JP6617664B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー像を用紙に定着する定着装置及び定着装置を備える画像形成装置に関する。

複写機やプリンター等の画像形成装置は、用紙に転写されたトナー像を用紙に定着する定着装置を備えている。定着装置は、加熱される定着ローラーと、定着ローラーに圧接する加圧ローラーと、を有している。

定着ローラーは、両端部に外嵌されたブッシュを介して軸受に回転可能に支持されている。定着ローラーは熱源によって所定の高温に加熱されるため、ブッシュは耐熱性を有する材料で形成されている。さらに、定着ローラーの加熱及び冷却に伴う膨張及び収縮による外径変化を吸収するために、ブッシュには定着ローラーの長手方向に沿ったすり割り部が形成されている。

しかしながら、このようなすり割り部が形成されたブッシュにおいては、軸受への取付状態によっては、すり割り部の両側でスラスト方向（定着ローラーの長手方向）にねじれが生じることがある。このようなねじれが生じると、ねじれが戻る際に異常音が発生しやすいという問題がある。また、ブッシュが結晶化温度を超えるまで加熱されると、熱変形して軸受との接触面積が増える。さらに、ブッシュにかかる荷重が一定荷重を超えると、軸受とブッシュとの間でスティックスリップが生じ、異常音が発生するという問題がある。

ブッシュの熱膨張による異常音の発生を防止するために、特許文献１には、ブッシュの熱膨張率を、定着ローラーの回転軸の熱膨張率よりも小さくなるようにして、スリップを防止するように構成した定着装置が記載されている。

特開平８−１０１５９６号公報

しかしながら上記特許文献１に記載の定着装置では、熱膨張率の制限があるため、ブッシュの材料選定幅が狭まってしまう。また、定着ローラーの膨張や収縮に応じてブッシュを変形させることは可能であるが、すり割り部の両側のねじれを防止する対策とはなり得ない。一方で、スリップを防止するために、定着ローラーにブッシュを軽圧入する方法もある。しかし、この方法においても、定着ローラーの加熱と冷却を繰り返すと、ブッシュが熱収縮して径が変化してしまうため、スリップが発生する。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、ブッシュのねじれや、定着ローラーの加熱及び冷却に伴う異音の発生を防止できる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の定着装置は、熱源によって加熱される円筒状の定着部材と、該定着部材の端部に外嵌されるブッシュと、該ブッシュを介して前記定着部材を回転可能に支持する軸受と、を備える定着装置であって、前記定着部材の端部には、端縁から該定着部材の長手方向に沿って形成された差込溝と、該差込溝の先端から前記定着部材の円周方向に沿って形成された回転溝と、からなる係合溝が形成され、前記ブッシュには、前記長手方向に沿って形成されたすり割り部と、該すり割り部に近接して設けられて前記係合溝に係合可能な突部と、が形成され、該突部を前記係合溝に係合させることで、前記定着部材と前記ブッシュとが一体回転可能に連結されることを特徴とする。

このような構成を採用することにより、すり割り部の両側でブッシュがねじれにくいので、ねじれが戻るときの異音の発生を防止できる。さらに、定着部材が長手方向へ膨張又は収縮した場合は、ブッシュは定着部材と一体に長手方向に移動し、定着部材が径方向へ膨張した場合は、ブッシュは、定着部材の外周面に追随してすり割り部が広がる方向へ変形する。したがって、定着部材が膨張又は収縮しても、定着部材とブッシュとの間に隙間が形成され難く、定着部材の加熱及び冷却に伴う異音の発生を防止できる。

本発明の定着装置において、前記回転溝は、前記長手方向への前記突部の移動を係止する係止面を有していることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、定着部材に対するブッシュの長手方向への移動を確実に防止して、ブッシュを定着部材と一体に長手方向に移動させることができる。

本発明の定着装置において、前記突部は、前記定着部材の回転方向における前記すり割り部の手前側に形成されていることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、ブッシュのねじれが生じやすい部分を定着部材に固定できるので、すり割り部の両側でのブッシュのねじれをより確実に防止できる。

本発明の定着装置において、前記回転溝は、奥方向に向かって幅が狭くなるテーパー溝部を有し、前記突部は、前記テーパー溝部に係合するテーパー突部を有していることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、回転溝に突部を楔効果によって確実に係合させることができる。

本発明の画像形成装置は、上記のいずれかに記載の給紙装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、ブッシュのねじれや定着ローラーの加熱及び冷却に伴う異音の発生を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るプリンターの全体構成を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、定着ハウジングに支持された定着ローラーを示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、定着ローラーの端部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、ブッシュ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、定着ローラーの端部にブッシュを装着する過程を説明する斜視図であり、図６（Ａ）は差込溝に差し込まれた突部を示し、図６（Ｂ）は回転溝に係止された突部を示す。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、ブッシュが装着された定着ローラーの端部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、定着ローラーと加圧ローラーの端部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、ブッシュのねじれが発生しやすい位置を説明する正面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、係合溝と係合突部の変形例を示す側断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る画像形成装置及び定着装置について説明する。

まず、図１を用いて、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は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。以下の説明では、図１における紙面手前側をプリンター１の正面側（前側）とし、左右の向きプリンターを正面から見た方向を基準とする。

プリンター１の装置本体２には、用紙Ｓが収容される給紙カセット３と、給紙カセット３から用紙Ｓを給紙する給紙装置４と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部５と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置６と、トナー像が定着された用紙Ｓを排出する排出装置７と、排出された用紙Ｓを受け止める排出トレイ８と、が備えられている。また、給紙装置４から、画像形成部５と定着装置６とを通って、排出装置７に向かう用紙Ｓの搬送経路９が形成されている。

次に、図２及び図３を参照して、定着装置６について説明する。図２は定着装置を示す側断面図、図３は定着ハウジングに支持された定着ローラーを示す側断面図である。

図２に示されるように、定着装置６は、定着ハウジング２１と、定着ハウジング２１内に回転可能に支持される定着部材としての定着ローラー２２及び加圧ローラー２３と、定着ローラー２２を加熱する熱源としてのハロゲンヒーター２４と、を備えている。

定着ハウジング２１には、用紙Ｓが進入する入口側開口２１ａと、用紙Ｓが排出される出口側開口２１ｂとが、用紙Ｓの搬送方向と交差する幅方向に沿って形成されている。入口側開口２１ａと出口側開口２１ｂとの間に、搬送経路９が形成されている。定着ハウジング２１の内部には、搬送経路９よりも左側の定着ローラー収容部２１ｃと、搬送経路９よりも右側の加圧ローラー収容部２１ｄとが形成されている。

定着ローラー２２は、円筒状の芯金と、芯金の外周面に接着層を介して設けられた離型層と、を有している。図３に示されるように、定着ローラー２２の両端部２２ａは、段部を介して小径に形成されている。両端部２２ａには、それぞれブッシュ３１が外嵌されている。定着ローラー２２は、各ブッシュ３１に外嵌された軸受３２によって、定着ハウジング２１の定着ローラー収容凹部２１ｃの前後側板に回転可能に支持されている。

定着ローラー２２の後側の端部２２ａには、ブッシュ３１よりも外側に従動ギア３５が固定されている。従動ギア３５は、モーター３６の駆動ギア３６ａと噛み合っている。モーター３６が駆動すると、従動ギア３５が駆動ギア３６ａとは反対方向に回転して、定着ローラー２２が図２の反時計回り方向に回転する。

再度図２を参照して説明する。加圧ローラー２３は、回転軸と、回転軸の外周面に設けられた弾性層と、弾性層の外周面に接着層を介して設けられた離型層と、を有している。加圧ローラー２３は、定着ハウジング２１の加圧ローラー収容部２１ｄに回転可能に支持されている。また、加圧ローラー２３は定着ローラー２２に圧接して、定着ローラー２２とは反対方向（図２の時計回り方向）に回転する。このように定着ローラー２２と加圧ローラー２３とが回転することで、両ローラー間に形成された定着ニップＮを用紙Ｓが通過する。

ハロゲンヒーター２４は、定着ローラー２２の内部に設けられて、定着ローラー２２の内周面に対して輻射熱を放射する。

次に、定着ローラー２２の端部２２ａとブッシュ３１とについて、図３と図４〜図８を参照して説明する。図４は定着ローラーの端部を示す斜視図、図５はブッシュを示す斜視図、図６は定着ローラーの端部にブッシュを装着する過程を示す斜視図、図７はブッシュが装着された定着ローラーの端部を示す側面図、図８は定着ローラーと加圧ローラーの端部を示す斜視図である。

図４に示されるように、定着ローラー２２の両端部２２ａには、それぞれ係合溝４１が形成されている。係合溝４１は、両端部２２ａのそれぞれの端縁から、定着ローラー２２の長手方向に沿って形成された差込溝４２と、差込溝４２の先端から、定着ローラー２２の回転方向とは反対方向の円周方向に沿って形成された回転溝４３と、を有し、平面視Ｌ字状に形成されている。定着ローラー２２の長手方向における差込溝４２の長さは、定着ローラー２２の円周方向における回転溝４３の長さよりも長い。

図５に示されるように、ブッシュ３１は、円筒状の本体部５１と、本体部５１の一方の端縁から外方向に張り出す円環状のフランジ部５２と、を有している。ブッシュ３１には、本体部５１の軸方向（定着ローラー２２の長手方向）に沿ったすり割り部５４が形成されている。すり割り部５４は、フランジ部５２から離れる方向に従って徐々に幅が狭くなるように形成されている。また、本体部５１の内周面には、すり割り部５４の近傍に、内方向に突出する突部５５が形成されている。後述するように、突部５５は、定着ローラー２２の回転方向におけるすり割り部５４の手前側近傍に形成されている。突部５５は、扁平な直方体形状であり、定着ローラー２２の厚さよりも高い高さを有している。ブッシュ３１は断熱性の高い樹脂で形成されている。

定着ローラー２２の端部２２ａにブッシュ３１を装着する際は、まず、ブッシュ３１を本体部５１から先に端部２２ａに挿入する。そして、図６（Ａ）に示されるように、ブッシュ３１の突部５５を、定着ローラー２２の係合溝４１の差込溝４２に差し込み、定着ローラー２２の長手方向に沿ってスライドさせる。突部５５を差込溝４２の先端まで差し込んだ後、図６（Ｂ）に示されるように、ブッシュ３１を、定着ローラー２２の円周方向に回転させる。すると、図７にも示されるように、突部５５が回転溝４３に嵌まり込む。回転溝４３の形状は突部５５の平面形状とほぼ同じ形状であり、突部５５は回転溝４３にぴったりと嵌まり込む。つまり、定着ローラー２２の長手方向に対向する回転溝４３の両側面４３ａに、突部４３の側面が係止される。これにより、ブッシュ３１は、定着ローラー２２に対して長手方向に移動不能、且つ、円周方向における一方の方向（回転溝４３の方向、定着ローラー２２の回転方向（図６（Ａ）、図６（Ｂ）の矢印で示される方向）とは反対の方向）に移動不能に連結される。

このように定着ローラー２２の両端部２２ａに装着されたブッシュ３１は、図３に示されるように、軸受３２を介して定着ローラー収容部２１ｃの側板に支持されている。軸受３２は、ブッシュ３１の本体部５１に外嵌されて、外側の端面がブッシュ３１のフランジ部５２に当接している。

図８に示されるように、ブッシュ３１の突部５５は、定着ローラー２２の回転方向におけるすり割り部５４の手前側に形成されている。また、突部５５が係合している回転溝４３は、定着ローラー２２の回転方向とは反対方向の円周方向に沿って形成されている、つまり、突部５５は、定着ローラー２２の回転方向における回転溝４３の端面の前方で該端面に係止されているので、モーター３６が駆動して定着ローラー２２が図２や図８の反時計回り方向に回転すると、ブッシュ３１は、定着ローラー２２の回転とともに一体に回転する。つまり、定着ローラー２２とブッシュ３１とは軸受３２に対して一体に回転する。

上記構成を有する定着装置６において、ブッシュ３１のすり割り部５４の両側の部分が、定着ローラー２２の長手方向においてねじれた場合、このねじれが戻る時に異常音が発生する場合がある。異常音は、図９に示されるように、ブッシュ３１のすり割り部５４が定着ニップＮを通過した後に発生しやすい傾向がある。

前述のように、定着ローラー２２は加圧ローラー２３によって図９の左方向（図９の白抜き矢印参照）に押圧されているので、ブッシュ３１も左方向に押圧されて、軸受３２の内周面に押し付けられている。つまり、ブッシュ３１のすり割り部５４が定着ニップＮを通過した後では、すり割り部５４の左側の部分３１ａは軸受３２に押し付けられて動きにくい状態であり、逆に、すり割り部５４の右側の部分３１ｂは動きやすい状態となる。しかし、すり割り部５４の右側の部分３１ｂには突部５５が設けられて、この突部５５が定着ローラー２２の係合溝４１と係合しているので、すり割り部５４の右側の部分３１ｂは定着ローラー２２に対して、定着ローラー２２の長手方向及び円周方向において動きにくくなっている。このように、すり割り部５４の両側の部分３１ａ、３１ｂが定着ローラー２２に対して変動し難い構成となっているので、ブッシュ３１にねじれが生じにくい。その結果、ねじれの発生に伴う異常音が発生しにくくなっている。

さらに、係合溝４１の回転溝４３と突部５５との係合によって、ブッシュ３１は定着ローラー２２に対して長手方向に移動不能に係止されている。したがって、定着ローラー２２がハロゲンヒーター２４で加熱されて長手方向に膨張又は伸縮した場合、ブッシュ３１は定着ローラー２２と一体に長手方向に移動するので、定着ローラー２２とブッシュ３１間に隙間が形成されず、異音は発生しにくい。また、定着ローラー２２が径方向へ膨張した場合、ブッシュ３１は、定着ローラー２２の外周面に追随してすり割り部５４が広がる方向へ変形するので、定着ローラー２２の端部２２ａと軸受３２との間で発生するクリープ現象が発生しない。

上記説明したように本発明の定着装置５によれば、ブッシュ３にねじれが生じにくいので、ねじれが戻るときの異音の発生を防止できる。さらに、定着ローラー２２の熱膨張又は熱収縮に伴う異音の発生やクリープ現象を防止できる。

また、ブッシュ３１は、所定の断熱性を有していれば熱膨張率を細かく規定する必要がないので、材料の選定幅を広げることができる。

次に、図１０を参照して、係合溝４１と突部５５の変形例について説明する。図１０は係合溝と係合突部とを示す側断面図である。

この例においては、定着ローラー２２の端部２２ａに設けられた係合溝４１の回転溝４３の端面に、奥方向に向かって幅が狭くなるテーパー溝部４５が形成されている。一方、ブッシュ３１に設けられた突部５５には、該突部５５が回転溝４３に係合した際にテーパー溝部４５に係合するテーパー突部５６が形成されている。

この場合、回転溝４３のテーパー溝部４５と突部５５のテーパー突部５６とは楔効果によって定着ローラー２２の長手方向において確実に係合するので、長手方向におけるガタが生じない。したがって、定着ローラー２２にブッシュ３１をより密接に係合させることができる。

上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る定着装置及び画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１ プリンター（画像形成装置）
６ 定着装置
２２ 定着ローラー（定着部材）
３１ ブッシュ
３２ 軸受
４１ 係合溝
４２ 差込溝
４３ 回転溝
４３ａ 係止面
４５ テーパー溝部
５４ すり割り部
５５ 突部
５６ テーパー突部

Claims (5)

1. 熱源によって加熱され、所定の回転方向に沿って回転する円筒状の定着部材と、該定着部材の端部に外嵌されるブッシュと、該ブッシュを介して前記定着部材を回転可能に支持する軸受と、回転可能に支持されて前記定着部材に当接する加圧部材と、を備える定着装置であって、
   前記定着部材の端部には、端縁から該定着部材の長手方向に沿って形成された差込溝と、該差込溝の先端から前記定着部材の前記回転方向とは反対方向の円周方向に沿って形成された回転溝と、からなる係合溝が形成され、
   前記ブッシュは、円筒状の本体部と、前記本体部の一方の端縁から外方向に張り出すフランジ部と、を有し、
   前記ブッシュには、前記長手方向に沿って形成されたすり割り部と、該すり割り部に近接して設けられて前記係合溝に係合可能な突部と、が形成され、該突部を前記係合溝に係合させることで、前記定着部材と前記ブッシュとが一体回転可能に連結され、
   前記回転溝は、前記長手方向への前記突部の移動を係止する係止面を有し、
   前記軸受は、前記定着部材が収容される定着ローラー収容部の側板に支持され、
   前記ブッシュは、前記本体部に前記軸受が外嵌されると共に前記フランジ部が前記軸受の外側の端面に当接していることを特徴とする定着装置。
2. 前記定着部材の一方の端部には、前記ブッシュよりも外側に従動ギアが固定され、
   前記従動ギアに駆動が伝達されて、前記定着部材が前記回転方向に回転することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記突部は、前記定着部材の前記回転方向における前記すり割り部の手前側に形成され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. 前記回転溝は、奥方向に向かって幅が狭くなるテーパー溝部を有し、
   前記突部は、前記テーパー溝部に係合するテーパー突部を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 請求項１〜４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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