JP2006184719A - 定着装置のヒータ取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ローラ径の縮小化及びヒータの破損防止が図られる定着装置のヒータ取付構造を提供する。
【解決手段】 回転自在に支持されたローラ１内に二つのヒータ管２１，３１を配置した定着装置のヒータ取付構造であって、各ヒータ管２１，３１の外周面に一カ所形成されるチップ部２１ａ，３１ａ同士が各ヒータ管２１，３１中心を通る直線を挟んで正反対となるよう配置したことを特徴とする。
【選択図】 図８

Description

本発明は、定着装置のヒータ取付構造に関するものである。

従来より、画像形成装置の定着装置では、熱ローラ内にハロゲンランプから成るヒータを二本収容したタイプのものが一般的である（特許文献１等参照）。ハロゲンランプの製作過程では、石英ガラス管を封止する際に不可避的に石英ガラス管の外周面に突起状のガラス溜まり（チップ部）が１カ所できてしまう。このようなチップ部の形状はガラス管を封止時に使用する治具の形状にも依存するが、一般的に略円柱形状に形成される（図３参照）。定着装置用のハロゲンランプの仕様ではチップ部の高さに規定があり、例えば、管径６ｍｍの石英ガラス管では最大３ｍｍまでと決められている。従って、ハロゲンランプには石英ガラス管の外周面に通常高さ３ｍｍ程度のチップ部が存在することになる。

以下、従来の定着装置のヒータ取付構造を図１３及び図１４を参照して説明する。二つのヒータ１０２は、石英ガラス管１２１の両端に突出するリードワイヤ１２３に半田付けされた平端子１２４で、定着装置のケース（図示せず）の長手方向の両端壁に設けられた取付面（図示せず）に対してビス止めされる。一般的なヒータの仕様では、平端子に対するチップ部の配向が決まっている。例えば、平端子１２４に対してチップ部１２１ａが平行なもの（図１３参照）や、平端子１２４に対してチップ部１２１ａが９０°傾いたもの（図１４参照）がある。そうすると、ヒータ１０２を取付面にビス止めするに際して、図１３に示すように、二つのヒータ１０２のチップ部１２１ａ同士が各石英ガラス管１２１の中心を通る直線に対して線対称となる配置、又は図１４に示すように、二つのヒータ１０２のチップ部１２１ａ同士が各石英ガラス管１２１の中心を通る直線と直交する直線に対して線対称となる配置のいずれかとなってしまう。
特開平８−２２０９３０号公報

従って、前者（図１３）の配置では、チップ１２１ａ部同士の緩衝しないようにヒータ間をある程度離して（中心間距離Ｌを長くして）配置する必要がある。このため、熱ローラ１０１の径Ｄが大きくなってしまい、近年の画像形成装置のコンパクト化に伴う、部品の省スペース設計の要請に対応できなくなってきた。

一方、後者（図１４）の配置では、ヒータ１０２とヒータ１０２とをある程度詰めて配置することは可能となるが、チップ部同士が近接するため、取付時にチップ同士が接触することにより破損の原因になりやすいという問題がある。

本発明は、ローラ径の縮小化及びヒータの破損防止が図られる定着装置のヒータ取付構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、回転自在に支持されたローラ内に二つのヒータ管を配置した定着装置のヒータ取付構造であって、各ヒータ管の外周面に一カ所形成されるチップ部同士が各ヒータ管中心を通る直線を挟んで正反対となるよう配置したことを特徴とする。この場合、ローラ中心線上にヒータ管中心を配置するようにするのがよい。

また、各チップ部をそれぞれ隣接するヒータ管側に傾けるとさらにコンパクトにヒータを配置することができてよい。

本発明によると、二つのヒータ管のチップ部同士が各ヒータ管中心を通る直線を挟んで正反対となる配向、換言すれば同一平面内でローラの中心に対して点対称となり、ローラ内における二つのヒータ管の整然とした配置が実現されるだけでなく、チップ部同士が各ヒータ管の中心を通る直線に対して線対称となる従来例（図１３参照）に比べて中心間距離が縮まり、その分、ローラ径の縮小化が図られ、チップ部同士が各ヒータ管の中心を通る直線と直交する直線に対して線対称となる従来例（図１４参照）に比べてよりヒータ管の破損事故のない取付け作業を実現することができる。

さらに、各チップ部をそれぞれ隣接するヒータ管側に傾けて配置とすると、二つのヒータ管をローラ内によりコンパクトに収容することができるようになり、ローラ径（のさらなる縮小化を図ることができる。

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。図１は本発明に係る定着装置の縦断面図であり、図２は本発明に係る定着装置の熱ローラの横断面図である。

図１に示すように、矢印Ａ方向に回転駆動するように上ケース４に回転自在に支持された円筒状の熱ローラ１の下方には、この熱ローラ１に圧接して回転するように下ケース５に回転自在に支持された圧ローラ１３が配設されている。熱ローラ１は、基本的に、熱の良導体であるアルミニウム、鉄等の金属材料にて円筒状に形成され、表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のコーティングが施されており、また、図２に示すように、その両端部は熱ローラ１を回転自在に支持するための軸部１ｂ、１ｃとなっている。また、圧ローラ１３はアルミ、鉄等の芯金上にシリコンゴム層があり、かつ表層はＰＦＡチューブ等の離型層で円柱状に形成されたものである。

図２に示すように、熱ローラ１の軸部１ｂ，１ｃの外周には滑り軸受６が配設されている。特に、熱ローラ１の一端側の軸部１ｂには滑り軸受６の外側に隣接して熱ローラ１に回転駆動を与えるためのギア１０が装着されている。

上記構成において、図１に示すように、熱ローラ１と圧ローラ１３の間に対して定着対象であるトナー像Ｔが転写された記録紙Ｐが送り込まれ、その記録紙Ｐが熱ローラ１の通紙部１ａ（図２参照）に圧接しながら通過することによりトナー像Ｔが溶融されて定着され、しかる後、記録紙Ｐが分離爪１４又は１５により熱ローラ１又は圧ローラ１３から離されて排出される。

図１及び図２に示すように、熱ローラ（加熱回転体）１の内部にはこの熱ローラ１を加熱する二つのヒータ（第一及び第二のヒータ）２及び３が配設されている。これら第一及び第二のヒータ２及び３は、熱ローラ１における通紙部１ａを所要の温度になるまで加熱するハロゲンランプから成るヒータである。以下、第一及び第二のヒータ２及び３の具体的な構成について詳述する。

まず、第一のヒータ２について説明する。図３は第一のヒータの斜視図であり、図４は同じく第一のヒータの平面図（ａ）、正面図（ｂ）及び拡大側面図（ｃ）である。図３及び図４に示すように、第一のヒータ２は、ハロゲンガスが封入された石英ガラス管２１（管径６ｍｍ）の中にタングステン製のフィラメント２２を設けて発熱部を形成した構造のハロゲンランプである。石英ガラス管２１の一端及び他端には、フィラメント２２の一端及び他端に電気的に接続された各リードワイヤ２３の端部がそれぞれ突出している。図４（ｃ）に示すように、リードワイヤ２３は石英ガラス管２１の径方向の中心に位置している。

このようなハロゲンランプの製作過程では、石英ガラス管を封止する際に不可避的に石英ガラス管２１の外周面に突起状のガラス溜まり（チップ部２１ａ）が１カ所できてしまう。このようなチップ部２１ａの形状はガラス管を封止時に使用する治具の形状にも依存するが、一般的には図示したように略円柱形状に形成される。定着装置用のハロゲンランプの仕様ではチップ部の高さ（図４（ｃ）のＨ）に規定があり、例えば、管径６ｍｍの石英ガラス管では最大３ｍｍまでと決められている。従って、第一のヒータ２には石英ガラス管２１の外周面に通常高さ３ｍｍ程度のチップ部２１ａが存在することになる。

そして、本実施形態では、図４（ｃ）に示すように、チップ部２１ａの高さ方向に対してほぼ垂直、かつ、石英ガラス管２１の周方向に関してチップ部２１ａと同じ側（径方向での配置がリードワイヤ２３、平端子２４、チップ部２１ａの順）となるように、各リードワイヤ２３の突出端部にステンレス（ＳＵＳ３０４）製の平端子２４（幅約８ｍｍ）が半田付け等により取り付けられている。平端子２４は、第一のヒータ２を上ケース４にビスで固定するための穴２４ａを備えている。なお、リードワイヤ２３があまり太くなければ、平端子２４はチップ部２１ａと反対側に配置されても構わない。

次に、第二のヒータ３について説明する。図５は第二のヒータの斜視図であり、図６は同じく第二のヒータの平面図（ａ）、正面図（ｂ）及び拡大側面図（ｃ）である。図５及び図６に示すように、第二のヒータ３の基本的構成は第一のヒータ２と同じである。これらの図において、３１は石英ガラス管、３２はフィラメント、３３はリードワイヤ、３４は平端子であり、それぞれ第一のヒータ２における同一名称の構成部品に対応している。第二のヒータ３が唯一第一のヒータ２と相違する点は、石英ガラス管２１又は３１の周方向に関して、第一のヒータ２では上述したようにチップ部２１ａと同じ側となるとなるように、リードワイヤ２３の突出端部に平端子２４が取り付けられている（図４（ｃ）参照）のに対し、第二のヒータ３では、図６（ｃ）に示すように、チップ部３１ａと反対側（径方向での配置が平端子３４、リードワイヤ３３、チップ部３１ａの順）となるように、各リードワイヤ３３の突出端部に平端子３４が取り付けられていることである。つまり、第一のヒータ２と第二のヒータ３とでは、平端子２４又は３４の取付けの位置関係が逆になっている。しかし、リードワイヤ３３があまり太くなければ、平端子３４はチップ部３１ａ側に配置されても構わない。

以下、上記構成を有する第一及び第二のヒータ２及び３の具体的な取付構造について実施例を挙げて説明する。

第一及び第二のヒータ２及び３の取付構造の実施例１について図７及び図８を参照して説明する。図７に示すように、上ケース４の長手方向の両端壁（図７では一端側のみを図示する）は、その開口側にコの字型に切り欠かれた形状の凹所が設けられ、この凹所に取付面４１が形成されている。そして、第一及び第二のヒータ２及び３が、上ケース４の両端部に固定された滑り軸受６とこの滑り軸受６に回転支持された熱ローラ１に挿通された後、各平端子２４及び３４の穴２４ａ及び３４ａ（図４及び図６参照）で、上ケース４の取付面４１に対して例えば、ワッシャ７を介してビス８で取付けられる。このとき、図８に示すように、熱ローラ１の中心線上に両ヒータ２及び３の中心が配置される。

そうすると、図８に示すように、第一及び第二のヒータ２及び３のチップ部２１ａ及び３１ａ同士が各石英ガラス管２１及び３１の中心を通る直線を挟んで正反対となる配向、換言すれば同一平面内で熱ローラ１の中心に対して点対称となり、熱ローラ１内における二つのヒータ２及び３の整然とした配置が実現されるだけでなく、二つのヒータのチップ部同士が各石英ガラス管の中心を通る直線に対して線対称となる従来例（図１３参照）に比べて中心間距離Ｌが縮まり、その分、熱ローラ径Ｄの縮小化が図られ、二つのヒータのチップ部同士が各石英ガラス管の中心を通る直線と直交する直線に対して線対称となる従来例（図１４参照）に比べてヒータ取付け時の破損のおそれをなくすことができる。

第一及び第二のヒータ２及び３の取付構造の実施例２について図９〜図１１を参照して説明する。図９に示すように、上ケース４の長手方向の両端壁（図９では一端側のみを図示する）は、その開口側に略コの字型に切り欠かれた形状の凹所が設けられ、この凹所に階段状に第一及び第二の取付面４２及び４３が形成されている。第二の取付面４３は、第一の取付面４２よりも深い位置に形成されるとともに、両者はその面に対して垂直な方向で部分的に重なるように、両者の境界となる壁が階段状に形成されている。そして、第一及び第二のヒータ２及び３が、上ケース４の両端部に固定された滑り軸受６とこの滑り軸受６に回転支持された熱ローラ１に挿通された後、各平端子２４及び３４の穴２４ａ及び３４ａ（図４及び図６参照）で、それぞれ上ケース４の第一及び第二の取付面４２及び４３に対して例えば、ワッシャ７を介してビス８で取付けられる。このとき、図１１に示すように、熱ローラ１の中心線上に両ヒータ２及び３の中心が配置される。

そうすると、図１１に示すように、上記実施例１と同様に第一及び第二のヒータ２及び３のチップ部２１ａ及び３１ａ同士が各石英ガラス管２１及び３１の中心を通る直線を挟んで正反対となり、しかも各チップ部２１ａ及び３１ａがそれぞれ隣接する石英ガラス管３１及び２１側に傾いた配置となる。

従って、図１０に示すように、上記実施例１のヒータ配置（図８参照）に比べて第一及び第二のヒータ２及び３を熱ローラ１内によりコンパクトに収容することができるようになり、熱ローラ径Ｄ（図１１参照）のさらなる縮小化を図ることができる。

特に、本実施例２のようなヒータ取付構造は、カラー複写機の定着装置への適用が見込まれる。カラー複写機では熱ローラをより安定して回転させる必要があるため、上記のような滑り軸受よりも転がり軸受（ベアリング）の方が適している。

しかし、熱ローラの回転支持にベアリングを使用する場合は、ベアリング自体にある程度肉厚があることを考慮すると、上記のような寸胴形の熱ローラを用いていては、熱ローラと圧ローラとの圧接が確保できなくなる。

そこで、カラー複写機で使用される熱ローラは、図１２に示すように、両端部の軸部１ｂ，１ｃを円筒状金属材料の絞り加工により小径に形成したものが一般的に採用されている。そうすると、熱ローラ１の両端軸部１ｂ，１ｃの外周に取り付けた断熱用樹脂軸受９の外周にベアリング１１を配設することにより、ベアリング１１自体の肉厚が熱ローラの絞り部分によって吸収され、熱ローラ１と圧ローラ１３との圧接を確保することができるようになる。

一方、このような熱ローラでは、ローラ径が小さいものでは両端軸部の内径が１０数ｍｍ程度しかとれなくなり、従来のヒータ取付構造では管径６ｍｍ程度あるヒータを２つも熱ローラ内に収容することが困難となる。そこで、本実施例２のヒータ取付構造を採用することにより、従来は窮屈であったり入らなかったりした小径の熱ローラにも余裕をもって二つのヒータを配置することができるようになる。このため、本発明は、省スペースのカラー複写機の定着装置に対して非常に有効である。

本発明は、画像形成装置の定着装置に利用することができる。

は、本発明に係る定着装置の縦断面図である。 は、本発明に係る定着装置の熱ローラの横断面図である。 は、第一のヒータの斜視図である。 は、同じく第一のヒータの平面図（ａ）、正面図（ｂ）及び拡大側面図（ｃ）である。 は、第二のヒータの斜視図である。 は、同じく第二のヒータの平面図（ａ）、正面図（ｂ）及び拡大側面図（ｃ）である。 は、本発明に係るヒータ取付構造の実施例１を示す斜視図である。 は、同じくヒータ取付構造の実施例１におけるヒータと熱ローラの位置関係を示す側面図である。 は、本発明に係るヒータ取付構造の実施例２を示す斜視図である。 は、同じくヒータ取付構造の実施例２におけるヒータと熱ローラの位置関係を示す側面図である。 は、図１０をヒータの中心を結ぶ直線が水平になるようして見た図である。 は、本発明に係るヒータ取付構造の実施例２を両端部を絞った熱ローラに適用した例を示す熱ローラの横断面図である。 は、ヒータ取付構造の従来例におけるヒータと熱ローラの位置関係を示す側面図である。 は、ヒータ取付構造の他の従来例におけるヒータと熱ローラの位置関係を示す側面図である。

符号の説明

１ 熱ローラ
１ｂ，１ｃ 軸部
２ 第一のヒータ
２１ 石英ガラス管
２１ａ チップ部
２２ フィラメント
２３ リードワイヤ
２４ 平端子
３ 第二のヒータ
３１ａ チップ部
３１ 石英ガラス管
３３ リードワイヤ
３４ 平端子
４ 上ケース
４１，４２，４３ 取付面
６ 軸受
７ ワッシャ
８ ビス
９ 断熱用樹脂軸受
１０ ギア
１１ ベアリング
１３ 圧ローラ

Claims (3)

1. 回転自在に支持されたローラ内に二つのヒータ管を配置した定着装置のヒータ取付構造であって、各ヒータ管の外周面に一カ所形成されるチップ部同士が各ヒータ管中心を通る直線を挟んで正反対となるよう配置したことを特徴とするヒータ取付構造。
2. ローラ中心線上にヒータ管中心を配置したことを特徴とする請求項１に記載のヒータ取付構造。
3. 各チップ部をそれぞれ隣接するヒータ管側に傾けて配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のヒータ取付構造。

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