JP2006243033A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 端子結合時や取外し時の作業性がよく、加熱ムラがなく、良好な定着性を得られる定着装置提供する。
【解決手段】 定着回転体36と、定着回転体36と圧接する加圧回転体33とを備え、未定着トナー画像Tが転写された用紙11を、定着回転体と加圧回転体で形成されるニップ部31内を通過させることにより未定着トナー画像を用紙11に定着させる定着装置30に、各々電源側端子部41A,42Aとアース側端子部41B,42Bを有する複数本のヒータ41,42と、一端401Aがアース側端子41B、42Bに接続され、他端401Bが画像形成装置側の本体アース端子403に接続されるアース端子一体化部401を有して定着回転体36を加熱する加熱源400と、各ヒータ41,42を一体的に保持する保持部材406,407を設けた。
【選択図】 図2

Description

本発明は、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を使用して画像形成を行う画像形成装置、及びこの画像形成装置に用いる定着装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置では、用紙やシート状フィルムにトナー画像を転写し、この未定着のトナー画像が転写された記録材を定着装置へ搬送し、未定着トナー画像を加熱溶融して記録材に定着している。
定着装置には、互いに対向配置されてニップ部を形成するローラ対の間に記録材を通過させて未定着トナーを定着させるローラ定着方式と、複数の回転体に張架された定着ベルトと、この定着ベルトを挟んで回転体の1つと圧接する加圧回転体とを備え、定着ベルトと加圧回転体で形成されるニップ部に記録材を通過させることにより、未定着トナーを定着させるベルト定着方式とがある。ベルト定着装置の定着装置としては特許文献1が挙げられる。
このような定着装置においては、ニップ部で未定着トナー画像を溶融するのに、定着ローラあるいは定着ベルトを所定温度まで加熱する加熱源を備えている。加熱源には、一般に棒状のヒータが用いられる。ヒータは定着ベルトを巻き掛けたローラ内や定着ローラ内部に単数本あるいは複数本配置し、各々電源側に接続される電源側端子部とアース側端子部とを備えており、電源から電流が供給されることで発熱して定着ベルトや定着ローラを内部から加熱している。複数ほんのヒータを備えた定着装置としては特許文献2が挙げられる。
複数本のヒータを加熱源として用いる場合、ヒータの本数分、ヒータの電源側端子およびアース側端子を、装置本体側に設けた電源端子やアース端子へネジ止めなどにより結合させなければならず、取付け作業が煩雑であった。
そこで特許文献3では、一端が複数のヒータのアース側端子に接続され、他端が画像形成装置側の本体アース端子に接続されるアース端子一体化部を設けた定着装置が提案されている。
特開2000−194225 特開平9−251253号公報 特開2002−296938
特許文献3のように、一端が複数のヒータのアース側端子に接続され、他端が画像形成装置側の本体アース端子に接続するアース端子一体化部を有すると、アース側端子の取付けは一箇所となるが、電源側端子は個別になっているので、回転体の内部に収納する際や電源側端子を装置本体側の電源端子に結合する際に捩ってしまうことがあり、アース端子一体化部が開閉してしまいヒータ間隔にバラツキが生じてしまう。このようなヒータの間隔のバラツキは、加熱ムラの要因となり、結果的に定着ムラを誘発することになり兼ねない。
本発明は、端子結合時や取外し時の作業性がよく、加熱ムラがなく、良好な定着性を得られる定着装置および画像形成装置を提供することを、その目的とする。
上記目的を達成するため、本発明にかかる、定着回転体と、定着回転体と圧接する加圧回転体とを備え、未定着のトナー画像が転写された記録材を、定着回転体と加圧回転体で形成されるニップ部内を通過させることにより未定着のトナー画像を前記記録材に定着させる定着装置では、各々電源側端子部とアース側端子部を有する複数本のヒータと、一端が複数のヒータのアース側端子に接続され、他端が画像形成装置側の本体アース端子に接続されるアース端子一体化部を有して定着回転体を加熱する加熱源と、前記複数本のヒータを一体的に保持する保持部材とを有することを特徴としている。
本発明にかかる定着装置では、アース端子一体化部の、ヒータのアース端子に接合される部分が、保持部材の中に配置されていることを特徴としている。本発明にかかる定着装置では、定着回転体が定着ローラと加熱ローラとの間に張架された無端状の定着ベルト、または定着ローラであることを特徴としている。
本発明にかかる画像形成装置では、上記何れかに記載の定着装置を備えたことを特徴としている。
本発明によれば、一端が複数のヒータのアース側端子に接続され、他端が画像形成装置側の本体アース端子に接続されるアース端子一体化部を有して定着回転体を加熱する加熱源と、複数本のヒータを一体的に保持する保持部材とを備えているので、端子結合時や取外し時の作業性を確保しながら、保持部材によって複数のヒータの間隔を所希の間隔に保持することができ、定着回転体に対する加熱ムラが低減して良好な定着性を得ることができる。
本発明によれば、アース端子一体化部の、ヒータのアース端子に接合される部分が、保持部材の中に配置されているので、保持部材からヒータの端子に至るまでの導線を低減でき、導線の破損や変形を低減することができ、耐久性が向上する。
図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。本形態において、画像形成装置は、フルカラー画像を形成可能なカラープリンタ(以下「プリンタ」と記す)である。画像形成装置としては、図1に示すプリンタに限らず、複写機、ファクシミリ、これらの複合機などでもよい。
図1を用いてプリンタとしての基本構成とその動作について説明し、この後に本形態特有の構成と作用について説明する。このプリンタは、画像形成装置本体1の下部に記録材としての用紙11が収納される複数の給紙トレイ12A,12Bを備えた給紙部2が配設され、その上方に画像形成部3を配置した構成となっている。画像形成部3には、像担持体として感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kを有する作像ユニット8Y,8C,8M,8Kと、複数のローラ4,5,6に巻きかけられた可撓性を有する中間転写体としての中間転写ベルト7Aを有する中間転写ユニット7と、各感光体ドラムに光書込みを行う書き込みユニット15と、用紙11に未定着のトナー画像を定着させる定着装置30とが配設されている。給紙部2から定着装置30までの間には、用紙11を搬送する搬送ローラを備えた搬送経16が形成されている。
作像ユニット8Y,8C,8M,8Kは、感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kと、その周りに周知の帯電装置、現像装置、クリーニング装置がそれぞれ配置されていて、画像形成装置本体1に対して着脱可能とされている。作像ユニット8Y,8C,8M,8Kが有する現像装置には、それぞれイエロー,シアン,マゼンタ、ブラックのトナーが収納されている。各現像装置には、トナーが減ると、図示しないトナーボトルから補給用のトナーがそれぞれ供給されるように構成されている。
中間転写ベルト7Aは、各感光体ドラムと対向して配置されていて、図示しない駆動モータによって複数のローラの何れかが駆動されることで、図1において半時計回りに回転移動するように構成されている。各感光体ドラムと対向する転写ベルト7Aの内側には、一次転写手段としての転写ローラ14がそれぞれ配置されていて、一次転写用の転写バイアスが印可されるように構成されている。ローラ4と対向する部位には、ベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置17が配設されている。これら中間転写ベルト7A、それを巻きかけた複数のローラ4〜6、転写ローラ14及びベルトクリーニング装置17は一体のユニットとして構成されていて、画像形成装置本体1に対して着脱可能とされている。
中間転写ベルト7Aには、二次転写バイアスが印可される二次転写手段としての転写ローラ20が、ローラ6と対向する部位で当接されている。転写ローラ20と転写ベル7Aの一部は搬送路23に臨むように配設されている。
書き込みユニット15は、光変調されたレーザ光を各感光体ドラムの表面に照射して、感光体表面に色毎の潜像を形成するものである。本形態において、書き込みユニット15は作像ユニット8Y,8C,8M,8Kの下方に配置されていて、装置下方から装置上方に向かってレーザ照射が行われるように構成されている。
画像形成動作が開始されると、各作像ユニットの感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kが図示しない駆動手段によって時計方向に回転駆動され、各感光体ドラムの表面が各帯電装置によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラムの表面には、書き込みユニット15からレーザ光がそれぞれ照射されて、それぞれの表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラムに露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像は、各感光体ドラムと現像装置との間を通るときに、各現像装置のトナーによってトナー画像として可視像化される。
中間転写ベルト7Aが、図示していない駆動手段によって反時計周り方向に移動すると、ベルト移動方向の最上流側に位置するイエローのトナーを有する現像装置を具備する作像ユニット8Yで形成されたイエロートナー画像が転写ローラ14Yによって転写される。その転写されたイエロートナー画像には、作像ユニット8C,8M及び8Kで形成されたシアントナー画像、さらにマゼンタトナー画像及びブラックトナー画像が転写ローラ14C,14M,14Kによって順次重ね転写され、かくして中問転写ベルト7Aは、その表面にフルカラーのトナー画像を担持する。
トナー画像が転写された後の各感光体ドラム表面に付着する残留トナーは、各クリーニング装置によって感光体ドラム表面から除去され、次いでその表面が図示していない除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。
一方、給紙部2からは給紙ローラ18Aまたは給紙ローラ18Bが回転駆動されることで用紙11が給紙されて搬送路16に送り込まれる。送り込まれた用紙11は、2次転写ローラ20よりも給紙側の搬送路16上に配設されたレジストローラ対19によって給紙タイミングを計られて、ローラ6と転写ローラ20との対向部に給送される。そして、このとき転写ローラ20には、中間転写ベルト表面のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト7Aの表面のトナー画像が用紙11上に一括して転写される。
トナー画像を転写された用紙11は、定着装置30へと搬送され、定着手段30を通過する際に熱と圧力が加えられて未定着トナー画像Tが熔融されて用紙11上に定着される。トナー画像が定着された用紙11Aは、搬送路23の終端に位置する排出部21に向かって搬送され、この排出部21から画像形成装置本体1の上部に設けられた排紙部としての排紙トレイ22へと排出される。トナー画像を用紙11に転写した後の中間転写ベルト7Aは、このベルトに残留したトナーがクリーニング装置17より除去される。
次に、定着装置30について説明する。
定着装置30は、定着回転体32と、定着回転体32に圧接する加圧回転体33とを備え、未定着トナー画像Tが転写された記録材としての用紙11を、定着回転体32と加圧回転体33で形成されるニップ部31内を通過させることにより未定着トナー画像Tを用紙11に定着させるものであり、画像形成装置本体1に対して着脱自在に構成されている。
図2に示すように、定着回転体32は用紙11の片面印刷時の画像面側に配置された回転体を構成し、加圧回転体33は用紙11の片面印刷時の非画像側に配置された回転体を構成している。
本形態において、定着回転体32は、複数の回転体となる定着ローラ34と加熱ローラ35との間に巻き掛けられた耐熱性で無端状の定着ベルト36で構成されている。これら定着ローラ34と加熱ローラ35は、その回転中心位置が固定となるように、その軸37,38が定着装置30の装置本体としてのケーシング40に回転可能に支持されていて、軸間ピッチが一定とされている。
定着ローラ34は、搬送路23側に配置されていて、その外周面に巻き掛けられている定着ベルト36の表面36Aを搬送路23に望ませている。定着ローラ34は、ゴム等の弾性体で構成されている。加熱ローラ35は、中空の金属ローラであって、その内部に加熱源400を構成する複数(本形態では2本)のヒータ41,42が配設されている。ヒータ41,42としてはハロゲンヒータや赤外線ヒータなどが挙げられるが、これら以外のヒータであっても無論構わない。
定着ローラ34と加熱ローラ35の間に位置する定着ベルト36の内側には、ベルト内側から外側に向かって図示しないスプリング等の加圧手段によって加圧されたベルト張架部材としてのテンションローラ45が配置されていて、定着ローラ34と加熱ローラ35に巻き掛けられた定着ベルト36に対して適切な張力を与えて、張架している。
加圧回転体33は、定着ベルト36を挟んで定着ローラ34と圧接する加圧ローラとして構成されている。加圧回転体33は中空ローラであって、本形態では、その内部に加熱手段としてのヒータ49を備えており、加熱ローラとしても機能する。加圧回転体33は、その軸48によってケーシング40に回転自在に支持されているとともに、定着ローラ34に対して相対変位するように構成されている。すなわち、加圧回転体33は、図3(a)に示すように、熱膨張したとき、図3(b)に示すように用紙11の厚さが変動した際に、定着ローラ34に対して近接離間するように、軸48が図1、図3において左右方向に移動自在に支持されており、図示しないスプリングなどの付勢手段によって定着ベルト36を介して定着ローラ34の外周面34Aに圧接するように構成されている。
回転体32の近傍には、定着ベルト36の温度を非接触状態で検知する温度検知手段としての非接触式温度センサ50が配置されている。非接触式温度センサ50は、加熱ローラ35に巻き掛けられた定着ベルト36の表面温度を検知する位置に配設されている。非接触式温度センサ50にはサーミスタが用いられているが、非接触で温度の検知を行える他のセンサであっても良い。
定着ローラ34に巻き掛けられた定着ベルト36の近傍には、ニップ部31を通過してトナー画像T1が定着された用紙11Aを、定着ベルト36の表面36Aから分離する分離部材43が、ベルト表面36Aから離間した状態で配置されている。分離部材43は、定着ローラ34の軸線方向に延びる板状部材として構成されているが、櫛歯状に形成されたものであっても良い。
加圧回転体33の近傍には、外周面33Aに当接して外周面33Aに付着した紙粉やトナーを除去するクリーニング部材44が配設されている。本形態のクリーニング部材44は、加圧回転体33の軸正方向に延びるローラ部材で構成されていている。クリーニング部材44は、接触式温度センサ51よりも、加圧回転体33回転方向に対して上流側、ニップ部31の下流側に配設されている。
ニップ部31に対する用紙搬送方向の上流側と下流側には、用紙ガイド部材45,46が、ケーシング40に取り付けられて加圧回転体33側に配置されている。用紙ガイド部材45は、ケーシング40に形成された導入口40Aの近傍に配置されていて、未定着トナー画像Tが転写された用紙11をニップ部31へ案内するものである。用紙ガイド部材46は、ケーシング40に形成された排出口40Bの近傍で、分離部材43と搬送路23を挟んで互いに末広がりとなるようにケーシング40に取り付けられている。定着装置30は、導入口40A及び排出口40Bとが搬送路23上に位置するように画像形成装置本体1に装着されている。ケーシング40は、少なくとも定着回転体32と加圧回転体33、分離部材43、クリーニング部材44を内包している。
図4、図5に示すように、ヒータ41,42は加熱ローラ35の回転軸線方向に延びる棒状のヒータである。ヒータ41,42は、加熱ローラ35の両端から突出していて、その突出した両端に、各々電源側端子部41A,42Aとアース側端子部41B,42Bが形成されている。アース側端子部41B,42Bは、一端401Aが電源側端子部41A,42Aにそれぞれ接続され、他端401Bが図6に示すように、画像形成装置本体1側に設けられたの本体アース端子403に図示しないねじで結合されるアース端子一体化部401と接続されて一体化されている。電源側端子部41A,42Aは、画像形成装置本体1側に設けられた電源供給端子404,405に図示しないネジによって結合される。
ヒータ41,42の両端には絶縁部411,412が設けられている。ヒータ41,42は、その保持部材としてのヒータ支持板406,407に絶縁部411,412の部分を支持されることで一定間隔に保持されて、加熱ローラ35内の中心部に配置されている。ヒータ支持板406,407は、ケーシング40の外板で構成されている。ヒータ支持板406,407は、ケーシング40内に別途ブラケットを配置した構成としてもよい。
非接触式温度センサ50、ヒータ41,42,ヒータ49は、図9に示すように制御手段60に接続されている。制御手段60は非接触式温度センサ50で検知された温度情報に基づき、定着ベルト36の温度、好ましくはニップ部31の温度が所定の定着温度に保持されるように、各ヒータに対して通電制御を行っている。
このような構成の定着装置30の作用を説明する。図2において、画像形成装置が起動されて図示しないプリントスイッチが操作されると、制御手段60の指令により図示しない電源からヒータ41,42,49に対する通電が開始されて各ヒータが発熱する。この熱が加熱ローラ35及び加圧回転体33を加熱して定着ベルト36へ伝達される。定着ベルト36が定着に要する所定温度に加熱されたことが制御手段60によって非接触式温度センサ50からの検知情報から判断されると、その温度を維持するように制御手段60によって各ヒータに対する通電が制御される。また、プリントスイッチが操作されると、図示しない駆動モータが駆動されて定着ベルト36が図2において、半時計回りに回転移動され、回転体33が時計回りで従動回転する。
プリントスイッチが押されると、画像形成部3では、上述したように用紙11に対してトナー画像Tを転写し、定着装置30に向かって搬送路23内を搬送する。この未定着トナー画像Tが転写された用紙11は、導入口40Aからケーシング40内部に入り用紙ガイド部材45によってニップ部31へと案内される。そして、このニップ部31内を用紙11が通過すると、熱と圧力によって未定着トナーTが加熱溶融して用紙11に定着されながらニップ部31を通過する。この時、トナーの溶融によって用紙11が定着ベルト36の表面36Aに付着する場合があるが、分離部材43の先端が用紙厚さよりも幅が狭くなる隙間を残して定着ベルト36に近接配置されているので、分離部材43によって定着ベルト36に付着した用紙11が分離される。分離された、あるいはニップ部31を定着ベルト36に付着しないで通過した用紙11Aは、分離部材43と用紙ガイド部材46の間を通り排出口40Bからケーシング40内を通過し、排紙部21を経て排紙トレイ22へと排出される。
定着装置30は、メンテナンス時において、画像形成装置本体1から取り外される。この場合、ヒータ41,42は、その両端を画像形成装置本体1側に設けられた本体アース端子403と電源供給端子404,405から取り外すことになる。このとき、電源側端子部41A,42Aは、電源供給端子404,405に対して個別に取り外すが、アース側端子部41B,42Bは、アース端子一体化部401の一端401Aで連結されているので、アース端子一体化部401の一端401Aをアース端子403から取り外すことで、本体側端子との結合が解除される。特にアース端子側が定着装置30の画像形成装置本体1からの離脱方向と反対側となる装着方向側(本体奥側)に位置する場合、端子の締結や取外し個所が少なくなることは、作業時の煩雑さを軽減することにつながる。
またヒータ41,42は、ヒータ支持板406,407によって、その両端が保持されているので、端子の結合あるいは取付け時においても捩れることがない。このため、着脱作業時の作業性を確保しながら、ねじれによる破損を防止することができる。ヒータ41,42は、ヒータ支持板406,407によってその間隔を所希の間隔に保持することができるので、加熱ローラ35内での位置、すなわち、ローラ内周面との位置関係も安定し、加熱ムラも低減して良好な定着性を得ることができる。さらに、本形態においては、ヒータ支持板406,407が定着装置30のケーシング40あるいは、その内部に設けられるブラケットで構成するので、定着装置30の着脱動作を各端子の取外しを行うことで容易に着脱することができ、定着装置30の着脱作業性も向上する。
図7は、保持部材を絶縁製のホルダー420,421で構成し、各ヒータの導線部分をほぼ各端子を除いて覆うようにしたものである。ホルダー420,421は、図7(b)に示すように、加圧ローラ35の内周面に圧入される大径部420A,421Aとそれよりも軸船方向に外側に小径部420B,421Bを備えた円筒形状を成している。アース端子一体化部401の、ヒータ41,42のアース端子41B、42Bに接合される部分である一端401Aがホルダー421の中に配置されている。小径部420B,421Bは、たとえば図6に示すヒータ支持板406,407に図示しない支持穴を形成し、その支持穴に挿入することでヒータ支持板406,407によって支持するようにすればよい。
このように、アース端子一体化部401の、各ヒータのアース端子に接合される一端401Aをホルダー421中に配置することで、ホルダー421からヒータの端子に至るまでの導線部分を低減でき、導線の破損や変形を低減でき耐久性の向上を図ることができる。
上記形態では、ヒータ41,42の双方を定着ベルト36が巻き掛けられる加熱ローラ35の内部に配置し、定着回転体としての定着ベルト36を加熱するようにしたが、定着回転体及び加熱源400の配置としては、このような形態に限定されるものではない。例えば、図8に示すように、加圧回転体33が圧接してニップ部31を形成する定着回転体としては、中空状の定着ローラ360を用いても良い。そして、上記ヒータ41,42を定着ローラ360の内部に収納配置し、定着ローラ360ないで発熱させて、直接、定着回転体である定着ローラ360を加熱する構成としてもよい。すなわち、本発明にかかる構成は、ベルト定着方式及びローラ定着方式の何れにも適用可能な構成であり、部品の共有化を図ることができる。
本発明の一実施形態である定着装置とそれを用いた画像形成装置の概略構成を示す図である。 図1の画像形成装置に適用したベルト定着方式の定着装置の一構成例を示す拡大図である。 定着装置における移動側に配置された回転体の変位状態形態を示す拡大図である。 本発明が適用された加熱源の一例を示すヒータ単体の構成を示す図である。 図4に示すヒータを回転体の内部に挿入した時の構成図である。 ヒータを保持部材で保持した状態と、各端子の結合状態を示す図である。 ヒータのアース端子一体化部を内包した保持部材の形態を示す図である。 本発明が適用されたローラ定着方式の定着装置の構成を示す拡大図である。 定着装置を制御する制御系の構成を示すブロック図である。
符号の説明
11 記録材
11A ニップ部を通過した記録材
30 定着装置
31 ニップ部
32 定着回転体
33 加圧回転体
34,360 定着ローラ
36 定着ベルト
41A,42A 電源側端子部
41B,42B アース側端子部
41,42 ヒータ
400 加熱源
401 アース端子一体化部
401A 一端(アース端子に接合される部分)
401B 他端
403 本体アース端子
406,407 保持部材
420,421 保持部材
T 未定着トナー画像

Claims (5)

  1. 定着回転体と、前記定着回転体と圧接する加圧回転体とを備え、未定着のトナー画像が転写された記録材を、前記定着回転体と前記加圧回転体で形成されるニップ部内を通過させることにより前記未定着のトナー画像を前記記録材に定着させる定着装置において、
    各々電源側端子部とアース側端子部を有する複数本のヒータと、一端が複数のヒータのアース側端子に接続され、他端が画像形成装置側の本体アース端子に接続されるアース端子一体化部を有し、前記定着回転体を加熱する加熱源と、
    前記複数本のヒータを一体的に保持する保持部材とを有することを特徴とする定着装置。
  2. 請求項1記載の定着装置において、
    前記アース端子一体化部の、前記ヒータのアース端子に接合される部分が前記保持部材の中に配置されていることを特徴とする定着装置。
  3. 請求項1または2記載の定着装置において、
    前記定着回転体は、定着ローラと加熱ローラとの間に張架された無端状の定着ベルトであることを特徴とした定着装置。
  4. 請求項1または2記載の定着装置において、
    前記定着回転体は、定着ローラであることを特徴とする定着装置。
  5. 請求項1ないし4の何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。
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