(57)【要約】【課題】ベルト定着器の共通化を省スペース、かつ、低コストに実現する。【解決手段】定着ベルト１内部で定着ローラ２を加熱する加熱ローラ４を備えたヒータユニット１１をベルト定着器が組み上がった状態で外部より着脱可能とした。【選択図】図２
2007232954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー画像形成後の用紙を搬送する搬送経路の途中に設けられ、トナー画像を用紙に定着させる一対の定着ローラ及び加圧ローラと、
前記定着ローラに対して略水平位置に平行に設けられ、前記定着ローラを加熱するためのヒータを内蔵する加熱ローラと、
前記定着ローラと前記加熱ローラとの間に掛け渡してなる無端ベルトから成る定着ベルトと、
を有し、
前記定着ローラ及び前記加熱ローラを対向配置される定着器側板間に回転自在に保持したベルト定着器において、
前記定着ローラ及び前記加圧ローラのローラ間の定着ベルトで囲まれた空間内部に挿通され前記定着ローラ表面と長手方向で接して加熱する加熱手段と、
前記定着器側板に着脱可能に取り付けられ、前記加熱手段を長手方向の両端で支持する支持板と、
前記加熱手段を前記定着ローラ表面へ付勢する付勢手段と、
を設け、
前記支持板の面積は、前記定着ローラ及び前記加圧ローラのローラ間の定着ベルトで囲まれた空間の断面積より小さいことを特徴とするベルト定着器。
【請求項２】
前記支持板は定着器側板の外側に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のベルト定着器。
【請求項３】
前記付勢手段は定着器側板の外側に設けられることを特徴とする請求項２に記載のベルト定着器。
【請求項４】
前記付勢手段が前記支持板と定着器側板との間に設けられた引っ張りバネであることを特徴とする請求項３に記載のベルト定着器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複写機又はレーザープリンタ等の画像形成装置に用いられる定着ベルト方式の定着器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
定着ローラ及び加圧ローラのニップ部に転写紙を通紙して、カラートナーを定着する定着装置においては、各色のトナーを融解混色し、定着ローラに巻き付くことなく排出する必要があるため、充分なニップ幅の確保が課題である。
【０００３】
そこで、定着ローラ及び加圧ローラの表面層を肉厚の弾性体で形成することによりニップ幅を得ていたが、定着ローラ内部のヒータにて、加熱した場合、芯金境界の弾性層が高温となり、弾性体の硬化劣化や液状化を引き起こし寿命が短くなっていた。
【０００４】
その対応として薄肉低熱容量の定着ベルトを熱源を内蔵した加熱ローラに巻き付けることで加熱し、加熱された定着ベルトは定着ローラと加圧ローラとの圧接によって形成されたニップ部で、転写紙上のトナーを加熱溶融させて定着するベルト定着器が提案されている。
【０００５】
しかしながら、このようなベルト定着器であっても、毎分４０枚以上の高速定着を行う場合や、厚紙を高速連続定着する場合には、定着ベルトの回転速度が高速化するために加熱ローラの巻き付け部を通過する時間が短く、定着に必要な熱量を供給することが困難となる。
【０００６】
また、カラー機開発として、コスト面を考え、同一筐体で３０枚機、４０枚機、５０枚機等の複数機種のラインアップを計画されている場合が多い。従って、定着ユニットでも機種間で共通化が必要である。例えば、特許文献１には、加熱ローラと定着ローラ、これらのローラ間に掛け渡される無端状の定着ベルト、定着ローラにテンションを付与するテンションローラを一体的なユニット部材とし、このユニット部材を装置本体に取り外し可能に組み付けることが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１２３１１０号公報（段落０００９、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１に提案された従来技術では、上記生産性、メンテナンス性は向上されるが、３０枚機から５０枚機までの定着ユニットの共通化においては、必要な熱量が違うため、ハイエンドモデルである５０枚機用としての開発をしなければならないため、大きさ、コストに対して不利である。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、ベルト定着器の共通化を省スペース、かつ、低コストに実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、トナー画像形成後の用紙を搬送する搬送経路の途中に設けられ、トナー画像を用紙に定着させる一対の定着ローラ及び加圧ローラと、前記定着ローラに対して略水平位置に平行に設けられ、前記定着ローラを加熱するためのヒータを内蔵する加熱ローラと、前記定着ローラと前記加熱ローラとの間に掛け渡してなる無端ベルトから成る定着ベルトと、を有し、前記定着ローラ及び前記加熱ローラを対向配置される定着器側板間に回転自在に保持したベルト定着器において、前記定着ローラ及び前記加圧ローラのローラ間の定着ベルトで囲まれた空間内部に挿通され前記定着ローラ表面と長手方向で接して加熱する加熱手段と、前記定着器側板に着脱可能に取り付けられ、前記加熱手段を長手方向の両端で支持する支持板と、前記加熱手段を前記定着ローラ表面へ付勢する付勢手段と、を設け、前記支持板の面積は、前記定着ローラ及び前記加圧ローラのローラ間の定着ベルトで囲まれた空間の断面積より小さいことを特徴とする。
【００１０】
そして、前記支持板を定着器側板の外側に取り付けることにより、ベルト定着器が組み上がった状態からの加熱手段の取り外しが容易になる。また、前記付勢手段を定着器側板の外側に設けられることを特徴とする。加熱手段を定着ローラに一定圧で接触させるための付勢手段の取り付けが簡単になる。この付勢手段としては、前記支持板と定着器側板との間に設けられた引っ張りバネを好適に用いることができ、バネ付勢力を上げることにより、定着ローラとのニップ幅を広くとり、定着ローラ昇温速度を上げることができ、より高速な機種への対応が可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、定着ベルト内部で定着ローラを加熱する加熱手段をベルト定着器が組み上がった状態で外部より着脱可能としたことにより、例えば、この加熱手段を用いたヒータユニットを３０枚機で開発されたベルト定着器に追加することにより、４０枚機、さらに加熱手段の付勢力を上げて５０枚機に簡単に性能アップができるため、同一筐体でラインアップされた性能の異なる複数の機種に対してベルト定着器の共通化が省スペース、かつ、低コストに実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、画像形成装置のベルト定着器の概略構成を示す斜視図である。ベルト定着器は、概略、定着ベルト１、定着ローラ２、加圧ローラ３、加熱ローラ４及びサブ加熱ローラ１６にて構成されている。定着ローラ２及び加圧ローラ３は、搬送経路の途中に設けられている。加熱ローラ４は、定着ローラ２に対して略水平位置に平行に設けられている。定着ベルト１は、定着ローラ２及び加熱ローラ４に張り渡され、定着ローラ２によって実線矢印Ａ方向に周回駆動される。この定着ベルト１は４０μｍの厚さのニッケル薄板の無端ベルトであって、外周表面にシリコンゴム膜等のオフセット防止材がコーティングされたものである。
【００１４】
定着ローラ２に対向配置した加圧ローラ３は、定着ローラ２との間に転写紙Ｐを挟んで、転写紙Ｐを定着ベルト１の左部走行部に圧接（ニップ）する。定着ローラ２と加圧ローラ３は芯金の外周側にゴム表層を備えたゴムローラである。加熱ローラ４は、定着ベルト１にテンションを与えるものある。加熱ローラ４は、肉厚が軸方向で一定の円筒形をしたアルミ管でできており、両端に絞り加工によって軸部４ａ（図２参照）が形成されている。この加熱ローラ４の中空内に棒状のヒータランプ５が配置されている。このヒータランプ５が加熱ローラ４を介して定着ベルト１を加熱する。
【００１５】
また、定着ローラ２に対向配置されたサブ加熱ローラ１６は、定着ローラ２表面の定着ベルト１を介して加圧ローラ３が圧接するニップ部よりも回転方向上流側で定着ローラ２に圧接し、定着ローラ２の回転に従動して回転する。このサブ加熱ローラ１６の中空内に棒状のヒータランプ１８が配置されている。このヒータランプ１８がサブ加熱ローラ１６を介して定着ローラ２を加熱し、毎分４０枚以上の高速定着時の定着温度低下を防止する。
【００１６】
定着ベルト１の周囲には定着前ガイド３１、定着後ガイド３２及び一対の搬送ローラ３３ａ，３３ｂが配設されている。定着前ガイド３１は感光体ドラム（図示せず）を含む画像形成部から搬送されてきた転写紙Ｐをベルト定着器の方へ、すなわち矢印Ｂ方向へ搬送するためのものである。転写紙Ｐは定着ベルト１に圧接されて加熱され、転写紙Ｐに転写されているトナー像Ｔが定着される。定着後ガイド３２及び搬送ローラ３３ａ，３３ｂは、定着工程が終了した転写紙Ｐを画像形成装置外に設けられたトレイに排出するためのものである。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態に係るベルト定着器のより詳細な構成について図２〜図４を参照して説明する。図２は、ベルト定着器の加熱手段を取り外して示す斜視図であり、図３は、ベルト定着器の側面図であり、図４は、ベルト定着器の定着ローラ及び加熱ローラのローラ軸を通る断面図である。
【００１８】
定着ローラ２及び加熱ローラ４は、各ローラ両端の軸部２ａ及び４ａがそれぞれベアリング８及び９によって対向配置される定着器側板６，７に回転自在に支持されている。なお、ベルト定着器が定着ユニットとして一体化される場合には、定着器側板６，７は定着ユニットケーシングの側面部に相当することになる。
【００１９】
定着器側板６及び７には、上半分の略中央部に矩形の窓６ａ及び７ａが開口形成されている。この窓６ａ及び７ａから、定着ローラ２及び加熱ローラ４のローラ間の定着ベルト１に囲まれた空間（以下、「ベルト内空間」と称する。）１０が外部に臨んでいる。ベルト内空間１０は、ローラ軸方向に延びて定着ベルト１の両側縁を縁取る平面に開放した空洞である。
【００２０】
サブ加熱ローラ１６は、板状のヒータランプ保持部材１２の両端部内面に対向固定されたサブ加熱ローラ支持板１４，１５にベアリング１７によって支持されている。サブ加熱ローラ１６の中空に配置されるヒータランプ１８は、ヒータランプ保持部材１２の両端に腕状に突出するヒータ支持部１２ａに支持されている。これにより、ヒータユニット１１が構成される。
【００２１】
ここで、サブ加熱ローラ支持板１４，１５間の間隔は定着器側板６，７間の間隔より長くなるように設定されている。また、図５に示すように、サブ加熱ローラ支持板１４，１５の面積Ｓ２は、ベルト内空間１０の領域面積（断面積）Ｓ１より小さくなるように設定されている。よって、ベルト定着器が組み上がった状態で、ヒータユニット１１を長手方向に一方の定着器側板６の窓６ａからベルト内空間１０の内部に挿入し、他方の側板７の窓７ａへと挿通させることができる。なお、サブ加熱ローラ支持板１４，１５は、ヒータランプ保持部材１２と一体に形成されていても構わない。
【００２２】
ヒータランプ保持部材１２には、定着ローラ２の表面温度を検出するサーミスタ１９及び或る一定温度でヒータを断線させる過昇温防止のためのサーモカット２０が設けられている。
【００２３】
次に、ヒータユニット１１のベルト定着器への着脱構造について図２を参照して説明する。定着器側板６，７にはそれぞれ、外側に突き出た定着ローラ２の各軸部２ａの上方の位置に各ヒータユニット取付部材２１及び２２を取り付けるためのビス穴６ｂ，７ｂが設けられ、定着器側板６，７の外面には、外側に突き出た定着ローラ２の各軸部２ａの下方の位置に引っ張りバネ２５の一方のフックを引っ掛けるためのバネ掛け部（定着器側板６のバネ掛け部６ｃのみを図示）が突設されている。
【００２４】
ヒータユニット取付部材２１及び２２はそれぞれ、定着器側板６及び７へ取り付けるための各取付け部２１ａ及び２２ａと、ヒータユニット１１を支持するための各支持部２１ｂ及び２２ｂとが互いに逆向きとなるようにＬ字に繋がった形状の屈折板であり、各取付け部２１ａ及び２２ａにはビス穴２１ｃ及び２２ｃがそれぞれ設けられ、各支持部２１ｂ及び２２ｂの内面には支点２１ｄ及び２２ｄがそれぞれ突設されている。そして、これらヒータユニット取付部材２１及び２２は、各支点２１ｄ及び２２ｄがベルト内空間１０上部のローラ軸方向の延長上に位置するように、各ビス穴２１ｃ及び２２ｃでビス２３及び２４を用いて定着器側板６及び７の各ビス穴６ｂ及び７ｂに対して取り付けられる。
【００２５】
また、各サブ加熱ローラ支持板１４，１５の上部にはそれぞれ、ヒータユニット取付部材２１及び２２の各支点２１ｄ及び２２ｄを挿入するための支点穴１４ａ，１５ａが設けられ、サブ加熱ローラ支持板１４，１５の下側頂点部にはそれぞれ、各引っ張りバネ２５及び２６の他方のフックを引っ掛けるためのバネ掛け穴（サブ加熱ローラ支持板１４のバネ掛け穴１４ｂのみを図２に図示）が設けられている。
【００２６】
次に、ヒータユニット１１のベルト定着器への取り付け手順について図２を参照して説明する。まず、一点鎖線矢印Ｂのように、ベルト定着器が組み上がった状態で、ヒータユニット１１を長手方向に定着器側板６の窓６ａからベルト内空間１０の内部に挿入し、定着器側板７の窓７ａへと挿通させ、各サブ加熱ローラ支持板１４及び１５が各窓６ａ及び７ａからベルト定着器の外部へ露出した状態で保持する。そして、一点鎖線矢印Ｃにように、ヒータユニット取付部材２１及び２２の各支点２１ｄ及び２２ｄを、サブ加熱ローラ支持板１４及び１５の各支点穴１４ａ及び１５ａに挿入するとともに、一点鎖線矢印Ｄにように、ヒータユニット取付部材２１及び２２の各ビス穴２１ｃ及び２２ｃと定着器側板６及び７の各ビス穴６ｂ及び７ｂとをビス２３及び２４を用いて締結する。これにより、ヒータユニット１１は、サブ加熱ローラ支持板１４，１５の支点穴１４ａ，１５ａを中心に揺動可能にベルト定着器に取り付けられる。最後に、各引っ張りバネ２５及び２６のフックを、定着器側板６及び７の各バネ掛け部（定着器側板６のバネ掛け部６ｃのみを図示）とサブ加熱ローラ支持板１４，１５の各バネ掛け穴（サブ加熱ローラ支持板１４のバネ掛け穴１４ｂのみを図示）とに引っ掛けて、引っ張りバネ２５及び２６の付勢力によってサブ加熱ローラ１６を定着ローラ２の表面に圧接させる。ヒータユニット１１をベルト定着器から取り外す際もこれと逆の手順で容易に行うことができる。
【００２７】
このように本実施の形態では、定着ベルト１内部で定着ローラ２を加熱する加熱ローラ４を備えたヒータユニット１１をベルト定着器が組み上がった状態で外部より着脱可能としたことにより、例えば、このヒータユニット１１を３０枚機で開発されたベルト定着器に追加することにより、４０枚機、さらに加熱手段の付勢力を上げて５０枚機に簡単に性能アップができるため、同一筐体でラインアップされた性能の異なる複数の機種に対してベルト定着器の共通化が省スペース、かつ、低コストに実現可能となる。
【００２８】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、種々の変更を加えて実施することが可能である。上記の実施形態では、定着ローラ表面と長手方向で接して加熱する加熱手段として、ヒータランプを内蔵したサブ加熱ローラを例にして説明したが、図６や図７に示すうように、ベルト内空間１０に挿通して配置した１つ又は２つ以上の面状発熱体２７を上記と同様の支持板に支持して上記と同様の付勢手段によって定着ローラ２表面と長手方向で接触させる構成としても構わないし、図８や図９に示すように、ベルト内空間１０に挿通して配置したベルト加熱式の加熱手段２８を上記と同様の支持板に支持して上記と同様の付勢手段によって定着ローラ２表面と長手方向で接触させる構成しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、例えば、複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】は、本発明の実施の形態に係るベルト定着器周辺の概略構成を示す断面図である。
【図２】は、このベルト定着器の加熱手段を取り外して示す斜視図である。
【図３】は、このベルト定着器の側面図である。
【図４】は、このベルト定着器の定着ローラ及び加熱ローラのローラ軸を通る断面図である。
【図５】は、定着ローラの加熱手段の支持板面積と定着ローラ及び加圧ローラのローラ間の定着ベルトで囲まれた空間断面積との関係を示すベルト定着器の断面図である。
【図６】は、定着ローラの加熱手段として面状発熱体を１つ設けた例を示すベルト定着器の断面図である。
【図７】は、定着ローラの加熱手段として面状発熱体を２つ設けた例を示すベルト定着器の断面図である。
【図８】は、定着ローラの加熱手段としてベルト加熱式の加熱手段（シングル加熱ローラタイプ）を設けた例を示すベルト定着器の断面図である。
【図９】は、定着ローラの加熱手段としてベルト加熱式の加熱手段（ダブル加熱ローラタイプ）を設けた例を示すベルト定着器の断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    定着ベルト
２    定着ローラ
２ａ  軸部
３    加圧ローラ
４    加熱ローラ
４ａ  軸部
５    ヒータランプ
６，７       定着器側板
６ａ，７ａ   窓
６ｂ，７ｂ   ビス穴
６ｃ  バネ掛け部
８    ベアリング
１０  ベルト内空間
１１  ヒータユニット
１２  ヒータランプ保持部材
１２ａ       ヒータ支持部
１４，１５   サブ加熱ローラ支持板
１４ａ，１５ａ      支点穴
１４ｂ       バネ掛け穴
１６  サブ加熱ローラ
１７  ベアリング
１８  ヒータランプ
１９  サーミスタ
２０  サーモカット
２１，２２   ヒータユニット取付部材
２１ａ，２２ａ      取付け部
２１ｂ，２２ｂ      支持部
２１ｃ，２２ｃ      ビス穴
２１ｄ，２２ｄ      支点
２３，２４   ビス
２５，２６   バネ
２７  面状発熱体
２８  ベルト加熱式の加熱手段
３１  定着前ガイド
３２  定着後ガイド
３３ａ，３３ｂ      搬送ローラ
Ｐ    転写紙
Ｔ    トナー像
【図１】
2007232954.tif 000003
【図２】
2007232954.tif 000004
【図３】
2007232954.tif 000005
【図４】
2007232954.tif 000006
【図５】
2007232954.tif 000007
【図６】
2007232954.tif 000008
【図７】
2007232954.tif 000009
【図８】
2007232954.tif 000010
【図９】
2007232954.tif 000011