JPH07334029A - 画像形成装置における定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内径部にヒータ体４３を配置した加熱ローラ
１６を有する定着装置１５の温度管理を正確に行えるよ
うにする。 【構成】 ほぼ水平軸線回りに回転する筒状の加熱ロー
ラ１６の内径部にその軸線に沿って配置した棒状のヒー
タ体４３の端部４３ａを加熱ローラ１６の端部より外に
突出させてホルダ４６にて支持すると共に、給電するよ
うに構成する一方、加熱ローラ１６と押圧ローラとの外
周を覆うようにした上下ケース３６，３５内には、温度
制限用の温度ヒューズまたはサーモスタット等の感温素
子５８を、加熱ローラ１６の端部より外であって、突出
させたヒータ体４３の周面と直接対峙し、且つヒータ体
４３を含む水平面より下方に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ、複写
機、ファクシミリ装置等の静電写真式等の画像形成装置
に関し、より詳しくは、用紙等の被記録媒体に転写され
たトナー像を定着する定着装置の構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、加熱ローラと押圧ローラとの
対による接触加熱方式による定着方式では、例えば特開
平２−１０００５９号公報に開示されているように、外
周が弾性層の押圧ローラの上側に筒状のアルミ芯金の外
周を弾性層とした筒状の加熱ローラを配置し、この筒内
に棒状（筒状）のハロゲンランプからなる熱源を配置し
た構成が知られている。

【０００３】そして、この種の定着装置では、加熱ロー
ラ及び押圧ローラを回転させる必要があるため、そのい
ずれか一方のローラを回転駆動すべく軸支するように構
成される一方、熱源としてのハロゲンランプは加熱ロー
ラの周面を一様の温度に上昇させるため、加熱ローラの
軸心と一致するように平行に配置され、回転する加熱ロ
ーラと無関係に非回転状態で、ハロゲンランプの両端部
が支持され、またハロゲンランプの両端部の電極部に対
して給電端子を接続させて給電しているのが一般的であ
る。

【０００４】また、紙ジャム等の発生時に使用者が加熱
ローラに触れて火傷をしないように、定着装置では少な
くとも加熱ローラの外周を覆うようにケースを設けてい
ることが知られている。さらに、前記ハロゲンランプ等
の熱源から発生する熱量が多すぎるため、定着装置のケ
ースが焦げたり、画像形成装置の合成樹脂製のカバー体
が焦げたりして火災になるのを防止すべく、一般に熱が
こもり易い定着装置のケースの天井部内面における加熱
ローラの周面上方位置に、温度ヒューズやサーモスタッ
ト等の感温素子を配置していた。そして、温度ヒューズ
の場合には、定着装置のケース内温度が危険温度に達す
るとヒータ体や画像形成装置全体への電力供給を遮断
し、サーモスタット等の温度制限器では、定着装置にお
ける加熱ローラの外周面が定着作業に適応する所定温度
に保持されるように温度を感知してヒータ体への電力供
給をＯＮ・ＯＦＦ制御するのに利用するようにしてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
温度ヒューズやサーモスタット等の感温素子を、定着装
置のケースの天井部内面であって、加熱ローラの周面上
方位置に配置した場合には、次のような不都合があっ
た。即ち、加熱ローラが冷えた状態の画像形成装置を作
動させる、いわゆるコールドスタートの場合にヒータ体
が異常な速度で昇温したとしても、感温素子は冷えた加
熱ローラを介して間接的に温度を感知していること、及
び定着装置のケース内の熱不良導体である空気の温度は
直ちに危険温度まで上昇せず、従って、感温素子で危険
温度であると感知するのに時間遅れが生じ、火災の危険
を迅速に感知できないという不都合がある。

【０００６】この不都合を解消するため、危険温度の設
定値を低くした感温素子を用いると、画像形成装置の正
常な連続動作時には、事実上危険な温度でないのに感温
素子で危険温度であると判別し、頻繁にヒータ体や画像
形成装置自体への電力供給が遮断されて、正常な画像形
成作業が継続できなくなる。回復不可能な温度ヒューズ
の場合には、頻繁に交換しなければならなず、その交換
作業に手間が掛かるという問題があった。

【０００７】本発明は、これらの技術的課題を解決すべ
くなされたものであって、ヒータ体の温度感知が正確に
できる画像形成装置における定着装置を提供することを
目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の画像形成装置における定着装置は、ほぼ水
平な回転軸線回りに回転する筒状の加熱ローラと押圧ロ
ーラとにより、トナー像が転写された用紙等の被記録媒
体に熱と圧力を付与してトナー像を定着させるように構
成した画像形成装置の定着装置であって、筒状の加熱ロ
ーラの内径部にその軸線に沿って配置した棒状のヒータ
体の少なくとも一方の端部を加熱ローラの端部より外に
突出させる一方、加熱ローラと押圧ローラとの外周を覆
うようにした本体ケース内には、温度制限用の感温素子
を、加熱ローラの端部より外であって、突出させたヒー
タ体の周面と直接対峙し、且つヒータ体を含む水平面よ
り下方に配置したものである。

【０００９】

【実施例】次に、本発明を具体化した実施例について説
明する。図１は画像形成装置としてのレーザビーム式プ
リンタ１の概略側断面図、図２は定着装置の縦断面図で
ある。本実施例のプリンタ１における本体ケース２内の
下部に給紙部としての給紙カセット３を着脱自在に装着
し、複数の給紙ローラ４等により、給紙カセット３内に
積層された被記録媒体としての用紙Ｐが一枚ずつに分離
されて用紙中途ガイド板５や給送ローラ対６を介して画
像形成ユニット７と転写ユニット台８上の転写ローラ９
との間に送られる。

【００１０】画像形成ユニット７は、感光体ドラム１０
と、トナータンクや現像ローラ１２等からなる現像装置
ユニット１１と、帯電ローラ等からなる帯電装置１３、
クリーニング（図示しない）装置等を１つのキットとし
てケース内に収納して単一ユニットを構成している。画
像形成ユニット７の上方には、レーザ発光部２３、レン
ズ２４、反射鏡２５等からなるスキャナユニット２２が
配置されており、転写ユニット台８の下方には、前記帯
電装置１３や転写ローラ９の高電圧を印加するための高
電圧基板２６が配置され、定着装置１５の下方に制御基
板２７が配置されている。

【００１１】帯電装置１３にて予め帯電させた感光体ド
ラム１０の表面に、図示しないホストコンピュータ等の
外部機器から伝送された画像データに応じて、スキャナ
ユニット２２から発射された光を照射して、感光体ドラ
ム１０の表面に静電潜像を形成し、次いで、現像ローラ
１２を回転して帯電させた粉体状のトナーの供給により
前記潜像を可視像化するという現像を実行した後、この
感光体ドラム１０と転写ローラ９との間の転写部位に供
給された用紙Ｐに前記トナー像を転写する。次に、電気
絶縁性を有する合成樹脂製の転写ユニット台８表面側
（上側）のフイン状の通過ガイド部材３２上を滑って搬
送される用紙Ｐは、定着装置１５における加熱ローラ１
６と押圧ローラ１７との間（定着部位）を通過して、前
記転写されたトナー像に熱及び圧力を付加して用紙Ｐに
トナー像を定着させる。その後、その用紙Ｐは排紙ガイ
ド板１８、中間ローラ対１９、排紙ローラ対２０を介し
て本体ケース２上面の用紙トレイ２１に排紙されるもの
である。

【００１２】次に、定着装置１５の構成について、図２
〜図６を参照しながら詳述すると、定着装置１５のケー
スは、図５に示すように、前記加熱ローラ１６及び押圧
ローラ１７を上下から覆うようにした上下一対のケース
３６，３５から構成されている。実施例では、前記加熱
ローラ１６及び押圧ローラ１７の各々の左右両端の軸受
部を支持する左右一対の支持側板３５ａ，３５ａを備え
た下ケース３５と、前記加熱ローラ１６の上方を覆い、
且つ下ケース３５に対して着脱自在な上ケース３６とに
より構成し、上下ケース３６，３５は各々エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ＡＢ
Ｓ樹脂等の電気絶縁性且つ耐熱性合成樹脂を射出成形に
て一体的に形成したものである。

【００１３】下ケース３５における左右一対の支持側板
３５ａ，３５ａには、図２及び図５に示すように下側の
押圧ローラ１７の左右両側端の軸受３７（図３で一方の
み示す）を上下動自在に案内する長溝３８と、加熱ロー
ラ１６の略円筒状の軸受部材３９，３９が嵌まる大径の
軸受孔４０とが連続状に形成されており、前記軸受３７
を図示しないコイルバネにて上向きに押すことにより、
押圧ローラ１７の上面が加熱ローラ１６の下面に押圧さ
れるように構成されている。

【００１４】押圧ローラ１７の前後部位を挟み且つその
軸線とほぼ平行状に延びる上流側ガイド板４１と下流側
ガイド板４２との左右両側端部は、図５に示すように、
前記左右一対の支持側板３５ａ，３５ａに一体的に連設
されている。上流側ガイド板４１における複数のフイン
部４１ａは、図５に示すように、押圧ローラ１７の軸線
方向に適宜間隔にて立設され、各フイン部４１ａの上端
縁は、図４に示すように、前端（用紙Ｐの搬送方向上流
側）が低く、押圧ローラ１７の周面に接近するにつれて
定着部位Ａに近くなるように傾斜している。同様にし
て、下流側ガイド板４２における複数のフイン部４２ａ
は押圧ローラ１７の軸線方向に適宜間隔にて立設され、
各フイン部４４ａの上端縁は前端が定着部位Ａに近い低
い位置で、押圧ローラ１７から離れるにつれて（用紙Ｐ
の搬送方向下流側）加熱ローラ１６の上面とほぼ同じ高
さ位置になるように傾斜している。

【００１５】加熱ローラ１６は、アルミ等の熱伝導性の
高い材料からなる筒部の外周にシリコーン樹脂や珪素樹
脂等のゴム弾性を有する弾性層と、その表面の離型性樹
脂表面層（ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロ
アルコキシ−チトラフルオロエチレン共重合体等）とを
有している。この離型性樹脂表面層により、定着時に用
紙Ｐに軟化して定着されたトナーが再度加熱ローラ１６
を介して次の用紙Ｐの表面に転写される、いわゆるオフ
セット現象を防止できるものである。

【００１６】前記円筒状の加熱ローラ１６の円周面を一
様の温度（例えば、１７０℃〜２００℃）に保持するた
めの熱源としてのハロゲンランプ等の直線状（筒状）の
ヒータ体４３は、図６に示すように、加熱ローラ１６の
長さより長く、ヒータ体４３の左右両側端部は加熱ロー
ラ１６の左右両側端から外に適宜寸法だけ突出してお
り、後述する支持手段によりヒータ体４３の左右両側端
部における電極端子４３ａ，４３ａに電気的に接続させ
ると共に加熱ローラ１６の軸心と一致するように支持さ
れている。

【００１７】そして、前記上ケース３６には、図５に示
すように、前記加熱ローラ１６の内径部から外向きに突
出するハロゲンランプ等の直線状（筒状）のヒータ体４
３の左右両側端部を覆う下向きの側カバー部３６ｂ，３
６ｂが天板３６ａの左右両側端から下向きに延びるよう
に一体的に設られている。ヒータ体４３の左右両側端部
における電極端子４３ａ，４３ａに電気的に接続させて
電力を供給すると共に支持するための支持手段としての
一対のホルダ４６，４６は、図２に示すように、側面視
横向きＬ字状に形成されたばね弾性を有する金属板から
なり、両ホルダ４６，４６の水平部基端を上ケース３６
における天板３６ａ下面にネジ４７にて固定する。そし
て、左右両ホルダ４６，４６の下端を内向きに屈曲させ
た接合部４６ａ，４６ａをヒータ体４３の左右両電極端
子４３ａ，４３ａの凹端面部に弾性的に押圧接触させて
支持するものである（図２及び図３参照）。

【００１８】この上ケース３６の天板３６ａの上面に露
出させた前記ネジ４７の箇所等の給電部に接続する配線
６０，６０を前記制御基板２７等に設けた電力回路６１
に接続して、ヒータ体４３に電力を供給する。また、図
２、図６及び図７に示すように、温度ヒューズやサーモ
スタット等からなる感温素子５８は、前記ヒータ体４３
の左右両電極端子４３ａ，４３ａ等の、加熱ローラ１６
の端部より外に突出したヒータ体４３端部の下方に配置
されている。図示の実施例では感温素子５８をヒータ体
４３の軸線の真下（図７の鉛直線Ｂの真下）であるが、
図７の水平線Ｃより下方であって、感温素子５８の感温
部がヒータ体４３の周面と直接対峙している領域であっ
ても良い。

【００１９】感温素子５８としては、所定の温度より溶
断して電流を遮断する低温溶断導電体をケース内に密封
したいわゆる温度ヒューズ、バイメタル式やサーミスタ
式、さらには感温フェライトがキューリ温度付近に達す
ると急激に透磁率が変化することを利用してリードスイ
ッチを動作させるサーモスタット（サーマルスイッチ）
等がある。これらの感温素子５８を前記電力回路６１に
接続し、火災の発生のおそれがある危険温度になれば、
プリンタ１の電源回路を遮断して停止し、または、加熱
ローラ１６が所定の温度に保持されるように、前記電力
回路６１からヒータ体４３への電力供給をＯＮ・ＯＦＦ
制御するよう利用される。

【００２０】前述の箇所に感温素子５８を配置すること
により、感温素子５８で感知するのは加熱ローラ１６を
介するのではなく、ヒータ体４３から出た熱（複写熱、
伝導熱）を直接的に感知することができる。従って、コ
ールドスタート時にヒータ体４３が異常な速度で温度上
昇した場合にも、感温素子５８により時間遅れなしに迅
速に温度を感知することができ、火災予防に寄与でき
る。また、感温素子５８の設置箇所は上ケース３６の天
板３６ａ下面等の熱の籠もる箇所ではないから、プリン
タ１の連続動作時にも、籠もった熱で誤って危険温度と
感知することがない。

【００２１】他方、前記上ケース３６における左右両側
カバー部３６ａ，３６ａの下端には、図５に示すよう
に、切欠き形成された下向き開放状の開口部５５，５５
が形成されている。この各開口部５５と前記各ホルダ４
６の接合部４６ａとの配置関係は、図２に示すように、
開口部５５の開口面積部分内に前記接合部４６ａが位置
するように設定するものである。

【００２２】また、前記上ケース３６には、隣接する画
像形成ユニット７の後端に対峙するようにした複数枚の
防熱壁４４，４５が加熱ローラ１６の軸線に沿って上ケ
ース３６における天板３６ａから下向きに延び、少なく
とも加熱ローラ１６の円周の上半部を覆うように一体的
に形成されている（図４参照）。他の実施例としては防
熱壁の枚数を３枚以上にしても良く、前記各実施例にお
いて、防熱壁間と天板３６ａとで囲まれるようにした空
気溜まり５６を設けることが好ましい。

【００２３】さらに、上ケース３６のうち用紙Ｐの搬送
方向下流側には、用紙剥離ガイド部材４８が天板３６ａ
から下向きに延び、加熱ローラ１６の後側周面に下端縁
部４８ａが隙間０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度で近接する
ように配置するように一体的に設けられている（図４参
照）。この用紙剥離ガイド部材４８は加熱ローラ１６の
軸線と平行状であって、且つ加熱ローラ１６の長さとほ
ぼ同じ長さを有している。

【００２４】そして、図４に示すように、上ケース３６
の天板３６ａ下面には、前記用紙剥離ガイド部材４８に
下端縁が連設されて上向き凸状の湾曲するリブ５０を加
熱ローラ６の軸線方向に適宜間隔にて複数箇所で下向き
に突設されている。なお、上ケース３６のうち用紙Ｐの
搬送方向下流側には、前記リブ５０の下端縁よりも下位
置に下周面を有する遊びコロ５１を軸５２に回転自在に
複数配置している。

【００２５】これらの構成により、定着時に加熱ローラ
１６の円周面にほぼ沿ってカールする用紙Ｐの先端が用
紙剥離ガイド部材４８の下端縁部４８ａにて剥離され、
次いでリブ５０の下端縁に用紙Ｐの先端が摺接しつつ搬
送下流側に送られる。そして、用紙Ｐの先端が中間ロー
ラ対１９に挟持されて給送されるとき、加熱ローラ１６
の円周面と同じ方向に湾曲している用紙Ｐの上面（トナ
ーが定着された面）は上向きに凸状のリブ５０の下端縁
には摺接しない。しかも、自由に回転する遊びコロ５１
の円周面に沿って円滑に給送されるから用紙Ｐ上面のト
ナーが定着後に剥離しないし、リブ５０の縁や遊びコロ
５１の円周面にも付着しないから画像の質を悪化させな
いのである。

【００２６】上述のように、２つに分割された下ケース
３５と上ケース３６とは、下ケース３５に予め押圧ロー
ラ１７と加熱ローラ１６とを組み込む一方、上ケース３
６に遊びコロ５１を取りつけた後、下ケース３５におけ
る左右一対の支持側板３５ａ，３５ａの上端面に前記上
ケース３６の天板３６ａを載置して被せ、支持側板３５
ａ，３５ａの上端部に形成された複数箇所の雌ねじ部５
３に対して上ケース３６をねじ５４にて締着すれば良い
（図５参照）。

【００２７】その後、上ケース３６における左右両側カ
バー部３６ａ，３６ａの開口部５５の一方から棒状のヒ
ータ体４３を加熱ローラ１６の内径部に差し込み、ヒー
タ体４３の一方の電極端子４３ａの凹端面部を前記一方
のホルダ４６における接合部４６ａにヒータ体４３の軸
線方向に沿って押圧し、他方の開口部５５から差し込ん
だ指にて接合部４６ａから電極端子４３ａが外れないよ
うに保持する。次いで、一方の手の指で、前記一方の開
口部５５の内側に位置するホルダ４６を電極端子４３ａ
から離れる方向に弾性的に撓ませ、該ホルダ４６の接合
部４６ａを電極端子４３ａの凹端面部に嵌め入れてから
ホルダ４６からを外す。これにより、一対のホルダ４
６，４６自体の弾性力により、その両接合部４６ａ，４
６ａにてヒータ体４３の両電極端子４３ａ，４３ａを軸
線方向に押圧させた状態で吊懸け支持することができ
る。

【００２８】なお、別の実施例として、下ケース３５に
おける左右両支持側板３５ａ，３５ａの外面に基端を固
着したホルダ（図示せず）下端を内向きに屈曲させた接
合部にて前記ヒータ体４３の左右両電極端子４３ａ，４
３ａを支持するようにしても良く、この場合には、下ケ
ース３５に対する押圧ローラ１７，加熱ローラ１６及び
ヒータ体４３という必要部品の組み込みを完了させた
後、上ケース３６を被せれば良いから、組立作業は一層
簡単になる。

【００２９】また、加熱ローラ１６の一側外周面に従動
ギヤ５７を固定し、上ケース３６における前面の空間に
臨ませた図示しない駆動側ギヤから回転力が伝達される
ようにしている。このように組立完了した定着装置１５
を、画像形成ユニット７の後端側に隣接して取付けすれ
ば、加熱ローラ１６から発散される熱、特に輻射熱は、
前記上ケース３６における複数枚の防熱壁４４，４５に
て遮断される。また、図４に示すように、複数の防熱壁
４４，４５と天板３６ａ間に空気溜まり５６を形成する
ことより、熱不良導体である空気の存在にて、断熱効果
を向上させることができ、画像形成ユニット７方向への
熱放射、熱対流を効果的に無くして、画像形成ユニット
７内のトナーの軟化を防止できて、プリンタ１の長時間
の作動によっても画質を悪化させることがない。

【００３０】前記実施例では加熱ローラ１６を上側に配
置し、下側に押圧ローラ１７を配置した形態であった
が、これに代えて、加熱ローラ１６を下ケース３５に装
着し、上ケース３６に押圧ローラ１７を装着した実施例
では、ヒータ体４３の左右両電極端子４３ａ，４３ａを
支持するためのばね金属板製のホルダ（図示せず）を、
加熱ローラ１６の外周端部を回転自在に軸支するための
下ケース３５における支持側板３５ａの外面等に装着
し、上ケース３６に押圧ローラ１７を軸支すると共に、
その上ケース３６の左右両側カバー部３６ｂ，３６ｂに
前記実施例と同様に、開口部５５を形成すれば良い。

【００３１】以上の各実施例によれば、支持手段は、金
属製の弾性を有するホルダであるから、ヒータ体４３を
非回転的に支持すると共に給電手段としての機能も有す
ることになり、ヒータ体４３の着脱作業が極めて容易と
なる。しかも、支持手段は上ケース３６または下ケース
３５に取り付けられており、少なくとも上ケース３６に
て覆われる箇所に配置されるから、ヒータ体４３への給
電時に使用者等が感電するおそれもないという効果を奏
するのである。

【００３２】本発明は、ファクシミリや複写機等の静電
電子写真式画像形成装置における定着装置にも適用でき
ることはいうまでもない。

【００３３】

【発明の作用・効果】以上に説明したように、本発明の
画像形成装置の定着装置は、ほぼ水平な回転軸線回りに
回転する筒状の加熱ローラと押圧ローラとにより、トナ
ー像が転写された用紙等の被記録媒体に熱と圧力を付与
してトナー像を定着させるように構成し、筒状の加熱ロ
ーラの内径部にその軸線に沿って配置した棒状のヒータ
体の少なくとも一方の端部を加熱ローラの端部より外に
突出させる一方、加熱ローラと押圧ローラとの外周を覆
うようにした本体ケース内には、温度制限用の感温素子
を、加熱ローラの端部より外であって、突出させたヒー
タ体の周面と直接対峙し、且つヒータ体を含む水平面よ
り下方に配置したものである。

【００３４】このように構成したことにより、感温素子
で感知するのは加熱ローラを介するのではなく、ヒータ
体から出た熱（複写熱、伝導熱）を直接的に感知するこ
とができる。従って、コールドスタート時にヒータ体が
異常な速度で温度上昇した場合にも、感温素子により時
間遅れなしに迅速に温度を感知することができ、火災予
防に寄与できる。

【００３５】また、感温素子の設置箇所は本体ケースの
天井部下面等の熱の籠もる箇所ではないから、画像形成
装置の連続動作時にも、籠もった熱で誤って危険温度と
感知することがない。従って、本発明に従えば、定着装
置の温度管理を正確に行えるという効果を奏するのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザプリンタの概略側断面図である。

【図２】定着装置の縦断面図である。

【図３】図２の III−III 線矢視側面図である。

【図４】図２のIV−IV線矢視側断面図である。

【図５】下ケース及び上ケースの斜視図である。

【図６】感温素子の配置位置を示す斜視図である。

【図７】感温素子の配置位置を示す側面図である。

【符号の説明】

１ プリンタ ２ 本体ケース ７ 画像形成ユニット ８ 転写ユニット台 １０ 感光体ドラム １５ 定着装置 １６ 加熱ローラ １７ 押圧ローラ ３５ 下ケース ３５ａ 支持側板 ３６ 上ケース ３６ａ 天板 ３６ｂ 側カバー部 ４３ ヒータ体 ４３ａ 電極端子 ４６ ホルダ ４６ａ 接合部 ５８ 感温素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ水平な回転軸線回りに回転する筒状
   の加熱ローラと押圧ローラとにより、トナー像が転写さ
   れた用紙等の被記録媒体に熱と圧力を付与してトナー像
   を定着させるように構成した画像形成装置の定着装置に
   おいて、前記筒状の加熱ローラの内径部にその軸線に沿
   って配置した棒状のヒータ体の少なくとも一方の端部を
   加熱ローラの端部より外に突出させる一方、前記加熱ロ
   ーラと押圧ローラとの外周を覆うようにした本体ケース
   内には、温度制限用の感温素子を、前記加熱ローラの端
   部より外であって、前記突出させたヒータ体の周面と直
   接対峙し、且つヒータ体を含む水平面より下方に配置し
   たことを特徴とする画像形成装置における定着装置。