JP4711376B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータを内蔵した定着ローラを有する熱ローラ式の定着装置を備えたＰＰＣ複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に係り、特に温度過昇防止装置であるサーモスタットの取付け構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８はこの種の画像形成装置に備えられる定着装置を示している。すなわち、図８に示すように、定着装置８ａは内部に定着ヒータ51を内蔵した定着ローラ20と、この定着ローラ20に回動自在に圧接された加圧ローラ21と、定着ローラ20の表面温度を検知するサーミスタ26（図２）と定着ローラ20に対する温度過昇防止装置であり、定着ローラ20の温度が異常上昇した場合に、その異常温度に基いて作動する前記定着ヒータ51への通電を遮断自在とするサーモスタット50とを有している。そして、図８に示すようにこのサーモスタット50は定着ローラ20と対向する位置に固設された支持板60に、その鍔部61がねじ62により取付け固定されている。すなわち、通常の常温から100℃まで１分程度の時間を要する定着装置において、例えば、定着ローラ20の温度を制御するサーミスタ26（図２）が故障した場合には定着ローラ20の温度が異常に上昇してしまうため、安全装置として定着ヒータ51への電力供給部（通電部）に前記サーモスタット50を配置することにより、通電を遮断できるように構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来技術の場合には以下の問題がある。すなわち、前述した通常の定着装置の場合にはサーモスタットと定着ローラとのギャップは、「２ｍｍ」前後で構成可能であるが、近年提唱されているウォームアップの短縮化に伴うゼロ・エネルギ待機モード（Zero Energy Standby Mode ： ZESMモード)に対応した定着装置においては、立上り時間が、常温から100℃まで10秒以下と非常に短いためギャップが「２ｍｍ」前後でのサーモスタットの配置では、急激な温度上昇時に（発煙や発火前）にサーモスタットを作動させることが不可能であることから、このギャップを「０．３〜１ｍｍ」未満にする必要がある。なお、ZESMモードとは複写機の定着装置が複写機の不稼動の場合に、ゼロ・エネルギ消費状態に達するモードのことで、従来の待機モードのように複写機はほぼ瞬間的すぐコピー可能な状態とすることができる。また、このZESMモードではタイマー、カウンター並びにメモリー機能のような電子機能を維持するための最低のエネルギ量が消費され、「未来の複写機」の場合、このZESMモードは休止モードとほぼ同等とすることができる。そして、このようにギャップを微小とした場合には以下のような問題が生じる恐れがある。
【０００４】
（１） 微小ギャップを管理する上で、そのギャップ自体の狭さ、サーモスタットの構造上の限界公差、非導電部材の耐熱温度等の問題があることからギャップ精度が維持できず、定着ローラに接触してしまい傷の発生により、画像品質の低下やローラ寿命の劣化につながるという問題がある。この一方、ギャップが離れ過ぎた場合（ギャップ過大）にはサーモスタットが定格の温度で作動しないなどの作動不良が生じる。
（２） 微小ギャップを維持する必要性から、ギャップ精度を出すべく、より高い設計精度及び部品（寸法）精度が要求されることになり、コストが嵩む原因となる。
（３） サーモスタットの構造上の限界公差により微小ギャップを維持することができなくなる。
【０００５】
そこでこの発明の目的は、前記のような従来の画像形成装置のもつ問題点を解消し、ZESMモードなどに対応したウォームアップ短縮機にも、簡易な構成でサーモスタットの微小ギャップを維持することができると共に、このサーモスタットの高反応／高精度化を確実に行うことのできる定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ヒータを内蔵して回転する定着ローラと、この定着ローラの通電ライン上に前記定着ローラと非接触に配設され、前記定着ローラの温度が所定値以上となった場合に、前記ヒータへの通電を遮断するサーモスタットと、が備えられた定着装置において、前記定着ローラの径方向に沿った貫通穴が形成された円筒状の受け部を有する絶縁部材からなるハウジングが、前記定着ローラの表面と対向する位置に前記定着ローラと非接触に固定され、
このハウジングの前記定着ローラから離れた外部側に、前記サーモスタットの両端に位置する通電ラインの両端子部が、前記受け部に形成された前記貫通穴の周縁と当接可能に配置され、前記サーモスタットの両端子部の先端に、前記定着ローラとの対向方向に屈曲自在な半円筒状の屈曲部を有する導電性のばね部材の基端部が取り付けられ、該ばね部材の先端部が前記ハウジングに固定されることにより、前記サーモスタットの両端子部が、前記貫通穴の周縁に前記定着ローラの表面側に付勢された状態で当接されていることを特徴とし、
請求項２に記載の発明は、前記サーモスタットの両端子部には、同一形状の前記ばね部材が、点対称に取り付けられていることを特徴とし、
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、サーモスタットは、複数個連続して、ハウジング内に連結して取付け固定されていることを特徴とし、
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の定着装置において、サーモスタットは、それぞれ定格作動温度が異なるサーモスタット同士が複数個連結されていることを特徴とし、
請求項５に記載の画像形成装置の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の定着装置が備えられていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の画像形成装置の実施形態を示している。すなわち、図１は周辺機器を装着した状態の画像形成装置１の全体構成図を示しており、この周辺機器としてはＡＤＦ２、フィニッシャー３、両面トレイ４が装着されている。また、14は手差しトレイ、19は多量の転写紙を収納できる大容量トレイである。以下、その構成及び転写紙の搬送経路を詳しく説明する。５は給紙トレイで、この給紙トレイ５から給紙された転写紙は搬送ローラ６により搬送され、画像形成手段としての感光体７により所定の画像形成が行われた後、定着装置８により定着され中継ユニット９、フィニッシャー３を経由して排紙される。フィニッシャー３はステープラー10を内部に有し、このステープラー10によってステップルされた転写紙はジョガースタック部11内で所定枚数ステープル（綴じ動作）後に搬送ベルト12により排紙トレイ上に排紙される。
【０００８】
すなわち、画像形成動作開始信号により、給紙トレイ５より転写紙は給紙されレジスト部13にて一時待機する。また、スキャナ部15にて読み取られた原稿の画像情報は書き込み部16により感光体７上に潜像として形成され、この潜像は現像部17によりトナーが現像される。一方、レジスト部13により待機していた転写紙は、感光体７上に現像されたトナー画像とタイミングが合わされて再給紙され、転写部18にて転写紙上に感光体７上のトナー画像が転写される。次いで、未定着トナー画像を転写された転写紙は定着装置８にまで搬送され、この所定温度にて制御された定着装置８により熱溶融定着された後、排紙部を通じて機外に排紙される。
【０００９】
図２は定着装置の構成図を示している。すなわち、この定着装置８は定着ローラ20と、この定着ローラ20と圧接回転する加圧ローラ21と、この加圧ローラ21側に設けられた加圧スプリング22による加圧力を伝達する加圧アーム23とを具え、この加圧力による圧接及び定着ローラ20内部に設けられる定着ヒータ24，25による加熱を利用して転写紙上のトナーを定着させている。また、28は定着分離爪、33は排紙ローラ、34は排紙センサ、35は排紙分岐爪、36は従動コロ、39は定着出口センサ、29は定着出口ガイド板、30はクリーニングローラをそれぞれ示している。ここで、本例の定着装置８において定着ローラ20の外径はΦ40、芯金は鉄0．4ｍｍの薄肉ローラ、加圧ローラ21の外径はΦ30の発泡シリコーンによる低硬度ローラであり、45CPM機でウォームアップタイム15sec以下を達成する定着装置８の一例である。
【００１０】
また、図３に示すように、定着ヒータ25は中央発光長が約210ｍｍ（Ａ４Ｔ以下サイズ幅対応）のヒータであり、定着ヒータ24は両端発光長が約210ｍｍ〜330ｍｍ（Ａ３サイズまで対応）のヒータである。そして、このように中央発光ヒータ（700Ｗ）である定着ヒータ25と両端発光ヒータ（500Ｗ）である定着ヒータ24を内蔵した定着ローラ20は、定着ローラ20表面に設けられた表面温度を検知するサーミスタ26（図２）及び制御手段（図示せず）により各定着ヒータ24，25を独立制御する事により所定温度に制御される。また、50ａは温度過昇防止手段であるサーモスタットで定着ローラ20と微小ギャップを有し、各々の定着ヒータ24，25の配光に対応して２箇所取り付けられている。
【００１１】
図４，５は本発明の第１実施形態を示している。ここで、本発明の特徴はZESMモードなどのウォームアップ短縮機に対応すべくサーモスタットと定着ローラ間とのギャップを極限まで安定した状態で小さくすることにある。このため、図４，５に示すようにサーモスタット50ａの両端に設けられた端子部63，63には、それぞれ導電性を有する点対称に配置された同一形状のばね部材64，64の基端部が溶接され、その先端部はハウジング65側の当接部に取付けねじ等により押圧固定されることにより、このサーモスタット50ａは定着ローラ20と対向する位置に固設された支持板67に設けられるハウジング65の受け部70（円筒部）内に設けられている。ここで、ハウジング65は絶縁部材により構成しており、このハウジング65の固定は、その鍔部61をねじ等により支持板67側に取付けることにより行われる。また、前記導電性のばね部材64はその屈曲部73により、前記定着ローラ20の対向方向に向けて屈曲自在となるように構成してあるため、サーモスタット50ａと定着ローラ20間とのギャップを極限まで小さくすることが可能となる。さらに、サーモスタット50ａの端子部63は前記ハウジング65の受け部70の上面と当接するように構成しているためサーモスタット50ａと端子部63との平行度が多少悪い場合であっても、受け部70により支持され、定着ローラ20とサーモスタット50ａとのギャップをある程度安定して保持することが可能となる。
【００１２】
図６は本発明の第２実施形態を示している。すなわち、この第２実施形態ではサーモスタットの安全機能をより向上させるべく、図６に示すように、それぞれ単体のサーモスタット75，75を連続して２連結させハウジング65ａ内に取付け固定することを特徴とするものである。本第２実施形態に場合、万が一いずれか一方のサーモスタット75の作動不良が発生した場合であっても、他方のサーモスタット75が予備として作動するものとなるため、より簡易な構成で、各々のギャップ精度を維持することができるうえ、単独での交換も可能な構成をえることが可能となる。すなわち、サーモスタット75の構成を２連とすることで、サーモスタット75と定着ローラのギャップを精度良く保持する事が可能となり、かつ、交換の際も、故障側のサーモスタット75のみを交換することで修復が可能となるため、部品コスト等を低減することができる。さらに、本実施例でもサーモスタット75の端子部63は前記ハウジング65の受け部66ａの上面と当接するように構成しているためサーモスタット50ａと端子部63との平行度が多少悪い場合であっても、受け部66ａにより支持され、定着ローラ20とサーモスタット75とのギャップをある程度安定して保持することが可能となる。
【００１３】
図７は本発明の第３実施形態を示している。すなわち、この第３実施形態では前記第２実施形態と同様にサーモスタットの安全機能をより向上させるべく、それぞれ定格作動温度が異なる単体のサーモスタット同士を複数個連結したことを特徴とするもので、図７に示すように、本例ではそれぞれ選定する２つのサーモスタット75ａ，75ｂのうち、サーモスタット75ａを定格Ａ（180℃）とし、サーモスタット75ｂを定格Ｂ（175℃）のものに選定している。本第３実施形態の場合、万が一いずれか一方のサーモスタット75ａ（75ｂ）の作動不良が発生した場合であっても、他方のサーモスタット75ｂ（75ａ）が予備として作動するものとなるため、より簡易な構成で、各々のギャップ精度を維持することができるうえ、単独での交換も可能な構成をえることが可能となる。
【００１４】
【発明の効果】
この発明は、前記のようであって請求項１及び２に記載の発明は、ヒータを内蔵して回転する定着ローラと、この定着ローラの通電ライン上に前記定着ローラと非接触に配設され、前記定着ローラの温度が所定値以上となった場合に、前記ヒータへの通電を遮断するサーモスタットと、が備えられた定着装置において、前記定着ローラの径方向に沿った貫通穴が形成された円筒状の受け部を有する絶縁部材からなるハウジングが、前記定着ローラの表面と対向する位置に前記定着ローラと非接触に固定され、このハウジングの前記定着ローラから離れた外部側に、前記サーモスタットの両端に位置する通電ラインの両端子部が、前記受け部に形成された前記貫通穴の周縁と当接可能に配置され、前記サーモスタットの両端子部の先端に、前記定着ローラとの対向方向に屈曲自在な半円筒状の屈曲部を有する導電性のばね部材の基端部が取り付けられ、該ばね部材の先端部が前記ハウジングに固定されることにより、前記サーモスタットの両端子部が、前記貫通穴の周縁に前記定着ローラの表面側に付勢された状態で当接されているので、サーモスタットと端子部との平行度が多少悪い場合であっても、受け部により支持され、定着ローラとサーモスタットとのギャップをある程度安定して保持することが可能となる。そのため、ZESMモードに対応した定着装置などのウォームアップ短縮機にも、簡易な構成でサーモスタットの微小ギャップを維持することができると共に、高反応／高精度化を確実に行うことができるという効果がある。
また、サーモスタットの構造上の限界公差（主に、端子部をサーモスタットにかしめる際に生じる端子部の浮き等）を吸収することが可能となるうえ、ハウジングの受け部を定着ローラから離隔させることができるため、定着ローラからの熱による変形などを防止することができ、サーモスタットと定着ローラのギャップを０．３〜１ｍｍ未満に管理することが可能となって、ZESMモード対応の画像形成装置にも対応することができる。また、サーモスタットの高反応、高精度化を確実に実現することが可能となる。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、サーモスタットは、複数個連続して、ハウジング内に連結して取付け固定されているので、前記サーモスタットと定着ローラとのギャップ０．３〜１ｍｍ未満の構成を、２連結で実現することが可能となるため、前記作用効果に加え、より簡易な構成で、より安全が向上できるZESMモード対応の定着装置を実現できるという効果がある。また、単独でのサーモスタットの交換も可能であるため、破棄コスト等の削減も実現できるという効果がある。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の定着装置において、サーモスタットは、それぞれ定格作動温度が異なるサーモスタット同士が複数個連結されているので、定格の異なったサーモスタットを２連に配置することにより、サーモスタットの作動不良による不具合を低減することが可能となって、より安全が向上できる定着装置を実現できるという効果がある。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の定着装置が備えられているので、前記効果に加え、ZESMモードなどに対応したウォームアップ短縮機にも、簡易な構成でサーモスタットの微小ギャップを維持することができると共に、このサーモスタットの高反応／高精度化を確実に行うことのできる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】同定着装置を示す全体構成図である。
【図３】定着ローラ内部のヒータを示す全体構成図である。
【図４】本発明における第１実施形態を示す断面図である。
【図５】同サーモスタットの取付け構成図である。
【図６】本発明における第２実施形態を示すサーモスタットの取付け構成図である。
【図７】本発明における第２実施形態を示すサーモスタットの取付け構成図である。
【図８】従来のサーモスタットの取付け構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
２ ＡＤＦ
３ フィニッシャー
４ 両面トレイ
５ 給紙トレイ
７ 感光体
８，８ａ 定着装置
９ 中継ユニット
10 ステープラー
11 ジョガースタック部
13 レジスト部
20 定着ローラ
21 加圧ローラ
22 加圧スプリング
23 加圧アーム
24，25，51 定着ヒータ
26 サーミスタ
28 定着分離爪
34 排紙センサ
35 排紙分岐爪
50，50ａ，75，75ａ，75ｂ サーモスタット
60，67 支持板
61 鍔部
62 ねじ
63 端子部
65，65ａ ハウジング
66ａ，70 受け部
73 屈曲部

Claims (5)

1. ヒータを内蔵して回転する定着ローラと、
   この定着ローラの通電ライン上に前記定着ローラと非接触に配設され、前記定着ローラの温度が所定値以上となった場合に、前記ヒータへの通電を遮断するサーモスタットと、が備えられた定着装置において、
   前記定着ローラの径方向に沿った貫通穴が形成された円筒状の受け部を有する絶縁部材からなるハウジングが、前記定着ローラの表面と対向する位置に前記定着ローラと非接触に固定され、
   このハウジングの前記定着ローラから離れた外部側に、前記サーモスタットの両端に位置する通電ラインの両端子部が、前記受け部に形成された前記貫通穴の周縁と当接可能に配置され、前記サーモスタットの両端子部の先端に、前記定着ローラとの対向方向に屈曲自在な半円筒状の屈曲部を有する導電性のばね部材の基端部が取り付けられ、該ばね部材の先端部が前記ハウジングに固定されることにより、前記サーモスタットの両端子部が、前記貫通穴の周縁に前記定着ローラの表面側に付勢された状態で当接されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記サーモスタットの両端子部には、同一形状の前記ばね部材が、点対称に取り付けら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. 前記サーモスタットは、複数個連続して、前記ハウジング内に連結して取付け固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記サーモスタットは、それぞれ定格作動温度が異なるサーモスタット同士が複数個連結されていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の定着装置が備えられていることを特徴とする画像形成装置。

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