JP2006235604A - ベルト定着器 - Google Patents

Abstract

【課題】縦方向の搬送経路の上方からトナーや紙粉等が落下してきても非接触式の温度センサの検出面が汚れにくく、安定した検出精度を維持することが可能となるベルト定着器を提供する。
【解決手段】定着温度を制御するための非接触式の温度センサ１８を、前記定着ローラ２と前記加熱ローラ３との間で上下に対向する前記定着ベルト１の部分のうち上側に位置する部分の表面通紙域に非接触で設けた。温度センサ１８は、ベルト定着器の周囲を覆うハウジング１７に、定着ベルト表面に対向する位置に、該定着ベルト表面とは隙間を隔てて取付けられており、温度センサ１８が備える検出素子１９の温度検出部１９ａ近傍には、ハウジング１７側から定着ベルト１側へ突出したフェンス２０ａが設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、カラーレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる定着ベルトを用いた定着器に関するものである。

特許文献１には、図１６に示すように、トナー画像形成後の用紙を略水平方向へ搬送する、いわゆる横搬送の搬送経路の途中に設けられた一対の定着ローラ１０２及び加圧ローラ１０３と、定着ローラ１０２に対して略鉛直上方位置に平行に設けられ定着ローラ１０２を加熱するためのヒータ１０５を内蔵する加熱ローラ１０４と、定着ローラ１０２と加熱ローラ１０４との間に掛け渡してなる無端ベルトから成る定着ベルト１０１とを有する定着装置（ベルト定着器）において、非接触式の温度センサ１０６を、定着ベルト１０１を挟んで用紙搬送方向上流側で定着ローラ１０２と対向する位置に設けて定着温度の制御を行うことが提案されている。

近年、カラーレーザプリンタ等の比較的小型の画像形成装置では、省スペース化の要望からトナー画像形成後の用紙を略水平方向へ搬送するのではなく、略鉛直方向の下方から上方へ搬送する、いわゆる縦搬送の搬送経路（図１参照）とすることにより、設置面積を小さくするように設計された機種が主流となっている。
特開２００３−１５６９６６号公報（図３参照）

しかしながら、上記特許文献１に記載されたベルト定着器における温度センサの配置（定着ベルト１０１を挟んで用紙搬送方向上流側で定着ローラ１０２と対向する位置）をそのまま縦搬送のベルト定着器に対して適用する（図１６を時計方向に９０°回転することに相当する）と、温度センサの検出面が略鉛直上方を向くことになるため、搬送経路の上方から落下してくるトナーや紙粉等により該検出面が汚れやすく、温度センサの検出精度が悪くなるおそれがある。

本発明は上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、縦方向の搬送経路の上方からトナーや紙粉等が落下してきても非接触式の温度センサの検出面が汚れにくく、安定した検出精度を維持することが可能となるベルト定着器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は、トナー画像形成後の用紙を略鉛直方向の下方から上方へ搬送する搬送経路の途中に設けられトナー画像を用紙に定着させる一対の定着ローラ及び加圧ローラと、前記定着ローラに対して略水平位置に平行に設けられ前記定着ローラを加熱するための ヒータを内蔵する加熱ローラと、前記定着ローラと前記加熱ローラとの間に掛け渡してなる無端ベルトから成る定着ベルトと、前記定着ローラと前記加熱ローラとの間で上下に対向する前記定着ベルトの部分のうち上側に位置する部分の表面通紙域に非接触で設けられ定着温度を制御するための非接触式の温度センサと、を備えたベルト定着器において、前記温度センサは、ベルト定着器の周囲を覆うハウジングに、前記定着ベルト表面に対向する位置に、該定着ベルト表面とは隙間を隔てて取付けられており、該温度センサが備える検出素子の温度検出部近傍には、該ハウジング側から該定着ベルト側へ突出した風除けが設けられていることを特徴とする。

この構成によると、温度センサが備える検出素子の温度検出部が風除けによって直接定着ベルトの表面に沿った空気の流れの影響を受けることがなくなり、温度センサの温度検出の誤差を少なくでき、定着温度の制御を精度良く行うことができるようになる。

前記風除けを設ける位置は、例えば、前記温度検出部の周囲や前記温度検出部の前記定着ベルトの回転方向上流側が考えられる。また、前記風除けの構造としては、例えば、前記定着ベルトの回転方向上流側が、該定着ベルト表面側へ垂直に突出した形状や前記定着ベルトの回転方向上流側が、該定着ベルト表面側へなだらかな傾斜を持って突出した形状が考えられる。また、前記風除けの前記定着ベルトを上流方向に向かって先細りの形状とするのが望ましい。

具体的には、前記温度センサを前記加熱ローラと対向する位置に一つ設けたり、前記定着ローラと対向する位置に一つ設けたり、ベルト周回方向について前記加熱ローラと定着ローラとの中間の位置で前記定着ベルトと対向する位置に一つ設けたり、前記加熱ローラと対向する位置と前記定着ローラと対向する位置に二つ設けたりしたことを特徴とする。

本発明によると、非接触式の温度センサを、定着ローラと加熱ローラとの間で上下に対向する定着ベルトの部分のうち上側に位置する部分の表面通紙域に非接触で配置したことにより、温度センサの検出面が略鉛直下方を向くことになるので、縦方向の搬送経路の上方からトナーや紙粉等が落下してきても非接触式の温度センサの検出面が汚れにくく、安定した正確な定着温度の制御が可能となる。さらに、温度センサが備える検出素子の温度検出部近傍に設けた風除けにより、温度検出部が直接定着ベルト表面に沿った空気の流れの影響を受けることがなくなり、温度センサの温度検出の誤差を少なくでき、定着温度の制御を精度良く行うことができるようになる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、トナー画像形成後の用紙を略鉛直方向の下方から上方へ搬送する、いわゆる縦搬送の搬送経路の場合を例にして添付図面を参照して説明する。

図１は画像形成装置のベルト定着器とその周囲の概略構成を示す断面図である。ベルト定着器は、概略、定着ベルト１、定着ローラ２、加圧ローラ３及び加熱ローラ４にて構成されている。定着ローラ２及び加圧ローラ３は、搬送経路の途中に設けられている。加熱ローラ４は、定着ローラ２に対して略水平位置に平行に設けられている。定着ベルト１は、定着ローラ２及び加熱ローラ４に張り渡され、定着ローラ２によって矢印Ａ方向に周回駆動される。この定着ベルト１は４０μｍの厚さのニッケル薄板の無端ベルトであって、外周表面にシリコンゴム膜等のオフセット防止材がコーティングされたものである。

定着ローラ２に対置した加圧ローラ３は、定着ローラ２との間に複写用紙を挟んで、複写用紙を定着ベルト１の左部走行部に圧接する。定着ローラ２と加圧ローラ３はゴムローラである。加熱ローラ４は定着ベルト１にテンションを与えるものであり、肉厚が軸方向で一定の円筒型をしたアルミ管でできている。この加熱ローラ４の中空内に棒状のヒータランプ５が配置されている。このヒータランプ５が加熱ローラ４を介して定着ベルト１を加熱する。

定着ベルト１の周囲には定着前ガイド６、定着後ガイド７及び一対の搬送ローラ１０ａ，１０ｂが配設されている。定着前ガイド６は感光体ドラムから搬送されてきた複写用紙をベルト定着器の方へ、すなわち矢印Ｂ方向へ搬送するためのものである。複写用紙は定着ベルト１に圧接されて加熱され、複写用紙に転写されているトナー像が定着される。定着後ガイド７及び搬送ローラ１０ａ，１０ｂは、定着工程が終了した複写用紙を画像形成装置外に設けられたトレイに排出するためのものである。

図２及び図３に示すように、二つの蛇行防止部材１１が加熱ローラ４の端部にそれぞれ取り付けられている。二つの蛇行防止部材１１間の距離は定着ベルト１の幅より若干広い寸法に設定する。この加熱ローラ４は、蛇行防止部材１１が取り付けられた部分の外側の部分にて、回転自在の状態で軸受け１４に支持されている。この軸受け１４はベルト定着器の側板１５に取り付けられている。軸受け１４は、蛇行防止部材１１の抜け止めとしても機能している。またその外側の加熱ローラ４の端部にＣ型ストップリング１６を装着することにより、軸受け１４の抜け止めを図っている。

以下、上記構成を有するベルト定着器の定着温度制御について実施形態を挙げて説明する。

定着温度制御の第１の実施形態について図４を参照して説明する。図４に示すように、非接触式の温度センサ１８が定着ベルト１の表面の通紙域であって、加熱ローラ４の対向位置に非接触で一つ設けられている。なお、この非接触式の温度センサ１８は、温度検知に赤外線を利用するものである。この温度センサ１８の配置では、ヒータランプ５に近いところの定着ベルト１の表面温度が検知されるので、検知結果をベルト加熱制御にダイレクトに反映させることができるというメリットがある。

ここで、ベルト定着器はヒータランプ５を熱源として利用するものであるため、定着温度の制御を狭い温度範囲で精度良く行うために、画像形成装置の本体内の冷却（機内冷却）の風の影響を受けないような構造が採用されている。例えば、図５に示すように、全体をハウジング１７で覆うことにより、機内冷却の風が定着ベルト１の表面部に出来るだけ当たらないようにしている。しかしながら、ベルト定着器の動作中は、定着ベルト１の矢印Ａ方向の回転によって、矢印Ｂで示すように、ベルト表面に沿って空気の流れが生じてしまう。そうすると、非接触式の温度センサ１８では、定着ベルト１のベルト表面と検出素子１９の温度検出部１９ａとの間の隙間のために、接触式に比べて大きな温度検出の誤差が生じやすく、図８の破線で示すように、定着温度が広い温度範囲で波打ち、温度制御の精度が期待したほど出なという問題が生じる。

そこで、このような検出誤差を低減するようなセンサ構造の一例を図６及び図７に示す。これらの図に示すように、検出素子１９を取り付けるフレーム２０の下面には、囲い壁状のフェンス２０ａが形成され、このフェンス２０ａ内に温度検出部１９ａが位置するように、検出素子１９がフレーム２０に取り付けられている。フェンス２０ａは、図５に示すように、定着ベルト１表面側へ垂直に突出した形状をしている。このようなフェンス形状とすることにより、フェンス２０ａが小型になり、温度センサ１８に風除けを組み込むのが容易となる。

このようなセンサ構造とすることにより、図５に示すように、フレーム２０のフェンス２０ａが風除けとなり、検出素子１９の温度検出部１９ａが直接定着ベルト１の表面に沿った空気の流れの影響を受けることがなくなり、温度センサ１８の温度検出の誤差を少なくでき、図８の実線で示すように、定着温度の制御を精度良く行うことができるようになる。

図５〜図７に示す温度センサの位置、構造、形状は一例であってこれに限定されない。例えば、フレーム２０のフェンス２０ａは、定着ベルト１の表面に沿った空気の流れの影響を防止できればよいので、検出素子１９の温度検出部１９ａの全周に設けなくても、図９に示すように、温度検出部１９ａの定着ベルト１の回転方向上流側に設けておけばよい。また、フェンス２０ａは、図５のように定着ベルト１表面側へ垂直に突出した形状だけでなく、図１０に示すように、定着ベルト表面側へなだらかな傾斜を持って突出している形状とすることもできる。このようなフェンス形状とすることにより、風向がなだらかに変化するので、乱流の発生が少なく、風除け効果が安定する。また、図１１に示すように、定着ベルト１の回転方向上流側を上流方向に向かって先細りの形状（楔形）としてもよい。このようなフェンス形状とすることにより、ベルト回転による風を周囲へ逃がすことができるので、風除け効果が高くなる。

なお、上記の実施形態では、フレーム２０に設けたフェンス２０ａによりセンサモジュール自体で検出素子１９の温度検出部１９ａの周囲に風除けを形成するようにしたが、これに限らず、ハウジング１７の内面に囲い壁を立設して、その内側に検出素子１９を配置する等、ベルト定着器の全体でそのような構造を実現できればよい。

定着温度制御の第２の実施形態について図１２を参照して説明する。図１２に示すように、非接触式の温度センサ１８が定着ベルト１の表面の通紙域であって、定着ローラ２の対向位置に一つ設けられている。この温度センサ１８の配置では、定着位置（定着ローラ２と加圧ローラ３との圧接位置）に近いところの定着ベルト１の表面温度が検知されるので、実際の定着温度に対してどれだけ熱が奪われているかを正確に知ることができ、検知結果を定着温度制御にダイレクトに反映させることができるというメリットがある。

定着温度制御の第３の実施形態について図１３を参照して説明する。図１３に示すように、非接触式の温度センサ１８が定着ベルト１の表面の通紙域であって、定着ベルト１の搬送経路途中の所定の位置（ベルト周回方向について加熱ローラ４と定着ローラ２との中間の位置で定着ベルト１と対向する位置）に一つ設けられている。この温度センサ１８の配置では、定着位置から加熱位置まで搬送される途中の定着ベルト１の表面温度が検出されるので、放熱課程でどれだけ熱の損失があるかを正確に知ることができ、検知結果をベルト加熱制御と定着温度制御の両方に反映させることができるというメリットがある。

定着温度制御の第４の実施形態について図１４を参照して説明する。図１４に示すように、非接触式の温度センサ１８が定着ベルト１の表面の通紙域であって、加熱ローラ４の対向位置に一つ、定着ローラ２の対向位置に一つ、都合二つの温度センサ１８が設けられている。この温度センサ１８の配置では、二つの温度センサ１８の検知結果の傾きによってより現実的な定着温度制御を行うことができるというメリットがある。

また、温度センサ１８の配置に関して上記第１〜４の実施形態に共通するのは、温度センサ１８はいずれも、定着ベルト１との位置関係では定着ローラ２と加熱ローラ４との間で上下に対向する定着ベルト１の部分のうち上側に位置する部分の表面通紙域に位置していることである。この場合、定着ベルト１が定着ローラ２の表面と接触している部分においては、少なくとも定着ローラ２の中心を通る水平線より上側で定着ベルト１と対向していることが必要であり、着ベルト１が加熱ローラ４の表面と接触している部分においては、少なくとも加熱ローラ４の中心を通る水平線より上側で定着ベルト１と対向していることが必要である（図１５参照）。これにより、温度センサ１８の検出面が略鉛直下方を向くことになるので、縦方向の搬送経路の上方からトナーや紙粉等が落下してきても非接触式の温度センサの検出面が汚れにくく、安定した正確な定着温度の制御が可能となる。また、加熱された空気は上昇する傾向があるため、検知結果が安定し、加熱制御がしやすくなるというメリットがある。

なお、温度センサ１８の配置や数量は上記実施形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。

本発明は、定着ベルトを用いた定着器に関するものであり、縦方向の搬送経路を有するカラーレーザプリンタ等の画像形成装置に利用することができる。

は、本発明に係るベルト定着器周囲の概略構成図である。 は、図１に示したベルト駆動装置の軸受け及びストップリングを省略して示す斜視図である。 は、図２のIII−III断面図である。 は、本発明に係るベルト定着器の定着温度制御の第１の実施形態を示す概略構成図である。 は、上記ベルト定着器の温度センサの検出素子の温度検出部の周囲にフェンス（風除け）を設けた例を示す概略構成図である。 は、上記温度センサを上方から見た斜視図である。 は、上記温度センサを下方から見た斜視図である。 は、フェンスの有無による定着温度制御の精度の相違を示すヒータランプウォームアップ時の定着温度変化の一例を示す図である。 は、定着ベルト回転方向の上流側にのみフェンスを有する温度センサの定着ベルト回転方向に沿った断面図である。 は、定着ベルト表面側へなだらかに突出したフェンス形状を有する温度センサの定着ベルト回転方向に沿った断面図である。 は、定着ベルト回転方向の上流側を紡錘形状としたフェンスを有する温度センサを下方から見た斜視図である。 は、本発明に係るベルト定着器の定着温度制御の第２の実施形態を示す概略構成図である。 は、本発明に係るベルト定着器の定着温度制御の第３の実施形態を示す概略構成図である。 は、本発明に係るベルト定着器の定着温度制御の第４の実施形態を示す概略構成図である。 は、本発明に係るベルト定着器における温度センサ配置の極限を示す概略構成図である。 は、ベルト定着器の定着温度制御の従来例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 定着ベルト
２ 定着ローラ
３ 加圧ローラ
４ 加熱ローラ
５ ヒータランプ
１７ ハウジング
１８ （非接触式の）温度センサ
１９ 検出素子
１９ａ 温度検出部
２０ フレーム
２０ａ フェンス（風除け）

Claims (8)

1. トナー画像形成後の用紙を略鉛直方向の下方から上方へ搬送する搬送経路の途中に設けられトナー画像を用紙に定着させる一対の定着ローラ及び加圧ローラと、
   前記定着ローラに対して略水平位置に平行に設けられ前記定着ローラを加熱するための ヒータを内蔵する加熱ローラと、
   前記定着ローラと前記加熱ローラとの間に掛け渡してなる無端ベルトから成る定着ベルトと、
   前記定着ローラと前記加熱ローラとの間で上下に対向する前記定着ベルトの部分のうち上側に位置する部分の表面通紙域に非接触で設けられ定着温度を制御するための非接触式の温度センサと、
   を備えたベルト定着器において、
   前記温度センサは、ベルト定着器の周囲を覆うハウジングに、前記定着ベルト表面に対向する位置に、該定着ベルト表面とは隙間を隔てて取付けられており、該温度センサが備える検出素子の温度検出部近傍には、該ハウジング側から該定着ベルト側へ突出した風除けが設けられていることを特徴とするベルト定着器。
2. 前記風除けは、前記温度検出部の周囲に設けられることを特徴とする請求項１に記載のベルト定着器。
3. 前記風除けは、前記温度検出部の前記定着ベルトの回転方向上流側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のベルト定着器。
4. 前記風除けは、前記定着ベルトの回転方向上流側が、該定着ベルト表面側へ垂直に突出していることを特徴とする請求項１に記載のベルト定着器。
5. 前記風除けは、前記定着ベルトの回転方向上流側が、該定着ベルト表面側へなだらかな傾斜を持って突出していることを特徴とする請求項１に記載のベルト定着器。
6. 前記風除けは、前記定着ベルトの回転方向上流側は上流方向に向かって先細りの形状を有することを特徴とする請求項１に記載のベルト定着器。
7. 前記温度センサを前記加熱ローラと対向する位置に一つ設けていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のベルト定着器。
8. 前記温度センサを前記加熱ローラと対向する位置と前記定着ローラと対向する位置に二つ設けていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のベルト定着器。

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