(57)【要約】【課題】加熱ローラが異常高温となった場合に熱源への電流供給を遮断する熱応答部材の交換を無調整で容易にできる定着装置を提供する。【解決手段】保持部材１１に取付けられた熱応答部材９から成る保守用交換部品１８を組み込んだ際に、保持部材１１に取り付けられている弾性体１２が定着装置の筐体１４に突き当たり、その反力により保持部材１１が加熱ローラ１の方向へ押され、熱応答部材９の外装基準面９ａがスペーサー１３を挟み込んで加熱ローラ１の表面に押付けられる。保持部材１１をネジ１６で固定した後、保持部材１１に組み付けているネジ１７を外してスペーサー１３を取り外すことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を内蔵する加熱ローラと、その加熱ローラに圧接して連れ回る加圧ローラと、前記加熱ローラに対向させて配置され異常昇温に感応する熱応答部材と、前記加熱ローラが使用許容温度範囲を越えると前記熱応答部材が熱応答して前記熱源への通電を遮断するように制御する発熱量制御手段とを有する定着装置において、
前記熱応答部材を保持する保持部材に取り付けた弾性体が当該定着装置の筐体に突き当たり、その反力で前記保持部材が前記加熱ローラの方向に押されて、前記保持部材に取付けられている着脱可能なスペーサーが、前記熱応答部材の外装基準面と前記加熱ローラの間に挟まれることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置に組み込まれる加熱ローラを有する定着装置に係り、特に熱応答部材の交換を容易にした保守性の良い定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置の画像形成プロセスは主に、静電潜像プロセス、現像プロセス、転写プロセス、定着プロセスからなる。静電潜像プロセスでは、感光体ドラムまたは感光体ベルトに画像や文字などを光学的に描くことによって静電潜像を形成する。現像プロセスでは、静電潜像にトナーを静電的に付着させて現像する。転写プロセスでは、感光体ドラムまたは感光体ベルト上に現像されたトナー像を静電的に記録用紙上に転写する。定着プロセスでは、記録用紙上のトナー像を熱と圧力により定着させる。
【０００３】
定着装置の構成を図２に示す。加熱ローラ１は、アルミニウムからなる芯金の表面にフッ素樹脂がコーティングされている。加圧ローラ２は鉄の芯金の表面にシリコンゴムをライニングし、さらにその表面はフッ素樹脂からなるチューブで被覆されている。ハロゲンランプからなるヒーター３は、加熱ローラ１の内部に配置される。温度センサー４が加熱ローラ１の表面温度を検知し、その結果によりヒーター３のＯＮ−ＯＦＦ制御を行い、加熱ローラ１の表面を所望する温度に保つ。
【０００４】
加圧ローラ２は、バネ５とリンク８により加熱ローラ１に圧接されている。したがってモーターなどの駆動源により回転する加熱ローラ１により加圧ローラ２も回転する。転写プロセスから搬送されてきた記録用紙６は、この二つのローラ１，２の圧接部を通過することによってトナー像７が溶融して定着されて、記録用紙６をストックする箇所に搬送される。
【０００５】
温度センサー４が故障して加熱ローラ１の表面温度を正確に検知できなくなった場合や、ＯＮ−ＯＦＦ制御が不能となって連続ＯＮに陥った場合など、結果として加熱ローラ１の表面温度が異常に高くなり、加熱ローラ１が焼損したり、定着装置が焼損したりする危険性がある。
【０００６】
そこでその防止策として、加熱ローラ１の近傍に熱応答部材であるところの例えばサーモスタット９を配置することが有効であると広く知られている（特許文献１参照）。サーモスタット９はヒーター３に電流を供給する回路に組み込まれており、加熱ローラ１の表面温度が異常に高くなった場合には、サーモスタット９が作動してヒーター３への電流を遮断し、装置損傷などの被害を最小限に留めることが可能となる。図中の９ａはサーモスタット９の外装基準面、９ｂはサーモスタット９の端子、１０は隙間、１１は保持部材、１４は定着装置の筐体、１５，１６はネジである。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−８８５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
空気層を介して加熱ローラ１と相対しているサーモスタット９は、加熱ローラ１の表面からの熱放射や対流によって熱が供給され、予め設定された温度にサーモスタット９自身が到達した場合に作動して、電流供給を遮断する。したがって、加熱ローラ１とサーモスタット９の隙間１０の大小によって、サーモスタット９作動時の加熱ローラ１の表面温度は大きく変化する。隙間１０が大きいほどサーモスタット９作動時の加熱ローラ１の表面温度は高くなり、隙間１０が小さいほどサーモスタット９作動時の加熱ローラ１の表面温度は低くなる。
【０００９】
また、隙間１０が同じ場合でも、ヒーター３の出力が大きいほどサーモスタット９作動時の加熱ローラ１の表面温度は高くなり、ヒーター３の出力が小さいほどサーモスタット９作動時の加熱ローラ１の表面温度は低くなる。
【００１０】
また、電子写真装置を動かし始めた直後の装置自体が冷えている状態では、サーモスタット９作動時の加熱ローラ１の表面温度は高くなり、電子写真装置を長時間に渡って稼動して装置自体が充分に暖まっている状態では、サーモスタット９作動時の加熱ローラ１の表面温度は低くなる。つまり、様々な要因でサーモスタット９作動時の加熱ローラ１の表面温度は変化する。
【００１１】
近年、電子写真装置の高速化が進んでおり、そのプロセス速度を早くするために、複数のヒーター３を高出力なものとする必要性が生じており、その出力は合計で２０００Ｗや３０００Ｗを超えるようになってきている。この場合、サーモスタット９と加熱ローラ１の隙間１０とサーモスタット９作動時の加熱ローラ１の表面温度の相関は過度に敏感なものとなり、隙間１０が０．１ｍｍ程度変化するだけで、サーモスタット９作動時の加熱ローラ１の表面温度が５０℃程度変化したりする。
【００１２】
紙が自然発火する温度は４２０℃近傍である。３５０℃を超えた領域から紙は茶色に変色して、焦げくさい臭いを発するようになる。よって、電子写真装置の使用者に不安感を与えないために、サーモスタット９作動時の加熱ローラ１の表面温度は最悪でも３５０℃より低くなるように装置を設定しなければならず、隙間１０の最大値は自ずと制限される。
【００１３】
また、通常の印刷温度である加熱ローラ１の表面温度２００℃以下で切れてしまっては電子写真装置として成り立たなくなるため、隙間１０の最小値は自ずと制限される。したがって、隙間１０に許されるバラツキは、概ね±０．２０ｍｍ〜±０．０５ｍｍの間となる。
【００１４】
隙間１０は、多くの部品及び定着装置筐体を介して成り立つものである。よって、単純に無調整で組み立てると、各部品の累積誤差により隙間１０のバラツキは許容値を大幅に超えてしまう。
【００１５】
したがって図２に示すように、隙間１０を測定しながら、サーモスタット９が組付けられている第一の保持部材を移動し、隙間１０が決められた距離に合致したところで、ネジ１６を締めて固定しなければならない。つまり、調整しながらの組み立てとなる。調整しながらの組み立ては、時間と作業者の熟練を要するものであり、工場内の生産ラインで専門作業者による作業であるなら容認できるものであった。フィールドで故障が発生した場合、サーモスタット９自身の形状バラツキのために、ネジ１５を外してサーモスタット９のみを交換では隙間１０の許容値を越えてしまい、ネジ１６を緩めてから再度調整する必要があった。その作業は、一般的な保守員によるものであり、熟練度の低さから作業の確実性に不安があり、品質保証の観点から、定着装置を工場に送付して専門作業員による作業としなければならなかった。この方法は、代替の定着装置が必要となり、輸送費なども含め、多額の経費が掛かるものであった。
【００１６】
そこで、フィールドでのサーモスタット交換作業の容易化及び品質確保の面から、無調整で簡単に部品交換作業が可能となる構造が要望されていた。
【００１７】
本発明の目的は、前述の従来技術の欠点を解消し、熟練が不要で簡単な作業で、熱応答部材の交換をフィールドにて行うことができる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的を達成するため、本発明は、熱源を内蔵する加熱ローラと、その加熱ローラに圧接して連れ回る加圧ローラと、前記加熱ローラに対向させて配置され異常昇温に感応する例えばサーモスタットなどの複数の熱応答部材と、前記加熱ローラが使用許容温度範囲を越えると前記熱応答部材が熱応答して前記熱源への通電を遮断するように制御する発熱量制御手段とを有する定着装置を対象とするものである。
【００１９】
そして前記熱応答部材を保持する保持部材に取り付けた弾性体が当該定着装置の筐体に突き当たり、その反力で前記保持部材が前記加熱ローラの方向に押されて、前記保持部材に取付けられている着脱可能なスペーサーが、前記熱応答部材の外装基準面と前記加熱ローラの間に挟まれることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は前述のような構成になっており、熟練が必要で、火災を防止する目的の重要で難しい調整作業を行うことなく、熟練が不要で簡単な作業で、熱応答部材の交換をフィールドにて行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明であるところの熱応答部材とその保持部材から成る保守用交換部品を、所定の位置に組み込んだ際に、その保持部材に取り付けられている弾性体が定着装置の筐体に突き当たる。その弾性体の反力により保持部材は加熱ローラの方向へ押され、熱応答部材の外装基準面がスペーサーを挟み込んで加熱ローラ表面に押付けられる。
【００２２】
その状態で、保持部材をネジ締結して定着装置の筐体に固定する。固定する前に、加熱ローラの位置が印刷状態と同等であることが望ましいので、加熱ローラの軸受嵌合部の遊びを取り除くために、加圧ローラを押付け状態にする。
【００２３】
保持部材固定の後、加圧ローラの押付けを解除して、加熱ローラの軸受嵌合部に遊びを生じさせてから、スペーサーを保持部材に組み付けているネジを外してスペーサーを取り外す。
【００２４】
そして再び、加圧ローラを押付け状態にするならば、熱応答部材の外装基準面と加熱ローラとの間にはスペーサーの厚み相当分の隙間が確保される。つまり、加熱ローラと熱応答部材の外装基準面との距離が、無調整で一定となるように取付けられる。
【００２５】
次に本発明の実施形態を図とともに説明する。図１と図３は、本発明の実施形態を説明するための図である。
【００２６】
図に示されているように、サーモスタット９はネジ１５にて板金製の保持部材１１に組付けてある。金属製の板バネ１２はスポット溶接で保持部材１１に組付けてあり、金属製のスペーサー１３はネジ１７で保持部材１１に組付けてある。以上の組み合わされた部品が保守用交換部品となるサーモスタットクミ１８となる。
【００２７】
サーモスタット９の電気回路切断動作は不可逆であり、１回のみの応答であることが望ましい。自動復帰可能であると、使用許容温度範囲を越えるに至った原因を取り除くことなく、再度繰り返して使用許容温度範囲を越えることとなり、安全性を低めることとなる。
【００２８】
温度センサー４が故障して加熱ローラ１の表面温度を正確に検知できなくなった場合や、ＯＮ−ＯＦＦ制御が不能となって連続ＯＮに陥った場合など、結果として加熱ローラ１の表面温度が異常に高くなり、サーモスタット９が作動して電気回路を切断する不具合に至る。
【００２９】
サーモスタット９の作動は不可逆的な１回のみの作動であるため、回路切断状態を正常に戻すにはサーモスタット９を正常品に交換する必要が生じる。
【００３０】
そこで保守作業員は、作動したサーモスタット９の電気的接続を外してから、ネジ１６を取り外してサーモスタット９を保持部材１１と共に取り外す。
【００３１】
そして外した箇所に、保守用交換部品であるサーモスタットクミ１８を入れ込む。すると板バネ１２が定着機の筐体１４に突き当たり、その反力によって保持部材１１が加熱ローラ1に向かって押し出され、サーモスタット９がスペーサー１３を挟み込んで加熱ローラ1の表面に突き当たる。
【００３２】
サーモスタット９と加熱ローラ１の隙間を正確に確保する為には、加熱ローラ１の軸受嵌合部の遊びを殺して印刷状態の位置に固定しておく必要がある。したがって、加圧ローラ２を加熱ローラ１に押付ける状態にして、加熱ローラの軸受嵌合部の遊びを殺す。その状態で、ネジ１６を組み付けて締め上げ、サーモスタットクミ１８を定着機の筐体１４に固定する。
【００３３】
次に、ネジ１７を外してスペーサー１３を取り外す。その際、加熱ローラ1に疵を付けないようにする為、あるいは容易に取り外す為に、加圧ローラ２の押付け力を解除して、加熱ローラ１の軸受嵌合部に遊びを生じさせてから取り外した方が良い。そして再び、加圧ローラ２を加熱ローラ１に押付ける状態へと戻す。結果として、サーモスタット９と加熱ローラ１との間にはスペーサー１３の厚み相当分の隙間１０が生み出されることとなる。
【００３４】
定着機の筐体１４の剛性の高低により一概には言えないが、スペーサー１３の厚みのバラツキを±０．０２以内に、かつ板バネ荷重のバラツキを±５０％以内に抑えるならば、隙間１０のバラツキは公差±０．０５以内に抑えることが容易となる。つまり、フィールドにて熱応答部材であるサーモスタット９を交換する際、加熱ローラ１との隙間１０を、無調整で高精度に取付けることが可能となる。
【００３５】
ネジ１７は、通常のネジでも良いが、そのネジ部と頭の間にネジ外径より大きく頭の外径よりは小さな円筒部１７ａを持つものが望ましい。スペーサー１３の穴はその円筒部１７ａと嵌合し、その嵌合には遊びを持たせることが望ましい。遊びのためには、穴は円筒部の外径より少なくとも０．１ｍｍ以上大きい事が必要であり、特に１ｍｍ以上がより好ましい。
【００３６】
以上によりスペーサー１３の取付けに遊びを持たせるならば、スペーサー１３がサーモスタット９と加熱ローラ１の間に挟み込まれる際、サーモスタット９の押付け力によって自然にならうこととなり、スペーサー１３を取り外した後の隙間のバラツキが少なくなる。
【００３７】
保持部材１１は隙間１０を確保したうえで固定しなければならないので、ネジ１６を通す穴１１ａは、多くの部品の寸法のバラツキを吸収する目的で長穴となっている。長穴の長手方向の大きさはネジ呼び径より少なくとも１ｍｍ以上大きい事が必要であり、特に３ｍｍ以上がより好ましい。
【００３８】
また、ネジ１６に充分な厚みのワッシャを付加するならば、穴１１ａは丸穴にしても良い。その大きさはネジ呼び径より少なくとも１ｍｍ以上大きい事が必要であり、特に３ｍｍ以上がより好ましい。
【００３９】
スペーサー１３を取り忘れた場合、加熱ローラ１の表面が損傷し、かつ熱伝導性の高い金属製のスペーサー１３がサーモスタット９に熱を伝えて作動してしまう不具合を招くこととなる。これを防止するためには、スペーサー１３の一部分を延長して、定着機のカバー１９と干渉するようにすることが有効である。スペーサー１３が組み付いたままの状態では定着機のカバー１９が閉まらず、取り忘れを防止することが出来る。
【００４０】
ネジ１６を締め忘れた場合や締め付けが不充分な場合でも、本発明による構造は安全上きわめて有効である。ネジ１６の初期的な締め付けが充分でなく、加熱と冷却の繰り返しや振動が原因で保持部材１１が動いてしまった場合、板バネ１２の作用力によって隙間１０は減少する。よってサーモスタット９は加熱ロ−ラ１の温度異常上昇が低い時点で作動することになるが、安全性の高くなる方向であり問題はない。つまり、ファイル・セーフとなる。
【００４１】
板バネ１２の代わりとして、圧縮コイルバネを保持部材１１に組み付けても同様の効果は得られるが、圧縮コイルバネを保持部材１１に固定する部材が必要となり、やや割高となる。
【００４２】
サーモスタット９の２箇所の端子９ｂにケーブルを装着し、その他端にコネクタを組み付けた状態で保守用交換部品とすることも可能である。この場合、保守交換時の作業性が良くなり、かつ電気的な接続の信頼性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る定着装置の一部断面図である。
【図２】従来の定着装置の一部断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る定着装置の要部斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１は加熱ローラ、２は加圧ローラ、３はヒーター、４は温度センサー、５はバネ、６は用紙、７はトナー像、８はリンク、９はサーモスタット、９ａはサーモスタットの外装基準面、９ｂはサーモスタットの端子、１０は隙間、１１は保持部材、１１ａは保持部材の長穴、１２は板バネ、１３はスペーサー、１４は定着装置の筐体、１５，１６，１７，はネジ、１７ａはネジの円筒部、１８はサーモスタットクミ、１９は定着機のカバーである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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