(57)【要約】【課題】  定着器のヒートローラの回転に伴い発生する異音を防止する手段を提供する。【解決手段】  本定着器１００は、ローラ本体１０の切欠溝１４付近の外径Ｒ１とギア１３の内径Ｒ２との寸法差Ｒを０．０５乃至０．２５ミリメートルとし、且つ、ギア１３の真円度Ｃを０．００乃至０．０５としたものである。これにより、ローラ本体１０とギア１３とのガタツキ等による異音の発生を防止することができる。【選択図】  図４
2006133468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端から軸方向へ切欠溝が形成された薄肉円筒状のローラ本体と、該ローラ本体の切欠溝にキーが係合されてローラ本体に外嵌された円環状のギアと、前記ローラ本体を回転自在に軸支する軸受けと、を具備してなるヒートローラに、プレスローラが圧接して回転自在に配設され、該ヒートローラ及びプレスローラでトナー画像が転写された記録用紙を加熱及び加圧することにより、トナーを記録用紙に融着する定着器であって、
前記ローラ本体の切欠溝付近の外径と前記ギアの内径との寸法差を０．０５乃至０．２５ミリメートルとし、且つ、該ギアの真円度を０．００乃至０．０５としたことを特徴とする定着器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録用紙に文字や図形等の画像を形成するプリンタ、ファクシミリ、複写機等において、トナー画像を記録用紙に定着させるために用いられる定着器に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録用紙に文字や図形等を記録するための画像形成装置として、従来より、プリンタ、ファクシミリ、複写機等がある。従来の画像形成装置は、所定のバイアス電圧が印加された帯電デバイスにより感光体ドラムの表面が帯電され、露光デバイスが画像情報に応じて該感光体ドラムを選択的に露光することにより感光体ドラムの表面に静電潜像が形成され、該静電潜像に対して現像デバイスが帯電されたトナーを供給してトナー画像を形成し、該トナー画像が所定のバイアス電圧が印加された転写ローラにより記録用紙に転写され、該記録用紙に、定着デバイスにより熱及び圧力が付与されて、転写されたトナー画像が定着されるようになっている。一方、トナーが転写された感光体ドラムは、除電デバイスにより表面電荷が除かれた後、清掃デバイスにより表面に残留したトナーが取り除かれ、再び帯電デバイスにより帯電されるようになっている。
【０００３】
前述した定着デバイスは、内部に熱源を有するヒートローラと、該ヒートローラに対向して密着されたプレスローラとからなり、トナー画像が転写された記録用紙が、ヒートローラとプレスローラとでニップされ、これらの回転により搬送される過程で、トナーがヒートローラの熱で溶融されて記録用紙に定着するようになっている。
【０００４】
ヒートローラのローラ本体には、アルミニウムやステンレス等の金属からなる薄肉円筒状のものが用いられ、該ローラ本体の中空部に熱源を挿入してローラ本体を加熱するようになっている。また、ローラ本体の一端側には駆動伝達を行うギアが外嵌され、軸受けによって回転自在に支持されたローラ本体にギアを介して駆動力が伝達されるようになっている。このようなギアは、例えば外周にギア歯が形成され、内周にキーが形成された円環状のものであり、該ギアのキーがローラ本体の一端に切欠された切欠溝と係合して、ギアからローラ本体へ駆動力が伝達されるようになっている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２４８７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図６は、ヒートローラのローラ本体９０とギア９１の構成を示すものであるが、図に示すように、ローラ本体９０は、薄肉円筒状のものであって、その一端から軸方向へ所定幅で切欠されてなる切欠溝９２が形成されている。一方、ギア９１は、円環状のものであって、その外周面にギア歯が形成されており、その内周面にはキー９３が突設されている。このようなギア９１が、前記ローラ本体９０の一端側に、キー９３を切欠溝９２に係合して外嵌され、これにより、駆動力がギア９１を介してローラ本体９０に伝達されて、不図示の軸受けにより回転自在に支持されたローラ本体９０が回転するようになっている。
【０００７】
一般に、ローラのような回転体は、種々の公差や誤差等が原因となって回転に伴い異音を発生することがある。前述した構成のヒートローラにおいても、何らかの原因により異音が発生することがあり、該異音がローラ本体９０の内空や定着デバイスのフレーム、画像形成装置のフレーム等に共鳴して大きくなり、プリンタ、ファクシミリ、複写機等のようなオフィス機器に用いる場合には、不快な異音となるおそれがある。
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、定着器のヒートローラの回転に伴い発生する異音を防止する手段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】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明者は鋭意研究した結果、ヒートローラを構成するローラ本体と該ローラ本体に外嵌されるギアの寸法差及びギアの真円度が異音の発生に主として関与し、該寸法差及び真円度を所定の範囲内とすることにより飛躍的に異音の発生が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、一端から軸方向へ切欠溝が形成された薄肉円筒状のローラ本体と、該ローラ本体の切欠溝にキーが係合されてローラ本体に外嵌された円環状のギアと、前記ローラ本体を回転自在に軸支する軸受けと、を具備してなるヒートローラに、プレスローラが圧接して回転自在に配設され、該ヒートローラ及びプレスローラでトナー画像が転写された記録用紙を加熱及び加圧することにより、トナーを記録用紙に融着する定着器であって、前記ローラ本体の切欠溝付近の外径と前記ギアの内径との寸法差を０．０５乃至０．２５ミリメートルとし、且つ、該ギアの真円度を０．００乃至０．０５としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る定着器によれば、ローラ本体の切欠溝付近の外径とギアの内径との寸法差を０．０５乃至０．２５ミリメートルとし、且つ、該ギアの真円度を０．００乃至０．０５としたので、ローラ本体とギアとのガタツキ等による異音の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る定着デバイス（定着器）１００を具備する画像形成装置１の概略構成を示す図であるが、図に示すように、装置底部に記録用紙を順次供給する給紙カセット２が配設されており、該給紙カセット２の上方に画像形成部３が配設され、更にその上方に排紙トレイ４が配設されている。給紙カセット２から排紙トレイ４へ記録用紙を搬送するための搬送路５は、給紙カセット２の一端側から上方へ向かって延設されて画像形成部３に至り、更に上方へ延設された後、水平方向へ湾曲して排紙トレイ４へ通じるように形成されている。なお、図には示していないが、例えば、本画像形成装置１がコピー・ファクシミリ複合機として用いられる場合には、排紙トレイ４の上方に、フラットベッドスキャナとして機能する画像読取部、及び画像読取りや記録の開始等を入力するための操作パネルが配設される。
【００１３】
画像形成部３は、図１及び図２に示すように、感光体ドラム３０の周囲に配設された帯電デバイス３１、ＬＥＤヘッド３２、現像デバイス３３、転写ローラ３４、及びクリーニングデバイス３５と、感光体ドラム３０の下流側の搬送路５に配設された定着デバイス１００とから構成されている。これらのうち、感光体ドラム３０、帯電デバイス３１、現像デバイス３３、及びクリーニングデバイス３５は、プロセスユニットとしてカートリッジに収容されて一体となっており、トナー切れやメンテナンスの際に画像形成装置１から容易に着脱できるようになっている。
【００１４】
感光体ドラム３０は、表面に有機感光体による光導電膜が形成され、モータにより所定速度で回転するものであり、帯電デバイス３１により一定電圧に帯電される。帯電デバイス３１は、所謂スコロトロン帯電器と呼ばれる非接触のコロナ帯電方式のものであり、図には詳細に示していないが、半空間を形成するケーシング電極の略中心に放電ワイヤが配設されるとともに、感光体ドラム３０側にグリッド電極が配設されてなり、該放電ワイヤに所定の電圧が印加されることによりコロナ放電が生じ、該コロナ放電によるイオン量をグリッド電極で制御するものである。なお、帯電デバイス３１には、非接触のコロナ帯電方式に代えて接触型のローラ帯電方式等、他の帯電デバイスを採用してもよい。
【００１５】
ＬＥＤヘッド３２は、ＬＥＤアレイを記録画素数だけ並設し、該ＬＥＤアレイが発した光をセルフォックレンズアレイで感光体ドラム３０の表面に結像する所謂自己発光型のプリンタヘッドであり、前記感光体ドラム３０に対して画像情報に基づいて感光体ドラム３０の表面を選択的に露光して、該表面に静電潜像を形成するものである。帯電デバイス３１により帯電された感光体ドラム３０の表面は、ＬＥＤヘッド３２により露光されることにより表面電位が減衰し、露光されていない部分との電位差により静電潜像が形成される。また、画像情報は、例えばフラットベッドスキャナとして機能する読取載置台（不図示）が読み取った原稿の画像が電気信号としてＬＥＤヘッド３２に送信されるようになっている。なお、露光デバイスとしては、ＬＥＤヘッド３２の他に半導体レーザを用いた走査光学系のものを採用してもよい。
【００１６】
現像デバイス３３は、供給ローラ３６と、現像ローラ３７と、トナー容器３８とを具備してなり、不図示の電気回路から供給ローラ３６及び現像ローラ３７の各々に印加されるバイアス電圧の差によりトナー容器３８のトナーが供給ローラ３６を経て現像ローラ３７へ供給され、現像ローラ３７の表面にトナー層が形成される。トナー層が形成された現像ローラ３７が前記感光体ドラム３０に近接した位置で回転され、感光体ドラム３０の静電潜像との電位差により現像ローラ３７上のトナーが感光体ドラム３０へ移動し、該静電潜像に基づいてトナー画像が感光体ドラム３０の表面に形成される。なお、このような現像デバイス３３は一例であり、磁性トナー又は非磁性トナーの選択や、接触現像法又は非接触現像法の選択等は任意である。
【００１７】
転写ローラ３４は、ＥＰＤＭ発泡体からなるローラであり、搬送路５の対向位置において感光体ドラム３０に圧接されてなり、不図示の電気回路からバイアス電圧が印加されるようになっている。給紙カセット２から搬送路５を経て供給された記録用紙を感光体ドラム３０及び転写ローラ３４がニップしてバイアス電圧が印加されることにより、該感光体ドラム３０の表面に形成されたトナー画像が記録用紙へ転写される。
【００１８】
クリーニングデバイス３５は、転写後の感光体ドラム３０に圧接されたクリーニングブレードであり、不図示の電気回路から定電圧が印加されることにより、感光体ドラム３０の表面に残留したトナーや紙粉を除去するとともに静電潜像を消去するものである。これにより、感光体ドラム３０の表面が清掃されて連続使用が可能となる。なお、クリーニングデバイスとしては、クリーニングローラ等による他の接触型の方式や非接触方式も採用でき、また、クリーニングデバイス３５を用いないクリーニングレス方式とすることもできる。
【００１９】
定着デバイス１００は、搬送路５の対向位置に夫々配置されたヒートローラ１０１及びプレスローラ１０２からなり、搬送路５を搬送された記録用紙上のトナー画像を加熱及び加圧して融着するものである。ヒートローラ１０１の表面は電熱ヒータにより所定の温度に維持されており、該ヒートローラ１０１にＥＰＤＭ発泡体等からなるプレスローラ１０２が所定の圧力で圧接されて、双方が回転自在に配設されている。トナー画像が転写された記録用紙が該ヒートローラ１０１とプレスローラ１０２とにニップされることにより、記録用紙上のトナーが溶融されて定着される。このように構成された画像形成部３により、フラットベッドスキャナで読み取られた原稿の画像等が記録用紙上に形成されるようになっている。
【００２０】
以下、前記ヒートローラ１０１の構造について詳細に説明する。
図３に示すように、ヒートローラ１０１は、薄肉円筒状のローラ本体１０と、ローラ本体１０の両端部に外嵌された軸受け１１と、ローラ本体１０の中空部に挿入された電熱ヒータ１２と、ローラ本体１０の一端側に設けられたギア１３とからなるものである。このように構成されたヒートローラ１０１は、ローラ本体１０が軸受け１１により回転自在に軸支されて、ギア１３を介して伝達される駆動力により所定速度で回転し、また、電熱ヒータ１２により加熱されて、ローラ本体１０の外周面がトナーの融着に適した所定温度範囲に制御される。
【００２１】
ローラ本体１０は、アルミニウムやステンレス等の金属からなる管体を所望の径に引き抜き、所定の長さに切断することにより薄肉円筒状に加工されたものであり、ローラ本体１０の内周面には耐熱性の黒色塗料が塗装されており、また、外周面のうち軸受け１１やギア１３と嵌合する両端部分を除いて記録用紙と接触する部分にテトラ・フルオロ・エチレン等のフッ素樹脂がコーティングされて、トナーとの離型性が高められている。また、ローラ本体１０は、その中央部分の外径を両端部分の外径より約１００μｍ程度ほど径小とした所謂逆クラウン形状に切削加工されており、記録用紙の両端部分の搬送速度を若干速めることにより、定着時に記録用紙にしわが生じることを防止している。
【００２２】
また、ローラ本体１０の端部のうちギア１３が設けられる側には、ローラ本体１０の一端から軸方向へＵ字状の切欠溝１４が形成されている。該切欠溝１４は、ローラ本体１０に取り付けられるギア１３のキー１３ａと係合するためのものであり、例えばローラ本体１０をパンチ及びダイでプレス加工することにより形成できる。
【００２３】
ギア１３は外周にギア歯が形成され、内周にキー１３ａが形成された円環状のものであり、ローラ本体１０の切欠溝１４とキー１３ａとを係合させてローラ本体１０に外嵌することにより、ローラ本体１０の一端側に取り付けられる。なお、切欠溝１４の形状はギア１３のキー１３ａに合わせて適宜変更することが可能であり、例えばキー１３ａが円柱状であれば切欠溝１４はＵ字状とすることが好ましいが、キー１３ａが角柱状であれば切欠溝１４はコの字状が好ましい。また、本実施の形態では、切欠溝１４は一箇所にのみ形成されているが、例えばキー１３ａが複数ある場合には、切欠溝１４を複数箇所に形成してもよい。
【００２４】
軸受け１１は、図３に示すように、円盤部１１ａと該円盤部１１ａから立ち上がった円周壁部１１ｂとからなる合成樹脂製のものであり、円盤部１１ａには、電熱ヒータ１２の挿入のためや接地のための切欠きが適宜形成されている。該軸受け１１は、所謂すべり軸受けであり、ローラ本体１０の両端部を封止するようにして夫々外嵌され、円盤部１１ａがローラ本体１０の端面と接触し、且つ円周壁部１１ｂがローラ本体１０の外周面と接触して、ローラ本体１０をラジアル方向に軸支して回転自在とする。このように、ローラ本体１０両端部に外嵌される軸受け１１を採用して、ローラ本体１０の開口端を軸受け１１で塞ぐことにより、電熱ヒータ１２によるローラ本体１０の加熱効率を高めることができる。
【００２５】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、ローラ本体１０の切欠溝１４付近の外径Ｒ１と、ギア１３の内径Ｒ２との寸法差Ｒは、０．０５〜０．２５ｍｍとされている。ギア１３はローラ本体１０に外嵌されるものなので、前記寸法差Ｒが０．０５ｍｍより小さければローラ本体１０にギア１３を外嵌する作業が困難となるので不適である。一方、前記寸法差Ｒが０．２５ｍｍより大きくなれば、ローラ本体１０に外嵌された状態のギア１３にガタツキが生じ、このガタツキが、ヒートローラ１０１が回転した際の異音の原因となる。したがって、ローラ本体１０の外径Ｒ１及びギア１３の内径Ｒ２の公差を考慮した上で、前記寸法差Ｒが０．０５〜０．２５ｍｍとなるように、ローラ本体１０及びギア１３を設計・製造することが好適である。
【００２６】
また、図４（ｂ）に示すように、ギア１３の内径を２方向から測定した値Ａ，Ｂ（ｍｍ）の差（Ａ−Ｂ）の絶対値（｜Ａ−Ｂ｜）である真円度Ｃは、０．００〜０．０５とされている。なお、ギア１３の真円度Ｃは、ギア１３の内径又は外径のいずれで測定してもよく、内径又は外径を測定する２方向は、略直交する方向が好適である。前記真円度Ｃは０．００が最も好ましく、真円度Ｃが大きくなるに伴いギア１３の円形が歪むので、駆動伝達においてギア１３が他のギアと噛合して回転する際に、ギア１３の軸にズレが生じる。このズレはローラ本体１０の軸のズレとなり、ヒートローラ１０１が回転した際の異音の原因となる。前記真円度Ｃを０．０５以下とすることにより、このような軸ズレを防いで、異音の発生を防止できる。
【実施例】
【００２７】
前記ローラ本体１０とギア１３との寸法差Ｒ及びギア１３の真円度Ｃを、ｎ＝２６３のギア１３で測定して、定着デバイス１００として組み付けてヒートローラ１０１を回転させた場合の異音の有無を確認した。その結果を図５に示す。図は、Ｘ軸を真円度Ｃ、Ｙ軸を寸法差Ｒとして、異音が聴取できなかったものを「ＯＫ」として「●」でプロットし、異音が聴取されるものを「ＮＧ」として「×」でプロットしたものである。図から明らかなように、ギア１３の真円度Ｃが０．０５より大きくなれば異音が確認され、０．０５以下では異音が聴取されたなかった。また、真円度Ｃが０．０５以下では、寸法差Ｒが０．０５〜０．２５の範囲で異音は聴取されなかった。
【００２８】
なお、本実施の形態では、主にコピー機として機能する画像形成装置１に定着器１００を装備した態様を説明したが、本発明に係る定着器は、このような画像形成装置１としての実施に限定されず、プリンタやファクシミリ等においても利用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る定着器１００を具備する画像形成装置１の構成を示す概略図である。
【図２】画像形成部３の概略構成を示す図である。
【図３】ヒートローラ１０１の構成を示す分解斜視図である。
【図４】（ａ）はローラ本体１０の側面図、（ｂ）はギア１３の側面図である。
【図５】寸法差Ｒ及び真円度Ｃによる異音の発生を示す図である。
【図６】従来のヒートローラのローラ本体９０及びギア９１の構成を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ローラ本体
１１  軸受け
１３  ギア
１３ａ  キー
１４  切欠溝
１００  定着デバイス（定着器）
１０１  ヒートローラ
１０２  プレスローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006133468.tif 000006
【図５】
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【図６】
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