JP2011242428A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触型の温度検知センサにおける誤検知を抑制して適切な温度制御を実行すること。
【解決手段】定着装置８は、トナー像が担持された用紙を加熱する定着ベルト８１と、トナー像が担持された用紙を挟むニップ部Ｎを定着ベルト８１に当接することにより形成する加圧ローラ８４と、定着ベルト８１の表面に対して非接触の状態で定着ベルト８１の温度を検知する温度検知センサＳＥと、ニップ部Ｎから排出される用紙に対して吐出口１３１ｂからエアーを吹き付け、定着ベルト８１から用紙を分離するエアー分離部を有する。また、定着ベルト８１は、吐出口１３１ｂと温度検知センサＳＥとを結ぶ直線Ｌ１を遮るように配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置は、感光体上に形成された静電潜像をトナーにより顕像化し、顕像化されたトナー像を用紙上に転写・定着して画像を形成している。

用紙上にトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンヒータ等を内蔵した定着ローラと、定着ローラに接触する加圧ローラとによってニップ部を形成し、ニップ部で用紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧するローラ方式の定着装置がある。

また、ハロゲンヒータ等を内蔵した加熱ローラと定着ローラとにより無端状の定着ベルトを張架し、定着ベルトを介して定着ローラを加圧ローラにより加圧してニップ部を形成し、ニップ部で用紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧するベルト方式の定着装置もある。

これらの定着装置において、用紙上のトナーはニップ部を通過する際に加熱されて溶融するため、トナーの粘着力により用紙が定着ローラや定着ベルトの表面に巻き付いて分離せず、紙詰まりが発生する可能性がある。用紙として斤量の小さい薄紙や印刷用コート紙を用いた場合は、特に定着ローラ等の表面に巻き付きやすい。

定着装置における用紙の巻き付きを防止するため、ニップ部から排出される用紙に対して吐出口からエアーを吹き付け、定着ローラや定着ベルトから用紙を分離するエアー分離機構に関する技術が提案されている（例えば特許文献１）。エアー分離機構によれば定着ローラ等の表面に分離爪等の部材を接触させずに用紙を分離させることができ、定着ローラ等の表面を損傷させることはない。

また、定着装置における定着動作を適切に行うためには定着ローラや定着ベルトにおける温度を適切に維持する必要があり、そのために定着ローラ等の温度を検知する温度検知センサを配置して定着ローラ等の温度を制御している。温度検知センサとして定着ローラ等の表面に接触させる接触型の温度検知センサと定着ローラ等の表面に接触させない非接触型の温度検知センサがある。接触型の温度検知センサでは定着ローラ等の表面に接触した跡が残り、この跡の部分で画像の光沢差による筋が発生してしまい、画像が低下してしまう。そこで、最近では非接触型の温度センサを使用した定着装置が多い（例えば特許文献２）。

特開２００８−３２７７号公報 特開２００９−９３０８５号公報

定着ローラや定着ベルトの温度を検知する非接触型の温度検知センサは、周囲の環境に大きく依存するため、定着装置内を密閉した状態で使用されるが、前述したように定着装置における用紙の巻き付きを防止するため、定着装置内にエアー分離機構を採用すると、エアー分離機構により吹き付けられたエアーにより密閉された定着装置内でエアーの流れが発生してしまう。その結果、エアーの流れが非接触型の温度検知センサの動作に影響し、定着ローラ等の温度を誤検知してしまう可能性がある。

そこで、本発明の目的は、非接触型の温度検知センサにおける誤検知を抑制して適切な温度制御を実行出来る定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、
トナー像が担持された用紙を加熱する加熱部材と、
トナー像が担持された用紙を挟むニップ部を前記加熱部材に当接することにより形成する加圧部材と、
前記加熱部材の表面に対して非接触の状態で前記加熱部材の温度を検知する温度検知センサと、
前記ニップ部から排出される用紙に対して吐出口からエアーを吹き付け、前記加熱部材から用紙を分離するエアー分離部と、を有し、
前記加熱部材は、前記吐出口と前記温度検知センサとを結ぶ直線を遮るように配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係る画像形成装置は、
前記定着装置を有することを特徴とするものである。

本発明に係る定着装置及び画像形成装置によれば、非接触型の温度検知センサにおける誤検知を抑制して適切な温度制御を実行出来る。

本発明に係る画像形成装置の全体構成図である。 本発明に係る定着装置の拡大断面図である。 加熱ローラと定着ローラのみを示す斜視図である。 定着装置の変形例を示す拡大断面図である。 ローラ形式の定着装置を示す拡大断面図である。 加熱ローラの斜視図である。

［画像形成装置の概要］
図１は、本発明に係る画像形成装置Ｘの全体構成図である。

画像形成装置Ｘは画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。画像形成装置本体ＧＨは複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、ベルト状の中間転写ベルト５、給紙搬送部、定着装置８等からなる。

画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から構成される画像読取装置ＹＳが配置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台に載置された原稿ｄは搬送部により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿ｄの片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに送られる。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電部２Ｙ、露光部３Ｙ、現像部４Ｙ、クリーニング部７Ｙを配置している。画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは画像形成部１０Ｙとほぼ同様の構成となっている。現像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。トナーは発色剤となる顔料若しくは染料と、定着後に定着ベルト８１からのトナーの剥離を助けるワックスと、これらを保持するバインダー樹脂とからなる。

中間転写ベルト５は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。

定着装置８は、加熱された定着ベルト８１と加圧ローラ８４との間に形成されたニップ部で用紙Ｐのトナー像を加熱・加圧して定着する。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写ベルト５に転写部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにより逐次転写されて、カラーのトナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された用紙Ｐは、給紙部２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３等を経て、転写部６Ａに搬送され、用紙Ｐにカラーのトナー像が転写される。カラーのトナー像が転写された用紙Ｐは定着装置８において加熱・加圧され、カラーのトナー像が用紙Ｐに定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて排紙トレイ２５に載置される。

転写部６Ａにより用紙Ｐにカラーのトナー像を転写された後、用紙Ｐを剥離した中間転写ベルト５は、クリーニング部７Ａにより残留したトナーが除去される。

［定着装置の概要］
次に、本発明に係る定着装置８について詳しく説明する。図２は、本発明に係る定着装置８の拡大断面図である。なお、図２に示す定着装置８は、ベルト形状の加熱部材である定着ベルト８１が用いられている。

定着装置８は、外枠を複数のフレーム部材から構成される定着フレーム８Ｆで構成されている。定着装置８を構成する各部材は直接又は間接的に定着フレーム８Ｆに支持されている。定着フレーム８Ｆはスライドレール等の案内機構で移動可能に支持され、定着装置８は手前方向（図１、図２の紙面手前方向）に画像形成装置Ｘの外に引き出すことが可能となっている。

定着ベルト８１は無端状に形成され、例えば、基体として厚さ７０μｍのＰＩ（ポリイミド）を用い、基体の外周面を弾性層として厚さ２００μｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０°）で被覆し、更に、表層に厚さ３０μｍの耐熱性樹脂であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）のコーティングをしている。

定着ベルト８１は、加熱ローラ８２と定着ローラ８３に張架されている。

加熱ローラ８２は、定着ベルト８１を加熱するハロゲンヒータ８２Ａを内蔵し、例えば、アルミニウム等から形成された肉厚４ｍｍの円筒状の芯金８２Ｂの外周面を、厚さ３０μｍのＰＴＦＥでコーティングした樹脂層８２Ｃで被覆している。なお、ハロゲンヒータ８２Ａは異なった紙幅に対応するために例えば１２００Ｗのもの２本、７５０Ｗのもの２本、５００Ｗのもの１本より構成され、用紙の異なる紙幅に対応させて軸方向に異なる発熱分布になるように配置されている。

定着ローラ８３は、定着ベルト８１と加圧ローラ８４との間にニップ部Ｎを形成するために、加圧ローラ８４と対向して配置される。つまり、本発明の実施形態では、定着ローラ８３は本発明における第１ローラに相当し、加圧ローラ８４は本発明における加圧部材に相当する。定着ローラ８３は鉄等の金属から形成された中実の芯金８３Ａを、弾性層８３Ｂとして厚さ２０ｍｍの耐熱性のシリコンゴムで被覆し、更に、厚さ３０μｍの低摩擦で耐熱性樹脂であるＰＴＦＥでコーティングした樹脂層８３Ｃで被覆している。

加熱ローラ８２の周辺には、定着ベルト８１に非接触の状態で定着ベルト８１の温度を検知する温度検知センサＳＥが配置される。温度検知センサＳＥの検知結果によりハロゲンヒータ８２ＡのＯＮ・ＯＦＦ制御がなされ、定着ベルト８１は定着動作に適切な温度に維持される。

定着ベルト８１に当接する加圧ローラ８４は、画像形成装置Ｘへの電源投入直後の昇温時間を短縮するため加熱手段としてハロゲンヒータ８４Ａを内蔵し、アルミニウム等から形成された肉厚４ｍｍの円筒状の芯金８４Ｂの外周面を、弾性層８４Ｃとして厚さ１ｍｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０°）で被覆し、更に、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブの樹脂層８４Ｄで被覆している。外径寸法は９０ｍｍである。不図示の押圧手段により、加圧ローラ８４が定着ベルト８１を介して定着ローラ８３を押圧している。

以上の構成において、不図示の駆動手段によって加圧ローラ８４が反時計方向（図２におけるｘ方向）に回転すると、定着ベルト８１、加熱ローラ８２、定着ローラ８３が時計方向（図２におけるｙ方向）に回動・回転する。

定着ベルト８１は当接する加熱ローラ８２を介してハロゲンヒータ８２Ａにより加熱され、加圧ローラ８４もハロゲンヒータ８４Ａによって加熱される。そして、不図示の押圧手段によって加圧ローラ８４が定着ローラ８３に押圧されているので、定着ローラ８３に巻回された定着ベルト８１と加圧ローラ８４との間に形成されたニップ部Ｎで、給紙された用紙が加熱・加圧され、用紙上のトナー像が定着される。

［エアー分離機構の概要］
定着装置８において、定着された用紙がニップ部Ｎから排紙された後に定着ベルト８１に付着して巻き付く恐れがあるため、定着後の用紙を定着ベルト８１から確実に分離させる必要がある。そこで、本発明の実施形態における定着装置８では、ニップ部Ｎから排出される用紙に対してエアーを吹き付けて定着ベルト８１から用紙を分離するエアー分離部が配置されている。エアー分離部は、例えば、図２に示す吸引ファンＦ、第１ダクト１２１、第２ダクト１３１から構成されている。

図２に示すように、第１ダクト１２１の開口部１２１ａは、吸引ファンＦに直接または連通ダクト（不図示）を介して接続されている。また、第１ダクト１２１のもう一方の開口部１２１ｂは第２ダクト１３１の開口部１３１ａに接続されている。開口部１２１ｂと開口部１３１ａとは、ゴム等のパッキンにより密閉構造とされ、吸引ファンＦから送られるエアーが第１ダクト１２１や第２ダクト１３１の外へ漏れることを防止している。

第２ダクト１３１のもう一方の開口部である吐出口１３１ｂは、ニップ部Ｎの近くに配置されている。吸引ファンＦより送られたエアーは第１ダクト１２１、第２ダクト１３１の内部を図２に示す矢印方向に流れて吐出口１３１ｂから排出され、ニップ部Ｎから排出される用紙の先端付近に対して吹き付けられる。これにより用紙と定着ベルト８１との間にエアーが入り込み、用紙が定着ベルト８１から適切に分離して用紙の巻き付きを防止出来る。また、吸引ファンＦ、第１ダクト１２１、第２ダクト１３１から構成されるエアー分離部により用紙を定着ベルト８１から分離することにより、定着ベルト８１の表面に分離爪等の部材を接触させずに用紙を分離させることが出来るため、定着ベルト８１の表面を損傷させることはない。

エアー分離部により定着ベルト８１から分離された用紙は、上ガイド２１１、下ガイド２１２、２１３によりガイドされ、搬送ローラＲ１、Ｒ２により挟持されて定着装置８の搬送方向下流側に位置する排紙ローラ２４（図１参照）の方向に搬送される。

［エアー分離部の吐出口と温度検知センサの配置］
定着ベルト８１の温度を検知する温度検知センサＳＥは非接触型のセンサであり、周囲の環境に大きく依存する。従って、第２ダクト１３１の吐出口１３１ｂから吹き付けられるエアーが温度検知センサＳＥの周囲に流れてしまうと、温度検知センサＳＥの周囲の環境が変動して定着ベルト８１の温度を正確に検知出来ない。そこで、本発明の実施形態における定着装置８では、吐出口１３１ｂと温度検知センサＳＥの配置を工夫している。

第一の工夫として、図２に示すように、加熱部材である定着ベルト８１は、吐出口１３１ｂと温度検知センサＳＥとを結ぶ直線Ｌ１を遮るように配置される。換言すると、吐出口１３１ｂと温度検知センサＳＥとを結ぶ直線Ｌ１が定着ベルト８１によって遮られるように、吐出口１３１ｂと温度検知センサＳＥとが配置される。

このように、吐出口１３１ｂと温度検知センサＳＥとが配置されることによって、吐出口１３１ｂから吹き付けられるエアーは、定着ベルト８１、加熱ローラ８２、定着ローラ８３が壁となって温度検知センサＳＥの周辺に回り込みにくくなり、温度検知センサＳＥの周囲の環境変動は抑制される。その結果、温度検知センサＳＥにおける誤検知を抑制して適切な温度制御を実行出来る。

図３は、加熱ローラ８２と定着ローラ８３のみを示す斜視図である。図２と図３におけるＭ１は定着ローラ８３の中心軸であり、Ｍ２は加熱ローラ８２の中心軸である。なお、図２と３に示すように、定着ベルト８１を張架するローラが加熱ローラ８２と定着ローラ８３の２つしかない場合には、加熱ローラ８２が本発明における第２ローラに相当する。

図２と図３におけるＭは、第２ローラである加熱ローラ８２の中心軸Ｍ２と、第１ローラである定着ローラ８３の中心軸Ｍ１と、を含む仮想面である。

ここで、第二の工夫として、この仮想面Ｍに対して矢印ａの側に吐出口１３１ｂが配置され、仮想面Ｍに対して矢印ｂの側に温度検知センサＳＥが配置される。つまり、仮想面Ｍに対し、温度検知センサＳＥが吐出口１３１ｂの反対側に配置される。

上記した第一の工夫に加えて、吐出口１３１ｂと温度検知センサＳＥを、図２と図３に示すような配置にすることにより、吐出口１３１ｂから吹き付けられるエアーは、定着ベルト８１、加熱ローラ８２、定着ローラ８３の壁によって、より確実に遮られる。これにより、エアーは、温度検知センサＳＥの周辺により回り込みにくくなり、温度検知センサＳＥの周囲の環境変動が抑制される。その結果、温度検知センサＳＥにおける誤検知を抑制して適切な温度制御を実行出来る。

さらに、第三の工夫として、図２に示すように、仮想面Ｍに対して矢印ａの側（吐出口１３１ｂが配置されている側であり、温度検知センサＳＥが配置された矢印ｂの側と反対側）にはエアーを排出する排出口Ｈが配置される。吐出口１３１ｂから吹き付けられるエアーを積極的に排出口Ｈから定着装置８の外に排出することが出来るため、エアーが更に温度検知センサＳＥの周辺に回り込みにくくなり、温度検知センサＳＥの周囲の環境変動がより顕著に抑制される。

図４に示す定着装置８は図３に示す定着装置の変形例であり、定着ベルト８１が加熱ローラ８２、定着ローラ８３、張架ローラ８５の３つのローラからなるローラ群により張架されている。

このようなタイプの定着装置８の場合も前述した第一、第二、第三の工夫が施されている。つまり、第一の工夫として、図４に示すように、吐出口１３１ｂと温度検知センサＳＥとを結ぶ直線Ｌ２が定着ベルト８１によって遮られるように、吐出口１３１ｂと温度検知センサＳＥとが配置される。

また、上記したローラ群のうち吐出口１３１ｂに最も接近している定着ローラ８３を基準として、この基準である定着ローラ８３の中心軸Ｍ１からの直線距離が最も遠い中心軸を有するローラを第２ローラとする。例えば、図４に示すような場合には、中心軸Ｍ１から張架ローラ８５の中心軸Ｍ３までの直線距離よりも、中心軸Ｍ１から加熱ローラ８２の中心軸Ｍ２までの直線距離の方が長いため、加熱ローラ８２が本発明における第２ローラに相当する。

そして、第二の工夫として、第２ローラである加熱ローラ８２の中心軸Ｍ２と、第１ローラである定着ローラ８３の中心軸Ｍ１と、を含む仮想面Ｍに対して、温度検知センサＳＥが吐出口１３１ｂの反対側に配置される。

さらに、第三の工夫として、この仮想面Ｍに対して矢印ａの側（吐出口１３１ｂが配置されている側であり、温度検知センサＳＥが配置された矢印ｂの側と反対側）にはエアーを排出する排出口Ｈが配置される。

このように、図４に示す定着装置８においても、第一、第二、第三の工夫が施されているため、図２に示す定着装置８と同様な効果が得られる。

また、図４に示すように、定着ベルト８１が３つ以上のローラによって張架される場合には、第１ローラの中心軸Ｍ１からの直線距離が最も遠い中心軸を有するローラを第２ローラとし、この第２ローラの中心軸と第１ローラの中心軸とを含む仮想面Ｍに対して、温度検知センサＳＥが吐出口１３１ｂの反対側に配置される。このような配置により、温度検知センサＳＥが吐出口１３１ｂの近傍に配置されることを避け、吐出口１３１ｂから吹き付けられるエアーによる温度検知センサＳＥの周囲の環境変動を抑制する効果を高めることが出来る。

図２〜図４に示す定着装置８ではベルト形状の加熱部材である定着ベルト８１が使用されているが、他の変形例としてローラ形状の加熱部材が使用された定着装置を図５と図６を用いて説明する。図５はローラ形式の定着装置を示す拡大断面図であり、図６は加熱ローラ８２の斜視図である。なお、図２〜図４に示す実施形態では、定着ベルト８１が本発明における加熱部材に相当するが、図５と図６に示す実施形態では、加熱ローラ８２が本発明における加熱部材に相当する。

Ｎ１はニップ部Ｎの幅ｔの真ん中を通る加熱ローラ８２の長手方向におけるニップ部Ｎの中心線であり、Ｍは加熱ローラ８２の中心軸Ｍ２と、ニップ部Ｎの中心線Ｎ１と、を含む仮想面である。

図５と図６に示す定着装置８おいても前述した第一、第二、第三の工夫が施されている。具体的には、図５に示すように、吐出口１３１ｂと温度検知センサＳＥとを結ぶ直線Ｌ３が加熱ローラ８２によって遮られるように、吐出口１３１ｂと温度検知センサＳＥとが配置される。

また、仮想面Ｍに対して矢印ａの側に吐出口１３１ｂが配置されており、仮想面Ｍに対して矢印ｂの側に温度検知センサＳＥが配置される。つまり、仮想面Ｍに対し、温度検知センサＳＥが吐出口１３１ｂの反対側に配置されている。

さらに、この仮想面Ｍに対して矢印ａの側（吐出口１３１ｂが配置されている側であり、温度検知センサＳＥが配置された矢印ｂの側と反対側）にはエアーを排出する排出口Ｈが配置される。

このように、図５に示すローラ形式の定着装置でも第一、第二、第三の工夫が施されているため、吐出口１３１ｂから吹き付けられるエアーは、加熱ローラ８２が壁となって温度検知センサＳＥの周辺に回り込みにくくなり、温度検知センサＳＥの周囲の環境変動は抑制される。その結果、温度検知センサＳＥにおける誤検知を抑制して適切な温度制御を実行出来る。

以上、図１〜図６を用いて本発明を説明したが、本発明は当該実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

Ｘ 画像形成装置
Ｆ 吸引ファン
Ｍ 仮想面
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３ 中心軸
Ｎ ニップ部
Ｈ 排出口
ＳＥ 温度検知センサ
８ 定着装置
８１ 定着ベルト
８２ 加熱ローラ
８３ 定着ローラ
８４ 加圧ローラ
８５ 張架ローラ
１２１ 第１ダクト
１３１ 第２ダクト
１３１ｂ 吐出口

Claims (5)

1. トナー像が担持された用紙を加熱する加熱部材と、
   トナー像が担持された用紙を挟むニップ部を前記加熱部材に当接することにより形成する加圧部材と、
   前記加熱部材の表面に対して非接触の状態で前記加熱部材の温度を検知する温度検知センサと、
   前記ニップ部から排出される用紙に対して吐出口からエアーを吹き付け、前記加熱部材から用紙を分離するエアー分離部と、を有し、
   前記加熱部材は、前記吐出口と前記温度検知センサとを結ぶ直線を遮るように配置されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱部材がベルト形状である場合、
   前記加熱部材は、前記ニップ部を形成するために前記加圧部材と対向して配置された第１ローラを少なくとも含むローラ群によって張架されており、
   前記ローラ群のうち、前記第１ローラの中心軸からの距離が最も遠い中心軸を有するローラを第２ローラとし、
   前記第１ローラの中心軸と、前記第２ローラの中心軸と、を含む仮想面に対し、前記温度検知センサが前記吐出口の反対側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱部材がローラ形状である場合、
   前記加熱部材の中心軸と、前記加熱部材の長手方向における前記ニップ部の中心線と、を含む仮想面に対し、前記温度検知センサが前記吐出口の反対側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記仮想面に対し、前記吐出口から吹き付けられるエアーを定着装置外に排出する排出口が前記温度検知センサと反対側に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の定着装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載された定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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