JP6025405B2 - ベルト交換ユニットおよびベルト交換方法 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、もしくはこれらの機能を複数備えた複合機などの画像形成装置に用いられる画像加熱装置に適用されるベルト交換ユニットおよびベルト交換方法に関する。本発明に係る画像加熱装置としては、記録材上の未定着トナー像を定着する定着装置や、記録材に定着されたトナー像を加熱することにより画像の光沢度を向上させる光沢向上装置を挙げることができる。

画像形成装置において、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の画像形成プロセス部で、未定着画像（トナー画像）が形成される。即ち、記録材（転写シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙など）に、転写方式あるいは直接方式にて形成担持させた画像情報の未定着画像（トナー画像）が形成される。そして、記録材面に固着画像として加熱定着させる定着装置としては、熱ローラ方式の装置が広く用いられていた。

近年では、クイックスタートや省エネルギの観点から、特許文献１乃至４に示されるようなベルト加熱方式の定着装置が、提案・実用化されている。即ち、加熱源としての例えばセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に伝熱部材としてのエンドレスベルトである定着ベルトを挟ませて圧接ニップ部である定着ニップ部を形成させる。そして、定着ニップ部の定着ベルトと加圧ローラとの間に、未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して定着ベルトと一緒に挟持搬送させる。これにより、定着ベルトを介してセラミックヒータの熱を与えながら定着ニップ部の加圧力で未定着トナー画像を記録材面に定着させるものである。

特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平２−１５７８７８号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平４−２０４９８０号公報

上述したベルト加熱方式は、消耗品としての定着ベルトが薄肉円筒であるために、円筒を潰す方向に力を掛けるとベルト表面に局所座屈を起こしてしまうという課題がある。そのため、消耗品である定着ベルトの交換作業を行う場合に、通常は定着ベルトが取り付けられた状態のベルトユニットもしくは定着装置そのものを交換することで、定着ベルト単品を持つ作業を無くし、定着ベルトの変形を防止してきた。

しかしながら、最近では定着ベルトを単品搬送した後に、ベルト交換することが考慮されてきている。そのため、薄肉円筒を潰す方向に力を掛けた場合のベルト表面の局所座屈を避けるように、定着ベルトの単品物流における梱包においては、変形を防ぐ目的で定着ベルト内面に略内径と同一径の中子を挿入して定着ベルトを内面から支持するように保持する。あるいは、中子は挿入せずに径方向に負荷のかからない形態で梱包したりする。

しかしながら、中子を挿入して梱包した場合、定着ベルトを単品搬送する上では問題ないが、中子から取り外してベルト交換をする時に、作業者が意図せずベルト径方向に力を加えてしまったりして、ベルトが変形してしまう可能性があった。

本発明の目的は、ベルト表面への局所座屈の発生を減ずるように、中子から取り外さずにベルト交換ができるようにしたベルト交換ユニットおよびベルト交換方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るベルト交換ユニットは、
記録材上の画像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトとの間でニップ部を形成するとともに前記エンドレスベルトを従動回転させる回転体と、前記エンドレスベルトの内側にて前記エンドレスベルトを保持する保持部材と、前記保持部材の端部側に取り外し可能に設けられ、前記エンドレスベルトの長手方向における移動を規制する規制部材と、を有する画像加熱装置に用いられるベルト交換ユニットにおいて、
交換用エンドレスベルトと、
前記交換用エンドレスベルトをその内面から支持する円柱状部材と、
前記円柱状部材の長手方向一端側に設けられ、前記円柱状部材に支持された前記交換用エンドレスベルトが前記保持部材に外挿されるとき前記円柱状部材が前記保持部材に固定された状態を維持するように前記保持部材と係合する係合部と、
前記円柱状部材の長手に沿って設けられたガイド部であって、前記取り外された規制部材が係合されて前記円柱状部材に対して相対的なスライド移動をガイドするガイド部と、を有する

また、本発明に係るベルト交換方法は、
記録材上の画像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトとの間でニップ部を形成するとともに前記エンドレスベルトを従動回転させる回転体と、前記エンドレスベルトの内側にて前記エンドレスベルトを保持する保持部材と、前記保持部材の端部側に取り外し可能に設けられ、前記エンドレスベルトの長手方向における移動を規制する規制部材と、を有する画像加熱装置に用いられるベルト交換方法において、
前記規制部材を取り外すステップと、
前記保持部材から前記エンドレスベルトを引き抜くステップと、
前記保持部材にベルト交換ユニットを係合するステップと、
前記取り外した規制部材を前記ベルト交換ユニットに係合させるステップと、
前記係合させた規制部材を前記ベルト交換ユニットに対してスライド移動させて前記ベルト交換ユニットの交換用エンドレスベルトを前記保持部材に向けてスライドするステップと
前記ベルト交換ユニットを前記保持部材から外すステップと、を有する
ことを特徴とする。

本発明によれば、ベルト表面への局所座屈の発生を減ずるように、中子から取り外さずにベルト交換ができるようにしたベルト交換ユニットおよびベルト交換方法を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る定着ベルトの装着方法に関し、（ａ）は無端ベルト交換ユニットとしての中子の長手方向端部に設けられる接合部を定着装置の端部側部材に接合した状態を示す斜視図、（ｂ）は脱状態にある規制部材で定着ベルトを接合部を介して長手方向に変位させる状態を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態にかかる定着ベルトの取り外し方法を示す斜視図である。 本発明の実施形態１にかかる定着ベルトの梱包状態の斜視図である。 本発明の第１の実施形態にかかる定着装置の斜視断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる定着装置で、（ａ）は着状態の端部規制部材を示す図、（ｂ）は着状態から脱状態へ変化した端部規制部材を示す図である。 本発明の第１の実施形態にかかる中子と端部規制部材の嵌合に関し、（ａ）は着脱可能な端部規制部材が着状態、（ｂ）は着脱可能な端部規制部材が脱状態を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る画像加熱装置を搭載した画像形成装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に則して詳細に説明する。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
本発明の実施形態に係る画像加熱装置を搭載した画像形成装置について、図７にて以下に述べる。図７に示す装置内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して中間転写体（中間転写ベルト）１３０が設置され、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像が、中間転写体１３０上に１次転写され、２次転写部で記録材Ｐ上に転写される。さらにトナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置４０で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。

感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１次転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ及びクリーナー４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられる。更に、装置の上方部にはレーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設置されている。レーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから発せられたレーザー光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄは、ポリゴンミラーの回転により走査され、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向される。

そして、ｆθレンズにより感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として可視化する。

中間転写体１３０は矢示の方向に感光ドラム３と同じ周速度をもって回転駆動されている。感光ドラム３ａ上に形成担持された第１色のイエロートナー画像は、感光ドラム３と中間転写体１３０とのニップ部を通過する過程で、中間転写体１３０に印加される１次転写バイアスの電界と圧力により、中間転写体１３０の外周面に中間転写されていく。

以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体１３０上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。

一次転写が終了した感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれのクリーナー４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像の形成以下に備えられる。中間転写体１３０上に残留したトナー及びその他の異物は、中間転写体１３０の表面にクリーニングウエブ（不織布）２０を当接して、拭い取るようにしている。

１１は２次転写ローラであり、中間転写体１３０を懸回張設させた３本のローラ１３・１４・１５のうちのローラ１４に対して中間転写体１３０を挟ませて圧接させることで、中間転写体１３０との間に２次転写ニップ部を形成している。２次転写ローラ１１には、２次転写バイアス源によって所望の２次転写バイアスが印加されている。中間転写体１３０上に重畳転写された合成カラートナー画像は、以下のように記録材Ｐへ転写される。

即ち、記録材カセット１０からレジストローラ１２、転写前ガイドを通過して中間転写体１３０と２次転写ローラ１１との当接ニップに至る所定のタイミングで記録材Ｐが給送され、同時に２次転写バイアスがバイアス電源からに印加される。この２次転写バイアスにより、中間転写体１３０から記録材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。トナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、定着装置４０の定着ニップ部Ｎへ順次導入され、記録材に熱と圧力を加えることで定着される。

両面コピーモードが選択されている場合には、定着装置４０を出た第１面側画像形成済みの記録材Ｐがフラッパ１６により再循環搬送機構側の搬送パス１７側に導入され、さらにスイッチバック搬送パス１８内に入る。次いで、記録材Ｐは該搬送パス１８から引き出し搬送されて再搬送パス１９に誘導される。そして、記録材Ｐは該搬送パス１９からレジストローラ１２、転写前ガイドを通過して、中間転写体１３０と２次転写ローラ１１との当接ニップである２次転写ニップ部に、表裏反転状態で所定のタイミングで再導入される。

これにより、記録材Ｐの第２面側に対して、中間転写体１３０上のトナー画像の２次転写がなされる。２次転写ニップ部にて第２面に対するトナー画像の２次転写を受けた記録材Ｐは中間転写体１３０から分離されて定着装置４０へ再導入され、トナー画像の定着処理を受けて両面コピーとして装置外の排出トレイ６に排出される。

（画像加熱装置）
１）全体構成
図４で、画像加熱装置としての定着装置４０は、細長い加熱源としてのセラミックヒータ１００と、画像を担持した記録材の搬送方向（ヒータ１００の長手方向に交差する方向）に回動される無端ベルト部材（エンドレスベルト）である円筒状の定着ベルト１０１を備える。更に、加圧部材である回転体としての加圧ローラ１０６と、定着ベルト１０１を挟んで対向する加圧ローラ１０６との間にニップ部Ｎを形成させるガイド部材（定着ベルトの内側にて定着ベルトを保持する保持部材）１０３と、ガイド部材１０３の強度を確保するために定着ベルト内面側に配置されるステー１０２を備える。

これにより、画像を担持した記録材は、回転駆動する加圧ローラ１０６と、加圧ローラ１０６によって従動回転する定着ベルト１０１とで挟持搬送されて、記録材上の未定着トナー画像が加熱される。

また、図５に示すように、定着ベルト１０１の搬送方向に交差する長手方向（スラスト方向）の変位を規制する端部規制部材１０５が、回動軌跡規制部材１０４上に設けられた溝部１０４ａに突起部が係合するように取り付けられる。ここで、端部規制部材１０５は、定着ベルト１０１の長手方向への変位を規制する第１の状態（着状態）と、前記規制を解除した第２の状態（脱状態）と、が切り換えられるように定着ベルト１０１に対して取り外し可能（着脱可能）に構成されている。図５（ａ）は着状態の端部規制部材１０５、図５（ｂ）は着状態から脱状態へ変化した端部規制部材１０５を示す。

端部規制部材１０５に対して長手方向の更に端部側には、端部側部材として回転軌道規制部材１０４の他にセラミックヒータ１００に電力を供給する電力供給部材としてのコネクター１０７が設けられる。そして、コネクター１０７および回動軌跡規制部材１０４上には、後述する無端ベルト交換ユニットとしての中子と係合するための被係合部１１０ａ、１１０ｂが設けられる。

２）無端ベルト（エンドレスベルト）としての定着ベルト
定着ベルト１０１は、記録材Ｐに熱を伝達する伝熱部材として円筒状で耐熱性の無端ベルトであり、ガイド部材１０３にルーズに外挿させてある。定着ベルト１０１は、金属を厚さ０．０４ｍｍ程度のシームレスベルト状に形成したフィルム（基層）上に、シリコーンゴム層（弾性層）、ＰＦＡ樹脂チューブを被覆したものである。または、ポリイミド等の耐熱性樹脂材料を厚さ０．１ｍｍ程度のシームレスベルト状に形成したフィルム（基層）上に、シリコーンゴム層（弾性層）、ＰＦＡ樹脂チューブを被覆したものである。

３）定着ベルトのバックアップ部材（保持部材）
図４で、エンドレスベルトである定着ベルト１０１に密着して、定着ベルト１０１を回転可能に保持するバックアップ部材として、ガイド部材１０３、ステー１０２、更には回動軌跡規制部材１０４、コネクター１０７が設けられる。そして、ガイド部材１０３は、ガイド部の一部に凹形状部を形成し、この凹形状部にセラミックヒータ１００を内嵌する。即ち、ガイド部材１０３は、セラミックヒータ１００の位置決め及び保持を行い、同時に加圧ローラ１０６に押圧された際にはセラミックヒータ１００及びガイド部材１０３が一体となって加圧ローラに１０６に押しつけられてニップ部Ｎを形成する。

セラミックヒータ１００は、その両端に電力を供給されるための電極部を持ち、この電極部にコネクター１０７が接続されることで、セラミックヒータ１００が加熱可能とされる。

４）無端ベルト交換ユニットとしての中子
次に、図３を用いて本実施形態の無端ベルト交換ユニットとしての中子（円柱状部材）３００について、詳細に説明する。定着ベルト１０１の単品物流を行う際に、梱包形態として定着ベルト１０１内にベルト両端部から突出する中子３００を挿入する。中子３００の外形部として、外径表面には長手方向に少なくとも３本（複数）のリブ３０１が設けられ、リブ先端に接する円の直径は定着ベルト１０１の内径と略同一になるように設定される。

このため、定着ベルト１０１と中子３００はリブ先端による線接触のみで支持され、中子３００は交換用のエンドレスベルト（交換用エンドレスベルト）をその内面から支持しその形状を維持させる維持部材として機能する。これにより、挿入時の摺動高負荷による中子３００への定着ベルト１０１の貼り付きがあっても、少ない力で容易に交換される古い定着ベルト１０１を中子３００から引き出せる。これは、接触面積が少ないためである。また、定着ベルト１０１表面には保護シート３０２が巻きつけられ、定着ベルト１０１の表面の汚染を防止する。

中子３００上には、長手方向に脱状態（第２の状態）にある端部規制部材１０５と係合し、端部規制部材１０５を長手方向に自在にスライド可能（スライド移動）にするための被係合部である嵌合溝３０３が設けられる。図６に示すように、中子３００に設けられた嵌合溝３０３に、端部規制部材１０５上の突起部１０５ａが嵌合することによって、中子３００のラジアル方向位置が規制され、嵌合溝３０３によって中子長手方向にスライド可能になる。

また、中子３００の長手方向の一端部には、中子３００とコネクター１０７及び回動軌跡規制部材１０４と位相を合わせて係合するための係合部３０４ａ、３０４ｂが設けられている。係合部３０４ａ及び３０４ｂはそれぞれ被係合部１１０ａ、１１０ｂと係合し、中子３００とベルトユニットの位相及び位置を一義的に決める。

このように、係合部３０４ａ及び３０４ｂは、維持部材としての中子３００の幅方向一端側に設けられ、保持部材（被係合部１１０ａ、１１０ｂを備える）と係合可能である。そして、この係合は、交換用エンドレスベルトを上記保持部材に外挿するべく中子３００に対し幅方向へ相対移動させるとき、中子３００が上記保持部材に固定された状態を維持することが前提となる。

（定着ベルト交換方法）
次に図１、図２を用いて本実施形態の定着装置における定着ベルトの交換作業について詳細に説明する。先ず、図２を用いて、定着装置４０から定着ベルト１０１を取り外す手順（ステップ）を説明する。定着ベルト１０１を定着装置から取り外す際は、ベルトユニット４１を定着装置４０から浮かしつつ、着状態（第１の状態）にある端部規制部材１０５を回動軌跡規制部材１０４から矢印Ｂ方向に取り外して脱状態（第２の状態）とする。そして、定着ベルト１０１を矢印Ｃ方向にスラスト移動させて取り外す。

次に図１を用いて、定着装置４０へ新しい定着ベルト１０１を取り付ける手順（ステップ）を説明する。図１（ａ）に示すように、中子３００には、その外周面に新しい定着ベルト１０１が外挿される。そして、中子３００の長手方向の一端部に設けられた係合部３０４（具体的には、図３の係合部３０４ａ、３０４ｂ）を、コネクター１０７及び回動軌跡規制部材１０４に設けられた被係合部１１０ａ、１１０ｂ（図５（ｂ））と係合させる。これにより、ベルトユニット４１と中子３００が略一体に接続される。

このとき、中子３００の係合部３０４は、コネクター１０７及び回動軌跡規制部材１０４の凹凸を囲むように接続部が形成される。これにより、定着ベルト１０１をスラスト移動させた際に、コネクター１０７及び回動軌跡規制部材１０４に定着ベルト１０１端部が引っ掛からないようになっている。

この状態から図１（ｂ）に示すように、予め取り外されていた脱状態（第２の状態）の端部規制部材１０５を中子３００の係合部３０４と反対側の一端に取り付ける。そして、この端部規制部材１０５を中子３００の長手方向（矢印Ｄ）へスラスト移動（スライド移動）させる。

長手方向（スラスト方向）へ変位する端部規制部材１０５は、定着ベルト１０１の後端部を押して長手方向に変位させ、定着ベルト１０１は上記保持部材に外挿された後にベルトユニット４１を内包するようにベルトユニット４１に装着される。このように、脱状態（第２の状態）の端部規制部材１０５は、交換用エンドレスベルトの幅方向一端縁と摺動可能な摺動部材として機能する。

定着ベルト１０１をベルトユニット４１へ装着後、中子３００から脱状態（第２の状態）の端部規制部材１０５を取り外し、この端部規制部材１０５を回動軌跡規制部材１０４へ再び取り付けて着状態（第１の状態）とする。こうして、ベルトユニット４１が定着ユニット４０へ装着されている状態で、定着ベルトの交換が完了する。

（変形例１）
上述した実施形態では、加熱源としてセラミックヒータを用いた画像加熱装置を説明したが、本発明における加熱方式はこれに限定されない。即ち、定着ベルトが電磁誘導発熱層を備え、電磁誘導加熱源で定着ベルトを加熱する画像加熱装置や、定着ベルトが通電によって発熱する発熱層を備え、電極間への電圧印加を与える電源を加熱源として定着ベルトを加熱する画像加熱装置であっても良い。

（変形例２）
また、上述した実施形態では、定着ベルト１０１の後端部を押して長手方向に変位させる部材を、脱状態（第２の状態）の端部規制部材１０５としたが、他の部材を用いることもできる。

（変形例３）
また、上述した実施形態では、加圧部材として加圧ローラを用いたが、本発明はこれに限定されず、加圧ローラに替えて固定の加圧パッドを用いることもできる。

４０・・定着装置、４１・・ベルトユニット、１００・・セラミックヒータ、１０１・・定着ベルト、１０４・・回動軌跡規制部材、１０５・・端部規制部材、１０６・・加圧ローラ、１０７・・コネクター（電力供給部材）、３００・・中子（無端ベルト交換ユニット）、３０１・・リブ、３０４ａ、３０４ｂ・・係合部

Claims (6)

1. 記録材上の画像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトとの間でニップ部を形成するとともに前記エンドレスベルトを従動回転させる回転体と、前記エンドレスベルトの内側にて前記エンドレスベルトを保持する保持部材と、前記保持部材の端部側に取り外し可能に設けられ、前記エンドレスベルトの長手方向における移動を規制する規制部材と、を有する画像加熱装置に用いられるベルト交換ユニットにおいて、
   交換用エンドレスベルトと、
   前記交換用エンドレスベルトをその内面から支持する円柱状部材と、
   前記円柱状部材の長手方向一端側に設けられ、前記円柱状部材に支持された前記交換用エンドレスベルトが前記保持部材に外挿されるとき前記円柱状部材が前記保持部材に固定された状態を維持するように前記保持部材と係合する係合部と、
   前記円柱状部材の長手に沿って設けられたガイド部であって、前記取り外された規制部材が係合されて前記円柱状部材に対して相対的なスライド移動をガイドするガイド部と、を有する
   ことを特徴とするベルト交換ユニット。
2. 前記円柱状部材は外周面の異なる位置において長手方向に沿って形成された複数のリブを有することを特徴とする請求項１に記載のベルト交換ユニット。
3. 前記交換用エンドレスベルトを保護する保護シートを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト交換ユニット。
4. 前記係合部は前記円柱状部材の長手端部の中央位置と前記中央位置からの離れた周辺位置のそれぞれに有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のベルト交換ユニット。
5. 記録材上の画像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトとの間でニップ部を形成するとともに前記エンドレスベルトを従動回転させる回転体と、前記エンドレスベルトの内側にて前記エンドレスベルトを保持する保持部材と、前記保持部材の端部側に取り外し可能に設けられ、前記エンドレスベルトの長手方向における移動を規制する規制部材と、を有する画像加熱装置に用いられるベルト交換方法において、
   前記規制部材を取り外すステップと、
   前記保持部材から前記エンドレスベルトを引き抜くステップと、
   前記保持部材にベルト交換ユニットを係合するステップと、
   前記取り外した規制部材を前記ベルト交換ユニットに係合させるステップと、
   前記係合させた規制部材を前記ベルト交換ユニットに対してスライド移動させて前記ベルト交換ユニットの交換用エンドレスベルトを前記保持部材に向けてスライドするステップと、
   前記ベルト交換ユニットを前記保持部材から外すステップと、を有する
   ことを特徴とするベルト交換方法。
6. 前記保持部材から前記エンドレスベルトを引き抜くステップの前に、前記保持部材の長手一端部を長手他端部よりも前記回転体からより離すように前記保持部材を動かすステップを有することを特徴とする請求項５に記載のベルト交換方法。