JPS6086575A - 加圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はローシャベルト等の回転体とこの回転体に当接
する部材との加圧と、回転体の異なる速度での駆動と、
を回転駆動の利用で達成する加圧駆動装置に関し、特に
画像形成装置の定着用ローラ対や像担持用の回転体とク
リーニング部材や定着用ローラと塗希部材或いはクリー
ニング部材等に有効な加圧駆動装置に関する。

本発明は、加圧と駆動を合理的に達成する装置全般に使
用可能であるが、以下の説明は特に本発明が有効である
画像形成装置に関して行う。

画像形成装置のうち代表的なものには、電子写真装置が
ある。この装置は一般に像担持用回転体としての感光層
を備える感光ドラム（又は感光ベルト）上にトナー像を
形成し、定着用回転体としてのベルトやローラにより記
録材上に定着するように構成されている０ この定着は加熱、加熱加圧、或いは圧力のみの作用で行
表われるが、その定着性は記録材の材質や記録材上のト
ナー像の材質、トナー量に影響を受ける０特に熱的に定
着を行う場合、記録材の熱容量、熱伝導性及び表面性等
が画像に影響を与える。この解決策として特公昭５６−
１１９５７号にもあるように記録材の厚みに応じた定着
速度の切換えが提案されているＯ この種の速度切換えには変倍光学系にからんだ像担持体
用回転体の速度切換もあるＯ 又、これらの回転体にはクリーニング部材やオフセット
防止液塗布用の部材等の当接部材力ｆ設けられている。

特に定着用回転体としての加熱ローラ対の場合は、互い
に加圧状態にある時に記録材を挟持搬送することで定着
処理を行なうの力（一般的である。

ところがこのような回転体に当接する部材を回転体に常
時圧接しておくと、回転体表面の当接部に局部的な変形
が生じ多くの不都合を招く。この不都合は、回転体に対
して当接部材を接離させたり、又はその圧力に強弱をつ
けたりすることで解決できる。

一方、装置全体の合理化がめられる中にあって、この速
度切換ととの当接部材の圧調整は同一駆動源からの回転
駆動力を利用して同時に行なわれており、駆動伝達手段
としてはギア列、電磁クラッチ等の着脱可能な保合手段
、一方向性伝達部材（例えばワンウェイクラッチ）等の
伝達部材が用いられている。

定着装置の例をみれば、同一の駆動源から供給される駆
動力の一部が第１定着速度（高速側）Ｋ関与するギヤ列
と電磁クラッチを介して出力軸に伝達され、上記駆動力
の他の一部が第２定着速度（低速側）に関与し、減速機
能を有するギヤ列とワンウェイクラッチを介して出力軸
へ伝達されるものである。このような変速駆動装置は、
上記電磁クラッチが着状態の時に第１定着速度に相当す
る回転速度が出力軸に得られ、上記電磁クラッチが脱状
態の時に第２定着速度に相当する回転速度が出力軸に得
られる。この時、回転軸の速度が大きい第１速度の時よ
り大きいトルクがかかる０以上のような同一の駆動系か
らローラの駆動と加圧機構の駆動を得る場合、画像形成
装置本体または定着装置の電源投入直後にローラの駆動
と加圧動作が同時に行なわれ、加圧が完了すると前記駆
動系は加圧機構への駆動力伝達を中断し、ローラの駆動
のみ関与するようになるのが普通である。

すなわち、定着装置が作動準備完了までは前記２通りの
箇所へ駆動力を供給しなければならず、この間、上記駆
動系は最も大きい駆動トルりを伝達することになる。一
方ローラの回転速度においては画像形成装置本体または
定着装置の電源投入直後は使用頻度の多い第１定着速度
になるように電磁クラッチが着状態になっている。この
ため、上記に示した最も大きい駆動力を伝達するときは
最大トルクがかかるのでかならず電磁クラッチのような
着脱自在の駆動伝達係合部材を介さなければならない。

したがって、上記の最大駆動トルクを十分に伝達し得る
高価で大きな電磁クラッチ等の保合部材を用意しなけれ
ばならず、必然的に電磁クラッチ等の保合部材は大容量
化し消費電力は大きくなり形状も大型化する。また価格
もこれに見合って高くなる。したがって小屋で軽量であ
って消費電力の小さく安価な変速駆動を達成できる加圧
駆動装置を供給できない。

本発明は上記問題点を解決し、定着装置はもとより、種
々の回転体の回転変速制御と回転体に当接する部材の接
離又は圧接力の強弱の制御とを簡単に且つ小型軽量であ
って安価で消費電力も小さくできる加圧駆動装置を提供
することを目的とする０ 本発明はこの目的を達成するためＫ、 ［回転駆動力を利用して回転体と回転体に当接する部材
を加圧接触させる加圧機構と、この回転駆動力を伝達す
る駆動力伝達手段と、を有し駆動力伝達手段によって上
記回転体の回転と上記加圧とを１１１行なう加圧駆動装
置において、上記駆動力伝達手段は上記回転体を所定速
度で回転させるための着脱可能な駆動伝達用の係合手段
を備える第１駆動伝達手段と、上記回転体をこの所定速
度とは異なる速度で回転させるための一方向性伝達部材
を備える第２駆動手段と、上記回転体を上記所定速度に
回転する際に第２駆動手段により上記回転体を回転させ
且つ上記加圧接触を行った後第１駆動手段により上記回
転体を所定速度に回転させる変速駆動機構と、を有して
いることを特徴とする加圧駆動装置。」である０つまり
、本発明は駆動伝達系にかかる負荷を集中させないよう
に、高速モードでの回転制御前に低速上〜ドでの回転に
よる加圧を行ない、その後で低速モードから高速モード
へ変換する点に特徴がある。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

まず、第１図の構成を以下説明する。構成要素の番号１
〜２０までが変速駆動装置、番号２１〜２６までが定着
装置の駆動入力部分を示す。変速駆動装置は不図示のモ
ータを駆動源としてその回転力を入力軸１で供給される
。ギヤ２とギヤ３は入力Ｍｌに同定されている。ギヤ４
はギヤ３に噛合いクラッチ軸５に固定されている。７ａ
、７ｂ及び７ｃは電磁クラッチ７の構成要素を示し、そ
れぞれアーマチニア、ロータ、電磁クラッチ本体である
。アーマチュア７ａはギヤ６とクラッチ軸５に対して同
心伏に固定され、通常両者はクラッチ軸５に対して回転
自在である。ロータ７ｂはクラッチ軸５に固定されてい
る。電磁クラッチ本体７ｃけクラッチ軸５に対して回転
自在であり、電磁クラッチ本体７ｃが通電されて励磁す
ると磁力によりアーマチュア７ａがロータ７ｂと接触し
、その摩擦力によってロータ７ｂとアーマチュア７ａが
一体となって回転することが可能となる。したがって、
この時、クラッチ軸５の回転力はロータ７ｂ、アーマチ
ュア７ａを介してギヤ６へ伝達する。ギヤ９とギヤ１０
は軸８に固定され、この内、ギヤ９けギヤ２と噛み合っ
ている。ギヤ１２とギヤ１３は軸１１に固定され、この
内、ギヤ１２はギヤ１０と噛み合っている。ギヤ１４は
軸１５に固定され、かつギヤ１３と噛み合っている。ギ
ヤ１６は軸１７に固定され、かつギヤ６と噛み合ってい
る。ギヤ１８はギヤ１４と噛み合い、ワンウェイクラッ
チ１９を介して出力軸１７に支持されている。このワン
ウェイクラッチ１９は所定の回転方向において、ギヤ１
８が出力軸１７１Ｃ比べて相対的に回転速度か速い場合
、もしくは、出力軸１７が負荷として作用する場合はギ
ヤ１８の回転力が出力軸１７へ伝達されるが、逆忙出力
軸１７がギヤ１８より相対的に回転速度が速い場合はそ
の回転方向においてギヤ１８は出力軸１７に対して回転
自在となり、ギヤ１８の回転力は出力軸１７へ伝達され
ない。出力軸１７の端部には噛み合いクラッチ２０が固
定されている。以上が定着装置用の変速駆動装置である
。

一方、定着装置は前記変速駆動装置から駆動力を得てロ
ーラの加圧及びローラの回転を行う。噛み合いクラッチ
２１は駆動力伝達用の軸２３＆Ｃ固定され、出力＃１１
７と同軸延長上にあり、対向する噛み合いクラッチ２０
との噛み合いが可能で、変速駆動装置の出力軸１７の回
転力を供給される。

ギヤ２２は軸２１に固定され、ギヤ２５と噛み合ってい
る。ギヤ２５は、制御環２４と制御環２４の内部にある
コイル状ばね（不図示）で構成されるばねクラッチを介
して軸２６に支持されている。

制御レバー５０は定着装置本体に固定された支軸５２に
回動自在に支持されている。制御レバー５゜の一端には
ビン５１が制御環２４の方向に突出して固定され、制御
ｍ２４の回転と制御レバー５０の回動によってピン５１
は制御環２４上の制御爪２４ａまたは２４ｂと係合可能
な位置関係にある。

制御レバー５０の他端にはビン５３が固定され、このピ
ン５６に回動自在にアーム５７が支持され、アーム５７
の他端はプシンジャー５８　）Ｃ結合されている０制御
レバー５０上の支ｕＪ５２とビン５６の間にはビン５５
が同定され、ピン５５には引張りばね５４が掛けられて
いる。また引張りばね５４の他端は定着装置本体に固定
されるピン５６に掛けられ、引張りばね５４の収縮力に
より制御レバー５０が時計方向に回動する付勢力が働く
。一方プランジャー５８が通電されるとアーム５７を介
して制御レバー５０に反時計方向の回動力が働く。

これにより制御環２４は通常ギヤ２５と共に回転し、こ
のときばねクラッチはギヤ２５の回転トルクを軸２６へ
伝達するＯしかし制御し／＜−５０上のピン５１が制御
爪２４ａまたは制御爪２４１）と係合し制御環２４の回
転が止められると、はねクラッチは脱状態になってギヤ
２５の回転トルクを軸２６へ伝達しなくなる０軸２６に
は加圧力ム２７が固定され、上記ばねクラッチでその回
転が制御される。

第１図の加圧力ム２７により加圧される定着装置の定着
用ローラ対２８．２９につ〜・て第２図（ローラ脱状態
）、第３図（ローラ圧接状態）及びカム２７の動きを説
明する第４，５図を用いてさらに説明する。

ｏ−５２８の軸３０はベアノ・ウス３２内のベアリング
６１で支持されている。ベアノ・ウス３２は中心軸６４
を中心に回動する回動板６３に固定されている。したが
ってロー２２８は軸５０を中心に回転可能でかつ中心軸
３４を中心に回動する。回動板３３にはビン３５が固定
され、このピン３５に回転自在に引張板３６が連結する
。引張板３６の他端は回動腕３８に固定されたピン６７
に回転自在に連結する０回動腕３８は定着装置本体に固
定された軸３９を中心に回動可能である。またその他端
にピン４０が固定され、カム２７に対向し接触可能な位
置にある。この加圧力ム２７は２つの円弧２７ａと２７
ｂで構成される外形状を成しており、円弧２７ａの中心
は軸２６の中心と一致するが、円弧２７ｂの中心は軸２
６に対して円弧２７ａより偏心している。ビン４０は加
圧機構と連結し、加圧力ム２７の外周に接触して作用力
を受け、加圧力ム２７の回転中心４１がらの相対位置を
制御されることによって加圧機構の着脱が制御される。

定着装置の作動開始前はローラの加圧は第２図に示すよ
うに脱状態である。加圧力ム２７はギヤ２５からの回動
力を受けないので回動腕６８上のピン４０に作用しない
位置にある。この時回動腕３８には回動力が何ら鋤かな
いので引張板３６を介してビン３５とビン３７の間に作
用力もない０この時ローラ２８はローラ２９上に乗って
いるだけであって、回動板３３の回動位置は、ベアリン
グ３１とペアハウス３２を介して上記ローラ２８の軸３
０に対応する位置にあり、特別な作用力をロー２２８に
与えるものではない０このときのローラ２８とローラ２
９間にはローラ２８と回動板３３等の加圧機構の自重が
作用するのみであって、積極的な加圧力は与えてい々い
。

次に定着装置が作動を開始したときを第１図。

第４，５図で説明する。使用頻度の多い定着速度である
第１定着速度（高速モード）の場合、画像形成装置本体
もしくは定着装置の電源投入の後、まず第２定着速度と
なり加圧を行った後第１定着速度が得られるようになっ
ている。すなわち画像形成装置本体もしくは定着装置の
電源投入の直後に電磁クラッチ７は通電されず、噛合ク
ラッチ２１にはギヤ列２，９，１０，１２，１３，１４
゜１８からの第２定着速度（低速モード）に対応する回
転駆動力が伝達される。またこの時にはローラの加圧も
行うのでこの時も電磁クラッチ７は通電状態にされる。

そのため噛合クラッチ２１へ供給される回転駆動力（ギ
ヤ列２，９，１０，１２゜１３．１４による）は軸２３
を介してローラの回転へ寄与する駆動力とギヤ２５と軸
２６を介しカム２７を回転してローラを加圧する駆動力
との両者を同時に満たすものである。カム２７が回転し
て行くとまず第４図で円弧２７ｔ）の部分がピン４０に
接触し、ビン４０を作用力Ｆの方向に押す。これによっ
て回動腕３８は時計方向の回動力が付与される。これに
つれて回動腕３８上のビン３７は下方へ下がり、引張板
３６を介してローラ支持板３３上のピン３５が下方へ引
かれ、ローラ支持板３３は時計方向へ回動する。このロ
ーラ支持板３３の回動と共にローラ２８は下方へ移動し
てローラ２９に対して加圧が開始される。さらにカム２
７の回転が進みカム２７上の円弧２７ａの中央付近がビ
ン４０と接触する位置関係になると、電磁クラッチ２４
の通電は断たれ、ギヤ２５の回転は軸２６へ伝達しなく
なってカム２７の回転が止まり、この位［関係で加圧が
終了する０ この第３図の加圧状態が得られると、上目己変速駆動装
置における駆動力伝達は、クラッチ７への通電開始によ
りギヤ列２．９．１０．１２＋１！ｌ。

１４．１８の低速モードから高速モードであるギヤ列２
，５，４，６，１６．２０による第１定着速度伝達に変
更されるＯこれＫより、定着処理ｔｆ第１定着速度で行
々われることになる０定着装置の操作終了時には、変速
駆動装置のモータの電源が切られ、プランジャー５８と
クラッチ７０通電が断たれる。このとき、変速駆動装置
のモータは慣性トルクによって若干の間回転力；持続す
るが、この回転力は第２定着速度に関与する側のギヤ列
を経て定着装置へ伝達される。一方、％１ｊ御レバー５
０は引張りはね５４の付勢力により時計方向に回動し、
ピン５１は制御爪２４Ｌから外れ、ばねクラッチは着状
態になるので、上記モータの慣性トルクによる回転カカ
；ギヤ２５．軸２６へ伝達し、カム２７を回転させる０
力ム２７カζ第２図に示すように円弧２７ｂの中央がピ
ン４０と対向する位置になると、制御環２４上の制御爪
２４ｂが制御レバー５０上のビン５１と係合する０する
とげねクラッチは脱状態と々るので、ギヤ２５）［ｉｌ
は軸２６へ伝達せずカム２７の回転は止まる。こうして
定着装置の作動開始前第２図の状態に戻る０ このように非常に大きζ・トルクを必要とする第１速度
よりも低速度の駆動伝達系を利用して加圧を行って、そ
の後第２速度よりも高速の第１速度に変更するようにし
たので、最大トルク値を小さくでき、電磁プランジャー
も小さいもので十分な効果を得ることができた。

ここで本実施例をさらに理解するため第６図の従来のタ
イミングチャートと本実施例のタイミングチャート第７
図を用いて説明する。これらの各図とも、上述の駆動モ
ータ、プランジャー及び電磁クラッチを用い、第１定着
速度時におけるシーケンスを、時刻ｔＯ；定着装置の作
動開始時刻１時刻ｔ１；定着装置の作動終了時刻とし、
駆動モータ。

プランジャー及び電磁クラッチの通電の断続形態はすぺ
で同じものを用いた０定着装置の作動途中、第２定着速
度へ切換るときは電磁クラッチのみオフされる０ 第６図は、従来の所定速度のモードの時に加圧と所定速
度の回転とを同時に行うタイプのタイミングチャートで
ある０このような装置例では、定着装置用の変速駆動装
置の出力軸１７に加わるトルクはローラの加圧途中で最
大になるＯこの理由は以下による０ 第４図に示すように、加圧途中でカム２７の円弧２７ｂ
がビン４０と接触しているとき、この瞬間における軸２
６に必要なトルクは、円弧２７ｂの中心と接触点４２を
結ぶ直線から軸２６の中心までの距離Ｒとビン４０への
作用力Ｆを乗じて得られるトルクと接触点４２での摩擦
トルクを加え合わせたものである。一方、加圧が完了し
て第５図のよう罠なうたとき、円弧２７＆の中心と接触
点４２’を結ぶ直線から軸２６の中心までの距離は、円
弧２７ａが軸２６の中心と一致することで零でｉｎ　電
番カムＨ回転した〜＼ので摩擦トルクもない。したがっ
て、加圧完了後は変速駆動装置の出力軸はローラの回転
のための駆動トルクのみ伝達すれに良いが、加圧途中で
は前述の通りピン４０への作用力によるトルクと接触点
４２での鯖擦トルク及びローラの回転駆動トルクが必要
となる。

また、ローラの回転駆動トルクは常連回転時、す々わち
通常の動作時よりもローラの慣性力のため停止状態から
所定の回転速度を得るまでの方が大きいトルクが必要で
ある０ 以上のように同一駆動系からローラの駆動と加圧機構の
駆動を得る場合には、定着装置が作動準備完了までが最
も大きい駆動トルクを必要とする。

しかし仁のとき、使用頻度の多い第１定着速度で行われ
ているので、必然的に′Ｉｊ＆磁クラツクラッチて上記
の大きな駆動トルクを伝達しなければならない。したが
って電磁クラッチは大容且化し、消費電力は大きくなり
、形状も大型化する。また、価格もこれに見合って高く
なる。したがって小型で４１景であって消費電力の小さ
く安価な変速駆動装置を供給できない。

第７図は本実施例の第１定着速度時罠おけるシーケンス
制御を示すタイムチャートである０変速駆動装置やロー
ラの着脱機構の機械的構成は従来例と同じであるＯ ｔｏは定着装置の作動開始時刻、ｔｌは定着装置の作動
終了時刻、ｔｚは電磁クラッチの通電開始時刻である０
時間（ｔｚ−６ｏ）は、第２定着速度時にお〜・てカム
２７が半回する時間よりやや長く設定している０ 定着装置の作動開始時刻ｔｏにおいて、変速駆動装置の
モータが回転し始め、プランジャー５８の通電がなされ
る。これによって、モータの駆動力はギヤ２．ギヤ９．
ギヤ１０．ギヤ１２．ギヤ１３、ギヤ１４．ギヤ１８．
ワンウェイクラッチ１９を介して出力軸１７へ第２定着
速度に対応する回転速度で伝達する。そして噛合いクラ
ッチ２０と２１及び軸２′５．ギヤ２２を介してギヤ２
５を駆動する。一方、プランジャー５８は通電されアー
ム５０は反時計方向への回動位置にあるので、始期のピ
ン５１と制御爪２４ｂとの保合が外れ、ばねクラッチは
着状態にある。したがって、ギヤ２５の回転駆動力は軸
２６へ伝達され、カム２７を回転させる。カム２７の円
弧２７ａがピン４０と対向した時、ピン５１と制御爪２
４ａが係合し、制御環２４を拘束するのでばねクラッチ
は脱状態になる。この結果、カム２７の回転が止まり、
ローラの加圧が完了する。その直後、時刻７！２におい
て電磁クラッチ７を通電させて、第１定着速度に対応す
る回転速度の駆動を出力軸１７へ伝達させて、ローラを
第１定着速度に対応する回転速度で駆動する。

定着装置の作動終了時は従来例と同じである。第２定着
速度へ切換えるには、ローラの加圧完了後に電磁クラッ
チをオフすれば良い。

もちろん、第２定着速度で定着する場合（例えば樹脂シ
ートや厚手の紙等の記録材にカラートナー像を定着する
場合）には、上記ロー２２８．２９の加圧と第２速度で
の回転を同時に行なうようにする。このときのトルクは
従来の最大ｌ・ルクよりも小さくすることができるのは
いうまでもない０以上説明した実施例によれば、定着装
置のローラの加圧動作中は遅い方の第２定着速度時の回
転駆動力で行なっている。摩擦力のみによって駆動力を
伝達するＩｔ電磁クラッチ比べ、機械的結合による駆動
の伝達は十分な伝達トルクを有するのでローラの加圧動
作中の大きな駆動トルクに対しても十分な伝達トルクと
高い信頼性を得ることができる。そして、この動作中は
電磁クラッチを介さないので電磁クラッチのロータとア
ーマチュア間のすべりによる動作不良もない。また、前
記動作不良がないような配慮をすることは、電磁クラッ
チを大容易化し、大消費電力化して装置を大型化し、さ
らに高価な装置になることになるが、本発明を実施する
ことによって電磁クラッチ等の部材を有する変速機構を
小容易化し消費電力を小さく形状も小型にすることがで
き、さらに安価な装置を提供することができる。本発明
は画像形成装置に用いられる加圧と駆動を行なうものす
べてに適用できるが、特に定着装置に有効である他、他
の加圧、駆動を行なう一般の装置に適用できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の一つである定着装置用の変速
駆動装置の説明図、 第２図は第１図の定着装置の脱時の着脱機構の関係を示
す図、 第３図は第１図の定着装置の着時の着脱機構の関係を示
す図、 第４図は第１図の定着装置の加圧途中におけるカムの位
置を示す図、 第５図は第１図の定着装置の加圧完了時におけるカムの
位置を示す図、 ２ｇ６図は従来の＃ｊ保影形成装置局速シーケンス制御
のタイムチャートを示す図１、 第７図は第１図実施例における高速シーケンス制御のタ
イムチャートを示す図である。 １は入力軸、７は電磁クラッチ、１９はワンウェイクラ
ッチ、２０と２１は噛合いクラッチ、２４はＮ３１Ｊ御
環、２７はカム、５８はプランジャー、３８社回動腕、
６６は引張板、３３社ローラ支持板、２８はローラ、２
９はローラ０ ３９　３８　３７ ｔ’ｔｂ Ｖ＾（ＩＩ」

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転駆動力を利用して回転体と回転体に当接する
   部材を加圧接触させる加圧機構と、この回転駆動力を伝
   達する駆動力伝達手段と、を有し駆動力伝達手段によっ
   て上記回転体の回転と上記加圧とを■■■行々う加圧駆
   動装置において、上記駆動力伝達手段は上記回転体を所
   定速度で回転させるための着脱可能な駆動伝達用の保合
   手段を備える第１駆動伝達手段と、上記回転体をこの所
   定速度とは異なる速度で回転させるための一方向性伝達
   部材を備える第２駆動手段と、上記回転体を上記所定速
   度に回転する際に第２駆動手段により上記回転体を回転
   させ且つ上記加圧接触を行った後第１駆動手段により上
   記回転体を所定速度に回転させる変速駆動機構と、を有
   していることを特徴とする加圧駆動装置。
2. （２）上記回転体に当接する部材と、上記回転体は共に
   定着用ローラであり、上記加圧駆動装置は定着装置用の
   ものである特許請求の範囲第１項記載の加圧駆動装置。