(57)【要約】【課題】加熱ローラの寿命向上によるランニングコストの低減と加熱ローラの交換周期延長による保守コスト低減であり、機能を損なうことなく安価な定着装置を提供する。【解決手段】駆動力伝達軸５１と、長手軸に対し平行に延びるキー溝を有する加熱ローラ１４と、前記キー溝に嵌合して前記駆動力伝達軸５１の回転運動力を加熱ローラへ伝達するドライブキー５０を備えた定着装置において、加熱ローラ１４のキー溝とドライブキー５０を片側２個以上同数設け、ドライブキー５０の配置を９０°以下となるように設置することを特徴とする。【選択図】  図１
2010152200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力伝達軸と、長手軸に対し平行に延びるキー溝を有する加熱ローラと、前記キー溝に嵌合して前記駆動力伝達軸の回転運動力を加熱ローラへ伝達するドライブキーを備えた定着装置において、
前記加熱ローラのキー溝と前記ドライブキーを片側２個以上同数設け、前記ドライブキーの配置を９０°以下となるように設置することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱ローラの片側２個以上のキー嵌合部を左右で、キー毎に１８０°位相をずらすことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
駆動力伝達軸と、長手軸に対し平行に延びるキー溝を有する加熱ローラと、前記キー溝に嵌合して前記駆動力伝達軸の回転運動力を加熱ローラへ伝達するドライブキーを備えた定着装置において、
前記加熱ローラのキー溝を片側２〜４個設け、加熱ローラのキー溝が摩耗した場合に他のキー溝に前記ドライブキーが取り付け可能になっていることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いて記録媒体上に転写されたトナー像を、当該記録媒体上に定着させる定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６に示す電子写真印刷装置等の電子写真装置においては、帯電器２によって表面を一様に帯電された感光体２１にレーザ光等の光が照射されて静電潜像が形成され、これに現像機６によって現像剤が供給され現像が行なわれる。次いで感光体上に形成された現像像は転写器１０によって記録媒体となる用紙7に転写され、少なくとも一つの加熱ローラ１４を有する一対の定着ローラ１４，１５の圧接部にて用紙上に形成された未定着現像像は加熱加圧され、用紙上への定着が完了される。
【０００３】
図４、図５において定着ローラの少なくとも一方は着脱自在に装着されたヒータランプ２５を有し、表面にテフロン（登録商標）、シリコンゴム等の非粘着樹脂でコーティングした熱伝導率の良いアルミローラ材から構成され、これを駆動力伝達軸５１からドライブキー５０を介して駆動し、二つの定着ローラ１４，１５を加熱加圧接しながらトナー像を定着する。
【０００４】
従来、ここで駆動力伝達軸５１からの駆動力を加熱ローラ１４に伝えるために設けられたドライブキー５０と加熱ローラ１４のキー溝部及び駆動力伝達軸５１と加熱ローラ１４の嵌合部は着脱可能を基本としているため若干の隙間を有している。但し、このような構成において高速で起動停止を繰り返すとキー嵌合部は衝撃を繰り返し摩耗が発生するため、加熱ローラ１４の寿命は連続記録材を狭持搬送する表面のコーティング部の磨耗とともにキー部が長時間力を受け続けると、印刷量が一定の頁数に達した段階で熱と疲労と摩耗による破壊が生じていた。
【０００５】
図３を用いて加熱ローラ１４のキー溝部及び嵌合部の破壊のプロセスを説明する。加熱ローラ１４と駆動力伝達軸５１の間には、熱膨張の差および寸法公差によって隙間が生じる。圧接された１組の定着ローラが駆動力伝達軸５１によって、ドライブキー５０を介して駆動されるとき、加圧ローラは図示しない加圧手段によって、他方の加熱ローラ方向へ圧接されているため、駆動力伝達軸５１とドライブキー５０、加熱ローラ１４の動きは（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）のようにドライブキー５０とキー溝４０および加熱ローラ１４の内部面と駆動力伝達軸５１の外周部間にすべりが発生する遊星運動となる。このような熱変形を伴った遊星運動においては、すべり摩耗による破壊および隙間における摩耗粉の発生による摩耗のより一層の進展による破壊が大きな破壊要因を占めることが明らかとなった。
【０００６】
また、キー溝部および嵌合部の破壊が通常の駆動系より早く進行する場合、加熱ローラ１４の表面コーティングの寿命がまだあるのもかかわらず高価な加熱ローラ１４を交換せざるをえない場合があり、無駄が発生する場合があった。
【０００７】
【特許文献１】特公平０６−０９３１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
高速印刷になることで電子写真記録装置の定着加熱時間が短くなり、短時間でトナー定着に必要な熱量や圧力を連続記録材に与えなければならなくなる。そのため必然的に加熱ローラ１４には熱的な負荷が掛かるとともに、高速印刷による起動・停止の衝撃の増加により、加熱ローラ１４のキー溝部に衝撃が加わり摩耗が促進し、更に摩耗が促進することで、キーとキー溝の隙間は徐々に広がり衝撃の加速度が増加することで、寿命低下が加速する結果となっていた。また、加熱ローラ１４と駆動力伝達軸５１の間には、熱膨張の差および寸法公差によって隙間が生じることによる遊星運動による摩耗の促進を、緩衝材を介することで軽減をはかっていたが、高速化による寿命向上を図るためには、更なる改善が必要であった。
【０００９】
以上より、高速化により加熱ローラ１４の交換周期が早くなり、高価な加熱ローラ１４を短期間に交換することでランニングコストは増加し、高速化による機能の優位性をコスト増大により打ち消すこととなり、機能向上としては不十分なものであった。
【００１０】
本発明の目的は、上記したキー溝の摩耗の促進軽減による、加熱ローラの寿命向上によるランニングコストの低減と加熱ローラの交換周期延長による保守コスト低減であり、機能を損なうことなく安価な定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の第１の手段は、駆動力伝達軸と、長手軸に対し平行に延びるキー溝を有する加熱ローラと、前記キー溝に嵌合して前記駆動力伝達軸の回転運動力を加熱ローラへ伝達するドライブキーを備えた定着装置において、前記加熱ローラのキー溝と前記ドライブキーを片側２個以上同数設け、前記ドライブキーの配置を９０°以下となるように設置することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記加熱ローラの片側２個以上のキー嵌合部を左右で、キー毎に１８０°位相をずらすことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第３の手段は、駆動力伝達軸と、長手軸に対し平行に延びるキー溝を有する加熱ローラと、前記キー溝に嵌合して前記駆動力伝達軸の回転運動力を加熱ローラへ伝達するドライブキーを備えた定着装置において、前記加熱ローラのキー溝を片側２〜４個設け、加熱ローラのキー溝が摩耗した場合に他のキー溝に前記ドライブキーが取り付け可能になっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の手段によれば、加熱ローラのキー溝とドライブキーを片側２個以上同数設け、キーの設置角度を９０°で設置した場合、キー２個が回転中、加熱ローラと駆動力伝達軸との隙間は、変わらないため遊星運動を防止することを意味しており、すなわち、遊星運動による衝撃や摩耗が発生し難い構造であるため、加熱ローラのキー溝部の破壊が起き難く、長寿命化を図ることが可能となる。
【００１５】
本発明の第２の手段によれば、ドライブキーとキー溝は左右で位相差を１８０°持たせることで、均一な円運動に近い状態で回転運動を行うことが可能となるため、寿命延長の効果がある。
【００１６】
本発明の第３の手段によれば、現状の機構を変更せずに、加熱ローラの寿命を延ばす方法として、交換可能な加熱ローラに予め複数個のキー溝を設けておくことで、定期保守時等の際、キー溝の摩耗状態によって、加熱ローラの使用していないキー溝に取り付け直すことで、コーティングの寿命に至っていない加熱ローラを使用することが可能となるため、少なくとも、コーティングの寿命までは寿命を延長可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を、図６を用いて詳細に説明する。
【００１８】
はじめに本発明を適用した印刷装置として電子写真方式を用いたレーザービームプリンタを例示し、その全体構成を図６を参照しながら説明する。
【００１９】
図６において、１はレーザービームプリンタであり、そのコントローラ２２からの印刷動作開始信号に基づいて感光ドラム２１が矢印方向に回転を始める。感光ドラム２１は、レーザービームプリンタ１の印刷速度に相当する速度で回転し、印刷動作が終了するまで回転を続ける。感光ドラム２１が回転を開始すると、コロナ帯電器２に高電圧が印加され、感光ドラム２１表面に例えば正の電荷が均一に帯電される。
【００２０】
回転多面鏡３は、レーザービームプリンタ１に電源が投入されると直ちに回転を開始し、電源が投入されている間、高精度に定速回転が維持される。半導体レーザなどの光源４から出力した光は、回転多面鏡３で反射し、Ｆθレンズ５を通じて感光ドラム２１上を走査しながら照射する。
【００２１】
ドットイメージに変換された文字データや図形データがレーザービームのオン／オフ信号としてコントローラ２２からレーザービームプリンタ１に送られると、感光ドラム２１の表面にレーザービームが照射される部分と照射されない部分とが形成され、いわゆる静電潜像が形成される。この静電潜像を保持した感光ドラム領域が現像装置６と対向する位置に到達すると、静電潜像にトナーが供給され、レーザービームの照射により感光ドラム２１上の電荷が消失した部分に、例えば正電荷に帯電したトナーが静電気により吸引されて感光ドラム２１上にトナー像が形成される。
【００２２】
用紙ホッパ１１に収納された連続した用紙７は、用紙搬送トラクタ８によって、感光ドラム２１上に形成された印刷データのトナー像が転写位置に到達するタイミングと同期させて、感光ドラム２１と転写器１０の間に向けて搬送される。
【００２３】
感光ドラム２１上に形成されたトナー像は、用紙７の背面側にトナー像と逆極性の電荷を付与する転写器１０の作用によって用紙７上に吸引される。
【００２４】
このようにして、用紙ホッパ１１にセットされていた用紙７は、用紙搬送トラクタ８、転写器１０、用紙搬送トラクタ９およびバッファプレート２４を経て定着装置１２に搬送される。定着装置１２に到達した用紙７は、内部に複数のヒータを有するプレヒータ１３で予熱された後、内部に複数本のランプ２５を備えた加熱ローラ１４と加圧ローラ１５からなる一対の定着ローラによって形成されるニップ部によって加熱加圧されながら挟持搬送され、トナー像が用紙７に溶融定着される。
【００２５】
加熱ローラ１４と加圧ローラ１５によって送り出されてきた用紙７は、用紙送出しローラ１６によってスタッカテーブル１９側へ送り出されるとともに、スイングフィン１７の揺動動作によってミシン目に沿って交互に折り分けられ、さらに、回転するパドル１８で折りたたみ状態が整えられながら、スタッカテーブル１９上に積み重ねられて行く。感光ドラム２１の転写位置を通過した領域は、清掃装置２０で清掃され、次の印刷動作に備えられる。
【００２６】
なお、図６において、２３は印刷動作中のレーザービームプリンタ１の状態に基づく情報を表示したりする表示画面である。また、上述のバッファプレート２４は、用紙搬送トラクタ９および定着ローラ１４,１５間で用紙搬送速度差が生じた場合に、用紙７に発生するたるみ、あるいは張りを吸収するためのものである。また、２６は加熱ローラ１４の表面に接触可能に、且つ巻き取り可能に設けられたウェブ部材を示しており、加熱ローラ１４表面への離型剤であるオイルの塗布を行うためのものである。
【００２７】
以下、本発明の一実施例を図１を用いて説明する。
【００２８】
図１において、加熱ローラ１４のキー溝部を片側２個設けた場合について説明する。まず、加熱ローラ１４の左右のどちらか一方を基準として考えると、加熱ローラ１４の円周上に９０°の角度で２個配置する。尚、３個以上の場合は９０[°]÷（３[個]−１）＝４５°の角度間隔また、Ｎ個の場合、９０°／（Ｎ−１）の関係式で角度間隔が適正である。但し、３個以上の場合加熱ローラ１４の径とキー溝４０の幅にも関係するが、キー溝の間隔が狭くなると、強度の低下を招く恐れがある。
【００２９】
また、図１において、加熱ローラ１４と駆動力伝達軸５１の間で発生する遊星運動について、キー溝とドライブキー５０を片側２個とし、設置角度を９０°とする効果について示すと、図２および３では、ドライブキー５０を２個設置し設置角度を１８０°とした場合と従来のドライブキー１個とを加熱ローラ１４と駆動力伝達軸５１との隙間を比較すると殆ど変わらない遊星運動を起こしているが、確認できる。また図１ではドライブキー５０の設置角度を９０°で設置した場合であり、キー２個が回転中、加熱ローラ１４と駆動力伝達軸５１との隙間は、変わらないため遊星運動を防止することを意味している。すなわち、遊星運動による衝撃や摩耗が発生しづらい構造であるため、加熱ローラ１４のキー溝部の破壊が起きづらく、超寿命化を図ることを可能とする。更に、ドライブキー５０とキー溝は左右で位相差を１８０°持たせることで、均一な円運動に近い状態で回転運動を行うことが可能となる。
【００３０】
また、現状の機構を変更せずに、加熱ローラ１４の寿命を延ばす方法として、交換可能な加熱ローラ１４に予め複数個のキー溝を設けておくことで、定期保守時等の際、キー溝の摩耗状態によって、加熱ローラ１４の使用していないキー溝に取り付け直すことで、コーティングの寿命に至っていない加熱ローラ１４を使用することが可能となるため、少なくとも、コーティングの寿命までは寿命を延長可能とすることができる。
【００３１】
以上の構成を実現することにより、キー溝の摩耗の促進軽減、加熱ローラ１４の寿命向上によるランニングコストの低減および加熱ローラ１４の交換周期延長による保守コスト低減を、機能を損なうことなく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明における加熱ローラのキー溝部を片側２個設けた場合の説明図である。
【図２】本発明における加熱ローラのキー溝部を片側２個設けた場合の他の説明図である。
【図３】定着ローラのキー溝部及び嵌合部の破壊のプロセスを説明する図である。
【図４】定着ローラのキー溝部及び嵌合部の概略構成図である。
【図５】定着ローラの概略構成図である。
【図６】印刷装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１４は加熱ローラ、１５は加圧ローラ、５０はドライブキー、５１は駆動力伝達軸、４０はキー溝である。
【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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