JP7344462B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。
従来、定着部材と、定着部材に加圧接触する加圧部材と、定着部材および加圧部材の少なくとも一方を保持する定着構造体と、定着部材または加圧部材に接触して温度を検知する温度検知手段とを備えた定着装置が知られている。
特許文献1には、上記定着装置として、定着部材などの加熱ローラの温度を検知する温度検知手段を熱変形の少ない部材に保持したものが記載されている。
上記定着装置において、定着部材または加圧部材に接触して除電する除電部材を設けた場合、組立工数が増加してしまうという課題があった。
上述した課題を解決するために、本発明は、定着部材と、前記定着部材に加圧接触する加圧部材と、前記定着部材および前記加圧部材の少なくとも一方を保持する定着構造体と、前記定着部材または加圧部材に接触して温度を検知する温度検知手段とを備えた定着装置において、前記定着部材と前記加圧部材のうち前記温度検知手段が接触する被検知部材に接触して前記被検知部材を除電する除電部材と、前記温度検知手段と前記除電部材とを保持し、前記定着構造体に固定される保持部材とを備え、前記保持部材は、前記被検知部材と非接触であることを特徴とするものである。
本発明によれば、組立工数の増加を抑制することができる。
本実施形態に係るプリンタの概略構成図。 定着装置の概要説明図。 保持部材を-Z方向から見た概略構成図。 保持部材を-Y方向から見た概略構成図。 フレームと、保持部材とを示す分解斜視図。 保持部材を一端側のみフレームに固定した例を示す図。 (a)は、図6に示す構成において、固定部材が熱膨張したときの状態を説明する図であり、(b)は、保持部材の両側をフレームに固定した構成において、固定部材が熱膨張したときの状態を説明する図。 変形例1の保持部材の概略構成図。 変形例2の保持部材の概略構成図。 変形例3の保持部材の概略構成図。 変形例3において、フレームに位置決め突起、保持部材に位置決め穴を設けた概略構成図。 変形例4の保持部材の概略構成図。 サーミスタの導線部が、サーミスタと加圧ローラとの接触位置の接線方向に対して平行な例を示す図。 保持部の配置位置について説明する図。
以下、本発明を適用した定着装置を備えた画像形成装置として、電子写真方式のカラープリンタ(以下、プリンタ200という)の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るプリンタ200の概略構成図である。
まず、図1を用いて本実施形態に係るプリンタ200の構成を説明する。
図1に示したプリンタ200は、複数の色画像を形成する作像部が中間転写体としての転写ベルト11の展張方向に沿って並置されたタンデム方式のカラープリンタである。しかし、本実施形態の定着装置が適用可能な画像形成装置は、この方式に限られず、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置等の画像形成装置にも適用することも可能である。
プリンタ200は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム20Y,C,M,Bkを並設したタンデム構造が採用されている。
プリンタ200では、各感光体ドラム20Y,C,M,Bkに形成されたトナー像からなる可視像が、各感光体ドラム20に対峙しながら矢印A1方向に移動可能な無端ベルトからなる中間転写体である転写ベルト11に対して一次転写される。この一次転写行程の実行によってそれぞれの色の画像が重畳転写され、その後、シート状の記録材である用紙Pに対して二次転写行程を実行することで一括転写される。
各感光体ドラム20の周囲には、感光体ドラム20の回転に従い画像形成処理するための装置が配置されている。ブラックの画像形成を行う感光体ドラム20Bkを代表として説明すると、感光体ドラム20Bkの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置30Bk、現像装置40Bk、一次転写ローラ12Bk、及びクリーニング装置50Bkが配置されている。帯電装置30Bkによる一様帯電後に行われる、書き込み光Lbを用いた光書き込みには、光書き込み装置8が用いられる。
転写ベルト11に対する重畳転写では、転写ベルト11が図中、A1方向に移動する過程において、各感光体ドラム20Y,C,M,Bkに形成されたトナー像が、転写ベルト11の同じ位置に重ねて転写される。このために、一次転写は、転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム20Y,C,M,Bkに対向して配設された一次転写ローラ12Y,C,M,Bkによる電圧印加によって、図中、A1方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
各感光体ドラム20Y,C,M,Bkは、図中、A1方向の上流側からこの順で並んでいる。また、各感光体ドラム20Y,C,M,Bkは、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。
プリンタ200は、色毎の画像形成処理を行う4つの画像ステーションと、各感光体ドラム20Y,C,M,Bkの上方に対向して配設され、転写ベルト11及び一次転写ローラ12Y,C,M,Bkを備えた転写ベルトユニット10を備えている。また、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11に従動し、連れ回りする二次転写ローラ5と、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11をクリーニングするベルトクリーニング装置13も備えている。そして、上記4つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置8も備えている。
光書き込み装置8は、静電潜像を書き込む光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、fθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラーおよび偏光手段としての回転多面鏡などを装備している。この光書き込み装置8は、各感光体ドラム20Y,C,M,Bkに対して色毎に対応した書き込み光Lbを出射して感光体ドラム20Y,C,M,Bkに静電潜像を形成するよう構成されている。書き込み光Lbは、図1では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である。
このプリンタ200には、転写ベルト11と二次転写ローラ5との間に向けて搬送される用紙Pを積載した給紙カセットとしての用紙給送装置61が設けられている。また、用紙給送装置61から搬送されてきた用紙Pを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、転写ベルト11と二次転写ローラ5との間の二次転写部に向けて繰り出すレジストローラ対4が設けられている。また、用紙Pの先端がレジストローラ対4に到達したことを検知するセンサも設けられている。
また、プリンタ200には、トナー像が転写された用紙P上にトナー像を定着させるための定着ユニットとしての接触加熱方式の定着装置100と、定着済みの用紙Pをプリンタ200の本体外部に排出する排出ローラ7が備えられている。また、プリンタ200の本体上部には、排出ローラ7によりプリンタ200の本体外部に排出された用紙Pを積載する排紙トレイ17が備えられている。また、排紙トレイ17の下側の装置本体内には、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル9Y,C,M,Bkが備えられている。
転写ベルトユニット10は、転写ベルト11、一次転写ローラ12Y,C,M,Bkの他に、転写ベルト11が掛け回されている駆動ローラ72及び従動ローラ73を有している。
従動ローラ73は、転写ベルト11に対する張力付勢手段としての機能も備えており、従動ローラ73には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット10と、一次転写ローラ12Y,C,M,Bkと、二次転写ローラ5と、ベルトクリーニング装置13とで転写装置71が構成されている。
用紙給送装置61は、プリンタ200の本体下部に配設されており、最上位の用紙Pの上面に当接する給送ローラ3を有している。給送ローラ3が図中反時計回りに回転駆動されることにより、最上位の用紙Pをレジストローラ対4に向けて給送するようになっている。
転写装置71に装備されているベルトクリーニング装置13は、転写ベルト11に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有している。そして、ベルトクリーニング装置13は、転写ベルト11上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト11をクリーニングするようになっている。
また、ベルトクリーニング装置13は、転写ベルト11から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための排出手段を有している。
図2は、定着装置100の概要説明図である。
なお、以下の説明では、鉛直方向(用紙搬送方向でもある)を、Z方向、加圧ローラ103の回転軸方向を、X方向、Z方向、X方向いずれにも直交する方向(加圧ローラの定着ベルトへの当接方向でもある)をY方向とし、説明する。
定着装置100は、図2に示すように、回転可能な無端状の定着部材としての定着ベルト101と、これに対向配置されて回転可能な加圧部材としての加圧ローラ103とを有している。また、定着ベルト101を非ニップ部で加熱する加熱手段としての複数の定着熱源である第一ハロゲンヒータ102Aと第二ハロゲンヒータ102Bの2本のハロゲンヒータ102により、定着ベルト101が内周側から輻射熱で直接加熱される構成となっている。
また、図2に示す定着装置100の定着ベルト101内には、定着ベルト101を介して加圧ローラ103との間でニップ部を形成するニップ形成部材106があり、定着ベルト101内面と、熱移動補助部材116を介して間接的に摺動するようになっている。そして、用紙P上のトナー像はニップ部Nにおいて、加熱・加圧により定着されることとなる。
ここで、図2に示す例では、熱移動補助部材116の定着ベルト101に対向する部分の形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。凹形状のニップ部の場合、記録材先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。
また、熱移動補助部材116は、ニップ形成部材106の定着ベルト101に対向する対向部分として機能する。
定着ベルト101の内側には、加圧ローラ103に対向して配置されたニップ形成部材106と、ニップ形成部材106の両端部に一体に設けられた、定着ベルト101をニップ部で加熱する端部熱源としての2つの端部ヒータ126を有している。また、ニップ形成部材106と各端部ヒータ126の定着ベルト101の内面に対向する面を覆う熱移動補助部材116と、ニップ形成部材106を加圧ローラ103からの加圧力に対抗して保持するステー107も有している。
ニップ形成部材106、熱移動補助部材116、及びステー107は、いずれも定着ベルト101の幅方向(以下、「長手方向」という)に延びる長さを有している。
熱移動補助部材116は、各端部ヒータ126の熱が局所的に留まることを防止し、積極的に長手方向に熱を移動させて長手方向の温度不均一性を低減するために設けられている。
このため、熱移動補助部材116は短時間で熱移動が可能な材料であることが望ましく、熱伝導率の高い銅やアルミニウム、銀といった部材であることが望ましい。コスト、入手性、熱伝導率特性、加工性を総合的に考慮すると、銅を用いることが最も望ましい。
本実施形態の定着装置100では、熱移動補助部材116の定着ベルト101の内面に対向する面は、定着ベルト101に直接接触する面であり、ニップ形成面となる。
定着ベルト101は、ニッケルやSUSなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルト、又はフィルムで構成される。
定着ベルト101の表層はPFAまたはPTFE層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。
定着ベルト101の基材とPFAまたはPTFE層の間にはシリコーンゴムの層などで形成された弾性層があっても良い。シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときに、定着ベルト101表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ(ユズ肌画像)が残るという不具合が生じ得る。これを改善するにはシリコーンゴム層を100[μm]以上設ける必要があり、シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。
ステー107はニップ部N側と反対側が起立した起立部を有した形状となっており、起立部を隔て、定着熱源としての第一ハロゲンヒータ102Aと第二ハロゲンヒータ102Bが配置されている。
そして、定着ベルト101は、これら2つのハロゲンヒータ102により内面側から輻射熱で直接加熱される。
また、各ハロゲンヒータ102を、定着ベルト101の内周側に配置することで、回転可能な無端状の定着ベルト101を備えた定着装置100をコンパクトに構成することが容易になる。
定着ベルト101の内部にはニップ形成部材106とニップ部Nを支持するための支持部材としての、上述したステー107を設け、加圧ローラ103により圧力を受けるニップ形成部材106の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。
ステー107は、両端部で定着構造体などのフレーム130に保持固定され位置決めされている。また、2本のハロゲンヒータ102とステー107の間に反射部材109を備え、各ハロゲンヒータ102からの輻射熱などによりステー107が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制している。
ここで、反射部材109を備える代わりに、ステー107表面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることが可能となる。
加圧ローラ103は、フレーム130に回転自在に位置決め保持されており、芯金105の外周部に弾性ゴム層104があり、離型性を得るために表面に離型層(PFAまたはPTFE層)が設けてある。
この加圧ローラ103は、プリンタ200本体に設けられたモータ等の駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。また、加圧ローラ103は、スプリングなどにより定着ベルト101側に押し付けられており、弾性ゴム層104が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。
また、加圧ローラ103は中空のローラであっても良く、加圧ローラ103にハロゲンヒータ等の加熱源を有していても良い。
弾性ゴム層104はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ103内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト101の熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
定着ベルト101は加圧ローラ103により連れ回り回転する。
図2に示す例では、加圧ローラ103が駆動源により回転し、ニップ部Nで定着ベルト101に駆動力が伝達されることにより、定着ベルト101が回転する。
定着ベルト101はニップ部Nで挟み込まれて回転し、ニップ部N以外では両端部でフレーム130に設けられたフランジにガイドされ、走行する。
上述したような構成により、安価で、ウォームアップが速い定着装置100を実現することが可能となる。
また、加圧ローラ103の表面に接触し、加圧ローラ103の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ120を有している。サーミスタ120は、温度検知部120aと、ICチップ120cと、ICチップ120cと温度検知部120aとの間を電気的に接続する導線部120bとで構成されている。温度検知部120aは、温度により抵抗値が変動する素子を有しており、ICチップ120cは、その素子に電圧を印加して抵抗値を測定することで温度を検知する。本実施形態では、このサーミスタ120が検知した被検知部材としての加圧ローラ103の温度に基づいて、第一ハロゲンヒータ102Aと第二ハロゲンヒータ102BのON/OFFを制御している。
また、加圧ローラ103の表面に接触して加圧ローラ103を除電する除電部材としての除電ブラシ140が設けられている。除電ブラシ140を設けることで、加圧ローラ103が除電され、用紙Pが加圧ローラ103に静電的に吸着するのを抑制することができ用紙Pを良好に加圧ローラ103から分離することができる。また、定着ベルト101と加圧ローラ103との電位差によって用紙Pのトナーが定着ベルト101に付着する静電オフセット発生を抑制することができる。
除電ブラシ140とサーミスタ120は、保持部材150に保持されており、保持部材150は、フレーム130にネジ止めされている。
図3は、保持部材150を-Z方向(図2の下側)から見た概略構成図であり、図4は、保持部材を-Y方向(図2の右側)から見た概略構成図である。
保持部材150は、除電ブラシ140とサーミスタ120とを保持する保持部としてのブラケット151と、フレーム130に固定するための板状の固定部材152とを有している。ブラケット151は、金属で構成され、固定部材152にブラケット固定ネジ162により固定されている。固定部材152は、絶縁性の樹脂からなり、X方向一端側と他端側には、ネジ161,163が貫通するネジ貫通孔152a,152bが設けられている。他端側(-X方向側)のネジ貫通孔152bは、X方向に延びる長穴となっている。これらネジ貫通孔152a,152bにネジ161,163を差し込んでフレーム130に設けられたネジ穴130a,130bにネジをねじ込むことにより、保持部材150がフレーム130にネジ止めされる。
また、保持部材150は、抵抗部153aを備えた抵抗体たる抵抗部材153を保持している。具体的には、抵抗部材153の一端が、ブラケット固定ネジ162の頭部と固定部材152とに挟み込まれる形で保持され、他端が、ネジ161の頭部と固定部材152とに挟み込まれる形で保持されている。これにより、除電ブラシ140は、金属からなるブラケット151、金属からなるブラケット固定ネジ162、抵抗部材153および金属からなるネジ161を介して、接地された金属からなるフレーム130に電気的に接続される。抵抗部材153の抵抗部153aの電気抵抗値は、フレーム130の電気抵抗値よりも高く、固定部材152の電気抵抗値よりも低くなっており、適度に電気が流れるような電気抵抗値に設定されている。
固定部材152を金属にすると、除電ブラシ140とフレーム130との間で電気が流れやすくなる。その結果、加圧ローラ103の除電には優位に働くが、以下の問題が生じるおそれがある。すなわち、用紙Pが定着ニップと転写ニップの両方に挟み込まれているときに、転写電流が用紙P、加圧ローラ103を介して除電ブラシ140へリークし、転写不良が生じるおそれがある。そこで、固定部材152として、例えば、樹脂にカーボン等の導電性部材を含有するなどして、電気抵抗値を調整した材質を用いることも考えられるが、固定部材152を、適度に電気が流れるような電気抵抗値に調整するのは困難であり、また、適度に電気が流れるような電気抵抗値に調整できたとしても、固定部材152が高価となってしまう。
そのため、本実施形態では、固定部材152を安価な絶縁性樹脂とし、適度に電気が流れるような電気抵抗値の抵抗部153aを備えた抵抗部材153を保持部材150に保持し、除電ブラシ140は、この抵抗部材153を介して接地されたフレーム130と電気的に接続する構成とした。これにより、安価で容易に除電ブラシ140とフレーム130との間を、適度に電気が流れるような電気抵抗値にすることができる。よって、安価で容易に除電ブラシ140への転写電流のリークを抑制でき、かつ、加圧ローラ103の除電を行なうことができる。
図5は、フレーム130と、保持部材150とを示す分解斜視図である。
図5に示すように、フレーム130には、矩形状の開口部131を有しており、この開口部131のX方向(加圧ローラの回転軸方向)両側に内周面にネジ溝が形成されたネジ穴130a,130bが設けられている。
保持部材150のブラケット151を開口部131に挿入し、ネジ161,163を、固定部材152のネジ貫通孔152a,152bに差し込んでネジ穴130a,130bにネジをねじ込むことにより、保持部材150がフレーム130に位置決め固定される。これにより、除電ブラシ140とサーミスタ120が、加圧ローラ103の表面に接触するようにして定着装置100に組み付けられる。
本実施形態では、除電ブラシ140とサーミスタ120を同一の保持部材150に保持することで、保持部材150をフレーム130に取り付けるという一回の組み付け作業で、除電ブラシ140とサーミスタ120を定着装置100に組み付けることができる。これにより、除電ブラシ140と、サーミスタ120をそれぞれ別々に定着装置100に組み付けるものに比べて、組み付け工数を削減することができる。
また、除電ブラシ140とサーミスタ120をそれぞれ別々の保持部材に保持するものに比べて、部品点数を削減することができ、装置のコストダウンを図ることができる。
また、保持部材150のフレーム130に2箇所で固定され、その固定箇所を結んだ線分上にブラケット151を配置している。
図6は、保持部材150を一端側(図中左側)のみフレーム130に固定した例を示す図であり、図7(a)は、図6に示す構成において、固定部材152が熱膨張したときの状態を説明する図である。また、図7(b)は、保持部材150の両側をフレーム130に固定した構成において、固定部材152が熱膨張したときの状態を説明する図である。
本実施形態においては、上述したように除電ブラシ140への転写電流のリークを抑制するために、固定部材152を絶縁性の樹脂としているが、固定部材152を樹脂とすることで、熱膨張が大きくなってしまう。特に、定着装置100は、高温となるため、固定部材152の熱膨張量が多くなってしまう。
図7(a)に示すように、保持部材150の一端側のみフレーム130に固定した場合、保持部材150は、フレーム130に片持ち支持される形となる。保持部材150の固定部材152が熱膨張すると、図中破線に示すように、固定部材152のフレーム130に固定されていない他端側(-X方向側:図中右側)が、加圧ローラ103から離間する方向に傾いてしまう。固定部材152は、四方八方均等に熱膨張しようとするため、加圧ローラ103側(+Y方向)へも熱膨張する。このとき、フレーム130に固定されている固定部材152の一端側(+X方向側:図中左側)のブラケット151が保持されている面(加圧ローラ側の面)は、フレーム130に密着している。そのため、固定部材152の熱膨張でフレーム130を加圧ローラ側へ押し込むが、フレーム130の剛性が強いため、フレーム130は変形することなくそのままの姿勢を維持する。
一方、固定部材152の一端側は、熱膨張でフレーム130を押し込むことで、フレーム130から反力を受ける。固定部材152の他端側(-X方向側:図中右側)は、自由端であり、加圧ローラ103に対して接離する方向(Y方向:図中上下方向)の移動が規制されていない。その結果、フレーム130からの反力で保持部材150は、図7(a)の破線に示すように、固定部材152一端側を支点にして他端側が加圧ローラ103から離れるように傾いてしまう。よって、図7(a)の破線で示すように、保持部材150の保持されたサーミスタ120や除電ブラシ40も図中右側に傾いてしまう。
加圧ローラ103の表面は、円弧面であるため、サーミスタ120や除電ブラシ40が傾いて、先端の位置が、熱膨張前の位置よりも加圧ローラ103から離間する方向(-Y方向)へ変位する(図2の右側へ先端の位置が変位する)と、サーミスタ120の温度検知部120aや除電ブラシ140が加圧ローラ103から離間したり、接触圧が低下したりするおそれがある。
サーミスタ120の温度検知部120aが加圧ローラ103から離間したり、接触圧が低下したりすると、精度よく加圧ローラ103の温度を検知することができなくなり、第一ハロゲンヒータ102Aと第二ハロゲンヒータ102BのON/OFFを精度よく制御できなくなってしまう。その結果、トナーを加熱しすぎてしまいホットオフセットが生じるなどの定着不良が発生するおそれがある。また、除電ブラシ140が加圧ローラ103から離間したり、接触圧が低下したりすると、加圧ローラ103を良好に除電することができなくなり、静電オフセットや用紙分離不良が発生するおそれがある。
これに対して、固定部材152の両端をフレーム130に固定した場合は、固定部材152の両側が、規制部としてのネジ161,163の頭部により加圧ローラ103に対して接離する方向(Y方向)の移動が規制される。固定部材152の一端側が、熱膨張によりフレーム130から反力を受けた際に、他端側が加圧ローラ103から離間する方向(-Y方向:図中下側)へ移動するのを、ネジ163の頭部により規制する。これにより、固定部材152の熱膨張により保持部材150の一端が加圧ローラから離れるように傾くのを防止できる。また、他端側(-X方向側:図中右側)のネジ貫通孔152bは、X方向に延びる長穴となっている。よって、この長穴のネジ貫通孔152bが、固定部材152のX方向の熱膨張を許容し、ネジ161とネジ163との間で固定部材が撓んでしまうのも抑制される。その結果、図7(b)に示すように、固定部材152が熱膨張しても、サーミスタ120や除電ブラシ140の加圧ローラ103との接触位置がほとんど変化することがない。よって、サーミスタ120の検知精度を維持することができる。また、除電ブラシ140により良好に加圧ローラ103を除電することができる。
また、本実施形態では、保持部材150を、金属からなるブラケット151と、絶縁性樹脂からなる固定部材152とで構成しているが、保持部材150を樹脂の一体成型品としてもよい。かかる構成とすることで、部品点数を削減することができるというメリットがある。保持部材150を樹脂の一体成型品とした場合は、抵抗部材153の一端を、直接、除電ブラシ140に接続することで、抵抗部材を介して除電ブラシ140とフレーム130との間を電気的に接続することができる。一方、保持部材150を2部材として、サーミスタ120や除電ブラシ140を保持する保持部としてのブラケット151を金属とすることで、サーミスタ120や除電ブラシ140を保持する保持部の熱膨張を抑制することができ、保持部の熱膨張で除電ブラシ140やサーミスタ120の温度検知部120aと加圧ローラ103との位置関係が変動するのを抑制することができる。
また、固定部材152のZ方向の熱膨張により、サーミスタ120や除電ブラシ140が-Z方向へ移動すると、図2からわかるように、サーミスタ120や除電ブラシ140が加圧ローラから離間するおそれもある。そのため、本実施形態においては、固定部材152のZ方向の長さをX方向長さよりも短くし、Z方向の熱膨張量を抑えている。また、ブラケット151の固定部材152への固定箇所を、Z方向中央にし、固定部材152のZ方向の熱膨張で固定箇所のZ方向の位置変動を抑えている。
また、ブラケット151の固定部材152への固定箇所を、固定部材152のZ方向の中央よりも+Z側にしてもよい。これにより、固定部材152がZ方向に熱膨張したとき、ブラケット151の固定部材152への固定箇所が、+Z方向へ変位し、サーミスタ120の温度検知部120aや、除電ブラシ140の加圧ローラ103との接触を高めることができる。
次に、本実施形態の変形例について説明する。
[変形例1]
図8は、変形例1の保持部材150の概略構成図である。
図8に示すように、この変形例1は、固定部材152の他端側(-X方向:図中右側)のフレーム130への固定を、段ネジ164で行なうようにしたものである。
固定部材152の他端側(-X方向:図中右側)のフレーム130への固定を、段ネジ164で行なうことで、他端側の締結力がネジによる締結よりも弱くなる。従って、固定部材152の他端側は、段ネジに対してX方向(固定部材152の長手方向)に移動しやすくなっている。よって、固定部材152のX方向の熱膨張を、他端側の固定をネジとした場合に比べて抵抗なく許容でき、固定部材152が熱膨張した際の固定部材152の応力負荷を、固定部材の他端側をネジで固定した場合に比べて緩和することができる。また、ネジ161と段ネジ164との間の固定部材152の撓みもより一層抑制することができ、除電ブラシ140と加圧ローラ103との位置関係や、サーミスタ120の温度検知部120aと加圧ローラ103とのY方向の位置関係が変動するのをより一層抑制することができる。
なお、他端側の固定部材152の-Y方向(加圧ローラから離間する方向)の移動は、規制部としての段ネジ164の頭部により規制されるため、上述と同様、固定部材152の熱膨張の際に、他端側が-Y方向(加圧ローラから離間する方向)に位置するように、固定部材152が傾くのを防止することができる。
[変形例2]
図9は、変形例2の保持部材150の概略構成図である。(a)は、-Z方向から見た概略構成図であり、(b)は、-Y方向から見た概略構成図である。
この変形例2は、固定部材152の他端側(-X方向:図中右側)のフレーム130への固定を、穴部と凸部との嵌合で行なうようにしたものである。
固定部材152の他端側には、-Z方向に突出した嵌合凸部152cを備えており、フレーム130には、上記嵌合凸部152cが嵌る嵌合穴部132aを有するZ方向に直交する取り付け面部132を有している。
嵌合凸部152cを上から(+Z方向)嵌合穴部132aに嵌め込むことで、固定部材の他端側固定される。また、嵌合凸部152cを上から(+Z方向)嵌合穴部132aに嵌め込む構成とすることで、保持部材150の自重が嵌合凸部152cを嵌合穴部132aに嵌め込む方向となり、嵌合凸部152cが嵌合穴部132aから抜け難くすることができ好ましい。また、嵌合穴部132aのX方向長さは、嵌合凸部152cのX方向長さよりも長くなっており、固定部材152のX方向の熱膨張を許容できる構成となっている。
変形例2においては、固定部材152が加圧ローラ103に対して接離する方向(Y方向)に対して直交する方向から嵌合凸部152cを嵌合穴部132aに嵌め込む構成とすることで、規制部としての嵌合穴部132aの内周面により固定部材152の他端側のY方向の移動を規制することができる。よって、上述同様、固定部材152が熱膨張した際に、他端側が-Y方向(加圧ローラから離間する方向)に位置するように、固定部材152が傾くのを防止することができる。
また、他端側を、ネジを用いずに固定することができる。よって装置の構成などにより他端側をネジで固定するのが困難な場合でも、容易に他端側を、フレーム130に固定することができる。また、図9では、固定部材152に嵌合凸部を設け、フレーム130に嵌合穴部を設けているが、フレーム130に嵌合凸部を設け、固定部材152に嵌合穴部を設けた構成でもよい。
[変形例3]
図10は、変形例3の保持部材150の概略構成図である。
図10に示すように、この変形例3は、固定部材152にフレーム130に位置決めする位置決め部を設け、固定部材152のX方向両側の固定を段ネジで行なうようにしたものである。具体的には、固定部材152には、X方向に所定の間隔を開けて、位置決め部としての2つの位置決め突起156a,156bを有している。フレーム130には、図中左側の位置決め突起156aが挿入される位置決め穴133aと、図中右側の位置決め突起156bが挿入される位置決め穴133bが設けられている。
図中左側の位置決めが、位置決めの主基準であり、位置決め穴133aが、位置決め突起156aの外径よりも僅かに大きな内径の丸穴となっている。一方、図中右側の位置決めが、位置決めの従基準であり、位置決め穴133bが、X方向に延びる長穴となっている。
また、段ネジ165,164が貫通する固定部材152の両側に設けられたネジ貫通孔152a,152bは、X方向に延びる長穴となっている。
この変形例3においては、保持部材150に位置決め部を設けて、フレーム130に位置決めすることで、フレーム130に対する保持部材150の位置精度を高めることができる。また、フレーム130に保持部材を位置決めして、固定部材152のネジ貫通孔152a,152bと、フレーム130のネジ穴130a,130bとの位置関係が一致した状態で、保持部材150をフレーム130にネジ止めすることができ、保持部材150のフレーム130への取り付けを容易に行なうことができる。
また、図11に示すように、保持部材150の位置決め部を位置決め穴157a,157bとし、フレーム130の位置決め部を位置決め突起134a,134bとしてもよい。また、図11においては、保持部材150のフレーム130への固定を段ネジで行なっているが、ネジで行なってもよい。
[変形例4]
図12は、変形例4の保持部材150の概略構成図である。
この変形例4は、固定部材152の他端側(-X方向:図中右側)のブラケット151を保持している面とは反対側の面と対向する規制面135をフレーム130に設け、この規制面135により固定部材152の他端側の加圧ローラから離間する方向の移動を規制するようにしたものである。
かかる構成でも、固定部材152が熱膨張した際の固定部材152の他端側の加圧ローラから離間する方向の移動を、規制面135により規制することができ、サーミスタ120や除電ブラシ140が、加圧ローラ103から離間するのを抑制することができる。
なお、変形例4に示す構成においては、固定部材152の他端側の加圧ローラ103に近づく方向(+Y方向)の移動は規制されていない。従って、固定部材152が熱膨張したとき、規制面135の反力で固定部材152の他端側が、加圧ローラ103に近づく方向(+Y方向)に変位するように固定部材152が傾くおそれがある。このように固定部材152が傾くと、サーミスタ120が、+Y方向へ変位してしまう。しかし、サーミスタの導線部120bが、サーミスタ120と加圧ローラとの接触位置の接線方向に対して平行でない場合は、サーミスタ120が+Y方向へ変位しても、サーミスタ120先端の温度検知部120aが加圧ローラ103から離間することがない。従って、サーミスタ120の導線部120bが、サーミスタ120と加圧ローラ103との接触位置の接線方向に対して平行でない構成においては、変形例4の構成を採用することができる。
一方、図13(a)や図13(b)に示すように、サーミスタの導線部120bが、サーミスタ120と加圧ローラ103との接触位置の接線方向に対して平行な場合は、+Y方向側にサーミスタ120が変位すると、先端の温度検知部120aが加圧ローラ103から離間するおそれがある。従って、サーミスタの導線部120bが、サーミスタ120と加圧ローラ103との接触位置の接線方向に対して平行となるように、サーミスタ120を保持する構成においては、固定部材152が熱膨張したときに、加圧ローラ103に対して離間する方向(-Y方向)、近づく方向(+Y方向)いずれにも変位しないようにする必要がある。よって、サーミスタ120の導線部120bが、サーミスタ120と加圧ローラ103との接触位置の接線方向に対して平行となるように、サーミスタ120を保持する構成においては、固定部材152のX方向両端を、ネジや段ネジで固定したり、図9に示した変形例2のように固定したりするのが好ましい。なお、図13(a)、(b)は、固定部材152の他端側を変形例2で示した固定部材152に設けたZ方向に突出する嵌合凸部152cを、フレーム130のZ方向に直交する取り付け面部132の嵌合穴部132aに嵌合させて固定する構成である。
また、図14(a)に示すように、保持部たるブラケット151を、規制部であるネジ161とネジ163とを結んだ線(図中一点鎖線)上に配置することが重要である。図14(a)からわかるように線分Aから離れた固定部材の図中上側や下側は、ネジ161,163のY方向の規制が働かず、固定部材152が熱膨張したときに、加圧ローラ103から離間する方向に変形するおそれがある。一方、上記線分Aの周囲は、ネジ161,163のY方向の規制が働き、Y方向の移動が十分に抑制される。従って、上記線分A上にブラケット151を配置することにより、固定部材152が熱膨張した際のサーミスタ120や除電ブラシ140の変位を抑制することができる。
また、3箇所以上で、固定部材152をフレームに固定してもよい。この場合、図14(b)に示すように、規制部であるネジ161a,161b,163を結んで形成された多角形状(図14(b)では、三角形状)の内側は、ネジ161a,161b,163によるY方向の規制が働き、Y方向の移動が十分に抑制される。従って、このネジ161a,161b,163を結んで形成された多角形状(図14(b)では、三角形状)の内側にブラケット151を配置することで、固定部材152が熱膨張した際のサーミスタ120や除電ブラシ140の変位を抑制することができる。
なお、本実施形態では、加圧部材である加圧ローラ103にサーミスタ120と除電ブラシ140を接触させているが、定着部材に除電ブラシ140とサーミスタ120とを接触させる構成としてもよい。
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様1)
定着ベルト101などの定着部材と、定着部材に加圧接触する加圧ローラ103などの加圧部材と、定着部材および加圧部材の少なくとも一方を保持するフレーム130などの定着構造体と、定着部材または加圧部材に接触して温度を検知するサーミスタ120などの温度検知手段とを備えた定着装置100において、定着部材と前記加圧部材のうち温度検知手段が接触する被検知部材(本実施形態では、加圧ローラ103)に接触して被検知部材を除電する除電ブラシ140などの除電部材と、温度検知手段と除電部材とを保持し、定着構造体に固定される保持部材150とを備えた。
定着部材や加圧部材が帯電すると、用紙が定着部材または加圧部材に静電的に吸着して分離不良が発生したり、定着部材と加圧部材との電位差によって用紙のトナーが定着部材に付着する静電オフセットが発生したりするおそれがある。そのため、従来から、定着部材または加圧部材に除電部材を接触させて除電部材により定着部材および加圧部材のいずれか一方を除電して分離不良の発生を抑制したり、静電オフセットを低減したりすることが行なわれている。
温度検知手段と除電部材とを別々の保持部材に保持させ、各保持部材を定着構造体に固定する場合、組み立て工数が増加してしまう。また、部品点数の増加によりコストアップとなる。
そこで、態様1では、除電部材と温度検知手段とを、定着部材および加圧部材のいずれか一方の部材に接触するように構成し、同一の保持部材に除電部材と温度検知手段とを保持した。これにより、保持部材をひとつにでき、部品点数を削減でき、コストダウンを図ることができる。また、ひとつの保持部材を定着構造体に固定すればよく、一回の取り付け作業で除電部材と温度検知手段とを定着装置に組み付けることができ、組み立て工数の削減を図ることができる。
(態様2)
態様1において、加圧ローラ103などの被検知部材に対して離間する方向の保持部材150の移動を規制するネジ161,163などの規制部を複数備え、複数の規制部のうち2つの規制部を結んだ線上、または、3つ以上の規制部を結んで形成された多角形状の内側に、保持部材150のサーミスタ120などの温度検知手段と除電ブラシ140などの除電部材とを保持するブラケット151などの保持部を配置した。
これによれば、図14を用いて説明したように、保持部材150の固定部材152などの固定部が熱膨張したときに、2つの規制部を結んだ線上、またたは、3つ以上の規制部を結んで形成された多角形状の内側は、規制部による規制で、加圧ローラ103などの被検知部材から離間する方向への変位が抑制される。従って、2つの規制部を結んだ線上、またたは、3つ以上の規制部を結んで形成された多角形状の内側に、サーミスタ120などの温度検知手段と除電ブラシ140などの除電部材とを保持するブラケット151などの保持部を配置することで、保持部の被検知部材から離間する方向への変位が抑制される。よって、保持部に保持された温度検知手段と除電部材の被検知部材から離間する方向への変位が抑制される。これにより、固定部の熱膨張により、温度検知手段や除電部材が、被検知部材から離間するのを抑制することができ、精度よく被検知部材の温度を検知できるとともに、被検知部材を良好に除電することができる。
(態様3)
態様1または2において、フレーム130などの定着構造体は、金属であり、保持部材150の定着構造体に固定する固定部材152などの固定部は絶縁性の樹脂であり、定着構造体と除電ブラシ140などの除電部材との間を電気的に接続し、かつ、定着構造体よりも電気抵抗値が大きく、固定部よりも電気抵抗値が小さい抵抗体が、保持部材に保持されている。
これによれば、実施形態で説明したしたように、転写ニップと定着ニップの両方に用紙などの記録媒体が挟まれているときに転写電流が除電部材へリークするのを抑制と、加圧ローラ103などの被検知部材の除電との両立を、安価な構成で実現することができる。
(態様4)
態様2または3において、加圧ローラ103などの被検知部材は、円筒または円柱形状であり、複数の規制部は、被検知部材とサーミスタ120などの温度検知手段との接触位置の接線方向への保持部材の移動を規制する。
これによれば、図13を用いて説明したように、サーミスタ120などの温度検知手段が、接線方向に平行に配置された場合でも、先端の温度検知部120aが、加圧ローラ103などの被検知部材の表面から離間するのを抑制することができる。
(態様5)
態様2乃至4いずれかにおいて、複数の規制部のうち、少なくともひとつは、保持部材150をフレーム130などの定着構造体にネジ止めするネジ161であり、残りの規制部は、保持部材を定着構造体にネジ止めする段ネジ164である。
これによれば、変形例1で説明したように、保持部材150の固定部などの固定部材の加圧ローラ103などの被検知部材に対する離間方向と直交する方向(X方向:固定部材152の長手方向)の熱膨張を許容することができ、固定部の応力負荷を、規制部の両方をネジとした場合に比べて抑制することができる。
(態様6)
態様2乃至4いずれかにおいて、複数の規制部のうち、少なくともひとつを、保持部材150およびフレーム130などの定着構造体の一方(本実施形態では保持部材)に設けられ、加圧ローラ103などの被検知部材に対して離間する方向と直交する方向に突出した嵌合凸部152cと、他方(本実施形態ではフレーム)に設けられ嵌合凸部152cが嵌る嵌合穴部132aとで構成した。
これによれば、変形例2で説明したように、ネジや段ネジを用いずに、保持部材150の加圧ローラ103などの被検知部材に対する離間方向の移動を規制することができる。
(態様7)
態様2乃至4いずれかにおいて、複数の規制部のうち、少なくともひとつは、保持部材150が加圧ローラ103などの被検知部材に対して離間する方向から当接するフレーム定着構造体の規制面135などの当接面である。
これによれば、変形例4で説明したように、簡単な構成で、保持部材150が加圧ローラ103などの被検知部材に対して離間する方向へ移動するのを規制することができる。
(態様8)
態様1乃至7いずれかにおいて、保持部材150は、フレーム130などの定着構造体に位置決めされる位置決め部を備える。
これによれば、変形例3で説明したように、保持部材150のフレーム130などの定着構造体に対する位置精度を高めることができる。
(態様9)
用紙Pなどの記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、記録媒体に前記画像を定着させる定着手段とを備える画像形成装置において、定着手段として、態様1乃至8の何れかの定着装置を備える。
これによれば、装置のコストダウンを図ることができる。
100 :定着装置
101 :定着ベルト
102 :ハロゲンヒータ
103 :加圧ローラ
106 :ニップ形成部材
120 :サーミスタ
120a :温度検知部
120b :導線部
120c :ICチップ
130 :フレーム
130a :ネジ穴
130b :ネジ穴
131 :開口部
132 :取り付け面部
132a :嵌合穴部
133a :位置決め穴
133b :位置決め穴
134a :位置決め突起
134b :位置決め突起
135 :規制面
140 :除電ブラシ
150 :保持部材
151 :ブラケット
152 :固定部材
152a :ネジ貫通孔
152b :ネジ貫通孔
152c :嵌合凸部
153 :抵抗部材
153a :抵抗部
156a :位置決め突起
156b :位置決め突起
157a :位置決め穴
157b :位置決め穴
161 :ネジ
161a :ネジ
161b :ネジ
162 :ブラケット固定ネジ
163 :ネジ
164 :段ネジ
165 :段ネジ
200 :プリンタ
特許第6188627号公報

Claims (10)

  1. 定着部材と、
    前記定着部材に加圧接触する加圧部材と、
    前記定着部材および前記加圧部材の少なくとも一方を保持する定着構造体と、
    前記定着部材または加圧部材に接触して温度を検知する温度検知手段とを備えた定着装置において、
    前記定着部材と前記加圧部材のうち前記温度検知手段が接触する被検知部材に接触して前記被検知部材を除電する除電部材と、
    前記温度検知手段と前記除電部材とを保持し、前記定着構造体に固定される保持部材とを備え、
    前記保持部材は、前記被検知部材と非接触であることを特徴とする定着装置。
  2. 請求項1に記載の定着装置において、
    前記被検知部材に対して離間する方向の前記保持部材の移動を規制する規制部を複数備え、
    複数の規制部のうち2つの規制部を結んだ線上、または、3つ以上の規制部を結んで形成された多角形状の内側に、前記保持部材の前記温度検知手段と前記除電部材とを保持する保持部を配置したことを特徴とする定着装置。
  3. 請求項1または2に記載の定着装置において、
    前記定着構造体は、金属であり、
    前記保持部材の前記定着構造体に固定する固定部は絶縁性の樹脂であり、
    前記定着構造体と前記除電部材との間を電気的に接続し、かつ、前記定着構造体よりも電気抵抗値が大きく、前記固定部よりも電気抵抗値が小さい抵抗体が、前記保持部材に保持されていることを特徴とする定着装置。
  4. 請求項2または3に記載の定着装置において、
    前記被検知部材は、円筒または円柱形状であり、
    複数の規制部は、前記被検知部材と前記温度検知手段との接触位置の接線方向への前記保持部材の移動を規制することを特徴とする定着装置。
  5. 請求項2乃至4いずれか一項に記載の定着装置において、
    複数の規制部のうち、少なくともひとつは、前記保持部材を前記定着構造体にネジ止めするネジであり、残りの規制部は、前記保持部材を前記定着構造体にネジ止めする段ネジであることを特徴とする定着装置。
  6. 請求項2乃至4いずれか一項に記載の定着装置において、
    複数の規制部のうち、少なくともひとつを、前記保持部材および定着構造体の一方に設けられ、前記被検知部材に対して離間する方向と直交する方向に突出した嵌合凸部と、他方に設けられ前記嵌合凸部が嵌る嵌合穴部とで構成したことを特徴とする定着装置。
  7. 請求項2乃至4いずれか一項に記載の定着装置において、
    複数の規制部のうち、少なくともひとつは、前記保持部材が前記被検知部材に対して離間する方向から当接する前記定着構造体の当接面であることを特徴とする定着装置。
  8. 定着部材と、
    前記定着部材に加圧接触する加圧部材と、
    前記定着部材および前記加圧部材の少なくとも一方を保持する定着構造体と、
    前記定着部材または加圧部材に接触して温度を検知する温度検知手段とを備えた定着装置において、
    前記定着部材と前記加圧部材のうち前記温度検知手段が接触する被検知部材に接触して前記被検知部材を除電する除電部材と、
    前記温度検知手段と前記除電部材とを保持し、前記定着構造体に固定される保持部材と、
    前記被検知部材に対して離間する方向の前記保持部材の移動を規制する複数の規制部とを備え、
    複数の規制部のうち2つの規制部を結んだ線上、または、3つ以上の規制部を結んで形成された多角形状の内側に、前記保持部材の前記温度検知手段と前記除電部材とを保持する保持部を配置し、
    複数の規制部のうち、少なくともひとつは、前記保持部材が前記被検知部材に対して離間する方向から当接する前記定着構造体の当接面であることを特徴とする定着装置。
  9. 請求項1乃至8いずれか一項に記載の定着装置において、
    前記保持部材は、前記定着構造体に位置決めされる位置決め部を備えることを特徴とする定着装置。
  10. 記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
    前記記録媒体に前記画像を定着させる定着手段とを備える画像形成装置において、
    前記定着手段として、請求項1乃至9の何れか一に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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