JP2016166910A - 発熱器、定着器、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱体の熱膨張時に配線と電極との相対移動を防止する。【解決手段】長手方向の端部に電極を有し、その電極を介して電力が供給されることで発熱する発熱体と、上記発熱体を支持する支持部材と、上記端部で上記発熱体と上記支持部材との間に介在して連結し、その発熱体に対して上記長手方向も含めて固定され、該支持部材に対して該長手方向に移動自在に固定された連結部材と、前記発熱体の前記電極に接続され、前記連結部材に対して固定された配線と、を備える。【選択図】図１０

Description

本発明は、発熱器、定着器、および画像形成装置に関する。

従来、発熱体を有した定着器で加熱により画像を記録媒体に定着させる画像定着装置が知られており、この発熱体は発熱に際して熱膨張する。

例えば特許文献１には、弾性変形する弾性部分で加熱体（発熱体）を保持部材に取り付けることで熱膨張による変形を弾性的に吸収する技術が開示されている。

また、例えば特許文献２には、面状発熱体をバネで両端方向に引くことで熱膨張時のしわ発生を防止する技術が開示されている。

特開２００１−３５６６２３号公報 特開２０１２−１０８３３８号公報

しかしながら、従来技術では、発熱体に給電するための配線と発熱体の電極が、発熱体の熱膨張に伴って摺れ合うこととなる。その結果、電極表面に酸化膜が生じて導通不良などの不具合を生じる虞がある。

本発明は、発熱体の熱膨張時に配線と電極との摺れを防止することを目的とする。

請求項１に係る発熱器は、
長手方向の端部に電極を有し、その電極を介して電力が供給されることで発熱する発熱体と、
上記発熱体を支持する支持部材と、
上記端部で上記発熱体と上記支持部材との間に介在して連結し、その発熱体に対して上記長手方向も含めて固定され、該支持部材に対して該長手方向に移動自在に固定された連結部材と、
前記発熱体の前記電極に接続され、前記連結部材に対して固定された配線と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発熱器は、請求項１に係る発熱器に更に、
上記配線が組み込まれ、上記連結部材に着脱自在に固定されて上記電極に対しその配線を接続する着脱部材を備えたことを特徴とする。

請求項３に係る発熱器は、
上記連結部材が上記発熱体の両端に備えられたことを特徴とする。

請求項４に係る定着器は、
周面同士が互いに接触し、それら周面の間を記録媒体が通過することでその記録媒体上の未定着な画像を定着させる複数の接触体と、
上記複数の接触体の少なくとも１つに内蔵され、長手方向の端部に電極を有し、その電極を介して電力が供給されることで発熱する発熱体と、
上記発熱体を支持する支持部材と、
上記端部で上記発熱体と上記支持部材との間に介在して連結し、その発熱体に対して上記長手方向も含めて固定され、該支持部材に対して該長手方向に移動自在に固定された連結部材と、
前記発熱体の前記電極に接続され、前記連結部材に対して固定された配線と、
を備えたことを特徴とする。

請求項５に係る定着器は、
上記発熱体を内蔵した前記接触体が、周面部分に、当該周面に沿って周回移動する帯状の周回部材を有しており、
上記発熱体が、上記周回部材の内周面に面状に接触して発熱する面状発熱体であることを特徴とする。

請求項６に係る画像形成装置は、
記録媒体上に未定着の画像を形成する形成部と、
周面同士が互いに接触し、それら周面の間を記録媒体が通過することでその記録媒体上の未定着な画像を定着させる複数の接触体と、
上記複数の接触体の少なくとも１つに内蔵され、長手方向の端部に電極を有し、その電極を介して電力が供給されることで発熱する発熱体と、
上記発熱体を支持する支持部材と、
上記端部で上記発熱体と上記支持部材との間に介在して連結し、その発熱体に対して上記長手方向も含めて固定され、該支持部材に対して該長手方向に移動自在に固定された連結部材と、
前記発熱体の前記電極に接続され、前記連結部材に対して固定された配線と、
を備えたことを特徴とする。

請求項１に係る発熱器、請求項４に係る定着器、および請求項６に係る画像形成装置によれば、発熱体の熱膨張時に配線と電極との摺れを防止することができる。

請求項２に係る発熱器によれば、上記着脱部材を有さない場合に較べ、組み立てやメンテナンスが容易である。

請求項３に係る発熱器によれば、熱膨張における変形が発熱体の両端で分担して吸収される。

請求項５に係る定着器によれば、面状発熱体の熱膨張時に配線と電極との摺れを防止することができる。

本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタの概略構成図である。 定着器の断面図である。 加熱ロール内に収容された収容体を示す図である。 コネクタによる配線接続の様子を示す図である。 比較例におけるヒータの配線構造を模式的に示した図である。 本実施形態におけるヒータの配線構造を模式的に示した図である。 収容体の分解斜視図である。 加熱ロールの断面を示す図である。 ヒータ部の分解斜視図である。 リテーナ周辺の構造を表した断面図である。 リテーナ周辺の構造を表した斜視図である。 別の実施形態におけるコネクタ構造を示す図である。

本発明の実施形態について、以下図面を参照して説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタの概略構成図である。

図１に示すプリンタ１０はモノクロプリンタであり、プリンタ１０外で作成された、画像を表す画像信号が、不図示の信号ケーブル等を介して入力される。プリンタ１０には、このプリンタ１０内の各構成要素の動きを制御する制御部１１が備えられており、画像信号はこの制御部１１に入力される。そして、プリンタ１０では、この制御部１１の制御の下で画像信号に基づく画像の形成が行われる。

プリンタ１０の下部には用紙トレイ２１が備えられていて、用紙トレイ２１には、用紙Ｐが積み重なった状態に収容されている。用紙トレイ２１は、用紙Ｐの補給のために、引出し自在に構成されている。用紙トレイ２１に収容される用紙Ｐのサイズはユーザによって変更される場合があり、複数の用紙トレイ２１に異なるサイズの用紙Ｐが収容される場合もある。そして、実際に用紙トレイ２１に収容されている用紙Ｐのサイズを制御部１１が認識して各部の制御に用いるため、センサなどによる自動認識の機構、あるいはユーザの入力などによる認識の機構がプリンタ１０に組み込まれているものとする。

また、用紙トレイ２１には、紙の用紙Ｐに替えてＯＨＰシートやプラスチック紙や封筒などが本発明にいう記録媒体として収容されてもよい。図１では用紙Ｐが収容されているものとしてプリンタ１０の動作を説明するが、他の記録媒体が収容される場合であっても基本的な動作は同様となる。

用紙トレイ２１内の用紙Ｐは、ピックアップロール２２およびさばきロール２３により待機ロール２４へと送られる。待機ロール２４に到達した用紙Ｐは、搬送のタイミングが調整されてさらに搬送される。

このプリンタ１０には、矢印Ａで示す向きに回転する円柱状の感光体１２が備えられ、この感光体１２の周囲に、帯電器１３、露光器１４、現像器１５、転写器１６、および感光体クリーナ１７が配備されている。感光体１２、帯電器１３、露光器１４、現像器１５、および転写器１６を併せたものが本発明に言う形成器の一例に相当する。

帯電器１３は感光体１２の表面を帯電させ、露光器１４は、制御部１１から送られてくる画像信号に従って感光体１２の表面を露光して静電潜像を形成する。静電潜像は現像器１５により現像されてトナー像が形成される。

ここで、上記の待機ロール２４は、感光体１２上のトナー像が、転写器１６に対面した位置に達するタイミングに合わせてその位置に到達するように用紙Ｐを送り出す。そして、感光体１２上のトナー像は、転写器１６の作用を受け、その送り出されてきた用紙Ｐ上に転写される。これにより用紙Ｐ上に未定着なトナー像が形成されることとなる。

未定着なトナー像が形成された用紙Ｐは、さらに矢印Ｂ方向に進み、定着器１８による加熱および加圧を受けてその用紙Ｐ上にトナー像が定着される。その結果、用紙Ｐ上には定着トナー像からなる画像が形成される。この定着器１８が本発明の定着器の一実施形態に相当する。

定着器１８を通過した用紙Ｐは、排出器１９に向かって矢印Ｃ方向に進み、さらに、その排出器１９によってさらに矢印Ｄ方向に送られて排紙台２０上に排出される。

図２は、定着器の断面図である。

定着器１８には、加圧ロール１１０と加熱ロール１２０が備えられている。加圧ロール１１０と加熱ロール１２０は、本発明にいう複数の接触体の一例に相当する。

加圧ロール１１０は、金属の芯材上をゴムが被覆したロールであり、矢印Ｅ方向に回転する。

加熱ロール１２０は外周ベルト１２１を有し、その外周ベルト１２１内に、ヒータ１２２や、加圧パッド１２３などが収容されている。外周ベルト１２１が本発明にいう周回部材の一例に相当し、ヒータ１２２が本発明にいう発熱体の一例に相当する。

加熱ロール１２０の外周ベルト１２１は、外周ベルト１２１の内周面に面状に接触したヒータ１２２によって加熱され矢印Ｆ方向に周回移動する。この外周ベルト１２１は加圧パッド１２３によって加圧ロール１１０に押しつけられ、外周ベルト１２１と加圧ロール１１０との間を記録媒体が通過することで記録媒体に力と熱が加えられる。

図３は、加熱ロール内に収容された収容体を示す図である。

図３に示す収容体１３０は、上述したヒータ１２２と加圧パッド１２３を備えており、ヒータ１２２は長尺な形状を有し、ヒータ１２２の長手方向の両端には給電電極１２４が設けられている。ヒータ１２２はこれらの給電電極１２４を介して電力が供給されることで発熱する。電力供給のために給電電極１２４には配線が接続されるが、組み立てやメンテナンスの容易性のため、配線は着脱自在なコネクタによって給電電極１２４に接続される。

図４は、コネクタによる配線接続の様子を示す図である。

加熱ロール１２０の収容体１３０は外周ベルト１２１から端部が突き出しており、上述した給電電極１２４はそのように突き出した端部に設けられている。この端部に、図の左方側からコネクタ１３１が挿されることで、コネクタ１３１内に組み込まれた配線１３２が給電電極１２４に接続される。図４には加熱ロール１２０の両端の一方だけが示されているが、他方でも同様の構造で給電電極１２４に配線１３２が接続されている。

給電電極１２４が本発明にいう発熱体の電極の一例に相当し、コネクタ１３１が本発明にいう着脱部材の一例に相当し、コネクタ１３１内に組み込まれた配線１３２が、本発明にいう配線の一例に相当する。

ここで、本実施形態を比較例と対比して配線の接続について説明する。

図５は、比較例におけるヒータの配線構造を模式的に示した図であり、図６は、本実施形態におけるヒータの配線構造を模式的に示した図である。

比較例のヒータ２０１は、単一の発熱部２０２を有し、その発熱部２０２の両端に給電配線２０３が接続されている。これらの給電配線２０３は、長尺のヒータ２０１の片側に導かれ、２つの給電電極２０４に接続されている。このように、比較例のヒータ２０１では、長手方向の片側だけに給電電極２０４が備えられているので、給電電極２０４が備えられた片方をフレームなどに固定し、もう片方については長手方向に移動自在に保持することでヒータ２０１が熱膨張した場合でも給電電極２０４の位置が固定される。このため、その固定された給電電極２０４に対しコネクタで外部配線を接続すると、ヒータ２０１の熱膨張が生じても給電電極２０４とコネクタとは互いに位置が固定されたままとなる。

一方、本実施形態のヒータ１２２は、サイズの異なる用紙に対応するために、３つの発熱部１４１，１４２，１４３を有している。これら３つの発熱部１４１，１４２，１４３に対して別々に電力を供給するために、本実施形態のヒータ１２２には３系統の給電配線１４４，１４５，１４６が備えられている。３系統の給電配線１４４，１４５，１４６それぞれを介して３つの発熱部１４１，１４２，１４３に個別に電力を供給するために、上述した給電電極１２４が、ヒータ１２２の両端に２つずつ、合計で４つ設けられている。給電電極１２４に対してコネクタで配線を接続することを考慮すると、ヒータ１２２の片側に多数の電極を配置するとコネクタが大型化してスペースが不足するので、図６に示すような、両端に２つずつ給電電極１２４を配置する構造が現実的である。

本実施形態のヒータ１２２では、このように長手方向の両端それぞれに給電電極１２４が備えられているため、図５に示すように電極のない片側で熱膨張を吸収することができない。しかし、熱膨張に伴って給電電極１２４と上述したコネクタ１３１との位置ずれが生じてしまうと、給電電極１２４の表面と配線１３２が摺れて、給電電極１２４の表面に酸化膜などが生じ、導通不良などの不具合を生じる虞がある。そこで、本実施形態では、給電電極１２４とコネクタ１３１とのそのような位置ずれを防止して摺れを回避する工夫が施されている。このような工夫に関する説明も含めて、以下、加熱ロール内に収容された収容体の説明を続ける。

図７は、図３に示す収容体の分解斜視図である。

加熱ロール内に収容された収容体１３０は、ヒータ部１５０と加圧部１６０とに分かれる。ヒータ部１５０は、上述したヒータ１２２を備え、加熱ロールの外周ベルト１２１（図２参照）の内周面に、図７の下側から上側へと向かう方向に押し付けられる。このヒータ部１５０が、本発明の発熱器の一実施形態に相当する。

一方、加圧部１６０は、上述した加圧パッド１２３を備え、外周ベルト１２１の内周面に、図７の上側から下側へと向かう方向に押し付けられる。また、加圧部１６０には、外周ベルト１２１に接したヒータ１２２の表面に対する裏面に押し当てられてヒータ１２２の発熱温度を検出するセンサ１２５が３つ備えられており、これら３つのセンサ１２５によって、図６に示す３つの発熱部１４１，１４２，１４３それぞれにおける発熱温度が検出される。

図８は、加熱ロールの断面を示す図である。

加熱ロール１２０の外周ベルト１２１内に収容されたヒータ部１５０と加圧部１６０は、短手方向の一方が押しバネ１６１を介して連結され、短手方向の他方は支点１６２で連結されている。そして、押しバネ１６１がヒータ部１５０と加圧部１６０を互いに離れる方向に押すことでヒータ部１５０と加圧部１６０は支点１６２を軸として開くように外周ベルト１２１の内周に押し付けられる。

加圧部１６０に組み込まれた金属製の構造部材１６３は、収容体１３０全体を保持するものであり、ヒータ部１５０は、上述したように加圧部１６０に連結されることで加圧部１６０に支えられている。そして、ヒータ部１５０に組み込まれた板金の支持部材１５１が、ヒータ部１５０の骨格となっている。

図９は、ヒータ部の分解斜視図である。

ヒータ部１５０は、骨格となる支持部材１５１に樹脂製のヒータガイド１５２が保持され、そのヒータガイド１５２上にヒータ１２２が載置された構造となっている。但し、ヒータガイド１５２の役目はヒータ１２２を図の下方向から支えて外周ベルト１２１の内周に沿わせるものであって、外周ベルト１２１の移動方向（プロセス方向）とヒータ１２２の長手方向についてはヒータ１２２を固定する機能はない。ヒータ１２２は、長手方向の両端で樹脂製のリテーナ１５３によって支持部材１５１に固定されている。このリテーナ１５３は、プロセス方向についてヒータ１２２の位置を固定するとともに、長手方向についても、熱膨張による変形分を除いてヒータ１２２の位置を固定するものである。

このリテーナ１５３が本発明にいう連結部材の一例に相当し、支持部材１５１が本発明にいう支持部材の一例に相当する。

図１０および図１１は、リテーナ周辺の構造を表した断面図および斜視図である。

図１０では、リテーナ１５３周辺の側方図の一部に、リテーナ１５３等の断面構造が示されており、図１１では、リテーナ１５３が切断された状態で示されている。

リテーナ１５３には、ヒータ１２２の先端が突き当てられる突き当て部１５４と、ヒータ１２２の形状に沿った保持溝１５５が設けられている。リテーナ１５３にヒータ１２２が差し込まれることで突き当て部１５４と保持溝１５５によってリテーナ１５３とヒータ１２２が、リテーナ１５３への挿抜方向と上記プロセス方向との双方について固定される。

また、リテーナ１５３には内部にスナップフィット１５６が設けられており、リテーナ１５３に支持部材１５１の先端が差し込まれると支持部材１５１の孔１５８にスナップフィット１５６が嵌まり込み、リテーナ１５３に対する支持部材１５１の抜け止めとなって
リテーナ１５３が支持部材１５１に固定される。但し、支持部材１５１の孔１５８（の内壁）とスナップフィット１５６との間には、熱膨張の吸収代１６０が残っていて、この吸収代１６０の分だけは、支持部材１５１に対するリテーナ１５３の移動が自在となっている。このため、ヒータ１２２が熱膨張した場合には突き当て部１５４がヒータ１２２の先端で押されてリテーナ１５３が支持部材１５１から抜ける方向に移動して熱膨張が吸収されることとなる。なお、発熱が終わってヒータ１２２が収縮する場合にもリテーナ１５３の逆方向の移動で変形が吸収されることとなる。また、リテーナ１５３はヒータ１２２の長手方向の両端に備えられているので、熱膨張（および収縮）時におけるヒータ１２２の変形は両端で分担されて吸収されることとなり、片側における吸収量が少なく、吸収代１６０も小さくて済む。

リテーナ１５３の下面にはロック１５７が設けられており、コネクタ１３１がリテーナ１５３に対して図の左方側からヒータ１２２の長手方向に挿されることでロック１５７がコネクタ１３１の突起１３３と噛み合って抜け止めとなる。また、コネクタ１３１に組み込まれた配線１３２の端部となっている接点１３４がヒータ１２２の給電電極１２４に接触し、接点１３４の接触圧によってコネクタ１３１がリテーナ１５３およびヒータ１２２を挟み付ける。このような抜け止めと挟み付けによってコネクタ１３１はリテーナ１５３に固定されている。この結果、ヒータ１２２が熱膨張した場合でもコネクタ１３１はリテーナ１５３とともに移動し、接点１３４と給電電極１２４とは互いに固定されたままとなり、酸化膜による導通不良などが回避される。なお、例えばメンテナンスなどの必要に応じてコネクタ１３１はリテーナ１５３から引き抜かれ、配線１３２と給電電極１２４との接続が容易に切断される。また、メンテナンス終了時や組み立て時には、コネクタ１３１がリテーナ１５３に対して挿されることで配線１３２と給電電極１２４とが容易に接続される。

次に、コネクタ構造が異なる別の実施形態について説明する。

図１２は、別の実施形態におけるコネクタ構造を示す図である。

図１２に示す実施形態では、コネクタ１７０はリテーナ１５３に対し、上記プロセス方向に挿抜される。このように挿抜方向が異なるコネクタ１７０であっても、コネクタ１７０がリテーナ１５３に固定されるので、ヒータ１２２の熱膨張時に配線１３２と給電電極１２４とは互いに固定されたままとなる。

なお、上記説明した各実施形態では、外周ベルト１２１の内周に接触する湾曲したヒータ１２２が示されているが、本発明にいう発熱体は、平板状のものであってもよい。

また、上記説明では、本発明にいう発熱体が外周ベルト１２１内に収容された例が示されているが、本発明にいう発熱体は、金属円筒などの内部に収容されたものであってもよい。

また、上記実施形態の説明では、本発明に言う複数の接触体の一例として、周回ベルトが周回移動する加熱ロールと、全体が回転する加圧ロールとの組み合わせが示されているが、本発明にいう複数の接触体は、回転部材同士が接触したものであってもよいし、周回ベルトを備えた接触体同士が接触したものであってもい。

また、上記説明では、リテーナがヒータの両端に備えられたものが好適な例として示されているが、本発明は、連結部材が発熱体の長手方向の一方のみに設けられて他方は連結部材なしに発熱体と支持体が固定されたものであってもよい。

また、上記実施形態ではモノクロのプリンタが例示されているが、本発明は、カラーの装置に応用されてもよいし、ファクシミリやコピー機や複合機に応用されてもよい。

また、上記実施形態では電子写真方式でトナー画像を形成する装置が例示されているが、本発明にいう形成器は、電子写真方式以外の方式で記録媒体上にトナー画像を描画するものであってもよい。

１０……プリンタ、 １２……感光体、 １３……帯電器、 １４……露光器、
１５……現像器、 …１６…転写器、 １８……定着器、 １１０……加圧ロール、
１２０……加熱ロール、 １２１……外周ベルト、 １２２……ヒータ、
１２３……加圧パッド、 １２４……給電電極、 １３０……収容体、
１３１……コネクタ、 １３２……配線、 １３３……突起、
１５０……ヒータ部、 １５１……支持部材、 １５２……ヒータガイド、
１５３……リテーナ、 １６０……加圧部

Claims (6)

1. 長手方向の端部に電極を有し、該電極を介して電力が供給されることで発熱する発熱体と、
   前記発熱体を支持する支持部材と、
   前記端部で前記発熱体と前記支持部材との間に介在して連結し、該発熱体に対して前記長手方向も含めて固定され、該支持部材に対して該長手方向に移動自在に固定された連結部材と、
   前記発熱体の前記電極に接続され、前記連結部材に対して固定された配線と、
   を備えたことを特徴とする発熱器。
2. 前記配線が組み込まれ、前記連結部材に着脱自在に固定されて前記電極に対し該配線を接続する着脱部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の発熱器。
3. 前記連結部材が前記発熱体の両端に備えられたことを特徴とする請求項１または２記載の発熱器。
4. 周面同士が互いに接触し、それら周面の間を記録媒体が通過することで該記録媒体上の未定着な画像を定着させる複数の接触体と、
   前記複数の接触体の少なくとも１つに内蔵され、長手方向の端部に電極を有し、該電極を介して電力が供給されることで発熱する発熱体と、
   前記発熱体を支持する支持部材と、
   前記端部で前記発熱体と前記支持部材との間に介在して連結し、該発熱体に対して前記長手方向も含めて固定され、該支持部材に対して該長手方向に移動自在に固定された連結部材と、
   前記発熱体の前記電極に接続され、前記連結部材に対して固定された配線と、
   を備えたことを特徴とする定着器。
5. 前記発熱体を内蔵した前記接触体が、周面部分に、該周面に沿って周回移動する帯状の周回部材を有しており、
   前記発熱体が、前記周回部材の内周面に面状に接触して発熱する面状発熱体であることを特徴とする請求項４記載の定着器。
6. 記録媒体上に未定着の画像を形成する形成部と、
   周面同士が互いに接触し、それら周面の間を前記記録媒体が通過することで前記画像を定着させる複数の接触体と、
   前記複数の接触体の少なくとも１つに内蔵され、長手方向の端部に電極を有し、該電極を介して電力が供給されることで発熱する発熱体と、
   前記発熱体を支持する支持部材と、
   前記端部で前記発熱体と前記支持部材との間に介在して連結し、該発熱体に対して前記長手方向も含めて固定され、該支持部材に対して該長手方向に移動自在に固定された連結部材と、
   前記発熱体の前記電極に接続され、前記連結部材に対して固定された配線と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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