JP2007041372A - 定着装置および該定着装置を有する画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 励磁コイルと定着ベルトまたは第１のローラとの位置精度を出して効率の良い加熱が得られる定着装置および該定着装置を有する画像形成装置を提供する。
【解決手段】 加熱ローラ２１と定着ローラ２２に巻き掛けられた無端状の定着ベルト２２と、定着ベルト２２を直接または間接的に加熱する励磁コイル３１とを有し、励磁コイル３１が装置本体に支持されるコイル側板３２に設けられ、定着ベルト２３が少なくとも加熱ローラ２１と定着ローラ２２に定着側板２８に支持されて装置本体に対して着脱可能に装着される装置であって、定着ベルト２３が装置本体にスライド装着されるとき、励磁コイル３１に対して加熱ローラ２１の位置決めをする位置決め機構を設け、該位置決め機構がコイル側板３２に設けた嵌合部３４に定着側板２８に設けた位置決めピン２９を嵌合して主基準とし、加熱ローラ２１と同軸に設けたギャップコロ２７をコイル側板３２の突き当て部３３に突き当てて従基準とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、記録媒体上のトナー像を定着する定着装置および該定着装置を有する画像形成装置に関するものである。

特開２００３−２６３０４５号公報

電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ或いはその複合機などとして構成される画像形成装置において上記形式の定着装置を採用することは良く知られている。この種の定着装置において、従来は定着ローラと加圧ローラを組み合わせた熱ローラ定着が主流であったが、近年、特許文献１に見られるように、ベルトを用いる定着装置が多く見られるようなった。また、定着装置に用いる加熱手段も定着ローラに内蔵したハロゲンランプ等の発熱体が多く用いられていたが、特許文献１に見られるように、誘導加熱方式が採用され始めている。このように定着ベルトを用いたり、誘導加熱方式等が採用したりする最も大きな要因として、定着装置の立ち上がり時間を短縮することができることが挙げられる。

このような誘導加熱方式の定着装置において、例えば、定着ベルトを励磁コイルの通電で発熱する加熱ローラと定着ローラに巻き掛けている形式のものでは定着ベルトと励磁コイルとを一体とせず別々設けることが提案されている。これは、励磁コイルがかなり高価な部材であるため、定着装置の交換等に際し、定着ベルト側を新品に交換しても励磁コイルは引き続き使用できるようにするためである。このため、励磁コイルと定着ベルトとを別々に支持させることとなるが、このとき励磁コイルと定着ベルト（加熱ローラ）とのギャップの管理が難しかった。特に、定着ローラの外径が温度によって変わり、定着ベルトが引っ張られたりするため、加熱ローラの位置が移動し安定せず、このため励磁コイルと定着ベルト（加熱ローラ）とのギャップがずれて、それゆえ加熱ムラ等が発生して効率的な加熱ができないという不具合が発生していた。

本発明は、上記した事情に鑑み、励磁コイルと定着ベルトまたは第１のローラとの位置精度を出して効率の良い加熱が得られる定着装置および該定着装置を有する画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、第１のローラと第２のローラに巻き掛けられた無端状の定着ベルトを有する定着部ユニットと、該定着ベルトを直接または間接的に加熱する励磁コイルを備えたコイルユニットとを有し、該コイルユニットが装置本体に支持され、前記定着部ユニットが装置本体に対して着脱可能に装着される定着装置において、前記定着部ユニットが装置本体にスライド装着されるとき、前記励磁コイルに対して前記第１のローラの位置決めをする位置決め機構を設け、該位置決め機構が、前記コイルユニットの側板に設けた嵌合部に前記定着部ユニットの側板に設けた位置決めピンを嵌合して主基準とし、前記第１のローラと同軸に設けたギャップコロを前記コイルユニットの側板に設けた突き当て部に突き当てて従基準とすることを特徴とする定着装置を提案する。

なお、本発明は、前記コイルユニットは、装置本体に対して微調整可能に支持され、かつ、前記突き当て部が前記ギャップコロに突き当たる方向への弾性力が付勢されていると、有利である。

さらに、本発明は、前記定着部ユニットの側板は、前記位置決めピンと前記第１のローラを位置決めする位置決め部とが曲げのない同一面上に設けられていると、有利である。

さらにまた、本発明は、前記コイルユニットの側板は、前記嵌合部をコイル取り付け部に対して曲げのない同一面上に設けていると、有利である。
さらにまた、本発明は、前記定着ベルトは、テンション部材によって緩みのない状態に保持されていると、有利である。

さらにまた、本発明は、前記第１のローラは、前記励磁コイルの励磁により誘導発熱する加熱ローラであると、有利である。
さらにまた、本発明は、前記定着ベルトは、前記励磁コイルの励磁により誘導発熱する発熱層を具備すると、有利である。

上記目的を達成するため、本発明は、記録媒体上にトナー像を形成する作像手段と、該作像手段によって記録媒体上に形成されたトナー像を定着する請求項１ないし７の何れかに記載の定着装置とを有することを特徴とする画像形成装置を提案する。

本発明によれば、定着部ユニットとコイルユニットの位置関係の精度を保つことにより、励磁コイルと第１のローラとの位置精度を精度良く出すことができ、効率の良い加熱ができる定着装置を提供することができる。

本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図１は、画像形成装置の実施形態を示す概略図であり、この画像形成装置は記録媒体にトナー像を形成する作像手段と、トナー像を記録媒体に定着する定着装置１とを有しており、まず作像手段の概略について説明する。

図１に示す作像手段は、ドラム状に形成された第１乃至第４の感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂが設けられている。各感光体には、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。また、第１乃至第４の感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂに対向して無端ベルトより成る中間転写体３が配置され、この中間転写体３は複数の支持ローラ４，５，６，７に巻き掛けられており、そのローラ中の１つが中間転写体３を矢印Ａ方向に回転駆動する駆動ローラで構成されている。

第１乃至第４の感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂ上にトナー像を形成する構成は全て実質的に同一であるため、第１の感光体２Ｙにトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写体３に転写する構成だけを説明する。この感光体２Ｙは図１における時計方向に回転駆動され、このとき感光体表面は帯電装置８によって所定の極性に帯電される。この帯電面に、露光装置９から出射する光変調されたレーザ光Ｌが照射され、感光体の表面に書き込み情報に対応した静電潜像が形成される。感光体４Ｙに形成された静電潜像は、これが現像装置１０を通るとき、イエロートナー像として可視像化される。

一方、中間転写体３は矢印Ａ方向に回転駆動され、かかる中間転写体３の内側には、転写装置１１が配置され、この転写装置１１には、感光体２Ｙ上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加される。これにより、感光体２Ｙ上のトナー像が中間転写体３上に転写される。トナー像を中間転写体３に転写したあとの感光体２Ｙ表面に付着する転写残トナーは、クリーニング装置１２によって除去され、感光体４Ｙの表面が清掃される。

全く同様にして、第２乃至第４の各感光体２Ｍ，２Ｃ，２Ｂには、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像は、各転写装置の作用によって、イエロートナー像の転写された中間転写体３上に順次重ねて静電転写される。

上述のようにして中間転写体３上には複数の色のトナー像が重ねて形成され、このトナー像は、作像手段の下方に配設された給紙装置１３、１４の何れかより給送された記録媒体が中間転写体３と回転する転写ローラより成る転写装置１５の間を通るとき、その記録媒体に転写される。このとき、転写装置１５には中間転写体３上の重ね合わせトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写体３上の重ね合わせトナー像より成る画像が記録媒体上に転写される。そして、トナー像が転写された記録媒体は定着装置１において熱と圧力の作用によって担持した画像が記録媒体に定着される。なお、記録媒体としては、例えばシート状の記録紙、樹脂シートないしは樹脂フィルムなどが用いられる。また、画像転写後の中間転写体３の表面は、図示していないクリーニング装置によって清掃される。

本発明に係る定着装置１は、図２に示すように、定着部ユニット２０を有し、該定着部ユニット２０には互いに平行な第1のローラである加熱ローラ２１と第２のローラである定着ローラ２２を備え、加熱ローラ１２と定着ローラ２２には無端状の定着ベルト２３が巻き掛けられている。加熱ローラ２１は、内部にフェライトローラ（図示せず）を内蔵した例えばステンレス、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体よりなるローラであり、また定着ローラ２２は非磁性体の金属、例えばアルミ等で作られている。定着ベルト２３のベルト基材は、磁性体、非磁性体のどちらでも良く、その表面には均一に定着させるための弾性層や表面にトナーの固着を防止するための離型層を設けることが有利である。そして、加熱ローラ２１の定着ベルト２３を巻き付けた側の周面には所定のギャップを持って近接対向された励磁コイル３１を有するコイルユニット３０が設けられている。

また、定着ローラ２２には定着ベルト２３を介して対向部材である加圧ローラ２４が圧接されている。加熱ローラ２１、定着ローラ２２及び加圧ローラ２４は定着装置１のフレームに回転自在に支持され、定着ローラ２２もしくは定着ローラ２２と加圧ローラ２４が図示していない駆動装置によりそれぞれ矢印方向に回転駆動される。これにより、定着ベルト２３が図２の反時計方向に回転走行され、加熱ローラ２１は同方向に従動回転される。なお、加圧ローラ２４にも加熱手段を設けてもよい。

定着ベルト２３には、その裏面側からテンション部材としてのテンションローラ２５が圧接され、定着ベルト２３はテンションローラ２５によって常に緊張した状態が維持される。なお、加圧ローラ２４やテンションローラ２５も定着部ユニット２０に設けられている。

このように構成された定着装置１は、励磁コイル３１に高周波電流を流すとコイルが発生する磁界の変化に伴い磁性体であるフェライトローラに電流が流れ、電流の変化によってジュール熱が発生し、それによって加熱ローラ２１が加熱される。加熱ローラ２１の熱が定着ベルト２３に伝えられ、定着ベルト２３が所定温度に達すると、定着が可能な状態となる。ここで、上記作像手段によって形成されたトナー像を担持した記録媒体が定着装置１に搬送されると、記録媒体は定着ベルト２３を介した定着ローラ２２と加圧ローラ２４のニップにトナー像が定着ベルト２３に接するように送り込まれる。そして、記録媒体Ｐは定着ローラ２２と加圧ローラ２４のニップを通過するとき記録媒体にトナー像が定着される。

ところで、かかる定着装置１では誘導加熱方式を採用しているので、短時間で立ち上げられる等の利点を有する。この励磁コイル３１が高価であるため、定着装置１が寿命等で交換するとき、コイルユニット３０を再使用できるように、該コイルユニット３０を装置本体に支持する。そして、加熱ローラ２１、定着ローラ２２、定着ベルト及び加圧ローラ２４等を備える定着部ユニット２０はスライドレール２６を介して装置本体に対してスライド着脱可能に支持させている。このとき、定着部ユニット２０側の加熱ローラ２１とコイルユニット３０の励磁コイル３１との位置決めは加熱ローラ２１と同軸上に設けたギャップコロに、修正移動可能に支持されているコイルユニット３０をバネ等で押しつけて位置決めすることが考えられている。

ところが、かかる構成であると熱膨張で加熱ローラ２１が定着ベルト２３に引っ張られて僅かであるが、図２の右側に移動したときに、コイルユニット３０も移動し、これによって加熱ローラ２１に対する励磁コイル３１の傾きが変わり、加熱ローラ２１と励磁コイル３１とのギャップが変動してしまうことがある。したがって、加熱ローラ２１と励磁コイル３１が加熱に最適な位置関係がくずれて加熱効率が悪化するだけでなく加熱ムラが生ずることがあった。

そこで、本例の定着装置１は定着部ユニット２０を装置本体に対してスライド装着するとき、励磁コイル３１に対し加熱ローラ２１の位置決めをする位置決め機構を設けている。この位置決め機構は、図３乃至図５に示すように、コイルユニット３０と定着部ユニット２０とを嵌合による結合を主基準とし、加熱ローラ２１と同軸上に設けたギャップコロ２７(図４に鎖線で示す)にコイルユニット３０の側板３２に設けた突き当て部３３を突き当てて従基準としている。

本実施形態における主基準は、図５に示す定着部ユニット２０の側板２８に位置決めピン２９を設け、コイルユニット３０の両側板３２に該ピン２９が嵌合する嵌合溝３４を設けている。そして、定着部ユニット２０が図２の矢印Ｂ方向からスライド装着すると、位置決めピン２９が嵌合溝３４に嵌りこれを主基準としている。また、本実施形態の従基準は加熱ローラ２１の両側で同軸上に設けられたギャップコロ２７と、コイルユニット３０の両側板３２に設けられたギャップコロに突き当てる突き当て部３３とで構成されている。なお、励磁コイル３０の突き当て部３３によるギャップコロ２７への突き当てはコイルユニット３０と装置本体の枠体１６の間に設けた圧縮スプリング３５によって常時保持される。

このように構成された定着装置１は、コイルユニット３０の嵌合溝３４が定着部ユニット２０の位置決めピン２９に嵌合することを主基準とし、ギャップコロ２７にコイルユニット３０の側板３２に設けた突き当て部３３の突き当てを従基準としたことにより、熱膨張で加熱ローラ２１が微動しても主基準は影響を受けない。したがって、熱膨張で加熱ローラ２１が微動による従基準である突き当て部３３へのギャップコロ２７の突き当ては主基準に基づいて修正されるため、励磁コイル３１と加熱ローラ２１の位置関係は変動しない。したがって、加熱ムラがなく、加熱効率に優れた定着装置を提供できる。

また、本実施形態では定着部ユニット２０の側板２８が曲げのない同一面に位置決めピン２９と加熱ローラ２１の位置決め部を設けている。曲げ加工のある部品は、平面度も悪くなり、穴位置の精度も悪くなるので、曲げ加工のない側板２８は部品の位置精度が出すことができる。同様に、コイルユニット３０の側板３２も、曲げのない同一面に突き当て部３３と嵌合溝３４とを設けることで、側板３２の位置精度を出すことができる。

なお、本発明の定着装置は上記実施形態のみに限定されず、例えば、定着ベルトを直接加熱する加熱ベルトとして構成することができる。

本発明に係る定着装置を用いる画像形成装置を示す概略図である。 本発明の定着装置の内部構成を示す説明図である。 コイルユニットを示す斜視図である。 コイルユニットを示す説明図である。 定着部ユニットの外面側を示す説明図である。

符号の説明

１ 定着装置
２０ 定着部ユニット
２１ 加熱ローラ
２２ 定着ローラ
２３ 定着ベルト
２４ 加圧ローラ
２５ テンションローラ
２７ ギャップコロ
２８ 定着部ユニットの側板
２９ 位置決めピン
３０ コイルユニット
３１ 励磁コイル
３２ コイルユニットの側板
３３ 突き当て部
３４ 嵌合溝

Claims (8)

1. 第１のローラと第２のローラに巻き掛けられた無端状の定着ベルトを有する定着部ユニットと、該定着ベルトを直接または間接的に加熱する励磁コイルを備えたコイルユニットとを有し、該コイルユニットが装置本体に支持され、前記定着部ユニットが装置本体に対して着脱可能に装着される定着装置において、
   前記定着部ユニットが装置本体にスライド装着されるとき、前記励磁コイルに対して前記第１のローラの位置決めをする位置決め機構を設け、
   該位置決め機構が、前記コイルユニットの側板に設けた嵌合部に前記定着部ユニットの側板に設けた位置決めピンを嵌合して主基準とし、
   前記第１のローラと同軸に設けたギャップコロを前記コイルユニットの側板に設けた突き当て部に突き当てて従基準とすることを特徴とする定着装置。
2. 前記コイルユニットは、装置本体に対して微調整可能に支持され、かつ、前記突き当て部が前記ギャップコロに突き当たる方向への弾性力が付勢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. 前記定着部ユニットの側板は、前記位置決めピンと前記第１のローラを位置決めする位置決め部とが曲げのない同一面上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記コイルユニットの側板は、前記嵌合部をコイル取り付け部に対して曲げのない同一面上に設けていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記定着ベルトは、テンション部材によって緩みのない状態に保持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。
6. 前記第１のローラは、前記励磁コイルの励磁により誘導発熱する加熱ローラであることを特徴とする請求項１または３に記載の定着装置。
7. 前記定着ベルトは、前記励磁コイルの励磁により誘導発熱する発熱層を具備することを特徴とする請求項１、２または５の何れかに記載の定着装置。
8. 記録媒体上にトナー像を形成する作像手段と、該作像手段によって記録媒体上に形成されたトナー像を定着する請求項１ないし７の何れかに記載の定着装置とを有することを特徴とする画像形成装置。

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