JP2012073500A - 管状ヒーターおよび定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローラーが可動する機構を備えた定着装置に搭載しても、リード線と給電線の接続部付近における断線を抑制可能な管状ヒーターおよび定着装置を提供する。
【解決手段】管状ヒーター１と、トナーを複写紙Ｐに定着可能な定着ローラー２１と、定着ローラー２１とともに複写紙Ｐを狭持可能な加圧ローラー２２と、を具備する定着装置において、定着装置は定着ローラー２１に接触または離間させるように加圧ローラー２２を可動させる機構２３を備え、管状ヒーター１には、管軸に垂直な方向の断面が扁平形状である接続部８の長手方向を特定可能な印として突起部９２１が設けられており、突起部９２１により、その扁平形状の接続部８の長手方向（長辺に沿う軸Ｄ−Ｄ’）が加圧ローラー２２の可動方向に沿うように、管状ヒーター１が加圧ローラー２２に配置されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機やプリンターのトナーの定着装置に用いられる管状ヒーターおよび定着装置に関する。

複写機やプリンターのトナーの定着装置には、現在、熱源として用いる管状のハロゲンランプ、いわゆる管状ヒーターが用いられている。この管状ヒーターは、特許文献１に示すように、両端がピンチシールにより封じられたガラス管内にフィラメントが配置され、そのフィラメントにはリード線が接続されてなるものである。このヒーターの両端には、ベース（口金）が取り付けられ、そのベースからはリード線と電気的に接続された給電線が導出されている。

このような管状ヒーターでは、リード線と給電線部分において強度が低下しやすいため、特許文献１ではリード線と給電線を圧着端子で圧着させるとともに、ピンチシール部とベースとを接着剤によって接着している。

特開２００６−３３１９５２号公報

ところで、管状ヒーターを搭載する定着装置は、トナーが転写された複写紙を搬送するために複数のローラーを備えている。一般的には、定着ローラーと加圧ローラーとで構成される。この定着装置において、近年ではローラーの寿命向上や加圧力調整のために、加圧ローラーが可動する機構が開発されている。この新機構を備えた定着装置の加圧ローラー内に管状ヒーターを配置したところ、リード線と給電線の接続部分付近が断線するという問題が発生した。

本発明の目的は、ローラーが可動する機構を備えた定着装置に搭載しても、リード線と給電線の接続部付近における断線を抑制可能な管状ヒーターおよび定着装置を提供することにある。

本発明は、管状のガラス管と、前記ガラス管の外部に導出された給電手段と、前記給電手段と電気的に接続された給電線と、前記給電手段と前記給電線の接続部を内部に配置させるように、前記ガラス管の端部に設けられたベースと、を備えた管状ヒーターと、トナーを紙に定着可能な定着手段と、前記定着手段とともに紙を狭持可能なローラーと、を具備する定着装置において、前記定着装置は前記定着手段に接触または離間させるように前記ローラーを可動させる機構を備え、前記管状ヒーターには、管軸に垂直な方向の断面が扁平形状である前記接続部の長手方向を特定可能な印が設けられており、前記印により、前記接続部の長手方向が前記ローラーの可動方向に沿うように、前記管状ヒーターが前記ローラーに配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、ローラーが可動する機構を備えた定着装置に搭載しても、リード線と給電線の接続部付近における断線を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態の定着装置を説明するための図である。 管状ヒーターを説明するための図である。 管状ヒーターの端部を説明するための断面図である。 管状ヒーターのベースを説明するための斜視図である。 図３（ｂ）のＣ−Ｃ’の断面を矢印方向から見た図である。 定着装置の機構を説明するための図である。 定着装置への管状ヒーターの保持状態を説明するための図である。 接続部の長手方向と加圧ローラーの可動方向の関係を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態の定着装置を説明するための図である。 ベースの変形例を説明するための図である。 定着手段の変形例を説明するための図である。

（第１の実施の形態）
図１および図２を参照して、本発明の実施形態の一例について説明する。図１は、本発明に係る定着装置の一実施形態を説明するための図、図２は、管状ヒーターを説明するための図である。なお、図２においては、管状ヒーターの右端部はベースのみを断面で示している。

本形態の定着装置は、管状ヒーター１、定着ローラー２１、加圧ローラー２２および機構２３で構成されている。

管状ヒーター１は、図２に示すように、複写機やプリンターのトナーの定着装置に用いることができるもので、主要部として例えば石英ガラスからなるガラス管３を備えている。ガラス管３は、細長い管状であり、その大部分は円筒状の発熱部３１で構成されている。発熱部３１の両端には、ピンチシールにより形成された板状のシール部３２が連続形成されている。なお、シール部３２は、シュリンクシールにより形成された円柱状であってもよく、すなわちその形状や製法には限定されない。

発熱部３１の内部には空間が形成されている。この空間には、例えば、微量の窒素や臭素、ヨウ素などのハロゲン物質や、アルゴン、ネオン、窒素などのガスが封入されている。

また、発熱部３１内の空間には、管軸に沿うようにフィラメント４が配置されている。フィラメント４は、タングステンからなるものであり、コイル状部４１とレグ部４２とで構成されている。コイル状部４１は螺旋状に巻回された点灯時に発熱する部分であり、発熱部３１の大部分に配置されている。コイル状部４１は、発熱部３１の中心に配置するために、数箇所でサポート部材４３によって支持されている。レグ部４２は、コイル状部４１の両端に形成されており、他端は一対のシール部３２に封着された金属箔５に溶接によって接続されている。金属箔５はモリブデンからなる薄板であり、レグ部４２が接続されていない側には、給電手段としてモリブデンやタングステンなどからなるリード線６の一端が溶接によって接続されている。このリード線６の他端は、管軸に沿うように、シール部３２から導出されている。シール部３２から導出されたリード線６には、給電線７が接続されている。給電線７は、図２のＡの拡大図を示す図３（ａ）（ｂ）に示すように、複数の金属線７１を絶縁性の被覆層７２で被覆してなるものであり、端部には他の装置と接続するための金具が設けられている。

ガラス管３の端部には、例えばセラミックからなるベース９が設けられている。ベース９は、図４に示すように、大径部９１および小径部９２で構成されている。小径部９２の外面には、管軸方向に延びる壁状の突起部９２１が形成されている。ベース９の内部には、その管軸方向に貫通する貫通穴９３が形成されており、大径部９１部分には、さらにピンチシールよりなるシール部３１と合致可能な凹部９３１が形成されている。この貫通穴９３には、シール部３１や接続部８が配置された状態で、例えばアルミナを主成分とする接着剤１０が充填されている。本実施の形態では、接着剤１０は、大径部９１の開口側から小径部９２内に配置されたリード線６と給電線７の接続部８の一部付近まで形成されている。

ここで、給電線７とリード線６の接続部８は、図５に示すように管軸に対して垂直方向の断面が扁平形状となっている。具体的には、接続部８はＤ−Ｄ’に沿う方向は長く、Ｅ−Ｅ’に沿う方向は短くなっている。これは、リード線６と複数の金属線７１を圧着端子８１により圧着したためであり、この圧着によりそれらの電気的かつ機械的な接続は信頼性の高いものとなる。なお、接続部８の管軸に対して垂直方向の断面は、長方形や楕円形などであってもよく、要は長辺と短辺とを備えるような形状であればよい。

この扁平形状の接続部８の長手方向に対して、管状ヒーター１の中心軸と突起部９２１を通る軸が直交の関係にある。このように、突起部９２１と接続部８の形状を関係付けることで、ベース９を設けることで外観から見えなくなってしまう接続部８の状態を、突起部９２１を見ることで知ることができるようになる。つまり、突起部９２１を扁平形状の長手方向（または短手方向）の状態を特定するための目印として使用することができる。このような関係は、接続部８の長辺に沿う軸Ｄ−Ｄ’に対して、ベース９の突起部９２１の軸Ｅ−Ｅ’が直交するように配置したのちに、大径部９１におけるシール部３２との隙間から接着剤１０を流し込むことで実現することができる。なお、本実施の形態では、ベース９の凹部９３１により、シール部３２のピンチシール面は突起部９２１の軸Ｅ−Ｅ’と必ず平行の関係になるので、接続部８の扁平形状とシール部３２のピンチシール形状とが必ず同じ関係になるように管理することで、接続部８と突起部９２１の関係の管理を容易に行なうことができる。

定着ローラー２１は、紙面上に転写されたトナーを複写紙Ｐに定着させるとともに、回転することによって複写紙Ｐを搬送させるローラーである。本実施の形態では、定着ローラー２１は、内側からステンレスなどからなる金属層、シリコンゴムからなる弾性層および樹脂層で構成された三層構造となっている。加圧ローラー２２の中心、すなわち金属層の内部は空洞になっており、その中に管状ヒーター１が配置されている。

加圧ローラー２２は、複写紙Ｐに圧力を加えて定着ローラー２１とともに複写紙Ｐを挟み、なおかつ紙面上に転写されたトナーを複写紙Ｐに定着させるためのローラーである。この加圧ローラー２２も定着ローラー２１と同様の三層構造となっており、加圧ローラー２２の中心の空洞にも、管状ヒーター１が配置されている。なお、本ローラーも定着ローラー２１と同様に回転してもよく、その場合は定着ローラー２１とは逆方向の回転とすべきである。

機構２３は、加圧ローラー２２を上下（水平方向に対して垂直な方向）に可動させる機構である。本実施の形態の機構は、回転運動を上下運動に変換する、いわゆるクランク機構である。すなわち、機構２３は、歯車２３１と歯車２３１および加圧ローラー２２を繋ぐシャフト２３２とで構成されていて、複写機本体などが備えている他の歯車によって歯車２３１を回転させることで、図６のように、加圧ローラー２２を定着ローラー２１に接触または離間させるような可動を可能としている。

定着ローラー２１への管状ヒーター１の保持状態について、図７を参照して説明する。

図からわかるように、定着ローラー２１は、ベースホルダー２４を備えている。ベースホルダー２４には、穴部２４１および切り欠き部２４２が形成されていて、この穴部２４１に管状ヒーター１のベース９の小径部９２を配置するとともに、切り欠き部２４２に突起部９２１を配置することで、定着ローラー２１に管状ヒーター１を保持させることが可能となる。なお、加圧ローラー２２にも同様に管状ヒーター１が保持される。

このように管状ヒーター１を接続すると、図６に示した加圧ローラー２２の可動方向と突起部９２１の軸Ｅ−Ｅ’とが直交の関係になる。すると、前述したように、突起部９２１の軸Ｅ−Ｅ’は、接続部８の長辺に沿う軸Ｄ−Ｄ’と直交の関係になるように管理されているから、加圧ローラー２２は接続部８の長辺に沿う軸Ｄ−Ｄ’上を可動することになる。このように、接続部８の長手方向が加圧ローラー２２の可動方向に沿うように、管状ヒーター１を加圧ローラー２２に配置することで、断線の発生を抑制することが可能となる。また、突起部９２１は切り欠き部２４２に配置されているため、振動等が管状ヒーター１に加わったとしても、回転等することはない。つまり、係止部として作用する切り欠き部２４２により、接続部８の長手方向と加圧ローラー２２の可動方向が常に一致した状態を保つことが可能となる。この係止部は切り欠きに限らず、穴などであっても良い。

本実施の形態の定着装置（以下、実施例）と、特許文献１のような管状ヒーターを搭載した定着装置（以下、従来例）について、加圧ローラー２２を繰り返し可動させる強度試験を行った。

その結果、実施例は加圧ローラー２２を１００万回可動させても、管状ヒーター１に断線などの不具合は発生しないことが確認された。一方、従来例は８０００回の可動で断線したり、実施例のヒーターと同程度に断線しにくかったりと結果に大きなばらつきが発生していた。断線は、加圧ローラー２２の可動方向と接続部８の長手方向が垂直の場合に、特に発生していることが確認されたことから、断線の発生ばらつきの原因は、接続部８の向きと加圧ローラー２２の可動方向が関係していると推測される。また、この断線について検討したところ、断線の発生箇所はリード線６と給電線７の接続部８の給電線７側、すなわち給電線７の端部において被覆層７２から露出している金属線７１の部分であることが確認された。以上から、接続部８の長手方向が加圧ローラー２２の可動方向に沿うように管理される実施例では、強度が高い接続部８の長手方向に、可動による応力がかかるために断線が発生しにくかったが、加圧ローラー２２の可動方向に対して接続部８の長手方向が管理されない従来例では、強度が弱い接続部８の短手方向に、可動による応力がかかる場合があるために断線の発生にばらつきが生じたと考えられる。なお、「接続部８の長手方向が加圧ローラー２２の可動方向に沿うように」とは、接続部８の長手方向（軸Ｄ−Ｄ’）と加圧ローラー２２の可動方向によって形成される角度α（図８）が±１５°以内であることを意味するものである。つまり、そのような誤差程度のズレであれば、管状ヒーター１として実用的な寿命を満足させることができる。

したがって、管状ヒーター１のベース９の外側に、管軸に垂直な方向の断面が扁平形状である接続部８の長手方向を特定可能な印として突起部９２１を設け、管状ヒーター１の中心軸と突起部９２１を通る軸Ｅ−Ｅ’と接続部８の長手方向が略垂直の関係になるようにベース９をシール部３２に配置し、次いで、その突起部９２１を通る軸Ｅ−Ｅ’を加圧ローラー２２の可動方向に対して略垂直となるように加圧ローラー２２に配置したことで、接続部８の長手方向を加圧ローラー２２の可動方向に沿うように管理することができる。接続部８の長手方向と加圧ローラー２２の可動方向をこのように管理することで、加圧ローラー２２の可動によって、強度的に弱い接続部８の短手方向に応力が加わることが抑制されるため、断線の発生を抑制することができる。

また、突起部９２１を加圧ローラー２２の切り欠き部２４２で係止するようにしたことで、管状ヒーター１に振動等が加わったとしても、それが回転することがなくなる。そのため、管状ヒーター１を定着装置に正しく搭載させた後は、接続部８と加圧ローラー２２の方向関係を常に一定に保つことができる。

（第２の実施の形態）
図９は、本発明の第２の実施の形態の定着装置について説明するための図である。この第２の実施の形態の各部について、第１の実施の形態の定着装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

本実施の形態では、第１の実施の形態の管状ヒーター１のリード線６と給電線７の接続部８およびその給電線７が存在している部分にも接着剤１０を充填することで、接続部８をベース９に固定している。これによって、強度的に弱い接続部８付近に応力を軽減することができるため、第１の実施の形態のように接続部８の長手方向を管理しなくても断線の発生を抑制することができる。ただし、本構成は、第１の実施の形態の管状ヒーターに採用するとさらに有効である。

なお、本実施の形態において図１０のように、接続部８が位置するベース９に貫通穴９２２を設けてもよい。この貫通穴９２２は、接着剤１０を流し込むための穴、またはシール部３２側から接着剤１０を流し込む場合に、接着剤１０が接続部８にまで届いたかどうかを確認するための穴として利用することができる。さらに、この貫通穴９２２ないし貫通穴９２２からはみ出した接着剤１０を印として使用することもできる。

以上、実施の形態をいくつか説明したが、本発明は上記に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。

印は、ピンチシールにより形成された板状のシール部３２であってもよい。すなわち、シール部３２の板面と接続部８の長辺とを関連付けることで、管状ヒーター１の外観からでも視認できるシール部３２の向きを確認することによって扁平状の接続部８の長手方向を特定することができる。その他、マーカーによるマーク、ロットナンバーなども接続部８の長手方向を特定する印として使用できる。また、透明ないし半透明のベース９を使うことで、接続部８の長手方向を外観で視認できるようにしてもよい。

給電線７とともに接続部８に接続される給電手段は、リード線６である必要はなく、リード線６と給電線７の仲介をするように配置された金属線などであってもよい。要はヒーターに給電するものであればよい。

定着手段は、図１１のように、加熱ローラー２１１、定着ローラー２１２および定着ベルト２１３から構成されたものであってもよい。

加圧ローラー２２を定着ローラー２１に接触または離間させるように可動する機構２３は、クランク機構に限らず、カム機構などであってもよい。また、図１１のように、複写紙Ｐを縦に供給するようにすることで、加圧ローラー２２を水平方向に可動するようにしてもよい。

本発明は、複写機やプリンターのトナーの定着装置などに用いるヒーターとして利用することができる。

１ 管状ヒーター
２１ 定着ローラー
２２ 加圧ローラー
２３ 機構
３ ガラス管
６ リード線
７ 給電線
８ 接続部
９ ベース
９２１ 突起
１０ 接着剤

Claims (4)

1. 管状のガラス管と、前記ガラス管の外部に導出された給電手段と、前記給電手段と電気的に接続された給電線と、前記給電手段と前記給電線の接続部を内部に配置させるように、前記ガラス管の端部に設けられたベースと、を備えた管状ヒーターと、
   トナーを紙に定着可能な定着手段と、
   前記定着手段とともに紙を狭持可能なローラーと、を具備する定着装置において、
   前記定着装置は前記定着手段に接触または離間させるように前記ローラーを可動させる機構を備え、
   前記管状ヒーターには、管軸に垂直な方向の断面が扁平形状である前記接続部の長手方向を特定可能な印が設けられており、前記印により、前記接続部の長手方向が前記ローラーの可動方向に沿うように、前記管状ヒーターが前記ローラーに配置されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記印は、前記ベースの径方向外側に突出するように形成された突起部であり、前記突起部は前記ローラーに設けられた係止部に係止されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. トナーを紙に定着可能な定着手段と、前記定着手段とともに紙を狭持可能なローラーと、前記定着手段に接触または離間させるように前記ローラーを可動させる機構と、を備えた定着装置に搭載するための管状ヒーターであって、
   管状のガラス管と、前記ガラス管の外部に導出された給電手段と、前記給電手段と電気的に接続された給電線と、前記給電手段と前記給電線の接続部を内部に配置させるように、前記ガラス管の端部に設けられたベースと、を備え、
   管軸に垂直な方向の断面が扁平形状である前記接続部の長手方向を特定可能な印が設けられており、前記印により、接続部の長手方向が前記ローラーの可動方向に沿うように、前記ローラーに配置可能であることを特徴とする管状ヒーター。
4. トナーを紙に定着可能な定着手段と、前記定着手段とともに紙を狭持可能なローラーと、前記定着手段に接触または離間させるように前記ローラーを可動させる機構と、を備えた定着装置に搭載するための管状ヒーターであって、
   管状のガラス管と、前記ガラス管の外部に導出された給電手段と、金属線が端部から露出してなり、前記金属線が前記給電手段と接続された給電線と、前記給電手段と前記給電線の接続部を内部に配置させるように、前記ガラス管の端部に設けられたベースと、を備え、
   前記接続部および前記金属線が配置されている前記ベース内に接着剤が充填されていることを特徴とする管状ヒーター。

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