(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱体と、前記加熱体と共にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部でトナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱しトナー像を記録材に定着する定着手段と、
前記定着手段を駆動する駆動源と、
同軸上で一体的に回転する２つ歯車を有する同軸歯車部と、前記駆動源から前記同軸歯車部まで駆動力を伝達する第１の駆動伝達部と、前記同軸歯車部から前記定着手段まで駆動力を伝達する第２の駆動伝達部と、を備える駆動伝達手段と、を有し、
前記第２の駆動伝達部は、前記同軸歯車部及び前記第１の駆動伝達部よりも耐熱性の高い材料で形成された歯車を少なくとも一つ有する定着装置において、
前記耐熱性の高い材料で形成された歯車は、ガラス繊維を含有する樹脂材料で形成された歯車であり、前記第１の駆動伝達部には潤滑剤が塗布されており、前記第２の駆動伝達部には潤滑剤が塗布されていない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、記録材上に転写された未定着画像を加熱定着させる定着ユニットを駆動させる定着ユニット駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、定着ユニットの歯車を駆動する駆動装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６を用いて、従来の画像形成装置におけるおける定着駆動装置及び定着装置の構造を示す。
【０００４】
図６（ａ）に示すように、画像形成装置は、像担持体101等の画像形成手段を組み込んで一体的に形成されているプロセスカートリッジＧを有する。また、プロセスカートリッジＧの記録材Ｐの搬送方向下流側には、トナー像が転写された記録材Ｐに対して加熱・加圧をすることでトナー像を定着させる定着ユニットＦを有する。
【０００５】
定着ユニットＦは、ヒータホルダ109に保持されるセラミックヒータ108と、セラミックヒータ108の下方から定着フィルム110を介して圧接する加圧ローラ111とを有する。尚、加圧ローラ111の芯金111ａは回転自在に支持され、駆動装置Ｍによって駆動されている。
【０００６】
図６（ｂ）に示すように、駆動装置Ｍは、モータ112からの駆動力を芯金111ａに伝達することで、加圧ローラ111を駆動する。駆動装置Ｍは、モータ112の駆動力を、複数の歯車113、114、115、116を介することで、加圧ローラ111と同軸の歯車117に伝達する。
【０００７】
画像形成時、記録材Ｐは、像担持体101と転写ローラ107との転写ニップ部Ｎ１から定着フィルム110と加圧ローラ111との間の定着ニップ部Ｎ２へと搬送される。ここで、画像形成装置の小型化や画像形成時間の短縮をはかるために、転写ニップ部Ｎ１と定着ニップ部Ｎ２との距離を短くする要求が高まっている。
【０００８】
転写ニップ部Ｎ１と定着ニップ部Ｎ２との距離を短くすると、搬送経路の空間Ｖが小さくなる。ここで、加圧ローラ111が熱膨張等によりその径が大きくなり、加圧ローラ111での記録材Ｐの搬送速度が、転写ローラ107での記録材Ｐの搬送速度より大きくなると、記録材Ｐは破線Ｐ０のように張った状態となる。
【０００９】
記録材Ｐが記録材Ｐ０のように張ってしまうと、定着ユニットＦでの振動が記録材に伝わりやすくなる。すると、記録材Ｐが像担持体101から分離される部分において、トナー像の記録材Ｐへの転写が一定に行われず、転写画像に濃度ムラが発生するおそれがある。このため、小型化を図る場合には、定着ユニットＦに設けられた駆動装置Ｍの振動を抑制しなければならない。
【００１０】
ところで、駆動装置Ｍから駆動を伝達される加圧ローラ111は、定着フィルム110と当接するため高温になる。このため、加圧ローラ111及び芯金111ａと同軸の歯車117は耐熱性のある硬い材質で構成される。ところが、耐熱性のある硬い材質の歯車117に隣接する歯車116をナチュラルグレードの材質を採用すると、ナチュラルグレードの歯車116の摩耗が著しくなる。
【００１１】
これについて例示して説明する。例えば、駆動装置Ｍの歯車113、114、115、116、117の材質の組合せを変えて耐久試験をすると、図７のような結果を得る。図７において、磨耗が著しくなる歯車を網掛けで示している。図７に示すように、網掛けで示す歯車は、耐熱性のある硬い材質の歯車に隣接することがわかる。この結果より、磨耗の著しい歯車は、耐熱性のある硬い材質の歯車に隣接する軟らかい材質の歯車であることがわかる。
【００１２】
したがって従来例では、歯車の磨耗を抑える場合、歯車113乃至117の全ての歯車を耐磨耗性の高い硬い材質で構成することが必要であった。
【００１３】
【特許文献１】特開平６−１１０１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、このように全ての歯車を硬い材質とした場合、歯車が高価になる。
【００１５】
また、製品の低コスト化のためには、歯車が磨耗しても印字品質が確保できる構成として定着ニップ部と転写ニップ部の距離が長い構成を選択することになる。すると、画像形成装置の小型化や印刷時間の短縮の障害となる。
【００１６】
本発明は、低価格な歯車を用い且つ装置の小型化や振動の低減に寄与することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の目的を達成するための本発明の代表的な構成は、加熱体と、前記加熱体と共にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部でトナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱しトナー像を記録材に定着する定着手段と、前記定着手段を駆動する駆動源と、同軸上で一体的に回転する２つ歯車を有する同軸歯車部と、前記駆動源から前記同軸歯車部まで駆動力を伝達する第１の駆動伝達部と、前記同軸歯車部から前記定着手段まで駆動力を伝達する第２の駆動伝達部と、を備える駆動伝達手段と、を有し、前記第２の駆動伝達部は、前記同軸歯車部及び前記第１の駆動伝達部よりも耐熱性の高い材料で形成された歯車を少なくとも一つ有する定着装置において、前記耐熱性の高い材料で形成された歯車は、ガラス繊維を含有する樹脂材料で形成された歯車であり、前記第１の駆動伝達部には潤滑剤が塗布されており、前記第２の駆動伝達部には潤滑剤が塗布されていないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、以上の構成により、低価格な歯車を用い且つ装置の小型化や振動の低減に寄与することができる。また、歯車の摩耗を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〔第１実施形態〕
図を用いて本発明の第１実施形態を説明する。図１は第１実施形態の画像形成装置の全体説明図である。
【００２０】
（画像形成装置）
図１に示すように、定着ユニット駆動装置Ｍを有する画像形成装置には、画像形成手段を組み込んで一体的に形成されるプロセスカートリッジＧと、定着ユニットＦとを有する。
【００２１】
（プロセスカートリッジＧ）
画像形成手段としてのプロセスカートリッジＧには、記録材Ｐの搬送路に対する方向に、像担持体としての感光体ドラム１が配設される。感光体ドラム１の上方には不図示の光学手段、その側部には帯電ローラを有する帯電手段２、及び現像スリーブを有する現像手段３が設けられる。
【００２２】
この構成により、画像形成時には、次の手順で、トナー像が感光体ドラム１上に形成される。まず、帯電手段２によって感光体ドラム１の表面が均一に帯電する。均一に帯電した感光体ドラム１上に、光学手段が画像信号に応じたレーザ光を照射する。レーザ光が照射された感光体ドラム１の部位は表面電位が減衰する。これによって静電潜像が形成される。静電潜像に対して、現像手段３が帯電したトナーを供給する。すると、トナーが静電気力によって静電潜像に向かって引き寄せられ、感光体ドラム１の表面にトナー像が形成される。
【００２３】
一方、搬送ローラ５により給送された記録材Ｐは、転写前ガイド６によって搬送路中を案内されつつ、転写ローラ７と感光体ドラム１との間の転写ニップ部Ｎ１に搬送される。感光体ドラム１のトナー像には、転写ニップＮ１において記録材Ｐの背面より転写ローラ７の逆極性の転写電圧による静電吸引力が作用する。このため、感光体ドラム１のトナー像は記録材Ｐに引きつけられて、転写される。この結果、記録材Ｐ上には未定着画像が形成された状態となる。
【００２４】
（定着ユニットＦ）
図１に示すように、定着ユニットＦは、加熱部と加圧部とを有する。加熱部は、固定支持させたセラミックヒータ８と、セラミックヒータ８の保持部材であるヒータホルダ９、セラミックヒータ８と摺動する定着部材としての耐熱性フィルム（定着フィルム10）とが一体的に配設され、構成される。また、加圧部は、定着フィルム10を挟んでセラミックヒータ８に対して圧接され、セラミックヒータ８との間で定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧ローラ11（定着回転体）により構成される。尚、ヒータホルダ９に支持されたセラミックヒータ８は上下移動可能である。そして、ヒータホルダ９は、図示しない加圧手段により、定着フィルム10を介して加圧ローラ11に押圧される。
【００２５】
この構成により、定着ユニットＦの定着時には、まず、セラミックヒータ８が所定の温度に加熱され、温度調節がされる。その後、定着フィルム10と加圧ローラ11との間の定着ニップ部Ｎ２に、未定着画像を形成担持させた記録材Ｐが導入する。記録材Ｐは、定着フィルム10がセラミックヒータ８に沿って移動するのと同様に、定着ニップ部Ｎ２を通過する。すると、定着フィルム10を介したセラミックヒータ８からの熱と定着ニップ部Ｎ２の加圧力によって、未定着画像が記録材Ｐ面上に永久固着画像として定着する。
【００２６】
（記録材Ｐの搬送）
記録材Ｐを転写ニップ部Ｎ１から定着ニップ部Ｎ２まで搬送する構成について説明する。
【００２７】
図１に示すように、記録材Ｐは、プロセスカートリッジＧによる画像形成の後、先端部が搬送ガイド18から定着前ガイド19を経て定着ユニットＦにまで案内される。記録材Ｐは、未定着画像が加熱定着されて固着画像となるように、定着ニップ部Ｎ２を通過する。
【００２８】
ここで、記録材Ｐが図１の破線で示す記録材Ｐ０のように張ってしまうと、定着ユニットＦで発生した振動が、記録材Ｐ０を通じてプロセスカートリッジＧへ伝わりやすくなる。このため、記録材Ｐは一定のたるみをもって搬送することが望ましい。しかし、本実施形態では画像形成装置を小型にするため、転写ニップ部Ｎ１と定着ニップ部Ｎ２との距離が短くなるように構成される。この場合、加圧ローラ11の径が熱膨張をして径が大きくなり、加圧ローラ11での記録材Ｐの搬送速度よりも定着フィルム10での記録材Ｐの搬送速度の方が大きくなると、記録材Ｐが、破線で示す記録材Ｐ０のように張るおそれがある。
【００２９】
そこで、本実施形態においては、次のように定着ユニット駆動装置Ｍを構成し、定着ユニットＦでの振動を抑制する。
【００３０】
（定着ユニット駆動装置Ｍ）
図２は定着ユニット駆動装置Ｍの歯車の構成の説明図である。尚、図２は図１の左側（図中Ａ方向）からみた部分側面図である。
【００３１】
駆動装置Ｍは、モータ（駆動手段）12と、複数の歯車（駆動伝達歯車）13、14、15、16と、加圧ローラ11と同軸に配設される耐熱性のある歯車（耐熱歯車）17と、を有する。尚、セラミックヒータ８の近傍に設けられた歯車16とセラミックヒータ８との間には、安全規格上の必要性から防火エンクロージャ20が設けられる。
【００３２】
歯車は、歯車13〜17の順で連結される。また歯車17は、加圧ローラ11の芯金11ａと同軸に回転自在に構成される。このため、モータ12の駆動力は、歯車13から歯車17へ順次伝達され、加圧ローラ11を図１におけるｒ方向に回転させる。そして、この回転により、加圧ローラ11と圧接される定着フィルム10は、ヒータホルダ９の回りを図示矢印ｆ方向に移動する。
【００３３】
本実施形態において、モータ12から連なる歯車13〜16の材質は、ナチュラルグレードのポリアセタール材で構成する。材質を安価なナチュラルグレードとすることで、装置が低コストとなる。また、歯車13〜16は同じ材質の歯車同士を噛み合わせるため、歯面の摩擦による摩耗の問題がある。これを防止するため、歯面にグリスを塗布する。
【００３４】
歯車17の材質は、耐熱性があるガラス繊維配合のナイロン材などを使用する。歯車17は、加圧ローラ芯金11ａの端部に配置されるが、芯金11ａは、セラミックヒータ８と圧接される加圧ローラ11と共に高温になるためである。
【００３５】
（定着ユニット駆動装置Ｍの特徴的構成）
本実施形態の特徴的構成について説明する。その前提として、ナチュラルグレードの材質の歯車と、耐熱性のある硬い材質の歯車とを噛み合わせつつ、磨耗量を低減するための方策について説明する。
【００３６】
歯車の材質としては、一般的にナチュラルグレードが耐熱性のある硬い材質よりもコストが安い。このため、モータ12から連なる歯車13〜16は、ナチュラルグレードのモールド歯車で構成する。ここで、同じ材質の歯車同士を噛み合わせる場合は、歯面の摩擦により摩耗の問題が発生するため、グリスなどの潤滑剤を歯面に塗布する必要がある。一方、加圧ローラ11の端部に配置される加圧ローラ歯車17は耐熱性が必要であるため、硬い材質の歯車を用いる。
【００３７】
ナチュラルグレードの歯車16に耐熱性のある硬い材料の歯車17を噛み合わせる場合、ナチュラルグレードの歯車の摩耗が著しくなる。これは、歯車17から発生するガラス繊維などの硬い削れ粉がグリスに混練されて研磨剤として作用するためである。これについて説明する。
【００３８】
図３に、ナチュラルグレードの材質の歯車と耐熱性のある硬い材質の歯車同士が噛み合う場合、グリスを用いたときと用いないときの歯車の磨耗量の比較を示す。図３に示すように、グリスなしの場合は歯車の磨耗量が大幅に低減することがわかる。尚、定着ユニットＦに設けられた駆動装置Ｍにおいて、歯車の磨耗量が歯車の重量比１％を超えない範囲では振動が記録材Ｐに伝わらず、濃度ムラを発生しない。このため、図３に示すように、グリスを用いない場合は、形成される画像が濃度ムラを発生しないレベルまで改善できることがわかる。
【００３９】
このため、磨耗量を低減するためには、グリスを廃止するか、又は、歯車17から発生した削れ粉がグリスに混練されないようにすればよい。
【００４０】
グリスを廃止するためには、オイルやフッ素を含有した摺動グレード材で成型したモールド歯車ですべての歯車列を構成する方策を採り得る。しかし、これは部品コストが高価になってしまう。
【００４１】
そこで、本実施形態においては、歯車13〜15はグリスを塗布したナチュラルグレードの歯車で構成し、歯車13〜15と歯車17とに噛み合う歯車16を段付き形状にする。このように段がついていると、歯車13〜15にはグリスが行き渡る一方、歯車17にはグリスが回り込まない。次に具体的に説明する。
【００４２】
図１及び図２に示すように、歯車16は、歯車15に噛み合わされる大径の歯車16ａと、歯車17に噛み合わされる小径の歯車16ｂとで構成される。歯車16ａと歯車16ｂは、同軸で回転可能に構成される。
【００４３】
このように、歯車16において、歯車15に噛み合う歯車16ａのみにグリスを塗布し、歯車16ａは、歯車17に噛み合う歯車16ｂと段を異ならせる。このため、歯車16ａに塗布されたグリスは歯車16ｂに回り込まない。
【００４４】
これらの構成をとることによって、同じ材質で構成される歯車13、14、15、16ａはグリスが行き渡るため、同材質の歯車間の磨耗を低減することができる。一方、歯車16ｂと歯車17には歯車16ａからのグリスの回り込みが発生しない。すると、耐熱性の硬い材質の歯車17から発生した削れ粉がグリスに混練されることがなくなり、隣接する歯車16ｂの摩耗を低減することができる。
【００４５】
そして、歯車16の磨耗を低減することにより、駆動装置Ｍの歯車の磨耗による振動を低減することができる。このように、駆動装置Ｍの振動を低減することによって、駆動装置Ｍの振動が記録材Ｐに伝わることによる濃度ムラを低減することができる。
【００４６】
以上のように、駆動装置Ｍの歯車13〜17のうち、歯車13〜16の材質をナチュラルグレードとしたことで、低価格な構成となる。また、歯車16を段付きの２つの歯車とし、歯車の一方にグリスを塗布して、他方にはグリスを塗布しない構成とした。これにより、同種の歯車13〜16ａはグリスにより磨耗が低減する。且つ歯車17に当接する歯車16ｂにグリスの回り込みがないため、歯車17の削れ粉がグリスに混練されることがなく、歯車16ｂの磨耗を低減することができる。
【００４７】
このように、歯車の磨耗を低減することにより、駆動装置Ｍの歯車の磨耗による振動を抑制することができる。また、振動を抑制したことにより、記録材Ｐの振動をも抑制することができ、装置の小型化に伴って転写ニップ部Ｎ１と定着ニップ部Ｎ２との距離を狭めても、画像品質を安定させることができる。
【００４８】
〔第２実施形態〕
図を用いて本発明の第２実施形態を説明する。前述した実施形態と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。図４は第２実施形態の画像形成装置の全体説明図である。
【００４９】
（定着ユニット駆動装置Ｍ）
図５は定着ユニット駆動装置Ｍの歯車の構成の説明図である。尚、図５は図４の左側（図中Ａ方向）からみた部分側面図である。
【００５０】
本実施形態の駆動装置Ｍは、モータ12と、その材質がナチュラルグレード材から構成される歯車（駆動伝達歯車）13、14、15と、難燃性の材質で構成される歯車（難燃歯車）16と、耐熱性の材質で構成される歯車（耐熱歯車）17と、を有する。
【００５１】
歯車13、14、15は、モータ12から連なり駆動力を伝達する。ここで、歯車13、14、15はナチュラルグレードのポリアセタール材歯車で構成されるため、低コスト化を図ることができる。歯車13〜15は同じ材料の歯車同士を噛み合わせるため、歯面の摩擦による摩耗の問題が生じる。この磨耗の問題を防止するため、グリスを歯面に塗布する。
【００５２】
ここで、歯車13、14と歯車16とをつないでいる歯車15は、段付き形状で構成される。具体的には、図４及び図５に示すように、歯車15は、歯車14に噛み合わされる大径の歯車15ａと、歯車16に噛み合わされる小径の歯車15ｂとで構成される。歯車15ａと歯車15ｂは、同軸で回転可能に構成される。
【００５３】
このように、歯車15において、歯車14に噛み合う歯車15ａのみにグリスを塗布し、歯車15ａは、歯車16に噛み合う歯車15ｂと段を異ならせる。このため、歯車15ａに塗布されたグリスは歯車15ｂに回り込まない。
【００５４】
歯車16は、難燃性の材質で構成される。歯車16は、セラミックヒータ８の近傍に設けられ、安全規格上の制約があるためである。具体的に難燃性の材質としては、ポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ナイロンといったものがある。
【００５５】
歯車17は、耐熱性の材質で構成される。セラミックヒータ８と圧接され定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧ローラ11及び加圧ローラ芯金11ａは高温になる。このため、加圧ローラ芯金11ａの端部に配置される加圧ローラ歯車17には、耐熱性が必要となる。具体的に耐熱性の材質としては、ガラス繊維配合のナイロン材などがある。
【００５６】
ここで、歯車16と歯車17は、異なる材質同士の歯車で構成する。これは、歯車16及び歯車17のグリス塗布の必要をなくすためである。即ち、歯車17と歯車16ともにガラス繊維配合のナイロン材を使用するにあたり、歯車16の材質として、フッ素などの潤滑材を添加したガラス繊維配合ナイロンを選択すればよい。すると、歯車16と歯車17とは異材質となるため、グリス塗布の必要がない。また、前述の実施形態と同様に、歯車15と歯車16は異材質の噛み合わせとなる。このため、グリス塗布の必要はない。
【００５７】
このように、歯車15を段付き形状で構成することによって、歯車13、14、15ａに塗布されるグリスが、歯車15ｂ、16、17へ回り込むことはない。このため、歯車17から発生するガラス繊維などの硬い削れ粉がグリスに混練されて研磨剤となることを防止し、歯車16が摩耗することを低減する。従って、定着ユニットＦを駆動する駆動装置Ｍが振動源となって、プロセスカートリッジＧで形成される画像を乱すことを抑制することができる。
【００５８】
〔他の実施形態〕
前述の実施形態においては、歯車15や16の形状を段付き形状としたが、これに限るものではない。例えば、段なし形状として、歯幅中央に周方向の溝を設ける構成でも、グリスの回り込みを防止して同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１実施形態の画像形成装置の全体説明図。
【図２】第１実施形態の定着ユニット駆動装置Ｍの歯車の構成の説明図。
【図３】異材質の歯車における、グリスの有無による磨耗量の比較を示す図。
【図４】第２実施形態の画像形成装置の全体説明図。
【図５】第２実施形態の定着ユニット駆動装置Ｍの歯車の構成の説明図。
【図６】従来の駆動装置の構成を示す説明図。
【図７】従来の駆動装置の歯車の材質と磨耗の関係とを示す図表。
【符号の説明】
【００６０】
Ｆ…定着ユニット、Ｇ…プロセスカートリッジ、Ｍ…駆動装置、Ｎ１…転写ニップ部、Ｎ２…定着ニップ部、Ｐ…記録材、１…感光体ドラム、２…帯電手段、３…現像手段、５…搬送ローラ、６…転写前ガイド、７…転写ローラ、８…セラミックヒータ、９…ヒータホルダ、10…定着フィルム、11…加圧ローラ、11ａ…芯金、12…モータ、13…歯車、13〜16ａ…歯車、14…歯車、15…歯車、15ａ…歯車、15ｂ…歯車、16…歯車、16ａ…歯車、16ｂ…歯車、17…歯車、18…搬送ガイド、20…防火エンクロージャ
【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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【図７】
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