JP2006171611A - 定着装置及び定着装置の組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着ベルトが片寄ることなく組み立てることができ、ベルトやローラの交換も簡単に行うことのできる定着装置。
【解決手段】 定着装置の前面側基板１０１と背面側基板１０２には支持加熱ローラ１３を上方に向けて支持して付勢された支持部材１４が取り付けられ、一方の基板には支持加圧ローラ１２のローラ軸１２ｂを支持する軸受１０２ｃが固設され、他方の基板には支持加圧ローラ１２のローラ外径より大きな開放穴１０１ａが設けられていて、支持加圧ローラ１２の他方のローラ軸１２ｂを支持する軸受１１０ａを設けたローラ保持部材１１０を開放穴１０１ａを覆う形で取り付けられ、支持加圧ローラ１２は回転可能に支持されていて、定着ベルト１１は少なくとも支持加熱ローラ１３を支持加圧ローラ１３との間に張架した構成とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる定着装置及び定着装置の組立方法に関するものである。

電子写真方式により画像形成を行う画像形成装置では、像担持体（感光体）又は中間転写体上に形成したトナー像を転写材（用紙）上に転写し、転写材上のトナー像を定着手段によって加熱・加圧し定着することがなされている。

加熱・加圧して定着を行う定着手段としては、ローラ定着とならんでベルト定着がある。

ベルト定着では、支持加熱ローラと支持加圧ローラとの間に無端状の定着ベルトを張架し、支持加圧ローラに巻回した定着ベルトを介して外部の外部加圧ローラと圧接してニップ部を形成していて、ニップ部を通過することにより、用紙上のトナー像の定着を行うことがなされている。

定着手段は、熱管理上や組立構成上枠体（基体）内に構成されていることが望ましい。しかし、ベルト定着装置にあっては、ベルトの片寄りを防止するためベルトを張架するローラの平行度や装置自体の平行度が求められ、組立を行い或いはオーバーホールを行う過程において、装置自体の剛性や再現性が求められ、ローラやベルトの挿脱に際しては細心の調整と余分な空間を必要としていて、枠体は組立てられた定着装置に較べて余分な空間領域を設けた大型となるのを避けられない。

特許文献１には、フィルム（ベルト）定着装置についての記載がなされていて、フィルムユニットと加圧ユニットとが離間する構成についての説明がなされているが、フィルムとフィルム内側のローラの組立性やメンテナンス性についての記載はなされていない。
特許第２９６２５７３号公報

本発明は、定着ベルトが片寄ることなくローラに張架され、定着装置を構成するベルトやローラを容易に組立てることができ、またベルトやローラは精度よく簡単に交換がなされるコンパクトな形状をしたベルト定着装置、及びベルト定着装置の組立方法を提供することを目的とする。

前記の課題を解決し、かつ目的を達成するために本発明は以下のように構成している。
（請求項１）
少なくとも支持加熱ローラと支持加圧ローラとの間に無端状の定着ベルトを張架し、前記支持加圧ローラに巻回した前記定着ベルトを介して外部の外部加圧ローラと圧接してニップ部を形成し、該ニップ部を通過することにより用紙上のトナー画像の定着を行う定着装置において、
前記定着装置は、用紙の搬入口を設けた入口側側板と、用紙の搬出口を設けた出口側側板と、定着部材を前後から直接又は間接に支持する前面側基板と背面側基板とによって基体を構成し、上面には開放を可能とした上板を有していて、
前記前面側基板と前記背面側基板には、前記支持加熱ローラを前後で回転可能に支持して上方に向けて付勢された支持部材の揺動軸が取り付けられ、
前記前面側基板又は前記背面側基板の一方の基板には、前記支持加圧ローラの一方のローラ軸を支持する軸受部材が固設され、他方の基板には前記支持加圧ローラのローラ外径より大きな開放穴が設けられていて、前記支持加圧ローラの他方のローラ軸を支持する軸受部材を設けたローラ保持部材が、前記開放穴を覆う形で取り付けられ、前記支持加圧ローラは前後の軸受部材によって回転可能に支持されることを特徴とする定着装置。
（請求項２）
請求項１に記載の定着装置は組立に際して、
前記基体上部の前記上板を開放し、
前記支持加熱ローラに前記定着ベルトを巻回した状態で、開放された前記基体上部より挿入して前記支持加熱ローラを前記支持部材で支持を行い、
前記支持加圧ローラを一方の基板に設けた前記開放穴から挿入し、巻回状態にある前記定着ベルトの内側を貫通して前記支持加圧ローラの先端部を他方の基板に設けた軸受部材と嵌合させ、前記支持加圧ローラの後端部は前記ローラ保持部材の軸受部材と嵌合させて、前記ローラ保持部材を一方の基板に固定することを特徴とする定着装置の組立方法。
（請求項３）
前記支持加圧ローラのローラ部分に案内部材を巻付けて前記開放穴から挿入し、前記定着ベルトの内側に挿入後、前記案内部材を引き抜いて定着可能の状態とすることを特徴とする請求項２に記載の定着装置の組立方法。

請求項１の発明による定着装置は、無駄な構成部分と空間部分とを有しない実質的な構成となっていて、ローラやベルトの平行度が良好に維持されて、定着ベルトは片寄ることなく良好な定着がなされる優れた構成としている。

請求項２の発明による定着装置の組立方法では、定着装置のベルトやローラの取り付けと組立が容易にしかも精度よく行われ、オーバーホール時にも機械的性能を損なうことなく、ベルトやローラの交換を容易に可能とする優れた効果を有している。

請求項３の発明によるときは、巻回した定着ベルト内に支持加圧ローラを挿入する際、ベルト内面とローラ周面とは共に摩擦が大きく、挿入に困難を有していたのが解決し、記録紙等の摩擦の少ない案内部材をローラに巻付けて、好ましくは３／４周分程度巻付けて挿入し、挿入後該案内部材を取り除くことによって、支持加圧ローラは定着ベルト内の適正な位置に容易に挿入されることとなる。

（１） 本発明の定着装置について、図１、図２の断面図を用いて説明する。図１はローラ軸に対して垂直断面を示す正面断面図であり、図２はローラ軸に対して平行断面を示す側面断面図である。

本実施形態の定着装置では、支持加熱ローラ１３と支持加圧ローラ１２との間に定着ベルト１１を張架し、支持加圧ローラ１２は巻回した定着ベルト１１を介して外部の外部加圧ローラ１５と圧接してニップ部を形成し、該ニップ部を用紙が通過することにより用紙上のトナー画像の定着がなされる構成となっている。

定着ベルト１１は、金属基体もしくはポリイミド等の耐熱樹脂基体の外側にシリコンゴム層とＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブ層とを有し、エンドレスのベルト状に成型している。

支持加熱ローラ１３は、内部にハロゲンランプ等のヒータ１３Ｈを内蔵したローラで、両側端に回転軸１３ｂを有し、ローラ部１３ａは肉厚２ｍｍ程度の薄肉のアルミ芯金の外周にフッ素脂層を設けたローラで、ローラ部１３ａの両側部には寄り止め用の鍔１３ｃが設けられていて、定着ベルト１１が軸方向へ滑らないよう位置規制を行っている。本実施例では定着ベルト１１のベルト幅は３６０ｍｍ、支持加熱ローラ１３の鍔１３ｃ間の位置規制間隔は３６２ｍｍで、この範囲内で定着ベルト１１は軸方向へ移動可能となっている。

支持加圧ローラ１２は、肉厚２〜５ｍｍの円筒状の金属パイプ若しくは金属軸を用いた回転軸１２ｂと、回転軸１２ｂの外周面に約１０ｍｍ厚のＳｉスポンジの弾性層を固着したローラ部１２ａを有していて、一方の回転軸１２ｂの先端には歯車１２Ｇが一体又は固設されている。

外部加圧ローラ１５は、肉厚２〜５ｍｍの円筒状の金属パイプを用いた回転軸と、回転軸の外周面に３ｍｍ厚のＳｉゴムの弾性層を固着し、更にその外側に離型層としてＰＦＡチューブで被覆したソフトローラである。外部加圧ローラ１５は、表面温度を定着に適した温度に維持するために、外部加圧ローラ１５の外周に当接する外部加熱ローラを設けたり、内部にヒータを設けることもなされている。

上記に説明した定着装置１０のローラは、何れも基体１００内に回転可能の状態に取り付けられている。

基体１００は、金属又は耐熱性樹脂材を用いて構成され、定着部材を挟んで、用紙の搬入口１０３ａを設けた入口側側板１０３と、用紙の搬出口１０４ａを設けた出口側側板１０４がある。入口側側板１０３と出口側側板１０４とは、何れも１部材をもって構成される必要はなく、複数部材をもって構成することもなされる。

定着部材を挟んで、定着部材を前後から直接または間接支持する前面側基板１０１と背面側基板１０２とが設けられている。前面側基板１０１と背面側基板１０２とは、入口側側板１０３と出口側側板１０４とによって、良好な平行度と間接を保つよう支持されている。

また基体１００の上面には開放を可能とした上板１０６が設けられていて、底面には底板１０５が設けられている。

前面側基板１０１と背面側基板１０２とには、支持加熱ローラ１３を支持するローラ支持部材１４の揺動軸１４ｂが設けられている。ローラ支持部材１４の支持アーム１４ａには、支持加熱ローラ１３の両側端の回転軸１３ｂを支持するローラ軸受部１４ｃがあって、定着ベルト１１が巻回した支持加熱ローラ１３を支持していて、支持アーム１４ａは基板１０１、１０２に植設した支柱１４ｃに張設した引張バネ１４ｄによって上方に引き上げるよう付勢されている。

また、定着ベルト１１を巻回した支持加圧ローラ１２は、設定位置にあって、次のようにして回転可能に軸止している。

即ち、前面側基板１０１又は背面側基板１０２の一方の基板（本実施例では基板１０２）には、支持加圧ローラ１２の設定位置に支持加圧ローラ１２の一方の回転軸１２ｂを回転支持する軸受１０２ｃが固設されている。また、他方の基板（本実施例では基板１０１）には、支持加圧ローラ１２の設定位置に支持加圧ローラ１２のローラ外径より大きな開放部をもった開放穴１０１ａが設けられ、開放穴１０１ａを覆う形で取り付けた板状のローラ保持部材１１０には軸受１１０ａが設けられていて、支持加圧ローラ１２の他方の回転軸１２ｂを回転支持している。

上記構成によって、定着ベルト１１は引張バネ１４ｄの引張力によって支持加圧ローラ１２と支持加熱ローラ１３との間で適度の張力をもって張架されている。そして、支持加圧ローラ１２の歯車１２Ｇは図示しない外部の駆動回転する駆動歯車と噛合うことにより、支持加圧ローラ１２は回転し、巻回した定着ベルト１１も回転する。

外部加圧ローラ１５は、先に説明したローラ支持部材１４と近似した構成のローラ支持部材１６によって支持され、所定の押圧力をもって支持加圧ローラ１２に巻回した定着ベルト１１と圧接してニップ部を形成していて、該ニップ部を通過することにより、用紙上のトナー画像の定着が行われる。

（２） 上記の定着装置１０の組立方法について説明する。

・基体１００は予め組立てられて、ローラ支持部材１４が取り付けられた状態をしていて、かかる状態で上板１０６の開放を行う。

・支持加熱ローラ１３のローラ部１３ａに定着ベルト１１を巻回させる。この際定着ベルト１１は、ローラ部１３ａの両側端近くに設けた鍔１３ｃの間の鍔によって規制された位置にあるよう巻回を行う。

・定着ベルト１１を巻回した支持加熱ローラ１３を、基体１００の開放された上方から差し込んで、ローラ支持部材１４によって支持されるよう取り付ける。即ち、支持加熱ローラ１３の両側の回転軸１３ｂが、ローラ支持部材１４の両側のローラ軸受部１４ｃに落し込むようにして回転可能の状態で係合させる。なおこの際、かかる係合と共に図示しない配線回路によって、支持加熱ローラ１３のヒータ１３Ｈとローラ支持部材１４との間での電気接続が行われる。

・ついで、上方に向けて付勢された状態にある支持加熱ローラ１３を下方に押し下げ、支持加熱ローラ１３に巻回した状態の定着ベルト１１の内側を、支持加圧ローラ１２を挿入し貫通させる。図３はこの状態を示す説明図である。

・支持加圧ローラ１２の一端に設けられた歯車１２Ｇを先頭にして、支持加圧ローラ１２を前面側基板１０１の開放穴１０１ａから基体１００内へと挿入し、垂れ下った状態にある定着ベルト１１の内側を貫通して支持加圧ローラ１２の先頭側の回転軸１２ｂを背面側基板１０２に設けた軸受１０２ｃとの嵌合位置まで挿入する。

・ついで、支持加圧ローラ１２の後端側の回転軸１２ｂをローラ保持部材１１０の軸受１１０ａと嵌合状態とし、ローラ保持部材１１０を開放穴１０１ａを覆う形で前面側基板１０１上の所定位置に固着させる。

・上記の組立工程を辿ることにより、支持加圧ローラ１２は所定位置に位置することとなる。但し、定着ベルト１１内面と、支持加圧ローラ１２のローラ部１２ａ周面とは、共に摩擦抵抗が大きく作製されているので、支持加圧ローラ１２を定着ベルト１１内に挿入するときは勿論、支持加圧ローラ１２を所定の位置に取り付けたとき、定着ベルト１１をローラ部１２ａ上に片寄ることなく位置させることは困難である。これを解決するため本実施例では、定着ベルト１１内に支持加圧ローラ１２を挿入する際、ローラ部１２ａ周面に低摩擦の案内部材、例えば記録紙を２／３周分程度巻き付けて挿入し、支持加圧ローラ１２を所定位置に挿入後、案内部材である記録紙を抜き取ることによって、支持加圧ローラ１２と定着ベルト１１とは所定の関係位置が保たれることとなる。

・なお、上記の組立工程に先立って、或いは上記の組立工程に続いて、外部加圧ローラ１５をローラ支持部材１６に取り付けることによって、定着装置１０の組立は完了する。

・かかる組立方法によるときは、操作が簡単であって、しかも定着ベルト１１の保持は良好な精度が保たれるので、新規の組立時だけでなく、オーバーホールや定着部材の交換時にも、極めて容易に実施することが可能となる。

定着装置のローラ軸に対して垂直断面を示す正面断面図。 定着装置のローラ軸に対して平行断面を示す側面断面図。 巻回した定着ベルトに支持加圧ローラを挿入する状態を示す説明図。

符号の説明

１０ 定着装置
１１ 定着ベルト
１２ 支持加圧ローラ
１２ａ ローラ部
１２ｂ 回転軸
１２Ｇ 歯車
１３ 支持加熱ローラ
１３ａ ローラ部
１３ｂ 回転軸
１３ｃ 鍔
１４ ローラ支持部材
１４ａ 支持アーム
１４ｂ 揺動軸
１４ｃ ローラ軸受部
１４ｄ 引張バネ
１５ 外部加圧ローラ
１６ ローラ支持部材
１００ 基体
１０１ 前面側基板
１０１ａ 開放穴
１０２ 背面側基板
１０２ｃ 軸受
１０３ 入口側側板
１０４ 出口側側板
１０６ 上板
１１０ ローラ保持部材
１１０ａ 軸受

Claims (3)

1. 少なくとも支持加熱ローラと支持加圧ローラとの間に無端状の定着ベルトを張架し、前記支持加圧ローラに巻回した前記定着ベルトを介して外部の外部加圧ローラと圧接してニップ部を形成し、該ニップ部を通過することにより用紙上のトナー画像の定着を行う定着装置において、
   前記定着装置は、用紙の搬入口を設けた入口側側板と、用紙の搬出口を設けた出口側側板と、定着部材を前後から直接又は間接に支持する前面側基板と背面側基板とによって基体を構成し、上面には開放を可能とした上板を有していて、
   前記前面側基板と前記背面側基板には、前記支持加熱ローラを前後で回転可能に支持して上方に向けて付勢された支持部材の揺動軸が取り付けられ、
   前記前面側基板又は前記背面側基板の一方の基板には、前記支持加圧ローラの一方のローラ軸を支持する軸受部材が固設され、他方の基板には前記支持加圧ローラのローラ外径より大きな開放穴が設けられていて、前記支持加圧ローラの他方のローラ軸を支持する軸受部材を設けたローラ保持部材が、前記開放穴を覆う形で取り付けられ、前記支持加圧ローラは前後の軸受部材によって回転可能に支持されることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置は組立に際して、
   前記基体上部の前記上板を開放し、
   前記支持加熱ローラに前記定着ベルトを巻回した状態で、開放された前記基体上部より挿入して前記支持加熱ローラを前記支持部材で支持を行い、
   前記支持加圧ローラを一方の基板に設けた前記開放穴から挿入し、巻回状態にある前記定着ベルトの内側を貫通して前記支持加圧ローラの先端部を他方の基板に設けた軸受部材と嵌合させ、前記支持加圧ローラの後端部は前記ローラ保持部材の軸受部材と嵌合させて、前記ローラ保持部材を一方の基板に固定することを特徴とする定着装置の組立方法。
3. 前記支持加圧ローラのローラ部分に案内部材を巻付けて前記開放穴から挿入し、前記定着ベルトの内側に挿入後、前記案内部材を引き抜いて定着可能の状態とすることを特徴とする請求項２に記載の定着装置の組立方法。

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