JP3809745B2

JP3809745B2 - 定着装置

Info

Publication number: JP3809745B2
Application number: JP13256799A
Authority: JP
Inventors: 康夫鈴木; 治清水; 弘幸大川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2019-05-13
Also published as: JP2000321909A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載された定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザープリンタ、コピー等には、記録用紙にトナーを定着させるための定着装置が設けられている。この定着装置は、図８及び図９に示すように、所定の定着温度で記録媒体上のトナー像を融解させる加熱ローラ１００と、記録媒体を加熱ローラ１００との間で挟持加圧してトナー像が転写された用紙にトナーを定着させる加圧ローラ１０２と、で構成されている（特開平３−２７０７４号公報）。
【０００３】
加熱ローラ１００の軸芯部には、ガラス筒で成形されたハロゲンランプ１０４が内蔵されており、加熱ローラ１００の外周面を所定の温度に上昇させている。このハロゲンランプ１０４は、通常約１７０〜１８０度まで発熱する。
【０００４】
一方、樹脂製のフレーム１０５に固定されたホルダー１０６には、支持穴１０６Ａが形成されており、この支持穴１０６Ａにハロゲンランプ１０４が移動可能に支持されている。また、ホルダー１０６には、板バネ１１２が固定されており、この板バネ１１２によって、ハロゲンランプ１０４のフランジ１０４Ａを付勢してハロゲンランプ１０４の移動を規制する。
【０００５】
このため、ホルダー１０６がフレーム１０５の熱膨張によってハロゲンランプ１０４の軸方向に移動しても、支持穴１０６Ａがハロゲンランプ１０４の軸方向に移動可能となるため、ハロゲンランプ１０４には、熱応力が作用しない。
【０００６】
しかし、ホルダー１０６の移動量によって、板バネ１１２がハロゲンランプ１０４のフランジ１０４Ａを付勢する付勢力が異なってくるので、ハロゲンランプ１０４には、熱膨張及び熱収縮により板バネ１１２よって繰り返し荷重が作用することとなり、ハロゲンランプ１０４が疲労破壊しやすい。
【０００７】
また、ハロゲンランプ１０４の先端部には、ハーネス１１４が取付けられており、このハーネス１１４は導通板１０８を介してホルダー１０６に固定されるが、このとき、ハーネス１１４の向きによっては、ハロゲンランプ１０４に捩り応力が作用しハロゲンランプ１０４が破損する場合があった。
【０００８】
さらに、ハーネス１１４を導通板１０８を介してホルダー１０６に固定するとき、捩りによるハーネス１１４の断線やフレーム１０５の熱膨張による断線を防止するため、予めハーネス１１４を長くして、ハーネス１１４を引き回すスペースの確保が必要となってくる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、ハロゲンランプに繰返し応力が作用することなく、ハロゲンランプに掛かる捩り応力を吸収し、小さいスペースで取付けが可能な定着装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、画像形成装置内には定着装置が装填されている。この定着装置は、トナー像が形成された記録媒体を加圧加熱することによりこの記録媒体にトナー像を定着させる。
【００１１】
画像形成装置に固定される本体フレーム内には、加熱ローラ及び加圧ローラが配設されており、加熱ローラは、所定の定着温度で記録媒体上のトナー像を融解させ、加圧ローラは、記録媒体を加熱ローラとの間で挟持加圧する。
【００１２】
加熱ローラには加熱手段が内蔵されており、加熱手段の端部は支持部材に固定されている。この支持部材は本体フレームと係合しており、加熱手段の長さ方向へ移動可能となっている。
【００１３】
このため、本体フレームが熱膨張しても、支持部材が本体フレームの移動に伴って移動することはない。従って、支持部材に固定された加熱手段に引張応力等が作用することはなく、加熱手段の破損等の問題がない。
【００１４】
また、支持部材は外部に円弧面を備えたホルダーである。一方、本体フレームには収納穴が形成されており、ホルダーを加熱手段の軸芯周りに回動可能に保持する。
【００１５】
このため、加熱手段をホルダーに固定するとき、加熱手段が若干ズレた状態で固定されたとしても、ホルダーは加熱手段の軸芯周りに回動可能に収納穴に係合されるので、加熱手段とホルダーとのズレは、ホルダーを軸芯周りに回動させることで吸収でき、加熱手段には捩り応力が作用しない。
【００１６】
また、ホルダーの円弧面からは突出部が突出している。一方、略円筒状の収納穴には溝部が形成されており、この溝部が突出部と係合してホルダーの加熱手段の長さ方向及び軸芯周りへの動きを一定範囲内で許容している。
【００１７】
このため、ホルダーの抜け落ちが防止され、また、突出部と溝部とを係合させるだけなので、構造が簡単で組立の作業性が良く、コストが掛からない。
【００１８】
請求項２に記載の発明では、支持部材が加熱手段の両端部に設けられている。このため、加熱ローラ内の加熱手段の軸方向の位置が調節でき、適切な配光位置とすることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、支持部材が加熱手段と共に加熱ローラの長さ方向に抜取り可能に本体フレームと係合している。
【００２０】
このため、支持部材を収納穴から抜取るだけで加熱手段も一緒に加熱ローラから抜取ることができ、加熱手段の交換が容易である。また、交換に伴う時間を削減することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明では、支持部材が本体フレームと同質の材料で成形されている。
【００２２】
例えば、支持部材の線膨張係数が本体フレームの線膨張係数よりも大きい場合、突出部が溝部より膨張して突出部が溝部と共に移動する恐れがあるので、支持部材と本体フレームとでは同質の材料を用いて、支持部材と本体フレームとの線膨張係数を同一とした方が良い。
【００２３】
請求項５に記載の発明では、支持部材に加熱手段の端部と共に加熱手段へ送電する送電手段が固定されている。
請求項６に記載の発明では、ホルダーを半円柱状とし、該ホルダーの円弧面に沿って一対のアームを延出させており、該アームの間に送電手段が収納可能なホルダー配線路を設けている。一方、収納穴を切り抜き、ホルダー配線路と連通して送電手段が収納可能な本体配線路を設けている。
この構成により、送電手段を支持部材に固定した後、送電手段をホルダー配線路及び本体配線路内に収納することができるため、送電手段が邪魔にならず、また、折れ曲がった状態で固定されることがないので、断線の問題がない。
【００２４】
このため、送電手段としてハーネスを固定した場合でも、断線の問題がなく、また、支持部材は熱膨張によって固定部分が移動しないので、ハーネスに引張応力が作用することを想定して、ハーネスを予め長く設定する必要がない。従って、ハーネスを従来よりも短くすることができ、引き回す必要もない。また、ハーネスが一体となったハロゲンランプを使用しなくて済むので、コストが低減できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に示すように、本形態に係る定着装置１０は、所定の定着温度で記録媒体上のトナー像を融解させる加熱ローラ１２と、記録媒体を加熱ローラとの間で挟持加圧してトナー像が転写された用紙にトナーを定着させる加圧ローラ１４と、で構成されている。
【００２６】
加熱ローラ１２は、鉄系の薄肉鋼管で成形され、表面を剥離性の良いＰＦＡでコーティングされており、軸芯部にはガラス筒のハロゲンランプ１６が内蔵されている。このハロゲンランプ１６は、後述する樹脂製の本体フレーム１８、１９に装着され、図示しないサーミスタ及び制御装置によって、加熱ローラ１２の表面温度が一定となるように制御されている。
【００２７】
また、加熱ローラ１２は、ベアリング２０を介してフレーム２１に回転可能に軸支されている。この加熱ローラ１２の端部には、図示しないギヤが取り付けられており、画像形成装置側のギヤ（図示省略）により回転駆動力が常時付与される。
【００２８】
一方、加熱ローラ１２との間で用紙を挟持搬送する加圧ローラ１４は、鉄管で構成されており、鉄管の外周面には耐熱性を有するシリコンスポンジ層が形成されている。このシリコンスポンジ層は、ＰＦＡのフィルムでチュービングされている。
【００２９】
加圧ローラ１４は、ベアリング２２によって軸支されており、このベアリング２２はスプリング２４によって加熱ローラ１２側へ付勢されている。これにより、加圧ローラ１４が加熱ローラ１２に圧接され所定のニップ力が発生する。
【００３０】
一方、ハロゲンランプ１６の両端には矩形状の封止部２６が設けられており、封止部２６にはハロゲンランプ１６の中心軸線に沿って棒状の端子２８が突出している。
【００３１】
この端子２８には矩形平板状の電導性のベース部材３０、３１が溶着等により固着されており、このベース部材３０、３１には孔部３０Ａ、３１Ａが形成され、固定ネジ３２が挿通可能となっている。
【００３２】
図６に示すように、ベース部材３０が装着される本体フレーム１８には、ベース部材３０が装着可能な装着部３４が形成されており、この装着部３４にはネジ溝３４Ａが形成され、開口部３５から固定ネジ３２がねじ込み可能となっている。
【００３３】
これにより、ベース部材３０は、装着部３４に装着され、電源に接続されるハーネス４２と共に固定ネジ３２で本体フレーム１８に固定される。
【００３４】
一方、図１に示すように、ベース部材３１が装着される本体フレーム１９には、略円筒状の収納穴３８が形成されており、収納穴３８の口縁には、矩形状の溝部３８Ａが形成されている。この収納穴３８には、半円柱状のホルダー４０が収納可能となっている。ホルダー４０には、円弧面から突出部４０Ａが突出しており、この突出部４０Ａが溝部３８Ａと係合する。
【００３５】
これにより、ホルダー４０が収納穴３８内で位置決めされ、抜け落ちないようになっている。また、溝部３８Ａの長さＬ1は突出部４０Ａの長さＬ2より長くなっており、溝部３８Ａの幅Ｄ1は突出部４０Ａの幅Ｄ2よりも広くなっている。このため、突出部４０Ａは溝部３８Ａ内を収納穴３８の軸方向及び軸周りに移動可能となっている。
【００３６】
このホルダー４０の中央部には、ネジ溝４０Ｂが形成されており、固定ネジ３２がねじ込み可能となっている。このため、ハロゲンランプ１６のベース部材３１は電源に接続されるハーネス４２と共に固定ネジ３２でホルダー４０に固定可能となる。
【００３７】
また、ホルダー４０の下方の左右には、ホルダー４０の円弧面に沿ってアーム４４、４６が延出している。このアーム４４、４６の基部は、ホルダー４０の取付面４０Ｃにベース部材３１が取付けられたとき、ベース部材３１の端面を支持すると共にベース部材３１を位置決めしている。
【００３８】
アーム４６には、円弧面に沿って円板状のストッパー４８が形成されており、ベース部材３１の先端面がストッパー４８と当接して、ベース部材３１の長さ方向の位置決めを行うと共に、収納穴３８にホルダー４０を収納させたとき、ストッパー４８が本体フレーム１９と面一となる。
【００３９】
アーム４４、４６の上方には、ホルダー４０の円弧面に沿って挟持部５０が延出しており、挟持部５０の基部はアーム４４、４６と共にベース部材３１を挟持する。また、アーム４４、４６の基部には、段部５２が形成され、ベース部材３１を取付面４０Ｃに固定し易くするため、間口を広げている。
【００４０】
さらに、アーム４４、４６の間には、ホルダー配線路５４が設けられており、ハーネス４２が収納可能となっている。一方、収納穴３８の周壁の一部は周方向に切り抜かれ、矩形状の本体配線路５６が形成されている。この本体配線路５６を通じてハーネス４２がホルダー配線路５４へ至る。
【００４１】
この構成により、ハーネス４２を固定ネジ３２で固定した後、ハーネス４２はホルダー配線路５４及び本体配線路５６内に収納することができ、ハーネス４２が邪魔にならず、また、ハーネス４２が折れ曲がった状態で固定されることがないので、断線の問題がない。また、本体配線路５６の両側はアーム４４、４６を回動可能に支持する受け部３８Ｂとなっている。
【００４２】
なお、本体配線路５６の幅はハーネス４２の幅よりも広くなっており、本体フレーム１９の熱膨張により本体配線路５６がハロゲンランプ１６の軸方向へ移動したとしても、ハーネス４２に引張応力が作用することはない。
【００４３】
以上のように本形態では、図３に想像線で示すように、本体フレーム１９が熱膨張して移動しても、ホルダー４０は本体フレーム１９には固定されていないため、ホルダー４０が、本体フレーム１９と共に移動することはない。また、溝部３８Ａと突出部４０Ａとの間には間隙（Ｌ2−Ｌ1で表される）が設けられているため、溝部３８Ａが突出部４０Ａにぶつかることはない。
【００４４】
このため、本体フレーム１９の熱膨張によってホルダー４０に固定されたハロゲンランプ１６に引張応力が作用することはないので、これによってハロゲンランプ１６が破損等することはない。
【００４５】
さらに、ホルダー４０が移動しないので、ハーネス４２に引張応力が作用することはなく、断線の問題がない。また、本体配線路５６の幅はハーネス４２の幅よりも広くしているため、本体フレーム１９の熱膨張により本体配線路５６が軸方向へ移動してもハーネス４２に引張応力が作用することはない。
【００４６】
このため、ハーネス４２に引張応力が作用することを想定して、ハーネス４２を予め長く設定する必要がないので、ハーネス４２を従来よりも短くすることができ、ハーネス１１４を引き回す必要もなく、コストが低減できる。
【００４７】
また、ハロゲンランプ１６の製造時に、ハロゲンランプ１６の端子２８にベース部材３０、３１を固着させるとき、封止部２６の表面に対してベース部材３０、３１の表面が若干ズレた状態で固着されたとしても、図４に示すように、突出部４０Ａと溝部３８Ａには間隙（Ｄ2−Ｄ1で表される）が設けられているため、間隙分の角度θの回動が可能となる。
【００４８】
このため、ホルダー４０にハロゲンランプ１６を固定した後、ホルダー４０は収納穴３８内で円弧面に沿って回動することができるので、封止部２６とベース部材３０、３１との固着ズレは吸収され、ハロゲンランプ１６には捩り応力が作用しない。
【００４９】
さらに、本体フレーム１９が熱膨張により捩れても、ホルダー４０は収納穴３８に対して回動可能となっているので、ホルダー４０が本体フレーム１８の捩れに伴って回動することはなく、ホルダー４０に固定されたハロゲンランプ１６（図１参照）にも捩り応力等が作用することはない。
【００５０】
また、ホルダー４０の線膨張係数が本体フレーム１９の線膨張係数よりも大きい場合、突出部４０Ａが溝部３８Ａより膨張して突出部４０Ａが溝部３８Ａと共に移動する恐れがあるので、ホルダー４０は本体フレーム１９と同質の材料で成形されている。
【００５１】
さらに、本実施形態の変形例として、図５に示すように、本体フレーム１８側にもハロゲンランプ１６の軸方向に移動可能なホルダー６０を装着させても良い。この場合、本体フレーム１８の収納穴６２には、図示しない長溝が形成されており、この長溝を通してホルダー６０は収納穴６２にネジ止めされる。
【００５２】
このような構造によって、ハロゲンランプ１６の配光位置に合わせてハロゲンランプ１６を位置決めした後、ホルダー６０を固定することができる。
【００５３】
なお、ホルダー６０は上記仕様に限らず、ハロゲンランプ１６の配光位置を調節するためハロゲンランプ１６の軸方向に移動可能であり、調節した後、ホルダー６０を固定できれば良い。
【００５４】
次に、本形態に係る定着装置に用いられるハロゲンランプ１６の取付け方法について説明する。
【００５５】
図６に示すように、ハロゲンランプ１６を加熱ローラ１２の軸芯部に挿通し、ベース部材３０を本体フレーム１８の装着部３４に装着する。次に、固定ネジ３２を、ハーネス４２の端子孔４２Ｂに挿通し、さらに、ベース部材３０の孔部３０Ａに挿通する。
【００５６】
次に、開口部３５からドライバーで固定ネジ３２を装着部３４のネジ溝３４Ａにねじ込み、図２に示すように、ベース部材３０及びハーネス４２を本体フレーム１８に固定する。このとき、ハーネス４２を本体配線路３６に収納する。次に、図１に示すように、ホルダー４０の突出部４０Ａを収納穴３８の溝部３８Ａに係合させ、本体フレーム１９の収納穴３８にホルダー４０を収納する。
【００５７】
そして、ハーネス４２の端子孔４２Ｂを固定ネジ３２に挿通させた状態で、固定ネジ３２をベース部材３１の孔部３１Ａに挿通する。次に、開口部４１からドライバーで固定ネジ３２をホルダー４０のネジ溝４０Ｂにねじ込み、ベース部材３１をホルダー４０に固定する。このとき、ハーネス４２をホルダー配線路５４及び本体配線路５６に収納する。
【００５８】
次に、本形態に係る定着装置に用いられるハロゲンランプ１６の取外し方法について説明する。
【００５９】
まず、開口部３５、４１からドライバーで固定ネジ３２を取外し、ハーネス４２をベース部材３０、３１から取り外す。次に、図７に示すように、ホルダー４０を矢印方向へ引き出す。ホルダー４０には、ハロゲンランプ１６が固定されており、ホルダー４０を引き出すだけで、簡単に加熱ローラ１２からハロゲンランプ１６が取り出される。このため、ハロゲンランプ１６の交換が容易であり、交換時間が削減され、作業性が良い。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、本体フレームが熱膨張しても、支持部材が本体フレームの移動に伴って移動することはない。従って、支持部材に固定された加熱手段に引張応力等が作用することはなく、加熱手段の破損等の問題がない。
【００６１】
また、加熱手段をホルダーに固定するとき、加熱手段が若干ズレた状態で固定されたとしても、ホルダーは加熱手段の軸芯周りに回動可能に収納穴に係合されるので、加熱手段とホルダーとのズレは、ホルダーを軸芯周りに回動させることで吸収でき、加熱手段に捩り応力が作用しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本形態に係る定着装置に用いられるホルダー及び本体フレームを示す分解斜視図である。
【図２】本形態に係る定着装置を示す垂直断面図である。
【図３】本形態に係る定着装置に用いられるホルダー及び本体フレームを示す水平断面図である。
【図４】本形態に係る定着装置に用いられるホルダー及び本体フレームを示す側面図である。
【図５】本形態に係る定着装置の変形例を示す垂直断面図である。
【図６】本形態に係る定着装置に用いられるハロゲンランプの一端側を示す分解斜視図である。
【図７】本形態に係る定着装置に用いられるハロゲンランプの抜取りを示す水平断面図である。
【図８】従来の定着装置を示す垂直断面図である。
【図９】従来の定着装置に用いられるホルダー及び本体フレームを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１０定着装置
１２加熱ローラ
１４加圧ローラ
１６ハロゲンランプ（加熱手段）
１８本体フレーム
１９本体フレーム
３０ベース部材（送電手段）
３１ベース部材（送電手段）
３８収納穴
３８Ａ溝部
４０ホルダー（支持部材）
４０Ａ突出部
４２ハーネス（送電手段）
６０ホルダー（支持部材）
６２収納穴

Claims

画像形成装置内に装填されトナー像が形成された記録媒体を加圧加熱することによりこの記録媒体にトナー像を定着させる定着装置であって、
画像形成装置に固定される本体フレームと、前記本体フレーム内に配設され所定の定着温度で前記記録媒体上の前記トナー像を融解させる加熱ローラと、前記本体フレーム内に配設され前記記録媒体を前記加熱ローラとの間で挟持加圧する加圧ローラと、前記加熱ローラに内蔵される加熱手段と、前記加熱手段の端部が固定され加熱手段の長さ方向へ移動可能に本体フレームと係合する支持部材と、を有し、
前記支持部材が外部に円弧面を備えたホルダーとされ、前記本体フレームに前記ホルダーを前記加熱手段の軸芯周りに回動可能に保持する略円筒状の収納穴が形成され、前記ホルダーの円弧面から突出する突出部と、前記収納穴に形成され前記突出部と係合して前記ホルダーの前記加熱手段の長さ方向及び軸芯周りへの動きを一定範囲内で許容する溝部と、を有することを特徴とする定着装置。
前記支持部材が前記加熱手段の両端部に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記支持部材が前記加熱手段と共に前記加熱ローラの長さ方向に抜取り可能に前記本体フレームと係合することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
前記支持部材が前記本体フレームと同質の材料で成形されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
前記支持部材に前記加熱手段の端部と共に加熱手段へ送電する送電手段を固定したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置。
前記ホルダーが半円柱状を成し、前記ホルダーの円弧面に沿って延出する一対のアームと、前記アームの間に設けられ前記送電手段が収納可能なホルダー配線路と、前記収納穴に切り抜かれ前記ホルダー配線路と連通して前記送電手段が収納可能な本体配線路と、を備えたことを特徴とする請求項５に記載の定着装置。