JP2008197237A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分離板のギャップ及び非接触センサーのギャップをコストがかからない構造によって精度よく形成できる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】定着ローラ１５に配設され記分離板４３が、定着ローラ１５の外周面に摺動可能に配設され分離板４３の先端を定着ローラ１５の外周面に対して所定のギャップＸを付与するギャップ調整部材４６と、分離板４３を支持し定着ローラ１５の熱膨張に追従して、ギャップＸを維持させたまま移動可能な支持板４４とを備えている。非接触温度センサー５１は、支持板４４の移動に追従して、定着ローラ１５の外周面との間隔を一定に維持する方向へ移動するようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、定着ローラが熱膨張しても、定着ローラの表面に一定の間隔を開けて配設される非接触温度センサーが、一定の間隔を維持させることができる画像形成装置に関する。

プリンター、複写機およびファクシミリ装置などの画像形成装置では、感光体や中間転写媒体などの像担持体上に形成したトナー像を記録媒体に転写した後、そのトナー像を記録媒体に定着させるべき定着装置が配設されている。
定着装置は、そのフレームに装着された軸受によって回転可能に保持されて所定の回転速度で回転する中空円筒状の定着ローラを設けている。定着ローラの中心部には、定着ローラ３の軸方向に平行に配設された棒状のヒータを設けている。また、定着ローラには、該定着ローラに対向させてゴム製の加圧ローラが配設され、加圧ローラは加圧バネによって所定の圧力で定着ローラに当接して従動回転する。

定着ローラの周囲には、温度センサーが配置され、温度センサーはヒータによって加熱された定着ローラの表面温度を検知し、検知された表面温度に基づいて温度制御部がヒータを制御して定着ローラを一定の温度範囲内になるように温度制御を行なう。よって、温度制御部は、通常使用の温度以上に定着ローラの表面が異常に加熱されると、これを検知して加熱を中止させる役割を果たす。
特開２００５−１７３４４７ 特開２００６−９１３４２

定着装置では、画像などの未定着トナーを用紙に熱溶着させる際に、定着ローラに用紙が巻きつくのを防止するため、定着ローラへ分離爪を接触させているものがある。
しかし、分離爪を接触させると定着ローラ表面に傷を発生させるため、爪跡が発生するので、特に爪痕が目立つカラーの画像形成装置などでは、定着ローラの外周面に対して、先端が０．ｌｍｍ単位のギャップで管理された分離板を用いることによって、爪痕の付着を防止している。ただし、定着ローラは熱膨張する（表面に弾性層がある物ほど顕著）ため高精度なギャップを出すのは通常の取り付けでは困難である。
そのため、特許文献１のように分離板の先端と定着ローラの外周面とのギャップを規定する当接部材を分離板の左右両端部に設け、該当接部材を定着ローラの外周面の通紙以外の部分（用紙が通過しない両端部）に接触させている。この当接部材によって、分離板を熱膨張したローラに追従させ、一定のギャップに近い状態を作り出す方法が用いられるようになった。

分離板と同じく、定着ローラの温度を検知する温度センサーについても接触センサーを通紙内で使用すると、センサー跡が発生する。そのため、非接触センサーを使用することがある。非接触センサーは、定着ローラの表面と接触する接触センサーほど、応答性がよくないので、非接触センサーと定着ローラとのギャップ（なお、分離板と定着ローラとのギャップと区別するため、以後、間隔とする）を高精度に管理する必要がある。したがって、特許文献２のように通紙部以外を利用した非接触センサーとの位置決めを必要とする技術も開示されている。
現状では、高精度なギャップを作り出すことは可能となっているが、非接触分離板および非接触センサーの両方を使用する場合は、２種類の位置決め部材を必要としコストＵＰや定着ローラの両端部が煩雑な構造となっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、分離板のギャップ及び非接触センサーのギャップをコストがかからない構造によって精度よく形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段により記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段を記録媒体の搬送路途上に設け、前記定着手段が、前記トナー像を記録媒体に熱溶着させる定着ローラと、該定着ローラに圧着する加圧ローラと、これらの定着ローラと加圧ローラとの圧着部よりも、前記定着ローラの回転方向下流側に定着ローラの外周面に対してギャップを開けて配設される記録媒体巻き込み防止用の分離板を有する分離部材と、前記定着ローラを加熱するヒータと、前記定着ローラの熱を検知し該定着ローラの外周面に対して間隔を開けて配設される非接触温度センサーとを備えた画像形成装置において、前記分離部材が、前記定着ローラの外周面に摺動可能に配設され前記分離板の先端を前記定着ローラの外周面に対して所定のギャップを付与するギャップ調整部材と、前記分離板を支持し前記定着ローラの熱膨張に追従して、前記非接触温度センサーと前記ギャップを維持させたまま移動可能な分離板支持部材とを備え、前記非接触温度センサーが、前記分離板支持部材の移動に追従して、前記定着ローラの外周面との間隔を一定に維持する方向へ移動するようにした。
上記画像形成装置の前記分離板支持部材は前記定着ローラと離れた側の一端側に回動軸を設け、他端側に前記非接触温度センサーと係合する引っ掛け部を設け、前記非接触温度センサーは前記引っ掛け部と離れた側の一端側を回動可能に設け、他端側を前記引っ掛け部に載置する載置部を形成することができる。
また、上記画像形成装置の非接触温度センサーは、前記載置部の前記引っ掛け部に載置される面にガイド面を形成し、該ガイド面を前記引っ掛け部の移動に追従して、前記非接触温度センサーが前記定着ローラの外周面との間隔を一定に維持するように形成することが好ましい。
さらに、上記画像形成装置は、前記引っ掛け部を定着ローラの通紙部に配置することが好ましい。

本発明の画像形成装置は、定着ローラの用紙を分離する分離板が、前記定着ローラの外周面に摺動可能に配設され前記分離板の先端を前記定着ローラの外周面に対して所定のギャップを付与するギャップ調整部材と、前記分離板を支持し前記定着ローラの熱膨張に追従して、前記ギャップを維持させたまま移動可能な分離板支持部材とを備え、非接触温度センサーが、前記分離板支持部材の移動に追従して、前記定着ローラの外周面との間隔を一定に維持する方向へ移動するようにしたので、熱膨張に追従するように位置決めされた分離板で非接触センサーの位置決めを行い、分離板および非接触センサーの２つを同時に高精度なギャップを作り出すことを可能にしてコストの節約を図ることができる。
上記画像形成装置の前記分離板支持部材は、前記定着ローラと離れた側の一端側に回動軸を設け、他端側に前記非接触温度センサーと係合する引っ掛け部を設け、前記非接触温度センサーは前記引っ掛け部と離れた側の一端側を回動可能に設け、他端側を前記引っ掛け部に載置する載置部を形成したので、非接触温度センサーが分離板と近い位置に配設され、分離板の変位の是正が精度よく非接触温度センサーに伝わり調整を正確に行うことができる。
また、上記画像形成装置は、前記載置部の前記引っ掛け部に載置される面にガイド面を形成し、該ガイド面を前記引っ掛け部の移動に追従して、前記非接触温度センサーが前記定着ローラの外周面との間隔を一定に維持するように形成したので、電子回路などの複雑な構造にすることなく、機械式の簡単な構造で精度よく、非接触温度センサーと定着ローラとの間隔を一定にすることができる。
さらに、上記画像形成装置は、前記引っ掛け部を定着ローラの通紙部に配置したので、定着ローラの両端部の構成を複雑にすることなく、実施が可能である。

以下、本発明の実施形態における画像形成装置について、図面を参照しながら説明する。
図１に示す印刷装置としての画像形成装置１は、下側に印刷媒体としての用紙を収容する給紙カセット２を設け、給紙カセット２の用紙の排出口側には、用紙を給紙カセット２から引き出すピックアップローラ３及びその上流側に対となって配設される給紙ローラ４及び分離ローラ５が設けられている。
用紙の流れに沿って、給紙ローラ４の下流側には、用紙の搬送路７が形成されている。搬送路７には、給紙ローラ４から下流側に向かって、第１フィードローラ対１０、レジストローラ対１１、駆動ローラ１２及び二次転写ローラ１３、定着装置組立体１４の定着ローラ１５及び加圧ローラ１６，第２フィードローラ対１７及び排出ローラ対１８が配設されている。これらのローラ群１０〜１８によって、用紙は搬送路７を通って、排出口１９から排出される。

二次転写ローラ１３と対をなす駆動ローラ１２には、駆動ローラ１２の水平方向に対して離間して従動ローラ２１が配設され、駆動ローラ１２と従動ローラ２１との周囲間に、転写ベルト２２が配設されている。転写ベルト２２の内周側には、一次転写ローラ２８〜３１が間隔を開けて配設され、転写ベルト２２の下側には、各一次転写ローラ２８〜３１に対応させた位置に印刷ユニット２４〜２７が配設されている。
これらの印刷ユニット２４〜２７は実質的に同じものであり、印刷時に取り扱うインク色のみが異なる。すなわち、転写ベルト２２の周回方向Ａに沿ってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のプロセスユニットが設けられている。各プロセスユニットはトナー色が相違するのみで基本的な構成は同一である。したがって、ここでは、上流側に位置するイエローの印刷ユニット２４について詳述し、その他のトナー色の印刷ユニット２５〜２７については説明を省略する。

印刷ユニット２４には、感光体ドラム３２が時計回り方向に回転自在に設けられている。感光体ドラム３２の周りには、回転方向に沿って、クリーニング部３３、帯電器３４、現像部３５が配設されている。帯電器３４は、感光体ドラム３２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電するもので、帯電手段としての機能を有する。帯電器３４と現像部３５との間の表面領域は、露光部３６からの光ビームの照射領域となっており、光ビームにより感光体ドラム３２を露光して、感光体ドラム３２上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。

こうして形成された静電潜像は、トナーカートリッジ３７を介して、現像部３５の現像部３５から供給されるトナーによって顕像化され、一次転写ローラ２８によって転写ベルト２２に転写される。そして、下流側の印刷ユニット２５〜２７でも同様な処理がなされて、転写ベルト２２に転写されたトナー像は、二次転写ローラ１３によって用紙に転写される。
用紙に転写された未定着のトナー像は、図２に示す定着ローラ１５を通過する際に、定着ローラ１５に設けられているヒータの熱と加圧ローラ１６の圧着によって、用紙に定着されて、トナーが定着された用紙は排出口１９から配設される。一方、感光体ドラム３２では、感光体ドラム３２に付着した残留トナーがクリーニング部３３で除去される。

図２に示すように、定着部は、定着装置組立体１４によって一体的に形成され、定着ローラ１５及び加圧ローラ１６は、定着部のフレーム４１の左右両サイドに配設された図示しない側板にそれぞれ支持されている。定着ローラ１５及び加圧ローラ１６は、それらの軸を水平方向に向けて互いに平行に配置され（図３及び図４参照）、定着ローラ１５の外周面が、加圧ローラ１６によって外周面が圧接される。この圧接部が用紙２０を挟み込みながらトナー像を定着させるニップ部４２となる。

図２及び図５を参照にして、搬送路７の定着ローラ１５のニップ部４２よりも上側に位置する下流側搬送路７ａに面して、分離板４３が配設されている。分離板４３は、用紙２０の定着時に定着ローラ１５に巻き付こうとする用紙２０を定着ローラ１５から分離し、下流側搬送路７ａに戻す役割を果たす。分離板４３は、支持板４４に取付けられ、支持板４４は一端側の回動軸４４ａを軸心として回転することができる。なお、分離板４３については、回転角度の範囲を大きくとる必要がないので、必要以上の回転を抑制するためにストッパを設けてもよい。

分離板４３の先端は、定着ローラ１５の外周面軸方向に延び、かつ外周面と平行に延在し、定着ローラ１５の外周面に対して、０．ｌｍｍ単位のギャップＸで管理された精度の必要な分離板である。そのため、分離板４３はできるだけ薄い材料を使用し、用紙２０の衝撃に耐えられるように強度の大きいものを使用することが望ましい。その他の部分は、強度面を重視して厚い材料を使用し、両者は熱が加わった時の線膨張係数をそろえることが好ましく、同一材料で厚さの異なる板材を溶接した物を使用するのが好ましい。本実施形態ではステンレスを使用している。

図６に示すように、分離板４３の両端部には、ギャップ調整部材４６が配設されている。ギャップ調整部材４６は、分離板４３の先端部から僅かに定着ローラ１５側へ突出させ、この突出幅が定められたギャップＸとなる。定着ローラ１５に対するギャップ調整部材４６が配設される位置は、定着ローラ１５の通紙部以外、すなわち両端部に配置する必要がある。
定着ローラ１５の軸心部には、その軸心方向の一端部から他端部側へ延びるヒータ４５が配設されている。ギャップ調整部材４６の材質は、温度が２００度付近まで上昇しかつ回転する定着ローラ１５に接触させるため、高熱に耐えかつ摺動しやすく摩擦力のない材質とする必要がある。

図５及び図７を参照にして、分離板４３の支持板４４の他端（先端）側は、定着ローラ１５の回転方向下流側に定着ローラ１５の軸方向中間位置にフック状の引っ掛け部４４ｂを形成し、引っ掛け部４４ｂは定着ローラ１５の回転方向側に曲げられ、先端が斜め上向きに形成している。そして、引っ掛け部４４ｂに非接触温度センサー５１の先端を支持させている。
非接触温度センサー５１を支持するセンサー支持部材５２は、開口５２ｂに軸支されている軸５２ａを回転中心として、非接触温度センサー５１を回動可能に支持している。また、センサー支持部材５２は、非接触温度センサー５１を定着ローラ１５の接線に平行となるように配置し、温度を検知するサーミスタ５１ａを接線と交差する定着ローラ１５の半径方向の延長線上に配置している。
非接触温度センサー５１は、上述したように、先端が引っ掛け部４４ｂに載置され、基端側は定着部のフレーム４１に配設されたセンサー支持部材５２に支持されている。
非接触温度センサー５１の先端部は、下部に略逆階段状の段部を形成し、引っ掛け部４４ｂと当接するこの段部にガイド面５１ｂを形成している。

ガイド面５１ｂの形状は、図５に示すように、定着ローラ１５が熱膨張したときに、分離板４３が矢印ｂ方向に回転したときには、間隔ＹがΔＹだけずれ、これに伴いガイド面５１ｂと引っ掛け部４４ｂとの当接位置がずれる。ガイド面５１ｂは、このずれた地点でもサーミスタ５１ａと定着ローラ５の外周面との間隔をＹに維持することができる形状にする。したがって、ガイド面５１ｂは、非接触温度センサー５１のサーミスタ５１ａと定着ローラ１５の外周面との間隔Ｙが一定になるのであれば、直線形状の傾斜面や、湾曲面であってもよい。
サーミスタ５１ａは、このようにガイド面５１ｂを引っ掛け部４４ｂに載置させた状態で、定着ローラ１５の外周面に対して本実施形態では、１ｍｍ±０．１〜０．２ｍｍの間隔Ｙを開けるように形成している。

このような構成により、画像形成装置１にユーザから印刷指令が出されたときに、給紙カセット２からピックアップローラ３によって、印刷媒体としての用紙２０が引き出されて、給紙ローラ４及び分離ローラ５を経て搬送路７に移送される。搬送路７では、第１フィードローラ対１０及びレジストローラ対１１を通って、二次転写ローラ１３まで移送される。用紙２０は、駆動ローラ１２に巻回されている転写ベルト２２と二次転写ローラ１３との間で、トナー像が転写される。この時点では、用紙２０に転写されたトナー像は、未だ用紙２０に定着されていない未定着トナーであるので、用紙２０が定着のために定着ローラ１５及び加圧ローラ１６との間のニップ部４２に搬送される。
ニップ部４２では、用紙２０はヒータ４５による定着ローラ１５の熱と加圧ローラ１６との圧着力によって、用紙２０にトナー像が定着される。そして、トナー像の定着後に第２フィードローラ対１７、排出ローラ対１８を経て排出口１９から排出される。

図５に示すように、非接触温度センサー５１はサーミスタ５１ａによって定着ローラ１５の表面温度が検出され、図示しない制御手段によって定着ローラ１５の温度制御がなされる。定着ローラ１５はヒータ４５によって加熱されることにより、径方向外側に熱膨張する。この際、分離板４３が定着ローラ１５の径変動に応じて追従する方向、すなわち図５に示す矢印ｂ方向へ回動するが、分離板４３と定着ローラ１５のギャップＸは、分離板４３に対するギャップ調整部材４６の突出幅Ｘが一定であるので、ギャップＸがそのままの大きさで維持される。支持板４４は、軸４４ａに対して回動可能に支持されているので、軸４４ａ廻りに回動し、定着ローラ１５の径変動に追従を許容する役割を果たす。

一方、非接触温度センサー５１は、分離板４３の移動に伴い非接触温度センサー５１の位置も変動するが、分離板４３が矢印ｂ方向へ移動すると、分離板４３と接触する部分である引っ掛け部４４ｂの先端部は、定着ローラ１５の表面から離れる方向へ回動する。通常であれば、引っ掛け部４４ｂに載置されている非接触温度センサー５１が定着ローラ１５の表面から離れる方向へ移動するが、非接触温度センサー５１の載置面が、定着ローラ１５側に近づくようなガイド面５１ｂとなっているので、非接触温度センサー５１が定着ローラ１５側に近づき、間隔Ｙの隙間が一定長さに維持される。すなわち、ガイド面５１ｂの傾斜角若しくは面形状を任意に、形成することによって、間隔Ｙを一定に維持することができる。温度が下がって、熱収縮したときは、分離板４３が矢印ｂ方向と反対側へ移動するが、上述の動作を反対の動作によって、非接触温度センサー５１と定着ローラ１５の表面の間隔Ｙを一定にすることができる。
このように、分離板４３と非接触センサーの２つを同時に高精度なギャップ及び間隔を作り出すことを可能にしている。また、非接触温度センサー５１の位置を組み付けるにあたり、定着ローラの通紙部以外の両端部を利用することなく、間隔調整ができる。また、本実施形態では、分離板４３のギャップＹ及び非接触温度センサー５１の間隔をコストがかからない構造によって、精度よく形成できる。さらに、非接触温度センサー５１を定着ローラの通紙部に配置したので、定着ローラの両端部の構成を複雑にすることなく、実施が可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的思想に基づいて、勿論、本発明は種々の変形又は変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、画像形成装置１について、印刷装置で説明したが、本発明は印刷装置の他、複写機、ＦＡＸなどの他の画像形成装置にも適用ができる。

本発明の実施形態による画像形成装置の上下方向における断面図である。 図１の画像形成装置の定着装置周辺の拡大断面図である。 図１の定着装置の拡大斜視図である。 図１の定着装置の他の方向から見た拡大斜視図である。 図１の定着装置の拡大断面図である。 図１の定着装置の一端部側の拡大断面図である。 図１の定着装置に配設されている非接触温度センサーの拡大断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１４ 定着ローラ組付体
１５ 定着ローラ
１６ 加圧ローラ
４３ 分離板
４４ｂ 引っ掛け部
４４ 支持板
４５ ヒータ
４６ ギャップ調整部材
５１ 非接触温度センサー
５１ａ サーミスタ
５１ｂ ガイド面
５２ センサー支持部材

Claims (4)

1. 像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段により記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段を記録媒体の搬送路途上に設け、
   前記定着手段が、前記トナー像を記録媒体に熱溶着させる定着ローラと、該定着ローラに圧着する加圧ローラと、これらの定着ローラと加圧ローラとの圧着部よりも、前記定着ローラの回転方向下流側に定着ローラの外周面に対してギャップを開けて配設される記録媒体巻き込み防止用の分離板を有する分離部材と、前記定着ローラを加熱するヒータと、前記定着ローラの熱を検知し該定着ローラの外周面に対して間隔を開けて配設される非接触温度センサーとを備えた画像形成装置において、
   前記分離部材が、前記定着ローラの外周面に摺動可能に配設され前記分離板の先端を前記定着ローラの外周面に対して所定のギャップを付与するギャップ調整部材と、前記分離板を支持し前記定着ローラの熱膨張に追従して、前記ギャップを維持させたまま移動可能な分離板支持部材とを備え、
   前記非接触温度センサーが、前記分離板支持部材の移動に追従して、前記非接触温度センサーと前記定着ローラの外周面との間隔を一定に維持する方向へ移動するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記分離板支持部材は前記定着ローラと離れた側の一端側に回動軸を設け、他端側に前記非接触温度センサーと係合する引っ掛け部を設け、前記非接触温度センサーは前記引っ掛け部と離れた側の一端側を回動可能に設け、他端側を前記引っ掛け部に載置する載置部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記非接触温度センサーは、前記載置部の前記引っ掛け部に載置される面にガイド面を形成し、該ガイド面を前記引っ掛け部の移動に追従して、前記非接触温度センサーが前記定着ローラの外周面との間隔を一定に維持するように形成したことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記引っ掛け部を定着ローラの軸方向中間部に配置したことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。

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