JP6118763B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンター、ファックス、複合機などの電子写真方式の画像形成装置は、用紙などの記録媒体にトナー像を定着させる定着装置を備えている。例えば、定着部材と、定着部材に圧接する加圧部材と、定着部材及び加圧部材を覆う保温部材と、を備えた定着装置がある（特許文献１）。

特開平７−６４４２２号公報

上記のような構成の定着装置では、保温部材の電位が上昇するのを防止するために、保温部材を電気的に接地する（保温部材のアースを取る）ことが必要となる。しかしながら、従来の定着装置では、保温部材を安定して電気的に接地させることが困難であった。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、保温部材を安定して電気的に接地させることを目的とする。

本発明の定着装置は、回転可能に設けられる定着部材と、前記定着部材に圧接して定着ニップを形成し、回転可能に設けられる加圧部材と、前記定着部材又は前記加圧部材の少なくとも一方の外周を覆うように設けられ、円弧状に湾曲する保温部材と、電気的に接地された状態で設けられ、前記保温部材の外周面に接触して円弧状に湾曲するコイルバネと、を備えていることを特徴とする。

このような構成を採用することで、保温部材を安定して電気的に接地させることが可能となる。

上記定着装置は、前記定着部材及び前記加圧部材を回転可能に支持する定着フレームと、前記定着フレームと前記保温部材の間に設けられる保持部材と、を更に備え、前記コイルバネは、前記保持部材に保持されていても良い。

このような構成を採用することで、定着フレームの熱変形を抑制しつつ、コイルバネを確実に保持することが可能となる。

上記定着装置は、電気的に接地された状態で設けられ、前記定着部材又は前記加圧部材の前記一方と前記定着フレームの間に介装される軸受を更に備え、前記コイルバネは、前記保持部材及び前記定着フレームを介して前記軸受と接続されることで、電気的に接地されても良い。

このような構成を採用することで、コイルバネを安定して電気的に接地させることが可能となる。

前記定着フレームは、前記定着部材又は前記加圧部材の前記一方を回転可能に支持する第１フレーム部と、前記定着部材又は前記加圧部材の他方を回転可能に支持する第２フレーム部と、を備え、前記第１フレーム部には、前記第２フレーム部側に向かって開口されると共に前記保持部材を嵌合可能な嵌合凹部が設けられ、前記保温部材は、前記コイルバネを介して前記保持部材を前記第２フレーム部とは離間する側に向かって押圧しても良い。

このような構成を採用することで、保持部材の嵌合凹部に対する嵌合が不用意に解除されるのを抑制することが可能となる。

前記保持部材には、前記コイルバネを挿入可能な挿入穴が設けられ、前記挿入穴の内縁部に前記コイルバネの軸心方向の両端部が係合していても良い。

このような構成を採用することで、簡易な構成によってコイルバネを保持することが可能となる。

前記コイルバネは、自然長よりも圧縮された状態で配置される圧縮バネであっても良い。

このような構成を採用することで、コイルバネを保持する部材にコイルバネの軸心方向の両端部を引っ掛けるためのフックを形成する必要が無くなり、コイルバネを保持する部材の構成を簡易なものとすることが可能となる。

前記コイルバネの軸心方向は、前記定着部材の軸方向に対して垂直であっても良い。

このような構成を採用することで、保温部材の円弧形状に沿ってコイルバネを確実に変形させることが可能となる。

本発明の画像形成装置は、上記した定着装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、保温部材を安定して電気的に接地させることが可能となる。

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。 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。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す下側からの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、定着フレームの第１フレーム部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す上側からの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、定着フレームの第１フレーム部に定着ローラーが装着された状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、定着フレームの第１フレーム部から定着ローラーが取り外された状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、定着フレームの第１フレーム部から定着ローラー及び第１保温板金が取り外された状態を示す斜視図である。

まず、図１を用いて、プリンター１（画像形成装置）の全体の構成について説明する。以下、図１における手前側を、プリンター１の前側（正面側）とする。各図に適宜付される矢印Ｆｒ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれプリンター１の前側、後側、左側、右側、上側、下側を示している。

プリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備えており、プリンター本体２の下部には、用紙（記録媒体）を収納する給紙カセット３が収容され、プリンター本体２の上面には排紙トレイ４が設けられている。プリンター本体２の上面には、排紙トレイ４の側方に上カバー５が開閉可能に取り付けられ、上カバー５の下方にはトナーコンテナ６が収納されている。

プリンター本体２の上部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器７が排紙トレイ４の下方に配置され、露光器７の下方には、画像形成部８が設けられている。画像形成部８には、像担持体である感光体ドラム１０が回転可能に設けられており、感光体ドラム１０の周囲には、帯電器１１と、現像器１２と、転写ローラー１３と、クリーニング装置１４とが、感光体ドラム１０の回転方向（図１の矢印Ｘ参照）に沿って配置されている。

プリンター本体２の内部には、用紙の搬送経路１５が設けられている。搬送経路１５の上流端には給紙部１６が設けられ、搬送経路１５の中流部には、感光体ドラム１０と転写ローラー１３によって構成される転写部１７が設けられ、搬送経路１５の下流部には定着装置１８が設けられ、搬送経路１５の下流端には排紙部１９が設けられている。搬送経路１５の下方には、両面印刷用の反転経路９が形成されている。

次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。

プリンター１に電源が投入されると、各種パラメーターが初期化され、定着装置１８の温度設定等の初期設定が実行される。そして、プリンター１に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。

まず、帯電器１１によって感光体ドラム１０の表面が帯電された後、露光器７からのレーザー光（図１の二点鎖線Ｐ参照）により感光体ドラム１０に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、現像器１２がトナーによりトナー像に現像する。

一方、給紙部１６によって給紙カセット３から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて転写部１７へと搬送され、転写部１７において感光体ドラム１０上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、搬送経路１５を下流側へと搬送されて定着装置１８に進入し、この定着装置１８において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部１９から排紙トレイ４に排出される。なお、感光体ドラム１０上に残留したトナーは、クリーニング装置１４によって回収される。

次に、定着装置１８の構成について説明する。

図２等に示されるように、定着装置１８は、箱型形状を成す定着フレーム２０と、定着フレーム２０の略中央部に収容される定着ローラー２１（定着部材）と、定着フレーム２０の下部に収容される加圧ローラー２２（加圧部材）と、定着ローラー２１の上側に配置される第１保温板金２３（保温部材）と、第１保温板金２３の上側に配置される保持板金２４（保持部材）及びコイルバネ２５と、加圧ローラー２２の下側に配置される第２保温板金２６と、を主体として構成されている。

図３等に示されるように、定着フレーム２０は、前後方向に長い形状を成している。定着フレーム２０は、第１フレーム部３１と、第１フレーム部３１の下側に配置される第２フレーム部３２と、を備えている。

図２等に示されるように、定着フレーム２０の第１フレーム部３１には、下側（第２フレーム部３２側）に向かって開口された第１収容部３３が設けられている。第１収容部３３の上端部には、下側（第２フレーム部３２側）に向かって開口された嵌合凹部３４が設けられている。嵌合凹部３４の右側部には、係止部３５が上下方向に設けられている。第１フレーム部３１の左端部には、第１排出ローラー３９が設けられている。

図４等に示されるように、定着フレーム２０の第１フレーム部３１の前後両端部には、上側（第２フレーム部３２から離間する側）に向かってＵ字状に湾曲する係合溝３８が設けられている。図５等に示されるように、第１フレーム部３１の後端部の左側部には、駆動ユニット４１が設けられている。駆動ユニット４１は、駆動モーター４２と、駆動モーター４２の後方に設けられる減速ギア列４３と、を備えている。

図２等に示されるように、定着フレーム２０の第２フレーム部３２は、用紙の搬送経路１３を介して第１フレーム部３１と対向している。第２フレーム部３２には、上側（第１フレーム部３１側）に向かって開口された第２収容部４４が設けられている。第２フレーム部３２の左端部には、第１フレーム部３１の第１排出ローラー３９に圧接する第２排出ローラー４９が設けられている。

定着ローラー２１は、定着フレーム２０の第１フレーム部３１の第１収容部３３に収容されている。定着ローラー２１は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属から成る円筒状の芯材と、この芯材に周設され、シリコンゴム等から成る弾性層と、この弾性層を被覆し、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂から成る離型層と、を備えている。

定着ローラー２１の内部空間には、左右一対のヒーター４５（熱源）が収容されている。各ヒーター４５は、例えば、ハロゲンヒーターやセラミックヒーター等によって構成されている。各ヒーター４５は、通電によって発熱し、定着ローラー２１を加熱するように構成されている。

図６に示されるように、定着ローラー２１は、前後方向を軸方向Ｙ（長手方向）としている。定着ローラー２１の前後両端部と定着フレーム２０の第１フレーム部３１の前後両端部の間には、軸受４６が介装されている。これにより、第１フレーム部３１に定着ローラー２１が回転可能に支持されている。各軸受４６は、第１フレーム部３１の前後両端部に設けられた各係合溝３８に接触している。各軸受４６は、プリンター本体２（図６では図示せず）に接続されており、プリンター本体２を介して電気的に接地されている。定着ローラー２１の後端部には、後側の軸受４６の後方に駆動ギア４７が固定されている。駆動ギア４７は、駆動ユニット４１の減速ギア列４３に接続されている。

定着ローラー２１の左側（用紙の搬送方向における下流側）には複数の分離爪４８が前後方向に間隔をおいて設けられている。各分離爪４８の右端部（先端部）は、定着ローラー２１の外周面に当接している。

図２等に示されるように、加圧ローラー２２は、定着フレーム２０の第２フレーム部３２の第２収容部４４に収容されている。加圧ローラー２２は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属から成る円筒状の芯材と、この芯材に周設され、シリコンゴム等から成る弾性層と、この弾性層を被覆し、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂から成る離型層と、を備えている。

加圧ローラー２２は、定着フレーム２０の第２フレーム部３２に回転可能に支持されている。加圧ローラー２２は、前後方向に長い形状を成している。加圧ローラー２２は、定着ローラー２１に圧接しており、定着ローラー２１と加圧ローラー２２の間には定着ニップ５０が形成されている。

第１保温板金２３は、定着ローラー２１の外周を上側から覆うように設けられており、定着ローラー２１の外周面に沿って円弧状に湾曲している。第１保温板金２３は、コイルバネ２５を介して保持板金２４を上側（第２フレーム部３２とは離間する側）に向かって押圧している。

図７等に示されるように、第１保温板金２３の前後方向略中央部には、サーミスター用開口部５１が形成されており、このサーミスター用開口部５１を介してサーミスター５２が定着ローラー２１（図７では図示せず）の外周面と対向している。第１保温板金２３の前後方向略中央部と前端部には、それぞれサーモカット用開口部５３が形成されており、各サーモカット用開口部５３を介して一対のサーモカット５４が定着ローラー２１の外周面と対向している。

図２等に示されるように、保持板金２４は、定着フレーム２０の第１フレーム部３１と第１保温板金２３の間に設けられている。保持板金２４は、上下方向に設けられる左右一対の嵌合板５５と、左右方向に設けられて各嵌合板５５の上端部を連結する連結板５６と、を備えている。

保持板金２４の各嵌合板５５は、定着フレーム２０の第１フレーム部３１に設けられた嵌合凹部３４に内側から嵌合している。これにより、第１フレーム部３１に保持板金２４が固定されている。

図８等に示されるように、保持板金２４の連結板５６の前後方向略中央部と前端部には、それぞれ連通穴５７が設けられており、各連通穴５７を介して各サーモカット５４（図８では図示せず）が定着ローラー２１（図８では図示せず）の外周面と対向している。連結板５６の後部には、挿入穴５８（図８において拡大表示）が設けられている。挿入穴５８は、左右方向に長い矩形状を成している。連結板５６には、挿入穴５８の左縁部（内縁部）に係合部６１が設けられ、挿入穴５８の右縁部（内縁部）に係合部６２が設けられている。

コイルバネ２５は、左右方向を軸心方向Ｚとしている。コイルバネ２５は、例えば、自然長よりも圧縮された状態で配置される圧縮バネである。図２等に示されるように、コイルバネ２５は、第１保温板金２３の外周面に接触しており、第１保温板金２３の外周面に沿って円弧状に湾曲している。

図８等に示されるように、コイルバネ２５は、保持板金２４の連結板５６に設けられた挿入穴５８に挿入されている。コイルバネ２５の左端部は保持板金２４の連結板５６の係合部６１と係合し、コイルバネ２５の右端部は保持板金２４の連結板５６の係合部６２と係合している。このような構成により、コイルバネ２５が保持板金２４に保持されている。コイルバネ２５は、保持板金２４と定着フレーム２０の第１フレーム部３１を介して定着ローラー２１の各軸受４６（図６等参照）と接続されることで、電気的に接地されている。

図２等に示されるように、第２保温板金２６は、加圧ローラー２２の外周を下側から覆うように設けられており、加圧ローラー２２の外周面に沿って円弧状に湾曲している。

上記のように構成された定着装置１８において、用紙にトナー像を定着させる際には、駆動ユニット４１の駆動モーター４２を回転させる。このように駆動モーター４２を回転させると、駆動モーター４２の回転が減速ギア列４３及び駆動ギア４７を介して定着ローラー２１に伝達され、定着ローラー２１が回転する。このように定着ローラー２１が回転すると、定着ローラー２１に圧接する加圧ローラー２２が定着ローラー２１とは逆方向に従動回転する。また、用紙にトナー像を定着させる際には、一対のヒーター４５によって定着ローラー２１を加熱する。この状態で、未定着のトナー像が形成された用紙が搬送経路１３に沿って上流側（右側）から搬送されてくると、用紙が定着ニップ５０を通過する。これにより、用紙とトナー像が加熱及び加圧され、用紙にトナー像が定着される。定着ニップ５０を通過した用紙は、各分離爪４８によって定着ローラー２１の外周面から分離され、第１排出ローラー３９及び第２排出ローラー４９によって定着装置１８の外部へと排出される。

本実施形態では上記のように、第１保温板金２３が定着ローラー２１の外周を上側から覆うように設けられており、且つ、第１保温板金２３が定着ローラー２１の外周面に沿って円弧状に湾曲している。そのため、定着ローラー２１の熱が外部に逃げるのを効果的に抑制することが可能となり、定着ローラー２１の保温性を高めることが可能となる。

一方で、上記のように第１保温板金２３を用いて定着ローラー２１の保温性を高める場合、第１保温板金２３を電気的に接地させることで、第１保温板金２３の電位が上昇するのを防止する必要がある。本実施形態では特に、第１保温板金２３と保持板金２４の間の小さなスペースを使用して第１保温板金２３を電気的に接地させる必要がある。このような場合に、例えば、電気的に接地された板バネを第１保温板金２３に接触させることで第１保温板金２３を電気的に接地させると、板バネに荷重がかかった際に板バネがへたる可能性（板バネが荷重方向に塑性変形してしまう可能性）があり、これに伴って、第１保温板金２３の電気的な接地が不十分な状態（アース不良）が引き起こされる恐れがある。また、上記のように板バネを用いる場合には、板バネを製造するための金型が必要となり、定着装置１８の製造コストが上昇する恐れがある。

これに対して、本実施形態では上記のように、電気的に接地されたコイルバネ２５を第１保温板金２３の外周面に接触させることで円弧状に湾曲させている。このような構成を採用することで、板バネを用いる場合と比較して、第１保温板金２３を電気的に接地させるためのバネと第１保温板金２３の接触面積が大きくなるため、第１保温板金２３を安定して電気的に接地させることが可能となる。また、コイルバネ２５と第１保温板金２３を複数の箇所で接触させることができるので、第１保温板金２３を安定して電気的に接地させることが可能となり、アース不良が発生しにくくなる。また、上記のようにコイルバネ２５を用いる場合には、バネを製造するための金型が不要となるため、板バネを用いる場合と比較して、定着装置１８の製造コストを安くすることが可能となる。

また、本実施形態では上記のように、第２保温板金２６が加圧ローラー２２の外周を下側から覆うように設けられており、且つ、第２保温板金２６が加圧ローラー２２の外周面に沿って円弧状に湾曲している。そのため、加圧ローラー２２の熱が外部に逃げるのを効果的に抑制することが可能となり、加圧ローラー２２の保温性を高めることが可能となる。

また、定着フレーム２０の第１フレーム部３１と第１保温板金２３の間に設けられる保持板金２４によってコイルバネ２５が保持されている。このような構成を採用することで、定着フレーム２０の第１フレーム部３１の熱変形を抑制しつつ、コイルバネ２５を確実に保持することが可能となる。

また、コイルバネ２５は、保持板金２４及び定着フレーム２０の第１フレーム部３１を介して定着ローラー２１の各軸受４６と接続されることで、電気的に接地されている。このような構成を採用することで、コイルバネ２５を安定して電気的に接地させることが可能となる。

また、第１保温板金２３は、コイルバネ２５を介して保持板金２４を上側（第２フレーム部３２とは離間する側）に向かって押圧している。このような構成を採用することで、保持板金２４の嵌合凹部３４に対する嵌合が不用意に解除されるのを抑制することが可能となる。

また、保持板金２４の連結板５６には、コイルバネ２５を挿入可能な挿入穴５８が設けられ、挿入穴５８の左縁部に設けられた係合部６１にコイルバネ２５の左端部が係合すると共に、挿入穴５８の右縁部に設けられた係合部６２にコイルバネ２５の右端部が係合している。このような構成を採用することで、簡易な構成によってコイルバネ２５を保持することが可能となる。

また、自然長よりも圧縮された状態で配置される圧縮バネによってコイルバネ２５が構成されている。このような構成を採用することで、コイルバネ２５の左右両端部を引っ掛けるためのフックを保持板金２４に形成する必要が無くなり、保持板金２４の構成を簡易なものとすることが可能となる。更に、挿入穴５８の左縁部から右縁部までコイルバネ２５を配置することが可能となるため、コイルバネ２５と第１保温板金２３の接触面積を一層大きくすることが可能となる。

また、コイルバネ２５の軸心方向Ｚ（左右方向）は、定着ローラー２１の軸方向Ｙ（前後方向）に対して垂直である。このような構成を採用することで、第１保温板金２３の円弧形状に沿ってコイルバネ２５を確実に変形させることが可能となる。

本実施形態では、コイルバネ２５が保持板金２４に保持される場合について説明したが、他の異なる実施形態では、コイルバネ２５が定着フレーム２０に直接保持されていても良い。

本実施形態では、自然長よりも圧縮された状態で配置される圧縮バネによってコイルバネ２５が構成される場合について説明した。一方で、他の異なる実施形態では、自然長よりも伸長された状態で配置される引っ張りバネによってコイルバネ２５が構成されても良い。

本実施形態では、定着ローラー２１を覆う第１保温板金２３に本願発明の構成を適用する場合について説明した。一方で、他の異なる実施形態では、加圧ローラー２２を覆う第２保温板金２６に本願発明の構成を適用しても良いし、第１保温板金２３と第２保温板金２６の両方に本願発明の構成を適用しても良い。

本実施形態では、定着ローラー２１によって定着部材を構成し、加圧ローラー２２によって加圧部材を構成する場合について説明した。一方で、他の異なる実施形態では、定着部材と加圧部材の一方又は両方をベルトによって構成しても良い。

本実施形態では、熱源としてヒーター４５を用いる場合について説明したが、他の異なる実施形態では、例えばＩＨコイル等の他の熱源を用いても良い。

本実施形態では、プリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

１ プリンター（画像形成装置）
１８ 定着装置
２０ 定着フレーム
２１ 定着ローラー（定着部材）
２２ 加圧ローラー（加圧部材）
２３ 第１保温板金（保温部材）
２４ 保持板金（保持部材）
２５ コイルバネ
３１ 第１フレーム部
３２ 第２フレーム部
３４ 嵌合凹部
４６ 軸受
５０ 定着ニップ
５８ 挿入穴

Claims (8)

1. 回転可能に設けられる定着部材と、
   前記定着部材に圧接して定着ニップを形成し、回転可能に設けられる加圧部材と、
   前記定着部材又は前記加圧部材の少なくとも一方の外周を覆うように設けられ、円弧状に湾曲する保温部材と、
   電気的に接地された状態で設けられ、前記保温部材の外周面に接触して円弧状に湾曲するコイルバネと、を備えていることを特徴とする定着装置。
2. 前記定着部材及び前記加圧部材を回転可能に支持する定着フレームと、
   前記定着フレームと前記保温部材の間に設けられる保持部材と、を更に備え、
   前記コイルバネは、前記保持部材に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 電気的に接地された状態で設けられ、前記定着部材又は前記加圧部材の前記一方と前記定着フレームの間に介装される軸受を更に備え、
   前記コイルバネは、前記保持部材及び前記定着フレームを介して前記軸受と接続されることで、電気的に接地されることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記定着フレームは、
   前記定着部材又は前記加圧部材の前記一方を回転可能に支持する第１フレーム部と、
   前記定着部材又は前記加圧部材の他方を回転可能に支持する第２フレーム部と、を備え、
   前記第１フレーム部には、前記第２フレーム部側に向かって開口されると共に前記保持部材を嵌合可能な嵌合凹部が設けられ、
   前記保温部材は、前記コイルバネを介して前記保持部材を前記第２フレーム部とは離間する側に向かって押圧することを特徴とする請求項２又は３に記載の定着装置。
5. 前記保持部材には、前記コイルバネを挿入可能な挿入穴が設けられ、前記挿入穴の内縁部に前記コイルバネの軸心方向の両端部が係合していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記コイルバネは、自然長よりも圧縮された状態で配置される圧縮バネであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記コイルバネの軸心方向は、前記定着部材の軸方向に対して垂直であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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