JP2006133546A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒートローラにアース部材を当接させて電気的に接地する場合に、ヒートローラとアース部材の接触により生ずるビビリや異音を低減する手段を提供する。
【解決手段】 本画像形成装置１は、ヒートローラ１３のローラ本体２５の端部に嵌合する凹溝３１が形成され該凹溝３１内にローラ本体２５を回転自在に支持する軸受部材２１と、導電性部材からなり凹溝３１内にローラ本体２５の端面と当接して設けられた異音防止板２２と、凹溝３１に形成されたアース用開口３３を通して異音防止板２２に当接されることによりヒートローラ１３を電気的に接地するアース部材２３と、を具備するものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、プリンタ、コピー機、ファックス機等に搭載される画像形成装置に関し、特に、定着部を構成するヒートローラを電気的に接地する際に生じるビビリや異音を抑制した画像形成装置に関する。

プリンタ、コピー機、ファックス機等には、記録紙に文字や図形を記録する画像形成装置が搭載されている。この画像形成装置では、均一に帯電した感光体ドラムに対して画像情報に基づいた光像が露光されることで潜像が形成され、該潜像がトナーで可視像化される。一方、画像形成が開始されると、給紙トレイにセットされた記録紙が最上紙から取り出されて搬送路へと送り込まれ、前記トナー像とは逆極性に帯電された状態で感光体ドラムに押圧されることにより、トナー像が記録紙に転写される。その後、記録紙は更に下流へと搬送され、ヒータを内蔵した一対の定着ローラによって熱と圧力を印加されることにより、記録紙上のトナー像が記録紙に定着されるものとなっている。

このような画像形成装置では、搬送路上に配置され記録紙と接触する回転体、例えば前記感光体ドラムや前記定着ローラ等の電位制御が重要な課題となる。すなわち、このような回転体は、図示しないモータ等によって回転駆動されその回転に伴って静電気が発生する。従って、記録紙が回転体に接触した際に、この静電気の影響を受けることにより記録紙上のトナー像が記録紙から抜け落ちるといった問題が生じる。係る問題を回避するため、回転体を電気的に接地して静電気を除去することにより、回転体の表面電位を一定に制御することが必要とされる。

図５は、従来例に係る感光体ドラムの接地方法の一例を示す図である（特許文献１参照）。図に示すように、感光体ドラム７０は、その端部が軸受部材７１によって回転自在に支持されており、該軸受部材７１にはアース部材７２が取り付けられている。このアース部材７２は、ステンレス鋼等からなる板バネであり、その基端部７２ａが軸受部材７１に形成されたボス孔７３に圧入されるとともに、腕部７２ｂが感光体ドラム７０の内周面に当接されている。これにより、感光体ドラム７０はその回転に伴って生じる静電気がアース部材７２により除電され、一定の電位を維持することが可能となっている。

特開平６−１９２３０号公報

しかし、前記定着ローラを構成し内部にヒータを収容してなるヒートローラを接地する場合、従来例に係る感光体ドラム７０の接地方法をそのまま適用することはできない。すなわち、ヒートローラは熱伝導性等を考慮してアルミニウム合金材等で形成されるため、その周面にステンレス鋼等からなるアース部材７２を摺動させると、アース部材７２に削られて周面に溝が生じ、最終的には切断されてしまう。

従って、ヒートローラを電気的に接地する場合、アース部材７２をヒートローラの端面に当接させるとともに、該端面がアース部材７２によって削られることを低減するため、アース部材７２をなるべく肉薄に形成する方法が用いられている。しかし、このようにアース部材７２を肉薄に形成した場合、ヒートローラの端面との摺動時にアース部材７２にビビリや異音が発生し易くなるという問題がある。また、アース部材７２を肉薄に形成するとはいえ、ヒートローラと直接当接させる以上、ヒートローラの端面が摩耗することは避けられず、端面の平滑性が損なわれることによりアース部材７２にビビリや異音が発生するという問題もある。

この問題に対して、ヒートローラとアース部材７２の摺動箇所にグリースを塗布して滑りを良くすることにより、ビビリや異音の発生を低減させることが可能である。しかし、ヒートローラはその内部に収容されたヒータに加熱されて２００℃前後の高温となるため、この高温に耐え得るグリースを使用すればコストが大幅に増加するという問題がある。また、対温度耐性の高いグリースは粘度が高いため、ヒートローラの端面が削られて生じた削り屑が周囲に飛散せずにグリース内に取り込まれてしまう。従って、この削り屑が研磨剤としての役割を果たすことにより、ヒートローラがますます激しく摩耗し、ビビリや異音が増大するという問題もある。

また、ヒートローラの構造上、その端部に切欠きが形成されている場合、アース部材７２が自らの有する弾性力によって該切欠き内に落ち込み、その際にビビリや異音が発生するという問題がある。更に、アース部材７２は、切欠きを通過する際に該切欠きの角部によって削られることによってその表面がザラザラとなり、これに起因してビビリや異音が発生するという問題もある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ヒートローラにアース部材を当接させて電気的に接地する場合に、ヒートローラとアース部材の接触により生ずるビビリや異音を低減する手段を提供する。

上記目的を達成するための請求項１の発明は、金属製の円筒管であるローラ本体の内部にヒータが収容されたヒートローラと該ヒートローラに圧接されたプレスローラの間に記録紙が搬送され、該記録紙上に転写されたトナーが前記ヒータの熱により記録紙に定着される画像形成装置であって、前記ヒートローラのローラ本体の端部に嵌合する凹溝が形成され該凹溝内に前記ローラ本体を回転自在に支持する軸受部材と、導電性部材からなり前記凹溝内に前記ローラ本体の端面と当接して設けられた異音防止板と、前記凹溝に形成されたアース用開口を通して前記異音防止板に当接されることにより前記ヒートローラを電気的に接地するアース部材と、を具備するものである。

請求項２の発明は、前記アース部材が、導電性バネ部材からなるものである。

本発明の請求項１に係る画像形成装置によれば、軸受部材の凹溝内に、導電性部材からなる異音防止板をヒートローラのローラ本体の端面と当接させて設け、この異音防止板にアース部材を当接させたので、ヒートローラを電気的に接地することができるとともに、ヒートローラの接地に伴って生じるビビリや異音を低減することができる。すなわち、異音防止板は、ローラ本体の回転時にも殆ど回転することはないため、異音防止板とアース部材の接触に起因してビビリや異音が発生することは殆どない。万が一、異音防止板が回転してアース部材と摺動したとしても、異音防止板の表面はローラ本体の端面のような切削面ではないため、ビビリや異音は発生しにくい。一方、ローラ本体の回転時には、ローラ本体の端面が異音防止板と摺動するが、この場合、異音防止板はローラ本体の端面全体と接触するため、異音防止板がアース部材から受ける付勢力は分散される。従って、異音防止板のローラ本体に対する当たりは、ローラ本体の端面にアース部材を直接接触させる場合の当たりと比較して弱いものなので、ローラ本体の回転時におけるビビリや異音の発生を低減させることができる。また、異音防止板を設けたことにより、アース部材がローラ本体の切欠き内に落ち込むことがないため、落ち込みに起因して生じるビビリや異音を防止することができる。

また、本発明の請求項２に係る画像形成装置によれば、アース部材が導電性バネ部材からなるものなので、ヒータの熱により、ヒートローラが取り付けられるフレーム部材に反りが生じ、アース部材と異音防止板の距離が変化した場合でも、反りに応じてアース部材が弾性変形するので、アース部材を異音防止板に確実に当接させることができる。

以下、本発明の実施例に係る画像形成装置について図面に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る画像形成装置の構成を示す概略縦断面図である。図に示すように、本画像形成装置１は、記録紙がセットされる給紙トレイ２と、該給紙トレイ２内の記録紙を搬送路３へ繰り込むピックアップローラ４と、搬送路３に適宜配置され記録紙を下流側へ搬送する一対の搬送ローラ５と、電子写真感光体からなり回転駆動される感光体ドラム６と、該感光体ドラム６を一様に帯電させる帯電ブラシ７と、感光体ドラム６に圧接して配置された転写ローラ８と、感光体ドラム６の表面に光を照射して潜像を形成するＬＳＵユニット９と、感光体ドラム６上の潜像をトナーで現像する現像ローラ１０と、該現像ローラ１０に対してケーシング１１内に収容されたトナーを供給する供給ローラ１２と、感光体ドラム６の下流側に配置されヒータを内部に収容してなるヒートローラ１３と、該ヒートローラ１３に圧接して配置され従動回転するプレスローラ１４と、搬送路３の最下流部に配置された一対の排紙ローラ１５と、記録紙が排出される排紙トレイ１６と、を具備してなるものである。

このように構成される画像形成装置１では、画像形成動作が開始されると、一様に帯電された感光体ドラム６の表面に、記録すべき画像情報に応じた光をＬＳＵユニット９から照射して潜像を形成し、該潜像を現像ローラ１０でトナーを付着させてトナー像とすることで可視像化する。一方、画像形成動作の開始に伴い、給紙トレイ２にセットされた記録紙がピックアップローラ４によって最上紙から１枚ずつ取り出されて搬送路３へ繰り込まれ、搬送ローラ５によって下流側へ搬送される。感光体ドラム６へと搬送された記録紙は、転写ローラ８によって感光体ドラム６に押圧されるが、この際、転写ローラ８に感光体ドラム６とは逆極性の電圧を印加することにより、感光体ドラム６上のトナー像が記録紙に転写される。更に、記録紙は搬送路３を下流側へ搬送され、ヒートローラ１３とプレスローラ１４によって熱と圧力を加えられることにより、記録紙上のトナー像が記録紙に定着する。その後、記録紙は排紙ローラ１５によって排紙トレイ１６へと排出されるものとなっている。

本画像形成装置１では、図１に示すように、前記ヒートローラ１３と前記プレスローラ１４を一体的に定着カートリッジ１７として構成し、この定着カートリッジ１７を画像形成装置１の装置本体に着脱自在とする方式を採用している。この方式によれば、ヒートローラ１３やプレスローラ１４が不具合を生じたり寿命に達した場合に定着カートリッジ１７ごと交換すればよく、メンテナンスの容易化を図ることができる。もちろん、ヒートローラ１３とプレスローラ１４をカートリッジ化することなく、それぞれ別個に画像形成装置１の装置本体に直接取り付けることも可能である。

前記定着カートリッジ１７は、図１に示すように、ヒートローラ１３が取り付けられてなる内側ユニット１８と、プレスローラ１４が取り付けられてなる外側ユニット１９とから構成されるものである。ここで、図２は内側ユニット１８の一端側について拡大した図であり、図３はヒートローラ１３の一端側の構成を示す分解斜視図である。図に示すように、内側ユニット１８は、フレーム部材２０の長手方向に沿って配置されたヒートローラ１３と、該ヒートローラ１３の両端部を回転自在に支持する左右一対の軸受部材２１と、ヒートローラ１３の一端と軸受部材２１の間に介在された導電性の異音防止板２２と、ヒートローラ１３を電気的に接地するためのアース部材２３と、図示しないモータによって回転駆動されヒートローラ１３に駆動力を伝達する駆動ギア２４と、を具備してなるものである。以下、各構成要素について更に詳細に説明する。

前記ヒートローラ１３は、図３に示すように、アルミニウム合金材等からなる円筒管であるローラ本体２５と、該ローラ本体２５の内部に収容されたヒータ２６とを具備してなるものである。ローラ本体２５は、より正確には、その長手方向中央部から両端部へ向かって径が徐々に大きくなるいわゆる逆クラウン形状であって、本実施例では全長約２０ｃｍのローラ本体２５について両端部の径を中央部の径より５０〜６０μｍ程度大きくしている。このような形状としたことにより、ローラ本体２５の周方向速度は両端部の方が中央部よりも速くなるため、該ローラ本体２５によって搬送される記録紙には、その幅方向に引っ張られて伸ばされる効果が生じる。これにより、ヒートローラ１３とプレスローラ１４の間を記録紙が通過する際に、記録紙にしわが発生するのを抑制することが可能となっている。また、図３に示すように、ローラ本体２５の一端部には略Ｕ字型の切欠き２７が形成され、該切欠き２７に前記駆動ギア２４を噛み合わせることにより、駆動ギア２４の回転駆動力がローラ本体２５に伝達されるものとなっている。この切欠き２７の端縁とローラ本体２５の端縁とで形成される角部２８は、前記軸受部材２１との接触を考慮してＲ形状とされている。これは、後述するように、切欠き２７の角部２８を覆うようにして前記軸受部材２１が嵌合されるため、切欠き２７の角部２８が先鋭な形状となっていると、ローラ本体２５の回転時に軸受部材２１の内側面が切欠き２７の角部２８との接触によって削られる場合があり、これにより、軸受部材２１が破損したり、ローラ本体２５が軸受部材２１内で位置ズレして前記プレスローラ１４との接触不良が生じる恐れがあるからである。

また、ヒータ２６は、電熱線をガラス等で被覆したヒータ本体２９と、該ヒータ本体２９の両端部に設けられた取付部材３０とを具備してなるものである。このように構成されるヒータ２６がローラ本体２５に挿通され、ローラ本体２５の両端部から突出した取付部材３０が、異音防止板２２と軸受部材２１を挿通されて、前記フレーム部材２０にネジ固定されている。尚、本発明において、ローラ本体２５の内部にヒータ２６が収容されているとは、ヒータ２６全体がローラ本体２５の内部に完全に納まっている場合のみならず、本実施例のようにヒータ２６の一部がローラ本体２５から突出した場合をも含む意味である。

前記軸受部材２１は、図３に示すように、樹脂等を略円筒形状に形成したものに前記ローラ本体２５の一端に嵌合する凹溝３１を形成し、該凹溝３１の底面にヒータ挿通穴３２を、底面から側面に渡ってアース用開口３３をそれぞれ形成したものである。凹溝３１は、ローラ本体２５より若干大径に形成され、該凹溝３１をローラ本体２５の一端に嵌合させた時にローラ本体２５を凹溝３１内で回転可能としている。ヒータ挿通穴３２は、軸受部材２１をローラ本体２５の一端に嵌合させる際に、ローラ本体２５の端部から突出したヒータ２６との干渉を防止するためのものであり、ヒータ本体２９と取付部材３０を挿通させることができるよう双方の断面形状を考慮した形状となっている。アース用開口３３は、軸受部材２１の内部に収容された前記異音防止板２２に対して、前記アース部材２３を軸受部材２１の外側から当接させるためのものである。このように構成される軸受部材２１が、ローラ本体２５の両端部にその開口を覆うようにしてそれぞれ嵌合され、図２に示すように、各軸受部材２１がフレーム部材２０に形成された軸受収容溝３４に設置されることにより、ローラ本体２５をフレーム部材上に回転可能に支持している。また、軸受部材２１でローラ本体２５の両端部の開口を覆うことにより、ヒータ２６の熱が開口から逃げるのを防止し、ヒートローラ１３の温度制御をより正確に行うことが可能となっている。

前記異音防止板２２は、図３に示すように、ステンレス鋼やリン青銅等の導電性部材からなる薄板材を、前記ローラ本体２５と略同径の円盤型に形成し、その中央部にヒータ挿通孔３５を形成してなるものである。この異音防止板２２が、軸受部材２１の凹溝３１内に、その一方の面を凹溝３１の底面に当接させて配置され、異音防止板２２を収容した状態の軸受部材２１が、ローラ本体２５の一端に、異音防止板２２の他方の面がローラ本体２５の端面に当接するまで嵌合されている。これにより、異音防止板２２は、凹溝３１の底面とローラ本体２５の端面との間に挟持されるとともに、凹溝３１に形成されたアース用開口３３を通して、その一部が軸受部材２１の外部に露呈された状態となっている。尚、ローラ本体２５の両端から突出したヒータ２６は、前記ヒータ挿通孔３５を挿通させることにより、異音防止板２２と干渉しないものとなっている。

前記アース部材２３は、ステンレス鋼やリン青銅等の導電性部材からなる薄板材を打ち抜き及び曲折加工して形成された板バネである。アース部材２３は、図２に示すように、その基部３６がフレーム部材２０の上面にネジ固定されるとともに、基部３６から延出して設けられた腕部３７の先端部が、フレーム部材２０に形成された軸受収容溝３４の内部に差し込まれている。図４は、アース部材２３の腕部３７と異音防止板２２の関係を説明するための説明図である。図に示すように、軸受収容溝３４の内部に差し込まれた腕部３７の先端部は、軸受部材２１に収容された異音防止板２２におけるアース用開口３３から露呈した部分に当接し、異音防止板２２をローラ本体２５側へ付勢している。尚、アース部材２３の形状は、本実施例に限られず、フレーム部材２０の形状等に応じて適宜設計変更が可能である。また、板バネに替えて線バネ等を用いることももちろん可能である。更に、アース部材２３として弾性のない金属板等を使用することも可能である。しかし、本実施例のように板バネとすることにより、前記ヒータ２６の熱でフレーム部材２０に反りが生じたことにより、あるいは熱膨張や熱収縮により、アース部材２３と異音防止板２２の距離が変化した場合でも、前記反りに応じてアース部材２３が弾性変形するので、アース部材２３を異音防止板２２に確実に当接させることができるという利点がある。

前記駆動ギア２４は、図３に示すように、中空の円筒形状を有し、その内周面に突条３８が設けられてなるものである。この駆動ギア２４が、その突条３８を前記切欠き２７に係合させるようにしてローラ本体２５に外嵌されている。これにより、駆動ギア２４の回転に従ってローラ本体２５が回転するものとなっている。ここで、駆動ギア２４の設計に際しては、その内径の大きさと内周面の真円度の決定が特に重要である。より詳細に説明するに、駆動ギア２４が回転した時、駆動ギア２４の内周面とローラ本体２５の外周面とが接触することにより異音が発生する場合がある。本出願人は、この異音の大きさが、駆動ギア２４の内周面とローラ本体２５の外周面との間のガタ、及び駆動ギア２４の内周面の真円度、という２つの要因に影響を受けると考え、この２つの要因を種々の値に変化させて異音の大きさを確認する実験を行った。その結果、前記ガタの大きさが０．２ｍｍ以内、且つ前記真円度が０．０５以内となった場合に異音が最も小さくなることが確認された。従って、駆動ギア２４の内径の大きさは、駆動ギア２４とローラ本体２５それぞれの公差を考慮に入れた上でガタが前記範囲内に入るように、また、駆動ギア２４の内周面の真円度が前記範囲内に入るようにそれぞれ決定している。

以上のような構成により、ヒートローラ１３は、前記異音防止板２２と前記アース部材２３を介して電気的に接地されるので、その回転時に発生する静電気が画像品質に影響を及ぼすことを防止することができる。また、ローラ本体２５の回転時においても異音防止板２２は殆ど回転することはないため、異音防止板２２とアース部材２３の接触に起因してビビリや異音が発生することは殆どない。万が一、異音防止板２２が回転してアース部材２３と摺動したとしても、異音防止板２２の表面はローラ本体２５の端面のような切削面ではないため、ビビリや異音は発生しにくい。加えて、ローラ本体２５はその両端面に異音防止板２２が当接されることで振動しにくくなっているため、異音防止板２２とアース部材２３の摺動によるビビリや異音が発生しても、ローラ本体２５の共鳴によって増幅されることもない。一方、ローラ本体２５の回転時には、ローラ本体２５の端面が異音防止板２２と摺動するが、この場合、異音防止板２２はローラ本体２５の端面全体と接触するため、異音防止板２２がアース部材２３から受ける付勢力は分散される。従って、異音防止板２２のローラ本体２５に対する当たりは、ローラ本体２５の端面にアース部材２３を直接接触させる場合の当たりと比較して弱いものなので、ローラ本体２５の回転時におけるビビリや異音の発生を低減させることができる。

また、異音防止板２２を設けたことにより、アース部材２３が自らの有する弾性力によってローラ本体２５の切欠き２７内に落ち込むことがない。従って、落ち込み時に生じるビビリや異音を防止することができるとともに、アース部材２３が切欠き２７の角部２８で削られてその表面がザラザラとなることに起因するビビリや異音を防止することができる。

本発明の実施例に係る画像形成装置１の構成を示す概略縦断面図。 内側ユニット１８の一端側について拡大した図。 ヒートローラ１３の一端側の構成を示す分解斜視図。 アース部材２３の腕部３７と異音防止板２２の関係を説明するための説明図。 従来例に係る感光体ドラム７０の接地方法の一例を示す図。

符号の説明

１ 画像形成装置
１３ ヒートローラ
１４ プレスローラ
２１ 軸受部材
２２ 異音防止板
２３ アース部材
２５ ローラ本体
２６ ヒータ
３１ 凹溝
３３ アース用開口

Claims (2)

1. 金属製の円筒管であるローラ本体の内部にヒータが収容されたヒートローラと該ヒートローラに圧接されたプレスローラの間に記録紙が搬送され、該記録紙上に転写されたトナーが前記ヒータの熱により記録紙に定着される画像形成装置であって、
   前記ヒートローラのローラ本体の端部に嵌合する凹溝が形成され該凹溝内に前記ローラ本体を回転自在に支持する軸受部材と、導電性部材からなり前記凹溝内に前記ローラ本体の端面と当接して設けられた異音防止板と、前記凹溝に形成されたアース用開口を通して前記異音防止板に当接されることにより前記ヒートローラを電気的に接地するアース部材と、を具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記アース部材が、導電性バネ部材からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
   

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