JP6589771B2 - 定着装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置およびそれを備えた画像形成装置に関し、特に、加熱回転体の回転軸を支持する軸受部材と、軸受部材を支持する支持プレートと、支持プレートを支持する定着フレームと、を備えた定着装置およびそれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラムや中間転写ベルト等である像担持体の表面にトナー像が担持され、像担持体の表面に担持されたトナー像を記録媒体に転写した後、記録媒体を定着装置に送り込み、定着装置によってトナー像を記録媒体に定着した後、記録媒体を排出トレイ等に搬送する。

定着装置は、例えば、加熱ローラー（加熱回転体）および加圧ローラー（加圧回転体）からなる定着部材と、加熱ローラーの回転軸の両端部に取り付けられるブッシュと、ブッシュを回転可能に支持する軸受部材と、軸受部材が挿入される挿入穴を有し、軸受部材が固定される支持プレートと、支持プレートを支持する定着フレームと、によって構成される。

この定着装置では、支持プレートには加熱ローラーの回転軸の軸方向に延びる位置決めピンが設けられ、定着フレームには位置決めピンが挿入される位置決め穴が設けられる。そして、位置決めピンが位置決め穴に挿入されることによって、支持プレートが定着フレームに位置決めされる。

なお、軸受部材が固定される支持プレートと、支持プレートが固定されるフレームと、を備えた画像形成装置は、例えば特許文献１に開示されている。

実開平６−１０６１９号公報

しかしながら、上記従来の定着装置では、位置決めピンが支持プレートに対して完全に垂直になっていない場合、位置決めピンを位置決め穴に挿入した際に位置決めピンが定着フレームに倣い（矯正され）、支持プレートに歪が生じる。このため、支持プレートに固定された軸受部材に傾きが生じ、軸受部材とブッシュとの隙間が狭くなる。その結果、ブッシュが軸受部材に対して軸方向に移動する際に異音が発生するという問題点がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、軸受部材の傾きを抑制することにより、異音の発生を抑制することが可能な定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第１の局面に係る定着装置は、加熱回転体及び加熱回転体に圧接される加圧回転体を有するとともに、表面にトナー像が担持された記録媒体を加熱及び加圧してトナー像を記録媒体に定着させる定着部材と、加熱回転体の回転軸の両端部に取り付けられる一対のブッシュと、ブッシュを回転可能に支持する一対の軸受部材と、軸受部材が挿入される挿入穴を有するとともに軸受部材が固定され、回転軸の軸方向に延びる位置決めピンが設けられた支持プレートと、位置決めピンが挿入される位置決め穴を有し、支持プレートを支持する定着フレームと、を備える。支持プレートには、位置決めピンを位置決め穴に挿入した際に挿入穴の周囲に歪が生じるのを抑制する歪抑制部が形成されており、歪抑制部の少なくとも一部は、支持プレートのうちの、挿入穴の第１中心を起点として位置決めピンの第２中心を通過する第１半直線と、第１中心を起点として加圧回転体の第３中心とは反対方向に延びる第２半直線と、によって挟まれた第１領域内に配置されている。

本発明の第１の局面に係る定着装置によれば、支持プレートには、位置決めピンを位置決め穴に挿入した際に挿入穴の周囲に歪が生じるのを抑制する歪抑制部が形成されている。これにより、位置決めピンが支持プレートに対して完全に垂直になっていない場合に、位置決めピンを位置決め穴に挿入した際に位置決めピンが定着フレームに倣った（矯正された）としても、歪抑制部によって挿入穴の周囲に歪が生じるのを抑制することができる。このため、挿入穴に挿入された軸受部材に傾きが生じるのを抑制することができるので、軸受部材とブッシュとの隙間が狭くなるのを抑制することができる。その結果、ブッシュが軸受部材に対して軸方向に移動する際に異音が発生するのを抑制することができる。

また、歪抑制部の少なくとも一部は第１領域内に配置されている。これにより、加熱回転体が加圧回転体に圧接された際に加圧回転体からの力によって支持プレートに最も力が加わる最大負荷部と位置決めピンとの間に歪抑制部を配置することができるので、最大負荷部周辺に歪が生じるのを抑制することができる。このため、異音が発生するのを効果的に抑制することができる。

本発明の一実施形態の定着装置を備えた画像形成装置の構造を示した断面図である。 本発明の一実施形態の定着装置の定着ローラーおよび定着フレーム周辺の構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態の定着装置の定着ローラーの端部周辺の構造を示した断面図である。 本発明の一実施形態の定着装置の定着ローラーの端部周辺の構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態の定着装置の定着ローラーの端部周辺の構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態の定着装置の支持プレート周辺の構造を示した側面図である。 本発明の一実施形態の定着装置の支持プレート周辺の構造を示した側面図である。 本発明の一実施形態の定着装置の支持プレート周辺の構造を示した側面図である。 ベアリングが定着ローラーの回転軸に対して垂直に配置されなくなった場合におけるベアリングおよびブッシュの状態を示した図である。 本発明の変形例の定着装置の支持プレートの構造を示した図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１〜図９を参照して、本発明の一実施形態による定着装置２０を備えた画像形成装置１について説明する。なお、図１では、右側を画像形成装置１の前方側として図示している。図１に示すように、画像形成装置１（ここではモノクロプリンター）内には画像形成部Ｐが配設されている。この画像形成部Ｐは、帯電、露光、現像及び転写の各工程により所定の画像を形成する。

画像形成部Ｐには、可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）２が配設されており、感光体ドラム２上に形成されたトナー像が、用紙（記録媒体）６上に転写され、さらに、定着装置２０において用紙６上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。不図示のドラム駆動モーターにより感光体ドラム２を図１において時計回り方向に回転させながら、感光体ドラム２に対する画像形成プロセスが実行される。

また、回転可能に配設された感光体ドラム２の周囲及び前方（図１では右側）には、感光体ドラム２に対して帯電を行う帯電ローラー３と、感光体ドラム２に画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム２上にトナー像を形成する現像ユニット５と、感光体ドラム２上に残留した現像剤（トナー）を回収するクリーニング装置９と、静電潜像を除去する除電器１０と、が設けられている。

感光体ドラム２によってトナー像が転写された用紙６は、定着装置２０へと搬送される。定着装置２０に搬送された用紙６は、後述する定着ローラー２１および加圧ローラー２２により加熱及び加圧されてトナー像が用紙６の表面に定着され、所定の画像が形成される。画像が形成された用紙６は、その後排出ローラー対１８によって排出トレイ１９に排出される。

定着装置２０は図２に示すように、定着ローラー（加熱回転体）２１および加圧ローラー（加圧回転体）２２からなる定着部材２３と、定着ローラー２１を支持する板金製の支持プレート３０と、支持プレート３０を支持する板金製の定着フレーム４０と、を備える。なお、図２は図１の背面側から見た状態を示しており、各部材の配置は図１と左右が逆になっている。

定着ローラー２１は、用紙６上に担持された未定着トナーを加熱する。定着ローラー２１は、熱伝導性に優れたアルミニウムや鉄等の金属から成る円筒形状の芯金上に、フッ素樹脂のコーティングやチューブを被覆した、いわゆるハードローラーが用いられている。また、定着ローラー２１の芯金内部に熱源であるハロゲンヒーター（図示せず）が設けられており、定着ローラー２１の表面が所定温度に保持される。また、定着ローラー２１は、ギア列を介して駆動モーター（共に図示せず）に繋がっており、駆動モーターからの駆動力によって回転する。

加圧ローラー２２は、定着ローラー２１に所定の圧力で圧接しながら回転する。加圧ローラー２２は、合成樹脂、金属その他材料から構成される円筒形状の基材上にシリコンゴム等の弾性層が形成され、この弾性層の表面がフッ素樹脂等の離型性に優れた樹脂で覆われたものが用いられている。

定着ローラー２１は支持プレート３０に回転可能に支持されており、加圧ローラー２２は定着フレーム４０に回転可能に支持されている。支持プレート３０の下部は定着フレーム４０に揺動可能に支持されており、定着ローラー２１は加圧ローラー２２に対して接離可能である。支持プレート３０の上部は圧縮コイルバネからなる一対の付勢部材５０によって加圧ローラー２２側に付勢されている。

以下、定着装置２０の詳細構造について説明する。

図３に示すように、定着ローラー２１の回転軸２１ａの両端部には、耐熱性樹脂からなる一対のブッシュ２４が取り付けられている。また、回転軸２１ａの両端部は、ブッシュ２４を介してベアリング（軸受部材）３１に回転可能に支持されている。

ベアリング３１は、支持プレート３０に形成された挿入穴３０ａに挿入されているとともに、２個のネジ３２ａおよび３２ｂを用いて支持プレート３０に固定されている。

支持プレート３０は図２および図４に示すように、挿入穴３０ａ（図３参照）が形成された一対の側面部３０ｂと、一対の側面部３０ｂを連結する連結部３０ｃと、によって構成されている。側面部３０ｂは、定着ローラー２１の回転軸２１ａの軸方向に対して略垂直に設けられている。側面部３０ｂの下部には、回転軸２１ａの軸方向に延びる位置決めピン３３がかしめ等によって固定されている。ネジ３２ａおよび３２ｂは、ワッシャー３２ｃ（図３参照）を介してベアリング３１のフランジ部３１ａを側面部３０ｂに対して圧接している。

定着フレーム４０は、位置決めピン３３が挿入される位置決め穴４０ａ（図５参照）が形成された一対のフレーム側面部４０ｂと、一対のフレーム側面部４０ｂを連結するフレーム連結部４０ｃと、によって構成されている。フレーム側面部４０ｂは、定着ローラー２１の回転軸２１ａの軸方向に対して略垂直に設けられている。位置決め穴４０ａに位置決めピン３３が挿入された状態で、支持プレート３０は位置決めピン３３を中心として揺動可能である。

支持プレート３０の側面部３０ｂは図６〜図８に示すように、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２および第３領域Ｒ３を有する。第１領域Ｒ１は、挿入穴３０ａの第１中心Ｏ３０ａを起点として位置決めピン３３の第２中心Ｏ３３を通過する第１半直線Ｌｈ１と、第１中心Ｏ３０ａを起点として加圧ローラー２２の第３中心Ｏ２２とは反対方向に延びる第２半直線Ｌｈ２と、によって挟まれた領域である。

第２領域Ｒ２は、第１半直線Ｌｈ１を、第１中心Ｏ３０ａを中心として加圧ローラー２２から遠ざかる方向（図７の時計回り方向）に３０°（＝θ）回転させたときに、第１半直線Ｌｈ１が通過する領域である。第３領域Ｒ３は、第１中心Ｏ３０ａと第２中心Ｏ３３とを結ぶ線分Ｌｓを、第１中心Ｏ３０ａを中心として加圧ローラー２２から遠ざかる方向に３０°（＝θ）回転させたときに、線分Ｌｓが通過する領域である。このため、第１領域Ｒ１は第２領域Ｒ２を包含しており、第２領域Ｒ２は第３領域Ｒ３を包含している。第１半直線Ｌｈ１は、第１中心Ｏ３０ａと加圧ローラー２２の第３中心Ｏ２２とを通過する直線Ｌに対して略垂直である。すなわち、位置決めピン３３は、第１中心Ｏ３０ａから直線Ｌに対して略垂直な方向に配置されている。

なお、定着ローラー２１と加圧ローラー２２とが圧接した状態で、側面部３０ｂの挿入穴３０ａの縁部のうちの加圧ローラー２２から最も遠い部分（最大負荷部Ｐ）に、加圧ローラー２２からの力が最も加わる。

また、支持プレート３０の側面部３０ｂには、第１領域Ｒ１内に少なくとも一部が配置される歪抑制穴（歪抑制部）３０ｄが形成されている。歪抑制穴３０ｄは、第２領域Ｒ２内に全体が配置され、かつ、少なくとも一部が第３領域Ｒ３内に配置されていることが好ましい。なお、本実施形態では、歪抑制穴３０ｄ全体が第３領域Ｒ３内に配置されている。

歪抑制穴３０ｄは、位置決めピン３３が側面部３０ｂに対して完全に垂直に設けられていない場合であっても、位置決めピン３３を位置決め穴４０ａに挿入した際に挿入穴３０ａの周囲に歪が生じるのを抑制する。なお、歪抑制穴３０ｄを設けていない場合で、かつ、位置決めピン３３が側面部３０ｂに対して完全に垂直に設けられていない場合、位置決めピン３３を位置決め穴４０ａに挿入した際に側面部３０ｂ全体に歪が生じるため、側面部３０ｂに固定されるベアリング３１が定着ローラー２１の回転軸２１ａに対して垂直に配置されなくなる。このため、図９に示すように、ベアリング３１の内周面とブッシュ２４の外周面とが平行にならず、ベアリング３１とブッシュ２４との隙間Ｄが小さくなってしまう。

また、支持プレート３０の厚みをｔとすると、歪抑制穴３０ｄは図８に示すように、挿入穴３０ａの開口縁から２ｔ以上隔てて配置されている。本実施形態では、挿入穴３０ａから２ｔ隔てた円弧をＣｉとし、第２中心Ｏ３３を第１中心Ｏ３０ａを中心として加圧ローラー２２から遠ざかる方向に回転させたときに第２中心Ｏ３３が通過する円弧をＣｏとすると、歪抑制穴３０ｄは、円弧Ｃｉから円弧Ｃｏまで形成されている。なお、ネジ３２ａおよび３２ｂは、第１半直線Ｌｈ１に対して歪抑制穴３０ｄとは反対側に配置されている。

本実施形態では、上記のように、支持プレート３０には、位置決めピン３３を位置決め穴４０ａに挿入した際に挿入穴３０ａの周囲に歪が生じるのを抑制する歪抑制穴３０ｄが形成されている。これにより、位置決めピン３３が支持プレート３０に対して完全に垂直になっていない場合に、位置決めピン３３を位置決め穴４０ａに挿入した際に位置決めピン３３が定着フレーム４０に倣った（矯正された）としても、歪抑制穴３０ｄによって挿入穴３０ａの周囲に歪が生じるのを抑制することができる。このため、挿入穴３０ａに挿入されたベアリング３１に傾きが生じるのを抑制することができるので、ベアリング３１とブッシュ２４との隙間Ｄが狭くなるのを抑制することができる。その結果、ブッシュ２４がベアリング３１に対して軸方向に移動する際に異音が発生するのを抑制することができる。

また、歪抑制穴３０ｄの少なくとも一部は第１領域Ｒ１内に配置されている。これにより、定着ローラー２１が加圧ローラー２２に圧接された際に加圧ローラー２２からの力によって支持プレート３０に最も力が加わる最大負荷部Ｐと位置決めピン３３との間に歪抑制穴３０ｄを配置することができるので、最大負荷部Ｐ周辺に歪が生じるのを抑制することができる。このため、異音が発生するのを効果的に抑制することができる。

また、上記のように、歪抑制穴３０ｄ全体が第２領域Ｒ２内に配置されている。これにより、歪抑制穴３０ｄが最大負荷部Ｐの近傍に配置されるのを抑制することができるので、定着ローラー２１および加圧ローラー２２の圧接時に加圧ローラー２２からの力によって支持プレート３０に歪が生じるのを抑制することができる。

また、歪抑制穴３０ｄの少なくとも一部が、第３領域Ｒ３内に配置されている。これにより、最大負荷部Ｐと位置決めピン３３との間に容易に歪抑制穴３０ｄを配置することができるので、最大負荷部Ｐ周辺に歪が生じるのを容易に抑制することができる。

また、上記のように、歪抑制穴３０ｄ全体が、第３領域Ｒ３内に配置されている。これにより、歪抑制穴３０ｄが大きくなりすぎるのを抑制することができるので、支持プレート３０の強度が低下するのを抑制することができる。

また、上記のように、歪抑制穴３０ｄは、挿入穴３０ａの開口縁から支持プレート３０の厚みの２倍以上（２ｔ以上）隔てて配置されている。これにより、歪抑制穴３０ｄを形成するための穴開け加工を容易に行うことができる。

また、上記のように、ネジ３２ａ、３２ｂは、第１半直線Ｌｈ１に対して歪抑制穴３０ｄとは反対側に配置されている。これにより、歪抑制穴３０ｄの形成位置がネジ３２ａ、３２ｂによって制限されることがない。

また、上記のように、第１半直線Ｌｈ１は、第１中心Ｏ３０ａと第３中心Ｏ２２とを通過する直線Ｌに対して略垂直である。これにより、歪抑制穴３０ｄを最大負荷部Ｐから遠ざけて配置することができるので、定着ローラー２１および加圧ローラー２２の圧接時に加圧ローラー２２からの力によって支持プレート３０に歪が生じるのを容易に抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、モノクロプリンターに本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。言うまでもなく、カラープリンター、モノクロ複写機、カラー複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の他の画像形成装置であってもよい。

また、上記実施形態では、歪抑制部として、支持プレート３０に歪抑制穴３０ｄを設ける例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば図１０に示した本発明の変形例のように、挿入穴３０ａの縁部を切り欠くことによって、歪抑制切り欠き部（歪抑制部）３０ｅを設けてもよい。

１ 画像形成装置
６ 用紙（記録媒体）
２０ 定着装置
２１ 定着ローラー（加熱回転体）
２１ａ 回転軸
２２ 加圧ローラー（加圧回転体）
２３ 定着部材
２４ ブッシュ
３０ 支持プレート
３０ａ 挿入穴
３０ｄ 歪抑制穴（歪抑制部）
３０ｅ 歪抑制切り欠き部（歪抑制部）
３１ ベアリング（軸受部材）
３２ａ、３２ｂ ネジ
３３ 位置決めピン
４０ 定着フレーム
４０ａ 位置決め穴
Ｌ 直線
Ｌｈ１ 第１半直線
Ｌｈ２ 第２半直線
Ｌｓ 線分
Ｏ２２ 第３中心
Ｏ３０ａ 第１中心
Ｏ３３ 第２中心
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
Ｒ３ 第３領域

Claims (6)

1. 加熱回転体及び前記加熱回転体に圧接される加圧回転体を有するとともに、表面にトナー像が担持された記録媒体を加熱及び加圧して前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着部材と、
   前記加熱回転体の回転軸の両端部に取り付けられる一対のブッシュと、
   前記ブッシュを回転可能に支持する一対の軸受部材と、
   一対の側面部と、該一対の側面部を連結する連結部により構成され、前記一対の側面部のそれぞれは前記軸受部材が挿入される挿入穴を有するとともに前記軸受部材が固定され、前記回転軸の軸方向に延びる位置決めピンが前記側面部に設けられた支持プレートと、
   前記位置決めピンが挿入されて前記支持プレートを揺動可能に支持する位置決め穴を有し、前記加圧回転体を回転可能に支持するとともに前記支持プレートを支持する定着フレームと、
   を備え、
   前記支持プレートの前記一対の側面部には、前記位置決めピンを前記位置決め穴に挿入した際に前記挿入穴の周囲に歪が生じるのを抑制する歪抑制部が形成されており、
   前記歪抑制部の少なくとも一部は、前記支持プレートのうちの、前記挿入穴の第１中心を起点として前記位置決めピンの第２中心を通過する第１半直線と、前記第１中心を起点として前記加圧回転体の第３中心とは反対方向に延びる第２半直線と、によって挟まれた２つの領域のうち、前記第１半直線と前記第２半直線とが成す角度が狭い方の領域である第１領域内に配置され、
   前記支持プレートは、
   前記第１半直線を、前記第１中心を中心として前記加圧回転体から遠ざかる方向に３０°回転させたときに、前記第１半直線が通過する第２領域と、
   前記第１中心と前記第２中心とを結ぶ線分を、前記第１中心を中心として前記加圧回転体から遠ざかる方向に３０°回転させたときに、前記線分が通過する第３領域と、
   を有し、
   前記歪抑制部は、前記第２領域内に全体が配置され、かつ、少なくとも一部が前記第３領域内に配置されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記歪抑制部全体が、前記第３領域内に配置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. 前記歪抑制部は、前記挿入穴の開口縁から前記支持プレートの厚みの２倍以上隔てて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記軸受部材を前記支持プレートにネジ止めするネジを備え、
   前記ネジは、前記第１半直線に対して前記歪抑制部とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記第１半直線は、前記第１中心と前記第３中心とを通過する直線に対して略垂直であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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