JP2004340997A - 定着ユニットの脱着機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】定着ユニットを画像形成装置本体に脱着可能とした脱着機構において、部品精度のばらつきによる定着ユニットのガタツキを防止し、画像乱れやギア摩耗を解消する。
【解決手段】画像形成装置本体１０に位置決めピン１４を設け、この位置決めピンに定着ユニット２０の取り出し位置と作動位置とに揺動する揺動部材１６を取り付ける。定着ユニット２０には、位置決めピン１４と係合する第１の係合部２４と、揺動部材１６の係合溝４４と係合する第２の係合部２６と、画像形成装置本体１０のガイド部１２に支持される溝部２２とを設ける。位置決めピン１４は、定着ユニット２０の装着時の駆動ギア１８とヒートロールギア４０の噛み合い位置より駆動方向下流側に配置され、駆動ギア１８による力を位置決めピン１４の方向に作用させる。
【選択図】 図１
【解決手段】画像形成装置本体１０に位置決めピン１４を設け、この位置決めピンに定着ユニット２０の取り出し位置と作動位置とに揺動する揺動部材１６を取り付ける。定着ユニット２０には、位置決めピン１４と係合する第１の係合部２４と、揺動部材１６の係合溝４４と係合する第２の係合部２６と、画像形成装置本体１０のガイド部１２に支持される溝部２２とを設ける。位置決めピン１４は、定着ユニット２０の装着時の駆動ギア１８とヒートロールギア４０の噛み合い位置より駆動方向下流側に配置され、駆動ギア１８による力を位置決めピン１４の方向に作用させる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して定着ユニットを脱着可能とした定着ユニットの脱着機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式を採用した複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、ヒーターによって加熱された定着ロールと、この定着ロールと用紙を圧接する加圧ロールとを備えた定着ユニットが配設されている。
【０００３】
このような定着ユニットは、ヒーターによる熱やギアにかかる力によって定着ロール表面の樹脂層が削れて定着不良が発生するため、定着ユニットを定期的に交換することが必要となる。このため、定着ユニットを画像形成装置本体に対して着脱可能な機構にして、ユーザー等が簡単に交換できるようにしたものが採用されている。
【０００４】
このような定着ユニットの着脱機構としては、例えば図１３に示すように、定着ユニット１００に位置決ピン１０２，１０４を設けたものがあり、図１４に示すようにこの位置決ピン１０２，１０４を画像形成装置本体１１０に形成された係合溝１０６，１０８に係合するようになっている。また、画像形成装置本体１１０には、揺動レバー１１２がピン１１２ａを中心として揺動可能に取り付けられており、この揺動レバー１１２には係合部１１４が形成されている。
【０００５】
このような定着ユニット１００の脱着機構では、図１４に示すように、定着ユニット１００を画像形成装置本体１１０に装填して位置決ピン１０２，１０４を係合溝１０６，１０８に係合させた後、揺動レバー１１２を上方に引き上げることによって係合部１１４が定着ユニットの位置決ピン１０２に係合される。そして、カバー１１６を閉止してロックレバー１１８を揺動レバー１１２のロックピン１２０に係合させることによって定着ユニット１００が固定される。これにより、ユーザーが工具を使用することなしに定着ユニット１００を脱着することができる。
【０００６】
なお、定着ユニット１００には、定着ロール１２２と加圧ロール１２４とが設けられており、これらの間にトナー像が形成された用紙（図示せず）を加熱加圧して搬送することにより、用紙上に画像が定着されるようになっている（例えば特許文献１を参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３０５６２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記定着ユニット１００の脱着機構では、定着ユニット１００を位置決め固定する構造が簡便で、部品点数も少なくて済むが、部品精度のばらつきにより定着ユニット１００にガタツキが生じるという問題がある。
【０００９】
すなわち、定着ユニット１００の位置決めは、位置決ピン１０２と係合溝１０６、位置決ピン１０４と係合溝１０８の２箇所で、又定着ユニット１００の固定は、係合溝１０６，１０８と異なる位置に設けられたピン１１２ａを揺動中心とする揺動レバー１１２で行われ、さらに揺動レバー１１２の固定はカバー１１６に設けたロックレバー１１８で行われる。
【００１０】
このため、それぞれの部品の精度にばらつきがあると、定着ユニット１００の位置決めを的確に行うことができず、画像形成装置本体１１０の駆動ギアにより定着ロール１２２のギアを回転させたときに定着ユニット１００にガタツキが生じてしまう。特に、駆動ギアの位置によっては定着ユニット１００を押し出す方向に力が働いてしまい、定着ユニット１００の固定が困難となる。
【００１１】
このように定着ユニット１００にガタツキが生じると、画像形成装置本体１１０の駆動ギアと定着ユニット側のギアとの噛み合いが不安定となり、画像乱れやギア摩耗の原因となる。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、部品精度のばらつきによる定着ユニットのガタツキを防止し、画像乱れやギア摩耗を解消することができる定着ユニットの着脱機構を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、画像形成装置本体に対して定着ユニットを脱着自在にした定着ユニットの脱着機構であって、前記画像形成装置本体内に設けられ、前記定着ユニットを前記画像形成装置本体内の作動位置に位置決めする位置決め部材と、前記定着ユニットに設けられ、前記定着ユニットが作動位置に位置したときに前記位置決め部材に係合する係合部と、 前記画像形成装置本体内に設けられ、前記定着ユニットを駆動する駆動ギアと、前記定着ユニットに設けられ、前記定着ユニットが作動位置に位置したときに前記駆動ギアと噛み合い駆動力を伝達される被駆動ギアと、を備え、前記位置決め部材が、前記駆動ギアの回転中心と前記被駆動ギアの回転中心とを結んだ線分の投影領域であって、前記線分上にある前記駆動ギアと前記被駆動ギアの噛み合い位置より駆動方向の下流側に配置されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項１に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、定着ユニットを画像形成装置本体の作動位置に装填したときに、駆動ギアから被駆動ギアを介して定着ユニットに作用する力は係合部が位置決め部材へ向かう方向へ作用するので、被駆動ギアの駆動時に定着ユニットを回転させるモーメントを低く抑え、定着ユニットが移動するのを防止することができる。このため、定着ユニットの移動による画像不良や、駆動ギアと被駆動ギアの摩耗といった不具合を未然に防止することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、画像形成装置本体に対して定着ユニットを脱着自在にした定着ユニットの脱着機構であって、前記画像形成装置本体内に設けられ、前記定着ユニットを前記画像形成装置本体内の作動位置に位置決めする位置決め部材と、前記定着ユニットに設けられ、前記定着ユニットが作動位置に位置したときに前記位置決め部材に係合する係合部と、前記画像形成装置本体内に設けられ、前記定着ユニットを駆動する駆動ギアと、前記定着ユニットに設けられ、前記定着ユニットが作動位置に位置したときに前記駆動ギアと噛み合い駆動力を伝達される被駆動ギアと、を備え、前記係合部は、開口部を有するへこみ形状となっており、前記駆動ギアが前記被駆動ギアに与える駆動力のベクトル方向と、前記係合部の開口部の方向とのなす角θが、
１５°≦θ≦９０°又は −９０°≦θ≦−１５°
であることを特徴としている。
【００１６】
上記係合部のへこみ形状としては、略Ｕ字形状、円弧形状、略矩形形状又は略多角形形状などを含むものとする。
【００１７】
請求項２に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、駆動ギアが被駆動ギアに与える駆動力の方向と、定着ユニットのへこみ形状の係合部の開口方向とのなす角θを上記のように設定することによって、被駆動ギアの駆動時に定着ユニットにかかる力は定着ユニットの係合部が位置決め部材から抜ける方向に作用しない。すなわち、−１５°＜θ＜１５°とすると、係合部が位置決め部材から押し出される方向に力がかかり、駆動ギアの駆動力によって定着ユニットが抜けてくるという不具合があるが、本発明の構成によれば、駆動力によって定着ユニットが押し出されるのを防止することができる。このため、定着ユニットが移動して起こる画像不良や、駆動ギアと被駆動ギアの摩耗といった不具合を未然に防止することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明に係る定着ユニットの脱着機構は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記画像形成装置本体内に設けられ、前記位置決め部材を揺動中心として、前記定着ユニットが取り出し可能な解除位置と前記定着ユニットを前記作動位置に固定する固定位置とに揺動する揺動部材と、前記定着ユニットに設けられ、前記揺動部材が前記固定位置に位置したときに前記揺動部材に形成された被係合部に係合する第２の係合部と、を備えたことを特徴としている。
【００１９】
請求項３に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、定着ユニットの画像形成装置本体に対する固定位置が、位置決め部材を揺動中心とする揺動部材の被係合部へ定着ユニットの第２の係合部を係合させることで決まる。これにより、部品公差による定着ユニットの作動位置にばらつきが生じるのを最小限に抑えることができる。これは、従来のように各部材の取付け位置が異なる構成と比較して、部品公差が加算されることがないためである。また、定着ユニットの脱着機構に用いられる部品点数を低減できるので、低コスト化を実現することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明に係る定着ユニットの脱着機構は、請求項３に記載の構成において、前記揺動部材が前記固定位置に位置したときに前記定着ユニットをラッチするラッチ部を前記揺動部材に設けたことを特徴としている。
【００２１】
請求項４に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、揺動部材が固定位置に揺動したときに、ラッチ部によって定着ユニットをラッチするので、定着ユニットの操作性を向上させることができる。また、ラッチしたときクリック音を発生させれば、脱着作業時にユーザーは定着ユニットが固定されたことを容易に認識することも可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の発明に係る定着ユニットの脱着機構は、請求項３又は請求項４に記載の構成において、前記画像形成装置本体に開閉カバーを設け、前記開閉カバーを開放して開設される空間部に前記定着ユニットを装填可能とするとともに、前記開閉カバーを閉めたときに該開閉カバーに押されて前記揺動部材を前記固定位置に移動させる当接部を、前記揺動部材の自由端側に設けたことを特徴としている。
【００２３】
請求項５に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、開閉カバーを閉じることで揺動部材が当接部に押されて固定位置まで移動するので、開閉カバーの閉止という当然の動作により、揺動部材のラッチ部で定着ユニットをラッチし忘れていても、定着ユニットを作動位置に固定することができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明に係る定着ユニットの脱着機構は、請求項３又は請求項４に記載の構成において、前記画像形成装置本体に開閉カバーを設け、前記開閉カバーを開放して開設される空間部に前記定着ユニットを装填可能とするとともに、前記揺動部材が前記固定位置にないときに前記揺動部材に当たって前記開閉カバーの閉止動作を阻止する突起を、前記開閉カバーに設けたことを特徴としている。
【００２５】
請求項６に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、定着ユニットが作動位置に固定されていないときに開閉カバーの閉止動作が阻止されるので、定着ユニットが固定されていないことが認識される。このため、定着ユニットが固定されない状態で駆動されるのを防止することができ、ギア等の部品の破損を防止できる。
【００２６】
請求項７に記載の発明に係る定着ユニットの脱着機構は、請求項１乃至請求項６に記載の構成において、前記定着ユニットに設けた支持部と、前記画像形成装置本体内に設けられ、前記支持部を支持するとともに、前記定着ユニットの取り出し位置から前記作動位置まで前記定着ユニットを案内するガイド部と、を備えたことを特徴としている。
【００２７】
請求項７に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、定着ユニットを画像形成装置本体に装着するときに、定着ユニットがガイド部に支持されて取り出し位置から作動位置まで案内されるので、定着ユニットを画像形成装置本体に脱着する操作が容易となり、定着ユニットの交換時の作業性を向上することができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明に係る定着ユニットの脱着機構は、請求項１乃至請求項７に記載の構成において、前記係合部の開口部側に形成され、前記係合部を前記位置決め部材に係合するときに前記定着ユニットが少なくとも前記駆動ギアの回転方向に移動可能となるような逃げ部を設けたことを特徴としている。
【００２９】
請求項８に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、係合部を位置決め部材に係合するときに、逃げ部によって定着ユニットが駆動ギアの回転方向に移動可能となるので、駆動ギア歯先と被駆動ギア歯先とが干渉して定着ユニットが装着できないといった不具合を解消することができる。このため、定着ユニットの装着時の部品の破損を防止できるとともに、ユーザーが定着ユニットを交換するときの操作性を向上することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る定着ユニットの脱着構造の第１実施形態を図１から図９に基づいて説明する。
【００３１】
図１及び図２に示すように、画像形成装置本体１０の１対のメインフレーム１１には、定着ユニット２０を水平に支持して作動位置まで案内するガイド板１２が切り起こされている。ガイド板１２の奥側には定着ユニット２０を作動位置にて位置決めする位置決めピン１４が突設されている。この位置決めピン１４には位置決めピン１４を中心として揺動する揺動部材１６のフック４２が掛止されている。
【００３２】
揺動部材１６は、定着ユニット２０が取り出し可能な解除位置と、定着ユニット２０を作動位置に固定する固定位置との間を揺動可能となっている。また、手前のメインフレーム１１にはモータ１７で直動される駆動ギア１８が設けられている。一方、定着ユニット４０には、この駆動ギア１８と噛み合い、駆動力が伝達されるヒートロールギア４０が設けられている。
【００３３】
図３から図６に示すように、定着ユニット２０の側壁には、ガイド板１２を水平方向に挟み込むようにして定着ユニット２０を画像形成装置本体１０に支持する溝部２２が形成されている。この溝部２２の両端部には、溝幅を広げたテーパー３２が形成されている。定着ユニット２０の装填方向入口側のテーパー３２は、溝部２２をガイド板１２に係合させる際の誘いとなる。溝部２２の装填方向手前側には、開口部を有するへこみ形状の第１の係合部２４が形成されている。この第１の係合部２４は、開口部方向に位置決めピン１４を押さえる押え部２４ａを備えており、定着ユニット２０を装填したときに定着ユニット２０の作動位置で位置決めピン１４と係合するようになっている。
【００３４】
図５及び図６に示すように、第１の係合部２４には開口を拡幅した逃げ部３０が形成されている。この逃げ部３０は、第１の係合部２４を位置決めピン１４に係合するときに定着ユニット２０を駆動ギア１８の回転方向に微動可能とするものである。
【００３５】
図３及び図５に示すように、定着ユニット２０の溝部２２の下方には、定着ユニット２０の側端側に凸状に突出した第２の係合部２６が形成されている。この第２の係合部２６は、揺動部材１６に形成された凹状の係合溝４４と係合し、揺動部材１６を固定位置に固定するようになっている。
【００３６】
また、図３及び図４に示すように、定着ユニット２０の取り出し位置側には、下部から取り出し位置側へ拡大した傾斜面を有する突起部２８が形成されている。また、揺動部材１６の自由端側には、爪板状のラッチ部４６が形成されており、このラッチ部４６の後方には操作者が揺動部材１６の引き上げ、引き下げが可能なレバー４８が設けられている。ラッチ部４６とレバー４８の間には空間が形成されており、ラッチ部４６が後方に弾性変形して突起部２８とラッチ係合することによって定着ユニット２０の固定が完了するようになっている。
【００３７】
図７及び図８に示すように、定着ユニット２０の内部には、所定の温度に加熱されるヒートロール３４と、このヒートロール３４との間で用紙を圧接する加圧ロール３６とを備えている。ヒートロール３４は、表面に低摩擦係数の離型層（膜厚３０μｍのＰＦＡからなるチューブ）を設けた中空の芯金（肉厚０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの鉄またはアルミ素管）からなり、内部にヒーター３８が配置されている。また、ヒートロール３４の一端には、画像形成装置本体１０の駆動ギア１８と噛み合い、ヒートロール３４に回転駆動力を伝達するヒートロールギア４０が設けられている。加圧ロール３６は、ステンレス又は鉄製の芯金に耐熱性の弾性体層（シリコーンスポンジ、アスカーＣ硬度４０°）を備え、さらに表層に低摩擦係数の離型層（膜厚３０μｍのＰＦＡからなるチューブ）が設けられている。
【００３８】
また、図７に示すように位置決めピン１４は、駆動ギア１８の回転中心とヒートロールギア４０の回転中心とを結んだ線分Ｌの投影領域であって、この線分Ｌ上にある駆動ギア１８とヒートロールギア４０の噛み合い位置より駆動方向下流側に配置されている。
【００３９】
さらに、図７及び図９（図８参照）に示すように画像形成装置本体１０には、定着ユニット２０内のヒーター３８に電力を供給するとともに、定着ユニット２０内の各種センサー（図示せず）と信号の授受をするためのコネクター５０が設けられている。コネクター５０には定着ユニット２０側に設けられたコネクター５２が接続される。
【００４０】
なお、画像形成装置本体１０のメインフレーム１１とガイド部１２とは板金で成形され、メインフレーム１１は商用コンセントを通じて接地されている。したがって、ガイド部１２に定着ユニット２０内に設けられた接地バネを当接させるだけで、定着ユニット２０の接地が容易に行われる。
【００４１】
次に、このような定着ユニット２０の脱着機構の作用について説明する。
【００４２】
図９（ａ）に示すように、定着ユニット２０を画像形成装置本体１０に装填するときには、揺動部材１６は位置決めピン１４から垂れ下がっており、定着ユニット２０の脱着が可能な解除位置にある。ここで、定着ユニット２０を画像形成装置本体１０内の図中に示す矢印方向に装填し、図９（ｂ）に示すように、定着ユニット２０の溝部２２を画像形成装置本体１０のガイド板１２に係合させる。溝部２２の入口には溝幅を広げるテーパー３２が形成されているため、ガイド板１２の誘いとなる。
【００４３】
さらに定着ユニット２０を押し込むと、定着ユニット２０の第１の係合部２４が画像形成装置本体１０の位置決めピン１４と係合する。そのとき、第１の係合部２４には開口を拡幅する逃げ部３０が形成されているので、ヒートロールギア４０の歯先と駆動ギア１８の歯先とが干渉しても、定着ユニット２０が駆動ギア１８の回転方向に僅かに動き、ヒートロールギア４０の歯先が退避する。このため、ギアの歯先同士が干渉して定着ユニット２０が押し込めないといった不具合が解消される。
【００４４】
定着ユニット２０の第１の係合部２４が位置決めピン１４に係合されると、これと同時に定着ユニット２０のコネクター５２が画像形成装置本体１０のコネクター５０と結合され、定着ユニット２０に給電が可能となるとともに、定着ユニット２０の装填完了を検知することができる。
【００４５】
その後、図９（ｃ）に示すように、揺動部材１６のレバー４８を引き上げることによって、位置決めピン１４を揺動中心として揺動部材１６を固定位置へ揺動させ、揺動部材１６の係合溝４４を定着ユニット２０の第２の係合部２６に係合させる。このとき、揺動部材１６の爪板状のラッチ部４６が突起部２８の傾斜面を滑りながら移動して突起部２８とラッチ係合し、揺動部材１６を固定位置に保持する。そして、ラッチするときのクリック音でユーザーに定着ユニット２０の装着完了を認識させることができる。
【００４６】
このような定着ユニット２０の脱着構造では、図７に示すように、位置決めピン１４が、駆動ギア１８の回転中心とヒートロールギア４０の回転中心とを結んだ線分Ｌの投影領域であって、この線分Ｌ上のギアの噛み合い位置より駆動方向下流側に配置されているので、駆動ギア１８からヒートロールギア４０を介して定着ユニット２０に作用する力は第１の係合部２４が位置決めピン１４へ向かう方向へ作用する。このため、ヒートロールギア４０の駆動時に定着ユニット２０を回転させるモーメントを低く抑え、定着ユニット２０が移動するのを防止することができる。
【００４７】
一方、位置決めピン１４を線分Ｌの投影領域の外側へ配置した場合は、ヒートロールギアの駆動時に生じるモーメントによって定着ユニットが位置決めピン１４を回転中心として回転し、駆動ギアとの噛み合い精度が低下する。その結果、駆動ギアの摩耗を進行させ、画像不良が発生する。より具体的には、ヒートロールの速度ムラによるバンディングなどが発生する。以上のことから、本実施形態では、ヒートロールギア４０の駆動時に定着ユニット２０が移動するのを防止することができるので、画像不良や駆動ギア１８の摩耗といった不具合を防止できる。特に、定着ユニット２０においては安定した定着性能を得るために、定着圧は１５０Ｎと高圧を掛ける。このため、駆動負荷が甚大となり、駆動時に定着ユニット２０の移動を防止する効果は大きい。
【００４８】
また、定着ユニット２０の画像形成装置本体１０に対する固定位置は、図９（ｃ）に示すように、位置決めピン１４を揺動中心とする揺動部材１６の係合溝４４へ定着ユニット２０の第２の係合部２６を係合させることで決まる。すなわち、位置決めピン１４から揺動部材１６の係合溝４４までの寸法Ｌ′の精度によって決定するので、部品公差により定着ユニット２０の作動位置にばらつきが生じるのを最小限に抑えることができる。これは、従来の特許文献１（図１３を参照）に開示されるように各部材の取付け位置が異なる構成と比較して、部品公差が加算されることがないためである。このため、定着ユニット２０の作動位置にばらつきによって、定着ユニット２０にガタツキが生じるのを防止することができる。また、定着ユニット２０の脱着機構に用いられる部品点数を低減できるので、低コスト化を実現することができる。
【００４９】
次に、上記定着ユニット２０の脱着機構を適用した画像形成装置の一実施形態を図１０に基づき説明する。
【００５０】
この画像形成装置は、画像形成装置本体１０に開閉カバー２０２を備えており、この開閉カバー２０２を開放して画像形成装置本体１０の中に定着ユニット２０が装填されるようになっている。画像形成装置本体１０に定着ユニット２０が装填された後は、前述のように揺動部材１６を揺動して定着ユニット２０を作動位置に固定し、開閉カバー２０２を閉じることで画像形成装置が作動可能な状態になる。
【００５１】
また、画像形成装置本体１０には、画像形成部を一体的にユニット化したプロセスカートリッジ２０４が設けられている。このプロセスカートリッジ２０４の内部には、一定方向に回転する感光体ドラム２１６が設けられている。この感光体ドラム２１６の周囲には、回転方向上流側から、感光体ドラムを帯電する帯電ロール２１８と、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像ロール２２０と、感光体ドラム上の現像されたトナー像を用紙に転写する転写ロール２２２とが配設されている。さらに、感光体ドラム２１６の回転方向における転写ロール２２２の下流側には、転写後の感光体ドラム表面を清掃するクリーニング部材２２４が設けられている。また、画像形成装置本体１０には、帯電ロール２２０と現像ロール２２０との間で、感光体ドラム２１６に像光を照射する露光装置２１４が設けられている。
【００５２】
また、画像形成装置本体１０の下部には、用紙を収容する給紙カセット２０６，２０８が外部に引き出し可能に配設されており、この給紙カセット２０６，２０８の用紙の取り出し位置には、用紙を一枚ずつ取り出して搬送する給紙ロール２０５，２０７が設けられている。さらに、給紙ロール２０５，２０７から供給される用紙を感光体ドラム２１６と転写ロール２２２との対向位置に搬送する搬送ロール２１０，２１１，２１２，２１３が設けられている。用紙の搬送方向における転写ロール２２２の下流側には定着ユニット２０が装填されており、さらに定着ユニット２０の下流側には、定着後の用紙を排出する排紙トレイ２３０が設けられている。
【００５３】
このような画像形成装置では、感光体ドラム２１６が帯電ロール２１８により帯電され、露光装置２１４から像光が照射されることによって表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ロール２２０によって現像され、感光体ドラム２１６上にトナー像が形成される。
【００５４】
一方、給紙カセット２０６から給紙ロール２０５により用紙が供給され、搬送ロール２１０，２１１，２１２，２１３によって感光体ドラム２１６と転写ロール２２２との対向位置に搬送される。そして、感光体ドラム２１６上のトナー像が転写ロール２２２によって用紙上に転写され、さらに定着ユニット２０のヒートロール３４と加圧ロール３６との間で加熱加圧されることによってトナー像が溶融して用紙上に画像が定着される。その後、画像が形成された用紙は排紙トレイ２３０に排出される。
【００５５】
このような画像形成装置では、本実施形態の定着ユニット２０の脱着機構を適用したので、ユーザーが定着ユニット２０の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性が向上する。このため、ヒートロール３４の劣化やギア摩耗による定着不良の発生を防止することができ、高画質の画像を得ることができる。
【００５６】
次に、本発明に係る定着ユニットの脱着機構の第２実施形態について説明する。
【００５７】
なお、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５８】
この実施形態では、第１実施形態の構成に代えて、図７に示すように、駆動ギア１８がヒートロールギア４０に与える駆動力のベクトル方向と、第１の係合部２４の開口方向Ｍとのなす角θが、
１５°≦θ≦９０°又は −９０°≦θ≦−１５°
となるように設定されている。
【００５９】
このような定着ユニットの脱着機構では、上記のようにθを設定することによって、ヒートロールギア４０の駆動時に定着ユニット２０にかかる力は、第１の係合部２４が位置決めピン１４から抜ける方向に作用しない。すなわち、−１５°＜θ＜１５°とすると、第１の係合部２４が位置決めピン１４から押し出される方向に力がかかり、駆動ギア１８の駆動力によって定着ユニット２０が抜けてくるという不具合があるが、本実施形態の構成によれば、駆動力によって定着ユニット２０が押し出されるのを防止することができる。また、９０°＜θ，θ＜−９０°では、ヒートロールギア４０を駆動ギア１８より定着ユニット２０の取り出し方向に配置することができず、事実上、脱着可能な定着ユニットを構成することができない。
【００６０】
以上により、本実施形態によれば、定着ユニット２０が移動して起こる画像不良や、駆動ギア１８とヒートロールギア４０の摩耗といった不具合を解消することができる。
【００６１】
次に、本発明に係る定着ユニットの脱着構造の第３実施形態を図１１に基づき説明する。
【００６２】
なお、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６３】
この実施形態では、画像形成装置本体３１０に開閉カバー３１２が設けられ、開閉カバー３１２の内側に揺動部材３２０の自由端側から延出したレバー３２２を押し出して移動させる押出し部３１４が設けられている。
【００６４】
この押出し部３１４は、開閉カバー３１２の自由端側に向かって肉厚となる傾斜面３１４Ａが形成されており、図１１中の点線で示すように、開閉カバー３１２を閉めるときに傾斜面３１４Ａがレバー３２２を押し上げ、揺動部材３２０を固定位置に移動させる。そして、図１１中の実線で示すように、開閉カバー３１２を完全に閉じると、揺動部材３２０の係合溝４４を定着ユニット２０の第１の係合部２６に係合させるとともに、ラッチ部４６を定着ユニット２０の突起部２８にラッチさせ、定着ユニット２０を固定するようになっている。
【００６５】
このような定着ユニットの脱着構造では、開閉カバー３１２の閉止という簡単な動作で揺動部材３２０を固定位置に移動させ、定着ユニット２０を固定することができ、揺動部材３２０を固定し忘れても定着ユニット２０が作動位置に保持されないといった不具合は発生しない。
【００６６】
次に、本発明に係る定着ユニットの脱着構造の第４実施形態を図１２に基づき説明する。
【００６７】
なお、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６８】
この実施形態では、図１２（ａ）に示すように、画像形成装置本体３５０に開閉カバー３５２が設けられ、開閉カバー３５２の内側に揺動部材３６０のレバー３６２に突き当たる突起３５４が設けられている。この突起３５４は、揺動部材３６０を定着ユニット２０に固定しないまま開閉カバー３５２を閉めようとすると、レバー３６２に突き当たり、開閉カバー３５２の閉止を阻止するものである。
【００６９】
このような定着ユニットの脱着構造では、図１２（ｂ）中の点線で示すように、揺動部材３６０の係合溝４４を第１の係合部２６に係合させるとともに、ラッチ部４６を突起部２８にラッチさせて定着ユニット２０を固定しているときには、開閉カバー３５２を閉めることができる。一方、図１２（ｂ）中の実線で示すように、揺動部材３６０が固定位置にない場合には、開閉カバー３５２を閉めようとしても、レバー３６２が突起３５４に突き当たり、開閉カバー３５２の閉止が阻止される。このため、定着ユニット２０が固定されない状態で定着ユニット２０が駆動されることがなく、駆動ギア等の部品の破損が防止される。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る定着ユニットの脱着構造によれば、定着ユニットの位置決めを少ない部品点数で行うことができ、定着ユニットのガタツキが発生するのを防止することができる。このため、画像形成装置本体側の駆動ギアと定着ユニット側のギアとの噛み合いが安定化し、ギア摩耗を解消できるとともに、画像乱れの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を示す図であり、定着ユニットと画像形成装置本体の一部斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を示す図であり、定着ユニットと画像形成装置本体の分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を示す一部斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構に用いられる定着ユニットを示す平面図である。
【図７】本発明の定着ユニットの脱着機構を用いた画像形成装置本体と定着ユニットを示す概念図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構に用いられる定着ユニットの内部構造を示す斜視図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構であって、画像形成装置本体に定着ユニットを装着する動作を示す概略図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を用いた画像形成装置を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を用いた画像形成装置本体と定着ユニットを示す一部構成図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を用いた画像形成装置本体と定着ユニットを示す一部構成図である。
【図１３】従来の定着ユニットの脱着機構を用いた画像形成装置を示す一部構成図である。
【図１４】従来の定着ユニットの脱着機構を用いた画像形成装置を示す一部構成図であって、定着ユニットが装着された状態を示す図である。
【符号の説明】
１０ 画像形成装置本体
１２ ガイド板（ガイド部）
１４ 位置決めピン（位置決め部材）
１６ 揺動部材
１８ 駆動ギア
２０ 定着ユニット
２２ 溝部（支持部）
２２ 定着ユニット
２４ 第１の係合部（係合部）
２６ 第２の係合部
３０ 逃げ部
４０ ヒートロールギア
４４ 係合溝（被係合部）
４６ ラッチ部
２０２ 開閉カバー
３１０ 画像形成装置本体
３１２ 開閉カバー
３１４ 押出し部
３２０ 揺動部材
３２２ レバー（当接部）
３５０ 画像形成装置本体
３５２ 開閉カバー
３５４ 突起
３６０ 揺動部材
３６２ レバー
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して定着ユニットを脱着可能とした定着ユニットの脱着機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式を採用した複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、ヒーターによって加熱された定着ロールと、この定着ロールと用紙を圧接する加圧ロールとを備えた定着ユニットが配設されている。
【０００３】
このような定着ユニットは、ヒーターによる熱やギアにかかる力によって定着ロール表面の樹脂層が削れて定着不良が発生するため、定着ユニットを定期的に交換することが必要となる。このため、定着ユニットを画像形成装置本体に対して着脱可能な機構にして、ユーザー等が簡単に交換できるようにしたものが採用されている。
【０００４】
このような定着ユニットの着脱機構としては、例えば図１３に示すように、定着ユニット１００に位置決ピン１０２，１０４を設けたものがあり、図１４に示すようにこの位置決ピン１０２，１０４を画像形成装置本体１１０に形成された係合溝１０６，１０８に係合するようになっている。また、画像形成装置本体１１０には、揺動レバー１１２がピン１１２ａを中心として揺動可能に取り付けられており、この揺動レバー１１２には係合部１１４が形成されている。
【０００５】
このような定着ユニット１００の脱着機構では、図１４に示すように、定着ユニット１００を画像形成装置本体１１０に装填して位置決ピン１０２，１０４を係合溝１０６，１０８に係合させた後、揺動レバー１１２を上方に引き上げることによって係合部１１４が定着ユニットの位置決ピン１０２に係合される。そして、カバー１１６を閉止してロックレバー１１８を揺動レバー１１２のロックピン１２０に係合させることによって定着ユニット１００が固定される。これにより、ユーザーが工具を使用することなしに定着ユニット１００を脱着することができる。
【０００６】
なお、定着ユニット１００には、定着ロール１２２と加圧ロール１２４とが設けられており、これらの間にトナー像が形成された用紙（図示せず）を加熱加圧して搬送することにより、用紙上に画像が定着されるようになっている（例えば特許文献１を参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３０５６２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記定着ユニット１００の脱着機構では、定着ユニット１００を位置決め固定する構造が簡便で、部品点数も少なくて済むが、部品精度のばらつきにより定着ユニット１００にガタツキが生じるという問題がある。
【０００９】
すなわち、定着ユニット１００の位置決めは、位置決ピン１０２と係合溝１０６、位置決ピン１０４と係合溝１０８の２箇所で、又定着ユニット１００の固定は、係合溝１０６，１０８と異なる位置に設けられたピン１１２ａを揺動中心とする揺動レバー１１２で行われ、さらに揺動レバー１１２の固定はカバー１１６に設けたロックレバー１１８で行われる。
【００１０】
このため、それぞれの部品の精度にばらつきがあると、定着ユニット１００の位置決めを的確に行うことができず、画像形成装置本体１１０の駆動ギアにより定着ロール１２２のギアを回転させたときに定着ユニット１００にガタツキが生じてしまう。特に、駆動ギアの位置によっては定着ユニット１００を押し出す方向に力が働いてしまい、定着ユニット１００の固定が困難となる。
【００１１】
このように定着ユニット１００にガタツキが生じると、画像形成装置本体１１０の駆動ギアと定着ユニット側のギアとの噛み合いが不安定となり、画像乱れやギア摩耗の原因となる。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、部品精度のばらつきによる定着ユニットのガタツキを防止し、画像乱れやギア摩耗を解消することができる定着ユニットの着脱機構を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、画像形成装置本体に対して定着ユニットを脱着自在にした定着ユニットの脱着機構であって、前記画像形成装置本体内に設けられ、前記定着ユニットを前記画像形成装置本体内の作動位置に位置決めする位置決め部材と、前記定着ユニットに設けられ、前記定着ユニットが作動位置に位置したときに前記位置決め部材に係合する係合部と、 前記画像形成装置本体内に設けられ、前記定着ユニットを駆動する駆動ギアと、前記定着ユニットに設けられ、前記定着ユニットが作動位置に位置したときに前記駆動ギアと噛み合い駆動力を伝達される被駆動ギアと、を備え、前記位置決め部材が、前記駆動ギアの回転中心と前記被駆動ギアの回転中心とを結んだ線分の投影領域であって、前記線分上にある前記駆動ギアと前記被駆動ギアの噛み合い位置より駆動方向の下流側に配置されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項１に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、定着ユニットを画像形成装置本体の作動位置に装填したときに、駆動ギアから被駆動ギアを介して定着ユニットに作用する力は係合部が位置決め部材へ向かう方向へ作用するので、被駆動ギアの駆動時に定着ユニットを回転させるモーメントを低く抑え、定着ユニットが移動するのを防止することができる。このため、定着ユニットの移動による画像不良や、駆動ギアと被駆動ギアの摩耗といった不具合を未然に防止することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、画像形成装置本体に対して定着ユニットを脱着自在にした定着ユニットの脱着機構であって、前記画像形成装置本体内に設けられ、前記定着ユニットを前記画像形成装置本体内の作動位置に位置決めする位置決め部材と、前記定着ユニットに設けられ、前記定着ユニットが作動位置に位置したときに前記位置決め部材に係合する係合部と、前記画像形成装置本体内に設けられ、前記定着ユニットを駆動する駆動ギアと、前記定着ユニットに設けられ、前記定着ユニットが作動位置に位置したときに前記駆動ギアと噛み合い駆動力を伝達される被駆動ギアと、を備え、前記係合部は、開口部を有するへこみ形状となっており、前記駆動ギアが前記被駆動ギアに与える駆動力のベクトル方向と、前記係合部の開口部の方向とのなす角θが、
１５°≦θ≦９０°又は −９０°≦θ≦−１５°
であることを特徴としている。
【００１６】
上記係合部のへこみ形状としては、略Ｕ字形状、円弧形状、略矩形形状又は略多角形形状などを含むものとする。
【００１７】
請求項２に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、駆動ギアが被駆動ギアに与える駆動力の方向と、定着ユニットのへこみ形状の係合部の開口方向とのなす角θを上記のように設定することによって、被駆動ギアの駆動時に定着ユニットにかかる力は定着ユニットの係合部が位置決め部材から抜ける方向に作用しない。すなわち、−１５°＜θ＜１５°とすると、係合部が位置決め部材から押し出される方向に力がかかり、駆動ギアの駆動力によって定着ユニットが抜けてくるという不具合があるが、本発明の構成によれば、駆動力によって定着ユニットが押し出されるのを防止することができる。このため、定着ユニットが移動して起こる画像不良や、駆動ギアと被駆動ギアの摩耗といった不具合を未然に防止することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明に係る定着ユニットの脱着機構は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記画像形成装置本体内に設けられ、前記位置決め部材を揺動中心として、前記定着ユニットが取り出し可能な解除位置と前記定着ユニットを前記作動位置に固定する固定位置とに揺動する揺動部材と、前記定着ユニットに設けられ、前記揺動部材が前記固定位置に位置したときに前記揺動部材に形成された被係合部に係合する第２の係合部と、を備えたことを特徴としている。
【００１９】
請求項３に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、定着ユニットの画像形成装置本体に対する固定位置が、位置決め部材を揺動中心とする揺動部材の被係合部へ定着ユニットの第２の係合部を係合させることで決まる。これにより、部品公差による定着ユニットの作動位置にばらつきが生じるのを最小限に抑えることができる。これは、従来のように各部材の取付け位置が異なる構成と比較して、部品公差が加算されることがないためである。また、定着ユニットの脱着機構に用いられる部品点数を低減できるので、低コスト化を実現することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明に係る定着ユニットの脱着機構は、請求項３に記載の構成において、前記揺動部材が前記固定位置に位置したときに前記定着ユニットをラッチするラッチ部を前記揺動部材に設けたことを特徴としている。
【００２１】
請求項４に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、揺動部材が固定位置に揺動したときに、ラッチ部によって定着ユニットをラッチするので、定着ユニットの操作性を向上させることができる。また、ラッチしたときクリック音を発生させれば、脱着作業時にユーザーは定着ユニットが固定されたことを容易に認識することも可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の発明に係る定着ユニットの脱着機構は、請求項３又は請求項４に記載の構成において、前記画像形成装置本体に開閉カバーを設け、前記開閉カバーを開放して開設される空間部に前記定着ユニットを装填可能とするとともに、前記開閉カバーを閉めたときに該開閉カバーに押されて前記揺動部材を前記固定位置に移動させる当接部を、前記揺動部材の自由端側に設けたことを特徴としている。
【００２３】
請求項５に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、開閉カバーを閉じることで揺動部材が当接部に押されて固定位置まで移動するので、開閉カバーの閉止という当然の動作により、揺動部材のラッチ部で定着ユニットをラッチし忘れていても、定着ユニットを作動位置に固定することができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明に係る定着ユニットの脱着機構は、請求項３又は請求項４に記載の構成において、前記画像形成装置本体に開閉カバーを設け、前記開閉カバーを開放して開設される空間部に前記定着ユニットを装填可能とするとともに、前記揺動部材が前記固定位置にないときに前記揺動部材に当たって前記開閉カバーの閉止動作を阻止する突起を、前記開閉カバーに設けたことを特徴としている。
【００２５】
請求項６に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、定着ユニットが作動位置に固定されていないときに開閉カバーの閉止動作が阻止されるので、定着ユニットが固定されていないことが認識される。このため、定着ユニットが固定されない状態で駆動されるのを防止することができ、ギア等の部品の破損を防止できる。
【００２６】
請求項７に記載の発明に係る定着ユニットの脱着機構は、請求項１乃至請求項６に記載の構成において、前記定着ユニットに設けた支持部と、前記画像形成装置本体内に設けられ、前記支持部を支持するとともに、前記定着ユニットの取り出し位置から前記作動位置まで前記定着ユニットを案内するガイド部と、を備えたことを特徴としている。
【００２７】
請求項７に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、定着ユニットを画像形成装置本体に装着するときに、定着ユニットがガイド部に支持されて取り出し位置から作動位置まで案内されるので、定着ユニットを画像形成装置本体に脱着する操作が容易となり、定着ユニットの交換時の作業性を向上することができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明に係る定着ユニットの脱着機構は、請求項１乃至請求項７に記載の構成において、前記係合部の開口部側に形成され、前記係合部を前記位置決め部材に係合するときに前記定着ユニットが少なくとも前記駆動ギアの回転方向に移動可能となるような逃げ部を設けたことを特徴としている。
【００２９】
請求項８に記載の定着ユニットの脱着機構によれば、係合部を位置決め部材に係合するときに、逃げ部によって定着ユニットが駆動ギアの回転方向に移動可能となるので、駆動ギア歯先と被駆動ギア歯先とが干渉して定着ユニットが装着できないといった不具合を解消することができる。このため、定着ユニットの装着時の部品の破損を防止できるとともに、ユーザーが定着ユニットを交換するときの操作性を向上することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る定着ユニットの脱着構造の第１実施形態を図１から図９に基づいて説明する。
【００３１】
図１及び図２に示すように、画像形成装置本体１０の１対のメインフレーム１１には、定着ユニット２０を水平に支持して作動位置まで案内するガイド板１２が切り起こされている。ガイド板１２の奥側には定着ユニット２０を作動位置にて位置決めする位置決めピン１４が突設されている。この位置決めピン１４には位置決めピン１４を中心として揺動する揺動部材１６のフック４２が掛止されている。
【００３２】
揺動部材１６は、定着ユニット２０が取り出し可能な解除位置と、定着ユニット２０を作動位置に固定する固定位置との間を揺動可能となっている。また、手前のメインフレーム１１にはモータ１７で直動される駆動ギア１８が設けられている。一方、定着ユニット４０には、この駆動ギア１８と噛み合い、駆動力が伝達されるヒートロールギア４０が設けられている。
【００３３】
図３から図６に示すように、定着ユニット２０の側壁には、ガイド板１２を水平方向に挟み込むようにして定着ユニット２０を画像形成装置本体１０に支持する溝部２２が形成されている。この溝部２２の両端部には、溝幅を広げたテーパー３２が形成されている。定着ユニット２０の装填方向入口側のテーパー３２は、溝部２２をガイド板１２に係合させる際の誘いとなる。溝部２２の装填方向手前側には、開口部を有するへこみ形状の第１の係合部２４が形成されている。この第１の係合部２４は、開口部方向に位置決めピン１４を押さえる押え部２４ａを備えており、定着ユニット２０を装填したときに定着ユニット２０の作動位置で位置決めピン１４と係合するようになっている。
【００３４】
図５及び図６に示すように、第１の係合部２４には開口を拡幅した逃げ部３０が形成されている。この逃げ部３０は、第１の係合部２４を位置決めピン１４に係合するときに定着ユニット２０を駆動ギア１８の回転方向に微動可能とするものである。
【００３５】
図３及び図５に示すように、定着ユニット２０の溝部２２の下方には、定着ユニット２０の側端側に凸状に突出した第２の係合部２６が形成されている。この第２の係合部２６は、揺動部材１６に形成された凹状の係合溝４４と係合し、揺動部材１６を固定位置に固定するようになっている。
【００３６】
また、図３及び図４に示すように、定着ユニット２０の取り出し位置側には、下部から取り出し位置側へ拡大した傾斜面を有する突起部２８が形成されている。また、揺動部材１６の自由端側には、爪板状のラッチ部４６が形成されており、このラッチ部４６の後方には操作者が揺動部材１６の引き上げ、引き下げが可能なレバー４８が設けられている。ラッチ部４６とレバー４８の間には空間が形成されており、ラッチ部４６が後方に弾性変形して突起部２８とラッチ係合することによって定着ユニット２０の固定が完了するようになっている。
【００３７】
図７及び図８に示すように、定着ユニット２０の内部には、所定の温度に加熱されるヒートロール３４と、このヒートロール３４との間で用紙を圧接する加圧ロール３６とを備えている。ヒートロール３４は、表面に低摩擦係数の離型層（膜厚３０μｍのＰＦＡからなるチューブ）を設けた中空の芯金（肉厚０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの鉄またはアルミ素管）からなり、内部にヒーター３８が配置されている。また、ヒートロール３４の一端には、画像形成装置本体１０の駆動ギア１８と噛み合い、ヒートロール３４に回転駆動力を伝達するヒートロールギア４０が設けられている。加圧ロール３６は、ステンレス又は鉄製の芯金に耐熱性の弾性体層（シリコーンスポンジ、アスカーＣ硬度４０°）を備え、さらに表層に低摩擦係数の離型層（膜厚３０μｍのＰＦＡからなるチューブ）が設けられている。
【００３８】
また、図７に示すように位置決めピン１４は、駆動ギア１８の回転中心とヒートロールギア４０の回転中心とを結んだ線分Ｌの投影領域であって、この線分Ｌ上にある駆動ギア１８とヒートロールギア４０の噛み合い位置より駆動方向下流側に配置されている。
【００３９】
さらに、図７及び図９（図８参照）に示すように画像形成装置本体１０には、定着ユニット２０内のヒーター３８に電力を供給するとともに、定着ユニット２０内の各種センサー（図示せず）と信号の授受をするためのコネクター５０が設けられている。コネクター５０には定着ユニット２０側に設けられたコネクター５２が接続される。
【００４０】
なお、画像形成装置本体１０のメインフレーム１１とガイド部１２とは板金で成形され、メインフレーム１１は商用コンセントを通じて接地されている。したがって、ガイド部１２に定着ユニット２０内に設けられた接地バネを当接させるだけで、定着ユニット２０の接地が容易に行われる。
【００４１】
次に、このような定着ユニット２０の脱着機構の作用について説明する。
【００４２】
図９（ａ）に示すように、定着ユニット２０を画像形成装置本体１０に装填するときには、揺動部材１６は位置決めピン１４から垂れ下がっており、定着ユニット２０の脱着が可能な解除位置にある。ここで、定着ユニット２０を画像形成装置本体１０内の図中に示す矢印方向に装填し、図９（ｂ）に示すように、定着ユニット２０の溝部２２を画像形成装置本体１０のガイド板１２に係合させる。溝部２２の入口には溝幅を広げるテーパー３２が形成されているため、ガイド板１２の誘いとなる。
【００４３】
さらに定着ユニット２０を押し込むと、定着ユニット２０の第１の係合部２４が画像形成装置本体１０の位置決めピン１４と係合する。そのとき、第１の係合部２４には開口を拡幅する逃げ部３０が形成されているので、ヒートロールギア４０の歯先と駆動ギア１８の歯先とが干渉しても、定着ユニット２０が駆動ギア１８の回転方向に僅かに動き、ヒートロールギア４０の歯先が退避する。このため、ギアの歯先同士が干渉して定着ユニット２０が押し込めないといった不具合が解消される。
【００４４】
定着ユニット２０の第１の係合部２４が位置決めピン１４に係合されると、これと同時に定着ユニット２０のコネクター５２が画像形成装置本体１０のコネクター５０と結合され、定着ユニット２０に給電が可能となるとともに、定着ユニット２０の装填完了を検知することができる。
【００４５】
その後、図９（ｃ）に示すように、揺動部材１６のレバー４８を引き上げることによって、位置決めピン１４を揺動中心として揺動部材１６を固定位置へ揺動させ、揺動部材１６の係合溝４４を定着ユニット２０の第２の係合部２６に係合させる。このとき、揺動部材１６の爪板状のラッチ部４６が突起部２８の傾斜面を滑りながら移動して突起部２８とラッチ係合し、揺動部材１６を固定位置に保持する。そして、ラッチするときのクリック音でユーザーに定着ユニット２０の装着完了を認識させることができる。
【００４６】
このような定着ユニット２０の脱着構造では、図７に示すように、位置決めピン１４が、駆動ギア１８の回転中心とヒートロールギア４０の回転中心とを結んだ線分Ｌの投影領域であって、この線分Ｌ上のギアの噛み合い位置より駆動方向下流側に配置されているので、駆動ギア１８からヒートロールギア４０を介して定着ユニット２０に作用する力は第１の係合部２４が位置決めピン１４へ向かう方向へ作用する。このため、ヒートロールギア４０の駆動時に定着ユニット２０を回転させるモーメントを低く抑え、定着ユニット２０が移動するのを防止することができる。
【００４７】
一方、位置決めピン１４を線分Ｌの投影領域の外側へ配置した場合は、ヒートロールギアの駆動時に生じるモーメントによって定着ユニットが位置決めピン１４を回転中心として回転し、駆動ギアとの噛み合い精度が低下する。その結果、駆動ギアの摩耗を進行させ、画像不良が発生する。より具体的には、ヒートロールの速度ムラによるバンディングなどが発生する。以上のことから、本実施形態では、ヒートロールギア４０の駆動時に定着ユニット２０が移動するのを防止することができるので、画像不良や駆動ギア１８の摩耗といった不具合を防止できる。特に、定着ユニット２０においては安定した定着性能を得るために、定着圧は１５０Ｎと高圧を掛ける。このため、駆動負荷が甚大となり、駆動時に定着ユニット２０の移動を防止する効果は大きい。
【００４８】
また、定着ユニット２０の画像形成装置本体１０に対する固定位置は、図９（ｃ）に示すように、位置決めピン１４を揺動中心とする揺動部材１６の係合溝４４へ定着ユニット２０の第２の係合部２６を係合させることで決まる。すなわち、位置決めピン１４から揺動部材１６の係合溝４４までの寸法Ｌ′の精度によって決定するので、部品公差により定着ユニット２０の作動位置にばらつきが生じるのを最小限に抑えることができる。これは、従来の特許文献１（図１３を参照）に開示されるように各部材の取付け位置が異なる構成と比較して、部品公差が加算されることがないためである。このため、定着ユニット２０の作動位置にばらつきによって、定着ユニット２０にガタツキが生じるのを防止することができる。また、定着ユニット２０の脱着機構に用いられる部品点数を低減できるので、低コスト化を実現することができる。
【００４９】
次に、上記定着ユニット２０の脱着機構を適用した画像形成装置の一実施形態を図１０に基づき説明する。
【００５０】
この画像形成装置は、画像形成装置本体１０に開閉カバー２０２を備えており、この開閉カバー２０２を開放して画像形成装置本体１０の中に定着ユニット２０が装填されるようになっている。画像形成装置本体１０に定着ユニット２０が装填された後は、前述のように揺動部材１６を揺動して定着ユニット２０を作動位置に固定し、開閉カバー２０２を閉じることで画像形成装置が作動可能な状態になる。
【００５１】
また、画像形成装置本体１０には、画像形成部を一体的にユニット化したプロセスカートリッジ２０４が設けられている。このプロセスカートリッジ２０４の内部には、一定方向に回転する感光体ドラム２１６が設けられている。この感光体ドラム２１６の周囲には、回転方向上流側から、感光体ドラムを帯電する帯電ロール２１８と、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像ロール２２０と、感光体ドラム上の現像されたトナー像を用紙に転写する転写ロール２２２とが配設されている。さらに、感光体ドラム２１６の回転方向における転写ロール２２２の下流側には、転写後の感光体ドラム表面を清掃するクリーニング部材２２４が設けられている。また、画像形成装置本体１０には、帯電ロール２２０と現像ロール２２０との間で、感光体ドラム２１６に像光を照射する露光装置２１４が設けられている。
【００５２】
また、画像形成装置本体１０の下部には、用紙を収容する給紙カセット２０６，２０８が外部に引き出し可能に配設されており、この給紙カセット２０６，２０８の用紙の取り出し位置には、用紙を一枚ずつ取り出して搬送する給紙ロール２０５，２０７が設けられている。さらに、給紙ロール２０５，２０７から供給される用紙を感光体ドラム２１６と転写ロール２２２との対向位置に搬送する搬送ロール２１０，２１１，２１２，２１３が設けられている。用紙の搬送方向における転写ロール２２２の下流側には定着ユニット２０が装填されており、さらに定着ユニット２０の下流側には、定着後の用紙を排出する排紙トレイ２３０が設けられている。
【００５３】
このような画像形成装置では、感光体ドラム２１６が帯電ロール２１８により帯電され、露光装置２１４から像光が照射されることによって表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ロール２２０によって現像され、感光体ドラム２１６上にトナー像が形成される。
【００５４】
一方、給紙カセット２０６から給紙ロール２０５により用紙が供給され、搬送ロール２１０，２１１，２１２，２１３によって感光体ドラム２１６と転写ロール２２２との対向位置に搬送される。そして、感光体ドラム２１６上のトナー像が転写ロール２２２によって用紙上に転写され、さらに定着ユニット２０のヒートロール３４と加圧ロール３６との間で加熱加圧されることによってトナー像が溶融して用紙上に画像が定着される。その後、画像が形成された用紙は排紙トレイ２３０に排出される。
【００５５】
このような画像形成装置では、本実施形態の定着ユニット２０の脱着機構を適用したので、ユーザーが定着ユニット２０の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性が向上する。このため、ヒートロール３４の劣化やギア摩耗による定着不良の発生を防止することができ、高画質の画像を得ることができる。
【００５６】
次に、本発明に係る定着ユニットの脱着機構の第２実施形態について説明する。
【００５７】
なお、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５８】
この実施形態では、第１実施形態の構成に代えて、図７に示すように、駆動ギア１８がヒートロールギア４０に与える駆動力のベクトル方向と、第１の係合部２４の開口方向Ｍとのなす角θが、
１５°≦θ≦９０°又は −９０°≦θ≦−１５°
となるように設定されている。
【００５９】
このような定着ユニットの脱着機構では、上記のようにθを設定することによって、ヒートロールギア４０の駆動時に定着ユニット２０にかかる力は、第１の係合部２４が位置決めピン１４から抜ける方向に作用しない。すなわち、−１５°＜θ＜１５°とすると、第１の係合部２４が位置決めピン１４から押し出される方向に力がかかり、駆動ギア１８の駆動力によって定着ユニット２０が抜けてくるという不具合があるが、本実施形態の構成によれば、駆動力によって定着ユニット２０が押し出されるのを防止することができる。また、９０°＜θ，θ＜−９０°では、ヒートロールギア４０を駆動ギア１８より定着ユニット２０の取り出し方向に配置することができず、事実上、脱着可能な定着ユニットを構成することができない。
【００６０】
以上により、本実施形態によれば、定着ユニット２０が移動して起こる画像不良や、駆動ギア１８とヒートロールギア４０の摩耗といった不具合を解消することができる。
【００６１】
次に、本発明に係る定着ユニットの脱着構造の第３実施形態を図１１に基づき説明する。
【００６２】
なお、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６３】
この実施形態では、画像形成装置本体３１０に開閉カバー３１２が設けられ、開閉カバー３１２の内側に揺動部材３２０の自由端側から延出したレバー３２２を押し出して移動させる押出し部３１４が設けられている。
【００６４】
この押出し部３１４は、開閉カバー３１２の自由端側に向かって肉厚となる傾斜面３１４Ａが形成されており、図１１中の点線で示すように、開閉カバー３１２を閉めるときに傾斜面３１４Ａがレバー３２２を押し上げ、揺動部材３２０を固定位置に移動させる。そして、図１１中の実線で示すように、開閉カバー３１２を完全に閉じると、揺動部材３２０の係合溝４４を定着ユニット２０の第１の係合部２６に係合させるとともに、ラッチ部４６を定着ユニット２０の突起部２８にラッチさせ、定着ユニット２０を固定するようになっている。
【００６５】
このような定着ユニットの脱着構造では、開閉カバー３１２の閉止という簡単な動作で揺動部材３２０を固定位置に移動させ、定着ユニット２０を固定することができ、揺動部材３２０を固定し忘れても定着ユニット２０が作動位置に保持されないといった不具合は発生しない。
【００６６】
次に、本発明に係る定着ユニットの脱着構造の第４実施形態を図１２に基づき説明する。
【００６７】
なお、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６８】
この実施形態では、図１２（ａ）に示すように、画像形成装置本体３５０に開閉カバー３５２が設けられ、開閉カバー３５２の内側に揺動部材３６０のレバー３６２に突き当たる突起３５４が設けられている。この突起３５４は、揺動部材３６０を定着ユニット２０に固定しないまま開閉カバー３５２を閉めようとすると、レバー３６２に突き当たり、開閉カバー３５２の閉止を阻止するものである。
【００６９】
このような定着ユニットの脱着構造では、図１２（ｂ）中の点線で示すように、揺動部材３６０の係合溝４４を第１の係合部２６に係合させるとともに、ラッチ部４６を突起部２８にラッチさせて定着ユニット２０を固定しているときには、開閉カバー３５２を閉めることができる。一方、図１２（ｂ）中の実線で示すように、揺動部材３６０が固定位置にない場合には、開閉カバー３５２を閉めようとしても、レバー３６２が突起３５４に突き当たり、開閉カバー３５２の閉止が阻止される。このため、定着ユニット２０が固定されない状態で定着ユニット２０が駆動されることがなく、駆動ギア等の部品の破損が防止される。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る定着ユニットの脱着構造によれば、定着ユニットの位置決めを少ない部品点数で行うことができ、定着ユニットのガタツキが発生するのを防止することができる。このため、画像形成装置本体側の駆動ギアと定着ユニット側のギアとの噛み合いが安定化し、ギア摩耗を解消できるとともに、画像乱れの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を示す図であり、定着ユニットと画像形成装置本体の一部斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を示す図であり、定着ユニットと画像形成装置本体の分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を示す一部斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構に用いられる定着ユニットを示す平面図である。
【図７】本発明の定着ユニットの脱着機構を用いた画像形成装置本体と定着ユニットを示す概念図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構に用いられる定着ユニットの内部構造を示す斜視図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構であって、画像形成装置本体に定着ユニットを装着する動作を示す概略図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を用いた画像形成装置を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を用いた画像形成装置本体と定着ユニットを示す一部構成図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る定着ユニットの脱着機構を用いた画像形成装置本体と定着ユニットを示す一部構成図である。
【図１３】従来の定着ユニットの脱着機構を用いた画像形成装置を示す一部構成図である。
【図１４】従来の定着ユニットの脱着機構を用いた画像形成装置を示す一部構成図であって、定着ユニットが装着された状態を示す図である。
【符号の説明】
１０ 画像形成装置本体
１２ ガイド板（ガイド部）
１４ 位置決めピン（位置決め部材）
１６ 揺動部材
１８ 駆動ギア
２０ 定着ユニット
２２ 溝部（支持部）
２２ 定着ユニット
２４ 第１の係合部（係合部）
２６ 第２の係合部
３０ 逃げ部
４０ ヒートロールギア
４４ 係合溝（被係合部）
４６ ラッチ部
２０２ 開閉カバー
３１０ 画像形成装置本体
３１２ 開閉カバー
３１４ 押出し部
３２０ 揺動部材
３２２ レバー（当接部）
３５０ 画像形成装置本体
３５２ 開閉カバー
３５４ 突起
３６０ 揺動部材
３６２ レバー
Claims (8)
- 画像形成装置本体に対して定着ユニットを脱着自在にした定着ユニットの脱着機構であって、
前記画像形成装置本体内に設けられ、前記定着ユニットを前記画像形成装置本体内の作動位置に位置決めする位置決め部材と、
前記定着ユニットに設けられ、前記定着ユニットが作動位置に位置したときに前記位置決め部材に係合する係合部と、
前記画像形成装置本体内に設けられ、前記定着ユニットを駆動する駆動ギアと、
前記定着ユニットに設けられ、前記定着ユニットが作動位置に位置したときに前記駆動ギアと噛み合い駆動力を伝達される被駆動ギアと、を備え、
前記位置決め部材が、前記駆動ギアの回転中心と前記被駆動ギアの回転中心とを結んだ線分の投影領域であって、前記線分上にある前記駆動ギアと前記被駆動ギアの噛み合い位置より駆動方向の下流側に配置されていることを特徴とする定着ユニットの脱着機構。 - 画像形成装置本体に対して定着ユニットを脱着自在にした定着ユニットの脱着機構であって、
前記画像形成装置本体内に設けられ、前記定着ユニットを前記画像形成装置本体内の作動位置に位置決めする位置決め部材と、
前記定着ユニットに設けられ、前記定着ユニットが作動位置に位置したときに前記位置決め部材に係合する係合部と、
前記画像形成装置本体内に設けられ、前記定着ユニットを駆動する駆動ギアと、
前記定着ユニットに設けられ、前記定着ユニットが作動位置に位置したときに前記駆動ギアと噛み合い駆動力を伝達される被駆動ギアと、を備え、
前記係合部は、開口部を有するへこみ形状となっており、前記駆動ギアが前記被駆動ギアに与える駆動力のベクトル方向と、前記係合部の開口部の方向とのなす角θが、
１５°≦θ≦９０°又は −９０°≦θ≦−１５°
であることを特徴とする定着ユニットの脱着機構。 - 前記画像形成装置本体内に設けられ、前記位置決め部材を揺動中心として、前記定着ユニットが取り出し可能な解除位置と、前記定着ユニットを前記作動位置に固定する固定位置とに揺動する揺動部材と、
前記定着ユニットに設けられ、前記揺動部材が前記固定位置に位置したときに前記揺動部材に形成された被係合部に係合する第２の係合部と、を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着ユニットの脱着機構。 - 前記揺動部材が前記固定位置に位置したときに前記定着ユニットをラッチするラッチ部を前記揺動部材に設けたことを特徴とする請求項３に記載の定着ユニットの脱着機構。
- 前記画像形成装置本体に開閉カバーを設け、前記開閉カバーを開放して開設される空間部に前記定着ユニットを装填可能とするとともに、
前記開閉カバーを閉めたときに該開閉カバーに押されて前記揺動部材を前記固定位置に移動させる当接部を、前記揺動部材の自由端側に設けたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の定着ユニットの脱着機構。 - 前記画像形成装置本体に開閉カバーを設け、前記開閉カバーを開放して開設される空間部に前記定着ユニットを装填可能とするとともに、
前記揺動部材が前記固定位置にないときに前記揺動部材に当たって前記開閉カバーの閉止動作を阻止する突起を、前記開閉カバーに設けたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の定着ユニットの脱着機構。 - 前記定着ユニットに設けた支持部と、
前記画像形成装置本体内に設けられ、前記支持部を支持するとともに、前記定着ユニットの取り出し位置から前記作動位置まで前記定着ユニットを案内するガイド部と、を備えたことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の定着ユニットの脱着機構。 - 前記係合部の開口部側に形成され、前記係合部を前記位置決め部材に係合するときに前記定着ユニットが少なくとも前記駆動ギアの回転方向に移動可能となるような逃げ部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載の定着ユニットの脱着機構。
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