JP2005257838A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着用ローラが確実に接地されてオフセットやジャム等のトラブルが防止され、かつ接地回路内で異音の発生のない定着装置を提供すること。
【解決手段】 導電性の芯材の外側面が絶縁層によって保護された定着用ロール(1)と、定着用ロール(1)を回転可能に支持する軸受(2)と、該芯材に導通して定着用ロール(1)に固定された止め輪(6)と、止め輪(6)と軸受(2)との間の定着用ロール(1)の周囲に巻回されたコイルスプリング(5)とを有し、止め輪(6)、コイルスプリング(5)、及び軸受(2)は導電性を有すると共に、止め輪(6)がコイルスプリング(5)に押圧されて、定着用ロール(1)の該芯材は、止め輪(6)、コイルスプリング(5)、及び軸受(2)を通じて接地されたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、定着用ロールの芯材が接地された定着装置に関する。

特開平４−２８９８８６号公報

一般に、電子写真方式を採用した複写機、プリンタ等の画像形成装置では、帯電トナーが静電的に転写されたトナー像を記録紙に定着させるために定着装置が設けられている。この種の定着装置としては、互いに圧接しながら回転する加熱ロール及び加圧ロールを備え、未定着トナー像が形成された記録紙をこれら一対の定着用ロール間の定着部に挿通させて未定着トナー像の定着を行うようにしたものが一般に用いられている。記録紙が定着部に挿通されると定着用ロールが帯電するが、これは次のような問題を誘引する。(1)トナーと逆極性に帯電した場合、未定着像が加熱ロールにオフセット（転移）する。(2) 用紙が定着ロールに巻きつきやすくなりジャムの原因となる。(3) 用紙の皺が発生しやすくなる。(4) 電波ノイズが発生する。したがって、定着用ロール、特に加熱ロールを接地する必要があるが、リン酸亜鉛処理や、離型層等があり、ロール表面が絶縁性の場合、ロール表面からの直接の接地はできない。

そこで、特許文献１には、導電性を有する芯材がフッ素樹脂により被覆された定着用ローラを備えた定着装置において、アースリング、アースバネ、及びスラスト方向の移動を規制する規制部材を介して、定着用ローラが接地された例が開示されている。

しかし、この特許文献１に開示された構成ではアースリングとアースバネが摺動するため、摩耗・変形等によりこの摺動部分で導電不良が生じたり、金属同士が擦れるので異音が発生する等の問題がある。また、これらの問題を解決する手段して、アースバネに変わり導電ブラシにする手段もあるが、これもブラシの抜け、脱落、切断等により、導電不良が確実に防止されるものではなかった。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、定着用ローラが確実に接地されてオフセットやジャム等のトラブルが防止され、かつ接地回路内で異音の発生のない定着装置を提供することにある。

そこで、確実な接地を行うために、請求項１に記載の本発明は、導電性の芯材の外側面が絶縁層によって保護された定着用ロールと、該定着用ロールを回転可能に支持する軸受と、該芯材に導通して該定着用ロールに固定された止め輪と、該止め輪と該軸受との間の該定着用ロールの周囲に巻回されたコイルスプリングとを有し、該止め輪、該コイルスプリング、及び該軸受は導電性を有すると共に、該止め輪が該コイルスプリングに押圧されて、該定着用ロールの該芯材は、該止め輪、該コイルスプリング、及び該軸受を通じて接地された定着装置である。

請求項２に記載の発明は、前記軸受は、内輪、ボール、及び外輪を備え、導電性グリースが封入されたボールベアリングからなり、該内輪、該ボール、及び該外輪を通じて導電性を有することを特徴とする、請求項１に記載の定着装置である。

請求項３に記載の発明は、前記内輪の外径が、前記コイルスプリングの外周径よりも大きいことを特徴とする、請求項２に記載の定着装置である。

請求項４に記載の発明は、前記止め輪は、前記芯材の剥き出し部を通じて、該芯材に導通していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置である。

請求項５に記載の発明は、前記剥き出し部は、前記芯材に絶縁層を施した後、機械加工によって該芯材の一部を剥き出すことによって形成されたものであることを特徴とする、請求項４に記載の定着装置である。

請求項６に記載の発明は、前記コイルスプリングと前記止め輪との間にリング状部材を有し、該コイルスプリングと該止め輪とが該リング状部材を介して導通されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の定着装置である。

請求項７に記載の発明は、前記リング状部材は、薄板形状であることを特徴とする、請求項６に記載の定着装置である。

請求項８に記載の発明は、前記リング状部材が、前記定着用ロールの回転駆動用ギアを兼ねることを特徴とする、請求項６又は７に記載の定着装置である。

請求項９に記載の発明は、該芯材の内側に加熱手段を備えた加熱ロールであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の定着装置である。

請求項１０に記載の発明は、前記絶縁層は、燐酸亜鉛処理することによって形成されたものであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の定着装置である。

請求項１１に記載の発明は、前記軸受はフレームに固定され、該フレームを通じて接地されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の定着装置である。

本発明の定着装置では、止め輪からコイルスプリングを経て軸受に至る接地回路内において軸受内部以外に摺動個所が一切無いので、異音・摩耗が発生しない。また、定着用ロールがコイルスプリングの心棒の役割を果たすので、この部材の変形の問題もなく接地不良も改善され、確実な接地が得られる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、互いに圧接しながら回転する加熱ロール及び加圧ロールを備えた本発明の定着装置において、芯材の内側に加熱手段（図示せず）を備えた加熱ロール主要部の正面断面と側面を表した概略図である。

この加熱ロール(1)の芯材として鉄系金属のコア材料を用いている。定着用ロールの芯材としては導電性金属が好ましく、鉄系、アルミニウム系金属が一般に用いられるが、構造用炭素鋼、高張力鋼が好適である。加熱ロール(1)の芯材厚さは約0.4mmである。この芯材に、錆止めとフッ素系樹脂コートの接着力向上の為に外側面全域に燐酸亜鉛処理が施され、また、燐酸亜鉛処理の上に、プライマー（接着層）を介し、表面離型層として、厚さ約30μｍのフッ素系樹脂がコートされている。表面離型層のフッ素系樹脂としては、ＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）、ＰＴＦＥ（テトラフロロエチレン樹脂）、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン樹脂）等が適用可能であるが、ここでは、ＰＦＡを用いている。なお、表面離型層と芯材との間に耐熱性シリコーンゴム等の弾性層を構成することも可能である。加熱ロール(1)の芯材表面端部は、ここでは燐酸亜鉛処理されているが、上述の離型層があっても良い。

燐酸亜鉛処理を施した後に、加熱ロール(1)に止め輪(6)を固定するためパンチで穴を抜くことにより、芯材が剥き出されている。芯材が特に薄肉の場合、この様に完全に穴を形成した方が止め輪を固定し易い。このパンチ穴は、丸穴よりもロール回転周方向に長い長穴が好適である。止め輪(6)の止め部は曲形でヘアピン状になっているので固定し易く、また、止め輪(6)が複数点で芯材と接触することになるのでより接地が確実になる。

加熱ロール(1)の端部には切り込み部がある。リング状プレート(4)は図１（右）に示すように内側に凸部がありこの切り込み部と勘挿入されて、加熱ロール(1)とリング状プレート(4)との間で回転駆動力が伝達される。

リング状プレート(4)はこの様に薄板形状のリング状乃至ドーナツ状であるが、一部が欠けているものでもよい。リング状プレート(4)の強度は、後述のコイルスプリング(5)の圧力に耐えられるものである必要がある。

コイルスプリング(5)には、ベアリング(2)と止め輪(6)との間で突っ張り力が働いて電気的に導通できる程度の適度な弾性が必要である。弾性が弱すぎると導通不良を起こし易い。また、弾性が強すぎるとリング状プレート(4)、止め輪(6)、定着用ロールの芯材等に過度の強度が必要となり、熱容量も大きくなる傾向にあるので定着用部材の観点から好ましくない。

ボールベアリング(2)は、内輪(2a)、ボール、及び外輪(2c)を備え、導電性グリースが封入されており、内輪(2a)、ボール(2b)、及び外輪(2c)を通じて導電性を有する。

軸受として、ボールベアリングの他、コロベアリング、すべりベアリング等を用いることも可能であるが、すべりベアリングの場合、摺動する為に長期的信頼性に欠ける。また、ベアリングの内輪がコイルスプリングと接触して導通することが好ましい。しかし、ベアリング内輪の外径がコイルスプリングの内周径よりも小さいと、コイルスプリングがベアリングに入り込むこととなり、電気的導通が困難となる。ベアリング内輪の外径とコイルスプリングの外周径とが同程度の大きさでもかまわないが、長期の使用によりスプリングの径は大きくなる傾向にあり、ベアリング内輪の外径よりも大きくなることも懸念されるため、ベアリング内輪の外径はコイルスプリングの外周径よりも大きいことが好ましい。

止め輪(6)、リング状プレート(4)、及びコイルスプリング(5)は、鉄系金属からなり導電性を有する。具体的には、止め輪(6)、及びコイルスプリング(5)はＳＵＳからなるが、炭素鋼等の鉄材等、導電性であればよく、耐熱性、耐腐蝕性のものが好適である。リング状部材は亜鉛メッキ鋼板からなるが、ＳＵＳ、炭素鋼等の鉄材等、導電性であればよく、耐熱性、耐腐蝕性のものが好適である。

接地されたフレーム(3)がボールベアリング(2)を固定し、ボールベアリング(2)が加熱ロール(1)を回転可能に支持している。ボールベアリング(2)の外側の加熱ロール(1) の周囲にコイルスプリング(5)が巻回されている。リング状プレート(4)は加熱ロール(1)の端部の切り込み部に挿入され、その後パンチ穴に勘合された止め輪(6)によってそれ以上外側に抜けないように止められ、コイルスプリング(5)に押圧され固定されている。そして、リング状プレート(4)とボールベアリング(2)との間の加熱ロール(1)の周囲に巻回されたコイルスプリング(5)が、リング状プレート(4)とボールベアリング(2)との間を導通している。

また、コイルスプリング(5)によりリング状プレート(4)が止め輪(6)を介して、加熱ロール(1)の芯材剥き出し部であるパンチ穴へ確実な押圧力が得られる。

リング状プレート(4)は、その内側に設けられた凸部及び加熱ロール(1)端部の切り込み部、並びに止め輪(6)及びパンチ穴を介して加熱ロール(1)の芯材に確実に導通している。

ここで、コイルスプリング(5)の外周径はボールベアリング(2)の内輪(2a)の外径よりも小さいので、コイルスプリング(5)が、導電ベアリング(2)の内輪(2a)に接触し、コイルスプリング(5)とボールベアリング(2)との間で押圧力が得られ、確実に導通させることができる。

すなわち、加熱ロールの芯材は、芯材剥き出し部であるパンチ穴を起点に、止め輪(6)→リング状プレート(4)→コイルスプリング(5)→ボールベアリング(2)→フレーム(3)→接地という回路構成で、安価に確実に接地されている。

本実施例の定着装置においては、加熱ロールの接地回路内においてボールベアリング内部以外に摺動個所が一切無いので、その他の接地回路内に異音・摩耗が発生せず、摩耗・変形等の接地不良の危険性を回避することができる。

本発明の定着装置において、加熱ロールの芯材が厚肉の場合には、パンチ穴に代えて、ロール周方向に溝を形成し、この溝部に止め輪をはめ込むことも可能である。

本発明の定着装置において、止め輪(6)が比較的、線径が太いか、又はつば部を形成しておけば、リング状プレート(4)を省略して、止め輪(6)にその機能も持たせられる。この場合、止め輪(6)とコイルスプリング(5)とが直接接することになる。

本発明の定着装置において、リング状プレート(4)は、手動で加熱ロール(1)を回転駆動することができるような金属ギアとすることもできる。

本発明の定着装置は、電子写真方式の画像形成装置に好適に用いることができる。

図１（左）は、本発明の定着装置の加熱ローラの接地を示す主要断面図であり、図１（右）は、この加熱ローラの側面を表した概略図である。

符号の説明

１：加熱ロール（定着用ロール）、２：導電ボールベアリング（軸受）、２ａ：内輪、2c：外輪、３：板金フレーム、４：リング状プレート（金属ギア、リング状部材）、５：コイルスプリング、６：止め輪

Claims (11)

1. 導電性の芯材の外側面が絶縁層によって保護された定着用ロールと、該定着用ロールを回転可能に支持する軸受と、該芯材に導通して該定着用ロールに固定された止め輪と、該止め輪と該軸受との間の該定着用ロールの周囲に巻回されたコイルスプリングとを有し、
   該止め輪、該コイルスプリング、及び該軸受は導電性を有すると共に、該止め輪が該コイルスプリングに押圧されて、該定着用ロールの該芯材は、該止め輪、該コイルスプリング、及び該軸受を通じて接地された定着装置。
2. 前記軸受は、内輪、ボール、及び外輪を備え、導電性グリースが封入されたボールベアリングからなり、該内輪、該ボール、及び該外輪を通じて導電性を有することを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記内輪の外径が、前記コイルスプリングの外周径よりも大きいことを特徴とする、請求項２に記載の定着装置。
4. 前記止め輪は、前記芯材の剥き出し部を通じて、該芯材に導通していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記剥き出し部は、前記芯材に絶縁層を施した後、機械加工によって該芯材の一部を剥き出すことによって形成されたものであることを特徴とする、請求項４に記載の定着装置。
6. 前記コイルスプリングと前記止め輪との間にリング状部材を有し、該コイルスプリングと該止め輪とが該リング状部材を介して導通されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の定着装置。
7. 前記リング状部材は、薄板形状であることを特徴とする、請求項６に記載の定着装置。
8. 前記リング状部材が、前記定着用ロールの回転駆動用ギアを兼ねることを特徴とする、請求項６又は７に記載の定着装置。
9. 前記定着用ロールは、該芯材の内側に加熱手段を備えた加熱ロールであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の定着装置。
10. 前記絶縁層は、燐酸亜鉛処理することによって形成されたものであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の定着装置。
11. 前記軸受はフレームに固定され、該フレームを通じて接地されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の定着装置。

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