JP2012230225A

JP2012230225A - 画像形成装置の定着装置

Info

Publication number: JP2012230225A
Application number: JP2011098005A
Authority: JP
Inventors: Osamu Arakawa; 荒川　　修
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2012-11-22

Abstract

【課題】加熱ローラのローラ端部の温度状態のみならず、該加熱ローラの軸受の摩耗具合を検知することができる画像形成装置の定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置４は、熱源３７で加熱される加熱ローラ３１と、加熱ローラ３１の外周面に圧接する加圧部材３２と、加熱ローラ３１の軸方向端部を回転自在に支持する軸受４３と、加熱ローラ３１の外周面の温度を検知する温度センサ７１とを備える。温度センサ７１は軸受４３に設けた装着部７２に装着されて、軸受４３で支持される加熱ローラ３１のジャーナル部７０に接触している。温度センサ７１を、ジャーナル部７０のうち、加熱ローラ３１のニップ部３３側の周面に密着する状態で配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トナー画像を記録用紙に定着させる画像形成装置の定着装置に関する。

中サイズ、あるいは小サイズの記録紙の定着処理を行う場合には、加熱ローラのローラ端部の温度が上昇しやすい。とくに、小サイズの記録用紙の定着処理を連続して行う状況では、ローラ端部が過熱状態に陥りやすく、場合によっては、加熱ローラの両端を支持する耐熱樹脂製の軸受が熱変形するおそれがある。かかる不都合を防止するため、加熱ローラのローラ端部の近傍に温度検出用のセンサを配置することは公知であり、例えば特許文献１では、加熱ローラの軸受の内面に温度センサを組み付けている。これによれば、加熱ローラの軸受で支持される部分の周面温度を検知することができる。

特開平７−３３４０３２号公報（段落番号００１９、図２）

一方、耐熱樹脂で形成した軸受は、上記のような熱変形の問題以外にも、画像形成装置を長期にわたって使用するときに、軸受面が摩耗しやすいという問題を抱えている。加熱ローラは常に加圧ローラから押付力を受けるため、軸受面の摩耗はニップ部と反対側のローラ周面を支持する部分で発生する。とくに、加熱ローラを駆動するギヤ側の軸受面は、駆動ギヤに押付けられるためさらに摩耗しやすい。軸受の摩耗が進行すると、記録用紙に対する加熱および加圧処理を適切に行うのが困難となり、トナーを十分に定着できない、あるいは記録用紙にしわが発生するなどの定着不良を生じやすい。

以上のように、加熱ローラの軸受には、過熱による「変形」のみならず、「磨耗」という課題も抱えているところ、特許文献１のような形態では磨耗具合を検知することが全くできず、その点に改良の余地があった。

本発明の目的は、加熱ローラのローラ端部の温度状態のみならず、該加熱ローラの軸受の摩耗具合を検知することができる画像形成装置の定着装置を提供することにある。

本発明に係る画像形成装置の定着装置は、熱源３７で加熱される加熱ローラ３１と、加熱ローラ３１の外周面に圧接する加圧部材３２と、加熱ローラ３１の軸方向端部を回転自在に支持する軸受４３と、加熱ローラ３１の外周面の温度を検知する温度センサ７１とを備える。温度センサ７１は軸受４３に設けた装着部７２に装着されて、軸受４３で支持される加熱ローラ３１のジャーナル部７０に接触している。温度センサ７１を、ジャーナル部７０のうち、加熱ローラ３１のニップ部３３側の周面に密着する状態で配置することを特徴とする。

装着部７２を、軸受４３の軸受面に凹み形成されて、軸受４３の軸受面および外端面のそれぞれにおいて開口する溝で構成する。

温度センサ７１をセンサ支持具７３に装着する。温度センサ７１およびセンサ支持具７３を、装着部７２に対して軸受４３の軸受面側から嵌込む。

本発明では、軸受４３で支持される加熱ローラ３１のジャーナル部７０に密着する状態で、温度センサ７１を配置した。これによれば、ジャーナル部７０の温度を的確に検知して、ジャーナル部７０が過熱状態に陥るのを防止することができ、従って、軸受４３の熱変形を未然に防止することができる。

加えて本発明においては、加圧部材３２による加熱ローラ３１に対する押圧方向を考慮して、温度センサ７１をジャーナル部７０におけるニップ部３３側に配置した。これによれば、該温度センサ７１による検出温度に基づいて、加熱ローラ３１の軸受４３の磨耗具合を検知することができる。すなわち、軸受４３の軸受面の圧接部（ジャーナル部７０と圧接する部分）が磨耗すると、加熱ローラ３１は加圧部材３２に押されて温度センサ７１から隔離する。これに伴い、温度センサ７１による検知温度が、ジャーナル部７０の実際の温度よりも低くなる、あるいは加熱ローラ３１の外周面に設けた他の温度センサの検知温度に比べて低くなるといった現象が生じる。これらのことから、軸受４３の圧接部が磨耗していると判定することができる。以上より、当該判定結果に基づき、ユーザに定着装置のメンテナンス時期を知らせることができるので、軸受４３の磨耗に起因するトナーの定着不良に早期に対処することが可能となる。また本発明によれば、ジャーナル部７０の温度を検知する温度センサ７１を利用して、軸受４３の磨耗を検知するので、磨耗を検知するために新たなセンサ等を設ける必要が無く、磨耗検知機能の導入に伴う画像形成装置のコストアップを抑えることができる点でも優れている。

温度センサ７１が装着される装着部７２を、軸受４３の軸受面および外端面のそれぞれにおいて開口する溝で構成すると、温度センサ７１の装着部７２に対する取付作業を簡便に行うことができる。具体的には、軸受面の側から温度センサ７１を装着部７２に装着する場合には、温度センサ７１の装着状態を、外端面の開口を介して目視しながら取付作業を行うことができ、温度センサ７１を的確に組むことができる。また、外端面の開口の側から温度センサ７１を装着部７２に装着する場合には、温度センサ７１を差込み操作するだけで装着部７２に装着できるので、温度センサ７１の取付作業を簡便に行える。

温度センサ７１をセンサ支持具７３に装着し、これら両者７１・７３を装着部７２に対して軸受４３の軸受面側から嵌込むようにすると、装着部７２に組付けた温度センサ７１をセンサ支持具７３で遊動不能に固定できる。従って、温度センサ７１をジャーナル部７０に確実に接触させて、ジャーナル部７０の温度を安定した状態で検知できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の縦断正面図である。画像形成装置の概略構成図である。定着装置の平面図である。定着装置の要部の横断平面図である。定着装置の軸受、温度センサおよびセンサ支持具の分解斜視図である。加熱ローラが温度センサから離れた状態を示す縦断正面図である。別実施形態に係る定着装置の概略縦断正面図である。

（実施形態）図１から図６に、本発明に係る画像形成装置の定着装置を、コピー機能とファクシミリ機能とを備えた複合機の定着部に適用した実施形態を示す。図２において複合機１は、記録用紙が堆積状に収容される給紙カセット２と、給紙カセット２から送られてきた記録用紙上にトナー画像を形成する画像形成部３と、画像形成部３を経た記録用紙に加熱加圧処理を施してトナー画像を定着させる定着部（定着装置）４とを備える。複合機１の内部には、給紙カセット２から画像形成部３および定着部４を経て排紙部５に至る用紙搬送路６が形成されている。排紙部５の上方には画像読取部７が配置されている。画像読取部７の前面には各種操作ボタンを有する操作パネル８が設けられており、画像読取部７の上面には自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）９が設けられている。なお、本発明における前後、左右、上下とは、各図に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。

給紙カセット２は、記録用紙を用紙搬送路６に繰り出すための給紙ローラ１３と、給紙ローラ１３に圧接して記録用紙の重送を防止する摩擦パッド１４とを備える。用紙搬送路６における給紙ローラ１３と画像形成部３との間には、後述する感光体ドラム２１上のトナー画像と同期するように画像形成部３への給紙タイミングを制御するレジストローラ対１５が設けられている。用紙搬送路６における定着部４の下流側には、トナー画像が定着された記録用紙を排紙部５へ向けて送り出す搬送ローラ対１６と、記録用紙を排紙部５へ排出する排出ローラ対１７とが設けられている。

画像形成部３は感光体ドラム２１を中心として構成される。画像形成時における感光体ドラム２１は、図２において反時計回り方向に回転している。感光体ドラム２１の周囲には、その回転方向に沿って、コロナ帯電式の帯電器２２と、ＬＥＤヘッド２３と、現像器２４と、転写ローラ２５と、クリーニング部２６とが順に設けられている。ＬＥＤヘッド２３は、帯電器２２によって帯電状態とされた感光体ドラム２１の表面を露光して、静電潜像を形成する。現像器２４は、感光体ドラム２１の表面にトナーを供給して、静電潜像に即したトナー画像を形成する。転写ローラ２５は、感光体ドラム２１の表面に形成されたトナー画像を記録用紙に転写する。クリーニング部２６は、感光体ドラム２１の表面の電荷および残留トナーを除去する。現像器２４の上側には、現像器２４に対してトナーを供給するトナーカートリッジ２７が配置されている。

画像形成部３でトナー画像を形成された記録用紙は、定着部４に搬送されて加熱加圧処理を施される。図３に示すように定着部４は、加熱ローラ３１と加圧ローラ（加圧部材）３２とを備えており、両ローラ３１・３２の間に、記録用紙に対する加熱加圧処理を施すニップ部３３が形成される。両ローラ３１・３２は、上面が開口する四角箱状のケース３４内に組み付けられている。

加熱ローラ３１は、熱伝導率が高いアルミニウム等を素材とする金属円筒管であり、加熱ローラ３１を加熱するための棒状のヒータ（熱源）３７が内蔵されている。ヒータ３７はハロゲンランプで構成されて、加熱ローラ３１を軸方向（前後方向）に貫通している。ヒータ３７の前後端はビス３８でケース３４に固定されている。加熱ローラ３１の外周面には、トナーの剥離性向上を目的として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）によるコーティング処理が施されている。加熱ローラ３１の後端部には、不図示の駆動部の終段ギヤに噛み合うギヤ３９が装着されており、加熱ローラ３１は駆動部からの回転駆動力を受けて回転する。

図４に示すように、加熱ローラ３１の前後端はそれぞれ、耐熱性樹脂からなる円筒状の軸受４３で支持されている。ケース３４の内部には、前後に対向する一対の側板４４が取り付けられており、各側板４４に開口した円形の取付孔４５に軸受４３が嵌め込まれている。各取付孔４５の周面には前後方向の突条４６（図１参照）が形成されており、各軸受４３の外周面には溝４７（図５参照）が形成されている。そして、突条４６が溝４７に入り込むことにより、軸受４３が側板４４に対して回り止めされている。各側板４４の下端には締結座４８が設けられており、側板４４はケース３４の内底面にビス４９で締結固定されている。

図３に示すように加圧ローラ３２は、前後方向に長い回転軸５５の外周面にシリコーンゴム等からなる弾性体層５６を形成し、さらにその外周面に加熱ローラ３１と同様のＰＴＦＥコーティング処理を施してなる。弾性体層５６の前後寸法は、加熱ローラ３１の前後寸法よりも小さく設定されており、ニップ部３３の前後寸法は弾性体層５６の前後寸法に等しい。回転軸５５の前後端部は弾性体層５６の前後面から突出している。

図１に示すように、回転軸５５の前後端部には、加熱ローラ３１に向かって開口する断面Ｕ字状の軸受部材５９が装着されており、これら軸受部材５９によって加圧ローラ３２は回転自在に支持されている。各軸受部材５９は、側板４４と平行な板状に形成された揺動板６０で支持されている。各揺動板６０は、前後方向の揺動軸６１を介して側板４４に支持されており、該揺動軸６１を中心として側板４４に対して揺動自在とされている。また側板４４には、前後方向のガイドピン６２が固定されており、揺動板６０には、ガイドピン６２が入り込む長孔状のガイド孔６３が形成されている。ガイド孔６３の長さ方向の側縁は、揺動軸６１を中心とする部分円弧状に湾曲されている。

各揺動板６０は、加熱ローラ３１に接近する方向に引張ばね６６で付勢されている。揺動板６０が加熱ローラ３１に向かって付勢されることにより、加圧ローラ３２の弾性体層５６の外周面が、加熱ローラ３１の軸方向中央部の外周面に圧接して、両ローラ３１・３２の接触部分に、ローラ軸方向に長いニップ部３３が形成されている。各揺動板６０の上端と、各側板４４の上端とには、引張ばね６６の端部を掛け止めるためのフック６７・６８が形成されている。

軸受４３で支持される加熱ローラ３１のジャーナル部７０の周面温度を検知するため、加熱ローラ３１の軸方向両端に、サーミスタからなる端部温度センサ（温度センサ）７１・７１が設けられている。図４および図５に示すように、各軸受４３の軸受面には、端部温度センサ７１を装着するための装着部７２が凹み形成されている。また、軸受４３には、装着部７２に連続して、軸受４３の前後方向外側の端面において開口する開口溝７９と、軸受４３の外周面において開口する挿入溝８０とが形成されている。

端部温度センサ７１はセンサ支持具７３に装着されており、これら端部温度センサ７１およびセンサ支持具７３が、装着部７２に対して軸受４３の軸受面側から嵌め込まれている。センサ支持具７３は、断面Ｌ字状の金具からなるベース７５と、ベース７５および端部温度センサ７１の間に介在するスポンジ状の弾性体７６とで構成されている。ベース７５は、一方の面に弾性体７６および端部温度センサ７１が取り付けられた取付部７７と、取付部７７の他方の面側に設けられて取付部７７に直交する差込部７８とからなる。差込部７８は挿入溝８０に挿入されて、その先端が挿入溝８０の開口から突出している。弾性体７６は、装着部７２のローラ径方向の寸法誤差を吸収して、端部温度センサ７１を加熱ローラ３１の外周面に確実に接触させるために設けられており、自由状態における端部温度センサ７１は、軸受４３の軸受面から僅かに突出する。加熱ローラ３１と軸受４３とを組み付けた状態において、端部温度センサ７１と加熱ローラ３１との接触状態を、開口溝７９を介して確認することができる。

図３に示すように、加熱ローラ３１の軸方向中央部には、サーミスタからなる中央温度センサ８１が設けられており、この中央温度センサ８１による検知温度に基づいて、ヒータ３７の温度制御が行われる。また、端部温度センサ７１による検知温度、すなわちジャーナル部７０の外周面温度が、予め設定された閾値に達した場合には、ヒータ３７への通電が遮断される。

端部温度センサ７１は、以上のような加熱ローラ３１のローラ端部の温度検知に加えて、軸受４３の摩耗具合を検知する目的で配置される。このように軸受４３の磨耗具合を検知するため、本実施形態においては、端部温度センサ７１をジャーナル部７０のニップ部３３側に配置している。

端部温度センサ７１は、以下のようなメカニズムで軸受４３の磨耗具合を検知する。すなわち、加熱ローラ３１は、加圧ローラ３２によって加圧ローラ３２から離れる方向へ押されて、軸受４３の軸受面に圧接されている。このため、軸受４３の軸受面の圧接部（ジャーナル部７０と圧接する部分）に磨耗が無い常態においては、加圧ローラ３２からの押圧力を受けながらも加熱ローラ３１は端部温度センサ７１との接触状態を維持できる。しかし、圧接部が磨耗すると、図６に示すように、加熱ローラ３１は加圧ローラ３２に押されて端部温度センサ７１から隔離する。このように、加熱ローラ３１が端部温度センサ７１から隔離すると、端部温度センサ７１による検知温度が、中央温度センサ８１による検知温度に比べて低くなるため、軸受４３の磨耗具合を検知することができる。具体的には、中央温度センサ８１は、不図示のばね等で加熱ローラ３１の外周面に向かって付勢されており、軸受４３の軸受面の磨耗の有無に関係無く、加熱ローラ３１の外周面に密着されている。加熱ローラ３１の軸方向中央部とジャーナル部７０は、ヒータ３７で等しく加熱されるため、両者の周面温度の上昇速度はほぼ等しい。また、記録用紙に対して定着処理を行うと、記録用紙に熱を奪われて、軸方向中央部の周面温度のみが低下し、記録用紙が通過しないジャーナル部７０の方が高温となる。以て、端部温度センサ７１による検知温度が、中央温度センサ８１による検知温度よりも一定以上低いときは、軸受４３の磨耗が進んで、加熱ローラ３１が端部温度センサ７１から大きく離れていると判定することができる。このときには、例えば定着部４のメンテナンス時期を知らせるランプを点灯させる。尚、前後一対の端部温度センサ７１・７１の温度差に基づいて、磨耗具合を検知するようにしても良い。

以上のように、本実施形態では、端部温度センサ７１の検知温度に基づいて、軸受４３の軸受面の磨耗を検知できるようにしたので、軸受４３の磨耗に起因するトナーの定着不良に早期に対処することができる。また本実施形態によれば、ジャーナル部７０の温度を検知する温度センサ７１を利用して、軸受４３の磨耗を検知するので、磨耗を検知するために新たなセンサ等を設ける必要が無く、磨耗検知機能の導入に伴う画像形成装置のコストアップを抑えることができる点でも優れている。

本発明における加圧部材は、上記実施形態における加圧ローラ３２である必要は無く、例えば図７に示すように、一対のローラ８５に巻き掛けられたシリコーンゴム等からなる無端状の加圧ベルト３２を適用することができる。ここでは、両ローラ８５・８５間に位置するベルト部分が加熱ローラ３１の外周面に圧接し、当該ベルト部分と加熱ローラ３１の間にニップ部３３が形成されている。端部温度センサ７１は、上記実施形態と同様に、加熱ローラ３１のジャーナル部７０のニップ部３３側に配置されている。

その他、上記実施形態では、前後一対の軸受４３・４３のそれぞれに端部温度センサ７１を取り付けたが、端部温度センサ７１を取り付けるのは前後いずれか一方の軸受４３のみであってもよい。センサ支持具７３の構成は上記で示したものに限られず、例えばベース７５と弾性体７６の一方を省略することができる。また、センサ支持具７３は、ビス等を用いて装着部７２に固定してもよい。さらに、センサ支持具７３を省略して、装着部７２に直接端部温度センサ７１を取り付けるようにしてもよい。本発明における熱源は、棒状のヒータ３７である必要はなく、面状のシートヒータあるいはランプなどであってもよい。

４定着装置（定着部）
３１加熱ローラ
３２加圧部材（加圧ローラ・加圧ベルト）
３３ニップ部
３７熱源（ヒータ）
４３軸受
７０ジャーナル部
７１温度センサ（端部温度センサ）
７２装着部
７３センサ支持具

Claims

熱源で加熱される加熱ローラと、該加熱ローラの外周面に圧接する加圧部材と、前記加熱ローラの軸方向端部を回転自在に支持する軸受と、前記加熱ローラの外周面の温度を検知する温度センサとを備えた画像形成装置の定着装置であって、
前記温度センサは前記軸受に設けた装着部に装着されて、前記軸受で支持される前記加熱ローラのジャーナル部に接触しており、
前記温度センサが、前記ジャーナル部のうち、前記加熱ローラのニップ部側の周面に密着する状態で配置されていることを特徴とする画像形成装置の定着装置。
前記装着部が、前記軸受の軸受面に凹み形成されて、前記軸受の軸受面および外端面のそれぞれにおいて開口する溝で構成してある請求項１に記載の画像形成装置の定着装置。
前記温度センサがセンサ支持具に装着されており、
前記温度センサおよび前記センサ支持具が、前記装着部に対して前記軸受の軸受面側から嵌込んである請求項２に記載の画像形成装置の定着装置。