JP4228818B2 - 定着装置 - Google Patents
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これは、熱ローラ定着方式では、トナーの付着した記録紙への熱伝達を、ハロゲンランプ等の熱源を内蔵したヒートローラを直接接触させて行う構成のため、熱伝達効率が非接触式の定着方式と比べて高いことによる。
このヒートローラを回転駆動するための構成として、ヒートローラの一端部にはギヤが嵌合されている。そして、該ギヤに画像形成装置内の駆動伝達機構からの駆動力を伝達して、ヒートローラが回転駆動される。
ここで、ヒートローラとギヤとの嵌合は、ヒートローラに形成したキー溝と、ギヤに形成したキーとを嵌合して行われる。ヒートローラは中空の円筒状部材で形成され、その一端部には、スラスト方向に沿って外側より内側に向けてキー溝が形成されている。一方、ギヤには、前記キー溝に嵌合するキーが形成されている。
ところが、前記構成のヒートローラでは、キー溝形成部分に応力集中が発生する。したがって、ヒートローラを薄肉化することでキー溝形成部分の強度が失われると、ヒートローラの変形や破損を招いてしまう。
ここで、従来では、ヒートローラに形成されるキー溝が、円筒状のヒートローラの内外を貫く長孔状の切欠きで形成されていたものである。これに対し、特許文献1に開示される技術では、キー溝を、外周の一部で内側に窪んで形成される凹部とし、外周面がキー溝形成部分でも連続する構成としている。つまり、特許文献1に開示されるヒートローラでは、ヒートローラの内外を貫く部分がなく、従来構成のヒートローラに比して、強度が向上するものとなっている。
そこで、前記ギヤのスラスト方向に対する位置決めは、ヒートローラの端部に溝加工を施して、該溝に切欠きリングを嵌合することで行われる。つまり、該切欠きリングにより、前記ギヤのヒートローラからの抜けが防止される。
一方、前記特許文献1には、ヒートローラ薄肉化におけるキー溝の強度低下を防止する技術は開示されているが、ギヤをスラスト方向で位置決めする構成について開示されていない。したがって、位置決め用のリング溝をヒートローラに形成した場合の強度低下を防止する手段を提供するものではない。
円筒状のヒートローラの端部に、ヒートローラの内外壁を貫通する貫通孔を形成し、
前記ギヤにはスラスト方向に延出するギヤフランジを備えると共に、該ギヤフランジに、前記ヒートローラの貫通孔に対応する貫通孔を形成し、
前記ヒートローラおよび前記ギヤフランジの各貫通孔に同時に嵌合する嵌合部材を設け、
前記嵌合部材は、前記ヒートローラおよび前記ギヤフランジの各貫通孔に同時に挿通される嵌合部と、前記嵌合部がその挿入側より脱落することを防止する押さえ板と、を備え、
前記嵌合部は、前記貫通孔の外側に突出すると共に嵌合部材本体に弾性支持される爪部を有し、
前記押さえ板は、前記ヒートローラとの当接面が前記ヒートローラの内周面と合わせた曲率で形成されたものである。
この作用としては、ヒートローラの貫通孔および前記ギヤの貫通孔に、嵌合部材の係合部を挿入した後、爪部に加える押圧力を解除すれば、爪部が嵌合部材より突出して、ヒートローラおよびギヤから嵌合部材が脱落しなくなる。つまり、ヒートローラへの駆動ギヤの固定が確実となる。
特に、爪部の取付け側(挿入側)を傾斜面とすることで、前記両貫通孔へ嵌合部材を押し込むだけで、ヒートローラとギヤとに嵌合部材が脱落不能に固定される。
また、爪部を嵌合部材本体に弾性支持する強度を適切に調節することで、弾性支持される爪部を指で挟む等の押圧力を加えることで、突出している爪部を退かせることができ、ヒートローラへのギヤの固定を解除することができる。
前記ギヤフランジにもヒートローラの各貫通孔に対応する貫通孔をそれぞれ形成したものである。
この作用としては、各固定部に掛かる荷重の合力のうち、ラジアル方向成分の力が打ち消されて、ヒートローラの接線方向成分の力のみが残る。したがって、ヒートローラを駆動する駆動伝達機構の駆動により、ヒートローラを偏心させる向きに力が加わることがない。
この作用としては、嵌合部材を指等で挟んで押圧することにより、爪部を嵌合部本体に対して退かせることができる。このようにして、嵌合部材と、駆動ギヤおよびヒートローラとの嵌合を解除して、駆動ギヤおよびヒートローラより嵌合部材を取り外すことができる。また、指等による押圧を解除すると、該押圧力による変形状態から復帰して、爪部が嵌合部に対して突出する。
また、嵌合部材の素材の選定等により、爪部が指で挟む等による押圧で弾性変形して嵌合部材本体側に退く構成とすることで、ヒートローラへの駆動ギヤの解除も合わせて可能となる。つまり、駆動ギヤのヒートローラへの固定構造における分別・解体性の向上が実現される。
さらに、嵌合配置状態における嵌合部材のガタツキが防止できる。
図1に示すように、画像形成装置1には、記録紙20の供給源としての給紙装置21が付設されており、給紙装置21から画像形成装置1を通過する記録紙搬送路22が形成されている。
この記録紙搬送路22に沿い、給紙装置21を最上流として下流側へ向けて、トナー室27を備える現像器23、感光体ドラム24および転写ローラ25、定着装置2が配置されている。これらの装置により画像形成装置1が構成され、給紙装置21から繰り出された記録紙20に画像情報が転写され、トナーの定着が行われる。
ヒートローラ3は、中空の円筒状部材で構成されており、本実施の形態では、アルミニウムで形成される。また、ヒートローラ3の内部には、ハロゲンランプ27等の加熱手段が配置されて、ヒートローラ3の加熱が行われる。
プレスローラ4は、金属製のローラ軸の外周上にゴムローラを配置して構成されている。
そして、ヒートローラ3とプレスローラ4とにより、トナー像が転写された記録紙20を、両ローラ3・4間で加熱および加圧し、トナー像を記録紙に定着させる。
図2には、ヒートローラ3に駆動ギヤ5が固定された状態を示している。
まず、固定する対象は駆動ギヤ5であり、駆動ギヤ5の固定先はヒートローラ3である。そして、駆動ギヤ5とヒートローラ3との位置決め手段として、嵌合部材6が用いられている。
以下で詳述するが、ヒートローラ3に対して駆動ギヤ5はスラスト方向で摺動自在であり、嵌合部材6を用いることで、駆動ギヤ5をヒートローラ3に対して位置決めするものである。
一方、図4に示すように、駆動ギヤ5は、放射状に歯8aが立設されたギヤ本体8と、該ギヤ本体8よりスラスト方向に延出するギヤフランジ9とを備えている。ギヤ本体8とギヤフランジ9との内径は同径に形成されており、この内径はヒートローラ3の外径に略一致する。したがって、ヒートローラ3に駆動ギヤ5をスラスト方向で摺動自在に嵌めることができる。なお、本実施の形態では、ギヤ本体8とギヤフランジ9とは一体形成される。
一方、図4に示すように、前記ギヤフランジ9にも、各貫通孔3aに対応する貫通孔9aが形成されている。
ここで貫通孔3aに貫通孔9aが対応するとは、次の意味である。ヒートローラ3に駆動ギヤ5を嵌めて、駆動ギヤ5をヒートローラ3のスラスト方向で固定すべき位置に配置した状態において、貫通孔3a・9aがラジアル方向(軸心に対して垂直となる方向)より見て重複している状態を意味する。このような状態となるように、ヒートローラ3に貫通孔3aが形成されると共に、ギヤフランジ9に貫通孔9aが形成される。
また、嵌合部10には、該嵌合部10に対して、ヒートローラ3の接線方向で突出する爪部10aが形成されている。なお、この爪部10aの突出方向は、嵌合部材6をヒートローラ3および駆動ギヤ5へ嵌合させた状態(以下、嵌合配置状態)において、ヒートローラ3の接線方向Tであり、該接線方向Tで貫通孔3a・9aの外側まで突出する。
ここで、爪部10aは、嵌合部10本体に対して突出することにより、前記接線方向Tより見て、貫通孔3a・9a側からギヤフランジ9の外周面側まで突出する。そして、爪部10aがギヤフランジ9の外周面に係止されて、嵌合部材6の脱落(ヒートローラ3の内側への脱落)が防止される。
なお、前記係止を、爪部10aを嵌合部10本体に対して退かせることで解除し、嵌合部材6を脱落させることが可能であるが、これを実現する嵌合部10の構成については、後述する。
また、押さえ板11は、ラジアル方向より見て、貫通孔3a・9aよりも幅広に形成されており、嵌合部材6の脱落(ギヤフランジ9外側への脱落)を防止する。
ここで、押さえ板11のヒートローラ3との当接面11a(嵌合部10配設側の面)は、ヒートローラ3の内周面と合わせた曲率で形成されており、嵌合部材6の嵌合配置状態における嵌合部材6のガタツキが防止される。
嵌合部材6にはスナップフィット方式の嵌合構造が適用されており、以下その構造について説明する。
嵌合部10には、嵌合配置状態におけるスラスト方向より見て、ヒートローラ3の外側から内側へ向けてU字溝10bが形成されると共に、該U字溝10bの形成により一対の分岐部分10c・10dが形成されている。該分岐部分10cには前記爪部10aが形成されている。
加えて、嵌合部10(嵌合部材6)は樹脂で形成されており、U字溝10bで分岐される両分岐部分10c・10dを指等で挟んで押圧して、両分岐部分10c・10dを接近させても、弾性変形するだけで塑性変形することがない。
このため、嵌合部材6を指等で挟んで押圧することにより、爪部10aを嵌合部10本体に対して退かせることができる。指等で挟む部位は、より詳しくは、両分岐部分10c・10dのそれぞれである。
この押圧を嵌合部材6に加えることにより、嵌合配置状態におけるラジアル方向より見て、爪部10aから分岐部分10dに至る全体幅(嵌合部10の全体幅)を、貫通孔3a・9aの開口幅よりも狭めることが可能である。
このようにして、嵌合部材6と、駆動ギヤ5およびヒートローラ3との嵌合を解除して、駆動ギヤ5およびヒートローラ3より嵌合部材6を取り外すことができる。
また、指等による押圧を解除すると、該押圧力による変形状態から復帰して、爪部10aが嵌合部10に対して突出する。
なお、爪部10aを嵌合部10(嵌合部材6)本体に対して弾性支持する構成は、弾性変形を利用したスナップフィット方式に限定されるものではなく、例えば後述の嵌合部材106のような構成であっても良い。
特に、スナップフィット方式の嵌合部材6を構成することで、駆動ギヤ5のヒートローラ3への固定構造における分別・解体性の向上が実現される。また、構造が単純で故障や破損しにくいと共に、製造コストが低減される。
そして、嵌合部材6をヒートローラ3および駆動ギヤ5に取り付ける際は、爪部10aが貫通孔3a・9aと当接して、前記分岐部分10c・10d間が接近するように嵌合部10が撓む。このとき、爪部10aの傾斜面が貫通孔3a・9aに接するために、爪部10aが貫通孔3a・9aに係止されることがない。したがって、指等で嵌合部10を挟んで押圧することなく、ヒートローラ3および駆動ギヤ5に、嵌合部材6を取付けることができる。
この構成に代えて、爪部10aを嵌合部材6本体に弾性支持する強度を、爪部10aと嵌合部10とを指で挟んで押圧することにより容易に押し込める程度ではなく、さらに高めの強度として、指等による解除は不能の構成としても良い。ヒートローラ3および駆動ギヤ5の固定の解除は、例えば、嵌合部材6を破壊することにより行うものとしてもよい。
なお、ヒートローラ3および駆動ギヤ5に嵌合部材6を取り付ける際は、爪部10aに前記傾斜面を形成することにより、前記貫通孔3a・9aに嵌合部6を押し込むだけで、爪部10aと嵌合部10本体とを挟み込むことなく、取り付けが可能である。したがって、解除する際よりも、取付けの際の方が、嵌合部材6に力を加えやすく、爪部10aを嵌合部材6本体に弾性支持する強度を、解除は容易でないが、固定は容易であるように設定することが可能である。
ヒートローラ3への駆動ギヤ5の固定は、ヒートローラ3および駆動ギヤ5(ギヤフランジ9)にそれぞれ形成される貫通孔3a・9aに、嵌合部材6を嵌合させることで、行われる。
ここで、貫通孔3a・9aの一対毎に、ヒートローラ3と駆動ギヤ5との固定部が構成されている。
図3に示すように、ヒートローラ3に貫通孔3aは、複数(本実施の形態では二つ)形成されると共に、該貫通孔3a・3aはスラスト(軸心)回りの円周上で等間隔に配置されている。つまり、貫通孔3a・3a同士は、スラスト回りに180度対称の位置にある。貫通孔を三つ設ける場合は、各貫通孔はスラスト回りに120度毎に配置される。
加えて、図4に示すように、ギヤフランジ9にもヒートローラ3の各貫通孔3a・3aに対応する貫通孔9a・9aがそれぞれ形成されている。貫通孔9a・9aは、貫通孔3a・3aに対応しているため、スラスト(軸心)回りの円周上で等間隔に配置されている。
前記駆動伝達機構28の駆動により、駆動ギヤ5と一体的にヒートローラ3が回転する際、前記駆動による荷重は、駆動ギヤ5とヒートローラ3との固定部に掛かる。
一方、各固定部をスラスト回りに等間隔に配置すると、各固定部の重心位置は、スラスト(軸心)に一致する。
このため、各固定部を等間隔に配置することで、各固定部に掛かる荷重の合力のうち、ラジアル方向成分の力が打ち消されて、ヒートローラ3の接線方向成分の力のみが残る。したがって、前記駆動伝達機構28の駆動により、ヒートローラ3を偏心させる向きに力が加わることがない。
したがって、記録紙の印字内容に振動が生じたりすることが防止されると共に、ヒートローラ3および駆動ギヤ5の耐久性の向上が図られる。
第二の実施の形態の定着装置は、嵌合部材6に代えて嵌合部材106が適用される点のみが、第一の実施の形態である定着装置2と相違している。したがって以下では、相違点である嵌合部材106の構成についてのみ説明する。
嵌合部110には、該嵌合部110に対して、ヒートローラ3の接線方向Tで突出する爪部材112が設けられている。なお、この爪部材112の突出方向は、嵌合部材106をヒートローラ3および駆動ギヤ5へ嵌合させた状態(以下、嵌合配置状態)において、ヒートローラ3の接線方向Tである。
また、押さえ板111の構成は、前記押さえ板11と同様である。
図6に示すように、嵌合部110には、爪部材112を挿入するための摺動穴110aが穿設されている。摺動穴110aの開口面積は、爪部材112の最大横断面積とほぼ一致するように、形成されている。そして、爪部材112が、摺動穴110aの内部で、嵌合部110に対して、ヒートローラ3の接線方向Tで摺動可能となっている。
また、爪部材112と、嵌合部110との間には、付勢手段としてのスプリング113が介装されている。より具体的には、爪部材112の後端(反突出側端)と、摺動穴110a内の嵌合部110の奥壁とに、スプリング113の端部がそれぞれ固設されている。
そして以上構成により、爪部材112が、嵌合部110に対して、ヒートローラ3の接線方向Tで、スプリング113により弾性支持される。
このため、指等で嵌合部110を挟んで押圧することなく、ヒートローラ3および駆動ギヤ5に、嵌合部材106を取付けることができる。
ヒートローラ3に駆動ギヤ5を固定する構造についてまとめる。
円筒状のヒートローラ3の端部には、該ヒートローラの内外壁を貫通する貫通孔3aを形成する。
また、駆動ギヤ5には、スラスト方向に延出するギヤフランジ9を備えると共に、該ギヤフランジ9に、貫通孔3aに対応する貫通孔9aを形成する。
さらに、ヒートローラ3およびギヤフランジ9の各貫通孔3a・9aに同時に嵌合する嵌合部材6を設ける。加えて、該嵌合部材6は、ヒートローラ3およびギヤフランジ9の各貫通孔3a・9aに同時に挿通される嵌合部10と、嵌合部10がその挿入側より脱落することを防止する押さえ板11と、を備え、取付け状態(前記嵌合配置状態)において、ヒートローラ3の接線方向Tで貫通孔3a・9aの外側に突出すると共に、該嵌合部材6本体(嵌合部10本体)に対して、ヒートローラ3の接線方向Tで弾性支持される爪部を設ける。
ここで、ヒートローラ3の接線方向Tで弾性支持される爪部の構成としては、第一の実施の形態では、スナップフィット方式により弾性支持される爪部10aとし、第二の実施の形態では、スプリング113により弾性支持される爪部材112としている。
さらにまた、押さえ板11は、ヒートローラ3との当接面11a(嵌合部10配設側の面)がヒートローラ3の内周面と合わせた曲率で形成されている。
このため、ヒートローラ3の貫通孔3aおよび駆動ギヤ5の貫通孔9aに、嵌合部材6・106の嵌合部10・110を挿入した後、爪部10a(爪部材112)に加える押圧力を解除すれば、爪部10a(爪部材112)が嵌合部材6・106より突出して、ヒートローラ3および駆動ギヤ5から嵌合部材6・106が脱落しなくなる。つまり、ヒートローラ3への駆動ギヤ5の固定が確実となる。
特に、爪部10a(爪部材112)の取付け側(挿入側)を傾斜面とすることで、貫通孔3a・9aへ嵌合部材6・106を押し込むだけで、ヒートローラ3と駆動ギヤ5とに嵌合部材6・106が脱落不能に固定される。
また、爪部10a(爪部材112)を嵌合部材6・106本体に弾性支持する強度を適切に調節することで、弾性支持される爪部10a(爪部材112)を指で挟む等の押圧力を加えることで、突出している爪部10a(爪部材112)を退かせることができ、ヒートローラ3への駆動ギヤ5の固定を解除することができる。
さらに、押さえ板11は、嵌合部材6が駆動ギア5の外側へ脱落することを防止する。
したがって、ヒートローラ3への駆動ギヤ5の固定が、嵌合部材6・106単体で可能であり、工具やねじ等の固定用部材が不要である。これにより、嵌合部材6・106単体で、駆動ギヤ5のヒートローラ3に対するスラスト方向およびラジアル方向への移動を規制できる。
また、嵌合部材6・106の素材の選定等により、爪部10a(爪部材112)が指で挟む等による押圧で弾性変形して嵌合部材6・106本体側に退く構成とすることで、ヒートローラ3への駆動ギヤ5の解除も合わせて可能となる。つまり、駆動ギヤ5のヒートローラ3への固定構造における分別・解体性の向上が実現される。
さらに、押さえ板11のヒートローラ3との当接面11a(嵌合部10配設側の面)が、ヒートローラ3の内周面と合わせた曲率で形成されていることで、嵌合部材6の嵌合配置状態における嵌合部材6のガタツキが防止される。
3 ヒートローラ
3a 貫通孔
5 駆動ギヤ
6 嵌合部材
9 ギヤフランジ
9a 貫通孔
10 嵌合部
10b U字溝
10c 分岐部分
10d 分岐部分
11 押さえ板
T 接線方向
Claims (3)
- ヒートローラ駆動用のギヤがヒートローラの外周上に固設される構成の定着装置であって、
円筒状のヒートローラの端部に、ヒートローラの内外壁を貫通する貫通孔を形成し、
前記ギヤにはスラスト方向に延出するギヤフランジを備えると共に、該ギヤフランジに
、前記ヒートローラの貫通孔に対応する貫通孔を形成し、
前記ヒートローラおよび前記ギヤフランジの各貫通孔に同時に嵌合する嵌合部材を設け、
前記嵌合部材は、前記ヒートローラおよび前記ギヤフランジの各貫通孔に同時に挿通される嵌合部と、前記嵌合部がその挿入側より脱落することを防止する押さえ板と、を備え、
前記嵌合部は、前記貫通孔の外側に突出すると共に嵌合部材本体に弾性支持される爪部を有し、
前記押さえ板は、前記ヒートローラとの当接面が前記ヒートローラの内周面と合わせた曲率で形成されている、
ことを特徴とする定着装置。 - 前記ヒートローラに前記貫通孔を複数形成すると共に、該貫通孔をスラスト回りの円周上で等間隔に配置し、
前記ギヤフランジにもヒートローラの各貫通孔に対応する貫通孔をそれぞれ形成した、
ことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 前記爪部は、スナップフィット方式により嵌合部材本体に対して弾性支持される構成とした、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の定着装置。
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