JP7271972B2 - ヒータ部材固定ホルダ、ヒータ部材固定保持方法、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヒータ部材固定ホルダ、ヒータ部材固定保持方法、定着装置及び前記ヒータ部材固定ホルダを備えた画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式を利用した画像形成装置においては、熱源を有する定着装置を用いて、記録媒体（例えば、用紙）上に形成された未定着画像（トナー像）を、熱定着させる加熱定着方式が広く採用されている。
定着装置としては、例えば、加圧ローラ（加圧部材）に対向配置される定着ローラと、定着ローラと熱源を有する加熱ローラとの間に張架される無端状の定着ベルト（定着部材）とを備え、加圧ローラと定着ベルトとの圧接によって形成されたニップ部にて、定着ベルトを介して加熱ローラの熱を記録媒体に与えることで、未定着トナー像を記録媒体に加圧し、定着させるベルト定着方式が知られている。

加熱ローラは中空パイプ形に形成され、その内部にはヒータランプ等の熱源（以下、「ヒータ部材」ともいう）が配置されている。一般に印刷速度の速い画像形成装置や高連量用紙をサポートしている画像形成装置では、トナー像の定着に必要な熱容量が増すため、加熱ローラを高温にする必要があり、内部に複数の熱源を設けることがある。

複数の熱源を設ける場合、加熱ローラの表面全体を均一に加熱するために中心軸に近接させて配置する必要がある。
しかし、複数の熱源を互いに接近させて配置させると、各熱源の端部も接近するため、延出しているリード線等の取り扱いが複雑となり、定着装置の組立作業が困難になるという問題があった。
また、熱源の着脱に際しても、付属しているコネクタやハーネス等の取り扱いにより作業が煩雑となるという問題があった。

さらに、ヒータ部材は一般的にロッド状の細長い形状であるため、着脱時に加熱ローラの内壁や縁部に接触してしまうことがあり、接触により表面に傷がついたり破損したりするという問題があった。

このような問題に対し、特許文献１には、ヒータ部材をより簡単に確実に取り付けることができる定着装置として、筒状ヒータの両端部の少なくとも一端に碍子を有し、該碍子が機枠の一部と固定的に係合する係合部を有する定着装置が提案されている。

一方、ヒータ部材以外の定着装置を構成する各部材の交換時においても、ヒータ部材が加熱ローラ内部に接触して損傷することを防ぐために、加熱ローラからヒータ部材を取り外す作業が行われる。

上述のように、ヒータ部材自体の交換や、定着装置の構成部材の交換に伴うヒータ部材着脱において、ヒータ部材の損傷を防止するための技術が求められているが、後者のヒータ部材以外の構成部材を交換する作業については、ヒータ部材を取り外すことなく損傷を防止できる手段があれば、着脱を省略することができ、作業効率を向上させることができる。

そこで本発明は、定着装置の構成部材の交換時におけるヒータ部材の損傷を防止することができ、ヒータ部材の着脱を不要とすることで作業効率を向上させることができるヒータ部材固定ホルダを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のヒータ部材固定ホルダは、記録媒体上の画像を定着させる定着装置を構成する加熱ローラ及び該加熱ローラの内部に配設されたヒータ部材に着脱可能に装着され、前記ヒータ部材の端部が挿通されて嵌合する嵌合部と、前記加熱ローラの外周面を挟持する挟持部とを少なくとも備え、前記ヒータ部材を前記加熱ローラの内壁と当接しない位置に固定保持し、前記加熱ローラの開口断面の円形に対し、一の挟持部が、他の挟持部に対して同じ角度をなすように配設され、前記加熱ローラの外周面に対し、略均等な間隔で複数箇所を挟持することを特徴とする。

本発明によれば、定着装置の構成部材の交換時におけるヒータ部材の損傷を防止することができ、ヒータ部材の着脱を不要とすることで作業効率を向上させることができるヒータ部材固定ホルダを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の要部構成を示す模式図である。 定着装置を構成する加熱ローラ及びヒータ部材の一例を示す説明図である。 加熱ローラ及びヒータ部材に本実施形態に係るヒータ部材固定ホルダを装着した状態を示す斜視図である。 本実施形態に係るヒータ部材固定ホルダの一例を示す前面側斜視図である。 本実施形態に係るヒータ部材固定ホルダの一例を示す背面側斜視図である。 本実施形態に係るヒータ部材固定ホルダの一例を示す前面図である。 本実施形態に係るヒータ部材固定ホルダの一例を示す側面図である。

以下、本発明に係るヒータ部材固定ホルダ、ヒータ部材固定保持方法、定着装置及び画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、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。

（画像形成装置、定着装置）
本発明に係る画像形成装置の一実施形態について図１を参照して説明する。図１は画像形成装置１００を示す概略構成図である。
本実施形態の画像形成装置は、後述する加熱ローラ及びヒータ部材に着脱可能に装着されるヒータ部材固定ホルダを備えている。

図１において、画像読取ユニット１０４は、照明装置や、光学系や、ＣＣＤイメージセンサ等を内部に収めたスキャナを有する。スキャナは上面に原稿を配置するコンタクトガラスを有し、コンタクトガラス越しに原稿を照明し、その反射光を光学系を通じて内部のＣＣＤイメージセンサで読み取る。

スキャナの上方には原稿自動読み取り装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）１０３を設けている。ＡＤＦ１０３は原稿を自動搬送し、コンタクトガラスの読取面に原稿を送る。
読み取られた画像データは電気信号に変換され、画像処理（各種補正、圧縮等）を行った後に順次、画像メモリに蓄えられる。

レーザ書き込みユニット１１２は、レーザ出力ユニット、結像レンズ及びミラーで構成され、出力されるレーザ光が画像作像系（現像ユニット１１３）の感光体１１６に照射される。

感光体１１６に作像された画像を印刷する手順はおおよそ以下の通りである。
ユニバーサルトレイ１２３、及びタンデムトレイ１２４に積載された用紙は、各々第１給紙ユニット１２０、第２給紙ユニット１２１、第３給紙ユニット１２２によって給紙され、縦搬送ユニット１１９及び用紙搬送部１１７により現像ユニット１１３の手前位置まで搬送される。

画像メモリ上の画像データはレーザ書き込みユニット１１２からのレーザ光によって現像ユニット１１３の感光体１１６上に書き込まれ、トナー像が形成される。
現像ユニット１１３は、感光体１１６の周囲にクリーニングユニット１１４、帯電チャージャを備えている。

感光体１１６上のトナー像は、中間転写ベルト１０５に転写され、中間転写ベルト１０５上に画像が形成される。
用紙はトナー像の移動に合わせて用紙搬送部１１７により搬送され、中間転写ベルト１０５上のトナー像が二次転写ユニット１１８で転写される。トナー像が転写された用紙は定着搬送ユニット１０８により搬送される。

その後、定着装置１にて画像を定着させ、片面のみの印刷の場合は排紙トレイ１２６に排出される。定着装置１の構成は後述する。

両面に画像を作像する場合は、各トレイから給紙され、かつ作像された用紙を反転経路切り換え爪を切り換える。これにより用紙を排紙トレイ１２６側に導かないで、反転両面貯留ユニット１１０に搬送し、いったん収納する。戻し搬送手段により逆方向（再給紙方向）に繰り出され、反転排紙切り換え爪により反転し、再度、用紙搬送部１１７に送られて、裏面に画像を印刷された後に排紙される。

また、用紙を反転して排出する場合、反転排紙ユニット１０９でスイッチバック反転した用紙を排紙反転切り換え爪により、反転両面貯留ユニット１１０に送り出して、再び反転排紙ユニット１０９に戻し本体外に排出する。
本体から排紙される用紙は排紙先切り換え爪により本体の排紙トレイ１２６に排紙される。

図２は定着装置１を示す概略構成図である。
定着装置１は、加熱ローラ５１と、定着ローラ５２と、加熱ローラ５１および定着ローラ５２に張架される定着ベルト５３と、定着ローラ５２を押圧して定着ベルト５３との間にニップ部を形成する加圧ローラ５４等を備えている。
加熱ローラ５１は、熱源としてのヒータ部材５０を内部に有している。加熱ローラ５１と定着ローラ５２の回転動作により加熱ローラ５１から定着ベルト５３が周方向に渡って全面加熱される。

定着装置１は、定着ローラ５２と加圧ローラ５４との圧接によって形成される定着ベルト５３と加圧ローラ５４とのニップ部にトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐを通紙して加熱定着を行うものである。なお、加熱ローラ５１、定着ローラ５２及び加圧ローラ５４は、定着装置１の筐体の長手方向に回転可能に軸支され、各ローラの駆動手段等は、筐体に固定保持されている。

ニップ部を通紙した記録媒体Ｐは、定着ローラ５２側または加圧ローラ５４側に配置された分離手段（分離板、分離爪など）によって先端部が分離されて、次工程に排出される。

加熱ローラ５１は、例えば、金属材料からなる薄肉の円筒体であって、その円筒体の内部にヒータ部材５０が配設されている。
ヒータ部材５０としては、例えば、ハロゲンヒータやカーボンヒータ等を用いることができる。熱源を構成するヒータの数は限定されず、適宜選択することができる。
加熱ローラ５１及びヒータ部材５０には、後述するヒータ部材固定ホルダ６０が装着される。

定着ローラ５２は、熱源を有しておらず、金属（鉄やアルミ）などの剛性の高い芯材（芯金）を、シリコーンゴムなどの厚い弾性層で覆ったものである。
定着ベルト５３は、定着ローラ５２と加熱ローラ５１の周囲に掛けまわされ、加熱ローラ５１および定着ローラ５２に密着している。このように構成した定着ベルト５３に、定着ローラ５２に対応する箇所に加圧ローラ５５を押し当てることで、ニップ部を構成する。

定着ベルト５３は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂からなる層厚が例えば９０μｍのベース層上に、シリコーンゴムなどの弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端ベルトである。
定着ベルト５３の弾性層は、例えば、層厚が２００μｍ程度であって、シリコーンゴム、フッ素ゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。定着ベルト５３の離型層は、例えば、層厚が２０μｍ程度であって、ＰＦＡ（４フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等で形成されている。また、定着ベルト５３の表層に離型層を設けることにより、トナー（トナー像）に対する離型性（剥離性）が確保されることになる。
また、定着ベルト５３は、例えば、厚さ９０μｍの耐熱樹脂の無端フィルムであるＰＩベルトで構成され、表層には、ＰＦＡ（４フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）などのオフセット防止剤がコーティングされている。

加圧ローラ５４は、例えば、ＳＵＳ３０４等の芯金上に、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性層が形成されたローラ部材である。

定着ローラ５２と加圧ローラ５４とは、対向して配置されるゴムローラであり、加圧ローラ５４が定着ベルト５３を介して定着ローラ５２の中心方向に加圧されることにより、加圧ローラ５４と定着ベルト５３との間でニップ部が形成される。また、加圧ローラ５４の定着ローラ５２側への押圧力（加圧力）を制御することにより、ニップ幅の大きさを制御することが可能である。
また、定着装置１の待機状態等において、加圧ローラ５４を定着ローラ５２に対し、離間可能とすることも好ましい。

加圧ローラ５４には、図示しないクリーニング手段が設けられていてもよい。
クリーニング手段は、トナー像Ｔの定着時に定着ベルト５３へ付着してしまった微量のオフセットトナーが加圧ローラ５４へ移動したものを除去する部材であれば特に限定されない。
なお、クリーニング手段を定着ベルト５３側に設け、定着ベルト５３上のオフセットトナーを除去する構成としてもよい。

また、本実施形態の画像形成装置は、上述の定着ベルト５３等から除去した廃トナーを回収する着脱可能な廃トナータンク１２５を備えている。廃トナータンク１２５には、画像形成装置の中間転写ベルト１０５のクリーニングユニット１０６から除去された廃トナーも回収される。廃トナーは、図示しない廃トナー搬送装置によって廃トナータンク１２５に送られる。
例えば、画像形成装置１００のカバーを開き、廃トナータンク１２５を取り外した後のスペースの近傍に、後述するヒータ部材固定ホルダ６０を収容し、保持する構成とすることができる。

（ヒータ部材固定ホルダ、ヒータ部材固定保持方法）
本発明に係るヒータ部材固定ホルダ及びヒータ部材固定保持方法について、図３～図８に基づき説明する。
図３は、ヒータ部材固定ホルダが装着される対象の加熱ローラ５１及びヒータ部材５０を示す図である。ヒータ部材５０は、図３に示すようにロッド状の細長い形状であるため、着脱時に破線の円及び矢印で示す加熱ローラ５１の内壁や縁部に接触してしまうことがある。これに対し、図４はヒータ部材固定ホルダ６０が装着された状態を示す図である。
図５はヒータ部材固定ホルダ６０の前面側斜視図、図６は同背面斜視図、図７は同前面図、図８は同側面図である。

本実施形態の画像形成装置１００及び定着装置１において、定着装置１を構成する部材の交換時には、ヒータ部材５０を取り外すことなく保護する手段としてヒータ部材固定ホルダ６０を備える。
ヒータ部材固定ホルダ６０は、記録媒体Ｐ上の画像を定着させる定着装置１を構成する加熱ローラ５１及び該加熱ローラ５１の内部に配設されたヒータ部材５０に着脱可能に装着される部材である。

ヒータ部材固定ホルダ６０は、ヒータ部材５０の端部（ベース部）が挿通されて嵌合する嵌合部６１と、加熱ローラ５１の外周面を挟持する挟持部６３とを少なくとも備え、ヒータ部材５０を加熱ローラ５１の内壁と当接しない位置に固定保持する。
ヒータ部材５０は、ヒータ部材固定ホルダ６０により加熱ローラ５１の回転軸と重なる位置（ヒータ部材５０の垂直断面の中心が加熱ローラ５１の回転軸と重なるか、近接した位置）に固定保持されることが好ましい。

ヒータ部材５０は、図３に示すように、内部に発熱体が封止された管状部５０ａと、管状部５０ａの長手方向端部を封止するベース部５０ｂ、ベース部５０ｂより長手方向外側にあり断面積が小さいベース端部５０ｃを備えている。ベース端部５０ｃの端面からヒータ要素５０ｄが延出している。管状部５０ａの数は、本実施形態では３本であるが、これに限定されない。

ヒータ部材固定ホルダ６０は、同一形状の部材でヒータ部材５０の長手方向両端のいずれにも装着され、ヒータ部材５０を加熱ローラ５１に対して位置決め固定するように保持することができる。

なお、ヒータ部材５０は、給電するために接続された図示しないハーネスを備える。
ヒータ部材５０から延出したハーネスは、ヒータ部材５０の着脱時や、本実施形態に係るヒータ部材固定ホルダ６０の着脱の際の取り扱いを煩雑にする。
これに対し、本実施形態のヒータ部材固定ホルダ６０は、ハーネスを支持可能な構造および／またはハーネスを挿通可能な切り欠き部６２等を有するため、ハーネスの取回しが容易となる。
ハーネスを支持可能な構造とは、ハーネスの配設の障害とならない構造であれば特に限定されないが、例えば、ヒータ部材固定ホルダ６０の前面側に形成された貫通孔である窓部６５や、腕部６６等が挙げられる。

また、ヒータ部材固定ホルダ６０は、加熱ローラ５１の外周面に対し、略均等な間隔で複数箇所を挟持する構造であることが好ましい。
本実施形態のヒータ部材固定ホルダ６０は、図４～図６に示すように、加熱ローラ５１の外周面に対し、略均等な間隔で３箇所を挟持する３つの挟持部６３を備える。
「略均等な間隔」とは、例えば、加熱ローラ５１の開口断面の円形に対し、一の挟持部６３が、他の挟持部６３に対して同じ角度をなすように配設されることを意味する。上記の３箇所を挟持する例では、それぞれ１２０°の角度をなして配設された挟持部６３により、加熱ローラ５１の外周面が略均等な間隔で挟持される。

加熱ローラ５１は、図３及び図４に示すように円周方向に沿った溝部５１ａを有する。そして、ヒータ部材固定ホルダ６０の挟持部６３は、加熱ローラ５１の溝部５１ａとスナップフィットにより係合する爪部６４を有する。
本実施形態のヒータ部材固定ホルダ６０は、図４～図８に示すように挟持部６３の端部に爪部６４が形成されているが、爪部の位置や形状は、溝部５１ａとスナップフィット係合可能な係合片として機能する限り限定されず、適宜設計・形成することができる。

また、ヒータ部材固定ホルダ６０の加熱ローラ５１及びヒータ部材５０と当接しない表面には、面ファスナーが設けられることが好ましい。
ヒータ部材固定ホルダ６０の面ファスナーは、画像形成装置内の任意の位置に設けられた他方の面ファスナーと着脱可能に結合させることができ、これにより、使用時以外は当該任意の位置に保持しておくことができる。
面ファスナーとしては、マジックテープ（登録商標）やＶＥＬＣＲＯ（登録商標）などを用いることができる。なお、面ファスナーに代えて、着脱可能な他の結合手段（例えば、ボタン等）を用いることもできる。

ヒータ部材固定ホルダ６０は、例えば、画像形成装置が備える廃トナータンク１０を取り外したときに生じるスペースの近傍に保管することができる。
この場合、保管位置となる画像形成装置側にも面ファスナーを設け、ヒータ部材固定ホルダ６０に設けられた面ファスナーと結合させる構成とすることができる。
ヒータ部材固定ホルダ６０を使用する際は、廃トナータンク１０を画像形成装置から取り外し、保管位置に保持されたヒータ部材固定ホルダ６０との面ファスナーの結合を解除して取り出すことができる。

上述の構成の本実施形態のヒータ部材固定ホルダ６０を用いることにより、定着装置１の構成部材の交換時において、ヒータ部材５０を装着したままでもヒータ部材５０が加熱ローラ５１と接触して損傷するのを防止することができ、ヒータ部材５０の着脱を不要とすることで作業効率を向上させることができる。

本発明に係るヒータ部材固定保持方法は、記録媒体Ｐ上の画像を定着させる定着装置１を構成する加熱ローラ５１及び該加熱ローラ５１の内部に配設されたヒータ部材５０に本発明に係るヒータ部材固定ホルダ６０を装着し、ヒータ部材５０を加熱ローラ５１の内壁と当接しない位置に固定保持する方法である。
当該方法によれば、定着装置１の構成部材の交換時におけるヒータ部材５０の損傷を防止することができ、ヒータ部材５０の着脱を不要とすることで作業効率を向上させることができる。

また、本発明に係る定着装置１は、定着ローラ５２と、ヒータ部材５０により加熱される加熱ローラ５１と、少なくとも定着ローラ５２及び加熱ローラ５１に張架される定着ベルト５３と、定着ベルト５３を介して定着ローラ５２に圧接してニップ部を形成する加圧ローラ５４と、を有し、加熱ローラ５１及びヒータ部材５０に、本発明に係るヒータ部材固定ホルダ６０が装着される。

さらに、本発明に係る画像形成装置１００は、定着ローラ５２と、ヒータ部材５０により加熱される加熱ローラ５１と、少なくとも定着ローラ５２及び加熱ローラ５１に張架される定着ベルト５３と、定着ベルト５３を介して定着ローラ５２に圧接してニップ部を形成する加圧ローラ５４と、を有する定着装置１を備え、加熱ローラ５１及びヒータ部材５０に、本発明に係るヒータ部材固定ホルダ６０が装着される。

１ 定着装置
１０ 廃トナータンク
５０ ヒータ
５０ａ 管状部
５０ｂ ベース部
５０ｃ ベース端部
５０ｄ ヒータ要素
５１ 加熱ローラ
５１ａ 溝部
５２ 定着ローラ
５３ 定着ベルト
５４ 加圧ローラ
６０ ヒータ部材固定ホルダ
６１ 嵌合部
６２ 切欠部
６３ 挟持部
６４ 爪部
６５ 開口部
６６ 腕部
１００ 画像形成装置
Ｐ 用紙
Ｔ トナー

特開２００７－１０８９２１号公報

Claims (10)

1. 記録媒体上の画像を定着させる定着装置を構成する加熱ローラ及び該加熱ローラの内部に配設されたヒータ部材に着脱可能に装着され、
   前記ヒータ部材の端部が挿通されて嵌合する嵌合部と、前記加熱ローラの外周面を挟持する挟持部とを少なくとも備え、
   前記ヒータ部材を前記加熱ローラの内壁と当接しない位置に固定保持し、
   前記加熱ローラの開口断面の円形に対し、一の挟持部が、他の挟持部に対して同じ角度をなすように配設され、前記加熱ローラの外周面に対し、略均等な間隔で複数箇所を挟持することを特徴とするヒータ部材固定ホルダ。
2. 前記ヒータ部材へ給電するために接続されたハーネスを支持可能な構造を有することを特徴とする請求項１に記載のヒータ部材固定ホルダ。
3. 前記ヒータ部材へ給電するために接続されたハーネスを挿通可能な切り欠き部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のヒータ部材固定ホルダ。
4. 前記加熱ローラの外周面に対し、略均等な間隔で複数箇所を挟持することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のヒータ部材固定ホルダ。
5. 前記加熱ローラは外周面の円周方向に沿った溝部を有し、
   前記挟持部は、前記加熱ローラの前記溝部とスナップフィットにより係合する爪部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のヒータ部材固定ホルダ。
6. 前記加熱ローラ及び前記ヒータ部材と当接しない表面に、面ファスナーが設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のヒータ部材固定ホルダ。
7. 記録媒体上の画像を定着させる定着装置を構成する加熱ローラ及び該加熱ローラの内部に配設されたヒータ部材に請求項１から６のいずれかに記載のヒータ部材固定ホルダを装着し、前記ヒータ部材を前記加熱ローラの内壁と当接しない位置に固定保持することを特徴とするヒータ部材固定保持方法。
8. 定着ローラと、ヒータ部材により加熱される加熱ローラと、少なくとも前記定着ローラ及び前記加熱ローラに張架される定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、
   前記加熱ローラ及び前記ヒータ部材に、請求項１から６のいずれかに記載のヒータ部材固定ホルダが装着されることを特徴とする定着装置。
9. 定着ローラと、ヒータ部材により加熱される加熱ローラと、少なくとも前記定着ローラ及び前記加熱ローラに張架される定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラと、を有する定着装置を備え、
   前記加熱ローラ及び前記ヒータ部材に、請求項１から６のいずれかに記載のヒータ部材固定ホルダが装着されることを特徴とする画像形成装置。
10. 着脱可能な廃トナータンクを備え、前記廃トナータンクを取り外したときに生じるスペースの近傍に前記ヒータ部材固定ホルダが保管されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。

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