JP2007199614A - 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手段を用いて加熱定着手段の温度検知を行う構成において、定着装置の温度制御の安定化と、定着画像の品質向上を実現する。
【解決手段】非接触温度センサ５１と定着器２５のカバー部材４３の間に、両者によって圧縮されるシール部材５３を設ける。このシール部材５３で、温度検出用の開口部４４を定着器周辺の空間から遮断する事により、開口部４４から定着器２５内部へ空気が流入する事を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート等の記録媒体上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関し、特に、これらの装置に備えられる定着装置に関するものである。

従来より、画像形成装置においては、熱源を有する定着手段（定着ローラや定着ベルト）を用いて、シート上に形成されたトナー像を、シート面へ熱定着させている。この際の、定着温度の管理は、シート搬送性や画像品質を安定させる上で非常に重要であるため、一般的には温度検知センサを用いて定着手段表面の温度をモニターしながら、熱源に対して適切な加熱制御をかけている。

温度検知センサとしては、かつてはサーミスタ等の接触型センサが広く用いられてきた。

しかし、接触型のセンサを使用した場合、定着ローラや定着ベルトの表面状態（温度分布や消耗度合い）が、該センサと接触する領域のみ変化する為、シート上に定着された画像に光沢ムラとして現れ易い。また、定着ローラや定着ベルト上に付着する微小なトナー汚れが接触型センサに蓄積する為、この蓄積された汚れが突発的に剥がれた際に、定着画像上に汚れが載ってしまう問題がある。

これらの問題は、画像形成装置の高画質化を追求する上で回避する必要があり、サーモパイル等の非接触型センサが主流になりつつある。

しかしながら、非接触型センサは非常に高価である為、消耗品としての交換が前提とされる定着器に内蔵すると、消耗品の値段にそのまま影響してしまう。また、非接触型であるが故、定着ローラや定着ベルトの表面から所定の距離を離して配置せねばならず、定着器に内蔵する場合は、定着器内に相応のスペースを確保する必要がある。

以上の事情により、装置構成としては、非接触型センサを装置本体側に設け、定着器のカバーに設けられた検知開口部を通して定着手段の温度を検出する方式が一般的である。

なお、関連する従来例が開示された文献としては、特許文献１，２がある。
特開２００１−２２８７４２号公報 特開２００２−２９６９５３号公報

図５は、非接触型センサ１５１を画像形成装置本体１５０側に設け、定着器１２５のカバー１４３に設けられた検知開口部１４４を通して定着手段１４０の温度検出を行う従来構成を示したものである。

このような従来構成の場合、定着器周辺の空気の流れ（図５中の矢印）によって検出温度が影響を受ける問題が生じる場合がある。

この問題は、定着器のカバー１４３に設けられた検知開口部１４４から、定着器外部の低温の空気が流入し、定着手段１４０の表面温度が局所的に冷却されるために発生する。
画像形成装置のコントローラは、この冷却される検知エリア１４０ａの温度を目標の温調温度に維持しようとして、定着器の熱源１４２に加熱制御をかける為、検知エリア以外の温度は目標温度を上回ってしまう。定着器の温度超過は、シートの巻き付きや、画質の過度な光沢の原因となる。また、検知エリアとそれ以外の領域との温度差は、定着画像の光沢ムラの原因となる。

一般的に、定着器周辺は、熱対流によって空気に流れが生じる傾向にある。とりわけ、非接触型センサが定着手段の下方に配置される構成では、検知開口部が熱対流の影響を受け易い。また、装置構成によっては、定着器と隣接する画像形成部やレーザースキャナを熱から保護する目的で、定着器近傍に断熱用のエアフローを設定する事がある。この場合、より気圧の低い方向へ流れるという空気の特性上、検知開口部から定着器内部へ空気が流入し易く、この問題が更に顕著に表れる。

以上述べた問題を回避する従来の方法としては、図６に示すように、定着器１２５の検知開口部１４４に赤外線透過性部材の窓１４５をはめ込んで空気の流入を防止する方法が知られている。

しかし、赤外線透過性部材の窓１４５は、その表面状態によって赤外線透過率が変化する為、部品間のバラツキや汚れの付着などの要因で、検知精度が不安定になる恐れがある。また、定着器１２５をシートが通過する際に、熱によってシートから蒸発した水分などの影響により、窓１４５の内面が結露して曇る場合がある。その結果、温度検出ができずに加熱制御が異常を生じ、最悪のケースでは定着器が限界温度を超えて破損する恐れもある。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、非接触型の温度検知手段を用いて加熱定着手段の温度検知を行う構成において、定着装置の温度制御の安定化と、定着画像の品質向上の実現を目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
シート上に形成された未定着のトナー像を、前記シート上に定着させる加熱定着手段を備えた定着装置において、
開口部を有し、前記加熱定着手段の少なくとも一部を覆うカバー部材と、
前記カバー部材の開口部を通して、前記加熱定着手段の温度を非接触に検出する非接触温度検知手段と、
前記カバー部材の開口部の周囲であって、前記カバー部材と前記非接触温度検知手段との間に設けられ、前記開口部から前記加熱定着手段に向けて流入する空気を密封するシール手段と、
を備える事を特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置にあっては、
像担持体に形成された静電潜像を現像して得られたトナー像をシートに転写する画像形成手段と、
未定着のトナー像を前記シートに定着させる上記記載の定着装置と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、非接触型の温度検知手段を用いて加熱定着手段の温度検知を行う構成において、定着装置の温度制御の安定化と、定着画像の品質向上を実現することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

図１及び図４を用いて、本発明の実施例１について説明する。図１は、本発明の実施例１に係る定着装置（以下、定着器という）周辺の概略断面図である。図４は本発明を適用した画像形成装置（以下、プリンタという）の概略断面図である。

図４において、１はプリンタ本体であり、プリンタ本体１の上部には、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの計４色の一次画像を形成する為のエンジン部分がレイアウトされている。

パソコン等の外部機器から送信されてきた印刷データは、プリンタ本体１を制御するコントローラで受信され、書き込み画像データとして各色のレーザースキャナ１０へ出力される。レーザースキャナは感光ドラム１２上へとレーザを発光し、書き込み画像データに従った光像を描く。

エンジン部分は、各色ともトナーを供給する為のトナーカートリッジ１５と、１次画像を形成する為のプロセスカートリッジ１１とから構成される。プロセスカートリッジ１１は、感光ドラム１２と、帯電器１３と、現像器１４と、クリーナ（図示せず）とから構成される。帯電器１３は、感光ドラム１２の表面に均一な帯電を施すためのものである。
現像器１４は、帯電器１３により帯電された感光ドラム１２の表面に前記レーザースキャナ１０が光像を描く事で作成された静電潜像を、中間転写ベルトへと転写すべきトナー像へと現像するためのものである。クリーナは、トナー像が転写された後、感光ドラム１２に残留したトナーを除去するためのものである。

感光ドラム１２の対向位置には、感光ドラム１２の表面に現像されたトナー像を中間転写ベルト３４に転写するための一次転写ローラ３３が配置されている。

中間転写ベルト３４に転写されたトナー像（１次画像）は、２次転写ローラ２４においてシート上へと再転写される。２次転写ローラ２４で転写されずに残留したトナーは、クリーナ１８によって回収される。

ここで、上述した、一次画像を形成する為のエンジン部分、中間転写ベルト３４、中間転写ベルト３４に転写するための一次転写ローラ３３、及び、２次転写ローラ２４は、本発明に係る画像形成手段を構成している。

給送部２０は、シート搬送経路の最上流に位置し、プリンタ本体１の下部に設けられている。給送トレイ２１に積載収納されているシートは、給送部２０によって給送されると、縦搬送パス２２を通り、下流側へと搬送される。縦搬送パス２２には、レジストローラ対２３があり、ここで最終的なシートの斜行補正と、画像形成部での画像書き込みとシート搬送のタイミング合わせが行われる。

画像形成部の下流側には、シート上に形成された未定着のトナー像を永久画像として定着するための定着器２５が設けられており、その下流には、シートをプリンタ本体１から排出するための排出ローラ２６が設けられている。プリンタ本体１の外側には、排出ロー
ラ２６によって排出されたシートを受け取るための排出トレイ２７が形成されている。

以下、本実施例に係る定着器２５周辺の構成を、図１を用いて説明する。

定着ローラ対は、シートの画像面側に位置する定着ローラ４０と、非画像面側の加圧ローラ４１とから構成される。加圧ローラ４１は、定着ローラ４０に対して加圧当接している。定着ローラ４０は、中心部が空洞になっており、その内部にヒータ４２が配置されている。ここで、定着ローラ４０及びヒータ４２は、本発明に係る加熱定着手段を構成している。

定着ローラ４０の近傍には、カバー部材４３が定着ローラ４０の幅方向（シート搬送方向に直交する方向）全域に渡って配置されている。カバー部材４３は、定着器２５本体の外装を形成しており、定着器２５はプリンタ本体１に対して着脱可能なユニット構成になっている。

カバー部材４３には、定着ローラ４０の幅方向中央付近に開口部（温度検出用の覗き穴）４４が設けられている。開口部４４を通して定着ローラ４０の表面を臨む位置には、非接触温度検知手段としての非接触温度センサ５１が設けられており、非接触温度センサ５１は、センサホルダ５２を介してプリンタ本体１のフレーム５０に固定されている。

以下において、本実施例の特徴であるシール手段としてのシール部材５３について説明する。

センサホルダ５２の定着器２５と対向する面には、センサホルダ５２とカバー部材４３とで圧縮される、耐熱性のシール部材５３が接着されている。本実施例では、シール部材５３としてシリコンスポンジ（発泡材）を採用した。

シール部材５３の形状は、非接触温度センサ５１の検知素子の周囲を囲うようにレイアウトされており、定着器２５がプリンタ本体１に装着された状態では、カバー部材４３の開口部４４の周囲を囲う位置関係にある。シール部材５３がセンサホルダ５２とカバー部材４３とに挟まれて圧縮される事により、カバー部材４３の開口部４４は、定着器２５周囲の空間から遮断される。

シール部材５３の空間遮断効果によって、定着器２５周囲の雰囲気が、カバー部材４３の開口部４４から定着ローラ４０側へ流入する事が防止されると、非接触温度センサ５１のモニターする定着ローラ４０表層エリアの温度が外気の影響を受けなくなる為、定着器２５の温調制御の安定化を図る事ができる。

このように、従来、非接触型センサを用いる場合に問題となっていた、定着器の温度検知用の開口部から空気が流入して定着手段表面の温度が局所的に低下する現象について、本実施例を適用することにより、空気の流入を遮断し、温度低下を防止する事ができる。これにより、定着ローラ４０の温度を正確に検出する事が可能となると同時に、定着ローラ４０表面の温度ムラが無くなり、画像品質を高める事ができる。

また、本実施例によれば、空気流入に対する従来の対策であった、赤外線透過性部材の窓を通して温度検出を行う方法に対する課題も解決することができる。すなわち、赤外線透過部材の表面状態によって赤外線透過率がばらつく検出誤差の問題や、赤外線透過性部材の内側が定着時にシートから発散される水分によって曇り、温度検出ができなくなるおそれも、解消する事ができる。

以上の効果により、非接触型センサによる定着手段の温度検知・温調制御について、精度と信頼性、安定性の向上を実現することができる。

なお、本実施例においては、カバー部材４３は、定着ローラ４０の幅方向全域に渡って配置されているが、これに限らず、定着器２５の少なくとも一部を覆うものであればよい。また、カバー部材４３は、定着器２５のフレーム（枠体）を構成するものであってもよい。

また、本実施例では、シール部材５３としてシリコンスポンジを採用したが、これに限らず、ゴム状弾性材により構成されるものであってもよい。

また、非接触温度センサ５１は、センサホルダ５２を介してプリンタ本体１のフレーム５０に設けられているが、これに限らず、定着器２５のフレームや外装等に設けられるものであってもよい。開口部４４から定着ローラ４０に向けて流入する空気を密封するシール部材５３が、カバー部材４３の開口部４４の周囲であって、カバー部材４３と非接触温度センサ５１との間に設けられるものであれば、非接触温度センサ５１の設置位置は限定されるものではない。

上記実施例では、非接触温度センサ５１側にシール部材５３を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、定着器２５側にシール部材を設けても上述した効果と同様の効果を得ることができる。また、上記実施例では、シール部材５３が非接触温度センサ５１の検知方向（非接触温度センサが被検知部（定着ローラ４０）を検知する方向）と略同方向に圧縮されるように構成したが、このような圧縮方向に限定されるものでもない。図２は、定着器２５の他の実施形態を示す図であり、同図（ａ）は定着器２５をプリンタ本体１に装着する前の状態、同図（ｂ）は定着器２５装着状態を示している。なお、図２において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図２に示す実施形態では、シール手段としてのシール部材５４は定着器２５のカバー部材４３上に設けられている。

そして、シール部材５４には、カバー部材４３の開口部４４の中心付近に、開口部４４よりも小さな穴形状５４ａが形成されている。一方、非接触温度センサ５１を保持するセンサホルダ５２には、非接触温度センサ５１の検出方向軸（検出方向に延びる中心軸）を囲う凸状の円筒形状５５が形成されている。円筒形状５５の外径は、シール部材５４の穴形状５４ａの内径よりも大きい。

定着器２５がプリンタ本体１に装着されると、センサホルダ５２の円筒形状５５は、シール部材の穴形状５４ａに挿入される。この時、円筒形状５５の外径の方が穴形状５４ａの内径よりも大きい為、穴形状５４ａは圧縮されながら広がり、円筒形状５５が穴形状５４ａを貫通することにより、円筒形状５５に密着する。

非接触温度センサ５１に対する定着器２５の位置に、多少のばらつきがある場合でも、ばらつき量がシール部材５４の圧縮変形で追従可能なレンジに収まっていれば、円筒形状５５と穴形状５４ａは密着する。この両者の関係により、カバー部材４３の開口部４４の内側と、定着器２５周囲の空間は遮断され、定着器周囲の空気が定着器内部へ流入する事が防止される。

実施例１では、シール部材の素材そのものが圧縮変形（弾性変形）可能な実施形態について説明したが、別の構成でも実施例１と同様の効果を得ることができる。以下に、図３
を用いて本発明の実施例２について説明する。

図３は、本発明の実施例２に係る定着器２５周辺の概略断面図であり、同図（ａ）は定着器２５をプリンタ本体１に装着する前の状態、同図（ｂ）は定着器２５装着状態を示している。ここで、定着器２５の構成と、非接触温度センサ５１がセンサホルダ５２を介してプリンタ本体１のフレーム５０に固定されている構成は実施例１と同様であり、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

センサホルダ５２には、非接触温度センサ５１の検知素子を囲うように、ガイド部５８が形成されており、ガイド部５８には、シール手段としての可動遮蔽部材（可動部材）５６がはめ込まれている。可動遮蔽部材５６は、付勢ばね（付勢手段）５７によって被検知部（図３（ｂ）に示す定着器装着状態では定着ローラ４０）側へ付勢されており、ガイド部５８によって検知方向（非接触温度センサ５１が被検知部を検知する方向）にスライド可能に支持される。

定着器２５がプリンタ本体１へ装着されると、可動遮蔽部材５６の端面が定着器２５のカバー部材４３と当接して力を受けるため、可動遮蔽部材５６は非接触温度センサ５１側へ圧縮退避する。

この時、カバー部材４３の開口部４４は、可動遮蔽部材５６の端面とカバー部材４３の加圧当接関係及び、可動遮蔽部材５６とセンサホルダ５２のガイド部５８とのはめ合い関係によって、定着器２５周辺の空間と遮断される。よって、定着器２５周辺の空気が定着器２５内部へ流入する事が防止される。

本発明の実施例１に係る定着装置周辺の概略断面図。 本発明の実施例１において他の実施形態の定着器周辺の概略断面図。 本発明の実施例２に係る定着装置周辺の概略断面図。 本発明を適用した画像形成装置の概略断面図。 従来の一般的な非接触温度検知構成を説明するための定着器周辺の概略断面図。 従来の対策例を説明するための定着器周辺の概略断面図。

符号の説明

１ プリンタ本体
２５ 定着器
４０ 定着ローラ
４３ カバー部材
４４ 開口部
５０ （プリンタ本体の）フレーム
５１ 非接触温度センサ
５２ センサホルダ
５３，５４ シール部材
５６ 可動遮蔽部材

Claims (7)

1. シート上に形成された未定着のトナー像を、前記シート上に定着させる加熱定着手段を備えた定着装置において、
   開口部を有し、前記加熱定着手段の少なくとも一部を覆うカバー部材と、
   前記カバー部材の開口部を通して、前記加熱定着手段の温度を非接触に検出する非接触温度検知手段と、
   前記カバー部材の開口部の周囲であって、前記カバー部材と前記非接触温度検知手段との間に設けられ、前記開口部から前記加熱定着手段に向けて流入する空気を密封するシール手段と、
   を備える事を特徴とする定着装置。
2. 前記シール手段は、発泡材から成るシール部材である事を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記シール手段は、ゴム状弾性材から成るシール部材である事を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記シール手段は、
   前記非接触温度検知手段が被検知部を検知する検知方向に移動可能に設けられ、付勢手段によって前記被検知部に向かって付勢される可動部材を備える事を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記カバー部材は、前記加熱定着手段を支持する定着装置本体のフレーム又は外装であり、
   定着装置本体は、画像形成装置に対して着脱可能に設けられている事を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
6. 前記加熱定着手段は、未定着のトナー像が形成されたシートに圧接しながら、未定着のトナー像を前記シートに定着させる定着ローラを備える事を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の定着装置。
7. 像担持体に形成された静電潜像を現像して得られたトナー像をシートに転写する画像形成手段と、
   未定着のトナー像を前記シートに定着させる請求項１〜６のいずれかに記載の定着装置と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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