軸に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、像加熱装置の高コスト化及び大型化を招くことなく、加熱ニップ部に掛かる圧力を変更出来る。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、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べきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、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。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態について図１から図７に基づいて説明する。なお、本実施形態では、像加熱装置として、画像形成装置における定着ユニットを例示している。また、画像形成装置としては、レーザービームプリンタを例示している。

図１は定着ユニットへの動力伝達手段および経路を示す斜視図である。図２は定着ユニットへの動力伝達手段および経路を示す略断面図である。図３は定着ユニットが圧接ニップを形成し通常動作時の略断面図である。図４は定着ユニットが圧接ニップを解除した状態の略断面図である。図５は圧接ニップ状態とセンサ検知状態のタイミングを示す略図である。図６は画像形成装置の概略構成断面図である。図７は定着ユニットの概略構成断面図である。

まず、記録材Ｓの流れに沿って概略的な構成を説明する。図６に示すように、装置本体Ｅは電子写真方式によって画像を形成するものであり、給送搬送手段１によって記録材Ｓを画像形成手段２へ搬送してトナー像を転写し、その記録材Ｓを定着手段３へ搬送してトナー定着したあと、排出部へと排出するものである。具体的には、装置下部に記録材Ｓを積載収納するカセット１１が装填されている。給送搬送手段１を構成するカセット１１内に積載収納されている記録材Ｓが、時計回り方向に回転する給送ローラ１２によって最上位の記録材から順に繰り出され、搬送ローラ対１３，１４により画像形成手段２に送られる。

画像形成手段２の近傍には記録材の通過を検知するセンサレバー１５、フォトインタラプタ１６が設けられている。フォトインタラプタ１６は光透過型であり、発光側と受光側の間にセンサレバー１５の遮光部が位置し、記録材がセンサレバー１５を回動させることによって遮光部が退避し記録材を検知する。また、センサレバー１５は弾性部材（不図示）により付勢されていることにより、記録材が通過し終わると初期位置に戻る。この記録材Ｓの通過を検知した後、所定時間経過後にレーザースキャナー２１によって、画像情報に応じたレーザー光が反時計回り方向に回転している感光体２２上に照射され、感光体２２上には静電潜像が形成される。この静電潜像はプロセスカートリッジＰ内の現像部にてトナー現像される。感光体２２上に形成されたトナー画像は、転写ローラ２４により未定着画像として記録材Ｓに転写される。未定着画像を担持した記録材Ｓは、定着手段３に送られ、定着手段３における定着ユニットＴにて定着処理がなされる。定着手段３を通過して定着処理を終えた記録材Ｓは排出搬送ローラ対３３により搬送され、装置上部の排出部に排出される。

なお、図６において、４は装置の電源部および装置を制御する制御基板を有する電装部である。

記録材Ｓの表裏両面記録時について説明する。記録材Ｓの両面に記録を行う場合には、前記定着手段３を通過して表面側に画像記録された記録材Ｓを排出搬送ローラ対３３の逆転駆動および搬送ローラ３１によりスイッチバック搬送する。更に前記記録材Ｓを搬送ローラ対４１，４２により再び画像形成手段２に搬送する。そして前述と同様に記録材Ｓの裏面側に画像記録を行った後に排出される。

手差し給送部５から給送を行う場合には、手差しトレイ５１を開放し、手差しトレイ５１上に記録材Ｓを積載する。この手差しトレイ５１に積載された記録材Ｓが反時計回り方向に回転する手差し給送ローラ５２によって最上位の記録材から順に繰り出され、搬送ローラ対１４により画像形成手段２に送られる。画像形成手段２に送られた後は前述と同様のため省略する。

本実施形態における定着ユニットＴの構成ついて図７を用いてより詳しく説明する。

図７に示す定着ユニットＴにおいて、ヒータ７０は、アルミナまたは窒化アルミからなるセラミック基板上に銀合金からなる通電発熱体、通電電極等をスクリーン印刷した加熱体である。通電発熱体はＡＣ通電制御回路に接続されている。ヒータ７０上には温度検知手段であるサーミスタ７１が取り付けられており、ヒータ７０の温度検知を行う。また、ヒータ７０上にはサーモプロテクタであるところの温度ヒューズまたはサーモスイッチ７２が設けられており、通電発熱体と直列にＡＣ電源に接続されている。定着フィルム７３は、円筒状のポリイミド樹脂またはステンレスにシリコンゴム、フッ素ゴム等からなる弾性体ゴム層およびフッ素系樹脂が形成されている。または、弾性体ゴム層のない構成の定着フィルム７３もある。この定着フィルム７３内に、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、液晶ポリマー等の耐熱樹脂から形成されヒータ７０を支持するフィルムガイド７４、ヒータ７０、補強板７５が内装され、加熱ユニットを構成している。加圧ローラ３８は、アルミ、鉄等からなる軸にシリコンゴム、フッ素ゴム等からなる弾性層を形成した加圧部材である。定着フィルム７３は定着フィルム７３の長手方向両端部に対向するように配置されたフランジ６０，６１の外周面または内周面により走行軌跡を規制されている。本実施例においてはフランジの内周面で定着フィルムの長手方向への移動、及び定着フィルム両端部の走行軌跡を規制している。定着フィルム７３の内面に電圧を印加するため、または定着フィルム７３を接地するための接点バネ７６、定着フィルム７３の内面の温度検知を行うための内面サーミスタ７７が弾性を有する構成で定着フィルム７３の内面に当接し、定着フィルムと摺動している。定着フィルム７３内にフィルムガイド７４、ヒータ７０、補強板７５などが内装された加熱ユニットと加圧ローラ３８は、後述の圧力付与機構により圧力が付与されることで加熱ニップ部としての圧接ニップ部（加熱ニップ部）Ｎを形成する。この圧接ニップ部Ｎを記録材Ｓが通過することによって、記録材Ｓ上の未定着画像が定着される。

次に、圧接ニップ部Ｎを形成するための加圧構成について図１から図４及び図７を用いて説明する。加圧ローラ（ニップ部形成部材）３８の両軸部は定着ユニットＴ内に固定された定着側板（不図示）に回転可能にそれぞれ支持されている。加熱ユニットは加圧ローラ３８との圧接方向に移動可能に定着側板（不図示）によって支持されている。この加熱ユニットのフランジ６０，６１を加圧板（圧力付与機構の一部）６５，６６で荷重することにより圧接ニップ部Ｎを形成する。加圧板６５，６６の一端部は定着ユニットＴのフレームの一部である定着上板６４に掛けてあり、フランジ６０，６１を荷重する加圧バネ（圧力付与機構の一部）６２，６３が定着上板６４と加圧板６５，６６との間に設けられている。定着ユニットＴは上述の他に、加熱ユニットと加圧ローラ３８の記録材搬送方向の下流近傍に、記録材に接触する回転体としての搬送ローラ３１を有する。定着ユニットＴは、装置本体Ｅに固定されたステー３９に着脱可能に取り付けられており、レバー６７，６８を動作させることでユーザによって容易に着脱可能である。なお、加熱ユニットの両端部近傍に位置するフランジ６０，６１、加圧板６５，６６、加圧バネ６２，６３、および加圧ローラ３８の両端部近傍に位置するレバー６７，６８については、一端側のみの図示しており、他端側は図示していない。

このように、圧接ニップ部Ｎを形成するための圧力を掛ける圧力付与機構は、前述した定着上板６４、加圧バネ６２，６３、加圧板６５，６６など圧力付与に関わる部材によって構成されている。なお、圧力付与機構は、前述した構成に限定されるものではない。圧力付与機構は、圧接ニップ部Ｎを形成するための圧力を掛ける構成であれば、その他の構成であっても良い。

＜定着ユニットの動作＞
次に本実施形態における定着ユニットの画像形成時および圧接ニップ解除／非解除動作時について説明する。

図１及び図２に示すように、定着ユニットＴは駆動源としてのモータ１８０によって駆動される。このモータ１８０は正回転および逆回転の可能なＤＣモータやステッピングモータなどが用いられる。モータ１８０の動力は装置本体Ｅに設けられたギア１８１〜１８４により定着ユニットＴへ伝達される。定着ユニットＴにはギア１８５〜１８７が設けられユニット化されている。また、モータ１８０の駆動力はギア１８１を介してギア１９５〜１９８により装置本体Ｅへ伝達される。定着ユニットＴへの駆動伝達経路は定着ユニットＴの一端側のみに設けられた１種類のギア列しかなく、モータの正回転時および逆回転時は同一のギア列で定着ユニットＴへ動力を伝達する。従って、定着ユニットＴの駆動用および圧接ニップ解除用にそれぞれ別にギア列を設ける必要がない。このため装置本体Ｅ、定着ユニットＴは省スペースかつ低コストで構成することが可能である。

ギア１８５はワンウェイクラッチを有しており、モータ１８０の正回転時（矢印ａ方向）にはギア１８５から加圧ローラ３８へ動力伝達を行い、モータ１８０の逆回転時（矢印ｂ方向）にはギア１８５から加圧ローラ３８への動力伝達は行わない。ギア１８６に噛み合っているギア１８７は搬送ローラ３１への動力伝達を行う。

定着ユニットＴは、圧接ニップ部Ｎに掛かる圧力を変更する圧力変更機構を有している。圧力変更機構は圧力付与機構に作用するカム部材としてのカム１９１，１９２を有しており、カム１９１，１９２の回動により圧接ニップ部Ｎに掛かる圧力を変更できる。本実施形態のカム部材１９１，１９２は圧力付与機構の一部である加圧板６５，６６に作用する。本実施形態では、圧力変更機構は、前記カム１９１，１９２のほか、加圧ローラ３８を駆動するモータ１８０など圧力変更に関わる部材によって構成されている。以下、詳しく説明する。なお、圧力変更機構は、前述した構成に限定されるものではない。圧力変更機構は、前記圧力付与機構に作用するカム１９１，１９２を有し、前記カム１９１，１９２の回動により前記圧接ニップ部Ｎに掛かる圧力を変更する構成であれば、その他の構成であっても良い。

前記圧力付与機構に作用するカム部材としてのカム１９１，１９２はワンウェイクラッチ（ワンウェイクラッチ機構）を有し、定着ユニットＴに設けられており記録材と接触する回転体の回転軸に設けられている。本実施形態では、カム１９１，１９２は、記録材搬送方向において前記圧接ニップ部Ｎとは異なる位置に設けられた、前記搬送ローラ３１の回転軸３２上に設けられている。従って、モータ１８０の正回転時（矢印ａ方向）には搬送ローラ３１の回転軸３２からカム１９１，１９２へ動力は伝達されず、モータ１８０の逆回転時（矢印ｂ方向）には搬送ローラ３１の回転軸３２からカム１９１，１９２へ動力は伝達される。なお、ここでいうモータ１８０の正回転時とは搬送ローラ３１が記録材を排出する方向（記録材搬送方向）に回転する時であり、モータ１８０の逆回転時とは搬送ローラ３１が前記記録材搬送方向とは逆方向へ回転する時である。このように両側のカム１９１，１９２への動力伝達は搬送ローラ３１の回転軸を用いて行う。このようにカム１９１，１９２への動力伝達に搬送ローラ３１の回転軸３２を用いるために、カム１９１，１９２に動力を伝達する部材を新たに設ける必要がなく省スペースかつ低コストで構成することが出来る。

カム１９１，１９２は加圧板６５，６６の位置を制御するカム面１９１ａ，１９２ａを有する。また、カム１９１は圧接ニップ部Ｎの状態を検出／制御するためのカム面１９１ｂを有する。このカム１９１のカム面１９１ｂと、カムセンサレバー１９４、カムセンサ１９３、及び装置本体Ｅの電装部（制御部）４により圧接ニップ部Ｎの解除／非解除の制御を行う。カムセンサ１９３は透過型センサであり、発光部と受光部間をカムセンサレバー１９４の遮光部で遮光／非遮光を行うことで圧接ニップ部Ｎの解除／非解除の状態を検知する。また、カムセンサレバー１９４、カムセンサ１９３は定着ユニットＴ内に設けられている。定着ユニットＴ内の圧接ニップ部Ｎの状態を検知するセンサ構成を、装置本体Ｅに設けるのではなく定着ユニットＴ内に設けているため、装置本体を大きくすることなく、さらにはセンサでの圧接ニップ部Ｎの状態検出精度が向上している。

＜画像形成時の動作＞
図２及び図３に示すように、画像形成時にはモータ１８０が矢印a方向へ回転し、ギア１８１〜１８４により動力が加圧ローラ３８及び搬送ローラ３１へ伝達される。加圧ローラ３８、搬送ローラ３１は正回転方向（矢印ａ方向）に回転することで、記録材上の未定着画像の定着および記録材の搬送を行う。この時、加熱ユニットが定着上板６４、加圧バネ６２，６３、加圧板６５，６６により加圧ローラに対して加圧されることで圧接ニップ部Ｎを形成している。

前述したように、本実施形態のカム１９１，１９２はワンウェイクラッチ（ワンウェイクラッチ機構）を介して搬送ローラ３１の回転軸３２に取り付けられている。後述するが、このカム１９１，１９２は、搬送ローラ３１の回転軸３２が矢印ｂ方向に回転する時のみ加圧バネ６２，６３の力に抗して加圧板６５，６６を持ち上げるように回動する。

しかしながら、搬送ローラ３１の回転軸３２が矢印a方向へ回転する時にもワンウェイクラッチ内の摩擦により若干のトルク（空回転トルク）が発生する。この空回転トルクは加圧バネ６２，６３の力に抗して加圧板６５，６６を持ち上げる程の大きさはない。また、本実施形態の場合、図３に示すように、画像形成時（即ち圧接ニップ部Ｎに通常の圧力が掛かっている時）でもカム１９１，１９２は加圧板６５，６６に接触している。したがって、搬送ローラ３１が矢印a方向へ回動して空回転トルクが発生してもカム１９１，１９２は回動しない。しかしながら、搬送ローラ３１の回転開始時のカム１９１，１９２の位相が図３に示す位置（初期位置）よりも僅かに矢印ｂ方向へずれていた場合、カム１９１，１９２は加圧板６５，６６と非接触になっている。この非接触状態で矢印a方向の空回転トルクが作用するとカム１９１，１９２は加圧板６５，６６に当接する位置（初期位置）までは回動する。

このように、モータ１８０が矢印a方向へ回転すると、モータ回転開始時のカム１９１，１９２の位相が初期位置の場合はカム１９１，１９２は回動しない。しかしながら、モータ回転開始時のカム１９１，１９２の位相が初期位置より矢印ｂ方向へずれていた場合は、カム１９１，１９２に対してワンウェイクラッチの空回転トルクが伝達し、位相が初期位置になるまでカムは回動する。このように、ワンウェイクラッチの空回転トルクにより初期化を行う構成のため、新たに初期化構成を設ける必要がなく、省スペースかつ低コスト化することが出来る。ワンウェイクラッチの空回転トルクは加圧バネ６２，６３による加圧力に比べ非常に小さい力である。この圧接ニップ部Ｎの非解除を検出するためにカム１９１に設けられたカム面１９１ｂにカムセンサレバー１９４が当接し、カムセンサ１９３が受光状態となることで圧接ニップの非解除を検出する。

なお、本実施形態ではカムと加圧板が接触しない位相が存在するが、両者が常に接触する構成であっても構わない。

＜圧接ニップ部Ｎの解除時の動作＞
次に圧接ニップ部Ｎを解除する必要が発生した時には、モータ１８０が逆回転（矢印ｂ方向）を行う。図２及び図４に示すように、モータ１８０の逆回転による動力はギア１８１〜１８４により定着ユニットＴへ伝達される。逆回転時の動力伝達は、正回転時の動力伝達ギア列と同一のギア列で伝達するため、装置本体Ｅ、定着ユニットＴは省スペースかつ低コストで構成することが可能である。ギア１８５は逆回転を行うが、ギア１８５が有するワンウェイクラッチの作用により、その動力は加圧ローラ３８へ伝達されない。このため加圧ローラ３８、定着フィルム７３は逆回転しない。この結果、定着フィルム７３の内面に当接し、摺動している接点バネ７６や内面サーミスタ７７にダメージを与えることはない。ギア１８５よりギア１８７、搬送ローラ３１の回転軸３２へ伝達された逆回転方向（矢印ｂ方向）の動力はワンウェイクラッチを介してカム１９１，１９２へ伝達され、カム１９１，１９２は回転する。カム１９１，１９２のカム面１９１ａ，１９２ａにより加圧板６５，６６は加圧バネ６２，６３の力に抗して移動し、圧接ニップ部Ｎを解除する。圧接ニップ部Ｎを解除したことをカム１９１の位置検出カム面１９１ｂ、カムセンサレバー１９４、カムセンサ１９３により検知し、モータ１８０の回転を止める。圧接ニップ部Ｎを解除した状態では、加圧ローラ３８の弾性体層の永久変形を抑えることができ、また定着ユニットでジャムした記録材を容易に取り除くことが出来る。したがって本実施形態では、圧接ニップ部の解除は画像形成装置本体の電源をＯＦＦする時及び記録材のジャムが発生した時に自動的に行われる。

＜圧接ニップ部Ｎの解除状態から非解除状態への動作＞
圧接ニップ部Ｎを解除状態から非解除状態へ戻す必要が発生した時には、さらにモータ１８０を逆回転（矢印ｂ方向）へ回転させる。そして、上述と同様に動力伝達され、定着フィルム７３、加圧ローラ３８は逆転しない。この結果、定着フィルム７３の内面に当接、摺動している接点バネ７６や内面サーミスタ７７にダメージを与えることはない。モータ１８０からの動力が伝達されカム１９１，１９２は逆回転（矢印ｂ方向）を行い、圧接ニップ部Ｎは非解除状態（圧接状態）となる。圧接ニップ部Ｎが非解除状態に戻ったことをカム１９１の位置検出カム面１９１ｂ、カムセンサレバー１９４、カムセンサ１９３により検知し、モータ１８０の回転を止める。圧接ニップ部Ｎが非解除状態になった後にモータ１８０を正回転（矢印ａ方向）させることでカム１９１，１９２内のワンウェイクラッチの空回転トルクによりカム１９１，１９２は加圧板６５，６６に当接して停止する。この時カム１９１，１９２は初期位置となる。

圧接ニップ部Ｎの解除は圧力を完全に解除しなくとも軽減することでもよい。これはカム１９１，１９２の加圧板位置制御用カム面１９１ａ，１９２ａの形状設定により容易に実施できる。このように、カム面１９１ａ，１９２ａの形状設定により様々な加圧力の異なるパターンを用意し、加圧力を変更することの出来る定着ユニットＴも可能である。

＜圧接ニップ部Ｎの解除／非解除検知タイミング＞
ここで、図５を用いて圧接ニップ部Ｎの状態を検知するタイミングについて説明する。圧接ニップ部Ｎの解除／非解除状態とカム面１９１ｂ、センサレバー１９４、センサ１９３による圧接ニップ部Ｎの検知状態は、図５に示す（１）〜（５）で説明する。

図５に示すように、（１）モータ１８０の回転（図３の矢印ｂ方向）を開始する。そして、（２）センサ１９３が解除を検知した後に圧接ニップ部Ｎの解除動作が開始する。そして、（３）センサ１９３の解除を検知した後、所定時間後にモータ１８０の回転を停止する。この時には圧接ニップ部Ｎは解除状態である。そして、（４）モータ１８０の回転（図３の矢印ｂ方向）を開始した後、圧接ニップ部Ｎが非解除状態となった後にセンサ１９３が非解除を検知する。そして、（５）センサ１９３の非解除を検知した後、所定時間後にモータ１８０の回転を停止する。この時には圧接ニップ部Ｎは非解除状態である。

このように圧接ニップ部Ｎの解除状態や解除動作中を必ず検知できる構成となっている。この結果、センサ１９３が非解除状態を検知しているときには、必ず圧接ニップ部Ｎが非解除状態（画像形成可能状態）となっているため、画像形成時には必ず所定の加圧力を与えることが出来る。

上述したように、本実施形態によれば、圧接ニップ部Ｎを形成するための圧力を掛ける圧力付与機構に作用するカム１９１，１９２を、定着ユニットＴが有する搬送ローラ３１の回転軸３２に設けている。この構成により、定着ユニットＴ、ひいては装置本体Ｅの高コスト化及び大型化を招くことなく、圧接ニップ部Ｎに掛かる圧力を変更できる。

また、前記搬送ローラ３１と前記カム１９１，１９２は、圧接ニップ部Ｎを形成するニップ部形成部材としての加圧ローラ３８を駆動するモータ１８０の動力で回動するので、駆動源を新たに設ける必要がない。このため装置本体Ｅ、定着ユニットＴは省スペースかつ低コストで構成することが可能である。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態について図８から図１１に基づいて説明する。なお、本実施形態において、前述した第１実施形態で説明したものと同じ構成には同一の符号を示す。また、第１実施形態と同様の構成および機能についての説明は省略し、本実施形態の特徴部分についてのみ説明する。

図８は定着ユニットへの動力伝達手段および経路を示す斜視図である。図９は定着ユニットへの動力伝達手段および経路を示す略断面図である。図１０は定着ユニットが圧接ニップを形成している画像形成動作時の略断面図である。図１１は定着ユニットが圧接ニップを解除した状態の略断面図である。

図８から図１１を用いて、本実施形態における定着ユニットＴの構成ついて詳しく説明する。第1実施形態と異なる点は、圧力変更のためのカム２９1が加熱ニップ部を形成する回転体（定着ローラ２７３）の回転軸に設けられている点である。

定着ローラ２７３は、金属パイプの外周部にシリコンゴム、フッ素ゴム等からなる弾性体ゴム層を有する。この定着ローラ２７３にハロゲンランプ（不図示）等を内装した構成で加熱ユニットを構成する。また、加圧ローラ２３８は、定着ローラと同様に金属パイプの外周部にシリコンゴム、フッ素ゴム等からなる弾性体ゴム層が形成されている。定着ローラ２７３内にハロゲンヒータ等の加熱体が内装された加熱ユニットと加圧ローラ２３８は、後述の圧力付与機構により圧力が付与されることで加熱ニップ部としての圧接ニップ部Ｎを形成する。この圧接ニップ部Ｎを記録材Ｓが通過することによって、記録材Ｓ上の未定着画像が定着される。

次に、圧接ニップ部Ｎを形成するための加圧構成について説明する。定着ローラ２７３の両端軸部は定着ユニットＴ内に固定された定着側板（不図示）に回転可能にそれぞれ支持されている。加圧ローラ２３８は加圧板２６５，２６６に両端軸部を回転可能に揺動支持されている。また、加圧板２６５，２６６は定着側板（不図示）に固定された支持軸２９５により揺動可能に支持されている。この加圧板２６５，２６６を加圧バネ２６２，２６３で荷重することにより圧接ニップ部Ｎを形成する。定着ユニットＴは上述の他に、加熱ユニットと加圧ローラ２３８の記録材搬送方向の下流近傍に搬送ローラ２３１を有する。 なお、加熱ユニットの両端部近傍に位置する加圧板２６５，２６６、加圧バネ２６２，２６３については、一端側のみの図示しており、他端側は図示していない。

このように、圧接ニップ部Ｎを形成するための圧力を掛ける圧力付与機構は、前述した加圧バネ２６２，２６３、加圧板２６５，２６６、定着下板２６４など圧力付与に関わる部材によって構成されている。なお、圧力付与機構は、前述した構成に限定されるものではない。圧力付与機構は、圧接ニップ部Ｎを形成するための圧力を掛ける構成であれば、その他の構成であっても良い。

＜定着ユニットの動作＞
次に本実施形態における定着ユニットの画像形成時および圧接ニップ解除／非解除動作時について説明する。

図８及び図９に示すように、定着ユニットＴは駆動源としてのモータ２８０によって駆動される。このモータ２８０は正回転および逆回転の可能なＤＣモータやステッピングモータなどが用いられる。モータ２８０の動力は装置本体Ｅに設けられたギア２８１〜２８３により定着ユニットＴへ伝達される。定着ユニットＴにはギア２８５〜２８７が設けられユニット化されている。また、モータ２８０の駆動力はギア２８１を介してギア２９５〜２９８により装置本体Ｅへ伝達される。定着ユニットＴへの駆動伝達経路は１種類のギア列しかなく、モータの正回転時および逆回転時は同一のギア列で定着ユニットＴへ動力を伝達する。従って、定着ユニットＴの駆動用および圧接ニップ解除用にそれぞれ別にギア列を設ける必要がない。このため装置本体Ｅ、定着ユニットＴは省スペースかつ低コストで構成することが可能である。

ギア２８５は定着ローラ２７３に駆動伝達可能に固定されており、モータ１８０の駆動力はギア２８５を介して定着ローラ２７３へ伝達される。ギア２８６，２８７は搬送ローラ２３１への動力伝達を行う。

定着ユニットＴは、圧接ニップ部Ｎに掛かる圧力を変更する圧力変更機構を有している。圧力変更機構は圧力付与機構に作用するカム部材としてのカム２９１，２９２を有しており、カム２９１，２９２の回動により圧接ニップ部Ｎに掛かる圧力を変更できる。本実施形態のカム部材２９１，２９２は圧力付与機構の一部である加圧板２６５，２６６に作用する。本実施形態では、圧力変更機構は、前記カム２９１，２９２のほか、定着ローラ２７３を駆動するモータ２８０など圧力変更に関わる部材によって構成されている。以下、詳しく説明する。なお、圧力変更機構は、前述した構成に限定されるものではない。圧力変更機構は、前記圧力付与機構に作用するカム２９１，２９２を有し、前記カム２９１，２９２の回動により前記圧接ニップ部Ｎに掛かる圧力を変更する構成であれば、その他の構成であっても良い。

前記圧力付与機構に作用するカム２９１，２９２はワンウェイクラッチ（ワンウェイクラッチ機構）を介して記録材と接触する回転体の回転軸に設けられている。本実施形態では、カム２９１，２９２は、記録材に接触する回転体であり且つ加熱ニップ部を形成する回転体としての定着ローラ２７３の回転軸２７４上に設けられている。従って、モータ２８０の正回転時（矢印ａ方向）には定着ローラ２７３の回転軸２７４の動力がカム２９１，２９２へは伝達されず、モータ２８０の逆回転時（矢印ｂ方向）には定着ローラ２７３の回転軸２７４からカム２９１，２９２へ動力は伝達される。なお、ここでいうモータ２８０の正回転時とは定着ローラ２７３が記録材を排出する方向（記録材搬送方向）に回転する時であり、モータ２８０の逆回転時とは定着ローラ２７３が前記記録材搬送方向とは逆方向へ回転する時である。このように両側のカム２９１，２９２への動力伝達は定着ローラ２７３の回転軸２７４を用いて行う。このようにカム２９１，２９２への動力伝達に定着ローラ２７３の回転軸２７４を用いるために、カム２９１，２９２に動力を伝達する部材を新たに設ける必要がなく省スペースかつ低コストで構成することが出来る。

カム２９１，２９２は加圧板２６５，２６６の位置を制御するカム面２９１ａ，２９２ａを有する。また、加圧板２６５は圧接ニップ部Ｎの状態を検出／制御するためのセンサ遮光部２６５ａを有する。この加圧板２６５のセンサ遮光部２６５ａと、カムセンサ２９３、及び装置本体Ｅの電装部（制御部）４により圧接ニップ部Ｎの解除／非解除の制御を行う。カムセンサ２９３は透過型センサであり、発光部と受光部間をセンサ遮光部２６５ａで遮光／非遮光を行うことで圧接ニップ部Ｎの解除／非解除の状態を検知する。また、カムセンサ２９３は定着ユニットＴ内に設けられている。定着ユニットＴ内の圧接ニップ部Ｎの状態を検知するセンサ構成を、装置本体Ｅに設けるのではなく定着ユニットＴ内に設けているため、装置本体を大きくすることなく、さらにはセンサでの圧接ニップ部Ｎの状態検出精度が向上している。

＜画像形成時の動作＞
図９及び図１０に示すように、画像形成時には、モータ２８０の矢印a方向の動力が、ギア２８１〜２８３を介して定着ユニットＴへ伝達される。定着ローラ２７３、搬送ローラ２３１は正回転方向（矢印ａ方向）に回転することで、記録材上の未定着画像の定着および記録材の搬送を行う。この時、加圧ローラ２３８が加圧板２６５，２６６、加圧バネ２６２，２６３、定着下板２６４により定着ローラ２７３に対して付勢されることで圧接ニップ部Ｎを形成している。カム２９１，２９２と加圧板２６５，２６６が非接触の状態からギア２８５が矢印a方向に回転すると、定着ローラ２７３の回転軸２７４からカム２９１，２９２へはワンウェイクラッチの空回転トルクのみ伝達され、カム２９１，２９２の一部が加圧板２６５，２６６に当接して停止する。この時カム２９１，２９２は初期位置となる。第１実施形態同様、空回転トルクは加圧バネ２６２，２６３の力に抗して加圧板２６５，２６６を持ち上げる程の大きさはない。したがって、定着ローラ２７３が矢印a方向へ回動して空回転トルクが発生しても、初期位置までしかカム２９１，２９２は回動しない。

よって、モータ２８０が矢印a方向へ回転すると、モータ回転開始時のカム２９１，２９２の位相が初期位置の場合はカム２９１，２９２は回動しない。しかしながら、モータ回転開始時のカム２９１，２９２の位相が初期位置より矢印ｂ方向へずれていた場合は、初期位置まで回動する。

このようにワンウェイクラッチの空回転トルクにより初期化を行う構成のため、新たに初期化構成を設ける必要がなく，省スペースかつ低コスト化することが出来る。ワンウェイクラッチの空回転トルクは加圧バネ２６２，２６３の加圧力に比べ非常に小さい力である。この圧接ニップ部Ｎの非解除を検出するために加圧板２６５に設けられたセンサ遮光部２６５ａが、カムセンサ２９３を遮光し遮光状態となることで圧接ニップ部Ｎの非解除を検出する。

＜圧接ニップ部Ｎの解除時の動作＞
次に圧接ニップ部Ｎを解除する必要が発生した時には、モータ２８０が逆回転（矢印ｂ方向）を行う。図９及び図１１に示すように、モータ２８０の逆回転による動力はギア２８１〜２８３により定着ユニットＴへ伝達される。逆回転時の動力伝達は、正回転時の動力伝達ギア列と同一のギア列で行うため、装置本体Ｅ、定着ユニットＴは省スペースかつ低コストで構成することが可能である。ギア２８５より定着ローラ２７３の回転軸２７４へ伝達された逆回転方向（矢印ｂ方向）の力は、ワンウェイクラッチを介してカム２９１，２９２へ伝達され、カム２９１，２９２は矢印ｂ方向へ回転する。カム２９１，２９２のカム面２９１ａ，２９２ａは加圧板２６５，２６６の曲げ加工により設けられた面に作用する。この結果、加圧板２６５，２６６は加圧バネ２６２，２６３の力に抗して移動し、圧接ニップ部Ｎを解除する。圧接ニップ部Ｎの解除と同時に加圧板２６５に設けられたセンサ遮光部２６５ａが退避すると、カムセンサ２９３が受光状態になり加圧板２６５，２６６の移動が検知される。この結果を受けて制御部４はモータ２８０の回転を止める。圧接ニップ部Ｎを解除した状態では、定着ローラや加圧ローラの弾性体層の永久変形を抑えることができ、また定着ユニットでジャムした記録材を容易に取り除くことが出来る。したがって本実施形態では、圧接ニップ部の解除は画像形成装置本体の電源をＯＦＦする時及び記録材のジャムが発生した時に自動的に行われる。

＜圧接ニップ部Ｎの解除状態から非解除状態への動作＞
圧接ニップ部Ｎを解除状態から非解除状態へ戻す必要が発生した時には、さらにモータ２８０を逆回転（矢印ｂ方向）へ回転させる。そして、上述と同様に、モータ２８０からの動力が伝達され、カム２９１，２９２は逆回転（矢印ｂ方向）を行い、圧接ニップ部Ｎは非解除状態（圧接状態）となる。圧接ニップ部Ｎが非解除状態に戻ったことをカムセンサ２９３が検知すると、制御部４はモータ２８０の回転を止める。圧接ニップ部Ｎが非解除状態になった後にモータ２８０を正回転（矢印ａ方向）させることでカム２９１，２９２内のワンウェイクラッチの空回転トルクによりカム２９１，２９２は加圧板２６５，２６６に当接して停止する。この時カム２９１，２９２は初期位置となる。

圧接ニップ部Ｎの解除は圧力を完全に解除しなくとも軽減することでもよい。これはカム２９１，２９２の加圧板位置制御用カム面２９１ａ，２９２ａの形状設定により容易に実施できる。このように、カム面２９１ａ，２９２ａの形状設定により様々な加圧力の異なるパターンを用意し、加圧力を替えることの出来る定着ユニットＴも可能である。

また、本実施形態においては定着ローラの回転軸上にカムを有する構成としたが、加圧ローラの回転軸上にカムを有する構成を適応し得ることは明らかである。

上述したように、本実施形態によれば、圧接ニップ部Ｎを形成するための圧力を掛ける圧力付与機構に作用するカム２９１，２９２を、定着ユニットＴが有する定着ローラ２７３の回転軸２７４に設けている。この構成により、定着ユニットＴ、ひいては装置本体Ｅの高コスト化及び大型化を招くことなく、圧接ニップ部Ｎに掛かる圧力を変更できる。

また、前記カム２９１，２９２は、定着ローラ２７３を駆動するモータ２８０の動力で回動するので、駆動源を新たに設ける必要がない。このため装置本体Ｅ、定着ユニットＴは省スペースかつ低コストで構成することが可能である。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、像加熱装置としてプリンタや複写機等の画像形成装置に搭載される加熱定着装置を例示した。しかしながら、本発明はこのような加熱定着装置に限られるものではなく、例えば、記録材に形成された画像の光沢性を向上させる光沢付与装置等にも適用できる。また、画像形成装置に搭載されない像加熱装置にも適用できる。

本発明の第１実施形態に係る定着ユニットへの動力伝達手段および経路を示す斜視図 本発明の第１実施形態に係る定着ユニットへの動力伝達手段および経路を示す略断面図 本発明の第１実施形態に係る定着ユニットが圧接ニップを形成し通常動作時の略断面図 本発明の第１実施形態に係る定着ユニットが圧接ニップを解除した状態の略断面図 本発明の第１実施形態において圧接ニップ状態とセンサ検知状態のタイミングを示す略図 定着ユニットを有する電子写真画像形成装置の概略構成断面図 本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの概略構成断面図 本発明の第２実施形態に係る定着ユニットへの動力伝達手段および経路を示す斜視図 本発明の第２実施形態に係る定着ユニットへの動力伝達手段および経路を示す略断面図 本発明の第２実施形態に係る定着ユニットが圧接ニップを形成し通常動作時の略断面図 本発明の第２実施形態に係る定着ユニットが圧接ニップを解除した状態の略断面図

符号の説明

Ｅ …電子写真画像形成装置本体
Ｎ …圧接ニップ部（加熱ニップ部）
Ｐ …プロセスカートリッジ
Ｓ …記録材
Ｔ …定着ユニット（像加熱装置）
３１ …搬送ローラ（回転体）
３２ …回転軸
３８ …加圧ローラ（ニップ部形成部材）
６０，６１ …フランジ
６２，６３ …加圧バネ
６４ …定着上板
６５，６６ …加圧板
７３ …定着フィルム
１８０ …モータ（駆動源）
１９１，１９２ …カム（カム部材）
１９１ａ，１９２ａ …カム面
１９１ｂ …カム面
１９３ …カムセンサ
１９４ …カムセンサレバー
１９５〜１９８ …ギア
２３１ …搬送ローラ
２３８ …加圧ローラ
２６２，２６３ …加圧バネ
２６４ …定着下板
２６５，２６６ …加圧板
２６５ａ …センサ遮光部
２７３ …定着ローラ（回転体）
２７４ …回転軸
２８０ …モータ（駆動源）
２９１，２９２ …カム（カム部材）
２９３ …カムセンサ

Claims (2)

1. 画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する加熱ニップ部を形成するローラと、前記加熱ニップ部を形成するための圧力を掛ける圧力付与機構と、前記圧力付与機構に作用するカム部材を有し前記カム部材の回動により前記加熱ニップ部に掛かる圧力を変更する圧力変更機構と、前記ローラ及び前記カム部材を駆動する駆動手段と、記録材搬送方向において前記加熱ニップ部とは異なる位置に設けられた記録材を搬送する回転体と、を有し、前記駆動手段を第１の方向に駆動すると前記駆動手段の動力が前記ローラに伝わって前記ローラが画像加熱処理時に記録材を搬送する方向に回転し、前記駆動手段を前記第１の方向とは逆の第２の方向に駆動すると前記駆動手段の動力が前記カム部材に伝わって前記カム部材が回動し前記加熱ニップ部に掛かる圧力が変化する像加熱装置において、
   前記回転体の回転軸に前記カム部材が設けられており、前記駆動手段を前記第２の方向に駆動すると前記回転軸から前記カム部材へ動力が伝わり、前記回転軸の回動に連動して前記カム部材が回動し、前記駆動手段を前記第１の方向に駆動すると前記回転軸から前記カム部材への動力伝達が遮断され前記カム部材が回動せず且つ前記回転軸が回転することにより前記回転体が前記記録材を搬送する方向に回転するように、前記カム部材はワンウェイクラッチ機構を介して前記回転体の前記回転軸に設けられていることを特徴とする像加熱装置。
2. 前記装置は更に、筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触するヒータと、を有し、前記加熱ニップ部は前記フィルムを介して前記ヒータと前記ローラによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。

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