(57)【要約】【課題】ローラーの軸方向への膨張及び収縮によるねじれを低減できる断熱部材を備える定着装置を提供する。【解決手段】定着装置は、熱源によって加熱されるローラーと、該ローラーの端部を回転可能に支持する軸受部材と、該軸受部材と前記ローラーの端部との間に介装される断熱部材５３と、を備えている。前記断熱部材５３は、軸方向に沿ったすり割り溝５９を有する円筒部５５と、前記円筒部５５の前記軸方向一端から径方向外側に延設するフランジ部５７と、を有する。前記円筒部５５の外周部５５ａと内周部５５ｂとには、前記軸方向に沿った外凹部６１と内凹部６３とがそれぞれ形成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源によって加熱されるローラーと、該ローラーの端部を回転可能に支持する軸受部材と、該軸受部材と前記ローラーの端部との間に介装される断熱部材と、を備えている定着装置であって、
前記断熱部材は、
軸方向に沿ったすり割り溝を有する円筒部と、
前記円筒部の前記軸方向一端から径方向外側に延設するフランジ部と、を有し、
前記円筒部の外周部と内周部とには、前記軸方向に沿った外凹部と内凹部とがそれぞれ形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記外凹部と前記内凹部とは、前記断熱部材の周方向に所定の間隔で交互に形成されて、前記円筒部の厚さが前記周方向において均一であ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】
前記内凹部は、前記ローラーの回転軸方向の内側に向かって、前記周方向に沿った幅が広くなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部で形成されたトナー像を用紙に定着する請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置と、を備えている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、トナー像を用紙に定着する定着装置及び定着装置を備えている画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンター等の画像形成装置は、用紙に転写されたトナー像を用紙に定着する定着装置を備えている。定着装置は、加熱される定着ローラーと、定着ローラーに圧接して加圧領域を形成する加圧ローラーと、を有し、加圧領域においてトナー像が加熱及び加圧されて用紙に定着される。
【０００３】
定着ローラーは、両端部に外嵌された断熱部材を介して軸受部材に回転可能に支持されている。定着ローラーは熱源によって所定の高温に加熱されるため、断熱部材は断熱性を有する材料で形成されて、近接する部材への熱の伝達を抑制している。
【０００４】
定着ローラーは、定着作業中は高速で回転し、待機中も低速で回転している。このように定着ローラーが回転すると、断熱部材と軸受部材の内輪も、定着ローラーと一体に回転する。しかし、定着ローラーの端部と断熱部材との間にはややクリアランスが開いているので、定着ローラーの端部に対して断熱部材が摺動することがある。すると、摺動時の摩擦によって異音が発生しやすいという問題がある。この際、断熱部材の円周方向における剛性が高く定着ローラーの端部を締め付ける力が強いと、摩擦が大きくなり異音が発生しやすくなる。また、定着ローラーの加熱及び冷却によって、定着ローラーの端部の外径が変化するので、断熱部材と定着ローラーの端部とのクリアランスが変化することもある。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載されているように、断熱部材に、軸方向に沿ってすり割り溝が形成される場合がある。すり割り溝によって、加熱及び冷却に伴う定着ローラーの膨張及び収縮による外径変化が吸収されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−４０５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の定着装置のように断熱部材にすり割り溝を形成すると、加熱及び冷却による定着ローラーの端部の外径が変化を吸収できる。しかし、加熱及び冷却によって、定着ローラーは軸方向にも膨張及び収縮する。すると、断熱部材のすり割り溝の両側の部分が、軸方向にずれてねじれが生じることがある。加圧領域において周方向の一部に力がかかる位置ですり割り溝がねじれると、異音が発生することがある。
【０００８】
そこで、本発明は上記事情を考慮し、ローラーの軸方向への膨張及び収縮によるねじれを低減できる断熱部材を備え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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の定着装置は、熱源によって加熱されるローラーと、該ローラーの端部を回転可能に支持する軸受部材と、該軸受部材と前記ローラーの端部との間に介装される断熱部材と、を備えている定着装置であって、前記断熱部材は、軸方向に沿ったすり割り溝を有する円筒部と、前記円筒部の前記軸方向一端から径方向外側に延設するフランジ部と、を有し、前記円筒部の外周部と内周部とには、前記軸方向に沿った外凹部と内凹部とがそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の定着装置において、前記外凹部と前記内凹部とは、前記断熱部材の周方向に所定の間隔で交互に形成されて、前記円筒部の厚さが前記周方向において均一であることを特徴としても良い。
【００１１】
本発明の定着装置において、前記内凹部は、前記ローラーの回転軸方向の内側に向かって、前記周方向に沿った幅が広くなるように形成されていることを特徴としても良い。
【００１２】
本発明の画像形成装置は、用紙にトナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部で形成されたトナー像を用紙に定着する前記に記載の定着装置と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、断熱部材と軸受部材との接触面積、及び、断熱部材とローラーとの接触面積が狭くなるので、軸受部材及びローラーの双方に対する断熱部材の摺動性が良好になり、断熱部材のすり割り溝の両側の部分のねじれを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターの全体構成を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る定着装置の加圧ローラーを示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る定着装置の加圧ローラーの端部を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る定着装置の軸受部材を示す斜視図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る定着装置において、軸受部材の第１の変形例を示す側面図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る定着装置において、軸受部材の第２の変形例を示す側面図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態に係る定着装置において、軸受部材の第３の変形例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る画像形成装置及び定着装置について説明する。
【００１６】
まず、図１を用いて、画像形成装置としてのプリンター１の全体の構成について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。以下の説明では、図１における紙面手前側をプリンター１の正面側（前側）とし、左右の向きプリンターを正面から見た方向を基準とする。各図に付される矢印Ｆｒ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒは、それぞれプリンター１の前側、後側、左側、右側を示している。
【００１７】
プリンター１の装置本体２には、用紙Ｓが収容される給紙カセット３と、給紙カセット３から用紙Ｓを給紙する給紙装置５と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部７と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置９と、トナー像が定着された用紙Ｓを排出する排出装置１１と、排出された用紙Ｓが積載される排出トレイ１３と、が備えられている。また、装置本体２には、給紙装置５から、画像形成部７と定着装置９とを通って、排出装置１１に向かう用紙Ｓの搬送経路１５が形成されている。
【００１８】
次に、図２を参照して、定着装置９について説明する。図２は定着装置を示す断面図である。
【００１９】
定着装置９は、定着ハウジング２１と、定着ハウジング２１内に収容される加熱組立体２３及びＩＨユニット２５及び加圧ローラー２７と、を備えている。
【００２０】
定着ハウジング２１の下面には、用紙Ｓが進入する入口２１ａが、用紙Ｓの搬送方向Ｙと交差する幅方向Ｗに沿って形成されている。定着ハウジング２１の上面には、用紙Ｓが排出される出口２１ｂが、幅方向に沿って形成されている。入口２１ａと出口２１ｂとの間に、搬送経路１５が形成されている。定着ハウジング２１の内部には、搬送経路１５の一方の側（左側）に加熱組立体収容部２１ｃが形成され、搬送経路１５の他方の側（右側）に加圧ローラー収容部２１ｄが形成されている。
【００２１】
加熱組立体２３は、定着ベルト３１と、定着ベルト３１が巻き回される定着ローラー３３及び加熱ローラー３５と、を備えている。
【００２２】
定着ベルト３１は、可撓性を有する無端状ベルトであり、基材層と、基材賞の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。基材層は、例えば、ニッケルやステンレス等の金属やポリイミド等の樹脂で形成されている。弾性層は、例えば、シリコンゴムで形成されている。離型層は、例えばフッ素系樹脂で形成されている。
【００２３】
定着ローラー３３と加熱ローラー３５とは、加熱組立体収容部２１ｃに収容されて、定着ローラー３３が搬送経路１５に近い側、加熱ローラー３５が搬送経路１５から遠い側に配置されている。両ローラー３３、３５は、それぞれ回転可能に支持されている。定着ベルト３１は、定着ローラー３３と加熱ローラー３５とに巻き回されている。また、定着ベルト３１は、加熱組立体収容部２１ｃに回転可能に支持されたテンションローラー３７によって張力が付与されている。さらに、出口２１ｂの近傍には、定着ベルト３１の表面に接触する分離部材３９が備えられている。
【００２４】
熱源としてのＩＨユニット２５は、コイルと、コイルを巻線状に保持するコイルボビンと、アーチコアと、を有している。ＩＨユニット２５は、加熱組立体収容部２１ｃに収容されて、定着ベルト３１を介して加熱ローラー３５を覆っている。コイルに高周波の交流電圧を印加すること磁界を発生させ、この磁界の作用によって定着ベルト３１の基材層に渦電流が発生して基材層が発熱し、定着ベルト３１が加熱される。
【００２５】
次に、加圧ローラー２７について、図２と、図３及び図４を参照して説明する。図３は加圧ローラーを示す断面図、図４は加圧ローラーの端部を示す斜視図である。
【００２６】
図３に示されるように、加圧ローラー２７は、回転軸としての円筒状の芯金４１と、芯金４１の外周面に設けられる弾性層４３と、弾性層４３の外周面に接着層を介して設けられる離型層４５と、を有しており、後述するように、定着ベルト３１の加熱によって加熱されるローラーである。芯金４１の両端部４１ａは、段部４１ｂを介して小径に形成されている。各端部４１ａには、先端よりもやや内側に、円周方向に沿った円周溝４１ｃが形成されている。
【００２７】
図３に示されるように、芯金４１の両端部４１ａは、軸受部材５１によって加圧ローラー収容部２１ｄの側板に回転可能に支持されている。さらに、図２に示されるように、加圧ローラー２７は、定着ベルト３１を介して定着ローラー３３に押し付けられている。これにより、定着ベルト３１と加圧ローラー２７との間に加圧領域Ｎを形成している。
【００２８】
芯金４１の端部４１ａと軸受部材５１との間には、断熱部材５３が介装されている。断熱部材５３について、図５を参照して説明する。図５は断熱部材を示す斜視図である。
【００２９】
断熱部材５３は、円筒部５５と、フランジ部５７と、を有している。断熱部材５３は、断熱性の高い樹脂（例えば、ＰＰＳ）で形成されている。円筒部５５には、軸方向に沿ってすり割り溝５９が形成されている。円筒部５５の外周部５５ａには、軸方向に沿った直線状の外凹部６１が、周方向に所定の間隔を開けて形成されている。円筒部５５の内周部５５ｂには、軸方向に沿った直線状の内凹部６３が、周方向に所定の間隔を開けて形成されている。外凹部６１と内凹部６３とは、それぞれ、両側壁６１ｂ、６３ｂが底壁６１ａ、６３ａに向かって徐々に幅（周方向に沿った長さ）が狭まるテーパー状に形成されている。外凹部６１と内凹部６３とは、同じ深さを有している。また、周方向に沿った外凹部６１の長さ（幅）は、内凹部６３の幅よりも狭い。
【００３０】
外凹部６１と内凹部６３とは、円筒部５５の周方向において交互に形成されている。これにより、円筒部５５の厚さは、周方向において均一となっている。詳細には、外凹部６１の底壁６１ａと内周部５５ｂとの間の厚さｔ１と、内凹部６３の底壁６３ａと外周部５５ａとの間の厚さｔ２と、外凹部６１の側壁６１ｂと内凹部６３の側壁６３ｂ間の厚さｔ３は同じである。
【００３１】
フランジ部５７は、円筒部５５の外周部５５ａの軸方向一端から、円筒部５５の径方向外側に延設している。円筒部５５の内径は、加圧ローラー２７の芯金４１の端部４１ａに外嵌可能な寸法である。
【００３２】
図３及び図４に示されるように、断熱部材５３は、加圧ローラー２７の軸方向において、円筒部５５が内側、フランジ部５７が外側となる姿勢で、芯金４１の端部４１ａと軸受部材５１との間に介装されている。円筒部５５の外周部５５ａは、軸受部材５１の内輪に接触し、円筒部５５の内周部５５ｂは、芯金４１の端部４１ａに接触している。軸受部材５１の外面が断熱部材５３のフランジ部５７に当接することで、断熱部材５３と軸受部材５１とが相対的に位置決めされる。このように断熱部材５３が介装された後、端部４１ａの円周溝４１ｃにＣリング７１を係合させることで、断熱部材５３が端部４１ａに抜け止めされる。また、断熱部材５３は、段部４１ｂに当接するまで、端部４１ａに沿って軸方向にスライドする。
【００３３】
図３を参照して、加圧ローラー２７の芯金４１の一方側（後側）の端部４１ａには、断熱部材５３よりも外側に従動ギア７３が固定されている。従動ギア７３は、モーター７５の駆動ギア７５ａと噛み合っている。モーター７５が駆動すると、従動ギア７３が駆動ギア７５ａとは反対方向に回転して、加圧ローラー２７が図２の時計回り方向に回転する。これにより、定着ベルト３１が加圧ローラー２７に従動して、加圧ローラー２７とは反対の方向に回転する。その結果、加圧領域Ｎに搬送された用紙が加圧領域Ｎを通過する。
【００３４】
上記構成を有する定着装置９においては、定着動作が開始されると、モーター７５の駆動によって加圧ローラー２７が回転し、定着ベルト３１が加圧ローラー２７に従動して回転する。また、ＩＨユニット２５が稼働して、定着ベルト３１を加熱する。定着ベルト３１が加熱されることで、加圧領域Ｎにおいて定着ベルト３１と接触する加圧ローラー２７も加熱される。定着ベルト３１が所定の温度に加熱されると、加圧領域Ｎに用紙が搬送される。用紙Ｓに転写されたトナー像は、加圧領域Ｎにおいて、加熱された定着ベルト３１で加熱されると共に定着ベルト３１と加圧ローラー２７とで加圧されて用紙Ｓに定着される。
【００３５】
定着ベルト３１は、定着動作中は高速で回転駆動され、待機時には、低速で回転駆動されるようになっている。また、定着動作が終了すると、ＩＨユニット２５が稼働を停止して、定着ベルト３１の温度は低下する。加圧ローラー２７は加圧領域Ｎで定着ベルト３１に接触しているので、定着ベルト３１の加熱や冷却に応じて加圧ローラー２７も膨張又は収縮する。特には、加圧ローラー２７の芯金４１の端部４１ａの外径が変化する。断熱部材５３は、この外径変化に追随して、すり割り溝５９が広がる方向又は狭まる方向へ拡径又は縮径する。
【００３６】
上記説明したように本発明の定着装置９によれば、断熱部材５３の円筒部５５の外周部５５ａと内周部５５ｂとに外凹部６１と内凹部６３とをそれぞれ形成したことで、断熱部材５３と軸受部材５１の内輪との接触面積、及び、断熱部材５３と加圧ローラー２７の端部４１ａとの接触面積が狭くなる。したがって、加圧ローラー２７と軸受部材５１との双方に対する断熱部材５３の摺動性が良好になり、拡径又は縮径時の断熱部材５３のすり割り溝５９の両側の部分のねじれを抑制できる。
【００３７】
また、外凹部６１と内凹部６３とは、円筒部５５の円周方向に沿って交互に形成されて、円筒部５５は周方向において均一な厚さを有している。これにより、断熱部材５３を成形する際の材料の流動性がよくなり、ヒケを防止できる。
【００３８】
さらに、芯金４１の端部４１ａと断熱部材５３との間にグリスが塗布される場合は、内凹部６３がグリスポケットとして作用し、グリスの枯渇を防止できる。
【００３９】
本実施形態では、外凹部６１の幅が内凹部６３の幅よりも広く形成されているが、両凹部６１、６３は同じ幅でもよく、外凹部６１の幅が内凹部６３の幅よりも狭くても良い。
【００４０】
次に、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃを参照して、内凹部の形状の変形例について説明する。ぅ６Ａ〜図６Ｃは、断熱部材の円筒部の内周部の一部を示す側面図である。
【００４１】
図６Ａに示される内凹部６３は、軸方向の内側（加圧ローラー２７の回転軸（芯金４１）の軸方向の内側）に向かって幅が広がる台形状に形成されている。図６Ｂに示される内凹部６３は、軸方向の内側に向かって幅が広がる三角形状に形成されている。また、内凹部６３の軸方向の外側（フランジ部５７の側）の端部は閉止されている。図６Ｃに示される内凹部６３は、軸方向の外側に向かって幅が広がる台形状に形成されている。
【００４２】
いずれの形状においても、芯金４１の端部４１ａと断熱部材５３との間にグリスが塗布される場合に、内凹部６３がグリスポケットとして作用する。特に、図６Ａや図６Ｂに示されるように、内凹部６３の幅が、軸方向の内側に向かって広い場合は、芯金４１の段部４１ｂとの間にグリスを貯留しやすくなるので好ましい。また、図６Ｂに示されているように、内凹部６３の軸方向の外側の端部が閉塞されている場合は、グリスの漏れをより確実に防ぐことができる。
【００４３】
また、内凹部６３の深さは、軸方向に沿って変化しても良い。この場合も、深さを、軸方向の内側に向かって深くすることで、芯金４１の段部４１ｂとの間にグリスを貯留しやすくなるので好ましい。
【００４４】
上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る定着装置及び画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１  プリンター（画像形成装置）
７  画像形成部
９  定着装置
２５  ＩＨユニット（熱源）
２７  加圧ローラー（ローラー）
５１  軸受部材
５３  断熱部材
５５  円筒部
５５ａ  外周部
５５ｂ  内周部
５７  フランジ部
５９  すり割り溝
６１  外凹部
６３  内凹部
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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