(57)【要約】【課題】簡単な構成で確実にベアリングの傾きに起因する異音及び破損を防止することが可能な定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置１６が加熱ローラー１６Ａを備えており、その支軸はサイドフレームに支持されている。支軸とサイドフレームとの間にボールベアリング７０が設けられている。ボールベアリング７０は、内輪７４と外輪７５とボール８０とにより構成されており、外輪７５はサイドフレームの軸孔の外周縁に取り付けられており、内輪７４は支軸に取り付けられている。支軸には、内輪７４の外向きへの位置ずれを防止するために、内輪７４を軸方向内側へ付勢するコイルバネ８１，９１が設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱装置によって加熱され、軸方向の端部が支持フレームに回転可能に支持された熱ローラーと、
前記端部と前記支持フレームとの間に介在され、外輪が前記支持フレームに取り付けられ、内輪が前記端部に取り付けられた軸受けと、
前記内輪を前記熱ローラーの軸方向の内側へ付勢する付勢部材と、を備える定着装置。
【請求項２】
前記付勢部材は、前記端部において前記支持フレームよりも軸方向外側に設けられた第１固定部と前記内輪との間に介在されている請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記付勢部材は、前記端部において前記支持フレームよりも軸方向内側に設けられた第２固定部と前記内輪との間に介在されている請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記内輪と前記付勢部材との間に摺動部材が設けられている請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記軸受けは、前記内輪と前記外輪との間に複数のボールが設けられたボール軸受けである請求項１から４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の定着装置を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート上のトナー像をシートに定着する定着装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、印刷用紙に転写されたトナー像を印刷用紙に定着させる定着装置を備えている。前記定着装置は、加熱ローラー（第１回転体）と加圧ローラー（第２回転体）とを備えており、これらのローラーは互いに圧接された状態で回転可能に支持されている。前記加熱ローラーと前記加圧ローラーとの間に印刷用紙が通紙されると、その際に前記加熱ローラーから熱が伝達され、これにより、前記トナー像が溶融して印刷用紙に画像が定着する。
【０００３】
この種の定着装置においては、加熱ローラーの両端は、ベアリングを介してフレームに回転可能に支持されている。前記ベアリングは、その外輪がフレームに嵌め込まれて固定されており、内輪が加熱ローラーの端部（以下、ローラー端部という。）の表面に嵌め入れられている。そして、外輪と内輪との間にボールが介在されている。
【０００４】
ところで、加熱ローラーは、熱源によって加熱されるため、その加熱によって軸方向へ膨張する場合がある。また、定着動作の停止中は加熱されないため、加熱ローラーは冷却されて軸方向に膨張していたのが収縮する。外輪がフレームに固定されているのに対して、内輪はローラー端部に取り付けられているため、ローラー端部の軸方向外側への膨張、或いは膨張及び収縮の繰り返しなどに伴い、内輪だけが軸方向外側へ移動し、外輪に対して内輪が位置ずれすることがある。特に、加圧ローラーによって加熱ローラーが高い押圧力で圧接されている場合は、加熱ローラーが円弧状に撓まされる。この撓みにより、ローラー端部の表面に対して内輪の当接面が軸方向に傾斜する。この場合、前記当接面が均一にローラー端部の表面に当接しなくなり、内輪の軸方向のエッジ部がローラー端部の表面に強く接触し、内輪がローラー端部の表面に対して軸方向へ滑らなくなり、前記位置ずれが生じ易くなる。また、ベアリングの位置ずれが生じた状態で加熱ローラーが回転されると、ベアリングにおいて内輪に戻る方向の反発力が生じる。この反発力によって内輪が元の位置に戻される際にベアリングを構成する他の部材に内輪が衝突して異音が生じる。また、場合によっては、前記衝突によってベアリングが破損する場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９８９０２号公報
【特許文献２】特開２００９−１６２９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなベアリングの傾きによる異音や破損に対して、従来、初期姿勢においてベアリングを傾斜させた状態で加熱ローラーを支持する構成（特許文献１参照）や、内輪と外輪との間に加熱ローラーを軸方向へスライド可能にする隙間を有するベアリング（特許文献２参照）が知られている。しかしながら、当初からベアリングを傾斜させる手法では、異音を完全に防止することができない。また、内輪のエッジ部がローラー端部に食いついて引っ掛かり、内輪の移動が阻害され、内輪がローラー端部に対して滑らなくなり、常に傾いた状態にされるおそれがある。また、外輪と内輪との間に軸方向へのスライドを可能にする隙間を設けることは、ベアリング自体を特殊なものとすることになり、コストアップになる。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で確実にベアリングの傾きに起因する異音及び破損を防止することが可能な定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の局面に係る定着装置は、熱ローラーと、軸受けと、付勢部材と、を備える。前記熱ローラーは、加熱装置によって加熱され、軸方向の端部が支持フレームに回転可能に支持されている。前記軸受けは、前記端部と前記支持フレームとの間に介在され、外輪が前記支持フレームに取り付けられ、内輪が前記端部に取り付けられた構成である。前記付勢部材は、前記内輪を前記熱ローラーの軸方向の内側へ付勢する。
【０００９】
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、前記定着装置を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡単な構成で確実にベアリングの傾きに起因する異音及び破損を防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る定着装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、図２における切断線ＩＩＩ−ＩＩＩの断面を示す図である。
【図４】図４は、図３における要部ＩＶの構成を示す拡大図である。
【図５】図５は、図３における要部Ｖの構成を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態は適宜変更できる。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０（本発明の画像形成装置の一例）の概略構成を示す模式図である。図１に示されるように、画像形成装置１０は、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置であり、複数の画像形成部１〜４と、中間転写ベルト５と、駆動ローラー７Ａと、従動ローラー７Ｂと、二次転写装置１５と、定着装置１６と、制御部（不図示）と、給紙トレイ１７と、排紙トレイ１８と、露光装置３１，３２と、を備えている。なお、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０は、タンデム方式のカラー画像形成装置に限られず、カラー画像又はモノクロ画像を形成可能なプリンターや複写機、ファクシミリ、これらの各機能を備えた複合機であってもよい。
【００１４】
画像形成部１〜４は、電子写真方式に基づいて画像を形成するものである。画像形成部１〜４は、並設された複数の感光体ドラム１１〜１４それぞれに色の異なるトナー像を形成し、そのトナー像を走行中（移動中）の中間転写ベルト５に順次重ね合わせて転写する。図１に示される例では、中間転写ベルト５の移動方向（矢印１９方向）の下流側から順に、ブラック用の画像形成部１、イエロー用の画像形成部２、シアン用の画像形成部３、及びマゼンタ用の画像形成部４がその順番で一列に配置されている。
【００１５】
画像形成部１〜４それぞれは、感光体ドラム１１〜１４、帯電装置２１〜２４、現像装置４１〜４４、一次転写装置５１〜５４等を備えている。つまり、画像形成装置１０は、現像装置４１〜４４を備えている。感光体ドラム１１〜１４は、その表面にトナー像を担持する。帯電装置２１〜２４は、対応する感光体ドラム１１〜１４の表面を所定の電位に帯電させる。露光装置３１，３２は、感光体ドラム１１〜１４の表面を露光して光を走査することにより静電潜像を形成する装置である。露光装置３１が感光体ドラム１１，１２の表面を露光し、露光装置３２が感光体ドラム１３，１４の表面を露光する。現像装置４１〜４４は、露光装置３１，３２によって形成された感光体ドラム１１〜１４上の静電潜像をトナーによって現像する。一次転写装置５１〜５４は、回転する感光体ドラム１１〜１４上のトナー像を中間転写ベルト５に転写する。なお、図１には示されていないが、各画像形成部１〜４は、感光体ドラム１１〜１４上に残存したトナー像を除去するクリーニング装置も備えている。
【００１６】
中間転写ベルト５は、例えばゴムやウレタン等の素材からなる無端環状のベルトである。中間転写ベルト５は、駆動ローラー７Ａ及び従動ローラー７Ｂによって回転駆動可能に支持されている。駆動ローラー７Ａは定着装置１６に近い位置（図１において右側）に配置されており、従動ローラー７Ｂは定着装置１６から離れた位置（図１において左側）に配置されている。駆動ローラー７Ａの表面は中間転写ベルト５との摩擦力を高めるために例えばゴムやウレタン等の素材で形成されている。駆動ローラー７Ａ及び従動ローラー７Ｂによって支持されることにより、中間転写ベルト５は、その表面が各感光体ドラム１１〜１４の表面に接しながら移動（走行）可能となる。そして、中間転写ベルト５は、その表面が感光体ドラム１１〜１４と一次転写装置５１〜５４との間を通過する際に、感光体ドラム１１〜１４からトナー像が順に重ね合わせて転写される。
【００１７】
二次転写装置１５は、中間転写ベルト５に転写されたトナー像を給紙トレイ１７から搬送されてきた印刷用紙に転写させる。トナー像が転写された印刷用紙は、図示しない搬送手段によって定着装置１６に搬送される。定着装置１６は、高温に加熱された加熱ローラー１６Ａと、この加熱ローラー１６Ａに対向配置された加圧ローラー１６Ｂとを有する。定着装置１６に搬送された印刷用紙は、加熱ローラー１６Ａと加圧ローラー１６Ｂとによって挟持されつつ搬送されることによって、トナー像が印刷用紙に溶着される。その後、印刷用紙は排紙トレイ１８に排出される。
【００１８】
このように、画像形成装置１０は、複数の画像形成部１〜４によって各色のトナー像を走行中の中間転写ベルト５上に重ねて転写することにより、カラーのトナー像を中間転写ベルト５の表面に形成させる。そして、そのカラーのトナー像は、二次転写装置１５によって中間転写ベルト５から印刷用紙へ転写される。これにより、印刷用紙上にカラー画像が形成される。なお、中間転写ベルト５を搬送ベルトとして用い、その搬送ベルト上に搬送される印刷用紙にトナー像が直接に重ね合わせて転写される構成や、中間転写ベルト５に代えてローラー状の中間転写部材を用いることも他の実施例として考えられる。
【００１９】
以下、図２及び図３を参照して定着装置１６について説明する。図２に示されるように、定着装置１６は、加熱ローラー１６Ａ（熱ローラーの一例）と、加圧ローラー１６Ｂ（圧ローラーの一例）と、を備えている。
【００２０】
加熱ローラー１６Ａは、円筒形状に形成されたローラー本体６１を有する。ローラー本体６１のローラー面が定着時に印刷用紙の現像面（トナー像が付着している面）に接触される。ローラー本体６１は、熱伝導率の高い材料で形成されており、例えば、アルミなど金属で形成されている。ローラー本体６１の表面にはトナー離れを良くするためのフッ素樹脂層がコーティングされている。
【００２１】
ローラー本体６１の両端部には回転時の回動軸となる支軸６２，６３が取り付けられている。定着装置１６には、加熱ローラー１６Ａを支持するための板状のサイドフレーム７１，７２（支持フレームの一例）が設けられている。サイドフレーム７１，７２に支軸６２，６３が回転可能に支持されている。本実施形態では、一方の支軸６２がサイドフレーム７１に軸支されており、他方の支軸６３がサイドフレーム７２に軸支されている。これにより、加熱ローラー１６Ａが回転可能となる。
【００２２】
加熱ローラー１６Ａは、ヒーター６７（加熱装置の一例）を有する。ヒーター６７は、ローラー本体６１の内部に設けられている。ヒーター６７は、例えばハロゲンランプなどで構成されている。ヒーター６７は、ローラー本体６１の内部において軸方向に延出されており、ローラー本体６１は、ヒーター６７によって内部から軸方向の全域が加熱される。
【００２３】
加圧ローラー１６Ｂは、加熱ローラー１６Ａに対向配置されている。加圧ローラー１６Ｂは、加熱ローラー１６Ａに平行であって、加熱ローラー１６Ａの表面に圧接された状態で回転可能に支持されている。加圧ローラー１６Ｂは、中心に回転軸６９を有しており、加圧ローラー１６Ｂの長手方向（軸方向）に延出している。回転軸６９の両端部が定着装置１６のサイドフレーム７１，７２に回転可能に支持されている。これにより、加圧ローラー１６Ｂが回転可能となる。加圧ローラー１６Ｂは、不図示の制御部によって駆動制御されるモーターに連結されている。加圧ローラー１６Ｂは、前記モーターが回転駆動されることによって、その回転駆動力が伝達されて、所定方向へ回転する。加圧ローラー１６Ｂの回転軸６９には弾性を有するシリコンや多孔質ゴムなどの円筒形状の弾性部６８が設けられている。加圧ローラー１６Ｂは、加熱ローラー１６Ａに対してバネなどによって圧接されている。これにより、弾性部６８がローラー本体６１に圧接されることにより、惰性部６８が弾性変形して湾曲状に凹まされたニップ部が形成される。
【００２４】
図３に示されるように、支軸６２，６３それぞれはボールベアリング７０（軸受け、ボール軸受けの一例）を介してサイドフレーム７１，７２に支持されている。
【００２５】
ところで、加熱ローラー１６Ａは、ヒーター６７によって加熱されると、軸方向に膨張する。この軸方向への膨張によって、ボールベアリング７０の内輪７４だけが軸方向外側へ移動し、外輪７５に対して内輪７４が軸方向へ位置ずれすることがある。位置ずれした内輪７４は、加熱ローラー１６Ａの回転によって生じた反発力により元に戻されるが、そのときにボールベアリング７０を構成する他の部材（例えば、図４に示す連結プレート８２，８３やボール８０など）に内輪７４が衝突して異音が生じる。また、場合によっては、前記衝突によってボールベアリング７０が破損する場合がある。特に、加圧ローラー１６Ｂによって加熱ローラー１６Ａが高い押圧力で圧接されている場合は、加熱ローラー１６Ａが撓まされて、この撓みにより、支軸６２，６３の表面に対して内輪７４の当接面が軸方向に傾斜する。この場合、前記当接面の軸方向のエッジ部が支軸６２，６３の外周面に食い込むように当接して、内輪７４が支軸６２，６３に対して軸方向へ滑らなくなり、前記位置ずれが生じ易くなる。このため、本実施形態では、以下に説明するように、内輪７４が位置ずれする方向とは反対方向へ内輪７４を付勢することにより、前記位置ずれを防止している。
【００２６】
図４に示されるように、支軸６２とサイドフレーム７１との間にボールベアリング７０が設けられている。サイドフレーム７１には、支軸６２が挿通される円形の軸孔７９が形成されている。サイドフレーム７１の軸孔７９と支軸６２との間にボールベアリング７０が介在されている。ボールベアリング７０は、内輪７４と、外輪７５とを有する。内輪７４は、円環状の部材であり、支軸６２の外周面に嵌め入れられている。つまり、内輪７４は支軸６２に取り付けられている。外輪７５は、内輪７４よりも一回り大きい円環状の部材であり、サイドフレーム７１に形成された軸孔７９の外周縁に取り付けられている。ボールベアリング７０は、内輪７４と外輪７５との間に複数の金属製のボール８０が転動体として設けられている。内輪７４と外輪７５とは、互いに、軸方向の両側面を構成する連結プレート８２，８３により連結されている。外輪７５の外周面に環状突起７６が一体に形成されている。環状突起７６は、外輪７５の外周を一回りするように環状に形成されている。ボールベアリング７０は、環状突起７６がサイドフレーム７１の軸方向の外側面７１Ａに当接するように軸孔７９の外周縁に取り付けられている。
【００２７】
支軸６２のローラー本体６１側に、支軸６２の外径よりも大きく、ローラー本体６１の外径よりも小さい段差部８４（第２固定部の一例）が設けられている。段差部８４は支軸６２に一体に形成されている。段差部８４と支軸６２との間には垂直面を有する段差８５が形成されている。段差８５の垂直面に沿うように、摺動部材８６が前記垂直面に固定されている。段差部８４は、サイドフレーム７１よりも軸方向の内向きＤ１（軸方向の内側）へ隔てた位置に形成されている。段差部８４の段差８５とベアリング７０との間に付勢部材の一例であるコイルバネ８１が介在されている。コイルバネ８１は引っ張りバネであり、段差８５とベアリング７０との間で引っ張り力を生じるように設けられている。具体的には、コイルバネ８１の一方端は摺動部材８６に固定されている。つまり、コイルバネ８１の一方端は、摺動部材８６を介して段差部８４に固定されている。一方、コイルバネ８１の他方端は、摺動部材８７を介してベアリング７０の内輪７４に固定されている。つまり、コイルバネ８１と内輪７４との間に摺動部材８７が設けられている。これにより、コイルバネ８１は、ベアリング７０の内輪７４を軸方向の内向きＤ１へ弾性付勢する。なお、摺動部材８６，８７は、摺動抵抗の小さい材料、例えばＰＯＭなどで環状に形成された部材である。
【００２８】
図５に示されるように、支軸６３とサイドフレーム７２との間にボールベアリング７０が設けられている。サイドフレーム７２には、支軸６３が挿通される円形の軸孔９９が形成されている。サイドフレーム７２の軸孔９９と支軸６３との間にボールベアリング７０が介在されている。ボールベアリング７０の内輪７４は、支軸６３の外周面に嵌め入れられている。つまり、内輪７４は支軸６３に取り付けられている。外輪７５は、サイドフレーム７２に形成された軸孔９９の外周縁に取り付けられている。ボールベアリング７０は、環状突起７６がサイドフレーム７２の軸方向の外側面７２Ａに当接するように軸孔９９の外周縁に取り付けられている。
【００２９】
支軸６３のローラー本体６１側に、支軸６３の外径よりも大きく、ローラー本体６１の外径よりも小さい段差部９４を有する。段差部９４と支軸６３との間には垂直面を有する段差９５が形成されている。段差９５は、サイドフレーム７２よりも軸方向の内向きＤ２（軸方向の内側）へ隔てた位置に形成されている。支軸６３において、サイドフレーム７２よりも軸方向外側に固定部１０１（第１固定部の一例）が取り付けられている。固定部１０１は、支軸６３の外周面を一回りするように環状に形成されており、前記外周面から突出する部材である。固定部１０１は、例えば摺動抵抗の小さい素材で構成されている。支軸６３の外周面に周方向に延びる溝１０２が形成されており、この溝１０２に固定部１０１が嵌め入れられている。固定部１０１とベアリング７０との間に付勢部材の一例であるコイルバネ９１が介在されている。コイルバネ９１は圧縮バネであり、固定部１０１とベアリング７０との間で伸張する方向の力を生じるように設けられている。具体的には、る。コイルバネ９１の一方端は固定部１０１に固定されている。コイルバネ９１の他方端は、摺動部材９７を介してベアリング７０の内輪７４に固定されている。これにより、コイルバネ９１は、ベアリング７０の内輪７４を軸方向の内向きＤ２へ弾性付勢する。なお、摺動部材９７は、摺動抵抗の小さい材料、例えばＰＯＭなどで環状に形成された部材である。
【００３０】
このように、支軸６２においては引っ張りバネであるコイルバネ８１によってボールベアリング７０の内輪７４が内向きＤ１へ弾性付勢されているため、加熱ローラー１６Ａの軸方向の膨張によって内輪７４を外側へ移動させようとしても、内向きＤ１への弾性付勢によってその移動が防止される。また、支軸６３においては圧縮バネであるコイルバネ９１によってボールベアリング７０の内輪７４が内向きＤ２へ弾性付勢されているため、加熱ローラー１６Ａの軸方向の膨張によって内輪７４を外側へ移動させようとしても、内向きＤ２への弾性付勢によってその移動が防止される。これにより、内輪７４の位置ずれに起因する異音や、ボールベアリング７０の破損が防止される。
【００３１】
なお、上述の実施形態では、支軸６２に引っ張りバネを用い、支軸６３に圧縮バネを用いた構成を例示したが、本発明はこれに限られない。支軸６２及び支軸６３それぞれにおけるボールベアリング７０に対して引っ張りバネを用いても良く、或いは、圧縮バネを用いても良い。また、上述の実施形態では、付勢手段として内輪７４をコイルバネ８１，９１により弾性付勢する構成を例示したが、内輪７４を外輪７５に対して内向きへ弾性付勢可能なものであれば、如何なる弾性部材でも適用可能である。また、コイルバネ８１，９１などの弾性部材に限られず、内輪７４を外輪７５に対して内向きへ付勢するものであれば如何なる構成でも適用可能である。
【００３２】
また、上述の実施形態では、コイルバネ８１，９１の一方端を固定する機構として、段差部８４及び固定部１０１を例示したが、コイルバネ８１，９１の一方端を支持可能なものであれば如何なる構成のものでも適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０：画像形成装置
１６：定着装置
１６Ａ：加熱ローラー
１６Ｂ：加圧ローラー
７０：ボールベアリング
７４：内輪
７５：外輪
８１，９１：コイルバネ
【図１】
2015152684.tif 000003
【図２】
2015152684.tif 000004
【図３】
2015152684.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015152684.tif 000007