(57)【要約】【課題】静止ベルト部材を持つ構成の定着ユニットにおいて、一定期間ごとに、紙紛、削り粉等による汚れ、摩耗により消耗した静止ベルト部材を交換する機構を設けることにより、ベルト部材を容易に交換することによって、定着ユニットの交換回数減らし、ユニット寿命を延ばすこと。【解決手段】定着ローラに押圧部材として、無端状又は端部を固定したベルトを面接触させ、定着ローラとベルトの間に未定着トナーを担持した転写材を搬送して定着を行う定着装置において、定着ローラに対して面接触されたベルトの圧を解除する機構と、圧解除したベルトを取り外すベルト部材と、ベルト部材を脱着可能にするベルト固定機構を備えていることを特徴とする。【選択図】図１
2006039112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラに押圧部材として、無端状又は端部を固定したベルトを面接触させ、定着ローラとベルトの間に未定着トナーを担持した転写材を搬送して定着を行う定着装置において、
定着ローラに対して面接触されたベルトの圧を解除する機構と、圧解除したベルトを取り外すベルト部材と、ベルト部材を脱着可能にするベルト固定機構を備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
ベルト部材を脱着可能にするベルト固定機構が、ベルト部材を装置本体に脱着する際、脱着するベルト部材が交換できる位置まで動作させられることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
ベルト部材とベルト固定機構の少なくともどちらかに、固定方向を規程するガイド機構を持つことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機やプリンタ等の各種画像形成装置において用いられる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真複写機やプリンタ等の各種画像形成装置において用いられる定着装置は、中空ローラから成る定着ローラと、この定着ローラに圧接された加圧手段としての加圧ローラとを有しており、これら両ローラの圧接領域であるニップ部に、未定着トナー像が形成された転写材が通される際に、上記定着ローラの内部に配置されたハロゲンヒータ等から成る加熱源によって、転写材上の未定着トナー像が加熱され定着されるようになっている。ところが、近年、画像形成装置は、抵コスト化、そして、ウォーミングアップ時間の短縮と省エネルギー化が求められている。
【０００３】
しかし、上記一般的な熱ローラ定着装置は加圧ローラを用いているため、高価で、且つ、大きな設置スペースを必要とする。又、ウォーミングアップ短縮のため定着ローラ芯金の薄肉化を行ったとき、加圧ローラによる定着ローラの撓み等の変形の問題で大きなニップを取ることができないという問題があった。
【０００４】
更に、加圧ローラを使用すると定着ローラの熱が熱容量の大きい加圧ローラへ放散し、ウォーミングアップ時間が長く、消費電力も多くなるという問題もあった。このような問題を軽減するものとして、定着ローラに押圧部材としての静止状態のベルトを面接触させ、定着ローラとベルトの間に未定着トナーを担持した転写材を通紙するようにした定着装置が特許文献１〜３等に開示されている。
【０００５】
これら定着ローラと静止ベルトで構成される定着装置は、上記した問題を全て軽減することができ、極めて有利であるが、定着部での転写材の搬送性に大きな問題があった。即ち、定着ローラと静止ベルトは大きな圧を掛けず、しかも、転写材を定着ローラとの摩擦で搬送しなければならない。
【０００６】
そこで、定着ローラと静止ベルトで構成される定着装置の搬送性を多少なりとも良好にするため、静止ベルト表面の摩擦係数を少なくする工夫が種種なされている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−１０４９７７号公報
【特許文献２】特開昭６２−１３５８６５号公報
【特許文献３】特開昭６２−１６６３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、トナーの乗った紙等の定着される記録媒体がこの定着器を通過する際、静止ベルトと定着ローラとで加圧される部位において、記録媒体の端とそれ以外の部分では端の方の圧が高くなることが知られている。圧が高くなることで、記録媒体が紙である場合は圧が高い部分に紙紛が発生し易くなる。この紙紛の発生により加圧部材が紙紛の発生部分が他の部分に比べ紙紛による摩耗が進むことが分かった。
【０００９】
又、定着出口にある紙（記録媒体）と定着ローラを分離させる分離ツメにトナーが付着し、それが非通紙時に静止ベルトに付着し、付着したトナーが静止ベルトを摩耗させることも分かった。この紙紛等による摩耗は、記録媒体搬送方向に帯状の摩耗進行の早い部分を作り、この静止ベルト部材の寿命を著しく短くする。
【００１０】
静止ベルトを定着ユニットに固定していると、静止ベルトの著しい寿命低下に対して、ベルト交換が行えないため、定着ユニットごと交換することになり、ユニットの短寿命による交換回数の増加とサービス性の低下等を招いてしまう。
【００１１】
本発明は、静止ベルト部材を持つ構成の定着ユニットにおいて、一定期間ごとに、紙紛、削り粉等による汚れ、摩耗により消耗した静止ベルト部材を交換する機構を設けることにより、ベルト部材を容易に交換することによって、定着ユニットの交換回数減らし、ユニット寿命を延ばすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、定着ローラに押圧部材として、無端状又は端部を固定したベルトを面接触させ、定着ローラとベルトの間に未定着トナーを担持した転写材を搬送して定着を行う定着装置において、定着ローラに対して面接触されたベルトの圧を解除する機構と、圧解除したベルトを取り外すベルト部材と、ベルト部材を脱着可能にするベルト固定機構を備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、ベルト部材を脱着可能にするベルト固定機構が、ベルト部材を装置本体に脱着する際、脱着するベルト部材が交換できる位置まで動作させられることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、ベルト部材とベルト固定機構の少なくともどちらかに、固定方向を規程するガイド機構を持つことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、静止ベルト部材を持つ構成の定着ユニットにおいて、一定期間ごとに、紙紛、削り粉等による汚れ、摩耗により消耗した静止ベルト部材を交換する機構を設け交換することにより、ベルト部材を容易に交換することができ、定着ユニットの交換回数減らし、長寿命ユニットを実現できる。又、ベルト部材を容易に交換することができるため、サービス性の向上と交換部品の低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
＜実地の形態１＞
以下、本発明を画像形成装置であるレーザービームプリンターに適用した一実施形態について説明する。
【００１８】
図２は本画像形成装置の概略構成を示す図である。この画像形成装置は、電子写真方式により転写材としての記録材である転写紙上に画像を形成するための作像手段を収容したプロセスカートリッジ１００を備えている。図示のプロセスカートリッジ１００は、像担持体としての直径３０ｍｍのＯＰＣ感光体（以下、感光体と言う）１、帯電手段としての帯電ローラ２、現像手段としての現像ユニット３、クリーニング手段としてのクリーニングユニット４等をコンパクトに一体化して構成されている。
【００１９】
プロセスカートリッジ１００の側方には、感光体１上に静電潜像を書き込むための潜像書き込みユニット５が設けられている。この潜像書き込みユニット５としては、例えば、画像情報に対応するコントローラーからの制御信号により半導体レーザから光を出射させ、回転駆動されるポリゴンミラーにより該レーザ光を走査し、該レーザ光の走査光路中に配設された収束用及びポリゴンミラーの面倒れ補正用のレンズやレーザ光を偏向するミラー等を通して、感光体上に画像情報に対応する光信号６を書き込むものを用いることができる。
【００２０】
又、プロセスカートリッジ１００の下方には、給紙カセット７に収納された転写材としての転写紙８を１枚ずつ分離給送するための給紙ローラ９と分離パッド１１がある。該給紙ローラ９により給送された転写紙８は、該感光体１上に形成された画像の先端と該転写紙８の先端とが、感光体１と転写ローラ１０とのニップ部にほぼ同時に到達するタイミングで、該感光体１の回転に同期させてレジストローラ１２により搬送される。更に、プロセスカートリッジ１００の上方には、内部にヒータ１３を内蔵する定着ローラ１４とこの定着ローラ１４に圧接して幅広いニップを形成する静止ベルト１５から成る定着装置１６が設けられている。
【００２１】
この定着ローラ１４と静止ベルト１５から成る定着装置１２については後に詳しく説明する。又、該定着装置１２の転写紙搬送方向の下流側には、定着ローラ１４と静止ベルト１５とのニップＮを通過した転写紙８を、排紙トレイ１７に排出させるための排紙ローラ１８が設けられている。
【００２２】
そして、上記転写ローラ１０及び帯電ローラ２、現像ユニット３には、画像形成と転写を行うためにバイアスが印加できるようになっている。又、画像形成装置には、転写紙８の搬送経路左側の側面を成す開閉カバー９０１が、開閉自在に取り付けられている。この開閉カバー９０１には、上記除電ブラシ１９が、上記転写ローラ１０と共に配設されている。
【００２３】
又、画像形成装置の開閉カバー９０１には、手差しにより転写紙を給送するための手差しユニット２０が、開閉自在に取り付けられている。この手差しユニット２０を用いて給送された転写紙は、プリンタ本体側に設けられた手差し給紙ローラ２１の回転により、上記レジストローラ１１に搬送される。又、この手差しユニット２０は、その不使用時に、上記開閉カバー９０１の外側部に形成された手差しユニット格納部内に格納されるように構成されている。
【００２４】
次に、この画像形成装置に用いられている静止ベルトを用いた定着装置に着いてもう少し説明する。
【００２５】
定着装置は、アルミ、鉄等のパイプ材より成る薄肉定着ローラ２０１（外形φ３０ｍｍ、芯金厚み０．４ｍｍ）とこれに圧接される押圧部材としてのベルト２０２とを有し、定着ローラ２０１は表面にテフロン（商品名）等の耐熱離型性材料（表面層に１５〜３０μｍ程度の半導電性１０５
〜１０１２Ω・ｃｍのフッ素樹脂）から成る離型層２０３が形成されている。定着ローラ２０１の内部には熱源としてのハロゲンヒータ２０４が設けられ、表面には定着ローラ２０１への転写材の巻き付きを防止する分離爪２０５、表面温度を検出する温度検出センサ２０６が配設されている。これらの分離爪２０５及び温度センサ２０６は、耐熱性の樹脂カバー２０７に固定され、定着ローラ２０１に当接されている。
【００２６】
上記ベルト２０２は、耐熱性を有し、且つ、低摩擦係数のものが要求される。本画像形成装置には、テフロン（商品名）シート、又はポリイミドシートの上にテフロンコートしたシート、更にはポリイミドシート等の耐熱性シートの上にテフロンシートを貼り付けた接着した複合シート、ガラス繊維等の耐熱繊維で作られた布にテフロンコートしたシート、耐熱繊維をシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムで固め、更に、その上にテフロンコート、或は、テフロンシートを接着したもの、或は、多穴質フッ素樹脂であるポアフロンやゴアテックス（商品名）等を用いることが可能である。特に、多穴質フッ素樹脂であるポアフロンやゴアテックス（商品名）を用いると通気性があるためニップ部内での水蒸気発生による画像乱れやしわの発生を防止する効果があり望ましい。そして、ベルト２０１の一端は、ガイド板２０に固定されている。他端は、回転可能なベルト支持棒２０９により方向が変わり、板金２１０に接着され、この板金２１０を引っ張りバネ２１１が引っ張ってベルト２０２を一定の張力バネはシートの奥手前（紙面手前奥）両端に取り付けられており総圧８ｋｇで引っ張られている。
【００２７】
又、ベルト２０２の定着ローラと接触する面の裏側には加圧部材２１２が取り付けられている。この加圧部材２１２は、耐熱繊維から成るフェルト等にシリコーンオイルを含浸させている。このフェルトから多孔質であるベルト表面にオイルの供給がなされ、転写材との摩擦が更に軽減される。加圧部材２１２は、イタバネによって均一に軽く荷重されており、総圧約１ｋｇで荷重されている。又、板バネはカバーの樹脂部材２１３に接着されている。これによって、必要とする定着ニップ部の面圧が付加され定着性が良好となる。この加圧ベルトは開閉カバー９０１に取り付けられておりこの開閉カバーを閉じることで加圧する。このカバーは、不図示の手段で固定され、その位置は正確に固定される。
【００２８】
又、定着ローラ２０１の上部には、定着ローラから分離された転写材を排紙トレイ２１４に導く排紙ローラ２１５が配置されている。この排紙ローラー２１５は、シリコーンゴム（ゴム硬度３５〜６０°ＪＩＳ−Ａ）対から成り、外径φ１２ｍｍ、長さ１５ｍｍの円筒が外径φ８ｍｍの金属製回転軸に６箇所取り付けられている。又。回転軸は、定着ローラに沿って平行に回転軸が取り付けられ、転写材搬送力アップのため総圧２ｋｇで荷重している。
【００２９】
このような構成の画像形成装置において、先ず、感光体１は線速（周速）４７．１３ｍｍ／ｓｅｃで回転し、回転中に帯電ローラ２からの電荷により一様に帯電（−６００Ｖ）される。次いで、画像情報に基づいて上記潜像書き込みユニット５が駆動され、これにより、該感光体１の帯電領域（画像形成領域）に、該画像情報が静電潜像として形成される。このとき露光された部分の電位は−１００Ｖ程度である。この感光体１上に形成された静電潜像は、現像ユニット３の現像ローラ３１によって感光体１に供給される現像剤（マイナストナー）により現像されて可視像（トナー像）となる。（反転現像）現像ローラには、現像バイアスが印加され、例えば−４００Ｖの直流電圧に周波数２０００Ｈｚのピーク間電圧１６００Ｖの交流電圧が印加されている。現像法としては、ジャンピング現像法が使用され、イメージ露光と反転現像法で画像形成が行われている。
【００３０】
一方、この感光体１上へのトナー像の形成が行われている間に、給紙ローラ９により給紙カセット７から転写紙８が引き出され、ガイド９−ａにより上方に搬送され、該転写紙８の先端がレジストローラ１２のニップ部に当接した状態で、該転写紙８が一旦待機される。そして、該転写紙８は、その先端と該トナー像の先端とが一致するタイミングで、該感光体１の回転に同期して上記レジストローラ１２が回転を開始することにより、該感光体１と該感光体１に圧接回転する転写部材としての転写ローラ１０とのニップで形成された転写位置に搬送され、感光体上１のトナー像が転写される。
【００３１】
転写ローラ１０には、５００〜６０００Ｖ程度の転写バイアスを印加する。このバイアスによりトナー像が転写材に転写される。そして、該トナー像が転写された転写紙８は、上記定着装置１６の定着ローラ１４と静止ベルト１５とにより作られるニップ部Ｎに搬送され、定着装置によりトナー画像が転写材に定着され、排紙ローラ１８により排紙トレイ１７上に排紙される。又、この間に、上記転写紙８へのトナー像の転写プロセスにおいて該転写紙８上に転写されずに感光体１上に残留した残留トナーは、上記クリーニングユニット４のクリーニングブレード２２により感光体１上から掻き取られ、送り羽根２３により除去されてクリーニング容器内に回収される。
【００３２】
次に、本発明の構成の画像形成装置の特徴的な部分である定着装置について説明する。
【００３３】
定着ローラとポリイミド静止ベルトから成る定着装置において、通紙する紙の端部の圧増加により生じる紙紛は、静止ベルトの摩耗を進める。静止ベルトの当接圧により、通紙枚数５０００枚を超えると、紙紛の溜る紙端部のポリイミドの表面粗さがそれまでの２倍ほど大きくなる。紙紛が静止ベルト上に溜らなければ、通紙枚数５０００枚を超えても表面粗さは変化しにくいことが分かっている。
【００３４】
そこで、通紙枚数５０００枚未満例えば４０００枚ごとに、静止ベルトを未使用のベルトに交換又はベルトを清掃することにより、定着ユニットの長寿命化が図れる。
【００３５】
図１、図３及び図４に本実施の形態の特徴的な構成を示す。
【００３６】
定着ローラ２０１と静止ベルト部材２０２、静止ベルト部材２０２を固定する静止ベルト加圧フレーム３０２から成る。
【００３７】
例えば、静止ベルト加圧フレーム３０２には静止ベルト２０２を定着フレームに加圧する機構が含まれていても良い。交換時は図３（ｂ）に示すように、ベルト加圧フレーム３０２が回動し加圧解除する。回動する角度は交換し易いように静止ベルト脱着方向が設置面鉛直方向以上に開くように設定する。静止ベルト部材はベルト加圧フレーム３０２の静止ベルト姿勢保持部３０３と静止ベルト２０２の静止ベルト固定ガイド２０３によって固定されている。静止ベルト姿勢保持部３０３は脱着容易な機構（スナップフィット等）に成っており、静止ベルト固定ガイド２０３及び静止ベルト２０２の交換を容易に行える。又、ガイドとベルト面との角度を固定することで、ベルト加圧フレームを所定の位置にセットするだけで、交換のたびに加圧量が変化することなく、一定の厚でベルト部材を定着ローラに接触させることができる。
【００３８】
交換の手順を図４の側面図に示す。
【００３９】
セット状態（１）より、ベルト加圧フレーム３０２を回動し加圧解除する（２）。交換作業のし易い角度まで開いたベルト加圧フレーム３０２から、使用済みベルト部材２０２を取り外す（３）。
【００４０】
新しい静止ベルト部材又は清掃済みのベルト部材２０２を、静止ベルト固定ガイド２０３に合わせて静止ベルト姿勢保持部３０３に固定する（４）。ベルト部材２０２を固定したベルト加圧フレーム３０２を所定の位置まで回動し、定着ローラ２０１に接触させることにより、所定の加圧量でセットされる（５、６）。
【００４１】
＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２を図５及び図６に基づいて説明する。
【００４２】
実施の形態１に対して、加圧解除後のベルト固定フレーム３０２から、ベルト部材２０２を取り外さないで、ベルト加圧フレーム３０２ごと定着装置或は画像形成装置本体から取り外す。ベルト部材付のベルト加圧フレーム３０２を脱着する。脱着と固定は加圧保持部１０１で行う。
【００４３】
加圧フレーム３０２ごとベルト部材２０２を交換することにより、交換時のベルトの破損やベルトへの汚れの付着の可能性を低減でき、交換性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、電子写真複写機やプリンタ等の各種画像形成装置において用いられる定着装置に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る定着装置の概略説明図である。
【図２】定着装置を含む画像形成装置の断面説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る定着装置の概略説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る定着装置の概略説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る定着装置の概略説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る定着装置の概略説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０１    加圧フレーム保持部
２０１    定着ローラ
２０２    静止ベルト部材
２０３    静止ベルト固定ガイド
２０４    ヒーター
２１０    分離ヅメ
３０２    静止ベルト加圧フレーム
３０３    静止ベルト姿勢保持部
Ｓ        記録媒体
【図１】
2006039112.tif 000003
【図２】
2006039112.tif 000004
【図３】
2006039112.tif 000005
【図４】
2006039112.tif 000006
【図５】
2006039112.tif 000007
【図６】
2006039112.tif 000008