JP5328232B2 - 加圧機構及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、一対の圧接部材を圧接するための加圧機構、及びこの加圧機構を有する画像形成装置に関する。

例えば、電子写真方式を用いた画像形成装置は、像担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を静電気力と圧力により記録材に転写し、その転写トナー像を熱と圧力により記録材に定着させることで、記録材上に画像を記録形成するようになっている。

前述の転写や定着の工程で圧力を付与する加圧機構においては、圧力付与の一般的方法として、引張バネや圧縮バネが用いられる。引張バネを用いた加圧機構は、薄板状の圧力付与部材等に安易に張架が可能であり、加圧機構の構造的には安定的な張架が可能である（特許文献１）。一方、圧縮バネを用いた加圧機構は、圧縮バネの両端に圧受け面を設けて、支点、力点、作用点を略一列にして、圧力を安定させる必要がある。具体的には、圧縮バネの両端に圧縮バネの外径と同等以上の幅を有する圧受け面を設けてボルト、ナット等で圧縮バネを保持したり、また板状部材を曲げ加工して圧受け面を設けて圧縮バネをのせたり、板状部材の板厚面に圧縮バネをのせて、支点、力点、作用点を略一列にして、圧力を安定させている（特許文献２，３，４）。

特開２００２−２８７５５９号 実開昭５８−５０４６０号 特開昭６３−１５７１８０号 特許第３８８５５３４号

しかしながら、圧力の付与に引張バネを用いた場合、その圧力を解除するために引張バネをより引っ張る構成が必要となるため、より精確な圧力の付与には圧縮バネを用いる構成が有利と言える。しかし、前述したように、圧縮バネを用いた構成の場合、引張バネを用いた構成と異なり、圧力を安定させるための構成が必要となる。例えば、圧受け面の幅を圧縮バネの径より広くしてボルト、ナットで圧縮バネを保持する構成は高剛性、高安定化であるが、強度に対して過剰な構成、構造である。また、板状部材では曲げ加工により圧受け面を設けたことにより、力点が、支点や作用点とオフセットする。そのため、ねじれ力やモーメント力が発生するほか、前記圧受け面は前記ねじれ力やモーメント力に対する強度の確保が必要となる。また、ねじれ力やモーメント力を避けるべく板状部材の板厚面に圧縮バネをのせても、板厚の幅でしか圧縮バネを受けられないため、圧受け面の不安定条件をぬぐいきれないという問題があった。

本発明の目的は、構成の簡易化、低コスト化をはかりつつ、圧縮バネを安定して保持し、圧縮バネによる加圧の安定化をはかることである。

上記目的を達成するために、本発明は、第一の圧接部材を保持する第一の保持部材と、前記第一の保持部材に設けられた回転中心軸に対して回転可能に設けられ、第二の圧接部材を保持する第二の保持部材と、前記第一の圧接部材と前記第二の圧接部材とを圧接するために一方の保持部材を他方の保持部材に向けて加圧する圧縮バネと、を有する加圧機構であって、前記圧縮バネの内径よりも小さい外径をもち、前記圧縮バネの内側に接して前記圧縮バネを保持するガイド部材を有し、前記ガイド部材は前記圧縮バネと共に前記一方の保持部材に設けられ、前記他方の保持部材と係合するフック部を有することを特徴とする。

本発明によれば、ガイド部材により圧縮バネが安定して保持されるので、構成の簡易化、低コスト化をはかりつつ、圧縮バネによる加圧の安定化をはかることができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る加圧機構について説明する。ここでは、画像形成装置における定着装置に加圧機構を用いた構成を例示して説明する。

まず画像形成装置の概略構成を簡単に説明し、次いで定着装置に加圧機構を用いた構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る加圧機構を備えた画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの断面図である。以下、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。

シートは、トナー像が形成されるものである。シートの具体例として、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製のシート状のもの、厚紙、オーバーヘッドプロジェクター用などがある。

図１に示すプリンタ１は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色の画像形成部１０を備えている。感光ドラム１１は、帯電器１２によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム１１は、レーザスキャナ１３によって、潜像を形成される。潜像は、現像器１４によってトナー像になる。感光ドラム１１のトナー像は、一次転写ブレード１７によって、中間転写ベルト３１に順次転写される。転写後、感光ドラム１１に残ったトナーは、クリーナ１５によって除去される。この結果、感光ドラム１１の表面は、清浄になり、次の画像形成に備える。

一方、シートＰは、給送カセット２０又はマルチ給送トレイ２５から、１枚ずつ送り出されてレジストローラ対２３に送り込まれる。レジストローラ対２３は、シートＰを一旦受け止めて、シートが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対２３は、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取って、シートＰを中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５との間に送り込む。中間転写ベルト３１上のカラーのトナー像は、二次転写ローラ３５によってシートＰに転写される。その後、シートＰのトナー像は、定着装置４０によって加熱加圧されることでシートＰに定着される。

シートの片面だけにトナー像を形成する場合、切替部材６１の切り替えにより、シートＰはプリンタ１の側面に配置されている排出トレイ６４に排出され、又は、プリンタ１の上面に配置されている排出トレイ６５に排出される。フェイスアップ（トナー像が上側）で排出される場合、シートＰは排出トレイ６４上に排出され、フェイスダウン（トナー像が下側）で排出される場合、シートＰは排出トレイ６５上に排出される。

シートの両面にトナー像を形成する場合、定着装置４０によってトナー像を定着されたシートＰは、切替部材６１によって上方へ案内されて、後端が反転ポイントＲに達したとき、搬送路７３によってスイッチバック搬送されて表裏反転される。その後、シートＰは、両面搬送路７０を搬送されて、片面画像形成と同様の過程を経て他方の面にトナー像が形成されて、排出トレイ６４又は排出トレイ６５上に排出される。切替部材６１、スイッチバック搬送路７３等で構成される部分は、シートの表裏面を反転させる反転手段の一例である。

次に図２〜図６を用いて定着装置に用いた加圧機構について説明する。図２は加圧機構を有する定着装置４０の外観斜視図である。図３は定着装置４０の加圧機構部詳細を示す正面図である。図４は定着装置４０の加圧機構部詳細を示す平面図である。図５は定着装置４０の加圧機構部詳細を示す側面図である。図６は定着装置４０のバネを除く加圧機構部詳細を示す構成斜視図である。

図２に示すように、定着装置４０は、転写されたトナー像を加熱、加圧することによりシートに定着させるために、一対の圧接部材である定着ローラ（第一の圧接部材）１００及び加圧ローラ（第二の圧接部材）１０１を備えている。定着ローラ１００及び加圧ローラ１０１は表面に低摩擦係数の離型層を有する中空形状の円筒体であり、内部に加熱する為の加熱部材１０２が備えられている。また、定着ローラ１００と加圧ローラ１０１の間には後述する加圧機構により所定の加圧力が作用している。そして、定着ローラ１００と加圧ローラ１０１の間にシートＰを通すことで、トナー像を加熱、加圧して定着する。

ここでは定着装置４０として、一対の圧接ローラ対方式としているが、この定着方式に限定されるものではない。例えば、加圧ローラ側や定着ローラ側が搬送ベルトユニットであるベルト定着方式でも良い。

図２及び図３に示すように、定着ローラ１００は両端部に配置された板状のブラケット（第一の保持部材）１１０に設けられた定着ローラ支持部材１１１に回転可能に支持されている。加圧ローラ１０１は両端部に配置された板状の加圧レバー（第二の保持部材）１２０に設けられた加圧ローラ支持部材１２１に回転可能に支持されている。加圧レバー１２０はブラケット１１０に設けられた回転中心軸１１２を中心にして回転可能に支持されている。

図２〜図６に示すように、加圧レバー１２０には加圧ローラ１０１を挟んで、回転中心軸１１２の反対位置に圧縮バネ２００が配置されている。圧縮バネ２００は、定着ローラ１００と加圧ローラ１０１とを所定の圧力で圧接するために、一方の保持部材である加圧レバー１２０を他方の保持部材であるブラケット１１０に向けて加圧している。圧縮バネ２００と加圧レバー１２０が当接、係合する部位は、加圧レバー１２０に圧縮バネ２００の内径部を支持する突起２２０（図６参照）があり、圧縮バネ２００が加圧レバー１２０の所定位置に配置されている。

圧縮バネ２００の内径部には、圧縮バネ２００の圧力中心線と略一致した圧力中心線をもち、圧縮バネ２００の内径よりも小さい外径をもつ引張バネ（ガイド部材）２１０が配置されている。ガイド部材としての引張バネ２１０は、圧縮バネ２００と共に加圧レバー１２０に配置され、圧縮バネ２００の倒れや傾斜を抑止すべく圧縮バネ２００を加圧レバー１２０の所定位置に保持している。また、引張バネ２１０は一方の端部にブラケット１１０と係合するフック部２１０ａを有している。

一方の端部が突起２２０に支持された圧縮バネ２００の他方の端部には、受圧部材２０１が設けられている。受圧部材２０１は圧縮バネ２００の内径部に配置された引張バネ２１０の他方の端部に張架されている。また、引張バネ２１０の一方の端部（フック部２１０ａ）はブラケット１１０に設けられた穴２２１に係合して張架している。すなわち、引張バネ２１０は圧縮バネ２００を所定位置に保持しつつ、加圧レバー１２０とブラケット１１０とをつなぐ機能を有する。これにより、従来の圧縮バネ構成で用いられていた支持部材（例えば段付きネジと保持部材のネジ部等）を不要として、簡略かつ低コストな構成を可能としている。

また、圧縮バネ２００と引張バネ２１０の設定圧力の関係は、圧縮バネ２００の圧力＜引張バネ２１０の引張圧力、あるいは、圧縮バネ２００の圧力＜引張バネ２１０の初張力、の関係である。すなわち、引張バネ２１０の引張圧力あるいは初張力は圧縮バネの圧力を超える大きさであり、圧縮バネ２００の圧力を掛けても、受圧部材２０１とブラケット１１０の間の距離を略一定に保持可能としている。このように、引張バネ２１０の引張力が確実に圧縮バネ２００の圧力を上回ることで、圧縮バネ２００による加圧レバー１２０、ブラケット１１０への伝達圧力が確実に得られる。

また図５に示すように、圧縮バネ２００の圧力中心線と、引張バネ２１０の圧力中心線と、圧縮バネ２００と引張バネ２１０が共に配置された加圧レバー１２０中心線３３３とを略一致させて配置している。

更に図４及び図５に示すように、圧縮バネ２００の圧力中心線上にある加圧力点３３１と加圧ローラ支持部材１２１の中心軸上にある加圧作用点３３２と回転中心軸１１２の中心軸上にある加圧支点３３０の三点を、加圧レバー１２０の加圧レバー中心線３３３上に配置（略一致）している。このことと、前述の引張バネ２１０が圧縮バネ２００を安定配置させる効果とあわせて、加圧レバー１２０に対する、ねじれ力や傾きに対するモーメント力の発生がしにくい構造としている。

上述したように、本実施形態によれば、引張バネ２１０により圧縮バネ２００の保持が安定して、加圧力を安定させることができる。また、構成部品は形状の簡易化が可能である為、加工工程の少ない部品構造の導入による低コスト化、かつ加圧構成部材の変形解消策による加圧安定化の両立が可能となり、加圧効率の高い構成が実施可能である。

また、ガイド部材として引張バネを用いているが、引張バネは一般的な部品であり、流通性やコスト面、実施の安易さを優位にしながら、前述した効果を得ることが可能である。

また、圧縮バネを引張バネで保持することで、圧縮バネの端部を保持する部材は、板状の場合は曲げ等の加工の必要がなく、ブロック形状の場合は薄肉化が可能となる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、圧縮バネ２００の内径よりも小さい外径をもち、圧縮バネ２００の内側に接して圧縮バネ２００を保持する引張バネ２１０を有する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。図７に示すように、圧縮バネ２００の外径よりも大きい内径をもち、圧縮バネ２００の外側に接して圧縮バネ２００を保持する引張バネ２１０を有する構成であっても良い。なお、その他の構成は前述した実施形態と同様であり、同等の機能を有する部材には同一符号を付している。このように構成しても、前述した実施形態と同様の効果が得られる。

また前述した実施形態では、圧縮バネ２００の圧力が一定である構成を例示したが、これに限定されるものではなく、圧縮バネ２００の圧力を可変可能に調整する調整機構を設けた構成としても良い。具体的には、例えば図８に示すように、圧縮バネ２００の他端に設けられた、受圧部材２０１に引張バネ２１０を張架せず、受圧部材２０１に引張バネ２１０の内径と略一致する呼び径をもつ雄ネジ部２０１ａを設けて、引張バネ２１０の内径部にねじ込んでいる。これにより、圧縮バネ２００の加圧力の安定化をはかりつつ、その加圧力の調整が可能となる。

また前述した実施形態では、ガイド部材として引張バネを例示しているが、ガイド部材は圧縮バネの内側又は外側に接して圧縮バネを保持する形状であれば、その他の円柱状の部材、或いは角柱状の部材であっても構わない。

また前述した実施形態では、圧縮バネで加圧レバーをブラケットに向けて加圧する構成を例示したが、これに限定されるものではない。圧縮バネでブラケットを加圧レバーに向けて加圧する構成としても良い。或いは、圧縮バネを加圧レバー側とブラケット側の両方に設けて互いを加圧する構成とすることも可能である。

また前述した実施形態では、画像形成装置の定着装置に加圧機構を適用した構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。一対の圧接部材を圧縮バネを用いて加圧する構成であれば、その他のユニットや装置であっても本発明は有効である。例えば、前述した画像形成装置であれば、転写ローラ部や、給送ローラ部などにおいても有効である。また、画像形成装置以外の装置にも適用可能である。

また前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばスキャナ、複写機、ファクシミリ装置等の他の画形成理装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置において圧縮バネを用いて圧接される一対の圧接部材に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

画像形成装置の概略構成を示す模式断面図 加圧機構を有する定着装置の外観斜視図 定着装置の加圧機構部詳細を示す正面図 定着装置の加圧機構部詳細を示す平面図 定着装置の加圧機構部詳細を示す側面図 定着装置のバネを除く加圧機構部詳細を示す構成斜視図 定着装置の加圧機構部詳細を示す正面図 加圧機構における調整機構部詳細を示す要部断面図

符号の説明

１ …プリンタ
４０ …定着装置
１００ …定着ローラ
１０１ …加圧ローラ
１０２ …加熱部材
１１０ …ブラケット
１１１ …定着ローラ支持部材
１１２ …回転中心軸
１２０ …加圧レバー
１２１ …加圧ローラ支持部材
２００ …圧縮バネ
２０１ …受圧部材
２０１ａ …雄ネジ部
２１０ …引張バネ
２１０ａ …フック部
２２０ …突起
２２１ …穴
３３０ …加圧支点
３３１ …加圧力点
３３２ …加圧作用点
３３３ …中心線

Claims (9)

1. 第一の圧接部材を保持する第一の保持部材と、前記第一の保持部材に設けられた回転中心軸に対して回転可能に設けられ、第二の圧接部材を保持する第二の保持部材と、前記第一の圧接部材と前記第二の圧接部材とを圧接するために一方の保持部材を他方の保持部材に向けて加圧する圧縮バネと、を有する加圧機構であって、
   前記圧縮バネの内径よりも小さい外径をもち、前記圧縮バネの内側に接して前記圧縮バネを保持するガイド部材を有し、前記ガイド部材は前記圧縮バネと共に前記一方の保持部材に設けられ、前記他方の保持部材と係合するフック部を有することを特徴とする加圧機構。
2. 第一の圧接部材を保持する第一の保持部材と、前記第一の保持部材に設けられた回転中心軸に対して回転可能に設けられ、第二の圧接部材を保持する第二の保持部材と、前記第一の圧接部材と前記第二の圧接部材とを圧接するために一方の保持部材を他方の保持部材に向けて加圧する圧縮バネと、を有する加圧機構であって、
   前記圧縮バネの外径よりも大きい内径をもち、前記圧縮バネの外側に接して前記圧縮バネを保持するガイド部材を有し、前記ガイド部材は前記圧縮バネと共に前記一方の保持部材に設けられ、前記他方の保持部材と係合するフック部を有することを特徴とする加圧機構。
3. 前記ガイド部材は、前記圧縮バネの内径よりも小さい外径を有する引張バネであることを特徴とする請求項１又は２に記載の加圧機構。
4. 前記圧縮バネの圧力中心線と、前記引張バネの圧力中心線と、前記圧縮バネと前記引張バネが共に配置された前記一方の保持部材の中心線とを略一致させて配置することを特徴とする請求項３に記載の加圧機構。
5. 前記圧縮バネと引張バネの設定圧力の関係は、圧縮バネの圧力＜引張バネの引張力、の関係であることを特徴とする請求項３又は４に記載の加圧機構。
6. 前記ガイド部材は、一方の端部が前記一方の保持部材で支持された前記圧縮バネの他方の端部を支持する受圧部材を有し、前記圧縮バネを前記一方の保持部材に保持しつつ、前記フック部により前記一方の保持部材と前記他方の保持部材とをつなぐことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加圧機構。
7. 前記圧縮バネの圧力を可変可能に調整する調整機構を設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の加圧機構。
8. 一対の圧接部材と、前記一対の圧接部材を圧接するための加圧機構を有し、シートに画像を形成する画像形成装置であって、前記加圧機構として請求項１乃至７のいずれか１項に記載の加圧機構を有することを特徴とする画像形成装置。
9. シートの画像を加熱及び加圧する定着装置を有し、前記定着装置が前記加圧機構に加圧される一対の圧接部材を有することを特徴とする請求項８に載の画像形成装置。

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