JP5531592B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
例えば特許文献1には、定着ローラおよび加熱ローラに張架された定着ベルト(ベルト部材)と、定着ベルトの外周面に接触して定着ベルトとの間でニップを形成する加圧ローラとを備えた定着装置が記載されている。
請求項2記載の発明は、第1の張架部材と、当該第1の張架部材よりも上方に設けられた第2の張架部材と、当該第1の張架部材および当該第2の張架部材に掛け渡されて回転するベルト部材と、当該第1の張架部材の位置決めに用いられる位置決め部材とを備えたベルトユニットと、前記第1の張架部材よりも下方に設けられ、当該第1の張架部材と対向する位置で前記ベルト部材の外周面に圧接することで、当該ベルト部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、側方に向かって開口する凹部と当該凹部の下側の端部から下方に向かって傾斜する傾斜部とが形成され、前記加圧部材を回転可能に支持する第1の筐体と、前記第1の筐体に対し閉じる方向に移動する閉動作に伴って前記位置決め部材を押圧することにより前記凹部に前記位置決め部材をはめ込ませ、当該第1の筐体に対し当該閉じる方向とは逆の開く方向に移動する開動作に伴って当該位置決め部材に対する押圧を解除することにより当該位置決め部材を当該凹部から前記傾斜部に沿って移動可能にする第2の筐体と、前記ベルトユニットにおいて前記位置決め部材よりも上方に設けられた他の位置決め部材と、前記第1の筐体において前記凹部よりも上方に設けられ、前記他の位置決め部材を上下方向への移動を許容するように受ける受け部とを含む定着装置である。
請求項5記載の発明は、記録材上に未定着トナー像を形成するトナー像形成手段と、第1の張架部材と、当該第1の張架部材よりも上方に設けられた第2の張架部材と、当該第1の張架部材および当該第2の張架部材に掛け渡されて回転するベルト部材と、当該第1の張架部材の位置決めに用いられる位置決め部材とを備えたベルトユニットと、当該第1の張架部材よりも下方に設けられ、当該第1の張架部材と対向する位置で当該ベルト部材の外周面に圧接することで、当該ベルト部材との間に前記未定着トナー像を保持した前記記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材とを備えた定着手段と、側方に向かって開口する凹部と当該凹部の下側の端部から下方に向かって傾斜する傾斜部とが形成され、前記加圧部材を回転可能に支持する第1の筐体と、前記第1の筐体に対し閉じる方向に移動する閉動作に伴って前記位置決め部材を押圧することにより前記凹部に前記位置決め部材をはめ込ませ、当該第1の筐体に対し当該閉じる方向とは逆の開く方向に移動する開動作に伴って当該位置決め部材に対する押圧を解除することにより当該位置決め部材を当該凹部から前記傾斜部に沿って移動可能にする第2の筐体と、前記ベルトユニットにおいて前記位置決め部材よりも上方に設けられた他の位置決め部材と、前記第1の筐体において前記凹部よりも上方に設けられ、前記他の位置決め部材を上下方向への移動を許容するように受ける受け部とを有する画像形成装置である。
請求項2記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、ベルトユニットの取り外しおよび取り付けを容易に行うことが可能になり、ベルトユニットの取り外しおよび取り付けにおいてベルトユニットを安定した状態におくことができる。
請求項3記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、ベルトユニットが取り付けられた状態において、凹部から位置決め部材が外れるのを抑制することができる。
請求項4記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、ベルトユニットの取り外しおよび取り付けを容易に行うことが可能になり、ベルトユニットの取り付けにおいて凹部に対しより確実に位置決め部材をはめ込むことが可能になる。
請求項5記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、ベルトユニットの取り外しおよび取り付けを容易に行うことが可能になり、ベルトユニットの取り外しおよび取り付けにおいてベルトユニットを安定した状態におくことができる。
<画像形成装置の説明>
図1は本実施の形態に係る定着装置(定着ユニット)60が適用される画像形成装置1の構成例を示した図である。図1に示す画像形成装置1は、所謂「タンデム型」のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部10と、画像形成装置1全体の動作制御や例えばパーソナルコンピュータ(PC)等との通信、画像データに対して行う画像処理等を実行する主制御部50と、ユーザからの操作入力の受付やユーザに対する各種情報の表示を行うユーザインターフェース(UI)部90と、を備えている。
トナー像形成手段の一例としての画像形成部10は、例えば電子写真方式により画像を形成する機能部であって、並列的に配置される6つの画像形成ユニット11C,11M,11HC,11HM,11Y,11K(以下、「画像形成ユニット11」)を備えている。各画像形成ユニット11は、機能部材として、例えば、静電潜像が形成され、その後に各色トナー像が形成される感光体ドラム12と、感光体ドラム12の表面を予め定められた電位で帯電する帯電器13と、帯電器13により帯電された感光体ドラム12を画像データに基づいて露光する露光器14と、感光体ドラム12上に形成された静電潜像を各色トナーにより現像する現像器15と、転写後の感光体ドラム12表面を清掃するクリーナ16と、を備えている。
各画像形成ユニット11の現像器15各々は、各色トナーを貯蔵するトナー容器17C,17M,17HC,17HM,17Y,17K(以下、「トナー容器17」)とトナー搬送路(不図示)で連結されている。そして、トナー搬送路中に設けられた補給用スクリュー(不図示)によりトナー容器17から現像器15に各色トナーが補給されるように構成されている。
加えて、画像形成部10は、定着ユニット60にて用紙上に定着された各色トナー像を冷却し、用紙上への各色トナー像の定着を促進する冷却ユニット80と、用紙の曲がり(カール)を矯正するカール矯正ユニット85と、を備えている。
なお、本実施の形態の画像形成装置1では、中間転写ベルト20、一次転写ロール21、および二次転写ロール22により転写手段が構成される。また、二次転写ロール22が配置され、中間転写ベルト20上の各色トナー像が用紙に二次転写される領域を、以下、「二次転写領域Tr」という。
また、画像形成部10は、用紙搬送系として、用紙を収容する複数(本実施の形態では2個)の用紙収容容器40A,40Bと、この用紙収容容器40A,40Bに収容された用紙を繰り出して搬送する繰出しロール41A,41Bと、用紙収容容器40Aからの用紙を搬送する第1搬送路R1と、用紙収容容器40Bからの用紙を搬送する第2搬送路R2と、を備えている。さらに、画像形成部10は、用紙収容容器40Aおよび用紙収容容器40Bからの用紙を二次転写領域Trに向けて搬送する第3搬送路R3と、を備えている。加えて、画像形成部10は、二次転写領域Trにて各色トナー像が転写された用紙を定着ユニット60、冷却ユニット80、およびカール矯正ユニット85を通過するように搬送する第4搬送路R4と、カール矯正ユニット85からの用紙を画像形成装置1の排出部に設けられた用紙積載部44に向けて搬送する第5搬送路R5と、を備えている。
第1搬送路R1から第5搬送路R5は、それぞれに沿って搬送ロールや搬送ベルトが配置され、送られてくる用紙を順次、搬送する。
また、画像形成部10は、両面搬送系として、定着ユニット60で第1面に各色トナー像が定着された用紙を一旦保持する中間用紙収容容器42と、カール矯正ユニット85からの用紙を中間用紙収容容器42に向けて搬送する第6搬送路R6と、中間用紙収容容器42に収容された用紙を上記の第3搬送路R3に向けて搬送する第7搬送路R7と、を備えている。さらに、画像形成部10は、カール矯正ユニット85の用紙搬送方向下流側に配置され、用紙を用紙積載部44に向けて搬送する第5搬送路R5と中間用紙収容容器42に搬送する第6搬送路R6とに選択的に振り分ける振分機構部43と、中間用紙収容容器42に収容された用紙を繰り出して第7搬送路R7に向けて搬送する繰出しロール45と、を備えている。
次に、本実施の形態に係る画像形成装置1での基本的な画像形成動作について説明する。
画像形成部10の画像形成ユニット11各々は、上記の機能部材を用いた電子写真プロセスによりC色,M色,HC色,HM色,Y色,K色の各色トナー像を形成する。各画像形成ユニット11にて形成された各色トナー像は、一次転写ロール21により中間転写ベルト20上に順に一次転写され、各色トナーが重畳された合成トナー像を形成する。中間転写ベルト20上の合成トナー像は、中間転写ベルト20の移動(矢印方向)に伴って二次転写ロール22が配置された二次転写領域Trに搬送される。
二次転写領域Trでは、二次転写ロール22により形成された転写電界によって、中間転写ベルト20上に保持された合成トナー像が用紙に一括して二次転写される。
なお、一次転写後に感光体ドラム12に付着しているトナー(一次転写残トナー)、および二次転写後に中間転写ベルト20に付着しているトナー(二次転写残トナー)は、それぞれクリーナ16、およびベルトクリーナ26によって除去される。
二次転写領域Trでは、第1面の場合と同じく、二次転写ロール22により形成された転写電界によって、中間転写ベルト20上に保持された第2面の各色トナー像が用紙に一括して二次転写される。
このようにして、画像形成装置1での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。
次に、本実施の形態の画像形成装置1に用いられる定着ユニット60について説明する。
図2は、本実施の形態の定着ユニット60の構成を説明するための断面構成図である。この定着ユニット60は、用紙を加熱する定着ベルトモジュール61と、定着ベルトモジュール61に設けられた定着ベルト610を外側から張架しながら定着ベルト610を加熱する外部加熱部材の一例としての外部加熱ロール613と、定着ベルトモジュール61に対して接離自在に構成された加圧部材の一例としての加圧ロール62とで主要部が構成されている。
定着ロール611は、例えばアルミニウムやSUSで形成された円筒状ロールであり、図示しない駆動モータからの回転駆動力を受けて、図中矢印方向に回転する。そして、定着ロール611の内部に配置された加熱源の一例としての例えば3本のハロゲンヒータ71により、定着ロール611は予め定められた温度(例えば、150℃)に加熱される。
また、内部加熱ロール612は、その両端部に定着ベルト610を内側から外側に向けて押圧するバネ部材(不図示)が配置され、定着ベルト610全体の張力を例えば15kgfに設定している。
さらには、内部加熱ロール612には、定着ベルト610の片寄り(ベルトウォーク)を制御するための機構(不図示)が設けられている。
このように、本実施の形態の定着ユニット60では、定着ロール611と内部加熱ロール612と外部加熱ロール613とによって定着ベルト610が加熱される構成を採用している。
続いて、本実施の形態の定着ユニット60での定着動作について説明する。
画像形成装置1の二次転写領域Tr(図1参照)において合成トナー像(未定着トナー像)が静電転写された用紙は、第4搬送路R4(図1参照)に沿って定着ユニット60のニップ部N(図2参照)に向けて搬送される。そして、ニップ部Nを通過する用紙表面の未定着トナー像は、主としてロールニップ部N1に作用する圧力と熱とにより用紙に定着される。
その結果、本実施の形態の定着ユニット60では、高速で連続通紙されても定着温度が一定の範囲内に維持される。また、高速での定着動作の開始時に定着温度が落ち込む現象(所謂「温度ドループ現象」)の発生が抑制される。特に、熱容量の大きな厚紙等に対する定着においても、定着温度の維持および温度ドループの発生が抑制され、さらには、紙種に対応させて定着温度を途中で切り替える(定着温度のアップおよびダウンの双方を含む。)必要がある場合にも、定着ベルト610は熱容量が小さいので、ハロゲンヒータ71、さらにはハロゲンヒータ72、ハロゲンヒータ73の出力調整により、温度の切り替えを容易としている。
そのため、ロールニップ部N1において定着ロール611の曲率のもとで加熱加圧された用紙は、剥離パッドニップ部N2において加圧ロール62による相反する方向に向いた曲率に進行方向が変化させられる。その際に、用紙上のトナー像と定着ベルト610表面との間で微小なマイクロスリップが生じる。それによって、トナー像と定着ベルト610との付着力が弱められ、用紙は定着ベルト610から剥離され易い状態が形成される。このように、剥離パッドニップ部N2は、最終の剥離工程で確実に剥離が行なわれるための準備工程にも位置付けられる。
図3は、定着ユニット60におけるベルトユニット600の構成を説明するための図である。なお、図3は、ベルトユニット600を図1において手前側からみた側面図を示している。
このベルトユニット600は、定着ロール611、張架ロール614、張架ロール615、および支持ロール616等のロール部材を回転可能に支持するとともに、剥離パッド64等の部材を固定した状態で支持する、SUS等の金属で構成された支持筐体601と、内部加熱ロール612を回転可能に支持する、SUS等の金属で構成されたロール支持部材602とを備えている。ここで、ロール支持部材602は、支持筐体601との間にスライド支持部材603が配置されることにより、内部加熱ロール612の回転軸612a方向にスライド移動(並行移動)自在に支持されている。また、ロール支持部材602は、ロール支持部602aにより内部加熱ロール612の回転軸612aを支持する。それにより、内部加熱ロール612は、ロール支持部602aに支持された回転軸612aと内部加熱ロール612との間に配置されたベアリング(不図示)を介して回転する。
ここで、内部加熱ロール612の回転軸612aを支持するロール支持部602aには、回転軸612aとの摺動抵抗を低減する例えばPFA等の低摩擦材料からなる低摩擦部602bが配置されている。
そして、定着ロール611の回転軸611aのうち、支持筐体601よりも外側に突出して配置されている部位には、回転軸611aに対し回転自在な軸受部材605が外装されている。位置決め部材の一例としての軸受部材605は、画像形成装置1に対するベルトユニット600の着脱動作およびその位置決めに使用される。
また、図中奥側に突出する定着ロール611の回転軸611aには、画像形成装置1の本体側に設けられた駆動モータ(不図示)から駆動力を受けるためのギア(不図示)が取り付けられている。
続いて、画像形成装置1に対するベルトユニット600の取り付け構造について説明する。
図4は、画像形成装置1に対しベルトユニット600を取り付けて位置決めした状態を説明するための図である。
また、図5は、画像形成装置1においてベルトユニット600を交換するために露出させた状態を説明するための図である。
さらに、図6は、図4をVI方向からみた上面図である。
そして、本体筐体110には、上方に向かって開口し、ベルトユニット600の支持筐体601に取り付けられた保持ピン606を挿入するためのピン受け部111が設けられている。受け部の一例としてのピン受け部111は、保持ピン606の出入口となる上部側の領域では保持ピン606よりわずかに大きな径となり、その奥側となる下部側の領域では、上部側の領域よりも大きい径となるように形成されている。
そして、可動筐体120には、定着ユニット60を構成する外部加熱ロール613を回転可能に支持する支持部121が設けられている。これにより、外部加熱ロール613は、可動筐体120と一緒に軸100を中心に回転するようになっている。
一方、本実施の形態では、図5に示したように、本体筐体110に対し可動筐体120を開いた際に、本体筐体110に設けられた第2の固定開口116と可動筐体120に設けられた第2の可動開口126とが重なるようになっている。
そして、画像形成装置1は、例えば図4および図6に示すように本体筐体110に対し可動筐体120を閉じた際に、重なった第1の固定開口115と第1の可動開口125とを貫くことにより、本体筐体110に対し可動筐体120を固定し、且つ、例えば図5に示すように本体筐体110に対し可動筐体120を開いた際に、重なった第2の固定開口116と第2の可動開口126とを貫くことにより、本体筐体110に対し可動筐体120を固定する固定部材130をさらに備えている。この固定部材130は、使用者が手に持って操作するための把持部131と、把持部131に取り付けられるとともに、上述した各開口に挿入可能な固定用ピン132とを有している。
では、図4〜図6を参照しつつ、画像形成装置1からベルトユニット600を取り外す手順について説明する。その際、画像形成装置1は、初期状態において図4に示す状態にあるものとする。なお、画像形成装置1からベルトユニット600を取り外す際には、本体筐体110に対し閉じられた状態にある可動筐体120を開くための開動作が行われる。
続いて、図4〜図6を参照しつつ、画像形成装置1にベルトユニット600を取り付ける手順について説明する。その際、画像形成装置1は、初期状態において図5に示す状態にあり、しかも、ベルトユニット600が取り外されているものとする。なお、画像形成装置1にベルトユニット600を取り付ける際には、本体筐体110に対し開かれた状態にある可動筐体120を閉じるための閉動作が行われる。
Claims (5)
- 第1の張架部材と、当該第1の張架部材よりも上方に設けられた第2の張架部材と、当該第1の張架部材および当該第2の張架部材に掛け渡されて回転するベルト部材と、当該第1の張架部材の位置決めに用いられる位置決め部材とを備えたベルトユニットと、
前記第1の張架部材よりも下方に設けられ、当該第1の張架部材と対向する位置で前記ベルト部材の外周面に圧接することで、当該ベルト部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、
側方に向かって開口する凹部と当該凹部の下側の端部から下方に向かって傾斜する傾斜部とが形成され、前記加圧部材を回転可能に支持する第1の筐体と、
前記第1の筐体に対し閉じる方向に移動する閉動作に伴って前記位置決め部材を押圧することにより前記凹部に前記位置決め部材をはめ込ませ、当該第1の筐体に対し当該閉じる方向とは逆の開く方向に移動する開動作に伴って当該位置決め部材に対する押圧を解除することにより当該位置決め部材を当該凹部から前記傾斜部に沿って移動可能にする第2の筐体と、
前記第2の筐体に設けられ、前記第1の筐体に対する当該第2の筐体の閉動作に伴って、前記位置決め部材を前記凹部に向けて押し付ける第1の押し付け部材と、
前記第2の筐体に弾性部材を介して当該第2の筐体に取り付けられ、前記第1の筐体に対する当該第2の筐体のさらなる閉動作に伴って、前記第1の押し付け部材に代わって前記位置決め部材を前記凹部に向けて押し付ける第2の押し付け部材と
を含む定着装置。 - 第1の張架部材と、当該第1の張架部材よりも上方に設けられた第2の張架部材と、当該第1の張架部材および当該第2の張架部材に掛け渡されて回転するベルト部材と、当該第1の張架部材の位置決めに用いられる位置決め部材とを備えたベルトユニットと、
前記第1の張架部材よりも下方に設けられ、当該第1の張架部材と対向する位置で前記ベルト部材の外周面に圧接することで、当該ベルト部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、
側方に向かって開口する凹部と当該凹部の下側の端部から下方に向かって傾斜する傾斜部とが形成され、前記加圧部材を回転可能に支持する第1の筐体と、
前記第1の筐体に対し閉じる方向に移動する閉動作に伴って前記位置決め部材を押圧することにより前記凹部に前記位置決め部材をはめ込ませ、当該第1の筐体に対し当該閉じる方向とは逆の開く方向に移動する開動作に伴って当該位置決め部材に対する押圧を解除することにより当該位置決め部材を当該凹部から前記傾斜部に沿って移動可能にする第2の筐体と、
前記ベルトユニットにおいて前記位置決め部材よりも上方に設けられた他の位置決め部材と、
前記第1の筐体において前記凹部よりも上方に設けられ、前記他の位置決め部材を上下方向への移動を許容するように受ける受け部と
を含む定着装置。 - 前記凹部の上側の端部は、当該凹部に前記位置決め部材がはめ込まれた状態で、前記加圧部材によって前記第1の張架部材にかかる力により、当該位置決め部材が押し付けられるように形成されることを特徴とする請求項1または2記載の定着装置。
- 記録材上に未定着トナー像を形成するトナー像形成手段と、
第1の張架部材と、当該第1の張架部材よりも上方に設けられた第2の張架部材と、当該第1の張架部材および当該第2の張架部材に掛け渡されて回転するベルト部材と、当該第1の張架部材の位置決めに用いられる位置決め部材とを備えたベルトユニットと、当該第1の張架部材よりも下方に設けられ、当該第1の張架部材と対向する位置で当該ベルト部材の外周面に圧接することで、当該ベルト部材との間に前記未定着トナー像を保持した前記記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材とを備えた定着手段と、
側方に向かって開口する凹部と当該凹部の下側の端部から下方に向かって傾斜する傾斜部とが形成され、前記加圧部材を回転可能に支持する第1の筐体と、
前記第1の筐体に対し閉じる方向に移動する閉動作に伴って前記位置決め部材を押圧することにより前記凹部に前記位置決め部材をはめ込ませ、当該第1の筐体に対し当該閉じる方向とは逆の開く方向に移動する開動作に伴って当該位置決め部材に対する押圧を解除することにより当該位置決め部材を当該凹部から前記傾斜部に沿って移動可能にする第2の筐体と、
前記第2の筐体に設けられ、前記第1の筐体に対する当該第2の筐体の閉動作に伴って、前記位置決め部材を前記凹部に向けて押し付ける第1の押し付け部材と、
前記第2の筐体に弾性部材を介して当該第2の筐体に取り付けられ、前記第1の筐体に対する当該第2の筐体のさらなる閉動作に伴って、前記第1の押し付け部材に代わって前記位置決め部材を前記凹部に向けて押し付ける第2の押し付け部材と
を有する画像形成装置。 - 記録材上に未定着トナー像を形成するトナー像形成手段と、
第1の張架部材と、当該第1の張架部材よりも上方に設けられた第2の張架部材と、当該第1の張架部材および当該第2の張架部材に掛け渡されて回転するベルト部材と、当該第1の張架部材の位置決めに用いられる位置決め部材とを備えたベルトユニットと、当該第1の張架部材よりも下方に設けられ、当該第1の張架部材と対向する位置で当該ベルト部材の外周面に圧接することで、当該ベルト部材との間に前記未定着トナー像を保持した前記記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材とを備えた定着手段と、
側方に向かって開口する凹部と当該凹部の下側の端部から下方に向かって傾斜する傾斜部とが形成され、前記加圧部材を回転可能に支持する第1の筐体と、
前記第1の筐体に対し閉じる方向に移動する閉動作に伴って前記位置決め部材を押圧することにより前記凹部に前記位置決め部材をはめ込ませ、当該第1の筐体に対し当該閉じる方向とは逆の開く方向に移動する開動作に伴って当該位置決め部材に対する押圧を解除することにより当該位置決め部材を当該凹部から前記傾斜部に沿って移動可能にする第2の筐体と、
前記ベルトユニットにおいて前記位置決め部材よりも上方に設けられた他の位置決め部材と、
前記第1の筐体において前記凹部よりも上方に設けられ、前記他の位置決め部材を上下方向への移動を許容するように受ける受け部と
を有する画像形成装置。
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