JP4545905B2

JP4545905B2 - 定着装置

Info

Publication number: JP4545905B2
Application number: JP2000262488A
Authority: JP
Inventors: 健一藤井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2020-08-31
Also published as: JP2002072760A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ等の画像形成装置に使用される定着装置に係り、特に複数個の熱検出素子を用いて温調を行なう定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トナー像を加熱及び加圧する事によって定着する定着装置を備えた画像形成装置の一例を図８に示す。図８は熱検出素子としてサーミスタを２個使用したレーザビームプリンタの概略図である。
【０００３】
レーザビームプリンタ１は、コンピュータなどの外部機器３１に接続され、外部機器３１の制御に基づいて記録紙２８にプリントを行う。外部機器３１は、ビデオコントローラ２７に各種制御信号および画像情報を供給する。外部機器３１から送られてきた画像情報をもとにビデオコントローラ２７は各種制御信号およびビデオ信号を生成して出力する。プリント制御部２６は装置内の各部を制御するための制御回路である。
【０００４】
図９に図８のレーザビームプリンタの動作タイミングを示す。ビデオコントローラ２７は、図９中、（ａ）に示すように、外部機器３１からのＲＤＹ信号がＴＲＵＥになると（外部機器から開始信号が入力すると）、図９中、（ｂ）のようにＰＲＩＮＴ信号をＴＲＵＥ（立ち上げる）とする。プリント制御部２６は、ＰＲＩＮＴ信号がＴＲＵＥになると、図９中の（ｆ）、（ｇ）のように、メインモータ２３、ポリゴンモータ１４の駆動を開始する。そして、メインモータ２３の駆動によって、感光ドラム１７、定着ユニット（装置）９の加圧ローラ１０、排紙ローラ１２が回転を開始する。この後、プリント制御部２６は半導体レーザ１３の光量制御および、一次帯電器１９、現像器２０、転写帯電器２１の高電圧の発生および、定着ユニット９のヒータユニット１１の温調を開始する。
【０００５】
プリント制御部２６は、図９中の（ｇ）のように、ポリゴンモータ１４からの駆動開始から時間Ｔ１を経過し、ポリゴンモータ１４の回転が定常状態になると、図９中の（ｈ）のように、給紙クラッチ２４をオンして給紙ローラ５を駆動し、給紙カセット２内の記録紙２８をレジストローラ６に向けて給紙する。そして、プリント制御部２６は記録紙２８をレジストローラ６に到達するタイミングで図９中の（ｃ）のようにＶＳＲＥＱ信号をビデオコントローラ２７に出力し、かつ図９中（ｈ）のように給紙クラッチ２４をオフして給紙ローラ５の駆動を停止する。
【０００６】
一方、ビデオコントローラ２７は、外部機器３１からの画像情報のドットイメージへの展開を終えてＶＤＯ信号の出力の準備を完了すると、図９中の（ｃ）のＶＳＲＥＱ信号がＴＲＵＥであることを確認した後、図９中の（ｄ）に示すようにＶＳＹＮＣ信号をＴＲＵＥとする。
【０００７】
そして、これに同期して図９中の（ｅ）のように時間Ｔｖ後に１ページ分の画像データとしてＶＤＯ信号の出力を開始する。
【０００８】
このとき、プリント制御部２６は、図９中の（ｉ）のようにＶＳＹＮＣ信号の立ち上がりから時間Ｔ３後にレジストローラクラッチ２５をオンし、レジストローラ６を駆動している。
【０００９】
レジストローラ６の駆動は図９中の（ｉ）のように記録紙２８の後端がレジストローラ６を通過するまでのＴ４間行う。また、この間、プリント制御部２６はビデオコントローラ２７からのＶＤＯ信号に応じて半導体レーザ１３を駆動する。
【００１０】
半導体レーザ１３から発したレーザ光はスキャナー部７のポリゴンミラー１５の回転によって直線状の走査に変換される。その後レーザ光はミラー１６で反射して感光ドラム１７に照射される。このようにしてＶＤＯ信号に応じて変調されたレーザ光を同時に感光ドラム１７上に走査することによって、感光ドラム１７上に潜像を形成し、以下同じ動作を繰り返すことによって感光ドラム１７上に１ページ分の潜像が形成される。
【００１１】
感光ドラム１７に形成された潜像は現像器２０によって現像され、その後、転写帯電器２１によって記録紙２８にトナー像が転写される。転写を終了すると、記録紙２８は定着ユニット９に搬送される。
【００１２】
図１０は定着動作中の定着ユニットの断面図を示す。
【００１３】
図１０において、３２はセラミックヒータで、セラミック基板に面状（線状）発熱体が形成されている。３４はセラミックヒータ３２の温度を検出するサーミスタユニットである。３６はセラミックヒータ３２に記録紙２８上のトナー像４２，４３が着かないようにする為のフィルムで、円筒形に形成されている。セラミックヒータ３２はフィルム３６を介して間接的に定着前のトナー像４２を加熱する。３７はセラミックヒータ３２を支える役割とフィルムを円筒形に支える役割をするフィルムガイドである。３８はフィルムを円筒形に支えるためのステイである。また、加圧ローラ１１は軸３９およびゴム４０およびチューブ４１より構成される。
【００１４】
転写トナー像４２を載せた記録紙２８が搬送されてくる直前の定着ユニット９において、セラミックヒータ３２は温調されている。このとき、加圧ローラ１１およびフィルム３６はそれぞれ矢印の方向に回転している。
【００１５】
記録紙２８と共に搬送されてきた転写トナー像４２は、フィルム３６と加圧ローラ１０との定着ニップで加熱および加圧されて、定着トナー像４３になる。
【００１６】
トナー像が定着された記録紙２８は、排紙ローラ１２によって機外に排紙される。また、続けて次のページのプリントを行う場合は、プリント制御部２６は図９中の（ｂ）のように時間Ｔ５後に再びＰＲＩＮＴ信号をＴＲＵＥとし、１ページ目のプリントと同様の制御を行う。
【００１７】
つぎに、図１１にセラミックヒータ３２とサーモスイッチ３３とサーミスタユニット３４，３５を示す。セラミックヒータ３２は、定着面の反対側に発熱体４４を有するセラミックヒータである。
【００１８】
サーモスイッチ３３は、セラミックヒータ３２の発熱体４４に対して直列に繋がっている。サーモスイッチ３３はヒータの温度が通常使用するよりも高い温度を検知した時に切れる。つまり、サーモスイッチ３３は安全回路である。
【００１９】
第１サーミスタユニット３４は、セラミックヒータ３２の中央付近の温度を検知する。４５はサーミスタ素子で、抵抗値が温度に応じて変化する。サーミスタ素子４５には電線４６が繋がっており、電線４６のもう一方の端はコネクタ等を介してプリント制御部２６に繋がっている。プリント制御部２６は、セラミックヒータ３２の中央の温度と予めプログラムされている定着に必要な温度を比較して、セラミックヒータ３２の通電をＯＮ・ＯＦＦする。また、４７，４８はフィルムガイド３７にサーミスタユニット３４を固定するための取付け穴である。
【００２０】
第２サーミスタユニット３５は、セラミックヒータ３２の通紙領域端部の温度を検知する。４９はサーミスタ素子で、抵抗値が温度に応じて変化する。サーミスタ素子４９には電線５０が繋がっており、電線５０のもう一方の端はコネクタ等を介してプリント制御部２６に繋がっている。プリント制御部２６は、発熱体端部の温度がある温度よりも高くなると、プリントの間隔をあける、あるいはセラミックヒータ３２の通電を停止などを行う。発熱体４４よりも幅の狭い紙が通紙されると、紙が通過しない発熱体の領域の温度が定着温度よりも高くなり、画像に悪影響を及ぼすことや、構成部材の耐熱温度を超える場合があるため、端部の温度を検出している。また、５１，５２はフィルムガイド３７にサーミスタユニット３５を固定するための取付け穴である。
【００２１】
図１２に定着ユニット９の電気回路図を示す。第１サーミスタユニット３４はコネクタ５３を介してマルチハーネスの中継ケーブル５４に接続する。同様に第２サーミスタユニット３５もコネクタ５５を介して中継ケーブル５４に接続する。中継ケーブル５４は定着ユニットコネクタ５６に接続する。定着ユニットコネクタ５６は、プリント制御部２６に繋がっている。また、セラミックヒータ３２とサーモスイッチ３３も定着ユニットコネクタ５６を介して、プリント制御部２６に繋がっている。
【００２２】
【発明が解決しようとしている課題】
このような構成の定着ユニットにおいては、サーミスタユニットが２つあるため、サーミスタユニットをヒータユニットに取り付ける作業が２回必要であった。また、２個のサーミスタの種類が異なる場合には、取付け間違いや２種類のサーミスタを管理しなければならないという問題がある。
【００２３】
本発明は上記の課題を鑑みてなされたもので、第一の目的は、複数のサーミスタユニットを１つのサーミスタユニットにする、つまり複数のサーミスタを備えた一つのユニットにすることによって、一回で取り付けられる組立て効率の良い温度検出ユニットを備えた定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【００２４】
また、本発明の第二の目的は、一つの構成体における複数の温度検出素子の接続に関して、共通化できる配線を共通化することにより配線数を減らしてコンパクトかつ安価な温度検出ユニットを備えた定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【００２５】
ところで、共通にした電線に故障が発生すると、複数の温度検出素子が同時に使用できなくなるという問題がある。
【００２６】
そこで、本発明の第三の目的は、故障が発生する確率が高いコネクタ部および電線部は、共通にした電線を複数に戻して配線することにより、故障に強くコンパクトかつわずかに安価な温度検出ユニットを備えた定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための本発明は、筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触するヒータと、前記フィルムを介して前記ヒータと共にトナー像を担持する記録紙を挟持搬送する定着ニップを形成する加圧ローラと、前記フィルムの筒の中に配置されており前記ヒータの長手方向で異なる位置のヒータ温度を検出する複数のサーミスタと、を有する定着装置において、前記複数のサーミスタは前記ヒータとは別体の一つの構造体に保持されており、前記構造体には前記複数のサーミスタの出力を前記フィルムの外に取り出すための複数本の電配線が接続される複数本の導電体がインサート成形されており、前記複数のサーミスタの素子に夫々繋がっている二本の電線のうち接地電位となる電線は共通の前記導電体に接続されており、前記接地電位となる電線が接続されている前記構造体中の前記導電体は途中で分岐し、分岐した先は接地電位となる前記電配線に夫々接続されていることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、定着装置におけるサーミスタユニット１０１およびセラミックヒータ１００の参考例及び実施の形態の斜視図である。以下、図１で示したサーミスタユニット１０１の説明を行う。
【００２９】
サーミスタユニット１０１は、中央サーミスタ素子１０２および端部サーミスタ素子１０３の２つのサーミスタを１つの構造体としての、水平基板１０１Ａに固定された縦足部１０１Ｂ、１０１Ｃの下端に備えている。中央サーミスタ素子１０２はセラミックヒータ１００の中央付近の温度を検知し、端部サーミスタ素子１０３はセラミックヒータ１００の通紙領域端部の温度を検知する。この構造体は、ヒータ基板に対して取り外し可能となっている。
【００３０】
このように、２つのサーミスタ素子（中央サーミスタ素子１０２と端部サーミスタ素子１０３）をまとめ一つの構成にしたことが本発明の実施の形態における特徴の一つである。
【００３１】
中央サーミスタ素子１０２はヒータの温度コントロールに用いる。また、端部サーミスタ素子１０３は発熱体４４よりも狭い紙を通紙した時に生じる発熱体端部の温度上昇を検知する。発熱体４４の端部の温度上昇を検知したら、ヒータの通電を止める、若しくは給紙間隔をあける。
【００３２】
サーミスタユニット１０１についてさらに説明を行う。１０４，１０５はフィルムガイド（図示しない）にサーミスタユニット１０１を固定するための取付け穴である。サーミスタユニットを１つにまとめたことにより、取付け穴の数も半分にすることができ、取付けを１回でできる。加えて、コネクタの数も１つにすることができるため、コネクタの接続も１回にできる。
【００３３】
図２に参考例のサーミスタユニット１０１をセラミックヒータ１００に接しない面から見た図を示す。
【００３４】
１０６，１０７は、中央サーミスタ素子１０２の電位を引き出すインサートフレームである。第１インサートフレーム１０６は、溶接部１０８で中央サーミスタ素子１０２から引き出された電線と繋がっている。また、第１インサートフレーム１０６は溶接部１０９で電線１１０に繋がっている。電線１１０はコネクタ１１１に繋がっている。
【００３５】
第２インサートフレーム１０７は、溶接部１１２で中央サーミスタ１０２から引き出された電線と繋がっている。また、第２インサートフレーム１０７は、溶接部１１３で電線１１４に繋がっている。電線１１４はコネクタ１１１に繋がっている。
【００３６】
１１５，１１６は、端部サーミスタ素子１０３の電位を引き出すインサートフレームである。第３インサートフレーム１１５は溶接部１１７で端部サーミスタ素子１０３から引き出された電線と繋がっている。また、第３インサートフレーム１１５は溶接部１１８で電線１１９に繋がっている。電線１１９はコネクタ１１１に繋がっている。
【００３７】
第４インサートフレーム１１６は、溶接部１２０で端部サーミスタ１０３から引き出された電線と繋がっている。また、第４インサートフレーム１１６は、溶接部１２１で電線１２２に繋がっている。電線１２２はコネクタ１１１に繋がっている。
【００３８】
図３は参考例の電気回路図を示す。
【００３９】
図３において、１０２は中央サーミスタ素子、１０３は端部サーミスタ素子、１１１はサーミスタユニットのコネクタである。１２３はサーモスイッチである。１２４は定着装置と画像形成装置本体を接続するコネクタである。
【００４０】
このように、従来では中央と端部とに分けて２つのサーミスタユニットを構成していたが、参考例では、２個のサーミスタ素子を１つのサーミスタユニットにまとめることにより、サーミスタユニットを１回で取り付けることができる。
【００４１】
なお、参考例では、１つのサーミスタユニットに２個のサーミスタ素子を有する場合について説明した。しかし、３個以上のサーミスタ素子を有する場合についても同様である。
【００４２】
（参考例２）
図４、図５は参考例２を示す。
【００４３】
図４は、サーミスタユニットをヒータに接しない面から見た図である。以下、図４で示したサーミスタユニット２００の説明を行う。
【００４４】
サーミスタユニット２００は、インサートフレーム２０１，２０２，２０３を有している。第１インサートフレーム２０１は、溶接部２０４において中央サーミスタ素子の電線と繋がっている。また、第１インサートフレーム２０１は、溶接部２０５において端部サーミスタの電線と繋がっている。そして、溶接部２０６において、ＧＮＤ電位の電配線２０７と接続されている。このように、中央サーミスタと端部サーミスタの複数のサーミスタのＧＮＤ電位の電配線を共通にして引き出している点が参考例２における特徴である。
【００４５】
第２インサートフレーム２０２は、溶接部２０８において中央サーミスタと繋がっている。第２インサートフレーム２０２は、溶接部２０９において中央サーミスタの電位を伝える電配線２１０と接続されている。
【００４６】
第３インサートフレーム２０３は、溶接部２１１において端部サーミスタと繋がっている。インサートフレーム２０３は、溶接部２１２において端部サーミスタの電位を伝える電配線２１３と接続されている。電配線２０７，２１０，２１３はコネクタ２１４に繋がっていて、プリント制御部２２１と繋がっている。
【００４７】
図５は参考例２の定着ユニットの電気回路図を示す。
【００４８】
図５において、２１８は中央サーミスタ素子、２１９は端部サーミスタ素子である。電配線数は３本になるため、従来よりも１本少ない線で結線することができる。図４に戻って、２１５，２１６はフィルムガイドにサーミスタユニット２００を固定するための穴である。
【００４９】
参考例２のサーミスタユニットの幅２１７は、参考例におけるサーミスタユニットの幅１２３に比べてインサートフレームの本数が少ない分、狭い幅にすることができる。
【００５０】
このように、参考例２では、２個のサーミスタのＧＮＤ線を共通化することにより、サーミスタユニットの幅を小さくするとともに、配線数を減らすことができる。これにより、小スペース化、コストダウンが実現する。
【００５１】
（実施の形態）
図６及び図７は本発明の実施の形態を示す。
【００５２】
図６はサーミスタユニットの実施の形態をヒータに接しない面から見た図である。以下、図６で示したサーミスタユニット３００の説明を行う。
【００５３】
サーミスタユニット３００は、３本のインサートフレーム（導電体）３０１，３０２，３０３を有している。第１インサートフレーム３０１は、溶接部３０４において中央サーミスタの電線と繋がっている。また、第１インサートフレーム３０１は、溶接部３０５において端部サーミスタの電線と繋がっている。そして、溶接部３０６において、第１のＧＮＤ電位の電配線３０７と接続されている。また、溶接部３０８において、第２のＧＮＤ電位の電配線３０９と接続されている。このように、中央サーミスタと端部サーミスタの複数のサーミスタのＧＮＤ電位の電配線を共通にして引き出した後、再び分岐させている点が本発明の実施の形態における特徴である。
【００５４】
第２インサートフレーム３０２は、溶接部３１０において中央サーミスタと繋がっている。第２インサートフレーム３０２は、溶接部３１１において中央サーミスタの電位を伝える電配線３１２と接続されている。
【００５５】
第３インサートフレーム３０３は、溶接部３１３において端部サーミスタと繋がっている。第３インサートフレーム３０３は、溶接部３１４において端部サーミスタの電位を伝える電配線３１５と接続されている。電配線３０７，３０９，３１２，３１５はコネクタ３１６に繋がっていて、プリント制御部３２６と繋がっている。
【００５６】
図７は本実施の形態の電気回路図を示す。
【００５７】
図７において、３２０は中央サーミスタ、３２１は端部サーミスタである。３２３はサーモスイッチである。電配線数は４本であるため、従来と同じ配線数である。
【００５８】
しかし、ＧＮＤラインの一方が不通になっても、サーミスタ故障が発生することはない。なお、参考例２では、共通化したＧＮＤラインに故障が発生すると、２つのサーミスタ１１８，１１９がともに使用不可能となる。
【００５９】
また、従来例では、ＧＮＤラインの一方が故障すると、そのサーミスタが使えなかった。つまり、従来よりも故障に強い配線になっている。
【００６０】
図６に戻って、３１７，３１８はフィルムガイドにサーミスタユニット３００を固定するための穴である。
【００６１】
サーミスタユニットの幅３１９は、参考例のサーミスタユニットの幅、矢印１２３に比べて狭い幅にすることができる。
【００６２】
このように、実施の形態では、２個のサーミスタのＧＮＤ線を共通化することにより、サーミスタユニットの幅を小さくするとともに、ＧＮＤ線の故障に強くすることができる。これにより、小スペース化、高信頼性が実現する。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の熱検出素子を使用する場合において、組立て効率を向上することができる。さらに、配線の本数を少なくすることも可能である。この結果、配線スペースが減り、材料コストを下げることが可能となる。このとき、信頼性を下げることなく、省スペース・低コストを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例及び実施の形態におけるサーミスタユニットをヒータに接しない側より見た斜視図。
【図２】図１のサーミスタユニットをヒータに接しない側より見た平面図。
【図３】図２のユニットの電気回路を示す図。
【図４】参考例２におけるサーミスタユニットをヒータに接しない側より見た平面図。
【図５】図４のユニットの電気回路を示す図。
【図６】本発明の実施の形態におけるサーミスタユニットをヒータに接しない側より見た平面図。
【図７】図６のユニットの電気回路を示す図。
【図８】従来のレーザビームプリンタの断面図。
【図９】図８のレーザビームプリンタの動作タイミングを示す図。
【図１０】従来の定着装置の断面図。
【図１１】図１０の定着装置のサーミスタユニット等を示す図。
【図１２】図１０の定着装置の電気回路を示す図。
【符号の説明】
４４発熱体
１００セラミックヒータ
１０１、２００、３００サーミスタユニット
１０２中央サーミスタ素子
１０３端部サーミスタ素子
１０４，１０５、２１５，２１６、３１７，３１８取付け穴
１０６，１０７、１１５，１１６、２０１，２０２，２０３、３０１，３０２，３０３インサートフレーム
１０８、１０９、１１２、１１３、１１７、１１８、１２１、２０４、２０５、２０８、２０９、２１１、２１２、３０８、３１１、３１３，３１４溶接部
１１０、１２２、１１４、１１９、１２２、２０７、２１０、２１３、３０７、３０９、３１２、３１５電線
１１１、１２４、２１４、３１６コネクタ
１０２、２１８、３２０中央サーミスタ素子
１０３、２１９、３２１端部サーミスタ素子
１２３サーモスイッチ
２２１、３２６プリント制御部

Claims

筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触するヒータと、前記フィルムを介して前記ヒータと共にトナー像を担持する記録紙を挟持搬送する定着ニップを形成する加圧ローラと、前記フィルムの筒の中に配置されており前記ヒータの長手方向で異なる位置のヒータ温度を検出する複数のサーミスタと、を有する定着装置において、
前記複数のサーミスタは前記ヒータとは別体の一つの構造体に保持されており、前記構造体には前記複数のサーミスタの出力を前記フィルムの外に取り出すための複数本の電配線が接続される複数本の導電体がインサート成形されており、前記複数のサーミスタの素子に夫々繋がっている二本の電線のうち接地電位となる電線は共通の前記導電体に接続されており、前記接地電位となる電線が接続されている前記構造体中の前記導電体は途中で分岐し、分岐した先は接地電位となる前記電配線に夫々接続されていることを特徴とする定着装置。