JP2015206889A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転駆動力を受けて回転されるローラー部材を備える定着装置及び画像形成装置に関し、特に、ローラー部材の回転支持機構に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus including a roller member that is rotated by receiving a rotational driving force, and particularly relates to a rotation support mechanism for the roller member.
電子写真方式の画像形成装置は、印刷用紙などのシート部材に転写されたトナー像をシート部材に定着させる定着装置を備えている。前記定着装置は、熱ローラーと圧ローラーとを備えており、これらのローラーは互いに圧接された状態で回転可能に支持されている。前記熱ローラーと前記圧ローラーとの間にシート部材が通紙されると、その際に前記熱ローラーから熱が伝達され、これにより、前記トナー像が溶融してシート部材に画像が定着する。 An electrophotographic image forming apparatus includes a fixing device that fixes a toner image transferred to a sheet member such as a printing sheet on the sheet member. The fixing device includes a heat roller and a pressure roller, and these rollers are rotatably supported while being pressed against each other. When the sheet member is passed between the heat roller and the pressure roller, heat is transmitted from the heat roller at that time, whereby the toner image is melted and the image is fixed on the sheet member.
従来、前記熱ローラーを回転可能に支持する構成として、熱ローラーの両端部を滑り軸受けによって支持する支持機構が知られている(特許文献1参照)。この支持機構は、軸受け面を熱ローラーの軸心に対して傾斜させており、これにより、熱ローラーの両端部との摺接により生じた削り片が排出可能となる。また、軸受け面の摩擦及び摩耗を低減するために、滑り軸受けの軸受け面を鏡面仕上げにせずに方向性を有しない凹凸形状にした支持機構が知られている(特許文献2参照)。 Conventionally, as a configuration for rotatably supporting the heat roller, a support mechanism for supporting both ends of the heat roller by sliding bearings is known (see Patent Document 1). In this support mechanism, the bearing surface is inclined with respect to the axial center of the heat roller, whereby the scraps generated by sliding contact with both ends of the heat roller can be discharged. Further, in order to reduce the friction and wear of the bearing surface, a support mechanism is known in which the bearing surface of the sliding bearing is not mirror-finished and has a concavo-convex shape having no directivity (see Patent Document 2).
軸受け面に凹凸を設ける前述の支持機構は、初期動作の際に軸受け面の凸部が摩耗して摺動性が安定するまで、軸受け面とローラーの支持面との間に摩耗粉が生じる。この摩耗粉は、初期動作時に回転軸の回転負荷(回転トルク)を大きくさせる。このような摩耗粉を排出させるために軸受け面を傾斜させると、軸受け面の摩擦及び摩耗を十分に低減させることができなくなる。 In the above-described support mechanism in which irregularities are provided on the bearing surface, wear powder is generated between the bearing surface and the support surface of the roller until the convex portion of the bearing surface wears during initial operation and the slidability is stabilized. This wear powder increases the rotational load (rotational torque) of the rotating shaft during the initial operation. If the bearing surface is inclined in order to discharge such wear powder, the friction and wear of the bearing surface cannot be sufficiently reduced.
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、初期動作時の回転負荷を低下させることができ、軸受け面の摩擦及び摩耗を低減させることが可能な定着装置及び画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to fix a fixing device and an image forming apparatus capable of reducing a rotational load during initial operation and reducing friction and wear of a bearing surface. Is to provide.
本発明の一の局面に係る定着装置は、第1ローラーと、滑り軸受けとを備える。前記第1ローラーは、回転駆動力を受けて回転する。前記滑り軸受けは、前記第1ローラーの軸方向の両端それぞれに形成された摺動部を内包して前記第1ローラーを回転可能に支持する。また、前記滑り軸受けは、前記摺動部の表面と摺接する前記滑り軸受けの内周面に一つ又は複数の凸状部を有する。 A fixing device according to one aspect of the present invention includes a first roller and a sliding bearing. The first roller receives a rotational driving force and rotates. The sliding bearing includes a sliding portion formed at each of both axial ends of the first roller and rotatably supports the first roller. The sliding bearing has one or a plurality of convex portions on an inner peripheral surface of the sliding bearing that is in sliding contact with the surface of the sliding portion.
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、前記定着装置と、画像形成部とを備える。前記画像形成部は、前記定着装置において定着されるトナー像を所定のシート部材に形成する。 An image forming apparatus according to another aspect of the present invention includes the fixing device and an image forming unit. The image forming unit forms a toner image fixed by the fixing device on a predetermined sheet member.
本発明によれば、ローラーの初期動作時の回転負荷を低下させることができ、滑り軸受けとローラーとの摺接面である動軸受け面の摩擦及び摩耗を低減させることが可能である。 According to the present invention, it is possible to reduce the rotational load during the initial operation of the roller, and it is possible to reduce the friction and wear of the dynamic bearing surface that is the sliding contact surface between the sliding bearing and the roller.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態は適宜変更できる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is merely an example embodying the present invention, and the embodiment of the present invention can be changed as appropriate without departing from the scope of the present invention.
[画像形成装置10]
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置10の構成を示す図である。画像形成装置10は、入力された画像データに基づいて印刷用紙などのシート部材に画像を印刷するプリンターである。なお、画像形成装置10は印刷機能のみを有するプリンターに限られない。例えば、プリンターやファクシミリ、複写機、或いはこれらの各機能を兼ね備えた複合機などであっても、本発明は適用可能である。なお、以下の説明においては、画像形成装置10が使用可能に設置された状態(図1の状態)を基準として上下方向6を定義し、図1において右側を前面側(正面側)として前後方向7を定義し、画像形成装置10を正面から見て左右方向8を定義する。
[Image forming apparatus 10]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an
図2に示されるように、画像形成装置10は、主として、電子写真方式の画像形成部18と、定着装置19と、給紙部15と、紙部21と、画像形成装置10を統括的に制御する制御部(不図示)とを備えている。画像形成装置10の外枠のカバーや内部フレームを構成する筐体14に設けられている。
As shown in FIG. 2, the
給紙部15は、画像形成装置10の最下部に設けられている。給紙部15は、給紙トレイ50と、ピックアップローラー51と、給紙ローラー52とを備えている。画像形成装置10に対してシート部材の給送動作を開始する指示が入力されると、搬送用モーター(不図示)によってピックアップローラー51及び給紙ローラー52が回転駆動されて、給紙トレイ50からシート部材が給送される。
The
画像形成部18は、トナーなどの印刷材料を用いてシート部材にトナー像を転写する。具体的には、画像形成部18は、感光体ドラム31と、帯電部32と、現像部33と、転写部35と、クリーニング部36と、LSU(Laser ScanningUnit)34とを備えている。画像形成動作が開始されると、帯電部32によって感光体ドラム31の表面が一様の電位に帯電される。また、LSU34から感光体ドラム31に対して画像データに応じてレーザー光が走査される。これにより、感光体ドラム31に静電潜像が形成される。その後、現像部33によって静電潜像にトナーが付着されて、感光体ドラム31にトナー像が現像される。そして、そのトナー像は、給紙トレイ50から給送されたシート部材に転写部35によって転写される。トナー像が転写されたシート部材は、画像形成部18から定着装置19までの間に設けられた搬送路27へ送り出されて、画像形成部18よりも搬送方向下流側(つまり後方側)に配置された定着装置19に搬送される。
The
定着装置19は、シート部材に転写されたトナー像を熱と圧力によってそのシート部材に定着させる。定着装置19は、熱ローラー41(第1ローラーの一例)と、圧ローラー42(第2ローラーの一例)と、加熱部43と、を備える。熱ローラー41は、定着動作時にヒーターなどの加熱部43によって高温に加熱される。シート部材が定着装置19を通過する際に定着装置19の熱ローラー41によってトナーが加熱溶融され、また、圧ローラー42によって加圧される。これにより、トナー像がシート部材に定着して、シート部材に画像が形成される。定着装置19によって画像が定着されたシート部材は、定着装置19から上方へ搬送された後、排紙ローラー対23によって用紙排出口22から排紙部21へ排出される。
The
以下、図2〜図5を参照して定着装置19の支持機構について説明する。
Hereinafter, the support mechanism of the
図2に示されるように、熱ローラー41は、軸方向D1に長い形状に形成されたローラー部材である。熱ローラー41は、定着装置19の内部で回転可能に支持されている。熱ローラー41は、制御部(不図示)によって駆動制御されるモーターに連結されている。熱ローラー41は、前記モーターが回転駆動されることによって、その回転駆動力が伝達されて、図1における時計回転方向へ回転する。
As shown in FIG. 2, the
熱ローラー41は、円筒形状に形成されたローラー本体61を有する。ローラー本体61のローラー面は、定着時にシート部材の現像面(トナー像が付着している面)に接触される部位である。ローラー本体61は、熱伝導率の高い材料で形成されており、例えば、アルミなど金属で形成されている。ローラー本体61の表面には、トナー離れを良くするために、フッ素樹脂層がコーティングされている。フッ素樹脂層は、後述する熱ローラー41のジャーナル(軸頸)62(62A,62B)を含む外周面全域にコーティングされている。
The
定着装置19は、ローラー本体61の両端部のジャーナル62を支持するための2つ滑り軸受け80(80A,80B)を備える。滑り軸受け80は、ジャーナル62を内包して、熱ローラー41を回転可能に支持するものである。滑り軸受け80は、耐熱性が高く耐磨耗性に優れた合成樹脂(エンジニアリングプラスチック等)によって一体に形成されている。滑り軸受け80の材質としては、例えば、ポリフェニレンスファイド(PPS)やポリエーテルサフフォン(PES)などが適用可能である。ローラー本体61の両端部には、回転時の回動軸となるジャーナル62(摺動部の一例)が設けられている。ジャーナル62は、ローラー本体61の軸方向D1の端部である。滑り軸受け80は、ジャーナル62を回転可能に支持する。
The fixing
具体的には、熱ローラー41の上方には、熱ローラー41を支持するためのフレーム(不図示)が設けられている。また、滑り軸受け80のフランジ82には、前記フレームに係合して固定される固定部83が設けられている。この固定部83が前記フレームに対して吊り下げられるようにして係合されて、滑り軸受け80が前記フレームに固定される。そして、滑り軸受け80の内周面である軸受け面81(図3参照)とジャーナル62とが摺動可能に接するように、熱ローラー41のジャーナル62が滑り軸受け80の内部に挿入される。これにより、熱ローラー41が軸受け面81に対して滑るようにして支持される。
Specifically, a frame (not shown) for supporting the
本実施形態では、滑り軸受け80A側のジャーナル62Aは、滑り軸受け80Aを軸方向D1へ貫通しており、その端部にギヤ67が固定されている。このギヤ67に前記モーターからの前記回転駆動力が伝達される。
In the present embodiment, the journal 62A on the sliding bearing 80A side passes through the sliding bearing 80A in the axial direction D1, and a
熱ローラー41は、加熱部43を有する。加熱部43は、ローラー本体61の内部に設けられている。加熱部43は、例えばハロゲンランプなどで構成されている。加熱部43は、ローラー本体61の内部において軸方向に延出されており、ローラー本体61は、加熱部43によって内部から軸方向の全域が加熱される。
The
圧ローラー42は、軸方向D1に長い形状に形成されたローラー部材である。圧ローラー42は、熱ローラー41に対向して配置されており、熱ローラー41に対して平行に設けられている。本実施形態では、圧ローラー42は、熱ローラー41の下側に配置されている。圧ローラー42は、熱ローラー41の表面に所定の圧力で圧接された状態で回転可能なように、定着装置19の内部に支持されている。
The
圧ローラー42は、中心に回転軸69を有している。回転軸69の両端部の外側には定着装置16のサイドフレーム71が設けられている。サイドフレーム71には、上下方向に長く形成され、上側が開口されており下側が閉塞された支持溝(不図示)が形成されている。この支持溝に軸受けブラケット75が上下方向へ移動可能に支持されている。圧ローラー42の回転軸69は、軸受けブラケット75に回転可能に支持されている。これにより、圧ローラー42が回転可能となる。
The
圧ローラー42の回転軸69には、弾性を有するシリコンや多孔質ゴムなどの円筒形状の弾性部68が設けられている。また、前記支持溝において、軸受けブラケット75と前記支持溝の底部との間に弾性部材76が設けられている。弾性部材76は、圧縮された状態のコイルバネであり、前記支持溝の底部から離反する方向(上方)へ軸受けブラケット75を付勢している。このため、圧ローラー42の弾性部68は、熱ローラー41に対して圧接される。このように、弾性部68が熱ローラー41に弾性部材76によって圧接されることにより、熱ローラー41と圧ローラー42との間に、弾性部68が弾性変形して湾曲状に凹まされたニップ部64が形成される。また、圧ローラー42は、ニップ部64における接触摩擦によって、熱ローラー41の回転に従動して、図2における反時計回転方向へ回転する。
The rotating
ところで、滑り軸受け80の軸受け面81とジャーナル62とが摺接して支持される構成においては、画像形成装置10を初めて動作させて熱ローラー41が回転されると、軸受け面81が摩耗して摺動性が安定するまで軸受け面81から摩耗粉が生じる。特に、上述したように、ローラー本体61にフッ素樹脂層がコーティングされている場合、そのフッ素樹脂層が摩耗して摩耗粉となる。この摩耗粉は、熱ローラー41の初期動作時にジャーナル62の回転負荷(回転トルク)を大きくさせる。このような摩耗粉を軸受け面81から排出させるために、本実施形態では、軸受け面81に後述の凸状部85が設けられている。
By the way, in the configuration in which the bearing
以下、滑り軸受け80Aの凸状部85について説明する。ここで、図3(A)は、ローラー本体61の一方のジャーナル62Aに対応する滑り軸受け80Aを示す斜視図であり、図3(B)は、滑り軸受け80Aの軸受け面81を部分的に示す模式図である。なお、他方の滑り軸受け80Bについては、滑り軸受け80Aと同じ凸状部85が形成されているため、滑り軸受け80Bの説明は省略する。
Hereinafter, the
図3に示されるように、滑り軸受け80Aの軸受け面81には、複数の凸状部85が設けられている。凸状部85は、熱ローラー41の軸方向D1と同方向に延びる山形リブである。凸状部85は、滑り軸受け80Aの成型時に一体に成形されており、軸受け面81の周方向D2に沿って複数形成されている。
As shown in FIG. 3, a plurality of
凸状部85は、軸受け面81から垂直に突出しており、その突出端は円弧形状に形成されている。この凸状部85が軸受け面81において軸方向に延出している。凸状部85の突出高さは、軸受け面81から概ね0.5mm〜1.0mm程度である。本実施形態では、好ましいサイズとして、凸状部85の突出高さは0.5mmに設定されている。
The
軸受け面81において、複数の凸状部85が周方向D2に沿って等間隔に配置されている。具体的には、複数の凸状部85それぞれの間隔は、0.5mm〜1.0mm程度である。本実施形態では、好ましいサイズとして、凸状部85の間隔(ピッチ)は0.5mmに設定されている。また、凸状部85の周方向D1の幅は、隣接する凸状部85間の谷部86の幅よりも若干小さく形成されている。もちろん、凸状部85の幅と谷部86の幅とを同じサイズにしてもよい。
On the bearing
このような凸状部85が軸受け面81に形成されているため、滑り軸受け80にジャーナル62が挿入されると、ジャーナル62と凸状部85の頂点とが点接触する。この状態で熱ローラー41に回転駆動力が伝達されると、ジャーナル62が凸状部85に対して摺接しつつ熱ローラー41が回転する。このとき、凸状部85の頂部がジャーナル62に接触して摺接するため、凸状部85が早期に摩耗することになり、その結果、熱ローラー41の初期動作時の回転負荷(回転トルク)を早期に低下させることができる。また、ジャーナル62と凸状部85との摺接によって、凸状部85のフッ素樹脂層が摩耗したり、凸状部85の樹脂材料が摩耗したりして、摩耗粉が発生する。この摩耗粉は、凸状部85とジャーナル62との接触部分に留まらず、凸状部85から谷部86に寄せられる。そして、谷部86の摩耗粉は徐々に軸方向D1へ移動して、滑り軸受け80の外側(図3(B)の点線矢印方向)へ排出される。このように、摩耗粉が外部に排出されるため、軸受け面81の摩擦を低減することができ、摩耗粉による軸受け面81の過剰な摩耗を防止できる。
Since such a
なお、上述した実施形態では、軸受け面81に凸状部85が周方向D2に沿って等間隔に配置された構成について例示したが、本発明はこれに限られない。例えば、圧ローラー42が熱ローラー41に圧接された構成では、滑り軸受け80の軸受け面81においてニップ部64側の面が受けるジャーナル62からの押圧力は弱く、ニップ部64とは反対側の面が受ける前記押圧力はニップ部64側よりも強い。このため、凸状部85が、軸受け面81においてニップ部64側とは反対側に密に設けられていてもよい。この場合、ニップ部64側とは反対側の面の摩耗が他の部分よりも進行しなくなり、軸受け面81の全域が均等に摩耗する。その結果、偏った摩耗による熱ローラー41の偏心が防止される。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
なお、上述した実施形態では、軸受け面81に軸方向D1に延びる凸状部85が設けられた例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、図4に示されるような凸状部85Aが軸受け面81に形成されたものであってもよい。ここで、図4(A)は、ローラー本体61の一方のジャーナル62Aに対応する滑り軸受け80Aを示す斜視図であり、図4(B)は、滑り軸受け80Aの軸受け面81を部分的に示す模式図である。図4に示される凸状部85Aは、熱ローラー41の中心軸を中心とする螺旋形状の山形リブであり、軸受け面81の周方向D2に沿って形成されている。
In addition, although embodiment mentioned above demonstrated the example in which the convex-shaped
凸状部85Aは、滑り軸受け80Aの内周面にねじ穴加工を施すことによって形成される。これにより、凸状部85Aは、ジャーナル62Aから熱ローラー41の軸方向D1の外側へ離反する方向へ渦巻き状に形成される。この場合、凸状部85Aは、周方向D2に連続する一条の山形リブとなる。言い換えると、滑り軸受け80Aの内周面に形成されたねじ穴において、ねじ山の部分が凸状部85Aに相当する。凸状部85Aの突出高さは、軸受け面81から概ね0.5mm〜1.0mm程度である。また、凸状部85Aの軸方向D1の間隔(ねじ山ピッチ)は、0.5mm〜1.0mm程度である。
The
また、凸状部85Aは、熱ローラー41の回転方向を基準にした場合に、ジャーナル62Aから熱ローラー41の軸方向D1の外側へ離反する方向へ渦巻き状に延出している。具体的には、図4(A)に示されるように、熱ローラー41が矢印に示す回転方向D3へ回転された場合に、軸受け面81に対して軸方向D1の外側(矢印D4で示される方向)へ向けて回転方向D3と同方向のねじ穴を加工することにより、凸状部85Aが形成される。
Further, the
このような凸状部85Aが軸受け面81に形成されることにより、上述した凸状部85が奏する効果に加えて、摩耗粉が凸状部85Aに隣接する谷部86Aに集められるだけでなく、熱ローラー41の回転によって谷部86Aの摩耗粉が軸方向D1の外側(図4(B)の点線矢印方向)へ押されて、摩耗粉が好適に外部に排出される。
By forming such a
また、上述の凸状部85に代えて、図5(A)に示されるような凸状部85Bが軸受け面81に形成されたものであってもよい。ここで、図5(A)は、滑り軸受け80Aの軸受け面81を部分的に示す模式図である。
Moreover, it may replace with the above-mentioned convex-shaped
図5(A)に示される凸状部85Bは、熱ローラー41の中心軸を中心とする螺旋形状の山形リブであり、軸受け面81の周方向D2に沿って形成されている。凸状部85Bは、軸方向D1に対して所定の角度(例えば45度)で傾斜する螺旋状の山形リブであり、複数条の山形リブが周方向D2に並んで形成されている。この凸状部85Bは、熱ローラー41の回転方向を基準にした場合に、ジャーナル62Aから熱ローラー41の軸方向D1の外側へ離反する方向へ傾斜している。具体的には、熱ローラー41が回転された場合に、軸受け面81に対して軸方向D1の外側へ向かう方向であって、熱ローラー41の回転方向と同方向に傾斜している。
The
このような凸状部85Bが軸受け面81に形成されることにより、上述した凸状部85が奏する効果に加えて、凸状部85Bに隣接する谷部86Bに集められた摩耗粉が、熱ローラー41の回転によって軸方向D1の外側(図5(A)の点線矢印方向)へ押されて、摩耗粉が外部に好適に排出される。
By forming such a
また、上述の凸状部85に代えて、図5(B)に示されるような凸状部85Cが軸受け面81に形成されたものであってもよい。ここで、図5(B)は、滑り軸受け80Aの軸受け面81を部分的に示す模式図である。
Further, instead of the above-described
図5(B)に示される凸状部85Cは、滑り軸受け80Aの軸受け面81の周方向D2に延在する環状の山形リブであり、複数条の環状の山リブが軸方向D1と同方向に形成されている。隣接する凸状部85Cと凸状部85Cとの間には溝状の谷部86C(溝部の一例)が形成されている。それぞれの凸状部85Cには、軸方向D1の両側に隣接する2つの谷部86C間を連通する連通路87が形成されている。本実施形態では、連通路87は、滑り軸受け80Aにおいて鉛直下方に形成されている。
The
このような凸状部85Cが軸受け面81に形成されることにより、上述した凸状部85が奏する効果に加えて、凸状部85Cに隣接する谷部86Cに集められた摩耗粉が、連通路87を通じて滑り軸受け80の外側(図5(B)の点線矢印方向)に好適に排出される。
By forming such a
また、上述の実施形態では、本発明の一例として定着装置19を例示したが、この定着装置19を備えた画像形成装置10として本発明を捉えることも可能である。
In the above-described embodiment, the fixing
10:画像形成装置
18:画像形成部
19:定着装置
41:熱ローラー
42:圧ローラー
62:ジャーナル
64:ニップ部
80:滑り軸受け
85:凸状部
86:谷部
10: image forming device 18: image forming unit 19: fixing device 41: heat roller 42: pressure roller 62: journal 64: nip 80: sliding bearing 85: convex 86: valley
Claims (8)
前記第1ローラーの軸方向の両端それぞれに形成された摺動部を内包して前記第1ローラーを回転可能に支持する滑り軸受けと、備え、
前記滑り軸受けは、前記摺動部の表面と摺接する前記滑り軸受けの内周面に一つ又は複数の凸状部を有する定着装置。 A first roller that is rotated by receiving a rotational driving force;
A sliding bearing that includes a sliding portion formed at each of both axial ends of the first roller and rotatably supports the first roller;
The sliding bearing includes a fixing device having one or a plurality of convex portions on an inner peripheral surface of the sliding bearing that is in sliding contact with a surface of the sliding portion.
前記凸状部は、前記滑り軸受けの内周面において前記ニップ部側よりも前記ニップ部とは反対側に密に設けられている請求項1から6のいずれかに記載の定着装置。 A second roller disposed opposite the first roller and pressed against the roller surface of the first roller to form a nip portion;
The fixing device according to claim 1, wherein the convex portion is densely provided on an inner peripheral surface of the sliding bearing on a side opposite to the nip portion with respect to the nip portion side.
前記定着装置において定着されるトナー像を所定のシート部材に形成する画像形成部と、を備える画像形成装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 7,
An image forming apparatus comprising: an image forming unit that forms a toner image fixed by the fixing device on a predetermined sheet member.
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