JP7010050B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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と、に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置は、用紙などの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。この定着装置は、例えば、回転軸の周りを回転する定着部材と、定着部材と共に定着ニップを形成する加圧部材と、定着部材を回転させる駆動部材と、を備えている。駆動部材から定着部材に回転を伝達する方式としては、例えば、駆動部材の嵌合部を定着部材の切欠部に嵌合させる方式が知られている。

上記のような定着装置において、省エネルギー性能を向上させるための有効な手段の一つは、定着部材の厚みを薄くすることで、定着部材の熱容量を減らすことである。しかしながら、定着部材の厚みを薄くすると、定着部材の切欠部の強度が不十分になり、定着部材の回転時に切欠部が破損する恐れがある。

そこで、特許文献１では、切欠部（特許文献１の「溝１１」参照）の周縁部に曲げ加工によって補強リブ（特許文献１の「張り出し部分１２」参照）を形成することで、切欠部の強度を確保しようとしている。

特開平８－２４８７９８号公報

しかしながら、定着部材の厚みが非常に薄い場合（例えば、定着部材の厚みが０．２ｍｍ以下の場合）、上記のように切欠部の周縁部に補強リブを形成したとしても、切欠部の強度を十分に確保できない恐れがある。また、定着部材の材質によっては、補強リブを形成するための曲げ加工によって発生する残留応力により、補強リブの形成前よりも形成後の方が却って切欠部の強度が低下してしまう恐れもある。

また、曲げ加工によって補強リブを形成すると、定着部材の形状が変化してしまい、定着部材を所望の円筒形状に保つことが困難になる恐れがある。また、曲げ加工によって補強リブを形成すると、切欠部の一部がだれてしまい、切欠部の深さが不十分になる。その結果、切欠部と駆動部材の嵌合部の嵌合が不用意に解除されて、駆動部材が定着部材に対して空転する恐れがある。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、定着部材の破損を抑制し、駆動部材によって定着部材を安定的に回転させることを目的とする。

定着装置は、一方向に沿って延びている回転軸の周りを回転する定着部材と、前記定着部材と共に定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着部材を回転させる駆動部材と、前記定着部材を回転可能に支持する軸受部材と、前記定着部材と前記軸受部材の間に介装される断熱部材と、を備え、前記駆動部材の回転が前記断熱部材を介して前記定着部材に伝達されることで、前記定着部材が回転する。

前記定着部材は、その外周面から内周面まで貫通する貫通穴を有し、前記断熱部材は、前記一方向内側の面から前記一方向外側の面まで連続するスリットを有し、前記スリットの幅が広がるように弾性変形することで前記定着部材の外周面に装着可能となり、前記断熱部材の内周面には、突起が設けられ、前記断熱部材が前記定着部材の前記外周面に装着された状態で、前記突起が前記貫通穴に係合することで、前記断熱部材に対する前記定着部材の相対的な回転が規制されても良い。

前記駆動部材の前記一方向内側の面には、フック又は溝のいずれか一方が設けられ、前記断熱部材の前記一方向外側の面には、前記フック又は前記溝のいずれか他方が設けられ、前記フックが前記溝に係合することで、前記駆動部材に対する前記断熱部材の相対的な回転が規制されても良い。

前記断熱部材は、前記軸受部材の内周面と嵌合する嵌合部と、前記嵌合部の前記一方向外側に設けられ、前記軸受部材の前記一方向外側の面と対向する対向部と、を備え、前記嵌合部は、前記定着部材と係合する第１係合部を有し、前記対向部は、前記駆動部材と係合する第２係合部を有していても良い。

前記第１係合部と前記第２係合部は、周方向の位置が重なっていても良い。

画像形成装置は、前記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、定着部材の破損を抑制し、駆動部材によって定着部材を安定的に回転させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置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斜視断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着ローラー、駆動部材、軸受部材及び断熱部材を示す斜視図である。 図２のＩＶ－ＩＶ断面図である。 図２のＶ－Ｖ断面図である。 本発明の他の異なる実施形態に係る定着装置を示す断面図である。

（画像形成装置１）
以下、図１～図５を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１について説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側を画像形成装置１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｆｒ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれ画像形成装置１の前側、後側、左側、右側、上側、下側を示している。

まず、画像形成装置１の全体の構成について説明する。

図１を参照して、画像形成装置１は、例えば、プリンターである。画像形成装置１は、箱型の装置本体２を備えている。装置本体２の下部には、用紙Ｓ（記録媒体の一例）を収納する給紙カセット３が収容されている。装置本体２の上面には排紙トレイ４が設けられている。装置本体２の上部には、排紙トレイ４の下方に露光器５が収容されている。

装置本体２の内部には、用紙Ｓの搬送路Ｐが設けられている。搬送路Ｐの上流端部には、給紙部６が設けられている。搬送路Ｐの中流部には、画像形成部７が設けられている。搬送路Ｐの下流部には、定着装置８が設けられている。

次に、このような構成を備えた画像形成装置１の動作について説明する。

まず、露光器５からのレーザー光（図１の二点鎖線参照）により画像形成部７において静電潜像が形成される。次に、画像形成部７において上記の静電潜像が現像され、トナー像が形成される。これにより、画像形成動作が完了する。

一方、給紙部６によって給紙カセット３から取り出された用紙Ｓは、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて画像形成部７へと搬送され、画像形成部７において上記のトナー像が用紙Ｓに転写される。トナー像を転写された用紙Ｓは、定着装置８に進入し、この定着装置８において用紙Ｓにトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは、排紙トレイ４に排出される。

（定着装置８）
次に、定着装置８について更に説明する。

各図に適宜付される矢印Ｉは、定着装置８の前後方向内側（定着装置８の前後方向中央部に接近する側）を示しており、各図に適宜付される矢印Ｏは、定着装置８の前後方向外側（定着装置８の前後方向中央部から離間する側）を示している。

図２を参照して、定着装置８は、定着ローラー１１（定着部材の一例）と、定着ローラー１１の下方に配置される加圧ローラー１２（加圧部材の一例）と、定着ローラー１１に内包される熱源１３と、定着ローラー１１の後端側（前後方向一端側）に配置される駆動部材１４と、定着ローラー１１を回転可能に支持する前後一対の軸受部材１５（図２では後側の軸受部材１５のみを表示）と、定着ローラー１１と前後一対の軸受部材１５の間に介装される前後一対の断熱部材１６（図２では後側の断熱部材１６のみを表示）と、を主体として構成されている。以下、上記各構成要素について順番に説明する。

（定着ローラー１１）
図３～図５を参照して、定着ローラー１１は、前後方向に長い円筒状を成している。定着ローラー１１は、前後方向（一方向の一例）に沿って延びている回転軸Ｘの周りを回転方向Ｙに回転する。定着ローラー１１は、例えば、円筒状の芯材と、この芯材を被覆する離型層と、を備えている。定着ローラー１１の芯材は、例えば、厚み０．２ｍｍ以下のＳＵＳ（Steel Use Stainless）によって構成されている。

定着ローラー１１には、その後端部１１ａ（前後方向外側の端部）よりもやや前側（前後方向内側）に、一対の貫通穴２２が設けられている。一対の貫通穴２２は、互いに周方向の位置が異なるように、等角度間隔（例えば、１８０度間隔）で形成されている。各貫通穴２２は、正円形を成しており、定着ローラー１１の外周面から内周面まで貫通している。各貫通穴２２は、定着ローラー１１の後縁部１１ｂ（前後方向外側の縁部）とは前後方向に間隔を介して設けられている。つまり、各貫通穴２２は、定着ローラー１１の後縁部１１ｂとは連続していない。各貫通穴２２の前後方向の位置は、互いに重なっている。

（加圧ローラー１２）
図２を参照して、加圧ローラー１２は、前後方向に長い円筒状を成している。加圧ローラー１２は、定着ローラー１１に所定の圧力で接触しており、定着ローラー１１と共に定着ニップＮを形成している。加圧ローラー１２は、定着ローラー１１の回転に従動して回転する。加圧ローラー１２は、例えば、円筒状の芯材と、この芯材の周りに設けられる弾性層と、この弾性層を被覆する離型層と、を備えている。なお、加圧ローラー１２は、図２を除いて表示が省略されている。

（熱源１３）
図２を参照して、熱源１３は、例えば、ハロゲンヒーターによって構成されている。熱源１３は、前後方向に長い形状を成しており、定着ローラー１１を貫通している。なお、熱源１３は、図２を除いて表示が省略されている。

（駆動部材１４）
図３～図５を参照して、駆動部材１４は、例えば、耐熱性樹脂によって形成されている。駆動部材１４は、外壁部３１と、外壁部３１の内周面の後端部（前後方向外側の端部）から突出している内壁部３２と、外壁部３１の前面（前後方向内側の面）から突出している一対のフック３３と、を備えている。

駆動部材１４の外壁部３１は、回転軸Ｘを中心とする円筒状を成している。外壁部３１は、定着ローラー１１の後端部１１ａの外周を覆っている。外壁部３１の外周面には、段差３１ａが設けられており、段差３１ａよりも後側（前後方向外側）の部分の外径が、段差３１ａよりも前側（前後方向内側）の部分の外径よりも大きくなっている。外壁部３１の外周面には、段差３１ａよりも後側（前後方向外側）に、駆動ギア３１ｂが設けられている。駆動ギア３１ｂは、モーター等によって構成される駆動源３６に接続されている。

駆動部材１４の内壁部３２は、回転軸Ｘを中心とする円環状を成している。内壁部３２は、定着ローラー１１の後端部１１ａの後側（前後方向外側）を覆っている。これにより、駆動部材１４に対する定着ローラー１１の挿入量が規制されている。

駆動部材１４の一対のフック３３は、互いに周方向の位置が異なるように、等角度間隔（例えば、１８０度間隔）で形成されている。各フック３３は、Ｌ字状を成している。各フック３３は、外壁部３１の前面から前側（前後方向内側）に向かって延びている第１腕部３３ａと、第１腕部３３ａの前端部（前後方向内側の端部）から定着ローラー１１の回転方向Ｙにおける下流側に向かって延びている第２腕部３３ｂと、を備えている。

（各軸受部材１５）
図３～図５を参照して、後側の軸受部材１５は、例えば、ボールベアリングによって構成されている。後側の軸受部材１５は、回転軸Ｘを中心とする円環状を成している。後側の軸受部材１５の外周面は、定着フレーム３９（図４、図５参照）に嵌合している。なお、前側の軸受部材１５は、後側の軸受部材１５と同様であるため、説明を省略する。

（各断熱部材１６）
図３～図５を参照して、後側の断熱部材１６は、例えば、耐熱性樹脂によって形成されている。後側の断熱部材１６は、回転軸Ｘを中心とする略円環状を成している。後側の断熱部材１６は、前面（前後方向内側の面）から後面（前後方向外側の面）まで連続するスリット４１を有している。

後側の断熱部材１６は、嵌合部４２と、嵌合部４２の後側（前後方向外側）に設けられる対向部４３と、を備えている。

後側の断熱部材１６の嵌合部４２の外周面は、後側の軸受部材１５の内周面に嵌合している。嵌合部４２の内周面には、一対の突起４５（第１係合部の一例）が設けられている。一対の突起４５は、互いに周方向の位置が異なるように、等角度間隔（例えば、１８０度間隔）で形成されている。各突起４５は、半球状を成している。各突起４５の前後方向の位置は、互いに重なっている。各突起４５は、定着ローラー１１の各貫通穴２２に係合している。これにより、断熱部材１６に対する定着ローラー１１の相対的な回転が規制されている。

後側の断熱部材１６の対向部４３の外径は、嵌合部４２の外径よりも大きい。対向部４３の前面（前後方向内側の面）は、後側の軸受部材１５の後面（前後方向外側の面）と対向している。対向部４３の後面（前後方向外側の面）は、駆動部材１４の外壁部３１の前面（前後方向内側の面）と対向している。

後側の断熱部材１６の対向部４３の後面（前後方向外側の面）には、一対の溝４６（第２係合部の一例）が設けられている。一対の溝４６は、互いに周方向の位置が異なるように、等角度間隔（例えば、１８０度間隔）で形成されている。各溝４６は、嵌合部４２の各突起４５と周方向の位置が重なっている。各溝４６には、駆動部材１４の各フック３３が係合している。これにより、駆動部材１４に対する後側の断熱部材１６の相対的な回転が規制されている。

後側の断熱部材１６の各溝４６は、Ｌ字状を成している。各溝４６は、対向部４３の後面から前側（前後方向内側）に向かって延びている第１溝部４６ａと、第１溝部４６ａの前端部（前後方向内側の端部）から定着ローラー１１の回転方向Ｙにおける下流側に向かって延びている第２溝部４６ｂと、を備えている。第１溝部４６ａには、各フック３３の第１腕部３３ａが挿入され、第２溝部４６ｂには、各フック３３の第２腕部３３ｂが挿入されている。なお、前側の断熱部材１６は、一対の突起４５及び一対の溝４６を有していない点を除いて、後側の断熱部材１６と前後対称であるため、説明を省略する。以下、単に「断熱部材１６」と記載する場合には、後側の断熱部材１６を指すものとする。

（定着装置８の動作）
定着装置８の稼働時には、駆動源３６が駆動部材１４を回転させる。このように駆動部材１４が回転すると、この回転が断熱部材１６を介して定着ローラー１１に伝達されることで、定着ローラー１１が回転する。このように定着ローラー１１が回転すると、これに従動して加圧ローラー１２が回転する。また、定着装置８の稼働時には、熱源１３が定着ローラー１１を加熱する。

この状態で、未定着のトナー像を保持した用紙Ｓが定着ニップＮに進入すると、定着ローラー１１と加圧ローラー１２によって用紙Ｓとトナー像が加熱及び加圧されて、用紙Ｓにトナー像が定着する。

（定着ローラー１１と断熱部材１６の組み付け）
定着ローラー１１と断熱部材１６を組み付ける前の状態では、断熱部材１６の内径が定着ローラー１１の外径よりもわずかに小さい。これに対して、定着ローラー１１と断熱部材１６を組み付ける際には、作業者が、断熱部材１６の周方向におけるスリット４１の幅が広がるように断熱部材１６を弾性変形させる。これにより、断熱部材１６の内径が定着ローラー１１の外径よりも大きくなり、断熱部材１６を定着ローラー１１の外周面に装着可能となる。

そこで、作業者は、断熱部材１６を定着ローラー１１の外周面に装着し、定着ローラー１１の各貫通穴２２に断熱部材１６の各突起４５を係合させる。これにより、断熱部材１６に対する定着ローラー１１の相対的な回転が規制される。以上により、定着ローラー１１と断熱部材１６の組み付けが完了する。

（効果）
本実施形態の定着装置８は、一対のローラー１１、１２を用いて定着ニップＮを形成する「ローラー定着方式」を採用している。このようなローラー定着方式の定着装置８において、省エネルギー性能を向上させるための有効な手段の一つは、定着ローラー１１の厚みを薄くすることで、定着ローラー１１の熱容量を減らすことである。しかしながら、定着ローラー１１の厚みを薄くすると、定着ローラー１１の後縁部２１ｂに設けられた切欠部に駆動部材１４の嵌合部を嵌合させることで駆動部材１４から定着ローラー１１に回転を伝達するような場合に、定着ローラー１１の切欠部の強度が不十分になり、定着ローラー１１の回転時に切欠部が破損する恐れがある。

そこで、本実施形態では、断熱部材１６を介して駆動部材１４の回転を定着ローラー１１に伝達することで、定着ローラー１１を回転させている。このような構成を採用することで、定着ローラー１１の後縁部２１ｂに切欠部を設けることなく、駆動部材１４の回転を定着ローラー１１に伝達することが可能となる。そのため、定着ローラー１１の破損を抑制することが可能となり、駆動部材１４によって定着ローラー１１を安定的に回転させることが可能となる。

また、断熱部材１６が定着ローラー１１の外周面に装着された状態で、断熱部材１６の各突起４５が定着ローラー１１の各貫通穴２２に係合することで、断熱部材１６に対する定着ローラー１１の相対的な回転が規制されている。このような構成を採用することで、断熱部材１６と定着ローラー１１の間でスリップが発生するのを抑制することが可能となり、上記のスリップに伴う異音の発生を抑制することができる。

また、駆動部材１４の各フック３３が断熱部材１６の各溝４６に係合することで、駆動部材１４に対する断熱部材１６の相対的な回転が規制されている。このような構成を採用することで、簡易な構成によって、駆動部材１４と断熱部材１６の間でスリップが発生するのを抑制することが可能となる。

また、断熱部材１６の嵌合部４２は、定着ローラー１１の各貫通穴２２と係合する各突起４５を有し、断熱部材１６の対向部４３は、駆動部材１４の各フック３３と係合する各溝４６を有している。このような構成を採用することで、断熱部材１６と定着ローラー１１の係合部分に掛かる負荷と断熱部材１６と駆動部材１４の係合部分に掛かる負荷を嵌合部４２と対向部４３に分散させることが可能となる。

また、嵌合部４２の各突起４５と対向部４３の各溝４６は、周方向の位置が重なっている。このような構成を採用することで、作業者が各突起４５や各溝４６を容易に見つけることが可能となり、定着ローラー１１と断熱部材１６の組み付けや駆動部材１４と断熱部材１６の組み付けの作業性が向上する。 また、画像形成装置１は、上記のような定着装置８を備えている。そのため、駆動部材１４によって定着ローラー１１を安定的に回転させることが可能な定着装置８を備えた画像形成装置１を提供することが可能となる。

（変形例）
本実施形態では、駆動部材１４の前面（前後方向内側の面）に設けられたフック３３が断熱部材１６の後面（前後方向外側の面）に設けられた溝４６に係合することで、駆動部材１４に対する断熱部材１６の相対的な回転が規制されている。一方で、他の異なる実施形態では、図６に示されるように、断熱部材１６の後面（前後方向外側の面）に設けられたフック３３が駆動部材１４の前面（前後方向内側の面）に設けられた溝４６に係合することで、駆動部材１４に対する断熱部材１６の相対的な回転が規制されても良い。

本実施形態では、駆動部材１４の内壁部３２が定着ローラー１１の後端部１１ａの後側（前後方向外側）を覆うことで、駆動部材１４に対する定着ローラー１１の挿入量が規制されている。一方で、他の異なる実施形態では、駆動部材１４が内壁部３２を備えておらず、定着ローラー１１が駆動部材１４を貫通していても良い。

本実施形態では、駆動部材１４が耐熱性樹脂によって形成されている。一方で、他の異なる実施形態では、駆動部材１４が金属によって形成されていても良い。

本実施形態では、各断熱部材１６が耐熱性樹脂によって形成されている。一方で、他の異なる実施形態では、各断熱部材１６が金属によって形成されていても良い。

本実施形態では、画像形成装置１がプリンターである。一方で、他の異なる実施形態では、画像形成装置１がコピー機、ファクシミリ、複合機（プリント機能、コピー機能及びファックス機能等を複合的に備えた画像形成装置）等であっても良い。

１ 画像形成装置
８ 定着装置
１１ 定着ローラー（定着部材の一例）
１２ 加圧ローラー（加圧部材の一例）
１４ 駆動部材
１５ 軸受部材
１６ 断熱部材
２２ 貫通穴
３３ フック
４１ スリット
４２ 嵌合部
４３ 対向部
４５ 突起（第１係合部の一例）
４６ 溝（第２係合部の一例）
Ｎ 定着ニップ
Ｘ 回転軸

Claims (5)

1. 一方向に沿って延びている回転軸の周りを回転する定着部材と、
   前記定着部材と共に定着ニップを形成する加圧部材と、
   前記定着部材を回転させる駆動部材と、
   前記定着部材を回転可能に支持する軸受部材と、
   前記定着部材と前記軸受部材の間に介装される断熱部材と、を備え、
   前記駆動部材の回転が前記断熱部材を介して前記定着部材に伝達されることで、前記定着部材が回転し、
   前記駆動部材の前記一方向内側の面には、フック又は溝のいずれか一方が設けられ、
   前記断熱部材の前記一方向外側の面には、前記フック又は前記溝のいずれか他方が設けられ、
   前記フックが前記溝に係合することで、前記駆動部材に対する前記断熱部材の相対的な回転が規制されることを特徴とする定着装置。
2. 一方向に沿って延びている回転軸の周りを回転する定着部材と、
   前記定着部材と共に定着ニップを形成する加圧部材と、
   前記定着部材を回転させる駆動部材と、
   前記定着部材を回転可能に支持する軸受部材と、
   前記定着部材と前記軸受部材の間に介装される断熱部材と、を備え、
   前記駆動部材の回転が前記断熱部材を介して前記定着部材に伝達されることで、前記定着部材が回転し、
   前記断熱部材は、
   前記軸受部材の内周面と嵌合する嵌合部と、
   前記嵌合部の前記一方向外側に設けられ、前記軸受部材の前記一方向外側の面と対向する対向部と、を備え、
   前記嵌合部は、前記定着部材と係合する第１係合部を有し、
   前記対向部は、前記駆動部材と係合する第２係合部を有することを特徴とする定着装置。
3. 前記定着部材は、その外周面から内周面まで貫通する貫通穴を有し、
   前記断熱部材は、前記一方向内側の面から前記一方向外側の面まで連続するスリットを有し、前記スリットの幅が広がるように弾性変形することで前記定着部材の外周面に装着可能となり、
   前記断熱部材の内周面には、突起が設けられ、
   前記断熱部材が前記定着部材の前記外周面に装着された状態で、前記突起が前記貫通穴に係合することで、前記断熱部材に対する前記定着部材の相対的な回転が規制され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. 前記第１係合部と前記第２係合部は、周方向の位置が重なっていることを特徴とする請求項２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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