説明

定着装置及び画像形成装置

【課題】耐久性を高くすることができるようにする。
【解決手段】内部に加熱体が配設された中空の筒状体を備えたローラと、前記筒状体を包囲して配設され、駆動部の回転を前記ローラに伝達する回転伝達要素とを有する。そして、前記筒状体と回転伝達要素とは、筒状体及び回転伝達要素の円周方向における複数箇所に形成された係合部において係合させられる。前記筒状体と回転伝達要素とが、筒状体及び回転伝達要素の円周方向における複数箇所に形成された係合部において係合させられるので、前記筒状体が薄く形成されても、筒状体と回転伝達要素との接触面積を大きくすることができる。したがって、係合部が変形したり、破損したりすることがなくなるので、ローラ及び定着装置の耐久性を高くすることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置、例えば、プリンタにおいては、帯電ローラによって一様に帯電させられた感光体ドラムの表面がLEDヘッドによって露光されて前記感光体ドラム上に静電潜像が形成され、現像器によって前記静電潜像が現像され、トナー像が形成されるようになっている。
【0003】
そのために、前記現像器は、現像ローラ、トナー供給ローラ、現像ブレード等を備え、トナーがトナー供給ローラを介して現像ローラに供給され、現像ブレードによって現像ローラ上にトナーの薄層が形成される。そして、現像ローラ上のトナーが感光体ドラムに付着させられ、前記トナー像が形成される。
【0004】
続いて、感光体ドラム上のトナー像は、転写ローラによって用紙に転写され、定着装置としての定着器において前記トナー像が用紙に定着させられる。
【0005】
前記定着器は、定着ローラ及び加圧ローラを備え、定着用モータを駆動すると、定着ローラが回転させられ、該定着ローラの回転に伴って加圧ローラが回転させられる。前記定着ローラは、内部にハロゲンランプが配設された中空の筒状体を備え、該筒状体の端部に取り付けられたギヤを介して前記定着用モータからの回転が定着ローラに伝達される。
【0006】
ところで、前記筒状体に対するギヤの回止めを行うために、筒状体にキー溝が、ギヤの内周面に凸部が形成され、キー溝と凸部とが係合させられる(例えば、特許文献1参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平8−220911号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、前記従来の定着器においては、前記筒状体を薄く形成することによって、定着ローラの表面の温度上昇を早くし、ウォームアップが行われる時間、すなわち、ウォームアップ時間を短縮するようにしているが、筒状体が薄く形成されるのに伴って、キー溝と凸部との接触面積が小さくなり、キー溝と凸部との係合部が変形したり、破損したりして、定着器の耐久性が低くなってしまう。
【0009】
本発明は、前記従来の定着器の問題点を解決して、耐久性を高くすることが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。
【課題を解決するための手段】
【0010】
そのために、本発明の定着装置においては、回転自在に支持され、内部に加熱体が配設された中空の筒状体を備えたローラと、前記筒状体を包囲して配設され、駆動部の回転を前記ローラに伝達する回転伝達要素とを有する。
【0011】
そして、前記筒状体と回転伝達要素とは、筒状体及び回転伝達要素の円周方向における複数箇所に形成された係合部において係合させられる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、定着装置においては、回転自在に支持され、内部に加熱体が配設された中空の筒状体を備えたローラと、前記筒状体を包囲して配設され、駆動部の回転を前記ローラに伝達する回転伝達要素とを有する。
【0013】
そして、前記筒状体と回転伝達要素とは、筒状体及び回転伝達要素の円周方向における複数箇所に形成された係合部において係合させられる。
【0014】
この場合、前記筒状体と回転伝達要素とが、筒状体及び回転伝達要素の円周方向における複数箇所に形成された係合部において係合させられるので、前記筒状体が薄く形成されても、筒状体と回転伝達要素との接触面積を大きくすることができる。したがって、係合部が変形したり、破損したりすることがなくなるので、ローラ及び定着装置の耐久性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第1の実施の形態における定着器の駆動系を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態におけるプリンタの概念図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態における定着器の概念図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態における定着器の駆動系を示す要部分解図である。
【図5】定着器の駆動系を示す第1の参考図である。
【図6】定着器の駆動系を示す第2の参考図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態における定着器の概念図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態における定着器の要部拡大図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態における定着器の駆動系を示す斜視図である。
【図10】本発明の第2の実施の形態におけるギヤの取付状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としてのプリンタについて説明する。
【0017】
図2は本発明の第1の実施の形態におけるプリンタの概略図である。
【0018】
図において、10はプリンタ、13は媒体としての用紙Pを収容するための媒体収容部としての用紙カセットである。用紙Pは、給紙ローラ15を回転させることによって媒体搬送路に繰り出され、分離フレーム17によって1枚ずつ分離させられる。そして、媒体搬送路に繰り出された用紙Pの前端が、第1の媒体検出部としての給紙センサ19に到達し、該給紙センサ19によって検出されると、搬送ローラ21及びレジストローラ23が回転させられる。
【0019】
また、媒体搬送路における搬送ローラ21及びレジストローラ23より下流側に、第2の媒体検出部としての通過センサ25が配設され、用紙Pの前端が、通過センサ25に到達し、該通過センサ25によって検出されると、画像形成ユニット27による画像形成プロセスが開始され、前記画像形成ユニット27において現像剤像としてのトナー像が形成され、用紙Pに転写される。
【0020】
続いて、用紙Pは、媒体搬送路における画像形成ユニット27より下流側に配設された定着装置としての定着器29に送られ、該定着器29において用紙Pに転写されたトナー像が定着させられる。なお、前記定着器29は、第1のローラとしての、かつ、定着部材としての定着ローラ55、及び第2のローラとしての、かつ、加圧部材としての加圧ローラ57を備え、前記定着ローラ55内に、図示されない電源部から供給される電力に基づいて光熱を発生させる光熱源としての、かつ、加熱体としてのハロゲンランプ59が定着ローラ55の軸方向に延在させて配設される。
【0021】
また、前記媒体搬送路における定着器29より下流側には、第3の媒体検出部としての排出センサ31が配設される。そして、用紙Pの前端が、排出センサ31に到達し、該排出センサ31によって検出されると、用紙Pは、排出ローラ33、35によって更に搬送され、排出ローラ37、39によってプリンタ10の本体、すなわち、装置本体上に形成された媒体積載部としてのスタッカ41に排出される。
【0022】
前記画像形成ユニット27は、像担持体としての感光体ドラム45、該感光体ドラム45の表面を一様に帯電させる帯電装置としての帯電ローラ46、前記感光体ドラム45上に形成された潜像としての静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させてトナー像を形成する現像剤担持体としての現像ローラ47、前記感光体ドラム45の表面に残留したトナーを掻き取ることによって除去するクリーニング部材としてのクリーニングローラ51等を備える。
【0023】
前記画像形成ユニット27より上方には、感光体ドラム45と対向させて露光装置としてのLED(Light Emitting Diode)ヘッド43が配設される。該LEDヘッド43は、LEDアレイを配列することによって形成され、図示されない制御部から送られた画像データに基づいて感光体ドラム45の表面を露光し、静電潜像を形成する。
【0024】
また、前記画像形成ユニット27より下方には、感光体ドラム45と対向させて転写部材としての転写ローラ53が配設され、感光体ドラム45の表面に形成されたトナー像を用紙Pに転写する。
【0025】
そして、画像形成プロセスが開始されると、帯電ローラ46は感光体ドラム45の表面を帯電させ、LEDヘッド43は画像データに基づいて感光体ドラム45の表面を露光し、静電潜像を形成する。続いて、現像ローラ47によって感光体ドラム45上の静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
【0026】
次に、前記定着器29について説明する。
【0027】
図1は本発明の第1の実施の形態における定着器の駆動系を示す斜視図、図3は本発明の第1の実施の形態における定着器の概念図、図4は本発明の第1の実施の形態における定着器の駆動系を示す要部分解図、図5は定着器の駆動系を示す第1の参考図、図6は定着器の駆動系を示す第2の参考図である。
【0028】
図において、55は定着ローラ、57は加圧ローラ、59はハロゲンランプである。前記定着ローラ55は、アルミニウム、鉄等の金属材料によって形成された中空の筒状体(中空部材)61、及び該筒状体61の外周面にフッ素樹脂を被覆することによって形成されたコーティング層62を備える。また、前記加圧ローラ57は、シャフト64、該シャフト64の外周面に弾性体としてのゴムを被覆することによって形成された弾性体層65、及び該弾性体層65の外周面にフッ素樹脂を被覆することによって形成されたコーティング層66を備える。
【0029】
操作者がプリンタ10の電源をオンにすると、ハロゲンランプ59が通電され、定着ローラ55の表面の温度が所定の定着温度に到達するように定着器29のウォームアップが行われる。そして、定着ローラ55の表面の温度上昇を早くし、ウォームアップ時間を短縮するために、前記筒状体61は薄く形成される。
【0030】
68は筐体としての定着器フレーム、71は定着ローラ55の両端において、該定着ローラ55を定着器フレーム68に対して回転自在に支持する軸受け、72は加圧ローラ57の両端において、該加圧ローラ57を定着器フレーム68に対して回転自在に支持する軸受け、73は該軸受け72と前記定着器フレーム68との間に配設された付勢部材としてのスプリングであり、該スプリング73は前記加圧ローラ57を定着ローラ55に対して所定の付勢力で押し付ける。
【0031】
また、75は、定着ローラ55の一端における軸受け71より外側(定着器フレーム68側)において、筒状体61を包囲して配設され、該筒状体61と嵌合させられたギヤ、76は該ギヤ75と噛合させられたギヤである。該ギヤ76は、図示されない定着用の駆動部としての定着用モータの回転が伝達されると、矢印A方向に回転させられ、ギヤ75を矢印B方向に回転させて、定着ローラ55に回転を伝達する。なお、前記ギヤ75によって第1の回転伝達要素が、前記ギヤ76によって第2の回転伝達要素が構成され、ギヤ75、76によって回転伝達部が構成される。
【0032】
ところで、前記ギヤ75に伝達された回転を定着ローラ55に伝達するために、前記筒状体61に対するギヤ75の回止めを行う必要がある。
【0033】
そのために、図5及び6に示されるように、筒状体61の端部の縁にキー溝77を、ギヤ75の内周面に凸部78を形成し、キー溝77と凸部78とを係合させることが考えられる。
【0034】
ところが、前述されたように、筒状体61は薄く形成され、しかも、一つのキー溝77と一つの凸部78とが係合させられるので、キー溝77と凸部78との接触面積が小さくなり、ギヤ75から筒状体61に加わる負荷を分散させることができない。したがって、キー溝77と凸部78との係合部が変形したり、破損したりして、定着ローラ55及び定着器29の耐久性が低くなってしまう。
【0035】
そこで、本実施の形態においては、筒状体61とギヤ75とを、前記筒状体61及びギヤ75の円周方向における複数箇所に形成された係合部において係合させるようにしている。そのために、図1及び4に示されるように、筒状体61の所定の箇所、本実施の形態においては、例えば、端部の縁に第1の係合要素としての複数のキー溝81が形成され、ギヤ75の内周面に前記キー溝81と同じ数の第2の係合要素としての複数の凸部82が、前記ギヤ75の径方向内方に向けて突出させて形成され、各キー溝81と各凸部82とが係合させられる。このとき、筒状体61におけるキー溝81が形成されていない平坦な部位61a、及びギヤ75の内周面における凸部82が形成されていない平坦な部位75aは互いに密接させられ、定着ローラ55とギヤ75とが同一軸上に配設される。なお、各キー溝81及び凸部82によって係合部が構成される。
【0036】
したがって、前記定着用モータを駆動すると、定着用モータの回転がギヤ76を介してギヤ75に伝達され、該ギヤ75の回転が定着ローラ55に伝達される。なお、本実施の形態においては、各キー溝81及び凸部82の数が等しくされるが、各キー溝81間の凸部61bのうちの所定の凸部61b、及び各凸部82のうちの所定の凸部82を欠落させることができる。
【0037】
そして、前記キー溝81は、四角溝から成り、定着ローラ55の回転方向における上流側及び下流側において、定着ローラ55の軸方向に互いに平行に延びる二つの側縁81a、81b、及び定着ローラ55の円周方向に延びる底縁81cを備える。また、前記凸部82は、四角突起から成り、ギヤ75の回転方向における上流側及び下流側において、ギヤ75の軸方向に互いに平行に延びる二つの側面82a、82b、及びギヤ75の円周方向に延びる側面82cを備える。したがって、ギヤ75が矢印B方向に回転させられるのに伴って、各キー溝81の側縁81bと各凸部82の側面82bとが当接させられ、ギヤ75の回転が定着ローラ55に伝達される。
【0038】
なお、前記側面82a、82bは、ギヤ75の径方向においても互いに平行に延びるので、該ギヤ75の円周方向における各凸部82間の距離は、径方向における位置によって異なり、径方向外方ほど大きく、ギヤ75の内周面で最大になる。そして、各キー溝81と各凸部82とは、ギヤ75の内周面おいて係合させられる。
【0039】
この場合、筒状体61の厚さで表されるキー溝81の厚さ(径方向寸法)をtとし、凸部82の幅(軸方向寸法)をbとし、キー溝81及び凸部82の数をnとすると、ギヤ75が矢印B方向に回転させられる際のキー溝81と凸部82との接触面積A(各キー溝81の側縁81bと各凸部82の側面82bとの接触面積の和)は、
A=t×b×n
になる。
【0040】
したがって、キー溝81及び凸部82の数nが多い分だけ接触面積Aを大きくすることができるとともに、ギヤ75から筒状体61に加わる負荷を分散させることができる。その結果、キー溝81と凸部82との係合部が変形したり、破損したりすることがなくなり、定着ローラ55及び定着器29の耐久性を高くすることができる。
【0041】
次に、定着ローラ55及び定着器29の耐久性を、比較例及び本発明について評価した。この場合、比較例における凸部78の幅bを10〔mm〕とし、本発明における凸部82の幅bを5〔mm〕とし、キー溝81及び凸部82の数nを5とした。
【0042】
表1において、キー溝81の厚さtを異ならせたときの比較例及び本発明における接触面積Aを示し、表2において、キー溝81の厚さtを異ならせたときの、スプリング73から筒状体61への熱伝達、並びに比較例及び本発明における係合部の破損の発生の有無を示す。なお、熱伝達については、設定時間を20〔秒〕とし、20〔秒〕以内に定着ローラ55の表面が所定の定着温度に到達したかどうかを判断した。20〔秒〕以内に定着温度に到達した場合を○とし、到達しなかった場合を×とした。また、係合部の破損の有無については、15万〔枚〕の印刷枚数の印刷を行ったときに係合部が破損したかどうかを判断した。係合部が破損していない場合を○とし、破損した場合を×とした。
【0043】
【表1】

【0044】
【表2】

【0045】
表1に示されるように、本発明における凸部82の幅bを比較例における凸部78の幅bの1/2にしても、接触面積Aが大きくなることが分かった。
【0046】
また、表2に示されるように、キー溝81の厚さtを1.0〔mm〕以下にすると、20〔秒〕以内に定着ローラ55の表面の温度が定着温度に到達した。そして、15万〔枚〕の印刷枚数の印刷を行ったとき、比較例においてはキー溝77の厚さtを1.1〔mm〕以上にすると係合部に破損が発生しないのに対して、本発明においてはキー溝81の厚さtを0.5〔mm〕以上にすると係合部に破損が発生しないことが分かった。
【0047】
このように、本実施の形態においては、筒状体61とギヤ75とが、筒状体61及びギヤ75の円周方向における複数箇所に形成された係合部において係合させられるので、前記筒状体61が薄く形成されても、キー溝81と凸部82との接触面積Aを大きくすることができる。したがって、キー溝81と凸部82との係合部が変形したり、破損したりすることがなくなるので、定着ローラ55及び定着器29の耐久性を高くすることができる。
【0048】
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の効果を援用する。
【0049】
図7は本発明の第2の実施の形態における定着器の概念図、図8は本発明の第2の実施の形態における定着器の駆動系を示す要部分解図である。
【0050】
この場合、中空の筒状体61の所定の箇所、本実施の形態においては、端部の縁に第1の係合要素としての複数のキー溝85が形成され、第1の回転伝達要素としてのギヤ75の内周面に前記キー溝85と同じ数の第2の係合要素としての複数の凸部86が、前記ギヤ75の径方向内方に向けて突出させて形成され、各キー溝85と各凸部86とが係合させられる。
【0051】
したがって、定着用の駆動部としての定着用モータを駆動すると、定着用モータの回転が第2の回転伝達要素としてのギヤ76(図1)を介してギヤ75に伝達され、該ギヤ75の回転が第1のローラとしての、かつ、定着部材としての定着ローラ55に伝達される。なお、本実施の形態においては、各キー溝85及び凸部86の数が等しくされるが、各キー溝85間の凸部61cのうちの所定の凸部61c、及び各凸部86のうちの所定の凸部86を欠落させることができる。
【0052】
そして、前記キー溝85は、三角溝から成り、定着ローラ55の回転方向における上流側において、定着ローラ55の軸に対して傾斜して延びる側縁85a、及び定着ローラ55の回転方向における下流側において、定着ローラ55の軸と平行に延びる側縁85bを備える。また、前記凸部86は、三角突起から成り、定着ローラ55の軸に対して傾斜して延びる側面86a、及びギヤ75の回転方向における下流側において、ギヤ75の軸と平行に延びる側面86bを備える。したがって、ギヤ75が矢印B方向に回転させられるのに伴って、各キー溝85の側縁85bと各凸部86の側面86bとが当接させられ、ギヤ75の回転が定着ローラ55に伝達される。
【0053】
なお、前記側面86a、86bは、ギヤ75の径方向において互いに平行に延びるので、ギヤ75の円周方向における各凸部86間の距離は、径方向における位置によって異なり、径方向外方ほど大きく、ギヤ75の内周面で最大になる。そして、各キー溝85と各凸部86とは、ギヤ75の内周面において係合させられる。
【0054】
また、前記ギヤ75は、定着ローラ55に対して軸方向(矢印E、F方向)に移動自在に配設され、筐体としての定着器フレーム68におけるギヤ75と対向する部分、すなわち、側部筐体68aとの間に配設された付勢部材としてのスプリング89によって所定の付勢力で軸受け71(矢印F方向)に向けて付勢される。したがって、ギヤ75は常時軸受け71と当接させられ、キー溝85と凸部86とが係合させられる。
【0055】
ところで、例えば、媒体としての用紙Pが定着ローラ55と、第2のローラとしての、かつ、加圧部材としての加圧ローラ57との間を通過しているときに、用紙Pの搬送方向における定着装置としての定着器29より上流側で媒体詰り(用紙ジャム)が発生すると、用紙Pを定着ローラ55と加圧ローラ57との間から抜き取る必要がある。この場合、定着ローラ55は、ギヤ75、76を介して前記定着用モータと連結されているので、定着ローラ55を停止させた状態で用紙Pを抜き取ると、用紙Pが破れてしまう。
【0056】
そこで、本実施の形態においては、媒体詰りが発生した場合、用紙Pを抜き取るときに、キー溝85と凸部86との係合が解除されるようになっている。
【0057】
図9は本発明の第2の実施の形態におけるキー溝と凸部との係合を解除する動作を示す斜視図、図10は本発明の第2の実施の形態におけるキー溝と凸部との係合を解除する動作を示す要部拡大図である。
【0058】
図9に示されるように、用紙Pが定着ローラ55と加圧ローラ57との間を通過しているときに、用紙Pの搬送方向における定着器29より上流側で媒体詰りが発生すると、用紙Pを定着ローラ55と加圧ローラ57との間から抜き取る必要がある。
【0059】
この場合、媒体詰りが発生するのに伴って、定着用モータの駆動が停止させられ、ギヤ75、76には回転が伝達されず、定着ローラ55の回転が停止させられた状態で用紙Pを矢印G方向に引くと、用紙Pと定着ローラ55の外周面との間に摩擦が発生し、定着ローラ55に、該定着ローラ55を矢印H方向に回転させようとする力が加わる。それに伴って、キー溝85の側縁85aに沿って凸部86の側面86aが移動させられ、ギヤ75はスプリング89の付勢力に抗して側部筐体68a側に(矢印I方向に向けて)移動させられ、キー溝85と凸部86との係合が解除される。
【0060】
その結果、定着ローラ55を矢印H方向に空転させることができので、操作者は用紙Pを定着ローラ55と加圧ローラ57との間から容易に抜き取ることができる。
【0061】
前記各実施の形態においては、プリンタについて説明しているが、本発明を、複写機、ファクシミリ装置、複合機等に適用することができる。
【0062】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【符号の説明】
【0063】
29 定着器
55 定着ローラ
59 ハロゲンランプ
61 筒状体
75 ギヤ
81、85 キー溝
82、86 凸部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)回転自在に支持され、内部に加熱体が配設された中空の筒状体を備えたローラと、
(b)前記筒状体を包囲して配設され、駆動部の回転を前記ローラに伝達する回転伝達要素とを有するとともに、
(c)前記筒状体と回転伝達要素とは、筒状体及び回転伝達要素の円周方向における複数箇所に形成された係合部において係合させられることを特徴とする定着装置。
【請求項2】
前記回転伝達要素はギヤである請求項1に記載の定着装置。
【請求項3】
前記係合部は、筒状体に形成されたキー溝及び回転伝達要素に形成された凸部によって構成される請求項1に記載の定着装置。
【請求項4】
前記キー溝は前記筒状体の端部の縁に、凸部は回転伝達要素の内周面に形成される請求項3に記載の定着装置。
【請求項5】
前記各キー溝及び凸部は四角形の形状を有する請求項3又は4に記載の定着装置。
【請求項6】
前記各キー溝及び凸部は三角形の形状を有する請求項3又は4に記載の定着装置。
【請求項7】
前記回転伝達要素を停止させた状態で前記ローラを回転させたときに、前記係合部の係合が解除される請求項1に記載の定着装置。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか1項に記載の定着装置が搭載された画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2010−276847(P2010−276847A)
【公開日】平成22年12月9日(2010.12.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−129140(P2009−129140)
【出願日】平成21年5月28日(2009.5.28)
【出願人】(591044164)株式会社沖データ (2,444)
【Fターム(参考)】