JP6120599B2 - 画像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材に当接して回転する回転体の外周面に当接して、回転体を加熱する無端状のベルト部材を備えた画像加熱装置に関する。

像担持体に担持させたトナー像を記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を画像加熱装置の一例である定着装置で加熱加圧して画像を記録材に定着させる画像形成装置が広く用いられている。画像加熱装置は、回転体（ローラ部材又はベルト部材）のニップ部で記録材を搬送しつつ加熱加圧する。

近年、画像形成装置の高速化、画像形成に用いる記録材の多様化に伴って記録材に当接する回転体の表面温度の低下が問題となっている。そのため、ベルト部材を加熱して回転体の表面に当接させて、温度低下した表面を直接加熱する外部加熱ベルト方式の定着装置が提案されている（特許文献１、２）。

特許文献１では、外部加熱ベルトを張架する第一ローラ部材及び第二ローラ部材の軸間距離が固定されており、定着ローラの円周部に外部加熱ベルトを当接させることによって、外部加熱ベルトに必要な張力が付与されている。特許文献２では、軸間距離が固定された第一ローラ部材及び第二ローラ部材と、外側に向かってバネ付勢されたテンションローラとで外部加熱ベルトを張架することによって、外部加熱ベルトに必要な張力が付与されている。

特開２００７−２１２８９６号公報 特開２００４−１９８６５９号公報

外部加熱ベルトは、定着ローラに比較して寿命が短いため、定着ローラに常時当接させていると頻繁に新品交換する結果となる。また、普通紙の画像形成等では外部加熱ベルトによる加熱補助が無くても加熱処理に不都合を生じないことも多い。そこで、接離機構を設けて、外部加熱ベルトを通常は定着ローラから離間させておき、厚紙印刷や高速印刷等の補助加熱が必要な場合に、外部加熱ベルトを定着ローラに当接させることが提案された。

しかし、この場合、特許文献１に記載された外部加熱ベルトでは、定着ローラから離間させると外部加熱ベルトの張力が失われて外部加熱ベルトが垂れ下がってしまう。そこで、特許文献２に記載されるようなバネ付勢されたテンションローラで特許文献１の第一ローラ部材もしくは第二ローラ部材を置き換えることが提案された。

本発明は、組み付け作業が容易な画像加熱装置を提供することを目的としている。

本発明の画像加熱装置は、記録材に当接して回転する回転体と、前記回転体の外周面に当接して、前記回転体を加熱する無端状のベルト部材と、前記ベルト部材の内側に配置され、前記ベルト部材を回転可能に支持する第一ローラ部材及び第二ローラ部材と、前記第一ローラ部材の端部を回転自在に支持する第一軸受部材と、前記第二ローラ部材の端部を回転自在に支持する第二軸受部材と、前記第一軸受部材と前記第二軸受部材とに当接可能で、前記第一軸受部材と前記第二軸受部材とを、前記第一ローラ部材と前記第二ローラ部材の軸間距離を拡大する方向に付勢する弾性部材と、前記弾性部材が前記第一軸受部材及び前記第二軸受部材に当接していない時に、前記弾性部材の付勢方向に前記弾性部材が移動することを規制する規制部と、を備えるものである。

本発明によれば、組み付け作業が容易な画像加熱装置を提供できる。

画像形成装置の構成の説明図である。 実施例１の定着装置の構成の説明図である。 外部加熱ベルトの接離機構の説明図である。 外部加熱ユニットの平面図である。 保持部材の構成の説明図である。 加圧部材の配置の説明図である。 外部加熱ベルトのたるみの説明図である。 第一加熱ローラの移動の説明図である。 加圧部材の取り付け工程の説明図である。 弾性部材の取り付け工程の説明図である。 外部加熱ベルトの取り付け工程の説明図である。 実施例２の弾性部材の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１３０に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム３ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１３０に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム３ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１３０に一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、感光ドラム３ｃ、３ｄにそれぞれシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、中間転写ベルト１３０に順次一次転写される。

記録材Ｐは、記録材カセット１０から１枚ずつ取り出されてレジストローラ１２で待機する。レジストローラ１２は、中間転写ベルト１３０上のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ給送する。二次転写部Ｔ２を搬送されて中間転写ベルト１３０から四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置９へ搬送され、定着装置９で加熱加圧を受けてトナー像を定着された後に、機体外部のトレイ７へ排出される。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに関する重複した説明を省略する。

画像形成部Ｐａは、感光ドラム３ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置５ａ、現像装置１ａ、一次転写ローラ６ａ、及びドラムクリーニング装置４ａを配置している。感光ドラム３ａは、アルミニウムの円筒材料の表面に感光層が形成されている。

帯電ローラ２ａは、感光ドラム３ａの表面を一様な電位に帯電させる。露光装置５ａは、レーザービームを走査して感光ドラム３ａに画像の静電像を書き込む。現像装置１ａは、静電像を現像して感光ドラム３ａにトナー像を形成する。一次転写ローラ６ａは、電圧を印加されて感光ドラム３ａのトナー像を中間転写ベルト１３０へ一次転写させる。

ドラムクリーニング装置４ａは、感光ドラム３ａにクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト１３０への転写を逃れて感光ドラム３ａに付着した転写残トナーを回収する。ベルトクリーニング装置１５は、二次転写部Ｔ２で記録材への転写を逃れて中間転写ベルト１３０に付着した転写残トナーを回収する。

＜実施例１＞
図２に示すように、回転体の一例である定着ローラ１０１は、記録材に当接して回転する。定着ローラ１０１は、金属ローラ部材の一例である芯金１０１ａと、芯金１０１ａの外側に配置された弾性層１０１ｂと、芯金１０１ａを加熱する加熱手段の一例であるハロゲンヒータ１１１とを有する。ベルト部材の一例である外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１の熱的な調整を行うために定着ローラ１０１に当接して回転する。図３に示すように、接離機構の一例である接離機構２００は、軸受保持部材２０６を接離方向に移動させて定着ローラ１０１に対して外部加熱ベルト１０５を接離させる。

第一ローラ部材の一例である第一加熱ローラ１０３は、外部加熱ベルト１０５を張架する。第一ローラ加熱手段の一例であるハロゲンヒータ１１３は、第一加熱ローラ１０３を加熱する。第二ローラ部材の一例である第二加熱ローラ１０４は、定着ローラ１０１の回転方向における第一加熱ローラ１０３よりも下流側で外部加熱ベルト１０５を張架する。第二ローラ加熱手段の一例であるハロゲンヒータ１１４は、第二加熱ローラ１０４を加熱する。

図５に示すように、第一軸受部材の一例であるベアリング１３３は、第一加熱ローラ１０３の端部を回転自在に支持する。第二軸受部材の一例であるベアリング１３４は、第二加熱ローラ１０４の端部を回転自在に支持する。軸受保持部材の一例である軸受保持部材２０６は、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の軸間距離を変化可能に、ベアリング１３３とベアリング１３４とを一体に保持する。枠部材の一例である軸受保持部材２０６は、ベアリング１３３及びベアリング１３４を取り出し可能に収容する凹所を形成してある。保持部材の一例である加熱ローラ固定部材２０７は、軸受保持部材２０６に固定されて凹所にベアリング１３３及びベアリング１３４を保持させる。軸受保持部材２０６の第一凹部は、ベアリング１３３を収容する。軸受保持部材２０６の第二凹部は、ベアリング１３４を収容する。第一凹部におけるベアリング１３３が軸間距離を変化させる方向へ移動可能な距離は、第二凹部におけるベアリング１３４が軸間距離を変化させる方向へ移動可能な距離よりも大きい。

弾性部材の一例である加圧部材３０１は、ベアリング１３３とベアリング１３４の間に配置されて、ベアリング１３３とベアリング１３４とを、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の軸間距離を拡大する方向に付勢する。加圧部材３０１は、軸受保持部材２０６に取り付けられているので、ベアリング１３３及びベアリング１３４を取り出した後の軸受保持部材２０６に加圧部材３０１が残る。

保持部の一例である円筒壁３０２は、軸受保持部材２０６に取り付けられて加圧部材３０１を伸縮方向に移動可能に保持する。加圧部材３０１は、コイルばねで構成され、コイルばねの一端部をベアリング１３３に当接させ、他端部をベアリング１３４に当接させている。規制部の一例である弾性部材３０３は、加圧部材３０１の伸縮方向の中間部を円筒壁３０２に拘束させて筒状部材内の一例である筒壁３０２内での移動を規制する。円筒壁３０２と弾性部材３０３とで、後述するように、ベアリング１３３、１３４を取り外した状態で加圧部材３０１が脱落しないように、加圧部材３０１を保持する保持手段を構成する。

（定着装置）
図２は実施例１の定着装置の構成の説明図である。図２に示すように、定着装置９は、定着ローラ１０１に加圧ローラ１０２を圧接して、記録材のニップ部Ｎを形成する。ニップ部Ｎは、未定着トナーＫを担持した記録材Ｐを挟持搬送して、トナーを融解して記録材Ｐ上に画像を定着させる。

秤量が大きい記録材（厚紙）の定着に要する熱量は、秤量が小さい記録材（薄紙）に比べて大幅に多いため、定着時に定着ローラ１０１の熱量が多く奪われてその表面温度が低下し、定着不良が生じる。そのため、画像形成装置１００において、特に秤量の大きい記録材での生産性を上げるためには、定着装置９の加熱性能を向上させる必要がある。定着ローラ１０１の表面温度低下は、定着ローラ１０１として金属製のパイプ状の芯金上にシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性の弾性層を形成している場合、芯金や弾性層の熱伝導率が低いことが原因の一つである。定着ローラ１０１の芯金内に設けられたハロゲンヒータ１１１の熱が、芯金や弾性層に遮られて、定着ローラ１０１表面に伝わりににくくなる。

定着ローラ１０１に弾性層を設けない場合、弾性層が無い分表面温度低下は小さいが、芯金の厚みが大きくなるほど熱を遮るので、同様に表面温度低下が発生する。又、定着ローラ１０１に弾性層が無い場合、凹凸の大きい記録材において、凹部のトナーと定着ローラが接触しにくく、凹部のトナーが定着不良となり易い。カラー画像においては、画像の表面を均一に溶融することができないので、定着ムラ、光沢ムラ及び色ムラが発生して、画像品質が低下してしまう問題もある。このため、様々な記録材への対応性、画像品質から定着ローラ１０１に弾性層を設けることが好適である。

定着ローラ１０１は、芯金１０１ａの外周面にシリコンゴムの弾性層１０１ｂを配置し、弾性層１０１ｂの表面を離型層１０１ｃで被覆している。定着ローラ１０１は、不図示のギア列を含む駆動機構１４１に駆動されて、矢印Ａ方向に３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転する。

加圧ローラ１０２は、芯金１０２ａの外周面にシリコンゴムの弾性層１０２ｂを配置し、弾性層１０２ｂの表面を離型層１０２ｃで被覆している。加圧ローラ１０２は、駆動機構１４１に駆動されて矢印Ｂ方向に回転する。加圧ローラ１０２は、偏心カムを用いた不図示の加圧機構に駆動されて、定着ローラ１０１に対して接離する。不図示の加圧機構は、加圧ローラ１０２を所定の加圧力で定着ローラ１０１に加圧して、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２の間にニップ部Ｎを形成する。

ハロゲンヒータ１１１は、定着ローラ１０１の芯金１０１ａの内部に非回転に配置される。サーミスタ１２１は、定着ローラ１０１に接触して配置されて定着ローラ１０１の表面温度を検出する。制御部１４０は、サーミスタ１２１の検出温度に応じてハロゲンヒータ１１１をＯＮ／ＯＦＦ制御して、定着ローラ１０１の表面温度を記録材の種類に応じた所定の目標温度に維持する。

ハロゲンヒータ１１２は、加圧ローラ１０２の芯金１０２ａの内部に非回転に配置される。サーミスタ１２２は、加圧ローラ１０２に接触して配置されて加圧ローラ１０２の表面温度を検出する。制御部１４０は、サーミスタ１２２の検出温度に応じてハロゲンヒータ１１２をＯＮ／ＯＦＦ制御して、加圧ローラ１０２の表面温度を所定の目標温度に維持する。

（外部加熱ベルト）
図２に示すように、外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１の外周面に当接してニップ部Ｎｅを形成して、定着ローラ１０１を外部加熱する。外部加熱ベルト１０５は、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４から定着ローラ１０１へ熱伝導を行う接触面積を増やして、定着ローラ１０１の加熱効率を高める。外部加熱ベルト１０５は、ステンレス、ニッケル等の金属製の基層又はポリイミド等の樹脂製の基層を有する。基層の表面は、トナーの付着を防止するために、フッ素系樹脂を用いた耐熱性の摺動層で被覆されている。外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１の回転に伴って摩擦駆動されて、矢印Ｃ方向に従動回転する。

第一加熱ローラ１０３は、熱伝導率の高いアルミニウム、鉄、ステンレス等の金属で形成される。第一加熱ローラ１０３の中心を貫通させてハロゲンヒータ１１３が非回転に配置される。サーミスタ１２３は、第一加熱ローラ１０３に支持された外部加熱ベルト１０５に接触して温度を検出する。制御部１４０は、サーミスタ１２３の検出温度に応じてハロゲンヒータ１１３をＯＮ／ＯＦＦ制御して、第一加熱ローラ１０３の温度を所定の目標温度に維持する。

第二加熱ローラ１０４は、熱伝導率の高いアルミニウム、鉄、ステンレス等の金属で形成される。第二加熱ローラ１０４の中心を貫通させてハロゲンヒータ１１４が非回転に配置される。サーミスタ１２４は、第二加熱ローラ１０４に支持された外部加熱ベルト１０５に接触して温度を検出する。制御部１４０は、サーミスタ１２４の検出温度に応じてハロゲンヒータ１１４をＯＮ／ＯＦＦ制御して、第二加熱ローラ１０４の温度を所定の目標温度に維持する。

第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の温度調整の目標温度は、定着ローラ１０１の温度調整の目標温度よりも高く設定される。第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の表面温度が定着ローラ１０１の表面温度よりも高温に保たれているので、定着ローラ１０１の表面温度の降下に対して効率的に熱供給できる。厚紙の連続画像形成時、定着ローラ１０１の目標温度１６５℃に対して、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の目標温度は２３０℃に設定される。第一加熱ローラ１０３と下流ローラ１０４の表面温度は、定着ローラ１０１の表面温度よりも７５℃高く保たれる。

外部加熱ベルト１０５の表層は、記録材から移転（オフセット）したトナーや紙粉等の異物の付着によって汚れる。クリーニングローラ１０８は、表面に設けたシリコンゴム層にトナーや紙粉等の異物を吸着する。クリーニングローラ１０８は、所定の圧力で外部加熱ベルト１０５に押圧されて従動回転して外部加熱ベルト１０５の表面をクリーニングする。

（ローラ支持機構）
図３は外部加熱ベルトの接離機構の説明図である。図４は外部加熱ユニットの平面図である。

図３に示すように、外部加熱ユニット１５０は、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４に外部加熱ベルト１０５を掛け渡して張架する。外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１の回転に従動回転するように、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４によって回転自在に支持される。

外部加熱ベルト１０５は、接離機構２００によって、定着ローラ１０１に対して当接／離間が可能である。接離機構２００は、外部加熱ベルト１０５を介して第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４を定着ローラ１０１に圧接させる圧接機構を兼ねている。加圧アーム１１７は、支持軸２０３を中心にして、定着装置９の筐体フレーム９ｆに対して回動自在である。

加圧アーム１１７の回動端と定着装置９の筐体フレーム９ｆとの間に加圧ばね２０４が配置される。加圧ばね２０４は、加圧アーム１１７の回動端を押し下げて、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４を定着ローラ１０１に向かって付勢する。外部加熱ベルト１０５を介して第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４が定着ローラ１０１に圧接した状態で、加圧ばね２０４は、上流ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４を総圧力３９２Ｎ（約４０ｋｇｆ）にて加圧する。

圧力解除カム２０５は、加圧アーム１１７の回動端の下面に当接している。制御部１４０は、モータ２１０を制御して圧力解除カム２０５を回動させて、加圧アーム１１７の回動端を昇降させる。圧力解除カム２０５が加圧アーム１１７から離間しているとき、加圧ばね２０４が加圧アーム１１７の回動端を押し下げて、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１に圧接させる。圧力解除カム２０５が加圧ばね２０４を縮めて加圧アーム１１７を押し上げるとき、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から離間する。

（接離機構）
図２に示すように、外部加熱ベルト１０５は、通紙前のスタンバイ時には定着ローラ１０１から離間していることが好ましい。通紙前のスタンバイ時に定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５が当接していると、定着ローラ１０１の外周面が外部加熱ベルト１０５によって偏って加熱されて定着ローラ１０１の外周面が所定の目標温度に達する。その結果、ハロゲンランプ１１１がＯＦＦして定着ローラ１０１内部の温度が低下する。この状態で通紙が開始されると、通紙初期において定着ローラ１０１の表面温度が急激に低下して、定着不良が発生し易くなる。このため、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１に対して、着脱する接離機構２００が必要となる。

図３に示すように、定着装置９は、定着ローラ１０１に対して外部加熱ベルト１０５を当接／離間可能に配置している。定着ローラ１０１の外周面には、外部加熱ユニット１５０が配置されている。外部加熱ユニット１５０は、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４とに外部加熱ベルト１０５を張架している。加圧ばね２０４ａ、２０４ｂは、外部加熱ユニット１５０を定着ローラ１０１に向かって所定の加圧力で押圧して、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１に当接させる。接離機構２００は、外部加熱ユニット１５０を下降／上昇させて、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１に対して当接／退避させる。

図４に示すように、軸受保持部材２０６ａは、第一加熱ローラ１０３及び第二加熱ローラ１０４の奥側の端部を回転自在に保持する。軸受保持部材２０６ａは、回転軸２０７ａによって加圧アーム１１７ａに対して回転自在に支持される。軸受保持部材２０６ｂは、第一加熱ローラ１０３及び第二加熱ローラ１０４の手前側の端部を回転自在に保持する。軸受保持部材２０６ｂは、回転軸２０７ｂによって加圧アーム１１７ｂに対して回転自在に支持される。

本体側板２０２の間にシャフト２０３が配置される。加圧アーム１１７ａは、シャフト２０３を中心にして回転自在に支持され、加圧ばね２０４ａによる加圧力を受けて定着ローラ１０１の方向に付勢される。加圧アーム１１７ｂは、シャフト２０３を中心にして回転自在に支持され、加圧ばね２０４ｂによる加圧力を受けて定着ローラ１０１の方向に付勢される。

（接離機構の制御）
画像形成装置は、厚紙など坪量（単位面積当たり重量）の大きな記録材でも、高い生産性（単位時間当たりのプリント枚数）を求められる。坪量の大きな記録材で生産性を上げるためには、定着装置９における加熱処理を高速化する必要がある。しかし、坪量の大きな記録材は、熱を多く奪うため、定着に要する熱量が、普通紙等に比べて大きくなる。

図３に示すように、定着装置９は、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１から離間させた状態で、次の画像形成ジョブを待機する。画像形成装置（１００）に画像形成ジョブが送信されると、画像形成装置（１００）内の各装置で準備動作が開始され、定着装置９で加熱動作が開始される。加熱動作において定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４がそれぞれの目標温度に達すると、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１に加圧当接させて画像形成ジョブが開始される。その後、画像形成ジョブが終了すると、定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５を離間して、次の画像形成の開始時まで保持する。

制御部１４０は、モータ２１０を制御して圧力解除カム２０５を回転させる。圧力解除カム２０５の回転に伴って加圧アーム１１７ａ、１１７ｂが昇降して、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に対して当接／退避する。

（保持部材）
図５は保持部材の構成の説明図である。図２に示すように、実施例１では、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４との間に加圧部材３０１を配置している。加圧部材３０１は、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の間隔を広げる方向に力を付与する。

図５に示すように、第一加熱ローラ１０３の軸端を回転自在に支持するベアリング１３３は、軸受保持部材２０６に緩く保持された状態で、軸受保持部材２０６へベアリング１３３を拘束させるためのベアリングカバー２０９に挟まれている。第二加熱ローラ１０４の軸端を回転自在に支持するベアリング１３４は、軸受保持部材２０６にがたつきなく保持された状態で、軸受保持部材２０６へベアリング１３３を拘束させためのベアリングカバー２０９に挟まれている。

軸受保持部材２０６の長円凹部２０６ｈは、ベアリング１３３の直径よりも長く形成されているので、定着ローラ１０１に当接した際の第一加熱ローラ１０３と軸受保持部材２０６の間には水平方向の隙間３０３ａ、３０３ｂが形成されている。第二加熱ローラ１０４のベアリング１３４は、軸受保持部材２０６に対して隙間無く固定されている。

ベアリングカバー２０９は、一端が回動軸２０９ａで軸受保持部材２０６に軸支されて軸受保持部材２０６との間隔を開閉可能である。ベアリングカバー２０９の他端は、ピン２０９ｂを挿入して軸受保持部材２０６に係合している。ピン２０９ｂを抜くことで、ベアリングカバー２０９を下方へ開いてベアリング１３３、１３４を下方へ取り出し可能である。

このような構成とすることで、第二加熱ローラ１０４を固定側として、第一加熱ローラ１０３を従動させている。これにより、定着ローラ１０１に当接した際は外部加熱ベルト１０５と定着ローラ１０１の密着性を向上し、定着ローラ１０１から退避した際は大きな離間量を必要とせずに、外部加熱ベルト１０５を退避することが可能になる。

（加圧部材）
図６は加圧部材の配置の説明図である。図５に示すように、加圧部材３０１は、軸受保持部材２０６に形成された略円筒状の円筒壁３０２の内部に配置されることにより、加圧部材３０１の加圧方向に対する垂直方向への移動を規制されている。円筒壁３０２は、加圧部材３０１を、第一加熱ローラ１０３のベアリング１３３と第二加熱ローラ１０４のベアリング１３４の間に位置決めて保持している。

図６に示すように、加圧部材３０１は、バネ鋼材をω形状に成型した固定手段でもある弾性部材３０３を用いて、円筒壁３０２内に位置決め固定されている。即ち、コイルばねである加圧部材３０１は、弾性部材３０３により、一端部と他端部との間が円筒壁３０２を介して軸受保持部材２０６に対して固定される。弾性部材３０３の中央の突起部が、円筒壁３０２の穴３０２ｈを通じて、加圧部材３０１のコイル隙間に差し込まれることにより、加圧部材３０１の伸縮方向の移動が規制されている。弾性部材３０３の両端の脚部は、円筒壁３０２の外周面に巻き付いて、円筒壁３０２上に弾性部材３０３を保持している。加圧部材３０１は、圧縮バネである。弾性部材３０３は、この圧縮バネの伸縮を妨げないように、作動時の圧縮バネのコイルの間隔より弾性部材３０３の線径が太くならないように設計している。

（実施例１の効果１）
図７は外部加熱ベルトのたるみの説明図である。図７中、（ａ）は実施例１、（ｂ）は比較例１である。

図７の（ａ）に示すように、実施例１では、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の間を広げる方向に力をかけて外部加熱ベルト１０５に張力を付与する構成がある。このため、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から退避したとき、外部加熱ベルト１０５の張力が保たれて外部加熱ベルト１０５はたるまない。

実施例１では、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から退避した際に、加圧部材３０１が第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の軸間距離を広げる。加圧部材３０１が、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の接線方向に外部加熱ベルト１０５を引っ張って、外部加熱ベルト１０５に張りが付与される。よって、実施例１では、定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５を完全に離間させるための、外部加熱ユニット１５０の退避量が小さくて済む。

図７の（ｂ）に示すように、比較例１では、外部加熱ベルト１０５を懸架する第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の間を広げる方向に力をかけて外部加熱ベルト１０５に張力を付与する構成がない。このため、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から退避したとき、外部加熱ベルト１０５が張力を失って外部加熱ベルト１０５が垂れ下がる。

比較例１では、定着ローラ１０１に当接した際に、定着ローラ１０１表面に外部加熱ベルト１０５を密着させるために、定着ローラ１０１から退避させた時に定着ローラ１０１の曲率の分だけ外部加熱ベルト１０５がゆるむ。離間時に定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５を完全に退避させるためには、外部加熱ベルト１０５の退避量を非常に大きくする必要がある。比較例１では、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の軸間距離が一定に保たれている。このため、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から退避したとき、外部加熱ベルト１０５にゆるみが生じ、定着ローラ１０１に近づく方向に外部加熱ベルト１０５が垂れ下がる。

よって、比較例１では、定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５を完全に離間させるためには、外部加熱ユニット１５０の退避量を大きくする必要がある。外部加熱ユニット１５０の退避量を大きくすると、定着ローラ１０１を設置するスペースを広く取らなければならない。定着装置９の構成が大きくなり、定着装置９自体のサイズが大きくなる。

（実施例１の効果２）
図８は第一加熱ローラの移動の説明図である。

図８に示すように、実施例１では、定着ローラ１０１に対する外部加熱ベルト１０５の当接／退避に伴う軸間距離の変動において、第二加熱ローラ１０４を固定側にして、第一加熱ローラ１０３を移動側にしている。定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５を当接させたときに、第二加熱ローラ１０４は、軸受保持部材２０６によって位置を固定されているために動かない。しかし、第一加熱ローラ１０３は、軸受保持部材２０６との間に軸間距離方向の隙間があるため、定着ローラ１０１に当接した際に、第一加熱ローラ１０３は、外部加熱ベルト１０５に引っ張られて第二加熱ローラ１０４に近づく方向に移動する。第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の間の外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に密着する位置に第一加熱ローラ１０３が移動して、所望のニップ長さの全体で密着性を得ることができる。よって、実施例１では、定着ローラ１０１へ当接させた際の外部加熱ベルト１０５の密着性を向上することが可能になる。

比較例２では、定着ローラ１０１に対する外部加熱ベルト１０５の当接／退避に伴う軸間距離の変動において、第一加熱ローラ１０３を固定側にして、第二加熱ローラ１０４を移動側にしている。定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５を当接させたときに、第二加熱ローラ１０４が第一加熱ローラ１０３に近づく方向に移動する。この場合、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の間の外部加熱ベルト１０５の張力が実施例１に比較して大きく変動するため、所望のニップ長さの全体で密着性を得ることができない。よって、比較例２では、定着ローラ１０１へ当接させた際の外部加熱ベルト１０５の密着性が低くなる。

実施例１では、通紙スタンバイ時に定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５を完全に離間しても、外部加熱ベルト１０５が弛んでしまわない。外部加熱ベルト１０５の離間量を小さくして、外部加熱ベルト１０５の設置スペースを小さくまとめることができる。

外部加熱ベルト１０５を含む交換ユニットの組立性及び外部加熱ベルト１０５の交換性の向上が実現される。

（組み立て手順）
図９は加圧部材の取り付け工程の説明図である。図１０は弾性部材の取り付け工程の説明図である。図１１は外部加熱ベルトの取り付け工程の説明図である。図５に示すように、実施例１の構成では、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の軸間距離を広げる方向に加圧する加圧部材３０１が非常に重要な役割を果たしている。実施例１では、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の両端部において、ベアリング１３３とベアリング１３４との間に、加圧部材３０１を押し縮めつつ容易に配置できる。

図９に示すように、軸受保持部材２０６に固定された円筒壁３０２の内部に加圧部材３０１を配置する。軸受保持部材２０６に固定された円筒壁３０２によって加圧部材３０１が保持されるので、コイルばねの加圧部材３０１は伸縮が自在である。軸受保持部材２０６の上下を反転させても加圧部材３０１が円筒壁３０２から脱落せずに、加圧部材３０１の両端部が一定の位置に位置決められる。即ち、加圧部材３０１は、円筒壁３０２により、ベアリング１３３、１３４を取り出した状態で脱落しないように保持される。

図１０に示すように、加圧部材３０１を伸縮方向の中央位置に位置決めて、円筒壁３０２に形成された穴３０２ｈに弾性部材３０３の中央の突起部を差し込んで円筒壁３０２の外周面に弾性部材３０３の両端の脚部を嵌め込む。このとき、弾性部材３０３の中央の突起部は、加圧部材３０１のコイル隙間に挿入されて、加圧部材３０１の伸縮方向の移動を規制する。即ち、加圧部材３０１は、弾性部材３０３により、ベアリング１３３、１３４に当接していない時に、加圧部材３０１が付勢する方向（伸縮方向）の移動が規制される。

図１１の（ａ）に示すように、外部加熱ベルト１０５を第一加熱ローラ１０３及び第二加熱ローラ１０４に通し、第一加熱ローラ１０３及び第二加熱ローラ１０４の両端部にベアリング１３３、１３４を装着する。外部加熱ベルト１０５、第一加熱ローラ１０３、第二加熱ローラ１０４、及びベアリング１３３、１３４を組み立てた状態で、軸受保持部材２０６の上方から軸受保持部材２０６に取り付ける。

実施例１では、加圧部材３０１が軸受保持部材２０６に形成された円筒壁３０２に配置され、弾性部材３０３によって位置を規制される。このため、外部加熱ベルト１０５を挿入した第一加熱ローラ１０３及び第二加熱ローラ１０４を軸受保持部材２０６に組み付ける際にベアリング１３３、１３４が加圧部材３０１に接触しても、大きく加圧部材３０１の位置がずれることがない。よって、実施例１の構成によれば、外部加熱ベルト１０５を挿入した第一加熱ローラ１０３及び第二加熱ローラ１０４を軸受保持部材２０６に組み付ける作業が容易になる。

実施例１では、加圧部材３０１及び弾性部材３０３は円筒壁３０２に常時取り付けておくことで、外部加熱ベルト１０５を交換する作業が極めて容易になる。ただし、弾性部材３０３は、組立後に取り外して保管し、次回の交換時に再度、弾性部材３０３を取り付けて交換作業を実施してもよい。

図１１の（ｂ）に示すように、比較例３では、加圧部材３０１の伸縮方向の位置が規制されていない。このため、軸受保持部材２０６の上方から外部加熱ベルト１０５を軸受保持部材２０６に組み付ける際に、ベアリング１３３、１３４が加圧部材３０１に接触した瞬間に加圧部材３０１の伸縮方向の位置が大きくずれることがある。円筒壁３０２から加圧部材３０１が抜け落ちて、第一加熱ローラ１０３又は、第二加熱ローラ１０４の下側に潜り込んで見失う可能性がある。このため、非常に組み立てることが困難である。

（実施例１の効果３）
実施例１では、加圧部材３０１を設けて第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４とを軸間距離が広がる方向に加圧するとともに、上流側の第一加熱ローラ１０３を移動可能に配置している。これにより、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から退避した際に、第一加熱ローラ１０３の移動によって外部加熱ベルト１０５に張りが付与されて外部加熱ベルト１０５のたるみが防止される。外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から退避した際に、外部加熱ベルト１０５のたるみが防止されるために、外部加熱ベルト１０５の退避量を小さくできる。

実施例１では、第一加熱ローラ１０３と第二加熱ローラ１０４の間に加圧部材３０１を伸縮自在に保持するための円筒壁３０２を設け、且つ、加圧部材３０１の伸縮方向の位置ずれを防止するための弾性部材３０３を設けている。外部加熱ベルト１０５に張力を付与するための圧縮バネの固定を加圧する方向と垂直となる方向への脱落を防止するために円筒壁３０２を設け、且つ、圧縮バネの抜け落ちを防止するために、ω形状のばねを設けている。これにより、加圧部材３０１が第一加熱ローラ１０３を正常に加圧できるように、加圧部材３０１の位置が自動調整されるため、定着装置９の組立性および部品交換性を向上することが可能になる。

実施例１では、複写機、プリンタ、複合機等の画像形成装置に対して、高速化、高画質化、カラー化、省エネルギー化等を実現できる。また、厚紙やラフ紙、エンボス紙、コート紙等の様々な記録材に対応できるマルチメディア対応性、及び高い生産性（単位時間当たりのプリント枚数）を実現できる。

実施例１では、外部加熱ベルト１０５を用いて補助加熱するため、厚紙を定着する際に、記録材が定着装置を通過する速度を低くして定着処理を行わなくても、定着性（トナーと記録材との接着力）を確保できる。実施例１では、定着ローラ１０１への熱量の供給を向上するために挙げた従来技術の問題点を解決できる。

実施例１では、外部加熱ベルト１０５で定着ローラ１０１に熱量を供給する構成において、外部加熱ベルト１０５を張架する加熱ローラ間にテンションをかけ、どちらか一方の加熱ローラを移動可能にする。このため、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から退避している際の外部加熱ベルト１０５のゆるみを防止できる。

外部加熱ベルト１０５の離間量を小さくするとともに、定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５が当接した際の密着性が高められる。定着装置９の構成を組み立てる際の組立性および交換性が向上する。

＜実施例２＞
図１２は実施例２の弾性部材の説明図である。図１２に示すように、円筒壁３０２に加圧部材３０１を位置決めする弾性部材３０３は、実施例１のωリングには限らず、ピン、ねじ、Ｃリング等に置き換え可能である。

本発明は、第一ローラ部材の軸受部材と第二ローラ部材の軸受部材との間に弾性部材を配置してベルト部材に必要な張力を付与している限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

したがって、回転体（ローラ部材又はベルト部材）の加熱手段は、ハロゲンヒータには限らない。回転体及びベルト部材に誘導加熱層を設けて交番磁束により誘導加熱してもよい。本発明におけるベルト部材は、回転体の加熱用途には限らない。回転体の回転軸線方向の温度分布を平均化する均熱用途、回転体の冷却を促進する冷却用途でも実施できる。回転体は定着ローラには限らず、記録材の画像面の裏面を加熱する加圧ローラでもよい。

像加熱装置は、定着装置の他に、半定着又は定着済画像の光沢や表面性を調整する表面加熱装置を含む。定着済画像が形成された記録材のカール除去装置も含む。画像加熱装置は、画像形成装置に組み込む以外に、単独で設置、操作される１台の装置又はコンポーネントユニットとして実施できる。画像形成装置は、モノクロ／フルカラー、枚葉型／記録材搬送型／中間転写型、トナー像形成方式、転写方式の区別無く実施できる。本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。

９ 定着装置、１１ 二次転写ローラ
１０１ 定着ローラ、１０２ 加圧ローラ
１０３ 第一加熱ローラ、１０４ 第二加熱ローラ
１０５ 外部加熱ベルト、１０８ クリーニングローラ
１１１、１１２、１１３、１１４ ハロゲンヒータ
１３０ 中間転写ベルト、１５０ 外部加熱ユニット
２０４ 加圧ばね、２０５ 圧力解除カム、２０６ 軸受保持部材
２０７ 回転軸、２０９ 加熱ローラ固定部材
３０１ 加圧部材、３０２ 円筒壁、３０３ 弾性部材
Ｋ トナー、Ｐ 記録材、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ 画像形成部

Claims (9)

1. 記録材に当接して回転する回転体と、
   前記回転体の外周面に当接して、前記回転体を加熱する無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材の内側に配置され、前記ベルト部材を回転可能に支持する第一ローラ部材及び第二ローラ部材と、
   前記第一ローラ部材の端部を回転自在に支持する第一軸受部材と、
   前記第二ローラ部材の端部を回転自在に支持する第二軸受部材と、
   前記第一軸受部材と前記第二軸受部材とに当接可能で、前記第一軸受部材と前記第二軸受部材とを、前記第一ローラ部材と前記第二ローラ部材の軸間距離を拡大する方向に付勢する弾性部材と、
   前記弾性部材が前記第一軸受部材及び前記第二軸受部材に当接していない時に、前記弾性部材の付勢方向に前記弾性部材が移動することを規制する規制部と、を備えることを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記第一軸受部材及び前記第二軸受部材を取り出し可能に保持する軸受保持部材と、
   第一軸受部材及び前記第二軸受部材を取り出した状態で前記弾性部材が脱落しないように、前記弾性部材を保持する保持手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 前記保持手段は、前記規制部と、前記弾性部材を保持する保持部とを有することを特徴とする請求項２に記載の画像加熱装置。
4. 前記弾性部材は、コイルばねで構成され、
   前記規制部は、前記コイルばねの伸縮方向の中間部の位置を拘束することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像加熱装置。
5. 記録材に当接して回転する回転体と、
   前記回転体の外周面に当接して、前記回転体を加熱する無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材の内側に配置され、前記ベルト部材を回転可能に支持する第一ローラ部材及び第二ローラ部材と、
   前記第一ローラ部材の端部を回転自在に支持する第一軸受部材と、
   前記第二ローラ部材の端部を回転自在に支持する第二軸受部材と、
   前記第一軸受部材及び前記第二軸受部材を保持する軸受保持部材と、
   伸縮する方向の一端部を前記第一軸受部材に、他端部を前記第二軸受部材にそれぞれ当接可能で、前記第一軸受部材と前記第二軸受部材とを、前記第一ローラ部材と前記第二ローラ部材の軸間距離を拡大する方向に付勢するコイルばねと、
   前記コイルばねの一端部と他端部との間を前記軸受保持部材に対して固定する固定手段と、を備えることを特徴とする画像加熱装置。
6. 記録材に当接して回転する回転体と、
   前記回転体の外周面に当接して、前記回転体を加熱する無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材の内側に配置され、前記ベルト部材を回転可能に支持する第一ローラ部材及び第二ローラ部材と、
   前記第一ローラ部材の端部を回転自在に支持する第一軸受部材と、
   前記第二ローラ部材の端部を回転自在に支持する第二軸受部材と、
   前記第一軸受部材及び前記第二軸受部材を取り出し可能に保持する軸受保持部材と、
   前記第一軸受部材と前記第二軸受部材とに当接可能で、前記第一軸受部材と前記第二軸受部材とを、前記第一ローラ部材と前記第二ローラ部材の軸間距離を拡大する方向に付勢する弾性部材と、
   第一軸受部材及び前記第二軸受部材を取り出した状態で前記弾性部材が脱落しないように、前記弾性部材を保持する保持手段と、を備えることを特徴とする画像加熱装置。
7. 前記回転体は、金属ローラ部材と、前記金属ローラ部材の外側に配置された弾性層と、前記金属ローラ部材を加熱する加熱手段と、を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
8. 前記第一ローラ部材を加熱する第一ローラ加熱手段と、前記第二ローラ部材を加熱する第二ローラ加熱手段と、を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
9. 前記ベルト部材を移動させて前記回転体に対して前記ベルト部材を接離させる接離機構を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像加熱装置。

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