JP5331742B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、加熱部材と加圧部材のニップ圧を変更可能な定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置には、像担持体から記録材上に転写されたトナー像を定着す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加熱ローラと加圧ローラを備えたローラ方式、また、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、ローラ方式の定着装置は、圧接される加熱ローラと加圧ローラとのニップ部（以下、定着ニップ部という）で記録材上に担持されたトナー像を加熱及び加圧して記録材に定着している。

上記のような定着装置においては、加熱ローラの温度と定着ニップ部のニップ圧は記録材へのトナー定着性を考慮し設定される。しかし、普通紙等のシート状の記録材へのトナー定着性を考慮して設定した加熱・加圧の条件下で、それとは種類の異なる特殊紙などの記録材上のトナー像を定着させる場合、その記録材にシワが発生しやすい。例えば、封筒は用紙を重ねて三方を密封して作成されるが、この封筒状の記録材のトナー像を定着させる場合、封筒の重ねた用紙間で加熱ローラと加圧ローラによる搬送速度が異なると、重ねた用紙に搬送方向のずれが生じる。また、ニップ圧によって封筒の開口側から順次加圧されると、封筒端部の密封された用紙間に空気が溜まる。この用紙のずれた部分や空気の溜まった部分が圧接されるために、封筒にシワが発生することになる。

一方、定着ニップ部に用紙がジャムした場合、無理に用紙を引き出すと用紙が破れてしまい、破れた用紙の断片が定着ニップ部に残存するとジャム処理作業が煩雑になるという問題もあった。

そこで、封筒状の記録材に対するトナー像の定着性を損なうことなくシワの発生を防止するとともに、ジャム処理性も向上させた定着装置が提案されている。例えば、特許文献１には、加熱部材を保持するとともに支軸を中心に上下揺動自在な加圧アームと、支軸に対して加圧アームを上方へ付勢させるバネと、回転自在で回転によって第１、第２、及び第３の位相に変位するカム部材とを備えた定着装置（画像加熱装置）が開示されている。

特開２００７−７９１６０号公報

特許文献１の画像加熱装置では、カム部材の回転角を制御して加圧アームに対するカムの位相を第１の位相から第３の位相まで変化させ、この位相の変化に従い、加圧アームがカム部材の各位相のカム高さでバネに抗して押し下げられることにより、定着ニップ部のニップ圧を３段階に可変している。第１の位相では普通紙の定着が行なわれ、第２の位相では封筒状の記録材の定着が行なわれ、さらに第３の位相ではジャム処理が行なわれる。

しかしながら、特許文献１の方法では、カム部材の位相を３段階に変化させる必要があるため、制御が複雑になるとともに、位相の切り替え時に急激な位相変化が必要となる。そのため、カム部材を回転させるモータとして高価で大型の高出力モータを使用する必要があり、装置の高コスト化に繋がるとともにモータの配置に大きなスペースが必要になっていた。また、カム部材の３つの位相を精確に認識する必要があるため、少なくとも２つ以上の検知センサを配置する必要があり、装置が更に高コスト化する要因となっていた。

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、簡単且つ低コストな構成で、封筒状記録材のシワの発生と定着不良とを防ぐとともにジャム処理性も向上させた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、記録媒体上にトナー像を形成する画像形成部と、
記録媒体の搬送方向に対し前記画像形成部の下流側に配置される加熱部材と、該加熱部材に圧接される加圧部材と、該加圧部材と前記加熱部材とで形成された定着ニップ部に所定のニップ圧を付与するニップ圧調整機構と、を有し、前記定着ニップ部に記録媒体を挿通させて記録媒体上に担持された未定着トナーを定着する定着装置と、前記ニップ圧調整機構を用いて前記定着ニップ部のニップ圧を調整する制御部と、を備えた画像形成装置において、前記ニップ圧調整機構は、前記定着ニップ部のニップ圧を通常圧と通常圧よりも低い封筒圧の２段階に切り替え可能であり、前記制御部は、画像形成時に前記定着ニップ部のニップ圧が通常圧に設定されており、且つ画像形成中に記録媒体のジャムが発生したとき、前記定着ニップ部のニップ圧を通常圧から封筒圧に切り替えることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、記録媒体の搬送方向に対し前記画像形成部の上流側に配置されるレジストローラ対と、該レジストローラ対の近傍に配置され記録媒体の通過を検知するレジストセンサと、記録媒体の搬送方向に対し前記定着装置の下流側近傍に配置され記録媒体の通過を検知する定着センサと、を備え、前記制御部は、記録媒体のジャムが発生したとき、前記レジストセンサと前記定着センサの少なくとも一方が記録媒体を検知している場合に前記定着ニップ部のニップ圧を通常圧から封筒圧に切り替えることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記定着装置付近の記録媒体搬送路を開放する側面カバーと、該側面カバーの開閉と連動して駆動系の電源を遮断若しくは通電するインターロックスイッチと、を備え、前記制御部は、前記側面カバーの開放により前記インターロックスイッチが作動して駆動系の電源が遮断された状態でも前記定着ニップ部のニップ圧の通常圧から封筒圧への切り替えを可能としたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記ニップ圧調整機構は、前記加圧部材を異なる付勢力で前記加熱部材に圧接する第１及び第２弾性部材と、該第１及び第２弾性部材のうちいずれかの付勢力を解除する圧解除部材と、該圧解除部材に対する位相の切り替えにより付勢力を解除する弾性部材を切り替える偏芯カムと、を有することを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、ジャム処理時の定着ニップ部のニップ圧を封筒圧とすることで、ニップ圧を通常圧と封筒圧の２段階に制御すれば良いため、通常圧、封筒圧、及びジャム処理圧の３段階に制御する場合に比べて制御が簡単なものとなる。また、ニップ圧の切り替えに用いるモータの出力を小さくすることができ、ニップ圧の制御に用いるセンサの数も低減できるため、部品点数の削減や装置の低コスト化にも貢献する。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、レジストセンサと定着センサの少なくとも一方が記録媒体を検知している場合に定着ニップ部のニップ圧を通常圧から封筒圧に切り替えることにより、記録媒体が定着ニップ部に挟まれている可能性がある場合にニップ圧の切り替えが行われる。従って、ニップ圧の切り替え動作を必要最低限に抑えて印字待ち時間を短縮することができ、ニップ圧調整機構に用いる部品の耐久性も向上する。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、側面カバーの開放によりインターロックスイッチが作動して駆動系の電源が遮断された状態でも定着ニップ部のニップ圧の通常圧から封筒圧への切り替えを可能としたので、ニップ圧の切り替え途中で側面カバーを開放したときでも封筒圧への切り替えが確実に行われるため、ジャム処理を円滑且つ確実に行うことができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、加圧部材には常に第１弾性部材若しくは第２弾性部材のいずれかの付勢力が作用する。そのため、加圧部材が加熱部材に対し適度な弾性を持って圧接され、定着ニップ部を記録媒体が通過する際のニップ圧の変動を抑制することができる。また、ニップ圧の切り替えに用いる偏芯カムの位相が２つであるため、位相の急激な変化がなく、偏芯カムを回転させるためのモータ出力を低減することができる。また、１つのカム位置検知センサで偏芯カムの２つの位相を検知できるため、カム位置検知センサを複数設ける構成に比べて低コストとなる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図 図１における定着装置周辺の拡大図 本実施形態の画像形成装置に用いられる定着装置の外観斜視図 側面カバー及び搬送ユニットを開放した状態を示す画像形成装置の部分斜視図 定着アクチュエータを含む用紙検知機構の斜視図 用紙検知機構の定着センサ付近の拡大図 定着装置のニップ圧調整機構周辺を示す部分斜視図であり、ニップ圧を普通紙設定（通常圧）に設定した状態を示す図 ニップ圧調整機構を含む定着装置の側面断面図であり、ニップ圧が普通紙設定（通常圧）である状態を示す図 定着装置のカム位置検知センサ周辺を示す部分斜視図であり、ニップ圧が普通紙設定（通常圧）である状態を示す図 定着装置のニップ圧調整機構周辺を示す部分斜視図であり、ニップ圧を封筒設定（封筒圧）に切り替えた状態を示す図 ニップ圧調整機構を含む定着装置の側面断面図であり、ニップ圧を封筒設定（封筒圧）に切り替えた状態を示す図 定着装置のカム位置検知センサ周辺を示す部分斜視図であり、ニップ圧を封筒設定（封筒圧）に設定した状態を示す図 本発明の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図 本発明の画像形成装置におけるジャム検知から用紙除去までの制御手順を示すフローチャート

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。カラープリンタ１００は、本実施形態では、異なる４色（イエロー、シアン、マゼンタおよびブラック）に対応する４つの感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄを並列配置して画像形成を行う、４連タンデム型のカラープリンタである。

カラープリンタ１００の装置本体内には、４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、図１では左側から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（イエロー、シアン、マゼンタおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する上記した感光体ドラム１ａ〜１ｄがそれぞれ配設されており、さらに図１において反時計回りに回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラ９において用紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着装置１３において記録媒体の一例としての用紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａおよびレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、主に継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。中間転写ベルト８および二次転写ローラ９は、ベルト駆動モータ（図示せず）により感光体ドラム１ａ〜１ｄと同一線速で回転駆動される。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナ１７が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲および下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対して画像データに基づく露光を行う露光ユニット５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像ユニット３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上でトナー像の転写後に残留した現像剤（トナー）を回収、除去するクリーニング装置７ａ、７ｂ、７ｃおよび７ｄとが設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット５によって画像データに基づいて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像ユニット３ａ〜３ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向配置された現像ローラを備え、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。

なお、後述のトナー像の形成によって各現像ユニット３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像ユニット３ａ〜３ｄにトナーが補給される。このトナーは、現像ユニット３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット５の露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラ６ａ〜６ｄに所定の転写電圧を付与することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、従動ローラ１０及び駆動ローラ１１に掛け渡されており、上記ベルト駆動モータによる駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が反時計回りに回転を開始すると、用紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９と中間転写ベルト８のニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、ニップ部において用紙Ｐ上にフルカラー画像が二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｐ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Ｐは、加熱ローラ１４ａと加圧ローラ１４ｂとで構成される定着ローラ対１４の定着ニップ部を通過する際に加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、搬送ローラ対１５を経て用紙搬送路１８の分岐部に配置された搬送ガイド部材２１によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路２２に送られて両面コピーされた後に）、排出ローラ対１９を介して排出トレイ２０に排出される。

用紙搬送路１８は、具体的には、搬送ローラ対１５の下流側において左右二股に分岐し、一方の経路（図１では左方向に分岐する経路）は排出トレイ２０に連通するように構成されている。そして、他方の経路（図１では右方向に分岐する経路）は両面搬送路２２に連通するように構成されている。用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着装置１３を通過した用紙Ｐの一部を一旦排出ローラ対１９から装置外部にまで突出させる。

その後、排出ローラ対１９を逆回転させるとともに搬送ガイド部材２１を略水平に揺動させることにより、用紙Ｐは搬送ガイド部材２１の上面に沿って両面搬送路２２へ案内され、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により用紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着装置１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ２０に排出される。

図２は、図１における定着装置周辺の拡大図であり、図３は定着装置の外観斜視図である。なお、図３では定着装置１３を図１２の状態から反時計方向に９０°回転させた状態を示しており、図３の白矢印方向が装置上側となる。加熱ローラ１４ａは、熱伝導性に優れたアルミや鉄等の金属からなる円筒形状の芯金の外周面に、フッ素樹脂のコーティングやチューブを被覆したものが用いられる。加熱ローラ１４ａの芯金内部にはハロゲンランプやキセノンランプ等のヒータ（図示せず）が配置されている。

加熱ローラ１４ａは、ギヤ列を介してローラ駆動モータ（図示せず）に連結されており、ローラ駆動モータが回転駆動すると、加熱ローラ１４ａが図２の反時計方向に回転する。加熱ローラ１４ａの回転により、加熱ローラ１４ａに圧接される加圧ローラ１４ｂが図２の時計方向に従動回転する。なお、ローラ駆動モータが加熱ローラ１４ａにギヤ接続する構成に替えて、ローラ駆動モータが加圧ローラ１４ｂに接続され、加圧ローラ１４ｂの回転により加熱ローラ１４ａを従動回転させる構成としてもよい。

加圧ローラ１４ｂ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形性に優れた樹脂で覆われたものが用いられる。加圧ローラ１４ｂが加熱ローラ１４ａに当接する部分には、定着ニップ部Ｎが形成される。そして、後述するニップ圧調整機構５０によって定着ニップ部Ｎに所定のニップ圧が作用する。

また、装置後側（図２の右側）には両面搬送路２２の一部（外側面）を構成する側面カバー２３が下端部に設けられた支軸（図示せず）において回動可能に支持されている。また、側面カバー２３の内側には、定着装置１３の上流側（下側）における両面搬送路２２の一部（内側面）と用紙搬送路１８の一部（外側面）を構成する搬送ユニット２４が下端部を支点として回動可能に支持されている。さらに、定着装置１３の下流側（上側）における両面搬送路２２の一部（内側面）と用紙搬送路１８の一部（外側面）を構成する定着ジャム処理カバー２５が、定着装置１３の下方の支点２５ａで上下に回動可能に支持されている。図４は、側面カバー２３及び搬送ユニット２４を開放した状態を示すカラープリンタ１００の部分斜視図である。

レジストローラ対１２ｂの上流側直近にはレジストセンサ２６が配置されており、レジストローラ対１２ｂにおける用紙Ｐの通過を検知する。レジストセンサ２６による検知結果は制御部９０（図１３参照）に送信される。レジストセンサ２６としては、用紙の通過の有無を検知可能な種々のセンサを用いることができ、例えば直接用紙を突き当てて検知を行うアーム型センサや、発光部より用紙に光を射出し、用紙表面からの反射光を受光部で検知する反射型センサ等が用いられる。

定着ジャム処理カバー２５の用紙搬送路１８を構成する面には、搬送ローラ対１５の一方のローラ１５ａと、定着アクチュエータ２７とが配置されており、定着ジャム処理カバー２５の先端には搬送ガイド部材２１が揺動可能に支持されている。定着ジャム処理カバー２５を開放することで搬送ローラ対１５が定着ジャム処理カバー２５側のローラ１５ａと装置本体側のローラ１５ｂとに離間し、定着ローラ対１４から排出ローラ対１９までの用紙搬送路１８が露出するようになっている。

定着アクチュエータ２７は、用紙の先端部及び後端部の通過を検知する用紙検知機構３０（図５参照）を構成する一部材であり、用紙搬送方向に対して定着ニップ部Ｎの下流側の近傍に配置される。

図５は、定着アクチュエータ２７を含む用紙検知機構の斜視図であり、図６は、定着センサ付近の拡大図である。用紙検知機構３０は、定着アクチュエータ２７と、リンク部材２８と、定着センサ２９とで構成される。

定着アクチュエータ２７は、用紙搬送路上に突出する検知部２７ａと、検知部２７ａが固定されるシャフト２７ｂと、シャフト２７ｂの一端に形成された当接部２７ｃとを有する。当接部２７ｃには、揺動軸２８ａを中心に揺動可能なリンク部材２８の一端が当接しており、リンク部材２８の他端には定着センサ２９のＯＮ及びＯＦＦの切り替えを行う遮光板２８ｂが形成されている。定着センサ２９は、平面視コ字型の対向する内面に発光部及び受光部から成る光検知部が設けられたＰＩ（フォトインタラプタ）センサである。

用紙の先端部が定着アクチュエータ２７の検知部２７ａを通過すると、検知部２７ａが用紙に押し上げられて、定着アクチュエータ２７はシャフト２７ｂを中心に図５の反時計方向に回動する。定着アクチュエータ２７の回動に伴い、リンク部材２８が揺動軸２８ａを中心に図５の時計方向に揺動する。このとき、リンク部材２８の遮光板２８ｂが定着センサ２９の光検知部の光路を遮断することにより、光検知部の受光信号レベルがＬＯＷ（ＯＦＦ状態）に切り換わり、用紙の先端部の通過を検知可能となっている。

さらに、用紙の後端部が検知部２７ａを通過すると、定着アクチュエータ２７及びリンク部材２８が元の位置に戻り、遮光板２８ｂが定着センサ２９の光検知部の光路を開放する。これにより、光検知部の受光信号レベルがＨＩＧＨ（ＯＮ状態）に切り換わり、用紙の後端部を検知可能となっている。従って、定着ニップ部Ｎに用紙が残っているときは、定着センサ２９はＯＦＦ状態となっているので、定着センサ２９が所定時間以上ＯＦＦ状態となっているときは、用紙のジャムとして検知することがきる。

図３に戻って、定着装置１３の長手方向の両端部には、加圧ローラ１４ｂを加熱ローラ１４ａに圧接させて定着ニップ部Ｎで所定のニップ圧を発生させるニップ圧調整機構５０（図７参照）を構成する偏芯カム３１が配置されている。２つの偏芯カム３１はカムシャフト３３で連結されており、カムシャフト３３の一端には駆動入力ギヤ３５が固定されている。駆動入力ギヤ３５はギヤ列を介して定着圧調整モータ３７の駆動出力ギヤ３７ａに連結されている。定着圧調整モータ３７としては、回転方向及び回転角度を精度良く制御可能なステッピングモータが用いられる。

図７は、定着装置のニップ圧調整機構周辺を示す部分斜視図であり、図８は、ニップ圧調整機構を含む定着装置の側面断面図である。以下、図３における定着装置１３の手前側のニップ圧調整機構について説明するが、図３における定着装置１３の奥側のニップ圧調整機構についても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。

ニップ圧調整機構５０は、加圧ローラ１４ｂを加熱ローラ１４ａに圧接させて定着ニップ部Ｎを形成するとともに、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧の切り替えを行うものであり、図７及び図８に示すように、偏芯カム３１と、第１圧解除部材４０と、第２圧解除部材４１と、アーム部材４３と、第１弾性部材４５と、第２弾性部材４７とを有する。第１圧解除部材４０、第２圧解除部材４１、及びアーム部材４３は鉄等の金属板を所定の形状に折り曲げて形成された板金部材である。

第１圧解除部材４０は、支点４０ａを中心として定着装置１３のフレーム側板１３ａに回動可能に支持されている。第１圧解除部材４０の上面には偏芯カム３１が接触しており、偏芯カム３１の接触する面と反対側には第２圧解除部材４１の上端が接触している。第２圧解除部材４１は、定着装置１３のフレーム側板１３ａに上下方向に摺動可能に支持された側面視逆Ｌ字状の部材であり、垂直面にはスリット４１ａが形成されている。

アーム部材４３は、支軸４３ａを中心として定着装置１３のフレーム側板１３ａに揺動可能に支持されている。アーム部材４３の略中央部には、加圧ローラ１４ｂの回転軸を回転可能に支持するＵ字状の軸受部４３ｂが形成されている。

アーム部材４３の揺動端（図８の左端）には折曲部４３ｃが形成されており、折曲部４３ｃは第２圧解除部材４１のスリット４１ａに遊嵌されている。また、軸受部４３ｂと折曲部４３ｃとの間には、下方へ舌片状に突出するバネ受け部４３ｄが形成されている。

第１弾性部材４５及び第２弾性部材４７は圧縮コイルバネである。第１弾性部材４５の上端のバネ座面は第２圧解除部材４１の下端部に当接し、第１弾性部材４５の下端のバネ座面はフレーム側板１３ａのバネ台座４８に当接している。また、第２弾性部材４７の上端のバネ座面にはアーム部材４３のバネ受け部４３ｄが挿入され、第２弾性部材４７の下端のバネ座面はフレーム側板１３ａのバネ台座４８に当接している。

図７及び図８は、ニップ圧が普通紙設定（通常圧）であるときのニップ圧調整機構５０を示している。普通紙設定の場合、偏芯カム３１の小径部３１ａが第１圧解除部材４０に接触しており、第２圧解除部材４１が第１弾性部材４５の付勢力Ｐ１により第１圧解除部材４０と接触する位置まで上方に押し上げられている。これにより、第２圧解除部材４１のスリット４１ａに遊嵌されたアーム部材４３の折曲部４３ｃも上方向に持ち上げられる。

その結果、アーム部材４３は支軸４３ａを中心として図８の時計方向に揺動するため、軸受部４３ｂに支持された加圧ローラ１４ｂは加熱ローラ１４ａ（図８の白矢印方向）に押圧される。このとき、第２弾性部材４７は自由長であり、第２弾性部材４７の付勢力Ｐ２はアーム部材４３に作用していない。従って、定着ニップ部Ｎには第１弾性部材４５の付勢力Ｐ１のみによるニップ圧が作用する。

図９は、図７及び図８と反対側（図３における紙面奥側）の定着装置１３の端部を外側から見た部分斜視図である。図９に示すように、フレーム側板１３ａの外側には偏芯カム３１の位相を検知するカム位置検知センサ５１が配置されている。カム位置検知センサ５１は、定着センサ２９（図５参照）と同様の光検知部が設けられたＰＩセンサである。また、フレーム側板１３ａから突出するカムシャフト３３の端部には遮光部材５３が固定されている。ニップ圧が普通紙設定である場合、遮光部材５３はカムシャフト３３の上側に位置しており、カム位置検知センサ５１の光検知部の光路は開放されている。

ニップ圧を封筒設定（封筒圧）に切り替える場合は、定着圧調整モータ３７（図３参照）を駆動させて図７及び図８の状態から偏芯カム３１を１８０°回転させることにより、図１０及び図１１に示すように、偏芯カム３１の大径部３１ｂが第１圧解除部材４０に接触するため、第１圧解除部材４０は支点４０ａを中心として反時計方向に回動する。そして、第１圧解除部材４０ｂの回動により第２圧解除部材４１が第１弾性部材４５を圧縮しながら下向きに押し下げられる。

第２圧解除部材４１が所定量押し下げられると、アーム部材４３の折曲部４３ｃがスリット４１ａの下端から離れるため、第１弾性部材４５の付勢力Ｐ１はアーム部材４３に作用しなくなる。一方、アーム部材４３にはバネ受け部４３ｄに当接する第２弾性部材４７の付勢力Ｐ２が作用するため、定着ニップ部Ｎには第２弾性部材４７の付勢力Ｐ２のみによるニップ圧が作用する。

ここで、第２弾性部材４７の付勢力Ｐ２は、第１弾性部材４５の付勢力Ｐ１に比べて弱く設定されている。また、付勢力Ｐ１、Ｐ２が同じであっても、第２弾性部材４７の付勢力Ｐ２は加圧ローラ１４ｂの回転軸に近い位置で作用するので、図７及び図８の状態に比べてアーム部材４３を押し上げる力は小さくなる。従って、アーム部材４３は普通紙設定の状態から図１１の反時計方向に所定量だけ揺動し、ニップ圧が普通紙設定よりも弱い封筒設定となる。

また、ニップ圧を封筒設定に切り替えた場合、図１２に示すように、遮光部材５３も偏芯カム３１及びカムシャフト３３と共に１８０°回転するため、遮光部材５３はカムシャフト３３の下側に配置され、カム位置検知センサ５１の光検知部の光路を遮断している。即ち、カム位置検知センサ５１の受光信号レベルによって偏芯カム３１の位相を検知することができる。

以上のように、封筒状の記録材を用いて画像形成を行う場合はニップ圧を封筒設定に切り替えることにより、封筒端部の密封された用紙間に空気が溜まることがなく、シワの発生を防ぐことができる。特に、本実施形態のように第１弾性部材４５、第２弾性部材４７の２本のバネ部材を用いてニップ圧を設定することで、加圧ローラ１４ｂには常に第１弾性部材４５若しくは第２弾性部材４７の付勢力が作用する。そのため、加圧ローラ１４ｂが加熱ローラ１４ａに対し適度な弾性を持って圧接され、定着ニップ部Ｎを用紙が通過する際のニップ圧の変動を抑制することができる。

通常圧から封筒圧へ、若しくは封筒圧から通常圧への切り替えは、パーソナルコンピュータのプリンタドライバから用紙の設定が行われ、印字開始ボタンから印字開始命令が入力された時点で開始される。

次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図１３は、本発明の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、カラープリンタ１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、カラープリンタ１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。また、上述したレジストセンサ２６、定着センサ２９、定着圧調整モータ３７、カム位置検知センサ５１については説明を省略する。

操作部６０には、液晶表示部６１、ＬＥＤ６２が設けられており、液晶表示部６１及びＬＥＤ６２は、カラープリンタ１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したりするようになっている。印字に用いる用紙のサイズや種類等の、カラープリンタ１００の各種設定はパーソナルコンピュータのプリンタドライバから行われる。

その他、操作部６０には、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、カラープリンタ１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。

画像入力部７０は、カラープリンタ１００にパーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部７０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

インターロックスイッチ８０は、側面カバー２３（図４参照）の開閉と連動して駆動系の電源をＯＮ／ＯＦＦするものである。即ち、側面カバー２３を開放した状態ではインターロックスイッチ８０がＯＦＦとなり、それに連動して駆動系の電源を遮断することにより、ジャム処理時の安全性を確保する。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンタ９５、カラープリンタ１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６、制御に必要な数値の演算処理を行う演算部９７を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。

また、制御部９０は、カラープリンタ１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、定着部１３、レジストセンサ２６、定着センサ２９、定着圧調整モータ３７、カム位置検知センサ５１、操作部６０、画像入力部７０、インターロックスイッチ８０の他、例えば、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、露光ユニット５等が挙げられる。

ＲＯＭ９２には、カラープリンタ１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンタ１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、カラープリンタ１００の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンタ１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。カウンタ９５は、印字枚数を積算してカウントする。

図１４は、本発明の画像形成装置におけるジャム検知から用紙除去までの制御手順を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図１３を参照しながら、図１４のステップに従い本発明の画像形成装置におけるジャム処理操作、及びジャム処理時における定着ニップ部Ｎのニップ圧の切り替え制御について詳述する。なお、図１４では普通紙を用いて画像形成を行う場合の手順について示しており、定着ローラ対１４のニップ圧は普通紙設定（通常圧）であるものとする。

レジストセンサ２６、定着センサ２９を含むカラープリンタ１００内の用紙検知センサにより画像形成処理中にジャムが検知されると（ステップＳ１）、定着センサ２９が用紙検知状態であるか否かが判断される（ステップＳ２）。定着センサ２９が用紙検知状態である場合は定着ニップ部Ｎに用紙が挟まれた状態で停止しているため、制御部９０から定着圧調整モータ３７に制御信号を送信し、偏芯カム３１を１８０°回転させて定着ニップ部Ｎのニップ圧を封筒圧に切り替える（ステップＳ３）。偏芯カム３１の位相は、図１２のように遮光部材５３がカム位置検知センサ５１の光路を遮断することにより検知信号がＯＦＦとなることで検知される。

そして、図４に示したように側面カバー２３を開放し（ステップＳ４）、定着ニップ部Ｎに挟まれている用紙を下方向に引き出して除去する（ステップＳ５）。なお、用紙が定着装置１３から下方に垂れ下がっていない場合は、さらに定着ジャム処理カバー２５を開放して用紙を上方向に引き出して除去する。このとき、定着ニップ部Ｎのニップ圧が封筒圧に切り替えられているため、定着ニップ部Ｎに挟まれた用紙を容易に引き出すことができる。

また、側面カバー２３の開放によりインターロックスイッチ８０が作動して駆動系の電源が遮断されるが、インターロックスイッチ８０が作動しても定着圧調整モータ３７だけは継続して駆動するようになっている。このようにしておけば、通常圧から封筒圧への切り替え途中で側面カバー２３を開放した場合でも封筒圧への切り替えが確実に行われ、円滑なジャム処理が可能となる。

用紙を除去した後、制御部９０は定着圧調整モータ３７に制御信号を送信し、偏芯カム３１を１８０°回転させて定着ニップ部Ｎのニップ圧を通常圧に切り替える（ステップＳ６）。偏芯カム３１の位相は、図９のように遮光部材５３がカム位置検知センサ５１の光路を開放することによりカム位置検知センサ５１の検知信号がＯＮとなることで検知される。

一方、ステップＳ２において定着センサ２９が用紙検知状態でない場合は、次にレジストセンサ２６が用紙検知状態であるか否かが判断される（ステップＳ７）。レジストセンサ２６が用紙検知状態であるときは、用紙の先端がレジストローラ対１２ｂから定着ローラ対１４までの間にある場合と、用紙の先端が定着ローラ対１４から定着アクチュエータ２７までの間にある場合とが考えられる。用紙の先端が定着ローラ対１４から定着アクチュエータ２７までの間にある場合は、定着ニップ部Ｎに用紙が挟まれた状態で停止している。

そこで、ステップＳ７においてレジストセンサ２６が用紙検知状態であるときにも定着ニップ部Ｎのニップ圧を封筒圧に切り替えることで、定着ニップ部Ｎに用紙が挟まれた状態で停止していると想定される全ての場合に定着ニップ部Ｎのニップ圧を封筒圧に切り替えることができる。そして、定着センサ２９が用紙検知状態である場合と同様にステップＳ３〜Ｓ６の手順でジャム処理を行う。

一方、ステップＳ７においてレジストセンサ２６が用紙検知状態でないときは、用紙は定着ローラ対１４に挟まれていない。そこで、定着ニップ部Ｎのニップ圧の切り替えは行わずに、用紙のジャム位置に応じて側面カバー２３、搬送ユニット２４を開放したり、或いは用紙カセット１６を引き出したりして、用紙を除去して（ステップＳ８）ジャム処理を終了する。

上記手順で制御を行うことにより、ジャム発生時に用紙が定着ニップ部Ｎに挟まれた状態で停止している場合は定着ニップ部Ｎのニップ圧が通常圧から封筒圧に切り替えられるため、定着ニップ部Ｎに挟まれた用紙を容易に除去することができる。

また、ジャム処理時の定着ニップ部Ｎのニップ圧を封筒圧とすることで、ニップ圧を通常圧と封筒圧の２段階に制御すれば良いため、ニップ圧の切り替えに用いる偏芯カム３１の位相を２つにすることができる。これにより、ニップ圧の切り替え制御が簡単になるとともに、偏芯カム３１の位相を急激に変化させる必要がなく、偏芯カム３１を回転させるための定着圧調整モータ３７の出力を低減することができる。また、１つのカム位置検知センサ５１で偏芯カム３１の２つの位相を検知できるため、カム位置検知センサ５１を複数設ける構成に比べて低コストとなる。

また、定着センサ２９が用紙検知状態、またはレジストセンサ２６が用紙検知状態のときのみ定着ニップ部Ｎのニップ圧を封筒圧に切り替えるようにしたので、用紙が定着ニップ部に挟まれている可能性がある場合にのみニップ圧の切り替えが行われる。従って、ニップ圧の切り替え動作を必要最低限に抑えて印字待ち時間を短縮することができ、偏芯カム３１の耐久性も向上する。

さらに、インターロックスイッチ８０が作動しても定着圧調整モータ３７の駆動を継続させることで、ニップ圧の切り替え途中で側面カバー２３を開放したときでもジャム処理を確実に行うことができる。

なお、封筒状の記録材を用いて画像形成を行う場合は、定着ローラ対１４のニップ圧は予め封筒設定（封筒圧）となっている。この封筒設定は、定着ニップ部Ｎを通過した封筒状の記録材にシワが発生するのを極力防止するために、定着可能な最小限の圧力に設定されている。そのため、通常圧に比べてかなり弱く、封筒状の記録材が定着ニップ部Ｎに挟まれた状態で停止しても容易に除去することができる。従って、封筒状の記録材を用いる場合は上述したニップ圧の切り替え制御は不要となる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、ローラ方式の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、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や、加熱部材は固定支持された加熱体と、この加熱体に密着して摺動する耐熱性フィルムとを有し、加熱体と加圧ローラとを耐熱性フィルムを介して圧接させる方式の定着装置に適用してもよい。

また、上記実施形態では、定着ニップ部Ｎのニップ圧の切り替え機構を、偏芯カム３１、第１圧解除部材４０、第２圧解除部材４１、第１弾性部材４５、第２弾性部材４７で構成し、第１弾性部材４５と第２弾性部材４７のいずれかの付勢力を解除することによって定着ニップ部Ｎのニップ圧を切り替える構成を示したが、本発明はこれに限らず、第１圧解除部材４０と第２圧解除部材４１とを一体成型した圧解除部材を用いても良い。また、ニップ圧調整機構に一つの弾性部材（コイルバネ）を設けて、この弾性部材の伸縮を変える構成として、ニップ圧を切り替えてもよい。この場合も上記実施形態と同様の効果を奏する。

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に利用することができ、特に、加熱部材と加圧部材のニップ圧を変更可能な定着装置を備えた画像形成装置に利用することができる。

１３ 定着装置
１４ａ 加熱ローラ（加熱部材）
１４ｂ 加圧ローラ（加圧部材）
２６ レジストセンサ
２７ 定着アクチュエータ
２９ 定着センサ
３０ 用紙検知機構
３１ 偏芯カム
３７ 定着圧調整モータ
４０ 第１圧解除部材
４１ 第２圧解除部材
４３ アーム部材
４５ 第１弾性部材
４７ 第２弾性部材
５０ ニップ圧調整機構
５１ カム位置検知センサ
８０ インターロックスイッチ
９０ 制御部
１００ 画像形成装置
Ｎ 定着ニップ部

Claims (3)

1. 記録媒体上にトナー像を形成する画像形成部と、
   記録媒体の搬送方向に対し前記画像形成部の下流側に配置される加熱部材と、該加熱部材に圧接される加圧部材と、該加圧部材と前記加熱部材とで形成された定着ニップ部に所定のニップ圧を付与するニップ圧調整機構と、を有し、前記定着ニップ部に記録媒体を挿通させて記録媒体上に担持された未定着トナーを定着する定着装置と、
   前記ニップ圧調整機構を用いて前記定着ニップ部のニップ圧を調整する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記ニップ圧調整機構は、前記加圧部材を支持する回動可能なアーム部材と、該アーム部材を介して前記加圧部材を異なる付勢力で前記加熱部材に圧接する圧縮コイルバネから成る第１及び第２弾性部材と、該第１及び第２弾性部材の付勢力を解除する圧解除部材と、該圧解除部材に対する位相の切り替えにより前記アーム部材に付勢力を付与する弾性部材を切り替える偏芯カムと、を有し、
   前記圧解除部材は、前記偏芯カムに当接するとともに、前記アーム部材の回動端が遊嵌されるスリットを有し、前記第１弾性部材は一端が固定され、他端が前記圧解除部材に当接するように配置され、前記第２弾性部材は一端が固定され、他端が前記アーム部材に当接可能に配置されており、
   前記偏芯カムの小径部が前記圧解除部材に当接するとき、前記第１弾性部材の付勢力が前記圧解除部材を介して前記アーム部材に伝達されて前記定着ニップ部のニップ圧が通常圧に設定され、前記偏芯カムの大径部が前記圧解除部材に当接するとき、前記第２弾性部材の付勢力が前記アーム部材に伝達されて通常圧よりも低い封筒圧に設定され、
   前記制御部は、画像形成時に前記定着ニップ部のニップ圧が通常圧に設定されており、且つ画像形成中に記録媒体のジャムが発生したとき、前記定着ニップ部のニップ圧を通常圧から封筒圧に切り替えることを特徴とする画像形成装置。
2. 記録媒体の搬送方向に対し前記画像形成部の上流側に配置されるレジストローラ対と、該レジストローラ対の近傍に配置され記録媒体の通過を検知するレジストセンサと、記録媒体の搬送方向に対し前記定着装置の下流側近傍に配置され記録媒体の通過を検知する用紙検知機構と、を備え、
   前記制御部は、記録媒体のジャムが発生したとき、前記レジストセンサと前記用紙検知機構の少なくとも一方が記録媒体を検知している場合に前記定着ニップ部のニップ圧を通常圧から封筒圧に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着装置付近の記録媒体搬送路を開放する側面カバーと、該側面カバーの開閉と連動して駆動系の電源を遮断若しくは通電するインターロックスイッチと、を備え、
   前記制御部は、前記側面カバーの開放により前記インターロックスイッチが作動して駆動系の電源が遮断された状態でも前記定着ニップ部のニップ圧の通常圧から封筒圧への切り替えを可能としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

Images