JP3669347B2 - 画像形成装置および熱定着装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置および熱定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザプリンタなどの画像形成装置では、通常、用紙に転写されたトナー像を熱定着させるために、加熱ローラおよび加圧ローラを備える熱定着装置が設けられている。この熱定着装置では、用紙が加熱ローラと加圧ローラとの間を通過する間に、用紙上に転写されたトナー像を熱定着させるようにしている。
このような熱定着装置は、通常、加熱ローラに、ハロゲンランプなどからなるヒータが内装されるとともに、その表面温度を検知するための温度センサが設けられている。そして、加熱ローラは、温度センサによる表面温度の検知により、ヒータのオン・オフを制御して、定着温度を維持するようにしている。
【0003】
そして、このような温度センサとしては、サーミスタなどの加熱ローラと接触させる接触式温度センサや、赤外線センサなどの加熱ローラと接触させない非接触式温度センサが知られている。非接触式温度センサは、加熱ローラの表面と接触しないので、長期使用時に加熱ローラの表面に傷がつきにくく、そのため、近年、非接触式温度センサが装備される熱定着装置が、各種提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、接触式温度センサでは、加熱ローラと接触させる必要があることから、また、非接触式温度センサでは、加熱ローラに対する距離および設置角度に精度が要求されることから、温度センサは、加熱ローラおよび加圧ローラとともに熱定着装置に設けられ、画像形成装置に対して、熱定着装置と一体的に着脱されるように構成されている。そのため、熱定着装置の交換時には、温度センサも、熱定着装置と一緒に交換するようにしている。
【0005】
しかし、加熱ローラや押圧ローラは、互いに圧接されるため、長期使用による消耗に起因して交換の必要がある一方で、温度センサは、そのような必要が少なく、とりわけ、非接触式温度センサでは、加熱ローラの表面と接触しないため、これら加熱ローラや押圧ローラよりも寿命が長く、熱定着装置の交換時に毎回更新していては不経済となる。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、定着手段の交換時において、温度検知手段を一緒に交換することなく、定着手段のみを適切に交換することができ、コストの低減化を図ることのできる、画像形成装置および熱定着装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、定着手段と、前記定着手段の表面の温度を測定するための非接触式温度センサである温度検知手段とを備える画像形成装置において、前記定着手段と前記温度検知手段とは、分離可能に構成されており、前記定着手段は、前記画像形成装置に対して着脱自在に装着され、前記温度検知手段が、前記画像形成装置に設けられ、前記定着手段および前記温度検知手段のいずれか一方に、他方に対して突出し、同一直線上にない少なくとも3つの突部からなる雄部と、他方に、前記雄部を受ける雌部とを備え、前記温度検知手段の前記定着手段に対する距離および設置角度を位置決めするための位置決め手段を備えていることを特徴としている。
【0008】
このような構成によると、定着手段と温度検知手段とを分離できるので、定着手段の交換時には、温度検知手段を画像形成装置に配置させたまま、定着手段のみを画像形成装置から着脱させることにより、定着手段のみを適切に交換して、コストの低減化を図ることができる。
また、位置決め手段によって、温度検知手段が定着手段に位置決めされるので、定着手段と温度検知手段との相対配置を固定して、温度検知手段による検知精度の向上を図るこ とができる。
【0009】
しかも、雄部と雌部との嵌合によって、温度検知手段の定着手段に対する位置決めを、簡易な構成によって確実に達成することができる。
また、雌部には、同一直線上にない少なくとも3つの突部が受けられるので、雌部においては、雄部をがたつきなく受けることができる。そのため、より確実な位置決めを達成することができる。
【0010】
さらに、温度検知手段は、位置決め手段によって、定着手段に対する距離および設置角度が位置決めされるので、定着手段の表面を再現性よく検知することができる。そのため、より一層、検知精度を向上させることができる。
また、温度検知手段が、非触式温度センサからなるので、長期使用によっても損傷が少なく、温度検知手段の耐久性の向上を図ることができる。しかも、この構成では、定着手段と温度検知手段とが分離可能に構成されているので、定着手段のみを交換することにより、より一層、コストの低減化を図ることができる。
【0011】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記温度検知手段は、前記定着手段の着脱経路に干渉しないように設けられていることを特徴としている。
このような構成によると、定着手段の着脱時において、温度検知手段が定着手段と干渉しないので、定着手段を円滑に着脱させることができ、かつ、互いに干渉することに起因する損傷を防止することができる。
【0012】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記温度検知手段は、前記画像形成装置から分離可能に構成されていることを特徴としている。
このような構成によると、温度検知手段を画像形成装置から分離できるので、温度検知手段が寿命や損傷により交換が必要となった時などに、温度検知手段を適切に交換することができる。
【0013】
また、請求項に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の発明において、前記位置決め手段は、前記雄部および前記雌部の少なくとも一方を、弾性的に支持するための弾性支持部を備えていることを特徴としている。
このような構成によると、雄部および雌部の少なくとも一方が、弾性支持部によって弾性的に支持される。そのため、定着手段と温度検知手段との取付時において、雄部と雌部とを円滑に嵌合させて、簡易かつ円滑な位置決めを達成することができる。
【0014】
また、請求項に記載の発明は、請求項1ないしのいずれかに記載の発明において、前記定着手段は、加熱される加熱部材と、前記加熱部材を押圧する押圧部材とを備え、前記温度検知手段は、前記加熱部材の表面の温度を検知することを特徴としている。
このような構成によると、押圧部材と加熱部材との間で被定着媒体を挟んで搬送しつつ、加熱押圧することができる。しかも、温度検知手段は、加熱部材の表面の温度を検知しているので、その表面を確実に定着温度で維持して、良好な熱定着を達成することができる。
【0015】
また、請求項に記載の発明は、請求項1ないしのいずれかに記載の発明において、前記温度検知手段は、前記定着手段と対向する検知窓を有し、前記定着手段と前記温度検知手段との分離時に、前記温度検知手段の前記検知窓を被覆するための被覆手段を備えていることを特徴としている。
このような構成によると、定着手段と温度検知手段とが分離されている時には、被覆手段が、温度検知手段の検知窓を被覆するため、検知窓の汚れや損傷を防止することができる。そのため、定着手段と温度検知手段との分離時において、検知窓を保護することができ、長期にわたって、精度のよい温度検知を達成することができる。
【0016】
また、請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記被覆手段は、透明フィルムからなり、前記検知窓を常時被覆していることを特徴としている。
このような構成によると、常時、検知窓を保護することができ、長期にわたって、精度のよい温度検知を達成することができる。
【0017】
また、請求項に記載の発明は、定着手段を備え、画像形成装置に着脱自在に装着される熱定着装置において、前記画像形成装置に設けられ前記定着手段の表面の温度を測定するための非接触式温度センサである温度検知手段を、受け入れるための受入部と、前記温度検知手段に設けられ前記定着手段に対して突出する、同一直線上にない少なくとも3つの突部からなる雄部を、受けて、前記温度検知手段の前記定着手段に対する距離および設置角度を位置決めするための雌部とを備えていることを特徴としている。
【0018】
このような構成によると、熱定着装置を画像形成装置に装着すると、受入部に温度検知手段が受け入れられて、その温度検知手段によって、定着手段の表面の温度が検知される。そのため、熱定着装置を温度検知手段から分離して交換することができ、かつ、熱定着装置を画像形成装置に装着した時には、温度検知手段による定着手段の表面の良好な温度検知を達成することができる。その結果、確実な温度検知を実現しつつ、熱定着装置のみを適切に交換して、コストの低減化を図ることができる。
【0019】
また、位置決め手段によって、温度検知手段が定着手段に位置決めされるので、定着手段と温度検知手段との相対配置を固定して、温度検知手段による検知精度の向上を図ることができる。
しかも、雄部と雌部との嵌合によって、温度検知手段の定着手段に対する位置決めを、簡易な構成によって確実に達成することができる。
【0020】
また、雌部には、同一直線上にない少なくとも3つの突部が受けられるので、雌部においては、雄部をがたつきなく受けることができる。そのため、より確実な位置決めを達成することができる。
さらに、温度検知手段は、位置決め手段によって、定着手段に対する距離および設置角度が位置決めされるので、定着手段の表面を再現性よく検知することができる。そのため、より一層、検知精度を向上させることができる。
【0021】
また、温度検知手段が、非触式温度センサからなるので、長期使用によっても損傷が少なく、温度検知手段の耐久性の向上を図ることができる。
また、請求項9に記載の発明は、定着手段を備え、画像形成装置に着脱自在に装着される熱定着装置において、前記画像形成装置に設けられ前記定着手段の表面の温度を測定するための非接触式温度センサである温度検知手段を、受け入れるための受入部と、前記温度検知手段に対して突出する、同一直線上にない少なくとも3つの突部からなり、前記温度検知手段に設けられる雌部に受けられて、前記温度検知手段の前記定着手段に対する距離および設置角度を位置決めするための雄部とを備えていることを特徴としている。
【0022】
このような構成によると、熱定着装置を画像形成装置に装着すると、受入部に温度検知手段が受け入れられて、その温度検知手段によって、定着手段の表面の温度が検知される。そのため、熱定着装置を温度検知手段から分離して交換することができ、かつ、熱定着装置を画像形成装置に装着した時には、温度検知手段による定着手段の表面の良好な温度検知を達成することができる。その結果、確実な温度検知を実現しつつ、熱定着装置のみを適切に交換して、コストの低減化を図ることができる。
【0023】
また、位置決め手段によって、温度検知手段が定着手段に位置決めされるので、定着手段と温度検知手段との相対配置を固定して、温度検知手段による検知精度の向上を図ることができる。
しかも、雄部と雌部との嵌合によって、温度検知手段の定着手段に対する位置決めを、簡易な構成によって確実に達成することができる。
【0024】
また、雌部には、同一直線上にない少なくとも3つの突部が受けられるので、雌部においては、雄部をがたつきなく受けることができる。そのため、より確実な位置決めを達成することができる。
さらに、温度検知手段は、位置決め手段によって、定着手段に対する距離および設置角度が位置決めされるので、定着手段の表面を再現性よく検知することができる。そのため、より一層、検知精度を向上させることができる。
【0025】
また、温度検知手段が、非触式温度センサからなるので、長期使用によっても損傷が少なく、温度検知手段の耐久性の向上を図ることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
図1(a)は、本発明の画像形成装置としてのレーザプリンタの一実施形態を示す要部側断面図である。図1(a)において、このレーザプリンタ1は、本体ケーシング2内に、用紙3を給紙するためのフィーダ部4や、給紙された用紙3に画像を形成するための画像形成部5などを備えている。
【0027】
フィーダ部4は、本体ケーシング2内の底部に、着脱自在に装着される給紙トレイ6と、給紙トレイ6の一端側端部の上方に設けられる給紙ローラ7と、給紙トレイ6に対して用紙3の搬送方向の下流側(以下の説明において、用紙3の搬送方向の下流側または上流側を、単に下流側または上流側という場合がある。)に設けられるレジストローラ8と、レジストローラ8の上流側近傍に設けられるレジストセンサ31とを備えている。
【0028】
給紙トレイ6には、用紙3が積層状にスタックされており、その最上位の用紙3が、給紙ローラ7の回転によって1枚毎に給紙され、レジストローラ8に送られる。レジストローラ8は、1対のローラから構成されており、用紙3をレジスト後に、画像形成位置(後述する感光ドラム13と転写ローラ15との接触位置)に送るようにしている。
【0029】
レジストセンサ31は、そのアクチュエータに用紙3が当接すればオン状態となり、当接しなければオフ状態となり、このアクチュエータのオン・オフにより用紙3の給紙を検知している。
画像形成部5は、スキャナユニット9、プロセス部10、熱定着部11などを備えている。
【0030】
スキャナユニット9は、本体ケーシング2内の上部に設けられ、反射鏡9aや図示しないレーザ発光部、ポリゴンミラーおよび複数のレンズなどを備えている。そして、レーザ発光部から発光される画像データに基づくレーザビームを、ポリゴンミラー、レンズおよび反射鏡9aを通過あるいは反射させて、後述するプロセス部10の感光ドラム13の表面上に高速走査にて照射させている。
【0031】
プロセス部10は、スキャナユニット9の下方に配設され、現像カートリッジ12、感光ドラム13、スコロトロン型帯電器14、転写ローラ15およびドラムクリーニング部16を備えている。
現像カートリッジ12は、本体ケーシング2に対して着脱自在に装着されており、現像ローラ17、図示しない層厚規制ブレード、供給ローラおよびトナー収容部などを備えている。また、現像ローラ17には、現像バイアスが印加されている。
【0032】
感光ドラム13は、現像ローラ17の側方位置において、その現像ローラ17と接触するような状態で矢印方向(時計方向)に回転可能に配設されている。
スコロトロン型帯電器14は、感光ドラム13の上方に、感光ドラム13に接触しないように、所定の間隔を隔てて配設されている。このスコロトロン型帯電器14は、タングステンなどの帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器であり、感光ドラム13の表面を一様に正極性に帯電させるように構成されている。
【0033】
そして、現像カートリッジ12のトナー収容部には、現像剤として、非磁性1成分の正帯電性の略球形の重合トナーが収容されており、そのトナーが供給ローラの回転によって、現像ローラ17に供給されると、層厚規制ブレードによって、一定の厚さの薄層として現像ローラ17上に担持される。
一方、感光ドラム13の表面は、その感光ドラム13の回転に伴なって、スコロトロン型帯電器14により一様に正帯電されると、次いで、その表面が、スキャナユニット9からのレーザビームの高速走査により露光され、画像データに基づく静電潜像が形成される。
【0034】
そして、現像ローラ17の回転により、現像ローラ17上に担持されているトナーが、感光ドラム13に対向して接触する時に、感光ドラム13の表面上に形成される静電潜像、すなわち、一様に正帯電されている感光ドラム13の表面のうち、レーザビームによって露光され電位が下がっている部分に供給され、選択的に担持されることによって現像(可視像化)される。
【0035】
感光ドラム13の下方には、この感光ドラム13に対向する転写ローラ15が回転可能に配設されている。この転写ローラ15は、感光ドラム13の駆動に従動して回転し、転写時には、感光ドラム13に対して転写バイアスが印加される。そのため、感光ドラム13上に担持された可視像(トナー像)は、用紙3が感光ドラム13と転写ローラ15との間を通る間に用紙3に転写される。
【0036】
ドラムクリーニング部16は、ドラムクリーニングローラ18、2次クリーニングローラ19、クリーニングブレード20および廃トナータンク21を備え、感光ドラム13の回転方向における転写ローラ15の下流側で、かつ、スコロトロン型帯電器14の上流側に配置されている。
ドラムクリーニングローラ18は、感光ドラム13に接触状に対向配置されており、その表面は導電性の弾性体から形成されている。また、このドラムクリーニングローラ18は、感光ドラム13に対してバイアスが印加されている。
【0037】
2次クリーニングローラ19は、ドラムクリーニングローラ18の回転方向における感光ドラム13の下流側であって、ドラムクリーニングローラ18に対して感光ドラム13の反対側においてドラムクリーニングローラ18に接触状に対向配置されている。この2次クリーニングローラ19は、金属性のローラからなり、ドラムクリーニングローラ18に対して、バイアスが印加されている。
【0038】
クリーニングブレード20は、2次クリーニングローラ19の回転方向 におけるドラムクリーニングローラ18の下流側であって、2次クリーニングローラ19に対してドラムクリーニングローラ18の反対側において2次クリーニングローラ19に接触状に対向配置されている。このクリーニングブレード20は、薄板状の掻き取りブレードからなり、2次クリーニングローラ19の表面上に付着するトナーを掻き取るように構成されている。
【0039】
そして、用紙3への転写後に感光ドラム13上に残存するトナーは、感光ドラム13の回転によって、ドラムクリーニングローラ18と対向した時に、そのドラムクリーニングローラ18に電気的に捕捉され、さらに、その捕捉されたトナーは、ドラムクリーニングローラ18の回転によって、2次クリーニングローラ19と対向した時に、その2次クリーニングローラ19に電気的に捕捉され、その後、クリーニングブレード20によって掻き取られ、廃トナータンク21内に回収される。
【0040】
熱定着部11は、プロセス部10の側方の下流側に配設され、本体ケーシング2に対して着脱自在に装着される熱定着装置32と、熱定着装置32と分離可能であって、本体ケーシング2に設けられる温度センサユニット35とを備えている。なお、以下の説明において、このレーザプリンタ1における現像カートリッジ12が配置される側を前側、熱定着部11が配置される側を後側とする。
【0041】
熱定着装置32は、温度センサユニット35に対して後側に配置され、定着ケーシング33と、定着ケーシング33に内装される定着手段の加熱部材としての加熱ローラ22、および、定着手段の押圧部材としての押圧ローラ23と、定着ケーシング33の後方外側に設けられる1対の搬送ローラ25とを備えている。
定着ケーシング33は、図2にも示すように、用紙3の幅方向(用紙3の搬送方向と直交方向する方向、以下同じ。)に延びるボックス状をなし、その上流側の前壁33aには、用紙3を定着ケーシング33内に搬入させるための幅方向に延びる略矩形状の搬入口33cが開口形成され、また、その下流側の後壁33bには、用紙3を定着ケーシング33内から搬出するための幅方向に延びる略矩形状の搬出口33dが開口形成されている。
【0042】
また、この定着ケーシング33には、前壁33aの幅方向両側部において、幅方向外方に延びる略矩形状の取付板34が設けられている。各取付板34には、その中央部に略円形状の取付孔34aが開口形成されている。
また、前壁33aにおける搬入口33cの上方であって、幅方向略中央部には、後述する温度センサ41を受け入れるための受入部としての受入孔38が、略矩形状に開口形成されている。
【0043】
また、この受入孔38の周りには、位置決め手段の雌部としての3つの位置決め凹部37が形成されている。より具体的には、各位置決め凹部37は、受入孔38の側方一方側と、受入孔38の側方他方側と、下側とに、互いに略三角形の頂に配置される同一直線上にない3箇所において、後述する各位置決めピン50を受け入れることができるように、前壁33aに円錐状の窪みとして形成されている(図3参照)。
【0044】
そして、この定着ケーシング33は、本体ケーシング2に固定されている温度センサユニット35の後述する支持板36に、定着ケーシング33の取付板34の取付孔34aと、後述する支持板36の固定板39の挿通孔39aとを位置合わせして、図示しないボルトをこれら取付孔34aおよび挿通孔39aに挿通して固定させることにより、着脱自在に組み付けられている。これによって、この熱定着装置32は、本体ケーシング2に対して着脱自在に装着される。
【0045】
なお、熱定着装置32の着脱は、実際には、図1(a)および(b)に示すように、開閉カバー30の開閉により実施される。すなわち、本体ケーシング2の後部には、図1(a)に示すように、開閉カバー30が、開閉自在に設けられている。この開閉カバー30は、本体ケーシング2の後部下側に設けられるヒンジ部29を支点として前後方向に回動自在に開閉され、熱定着装置32の着脱時には、図1(b)に示すように、この開閉カバー30をオープンさせて、熱定着装置32を、レーザプリンタ1に対して矢印で示すように前後方向に着脱させる。
【0046】
この着脱においては、温度センサユニット35は、熱定着装置32よりも前側(つまり、熱定着装置32に対して着脱経路の反対側)に配置されており、熱定着装置32は、その温度センサユニット35よりも後側において前後方向に着脱されるため、温度センサユニット35は、熱定着装置32の着脱経路には、干渉しないように配置されている。そのため、熱定着装置32を円滑に着脱させることができ、かつ、これら熱定着装置32および温度センサユニット35が互いに干渉することに起因する損傷を防止することができる。
【0047】
加熱ローラ22は、定着ケーシング33に内装され、図1(a)に示すように、アルミニウムなどの金属の引き抜き成形により、円筒形状に形成されている。この加熱ローラ22内には、軸方向に沿ってハロゲンヒータなどからなるヒータ26が内装されている。このヒータ26は、図示しない電源から電力が供給されることにより発熱し、それによって、加熱ローラ22を加熱するように構成されている。より具体的には、このヒータ26は、後述する温度センサ41によって、加熱ローラ22の表面の温度が検知され、その温度検知に基づいて、図示しないCPUによって、オン・オフ制御されることにより、加熱ローラ22の表面を、設定された定着温度で維持するようにしている。
【0048】
押圧ローラ23は、定着ケーシング33に内装され、用紙3の搬送経路を挟んで加熱ローラ22の下側において対向配置されている。この押圧ローラ23は、金属製のローラ軸に弾性体からなるローラが被覆されており、加熱ローラ22を押圧するように設けられている。
搬送ローラ25は、定着ケーシング33の後壁33bにおいて、搬出口33dを挟んで上下方向に1対として対向するように設けられている。
【0049】
そして、この熱定着装置32においては、プロセス部10においてトナー像が転写された用紙3が搬送されてくると、その用紙3が、まず、定着ケーシング33の搬入口33cから搬入される。そして、加熱ローラ22と押圧ローラ23との接触部分(ニップ部分)に順次進入され、この時(すなわち、用紙3が加熱ローラ22と押圧ローラ23との間を通過する間)に、用紙3上に転写されたトナーが、加熱ローラ22からの加熱と、押圧ローラ23からの押圧によって、用紙3上に、これら加熱ローラ22と押圧ローラ23とによって搬送されながら、熱定着される。熱定着された用紙3は、搬出口33dから順次搬出され、加熱ローラ22および押圧ローラ23の下流側に設けられる搬送ローラ25によって、排紙ローラ27に搬送され、排紙ローラ27に送られた用紙3は、その排紙ローラ27によって排紙トレイ28上に排紙される。
【0050】
なお、このレーザプリンタ1には、熱定着装置32の搬送ローラ25の下流側近傍に、排紙センサ24が設けられている。この排紙センサ24は、開閉カバー30に設けられており、そのアクチュエータに用紙3が当接すればオン状態となり、当接しなければオフ状態となり、このアクチュエータのオン・オフにより用紙3の排紙を検知している。
【0051】
温度センサユニット35は、熱定着装置32の前側に配置され、図2に示すように、温度検知部40と、その温度検知部40を支持し、本体ケーシング2に固定するための支持板36とを備えている。
支持板36は、幅方向に延びる略矩形板状をなし、その下部が、用紙3の通過を許容するように、略コ字状に開口形成されている。また、この支持板36には、幅方向両側部において、幅方向外方に延びる略矩形状の固定板39が設けられている。各固定板39には、その中央部に略円形状の挿通孔39aと、その外側端部に2つの固定孔39bとが、開口形成されている。なお、各固定板39は、定着ケーシング33の各取付板34と当接させるべく、支持板36に対して、後方に向かって段差が形成されるように屈曲形成されている。
【0052】
そして、各固定板39の各固定孔39bに、図示しないねじが挿通され本体ケーシング2において固定されることにより、この支持板36が本体ケーシング2に固定される。これによって、温度センサユニット35が本体ケーシング2に対して固定状態で設けられる。そして、上記したように、定着ケーシング33が、このようにして本体ケーシング2に固定される支持板36に着脱自在に装着されるので、熱定着装置32は、この温度センサユニット35、さらには、本体ケーシング2に対して分離可能かつ着脱自在に装着される。
【0053】
また、支持板36は、本体ケーシング2に固定された状態で、この支持板36に着脱される定着ケーシング33よりも前側に配置されるので、プロセス部10においてトナー像が転写された用紙3は、この支持板36の略コ字状に形成される開口部を通過した後に、定着ケーシング33の搬入口33cに搬入される。
なお、温度センサユニット35は、図示しないねじを、本体ケーシング2から取り外すことにより、本体ケーシング2から分離することも可能である。
【0054】
温度検知部40は、支持板36の幅方向中央部の上部に形成される略矩 形状の温度検知板40a上において、図3(a)に示すように、温度検知手段としての温度センサ41、温度センサ41を保持するためのセンサホルダ43、および、センサホルダ43を弾性的に支持する弾性支持部としてのセンサケーシング44を備えている。
【0055】
温度センサ41は、受光部45と、加熱ローラ22の表面から放射される赤外線を受光部45に導くための導管42とを備えている。
受光部45は、加熱ローラ22の表面と非接触の状態でその表面から放射される赤外線を検知することによって、その表面の温度を検知する非接触式の赤外線センサからなり、より具体的には、集積型の熱電対であるサーモパイル素子が用いられる熱起電力型であるサーモパイル型赤外線センサにより構成されている。
【0056】
このサーモパイル型赤外線センサからなる受光部45は、より具体的には、加熱ローラ22の表面から放射される赤外線を受けるキャンケース48と、キャンケース48により受けた赤外線を検知するサーモパイル素子46とを備えている。キャンケース48は、円筒形状をなし、赤外線を入射させるための検知窓47が形成されている。検知窓47は、この受光部45における赤外線の放射を検知する視野角を所定の値に設定するように、キャンケース48の先端部において略矩形状に開口形成されている。また、この検知窓47には、波長が5μm以上の赤外線を最適に透過させる図示しない光学フィルタが設けられている。すなわち、波長が5μm未満の赤外線は、水蒸気によって吸収されるので、水蒸気の量によって赤外線の量が変化して、温度検知精度が低下することがないように、5μm未満の赤外線を光学フィルタによって透過させないようにしている。
【0057】
また、サーモパイル素子46は、略矩形板状をなし、キャンケース48内における検知窓47と反対側に配置され、検知窓47と対向するように配置されている。
なお、視野角とは、測定対象物を正面に配置した時に検知窓47を介してサーモパイル素子46によって検知される感度に対して、その感度がおよそ50%となる角度であって、この受光部45では、たとえば、視野角±26°または視野角±60°のものが用いられる。
【0058】
導管42は、定着ケーシング33の受入孔38に挿入可能な中空筒状をなし、その内周面が、赤外線を反射する金属からなる反射面として形成されている。この導管42は、その一端側の開口部が、受光部45のキャンケース48の検知窓47に装着され、その他端側の開口部である先端開口部42aが、熱定着装置32が本体ケーシング2に装着された状態において、定着ケーシング33の受入孔38に挿入され、加熱ローラ22の表面と所定間隔を隔てて対向配置される。この導管42の内周面の反射面は、赤外線の反射率が80%以上であるアルミニウム、銀または金などの金属から形成されている。好ましくは、赤外線の反射率の高い金(赤外線の反射率およそ98%)により形成されている。
【0059】
センサホルダ43は、略矩形板状の台座板49、位置決め手段の雄部(突部)としての3本の位置決ピン50、および、3本のばね係止突起51が一体的に形成されている。
台座板49には、その略中央部に、温度センサ41が挿入状態で固定されている。なお、温度センサ41は、台座板49に固定された状態で、この台座板49に対して直交する方向(つまり、熱定着装置32の着脱方向に沿う方向)に配置されている。
【0060】
各位置決ピン50は、熱定着装置32が本体ケーシング2に装着された状態において、各位置決め凹部37と対向するように、図3(c)にも示すように、台座板49における温度センサ41の周りにおける、温度センサ41の斜め側方一方側と、温度センサ41の斜め側方他方側と、温度センサ41の下側とに、互いに略三角形状をなす同一直線上にない3箇所に配置され、図3(a)に示すように、台座板49から熱定着装置32側に向かってそれぞれ突出形成されている。なお、各位置決ピン50の先端部は、各位置決め凹部37への挿入の容易化を図るべく、尖状(錐状)に形成されている。
【0061】
各ばね係止突起51は、各位置決ピン50と台座板49を挟んだ対向位置において、台座板49から、各ばね係止突起51の突出方向と反対側にそれぞれ突出形成されている。
センサケーシング44は、図3(c)に示すように、温度検知板40a上に設けられるばね支持板53と、ばね支持板53から、熱定着装置32側に向かって突出形成される4本の係止脚56とを備えている。
【0062】
ばね支持板53は、温度検知板40aよりも小さい略矩形状をなし、各ばね係止突起51と対向する部分に、図3(a)に示すように、3つのばね係止凹部54がそれぞれ凹状に形成されている。
各係止脚56は、ばね支持板53における台座板49の四隅に対応する位置からそれぞれ同じ長さで突出形成され、その先端部には、台座板49の各隅をばね支持板53から同じ間隔で係止するための鉤状の爪部55が形成されている。
【0063】
そして、温度検知部40は、温度センサ41が、センサホルダ43の台座板49に固定され、そのセンサホルダ43の各ばね係止突起51に、ばね52がそれぞれ装着され、それら各ばね52が、ばね支持板53の各ばね係止凹部54に係止された状態で、台座板49が、各係止脚56内に配置され、台座板49の四隅が各係止脚56の爪部55に係止されるようにして、組み付けられている。これによって、センサホルダ43は、センサケーシング44内において、各ばね52の付勢力によって弾性的に支持されている。
【0064】
そして、このレーザプリンタ1では、熱定着装置32が本体ケーシング2から取り外され、装着されていない状態では、図3(b)に示すように、温度センサユニット35では、各ばね52によって、センサホルダ43がばね支持板53から離間する方向に付勢され、センサホルダ43の台座板49の四隅が各係止脚56の爪部55に係止されることにより、台座部49がばね支持板53と略平行な状態で、センサケーシング44内において弾性的に支持されている。これによって、温度センサ41および各位置決めピン50は、ばね支持板53と直交する状態(つまり、熱定着装置32の着脱方向に沿う方向)が保持されている。
【0065】
次いで、熱定着装置32を本体ケーシング2に装着する時には、上記したように、図1(b)に示すように、開閉カバー30をオープンさせて、熱定着装置32を本体ケーシング2内の前側に向けて挿入する。そうすると、図3(a)に示すように、定着ケーシング33の前壁33aに形成される受入孔38内に、センサホルダ43に固定されている温度センサ41が挿入され、その先端開口部42aが、加熱ローラ22の表面と所定間隔を隔てて対向配置される。
【0066】
また、これと同時に、定着ケーシング33の前壁33aに形成される各位置決め凹部37と、センサケーシング44内において弾性的に支持されているセンサホルダ43の各位置決めピン50とが対向接触して、各位置決めピン50の先端部が、各位置決め凹部37に受け入れられる。そうすると、各位置決めピン50の各位置決め凹部37に対する当接の反力により、センサホルダ43が、各ばね52の付勢力に抗してセンサケーシング44内を後退して、所定の姿勢で保持される。これによって、そのセンサホルダ43に固定されている温度センサ41の姿勢が固定され、加熱ローラ22に対する温度センサ41の距離および設置角度が位置決めされる。
【0067】
このような位置決めによれば、熱定着装置32を本体ケーシング2に装着する毎に、加熱ローラ22と温度センサ41との相対配置が変化することを防止することができ、これらの相対位置を確実に固定することができる。そして、このような位置決めによって、加熱ローラ22に対する温度センサ41の距離および設置角度が、確実に位置決めされるので、温度センサ41によって、加熱ローラ22の表面を、再現性よく検知することができる。その結果、温度センサ41による検知精度の向上を図ることができる。
【0068】
とりわけ、このレーザプリンタ1では、温度センサ41の受光部45が、測定対象物からの距離および角度に厳しい条件が要求されるサーモパイル型赤外線センサからなるので、このような位置決めによって、検知精度の向上を著しく向上させることができる。
また、このような位置決めでは、各位置決めピン50と各位置決め凹部37との嵌合によって、加熱ローラ22と温度センサ41との相対配置を、画一的に固定することができるので、これらの位置決めを、簡易な構成によって確実に達成することができる。
【0069】
また、この位置決めにおいては、台座板49は、同一直線上にない3本の位置決めピン50からの反力を受ける一方で、各位置決めピン50に対応する各ばね52によって、各位置決めピン50とともに弾性的に支持されるので、各位置決めピン50の各位置決め凹部37に対する当接状態に対応したあらゆる平面配置(角度)で保持が可能とされている。そのため、各位置決めピン50と各位置決め凹部37とを円滑に嵌合させることができながら、かつ、各位置決め凹部37が各位置決めピン50を、がたつきなくしっかりと受けることができる。そのため、より一層、簡易かつ円滑確実な位置決めを達成することができる。
【0070】
その後、上記したように、本体ケーシング2に固定されている温度センサユニット35の支持板36に、図示しないボルトを取付孔34aおよび挿通孔39aに挿通して固定させ、定着ケーシング33を組み付けることにより、熱定着装置32を本体ケーシング2に取り付ける。
そして、このように、熱定着装置32が本体ケーシング2に装着された状態では、図3(a)に示すように、導管42の先端開口部42aが、定着ケーシング33の受入孔38に受け入れられ、上記した位置決めによって、加熱ローラ22に対して、所定の距離および設置角度において対向配置される。
【0071】
そのため、加熱ローラ22の表面から放射された赤外線は、導管42内の反射面で反射しながら受光部45の検知窓47まで導かれ、サーモパイル素子46によって検知される。このように、この温度センサ41では、受光部45が導管42を介して加熱ローラ22の表面と隔てて配置されるため、受光部45の耐久性の向上が図られるとともに、加熱ローラ22の表面から放射される赤外線は、導管42の反射面によって反射され受光部45まで導かれるため、受光部45によって加熱ローラ22の表面温度が高感度に検知される。
【0072】
しかも、この温度センサ41は、加熱ローラ22の表面と非接触の状態で、その表面の温度を検知する非接触式の赤外線センサからなるので、長期使用によっても損傷が少なく、耐久性の向上が図られている。
一方、熱定着装置32の加熱ローラ22や押圧ローラ23は、互いに圧接されているため、長期使用による消耗に起因して、温度センサ41よりも早期に交換する必要があるが、このような場合に、温度センサ41を熱定着装置32の交換とともに毎回更新していては不経済となる。
【0073】
そのため、このレーザプリンタ1では、上記したように、熱定着装置32と温度センサユニット35とを分離可能とし、さらに、熱定着装置32の本体ケーシング2に対する装着時には、加熱ローラ22と温度センサ41との相対配置を確実に位置決めできるようにすることによって、熱定着装置32の交換が必要な場合には、温度センサユニット35を本体ケーシング2に固定させたまま、熱定着装置32のみを本体ケーシング2から着脱させて、熱定着装置32のみの適切な交換を実現し、これによって、温度センサ41を、加熱ローラ22および押圧ローラ23と一緒に交換することに起因するコストの増大を防止するようにしている。
【0074】
なお、このレーザプリンタ1では、温度センサユニット35は、上記したように、各固定板39の各固定孔39bに、図示しないねじが挿通され本体ケーシング2において固定されることにより、本体ケーシング2に固定されているので、図示しないねじを、本体ケーシング2から取り外すことにより、本体ケーシング2から分離することも可能である。そのため、温度センサ41が寿命や損傷により交換が必要となった時などには、この温度センサユニット35を本体ケーシング2から取り外して、新たな温度センサユニット35を取り付けることにより、温度センサ41のみを適切に交換することもできる。
【0075】
そして、このレーザプリンタ1では、押圧ローラ23と加熱ローラ22との間で用紙3を挟んで搬送しつつ、加熱押圧し、また、温度センサ41によって、加熱ローラ22の表面の温度が検知され、その温度検知に基づいて、ヒータ26がオン・オフ制御されることにより、加熱ローラ22の表面が、確実に定着温度で維持されるので、良好な熱定着を達成することができる。
【0076】
なお、上記の説明では、3本の位置決ピン50に対応して、ばね係止突起51を3本設け、各ばね係止突起51に、3つのばね52をそれぞれ装着することにより、センサホルダ43を弾性的に支持するようにしたが、センサホルダ43を弾性的に支持する構成は、特に限定されず、たとえば、図4に示すように、台座板49における各ばね係止突起51が設けられる面と反対側の面に、1本のばね係止突起51を、各ばね係止突起51と反対側に突出させ、また、このばね係止突起51と対向するばね支持板53に、1つのばね係止凹部54を形成し、この1つのばね係止突起51に1つのばね52を装着した状態で、その1つのばね52を1つのばね係止凹部54に係止させるようにしてもよい。
【0077】
なお、図4において、上記と同一の部材には、同一の符号が付されている。
そして、このようなセンサホルダ43によっても、熱定着装置32の本体ケーシング2に対する装着時において、各位置決めピン51からの反力を受けて、ばね52によって、センサホルダ43を良好に弾性的に支持させることができる。
また、たとえば、図5に示すように、熱定着装置32が本体ケーシング2から取り外された時に、温度センサ41の検知窓47を被覆して、保護するように構成してもよい。
【0078】
すなわち、図5において、この温度センサ41は、導管42が装着されておらず、受光部45のみから構成されており、この受光部45の検知窓47が、支持板36に支持され温度センサ41の上方において回動自在に設けられる被覆手段としてのセンサカバー57によって、定着ケーシング33と温度センサユニット35とが分離された時に、被覆されるように構成されている。
【0079】
センサカバー57は、概略くの字板状部材からなり、検知窓47を被覆する被覆部58と、被覆部58の上端から屈曲形成される当接部59とから一体的に形成されており、検知窓47よりも被覆部58の板厚分ずれた鉛直方向上方において、その屈曲部分が支持部60によって回動自在に支持されている。
また、定着ケーシング33には、熱定着装置32の本体ケーシング2に対する装着時に、センサカバー57の当接部59に当接するアーム部61と、被覆部58を受け入れる受入開口部62が形成されている。
【0080】
そして、熱定着装置32が、本体ケーシング2から取り外され、定着ケーシング33と温度センサユニット35とが分離している状態では、実線で示すように、センサカバー57の被覆部58が、自重によって鉛直方向に垂れ下がり、これによって、検知窓47が被覆部58によって被覆されている。
一方、熱定着装置32が本体ケーシング2に装着されると、点線で示されるように、まず、定着ケーシング33に設けられるアーム部61が、センサカバー57の当接部59を前側に押圧するので、被覆部58が、支持部60を支点として上方に回動され水平方向を向くように配置される。続いて、その水平方向に配置される被覆部58が、受入開口部62に収容される。これによって検知窓47の被覆部58による被覆が解除され、検知窓47が開放されて、加熱ローラ22と対向される。
【0081】
このようなセンサカバー57を設けると、熱定着装置32と温度センサユニット35とが分離されている時には、センサカバー57の被覆部58が、温度センサ41の検知窓47を被覆するため、検知窓47の汚れや損傷を防止することができる。そのため、熱定着装置32の交換時などにおいて、検知窓47を保護することができ、温度センサ41は、長期にわたって、精度のよい温度検知を達成することができる。
【0082】
なお、図5において、上記と同一の部材には、同一の符号が付されている。
また、本発明の被覆手段は、このようなセンサカバー57に限定されることはなく、たとえば、図6に示すように、巻き取り可能なフィルム67によって構成してもよい。
すなわち、図6において、この温度検知部40の温度検知板40a上には、温度センサ41を挟む幅方向両側に、フィルム67を送り出すフィルム送出部65と、そのフィルム67を巻き取るフィルム巻取部66とが設けられており、これらフィルム送出部65とフィルム巻取部66との間に、温度センサ41の検知窓47を被覆するようにフィルム67が掛け渡されている。なお、フィルム67は、赤外線を透過するポリイミドなどからなる透明フィルムが用いられている。
【0083】
フィルム送出部65には、未使用のフィルム67が巻回される送出リール68が回転可能に設けられており、フィルム巻取部66には、使用済のフィルム67が巻取られる巻取リール69が回転可能に設けられている。また、巻取リール69は、図示しないモータによって適宜回転可能に構成されている。
そして、フィルム送出部65とフィルム巻取部66との間に掛け渡されているフィルム67は、常時、温度センサ41の検知窓47を被覆しており、熱定着装置32の交換時などの適宜のタイミングで、図示しないモータが駆動され、これによって、巻取リール69が回転駆動され、送出リール68から未使用のフィルム67が送り出されるとともに、巻取リール69によって使用済のフィルム67が巻取られ、検知窓47を被覆するフィルム67が、更新されるように構成されている。
【0084】
このような巻き取り可能なフィルム67によっても、検知窓47を保護することができ、温度センサ41は、長期にわたって、精度のよい温度検知を達成することができる。
なお、上記の説明においては、温度センサ41が加熱ローラ22の表面の温度を検知するように構成したが、たとえば、押圧ローラ23の表面の温度を検知させるように構成してもよい。
【0085】
また、上記の説明では、定着ケーシング33に各位置決め凹部37を設け、温度センサユニット35に、各位置決めピン50を設けたが、たとえば、定着ケーシング33に各位置決めピン50を設け、温度センサユニット35に各位置決め凹部37を設けてもよい。また、各位置決め凹部37および各位置決めピン50の数も、その目的および用途によって、適宜決定される。
【0086】
また、上記の説明では、本発明の温度検知手段として、加熱ローラ22の表面と非接触の状態で、その表面の温度を検知する非接触式の赤外線センサからなる温度センサ41を例示したが、本発明の温度検知手段は、非接触式温度センサであれば、赤外線センサ限定されない
【0087】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項1に記載の発明によれば、定着手段のみを適切に交換して、コストの低減化を図ることができる。また、定着手段と温度検知手段との相対配置を固定して、温度検知手段による検知精度の向上を図ることができる。しかも、雄部と雌部との嵌合によって、温度検知手段の定着手段に対する位置決めを、簡易な構成によって確実に達成することができる。また、雌部において、雄部をがたつきなく受けることができ、より確実な位置決めを達成することができる。さらに、定着手段の表面を再現性よく検知することができ、より一層、検知精度を向上させることができる。また、温度検知手段の耐久性の向上と、コストの低減化とを図ることができる。
【0088】
請求項2に記載の発明によれば、定着手段を円滑に着脱させることができ、かつ、互いに干渉することに起因する損傷を防止することができる。
請求項3に記載の発明によれば、温度検知手段を適切に交換することができる。
請求項に記載の発明によれば、定着手段と温度検知手段との取付時において、雄部と雌部とを円滑に嵌合させて、簡易かつ円滑な位置決めを達成することができる。
【0089】
請求項に記載の発明によれば、押圧部材と加熱部材との間で被定着媒体を挟んで搬送しつつ、良好な熱定着を達成することができる。
請求項に記載の発明によれば、定着手段と温度検知手段との分離時において、検知窓を保護することができ、長期にわたって、精度のよい温度検知を達成することができる。
【0090】
請求項7に記載の発明によれば、常時、検知窓を保護することができ、長期にわたって、精度のよい温度検知を達成することができる。
請求項に記載の発明によれば、確実な温度検知を実現しつつ、熱定着装置のみを適切に交換して、コストの低減化を図ることができる。また、定着手段と温度検知手段との相対配置を固定して、温度検知手段による検知精度の向上を図ることができる。しかも、雄部と雌部との嵌合によって、温度検知手段の定着手段に対する位置決めを、簡易な構成によって確実に達成することができる。また、雌部において、雄部をがたつきなく受けるこ とができ、より確実な位置決めを達成することができる。さらに、定着手段の表面を再現性よく検知することができ、より一層、検知精度を向上させることができる。また、温度検知手段の耐久性の向上と、コストの低減化とを図ることができる。
【0091】
請求項9に記載の発明によれば、確実な温度検知を実現しつつ、熱定着装置のみを適切に交換して、コストの低減化を図ることができる。また、定着手段と温度検知手段との相対配置を固定して、温度検知手段による検知精度の向上を図ることができる。しかも、雄部と雌部との嵌合によって、温度検知手段の定着手段に対する位置決めを、簡易な構成によって確実に達成することができる。また、雌部において、雄部をがたつきなく受けることができ、より確実な位置決めを達成することができる。さらに、定着手段の表面を再現性よく検知することができ、より一層、検知精度を向上させることができる。また、温度検知手段の耐久性の向上と、コストの低減化とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の画像形成装置としてのレーザプリンタの一実施形態を示す要部側断面図であって、
(a)は、熱定着装置が本体ケーシングに装着され、開閉カバーがクローズされた状態を示し、
(b)は、熱定着装置が本体ケーシングから取り外され、開閉カバーがオープンされた状態を示す。
【図2】 図1に示すレーザプリンタの熱定着装置および温度センサユニットを示す要部斜視図である。
【図3】 図1に示すレーザプリンタの定着ケーシングおよび温度検知部を示す要部断面図であって、
(a)は、熱定着装置が本体ケーシングに装着された状態、
(b)は、熱定着装置が本体ケーシングから取り外された状態、
(c)は、温度検知部の正面図を示す。
【図4】 図3(a)に示す温度検知部の他の実施形態(ばねが1つ設けられている態様)を示す要部断面図である。
【図5】 図3(a)に示す温度検知部の他の実施形態(センサカバーを備えている態様)を示す要部断面図である。
【図6】 図3(c)に示す温度検知部の他の実施形態(巻き取り可能なフィルムが設けられている態様)を示す要部正面図である。
【符号の説明】
1 レーザプリンタ
2 本体ケーシング
3 用紙
22 加熱ローラ
23 押圧ローラ
32 熱定着装置
37 位置決め凹部
38 受入孔
41 温度センサ
44 センサケーシング
45 受光部
47 検知窓
50 位置決めピン
57 センサカバー
67 フィルム

Claims (9)

  1. 定着手段と、前記定着手段の表面の温度を測定するための非接触式温度センサである温度検知手段とを備える画像形成装置において、
    前記定着手段と前記温度検知手段とは、分離可能に構成されており、
    前記定着手段は、前記画像形成装置に対して着脱自在に装着され、
    前記温度検知手段が、前記画像形成装置に設けられ
    前記定着手段および前記温度検知手段のいずれか一方に、他方に対して突出し、同一直線上にない少なくとも3つの突部からなる雄部と、他方に、前記雄部を受ける雌部とを備え、前記温度検知手段の前記定着手段に対する距離および設置角度を位置決めするための位置決め手段を備えていることを特徴とする、画像形成装置。
  2. 前記温度検知手段は、前記定着手段の着脱経路に干渉しないように設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記温度検知手段は、前記画像形成装置から分離可能に構成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 前記位置決め手段は、前記雄部および前記雌部の少なくとも一方を、弾性的に支持するための弾性支持部を備えていることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 前記定着手段は、加熱される加熱部材と、前記加熱部材を押圧する押圧部材とを備え、
    前記温度検知手段は、前記加熱部材の表面の温度を検知することを特徴とする、請求項1ないしのいずれかに記載の画像形成装置。
  6. 前記温度検知手段は、前記定着手段と対向する検知窓を有し、
    前記定着手段と前記温度検知手段との分離時に、前記温度検知手段の前記検知窓を被覆するための被覆手段を備えていることを特徴とする、請求項1ないしのいずれかに記載の画像形成装置。
  7. 前記被覆手段は、透明フィルムからなり、前記検知窓を常時被覆していることを特徴とする、請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 定着手段を備え、画像形成装置に着脱自在に装着される熱定着装置において、
    前記画像形成装置に設けられ前記定着手段の表面の温度を測定するための非接触式温度センサである温度検知手段を、受け入れるための受入部と、
    前記温度検知手段に設けられ前記定着手段に対して突出する、同一直線上にない少なくとも3つの突部からなる雄部を、受けて、前記温度検知手段の前記定着手段に対する距離および設置角度を位置決めするための雌部とを備えていることを特徴とする、熱定着装置。
  9. 定着手段を備え、画像形成装置に着脱自在に装着される熱定着装置において、
    前記画像形成装置に設けられ前記定着手段の表面の温度を測定するための非接触式温度センサである温度検知手段を、受け入れるための受入部と、
    前記温度検知手段に対して突出する、同一直線上にない少なくとも3つの突部からなり、前記温度検知手段に設けられる雌部に受けられて、前記温度検知手段の前記定着手段に対する距離および設置角度を位置決めするための雄部とを備えていることを特徴とする、熱定着装置。
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