(57)【要約】【課題】  加熱部材を有して記録材上のトナー像を加熱するローラと、ローラが回転自在になるようにローラを保持する軸受けと、軸受けの所定の周面を保持する保持部材とを備えた定着装置について、ローラの熱が保持部材に逃げ難くして、熱損失を低減させ、省エネルギーになるようにする。【解決手段】  前記保持部材の保持部が櫛歯状に形成されていること。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材を有して記録材上のトナー像を加熱するローラと、
前記ローラが回転自在になるように前記ローラを保持する軸受けと、
前記軸受けの所定の周面を保持部にて保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材の保持部が櫛歯状に形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ローラは加熱ローラであり、該加熱ローラと該加熱ローラを押圧する加圧ローラとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
第１の加熱部材を有する加熱ローラが設けられ、前記ローラは第２の加熱部材を有して前記加熱ローラを押圧する加圧ローラであり、前記加熱ローラと前記加圧ローラとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記保持部材における保持部は、円弧状若しくは円状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱部材は誘導コイルであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱部材はハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記軸受けはフランジ部を有し、前記保持部材の保持部に形成された櫛歯の底面における前記軸受けの中心軸に対する半径は、前記フランジ部の半径より大なることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの諸機能を備えた複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体に形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録紙（記録材）上に転写し、この後、記録紙上に転写されたトナー像を定着している。
【０００３】
このようなトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンヒータ等を内蔵した加熱ローラと、加熱ローラを加圧する加圧ローラとによって、トナー像が転写された記録紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、このような定着装置は構成が簡便であると共に記録紙上への定着性が良好であるため、広く利用されている。
【０００４】
しかし、近年はウオーミングアップ時間の短縮や省エネルギーのために、急速加熱及び高効率加熱の電磁誘導加熱方式の定着装置が開発されている。電磁誘導加熱方式の定着装置は、磁性材料から形成された肉薄の加熱ローラの外側近傍若しくは加熱ローラの内部に誘導コイルを配置し、誘導コイルに高周波交流電流を印加することで誘起される誘導磁束により加熱ローラを発熱させ、加熱ローラと加熱ローラを押圧する加圧ローラとの間に形成されたニップ部で記録紙を挟持・搬送して加熱・加圧し、記録紙上のトナー像を定着する構成である。
【０００５】
このような定着装置においては、正規の性能を維持するために定期的にメインテナンスを行う必要があり、この際には加熱ローラ等を新しいものと交換することになる。
【０００６】
このような加熱ローラ等の交換作業を容易にするために、下側ハウジングに加圧ローラを装着すると共に上側ハウジングに加熱ローラを装着し、支軸を中心に下側ハウジングに対して上側ハウジングを回転させて開放することにより、加熱ローラを中心軸と直交する方向に取り外すことができるようにした特許公報が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−７８７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１において、加熱ローラは加熱ローラを加熱するハロゲンランプを内蔵し、加熱ローラに軸受けが嵌入している。そして、上側ハウジングに設けた円弧状の凹部が軸受けに密着し、上側ハウジングは軸受けを介して加熱ローラを保持している。
【０００８】
しかし、この場合には加熱ローラの熱が軸受けに伝達され、更に凹部を経由して上側ハウジングに逃げてしまい、熱損失が大きいという問題がある。
【０００９】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、加熱部材を有して記録材上のトナー像を加熱するローラと、ローラが回転自在になるようにローラを保持する軸受けと、軸受けの所定の周面を保持する保持部材とを備えた定着装置において、ローラの熱が保持部材に逃げ難くして、熱損失を低減させ、省エネルギーになる定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は下記の手段によって達成される。
【００１１】
［請求項１］加熱部材を有して記録材上のトナー像を加熱するローラと、前記ローラが回転自在になるように前記ローラを保持する軸受けと、前記軸受けの所定の周面を保持部にて保持する保持部材と、を備え、前記保持部材の保持部が櫛歯状に形成されていることを特徴とする定着装置。
【００１２】
［請求項２］前記ローラは加熱ローラであり、該加熱ローラと該加熱ローラを押圧する加圧ローラとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【００１３】
［請求項３］第１の加熱部材を有する加熱ローラが設けられ、前記ローラは第２の加熱部材を有して前記加熱ローラを押圧する加圧ローラであり、前記加熱ローラと前記加圧ローラとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【００１４】
［請求項４］前記保持部材における保持部は、円弧状若しくは円状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
【００１５】
［請求項５］前記加熱部材は誘導コイルであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置。
【００１６】
［請求項６］前記加熱部材はハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置。
【００１７】
［請求項７］前記軸受けはフランジ部を有し、前記保持部材の保持部に形成された櫛歯の底面における前記軸受けの中心軸に対する半径は、前記フランジ部の半径より大なることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の定着装置。
【００１８】
［請求項８］請求項１〜７の何れか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、ローラを軸受けを介して保持する保持部材の保持部を櫛歯状に形成したので、ローラの熱が保持部材に逃げ難くなり、熱損失が低減し、省エネルギーになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本願発明の定着装置に関する実施の形態を説明する。
【００２１】
先ず、本発明に係わる電磁誘導加熱方式の定着装置を用いた画像形成装置について、図１の基本構成図を参照して説明する。
【００２２】
図１において、１は電子写真感光体である感光体ドラムであって、感光体ドラム１は矢示の方向に所定の周速度で回転駆動され、その表面が帯電器２によってマイナスの所定の電位ＶＨに一様帯電される。
【００２３】
３は露光装置で、不図示の画像読取装置やコンピュータ等から入力される画像情報の時系列デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力する。一様帯電された感光体ドラム１の表面は、このレーザビームによって走査露光される。これにより、感光体ドラム１の露光部分は電位絶対値が低下して電位ＶＬとなり感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。
【００２４】
現像器４は回転駆動される現像ローラ４ａを備えている。現像ローラ４ａは感光体ドラム１と対向して配置されており、その外周面にマイナスに帯電したトナーの薄層が形成される。現像ローラ４ａには、その絶対値が感光体ドラム１の電位ＶＨよりも小さく、電位ＶＬよりも大きい現像バイアス電圧が印加されており、これにより現像ローラ４ａ上のトナーが感光体ドラム１の電位ＶＬ部分にのみ付着して反転現像が行われ、トナー像が形成される。
【００２５】
一方、不図示の給紙部から給送される転写材である記録紙Ｐはレジストローラ５ａを経て、感光体ドラム１の回転と同期した適切なタイミングで感光体ドラム１と帯電転写極６とで形成される転写領域へ送られる。そして、感光体ドラム１上のトナー像は転写バイアスが印加された帯電転写極６により記録紙Ｐに転写される。
【００２６】
５ｂは定着用ガイドであって、トナー像が転写された記録紙Ｐは定着装置７へ搬送され、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像の定着がなされる。定着装置７を通過してトナー像の定着を終えた記録紙Ｐは不図示の排紙トレイ上に排出される。
【００２７】
一方、記録紙Ｐが分離された後の感光体ドラム１は、その表面に付着した転写残トナー等の残留物がクリーニング装置９によって除去され、クリーニングされた感光体ドラム１は繰り返し次の画像形成に供される。
【００２８】
なお、上述の画像形成装置はモノクロ画像を形成する装置であるが、本発明の定着装置はカラー画像を形成する装置に対しても適用される。
【００２９】
次に、本発明の定着装置として、電磁誘導加熱方式の定着装置について説明する。
【００３０】
先ず、この定着装置に用いるローラについて図２の断面図を参照して説明する。
【００３１】
ローラは、高透磁率の磁性材料からなり中空に形成された加熱ローラ７１と、加熱ローラ７１の内部に位置し電磁誘導加熱により加熱ローラ７１を加熱する加熱部材７２（第１の加熱部材）と、加熱ローラ７１を加圧する加圧ローラ７３とからなる。そして、不図示の電源から２０ｋＨｚ以上の高周波交流電流を加熱部材７２の誘導コイル７２ａに印加することにより誘起される誘導磁束によって加熱ローラ７１を自己発熱させ、未定着のトナー像を担持した記録紙Ｐを加熱ローラ７１と加圧ローラ７３との間のニップＮで挟持・搬送しながら、加熱・加圧し、記録紙Ｐ上のトナー像を定着する。
【００３２】
加熱ローラ７１は、高透磁率の磁性材料からなる鉄を用いて薄肉で中空に形成され、電磁誘導によって発熱する発熱体７１ａと、記録材Ｐを分離し易くするためにトナーに対する離型性と耐熱性を有してフッ素樹脂からなるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を発熱体７１ａの外表面にコーティングした離型層７１ｂと、からなる。
【００３３】
加熱部材７２は、細い銅線を束ねたリッツ線を用いた誘導コイル７２ａが、中央に配置されたボビン７２ｂの外周に巻回されていている。
【００３４】
加圧ローラ７３は、アルミニュウム等からなる金属から形成された芯金７３ａと、その外周に設けられ加熱ローラ７１の表面より若干柔らかいシリコンゴムから形成された弾性層７３ｂとからなる。そして、不図示の付勢手段により加熱ローラ７１の方向に付勢されている。
【００３５】
次に、加熱ローラ７１及び加熱部材７２を保持する構成について、図３乃至図８に基づいて説明する。
【００３６】
図３は加熱ローラ及び加熱部材を保持する主要部の断面図、図４は加熱ローラを保持する保持部材等の斜視図、図５は第１のフレームに対して第２のフレームを閉鎖した図、図６は第１のフレームに対して第２のフレームを開放した、図７は第１のフレームの拡大図、図８は第１のフレームの温度分布図である。
【００３７】
先ず、加熱部材７２の保持について、図４及び図３に基づいて説明する。
【００３８】
図４に示す如く、加熱部材７２の両端にはＬ形に形成された保持部７２ａが２個宛、計４個設けられている。また、加熱部材７２の右方には第１の保持部材７４が配置され、左方には第２の保持部材７５が配置されている。
【００３９】
加熱部材７２の右端に設けられた２個の保持部７２ａは、第１の保持部材７４に設けた角孔７４ａに嵌入される。そして、第１の保持部材７４に設けた二つの孔７４ｂに各々止めネジ７６が挿入され、所定の固定部材８０にネジ止めされて第１の保持部材７４は固定される。なお、所定の固定部材８０とは、定着装置７の各部材を内蔵するハウジングであってもよいし、このハウジングに固定した部材であってもよい。
【００４０】
一方、加熱部材７２の左端に設けられた２個の保持部７２ａは、第２の保持部材７５に設けた角孔７５ａに嵌入される。そして、第２の保持部材７５に設けた二つの孔７５ｂに各々止めネジ７６が挿入され、図３に示す第１のフレーム８１にネジ止めされて第２の保持部材７５は固定される。
【００４１】
このようにして加熱部材７２は固定されるので、加熱ローラ７１が回転しても加熱部材７２は回転することなく静止した状態で保持される。
【００４２】
次に、加熱ローラ７１の保持について、図３、図５乃至図６に基づいて説明する。
【００４３】
図３に示す如く、加熱ローラ７１の両端には耐熱性の樹脂から形成されたスリーブ８３が各々嵌入し、各々のスリーブ８３に回転自在の軸受け８４が嵌入している。
【００４４】
加熱ローラ７１の下方にはコの字形をして左右の保持部８１ａが下面で接続された第１のフレーム８１（保持部材）が位置し、加熱ローラ７１の上方にはコの字形をして左右の保持部８２ａが上面で接続された第２のフレーム８２が位置している。そして、第１のフレーム８１の左右の保持部８１ａは軸受け８４の周面の略半周部を保持する円弧状の凹部（保持部）８１ｂを有し、第２のフレーム８２の左右の保持部８２ａは軸受け８４における凹部８１ｂが保持しない周面の一部を保持する円弧状の凹部８２ｂを有している。
【００４５】
また、図５乃至図６に示す如く、第１のフレーム８１の左右の保持部８１ａと第２のフレーム８２の左右の保持部８２ａの端部は各々支軸８５で結合され、第１のフレーム８１に対して第２のフレーム８２は支軸８５を中心に回動して開閉する。
【００４６】
また、図３に示す如く、加熱ローラ７１の左端には歯車８７が固定されていて、モータや減速歯車等からなる不図示の駆動手段によって歯車８７及び加熱ローラ７１が回転する。
【００４７】
定着装置７の組み立て時には、図６に示す如く、第１のフレーム８１に対して第２のフレーム８２を開放する。次に、内部に加熱部材７２が挿入され、外部にスリーブ８３を介した軸受け８４及び歯車８７が挿着された加熱ローラ７１を第１のフレーム８１に挿入し、軸受け８４を第１のフレーム８１における両端の凹部８１ｂに載置する。続いて、第２のフレーム８２を反時計方向に回動させて、第２のフレーム８２における両端の凹部８２ｂを軸受け８４に各々当接させて、図５に示す閉鎖状態にする。その後、第１のフレーム８１の保持部８１ａより突出した固定部８１ｃに第２のフレーム８２の保持部８２ａより突出した固定部８２ｃを各々止めネジ８６にてネジ止めする。
【００４８】
これにより、軸受け８４は凹部８１ｂと凹部８２ｂによって確実に位置決めされ、経時的にも充分に保証される。従って、加熱ローラ７１も位置ずれするようなことは全くなく、安定して回転する。
【００４９】
また、図３に示す如く、第１の保持部材７４の右方には、加熱部材７２の電源を内蔵した電源箱７７が配置され、加熱部材７２と電源箱７７は２本若しくは４本のケーブルを束ねた束線７８にて接続されている。束線７８は図４に示す如く第１の保持部材７４に突出した腕部７４ｃに保持され、且つ結束バンド７９にて固定されている。従って、電源箱７７の電源より２０ｋＨｚ以上の高周波交流電流を束線７８を介して誘導コイル７２に印加し、誘起される誘導磁束によって加熱ローラ７１を自己発熱させることになる。
【００５０】
以上の構成において、第１のフレーム８１、第２のフレーム８２等は基本構成が明確になるように、コの字形の簡易な形状で図示してあるが、実際の製造時には強度等を考慮して、曲部を設けたり、箱状に締結したりした構造にすることになる。
【００５１】
次に、メインテナンスの場合に、加熱部材７２を保持した状態で加熱ローラ７１を抜脱する方法を説明する。
【００５２】
先ず、電源箱７７の蓋７７ａを開放し、内部の電源にネジ止めされている束線７８の端部をネジを緩めて取り外し、束線７８を電源箱７７から左方に引く抜く。
【００５３】
次に、止めネジ８６を取り外し、第２のフレーム８２を回動させて、図６に示す如く第１のフレーム８１を開放させる。
【００５４】
続いて、止めネジ７６を取り外して、第１の保持部材７４と固定部材８０との締結を解除する。
【００５５】
この状態で、加熱部材７２を右方に僅かに引いて、加熱部材７２の左端の保持部７２ａを第２の保持部材７５の角孔７５ａより引き抜く。
【００５６】
この結果、加熱ローラ７１及び加熱部材７２は中心軸と直交する方向である上方に対して干渉するものは何も存在しないので、加熱ローラ７１に加熱部材７２、第１の保持部材７４、スリーブ８３、軸受け８４及び歯車８７が装着された状態で、加熱ローラ７１を上方に取り外すことができる。
【００５７】
なお、場合によっては止めネジ７６を取り外して、第２の保持部材７５をも加熱ローラ７１と共に取り外すようにしてもよい。
【００５８】
以上により、加熱ローラに内蔵された加熱部材の電源を有する電源箱が加熱ローラの近傍に配置されている電磁誘導加熱方式の定着装置において、電源箱を加熱ローラより遠く配置して装置を大型化する必要がなく、また、電源箱を移動させて複雑な構成にする必要もなく、更に、電源箱の逆側から加熱部材を加熱ローラに対して挿脱するような面倒な作業も必要なくなり、メインテナンス時の作業性が著しく向上する。
【００５９】
なお、前述の構成で加熱ローラ７１を記録紙Ｐの給紙方向と略直交する方向に抜脱可能なように第１のフレーム８１と第２のフレーム８２とを構成したが、加熱ローラ７１を記録紙Ｐの給紙方向と略平行な方向に抜脱可能なように第１のフレーム８１と第２のフレーム８２とを構成することも可能である。
【００６０】
ここで、加熱ローラ７１の熱は軸受け８４を介して第１のフレーム８１に逃げてしまう。この熱損失を低減させるために、図７の拡大図に示す如く、第１のフレーム８１の凹部（保持部）８１ｂを櫛歯状に形成し、凹部８１ｂに一例として二つの窪み８１ｄ，８１ｅを設けた。窪み８１ｄ，８１ｅの寸法及び位置は例えば下記の如くである。
【００６１】
Ｒ１：２８ｍｍ
Ｒ２：２６ｍｍ
θ１：２０°
θ２：５０°
θ３：４０°
θ４：３０°
この窪み８１ｄ，８１ｅを設けた部分では、軸受け８４と第１のフレーム８１との間に空気層が形成され、軸受け８４の熱が第１のフレーム８１に伝達し難くなる。
【００６２】
上記構成及び寸法で第１のフレーム８１を実際に製作して測定した温度分布を図８に示す。図８（Ａ）は窪み８１ｄ，８１ｅを設けないときの第１のフレーム８１の温度図であり、図８（Ｂ）は窪み８１ｄ，８１ｅを設けたときの第１のフレーム８１の温度図である。
【００６３】
実験は、雰囲気温度６０℃の環境下で、軸受け８４の内面に１００℃の熱源を当接させたときの第１のフレーム８１の温度分布を測定した。
【００６４】
図８によれば、窪み８１ｄ，８１ｅの部分で空気層が形成されるので、熱が伝達され難いことが実証された。従って、熱損失が低減され、省エネルギーが達成される。また、窪み８１ｅより幅の広い窪み８１ｄの方がより熱が伝達され難いことも分かる。
【００６５】
なお、軸受け８４は図３に示す如くフランジ８４ａを有しているが、このフランジ８４ａの半径より窪み８１ｄ，８１ｅの底面８１ｄ１，８１ｅ１の半径を大きく形成した方が、軸受け８４からの熱が第１のフレーム８１に逃げ難い。
【００６６】
また、図８に示した窪みは一例であって、窪み即ち櫛歯形状はどのような形状や寸法であってもよい。また、第２のフレーム８２の凹部８２ｂも同様に櫛歯形状にすることが望ましい。但し、軸受け８４を円周上で均等に保持できるように窪みを配置する必要がある。
【００６７】
また、上述の構成は加熱ローラ７１を着脱し易いように第１のフレーム８１の円弧状の凹部８１ｂと第２のフレーム８２の円弧状の凹部８２ｂで保持する構成であるが、場合によっては一つのフレームに円状の孔を設けて、この孔に軸受けを嵌入する構成にしてもよい。
【００６８】
また、以上の加熱ローラは電磁誘導方式によって加熱されるものとして説明したが、ハロゲンヒータ等によって加熱される方式の場合も本発明の範疇に入るものである。
【００６９】
更に、上述の全ての構成は加熱ローラに適用可能であるが、必ずしも加熱ローラに限定されるものではなく、第２の加熱部材としてのハロゲンヒータ等を内蔵した加圧ローラにも適用可能であって、このような場合も本発明の範疇に入るものである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】画像形成装置の基本構成図である。
【図２】電磁誘導加熱方式の定着装置におけるローラの図である。
【図３】加熱ローラ及び加熱部材を保持する主要部の断面図である。
【図４】加熱ローラを保持する保持部材等の斜視図である。
【図５】第１のフレームに対して第２のフレームを閉鎖した図である。
【図６】第１のフレームに対して第２のフレームを開放した図である。
【図７】第１のフレームの拡大図である。
【図８】第１のフレームの温度分布図である。
【符号の説明】
【００７１】
７  定着装置
７１  加熱ローラ
７２  加熱部材
７２ａ  保持部
７３  加圧ローラ
７４  第１の保持部材
７４ａ，７５ａ  角孔
７５  第２の保持部材
７７  電源箱
７８  束線
８１  第１のフレーム
８１ｂ  凹部
８１ｄ，８１ｅ  窪み
８１ｄ１，８１ｅ１  底面
８２  第２のフレーム
８３  スリーブ
８４  軸受け
８４ａ  フランジ
８７  歯車
Ｐ  記録材
【図１】
2006343463.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006343463.tif 000006
【図５】
2006343463.tif 000007
【図６】
2006343463.tif 000008
【図７】
2006343463.tif 000009
【図８】
2006343463.tif 000010