| 【発明の名称】 |
画像形成装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】由良 純
【氏名】藤田 貴史
【氏名】池上 廣和
【氏名】中藤 淳
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| 【要約】 |
【課題】加熱定着ローラの受電部材と給電部材との導通を安定にできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転駆動する加熱定着ローラ３３を用いる定着装置３１を備え、加熱定着ローラ３３は、通電により発熱する抵抗発熱層７１と、定着加熱ローラ３３の端部に設けられ且つ抵抗発熱層７１と導通している受電部材７５ａと、加熱定着ローラ３３の軸線方向の外側から受電部材７５ａに向けて圧接された給電部材７７ａとを備え、加熱定着ローラ３３の回転により受電部材７５ａと給電部材７７ａとが摺動する画像形成装置１において、受電部材７５ａ及び給電部材７７ａの摺動面に、摺動面の縁から縁に亘って溝８２、８３が形成されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転駆動する加熱定着ローラを用いる定着装置を備え、加熱定着ローラは、通電により発熱する発熱層と、加熱定着ローラの端部に設けられ且つ発熱層と導通している受電部材と、加熱定着ローラの軸線方向の外側から受電部材に向けて圧接された給電部材とを備え、加熱定着ローラの回転により受電部材と給電部材とが摺動する画像形成装置において、受電部材及び給電部材の少なくとも一方の摺動面に、摺動面の縁から縁に亘って溝条が形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】 給電部材に形成された溝条は、重力方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】 溝条は、加熱定着ローラの回転中心を通るように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における定着装置は、用紙上の未定着画像を熱により定着する加熱定着ローラを有している。加熱定着ローラは、内蔵されたハロゲンランプ等の発熱ヒータにより加熱されていた（ハロゲンヒータ加熱方式）。近年、省エネの規制が制定されつつあり、消費電力を低減する必要性がでてきているため、画像形成装置の待機時には、定着設定温度を下げたり、加熱定着ローラの加熱を停止したりしている。
【０００３】このため、駆動時において、加熱定着ローラをより早く加熱できるものが望まれており、加熱定着ローラの外周面或いは内周面に通電により発熱する抵抗発熱層を設ける方式が採用されるようになっている。この方式を採用することにより、ハロゲンヒータ加熱方式に比べ、熱効率が１０％〜３０％程度向上し、ユーザを長時間待たせなくて済むようになる。
【０００４】抵抗発熱層を用いた加熱定着ローラとしては、図１１に示すように、加熱定着ローラの両端部に、抵抗発熱層と導通する受電部材１００を設け、この受電部材１００の周面に、給電部材１０１を、ばねにより押しつけているものがある。このような構成で、給電部材１０１が、加熱定着ローラと一緒に回転する受電部材１００に対して摺動しながら、給電を行っている。
【０００５】これら受電部材１００と給電部材１０１の摺動面は、常に良好な接触状態にあることが望ましく、接触不良になると接触抵抗が大きくなり摺動面の温度上昇が大きくなってしまい、受電部材と給電部材との導通状態が安定し難くなる虞がある。従って、給電部材１０１には、硬度の低い銅カーボンブラシなどを用いることにより、摺動面にカーボン皮膜を形成し、摺動面における接触抵抗を小さく且つ安定にさせて通電を行っている。
【０００６】しかし、上述のように給電部材１０１を、回転する受電部材１００の周面に圧接すると、摺動面に大きな摩擦がかかり、給電部材１０１が磨耗することにより、給電部材１０１と受電部材１０１との間に、磨耗粉１０３が発生する。この磨耗粉１０３は、給電部材１０１の回転により、受電部材１００と給電部材１０１との間から掃出され、受電部材１００の周面に付着してしまう。受電部材１００の周面に付着した磨耗粉１０３は、用紙に付着することがあり、これによって画像不良が発生してしまうという不都合があった。
【０００７】これに対し、特開平１０−３１２１２８号公報、及び特開平１０−２４７０２９号公報には、図１２に示すように、受電部材１００と給電部材１０１とを、加熱定着ローラの軸線方向に沿って配置し、受電部材１００の回転中心に向けて給電部材１０１を圧接する技術が開示されている。
【０００８】即ち、給電部材１０１を受電部材１００の周面に接触させないことにより、磨耗粉１０３が受電部材１００の周面に付着するのを防止するとともに、摺動面の抵抗を小さくして磨耗粉の発生を低減している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した技術では、受電部材１００及び給電部材１０１は、同心状に配置されているため、摺動摩擦によって受電部材１００と給電部材１０１との間に生じた磨耗粉１０３が、受電部材１００と給電部材１０１との間から掃出され難くなり、そのまま蓄積されてしまうことがある。
【００１０】磨耗粉１０３が、受電部材１００と給電部材１０１との間に蓄積されると、図１２に示すように、厚い磨耗粉１０３の層ができてしまうため、摺動面の接触抵抗が極端に大きくなるので、摺動面の温度上昇が大きくなってしまい、受電部材１００と給電部材１０１との導通が安定し難くなるという課題がある。
【００１１】そこで、本発明は、加熱定着ローラの受電部材と給電部材との導通を安定にできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、回転駆動する加熱定着ローラを用いる定着装置を備え、加熱定着ローラは、通電により発熱する発熱層と、加熱定着ローラの端部に設けられ且つ発熱層と導通している受電部材と、加熱定着ローラの軸線方向の外側から受電部材に向けて圧接された給電部材とを備え、加熱定着ローラの回転により受電部材と給電部材とが摺動する画像形成装置において、受電部材及び給電部材の少なくとも一方の摺動面に、摺動面の縁から縁に亘って溝条が形成されていることを特徴とする。
【００１３】この請求項１に記載の発明では、駆動時において、給電部材及び受電部材を介して発熱層に通電を行うと、発熱層が発熱して加熱定着ローラを加熱する。加熱された加熱定着ローラは、回転しつつ未定着画像を加熱定着する。このとき、加熱定着ローラと一緒に受電部材が回転し、受電部材と給電部材とが摺動する。受電部材と給電部材との摺動により、受電部材と給電部材との間に磨耗粉が発生するが、この磨耗粉は、摺動面に形成された溝条を通って摺動面の縁から掃き出されることにより、磨耗粉が受電部材と給電部材との間から除去されるので、受電部材と給電部材との間に磨耗粉が蓄積され難くなる。
【００１４】受電部材と給電部材との間に磨耗粉が蓄積され難くなるので、受電部材と給電部材との接触状態を安定した状態に維持することができ、受電部材と給電部材とを安定して導通することができる。また、受電部材と給電部材との間に磨耗粉が蓄積されにくいことにより、磨耗粉が受電部材及び給電部材を削ることを防止できるので、摺動面における温度上昇を抑えることができ、磨耗粉の発生をも低減できる。従って、受電部材及び給電部材の寿命を延ばすことができる。
【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、給電部材に形成された溝条は、重力方向に沿って形成されていることを特徴とする。
【００１６】この請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、給電部材の溝条が重力方向に沿って形成されていることにより、摺動面で発生した磨耗粉が自重で落下するので、受電部材と給電部材との間から磨耗粉を効率良く除去することができる。また、磨耗粉を効率良く除去できるので、溝条の幅や深さ、及び本数を抑えることができ、受電部材及び給電部材の加工が容易である。従って、受電部材及び給電部材の加工のコストを低減することができる。
【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、溝条は、加熱定着ローラの回転中心を通るように形成されていることを特徴とする。
【００１８】この請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、溝条が回転中心を通るように形成されていることにより、摺動面のほとんどの磨耗粉が溝条に入るので、磨耗粉を更に効率良く除去することができる。また、磨耗粉を更に効率良く除去できるので、溝条の幅や深さ、及び本数を更に抑えることができ、受電部材および給電部材の加工が更に容易である。従って、受電部材及び給電部材の加工のコストを更に低減することができる。これに対し、溝条が回転中心を通っていない場合には、回転中心付近の磨耗粉は、溝条に入り難くなり、そのまま蓄積されてしまうことがあった。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。先ず、図１乃至図５に基づいて第１実施の形態を説明する。図１に示すように、画像形成装置１は、矢印Ａ方向に回転する感光体３を有しており、感光体３の周囲には、感光体３の周面を一様に帯電する帯電装置５、感光体３の周面をクリーニングするクリーニング装置７、レーザビームＬにより帯電された感光体３の周面に静電潜像を形成する書込装置９、トナーを供給して感光体３の静電潜像をトナー像として顕像化する現像スリーブ１１を有する現像装置１３、感光体３のトナー像を用紙Ｐに転写する転写装置１５とが配置されている。
【００２０】また、感光体３の下方には、感光体３と転写装置１５との間に用紙Ｐを給紙する給紙装置１７が配置されている。給紙装置１７は、矢印Ｂ方向に着脱可能な給紙カセット１９を有しており、給紙カセット１９内の用紙Ｐは、中板２１に支えられ、図示しないスプリングの付勢力によりアーム２３を介して給紙ローラ２５に向けて押しつけられている。
【００２１】給紙ローラ２５には、分離パッド２７が圧接されており、図示しない制御部からの指令で給紙ローラ２５が回転することによって給紙カセット１９内の最上紙は、分離バッド２７により重送を防止されながら、下流側のレジストローラ２９まで搬送されるようになっている。レジストローラ２９に搬送された用紙Ｐは、感光体３上の画像と同期するタイミングで、感光体３と転写装置１５との間に送り出され、転写装置１５によりトナー像を転写されるようになっている。
【００２２】転写装置１５によりトナー像を転写された用紙Ｐは、定着装置３１に搬送され、加熱定着ローラ３３と、加熱定着ローラ３３に対向する位置で圧接する加圧ローラ３５との間を通ることにより、加熱加圧されてトナー像を定着されるようになっている。
【００２３】その後、定着済みの用紙Ｐは、排紙ローラ３７によって定着画像面を下にして、排出口３９から排紙トレイ部４１上に排出されつつ載置されるようになっている。尚、排紙トレイ部４１は、排紙ストッパ４３を有しており、排紙ストッパ４３は、矢印Ｃ方向において可動に設けられ、排出される様々な用紙のサイズに対応できるようになっている。また、排紙トレイ部４１を構成しているカバー４２は、回転支軸４４を中心に開放可能になっている。
【００２４】画像形成装置１の外装部４５の上部前面には、画像形成装置１の操作部であるオペレーションパネル４７が突き出ている。また、画像形成装置１内の図中左側に配置されたケース４９内には、電源５１やプリント板５３（エンジンドライバボード）、コントローラボード５５等の電装、図示しない制御部が収納されている。また、外装部４５には、手差し給紙装置５７がピン５９により回動可能に取り付けられている。
【００２５】図２に示すように、定着装置３１の加熱定着ローラ３３には、シリコンゴム等の弾性部材からなる加圧ローラ３５が図示しないスプリングによって一定の加圧力で押しあてられている。加熱定着ローラ３３は、断熱ブッシュ６１ａ、６１ｂ、軸受６３ａ、６３ｂを介して定着側板６５ａ、６５ｂに取り付けられており、歯車６７が図示しない駆動源からの駆動力を伝達されることにより回転駆動するようになっている。
【００２６】加熱定着ローラ３３は、Ａｌ（アルミニウム）若しくはＦｅ（鉄）の薄肉パイプを基体６８としており、その肉厚は、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度である。この金属基体６８の外周面には、表面離型層６９が形成されており、内周面には、電気絶縁層７０と抵抗発熱層（発熱層）７１とが積層されている。抵抗発熱層７１は、鉄クロム等のステンレス系箔（厚さ２０μｍ〜８０μｍ程度）で、必要な抵抗を得るためにパターンに形成されている。この抵抗発熱層７１は、マイカシートやポリイミドフィルム等の電気絶縁層７０の内周面側に接着されている。尚、抵抗発熱層７１のステンレス箔のパターンは、図２に示す形状に限定されず、例えば、図６及び図７に示すようなパターンであっても良い。
【００２７】図３に示すように、抵抗発熱層７１の両端部には、抵抗発熱層７１に通電を行うための電極部材７２ａ、７２ｂが電極固定部材７３ａ、７３ｂにより保持されている。電極部材７２ａ、７２ｂには、受電部材７５ａ、７５ｂが一体的に形成されており、加熱定着ローラ３３とともに回転するようになっている。
【００２８】この受電部材７５ａ、７５ｂに対しては、ホルダ７８ａ、７８ｂにより保持された給電部材７７ａ、７７ｂが面接触している。即ち、受電部材７５ａ、７５ｂには、加熱定着ローラ３３の軸先方向の外側からコイルバネ７６ａ、７６ｂによって給電部材７７ａ、７７ｂが一定の荷重で押し当てられ（矢印Ｄ参照）、受電部材７５ａ、７５ｂと、給電部材７７ａ、７７ｂとが摺動しながら通電を行っている。
【００２９】本実施の形態では、給電部材７７ａ、７７ｂとして、銅カーボンブラシを用いている。銅カーボンブラシを用いることにより、受電部材７５ａ、７５ｂ及び給電部材７７ａ、７７ｂとの摺動面にカーボン皮膜を形成し、摺動面における接触抵抗を小さく且つ安定にさせて通電を行っている。尚、給電部材７７ａ、７７ｂは、銅カーボンブラシに限定されるものではない。
【００３０】また、受電部材７５ａの給電部材７７ａに対する摺動面には、図４に示すように、一本の溝条８２が形成されており、溝条８２は、一方の受電部材７５ａの摺動面の縁から縁に亘って形成されている。本実施の形態では、他方の受電部材７５ｂの摺動面にも同様な溝条８２が形成されている。
【００３１】同様に、給電部材７７ａの受電部材７５ａに対する摺動面には、図５に示すように、２本の溝条８３が形成されており、それぞれの溝条８３は、一方の給電部材７７ａの摺動面の縁から縁に渡って形成されている。本実施の形態では、他方の給電部材７７ｂにも同様な溝条８３が形成されている。また、溝条８２、８３の深さは、１ｍｍ〜３ｍｍ程度であるが、これに限定されず、加熱定着ローラ３３の設定温度や、寿命に応じて適宜変更可能である。
【００３２】一方、図２に示すように、加熱定着ローラ３３には、温度センサ７９が当接しており、温度センサ７９より検出された信号は、入力回路８０を経てＣＰＵ８１に取り込まれ、ＣＰＵ８１は、検出した加熱定着ローラ３３の温度を基に、ドライバ６２を介して抵抗発熱層７１への通電を制御するようになっている。本実施の形態では、加熱定着ローラ３３の温度は、１８０℃に設定されており、装置の電源が投入されると、ドライバ８２を介して抵抗発熱層７１へ電流が流れ、加熱定着ローラ３３の温度が、上述の設定温度まで急激に上昇するようになっている。尚、設定温度は、上述の値に限定されないことは、言うまでもない。
【００３３】次に、上述した構成に基づき、本実施の形態の作用を説明する。画像形成装置１の駆動時において、受電部材７５ａ、７５ｂ及び給電部材７７ａ、７７ｂを介して抵抗発熱層７１に通電を行うことにより、抵抗発熱層７１が発熱して加熱定着ローラ３３を加熱する。加熱された加熱定着ローラ３３は、その回転により用紙の未定着画像を加熱定着しつつ、用紙を排紙口３９に向けて搬送する。
【００３４】このとき、加熱定着ローラ３３と一緒に受電部材７５ａ、７５ｂが回転することにより、受電部材７５ａ、７５ｂと給電部材７７ａ、７７ｂとが摺動する。受電部材７５ａ、７５ｂと給電部材７７ａ、７７ｂとの摺動により、銅カーボンブラシの給電部材７７ａ、７７ｂが磨耗し、受電部材７５ａ、７５ｂと給電部材７７ａ、７７ｂとの間に磨耗粉が発生する。
【００３５】この磨耗粉は、受電部材７５ａ、７５ｂの回転により、それぞれの摺動面に形成された溝条８２、８３に案内され、溝条８２、８３に入った磨耗粉は、溝条８２、８３を通って受電部材７５ａ、７５ｂと給電部材７７ａ、７７ｂとの間から掃き出される。従って、受電部材７５ａ、７５ｂと給電部材７７ａ、７７ｂとの間に磨耗粉が蓄積され難くなるので、受電部材７５ａ、７５ｂと給電部材７７ａ、７７ｂとの接触状態を安定した状態に維持することができ、受電部材７５ａ、７５ｂと給電部材７７ａ、７７ｂとを安定して導通することができる。
【００３６】また、受電部材７５ａ、７５ｂと給電部材７７ａ、７７ｂとの間に磨耗粉が蓄積され難いことにより、磨耗粉が受電部材７５ａ、７５ｂ及び給電部材７７ａ、７７ｂを削ることを防止できるので、摺動面における温度上昇を抑えることができ、磨耗粉の発生をも低減できる。従って、受電部材７５ａ、７５ｂ及び給電部材７７ａ、７７ｂの寿命を延ばすことができる。
【００３７】次に、他の実施の形態を説明するが、その説明にあたり、上述の部分と同様な部分には、同一の符号を付することにより、その説明を省略する。
【００３８】第２実施の形態では、図８に示すように、受電部材７７ａの摺動面の溝条８２が、重力方向（矢印Ｅ参照）に沿って形成されていることのみが、第１実施の形態と異なる。尚、他方の受電部材７７ｂの溝条８３も同様に形成されている。従って、第２実施の形態では、第１実施の形態と同様な効果を奏するとともに、給電部材７７ａ、７７ｂの溝条８３が重力方向に沿って形成されていることにより、摺動面で発生した磨耗粉が自重で落下するので、受電部材７５ａ、７５ｂと給電部材７７ａ、７７ｂとの間から磨耗粉を効率良く除去することができる。
【００３９】また、磨耗粉を効率良く除去できるので、溝条の幅や深さ、及び本数を最小限に抑えることができ、受電部材７５ａ、７５ｂ及び給電部材７７ａ、７７ｂの加工が容易であり、しかも、受電部材７５ａ、７５ｂ及び給電部材７７ａ、７７ｂの加工に要するコストを低減することができる。
【００４０】第３実施の形態では、図９に示すように、受電部材７５ａの溝条８２は、三本形成され、三本のうち中央の溝条８２は、円形の受電部材７５ａの中心を通っている（加熱定着ローラ３３の回転中心を通っている）。また、図１０に示すように、給電部材７７ａの摺動面には、十字状に溝条８３が形成されており、縦の溝条８３及び横の溝条８３が、加熱定着ローラ３３の回転中心に対応する位置で交差している。尚、他方の受電部材７５ｂの溝条は、一方の受電部材７５ａの溝条８２と同様に形成されており、他方の給電部材７７ｂの溝条は、一方の給電部材７７ａの溝条８３と同様に形成されている。
【００４１】この第３実施の形態では、第１実施の形態と同様な効果を奏するとともに、受電部材７５ａ、７５ｂ及び給電部材７７ａ、７７ｂのぞれぞれの溝条８２、８３が回転中心を通るように形成されていることにより、摺動面のほとんどの磨耗粉が溝条８２、８３に入るので、磨耗粉を更に効率良く除去することができる。これに対し、溝条８２、８３が回転中心を通っていない場合には、回転中心付近の磨耗粉は、溝条に入り難くなり、そのまま蓄積されてしまうことが考えられる。
【００４２】本発明は、上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、受電部材７５ａ、７５ｂ及び給電部材７７ａ、７７ｂの両方に溝条８２、８３を形成したが、どちらか一方に溝条を形成しても良く、この場合であっても同様な作用効果を得る。
【００４３】
【発明の効果】請求項１に記載の発明では、溝条を形成することにより、受電部材と給電部材との間から磨耗粉を除去できるので、受電部材と給電部材との間に磨耗粉が蓄積され難くなる。従って、受電部材と給電部材との接触状態を安定した状態に維持することができ、受電部材と給電部材とを安定して導通することができる。また、受電部材と給電部材との間に磨耗粉が蓄積されにくいことにより、磨耗粉が受電部材及び給電部材を削ることを防止できるので、摺動面における温度上昇を抑えることができ、磨耗粉の発生をも低減できる。従って、受電部材及び給電部材の寿命を延ばすことができる。
【００４４】請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、給電部材の溝条が重力方向に沿って形成されていることにより、摺動面で発生した磨耗粉が自重で落下するので、受電部材と給電部材との間から磨耗粉を効率良く除去することができる。また、磨耗粉を効率良く除去できるので、溝条の幅や深さ、及び本数を少なくすることができ、受電部材及び給電部材の加工が容易である。従って、受電部材及び給電部材の加工のコストを低減することができる。
【００４５】請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、溝条が回転中心を通るように形成されていることにより、摺動面のほとんどの磨耗粉が溝条に入るので、磨耗粉を更に効率良く除去することができる。また、磨耗粉を更に効率良く除去できるので、溝条の幅や深さ、及び本数を更に抑えることができ、受電部材および給電部材の加工が更に容易である。従って、受電部材及び給電部材の加工のコストを更に低減することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７４７
【氏名又は名称】株式会社リコー
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| 【出願日】 |
平成１２年４月１９日（２０００．４．１９） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３０５８９６（Ｐ２００１−３０５８９６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１１月２日（２００１．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１１７６６４（Ｐ２０００−１１７６６４） |
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