(57)【要約】  偏心カムのオーバーランを抑制することが可能な押圧力可変機構およびそれを備えた定着装置並びに画像形成装置を提供する。この押圧力可変機構は、偏心カム（８２）と、偏心カムに押圧される被押圧部材（８１）と、駆動源（６１）と、駆動源で発生した駆動力を偏心カムに伝達する中間ギア（６２）と、を備える。偏心カムは、被押圧部材との接触位置の移動方向において上死点（Ｐ２）から下流側に設けられ、回転中心（Ｏ８２）から外周面までの距離が上死点と同一である等半径領域（Ｒ３）と、被押圧部材との接触位置の移動方向において上死点よりも上流側に設けられ、上死点に近づくにしたがって回転中心から外周面までの距離が増加する半径増加領域（Ｒ２）と、を含む。等半径領域と被押圧部材との間の摺動抵抗は、半径増加領域と被押圧部材との間の摺動抵抗よりも大きい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏心カムと、
前記偏心カムに押圧される被押圧部材と、
前記偏心カムを駆動するための駆動力を発生する駆動源と、
前記偏心カムと前記駆動源との間に配置され、前記駆動源で発生した駆動力を前記偏心カムに伝達する１つ以上の中間ギアと、
を備え、
前記偏心カムは、前記被押圧部材との接触位置の移動方向において上死点から下流側に設けられ、回転中心から外周面までの距離が前記上死点と同一である等半径領域と、前記被押圧部材との接触位置の移動方向において前記上死点よりも上流側に設けられ、前記上死点に近づくにしたがって前記回転中心から前記外周面までの距離が増加する半径増加領域と、を含み、
前記等半径領域と前記被押圧部材との間の摺動抵抗は、前記半径増加領域と前記被押圧部材との間の摺動抵抗よりも大きいことを特徴とする押圧力可変機構。
【請求項２】
前記等半径領域の外周面は、前記半径増加領域の外周面よりも表面粗さが大きいことを特徴とする請求項１に記載の押圧力可変機構。
【請求項３】
前記中間ギアは樹脂製であることを特徴とする請求項１に記載の押圧力可変機構。
【請求項４】
請求項１に記載の押圧力可変機構と、
記録媒体上に担持された未定着トナー像を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材に所定の圧力で当接しながら回転する加圧部材と、
を備え、
前記加圧部材は、前記被押圧部材から受ける力によって前記加熱部材に押圧されることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項４に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押圧力可変機構およびそれを備えた定着装置並びに画像形成装置に関し、特に、偏心カムと、駆動源で発生した駆動力を偏心カムに伝達する中間ギアと、を含む押圧力可変機構およびそれを備えた定着装置並びに画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置には、像担持体から記録媒体上に転写されたトナー像を定着させるための定着装置が備えられている。この定着装置としては、互いに当接して回転する定着ローラー（加熱部材）および加圧ローラー（加圧部材）を備えたローラー方式や、加熱部材として無端状の定着ベルトを使用するベルト方式等が知られている。例えば、ローラー方式の定着装置は、圧接される定着ローラーと加圧ローラーとのニップ部で記録媒体上に担持されたトナー像を加熱及び加圧して記録媒体に定着させる。【０００３】
定着装置には、加圧ローラーを定着ローラーに押圧させるための押圧力可変機構が設けられている。押圧力可変機構は、例えば、偏心カムと、偏心カムに押圧される被押圧部材と、偏心カムを駆動するための駆動力を発生する駆動源と、駆動源で発生した駆動力を偏心カムに伝達する複数の中間ギアと、を備える。駆動力が中間ギアを介して偏心カムに伝達され偏心カムが回転すると、偏心カムが被押圧部材を押圧し、被押圧部材によって加圧ローラーが定着ローラーに押圧される。【０００４】
なお、偏心カムを有する押圧力可変機構を備えた定着装置は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９５３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記押圧力可変機構を備えた定着装置では、偏心カムが回転し、被押圧部材に対する押圧位置が偏心カムの下死点から上死点に移動するにしたがって、偏心カムに作用する軸トルクが上昇する。この時、駆動源と偏心カムとの間に配置された中間ギア等には、軸トルクによって歪が生じる。そして、被押圧部材に対する押圧位置が上死点に到達すると、偏心カムに作用する軸トルクが開放される。この時、中間ギアの復元力によって歪が解消されるとともに、偏心カムが所定角度からさらに回転する（オーバーランする）ため、偏心カムを所定の停止角度（停止位置）で停止させることができないという問題点がある。【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、偏心カムのオーバーランを抑制することが可能な押圧力可変機構およびそれを備えた定着装置並びに画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の局面に係る押圧力可変機構は、偏心カムと、偏心カムに押圧される被押圧部材と、偏心カムを駆動するための駆動力を発生する駆動源と、偏心カムと駆動源との間に配置され、駆動源で発生した駆動力を偏心カムに伝達する１つ以上の中間ギアと、を備える。偏心カムは、被押圧部材との接触位置の移動方向において上死点から下流側に設けられ、回転中心から外周面までの距離が上死点と同一である等半径領域と、被押圧部材との接触位置の移動方向において上死点よりも上流側に設けられ、上死点に近づくにしたがって回転中心から外周面までの距離が増加する半径増加領域と、を含む。等半径領域と被押圧部材との間の摺動抵抗は、半径増加領域と被押圧部材との間の摺動抵抗よりも大きい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の局面に係る押圧力可変機構によれば、等半径領域と被押圧部材との間の摺動抵抗は、半径増加領域と被押圧部材との間の摺動抵抗よりも大きい。これにより、偏心カムが回転し、被押圧部材に対する押圧位置が上死点に到達したとしても、偏心カムが被押圧部材に対して摺動するのを抑制することができる。すなわち、偏心カムが回転するのを抑制することができる。このため、偏心カムのオーバーランを抑制できる。【００１０】
また、偏心カムと被押圧部材との接触位置の移動方向において上死点から下流側に、回転中心から外周面までの距離が上死点と同一である等半径領域を設けているので、例えば偏心カムと被押圧部材との接触位置の移動方向において上死点の下流側の近傍に、上死点から遠ざかるにしたがって回転中心から外周面までの距離が減少する半径減少領域を設ける場合に比べて、偏心カムがオーバーランするのをより抑制することができる。【００１１】
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の押圧力可変機構を備えた画像形成装置の構造を概略的に示した断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の押圧力可変機構の偏心カム周辺の構造を示した側面図であり、偏心カムの下死点領域が被押圧部材に当接している状態を示した図である。
【図３】本発明の一実施形態の押圧力可変機構の偏心カム周辺の構造を示した側面図であり、偏心カムの上死点が被押圧部材に当接している状態を示した図である。
【図４】本発明の一実施形態の押圧力可変機構の偏心カム周辺の構造を示した側面図であり、偏心カムの等半径領域が被押圧部材に当接している状態を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態の押圧力可変機構の偏心カムおよび中間ギア周辺の構造を示した斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態の押圧力可変機構の偏心カムおよび中間ギア周辺の構造を示した側面図である。
【図７】本発明の一実施形態の押圧力可変機構の偏心カムおよび被押圧部材の構造を示した側面図である。
【図８】本発明の一実施形態の押圧力可変機構の偏心カムの構造を示した側面図である。
【図９】本発明の一実施形態の押圧力可変機構の偏心カムを回転させた時に偏心カムに作用する軸トルクと時間との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１〜図９を参照して、本発明の一実施形態による押圧力可変機構を備えた画像形成装置１について説明する。なお、図１では、右側を画像形成装置１の前方側として図示している。図１に示すように、画像形成装置１（ここではモノクロプリンター）内には画像形成部Ｐが配設されている。この画像形成部Ｐは、帯電、露光、現像及び転写の各工程により所定の画像を形成する。
【００１５】
画像形成部Ｐには、可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）２が配設されており、感光体ドラム２上に形成されたトナー像が、用紙（記録媒体）６上に転写され、さらに、定着装置１３において用紙６上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。不図示のドラム駆動モーターにより感光体ドラム２を図１において時計回りに回転させながら、感光体ドラム２に対する画像形成プロセスが実行される。
【００１６】
また、回転可能に配設された感光体ドラム２の周囲及び前方（図１では右側）には、感光体ドラム２に対して帯電を行う帯電ローラー３と、感光体ドラム２に画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム２上にトナー像を形成する現像ユニット５と、感光体ドラム２上に残留した現像剤（トナー）を回収するクリーニング装置９と、静電潜像を除去する除電器１０と、が設けられている。
【００１７】
感光体ドラム２によってトナー像が転写された用紙６は、定着装置１３へと搬送される。定着装置１３に搬送された用紙６は、後述する定着ローラー１３１および加圧ローラー１３２により加熱及び加圧されてトナー像が用紙６の表面に定着され、所定の画像が形成される。画像が形成された用紙６は、その後排出ローラー対１８によって排出トレイ１９に排出される。
【００１８】
定着装置１３は図２に示すように、用紙６上に担持された未定着トナーを加熱する加熱部材である定着ローラー１３１と、定着ローラー１３１に所定の圧力で当接しながら回転する加圧部材である加圧ローラー１３２と、を含む定着部３０を備える。なお、図２は図１の背面側から見た状態を示しており、各部材の配置は図１と左右が逆になっている。
【００１９】
定着ローラー１３１は、熱伝導性に優れたアルミニウムや鉄等の金属から成る円筒形状の芯金上に、フッ素樹脂のコーティングやチューブを被覆した、いわゆるハードローラーが用いられている。また、定着ローラー１３１の芯金内部に熱源であるハロゲンヒーター１３３（図２参照）が設けられており、定着ローラー１３１の表面が所定温度に保持される。加圧ローラー１３２は、合成樹脂、金属その他材料から構成される円筒形状の基材上にシリコンゴム等の弾性層が形成され、この弾性層の表面がフッ素樹脂等の離型性に優れた樹脂で覆われたものが用いられている。
【００２０】
定着ローラー１３１は定着フレーム（図示せず）に回転可能に保持されており、加圧ローラー１３２は回転軸１３２ａの両端部が一対の加圧レバー５１に回転可能に保持されている。
【００２１】
加圧レバー５１は鉄等の金属板で所定の形状に形成されている。加圧レバー５１の上部には、定着フレーム（図示せず）に固設された第１支軸５４に嵌装する孔が形成され、加圧レバー５１は、第１支軸５４を中心として前後方向（図２では左右方向）に揺動可能に保持される。加圧レバー５１の下部には、引張コイルばねからなる付勢部材５３の一端が係合されている。図３および図４に示すように、加圧レバー５１の下部が付勢部材５３により所定方向（図３の左方向）に付勢されることによって、加圧ローラー１３２が所定の圧接力で定着ローラー１３１に圧接される。
【００２２】
また、付勢部材５３の他端は、偏心カム８２に押圧される被押圧部材８１に係合されている。この被押圧部材８１は鉄等の金属板で所定の形状に形成されている。被押圧部材８１の上部には、定着フレーム（図示せず）に設けられた第２支軸５５に嵌装する孔が形成され、被押圧部材８１は、第２支軸５５を中心として前後方向（図２では左右方向）に揺動可能に保持される。そして、被押圧部材８１の下部が付勢部材５３を所定方向（図２の左方向）に引っ張ることによって、付勢部材５３には加圧レバー５１を付勢する付勢力が大きくなる。
【００２３】
被押圧部材８１は、偏心カム８２により前側（図２の左側）に押圧される。偏心カム８２は、被押圧部材８１と接触した状態で回転軸８２ａの回転中心Ｏ８２を中心として回転可能であり、回転中心Ｏ８２から外周面までの距離が変化するように形成されている。このため、偏心カム８２が回転すると、例えば図２、図３、図４に示す状態に切り替わる。
【００２４】
図２に示した状態（回転中心Ｏ８２から偏心カム８２と被押圧部材８１との当接位置までの距離が最も小さい状態）では、付勢部材５３に対する被押圧部材８１の引張力は小さく、付勢部材５３から加圧レバー５１に伝達される付勢力は小さい。その一方、図２に示した状態から偏心カム８２が回転して図３に示した状態（回転中心Ｏ８２から偏心カム８２と被押圧部材８１との当接位置までの距離が最も大きい状態）になると、付勢部材５３に対する被押圧部材８１の引張力は大きくなる。このため、付勢部材５３から加圧レバー５１に伝達される付勢力は大きくなり、定着ニップ部Ｎのニップ圧が上昇する。このように、偏心カム８２を回転させることによって、付勢部材５３から加圧レバー５１に伝達される付勢力を切り替えることが可能である。なお、偏心カム８２の詳細構造については後述する。
【００２５】
偏心カム８２、被押圧部材８１、付勢部材５３、加圧レバー５１は、定着部３０の長手方向両側に略対称に設けられている。一対の偏心カム８２は、１本の回動軸８２ａの両端部に固定されており、回動軸８２ａを介して回転駆動力が伝達される。
【００２６】
具体的には、図５および図６に示すように、回転軸８２ａの一方端部側には、モーター等の駆動源６１と、駆動源６１から駆動力が伝達される樹脂製の複数の中間ギア６２と、回転軸８２ａの一方端部に固定され中間ギア６２からの駆動力を回転軸８２ａを介して一対の偏心カム８２に伝達する入力ギア６３と、が設けられている。複数の中間ギア６２は、第１ギア列を構成する複数の中間ギア６２ａと、中間ギア６２ａに連結されるクラッチギア６２ｂと、クラッチギア６２ｂに連結され第２ギア列を構成する複数の中間ギア６２ｃと、を含んでいる。
【００２７】
偏心カム８２は、回転中心Ｏ８２を中心として図７の反時計回り方向に回転する。このため、偏心カム８２と被押圧部材８１との接触位置は、図７の矢印Ａ方向（時計回り方向）に移動する。偏心カム８２は、回転中心Ｏ８２から外周面までの距離が最小となる下死点Ｐ１と、回転中心８２から外周面までの距離が最大となる上死点Ｐ２と、を含んでいる。
【００２８】
本実施形態では図８に示すように、偏心カム８２は、下死点Ｐ１を含む下死点領域Ｒ１と、被押圧部材８１との接触位置の移動方向（矢印Ａ方向）において下死点領域Ｒ１よりも下流側で上死点Ｐ２よりも上流側に設けられる半径増加領域Ｒ２と、上死点Ｐ２から下流側に設けられる等半径領域Ｒ３と、等半径領域Ｒ３および下死点領域Ｒ１の間に設けられる半径減少領域Ｒ４と、を含んでいる。
【００２９】
下死点領域Ｒ１は、回転中心Ｏ８２から外周面までの距離が一定で且つ下死点Ｐ１と同じである。半径増加領域Ｒ２は、上死点Ｐ２に近づくにしたがって回転中心Ｏ８２から外周面までの距離が増加する。等半径領域Ｒ３は、回転中心Ｏ８２から外周面までの距離が一定で且つ上死点Ｐ２と同じである。半径減少領域Ｒ４は、上死点Ｐ２から遠ざかるにしたがって回転中心Ｏ８２から外周面までの距離が減少する。
【００３０】
等半径領域Ｒ３の外周面には、シボ加工が施されており、等半径領域Ｒ３の外周面は、偏心カム８２の他の領域（下死点領域Ｒ１、半径増加領域Ｒ２、半径減少領域Ｒ４）の外周面よりも表面粗さが大きい。このため、等半径領域Ｒ３と被押圧部材８１との間の摺動抵抗は、偏心カム８２の他の領域（下死点領域Ｒ１、半径増加領域Ｒ２、半径減少領域Ｒ４）と被押圧部材８１との間の摺動抵抗よりも大きい。
【００３１】
図２の状態（下死点領域Ｒ１と被押圧部材８１とが当接している状態、図９のＴ１）から、駆動源６１から中間ギア６２を介して駆動力が偏心カム８２に伝達され偏心カム８２が図２の反時計回り方向に回転すると、半径増加領域Ｒ２が被押圧部材８１を押圧するとともに、偏心カム８２に作用する軸トルクが上昇する（図９のＴ２）。この時、駆動源６１と偏心カム８２との間に配置された中間ギア６２等には、軸トルクによって歪が生じる。
【００３２】
そして、被押圧部材８１に対する押圧位置が上死点Ｐ２に到達した（図３の状態、図９のＴ３）後、上死点Ｐ２を所定角度通過すると、クラッチギア６２ｂが切断状態に切り替えられ、図４の状態（印字状態）になる。
【００３３】
この時、被押圧部材８１に対する押圧位置が上死点Ｐ２に到達した際に、偏心カム８２に作用する軸トルクが開放される。例えば本実施形態とは異なり、偏心カム８２の等半径領域Ｒ３にシボ加工が施されていない場合、偏心カムに作用する軸トルクが開放される時に、中間ギア６２の復元力によって歪が解消されるとともに、偏心カムが所定角度からさらに回転する（オーバーランする）（図９のＴ４´）。このため、偏心カムを所定の停止角度（停止位置）で停止させることが困難である。
【００３４】
その一方、本実施形態では、偏心カム８２の等半径領域Ｒ３にシボ加工を施し、等半径領域Ｒ３と被押圧部材８１との間の摺動抵抗を比較的大きくしているので、被押圧部材８１に対する押圧位置が上死点Ｐ２に到達したとしても、偏心カム８２が被押圧部材８１に対して摺動するのを抑制できる。すなわち、偏心カム８２が回転するのを抑制することができる。このため、偏心カム８２のオーバーランを抑制できる（図４の状態、図９のＴ４）ので、偏心カム８２を所定の停止角度（停止位置）に近い状態で停止させることができる。
【００３５】
また、図４の状態からクラッチギア６２ｂが接続状態に切り替えられると、偏心カム８２が図４の反時計回り方向にさらに回転し、被押圧部材８１に対する押圧位置が半径減少領域Ｒ４を介して（図９のＴ５）下死点領域Ｒ１に移動する。被押圧部材８１に対する押圧位置が下死点領域Ｒ１に到達すると、クラッチギア６２ｂが切断状態に切り替えられ、図２の状態（非印字状態）になる。
【００３６】
本実施形態では、上記のように、等半径領域Ｒ３と被押圧部材８１との間の摺動抵抗は、半径増加領域Ｒ２と被押圧部材８１との間の摺動抵抗よりも大きい。これにより、偏心カム８２が回転し、被押圧部材８１に対する押圧位置が上死点Ｐ２に到達したとしても、偏心カム８２が被押圧部材８１に対して摺動するのを抑制することができる。すなわち、偏心カム８２が回転するのを抑制することができる。このため、偏心カム８２のオーバーランを抑制できる。
【００３７】
また、偏心カム８２と被押圧部材８１との接触位置の移動方向（矢印Ａ方向）において上死点Ｐ２から下流側に、回転中心Ｏ８２から外周面までの距離が上死点Ｐ２と同一である等半径領域Ｒ３を設けているので、例えば偏心カム８２と被押圧部材８１との接触位置の移動方向において上死点Ｐ２の下流側の近傍に、上死点Ｐ２から遠ざかるにしたがって回転中心Ｏ８２から外周面までの距離が減少する半径減少領域Ｒ４を設ける場合と異なり、偏心カム８２が被押圧部材８１の反力によって図２の反時計回り方向に押圧されることがないので、偏心カム８２がオーバーランするのをより抑制することができる。
【００３８】
また、上記のように、等半径領域Ｒ３の外周面は、半径増加領域Ｒ２の外周面よりも表面粗さが大きい。これにより、等半径領域Ｒ３と被押圧部材８１との間の摺動抵抗を、半径増加領域Ｒ２と被押圧部材８１との間の摺動抵抗よりも容易に大きくすることができる。
【００３９】
また、上記のように、中間ギア６２は樹脂製である。このように、中間ギア６２が樹脂製である場合、中間ギア６２には軸トルクによって歪が生じやすいので、中間ギア６２が樹脂製である場合に本発明を適用することは特に効果的である。
【００４０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４１】
例えば、モノクロプリンターに本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。言うまでもなく、カラープリンター、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、加熱部材と加圧ローラーとを含む定着装置を備えた種々の画像形成装置に本発明を適用できる。
【００４２】
また、上記実施形態では、押圧力可変機構を定着装置に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、押圧力可変機構を定着装置以外の装置に適用してもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、等半径領域の外周面にシボ加工を施すことによって、等半径領域と被押圧部材との間の摺動抵抗を他の領域と被押圧部材との間の摺動抵抗よりも大きくした例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、等半径領域に別部材を貼り付けることによって、等半径領域と被押圧部材との間の摺動抵抗を他の領域と被押圧部材との間の摺動抵抗よりも大きくしてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2018020824.tif 000012
2018020824.tif 000013
2018020824.tif 000014
2018020824.tif 000015