JP6223204B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートに転写されたトナー画像をシートに定着させるための定着装置に関する。

電子写真方式のプリンタ等の画像形成装置は、シートに転写されたトナー画像を加熱・加圧してシート上に定着させる定着器を搭載している。定着器の一形態としてフィルム式定着装置がある。

図５は、フィルム式定着装置の一部の構成を示す図である。図５（ａ）は、定着器長手方向（Ｘ方向）におけるフィルムユニットの内部構造、特に温度センサを配置した部分の断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のｂ−ｂ断面図、図５（ｃ）は、温度センサ配置付近の斜視図である。

図５に示すように、フィルム式定着装置は、セラミック基板に発熱体を印刷したヒータ２００を使用している。ヒータ２００はヒータ保持部材２０１に保持され、ヒータ保持部材２０１の外側に円筒形状のフィルム２３３が装着されている。そして、フィルム２３３を介してヒータ２００に加圧ローラ（不図示）が加圧接触しており、加圧ローラとフィルム２３３との間を未定着トナー画像を担持したシートが通過する際にトナー画像を溶融してシートに定着させる。

このような定着装置には、ヒータ２００の温度を検知するために温度センサ２０２が設けられている。

温度センサ２０２は温度検知の反応を良くするために、付勢部材２０３により付勢されヒータ２００と接触している。付勢部材２０３はヒータ保持部材２０１に固定されたセンサ保持部材２０４により保持され、温度センサ２０２をヒータ２００の側へ押圧している。

ヒータ保持部材２０１には突起部２３０が設けられており、センサ保持部材２０４に設けられた孔部２３１を突起部２３０に通し、更に、止め輪等の締結部材２３２によって締結することによりセンサ保持部材２０４がヒータ保持部材２０１に位置決めされている。尚、２０６はヒータ保持部材２０１を補強する梁の役割を有する金属製のステイである。

特開２００２−１２２４８９号公報

ところで、ヒータの長手方向（Ｘ方向）において、センサユニットの長さＷ２が大きいと、温度センサ２０２を温度モニタしたい所望の位置に配置できないことも考えられる。例えば、センサユニットの隣に他のセンサユニットやサーモスイッチ等の保護素子を配置しなければならないケースである。上述した定着装置では、ヒータ保持部材２０１にセンサ保持部材２０４を締結するスペースが必要となり、センサユニットを配置するためのスペースとして長さＷ２が必要となる。したがって、センサユニットの配置に制約が出るケースも考えられる。

本発明は上述の課題に鑑み成されたものであり、その目的は、ヒータ長手方向におけるセンサユニットのサイズを小さくした定着装置を提供することにある。

上述の課題を解決するための本発明は、ヒータと、前記ヒータを保持するヒータ保持部材と、前記ヒータ保持部材に設けた穴を通して前記ヒータと接触しており、前記ヒータの温度を検知する温度センサと、前記温度センサを保持するセンサ保持部材と、前記温度センサと前記センサ保持部材の間に設けられ、前記温度センサを前記ヒータに向って付勢する付勢部材と、を有する定着装置において、前記ヒータ保持部材は、前記付勢部材の付勢方向における前記センサ保持部材の位置を決める位置決め部を有し、前記ヒータの長手方向に対して直交する方向において、前記位置決め部は前記温度センサを配置した位置よりも外側に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ヒータ保持部材からセンサ保持部材を保持する固定スペースを削除することができるため、ヒータ保持部材の小型化が可能となり、センサユニットのサイズを小さくできる。

画像形成装置の断面図である。 定着装置の断面図及び斜視図である。 温度センサの斜視図である。 フィルムユニットの温度センサ配置付近の断面図及び斜視図である。 比較例のフィルムユニットの温度センサ配置付近の断面図及び斜視図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。

（画像形成装置の全体構成）
図１は、画像形成装置の構成を示す図である。

同図に示すように、画像形成装置１には、各色のトナー像を形成する複数の画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが設けられている。また、画像形成装置１には、中間転写ベルト８を有する中間転写ベルトユニット７及び定着装置２０が設けられている。

画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、それぞれ、感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有している。感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの周囲には、帯電ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、現像ローラ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、およびクリーニングブレード６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが設けられている。そして、画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、それぞれ、中間転写ベルト８に沿って配列されている。

帯電ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの表面を一様に帯電する。

レーザ露光器２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄからの露光により感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの表面上には各色に対応する静電潜像が形成される。現像ローラ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは静電潜像を対応する色のトナーを用いて現像する。

クリーニングブレード６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、トナー画像が転写された後、感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの表面に付着している転写残りトナーを除去する。

中間転写ベルトユニット７は、中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８を張架する駆動ローラ９、テンションローラ１０、一次転写ローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、二次転写対向ローラ１２を備えている。そして、ベルト駆動モータ（不図示）により駆動ローラ９を回転駆動させることで中間転写ベルト８を回転搬送している。

そして、感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと一次転写ローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄとは対向して設けられ、中間転写ベルト８を挟持して一次転写部を形成する。

また、二次転写対向ローラ１２と対向して二次転写ローラ１４が設けられており、中間転写ベルト８を挟んで二次転写部２８を形成する。

画像形成装置の下部には、二次転写部２８にシートＳ（記録媒体）を給送するシート供給装置１５が配置されている。このシート供給装置１５は、複数枚のシートＳを収納するカセット１６からシートＳを給送する給送ローラ１７と、分離ローラ１８を有する。

カセット１６に収納されたシートＳは、給送ローラ１７が回転する事によって一枚ずつ分離され搬送される。分離されたシートＳは、搬送路２７を経て、レジストローラ対１９に搬送される。その後、レジストローラ対１９によりシートＳは二次転写部２８に搬送される。

二次転写部２８において、搬送されたシートＳに中間転写ベルト上の複数色のトナー像が二次転写される。

定着装置２０はフィルムユニット２１と加圧ローラ２２を有し、このフィルムユニット２１と加圧ローラ２２との圧接により加熱ニップ部としての定着ニップ部が形成される。

未定着トナー像を担持したシートＳが、定着ニップ部に搬送され、定着ニップ部で挟持・搬送される事で、未定着トナー像が加熱されてシートＳに定着される。定着ニップ部を通過したシートＳは排出ユニット２３に設けられた排出ローラ対２４によって排出トレイ２５に排出される。

（定着装置の構成）
図２（ａ）及び（ｂ）は、定着装置２０の構成を示す断面図及び斜視図である。

同図に示すように、定着装置２０は、フィルムユニット２１、加圧ローラ２２、搬送ローラ３０、シート搬送ガイド部３１、樹脂製の外装部３２、外装部３２内に設けられた金属製のフレーム４１を有している。

フィルムユニット２１は、ヒータ１００、ヒータ保持部材１０１、温度センサ１０２、付勢部材（第１の付勢部材）１０３、センサ保持部材１０４、第２の付勢部材１０５、ステイ１０６を有している。ヒータ１００は、セラミック基板上に発熱体を印刷したセラミックヒータである。ヒータ保持部材１０１とセンサ保持部材１０４の材質は、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）等の耐熱樹脂である。

また、フィルムユニット２１は周囲を筒形状のフィルム３３（フィルム部材）で覆われている。加圧ローラ２２はギア４２を介して不図示のモータで駆動されており、フィルム３３は加圧ローラ２２に追従して回転する。フィルム３３のベース層の材質は、ポリイミド等の樹脂またはステンレス等の金属である。

ヒータ１００は、フィルム３３の内面に接触している。ヒータ１００と加圧ローラ２２はフィルム３３を介して、シートＳが通過する定着ニップ部Ｎを形成している。ヒータ１００はコネクタ４３を介して電力が供給されると発熱し、この熱がフィルム３３に伝達され、シート上のトナー像の定着に利用される。

４０は、フィルム３３の母線方向への寄り移動を規制する規制部材である。図２（ｂ）に示すように、加圧ローラ２２はフレーム４１に回転可能に支持されており、加圧ローラ２２の上からフィルムユニット２１がフレーム４１に装着されている。フィルムユニット２１の両端部に設けられた規制部材４０には矢印Ｐで示す荷重が掛けられており、この荷重Ｐによって定着ニップ部Ｎが形成される。未定着トナー画像を担持したシートＳがフィルムユニット２１と加圧ローラ２２の接触部（定着ニップ部Ｎ）に搬送されると、フィルム３３にシートＳが接触することでシートＳに熱が伝達され、かつ、荷重Ｐで加圧されることで、未定着トナー画像がシートＳに固着する。

図３は、温度センサ１０２の構成を示す図である。図３（ａ）は、サーミスタチップ（温度検知素子）１２０が設けられている面を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、サーミスタチップが設けられていない面を示す斜視図である。

温度センサ１０２はサーミスタチップ１２０とサーミスタホルダ１２１とを有している。サーミスタチップ１２０を保持するサーミスタホルダ１２１は、ヒータ１００から生じる熱に対して変形してはいけないため、耐熱性を有する熱可塑性樹脂（ＬＣＰ）から成る。

また、サーミスタホルダ１２１には導電性を有する金属板１２２が一体で成型されており、金属板１２２にはコントローラ（不図示）に接続するケーブル１２３が接続されている。また、金属板１２２にはサーミスタチップ１２０に接続する電線１２４が設けられている。サーミスタチップ１２０とサーミスタホルダ１２１の間には弾性を有するチップ保持部材（スポンジ）１２５が設けられている。

なお、温度センサ１０２には、サーミスタチップ１２０とチップ保持部材１２５とサーミスタホルダ１２１を包囲するように耐熱性及び絶縁性を有するシート部材（ポリイミドテープ、不図示）が巻かれている。

そして、ポリイミドテープを介してサーミスタチップ１２０がヒータ１００に押し付けられている。サーミスタチップ１２０はヒータ１００の温度に比例して抵抗値が変化する。この抵抗値をコントローラ（不図示）にて読み取ることでヒータ１００の温度を検知する事が可能となる。ヒータ１００へ供給する電力は、検知温度に応じて制御される。

（定着装置の構成）
図４（ａ）は、フィルムユニット２１の温度センサ配置付近の構成を示す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のｂ−ｂ断面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）からフィルム３３及びステイ１０６を取り除いた状態の斜視図である。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、断面Ｕ字形状に折り曲げられたステイ１０６は、ヒータ保持部材１０１をヒータ長手方向に亘って支持し、ヒータ保持部材１０１を補強している。ステイ１０６の材質は金属であり、本例ではジンコート鋼板（ｚｉｎｃ ａｌｌｏｙ ｃｏａｔｅｄ ｓｔｅｅｌ）を用いている。Ｅはステイの内部空間を示している。ステイ１０６には、図２（ｂ）に示した規制部材４０を介して荷重Ｐが掛っており、これにより、ステイ１０６はフレーム４１に対して略固定されている。同様に、ステイ１０１を介して荷重Ｐが掛っているヒータ保持部材１０１やヒータ１００もフレーム４１に対して略固定されている。

温度センサ１０２は、貫通穴１２１ｃをヒータ保持部材１０１に設けられたボス１０１ｃに嵌めこむことで、Ｘ方向における位置が略決まっている。

空間Ｅには、センサ保持部材１０４が設けられている。付勢部材１０５（第２の付勢部材）がステイ１０６とセンサ保持部材１０４との間に設けられており、センサ保持部材１０４をヒータ保持部材に向って押圧する。

また、付勢部材１０３（第１の付勢部材）がセンサ保持部材１０４と温度センサ１０２との間に設けられており、温度センサ１０２をヒータ１００に向って付勢している。温度センサ１０２は、ヒータ保持部材１０１に設けた穴１０１ｇを介してヒータ１００と接触している。

図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、ヒータ保持部材１０１は、溝形状の位置決め部１０１ａＰ及び１０１ｂＰが設けられた板状凸部１０１ａ、１０１ｂを有している。この二つの凸部１０１ａ、１０１ｂは、温度センサ１０２に繋がるケーブル１２３をフィルム３３の筒の外まで案内するガイドの役目を有する。ケーブル１２３は、図２（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、二つの凸部１０１ａ、１０１ｂの間を通ってフィルム３３の筒の外に出ている。センサ保持部材１０４は、この板状凸部１０１ａ、１０１ｂの位置決め部と係合する係合部分１０４ａ、１０４ｂを有している。板状凸部１０１ａ、１０１ｂは、図４（ａ）、図４（ｃ）に示すように所定の高さｈを有している。また、図４（ｂ）（ｃ）に示すように、ヒータの長手方向（Ｘ方向）に対して直交する方向（Ｙ方向）において、位置決め部１０１ａＰ及び１０１ｂＰは温度センサ１０２を配置した位置よりも外側に設けられている。

付勢部材１０５と付勢部材１０３は、温度センサ１０２がヒータ１００に接触した状態で、付勢部材１０５の押圧力の方が付勢部材１０３の押圧力より大きくなるように構成されている。したがって、センサ保持部材１０４は、センサ保持部材１０４の係合部分１０４ａ、１０４ｂが、それぞれ、ヒータ保持部材１０１の板状凸部１０１ａ、１０１ｂに設けられた位置決め部１０１ａＰ及び１０１ｂＰに当接する。このようにして、センサ保持部材１０４のＺ方向の位置決めがなされる。Ｚ方向におけるセンサ保持部材１０４の位置が決まるので、温度センサ１０２は付勢部材１０３のバネ定数で決まる圧力でヒータ１００に当接する。

このようなセンサ保持部材１０４の位置決め構成により、図５で示したような締結部材を用いた場合に必要となる締結スペースを設ける事なくセンサ保持部材１０４をヒータ保持部材１０１に保持する事が出来る。

締結部材による締結には、一定の面積のスペースが必要となるが、本実施形態では、ヒータ保持部材１０１から温度センサ保持部材１０４を保持する固定スペースを削除する事ができるため、ヒータ保持部材１０１の小型化が可能となる。即ち、図４に示したセンサユニットの幅Ｗ１は、図５に示したセンサユニットの幅Ｗ２よりも短くできる。

さらに、付勢部材１０３と付勢部材１０５の間に、耐熱性を有する熱可塑性樹脂（絶縁性材料）で形成されたセンサ保持部材１０４が設けられている。センサ保持部材１０４の材質は、例えば、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）である。このため、温度センサ１０２と板金でできているステイ１０６との沿面距離を確保する事ができ、温度センサ１０２とステイ１０６とを電気的に絶縁することができる。

なお、付勢部材１０３、１０５は圧縮バネにより構成され、温度センサ１０２の温度検知位置と付勢部材１０３と付勢部材１０５とは同軸的に設けられている。すなわち、温度センサ１０２の温度検知位置にあるサーミスタチップ１２０と付勢部材１０３の中心軸と付勢部材１０５の中心軸とが同一直線上に位置するように付勢部材１０３、１０５が設けられる。

比較例の定着装置では、図５に示すように、センサ保持部材２０４を締結部材２３２によりヒータ保持部材１０１に締結していた。このため、締結部材１３２による締結が不十分だった場合、付勢部材２０３の押圧力によりセンサ保持部材２０４がヒータ保持部材２０１から浮きあがり、温度センサ２０２のヒータ２００に対する押圧力がばらつく恐れがある。

本実施形態では、付勢部材１０５の押圧力は付勢部材１０３の押圧力よりも大きく設定している。このため、付勢部材１０３の押圧力により係合部分１０４ａ、１０４ｂが位置決め部１０１ａＰ及び１０１ｂＰから浮くことなく保持される。したがって、温度センサ１０２のヒータ１００に対する押圧力を抑えることができ、精度よく温度検知する事が出来る。

また、図５に示す定着装置では、付勢部材２０３の押圧力によりセンサ保持部材２０４が撓み、付勢部材２０３の押圧力が弱くなる恐れがあった。

本例では、温度センサ１０２のサーミスタチップ１２０と付勢部材１０３と付勢部材１０５とが同軸上にくるように配置されている。

同軸上に押圧力がかかる事で、センサ保持部材１０４の係合部分１０４ａ、１０４ｂにかかる圧力は付勢部材１０５と付勢部材１０３の差分だけとなり、センサ保持部材１０４の撓み量を低減する事ができる。

さらにセンサ保持部材１０４の係合部分１０４ａ、１０４ｂにかかる圧力は図４（ｂ）（ｃ）に示すようにヒータ保持部材１０１の短手方向（Ｙ方向）の２箇所であるため、センサ保持部材１０４は撓みにくい構成である。

以上の事から、センサ保持部材１０４の撓み量を大幅に低減できるため、付勢部材１０３の押圧力が変化することなく温度センサ１０２とヒータ１００が接触し、精度よくヒータの温度を検知することができる。

以上のように、ヒータ長手方向（Ｘ方向）におけるセンサユニットのサイズを小さくした定着装置を提供することができる。

２０…定着装置
２１…フィルムユニット
２２…加圧ローラ
３３…フィルム
１００…ヒータ
１０１…ヒータ保持部材
１０１ａ、１０１ｂ…板状凸部
１０２…温度センサ
１０３、１０５…付勢部材
１０４…センサ保持部材
１０４ａ、１０４ｂ…係合部分
１０６…ステイ
１２０…サーミスタチップ
Ｓ…シート

Claims (8)

1. ヒータと、
   前記ヒータを保持するヒータ保持部材と、
   前記ヒータ保持部材に設けた穴を通して前記ヒータと接触しており、前記ヒータの温度を検知する温度センサと、
   前記温度センサを保持するセンサ保持部材と、
   前記温度センサと前記センサ保持部材の間に設けられ、前記温度センサを前記ヒータに向って付勢する付勢部材と、
   を有する定着装置において、
   前記ヒータ保持部材は、前記付勢部材の付勢方向における前記センサ保持部材の位置を決める位置決め部を有し、前記ヒータの長手方向に対して直交する方向において、前記位置決め部は前記温度センサを配置した位置よりも外側に設けられていることを特徴とする定着装置。
2. 前記位置決め部は、前記ヒータ保持部材に設けられた凸部に設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. 前記凸部は、前記温度センサに繋がるケーブルを案内するガイドであることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記装置は更に、前記ヒータ保持部材を補強するステイを有し、前記ステイと前記センサ保持部材の間には前記センサ保持部材を前記位置決め部に向って付勢する第２の付勢部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 前記第２の付勢部材の押圧力は、前記付勢部材の押圧力より大きいことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記付勢部材と前記第２の付勢部材は前記温度センサに設けられた温度検知素子と略同一直線上に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
7. 前記センサ保持部材は絶縁性材料で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
8. 前記装置は更に、内面に前記ヒータが接触する筒状のフィルムを有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の定着装置。

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