JP6256232B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、記録媒体にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。
従来、複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置は、記録媒体にトナー像を定着させる定着装置を備えている。
例えば、特許文献1には、記録媒体にトナー像を定着させる回転部材(特許文献1の「加熱ローラ30」参照)と、回転部材を回転可能に支持するベアリング(特許文献1の「ボールベアリング35」参照)と、ベアリングを保持する保持部材(特許文献1の「ローラ保持側枠36」参照)と、を備えた定着装置が開示されている。
特開2005−292644号公報
特許文献1では、ベアリングの外側の面にCリングを接触させることで、保持部材からのベアリングの脱落を防止している。そのため、回転部材の熱膨張に伴って回転部材がベアリングを外側に押すと、ベアリングに無理な力がかかってベアリングが破損し、定着装置の動作不良や異常音の発生につながる恐れがある。また、特許文献1では、Cリングの設置に伴って定着装置の構成が複雑化する恐れがある。
そこで、本発明は上記事情を考慮し、簡易な構成によってベアリングの破損及び脱落を抑制することを目的とする。
本発明の定着装置は、記録媒体にトナー像を定着させる回転部材と、回転軸の周りを回転可能となるように前記回転部材を支持するベアリングと、前記ベアリングを保持する保持部材と、を備え、前記保持部材は、前記ベアリングの前記回転軸方向外側の面と間隔を介して対向する規制部を備えていることを特徴とする。
上記のように保持部材の規制部をベアリングの回転軸方向外側の面と対向させることで、ベアリングの回転軸方向外側への移動を規制し、保持部材からのベアリングの脱落を抑制することが可能となる。
また、保持部材の規制部によって保持部材からのベアリングの脱落を抑制しているため、保持部材からのベアリングの脱落を抑制するために新たな部品を追加する必要が無い。そのため、定着装置の構成を簡易なものとすることが可能となる。
更に、ベアリングの回転軸方向外側の面と規制部の間に間隔が設けられているため、回転部材の熱膨張に伴って回転部材がベアリングを回転軸方向外側に押した場合に、上記間隔内においてベアリングを回転軸方向外側に移動させることが可能となる。そのため、ベアリングに無理な力がかかってベアリングが破損するのを抑制することが可能となり、定着装置の動作不良や異常音の発生を防止することができる。
前記保持部材は、前記ベアリングを保持する内側部と、前記内側部の前記回転軸方向外側に配置される外側部と、前記内側部と前記外側部を連結する連結部と、を備え、前記規制部は、前記外側部から前記回転軸方向内側に向かって突出していても良い。
このような構成を採用することで、規制部を容易に形成することが可能となる。
前記規制部は、前記回転軸の周りに等角度間隔で複数個設けられていても良い。
このような構成を採用することで、保持部材からのベアリングの脱落を一層効果的に抑制することが可能となる。
前記定着装置は、前記保持部材に取り付けられ、前記回転軸方向内側に向かって前記ベアリングを付勢する付勢部材を更に備えていても良い。
このような構成を採用することで、回転部材の回転軸方向の位置のばらつきを抑制することができる。そのため、回転部材によって記録媒体にトナー像を確実に定着させることが可能となる。
前記付勢部材は、板バネであり、前記ベアリングの前記回転軸方向外側の面と前記規制部の間に配置されていても良い。
このような構成を採用することで、ベアリングの回転軸方向外側の面が規制部に接触するのを抑制することが可能となる。
前記付勢部材は、コイルバネであり、前記規制部の外周に取り付けられていても良い。
このような構成を採用することで、新たな部品を追加することなく、付勢部材を保持部材に取り付けることが可能となる。
前記定着装置は、熱源と、前記熱源によって加熱される加熱部材と、を更に備え、前記回転部材は、前記加熱部材に圧接して定着ニップを形成する加圧ローラーであっても良い。
このような構成を採用することで、定着装置の構成を簡易なものとすることが可能となる。
前記定着装置は、前記加圧ローラーを前記加熱部材に圧接させる第1の姿勢と、前記加圧ローラーを前記加熱部材から離間させる第2の姿勢と、の間で揺動可能となるように前記保持部材を支持する支持部材を更に備え、前記保持部材は、前記ベアリングを嵌合可能な嵌合部を備え、前記保持部材が前記第1の姿勢にある状態では前記嵌合部からの前記ベアリングの取り外しが規制され、前記保持部材が前記第2の姿勢にある状態では前記嵌合部から前記ベアリングを取り外し可能となっても良い。
このような構成を採用することで、加圧ローラーの交換作業を容易に行うことが可能となり、定着装置のメンテナンス性の向上を図ることが可能となる。
前記ベアリングの前記回転軸方向外側の面と前記規制部の間隔は、前記ベアリングの前記回転軸方向の長さよりも短くても良い。
このような構成を採用することで、保持部材からのベアリングの脱落を確実に抑制することが可能となる。
本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、簡易な構成によってベアリングの破損及び脱落を抑制することが可能となる。
本発明の一実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、定着フレームの外枠を取り外した状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、保持部材及びその周辺を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、加圧ローラーが熱膨張する前の状態における保持部材及びその周辺を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、加圧ローラーが熱膨張した状態における保持部材及びその周辺を示す側面図である。 (a)は、本発明の一実施形態に係る定着装置において、保持部材が第1の姿勢にある状態を示す模式図である。(b)は、本発明の一実施形態に係る定着装置において、保持部材が第2の姿勢にある状態を示す模式図である。 本発明の他の異なる実施形態に係る定着装置において、保持部材及びその周辺を示す斜視図である。
まず、プリンター1(画像形成装置)の全体の構成について説明する。
図1に示されるように、プリンター1は、箱型形状のプリンター本体2を備えており、プリンター本体2の下部には用紙(記録媒体)を収納する給紙カセット3が設けられ、プリンター本体2の上端には排紙トレイ4が設けられている。
プリンター本体2の左上部には、レーザー・スキャニング・ユニット(LSU)で構成される露光器5が配置され、プリンター本体2の右側部には、画像形成部6が設けられている。画像形成部6には、感光体ドラム7(像担持体)が回転可能に設けられており、感光体ドラム7の周囲には、帯電器8と、トナーコンテナ9に接続された現像器10と、転写ローラー11と、クリーニング装置12とが、感光体ドラム7の回転方向(図1の矢印X参照)に沿って配置されている。
プリンター本体2の右側部には、下方から上方に向かって用紙の搬送経路13が設けられている。搬送経路13の上流端には給紙部14が設けられ、搬送経路13の中流部には、感光体ドラム7と転写ローラー11によって構成される転写部15が設けられ、搬送経路13の下流部には定着装置16が設けられている。搬送経路13の右側には、両面印刷用の反転経路17が設けられている。
次に、このような構成を備えたプリンター1の画像形成動作について説明する。
プリンター1に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。
まず、帯電器8によって感光体ドラム7の表面が帯電された後、露光器5からのレーザー光(図1の矢印P参照)により感光体ドラム7に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム7の表面に静電潜像が形成される。次に、トナーコンテナ9から供給されるトナーによって、現像器10が静電潜像をトナー像に現像する。
一方、給紙部14によって給紙カセット3から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて転写部15へと搬送され、転写部15において感光体ドラム7上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、搬送経路13を下流側へと搬送されて定着装置16に進入し、この定着装置16において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、搬送経路13の下流端から排紙トレイ4に排出される。なお、感光体ドラム7上に残留したトナーは、クリーニング装置12によって回収される。
次に、定着装置16について詳細に説明する。
以下、説明の便宜上、図2における紙面手前側を定着装置16の前側とする。各図に適宜付される矢印Fr、Rr、L、R、U、Loは、それぞれ定着装置16の前側、後側、左側、右側、上側、下側を示している。図2の矢印Yは、用紙の搬送方向(本実施形態では、上下方向)を示している。各図に適宜付される矢印Iは前後方向内側を示し、各図に適宜付される矢印Oは前後方向外側を示している。
図2に示されるように、定着装置16は、箱型形状を成す定着フレーム21(支持部材)と、定着フレーム21の左側部に収容される加熱ローラー22(加熱部材)と、定着フレーム21の右側部に収容される加圧ローラー23(回転部材)と、定着フレーム21の上端部に設けられる一対の排紙ローラー24と、加圧ローラー23の前側と後側にそれぞれ設けられるベアリング25及び保持部材26(図2では、後側のベアリング25及び後側の保持部材26のみを表示)と、を備えている。
図3に示されるように、定着フレーム21は、前後方向に長い形状を成している。定着フレーム21は、外枠27を備えている。外枠27の上面には多数の上側搬送リブ28が設けられ、外枠27の右面には多数の右側搬送リブ29が設けられている。
図4に示されるように、定着フレーム21の前端側と後端側には、それぞれ支持板30が立設されている。支持板30の下端部には、支軸31が固定されている。支持板30の上端側にはスプリング収容部32が設けられ、スプリング収容部32にはコイルスプリング33(付勢体)が収容されている。コイルスプリング33の左側には、カム34が設けられている。コイルスプリング33の右側には、引っ掛け部(図示せず)を備えた係合軸35(係合部材)が設けられている。
加熱ローラー22(図2等参照)は、前後方向に長い形状を成している。加熱ローラー22は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属から成る円筒状の基材層と、この基材層に周設され、シリコンゴム等から成る弾性層と、この弾性層を被覆し、PFA等のフッ素系樹脂から成る離型層と、を備えている。なお、図2において、加熱ローラー22の各層(基材層、弾性層、離型層)は、特に区別されずに表示されている。
加熱ローラー22は、定着フレーム21に回転可能に支持されている。加熱ローラー22は、モーター等によって構成される駆動源36に接続されており、駆動源36によって加熱ローラー22を回転させるようになっている。
加熱ローラー22の内部空間には、上下一対のヒーター37(熱源)が収容されている。ヒーター37は、例えば、ハロゲンヒーターやセラミックヒーター等によって構成されている。
加熱ローラー22の上側(用紙の搬送方向下流側)には分離爪38が設けられている。図4に示されるように、分離爪38は、前後方向に間隔をおいて複数個(例えば、6個)設けられている。分離爪38の下端部(先端部)は、加熱ローラー22の外周面に当接している。
加圧ローラー23(図2等参照)は、前後方向に長い形状を成している。加圧ローラー23は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属から成る円筒状の芯材40と、この芯材40に周設され、シリコンゴム等から成る弾性層41と、この弾性層41を被覆し、PFA等のフッ素系樹脂から成る離型層(図示せず)と、を備えている。
加圧ローラー23は、加熱ローラー22に圧接しており、加熱ローラー22と加圧ローラー23の間には、定着ニップ42が形成されている。
一対の排紙ローラー24(図2等参照)は、前後方向に長い形状を成している。一対の排紙ローラー24は互いに圧接しており、一対の排紙ローラー24の間には排紙ニップ43が形成されている。
ベアリング25(図5等参照)は、例えばボールベアリングによって構成されている。ベアリング25は、加圧ローラー23の芯材40の前端部と後端部にそれぞれ装着されており、加圧ローラー23を回転可能に支持している。これに伴って、前後方向に延びる回転軸Aの周りを加圧ローラー23が回転可能となっている。つまり、本実施形態では、前後方向が加圧ローラー23の回転軸方向である。
図5等に示されるように、保持部材26は、例えば、一枚の板金を屈曲させることによって形成されている。保持部材26は、内側部44と、内側部44の前後方向外側に配置される外側部45と、内側部44の右端部(幅方向一端部)と外側部45の右端部(幅方向一端部)を連結する連結部46と、外側部45の左端側(幅方向他端側)に設けられる上下一対の規制部49と、を備えている。
保持部材26の内側部44及び外側部45の下部には挿通穴47が設けられている。挿通穴47には、定着フレーム21の支持板30の下端部に固定された支軸31が挿通されており、これにより、保持部材26が定着フレーム21に揺動可能に支持されている。内側部44及び外側部45の上部には、連通穴48が設けられている。
保持部材26の内側部44の上端部には、フック部58が設けられている。フック部58は、係合軸35の引っ掛け部(図示せず)に係合している。
保持部材26の内側部44の上下方向略中央部には、円弧状に湾曲する嵌合溝50(嵌合部)が設けられており、嵌合溝50にはベアリング25が嵌合している。このような構成により、ベアリング25が保持部材26の内側部44に保持されている。嵌合溝50は、内側部44の左縁部から右側に向かって凹設されている。内側部44には、嵌合溝50の外周から前後方向内側に向かって突出するフランジ部51が設けられている。
保持部材26の内側部44には、嵌合溝50の上側に板バネ52(付勢部材)が取り付けられている。板バネ52の上部は、ビス53を介して内側部44の前後方向外側の面に固定されている。板バネ52の下部は、ベアリング25の前後方向外側の面の外周端部に当接している。このような構成により、板バネ52によってベアリング25が前後方向内側に向かって付勢されている。板バネ52の下部は、ベアリング25の前後方向外側の面の外周端部と上側の規制部49の間に配置されている。
保持部材26には、外側部45と連結部46に跨って、上下一対の切り欠き部54が設けられている。保持部材26の外側部45の左上部には、略矩形状の凹部59が設けられている。凹部59の側縁部には、切り欠き部54と対応する高さに、上下一対の突片55が左方に向かって突設されている。
保持部材26の規制部49は、外側部45の突片55の左端部(先端部)から前後方向内側に向かって突出している。規制部49は、加圧ローラー23の回転軸Aの周りに等角度間隔(本実施形態では180度間隔)で複数個(本実施形態では2個)設けられている。図6等に示されるように、規制部49の先端部(前後方向内側の端部)は、嵌合溝50の周囲において内側部44の前後方向外側の面と間隔を介して対向すると共に、ベアリング25の前後方向外側の面の外周端部と間隔Gを介して対向している。間隔Gは、ベアリング25の前後方向の長さLよりも短い。
上記のように構成された定着装置16において、用紙にトナー像を定着させる際には、駆動源36によって加熱ローラー22を回転させる(図2の矢印B参照)。このように加熱ローラー22が回転すると、加熱ローラー22に圧接する加圧ローラー23が加熱ローラー22に従動して回転する(図2の矢印C参照)。また、用紙にトナー像を定着させる際には、ヒーター37を通電させ、ヒーター37によって加熱ローラー22を加熱する。この状態で用紙が定着ニップ42を通過すると、用紙とトナー像が加熱及び加圧されて用紙にトナー像が定着する。トナー像が定着した用紙は、分離爪38によって加熱ローラー22から分離され、一対の排紙ローラー24によって定着装置16の外部に排出される。
上記のようにヒーター37によって加熱ローラー22を加熱すると、加熱ローラー22に圧接する加圧ローラー23も加熱され、加圧ローラー23が熱膨張する。このように加圧ローラー23が熱膨張すると、加圧ローラー23の芯材40の前端部と後端部にそれぞれ装着されたベアリング25が加圧ローラー23の芯材40によって前後方向外側に押され、保持部材26から脱落する恐れがある。
しかしながら、本実施形態では、保持部材26の規制部49をベアリング25の前後方向外側の面と対向させているため、ベアリング25の前後方向外側への移動を規制し、保持部材26からのベアリング25の脱落を抑制することが可能となる。本実施形態では特に、ベアリング25の前後方向外側の面と規制部49の間隔Gがベアリング25の前後方向の長さLよりも短いため、保持部材26からのベアリング25の脱落を確実に抑制することが可能となる。また、規制部49が加圧ローラー23の回転軸Aの周りに等角度間隔(本実施形態では180度間隔)で複数個(本実施形態では2個)設けられているため、保持部材26からのベアリング25の脱落を一層効果的に抑制することが可能となる。
また、保持部材26の規制部49によって保持部材26からのベアリング25の脱落を抑制しているため、保持部材26からのベアリング25の脱落を抑制するために新たな部品を追加する必要が無い。そのため、定着装置16の構成を簡易なものとすることが可能となる。
更に、ベアリング25の前後方向外側の面と規制部49の間に間隔Gが設けられているため、加圧ローラー23の熱膨張に伴って加圧ローラー23の芯材40がベアリング25を前後方向外側に押した場合に、上記間隔G内においてベアリング25を前後方向外側に移動させることが可能となる(図7参照)。そのため、ベアリング25に無理な力がかかってベアリング25が破損するのを抑制することが可能となり、定着装置16の動作不良や異常音の発生を防止することができる。
また、保持部材26は、ベアリング25を保持する内側部44と、内側部44の前後方向外側に配置される外側部45と、内側部44と外側部45を連結する連結部46と、を備え、規制部49は、外側部45から前後方向内側に向かって突出している。このような構成を採用することで、規制部49を容易に形成することが可能となる。
また、保持部材26には板バネ52が取り付けられ、この板バネ52によってベアリング25が前後方向内側に向かって付勢されている。このような構成を採用することで、加圧ローラー23の前後方向の位置のばらつきを抑制することができる。そのため、加圧ローラー23によって用紙にトナー像を確実に定着させることが可能となる。また、板バネ52がベアリング25の前後方向外側の面と上側の規制部49の間に配置されているため、ベアリング25の前後方向外側の面が規制部49に接触するのを抑制することが可能となる。
また、定着装置16は、ヒーター37と、ヒーター37によって加熱される加熱ローラー22と、を備え、加圧ローラー23は、加熱ローラー22に圧接して定着ニップ42を形成している。このような構成を採用することで、定着装置16の構成を簡易なものとすることが可能となる。
また、上記のように構成された定着装置16において、用紙にトナー像を定着させる際には、図8(a)に示されるように、保持部材26のフック部58を係合軸35の引っ掛け部(図示せず)に係合させている。これに伴って、加圧ローラー23が加熱ローラー22に圧接して定着ニップ42を形成している。この時の保持部材26の姿勢を第1の姿勢とする。
このように保持部材26が第1の姿勢にある状態では、加熱ローラー22から加圧ローラー23に向かって作用する押圧力Dによって保持部材26の嵌合溝50にベアリング25が押し付けられており、嵌合溝50からのベアリング25の取り外しが規制されている。そのため、加圧ローラー23及びベアリング25を保持部材26から分離することはできない。
なお、上記のように保持部材26が第1の姿勢にある状態でカム34を回転させると、カム34がコイルスプリング33を介して係合軸35を押圧することで保持部材26が支軸31を中心に揺動し、定着ニップ42の圧力が切り替わるようになっている。
一方で、加圧ローラー23の交換作業を行う際には、図8(b)に示されるように、係合軸35の引っ掛け部(図示せず)に対する保持部材26のフック部58の係合を解除させる。これに伴って、保持部材26が支軸31を中心に揺動し、加圧ローラー23が加熱ローラー22から離間する。この時の保持部材26の姿勢を第2の姿勢とする。
このように保持部材26が第2の姿勢にある状態では、保持部材26の嵌合溝50からベアリング25を取り外すことが可能となっており、加圧ローラー23及びベアリング25を保持部材26から分離することができる。
本実施形態ではこのように、保持部材26が第1の姿勢にある状態では保持部材26の嵌合溝50からのベアリング25の取り外しが規制され、保持部材26が第2の姿勢にある状態では保持部材26の嵌合溝50からベアリング25を取り外し可能となっている。このような構成を採用することで、加圧ローラー23の交換作業を容易に行うことが可能となり、定着装置16のメンテナンス性の向上を図ることが可能となる。
本実施形態では、板バネ52を付勢部材とする場合について説明したが、他の異なる実施形態では、図9に示されるように、コイルバネ60を付勢部材としても良い。この場合には、保持部材26の規制部49の外周にコイルバネ60を取り付けることで、新たな部品を追加することなく、コイルバネ60を保持部材26に取り付けることが可能となる。
本実施形態では、付勢部材を1個だけ設ける場合について説明したが、他の異なる実施形態では、図9に示されるように、付勢部材を複数個設けても良い。この場合には、複数個の付勢部材を加圧ローラー23の回転軸Aの周りに等角度間隔で配置することで、付勢部材によってベアリング25をより安定して付勢することが可能となる。
本実施形態では、加熱ローラー22を加熱部材とする場合について説明したが、他の異なる実施形態では加熱ベルトを加熱部材としても良い。
本実施形態では、加圧ローラー23を回転部材とする場合について説明したが、他の異なる実施形態では、加熱ローラー22や加熱ベルトを回転部材としても良い。
本実施形態では、保持部材26に規制部49が2個設けられる場合について説明したが、他の異なる実施形態では、保持部材26に規制部49が1個又は3個以上設けられていても良い。
本実施形態では、ヒーター37を熱源とする場合について説明したが、他の異なる実施形態では、IHコイル等を熱源としても良い。
本実施形態では、プリンター1に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。
1 プリンター(画像形成装置)
16 定着装置
21 定着フレーム(支持部材)
22 加熱ローラー(加熱部材)
23 加圧ローラー(回転部材)
25 ベアリング
26 保持部材
37 ヒーター(熱源)
42 定着ニップ
44 内側部
45 外側部
46 連結部
50 嵌合溝(嵌合部)
52 板バネ(付勢部材)
49 規制部
60 コイルバネ(付勢部材)
A 回転軸

Claims (7)

  1. 熱源と、
    前記熱源によって加熱される加熱部材と、
    前記加熱部材に圧接して定着ニップを形成し、記録媒体にトナー像を定着させる加圧ローラーと、
    回転軸の周りを回転可能となるように前記加圧ローラーを支持するベアリングと、
    前記ベアリングを保持する保持部材と、
    前記加圧ローラーを前記加熱部材に圧接させる第1の姿勢と、前記加圧ローラーを前記加熱部材から離間させる第2の姿勢と、の間で揺動可能となるように前記保持部材を支持する支持部材と、を備え、
    前記保持部材は、前記ベアリングの前記回転軸方向外側の面と間隔を介して対向する規制部を備えており、
    前記保持部材は、前記ベアリングを嵌合可能な嵌合部を備え、
    前記保持部材が前記第1の姿勢にある状態では前記嵌合部からの前記ベアリングの取り外しが規制され、前記保持部材が前記第2の姿勢にある状態では前記嵌合部から前記ベアリングを取り外し可能となり、
    前記保持部材には、前記嵌合部の外周から前記回転軸方向内側に向かって突出するフランジ部が設けられ
    前記保持部材は、
    前記ベアリングを保持する内側部と、
    前記内側部の前記回転軸方向外側に配置される外側部と、
    前記内側部と前記外側部を連結する連結部と、を備え、
    前記規制部は、前記外側部から前記回転軸方向内側に向かって突出しており、
    前記保持部材には、前記外側部と前記連結部に跨って切り欠き部が設けられ、
    前記規制部は、前記切り欠き部と対応する高さに設けられていることを特徴とする定着装置。
  2. 前記規制部は、前記回転軸の周りに等角度間隔で複数個設けられていることを特徴とする請求項に記載の定着装置。
  3. 前記保持部材に取り付けられ、前記回転軸方向内側に向かって前記ベアリングを付勢する付勢部材を更に備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。
  4. 前記付勢部材は、板バネであり、前記ベアリングの前記回転軸方向外側の面と前記規制部の間に配置されていることを特徴とする請求項に記載の定着装置。
  5. 前記付勢部材は、コイルバネであり、前記規制部の外周に取り付けられていることを特徴とする請求項に記載の定着装置。
  6. 前記ベアリングの前記回転軸方向外側の面と前記規制部の間隔は、前記ベアリングの前記回転軸方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の定着装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
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