JP7268469B2 - 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被記録媒体に定着するための定着装置を備えている。定着装置では、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、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、ベルトユニットの交換作業を容易にするため、ベース部材にベルトユニットが取り付けられた状態でベース部材は引き出し機構によって筐体内の運転位置から所定の作業位置へ一体に引き出され、ベルトユニットを取り外し始める前に検知部材をベルト部材に干渉しない位置へ退避させ、ベルトユニットを取り付け終えた後に検知部材を通常の検知位置へ復帰させる技術が提案されている。

特許文献１によれば、ベルトユニットの交換作業性の向上が可能であるが、その他のユニットを構成する部材のメンテナンスや部品交換における作業性向上も大きな課題となっている。

そこで、本発明は、装置を構成するそれぞれの機能ユニットに対し、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、画像形成装置本体に対し、引き出し可能に搭載された定着装置であって、引き出し方向手前側に外装カバーを有するとともに、定着部材及び加熱手段を有する加熱ユニットと、前記定着部材に当接してニップ部を形成する加圧部材を有する加圧ユニットと、トナー画像定着後の被記録媒体を分離する分離部材を有する分離ユニットと、を備え、前記外装カバーは、前記加熱ユニット、前記加圧ユニット、及び前記分離ユニットの一体化を解除可能な締結部材にアクセス可能な開口を有することを特徴とする。

本発明によれば、装置を構成するそれぞれの機能ユニットに対し、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。 画像形成装置に搭載された定着装置を引き出し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を各ユニットに分割し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をスライドレール上にて各ユニットに分割した状態を模式的に示す斜視図である。 分離ユニット着脱時操作時における支持軸と嵌合孔部を示す説明図である。 分離ユニットが分離した状態の支持軸と嵌合孔部を示す説明図である。 分離ユニットが固定された状態における支持軸と嵌合孔部を示す説明図である。 支持軸の長さＬと嵌合孔部の幅Ｗ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）１０７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１０７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１０７は、少なくとも定着部材、加熱手段、及び加圧部材を備える。定着部材として複数ローラに張架される定着ベルトを備え、加圧部材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。
なお、定着装置１０７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１０７の構成について図２～図５に基づき説明する。

本実施形態の定着装置は、図２に示すようにスライドレール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。また、引出し方向の手前側に樹脂製の外装カバー３０を備えている。外装カバー３０は、締結部材にアクセス可能な開口２０を複数有している。

本実施形態の定着装置は、定着部材及び加熱手段を有する加熱ユニット１４と、定着部材に当接してニップ部を形成する加圧部材を有する加圧ユニット１５と、トナー画像定着後の被記録媒体を分離する分離部材を有する分離ユニット１３とを備えている。
加熱ユニット１４は、定着手段及び加熱手段などを備え、定着手段はローラ部材および／またはベルト部材で構成される。加圧ユニット１５は、加圧部材である加圧ローラを備えている。分離ユニットは、分離板等の分離部材を備えている。

定着装置のメンテナンス、構成部品の交換等の手順の一例を説明する。
メンテナンスや部品交換は、故障時の他、使用状況（具体的には寿命として設定された値に対するカウンタ値）に応じて行われる。

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を引出す。このとき、定着装置が十分に冷却されてから引出すことが好ましい。
次に、定着装置全体または一部のユニットのみをスライドレール１２上から取り外し、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３及び図４に示すように各ユニットに分割することができる。

定着装置を各ユニットに分割した後、目的のユニットに対して必要なメンテナンス、部品交換などを行う。
作業が終了した後は、各ユニットを結合し、定着装置をスライドレール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は、画像形成装置１０本体に対し、引き出し可能に搭載された定着装置であって、引き出し方向手前側に外装カバー３０を有するとともに、定着部材及び加熱手段を有する加熱ユニット１４と、定着部材に当接してニップ部を形成する加圧部材を有する加圧ユニット１５と、トナー画像定着後の被記録媒体を分離する分離部材を有する分離ユニット１３と、を備える。
外装カバー３０は、加熱ユニット１４、加圧ユニット１５、及び分離ユニット１３の一体化を解除可能な締結部材にアクセス可能な開口２０を有する。締結部材及び対応する開口２０は複数設けられており、このうち、上述の各ユニットの一体化の解除に必要な締結部材のみを外装カバー３０上から取り除く操作を行うことができる。
これにより、外装カバー３０を定着装置から取り外すことなく加熱ユニット１４、加圧ユニット１５、及び分離ユニット１３をそれぞれ分離することができる。

図３に示すように、本実施形態の定着装置は、外装カバー３０を取り外すことなく、加圧ユニット１５と、加熱ユニット１４と、分離ユニット１３と、にそれぞれ分離可能である。
また、作業の必要に応じて、または確保できる作業スペースに応じて、必要なユニット間のみを分離することも可能である。具体的には、図４に示すように、画像形成装置１０から引き出された状態で、外装カバー３０を取り外すことなく加圧ユニット１５と、加熱ユニット１４及び分離ユニット１３とに分離することができ、さらに必要に応じて加熱ユニット１４と分離ユニット１３とを分離することができる。

このような構成により、装置を構成するそれぞれの機能ユニットに対し、サービスマンによ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、レイバーコスト（サービス実施費用）を低減することができる。
また、作業性の向上により、取付けの誤りや破損の発生等のリスクも低減することができる。

さらに、ユニット間を完全に分離することなく、必要な部材へのアクセスが可能な状態に変位させることも可能である。
例えば、図３（Ｂ）に示すように、分離ユニット１３と加熱ユニット１４との間を分離することなく、分離ユニット１３内の必要部材にアクセス可能となるよう開放した状態で固定することができる。これにより、分離ユニット１３を構成する分離部材（分離板等）のみを交換する際の作業性が向上する。

分離ユニット１３と加熱ユニット１４との結合にはバネ等の付勢部材が介在し、該付勢部材の付勢により、分離ユニット１３は図３（Ｂ）に示す開放位置で固定される。
分離ユニット１３は、支持軸５０を中心として開放位置へ回動する。

図３（Ｄ）及び（Ｅ）、並びに図４（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、分離ユニット１３は、該分離ユニット１３を回動可能に支持する支持軸５０を有し、加熱ユニット１４は、支持軸５０と嵌合する嵌合溝６０を有する。
分離ユニット１３と加熱ユニット１４は、支持軸５０と嵌合溝６０との嵌合により一体化され、支持軸５０が嵌合溝６０から外れることにより分離される。

図５～図８に基づき、支持軸５０と嵌合溝６０との関係を説明する。
支持軸５０は、少なくとも一部に対向するフライス面５０ａが形成され、軸方向に垂直な断面が略小判形状である部位を有し、嵌合溝６０は、少なくとも一部に、支持軸５０のフライス面５０ａのみ通過可能な狭窄部を有する。狭窄部は、嵌合溝６０内壁面の凸状部６０ａにより形成される。
また、支持軸５０は、付勢部材（コイルバネ）５１により付勢されている。

図５～図７の各図において、（Ａ）は支持軸５０のフライス面５０ａが形成された部位の軸方向垂直断面の模式図であり、（Ｂ）は支持軸５０の軸方向水平面の上面図ある。
また、図８（Ａ）は支持軸５０のフライス面５０ａが形成された部位の軸方向垂直断面の模式図、図８（Ｂ）は嵌合溝６０の軸方向垂直断面の模式図である。

図８に示すように、支持軸５０のフライス面５０ａが形成された部位は軸方向に垂直な断面が略小判形状であり、支持軸５０の径をＬ１、対向するフライス面５０ａで画成される径をＬ２で示している。一方、嵌合溝６０の軸方向に垂直な断面において、溝の幅をＷ１、凸状部が形成された狭窄部の幅をＷ２で示している。
それぞれの長さは、Ｗ１＞Ｌ１＞Ｗ２＞Ｌ２の関係を有する。

図５は、加熱ユニット１４に対する分離ユニット１３の着脱操作時において、支持軸５０のフライス面５０ａが、凸状部６０ａにより形成される狭窄部を通過している状態を示している。
このように、支持軸５０を、フライス面５０ａを操作方向に沿った向きにすることで、嵌合溝６０の狭窄部を通過させることができる。

図６は、加熱ユニット１４から分離ユニット１３が分離し、支持軸５０が嵌合溝６０と嵌合していない状態を示している。
このように、支持軸５０のフライス面５０ａが形成されていない面は、嵌合溝６０の凸状部６０ａにより形成される狭窄部を通過させることができない。

図７は、加熱ユニット１４に分離ユニット１３が取付け固定され、支持軸５０が嵌合溝６０に嵌合した状態を示している。
図５に示すように支持軸５０をフライス面５０ａの向きを調整して凸状部６０ａにより形成される狭窄部を通過させた後、支持軸５０を回転させ、フライス面５０ａの向きを略９０°変化させることにより、支持軸５０が嵌合溝６０から外れないように保持される。

このように、本実施形態の定着装置では、支持軸５０のフライス面５０ａの方向を調整することにより、加熱ユニット１４と分離ユニット１３との着脱または変位のための操作を、工具等を用いることなく容易に行うことができる。

上述のように、本実施形態の定着装置によれば、装置を構成するそれぞれの機能ユニットに対し、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
１０７ 定着装置
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
２０ 締結部材
３０ 外装カバー
５０ 支持軸
５０ａ フライス面
５１ 付勢部材
６０ 嵌合溝
６０ａ 凸状部

特開２０１０－０９７１５１号公報

Claims (6)

1. 画像形成装置本体に対し、引き出し可能に搭載された定着装置であって、
   引き出し方向手前側に外装カバーを有するとともに、定着部材及び加熱手段を有する加熱ユニットと、前記定着部材に当接してニップ部を形成する加圧部材を有する加圧ユニットと、トナー画像定着後の被記録媒体を分離する分離部材を有する分離ユニットと、を備え、
   前記外装カバーは、前記加熱ユニット、前記加圧ユニット、及び前記分離ユニットの一体化を解除可能な締結部材にアクセス可能な開口を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記分離ユニットは、該分離ユニットを回動可能に支持する支持軸を有し、
   前記加熱ユニットは、前記支持軸と嵌合する嵌合溝を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記支持軸は、少なくとも一部に対向するフライス面が形成され、軸方向に垂直な断面が略小判形状である部位を有し、
   前記嵌合溝は、少なくとも一部に、前記支持軸のフライス面のみ通過可能な狭窄部を有することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記画像形成装置から引き出された状態で、前記加圧ユニットと、前記加熱ユニット及び前記分離ユニットと、に分離可能であ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. 前記加圧ユニットと、前記加熱ユニットと、前記分離ユニットと、にそれぞれ分離可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の定着装置。
6. 請求項１から５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。
   

Images