JP7260848B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、トナー画像を転写紙等の記録媒体に定着するための定着装置を備えている。定着装置において、例えば、加熱された定着部材（定着ローラや定着ベルト）に加圧部材（加圧ローラ）が圧接することによりニップ部が形成され、該ニップ部を被記録媒体が通過することによって担持されたトナーが溶融し、被記録媒体上にトナー画像が定着される。

定着装置の構成部材は、故障時の他、定期的に交換を要する部材が多数存在し、使用状況に応じてメンテナンス作業や部品交換作業の必要が発生する。
上記作業は基本的にサービスマンにより行われるが、その作業内容はサービスマンの負荷やレイバーコストに影響し、ひいてはユーザのコスト負担につながるため、作業容易性を高める技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、画像形成装置の加熱ロールユニットおよび定着装置において、加熱ロールの交換およびヒータの交換を容易に行えるようにすること、加熱ロールに対するヒータの加熱ロール軸方向の取付位置のバラツキを少なくすること、加熱ロール内部に複数のヒータを配置する場合に、ヒータの着脱作業を容易にすること等を目的として、加熱ロールの軸方向両端部の一対のベアリングと、該一対のベアリングの各アウタレースにそれぞれ装着される一対の装着部材とを有し、一対の装着部材はヒータの外端部のスライド方向の位置決めを行うヒータ位置決め部材が設けられた第１装着部材と、ヒータを第１装着部材に向けて押圧する位置決め用弾性押圧部材を支持する第２装着部材とにより構成される加熱ロールユニットが提案されている。また、特許文献１には、作業者が手でつかむことができる取手部を備える態様が開示されている。

特許文献１によれば、加熱ロールユニットにおけるヒータの交換作業性の向上を実現することが可能である。しかしながら、定着装置を構成するその他のユニットのメンテナンスや、ユニットを構成する部材の部品交換における作業性の向上は依然として大きな課題となっている。

例えば、定着装置を構成する加圧ローラは、その大きさや重量から取り扱い性の悪さが課題となっている。作業者が取手などの把持部をつかんで着脱操作を行うとき、誤って落下させると、加圧ローラの損傷の他、作業者が怪我を負う等の危険性がある。また、加圧ローラ端部に配設された駆動ギアには耐熱性グリスが塗布されているため、交換時に作業者の手指や衣服等にグリスが付着してしまうことがある。サービスマンがユーザ先にて交換作業の実施が難しい場合は、サービス拠点にて本来交換が不要な部材をも含む加圧ユニット単位での交換を行うこととなり、時間的コスト的に不利になるという課題がある。

そこで本発明は、作業環境や作業条件にかかわらず、加圧ローラを有する加圧ユニットに対するメンテナンスや部品交換の作業性を向上させることができる定着装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の定着装置は、加熱手段と、回転可能な定着部材と、前記定着部材に当接してニップ部を形成する加圧ローラと、を少なくとも備え、前記加圧ローラは、回転軸方向の両端にブラケット部材を備え、前記ブラケット部材は、回転軸部が挿通される回転軸部支持面と、前記回転軸部支持面の上方に設けられ、回転軸部を回転可能に支持する軸受部材の外周面と対向する軸受部材支持面とを有し、前記回転軸部支持面は、前記軸受部材支持面側と対向する側の端部が、設置面に当接する脚部であり、前記回転軸部は、前記軸受部材を介して前記回転軸部支持面に挿通され、前記軸受部材支持面は、手指にて把持可能なつまみ部を有し、前記つまみ部が、前記加圧ローラの回転軸に対し、記録媒体の搬送方向上流側に配設されていることを特徴とする。

本発明によれば、作業環境や作業条件にかかわらず、加圧ローラを有する加圧ユニットに対するメンテナンスや部品交換の作業性を向上させることができる定着装置を提供することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明に係る定着装置が画像形成装置に搭載された状態を模式的に示す斜視図である。 本発明に係る定着装置の外観を模式的に示す斜視図である。 本発明に係る定着装置を上下のユニットに分割した状態を模式的に示す斜視図である。 加圧ローラ両端部のブラケット部材を模式的に示す斜視図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である 第１のブラケット部材のつまみ部の態様を示す説明図である。 第２のブラケット部材のつまみ部の態様を示す説明図である。

以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態について図１を参照して説明する。
図１は画像形成装置を示す概略構成図であり、具体的にはモノクロ画像を形成可能な複写印刷機である。また、ＰＣ接続によりプリンタとしても機能する。
なお、本実施形態の画像形成装置は複写機であるため、スキャナとして機能する原稿読取部を有しているが、ＰＣオンライン出力専用機、所謂プリンタバージョン等でコントローラを内蔵する場合は原稿読取部を省略しても良い。

以下、本実施形態の画像形成装置の概略構成及び動作について説明する。
画像形成装置１０は、照明装置、光学系及びＣＣＤイメージセンサ等を内部に収めたスキャナユニット１０４を有する。
スキャナの上方には原稿自動読み取り装置（以下、「ＡＤＦユニット」という（ＡＤＦ：Auto Document Feeder））１０３を設けている。ＡＤＦユニット１０３は原稿を自動搬送し、コンタクトガラスの読取面に原稿を送る。

オペレータはスキャナユニット１０４上部のコンタクトガラス、またはＡＤＦユニット１０３に原稿をセットし、操作パネル１０１上の機能選択キーでモードを選択し、液晶画面の表示内容を確認しつつ、テンキーやファンクションキー等を操作して所望の画像形成条件を設定する。なお、画像形成装置は、オペレータに動作状況を示すコールライト１００を備えている。

スキャナユニット１０４で読み取られた画像信号は、ＳＢＵ(Sensor Board Unit)にてＡ／Ｄ(Analog/Digital)変換された後、レーザ書き込みユニット１１２からのレーザ光として照射される。レーザ光はレーザ書き込みユニット１１２のシリンダレンズにより集光され、ポリゴンミラーにより主走査方向にライン走査され、感光体ドラム１１６上に静電潜像を形成する。

現像ユニット１１３は、感光体ドラム１１６の周囲にクリーニングユニット１１４、帯電チャージャを備えている。感光体ドラム１１６上の帯電には、帯電チャージャ１１５が用いられる。
帯電チャージャ１１５には、ＰＳＵ(Power Supply Unit)からリセプタクル、電極端子、導電性軸受け等を介して高電圧が印加される。

トナー補給ユニット(トナーボトル)１１１から随時供給されるトナーと、予め現像ユニット１１３内に充填されていた現像剤は、内部の搬送スクリューにより攪拌混合されつつ現像ローラへと運ばれる。磁力により静電吸着しているトナーはマイナスに帯電している。

現像ローラに担持された二成分現像剤は，現像ローラ下方に配設されたドクタブレードやケーシング等の現像剤穂立ち規制部材によって適量規制された後、その二成分中の摩擦帯電したトナーがバイアス電圧に依り感光体ドラム１１６上へと移動し、静電潜像に応じて選択的に付着する。

現像ユニット１１３内部のトナー濃度は、底面位置に配置されたトナー濃度センサによってその帯電量から検出される。
転写後の感光体ドラム１１６上に残存する未転写のトナーは、クリーニングユニット１１４内に設けられたクリーニングブレードで掻き落とされ、廃トナーボトル１２５へと搬送、回収される。

また、現像ユニット１１３の周囲には、トナー飛散を防止するためのマイラーやスポンジ状材料からなる入口シールが適宜設けられている。

感光体ドラム１１６上のトナーで形成された顕像は、中間転写ベルトユニット１０５上に一旦転写される。

用紙搬送部１１７により搬送されレジストローラ部を通過した転写紙は、中間転写ベルトユニット１０５と二次転写ユニット１１８のニップ間を通過する際、二次転写ローラからのプラス帯電により中間転写ベルトユニット１０５上のトナーが転写される。

転写後の中間転写ベルトユニット１０５上に残存する未転写のトナーは、ベルトクリーニングユニット１０６内のクリーニングブレードで掻き落とされ、廃トナーボトル１２５へと搬送、回収される。

転写ローラには、ＰＳＵからリセプタクル、電極端子、導電性軸受け等を介して高電圧が印加される。
印刷環境や転写紙の種類等に起因した変動を抑制するために、定電流制御されると共に、転写電流は給紙トレイ、転写紙サイズ及び紙厚等に応じて適宜切り替えが行われる。

また、転写ローラに付着したトナーによって転写紙の裏汚れが生じるのを防止するために、所定のタイミングで転写ローラにマイナスバイアスを印加し、付着したトナーを中間転写ベルトユニット１０５に戻すようにすることができる。これにより、転写ローラがクリーニングされる。

トナーが転写された転写紙は、定着装置（定着ユニット）１１に搬送され、一定の温度と圧力を加えてトナー画像が用紙上に熱融着される。
定着装置１１内の定着ローラには、サーミスタを設けて表面温度検出を行い、ヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている。サーミスタは、接触型であっても非接触型であってもよい。また、温度過昇防止の為に温度ヒューズが設けられている。

本実施形態の定着装置１１は、加熱手段、定着部材、定着部材に当接して回転する加圧ローラを備える。定着部材は、例えば、定着ローラ及び加熱ローラに張架される定着ベルトを備えている。加圧ローラは定着ベルトとの間にニップ部を形成する。ニップ部はカムにより加圧脱圧が制御されている。加圧ローラは内部に加熱手段（ヒータ）を備える態様であってもよい。
なお、定着装置１１のその他の構成については後述する。

トナー画像が熱融着された転写紙は、定着分離板により加熱ローラ及び定着ベルトから分離された後、反転排紙ユニット１０９を経て、または設定条件に応じて両面印刷された後、排紙トレイ１２６に排出される。なお、後処理装置等が接続されている場合は、その接続された装置の転写紙入口へ搬送される。
また、画像形成装置は、本体移動用キャスタ１２７を備えている。

本実施形態の画像形成装置１０は、上述の構成及び動作により、電子写真方式による画像形成が行われる。
次に、本発明に係る定着装置１１の構成について図２～図４に基づき説明する。
本実施形態の定着装置は加熱手段（ヒータ）と、回転可能な定着部材（定着ローラ、定着ベルト）と、定着部材に当接してニップ部を形成する加圧ローラと、を少なくとも備える。

本実施形態の定着装置１１は、図２に示すように、画像形成装置１０内部のスライドレール１２に載置され、画像形成装置１０の外部へ引出し可能に搭載されている。
定着装置１１は、画像形成装置１０からの引き出し方向手前側及び画像形成装置１０側に、それぞれカバー部材（内装カバー３０、外装カバー３１）を備えている。

図３及び図４は、画像形成装置１０から取り外された状態の定着装置を示している。
定着装置１１は、図４に示すように、上部の分離ユニット１３及び加熱ユニット１４と、下部の加圧ユニット１５とに分割可能である。
加圧ユニット１５は、加圧部材である加圧ローラ４３を備えている。なお、加熱ユニット１４は、図示しない定着部材及び加熱手段などを備え、定着部材はローラ部材および／またはベルト部材で構成される。

定着装置１１のメンテナンス（例えば、構成部品の交換等）の手順の一例を説明する。
まず、図２に示す画像形成装置１０の印刷動作の停止後、スライドレール１２に載置された定着装置１１を引出す。このとき、定着装置１１が十分に冷却されてから引出すことが好ましい。
次に、定着装置１１をスライドレール１２から取り外し、作業スペース上に静置し、メンテナンス作業を開始する。
定着装置１１は、各ユニットを結合している締結部材を外すことにより、図４に示すように分離ユニット１３及び加熱ユニット１４と、加圧ユニット１５とに上下分割することができる。

定着装置１１を各ユニットに分割した後、目的のユニットに対して部品交換など必要なメンテナンスを行う。
メンテナンス作業が終了した後は、各ユニットを結合し、定着装置１１をスライドレール１２に載置し、画像形成装置１０内に収容する。

本実施形態の定着装置において、加圧ローラ４３は、回転軸方向の両端にブラケット部材を備えている。
図５（Ａ）は、加圧ローラ４３の両端部のブラケット部材５０を模式的に示す斜視図であり、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）は側面図である。
ブラケット部材５０（５０ａ、５０ｂ）は、回転軸部４６が挿通される回転軸部支持面５２（５２ａ、５２ｂ）と、回転軸部３４を回転可能に支持する軸受部材（ボールベアリング）４２の外周面と対向する軸受部材支持面５１（５１ａ、５１ｂ）とを有する。
また、加圧ローラ４３は一方端側に駆動ギア４１を備え、内部に図示しないヒータを備え、両端からはヒータハーネス４０が延出している。

図５（Ａ）中、矢印Ｄ１は被記録媒体（用紙）Ｐの搬送方向、矢印Ｄ２は画像形成装置本体側、矢印Ｄ３は引出し方向手前側を示す。
なお、以下の説明において、駆動ギア４１を備える一方端側（矢印Ｄ２側）を「駆動側」ということがあり、引出方向手前側である他端側（矢印Ｄ３側）を「操作側」ということがある。

本実施形態の定着装置において、ブラケット部材５０（５０ａ、５０ｂ）の軸受部材支持面５１（５１ａ、５１ｂ）は、手指にて把持可能なつまみ部６０（６０ａ、６０ｂ）を有する。
つまみ部６０（６０ａ、６０ｂ）はいずれも、加圧ローラ４３の回転軸に対し、記録媒体Ｐの搬送方向Ｄ１の上流側に配設されている。
このような配置により、加圧ローラ４３を含む加圧ユニット１５全体の重心に対し、つまみ部６０を把持して持ち上げたときに適切なバランスが得られる。

また、加圧ローラ４３の一方端側（駆動側）のブラケット部材５０ａにおけるつまみ部６０ａの配設位置と、他端側（操作側）のブラケット部材５０ｂにおけるつまみ部６０ｂの配設位置とが異なっていることが好ましい。
例えば、図５（Ａ）に示すように、加圧ローラ４３の一方端側（駆動側）のブラケット部材５０ａは、つまみ部６０ａが加圧ローラ４３の回転軸方向に延出して配設され、他端側（操作側）のブラケット部材５０ｂは、つまみ部６０ｂが加圧ローラ４３の回転軸と直交する方向に延出して配設された態様が挙げられる。

つまみ部６０（６０ａ、６０ｂ）の配置位置が駆動側と操作側とで異なり、非対称であることにより、加圧ユニット１５及び加圧ローラ４３の重心に対してバランスが取りやすくなり、持ち上げて移動させるときの力の掛けやすさ、ハンドリング性も向上するため、作業性の向上につながる。

さらに、図５に示すように、つまみ部６０（６０ａ、６０ｂ）は、把持する際に指を掛けることができる開口部６１（６１ａ、６１ｂ）を有することが好ましい。
手指によりつまみ部６０（６０ａ、６０ｂ）を把持するとき、作業者の指が開口部６１（６１ａ、６１ｂ）に掛かることで滑り止めの効果が得られ、確実に把持することができる。

次に、つまみ部６０（６０ａ、６０ｂ）の形態について説明する。つまみ部６０（６０ａ、６０ｂ）は、軸受部材支持面５１（５１ａ、５１ｂ）に対し所定の角度で配設される。
加圧ローラ４３の一方端側（駆動側）のブラケット部材５０ａは、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、つまみ部６０ａが軸受部材支持面５１ａに対して９０°～１３５°の角度で配設され、他端側（操作側）のブラケット部材５０ｂは、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、つまみ部６０ｂが軸受部材支持面５１ｂに対して４５°～９０°の角度で配設されていることが好ましい。

また、ブラケット部材５０（５０ａ、５０ｂ）のつまみ部６０（６０ａ、６０ｂ）は、軸受部材支持面５１（５１ａ、５１ｂ）に対して略垂直な立ち上がり部と、該立ち上がり部から屈曲する傾斜面を有し、加圧ローラ４３の一方端側（駆動側）のブラケット部材５０ａのつまみ部６０ａの傾斜面は、図６（Ｃ）に示すように軸受部材支持面５１ａに対して９０°～１３５°の角度であり、他端側（操作側）のブラケット部材５０ｂのつまみ部６０ｂの傾斜面は、図７（Ｃ）に示すように軸受部材支持面に対して４５°～９０°の角度であることが好ましい。

なお、つまみ部６０（６０ａ、６０ｂ）は、図６（Ｄ）及び図７（Ｄ）に示すように、把持する際に指を掛けることができる開口部６１（６１ａ、６１ｂ）を有している。

このような構成により、つまみ部６０（６０ａ、６０ｂ）を容易にかつ確実に把持することができ、加圧ローラ４３に対する操作性、取り扱い性が向上する。
特に、図６（Ｃ）及び図７（Ｃ）に示す立ち上がり部から屈曲する傾斜面を有する態様においては、該立ち上がり部に指を挿入して掛けやすい長さ及び幅の開口部６１（６１ａ、６１ｂ）が形成されていることが好ましい。

上述のように、つまみ部６０（６０ａ、６０ｂ）を把持することにより持ち上げられた加圧ローラ４３及び／または加圧ユニット１５は、作業スペース等に移動、仮置きされる。このとき、設置された状態において加圧ローラ４３の表面が設置面と接触せず、かつ倒れたりしないことが求められる。

これに対し、本実施形態の定着装置は、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、ブラケット部材５０（５０ａ、５０ｂ）の回転軸部支持面５２（５２ａ、５２ｂ）は、軸受部材支持面５１（５１ａ、５１ｂ）側から対向する側の端部までの長さが加圧ローラ４３の直径より長く、軸受部材支持面５１（５１ａ、５１ｂ）と対向する側の端部が、加圧ローラ４３を取り外したときに設置面に当接する脚部７０（７０ａ、７０ｂ）である。

脚部７０（７０ａ、７０ｂ）は設置面に当接する部位であり、例えば、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように図中Ｘ方向に突出した形状を有する。形状はこれに限定されず、設置時に安定性が得られるものであればよく、ＸＹ方向の長さや当接面積を適宜調整した形状とすることができる。

回転軸部支持面５２（５２ａ、５２ｂ）を上述のような構成とすることにより、加圧ローラ４３を取り外したときの損傷のリスクを低減することができる。
取り外した加圧ローラ４３を作業スペースに設置し、必要なメンテナンスや部品交換（例えば、ヒータ部材の交換）等の作業を行うことができる。

上述のように、本実施形態の定着装置によれば、加圧ローラ４３及び加圧ユニット１５の着脱や取り外したときの移動の操作性、仮置き時の安定性が改善されているため、作業環境や作業条件にかかわらず、加圧ローラ４３を有する加圧ユニット１５のメンテナンスや部品交換の作業性を向上させることができる。

１０ 画像形成装置
１１ 定着装置（定着ユニット）
１２ スライドレール
１３ 分離ユニット
１４ 加熱ユニット
１５ 加圧ユニット
３０ カバー部材（内装カバー）
３１ カバー部材（外装カバー）
４０ ヒータハーネス
４１ 駆動ギア
４２ 軸受部材（ボールベアリング）
４３ 加圧ローラ
４６ 回転軸部
５０ ブラケット部材
５１ 回転軸部支持面
５２ 軸受部材支持面
５３ 回転軸支持部
６０ つまみ部
Ｄ１ 用紙搬送方向
Ｄ２ 画像形成装置本体側
Ｄ３ 引出し方向手前側

特開２００４－０３９５０２号公報

Claims (7)

1. 加熱手段と、回転可能な定着部材と、前記定着部材に当接してニップ部を形成する加圧ローラと、を少なくとも備え、
   前記加圧ローラは、回転軸方向の両端にブラケット部材を備え、
   前記ブラケット部材は、
   回転軸部が挿通される回転軸部支持面と、
   前記回転軸部支持面の上方に設けられ、回転軸部を回転可能に支持する軸受部材の外周面と対向する軸受部材支持面とを有し、
   前記回転軸部支持面は、前記軸受部材支持面側と対向する側の端部が、設置面に当接する脚部であり、
   前記回転軸部は、前記軸受部材を介して前記回転軸部支持面に挿通され、
   前記軸受部材支持面は、手指にて把持可能なつまみ部を有し、前記つまみ部が、前記加圧ローラの回転軸に対し、記録媒体の搬送方向上流側に配設されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記加圧ローラの一方端側のブラケット部材における前記つまみ部の配設位置と、他端側のブラケット部材における前記つまみ部の配設位置とが異なることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加圧ローラの一方端側のブラケット部材は、前記つまみ部が前記加圧ローラの回転軸方向に延出して配設され、他端側のブラケット部材は、前記つまみ部が前記加圧ローラの回転軸と直交する方向に延出して配設され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. 前記加圧ローラの一方端側のブラケット部材は、前記つまみ部が軸受部材支持面に対して９０°～１３５°の角度で配設され、他端側のブラケット部材は、前記つまみ部が軸受部材支持面に対して４５°～９０°の角度で配設されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記ブラケット部材の前記つまみ部は、前記軸受部材支持面に対して略垂直な立ち上がり部と、該立ち上がり部から屈曲する傾斜面を有し、
   前記加圧ローラの一方端側のブラケット部材の前記つまみ部の傾斜面は、軸受部材支持面に対して９０°～１３５°の角度であり、他端側のブラケット部材の前記つまみ部の傾斜面は、軸受部材支持面に対して４５°～９０°の角度であることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記つまみ部は、把持する際に指を掛けることができる開口部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の定着装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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