JP5112008B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着ヒータ交換時の作業性を大幅に改善する定着装置及び該定着装置を用いた画像形成装置に関するものである。

最近の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、電子写真方式で転写紙等のシート上にトナー像を形成した後、定着装置を通過させてトナーを加熱させることによりシート上にトナー像を定着させる方式が一般的である。

また、このような定着装置では、電力供給を受けた発熱体（ヒータ）の発熱により定着ローラを加熱し、その定着ローラをシートと接触させることによってトナーを加熱するようにしている。ここで、ヒータへの電力供給は商用交流電源からが一般的であったが、最近では蓄電装置と併用してヒータへ電力供給する定着装置も開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、定着ローラへのヒータの配置に関して、例えば特許文献２では、ヒータを複数本同時に定着ロ−ラから取出すことができない構造になっており作業効率が悪いものであった。また構成上、ヒータ発熱の影響で周辺に熱が伝わると考えられるため、ヒータ交換時の安全に問題があった。

また、特許文献３では、加圧ロ−ルユニットとして、定着ロ−ラとヒータを一体化させた構造になっているため、ヒータ交換は複数本同時には行えない構成になっていた。

特開２００２−１７４９８８号公報 登録実用新案第２５２７９５５号公報 特開２００４−３６８０１号公報

以上のように、従来の定着装置では、定着ヒータを円筒形の定着ローラ内部から取出す際に作業時間が大幅にかかっていた。長尺のガラス管で構成されたヒータは打突に弱く、衝撃によってガラスの破損や内部のフィラメントの剥離が生じやすいため、工場での組み付けやサービスマンによるユーザー先での交換作業は慎重にならざるを得なかったからである。

また、高速コピー機は連続コピー時においても、定着熱を維持する必要があるため、２本ヒータ方式を採用するものが多い。さらに、昨今のファーストコピーまでの立ち上がり時間を短縮してほしいという要望に応えるべく、キャパシタ充電方式の定着装置を出願人は考案したが、そのような方式の定着装置では、キャパシタ充電用のヒータが追加されヒータ本数が３本になる場合もある。このように、高速コピーや高速でかつキャパシタ充電方式を採用した定着装置では、ヒータが通常２本から３本一組の構成となっており、そのヒータは円筒形の定着ローラ内部に固定して装着されていた。しかし、ヒータの両端部にはリード線とそれに接合するコネクタがあり、ヒータを円筒形の定着ローラ内部に取付ける際に、複数本のコネクタどうしが絡まりあい、うまく挿入できないという問題があった。そのためヒータを１本ずつ定着ローラ内部に通して装着していた。またヒータの取出しや装着時にヒータ発熱部のガラス表面に傷や汚れが付かないよう注意が必要なため、１本ずつの交換作業では効率性が悪く、さらに作業時間が大幅にかかっていた。

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、ヒータ交換作業の作業効率のよい定着装置及び該定着装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
（１） 円筒形状の定着ローラと、該定着ローラに対して回転自在に圧接し未定着トナーをシート上に熱融着させるニップ部を形成する加圧ローラと、電力供給により発熱する複数の棒状ヒータと、該複数の棒状ヒータごとの端部を保持する複数の貫通孔を有するとともに前記定着ローラの内径よりも小さい２つの支持部材とからなり、該２つの支持部材それぞれの貫通孔で前記複数の棒状ヒータそれぞれの両端を保持して一体構造をなすヒータユニットと、を備え、前記ヒータユニットは、前記定着ローラの円筒内部に単独で着脱可能に配置され、前記複数の棒状ヒータの端部は、定格電力ごとに、あるいは定格電力及び接続される電源種類ごとに異なる形状の突起したフィンを有しており、前記複数の貫通孔は、前記棒状ヒータの形状の異なる前記フィンのそれぞれに対応した形状の円形の外周から突起した部分を有していることを特徴とする定着装置。
（２） 前記支持部材は、取手治具のフック形状の先端部で引っ掛けて前記ヒータユニットの着脱を行う引掛け部を有することを特徴とする前記（１）に記載の定着装置。
（３） 前記（１）または（２）に記載の定着装置を搭載することを特徴とする画像形成装置。

本発明の効果として、請求項１の発明によれば、ヒータユニットにより複数本のヒータをまとめて、かつヒータ表面を傷付けることなく定着ローラ内部から脱着すことが可能となり、ヒータの取出しを１本ずつ行なっていた従来の場合よりもヒータ交換の作業性を大幅に改善することができる。
また、ヒータの種類(電力仕様)を間違えることなく、ヒータユニット、ひいては定着ローラの正しい位置に装着することが可能となり、ヒータ交換の作業性を大幅に改善することができる。
請求項２の発明によれば、取手冶具を使用することで、素手で触ることなく、複数本のヒータを保持したヒータユニットを定着ローラ内部から取出し、また装着することができ、ヒータ交換の作業性を大幅に改善することができる。
請求項３の発明によれば、ヒータ交換の作業性が大幅に改善された定着装置を用いることにより、保守整備の作業性が改善され、復旧の素早い画像形成装置とすることができる。

以下に、本発明に係る定着装置の構成について説明する。
図１は、本発明に係る定着装置の第１の実施の形態の概略構成を示す断面図である。
図１の定着装置１０は、３つのヒータ１１〜１３より加熱される定着ローラ１と、定着ローラ１をニップ部４で一定のニップ圧で押える加圧ローラ２と、定着ローラ１に当接し、その表面温度を検出する温度検出手段３と、ヒータ１１〜１３を保持しているヒータユニット７と、を備えている。

定着ローラ１は、通常は中空円筒形状のローラである。また、定着装置１０の立上がり時には静止状態であり、シートＰが通される場合には図中時計回り方向に回転する。
ここで、立上がり時とは、装置の主電源投入時や装置の待機状態からの復帰時のことであり、定着ローラ１の昇温が必要な時である。

加圧ローラ２は、通常はその表面がシリコーンゴム等の弾性部材で構成された円筒形状のローラである。また、加圧ローラ２の定着ローラ１への押し当ては、図示していない加圧手段により一定の圧力で定着ローラ１の方向へ押されることにより行われる。また、加圧ローラ２も定着装置１０の立上がり時には静止状態であり、シートＰが通される場合には図中反時計回り方向に回転する。なお、定着ローラ１及び加圧ローラ２の回転駆動は図示していない駆動機構により行われる。

温度検出手段３は、定着ローラ１の中心軸を挟んでニップ部４の反対側で、定着ローラ１の外側の部分を温度検出位置として配置されている。また、定着ローラ１の表面温度が検出できる温度計であれば接触式、非接触式を問わず、放射温度計、熱電対などいずれでもよい。

ヒータ１１〜１３は、発熱体の一態様である棒状ヒータ、例えばハロゲンヒータなどであり、図中断面形状が示されている。ヒータ１１〜１３は、図中定着ローラ１の中心軸を中心としてその定着ローラ内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置されている。

ヒータ１１は、蓄電装置の一態様であるキャパシタからオンオフ制御により電力が供給されることで定着ローラ１の幅方向（ヒータ長手方向）の全幅が発光（発熱）する全幅用ヒータであり、例えば定格電力５００Ｗ（５０Ｖ）である。ヒータ１２は、商用交流電源などの常時給電が可能な外部電源から給電されることで定着ローラ１の幅方向の中央領域が発光（発熱）する中央域用ヒータであり、例えば定格電力５００Ｗ（１００Ｖ）である。ヒータ１３は外部電源から給電されることで定着ローラ１の幅方向の端部領域が発光（発熱）する端部域用ヒータであり、例えば定格電力７００Ｗ（１００Ｖ）である。なお、ヒータ１１〜１３で定格電力及び電圧値が異なっているが、キャパシタも使って休止していた定着装置１０を早急に立上がらせるとともに、定着ローラ１の幅方向の加熱を均一にしてその表面温度を均一とし、定着性をよくさせるためである。あるいは、通紙するシートＰの紙種によりそのままの加熱条件ではトナーＴの定着性が変化するため、シートＰの紙種に応じて定格電力の異なるヒータ１１〜１３を使い分けることもある。
なお、キャパシタは直流電源であり、電気二重層キャパシタなど定格電圧２．５Ｖで静電容量３００〜１５００Ｆ程度のキャパシタセルを直列及び並列接続して３０〜２００Ｖの高電圧にしたキャパシタモジュールを用いることが好ましい。
また、ヒータ１１〜１３全てについて、オンオフ制御あるいはＰＩＤ制御によりヒータ点灯の制御が行われる。

画像形成装置で画像形成処理が行われる場合、電子写真方式によりトナーＴを担持したシートＰは加熱された定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部を通過する際に、定着ローラ１と加圧ローラ２とにより加熱され、シートＰにトナーＴが定着される。このとき、トナーＴがシートＰに定着するためには所定の熱が必要であり、そのために定着ローラ１の表面温度がリロード温度となるようにヒータ１１〜１３への電力供給が制御される。

ここで、定着装置１０の立上がり時には、定着ローラ１は回転されず静止した状態で温度検出手段３による定着ローラ１の検出温度に基づいて加熱される。すなわち、外部電源からヒータ１２，１３への電力供給とともに、温度検出手段３により検出された定着ローラ１の温度が予め設定された所定の温度に達していないときには、キャパシタからヒータ１１への電力供給が行なわれる（オン制御）。また、温度検出手段３により検出された定着ローラ１の温度が予め設定された所定の温度の上限値に達したときに、スイッチ切替などによりキャパシタからヒータ１１への電力供給が遮断される（オフ制御）。あるいは、定着ローラ１の温度とその昇温勾配とから所定時間後の定着ローラ１の温度を予測し、予め設定された所定の温度の上限値を超えないようにキャパシタからヒータ１１への電力供給が遮断される（オフ制御）。同時に外部電源からヒータ１２，１３への電力は継続して供給されるが、その電力量は定着ローラ１の温度がリロード温度に維持できる程度に抑制される。
なお、定着装置１０において、シート上に形成されたトナーを定着する方式は従来公知のものと同様である。

ヒータユニット７は、本発明における要部をなす。図２に、ヒータユニット７の構成を示す。
ヒータユニット７は、ガラス管で覆われたハロゲンランプであるヒータ部１１ａ，１２ａ，１３ａ・該ヒータ部１１ａ，１２ａ，１３ａそれぞれの両端に設けられたコネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ・コネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂに接続しているリード線１１ｃ，１２ｃ，１３ｃからなるヒータ１１〜１３と、複数の貫通孔５ａを有するとともに定着ローラ１の円筒内径よりも小さい２つの支持部材５と、からなり、該２つの支持部材５それぞれの貫通孔５ａでヒータ１１〜１３それぞれの両端のコネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂを保持して一体構造をなしている。また、２つの支持部材５の一方は固定支持棒６の一方の端部に固定され、他方の支持部材５は固定支持棒６の他方の端部に固定されており、ヒータ１１〜１３が外された状態（支持部材５と固定支持棒６だけの状態）でもヒータユニット７としての剛性が確保されている。また、２つの支持部材５の間隔（固定支持棒６の長さ）は、ヒータ１１〜１３を保持させた場合に、ヒータ１１〜１３の両端それぞれのコネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂが２つの支持部材５それぞれの貫通孔５ａに差し込まれている状態となるように設定されている。

ヒータ１１〜１３は、コネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの外径がヒータ部１１ａ，１２ａ，１３ａ及びリード線１１ｃ，１２ｃ，１３ｃよりも大きく、コネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂが通過できる空間（孔）があればヒータ１１〜１３全体が通過できる形状となっている。また、ヒータ１１〜１３のコネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂを、円筒の外周の一部に垂直に突起したフィンを付けたような形状としており（図２）、その断面形状は円形の外周に突起する四角形が１つ付加された形状となっている（図１）。

支持部材５の貫通孔５ａの形状は、ヒータ１１〜１３のコネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの断面形状に合わせたもの（円形の外周に突起する四角形が１つ付加された形状）となっている。これにより、ヒータ１１〜１３のコネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂはもちろんのこと、リード線１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ、ヒータ部１１ａ，１２ａ，１３ａも支持部材５の貫通孔５ａを通過させることができる。これにより、ヒータユニット７を定着装置１０から取り外した後で、ヒータ１１〜１３の任意のヒータ（例えばヒータ１１）を水平に長さ方向に移動させてヒータ部１１ａを貫通孔５ａを通り抜けさせることにより、ヒータユニット７から前記任意のヒータ（例えばヒータ１１）を交換することができる。あるいはコネクタ部１１ｂ、ヒータ部１１ａ、リード線１１ｃを貫通孔５ａを通り抜けさせることにより、ヒータユニット７から前記任意のヒータ（例えばヒータ１１）を取り外すことができる。

また、支持部材５でヒータ１１〜１３を保持させたとき、すなわち貫通孔５ａにコネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂが差し込まれたとき、仮にコネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂが単なる円筒形状で貫通孔５ａが単なる円形であったとするとヒータ１１〜１３はその円筒の円周方向に回転自在なものとなってしまうが、コネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの円筒から突起したフィンが貫通孔５ａの孔のうち、円形の外周から突起した四角形の部分で拘束されるため、ヒータ１１〜１３の円筒の円周方向の回転にも歯止めがかけられ、確実に保持されるようになる。なお、貫通孔５ａの大きさをヒータ１１〜１３を保持した際にがたつきがない程度にコネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの断面よりも若干大きくして、ヒータ１１〜１３からの抜き差しがスムーズにできるようにするとよい。

また、ヒータ１１〜１３の端部であるコネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂを、定格電力ごとに、あるいは定格電力及び接続される電源種類ごとに異なる形状とし、支持部材５において所定の定格電力のヒータの配置となるように、貫通孔５ａを前記定格電力ごとのヒータ１１〜１３のコネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの形状（断面形状）に合わせた形状とするとよい。例えば、図１では前述のようにヒータ１１は定格電力５００Ｗ（５０Ｖ）、ヒータ１２は定格電力５００Ｗ（１００Ｖ）、ヒータ１３は定格電力７００Ｗ（１００Ｖ）と、定格電力及び電圧の組合せ（すなわち定格電力及び電源種類の組合せ）がすべて異なることから、コネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂそれぞれの断面形状をお互いに異なるものとする。ここでは、図２に示した円筒の外周の一部から垂直に突起したフィンの幅（厚み）をコネクタ部１１ｂでは大、コネクタ部１２ｂでは中、コネクタ部１３ｂでは小とし、貫通孔５ａにおける円形の外周から突起した四角形の幅をそれぞれに対応するコネクタ部に合わせて大中小とすればよい。これにより、貫通孔５ａにコネクタ部が通らなかったり、通ったとしても遊びが大きすぎたりする場合にはそのヒータはその配置では間違っていることが容易に分かり、誤った位置に組み付けるのを防止でき、ヒータ１１〜１３をヒータユニット７の正しい位置に配置することができる。

また、２つの支持部材５のうち、少なくとも一方の支持部材５は、取手治具Ｊ１のフック形状の先端部で引っ掛けてヒータユニット７の着脱を行う引掛け部５ｂを有することが好ましい。引掛け部５ｂは、支持部材５の貫通孔５ａが形成された領域とは別の領域に設けられるものであり、図２では、支持部材５は一枚の板からなり、支持部材５の貫通孔５ａよりも上部の平板部分を折り曲げて、その折り曲げ部分に１つの差し込み孔を設けたものとしている。また、取手治具Ｊ１は短冊状の金属板を長手方向の２ヶ所で階段状となるように折り曲げたものであり、引掛け部５ｂの孔は該取手治具Ｊ１の先端部Ｊ１ａの幅に合わせて形成されており、取手治具Ｊ１の先端部Ｊ１ａを差し込むことができるようになっている。

取手治具Ｊ１で引掛け部５ｂを引掛けるに当たっては、図２において、まず取手治具Ｊ１を（１）方向（ヒータユニット７の長手方向）に移動させて引掛け部５ｂに近づけ、ついで取手治具Ｊ１を先端部Ｊ１ａの先端が下向きになるように向きを変えた後に（２）方向（図中下方向）に移動させて、該先端部Ｊ１ａを引掛け部５ｂの孔に差込み、さらにその先端部Ｊ１ａの先端がもう１つの支持部材５の方向を向くように取手治具Ｊ１の向きを変えつつ該取手治具Ｊ１を（３）方向（ヒータユニット７の長手方向）に移動させることを行なう。これにより、取手治具Ｊ１の先端部Ｊ１ａの上面は引掛け部５ｂの下面と当接し、後部Ｊ１ｂの下面は引掛け部５ｂの上面と当接する状態となり、作業者が取手治具Ｊ１をもってヒータユニット７を支持して持ち上げたり、ヒータユニット７の長手方向に移動させたりすることが可能となる。

また、支持部材５の前記折り曲げ部分において引掛け部５ｂよりも端部側に固定孔５ｃを有する。この固定孔５ｃは後述するように定着装置１０のフレームで支持されるステイＳ１，Ｓ２に固定ねじで連結することにより、ヒータユニット７を固定するためのものである。

図３に、引掛け部の別の構成を示す。ここでは支持部材５は一枚の板からなり、支持部材５の貫通孔５ａよりも上部の平板部分を折り曲げて、その折り曲げ部分のヒータユニット７の幅方向の端部を切り欠いて空けた２つの切欠き部５ｂ１，５ｂ２を設けて引掛け部５ｂ´としている。また、取手治具Ｊ２は短冊状の金属板を長手方向の２ヶ所で階段状となるように折り曲げたものであり、その先端側の端部の中央が切欠かれて２つの先端部Ｊ２ａが設けられている。切欠き部５ｂ１，５ｂ２は該取手治具Ｊ２の先端部Ｊ２ａの幅に合わせて形成されており、２つの先端部Ｊ２ａをそれぞれ差し込むことができるようになっている。取手治具Ｊ２で引掛け部５ｂ´を引掛けることは、前述した取手治具Ｊ１と引掛け部５ｂとの組合せの場合と同様の動作で行なうことができ、作業者が取手治具Ｊ２をもってヒータユニット７を支持して持ち上げたり、ヒータユニット７の長手方向に移動させたりすることが可能となる。このとき、２つの先端部Ｊ２ａが切欠き部５ｂ１，５ｂ２の２ヶ所を支持することから、ヒータユニット７の幅方向あるいは長手方向を軸とした回転方向にかかる応力に対しても安定した支持が可能である。

ここで、図４に、定着装置１０においてヒータユニット７を取り付けた構造を示す。
ヒータユニット７は、２つの支持部材５それぞれがステイＳ１，Ｓ２で支持されており、該ステイＳ１，Ｓ２と固定ねじｎ１，ｎ２により固定されている。図５に、装置手前側の支持部材５をステイＳ１との配置関係を示す。ステイＳ１は、定着装置１０本体のフレームなどで支持される部材であり、装置手前からの取手治具Ｊ１を使った作業ができるように、フレームに支持されたところから支持部材５（ヒータユニット７）の長手方向に対して直交する方向に延びている。このとき、ヒータユニット７は、定着装置１０において定着ローラ１とは接触や連結がされておらず、定着ローラ１から独立した状態で保持されており、定着ローラ１を定着装置１０に取り付けられたままの状態で、単独で脱着可能となっている。すなわち、この構造によりヒータユニット７は、定着ローラ１の円筒内部に単独で着脱可能に配置されている。なお、定着装置１０の奥側にも支持部材５を支持するステイＳ２が必要であるが、これに代えて図６に示すように支持部材５に設けられたピン５ｄをステイＳ３の穴Ｓ３ａに差し込むことにより支持するようにしてもよい。

ヒータユニット７を定着装置１０から取り外す際には次の手順で作業を行なう。
（ｓ１１）まず、ヒータユニット７のヒータ１１，１２，１３の両端から出ているコネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂを外し、つぎに支持部材５を固定している固定ねじｎ１，ｎ１を外す。
（Ｓ１２）ついで、作業者は取手治具Ｊ１を、（１）方向（ヒータユニット７の長手方向）に移動させてヒータユニット７の引掛け部５ｂに近づけ、ついで取手治具Ｊ１を先端部Ｊ１ａの先端が下向きになるように向きを変えた後に（２）方向（図中下方向）に移動させて、該先端部Ｊ１ａを引掛け部５ｂの孔に差込み、さらにその先端部Ｊ１ａの先端がもう１つの支持部材５の方向を向くように取手治具Ｊ１の向きを変えつつ該取手治具Ｊ１を（３）方向（ヒータユニット７の長手方向）に移動させることによって、取手治具Ｊ１でヒータユニット７の引掛け部５ｂを引掛ける（図７）。
（Ｓ１３）つぎに、取手治具Ｊ１でヒータユニット７を若干持ち上げて保持した状態で、該取手治具Ｊ１を手前に引くことによって、ヒータユニット７を定着ローラ１から引っ張り出す。これにより、ヒータ１１〜１３のヒータ部１１ａ〜１３ａの表面に傷や汚れをつけることなく、ヒータユニット７を単独で定着装置１０から取り出すことができる。
（Ｓ１４）取り出したヒータユニット７のヒータ１１〜１３のうち、処置が必要なヒータ部（１１ａ〜１３ａ）をヒータ長手方向に水平に移動させてヒータユニット７から取り外し、所定の処置を施す。

また、ヒータユニット７を定着装置１０に取り付ける際には以上の手順を逆にさかのぼる手順で作業を行なう。
（Ｓ２１）まず、作業者は取手治具Ｊ１でヒータユニット７を若干持ち上げて、定着ローラ１の円筒内部にヒータユニット７を差し込む。
（Ｓ２２）ついで、取手治具Ｊ１を（３）方向とは逆方向に移動させた後、取手治具Ｊ１を先端部Ｊ１ａの先端が下向きになるように向きを変え、（２）方向とは逆方向（図中上方向）に移動させて、先端部Ｊ１ａを引掛け部５ｂの孔から外す（図７）。
（ｓ２３）最後に、ヒータユニット７の支持部材５をステイＳ１，Ｓ２に固定ねじｎ１，ｎ２で固定し、ヒータ部１１ａ，１２ａ，１３ａにコネクタ部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂを接続する。

以上のように、取手治具Ｊ１，Ｊ２を用いて作業者が前述した一連の動作を行なうことによって、簡単にヒータユニット７の定着装置１０に対する脱着作業を行うことができる。

つぎに、本発明に係る定着装置の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
図８は、本発明に係る定着装置の第２の実施の形態の概略構成を示す断面図である。
定着装置２０は、４つのヒータ２１〜２４より加熱される定着ローラ１と、定着ローラ１を一定のニップ圧で押える加圧ローラ２と、定着ローラ１に当接し、その表面温度を検出する温度検出手段３と、ヒータ２１〜２４を保持しているヒータユニット７（不図示）と、を備えている。なお、定着ローラ１、加圧ローラ２、温度検出手段３は、それぞれ図１における定着ローラ１、加圧ローラ２、温度検出手段３と同様の構成であり、また、これらに付帯するキャパシタ、外部電源なども図１と同様の構成である。

ヒータ２１〜２４は、発熱体の一態様である棒状ヒータであり、図中断面形状が示されている。また、ヒータ２１〜２４は、ガラス管で覆われたハロゲンランプであるヒータ部・該ヒータ部それぞれの両端に設けられたコネクタ部・該コネクタ部に接続しているリード線から構成されており、コネクタ部の外径がヒータ部及びリード線よりも大きく、コネクタ部が通過できる空間（孔）があればヒータ２１〜２４全体が通過できる形状となっている。また、ヒータ２１〜２４のコネクタ部を、円筒の外周の一部に垂直に突起したフィンを付けたような形状としており、その断面形状は円形の外周に突起する四角形が１つ付加された形状となっている（図９）。
ヒータ２１，２３は、蓄電装置の一態様であるキャパシタからオンオフ制御により電力が供給されることで発熱し、その輻射熱により定着ローラ１を加熱する。
ヒータ２２，２４は、商用交流電源などの常時給電が可能な外部電源から給電されることで発熱し、その輻射熱により定着ローラ１を加熱する。

ヒータ２１〜２４は、図中定着ローラ１の中心軸を中心としてその定着ローラ内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置され、またその円周上にキャパシタから電力供給されるヒータと外部電源から電力供給されるヒータとが交互に配置されている。図中ではヒータ２１，２２，２３，２４の順番である。また、温度検出手段３の温度検出位置に最も近く外部電源から給電されるヒータ２４のその温度検出位置までの距離を、温度検出手段３の温度検出位置に最も近く電力供給がオンオフ制御されるヒータ２１のその温度検出位置までの距離以下となるように各ヒータが配置されている。

ここで、定着装置２０の立上がり時には、定着ローラ１は回転されず静止した状態で温度検出手段３による定着ローラ１の検出温度に基づいて加熱される。すなわち、外部電源からヒータ２２，２４への電力供給とともに、温度検出手段３により検出された定着ローラ１の温度が予め設定された所定の温度に達していないときには、キャパシタからヒータ２１，２３への電力供給が行なわれる（オン制御）。また、温度検出手段３により検出された定着ローラ１の温度が予め設定された所定の温度の上限値に達したときに、スイッチ切替などによりキャパシタからヒータ２１，２３への電力供給が遮断される（オフ制御）。あるいは、定着ローラ１の温度とその昇温勾配とから所定時間後の定着ローラ１の温度を予測し、予め設定された所定の温度の上限値を超えないようにキャパシタからヒータ２１，２３への電力供給が遮断される（オフ制御）。同時に外部電源からヒータ２２，２４への電力は継続して供給されるが、その電力量は定着ローラ１の温度がリロード温度に維持できる程度に抑制される。
なお、定着装置２０において、シート上に形成されたトナーを定着する方式は従来と同様である。

ヒータユニット７は、本発明における要部をなす。図９に、ヒータユニット７の構成を示す。
ヒータユニット７は、ヒータ２１〜２４と、４つの貫通孔５ａを有するとともに定着ローラ１の円筒内径よりも小さい２つの支持部材５と、からなり、該２つの支持部材５それぞれの貫通孔５ａでヒータ１１〜１４それぞれの両端のコネクタ部を保持して一体構造をなしている。また、２つの支持部材５の一方は固定支持棒６の一方の端部に固定され、他方の支持部材５は固定支持棒６の他方の端部に固定されており、ヒータ１１〜１４が外された状態（支持部材５と固定支持棒６だけの状態）でもヒータユニット７としての剛性が確保されている。また、２つの支持部材５の間隔（固定支持棒６の長さ）は、ヒータ１１〜１４を保持させた場合に、ヒータ１１〜１４の両端それぞれのコネクタ部が２つの支持部材５それぞれの貫通孔５ａに差し込まれている状態となるように設定されている。

支持部材５の貫通孔５ａの形状は、ヒータ２１〜２４のコネクタ部の断面形状に合わせたもの（円形の外周に突起する四角形が１つ付加された形状）となっている。これにより、ヒータ２１〜２４あるいはコネクタ部を外したヒータ部を、支持部材５の貫通孔５ａを通過させ、ヒータユニット７から取り外すことができる。

また、２つの支持部材５のうち、少なくとも一方の支持部材５には、第１の実施の形態で示した引掛け部５ｂまたは５ｂ´を有する。これにより、取手治具Ｊ１，Ｊ２を引掛け部５ｂまたは５ｂ´に引っ掛けて作業者が前述した一連の動作を行ない、簡単にヒータユニット７の定着装置２０に対する脱着作業を行うことができる。

つぎに、本発明に係る定着装置の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１０は、本発明に係る定着装置の第３の実施の形態の概略構成を示す断面図である。
定着装置３０は、３つのヒータ１１〜１３より加熱される定着ローラ１と、加圧ローラ２と、定着ローラ１の中央に非接触で配置されるサーミスタ３ａ及び定着ローラ１の端部に当接して配置されるサーミスタ３ｂからなり、定着ローラ１の表面温度を検出する温度検出手段と、前記ヒータ１１〜１３を保持しているヒータユニット７と、を備えている。なお、定着ローラ１、加圧ローラ２、ヒータユニット７は第１の実施の形態である定着装置１０で示したものと同じものである。

また、加圧ローラ２は加圧スプリング２ａにつながれた加圧アーム２ｂによりその軸が押圧されて定着ローラ１を一定のニップ圧で押えるようになっている。さらに、加圧ローラ２の排紙側には、加圧ローラ２の表面をクリーニングする加圧クリーニングローラ２ｃが設けられている。

定着ローラ１の排紙側には、ニップ部を通過したシートが定着ローラ１に巻きつくのを防止してシートを排紙経路に導く分離爪８が設けられている。また、排紙経路には、シートを検出する定着出口センサ９ａ、排紙入口センサ９ｂ、排紙出口センサ９ｃがニップ部から順番に配置されている。

ここで、定着装置３０におけるヒータユニット７の取り付け構造や脱着作業は、第１の実施の形態である定着装置１０の場合と同じである。したがって、取手治具Ｊ１，Ｊ２を用いて作業者が一連の動作を行なうことによって、簡単にヒータユニット７の定着装置３０に対する脱着作業を行うことができる。

次に、本発明に係る画像形成装置の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１１は、本発明に係る画像形成装置の第１の実施の形態の概略構成を示す断面図であり、本発明の第１の実施の形態である定着装置１０を画像形成装置に組み込んだ構成例である。
図１１の画像形成装置１００では、像担持体としてもドラム状感光体１０１と、感光体１０１を一様に帯電する帯電手段１０２と、帯電後の感光体１０１上にレーザ光Ｌを露光して静電潜像を形成するレーザ光学系１４０と、感光体１０１上の静電潜像を現像してトナー像とする現像部１０７とで電子写真方式の機構が構成されている。また、感光体１０１上のトナー像は転写手段１０６により給紙カセット１１０から供給されるシートＰに転写され、トナー像が形成されたシートＰは定着装置１０に搬送され、定着ロール１と加圧ロール２とで加熱加圧されることによりトナーがシートＰに定着される構成である。

画像形成装置１００において、主電源が入れられると画像形成装置１００の各部が起動され、同時に定着装置１０も立上げ動作に入り、定着装置１０のヒータ１１〜１３に電力の供給が開始され、定着ローラ１の加熱が開始される。ここで、本発明の第１の実施の形態で示した定着ローラ１の温度検出と電力供給の制御とが行われ、設定温度以下の範囲で定着ローラ１の安全な加熱が実現される。
なお、画像形成装置１００において定着装置１０に代えて、定着装置２０を組み込んでもよい。

次に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１２は、本発明に係る画像形成装置の第２の実施の形態の概略構成を示す断面図であり、本発明の第３の実施の形態である定着装置３０を画像形成装置に組み込んだ構成例である。
画像形成装置２００は、装置上部に位置し自動原稿送り機構（ＡＤＦ）２０１、原稿トレイ２０２、コンタクトガラス２０３、ＣＣＤ２０４などからなる画像読取ユニットと、その下位に位置する画像形成部とを有する。

画像形成部は、潜像担持体として円筒状に形成された光導電性の感光体２１０を有し、その周囲に、帯電手段としての帯電ローラ、現像装置２１１、クリーニング装置などが配設されている。また、光走査装置が、書込み用の信号（原稿読取ユニットで読み取られた信号について所定の信号処理したもの）を受けて帯電ローラと現像装置２１１との間において感光体２１０の光走査を行って、感光体２１０に書込みを行うようになっている。なお、符号３０は本発明の定着装置、符号２１３はレジストセンサ、符号２１４はバイパストレイ、符号２１６はグリップローラ、符号２１７はフィードセンサ、符号２１８はフィードローラ、符号２１９は分離ローラ、符号２２０はピックアップローラ、符号２２１，２２２はシートを収納するトレイ、符号２３０は出口ユニットを示している。

画像形成を行うときは、光導電性の感光体２１０が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラにより均一帯電され、光走査装置のレーザビームの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像が露光されている。

ついで、形成された静電潜像は現像装置２１１の現像ユニットにより反転現像されてポジ画像として可視化され、得られたトナー画像は、トレイ２２１，２２２から送られてきたシートに静電転写される。なおトナー画像が転写されるたびに、感光体２１０の表面はクリーニング装置によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。

つぎに、トナー画像を転写されたシートは定着装置３０へ送られ、定着装置３０の定着ローラ１と加圧ローラ２のニップ部においてトナー画像が定着され、排紙経路を通り、出口ユニットから装置外のトレイに排出されて、画像形成の一連の動作が終了する。

なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

本発明に係る定着装置の第１の実施の形態における構成を示す断面図である。 図１の定着装置で用いられるヒータユニットの構成を示す斜視図である。 引掛け部の別の構成を示す概略図である。 図１の定着装置にヒータユニットを取り付けた状態の構成を示す図である。 定着装置手前側の支持部材とステイの配置関係を示す図である。 定着装置奥側の支持部材とステイの別の連結関係を示す図である。 図１の定着装置からヒータユニットを取り出す様子を示す概略図である。 本発明に係る定着装置の第２の実施の形態を示す断面図である。 図８の定着装置で用いられるヒータユニットの構成を示す図である。 本発明に係る定着装置の第３の実施の形態を示す断面図である。 本発明に係る画像形成装置の第１の実施の形態を示す断面図である。 本発明に係る画像形成装置の第２の実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 定着ローラ
２ 加圧ローラ
２ａ 加圧スプリング
２ｂ 加圧アーム
２ｃ 加圧クリーニングローラ
３ 温度検出手段
３ａ，３ｂ サーミスタ
４ ニップ部
５ 支持部材
５ａ 貫通孔
５ｂ，５ｂ´ 引掛け部
５ｂ１，５ｂ２ 切欠き部
５ｃ 固定孔
５ｄ ピン
６ 固定支持棒
７ ヒータユニット
８ 分離爪
９ａ，９ｂ，９ｃ センサ
１１〜１３，２１〜２４ ヒータ
１１ａ〜１３ａ ヒータ部
１１ｂ〜１３ｂ コネクタ部
１１ｃ〜１３ｃ リード線
１０，２０，３０ 定着装置
１００，２００ 画像形成装置
１０１ 感光体
１０２ 帯電手段
１０３ クリーニング手段
１０５ 現像スリーブ
１０６ 転写手段
１０７ 現像部
１１０ 給紙カセット
１１１ 中板
１１２ アーム
１１３ 給紙ローラ
１１４ 分離パッド
１１５ レジストローラ対
１２０ 排紙ローラ対
１２１ 排紙口
１２２ 排紙トレイ
１２５ 排紙補助トレイ
１３０ 操作パネル
１３１ 外装部
１３２ 給紙トレイ
１３３ ピン
１３４ ケース
１３５ 電源回路
１３６ プリント板
１３７ コントローラボード
１４０ レーザ光学系
２０１ 自動原稿送り機構（ＡＤＦ）
２０２ 原稿トレイ
２０３ コンタクトガラス
２０４ ＣＣＤ
２１０ 感光体
２１１ 現像装置
２１３ レジストセンサ
２１４ バイパストレイ
２１６ グリップローラ
２１７ フィードセンサ
２１８ フィードローラ
２１９ 分離ローラ
２２０ ピックアップローラ
２２１，２２２ トレイ
２３０ 出口ユニット
Ｊ１，Ｊ２ 取手治具
Ｊ１ａ，Ｊ２ａ 先端部
Ｊ１ｂ 後部
ｎ１，ｎ２ 固定ねじ
Ｔ トナー
Ｐ シート
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ ステイ
Ｓ３ａ 固定穴

Claims (3)

1. 円筒形状の定着ローラと、
   該定着ローラに対して回転自在に圧接し未定着トナーをシート上に熱融着させるニップ部を形成する加圧ローラと、
   電力供給により発熱する複数の棒状ヒータと、該複数の棒状ヒータごとの端部を保持する複数の貫通孔を有するとともに前記定着ローラの内径よりも小さい２つの支持部材とからなり、該２つの支持部材それぞれの貫通孔で前記複数の棒状ヒータそれぞれの両端を保持して一体構造をなすヒータユニットと、を備え、
   前記ヒータユニットは、前記定着ローラの円筒内部に単独で着脱可能に配置され、
   前記複数の棒状ヒータの端部は、定格電力ごとに、あるいは定格電力及び接続される電源種類ごとに異なる形状の突起したフィンを有しており、
   前記複数の貫通孔は、前記棒状ヒータの形状の異なる前記フィンのそれぞれに対応した形状の円形の外周から突起した部分を有していることを特徴とする定着装置。
2. 前記支持部材は、取手治具のフック形状の先端部で引っ掛けて前記ヒータユニットの着脱を行う引掛け部を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 請求項１または２に記載の定着装置を搭載することを特徴とする画像形成装置。

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