JP5790164B2 - 定着装置およびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファックス等、およびこれら複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置およびこれを用いた画像形成装置に関する。

画像形成装置に使用される定着装置として、近年では、定着性能を向上させるために無端の定着用ベルトを使用する例が多くなっている。

この定着装置に用いられている定着用ベルトや加熱ローラ，定着ローラといった構成部品は、性能劣化のため定期的に交換が必要であるが、定着ベルトを張架する必要があるため、加圧ローラと加熱ローラのみの構成からなる定着装置に較べて部品の交換作業が難しくなってしまう。

また、メンテナンス時の作業が難しく作業時間が多く掛かると、高温となった定着装置が冷えるまで待つ時間を考慮すると装置の停止時間が増えて、稼働率が低下してしまう。

このような事情から、特許文献１に示されているように、本体に対して着脱可能なカバーと、該カバーに組付けた複数のローラと、これらローラに定着ベルトを掛架して定着ベルトユニットを構成した構造や、特許文献２に示されているように、定着ベルトユニットを定着ベルトの弾性を利用してホルダ部材に着脱可能に係着する構造のものが開示されている。

特開２０００−６６５４１号公報 特開２０１１−７９７７号公報

特許文献１の開示技術では、本来、交換が必要な部品は定着ベルトと各ローラであるにも拘わらず、使い続けることができるカバーとそれに付随した各種部品も一緒に交換するようになるため、コスト的に不利となってしまう。

また、特許文献２の開示技術では、定着ベルトユニットのホルダへの組付けに際して、定着ベルトを作業者が引張ってテンションを与えながらホルダに対する係着作業を行う必要があって、作業性が悪くなってしまうことは否めない。

そこで、本発明はメンテナンス時に熱によって劣化した部品のみの交換が可能で、しかも、メンテナンス作業性を改善することができる定着装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供するものである。

本発明の定着装置は、定着ローラと加熱ローラとに定着用ベルトを掛架して構成された定着ベルトユニットと、前記定着用ベルトを介して前記定着ローラと圧接して、定着ニップを形成する加圧ローラと、を備えている。

前記定着ベルトユニットと、前記加圧ローラは装置筺体に配設され、前記定着ベルトユニットは、装置筺体に下側開放の軸受溝として設けられて下側より前記定着ローラを挿入してこれを装置筺体に対して回転可能に係止する定着ローラ位置決め部と、装置筺体に対して前記加熱ローラを回転可能に支持する加熱ローラ支持機構と、に跨って着脱可能に装着されている。

そして、前記加熱ローラ支持機構は、前記加熱ローラに下側から係合してこれを支持するローラ支持位置と、前記ローラ支持位置の下方に位置して前記加熱ローラの装着，離脱を行うローラ装・脱位置と、に移動可能に配設したことを主要な特徴としている。

本発明によれば、定着ベルトユニットは、加熱ローラ支持機構をローラ装・脱位置へ移動することによって装置筺体から取り外すことが可能となる。これにより、熱により劣化した定着用ベルトや加熱ローラおよび定着ローラ等からなるベルトユニットのみを交換することができる。

また、定着ベルトユニットの取り付けに際しては、定着ローラを定着ローラ位置決め部に係止させた状態で、加熱ローラ支持機構をローラ装・脱位置から加熱ローラを支持するローラ支持位置へ移動させればよく、従って、メンテナンス作業を簡単かつ迅速に行うことができる。

本発明の画像形成装置を概念的に示す全体構成図。 本発明の定着装置の一実施形態を示す外観斜視図。 図２に示した定着装置の上部筺体を分離して示す外観斜視図。 図３に示した上部筺体を内側斜め下方から見た斜視図。 定着ベルトユニットを示す外観斜視図。 上部筺体に対する定着ベルトユニットの組付け工程を（Ａ），（Ｂ）にて示す略示的説明図。

以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。

図１は、本発明に係る画像形成装置Ａを説明する図である。

画像形成装置Ａは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、４組の画像形成部により画像形成を行う。

原稿台上に載置された原稿は画像読取装置ＳＣの走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれ、光電変換された画像情報信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像形成部の光書込部に入力される。

４組の画像形成部はイエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙ、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍ、シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃ，黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋであり、それぞれ共通する符号１０の後に形成する色をあらわす符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付して表記する。

画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙおよびその周囲に配置された帯電部２Ｙ、光書込部３Ｙ、現像装置４Ｙ、およびドラムクリーナ５Ｙを備えている。

その他の画像形成部１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋも、画像形成部１０Ｙと同様な構成であり、感光体ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの周辺に、帯電部２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、光書込部３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、現像装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、およびドラムクリーナ５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを備えている。

画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、帯電部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、光書込部３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、およびドラムクリーナ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋはそれぞれ共通する内容の構成である。以下、特に区別が必要な場合を除き符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付さずに表記することにする。

画像形成部１０は、光書込部３にて画像情報信号を感光体ドラム１に書き込み、感光体ドラム１に画像情報信号にもとづく潜像を形成する。そして、潜像は現像装置４により現像され、感光体ドラム１上に可視画像であるトナー画像が形成される。

画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋのそれぞれの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに、イエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、黒（Ｋ）色の画像が形成される。

中間転写ベルト６は、複数のローラにより巻回され、走行可能に支持されている。

画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにより形成された各色のトナー画像は、走行する中間転写ベルト６上に一次転写部７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色が重畳したカラー画像が形成される。

用紙搬送部２０は用紙Ｓを搬送する。用紙Ｓは給紙トレイ２９１，２９２，２９３に収容されている。用紙Ｓは第１給紙部２１により給紙され、レジストローラ２２を経て二次転写部７Ａに搬送され、用紙Ｓ上に中間転写ベルト６上のカラー画像が転写される。カラー画像が転写された用紙Ｓは、定着装置３０にて加熱・加圧することにより用紙Ｓ上のトナー像が定着され、定着搬送ローラ２３および排紙ローラ２５を経て装置外に排出される。

また、画像形成装置Ａは用紙反転部２４を備えており、定着がなされた用紙Ｓを定着搬送ローラ２３から用紙反転部２４に導いて表裏を反転して排紙ローラ２５を経由して排出し、あるいは画像形成部１０の上流位置へ再給紙して、用紙Ｓの両面に画像形成を行うことを可能としている。

この画像形成装置Ａは、その本体上部に設置された走査表示部８０により、画像形成を行うに際しての用紙Ｓのサイズ、枚数等を設定できる。

次に、定着装置３０の構成を図２〜図６にもとづいて以下に詳述する。

定着装置３０は、装置筺体３１内に配設した定着ベルトユニット４０と、該定着ベルトユニット４０と後述するように圧接して定着ニップを形成する加圧ローラ６０と、を備えている。

本実施形態ではこの装置筺体３１を、定着ベルトユニット４０を配設した上部筺体３１Ｕと、加圧ローラ６０を配設した下部筺体３１Ｌと、に分割して構成している。

上部筺体３１Ｕと下部筺体３１Ｌとは、用紙進入口３２を境にして分割され、下部筺体３１Ｌには、用紙進入口３２で用紙Ｓを定着ニップへ向けて案内するガイドスロープ３３を配設してある（図２参照）。

定着ベルトユニット４０と加圧ローラ６０は、上部筺体３１Ｕと下部筺体３１Ｌとを分離した状態で対応する筺体３１Ｕまたは３１Ｌに装着，離脱され、交換作業を容易に行えるようにしている。

定着ベルトユニット４０は、定着ローラ４１と、加熱ローラ４２と、これら両ローラ４１，４２に掛架した定着用ベルト４３と、を備えている。

定着ローラ４１と加熱ローラ４２とは、図５に示すようにそれぞれの両端部がローラ支持フレーム４４によって回転可能に支持して連結されている。図示は省略したがローラ支持フレーム４４の加熱ローラ４２を軸支した部分は上下方向の長孔として、該加熱ローラ４２を定着ローラ４１に対して径方向に移動可能とし、この加熱ローラ４２の径方向移動によって定着用ベルト４３のテンション調整を可能としている。

上部筺体３１Ｕの長さ方向両側の端壁には、図４に示すように定着ローラ位置決め部５０と、加熱ローラ支持機構５１と、を備えていて、定着ベルトユニット４０は、これら定着ローラ位置決め部５０と、加熱ローラ支持機構５１と、に跨って着脱可能に装着されている。

定着ローラ位置決め部５０は、本実施形態では前記端壁に、前記用紙進入口３２とは反対方向、つまり、用紙搬送方向下流側に向けてやや傾斜した下側開放の軸受溝として形成している。

これにより、定着ローラ４１を、その両側端部のベアリング４１ａを軸受講５０の下側から挿入して該軸受溝５０に係止して位置決めするようにしている。

加熱ローラ支持機構５１は、前記上部筺体３１Ｕの両側端壁の内側に跨って、後述する加熱ローラ４２のローラ支持位置と、ローラ装・脱位置と、に移動可能に配設されている。

この加熱ローラ支持機構５１は、本実施形態では長さ方向両側に前記上部筺体３１Ｕの端壁内面に沿う支持アーム５２を備え、該端壁に対する連結部を回動支点Ｐとして支持アーム５２を上下方向に回動動作するように構成している。

支持アーム５２は、加熱ローラ４２の両側端部のベアリング４２ａに下側から係合してこれを支持する円弧状に凹設したローラ支持部５３と、該ローラ支持部５３に続いてアーム自由端側に上向きに弯曲して斜め下方に向けて形成され、加熱ローラ４２の装着の際にベアリング４２ａに係合してこれをローラ支持部５３へ転動案内するローラ移動案内部５４と、を備えている。

従って、本実施形態にあっては、加熱ローラ４２は、上部筺体３１Ｕの端壁の内側でベアリング４２ａを介して加熱ローラ支持機構５１の支持アーム５２に回転可能に支持するようにしている。

この上部筺体３１Ｕの端壁には、加熱ローラ４２の支持対応位置に、該加熱ローラ４２内に熱源である図外のヒーターを装着するための作業孔３４を形成してある。

また、支持アーム５２の前記回動支点Ｐよりも下側の端縁と、上部筺体３１Ｕの端壁の前記軸受溝５０の近傍位置との間に、該支持アーム５２を図６（Ａ）の矢印ａ方向に向けて付勢するばね部材５５を張設してある。

そこで、本実施形態にあっては、支持アーム５２をばね部材５５のばね力に抗して、図６（Ａ）に示す加熱ローラ４２の装着，離脱を行うローラ装・脱位置に回動した位置で、図外の仮止め手段によって仮止め固定可能としている。

この仮止め手段としては、例えば、フック係合機構やねじ止め機構等を利用することができる。

一方、前述の下部筺体３１Ｌ側の加圧ローラ６０に関しては、例えば、前記上部筺体３１Ｕの定着ローラ位置決め部５０と同様に、該下部筺体３１Ｌの端壁に上側開放した軸受溝を設けて、該軸受溝でローラ端部のベアリング６０ａ（図２参照）を装・脱可能に支持するようにしている。

以上の構成からなる本実施形態の定着装置３０によれば、メンテナンスを行う場合、図３に示すように上部筺体３１Ｕを下部筺体３１Ｌから外して、それぞれの構成部品のメンテナンス作業を行う。

例えば、定着ベルトユニット４０の交換を行う場合、加熱ローラ支持機構５１を、図６（Ｂ）に示すローラ支持位置から図６（Ａ）に示すローラ装・脱位置へばね部材５５のばね力に抗して下方へ回動する。

このローラ装・脱位置は、図外の仮止め手段によって支持アーム５２を上部筺体３１Ｕの端壁に仮止め固定して保持する。

そこで、定着ローラ４１を軸受講５０に係止した状態で、該定着ローラ４１を支点として定着ベルトユニット４０を図６の反時計方向に回動することによって、加熱ローラ４２を加熱ローラ支持機構５１から離脱可能とすると共に、定着ローラ４１を軸受講５０から外して、定着ベルトユニット４０を上部筺体３１Ｕから容易に取り外すことができる。

従って、上部筺体３１Ｕはそのままとして、熱により劣化した定着ベルトユニット４０のみの交換を可能とする。

新しい定着ベルトユニット４０を上部筺体３１Ｕへ取り付ける場合は、上述の作業を逆行すればよい。

即ち、図６（Ａ）に示すように、加熱ローラ支持機構５１をローラ装・脱位置に仮止め固定した状態で、定着ベルトユニット４０の定着ローラ４１を軸受溝５０に挿入，係止する。次に、この定着ローラ４１を位置決めした状態で、加熱ローラ支持機構５１の仮止め固定を解除すれば、ばね部材５５の蓄勢力によって支持アーム５２が矢印ａ方向に上向きに回動する。

これにより、支持アーム５２のローラ移動案内部５４が加熱ローラ４２に当接するから、定着ベルトユニット４０を手で軽く支えながら、もしくは、ばね部材５５による支持アーム５２の回動付勢力により、定着ローラ４１を支点に該定着ベルトユニット４０を図６（Ｂ）に示すローラ支持位置へ回動，定置させることができる。

このとき、加熱ローラ４２は定着ローラ４１に対して径方向に移動可能としているため、支持アーム５２の上方移動に伴って上方へ移動し、定着用ベルト４３に所要のテンションを付与する。

支持アーム５２の上方移動を規制する図外のストッパーを多段に位置調節可能とすることにより、定着用ベルト４３のテンションを多段階に調整可能とすることができる。

一方、加圧ローラ６０を交換する場合は、分離した下部筺体３１Ｌの端壁に対して、前述の軸受溝を介して該加圧ローラ６０を容易に脱，着することが可能である。

以上のように本実施形態の定着装置３０、およびこれを備えた画像形成装置Ａによれば、定着ベルトユニット４０は、加熱ローラ支持機構５１をローラ装・脱位置へ移動することによって上部筺体３１Ｕから容易に取り外すことが可能となる。これにより、熱により劣化したベルトユニット４０のみを交換して、使用可能な上部筺体３１Ｕおよびそれに付随した部品を一緒に交換するのを回避できて、コスト的に有利となる。

また、定着ベルトユニット４０の取り付けには、定着ローラ４１を定着ローラ位置決め部５０に係止させた状態で、加熱ローラ支持機構５１をローラ装・脱位置から加熱ローラ４２を支持するローラ支持位置へ移動させればよく、従って、メンテナンス作業を簡単かつ迅速に行うことができる。

これにより、定着装置３０の停止時間を短縮できて、稼動効率を高めることができる。

ここで、特に本実施形態では、加熱ローラ支持機構５１のローラ支持位置と、ローラ装・脱位置との移動動作を、一端部に設定した回動支点Ｐを中心とする回動動作としているので、該加熱ローラ支持機構５１を、ピボットピン連結構造等の簡易な構成とすることができる。

また、この加熱ローラ支持機構５１は、ローラ支持部５３とローラ移動案内部５４とを備えていて、加熱ローラ４２の装着の際には、これをローラ移動案内部５４で転動させてローラ支持部５３へ案内でき、上述の回動動作により加熱ローラ４２の装着作業を容易に行うことができる。しかも、ローラ装・脱位置では、この加熱ローラ支持機構５１を仮止め固定できるため、加熱ローラ４２の加熱ローラ支持機構５１に対する予備セットを容易に行うことができる。

更に、ばね部材５５により加熱ローラ支持機構５１を前記ローラ支持位置方向に付勢してあるため、定着ローラ４１を支点に定着ベルトユニット４０を軽い操作力で、もしくは、ばね力のみによって回動させて加熱ローラ４２をローラ支持部５３に係合，支持させることができて、装着作業性をより向上することができる。

一方、定着ベルトユニット４０は、加熱ローラ４２を定着ローラ４１に対して径方向に移動可能としてあるため、定着ベルトユニット４０の取り付けと同時に、前記ばね部材５５のばね力を加熱ローラ４２を介して定着用ベルト４３の引張り方向に作用させて、所要のテンションを付与することができる。

なお、前記実施形態では、便宜的に装置筺体３１を、３１Ｕ，３１Ｌとに上，下に分割したタイプのものとしたが、非分割の構成であってもよい。

また、加熱ローラ支持機構５１は、回動支点Ｐを中心とする回動タイプの構成としているが、上下方向等、直線状に摺動移動する構成とすることも可能である。

更に、定着ローラ位置決め部５０は、上部筺体３１Ｕの端壁に軸受溝として形成しているが、これを別部材として装置筺体３１に設けることも可能である。

３０…定着装置
３１…装置筺体
４０…定着ベルトユニット
４１…定着ローラ
４２…加熱ローラ
４３…定着用ベルト
５０…定着ローラ位置決め部
５１…加熱ローラ支持機構
Ｐ…回動支点
５３…ローラ支持部
５４…ローラ移動案内部
５５…ばね部材
６０…加圧ローラ
Ａ…画像形成装置
Ｓ…用紙

Claims (7)

1. 定着ローラと加熱ローラとに定着用ベルトを掛架して構成された定着ベルトユニットと、
   前記定着用ベルトを介して前記定着ローラと圧接して、定着ニップを形成する加圧ローラと、を備えた定着装置であって、
   前記定着ベルトユニットは、装置筺体に下側開放の軸受溝として設けられて下側より前記定着ローラを挿入してこれを装置筺体に対して回転可能に係止する定着ローラ位置決め部と、装置筺体に対して前記加熱ローラを回転可能に支持する加熱ローラ支持機構と、に跨って着脱可能に装着され、
   前記加熱ローラ支持機構は、前記加熱ローラに下側から係合してこれを支持するローラ支持位置と、
   前記ローラ支持位置の下方に位置して前記加熱ローラの装着，離脱を行うローラ装・脱位置と、に移動可能に配設されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱ローラ支持機構の移動動作が、一端部に設定した回動支点を中心とする回動動作であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱ローラ支持機構は、前記加熱ローラを支持するローラ支持部と、
   前記ローラ支持部に連なって形成され、前記加熱ローラの装着の際に、該加熱ローラを前記ローラ支持部へ転動案内可能なローラ移動案内部と、を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記加熱ローラ支持機構は、前記ローラ装・脱位置で仮止め固定可能としたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の定着装置。
5. 前記加熱ローラ支持機構は、該加熱ローラ支持機構を前記ローラ支持位置方向に付勢するばね部材を備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の定着装置。
6. 前記定着ベルトユニットは、前記加熱ローラを、前記定着ローラに対して径方向に移動可能としてあることを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の定着装置。
7. 請求項１〜６の何れか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置。

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