JP6344202B2 - 駆動構造、定着器、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動構造、定着器、および画像形成装置に関する。

従来、用紙上の未定着トナー像をその用紙に熱定着させる定着器、およびそのような定着器を備えた画像形成装置が知られている。

例えば特許文献１には、定着ローラに駆動力を伝達するばねクラッチと、紙詰まり検知手段によって紙詰まりが検知された時に駆動力の伝達を断つように設定されたばねクラッチ制御手段とを備えた定着器が開示されている。

また、例えば特許文献２には、駆動力の伝達を解除するための駆動切り替え部材と、前記駆動切り替え部材を動作させるための駆動切り替え部材動作レバーを備え、ジャム処理を行う場合は駆動切り替え動作レバーを操作して駆動連結を解除する定着器が開示されている。

特開平３−２６１９６４号公報 特開２００２−４０８６２号公報

従来技術では、紙詰まりの検知ミスや操作ミスなどにより、駆動停止時に回転部材の自由回転が阻まれる場合がある。

本発明は、駆動力停止時には回転部材が自由回転可能な駆動構造、定着器、および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る駆動構造は、
筒形状を有し、その筒の周方向に回転する回転部材と、
上記筒の端部に被さり、その筒の周方向へ駆動される駆動部材と、
上記筒の外周よりも内周の径が大きい螺旋形状を有し、その螺旋の一端は上記駆動部材に接続されていて、その一端に対する他端がその駆動部材の駆動方向とは逆方向に向かう力を受けることで内周の径が狭まって上記筒の外周に固定される螺旋部材と、
上記駆動部材が非駆動の状態では上記螺旋部材の上記他端とは非接触で、その駆動部材が駆動されるとその他端と接触する接触部材と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る駆動構造は、
上記螺旋部材の上記他端は、上記筒の外周を取り巻いて上記接触部材に対向した環状体であり、
上記接触部材は、上記螺旋部材の上記他端と接触する際には、上記環状体の全周と接触するものであることを特徴とする。

請求項３に係る駆動構造は、
上記駆動部材の駆動源からその駆動部材へと駆動力を伝達し、その駆動力の伝達に伴ってその駆動力の一部で移動し、その移動によって上記接触部材を上記螺旋部材の上記他端側へと移動させる伝達部材を備えたことを特徴とする。

請求項４に係る定着器は、
筒形状を有し、その筒の周方向に回転する回転部材と、
未定着のトナー像を表面に保持した記録媒体を上記回転部材との間に挟み込んで加圧することにより、その記録媒体の表面にそのトナー像を定着させる加圧部材と、
上記回転部材と上記加圧部材が挟み込んだ記録媒体を加熱するための熱源と、
上記筒の端部に被さり、その筒の周方向へ駆動される駆動部材と、
上記筒の外周よりも内周の径が大きい螺旋形状を有し、その螺旋の一端は上記駆動部材に接続されていて、その一端に対する他端がその駆動部材の駆動方向とは逆方向に向かう力を受けることで内周の径が狭まって上記筒の外周に固定される螺旋部材と、
上記駆動部材が非駆動の状態では上記螺旋部材の上記他端とは非接触で、その駆動部材が駆動されるとその他端と接触する接触部材と、
を備えたことを特徴とする。

請求項５に係る画像形成装置は、
筒形状を有し、その筒の周方向に回転する回転部材と、
未定着のトナー像を表面に保持した記録媒体を上記回転部材との間に挟み込んで加圧することにより、その記録媒体の表面にそのトナー像を定着させる加圧部材と、
上記回転部材と上記加圧部材が挟み込んだ記録媒体を加熱するための熱源と、
上記筒の端部に被さり、その筒の周方向へ駆動される駆動部材と、
上記筒の外周よりも内周の径が大きい螺旋形状を有し、その螺旋の一端は上記駆動部材に接続されていて、その一端に対する他端がその駆動部材の駆動方向とは逆方向に向かう力を受けることで内周の径が狭まって上記筒の外周に固定される螺旋部材と、
上記駆動部材が非駆動の状態では上記螺旋部材の上記他端とは非接触で、その駆動部材が駆動されるとその他端と接触する接触部材と、
を備えた定着器；および
上記記録媒体の表面に未定着の上記トナー像を形成する像形成器；
を備えたことを特徴とする。

請求項１に係る駆動構造、請求項４に係る定着器、および請求項５に係る画像形成装置によれば、駆動力停止時には回転部材が自由回転することができる。

請求項２に係る駆動構造によれば、上記環状体を有さない場合に較べて移動壁の損傷が抑制される。

請求項３に係る駆動構造によれば、上記伝達部材を有さない場合に較べて移動壁の移動機構が簡素である。

本発明の画像形成装置の第１実施形態であるプリンタの概略構成図である。 図１に示すプリンタ１０における、定着器と排出器の断面を示した図である。 加熱ロールの一端を表した断面図である。 駆動連結が構築され解除される動作における駆動開始前の状態を示す図である。 駆動連結が構築され解除される動作における駆動開始時の状態を示す図である。 駆動連結が構築され解除される動作における駆動中の状態を示す図である。 駆動連結が構築され解除される動作における駆動停止後の状態を示す図である。 第２実施形態におけるスプリングの第２端付近の構造を示す図である。 第３実施形態における移動壁の移動機構を示す図である。 第３実施形態における駆動時の状態を示す図である。 第３実施形態における駆動停止時の状態を示す図である。

本発明の実施形態について、以下図面を参照して説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の第１実施形態であるプリンタの概略構成図である。

図１に示すプリンタ１０はモノクロプリンタであり、プリンタ１０には、本発明の定着器の一実施形態が組み込まれている。

プリンタ１０には、プリンタ１０外で作成された、画像を表す画像信号が、不図示の信号ケーブル等を介して入力される。プリンタ１０には、このプリンタ１０内の各構成要素の動きを制御する制御部１１が備えられており、画像信号はこの制御部１１に入力される。そして、プリンタ１０では、この制御部１１の制御の下で画像信号に基づく画像の形成が行われる。

プリンタ１０の下部には用紙トレイ２１が備えられていて、用紙トレイ２１には、用紙Ｐが積み重なった状態に収容されている。用紙トレイ２１は、用紙Ｐの補給のために、引出し自在に構成されている。

用紙トレイ２１内の用紙Ｐは、ピックアップロール２２およびさばきロール２３により待機ロール２４へと送られる。待機ロール２４に到達した用紙Ｐは、搬送のタイミングが調整されてさらに搬送される。

このプリンタ１０には、矢印Ａで示す向きに回転する感光体１２が待機ロール２４の上方に備えられている。そして、この感光体１２の周囲に、帯電器１３、露光器１４、現像器１５、転写器１６、および感光体クリーナ１７が配備されている。

帯電器１３は感光体１２の表面を帯電させ、露光器１４は、感光体１２の表面を露光して静電潜像を形成する。静電潜像は現像器１５により現像されてトナー像が形成される。

ここで、上記の待機ロール２４は、感光体１２上のトナー像が、転写器１６に対面した位置に達するタイミングに合わせてその位置に到達するように用紙Ｐを送り出す。そして、感光体１２上のトナー像は、転写器１６の作用を受け、その送り出されてきた用紙Ｐ上に転写される。

トナー像の転写後に感光体１２上に残存するトナーは、感光体クリーナ１７により、感光体１２から取り除かれる。

感光体１２、帯電器１３、露光器１４、現像器１５、および転写器１６を合わせたものが、本発明にいう像形成器の一例に相当する。

トナー像の転写を受けた用紙Ｐは、さらに矢印Ｂ方向に進み、定着器１００による加熱
および加圧を受けてその用紙Ｐ上にトナー像が定着される。その結果、用紙Ｐ上には定着トナー像からなる画像が形成される。この定着器１００は、本発明の定着器の第１実施形態に相当する。

定着器１００を通過した用紙Ｐは、排出器２００に向かって矢印Ｃ方向に進み、さらに、その排出器２００によってさらに矢印Ｄ方向に送られて排紙台１８上に排出される。

図２は、図１に示すプリンタ１０における、定着器と排出器の断面を示した図である。

定着器１００は、加熱ロール１０１と加圧ロール１０２とを有している。加熱ロール１０１は、金属製の筒の外周面に離型材料がコーティングされたものであり、加熱ロール１０１の内部には熱源１０３が配置されている。加圧ロール１０２も筒状のものであり、加圧ロール１０２の周面が加熱ロール１０１の周面に押し付けられている。矢印Ｂ方向に進んで定着器１００に達した用紙は、加圧ロール１０２と加熱ロール１０１との接触部へと進入する。用紙は、その接触部で加熱ロール１０１と加圧ロール１０２とに挟み付けられる。このとき、用紙は、トナー像が形成されている面が加熱ロール１０１側を向いた状態となる。

加熱ロール１０１と加圧ロール１０２は互いに接したまま矢印Ｆ方向に回転している。このため、接触部へと進入した用紙は、その加熱ロール１０１と加圧ロール１０２の回転によってその接触部を通過し排出器２００に向かって矢印Ｃ方向に進む。そして、その通過の際に、加熱ロール１０１内部の熱源１０３による加熱および加圧ロール１０２による加圧を受けてトナー像が用紙上に定着されて定着トナー像からなる画像が形成される。用紙は、排紙ロール２０３によって、排出器２００から矢印Ｄ方向に送り出されて排紙台１８上に排出される。

加熱ロール１０１が本発明にいう回転部材の一例に相当し、加圧ロール１０２が本発明にいう加圧部材の一例に相当し、熱源１０３が本発明にいう熱源の一例に相当する。

ここで、加熱ロール１０１の詳細について説明する。

図３は、加熱ロールの一端を表した断面図である。

加熱ロール１０１の一端には、加熱ロール１０１を回転駆動させる駆動ギア１０４が被さっている。この駆動ギア１０４は、周囲に、図示が省略された歯が並んでいて、その歯を介してモータから駆動力を受ける。

駆動ギア１０４の内周と加熱ロール１０１の外周との間には、クラッチとして機能するスプリング１０５が配備されている。スプリング１０５の内周の径は、加熱ロール１０１の外周の径よりも大きい。このスプリング１０５の第１端１０５ａは駆動ギア１０４の内周に固定されており、この第１端１０５ａは駆動ギア１０４の駆動に伴って駆動ギア１０４とともに回転する。

定着器１００には、加熱ロール１０１の一端に対向した位置に移動壁１０６が備えられている。この移動壁１０６は、加熱ロール１０１に対して接近乖離する方向に移動自在となっている。そして定着器１００には、移動壁１０６を加熱ロール１０１から遠ざける方向に引っ張る引きばね１０７と、通電によって移動壁１０６を加熱ロール１０１に近づく方向へと押すソレノイド１０８も備えられている。ソレノイド１０８には、駆動ギア１０４の駆動時に通電される。

スプリング１０５の第２端１０５ｂは移動壁１０６に向かって突き出しており、ソレノイド１０８が移動壁１０６を押すと移動壁１０６の表面は第２端１０５ｂに接触する。

駆動ギア１０４が、本発明にいう駆動部材の一例に相当し、スプリング１０５が、本発明にいう螺旋部材の一例に相当し、移動壁１０６が、本発明にいう接触部材の一例に相当する。また、加熱ロール１０１と駆動ギア１０４とを備えた構造部分が本発明の駆動構造の第１実施形態に相当する。

次に、スプリング１０５によって駆動ギア１０４と加熱ロール１０１との駆動連結が構築され解除される動作について詳しく説明する。

図４〜図７には、駆動連結が構築され解除される動作が示されている。但し、説明の便宜上、これらの図では駆動ギアの図示が省略されており、駆動ギアの内側に配備されたスプリングが見える状態が示されている。

図４には駆動開始前の状態が示され、図５には駆動開始時の状態が示され、図６には駆動中の状態が示され、図７には駆動停止後の状態が示されている。

駆動開始前は、図３に示す引きばね１０７が移動壁１０６を引っ張っているので、移動壁１０７はスプリング１０５の第２端１０５ｂから離れている。このためスプリング１０５は内径が広がっていてスプリング１０５と加熱ロール１０１との間には隙間が生じており、駆動連結は解除されている。従って、加熱ロール１０１は外力によって自由に回転する状態となっており、例えばジャムを生じている用紙などは容易に除去される。

駆動ギアに対する駆動が開始されると、図３に示すソレノイド１０８に対して通電が行われ、ソレノイド１０８によって移動壁１０６が図５に示すように押され、移動壁１０６の表面がスプリング１０５の第２端１０５ｂに接触する。

スプリング１０５の第１端１０５ａは、駆動ギア１０４の回転に伴って図中の矢印Ｆ方向に回転する。一方で、スプリング１０５の第２端１０５ｂには、移動壁１０６との接触によって、第１端１０５ａの移動方向とは逆方向である図中の矢印Ｇ方向の摩擦力が掛かる。この結果、スプリング１０５の内径が縮小し、スプリング１０５の内周と加熱ロール１０１の外周が接触する。これにより駆動連結が構築される。

駆動中もスプリング１０５の第２端１０５ｂは移動壁１０６に接触し続けていて駆動連結が維持される。また、第２端１０５ｂに掛かる摩擦力よりも第１端１０５ａに掛かる駆動力の方が大きいので、第２端１０５ｂが移動壁１０６の壁面を滑りながら加熱ロール１０１が図中の矢印Ｆ方向に回転することになる。

駆動が停止すると、図３に示すソレノイド１０８への通電が切られるので図３に示す引きばね１０７によって移動壁１０６が引き戻される。この結果、スプリング１０５の第２端１０５ｂと移動壁１０６が離れ、スプリング１０５の復元力によって第２端１０５ｂが動いてスプリング１０５の内径が広がる。そして、スプリング１０５の内周と加熱ロール１０１の外周とが離れて駆動連結が解除され、加熱ロール１０１は外力により自由に回転することとなる。

以上で本発明の第１実施形態の説明を終了し、以下では、第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、スプリング１０５の第２端１０５ｂ付近の構造が異なる点を除いて第１実施形態と同様の実施形態であるので、以下では第２端１０５ｂ付近の構造に着目して説明し、重複説明を省略する。

図８は、第２実施形態におけるスプリングの第２端付近の構造を示す図である。

第２実施形態では、スプリング１０５の第２端１０５ｂに環状部材１０９が固定されている。この環状部材１０９は移動壁１０６の壁面と向き合っており、移動壁１０６がスプリング１０５の第２端１０５ｂ側へと移動すると、環状部材１０９の全周で移動壁１０６と接触することになる。これにより、第２端１０５ｂとの摩擦による移動壁１０６の損傷が抑制され、装置寿命の延長に寄与する。

以上で本発明の第２実施形態の説明を終了し、以下では、第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、移動壁１０６を移動させる機構が異なる点を除いて第１実施形態と同様の実施形態であるので、以下では移動壁１０６の移動機構に着目して説明し、重複説明を省略する。

図９は、第３実施形態における移動壁の移動機構を示す図である。

第３実施形態では、駆動源のギア１１０と駆動ギア１０４との間に、駆動力を伝達する伝達ギア１１１が配備されている。そして、各ギアはいずれもはす歯になっている。駆動力は、駆動源のギア１１０から伝達ギア１１１へと伝達され、伝達ギア１１１から駆動ギア１０４へと更に伝達される。

また、伝達ギア１１１は、図の左右方向に移動自在となっており、伝達ギア１１１の外周から環状突起１１２が突き出している。そして、環状突起１１２は、移動壁１０６の溝に陥入した状態で回転自在となっている。

このように、第３実施形態では伝達ギア１１１という簡素な部材によって移動壁の移動機構が形成されている。伝達ギア１１１が、本発明に言う伝達部材の一例に相当する。

次に、第３実施形態における移動機構の動作について説明する。

図１０は、第３実施形態における駆動時の状態を示す図である。

駆動時には、駆動源のギア１１０が図中の矢印Ｈ方向に回転し、駆動源のギア１１０のはす歯１１０ａと伝達ギア１１１のはす歯１１１ａとのかみ合わせによって駆動力が伝達される。そのような駆動力の伝達に伴って伝達ギア１１１には、図中の矢印Ｊ方向へと向かう力が掛かる。そのため伝達ギア１１１は、図９の左方向に移動し、環状突起１１２を介して移動壁１０６も図９の左方向（即ち加熱ロール１０１に接近する方向）へと移動する。この結果、移動壁１０６がスプリングの第２端１０５ｂに接触し、第１実施形態と同様に駆動連結が構築されることとなる。

図１１は、第３実施形態における駆動停止時の状態を示す図である。

第３実施形態では、駆動の停止に際し、加熱ロール１０１や駆動ギア１０４などが一体となって図中の矢印Ｋ方向に慣性回転する。そして、駆動ギア１０４のはす歯１０４ａと伝達ギア１１１のはす歯１１１ａとが接触し、伝達ギア１１１には、図中の矢印Ｌ方向の力が掛かる。そのため、伝達ギア１１１は図９の右方向へと移動することとなり、環状突起１１２を介して移動壁１０６も図９の右方向（即ち加熱ロール１０１から遠ざかる方向）へと移動する。この結果、移動壁１０６がスプリングの第２端１０５ｂから離れ、第１実施形態と同様に駆動連結が解除されることとなる。

第３実施形態では、加熱ロール１０１や駆動ギア１０４などの慣性回転による駆動連結の解除が生じなかった場合であっても、例えばジャムを生じている用紙が引かれる力などで加熱ロール１０１や駆動ギア１０４が図中の矢印Ｋ方向に回転することでも駆動連結が同様に解除される。

以上で本発明の第３実施形態の説明を終了し、以下では、この第３実施形態を変形した第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、上述した各実施形態のように移動壁１０６が移動するのでは無く、移動壁１０６の位置に設けられた固定壁の方へ駆動ギア１０４およびスプリングが移動することで駆動連結が形成される。この第４実施形態では固定壁が本発明にいう接触部材の一例に相当する。

第４実施形態では駆動ギア１０４と駆動源のギア１１０とが直接にかみ合っていて、各ギアはいずれもはす歯になっている。そして、はす歯の傾き方向は、駆動源のギア１１０から駆動力を受けることで駆動ギア１０４が固定壁の方へと押される傾き方向となっている。駆動ギア１０４は加熱ロール１０１の一端に挿入されているが、加熱ロール１０１の軸に沿った方向には固定されていないので、駆動ギア１０４が駆動時に押されるとスプリングとともに固定壁の方へと移動し、その結果、スプリングの第２端１０５ｂが固定壁に接触して駆動連結が形成される。駆動連結の解除は、第３実施形態と同様に、用紙が引かれる力や慣性などで加熱ロール１０１や駆動ギア１０４が回転することで実現する。

以上で各実施形態の説明を終了する。

なお、上記各実施形態では、画像形成装置の一例としてモノクロプリンタを示して説明したが、本発明の画像形成装置は、カラープリンタであっても良く、あるいは、ファクシミリやコピー機や複合機であってもよい。

また、上記各実施形態では、本発明にいう像形成器の一例として、感光体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写するタイプの像形成器を示して説明したが、本発明にいう像形成器は、記録媒体上にトナー像を直接に形成するものであってもよい。

また、上記各実施形態では、帯電、露光、現像を経る電子写真方式でトナー画像を形成する例が示されているが、本発明にいう像形成器は、潜像を作らずにトナー像を直接描画するものであってもよい。

また、本発明にいう像形成器で電子写真方式を採用する場合、帯電器は、帯電ロールなどを用いた接触式の帯電器であってもよく、あるいは、放電ワイヤなどを用いた非接触式の帯電器であってもよい。また、露光器は、レーザ光を光源とするものであってもよく、あるいは、ＬＥＤ等を光源とするものであってもよい。また、現像器は、トナーとキャリアが混ざったいわゆる２成分現像剤を用いるものであってもよく、あるいはトナーが主成分の現像剤を用いるものであってもよい。また、転写器は、感光体から用紙上へ直接にトナー像を転写する直接方式の転写器であってもよく、あるいは、中間転写体などを介して感光体から用紙上へと間接的にトナー像を転写する間接方式の転写器であってもよい。

１０ プリンタ
１２ 感光体
１３ 帯電器
１４ 露光器
１５ 現像器
１６ 転写器
１００ 定着器
１０１ 加熱ロール
１０２ 加圧ロール
１０３ 熱源
１０４ 駆動ギア
１０５ スプリング
１０５ａ 第１端
１０５ｂ 第２端
１０６ 移動壁
１０７ 引きばね
１０８ ソレノイド
１０９ 環状部材
１１０ 駆動源のギア
１１１ 伝達ギア

Claims (5)

1. 筒形状を有し、該筒の周方向に回転する回転部材と、
   前記筒の端部に被さり、該筒の周方向へ駆動される駆動部材と、
   前記筒の外周よりも内周の径が大きい螺旋形状を有し、該螺旋の一端は前記駆動部材に接続されていて、該一端に対する他端が該駆動部材の駆動方向とは逆方向に向かう力を受けることで内周の径が狭まって前記筒の外周に固定される螺旋部材と、
   前記駆動部材が非駆動の状態では前記螺旋部材の前記他端とは非接触で、該駆動部材が駆動されると該他端と接触する接触部材と、
   を備えたことを特徴とする駆動構造。
2. 前記螺旋部材の前記他端は、前記筒の外周を取り巻いて前記接触部材に対向した環状体であり、
   前記接触部材は、前記螺旋部材の前記他端と接触する際には、前記環状体の全周と接触するものであることを特徴とする請求項１記載の駆動構造。
3. 前記駆動部材の駆動源から該駆動部材へと駆動力を伝達し、該駆動力の伝達に伴って該駆動力の一部で移動し、該移動によって前記接触部材を前記螺旋部材の前記他端側へと移動させる伝達部材を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の駆動構造。
4. 筒形状を有し、該筒の周方向に回転する回転部材と、
   未定着のトナー像を表面に保持した記録媒体を前記回転部材との間に挟み込んで加圧することにより、該表面に該トナー像を定着させる加圧部材と、
   前記回転部材と前記加圧部材が挟み込んだ記録媒体を加熱するための熱源と、
   前記筒の端部に被さり、該筒の周方向へ駆動される駆動部材と、
   前記筒の外周よりも内周の径が大きい螺旋形状を有し、該螺旋の一端は前記駆動部材に接続されていて、該一端に対する他端が該駆動部材の駆動方向とは逆方向に向かう力を受けることで内周の径が狭まって前記筒の外周に固定される螺旋部材と、
   前記駆動部材が非駆動の状態では前記螺旋部材の前記他端とは非接触で、該駆動部材が駆動されると該他端と接触する接触部材と、
   を備えたことを特徴とする定着器。
5. 筒形状を有し、該筒の周方向に回転する回転部材と、
   未定着のトナー像を表面に保持した記録媒体を前記回転部材との間に挟み込んで加圧することにより、該表面に該トナー像を定着させる加圧部材と、
   前記回転部材と前記加圧部材が挟み込んだ記録媒体を加熱するための熱源と、
   前記筒の端部に被さり、該筒の周方向へ駆動される駆動部材と、
   前記筒の外周よりも内周の径が大きい螺旋形状を有し、該螺旋の一端は前記駆動部材に接続されていて、該一端に対する他端が該駆動部材の駆動方向とは逆方向に向かう力を受けることで内周の径が狭まって前記筒の外周に固定される螺旋部材と、
   前記駆動部材が非駆動の状態では前記螺旋部材の前記他端とは非接触で、該駆動部材が駆動されると該他端と接触する接触部材と、
   を備えた定着器；および
   前記記録媒体の表面に未定着の前記トナー像を形成する像形成器；
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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