JP2023079314A - 加熱装置、及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 電力遮断部材の両側を付勢部材によって付勢することで、付勢力を付与することができるものの、複数の付勢部材を配置するスペースが必要となったり、部品点数が増えたりすることがあった。【解決手段】 ヒータを保持する第1の保持部材と、ヒータへの電力の供給を遮断する電力遮断部材と、電力遮断部材を保持する第2の保持部材と、電力遮断部材をヒータに押圧するための第1の付勢部材と、第2の保持部材の位置を規制する規制部材と、を備え、ヒータの長手方向において、第2の保持部材の一端側は第1の付勢部材により付勢されており、第2の保持部材の他端側は規制部材により位置を規制されている。【選択図】 図7

Description

本発明は、加熱装置、及び複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真式や静電記録方式等を採用した画像形成装置に関するものである。
従来、画像形成装置における加熱装置として、フィルムと、フィルムの内部空間に配置されたヒータと、ヒータを保持する保持部材と、保持部材を補強する補強部材と、を有する構成が知られている。ヒータは、セラミック基板に面状発熱体を設けた面状発熱ヒータなどがあり、保持部材としての樹脂製のヒータホルダで保持されている。保持部材の長手方向の一部には貫通孔が設けられており、保持部材と補強部材の間の空間にサーミスタが配置され、ヒータの温度を検知している。ヒータは、サーミスタの検知温度に応じて制御される。同様に保持部材と補強部材の間の空間には、サーモスタットや温度フューズ等の保護素子も設けられている。保護素子も、保持部材に設けられた他の貫通孔を介してヒータと接触している。保護素子は、ヒータが所定の温度を超えた場合に、ヒータへの給電を遮断する電力遮断部材である。
従来、電力遮断部材は、ヒータに接触するように配置される。この際、ヒータに対して接触圧が低かったり、ヒータの間にクリアランスが発生してしまったりすると、温度に対する応答性がはらついてしまう。よって、特許文献1のように、電力遮断部材は複数の圧縮ばねや複合ばねなどの付勢部材によって、ヒータへ付勢されている。これにより、電力遮断部材を所定の圧力でヒータに接触させることができる。
特開2013-41096
しかしながら、電力遮断部材の両側を付勢部材によって付勢することで、付勢力を付与することができるものの、複数の付勢部材を配置するスペースが必要となったり、部品点数が増えたりすることがあった。
本出願にかかる発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、電力遮断部材の両側を複数の付勢部材により付勢することなく、電力遮断部材を付勢する構成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、細長いヒータと、前記ヒータを保持する第1の保持部材と、前記ヒータへの電力の供給を遮断する電力遮断部材と、前記電力遮断部材を保持する第2の保持部材と、前記電力遮断部材を前記ヒータに押圧するための第1の付勢部材と、前記第2の保持部材の位置を規制する規制部材と、を備え、前記ヒータの長手方向において、前記第2の保持部材の一端側は前記第1の付勢部材により付勢されており、前記第2の保持部材の他端側は前記規制部材により位置を規制されていることを特徴とする。
本発明の構成によれば、電力遮断部材の両側を複数の付勢部材により付勢することなく、電力遮断部材を付勢する構成を提供することができる。
画像形成装置の概略構成図 定着装置の断面図 加熱装置と加圧ローラの概略構成図 サーモスタットユニットの概略構成図 加熱装置における各部材の構成を示した分解図 加熱装置の長手方向の断面図 サーモスタットユニット近傍の長手方向の断面図 サーモスタットユニットに働く力の関係を示した図 加熱装置における各部材の構成を示した分解図 加熱装置の長手方向の断面図 加熱装置のサーモスタット近傍の長手方向の断面図 加熱装置における各部材の構成を示した分解図 加熱装置の長手方向の断面図 サーモスタットユニット近傍の長手方向の断面図
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施の形態で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
(第1の実施形形態)
[画像形成装置]
図1は画像形成装置900の概略構成図である。プリント信号が発生すると、画像情報に応じて変調されたレーザ光をスキャナユニット921が出射し、帯電ローラ916によって所定の極性に帯電された感光体である感光ドラム919を走査する。これにより感光ドラム919には静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像器917からトナーが供給され、感光ドラム919上に画像情報に応じたトナー画像が形成される。一方、給紙カセット911に積載されたシートSはピックアップローラ912によって一枚ずつ給紙され、ローラ913によってレジストローラ914に向けて搬送される。さらにシートSは、感光ドラム919上のトナー画像が感光ドラム919と転写ローラ920で形成される転写位置に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ914から転写位置へ搬送される。
シートSが転写位置を通過する過程で感光ドラム919上のトナー画像は、シートSに転写される。その後、シートSは定着装置1で加熱されてトナー画像がシートSに加熱定着される。定着済みのトナー画像を担持するシートSは、ローラ926、927によって画像形成装置900上部のトレイに排出される。
なお、感光ドラム919上に残留したトナーは、クリーナ918によって清掃される。モータ930は、定着装置1などを駆動する駆動源である。商用の交流電源9411に接続された制御回路940から定着装置1へ電力供給している。上述した、感光ドラム919、帯電ローラ916、スキャナユニット921、現像器917、転写ローラ920が、シートSに未定着画像を形成する画像形成手段を構成している。カードリッジ915は画像形成装置900に対して交換可能なユニットである。スキャナユニット921は、光源922、ポリゴンミラー923、反射ミラー924を備える。
[定着装置]
次に、図2、図3を用いて定着装置1の構成について説明する。図2は、シートSの搬送方向における定着装置1の断面図である。定着装置1は、可撓性を有する回転可能な第1回転体としての円筒状のフィルム3を有する加熱装置2と、加熱装置2を不図示の加圧手段により押圧してニップ部Nを形成する第2回転体としての加圧ローラ4とを有している。ニップ部NにおいてシートSを挟持搬送することで、シートS上のトナー画像を加熱することで、トナー画像をシートS上に定着する。
図3は、加熱装置2と加圧ローラ4の概略構成図である。加熱装置2と加圧ローラ4は、不図示の定着装置1のフレームによって、長手方向の両端を支持される。加圧ローラ4は、不図示の駆動源からの駆動力が駆動ギア28に伝達されることで回転駆動する。加圧ローラ4と当接するフィルム3は、加圧ローラ4に対して従動回転するように構成されている。
フィルム3の内部空間には細長いヒータ5が配置されている。なお、図2におけるシートSの搬送方向がヒータ5の短手方向である。図における左右方向である。また、短手方向に直交する方向がヒータ5の長手方向である。図に手前奥方向である。また、短手方向及び長手方向に直交する方向がヒータ5の厚み方向である。図における上下方向である。ヒータ5は、フィルム3の内周面と摺動可能に配置されている。フィルム3の長手方向における両端は、内面をフランジ29によって支持されている。ヒータ5とフィルム3の間には、摺動性を向上させるためにグリスが塗布されている。
ヒータ5は、電気接点部であるコネクタ30から不図示の通電手段によって通電され、電力が供給されることで発熱するように構成されている。フィルム3の内部空間において、ヒータ5はフィルム3と略平行に設けられた保持部材としてのヒータホルダ7によって保持されている。また、フィルム3と加圧ローラ4で形成されるニップNは、フィルム3の長手方向である回転軸方向において、均一の幅であることが好ましい。そのため、ヒータホルダ7には、圧接による力に対する強度を補強するために、ヒータホルダ7を挟んで加圧ローラ4の対向側に補強部材としての金属製のフレーム部材8が配置されている。フレーム部材8は、両端に設けられたフランジ29を介して、不図示の加圧手段からの押圧力を受けている。なお、詳しくは後述するが、補強部材としてのフレーム部材8はサーモスタットホルダ102の位置を規制する規制部材ともいえる。また、フレーム部材8に代わり、保持部材としてのヒータホルダ7を、サーモスタットホルダ102の位置を規制する規制部材ということもできる。
図4は、サーモスタットユニット100の概略構成図である。電力遮断部材としてのサーモスタット101は、保持部材としてのサーモスタットホルダ102に保持されている。サーモスタット101の当接部101aは、内部にバイメタルを介して電気接点を構成している。当接部101aの表面をヒータ5に当接するように配置し、ヒータ5が所定の温度以上には発熱した場合、バイメタルの反転によって電気接点の接続が解除され、ヒータ5への電力供給(通電)を遮断する。
サーモスタット101がヒータ5の熱に対して応答性良く反応するべく、当接部101aはヒータ5に安定して当接させることが望まれる。そこで、付勢部材としての圧縮ばねからなるサーモスタットバネ103によりサーモスタットホルダ102をヒータ5に対し押圧している。サーモスタット101の電線104は、サーモスタットホルダ102の電線ガイド部102aに収められている。サーモスタットバネ103は、サーモスタット101の長手方向において、電線104の折り返し部104aよりも端部側に配置されている。
図5は、加熱装置2における各部材の構成を示した分解図である。図6は、加熱装置2の長手方向の断面図である。図7は、加熱装置2のサーモスタット101近傍の長手方向の断面図である。サーモスタット101は、ヒータホルダ7の長手方向における中央部の近傍に設けられた開口である穴部7aに、当接部101aが係合するように配置されている。サーモスタット101を保持しているサーモスタットホルダ102は、ヒータ5の厚み方向において、ヒータホルダ7とフレーム部材8により挟まれた位置、つまりヒータホルダ7とフレーム部材8の間に配置されている。ヒータ5の長手方向において、サーモスタットホルダ102の一端側に設けられたサーモスタットバネ103は、フレーム部材8に係止されており、サーモスタットホルダ102をヒータ5に押圧している。サーモスタットホルダ102の他端側に設けられた支点102bもフレーム部材8に係止されている。つまり、サーモスタットホルダ102の他端側は、フレーム部材8により位置を規制されている。
図8は、サーモスタットホルダ102に働く力の関係を示した図である。サーモスタットホルダ102の支点102bからサーモスタットバネ103までの距離を2L、支点102bからサーモスタット101の当接部101aまでの距離をLとする。サーモスタットホルダ102の一端側は、サーモスタットバネ103により付勢されており、付勢力F(図8における白矢印)が発生する。付勢力Fにより、サーモスタットホルダ102の他端側にモーメントTが発生する。これにより、当接部101aには、力Fa(図8における黒矢印)が働く。T=F×2L=Fa×Lの関係から、F=2Fとなる。
本実施形態においては、サーモスタット101の当接部101aをヒータ5に対し400gfの力で当接させるため、サーモスタットバネ103の荷重を200gfとした。なお、ここでは支点102bから当接部101aとサーモスタットバネ103までの距離を1:2となる関係としたが、これに限られるものではない。距離関係を変更した場合には、上述したモーメントの力の関係からサーモスタットバネ103のばね圧を適宜変更すればよい。
このように、サーモスタット101の一端側をサーモスタットバネ103により付勢し、他端側の支点102をフレーム部材8により位置を規制する構成とした。これにより、サーモスタット101の両側をバネにより付勢しなくとも、当接部101aをヒータ5に押圧することができる。サーモスタットバネ103を一方側にしか配置しないでもよい構成としたため、バネによるスペースの増加を抑制でき小型化につながる。また、サーモスタットバネ103を配置していない他方側においては、バネを配置しないことにより発生させた空間を、電線104を配線する空間として活用することができ、加熱装置2を小型化することもできる。
(第2の実施形態)
本実施形態においては、サーモスタット101に加えてサーミスタ201の配置について説明する。なお、画像形成装置など、先の第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、本実施形態においては詳しい説明は省略する。
図9は、加熱装置2における各部材の構成を示した分解図である。図10は、加熱装置2の長手方向の断面図である。図11は、加熱装置2のサーモスタット101近傍の長手方向の断面図である。加熱装置2には、サーモスタット101に加えて温度検知部材であるサーミスタ201がヒータホルダ7の長手方向における中央部の近傍に設けられた穴部7bに配置されている。サーミスタ201はヒータ5の温度を逐次検知しており、サーミスタ201の検知結果に基づき、制御手段であるCPUは目標温度となるようにヒータ5への電力供給を制御している。
サーモスタット101は、ヒータホルダ7の長手方向における中央部の近傍に設けられた穴部7aに、当接部101aが係合するように配置されている。サーモスタット101を保持しているサーモスタットホルダ102は、ヒータ5の厚み方向において、ヒータホルダ7とフレーム部材8により挟まれた位置に配置されている。ヒータ5の長手方向において、サーモスタットホルダ102の一端側に設けられたサーモスタットバネ103は、フレーム部材8に係止されており、サーモスタットホルダ102をヒータ5に押圧している。サーモスタットホルダ102の他端側に設けられた支点102bもフレーム部材8に係止されている。つまり、サーモスタットホルダ102の他端側は、フレーム部材8により位置を規制されている。
サーミスタ201は、ヒータホルダ7の長手方向における中央部の近傍でサーモスタット101より長手方向におけるコネクタ30に近い位置で、ヒータホルダ7に設けられた穴部7bに温度検知部201aが係合するように配置されている。サーミスタ201はヒータ5の温度を安定して検知するために、図10に示すようにサーミスタバネ204により温度検知部201aがヒータ5に対して所望の圧力で押圧されている。
図11に示すように、サーモスタット101の電線104は、ヒータ5の厚み方向においてサーミスタ201の上側を通るように配置されている。電線104をサーミスタ201の上側を通すために、電線104をガイドする、且つサーミスタ201をヒータ5に対して付勢するサーミスタバネ204を係止するガイド部材としての束線ガイド202がヒータホルダ7に固定して配置されている。束線ガイド202のガイドリブ202aは、フレーム部材8と近接して配置され、電線104がフレーム部材8に接触することと、サーミスタバネ204の反力によって束線ガイド202が変形すること防止している。電線104は、ヒータ5の厚み方向において、束線ガイド202とガイドリブ202aの間を通るように配置され、コネクタ30につながっている。
このように、サーモスタット101の一端側をサーモスタットバネ103により付勢し、他端側の支点102をフレーム部材8により位置を規制する構成とした。これにより、サーモスタット101の両側をバネにより付勢しなくとも、当接部101aをヒータ5に押圧することができる。サーモスタットバネ103を一方側にしか配置しないでもよい構成としたため、バネによるスペースの増加を抑制でき、電線104を同方向に配置されたサーミスタ201の上側を通すことにより、加熱装置2を小型化することもできる。
(第3の実施形態)
本実施形態においては、サーモスタット101に加えてサーミスタ201の配置について説明する。なお、画像形成装置など、先の第1、第2の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、本実施形態においては詳しい説明は省略する。
図12は、加熱装置2における各部材の構成を示した分解図である。図13は、加熱装置2の長手方向の断面図である。図14は、加熱装置2のサーモスタット101近傍の長手方向の断面図である。加熱装置2には、サーモスタット101に加えてサーミスタ201がヒータホルダ7の長手方向における中央部の近傍に設けられた穴部7bに配置されている。サーミスタ201はヒータ5の温度を逐次検知しており、サーミスタ201の検知結果に基づき、制御手段であるCPUは目標温度をとなるようにヒータ5への電力供給を制御している。
サーモスタット101は、ヒータホルダ7の長手方向における中央部の近傍に設けられた穴部7aに、当接部101aが係合するように配置されている。サーモスタット101を保持しているサーモスタットホルダ102は、ヒータ5の厚み方向において、ヒータホルダ7とフレーム部材8により挟まれた位置に配置されている。サーミスタ201は、ヒータホルダ7の長手方向における中央部の近傍でサーモスタット101より長手方向におけるコネクタ30に近い位置で、ヒータホルダ7に設けられた穴部7bに温度検知部201aが係合するように配置されている。サーミスタ201はヒータ5の温度を安定して検知するために、サーミスタバネ204により温度検知部201aがヒータ5に対して所望の圧力で押圧されている。
図12に示すように、サーモスタット101の電線104は、ヒータ5の厚み方向においてサーミスタ201の上側を通るように配置されている。電線104をサーミスタ201の上側を通すために、図13に示すように電線104をガイドする、且つサーミスタ201をヒータ5に対して付勢するサーミスタバネ204を係止する束線ガイド202がヒータホルダ7に固定して配置されている。具体的には、束線ガイド202は、ヒータホルダ7の軸7cにプッシュナット301で固定されている。プッシュナット301とは、溝加工のない軸に一定方向から挿入することにより、内径側の爪が軸の外径をとらえ所定位置に固定する留め具である。図14に示すように、束線ガイド202のガイドリブ202aは、フレーム部材8と近接して配置され、電線104がフレーム部材8に接触することと、サーミスタバネ204の反力によって束線ガイド202が変形すること防止している。電線104は、ヒータ5の厚み方向において、束線ガイド202とガイドリブ202aの間を通るように配置され、コネクタ30につながっている。
サーモスタットホルダ102の他端側に設けられた支点102bは、束線ガイド202の係止部202bに係止されている。つまり、係止部202bに位置を規制されている。フレーム部材8に代わり、係止部202bをサーモスタットホルダ102の位置を規制する規制部材ということもできる。サーモスタットホルダ102は、ヒータホルダ7上に保持される。これにフレーム部材8を取り付けることで、サーモスタットホルダ102の一端側に設けられたサーモスタットバネ103は、フレーム部材8に係止される。束線ガイド202のガイドリブ202aと係止部202bは、フレーム部材8と近接して配置され、フレーム部材8に係止されている。これにより、電線104がフレーム部材8に接触することと、サーミスタバネ204の反力によって束線ガイド202が変形することを防止している。なお、束線ガイド202の係止部202bはフレーム部材8ではなく、ヒータホルダ7など他の部材により係止されてもよい。
このように、サーモスタット101の一端側をサーモスタットバネ103により付勢し、他端側の支点102を係止部202bにより位置を規制する構成とした。これにより、サーモスタット101の両側をバネにより付勢しなくとも、当接部101aをヒータ5に押圧することができる。サーモスタットバネ103を一方側にしか配置しないでもよい構成としたため、バネによるスペースの増加を抑制でき、電線104を同方向に配置されたサーミスタ201の上側を通すことにより、加熱装置2を小型化することもできる。
なお、第1乃至第3の実施形態におけるサーモスタットユニット100を付勢する構成は、サーモスタット101ではなくサーミスタ201を付勢する構成として応用することもできる。サーモスタット101と同様に、サーミスタ201も保持部材であるホルダに保持されている。上述したように、サーミスタ201を保持しているホルダの一端側を付勢部材により付勢し、他端側を規制部材により規制することができる。また、サーモスタット101の一端側を付勢するサーモスタットバネ103は、フレーム部材8に係止される構成を説明した。しかし、サーモスタットバネ103による押圧力をサーモスタット101に与えることができる構成であれば、フレーム部材8でなく、ヒータホルダ7など他の部材に係止してもよい。
2 加熱装置
8 フレーム部材
101 サーモスタット
103 サーモスタットバネ

Claims (15)

  1. 細長いヒータと、
    前記ヒータを保持する第1の保持部材と、
    前記ヒータへの電力の供給を遮断する電力遮断部材と、
    前記電力遮断部材を保持する第2の保持部材と、
    前記電力遮断部材を前記ヒータに押圧するための第1の付勢部材と、
    前記第2の保持部材の位置を規制する規制部材と、を備え、
    前記ヒータの長手方向において、前記第2の保持部材の一端側は前記第1の付勢部材により付勢されており、前記第2の保持部材の他端側は前記規制部材により位置を規制されていることを特徴とする加熱装置。
  2. 前記第1の付勢部材は、前記規制部材に係止されていることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。
  3. 前記電力遮断部材に接続されている電線を備え、
    前記電線は、前記電力遮断部材の前記他端側に延びるように配置されており、前記ヒータに電力を供給するためのコネクタに接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の加熱装置。
  4. 前記電線は、前記電力遮断部材の前記一端側及び前記他端側に接続されており、
    前記電力遮断部材の前記一端側に接続された電線は、前記一端側から前記他端側に折り返して配置されており、
    前記第1の付勢部材は、前記電線が折り返されている位置よりも端部側で前記第2の保持部材を付勢していることを特徴とする請求項3に記載の加熱装置。
  5. 温度を検知する温度検知部材と、
    前記温度検知部材を保持する第3の保持部材と、
    前記温度検知部材を前記ヒータに押圧するための第2の付勢部材と、
    前記電線をガイドする第1のガイド部材と、を備え、
    前記ヒータの長手方向及び短手方向に直交する厚み方向において、前記第1のガイド部材は前記温度検知部材と前記規制部材の間に配置され、
    前記第2の付勢部材は、前記第1のガイド部材に係止されていることを特徴とする請求項3又は4に記載の加熱装置。
  6. 前記電線をガイドする第2のガイド部材と、を備え、
    前記厚み方向において、前記第2のガイド部材は前記第1のガイド部材と前記規制部材の間に配置され、
    前記電線は、前記厚み方向において、前記第1のガイド部材と前記第2のガイド部材の間に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の加熱装置。
  7. 前記電力遮断部材は、前記第1の保持部材の開口に係合され前記ヒータに当接していることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の加熱装置。
  8. 前記電力遮断部材は、前記ヒータの長手方向及び短手方向に直交する厚み方向において、前記第1の保持部材と前記規制部材の間に配置されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の加熱装置。
  9. 前記規制部材は、前記第1の保持部材を補強する部材であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の加熱装置。
  10. 前記規制部材は、前記第1の保持部材の一部であることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。
  11. 前記電力遮断部材に接続されている電線を備え、
    前記規制部材は、前記電線をガイドする部材であることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。
  12. 前記ヒータが内部空間に配置される第1の回転体と、
    前記第1の回転体に当接し、前記ヒータとニップ部を形成する第2の回転体と、を備えることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の加熱装置。
  13. 前記第1の回転体は、筒状のフィルムであり、
    前記第2の回転体は、加圧ローラであり、
    前記ヒータは、前記筒状のフィルムの内周面に当接することを特徴とする請求項12に記載の加熱装置。
  14. 細長いヒータと、
    前記ヒータを保持する第1の保持部材と、
    温度を検知する温度検知部材と、
    前記温度検知部材を保持する第2の保持部材と、
    前記温度検知部材を前記ヒータに押圧するための付勢部材と、
    前記第2の保持部材の位置を規制する規制部材と、を備え、
    前記ヒータの長手方向において、前記第2の保持部材の一端側は前記付勢部材により付勢されており、前記第2の保持部材の他端側は前記規制部材により位置を規制されていることを特徴とする加熱装置。
  15. シートの画像を形成する画像形成手段と、
    シートに形成された画像を定着する請求項1乃至14のいずれか1項に記載の加熱装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
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