JP5134398B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電情報記録装置、電子写真複写装置などの画像形成装置に用いられる定着装置に係り、特に定着ローラ駆動力伝達機構に関するものである。

図４に示す電子写真方式を用いた画像形成装置Ｐでは、帯電器１によって感光体２の表面を一様に帯電し、帯電後の感光体２表面にレーザ等の光３が照射され感光体２上に静電潜像を形成して、その静電潜像に現像機４内部で帯電した粉体トナーが電気力線に沿って感光体２表面に付着し、トナー像が感光体２表面に形成される。次いで転写器５によりトナー像が用紙６へ転写され、感光体２表面に残ったトナーは清掃機７で回収される。

転写器５で転写されたトナー像が乗った用紙６は、定着機８に搬送される。定着機８内部で裏面より用紙６を温める熱板９により予熱され、次いで、内部にヒータ１０が内包され、該ヒータ１０の発熱により熱せられた表面が離型性に優れた材料で覆われた熱ローラ１１と表面を弾性体で覆った加圧ローラ１２により挟持搬送することで用紙６上のトナー像は用紙６へ固着する。表面にトナーが固着した用紙６はプラーにて用紙折りたたみ部１３へ送られ、折りたたまれる。

図１及び図２は、熱ローラ駆動部の概略構成を示す図である。定着フレーム１４に固定されたモータ１５の軸にはギヤ１６ａが固定され、ギヤ１６ａはギヤ１６ｂへモータ１５の駆動力を伝達する。ギヤ１６ｂはパイプ１７に固定されており、パイプ１７は軸受け１８を介し定着フレーム１４に固定されている。更に、パイプ１７にはドライブカラー１９が固定され、ドライブカラー１９にはキー２０が固定されている。更には、キー溝が掘られ、更にあて板２２にてキー２０と嵌合する。

更に、特公平６−９３１５４号公報に記載されているように、熱伝導率の高いアルミニウム芯金と表面をフッ素等の離型性の高い材料で覆われた定着ローラ間の滑りをよくするために、プラスチックカラー２１が装填されている。これら構成により、モータ１５から伝達した駆動力は定着ローラ１１へ伝達される。

図３を用いて定着ローラキー溝部の破壊プロセスを説明する。定着ローラ１１とドライブカラー１９及びプラスチックカラー２１間には保守性ならびに熱膨張を考慮して適正な寸法公差を割り振っており、印刷時にも隙間δが生じる。加圧ローラ１２が一定方向へ荷重を与えるため、定着ローラ１１は遊星運動を繰返す（図中のＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの繰返し運動）。キー２０とあて板２２は、遊星運動のため常に摺動する。

キー２０は駆動力を定着ローラ１１へ伝えているため、ＰＶ値が高い状態で摺動する結果となる。このため、キー２０に比べ比較的寿命の短い定着ローラ１１に付随のあて板２２を犠牲磨耗させ装置全体の寿命のバランスを取っている。具体的には、定着ローラ１１の交換と同時にあて板２２も交換する。しかしながら、キー２０に焼入れ性が良く高価な材料を用い、焼き入れを行い硬いキー２０ではあるが、磨耗は進行する。

従来の駆動力伝達軸のキー２０は段差がなく、あて板２２に対し平行平面をなす形状である。熱ローラ１１はコスト、熱応答性、画質等を考慮し種々のものが存在し、顧客に合った熱ローラ１１を提供している。そのため、熱ローラ１１の厚み等が種々異なるため、半径方向で見ると、キー２０とあて板２２の接触部の位置関係は図５に示すようにキー２０が出張ったり、図６に示すように逆に低くなる場合がある。

図５に示す如くキー２０があて板２２より大きい場合では、上述したようにあて板２２は犠牲磨耗する対象のため寿命が短いがキー２０はあて板２２よりも値段も高く寿命も高くなければならないため、長期にわたりキー２０を使用する。結果として、キー２０がえぐれ、あて板２２とキー２０は相対的に隙間δ分、平行移動しているため、えぐれ部があて板２２を曲げる力を発生させる。よって、あて板２２が折れる現象が発生する。そのため、新しいあて板２２に交換しても、あて板２２に曲げ力が発生し、熱ローラ１１もしくはあて板２２が変形し破損する現象が発生する。

図６の如くキー２０があて板２２より小さい場合でもキー２０がえぐれる。結果として、あて板２２とキー２０は相対的に隙間δ分平行移動しているため、えぐれ部があて板２２へ曲げる力を発生し、あて板２２が折れる現象が発生する。そのため新しいあて板２２に交換しても、あて板２２に曲げ力が発生し、熱ローラ１１もしくはあて板２２が変形し破損する現象が発生する。

特公平６−９３１５４号公報

近年、装置の処理速度向上、熱容量が大きい媒体への定着要求が高まっている。特に、印刷用紙の多様化は進み、厚い紙や材質がＰＥＴおよび用紙表面に圧着糊がついた糊付紙や粘着ラベル付きのタック紙、カードが組み込まれたカード紙などの使用量が増えている。これら現状に対応するため、熱ローラへ与えられる熱的な負荷が増大している。また、処理速度増大に伴い機械的な負荷も増大している。

定着ローラに要求される熱負荷や機械的な負荷の増大に伴い、あて板及びキーの寿命が所望する寿命値を保てなくなってきている。キーの摩耗により、あて板とキーの摺動がスムーズに行われなくなり、定着ロールもしくは、キーが破損することを防止し、定着ローラの及び定着ローラ駆動力伝達機構の延命措置を図ることの要求が高まっている。

本発明の目的は、定着ローラの及び定着ローラ駆動力伝達機構の延命化を図り耐用寿命の長い定着装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の第１の手段は、互いに圧接した一対の定着ローラを有し、少なくとも一方の定着ローラの端部にその長手軸に対して並行に延びるキー溝を形成し、このキー溝を備えた定着ローラに連結される駆動力伝達軸には前記キー溝に係合して駆動力伝達軸の回転運動を定着ローラへ伝達するキーを設け、前記キー溝にあて板を設け、前記キーと前記あて板の接触により駆動力を伝達し、前記駆動力伝達軸と前記定着ローラ内径の間にすべり部材を設け、前記一対の定着ローラの圧接部で記録媒体上に形成された未定着トナー像を加熱加圧し、記録媒体上にトナー像を固着させる定着装置において、前記キーの円周方向の形状として前記あて板との接触部のみを凸形状とし、前記駆動力伝達軸の外径、前記定着ローラの内径及びすべり部材の間に生じる隙間をδとしたときに、前記凸形状の半径方向の長さを前記あて板の長さに対して−δ〜＋δの長さとしたことを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記凸形状の半径方向の長さＡが前記あて板の長さＢに対してＢ≦Ａ≦Ｂ+δの関係にあることを特徴とするものである。

本発明は前述のような構成になっており、あて板及びキーの寿命を延長することができ、耐用寿命の長い定着装置を提供することができる。

本発明は、駆動力伝達軸に設けたキーの円周方向形状として、定着ローラのあて板との接触部にて凸形状とし、凸形状の半径方向長さを駆動力伝達軸と定着ローラ内径、すべり部材の半径方向の隙間によるあて板とキーの半径方向の摺動範囲により規定している。

図１及び図２に基づいて熱ローラ駆動部の基本構成を説明する。定着フレーム１４に固定されたモータ１５の軸にはギヤ１６ａが固定され、ギヤ１６ａはギヤ１６ｂへモータ１５の駆動力を伝達する。ギヤ１６ｂはパイプ１７に固定されておりパイプ１７は軸受け１８を介し定着フレーム１４に固定されている。更に、パイプ１７にはドライブカラー１９が固定され、ドライブカラー１９にはキー２０が固定されている。更には、キー溝が掘られ更にあて板２２にてキー２０と嵌合する。

更に、特公平６−９３１５４号公報に記載されているように熱伝導率の高いアルミニウム芯金と表面をフッ素等の離型性の高い材料で覆われた定着ローラ間の滑りをよくするために、プラスチックカラー２１が装填されている。これら構成により、モータ１５から伝達した駆動力は定着ローラ１１へ伝達される。

本構成では、駆動力伝達軸１１の外径と定着ローラ１１の内径、プラスチックカラー２１の間には、隙間δがある。この隙間δのために、加圧ローラ１２と定着ローラ１１がニップし回転する時にあて板２２とキー２０は、半径方向にて摺動する。キー２０の円周方向の形状としては、あて板２２との接触部のみを凸形状としてある。本形状とすることにより、キー２０が磨耗した場合でもあて板２２とキー２０の半径方向の摺動がスムーズに行われる。また、凸形状部の半径方向長さとしては、あて板２２の長さに対し±δの値としてある。この長さとすることにより、キーの磨耗形状にえぐれを無くし、定期交換部品である定着ローラが交換された場合において、磨耗のない新品のあて板と磨耗したキーの接触状態が良好になる。

本発明における一実施例を図７を用いて説明する。あて板２２とキー２０の半径方向の接触幅を同一とし、キー２０において極端にえぐれが発生しないようにした。極端なえぐれ部が発生しなければ、キー２０があて板２２に曲げる力が極端に少なくなる。また、定着ローラ１１交換時に同時に交換するあて板２２を交換しても、従来技術のような極端なえぐれがないため、あて板２２に曲げる力が極端に減少し折れにくくなる。

本発明の他の実施例である定着ローラ駆動力伝達機構部のキー２０の構成について図８を用いて説明する。前述した如く、定着ローラ１１には数種類の大きさがある。しかるに、キー２０とあて板２２が半径方向において必ずしも一致する位置に来ない。そこで、ドライブカラー１９に溝を施し、そこにキー２０が嵌る形状とし図中の矢印方向に平行移動できる形状とする。あて板２２の高さが異なった場合、キー２０をスライドさせてあわせこみ、とめネジ２３で固定することで対応できる。

更に、本発明の他の実施例である定着ローラ駆動力伝達機構部のキー２０の構成について図９を用いて説明する。前述した如く、定着ローラ１１には数種類の大きさがある。しかし、２種類にのみ限定すればキーの交換も大幅に向上する。そこで、キー２０の表裏に各々半径方向の高さが違う凸形状を有したキー２０をドライブカラー１９に入れておきキー２０の表裏を裏返すだけで、あて板２２の高さが違う定着ローラ１１に対しても有効に対応できる。

しかしながら、図８にてキー２０とあて板２２における大きさの差の許容量について説明する。前記定着ローラあて板２２に対し前記駆動力伝達軸キー接触部分における外周側の接触端部ずれ量β及び内周側の接触端部ずれ量αが各々前記隙間δ以上あった場合、キー２０とあて板２２は隙間δ分の振幅による相対平行運動のため、δ／２を超える部分においては磨耗が進行せずに壁となって残ってしまう。つまるところ、現象としては現状の構成と同一の現象が発生する。よって、図中にあるようにキー２０があて板２２よりも大きくなっている。逆に、小さい場合も同様のことが言える。

図１０は、本発明の他の実施例に係る定着ローラ駆動力伝達機構部のキー２０をドライブカラー１９に装着した状態を示す一部斜視図である。

定着装置の定着熱ローラ駆動部を示す断面図である。 その定着熱ローラ駆動部の分解斜視図である。 定着ローラキー溝部における破壊プロセスを説明するための図である。 電子写真方式を用いた画像形成装置の概略構成図である。 従来技術の定着装置の定着熱ローラ駆動部を示す一部断面図である。 従来技術の定着装置の定着熱ローラ駆動部を示す一部断面図である。 本発明の実施例に係る定着ローラ駆動力伝達機構部のキーをドライブカラーに装着した状態を示す一部断面図である構成を示す概略説明図。 本発明の他の実施例に係る定着ローラ駆動力伝達機構部のキーをドライブカラーに装着した状態を示す一部断面図である。 本発明の他の実施例に係る定着ローラ駆動力伝達機構部のキーをドライブカラーに装着した状態を示す一部斜視図である。 本発明の他の実施例に係る定着ローラ駆動力伝達機構部のキーをドライブカラーに装着した状態を示す一部斜視図である。

符号の説明

Ｐは印写装置、１は帯電器、２は感光体、３は光、４は現像機、５は転写器、６は用紙、７は清掃機、８は定着機、９は予熱板、１０はヒータ、１１は定着ローラもしくは熱ローラ、１２は加圧ローラ、１３は用紙折りたたみ部、１４は定着フレーム、１５はモータ、１６ａ，１６ｂはギヤ、１７はパイプ、１８は軸受け、１９はドライブカラー、２０はキー、２１はプラスチックカラー、２２はあて板、２３はとめネジである。

Claims (2)

1. 互いに圧接した一対の定着ローラを有し、
   少なくとも一方の定着ローラの端部にその長手軸に対して並行に延びるキー溝を形成し、このキー溝を備えた定着ローラに連結される駆動力伝達軸には前記キー溝に係合して駆動力伝達軸の回転運動を定着ローラへ伝達するキーを設け、
   前記キー溝にあて板を設け、前記キーと前記あて板の接触により駆動力を伝達し、
   前記駆動力伝達軸と前記定着ローラ内径の間にすべり部材を設け、
   前記一対の定着ローラの圧接部で記録媒体上に形成された未定着トナー像を加熱加圧し、記録媒体上にトナー像を固着させる定着装置において、
   前記キーの円周方向の形状として前記あて板との接触部のみを凸形状とし、
   前記駆動力伝達軸の外径と前記すべり部材の間に生じる隙間をδとしたときに、前記凸形状の半径方向の長さを前記あて板の長さに対して−δ〜＋δの長さとした
   ことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１記載の定着装置において、
   前記凸形状の半径方向の長さＡが前記あて板の長さＢに対してＢ≦Ａ≦Ｂ+δの関係にあることを特徴とする定着装置。

Images