JP2020008811A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な形状のコネクタを用いずに、コネクタの装着方向において電極部の手前側に配置された給電線を保護することを目的とする。【解決手段】筒状の回転可能な定着ベルトと、電極部５４と給電線６３と発熱部とが同一面状に形成された面状ヒーター２３と、発熱部が定着ベルトの内周面に対向するように面状ヒーター２３を保持するヒーター保持部材２５と、面状ヒーター２３との間に定着ベルトを挟持する加圧ローラーと、電極部５４に接触する接点部２６８を有するコネクタ２６と、を備え、給電線６３は、コネクタ２６の装着方向において電極部５４よりも手前側に配線されている部分を有し、ヒーター保持部材２５は、給電線６３の電極部５４よりも手前側に配線されている部分を覆う保護部２５５を備える。【選択図】図７Ａ

Description

本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。

定着装置の定着ベルトを加熱する方式の一つとして、面状ヒーター方式が知られている。面状ヒーターは、用紙の搬送方向と直交する方向を長手方向とする発熱部を有し、発熱部が定着ベルトの内周面に対向するように配置される。定着ベルトは、面状ヒーターと加圧ローラーに挟持される。

発熱部の長手方向の長さは、最大サイズの用紙に対応する長さであるが、それよりも小さなサイズの用紙を使用する場合には、用紙が通過しない長手方向の両端部における熱の消費量が少なくなる。そこで、図８に示されるように、長手方向に複数の発熱部４１乃至４３を備え、用紙のサイズに応じた発熱部を発熱させる構成が発案された。

具体的には、発熱部４１乃至４３は、長手方向に一列に配置された複数の抵抗発熱体４０を有し、発熱部４１は、長手方向の中央部に配置され、その両隣りに発熱部４２、４３が配置され、発熱部４２側の端部に電極部５１乃至５４が長手方向に一例に配置されている。給電線６１、６２、６３は、それぞれ、発熱部４１、４２、４３の図中右側の端部に接続されている。給電線６４は、発熱部４１乃至４３の図中左側の端部に接続されている。給電線６１、６２、６３、６４は、それぞれ電極部５１、５２、５３、５４に接続されている。そして、コネクタが、電極部５１乃至５４の左側から右方向に位置をずらすようにして装着される。

これに対して、図９に示されるように、給電線６２と給電線６３を電極部５２に接続して電極部５３を省略することで、面状ヒーターの長手方向の長さを短縮する構成が考えられる。ところが、この場合、コネクタの装着方向において電極部５２、５４の手前側に給電線６３が配線されているため、コネクタの装着時にコネクタの接点部との摩擦により給電線６３が削り取られ、導通不良が起こるおそれがある。

そこで、従来、コネクタの装着時に接点部が面状ヒーターと接触することによる導通不良を抑止するための技術が検討されている。例えば、特許文献１には、開口部を有するハウジングと、支持面部、接点部及び係合面部、を有し、開口部に対して突出動作をして開口部に挿入される電極部と電気的に接続されるコンタクト端子と、を備え、規制部材が、コンタクト端子を押圧して接点部を開口部から退避させて接点部が開口部の内部に挿入される部材と接触するのを規制し、コンタクト端子から離間して接点部を開口部へと突出させるコネクタが記載されている。

特開２０１３−２３５２２３号公報

しかし、特許文献１に記載された構成では、コネクタの形状が複雑になってしまう。また、コネクタのサイズが大きくなってしまう。

本発明は、上記事情を考慮し、複雑な形状のコネクタを用いずに、コネクタの装着方向において電極部の手前側に配置された給電線を保護することのできる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る定着装置は、筒状の回転可能な定着ベルトと、電極部と給電線と発熱部とが同一面状に形成された面状ヒーターと、前記発熱部が前記定着ベルトの内周面に対向するように前記面状ヒーターを保持するヒーター保持部材と、前記面状ヒーターとの間に前記定着ベルトを挟持する加圧ローラーと、前記電極部に接触する接点部を有するコネクタと、を備え、前記給電線は、前記コネクタの装着方向において前記電極部よりも手前側に配線されている部分を有し、前記ヒーター保持部材は、前記給電線の前記電極部よりも手前側に配線されている部分を覆う保護部を備えることを特徴とする。

本発明に係る定着装置において、前記保護部は、前記ヒーター保持部材と一体に形成されていてもよい。

本発明に係る定着装置において、前記保護部は、前記ヒーター保持部材とは別の部材であってもよい。。

本発明に係る定着装置において、前記保護部は、絶縁性と高熱伝導性を有していてもよい。

また、本発明に係る画像形成装置は、前記用紙にトナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像を前記用紙に定着する上記のいずれかに記載の定着装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複雑な形状のコネクタを用いずに、コネクタの装着方向において電極部の手前側に配置された給電線を保護することができる。

本発明の一実施形態に係るプリンターの内部構成を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒーター保持部材の周辺部の分解図である。 本発明の一実施形態に係るヒーター保持部材の周辺部の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る面状ヒーターの下面図である。 図５のＩ−Ｉ断面におけるヒーター保持部材と面状ヒーターの断面図である。 本発明の一実施形態に係るコネクタの断面図である。 本発明の一実施形態に係る面状ヒーターとコネクタの断面図である。 本発明の一実施形態に係る面状ヒーターとコネクタの断面図である。 本発明の一実施形態に係る面状ヒーターとコネクタの断面図である。 従来の面状ヒーターの下面図である。 従来の面状ヒーターの下面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置及び定着装置について説明する。

まず、図１を参照して、画像形成装置としてのプリンター１の全体の構成について説明する。図１はプリンター１の内部構成を模式的に示す正面図である。以下、図１における紙面手前側をプリンター１の正面側（前側）とし、左右の向きはプリンター１を正面から見た方向を基準として説明する。各図において、Ｕ、Ｌｏ、Ｌ、Ｒ、Ｆｒ、Ｒｒは、それぞれ上、下、左、右、前、後を示す。

プリンター１の装置本体２には、用紙Ｓが収容される給紙カセット３と、給紙カセット３から用紙Ｓを送り出す給紙装置５と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部７と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置９と、用紙Ｓを排紙する排紙装置１１と、排紙された用紙Ｓが受け止められる排紙トレイ１３と、が備えられている。さらに、装置本体２には、給紙装置５から、画像形成部７、定着装置９を経て排紙装置１１に向かう用紙Ｓの搬送経路１５が形成されている。

給紙装置５によって給紙カセット３から給紙された用紙Ｓは、搬送経路１５に沿って画像形成部７に搬送され、用紙Ｓにトナー像が形成される。用紙Ｓは搬送経路１５に沿って定着装置９に送られ、トナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは、排紙装置１１から排紙トレイ１３に排出される。

次に、図２を参照して、定着装置９の構成について説明する。図２は定着装置９の断面図である。図３は、ヒーター保持部材２５の周辺部の分解図である。図４は、ヒーター保持部材２５の周辺部の斜視図である。図５は、面状ヒーター２３の下面図である。図６Ａは、図５のＩ−Ｉ断面におけるヒーター保持部材２５と面状ヒーター２３の断面図である。図６Ｂは、コネクタ２６の断面図である。

定着装置９は、筒状の回転可能な定着ベルト２１と、電極部５１、５２、５４と給電線６１乃至６４と発熱部４１乃至４３とが同一面状に形成された面状ヒーター２３と、発熱部４１乃至４３が定着ベルト２１の内周面に対向するように面状ヒーター２３を保持するヒーター保持部材２５と、面状ヒーター２３との間に定着ベルト２１を挟持する加圧ローラー２７と、電極部５１、５２、５４に接触する接点部２６７、２６８を有するコネクタ２６と、を備え、給電線６３は、コネクタ２６の装着方向において電極部５２、５４よりも手前側に配線されている部分を有し、ヒーター保持部材２５は、給電線６３の電極部５２、５４よりも手前側に配線されている部分を覆う保護部２５５を備える。以下の説明において、軸方向Ｘとは、加圧ローラー２７の軸方向（前後方向）を指す。本実施形態では、定着ベルト２１の下側に加圧ローラー２７が位置する姿勢で定着装置９が配置された例を示すが、定着装置９はいかなる姿勢で配置されてもよい。

図２に示されるように、定着ベルト２１は、軸方向Ｘを長手方向とする、可撓性を有する筒状のベルトであり、所定の内径を有し、長手方向の長さは用紙Ｓの幅よりも長い。定着ベルト２１は、基材層と、基材層の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有する。基材層は、ステンレス鋼やニッケル合金等の金属で形成される。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、ＰＦＡチューブ等で形成される。基材層の内周面に摺動層が形成される場合もある。摺動層は、ポリイミドアミドやＰＴＦＥ等で形成される。

図５、６Ａに示されるように、面状ヒーター２３は、軸方向Ｘを長手方向とする概ね矩形の板状に形成されている。面状ヒーター２３は、基材と、断熱層３１と、コート層と、を有する。なお、基材とコード層は、図示を省略している。

基材は、例えば、セラミックス等の電気絶縁性を有する材料により、軸方向Ｘを長手方向とする概ね矩形の板状に形成されている。断熱層３１は、例えば、セラミックス、ガラス等の、電気絶縁性を有すると共に熱伝導率の低い材料により、基材の下面に積層されている。断熱層３１は、発熱部４１乃至４３が発生した熱が基材側に伝達することを抑制する。

発熱部４１乃至４３は、給電線６１乃至６４よりも抵抗値の高い金属等の導電性を有する材料により、断熱層３１の下面に形成されている。発熱部４１乃至４３は、軸方向Ｘに一列に配置されている。発熱部４１乃至４３の各々は、軸方向Ｘに一列に配置された複数の抵抗発熱体４０を有する。

発熱部４１は、小サイズ（例えばＪＩＳ Ａ５サイズ）の用紙Ｓの長辺の長さに対応する範囲に配置されている。発熱部４２、４３は、大サイズ（例えばＪＩＳ Ａ４サイズ）の用紙Ｓの長辺の長さに対応する範囲のうち、発熱部４１が設けられていない範囲に配置されている。発熱部４２、４３は、それぞれ、発熱部４１よりも前側、後側に配置されている。

給電線６１乃至６４は、抵抗発熱体４０よりも抵抗値の低い金属等の導電性を有する材料により、断熱層３１の下面に形成されている。給電線６１は、発熱部４１に含まれる複数の抵抗発熱体４０の右端部（搬送方向Ｙ上流側の端部）に接続されている。給電線６２は、発熱部４２に含まれる複数の抵抗発熱体４０の右端部に接続されている。給電線６３は、発熱部４３に含まれる複数の抵抗発熱体４０の右端部に接続されている。一方、給電線６４は、発熱部４１乃至４３に含まれる複数の抵抗発熱体４０の左端部（搬送方向Ｙ下流側の端部）に接続されている。電極部５１、５２、５４は、断熱層３１の下面における発熱部４２よりも前側の部分に、前から電極部５１、５２、５４の順に配置されている。

給電線６１、６２、６３は、それぞれ電極部５１、５２、５３に接続されている。ただし、給電線６１、６２が発熱部４１、４２よりも右側（搬送方向Ｙ上流側）の部分に配線されているのに対し、給電線６３は、発熱部４３の右端部から、発熱部４３よりも後方の部分、発熱部４３、４１、４２、電極部５４及び５２よりも左側（搬送方向Ｙ下流側）の部分を経由して、電極部５２に接続されている。なお、弾性層３１の下面のうち、発熱部４１乃至４３、給電線６１乃至６４及び電極部５１乃至５４が形成されない部分には、発熱部４１乃至４３、給電線６１乃至６４及び電極部５１乃至５４とともに平滑な面をなすように断熱層３１が積層されている。

コート層は、断熱層３１の長手方向における発熱部４１乃至４３が形成されている範囲を被覆している。コート層は、例えば、セラミックス等の電気絶縁性を有すると共に定着ベルト２１に対する滑り摩擦力の小さな材料で形成されている。コート層の下面が、定着ベルト２１の内面に接触する。

図２、３、６Ａに示されるように、ヒーター保持部材２５は、軸方向Ｘを長手方向とする本体部２５１を有する。本体部２５１の長手方向の長さは、定着ベルト２１の長手方向の長さよりも長い。本体部２５１の下部には、軸方向Ｘを長手方向とする凹部２５２が形成されている。面状ヒーター２３は、発熱部４１乃至４３が下側に位置する姿勢で凹部２５２に嵌め込まれている。ヒーター保持部材２５の左右には、定着ベルト２１の曲率よりもやや大きい曲率の湾曲部２５３が形成されており、湾曲部２５３と面状ヒーター２３とにより、定着ベルト２１の内周面に接触する滑らかな面が形成される。本体部２５２の前側の端部の上面には、左右方向に延びる凸部２５４が形成されている。ヒーター保持部材２５は、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性の樹脂で形成されている。

図３、６Ａに示されるように、ヒーター保持部材２５は、保護部２５５を備える。保護部２５５は、前後方向に貫通する凹部を有し、凹部の上下方向の高さは、ヒーター保持部材２５の厚みと概ね等しい。保護部２５５の凹部の左右方向の深さＤは、ヒーター保持部材２５の左端から給電線６３の右端までの距離以上、且つ、ヒーター保持部材２５の左端から電極部５４の左端までの距離以下である。つまり、保護部２５５の凹部は、ヒーター保持部材２５の左端から少なくとも給電線６３までの範囲を覆う深さを有する。保護部２５５は、例えば、グラファイトシート等の絶縁性と高熱伝導性を有する材料で形成されている。ここで、高熱伝導性とは、面状ヒーター２３の基材、断熱層３１、コート層の材料よりも熱伝導性が高いことを意味する。例えば、面状ヒーター２３の基材、断熱層３１、コート層がセラミックス（アルミナ）で形成されている場合、熱伝導率が３５Ｗ／ｍｋ以上であることを目安とする。保護部２５５は、例えば、シリコーン接着剤、耐熱性テープ等を用いてヒーター保持部材２５に貼り付けられる。

図２に示されるように、加圧ローラー２７は、芯金と、芯金の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、ＰＦＡチューブ等で形成される。加圧ローラー２７は、面状ヒーター２３との間に定着ベルト２１を挟持し、定着ベルト２１との間に加圧領域Ｎを形成する。加圧ローラー２７は、モーター２８により駆動され、定着ベルト２１を従動回転させ、用紙Ｓを挟持搬送する。

図２、３に示されるように、押圧部材２４は、軸方向Ｘを長手方向とする本体部２４１と、本体部２４１の長手方向の前後両端部に形成された、長手方向に突出した一対の突出部２４２を有し、定着ベルト２１の中空部を貫通するように配置される。押圧部材２４は、ステンレス鋼やアルミニウム合金等の金属で形成されている。定着ベルト２１は、押圧部材２４に支持された円弧状のベルトガイド（図示省略）に支持され、ベルトガイドに沿って回転可能である。

図３に示されるように、ベルト保持部材２２は、概ね箱形の部材であり、押圧部材２４の長手方向の前後両端部に配置される。ベルト保持部材２２の本体部２２１の中央には、押圧部材２４の一対の突出部２４２間の距離に対応する幅を有する中核部２２２が形成されている。本体部２２１の定着ベルト２１側には、定着ベルト２１の内周面に対応する円弧部２２３が形成されており、円弧部２２３が定着ベルト２１の長手方向の端部に嵌め込まれる。本体部２１１の左側の壁部の前側には、下部が切り欠かれた切欠部２２４が形成されている。ベルト保持部材２２は、定着装置９の筐体（図示省略）に固定される。ベルト保持部材２２は、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性の樹脂で形成されている。

図３、６Ｂに示されるように、コネクタ２６は、直方体状の本体部２６１を有し、本体部２６１の右側面には、前後方向に貫通する凹部２６２が形成されている。凹部２６２の上側の面には、ヒーター保持部材２５の凸部２５４に対応する形状の凹部２６３が形成されている。レバー２６４は、本体部２６１の上部の右端部から上方に突出し、突出した部分の上端部からさらに左方向に延びるように形成されており、可撓性を有する。レバー２６４の左方向に延びる部分の上部には、突起部２６５が形成されている。突起部２６５には、左から右に向かって下り勾配となる傾斜部が形成されている。本体部２６１及びレバー２６４は、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性の樹脂で形成されている。

凹部２６２には、端子部２６６が設けられている。端子部２６６は、前後方向に貫通する凹部２６９を有する溝形の端子であり、凹部２６９の上下方向の厚みは、ヒーター保持部材２５の本体部２５１の厚みよりも大きい。凹部２６９の上側の面には、下方に突出した接点部２６７を有し、凹部２６９の下側の面には、上方に突出した接点部２６８を有する。接点部２６７、２６８は、可撓性を有する板バネ状の接点であり、それぞれ上方、下方に押し込むことが可能である。

次に、図３、６Ａ、７Ａ乃至７Ｃを参照して、上記構成要素の組立の手順について説明する。図７Ａ乃至７Ｃは、コネクタ２６がヒーター保持部材２５に装着される様子を示す断面図である。

まず、図３、６Ａに示されるように、ヒーター保持部材２５の凹部２５２に面状ヒーター２３が嵌め込まれ、面状ヒーター２３が嵌め込まれたヒーター保持部材２５に保護部２５５が取り付けられる。

次に、図４に示されるように、ヒーター保持部材２５の上部に押圧部材２４が配置され、押圧部材２４の一対の突出部２４２にベルト保持部材２２の中核部２２２が挟持される。

次に、図３に示されるように、ヒーター保持部材２５の凸部２５４にコネクタ２６の凹部２６３を合わせ、図７Ａに示されるように、ヒーター保持部材２５の左側から右方向にコネクタ２６を移動させる。

コネクタ２６をさらに押し込むと、図７Ｂに示されるように、保護部２５５により接点部２６７、２６８がそれぞれ上方、下方に押し込まれる。給電線６３は、コネクタの装着方向において電極部５２、５４よりも手前側に配線されている部分を有するが、当該部分が保護部２５５に覆われているため、接点部２６８との摩擦によって当該部分が削り取られるおそれはない。このとき、ベルト保持部材２２の切欠部２２４にレバー２６４の突起部２６５の傾斜部が接触し、レバー２６４が下方に撓む。

コネクタ２６をさらに押し込むと、図７Ｃに示されるように、保護部２５５が接点部２６７、２６８を乗り越えて、保護部２５５の左端が端子部２６６の凹部２６９の最奥部に到達する。このとき、押し込まれていた接点部２６７、２６８がそれぞれ下方、上方に突き出た状態となり、接点部２６８が電極部５１、５２、５４に接触する。このとき、レバー２６４の突起部２６５がベルト保持部材２２の切欠部２２４を越えて切欠部２２４の右側に移動することにより、レバー６４の撓みが解消する。切欠部２２４により突起部２６５の左方向への移動が切欠部２２４により規制されることにより、コネクタ２６が固定される。なお、コネクタ２６をヒーター保持部材２５から取り外すには、レバー２６４を押し下げながらコネクタ２６を左方向に移動させればよい。

上記構成を有する定着装置９の定着動作を説明する。加圧ローラー２７が駆動されて所定の回転方向Ｚに回転すると、定着ベルト２１が加圧ローラー２７の回転方向と反対の回転方向Ｙに従動回転し、定着ベルト２１の内周面が面状ヒーター２３に対して摺動する。面状ヒーター２３の発熱部４１乃至４３に電力が供給されると、発熱部４１乃至４３が発熱して定着ベルト２１が加熱される。定着ベルト２１が所定の温度に達した後、トナーが転写された用紙Ｓが加圧領域Ｎに搬送される。加圧領域Ｎにおいて、用紙Ｓは定着ベルト２１と加圧ローラー２７とに挟持されて搬送される。このとき、定着ベルト２１によってトナーが加熱及び加圧され、トナーが用紙Ｓに定着される。トナーが定着された用紙Ｓは、定着ベルト２１から分離されて、搬送経路１５に沿って搬送される。

以上、説明したとおり、本実施形態では、コネクタの装着方向において電極部よりも手前側に配線されている給電線が保護部で覆われている。よって、本実施形態によれば、複雑な形状のコネクタを用いずに、コネクタの装着方向において電極部の手前側に配置された給電線を保護することができる。また、本実施形態によれば、保護部が高熱伝導性を有する材料で形成されているから、保護部に覆われている部分の温度上昇を抑えることができる。

＜変形例＞
上記実施形態では、図６Ａに示される形状に形成された保護部２５５をヒーター保持部材２５に取り付ける例を示したが、保護部２５５がこの形状に形成されていることは必須ではない。例えば、シート状に形成された折り曲げ可能な保護部２５５を図６Ａに示されるようにヒーター保持部材２５に貼り付けてもよい。

上記実施形態では、保護部２５５がヒーター保持部材２５と別の部材である例を示したが、保護部２５５は、ヒーター保持部材２５と一体に形成されていてもよい。例えば、断熱層３１に給電線５３を形成した後、その下面に絶縁性と高熱伝導性を有する材料を積層して保護部２５５を形成してもよい。この場合、保護部２５５は、少なくとも給電線６３を覆うだけの面積を有していればよい。

上記実施形態では、面状ヒーターが３つの発熱部を有する例を示したが、面状ヒーターが有する発熱部の数がいくつであっても、給電線がコネクタの装着方向において電極部よりも手前側に配線されている部分を有する場合には、本発明が適用され得る。

上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る定着装置及び画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１ プリンター（画像形成装置）
７ 画像形成部
９ 定着装置
２１ 定着ベルト
２３ 面状ヒーター
２５ ヒーター保持部材
２５５ 保護部
２６ コネクタ
２６８ 接点部
２７ 加圧ローラー
４１ 発熱部
４２ 発熱部
４３ 発熱部
５１ 電極部
５２ 電極部
５４ 電極部
６１ 給電線
６２ 給電線
６３ 給電線
６４ 給電線

Claims (5)

1. 筒状の回転可能な定着ベルトと、
   電極部と給電線と発熱部とが同一面状に形成された面状ヒーターと、
   前記発熱部が前記定着ベルトの内周面に対向するように前記面状ヒーターを保持するヒーター保持部材と、
   前記面状ヒーターとの間に前記定着ベルトを挟持する加圧ローラーと、
   前記電極部に接触する接点部を有するコネクタと、を備え、
   前記給電線は、前記コネクタの装着方向において前記電極部よりも手前側に配線されている部分を有し、
   前記ヒーター保持部材は、前記給電線の前記電極部よりも手前側に配線されている部分を覆う保護部を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記保護部は、前記ヒーター保持部材と一体に形成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. 前記保護部は、前記ヒーター保持部材とは別の部材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記保護部は、絶縁性と高熱伝導性を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
   前記トナー像を前記用紙に定着する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images