JP6217502B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、熱および圧力を加えることにより用紙にトナー像を定着させる定着装置が設けられている。定着装置が備える回転部材（例えば、加熱ローラー、加圧ローラー）の端部には回転部材の軸受部材としてベアリングが用いられている。ベアリングによって回転部材が円滑に回転する。また、ベアリングをフレームに固定するために保持部材（止め輪）が使用される（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の定着装置は、定着ローラーと加圧ローラーの圧接状態を規制することによって、ローラー部材同士に必要以上の圧力がかからないようにできるので、安定した定着動作を行うことができる。

特開２００９−１６９２５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の定着装置では、ベアリングと保持部材との間の隙間が原因でベアリングが傾き、ベアリングとローラーとの間で異音が発生する可能性があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は異音の発生を抑制することができる定着装置および画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る定着装置は、被記録媒体にトナーを定着させる。前記定着装置は、回転部材と、ベアリングと、ベアリング保持部材とを備える。前記回転部材は、回転軸回りに回転可能である。前記ベアリングは、前記回転部材の端部に配置される。前記ベアリング保持部材は、前記ベアリングを保持する。前記ベアリングの外周面には、底面、第１側面および第２側面で規定されるベアリング溝が形成される。前記第１側面は、前記ベアリング保持部材と接触可能である。前記第２側面は、前記ベアリング保持部材と接触可能である。前記ベアリング保持部材は、前記第１側面および前記第２側面と接触するように前記ベアリング溝と係合する。

本発明に係る画像形成装置は、上記に記載の定着装置と、画像形成部とを備える。前記画像形成部は、トナー像を被記録媒体に転写する。前記定着装置は、前記トナー像を前記被記録媒体に定着させる。

本発明の定着装置において、ベアリング保持部材は、第１側面および第２側面と接触するようにベアリング溝と係合する。したがって、ベアリングが、回転部材に対して傾くことを抑制することができる。その結果、異音が発生することを抑制することができる。

（ａ）は、本発明の実施形態１に係る定着装置の斜視図である。（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る定着装置の加圧ローラーの斜視図である。 本発明の実施形態１に係る定着装置の斜視図である。 （ａ）は、本発明の実施形態１に係る定着装置のベアリング周辺の断面図である。（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る定着装置のベアリング保持部材の斜視図である。 図３（ａ）のベアリング周辺の拡大図である。 本発明の実施形態２に係る画像形成装置を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

［実施形態１］
図１を参照して本発明に係る定着装置１００の実施形態１を説明する。図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る定着装置１００の斜視図である。図１（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る定着装置１００の加圧ローラー２６の斜視図である。

定着装置１００は、加圧ローラー２６（回転部材）とベアリング４０とベアリング保持部材３０とを備える。定着装置１００は、例えば、画像形成装置に搭載される。定着装置１００は、さらに、加熱ローラー２０、定着ローラー２２、テンションローラー２４およびベルト１０を備える。定着装置１００は、用紙（被記録媒体）を加熱および加圧することで、未定着のトナーを溶融させて用紙に定着させる。

加熱ローラー２０、定着ローラー２２、テンションローラー２４および加圧ローラー２６は円筒状であり、回転軸回りに回転可能である。加熱ローラー２０と定着ローラー２２とテンションローラー２４とには、無端状のベルト１０が巻きかけられている。ベルト１０には、テンションローラー２４によって張力が与えられる。

加圧ローラー２６は、駆動源により回転駆動される。

加熱ローラー２０は外周面を有しており、加熱ローラー２０の外周面には、無端状のベルト１０が巻きかけられている。加圧ローラー２６によって無端状のベルト１０が回転し、無端状のベルト１０が回転することによって加熱ローラー２０は従動回転する。

加熱ローラー２０には、加熱部が内蔵されている。加熱部は、例えば、ハロゲンヒーター、セラミックヒーターまたはカーボンヒーターである。加熱部は、加熱ローラー２０を介してベルト１０を加熱する。加熱部は、長手方向に延びた形状を有する。加熱部は、加熱ローラー２０の回転軸方向に平行になるように配置される。

ベアリング４０は、加圧ローラー２６の端部の外周面に配置される。ベアリング４０は外周面を有する。ベアリング保持部材３０は、ベアリング４０を保持する。ベアリング４０およびベアリング保持部材３０の詳細については図３を参照して後述する。

定着装置１００では、駆動源により定着ローラー２２に隣接する加圧ローラー２６が回転駆動される。加圧ローラー２６が回転すると、加圧ローラー２６とベルト１０との摩擦力、およびベルト１０と定着ローラー２２との摩擦力が作用して、定着ローラー２２が従動回転する。定着ローラー２２が従動回転すると、ベルト１０が走行する。ベルト１０は加熱部によって所定の温度に維持される。用紙は、所定の温度に維持されたベルト１０により搬送され、ニップ部Ｎを通過する。その結果、未定着トナーが、用紙上に圧着される。加圧ローラー２６は、用紙および未定着トナーに十分な熱量を供給するために、定着ローラー２２を押圧し、ニップ部Ｎを形成する。

図２を参照して、本発明に係る定着装置１００のベアリング保持部材３０の取り付けについて説明する。図２は、本発明の実施形態１に係る定着装置１００の斜視図である。

定着装置１００は、静止枠体３４をさらに備える。ベアリング保持部材３０は、ビス３５によって静止枠体３４に取り付けられる。

図３を参照して本発明に係る定着装置１００の実施形態１を説明する。図３（ａ）は、本発明の実施形態１に係る定着装置１００のベアリング４０周辺の断面図である。図３（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る定着装置１００のベアリング保持部材３０の斜視図である。

定着装置１００は、断熱部材４４と押さえ部材４６とをさらに備える。

ベアリング４０は、加圧ローラー２６の端部に配置される。ベアリング４０は、断熱部材４４を介して加圧ローラー２６の外周面に外嵌される。ベアリング４０は、内周面４８と外周面４７を有する。ベアリング４０の内周面４８は、断熱部材４４の外周面と接触している。断熱部材４４により、加圧ローラー２６からの熱が直接ベアリング４０に伝達せずに吸収されるため、ベアリング４０の温度は過度には増加しない。ベアリング４０は、加圧ローラー２６を回転自在に支持する。ベアリング４０は、内側リング４１、外側リング４２および複数のボール４３を有する。各ボール４３は、内側リング４１と外側リング４２とに挟まれた状態で等間隔に配置されている。ベアリング４０によって、加圧ローラー２６は円滑に回転する。

ベアリング保持部材３０は、ベアリング４０を保持する。ベアリング保持部材３０は、Ｃ字形状（一部途切れた環状形状）を有している。ベアリング保持部材３０の内径は、ベアリング４０の外径とよりも僅かに小さい。したがって、ベアリング４０にベアリング保持部材３０を取り付けた場合、ベアリング保持部材３０は、ベアリング保持部材３０の残留応力によってベアリング４０をベアリング４０の中心方向に押し付ける。ベアリング保持部材３０は、金属または樹脂で形成される。ベアリング保持部材３０が樹脂から形成されている場合、ベアリング保持部材３０は耐熱性の高い樹脂で形成されることが好ましい。ベアリング保持部材３０は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）で形成される。また、押さえ部材４６は、加圧ローラー２６が加圧ローラー２６の回転軸方向に抜けることを抑制するために設けられる。

図４を参照して本発明に係る定着装置１００の実施形態１を説明する。図４は、図３（ａ）のベアリング４０周辺の拡大図である。

外周面４７には、ベアリング溝６０が形成される。外周面４７は、平坦部４９、底面６１、第１側面６２および第２側面６３を有する。ベアリング溝６０は、底面６１、第１側面６２および第２側面６３で規定される。第１側面６２は、ベアリング保持部材３０と接触可能である。第２側面６３は、ベアリング保持部材３０と接触可能である。第１側面６２と第２側面６３とは対向している。

ベアリング保持部材３０は、第１接触面３１と第２接触面３２と第１接触面３１および第２接触面３２を接続する接続面３３とを有する。ベアリング保持部材３０は、第１側面６２および第２側面６３と接触するようにベアリング溝６０と係合する。具体的には、ベアリング保持部材３０の第１接触面３１は、ベアリング溝６０の第１側面６２と接触し、ベアリング保持部材３０の第２接触面３２は、ベアリング溝６０の第２側面６３と接触する。

また、ベアリング保持部材３０は、ベアリング４０の少なくとも外周面４７の平坦部４９と同一平面上においてベアリング４０と接触する。すなわち、ベアリング保持部材３０は、ベアリング４０の角部６５および角部６４において少なくとも接触する。角部６５は、第１側面６２と平坦部４９とで形成される。角部６４は、第２側面６３と平坦部４９とで形成される。ここでは、第１接触面３１は、第１側面６２のうち全ての面で第１側面６２と接触し、第２接触面３２は、第２側面６３のうち当接部（角部６４）で接触する。ベアリング溝６０の内側の領域におけるベアリング保持部材３０の厚さ（加圧ローラー２６の回転軸方向に沿った長さ）ｄ１は、ベアリング溝６０の外側の領域におけるベアリング保持部材３０の厚さ（加圧ローラー２６の回転軸方向に沿った長さ）ｄ２よりも短い。第２接触面３２は、加圧ローラー２６の回転軸に直交する方向（径方向）に対して傾斜している。したがって、第２接触面３２のいずれかの部分が、角部６４（ここでは当接部）に接触する。ここでは第１接触面３１が径方向と平行になるように、ベアリング保持部材３０はベアリング溝６０と係合する。

以上、図１〜図４を参照して説明したように、定着装置１００において、ベアリング保持部材３０は、第１側面６２および第２側面６３と接触するようにベアリング溝６０と係合する。従来の矩形のベアリング保持部材を用いた場合、設計上の公差によってベアリング溝とベアリング保持部材との間に隙間が生じるためベアリング保持部材はベアリング溝の一方の側面としか接触しない。一方、本実施形態に係るベアリング保持部材３０は、２つの側面でベアリング溝６０と接触するため、矩形のベアリング保持部材に比べてベアリング保持部材３０はベアリング溝６０により確実に固定される。また、ベアリング保持部材３０は、加圧ローラー２６の回転軸に向かう方向に力を付与している。したがって、加圧ローラー（回転部材）２６に対するベアリング４０の傾きを抑制することができ、異音の発生を抑制することができる。

また、ベアリング溝６０の内側の領域におけるベアリング保持部材３０の厚さｄ１は、ベアリング溝６０の外側の領域におけるベアリング保持部材３０の厚さｄ２よりも短い。また、加圧ローラー２６の回転軸方向に沿ったベアリング溝６０の長さは、ベアリング保持部材３０の厚さｄ１よりも長く、ベアリング保持部材３０の厚さｄ２よりも短い。したがって、ベアリング４０がベアリング保持部材３０に対してずれにくくなり、ベアリング４０を安定して保持することができる。

また、ベアリング保持部材３０の第１接触面３１と第２接触面３２との少なくとも一方は径方向に対して傾斜している。したがって、第１接触面３１または第２接触面３２は第１側面６２または第２側面６３といずれかの位置で接触する。その結果、ベアリング保持部材３０は、製品ごとのベアリング溝６０の深さのばらつき（公差）に応じてベアリング４０を保持することができる。またいずれかの位置でベアリング溝６０と接触するようにベアリング保持部材３０を取り付ければよいので、ベアリング保持部材３０の組み立てが容易になる。さらに、矩形のベアリング保持部材に比べてベアリング保持部材３０の設計が簡易となる。また、簡易な構成でベアリング４０をベアリング保持部材３０で保持することができるので、組み立てが容易であり、設計が簡易である。

また、ベアリング保持部材３０の第１接触面３１または第２接触面３２のいずれか一方が、径方向と平行になるように、ベアリング保持部材３０はベアリング溝６０と係合することにより、第１接触面３１または第２接触面３２のいずれか一方が、ベアリング溝６０の第１側面６２または第２側面６３と接触する面積を増加させることができる。その結果、ベアリング保持部材３０のベアリング４０を保持する力を強くすることができる。

また、ベアリング保持部材３０は、一部途切れた環状形状を有している。したがって、ベアリング保持部材３０をベアリング４０に係合した際に、ベアリング保持部材３０の残留応力によって、ベアリング保持部材３０はベアリング４０の方向へ食い込む。その結果、ベアリング保持部材３０のベアリング４０を保持する力を強くすることができる。

［実施形態２］
図５は、本発明の実施形態２に係る画像形成装置２００を示す模式図である。画像形成装置２００は、複写機、プリンター、ファクシミリまたはこれらの機能を兼ね備えた複合機であり得る。以下、画像形成装置２００として複写機を例に本発明を説明するが、本発明はこれに限定されない。

画像形成装置２００は、定着装置１００と画像読取部１１０と画像形成部９０とを備える。画像形成部９０は、給紙カセット１２０、作像部１３０、トナー補給装置１４０、用紙排出部１５０および用紙搬送部１６０を有している。画像形成部９０は、画像読取部１１０によって読み取られた画像データに基づいて画像を形成する。

給紙カセット１２０には、印刷用の用紙Ｐが収容されている。複写を行う際、給紙カセット１２０内の用紙Ｐは、作像部１３０と定着装置１００とを経由して用紙排出部１５０から排出されるように、用紙搬送部１６０によって搬送される。

作像部１３０では、トナー像を用紙Ｐに形成する。作像部１３０には、感光体１３１と現像装置１３２と転写装置１３３とが含まれている。

感光体１３１には、画像読取部１１０で生成された原稿画像のデータに基づきレーザーが照射されることによって静電潜像が形成される。現像装置１３２は現像ローラー１２１を有している。現像ローラー１２１は、感光体１３１にトナーを供給して静電潜像を現像させることで、感光体１３１にトナー像を形成する。トナーは、トナー補給装置１４０から現像装置１３２へ補給される。

転写装置１３３は、感光体１３１に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する。

定着装置１００は、用紙Ｐを加熱および加圧することで、作像部１３０において形成された未定着のトナーを溶融させて用紙Ｐに定着させる。

以上、図面（図１〜図５）を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である（例えば、下記に示す（１）〜（３））。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（１）実施形態１および実施形態２に係る定着装置１００において、ベアリング保持部材３０は加圧ローラー２６に配置されていたが、ベアリング保持部材３０が配置される回転部材は加圧ローラーに限定されない。例えば、加熱ローラー２０および定着ローラー２２にベアリング保持部材３０を配置してもよい。

（２）実施形態１および実施形態２に係る定着装置１００では、加熱部は、加熱ローラー２０に内蔵されていたが、加熱部は、加熱ローラー２０の外側に設けられてもよい。例えば、電磁誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）方式では、加熱ローラー２０の外側に電磁誘導コイルが設けられ、電磁誘導コイルによりベルト１０を加熱するようにしてもよい。

（３）実施形態１および実施形態２に係る定着装置１００は、ベルト定着方式であったが、ベルト１０を使用しない熱ローラー定着方式であってもよい。

本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。

１０ ベルト
２０ 加熱ローラー
２２ 定着ローラー
２４ テンションローラー
２６ 加圧ローラー
３０ ベアリング保持部材
３１ 第１接触面
３２ 第２接触面
３３ 接続面
４０ ベアリング
４７ 外周面
６０ ベアリング溝
６１ 底面
６２ 第１側面
６３ 第２側面
１００ 定着装置
２００ 画像形成装置

Claims (3)

1. 被記録媒体にトナーを定着させる定着装置であって、
   回転軸回りに回転可能な回転部材と、
   前記回転部材の端部に配置されるベアリングと、
   前記ベアリングを保持するベアリング保持部材と
   を備え、
   前記ベアリングの外周面には、底面、第１側面および第２側面で規定されるベアリング溝が形成され、
   前記第１側面は、前記ベアリング保持部材と接触可能であり、
   前記第２側面は、前記ベアリング保持部材と接触可能であり、
   前記ベアリング保持部材は、前記第１側面および前記第２側面と接触するように前記ベアリング溝と係合し、
   前記ベアリング保持部材は、
   前記第１側面と接触する第１接触面と、
   前記第２側面と接触する第２接触面と、
   前記第１接触面と前記第２接触面とを接続する接続面と
   を有し、
   前記第２接触面は前記回転軸に直交する方向に対して傾斜し、
   前記ベアリング溝は、
   前記第１側面のうち、前記ベアリング保持部材の前記外周面の平坦部と連絡する第１角部と、
   前記第２側面のうち前記平坦部と連絡する第２角部と
   をさらに有し、
   前記第２接触面は、前記第２角部のみにおいて前記第２側面と接触し、
   前記第１側面と前記第２側面とは、前記回転軸に直交する方向と平行に形成され、
   前記第１接触面は、前記回転軸に直交する方向と平行になるように、前記ベアリング保持部材は前記ベアリング溝と係合し、
   前記第１接触面は、前記第１側面の全ての面と接触する、定着装置。
2. 前記第２接触面は、前記接続面から離間するに応じて前記ベアリング保持部材の厚さが増大するように、前記回転軸に直交する方向に対して傾斜する、請求項１に記載の定着装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の定着装置と、
   トナー像を被記録媒体に転写する画像形成部と
   を備え、
   前記定着装置は、前記トナー像を前記被記録媒体に定着させる、画像形成装置。

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