JP2007183321A - 定着装置及びこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ニップ部を構成するローラの回転軸のずれによる記録媒体のシワや定着ベルトの破損を防止することが可能となる定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】加圧ローラ３０と定着ローラ３１との間に形成される定着ニップ部にトナー像を載せた転写紙を通過させることで転写紙上のトナー像を定着する定着装置６において、加圧ローラ３０は、駆動ギヤ３４を一端部に備え、駆動ギヤ３４の回転による加圧ローラ３０の一端部の変位方向方向及び変位量に応じて、加圧ローラ３０の他端部を駆動ギヤ３４の回転前の加圧ローラ３０と定着ローラ３１との回転軸を含む平面外に変位可能に支持する支持部材３６を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、又はそれらの複合機能を持つ電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置に関する。

電子写真方式を利用した画像形成装置では、記録媒体に転写された未定着トナー像を定着させるための定着装置が搭載されている。定着装置は、例えば定着ローラと加圧ローラで形成された定着ニップ部にトナー像が転写された記録媒体を通過させることで記録媒体上にトナー像を定着させる。しかし、定着ローラと加圧ローラの位置精度が悪いと、記録媒体にＡ３用紙等の軸方向に長い転写紙、特に薄紙を用いた場合には、転写紙にシワが発生してしまう。また、定着ベルトを介して定着ローラ加圧ローラとの間に定着ニップ部を形成している場合には、定着ローラと加圧ローラの位置精度が悪いと定着ベルトの寄りが発生して定着ベルトが破損してしまう。

そこで、上記問題を抑制し得る手段として、特許文献１では、加圧ローラに設けられる加圧スプリングの加圧力の調整により、駆動ギヤが設けられる駆動側のニップ幅に対して駆動側とは反対側の従動側のニップ幅が大きくなるようにした定着装置が提案されている。また、特許文献２及び３では、加圧ローラと定着ローラ（又は加熱ローラ）との軸間距離を両ローラの回転軸を含む平面内で調整し、両ローラの回転軸が略平行となるように調整する定着装置が提案されている。

特開２００２−２５１０９４号公報 特開２００２−２９６９２３号公報 特開平１０−４８９９３号公報

ところが、レイアウト上の利便性から、図４に示すように、加圧ローラ３０の一端側に設けられた駆動ギヤ３４に噛み合う本体側駆動ギヤ３５の駆動軸が、加圧ローラ３０と定着ローラ３１との軸間方向で加圧ローラ３０の回転軸上に配置されない場合がある。本体側駆動ギヤ３５及び駆動ギヤ３４が図４に示す方向で回転すると、本体側駆動ギヤ３５の推力が加圧ローラ３０と定着ローラ３１との軸間距離を大きくする方向に働き、駆動をかけたときの反力により定着装置のユニットがねじれる動きをする。ここで、一般に軸受と軸受を支持する支持部材との間には、組み付けの際に必要なクリアランスが設けられている。また、加圧ローラ３０には、定着ローラ３１に向けて加圧する加圧スプリングが設けられている。そのために、駆動ギヤ３４が駆動されると、加圧ローラ３０の駆動側の軸受が軸間方向と直交する方向に持ち上がってしまい、定着ローラ３０と加圧ローラ３１の回転軸が平行な位置関係からずれてしまうことがある。言い換えれば、駆動ギヤ３４の回転駆動時には、加圧ローラ３０の一端部が駆動ギヤ３４の回転前における定着ローラ３０と加圧ローラ３１との回転軸を含む平面に対して持ち上がった状態になってしまう。よって、特許文献１乃至３のように、加圧ローラと定着ローラとの軸間距離を両ローラの回転軸を含む平面内（図４中水平方向）で調整しても、転写紙のシワが発生したり、定着ベルトが用いられる場合には定着ベルトの寄りによる定着ベルトの破損したりしてしまう虞がある。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、定着ニップ部を構成するローラの回転軸のずれによる記録媒体のシワや定着ベルトの破損を防止することが可能となる定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の定着装置は、第１ローラと第２ローラとの間に形成される定着ニップ部にトナー像を載せた記録媒体を通過させることで記録媒体上のトナー像を定着する定着装置において、上記第１ローラは、駆動ギヤを一端部に備え、駆動ギヤの回転による第１ローラの一端部の変位方向及び変位量に応じて、該第１ローラの他端部を該駆動ギヤ回転前の該第１ローラと該第２ローラとの回転軸を含む平面外へ変位可能に支持する支持手段を備えていることを特徴とするものである。
なお、ここで、第１ローラと第２ローラとの回転軸を含む平面とは、駆動ギヤ回転前であって第１ローラの一端部の位置が変位する前の平面のことをいう。また、第１ローラの一端部の変位量が小さければ、第１ローラの他端部がこの平面上にあってもよい。
請求項２の定着装置は、請求項１の定着装置において、上記支持手段は、上記第１ローラの他端部の軸受を該第１ローラと上記第２ローラとの回転軸を含む平面に対して直交する方向へ変位可能に支持することを特徴とするものである。
請求項３の定着装置は、請求項１又は２の定着装置において、上記支持手段は、上記第１ローラの他端部の軸受を支持する面板と、該面板に穿設され該第１ローラの一端部の変位方向を長手方向とする位置決め長穴と、該位置決め長穴と係合する位置決めピンとから構成されることを特徴とするものである。
請求項４の定着装置は、請求項１、２又は３の定着装置において、上記第１ローラの駆動ギヤに噛み合う本体側駆動ギヤの駆動軸は、該第１ローラと上記第２ローラの軸間方向で該第１ローラの回転軸上に配置されないことを特徴とするものである。
請求項５の定着装置は、請求項４の定着装置において、上記第１ローラには、該第１ローラを上記第２ローラ側に加圧する加圧手段が設けられ、該第１ローラの駆動ギヤに噛み合う本体側駆動ギヤの推力は、該第１ローラと該第２ローラとの軸間距離が大きくなる方向へ働くことを特徴とするものである。
請求項６の定着装置は、請求項１、２、３、４又は５の定着装置において、上記第１ローラは、定着ベルトを張架しながら回転する定着ローラであって、上記第２ローラは、搬送される記録媒体を該定着ベルトを介して該第１ローラに加圧する加圧ローラであることを特徴とするものである。
請求項７の画像形成装置は、像担持体上にトナー像を形成する像形成手段と、該像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、該記録媒体上の未定着トナー像を定着する定着手段とを備える画像形成装置において、上記定着手段として、請求項１、２、３、４、５又は６の定着装置を用いることを特徴とするものである。
本発明によれば、第１ローラの駆動ギヤの回転によって第１ローラの一端部が変位しても、支持手段によって第１ローラの他端部の位置を一端部の変位方向及び変位量に応じて調整することができる。すなわち、駆動ギヤの回転時に第１ローラと第２ローラとの回転軸がずれても、第１ローラと第２ローラとの回転軸を略平行となるように調整することが可能となる。

本発明によれば、定着ニップ部を構成するローラの回転軸のずれによる記録媒体のシワや定着ベルトの破損を防止することが可能となる定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供できるという優れた効果がある。

以下、本発明を画像形成装置であるフルカラープリンタ（以下、プリンタという）に適用した場合の実施形態について説明する。図１は、このプリンタの概略構成を示す構成図である。このプリンタは、図１に示すように、像形成手段としての各構成部材を収納する位置固定された装置本体１と、転写紙Ｐを収納する引き出し可能な給紙カセット２とを備えている。装置本体１の中央部には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像を形成するための画像形成ユニット３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋを備えている。以下、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンダ、黒用の部材であることを示す。

画像形成ユニット３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは、ドラム状の感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋ、感光体１０を帯電する帯電装置１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋ、感光体１０に形成された潜像を現像する現像装置１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋ、感光体１０上の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置１３Ｙ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｋを備える。各画像形成ユニット３の下方には、感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋにレーザ光を照射可能な露光手段としての光学ユニット４を備えている。各画像形成ユニット３の上方には、各画像形成ユニット３により形成されたトナー画像が転写される中間転写ベルト２０を備えた中間転写ユニット５を備えている。また、中間転写ベルト２０に転写されたトナー画像を転写紙Ｐに定着する定着装置６を備えている。また、装置本体１の上部には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色のトナーを収容するトナーボトル７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋが装填されている。このトナーボトル７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋは、装置本体１の上部に形成される排紙トレイ８を開くことにより、装置本体１から脱着可能に構成されている。

上記中間転写ユニット５の中間転写ベルト２０は、中間転写ベルト２０に接触しながら駆動する駆動ローラ２１、中間転写ベルト２０に所定の張力を付与するテンションローラ２２、及び従動ローラ２３に掛け回され、所定タイミングで図中反時計回り方向に回転駆動される。また、中間転写ユニット５は、感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋに形成されたトナー像を中間転写ベルト２０に転写する一次転写ローラ２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｋを備えている。中間転写ユニット５は、中間転写ベルト２０上に転写されたトナー像を転写紙Ｐに転写する二次転写ローラ２５、転写紙Ｐ上に転写されなかった中間転写ベルト２０上の転写残トナーをクリーニングするベルトクリーニング装置２６を備えている。上記定着装置６は、第１ローラである加圧ローラ３０と、第２ローラである定着ローラ３１と、この定着ローラ３１と加熱ローラ３２に巻き掛けられた定着ベルト３３とを備え、加圧ローラ３０が定着ローラ３１に定着ベルト３３を介して接触加圧されている。

次に、上記構成のプリンタにおいて、カラー画像を得る行程について説明する。まず、画像形成ユニット３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋにおいて、感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋが帯電装置１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋによって一様に帯電される。その後、光学ユニット４により、画像情報に基づきレーザ光が走査露光されて感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋ表面に潜像が形成される。感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋ上の潜像は、現像装置１２の現像ローラに担持された各色のトナーによって現像されてトナー像として可視像化される。感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋ上のトナー像は、各一次転写ローラ２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｋの作用によって反時計回りに回転駆動される中間転写ベルト２０上に順次重ねて転写される。このときの各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト２０上の同じ位置に重ねて転写されるように、中間転写ベルト２０の移動方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。一次転写終了後の感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋは、クリーニング装置１３Ｙ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｋによってその表面がクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。

一方、上記給紙カセット２内の転写紙Ｐは、給紙カセット２の近傍に配設された給紙ローラ２７によって、装置本体１内に搬送され、レジストローラ対２８によって所定のタイミングで駆動ローラ２１と２次転写ローラ２５との間の２次転写部に搬送される。そして、二次転写部において２次転写ローラ２５の作用によって中間転写ベルト２０上に形成されたトナー画像が転写紙Ｐに転写される。トナー画像が転写された転写紙Ｐは、定着装置６内に搬送される。定着装置６内の転写紙Ｐは、加圧ローラ３０と定着ベルト３３との間に送入され、加熱ローラ３２によって加熱された定着ベルト３３から受ける熱と加圧ローラ３０から受ける圧力とによってトナー像が定着される。トナー像が定着された転写紙Ｐは、排出ローラ２９によって排紙トレイ８に排出される。感光体１０と同様に、中間転写ベルト２０上に残った転写残のトナーは、中間転写ベルト２０に接触するベルトクリーニング装置２６によってクリーニングされる。トナーボトル７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋに充填されているトナーは、必要性に応じて図示しない搬送経路によって各画像形成ユニット３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの現像装置１２に所定量補給される。

次に、本発明の特徴部となる定着装置６について詳述する。図２は、定着装置の構成を示す斜視図である。図３は、定着装置の側面図である。図４は、図３とは反対側からみた定着装置の側面図である。図２乃至図４に示すように、定着装置６は、加圧ローラ３０、定着ローラ３１、この定着ローラ３１と加熱ローラ３２とに巻き掛けられる定着ベルト３３とを備えている。なお、加圧ローラ３０には図示しない加圧バネ等の加圧手段が設けられ、加圧ローラ３０は定着ローラ３１に定着ベルト３３を介して接触加圧されている。

そして、図２及び図４に示すように、加圧ローラ３０の軸方向一端部には、加圧ローラ３０を駆動するための駆動ギヤ３４を備えている。駆動ギヤ３４が図示しない駆動部によって本体側駆動ギヤ３５を介して回転駆動されると加圧ローラ３０が回転し、これによって、定着ローラ３１、加熱ローラ３２、定着ベルト３３が従動回転する。ここで、図４に示すように、本体側駆動ギヤ３５の軸心は、レイアウト上の利便性から加圧ローラ３０と定着ローラ３１の軸間方向で駆動ギヤ３４の軸心とずれて配置される。また、本体側駆動ギヤ３５は図中矢印方向に回転し、駆動ギヤ３４が図中矢印方向に回転するため、本体側駆動ギヤ３５の推力は、加圧ローラ３０と定着ローラ３１の軸間距離が大きくなる方向に働く。一方、図２及び図３に示すように、加圧ローラ３０の軸方向他端部には、この他端部を加圧ローラ３０と定着ローラ３１との回転軸を含む平面（図４中水平方向）に対して直交する方向、すなわち図４中上下方向へ他端部の変位量に応じて変位可能に支持する支持手段である支持部材３６を備えている。なお、ここで、加圧ローラ３０と定着ローラ３１との回転軸を含む平面とは、駆動ギヤ３４の回転前であって加圧ローラ３０の一端部が変位する前の平面のことをいう。

上記支持部材３６は、加圧ローラ３０の軸方向他端部に設けられた軸受３７を支持するように略コの字状に形成され、取り付け用長穴３６ａ、位置決め用長穴３６ｂ、位置決めピンがそれぞれ設けられている。取り付け用長穴３６ａと位置決め用長穴３６ｂは、加圧ローラ３０と定着ローラ３１との軸間方向と直交する方向、すなわち図３中上下方向を長手方向とする長穴である。支持部材３６は、取り付け用長穴３６ａへ位置決めピンを係合させることにより、加圧ローラ３０と定着ローラ３１との軸間方向（図３中水平方向）に移動できず、加圧ローラ３０と定着ローラ３１との軸間方向と直交する方向（図３中上下方向）に移動できる状態で図示しない装置本体側のユニット側板に取り付けられる。そして、支持部材３６は、加圧ローラ３０と定着ローラ３１とが略平行となるように、加圧ローラ３０と定着ローラ３１との軸間方向と直交する方向（図４中上下方向）での位置が決定された状態で位置決め用長穴３６ｂに位置決めピンを係合させることにより装置本体側のユニット側板に取り付けられることになる。

上記構成の定着装置は、製造工程で加圧ローラ３０の回転軸と定着ローラ３１の回転軸とが略平行になるように組み付けられる。しかし、上述したように、駆動ギヤ３４の回転駆動時、本体側駆動ギヤ３５からの推力により加圧ローラ３０の一端部が持ち上がり、加圧ローラ３０と定着ローラ３１との回転軸が平行な位置関係がずれてしまうことがある。そこで、定着装置出荷前の段階で駆動ギヤ３４を回転駆動させて加圧ローラ３０の駆動ギヤが設けられる一端部の変位量を調べ、支持部材３６によって加圧ローラ３０の他端部の位置を調整する。そして、駆動ギヤ３４の回転駆動時に加圧ローラ３０と定着ローラ３１との回転軸が略平行となるように調整する。なお、加圧ローラ３０の一端部の変位量が十分小さければ、加圧ローラ３０の他端部の位置を変位させず、加圧ローラ３０の他端部が駆動ギヤ３４回転前の加圧ローラ３０と定着ローラ３１との回転軸を含む平面上にあってもよい。

以上、本実施形態に係る定着装置６によれば、駆動ギヤ３４の回転駆動時に本体側駆動ギヤ３５からの推力によって加圧ローラ３０の一端部が持ち上げられても、支持部材３６によって他端部の位置を一端部の持ち上がり方向及び持ち上がり量に応じて変位させることができる。すなわち、駆動ギヤ３４の回転駆動時に加圧ローラ３０と定着ローラ３１との回転軸が平行な関係位置からずれても、支持部材３６によって加圧ローラ３０と定着ローラ３１との回転軸のずれを小さくするように調整可能である。よって、加圧ローラ３０と定着ローラ３１との回転軸のずれによる転写紙のシワの発生を確実に抑制し、定着ベルト３３の寄りによる定着ベルト３３の破損を抑制することができる。
また、本実施形態に係る定着装置６によれば、支持部材３６によって加圧ローラ３０の他端部が加圧ローラ３０と定着ローラ３１との回転軸を含む平面に対して直交する方向、図４中上下方向へ変位可能に支持され、水平方向には変位しない。そのため、加圧ローラ３０と定着ローラ３１との定着ニップ部におけるニップ幅が変化しない。なお、加圧ローラ３０の回転軸の上下方向の変位量は、ニップ幅が変化するほど大きくないものである。よって、ニップ幅の変化による定着性の変化等の副作用を生じることなく、転写紙のシワや定着ベルトの破損を防止することが可能となる。
また、本実施形態に係る定着装置６によれば、本体側駆動ギヤ３５の駆動軸を加圧ローラ３０と定着ローラ３１との軸間方向で加圧ローラ３０の回転軸からずれて配置できることから、レイアウト上の利便性に優れる。
また、本実施形態に係る定着装置によれば、本体側駆動ギヤ３５の推力が加圧ローラ３０と定着ローラ３１との軸間距離が大きくなる方向に働いても、加圧バネによって加圧ローラ３０と定着ローラ３１との軸間方向での加圧ローラ３０の変位が抑制される。
また、本実施形態に係る定着装置によれば、上述した支持部材３６を備えているため、加圧ローラ３０と定着ローラ３１との回転軸のずれによる転写紙のシワの発生を確実に抑制し、定着ベルト３３の寄りによる定着ベルト３３の破損を抑制することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、定着工程における転写紙のシワの発生を抑制することができるので、転写紙のシワの発生に伴う画質低下のない高品質の画像を形成することができる。また、定着ベルト３３の破損も抑制することができるので、装置の高寿命化、低コスト化を図ることが可能となる。
なお、本実施形態においては、定着ベルト３３を用いるベルト定着装置について説明したが、本発明は、加熱ローラと加圧ローラとにより転写紙にトナー像を定着させるローラ定着装置に適用してもよい。また、このとき、駆動ギヤは、加熱ローラ、加圧ローラのどちらに設けてもよい。

本実施形態に係るプリンタの概略構成を示す構成図。 同プリンタの定着装置の構成を示す斜視図。 同定着装置の側面図。 図３とは反対側からみた定着装置の側面図。

符号の説明

６ 定着装置
３０ 加圧ローラ
３１ 定着ローラ
３３ 定着ベルト
３４ 駆動ギヤ
３５ 本体側駆動ギヤ
３６ 支持部材

Claims (7)

1. 第１ローラと第２ローラとの間に形成される定着ニップ部にトナー像を載せた記録媒体を通過させることで記録媒体上のトナー像を定着する定着装置において、
   上記第１ローラは、駆動ギヤを一端部に備え、駆動ギヤの回転による第１ローラの一端部の変位方向及び変位量に応じて、該第１ローラの他端部を該駆動ギヤ回転前の該第１ローラと該第２ローラとの回転軸を含む平面外へ変位可能に支持する支持手段を備えていることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１の定着装置において、
   上記支持手段は、上記第１ローラの他端部の軸受を該第１ローラと上記第２ローラとの回転軸を含む平面に対して直交する方向へ変位可能に支持することを特徴とする定着装置。
3. 請求項１又は２の定着装置において、上記支持手段は、上記第１ローラの他端部の軸受を支持する面板と、該面板に穿設され該第１ローラの一端部の変位方向を長手方向とする位置決め長穴と、該位置決め長穴と係合する位置決めピンとから構成されることを特徴とするものである。
4. 請求項１、２又は３の定着装置において、
   上記第１ローラの駆動ギヤに噛み合う本体側駆動ギヤの駆動軸は、該第１ローラと上記第２ローラの軸間方向で該第１ローラの回転軸上に配置されないことを特徴とする定着装置。
5. 請求項４の定着装置において、
   上記第１ローラには、該第１ローラを上記第２ローラ側に加圧する加圧手段が設けられ、該第１ローラの駆動ギヤに噛み合う本体側駆動ギヤの推力は、該第１ローラと該第２ローラとの軸間距離が大きくなる方向へ働くことを特徴とする定着装置。
6. 請求項１、２、３、４又は５の定着装置において、
   上記第１ローラは、定着ベルトを張架しながら回転する定着ローラであって、
   上記第２ローラは、搬送される記録媒体を該定着ベルトを介して該第１ローラに加圧する加圧ローラであることを特徴とする定着装置。
7. 像担持体上にトナー像を形成する像形成手段と、該像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、該記録媒体上の未定着トナー像を定着する定着手段とを備える画像形成装置において、
   上記定着手段として、請求項１、２、３、４、５又は６の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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