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発明の名称 断熱スリーブ、これを用いた定着装置及び画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−25379(P2007−25379A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−208980(P2005−208980)
出願日 平成17年7月19日(2005.7.19)
代理人 【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
発明者 佐藤 秀樹 / 稲葉 公春 / 澤村 淳 / 鈴木 康夫
要約 課題
加熱ローラーの軸部や軸受部材との間の滑りに起因した異常音の発生と、軸方向への捩れに起因する回転駆動授受部材へのストレスを低減できる断熱スリーブと、これを備えた定着装置及び画像形成装置の提供を課題とする。

解決手段
ヒーター48が内蔵された加熱回転部材44の軸部50を回転自在に支持する軸受部材70と軸部50との間に配置され、スリットSが形成されることで径方向に拡開可能とされた断熱スリーブ60において、スリットSを挟んで、一方の端部64近傍に、幅方向に短く周方向に長い係合突起63を形成するとともに、他方の端部66近傍に、周方向に短く幅方向に長い係合突起62を形成し、各係合突起62、63を、加熱回転部材44の軸部50に形成された被係合部58、59にそれぞれ係合させる。
特許請求の範囲
【請求項1】
ヒーターが内蔵された加熱回転部材の軸部を回転自在に支持する軸受部材と、前記軸部との間に配置され、スリットが形成されることで径方向に拡開可能とされた断熱スリーブにおいて、
前記スリットを挟んだ一方の端部の板厚が、他方の端部の板厚よりも薄く形成されていることを特徴とする断熱スリーブ。
【請求項2】
前記一方の端部は、前記加熱回転部材の回転によって力を受ける面側が、軸方向から見てテーパー状とされていることを特徴とする請求項1に記載の断熱スリーブ。
【請求項3】
前記一方の端部は、少なくとも前記軸受部材側が、軸方向から見てテーパー状とされていることを特徴とする請求項1に記載の断熱スリーブ。
【請求項4】
前記テーパー状とされた一方の端部は、前記加熱回転部材の回転により撓み変形しても、前記軸部及び/又は前記軸受部材に接触しないことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の断熱スリーブ。
【請求項5】
ヒーターが内蔵された加熱回転部材の軸部を回転自在に支持する軸受部材と、前記軸部との間に配置され、スリットが形成されることで径方向に拡開可能とされた断熱スリーブにおいて、
前記スリットを挟んだ一方の端部の板幅が、他方の端部の板幅よりも細く形成されていることを特徴とする断熱スリーブ。
【請求項6】
前記一方の端部は、少なくとも前記軸部の端部側が、軸方向と直交する方向から見てテーパー状とされていることを特徴とする請求項5に記載の断熱スリーブ。
【請求項7】
ヒーターが内蔵された加熱回転部材の軸部を回転自在に支持する軸受部材と、前記軸部との間に配置され、スリットが形成されることで径方向に拡開可能とされた断熱スリーブにおいて、
前記スリットを挟んだ一方の端部が、他方の端部に対して前記加熱回転部材の中央側へオフセットされていることを特徴とする断熱スリーブ。
【請求項8】
前記加熱回転部材の軸部に形成された被係合部に係合することにより、該軸部に対して前記断熱スリーブを相対回転不能とする係合部が、前記加熱回転部材の回転方向下流側である前記他方の端部近傍に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の断熱スリーブ。
【請求項9】
前記加熱回転部材の軸部に形成された被係合部に係合することにより、該軸部に対して前記断熱スリーブを相対回転不能とする係合部が、前記スリットに跨って形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の断熱スリーブ。
【請求項10】
前記係合部は、周方向の長さよりも幅方向の長さが長く形成されていることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の断熱スリーブ。
【請求項11】
前記係合部は、幅方向の長さよりも周方向の長さが長く、かつ断熱スリーブの幅方向中央部よりも前記軸部の端部側に形成されていることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の断熱スリーブ。
【請求項12】
ヒーターが内蔵された加熱回転部材の軸部を回転自在に支持する軸受部材と、前記軸部との間に配置され、スリットが形成されることで径方向に拡開可能とされた断熱スリーブにおいて、
前記加熱回転部材の軸部に形成された被係合部に係合することにより、該軸部に対して前記断熱スリーブを相対回転不能とする係合部が、幅方向の長さよりも周方向の長さが長く、かつ断熱スリーブの幅方向中央部よりも前記軸部の端部側に形成されていることを特徴とする断熱スリーブ。
【請求項13】
前記係合部は、前記スリットを境に、前記加熱回転部材の回転方向下流側である端部近傍に形成されていることを特徴とする請求項12に記載の断熱スリーブ。
【請求項14】
前記係合部は、前記スリットに跨って形成されていることを特徴とする請求項12に記載の断熱スリーブ。
【請求項15】
ヒーターが内蔵された加熱回転部材の軸部を回転自在に支持する軸受部材と、前記軸部との間に配置され、スリットが形成されることで径方向に拡開可能とされた断熱スリーブにおいて、
前記加熱回転部材の軸部に形成された被係合部に係合することにより、該軸部に対して前記断熱スリーブを相対回転不能とする係合部が、前記スリットを挟んで、一方の端部近傍と他方の端部近傍に、少なくとも1つずつ独立して形成されていることを特徴とする断熱スリーブ。
【請求項16】
前記他方の端部が、前記加熱回転部材の回転方向下流側であり、該他方の端部に形成される係合部は、周方向の長さより幅方向の長さが長く、前記一方の端部に形成される係合部は、幅方向の長さより周方向の長さが長く、かつ、その周方向の長さは、前記被係合部の周方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項15に記載の断熱スリーブ。
【請求項17】
前記一方の端部に形成される係合部は、断熱スリーブの幅方向中央部よりも前記軸部の端部側に形成されていることを特徴とする請求項16に記載の断熱スリーブ。
【請求項18】
前記軸部に対面する内周面が、軸方向から見て多角形状とされていることを特徴とする請求項1乃至請求項17の何れか1項に記載の断熱スリーブ。
【請求項19】
請求項8乃至請求項18の何れか1項に記載の断熱スリーブが軸部に取り付けられ、内蔵されたヒーターによって加熱される加熱回転部材と、
前記断熱スリーブの外周面に設けられ、該断熱スリーブを回転自在に支持する軸受部材と、
前記断熱スリーブよりも前記軸部の端部側に該軸部に対して相対回転不能に設けられ、前記加熱回転部材を回転させる回転駆動授受部材と、
を備えた定着装置において、
前記回転駆動授受部材は、前記軸部に形成された被回り止め部に嵌合する回り止め部を有し、該回り止め部、前記被回り止め部、前記係合部が一直線上に配置されることを特徴とする定着装置。
【請求項20】
前記回り止め部及び前記係合部が凸部とされ、前記被回り止め部が該係合部も挿入可能な凹部又は切欠部とされていることを特徴とする請求項19に記載の定着装置。
【請求項21】
前記係合部は、前記スリットに跨って形成されていることを特徴とする請求項19又は請求項20に記載の定着装置。
【請求項22】
請求項8乃至請求項18の何れか1項に記載の断熱スリーブが軸部に取り付けられ、内蔵されたヒーターによって加熱される加熱回転部材と、
前記断熱スリーブの外周面に設けられ、該断熱スリーブを回転自在に支持する軸受部材と、
を備えた定着装置において、
前記軸部に、前記断熱スリーブを、その幅方向両サイドから規制できる段差部を形成したことを特徴とする定着装置。
【請求項23】
請求項19乃至請求項22の何れか1項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真方式を採用した複写機やプリンター等の画像形成装置と、この画像形成装置に用いられる定着装置、更には、この定着装置に用いられる断熱スリーブに関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、電子写真方式を採用した複写機やプリンター等の画像形成装置においては、感光体ドラムの表面を帯電装置によって一様に帯電した後、感光体ドラムの表面に像光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によって現像してトナー像を形成する。そして、そのトナー像を用紙上に転写した後、用紙上のトナー像を定着装置によって加熱及び加圧して定着させることにより、画像を形成する。
【0003】
定着装置は、内部にヒーターを内蔵した加熱ローラーと、加熱ローラーに用紙を圧接する加圧ローラーとを備えている。そして、加熱ローラーと加圧ローラーとの間に、トナー像を担持した用紙を通過させ、そのトナー像を加熱及び加圧により溶融して、用紙上に定着させる構成である。
【0004】
このような定着装置では、プロセススピードを高速にして加熱温度を高温に設定した場合に、ヒーターの消費電力を抑えるため、熱効率の向上を追及する要請がある。そのため、内部にヒーターを備えた加熱ローラーの軸部と、加熱ローラーを回転自在に支持するボールベアリング(軸受部材)との間に断熱スリーブを介在させ、加熱ローラーの熱がボールベアリングに伝わるのを防止するようにしている。なお、断熱スリーブには、軸方向に沿ってスリットが形成されており、加熱ローラーの軸部の熱膨張を吸収できる構成になっている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2001−56020号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、このような定着装置にあっては、加熱ローラーの軸部の熱膨張に対して断熱スリーブのスリット(間隙)が広がることにより、熱膨張を吸収することができるが、加熱ローラーの軸部と断熱スリーブとの間、及びボールベアリングと断熱スリーブとの間に滑り(摺動)が発生し、この滑りに起因して異常音が発生するという問題があった。
【0006】
そのため、断熱スリーブの内周面に係合用のボス部を設け、このボス部を加熱ローラーの軸部に形成された開口状の溝孔に係合させて、加熱ローラーの軸部と断熱スリーブとの間、及びボールベアリングと断熱スリーブとの間の滑りを防止するようにしていた。この場合、断熱スリーブと軸部との間、及び断熱スリーブとボールベアリングとの間の滑りが防止されるため、異常音は発生し難いが、加熱ローラーの軸部の熱膨張に対して断熱スリーブがストレスを受けるという問題があった。
【0007】
また、加熱ローラー内のヒーターによる熱が開口状の溝孔から漏れてしまい、熱効率が低下するという問題があった。更に、断熱スリーブは、回転時に、スリットによって形成された周方向端部が軸方向へ捩れ(特に回転方向上流側が軸方向外側へ飛び出し)、加熱ローラーの軸部の端部(断熱スリーブの外側)に設けられる回転駆動ギア(回転駆動授受部材)にストレスを与えてしまう(回転駆動ギアを外側へ押圧してしまう)という問題があった。
【0008】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、加熱ローラーの熱膨張によるストレスは勿論、加熱ローラーの軸部や軸受部材との間の滑りに起因した異常音の発生と、軸方向への捩れに起因する回転駆動授受部材へのストレスを低減できる断熱スリーブと、これを備えた定着装置及び画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載の断熱スリーブは、ヒーターが内蔵された加熱回転部材の軸部を回転自在に支持する軸受部材と、前記軸部との間に配置され、スリットが形成されることで径方向に拡開可能とされた断熱スリーブにおいて、前記スリットを挟んだ一方の端部の板厚が、他方の端部の板厚よりも薄く形成されていることを特徴としている。
【0010】
請求項1に記載の発明によれば、加熱回転部材の軸部が熱膨張しても、断熱スリーブは、スリットによって径方向に拡開するので、ストレスを受けることがない。また、スリットを挟んだ一方の端部の板厚が、他方の端部の板厚よりも薄く形成されているので、軸部や軸受部材との接触面積を低減できる。つまり、断熱スリーブと軸部、及び断熱スリーブと軸受部材との滑りに起因する異常音の発生を抑制することができる。
【0011】
また、請求項2に記載の断熱スリーブは、請求項1に記載の断熱スリーブにおいて、前記一方の端部が、前記加熱回転部材の回転によって力を受ける面側が、軸方向から見てテーパー状とされていることを特徴としている。
【0012】
そして、請求項3に記載の断熱スリーブは、請求項1に記載の断熱スリーブにおいて、前記一方の端部が、少なくとも前記軸受部材側が、軸方向から見てテーパー状とされていることを特徴としている。
【0013】
請求項2又は請求項3に記載の発明によれば、断熱スリーブと軸部、及び断熱スリーブと軸受部材との接触面積が好適に低減されるので、それらの間の滑りに起因する異常音の発生を防止することができる。なお、加熱回転部材の回転によって力を受ける面側とは、断熱スリーブの内周面側及び/又は外周面側のことである。
【0014】
また、請求項4に記載の断熱スリーブは、請求項2又は請求項3に記載の断熱スリーブにおいて、前記テーパー状とされた一方の端部が、前記加熱回転部材の回転により撓み変形しても、前記軸部及び/又は前記軸受部材に接触しないことを特徴としている。
【0015】
請求項4に記載の発明によれば、テーパー状とされた一方の端部が、加熱回転部材の回転により撓み変形しても、軸部及び/又は軸受部材に接触しないので、異常音が発生しない。
【0016】
また、本発明に係る請求項5に記載の断熱スリーブは、ヒーターが内蔵された加熱回転部材の軸部を回転自在に支持する軸受部材と、前記軸部との間に配置され、スリットが形成されることで径方向に拡開可能とされた断熱スリーブにおいて、前記スリットを挟んだ一方の端部の板幅が、他方の端部の板幅よりも細く形成されていることを特徴としている。
【0017】
請求項5に記載の発明によれば、加熱回転部材の軸部が熱膨張しても、断熱スリーブは、スリットによって径方向に拡開するので、ストレスを受けることがない。また、スリットを挟んだ一方の端部の板幅が、他方の端部の板幅よりも細く形成されているので、断熱スリーブが捩れても、その外側の軸部に設けられる回転駆動授受部材に対する押圧力(ストレス)を低減することができる。
【0018】
また、請求項6に記載の断熱スリーブは、請求項5に記載の断熱スリーブにおいて、前記一方の端部が、少なくとも前記軸部の端部側が、軸方向と直交する方向から見てテーパー状とされていることを特徴としている。
【0019】
請求項6に記載の発明によれば、断熱スリーブが捩れても、その外側の軸部に設けられる回転駆動授受部材に対する押圧力(ストレス)を更に低減することができる。
【0020】
また、本発明に係る請求項7に記載の断熱スリーブは、ヒーターが内蔵された加熱回転部材の軸部を回転自在に支持する軸受部材と、前記軸部との間に配置され、スリットが形成されることで径方向に拡開可能とされた断熱スリーブにおいて、前記スリットを挟んだ一方の端部が、他方の端部に対して前記加熱回転部材の中央側へオフセットされていることを特徴としている。
【0021】
請求項7に記載の発明によれば、加熱回転部材の軸部が熱膨張しても、断熱スリーブは、スリットによって径方向に拡開するので、ストレスを受けることがない。また、スリットを挟んだ一方の端部が、他方の端部に対して加熱回転部材の中央側へ予めオフセットされているので、断熱スリーブが捩れても、その外側の軸部に設けられる回転駆動授受部材に対する押圧力(ストレス)を低減することができる。
【0022】
また、請求項8に記載の断熱スリーブは、請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の断熱スリーブにおいて、前記加熱回転部材の軸部に形成された被係合部に係合することにより、該軸部に対して前記断熱スリーブを相対回転不能とする係合部が、前記加熱回転部材の回転方向下流側である前記他方の端部近傍に形成されていることを特徴としている。
【0023】
そして、請求項9に記載の断熱スリーブは、請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の断熱スリーブにおいて、前記加熱回転部材の軸部に形成された被係合部に係合することにより、該軸部に対して前記断熱スリーブを相対回転不能とする係合部が、前記スリットに跨って形成されていることを特徴としている。
【0024】
請求項8又は請求項9に記載の発明によれば、軸部に対する断熱スリーブの固定強度を向上できるので、断熱スリーブの捩れを抑制することができる。したがって、断熱スリーブ外側の軸部に設けられる回転駆動授受部材に対する押圧力(ストレス)を低減することができる。
【0025】
また、請求項10に記載の断熱スリーブは、請求項8又は請求項9に記載の断熱スリーブにおいて、前記係合部が、周方向の長さよりも幅方向の長さが長く形成されていることを特徴としている。
【0026】
請求項10に記載の発明によれば、係合部が、周方向の長さよりも幅方向の長さが長く形成されているので、断熱スリーブと軸部との間、及び断熱スリーブと軸受部材との間の滑りが好適に防止される。したがって、その滑りに起因する異常音の発生を抑制することができる。
【0027】
また、請求項11に記載の断熱スリーブは、請求項8又は請求項9に記載の断熱スリーブにおいて、前記係合部が、幅方向の長さよりも周方向の長さが長く、かつ断熱スリーブの幅方向中央部よりも前記軸部の端部側に形成されていることを特徴としている。
【0028】
請求項11に記載の発明によれば、係合部が、幅方向の長さよりも周方向の長さが長く、かつ断熱スリーブの幅方向中央部よりも軸部の端部側に形成されているので、断熱スリーブの捩れを抑制することができる。したがって、断熱スリーブ外側の軸部に設けられる回転駆動授受部材に対する押圧力(ストレス)を低減することができる。
【0029】
また、本発明に係る請求項12に記載の断熱スリーブは、ヒーターが内蔵された加熱回転部材の軸部を回転自在に支持する軸受部材と、前記軸部との間に配置され、スリットが形成されることで径方向に拡開可能とされた断熱スリーブにおいて、前記加熱回転部材の軸部に形成された被係合部に係合することにより、該軸部に対して前記断熱スリーブを相対回転不能とする係合部が、幅方向の長さよりも周方向の長さが長く、かつ断熱スリーブの幅方向中央部よりも前記軸部の端部側に形成されていることを特徴としている。
【0030】
また、請求項13に記載の断熱スリーブは、請求項12に記載の断熱スリーブにおいて、前記係合部が、前記スリットを境に、前記加熱回転部材の回転方向下流側である端部近傍に形成されていることを特徴としている。
【0031】
請求項12及び請求項13に記載の発明によれば、加熱回転部材の軸部が熱膨張しても、断熱スリーブは、スリットによって径方向に拡開するので、ストレスを受けることがない。また、係合部が、幅方向の長さよりも周方向の長さが長く、かつ断熱スリーブの幅方向中央部よりも軸部の端部側に形成されているので、断熱スリーブの捩れを抑制することができる。したがって、断熱スリーブ外側の軸部に設けられる回転駆動授受部材に対する押圧力(ストレス)を低減することができる。
【0032】
また、請求項14に記載の断熱スリーブは、請求項12に記載の断熱スリーブにおいて、前記係合部が、前記スリットに跨って形成されていることを特徴としている。
【0033】
請求項14に記載の発明によれば、軸部に対する断熱スリーブの固定強度を向上できるので、断熱スリーブの捩れを抑制することができる。したがって、断熱スリーブ外側の軸部に設けられる回転駆動授受部材に対する押圧力(ストレス)を低減することができる。
【0034】
また、本発明に係る請求項15に記載の断熱スリーブは、ヒーターが内蔵された加熱回転部材の軸部を回転自在に支持する軸受部材と、前記軸部との間に配置され、スリットが形成されることで径方向に拡開可能とされた断熱スリーブにおいて、前記加熱回転部材の軸部に形成された被係合部に係合することにより、該軸部に対して前記断熱スリーブを相対回転不能とする係合部が、前記スリットを挟んで、一方の端部近傍と他方の端部近傍に、少なくとも1つずつ独立して形成されていることを特徴としている。
【0035】
請求項15に記載の発明によれば、軸部に対する断熱スリーブの固定強度を向上できるので、断熱スリーブの捩れを抑制することができる。したがって、断熱スリーブ外側の軸部に設けられる回転駆動授受部材に対する押圧力(ストレス)を低減することができる。また、断熱スリーブと軸部との間、及び断熱スリーブと軸受部材との間の滑りを防止できるので、それに起因する異常音の発生を抑制することができる。
【0036】
また、請求項16に記載の断熱スリーブは、請求項15に記載の断熱スリーブにおいて、前記他方の端部が、前記加熱回転部材の回転方向下流側であり、該他方の端部に形成される係合部は、周方向の長さより幅方向の長さが長く、前記一方の端部に形成される係合部は、幅方向の長さより周方向の長さが長く、かつ、その周方向の長さは、前記被係合部の周方向の長さよりも短いことを特徴としている。
【0037】
請求項16に記載の発明によれば、軸部に対する断熱スリーブの固定強度を向上できるので、断熱スリーブの捩れを抑制することができる。したがって、断熱スリーブ外側の軸部に設けられる回転駆動授受部材に対する押圧力(ストレス)を低減することができる。また、断熱スリーブと軸部との間、及び断熱スリーブと軸受部材との間の滑りを防止できるので、それに起因する異常音の発生を抑制することができる。更に、断熱スリーブが絞り込まれるように撓み変形しても、係合部の周方向の長さが被係合部の周方向の長さよりも短いので、その撓み変形による係合部の摺動を許容できる。
【0038】
また、請求項17に記載の断熱スリーブは、請求項16に記載の断熱スリーブにおいて、前記一方の端部に形成される係合部が、断熱スリーブの幅方向中央部よりも前記軸部の端部側に形成されていることを特徴としている。
【0039】
請求項17に記載の発明によれば、断熱スリーブの捩れを抑制することができる。したがって、断熱スリーブ外側の軸部に設けられる回転駆動授受部材に対する押圧力(ストレス)を低減することができる。
【0040】
また、請求項18に記載の断熱スリーブは、請求項1乃至請求項17の何れか1項に記載の断熱スリーブにおいて、前記軸部に対面する内周面が、軸方向から見て多角形状とされていることを特徴としている。
【0041】
請求項18に記載の発明によれば、軸部に対する断熱スリーブの接触面積を低減することができるので、断熱スリーブと軸部との間の滑りに起因する異常音の発生を抑制することができる。
【0042】
また、本発明に係る請求項19に記載の定着装置は、請求項8乃至請求項18の何れか1項に記載の断熱スリーブが軸部に取り付けられ、内蔵されたヒーターによって加熱される加熱回転部材と、前記断熱スリーブの外周面に設けられ、該断熱スリーブを回転自在に支持する軸受部材と、前記断熱スリーブよりも前記軸部の端部側に該軸部に対して相対回転不能に設けられ、前記加熱回転部材を回転させる回転駆動授受部材と、を備えた定着装置において、前記回転駆動授受部材は、前記軸部に形成された被回り止め部に嵌合する回り止め部を有し、該回り止め部、前記被回り止め部、前記係合部が一直線上に配置されることを特徴としている。
【0043】
請求項19に記載の発明によれば、回り止め部、被回り止め部、係合部が一直線上に配置されるので、加工工数を低減できる。したがって、製造コストの低減が図れる。
【0044】
また、請求項20に記載の定着装置は、請求項19に記載の定着装置において、前記回り止め部及び前記係合部が凸部とされ、前記被回り止め部が該係合部も挿入可能な凹部又は切欠部とされていることを特徴としている。
【0045】
請求項20に記載の発明によれば、加工工数を更に低減することができる。したがって、製造コストの低減が図れる。
【0046】
また、請求項21に記載の定着装置は、請求項19又は請求項20に記載の定着装置において、前記係合部は、前記スリットに跨って形成されていることを特徴としている。
【0047】
請求項21に記載の発明によれば、軸部に対する断熱スリーブの固定強度を向上できるので、断熱スリーブの捩れを抑制することができる。したがって、断熱スリーブ外側の軸部に設けられる回転駆動授受部材に対する押圧力(ストレス)を低減することができる。
【0048】
また、本発明に係る請求項22に記載の定着装置は、請求項8乃至請求項18の何れか1項に記載の断熱スリーブが軸部に取り付けられ、内蔵されたヒーターによって加熱される加熱回転部材と、前記断熱スリーブの外周面に設けられ、該断熱スリーブを回転自在に支持する軸受部材と、を備えた定着装置において、前記軸部に、前記断熱スリーブを、その幅方向両サイドから規制できる段差部を形成したことを特徴としている。
【0049】
請求項22に記載の発明によれば、係合部や被係合部を形成することなく、断熱スリーブの捩れを抑制することができる。したがって、断熱スリーブ外側の軸部に設けられる回転駆動授受部材に対してストレス(押圧力)を与えることがない。また、断熱スリーブと軸部との間にあるグリスの染み出しを防止することができる。
【0050】
また、本発明に係る請求項23に記載の画像形成装置は、請求項19乃至請求項22の何れか1項に記載の定着装置を備えたことを特徴としている。
【0051】
請求項23に記載の発明によれば、画像形成装置の駆動時に、加熱ローラーの熱膨張によるストレスを防止できるので、断熱スリーブの破損を防止できる。また、断熱スリーブの滑りに起因した異常音の発生や、捩れに起因した回転駆動授受部材へのストレスを低減することができる。
【発明の効果】
【0052】
以上、何れにしても本発明によれば、加熱ローラーの熱膨張によるストレスは勿論、加熱ローラーの軸部や軸受部材との間の滑りに起因した異常音の発生と、軸方向への捩れに起因する回転駆動授受部材へのストレスを低減できる断熱スリーブと、これを備えた定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0053】
以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。まず最初に、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置10について、図1を基に説明する。なお、定着装置は、画像形成装置本体12に対して脱着可能な定着ユニット40として構成されている。
【0054】
図1で示すように、画像形成装置10は、画像形成装置本体12に対して回動可能に取り付けられた開閉カバー14を有しており、この開閉カバー14を開放させることによって、画像形成装置本体12内に定着ユニット40が装填可能とされている。定着ユニット40が画像形成装置本体12に装填されると、これと同時に定着ユニット40のコネクター42が画像形成装置本体12のコネクター16と結合され、定着ユニット40に対して給電可能になるとともに、定着ユニット40の装填完了が検知される。画像形成装置本体12に定着ユニット40が装填された後は、開閉カバー14を閉じることで、画像形成装置10が作動可能な状態になる。
【0055】
また、画像形成装置本体12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18が設けられている。このプロセスカートリッジ18の内部には、一定方向に回転する感光体ドラム20が設けられている。この感光体ドラム20の周囲には、回転方向上流側から、感光体ドラム20を一様に帯電する帯電ローラー22と、感光体ドラム20上に形成された静電潜像を現像する現像ローラー24と、感光体ドラム20上の現像されたトナー像を用紙に転写する転写ローラー26とが配設されている。
【0056】
更に、感光体ドラム20の回転方向における転写ローラー26の下流側には、転写後の感光体ドラム20表面を清掃するクリーニング部材28が設けられている。また、画像形成装置本体12には、帯電ローラー22と現像ローラー24との間で、感光体ドラム20に像光を照射する露光装置30が設けられている。
【0057】
画像形成装置本体12の下部には、用紙を収容する給紙カセット32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32の用紙の取り出し位置には、用紙を1枚ずつ取り出して搬送する給紙ローラー34が設けられている。また、給紙ローラー34から供給される用紙を感光体ドラム20と転写ローラー26との対向位置に搬送する搬送ローラー対36が複数設けられている。そして、用紙の搬送方向における転写ローラー26の下流側には定着ユニット40が配設されており(装填されており)、定着ユニット40の下流側には、トナー像定着後の用紙を排出する排紙トレイ38が設けられている。
【0058】
このような画像形成装置10では、感光体ドラム20の表面が帯電ローラー22により一様に帯電され、露光装置30から像光が照射されることによって、その表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ローラー24によって現像され、感光体ドラム20上にトナー像が形成される。
【0059】
一方、給紙カセット32から給紙ローラー34により用紙が供給され、搬送ローラー対36によって感光体ドラム20と転写ローラー26との対向位置に搬送される。そして、感光体ドラム20上のトナー像が、転写ローラー26によって用紙上に転写される。トナー像が転写された用紙は、定着ユニット40へ搬送され、加熱ローラー44と加圧ローラー46との間で加熱・加圧されることにより、そのトナー像が溶融されて用紙上に定着される。その後、画像が形成された用紙は排紙トレイ38に排出される。
【0060】
以上のような画像形成装置10において、次に、本発明に係る定着ユニット40(定着装置)について説明する。図2、図3で示すように、定着ユニット40の内部には、所定の温度に加熱される加熱ローラー44と、この加熱ローラー44に用紙を圧接させる加圧ローラー46とを備えている。加圧ローラー46は、ステンレス又は鉄製の芯金に耐熱性の弾性体層(シリコンスポンジ、アスカーC硬度40°)を備え、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)が設けられて構成されている。
【0061】
一方、加熱ローラー44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)を設けた中空形状の芯金(肉厚0.5mm〜1.5mmの鉄又はアルミ素管)からなり、内部にランプヒーター48が配置されている。このランプヒーター48は、図7(A)で示すように、加熱ローラー44の中心(軸心)より内周面側にオフセットされており、図示しない温度センサーによって温度が検出されるようになっている。これにより、加熱ローラー44がオーバーヒートしないように制御される構成である。
【0062】
また、図4、図5で示すように、加熱ローラー44の軸部50には、画像形成装置本体12の回転駆動ギア(図示せず)と噛合して、加熱ローラー44に回転駆動力を伝達する回転駆動ギア52(回転駆動授受部材)が、その軸部50に対して回転不能に挿嵌されている。すなわち、この回転駆動ギア52は、その内周面に突設されたU字状突起54(回り止め部)が、軸部50の端部にU字状に切欠されて形成されたキー溝56(被回り止め部:図6参照)に嵌め込まれることにより、軸部50に対して回転不能とされている。
【0063】
加熱ローラー44の両端部は、絞り加工によって小径に成形された軸部50とされており、この軸部50には、後述する断熱スリーブ60を介して、ボールベアリング70(軸受部材)が嵌合されている。また、加熱ローラー44の軸部50には、図6で詳細に示すように、周方向に長い略矩形状の凹部58(被係合部)が形成されている。この凹部58は、具体的には加熱ローラー44の管壁に絞り加工等で成形され、断熱スリーブ60の係合突起62(係合部)が係合可能とされている。
【0064】
このような定着ユニット40では、上記したように、断熱スリーブ60が加熱ローラー44の軸部50に装着される。この際、断熱スリーブ60は、スリットSにより径方向に拡開されて軸部50に嵌め込まれ、かつ、係合突起62が凹部58に係合される。これにより、断熱スリーブ60が軸部50に固定され、断熱スリーブ60の軸部50からの脱落が防止される。なお、このように、リング等の止め輪を別途使用しなくても、断熱スリーブ60を軸部50に固定できるので、部品点数を低減することができ、定着ユニット40の小型化及び省スペース化を図ることができる。
【0065】
また、断熱スリーブ60の外周には、ボールベアリング70が嵌合され(図3参照)、加熱ローラー44が回転自在に軸支される。そして、画像形成装置本体12の回転駆動ギア(図示せず)から回転駆動ギア52に回転駆動力が伝達されることにより、加熱ローラー44が所定の方向に一定の速度で回転する。すなわち、定着ユニット40において、加熱ローラー44と加圧ローラー46とが互いに反対方向に一定速度で回転駆動される。
【0066】
以上のような定着ユニット40において、次に、断熱スリーブ60について詳細に説明する。断熱スリーブ60は、加熱ローラー44の熱が、より熱容量の大きいボールベアリング70に伝達されて熱損失が生じるのを防止するために配置されるもので、例えばポリイミド樹脂等の耐熱性の合成樹脂によって一体的に成形される。なお、凹部58及び係合突起62の形状は、図示の略矩形状に限定されるものではなく、例えば略楕円形状等であっても構わない。
【0067】
また、断熱スリーブ60は、図7(A)で示すように、軸方向から見て略C字状となるように、スリットSが設けられており、このスリットSにより、軸部50の熱膨張に伴って、径方向に拡開可能とされている。したがって、画像形成装置10の駆動時に、加熱ローラー44の軸部50が熱膨張により径方向に拡開しても、断熱スリーブ60がストレスを受けることはない。つまり、この断熱スリーブ60は、加熱ローラー44の熱膨張を吸収することができるので、断熱スリーブ60が破損するような不具合は起きない。
【0068】
<第1実施形態>
このような構成の断熱スリーブ60において、まず最初に、第1実施形態について説明する。第1実施形態の断熱スリーブ60では、スリットSの近傍で、かつスリットSを境にして、加熱ローラー44の回転方向下流側(以下、単に「下流側」という場合がある)に、凹部58よりもわずかに小さい寸法で周方向に長い略矩形状の係合突起62が突設されている。
【0069】
この係合突起62が凹部58に係合されることにより、断熱スリーブ60が軸部50に対して回り止め状態で装着されるが、係合突起62を周方向に長くすると、断熱スリーブ60の軸方向の長さ(幅)を最小化できるので、加熱ローラー44の軸方向(幅方向)の省スペース化が可能となる利点がある。
【0070】
また、図4、図5で示すように、この断熱スリーブ60の係合突起62は、幅方向中央部よりも加熱ローラー44の端部側(外方側)に形成されている。これにより、断熱スリーブ60の捩れが抑制される構成である。
【0071】
すなわち、断熱スリーブ60において、スリットSを境にして、加熱ローラー44の回転方向上流側(以下、単に「上流側」という場合がある)には、係合突起62が形成されていないため、加熱ローラー44の回転に伴って断熱スリーブ60が回転すると、断熱スリーブ60の外周面とボールベアリング70の内周面との摩擦により、その上流側端部64が外方側へずれてしまうことがある。
【0072】
通常、この断熱スリーブ60における上流側端部64の外方側への捩れは、回転駆動ギア52によって規制されるが、その捩れ量が大きいと、回転駆動ギア52に対してストレス(押圧力)を与える結果になる。そのため、係合突起62を形成する位置が上記位置とされて、断熱スリーブ60の上流側端部64の外方側への捩れが抑制されるようにしている。つまり、これにより、断熱スリーブ60による回転駆動ギア52に対するストレスが低減される。
【0073】
また、図7(B)で示すように、加熱ローラー44の軸部50に形成された凹部58は、係合突起62と回転方向に接する部分(係合突起62との係合面)が断熱スリーブ60の外周に向かって広がるような傾斜面58Aとされており、この形状に合わせて係合突起62にも傾斜面62Aが形成されている。したがって、回転力が凹部58から断熱スリーブ60の係合突起62に作用すると、断熱スリーブ60を外側へ押し拡げる方向に力が働き、これによって、断熱スリーブ60の下流側端部66が、ボールベアリング70に圧接された状態となる。
【0074】
つまり、この状態で断熱スリーブ60が回転することにより、断熱スリーブ60の上流側端部64が、軸部50を巻き締める方向に撓み変形する。このため、断熱スリーブ60は軸部50に装着された状態が維持されるが、この巻き締まりによって、断熱スリーブ60の上流側端部64と軸部50及び/又はボールベアリング70との間で異常音が発生する。
【0075】
すなわち、断熱スリーブ60が加熱ローラー44の回転に伴って回転すると、ボールベアリング70との摩擦によって、上流側端部64が、絞り込まれるように(スリットSの間隔が低減されるように)撓み変形する(巻き締まる)。すると、その上流側端部64の内周面が軸部50の外周面に対して摺動したり、上流側端部64の外周面がボールベアリング70の内周面に対して摺動して、異常音が発生する。
【0076】
そこで、図8乃至図11で示すように、その上流側端部64の板厚が下流側端部66の板厚よりも薄肉に形成されている。すなわち、断熱スリーブ60の上流側端部64において、少なくともボールベアリング70の内周面に対面する外周面側が、軸方向から見て、先端(スリットS側)に行くに従って細くなるテーパー面64Aとされている。
【0077】
これによれば、断熱スリーブ60の上流側端部64外周面とボールベアリング70内周面との間、更には断熱スリーブ60の上流側端部64内周面と軸部50外周面との間の接触面積を低減することができるので、それらの間で発生する滑り(摺動)に起因する異常音を抑制することができる。
【0078】
なお、図12で示すように、凹部58及び係合突起62の形状を幅方向に長い形状にすると、軸部50に対する断熱スリーブ60の固定強度を向上でき、巻き締まり方向の耐性を高めることができるので、更に異常音の発生を抑制できる。また、図10、図11で示したように、上流側端部64の内周面と外周面にそれぞれテーパー面64Aが形成されていると、その上流側端部64が、軸部50を巻き締める方向に撓み変形しても、軸部50及びボールベアリング70に接触しないので、異常音の発生を防止することができる。
【0079】
また、図13で示すように、係合突起62をスリットSに跨って形成してもよく、このような構成にすると、異常音だけではなく、上記した捩れを好適に抑制することができる。また更に、その捩れを抑制(防止)する方法としては、図14、図15で示すように、軸方向と直交する方向から見て、断熱スリーブ60の上流側端部64を幅方向において細くする構成にしてもよい。
【0080】
すなわち、断熱スリーブ60の上流側端部64の少なくとも幅方向外方側(軸部50の端部側)を先端(スリットS側)に行くに従って細くなるようなテーパー面64Bに形成する。このような構成にすると、上記したような捩れが発生しても、回転駆動ギア52への押圧力が低減されるので、回転駆動ギア52に対してストレスを与えないようにできる。
【0081】
なお、回転駆動ギア52へのストレス(押圧)を低減する方法としては、図16で示すように、断熱スリーブ60の上流側端部64が下流側端部66に対して矢印Xで示す内方側(円筒部44A側)へオフセットされるように、断熱スリーブ60を予め螺旋状に成形するなどの構成を採用してもよい。
【0082】
これによれば、上流側端部64を初めから円筒部44A側(加熱ローラー44の中央側)へ寄せている(オフセットさせている)ので、上流側端部64が外方側へ捩れても、回転駆動ギア52への押圧力が低減される。したがって、回転駆動ギア52に対してストレスを与えないようにできる。
【0083】
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明する。図12で示したように、凹部58及び係合突起62を幅方向に長い(周方向に短い)形状に形成すると、断熱スリーブ60の巻き締まり(周方向に掛かる力)に対する耐性を高めることができるので、異常音の発生を抑制することができる。しかしながら、このような形状であると、断熱スリーブ60の上流側端部64の捩れ(軸方向に掛かる力)に対しては耐性が低くなる。
【0084】
そこで、第2実施形態の断熱スリーブ60では、図17で示すように、下流側端部66に、周方向に短く幅方向に長い略矩形状の係合突起62を形成し、上流側端部64に、幅方向に短く周方向に長い略矩形状の係合突起63を形成している。そして、軸部50にも各係合突起62、63にそれぞれ対応する凹部58、59を形成している。
【0085】
このような構成にすると、断熱スリーブ60の巻き締まり(周方向に掛かる力)に対する耐性を高めることができるとともに、断熱スリーブ60の上流側端部64の捩れ(軸方向に掛かる力)に対しても耐性を高めることができる。つまり、断熱スリーブ60の巻き締まりによる異常音の発生を防止できるとともに、捩れによる回転駆動ギア52へのストレスを防止できる。
【0086】
なお、上流側端部64に形成する係合突起63の周方向の長さは、凹部59の周方向の長さよりも短くされている(図示のものは約半分程度の長さになっている)。したがって、上流側端部64が巻き締まったときに、凹部59に対して係合突起63が周方向へ移動しても、その移動が許容される。
【0087】
また、図17では係合突起63が断熱スリーブ60の幅方向中央に形成されているが、係合突起63は、図18で示すように、断熱スリーブ60の幅方向中央よりも軸部50の端部側(外方側)へ形成した方が、捩れに対する耐性をより向上させることができるので好ましい。
【0088】
<第3実施形態>
次に、第3実施形態について説明する。この第3実施形態の断熱スリーブ60には係合突起62が形成されていない。つまり、軸部50にも凹部58が形成されていない。この第3実施形態では、軸部50の形状を工夫することにより、断熱スリーブ60の捩れを防止するようにしている。
【0089】
すなわち、図19で示すように、軸部50に断熱スリーブ60が嵌着可能な段差部68を形成し、断熱スリーブ60を、その幅方向両サイドから規制できるようにしている。このような構成にすると、断熱スリーブ60の形状を工夫せずに、その断熱スリーブ60の捩れを防止することができ、断熱スリーブ60よりも外方側の軸部50に設けられる回転駆動ギア52に対してストレス(押圧力)を与えないようにできる。
【0090】
また、このような構成にすると、加工工数を低減できるので、断熱スリーブ60を含めて、製造コストを低減することができる。更に、断熱スリーブ60と軸部50との間に塗布するグリスの染み出しを防止することができる。なお、図示しないが、ボールベアリング70の内周面に段差部を形成し、断熱スリーブ60を、その幅方向両サイドから規制できるようにしても、同様な効果が得られることは言うまでもない。
【0091】
<第4実施形態>
次に、第4実施形態について説明する。この第4実施形態の断熱スリーブ60には、図20で示すように、幅方向に長い略楕円形状の係合突起65が形成されている。すなわち、軸部50に形成するU字状のキー溝56を内方側(円筒部44A側)へ延長し、回転駆動ギア52のU字状突起54をそのキー溝56に嵌合させる前に、断熱スリーブ60の係合突起65をそのキー溝56に嵌合できるようにしている。つまり、U字状突起54、係合突起65、キー溝56が一直線上に配置されるようにしている。
【0092】
このような構成にすれば、回転駆動ギア52の軸部50に対する回り止め用のキー溝56を、断熱スリーブ60の係合突起65の係合用に利用できるので、軸部50の成形性を向上させることができる。つまり、別途凹部58を形成する必要がないため、軸部50の加工工数を低減することができ、これによって、加熱ローラー44の製造コストを低減させることができる。
【0093】
なお、この場合の係合突起65の形状は、U字状のキー溝56に合致させるために、幅方向に長い略楕円形状としている。すなわち、係合突起65の形状は、キー溝56の形状に合わせて適宜変更される。また、図21で示すように、その係合突起65をスリットSに跨って形成する構成としても構わない。これによれば、軸部50に対する断熱スリーブ60の固定強度を向上できるので、断熱スリーブ60の捩れを抑制することができる。
【0094】
<第5実施形態>
最後に、第5実施形態について説明する。この第5実施形態の断熱スリーブ60は、図22で示すように、加熱ローラー44の軸部50の外周面に対面する内周面が、軸方向から見て多角形状に成形されている。このような構成にすれば、軸部50の外周面と断熱スリーブ60の内周面との間に隙間Dが形成され、軸部50の外周面に対する断熱スリーブ60の内周面の接触面積を低減することができるので、断熱スリーブ60と軸部50との間の滑り(摺動)に起因する異常音の発生を抑制することができる。
【0095】
以上、本発明に係る断熱スリーブ60(軸部50)について、第1実施形態〜第5実施形態を基に説明したが、各実施形態で説明した内容を適宜組み合わせる構成にしてもよいことは言うまでもない。例えば図16で示した螺旋状に成形された断熱スリーブ60の幅方向外方側に、テーパー面64Bを形成しても構わないし、図17、図18で示した断熱スリーブ60の幅方向外方側に、テーパー面64Bを形成しても構わない。
【0096】
その他、断熱スリーブ60は、加熱ローラー44の熱を奪い難くするために、白色に調色されることが好ましい。また、加熱ローラー44の円筒部44A、及び凹部58の近傍を除く軸部50の内周面には、ランプヒーター48からの輻射熱を吸収しやすくするために、黒塗り塗装B(図7(B)参照)が施されることが好ましい。更に、軸部50の凹部58、59は、開口状の溝孔としても構わないが、溝孔でない方が、熱効率が低下しないので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0097】
【図1】画像形成装置の構成を示す概略側面図
【図2】定着ユニットを示す概略斜視図
【図3】定着ユニットの内部を示す概略斜視図
【図4】加熱ローラーの構成を示す概略斜視図
【図5】加熱ローラーの構成を示す概略正面図
【図6】加熱ローラーの軸部を示す概略正面図
【図7】(A)加熱ローラーの軸部に断熱スリーブを挿嵌した状態を示す概略断面図、(B)凹部と係合突起を示す概略断面図
【図8】断熱スリーブを示す概略断面図
【図9】加熱ローラーの軸部に断熱スリーブを挿嵌し、その断熱スリーブにボールベアリングを挿嵌した状態を示す概略断面図
【図10】断熱スリーブを示す概略断面図
【図11】加熱ローラーの軸部に断熱スリーブを挿嵌し、その断熱スリーブにボールベアリングを挿嵌した状態を示す概略断面図
【図12】加熱ローラーの軸部と断熱スリーブを示す概略正面図
【図13】断熱スリーブを示す概略断面図
【図14】断熱スリーブを示す概略正面図
【図15】断熱スリーブを示す概略正面図
【図16】断熱スリーブを示す概略正面図
【図17】加熱ローラーの軸部と断熱スリーブを示す概略正面図
【図18】加熱ローラーの軸部と断熱スリーブを示す概略正面図
【図19】(A)加熱ローラーの軸部を示す概略斜視図、(B)加熱ローラーの軸部を示す概略断面図
【図20】加熱ローラーの軸部と断熱スリーブと回転駆動ギアを示す概略斜視図
【図21】加熱ローラーの軸部と断熱スリーブと回転駆動ギアを示す概略斜視図
【図22】加熱ローラーの軸部に断熱スリーブを挿嵌し、その断熱スリーブにボールベアリングを挿嵌した状態を示す概略断面図
【符号の説明】
【0098】
10 画像形成装置
40 定着ユニット(定着装置)
44 加熱ローラー(加熱回転部材)
46 加圧ローラー
48 ランプヒーター(ヒーター)
50 軸部
52 回転駆動ギア(回転駆動授受部材)
54 突起(回り止め部)
56 キー溝(被回り止め部)
58、59 凹部(被係合部)
60 断熱スリーブ
62、63 係合突起(係合部)
64 上流側端部
66 下流側端部
68 段差部
70 ボールベアリング(軸受部材)
S スリット




 

 


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