定着装置及び画像形成装置
【課題】自動で定着ニップの圧力を解除又は低減させることができると共に、専用の駆動手段が不要な定着装置を提供する。
【解決手段】本発明は、駆動手段から回転力が伝達される切換ギヤ３１と、２つのギヤ部３２ａ，３２ｂの少なくとも一方に欠歯部３２１を設けた操作ギヤ３２と、操作ギヤ３２と一体的に回転して、支持部材２５を押圧する押圧状態と、支持部材２５を押圧しない非押圧状態とに切換操作される圧解除部材３３と、切換ギヤ３１を軸方向に往復移動させて、切換ギヤ３１を２つのギヤ部３２ａ，３２ｂの間で切り換えて配置する軸方向移動手段２９，３０とを備える。欠歯部３２１を前記非押圧状態で切換ギヤ３１と対向させた。さらに、一方のギヤ部３２ａに設けた欠歯部３２１と他方のギヤ部３２ｂに設けた歯部との間に、欠歯部３２１から当該歯部に向かって高さが徐々に高くなる案内歯３２６を設けた。
【解決手段】本発明は、駆動手段から回転力が伝達される切換ギヤ３１と、２つのギヤ部３２ａ，３２ｂの少なくとも一方に欠歯部３２１を設けた操作ギヤ３２と、操作ギヤ３２と一体的に回転して、支持部材２５を押圧する押圧状態と、支持部材２５を押圧しない非押圧状態とに切換操作される圧解除部材３３と、切換ギヤ３１を軸方向に往復移動させて、切換ギヤ３１を２つのギヤ部３２ａ，３２ｂの間で切り換えて配置する軸方向移動手段２９，３０とを備える。欠歯部３２１を前記非押圧状態で切換ギヤ３１と対向させた。さらに、一方のギヤ部３２ａに設けた欠歯部３２１と他方のギヤ部３２ｂに設けた歯部との間に、欠歯部３２１から当該歯部に向かって高さが徐々に高くなる案内歯３２６を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着する定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置には、紙等の記録媒体に画像を定着させる定着装置が設けられている。定着装置は一対の定着部材を有し、定着部材は、例えば、内部に加熱源を有する定着ローラと、定着ローラを加圧する加圧ローラとによって構成される。そして、定着ローラと加圧ローラとが互いに圧接して形成された定着ニップに、記録媒体を通過させることによってトナー画像が記録媒体に定着される。
【０００３】
しかしながら、この種の定着装置を備える画像形成装置において、定着ローラと加圧ローラとが圧接された状態で画像形成動作が長期間行われないと、定着ローラと加圧ローラの圧接される箇所でクリープが発生するといった問題がある。また、定着ローラと加圧ローラとの間で紙詰まりが発生した場合、定着ローラと加圧ローラとの間の加圧力が強いと、両ローラ間から詰まった紙を取り除きにくいといった問題もある。
【０００４】
そこで、上記クリープの発生や紙詰まり処理の問題を解決するために、定着ローラと加圧ローラとの加圧力を解除する又は低減させる手段を備えた定着装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載の定着装置は、定着ニップの圧力を解除する圧力解除レバーを備えている。この場合、圧力解除レバーを手動で操作することによって、加圧ローラを定着ローラに対して離間させ、定着ニップの圧力を解除する。また、特許文献２に記載されているように、電動で定着ニップの圧力を解除できる圧力解除機構を備えた定着装置もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、手動でニップ圧の解除を行う構成では、圧力解除レバーの操作が煩わしいといった問題や、レバーを操作し忘れるといった虞がある。また、一般に、圧力解除レバーは定着装置の近くに設けられていることから、定着装置が加熱されることにより圧力解除レバーも熱くなる可能性があり、手動でレバーを操作するのは安全上好ましくない。
【０００６】
また、近年の小型化に伴う定着ニップ幅の減少と通紙速度の高速化などによる、紙への付与熱量の減少を補填するため、加圧ローラの加圧力を強くして定着ニップ幅を十分に確保することが行われているが、特にこのような加圧力を強くした構成においては、圧力解除レバーの操作が困難となる。
【０００７】
これに対し、電動でニップ圧の解除を行う構成では、手動で圧力を解除する構成における上記問題を解決することができる。しかしながら、電動の場合は、圧力解除機構を駆動させるための専用のモータ等を設ける必要があり、装置の大型化やコスト増となる問題がある。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑み、自動で定着ニップの圧力を解除又は低減させることができると共に、専用の駆動手段が不要な定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、記録媒体上の画像を当該記録媒体に定着させる一対の定着部材と、前記定着部材に回転力を与える駆動手段と、前記定着部材を互いに接近離間可能に支持する一対の支持部材と、前記定着部材を互いに接近させる方向に前記支持部材を付勢する付勢手段とを備えた定着装置において、前記駆動手段から回転力が伝達される切換ギヤと、軸方向の異なる位置に配設された２つのギヤ部の一方に欠歯部を設けた操作ギヤと、前記操作ギヤと一体的に回転して、前記一対の支持部材の一方を前記付勢手段に抗して押圧する押圧状態と、前記支持部材を押圧しない非押圧状態とに切換操作される圧解除部材と、前記切換ギヤと前記操作ギヤを相対的に軸方向に往復移動させて、前記切換ギヤを前記２つのギヤ部の間で切り換えて噛合可能に配置する軸方向移動手段とを備え、前記欠歯部を、前記圧解除部材が前記非押圧状態に配設された状態で切換ギヤと対向する位置に配設し、前記一方のギヤ部に設けた欠歯部と前記他方のギヤ部に設けた歯部との間に、当該欠歯部から当該歯部に向かって高さが徐々に高くなる案内歯を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、定着部材間の圧解除を自動で行うことができるので、従来のような圧解除レバーを操作する煩わしさや操作のし忘れがなく、操作性と信頼性を向上させることができる。また、熱くなる虞のある圧解除レバーを手動で操作する必要がないため、安全性も向上する。
【００１１】
また、本発明によれば、定着部材に回転力を付与するための駆動手段の駆動力を用いて、定着部材間の圧解除を行うことができる。すなわち、本発明は、１つの駆動手段の駆動力を用いて定着動作と圧解除動作を行うことが可能であるので、圧解除を行うための専用の駆動手段を備える必要がない。これにより、定着装置及び画像形成装置の小型化や低コスト化を実現することができる。
【００１２】
さらに、本発明によれば、欠歯部と歯部との間に、高さが徐々に高くなる案内歯を設けているので、切換ギヤを欠歯部から歯部へスムーズに移動させることができ、ニップ圧切換動作の安定性と信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る定着装置の一端部側の外観斜視図である。
【図３】前記定着装置の側面図である。
【図４】図２とは反対側から見た定着装置の一端部側の外観斜視図である。
【図５】（ａ）は、前記定着部材に設けた圧解除部材が加圧プレートを押圧していない非押圧状態を示す図であり、（ｂ）は、前記圧解除部材が加圧プレートを押圧している押圧状態を示す図である。
【図６】前記圧解除部材の拡大図である。
【図７】前記実施形態における圧解除機構の動作を説明するための図である。
【図８】前記圧解除機構の動作を説明するための図である。
【図９】前記圧解除機構の動作を説明するための図である。
【図１０】前記圧解除機構の動作を説明するための図である。
【図１１】前記圧解除機構の動作を説明するための図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る定着装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【００１５】
まず、図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体１００には、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。なお、現像剤としては、トナーから成る一成分現像剤を用いてもよいし、トナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いても構わない。
【００１６】
具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電ローラ３等を備えた帯電装置と、感光体２の表面にトナーを供給する現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード５等を備えたクリーニング装置などを備える。なお、図１では、ブラックのプロセスユニット１Ｂｋが備える感光体２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニングブレード５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍにおいては符号を省略している。
【００１７】
各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの上方には、感光体２の表面を露光する露光装置６が配設されている。露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体２の表面へレーザー光を照射するようになっている。
【００１８】
また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの下方には、転写装置７が配設されている。転写装置７は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト８を有する。中間転写ベルト８は、支持部材としての駆動ローラ９と従動ローラ１０に張架されており、駆動ローラ９が図の反時計回りに回転することによって、中間転写ベルト８は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するように構成されている。
【００１９】
４つの感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１１が配設されている。各一次転写ローラ１１はそれぞれの位置で中間転写ベルト８の内周面を押圧しており、中間転写ベルト８の押圧された部分と各感光体２とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。また、各一次転写ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ１１に印加されるようになっている。
【００２０】
また、駆動ローラ９に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配設されている。この二次転写ローラ１２は中間転写ベルト８の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。また、二次転写ローラ１２は、一次転写ローラ１１と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１２に印加されるようになっている。
【００２１】
また、中間転写ベルト８の図の右端側の外周面には、中間転写ベルト８の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１３が配設されている。このベルトクリーニング装置１３から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、転写装置７の下方に配設された廃トナー収容器１４の入口部に接続されている。
【００２２】
画像形成装置本体１００の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１５や、給紙トレイ１５から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１６等が設けてある。なお、上記用紙Ｐは、厚紙、はがき、封筒、普通紙、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ等を含む。さらに、記録媒体には、用紙Ｐ以外に、ＯＨＰシートもしくはＯＨＰフィルム等のシート材も含まれる。
【００２３】
一方、画像形成装置本体１００の上部には、用紙を外部へ排出するための一対の排紙ローラ１７と、排出された記録媒体をストックするための排紙トレイ１８とが配設されている。
【００２４】
また、画像形成装置本体１００内には、用紙Ｐを給紙トレイ１５から二次転写ニップを通って排紙ローラ１７へ搬送するための搬送路Ｒ１が配設されている。搬送路Ｒ１において、二次転写ローラ１２の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを給送する給送手段としての一対のレジストローラ１９が配設されている。また、二次転写ローラ１２の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。この定着装置２０は、用紙に画像を定着させる一対の定着部材として、定着回転体としての定着ローラ２１、加圧回転体としての加圧ローラ２２を有する。また、定着ローラ２１内には、熱源としてのヒータ２３が設けられている。
【００２５】
また、画像形成装置本体１００内には、両面印刷を行う際に用紙を表裏反転させるための搬送路として、反転路Ｒ２が配設されている。反転路Ｒ２は、搬送路Ｒ１の搬送方向下流端部の手前側で分岐すると共に、レジストローラ１９の手前側で搬送路Ｒ１に合流している。また、両面印刷を行う際、上記排紙ローラ１７は、用紙Ｐを排出する方向とは逆方向に搬送して反転路Ｒ２へと送る、いわゆるスイッチバックローラとして機能する。
【００２６】
上記画像形成装置は以下のように動作する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体２の表面が帯電ローラ３によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体２の表面には、露光装置６からレーザー光がそれぞれ照射されて、それぞれの感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。
【００２７】
続いて、中間転写ベルト８を張架する駆動ローラ９が図の反時計回りに回転駆動されることにより、中間転写ベルト８が図の矢印で示す方向に走行駆動される。また、各一次転写ローラ１１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ１１と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト８はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。
【００２８】
また、中間転写ベルト８に転写しきれなかった各感光体２上のトナーは、それぞれ、クリーニングブレード５によって除去される。次いで、各感光体２の表面が図示していない除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。
【００２９】
一方、画像形成装置の下部では、給紙ローラ１６が回転駆動することによって、給紙トレイ１５に収容された用紙Ｐが搬送路Ｒ１に送り出される。搬送路Ｒ１に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１９によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１２とそれに対向する駆動ローラ９との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１２には、中間転写ベルト８上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。あるいは、駆動ローラ９に対しトナーの帯電極性と同極性の転写電圧を印加することにより、中間転写ベルト８上のトナー画像を用紙Ｐに転写するようにしてもよい。
【００３０】
また、用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト８上の残留するトナーは、ベルトクリーニング装置１３によって除去される。そして、除去されたトナーは、図示しない廃トナー移送ホースを介して廃トナー収容器１４へ搬送され回収される。
【００３１】
トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置２０へと搬送され、定着ローラ２１と加圧ローラ２２によって用紙Ｐが加熱及び加圧されてトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは一対の排紙ローラ１７の間へと搬送され、排紙ローラ１７が用紙Ｐを挟持して回転することにより用紙Ｐが装置外へ排出される。
【００３２】
また、両面印刷を行う場合は、上記定着装置２０によって用紙Ｐの片面（表側の面）にトナー画像を定着した後、当該用紙Ｐは、上記排出ローラ１７によって排出方向に搬送されるが、用紙Ｐの後端が反転路Ｒ２の分岐点を通過した時点で、排紙ローラ１７を逆回転させる。これにより、用紙Ｐはスイッチバックされ反転路Ｒ２へと進行する。そして、用紙Ｐは、反転路Ｒ２内を通過すると、表裏が反転された状態で再び搬送路Ｒ１へ案内される。以降、上記と同様の工程を経て、用紙Ｐの裏面にトナー画像が転写され、その画像が定着された後、用紙Ｐは装置外へ排出される。
【００３３】
以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。
【００３４】
次に、上記定着装置２０について詳しく説明する。
上述のように、本実施形態の定着装置２０は、定着回転体としての定着ローラ２１と、加圧回転体としての加圧ローラ２２とを有する。定着ローラ２１は、アルミニウム又は鉄等の金属材料からなる円筒体（肉厚が１ｍｍ、外径が３０ｍｍ）と、その表面に形成されたシリコーンゴム、フッ素ゴム、又は発泡性シリコーンゴム等からなる弾性層（肉厚は１ｍｍ程度）と、さらにその表面に形成されたＰＦＡ（４フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、又はＰＴＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）等からなる離型層（厚みは数十μｍ程度）とを有している。
【００３５】
また、上記円筒体の内部には上記ヒータ２３が設けられている。本実施形態のヒータ２３は、ハロゲンヒータであって、その両端部が定着装置２０のフレームに固定されている。ヒータ２３は、画像形成装置本体に設けられている図示しない電源部（交流電源）により出力制御され、出力制御されたヒータ２３からの輻射熱によって上記円筒体が加熱されるようになっている。さらに、加熱された円筒体の熱は、弾性層、離型層へと熱が伝えられ、用紙上のトナー画像に熱が加えられる。
【００３６】
また、温度検知手段としての図示しないサーモパイルが、定着ローラ２１の表面に対し非接触に対向して配設されており、このサーモパイルによる温度検知結果に基づいて上記ヒータ２３の出力制御が行われるようになっている。詳しくは、サーモパイルの温度検知結果に基づいて定められた通電時間だけ、ヒータ２３に交流電圧が印加される。このようなヒータ２３の出力制御によって、定着ローラ２１の温度（定着温度）を所望の温度（目標制御温度）に調整制御することができる。また、定着ローラ２１は、駆動モータ（不図示）によって回転駆動されるようになっている。
【００３７】
続いて、加圧ローラ２２は、芯金と、その表面に形成されたシリコーンゴム、フッ素ゴム、又は発泡性シリコーンゴム等からなる弾性層（肉厚が４ｍｍ程度）とを有する。加圧ローラ２２は外径が３５ｍｍ程度に設定されている。なお、弾性層の表面にＰＦＡ又はＰＴＦＥ等からなる離型層を設けることもできる。そして、加圧ローラ２２は後述の加圧機構によって定着ローラ２１に圧接する。こうして、加圧ローラ２２と定着ローラ２１との間に、所望の定着ニップが形成される。また、本実施形態において、加圧ローラ２２を直接的に加熱するヒータ等の加熱手段を設置したり、ヒータ２３の出力制御にローラ表面に接触対向するサーミスタを用いたりすることも可能である。
【００３８】
また、定着ローラ２１と加圧ローラ２２とが当接する定着ニップの入口側には、用紙の搬送を案内するガイド板（不図示）が配設されている。また、定着ニップの出口側近傍には、定着ニップから送り出された用紙（定着工程後の用紙）が定着ローラ２１に巻き付く不具合を抑止する分離板（不図示）が設置されている。
【００３９】
上述のように構成された定着装置２０は、以下のように動作する。
画像形成装置本体の電源スイッチが投入されると、交流電源からヒータ２３に交流電圧が印加（給電）されると共に、不図示の駆動モータによって定着ローラ２１が回転駆動を開始されて、それと同時に加圧ローラ２２が従動回転する。その後、給紙トレイ１５から用紙Ｐが給送されて、二次転写ニップの位置で用紙Ｐ上に未定着画像が担持される。未定着画像（トナー像）が担持された用紙Ｐは、定着装置２０に搬送されて、圧接状態にある定着ローラ２１と加圧ローラ２２のニップに送入される。そして、定着ローラ２１による加熱と、定着ローラ２１及び加圧ローラ２２の押圧力とによって、用紙Ｐの表面にトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは、回転する定着ローラ２１及び加圧ローラ２２によってそのニップから送り出され、排紙ローラ１７によって排紙トレイ１８に排出される。
【００４０】
以下、図２〜図６に基づいて、本発明の特徴部分の構成について説明する。
図２は、定着装置２０の一端部側の外観斜視図であり、図３は、その側面図である。図２及び図３に示すように、本実施形態の定着装置２０は、定着ローラ２１を回転可能に支持する支持部材としての定着プレート２４と、加圧ローラ２２を回転可能に支持する支持部材としての加圧プレート２５を有する。定着プレート２４と加圧プレート２５は、それぞれの下部に設けた支軸２６を介して連結されており、加圧プレート２５はこの支軸２６を中心に揺動可能に構成されている。これにより、加圧ローラ２２は定着ローラ２１に対して接近離間可能に構成されている。
【００４１】
このように本実施形態では、定着プレート２４が画像形成装置本体に対して固定され、加圧プレート２５が揺動するように構成されているが、この構成に限定されるものではない。反対に、加圧プレート２５を固定し、定着プレート２４を揺動させるように構成することも可能である。また、定着プレート２４と加圧プレート２５の両方を揺動可能に構成してもよい。
【００４２】
定着プレート２４と加圧プレート２５は、付勢手段としての加圧バネ２７によって、互いに接近する方向に付勢されている。これにより、両プレート２４，２５に支持されている定着ローラ２１と加圧ローラ２２も互いに接近する方向に付勢され、両ローラ２１，２２が互いに圧接することで両ローラ２１，２２間に定着ニップが形成されている。ここでは、加圧バネ２７として圧縮バネを用いているが、引張バネによって同様に付勢力を作用させてもよい。
【００４３】
また、定着装置２０は、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との圧接を解除する加圧解除機構を備えている。具体的には、図２又は図３に示すように、加圧解除機構は、駆動ギヤ２８と、定着ギヤ２９と、移動力発生ギヤ３０と、切換ギヤ３１と、操作ギヤ３２と、圧解除部材３３等によって構成されている。
【００４４】
駆動ギヤ２８は、定着プレート２４に回転可能に設けてある。また、駆動ギヤ２８は、画像形成装置本体に設けられた図示しない駆動装置（駆動手段）と連結され、駆動力が伝達されるようになっている。
【００４５】
定着ギヤ２９は、定着ローラ２１の一端部に設けられている。また、定着ギヤ２９は、駆動ギヤ２８と噛合している。これにより、駆動ギヤ２８からの回転力が定着ギヤ２９に伝達され、定着ローラ２１が回転するようになっている。
【００４６】
移動力発生ギヤ３０と切換ギヤ３１は、同軸上でかつ軸方向に異なる位置に配設されており、それぞれ定着プレート２４に回転可能に設けられている。さらに、移動力発生ギヤ３０と切換ギヤ３１は、定着プレート２４に対して図２の矢印Ａ及びＢで示す軸方向に往復移動可能に支持されている。また、移動力発生ギヤ３０は上記定着ギヤ２９と噛合しており、移動力発生ギヤ３０と定着ギヤ２９はそれぞれハスバギヤで構成されている。ハスバギヤは、その歯列がギヤの回転方向に対して傾斜して配設されており、ギヤ間の駆動力を軸方向にも伝達することが可能なギヤである。このため、移動力発生ギヤ３０と定着ギヤ２９とが正回転又は逆回転することにより、これらのギヤ間に図２の矢印Ａ又はＢで示す軸方向に移動力が生じるようになっている。すなわち、本実施形態では、移動力発生ギヤ３０と定着ギヤ２９は、軸方向移動手段として機能する。また、定着ギヤ２９と噛合する駆動ギヤ２８も、ハスバギヤとなっているが、駆動ギヤ２８及び定着ギヤ２９は図示しないストッパによって軸方向に移動しないように構成されている。
【００４７】
本実施形態では、移動力発生ギヤ３０及び切換ギヤ３１を、射出成形された樹脂で一体的に構成している。これにより、小型で安価に生産することができる。その樹脂の材料としては、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、及び、これらのアロイ樹脂等を適用可能である。なお、移動力発生ギヤ３０と切換ギヤ３１とを別体で構成することも可能である。また、本実施形態では、移動力発生ギヤ３０と切換ギヤ３１におけるそれぞれの歯列の基準ピッチ円の直径を異ならせている。これにより、各ギヤ２８〜３２や圧解除部材３３の配置の自由度が高まり、ギヤの配列の省スペース化及び定着装置２０の小型化を図ることが可能となる。なお、移動力発生ギヤ３０と切換ギヤ３１におけるそれぞれの歯列の基準ピッチ円の直径を同一に設定しても、本発明の本質を逸脱するものではない。また、移動力発生ギヤ３０と切換ギヤ３１を、軸方向に連続して形成された１つのギヤにて構成することも可能である。
【００４８】
操作ギヤ３２は、同軸上で軸方向に異なる位置に配設された第１ギヤ部３２ａと第２ギヤ部３２ｂとを有している。本実施形態では、第１ギヤ部３２ａと第２ギヤ部３２ｂは、射出された樹脂によって一体的に構成されている。これにより、小型で安価に生産することが可能である。その樹脂の材料としては、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、及び、これらのアロイ樹脂等を適用可能である。なお、各ギヤ部３２ａ，３２ｂを別体で構成することも可能である。また、各ギヤ部３２ａ，３２ｂを軸方向に連続して形成された１つのギヤにて構成してもよい。各ギヤ部３２ａ，３２ｂの周方向の一部には、それぞれ歯列の無い欠歯部３２１，３２２が設けられている。各ギヤ部３２ａ，３２ｂに設けられた欠歯部３２１，３２２は、互いに周方向に異なる位置に配設されている。
【００４９】
上記切換ギヤ３１は、軸方向に往復移動することによって、第１ギヤ部３２ａと第２ギヤ部３２ｂとの間で切り換えて噛合されるようになっている。なお、本実施形態において、移動力発生ギヤ３０と定着ギヤ２９の歯列（ハスバ）の傾斜を逆向きに形成すれば、回転に伴って発生する軸方向の移動力が逆向きに生じるので、第１ギヤ部３２ａと第２ギヤ部３２ｂの配置を入れ換えることが可能である。また、本実施形態においては、各ギヤ部３２ａ，３２ｂの歯列は、切換ギヤ３１と同じ平歯で構成されているが、各ギヤ部３２ａ，３２ｂ及び切換ギヤ３１をハスバで構成しても、本発明の本質を逸脱するものではない。
【００５０】
また、図２に示すように、第２ギヤ部３２ｂに設けた欠歯部３２２と、第１ギヤ部３２ａに設けた歯部との間には、その欠歯部３２２からその歯部に向かって高さが徐々に高くなる案内歯３２５が設けられている。この案内歯３２５の高さは、欠歯部３２２側に向かって０に近づき、歯部側に向かって当該歯部の高さと同じ高さに近づくようになっている。
【００５１】
図４は、図２とは反対側から見た定着装置２０の一端部側の外観斜視図である。
図４に示すように、第１ギヤ部３２ａに設けた欠歯部３２１と、第２ギヤ部３２ｂに設けた歯部との間にも、上記と同様に、その欠歯部３２１からその歯部に向かって高さが徐々に高くなる案内歯３２６が設けられている。この案内歯３２６の高さも、上記案内歯３２５と同様に、欠歯部３２２側に向かって０に近づき、歯部側に向かって当該歯部の高さと同じ高さに近づくようになっている。
【００５２】
図２又は図３に示す圧解除部材３３は、操作ギヤ３２と一体的に回転可能に構成されている。本実施形態において、圧解除部材３３と操作ギヤ３２は、射出された樹脂によって一体的に構成されている。これにより、小型で安価に生産することが可能である。圧解除部材３３を構成する樹脂材料は、上述の操作ギヤ３２に用いるものを適用可能である。なお、圧解除部材３３と操作ギヤ３２を別体で構成してもよい。また、圧解除部材３３は、操作ギヤ３２が回転することによって一体的に回転し、加圧プレート２５に当接して押圧するように構成されている。
【００５３】
図５において、（ａ）は、圧解除部材３３が加圧プレート２５を押圧していない非押圧状態を示す図であり、（ｂ）は、圧解除部材３３が加圧プレート２５を押圧している押圧状態を示す図である。
図５（ａ）に示す非押圧状態では、第１ギヤ部３２ａと第２ギヤ部３２ｂのそれぞれの欠歯部３２１，３２２のうち、第１ギヤ部３２ａの欠歯部３２１が、切換ギヤ３１に対向した位置に配設されている。これに対し、図５（ｂ）に示す押圧状態では、第２ギヤ部３２ｂの欠歯部３２２が切換ギヤ３１と対向して配設されている。このように、本実施形態では、非押圧状態と押圧状態とにおいて、異なる欠歯部３２１，３２２が切換ギヤ３１と対向するように構成されている。
【００５４】
図６は、圧解除部材３３の拡大図である。
図６に示すように、本実施形態では、圧解除部材３３の上記加圧プレート２５を押圧する押圧面３３ａは、平面状に形成されており、その押圧面３３ａの回転方向両側に配設した面３３ｂ，３３ｃは、凸曲面状に形成されている。ここで、圧解除部材３３の回転中心Ｑと各凸曲面状の面３３ｂ，３３ｃとの距離Ｄｂ，Ｄｃは、前記回転中心Ｑと押圧面３３ａとの距離Ｄａよりも長くなるように設定されている。ただし、圧解除部材３３の形状は図６に示す形状に限定されるものではない。
【００５５】
以下、上記圧力解除機構の作用・効果について説明する。
定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力を解除する場合は、画像形成装置本体に設けた図示しない駆動装置（駆動手段）を定着動作時の回転方向（正回転）とは逆方向に回転させる。これにより、図７に示すように、駆動装置から駆動力を受けた駆動ギヤ２８は図の反時計回りに回転し、定着ギヤ２９、移動力発生ギヤ３０及び切換ギヤ３１はそれぞれ図の矢印の方向へ回転する。このとき、回転開始時の切換ギヤ３１は、操作ギヤ３２の第１ギヤ部３２ａに設けられた欠歯部３２１に対向しているため、切換ギヤ３１の回転力は操作ギヤ３２には伝達されない。このため、操作ギヤ３２は、切換ギヤ３１が回転を開始した時点では回転しない。
【００５６】
上記のように、各ギヤが回転すると、定着ギヤ２９と移動力発生ギヤ３０との間には、図７の矢印Ａで示す方向の軸方向力が発生する。これにより、切換ギヤ３１は、第１ギヤ部３２ａに対向する位置から第２ギヤ部３２ｂに対向する位置に移動する。
【００５７】
このとき、切換ギヤ３１が、図４に示す案内歯３２６によって、第１ギヤ部３２ａの欠歯部３２１から第２ギヤ部３２ｂの歯部へ案内されることによりスムーズな移動（切換）が行われる。すなわち、案内歯３２６によって切換ギヤ３１を案内することで、移動時に切換ギヤ３１が第２ギヤ部３２ｂの歯部の端面に当接して移動がスムーズに行われなくなるのを回避できる。また、これにより、切換ギヤ３１及び第２ギヤ部３２ｂの歯部の損傷も防止できる。
【００５８】
そして、切換ギヤ３１が第２ギヤ部３２ｂに対向する位置に移動すると、その軸方向（図７の矢印Ａ方向）の移動が不図示のストッパによって止められ、図８に示す状態となる。
【００５９】
図８に示すように、切換ギヤ３１が第２ギヤ部３２ｂ側へ移動した状態では、第２ギヤ部３２ｂの欠歯部３２２は、切換ギヤ３１とは対向しない位置に配設されているので、切換ギヤ３１は第２ギヤ部３２ｂと噛合し、第２ギヤ部３２ｂに切換ギヤ３１からの回転力が伝達される。これにより、操作ギヤ３２は図８の時計回りに回転する。また、操作ギヤ３２が回転することにより、圧解除部材３３もそれと一体的に回転する。
【００６０】
上記のように、圧解除部材３３が回転すると、図９に示すように、圧解除部材３３は加圧プレート２５の被押圧部２５ａに当接する。そして、圧解除部材３３は加圧バネ２７に抗して加圧プレート２５を押圧し、加圧プレート２５を定着プレート２４に対して離間させる方向に移動させる。その結果、加圧ローラ２２が定着ローラ２１に対して離間する方向に移動し、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力が解除される。その後、画像形成装置本体に設けた駆動装置の駆動を停止する。
【００６１】
このように、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力が解除されることによって、定着ローラ２１及び加圧ローラ２２にクリープが発生するのを抑制又は防止することができる。また、定着ニップにおいて紙詰まりが発生した場合は、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力を解除することによって、紙の除去処理が行いやすくなる。なお、本発明で言う上記「圧解除」は、定着ローラと加圧ローラとを完全に離間させて両ローラ間に接触圧が全く作用しない状態にする場合以外に、定着ローラと加圧ローラとが接触している状態でその接触圧を低減する場合を含む。
【００６２】
また、図９に示すように、圧解除部材３３が加圧プレート２５を押圧する押圧状態となったとき、第２ギヤ部３２ｂの欠歯部３２２が切換ギヤ３１に対向する位置に配置されるため、第２ギヤ部３２ｂと切換ギヤ３１との噛合が解除される。これにより、上記押圧状態となった後、切換ギヤ３１がしばらく回転しても操作ギヤ３２が回転することがなく、圧解除部材３３も回転しないため、確実に押圧状態を維持することが可能である。
【００６３】
また、上記のように、圧解除部材３３の押圧面３３ａが平面状に形成されているので（図６参照）、圧解除部材３３の押圧面３３ａによって加圧プレート２５（被押圧部２５ａ）を押圧した状態で、圧解除部材３３は不測に回転しにくく、押圧状態が安定して維持されるようになっている。さらに、押圧面３３ａの両側に配設された凸曲面状の面３３ｂ，３３ｃと回転中心Ｑとの距離Ｄｂ，Ｄｃが、押圧面３３ａと回転中心Ｑとの距離Ｄａよりも長くなるように設定されているため（図６参照）、各凸曲面状の面３３ｂ，３３ｃによって、圧解除部材３３の不測な回転を防止又は抑制できるようになっている。これにより、押圧状態をより安定して維持することが可能となる。
【００６４】
また、本実施形態において、圧解除部材３３が加圧プレート２５の被押圧部２５ａを押圧する際、圧解除部材３３は被押圧部２５ａに対して図９の上から下に向かって摺動するようになっている。すなわち、圧解除部材３３は、被押圧部２５ａに対して揺動中心としての支軸２６から遠い側から近い側へ向かって摺動するように構成されている。この場合、それと反対向きに摺動する場合に比べて、小さい力で加圧プレート２５を押圧して離間する方向へ移動させることが可能である。これにより、加圧プレート２５を押圧する際の圧解除部材３３や各ギヤ等にかかる負荷を軽減することができると共に、確実に圧解除を行うことができる。
【００６５】
次に、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力を元に戻して定着動作を行う場合について説明する。
定着動作を開始する場合は、画像形成装置本体に設けた図示しない駆動装置（駆動手段）を正回転させる。これにより、図１０において、駆動ギヤ２８は、図の時計回りに回転し、定着ギヤ２９、移動力発生ギヤ３０及び切換ギヤ３１はそれぞれ図の矢印の方向に回転する。このとき、回転開始時の切換ギヤ３１は、操作ギヤ３２の第２ギヤ部３２ｂに設けられた欠歯部３２２に対向しているため、切換ギヤ３１の回転力は操作ギヤ３２には伝達されない。このため、操作ギヤ３２は、切換ギヤ３１が回転を開始した時点では回転しない。
【００６６】
上記のように、各ギヤが回転すると、定着ギヤ２９と移動力発生ギヤ３０との間には、図１０の矢印Ｂで示す方向の軸方向力が発生する。これにより、切換ギヤ３１は、第２ギヤ部３２ｂに対向する位置から第１ギヤ部３２ａに対向する位置に移動する。
【００６７】
このとき、切換ギヤ３１は、図２に示す案内歯３２５によって、第２ギヤ部３２ｂの欠歯部３２２から第１ギヤ部３２ａの歯部へ案内される。これにより、上記移動の場合と同様に、移動時に切換ギヤ３１が第１ギヤ部３２ａの歯部の端面に当接するのを回避でき、スムーズな移動が行える。また、切換ギヤ３１及び第１ギヤ部３２ａの歯部の損傷も防止することが可能である。
【００６８】
そして、切換ギヤ３１が第１ギヤ部３２ａに対向する位置に移動すると、その軸方向（図１０の矢印Ｂ方向）の移動が不図示のストッパによって止められ、図１１に示す状態となる。
【００６９】
図１１に示すように、切換ギヤ３１が第１ギヤ部３２ａ側へ移動した状態では、第１ギヤ部３２ａの欠歯部３２１は、切換ギヤ３１とは対向しない位置に配設されているので、切換ギヤ３１は第１ギヤ部３２ａと噛合し、第１ギヤ部３２ａに切換ギヤ３１からの回転力が伝達される。これにより、操作ギヤ３２は図１１の反時計回りに回転し、圧解除部材３３もそれと一体的に回転して、図７に示す非押圧状態に戻される。その結果、加圧ローラ２２は定着ローラ２１に対して接近して圧接され、各ローラ２１，２２間の圧力が元に戻る。その後、正回転する定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間を、用紙が通過することによってトナー画像が用紙上に定着される。
【００７０】
また、図７に示す非押圧状態に戻された際、第１ギヤ部３２ａの欠歯部３２１が切換ギヤ３１に対向する位置に配置されるため、第１ギヤ部３２ａと切換ギヤ３１との噛合が解除される。これにより、非押圧状態となった後、切換ギヤ３１が正回転し続けても操作ギヤ３２が回転することがなく、圧解除部材３３も回転しないため、定着動作時に圧解除部材３３によって圧力が解除されることがない。
【００７１】
図１２に、本発明の他の実施形態に係る定着装置の構成を示す。
図１２に示す実施形態は、上記実施形態と比較すると、第２ギヤ部３２ｂの上記欠歯部３２２を省略している。すなわち、第１ギヤ部３２ａにのみ欠歯部３２１を形成している。さらに、この実施形態では、ハスバギヤから成る上記移動力発生ギヤ３０も省略している。その代わりに、図示しないアクチュエータによって切換ギヤ３１を図の矢印Ａ又はＢで示す軸方向に往復移動可能に構成している。ただし、軸方向移動手段として一対のハスバギヤを用いる方が、別途アクチュエータを設けるよりも、駆動装置から得られる回転力を効果的に利用することができ、小型化及び低コスト化を図れるメリットがある。また、上記アクチュエータによって、切換ギヤ３１ではなく、操作ギヤ３２を軸方向に往復移動させるように構成することも可能である。
【００７２】
図１２に示す実施形態において、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力を解除する場合は、図示しないアクチュエータによって切換ギヤ３１を図の矢印Ａの方向に移動させ、第２ギヤ部３２ｂと噛合させる。そして、切換ギヤ３１から第２ギヤ部３２ｂに回転力が伝達されることにより、圧解除部材３３が回転し加圧プレート２５を押圧して定着ニップ圧が解除される。このとき、本実施形態では、圧解除部材３３が加圧プレート２５を押圧した状態で駆動装置の逆回転を停止させる必要がある。
【００７３】
また、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力を戻す場合は、上記アクチュエータによって切換ギヤ３１を図の矢印Ｂの方向に移動させ、第１ギヤ部３２ａと噛合させる。そして、切換ギヤ３１から第１ギヤ部３２ａに回転力が伝達されることにより、圧解除部材３３が回転し加圧プレート２５を押圧しない状態に戻され、定着ニップ圧が元に戻る。この場合は、上述の実施形態と同様に、第１ギヤ部３２ａの欠歯部３２１が切換ギヤ３１に対向する位置に配置されるため、切換ギヤ３１が正回転し続けても圧解除部材３３が回転することがなく、定着動作時に圧力が解除されることはない。なお、図１２に示す実施形態において、上記説明した構成以外は、図２等に示す上述の実施形態と同様に構成されているので説明を省略する。
【００７４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態では、定着ローラ２１を主たる駆動ローラ、加圧ローラ２２を従動ローラとして機能させているが、加圧ローラ２２を主たる駆動ローラ、定着ローラ２１を従動ローラとして機能させることも可能である。また、定着ローラ２１又は加圧ローラ２２の代わりに、無端状のベルト等で構成された定着部材を適用することも可能である。また、本発明の定着装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等に搭載することも可能である。
【００７５】
以上説明したように、本発明によれば、定着ニップの圧解除を自動で行うことができるので、従来のような圧解除レバーを操作する煩わしさや操作のし忘れがなく、操作性と信頼性を向上させることができる。また、熱くなる虞のある圧解除レバーを手動で操作する必要がないため、安全性も向上する。
【００７６】
また、本発明によれば、定着部材に回転力を与えるための駆動手段（駆動装置）の駆動力を用いて、定着ニップの圧解除を行うことができる。すなわち、本発明は、１つの駆動手段の駆動力を用いて定着動作と圧解除動作を行うことが可能であるので、圧解除を行うための専用の駆動手段を備える必要がない。これにより、定着装置及び画像形成装置の小型化や低コスト化を実現することが可能となる。
【００７７】
さらに、本発明によれば、欠歯部と歯部との間に、高さが徐々に高くなる案内歯を設けているので、切換ギヤを欠歯部から歯部へスムーズに移動させることができ、ニップ圧切換動作の安定性と信頼性が向上する。なお、上述の実施形態では、案内歯をギヤ回転方向に複数設けているが、案内歯は１つでもよい。すなわち、案内歯の数は１つ以上であればよいが、案内歯をギヤ回転方向に複数設けた場合は、切換ギヤのスムーズな移動をより確実に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００７８】
２０ 定着装置
２１ 定着ローラ（定着部材）
２２ 加圧ローラ（定着部材）
２４ 定着プレート（支持部材）
２５ 加圧プレート（支持部材）
２６ 支軸
２７ 加圧バネ（付勢手段）
３１ 切換ギヤ
３２ 操作ギヤ
３２ａ 第１ギヤ部
３２ｂ 第２ギヤ部
３３ 圧解除部材
３３ａ 押圧面
３２１ 欠歯部
３２２ 欠歯部
３２５ 案内歯
３２６ 案内歯
Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ 回転中心との距離
Ｑ 回転中心
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７９】
【特許文献１】特開２００９−１２２２４３号公報
【特許文献２】特開２００９−１３９６８２号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着する定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置には、紙等の記録媒体に画像を定着させる定着装置が設けられている。定着装置は一対の定着部材を有し、定着部材は、例えば、内部に加熱源を有する定着ローラと、定着ローラを加圧する加圧ローラとによって構成される。そして、定着ローラと加圧ローラとが互いに圧接して形成された定着ニップに、記録媒体を通過させることによってトナー画像が記録媒体に定着される。
【０００３】
しかしながら、この種の定着装置を備える画像形成装置において、定着ローラと加圧ローラとが圧接された状態で画像形成動作が長期間行われないと、定着ローラと加圧ローラの圧接される箇所でクリープが発生するといった問題がある。また、定着ローラと加圧ローラとの間で紙詰まりが発生した場合、定着ローラと加圧ローラとの間の加圧力が強いと、両ローラ間から詰まった紙を取り除きにくいといった問題もある。
【０００４】
そこで、上記クリープの発生や紙詰まり処理の問題を解決するために、定着ローラと加圧ローラとの加圧力を解除する又は低減させる手段を備えた定着装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載の定着装置は、定着ニップの圧力を解除する圧力解除レバーを備えている。この場合、圧力解除レバーを手動で操作することによって、加圧ローラを定着ローラに対して離間させ、定着ニップの圧力を解除する。また、特許文献２に記載されているように、電動で定着ニップの圧力を解除できる圧力解除機構を備えた定着装置もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、手動でニップ圧の解除を行う構成では、圧力解除レバーの操作が煩わしいといった問題や、レバーを操作し忘れるといった虞がある。また、一般に、圧力解除レバーは定着装置の近くに設けられていることから、定着装置が加熱されることにより圧力解除レバーも熱くなる可能性があり、手動でレバーを操作するのは安全上好ましくない。
【０００６】
また、近年の小型化に伴う定着ニップ幅の減少と通紙速度の高速化などによる、紙への付与熱量の減少を補填するため、加圧ローラの加圧力を強くして定着ニップ幅を十分に確保することが行われているが、特にこのような加圧力を強くした構成においては、圧力解除レバーの操作が困難となる。
【０００７】
これに対し、電動でニップ圧の解除を行う構成では、手動で圧力を解除する構成における上記問題を解決することができる。しかしながら、電動の場合は、圧力解除機構を駆動させるための専用のモータ等を設ける必要があり、装置の大型化やコスト増となる問題がある。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑み、自動で定着ニップの圧力を解除又は低減させることができると共に、専用の駆動手段が不要な定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、記録媒体上の画像を当該記録媒体に定着させる一対の定着部材と、前記定着部材に回転力を与える駆動手段と、前記定着部材を互いに接近離間可能に支持する一対の支持部材と、前記定着部材を互いに接近させる方向に前記支持部材を付勢する付勢手段とを備えた定着装置において、前記駆動手段から回転力が伝達される切換ギヤと、軸方向の異なる位置に配設された２つのギヤ部の一方に欠歯部を設けた操作ギヤと、前記操作ギヤと一体的に回転して、前記一対の支持部材の一方を前記付勢手段に抗して押圧する押圧状態と、前記支持部材を押圧しない非押圧状態とに切換操作される圧解除部材と、前記切換ギヤと前記操作ギヤを相対的に軸方向に往復移動させて、前記切換ギヤを前記２つのギヤ部の間で切り換えて噛合可能に配置する軸方向移動手段とを備え、前記欠歯部を、前記圧解除部材が前記非押圧状態に配設された状態で切換ギヤと対向する位置に配設し、前記一方のギヤ部に設けた欠歯部と前記他方のギヤ部に設けた歯部との間に、当該欠歯部から当該歯部に向かって高さが徐々に高くなる案内歯を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、定着部材間の圧解除を自動で行うことができるので、従来のような圧解除レバーを操作する煩わしさや操作のし忘れがなく、操作性と信頼性を向上させることができる。また、熱くなる虞のある圧解除レバーを手動で操作する必要がないため、安全性も向上する。
【００１１】
また、本発明によれば、定着部材に回転力を付与するための駆動手段の駆動力を用いて、定着部材間の圧解除を行うことができる。すなわち、本発明は、１つの駆動手段の駆動力を用いて定着動作と圧解除動作を行うことが可能であるので、圧解除を行うための専用の駆動手段を備える必要がない。これにより、定着装置及び画像形成装置の小型化や低コスト化を実現することができる。
【００１２】
さらに、本発明によれば、欠歯部と歯部との間に、高さが徐々に高くなる案内歯を設けているので、切換ギヤを欠歯部から歯部へスムーズに移動させることができ、ニップ圧切換動作の安定性と信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る定着装置の一端部側の外観斜視図である。
【図３】前記定着装置の側面図である。
【図４】図２とは反対側から見た定着装置の一端部側の外観斜視図である。
【図５】（ａ）は、前記定着部材に設けた圧解除部材が加圧プレートを押圧していない非押圧状態を示す図であり、（ｂ）は、前記圧解除部材が加圧プレートを押圧している押圧状態を示す図である。
【図６】前記圧解除部材の拡大図である。
【図７】前記実施形態における圧解除機構の動作を説明するための図である。
【図８】前記圧解除機構の動作を説明するための図である。
【図９】前記圧解除機構の動作を説明するための図である。
【図１０】前記圧解除機構の動作を説明するための図である。
【図１１】前記圧解除機構の動作を説明するための図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る定着装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【００１５】
まず、図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体１００には、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。なお、現像剤としては、トナーから成る一成分現像剤を用いてもよいし、トナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いても構わない。
【００１６】
具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電ローラ３等を備えた帯電装置と、感光体２の表面にトナーを供給する現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード５等を備えたクリーニング装置などを備える。なお、図１では、ブラックのプロセスユニット１Ｂｋが備える感光体２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニングブレード５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍにおいては符号を省略している。
【００１７】
各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの上方には、感光体２の表面を露光する露光装置６が配設されている。露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体２の表面へレーザー光を照射するようになっている。
【００１８】
また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの下方には、転写装置７が配設されている。転写装置７は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト８を有する。中間転写ベルト８は、支持部材としての駆動ローラ９と従動ローラ１０に張架されており、駆動ローラ９が図の反時計回りに回転することによって、中間転写ベルト８は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するように構成されている。
【００１９】
４つの感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１１が配設されている。各一次転写ローラ１１はそれぞれの位置で中間転写ベルト８の内周面を押圧しており、中間転写ベルト８の押圧された部分と各感光体２とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。また、各一次転写ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ１１に印加されるようになっている。
【００２０】
また、駆動ローラ９に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配設されている。この二次転写ローラ１２は中間転写ベルト８の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。また、二次転写ローラ１２は、一次転写ローラ１１と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１２に印加されるようになっている。
【００２１】
また、中間転写ベルト８の図の右端側の外周面には、中間転写ベルト８の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１３が配設されている。このベルトクリーニング装置１３から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、転写装置７の下方に配設された廃トナー収容器１４の入口部に接続されている。
【００２２】
画像形成装置本体１００の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１５や、給紙トレイ１５から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１６等が設けてある。なお、上記用紙Ｐは、厚紙、はがき、封筒、普通紙、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ等を含む。さらに、記録媒体には、用紙Ｐ以外に、ＯＨＰシートもしくはＯＨＰフィルム等のシート材も含まれる。
【００２３】
一方、画像形成装置本体１００の上部には、用紙を外部へ排出するための一対の排紙ローラ１７と、排出された記録媒体をストックするための排紙トレイ１８とが配設されている。
【００２４】
また、画像形成装置本体１００内には、用紙Ｐを給紙トレイ１５から二次転写ニップを通って排紙ローラ１７へ搬送するための搬送路Ｒ１が配設されている。搬送路Ｒ１において、二次転写ローラ１２の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを給送する給送手段としての一対のレジストローラ１９が配設されている。また、二次転写ローラ１２の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。この定着装置２０は、用紙に画像を定着させる一対の定着部材として、定着回転体としての定着ローラ２１、加圧回転体としての加圧ローラ２２を有する。また、定着ローラ２１内には、熱源としてのヒータ２３が設けられている。
【００２５】
また、画像形成装置本体１００内には、両面印刷を行う際に用紙を表裏反転させるための搬送路として、反転路Ｒ２が配設されている。反転路Ｒ２は、搬送路Ｒ１の搬送方向下流端部の手前側で分岐すると共に、レジストローラ１９の手前側で搬送路Ｒ１に合流している。また、両面印刷を行う際、上記排紙ローラ１７は、用紙Ｐを排出する方向とは逆方向に搬送して反転路Ｒ２へと送る、いわゆるスイッチバックローラとして機能する。
【００２６】
上記画像形成装置は以下のように動作する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体２の表面が帯電ローラ３によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体２の表面には、露光装置６からレーザー光がそれぞれ照射されて、それぞれの感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。
【００２７】
続いて、中間転写ベルト８を張架する駆動ローラ９が図の反時計回りに回転駆動されることにより、中間転写ベルト８が図の矢印で示す方向に走行駆動される。また、各一次転写ローラ１１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ１１と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト８はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。
【００２８】
また、中間転写ベルト８に転写しきれなかった各感光体２上のトナーは、それぞれ、クリーニングブレード５によって除去される。次いで、各感光体２の表面が図示していない除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。
【００２９】
一方、画像形成装置の下部では、給紙ローラ１６が回転駆動することによって、給紙トレイ１５に収容された用紙Ｐが搬送路Ｒ１に送り出される。搬送路Ｒ１に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１９によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１２とそれに対向する駆動ローラ９との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１２には、中間転写ベルト８上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。あるいは、駆動ローラ９に対しトナーの帯電極性と同極性の転写電圧を印加することにより、中間転写ベルト８上のトナー画像を用紙Ｐに転写するようにしてもよい。
【００３０】
また、用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト８上の残留するトナーは、ベルトクリーニング装置１３によって除去される。そして、除去されたトナーは、図示しない廃トナー移送ホースを介して廃トナー収容器１４へ搬送され回収される。
【００３１】
トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置２０へと搬送され、定着ローラ２１と加圧ローラ２２によって用紙Ｐが加熱及び加圧されてトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは一対の排紙ローラ１７の間へと搬送され、排紙ローラ１７が用紙Ｐを挟持して回転することにより用紙Ｐが装置外へ排出される。
【００３２】
また、両面印刷を行う場合は、上記定着装置２０によって用紙Ｐの片面（表側の面）にトナー画像を定着した後、当該用紙Ｐは、上記排出ローラ１７によって排出方向に搬送されるが、用紙Ｐの後端が反転路Ｒ２の分岐点を通過した時点で、排紙ローラ１７を逆回転させる。これにより、用紙Ｐはスイッチバックされ反転路Ｒ２へと進行する。そして、用紙Ｐは、反転路Ｒ２内を通過すると、表裏が反転された状態で再び搬送路Ｒ１へ案内される。以降、上記と同様の工程を経て、用紙Ｐの裏面にトナー画像が転写され、その画像が定着された後、用紙Ｐは装置外へ排出される。
【００３３】
以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。
【００３４】
次に、上記定着装置２０について詳しく説明する。
上述のように、本実施形態の定着装置２０は、定着回転体としての定着ローラ２１と、加圧回転体としての加圧ローラ２２とを有する。定着ローラ２１は、アルミニウム又は鉄等の金属材料からなる円筒体（肉厚が１ｍｍ、外径が３０ｍｍ）と、その表面に形成されたシリコーンゴム、フッ素ゴム、又は発泡性シリコーンゴム等からなる弾性層（肉厚は１ｍｍ程度）と、さらにその表面に形成されたＰＦＡ（４フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、又はＰＴＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）等からなる離型層（厚みは数十μｍ程度）とを有している。
【００３５】
また、上記円筒体の内部には上記ヒータ２３が設けられている。本実施形態のヒータ２３は、ハロゲンヒータであって、その両端部が定着装置２０のフレームに固定されている。ヒータ２３は、画像形成装置本体に設けられている図示しない電源部（交流電源）により出力制御され、出力制御されたヒータ２３からの輻射熱によって上記円筒体が加熱されるようになっている。さらに、加熱された円筒体の熱は、弾性層、離型層へと熱が伝えられ、用紙上のトナー画像に熱が加えられる。
【００３６】
また、温度検知手段としての図示しないサーモパイルが、定着ローラ２１の表面に対し非接触に対向して配設されており、このサーモパイルによる温度検知結果に基づいて上記ヒータ２３の出力制御が行われるようになっている。詳しくは、サーモパイルの温度検知結果に基づいて定められた通電時間だけ、ヒータ２３に交流電圧が印加される。このようなヒータ２３の出力制御によって、定着ローラ２１の温度（定着温度）を所望の温度（目標制御温度）に調整制御することができる。また、定着ローラ２１は、駆動モータ（不図示）によって回転駆動されるようになっている。
【００３７】
続いて、加圧ローラ２２は、芯金と、その表面に形成されたシリコーンゴム、フッ素ゴム、又は発泡性シリコーンゴム等からなる弾性層（肉厚が４ｍｍ程度）とを有する。加圧ローラ２２は外径が３５ｍｍ程度に設定されている。なお、弾性層の表面にＰＦＡ又はＰＴＦＥ等からなる離型層を設けることもできる。そして、加圧ローラ２２は後述の加圧機構によって定着ローラ２１に圧接する。こうして、加圧ローラ２２と定着ローラ２１との間に、所望の定着ニップが形成される。また、本実施形態において、加圧ローラ２２を直接的に加熱するヒータ等の加熱手段を設置したり、ヒータ２３の出力制御にローラ表面に接触対向するサーミスタを用いたりすることも可能である。
【００３８】
また、定着ローラ２１と加圧ローラ２２とが当接する定着ニップの入口側には、用紙の搬送を案内するガイド板（不図示）が配設されている。また、定着ニップの出口側近傍には、定着ニップから送り出された用紙（定着工程後の用紙）が定着ローラ２１に巻き付く不具合を抑止する分離板（不図示）が設置されている。
【００３９】
上述のように構成された定着装置２０は、以下のように動作する。
画像形成装置本体の電源スイッチが投入されると、交流電源からヒータ２３に交流電圧が印加（給電）されると共に、不図示の駆動モータによって定着ローラ２１が回転駆動を開始されて、それと同時に加圧ローラ２２が従動回転する。その後、給紙トレイ１５から用紙Ｐが給送されて、二次転写ニップの位置で用紙Ｐ上に未定着画像が担持される。未定着画像（トナー像）が担持された用紙Ｐは、定着装置２０に搬送されて、圧接状態にある定着ローラ２１と加圧ローラ２２のニップに送入される。そして、定着ローラ２１による加熱と、定着ローラ２１及び加圧ローラ２２の押圧力とによって、用紙Ｐの表面にトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは、回転する定着ローラ２１及び加圧ローラ２２によってそのニップから送り出され、排紙ローラ１７によって排紙トレイ１８に排出される。
【００４０】
以下、図２〜図６に基づいて、本発明の特徴部分の構成について説明する。
図２は、定着装置２０の一端部側の外観斜視図であり、図３は、その側面図である。図２及び図３に示すように、本実施形態の定着装置２０は、定着ローラ２１を回転可能に支持する支持部材としての定着プレート２４と、加圧ローラ２２を回転可能に支持する支持部材としての加圧プレート２５を有する。定着プレート２４と加圧プレート２５は、それぞれの下部に設けた支軸２６を介して連結されており、加圧プレート２５はこの支軸２６を中心に揺動可能に構成されている。これにより、加圧ローラ２２は定着ローラ２１に対して接近離間可能に構成されている。
【００４１】
このように本実施形態では、定着プレート２４が画像形成装置本体に対して固定され、加圧プレート２５が揺動するように構成されているが、この構成に限定されるものではない。反対に、加圧プレート２５を固定し、定着プレート２４を揺動させるように構成することも可能である。また、定着プレート２４と加圧プレート２５の両方を揺動可能に構成してもよい。
【００４２】
定着プレート２４と加圧プレート２５は、付勢手段としての加圧バネ２７によって、互いに接近する方向に付勢されている。これにより、両プレート２４，２５に支持されている定着ローラ２１と加圧ローラ２２も互いに接近する方向に付勢され、両ローラ２１，２２が互いに圧接することで両ローラ２１，２２間に定着ニップが形成されている。ここでは、加圧バネ２７として圧縮バネを用いているが、引張バネによって同様に付勢力を作用させてもよい。
【００４３】
また、定着装置２０は、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との圧接を解除する加圧解除機構を備えている。具体的には、図２又は図３に示すように、加圧解除機構は、駆動ギヤ２８と、定着ギヤ２９と、移動力発生ギヤ３０と、切換ギヤ３１と、操作ギヤ３２と、圧解除部材３３等によって構成されている。
【００４４】
駆動ギヤ２８は、定着プレート２４に回転可能に設けてある。また、駆動ギヤ２８は、画像形成装置本体に設けられた図示しない駆動装置（駆動手段）と連結され、駆動力が伝達されるようになっている。
【００４５】
定着ギヤ２９は、定着ローラ２１の一端部に設けられている。また、定着ギヤ２９は、駆動ギヤ２８と噛合している。これにより、駆動ギヤ２８からの回転力が定着ギヤ２９に伝達され、定着ローラ２１が回転するようになっている。
【００４６】
移動力発生ギヤ３０と切換ギヤ３１は、同軸上でかつ軸方向に異なる位置に配設されており、それぞれ定着プレート２４に回転可能に設けられている。さらに、移動力発生ギヤ３０と切換ギヤ３１は、定着プレート２４に対して図２の矢印Ａ及びＢで示す軸方向に往復移動可能に支持されている。また、移動力発生ギヤ３０は上記定着ギヤ２９と噛合しており、移動力発生ギヤ３０と定着ギヤ２９はそれぞれハスバギヤで構成されている。ハスバギヤは、その歯列がギヤの回転方向に対して傾斜して配設されており、ギヤ間の駆動力を軸方向にも伝達することが可能なギヤである。このため、移動力発生ギヤ３０と定着ギヤ２９とが正回転又は逆回転することにより、これらのギヤ間に図２の矢印Ａ又はＢで示す軸方向に移動力が生じるようになっている。すなわち、本実施形態では、移動力発生ギヤ３０と定着ギヤ２９は、軸方向移動手段として機能する。また、定着ギヤ２９と噛合する駆動ギヤ２８も、ハスバギヤとなっているが、駆動ギヤ２８及び定着ギヤ２９は図示しないストッパによって軸方向に移動しないように構成されている。
【００４７】
本実施形態では、移動力発生ギヤ３０及び切換ギヤ３１を、射出成形された樹脂で一体的に構成している。これにより、小型で安価に生産することができる。その樹脂の材料としては、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、及び、これらのアロイ樹脂等を適用可能である。なお、移動力発生ギヤ３０と切換ギヤ３１とを別体で構成することも可能である。また、本実施形態では、移動力発生ギヤ３０と切換ギヤ３１におけるそれぞれの歯列の基準ピッチ円の直径を異ならせている。これにより、各ギヤ２８〜３２や圧解除部材３３の配置の自由度が高まり、ギヤの配列の省スペース化及び定着装置２０の小型化を図ることが可能となる。なお、移動力発生ギヤ３０と切換ギヤ３１におけるそれぞれの歯列の基準ピッチ円の直径を同一に設定しても、本発明の本質を逸脱するものではない。また、移動力発生ギヤ３０と切換ギヤ３１を、軸方向に連続して形成された１つのギヤにて構成することも可能である。
【００４８】
操作ギヤ３２は、同軸上で軸方向に異なる位置に配設された第１ギヤ部３２ａと第２ギヤ部３２ｂとを有している。本実施形態では、第１ギヤ部３２ａと第２ギヤ部３２ｂは、射出された樹脂によって一体的に構成されている。これにより、小型で安価に生産することが可能である。その樹脂の材料としては、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、及び、これらのアロイ樹脂等を適用可能である。なお、各ギヤ部３２ａ，３２ｂを別体で構成することも可能である。また、各ギヤ部３２ａ，３２ｂを軸方向に連続して形成された１つのギヤにて構成してもよい。各ギヤ部３２ａ，３２ｂの周方向の一部には、それぞれ歯列の無い欠歯部３２１，３２２が設けられている。各ギヤ部３２ａ，３２ｂに設けられた欠歯部３２１，３２２は、互いに周方向に異なる位置に配設されている。
【００４９】
上記切換ギヤ３１は、軸方向に往復移動することによって、第１ギヤ部３２ａと第２ギヤ部３２ｂとの間で切り換えて噛合されるようになっている。なお、本実施形態において、移動力発生ギヤ３０と定着ギヤ２９の歯列（ハスバ）の傾斜を逆向きに形成すれば、回転に伴って発生する軸方向の移動力が逆向きに生じるので、第１ギヤ部３２ａと第２ギヤ部３２ｂの配置を入れ換えることが可能である。また、本実施形態においては、各ギヤ部３２ａ，３２ｂの歯列は、切換ギヤ３１と同じ平歯で構成されているが、各ギヤ部３２ａ，３２ｂ及び切換ギヤ３１をハスバで構成しても、本発明の本質を逸脱するものではない。
【００５０】
また、図２に示すように、第２ギヤ部３２ｂに設けた欠歯部３２２と、第１ギヤ部３２ａに設けた歯部との間には、その欠歯部３２２からその歯部に向かって高さが徐々に高くなる案内歯３２５が設けられている。この案内歯３２５の高さは、欠歯部３２２側に向かって０に近づき、歯部側に向かって当該歯部の高さと同じ高さに近づくようになっている。
【００５１】
図４は、図２とは反対側から見た定着装置２０の一端部側の外観斜視図である。
図４に示すように、第１ギヤ部３２ａに設けた欠歯部３２１と、第２ギヤ部３２ｂに設けた歯部との間にも、上記と同様に、その欠歯部３２１からその歯部に向かって高さが徐々に高くなる案内歯３２６が設けられている。この案内歯３２６の高さも、上記案内歯３２５と同様に、欠歯部３２２側に向かって０に近づき、歯部側に向かって当該歯部の高さと同じ高さに近づくようになっている。
【００５２】
図２又は図３に示す圧解除部材３３は、操作ギヤ３２と一体的に回転可能に構成されている。本実施形態において、圧解除部材３３と操作ギヤ３２は、射出された樹脂によって一体的に構成されている。これにより、小型で安価に生産することが可能である。圧解除部材３３を構成する樹脂材料は、上述の操作ギヤ３２に用いるものを適用可能である。なお、圧解除部材３３と操作ギヤ３２を別体で構成してもよい。また、圧解除部材３３は、操作ギヤ３２が回転することによって一体的に回転し、加圧プレート２５に当接して押圧するように構成されている。
【００５３】
図５において、（ａ）は、圧解除部材３３が加圧プレート２５を押圧していない非押圧状態を示す図であり、（ｂ）は、圧解除部材３３が加圧プレート２５を押圧している押圧状態を示す図である。
図５（ａ）に示す非押圧状態では、第１ギヤ部３２ａと第２ギヤ部３２ｂのそれぞれの欠歯部３２１，３２２のうち、第１ギヤ部３２ａの欠歯部３２１が、切換ギヤ３１に対向した位置に配設されている。これに対し、図５（ｂ）に示す押圧状態では、第２ギヤ部３２ｂの欠歯部３２２が切換ギヤ３１と対向して配設されている。このように、本実施形態では、非押圧状態と押圧状態とにおいて、異なる欠歯部３２１，３２２が切換ギヤ３１と対向するように構成されている。
【００５４】
図６は、圧解除部材３３の拡大図である。
図６に示すように、本実施形態では、圧解除部材３３の上記加圧プレート２５を押圧する押圧面３３ａは、平面状に形成されており、その押圧面３３ａの回転方向両側に配設した面３３ｂ，３３ｃは、凸曲面状に形成されている。ここで、圧解除部材３３の回転中心Ｑと各凸曲面状の面３３ｂ，３３ｃとの距離Ｄｂ，Ｄｃは、前記回転中心Ｑと押圧面３３ａとの距離Ｄａよりも長くなるように設定されている。ただし、圧解除部材３３の形状は図６に示す形状に限定されるものではない。
【００５５】
以下、上記圧力解除機構の作用・効果について説明する。
定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力を解除する場合は、画像形成装置本体に設けた図示しない駆動装置（駆動手段）を定着動作時の回転方向（正回転）とは逆方向に回転させる。これにより、図７に示すように、駆動装置から駆動力を受けた駆動ギヤ２８は図の反時計回りに回転し、定着ギヤ２９、移動力発生ギヤ３０及び切換ギヤ３１はそれぞれ図の矢印の方向へ回転する。このとき、回転開始時の切換ギヤ３１は、操作ギヤ３２の第１ギヤ部３２ａに設けられた欠歯部３２１に対向しているため、切換ギヤ３１の回転力は操作ギヤ３２には伝達されない。このため、操作ギヤ３２は、切換ギヤ３１が回転を開始した時点では回転しない。
【００５６】
上記のように、各ギヤが回転すると、定着ギヤ２９と移動力発生ギヤ３０との間には、図７の矢印Ａで示す方向の軸方向力が発生する。これにより、切換ギヤ３１は、第１ギヤ部３２ａに対向する位置から第２ギヤ部３２ｂに対向する位置に移動する。
【００５７】
このとき、切換ギヤ３１が、図４に示す案内歯３２６によって、第１ギヤ部３２ａの欠歯部３２１から第２ギヤ部３２ｂの歯部へ案内されることによりスムーズな移動（切換）が行われる。すなわち、案内歯３２６によって切換ギヤ３１を案内することで、移動時に切換ギヤ３１が第２ギヤ部３２ｂの歯部の端面に当接して移動がスムーズに行われなくなるのを回避できる。また、これにより、切換ギヤ３１及び第２ギヤ部３２ｂの歯部の損傷も防止できる。
【００５８】
そして、切換ギヤ３１が第２ギヤ部３２ｂに対向する位置に移動すると、その軸方向（図７の矢印Ａ方向）の移動が不図示のストッパによって止められ、図８に示す状態となる。
【００５９】
図８に示すように、切換ギヤ３１が第２ギヤ部３２ｂ側へ移動した状態では、第２ギヤ部３２ｂの欠歯部３２２は、切換ギヤ３１とは対向しない位置に配設されているので、切換ギヤ３１は第２ギヤ部３２ｂと噛合し、第２ギヤ部３２ｂに切換ギヤ３１からの回転力が伝達される。これにより、操作ギヤ３２は図８の時計回りに回転する。また、操作ギヤ３２が回転することにより、圧解除部材３３もそれと一体的に回転する。
【００６０】
上記のように、圧解除部材３３が回転すると、図９に示すように、圧解除部材３３は加圧プレート２５の被押圧部２５ａに当接する。そして、圧解除部材３３は加圧バネ２７に抗して加圧プレート２５を押圧し、加圧プレート２５を定着プレート２４に対して離間させる方向に移動させる。その結果、加圧ローラ２２が定着ローラ２１に対して離間する方向に移動し、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力が解除される。その後、画像形成装置本体に設けた駆動装置の駆動を停止する。
【００６１】
このように、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力が解除されることによって、定着ローラ２１及び加圧ローラ２２にクリープが発生するのを抑制又は防止することができる。また、定着ニップにおいて紙詰まりが発生した場合は、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力を解除することによって、紙の除去処理が行いやすくなる。なお、本発明で言う上記「圧解除」は、定着ローラと加圧ローラとを完全に離間させて両ローラ間に接触圧が全く作用しない状態にする場合以外に、定着ローラと加圧ローラとが接触している状態でその接触圧を低減する場合を含む。
【００６２】
また、図９に示すように、圧解除部材３３が加圧プレート２５を押圧する押圧状態となったとき、第２ギヤ部３２ｂの欠歯部３２２が切換ギヤ３１に対向する位置に配置されるため、第２ギヤ部３２ｂと切換ギヤ３１との噛合が解除される。これにより、上記押圧状態となった後、切換ギヤ３１がしばらく回転しても操作ギヤ３２が回転することがなく、圧解除部材３３も回転しないため、確実に押圧状態を維持することが可能である。
【００６３】
また、上記のように、圧解除部材３３の押圧面３３ａが平面状に形成されているので（図６参照）、圧解除部材３３の押圧面３３ａによって加圧プレート２５（被押圧部２５ａ）を押圧した状態で、圧解除部材３３は不測に回転しにくく、押圧状態が安定して維持されるようになっている。さらに、押圧面３３ａの両側に配設された凸曲面状の面３３ｂ，３３ｃと回転中心Ｑとの距離Ｄｂ，Ｄｃが、押圧面３３ａと回転中心Ｑとの距離Ｄａよりも長くなるように設定されているため（図６参照）、各凸曲面状の面３３ｂ，３３ｃによって、圧解除部材３３の不測な回転を防止又は抑制できるようになっている。これにより、押圧状態をより安定して維持することが可能となる。
【００６４】
また、本実施形態において、圧解除部材３３が加圧プレート２５の被押圧部２５ａを押圧する際、圧解除部材３３は被押圧部２５ａに対して図９の上から下に向かって摺動するようになっている。すなわち、圧解除部材３３は、被押圧部２５ａに対して揺動中心としての支軸２６から遠い側から近い側へ向かって摺動するように構成されている。この場合、それと反対向きに摺動する場合に比べて、小さい力で加圧プレート２５を押圧して離間する方向へ移動させることが可能である。これにより、加圧プレート２５を押圧する際の圧解除部材３３や各ギヤ等にかかる負荷を軽減することができると共に、確実に圧解除を行うことができる。
【００６５】
次に、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力を元に戻して定着動作を行う場合について説明する。
定着動作を開始する場合は、画像形成装置本体に設けた図示しない駆動装置（駆動手段）を正回転させる。これにより、図１０において、駆動ギヤ２８は、図の時計回りに回転し、定着ギヤ２９、移動力発生ギヤ３０及び切換ギヤ３１はそれぞれ図の矢印の方向に回転する。このとき、回転開始時の切換ギヤ３１は、操作ギヤ３２の第２ギヤ部３２ｂに設けられた欠歯部３２２に対向しているため、切換ギヤ３１の回転力は操作ギヤ３２には伝達されない。このため、操作ギヤ３２は、切換ギヤ３１が回転を開始した時点では回転しない。
【００６６】
上記のように、各ギヤが回転すると、定着ギヤ２９と移動力発生ギヤ３０との間には、図１０の矢印Ｂで示す方向の軸方向力が発生する。これにより、切換ギヤ３１は、第２ギヤ部３２ｂに対向する位置から第１ギヤ部３２ａに対向する位置に移動する。
【００６７】
このとき、切換ギヤ３１は、図２に示す案内歯３２５によって、第２ギヤ部３２ｂの欠歯部３２２から第１ギヤ部３２ａの歯部へ案内される。これにより、上記移動の場合と同様に、移動時に切換ギヤ３１が第１ギヤ部３２ａの歯部の端面に当接するのを回避でき、スムーズな移動が行える。また、切換ギヤ３１及び第１ギヤ部３２ａの歯部の損傷も防止することが可能である。
【００６８】
そして、切換ギヤ３１が第１ギヤ部３２ａに対向する位置に移動すると、その軸方向（図１０の矢印Ｂ方向）の移動が不図示のストッパによって止められ、図１１に示す状態となる。
【００６９】
図１１に示すように、切換ギヤ３１が第１ギヤ部３２ａ側へ移動した状態では、第１ギヤ部３２ａの欠歯部３２１は、切換ギヤ３１とは対向しない位置に配設されているので、切換ギヤ３１は第１ギヤ部３２ａと噛合し、第１ギヤ部３２ａに切換ギヤ３１からの回転力が伝達される。これにより、操作ギヤ３２は図１１の反時計回りに回転し、圧解除部材３３もそれと一体的に回転して、図７に示す非押圧状態に戻される。その結果、加圧ローラ２２は定着ローラ２１に対して接近して圧接され、各ローラ２１，２２間の圧力が元に戻る。その後、正回転する定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間を、用紙が通過することによってトナー画像が用紙上に定着される。
【００７０】
また、図７に示す非押圧状態に戻された際、第１ギヤ部３２ａの欠歯部３２１が切換ギヤ３１に対向する位置に配置されるため、第１ギヤ部３２ａと切換ギヤ３１との噛合が解除される。これにより、非押圧状態となった後、切換ギヤ３１が正回転し続けても操作ギヤ３２が回転することがなく、圧解除部材３３も回転しないため、定着動作時に圧解除部材３３によって圧力が解除されることがない。
【００７１】
図１２に、本発明の他の実施形態に係る定着装置の構成を示す。
図１２に示す実施形態は、上記実施形態と比較すると、第２ギヤ部３２ｂの上記欠歯部３２２を省略している。すなわち、第１ギヤ部３２ａにのみ欠歯部３２１を形成している。さらに、この実施形態では、ハスバギヤから成る上記移動力発生ギヤ３０も省略している。その代わりに、図示しないアクチュエータによって切換ギヤ３１を図の矢印Ａ又はＢで示す軸方向に往復移動可能に構成している。ただし、軸方向移動手段として一対のハスバギヤを用いる方が、別途アクチュエータを設けるよりも、駆動装置から得られる回転力を効果的に利用することができ、小型化及び低コスト化を図れるメリットがある。また、上記アクチュエータによって、切換ギヤ３１ではなく、操作ギヤ３２を軸方向に往復移動させるように構成することも可能である。
【００７２】
図１２に示す実施形態において、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力を解除する場合は、図示しないアクチュエータによって切換ギヤ３１を図の矢印Ａの方向に移動させ、第２ギヤ部３２ｂと噛合させる。そして、切換ギヤ３１から第２ギヤ部３２ｂに回転力が伝達されることにより、圧解除部材３３が回転し加圧プレート２５を押圧して定着ニップ圧が解除される。このとき、本実施形態では、圧解除部材３３が加圧プレート２５を押圧した状態で駆動装置の逆回転を停止させる必要がある。
【００７３】
また、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間の圧力を戻す場合は、上記アクチュエータによって切換ギヤ３１を図の矢印Ｂの方向に移動させ、第１ギヤ部３２ａと噛合させる。そして、切換ギヤ３１から第１ギヤ部３２ａに回転力が伝達されることにより、圧解除部材３３が回転し加圧プレート２５を押圧しない状態に戻され、定着ニップ圧が元に戻る。この場合は、上述の実施形態と同様に、第１ギヤ部３２ａの欠歯部３２１が切換ギヤ３１に対向する位置に配置されるため、切換ギヤ３１が正回転し続けても圧解除部材３３が回転することがなく、定着動作時に圧力が解除されることはない。なお、図１２に示す実施形態において、上記説明した構成以外は、図２等に示す上述の実施形態と同様に構成されているので説明を省略する。
【００７４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態では、定着ローラ２１を主たる駆動ローラ、加圧ローラ２２を従動ローラとして機能させているが、加圧ローラ２２を主たる駆動ローラ、定着ローラ２１を従動ローラとして機能させることも可能である。また、定着ローラ２１又は加圧ローラ２２の代わりに、無端状のベルト等で構成された定着部材を適用することも可能である。また、本発明の定着装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等に搭載することも可能である。
【００７５】
以上説明したように、本発明によれば、定着ニップの圧解除を自動で行うことができるので、従来のような圧解除レバーを操作する煩わしさや操作のし忘れがなく、操作性と信頼性を向上させることができる。また、熱くなる虞のある圧解除レバーを手動で操作する必要がないため、安全性も向上する。
【００７６】
また、本発明によれば、定着部材に回転力を与えるための駆動手段（駆動装置）の駆動力を用いて、定着ニップの圧解除を行うことができる。すなわち、本発明は、１つの駆動手段の駆動力を用いて定着動作と圧解除動作を行うことが可能であるので、圧解除を行うための専用の駆動手段を備える必要がない。これにより、定着装置及び画像形成装置の小型化や低コスト化を実現することが可能となる。
【００７７】
さらに、本発明によれば、欠歯部と歯部との間に、高さが徐々に高くなる案内歯を設けているので、切換ギヤを欠歯部から歯部へスムーズに移動させることができ、ニップ圧切換動作の安定性と信頼性が向上する。なお、上述の実施形態では、案内歯をギヤ回転方向に複数設けているが、案内歯は１つでもよい。すなわち、案内歯の数は１つ以上であればよいが、案内歯をギヤ回転方向に複数設けた場合は、切換ギヤのスムーズな移動をより確実に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００７８】
２０ 定着装置
２１ 定着ローラ（定着部材）
２２ 加圧ローラ（定着部材）
２４ 定着プレート（支持部材）
２５ 加圧プレート（支持部材）
２６ 支軸
２７ 加圧バネ（付勢手段）
３１ 切換ギヤ
３２ 操作ギヤ
３２ａ 第１ギヤ部
３２ｂ 第２ギヤ部
３３ 圧解除部材
３３ａ 押圧面
３２１ 欠歯部
３２２ 欠歯部
３２５ 案内歯
３２６ 案内歯
Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ 回転中心との距離
Ｑ 回転中心
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７９】
【特許文献１】特開２００９−１２２２４３号公報
【特許文献２】特開２００９−１３９６８２号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上の画像を当該記録媒体に定着させる一対の定着部材と、前記定着部材に回転力を与える駆動手段と、前記定着部材を互いに接近離間可能に支持する一対の支持部材と、前記定着部材を互いに接近させる方向に前記支持部材を付勢する付勢手段とを備えた定着装置において、
前記駆動手段から回転力が伝達される切換ギヤと、
軸方向の異なる位置に配設された２つのギヤ部の一方に欠歯部を設けた操作ギヤと、
前記操作ギヤと一体的に回転して、前記一対の支持部材の一方を前記付勢手段に抗して押圧する押圧状態と、前記支持部材を押圧しない非押圧状態とに切換操作される圧解除部材と、
前記切換ギヤと前記操作ギヤを相対的に軸方向に往復移動させて、前記切換ギヤを前記２つのギヤ部の間で切り換えて噛合可能に配置する軸方向移動手段とを備え、
前記欠歯部を、前記圧解除部材が前記非押圧状態に配設された状態で切換ギヤと対向する位置に配設し、
前記一方のギヤ部に設けた欠歯部と前記他方のギヤ部に設けた歯部との間に、当該欠歯部から当該歯部に向かって高さが徐々に高くなる案内歯を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記駆動手段を定着動作時の正回転及びそれと逆回転可能に構成し、
前記軸方向移動手段は、前記駆動手段によって正逆回転されることにより相対的に軸方向に往復移動可能な一対のハスバギヤを有し、
前記ハスバギヤの一方を前記切換ギヤと一体的に回転可能に設け、
正回転時に生じる前記ハスバギヤ間の軸方向移動によって、前記切換ギヤを前記一方のギヤ部に移動させ、逆回転時に生じる前記ハスバギヤ間の軸方向移動によって、前記切換ギヤを前記他方のギヤ部に移動させるように構成した請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記他方のギヤ部にも欠歯部を設け、当該欠歯部を、前記圧解除部材が前記押圧状態に配設された状態で切換ギヤと対向する位置に配設した請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記他方のギヤ部に設けた欠歯部と前記一方のギヤ部に設けた歯部との間に、当該欠歯部から当該歯部に向かって高さが徐々に高くなる案内歯を設けた請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記案内歯を、ギヤ回転方向に複数設けた請求項１又は４に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
記録媒体上の画像を当該記録媒体に定着させる一対の定着部材と、前記定着部材に回転力を与える駆動手段と、前記定着部材を互いに接近離間可能に支持する一対の支持部材と、前記定着部材を互いに接近させる方向に前記支持部材を付勢する付勢手段とを備えた定着装置において、
前記駆動手段から回転力が伝達される切換ギヤと、
軸方向の異なる位置に配設された２つのギヤ部の一方に欠歯部を設けた操作ギヤと、
前記操作ギヤと一体的に回転して、前記一対の支持部材の一方を前記付勢手段に抗して押圧する押圧状態と、前記支持部材を押圧しない非押圧状態とに切換操作される圧解除部材と、
前記切換ギヤと前記操作ギヤを相対的に軸方向に往復移動させて、前記切換ギヤを前記２つのギヤ部の間で切り換えて噛合可能に配置する軸方向移動手段とを備え、
前記欠歯部を、前記圧解除部材が前記非押圧状態に配設された状態で切換ギヤと対向する位置に配設し、
前記一方のギヤ部に設けた欠歯部と前記他方のギヤ部に設けた歯部との間に、当該欠歯部から当該歯部に向かって高さが徐々に高くなる案内歯を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記駆動手段を定着動作時の正回転及びそれと逆回転可能に構成し、
前記軸方向移動手段は、前記駆動手段によって正逆回転されることにより相対的に軸方向に往復移動可能な一対のハスバギヤを有し、
前記ハスバギヤの一方を前記切換ギヤと一体的に回転可能に設け、
正回転時に生じる前記ハスバギヤ間の軸方向移動によって、前記切換ギヤを前記一方のギヤ部に移動させ、逆回転時に生じる前記ハスバギヤ間の軸方向移動によって、前記切換ギヤを前記他方のギヤ部に移動させるように構成した請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記他方のギヤ部にも欠歯部を設け、当該欠歯部を、前記圧解除部材が前記押圧状態に配設された状態で切換ギヤと対向する位置に配設した請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記他方のギヤ部に設けた欠歯部と前記一方のギヤ部に設けた歯部との間に、当該欠歯部から当該歯部に向かって高さが徐々に高くなる案内歯を設けた請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記案内歯を、ギヤ回転方向に複数設けた請求項１又は４に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−７８４４（Ｐ２０１３−７８４４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９７０９（Ｐ２０１１−１３９７０９）
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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